[각도 기만 재밍(Angle Deception Jamming)]
각도 기만 재밍은 상대 레이다 각도 추적 루프의 약점을 이용하도록 설계되며 재밍 기법은 표적의 각도와 고도 정보를 추출하는 레이다 추적 기법에 따라 다르게 적용된다.
Inverse amplitude 변조 재밍은 TWS 레이다를 대상으로 각도를 기만하는 대표적인 기법이다.
코니컬 스캔 레이다의 경우는 스캔 속도 변조와 inverse gain 재밍 기법이 사용된다.
SSW(Swept Square Wave) 재밍은 LORO 추적 레이다에 대하여 사용되는 기법이다.
Monopulse 각도 기만 재밍은 별도로 다루도록 하겠다.
(TWS 레이다에 대한 Inverse Amplitude 재밍)
TWS 레이다가 표적의 각도와 고도를 추적하는 루프는 표적 신호 크기의 변화를 기반으로 한다.
이 Inverse amplitude 재머는 레이다에서 수신될 신호와 정확히 반대가 되는 변조 신호를 생성한다.
이를 위해서 각도 기만 재머는 레이다 추적 빔을 수신할 수 있어야 하며 재머는 상대 레이다 안테나 패턴의 정반대로 동기화하며 레이다와 동일한 주파수와 PRF, 그리고 스캔 속도 신호를 생성해야 한다.
연속적인 레이다 스캔에 대해 각도 추적 게이트에 주입된 오류 값들은 레이다가 표적의 각도 추적을 놓치도록 만들게 된다.
(코니컬 스캔 레이다에 대한 Inverse Gain 재밍)
Inverse gain 재밍은 코니컬 스캔 레이다에 효과적이다.
코니컬 스캔 레이다는 반사된 표적 신호의 위상을 이용하기 때문에 오류 신호를 생성하기 위해서 inverse gain 기만 재머는 거짓 신호를 레이다 안테나로 주입하여 위상을 변화시키려고 시도한다.
게다가 신호의 크기를 변화시킴으로써 재머는 더 큰 오류를 레이다 추적 루프에 주입할 수 있다.
이를 위해서 재머는 상대 레이다의 주파수와 PRF, 그리고 스캔 속도를 알아야 하며 표적 신호의 크기와 위상을 변화시킨 신호를 방사하여 실제 표적 신호와 180° 위상이 반대가 되는 신호를 만들게 된다.
이 180° 오류는 즉각적으로 안테나가 표적을 놓치도록 만들며 결국 추적을 잃게 만든다.
(스캔 속도 변조 기법 - Scan Rate Modulation)
스캔 속도 변조 기법 역시 코니컬 스캔 레이다에 대하여 사용된다.
이 각도 기만 기법은 상대 레이다 장동(nutatoin) 주파수나 그 부근에서 재밍 펄스를 변조하는 기법이다.
레이다의 장동 주파수로 변조 주파수가 접근함에 따라 큰 오류 신호가 레이다 서보 추적 루프에서 나타나게 되며 결국 안테나 시스템에 임의의 회전을 만들어 표적 추적을 놓치게 만든다.
이 기법은 변조 재밍 신호가 레이다 장동 속도와 일치될 때까지 천천히 스윕 할 때에 가장 효과적이다.
(Inverse gain과 스캔 속도 변조 재밍의 단점)
Inverse gain과 스캔 속도 변조 재밍은 매우 작은 전력만 필요하며 TWS 레이다와 코니컬 스캔 레이다에 대하여 그 효과도가 높은 것으로 입증되었다.
그러나 각도 기만 재머는 상대 레이다의 스캔 속도를 매우 정확하게 알아내야 한다.
또한 재머는 한 신호에 대해 매우 상세하게 다뤄야 하므로 동시에 재밍으로 대응할 수 있는 위협 시스템의 수가 제한되게 된다.
즉, 매우 높은 밀집도의 위협 환경에서는 이 기법들은 사용에 심각한 제한을 받을 수 있다.
(LORO 레이다 재밍)
Inverse gain과 스캔 속도 변조 재밍의 효과로 인해 레이다 설계자들은 안테나의 스캔을 오직 수신 기능에만 적용할 수 있는 레이다 시스템을 개발하였다.
