KR101028043B1

KR101028043B1 - 인공위성과 지상장비 간 ｒｆ 지원 시스템

Info

Publication number: KR101028043B1
Application number: KR1020090132376A
Authority: KR
Inventors: 박덕종; 안상일
Original assignee: 한국항공우주연구원
Priority date: 2009-12-29
Filing date: 2009-12-29
Publication date: 2011-04-08

Abstract

본 발명은 인공위성과 지상장비 간 RF 지원 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따른 시스템은 제1 주파수 대역의 제1 신호를 입력받는 제1 신호포트, 제2 주파수 대역의 제2 및 제3 신호를 출력하는 제2 신호포트, 제3 주파수 대역의 제4 신호를 입력받는 제3 신호포트, 및 상기 제1 내지 제4 신호를 입출력하는 제1 공통포트를 구비하는 인공위성측 트리플렉서; 상기 제2 주파수 대역의 제3 신호를 입력받는 제4 신호포트, 상기 제3 주파수 대역의 제4 신호를 출력하는 제5 신호포트, 및 상기 제3 신호와 상기 제4 신호를 입출력하는 제2 공통포트를 구비하는 디플렉서; 그리고 상기 제2 신호포트로부터 상기 제2 신호 및 상기 제3 신호를 입력받아 전력 분배하여 출력하는 분배기; 를 포함하는 인공위성측 알에프(RF) 지원장치를 포함한다. 본 발명에 의하면, 인공위성과 지상 장비 간의 RF 호환성 시험에서 외부 환경으로부터의 간섭 영향을 제거하기 위해 케이블을 이용해야 할 경우 서로 다른 주파수 대역의 신호들을 동시에 주고 받을 수 있다. 또한 다양한 위성 운용 환경을 모사할 수 있어 위성과 지상 장비 사이의 입력 수신 신호의 임계값을 정확히 측정할 수 있다.

인공위성, RF, 호환성, 시험, 지상장비

Description

인공위성과 지상장비 간 ＲＦ 지원 시스템{RF SUPPORT SYSTEM BETWEEN SATELLITE AND Electronic Ground Support Equipment}

본 발명은 인공위성과 지상장비 간 RF 지원 시스템에 관한 것으로, 보다 자세하게는 인공위성과 지상 장비 간의 종단 RF 호환성 시험을 지원하기 위한 RF 지원 시스템에 관한 것이다.

종래에는 인공위성과 지상 장비 간의 종단 RF 호환성 시험에서는 안테나와 안테나 간의 접속방법으로 이루어졌으며 이로 인해 주변의 간섭신호 및 지표면에서 반사된 신호들의 성분으로 인해 외부의 효과가 반영되지 않은 정확한 시험 결과를 측정하기 어려운 면이 있었다. 이러한 외부 환경에 의한 간섭영향을 줄이기 위해 케이블을 이용하게 되었으나 이 경우 신호를 동시에 전송하기 위해 전송장치마다 각각의 케이블을 연결하여야만 했다.

그런데 인공위성과 지상 장비 간에 전송장치마다 각각의 케이블을 연결하는 방식은 번거로울 뿐만 아니라 케이블 연결 과정에서 휴먼 에러(human error) 등이 개입될 소지가 늘어나는 문제점이 있다. 한편 종래에는 위성 및 지상 장비 내부의 문제로 인해 전송 장치에서 송신된 비교적 세기가 큰 신호가 다시 반송되는 경우가 발생되어 전송 장치가 손상을 받은 경우가 더러 발생되었다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 단일의 케이블을 이용하여 인공위성과 지상 장비 간의 종단 RF 호환성 시험을 위한 RF 지원 장치를 제공하는 것이다.

이러한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 RF 지원 시스템은, 제1 주파수 대역의 제1 신호를 입력받는 제1 신호포트, 제2 주파수 대역의 제2 및 제3 신호를 출력하는 제2 신호포트, 제3 주파수 대역의 제4 신호를 입력받는 제3 신호포트, 및 상기 제1 내지 제4 신호를 입출력하는 제1 공통포트를 구비하는 인공위성측 트리플렉서; 상기 제2 주파수 대역의 제3 신호를 입력받는 제4 신호포트, 상기 제3 주파수 대역의 제4 신호를 출력하는 제5 신호포트, 및 상기 제3 신호와 상기 제4 신호를 입출력하는 제2 공통포트를 구비하는 디플렉서; 그리고 상기 제2 신호포트로부터 상기 제2 신호 및 상기 제3 신호를 입력받아 전력 분배하여 출력하는 분배기; 를 포함한다.

