고속 Chirplet 분리기법을 이용한 VHF 대역 레이더 표적신호 모델링 및 해석

박지훈,김시호,채대영 한국군사과학기술학회 2019 한국군사과학기술학회지 Vol.22 No.4

Although radar target signatures(RTS), such as range profiles have played an important role for target recognition in the X-band radar, they would be less effective when a target is designed to have low radar cross section(RCS). Recently, a number of research groups have conducted the studies on the RTS in the VHF-band where such targets can be better detected than in the X-band. However, there is a lack of work carried out on the mathematical description of the VHF-band RTS. In this paper, chirplet decomposition is employed for modeling of the VHF-band RTS and its performance is compared with that of existing scattering center model generally used for the X-band. In addition, the discriminative signal analysis is performed by chirplet parameterization of range profiles from in an ISAR image. Because the chirplet decomposition takes long computation time, its fast form is further proposed for enhanced practicality.

초단파 레이다의 부엽 차단 기능에 대한 설계 및 구현에 대한 연구

김기중(Ki-Jung Kim) 한국전자통신학회 2020 한국전자통신학회 논문지 Vol.15 No.4

본 연구는 S대역 또는 X대역 레이다 보다 빔폭이 상대적으로 큰 저주파 대역을 사용하는 초단파 레이다의 SLB/BLB 설계 및 구현에 대한 연구이다. 초단파 대역의 안테나는 빔폭이 상대적으로 크기 때문에 부엽에서 반사된 표적 신호를 처리하지 않으면 주엽 신호에서 들어온 것으로 인식하여 레이다의 탐지 오경보율이 증가한다. 부엽 차단 방법은 배열 안테나의 중앙쪽 복사소자를 사용하여 배열안테나 전면부의 부엽 신호를 차단하고, 뒤쪽에서 들어오는 신호는 BLB 수신안테나 조립체를 통해 차단시킨다. 레이다 구현을 완료하여 모의 신호 발생장치를 활용한 시스템 단위의 부엽 신호 차단에 대한 시험을 통하여 SLB/BLB 신호가 제거되는 것을 시험을 통하여 확인하였다. 본 연구를 통하여 향후 안테나 크기 및 빔폭이 큰 저주파 대역 레이다용 배열안테나의 부엽 차단 기술 구현에 활용할 예정이다. In this study, the SLB(Sidelobe Blanking)/BLB(Blacklobe Blanking) design of the VHF band radar using the low-frequency band having a relatively larger beam width than the S-band or X-band radar. The antenna of the VHF band has a relatively large beam width, so it is reflected from the side lobe. If the reflected target signal is not processed into sidelobe, the false alarm rate of the radar increases by recognizing it from the main lobe signal. This method of SLB blocking is the elimination of the side lobe signal in the front of the array antenna using the central radiating element of the array antenna, and the blocking of side lobe signal from the antenna rear through BLB receiver block. After completed the radar implementation, The function of blocking of side lobe signals was confirmed through the system unit test by Simulated signal generator. Through this study, it will be used in the implementation of the side-lobe blocking technology of the array antenna for low-frequency band radar with large antenna size and beam width in the future.

VHF, UHF, L-대역의 RCS 계산 및 비교 연구

임세하(Se-Ha Im),이승재(Seung-Jae Lee),최인식(In-Sik Choi),이태승(Tae-Seung Lee) 한국정보기술학회 2016 한국정보기술학회논문지 Vol.14 No.5

In this paper, we calculated and compared VHF/UHF/L-band RCS. First, we calculated monostatic and bistatic RCS of VHF/UHF/L-band radar for eight different aircraft targets(F-117, B-2, F-22, J-20, T-50, MIG-29, SU-27, F-15) using VIRAF. The mean values of calculated RCS data were compared by each frequency band and radar structure. Then, histogram method is applied to analyze the F-15 and F-117 targets. By analyzing the monostatic and bistatic RCS of VHF/UHF/L-band, we can see that the stealth target is detected effectively at the optimum bistatic angle which has the maximum RCS values. Also, we can see that the low RCS aircrafts have the largest RCS value in VHF band rather than UHF or L-band.

