KR0179214B1 - 위성통신 시스템용 송수신장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인공위성에 대한 신호의 송신과 인공위성으로부터의 신호를 수신하기 위한 위성통신 시스템용 송수신장치에 관한 것으로서, 하향링크 주파수가 12.25GHz이고, 상향링크 주파수가 14GHz, 중간주파수신호가 70MHz로 설정된 위성통신 시스템에 있어서, 소정의 기준주파수신호를 근거로 875MHz의 제1국부발진주파수신호를 생성하는 제1국부발진주파수 발생수단과, 상기 기준주파수신호를 근거로 13.055GHz의 제2국부발진주파수신호를 생성하는 제2국부발진주파수 발생수단, 상기 12.25GHz의 수신주파수와 상기 제2국부발진주파수신호를 믹스하여 그 차주파수신호와 합주파수신호를 생성하는 제1믹서수단, 상기 제1믹서수단으로부터 출력되는 차주파수신호를 선택적으로 출력하는 제1필터수단, 상기 제1필터수단으로부터 출력되는 주파수신호와 상기 제2국부발진주파수신호를 믹스하여 그 차주파수신호와 합주파수신호를 출력하는 제2믹서수단, 상기 제2믹서수단으로부터 출력되는 차주파수신호를 선택적으로 출력하는 제2필터수단, 상기 70MHz의 중간주파수신호와 상기 제1국부발진주파수를 믹스하여 그 차주파수신호와 합주파수신호를 출력하는 제3믹서수단, 상기 제3믹서수단으로부터 출력되는 합주파수신호를 선택적으로 출력하는 제3필터수단, 상기 제3필터수단으로부터 출력되는 주파수신호와 상기 제2국부발진주파수신호를 믹스하여 그 차주파수신호와 합주파수신호를 출력하는 제4믹서수단 및, 상기 제4믹서수단으로부터 출력되는 주파수신호의 합주파수신호를 선택적으로 출력하는 제4필터수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

위성통신 시스템용 송수신장치

제1도는 일반적인 위성통신 시스템의 개요를 설명하기 위한 전반적인 시스템 구성도.

제2도는 제1도에서의 중앙제어국(2)의 구성을 나타낸 블록구성도.

제3도는 본 발명의 실시예 1에 따른 위성통신 시스템용 송수신장치를 나타낸 회로구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 인공위성 2 : 중앙제어국

3A,3B : 기지국 11A,11B : 교환기

12A,12B : 전화기 13A,13B : 데이터 터미날

14A,14B : 팩시밀리 21 : 안테나

22 : 직교모드변환기 23 : 저잡음증폭기

24 : 주파수하향변환기 25,26 : SCPC 채널유니트

27 : 주파수상향변환기 28 : 고출력증폭기

29 : 네트워크제어부 30 : 네트워크관리시스템

40 : 주파수발생기 41,42 : 국부발진회로

43,44,48 : 아이솔레이터 45,46,47,51,57,62 : 대역통과필터

49,52,56,60 : 믹서 50,54,55,59,61,63 : 증폭회로

53 : 저대역필터 58 : 대역저지필터

본 발명은 위성통신 시스템의 지상장비에 관한 것으로, 특히 인공위성에 대한 신호의 송신과 인공위성으로부터의 신호를 수신하기 위한 위성통신 시스템용 송수신장치에 관한 것이다.

최근, 통신기술이 급속도로 발전되면서 원격지에 위치하는 가입자가 인공위성을 통하여 통화를 할 수 있도록 해주는 위성통신이 점차 일반화되고 있는 바, 이와 같은 위성통신은 통화를 위해 별도의 신호선이 필요로 되지 않기 때문에 주로 국가간의 장거리 통신이나, 또는 우리나라와 같이 산악이 많은 나라의 통신방법으로서 유용하게 사용되고 있다.

