다중 레이더 에미터 시뮬레이션을 이용한 수신기 테스트

목표

레이더 경고 수신기는 EW(Early Warning, 조기 경고) 장비의 핵심 부품입니다. 이 장비는 기본적으로 항공기 파일럿을 보호하고 경고를 보내며, 항공기 또는 기타 장치 등의 자산을 보호합니다. 이 장비의 목적은 레이더 신호를 빠르게 탐지, 식별하고 분류하는 것입니다. 이 목적을 위해 기존 라이브러리에 포함된 MOP(Modulation on Pulse), 펄스 지속시간, 캐리어 주파수, 펄스 패턴 등의 확보되어 있는 에미터 매개변수와 수신 신호를 비교합니다. 동작 상황에서는 일반적으로 매우 짧은 시간 동안 많은 신호를 처리해야 합니다. 또한 운영 및 위험 상황에서는 수신된 레이더 신호의 특성을 파악해야 합니다. EW 수신기를 생산적, 효율적으로 설계하기 위해서는 EW 수신기가 고밀도 다중 신호 환경에 숨겨진 필요 신호를 감지하는지 여부를 검증할 수 있도록 연구소에서 여러 에미터를 사용하여 현실적이고 전형적인 테스트 환경을 구축해야 합니다.

T&M 솔루션

엔지니어는 다중 에미터 시나리오의 시뮬레이션을 위해 R&S®SMW200A Vector Signal Generator와 R&S®Pulse Sequencer 소프트웨어를 함께 사용합니다. R&S®SMW-K306 Multiple Emitter 옵션을 이용할 경우 EW 수신기 테스트에서 R&S®SMW200A를 강력한 첨단 레이더 신호 시뮬레이터로 활용할 수 있습니다. 이제 엔지니어는 EW 수신기의 완전한 개발 주기에서 대규모 시뮬레이터 대신 편리하고 완벽한 대체 솔루션을 이용할 수 있습니다. 이 솔루션으로 지연, 설계 재작업을 방지하고 비용과 성능 간 완벽한 균형을 달성할 수 있습니다. 레이더 엔지니어는 R&S®Pulse Sequencer 소프트웨어를 사용하여 레이더 에미터 리스트를 만들 수 있습니다(표 참조). R&S®Pulse Sequencer 소프트웨어는 복수 에미터 신호를 시뮬레이터하고 이를 우선순위에 기반한 최적화된 스마트 인터리빙 알고리즘을 사용하여 하나의 출력 파일로 결합합니다. 장점은 다음과 같습니다.

• 최대 256개 에미터의 간단한 사용자 지정 구성
• 우선순위 계획 및 오프셋 매개변수에 따른 인터리빙 결과 최적화 및 미리보기
• I/Q 변조 펄스 또는 인터펄스 변조 프로필(PRI 스태거, RF 스태거 등) 및 모든 유형의 안테나 스캔 또는 안테나 패턴을 사용하는 에미터 인터리브
• 시간의 경과에 따라 모드를 전환하는 에미터 인터리브
• PDW 리스트 가져오기 및 인터리브

인터펄스 변조 및 MOP로 에미터 만들기

레이더는 스태거 또는 무작위 변동 PRI(Pulse Repetition Intervals, 펄스 반복 주기), 스태거 RF 주파수(주파수 호핑)와 같은 특징을 가지는 특유의 시그니쳐(Signature)가 있습니다. 펄스는 예를 들어 선형 주파수 변조에서 변조 MOP를 가질 수 있습니다. 특히 LPI(Low Probability Intercept, 저-피탐지) 레이더는 MOP를 사용하고 펄스당 방사 출력을 낮추기 위해 펄스 압축 게인을 사용합니다. 에미터 시그니쳐(Signature)가 더욱 복잡하고 빨라지며 첨단화됨에 따라 EW 수신기가 이런 특성을 수많은 다른 에미터 사이에서 탐지하는 것이 더욱 어려워집니다. R&S®Pulse Sequencer 소프트웨어는 다중 에미터 시나리오에서 위에 나열된 모든 특징을 시뮬레이션할 수 있습니다. 여기에 사용된 예제 테스트 사례의 시나리오는 표에 나열된 여섯 가지(1 - 6) 레이더로 구성되어 있습니다. 이 테스트 케이스의 EW 수신기는 액티브 상태인 여러 상업용 탐색 레이더(레이더 1 - 5) 안에서 해안가에 설치된 지상 조기 경고 레이더(레이더 6)를 탐지해야 합니다.

사용자 우선순위 기반 에미터 인터리브

엔지니어는 RF 소스의 개수를 최소화하면서도 발생시키는 레이더 신호의 수를 극대화하려고 합니다. 이를 위한 좋은 방법은 개별 레이더 신호를 인터리브하여 단일 신호로 결합하는 것입니다. 문제는 레이더 신호의 밀도가 높아지므로 펄스가 중복되어 펄스 위에 펄스가 놓이는 상황이 될 가능성이 높다는 것입니다. R&S®Pulse Sequencer 소프트웨어는 최적화된 사용자 정의 우선순위 기준에 따라 신호를 인터리브하고 충돌 시 펄스를 드롭하는 알고리즘을 적용합니다. 이 알고리즘은 최저 드롭 비율을 보장합니다. 예를 들어 위의 레이더 에미터는 R&S®Pulse Sequencer 소프트웨어에 의해 인터리브되어 다중 에미터 신호로 생성되었습니다. 위의 그림은 시뮬레이션된 출력 레벨 추적과 시간의 경과에 따라 변동하는 6개의 시뮬레이션 및 인터리브된 레이더 신호를 나타냅니다. EW 수신기 기능의 복잡성을 설명하기 위해 레벨 추적의 표시된 시간 간격(청색 프레임)의 측정값이 아래 스크린샷에 표시되어 있습니다.

수신기는 레이더 에미터 6을 식별해야 하지만 다른 레이더도 모두 보고 있습니다. 이제 EW 컴퓨터는 다음 레이더 에미터 신호를 처리해야 합니다. 레이더 1은 10 MHz 간격으로 9개 값 내에서 RF 주파수를 변동하면서 아래 그림의 주파수 간격(녹색 점)으로 이동합니다. 레이더 4는 3개 값 사이에서 펄스 폭을 변동합니다(3개 청색 막대). 레이더 5는 RF를 켰다 끄면서 두 가지 RF 주파수 사이를 전환합니다(녹색 점선). 청색 프레임에서는 해당 에미터(레이더 6)가 강조 표시되어 있습니다. 이 에미터는 안테나 스캔으로 인해 출력 레벨 추적에 다른 높이의 피크가 있습니다. 2900 MHz RF 주파수(녹색 막대)와 500 ns PW(청색 막대)는 시간의 경과에도 일정합니다. EW 컴퓨터는 또한 메인 로브 밖의 효과에 대응해야 하는데 일부 펄스는 잘못된 펄스 폭 및 주파수로 탐지됩니다. 이러한 문제는 수신기 대역폭이 크고 그에 따라 수신기의 SNR(Signal-to-Noise Ratio)이 감소되기 때문일 수 있습니다.

주요 이점

• R&S®SMW200A로 고밀도 다중 에미터 환경에서 EW 수신기 성능 검증
• R&S®SMW200A 및 R&S®Pulse Sequencer 소프트웨어를 강력한 레이더 신호 시뮬레이터로 활용