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S 대역 신호에 의한 위성항법수신기의 RF 신호간섭
Radio Frequency Interference on the GNSS Receiver due to S-band Signals 원문보기

한국항공우주학회지 = Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences, v.47 no.5, 2019년, pp.388 - 396  

권병문 (KSLV-II R&D Head Office, Korea Aerospace Research Institute) ,  신용설 (KSLV-II R&D Head Office, Korea Aerospace Research Institute) ,  마근수 (KSLV-II R&D Head Office, Korea Aerospace Research Institute) ,  주정갑 (Alternative Navigation Division, Navcours Co., Ltd.) ,  지기만 (KSLV-II R&D Head Office, Korea Aerospace Research Institute)

초록
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본 논문은 시험발사체에 탑재된 송신기에서 송신되는 S 대역 신호에 의해 위성항법수신기에서 나타난 RF 신호간섭을 설명하고, 그 원인을 분석한다. 능동형 위성항법안테나의 LNA는 항법위성 신호와 비교하여 상대적으로 신호세기가 매우 높은 S 대역 신호에 의해 포화되었으며, 2개의 S 대역 신호가 위성항법안테나에 수신될 때마다 GNSS 대역에 해당하는 상호변조신호가 LNA에서 발생하였다. 이러한 현상으로 인해 위성항법수신기에서 계산된 항법위성신호의 C/N0가 크게 감쇄하였다. S 대역 신호에 의한 RF 신호간섭을 차단하기 위하여 위성항법안테나 LNA의 설계변경을 수행하였고, 설계변경 전 후의 LNA에 대해 수행한 비교시험을 통하여 설계변경된 LNA에서 S 대역 신호에 의한 RF 신호감쇄 현상이 억제될 수 있음을 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper describes the RF(Radio Frequency) interference on the GNSS receiver due to the S-band signals transmitted from the transmitters in the Test Launch Vehicle, and analyzes the cause of the RF interference. Due to the S-band signals that have relatively high power levels compared with GNSS si...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 운용대역 이외의 신호에 의한 포화시점은 운용대역 신호만을 통과시키기 위한 대역통과필터가 LNA에 함께 설계되어 있기 때문에 네트워크분석기를 이용하여 측정할 수 없다. 따라서 본 논문에서 수행된 시험에서는 운용대역 이외의 신호에 의해 LNA가 포화되는 시점을 LNA의 소모전류가 증가하는 시점으로 설정하였다. 이 경우에 S 대역 신호에 의한 기존 LNA의 포화시점은 Table 3에 주어진 바와 같이 -13 dBm의 신호가 입력되는 때로 나타났다.
  • GNSS 대역외 신호는 LNA가 설계된 통과 대역 신호가 아니므로 대역외 신호에 의한 LNA의 포화시점은 정확히 측정할 수 없다. 따라서 본 논문에서는 GNSS 대역외 신호에 의한 포화 시점을 LNA의 소모전류가 단조 증가하는 시점으로 추정하였다. 신호발생기를 통해 생성된 신호원은 시험발사체에서 사용하는 UHF 대역 신호(U1)와 2개의 S 대역 신호(S1, S2) 및 이동통신에 사용되는 주파수 신호이다.
  • 본 논문에서는 시험발사체에 탑재된 송신기에서 송신되는 S 대역 신호에 의해 위성항법수신기에서 나타난 RF 신호간섭을 설명하고, 그 원인을 분석한다. 또한 S 대역 신호에 의한 RF 신호간섭을 차단하기 위하여 위성항법안테나 LNA의 설계변경을 수행하고, 설계변경 전 본 논문에서는 시험발사체에 탑재된 송신기에서 송신되는 S 대역 신호에 의해 위성항법수신기에서 나타난 RF 신호간섭의 원인을 분석하고, RF 신호간섭을 억제하기 위하여 위성항법안테나 LNA의 전단증폭기 앞에 저역통과필터를 추가하는 설계변경을 수행하였다. 또한 설계변경 전

    가설 설정

    • 1) Input power level to the LNA is tested up to 12.22 dBm.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
위성항법안테나의 역할은 무엇인가? 위성항법안테나는 항법위성에서 지상으로 수신되는 미약신호를 수신한 후 동축케이블을 통하여 위성 항법수신기에 전달한다[18,19]. 동축케이블의 길이가 길거나, 위성항법수신기의 감도가 낮은 경우에는 위성항법안테나에서 수신된 항법위성신호를 최대한 증폭하기 위하여 LNA가 포함된 능동형 안테나를 주로 사용한다[18,19].
우주발사체의 위성 항법 안테나를 설치할 수 있는 위치가 매우 제한적인 이유는 무엇인가? 발사체의 실시간 항법정보 획득과 시각동기신호 제공을 목적으로 한국형발사체에 탑재되는 위성항법수신기는 나로호에 탑재된 GPS 수신기와 유사하게 전체 비행 구간에서 가시성을 확보하기 위하여 기체의 외피에 설치된 3개의 위성항법안테나를 이용해 항법 위성신호를 수신한다[1,2]. 둥근 원통형 모양을 갖는 우주발사체는 거대한 기체임에도 시간에 따라 단 분리나 페어링 분리가 수행되어야 하므로 실제로 위성 항법안테나를 설치할 수 있는 위치가 매우 제한된다[1-3]. 또한 위성항법안테나가 설치되는 위치에는 L 대역 신호를 수신하는 위성항법안테나뿐만 아니라 발사체의 원격측정데이터와 영상데이터를 송신하기 위한 S 대역 안테나, 지상레이더 추적을 위한 C 대역 안테나 및 지상으로부터 비행종단명령을 수신하기 위한 UHF 안테나 등이 함께 설치되어야 한다[4].
우주발사체의 위성항법안테나가 설치된 위치에는 무엇이 함께 설치되어야 하는가? 둥근 원통형 모양을 갖는 우주발사체는 거대한 기체임에도 시간에 따라 단 분리나 페어링 분리가 수행되어야 하므로 실제로 위성 항법안테나를 설치할 수 있는 위치가 매우 제한된다[1-3]. 또한 위성항법안테나가 설치되는 위치에는 L 대역 신호를 수신하는 위성항법안테나뿐만 아니라 발사체의 원격측정데이터와 영상데이터를 송신하기 위한 S 대역 안테나, 지상레이더 추적을 위한 C 대역 안테나 및 지상으로부터 비행종단명령을 수신하기 위한 UHF 안테나 등이 함께 설치되어야 한다[4]. 우주 발사체에서 위성항법안테나의 설치위치와 조건 및 운용환경 등에 대해서는 참고문헌 [5]에 주어져 있다.
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참고문헌 (20)

