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Technology Focus 미션계 자세 제어계 전개 확인용 카메라 레이트 자이로 뉴케이션 댐퍼 태양 센서 도면 열제어계 추진계 히터 제어 추진계 태양 분산 데이터 (자세 제어용) 전지 전원계 스위치 처리계 중계 안테나 안테나 배터리 (송신/수신) (송신/수신) 통신계 안테나 그림 7 IKAROS의 시스템 블록도 필자의 연구그룹에서는 앞에서 소개한 회로 모듈을 이 GaN HEMT CPLout DC-blocking 용한 무선 센서 네트워크를 사용하여 재사용 로켓 실험기 Capacitor CPL DC-blocking 내에서 정보통신 에너지 전송 시험을 실시했다. 목표는 ISO Capacitor 온도 센서, 진동·가속도 센서 등의 각종 센서에서 얻어 진 데이터를 무선으로 정보 수집 처리 장치에 전송하고 그 RFin RFout 후, 명령 신호를 제어계로 송신해 우주선의 고정밀 제어, Radial 동작 안정화를 꾀하는 것이었다. 또한, 저소비전력 센서 Stub Radial Stub 구동 전력도 마이크로파에 의한 전력 전송으로 실시했다. Gate Bias Circuit Drain Bias Circuit 마지막으로, 각 기능 블록 장치 사이의 전기 제어 신호는 Matching Vg Circuit Vd 물론이고 전원장치와의 접속도 마이크로파 등을 사용한 (a) GaN·HPA 위성 무선화를 제안했다. 50 70 Meas. 여기서 RF 에너지 하베스터에 의한 무선 온도 센서 네 Sim. 60 40 ] ] % B 50 [ 트워크 시스템의 사례를 소개한다. 무선 통신과 마이크로 d y [ n c i 30 40 n a e G i 파 전력 전송(Microwave Power Transmission : MPT)을 c , i ] Pout Drain f 30 f m 20 Efficiency E B n d Gain i 모두 만족하기 위해 우리는 주파수 분할 방식 및 시분할 [ 20 a t r u 10 D o P 10 방식을 병용하는 시스템을 검토했다. 제안 시스템의 블록 0 0 10 15 20 25 30 35 다이어그램은 그림 9와 같다. 여기에는 센서 노드 쪽에서 Pin[dBm] (b) GaN·HPA의 특성들 집계한 센서 데이터를 전송하는 무선 통신 시스템으로서 2.45GHz 대역을 사용하는 시판 ZigBee를 이용했다. 또 그림 8 ‘하야부사2’의 보조탐사위성 PROCYON에 탑재된 X 대역 GaN의 HPA 한, 센서 노드의 전력을 공급하는 MPT 시스템은 그림 7에 86

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서 소개한 C 대역 5.8GHz GaN·HPA와 정류형 안테나를 그림 12는 무선 통신과 MPT의 시간 스케줄링이다. 여 이용한 멀티 톤 오퍼레이션 시스템으로 구성했다. 그림 10 러 개의 센서국이 있는 시스템에도 쉽게 확장할 수 있도록 은 이러한 목적에서 시제작한 무선 센서 네트워크 시스템 1개의 타임 슬롯에 1개의 센서국을 할당했다. 이 경우는 의 구성을 나타낸 것이다. 또, 이것들을 이용하여 측정한 비컨 신호 송신 후 데이터를 송신하고, 그 종료를 확인한 재사용 로켓 내의 센서 설치 위치는 그림 11과 같다. 후에 MPT를 실행하여 이것들을 하나의 타임 슬롯으로 실 이 시스템에는 기지국 측에 무선 통신과 MPT의 시간 행한다. 이들 결과는 PC 모니터에 나타난다. MPT에 의해 스케줄링을 제어하는 회로를 설치했다. 5.8GHz의 MPT 충전된 배터리의 구동 전력으로, 그림 12의 센서 노드의 신호는 2.45GHz의 ZigBee 유닛을 CW 모드에서 동작시 각종 센서가 구동하여 그 시간 경과를 표시하게 된다. 이 키고, 믹서로 업컨버트하여 생성한 2.45GHz의 ZigBee 모습은 그림 13과 같다. 유닛은 USB로 노트북에 접속되어 센서 데이터 계측의 시 작·정지 제어, 계측 데이터 표시 및 보존을 실행한다. 기 우주 시스템과 산업에 응용 지국의 펌웨어 및 PC 애플리케이션은 이 시스템을 위해 개발한 것이다. 센서 노드 측에는 150mAh의 소형 배터리 우주 통신에서는 위성-지상 간 아주 먼 거리의 통신을 및 배터리 충전 회로, 조절 회로가 내장되어 센서 노드의 성능이 높고, 신뢰성이 높은 우주 나노 일렉트로닉스로 전원으로 MPT와 배터리를 하이브리드로 쓸 수 있도록 설 실현하는 것이 바람직하다. 또한, 우주 정보 에너지 전송 계했다. 이번에는 센서로는 열전쌍을 이용하여 온도 센서 의 관점에서 ‘IKAROS’ 등의 우주 정보통신에는 고출력 로서 동작시켰다. 고효율 소형 송신기의 개발이 필요하다. 즉, 행성 탐사에 사용되는 우주 일렉트로닉스에 사용되는 센서&에너지 전 Base Station 5.8GHz Sensor Node 송 기술의 개발은 MPT 기술을 그대로 이용할 가능성이 MPT 5.8G Reconer 높다. Signal HPA Change Control Unit 이와 함께 우주 셔틀과 같은 왕래에 대해서도 탈것 내의 Source Unit Small Battery 와이어 하니스의 제거에 의한 무선 건강 모니터링과 로켓 2.4GHz data 2.4GHz 운행 중의 에너지 하베스팅에 의한 무전원 무선 센서의 실 Transceiver 2.4GHz 현이 기대된다. Transceiver Sensor Control Unit 이 무선 센서가 정보통신 에너지 시스템에 사용되면, 그 PC Sensor 림 14와 같이 위성 안팎에서 모든 인터페이스에 무선 기술 을 적용할 수 있어 시스템 전체를 무선으로 할 수 있다. 그림 9 주파수/시분할 벙용 오퍼레이션 배치도 즉, 전체를 무선화한 우주 전자 시스템을 실현할 수 있어 정보통신 에너지 기술의 진보가 더 기대된다. 기지국 무선 기판 정류기 입력단자 LO 기판 센서 커넥터 PIFA* RCS +X GPS +X GN2 tank antenna Aeroshell 3 LOX tank GHe 6 BS LH2 tank 2 bottle 6 5 3 1 5 4 -Z +Z +Y -Y -Y +Y +Z -Z 역F안테나(PIFA) 센서국 무선 기판 소형 배터리 1556 Landing Engine thrust 2 MPT 출력 커넥터 센서 기판 2160 gear chamber +Y +Z -Z -Y (a) 기지국 (b) 센서 노드 그림 10 무선 센서 네트워크 시스템 그림 11 기지국과 센서 설치 위치 자동화기술 | 2017 •5 87

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