KR100592410B1 - 무조정 가능한 인공위성용 안테나 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무조정 가능한 인공위성용 안테나에 관한 것으로, 인공위성으로부터 송신되는 위성신호를 반사하기 위한 원판 형태의 공동 반사판과, 인공위성과의 통신을 위한 전파 빔을 방사하는 원추와 이 원추에 결합하여 인공위성으로부터 송신되는 위성신호와 공동 반사판을 통해 반사되는 위성신호를 수신하는 엘리먼트로 이루어져, 공동 반사판의 중심을 기준으로 방사 형태로 공동 반사판에 배열되는 다수개의 역디스콘 안테나와, 공동 반사판 중심에서 일정 간격만큼 떨어져 형성되어, 공동 반사판에 배열된 다수개의 역디스콘 안테나를 통해 수신되는 위성신호를 모아 수신하는 급전부와, 역디스콘 안테나의 엘리먼트와 공동 반사판 사이에 형성되어 인공위성으로부터의 위성신호 수신에 대한 위상 속도 조절을 위해 절연 기능을 수행하는 절연부와, 급전부에 수신된 위성신호를 저잡음 증폭 및 중간 주파수 신호로 변환하는 LNB와, LNB에서 중간 주파수 신호로 변환된 위성신호를 임피던스 정합하여 위성신호 수신장치에 출력하는 동축 케이블로 구성되는 것을 특징으로 하며, 원판 형태의 하나의 반사판을 공동으로 사용하고, 이 공동 반사판의 중심에 피드 프로브 형태의 0.4λ길이를 갖는 엘리먼트와 상기 공동 반사판과 동일한 크기의 반사판 및 절연부로 이루어지는 급전부를 형성하며, 이 급전부에서 멀어질수록 엘리먼트의 길이가 길어지는 다수개의 역디스콘 안테나를 공동 반사판에 방사 형태로 배열하여 고이 득의 무지향성 안테나를 구현함으로써 인공위성으로부터의 위성신호를 용이하게 수신할 수 있게 되는 효과가 있다.

인공위성, 급전부, 역디스콘 안테나, 반사판, LNB

Description

무조정 가능한 인공위성용 안테나{UNADJUSTABLE ANTENNA FOR SATELLITE}

도 1은 본 발명에 따른 무조정 가능한 인공위성용 안테나의 전체 평면도.

도 2는 본 발명에 따른 무조정 가능한 인공위성용 안테나의 측면 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 무조정 가능한 인공위성용 안테나의 급전부의 상세 구조를 보인 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 역디스콘 안테나 11: 원추

12: 엘리먼트 13: 공동 반사판

14,22 : 절연부 20: 급전부

21: 0.4λ엘리먼트 23: 반사판

24: LNB 25: 동축 케이블

30: 인공위성

본 발명은 무조정 가능한 인공위성용 안테나에 관한 것으로, 특히 원판 형태의 하나의 반사판을 공동으로 사용하고, 이 공동 반사판의 중심에 피드 프로브(Feed Prove) 형태의 0.4λ길이를 갖는 엘리먼트(Element)와 상기 공동 반사판과 동일한 크기의 반사판 및 절연부로 이루어지는 급전부를 형성하며, 이 급전부에서 멀어질수록 엘리먼트의 길이가 길어지는 다수개의 역디스콘 안테나(Anti-Discorn Antenna)를 상기 공동 반사판에 방사 형태로 배열하여 고이득의 무지향성 안테나(Omni Antenna)를 구현함으로써 인공위성으로부터의 위성신호를 용이하게 수신할 수 있도록 한 무조정 가능한 인공위성용 안테나에 관한 것이다.

일반적으로 인공위성용 안테나는 인공위성에서 송신하는 데이터를 수신할 수 있도록 하는 장치로서, 차량을 비롯한 기차, 선박, 비행기 등의 이동국에게서 위치 정보 등의 이동국 운행에 필요한 정보를 제공하기 위한 네비게이션(Navigation)장치와 지상의 고정국 및 이동국에게서의 위성 방송 수신을 위한 위성방송용 수신장치에 사용된다.

