항공 주파수는 항공 안전을 위한 국제적인 보호 주파수 대역이다. 최근 항공 교통량의 증가로 국제적으로 항공 주파수가 포화되고, 혼잡 대역에서 간섭 영향이 높아지는 추세이다. 본 논문에서는 국내 항공 주파수의 효율적인 분배와 관리를 위하여 미국과 같은 선진국과 일본과 같은 주변국의 항공 주파수 정책을 방문 조사 분석하고, 국내의 항공주파수 운용 현황을 조사 분석하여 향후 효율적인 항공주파수 정책 수립 방안을 제시하였다. 또한, 차세대 항행 장비 도입에 따른 추가적인 항공주파수 대역 확보 방안과 항공 안전을 위한 간섭 및 혼신 현황을 분석하여 지속적인 간섭 감시와 억제를 위한 대응 방안을 제시하였다. 본 항공 주파수 정책 연구 결과는 향후 항공 주파수 대역 분배 및 관리 정책 개선에 기여할 것으로 판단한다.
Park, Jungkeun;Lee, Young Jae;Choi, Moonseok;Jang, Jae-Gyu;Sung, Sangkyung
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제17권1호
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pp.80-88
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2016
For next generation global navigation satellite systems, new carrier frequencies in Ku/V band are expected to emerge as a promising alternative to the current frequency windows in L band as they get severely congestive. In the case of higher frequency bands, signal attenuation phenomenon through the atmosphere is significantly different from the L band signal propagation. In this paper, a fundamental investigation is carried out to explore the Ku/V band as a candidate frequency band for a new global satellite navigation carrier signal, wherein specific attention is given to the effects of the dominant attenuation factors through the tropospheric propagation path. For a specific application, a candidate orbit preliminarily designed for the Korean regional satellite navigation system is adapted. Simulation results summarize that the Ku band can provide a promising satellite navigation implementation considering the present satellite's power budget, while the V band still requires technical advances in satellite transceiver system implementations.
In Lamb wave detection of damages in smart structures, the excitation pulse is usually designed as a narrow band burst wave for the convenience of analysis and recognition. However, the wideband excitation can excite more modes in plate/shell structure and thus provides extra information for changes of the structure. This paper presents a method that can extract information in wideband Lamb wave signals. By transforming the detected signals into various sub-frequency band, the measured signal can be converted to its equivalences of narrow band excitations, therefore, the information in different frequency bands can be acquired from a single test and in the same time the complicity of wideband signal can be simplified. Some test results are provided to verify this method.
본 논문에서는 현재 KAIST 인공위성 연구센터(SaTReC)에서 개발 진행 중인 과학기술위성3호(STSAT-3) 위성체의 탑재체 데이터 전송을 위한 X대역 송신기 비행모델 개발 및 시험에 관하여 기술한다. 과학기술위성3호의 통신시스템은 크게 상태정보, 명령 송수신을 위한 통신채널과 임무데이터 전송을 위한 통신채널로 구성되며 상태 정보 및 명령 송수신을 위하여 S대역을 사용하며 임무데이터 전송용으로 X대역 주파수를 사용하고 있다. 과학기술위성 3호에서는 대용량 메모리 유닛(MMU; Mass Memory Unit)에 저장된 탑재체 관측정보가 X대역 송신기의 QPSK 변조기에서 변조를 하고, 변조된 신호는 스위치를 거친 이후에 안테나를 통해 송신된다. 본 논문에서는 과학기술위성 3호 X대역 송신기 내부의 변조방식, 저역통과 여파기, power amp, 스위치 등에 대해서 제작된 특성을 기술한다. X-band 송신기의 비행모델은 성능시험, 환경시험(진동시험, 열진공시험)을 성공적으로 마치고 위성체 조립 단계(Assembly Integration and Test, AIT)에 납품되었다.
저궤도 위성용 S대역 수신기 EM 모델을 개발 하였다. 복조기는 복조 방식의 확장성을 고려하여 복조 기능을 FPGA를 사용하여 구현하였으며 제작된 수신기는 RF 단과 디지털 복조기 그리고 전원부로 구성되고 운용상 발생되는 주파수 편이 보상을 위한 도플러 추적 기능을 가진다. 측정결과 수신기의 BER은 -110dBm의 RF입력전력에서 $1.0{\times}10^{-6}$로 측정 되었으며, 중심 주파수를 기준으로 ${\pm}100KHz$의 주파수 추적기능을 가진다. 요구된 환경 온도 테스트를 완료하였으며, TID 테스트 결과 기준치인 10Krad를 만족한다.