상기한 위성통신에 있어서는 그 채널할당방식에 따라 가입자별로 각각의 통신채널을 할당하는 PAMA(Pre Assignment Multiple Access) 방식과 가입자의 요구에 따라 통신채널을 할당하는 DAMA(Demand Assignment Multiple Access) 방식의 두 가지 방식을 들 수 있는데, 일반적으로 가입자간의 통화를 위한 위성통신 시스템에 있어서는 통신채널의 가격과 그 효용성을 고려하여 DAMA 방식을 많이 채용하고 있다.

제1도는 DAMA 방식에 따른 일반적인 위성통신 시스템의 전반적인 시스템 구성을 나타낸 구성도이다.

제1도에서 참조번호 1은 다수의 통신용 채널을 구비한 인공위성이고, 2는 전체 위성통신 시스템을 제어하는 중앙제어국, 3(3A,3B)은 교환기(11A,11B)나 전화기(12A,12B), 컴퓨터 등의 데이터 단말기(13A,13B) 및 팩시밀리(14A,14B) 등의 단말기에 대한 인터페이스 기능을 갖춤과 더불어, 상기 중앙제어국(2)과 데이터 송수신을 통해 상기한 각종 단말기간의 통화기능을 제공하는 기지국이다.

또한, 제1도에서 참조부호 S는 제어데이터를 송수신하기 위한 서비스 채널(Service Channel)을 나타내고, T는 데이터나 음성을 송수신하기 위한 트래픽 채널(Traffic Channel)을 나타낸다.

상기한 구성에 있어서, 중앙제어국(2)은 정상적인 상태에서는 서비스 채널을 통해서 제어 메시지를 송출한 후 해당 기지국(3)으로부터 송신되어 오는 응답 메시지를 근거로 각 기지국(3)의 상태, 즉 통신가능 용량이나 통신채널의 이용상태를 점검하는 폴링(Polling) 기능을 수행하게 된다. 그리고, 특정한 기지국 예컨대 기지국(3A)으로부터의 기지국(3B) 관할의 단말기에 대해 통화요구(Calling)가 있는 경우에는 상기 폴링과정에서 얻어진 정보를 근거로 해당 기지국(3B)이 통신이 가능한 상태인지를 판단하고, 통신가능 상태인 경우에는 인공위성의 이용가능한 트래픽 채널(T)을 양 기지국(3A,3B)에 할당함으로써 양 기지국(3A,3B)이 직접적으로 상호 통신을 수행할 수 있도록 하게 된다.

이어, 중앙제어국(2)은 상기한 양 기지국(3A,3B)간에 통신이 종료되어 통신 요구가 있었던 기지국(3A)으로부터 서비스 채널(S)을 통해 통신종료 신호가 인가되게 되면 양 기지국에 대해 통신종료 처리를 실행함으로써 양 기지국(3A,3B)에 대해 제공되었던 트래픽 채널(T)을 해제하게 된다.

한편, 제2도는 상술한 중앙제어국(2)의 구성을 나타낸 구성도이다.

제2도에서 참조번호 21은 인공위성(1)과 상향링크(Up link) 신호와 하향 링크(Down link) 신호를 송수신하기 위한 안테나이고, 22는 주파수의 편파 성질을 이용하여 상기 안테나(21)를 통해 송수신되는 신호를 분리하여 입출력하는 직교모드변환기(OMT:Orthogonal Mode Transducer), 23은 이 직교모드변환기(22)를 통해 입력된 예컨대 12.25∼12.75GHz의 하향링크 주파수신호를 저잡음증폭하는 저잡음증폭기(LNA:Low Noise Amplifier), 24는 이 저잡음증폭기(23)를 통해 인가된 주파수신호를 예컨대 70MHz의 중간주파수신호(IF)로 변환하는 주파수하향변환기(DC:Down Converter), 25는 상기 주파수하향변환기(24)로부터 인가되는 중간주파수신호(IF)를 복조하고 디코딩하여 출력하는 SCPC(Single Channel per Carrier) 채널 유니트이다.