종래에는 인공위성용 안테나로써 고이득을 갖으면서 첨예한 빔을 낼 수 있는 첨예형 지향성 안테나를 필요로 하였으며, 특히 안테나에서 방사되는 전파의 빔폭이 0.2°이내인 경우에만 통신이 가능하였다.

그러나, 상기와 같이 종래 첨예형 지향성 안테나를 지상의 고정국 또는 차량, 기차, 선박, 비행기 등의 이동국에 설치하여 인공위성이 0.2°의 빔 폭 이내에 포착되도록 그 위치 및 방향을 조정하기가 쉽지 않은 문제점이 있었다.

즉, 지상의 고정국, 예를 들면 일반 가정에서 처음 설치시 첨예형 지향성 안테나를 인공위성에 향하도록 그 위치 및 방향을 조정하여도 바람, 비 등에 의한 풍랑에 따른 기후 조건이나 주변 건물 등의 외부 조건의 영향으로 그 위치 및 방향이 흔들려 빔 폭을 벗어나 제대로 인공위성의 전파를 수신하기가 어렵다.

또한, 이동국, 즉 차량, 기차, 선박, 비행기 등의 수신장치에 설치된 안테나의 경우에는 이동중에도 인공위성과의 통신이 가능하도록 이동국의 이동 방향에 따라 안테나의 위치 및 방향을 조정하기 위한 모터 및 모터 구동부 등 별도의 전자장비를 사용하고 있으나, 이러한 전자장비가 매우 고가로서 경제적인 부담이 클 뿐만 아니라 모터의 구동에 따른 소음으로 불편하며, 형태 또한 커서 별로 보급시 되지 못하는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 원판 형태의 하나의 반사판을 공동으로 사용하고, 이 공동 반사판의 중심에 피드 프로브 형태의 0.4λ길이를 갖는 엘리먼트와 상기 공동 반사판과 동일한 크기의 반사판 및 절연부로 이루어지는 급전부를 형성하며, 이 급전부에서 멀어질수록 엘리먼트의 길이가 길어지는 다수개의 역디스콘 안테나를 상기 공동 반사판에 방사 형태로 배열하여 고이득의 무지향성 안테나를 구현함으로써 인공위성으로부터의 위성신호를 용이하게 수신할 수 있도록 하며, 이때 안테나의 위치 및 방향을 조정하기 위한 별도의 전자장비를 필요로 하지 않음에 따라 원가절감이 이루어지는 등 경제적으로 이점이 있는 무조정 가능한 인공위성용 안테나를 제공하는 데에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 무조정 가능한 인공위성용 안테나는, 인공위성으로부터 송신되는 위성신호를 반사하기 위한 원판 형태의 공동 반사판과, 상기 인공위성과의 통신을 위한 전파 빔을 방사하는 원추와 이 원추에 결합하여 인공위성으로부터 송신되는 위성신호와 상기 공동 반사판을 통해 반사되는 위성신호를 수신하는 엘리먼트로 이루어져, 상기 공동 반사판의 중심을 기준으로 방사 형태로 공동 반사판에 배열되는 다수개의 역디스콘 안테나와, 상기 공동 반사판 중심에서 일정 간격만큼 떨어져 형성되어, 상기 공동 반사판에 배열된 상기 다수개의 역디스콘 안테나를 통해 수신되는 위성신호를 모아 수신하는 급전부와, 상기 역디스콘 안테나의 엘리먼트와 상기 공동 반사판 사이에 형성되어 상기 인공위성으로부터의 위성신호 수신에 대한 위상 속도 조절을 위해 절연 기능을 수행하는 절연부와, 상기 급전부에 수신된 위성신호를 저잡음 증폭 및 중간 주파수 신호로 변환하는 LNB와, 상기 LNB에서 중간 주파수 신호로 변환된 위성신호를 임피던스 정합하여 위성신호 수신장치에 출력하는 동축 케이블로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 무조정 가능한 인공위성용 안테나의 구성 및 동작을 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 무조정 가능한 인공위성용 안테나의 전체 평면도로서, 인공위성으로부터 송신되는 위성신호를 반사하기 위한 원판 형태의 공동 반사판(13)에, 중심의 급전부를 기준으로 인공위성으로부터 송신되는 위성신호와 공동 반사판(13)을 통해 반사되는 위성신호를 수신하기 위한 다수개의 역디스콘 안테나(10)가 방사 형태로 배열되어 있다.

