PESA
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1. 개요
PESA(수동 전자 주사식 위상 배열 레이더)는 여러 안테나 소자를 배열하고 각 소자의 위상을 제어하여 전파 빔을 전자적으로 조향하는 레이더 기술이다. 1959년 미국에서 개발을 시작하여, 각 안테나 소자에 위상 변이기를 내장하고 발진 회로와 증폭 회로를 포함하지 않는 수동 방식을 사용한다. PESA 레이더는 급전 분배기 및 위상 변이기에서의 손실과 송신기 고장 시 레이더 기능 상실의 단점을 지닌다. 주요 PESA 레이더로는 AN/FPQ-16 PARCS, AN/MPQ-53, AN/MPQ-65 등이 있으며, 미국, 러시아, 유럽, 일본 등 여러 국가에서 군용 레이더로 개발 및 운용되고 있다.
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| PESA | |
|---|---|
| 개요 | |
| 명칭 | 수동 전자 주사식 배열 안테나 |
| 영어 명칭 | Passive electronically scanned array (PESA) |
| 기술 | |
| 종류 | 위상 배열 안테나 |
| 특징 | 하나의 송신기/수신기에 연결된 다수의 위상 편이기를 통해 빔 조향 능동 전자 주사식 배열(AESA)에 비해 낮은 비용 및 전력 소비 |
| 작동 원리 | 각 안테나 소자의 위상을 제어하여 전파의 간섭 패턴을 형성, 빔의 방향을 조절 |
| 활용 | |
| 응용 분야 | 레이더 시스템 (특히 초기 이지스 시스템) 미사일 유도 통신 시스템 |
| 장점 | 빠른 빔 조향 속도 기존 기계식 레이더에 비해 향상된 신뢰성 |
| 단점 | 능동 전자 주사식 배열(AESA)에 비해 낮은 송신 전력 및 수신 감도 AESA에 비해 빔 제어의 유연성이 제한적임 |
| 설명 | PESA 레이더는 안테나 소자를 구동하기 위해 단일 송신기, 수신기 또는 송수신기를 사용 각 안테나 소자의 위상을 조정함으로써 빔이 전자적으로 조향됨 |
| 역사 | |
| 개발 배경 | 기계식 레이더의 한계를 극복하고 빠른 빔 조향 및 다중 목표 추적 능력 확보 필요성 증가 |
| 초기 개발 | 1950년대 후반부터 개발 시작 DARPA에서 Phased Array Radar 프로그램 지원 |
| 주요 발전 | 1960년대에 실용적인 PESA 레이더 시스템 개발 이지스 시스템에 채택되어 함대 방공 능력 향상에 기여 |
| 관련 기술 | |
| 비교 대상 | 능동 전자 주사식 배열 안테나(AESA): 각 안테나 소자에 송수신 모듈이 통합되어 있어 더 높은 성능과 유연성을 제공 기계식 레이더: 안테나를 물리적으로 회전시켜 빔을 조향하는 방식 |
| 참고 자료 | 레이더 위상 배열 안테나 이지스 시스템 |
2. 역사
AESA와 비교하면, PESA는 송신기와 수신기가 분리되어 있다. 모든 것이 컴퓨터에 의해 통제된다. AESA는 PESA 기술보다 발전된 2세대 버전이다.
PESA 레이더는 여러 개의 안테나 소자를 배열하고 각 소자의 위상을 조절하여 전파 빔을 전자적으로 조종하는 방식이다. 안테나 소자 부분에는 위상 변이기만 있고, 발진 회로나 증폭 회로와 같은 능동 회로는 포함되지 않아 수동형 위상 배열(Passive Phased Array)이라고도 불린다.[1]
전 세계 위상배열레이더의 대부분은 PESA이다.
1959년, DARPA는 실험적인 위상 배열 레이더인 ESAR(Electronically Steered Array Radar)를 개발했다. 1960년, 최초의 ESAR 모듈이 제작되었으며, 이를 바탕으로 AN/FPS-85 레이더가 개발되었다. 제2차 세계 대전 중 나치 독일은 연합군 폭격기에 대한 조기 경보를 위해 세계 최초의 실용 위상 배열 레이더인 FuMG 41/42 맘모트 레이더를 운용했다.
3. 기술적 특징
레이더의 경우, 송신기(Tx)에서 생성된 고출력 마이크로파는 급전 분배기를 통해 각 안테나 소자에 분배된다. 각 안테나 소자는 페라이트 위상 변이기를 통해 마이크로파의 위상을 조절하여 빔의 방향을 제어한다. 반사되어 돌아온 마이크로파는 안테나 소자에서 수신되어 위상 변이기를 거친 후 수신기(Rx)로 전달된다.[1]
도파관형 래칭 페라이트형 위상 변이기는 송신과 수신에서 별도로 사용하는 비가역형이며, PIN 다이오드 위상 변이기에 비해 크고 무겁지만, 첨두 출력 20킬로와트 정도까지 대응할 수 있다.[2]
PESA 방식은 급전 분배기 및 위상 변이기에서의 손실이 송신 출력 및 수신 신호 감소로 직결된다는 단점이 있다.[1] 또한, 송신기와 수신기가 각 안테나에 1세트씩만 있어 송신기에 고장이 발생하면 레이더 기능이 상실될 수 있다는 문제점도 있다.
