KR100911161B1 - 위성체 에스 대역 수신기의 알에프 전력 한계 레벨 측정보조 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지상지원장비와 위성체 사이에 설치되어 위성체 S 대역 수신기의 RF 전력 한계 레벨 측정을 보조하는 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 장치는 지상지원장비에서 출력되는 신호를 통과시키고 역방향에서 입력되는 신호는 차단하는 아이솔레이터와, 아이솔레이터에서 출력되는 신호를 제1 감쇠부를 통해 위성체로 입력시키는 제1 모드와 제1 감쇠부를 통하지 않고 위성체로 입력시키는 제2 모드로 선택적으로 동작하는 모드 선택부와, 모드 선택부에서 출력되는 신호를 제1 포트로 입력받아 제2 포트로 출력하고, 제2 포트로 입력되는 신호를 제3 포트를 통해 상기 지상지원장비로 출력하는 써큘레이터 및 써큘레이터의 제2 포트와 연결되어, 써큘레이터로부터 입력된 신호를 상기 위성체로 전송하는 출력부를 포함한다. 본 발명에 따르면 S 대역 신호의 전송에 필요한 RF 전력의 한계 레벨을 지상지원장비가 정확하게 측정할 수 있다.

위성체, 지상지원장비, 원격 제어, S 대역, 명령계, 시험

Description

위성체 에스 대역 수신기의 알에프 전력 한계 레벨 측정 보조 장치{MEASUREMENT SUPPORT APPARATUS FOR RADIO FREQUENCY POWER LIMIT LEVEL OF SATELLITE S-BAND RECEIVER}

본 발명은 지상지원장비와 위성체 사이에 설치되어 RF 전력의 한계 레벨 측정을 보조하는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 위성체로 S 대역의 신호를 전송하는데 있어서 필요한 RF 전력의 한계 레벨을 정확하게 측정할 수 있도록 보조하는 장치에 관한 것이다.

우주 기술을 대표하는 인공 위성 기술은 광학, 시스템 공학, 전자 공학, 재료 공학, 기계 공학, 컴퓨터 공학 및 기타 여러 학문분야가 종합되어 인공 위성을 설계, 제작, 조립 및 성능 검증을 수행하는 복합 기술이다.

특히, 인공 위성 1대를 발사하는데 있어서 수천억 원이 소모될 정도로 인공위성 기술은 대자본 기술이며, 일단 발사 후 고장이 발생하면 지상으로 회수하여 수리가 불가능하기 때문에 이로 인한 경제적 손실이 막대하다.

따라서, 인공 위성이 발사되어 실제로 운용될 우주 환경에서의 높은 안전성과 신뢰성을 보증하기 위하여 초기 설계부터 제작, 성능 검증 단계에 이르기까지 각 단계 별로 지상에서 엄격한 시험 평가 작업이 수반된다.

일반적으로 인공위성 설계와 조립 후 발사하기 전까지 위성체(Satellite)의 전력계, 자세제어계 및 원격측정 명령계 등의 요구에 따라 위성체가 정상적으로 기능을 수행하는지 검증하기 위해서 지상에서 지상지원장비(Electronic Ground Support Equipment, EGSE)를 사용하여 위성체 기능 시험이 수행되고 있다.

이러한 위성체 기능 시험 중에서 원격측정 명령계 시험은 위성이 궤도 상에 올라갔을 때 지상과 원활한 통신을 할 수 있는지를 검증하기 위한 시험으로, 위성이 S 대역 주파수 신호를 수신하는데 필요한 RF 전력의 입력 한도 레벨을 측정하는 시험을 포함한다.

즉, 위성이 S 대역 주파수 신호를 안정적으로 수신하기 위해서, 지상국에서 얼마나 낮은 RF 전력으로 S 대역 주파수 신호를 송신해야 하는지를 측정하는 시험을 포함한다.

한편, 위성에서 주로 사용되고 있는 주파수 대역은 L 대역(L-band), S 대역(S-band), C 대역(C-band), Ku 대역(Ku-band) 등이며, 그 중에서도 S 대역은 약 2 GHz의 낮은 주파수 대역을 가지며, 이동 통신이나 위성 방송용으로 이용된다.

도 1은 종래의 원격측정 명령계 시험을 위한 지상지원장비와 위성체의 구성을 나타낸 개략도이다.

