KR100439401B1 - 수직/수평 편파간 아이솔레이션 기능을 보강한 피드혼 - Google Patents

수직/수평 편파간 아이솔레이션 기능을 보강한 피드혼 Download PDF

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Abstract

본 발명은 위성수신용 저 잡음 주파수변환기(LNB)의 원형 피드혼에 관한 것으로, 본 발명은 위성신호를 수신하기 위해, 혼(21)과 웨이브 가이드(22)를 갖는 원형 피드혼(20)에 있어서, 위성신호중 제1 위성신호를 수신하기 위해, 상기 웨이브 가이드(22) 내측면에 수직으로 설치한 제1 프로브(P1); 상기 제1 위성신호와 90°의 위상차를 갖는 제2 위성신호를 수신하기 위해, 상기 제1 프로브(P1) 및 웨이브 가이드(22) 내측면 각각에 수직으로 설치한 제2 프로브(P2); 상기 제1 프로브(P1) 및 제2 프로브(P2) 사이의 아이솔레이션을 향상시키기 위해서, 상기 웨이브 가이드(22)의 내부 저면(22a) 중앙에서 상기 제1 프로브(P1) 및 제2 프로브(P2) 각 단부 사의 공간으로 연장된 도체 폴(isolation pole)(IS); 및 상기 도체 폴(IS)에서, 상기 제1 프로브(P1)에 대응하는 지점과 상기 제2 프로브(P2)에 대응하는 지점 사이에, 상기 도체 폴(IS)의 길이방향으로 설치한 도체 바(IB)를 구비하며, 이와 같이 이루어진 본 발명에 의하면, 저 잡음 주파수변환기에서 프로브에 수직하는 도체 폴(pole)에 도체 바(bar)를 형성시킴으로서, 수직편파 및 수평편파간의 아이솔레이션 특성을 개선할 수 있다.

