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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 천창율
- 발행연도
- 2015
- 저작권
- 서울시립대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수14
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본 논문에서는 초고주파 X-band에서 사용 가능한 능동 상쇄 회로를 이용한 알루미늄 판에 대한 레이더 (Radio detection and ranging, Radar) 반사 신호의 감쇄 방법을 제안한다. 이 방법은 레이더 신호로부터의 탐지를 피하는 스텔스 기술의 한 가지 방법이 될 수 있다. 기존의 스텔스 기술에서는 구조체에 반사를 막는 특수한 도료를 칠하거나 반사가 작은 형상으로 구성하는 방법을 사용하고 있다. 반면에 본 논문에서는 구조체의 형상이나 재질을 변경하지 않고 능동 상쇄 회로를 이용하여 구조체에 대한 레이더 반사 신호에 상쇄 간섭을 일으켜 그 크기를 줄이는 방법을 사용하였다.
능동 상쇄 회로는 크게 신호의 위상을 조절하는 부분과 크기를 조절하는 부분으로 구성되어 있다. 먼저 신호의 위상을 조절하는 부분은 위상 변환기로, 이는 능동 상쇄 회로를 통하여 나간 신호와 레이더 반사 신호가 역 위상 관계가 되도록 하여 상쇄 간섭이 일어날 수 있도록 한다. 신호의 크기를 조절하는 부분은 서큘레이터(Circulator)와 X-band 필터, Low Noise Amplifier (LNA), Variable Gain Amplifier (VGA), 위상 변환기로 구성되어 있다. Circulator를 통해 들어온 신호는 필터와 Amplifier, 위상 변환기로 구성된 루프 회로를 따라 진행하게 된다. 이 루프 회로 내의 Amplifier에 인가되는 전압을 조절하여 신호의 크기를 증폭시켜 반사 신호의 크기와 같도록 만들어준다. Circulator를 사용하여 별도의 전원 발생 장치 없이 회부 레이더 신호의 일부를 증폭시켜 상쇄에 필요한 신호를 만들 수 있다. 또한 Circulator 뒷단의 루프 내에서는 일정한 길이의 루프를 따라 신호가 계속하여 진행하는데, 이는 무한 등비급수의 합으로 계산할 수 있다. 따라서 개별적인 Amplifier의 이득보다 큰 이득을 얻을 수 있다. 이 때 사용하는 주파수 대역이 아닌 다른 주파수 대역에서 원하지 않는 발진이 일어날 수 있는데, 이를 막기 위하여 필터를 사용하였다. Amplifier는 Gallium Arsenide (GaAs)를 기반으로 제작된 소자를 사용하였고 필터는 Coupled line 형식으로 9 GHz에 사용 가능하도록 제작하였다.
제안한 능동 상쇄 회로를 이용하여 레이더 반사 신호를 감소시킬 수 있는지의 여부를 판단하기 위하여 FDTD 시뮬레이터와 MATLAB을 이용하여 모의실험을 진행하였다. 반사 대상을 일정한 크기의 알루미늄 판으로 정하고 시뮬레이터를 이용하여 외부 레이더 신호와 그에 대한 반사 신호에 대한 정보를 획득한 후, MATLAB으로 상쇄에 필요한 위상과 크기를 계산하였다. 모의실험을 통해 가능성을 확인한 후 회로를 제작하여 소형 무반향실 내에서 실험한 결과, 능동 상쇄 회로를 이용하여 상쇄 신호의 위상과 크기를 조절하면 외부 레이더 신호에 의한 반사파를 상쇄할 수 있었다.
능동 상쇄 회로는 크게 신호의 위상을 조절하는 부분과 크기를 조절하는 부분으로 구성되어 있다. 먼저 신호의 위상을 조절하는 부분은 위상 변환기로, 이는 능동 상쇄 회로를 통하여 나간 신호와 레이더 반사 신호가 역 위상 관계가 되도록 하여 상쇄 간섭이 일어날 수 있도록 한다. 신호의 크기를 조절하는 부분은 서큘레이터(Circulator)와 X-band 필터, Low Noise Amplifier (LNA), Variable Gain Amplifier (VGA), 위상 변환기로 구성되어 있다. Circulator를 통해 들어온 신호는 필터와 Amplifier, 위상 변환기로 구성된 루프 회로를 따라 진행하게 된다. 이 루프 회로 내의 Amplifier에 인가되는 전압을 조절하여 신호의 크기를 증폭시켜 반사 신호의 크기와 같도록 만들어준다. Circulator를 사용하여 별도의 전원 발생 장치 없이 회부 레이더 신호의 일부를 증폭시켜 상쇄에 필요한 신호를 만들 수 있다. 또한 Circulator 뒷단의 루프 내에서는 일정한 길이의 루프를 따라 신호가 계속하여 진행하는데, 이는 무한 등비급수의 합으로 계산할 수 있다. 따라서 개별적인 Amplifier의 이득보다 큰 이득을 얻을 수 있다. 이 때 사용하는 주파수 대역이 아닌 다른 주파수 대역에서 원하지 않는 발진이 일어날 수 있는데, 이를 막기 위하여 필터를 사용하였다. Amplifier는 Gallium Arsenide (GaAs)를 기반으로 제작된 소자를 사용하였고 필터는 Coupled line 형식으로 9 GHz에 사용 가능하도록 제작하였다.
제안한 능동 상쇄 회로를 이용하여 레이더 반사 신호를 감소시킬 수 있는지의 여부를 판단하기 위하여 FDTD 시뮬레이터와 MATLAB을 이용하여 모의실험을 진행하였다. 반사 대상을 일정한 크기의 알루미늄 판으로 정하고 시뮬레이터를 이용하여 외부 레이더 신호와 그에 대한 반사 신호에 대한 정보를 획득한 후, MATLAB으로 상쇄에 필요한 위상과 크기를 계산하였다. 모의실험을 통해 가능성을 확인한 후 회로를 제작하여 소형 무반향실 내에서 실험한 결과, 능동 상쇄 회로를 이용하여 상쇄 신호의 위상과 크기를 조절하면 외부 레이더 신호에 의한 반사파를 상쇄할 수 있었다.
목차
제 1 장 서 론 1제 2 장 기본 개념 4제 1 절 Monostatic Radar System 4제 2 절 반사파 감쇄 방법 7제 3 장 프로브 및 능동 상쇄 회로 설계 8제 1 절 9 GHz Dual-Polarized Probe 설계 8제 2 절 능동 상쇄 회로 설계 10제 4 장 능동 상쇄 회로를 이용한 반사파 상쇄 모의실험 13제 1 절 FDTD 시뮬레이터를 이용한 모의실험 13제 2 절 MATLAB을 이용한 Data Processing 16제 5 장 능동 상쇄 회로를 이용한 반사파 상쇄 실험 20제 1 절 프로브 및 회로 제작 20제 2 절 실험 결과 25제 6 장 결론 28참 고 문 헌 29Abstract 30
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