다중 포트 수신기의 랩 테스트

RWR(Radar Warning Receiver)은 종종 다중 위상 코히런트 수신기를 사용하여 신호의 수신 각도를 탐지한다.

이러한 수신기를 시험하기 위해서 테스트 시스템은 수신기의 모든 포트에 복잡한 환경의 신호를 동시에 모의할 수 있어야 한다.

 

현대의 레이다 경보 수신기(RWR)는 수신되는 신호의 방향을 결정하기 위해 보통 다중 포트를 적용한다.

RWR은 레이다 신호를 탐지하며 주파수와 펄스 지속시간, 펄스 간 변조와 같은 신호 특성을 기반으로 레이다 신호를 인지하고 구분한다.

또한 수신되는 신호의 정밀한 방향을 탐지하기 위해서 발전된 형태의 RWR은 위상 코히런트 수신기 포트를 적용한다.

360° 방향에서 신호를 수신하기 위해 RWR 안테나 시스템은 개별 안테나 또는 배열 안테나의 형태로 플랫폼에 전체적으로 분산 배치된다.  

 

(단일 중앙 처리기에 다중 수신 경로로 구성된 다중 포트 RWR 시스템)

 

[신호 방향 결정 방법]

방사된 신호의 방향을 결정하기 위해서 다음과 같은 수신 안테나의 신호 들간의 차이를 처리한다.

 - 도착 시간 차이 (TDOA, Time Difference of Arrival)

 - 신호 세기 차이

 - 신호 위상 차이 (간섭계, Interferometry)  

 

[다중 포트 수신기를 점검하기 위한 테스트 시스템 요구조건]

레이다는 임무에 따라 40 GHz의 대역까지 주파수를 사용하기도 하며 그렇기 때문에 RWR은 이와 동일한 주파수 대역을 탐지할 수 있어야 한다.

이는 또한 RWR을 점검하기 위한 테스트 시스템에도 적용된다. 

RWR에 가장 실제와 유사한 신호를 제공하기 위해서 테스트 시스템은 많은 레이다 신호를 수신기의 모든 포트에 동시에 제공할 수 있는 매우 복잡한 RF 신호 환경을 모의할 수 있어야 한다.

그래서 테스트 시스템은 수신기의 각 안테나 입력 포트를 위한 독립적인 신호 소스를 가져야 한다.

또한, 각 수신 안테나 입력에 생성된 신호는 많은 다른 레이다와 간섭 신호를 동시에 포함하고 있어야 한다. 

 

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게다가, 테스트 시스템은 긴 시뮬레이션 시간과 움직이는 송신기나 수신기, 그리고 많은 수의 안테나 패턴과 스캔 종류를 지원해야 한다.

 

추가적으로 다중 포트 간섭계(interferometer) 수신기는 신호 주파수와 안테나 배열, 3차원 상에서의 송신기와 수신기의 위치에 따른 각 펄스에 대한 수신 포트(안테나 출력) 간의 상대적인 위상 각도를 계산할 수 있는 테스트 시스템을 필요로 한다.

이를 위해서 테스트 시스템은 발생 신호 간 위상 관계는 시뮬레이션 동안 안정적이어야 한다. (=위상 코히런스) 

 

[Hardware-In-the-Loop(HIL) 환경에 포함된 레이다 시뮬레이터]

다중 포트 수신기를 위한 레이다 시뮬레이터는 종종 HIL 환경에서 동작되며 테스트 시스템에 레이다 시뮬레이터가 포함된다.

이것은 신호의 업데이트를 PDW(Pulse Description Word)의 형태로 수신하고 RF 신호로 업데이트 한다.

매우 빠른 신호 업데이트 속도와 낮은 지연은 필수적이다.

이를 위해서 빠른 컴퓨터는 PDW를 연속적으로 신호 생성기로 보내어 실시간으로 레이다 시나리오를 모의한다.

기술적으로는 신호 생성기 상에 LAN 기반의 고속 PDW 인터페이스를 사용하여 구현한다.

신호 생성기는 초당 6백만 PDWs를 업데이트할 수 있는 속도를 제공해야 한다.

이를 통해 HIL 환경에서 실제 RF 환경과 같은 높은 밀집도의 많은 레이다 신호를 동시에 생성시킬 수 있다.

 

[Rohde & Schwarz사의 레이다 신호 시뮬레이터]

Rohde & Schwarz 사의 레이다 신호 시뮬레이터는 다중 커플 COTS 벡터 신호 생성기를 사용하여 요구되는 모든 신호를 생성한다.

모듈식 구성과 소프트웨어 정의 기반 설계로 이 시스템은 높은 유연성을 갖는다.

만약 6개 포트의 RWR이 점검이 필요하다면 세 개의 R&S SMW200A 양방향 신호 생성기를 장착한다.

Rohde & Schwarz사의 RF 포트 정렬 소프트웨어는 수신기 RF 인터페이스에서 전체 테스트 시스템의 자동 보정이 가능하다.

이 기능은 포트 간 상대적인 신호의 세기와 위상 차이의 정밀도를 위해 필요하다. 

만약 필요하다면, 고사양의 R&S SMA100B 아날로그 신호 발생기가 벡터 신호 생성기를 위해 LO 신호를 공유하여 제공할 수 있다.

 

(Rohde & Schwarz사의 6포트 레이다 신호 생성기. 3개의 R&S SMW200A 양방향 벡터 신호 생성기를 포함하고 있다)

 

 

출처 : The Journal of Electromagnetic Dominance-2022.04