KR100429964B1 - 안테나 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 2개의 위성 등의 이동체와 동시에 통신을 행할 때, 복수의 안테나가 서로 통신시의 장애가 되지 않는 안테나 구성과, 그 방향(방위각, 앙각) 조정 기구를 간단한 구성으로 실현하는 것을 목적으로 한다.

2개의 안테나가 방위각, 앙각의 방향 조정 기구를 공유하면서, 각각의 안테나가 독자적으로 또 하나의 가동 부분(축에 대한 회전 기구)을 갖고 있다. 각각의 안테나의 회전 기구의 회전 축선은 동일 평면상에서 동일 방향을 향하고, 각각의 회전 기구는 방위각 조정 기구의 축선을 앙각 방향 조정 기구의 축선 방향으로 연장시킨 평면에 의해 규정되는 영역에 별도로 배치되어 있다.

각각의 안테나는 방위각과 앙각을 축에 대한 회전 기구에 의해 별도로 조정할 수 있으므로, 동시에 수신점으로부터 2개의 다른 방향에 있는 통신 대상에 안테나를 향하게 할 수 있다.

Description

안테나 시스템{ANTENNA SYSTEM}

도1 및 도2는 종래의 비정지 위성 등과의 통신에 이용되는 안테나 시스템을 도시한 것이다. 종래, 이러한 종류의 안테나 시스템에서는 도1과 같이 수평 방향으로부터의 각도(Y)(앙각)를 조정 가능하게 하는 앙각 조정 기구(101)와 수평 방향의 방향(X)(방위각)을 조정 가능하게 하는 방위각 조정 기구(102)를 양단부에 구비한 지지 기둥(103)에, 앙각 조정 기구(101)를 거쳐서 파라볼라 안테나(1)가 설치되어 있었다.

따라서, 종래의 안테나 시스템에서는 안테나의 앙각 조정 기구(101) 및 방위각 조정 기구(102)를 안테나마다 구비하고, 상기 2개의 조정 기구(101, 102)를 조정함으로써 안테나의 방향 조정을 행하고 있었다.

이에 따라, 비정지 위성과의 통신 등, 수신점(안테나의 설치 장소)으로부터 본 통신 대상의 방향이 시간과 함께 변화하는 경우, 수신점으로부터 보아 방향이 다른 복수의 통신 대상과 동시에 통신을 행하기 위해서는 도1과 같은 안테나 시스템이 통신 대상과 같은 수만큼 필요해지고 있었다.

그러나, 방향 조정 기구를 포함한 안테나를 복수 설정하는 것은 단순히 장소를 택하는 것 뿐만 아니라, 통신 대상의 방향과 안테나의 위치 관계에 따라서는 안테나끼리가 서로 통신의 장애물로 되는 경우가 발생하는 등의 문제점이 있었다.

이에 따라, 도1의 안테나 시스템을 2개의 회전대(105) 위에 적재하고, 회전대(105)를 회전시켜 안테나(1a, 1b)끼리가 서로 통신의 장애물이 되지 않도록 하는 도2에 도시한 바와 같은 구성의 안테나 시스템(1A)이 제안되어 있었다.

그러나, 도2에 도시한 바와 같은 안테나 시스템(1A)의 구성에서는 안테나(1a, 1b)의 방향 조정을 위해서 5개의 가동 조정부가 필요해져서 기구적으로 복잡해지는 동시에, 안테나의 방향 제어[특히 방위각(X)의 제어]가 복잡해진다는 문제점이 존재했다.

또한, 비정지 위성을 이용한 위성 통신에서는 지상의 수신점으로부터 본 통신 대상인 위성의 위치가 시간과 함께 변화하므로, 통신을 계속하려면 통신 대상인 위성을 추적하여 안테나를 정확하게 위성을 향하게 할 필요가 있었다(예를 들어, 일본 특허 공개 평9-321523호 공보 참조).

통신에 사용하는 위성을 변경하는 경우에는 새로운 위성을 탐색하여 포착하기 위한 조작이 필요하다. 위성의 추적, 포착은 위성의 궤도 정보를 미리 알고 계산에 의한 위성의 위치 추정이 가능하다고 해도, 계산치와 실제의 위치에는 미묘한 차이가 있어, 위성 통신의 지상국에서 사용되는 지향성이 강한 안테나에 의한 위성의 추적, 포착은 간단하게 행할 수 없었다.

그래서, 통신용 안테나 이외에 통신용 안테나에 비교하여 지향성이 약한 위성 포착/추적용의 보조 안테나(이하,「파일럿 안테나」라고 함)를 설치하고, 통신용 안테나의 방향 조정을 행할 때, 상기 파일럿 안테나를 사용하여 미리 실제 위성의 위치를 파악하는 일이 행해지고 있었다.

그러나, 파일럿 안테나를 사용하는 경우에도 각 안테나의 방향 제어 기구가 독립되고 2개의 안테나의 설치 위치가 다르므로, 위성을 포착한 파일럿 안테나와 동일한 방향으로 통신용 안테나를 향하게 하려고 한 경우, 안테나의 방향 제어가 복잡해진다는 문제도 있었다.

본 발명은 상기 종래 기술의 문제점에 감안하여, 2개의 위성 등의 이동체와 동시에 통신을 행할 때, 복수의 안테나가 서로 통신시의 장애물로 되지 않는 안테나의 구성과, 그 방향[방위각(X), 앙각(Y)] 조정 기구를 간단한 구성으로 실현하는 안테나 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 대상 위성을 포착한 파일럿 안테나와 동일 방향으로 통신용 안테나를 용이하고도 신속하게 행하고, 안테나끼리가 서로의 통신 장애로 되지 않도록 방향 제어를 간편하게 행할 수 있는 안테나 시스템을 제공하는 것도 목적으로 한다.

본 발명은 저궤도 위성 등의 비정지 위성을 이용한 통신 시스템에 적합한 안테나 시스템에 관한 것이다.

도1은 종래의 안테나 시스템의 요부 설명도이고,

도2는 종래의 안테나 시스템의 설명도이고,

도3은 본 발명에 관한 안테나 시스템의 제1 실시 형태의 개략 구성을 도시한사시도이고,

도4는 제1 실시 형태에 관한 안테나 시스템의 방향 조정 제어 시스템의 블록도이고,

도5는 제1 실시 형태에 관한 안테나 시스템의 방향 조정 원리를 도시한 도면이고,

도6은 본 발명에 관한 안테나 시스템의 제2 실시 형태의 개략 구성을 도시한 사시도이고,

도7은 본 발명에 관한 안테나 시스템의 제3 실시 형태의 개략 구성을 도시한 사시도이고,

도8은 본 발명에 관한 안테나 시스템의 제4 실시 형태의 개략 구성을 도시한 사시도이고,

도9는 본 발명에 관한 안테나 시스템의 제4 실시 형태의 변형예를 도시한 사시도이고,

도10은 본 발명에 관한 안테나 시스템의 제5 실시 형태의 개략 구성을 도시한 사시도이고,

도11은 본 발명에 관한 안테나 시스템의 제6 실시 형태의 개략 구성을 도시한 사시도이고,

도12는 본 발명에 관한 안테나 시스템의 제6 실시 형태의 변형예를 도시한 사시도이고,

도13은 본 발명에 관한 안테나 시스템의 제7 실시 형태의 안테나부를 도시한사시도이고,

도14는 제7 실시 형태의 안테나부이며, 새로운 위성(S2)이 나타나서 위성(S1)으로부터 위성(S2)으로 통신 대상을 절환하는 경우를 도시한 도면이고,

도15는 제7 실시 형태에 있어서의 핸드 오버 동작시의 흐름도이고,

도16은 제7 실시 형태에 관한 안테나 시스템의 방향 조정 제어 시스템의 블록도이고,

도17은 제7 실시 형태에 있어서의 핸드 오버 동작시에 있어서 위성 궤도를 예측할 수 없는 경우의 제1 방법의 흐름도이고,

도18은 제7 실시 형태에 있어서의 핸드 오버 동작시에 있어서 위성 궤도를 예측할 수 없는 경우의 제2 방법의 흐름도이고,

도19는 본 발명의 제8 실시 형태에 의한 안테나 부착 아암의 선단부에 부착된 안테나면을 도시한 사시도이고,

도20은 본 발명의 제8 실시 형태이며, 새로운 위성(S2)이 나타나서 위성(S1)으로부터 위성(S2)으로 통신 대상을 절환하는 경우를 도시한 도면이고,

도21은 본 발명에 관한 안테나 시스템의 제9 실시 형태의 안테나부를 도시한 사시도이고,

도22는 본 발명의 제9 실시 형태이며, 새로운 통신 대상인 위성(S2)이 나타나서 위성(S1)으로부터 위성(S2)으로 통신 대상을 절환하는 경우를 도시한 설명도이고,

도23은 본 발명에 관한 안테나 시스템의 제10 실시 형태의 안테나부를 도시한 사시도이고,

도24는 본 발명의 제10 실시 형태의 삼각 기둥 안테나의 측면인 제1 내지 제3과, 제4 내지 제6의 각각 다른 편파면을 갖는 안테나이며, 각각이 별개의 통신 시스템인 위성과의 통신이 가능한 안테나의 설명도이고,