도 1을 참조하면, 지상지원장비(200)가 위성체(300)로 특정 주파수 대역의 신호를 전송하였을 때, 위성체(300)의 수신기(311)가 이를 감지하여 신호의 Locking을 수행한 뒤, 데이터 신호를 지상지원장비(200)로 전송하는 방식을 취한 다.

지상지원장비(200)는 중간 주파수 변조부(210), 상향 컨버터(220), 하향 컨버터(230), 스펙트럼 분석부(240), 파워미터(250) 및 제어부(260)를 포함한다.

중간 주파수(intermediate frequency, IF) 변조부(210)는 전송하고자 하는 데이터를 약 70MHz의 신호로 변조하여 상향 컨버터(220)로 전달한다.

상향 컨버터(220)는 수신한 신호를 S 대역에 해당하는 약 2 GHz의 주파수 대역으로 변조하여 위성체(300)로 송신하고, 다시 위성체(300)로부터 수신한 신호를 하향 컨버터(230)를 통해 전달받아 RF 전력의 한계 레벨을 측정한다.

여기서, 스펙트럼 분석부(240)는 상향 컨버터(220)를 통해 전송되는 신호의 주파수를 분석하여 S 대역이 맞는지를 확인하고, 파워미터(Power meter)(250)는 전송되는 신호의 RF 전력을 측정한다.

그리고 제어부(260)는 전송되는 신호의 RF 전력 레벨을 조절하여 한계 레벨을 측정하도록 한다.

그러나, 지상지원장비(200)가 전송되는 신호의 RF 전력의 한계 레벨을 측정하는데 있어서 S 대역 신호의 RF 전력의 범위는 다른 RF 관련 측정 시험을 할 때의 RF 전력의 범위와 큰 차이를 갖는다.

즉, range modulation 측정, 주파수 측정, 수신률 측정 시에 나타나는 RF 전력의 범위와 비교할 때, S 대역 신호에 대한 RF 전력은 최고 레벨과 최저 레벨의 차이가 60dB 이상이 나타난다.

특히, S 대역 신호의 RF 전력의 최저 레벨은 매우 낮으므로, 파워미터(250) 를 통한 정확한 측정이 어렵다.

그리고, 스펙트럼 분석부(240)를 사용할 경우, 파워미터(250)에 비해 넓은 대역폭을 가지는 신호를 측정할 수 있으나, 정확도 면에서 떨어진다는 문제점이 있다.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 위성체 S 대역 수신기의 RF 전력 한계 레벨 측정 보조 장치를 제공하는 것이다.

이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 지상지원장비와 위성체 사이에 설치되는 RF 전력의 한계 레벨 측정 보조 장치는, 상기 지상지원장비에서 출력되는 신호를 통과시키고 역방향에서 입력되는 신호는 차단하는 아이솔레이터와, 상기 아이솔레이터에서 출력되는 신호를 제1 감쇠부를 통해 상기 위성체로 입력시키는 제1 모드와 상기 제1 감쇠부를 통하지 않고 상기 위성체로 입력시키는 제2 모드로 선택적으로 동작하는 모드 선택부와, 상기 모드 선택부에서 출력되는 신호를 제1 포트로 입력받아 제2 포트로 출력하고, 상기 제2 포트로 입력되는 신호를 제3 포트를 통해 상기 지상지원장비로 출력하는 써큘레이터 및 상기 써큘레이터의 제2 포트와 연결되어, 상기 써큘레이터로부터 입력된 신호를 상기 위성체로 전송하는 출력부를 포함한다.

상기 모드 선택부는, 상기 아이솔레이터의 출력단에 제1 폴(P1)이 연결되는 제1 스위치(SW1)와, 상기 제1 스위치(SW1)의 제1 스로우(B1)에 입력단이 연결되는 제1 감쇠부 및 상기 제1 스위치(SW1)의 제2 스로우(A1)에 제3 스로우(A2)가 연결되고, 상기 제1 감쇠부의 출력단에 제4 스로우(B2)가 연결되며, 상기 써큘레이터의 제1 포트에 제2 폴(P2)이 연결되는 제2 스위치(SW2)를 포함할 수 있다.

상기 출력부는, 상기 써큘레이터의 제2 포트에 제3 폴(P3)이 연결되는 제3 스위치(SW3), 상기 제3 스위치(SW3)의 제5 스로우(A3)에 입력단이 연결되고, 상기 위성체의 송수신기에 출력단이 연결되는 제2 감쇠부 및 상기 제3 스위치(SW3)의 제6 스로우(B3)에 입력단이 연결되고, 상기 위성체의 송수신기에 출력단이 연결되는 제3 감쇠부를 포함할 수 있다.

