Analysis on Receiving Performance Degradation of Ground Station in Lunar Mission

달 잡음에 의한 지상 시스템 수신 성능 열화 분석

Ground station in lunar mission is responsible to receive telemetry signal including sensor data from lunar orbiter and/or lander. At preliminary stage of developing this ground station, receiving performance such as antenna size and noise temperature should be designed on the basis of link budget analysis. When the antenna of ground station is pointing to the moon to communicate with lunar orbiter and/or lander, noise level is supposed to be increasing due to the lunar flux density. It means that the moon is working as a noise source to degrade receiving performance when antenna is pointing to the moon. Antenna noise temperature contributed by the moon was firstly calculated and secondary validated by using test configuration in this paper. Consequently, it was shown that antenna noise temperature caused by the moon was quietly matched with measured one and G/T degradation of receiving system in lunar mission can be calculated depending on antenna size and frequency.

달 탐사 미션 수행을 위한 지상국은 달 궤도선과 착륙선의 상태 정보 및 관측한 센서 데이터를 수신할 수 있어야 한다. 이러한 지상 시스템 개발 초기 단계에서는 정확한 링크 파라미터에 의한 링크 분석을 통해 지상 안테나의 크기 및 시스템 잡음 성능이 도출되어야 한다. 한편, 지상 안테나가 달 궤도선과 착륙선과 통신을 할 경우에 달을 지향하게 되고, 이 때 달은 자체 밝기에 의해 안테나의 수신 성능을 열화 시키는 잡음으로써 동작한다. 본 논문에서는 안테나가 달을 지향할 때 발생되는 수신 성능 열화에 대한 분석 결과를 제시한다. 결과 검증을 위해 달에 의한 안테나 잡음 온도를 우선 계산 한 후에 이를 본 논문에서 제안하는 시험 방식의 결과와 비교하였고, 그 결과는 허용 오차 수준에서 일치함을 확인하였다. 이는 달에 의한 안테나 잡음 온도의 계산 방식이 정당함을 검증한 것이므로 이 방식을 통하여 다양한 주파수와 안테나의 크기에 따른 달 탐사 지상 안테나의 수신 열화 분석을 수행할 수 있었다.