도25는 본 발명에 관한 안테나 시스템의 제11 실시 형태의 제1 실시예의 개략 구성을 도시한 사시도이고,

도26은 제11 실시 형태의 제1 실시예에 관한 안테나 시스템에 의한 대상 위성과의 통신 및 다른 위성의 포착ㆍ추적 상태를 도시한 것이며, 통신 안테나에 의한 대상 위성과의 통신 상태와 파일럿 안테나에 의한 다른 새로운 위성의 포착ㆍ추적 상태를 도시한 설명도이고,

도27은 제11 실시 형태의 제1 실시예에 관한 안테나 시스템에 의한 대상 위성과의 통신 및 다른 위성의 포착ㆍ추적 상태를 도시한 것이며, 통신 안테나에 의한 대상 위성의 통신 상태로부터 파일럿 안테나의 포착ㆍ추적에 의한 다른 새로운 위성으로의 통신 절환 직전의 상태를 도시한 설명도이고,

도28은 제11 실시 형태의 제1 실시예에 관한 안테나 시스템에 의한 대상 위성으로부터 다른 새로운 위성으로의 통신 절환 상태를 도시하며, 통신 절환 직후의 설명도이고,

도29는 도28에 도시한 통신 절환후의 파일럿 안테나에 의한 다른 새로운 위성의 포착ㆍ추적 상태를 도시한 설명도이고,

도30은 본 발명에 관한 안테나 시스템의 제11 실시 형태의 제2 실시예의 개략 구성을 도시한 사시도이고,

도31은 본 발명에 관한 안테나 시스템의 제11 실시 형태의 제3, 제4 실시예의 개략 구성을 도시한 사시도이고,

도32는 본 발명에 관한 안테나 시스템의 제11 실시 형태의 제5 실시예의 개략 구성을 도시한 사시도이다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서 다음의 구성을 갖는다.

본 발명의 제1 요지는, 제1 안테나를 제1 축선을 중심으로 제1 회전 방향으로 회전 가능하게 설치하는 제1 회전 기구와, 제1 축선과 동일 축선상 또는 평행하게 연장되는 제2 축선을 중심으로 제2 안테나를 제1 회전 방향으로 회전 가능하게 설치하는 제2 회전 기구와, 제1, 제2 축선과 다른 축선이 되는 제3 축선을 중심으로 제1, 제2 회전 기구를 공통으로 제2 회전 방향으로 회전 가능하게 지지하는 앙각 조정 기구와, 제1, 제3 축선과 다른 축선이 되는 제4 축선을 중심으로 앙각 조정 기구를 제3 회전 방향으로 회전 가능하게 지지하는 방위각 조정 기구를 구비하고, 제4 축선에 평행하고 또한 제3 축선을 포함하는 평면에 의해서 구획한 제1 영역에 제1 회전 기구를 설치하고, 제1 영역의 반대측인 제2 영역에 제2 회전 기구를 설치하는 것을 특징으로 하는 안테나 시스템에 있다.

본 발명의 제2 요지는, 제1, 제2 축선을 제3 축선에 평행하고 또한 제4 축선을 포함하는 평면에 대하여 대칭으로 설치하는 것을 특징으로 하는 제1 요지에 기재된 안테나 시스템에 있다.

본 발명의 제3 요지는, 제3 축선과 제4 축선은 교차하고, 제1, 제2 축선을 교점에 대하여 대칭으로 설치하는 것을 특징으로 하는 제1 요지에 기재된 안테나 시스템에 있다.

본 발명의 제4 요지는, 제3 축선과 제4 축선이 직교하고, 제1 축선과 제2 축선은 제3 축선과 제4 축선이 만드는 평면에 직교하는 것을 특징으로 하는 제1 요지에 기재된 안테나 시스템에 있다.

본 발명의 제5 요지는, 제1, 제2 축선이 각각의 안테나의 중심을 관통하는 것을 특징으로 하는 제1 요지에 기재된 안테나 시스템에 있다.

본 발명의 제6 요지는, 제1, 제2 안테나는 평면 안테나로 구성하고, 제1, 제2 축선이 평면 안테나를 좌우 대칭으로 관통하는 것을 특징으로 하는 제1 요지에 기재된 안테나 시스템에 있다.

본 발명의 제7 요지는, 제1 축선을 중심으로 제1 회전 방향으로 1개 또는 복수개의 안테나를 회전 가능하게 배치하는 제3 회전 기구를 설치한 것을 특징으로 하는 제1 요지에 기재된 안테나 시스템에 있다.

본 발명의 제8 요지는, 제1 안테나는 구형의 전파 렌즈와 전파를 수신하는 일차 방사기를 구비하고, 일차 방사기가 제1 회전 기구의 회전에 동조하여 전파 렌즈의 주위를 주위면 방향을 따라서 회전함으로써 안테나의 회전을 실현하는 것을 특징으로 하는 제1 요지에 기재된 안테나 시스템에 있다.

본 발명의 제9 요지는, 제1 안테나와 제1 회전 기구를 공용하고, 또한 제1 안테나와 다른 방향을 향하는 제3 안테나를 구비한 것을 특징으로 하는 제1 요지에 기재된 안테나 시스템에 있다.

본 발명의 제10 요지는, 제1 안테나와 제3 안테나는 평면 안테나이고, 제1 안테나와 제3 안테나를 등 맞대기로 일체화하여, 양면을 안테나로 하는 것을 특징으로 하는 제9 요지에 기재된 안테나 시스템에 있다.

본 발명의 제11 요지는, 제1 안테나는 N개(N≥3의 자연수)의 측면을 평면 안테나로 한 각기둥형의 다면체 안테나인 것을 특징으로 하는 제1 요지에 기재된 안테나 시스템에 있다.

본 발명의 제12 요지는, 제1 안테나의 특성과 제3 안테나의 특성이 다른 것을 특징으로 하는 제10 요지에 기재된 안테나 시스템에 있다.

본 발명의 제13 요지는, N개의 평면 안테나는 특성이 다른 2종류 이상의 평면 안테나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 제11 요지에 기재된 안테나 시스템에있다.

본 발명의 제14 요지는, 제1 안테나를 통신용으로 하고, 제2 안테나를 파일럿 안테나로 한 것을 특징으로 하는 제1 요지에 기재된 안테나 시스템에 있다.

본 발명의 제15 요지는, 3기의 안테나 중, 2기를 위성과의 통신용 안테나로 하고, 나머지 1기를 파일럿 안테나로 하는 제7 요지에 기재된 안테나 시스템에 있다.

본 발명의 제16 요지는, 3기의 안테나 중, 2기를 파일럿 안테나로 하고, 나머지 1기를 위성과의 통신용 안테나로 하는 제7 요지에 기재된 안테나 시스템에 있다.

본 발명의 제17 요지는, 2기의 파일럿 안테나의 회전 방법을 안테나마다 변경시킨 것을 특징으로 하는 제16 요지에 기재된 안테나 시스템에 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 안테나 시스템은 2기의 안테나가 방위각, 앙각 방향의 조정 기구를 공유하면서, 각각의 안테나가 독자적으로 또 하나의 가동 부분(회전 기구)을 갖고 있다. 따라서, 각각의 안테나는 방위각, 앙각 방향의 조정 기구를 공유하면서 각각의 회전 기구에 의해 별도로 조정할 수 있으므로, 동시에 수신점으로부터 2개의 다른 방향에 있는 통신 대상에 안테나를 향하게 하는 것이 가능해진다. 즉, 자유도는 방위각, 앙각에 더하여 안테나의 회전 방향의 3개로 된다.

본 발명의 구성에 따르면, 이하의 효과가 얻어진다.

제1 요지의 구성에 따르면, 안테나의 방향 조정 기구의 일부를 공용하므로,종래의 안테나 시스템을 복수 사용하는 것보다 용적을 작게 할 수 있다.

또, 복수의 안테나를 사용하여 다른 2개의 통신 대상과 통신할 수 있을 뿐만 아니라, 1개의 통신 대상에 대하여 복수의 안테나를 동시에 사용할 수 있으므로, 안테나의 이득, 지향성의 조정이 가능해진다.

또한, 2개의 안테나가 서로 통신시에 장애물로 되지 않도록 배치된 종래의 안테나 시스템의 구성(도2의 구성)에서는 방향 조정을 위한 회전 기구(가동 부분)가 5군데 필요한 데 비해, 제1 요지의 발명에서는 방향 조정 기구의 일부를 공용하므로, 방향 조정을 위한 회전 기구(가동 부분)가 한 군데 적은 4군데로 충분하며, 구성적으로 간단해진다.

제2, 제3 요지의 구성에 따르면, 2개의 안테나가 서로 통신시에 장애물로 되지 않도록 균형있게 설치할 수 있고, 제4 요지에 따르면 안테나의 방향 제어가 간단해진다.

제5 요지 및 제6 요지의 구성에 따르면, 안테나의 형상이 축선을 중심으로 좌우 대칭이므로, 회전 모멘트를 균형있게 하기 쉽다.

제7 요지의 구성에 따르면, 제3 안테나를 예비 안테나로서 이용할 수 있으므로, 2개의 통신 대상과 통신하면서의 전송로의 품질 악화나 지향성의 변경 등 안테나의 이득, 지향성의 조정 등이 가능해진다.

제8 요지의 구성에 따르면, 전파 렌즈를 고정하고 일차 방사기(컨버터)만을 움직이므로, 전파 렌즈와 컨버터의 2개를 움직이는 경우에 비교하여, 안테나의 구동 부하를 작게 할 수 있다.

