KR101594255B1 - 이중대역 무선주파수 송수신 신호 분배장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이중대역 무선주파수 송수신 신호 분배장치에 관한 것으로, S-대역의 신호를 송수신하기 위한 트랜스폰더와 X-대역의 신호를 송신하기 위한 S-밴드 송신기를 구비하는 트랜스폰더부와; 제1 내지 제3 안테나를 구비하는 안테나부; 및 상기 S-대역의 송신신호를 상기 제1 내지 제3 안테나로 전달하고, X-대역의 송신신호를 상기 제3 안테나로 전달하며, 상기 제1 내지 제3 안테나로부터 수신되는 신호를 상기 트랜스폰더로 전달하는 무선주파수 신호 분배부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

이중대역 무선주파수 송수신 신호 분배장치{DUAL-BAND RF SIGNAL DISTRIBUTOR FOR LUNAR EXPLORATION}

본 발명은 이중대역 무선주파수 송수신 신호 분배장치에 관한 것으로, 특히 달 탐사에서 사용하는 이중대역 무선주파수 송수신 신호 분배장치 및 이를 이용한 이중대역 신호 분배방법에 관한 것이다.

통상, 위성 통신 링크나 달 탐사를 위한 통신 링크는 동일한 구조를 갖는다. 다른 점이 있다면, 위성은 지구 주위를 돌기 때문에 한번 연결된 통신 시간은 달 탐사선 보다는 매우 짧은 시간에만 지상국과 교신을 하게 된다. 저궤도의 경우, 약 15분 동안만 통신이 가능하나, 궤도에 따라서는 하루에 수회 지상국과 통신하게 된다. 이와 비슷하지만 조금 다르게 달 탐사를 위한 탐사선은 달 주위(고도 100Km에서 주기 118분)를 돌기 때문에 한 번 연결되면, 약 60분 동안 통신을 할 수 있다. 따라서 지상국과는 일반 위성보다 장시간 통신을 하게 되는데, 이 경우에 하향 링크로 그동안 쌓아 놓은 정보 데이트를 한꺼번에 대용량 전송하게 된다.

이를 위해, 달 탐사선은 일반 위성과 동일한 S 대역 상하 및 하향 링크를 통해 탐사선의 명령 제어 및 상태 정보 등을 지상국과 통신하며, X 또는 Ka 대역 등과 같은 별도의 대역을 통해 우주 관측 및 수집 데이터를 전달하게 된다. 이는 달 탐사선이 지구로부터 가장 먼 거리인 원지점(Apogee) 거리는 405,503km로써 통신 거리가 상당히 멀기 때문에 S 대역으로는 대용량 데이터를 전달할 수 없기 때문에 다른 대역의 주파수를 활용하는 것이다. 이 때문에 달 탐사선은 일반적으로 두 가지 대역의 송수신 장비를 갖추고 있고 이를 위한 무선 주파수(Radio Frequency: 이하 RF라 칭함) 분배장치 설계가 필수적으로 요구된다.

도 1은 종래 기술에 따른 RF 송수신 신호 분배장치의 구성을 나타낸 블록도로, 위성이 발사된 이후 정상궤도에 도달하는 동안 다양한 자세로 변하게 되고 이에 따라 위성 및 지상국 간의 통신연결을 보장하기 위하여 방향을 가리지 않고 360°의 신호를 감지하는 옴니 안테나(10, 20)를 구비하는 구성을 개시하고 있다.

그러나 전술한 종래의 구조에서는 저속 RF 데이터 송수신에만 한정되어 있어 달 탐사와 같이 고속 RF 데이터 송수신을 위해서는 별도의 고속 RF 송수신 분배장치가 요구되는 불편함이 있다.

한국공개특허 1995-0022219호(1995.07.28.)

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 일반적인 목적은 종래 기술에서의 한계와 단점에 의해 발생되는 다양한 문제점을 실질적으로 보완할 수 있는 이중대역 무선주파수 송수신 신호 분배장치 및 이를 이용한 이중대역 신호 분배방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 보다 구체적인 다른 목적은, 하나의 RF 분배장치로 고속 데이터 송수신과 저속 데이터 송수신을 동시해 수행할 수 있는 이중대역 무선주파수 송수신 신호 분배장치 및 이를 이용한 이중대역 신호 분배방법을 제공하는 것이다.

