KR101990076B1 - 위상 배열 레이더 - Google Patents

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KR101990076B1
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Abstract

본 발명은 복수의 복사 소자와, 상기 복수의 복사 소자와 연결된 복수의 송수신 모듈을 포함하고, 상기 송수신 모듈은 주파수 대역이 다른 적어도 두 신호를 서로 다른 경로로 처리하는 신호 선택부를 포함하는 위상 배열 레이더를 제시한다.

Description

위상 배열 레이더{Phased array radar}
본 발명은 위상 배열 레이더에 관한 것으로, 특히 주파수 대역이 다른 신호의 송수신이 가능한 위상 배열 레이더에 관한 것이다.
현대의 전자전에서는 각종 첨단 장비들이 사용되며, 이들 장비의 정밀도가 향상됨에 따라 레이더(RADAR: Radio Detection And Ranging)에 대한 역할과 의존도가 더욱 높아지고 있다. 레이더는 매우 짧은 시간에 발생시킨 마이크로파 또는 밀리미터파를 지향성을 가진 안테나를 이용하여 표적으로 방사하고, 표적으로부터 반사되는 반사파를 수신하여 레이더로부터 표적까지의 거리 또는 표적의 형태를 감지하는 장치이다.
기존에는 안테나를 기계적으로 움직이면서 표적을 추적하는 기계식 레이더가 주로 이용되었으나, 현재는 기설정된 패턴으로 배열된 복수의 안테나의 위상을 조절하여 지향 방향을 조절하는 위상 배열 안테나(Phased Array Antenna)를 활용하는 레이더, 즉 위상 배열 레이더의 사용 범위가 확대되고 있다.
특히, 위상 배열 레이더에서도 하나의 송수신 모듈만 이용하는 수동형 전자 주사(Passive Electronically Scanning Array : PESA) 레이더보다 복수의 송수신 모듈을 이용하는 능동형 전자 주사(Active Electronically Scanning Array : AESA) 레이더가 안정성 및 신뢰도가 높아 더욱 각광받고 있다.
위상 배열 레이더는 복수의 배열 안테나, 복수의 송신기 및 복수의 변환기를 포함할 수 있다. 즉, 복수의 배열 안테나 및 복수의 송신기가 송신단을 이룰 수 있고, 복수의 배열 안테나 및 복수의 변환기가 수신단을 이룰 수 있다. 또한, 배열 안테나 각각은 복수의 복사 소자와, 복수의 송수신 모듈(Transmit and Receive Module; TMR)을 포함할 수 있다. 이때, 복사 소자 각각에 대응하여 송수신 모듈이 마련될 수 있다. 송수신 모듈 각각은 진폭 및 위상 정보를 수신하여 대응하는 복사 소자로 방사될 신호를 생성한다.
한편, 위상 배열 레이더의 송신단은 송신기 내부에서 UHF(Ultra High Frequency) 또는 VHF(Very High Frequency) 대역의 펄스 신호를 생성하고, 이러한 펄스 신호를 TRM가 입력하여 증폭한 후 복사 소자를 통해 방사하게 된다.
또한, 위상 배열 레이더의 수신단은 복사 소자를 통해 UHF 또는 VHF 대역의 신호를 TRM이 수신받아 변환기로 전달하고, 변환기가 아날로그 디지털 컨버팅(ADC) 및 디지털 다운 컨버전(Digital Down Conversion)하게 된다.
그런데, 종래의 위상 배열 레이더는 단일 주파수 대역에서 동작이 가능하다. 즉, 종래의 위상 배열 레이더는 UHF 또는 VHF 대역의 펄스 신호만을 송수신할 수 있다. 이렇게 종래의 위상 배열 레이더가 단일 주파수 대역에서만 동작이 가능하기 때문에 탐지 대상 물체, 예를 들어 항공기가 특정 대역에서 흡수되는 전파 흡수 물질(Radar-Absorbent Material; RAM)을 도포하는 등의 방법으로 레이더 탐지를 어렵게 할 수 있다.
따라서, 탐지 확률을 높일 수 있도록 다중 대역의 탐지가 가능한 위상 배열 레이더가 필요하다. 즉, 탐지물의 RCS는 통상적으로 주파수 대역에 따라 다른 특성을 나타내는데, 이중 대역의 탐지가 가능한 위상 배열 레이더는 탐지 확률을 높일 수 있다.