제9, 제10, 제11 요지의 구성에 따르면, 이 안테나 기구에 있어서의 안테나 부분에, 평면 안테나의 기능을 양면 또는 다면에 걸쳐서 구비함으로써, 통신 대상으로 향하게 하기 위한 안테나 방향 조정 동작 범위가 경감 가능해지며, 보다 빠르고 또한 신뢰성이 높은 신호의 송수신을 가능하게 하는 것이다.

즉, 안테나를 2장 등 맞대기로 접합하거나, 또는 다면 기둥(다면체 형상)의 측면에 안테나면을 배치하는 것, 그리고 이들 안테나를 병렬로 나란히 설치하는 것 등에 의해, 통신 대상에 안테나를 향하게 할 때의 움직임 범위를 경감할 수 있으며, 보다 짧은 시간에 원하는 통신 대상과의 통신을 행할 수 있는 데 효과가 있다.

제12, 제13 요지의 구성에 따르면, 특성이 다른 안테나를 구비함으로써, 사용 주파수 대역이나 편파가 다른 위성에 동시에 송수신할 수 있다.

제14 내지 제17 요지의 구성에 따르면, 수신 전용 안테나를 설치함으로써, 다음에 오는 위성의 위치를 대략 판단할 수 있고, 하늘의 기상 상황이 나빠서 현재의 위성을 쫓는 것보다도 다른 위성을 추적하는 편이 수신 파워를 얻을 수 있는 경우(안테나 방향으로부터, 그 때 얻어지리라고 예상되는 수신 파워를 알 수 있음)나, 안테나가 위성을 놓친 경우, 또는 안테나 설치의 초기 설정시 등에 안테나의 위치를 파악하기 위해서도 매우 유효하다.

이하, 본 발명의 실시 형태를 도면을 참조하면서 설명한다.

<제1 실시 형태>

도3은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 안테나 시스템(1B)의 개략 사시도이다.

안테나 시스템(1B)에는 2개의 파라볼라 안테나(1c, 1d)와, 상기 파라볼라 안테나(1c, 1d)를 고착하고 길이 방향의 중심 축선(O1, O2)을 중심으로 횡목(지지 부재)(3c, 3d)에 회전 가능하게 지지된 회전 기구(5Ac, 5Ad)와, 상기 2개의 횡목(3c, 3d)을 공통으로 지지하는 앙각 조정 기구(5b)와, 상기 앙각 조정 기구(5b)를 수평으로 지지하는 지지 기둥(7b)과, 상기 지지 기둥(7b)을 세워 설치하는 회전대(9)를 갖고 있다.

상기 횡목(3c, 3d)의 길이 방향 중심축은 회전 기구(5Ac, 5Ad)의 축선(O1, O2)과 일치하고 있다.

앙각 조정 기구(5b)는 길이 방향의 중심 축선(O3)을 중심으로 회전 가능하게 지지 기둥(7b)에 지지되어 있다. 앙각 조정 기구(5b)에 지지되는 횡목(3c, 3d)은축선(O3)과 축선(O4)의 교점(C1)에 대하여 대칭 위치에, 그 축선(O1, O2)이 평행해지도록 설치되어 있다.

회전대(9)의 회전 중심 축선(O4)은 상기 지지 기둥(7b)의 길이 방향 중심축과 일치하고 있다.

이상의 구성에 의해, 회전대(9)는 축선(O4)을 중심으로 회전함으로써 파라볼라 안테나(1c, 1d)의 방위각(X)[수평면에 투영된 축선(O1), 축선(O2)의 각도]을 변화시키는 회전 기구가 된다. 또, 앙각 조정 기구(5b)는 축선(O3)을 중심으로 회전함으로써, 횡목(3c, 3d) 및 파라볼라 안테나(1c, 1d)의 앙각(Y)[축선(O1), 축선(O2)이 수평면과 이루는 각도]을 변화시키는 회전 기구가 된다. 또, 회전 기구(5Ac, 5Ad)는 각각 독립하여 축선(O1, O2)을 중심으로 회전함으로써 파라볼라 안테나(1c, 1d)의 회전각 방향(Z)[축선(O1), 축선(O2)을 중심으로 하는 원주 방향이 이루는 각]을 변화시키는 회전 기구가 된다. 그리고, 상기 횡목(3c)의 축선(O1), 앙각 조정 기구(5b)의 축선(O3), 및 회전대(9)의 축선(O4)은 각각 수직인 방향으로 하고, 각축을 임의로 회전시킴으로써 안테나(1c, 1d)를 3차원 공간 내의 임의의 방향으로 향하게 할 수 있다.

또한, 각각의 안테나(1c, 1d)는 앙각 조정 기구(5b)의 축선(O3)과 회전대(9)의 축선(O4)을 공통으로 하면서, 제1 회전 기구(5Ac)와 제2 회전 기구(5Ad)가 별개로 독립적으로 각각의 축선(O1, O2)을 중심으로 회전 조절 가능하게 되어 있다. 따라서, 각각의 안테나(1c, 1d)는 동시에 별개의 방향을 향할 수 있고, 2개의 다른 방향에 있는 통신 대상에 안테나를 향하게 할 수 있다.

또, 회전 기구(5Ac와 5Ad)는 그 축선(O1, O2)이 평행하고, 축선(O4)에 평행하며 또한 축선(O3)을 포함하는 평면에 의해 구획되는 제1, 제2 영역(A1, A2)에 각각 배치되어 있다. 환언하면, 횡목(3c)과 횡목(3d)이 각각의 축선(O1, O2)이 평행해지도록 배치되는 동시에, 한 쪽 횡목으로부터 세운 수선이 다른 쪽 횡목에 교차하지 않도록, 즉 비대향이 되도록 배치되어 부착되어 있다. 이에 따라, 안테나(1c, 1d)는 각각의 회전 기구(5Ac, 5Ad)에 의해서 각 축선(O1, O2)을 중심으로 회전하더라도, 한 쪽 안테나와 그 회전축이 다른 쪽 안테나의 전체면에 위치하지 않으므로, 서로의 안테나의 통신 장애가 되지 않는다.

또, 본 실시 형태와 같이 축선(O1, O2)을, 축선(O3)과 축선(O4)이 교차한 교점에 대하여 대칭이 되도록 설치하면, 2개의 안테나가 서로 통신을 행할 때 방해가 되지 않으며, 균형있게 설치할 수 있다.

본 실시 형태에서는 확실하게 서로의 안테나의 통신 장애가 되지 않도록, 안테나(1c, 1d)의 지향성은 모두 축선(O1, O2)에 수직인 방향으로 했다. 그러나, 안테나(1c, 1d)의 지향성은 축선(O1, O2)에 수직인 방향으로 한정하는 것은 아니며, 서로의 안테나의 배치 위치, 크기 등을 고려함으로써, 서로의 통신 장애가 되지 않도록 임의로 결정할 수 있다.

안테나 시스템(1B)의 방향 조정 제어 시스템의 일예를, 도4의 블록도를 참조하면서 설명한다.

안테나 시스템(1B)의 방향 조정 제어 시스템에는 안테나 방향의 제어를 가능하게 하기 위해서, 궤도 정보 메모리(11), 설치 위치 정보 메모리(13), 실시간 시계(15), 앙각ㆍ방위각 계산부(17), 각축 회전각 계산부(19), 펄스 생성부(21), 및 안테나 구동부(23)를 갖고 있다.

궤도 정보 메모리(11)는 각 위성의 궤도 정보를 격납하고 있는 기억부로서의 메모리이다.

설치 위치 정보 메모리(13)는 안테나를 설치하고 있는 위치의 정보를 격납하고 있는 기억부로서의 메모리이다.

실시간 시계(15)는 다른 블록으로부터 시각 정보를 판독할 수 있는 시계이다.

앙각ㆍ방위각 계산부(17)는 궤도 정보 메모리(11), 설치 위치 정보 메모리(13), 및 실시간 시계(15)에서의 각종 데이타에 기초하여, 안테나 설치 위치로부터 본 지정 시각의 위성의 위치를 앙각, 방위각으로 나타내는 계산부이다. 계산 결과는 각축 회전각 계산부(19)에 입력된다.

각축 회전각 계산부(19)는 앙각ㆍ방위각 계산부(17)에서 구한 위성 위치의 앙각 데이타와 방위각 데이타에 기초하여, 위성 방향으로 안테나를 향하게 하기 위해서[축선(O1, O2, O3 및 O4)에 대하여] 회전 기구(5Ac, 5Ad), 앙각 조정 기구(5b), 및 회전대(9)를 회전시키는 각도를 계산하는 처리부이다.

펄스 발생부(21)는 각축 회전각 계산부(19)에서 구한 각 회전축의 회전 각도 데이타에 기초하여, 각축을 제어하는 모터에 보내는 펄스를 생성한다.

안테나 구동부(23)는 펄스 발생부(21)로부터의 펄스 데이타에 기초하여, 각축용 모터를 구동하는 구동부이다.

구체적인 안테나 방향의 제어는 상기 앙각ㆍ방위각 계산부(17)와 회전각 계산부(19)에 있어서, 궤도 정보 메모리(11), 설치 위치 정보 메모리(13), 및 실시간 시계(15)로부터 판독한 데이타에 기초하여, 이하의 처리 단계(S1 내지 S3)를 행한다(도5 참조).

