CubeSat이라고도 하는 소형 위성을 우주로 보내는 것은 새로운 아이디어가 아니며, 오히려 그 반대입니다. 최초의 소형 위성인 ‘Oscar1”은 1961년에 우주에 배치되었습니다. 크기는 30*25*12cm³를 초과하지 않았고 무게는 10kg을 넘지 않았습니다. 이 위성에는 145MHz에서 작동하는 모노폴 안테나가 장착되어 있으며 우주에서 라디오 수신을 테스트하는데 전념했습니다.

CubeSat은 일반적으로 저궤도에 배치되며 지구의 중력에 의해 발생하는 항력의 영향을 받습니다. 이러한 이유로 큐브위성은 각각 부피가 10cm³이고 무게가 1.33kg을 넘지 않는 저질량 큐브 단위(1개에서 27개까지, 그림 1은 3개 단위의 예시)로 구성됩니다. 이러한 구조에는 여러 통신 애플리케이션(GPS, 위성 대 위성 통신, 우주 대 지구 통신 등)과 여러 전자 장비에 사용되는 다양한 유형의 안테나가 장착되어 있습니다. 당연히 이러한 시스템의 무게, 특히 지구와의 통신을 보장하는데 사용되는 가장 큰 임베디드 시스템인 반사판 접시의 무게 사양을 준수해야 합니다. 이 문제에 가장 적합한 솔루션은 접을 수 있는 소재를 사용하는 것이며, 가장 많이 사용되는 소재는 CFRP층에 얇은 금속 메쉬가 내장된 것입니다.

먼저 Reflector dish를 구성하는 소재는 얇은 CFRP 층에 내장된 Gold-Plated Molybdenum 와이어 메쉬입니다. Reflector dish의 전체 크기를 고려할 때 이 와이어 메쉬의 실제 형상을 설계하고 시뮬레이션하는 것은 복잡할 수 있습니다. 그러나 재료의 3D 지오메트리를 메시화하지 않기 위해 SIMULIA CST Studio Suite의 thin panel compact 모델을 사용하는 것은 탁월한 선택이 될 수 있습니다.

그런 다음 reflector 안테나 시스템을 두 개의 하위 부품 (feeder, reflector)으로 세분화합니다. 고려되는 feeder는 조향 가능한 혼 안테나 어레이로 reflector의 여러 영역을 조명하고 지구의 여러 영역을 커버할 수 있도록 합니다.

안테나 시스템은 우주에서 단독으로 궤도를 돌지 않기 때문에 위성 플랫폼에 설치된 상태에서 안테나 성능을 연구해야 합니다. SIMULIA CST Studio Suite의 하이브리드 솔버를 사용하면 feeder의 단위 셀부터 위성에 설치된 전체 시스템까지 멀티스케일 시나리오를 고려할 수 있습니다.

앞서 논의한 안테나 시스템은 동일한 위성 플랫폼에서 다른 전자 장비와 함께 공동 주최됩니다. 마지막으로 장비에 결합될 전자기장의 값을 예측하고 내장된 전자기기의 오작동 위험을 평가하여 전자파 적합성(EMC) 문제를 정확하게 정량화하는 방법을 살펴봄으로써 두 시스템 간의 간섭 위험에 대해 살펴봐야 합니다.

결론적으로 SIMULIA CST Studio Suite은 전체 통신 시스템의 설계 및 최적화를 지원하여 CubeSat에 설치된 상태에서 성능을 예측할 뿐만 아니라 통신 시스템과 CubeSat에서 호스팅되는 전자 장비 간의 간섭 위험도 평가하는데 도움을 줄 수 있습니다.

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