상기 제1 모드의 경우 상기 제1 및 제2 스위치(SW1, SW2)는 각각 상기 제1 및 제4 스로우(B1, B2)로 스위칭되고, 상기 제3 스위치(SW3)는 상기 제5 또는 제6 스로우(A3, B3)에 선택적으로 스위칭될 수 있다.

상기 제2 모드의 경우 상기 제1 및 제2 스위치(SW1, SW2)는 각각 상기 제2 및 제3 스로우(A1, A2)로 스위칭되고, 상기 제3 스위치(SW3)는 상기 제5 또는 제6 스로우(A3, B3)에 선택적으로 스위칭될 수 있다.

상기 아이솔레이터에서 출력되는 신호가 S 대역의 신호인 경우, 상기 제1 모드로 전환될 수 있다.

이와 같이 본 발명에 의하면, S 대역 신호의 전송에 필요한 RF 전력의 한계 레벨을 지상지원장비가 정확하게 측정할 수 있다.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 RF 전력 한계 레벨 측정 보조 장치를 설명하기 위해 제공되는 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 RF 전력 한계 레벨 측정 보조 장치(100: 이하 '측정 보조 장치'라 함)는 지상지원장비(200)와 위성체(300) 사이에 위치한다.

측정 보조 장치(100)는 지상지원장비(200)의 상향 컨버터(220)에서 출력된 신호를 위성체(300)의 수신기(311)로 상향링크(up-link) 시킨다.

여기서, 측정 보조 장치(100)는 S 대역의 신호에 대한 RF 전력 레벨을 측정하는 경우에는 제1 감쇠부(121)를 거치도록 경로(①)로 신호를 전달하는 제1 모드로 작동하며, 그 밖의 대역에 대한 RF 전력 레벨을 측정하는 경우에는 제1 감쇠부(121)를 거치지 않는 경로(②)로 신호를 전달하는 제2 모드로 작동한다.

그리고, 측정 보조 장치(100)는 위성체의 송신기(313)에서 출력된 데이터 신호를 경로(③)을 통해 지상지원장비(200)의 하향 컨버터(230)로 하향링크(down-link) 시킨다.

도 3은 도 2에 도시한 측정 보조 장치를 보다 상세하게 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 측정 보조 장치(100)는 아이솔레이 터(110:isolator), 모드 선택부(120), 써큘레이터(130:circulator) 및 출력부(140)을 포함할 수 있다.

측정 보조 장치(100)는 제1 및 제2 RF 케이블(10, 20)로 위성체(300)의 송수신기(310)와 연결되고, 제3 및 제4 RF 케이블(30, 40)로 지상지원장비(200)의 상하향 컨버터(220, 230)와 연결된다. 여기서 제1 및 제2 RF 케이블(10, 20)은 위성체(300)의 송수신기(310)를 구성하는 제1 및 제2 안테나(도시하지 않음)에 각각 연결된다.

또한, 도 3에 도시한 제1 내지 제3 스위치(SW1, SW2, SW3)는 SPDT(Single Pole Dual Throw)로 구현될 수 있다.

아이솔레이터(110)는 지상지원장비(200)의 상향 컨버터(220)에서 출력되는 신호를 출력방향으로 흐르도록 하고, 역방향으로 들어온 신호는 상향 컨버터(220)로 전달되지 않도록 차단한다.

모드 선택부(120)는 제1 스위치(SW1), 제2 스위치(SW2) 및 제1 감쇠부(121)를 포함한다.

모드 선택부(120)는 아이솔레이터(110)로부터 출력되는 신호를 제1 감쇠부(121)를 거쳐서 위성체(300)로 전달하게 하는 제1 모드와 제1 감쇠부(121)를 거치지 않고 위성체(300)로 전달하게 하는 제2 모드로 선택적으로 동작한다.

제1 스위치(SW1)의 제1 스로우(B1)는 제1 감쇠부(121)와 연결되며 폴(P1)은 아이솔레이터(110)와 연결되고, 제2 스로우(A1)는 제2 스위치(SW2)의 제3 스로우(A2)와 연결된다. 제2 스위치(SW2)의 제3 스로우(A2)는 제1 스위치(SW1)의 제2 스로우(A1)와 연결되고, 제4 스로우(B2)는 제1 감쇠부(121)와 연결되며 폴(P2)은 써큘레이터(130)와 연결된다.