(단계 S1) 통신 대상(T1, T2) 및 자국(P)의 3개의 현재 위치를 파악한다.

(단계 S2) 통신 대상(T1, T2) 및 자국(P)의 3개에 의해서 형성되는 삼각형(T1ㆍT2ㆍP)을 정의한다.

(단계 S3) 삼각형(T1ㆍT2ㆍP)에 평행한 평면(R)을 정의하고, 상기 회전축(54a, 54b), 회전 기구(5Ac, 5Ad)의 축선(O1), 축선(O2)이 상기 평면(R)과 직교하도록, 회전대(9)의 방위각(X), 앙각 조정 기구(5b)의 앙각(Y), 및 회전 기구(5Ac, 5Ad)의 회전각(Z)을 구한다. 다음에, 상기 단계(S3)에서 구한 앙각(Y), 방위각(X), 및 회전각(Z)의 계산 결과에 기초하여, 펄스 발생부(21)와 안테나 구동부(23)에 있어서 이하의 단계(S4)를 행한다.

(단계 S4) 회전대(9), 앙각 조정 기구(5b), 및 개별 회전 기구(5Ac, 5Ad)를 앙각(Y), 방위각(X), 및 회전각(Z)의 계산 결과에 기초하여 회전시켜, 안테나(1c, 1d)가 각각 통신 대상(T1, T2)에 정대향하도록 조정한다.

상기의 순서로 안테나(1c, 1d)는 2개의 통신 대상(T1, T2)을 향하게 된다.

이 때, 2개의 안테나(1c, 1d)는 통신 대상(T1, T2) 중 어느 하나를 향하는 것도 가능하고, 통신 대상(T1, T2)의 위치가 교차했을 때 통신 대상과 안테나의 조합을 변경하는 것도 용이하다.

이상, 본 발명의 제1 실시 형태에 대하여 상세하게 설명했는데, 그 밖의 실시 형태에 대해서는 개략적인 도면을 이용하여 이하에 설명한다. 또, 상기 실시 형태와 동일 구성에는 동일 부호를 붙이고 설명을 생략한다.

<제2 실시 형태>

도6에 본원 발명에 관한 안테나 시스템(1C)의 제2 실시 형태를 도시한다. 또, 제2 실시 형태는 상기 제1 실시 형태의 횡목(3c, 3d)의 위치를 변경한 것이고, 상기 실시 형태와 동일 구성에는 동일 부호를 붙이고 설명을 생략한다.

즉, 제1 실시 형태의 것으로 한정하지 않고, 축선(O1, O2)을, 축선(O3)에 평행하며 또한 축선(O4)을 포함하는 평면에 대하여 대칭이 되도록 해도 된다.

안테나 부착용의 제1 횡목(3c)과 제2 횡목(3d)은 축선(O1, O2)이 일치, 즉 동축상에 위치하도록 배치되고, 횡목의 앙각(Y)을 변화시키는 앙각 조정 기구(5c)를 거쳐서 지지 기둥(7c)에 부착되어 있다. 그리고, 상기 지지 기둥(7c)은 횡목의 방위각(X)을 변화시키기 위한 회전대(9) 상에, 회전 중심으로부터 어긋난 위치에 세워 설치되어 있다.

그리고, 2개의 파라볼라 안테나(1c 및 1d)는 축선(O1)[축선(O2)은 축선(O1)과 동축]을 중심으로 각각 독립된 회전 기구(5Ac, 5Ad)를 갖고, 안테나 하나당 3개의 방향 제어 기구를 구비하므로, 어떠한 방향으로도 안테나를 향하게 하는 것이 가능하게 되어 있다.

아울러, 도6과 같이 서로의 안테나(1c 및 1d)와 횡목(3c 및 3d)이 통신 대상(T1, T2)(도5 참조)과 안테나(1c 및 1d) 사이의 공간에 존재하지 않도록 배치되어 있다. 즉, 안테나(1c)와 안테나(1d), 또 횡목(3c)과 횡목(3d)이 서로 대향하지 않도록 배치되어 있으므로, 양 쪽의 안테나에 있어서 다른 쪽 안테나나 지지 부재인 횡목(3c, 3d)이 통신 장애물이 되지 않도록, 다른 통신 대상으로 향하게 하는 것이 가능하게 되어 있다.

또, 본 발명은 제1 안테나(1c)와 제2 안테나(1d)의 특성이 동일한 것이어도 되지만, 이들 제1 안테나(1c)와 제2 안테나(1d)의 특성을 다른 것으로 함으로써, 통신 대상(T1, T2)의 위치 뿐만 아니라 사용 주파수 대역이나 편파가 다른 CS(통신 위성)와 BS(방송 위성) 등의 다른 2개의 시스템에 동시에 대응(수신 또는 통신을 행함)이 가능하다.

또, 제2 실시 형태의 안테나 시스템(1C)의 방향 조정 제어 시스템, 및 구체적인 안테나 방향 제어의 처리 순서는 상기 제1 실시 형태와 동일하므로 생략한다.

또, 제1, 제2 실시 형태와 같이, 특히 축선 O3과 O4가 직교하고, 축선 O1과 O2는 축선 O3, O4가 만드는 평면에 직교하도록 하면, 2개의 안테나가 서로 통신을 행할 때 방해가 되지 않도록 균형있게 설치할 수 있고, 안테나의 방향 제어를 한층 더 간단하게 행할 수 있는 잇점이 있다.

<제3 실시 형태>

도7에 본원 발명에 관한 안테나 시스템(1D)의 제3 실시 형태를 도시한다. 또, 제3 실시 형태는 상기 제2 실시 형태의 파라볼라 안테나(1c, 1d)를 평면 안테나(1e, 1f)로 변경한 것이며, 상기 실시 형태와 동일 구성에는 동일 부호를 붙이고 설명을 생략한다.

안테나 부착용의 제1 횡목(3c)과 제2 횡목(3d)은 축선(O1, O2)이 일치하도록 배치되고, 도7의 평면 안테나(1e, 1f)는 축선(O1, O2)에 대하여 좌우 대칭이며, 평면 안테나의 중심을 축선(O1, O2)이 관통하도록 구성되어 있다.

<제4 실시 형태>

도8은 본 발명에 관한 안테나 시스템(1E)의 제4 실시 형태를 도시한다. 또, 제4 실시 형태는 상기 제3 실시 형태에 평면 안테나를 하나 추가한 것이며, 상기 실시 형태와 동일 구성에는 동일 부호를 붙이고 설명을 생략한다.

안테나 시스템(1E)에서는 제3 안테나(1g)를 안테나 지지용의 제1 횡목(3c) 또는 제2 횡목(3d)에, 상기 제1 안테나(1e) 및 제2 안테나(1f)의 부착 위치와는 다르도록 회전 기구(5Ae)에 설치하고 있다. 제3 안테나(1g)를 회전시키는 회전 기구(5Ae)는 회전 축선이 축선(O1)과 일치하도록 설치되어 있다.

이 실시 형태에 있어서는, 제3 안테나(1g)는 독립된 회전 기구(5Ae)를 지니므로, 제1, 제2 안테나[안테나(1e, 1f)]의 어떠한 것과도 다른 방향으로 향하게 할 수 있다.

이에 따라, 제3 안테나(1g)는 제1 및 제2 안테나(1e, 1f)가 통신 중에 회선 상태의 악화 등, 안테나 이득의 증대 및 안테나의 지향성을 강하게 하는 등이 요구되는 경우, 필요에 따라서 안테나(1e) 또는 안테나(1f)와 동일한 방향을 향하게 하여, 안테나(1e) 또는 안테나(1f)가 수신한 신호와 안테나(1g)가 수신한 신호를 합성함으로써, 회선 상태의 악화에 대한 대응이나 안테나의 지향성을 강하게 하는 등의 요구에 대응할 수 있다.

또, 제3 안테나(1g)의 특성(지향성 및/또는 주파수 특성)을 제1 및 제2 안테나(1e, 1f)와 바꾸어, 통신 대상의 변경을 행할 때 신규 통신 대상의 대략적인 존재 방향을 탐색하는 파일럿 안테나로서 사용하는 것도 가능하다.

보다 상세하게는 후술하는 제11 실시 형태에 제시한다.

도9에 제4 실시 형태의 변형예를 도시한다. 이 예는 제1 횡목(3c)과 제2 횡목(3d)의 각각에 2개씩 총 4개의 평면 안테나를 구비한 안테나 시스템(1F)이다.

이 실시 형태에 있어서, 횡목(3c, 3d)에 부착된 제1 내지 제4 안테나(1e 내지 1h)의 크기 형상은 동일하고, 횡목의 앙각(Y)의 각도 조정 기구인 앙각 조정 기구(5c)에 대하여 균형이 잡히도록 부착되어 있다. 또, 제1 통신 대상(T1)과 제2 통신 대상(T2)을 향하는 제1 내지 제4 안테나(1e 내지 1h)의 조합을 변경함으로써, 스페이스 다이버시티 효과를 얻는 것도 가능해지고 있다. 또, 회전 기구(5Af)는 제4 안테나(1h)를 설치한 회전 기구이며, 길이 방향 중심의 회전축을 축선(O2)으로 하고, 횡목(3d)에 대하여 회전 가능하게 설치되어 있다.

<제5 실시 형태>

도10에 본 발명에 관한 안테나 시스템(1G)의 제5 실시 형태를 도시한다.