즉, 직경이 약 30cm인 알루미늄 재질의 공동 반사판(13) 중심에 일정 간격만큼 떨어져 형성된 피드 프로브 형태의 0.4λ길이의 엘리먼트 및 상기 공동 반사판(13)과 그 크기가 같은 반사판 및 절연부로 이루어진 급전부를 기준으로 첫번째 서클에는 8개의 역디스콘 안테나가, 두번째 서클에는 16개의 역디스콘 안테나가, 세번째 서클에도 16개의 역디스콘 안테나가 배열되어 있으며, 나머지 네번째, 다섯 번째, 여섯 번째 서클에는 각각 32개의 역디스콘 안테나가 배열되어 있어 총 136개의 역디스콘 안테나가 방사 형태로 배열되어 있다.

도 2는 본 발명에 따른 무조정 가능한 인공위성용 안테나의 측면 사시도로서, 도 1에 도시된 A-A'를 측면에서 살펴본 결과, 공동 반사판(13)의 중심에 형성된 급전부(20)를 기준으로 양쪽에 6개의 역디스콘 안테나(10)가 각각 배열되고, 중심에 형성된 급전부(20)는 0.4λ길이의 엘리먼트 및 반사판 및 절연부로 이루어져, 각 역디스콘 안테나(10)의 엘리먼트(12)를 통해 모이는 인공위성(30)으로부터의 위성신호를 수신하며, 이 급전부(20)에는 수신된 위성신호를 저잡음 증폭하고, 여러 개의 위성 가운데 수신하고자 하는 특정 위성의 수신 대역 주파수를 필터링하여 중간 주파수 신호로 변환하는 LNB(Low Noise Blockdown converter)(24)가 연결되어 있으며, 이 LNB(24)에는 중간 주파수 신호로 변환된 위성신호를 임피던스 정합하여 위성신호 수신장치에 출력하기 위한 동축 케이블(25)이 연결되어 있다.

그리고 상기 역디스콘 안테나(10)는 인공위성과(30)의 통신을 위한 전파 빔을 방사하는 원추(11)와, 상기 원추(11)에 결합되어 원추(11)의 전파 빔을 통해 인공위성(30)으로부터 송신되는 위성신호와 상기 공동 반사판(13)을 통해 반사되는 위성신호를 수신하는 피드 핀(Feed Fin) 형태의 엘리먼트(12)로 이루어지고, 상기 엘리먼트(12)와 공동 반사판(13) 사이에는 인공위성(30)으로부터의 위성신호 수신에 대한 위상 속도 조절을 위해 절연 기능을 수행하는 절연부(14)가 공동 반사판(13) 내에 형성된다.

도 3은 도 2에 도시된 급전부(20)의 구조를 상세히 보인 도면으로서, 급전부(20)는 공동 반사판(13)의 중심부와 일정 간격만큼 떨어져 있으면서, 상기 각 역디스콘 안테나(10)의 엘리먼트(12)에 수신된 위성신호를 모아 수신하기 위한 피드 프로브 형태의 0.4λ길이를 갖는 엘리먼트(21)와, 상기 0.4λ엘리먼트(21)에 결합되어 절연 기능을 수행하는 절연부(22)와, 상기 공동 반사판(13)과 그 크기가 동일하면서, 상기 절연부(22)를 중심으로 결합하여 상기 0.4λ엘리먼트(21)와 절연되고 인공위성으로부터 수신되는 위성신호를 반사하는 반사판(23)으로 구성된다.

상기와 같이 구성된 급전부(20)는 LNB(24)와 결합되고, 이 LNB(24)에는 동축 케이블(25)이 연결된다.