일반적으로 이는 두 개의 안테나로 구성하는데 송신 안테나는 표적을 비추고 수신 안테나는 표적에 반사된 신호 크기의 변조를 위해서 스캔을 한다.
이러한 것을 Lobe-On-Receive-Only(LORO)라고 부른다.
송신 안테나는 스캔하지 않기 때문에 각도 기만 재머는 inverse gain 변조를 생성하는데 필요한 레이다 변조 신호를 수신할 수 없게 된다.
Swept Square Wave(SSW) 재밍은 이러한 LORO 레이다 각도 추적에 대응하기 위한 각도 기만 기법이다.
(SSW 재밍 기법 - Swept Square Wave Jamming)
SSW 재밍은 레이다 스캔 주파수로 예측되는 전 구간에서 주파수를 변화시키는 재밍 신호를 연속적으로 생성한다.
여기서 스캔 주파수 범위와 같은 정보는 ELINT를 통해 구축할 수 있다.
아래의 그림에서 점선은 위협 레이다의 장동 또는 스캔 주파수를 나타내며 주파수가 변조된 재밍 펄스가 위협 레이다의 스캔 주파수에 접근함에 따라 레이다의 각도 추적 루프에 오류가 생기게 된다.
레이다 스캔 주파수 부근에 SSW 재밍 신호가 오래 머무를수록 더 큰 오류를 발생시킬 수 있다.
여기서 중요한 것은 변조 재밍의 스윕 속도는 상대 레이다에 최대의 영향을 줄 수 있을 만큼 충분히 느려야 한다는 것이다.
[속도 기만 재밍(Velocity Deception Jamming)]
펄스 도플러 레이다와 연속파(CW) 레이다는 표적의 속도와 도플러 편이 주파수를 기반으로 표적을 추적한다. 속도 기만 재밍의 목적은 속도 추적 정보를 부정하고 잘못된 속도 표적을 생성하는 것이다.
VGPO(Velocity Gate Pull Off)를 포함하여 대표적인 속도 기만 기법은 도플러 잡음, 협대역 도플러 잡음, 그리고 도플러 가짜 표적 재밍이 있다.
(VGPO 기법 - Velocity Gate Pull Off)
VGPO는 상대 레이다 자동 추적 루프의 속도 게이트를 기만함으로써 펄스 도플러나 CW 레이다에 대응한다.
VGPO의 목적은 강한 가짜 도플러 신호를 송신하여 레이다의 속도 추적 게이트를 잡는 것이다.
이후 가짜 신호의 주파수를 변경하여 추적 게이트를 실제 표적 도플러 주파수로부터 멀리 떨어지게 만든다.
이것은 거리 게이트 루프에 적용하는 RGPO(Range Gate Pull Off)와 유사하다.
(1) 효과적인 VGPO 기법을 위해서 재머는 CW나 도플러 레이다 신호를 수신한다.
이후 표적으로부터 반사된 신호보다 전력이 더 강하지만 동일한 도플러 주파수를 갖는 CW나 도플러 신호를 재송신한다.
중요한 것은 초기 재밍 펄스의 주파수가 표적 반사 신호가 있는 속도 추적 필터에 나타나야 한다는 것이며 그렇지 않으면 레이다는 이를 무시하게 된다.
레이다의 도플러 추적 필터의 주파수 대역은 매우 중요한 정보 자산이다.
속도 추적 게이트는 협대역이며 일반적으로 50에서 250 MHz 정도이다.
재밍 펄스가 이 추적 게이트에 나타나면 레이다의 자동 gain control 회로에 의해 표적 반사 신호는 잘리게 되고 재밍 펄스만이 속도 게이트에 남게 된다.
(2) 재밍 펄스가 레이다 속도 게이트에 존재하면 기만 재머는 천천히 도플러 주파수를 변경한다.
이 주파수 변경은 몇 가지 방법에 의해 수행된다.
가장 일반적인 방법은 재머의 TWT(Traveling Wave Tube)를 이용한 주파수 변조(FM)이며 TWT의 전압을 변경하여 재밍 펄스의 도플러 주파수를 선형적으로 변화시킬 수 있고 레이다의 추적 게이트는 이 재밍 펄스를 따라오게 된다.
