영상레이더 위성시스템 구조물의 RF 간섭특성 분석 및 검증
장재웅*, 김태윤**, 임성빈***
RF Interference Analysis and Verification in the Synthetic Aperture Radar Satellite System
Jae-Woong Jang*, Tae-Yoon Kim**, Seong-Bin Lim***
Abstract
Synthetic Aperture Radar(SAR) satellite system for broad-area imaging has RF systems including SAR radiating a high power, data link system transmitting the acquired image data from the SAR, TC&R(Telemetry, Command, and Ranging) to communicate with a ground segment to control a satellite. Each system transmits RF signal having various frequencies and radiates a high power, RS(Radiated Susceptibility) specification should be verified at an electronic unit mounted in satellite. RF interference can be happened because of non-linearity of a RF system. Therefore, we manufactured a structure model installed antennas which have a similar pattern with a real antenna, the effect by RF interference is analyzed and verified.
초 록
지구관측을 위한 영상레이더 위성시스템은 고전력의 고주파 신호를 방출하는 영상레이 더를 비롯하여, 획득한 영상 이미지 전송을 위한 데이터 링크 시스템, 위성 운용을 위해 지상과 통신하기 위한 원격측정명령계 시스템 등의 다양한 주파수를 가지는 RF 시스템을 탑재한다. 각각의 시스템은 다양한 주파수 성분을 가진 RF 신호를 송출할 뿐만 아니라 매 우 높은 RF 전력을 복사하므로 위성체에 장착된 전기전자부품에서의 복사 내성 규격을 초 과할 수 있다. 또한, RF를 송수신하는 여러 서브 시스템간 간섭 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 영상레이더 위성과 동일한 형상을 가진 시스템 구조모델을 제작하고 위성에 탑재 되는 RF시스템과 유사한 전기적인 특성을 가지는 안테나를 제작 및 설치하여 위성 운용 시 발생할 수 있는 RF 간섭에 의한 영향을 분석 및 검증하였다.
키워드 : 영상레이더(synthetic aperture radar), 복사(radiation), 전자파적합성(EMC), RF 간섭(RF interference), 복사성 내성(RS)
접수일(2008년12월16일), 수정일(1차 : 2009년 6월 5일, 2차 : 2009년 6월 17일, 게재 확정일 : 2009년 7월 1일)
* 우주환경시험팀/[email protected] ** 우주환경시험팀/[email protected]
*** 우주환경시험팀/[email protected]
1. 서 론
위성시스템은 비행 및 우주환경에서 RF/EMI, 정전기 방전 및 라이트닝 환경에 존재하게 된다.
이러한 환경에서 운용하는 위성 시스템의 설계는 주어진 운용 환경에서 안전성을 고려하여 다양한 측면의 전자파 양립성을 만족하는 설계가 이루어 져야 한다.[1-4] 특히, 영상레이더 위성시스템은 고전력의 전파를 방출하는 영상레이더를 비롯하 여, 획득된 영상 이미지 정보전송을 위한 데이터 링크 시스템, 위성 운용을 위해 지상과 통신하기 위한 원격측정명령계 서브시스템 등의 다양한 주 파수를 가지는 시스템을 탑재한다. 위성에 탑재 되는 다양한 RF 시스템은 전력증폭기 및 혼합기 등의 비선형성으로 인해 각각의 고유한 주파수뿐 만 아니라 기본 주파수의 하모닉을 발생시켜 다 른 RF 시스템의 수신단에 영향을 줄 수 있으며, 고출력 RF 신호를 복사함에 따라 위성체 전기전 자부품의 기능적 특성 열화를 일으킬 수 있다.
따라서, 고출력 RF에 의한 위성체 부품 및 버스 시스템에서의 복사성 내성 특성 및 링크상의 RF 서브시스템간 간섭 특성을 검증할 필요가 있 다.[5]
이를 위해 영상레이더 위성 형상을 모의한 시 스템 구조모델을 제작하였으며, 실제 위성에 장 착되는 RF 시스템의 안테나와 동일한 형상 및 특징을 가지는 안테나를 설계 및 제작하였다. 영 상레이더 안테나는 실제 안테나의 1/16 크기에 해당하는 타일(tile) 크기까지 제작하였으며, 데이 터링크 및 원격측정명령계 안테나는 실제와 유사 한 크기 및 형상의 동일한 편파특성 및 유사한 이득패턴을 가진 안테나를 제작하였다.
