1. ์ ๋ก
๋ ์ด๋ค ํ๊น์ ๋ํ ๋ ์ด๋ค ๋ฐ์ฌ ๋จ๋ฉด์ (RCS; Radar Cross-Section) ์์ธก์๋ ๋ค์ํ ์ ์ํ ํด์๊ธฐ๋ฒ๋ค์ด ์ ์ฉ๋๋ค. ๋ ์ด๋ค ํ๊น์
์ผ๋ฐ์ ์ผ๋ก ๋ ์ด๋ค ํ์ฅ์ ๋นํด ํ์ ์ด ํฐ ๊ฒฝ์ฐ๊ฐ ๋๋ถ๋ถ์ด๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ์ฃผ๋ก ๊ณ ์ฃผํ ํด์ ๊ธฐ๋ฒ์ด ์ฌ์ฉ๋๊ณ , ํ๊น์ ๊ณต์งํน์ฑ์ด๋ ๋ณต์กํ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ๋ํ ์ํฅ์
ํด์ํ๊ธฐ ์ํ ์ฉ๋๋ก ์ ์ฃผํ ํด์ ๊ธฐ๋ฒ๋ค์ด ์ฌ์ฉ๋๋ค.
๊ณ ์ฃผํ ํด์๊ธฐ๋ฒ์ ์ด๋ฏธ ์ ์๋ ค์ง ๋ฐ์ ๊ฐ์ด ๋ฐ์ฌํ ๊ณ์ฐ์ ์ํ์ฌ PO (Physical Optics) ๋๋ GO (Geometrical Optics)๋ฅผ
์ฌ์ฉํ๊ณ ํ์ ํ ํด์๊ธฐ๋ฒ์ธ PTD (Physical Theory of Diffraction)์ GTD (Geometrical Theory of Diffraction)
๊ธฐ๋ฒ์ ์ถ๊ฐํ์ฌ ํ์ ํ๊น์ง ๊ณ ๋ คํ๋ ๊ฒฝ์ฐ๊ฐ ๋๋ถ๋ถ์ด๋ค[1].
๋ฌผ๋ฆฌ๊ดํ ์ด๋ก ๊ธฐ๋ฐ์ PO์ PTD๋ ์ฐ๋์ฒด๊ฐ ์์ ๋์ฒด(PEC; Perfectly Electrical Conductor)์ธ ๊ฒฝ์ฐ ๋ฐ์ฌํ์ ํ์ ํ๋ฅผ
๊ณ์ฐํ๋๋ฐ ์ฌ์ฉ๋๋ ๋ฐฉ๋ฒ์ผ๋ก ์ฐ๋์ฒด๊ฐ ์์ ๋์ฒด๊ฐ ์๋๊ณ ์ ์ ์ฒด๋ฅผ ํฌํจํ๊ฑฐ๋ ํก์์ฒด๊ฐ ์ฝํ
๋ ๋์ฒด์ ๊ฒฝ์ฐ์๋ ์์ ์ ์ธ PTD ๋ฐฉ๋ฒ์ด ์๋ ค์ ธ ์์ง ์๋ค.
๊ด์ (ray) ๊ธฐ๋ฐ์ GO๋ ์ด๋ก ์ ์ผ๋ก๋ ์ ์ ์ฒด์๋ ์ ์ฉ์ด ๊ฐ๋ฅํ๋ฉฐ, GTD ์ญ์ heuristic ๊ณต์์ ์ด์ฉํ์ฌ ํ๋ฉด ์ ์ ์ฒด ์ฐ๋์ฒด์ ์ ์ฉ๋๋
์ฌ๋ก๋ ์์ผ๋ ์ ํํ ํด๋ฅผ ๊ตฌํ๋ ๋ฐฉ์์ด ์๋ ๊ฒฝํ์ ์ธ ์ธ์ฝ (extrapolation)์ ํตํ์ฌ ์ ์ ํ ํ์ ๊ณ์๋ฅผ ์ฌ์ฉํ๋ ํ๊ณ๋ฅผ ๊ฐ์ง๊ณ ์๋ค[2,3].
๋ ์ด๋ค ํ๊น์ ๋ ์ด๋ ๋ฐ์ฌ์ ํธ๋ฅผ ์ค์ด๊ธฐ ์ํ์ฌ ์ฃผ์ ์ฐ๋ ํฌ์ธํธ์ ํก์์ฒด๋ฅผ ๋ฐ๋ฅด๊ฑฐ๋, ๋์ฒด๊ฐ ์๋ ์ฌ์ง์ ์ฌ์ฉํ๋ ๊ฒฝ์ฐ๊ฐ ๋ง์ผ๋ฏ๋ก, ์์ ๋์ฒด๊ฐ ์๋
ํ์ ์ ์ํ ์ ํํ ๋ฐ์ฌํ์ ํ์ ํ ๊ณ์ฐ๋ฐฉ๋ฒ์ ๊ฐ๋ฐ์ด ํ์ํ๋ค[4]. ํนํ, ๋์ฒด์์ RAM (Radar Absorbing Material)์ ๋ฐ๋ผ์ ์ฝํ
๋ ๊ฒฝ์ฐ ์ํผ๋์ค ๊ฒฝ๊ณ์กฐ๊ฑด์ ์ ์ฉํ์ฌ ๋ฐ์ฌํ๋ ํ์ ํ๋ฅผ ๊ณ์ฐํ๋
์ฐ๊ตฌ๊ฐ ์ง์์ ์ผ๋ก ์ด๋ฃจ์ด์ง๊ณ ์๋ค. PO๋ฅผ ์ํผ๋์ค ๊ฒฝ๊ณ์กฐ๊ฑด (IBC; Impedance Boundary Condition)์์ ํ๊น์ ์ ์ฉํ์ฌ ๋ฐ์ฌํ๋ฅผ
์ฑ๊ณต์ ์ผ๋ก ๊ณ์ฐํ ๋ฌธํ๋ค์ด ๋ค์ ๋ณด๊ณ ๋๊ณ ์์ง๋ง, ์ฐ๊ตฌ์๋ค๋ง๋ค ์๋ก ์์ดํ ํ๊ธฐ๋ฒ (notation)์ ์ฌ์ฉํ์ฌ ์ ํํ์ง ์๋ ์ ๋ณด๋ฅผ ์ ๊ณตํ๋ ๊ฒฝ์ฐ๊ฐ
๋๋ถ๋ถ์ด๋ค[5-8]. ํนํ, ํ์ฌ๊น์ง ๋ณด๊ณ ๋ ๋ฌธํ์์๋ RCS ๊ณ์ฐ์ ์ฃผ๋ก ์ฌ์ฉ๋๋ $\theta$-, $\phi$-ํธํ๊ฐ ์๋ ์์ง(Vertical,
V-), ์ํ(Horizontal, H-) ํธํ์ ํ๊ธฐ๋ฒ์ด ์ฌ์ฉ๋๋ ๊ฒฝ์ฐ๊ฐ ๋ง๋ค. ์ด๋ฌํ ๊ฒฝ์ฐ ์
์ฌํ๋ฉด์ ๊ธฐ์ค์ผ๋ก ํ๋ ์์ง (Perpendicular),
์ํ (Parellel) ํธํ์ ํผ๋๋์ด ์์์ด ์ ๊ฐ๋์ด ํ๊ธฐ๋๋ ๊ฒฝ์ฐ๊ฐ ํํ๋ค.