상기 인공위성측 RF 지원장치는, 인공위성으로부터 출력되는 상기 제1 신호를 상기 인공위성측 트리플렉서의 제1 신호포트 방향으로 전달하고, 반대 방향으로의 신호 전달은 차단하는 제1 아이솔레이터; 상기 인공위성측 트리플렉서의 제2 신호포트에서 출력되는 제2 신호 및 제3 신호를 증폭하여 상기 분배기로 출력하는 제1 구동 증폭기; 및 상기 인공위성으로부터 출력되는 상기 제4 신호를 상기 인공위성측 트리플렉서의 제3 신호포트 방향으로 전달하고, 반대 방향으로의 신호 전달은 차단하는 제2 아이솔레이터; 를 더 포함할 수 있다.

상기 제1 주파수 대역의 제1 신호를 출력하는 제6 신호포트, 상기 제2 주파수 대역의 제2 신호 및 제3 신호를 입력받는 제7 신호포트, 상기 제3 주파수 대역의 제3 신호를 출력하는 제8 신호포트 및 상기 제1 내지 제4 신호를 입출력하는 제2 공통포트를 포함하는 지상장비측 트리플렉서; 를 포함하는 지상장비측 RF 지원 장치를 더 포함할 수 있다.

상기 지상장비측 RF 지원 장치는, 상기 지상장비측 트리플렉서의 제6 신호포트에서 출력되는 상기 제1 신호를 감쇄하여 지상장비로 출력하는 제1 가변 감쇄기; 상기 지상장비에서 출력되는 상기 제2 신호 및 제3 신호를 가변 감쇄하여 출력하는 제2 가변 감쇄기; 상기 제2 가변 감쇄기에서 출력되는 상기 제2 신호 및 제3 신호를 증폭하여 출력하는 제2 구동 증폭기; 상기 제2 구동 증폭기에서 증폭되어 출력되는 상기 제2 신호 및 제3 신호를 상기 지상장비측 트리플렉서의 제7 신호포트 방향으로 전달하고, 반대 방향으로의 신호 전달은 차단하는 제3 아이솔레이터; 및 상기 지상장비측 트리플렉서의 제8 신호포트에서 출력되는 제4 신호를 감쇄하여 출력하는 제3 가변 감쇄기; 를 더 포함할 수 있다.

상기 인공위성측 RF 지원장치와 상기 지상장비측 RF 지원 장치는 단일 케이블을 통해 연결될 수 있다.

본 발명에 따른 RF 지원 시스템은 인공위성과 지상 장비 간의 RF 호환성 시험에서 외부 환경으로부터의 간섭 영향을 제거하기 위해 케이블을 이용해야 할 경 우 서로 다른 주파수 대역의 신호들을 동시에 주고 받을 수 있다. 또한 다양한 위성 운용 환경을 모사할 수 있어 위성과 지상 장비 사이의 입력 수신 신호의 임계값을 정확히 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 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공위성과 지상 장비 간의 종단 RF 호환성 시험을 위한 RF 지원 시스템을 설명하기 위해 제공되는 도면이다.

도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 알에프(RF) 지원 시스템은 인공위성(200)에 연결되는 인공위성측 RF 지원 장치(110)와 지상 장비(300)에 연결되는 지상장비측 RF 지원 장치(120)를 포함한다. 인공위성측 RF 지원 장치(110)와 지상장비측 RF 지원 장치(120)는 단일 케이블(130)로 연결될 수 있다.

인공위성측 RF 지원 장치(110)는 트리플렉서(Triplexer:111), 디플렉서(Diplexer:112), 아이솔레이터(isolator:114, 116), 분배기(113) 및 구동 증폭기(115)를 포함한다.

트리플렉서(Triplexer:111)는 인공위성(200)과 지상 장비(300) 사이에 교환되는 서로 다른 3개의 주파수 대역의 신호를 동시에 교환시키는 기능을 수행한다. 이를 위해 트리플렉서(Triplexer:111)는 서로 다른 3개의 주파수 대역의 신호가 교환하기 위한 3개의 대역통과필터를 포함한다. 트리플렉서(111)에 대해 도 2를 참 고하여 보다 자세히 설명한다.