또한, 참조번호 26은 이후에 설명할 네트워크제어부(29)로부터 출력되는 메시지를 인코딩 및 변조하여 출력하는 SCPC 채널유니트이고, 27은 SCPC 채널유니트(26)로부터 출력되는 70MHz의 IF 신호를 예컨대 14.0∼14.5GHz의 극초단파로 변환하여 상향링크 주파수신호를 생성하는 주파수상향변환기(UC:Up Converter), 28은 이 주파수상향변환기(27)로부터 출력되는 상향링크 주파수신호를 증폭하는 고출력증폭기(HPA:High Power Amplifier)이다.

그리고, 참조번호 29는 상기 SCPC 채널유니트(25)를 통해서 각 기지국(3)으로 제어 메시지를 송출한 후 해당 기지국으로부터 송신되어 오는 응답메시지를 근거로 각 기지국(3)의 상태를 점검하는 폴링기능을 수행하고, 특정한 기지국으로부터 통화요구(Calling)가 있는 경우에는 상기 폴링과정에서 얻어진 정보를 근거로 상대방 기지국이 통신이 가능한 상태인지를 판단하여 통신가능 상태인 경우에는 인공위성의 트래픽 채널(T)을 양 기지국에 할당함으로써 양 기지국이 직접적으로 상호 통신을 수행할 수 있도록 하는 등의 시스템제어를 수행하는 네트워크제어부이다.

또한, 참조번호 30은 시스템관리자가 상기 네트워크제어부(29)를 관리하여 위성통신 시스템의 전반적인 네트워크를 관리하기 위한 네트워크관리시스템이다.

즉, 상기 구성에 있어서는 네트워크제어부(29)가 각 기지국에 대한 메시지를 생성한 후 이를 SCPC 채널유니트(26)로 출력하게 되면, SCPC 채널유니트(26)에서는 상기 메시지를 인코딩 및 변조함으로써 예컨대 70MHz의 중간주파수신호로 변환하여 출력하게 되고, 이 중간주파수신호는 주파수증가 변환부(27)에서 예컨대 14GHz의 상향링크 주파수신호로 변환되게 된다. 그리고, 이 상향링크 주파수신호는 고출력증폭기(28)와 직교모드변환기(22) 및 안테나(21)를 거쳐 출력된 후 제1도에서의 인공위성(1)을 통해 각 기지국(3)으로 송출되게 된다.

한편, 각 기지국(3)으로부터 인공위성(1)을 통해 안테나(21)로 수신된 응답메시지, 즉 12.25GHz의 하향링크 주파수신호는 직교모드변환기(22)와 저잡음증폭기(23)를 통해 주파수하향변환기(24)에 인가되어 70MHz의 중간주파수신호로 변환된 후 SCPC 채널유니트(25)로 인가되어 복조 및 디코딩되어 네트워크제어부(29)로 인가되게 된다.

그러면, 네트워크제어부(29)에서는 SCPC 채널유니트(25)로 메시지정보를 근거로 각 기지국의 상태파악이나 통화처리 등을 제어함으로써 전체 통신시스템을 제어하게 된다.

그런데, 상술한 위성통신 시스템에 있어서는 다음과 같은 문제가 있게 된다.

즉, 일반적으로 위성통신 시스템에 있어서는 상술한 바와 같이 지상시스템과 인공위성이 장거리 통신을 통해 신호나 데이터를 송수신하여야 하기 때문에 그 사용주파수가 매우 높은 극초단파를 사용하게 된다.

그리고, 상기한 송수신시에는 상향링크와 하향링크간의 주파수혼선을 방지하기 위해 그 사용주파수를 달리하여 상향링크의 경우에는 14GHz, 하향링크의 경우에는 12.25GHz의 주파수를 사용하게 된다.

