위성통신의 종류와 위성통신에 사용되는 지구국 안테나 3종류를 설명하시오

1. 위성통신의 종류

2. 지구국 안테나

 2.1 Parabola Antenna

     가. 구조

     나. 원리

     다. 특징

 2.2 Cassegrain Antenna

     가. 원리

     나. 구조

     다. 특징    

 2.3 Horn Reflector Antenna

     가. 원리

     나. 구조

     다. 특징

 

 

1. 위성통신의 종류

  - 용도별: 통신위성, 방송위성, 기상위성, 자원탐사위성, 군사위성 등

  - 고도별: 저궤도 위성, 중궤도 위성, 고궤도 위성

  - 궤도별: 극궤도 위성(북극과 남극을 잇는 궤도), 정지궤도 위성(지구의 자전 주기와 동일한 공전주기), 타원궤도 위성(계란모양의 타원궤도, 지구로부터의 고도가 일정하지 않아서 고도가 높은 지점과 낮은 지점이 생김)

  - 사용주파수 대역

주파수 대역(Up/Down)	용도	대역폭	비고
1.6/1.5GHz	해상이동통신	-	INMARSAT
6/4GHz	국제통신용	500MHz	INTELSAT
14/12GHz	국내통신, 직접방송	1000MHz	무궁화위성
30/20GHz	국내통신, 직접방송	3500MHz	무궁화위성

 

http://stbiho.daegu.ac.kr/~reforest/s4-3.htm

2. 지구국 안테나

  - 지국국 안테나로는 파라볼라 안테나, 카세그레인 안테나, 혼리플렉터 안테나 등이 주로 쓰임

  - 그 중에 가장 많이 사용되는 지구국 안테나는 카세그레인 안테나임

 2.1. 파라볼라 안테나

     가. 구조

        - 포물면형 반사경과 그 초점에 있는 안테나소자로 이루어짐

     나. 원리

        - 포물면형 반사경의 초점에 설치된 1차 복사기에서 나온 전파가 포물면경에서 반사되면 평면파가 되어 예민한 지향성을 얻을 수 있도록 구성

        - 파라볼라의 초점에 1차 복사기로서 전자나팔, 반파장 다이폴 등을 설치하여 여진함

        - FA=FB+BB'=FC+CC' 관계가 성립하므로 평면파가 방사됨

      다. 특징

         - 구조가 간단하고 소형임

         - 지향성이 예민하고 이득이 큼

         - 부엽이 많음

         - 광대역의 임피던스 정합이 어렵고 대역폭이 좁음

         - 반사파로 인한 임피던스 부정합, 급전선에 의한 손실, 대지반사파의 인입현상 발생--->Cassegrain 안테나로 연결

   - feed 방식에 따라 center feed 방식과 offset feed 방식이 있음 

  2.2 카세그레인 안테나

     가. 원리

        - 파라볼라 안테나의 단점인 임피던스 부정합, 급전선에 의한 손실, 대지 반사파 인입 현상등을 보완한 입체 개구면 안테나로 2개의 반사기를 이용하여 예민한 평면파 빔을 생성함

      나. 구조

        - 반사기(주:파라볼라, 부:곡면) 2개, 1차 복사기(Dipole 또는 전자혼) 1개로 구성됨

        - 1차 복사기는 주 반사기 쪽에 설치하고, 부반사기는 초점보다 조금 앞에 볼록 쌍곡면을 설치함

        - 부반사기를 오목쌍곡면을 사용하면 그레고리안(Gregorian) 안테나임

        - 주반사결과 부반사경이 동일한 허초점을 갖고 반사시키므로 평행하게 반사됨

    다. 특징

       - 1차 복사기와 송수신기가 직결되어 급전선의 손실이 작음

       - 대지 반사파 영향이 작아 저잡음용 안테나로 사용

       - 부엽이 적음

       - 초점거리가 짧고 반사기에서 높은 이득이 얻어짐

       - 제작이 용이함

 

 2.3 혼리플렉터(Horn Reflector) 안테나

     가. 원리

        - 나팔에 전송된 구면파를 반사기에서 평면파로 바꾸어 자유공간에 방사함

     나. 구조

        - 원추형 혹은 각추형 나팔과 파라볼라 반사기를 조합한 구조의 안테나로 1차 복사기의 정점과 반사기의 초점을 일치시킴

   다. 특성

     - offset feed type으로 반사파가 급전점으로 돌아오는 양이 적어 임피던스 부정합이 일어나지 않음

     - 초광대역 특성을 가짐

     - 개구효율이 좋고 이득도 45dB 이상으로 매우 높음

     - 저잡음 특성이 있음

     - 부엽이 적어 전후방비, 전측방비가 좋음

     - 수평/수직 편파 모두 사용할 수 있음

     - 구조가 크고 기계적 강도가 약한 단점이 있음