도 2는 도 1의 트리플렉서를 보다 자세히 나타낸 도면이다.

도 2를 참고하면, 트리플렉서(111)는 제1 주파수 대역(1670~1710MHz)의 신호를 교환하기 위한 대역통과 필터#1, 제2 주파수 대역(2025~2110MHz)의 신호를 교환하기 위한 대역통과 필터#2, 제3 주파수 대역(2200~2290MHz)의 신호를 교환하기 위한 대역통과 필터#3을 포함한다. 또한 트리플렉서(111)는 제1 주파수 대역(1670~1710MHz)의 신호를 입출력하기 위한 제1 신호포트(J1), 제2 주파수 대역(2025~2110MHz)의 신호를 입출력하기 위한 제2 신호포트(J2), 제3 주파수 대역(2200~2290MHz)의 신호를 입출력하기 위한 제3 신호포트(J3) 및 제1 내지 제3 주파수 대역의 신호를 입출력하기 위한 제1 공통포트(CJ1)를 포함한다.

트리플렉서(111)의 제1 공통포트(CJ1)는 트리플렉서(121)의 제3 공통포트(CJ3)와 케이블(130)을 통해 연결되어 인공위성(200)과 지상 장비(300) 사이에 교환되는 신호를 전달한다.

다시 도 1을 참고하면, 디플렉서(112)는 제2 주파수 대역(2025~2110MHz)의 신호를 입출력하기 위한 제4 신호포트(J4), 제3 주파수 대역(2200~2290MHz)의 신호를 입출력하기 위한 제5 신호포트(J5) 및 제2 및 제3 주파수 대역의 신호를 입출력하기 위한 제2 공통포트(CJ2)를 포함한다.

아이솔레이터(114)는 인공위성(200)으로부터 출력되는 신호를 트리플렉서(111)의 제1 신호포트(J1) 방향으로 전달하고, 반대 방향으로의 신호 전달은 차단한다. 한편 아이솔레이터(116)는 인공위성(200)으로부터 출력되는 신호를 트리 플렉서(111)의 제3 신호포트(J3) 방향으로 전달하고, 반대 방향으로의 신호 전달은 차단한다. 즉 아이솔레이터(116)의 입력포트는 인공위성(200)으로부터 신호를 전달받고 출력포트는 트리플렉서(121)로 연결시킴으로써, 인공위성(200)으로 반송되는 신호에 의해 인공위성(200)이 손상되는 것을 방지한다.

구동 증폭기(115)는 트리플렉서(111)의 제2 신호포트(J2)에서 출력되는 신호를 증폭하여 분배기(113)로 출력한다. 구동 증폭기(115)는 인공위성(200)의 운용 환경 모사를 위해 신호의 크기를 조절하는 기능을 수행한다.

분배기(113)는 트리플렉서(111)의 제2 신호포트(J2)에서 출력된 신호가 구동 증폭기(115)에서 증폭되어 전달되면 이를 전력 분배하여 인공위성(200)으로 직접 전달하거나 디플렉서(112)의 제4 신호포트(J4)로 전달한다. 분배기(113)는 3dB 분배기(divider) 등이 사용될 수 있다.

한편 지상장비측 RF 지원 장치(120)는 트리플렉서(121), 가변 감쇄기(122, 125, 126), 아이솔레이터(123), 구동 증폭기(124)를 포함한다.

트리플렉서(121)는 인공위성측 RF 지원 장치(110)의 트리플렉서(111)와 동일한 구성을 가지며, 제1 주파수 대역(1670~1710MHz)의 신호를 입출력하기 위한 제6 신호포트(J6), 제2 주파수 대역(2025~2110MHz)의 신호를 입출력하기 위한 제7 신호포트(J7), 제3 주파수 대역(2200~2290MHz)의 신호를 입출력하기 위한 제8 신호포트(J8) 및 제1 내지 제3 주파수 대역의 신호를 입출력하기 위한 제3 공통포트(CJ3)를 포함한다.

가변 감쇄기(122, 125, 126)는 인공위성(200)의 운용 환경 모사를 위해 신호 의 크기를 일정 간격으로 감쇄하는 기능을 수행한다.

가변 감쇄기(122, 126)는 트리플렉서(121)의 제6 신호포트(J6)와 제8 신호포트(J8)에서 출력되는 신호의 크기를 적절하게 감쇄하여 지상 장비(300)로 전달하고, 가변 감쇄기(125)는 지상 장비(300)에서 출력되는 신호의 크기를 적절하게 감쇄하여 트리플렉서(121)로 전달한다.