제5 실시 형태는 상기 제2 실시 형태의 평면 안테나를 전파 렌즈로 한 것이며, 상기 실시 형태와 동일 구성에는 동일 부호를 붙이고 설명을 생략한다.

모두 구형을 한 제1 전파 렌즈(1i)와 제2 전파 렌즈(1j)는 그 중심을 축선(O1)과 축선(O2)이 관통하도록 각각의 횡목(3c, 3d)의 선단부에 부착되어 있다.

제1 일차 방사기(27a)는 제1 전파 렌즈(1i)가 모은 전파를 수신하는 제1 일차 방사기(컨버터)이고, 제2 일차 방사기(27b)는 제2 전파 렌즈(1j)가 모은 전파를 수신하는 제2 일차 방사기(컨버터)이다.

그리고, 제1 일차 방사기(27a)와 제2 일차 방사기(27b)는 각각의 전파 렌즈(1i, 1j)의 중심을 포함하고, 축선(O1, O2)과 직교하는 평면에 존재하는 전파 렌즈(1i, 1j)의 초점을 연결한 궤적을 따르도록, 회전 기구(5Ac, 5Ad)에 설치한 L자형 지지 부재(25a, 25b)에 접속되어 있다. 따라서, 제1, 제2 일차 방사기(27a, 27b)는 회전 기구(5Ac, 5Ad)의 회전에 동조하여, 축선(O1, O2)을 중심으로 각 전파 렌즈의 주위를 회전한다.

본 실시 형태에서의 안테나의 회전은 전파 렌즈(1i, 1j) 자체를 회전시키는 것이 아니라, 제1, 제2 일차 방사기(27a, 27b)가 각각의 전파 렌즈의 주위를 회전함으로써 실현되고 있다.

따라서, 전파 렌즈(1i, 1j) 자체는 회전하지 않고 일차 방사기(27a, 27b)만이 움직이므로, 안테나 전체를 움직이는 경우에 비해 구동의 부하를 작게 할 수 있다.

또, 본 실시 형태에서는 제1 횡목(3c)의 축선(O1)과 제2 횡목(3d)의 축선(O2)이 일치하고 있지만, 평행해지도록 배치되어 있어도 된다.

<제6 실시 형태>

도11에 본 발명에 관한 안테나 시스템의 제6 실시 형태에 대하여 설명한다. 상기 실시 형태와 동일 구성에는 동일 부호를 붙이고 설명을 생략한다.

본 실시 형태에 있어서는 반달형 안테나(1k, 1l)가 막대 형상의 앙각 조정 기구(5d)의 길이 방향의 회전 축선(O3)에 대하여 대칭으로 부착되어 있다. 반달형 안테나(1k, 1l)는 앙각 조정 기구(5d)의 축선(03)에 대하여 수직 방향을 향하는 축선(O1), 축선(O2)을 중심으로 각각 독립적으로 회전 가능하게 설치되어 있다. 또, 앙각 조정 기구(5d)에 축선(O1), 축선(O2)을 중심으로 안테나(1k, 1l)를 회전 가능하게 지지하는, 횡목 및 회전 기구는 도시되어 있지 않다.

상기 앙각 조정 기구(5d)는 막대 형상의 방위각 조정 기구(9a)에 고정된 2개의 지지 프레임(7d)에 회전 축선(O3)을 중심으로 회전 가능하게 설치되어 있다. 따라서, 앙각 조정 기구(5d)를 축선(O3)을 중심으로 회전시킴으로써, 안테나(1k, 1l)가 앙각(Y) 방향으로 회전한다.

또, 방위각 조정 기구(9a)는 회전 축선(O4)이 축선(O3)에 직교하고, 방위각(X) 방향으로 회전 가능하게 부착되어 있다.

본 실시 형태에서는 안테나를 반달형으로 함으로써, 각축이 회전한 경우의 안테나의 요동 범위가 되는 필요한 체적을 최소화할 수 있다. 이에 의해, 도시하지 않은 반원 구형의 레돔 내에 효율적으로 수납할 수 있다.

또, 도12에 도시한 바와 같이 안테나 형상을 반달형으로부터 타원 형상으로 형성해도 된다.

일반적으로, 안테나가 어느 일정한 이득을 충족시키고, 또한 원하는 방향 이외로의 불필요 복사(사이드 로프)를 어느 일정치 이하로 억제하고 싶은 경우, 안테나 형상은 원형 또는 타원형이 바람직하지만, 원형 안테나의 경우, 얻어지는 이득에 대하여 안테나의 회전 반경이 커지므로, 본 실시 형태와 같은 타원형이 가장 적합한 형상이다.

<제7 실시 형태>

제7 실시 형태에 관한 안테나 시스템은 상기 제3 실시 형태 등의 평면 안테나의 이면측에도 평면 안테나를 설치하여, 통신 상태가 양호한 위성과의 통신을 가장 적절한 시간, 및 동작으로 맞출 수 있는 안테나로 절환 가능하게 하는 것이다.

도13은 도면 부호 1의 안테나 부분에 대해서만 도시한 사시도이고, 도14는 새로운 위성(S2)이 나타나서 위성(S1)으로부터 위성(S2)으로 통신 대상을 절환하는 경우를 도시한 사시도이며, 도15는 도14의 절환시의 흐름도를 도시하고 있다.

이하, 도15의 흐름도를 참조하면서 통신 대상을 절환하는 동작에 대하여 설명한다. 또, 상기 실시 형태와 동일 구성에는 동일 부호를 붙이고 설명을 생략한다.

도13에 도시한 바와 같이, 회전 기구(5Ac) 상에 한 쪽과 동일한 안테나가 등 맞대기로 부착되고, 회전 기구(5Ac)가 양 쪽의 중심을 관통, 지지하고 있다.

도13에 있어서, 안테나 설치후 등의 초기 상태에서는 제1 안테나(1e)가 원하는 위성(S1)과의 통신을 행하는 경우, 제1 안테나(1e)는 위성(S1)을 추적 동작한다.

다음에, 시간이 경과하여, 도14와 같이 새로운 위성(S2)이 나타나서 위성(S1)으로부터 위성(S2)으로 통신 대상을 절환하는 경우(통상의 핸드 오버시), 궤도 계산으로부터 위성(S2)의 위치가 어림해서 구해지므로(S10), 현재의안테나면[제1 안테나(1e), 및 제2 안테나(1eR)]의 방향으로부터 제1 안테나(1e)를 위성(S2)으로 향하게 하는 거리(궤적)와, 제2 안테나(1eR)를 위성(S2)으로 향하게 하는 거리를 계산할 수 있고(S11), 가동 거리가 적은 쪽의 안테나를 채용한다(S12 내지 S14).

도14에서는 제2 안테나(1eR)가 위성(S2)으로 향하는 궤적을 따르게 하는 쪽이 안테나의 움직임 범위를 경감할 수 있으므로, 제2 안테나(1eR)가 위성(S2)을 추적하여 통신을 행한다.

도16은 본 실시 형태의 안테나 시스템의 블록도를 도시하고 있다.

본 방향 조정 제어 시스템에는 도4의 구성에 부가하여, 검파부(29), 수신 레벨 측정부(31), 위성 위치 데이타 메모리(33), 위성 위치 추정부(35), 위성 서치 제어부(37), 및 안테나 표리 사용 판정부(39)를 갖고 있다.

검파부(29)는 각 안테나로부터 입력된 신호를 검파하는 검파부이다.

수신 레벨 측정부(31)는 수신한 신호의 레벨을 측정하는 측정부이다.

위성 위치 데이타 메모리(33)는 수신 레벨 측정부(31)로부터의 수신 신호 레벨 데이타와 위성 서치 제어부(37)로부터의 제어 데이타에 기초하여, 수신 신호의 강도 데이타를 격납하는 기억부로서의 메모리이다.

위성 위치 추정부(35)는 위성 궤도를 위성 위치 데이타 메모리(33)에 격납된 수신 신호의 강도 데이타로부터 추정하여, 앙각ㆍ방위각 계산부(17)에 데이타를 송신한다.

위성 서치 제어부(37)는 앙각ㆍ방위각 계산부(17)에서 구한 앙각, 방위각 데이타에 기초하여, 위성을 탐색하기 위해서 안테나의 구동 제어를 행하는 제어부이다.

안테나 표리 사용 판정부(39)는 안테나의 표면을 사용할지 또는 이면을 사용할지를 판정하는 판정부이다. 상기의 경우에는, 판정부(39)는 현재의 안테나의 방향과 위성(S2)의 위치 정보를 앙각ㆍ방위각 계산부(17)로부터 수취하여, 안테나의 표면을 사용할지 또는 이면을 사용할지를 판정하고, 판정 결과를 각축의 회전각 계산부(19)에 송신한다.

또, 핸드 오버시에 위성(S2)의 위치를 궤도 계산에 의해서 예측할 수 없는 경우는 위성(B)의 위치를 파악하기 위해서 이하의 두 가지 방법을 고려할 수 있다.

우선, 제1 방법은 도17에 도시한 바와 같이, 제1, 제2 안테나를 회전시킴으로써(S15) 수신 파워를 계측하고, 파워 분포로부터 대략의 위성 위치의 범위를 축소하며, 다시 안테나를 움직여서 수신 파워가 규정치가 되는 위치를 찾아내어, 즉 위성(S2)을 포착할 수 있다. 이후의 처리는 도15의 S11로 진행한다.