한국등록특허 제10-1864372호 한국공개특허 제2016-0091803호
본 발명의 탐지물의 탐지 확률을 높일 수 있는 위상 배열 레이더를 제공한다.
본 발명은 이중 대역의 탐지가 가능한 위상 배열 레이다를 제공한다.
본 발명은 UHF 대역에서 동작 가능한 위상 배열 레이다로 추가적으로 VHF 대역에서도 동작 가능하도록 구성하여 이중 대역으로 동작하는 위상 배열 레이다를 제공한다.
본 발명의 일 양태에 따른 위상 배열 레이더는 복수의 복사 소자와, 상기 복수의 복사 소자와 연결된 복수의 송수신 모듈을 포함하고, 상기 송수신 모듈은 주파수 대역이 다른 적어도 두 신호를 서로 다른 경로로 처리하는 신호 선택부를 포함한다.
상기 신호 선택부는 UHF 대역 및 VHF 대역의 신호를 서로 다른 경로로 처리한다.
상기 신호 선택부는 상기 송수신 모듈의 수신부에 마련된다.
상기 신호 선택부는 VHF 대역의 신호만 체배한다.
상기 신호 선택부는 UHF 대역 및 VHF 대역의 신호를 서로 다른 경로로 설정하는 경로 설정기와, 상기 VHF 대역의 신호를 체배하는 주파수 체배기와, 서로 다른 경로로 입력되는 UHF 대역 및 VHF 대역의 신호를 증폭하는 증폭기를 포함한다.
상기 경로 설정기는 VHF 대역의 신호를 주파수 체배기로의 제 1 경로로 전달하고 UHF 대역의 신호를 주파수 체배기를 경유하지 않는 제 2 경로로 전달한다.
상기 경로 설정기는 SPDT 스위치를 포함한다.
복수의 복사 소자는 일 방향 및 이와 직교하는 타 방향으로 UHF 대역 주파수 파장의 1/2의 간격으로 배열된다.
복수의 복사 소자 중 적어도 일부와 연결된 송수신 모듈은 VHF 신호를 주파수 체배기로의 경로로 처리한다.
일 방향 및 타 방향으로 홀수번째 또는 짝수번재 복사 소자가 연결된 송수신 모듈이 VHF 신호를 주파수 체배기로의 경로로 처리한다.
본 발명에 따른 위상 배열 레이더는 UHF 대역 및 VHF 대역의 신호를 송수신할 수 있다. 즉, 송신기로부터 UHF 대역 또는 VHF 대역의 신호가 생성되어 송수신 모듈 및 복사 소자를 통해 방사하고, 복사 소자를 통해 수신된 UHF 대역 또는 VHF 대역의 신호가 송수신 모듈을 통해 변환기로 전달될 수 있다. 여기서, 송수신 모듈은 수신부가 UHF 대역 및 VHF 대역의 신호를 선택하여 수신할 수 있다. 즉, 소정의 송수신 모듈은 수신부가 UHF 대역 및 VHF 대역의 신호를 선택적으로 전달하도록 신호 선택부를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, VHF 대역의 신호가 수신될 때 주파수를 체배하도록 신호 선택부가 구동되고 UHF 대역의 신호가 수신될 때 주파수를 체배하지 않도록 신호 선택부가 구동된다.
따라서, 본 발명에 따른 이중 대역 위상 배열 레이더는 표적의 탐지 확률을 높일 수 있다. 즉, 탐지물의 RCS는 통상적으로 주파수 대역에 따라 다른 특성을 나타내는데, 본 발명의 위상 배열 레이더는 이중 대역의 탐지가 가능하므로 탐지물의 탐지 확률을 높일 수 있다. 또한, 송수신 모듈의 수신부에 VHF 대역의 신호를 선택적으로 체배하도록 함으로써 변환기의 ADC 및 DDC 구조를 각 대역마다 다르게 구성하지 않아도 된다. 즉, ADC 및 DDC의 구조를 변경하지 않고도 적어도 두 주파수 대역의 신호를 처리할 수 있다. 그리고, 주파수 대역이 협소할 때 UHF 및 VHF 두 대역의 사용이 가능하여 장비 운용의 유연성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 위상 배열 레이다의 구성을 설명하기 위한 블럭도.
도 2는 본 발명에 적용되는 이중 대역이 가능한 복사 소자의 특성 그래프.
도 3은 본 발명에 적용되는 이중 대역이 가능한 복사 소자의 배열 구조를 설명하기 위한 개략도.