따라서, 위성통신 시스템의 지상시스템에 있어서는 제2도에서 설명한 바와 같이 SCPC 채널유니트(26)에서 출력되는 70MHz의 중간주파수를 주파수상향변환기(27)에서 14GHz의 주파수로 변환하여 출력하게 되고, 위성으로부터 수신되는 12.25GHz의 주파수는 주파수하향변환기(24)에서 다시 70MHz의 중간주파수로 변환하여 SCPC 채널유니트(25)로 입력하게 된다.

이에 따라, 지상시스템에 있어서는 상기 주파수하향변환기(24)와 주파수상향변환기(27)를 각각 별도로 구성하여야 하는 바, 이는 제조비용의 상승을 초래함은 물론 장치의 크기가 커지게 되는 원인이 되게 된다.

이에, 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 상기 주파수하향변환기와 주파수상향변환기를 일체로 구성할 수 있도록 된 위성통신 시스템용 송수신장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 실현하기 위한 본 발명에 따른 위성통신 시스템용 송수신장치는 하향링크 주파수가 12.25GHz이고, 상향링크 주파수가 14GHz, 중간주파수신호가 70MHz로 설정된 위성통신 시스템에 있어서, 소정의 기준주파수신호를 근거로 875MHz의 제1국부발진주파수신호를 생성하는 제1국부발진주파수 발생수단과, 상기 기준주파수신호를 근거로 13.055GHz의 제2국부발진주파수신호를 생성하는 제2국부발진주파수 발생수단, 상기 12.25GHz의 수신주파수와 상기 제2국부발진주파수신호를 믹스하여 그 차주파수신호와 합주파수신호를 생성하는 제1믹서수단, 상기 제1믹서수단으로부터 출력되는 차주파수신호를 선택적으로 출력하는 제1필터수단, 상기 제1필터수단으로부터 출력되는 주파수신호와 상기 제2국부발진주파수신호를 믹스하여 그 차주파수신호와 합주파수신호를 출력하는 제2믹서수단, 상기 제2믹서수단으로부터 출력되는 차주파수신호를 선택적으로 출력하는 제2필터수단, 상기 70MHz의 중간주파수신호와 상기 제1국부발진주파수를 믹스하여 그 차주파수신호와 합주파수신호를 출력하는 제3믹서수단, 상기 제3믹서수단으로부터 출력되는 합주파수신호를 선택적으로 출력하는 제3필터수단, 상기 제3필터수단으로부터 출력되는 주파수신호와 상기 제2국부발진주파수신호를 믹스하여 그 차주파수신호와 합주파수신호를 출력하는 제4믹서수단 및, 상기 제4믹서수단으로부터 출력되는 주파수신호의 합주파수신호를 선택적으로 출력하는 제4필터수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기한 구성으로 된 본 발명에 의하면, 위성으로부터 수신되는 12.25GHz의 주파수신호에 대해서는 상기 제2 및 제1국부발진주파수신호를 순차적으로 믹싱하면서 그 차주파수신호를 필터링함으로써 70MHz의 중간주파수신호를 생성하는 한편, SCPC 채널유니트로부터 인가되는 70MHz의 중간주파수신호에 대해서는 상기 제1 및 제2국부발진주파수신호를 순차적으로 믹싱하면서 그 합주파수신호를 필터링함으로써 14GHz의 주파수신호를 생성하게 된다.

따라서, 공통의 국부발진회로를 이용하여 송신장치와 수신장치를 실현할 수 있게 됨으로써, 그 장치의 크기를 축소할 수 있음은 물론 그 제조비용의 절감을 도모할 수 있게 된다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 설명한다.

제3도는 본 발명의 실시예 1에 따른 위성통신 시스템용 송수신장치를 나타낸 구성도이다.