Description

수직/수평 편파간 아이솔레이션 기능을 보강한 피드혼{FEEDHORN FOR IMPROVING THE ISOLATIPON BETWEEN VERTICAL AND HORIZONTAL POLARIZATION}
본 발명은 위성수신용 저 잡음 주파수변환기(LNB)의 원형 피드혼에 관한 것으로, 특히 저 잡음 주파수변환기에서 프로브에 수직하는 도체 폴(pole)에 도체 바(bar)를 형성시키도록 한 수직/수평 편파간 아이솔레이션 기능을 보강한 피드혼에 관한 것이다.
일반적으로, 위성 수신시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 옥외에 설치되는 위성 안테나(parabolic antenna)(10), 원형 피드혼(feedhorn)(20) 및 저 잡음 주파수변환기(LNB)(30)를 포함하고, 또한 옥내에 설치되는 위성수신기(40)를 포함하고 있으며, 상기 피드혼(feedhorn)은 위성안테나에 의한 위성신호를 유도하기 위한 혼(horn)과 이 유도된 위성신호를 수신하기 위한 프로브가 내부에 설치된 웨이브가이드(wave guide)로 이루어져 있다. 이러한 피드혼의 구조 및 프로브 설치조건은 위성신호의 수신감도 특성, 수직편파 및 수평편파 신호간의 아이솔레이션(isolation) 특성에 영향을 미친다.
도 2는 종래 저 잡음 주파수변환기의 피드혼의 사시도이고, 도 3a는 도 2의 A-A선 절개 사시도이고, 도 3b는 도 2의 A-A선 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 종래 저 잡음 주파수변환기의 피드혼(20)은 혼(21)과 웨이브 가이드(22)로 이루어져 있는데, 이 웨이브 가이드(22)의 내측에는 제1 위성신호를 수신하기 위한 제1 프로브(P1)가 가이드 내측면에 수직으로 설치되어 있고, 또한, 상기 제1 위성신호와 90°의 위상차를 갖는 제2 위성신호를 수신하기 위해 상기 제1 프로브(P1) 및 가이드 내측면 각각에 수직으로 제2 프로브(P2)가 설치되어 있다. 그리고, 상기 제1 프로브(P1) 및 제2 프로브(P2) 사이의 아이솔레이션을 향상시키기 위해서, 상기 웨이브 가이드(22)의 내부 저면(22a) 중앙에서 상기 제1 프로브(P1) 및 제2 프로브(P2) 각 단부의 사이로 연장된 도체 폴(isolation pole)(IS)이 설치되어 있다.
이러한 종래의 위성수신용 LNB에 있어서, 전파의 수신 원형도파관 안에는 수직편파(horizontal polarization)와 수평편파(vertical polarization)를 각각 수신하는 RF 프로브(porbe)가 상기 기술한 바와 같이 설치되어 있는데, 여기서 중요한 요소로 작용하는 각 프로브의 반사손실(수직편파의 반사손실과 수평편파의 반사손실)과 수직편파 및 수평편파 간의 아이솔레이션(isolation)(수직편파가 수평 프로브에 인가되는 양과 수평편파가 수직 프로브에 인가되는 양)을 개선하기 위하여 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 아이솔레이션을 위한 도체 폴(pole)을 프로브와 수직하게 원형도파관내 웨이브(wave)의 전파(propagation) 방향으로 위치시켜 설치하였다. 이러한 도체 폴의 단면은 원형으로 이에 해당하는 아이솔레이션 특성을 HFSS(High Frequency Structure Simulator)를 통하여 얻어진 결과는 도 4에 되시되어 있다.
그러나, 이와 같은 종래의 저 잡음 주파수변환기의 피드혼(10)에 있어서는, 수직편파의 전파가 원형 도파관을 따라 전파하다가 수직편파 프로브에 도달하면 수직편파는 대부분이 수직성분이므로 수직편파 프로브에 인가가 되지만, 적은 량의 수평성분이 존재하므로 그 성분들은 수평편파 프로브에 인가가 되어 아이솔레이션이 나빠지는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 따라서, 본 발명의 목적은 저 잡음 주파수변환기에서 프로브에 수직하는 도체 폴(pole)에 도체 바(bar)를 형성시키도록 함으로서, 수직편파 및 수평편파간의 아이솔레이션 특성을 개선할 수 있도록 하는 수직/수평 편파간 아이솔레이션 기능을 보강한 피드혼을 제공하는데 있다.
도 1은 일반 위성 수신시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2는 종래 저 잡음 주파수변환기의 피드혼의 사시도이다.
도 3a는 도 2의 A-A선 절개 사시도이고, 도 3b는 도 2의 A-A선 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 저 잡음 주파수변환기의 피드혼의 구성도로서, 도 4a는 부분 절개 사시도이고, 도 4b는 단면도이며, 도 4c는 측 단면도이다.
도 5는 본 발명 및 종래의 아이솔레이션 비교 그래프이다.
도 6a는 본 발명에 따라 프로브에서 반사판까지의 길이별 반사손실 그래프이고, 도 6b는 프로브에서 반사판까지의 길이별 아이솔레이션 그래프이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
20 : 피드혼 21 : 혼
22 : 웨이브 가이드 P1 : 제1 프로브
P2 : 제2 프로브 IS : 도체 폴
IB : 도체 바 IB1,IB2 : 제1,제2 도체 바
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술적인 수단으로써, 본 발명은 위성신호를 수신하기 위해, 혼과 웨이브 가이드를 갖는 원형 피드혼에 있어서, 위성신호중 제1 위성신호를 수신하기 위해, 상기 웨이브 가이드 내측면에 수직으로 설치한 제1 프로브; 상기 제1 위성신호와 90°의 위상차를 갖는 제2 위성신호를 수신하기 위해, 상기 제1 프로브 및 웨이브 가이드 내측면 각각에 수직으로 설치한 제2 프로브; 상기 제1 프로브 및 제2 프로브 사이의 아이솔레이션을 향상시키기 위해서, 상기 웨이브 가이드의 내부 저면 중앙에서 상기 제1 프로브 및 제2 프로브 각 단부 사의 공간으로 연장된 도체 폴(isolation pole)(IS); 및 상기 도체 폴에서, 상기 제1 프로브에 대응하는 지점과 상기 제2 프로브에 대응하는 지점 사이에, 상기 도체 폴의 길이방향으로 설치한 도체 바를 구비함을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 수직/수평 편파간 아이솔레이션 기능을 보강한 피드혼에 대하여 첨부도면을 참조하여 그 구성 및 작용을 상세하게 설명한다. 본 발명에 참조된 도면에서 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 부호를 사용할 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 저 잡음 주파수변환기의 피드혼의 구성도로서, 도 4a는 부분 절개 사시도이고, 도 4b는 단면도이며, 도 4c는 측 단면도이다.