간섭신호 내성 및 격리도 특성이 우수한 초단파 레이다용 모의신호 발생장치의 설계 및 구현에 대한 연구

김기중(Ki-Jung Kim),이성제(Sung-Je Lee),장윤희(Youn-Hui Jang) 한국전자통신학회 2019 한국전자통신학회 논문지 Vol.14 No.1

본 연구는 RCS가 작은 목표물에 대한 탐지를 목적으로 하는 초단파대역 레이다의 성능입증을 위한 모의 신호 발생장치의 설계 및 구현에 대해 기술하였다. 모의신호 발생장치에 사용하는 송신 및 수신 안테나 빔폭이 커서 격리도에 문제가 발생할 수 있다. 안테나 격리도 문제를 해결하기 위하여 초단파 레이다의 운용조건을 고려하여 간섭신호내성 및 격리도 특성을 개선하였다. 모의신호 발생장치는 초단파 레이다의 송수신 보정, 모의신호생성, 표적의 도플러, RCS 및 거리모사, 원격제어, GPS 클럭 동기 기능 등을 수행한다. 모의신호 발생장치의 제작 후 출력 특성, 반사신호 모사 등 주요특성에 대해서 시험을 하였다. 향후 초단파 레이다 조립이 완료되면 초단파 레이다의 성능 평가를 위하여 활용할 예정이다. This study describes the design and implementation of a simulated signal generator to demonstrate the performance of VHF band radar for the detection of small targets in RCS(Radar Cross Section). The transmission and reception antenna beam widths used in the simulated signal generating apparatus may be large, which may cause problems in the degree of isolation. Interference signal immunity and isolation characteristics are improved by considering operating conditions of VHF radar to solve isolation of antennas. Simulated signal generator performs the following: VHF radar transmission and reception correction, simulation signal generation, target Doppler, RCS and distance simulation, remote control, and GPS clock synchronization function. After the fabrication of the simulated signal generator, the main characteristics, such as the output characteristics and the reflection signal simulations, were tested. When the microwave radar assembly is completed in the future, it will be utilized for the performance evaluation of VHF radar.

초단파 대역의 표적 반사 신호 시험 및 분석에 대한 연구

김기중(Ki-Jung Kim) 한국전자통신학회 2020 한국전자통신학회 논문지 Vol.15 No.5

본 연구는 초단파 대역에서의 표적 반사 신호 특성 및 분석에 대한 연구이다. 사전에 목표물에 대한 RCS 특성을 CST 전자기 해석툴을 사용하여 분석하고 Bi-Static 방법으로 목표물을 탐지하여 신호대 잡음비의 변화에 대해서 시험하였다. 시험결과는 사전 입사각도에 따른 RCS 분석에 대한 결과와 같이 목표물에 반사되는 신호 탐지에 대한 신호대 잡음비 특성이 큰 변동이 없는 유사한 결과를 보여준다. 향후 본 연구를 통하여 X 대역에 비하여 파장이 상대적으로 큰 VHF/UHF 대역 레이다의 표적에 대한 RCS 분석 및 등의 표적 탐지에 대한 특성 기술에 활용할 예정이다. This study is a study on the characteristics and analysis of the reflected signals about the target in the VHF band. In advance, the RCS(Radar Cross Section) characteristics of the target were analyzed by using the CST electromagnetic analysis tool, and the target was detected by using the Bi-Static method, and the change in the signal-to-noise ratio was tested. The test results show similar results with no significant fluctuations in the signal-to-noise ratio characteristics for the detection of signals reflected on the target, such as the results for RCS analysis according to the pre-incidence angle. In the future, this study will be used for RCS analysis of the targets and target detection of Radar in VHF/UHF band with relatively large wavelength compared to the X band.