상기 제1 방법의 경우에는 위성 서치 제어부(37)에 의해 이하의 제어를 행함으로써 위성(S2)을 포착한다. 앙각ㆍ방위각 계산부(17)에 서치를 시작하는 앙각ㆍ방위각을 부여한다. 각축의 회전각 계산부(19)를 제어하여 안테나를 조금씩 회전시킨다. 각각의 방향에서의 수신 상태가 검파부(29), 수신 레벨 측정부(31)를 거쳐서 안테나의 방향과 함께 위성 위치 데이타 메모리(33)에 격납된다. 또, 앙각, 방위각을 변경하여 안테나를 회전시키면서 측정한다. 같은 동작을 행하여 서치가 행해진다.

제2 방법은 도18에 도시한 바와 같이, 안테나의 한 면[예: 도14에서는 제2 안테나(1eR)]을 지향성이 약한 안테나면으로 하여, 신호를 수신하기 쉽게 한다.

핸드 오버시는 그 면을 사용하여 수신 파워를 측정하여(도18의 S16), 위성의 위치를 개략적으로 계산한다(몇시 몇분 등). 다음에, 방금 개략적으로 계산한 위치에 또 한 쪽 면[예: 도14에서는 제1 안테나(1e)]을 향하게 하고(반전시킴), 다시 안테나의 위치 결정을 행한다. 이후의 처리는 도15의 S11로 진행한다.

제2 방법의 경우도, 위성 서치 제어부(37)에 의해 상기 제1 방법과 마찬가지로 위성(S2)을 포착한다.

상기와 같이 하여 위치가 불분명한 위성(B)을 찾아내는 것은, 예를 들어 하늘의 기상 상황이 나빠서 현재의 위성을 추적하는 것보다도 다른 위성을 추적하는 편이 수신 파워를 얻을 수 있는 경우나(안테나 방향으로부터, 그 때 얻어지리라고 예상되는 수신 파워를 알 수 있으므로, 그 기존의 값보다도 수신치가 현저하게 낮은 경우 등), 어떠한 문제로 위성을 놓쳐 버렸을 때의 복구 등에 매우 유효하다.

<제8 실시 형태>

도19에 본 발명의 제8 실시 형태를 도시한다. 상기 제7 실시 형태와 마찬가지로 안테나면 부분만을 도시하고 있고, 제1, 제2 안테나를 서로 등 맞대기로 하는 구조(안테나군)이며, 아울러 이 평면 안테나군이 복수개(여기서는 한 쪽에 2개) 병렬로 접속되어 있는 안테나로 하고 있다.

안테나 설치 등의 초기 상태에서는 제1 안테나군(WA1)의 제1 안테나(1e)가 원하는 위성(위성 S1)과의 통신을 행하고 있는 것으로 한다[제2 안테나군(WA2)의제3, 제4 안테나(1g, 1gR)는 대기 상태].

다음에, 시간이 경과하여, 도20과 같이 새로운 위성(S2)이 나타나서 위성(S1)으로부터 위성(S2)으로 통신 대상을 절환하는 경우이며 위성의 궤도를 파악할 수 있는 경우에는 제3, 제4 안테나(1g, 1gR)의 어느 쪽인가를 위성(S2)이 오리라고 예측되는 위치까지 이동(최단 경로로 움직일 수 있는 쪽을 향하게 함)시켜, 위성(S2)이 포착되면 제1, 제2 안테나(1e, 1eR) 중 어느 하나를 마찬가지로 위성(S2)을 향하게 한다(최단 경로로 움직일 수 있는 쪽을 향하게 함). 이상과 같이, 합계 4장의 안테나로 신호의 송수신을 행할 수 있다.

또는, 제3, 제4 안테나(1g, 1gR)가 위성(S2)과 통신하고 있는 경우, 이번에는 제1, 제2 안테나(1e, 1eR)가 위성(S2)의 다음 위성을 탐색하는 것으로 해도 된다.

위성의 궤도를 파악할 수 없는 경우, 제3, 제4 안테나(1g, 1gR)를 회전시킴으로써 위성의 대략의 위치를 파악할 수 있다.

또, 제3, 제4 안테나(1g, 1gR) 중 어느 하나의 한 쪽 면을 지향성이 약한 안테나면으로 하고, 그리고 다른 쪽 면을 통상의 지향성을 갖는 안테나면으로 하여, 제3, 제4 안테나(1g, 1gR)를 위성의 위치를 인식하기 위한 안테나(신호 수신 전용)로서 사용해도 된다. 이러한 방법에서는 제2 안테나군(WA2)에 의해 위성(S2)에 대한 안테나의 방향이 결정되고, 이 위치와 현재의 제1 안테나군(WA1)의 안테나면의 위치 방향으로부터 최단 경로의 안테나면을 결정하여 가동시킬 수 있다(핸드 오버 종료).

<제9 실시 형태>

도21에 본 발명의 제9 실시 형태를 도시한다.

상기 제7 실시 형태와 마찬가지로 안테나면 부분만을 도시하고 있고, 통신 대상이 되는 안테나면은 도시한 바와 같이 다각형체인 삼각 기둥의 측면에 제1 내지 제3 안테나(1e1, 1e2, 1e3)를 설치하고 있다.

안테나 설치 등의 초기 상태에서는 제1 안테나(1e1)가 원하는 위성(위성 S1)과의 통신을 행하는 경우에는 제1 안테나(1e1)는 위성(S1)을 추적 동작한다.

다음에, 시간이 경과하여, 도22와 같이 새로운 통신 대상인 위성(S2)이 나타나서 위성(S1)으로부터 위성(S2)으로 통신 대상을 절환한다.

위성(S2)의 궤도를 파악할 수 없는 경우는 제1 내지 제3 안테나(1e1, 1e2, 1e3)를 회전시킴으로써 수신 파워를 계측하고, 파워 분포로부터 대략의 위성(S2) 위치의 범위를 축소하며, 다시 안테나를 움직여서 수신 파워가 규정치가 되는 위치를 찾아내어, 즉 위성(S2)을 포착할 수 있다.

위성의 궤도를 파악할 수 있는 경우는 제2, 제3 안테나(1e2, 1e3)는 수신 전용 모드로 하여(송신 회로는 정지 상태) 수신 파워를 계측하고, 파워 분포로부터 다음 위성의 위치를 대략적이기는 하지만 항상 파악하고 있는 것으로 한다.

이 경우, 상기 수신 파워 분포에 의한 위성(S2)의 위치 부근에 가장 가까운 안테나면(최단 경로를 취할 수 있는 안테나면)을 향하게 한다.

<제10 실시 형태>

도23, 도24에 제10 실시 형태를 도시하고 있고, 삼각 기둥의 측면에 안테나를 설치한 안테나군을 2개 병렬로 설치한 것이다.

상기와 마찬가지로 안테나 부분만을 도시하고 있고, 위성(S1)과 위성(S2)은 통신 시스템이 다른 경우를 설명한다.

도23에 있어서, 제1 안테나군(MA1)의 삼각 기둥의 측면인 제1 내지 제3 안테나(1e1, 1e2, 1e3)는 위성(S1)과의 통신을 행하기 위한 안테나 송수신부를 갖고, 제2 안테나군(MA2)의 삼각 기둥의 측면인 제4 내지 제6 안테나(1e4, 1e5, 1e6)는 위성(S2)과의 통신을 행하기 위한 안테나 송수신부를 가지며, 각각 다른 통신 시스템과의 교환을 행할 수 있는 것으로 한다.

여기서, 제1 내지 제3 안테나(1e1, 1e2, 1e3)(중 하나) 또는 제4 내지 제6 안테나(1e4, 1e5, 1e6)(중 하나)로부터 동시에 신호를 송신하면 간섭 등이 발생하는 경우도 상상되므로, 예를 들어 제1 내지 제3 안테나면이 송신하고 있는 경우는 제4 내지 제6 안테나면은 수신 전용 안테나가 된다. 이에 의해, 신뢰성이 높은 통신을 가능하게 한다.

도24에 있어서, 삼각 기둥의 측면인 제1 내지 제3 안테나면과 제4 내지 제6 안테나면은 각각 다른 편파면을 갖는 안테나이며, 각각이 별도의 통신 시스템인 위성과의 통신이 가능해진다.

<제11 실시 형태>

본 발명의 제11 실시 형태를 도25 내지 도32에 도시한 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 도25 내지 도29는 본 실시 형태에 관한 안테나 시스템의 제1 실시예를 도시한다. 또, 상기 실시 형태와 동일 부분에는 동일 부호를 붙인다.

도25에 도시한 바와 같이, 제11 실시 형태의 안테나 제어 시스템은 안테나 지지용의 제1 횡목(3c)과, 안테나 지지용의 제2 횡목(3d)과, 안테나의 지향성이 상기 제1 횡목의 축(O1)에 대하여 임의의 방향으로 제1 횡목(3c)에 부착된 제1 안테나(1e)와, 안테나의 지향성이 상기 제2 횡목의 축(O2)에 대하여 임의의 방향으로 제2 횡목(3d)에 부착된 제2 안테나(1f)와, 상기 제1 안테나(1e)를 축(O1)을 중심으로 회전시키는 제1 회전 기구(5Ac)와, 상기 제2 안테나(1f)를 축(O2)을 중심으로 회전시키는 제2 회전 기구(5Ad)와, 상기 제1 및 제2 횡목(3c 및 3d) 공통의 앙각 조정 기구(5c)와, 상기 제1 및 제2 횡목(3c 및 3d) 공통의 방위각 조정 기구인 회전대(9)를 구비하고, 상기 제1 횡목(3c)과 제2 횡목(3d)을 동일 평면상에서 평행하면서도 비대향으로 배치하고, 상기 제1 안테나(1e)를 통신용, 상기 제2 안테나(1f)를 파일럿 안테나로 하고 있다.