ํํธ, ํ์ ํ์ ๋ํด์๋ ๊ธฐ์กด์ PTD์ GTD์ ๋ฌ๋ฆฌ ITD (Incremental Theory of Diffraction) ๊ธฐ๋ฒ์ ๊ธ์์๊ธฐ๋ถํฐ
์๋ฒฝํ์ง ์์ ์ ๋์ฑ ํ๋ฉด (์ ์ ์ฒด)์ ์๊ธฐ๋ก ํ์ฅ๋์ด ์ฌ์ฉ๋๊ณ ์์ผ๋ฉฐ, ๊ตญ๋ถ์ ์ธ ๊ตฌ์กฐ๋ก ๊ทผ์ฌํํ ์ ์๋ ์ ๊ทํ (canonical) ๋ฌธ์ ํด์ ์ ์ ํ
์ฌ์ฉ์ ๊ธฐ๋ฐ์ผ๋ก ํ๋ค[9-12]. ๊ตญ๋ถํ ํ๋ก์ธ์ค๋ ๋ถ์ฐ์ ์ ๋๋ ๊ทธ๋ฆผ์ ์ ์ ๋ฐ๋ผ ์ ๋ถํ์ฌ ํ์ ํ๋ฅผ ๊ณ์ฐํ๊ธฐ ์ํ ์ฆ๋ถ๊ณ์ (incremental
coefficient)๋ฅผ ์ ์ํ ์ ์๋๋ก ํ๋ค. ์ด๋ฌํ ์ฆ๋ถ๊ธฐ๋ฒ๋ค์ ๊ณก๋ฉด์ ์๊ธฐ์๋ ์ ํํ ํ์ ํ๋ฅผ ์ป์ ์ ์๋ค๋ ์ฅ์ ์ด ์๋ค. ITD๋ฅผ ์ ์ ์ฒด
๋ฌผ์ง์ ๋ํ ์ ์ฉ์ ์ฃผ์ ๋ชฉ์ ์ heuristic ITD ๊ณ์ฐ์์ ์ ๋ํ๋ ๊ฒ์ผ๋ก, ๊ธ์ ์ฌ์ง์ ๋ํ ์๊ฒฉํ ๊ณต์์์๋ถํฐ ์์ํ์ฌ ์ ์ ์ฒด ์๊ธฐ์ ๋ํต์๋
๊ฐ๋จํ์ง๋ง ์ ํํ ํด๋ฅผ ์ ๊ณตํ๋ ๋ฐ ์๋ค.
๊ธฐ์กด์ ์ฐ๊ตฌ [12]์์๋ ํ๋ฉด์ํผ๋์ค๋ฅผ ๊ฐ์ง๋ ์๊ธฐ์ ์ํ ํ์ ํ๋ฅผ ITD๊ธฐ๋ฒ์ผ๋ก ๊ณ์ฐํ๊ธฐ ์ํด Hueristic UTD ํ์ ๊ณ์๋ก๋ถํฐ ITD ํ์ ๊ธฐ์ฌ๋ถ์ ์ ๋ํ๊ณ ,
ITD ํ์ ๊ธฐ์ฌ๋ถ์ ํ์ ๊ณ์์์ ์กฐ์ฌ๋๋ ์๊ธฐ๋ฉด์ ์ํ ํ์ ์ฑ๋ถ์ผ๋ก๋ถํฐ PO ๊ธฐ์ฌ๋ถ์ ๊ฐ๋
์ ์ผ๋ก ์ป์๋ค.
๋ณธ ๋
ผ๋ฌธ์์๋ ์ํผ๋์ค ๊ฒฝ๊ณ์กฐ๊ฑด์์์ IBC PO ๊ณ์ฐ์์ ฮธ-, ๐-ํธํ ๊ด์ ์์ ๋ค์ ์ ๋ฆฝํ๊ณ , heuristic ITD๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ ์ํผ๋์ค
๊ฒฝ๊ณ์กฐ๊ฑด์์์ ์๊ธฐ์ ์ํ Fringe ํ๋ ๊ณ์ฐ์ PO ๋ชจ์๋ฆฌ ํ์ ํ ์ฑ๋ถ์ ๊ณ์ฐํ๋ ๋ฐฉ๋ฒ์ ๋ํ์ฌ ๋ชจ์๋ฆฌ ํ์ ํ์ ์ ์๋ก๋ถํฐ ์๋กญ๊ฒ ์ ๋ฆฝํ๊ณ ์
ํ๋ค.
2. ์ํผ๋์ค ๊ฒฝ๊ณ์กฐ๊ฑด์์์ PO ์ฐ๋ํ ๊ณ์ฐ
๊ทธ๋ฆผ 1๊ณผ ๊ฐ์ ๊ณก๋ฉด์ ์ํผ๋์ค ํ๋ฉด์ ๊ฐ์ง๋ ์ฐ๋์ฒด์ ์ํ ์ฐ๋ํ๋ ๊ณก๋ฉด์ ์ฐ๋์ฒด ์ ํ๋ฉด์์ ์ฆ๋ถ (Incremental) PO ํ๋ Fpo๋ฅผ ๋ฉด์ ๋ถ์
ํตํด ๋ค์๊ณผ ๊ฐ์ด ๊ทผ์ฌํํ์ฌ ๊ตฌํ ์ ์๋ค.
์ฌ๊ธฐ์ $S$๋ ์ ํ๋ฉด์ ํ๋ฉด, $P$๋ ๊ด์ธก์ , $Q_{s}$๋ ํ๋ฉด $S$ ์์ ์ ์ ์๋ฏธํ๋ค.
๊ณก๋ฉด ์์ ์ ์ธ Qs์์์ ์ฆ๋ถ PO ํ๋์ธ ${F}^{po}\left(Q_{s}\right)$๋ฅผ ๊ตฌํ๊ธฐ ์ํด์ ๋จผ์ ์ขํ๊ณ์ ๋ํ ์ ์๊ฐ ํ์ํ๋ค.
๊ทธ๋ฆผ 1๊ณผ ๊ฐ์ด ๊ณก๋ฉด๊ณผ ๋ฌดํ ํ๋ฉด์ ์์ง์ธ $z_{0}$์ถ์ ๊ฐ์ง๋ฉฐ, $Q_{s}$๋ฅผ ์์ ์ผ๋ก ํ๋ ์ง์ญ ์ขํ๊ณ $\left(x_{0},\: y_{0},\:
z_{0}\right)$๋ฅผ ์ ์ํ๋ค. ์ด๋ ๋จ์ ๋ฒกํฐ $(\hat{r},\: \hat{\theta},\: \hat{\phi})$๋ฅผ ๊ฐ์ง๋ ๊ตฌ ์ขํ๊ณ
$(r,\: \theta ,\: \phi)$๋ก ํํ๋ ์ ์๋ค. ์
์ฌํ๋ ๋จ์ ๋ฒกํฐ $(\hat{r}',\: \hat{\theta}',\: \hat{\phi}')$์
์ขํ $(\theta',\: \phi')$๋ก ๋ํ๋ธ๋ค.
๊ทธ๋ฆผ 1. ์ฆ๋ถ PO ๊ธฐ์ฌ๋ถ์ ์ ์ํ๊ธฐ ์ํ ๊ตญ๋ถ ์ ํ๋ฉด
Fig. 1. Local tangential plane for definition of the incremental PO contribution
ํ์ ์ด ์์ค๋ก๋ถํฐ ์ถฉ๋ถํ ๋ฉ๋ฆฌ ๋จ์ด์ ธ ์๋ค๋ฉด, ์
์ฌํ๋ ํ๋ฉดํ๋ก ๊ฐ์ ํ ์ ์์ด ๋ค์๊ณผ ๊ฐ์ด ํํํ ์ ์๋ค.
์ฐ๋์ฒด์ ๊ณก๋ฉด๋ฐ๊ฒฝ์ด ์ ๊ธฐ์ ์ผ๋ก ํฌ๊ณ ์ฝํ
๋๊ป๊ฐ ๊ณก๋ฉด๋ฐ๊ฒฝ์ ๋นํด ๋งค์ฐ ์์ ๊ฒฝ์ฐ, $\eta_{s}$์ ์ํผ๋์ค๋ฅผ ๊ฐ์ง๋ ์ํผ๋์ค ํ๋ฉด์์ ๋ค์๊ณผ
๊ฐ์ ์ํผ๋์ค ๊ฒฝ๊ณ์กฐ๊ฑด์ด ์ ์ฉ๋๋ค.
