현대 해상전에서 함정의 피탐지율은 생존성에 직접적인 요소이며, 레이다 반사면적(RCS; Radar Cross Section)은 피탐지율에 있어서 주요 변수 중 하나이다. 본 논문에서는 RCS 감소기법 중 하나인 레이다 신호를 흡수하는 특수 재질을 통한 RCS 감소 기법인 RAM(Radar Absorbing Materials) 방법을 이용하여 위협 주파수 대역의 RCS 해석을 수행하였다. 해석 모델은 모형선 모델을 이용하였고, RAM 기법에 적용될 전파흡수체는 최신 전파흡수체 기술인 광대역 메타물질을 적용하였다. 광대역 메타물질은 광대역에서 공진주파수를 갖는 MIK 공진구조와 유연성 기판을 이용하여 모델링을 수행하였고, 광대역 메타물질의 성능 분석을 위하여 전자기파의 흡수율과 반사율에 대한 모의실험을 수행하였다. 또한, 광대역 메타물질 적용에 따른 레이다 반사면적 감소효과를 분석하기 위하여 기존 전파흡수체와의 비교를 통하여 RCS 감소 효과를 분석하였다.
본 연구에서는 첨단 함형에 레이더 반사면적 감소기술을 적용하고 특성을 분석하였다. 특히, 레이더 반사면적에 영향을 주는 요소, 레이더 반사면적을 최소화 하는 방안, 표적의 특수 재질 물성에 대한 레이더 반사면적의 변화 영향을 고찰하였다. DDG-1000 type 첨단 함형의 함정 고각별 레이더 반사면적 해석 결과 고각이 10도 높아짐에 따라서 RCS 평균값이 23.91 dBsm 증가하는 것을 확인하였다. 또한, 함정 상부구조물의 경사각이 6도 증가함에 따라서 RCS 평균값이 1.27 dBsm 감소하는 것을 확인하였다. 마지막으로 상부구조물 앞면과 뒷면에 전파흡수체를 부착한 경우 RCS 평균값이 2.27 dBsm 감소 하는 것을 확인하였다.
An optimum design process of the broad-band multi-layered radar absorbing material, using genetic algorithm, is established for the radar cross section reduction of a complex target, which consists of multiple reflection structures, such as surface warships. It follows the successive process of radar cross section analysis, scattering center analysis, radar absorbing material design, and reanalysis of radar cross section after applying the radar absorbing material. It is demonstrated that it is very effective even in the optimum design of the multi-layer radar absorbing material. This results from the fact that the three factors, i.e.. the incident angle range, broad-band frequencies, and maximum thickness can be simultaneously taken into account by adopting the genetic algorithm.
This paper describes design method of Passive-type Radar Reflector (PRR) which is to provide the requirement of newly revised 2000 SOLAS regulations on the Radar Reflector. The main target of this work is to find the optimum shape of a radar target having large Radar Cross Section (RCS). Through the RCS analysis based on the theoretical approach, two kinds of PRR models, RRR-F model for use in fisheries and PRR-S model for use in small sized ship, are designed and discussed their RCS performance. RCS measurement tests for the various sized samples are carried out in an anechoic chamber. As evaluation results it was clearly shown that the conventional sphere-type shows optimum shape in case of PRR-S, while the cylinder-type which consists of large sized corner clusters or zig-zag flat plats gives best performance in case of PRR-F.
레이다 안테나에서 송신한 신호가 어떠한 물체에 도달한 뒤 다시 안테나로 수신되는 과정에서, 환경에 의해 생성되는 클러터는 원하지 않는 요소이다. 클러터는 안테나의 빔 패턴과 어떠한 물체의 거리, 고도 등에 의해 계산되며, RCS로 나타낼 수 있다. 지면 기반 레이다에서 임의의 물체에 대한 지표면 클러터 RCS를 구하고, 레이다 방정식을 이용하여 지표면 클러터 RCS가 지면 기반 레이다 안테나에 수신되는 신호에 미치는 영향을 분석해본다.
