Digital RF Memory 이론 - (6)

여기서는 DRFM의 처리 지연 시간이 최신의 레이다 신호에 어떠한 영향을 주는지에 대해 알아본다.

 

 

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DRFM 지연 이슈 (DRFM Latency Issues)

앞에서 Chirped 신호와 Barker 코드 신호의 재생성에 대해 알아봤다.

이 두 가지의 경우, DRFM과 관련된 DSP는 다음의 연속된 펄스가 방사될 때에 첫 번째 수신되는 펄스를 분석하고 그 특성을 복사한다.

이는 수신되는 레이다 방사 펄스들은 모두 동일하다는 것을 전제로 한다.

재방사되는 펄스들은 수신되는 펄스들과 동질의 특성을 갖으며 여기에 지원 재밍 기법에 적용되는 변조 성분을 포함하고 있다.

예를 들면, 각각의 연속되는 펄스들은 지연이 되거나 주파수 변이가 있을 것이다.

 

 

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동일 펄스들 (Identical Pulses)

수신되는 레이다의 송신 펄스들이 모두 동일할 때에 DRFM과 관련된 프로세서는 첫 번째 펄스를 수신하고 분석하여 연속되는 각각의 송신 펄스들을 재밍하기 위해 적절한 변조가 가해진 재밍 펄스를 생성한다.

여기에는 펄스 기간 동안 처리를 완료할 수 있도록 충분히 짧은 프로세서의 지연이 요구된다. 

이는 수 십 마이크로초에서 수 마이크로초 수준이다.

 

[ 동일한 Chirped Pulses ]

다음의 그림과 같이, 첫 번째 펄스의 분석은 반드시 펄스 반복 주기 내에서 수행되어져야 한다.

(DRFM와 프로세서는 전체 처리를 펄스 주기 내에서 완료해야 한다)

 

10 ㎲의 펄스폭과 10%의 듀티 사이클을 갖는 추적 레이다를 고려해보자.

이는 DRFM이 계산을 위해 사용할 수 있는 펄스 기간은 90 ㎲이라는 의미가 된다.

또한, 처리 throughput 지연은 펄스 편조 파라미터를 결정하고 원하는 재밍 펄스를 생성하며 변조된 신호를 디지털의 형태로 DRFM에 되돌려 보내는 것을 결정하며 반드시 90 ㎲ 보다 짧아야 한다.  

 

Chirped 펄스에서, 첫 번째 수신된 펄스는 DRFM 내에서 디지털화되고 프로세서로 보내진다.

아래의 그림에서 주파수 변조의 기울기는 반드시 측정되어야 한다. 

여기서 펄스상에서의 주파수 변조는 선형적일 수 있고 또는 비선형적일 수 있다.

(펄스의 지속기간 동안 각 분석 단계마다 수신된 chirped 신호는 주파수를 알아내기 위해 분석된다)

 

펄스폭 동안에는 많은 시간의 각 단계마다 코드의 블럭이 형성된다.  

전체 펄스의 디지털 표현은 측정된 주파수로부터 각각의 증가분 동안 주파수와 함께 생성된다.

DRFM에 되돌아온 디지털 신호는 수신된 펄스의 주파수 변조가 계단식으로 표현되어 있다.

 

[ 동일 Barker 코드 Pulses ]

수신된 레이다 신호에 BPSK(Binary Phase Shift Keyed) 신호가 있을 때, DRFM은 첫 번째 수신된 펄스를 디지털화한다.

이후 프로세서는 다음을 결정한다.

• 코드의 clock 속도
• 코드 내에서의 1과 0의 연속성
• 수신된 주파수
• 펄스의 도착 시간

이후 프로세서는 1비트와 0비트를 위한 디지털 신호를 만들어낸다.

결국, 다음의 그림과 같이 프로세서는 수신된 신호에서의 연속적인 각 펄스에 대한 BPSK 변조 펄스의 디지털 표현을 출력한다.

(BPSK에 대한 DRFM의 디지털 출력)

 

생성된 신호는 수신된 주파수로 정정되고 선택된 재밍 기법에 적절한 도플러 변이가 가미된다.

수신된 펄스 반복 주파수와 선택된 재밍 기법을 위한 시간 옵셋을 고려하여 생성된 신호는 각 연속되는 펄스에 적절한 지연이 포함된다.

DRFM은 첫 펄스 수신 후에 각 펄스를 동질의 특성으로 재발송한다.

 

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펄스 간 주파수 호핑 (Pulse-to-pulse Frequency Hopping) 

이제 더욱 어려운 펄스 간 변화가 있는 레이다 신호를 복제하는 건에 대해 얘기해 보겠다.

기본적인 예는 pulse-to-pulse 주파수 호핑 레이다이다.

이 레이다는 pseud 랜덤 하게 선택되는 여러 개의 주파수를 가지고 있다.

또한, 레이다는 재밍을 당하고 있음을 감지할 수 있으며 재밍당한 주파수에 대한 운영 모드를 가지고 있다고 가정하는 것이 합당할 것이다.

재밍을 당했거나 간섭이 발생한 주파수가 감지되면 호핑 절차에 의해 이러한 주파수는 제외하고 운영된다.

이는 각 펄스의 주파수를 측정할 수 있는 능력이 없는 재머는 호핑을 하는 전 주파수 범위를 커버해야 하며 최대 J/S를 갖기 어려움을 의미한다.

 

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만약, 재밍 주파수 밴드가 넓게 퍼진다면 J/S 비는 펄스 호핑 범위에 대한 레이다의 수신 대역폭의 비율로 줄어들게 된다.

예를 들면, 3 MHz의 수신 대역폭과 6 GHz의 운영 주파수를 갖는 레이다가 있을 때에, 레이다의 호핑 주파수 범위는 일반적으로 운영 주파수의 10% 이므로 600 MHz가 된다.

따라서 수신 대역폭에 대한 호핑 범위는 다음과 같으며,

 

600 MHz / 3 MHz = 200 

 

이는 J/S비에 23dB의 영향을 준다.

 

이제 DRFM을 가진 재머는 각 수신되는 펄스의 주파수를 측정할 수 있다는 것을 고려해 보자.

각 수신되는 펄스의 주파수를 앎으로써 정확한 주파수로 펄스에 재밍을 하여 효과적인 J/S에 대한 손실을 피할 수 있다.   

 

각 펄스의 주파수는 재머에 수신될 때까지는 알지 못하기 때문에 DRFM과 연관된 프로세서는 반드시 다음을 수행할 수 있어야 한다.

• 레이다 송신 주파수 결정
• 정확한 주파수와 타이밍의 디지털 표현 생성
• 정확한 주파수로와 함께 동질의 신호 발송

이러한 모든 것은 아래의 그림과 같이 레이다 펄스폭의 아주 작은 부분동안 이뤄져야 한다.

(만약, 모든 펄스들이 서로 다르다면, 재생성 펄스의 폭은 처리 지연 시간에 의해 줄어들게 된다)

 

 

재밍 펄스의 에너지는 재밍 펄스의 지속율에 의해 줄어든다.

예를 들면, 만약 펄스폭이 10 ㎲이고 처리 지연 시간이 100 ㎱이라면, 재밍 에너지의 감소는 

 

9.9 ㎲ / 10 ㎲ = 0.99

 

이며 이는 0.04 dB 수준이다.

 

 

 

다음은 DRFM의 마지막 챕터로 DRFM을 기반으로 재밍에 대한 레이다 대응 기법에 대해 알아보겠다.

 

 

출처 : EW 104

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