레이다 잡음 재밍 2부에서는 잡음 재밍의 대표적인 기법들에 대해 알아본다.
[BARRAGE JAMMING]
재밍 출력 측면에서 중요한 것은 전력 밀도(Power Density)이다.
잡음 재밍의 효과도는 이 전력 밀도에 의존한다.
전력 밀도는 재밍 신호의 주파수 범위 또는 대역폭의 함수이다.
만약 재머가 좁은 주파수 범위를 커버한다면 이는 좁은 대역폭에 에너지를 집중시킬 수 있다.
만약 재머가 넓은 주파수 범위를 커버한다면 에너지는 전체 범위에 퍼지게 된다.
재머는 고정된 방사 전력을 갖고 있기 때문에 이는 특정 주파수에서의 유효 방사 전력(ERP, Effective Radiated Power)을 낮추게 된다.
Barrage 재밍은 몇 개의 레이다 주파수 대역을 연속적으로 커버하는 고 출력의 재밍 기법이다.
재밍 신호는 넓은 주파수 범위에 걸쳐 퍼져있으며 이는 특정 주파수에서의 ERP를 낮게 만든다.
이러한 형태의 재밍은 특정 주파수에서 운영되는 다중의 레이다 시스템이나 다중 빔을 이용하는 레이다 시스템과 같이 민첩한 주파수 운영을 하는 시스템에 대해 사용할 수 있다.
넓은 주파수 범위에 걸쳐 재밍 신호를 퍼뜨림으로써 레이다가 어떤 주파수를 사용하더라도 어느 정도 재밍이 가능하다.
이러한 Barrage 재밍은 세계 2차 대전에서 많이 사용되었다.
(장점) 시스템이 단순하며 전자기 스펙트럼의 넓은 부분을 커버할 수 있다.
(단점) 낮은 전력 밀도와 특히, 최근의 높은 J/S 비를 요구하는 레이다에 취약하다.
[SPOT JAMMING]
시스템이 단순하다는 잡음 재머의 장점을 유지하면서 재밍 신호의 전력을 높일 수 있는 한 가지 방법은 Spot 재머를 사용하는 것이다.
초기 Spot 재머는 10 MHz나 그 이하 대역을 커버하는 정도의 매우 좁은 대역을 커버했다.
이런 좁은 대역폭의 Spot 재머는 대상 레이다의 예측되는 주파수로 주파수 조정을 하였다.
서로 다른 주파수에서 운용하는 레이다들을 재밍하기 위해서는 한 개 이상의 재머가 필요하다.
때문에 최신의 IADS에 재밍을 가하기 위해서는 필요한 수 만큼의 재머가 동반되어야 한다는 문제점이 있다.
또한, 운용 주파수를 변경하는 레이다나 주파수 민첩성을 갖는 레이다는 Spot 재머에 기만당하지 않는다.
오늘날 Spot 재머는 파노라믹 수신기를 같이 운용하여 상대 레이다의 주파수를 결정한다.
Look-through 기능도 포함되며 이 기능을 통해 상대 레이다의 신호를 모니터링하며 재밍의 효과도를 평가할 수 있다.
재밍 신호는 상대 레이다의 운용 주파수 범위 내에서 어느 주파수로든 변경이 가능하다.
(장점) Spot 재머의 가장 큰 장점은 전력 밀도이다.
Spot 재머의 출력이 Barrage 재머에서와 동일하다면 Barrage 재머보다 더 먼 거리에서 레이다나 통신 수신기에 재밍을 가할 수 있다는 것이다.
(단점) Spot 재머의 단점은 주파수 스펙트럼에서의 좁은 대역폭이다.
따라서 운용자나 수신기 컴퓨터는 계속적으로 상대 레이다의 주파수를 모니터링하고 조정해야 한다.
이러한 프로세스의 복잡성은 매 펄스마다 주파수를 바꾸는 주파수 민첩성을 갖는 레이다에 대응할 때 더욱 증가한다.
[SWEPT-SPOT JAMMING]
넓은 대역폭을 커버하기 위해서 높은 전력 밀도가 요구될 때의 한 가지 해결방법은 Spot 재밍을 하면서 넓은 주파수 범위를 이동(sweep)하는 것이다.
이 방법은 높은 전력 밀도를 유지하면서 넓은 범위의 대역폭을 커버할 수 있게 해 준다.
이 재밍 spot은 넓은 주파수 범위를 속도를 바꿔가면서 이동한다.
높은 재밍 출력 때문에 Swept-spot 재머는 넓은 주파수 범위에 있는 다중의 레이다를 커버할 수 있다.
그러나 재밍이 연속적이지는 않다.
빠른 swept-spot 재밍은 거의 연속적인 재밍에 가까우며 이는 “ringing”이라는 현상을 일으킨다.
빠른 swept-spot 잡음은 수신기단에서 진동을 만드는 에너지 burst와 같으며 이러한 진동이 다음 에너지 burst가 수신될 때까지 지속되면 이를 “ringing”이라 부른다.