FM을 이용함으로써 전압의 변화 기울기에 따라 재밍 펄스는 + 방향과 - 방향 중 하나로 움직일 수 있다.
주파수 변조를 천천히 수행하여 재밍 펄스는 추적 게이트를 표적으로부터 멀어지게 만든다.
주파수 변조가 최대가 되었다면 (약 5에서 50KHz) FM은 처음의 최솟값으로 되돌아가며(“snapped back”) 레이다의 표적 재획득을 막기 위해 재밍 프로세스가 반복된다.
(3) VGPO 펄스의 주파수 오프셋 변화율은 매우 중요한 파라미터이다.
많은 CW 레이다와 펄스 도플러 레이다는 추적 게이트의 일부로서 가속 정지(acceleration stops)를 적용한다.
시간에 대한 속도 추적 게이트의 속도 출력을 분류함으로써 속도 추적기는 표적의 가속도를 알아낸다.
이 가속 정지는 표적 가속도에서 크게 변화하는 특이한 신호를 탐지하여 제거한다.
만약 VGPO 기법에서 재밍 펄스의 주파수를 너무 빨리 변화시키면 추적 루프상에서 가속 정지는 이 재밍 신호를 제거하고 계속 표적에 머무를 수 있다.
이는 효과적인 VGPO 기법이 약 1에서 10초 정도 걸릴 것이라는 것을 의미한다.
(도플러 잡음 기법 - Doppler Noise)
도플러 잡음이 다른 잡음 기법과 차이가 나는 부분은 리피터(repeater) 기법이라는 것이다.
이 재밍 시스템은 적절한 재밍 펄스를 만들기 위해서 반드시 펄스 도플러 레이다 신호를 수신할 수 있어야 한다.
또한, 잡음 재밍 출력은 펄스 단위로 수행되고 상대 레이다 신호의 펄스 지속기간 또는 펄스폭 동안만 유지된다.
도플러 잡음 재머는 각 펄스를 수신하고 각 펄스에 + 또는 - 로 랜덤하게 주파수가 변경된 신호를 사용한다.
(1) 도플러 잡음 재밍 펄스가 레이다 신호처리기에서 처리되고 도플러 주파수가 속도 추적 게이트에 보내지며 많은 서로 다른 속도 성분으로 인해 레이다의 추적 게이트는 어느 것이 표적 신호인지 구분하지 못하게 된다.
랜덤 분포를 갖는 표적 속도 성분들은 효과적으로 실제 표적의 도플러 신호를 가리게 된다.
만약 속도 추적 루프가 포화되지 않는다면 다중의 가짜 표적들이 서로 다른 속도로 움직이고 있는 것처럼 레이다 화면에 보여진다.
(2) 도플러 잡음 블링킹(doppler noise blinking)이라 불리는 기법은 대부분 반능동 레이다 미사일의 각도와 속도 추적을 방해할 때에 적용된다.
도플러 잡음 블링킹은 빠르게 도플러 잡음 재밍의 다발(burst)을 송신함으로써 구현할 수 있다.
(3) 도플러 잡음 재밍은 대부분의 펄스 도플러 레이다와 반능동 미사일에 대하여 효과적이다.
그러나 이 기법 중 하나의 단점은 이 기법은 레이다의 속도 추적 루프에 대해서만 효과가 있다는 것이다.
만약 레이다가 거리 추적이 유효하다면 도플러 잡음은 오히려 재밍을 거는 항공기를 드러나게 한다.
또 다른 단점은 도플러 잡음은 복잡한 재머 시스템을 요구한다는 것이며 재머는 상대 레이다의 펄스를 수신하고 랜덤하게 +와 -의 주파수 변조를 한 펄스를 만들어내야 하고 상대 레이다와 동일한 PRF로 재송신해야 한다.
이는 매우 빠른 신호 처리 능력과 상대 레이다에 대한 상세한 전자 정보를 요구한다.
(협대역 도플러 잡음 기법 - Narrowband Doppler Noise)
협대역 도플러 잡음 역시 리피터 기법이다.
이 재밍 시스템도 펄스 도플러 레이다 신호를 수신하고 각 펄스 단위로 잡음 재밍 신호를 생성한다.
