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고전력 전송이 가능한 Ka 대역 E-평면 T형 분기 도파관 다이플렉서의 설계 및 구현
윤소현,엄만석,염인복,Yun So-Hyeun,Uhm Man-Seok,Yom In-Bok 한국전자파학회 2005 한국전자파학회논문지 Vol.16 No.7
본 논문에서는 E-평면 T형 분기 도파관을 갖는 Ka대역(20/30 GHz) 다이플렉서의 설계 및 구현에 관해 논하였다. 본 논문의 도파관 다이플렉서는 송신 필터 및 수신 필터를 E-평면 T형 분기 도파관으로 연결하여 E-평면으로 대칭이 되도록 하였다. T형 분기 도파관을 E-평면으로 선택한 이유는 제작시 생기는 절단면을 전류 밀도가 가장 낮은 지역에 두어 PIM(Passive Intermodulation) 레벨을 줄이기 위해서이다. 본 논문의 다이플렉서는 등가 모델을 사용하여 최적 설계를 수행함으로써 해석 시간을 줄이고자 하였다. 또한, 고전력 전송이 가능한 구조로 설계한 후 멀티팩션 해석을 수행하였으며, 해석 결과는 12 dB 마진을 확보하여 ESA/ESTEC 권고 사항을 만족함을 보였다. 제작된 다이플렉서는 전기적 성능 시험 결과를 통해 송수신 대역에서 반사 손실 22 dB 이상, 삽입 손실 0.20 dB 이하, 그리고 -40 dB 이하의 격리도 특성을 가져 요구 사항을 만족함을 보였고, 이로써 설계 결과가 검증되었다. In this paper, the design and implementation of the Ka-band(20/30 GHz) waveguide diplexer with an E-plane T-junction are described. The waveguide diplexer consists of a transmit filter and a receive filter combined to the antenna port via an E-plane T-junction. The reason why the E-plane T-junction structure was selected is to reduce PIM(Passive Intermodulation) level as the split-plane is located in the low electrical current zone. The optimization was performed using the equivalent circuit so that the computation time might reduce. The structure of the diplexer was designed to handle high power and the multipaction analysis was performed. The multipaction margin was greater than 12 dB and satisfied with ESA/ESTEC recommendation. The manufactured diplexer shows minimum return loss of 22 dB, maximum insertion loss of 0.20 dB and maximum isolation of -40 dB for both transmitted receive bands. Those mean the analysis results of the waveguide diplexer were well agreed with the electrical performance test.
황순미,고한웅,박동희,윤소현,엄만석,안병철,Hwang Soon-Mi,Ko Han-Woong,Park Dong-Hee,Yun So-Hyeun,Uhm Man-Seok,Ahn Bierng-Chearl 한국전자파학회 2005 한국전자파학회논문지 Vol.16 No.2
본 논문에서는 두 개의 주파수 대역에서 동작하는 주름형 정사각형 도파관 편파기의 설계 방법을 제시하였다. 두 개의 주파수 대역에서 축비 대역폭이 최적이 되며 낮은 입력 반사계수를 가지도록 아이리스의 개수, 두께, 높이 등의 설계 변수 결정법을 제시하였다. 설계기법의 적용 예로서 21 GHz와 31 GHz 대역에서 동작하는 편파기를 설계, 제작, 측정하였다. 제작된 편파기는 $20.8\~21.2\;GHz$ 대역과 $30.6\~31.0\;GHz$ 대역에서 -35 dB 이하의 반사계수와 0.3 dB 이하의 축비를 가짐을 확인하였다. In this paper, we present methods for designing a square-waveguide iris polarizer operating at dual frequency bands. Methods are presented fur determining the number of ires, iris thickness, iris height and spacing between ires so that the input reflection is low and the axial-ratio bandwidth is optimized at two frequency bands. As an example of the application of the proposed method, a polarizer operating at 21 GHz and 31 GHz bands is designed, fabricated and tested. The fabricated polarizer shows a reflection coefficient less than -35 dB and an axial ratio less than 0.3 dB at $20.8\~21.2\;GHz$ and $30.6\~31.0\;GHz$.
