Ka 대역 위성 출력 전력 제어 기술 연구

Abstract

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 GHz)의 출력 전력 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 dBW 이상이며, 강우 감쇠 보상을 위한 전력 제어 기능은 강우 지역에 비 강우 지역 대비 최대 6 dB의 EIRP 상승이 가능하도록 설계하였다. 다중 입출력 증폭기는 다중 빔 안테나와 함께 구성될 때 위성 출력 전력 제어를 위해 효과적으로 사용될 수 있다. <TEX>$4{\times}4$</TEX> 다중 입출력 증폭기가 기술 검증을 위해 제작되었으며 Ka 대역 위성 송신 주파수 대역에서 24 dB 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 GHz). 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 dBW. The system is designed to present 6 dB 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 <TEX>$4{\times}4$</TEX> Buttler matrixes and phase/amplitude controllable power amplifier modules.