Swept-spot 재밍의 효과도를 결정짓는 데는 세 가지 요소가 있다.
첫 번째는 Spot의 전력이고 그다음은 spot이 커버할 수 있는 대역폭 또는 주파수 범위이며 마지막은 spot의 이동 속도이다.
[COVER PULSE JAMMING]
Cover pulse 재밍은 swept-spot 재밍을 변형한 것이다.
이는 짧은 기간의 시간에 대한 응답을 하는 “smart noise” 기법이라고도 한다.
리피터 재머는 응답기(transponder)와 같이 동작하며 몇 개의 레이다 펄스를 수신하고 대상 레이다의 PRF를 결정한다.
이후 이 데이터를 이용하여 다음 레이다 펄스가 언제 도착할지를 예측하게 된다.
예측된 펄스 도착 시간을 기반으로 하여 게이트를 동작하는 오실레이터를 이용하여 잡음 변조 신호가 증폭되고 송신된다.
이러한 동작은 고정 PRF 레이다를 대상으로 유효하며 시간 배분에 의해 다중 위협에 대응하는 저출력 리피터를 사용한다.
(RGPO에서의 cover pulse)
Cover pulse 재밍은 RGPO(Range Gate Pull-Off) 기반 재밍 기법을 시작하는 데 사용된다.
기만 재머는 표적 반사 신호보다 훨씬 큰 크기의 잡음 재밍 신호나 cover pulse를 송신하고 이 cover pulse는 레이다 거리 게이트 내의 자동 이득을 높이게 만들며 거리 추적 루프는 이 cover pulse를 추적하게 된다.
기만 재머는 이후 재밍 펄스의 시간 지연을 증가시켜 실제 표적으로부터 거리 추적 게이트를 멀어지도록 이동시키게 된다.
(VGPO에서의 cover pulse)
Cover pulse 재밍은 또한 연속파 레이다와 펄스 도플러 레이다에 대한 VGPO(Velocity Gate Pull-Off) 기만 기법을 시작하는데 사용되기도 한다.
이 경우 cover pulse는 항공기 반사 신호와 동일한 주파수의 강한 재밍 신호이다.
이 cover pulse는 레이다의 속도 추적 게이트를 현혹하고 거짓 표적 도플러 주파수를 기반으로 속도 추적 게이트를 이동시키게 된다.
[변조 잡음 재밍]
변조 재머는 신호 크기나 주파수 둘 중에 하나가 변조된 잡음 재밍을 이용한 특별한 하이브리드 재머이다.
이 변조 잡음 재머의 목적은 레이다의 거리 정보를 부정하기보다는 표적 추적 레이다(TTR, Target Tracking Radar)를 무력화시키는 것이다.
이러한 변조 잡음 재밍은 원뿔형 스캔 레이다와 스캔 중 추적(TWS, Trak-While-Scan) 레이다를 대상으로 그 효과가 입증되었다.
(원뿔형 스캔 레이다에서의 변조 잡음 재밍)
변조 재밍은 레이다의 스캔 속도에 맞춰진 주파수로 잡음 재밍 신호를 변경한다.
만약 변조 재밍이 원뿔형 스캔(Conical Scan) 레이다에 대하여 사용된다면 사인파 신호가 사용된다.
이 사인파의 주파수는 상대 레이다의 스캔 속도보다 살짝 더 높게 맞춰진다.
두 신호 간의 크기 차이는 레이다와 재밍 신호 간에 위상을 일정하게 변화시키게 된다.
위상의 차이는 강한 신호 크기와 함께 신호가 강조하는 곳에 거짓 표적을 만들어 낸다.
따라서 원뿔형 스캔 레이다는 거짓 표적 반사 신호를 추적하고 결국 실제 표적을 놓치게 된다.
이 기법은 상대 레이다의 스캔 속도를 반드시 알아야 가능하다.
(TWS 레이다에서의 변조 잡음 재밍)
TWS 레이다에 대해서는 직사각형 파형을 사용하여 잡음 신호가 변조된다.
변조의 PRF는 TWS 속도의 하모닉 세트이며 이 동기화로 인해 몇 개의 재밍 스트로브가 레이다 화면에 나타난다.
각 재밍 스트로브는 레이다의 어느 빔이 재밍당했냐에 따라 방위나 고각상에 나타난다.
재밍 스트로브의 수는 신호 변조에 사용된 하모닉에 따라 달라진다.
아래의 그림에서 보면 레이다 스캔 속도의 4배에 해당하는 주파수로 변조된 신호는 네 개의 재밍 스트로브를 레이다 화면에 시현시킨다.
만약 재밍이 스캔 속도와 살짝 다르게 조정되면 재밍 스트로브는 레이다 화면을 가로질러 이동하는 것처럼 보인다.
여기까지 잡음 재밍에 대해 2부에 걸쳐 알아봤다.
다음에는 기만 재밍에 대해 정리할 계획이다.
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