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위성 탑재용 다중빔 대형 반사판 안테나의 최적 설계
Optimum Design of Multi-beam Large Reflector Antenna for Satellite Payload 원문보기

통신위성우주산업연구회논문지 = The Journal of Korea Society of Communication and Sapce Technology, v.5 no.2, 2010년, pp.45 - 49  

윤소현 (한국전자통신연구원 무선RF탑재기술연구팀) ,  엄만석 (한국전자통신연구원 무선RF탑재기술연구팀) ,  염인복 (한국전자통신연구원 무선RF탑재기술연구팀)

초록
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본 논문은 보편적 통신방송 서비스를 고속의 데이터 처리 속도로 개인휴대단말에 제공하기 위한 고이득의 위성 탑재용 다중빔 대형 반사판 안테나의 설계에 관해 연구한 것이다. 대형 반사판 안테나는 급전부를 배열소자로 사용한 하이브리드 형태로 다중빔을 형성하도록 한다. 다중빔의 각각은 급전 배열소자의 일부군을 사용하여 형성되며, 배열소자군의 각 소자는 적절한 신호 크기와 위상을 갖도록 최적화되어야 한다. 최적화 과정은 GO (Geometrical Optics) 및 PO (Physical Optics) 해석을 통해 이루어졌다. 또한, 요구되는 EIRP (Effective Isotropically Radiated Power) 및 개별 소자의 전력 크기를 만족하도록 배열 소자의 개수도 최적화하였다. 한반도 지역에 서비스를 제공하기 위해 15개의 다중빔을 구성하고, 최적화 설계 과정을 통해 30m 급 반사판 안테나 구조와 25개 배열 소자로 구성되는 급전부를 설계하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper presents the study on multi-beam large aperture antenna systems for a satellite payload. Multi-beam large antenna provides the universal communication and broadcasting services to personal portable terminals. The hybrid antenna composed of a large reflector and a feed array forms multi-be...

주제어

#array fed   #cluster   #hybrid antenna   #large antenna   #multi-beam   #phased array  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 고이득의 광범위한 지역 스캔은 적절한 신호 크기와 위상을 갖는 위상 배열 소자군을 동시에 여기시킴으로써 구현될 수 있기 때문에, 배열 소자에 의해 급전되는 하이브리드 안테나 시스템이 다중빔 구현에 적절하다 [6]. 따라서 본 논문에서는 배열 급전 하이브리드 안테나에 대해 설명할 것이다.

가설 설정

  • 위상 배열 개구면이 그림 2의 점선으로 표시된 크로스오버 영역에 위치할 때 급전 시스템의 크기를 최소화할 수 있다. 급전의 위치는 다음 사항에 의해 선택된다; 1) 각 빔의 최대 이득, 2) 각 빔에 필요한 최적의 급전 소자 개수, 3) 개별 소자의 전력 한계, 4) 배열 시스템의 크기 최소화, 5) 각 빔을 위한 급전 소자 개수의 동일화. 이와 같이 결정되는 배열 소자의 개구면은 전력을 분산시킬 수 있는 장점이 있지만 급전 시스템이 커지는 단점이 있다.
  • 5 dBW 이상이다. 서비스 지역은 위성이 128˚E에 위치해 있다고 가정하고 얻어진 것이다. 세 개의 빔이 한 점에서 교차 하도록 빔의 직경은 0.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
다중빔을 위한 소자군 설계는 두 단계에 걸쳐 이루어지는데, 각 단계에서는 무엇을 사용하나? 다중빔을 위한 소자군 설계는 두 단계에 걸쳐 이루어진다. 첫 번째 단계에서는 GO 법을, 두 번째 단계에서는 PO (Physical Optics) 법을 사용한다. 급전 시스템의 크기와 위치는 앞 절에서 설명한 GO 법에 의한 광선 경로로부터 설계된다.
다중빔 대형 안테나 시스템은 어떤 형태로 구현될 수 있나? 또한, 주파수 재사용 인자를 극적으로 향상시키기 위해 다중빔 시스템이 적용되고 있다 [3], [4]. 다중빔 대형 안테나 시스템은 하이브리드 안테나 형태로 구현될 수 있다. 하이브리드 안테나 시스템은 빔 스캔과 빔 성형을 유연하게 조절할 수 있는 장점이 있다 [5].
하이브리드 안테나 시스템은 어떤 장점이 있는가? 다중빔 대형 안테나 시스템은 하이브리드 안테나 형태로 구현될 수 있다. 하이브리드 안테나 시스템은 빔 스캔과 빔 성형을 유연하게 조절할 수 있는 장점이 있다 [5]. 하이브리드 안테나는 단일소자로 급전되거나 배열 소자에 의해 급전된다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (9)

  1. Ken-ichi Haryu, Yasuhiko Yamasa, Teruki Okamoto, Yuichi Otsu and Kazuhiko Yoneyama, B.B.Mandelbrot, "Development of Antenna System for S-band Mobile Satellite Communications and Broadcasting", IEEE 46th Vehicular Technology, 1996. 

  2. P.J.B.Clarricoasts, H.Zhou, "Design and Performance of a Reconfigurable Mesh Reflector Antenna", IEE Proceedings-H, Vol. 138, No. 6, Dec., 1991. 

  3. Sohyeun Yun, Mansuk Uhm, Inbok Yom and Doseob Ahn, "A Study on the Analysis of the Mesh Reflector Antenna", Korea Information and Communications Society Winter Conference 2010. 

  4. Ken-ichi Haryu, Yasuhiko Yamasa, Teruki Okamoto, Yuichi Otsu and Kazuhiko Yoneyama, B. B. Mandelbrot, "Development of Antenna System for S-band Mobile Satellite Communications and Broadcasting", IEEE 46th Vehicular Technology, 1996. 

  5. Shunichiro Egami and Makoto Kawai, "An Adaptive Multiple Beam System Concept", IEEE Journal on Selected Areas in Communications, Vol. SAC-5, NO. 4, May, 1987. 

  6. Hiroki Shoki, Yasuo Suzuki, Kyoto Tokunaga and Hiroaki Tsunoda, "Weight Optimization Method for Array-Fed Reflector Antennas Used for Multibeam Satellite Communications", IEEE, 1997. 

  7. Robert J. Mailloux, Phased Array Antenna Handbook, 2nd Edition, Artech House, Boston.London, 2005. 

  8. A.V.Mrstik, R.G.Smith, "Scanning capabilities of large parabolic cylinder reflector with phased array feed", IEEE Trans. on AP, Vol. 29, No. 5, pp. 455-465, 1981. 

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  9. Sudhakar K. Rao, "Design and Analysis of Multiple-Beam Reflector Antennas", IEEE Antennas and Propagation Magazine, Vol. 41, No. 4, pp. 53-59, August, 1999. 

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