KR100431392B1 - 휴대용 위성 자동 추적장치 - Google Patents

휴대용 위성 자동 추적장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 현재 국내에서 서비스되는 위성신호를 수신할 수 있는 휴대용 위성 자동 추적 장치에 관한 것이다. 본 휴대용 위성 자동 추적 장치는 위성신호를 처리하는 위성수신기를 가지고 있으며, 지면과 접촉되는 다수의 받침대와, 받침대를 고정하여 전체를 고정유지하는 고정판넬을 갖는 고정수단과; 상기 고정수단 상부에 고정된 축에 회전가능하게 결합되어 소정의 회전력으로 위성신호수신점으로 회전되는 회전부카바와; 상기 회전부카바의 내측에 설치되어 있으며, 소정의 제어신호에 의해 동력전달방향에 따라 상호 연결된 구동모터와 복수의 플리 및 벨트로 상기 회전부카바를 회전시키는 회전 및 구동수단과; 상기 회전에 의해 위성의 방위각을 감지하는 지자계센서와, 위성신호와 기준신호를 GPS알고리즘으로 산출하여 위성의 방위각 방향을 지향하기 위하여 상기 구동모터를 제어하는 제어부와; 상기 회전부카바 상부에 안착가능하게 위치하고, 안테나, 주파수대역을 변환하는 LNB, 콘넥터 및 동축케이블, 로터리콘넥터를 가지며, 이를 통하여 수신되는 위성신호를 상기 위성수신기에게 출력하는 수신수단과; 상기 회전 및 구동수단 사이에 상기 수신수단의 일측을 중심으로 회동시키기 위하여 개폐용 수직기어와 스퍼기어와 스프링과 결합핀과 앙각고정핀의 결합으로 구성되어 있으며, 상기 앙각고정핀 인접영역에는 앙각표시기가 형성되어 있는 개폐수단을 포함한다. 이에 따라, 가정이나 야외의 어느 곳에서든 사용자가 직접 필요한 장소에 위성 자동 추적 장치를 휴대하여 이동시킴은 물론 간편하고 신속하게 설치하여 위성방송과 위성인터넷을 동시에 수신가능하도록 하며, 부피가 작고 가벼워 저렴하게 제조가 가능하여 각 가정에서 경제적인 부담이 없이 구입할 수 있기 때문에 자동차로 이동할 수 없는 장소에까지 설치가 가능하며, 사용자의 구입부담을 상당히 줄일 수 있는 효과가 있다.

Description

휴대용 위성 자동 추적장치{Portable Satellite Auto Tracking System}
본 발명은 휴대용 위성 자동 추적 장치에 관한 것으로, 현재 국내에서 서비스되는 위성의 방송용 중계기(BS) 및 통신용 중계기(CS)의 위성신호를 수신할 수 있는 휴대용 위성 자동 추적 장치에 관한 것이다.
일반적으로 위성은 지상에서 33,000㎞ 적도상공의 정지궤도에 위치하며 지구를 향하여 위성신호를 송출한다. 지상에서는 각종 위성안테나를 이용하여 위성신호를 수신하므로서, 고화질의 디지털 위성방송 및 멀티미디어 서비스를 제공받을 수 있다.
상기 위성신호의 효과적인 수신을 위하여 위성 안테나의 개발에 많은 연구가 활발히 진행되고 있는 추세이다.
이와 같은 종래의 위성 수신안테나는 고정된 파라볼라 안테나로 위성을 향한 지향성을 확보하기 위하여 액츄에이터 및 위성신호 측정기를 사용하고, 이들을 이용하여 수동조작으로 위성의 위치를 포착하여 설치하거나, 스팩트럼 분석기 등을 이용하여 위성신호의 세기가 높은 쪽을 따라 설치하는 것이 일반적이다.
또한, 위성안테나의 수신방향과 위성신호의 최대 점을 찾아 일치시키는 것이 어려우며, 위성안테나는 크기가 크면 클수록 위성안테나의 빔폭(Beam Width)은 좁아지는 특성을 가지고 있기 때문에 정확한 위성의 위치/신호의 최대 점을 포착하기는 전문가 및 어느 정도의 지식을 가지지 않는 한 상당히 어려워 정확하게 설치하기가 곤란한 문제점이 있다.