능동빔패턴측정장치 및 드론을 활용한 초단파레이다 안테나 빔패턴 측정에 대한 연구

김기중,이성제,장윤희 한국전자통신학회 2019 한국전자통신학회 논문지 Vol.14 No.6

본 연구는 초단파레이다의 배열안테나에 대해서 드론 및 능동빔패턴측정장치를 활용하여 안테나 빔패턴 측정에 대해서 기술하였다. 안테나 크기가 큰 안테나의 원전계 특성을 만족하기 위해서는 챔버의 크기도 커야되기 때문에 국내에는 측정 가능한 챔버가 없는 상황이다. 본 연구는 초단파레이다를 개발하고 안테나 빔패턴 특성을 시험하기 위하여 드론에 능동빔패턴측정장치 및 수신안테나를 장착하여 안테나 빔패턴 특성을 시험하였다. This study describes the technique of the beam pattern measurement of array antenna for VHF band radar using drone and active beam pattern measuring device. There is no anechoic chamber for measuring the beam pattern of a large size antenna in the country. In this study, to test the antenna beam pattern characteristics of the developed VHF band radar, the antenna beam pattern characteristics were tested by Drone mounting an Active Beam Pattern Measuring Device. By comparing the results of the pre-simulation analysis with the measured results for the antenna, we could confirm that the beamwidth and side-lobe characteristics are satisfactory. Through the antenna beam pattern measurement technology using Drone and Active Beam Pattern Measuring Device, the beam pattern measurement technology of array antenna of low frequency band and large antenna for low band radar will be used.

능동 빔패턴 측정장치 및 드론을 활용한 초단파레이다용 배열안테나의 빔패턴 측정에 대한 연구

김기중(Ki-Jung Kim),이성제(Sung-Je Lee),장윤희(Youn-Hui Jang) 한국전자통신학회 2019 한국전자통신학회 논문지 Vol.14 No.6

본 연구는 드론 및 능동 빔패턴 측정장치를 활용하여 초단파레이다용 배열안테나의 빔패턴 측정내역에 대해서 기술하였다. 아직 국내에서는 크기가 큰 초단파대역용 안테나의 빔패턴을 측정하기 위한 무반사실이 없는 상황이다. 본 연구는 개발된 초단파레이다의 안테나 빔패턴 특성을 시험하기 위하여 드론에 능동 빔패턴 측정장치 및 수신안테나를 장착하여 안테나 빔패턴 특성을 시험하였다. 안테나에 대한 사전 시뮬레이션 분석 결과와 측정된 결과를 비교하였을 때 빔폭 특성 및 부엽특성이 만족함을 확인 할 수 있었다. 향후 드론 및능동 빔패턴 측정장치를 활용한 안테나 빔패턴 측정기술을 통하여 안테나 크기가 큰 저주파대역 레이다용 배열안테나의 빔패턴 측정 기술을 활용할 예정이다. This study describes the technique of the beam pattern measurement of array antenna for VHF band radar using drone and active beam pattern measuring device. There is no anechoic chamber for measuring the beam pattern of a large size antenna in the country. In this study, to test the antenna beam pattern characteristics of the developed VHF band radar, the antenna beam pattern characteristics were tested by Drone mounting an Active Beam Pattern Measuring Device. By comparing the results of the pre-simulation analysis with the measured results for the antenna, we could confirm that the beamwidth and side-lobe characteristics are satisfactory. Through the antenna beam pattern measurement technology using Drone and Active Beam Pattern Measuring Device, the beam pattern measurement technology of array antenna of low frequency band and large antenna for low band radar will be used.

VHF 대역 능동 위상 배열안테나 구현을 위한 2×2 부배열 안테나 설계에 관한 연구

김성필,한준용,장윤희,최재훈,Kim, Sungpeel,Han, Junyong,Jang, Younhui,Choi, Jaehoon 한국전자파학회 2018 한국전자파학회논문지 Vol.29 No.6