본 논문에서는 복사 내성 및 RF 간섭 특성을 분석하기 위해, 시스템 구조모델을 이용하여 영 상레이더 안테나와 동일한 플랫폼에 장착되는 근 접전자장비 설치 위치에서 RF 복사 안테나에 의 한 전기장세기를 측정하여 복사성 감응능력을 평 가하였으며, 위성시스템의 RF 시스템간 간섭 영 향을 측정 및 분석하였다.
2절에서는 각 RF 서브시스템을 구성하는 안테
나의 제작 및 측정결과에 대해 기술하였고, 3절 은 RF 간섭 측정구성 및 측정대상 항목별 측정 결과 및 분석에 대해 나타내었으며, 4절에서는 결론 및 향후 연구과제에 대해 기술하였다.
2. 안테나 제작
2.1 영상레이더 안테나
영상레이더는 짧고 강한 펄스 전파빔을 측정 대상 지역에 방출하여 반사파가 안테나로 돌아오 는 시간과 에너지를 측정하여 2차원 영상을 구성 하는 시스템이므로, 안테나의 직경을 크게 하여 빔폭이 좁고 이득이 높은 안테나를 이용하여 측 정해상도를 높여야 한다. 이러한 요구사항을 만 족하기 위해 배열 확장성이 유연하고 설계 및 제 작이 용이한 마이크로스트립 배열 안테나 형태로 제작하였다.
마이크로스트립 패치 안테나는 급전방식에 따 라 라인(Line) 급전, 프루브(Probe) 급전, 개구결 합(Aperture-coupled) 급전, 근접결합(Proximity- coupled) 급전으로 구분되는데, 영상레이더 안테 나의 경우 개구결합 급전 방식으로 구현되었다.
개구결합 급전은 전방 복사를 감소시키고, 방출 모듈과 급전 모듈이 분리되어 있기 때문에 급전 선 설계에 있어 높은 자유도를 가진다. 개구결합 마이크로스트립 안테나 구조는 그림1과 같 다.[6-7]
patch length(p_l)
patch width(p_w) slot length(s_l)
slot width(s_w)
feed length(f_l)
(a) 평면도
설계요소 설계목표사양 비고
주파수 대역 9.56~9.76 GHz 200MHz 이득 30 dBi 이상 빔 중심
빔폭 7 도 원역장 영역
안테나 형식 개구결합 마이크로스트립 패치 안테나
배열크기 48 × 8
Antenna substrate(εr1) Feed substrate(εr2) Feed
Patch GND
slot
(b) 단면도
그림1. 개구결합 마이크로스트립 안테나 구조
2.1.1 안테나 제작
실제 안테나와 동일한 크기와 규격의 안테나 를 설계하여 간섭 특성을 검증하는 것이 바람직 하나 설계 및 제작상의 물리적인 한계점을 고려 하여 실제 안테나와 패턴상의 허용할만한 유사점 을 가져서 측정 시 결과의 신뢰성을 담보할 수 있는 수준의 안테나를 제작하였다. 실제 안테나 배열 및 크기의 1/16에 해당하는 타일(tile)레벨 의 안테나를 제작하여 패턴을 측정하였다. 타일 레벨 크기의 안테나에 특성은 표1과 같다.
표 1. 시험용 타일배열 안테나 특성
본 배열 안테나는 약 10도의 빔폭과 15dBi 이 상의 이득을 가지는 6×2 서브배열 안테나를 기 본 배열 요소로 하여,[8] 이를 가로방향으로 8 모 듈, 세로방향으로 4 모듈을 확장하고 전력분배기 를 통해 각각의 서브배열 안테나로 급전하였다.
배열이 확장됨에 따라 빔폭은 좁아지고, 이득은 증가하였다. 단일 패치, 6×2 배열, 타일 수준의 배열 안테나에 대한 실제 제작형상을 그림 2에 나타내었다.