제1 감쇠부(121)는 지상지원장비(200)로부터 S 대역에 해당하는 신호가 입력될 때, 아이솔레이터(110)에서 출력되는 신호를 소정 감쇠율로 감쇠하여 써큘레이터(130)로 전달하며, 감쇠율은 시스템의 링크 버짓(link budget)에 따라 결정된다.

써큘레이터(130)는 모드 선택부(120)에서 출력되는 신호를 제1 포트(131)로 입력받아 제2 포트(132)로 출력함으로써 제3 스위치(SW3)로 전달한다. 또한 써큘레이터(130)는 제3 스위치(SW3)에서 제2 포트(132)로 입력하는 신호를 제3 포트(133)로 출력함으로써 지상지원장비(200)의 하향 컨버터(230)로 전달한다.

출력부(140)는 제3 스위치(SW3), 제2 감쇠부(143) 및 제3 감쇠부(145)를 포함한다.

제3 스위치(SW3)의 제5 스로우(A3)는 제2 감쇠부(143)와 연결되고, 제6 스로우(B3)는 제3 감쇠부(145)와 연결되며 폴(P3)은 써큘레이터(130)의 제2 포트(132)와 연결된다.

제2 및 제3 감쇠부(143, 145)는 써큘레이터(130)의 제2 포트(132)에서 출력되는 신호를 소정 감쇠율로 감쇠하여 위성체(300)로 출력한다.

한편 제2 및 제3 감쇠부(143, 145)는 제1 및 제2 RF 케이블(10, 20)을 통해 위성체(300)의 송수신기(310)의 제1 및 제2 안테나에 각각 연결될 수 있다.

이하에서는 지상지원장비(200)의 상향 컨버터(220)에서 출력된 신호를 위성체(300)의 수신기(311)로 상향링크를 하는 과정에서, 제1 모드와 제2 모드에서의 제1 내지 제3 스위치(SW1, SW2, SW3)의 동작을 상세히 설명하도록 한다.

여기서, 제1 내지 제3 스위치(SW1, SW2, SW3)의 동작은 지상지원장비(200)의 제어부(260)를 통하여 원격 제어될 수 있다.

먼저 제1 모드 시에는 제1 및 제2 스위치(SW1, SW2)는 각각 제1 및 제4 스로우(B1, B2)로 스위칭되고 제3 스위치(SW3)는 제5 및 제6 스로우(A3, B3)에 선택적으로 스위칭될 수 있다. 제1 안테나를 이용할 때는 제5 스로우(A3)로 스위칭되고 제2 안테나를 이용할 때는 제6 스로우(B3)로 연결된다. 따라서 제1 모드 시에는 지상지원장비(200)의 상향 컨버터(220)에서 출력된 신호는 제1 감쇠부(121)를 거쳐서 위성체(300)의 수신기(311)로 전달되는 경로(①)를 가진다.

다음으로 제2 모드 시에는 제1 및 제2 스위치(SW1, SW2)는 제2 및 제3 스로우(A1, A2)로 스위칭되고 제3 스위치(SW3)는 제1 모드 시와 동일하게 스위칭 된다. 따라서 제2 모드 시에는 지상지원장비(200)의 상향 컨버터(220)에서 출력된 신호는 제1 감쇠부(121)를 거치지 않고 위성체(300)의 수신기(311)로 전달되는 경로(②)를 가진다.

그리고, 위성체의 송신기(312)에서 출력된 신호가 지상지원장비(200)의 하향 컨버터(230)로 하향링크 되는 과정에 대해 설명하기로 한다.

위성체의 수신기(311)가 S 대역 주파수의 신호를 성공적으로 수신한 경우, Locking을 수행한 뒤, 송신기(312)를 통하여 데이터 신호를 지상지원장비(200)의 하향 컨버터(230)로 전달한다.

상향링크와 마찬가지로 제3 스위치(SW3)는 제5 및 제6 스로우(A3, B3)에 선 택적으로 스위칭될 수 있다. 제1 안테나를 이용할 때는 제5 스로우(A3)로 스위칭되고 제2 안테나를 이용할 때는 제6 스로우(B3)로 연결된다.