์
์ฌํ๊ฐ $\eta_{s}$์ ํ๋ฉด ์ํผ๋์ค๋ฅผ ๊ฐ์ง๋ ์ฐ๋์ฒด์ ํ๋ฉด์ ์
์ฌํ๋ ๊ฒฝ์ฐ, ํ๋ฉด์ ์ด ์๊ธฐ์ฅ๊ณผ ์ด ์ ๊ธฐ์ฅ์ ์ํด ํ๋ฉด์์ ์ ๊ธฐ์ ๋ฅ ๋ฟ๋ง์๋๋ผ
์๊ธฐ์ ๋ฅ๊ฐ ๊ฐ๊ฐ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ์ด ์ ๋๋๋ค.
์ํผ๋์ค ํ๋ฉด์ ์ํด ๋ฐ์ฌ๋๋ ์ฐ๋ํ๋ ์ํผ๋์ค ํ๋ฉด์ ๋ฐ์ฌ๊ณ์๋ฅผ ์
์ฌํ์ ๊ณฑํ์ฌ ๊ตฌํ ์ ์๋ค. ํ๋ฉด ์ํผ๋์ค $\eta_{s}$์ธ ๊ฒฝ์ฐ ์ํ (parallel
polarization)๊ณผ ์์งํธํ (perpendicular polarization)์ ๋ฐ์ฌ๊ณ์๋ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ์ด ๊ทผ์ฌํํ ์ ์๋ค.
์ฌ๊ธฐ์ Zs๋ ์ ๊ทํ๋ ํ๋ฉด์ํผ๋์ค๋ก $Z_{s}=\eta_{s}/\eta_{0}$์ด๋ฉฐ, $\theta_{i}$์ $\theta_{t}$๋ ๊ฐ๊ฐ ์
์ฌํ์
ํฌ๊ณผํ์ ์
์ฌ๊ฐ๊ณผ ํฌ๊ณผ๊ฐ์ด๋ค. ์ํผ๋์ค ํ๋ฉด์์ ์ค์ ํฌ๊ณผ๋๋ ํ์ ๋ํด ๊ณ ๋ ค์น ์์ผ๋ฏ๋ก ํฌ๊ณผ๊ฐ์ 0ยฐ๋ก ๊ทผ์ฌํ๋๋ค. ๋ฐ๋ผ์, ์ด๋ฌํ ์์์ ์
์ฌํ๊ฐ
ํ๋ฉด์ ์์ง์ผ๋ก ์
์ฌํ ์๋ก ๋์ฑ ์ ํํ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๊ฐ์ง ๊ฒ์ ์์ํ ์ ์๋ค.
๊ทธ๋ฆผ 2์ ๊ฐ์ด ํ๋ฉด์ ์์ง๋ฐฉํฅ์ด z์ถ์ ๊ฐ์ง๋ ๊ตญ๋ถ ์ขํ๊ณ์ ๊ฒฝ์ฐ $\phi$-ํธํ๋ ํ๋ฉด์ ํํํ๊ณ ์
์ฌํ๋ฉด์ ์์ง์ธ ์์งํธํ (perpendicular
polarization)์ด๊ณ , ฮธ-ํธํ๋ ์
์ฌํ๋ฉด์ ์ํ์ธ ์ํํธํ (parallel polarization) ํน์ฑ์ ๊ฐ์ง๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ์
์ฌํ๋ฉด์์์
์ด ์ ๊ธฐ์ฅ๊ณผ ์๊ธฐ์ฅ์ ์ (6)์ ์ด์ฉํ์ฌ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ์ด ๋ํ๋ผ ์ ์๋ค.
๊ทธ๋ฆผ 2. ๊ตญ๋ถ ์ขํ๊ณ์์์ ฮธ-ํธํ์ ๐-ํธํ
Fig. 2. ฮธ-and ๐-polarization in local coordinate
์ (7)์ ์ (5)์ ๋์
ํจ์ผ๋ก์จ, ์ํผ๋์ค ํ๋ฉด์์์ ์ ๊ธฐ์ ๋ฅ $\overline{J}_{m}$๊ณผ ์ ๊ธฐ์ ๋ฅ $\overline{J}_{s}$๋ฅผ ๊ตฌํ ์ ์๋ค. ์ด๋ฌํ
ํ๋ฉด์ ์ ๊ธฐ์ ๋ฅ๊ณผ ์๊ธฐ์ ๋ฅ์ ์ํ ์ฐ๋ํ๋ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ๋ค.
์ฐ๋ํ์ $\theta$-ํธํ ์ฑ๋ถ๊ณผ $\phi$-ํธํ ์ฑ๋ถ์ ์ฐ๋ํ์ ๊ฐ๊ฐ $\hat{\theta}$์ $\hat{\phi}$ ๋ฐฉํฅ๋ฒกํฐ๋ฅผ ๋ด์ ์
ํตํด์ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ์ด ์ป์ ์ ์๋ค.
์ฌ๊ธฐ์ $D_{\theta}$์ $D_{\phi}$๋ ๊ฐ๊ฐ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ์ด ์ ๋ฆฌํ ์ ์๋ค.
๊ฐ $Q_{s}$์์ ๋ฐ์ํ๋ ์ฆ๋ถ PO ํ๋์ ๊ณ ์ฃผํ์์ ์๋์ ๊ฐ์ด ํํ๋๋ค.
์ฌ๊ธฐ์ ${D}^{po}$๋ IBC PO ํ๋๋ฅผ ์ํ ์ฐ๋๊ณ์ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ์ Diadic ํ์์ ๊ฐ์ง๋ค.
PEC์ ์ฐ๋์ฒด์ PO๋ฅผ ์ ์ฉํ๋ ๊ฒฝ์ฐ์ ์ ์ฌํ๊ฒ ์ (11)๊ณผ ์ (12)์ ํตํด ์
์ฌํ์ ์ง์ ๋น์ถฐ์ง ํ๋ฉด์์์ ์ฆ๋ถ IBC PO ํ๋๋ฅผ ๊ณ์ฐํ ์ ์์ผ๋ฉฐ, ์ (1)์ ์ ๋ถ์ ํตํด IBC PO ์ฐ๋ํ์ธ ${E}_{s}^{po}$๋ฅผ ํ๋ํ ์ ์๋ค.
3. ์ํผ๋์ค ๊ฒฝ๊ณ์กฐ๊ฑด์์์ ITD ํ์ ํ ๊ณ์ฐ
์ฐ๋์ฒด์ ์ํ ์ด ์ฐ๋ํ (${E}(P)$)๋ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ์ด PO ํ๋ ($bold E_{s}^{po}(P)$)์ Fringe ํ๋ (${E}^{fw}(P)$)์
ํฉ์ผ๋ก ํํ๋๋ค.
์ด๋ฌํ ์์์ PO ๊ธฐ๋ฐ์ ์ฐ๋ํ๋ฅผ ๊ณ์ฐํ๋ ๊ฒฝ์ฐ์ ์ฃผ๋ก ์ฌ์ฉ๋๋ ํํ ๋ฐฉ์์ผ๋ก PO ํ๋๋ฅผ ๊ตฌํ๊ณ ์ถ๊ฐ์ ์ธ ํ๋์ฑ๋ถ์ธ fringe ํ๋๋ฅผ ๊ตฌํจ์ผ๋ก์จ
์ต์ข
์ฐ๋ํ๋ฅผ ์ป๋ ๋ฐฉ์์ด๋ค. PO ํ๋๋ ์์ ๋์ฒด ์ฐ๋์ฒด์ ์ ํ๋ ๋ฌดํํ๋ฉด์์ ๊ท ์ผํ๊ฒ ๋ถํฌํ๋ ๊ท ์ผ์ ๋ฅ(uniform current)์ ์ํด ์์ฑ๋๋
ํ๋ ์ฑ๋ถ์ผ๋ก, ๋ฐ์ฌํ๋ฅผ ์๋ฏธํ๋ GO ํ๋์ ํ์ ํ ์ฑ๋ถ์ ์ผ๋ถ์ธ PO ๋์ ๊ธฐ์ฌ๋ถ์ ํฌํจํ๋ค. ๋ํ, ์ฐ๋์ฒด์ ์ ํ๋ ๋ฌดํํ๋ฉด๊ณผ ์ค์ ํ๋ฉด๊ณผ์
ํธ์ฐจ์ ์ํ ํ์ ํ์ ๋๋จธ์ง ์ฑ๋ถ์ fringe ํ๋๋ผ ๋ถ๋ฅด๊ณ ์ด๋ฅผ ์์ฑํ๋ ์์ค๋ฅผ ์ผ๋ฐ์ ์ผ๋ก ๋น๊ท ์ผ์ ๋ฅ(non-uniform current)๋ก ๋ชจ๋ธ๋ง๋๋ค.
fringe ํ๋ ์ญ์ ์๊ธฐ์ ๋ชจ์๋ฆฌ๋ค์ ๋ฐ๋ผ์ ๊ตญ๋ถํ๋ ์ฆ๋ถ fringe ํ๋ (${F}^{fw}$)๋ค์ ํฉ์ผ๋ก ๋ค์๊ณผ ๊ฐ์ด ํํํ ์ ์๋ค.
