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MARC
논문명/저자명
레이더 기술의 현재와 미래에 대한 고찰 / 김종수 인기도
발행사항
대전 : 배재대학교 정보통신대학원, 2009.2
청구기호
TM 621.382 -9-75
형태사항
vi, 78 p. ; 26 cm
자료실
전자자료
제어번호
KDMT1200921209
주기사항
학위논문(석사) -- 배재대학교 정보통신대학원, 정보통신학, 2009.2. 지도교수: 박두영
원문
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표제지

감사의 글

국문초록

목차

제1장 서론 11

제1절 연구 배경 및 목적 11

제2절 연구 범위 및 방법 13

제2장 레이더 개발 배경 14

제1절 레이더 개발사 14

제2절 레이더 구성 16

1. 레이더 기본구성 16

제3절 전파의 특성 18

1. 레이더 주파수 20

제4절 표적탐지 원리 21

제3장 레이더 방정식 23

제1절 레이더 방정식 23

1. 일반적인 거리방정식(Range Equation) 23

2. 평균전력 25

3. 잡음 25

4. 표적 반사 지속시간(Time On Target) 25

5. 레이더 유효 반사 단면적(Radar Cross Section) 26

6. 안테나 크기 26

7. 파장 26

8. 레이더 유효반사 단면적의 변동(RCS Fluctuations) 27

9. 탐지확률(Detection Probability) 28

10. 허용 가능한 오경보률 결정 28

11. 오 경보확률(False Alarm Probability)계산 28

12. 검출 임계치(Detection Threshold)설정 29

13. 신호대 잡음비 설정 30

14. 거리계산 30

15. 누적 탐지확률(Commulative Detection Probability) 31

제2절 도플러 효과 32

1. 도플러 효과(Doppler Effect) 32

제4장 레이더 종류 및 특성 52

제1절 레이더 종류 52

1. 탐지레이더 52

2. 추적레이더 56

3. 영상 레이더 59

4. 피아식별 레이더 62

5. 다기능 레이더 65

6. 조기경보 지상레이더 73

7. 해상 레이더 74

8. LPI레이더(LPI : Low Probability of Intercept) 75

제5장 레이더 개발 동향 75

제1절 개발 동향 75

1. 국내 개발동향 76

2. 주변국 개발 현황 76

제2절 세계 각국 발전추세 78

1. 광대역·초 광대역 레이더 78

2. 바이스태틱(Bistatic, Multistatic)레이더 79

3. 비협조 표적인식(NCTR : Non Cooperative Target Recongnition)레이더 79

4. 능동배열 레이더 79

5. 초수평선(OTH)레이더 80

제6장 결론 81

참고문헌 84

Abstract 86

표. 2-1. 레이더 주파수 20

표. 4-1. 탐지레이더 종류 55

표. 4-2. 미국 및 유럽 추적 레이더 종류 57

표. 4-3. 러시아 및 중국 추적 레이더 종류 58

표. 4-4. 러시아 및 중국 합성개구면 레이더(SAR) 60

표. 4-5. 위성 탑재형 합성개구면 레이더(SAR) 61

표. 4-6. 항공기 탑재형 합성개구면 레이더(SAR) 62

표. 4-7. 피아 식별 체계 63

표. 4-8. 피아 식별 체계의 종류 64

표. 4-9. 미국, 유럽의 다기능 레이더 체계 66

표. 4-10. 러시아, 중국의 다기능 레이더 체계 67

표. 4-11. 해상 레이더 74

표. 4-12. 중국, 일본, 북한의 레이더 78

표. 4-13. 미국의 개발중인 레이더 80

표. 4-14. 러시아, 프랑스, 이스라엘의 레이더 80

그림 2-1. 레이더 기본 구성도 16

그림 3-1. 확률 밀도 곡선 29

그림 3-2. 신호대 잡음비 확률 밀도 곡선 30

그림 3-3. 도플러 효과 33

그림 3-4. 근소한 차이의 주파수 34

그림 3-5. 36˚위상에 해당하는 시간 지연 삽입 35

그림 3-6. 수신파의 위상 35

그림 3-7. 송신파 출력주기 36

그림 3-8. 송신파와 수신파의 차이 36

그림 3-9. 도르래에 비유한 거리변화 37

그림 3-10. X-밴드 레이더 38

그림 3-11. 신호가 두 필터 중심주파수 사이에 놓일 때 통과대역 40

그림 3-12. 시간 τ동안 사인파의 스펙트럼 40

그림 3-13. 필터 적분시간 동안(tint) 인가 신호의 협대역 필터 출력 특성 41

그림 3-14. 최대 음의 주파수 42

그림 3-15. 최대 양의 주파수 42