아이솔레이터(123)는 구동 증폭기(124)에서 증폭되어 출력되는 신호를 트리플렉서(121)의 제7 신호포트(J7) 방향으로 전달하고, 반대 방향으로의 신호 전달은 차단한다. 이에 의해 지상 장비(300)로 반송되는 신호에 의해 지상 장비(300)가 손상되는 것을 방지한다.

구동 증폭기(124)는 가변 감쇄기(125)에서 출력되는 신호를 증폭하여 아이솔레이터(123)로 출력한다.

그러면 인공위성과 지상장비 간 RF 지원 시스템을 통해 인공위성(200)과 지상 장비(300) 간에 신호 교환되는 동작을 설명한다.

먼저 신호 교환 동작을 설명하기 전에 위성과 지상장비 사이에 이루어지는 RF(Radio Frequency)호환성 시험에 대해 설명한다. RF 호환성 시험은 위성 발사 전에 위성과 지상국(지상 장비) 간의 통신 접속에 문제가 없는지를 최종적으로 확인하기 위한 것으로서, RF 통신 링크를 통해 위성과 지상국은 실제 정상운영에서와 유사한 신호를 주고받으면서 시험하게 된다. 위성과 지상국 간에 교환되는 신호는 위성관제에 필요한 S-대역 원격명령(Telecommand:TC) 및 원격상태(Telemetry:TM)데이터, 그리고 거리측정 톤(Ranging Tone: RNG)이며 자료 송수신과 관련하여 위성관 측데이터인 L-대역 SD(Sensor Data), 사용자 데이터인 S-대역 LRIT/HRIT(Low/High Rate Information Transmission) 등이 있다.

각 신호가 전송되는 대역은 다음과 같다.

L-대역 SD : 1670~1710MHz

S-대역 LRIT/HRIT, S-대역 TC/RNG : 2025~2110MHz

S-대역 TM/RNG : 2200~2290MHz

그러면 다시 도 1을 참고하여, L-대역 SD, S-대역 LRIT/HRIT, S-대역 TC/RNG, S-대역 TM/RNG 신호가 동시에 교환되는 동작을 설명한다.

먼저 L-대역 SD 신호는 제1 주파수 대역(1670~1710MHz)을 가지며, 인공위성(200)에서 출력되어 아이솔레이터(114)를 거쳐 트리플렉서(111)의 제1 신호포트(J1)으로 입력된다. 그리고 L-대역 SD 신호는 트리플렉서(111)의 제1 공통포트(CJ1)으로 출력되어 케이블(130)을 통해 트리플렉서(121)의 제3 공통포트(CJ3)로 입력된다. 다음으로 L-대역 SD 신호는 트리플렉서(121)의 제6 신호포트(J6)를 통해 출력되어 가변 감쇄기(122)에서 감쇄된 후에 지상 장비(300)로 전달된다.

다음으로 S-대역 LRIT/HRIT 신호와 S-대역 TC/RNG 신호는 출력신호 결합기(도시하지 않음)에서 합쳐진 후 가변 감쇄기(125)에서 감쇄되고, 구동 증폭기(124)에서 일정 크기로 증폭된 후 아이솔레이터(123)을 거쳐 트리플렉서(121)의 제7 신호포트(J7)로 입력된다. 그리고 S-대역 LRIT/HRIT 신호와 S-대역 TC/RNG 신호는 트리플렉서(121)의 제3 공통포트(CJ3)로 출력되어 케이블(130)을 통해 트리플렉서(111)의 제1 공통포트(CJ1)로 입력된다. 다음으로 S-대역 LRIT/HRIT 신호와 S- 대역 TC/RNG 신호는 구동 증폭기(115)에서 증폭된 후 분배기(113)에서 전력 분배된다. S-대역 LRIT/HRIT 신호는 분배기(113)를 거쳐 인공위성(200)으로 입력된다. 그리고 S-대역 TC/RNG 신호는 디플렉서(112)의 제4 신호포트(J4)를 통해 입력되어 제2 공통포트(CJ2)를 통해 인공위성(200)으로 입력된다.

