R&S®Pulse Sequencer Radar Simulation 소프트웨어를 사용하면 AoA(Angle of Arrival) 시뮬레이션의 시나리오를 쉽고 직관적으로 생성할 수 있습니다. 이 솔루션과 함께 복수의 R&S®SMW200A Vector Signal Generator를 사용할 경우 진폭 비교, 간섭 측정 또는 TDOA(Time Difference of Arrival) 기법을 이용하는 기기를 포함하여, 모든 유형의 방향 탐지 장비의 성능 특성을 빠르고 완벽하게 분석할 수 있습니다. 이 문서는 진폭 비교 기법을 이용하는 테스트 기기에 대한 로데슈바르즈의 테스트 솔루션에 대해 설명합니다.
그림 1: 복잡한 레이더 시나리오 생성. R&S®Pulse Sequencer Radar Simulation Software 및 R&S®SMW200A Vector Signal Generator 사용
RWR(Radar Warning Receiver)은 오늘날 모든 군용 항공기의 자기 방어 체계에 필수 부품입니다. 레이더 경고 수신기의 기본 임무는 레이더 신호를 탐지하고 신호원를 식별하며, 레이더 신호의 AoA(Angle of Arrival)를 판단하는 것입니다. AoA 판별 시 일반적으로 사용하는 기법은 진폭비교 모노펄스입니다. 진폭비교 모노펄스는 항공기에 장착된 여러 대의 안테나를 사용하여 360° 방위각에 대한 커버가 가능합니다.
리시버 개발 사이클에 필요한 모든 테스트 신호를 발생할 수 있는 시뮬레이터가 없다면, RWR의 개발 및 테스트에 어려움을 겪을 수 있습니다.
시뮬레이터는 초기 하드웨어 검증을 위한 간단한 레이더 펄스부터 시스템 수준 테스트를 위한 복잡한 멀티 이미터 시나리오까지 모든 것을 제공할 수 있을 만큼 유연해야 합니다. 시뮬레이터 하드웨어는 COTS(Commercial Off-the-Shelf) 솔루션으로 제공되므로 유연하지 않은 고가의 커스터마이즈 하드웨어를 설계하지 않아도 됩니다. 또한 시뮬레이션 소프트웨어를 추가로 작성하는 데 많은 시간을 투자하지 않도록, 신호의 정의 및 복잡한 시나리오를 쉽고 직관적으로 생성할 수 있어야 합니다.
로데슈바르즈는 AoA(Angle of Arrival) 시뮬레이션을 위한 강력한 패키지를 제공합니다. 이 패키지는 R&S®Pulse Sequencer Radar Simulation Software, 여러 대의 결합된 싱글 또는 듀얼 패스 R&S®SMW200A Vector Signal Generator로 구성됩니다.
R&S®SMW200A Vector Signal Generator는 최대 20 GHz의 RF 경로 2개 또는 최대 44 GHz RF 경로 1개를 제공할 수 있습니다. 모든 RF 경로상의 타이밍 동기화를 위해, 신호 발생기 간의 내부 클록 신호와 트리거를 공유합니다.
RF 포트 간 특정 위상차가 필요한 경우, 예를 들어 간섭 측정 기법을 사용하는 방향 탐지 기기를 테스트하려면 마스터 기기에서 슬레이브 기기로 내부 LO(Local Oscillator) 신호를 분배하거나 외부 LO(예: R&S®SMA100B Analog Signal Ggenerator의 신호)를 사용할 수 있습니다.
R&S®SMW200A Vector Signal Generator는 거의 무한대의 다양한 신호를 재생할 수 있습니다. 간단한 무변조 레이더 펄스부터 복잡한 변조 방식과 MOP(Modulation on Pulse)의 레이더 신호까지, R&S®SMW200A는 현실적인 고밀도 RF 환경을 구현합니다. R&S®SMW200A는 2 GHz의 높은 변조 대역폭으로 주파수 급속변경이 뛰어나 최신 데이터를 시뮬레이션할 수 있습니다.
R&S®Pulse Sequencer 소프트웨어를 통해 시뮬레이션을 위한 레이더 시나리오를 간단히 만들 수 있으며, 복수의 R&S®SMW200A를 구성하고 제어할 수 있습니다. R&S®Pulse Sequencer 소프트웨어는 간단한 펄스 시퀀스부터 복잡하게 움직이는 다수의 이미터가 포함된 매우 정교한 시나리오까지 다양한 테스트 애플리케이션을 지원합니다. 사용자는 커스텀 파형을 만들고, 이미터를 자세히 구성할 수 있습니다.
