[레이다]
아래의 그림은 레이다와 표적, 그리고 재머를 나타낸다.
레이다는 표적을 획득하거나 표적을 추적하려고 한다.
이 두 가지의 목적을 위해서 레이다는 적절한 재밍 대 신호 비(J/S)를 확보해야 한다.
레이다 전자기 공격(EA)의 목적은 레이다가 적정한 J/S를 확보하지 못하도록 하는 것이다.
이를 위해서는 먼저 레이다가 어떠한 방식으로 임무를 수행하는지 고려할 필요가 있다.
적정한 J/S는 재밍을 받고 있는 레이다의 종류와 적용되고 있는 재밍의 종류에 따라 달라진다.
만약 단순한 형태의 펄스 레이다에 코히런트 하지 않은 잡음 재밍이 사용되고 있다면 J/S 비는 3dB 보다 작아도 적당할 수 있다.
반면에 복잡한 형태의 레이다에 기만 형태의 재밍을 하기 위해서는 30dB에서 40dB 정도의 J/S가 필요할 수 있다.
다음의 그림은 표적에 장착된 자체보호 재머를 나타낸다.
레이다는 안테나의 보어사이트가 표적을 향할 때에만 표적으로부터 반사 신호를 수신할 수 있다.
그러므로 재머는 레이다 수신 안테나 이득이 최대일 때 직접적으로 재밍을 할 수 있는 장점이 있다.
이러한 경우는 재머가 매우 효율적인 재밍 성능을 확보할 수 있다.
다음의 그림은 재머가 표적으로부터 떨어져 있는 원격 재머의 경우를 나타낸다.
레이다는 표적 반사 신호를 수신하기 위해 주 빔 보어사이트를 표적에 위치시키며 레이다는 재머의 방향으로는 매우 낮은 부엽 이득을 갖는다.
재머는 레이다의 부엽에 위치해 있기 때문에 EP의 목적은 부엽 이득을 낮추거나 다른 방식으로 이에 대응하는 것이다.
레이다 EP는 재밍의 효과를 감소시키는 레이다의 설계적인 특징을 포함하고 있다.
[부엽(Side-Lobe)과 관련된 EP 기법]
다음은 레이다 EP의 종류를 나열한 것이다.
- Ultra-low Side Lobe (Against detection & Side Lobe Jamming)
- Side lobe canceller (Against side lobe noise jamming)
- Side Lobe Blanker (Against side lobe pulse jamming)
- Anti Cross Pol (Against cross pol jamming)
- Mono-pulse (Against chaff & non-coherent jamming)
- Pulse Compression (Against decoys & non-coherent jamming)
- Mono-pulse Radar (Against many kinds of deceptive jamming)
- Pulse Doppler (Against chaff & non-coherent jamming)
- Leading Edge Tracking (Against range gate pull-off)
- Dyke-fix (Against automatic gain control jamming)
- Burn-through modes (All types of jamming)
- Frequency Agility (All types of jamming)
- PRF Jitter (Range gate pull-off and cover pulses)
- Home-on-Jam Modes (All types of jamming)
이 중에서 처음의 3가지는 레이다 안테나의 부엽 방향으로 재밍을 하는 원격 재머(Remote Jammer)에 대한 대응에 사용된다.
재밍 신호는 부엽을 통해 수신되기 때문에 레이다가 부엽으로부터의 수신 신호를 줄이는 모든 방법은 J/S를 줄이는 것이 된다.
(Very Low Side-Lobes)
첫 번째이자 가장 확실한 방법은 레이다 안테나의 부엽을 낮게 설계하는 것이다.
위상 배열 레이다는 안테나의 가장자리 배열 소자 부분의 이득을 줄이도록 설계할 수 있다.
이것은 빔을 좁게 만들고 부엽을 줄일 수 있다.
단순한 형태의 위상 배열은 첫 번째 부엽의 피크가 주 빔 보어사이트 이득 대비 10~13dB 정도 작다.
인텔리전스 데이터베이스에 따르면 특별히 설계된 안테나는 수십 배 적은 부엽의 피크 이득을 갖는다고 한다.
만약 예를 들어 레이다 안테나가 주 빔 보어사이트 이득보다 40dB 작은 부엽을 갖으며 레이다가 수신하는 표적의 반사 신호 크기가 부엽 방향으로의 재밍 신호의 크기보다 10dB 작다면 J/S의 결과는 -30dB가 된다.