도 4는 고출력 증폭 소자 및 저잡음 증폭 소자의 특성 그래프.
도 5은 본 발명의 일 실시 예에 따른 송수신 모듈의 구성도.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 송수신 모듈에 포함되는 신호 선택부의 구성도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한 다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 위상 배열 레이다의 구성을 설명하기 위한 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 위상 배열 레이다는 복수의 복사 소자 그룹(100)과, 복수의 복사 소자 그룹(100)과 각각 연결된 복수의 송수신 모듈 그룹(200)을 포함할 수 있다. 또한, 복수의 송수신 모듈 그룹(200)과 각각 연결된 복수의 송신기 그룹(300) 및 복수의 변환기 그룹(400)을 더 포함할 수 있다. 여기서, 복수의 복사 소자 그룹(100), 복수의 송수신 모듈 그룹(200) 및 복수의 송신기 그룹(300)은 송신단을 이룰 수 있고, 복수의 복사 소자 그룹(100), 복수의 송수신 모듈 그룹(200) 및 복수의 변환기 그룹(400)은 수신단을 이룰 수 있다. 즉, 위상 배열 레이더는 복수의 복사 소자 그룹(100) 및 복수의 송수신 모듈 그룹(200)의 송신기 그룹(300) 또는 변환기 그룹(400)과의 연결에 따라 송신단 또는 수신단으로 기능할 수 있다. 한편, 도 1에는 복사 소자 그룹(100), 송수신 모듈 그룹(200), 송신기 그룹(300) 및 변환기 그룹(400)이 각각 하나씩 도시되어 있으나, 복사 소자 그룹(100)은 예를 들어 12개 마련될 수 있고, 그에 따라 송수신 모듈 그룹(200), 송신기 그룹(300) 및 변환기 그룹(400) 또한 12개씩 마련될 수 있다.
복사 소자 그룹(100) 각각은 복수의 복사 소자를 포함할 수 있다. 즉, 복수의 복사 소자가 하나의 복사 소자 그룹(100)를 이루며, 복수의 복사 소자로 이루어진 복사 소자 그룹(100)이 복수 마련될 수 있다. 또한, 송수신 모듈 그룹(200)은 각각 복수의 송수신 모듈을 포함할 수 있다. 즉, 복수의 송수신 모듈이 하나의 송수신 모듈 그룹(200)을 이루며, 복수의 송수신 모듈로 이루어진 송수신 모듈 그룹(200)이 복수 마련될 수 있다. 여기서, 하나의 복사 소자 그룹(100)은 하나의 송수신 모듈 그룹(200)과 각각 연결되며, 복사 소자 그룹(100)을 이루는 복수의 복사 소자 각각은 송수신 모듈 그룹(200)을 이루는 복수의 송수신 모듈과 각각 연결된다. 즉, 복사 소자와 송수신 모듈은 1:1로 연결될 수 있다. 마찬가지로, 복수의 송신기 그룹(300)은 각각 복수의 송신기를 포함하고, 복수의 변환기 그룹(400)은 각각 복수의 변환기를 포함할 수 있다. 또한, 하나의 송신기 그룹(300)과 하나의 변환기 그룹(400)은 하나의 송수신 모듈 그룹(200)과 연결될 수 있다. 이때, 송수신 모듈 그룹(200)의 각각의 송수신 모듈은 송신기 그룹(300)의 각각의 송신기 및 변환기 그룹(400)의 각각의 변환기와 연결될 수 있다.
한편, 위상 배열 레이더의 송신단은 송신기에서 UHF(Ultra High Frequency) 대역 및 VHF(Very High Frequency) 대역 중 적어도 하나의 신호를 생성하고, 이러한 신호를 송수신 모듈이 입력하여 증폭한 후 복사 소자를 통해 방사하게 된다. 이때, 송신기와 송수신 모듈, 그리고 복사 소자는 하나의 송신 경로를 구성하게 된다. 즉, 하나씩 연결된 송신기, 송수신 모듈 및 복사 소자가 하나의 송신 경로를 이루게 된다.
또한, 위상 배열 레이더의 수신단은 복사 소자를 통해 수신받은 UHF 대역 및 VHF 대역 중 적어도 하나의 신호를 송수신 모듈이 전달받아 증폭하여 변환기로 전달하고, 변환기가 아날로그 디지털 컨버팅(ADC) 및 디지털 다운 컨버전(Digital Down Conversion)하게 된다. 이때, 변환기와 송수신 모듈, 그리고 복사 소자는 하나의 수신 경로를 구성하게 된다. 즉, 하나씩 연결된 복사 소자, 송수신 모듈 및 변환기가 하나의 수신 경로를 이루게 된다.
