차세대 위성탑재용 시스템 및 부품 개발 기술 확보를 위해 수행중인 “위성탑재체 핵심원천기술 개발” 과제를 통해 확보된 위성통신용 광대역 혼 배열 안테나 및 편파기 설계에 대한 기술을 이전하고자 함.
본 기술은 항공기에 탑재될 수 있도록 낮은 높이를 갖는 평판 형태의 혼 배열 안테나에 관한 것으로써, 최적의 안테나 성능을 도출하기 위해서 개별 혼과 편파기 그리고 직교모드 변환기를 포함한 개별 복사소자와 도파관 전력 분배기 또는 도파관 전력 결합기로 이루어진 빔 형성 네트워크 그리고 이들을 합친 혼 배열 안테나의 전체 구조를 설계해야 함.
o 위성통신용 단말기를 통해 위성으로부터의 RF 신호를 효율적으로 수신 또는 송신하기 위해서는 단말 시스템 성능에 바로 영향을 주는 고성능 안테나가 필요함.
o 항공기와 같은 이동체에 사용되는 안테나는 소형을 유지하면서도 시스템 성능을 만족해야 하기 때문에 단말 시스템 성능에 직접적으로 영향을 주는 안테나 최대 이득에 대한 성능 고도화도 요구되고 있음.
o X 대역 및 Ku 대역용으로 인쇄된 복사 소자가 이용되는 평판형 안테나가 많이 사용되고 있으나, 고이득 특성이 요구되는 고품질 위성통신 단말기에 적용하기에는 배열 소자 및 전송선로의 높은 삽입 손실로 인해 제한됨.
o ETRI는 천리안 위성탑재용 Ka 대역 안테나를 개발하면서 신뢰성 있는 설계 기술을 확보하였으며, 성능 고도화 연구 및 차기 위성 안테나 연구를 통해 위성통신 단말용 안테나 설계에 적용할 수 있는 기술을 확보하였음.
o 확보된 체계적인 설계 절차를 통해 고이득 특성을 지니면서 낮은 높이를 유지할 수 있는 위성통신용 평판형 혼 배열 안테나를 설계하였음.
o 국내업체에서 고성능 안테나에 대한 자체 개발 능력이 요구되고 있으나 아직 기술이 확보되지 않았기 때문에 ETRI에서 설계된 안테나 기술을 전수할 경우 국내외 시장 진출이 가능하게 되기 때문에 국내 업체에 기술이전 추진이 필요함.
o 위성통신용 평판형 혼 배열 안테나는 인쇄된 복사 소자와 비교하여 개구 효율이 우수함.
o 인쇄된 복사 소자와 스트립 선로를 사용한 안테나는 약 12 %의 개구 효율을 갖는 반면, 본 기술에 의해 최적 설계된 위성통신용 평판형 혼 배열 안테나의 개구 효율은 약 60-70 % 임.
o 급전 선로로 스트립 선로가 사용될 경우에는 스트립 라인 결합기의 삽입 손실이 매우 높아 고이득 안테나 개발에 한계가 있기 때문에 스트립 선로 대신 도파관 선로를 사용한 안테나가 필요함.
o 본 기술은 위성단말에 사용될 수 있는 고이득 혼 배열 안테나로 위성통신용 주파수 대역인 Ku 및 Ka 대역에서 사용 가능함.
o 안테나 최적 설계 기술로는 혼, 편파기, 직교모드변환기(OMT, Ortho-Mode Transducer) 등 개별 복사소자와 전력 분배기 또는 전력 결합기로 이루어진 빔 형성 네트워크 설계 기술임.
<기술이전의 내용>
o 위성통신용 Ku 대역 평판형 혼 배열 송신 안테나 설계 기술
- 개별 혼과 직교모드 변환기를 포함한 개별 복사소자 설계 기술
- 도파관 전력 분배기로 이루어진 빔 형성 네트워크 설계 기술
- 혼 배열 안테나 전체 구조 설계 기술
o 위성통신용 Ku 대역 평판형 혼 배열 송수신 안테나 설계 기술
- 개별 혼과 직교모드 변환기를 포함한 개별 복사소자 광대역 설계 기술
- 도파관 전력 결합기/분배기로 이루어진 광대역 빔 형성 네트워크 설계 기술
- 혼 배열 안테나 전체 구조 설계 기술
o 위성통신용 Ka 대역 수신 및 송신용 편파기 설계 기술
- Metal stepped septum 편파기 설계 기술
<기술이전의 범위>
o 위성통신용 광대역 혼 배열 안테나 및 편파기 설계 기술 요구사항 정의서
o 위성통신용 Ku 대역 평판형 혼 배열 송신 안테나 설계기술 시험절차결과서
o 위성통신용 Ku 대역 평판형 혼 배열 송수신 안테나 설계기술 시험절차결과서
o 위성통신용 Ka 대역 수신 및 송신용 편파기 설계기술 시험절차결과서
o 적용 분야
- Ku 대역 송신 및 수신용 고성능 위성 단말 안테나에 활용
- Ku 대역 송수신용 고성능 위성 단말 안테나에 활용
- Ka 대역 송신 및 수신용 고성능 위성 단말 안테나에 활용
- 항공기 탑재 및 선박 탑재 위성통신 및 방송용 단말 안테나에 활용
o 기대 성과
- 위성통신용 광대역 혼 배열 안테나 시장 진입
- 타 대역 고성능 안테나 개발에 적용