유연한 사용자 인터페이스로 현실적 테스트 시나리오를 간단히 생성할 수 있습니다. 소프트웨어 사용법이 간단해 테스트 케이스를 빠르게 생성하고 테스트할 수 있는 시간이 늘어납니다. 그러면 계산된 시나리오가 R&S®SMW200A로 직접 로드됩니다. 계산된 데이터의 형식은 PDW(Pulse Descriptor Words) 또는 I/Q 파형 파일입니다. 계산 루틴이 속도에 최적화되어 시나리오 계산 중 대기 시간이 최소화되고 유연하고 반복적인 테스트 케이스 설계가 가능합니다.
그림 2: 4채널 테스트 셋업의 AoA(Angle of Arrival) 시뮬레이션. 이 셋업은 결합된 듀얼 패스 R&S®SMW200A Vector Signal Generator 2대를 사용해 이미터의 AoA(Angle of Arrival)를 시뮬레이션하는 데 적합합니다. R&S®Pulse Sequencer 소프트웨어는 개별 RF 포트 간 상대적 지연, 상대적 위상 또는 상대적 진폭값을 자동으로 계산합니다.
4채널 RWR 테스트
4채널 RWR의 테스트 셋업은 시뮬레이션된 레이더 신호를 발생하는 듀얼 패스 R&S®SMW200A 2개로 구성되어 있습니다(그림 2). 하나는 마스터 기기로 구성하고 다른 하나는 슬레이브로 구성해 레이더 펄스를 완전히 동기화 재생합니다. 그림 3은 R&S®Pulse Sequencer 소프트웨어에서 생성된 예제 시나리오입니다. 항공기는 원형 트랙을 따라 비행합니다. 항공기 왼편, 최초 위치의 330° 방향에 원형 안테나 스캔을 사용하는 지상 고정형 레이더가 있습니다. 그림 4의 안테나 레이아웃과 같이 항공기는 날개 끝에 각각 다른 방향을 가리키는 4개의 지향성 안테나를 탑재하고 있습니다.
그림 3: RWR 테스트의 예제 시나리오. 항공기의 궤도와 레이더 스캔이 항공기를 탐지하는 위치를 보여주는 시나리오 맵.
각 안테나에 대해 시뮬레이션된 수신기 신호는 4개 RF 경로 중 하나로 매핑됩니다. 그런 다음 모든 RF 경로가 RWR의 해당 RF 입력으로 연결됩니다.
항공기가 궤도를 따라 이동하면 위치 1 - 7에서 레이더 스캔으로 여러 번 검출됩니다. 각 위치에서 이미터 신호의 AoA가 달라지기 때문에 4개 안테나에서 다른 전력 레벨이 기록됩니다. 각 안테나 포트의 전력 레벨은 그림 4와 같으며, 번호는 시나리오 맵의 위치 1 - 7에 해당합니다.
항공기 위치 기준, 이미터의 방위를 얻기 위해 모노펄스의 원리를 이용합니다. 레이터 펄스를 검출하면 인접 안테나에서 가장 높은 전력 레벨 2개를 비교합니다. 이미터가 두 안테나 사이 정확히 중간에 위치할 경우 수신된 전력 레벨은 동일합니다. 이미터가 두 안테나의 중앙으로부터 멀어지는 경우, 한 안테나가 더 높은 전력 레벨을 수신합니다. 이미터까지의 정확한 방위는 수신된 전력 레벨의 비율을 사용하여 구합니다.
그림 4: 4개 RWR 입력 포트에서 수신된 신호. 시간의 경과에 따라 각 안테나 포트에서 탐지된 레이더 펄스. 그림과 같이 항공기 날개 끝에 안테나가 탑재되어 있습니다.
시간의 경과에 따른 펄스 출력 레벨 시뮬레이션
그림 4의 왼쪽에 위치 4의 RWR 입력 4개가 기록한 단일 레이더 펄스가 나와 있습니다. 이 위치에서 전면 및 후면의 좌측 안테나가 레이더 방향을 향하고 있기 때문에 가장 높은 전력 레벨을 수신합니다. 주황색과 녹색 신호 사이의 모노펄스 비율을 계산하면 이미터 방위는 약 250°가 됩니다.
결과를 파일럿의 디스플레이에 매핑
항공기를 운항하는 동안 식별된 이미터는 조종석의 파일럿에게 표시됩니다. 이미터의 방위는 컴퓨터에 의해 계산된 다음 RWR 디스플레이로 파일럿에게 표시됩니다. 아래 그림은 항공기가 위치 4에 있을 때 설명한 시나리오의 이미터가 RWR 운용자 또는 파일럿에 어떻게 표시되는가를 보여줍니다. RWR로 확인된 방위가 시뮬레이션된 방위에 해당할 경우 테스트에 성공하게 됩니다.
장점
그림 5: 위치 4에서 항공기의 RWR 디스플레이. 항공기의 8시 위치에서 탐지된 이미터를 보여주는 RWR 위협 디스플레이. 숫자는 이미터의 유형을 나타내며 다이아몬드 마크는 주요 위협을 나타냅니다.