์ฌ๊ธฐ์ ${F}^{d}$์ ${F}^{po}$๋ ์ฆ๋ถ ํ์ ํ ๊ธฐ์ฌ๋ถ๊ณผ PO ๋์ ๊ธฐ์ฌ๋ถ์ ์๋ฏธํ๋ค. ITD ๊ธฐ๋ฒ์ ์ด๋ฌํ ์ฆ๋ถ ํ๋๋ฅผ ๊ณ์ฐํ๋ ๋ฐฉ๋ฒ์ผ๋ก
๋ค์๊ณผ ๊ฐ์ด ํ์ ๊ณ์์ ์
์ฌํ์ ๊ณฑ์ ํํ๋ก ์ฃผ๋ก ํ๊ธฐํ๋ค.
Heuristic ITD๋ ์ํผ๋์ค ํ๋ฉด (impedance surface)์ ์๊ธฐ์์ ์ฆ๋ถํ๋๋ฅผ ์ป๊ธฐ์ํ ์์์ผ๋ก, ์์ ์ฐ๊ตฌ[12]์ ํตํด์ ์ฆ๋ถ ํ์ ํ ๊ธฐ์ฌ๋ถ์ ํ์ ๊ณ์๋ฅผ ์ํผ๋์ค ๊ฒฝ๊ณ์กฐ๊ฑด์์์ Heuristic UTD ํ์ ๊ณ์์์ ์ ์ดํจ์๋ 1๋ก ์๊ฑฐ๋ฆฌ ๊ทผ์ฌ๋ฅผ ์ ์ฉํ๊ณ , ์ฒซ
๋ฒ์งธ ๊ณตํตํญ์ 1/2n์ผ๋ก ๋์นํจ์ผ๋ก์จ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ์ ์์์ ์ ์ํ์๋ค.
$\left . D^{\begin{aligned}s\\
h\end{aligned}}(\phi ,\: \phi')=\dfrac{1}{2n}\left[\dfrac{\psi\left(-\pi +\dfrac{n\pi}{2}-ฯ\right)}{\psi\left(\dfrac{n\pi}{2}-ฯ'\right)}\dfrac{\left
.\left .\sin\left(\dfrac{ฯ'}{n}\right)+\sin\right(\dfrac{\theta_{0}}{n}\right)}{\left
.\left .\sin\left(\dfrac{ฯ+\pi}{n}\right)+\sin\right(\dfrac{\theta_{0}}{n}\right)}\cot\left(\dfrac{\pi
+\xi^{-}}{2n}\right)\right .\right .$
ํํธ, ์ฆ๋ถ PO ๋์ ๊ธฐ์ฌ๋ถ์ ๋ฌดํํ๋ฉด์์ ๊ท ์ผ์ ๋ฅ์ ์ํ PO ํ๋์ค ๋ชจ์๋ฆฌ ๋ถ๋ถ์ ์ ๋ฅ์ ์ํด ์์ฑ๋๋ ํ์ ํ์ ์ผ๋ถ๋ถ์ ์๋ฏธํ๋ค. ์ด๋ฌํ ๋ฌผ๋ฆฌ์ ์ธ
์๋ฏธ๋ฅผ ๋ฐํ์ผ๋ก ์ง๋ ์ฐ๊ตฌ [12]์์ ์ฆ๋ถ PO ๋์ ๊ธฐ์ฌ๋ถ์ ์ (16)์ ํ์ ํ ๊ธฐ์ฌ๋ถ์์์ ISB (incident shadow boundary)์ RSB (reflection shadow boundary)์์์ ํ์ ํ
์ฑ๋ถ์ธ ๋ ๋ฒ์งธ์ ๋ค ๋ฒ์งธํญ์์ ๋ฌดํํ๋ฉด์ ์๋ฏธํ๋ n=1์ ๋์
ํ์ฌ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ์ด ๊ฐ๋
์ ์ผ๋ก ์ป์๋ค.
$D^{po_{e}}(\phi ,\: \phi')=\dfrac{1}{2}\left[\left .\dfrac{\psi\left(\pi +\dfrac{\pi}{2}-ฯ\right)}{\psi\left(\dfrac{\pi}{2}-ฯ'\right)}\dfrac{\left
.\sin(ฯ')+\sin(\theta_{0}\right)}{\left .\sin(ฯ-\pi)+\sin(\theta_{0}\right)}\cot\left(\dfrac{\pi
-\xi^{-}}{2}\right)\right .\right .$
์ (17)๊ณผ ๊ฐ์ด ๊ฐ๋
์ ์ผ๋ก ์ป์ ์ฆ๋ถ PO ๋์ ๊ธฐ์ฌ๋ถ์ ์ฐ๋๊ณ์๋ฅผ ์ฌ์ฉํ์ฌ PO ๋์ ๊ธฐ์ฌ๋ถ์ ๊ฐ๋จํ๊ฒ ๊ณ์ฐ์ด ๊ฐ๋ฅํ์ง๋ง, ์๊ธฐ์์ ํ ์์ ์
์ฌ๊ฐ๊ณผ ์ฐ๋๊ฐ์
๊ฐ๋์ ๋ํด์ Malyuzhinet ํจ์๋ฅผ ํ์ ๊ธฐ์ฌ๋ถ ๋ฟ๋ง์๋๋ผ PO ๋์ ๊ธฐ์ฌ๋ถ ๊ณ์ฐ์๋ ์ฌ์ฉํด์ผ ๋๋ค๋ ๋ฌธ์ ๊ฐ ์๋ค. Malyuzhinet ํจ์์
๋ณต์กํ ์ ๋ถ์์ผ๋ก ํํ๋๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ๊ณ์ฐ์๊ฐ์ด ๊ธ๊ฒฉํ๊ฒ ์์นํ๋ค๋ ๋ฌธ์ ์ ์ด ์์ผ๋ฉฐ, ๊ธฐ์กด์ ์์ (17)์ ๊ฒฝ์ฐ ๊ต์ฐจํธํ ์ฑ๋ถ์ ๋ํ ์ ๋ณด๋ฅผ ์ ํ ์ ๊ณตํ์ง ๋ชปํ๋ ๋ฌธ์ ๊ฐ ์๋ค.
PO ๋์ ๊ธฐ์ฌ๋ถ์ ์ ์์ ๋ฐ๋ผ ๊ท ์ผ์ ๋ฅ๋ฅผ ์๊ธฐ์ ๋๋ถ๋ถ์์๋ง ๊ตญ๋ถ์ ์ผ๋ก ์ ๋ถ์ ํตํ์ฌ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ์ด PO ๋์ ๊ธฐ์ฌ๋ถ์ ํํํ ์ ์๋ค.
์ฌ๊ธฐ์ ์กฐ์ฌ๋ ํ๋ฉด slit์ ์๊ธฐ์ ์๋ฉด์ ์๋ฏธํ๋ค. ์ด๋ฅผ ์๊ธฐ ์ขํ์ ๋ง๊ฒ ์ ๋ถ๊ตฌ๊ฐ์ ์ ์ํ๋ฉด ๋ค์๊ณผ ๊ฐ์ด ์ ์ ์ ์๋ค.
