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기생 모노폴을 이용한 S-band Turnstile 안테나 설계
이정수,오치욱,서규재,오승한,Lee, Jung-Su,Oh, Chi-Wook,Seo, Gyu-Jae,Oh, Seung-Han 한국전자파학회 2006 한국전자파학회논문지 Vol.17 No.11
과학기술위성 2호에 사용하기 위한 TT&C용 안테나로 기생 모노폴(parasitic monopole)을 사용한 Turnstile 안테나를 개발하였다. 설계된 안테나는 보우-타이 다이폴(bow-tie dipole)과 기생 모노폴의 두 복사 구조로 구성된다. 안테나의 주 복사 소자는 보우-타이 구조를 이용한 보우-타이 다이폴이며, 안테나의 대역폭을 향상시키고 안테나의 크기를 줄이는 역할을 한다 또한 기생 모노폴은 안테나의 빔 폭과 축비를 향상시키는 역할을 한다. 설계된 안테나는 특별한 정합 회로 없이 50옴의 안테나 임피던스를 가지며 과학기술위성 2호에서 사용되는 주파수 $2.075{\sim}2.282GHz$ 내에서 $140^{\circ}$ 이상의 빔 폭과 3 dB 이하의 축비 그리고 1.5 이하의 VSWR 값을 가진다. A turnstile antenna using the parasitic monopole has been developed for STSAT-2 TT&C application. The antenna consists of two radiating elements; a bow-tie dipole and a parasitic monopole. The bow-tie dipole is main radiating element, used a bow-tie structure for bandwidth improvement and size reduction. The parasitic monopole improved beamwidth and axial ratio. The input impedance of the antenna is about 50 ohm without a matching circuit. The proposed antenna has beamwidth of $>140^{\circ}$, axial ratio of < 3 dB and VSWR of < 1.5 in the band of $2.075{\sim}2.282GHz$.
과학기술위성2호 지상관제를 위한 기저대역 제어 시스템 개발
오승한(Sung-Han Oh),오대수(Dae-Soo Oh),오치욱(Chi-Wook Oh) 한국항공우주학회 2006 韓國航空宇宙學會誌 Vol.34 No.1
과학기술위성2호(STSAT-2)는 우리기술에 의해 만들어지는 KSLV 발사체에 실리는 첫 위성이다. 현재 STSAT-2의 관제를 위한 지상관제용 제어시스템(GBC)은 EM(Engineering Model)개발이 완료되어 성능검증 까지 마친 상태이며 최종 납품모델을 제작 중에 있다. GBC는 크게 2가지 기능을 가지는데 하나는 지상 수신안테나들(1.5M, 3.7M, 13M)과 관제 컴퓨터들 사이에 연결패스를 자동으로 만들어 주는 것과 다른 하나는 위성과 데이터를 송수신 하는 것이다. GBC는 거의 모든 기능 (MODEM, PROTOCOL, GBC system control)을 FPGA에 담고 있다. GBC의 FPGA에 구현되어있는 MODEM은 두 개의 uplink FSK modulators(1.2[kbps], 9.6[kbps])와 여섯개의 downlink FSK demodulators(9.6[kbps], 38.4[kbps])로 구성되어있다. 과학기술위성 2호의 GBC는 물리적으로 과학기술위성 1호의 관제 시스템보다 매우 작아졌으며 기능은 더 풍부해진 특징을 가지고 있다. 이 논문은 GBC의 구조, 성능, 실험결과에 관한 것이다. STSAT-2 is the first satellite which will be launched by the first Korean Space Launch Vehicle(KSLV). Ground station Baseband Control system(GBC) is now developed for STSAT-2. GBC has two functions. One is control data path between satellite control computers and ground station antennas(1.5M, 3.7M, 13M) automatically. The other is sending and receiving data between ground station and satellite. GBC is implemented by FPGA(Field-Programmable Gate Array) which includes almost all logic(for MODEM, PROTOCOL and GBC system control). MODEM in GBC has two uplink FSK modulators(1.2[kbps], 9.6[kbps]) and six downlink FSK demodulators(9.6[kbps], 38.4[kbps]). In hardware, STSAT-2 GBC is smaller than STSAT-1 GBC. In function, STSAT-2 GBC has more features than STSAT-1 GBC. This paper is about GBC structure, functions and test results.