그림 3-16. 아날로그 필터링 43

그림 3-17. 아날로그 필터 43

그림 3-18. 디지털 필터링 44

그림 3-19. 반사파에 의해 생성된 IF 출력간의 3가지 상관관계 45

그림 3-20. CW 비디오 신호의 표본화 46

그림 3-21. 송신된 펄스사이의 단일 레인지 게이트 47

그림 3-22. 균일한 간격의 I 및 Q 비디오 신호 표본화 47

그림 3-23. 스퓨리어스(Spurious) 신호 49

그림 3-24. 점진적으로 변하는 전압의 모양 50

그림 3-25. 양자화 잡음 그래프 51

초록보기 더보기

레이더의 개발은 군사적인 목적으로 시작되었으며 지난 50년간의 대부분의 주요 발달과정도 군사적인 필요성에 근거를 두고 있다. 레이더에서 활용되는 전파는 전자기파의 종류 중에서 가장 에너지가 낮은 파동이며 그 파장이 수10Km에서 0.1mm정도의 것을 말한다. 레이더란 이러한 전파를 목적에 맞게 응용한 것을 말하며 표적의 위치를 탐지하고 방향 및 거리를 측정하여 그 형태를 알아내는 것을 말한다. 전파가 공간으로 방사될 때 어떤 표적에 닿으면 방사위치로 되돌아오게 되며 레이더는 그 반향시간을 측정해서 목표물까지의 거리를 알아낼 수 있다.

1888년 레이더의 기본원리가 Heinrich Hertz에 의해 제시 되었다. 그는 전파와 빛이 같은 물리적 법칙에 의해 지배되는 동일한 종류의 물리적 현상이라고 하는 Maxwell의 이론을 실험을 통해 증명하였고 오늘날 널리 응용되고 있는 레이더의 기본원리를 처음으로 제시하였다.

Heinrich Hertz의 실험들을 기초로 하여 또 다른 독일인 Christian Hulsmeyer는 1900년 대 초에 전파의 반사를 이용하여 배를 탐지할 수 있는 것을 실제로 보여 주었으며 1934년경 미국, 영국, 독일, 프랑스, 소련, 이탈리아, 그리고 일본등 여러 나라들에서 거의 동시에 독립적으로 개발되어 오늘에 이르고 있다.

오늘날 수많은 레이더 기술들이 획기적으로 개발되고 발전되고 있으며 각종 첨단기술을 응용하여 레이더 시스템 목적에 부합되도록 개량 혹은 보완 되고 있다.

레이더 안테나 분야 기술로는 전자주사 방식에 의한 고속 다 표적 안테나 기술을 구성하는 기술의 개발과 발전이 되고 있는 추세고 신호처리 분야로는 고속처리를 위한 반도체 처리기술과 정보를 종합 처리하는 다차원 및 다 영역 신호처리 기술이 개발되고 있으며 높은 전력을 낼 수 있는 고출력 증폭기술과 레이더 감도를 높이기 위한 기술등 하드웨어 기술보다는 고 밀도의 정보가 내포된 신호처리와 실시간 정보를 빠른 시간 내에 처리할 수 있는 초고속 및 대용량의 신호처리인 소프트웨어 기술의 발전이 진행되고 있다.

레이더의 개발 및 발달과정을 살펴보면 정보통신의 발달과도 매우 밀접한 관계를 가지고 있음을 알게된다. 레이더 기술의 발전이 광범위한 응용 즉 전자, 통신, 컴퓨터 기술의 발전을 선도하였고 레이더 관련 신기술의 발전이 나라별 기술력의 차이를 입증시키고 있다. 과학기술의 발전과 더불어 점차 위협이 더해 가는 항공기, 탄도탄 및 무인항공기의 위협에 대응하기 위하여 레이더체계 관련기술을 개발하기 위한 연구가 많이 진행되어 왔다. 특히 전자, 통신, 컴퓨터 기술의 총체적인 집결체라 할 수 있는 레이더에 대한 연구는 위성통신 및 이동통신 등 많은 응용 분야가 있어 세계적으로 많은 나라에서 활발한 연구가 진행중이다. 미래의 레이더는 장비의 고장율이나 원하지 않는 반사 신호들 속에서의 목표물 탐지에 있어서 더욱 신뢰성을 가질 수 있을 것이며 각종 불리한 환경, 특히 군용 레이더의 경우에는 적의 전자방해와 공격 위협속에서 현재보다 훨씬 더 많은 정보를 성공적으로 제공할 수 있는 능력을 가질 것이다. 레이더 개발을 위한 국내 산업기술 수준은 방산업체를 중심으로 일부 레이더를 조립 생산 및 자체 개발하고 있는 상태며 반도체 및 마이크로 프로세싱의 응용분야에서 급속한 발전을 하고 있고 일부 특수부품을 제외한 마이크로파 부품의 개발이가능해지고 있으나 경제규모가 비슷한 외국과 국내 타 분야 기술에 비하여 매우 미흡한 상태이다. 세계적인 레이더의 발전추세 및 주변국의 발전전망과 한반도 주변 위협을 고려할 때 우리도 방위·거리·고도를 동시에 탐지·식별 및 추적할 수 있고 장거리 탐지 및 대전자전 기능을 갖춘 능동 위상배열 레이더 개발이 필요하다. 이러한 레이더의 현재와 미래를 살펴봄으로서 현재 세계적인 기술발전은 정보통신분야가 주도하고 레이더의 주된 기술은 정보통신 전 분야에 걸쳐 광범위하게 적용되고 있으며 일부 기술이나 새로운 이론의 발전이 레이더 기술발전의 기반으로 작용하고 있음을 제시하고자 한다.

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