์ด๋ฌํ ์ ๋ถ์ [13]์์ ๋ํ๋ธ ๊ฒ๊ณผ ๊ฐ์ด ์ ๋ฆฌํ ์ ์๋ค.
์์ UTD ํ์ ํ๋ก๋ถํฐ ํ์ ๊ณ์๋ฅผ ์ ์ถํ ๊ฒ์ฒ๋ผ ์ (20)์ PO ๋์ ์ฐ๋ํ๋ก๋ถํฐ ์ฐ๋๊ณ์๋ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ์ด ์ ๋ฆฌํ ์ ์๋ค.
์ ์์์ ์ค๋ฅธ์ชฝ ํญ์ IBC PO ๊ณ์ฐ์ ์ฌ์ฉํ๋ ์ (8)์์์ ์ค๊ดํธ๋ก ํํ๋ํญ๊ณผ ๋์ผํ๋ค. ๋ฐ๋ผ์ IBC PO์์ ๊ณ์ฐํ ๋ฐฉ์๊ณผ ๋์ผํ๊ฒ ๊ตฌํ ์ ์๋ค. ํ์ง๋ง, IBC PO ๊ณ์ฐ์ ๊ตญ๋ถ์ขํ๊ณ๊ฐ ์ฐ๋์ฒด
ํ๋ฉด์ xyํ๋ฉด์ ๋์ด๋ ๋ฐ๋ฉด ์๊ธฐ์์์ PO ๋์ ๊ธฐ์ฌ๋ถ ๊ณ์ฐ์ ๊ทธ๋ฆผ 3๊ณผ ๊ฐ์ด ์๊ธฐํ๋ฉด์ด zxํ๋ฉด์ ๋์ด๊ธฐ ๋๋ฌธ์ zxํ๋ฉด์์ xyํ๋ฉด์ผ๋ก ์ขํ๋ณํ ํ ์ (10)์ ๊ณ์ฐํด์ผ ํ๋ค.
๊ทธ๋ฆผ 3. ์ฆ๋ถ PO ๋์ ๊ธฐ์ฌ๋ถ ๊ณ์ฐ์ ๊ตญ๋ถ ์ขํ๊ณ
Fig. 3. local coordinate for incremental PO edge contribution
์ขํ๋ณํ ์ ํ์ ์
์ฌํ ฮธ-ํธํ์ ๐-ํธํ ๋ฒกํฐ๋ฅผ ๊ฐ๊ฐ $\hat{\theta}_{i}$,$\hat{\theta}_{i,\: t}$,$\hat{\phi}_{i}$,$\hat{\phi}_{i,\:
t}$์ด๊ณ , ์ขํ๋ณํ ์ ํ์ ์ฐ๋ํ์ ฮธ-ํธํ์ ๐-ํธํ ๋ฒกํฐ๋ฅผ ๊ฐ๊ฐ $\hat{\theta}_{r}$,$\hat{\theta}_{r,\: t}$,$\hat{\phi}_{r}$,$\hat{\phi}_{r,\:
t}$๋ผ๊ณ ์ ์ํ๋ฉด ์ขํ๋ณํ์ด ๊ณ ๋ ค๋ PO ๋์ ์ฐ๋ํ๋ฅผ ์ํ ์ฐ๋๊ณ์๋ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ๋ค.
์ ์ํ ์ (21)๊ณผ ๊ธฐ์กด์ ์(17)์ ๊ฐ์ฅ ํฐ ์ฐจ์ด์ ์ Malyuzhinets ํจ์๊ฐ ํฌํจ๋์ด ์์ง ์๋ค๋ ๊ฒ์ด๋ค. ์ผ๋ฐ์ ์ผ๋ก Malyuzhinets ํจ์์ ์ ๋ถ์ด ๊น๋ค๋ก์ด ํธ์ด๊ณ
๋ง์ ๊ณ์ฐ์๊ฐ์ด ์๊ตฌ๋๋ค. ๋ํ, ์ ์ํ ์ฐ๋๊ณ์๋ PO ๋์ ๊ธฐ์ฌ๋ถ์์์ ๊ต์ฐจํธํ ์ฑ๋ถ์ ์ป์ ์ ์์ง๋ง, ๊ธฐ์กด์ ์ฐ๋๊ณ์๋ก๋ ๊ต์ฐจํธํ ์ฑ๋ถ์ ์ป์
์ ์๋ค.
4. ํด์๊ฒฐ๊ณผ
4.1 IBC PO ์ฐ๋ํ ํด์๊ฒฐ๊ณผ
๋ณธ ๋
ผ๋ฌธ์์ ์ ์ํ๋ ํ๊ธฐ๋ฒ์ ๋ฐํ์ผ๋ก ๊ตฌํ๋ IBC PO๋ฅผ ๊ฒ์ฆํ๊ธฐ ์ํ์ฌ 1 m ร 1 m ํฌ๊ธฐ์ ์ ์ ์ฒด ์ฝํ
๋ ์ฌ๊ฐํ ๋์ฒดํ์ ์ํ PO ์ฐ๋ํ๋ฅผ
๊ณ์ฐํ๊ณ ์ ์๊ธฐ ํด์ํด์ธ FKEO์ VIRAF์ ๊ณ์ฐ๊ฒฐ๊ณผ์ ๋น๊ตํ์๋ค. ๊ฒ์ฆ์ ์ํ ์ฐ๋์ฒด ๊ตฌ์กฐ๋ ๊ทธ๋ฆผ 4์ ๊ฐ์ผ๋ฉฐ, ์์ ๋์ฒด (PEC; perfectly effective conductor)์์ ๋น์ ์ ์จ ($\epsilon_{r}$) 10, ์ ๋๋ (ฯ)
0.04 S/m์ ์ ์ ์ฒด๊ฐ 0.04 m์ ๋๊ป๋ก ์ฝํ
๋์ด ์๋ค.
๊ทธ๋ฆผ 4. IBC PO ์ฐ๋ํ ํด์์ ์ํ 1m2์ ์ ์ ์ฒด ์ฝํ
๋ ์ฌ๊ฐํ ๊ธ์ ์ฐ๋์ฒด
Fig. 4. Dielectric coated rectangular PEC scatterer for IBC PO field
์ฝํ
๋ ๊ธ์์ ์์ง์ผ๋ก ์
์ฌํ๋ ํ๋์ ๋ํ ํ๋ฉด ์ํผ๋์ค๋ 700 MHz์์ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ์ด ๊ณ์ฐ๋๋ค.
FEKO๋ฅผ ์ด์ฉํ IBC PO ๊ณ์ฐ์ ์ ์ ์ฒด ํน์ฑ ๋ฐ ๋๊ป ์ ๋ณด๋ฅผ ์ด์ฉํ๊ณ , FEKO์ IBC MoM, VIRAF์ IBC PO, ๋ณธ ๋
ผ๋ฌธ์์ ์ ์ํ
IBC PO ๊ณ์ฐ์์๋ ์ (23)๋ก ๊ณ์ฐ๋ ๋ฑ๊ฐ ํ๋ฉด์ํผ๋์ค ์ ๋ณด๋ฅผ ์ ์ฉํ๋ค.
์
์ฌํ๊ฐ $\theta_{i}=90^{\circ}$, $\phi_{i}=0^{\circ}$์ ๊ฐ๋๋ก ์
์ฌํ๋ ๊ฒฝ์ฐ, $\theta_{s}=90^{\circ}$,
$\phi_{s}=0^{\circ}\sim 90^{\circ}$์ ๊ฐ๋์์ ์ฐ๋ํ๋ฅผ ๊ณ์ฐํ์ฌ ํธํ๋ณ๋ก ๊ทธ๋ฆผ 5์ ๋ํ๋ด์๋ค. ๋ณธ ๋
ผ๋ฌธ์์ ์ ์ฉํ IBC PO์ ๊ฒฐ๊ณผ๋ VIRAF์ IBC PO์๋ ๋์ผํ RCS ๊ฐ์ ๊ฐ์ง๋ ๊ฒ์ ํ์ธํ ์ ์๋ค. ๋ฐ๋ฉด์ FEKO์
PO์ IBC MoM ๊ฒฐ๊ณผ์ ๋ณธ ๋
ผ๋ฌธ์์ ์ ์ฉํ IBC PO์ ๊ฒฐ๊ณผ๋ $\phi\phi$-์ $\theta\theta$-ํธํ RCS์์ ๋ชจ๋ ์ฐจ์ด๊ฐ
์๋ค. FEKO์ ๊ฒฝ์ฐ IBC PO solver ์์ด ์ฝํ
๋ ๋์ฒด์ ๋ํ PO์ IBC MoM solver๋ง ์ ๊ณต๋๊ธฐ ๋๋ฌธ์ IBC PO Solver๊ฐ
์์ด ์ง์ ์ ์ธ ๋น๊ต๊ฐ ์ด๋ ค์ฐ๋ฉฐ ์ฐธ๊ณ ์น ์ ๋๋ก ํ์ฉ๋์๋ค.