아울러, 부피가 크고 이동성이 떨어지기 때문에 휴대 및 설치가 까다로울 뿐만 아니라, 필요한 장소에서 손쉽게 설치하여 위성 서비스를 제공받기가 어려운 문제점들을 가지고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 가정이나 야외의 어느 곳에서 든 사용자가 직접 필요한 장소에 위성 자동 추적 장치를 휴대하여 이동시킴은 물론 간편하고 신속하게 설치하여 위성방송과 위성인터넷을 동시에 수신가능하도록 하며, 부피가 작고 가벼워 저렴하게 제조가 가능하여 각 가정에서 경제적인 부담이 없이 구입할 수 있도록 한 휴대용 위성 자동 추적 장치를 제공하는데, 그 목적이 있다.
보다 상세하게는 휴대 및 설치/이동성이 편리하며, 지자계센서 및 GPS DATA 사용하여 위성안테나의 앙각 및 방위각 방향 모두 구동 모터를 제어하여 자동 추적이 가능하며, 또한 앙각은 반자동으로 방위각방향은 상기 구동모터(9)를 제어하도록 하여 위성안테나가 위성의 위치를 정확히 포착하여 지향시키도록 하여 위성신호를 수신하는 휴대용 위성 자동 추적 장치를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 휴대용 위성 자동 추적장치를 나타낸 측면도이고,
도 2는 본 발명의 한 실시 예에 따른 휴대용 위성 자동 추적장치의 측면도이고,
도 3은 도2에 도시된 휴대용 위성 자동 추적장치의 회전구동부의 구조 및 동작관계를 나타낸 평면도이고,
도 4는 본 발명에 따른 장치의 블록도이고,
도 5, 도 6, 도 7은 본 발명에 따른 장치를 분리하여 수동으로 위성을 추적하여 사용할 수 있는 개략도이고,
도 8은 본 발명에 따른 장치의 위성 수신부를 파라볼라 안테나로 교체 및 탈부착이 용이하도록 하여 사용할 수 있는 한 실시 예를 나타내는 개략도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1. 안테나 2. LNB(Low Noise Block)
3. 동축케이블 4. F형 커넥터/동축케이블(a)
5. 전력 분배기 6. 로터리 콘넥터
7. 지자계 센서(MR sensor) 또는 GPS
8. 제어부 9. 구동모터
10. F형 커넥터/동축케이블(b)
11. 모터 타이밍플리 12. 타이밍 벨트(a)
13. 감속 타이밍플리 14. 타이밍 벨트(b)
15. 주 타이밍플리 16. 회전/구동부
17. 고정부 18. 고정핀 핸들
19. 결합핀 20. 스프링
21. 스퍼기어(Spur Gear) 22. 개폐용 수직기어
23. 앙각 표시기 24. 앙각 고정핀
25. 베어링 26. 고정축
27. 고정 판넬 28. 받침대
29. 레이돔 30. 회전부 카바
31. 회전부 케이스 32. 휴대용 손잡이
33. 수신부 34. 나침반
35. 수동 앙각 고정부
상기 목적은, 본 발명에 따라, 위성신호를 처리하는 위성수신기를 갖는 휴대용 위성 자동 추적장치에 있어서; 지면과 접촉되는 다수의 받침대와, 받침대를 고정하여 전체를 고정유지하는 고정판넬을 갖는 고정수단과; 상기 고정수단 상부에 고정된 축에 회전가능하게 결합되어 소정의 회전력으로 위성신호수신점으로 회전되는 회전부카바와, 상기 회전부카바의 내측에 설치되어 있으며, 소정의 제어신호에 의해 동력전달방향에 따라 상호 연결된 구동모터와 복수의 플리 및 벨트로 상기 회전부카바를 회전시키는 회전 및 구동수단과; 상기 회전에 의해 위성의 방위각을 감지하는 지자계센서와, 위성신호와 기준신호를 GPS알고리즘으로 산출하여 위성의 방위각 방향을 지향하기 위하여 상기 구동모터를 제어하는 제어부와; 상기 회전부카바 상부에 안착가능하게 위치하고, 안테나, 주파수대역을 변환하는 LNB, 콘넥터 및 동축케이블, 로터리콘넥터를 가지며, 이를 통하여 수신되는 위성신호를 상기 위성수신기에게 출력하는 수신수단과; 상기 회전 및 구동수단 사이에 상기 수신수단의 일측을 중심으로 회동시키기 위하여 개폐용 수직기어와 스퍼기어와 스프링과 결합핀과 앙각고정핀의 결합으로 구성되어 있으며, 상기 앙각고정핀 인접 영역에는 앙각표시기가 형성되어 있는 개폐수단을 포함하는 휴대용 위성 자동 추적장치에 의해 달성된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 휴대용 위성 자동 추적 장치를 상세하게 설명하면 다음과 같다. 도 1은 본 발명에 따른 휴대용 위성 자동 추적장치를 나타낸 측면도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시 예에 따른 휴대용 위성 자동 추적 장치의 측면도이고, 도 3은 도2에 도시된 휴대용 위성 자동 추적 장치의 회전구동부의 구조 및 동작관계를 나타낸 평면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 장치의 블록도이고, 도 5, 도 6, 도 7은 본 발명에 따른 장치를 분리하여 수동으로 위성을 추적하여 사용할 수 있는 개략도이고, 도 8은 본 발명에 따른 장치의 위성 수신부를 파라볼라 안테나로 교체 및 탈부착이 용이하도록 하여 사용할 수 있는 한 실시 예를 나타내는 개략도이다.