(Side-Lobe Cancellation)
부엽 방향으로 수신되는 신호의 크기를 줄이는 또 다른 방법은 부엽 제거를 통해 가능하다.
여기서 중요한 것은 주 레이다 안테나의 부엽 보다 부엽의 방향으로 더 큰 이득을 갖는 별도의 보조 안테나가 있어야 한다는 것이다.
아래의 그림에서 검은 선은 주 안테나의 이득 패턴을 나타낸다.
여기서 주 빔은 크고 부엽은 작으며 안테나의 보어사이트로부터 각도가 멀어짐에 따라 작아진다는 것을 주목할 필요가 있다.
아래의 그림에서는 또한 보조(auxiliary) 안테나의 패턴을 빨간색 선으로 나타내고 있다.
이 보조 안테나는 직경이 작으며 따라서 주 안테나 보다 이득은 낮으며 대신 넓은 빔의 형태를 갖는다.
보조 안테나는 주 빔의 이득이 주 안테나의 부엽 이득보다 크도록 설계되어 있다.
즉, 만약 신호가 주 안테나의 주 빔 각도 범위에서 떨어진 곳에서 수신되는 경우는 주 안테나로부터의 신호 크기보다 보조 안테나의 출력이 더 크다는 것을 의미한다.
원격 재머로부터의 재밍 신호는 FM 잡음이나 펄스 형태일 수 있다.
만약 재밍이 FM 잡음이라면, 비교적 좁은 대역폭을 갖는다.
레이다의 발진기(oscillator)가 재밍 신호의 위상에 맞춰져 있고 180˚ 위상 반전을 한다.
이러한 위상 변위된 신호가 주 안테나의 출력에 더해지고 수 dB 정도의 신호 크기를 줄이는 효과를 가져올 수 있다.
이러한 감소 효과 양은 위상 고정 정확도에 따라 달라지며 보통 30dB나 그 이상이 합리적인 값일 수 있다.
아래의 그림처럼 다중의 보조 안테나를 적용할 수 있다.
하나의 재밍 신호는 각 보조 안테나에 의해 제거될 수 있다.
이를 코히런트 부엽 제거 (CSLC, Coherent Side Lobe Cancellation)라고 부르며 원격 재머에 상당히 효과적이다.
만약 재밍 신호가 펄스 신호라면, 보조 안테나의 역할은 위와 동일하다.
원격 재머 신호는 보조 안테나의 출력이 주 안테나의 부엽 방향에서의 크기보다 크다.
이 신호가 탐지되면 펄스가 수신되는 동안 매우 빠른 마이크로파 스위치가 주 안테나의 출력을 잘라낸다.
한편 복잡한 형태의 재머는 이러한 두 가지의 EP 기법에 대응할 수 있다.
만약 재머가 FM 잡음과 함께 높은 듀티의 펄스를 송신한다면 펄스 신호의 스펙트럼 상에는 많은 수의 연속파 성분을 갖게 된다.
레이다는 가질 수 있는 보조 안테나의 수가 제한될 수밖에 없다.
각각은 펄스 신호의 스펙트럴 라인에 맞춰져 이를 제거한다.
모든 보조 안테나가 스펙트럴 라인에 맞춰져 있으면 FM 잡음 재밍은 레이다를 통과하여 재밍의 효과를 낼 수 있다.
만약, 펄스 재밍 신호가 표적 반사 신호를 수신하는 동안 레이다의 수신기에 수신되면 제거기는 레이다의 표적 신호를 제거하게 된다.
이 경우는 재밍이 매우 효과적이었다고 할 수 있다.
그러나 무선 신호는 나노 초당 약 1피트를 움직이며 레이다가 반사 신호를 획득하는 시간과 재머로 인해 스위치가 열리는 데 걸리는 시간 간에는 매우 큰 지연이 있을 수 있다.
레이다 대 표적과 레이다 대 재머 간의 거리 함수에는 매우 복잡한 연관관계가 있다.
재머는 표적과 떨어져 있으며 서로 독립적으로 기동 한다는 것을 기억할 필요가 있다.
출처 : The Journal of Electromagnetic Dominance - 2022.06
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