(a) 단일 및 6×2 배열 안테나
(b) 타일레벨 배열 안테나 그림2. 제작된 마이크로스트립 배열 안테나
2.1.2 안테나 특성
안테나 복사특성은 이득 값을 알고 있는 기준 안테나 이득에 대한 상대이득 값을 통해 안테나 의 절대이득 및 패턴을 측정하는 이득전달 (gain-transfer) 방법을 통하여 전자파 무반향실의 원역장(far-field) 레인지에서 측정하였다.
안테나의 고유한 전파특성을 분석하는데 있어 서는 실제 안테나의 전파가 지상에 이르는 영역 에 대한 이득인 원역장 패턴을 측정하는 것이 의 미가 있으나, 영상레이더 안테나에 의한 위성 구 조체에서 복사내성 특성을 분석하기 위해서는 근 역장 패턴에 대한 정보가 요구된다. 그 이유는 제작된 배열 안테나 크기(aperture)가 일반적인
마이크로스트립 배열 안테나에 비해 배열 수 및 물리적인 크기보다 매우 커서 위성체의 전자부품 에 영향을 미치는 영역이 근역장(near-field)에 해 당하는 이득패턴을 가지기 때문이다. 안테나 개 구면 직경 및 안테나 중심주파수에서의 파장에 따른 원역장 거리는 수식 (1)을 이용하여 계산할 수 있다.
(1)
위의 수식에서, D는 안테나 개구면 직경 (aperture diameter), λ는 파장을 각각 의미한다.
안테나 개구면 직경이 클수록, 파장이 작아질 수록 원역장 패턴을 가지는 거리가 길어진다. 타 일배열의 경우 식 (1)에 따라 계산된 원역장 영 역 거리는 약 74미터 이상이다. 즉, 영상레이더 위성 구조물의 크기는 수 미터 정도로 RF 에너 지 복사에 따른 영향은 근역장에서의 패턴에 의 해 결정된다. 6×2 서브배열 안테나에 대한 원역 장 패턴 및 48×8 타일레벨 안테나의 1미터 거리 에서 근역장 패턴 측정결과를 그림 3의 (a)와 (b) 에 각각 나타내었다.
(a) 원역장 측정결과(6×2 배열 안테나)
(b) 근역장 측정결과(@1m거리, 타일레벨 안테나) 그림3. 배열 안테나 패턴 측정결과
2.2 데이터링크 안테나 2.2.1 안테나 제작
영상레이더 데이터링크 시스템은 영상레이더 에서 획득된 이미지 데이터를 지상으로 송신하는 역할을 수행한다. 데이터링크용 안테나는 위성에 부착된 형상에 따라 0도가 아닌 ±60도에서 높은 이득을 가지도록 설계되어야 한다. 데이터링크 안테나는 스칼라 혼(scalar horn) 안테나로 구현 되었고 안테나의 끝 부분이 안테나 사이드로브 특성 개선을 위해 사용되는 서레이션(serration) 이 부착된 형태로 되어 있다. 혼안테나는 파형 (corrugated)된 부분의 크기, 깊이, 수 등에 따라 다양한 안테나 패턴을 가진다. 가능한 실제 위성 에 적용된 안테나와 유사한 형태의 스칼라 혼 안 테나를 설계하여 모의 실험한 결과 0도 근처에서 가장 높은 이득을 나타내었고, 원하는 옵셋각 (±60도)에서 가장 높은 이득을 형성하지 않았다.
파형의 크기 및 깊이의 조정, 파형의 수 조정, 파 형에 유전체 삽입 등 다양한 모의실험을 수행한 결과 파형된 부분에 유전체를 삽입하여 실제 데 이터링크 안테나와 비교적 유사한 빔패턴을 가지 는 안테나 설계가 가능하였다. 제작된 데이터링 크 안테나를 그림 4에 나타내었다. 일반적인 파 형 혼안테나와는 달리 평면상에서 파형된 안테나 에 유전체가 삽입된 구조를 가진다.