본 휴대용 위성 자동 추적 장치는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 위성에서 위성신호를 수신하는 안테나(1)와, 상기 안테나(1)로부터 수신된 위성신호를 증폭 및 중간주파수(950㎒ ~ 2,150㎒) 대역으로 변환하여 주는 기능의 LNB(Low Noise Block)(2)와, 상기 LNB(Low Noise Block)(2)로부터 출력된 신호를 받아 회전부케이스(31)의 내부를 향하여 전송하는 동축케이블(3)과 F형 콘넥터 및 동축케이블(4a)과, 상기 F형 콘넥터 및 동축케이블(4a)과 결합되어 이로부터 출력된 신호는 초소형 로터리 콘넥터(6)로 보내지며, 상기 로터리 콘넥터(6)로부터 출력된 신호는 위성수신기(미도시)로 전송된다.
위성의 위치를 포착하기 위하여, 지자계센서(7)의 데이터는 제어부(8)로 출력되며, 상기제어부(8)는 상기 지자계센서(7)의 신호를 입력받아 그 위치의 데이터를 산출하여 그 위치의 데이터 값에 의해 위성의 지향성을 갖는 방향으로 회전시키기 위해 상기 회전/구동부(16)내의 구동모터(9)로 출력하게 된다.
상기 구동모터(9)를 구동하도록 하는 제어부(8)와, 상기 로터리 콘넥터(6), 상기 제어부(8), 상기 구동모터(9)는 기계/기구적인 안정성 및 방수를 고려한 설계에 의하여, 회전/구동부(16)의 내부에 위치한다. 여기서, 수신부(33)는 상기 안테나(1)와 LNB(2)와 케이블(4a)과 콘넥터(6)를 구비한다. 또한, 제어부(8)는 위성신호가 기준신호에 해당하는지를 GPS알고리즘으로 판단하여 상기 구동모터(9)의 구동여부를 결정하는데, 기준신호이상일 경우 구동모터(9)의 동작을 정지시키고, 기준신호이하일 경우 기준신호 이상의 위치가 잡힐 때까지 회전동작을 계속한다.
상기 회전/구동부(16)의 상부에는 상기 수신부(33)가 일측편을 중심으로 회동가능하게 결합되어 있는데, 고정핀 핸들(18)에 의해서 고정되고 회동되도록 설치되어 있다. 즉, 상기 고정핀 핸들(18)을 누르면, 상기 수신부(33)는 스프링(20)의 힘에 의하여 열리게 되며, 상기 스프링(20)의 특성상 탄성이 강하므로 순간적으로 상기 수신부(33)가 열린다. 순간적으로 열림현상을 방지하고, 상기 수신부(33)의 안정적인 개폐를 위하여 상기 회전부 카바(30) 및 상기 안테나(1)의 뒷면에 스퍼 기어(21)와 개폐용 수직기어(22)가 설치되어 있다. 여기서, 상기 수신부(33)의 부드러운 개폐 동작이 이루어진다. 상기 수신부(33)와 상기 회전/구동부(16)는 결합핀(19)으로 인하여 회동가능하게 결합되어 있다. 이 때, 상기 안테나(1)와 상기 LNB(Low Noise Block)(2), 레이돔(29)은 고정핀 핸들(18)에 의하여 회전부 카바(30)에 닫혀 있으며, 부피 및 무게가 가벼워 이동이 편리하도록 설계된 휴대용 손잡이(32)를 사용하여 쉽게 휴대가 가능하도록 한다.