즉, 도25에 도시한 안테나 시스템은 수평 방향(X)으로 회전 조정 가능한 회전대(9)와, 이 회전대(9)의 방위각 조정 기구의 회전 축선(O4) 상에 지지 기둥(7c)을 거쳐서 지지된 앙각 방향(Y)으로 회전 조정 가능한 앙각 조정 기구(5c)와, 이 양측으로부터 좌우로 연장되는 제1 및 제2 횡목(3c, 3d)을 갖는다. 제1 및 제2 횡목(3c, 3d)은 앙각 조정 기구(5c)를 공유하고, 동일 평면상에 서로 평행하고도 비대향 상태로서 배치되어 있다.

제1 횡목(3c)에는 제1 안테나(1e)가 설치되고, 이 제1 안테나(1e)는 제1 회전 기구(5Ac)를 거쳐서 독립하여 제1 횡목(3c)의 축선(O1)을 중심으로 임의의 회전 방향(Z)으로 지향성을 갖도록 회전 조정 가능하게 지지되어 있다.

제2 횡목(3d)에는 제2 안테나(1f)가 설치되고, 이 제2 안테나(1f)는 제2 회전 기구(5Ad)를 거쳐서 독립하여 제2 횡목(3d)의 축선(O2)을 중심으로 임의의 회전 방향(Z)으로 지향성을 갖도록 회전 조정 가능하게 지지되어 있다.

그리고, 제1 안테나(1e)는 통신용 안테나로서 이용되고(이하, 통신용 안테나라고 함), 제2 안테나(1f)는 파일럿 안테나로서 이용된다(이하, 파일럿 안테나라고 함). 이 파일럿 안테나(1f)에는 위성의 포착을 용이하게 하기 위해서 넓은 지향성을 갖게 하고, 안테나면의 방향에 구애받지 않고 위성으로부터의 파일럿 신호를 가능한 한 넓은 범위로, 또한 파일럿 신호만을 수신할 수 있도록, 통신 안테나용 안테나로서의 통신 안테나(1e)와는 다른 특성을 갖게 하고 있다.

또, 통신용 안테나(1e)는 대상 위성과의 통신을 행하고, 한편 파일럿 안테나(1f)는 상기 위성 서치 제어부(37)에 의해 각축의 회전각 계산부(19)를 제어하여, 안테나를 조금씩 항상 회전시키면서 다른 새로운 위성으로부터의 파일럿 신호의 수신을 행하도록 되어 있다(도16 참조).

이와 같이, 파일럿 안테나(1f)를 항상 회전시킴으로써 그 안테나면의 방향이 항상 변화하고, 이 안테나면의 방향 변화에 따라서 수신한 파일럿 신호의 강도가 변화한다. 이에 의해, 안테나의 회전 속도를 위성의 이동 속도에 비해 충분히 빠르게 함으로써, 수신 신호의 강도는 안테나의 회전에 의한 안테나면의 방향 변화에 대응한 변화를 행한다.

즉, 파일럿 안테나(1f)가 위성으로부터의 파일럿 신호를 수신했을 때 그 수신 신호의 강도를 측정하고, 그 시점에서 파일럿 안테나(1f)가 향해 있는 방향을,회전대(9)에 의한 방위각(X), 앙각 조정 기구(5c)에 의한 앙각(Y) 및 제2 회전 기구(5Ad)에 의한 축선(O2)을 중심으로 한 회전각(Z)으로서 나타냄으로써, 파일럿 안테나(1f)가 향해 있는 방향과 그 시점의 수신 신호의 강도의 관계를 나타내는 데이타를 얻을 수 있다. 또, 각각의 방향에서의 수신 상태가 안테나 방향과 함께 위성 위치 데이타 메모리(33)에 격납된다.

그리고, 이들 위성 위치 데이타 메모리(33)에 격납한 수점분의 데이타에 기초하여, 위성 위치 추정부(35)에 의해 현시점의 위성의 위치를 추정한다. 그 위성 위치 정보로부터 앙각ㆍ방위각 계산부(17)에 의해 위성의 방위각(X)과 앙각(Y)을 계산하고, 각축의 회전각 계산부(19), 펄스 발생부(21), 및 안테나 구동부(23)를 거쳐서 각축용 모터가 구동되며, 파일럿 안테나(1f)가 포착하고 있는 위성의 방향으로 통신용 안테나(1e)가 향하게 된다.

도26 내지 도29는 예를 들어 천구의 궤도상을 주회 이동하고 있는 2개의 비정지 위성(S1, S2)에 대한 안테나 장치의 제어 상태를 도시한다.

도26에 도시한 바와 같이, 통신용 안테나(1e)는 대상 위성(S1)과 통신 가능한 상태에 있고, 한편 파일럿 안테나(1f)는 다른 새로운 위성(S2)으로부터의 파일럿 신호를 수신하여 위성(S2)의 위치를 포착하여 추적하고 있다.

상기의 상태에서 도27에 도시한 바와 같이, 통신용 안테나(1e)가 위성(S1)으로부터 위성(S2)으로 통신을 절환해야만 하는 경우, 통신용 안테나(1e)의 안테나면의 방향을 위성(S1)으로부터 위성(S2)으로 통신의 절환을 행할 필요가 있다.

이 때, 통신용 안테나(1e)는 상술한 바와 같은 파일럿 안테나(1f)로 측정된위성(S2)의 위치 추정 데이타에 기초하여, 위성(S2)에 대한 방위각(X), 앙각(Y) 및 회전각(Z)이 조정되고, 이에 의해서 도28에 도시한 바와 같이 위성(S1)으로부터 위성(S2)으로의 통신 절환이 행해진다.

한편, 통신용 안테나(1e)에 대한 위성(S1)으로부터 위성(S2)으로의 통신 절환후의 파일럿 안테나(1f)는 도29에 도시한 바와 같이, 다시 다른 새로운 비정지 위성(S3)으로부터의 파일럿 신호를 수신하기 위해서 계속해서 회전하여, 위성(S3)의 포착을 행한다.

도30은 본 실시 형태에 관계되는 안테나 시스템의 제2 실시예를 도시한다. 이 제2 실시예의 안테나 시스템은 상기한 제1 실시예에, 제1 횡목(3c)의 축선(O1)을 중심으로, 제1 안테나(1e)와 함께 임의의 회전 방향(Z1)으로 지향성을 갖도록 제3 안테나(1g)를 제3 회전 기구(5Ae)를 거쳐서 회전 조정 가능하게 지지하는 구성을 추가한 것이다.

이 경우, 제1, 제2 안테나(1e, 1f)를 각각 통신용 안테나로서 이용하고, 제3 안테나(1g)를 파일럿 안테나로서 이용하도록 되어 있는 것이며, 제3 안테나(1g)는 제1 안테나(1e)에 대하여 서로 통신 장애가 되지 않도록 독립적으로 회전 조정 가능하게 되어 있다.

즉, 도30에 도시한 제2 실시예에서는 상기한 제1 실시예와 마찬가지로, 제1 통신용 안테나(1e)는 대상 위성(S1)과의 통신을 행하는 한편, 파일럿 안테나(1g)는 새로운 위성(S2)의 포착을 행하도록 되어 있는 것이며, 제2 통신 안테나(1f)는 위성(S1)으로부터 위성(S2)으로의 통신 절환시에, 파일럿 안테나(1g)에 의한위성(S2)의 측정 데이타를 기초로, 위성(S2)에 대한 방위각(X), 앙각(Y) 및 회전각(Z)이 조정되고, 이에 의해서 위성(S2)으로의 통신 절환이 행해지게 되어 있다.

이 때, 제1 통신용 안테나(1e)는 대상 위성(S1)과 위성(S2)으로 절환될 때까지 계속 통신하게 되어 있다. 제2 통신용 안테나(1f)로의 통신 절환후에, 제2 통신용 안테나(1f)와 안테나면의 방향을 일치시켜, 제2 통신용 안테나(1f)와 함께 새로운 위성(S2)과의 통신을 가능하게 한다. 파일럿 안테나(1g)는 다음의 새로운 위성(S3)을 포착하도록 계속 회전한다.

도31은 제11 실시 형태에 관계되는 안테나 시스템의 제3 실시예를 도시하고 있고, 제1 안테나(1e)를 통신용 안테나로서 이용하고, 제2 및 제3 안테나(1f, 1g)를 파일럿 안테나로서 이용하고 있다.

