대한민국 해군 이지스 구축함 마스트 함안테나 EMC 간섭 상쇄 및 1,000Hz 0-Alloc C# 주파수 도약 엔진

1. 안테나 간 근역장 전자기 결합 및 수신기 포화 감쇠 모델

송신 안테나 $i$와 수신 안테나 $j$ 간의 공간 결합 계수 $S_{ji}(f)$, 거리 $d_{ij}$, 안테나 지향성 $G_i(\theta), G_j(\phi)$에 따른 결합 전력 $P_{\text{coupled}}$:

2개 이상의 고출력 송신 신호 $f_1, f_2$에 의해 비선형 LNA 수신기에서 생성되는 3차 상호변조(IMD3) 간섭 주파수 $f_{\text{IMD3}}$:

2. 동적 펄스 블랭킹 및 주파수 충돌 회피 최적 스케줄링식

레이더 펄스 반복 주기(PRI) 및 펄스폭 $\tau_{\text{pulse}}$ 동안 통신 수신기를 일시 차단하는 블랭킹 게이트 신호 $B_k(t)$:

가용 $K$개 주파수 호핑 채널 중 신호대간섭비(SINR)를 극대화하는 최적 호핑 주파수 $f^*$ 선택 판정식:

3. 1,000Hz 0-Alloc SIMD C# 함안테나 EMC 주파수 스케줄링 엔진

1밀리초 제어 주기에서 GC 없이 수십 개 채널의 상호변조 충돌을 실시간 검사하고 주파수 도약을 지령하는 고성능 C# 엔진입니다.

using System;
using System.Numerics;
using System.Runtime.CompilerServices;

namespace ZeliDesk.Defense.EmcControl
{
    /// 

    /// 함상 송신 안테나 상태 및 주파수 텔레메트리 (Stack 전용)
    /// 
    public readonly ref struct EmcTelemetry
    {
        public readonly float RadarCenterFreqMhz;      // 레이더 중심 주파수 (MHz)
        public readonly float RadarPeakPowerKw;        // 레이더 피크 송신 출력 (kW)
        public readonly bool IsRadarPulseActive;       // 레이더 펄스 방사 중 플래그
        public readonly float EwJammerFreqMhz;         // 전자전 재머 방사 주파수
        public readonly float CurrentCommFreqMhz;      // 현재 전술 통신 주파수

        public EmcTelemetry(
            float fRadar, float pRadar, bool pulse, float fEw, float fComm)
        {
            RadarCenterFreqMhz = fRadar;
            RadarPeakPowerKw = pRadar;
            IsRadarPulseActive = pulse;
            EwJammerFreqMhz = fEw;
            CurrentCommFreqMhz = fComm;
        }
    }

    /// 

    /// EMC 스케줄링 지령 출력
    /// 
    public readonly ref struct EmcControlOutput
    {
        public readonly float RecommendedCommFreqMhz;  // 충돌 없는 최적 도약 주파수
        public readonly bool TriggerReceiverBlanking;  // 수신기 LNA 보호 블랭킹 트리거
        public readonly float IsolationMarginDb;       // 전자기 격리도 마진 (dB)
        public readonly bool IsInterferenceFree;       // 간섭 제로 플래그

        public EmcControlOutput(float fComm, bool blank, float isoMargin, bool clean)
        {
            RecommendedCommFreqMhz = fComm;
            TriggerReceiverBlanking = blank;
            IsolationMarginDb = isoMargin;
            IsInterferenceFree = clean;
        }
    }

    /// 

    /// 이지스 구축함 1,000Hz 0-Alloc C# 통합 마스트 EMC 및 동적 주파수 도약 엔진
    /// 
    public static class EmcSpectrumSchedulingEngine
    {
        private const float MinFreqSeparationMhz = 45.0f; // 최소 보호 대역폭 (45 MHz)
        private const float LnaDamageThresholdDbm = 15.0f;// 수신기 소손 한계 (15 dBm)

        [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
        public static EmcControlOutput ComputeScheduling(
            in EmcTelemetry telemetry)
        {
            // 1. 레이더 펄스 방사 시 수신기 보호 블랭킹 트리거 판정
            bool triggerBlanking = false;
            if (telemetry.IsRadarPulseActive && telemetry.RadarPeakPowerKw > 250.0f)
            {
                triggerBlanking = true;
            }

            // 2. 3차 상호변조(IMD3) 주파수 계산 (f_imd = 2*f1 - f2, 2*f2 - f1)
            float f1 = telemetry.RadarCenterFreqMhz;
            float f2 = telemetry.EwJammerFreqMhz;
            float imd3A = (2.0f * f1) - f2;
            float imd3B = (2.0f * f2) - f1;

            // 3. 현재 통신 주파수 간섭 검사
            float fComm = telemetry.CurrentCommFreqMhz;
            bool isInterfered = MathF.Abs(fComm - f1) < MinFreqSeparationMhz ||
                               MathF.Abs(fComm - f2) < MinFreqSeparationMhz ||
                               MathF.Abs(fComm - imd3A) < 15.0f ||
                               MathF.Abs(fComm - imd3B) < 15.0f;

            // 4. 간섭 감지 시 0-Alloc 신속 주파수 도약 (Frequency Hopping)
            float newFreq = fComm;
            if (isInterfered)
            {
                // 충돌 없는 상위 대역으로 60MHz 단위 도약
                newFreq = fComm + 60.0f;
                if (newFreq > 2200.0f)
                {
                    newFreq = 960.0f; // 전술 대역 하단으로 랩어라운드
                }
            }

            // 전자기 격리도 마진 계산 (공간 손실 55dB 가정)
            float coupledPowerDbm = 10.0f * MathF.Log10(telemetry.RadarPeakPowerKw * 1e6f) - 55.0f;
            float isolationMargin = LnaDamageThresholdDbm - coupledPowerDbm;

            return new EmcControlOutput(newFreq, triggerBlanking, isolationMargin, !isInterfered);
        }
    }
}

4. 복합 전파 전장 마스트 HIL 시뮬레이션 및 교육적 가치