상기한 구성을 갖는 본 발명의 일 실시 예에 따른 위상 배열 레이더는 다중 주파수 대역에서 동작 가능하다. 즉, 본 발명에 따른 위상 배열 레이더는 적어도 UHF 대역 및 VHF 대역의 신호을 송수신할 수 있다. 이렇게 본 발명에 따른 위상 배열 레이더가 이중 대역의 신호를 송수신할 수 있도록 하기 위해 복사 소자 그룹(100)의 복사 소자의 배열 및 송수신 모듈 그룹(200)의 송수신 모듈의 사전 구성이 필요하다.
먼저, 이중 대역이 가능한 복사 소자를 이용하여 복사 소자 그룹(100)을 구성할 수 있다. 이중 대역이 가능한 복사 소자는 도 2의 특성 그래프에 도시된 바와 같이 두개의 공진 주파수를 가질 수 있다. 즉, VHF 대역에서 하나의 공진 주파수를 갖고, UHF 대역에서 다른 하나의 공진 주파수를 가질 수 있다. 이렇게 이중 대역이 가능한 복사 소자로는 예를 들어 야기우다 복사 소자를 이용할 수 있다. 또한, 본 발명의 이중 대역이 가능한 위상 배열 레이더는 복사 소자 그룹(100)이 도 3에 도시된 바와 같은 복사 소자의 배열 구조를 가질 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 복사 소자(110)를 이용하여 m×n(여기서, m 및 n은 2 이상의 자연수이고, m과 n은 같거나 다를 수 있다)로 배열하여 복사 소자 그룹(100)을 구성할 수 있다. 복사 소자(110)의 간격은 일반적으로 UHF 대역 주파수의 파장의 1/2의 간격으로 배열될 수 있다. 즉, 복사 소자는 UHF 대역 주파수의 파장을 λ라 할 때 λ/2의 간격으로 배열될 수 있다. 예를 들어, UHF 대역의 특정 주파수가 K㎒이고 이때의 파장이 A㎝이면, 복사 소자의 간격(λ/2)는 A/2㎝가 된다. 따라서, 복사 소자는 A/2㎝의 간격으로 배열된다. 구체적인 예로서, UHF 대역의 주파수가 500㎒일 경우 파장(1λ)는 빛의 속도(3×108)/주파수(500㎒)이므로 500㎒에서 1λ는 약 15㎝이다. 따라서, 15/2㎝, 즉 7.5㎝의 간격으로 복사 소자가 배열된다.
그런데, UHF 대역의 간격으로 배열된 복사 소자가 VHF 대역에서 동작하기 위해서는 K/2㎒로 구성된다. 이때, 파장은 (A/2)×2이다. 따라서, UHF 대역의 간격으로 배열된 복사 소자가 VHF로 동작을 위해서는 도 3에 도시된 바와 같이 헤칭된 복사 소자(102)와 연결된 송수신 모듈을 VHF 경로로 동작시킨다. 즉, UHF 대역의 복사 소자(101)가 배열되고, VHF 경로로 동작되는 송수신 모듈과 연결되는 VHF 겸용 복사 소자(102)는 일 방향 및 이와 직교하는 타 방향으로 하나 건너뛰어 마련될 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이 가로 방향으로 홀수번째(1, 3, 5, 7,…) 복사 소자(102)와, 세로 방향으로 홀수번째(1, 3, 5, 7,…) 복사 소자(102)가 VHF 겸용을 위한 복사 소자(102)일 수 있다. 즉, UHF 대역의 복사 소자(101)는 UHF 대역의 신호를 방사 또는 수신하는 역할을 하고, VHF 겸용 복사 소자(102)는 수신 신호의 주파수 대역에 따라 UHF 대역 또는 VHF 대역의 신호를 방사 또는 수신하는 역할을 한다. 이러한 복사 소자(101, 102)는 이후 설명될 이중 대역을 위한 송수신 모듈과 연결될 수 있고, 그중 적어도 일부, 즉 복사 소자(102)를 통해 수신되는 VHF 신호는 송수신 모듈에서 VHF 경로로 신호가 처리될 수 있다. 