본 논문에서는 VHF 대역 능동 위상 배열안테나를 구현하기 위한 $2{\times}2$ 부배열 안테나 설계에 대해 연구하였다. 야기-우다 안테나가 복사소자로 적용되었으며, 복사소자의 투사기 굵기 및 도파기 길이 등을 최적화하여 대역폭 확장 및 소형화를 달성하였다. 또한, 그리드 반사기를 사용하여 전후방비를 개선하였고, 무게와 바람저항을 감소시켰다. 제작된 $2{\times}2$ 부배열 안테나는 목표대역($0.98{\sim}1.02f_c$)을 충분히 만족하며, 10.61 dBi의 최대 이득 및 26 dB 이상의 양호한 전후방비 특성을 가진다. Herein, a $2{\times}2$ subarray antenna is designed to implement a VHF band active electronically scanned array. The Yagi-Uda antenna is used as a radiating element. The bandwidth enhancement and miniaturization of the Yagi-Uda antenna are achieved by optimizing the diameter of a driven element and the length of a director. In addition, the grid reflector is utilized to improve the front-to-back ratio(FBR) and to reduce both the wind resistance and overall system weight. The fabricated $2{\times}2$ subarray antenna fully covers the VHF target band($0.98{\sim}1.02f_c$). The measured maximum gain is 10.61 dBi and the FBR is larger than 26 dB.

VHF 대역 능동 위상 배열안테나 구현을 위한 2×2 부배열 안테나 설계에 관한 연구

김성필(Sungpeel Kim),한준용(Junyong Han),장윤희(Younhui Jang),최재훈(Jaehoon Choi) 한국전자파학회 2018 한국전자파학회논문지 Vol.29 No.6

본 논문에서는 VHF 대역 능동 위상 배열안테나를 구현하기 위한 2×2 부배열 안테나 설계에 대해 연구하였다. 야기-우다안테나가 복사소자로 적용되었으며, 복사소자의 투사기 굵기 및 도파기 길이 등을 최적화하여 대역폭 확장 및 소형화를 달성하였다. 또한, 그리드 반사기를 사용하여 전후방비를 개선하였고, 무게와 바람저항을 감소시켰다. 제작된 2×2 부배열 안테나는 목표대역(0.98~1.02 fc)을 충분히 만족하며, 10.61 ㏈i의 최대 이득 및 26 ㏈ 이상의 양호한 전후방비 특성을 가진다. Herein, a 2×2 subarray antenna is designed to implement a VHF band active electronically scanned array. The Yagi–Uda antenna is used as a radiating element. The bandwidth enhancement and miniaturization of the Yagi-Uda antenna are achieved by optimizing the diameter of a driven element and the length of a director. In addition, the grid reflector is utilized to improve the front-to-back ratio(FBR) and to reduce both the wind resistance and overall system weight. The fabricated 2×2 subarray antenna fully covers the VHF target band(0.98~1.02 fc). The measured maximum gain is 10.61 ㏈i and the FBR is larger than 26 ㏈.

위상배열레이다용 초단파대역 송수신모듈의 설계 및 구현에 대한 연구

김기중(Ki Jung Kim),신승규(Seung Gyu Shin),장윤희(Youn Hui Jang) 한국전자통신학회 2018 한국전자통신학회 논문지 Vol.13 No.2

This study describes the design and implementation of TRM(Transmit and Receiver Module) for detection for targets of small RCS(Radar Cross Section). Through the pre-simulation analysis of radar system about RF, the main specifications of TRM are verified. After the fabrication of TRM, the main characteristics such as the maximum output, noise figure, spurious were confirmed. In the future, the radar system test will be carried out by assembling TRMs, antenna radiator, and the transceiver that generates and receivers the radar waveform reflected. 본 연구는 RCS가 작은 목표물에 대한 탐지를 목적으로 하는 초단파대역 레이다의 송수신모듈 설계 및 구현에 대해 기술하였다. 사전 레이다 RF시스템의 송/수신단 시뮬레이션을 통하여 송수신모듈의 주요 규격에 대하여 사전 검증을 하였다. 송수신모듈의 제작 후 출력 특성, 잡음지수 등 주요특성에 대해서 만족여부를 확인하였다. 향후 송수신모듈 및 안테나 복사소자, 레이다 파형을 발생 및 수신하는 송수신기 등에 대해 조립을 완료하여 레이다 시스템 시험을 진행할 예정이다.