๊ทธ๋ฆผ 5. 1 m2์ ์ ์ ์ฒด ์ฝํ
๋ ์ฌ๊ฐํ ๊ธ์ ์ฐ๋์ฒด์ ์ํ Bistatic RCS: (a) ๐๐- (b)ฮธฮธ-ํธํ
Fig. 5. Bistatic RCS with dielectric coated square metal scatterer: (a) ๐๐- (b)ฮธฮธ-polarization
4.2 ์ฆ๋ถ Fringe ํ๋ ํด์๊ฒฐ๊ณผ
์ ์ํ ์ฆ๋ถ PO๋์ ๊ธฐ์ฌ๋ถ ์์์ ์ ์ฉํ ์๊ธฐ์ ์ํ ์ฆ๋ถ Fringe ํ๋ ๊ธฐ์ฌ๋ถ์ ๊ฒ์ฆํ๊ธฐ ์ํ์ฌ, ๊ทธ๋ฆผ 6๊ณผ ๊ฐ์ 60ยฐ์ ๋ด๋ถ๊ฐ๋๋ฅผ ๊ฐ์ง๋ ์๊ธฐ๊ตฌ์กฐ(n =1.6667)์ ๋ํด์ ํ๋ฉด ์ํผ๋์ค Zs๊ฐ 0์ธ ์์ ๋์ฒด์ 0.5ฮฉ ๋๊ฐ์ง ๊ฒฝ์ฐ์ ๋ํด์ ๊ณ ๋ คํ์๋ค.
์ฐธ๊ณ ๋ก ์ฆ๋ถ Fringe ํ๋ (${F}^{fw}$)์ 2์ฐจ์ ์๊ธฐ์ ๋ํด์ ๊ณ์ฐํ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ์ ๊ณตํ๋ EM ํด์ํด์ ์กด์ฌํ์ง ์๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ๋ณ๋๋ก ๋ค๋ฅธ
๋ฐฉ๋ฒ๊ณผ์ ๋น๊ต๋ ์ํํ์ง ์์๋ค.
๊ทธ๋ฆผ 6. 60๋์ ๋ด๋ถ ๊ฐ๋๋ฅผ ๊ฐ์ง๋ 2์ฐจ์ ์๊ธฐ ๊ตฌ์กฐ
Fig. 6. Two-Dimensional wedge with the internal angle of 60 degrees
๊ทธ๋ฆผ 6์ ์๊ธฐ ๊ตฌ์กฐ์ ๊ณ ์ ๋ ์
์ฌ๊ฐ ๐โฒ=30ยฐ์ ์๊ธฐ ์ ์ฒด ๊ด์ธก๊ฐ ๐ = 0ยฐ~360ยฐ์์ ๊ณ์ฐํ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๊ทธ๋ฆผ 8์ ๋ํ๋ด์๋ค.ํ์ ๊ธฐ์ฌ๋ถ๊ณผ ์ ์ํ PO๋์ ๊ธฐ์ฌ๋ถ ๊ณ์ฐ์์ ํ๋ฉด์ํผ๋์ค ์ธ ์๋ PEC์์๋ ์ ์์ ์ผ๋ก ๊ณ์ฐ๋์ด์ผ ํ๋ค. ํ์ ๊ธฐ์ฌ๋ถ๊ณผ PO๋์ ๊ธฐ์ฌ๋ถ
๋ชจ๋ ๊ทธ๋ฆผ 8(a)์ ๊ฐ์ด ISB์ RSB์ธ ๐ = 210ยฐ, 150ยฐ์์ ๋ฐ์ฐํ์ฌ 0์ผ๋ก ์์ธ์ฒ๋ฆฌ ๋๋ ์ง์ ์ ์ ์ธํ๊ณ ๋ ์ ์์ ์ผ๋ก ๊ณ์ฐ๋๋ค. ์ฌ๊ธฐ์ ISB์
RSB์์ ๋ฐ์ฐํ๋ ๊ฒ์ ํ์ ๊ธฐ์ฌ๋ถ์ ๊ฒฝ์ฐ ์ (16)์์์ cotํญ์ ์ํด ๋ฐ์ฐํ๋ ๊ฒ์ผ๋ก PO ๋์ ๊ธฐ์ฌ๋ถ๊ณผ์ ์ฐจ๋ฅผ ํตํ์ฌ ์ผ์ ํ ๊ฐ์ Fringe ํ๋๋ฅผ ์ป์ด์ผ ํ์ง๋ง ์ปดํจํฐ ํ๋ก๊ทธ๋๋ฐ์ ํตํ ๊ฐ์
๋ฒ์๋ฅผ ๋์ด์๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ์์ธ์ฒ๋ฆฌ ๋์๋ค.
๊ทธ๋ฆผ 7. 60๋ ์๊ธฐ์ ์ํ ๐๐-ํธํ ํ๋ ๊ณ์ฐ๊ฒฐ๊ณผ: (a) PEC ์๊ธฐ์ ์ํ ์ฆ๋ถ ํ์ ๊ธฐ์ฌ๋ถ, PO ๋์ ๊ธฐ์ฌ๋ถ ๋ฐ (b) ์ฆ๋ถ Fringe
๊ธฐ์ฌ๋ถ, (c) 0.5โฆ ํ๋ฉด์ํผ๋์ค๋ฅผ ๊ฐ์ง๋ ์๊ธฐ์ ์ํ์ฆ๋ถ ํ์ ๊ธฐ์ฌ๋ถ, PO ๋์ ๊ธฐ์ฌ๋ถ ๋ฐ (b) P์ฆ๋ถ Fringe ๊ธฐ์ฌ๋ถ.
Fig. 7. ๐๐-polarized field by 60 degree wedge: (a) incremental diffraction contribution,
PO edge contribution, and (b) incremental fringe contribution by PEC wedge, (c) incremental
diffraction contribution, PO edge contribution, and (d) incremental fringe contribution
by impedance wedge.
ํ์ ๊ธฐ์ฌ๋ถ๊ณผ PO๋์ ๊ธฐ์ฌ๋ถ์ด ๊ฑฐ์ ๋น์ทํ ๋ ๋ฒจ๊ณผ ์์์ ๊ฐ์ง๊ณ , ์ด ๋ ๊ธฐ์ฌ๋ถ์ ์ฐจ์ธ ์ฆ๋ถ Fringe ๊ธฐ์ฌ๋ถ์ด ๊ทธ๋ฆผ 7(b)์ ๊ฐ์ด ์ฐ์์ ์ธ ๊ฐ์ ๊ฐ์ง์ ์ ์ ์๋ค. ๋์ผํ ๊ตฌ์กฐ์ด์ง๋ง ํ๋ฉด ์ํผ๋์ค๊ฐ 0.5ฮฉ์ธ ์๊ธฐ์ ์ ์ฉํ ๊ฒฐ๊ณผ๋ ๊ทธ๋ฆผ 7(c)์ (d)์ ๊ฐ๋ค. PEC๊ฐ ์๋ ํ๋ฉด์ํผ๋์ค๋ฅผ ๊ฐ์ง๋ ๊ฒฝ์ฐ์๋ ๋น์ทํ๊ฒ ํน์ด์ ์์ด ์ฆ๋ถ ํ์ ๊ธฐ์ฌ๋ถ, PO ๋์ ๊ธฐ์ฌ๋ถ, Fringe ๊ธฐ์ฌ๋ถ๋ค์ด
PEC์ ์ ์ฌํ๊ฒ ๊ณ์ฐ๋๋ ๊ฒ์ ํ์ธํ ์ ์๋ค. ํนํ, Fringe ๊ธฐ์ฌ๋ถ์ ๋ ๋ฒจ์ด PEC๋ณด๋ค ์กฐ๊ธ ๋ฎ์ ๋ ๋ฒจ์ ๊ฐ์ง๋ ์์์ ์ธ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ํ์ธํ ์
์๋ค.