이를 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 이중대역 무선주파수 송수신 신호 분배장치는 S-대역의 신호를 송수신하기 위한 트랜스폰더 및 X-대역의 신호를 송신하기 위한 S-밴드 송신기를 구비하는 트랜스폰더부와; 제1 내지 제3 안테나를 구비하는 안테나부; 및 상기 S-대역의 송신신호를 상기 제1 내지 제3 안테나로 전달하고, X-대역의 송신신호를 상기 제3 안테나로 전달하며, 상기 제1 내지 제3 안테나로부터 수신되는 신호를 상기 트랜스폰더로 전달하는 무선주파수 신호 분배부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 이중대역 무선주파수 송수신 신호 분배장치에서 상기 무선주파수 신호 분배부는 상기 트랜스폰더부로부터 입력되는 신호의 속도에 따라 스위칭 되는 스위칭모듈과; 상기 스위칭모듈에 각각 접속되어 송수신 신호간의 간섭을 방지하는 제1 및 제2 다이플렉서와; 상기 제1 다이플렉서에 접속된 3dB 커플러; 및 상기 제1 다이플렉서와 상기 3dB 커플러 사이 및 상기 제2 다이플렉서와 접속된 아이솔레이터를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 이중대역 무선주파수 송수신 신호 분배장치에서, 상기 무선주파수 신호 분배부는 상기 트랜스폰더부로부터 입력되는 신호의 속도에 따라 스위칭 되는 스위칭모듈과; 상기 스위칭모듈에 각각 접속되어 송수신 신호간의 간섭을 방지하는 제1 및 제2 다이플렉서와; 상기 제1 다이플렉서에 접속된 3dB 커플러; 및 상기 트랜스폰더부와 상기 제1 다이플렉서 사이 및 상기 제2 다이플렉서와 접속된 제4 커플러를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 이중대역 무선주파수 송수신 신호 분배장치에서, 상기 스위칭모듈은 상기 트랜스폰더부로부터 입력되는 신호의 속도가 기설정된 기준치 미만인 경우 상기 제1 다이플렉서로 전송하고, 상기 트랜스폰더부로부터 입력되는 신호의 속도가 기설정된 기준치 이상인 경우 상기 제2 다이플렉서로 전송하도록 스위칭 될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 이중대역 무선주파수 송수신 신호 분배장치에서, 상기 무선주파수 신호 분배부는 상기 제1 다이플렉서와 상기 3dB 커플러 사이에 접속된 제1 커플러와, 상기 3dB 커플러와 상기 안테나부 사이에 접속된 제2 커플러와, 상기 제2 다이플렉서와 상기 안테나부 사이에 접속된 제3 커플러를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 이중대역 무선주파수 송수신 신호 분배장치에서, 상기 트랜스폰더는 S-대역의 신호를 송신하기 위한 S-밴드 송신기와 S-대역의 신호를 수신하기 위한 S-밴드 수신기를 구비할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 이중대역 무선주파수 송수신 신호 분배장치에서, 상기 트랜스폰더는 제1 및 제2 안테나는 무지향성 안테나이고, 상기 제3 안테나는 지향성 안테나일 수 있다.

본 발명에 따른 이중대역 무선주파수 송수신 신호 분배장치 및 이를 이용한 이중대역 신호 분배방법에 의하면, 저이득의 무지향성 안테나와 고이득의 지향성 안테나를 동시에 사용할 수 있으며, 이중대역 안테나를 활용하여 기본적인 대역 외 이중대역을 동시에 사용할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 이중대역 무선주파수 송수신 신호 분배장치 및 이를 이용한 이중대역 신호 분배방법에 의하면, 수신경로를 다양화함으로써 상시 수신 능력을 강화하여 통신 지속성을 보장할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 RF 송수신 신호 분배장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 RF 송수신 신호 분배장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 RF 송수신 신호 분배장치의 S-밴드 신호 송신시의 신호 흐름을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 RF 송수신 신호 분배장치의 X-밴드 신호 송신시의 신호 흐름을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 RF 송수신 신호 분배장치의 수신시의 신호 흐름을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 RF 송수신 신호 분배장치의 구성을 나타낸 블록도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하의 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들을 소정 형태로 결합한 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려될 수 있다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성할 수도 있다.

도면에 대한 설명에서, 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 절차 또는 단계 등은 기술하지 않았으며, 당업자의 수준에서 이해할 수 있을 정도의 절차 또는 단계는 또한 기술하지 아니하였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 RF 송수신 신호 분배장치의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 RF 송수신 신호 분배장치(1)는 트랜스폰더부(100)와, RF 신호 분배부(200) 및 안테나부(300)를 포함한다.

상기 트랜스폰더부(100)는 S-밴드 송신기(112)와 S-밴드 수신기(114)로 구성되어 S-밴드 신호를 송수신하는 트랜스폰더(110)와, X-밴드 신호를 송신하기 위한 X-밴드 송신기(120)로 구성될 수 있다.