그런데, VHF 겸용 복사 소자(102)의 수가 UHF 대역의 복사 소자(101)의 수에 비해 상대적으로 적지만, 도 4에 도시된 바와 같이 주파수가 낮을수록 복사 소자의 이득이 높고, 마찬가지로 송수신 모듈의 송신 이득 및 저잡음 증폭기의 이득 또한 높아서 추가 보상이 가능하다. 즉, 도 4(a)는 고출력 증폭 소자의 특성 그래프이고, 도 4(b)는 저잡음 증폭 소자의 특성 그래프로서, 도 4(a) 및 도 4(b)에 도시된 바와 같이 VHF 대역의 이득이 UHF 대역의 이득보다 높다. 따라서, VHF 겸용 복사 소자(102)가 UHF 대역의 복사 소자(101)에 비해 상대적으로 적더라고 보상이 가능하다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 송수신 모듈의 구성도이다. 본 발명의 송수신 모듈은 복수의 복사 소자(101, 102)와 각각 연결되며, 복사 소자(101, 102)를 통해 수신되는 UHF 신호를 처리하며, 복사 소자(102)를 통해 수신되는 VHF 신호를 처리한다. 이때, UHF 신호와 VHF 신호를 서로 다른 경로를 통해 처리한다. 예를 들어, VHF 신호는 주파수 체배기를 경유하여 처리되고, UHF 신호를 주파수 체배기를 경유하지 않고 처리된다. 이러한 본 발명의 일 실시 예에 따른 송수신 모듈의 구성을 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 송수신 모듈은 송신부(210)와 수신부(220)를 포함한다. 송신부(210)는 신호 생성부(211)와, 적어도 하나의 필터(212), 적어도 하나의 패드(213a, 213b), 적어도 하나의 증폭기(214a, 214b, 214c, 214d, 214e), 적어도 하나의 스위치(215), 적어도 하나의 커플러(216a, 216b)를 포함할 수 있다. 신호 생성부(211)는 소정의 송신 신호를 생성하며, 적어도 하나의 필터(212)는 이전단의 신호를 원하는 대역으로 필터링하여 다음단으로 출력한다. 적어도 하나의 패드(213a, 213b)는 이전단과 이후단을 열적으로 차단하여 열적 잡음이 이후단에 포함되지 않도록 하기 위해 포함될 수 있다. 이러한 패드(213a, 213b)는 생략 가능하다. 그리고, 적어도 하나의 증폭기(214a, 214b, 214c, 214d, 214e)는 이전단의 신호를 증폭하여 이후단으로 출력하며, 증폭기(214a, 214b, 214c, 214d, 214e)는 이득 증폭기, 저잡음 증폭기, 고출력 증폭기를 포함할 수 있고, 이중 적어도 어느 하나를 이용할 수 있다. 스위치(215)는 제어 신호에 따라 구동하며, 송신 신호가 발생되어 출력될 때 온되어 송신부(210) 내부의 송신 신호의 경로를 설정하도록 한다. 이때, 스위치(215)는 수신 신호가 입력될 때는 오프되어 송신부(210)로 수신 신호가 유입되지 못하도록 할 수 있다. 하이브리드 커플러(216a, 216b)는 입력 신호를 90°의 위상차를 갖는 2개의 출력으로 나누어 출력하거나, 90°의 위상차를 갖는 2개의 입력을 결합하여 하나의 출력 신호를 출력할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 송신부(210)는 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이 신호 생성부(211), 밴드 패스 필터(212), 제 1 써멀 패드(213a), 제 1 증폭기(214a), 제 2 써멀 패드(213b), 제 2 증폭기(214b), 스위치(215), 제 3 증폭기(214c), 제 1 하이브리드 커플러(216a), 제 4 및 제 5 증폭기(214d 및 214e), 제 2 하이브리드 커플러(216b)를 포함할 수 있고, 이들이 신호 경로를 따라 연결될 수 있다.