4. 주요 PESA 레이더 목록
국가 품명 비고 미국 AN/FPQ-16 PARCS (캐벌리어 우주군 기지) 미국 AN/MPQ-53 패트리어트 PAC-2 레이더 미국 AN/MPQ-65 패트리어트 PAC-3 레이더 미국 AN/SPQ-11 코브라 쥬디 미국 AN/SPY-1 이지스 전투 시스템 미국 AN/TPQ-36 파이어파인더 대포병 레이더 미국 AN/TPQ-37 파이어파인더 대포병 레이더 미국 AN/TPS-75 수송 가능한 3차원 대공 수색 레이더 미국 AN/MPQ-64 센티넬 미국 AN/APY-1/2 보잉 E-3 센트리 미국 AN/APY-7 노스롭 그러먼 E-8 조인트 스타용 미국 AN/APQ-164 B-1B (노스롭 그러먼 전 웨스팅하우스 ESG) 미국 AN/APQ-181 B-2 스피릿 (초기 버전, 현재 AESA) 러시아/소련 Flap Lid S-300 지대공 미사일 러시아/소련 Tomb Stone S-300 지대공 미사일 대한민국 천궁 (유도탄) S-300 레이더 기술도입 러시아/소련 자슬론 미그-31 러시아/소련 N035 Irbis 수호이 Su-35BM 참조 러시아/소련 NIIP N011M 바스 SU-30MKI용 러시아/소련 레니네츠 V004 Su-34) 대한민국 KM-SAM의 다기능 레이더 유럽 ARTHUR 유럽 ARABEL 유럽 EMPAR 유럽 사브 기라프 40/50/75/S/AMB 유럽 Héraklès 유럽 TRML-3D 유럽 헨솔트 (EADS) 프랑스 RBE2 (라팔) 일본 OPS-12 해군 레이더 기타 EL/M-2026B VSHORAD 나치 독일 FuMG 41/42 맘모트 레이더 (세계 최초의 운영형 위상 배열 레이더) 인도 라젠드라 레이더 이란 Asr 이란의 PESA
4. 1. 군용 레이더
| 국가 | 품명 | 비고 |
|---|---|---|
| 미국 | AN/FPQ-16 PARCS (캐벌리어 우주군 기지) | |
| 미국 | AN/MPQ-53 | 패트리어트 PAC-2 레이더 |
| 미국 | AN/MPQ-65 | 패트리어트 PAC-3 레이더 |
| 미국 | AN/SPQ-11 | 코브라 쥬디 |
| 미국 | AN/SPY-1 | 이지스 전투 시스템 |
| 미국 | AN/TPQ-36 파이어파인더 | 대포병 레이더 |
| 미국 | AN/TPQ-37 파이어파인더 | 대포병 레이더 |
| 미국 | AN/TPS-75 | 수송 가능한 3차원 대공 수색 레이더 |
| 미국 | AN/MPQ-64 센티넬 | |
| 미국 | AN/APY-1/2 | 보잉 E-3 센트리 |
| 미국 | AN/APY-7 | 노스롭 그러먼 E-8 조인트 스타용 |
| 미국 | AN/APQ-164 | B-1B (노스롭 그러먼 전 웨스팅하우스 ESG) |
| 미국 | AN/APQ-181 | B-2 스피릿 (초기 버전, 현재 AESA) |
| 러시아/소련 | Flap Lid | S-300 지대공 미사일 |
| 러시아/소련 | Tomb Stone | S-300 지대공 미사일 |
| 러시아/소련 | 천궁 (유도탄) | S-300 레이더 기술도입 |
| 러시아/소련 | 자슬론 | 미그-31 |
| 러시아/소련 | N035 Irbis | 수호이 Su-35BM 참조 |
| 러시아/소련 | NIIP N011M 바스 | SU-30MKI용 |
| 러시아/소련 | 레니네츠 V004 | Su-34) |
| 러시아/소련 | KM-SAM의 다기능 레이더 | |
| 유럽 | ARTHUR | |
| 유럽 | ARABEL | |
| 유럽 | EMPAR | |
| 유럽 | 사브 기라프 40/50/75/S/AMB | |
| 유럽 | Héraklès | |
| 유럽 | TRML-3D | |
| 유럽 | 헨솔트 | (EADS) |
| 유럽 | RBE2 | (라팔) |
| 일본 | OPS-12 | 해군 레이더 |
| 기타 | EL/M-2026B VSHORAD | |
| 기타 | FuMG 41/42 맘모트 레이더 | (세계 최초의 운영형 위상 배열 레이더) |
| 기타 | 라젠드라 레이더 | |
| 기타 | Asr | 이란의 PESA |
참조
[1]
웹사이트
Phased Array Radar
https://www.darpa.mi[...]
DARPA
2024-01-29
[2]
웹사이트
DRDO LRDE Radar Systems
http://www.drdo.org/[...]
2009-07-04
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