상기 RF 신호 분배부(200)는 스위칭모듈(210)과, 제1 및 제2 다이플렉서(220, 222)와, 3dB 커플러(240)로 구성될 수 있다. 또한, 제1 내지 제3 커플러(230, 232, 234)와 아이솔레이터(250)를 더 구비할 수 있다.

상기 스위칭모듈(210)은 상기 S-밴드 송신기(112)와 연결되어 송신 데이터의 전송 속도에 따라 저속 데이터(예를 들어 1mbps 미만)인 경우 제1 다이플렉서(220)로 전송하고, 고속 데이터(예를 들어 1mbps 이상)인 경우 제2 다이플렉서(222)로 전송하도록 스위칭한다.

상기 제1 다이플렉서(220)는 상기 스위칭모듈(210)로부터 수신되는 송신 신호와 3dB 커플러(240)로부터 수신되는 수신 신호를 분리하여 송신 신호인 경우 3dB 커플러(240)로 전달하고, 수신 신호인 경우 S-밴드 수신기(114)로 전달한다.

상기 3dB 커플러(240)는 제1 다이플렉서(220) 또는 제1 안테나(310) 및 제2 안테나(320)를 통해 인가되는 송수신 신호에 방향성을 주어 다음 단으로 전달한다.

상기 제2 다이플렉서(222)는 상기 스위칭모듈(210)로부터 수신되는 송신 신호와 제3 안테나(330)로부터 수신되는 수신 신호를 분리하여 송신 신호인 경우 제3 안테나(330)로 전달하고, 수신 신호인 경우 제1 다이플렉서(220)로 전달한다.

상기 제1 내지 제3 커플러(230, 232, 234)는 각 단에서의 송수신 신호 및 절체 확인을 위한 시험단자이며, 상기 아이솔레이터(250)는 송수신 신호간 상호 간섭을 방지하기 위한 것이다.

상기 안테나부(300)는 제1 내지 제3 안테나(310 내지 330)를 포함하며, 제1 및 제2 안테나(310, 320)는 저이득의 무지향성(전방향성) 안테나(LGA; S-band omni-directional low gain antenna)로 구성되고, 제3 안테나(330)는 고이득의 지향성 안테나(HGA; S/X-band directional high gain antenna, parabolic type, S/X band)로 구성될 수 있다. 여기서, 제3 안테나(330)는 이중대역 안테나로서 X-밴드 송신기(120)를 통한 송신도 병행 담당한다.

전술한 구성을 갖는 RF 송수신 신호 분배장치의 송신 및 수신시의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 RF 송수신 신호 분배장치의 신호 송신시의 신호 흐름을 나타낸 도면으로, 도 3은 S-밴드 신호 송신시의 신호 흐름을 나타낸 것이고, 도 4는 X-밴드 신호 송신시의 신호 흐름을 나타낸 것이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 송신 대역은 S-대역 및 X-대역의 이중대역을 독립적으로 활용한다.

구체적으로 설명하면, S-대역의 신호는 S-밴드 송신기(112), 스위칭모듈(210), 제1 다이플렉서(220) 또는 제2 다이플렉서(222)를 통해 제1 내지 제3 안테나로 전달된다.

여기서, 스위칭모듈(210)은 송신 데이터의 전송 속도에 따라 저속 데이터(예를 들어 1mbps 미만)인 경우 제1 다이플렉서(220)로 전송하고, 고속 데이터(예를 들어 1mbps 이상)인 경우 제2 다이플렉서(222)로 전송하도록 스위칭한다. 따라서, 1mbps 미만의 저속 데이터는 S-밴드 송신기(112), 스위칭모듈(210), 제1 다이플렉서(220), 제1 커플러(230), 3dB 커플러(240)를 통해 제1 안테나(310) 또는 제2 안테나(320)로 전달되고, 1mbps 이상의 고속 데이터는 S-밴드 송신기(112), 스위칭모듈(210), 제2 다이플렉서(222), 제3 커플러(234)를 통해 제3 안테나(330)로 전달된다.

또한, X-대역의 신호는 X-밴드 송신기(120)를 통해 제3 안테나(330)로 전달되며 X-대역 송신 경로는 대용량 정보 전송시 활용한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 RF 송수신 신호 분배장치의 수신시의 신호 흐름을 나타낸 도면이다.