신호 발생기(211)는 예를 들어 UHF 대역 또는 VHF 대역의 송신 신호를 발생시킬 수 있다. 또한, 신호 발생기(211)로부터 발생된 송신 신호는 주파수가 변조될 수 있다. 이를 위해 신호 발생기(211)에서 발생된 송신 신호를 인가된 전압에 따라 변조하여 출력하는 발진기(미도시)를 더 포함할 수 있다. 신호 발생기(211)로부터 발생된 신호는 밴드 패스 필터(212a)를 통과하여 원하는 대역으로 필터링된다. 밴드 패스 필터(212a)에 의해 필터링된 신호는 제 1 써멀 패드(213a)에 입력되고, 제 1 써멀 패드(213a)의 출력은 제 1 증폭기(214a)에 의해 증폭된 후 제 2 써멀 패드(213b)에 입력된다. 또한, 제 2 써멀 패드(213b)의 출력은 제 2 증폭기(214b)에 입력되고 제 2 증폭기(214b)는 입력된 신호를 증폭한다. 여기서, 제 1 써멀 패드(213a)는 밴드 패스 필터(212a)와 제 1 증폭기(214a)를 열적으로 차단하고, 제 2 써멀 패드(213b)는 제 1 증폭기(214a)와 제 2 증폭기(214b)를 열적으로 차단한다. 제 2 증폭기(214b)의 출력은 스위치(215)를 통해 제 3 증폭기(214c)로 입력되고 제 3 증폭기(214c)는 입력 신호를 증폭한다. 이때, 스위치(215)는 제어 신호에 따라 구동되어 제 2 증폭기(214b)와 제 3 증폭기(214c) 사이의 연결을 제어한다. 즉, 스위치(215)는 송신 신호가 송신 경로를 통해 전달될 때 온되고, 이와 반대로 수신 신호가 입력될 때 오프될 수 있다. 제 3 증폭기(214c)의 출력은 제 1 하이브리드 커플러(216a)의 일 입력 단자로 입력된다. 즉, 제 1 하이브리드 커플러(216a)는 제 1 입력 단자로 제 3 증폭기(214c)의 출력 신호를 입력하고 제 2 입력 단자에는 종단 저항이 연결된다. 제 1 하이브리드 커플러(216a)는 제 3 증폭기(214c)의 출력을 입력하여 90°의 위상차를 갖는 2개의 출력으로 나누어 출력한다. 제 1 하이브리드 커플러(216a)의 두 출력 신호는 제 4 및 제 5 증폭기(214d, 214e)로 각각 입력되어 증폭되고, 제 4 및 제 5 증폭기(214d, 214e)의 출력은 제 2 하이브리드 커플러(216b)의 두 입력 단자로 각각 입력된다. 제 2 하이브리드 커플러(216b)은 90°의 위상차를 갖는 제 4 및 제 5 증폭기(214d, 215e)의 출력을 입력하여 결합한 후 하나의 출력 신호를 출력한다. 제 2 하이브리드 커플러(216b)의 출력은 써큘레이터(300)로 입력된다. 이때, 제 2 하이브리드 커플러(216b)의 제 1 출력 단자는 써큘레이터(300)와 연결되고 제 2 출력 단자에는 종단 저항이 연결될 수 있다.
수신부(220)는 적어도 하나의 커플러(221a, 221b), 적어도 하나의 스위치(222a, 222b, 222c), 적어도 하나의 리미터(223a, 223b), 적어도 하나의 증폭기(224a, 224b, 224c), 적어도 하나의 패드(225), 적어도 하나의 필터(226)을 포함할 수 있다. 수신부(220)를 이루는 각 부품의 기능은 송신부(210)에서 설명하였으므로 생략하겠다. 다만, 리미터(Limitter)(223a, 223b)는 송신부(210)로부터의 송신 신호가 서큘레이터(230)에서 완전히 차단되지 않고, 수신 경로로 입력될 경우 송신부(210)의 송신 신호의 레벨을 기설정된 레벨로 제한함으로써 증폭기(224a, 224b) 이후의 수신 경로의 구성 요소들이 손상되는 것을 방지한다. 또한, 본 발명의 송수신 모듈의 수신부(220)는 신호 선택부(240)을 더 포함할 수 있다. 신호 선택부(240)는 UHF 신호 및 VHF 신호를 선택하여 서로 다른 경로를 통해 처리한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 수신부(220)는 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이 제 1 하이브리드 커플러(221a), 제 1 및 제 2 스위치(222a, 222b), 제 1 및 제 2 리미터(223a, 223b), 제 1 및 제 2 증폭기(224a, 224b), 제 2 하이브리드 커플러(221b), 제 3 스위치(222c), 패드(225), 제 3 증폭기(224c) 및 밴드 패스 필터(226)을 포함할 수 있고, 이들이 수신 신호 경로를 따라 연결될 수 있다.
