[굿모닝충청 이정민 기자] KAIST 기계항공공학부 김정원 교수 연구팀이 광섬유 광학 기술을 이용해 X-밴드 레이더에 활용할 수 있는 초저잡음 마이크로파 주파수 합성기를 개발했다.
이 기술은 레이더 뿐 아니라 통신, 센서, 정밀계측 등 다양한 분야에서 활용과 국산화가 가능할 것으로 기대된다.
레이더는 자율주행 자동차 등 민간 및 군용 분야에서 다양하게 활용된다.
고성능 레이더 내에서의 속도 탐지 및 이미지 분해능 개선, 통신 및 신호처리 능력 향상을 위해서는 레이더 송신신호의 위상잡음(phase noise)을 낮추는 게 중요하다. 또 우수한 주파수 스위칭과 변조 성능도 중요 요소다.
하지만 위상잡음이 낮은 마이크로파 주파수 합성기는 고가일 뿐더러 수출승인(EL) 품목으로 자국 밖 수출이 금지되거나 특별 허가를 받아야 하는 경우가 많다.
김 교수 연구팀은 신뢰성과 가격 경쟁력이 높은 광섬유광학 기술과 상용 디지털신디사이저(DDS) 부품만을 이용했다.
이를 통해 낮은 위상잡음 수준을 가지며 주파수 스위칭 및 다양한 변조가 가능한 마이크로파 주파수 합성기를 개발했다.
이 주파수 합성기는 광섬유 레이저 기술을 이용해 펄스(pulse) 형태의 빛을 생성한다.
이 때 빛 펄스 간 시간 간격을 매우 일정하게 만들어 1초 동안 1 펨토초(1000조분의 1초)라는 아주 작은 시간의 오차를 갖는 빛 펄스들을 생성했다.
이 빛 펄스들을 전기 신호로 변환하는 경우, 펄스 간 시간 간격에 의해 정해지는 반복률(repetition-rate)의 정수배에 해당하는 임의의 사인파(sinusoidal) 형태의 전기 신호를 생성할 수 있다.
이 시스템의 또 다른 장점은 기존 마이크로파 주파수 합성기와 달리 매우 낮은 잡음의 광신호도 함께 생성할 수 있다는 것이다. 이런 저잡음 광신호를 이용하면 레이더 수신기에서 이전에는 없던 새로운 신호 분석 기능도 제공할 수 있다.
김 교수는 “이 연구에서는 X-밴드 신호원을 선보였지만 같은 원리를 활용해서 보다 고주파 대역의 초저잡음 신호도 생성할 수 있다”며 “드론처럼 소형, 저속 물체들에 대한 민감한 탐지에도 활용 가능할 것이다”고 말했다.
이번 연구는 한국연구재단 중견연구자지원사업의 지원을 받아 수행됐다.
