본 논문은 통신방송위성 중계기용 Ku-대역 채널증폭기 시험모델의 설계와 제작과정을 요약하였다. 채널증폭기의 구조는 고정이득제어 모드에서는 전압제어형 감쇄기를 이용한 아날로그 이득 조절 방식을 사용하였으며 자동레벨조절 모드에서는 루프제어방식을 이용한 출력레벨 제한회로를 사용하였다. 설계된 채널증폭기는 전압제어형 PEN-다이오드 감쇄기와 온도보상회로 등의 최신 기술 등을 이용하였다. 측정된 특성은 설계치와 동일하게 28 dB의 이득조절 및 16 dB의 자동이득조절 범위를 갖는 것을 확인하였다. 설계된 시험모델은 인증을 거치면 Ku-대역 통신방송 위성중계기용 채널증폭기로 사용되어질 수 있다.
현대전에서는 적의 전자기파 공격에 대응하여 안전한 통신 채널을 확보하는 것이 매우 중요하다. 군통신위성 중계기는 차세대 군통신위성에 탑재를 위한 통신 탑재체로써 간섭환경 하에서 지상 터미널 간의 신호를 안전하게 중계하여 전시 통신망을 유지하도록 한다. 본 논문에서 소개하는 위성중계기는 온보드 상에서 부분적인 신호처리를 수행하는데 위성 통신 링크를 저비용으로 제어할 수 있다. 이의 핵심 기능으로써 전송 보안 제어 기능은 통신 링크를 위협하는 간섭 신호에 대한 면역성을 확보한다. 보다 구체적으로 본 논문에서는 전송 보안 제어 기능을 구현하기 위한 효율적인 설계 구조를 소개한다. 핵심 아이디어로써 시분할 형태의 채널 그룹별 제어 코드 생성 및 금지 대역 정보에 대한 소프트웨어 처리 방법으로 전체 하드웨어 복잡도를 현저하게 낮출 수 있음을 설명한다. 생성된 결과 코드가 균등 분포의 임의성을 가짐을 예시하였으며, 우주 인증 시험 결과를 간략히 소개한다.
위성통신 시스템은 기존의 지상망이나 광 케이블 기술에 비해 통신 대역폭의 유연성과 다중 접속능력, 이동통신, 광역성, 멀티포인트 및 브로드캐스팅 등의 본래의 특징으로 인해 초고속정보통신망 구축에 중요한 역할을 하게 된다. 특히 OBP (On-Board Processing) 기술을 적용하면 기존 위성통신 탑재장치의 수동적인 중계 기능 이외에 복조/재변조, 부호/복호화 및 오류정정, 중계기 및 빔간의 상호 연결/절체 등의 새로운 기능이 추가되어 능동적인 중계를 가능하게 함으로써 통신 품질의 향상, 통신 링크의 전송 효율 개선, 전송 용량 증대 등의 장점을 갖고있다. OBP 탑재 위성 B-IDSN 중계망은 하나의 거대한 가상 ATM 교환기로 간주되고, 여러중계 지구국들중 목적 중계 지구국으로 패킷들을 직접 라우팅 할 수 있는 장점이 있다. 본 논문은 OBP 탑재 위성 B-ISDN 연동 프로토콜 연구를 수행하는 것으로서, 위성 B-ISDN 구조와 각 지구국별 신호 기능 및 B-IDSN 신호 시스템인 DSS2 계층 3 신호 프로토콜, B-ISUP 프로토콜, S-BISUP 프로토콜의 구조를 분석하였다. 또한 점-대-다지점을 위한 B-ISDN의 연결과 소유권 및 각각의 프로토콜에 대한 메시지와 프리미티브를 정의하여, 이를 토대로 OBP 탑재 위성 B-IDSN 연동 프로토콜의 기본 호 처리 절차를 설계 및 구현하고, 이를 테스트하였다.
본 논문에서는 모바일 서비스를 위한 실내 중계기용 위성 DMB/WiBro 대역 안테나 및 PCS/WiBro 대역 안테나를 설계 및 제작하였다. 제안한 위성 DMB/WiBro 대역 중계기 안테나 및 PCS/WiBro 대역 중계기 안테나는 좌선편파를 산출할 수 있는 용량을 구성한 단순한 방사기로 제안되었다. 제안된 안테나는 위성 DMB/WiBro 대역과 PCS/WiBro 대역에서 동작하도록 동판거치형과 기판거치형으로 설계 및 제작하였다. 설계된 안테나는 1.816GHz ~ 1.886GHz, 2.247GHz ~ 2.354GHz 대역에서 70MHz, 107MHz의 대역폭을 갖으며, 방사패턴의 최대 이득이 5dBi 이상임을 확인하였다.
본 논문에서는 Ka대역 위성 중계기용 출력 멀티플렉서의 설계 및 제작에 대하여 언급하였다. 출력 멀티플렉서는 저역통과필터, 채널필터, 매니폴드(Manifold)로 구성되어 있으며, 위성 중계기의 무게와 부피를 최소화하기 위하여 채널필터는 이중모드로 설계하였다. 채널별 주파수 선택도를 높이기 위하여 채널필터는 4차 타원 응답형으로 설계하였으며, 저역통과 필터는 13차 corrugated 형으로 설계하였다. 채널필터와 매니폴드의 초기 설계 후 최적화 과정에 있어서 모든 설계 변수를 최적화시키는 대신 일부의 설계 변수만을 최적화시킴으로써 용이하게 최적화 설계할 수 있음을 확인하였다. 제작한 Ka 대역 위성 중계기용 출력 멀티플렉서의 측정결과는 설계결과와 동일한 특성을 나타내었다.