도 4a,b를 참조하면, 본 발명에 따라, 위성신호를 수신하기 위해, 혼(21)과 웨이브 가이드(22)를 갖는 원형 피드혼(20)은 위성신호중 제1 위성신호를 수신하기 위해, 상기 웨이브 가이드(22) 내측면에 수직으로 설치한 제1 프로브(P1)와, 상기 제1 위성신호와 90°의 위상차를 갖는 제2 위성신호를 수신하기 위해, 상기 제1 프로브(P1) 및 웨이브 가이드(22) 내측면 각각에 수직으로 설치한 제2 프로브(P2)와, 상기 제1 프로브(P1) 및 제2 프로브(P2) 사이의 아이솔레이션을 향상시키기 위해서, 상기 웨이브 가이드(22)의 내부 저면(22a) 중앙에서 상기 제1 프로브(P1) 및 제2 프로브(P2) 각 단부 사의 공간으로 연장된 도체 폴(isolation pole)(IS)과, 상기 도체 폴(IS)에서, 상기 제1 프로브(P1)에 대응하는 지점과 상기 제2 프로브(P2)에 대응하는 지점 사이에, 상기 도체 폴(IS)의 길이방향으로 설치한 도체 바(IB)로 구성한다.
상기에서, 제1 위성신호 및 제2 위성신호중 하나는 수직편파이고, 다른 하는 수평편파이며, 이에 따라 제1 프로브(P1) 및 제2 프로브(P2)중 하나는 수직편파 프로브이고, 다른 하는 수평편파 프로브이다.
본 발명에 따른 상기 도체 바(IB)는 상기 제1 프로브(P1)와 상기 제2 프로브(P2)에 의해 형성되는 90°사이에 설치한 제1 도체 바(IB1)와, 상기 제1 프로브(P1)와 상기 제2 프로브(P2)에 의해 형성되는 270°사이에 설치한 제2 도체 바(IB2)를 포함한다.
특히, 바람직하게로는, 상기 도체 바(IB)는 상기 제1 프로브(P1)와 상기 제2 프로브(P2)에 의해 형성되는 90°사이에, 상기 각 제1 프로브(P1) 및 상기 제2 프로브(P2)와 대략 45°를 이루도록 설치한 제1 도체 바(IB1)와, 상기 제1 프로브(P1)와 상기 제2 프로브(P2)에 의해 형성되는 270°사이에, 상기 각 제1 프로브(P1) 및 상기 제2 프로브(P2)와 대략 135°를 이루도록 설치한 제2 도체 바(IB2)를 포함한다.
전술한 바와 같이, 본 발명에서 수직편파 및 수평편차 간의 아이솔레이션(Isolation)을 개선하기 위해, 기존의 단면이 원형인 도체 폴(IS)를 사용하던 것을 개선하여, 도 4a,b에 도시한 바와 같이, 상기 도체 폴(IS)에 도체 바(IB)를 형성하는데, 이 도체 바(IB)의 형태는 원형의 단면에 직사각 형태로서, 상기 도체 폴(IS)의 양 옆에 형성하는데, 바람직하게는 제1,제2 프로브(수직편파, 수평편파 프루브)와 45°각도로 위치시킨다.
도 5는 본 발명 및 종래의 아이솔레이션 비교 그래프로서, 도 5를 참조하면, 본 발명의 피드혼 및 종래의 피드혼에 대해서 각각 아이솔레이션을 측정한 결과에 따르면 도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 이 실험에서는 전체적으로 본 발명에 의한 피드혼에 의한 아이솔레이션의 특성이 종래의 피드혼에 의한 아이솔레이션 특성보다 우수함을 알 수 있다.
상기 도체 바(IB)는 상기 도체 폴(IS)의 길이보다 작게 설정하는데, 상기 도체 폴에 형성되는 도체 바의 길이는 원형 도체 막대보다 작게 설계를 하며, 이에 대한 실험으로서, HFSS(High Frequency Structure Simulator)에 의하면, 평균 10dB이상의 아이솔레이션이 개선이 됨을 알 수 있다.
여기서, 아이솔레이션이 개선이 되는 원리에 대해서 간단히 설명하면, 예를 들어 수직편파의 전파가 원형 도파관을 따라 전파하다가 수직편파 프로브에 도달하면 수직편파는 대부분이 수직성분이므로 수직편파 프로브에 인가가 된다. 하지만 적은 량의 수평성분이 존재하므로 그 성분들은 수평편파 프로브에 인가되므로, 아이솔레이션이 나빠지는 것인데, 본 발명에 의한 도체 바를 형성하면, 수평편파 프로브로 인가되는 전파를 도체바가 반사시켜 다시 수직편파 프로브로 인가되도록 하는 것이다.
한편, 본 발명의 피드혼에서 웨이브가이드(22)의 내부 저면(22a)을 입력되는 파를 반사시키는 기능을 하므로 반사판이라 부르기도 하는데, 도 6을 참조하여 설명하면, 도 6a는 본 발명에 따라 프로브에서 반사판까지의 길이별 반사손실 그래프이고, 도 6b는 프로브에서 반사판까지의 길이별 아이솔레이션 그래프이다.
도 6을 참조하면, 도 6a에 도시한 바와 같이, 프로브에서 반사판까지의 길이별(7mm,7.5mm, 9mm) 반사손실은 길이가 작을수록 낮음을 알 수 있다. 그리고, 도 6b에 도시한 바와 같이, 프로브에서 반사판까지의 길이별(7mm,7.5mm, 9mm) 아이솔레이션 레벨은 길이가 작을수록 낮음을 알 수 있으며, 이는 길이가 작을수록 아이솔레이션이 우수함을 의미한다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 저 잡음 주파수변환기에서 프로브에 수직하는 도체 폴(pole)에 도체 바(bar)를 형성시킴으로서, 수직편파 및 수평편파간의 아이솔레이션 특성을 개선할 수 있도록 하는 수직/수평 편파간 아이솔레이션 기능을 보강한 피드혼에 관한 것이다.
이상의 설명은 본 발명의 구체적인 실시 예에 대한 설명에 불과하고, 본 발명은 이러한 구체적인 실시 예에 한정되지 않으며, 또한, 본 발명에 대한 상술한 구체적인 실시 예로부터 그 구성의 다양한 변경 및 개조가 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.