상기 회전/구동부(16)에는 지자계 센서(7)와, 구동모터(9)와, 모터 타이밍 플리(11)와, 타이밍 벨트(a)(12)와, 감속 타이밍 플리(13)와, 타이밍 플리(b)(14)와, 주 타이밍 플리(15)를 갖는다.
즉, 상기 지자계 센서(7)는 본 장치의 초기 전원 공급시 지구의 자 북을 가리키게 되며, 상기 지자계 센서(7)에서 출력된 신호는 제어부(8)로 전달되어, 상기 구동모터(9)를 구동 할 수 있는 신호를 출력하며, 상기 구동모터(9)는 구동모터 타이밍 플리(11)에서 타이밍 벨트(a)(12)를 통하여 감속 타이밍 플리(13)를 구동시키고, 타이밍 플리(b)(14)에 의하여 상기 고정부(17)에 조립된 주 타이밍 플리(15)를 구동시키게 되며, 상기 주 타이밍 플리(15)는 상기 고정부(17)의 고정축(26)과 결합되어 있기 때문에 상기 수신부(33) 및 상기 회전/구동부(16)가 방위각 방향으로 회전을 하게 된다. 이때 상기 회전/구동부(16)의 회전을 원활하게 하기 위하여 베어링(25)을 사용하였으며, 회전중인 상기 수신부(33) 및 상기 회전/구동부(16)는 상기 지자계 센서(7)의 신호를 받아 상기 제어부(8)에 의하여 위성의 방향을 포착하게 되며, 본 장치는 구동을 멈추게 되고, 상기 전력분배기(5)에서 분배된 신호는 상기 로터리 콘넥터(6)로 전달되며, 상기 로터리 콘넥터(6)는 전달받은 신호를 최소한의 손실로서 상기 F형 콘넥터/케이블(10)을 통하여 상기 위성수신기(미도시)에 공급된다.
특히, 상기 회전/구동부(16)와 고정부(17) 사이에는 소형/저가의 한 개 채널을 가진 로터리 콘넥터(6)가 마련되어 있으며, 로터리 콘넥터(6)는 본 장치의 전원공급 및 상기 위성수신기 측으로 위성신호를 전달하는 역할을 하게 되며, 위성신호는 상기 위성수신기를 통하여 TV로 전달되고, 고화질의 디지털 위성방송을 시청하거나, PC를 통하여 위성인터넷을 동시에 실시간으로 가능하게 한다.
상기 위성수신부와 회전/구동부(16)의 전체적인 하중 및 무게중심을 잡아주고 상기 회전/구동부(16)의 방위각방향 회전을 원활하게 하기 위한 베어링(25)이 마련되어 있다. 상기 베어링(25)과 고정축(26)이 결합되어 있고, 상기 고정축(26)은 고정부(17)의 고정판넬(27)과 결합되며, 상기 고정판넬(27)은 수평조절 및 높낮이 조절이 가능하도록 설계된 볼트형 받침대(28)와 접속되며, 상기 위성수신기로 부터 출력된 신호는 TV와 접속되어 위성방송을 시청하는 것과 PC와 접속되어 위성인터넷 서비스를 받을 수 있도록 구성되어 있다.
상기 안테나(1), 상기 LNB(Low Noise Block)(2), 상기 동축케이블(3), 상기F형 콘넥터 및 동축케이블(4a), 상기 전력분배기(5), 상기 제어부(8), 상기 구동모터(9), 상기 베어링(25)은 본 장치의 회전/구동부(16)에 속하며, 본 장치는 전체적으로 방위각방향으로 회전을 하게되며, 상기 고정축(26), 상기 고정판넬(27), 상기 받침대(28) 및 주 타이밍플리(15)는 상기 고정부(17)에 속하여 가정의 베란다 및 옥상 등 야외에서도 설치가 용이하다.