그림4. 제작된 데이터링크 안테나
2.2.2 안테나 특성
데이터링크용 안테나는 X대역에서 동작하고, 우원형편파(RHCP)를 가지며, ±60도의 옵셋각에 서 수 dB 수준의 이득을 갖는다. 측정은 근역장 스캐너를 이용하여 안테나 이득패턴을 측정하였 으며, 측정결과를 그림 5에 나타내었다. 측정결과 를 보면 안테나의 최대 이득을 가지는 값이 0도 가 아닌 약 55~60도 사이에서 수 dB의 이득을 가짐을 확인할 수 있다.
그림5. 데이터링크용 안테나 측정결과
2.3 원격측정명령계 안테나
영상레이더 위성의 원격측정명령 서브시스템 은 위성 제어를 위해 지상으로부터 명령 전송을 위한 상향링크와 위성체에서 위성의 상태 데이터
를 전송하기 위한 하향링크를 포함한다.
이는 데이터링크 시스템에 비해 상대적으로 낮은 전송속도를 가지지만 위성체의 자세와 관계 없이 신뢰성 있는 통신링크를 구성해야 하므로, 안테나 이득의 절대값은 낮아도 전방향성의 이득 패턴을 가지는 안테나가 적용되어야 한다. 합성 된 안테나 이득의 최적화를 위해 네이더 방향으 로는 우원형편파(RHCP) 안테나, 제니스 방향으 로는 좌원형편파(LHCP) 안테나가 적용된다.
2.3.1 안테나 제작
본 시험에서는 무게가 가볍고 원형편파가 생 성되며 광대역 특성 및 전방향성의 이득 패턴을 가지는 코니컬 스파이럴(conical spiral) 안테나가 적용되었다. 빔패턴 특성은 S-band에서 동작하고 약 ±70도 근방에서의 0dBi 이상의 안테나 이득 을 가져야 한다. 안테나 제작 형상은 그림 6과 같다. 아래의 그림은 설계 초기 단계의 안테나를 나타낸 것이며, 최종적으로는 스파이럴 패턴의 고정을 위해 설계된 형상의 음각패턴을 가지는 유전체 위에 스파이럴이 고정되며 안테나의 형상 보호를 위한 레이돔(radome)이 장착된다.
그림6. 제작된 원격측정명령계 안테나
2.3.2 안테나 특성
원격측정명령계용 안테나의 패턴 측정결과를
그림7에 나타내었다. 측정결과를 보면, 빔 중심에 서 수 dB 이상, 약 ±70도 근처의 옵셋각에서도 0dBi 이상의 안테나 이득을 가짐을 확인할 수 있 다. 이는 원격측정명령계에 적용되는 안테나 이 득 및 빔폭을 만족하는 수준이다.
그림7. 원격측정명령계용 안테나 측정결과(2.1G)
3. RF 간섭 분석 및 측정
위성시스템과 같이 큰 규모를 가지는 구조물 에서 장착된 안테나에 의한 RF 간섭 및 복사 특 성에 대한 이론적 분석은 Finite-Difference Time-Domain(FDTD), Uniform Theory of Diffraction(UTD) 등의 해석방법을 통해 가능하 지만 복잡한 위성형상에 대한 적용이 매우 어렵 거나 해석시간이 오래 걸리는 등의 제한점이 많 고, 해석결과의 검증이 어렵다.[9] 이에 대한 검 증을 위해 가장 좋은 방법은 실제 위성을 대상으 로 다양한 상황에서 시험을 수행하는 것이다. 실 제 위성을 대상으로 전자기 복사 및 RF 간섭 시 험을 수행하는 것은 많은 제한조건을 가진다. 위 성 비행모델은 매우 민감한 여러 전자부품을 포 함하고 있으므로 기구적으로 문제가 생기지 않도
록 매우 조심스럽게 다루어져야 하며, 외부에서 여러 RF 서브시스템에 대한 전기적인 제어를 실 시할 때도 제한적인 범위에서 수행될 수밖에 없 다. 영상레이더에 의한 RF 고전력 방출에 의한 흡수체 손상을 방지하기 위해 고전력에 강인한 특수한 흡수체를 전파무향실에 설치하여 최대 복 사가 가능하도록 준비하여야 하며 영상레이더 안 테나에서 발생하는 열을 감소시키기 위한 안테나 공조시설도 필요하다. 비행모델을 전자파무향실 로의 이동을 위한 특수한 기계장치가 필요할 수 있으며 이러한 기계장치에 의해 안테나 전개 제 한 및 안테나 복사에 기구물 간섭을 받는 등의 기구상 제한점이 발생할 수 있다.