Claims (4)

  1. 위성신호를 수신하기 위해, 혼(21)과 웨이브 가이드(22)를 갖는 원형 피드혼(20)에 있어서,
    위성신호중 제1 위성신호를 수신하기 위해, 상기 웨이브 가이드(22) 내측면에 수직으로 설치한 제1 프로브(P1);
    상기 제1 위성신호와 90°의 위상차를 갖는 제2 위성신호를 수신하기 위해, 상기 제1 프로브(P1) 및 웨이브 가이드(22) 내측면 각각에 수직으로 설치한 제2 프로브(P2);
    상기 제1 프로브(P1) 및 제2 프로브(P2) 사이의 아이솔레이션을 향상시키기 위해서, 상기 웨이브 가이드(22)의 내부 저면(22a) 중앙에서 상기 제1 프로브(P1) 및 제2 프로브(P2) 각 단부 사의 공간으로 연장된 도체 폴(isolation pole)(IS); 및
    상기 도체 폴(IS)에서, 상기 제1 프로브(P1)에 대응하는 지점과 상기 제2 프로브(P2)에 대응하는 지점 사이에, 상기 도체 폴(IS)의 길이방향으로 설치한 도체 바(IB)를 구비함을 특징으로 하는 수직/수평 편파간 아이솔레이션 기능을 보강한 피드혼.
  2. 제1항에 있어서, 상기 도체 바(IB)는
    상기 제1 프로브(P1)와 상기 제2 프로브(P2)에 의해 형성되는 90°사이에 설치한 제1 도체 바(IB1); 및
    상기 제1 프로브(P1)와 상기 제2 프로브(P2)에 의해 형성되는 270°사이에 설치한 제2 도체 바(IB2)를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직/수평 편파간 아이솔레이션 기능을 보강한 피드혼.
  3. 제1항에 있어서, 상기 도체 바(IB)는
    상기 제1 프로브(P1)와 상기 제2 프로브(P2)에 의해 형성되는 90°사이에, 상기 각 제1 프로브(P1) 및 상기 제2 프로브(P2)와 45°를 이루도록 설치한 제1 도체 바(IB1); 및
    상기 제1 프로브(P1)와 상기 제2 프로브(P2)에 의해 형성되는 270°사이에, 상기 각 제1 프로브(P1) 및 상기 제2 프로브(P2)와 135°를 이루도록 설치한 제2 도체 바(IB2)를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직/수평 편파간 아이솔레이션 기능을 보강한 피드혼.
  4. 제1항에 있어서, 상기 도체 바(IB)는
    상기 도체 폴(IS)의 길이보다 작게 설정한 것을 특징으로 하는 수직/수평 편파간 아이솔레이션 기능을 보강한 피드혼.
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