전자기 보호 - Cross-Polarization 재밍

 

(파라볼릭 안테나에서 몇몇 도착 신호의 방향은 편파가 교차된(cross polarized) 반사 신호를 일으킬 수 있으며 이는 Condon lobe라는 거짓 lobe를 만든다)

안테나 boresight로부터 떨어진 방향에서 신호가 수신되면 신호의 편파는 안테나의 모양에 따라 편파가 변할 수 있다.

위의 그림은 파라볼릭 안테나를 나타낸다.

이 안테나는 특정 각도에서 도착 신호의 편파와 45°도를 이루는 안테나 전방 형상을 갖는다.

예를 들면, 안테나의 꼭대기로부터 45° 틀어진 수직 편파의 신호가 수신된다.

그 결과 이 방향에서 안테나는 교차 편파 lobe를 갖는다.

이를 Condon lobe라 부른다.

 

아래의 그림에서 보듯이, 이러한 Condon lobe는 안테나의 주 빔 co-polarized lobe 대비 매우 작다.

반면 평판 위상 배열 안테나는 Condon lobe가 없다.

그러나 레이다가 점진적인 이득을 갖는다면(즉, 사이드 lobe를 억제하기 위해 빔의 가장자리에 더 약한 이득이 있는 경우) 안테나는 Condon lobe를 갖는다.

 

(Condon lobe는 안테나의 co-polarized 주 빔보다 매우 작다.)

 

[교차 편파 재밍(Cross Polarization Jamming)]

교차 편파 재머는 송신 안테나(그림에서는 수평 편파)로 연결되는 수신 안테나(그림에서는 수직 편파)를 갖는다.

또한 수평 편파의 수신 안테나는 수직 편파의 송신 안테나와 연결된다.

이러한 신호 경로에는 충분한 신호의 증폭이 있다.

그 결과 수신되는 신호의 편파와 상관없이 수신 신호에 교차 편파를 갖는 재밍 신호를 만들어 낼 수 있다.

 

만약 레이다 안테나가 파라볼릭 리플렉터이면 레이다의 송신 신호는 약한 Condone lobe를 갖는다.

그러나 재머는 교차 편파이면서 매우 큰 이득의 신호를 재송신할 수 있다.

재머로부터 교차 편파된 이 신호는 표적으로부터 반사된 co-polarized 신호보다 훨씬 크다.

그 결과 레이다는 Condone lobe를 추적하게 되고 안테나는 표적으로부터 멀어지게 된다.

 

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또한, 이와 동일한 안테나 형상은 교차 편파의 원형 스캔 재밍 신호를 만들어낼 수 있다.

즉, 좌선회 원형 편파 신호에 대해 우선회 원형 편파 신호를 생성할 수 있다.

 

(교차 편파 재머는 두 개의 직교하는 수신 안테나가 각 교차 편파를 갖는 송신 안테나로 신호를 전달한다.)

 

아래의 그림에서 왼편은 레이다의 주 빔과 Condone lobe를 나타내며, 레이다의 송신 신호에 편파가 일치하는 수신 신호 이득 패턴에 집중하고 있는 모습을 나타낸다.

이는 전자기 보호 기능이 없는 경우이다.

아래 그림의 오른편은 교차 편파 신호에 대응한 레이다 안테나 수신 이득을 나타낸다.

주 빔의 크기가 크게 줄어들었으며 반면에 교차 편파의 Condone lobe의 크기는 크게 증가했음에 주목해야 한다.

충분히 큰 교차 편파의 재밍 신호는 레이다 안테나를 Condone lobe 방향으로 틀게 만든다.

이는 매우 효과적인 재밍이다.

(교차 편파 재머는 강한 교차 편파의 신호를 생성하고 재밍된 안테나는 Condone lobe를 수신하게 된다.)

 

[교차 편파 재밍에 대한 전자기 보호] 

교차 편파 재밍의 효과를 떨어뜨리는 방법에는 두 가지가 있다.

하나는 beam sharpening 없는 평판 위상 배열 안테나를 사용하여 Condone lobe를 없게 만듦으로써 교차 편파 재밍을 소용없게 하는 것이다.

또 다른 방법은 편파 필터를 레이다에 적용하는 것이다.

이 필터는 교차 편파 신호가 레이다 수신기로 들어오는 것을 방지하거나 그 크기를 크게 줄일 수 있다.

 

 

 

출처 : The Journal of Electromagnetic Dominance, November 2022