가능한 시험 수행상 제한을 받지 않으면서도 필요한 시험을 수행할 수 있도록 실제 위성과 동 일한 수준의 크기 및 형상을 가지는 위성 전자파 모델에 실제 안테나와 유사한 성능을 가지는 안테 나를 설치하여 위성구조모델에서 RF 복사특성 시 험을 실시하였다. 본 시험의 위성구조물이나 안테 나 등이 실제 안테나와 완벽히 동일하게 제작된 것은 아니고 위성 전기장치 지상시험 지원장비 (EGSE) 등을 포함한 위성 기능 확인 시험이 아니 므로 본 시험에서 얻어진 경험을 바탕으로 비행모 델에 대한 RF 양립성 시험을 수행할 필요가 있다.
3.1 측정형상
영상레이더 위성구조물에 타일 레벨의 영상레 이더 안테나, 2개의 데이터링크 안테나 및 2개의 원격측정명령계 안테나를 설치하고, 영상레이더 위성형상을 회전이 가능한 구동기 위에 설치하여 기구적으로 고정하는 역할과 동시에 안테나 패턴 측정이 가능하도록 하였다. 시험 목적에 따라 위 성 전자부품에서의 전기장 특성시험, RF 간섭 시 험 등의 다양한 상황에서 시험을 실시하였다. 영 상레이더 시스템의 RF 간섭 측정을 위한 형상은 그림8과 같다.
그림8. 영상레이더 시스템 RF 간섭 측정형상
3.2 전기장 영향성 검증
위성체의 RF 시스템에서 방출되는 고출력 RF 신호는 강한 전기장을 발생시키며, 위성의 전자 부품이 일정레벨 이상의 전기장에 노출되었을 때 성능이 열화될 수 있으며 심한 경우 그 기능을 잃을 수도 있다. 영상레이더 위성의 경우 영상레 이더에서 발생하는 RF 방출전력이 매우 높기 때 문에 이에 대한 특별한 고려해야하고, 고전력 RF 에 의한 위성체 부품에서의 복사성 내성 특성을 검증할 필요가 있다. 영상레이더 위성의 근접전 자장비는 RF 복사 안테나와 동일한 플랫폼에 설 치되어 버스나 탑재체 패널 등에 의한 전기장 차 폐가 불가하므로 안테나 복사에 의한 영향을 평 가해야 한다. 버스시스템의 경우에도 위성 구조 물의 크기가 다양한 열린 공간이 존재하나 가장 큰 RF 전력을 복사하는 영상레이더 안테나와의 물리적인 거리가 상대적으로 멀고 그 영역이 사 이드로브 및 백로브에 위치하고 있고 패널에 의 해 일정한 차폐를 가져서 그 영향이 상대적으로 작을 것이므로 근접전자장비 위치에서의 전기장 에 의한 영향에 한정하여 시험을 수행하였다. 위 성구조물에서 방출되는 RF 신호에 의한 전기장 의 크기는 수식 (2)에 따라 계산된다.
log
(2)
여기에서,
E : 전기장 세기 Pt : 송신전력
Gt(θ) : 피 복사원 방향으로 안테나 이득 D : 복사원과 피 복사원과의 거리 Zo : 특성 임피던스(377 옴)
위의 수식에 따라 RF 복사전력에 의한 전기장 세기는 고출력증폭기 출력에서 복사전력의 크기, 안테나와 대상 구조물간의 거리 및 옵셋각에서의 안테나 이득에 의해 영향을 받는다. 고출력증폭 기 출력이 클수록, 피 복사대상과의 거리가 가까 울수록, 오프셋 각에서 안테나 이득이 클수록 피 복사대상에서의 전기장 세기가 커진다.