제 1 하이브리드 커플러(221a)는 서큘레이터(230)를 통해 수신 신호를 입력하여 90°의 위상차를 갖는 2개의 출력으로 나누어 출력한다. 즉, 제 1 하이브리드 커플러(221a)는 제 1 입력 단자가 서큘레이터(230)의 출력 단자와 연결되고 제 2 입력 단자에는 종단 저항이 연결된다. 제 1 하이브리드 커플러(221a)를 통해 90°위상차를 갖는 두 신호는 각각 스위치, 리미터를 통해 증폭기로 입력된다. 즉, 제 1 하이브리드 커플러(221a)의 제 1 출력 단자로 출력되는 신호는 제 1 스위치(222a) 및 제 1 리미터(223a)를 통해 제 1 증폭기(224a)로 입력되고, 제 1 하이브리드 커플러(221a)의 제 2 출력 단자로 출력되는 신호는 제 2 스위치(222b) 및 제 2 리미터(223b)를 통해 제 2 증폭기(224b)로 입력된다. 제 1 및 제 2 스위치(222a, 222b)는 제어 신호에 따라 구동된다. 이때, 제 1 및 제 2 스위치(222a, 222b)는 동일 제어 신호에 따라 동시에 구동될 수 있으며, 수신 신호의 경로를 설정하도록 한다. 제 1 및 제 2 증폭기(224a, 224b)는 각각 입력된 신호를 증폭하여 제 2 하이브리드 커플러(221b)에 입력하며, 제 2 하이브리드 커플러(221b)는 0°위상차를 갖는 제 1 및 제 2 증폭기(224a, 224b)를 입력하여 결합하고 하나의 신호를 출력한다. 제 2 하이브리드 커플러(221b)의 제 1 출력 단자를 통한 출력 신호는 제 3 스위치(222c) 및 패드(225)를 통해 제 3 증폭기(224c)로 입력되고, 제 2 출력 단자에는 종단 저항이 연결된다. 제 3 증폭기(224c)의 출력 신호는 밴드 패스 필터(226)을 통해 필터링된다. 이렇게 수신부(220)를 통한 수신 신호는 변환기(400)에 전달되어 아날로그-디지털 컨버팅 및 디지털 다운 커버전될 수 있다.
한편, 서큘레이터(230)는 송신 신호와 수신 신호의 경로를 설정한다. 즉, 송신부(210)로부터의 송신 신호를 복사 소자 그룹(100)으로 전달하고, 복사 소자 그룹(100)을 통해 수신되는 수신 신호를 수신부(220)로 전달한다.
신호 선택부(240)는 수신부(220)의 어느 부분에도 마련될 수 있으나, 예를 들어 제 2 하이브리드 커플러(221b)와 제 3 스위치(222c) 사이에 마련될 수 있다. 즉, 신호 선택부(240)는 수신 NF, 이득, RF 버짓(budget) 등을 고려하여 적절한 위치에 마련될 수 있는데, 제 2 하이브리드 커플러(221b)와 제 3 스위치(222c) 사이에 마련될 수 있다. 이러한 신호 선택부(240)의 상세 구성을 도 6에 도시하였다.
도 6에 도시된 바와 같이, 신호 선택부(240)는 제 1 경로 설정기(241), 주파수 체배기(242), 제 2 경로 설정기(243), 밴드 패스 필터(244) 및 증폭기(245)를 포함할 수 있다. 여기서, 제 1 및 제 2 경로 설정기(241, 243)은 각각 SPDT 스위치(Single Pole Double Throw Switch)를 이용할 수 있다. 이때, 제 1 및 제 2 경로 설정기(241, 243)는 송신부(210)로부터 출력되고 목표물에 반사되어 다시 되돌아오는 신호의 주파수 대역에 따라 구동될 수 있다. 즉, 송신부(210)에서 송신된후 목표물에 반사되어 수신부(220)로 수신되는 신호가 UHF 대역 또는 VHF 대역의 신호에 따라 제 1 및 제 2 경로 설정기(241, 243)가 제어될 수 있다. 제 1 경로 설정기(241)은 제 2 하이브리드 커플러(221b)와 연결되어 제 2 하이브리드 커플러(221b)의 출력 경로를 설정한다. 즉, 제 1 경로 설정기(241)는 주파수 체배기(242)로의 제 1 경로를 설정하거나, 주파수 체배기(242)를 경유하지 않는 제 2 경로를 설정할 수 있다. 이때, 제 1 경로 설정기(241)는 VHF 대역의 신호가 수신되면 주파수 체배기(242)로의 제 1 경로를 설정하고, UHF 대역 신호가 수신되면 주파수 체배기(242)를 경유하지 않는 제 2 경로를 설정할 수 있다. 주파수 체배기(242)는 VHF 대역의 신호를 2배로 체배한다. 또한, 제 2 경로 설정부(243)은 제 1 경로 설정부(241)과 동시에 구동되어 제 1 경로 설정부(241)과 동일 경로를 설정하게 한다. 