본 연구는 축소형 항공기의 레이다 단면적 분석 및 측정에 대한 연구이다. 사전에 축소형 항공기에 대한 레이다 단면적 특성을 전자기 해석 툴을 사용하여 분석하고 실제 축소형 항공기를 제작하여 무반사실에서 측정하였다. 측정 시 구모델을 사용하여 RCS 특성의 기준 데이터로 적용하여 실제 축소형 모델의 시험 결과 데이터에 적용하였다. 측정 방법은 시간 게이팅을 적용하여 무반사실 내부에서 산란되는 성분에 대한 영향을 제거하여 측정의 정확성을 향상시켰다. 축소형 모델의 RCS 시험 결과는 사전 해석 결과와 같이 초단파 대역에서 상대적으로 RCS 특성이 높게 측정되었다. 향후 본 연구를 통하여 파장이 상대적으로 큰 VHF/UHF 대역 레이다의 표적에 대한 RCS 분석 및 측정에 대한 특성 기술에 활용할 예정이다.
Nowadays, it is required to apply low observable technology to weapon systems in operation or under development. Radar Cross Section(RCS) is a measure of the scattered power in an given direction when a target is illuminated by an incident wave and used as a parameter to estimate the low observable performance of weapon system. RCS of a target can be calculated by various numerical methods. However, measurement is also needed to estimate RCS of a complex target because it is difficult to estimate theoretically. To acquire reliable measurement results, an analysis of measurement uncertainty is essential. In this paper, error components and uncertainties of near-field RCS measurement system which was constructed in ASTEC(Aerospace System Test & Evaluation Center) were analyzed based on the IEEE recommended practice for radar cross-section test procedures(IEEE Std. 1502-2007) which describes the uncertainty of RCS measurement and unique error components of this near-field measurement system were also identified.
전파흡수구조(RAS)의 설계는 이산최적화 문제로 확률론적 최적화기법이 적용되며, 효율성을 향상시키기 위해서는 오랜 시간이 소모되는 RCS의 계산량을 감소시켜야 한다. 본 논문에서는 임피던스정합을 이용해 RCS 최소화 단층형 RAS를 설계하기 위한 효과적인 방법을 연구하였다. 연구방법에서는 물리광학법(PO)과 최적화기법의 연동을 통해 전파입사조건에 대해 대상의 RCS가 이상적으로 최소화되는 입력임피던스를 계산하였다. 다음으로 RAS의 복소유전율 및 두께는 이산최적화를 통해 계산된 입력임피던스를 최대한 만족하도록 설계되었다. 연구결과 이러한 방법은 다수의 함수계산이 필요한 확률론적 최적화기법으로 RCS를 직접 최소화한 경우와 동일한 RAS 설계치를 도출하였으며, RCS 해석의 수를 효과적으로 줄임으로써 RAS 설계를 위한 최적화에 소모되는 시간을 크게 감소시켰다.
본 논문은 전투기 레이다의 표적 추적정확도(추적오차)를 분석하는 방법에 대한 연구이다. 레이다 측정 시 발생하는 측정오차, 탐지실패, radar cross section(RCS) 요동은 측정 품질을 열화시키며, 이는 추적정확도에 영향을 미치는 요인이 될 수 있다. 따라서 정확한 추적성능분석을 위해 이러한 레이다 측정 특성을 고려하는 것이 필요하다. 본 논문에서는 측정오차, 탐지확률, RCS 요동과 같은 레이다 특성을 복합적으로 활용하여 추적정확도를 분석하는 방법에 대해서 제안한다. 제안한 분석 방법을 활용한 실험을 통해 탐지확률과 RCS 요동에 의한 추적정확도 열화를 확인할 수 있었다.
본 연구에서는 합성개구레이더(synthetic aperture radar, SAR) 영상의 보정에 사용되고 있는 반사기(corner reflector, CR)를 이용하여 목표물의 식별과 인식을 위한 기초적인 연구를 실시하였다. 사각형 삼면 전파반사기를 기반으로 전방향(omni-directional) 반사기를 제작하였다. 여기서는 한 변의 길이가 15cm인 4-배열 사각형 삼면 전파반사기를 사용하여 C-밴드(주파수: 5.3 GHz) 의 편파별(VV, HH, VH, HV) RCS(radar cross section)특성을 해석하였다. 전파반사기는 대칭형이므로 방위각 180도 범위에 대해서 레이더 산란단면적 패턴을 측정하였다. VV편파의 경우, 방위각에 따른 RCS값의 차이가 8dB정도로 다른 편파보다 전방향 특성이 더 좋은 것으로 확인되었고, 방위각이 $0^{\circ}$ (단면과 동일 방향)와 $45^{\circ}$ (이웃하는 단면들의 중앙) 일 때, 가장 높은 RCS값을 보였다. 또한, 실험에서 얻어진 RCS값을 수치 해석 시뮬레이션과 이론적 계산과 비교를 실시한 결과, 서로 잘 일치하는 것으로 나왔다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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