반사판 표면성형기법을 적용한 통신방송위성 Ka대역 안테나의 설계
한재흥(Jae-Hung Han),윤소현(So-Hyeun Yun),박종흥(Jong-Heung Park),이성팔(Seong-Pal Lee) 한국항공우주학회 2004 韓國航空宇宙學會誌 Vol.32 No.4
본 논문에서는 국내 통신방송위성 탑재용 Ka대역 안테나의 전기적 설계에 관해 논하였다. 설계된 안테나는 오프셋 그레고리안 형태로 위성체의 지구 지향 패널에 설치된다. 안테나의 설계 제원은 통신방송위성 탑재체의 성능 분석을 통해 요구되는 EIRP, G/T 조건 등 에서 결정된다. 주반사판의 표면 성형 (surface shaping)을 통해 송수신 이득과 같은 안테나 설계 변수 간의 성능 trade-off를 수행하여, 주요 설계 요구 조건을 모두 만족하는 설계 결과를 도출하였다. 설계된 안테나는 송신 주파수 대역에서 EOC 이득 37.95 ㏈i, 부엽파 분리도 28.7 ㏈, 수신 주파수 대역에서 EOC 이득 37.49㏈i, 부엽파 분리도 31.1 ㏈의 특성을 갖는 것으로 나타났으며, 교차편파 분리도 항목도 모두 규격을 만족하는 양호한 결과를 얻었다. 제작된 기술인증모델의 전기적 성능 시험을 통해 설계 결과를 검증하였다. The electrical design of the Ka-band antenna for the domestic Communications and Broadcasting Satellite (CBS) is described. The antenna has the offset Gregorian structure and is installed on the Earth-facing panel of the satellite. The electrical performance specifications for the antenna were determined from the required EIRP and G/T through the payload level performance analysis. This paper utilized the reflector shaping technology for the trade-off among the major performance parameters, resulting in compliance of all the parameters. The designed antenna shows 37.95 ㏈i EOC (End of Coverage) gain and 28.7 ㏈ sidelobe isolation for transmit band, and 37.49 ㏈i EOC gain and 31.1 ㏈ sidelobe isolation for receive band. The electrical performances of the antenna have been verified via the electrical testing of a manufactured EQM (Engineering Qualification Model) antenna.
신동환(Dong-hwan Shin),윤소현(So-hyeun Yun),문성모(Seong-mo Moon),이홍열(Hong-yeol Lee),엄만석(Man-seok Eom),염인복(In-bok Yom) 한국통신학회 2012 韓國通信學會論文誌 Vol.37 No.11B
Ka 대역 위성통신 시스템에서 강우 감쇠 보상을 위해서는 위성 탑재체에서 강우 지역의 출력 전력을 높일 수 있는 시스템이 요구된다. Ka 대역 출력 전력 제어 기술은 위성 탑재체에서 하향 링크(19.8 ~ 22.2 ㎓)의 출력전력 조정을 가능하게 한다. 본 논문에서는 다중 빔 안테나와 다중 입출력 증폭기를 이용한 Ka 대역 위성 출력전력 제어 기술에 대하여 소개한다. 한반도 상에 8개의 빔을 형성하기 위해 배열 급전 소자와 반사판으로 구성된 다중 빔 안테나가 설계되었다. 빔 당 목표 EIRP는 59 ㏈W 이상이며, 강우 감쇠 보상을 위한 전력 제어 기능은 강우 지역에 비 강우 지역 대비 최대 6 ㏈의 EIRP 상승이 가능하도록 설계하였다. 다중 입출력 증폭기는 다중 빔안테나와 함께 구성될 때 위성 출력 전력 제어를 위해 효과적으로 사용될 수 있다. 4x4 다중 입출력 증폭기가 기술 검증을 위해 제작되었으며 Ka 대역 위성 송신 주파수 대역에서 24 ㏈ 이상의 격리도 성능을 나타낸다. For Ka-band satellite communication system, a new flexible payload technologies which can compensate rain attenuation have to be developed. The Ka-band satellite output power control technology enables to adjust downlink output power of satellite payload in Ka-band (19.8 ~ 22.2 ㎓). In this paper, we introduce multi-beam antenna with multi-port amplifiers for Ka-band flexible output power allocation system. We have designed multi-beam antenna with array-fed reflector to form 8 beams on the Korean Peninsula. The target EIRP per beam is more than 59 ㏈W. The system is designed to present 6 ㏈ boost beams for rainfall areas. Individual beams were optimized by the excited amplitude and phase of feed elements of the feed cluster. The multi-port amplifier(MPA) is one of effective approaches for flexible power allocation in combination with multi-beam antenna. In case of using MPA in multi-beam system, the inter-port isolation characteristic of MPA is important parameter to avoid interference among the output ports. In this paper, we propose a new MPA structure that consists of two 4x4 Buttler matrixes and phase/amplitude controllable power amplifier modules.