  1. Kwon, B. M., Moon, J. H., Shin, Y. S., Choi, H. D., and Cho, G. R., "Development of a GPS receiver system for satellite launch vehicles," Journal of the Korean Society for Aeronautical and Space Sciences, Vol. 36, No. 9, 2008, pp.929-937. 

  2. Kwon, B. M., Moon, J. H., Shin, Y. S, and Choi, H. D., "A conceptual design of the next generation GNSS receiver for satellite launch vehicles," The 11th Space Launch Vehicle Technology Symposium, 2010. 

  3. Leung, J., Schipper, G., Tseng, G. T., and Wildhagen, P., "GPS applications to launch vehicles," Proceedings of 51st ION Annual Meeting, Jun. 1995, pp. 293-302. 

  4. Shin, Y. S., Kwon, B. M., and Ma, K. S., "The design of the GNSS antenna preventing LNA saturation by S band signal," 2018 KSAS Fall Conference, 2018. 

  5. Shin, Y. S., Kwon, B. M., Moon, J. H., and Choi, H. D., "GNSS antennas for space launch vehicles," 2012 KGS Conference, 2012. 

  6. Landry, R. J., and Renard, A., "Analysis of potential interference sources and assessment of present solutions for GPS/GNSS receivers," 4th Saint-Petersburg on INS, 1997. 

  7. Lomer, M., Fulga, S., and Gammel, P., "GNSS on the go: Sensitivity and performance in receiver design," Inside GNSS, Spring 2008, 46-51. 

  8. Wildemeersch, M., and Fortuny-Guasch, J., "Radio frequency interference impact assessment on Global Navigation Satellites Systems," Institute for the Protection and Security of the Citizen, 2010. 

  9. Law, E. Kingery, R., and Cramer, D., "Investigation of telemetry and GPS compatibility," International Telemetering Conference, 2017. 

  10. Kwon, B. M., Shin, Y. S., and Ma, K. S., "Signal interference of a GNSS receiver for the test launch vehicle," 2017 IPNT Conference, 2017. 

  11. Kwon, B. M., Moon, J. H., Shin, Y. S., Choi, H. D., and Cho, G. R., "Operation of the GPS receiver system for KSLV-I on the launch site at Naro Space Center," Journal of the Korean Society for Aeronautical and Space Sciences, Vol. 38, No. 7, 2011, pp.737-745. 

  12. Kwon, B. M., Moon, J. H., Shin, Y. S., and Choi, H. D., "GPS interference on launch pad at Naro Space Center," The 12th Space Launch Vehicle Technology Symposium, 2013, pp. 45-50. 

  13. Kwon, B. M., Moon, J. H., Shin, Y. S., and Choi, H. D., "A solution for the GPS interference on launch pad of KSLV-I using a filter," 2013 KGS Conference, 2013. 

  14. Kwon, B. M., Shin, Y. S., Moon, J. H., and Min, B. J., "Specifications of the LNA filter in a GNSS antenna for KSLV-II," The 14th Space Launch Vehicle Technology Symposium, 2015. 

  15. "Recommendation ITU-R SM.2021: Production and mitigation of intermodulation products in the transmitter," Radiocommunication Sector of International Telecommunication Union, 2000. 

  16. "Recommendation ITU-R SM.1446: Definition and measurement of intermodulation products in transmitter using frequency, phase, or complex modulation techniques," Radiocommunication Sector of International Telecommunication Union, 2011. 

  17. Rhodes, C., "Intermodulation effects: Another perspective on LightSquared interference to GPS," Inside GNSS, Jul./Aug. 2011, pp.20-24. 

  18. Orban, D., and Eyerman, T., "GPS antenna LNA", www.vicmyers.com/wp-content/uploads/orbangps.pdf (2019/03/20) 

  19. Langley, R. B., "Innovation: A primer on GPS antennas," GPS World, Jul. 1998, pp.50-54. 

  20. "LFCN-1500: Ceramic low pass filter," Mini-Circuits, Rev. H. 

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