본 논문에서는 EQM(Engineering Qualification Model)급 Ku 대역 위성 중계기용 입력 멀티플렉서 설계 및 결과에 대하여 언급하였다. 각 채널은 Circulator Chain구조를 이용하여 분리되었으며, 채널 대역내에서의 진폭 변화와 군지연 변화를 최소화하기 위하여 각각의 채널은 채널필터 외부에 등화기를 사용하였다. 위성중계기의 무게와 부피를 최소화하기 위하여 채널필터와 등화기 모두 이중모드로 설계하였다. 채널별 주파수 선택도를 높이기 위하여 채널 필터는 8차 타원 응답형으로 설계하였으며, 등화기는 2차 반사형으로 설계하였다. 온도 변화에 따른 특성 변화를 최소화하기 위하여 필터와 등화기의 공동(cavity), 슬롯, 튜닝나사는 INVAR36을 사용하여 제작하였다. 제작한 입력 멀티플렉서는 진동 시험, 열진공 시험, EMC 시험을 실시하였으며 시험결과 Ku 대역 위성 중계기에 적용 가능한 성능을 나타내었다.
본 논문에서는 Ka-band을 On Board Processing기술로 이용하는 위성 B-ISDN 중계망을 설계하였다. 지상망과의 연동을 위해 SDH 접속/관리, SSOH처리 방안 등에 대하여 기술하였다. 그리고 설계된 위성 중계망의 성능을 분석하기 위하여 SLAM II를 사용하여 시뮬레이터를 구성하였다. 시뮬레이션연구는 한국 실정을 고려한 Population-Distance-Gross group Product(PDG) 트래픽 모델에 위한 트래픽 값을 적용하였다. 그리고 시뮬레이션 연구 결과를 이용하여 제안된 위성 중계망과 다중 접속 프로토콜의 성능 특성을 고찰하였다.
위성은 일단 한번 발사하고 나면 운용궤도상에서 수리 및 회수가 거의 불가능하기 때문에 위성에 들어가는 모든 개발 부품들은 완벽한 설계, 충분한 해석, 고 작업도의 제작, 그리고 다양한 시험을 수반하여 충분한 검증을 받게 된다. 그럼에도 불구하고 실패가 일어날 수 있으며, 이러한 실패에 대비하기 위해 여분의 부품을 탑재하여 일부 부품의 실패에도 불구하고 정상적인 작동을 할 수 있도록 설계한다. 본 논문에서는 현재 전자통신연구원에서 개발중인 통신방송위성의 중계기에 대한 신뢰도 분석과 함께 어떠한 방법을 이용하여 여분의 부품을 구성하는 것이 신뢰도 측면에서 최적화되는 설계인지 분석하였다. 이를 위하여 여러 가지 여분의 부품을 구성하는 방법 및 각각의 경우에 대한 결과를 비교하였다.
본 논문에서는 위성중계기의 수신부에 위치하고 잇는 주파수 변환부(Down converter)에서 주파수 혼합기의 전단과 후단의 대역외 신호를 차단하는 Combline 여과기를 least-squares curve-fitting 방법을 이용하여 설계 및 제작하였다. Combline 공진소자의 전기적 길이는 $\lambda$/8로서, $\lambda$/4 공진기를 이용하는 다른 여파기보다 대역외 차단주파수 대역이 넓다는 잇점을 가지고 있고 동시에 소형화와 경량화를 동시에 실현 할 수 있어 위성 중계기의 대역통과여파기로 선택하였다. 공진소자는 사각형 막대구조를 이용하였다. 원통형 막대 구조의 공진기가 협대역 여파기의 설계에 주로 이용되는 반면, 사각형 막대구조의 공진소자는 협대역뿐만 아니라 광대역 여파기 설계에도 응용이 가능하다는 것과 함께 구조해석과 가공이 용이하다는 장점을 갖고 있다. 설계된 주파수 대역은 800MHz 이며, Chebyschev 여파기 함수를 적용하여 4-pole 여파기를 설계 및 제작하였다.
VSAT시스템은 중심지구국, 무궁화위성 그리고 다수의 단말지구국을 포함하는 성형망으로 구성되고, 광범위한 데이터서비스를 제공할 수 있으며 사용자의 사용목적과 용도에 따라서 여러 가지 형태의 위성전송망 구성이 가능하다. 홍수경보망을 구성 시 최적의 전송품질을 구현하기 위한 위성링크설계는 한국의 환경특성, 무궁화위성의 특성 그리고 VSAT 시스템의 특성을 고려하여 설계한다. VSAT 시스템은 디지털 데이터 전송용으로 인바운드(Inbound)는 TDMA, 아웃바운드(Outbound)는 TDM 전송방식을 이용하였으며 중심국과 단말국의 크기는 3.7m, 1.2m로 설계되었다. VSAT망에서 링크설계는 VSAT망에 할당된 위성 중계기(Satellite Transponder)의 출력전력 및 대역폭 범위 내에서 중심지구국(Hub Station)과 단말지구국(Remote Station)이 주어진 전송규격에 따라 정보를 효율적으로 전송할 수 있도록 설계하여. VSAT망으로 홍수관리의 효율적 운영을 제안한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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