본 논문은 현재 KAIST 인공위성연구센터(SaTReC)에서 개발하고 있는 과학기술위성3호 (STSAT-3) 위성본체의 S대역 통신채널 중 송신기 개발에 관하여 서술하고 있다. STSAT-3의 통신시스템은 위성제어 및 상태정보 전송을 위하여 S대역을 사용하며 임무수행용 통신채널로는 X대역을 사용하고 있다. S대역 송신기(S band Transmitter, STX)는 변조기, 주파수 합성기, 파워 앰프, 전력공급기 로 구성되어 있다. 변조 방법으로는 주파수 천이방식(Frequency Shift Keying, FSK)을 사용 하며 위성체와는 RS-422통신 방식을 이용한다. STSAT-3의 STX는 모듈화에 근거하여 설계 및 제작 되었으며 1.5W(31.7dBm) 송신 출력에 1E-5 비트오율(BER) 성능을 만족한다. 현재 성능시험, 환경시험(진동시험, 열진공시험)을 성공적으로 마쳤다.
Dubaisat-1 저궤도 위성을 위한 FSK 수신기 RF 블록이 개발되었다. 수신기는 위성 명령을 위한 상향링크 채널에 주파수 편이 보상을 위한 도플러 추적 기능을 가지고 있다. 수신기는 LNA, 주파수 하향기 그리고 중간주파수 모듈로 구성되어 있다. 중간주파수 모듈은 입력신호에 대한 추종 및 고정을 위한 도플러 추적회로를 가지고 있다. 수신기는 무게, 전력소모, 추적속도 및 BER 등의 Dubaisat-1 요구사항을 만족한다.
본 논문에서 소개하는 위성 통신 안테나는 대용량 데이터 전송을 위한 위성 송수신 시스템에 응용되어 추가적인 급전부 교체나 다른 기구 형상 변경 없이 X, Ku와 Ka 3중 대역의 전파 신호를 동시에 송수신할 수 있다. 설계된 안테나는 오프셋 파라볼라 안테나 형태로 2중 대역(X/Ka 대역) 급전혼, 단일대역(Ku 대역) 급전혼, 주파수 선택막(FSS : frequency selective surface) 특성을 갖는 부반사판 및 파라볼라 주반사판으로 구성되어 있다. 주반사판의 초점에는 2중 대역 급전혼이 위치하며, FSS 부반사판으로 이미지 초점을 만들어 단일 대역 급전혼이 설치되어 운용된다. 본 안테나는 전기적 특성이 국내 위성 환경에 부합되도록 3차원 EM 시뮬레이터를 이용하여 설계하였고, 측정결과 X/Ku/Ka 대역에서 안테나 이득이 각각 31.6 dBi, 36.8 dBi, 40.8 dBi 이상, 교차편파는 각각 21.7 dB, 26.6 dB, 그리고 25.2 dB 이상의 특성으로 목표 성능을 만족함을 확인하였다.
과학기술위성 3호의 TT&C 통신 서브시스템은 위성의 텔레메트리(Telemetry) 신호를 지상국에 송신하고 지상국으로부터의 명령(Command) 신호를 수신하기 위한 통신 경로로 구성된다. 지상국으로부터의 명령신호를 수신하기 위해 S 대역 수신기가 사용되며, 현재 기술인증모델을 설계 및 제작하였다. 설계된 S 대역 수신기는 구조를 간단하게 하기 위해 주파수 하향변환 방식으로 Single Conversion 방식을 사용하였으며, DC-DC Converter과 EMI Filter을 포함한다. 또한 디지털 복조부를 FPGA를 이용하여 구현하였으며, 데이터 인터페이스로 RS-422을 사용하였다. S 대역 수신기는 기능시험과 환경시험을 수행한 결과 과학기술위성 3호의 요구조건을 모두 만족하는 것으로 나타났다.
무선통신 시스템간 간섭이 발생하면 시스템 성능이 열화된다. 따라서 시스템간 간섭이 발생하지 않도록 동작 주파수 및 송신 전력 등의 시스템 파라미터를 조절한다. 본 논문에서는 $87.5{\sim}108MHz$ 대역을 사용하는 음성방송 서비스로부터 $108{\sim}112MHz$ 대역을 사용하는 ILS localizer로 발생하는 간섭의 영향을 분석하였다. 간섭 분석 방법은 계산된 간섭량을 간섭 기준과 비교하여 간섭의 영향을 분석하였다. 그리고 항공 서비스의 주파수 대역 근처에서 서비스되고 있는 FM 음성 방송 서비스로부터 항공 서비스에 간섭이 일어나지 않도록 하게 위해 주파수와 송신 전력, 송신기 위치 등의 여러 파라미터를 결정하였다. 본 논문의 결과는 ILS localizer가 최적의 성능을 나타낼 수 있도록 시스템 파라미터를 설정하는데 적용될 수 있다. 또한 본 논문의 결과는 주파수 관리 정책을 결정하는데도 참고 될 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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