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우주발사체 텔레메트리용 해상 이동형 다운레인지 안테나의 자이로컴퍼스 보정과 포인팅 정확도 향상
이선익(Sun-Ik Lee),염경환(Kyung-Whan Yeom) 한국전자파학회 2014 한국전자파학회논문지 Vol.25 No.5
3축 이동형 다운 레인지 S-band 텔레메트리 안테나 시스템은 위성발사 시 해상에서 정밀한 포인팅 정확도가 요구된다. 저궤도 위성을 추적하여 이 안테나의 포인팅 및 추적 성능을 측정하고 검증하는 방법과 포인팅 바이어스를 결정하는 방법을 제시하였다. 이 방법에 따라 제주 해상과 태평양 공해상에서 실시한 시험에서 방위각 축에 존재하는 포인팅 바이어스를 산출하였고, 이 원인이 자이로컴퍼스의 진북 측정 오차가 표류(drift)하는데 있는 것으로 분석하였다. 측정된 바이어스의 크기를 고려하여 자이로컴퍼스의 헤딩 오프셋 값을 안테나 시스템에 보정한 후에 포인팅 오차를 재측정한 결과, 보정한 각도만큼 포인팅 오차가 향상되는 것을 알 수 있었다. 이어진 나로호 3차 발사에서 나로호(KSLV-I)를 포인팅 요구범위 내에서 안정적으로 추적하였음을 제시하였다. The ship-borne mobile down range telemetry antenna system having 4.6 m reflector antenna and 3-axis mounting structure at S-band requires the precise pointing accuracy at sea for the launch mission. Using the LEO satellites tracking, a method to determine and verify the antenna pointing and tracking performance, and to find the pointing bias which dominantly contributes to the pointing inaccuracy, is presented. Based upon the tests conducted on the Jeju sea and Pacific sea, the pointing bias is determined and its origin is also identified as the drift of the heading angle of the gyrocompass. The applied systematic correction taking into account the pointing bias, and the achieved improvement of the pointing accuracy are shown. Thanks to the correction, it is presented that this antenna tracked the launcher(KSLV-I) stably within the required pointing accuracy in the following KSLV-I third launch.
PCM/PSK/PM 방식을 사용하는 정지궤도 위성의 슈퍼 천이 궤도에서 S-Band TC & R 통신 링크 성능 분석
이선익(Sun-Ik Lee),염경환(Kyung-Whan Yeom) 한국전자파학회 2014 한국전자파학회논문지 Vol.25 No.11
PCM/PSK/PM 변조 방식은 위성과 지상국간 원격명령과 원격측정 및 거리측정(레인징)을 위하여 S-band 주파수 대역에서 널리 사용되어 왔다. 본 논문에서는 정지궤도 위성 발사에 활용되고 있는 슈퍼 천이 궤도에서 PCM/PSK/PM 방식을 적용하는 정지궤도 위성과 지상국간 TC & R(Telemetry, Command and Ranging) 링크 성능이 확보되는지를 연구하였다. 위성의 제원은 Heritage를 고려하여 기존 정지궤도 위성에서 운용되는 제원으로 설정하였다. 이 결과, 상향 링크에서는 EIRP가 65 dBW이면 3 dB 이상의 여유 마진이 확보되는 것을 확인하였다. 하향 링크에서는 원격측정과 레인지 변조지수를 조정함으로써 요구 마진(3 dB)을 얻을 수 있었고, 이에 상응하는 지상국 최소 G/T 성능을 찾아볼 수 있었다. 원지점 고도가 65,000 km와 70,000 km인 슈퍼 천이 궤도를 이용한 정지 궤도 진입이 추진될 경우에는 천리안 위성을 발사할 때 초기에 이미 운용되었던 지상국의 활용이 가능한 것으로 분석된다. The classical PCM/PSK/PM scheme has been commonly used for TC & R applications between satellites and ground stations in the S-band. We analyzed TC & R link performance between ground station and the geostationary satellite which employs PCM/PSK/PM, when the satellite are particularly on the Super Synchronous Transfer Orbit(SSTO). The satellite parameters on SSTO are assumed to be those operating on the geostationary orbit, considering heritage aspect. In the uplink, the results shown indicate that sufficient margins over 3 dB are obtained when the EIRP of ground station is greater than 65 dBW. The down link performance is of great interest. By adjusting the telemetry modulation index and ranging modulation index, we could obtain the required margin of 3.0 dB in the down link, and find out the minimum G/T of ground station. In conclusion, the previously operated ground stations during LEOP at COMS launch, can be operational when GEO injection is made using SSTO(65,000 km and 70,000 km).
X-대역 원통형 도파관 캐비티 필터의 고전력 핸들링 능력 연구
이선익(Sun-Ik Lee),김중표(Joong-Pyo Kim),임원규(Won-Gyu Lim),김상구(Sang-Goo Kim),이필용(Pil-Yong Lee),장진백(Jin-Baek Jang) 한국전자파학회 2017 한국전자파학회논문지 Vol.28 No.1
본 논문에서는 임의의 정지궤도 위성의 고출력증폭기(120 W급) 후단에 구성되는 X-대역 원통형 도파관 캐비티 필터의 고전력 핸들링 능력을 연구하고, 그 결과를 제시하였다. 필터의 차수는 6차로 정하였고, 공진기 크기를 원형통 캐비티 모드 차트로부터 도출한 후, 필터의 물리적인 기본 형상을 설계하였다. 이차 전자모델(SEM)인 전자수 진화 시뮬레이션 방법과 전압배율인자(VMF) 방법을 이 필터에 적용하여 멀티팩터(multipactor) 마진을 분석하고 비교하였다. 이 결과, VMF 방법이 전자수 진화 시뮬레이션 방법보다 더 낮은 멀티팩터 임계값을 제공하는 것으로 나타났다. VMF 방법으로 얻은 멀티팩터 분석 마진 값을 유럽표준(ECSS)에서 정하는 기준 마진(단일 캐리어의 경우 8 dB)과 비교하여 실제 시험이 필요하다고 판단하였고, 유럽우주기구(ESA) 시설에서 수행된 시험에서 540 W까지 RF 신호를 입력하였을 때 멀티팩터가 발생하지 않음을 확인하였다. 따라서 분석과 시험을 통하여 X-대역 원통형 도파관 캐비티 필터는 정지궤도에서 운용에 필요한 충분한 고전력 취급 능력이 있음을 보였다. In this paper, we presented the result of the study on high-power handling capability of the X-band circular waveguide cavity filter configured at the output of high power amplifier(120 W) for geostationary satellites. The dual mode circular waveguide cavity filter with 6th order is selected and the physical model of the filter is designed after determination of the size of resonator from mode chart. Multipactor margin analysis is performed by the SEM method and the VMF method. The result shows that the VMF method predicts lower multipactor breakdown thresholds than the SEM method. Evaluating the multipactor margin obtained by the VMF method to ECSS criteria, we could decide to perform multipactor test. The multipactor test conducted in ESA facility shows that multipactor did not occur even until the RF power increased up to 540 W. In consequence, by both analysis and test, we could verify that the X-band circular waveguide cavity filter has the sufficient high-power handling capability to operate on orbit.