제3 스위치(SW3)를 거친 신호는 써큘레이터(130)의 제2 포트(132)와 제3 포트(133)를 거쳐 경로(③)을 통해 지상지원장비(200)의 하향 컨버터(230)로 하향링크(down-link) 된다.

이와 같은 방식으로 지상지원장비(200)가 측정 보조 장치(100)로부터 데이터 신호를 수신한 경우, 지상지원장비(200)의 제어부(260)는 더욱 낮은 레벨의 RF 전력으로 S 대역의 신호를 상향 링크시킨다. 이와 같은 과정을 측정 보조 장치(100)로부터 더 이상 신호가 수신되지 않을 때까지 반복함으로써 RF 전력의 한계 레벨을 측정할 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

도 1은 종래의 원격측정 명령계 시험을 위한 지상지원장비와 위성체의 구성을 나타낸 개략도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 RF 전력의 한계 레벨 측정 보조 장치를 설명하기 위해 제공되는 도면이다.

도 3은 도 2에 도시한 RF 전력의 한계 레벨 측정 보조 장치를 보다 상세하게 나타낸 도면이다.

Claims (6)

1. 지상지원장비와 위성체 사이에 설치되는 RF 전력의 한계 레벨 측정 보조 장치에 있어서,

   상기 지상지원장비에서 출력되는 신호를 통과시키고 역방향에서 입력되는 신호는 차단하는 아이솔레이터;

   상기 아이솔레이터에서 출력되는 신호를 제1 감쇠부를 통해 상기 위성체로 입력시키는 제1 모드와 상기 제1 감쇠부를 통하지 않고 상기 위성체로 입력시키는 제2 모드로 선택적으로 동작하는 모드 선택부;

   상기 모드 선택부에서 출력되는 신호를 제1 포트로 입력받아 제2 포트로 출력하고, 상기 제2 포트로 입력되는 신호를 제3 포트를 통해 상기 지상지원장비로 출력하는 써큘레이터; 및

   상기 써큘레이터의 제2 포트와 연결되어, 상기 써큘레이터로부터 입력된 신호를 상기 위성체로 전송하는 출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 RF 전력의 한계 레벨 측정 보조 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 모드 선택부는,

   상기 아이솔레이터의 출력단에 제1 폴(P1)이 연결되는 제1 스위치(SW1);

   상기 제1 스위치(SW1)의 제1 스로우(B1)에 입력단이 연결되는 제1 감쇠부; 및

   상기 제1 스위치(SW1)의 제2 스로우(A1)에 제3 스로우(A2)가 연결되고, 상기 제1 감쇠부의 출력단에 제4 스로우(B2)가 연결되며, 상기 써큘레이터의 제1 포트에 제2 폴(P2)이 연결되는 제2 스위치(SW2)를 포함하는 것을 특징으로 하는 RF 전력의 한계 레벨 측정 보조 장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 출력부는,

   상기 써큘레이터의 제2 포트에 제3 폴(P3)이 연결되는 제3 스위치(SW3),

   상기 제3 스위치(SW3)의 제5 스로우(A3)에 입력단이 연결되고, 상기 위성체의 송수신기에 출력단이 연결되는 제2 감쇠부; 및

   상기 제3 스위치(SW3)의 제6 스로우(B3)에 입력단이 연결되고, 상기 위성체의 송수신기에 출력단이 연결되는 제3 감쇠부를 포함하는 것을 특징으로 하는 RF 전력의 한계 레벨 측정 보조 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 제1 모드의 경우 상기 제1 및 제2 스위치(SW1, SW2)는 각각 상기 제1 및 제4 스로우(B1, B2)로 스위칭되고, 상기 제3 스위치(SW3)는 상기 제5 또는 제6 스로우(A3, B3)에 선택적으로 스위칭되는 것을 특징으로 하는 RF 전력의 한계 레벨 측정 보조 장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 제2 모드의 경우 상기 제1 및 제2 스위치(SW1, SW2)는 각각 상기 제2 및 제3 스로우(A1, A2)로 스위칭되고, 상기 제3 스위치(SW3)는 상기 제5 또는 제6 스로우(A3, B3)에 선택적으로 스위칭되는 것을 특징으로 하는 RF 전력의 한계 레벨 측정 보조 장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 아이솔레이터에서 출력되는 신호가 S 대역의 신호인 경우, 상기 제1 모드로 전환되는 것을 특징으로 하는 RF 전력의 한계 레벨 측정 보조 장치.

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