제3도에서 참조번호 40은 10MHz의 기준주파수를 근거로 125MHz의 주파수신호를 생성하는 주파수발생기이고, 41은 이 주파수발생기(40)에서 인가되는 125MHz의 주파수신호를 근거로 875MHz의 제1국부발진주파수를 생성하는 제1국부발진회로, 42는 상기 주파수발생기(40)에서 인가되는 125MHz의 주파수신호를 근거로 13.055GHz의 제2국부발진주파수를 생성하는 제2국부발진회로, 43 및 44는 이 제2국부발진회로(42)에서 생성된 제2국부발진주파수를 출력하는 한편 그 주파수신호의 반사파가 다시 제2국부발진회로(42)측으로 인가되는 것을 제거하기 위한 아이솔레이터(isolator), 45 및 46은 상기 13.055GHz의 제2국부발진주파수를 이후에 설명할 제1 및 제4믹서(49,60)로 출력하는 대역통과필터이다.

또한, 참조번호 47은 위성으로부터 수신된 12.25GHz의 주파수신호를 입력하기 위한 대역통과필터이고, 48은 이 대역통과필터(47)로부터 출력되는 상기 12.25GHz의 주파수신호를 제1믹서(49)로 출력함과 더불어 그 반사파를 제거하는 아이솔레이터, 49는 이 아이솔레이터(49)를 통해 인가되는 12.25GHz의 주파수신호와 상기 제2국부발진회로(42)로부터 대역통과필터(45)를 통해 인가되는 13.055GHz의 제2국부발진주파수신호를 믹싱하여 그 차주파수신호(13.055GHz-12.25GHz)와 합주파수신호(13.055GHz+12.25GHz)를 출력하는 제1믹서, 50은 상기 제1믹서(49)에서 출력되는 주파수신호를 증폭하는 증폭회로, 51은 이 증폭회로(50)를 통해 인가되는 상기 제1믹서(49)로부터의 주파수신호를 대역필터링하여 그 차주파수신호(13.055GHz-12.25GHz), 즉 85MHz의 주파수신호를 출력하는 대역통과필터이다.

그리고, 참조번호 52는 상기 대역통과필터(51)에서 인가되는 805MHz의 주파수신호와 상기 제1국부발진회로(41)에서 출력되는 875MHz의 국부발진주파수신호를 믹싱하여 그 차주파수신호(875MHz-805MHz)와 합주파수신호(875MHz+805MHz)를 출력하는 제2믹서, 53은 이 제2믹서(52)에서 출력되는 주파수신호를 저대역필터링하여 그 차주파수신호(875MHz-805MHz), 즉 70MHz의 중간주파수신호를 출력하는 저대역필터, 54는 이 저대역필터(53)에서 출력되는 70MHz의 주파수신호를 중간주파수신호로서 증폭하여 출력하는 증폭회로이다.

한편, 제3도에서 참조번호 55는 제2도에서 SCPC 채널유니트(26)로부터 인가되는 70MHz의 중간주파수신호를 증폭하는 증폭회로이고, 56은 이 증폭회로(55)에서 출력되는 70MHz의 주파수신호와 상기 제1국부발진회로(41)에서 출력되는 875MHz의 제1국부발진주파수를 믹싱하여 그 차주파수신호(875MHz-70MHz)와 합주파수신호(875MHz+70MHz), 즉 805MHz와 945MHz의 주파수신호를 출력하는 제3믹서, 57은 이 제3믹서(56)에서 출력되는 주파수신호 중 차주파수신호인 805MHz를 제거하기 위한 대역통과필터, 58은 이 대역통과필터(57)에서 출력되는 주파수신호에 혼입되어 있는 상기 제1국부발진주파수에 의한 875MHz의 주파수신호를 제거하기 위한 대역저지필터, 58는 이 대역저지필터(58)에서 출력되는 945MHz의 주파수신호를 증폭하는 증폭회로이다.