도 5를 참조하면, 수신시에는 먼저, 제1 안테나 또는 제2 안테나(310, 320)를 통해 수신되는 신호는 제2 커플러(232), 3dB 커플러(240), 제1 커플러(230), 제1 다이플렉서(220)를 통해 S-밴드 수신기(114)로 수신된다. 또한, 제3 아테나(330)를 통해 수신되는 제3 커플러(234), 제2 다이플렉서(222), 아이솔레이터(250), 제1 커플러(230), 제1 다이플렉서(220)를 통해 S-밴드 수신기(114)로 수신된다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 RF 송수신 신호 분배장치의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 RF 송수신 신호 분배장치(2)는 트랜스폰더부(100)와, RF 신호 분배부(200') 및 안테나부(300)를 포함한다.

본 실시예(2)는 도 2의 일실시예와는 RF 신호 분배부(200')에서 아이솔레이터를 구비하고 있지 않으며 제4커플러(230')가 제1 다이플렉서(220') 앞단에 위치하는 구성을 제외한 나머지 구성이 동일하며, 따라서 상세한 설명은 생략한다.

전술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 저이득의 무지향성 안테나와 고이득의 지향성 안테나를 동시에 사용할 수 있으며, 이중대역 안테나를 활용하여 기본적인 대역 외 이중대역을 동시에 사용할 수 있다.

또한, 수신경로를 다양화함으로써 상시 수신 능력을 강화하여 통신 지속성을 보장할 수 있다.

한편, 본 발명의 상세한 설명 및 첨부도면에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명은 개시된 실시예에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다.

따라서, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들을 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1 : RF 송수신 신호 분배장치 100 : 트랜스폰더부
110 : 트랜스폰더 112 : S-밴드 송신기
114 : S-밴드 수신기 120 : X-밴드 송신기
200 : RF 신호 분배부 210 : 스위칭모듈
220 : 제1 다이플렉서 222 : 제2 다이플렉서
230, 232, 234 : 커플러 240 : 3dB 커플러
250 : 아이솔레이터 300 : 안테나부
310, 320, 330 : 안테나

Claims (8)

1. S-대역의 신호를 송수신하기 위한 트랜스폰더 및 X-대역의 신호를 송신하기 위한 S-밴드 송신기를 구비하는 트랜스폰더부와;
   제1 내지 제3 안테나를 구비하는 안테나부; 및
   상기 S-대역의 송신신호를 상기 제1 내지 제3 안테나로 전달하고, X-대역의 송신신호를 상기 제3 안테나로 전달하며, 상기 제1 내지 제3 안테나로부터 수신되는 신호를 상기 트랜스폰더로 전달하는 무선주파수 신호 분배부를 포함하고, 상기 무선주파수 신호 분배부는
   상기 트랜스폰더부로부터 입력되는 S-대역 신호의 속도에 따라 스위칭 되는 스위칭모듈과;
   상기 스위칭모듈에 각각 접속되어 송수신 신호간의 간섭을 방지하는 제1 및 제2 다이플렉서와;
   상기 제1 다이플렉서에 접속된 3dB 커플러와;
   상기 제1 다이플렉서와 상기 3dB 커플러 사이에 접속된 제1 커플러와;
   상기 3dB 커플러와 상기 안테나부 사이에 접속된 제2 커플러와;
   상기 제2 다이플렉서와 상기 안테나부 사이에 접속된 제3 커플러; 및
   상기 제1 다이플렉서와 상기 3dB 커플러 사이 및 상기 제2 다이플렉서와 접속된 아이솔레이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중대역 무선주파수 송수신 신호 분배장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서, 스위칭모듈은
   상기 트랜스폰더부로부터 입력되는 S-대역 신호의 속도가 기설정된 기준치 미만인 경우 상기 제1 다이플렉서로 전송하고, 상기 트랜스폰더부로부터 입력되는 S-대역 신호의 속도가 기설정된 기준치 이상인 경우 상기 제2 다이플렉서로 전송하도록 스위칭 되는 것을 특징으로 하는 이중대역 무선주파수 송수신 신호 분배장치.
   
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서, 상기 트랜스폰더는
   S-대역의 신호를 송신하기 위한 S-밴드 송신기와 S-대역의 신호를 수신하기 위한 S-밴드 수신기를 구비하는 것을 특징으로 하는 이중대역 무선주파수 송수신 신호 분배장치.
   
7. 제 1 항에 있어서, 상기 트랜스폰더는
   제1 및 제2 안테나는 무지향성 안테나이고,
   상기 제3 안테나는 지향성 안테나인 것을 특징으로 하는 이중대역 무선주파수 송수신 신호 분배장치.
   
8. 삭제

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