즉, 제 2 경로 설정부(243)은 UHF 대역의 신호를 주파수 체배기(242)를 경유하지 않는 제 2 경로를 통해 이후 경로를 설정하고, VHF 대역의 신호를 주파수 체배기(242)를 통한 제 1 경로를 통해 이후 경로를 설정한다. 밴드 패스 필터(244) 및 증폭기(245)는 제 2 경로 설정부(243)를 통한 신호를 필터링하고 증폭한다. 즉, 본 발명의 제 2 송수신 모듈은 UHF 대역 및 VHF 대역의 수신 신호를 모두 수신하여 VHF 대역의 신호를 2배로 체배하고 UHF 대역의 신호를 체배하지 않는다. 따라서, 별도로 변환부(400)의 ADC 및 DDC(Digital Down Converter)의 구조를 변경하지 않아도 UHF 대역 및 VHF 대역의 신호를 처리할 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 일 실시 예에 따른 송수신 모듈의 구동 방법을 간략하게 설명하면 다음과 같다. 송수신 모듈 그룹(200) 중 어느 하나의 송신부(210)에서 UHF 대역 또는 VHF 대역의 신호를 생성하여 복사 소자 그룹(100)을 통해 외부로 방사한다. 방사된 신호가 외부 목표물에 반사되어 복사 소자 그룹(100)의 복사 소자에 입력되면, 송수신 모듈 그룹(200) 중 적어도 하나의 송수신 모듈의 수신부(220)로 입력된다. 이때, 송신부(210)로부터 생성된 신호가 UHF 대역의 신호일 경우 복수의 복사 소자(101, 102)를 통해 신호가 입력되고, 수신부(220)의 주파수 체배기(252)를 경유하지 않는 경로로 신호가 처리된다. 또한, 송신부(210)로부터 생성된 신호가 VHF 대역의 신호일 경우 복사 소자(102)를 통해 신호가 입력되고, 수신부(220)의 주파수 체배기(252)를 경유하는 경로로 신호가 처리된다.
한편, 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 복사 소자 그룹 200 : 송수신 모듈 그룹
300 : 송신기 그룹 400 : 변환기 그룹

Claims (10)

  1. 복수의 복사 소자와,
    상기 복수의 복사 소자와 연결된 복수의 송수신 모듈을 포함하고,
    상기 송수신 모듈은 주파수 대역이 다른 적어도 두 신호를 서로 다른 경로로 처리하는 신호 선택부를 포함하고,
    상기 신호 선택부는 UHF 대역 및 VHF 대역의 신호를 서로 다른 경로로 처리하며,
    복수의 복사 소자는 일 방향 및 이와 직교하는 타 방향으로 UHF 대역 주파수 파장의 1/2의 간격으로 배열된 위상 배열 레이더.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 신호 선택부는 상기 송수신 모듈의 수신부에 마련되는 위상 배열 레이더.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 신호 선택부는 VHF 대역의 신호만 체배하는 위상 배열 레이더.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 신호 선택부는 UHF 대역 및 VHF 대역의 신호를 서로 다른 경로로 설정하는 경로 설정기와,
    상기 VHF 대역의 신호를 체배하는 주파수 체배기와,
    서로 다른 경로로 입력되는 UHF 대역 및 VHF 대역의 신호를 증폭하는 증폭기를 포함하는 위상 배열 레이더.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 경로 설정기는 VHF 대역의 신호를 주파수 체배기로의 제 1 경로로 전달하고 UHF 대역의 신호를 주파수 체배기를 경유하지 않는 제 2 경로로 전달하는 위상 배열 레이더.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 경로 설정기는 SPDT 스위치를 포함하는 위상 배열 레이더.
  8. 삭제
  9. 청구항 7에 있어서, 복수의 복사 소자 중 적어도 일부와 연결된 송수신 모듈은 VHF 신호를 주파수 체배기로의 경로로 처리하는 위상 배열 레이더.
  10. 청구항 9에 있어서, 일 방향 및 타 방향으로 홀수번째 또는 짝수번재 복사 소자가 연결된 송수신 모듈이 VHF 신호를 주파수 체배기로의 경로로 처리하는 위상 배열 레이더.
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