그리고, 참조번호 60은 상기 증폭회로(59)에서 출력되는 945MHz의 주파수신호와 상기 제2국부발진회로(42)로부터 인가되는 13.055GHz의 제2국부발진주파수신호를 믹싱하여 그 차주파수신호(13.055GHz-945MHz)와 합주파수신호(13.055GHz+945MHz)를 출력하는 제4믹서, 61은 이 제4믹서(60)에서 출력되는 주파수신호를 증폭하는 증폭회로, 62는 이 증폭회로(61)에서 출력되는 주파수신호를 대역필터링하여 그 합주파수신호(13.055GHz+45MHz), 즉 14GHz의 주파수신호를 출력하는 대역통과필터, 63은 이 대역통과필터(62)에서 출력되는 14GHz의 주파수신호를 증폭하여 출력하는 증폭회로이다.

즉, 상기 구성에 있어서는 10MHz의 기준주파수신호를 근거로 875MHz의 제1국부발진주파수신호와 13.055GHz의 제2국부발진주파수신호를 생성하게 된다.

그리고, 위성으로부터 수신되는 12.25GHz의 주파수신호에 대해서는 상기 제2 및 제1국부발진주파수신호를 순차적으로 믹싱하면서 그 차주파수신호를 필터링함으로써 70MHz의 중간주파수신호를 생성하는 한편, SCPC 채널유니트로부터 인가되는 70MHz의 중간주파수신호에 대해서는 상기 제1 및 제2국부발진주파수신호를 순차적으로 믹싱하면서 그 합주파수신호를 필터링함으로써 14GHz의 주파수신호를 생성하게 된다.

따라서, 상기 실시예에 의하면, 제2도에서 주파수하향변환기(24)와 주파수상향변환기(27)를 공통의 국부발진회로를 이용하여 실현할 수 있게 됨으로써, 그 장치의 크기를 축소할 수 있음은 물론 그 제조비용의 절감을 도모할 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 변형시켜 실시할 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 위성통신 시스템에 있어서 상향링크를 위한 주파수상향변환기와 하향링크를 위한 주파수하향변환기를 일체로 구성할 수 있도록 된 위성통신 시스템용 송수신장치를 실현할 수 있게 된다.

Claims (1)

1. 하향링크 주파수가 12.25GHz이고, 상향링크 주파수가 14GHz, 중간주파수신호가 70MHz로 설정된 위성통신 시스템에 있어서, 소정의 기준주파수신호를 근거로 875MHz의 제1국부발진주파수신호를 생성하는 제1국부발진주파수 발생수단과, 상기 기준주파수신호를 근거로 13.055GHz의 제2국부발진주파수신호를 생성하는 제2국부발진주파수 발생수단, 상기 12.25GHz의 수신주파수와 상기 제2국부발진주파수신호를 믹스하여 그 차주파수신호와 합주파수신호를 생성하는 제1믹서수단, 상기 제1믹서수단으로부터 출력되는 차주파수신호를 선택적으로 출력하는 제1필터수단, 상기 제1필터수단으로부터 출력되는 주파수신호와 상기 제2국부발진주파수신호를 믹스하여 그 차주파수신호와 합주파수신호를 출력하는 제2믹서수단, 상기 제2믹서수단으로부터 출력되는 차주파수신호를 선택적으로 출력하는 제2필터수단, 상기 70MHz의 중간주파수신호와 상기 제1국부발진주파수를 믹스하여 그 차주파수신호와 합주파수신호를 출력하는 제3믹서수단, 상기 제3믹서수단으로부터 출력되는 합주파수신호를 선택적으로 출력하는 제3필터수단, 상기 제3필터수단으로부터 출력되는 주파수신호와 상기 제2국부발진주파수신호를 믹스하여 그 차주파수신호와 합주파수신호를 출력하는 제4믹서수단 및, 상기 제4믹서수단으로부터 출력되는 주파수신호의 합주파수신호를 선택적으로 출력하는 제4필터수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 위성통신 시스템용 송수신장치.