전기장세기 측정구성은 그림9와 같다. 전기장 측정과 관련하여 관심영역에 전기장 측정 프루브 를 설치하였고 외부에서 측정 전기장을 모니터링 할 수 있도록 구성하였으며, 신호발생기와 고출 력 증폭기를 안테나 입력에 연결하여 RF 에너지 를 복사할 수 있도록 하였다. 전기장세기 측정은 상대적으로 RF 복사 출력세기가 큰 데이터링크 안테나 및 영상레이더의 방출조건에 한정하여 실 시하였다. 데이터링크 안테나의 입력레벨에 따른 피복사체에서의 측정된 전기장레벨은 그림10(a) 과 같다. 측정결과를 보면 18dBW의 전력증폭기 출력이 데이터링크 안테나를 통해 복사된 에너지 가 근접전자장비 설치 위치에서 전기장 세기가 약 8.14 V/m로 측정되었다. 식(2)에 따라 예상되 는 전기장 세기와 측정결과간의 비교를 표 2에 나타내었다. 근접전자장비 옵셋에서의 안테나이 득이 약 -15dBi 이고, 데이터링크 안테나와 근접 전자장비간 거리가 약 1m 이므로 수식에 따라 예상되는 전기장 세기는 7.74V/m로서 측정된 결 과와 거의 유사한 값을 가짐을 확인할 수 있었 다.
영상레이더 안테나에 의한 측정결과는 그림 10(b)와 같다. 다만 영상레이더 안테나의 경우 전 력분배기를 통해 각 서브 배열 안테나로 전원이 공급되는데, 전력분배기의 최대 입력전력 제한으 로 비교적 낮은 출력레벨(약 0dBW)에서의 측정 으로 한정하였다. 근접전자장비에서 예상되는 전
Pt
[dBW] Gt(θ) [dBi] D
[m] 예상 전기장
[V/m] 측정 전기장 [V/m]
18.00 -15 1 7.74 8.14
방향 Pt Gt(θ) D 예상 전기장
[dBW]1) [dBi] [m] [V/m]
-90 32.5 0 0.8 290.43
+90 5 0.8 516.16
기장 세기를 표 3에 나타내었다. 분석결과 근접 전자장비에서 예상되는 전기장 세기는 지상방향 (-90도)으로 약 290V/m, 지면방향(+90)으로 약 516.16V/m로 예상되었다. 각 방향별로 전기장의 세기가 다르게 나타나는 이유는 +90 방향이 지 면 방향으로 지면에 의한 반사에 의해 안테나 이 득이 높게 나타나는 영향 때문인 것으로 판단된 다. 실제 구성에서 입사하는 전기장 레벨은 예측 값에 비하여 작을 것으로 예상되며, 이는 실험을 위하여 CW 신호를 사용하여 분석된 결과로서 일정한 듀티 사이클(duty cycle)을 가지는 변조신 호가 안테나로 입력되는 경우에는 측정 전기장 레벨(290V/m)은 근접전자장비의 복사성 감응레 벨 이하로 감소될 것으로 판단된다.
