재밍 기법 중 RGPO와 RGPI에 대한 설명과 이러한 재밍 기법에 대한 펄스 도플러 레이다의 영향성에 대해 알아본다.
RGPO (Range Gate Pull-Off)
이번에는 거리 기만 재밍 특히, RGPO(Range Gate Pull-Off)에 대해 좀 더 알아보겠다.
아래의 그림은 레이다 펄스가 표적에 닿은 후 되돌아가고 있으며 재머로부터 재생성된 펄스 역시 레이다 쪽으로 향하고 있는 모습을 나타낸다.
이 그림은 레이다에서 어떤 일이 벌어지는지 보여준다.
레이다 프로세서는 early gate와 late gate를 가지고 있다.
수신 신호의 전력 균형을 유지하기위해 이 gate들의 타이밍이 조정될 때에 이 두 gate 간의 변화는 레이다 프로세서에 의해 감지되고 펄스의 도착 시간(time of arrival)이 된다.
연속되는 재머의 펄스들이 지연이 있기때문에 이 두 gate에는 지연이 발생한다.
펄스의 지연은 레이다에서 표적의 거리가 멀어진 것으로 계산된다.
그렇기 때문에 레이다는 표적이 멀어지고 있다고 생각하게 된다.
레이다는 표적 대신 재머를 추적하게 되고 결국 레이다는 표적 추적을 놓치게 된다.
RGPO 재밍 기법을 사용하는 재머는 각 레이다 펄스를 수신하고 지연이 증가하는 방향으로 재밍 펄스를 만들어낸다.
레이다는 표적의 거리가 실제보다 더 멀리 있는 것으로 결론 내게 된다.
위의 그림과 같이, 재밍이 없을 때에 레이다의 해상도 셀은 표적의 중앙에 있다.
레이다 해상도 셀(resolution cell)은 레이다가 다중 표적을 여러 개로 구분하지 못하는 최소 영역을 말한다.
만약, 두 신호가 이 영역안에 있다면 레이다 프로세서는 더 강한 신호 쪽으로 가깝게 둘의 위치를 평균하게 된다.
더 강한 신호 즉, 재머의 펄스는 레이다의 주의를 집중시키며 레이다는 재밍 신호가 해상도 셀의 중심에 위치하도록 해상도 셀을 움직이게 된다.
이제 레이다 해상도 셀은 재머가 만들어낸 가짜 신호를 중심에 놓고 있으며 재머는 실제 표적이 완전히 레이다 해상도 셀 밖으로 나갈 때까지 재밍 신호의 지연을 증가시킨다.
이 지점에서 레이다는 실제 표적을 전혀 볼 수 없게 된다.
재밍 신호의 지연은 최대치까지 도달하면 다시 제로로 돌아간다.
이는 레이다를 아무것도 없는 하늘을 쳐다보게 만들어 놓는다.
표적을 잃은 레이다는 탐색 모드로 되돌아가고 미사일을 발사할 수 없게 된다.
아래의 그림은 지난 2부에서 나왔던 그림인데, 펄스 도플러 레이다는 수신 된 신호의 주파수를 직접 측정하기 때문에 펄스 도플러 레이다는 어떤 반사 신호가 정확한지 그리고 어떤 신호가 재밍 신호인지를 결정할 수 있다.
아래의 그림처럼 실제 표적으로부터의 반사 신호는 도플러 편이와 동일하게 거리의 변화가 발생하기 때문에 이를 바탕으로 구분될 수 있다.
RGPI (Range Gate Pull-In)
다른 재밍 기법으로서 RGPI는 레이다가 표적이 실제 위치에서 점점 더 가까워지는 것으로 착각하게 만든다.
아래의 그림과 같이, 이 기법은 재머가 반사 펄스를 예측하고 시간 증가분이 커지는 재밍 펄스를 만들어 내는 기능을 요구한다.
또한 다음의 그림은 레이다 해상도 셀은 실제 표적에서 점점 레이다 쪽으로 가까워지는 것을 보여주고 있다.
RGPO와 같이 RGPI 재밍 기법은 예측 되는 값을 최대까지 확장시킨 후 다시 제로로 되돌아오며 레이다를 아무것도 없는 하늘을 주시하도록 만들어 미사일 발사를 막을 수 있다.
이 재밍 기법은 펄스 도플러 레이다의 표적 구분 탐지 능력에 취약하다.
다시 얘기하지만, 레이다 프로세서는 range vs. frequency 매트릭스상에서 다중 펄스 개개의 도플러 편이와 거리의 변화율을 연관시킬 수 있으므로 펄스 도플러 레이다의 거리 추적은 도플러 편이와 일치된 거리 변화율을 갖는 반사 신호를 사용한다.
[랜덤 staggered PRF]
재머의 반사 펄스 예측은 “PRF 추적기(tracker)”에 의해 수행된다.
재머는 다음 펄스가 언제 생성되어야 하는지를 결정하고 정확한 예측 또는 증가량과 함께 가짜 펄스를 내보낸다.
이는 레이다가 고정된 PRF(Pulse Repetition Frequency)를 사용한다면 꽤 단순한 작업이 된다.
또한 만약 레이다가 비교적 적은 수의 펄스 간격을 갖는 staggered PRF를 사용하더라도 재머는 펄스 예측을 수행할 수 있다.
그러나, 레이다가 매우 많은 수의 펄스 간 간격을 사용한다거나 랜덤 staggered 펄스 간격을 사용한다면 PRF 추적기의 펄스 추적 수행이 불가해진다.
즉, 이는 RGPI에 대항하는 두 번째 전자기 보호기능이라 할 수 있으며 레이다는 복잡한 펄스 변조를 사용하는 것이다.
재머의 내부 지연(Latency)
재밍 시스템의 프로세서는 내부적인 지연이 있으며 이 지연은 레이다가 수신하는 표적 반사 펄스와 재밍 펄스간의 최소 시간차를 만든다.
인위적인 지연 또는 선행하는 재밍 펄스를 통해 레이다 펄스를 캡쳐 하기위해서는 실제 반사 펄스와 재밍 펄스 간의 초기 시간 간격이 매우 짧아야 한다.
그렇지않으면 레이다는 계속해서 표적 반사신호를 추적할 수 있게 된다.
만약 이 재머의 내부 지연이 너무 크면 재머는 레이다의 신호를 영영 캡처할 수 없게 되고 효과적인 재밍을 만들어 낼 수 없다.
ANTI-DOPPLER PULL-OFF
Anti-Doppler Pull-Off는 레이다 수신기가 반사 신호 주파수로부터 멀어지게 만드는 중요한 기법 중 하나이다.
이 기법은 연속파 레이다나 펄스 레이다에 모두 사용 가능하다.
다음의 그림은 연속파 레이다에 대한 이 기법을 나타낸다.
강한 연속파 신호가 레이다로 송신되고 레이다 수신기는 이를 캡쳐한다.
그림에서 “velocity gate”는 수신기의 대역폭을 의미하며 신호 주파수를 받아들일 수 있는 소프트웨어적인 제한영역이라고도 할 수 있다.
이후 재밍 신호는 반사 신호의 주파수로부터 멀어지며 반사 신호가 이 “velocity gate” 밖으로 나가게 되면 레이다는 더 이상 표적을 추적할 수 없게 되고 재밍은 효과가 있었다고 할 수 있다.
여기서 펄스 도플러 레이다는 다중의 신호를 탐지할 수 있기 때문에 이 재밍 신호를 제거하고 원래의 진짜 반사 신호를 계속해서 추적할 수 있다.
출처 : Journal of Electromagnetic Dominance, March 2023
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