한편 S-대역 TM/RNG 신호는 인공위성(200)에서 출력되어 디플렉서(112)의 제2 공통포트(CJ2)에 입력된 후 제5 신호포트(J5)로 출력된다. 그리고 S-대역 TM/RNG 신호는 아이솔레이터(116)를 거쳐 트리플렉서(111)의 제3 신호포트(J3)로 입력되고 제1 공통포트(CJ1)로 출력되어 케이블(130)을 통해 트리플렉서(121)의 제3 공통포트(CJ3)로 입력된다. 이후 트리플렉서(121)의 제8 신호포트(J8)로 출력되어 가변 감쇄기(126)에서 감쇄된 후 지상 장비(300)로 전달된다.

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 2는 도 1의 트리플렉서를 보다 자세히 나타낸 도면이다.

Claims

제1 주파수 대역의 제1 신호를 입력받는 제1 신호포트, 제2 주파수 대역의 제2 및 제3 신호를 출력하는 제2 신호포트, 제3 주파수 대역의 제4 신호를 입력받는 제3 신호포트, 및 상기 제1 내지 제4 신호를 입출력하는 제1 공통포트를 구비하는 인공위성측 트리플렉서;

상기 제2 주파수 대역의 제3 신호를 입력받는 제4 신호포트, 상기 제3 주파수 대역의 제4 신호를 출력하는 제5 신호포트, 및 상기 제3 신호와 상기 제4 신호를 입출력하는 제2 공통포트를 구비하는 디플렉서; 그리고

상기 제2 신호포트로부터 상기 제2 신호 및 상기 제3 신호를 입력받아 전력 분배하여 출력하는 분배기; 를 포함하는 인공위성측 알에프(RF) 지원장치를 포함하는 인공위성과 지상장비 간 RF 지원 시스템.
제 1 항에서,

상기 인공위성측 RF 지원장치는,

인공위성으로부터 출력되는 상기 제1 신호를 상기 인공위성측 트리플렉서의 제1 신호포트 방향으로 전달하고, 반대 방향으로의 신호 전달은 차단하는 제1 아이솔레이터;

상기 인공위성측 트리플렉서의 제2 신호포트에서 출력되는 제2 신호 및 제3 신호를 증폭하여 상기 분배기로 출력하는 제1 구동 증폭기; 및

상기 인공위성으로부터 출력되는 상기 제4 신호를 상기 인공위성측 트리플렉서의 제3 신호포트 방향으로 전달하고, 반대 방향으로의 신호 전달은 차단하는 제2 아이솔레이터; 를 더 포함하는 인공위성과 지상장비 간 RF 지원 시스템.
제 1 항 또는 제 2 항에서,

상기 제1 주파수 대역의 제1 신호를 출력하는 제6 신호포트, 상기 제2 주파수 대역의 제2 신호 및 제3 신호를 입력받는 제7 신호포트, 상기 제3 주파수 대역의 제4 신호를 출력하는 제8 신호포트 및 상기 제1 내지 제4 신호를 입출력하는 제2 공통포트를 포함하는 지상장비측 트리플렉서; 를 포함하는 지상장비측 RF 지원 장치를 더 포함하는 인공위성과 지상장비 간 RF 지원 시스템.
제 3 항에서,

상기 지상장비측 RF 지원 장치는,

상기 지상장비측 트리플렉서의 제6 신호포트에서 출력되는 상기 제1 신호를 감쇄하여 지상장비로 출력하는 제1 가변 감쇄기;

상기 지상장비에서 출력되는 상기 제2 신호 및 제3 신호를 가변 감쇄하여 출력하는 제2 가변 감쇄기;

상기 제2 가변 감쇄기에서 출력되는 상기 제2 신호 및 제3 신호를 증폭하여 출력하는 제2 구동 증폭기;

상기 제2 구동 증폭기에서 증폭되어 출력되는 상기 제2 신호 및 제3 신호를 상기 지상장비측 트리플렉서의 제7 신호포트 방향으로 전달하고, 반대 방향으로의 신호 전달은 차단하는 제3 아이솔레이터; 및

상기 지상장비측 트리플렉서의 제8 신호포트에서 출력되는 제4 신호를 감쇄하여 출력하는 제3 가변 감쇄기; 를 더 포함하는 인공위성과 지상장비 간 RF 지원 시스템.
제 4 항에서,

상기 인공위성측 RF 지원장치와 상기 지상장비측 RF 지원 장치는 단일 케이블을 통해 연결되는 인공위성과 지상장비 간 RF 지원 시스템.