4.3 ์ด ์ฐ๋ํ ํด์ ๊ฒฐ๊ณผ
๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์ ์ ์ฉํ IBC PO์ ์ฆ๋ถ PO ๋์ ๊ธฐ์ฌ๋ถ์ ๊ณ์ฐ ๋ฐฉ๋ฒ์ ๊ฒ์ฆํ๊ธฐ ์ํ์ฌ ๊ทธ๋ฆผ 8๊ณผ ๊ฐ์ด 5ฮป ๋๊ป์ 10ฮป ์ง๋ฆ์ ๊ฐ์ง๋ ์ํตํ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ์ํ monostatic RCS๋ฅผ ๊ณ์ฐํ๋ค. ITD์ ๊ฐ์ ์ฆ๋ถ๊ธฐ๋ฒ์ ๊ณก๋ฉด์ ์๊ธฐ์๋ ์ ์ฉ์ด
๊ฐ๋ฅํ๊ธฐ ๋๋ฌธ์, ๊ณก๋ฉด์ ์๊ธฐ๊ฐ ํฌํจ๋ ์ํตํ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ด ์ ํ๋์๋ค.
๊ทธ๋ฆผ 8. ์ํผ๋์ค ํ๋ฉด์ ๊ฐ์ง๋ 5ฮป ๋์ด์ 10ฮป ์ง๋ฆ์ ์ํตํ ์ฐ๋์ฒด
Fig. 8. Cylindrical scatterer with 5ฮป-height and 10ฮป-diameter with an impedance surface
์ํตํ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ํ๋ฉด ์ํผ๋์ค Zs๊ฐ 0.5ฮฉ์ธ ๊ฒฝ์ฐ์ ๋ํด์ 10 GHz ์ฃผํ์์์ ฮธ = 90ยฐ, ๐ = 0ยฐ~360ยฐ๋ก ์
์ฌ๊ฐ๊ณผ ์ฐ๋๊ฐ์
๊ฐ์ด ๋ณ๊ฒฝํ๋ฉฐ ฮธฮธ-ํธํ์ IBC PO, Fringe ํ๋, ์ด ์ฐ๋ํ (= POํ๋ + Fringe ํ๋) ๊ณ์ฐํ์ฌ ๊ทธ๋ฆผ 9์ ๋ํ๋ด์๋ค.
๊ทธ๋ฆผ 9(a)์ IBC PO์ ๊ฒฐ๊ณผ๋ ์
์ฌ(์ฐ๋)๊ฐ์ ๋ฐ๋ฅธ VIRAF์ ๊ฒฐ๊ณผ์ ์ ํํ๊ฒ ์ผ์นํ๋ค. ๊ทธ๋ฆผ 9(b)๋ ํ์ ํ์์ PO๊ธฐ์ฌ๋ถ์ ์ ๊ฑฐํ Fringe ํ๋์ ๊ณ์ฐ๊ฒฐ๊ณผ๋ก, ์ ํ์ฐ๊ตฌ์ ๋ณธ ๋
ผ๋ฌธ์์ ์ ์ํ ๊ณ์ฐ๋ฐฉ๋ฒ์ผ๋ก ๊ณ์ฐ๊ฒฐ๊ณผ์ VIRAF์ ๊ณ์ฐ๊ฒฐ๊ณผ
๋น์ทํ ํจํด์ ๊ฐ์ง์ง๋ง RCS ๋ ๋ฒจ์ด 5~8 dB๊ฐ ๋ ๋ฎ๊ฒ ๋์จ๋ค. ์ํผ๋์ค ํ๋ฉด์ ๊ฐ์ง๋ ์ฐ๋์ฒด์ ๋ํ์ฌ VIRAF๋ก ๊ณ์ฐํ Fringe ํ๋์
๊ฒฐ๊ณผ๊ฐ ๋ฎ์ ๋ ๋ฒจ์ ๊ฐ์ง๋ ๊ฒ์ [12]์์๋ ๋น์ทํ ๊ฒฐ๊ณผ๋ก VIRAF์ ๊ฒฐ๊ณผ๊ฐ ๋ถ์ ํํ ๊ฒ์์ ์ด๋ฏธ ํ์ธ๋์๋ค. ํ๋์์ ์ค์ ์ ์ (17)์ ๊ธฐ์กด์ ๊ฐ๋
์ ์ธ PO ๊ธฐ์ฌ๋ถ์ผ๋ก ๊ณ์ฐํ ๊ฒฐ๊ณผ์ด๊ณ , ๊ฒ์ ์์ ์ ์ ์ ์ (21)์ ์ ์ํ PO ๊ธฐ์ฌ๋ถ์ผ๋ก ๊ณ์ฐํ ๊ฒฐ๊ณผ์ด๋ค. Fringe ํ๋์ ๊ฒฝ์ฐ 180ยฐ๋ฅผ ๊ธฐ์ค์ผ๋ก ์ ํํ ์ข์ฐ ๋์นญ์ด ์๋๋ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋ณด์ด๋ ๋ฐ๋ฉด, ์ ์ํ ๋ฐฉ๋ฒ์
์ ํํ๊ฒ ์ข์ฐ ๋์นญ์ผ๋ก ์ ํ๋๊ฐ ๋ ๋๋ค๊ณ ํ๋จํ ์ ์๋ค. ๊ทธ๋ฆผ 9(c)์ ๊ฐ์ด POํ๋์ Fringe ํ๋๋ฅผ ํฉํ ์ด ์ฐ๋ํ์ ๊ฒฝ์ฐ์๋ ์ ์ํ ๋ฐฉ๋ฒ์ด ์ ํํ๊ฒ ์ข์ฐ๋์นญ์ ์ ๋ขฐ์ฑ ๋์ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋ณด์ธ๋ค.
๊ทธ๋ฆผ 9. ์ํตํ ์ฐ๋์ฒด์ ์ํ ๐๐ํธํ ํ๋ ํด์๊ฒฐ๊ณผ: (a) IBC PO ์ฐ๋ํ, (b) Fringe ํ๋ ๋ฐ (c) ์ด ์ฐ๋ํ
Fig. 9. ๐๐-polarized field by cylindrical scatterer: (a) IBC PO field, (b) fringe
field, and (c) total scattered field.
5. ๊ฒฐ ๋ก
๋ณธ ๋
ผ๋ฌธ์์๋ ฮธํธํ์ ๐ํธํ์ ์
์ฌํ์ ์ฐ๋ํ ๊ณ์ฐ์ ์ ํฉํ IBC PO ์ฐ๋ํ ์์์ ์ ๋ฆฌํ์๋ค. ๋ํ, ๊ธฐ์กด์ ์ฐ๊ตฌ์์ Fringe ํ๋๋ฅผ
์ป๊ธฐ์ํด ํ์ํ PO ๋์ ๊ธฐ์ฌ๋ถ์ ๊ฐ๋
์ ์ผ๋ก ํ์ ๊ณ์ ์ค ์ผ๋ถ๋ฅผ ์ด์ฉํ ์์์ด ์ฌ์ฉ๋ ๋ฐ๋ฉด, ๋ณธ ๋
ผ๋ฌธ์์ PO ๋์ ๊ธฐ์ฌ๋ถ์ ์ ์๋ก๋ถํฐ ์ ๋ถ ์์์
์ ๋ฆฌํ์ฌ PO ๋์ ๊ธฐ์ฌ๋ถ์ ์ฐ๋๊ณ์๋ฅผ ์ ๋ฆฝํ์๋ค.
