전자기 보호 - 주파수 Diversity 와 PRF Jitter

이제까지 알아본 주요 레이다 전자기 보호 기법을 정리한 것이다.

(레이다 전자기 보호 기법들)

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주파수 Diversity

레이다가 주파수를 변경함으로써 상대에게 다양한 주파수를 처리해야 하게끔 만들 수 있다.

재밍이 효과적이기 위해서 재밍은 반드시 레이다 송신 펄스의 주파수로 변경하는 수신기를 알아야 한다.

일반적인 재밍에서 재머는 수신기를 갖고 있으며 이를 통해 송신 펄스의 주파수를 알아낼 수 있다.

이후 재밍 주파수는 모든 송신 펄스에 대한 주파수를 셋팅한다.   

다음의 그림은 주파수 diversity의 개념을 보여준다.

레이다 주파수 diversity는 아주 단순하게는 수동적으로 또는 주기적으로 송신 주파수를 변경할 수 있다.

또한 하나 또는 몇 번의 스캔이 종료되었을 때에 주파수를 변경할 수도 있다.

(주파수 diversity는 레이다 송신 주파수가 변화할 때를 말하며 각 스캔마다 또는 각 펄스마다 주파수를 변경하고 수신기는 송신기와 주파수를 일치시킨다.)

 

만약 새로운 주파수가 랜덤하게 선택된다면 재머는 반드시 탐색을 수행하여 재밍을 위한 이 새로운 주파수를 결정해야 한다. 

(레이다가 주파수를 변경하면 재머는 새로운 주파수로 세팅하기 전 하나 이상의 펄스를 수신하여 주파수를 측정한다. 만약 레이다 주파수가 각 스캔 단위로 변화하면 여전히 재밍은 유효할 수 있다.)

 

이는 재밍은 잠시 멈춰야하고 따라서 효과도가 떨어질 수 있음을 의미한다.

선택적으로 재머는 재밍 대역폭을 확장시켜 모든 레이다 주파수를 커버하도록 할 수 있다.

 

대부분의 효과적인 주파수 diversity에서 레이다는 매 펄스마다 주파수를 랜덤으로 변경한다.

물론 레이다 수신기는 송신기에 따라 조정되며 레이다는 송신 때마다 모든 펄스를 사용할 수 있다.

그러나 재머는 모든 주파수를 커버할 수 있도록 재밍 대역폭을 넓혀야 한다.

재머는 전체 재밍 파워에 한계가 있기 때문에 재밍하려는 각 주파수에 활용가능한 양의 파워는 모든 레이다 가용 주파수로 나눠진다는 것을 의미한다. 

예를 들어, 10 microscond의 펄스들이 있을 때 수신기의 대역폭은 100 kHz 가 된다.

만약 레이다가 고정된 주파수를 사용한다면 재밍은 이 대역폭으로 제한할 수 있다.

그러나 만약 레이다가 10 MHz 넘게 스펙트럼 상에서 랜덤하게 변경된다면 다음의 그림처럼 재밍은 이 모든 주파수 대역을 커버해야 한다.

이는 레이다 수신기로 들어가는 각 펄스의 재밍 파워가 100배 작아지며 재밍 대 신호 비인 J/S가 20dB만큼 감소한다는 의미이다.

 

(레이다 수신기는 모든 반사 펄스에 맞춰지도록 튜닝이 가능하지만 재밍 신호는 모든 가능한 반사 펄스 신호를 커버하도록 해야한다.)

 

몇몇 최신의 재머는 이러한 형태의 전자기 보호를 극복하는 방법을 가지고 있다.

만약 재머가 레이다의 전체 운영 범위를 커버할 수 있는 디지털 RF 메모리(DRFM, Digital RF Memory)를 가지고 있다면 DRFM은 펄스의 매우 짧은 첫 부분(약 50 nsec) 동안 펄스의 주파수를 측정할 수 있고 이후 정확한 주파수로 남은 대부분의 펄스 구간 동안 재밍이 가능하다.

(DRFM은 레이다 펄스의 매우 짧은 시간 동안 주파수를 측정하고 남은 펄스 구간에서 재밍을 한다.)

 

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PRF Jitter

재머의 효과도는 cover pulse를 통해 증가시킬 수 있다.

이 cover pulse가 짧은 수록 재밍 효과도는 증가한다.

연속적인 재밍 신호를 생성하는 것 보다 cover pulse를 사용하면 펄스가 존재하는 구간에서만 재밍이 가능하여 전체적인 재밍 에너지를 최적화할 수 있다.

이 기법을 위해서 재머는 “PRF Tracker” 를 포함하고 있어서 다음의 펄스가 언제 도착할지 예측할 수 있어야 한다.

이것은 레이다가 고정된 펄스 반복 주파수를 갖고 있다면 아주 간단하다.

그러나 펄스들 간의 간격이 랜덤하다면 다음 펄스를 추적할 수 없다.

그렇기때문에 cover pulse는 반드시 이 펄스들의 간격을 모두 덮을 수 있도록 충분해야 한다.

이는 다음의 그림과 같이 펄스 도착 시간의 불확실성에 의해 재밍 효과도가 떨어짐을 의미한다.

 

(Jitter 펄스는 다음의 펄스 도착 시간을 예측할 수 없기 때문에 cover pulse는 가능한 펄스 도착 시간을 모두 커버할 수 있어야 한다.)

 

PRF Jitter 전자기 보호 기법에 영향을 줄 수 있는 또 다른 재밍 기법은 RGPI(Range Gate Pull-In)이다.

RGPI 재밍 기법은 레이다 펄스의 도착 시간을 예측하고 강한 재밍 펄스를 레이다 반사 신호보다 먼저 송신한다.

이 예측 시간은 레이다로 하여금 표적이 접근하는 것처럼 보이도록 만든다.

이를 통해 레이다는 표적 추적을 놓치게 된다.

RGPI는 재머가 효과적인 PRF Tracker를 가지고 있어야 가능하다. 

 

 

 

출처 : The Journal of Electromagnetic Dominance, May 2023

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