과학기술위성 3호 S-대역 송신기 비행모델 설계, 제작 및 시험
오승한(Seung-Han Oh),서규재(Gyu-Jae Seo),이정수(Jung-Soo Lee),오치욱(Chi-Wook Oh),박홍영(Hong-Young Park) 한국항공우주학회 2011 韓國航空宇宙學會誌 Vol.39 No.6
본 논문에서는 현재 KAIST 인공위성연구센터(SaTReC)에서 개발 진행 증인 과학기술위성3호(STSAT-3) 위성체의 위성 상태정보 전송을 위한 S-대역 송신기 비행모델 개발 및 시험에 관하여 서술하고 있다. STSAT-3의 통신시스템은 크게 상태정보, 명령 송수신을 위한 통신채널과 임무데이터 전송을 위한 통신채널로 구성되며 상태 정보 및 명령 송수신을 위하여 S-대역을 사용하며 임무데이터 전송용으로 χ-대역 주파수를 사용하고 있다. S-대역 송신기(S-band Transmitte, STX)는 기능적으로 변조기, 주파수 합성기, 파워 앰프 및 전력공급기 로 구성되어 제작되었다. 전송데이터 변조 방법으로는 주파수 천이방식 (Frequency Shift Keying, FSK)을 사용 하며 위생본체와의 데이터 통신은 표준방식인 RS-422통신 방식을 사용하였다. STSAT-3의 STX는 기능적 모듈화에 근거하여 설계 및 제작 되었으며 1.5W(31.7㏈m) 송신 출력에 1X10?? 비트오율(BER) 성능을 만족한다. STX 비행모델은 성능시험, 환경시험(진동시험, 열진공시험)을 성공적으로 마치고 위성체 조립단계에 납품되었다. This paper describes the development and test result of S-band Transmitter flight model(FM) of STSAT-3 by satellite research center(SaTReC), KAIST. The communication sub-system of STSAT-3 is consist of two different frequency band channels, S-band for Telemetry & Command and X-band for mission data. S-band Transmitter(STX) functionally made of modulator, frequency synthesizer, power amp and DC/DC converter. The transmission data is modulated by FSK(Frequency Shift Keying) and the interface between spacecraft sub-module and STX is RS-422 standard method. The FM STX is based on modular design. The RF output power of STX is 1.5W(31.7㏈m) and BER of STX is under 1X10?? which meets the specification respectively. The FM STX is delivered Spacecraft Assembly, Integration and Test(AIT) level through the completion of functional Test and environmental(vibration, thermal vacuum) Test successfully.
이정수(Jung-Su Lee),오치욱(Chi-Wook Oh),서규재(Gyu-Jae Seo),오승한(Seung-Han Oh),채장수(Jang-Soo Chae),명로훈(Noh-Hoon Myung) 한국항공우주학회 2011 韓國航空宇宙學會誌 Vol.39 No.1
위성 트랜스폰더는 위성내부에 탑재되는 탑재체이며, 위성의 관제 및 제어를 위해 지장국과의 무선통신을 수행한다. 디지털 트랜스폰더는 기존의 아날로그 트랜스폰더에 비해 재제작이 쉬우며 정확한 성능 예측이 가능하다. 또한 변복조 방식, Data Rate, Loop Bandwidth, Modulation Index 등의 기능이 위성궤도 상에서 변경 가능하며, 많은 아날로그 부품을 디지털로 구현하여 무게 및 부피를 줄일 수 있다. 디지털 트랜스폰더의 핵심 기술은 반송파 복원부이며, 반송파 복원부의 성능에 의해 Dynamic Range, 주파수 추적 범위, 주파수 추척 Rate 및 Coherent 등의 성능이 결정된다. 따라서 본 논문에서는 위성용 디지털 트랜스폰더에 적합한 반송파 복원부의 구조를 제안하고 이를 시험 및 검증하였다. A Satellite transponder is mounted on the Satellite and performs radio communications with the ground station. A Digital transponder compared to The analog transponder is made easy and accurate performance prediction. Also Modulation Scheme, Data Rate, Loop Bandwidth, Modulation Index and etc. can be changed on orbit, by implementing FPGA can reduce the weight and volume. The core technology of digital transponder is Carrier Recovery loop. Dynamic Range, Frequency Tracking Range, Frequency Tracking Rate and Coherent performance are determined by the performance of the Carrier Recovery loop. In this paper, we proposed the structure of Carrier Recovery loop for the Satellite digital transponder, then tested and verified the structure.
과학기술위성 3호 S-대역 송신기 인증모델 설계 및 제작
오승한(Seung-Han Oh),서규재(Gyu-jae Seo),오대수(Dae-Soo Oh),이정수(Jung-Soo Lee),오치욱(Chi-Wook Oh) 한국항공우주학회 2010 韓國航空宇宙學會誌 Vol.38 No.1
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. This paper describes the development result of S-band Transmitter of STSAT-3 by satellite research center(SaTReC), KAIST. STSAT-3 has two kinds of communication channels, S- band for Telemetry & Command and X-band for mission payload. S-band Transmiiter(STX) consist of modulator, frequency synthesizer, power amp and DC/DC converter. The modulation scheme of STX is FSK(Frequency Shift Keying). The interface between spacecraft OBC and STX is RS-422. The STX is based on modular design. The RF output power of STX is 1.5W(31.7dBm) and BER of STX is under 1E-5. The Test of STX is completed successfully such as functional Test and environmental(vibration, thermal vacuum) Test.