그림9. 전기장세기 측정 구성 표 2. 데이터링크 안테나에 의한 전기장
표 3. 영상레이더 안테나에 의한 전기장
1) 실제조건을 가정한 입력 전력레벨
(a) 데이터링크용 안테나에 의한 세기
(b) 영상레이더용 안테나에 의한 세기 그림10. 안테나 복사에 의한 전기장 세기
3.3 RF 간섭특성 검증
각 RF 서브시스템이 운용할 때, 여러 대역의 다른 주파수를 가지는 신호가 위성체 주변에 발 생할 것이다. 각 시스템이 선형적이라고 가정하 면 각각의 주파수 대역은 각자의 영역을 점유하 는 독립된 RF 신호로 생각할 수 있으나 실제로 는 일정한 비선형성을 가진 시스템이므로 수신대 역에 신호가 유입될 가능성이 있다. 수신기 입장
으로는 지상에서 수백 km가 전송되어져 온 미약 한 신호가 복조되어야할 대상이므로 아주 작은 신호라도 간섭으로 작용할 수 있다. 영상레이더 및 데이터링크 안테나에서 발생하는 RF 복사가 원격측정명령계 수신부에서 발생할 수 있는 RF 간섭을 측정하였다. 시험구성은 그림11과 같으며, 전기장 측정구성에서 전기장 프루브와 전기장 모 니터링 유닛 대신 수신대역에서의 간섭신호 측정 을 위해 원격측정명령계 안테나 포트에 스펙트럼 분석기를 연결하였다. 데이터링크 및 영상레이더 안테나의 RF 복사에너지에 의한 원격측정명령계 수신부에서 RF 간섭 측정결과는 표4와 같다. 시 험은 피 간섭대상의 주파수인 S-band와 간섭원 의 주파수인 X-band로 나누어 실시하였다. 특히, 수신대역에서는 분해능을 최소 수준인 1Hz까지 낮추어서 미약한 잡음의 발생 여부를 확인하였 다. 시험결과 데이터링크 및 영상레이더용 안테 나의 최대 출력레벨에서도 수신대역에서는 어떠 한 RF 간섭도 발생하지 않음을 확인할 수 있었 다. 다만, 간섭원의 송신대역에서는 산란파가 발 생하였고 잡음레벨도 약 10dB~15dB 정도 상승하 였으나 정보 수신대역이 아니므로 영향은 없을 것으로 예상된다.
그림11. RF간섭 측정 구성
표 4. RF 간섭 측정결과 간섭원 주파수 대역
RF출력 (dBW)
간섭신호 (dBm)
잡음레벨 (dBm/Hz) 데이터링크
S-band 18 x -150 X-band 18 -23.33 10~15dB 증가 영상 레
이더
S-band -2 x -150 X-band -2 -25.33 15dB 증가
4. 결 론
본 논문에서는 영상레이더 위성과 구조적으로 유사한 시스템 구조모델을 제작하였고, 영상레이 더 위성에 장착되는 안테나와 전기적, 기계적으 로 유사한 성능과 형상을 가지는 안테나를 설계 하였다. 설계한 안테나를 시스템 구조모델에 장 착하여 영상레이더 위성의 RF 서브시스템 상호 간의 RF 간섭 및 RF 복사에 의한 위성체의 전기 장 영향에 대한 평가를 수행하였다.
전기장 영향에 가장 취약할 것으로 예상되는 근접전자장비에서의 전기장 측정결과 데이터링크 시스템에 의한 영향은 없을 것으로 예상되었으 며, 측정결과를 바탕으로 영상레이더에 의한 영 향을 추정하였을 때 근접전자장비에서의 전기장 세기가 전기장 감응 규격보다 높지만 실제 데이 터가 듀티사이클을 가지는 변조효과에 의한 영향 을 고려하면 규격 이하의 측정값을 가질 것으로 판단된다. 또한, RF 시스템 상호간 간섭 측정에 서는 원격측정명령계 수신단에서 관심대역 내에 간섭신호나 잡음레벨 측면의 영향이 없을 것으로 판단된다.
여기에서는 RF 간섭 및 복사와 관련한 기본적 인 시험을 진행하였으나, 추가적으로 위성구조물 에 의한 산란 및 회절을 고려한 안테나 패턴의 측정 및 원격측정명령계 안테나에 대한 합성 안 테나 패턴 측정 등에 대한 시험이 필요할 것으로 판단된다. 본 시험은 자체적인 시험결과로서 영 상레이더 위성에서 발생할 수 있는 RF 간섭에 대한 양립성을 검증하였으며, 나아가 비행모델에 대한 RF 양립성 시험에 대비한 예비검증시험으 로서의 의미를 가지고 있는 것으로 판단된다.
참 고 문 헌
1. 임성빈, 홍상표, 김태윤, 장재웅, 최석원,
“우주 플라즈마 환경에서 저궤도 위성 시스템 설계에 관한 고찰”, 항공우주기술지, 제7권, 제2호, pp.67~75, 2008
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3. 김태윤, 임성빈, 최석원, “전도성 EMC 설계 및 검증기술”, 항공우주기술지, 제5권, 제2호, pp.67~76, 2006
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