협대역 도플러 잡음은 레이다의 각 속도 추적 필터의 주파수 범위 또는 속도 빈(velocity bin)에 대한 상세한 정보를 알고 있어야 한다.
이 주파수 범위를 알고 있다면 재머는 각 레이다 펄스를 수신하고 실제 표적 도플러 주파수 대비 높거나 또는 낮은 재밍 신호를 만들어낸다.
이 주파수의 변경은 항상 레이다 속도 빈의 주파수 범위 내에서 일어난다.
(1) 이 재밍 펄스들이 레이다의 신호처리기에서 처리될 때나 도플러 신호가 레이다 속도 추적 게이트에 보내졌을 때 레이다에서 실제 표적 도플러를 담고 있는 특정 속도 빈에는 재머에 의해 생성된 다른 여러 표적들도 존재하게 된다.
레이다는 재밍 펄스들 사이에서 실제 표적 도플러를 찾아내기 위해 시도한다.
이때 레이다 속도 추적 빈의 이득이 증가하며 가장 세기가 큰 신호를 표적이라 생각한다.
그러나 신호 이득이 증가할수록 표적은 재밍 신호들에 의해 제거된다.
이를 velocity bin masking이라 부르며 펄스 도플러 레이다에서 표적 정보를 부정하게 만든다.
(2) 협대역 도플러 잡음 기법의 장점은 펄스 도플러 레이다에서 표적의 속도를 완벽히 가릴 수 있다는 것이다.
반면에 단점은 다음과 같다.
레이다가 거리 추적이 가능하다면 협대역 도플러 잡음은 재머 항공기의 존재를 드러나게 만든다.
또한 효과적인 협대역 도플러 잡음은 상대 레이다의 속도 추적 빈이나 필터의 주파수 범위에 대한 정보가 필요하다.
이러한 상세한 정보는 알아내기가 쉽지 않다.
마지막으로 매우 좁은 주파수 대역인 레이다의 속도 빈 내에서 수신과 송신을 위해 복잡한 신호 처리와 재밍 시스템이 요구된다.
(도플러 가짜 표적 기법 - Doppler False Target)
도플러 가짜 표적 재밍은 일반적으로 좁은 대역의 도플러 잡음이나 다른 기만 기법과 함께 사용된다.
이 기법의 목적은 다중의 가짜 표적을 만들어 초기에 레이다 신호 처리기를 혼란스럽게 만드는 것이며 이후에 레이다 신호 처리기는 속도 추적 루프 내에서 이득의 레벨이 높아지도록 만든다.
도플러 가짜 표적 재머는 레이다의 각 펄스를 수신하고 선택된 펄스들에 대해서 랜덤 주파수 변경을 적용한다.
(1) 선택된 레이다 펄스들은 신호 처리기에 의해 처리되고 다중의 도플러 주파수들이 레이다의 속도 추적 게이트로 보내진다.
레이다는 재밍 펄스들 사이에서 표적 신호를 구분하기 위한 노력을 하는 중에 신호 처리기는 각 추적 필터의 이득을 높이게 되고 다른 신호들 보다 세기가 큰 신호를 표적 도플러라고 간주하게 된다.
이렇게 높아진 이득은 협대역 도플러 잡음 기법을 위한 속도 추적 루프를 준비시키게 되며 가짜 표적들 사이에서 실제 표적 신호를 잃어버리게 만든다.
(2) 도플러 가짜 표적 재밍의 장점은 초기에 레이다 신호 처리기를 혼란스럽게 만들 수 있다는 것이다.
또한 협대역 도플러 잡음 기법을 위한 준비 역할을 하고 재밍 효과도를 높일 수 있게 한다.
단점은 결국에 레이다 신호 처리기나 레이다 운영자는 속도 측면에서 재밍 펄스들 사이에서 실제 표적 신호를 구분할 수 있게 된다는 것이다.
이 재밍 기법은 다른 도플러 재밍 기법과 같이 사용될 때에 훨씬 큰 효과를 얻을 수 있다.
다음 3부에서는 모노펄스 기만 재밍 기법과 Terrain Bounce 재밍 기법에 대해 알아보겠다.
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