위상배열 레이더


1 개요

Phased Array Radar. 전파 송수신 모듈을 여러개 붙여서 배열한 후 각각의 모듈이 송수신하는 전파의 위상을 개별 제어하여 지향성을 갖게 한 레이더이다.


2 상세

위상배열 레이더에 대해 이해하려면 먼저 레이더의 원리에 대해 알아야 한다.

레이더는 특정 주파수의 전파를 특정 방향으로 짧은 시간동안 발사한 후 그 신호가 돌아오는 시간을 재어 대상과의 거리를 알아내는 것이다. 방향과 거리를 정확히 알면 해당 물체의 정확한 위치를 알 수 있다.

그러나 전파를 별다른 장치 없이 그냥 발사하면 사방으로 퍼져 나가기 때문에 특정 방향으로 발사할 수 있는 장치가 필요하다. 초기 레이더들은 오목거울형 반사판(위성 수신장치에 달린 동그란 접시가 바로 이것이다.)을 설치하여 특정 방향으로 전파를 모은 다음 360도를 모두 감시하기 위해 레이더 자체를 회전시키며 전파를 발사하는 방법을 사용하였다. 지금도 일반적인 레이더는 이런 전통적인 방식을 사용한다.

1905년 노벨상을 수상한 물리학자인 카를 F. 브라운이 특정 방향으로 집중된 전파를 발사하는 또다른 방법을 고안하였는데, 여러 대의 발신기를 가까운 거리에 놓고 서로 다른 위상을 갖는 전파를 송신하여 전파의 방향을 집중시키는 것이다.

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착시효과

위 그림처럼 특정 파장의 두 발신기를 가까이 두고 같은 파장의 전파를 발사하게 하면 특정 방향에서는 더 센 전파로 합쳐지고 다른 방향에서는 약화되는 간섭효과가 일어나는데, 더 많은 발신기를 놓고 위상차를 정확히 조절하면 원하는 방향으로 전파가 발사되도록 할 수 있다.

principles_phased_array.png

위상배열 레이더의 단점으로는(AESA, PESA 포함) 기계식 레이더와 달리 구동축이 없어 큐잉이 불가능해 시야가 좁다는 단점이 있다. 이는 시계외 교전에서 치고 빠지는 방식이 불가능해지는 것으로[1] 심각한 문제를 야기한다. 때문에 요즘 전투기들은 위상배열 레이더라도 구동축이 존재하거나[2] 측면에 레이더를 추가로 장착해서 이 단점을 상쇄시키고 있다.[3]

실생활에도 쓰이는 곳이 있는데, 다름아닌 Wi-Fi802.11ac 규격의 일부가 위상배열 레이더의 원리를 이용한다.


3 PESA

  • 항목 참조: PESA


4 AESA

  • 항목 참조: AESA


5 관련 링크

[러시아의 함상용 차기 (AESA)능동형 전자주사식 위상배열 레이더]


6 관련 항목

  1. 미사일 자체의 레이더 또는 센서는 소형이라 탐지범위가 작기 때문에 모기에서 어느정도 유도를 해주어야 한다.
  2. Su-35S의 Irbis-E, EF-2000의 Captor-E.
  3. PAK-FA의 SH-121 레이더 복합체 시스템.