IBC PO๋ ์ฝํ
๋ ์ฌ๊ฐํ ๊ธ์ํ์ ์ ์ฉํ์ฌ MoM๊ณผ VIRAF ํด์ํด์ ๊ฒฐ๊ณผ์ ๋น๊ตํ์ฌ ๊ฒ์ฆํ์๊ณ , PO ๋์ ๊ธฐ์ฌ๋ถ ๊ณ์ฐ๋ฐฉ๋ฒ์ 2์ฐจ์ ์ํผ๋์ค
์๊ธฐ์ ์ ์ฉํ์ฌ ๊ฒ์ฆํ์๋ค. IBC PO์ Fringe ํ๋์ ํฉ์ธ ์ด ์ฐ๋ํ ๊ฒ์ฆ์ ์ํ์ฌ ๊ณก์ ์ ์๊ธฐ ์กฐํฉ์ผ๋ก ๊ตฌ์ฑ๋ ์ํตํ ์ฐ๋์ฒด์ ์ ์ํ ๊ณ์ฐ๋ฐฉ๋ฒ๊ณผ
VIRAF ํด์ํด์ ์ ์ฉํ์ฌ ๊ฒ์ฆ์ ์ํํ์๋ค.
PTD ๊ธฐ๋ฒ์ฒ๋ผ PO ํ๋์ Fringe ํ๋์ ํฉ์ผ๋ก ์ด ์ฐ๋ํ๋ฅผ ๊ณ์ฐํ๋ ๋ฐฉ๋ฒ๋ค์ด ์
์ฌ๊ฐ๊ณผ ์ฐ๋๊ฐ์ด 180ยฐ ์ฐจ์ด๋๋ ๊ฒฝ์ฐ grazing singularity๊ฐ
๋ฐ์ํ๋ ํน์ฑ์ด ์๋ค. ITD ๊ธฐ๋ฒ์์๋ ๋์ผํ ๋ฌธ์ ์ ์ด ๋ฐ์ํ๋ฉฐ ํฅํ ITD ๊ธฐ๋ฒ์์ Grazing Singularity๋ฅผ ํด๊ฒฐํ๋ ๋ฐฉ๋ฒ ์ฐ๊ตฌ๋ก
ํ์ฅํ ๊ณํ์ด๋ค.
Acknowledgements
This work was supported by the Agency for Defense Development Grant, funded by the
Korean Government (No. UD210001FD).
References
F. Hacฤฑvelioฤlu, M. Alper Uslu and L. Sevgi, "A MATLAB-Based Virtual Tool for the
Electromagnetic Wave Scattering from a Perfectly Reflecting Wedge," IEEE Antennas
and Propagation Magazine, vol. 53, no. 6, pp. 234-243, Dec. 2011, doi: 10.1109/MAP.2011.6157766.
![URL](../../Resources/images/icon_url.png)
C. A. Balanis, Advanced Engineering Electromagnetics, John Wiley & Sons Inc, 2012.
![URL](../../Resources/images/icon_url.png)
P. Y. Ufimtsev, Fundamentals of the Physical Theory of Diffraction, Wiley-IEEE Press,
2014.
![URL](../../Resources/images/icon_url.png)
J. H. Kwon, C. H. Hyoung, J.-H. Hwang, and H. H. Park, โImprovement in Shielding Effectiveness
of Large Enclosures Using Electromagnetic Absorbers,โ The Journal of Korean Institute
of Electromagnetic Engineering and Science, vol. 32, no. 2, pp. 164-167, Feb. 2022.
![DOI](../../Resources/images/icon_crossref.png)
E. O. Boadu, K. K. Mireku, and K. Gbongli, โPhysical Optics and the Impedance Boundary
Condition,โ American Journal of Engineering Research (AJER), vol. 6, no. 7, pp. 17โ29,
2017.
![URL](../../Resources/images/icon_url.png)
H. Kobayashi, S. Shi, and Y. Yamaguchi, โPolarimetric RCS Prediction Software Code
for Large and Complex Objects,โ Journal of Control Engineering and Technology (JCET),
vol. 2, no. 3, July 2012.
![URL](../../Resources/images/icon_url.png)
J.-H. Nam, J.-U. You, and I.-S. Koh, โLarge Complex Impedance and Dielectric Inhomogeneous
Structure Scattering Analysis Based on Multi-Level Fast Multipole Method and Iterative
Physical Optics,โ The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and
Science, vol. 32, no. 10, pp. 916-924, Oct. 2021.
![DOI](../../Resources/images/icon_crossref.png)
K. Kim, J.-H. Kim, T.-M. Choi, and D.-S. Cho, โDevelopment of radar cross section
analysis system of naval ships,โ International Journal of Naval Architecture and Ocean
Engineering, vol. 4, no. 1, pp. 20-32, Mar. 2012.
![DOI](../../Resources/images/icon_crossref.png)
R. Tiberio, S. Maci, and A. Toccafondi, "An incremental theory of diffraction: electromagnetic
formulation," IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 43, no. 1, pp. 87-96,
1995.
![DOI](../../Resources/images/icon_crossref.png)
S. Lee, H. Lee, H. Shin, D. Yoon, and Y. B. Park, "Analysis of radar cross-section
of perfect electric conductor scatterer using the incremental theory of diffraction,"
Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science, vol. 32, no.
10, pp. 925โ932, 2021. https://doi.org/10.5515/KJKIEES.2021.32.10.925
![DOI](../../Resources/images/icon_crossref.png)
J. I. Lee, H. S. Lee, S. H. Lee, and D. W. Seo, "Application of incremental theory
of diffraction formulation for bistatic RCS estimation," Journal of Korean Institute
of Electromagnetic Engineering and Science, vol. 33, no. 3, pp. 238โ243, 2022.
![DOI](../../Resources/images/icon_crossref.png)
J.-S. Kim, H. Kim, J.-Y. Park, and D.-W. Seo, "Heuristic Incremental Theory of Diffraction
for Wedge with Impedance Surfaces," Journal of Electromagnetic Engineering and Science,
vol. 24, no. 2, pp. 191-197, Mar. 2024.
![DOI](../../Resources/images/icon_crossref.png)
T. B. A. Senior and J. L. Volakis, Appoximate Boundary Condition in Electromagnetics,
The Institution of Electrical Engineers, 1995.
![URL](../../Resources/images/icon_url.png)
์ ์์๊ฐ
He received his B.S. and M.S. degree in radio engineering from National Korea Maritime
& Ocean University (KMOU), Busan, South Korea in 2022 and 2024, respectively. He is
currently working toward his Ph.D. degree at the same university. His research interests
include numerical techniques in the areas of electromagnetics and radar cross-section
analysis.
He received his B.S, M.S., and Ph.D. degrees from InhaUniversity, Incheon, South Korea
in 2012, 2014, and 2019, respectively. In 2019, he joined the Agency for Defense Development
(ADD), Daejeon, South Korea, where he is currently a Senior Researcher. His current
research interests include numerical and analytical methods for electromagnetic fields.
He received the B.S. degree in electronic and electrical engineering from Kyungpook
National University, Daegu, Korea, in 2002, and the M.S. degree in electrical and
electronic engineering from Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST),
Daejeon, Korea, in 2004. He was also awarded his Ph.D. degree in electrical and electronic
engineering from Tokyo Institute of Technology (TIT), Tokyo, Japan, in 2010. He is
currently an Assistant Professor with the Dept. of Electronics Engineering at Kunsan
National University, Kunsan, South Korea.
์๋์ฑ (Dong-Wook Seo)
He received the B.S. degree in electrical engineering from Kyungpook National University
(KNU), Daegu, South Korea, in 2003, and the M.S. and Ph.D. degrees in electrical engineering
from the Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST), Daejeon, South
Korea, in 2005 and 2011, respectively.
He is currently a Professor with the Division of Electronics and Electrical Information
Engineering at National Korea Maritime and Ocean University (KMOU), Busan, South Korea.