즉, 도31에 도시한 제3 실시예에서는 상기한 제2 실시예와 마찬가지로, 제1 통신용 안테나(1e)는 대상 위성(S1)과의 통신을 행하는 한편, 2기의 파일럿 안테나(1f, 1g)는 회전 방향 및 회전 속도를 동일하게 하고, 새로운 위성(S2)의 포착을 행하여 각각 별도로 위성(S2)으로부터의 파일럿 신호를 수신하고 있다. 상기 2기의 파일럿 안테나(1f, 1g)를 이용함으로써, 수신 신호의 강도의 측정치에 대한 측정 오차를 경감할 수 있도록 하고 있다. 이에 의해, 상기한 제1 또는 제2 실시예와 같이, 1기의 파일럿 안테나에 의한 위성의 포착 측정을 행하는 경우의 것과 비교하여, 그 추정 오차를 경감할 수 있다.

제11 실시 형태의 제4 실시예로서, 외관적으로는 도31에 도시한 제3 실시예와 동일하고, 2기의 파일럿 안테나(1f, 1g)의 서로의 회전 방향을 반대로 하거나, 또는 회전 방향을 동방향으로 하여 회전 속도를 가변으로 하는 구성이다. 이에 의해, 각각 다른 안테나의 방향에 대한 수신 파일럿 신호의 측정 데이타를 얻을 수 있다. 따라서, 추정 알고리즘을 변경해 가는 등의 방법으로 위성의 방향 추정치의 오차를 경감할 수 있다.

각각의 파일럿 안테나(1f, 1g)의 회전 각도를, 예를 들어 0 °내지 180 °범위로 한정하고, 각각의 파일럿 안테나(1f, 1g)가 180 °까지 회전한 시점에서 180 °역회전하도록 제어한다. 또, 각각의 파일럿 안테나(1f, 1g)의 서로의 안테나면이 역방향이 되도록 설치하고, 이들 안테나면이 서로를 백업하면서 안테나면을 360 °방향을 향하도록 회전 제어한다. 이상과 같은 구성에 의해, 각각의 파일럿 안테나(1f, 1g)나, 이들의 회전 구동축(5Ac, 5Ad, 5Ae) 등에의 배선 등의 얽힘을 방지하는 것이 가능해지고, 이에 의해서 안테나의 작동 불량을 확실하게 방지하는 것이 가능해진다.

도32는 제11 실시 형태에 관한 안테나 시스템의 제5 실시예를 도시하고, 상기한 제3, 제4 실시예에 있어서 제2 안테나 지지용의 제2 횡목(3d)의 축선(O2)을 중심으로, 제2 안테나(1f)와 함께 임의의 회전 방향(Z)으로 지향성을 갖도록 제4 안테나(1h)를 제4 회전 기구(5Af)를 거쳐서 회전 조정 가능하게 지지하여 이루어지는 구성을 갖는다.

이 경우, 제1 및 제2 안테나(1e, 1f)를 각각 통신용 안테나로서 이용하고, 제3 및 제4 안테나(1g, 1h)를 파일럿 안테나로서 이용한다. 이들 각각의안테나(1e, 1f, 1g, 1h)는 각각 독립적으로 회전 제어 가능하게 되어 있다.

제5 실시예의 구성에 따르면, 상기 제2 내지 제4 실시예의 구조를 조합함으로써, 상기 제2 내지 제4 실시예 전체의 동작을 얻을 수 있다.

이상의 제11 실시 형태의 설명으로부터 명확해지는 바와 같이, 안테나를 회전 기구를 거쳐서 안테나 지지용의 제1 횡목과 안테나 지지용의 제2 횡목에 각각의 축을 중심으로 임의의 회전 방향(Z)으로 지향성을 갖도록 회전 조정 가능하게 지지하고, 각각의 안테나를 통신용 안테나와 파일럿 안테나로서 이용하는 동시에, 안테나 지지용의 제1 횡목과 안테나 지지용의 제2 횡목이 방위각 조정 기구 상에 지지된 서로 공통인 앙각 조정 기구를 구비하므로, 각각의 안테나 회전 기구, 방위각 조정 기구 및 앙각 조정 기구로 각각의 안테나를 구동시킴으로써, 안테나를 수신점으로부터 다른 두 방향으로 존재하는 통신 대상의 위성에 동시에 향하게 할 수 있고, 게다가 각각의 안테나끼리가 서로의 통신 장애가 되지 않으므로, 대상 위성을 포착한 파일럿 안테나와 동일 방향으로 통신용 안테나를 용이하고도 신속하게 행할 수 있고, 이에 의해서 안테나의 방향 제어를 간편하게 행할 수 있다.

또, 본 발명은 상기의 각 실시 형태, 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변경이 실시 가능함은 물론이다.

이상과 같이 본 발명에 관한 안테나 시스템은, 2개의 위성 등의 이동체와 동시에 통신을 행할 때, 2개의 안테나가 서로 통신시에 장애물이 되지 않는 안테나로 하고, 또한 대상 이동체를 포착한 파일럿 안테나와 동일 방향으로 통신용 안테나를용이하고도 신속하게 방향 제어를 행하는 안테나 시스템에 적합하다.

Claims (17)

1. 제1 안테나를 제1 축선을 중심으로 제1 회전 방향으로 회전 가능하게 설치하는 제1 회전 기구와,

   상기 제1 축선과 동일 축선상 또는 평행하게 연장되는 제2 축선을 중심으로 제2 안테나를 제1 회전 방향으로 회전 가능하게 설치하는 제2 회전 기구와,

   상기 제1, 제2 축선과 다른 축선이 되는 제3 축선을 중심으로 상기 제1, 제2 회전 기구를 공통으로 제2 회전 방향으로 회전 가능하게 지지하는 앙각 조정 기구와,

   상기 제1, 제3 축선과 다른 축선이 되는 제4 축선을 중심으로 상기 앙각 조정 기구를 제3 회전 방향으로 회전 가능하게 지지하는 방위각 조정 기구를 구비하고,

   상기 제4 축선에 평행하고 또한 제3 축선을 포함하는 평면에 의해서 구획한 제1 영역에 상기 제1 회전 기구를 설치하고, 상기 제1 영역의 반대측인 제2 영역에 제2 회전 기구를 설치하는 것을 특징으로 하는 안테나 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1, 제2 축선을, 상기 제3 축선에 평행하고 또한 제4 축선을 포함하는 평면에 대하여 대칭으로 설치하는 것을 특징으로 하는 안테나 시스템.
3. 제1항에 있어서, 상기 제3 축선과 제4 축선은 교차하고, 상기 제1, 제2 축선을 교점에 대하여 대칭으로 설치하는 것을 특징으로 하는 안테나 시스템.
4. 제1항에 있어서, 상기 제3 축선과 제4 축선은 직교하고, 제1 축선과 제2 축선은 제3 축선과 제4 축선이 만드는 평면에 직교하는 것을 특징으로 하는 안테나 시스템.
5. 제1항에 있어서, 상기 제1, 제2 축선은 각각의 안테나의 중심을 관통하는 것을 특징으로 하는 안테나 시스템.
6. 제1항에 있어서, 상기 제1 안테나는 평면 안테나로 구성하고, 상기 제1 축선이 상기 평면 안테나를 좌우 대칭으로 관통하는 것을 특징으로 하는 안테나 시스템.
7. 제1항에 있어서, 상기 제1 축선을 중심으로 제1 회전 방향으로 1개 또는 복수개의 안테나를 회전 가능하게 배치하는 제3 회전 기구를 설치한 것을 특징으로 하는 안테나 시스템.
8. 제1항에 있어서, 상기 제1 안테나는 구형의 전파 렌즈와 전파를 수신하는 일차 방사기를 구비하고, 상기 일차 방사기는 제1 회전 기구의 회전에 동조하여 전파렌즈의 주위를 주위면 방향을 따라서 회전함으로써 안테나의 회전을 실현하는 것을 특징으로 하는 안테나 시스템.
9. 제1항에 있어서, 상기 제1 안테나와 제1 회전 기구를 공용하고, 또한 제1 안테나와 다른 방향을 향하는 제3 안테나를 구비한 것을 특징으로 하는 안테나 시스템.
10. 제9항에 있어서, 상기 제1 안테나와 상기 제3 안테나는 평면 안테나이고, 상기 제1 안테나와 제3 안테나를 등 맞대기로 일체화하며, 양면을 안테나로 하는 것을 특징으로 하는 안테나 시스템.
11. 제1항에 있어서, 상기 제1 안테나는 N개(N≥3의 자연수)의 측면을 평면 안테나로 한 각기둥형의 다면체 안테나인 것을 특징으로 하는 안테나 시스템.
12. 제10항에 있어서, 상기 제1 안테나의 특성과 제3 안테나의 특성이 다른 것을 특징으로 하는 안테나 시스템.
13. 제11항에 있어서, 상기 N개의 평면 안테나는 특성이 다른 2종류 이상의 평면 안테나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 안테나 시스템.
14. 제1항에 있어서, 상기 제1 안테나를 통신용으로 하고, 상기 제2 안테나를 파일럿 안테나로 한 것을 특징으로 하는 안테나 시스템.
15. 제7항에 있어서, 상기 3기의 안테나 중, 2기를 위성과의 통신용 안테나로 하고, 나머지 1기를 파일럿 안테나로 하는 것을 특징으로 하는 안테나 시스템.
16. 제7항에 있어서, 상기 3기의 안테나 중, 2기를 파일럿 안테나로 하고, 나머지 1기를 위성과의 통신용 안테나로 하는 것을 특징으로 하는 안테나 시스템.
17. 제16항에 있어서, 상기 2기의 파일럿 안테나의 회전 방법을 안테나마다 변화시킨 것을 특징으로 하는 안테나 시스템.