위성 방송 수신을 위한 다중대역 안테나 설계 및 구현

Abstract

Recently, as the demand for info-communication has increased, the amount of satellites has increased rapidly. As a result, the angle between all satellites has been drastically reduced, and the number of channels converted from satellites in the same frequency band has also been reduced. Therefore, it is necessary to be able to simultaneously receive signals from various satellites in order to maintain the same number of previous reception channels.

In this paper, we have designed and implemented a multiband antenna for simultaneously and independently receiving Ku/Ka band satellite broadcasting signals transmitted by three adjacent satellites.

The multiband antenna is implemented as a parabolic reflector antenna with a cassegrain structure for high directivity. An integrated feed horn for receiving multiple bands is composed of two Ka band feed horns and

one Ku band feed horn separated by approximately two degrees of tilt angle and arranged in parallel with each other. Using the focal length and half angle of the reflector antenna as parameters, we have simulated using commercial design tools TICRA CHAMP and CST MWS, and designed the antenna to meet the target specifications. The antenna performance of the Ku band and Ka band was verified by comparing the measured results with the simulation results.

The antenna has a Ku band 41dB, a Ka band 43dB directivity gain, and a 2.23° beam slope with multiband antenna. The results of satisfaction with the commercial products were observed.

|최근, 정보 통신의 요구가 증가함에 따라 위성의 양은 급격히 증가하여 모든 위성 간의 각도가 급격히 감소하게 되었으며, 동일 채널 및 인접 채널의 간섭으로 동일한 주파수 대역의 위성으로부터 변환되는 채널들의 수가 또한 감소되었다. 그러므로 종전의 수신 채널의 수를 동일하게 유지하기 위해서는 여러 위성의 신호를 동시에 수신 할 수 있어야 한다.

본 논문에서는 3개의 인접한 위성에 의해 전송 된 Ku/Ka 대역 위성 방송 신호를 동시, 독립적으로 수신하기 위한 다중 대역 안테나를 설계하고 구현하였다. 다중 대역의 안테나는 높은 지향성을 확보를 위해 카세그레인 구조의 파라볼릭 리플렉터 안테나로 구현하였다. 다중 대역을 수신하기 위한 통합 피드 혼 장치는 약 2도 틸트 각으로 분리 된 Ka 밴드 피드 혼 2개와 Ku 밴드 피드 혼 1개로 구성되며, 서로 평행하게 배열되어 있다. 리플렉터 안테나의 초점거리와 반값 각을 변수로 하여 상용 설계 툴인 TICRA CHAMP와 CST MWS를 사용하여 시뮬레이션을 하고, 목표 사양을 만족하는 안테나를 설계하였다.

시뮬레이션 결과와 측정 결과를 비교하여 Ku 밴드와 Ka 밴드 범위의 안테나 성능을 확인하였다. 제작된 안테나는 Ku 밴드 대역에서 41dB, Ka 밴드 대역에서 43dB 지향성 이득과 2.23˚ 빔 경사를 갖는 다중 대역 안테나로 상용 제품과 동등 수준 이상의 만족하는 결과를 나타내었다.