또한, 상기 위성수신기에서 전원이 출력되어 상기 로터리 콘넥터(6)를 통하여 상기 전력 분배기(5)와 접속되며, 분배된 전원은 상기 제어부(8)에 공급되고, 상기 제어부(8)는 상기 구동모터(9)를 제어하며, 상기 구동모터(9)에 의하여 상기 고정부(17)를 제외한 회전/구동부(16) 및 상기 수신부(33)를 방위각 방향으로 회전시키게 된다. 상기 안테나(1)에서 수신된 위성신호는 상기 LNB(Low Noise Block)(2)를 통하여 증폭 및 중간 주파수 대역으로 변환되며, 변환된 신호는 상기 동축케이블(3)과 상기 F형 콘넥터/케이블(4a)을 통하여 상기 전력 분배기(5)로 전달된다.
상술한 바와 같은 본 휴대용 위성 자동 추적 장치는 도 4에 도시된 바와 같이 위성신호를 수신하는 상기 안테나(1)를 통하여 수신된 위성신호는 상기 LNB(2)로 출력하게 되며, 상기 LNB(Low Noise Block)(2)는 증폭 및 중간 주파수 대역으로 변환하여 상기 전력분배기(5)로 출력되며, 상기 지자계 센서(7)에서 위성의 위치 정보를 입력받은 상기 제어부(8)는 상기 회전/구동부(16)를 구동시키게 된다. 여기서, 제어부(8)는 위성신호가 기준신호에 해당하는지를 판단하여 상기 구동모터(9)의 구동여부를 결정하는데, 기준신호이상일 경우 구동모터(9)의 동작을 정지시키고, 기준신호이하일 경우 기준신호 이상의 위치가 잡힐 때까지 회전동작을 계속한다.
도 5,도 6,도 7은 본 발명의 휴대용 위성 자동 추적 장치를 분리하여 상기 수신부(33)와 상기 고정부(17)만을 손쉽게 결합하고, 나침반(34)을 부착하여 수동으로 위성을 포착하여 사용 할 수 있는 구조 및 동작 방법을 나타내는 측면도이다.
도 8은 본 휴대용 위성 자동 추적 장치의 상기 수신부(22)만을 파라볼라 안테나(37)로 교체 결합하여 위성의 위치를 자동으로 추적하여 사용 할 수 있는 구조를 나타내는 전단면도이다.
본 발명은 가정이나 야외의 어느 곳에서든 사용자가 직접 필요한 장소에 위성 자동 추적 장치를 휴대하여 이동시킴은 물론 간편하고 신속하게 설치하여 위성방송과 위성인테넷을 동시에 수신가능하도록 하며, 부피가 작고 가벼워 저렴하게 제조가 가능하여 각 가정에서 경제적인 부담이 없이 구입할 수 있기 때문에 자동차로 이동할 수 없는 장소에까지 설치가 가능하며, 사용자의 구입부담을 상당히 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 간단한 구성으로 이루어져 있기 때문에 유지보수 비용이 적게 들며, 고가의 위성신호 측정장비의 대체효과를 꾀할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 위성 신호를 처리하는 위성수신기를 갖는 휴대용 위성 자동 추적장치에 있어서;
    지면과 접촉되는 다수의 받침대와, 받침대를 고정하여 전체를 고정유지하는 고정판넬을 갖는 고정수단과;
    상기 고정수단 상부에 고정된 축에 회전가능하게 결합되어 소정의 회전력으로 위성신호수신점으로 회전되는 회전부카바와;
    상기 회전부카바의 내측에 설치되어 있으며, 있으며, 소정의 제어신호에 의해 동력전달방향에 따라 상호 연결된 구동모터와 복수의 플리 및 벨트로 상기 회전부카바를 회전시키는 회전 및 구동수단과;
    상기 회전에 의해 위성의 방위각을 감지하는 지자계센서와, 위성신호와 기준신호를 GPS알고리즘으로 산출하여 위성의 방위각 방향을 지향하기 위하여 상기 구동모터를 제어하는 제어부와;
    상기 회전부카바 상부에 안착가능하게 위치하고, 안테나, 주파수대역을 변환하는 LNB, 콘넥터 및 동축케이블, 로터리콘넥터를 가지며, 이를 통하여 수신되는 위성신호를 상기 위성수신기에게 출력하는 수신수단과;
    상기 회전 및 구동수단 사이에 상기 수신수단의 일측을 중심으로 회동시키기 위하여 개폐용 수직기어와 스퍼기어와 스프링과 결합핀과 앙각고정핀의 결합으로 구성되어 있으며, 상기 앙각고정핀 인접영역에는 앙각표시기가 형성되어 있는 개폐수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 위성 자동 추적장치.
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