그리고 도 2에 도시된 바와 같이 공동 반사판(13)에 배열되는 역디스콘 안테나의 경우, 공동 반사판(13)의 중심에 위치된 급전부(20)를 중심으로 각 서클마다 역디스콘 안테나의 엘리먼트 길이가 바깥 서클로 갈수록 조금씩 길어지게 형성하여 인공위성으로부터 광대역의 위성신호를 수신할 수 있도록 하고 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 무조정 가능한 인공위성용 안테나의 동작을 설명하면, 공동 반사판(13)에 배열된 각 역디스콘 안테나(10)는 원추(11)를 통해 인공위성(30)과의 통신을 위한 전파 빔을 방사하고, 이후 각 엘리먼트(12)에서 원추(11)의 전파 빔을 통해 인공위성(30)으로부터 송신되는 위성신호와 공동 반 사판(13)을 통해 반사되는 인공위성(30)으로부터의 위성신호를 수신한다.

이때, 각 역디스콘 안테나(10)는 엘리먼트(12)와 공동 반사판(13) 사이에 형성된 절연부(14)를 통해 인공위성(30)으로부터의 위성신호를 수신함에 있어서 위성신호의 위상 속도를 조절하고, 서로 다른 길이를 갖는 엘리먼트(12)를 통해 인공위성(30)으로부터 광대역의 위성신호를 수신하게 된다.

이후, 각 역디스콘 안테나(10)의 엘리먼트(12)에 수신된 위성신호는 공동 반사판(13)의 중심에 위치한 급전부(20)의 절연부(22) 및 반사판(23)의 동작을 통해 0.4λ엘리먼트(21)에 모여 수신되게 된다.

이어, LNB(24)는 상기 0.4λ엘리먼트(21)에 수신된 위성신호를 여러 개의 위성 가운데 수신하고자 하는 특정 위성의 수신 대역 주파수로 필터링함으로써 위성신호 수신장치에서 수신 가능한 중간 주파수 신호로 변환하는 동시에 잡음을 제거한 후, 동축 케이블(25)의 임피던스 정합을 거쳐 상기 위성신호 수신장치로 출력하도록 한다.

상기와 같이 하나의 역디스콘 안테나를 통해서는 일정 각도를 갖는 협대역의 원편파 전파 빔을 방사하지만, 본 발명에서는 다수개의 역디스콘 안테나를 하나의 공동 반사판에 방사 형태로 배열하여 수신영역이 수평방향으로 360°인 무지향 특성을 갖는 광대역의 원편파 전파 빔을 방사하는 인공위성용 안테나를 구현함으로써 안테나의 위치 및 방향을 조정하기 위한 별도의 전자장비가 필요없게 되고, 이득 역시 높아져 지구상 어디에서도 인공위성으로부터 위성신호를 용이하고도 정확하게 수신할 수 있다.

즉, 각 역디스콘 안테나의 엘리먼트를 통해 수신된 위성신호가 급전부에 합해져 수신되므로 전체적으로 안테나의 이득이 높아지게 되는 것이다.

특히, 본 발명에 따른 인공위성용 안테나 구현에 사용된 역디스콘 안테나 한 개의 이득은 약 6dB로서, DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 또는 DAB(Digital Audio Broadcasting) 수신을 위해서는 한 개의 안테나로도 충분하지만, 직경이 약 30cm인 공동 반사판에 같은 크기의 반사판을 구비한 급전부를 형성하고 136개의 역디스콘 안테나를 배열한 본 발명에 따른 무조정 가능한 인공위성용 안테나는 최소한 27dB의 높은 수신 이득을 얻을 수 있어 DVB(Digital Video Broadcasting) 수신용으로 가능하다.

이상, 상기와 같은 본 발명은, 원판 형태의 하나의 반사판을 공동으로 사용하고, 이 공동 반사판의 중심에 0.4λ의 길이를 갖는 엘리먼트와 상기 공동 반사판과 그 크기가 동일한 반사판 및 절연부로 이루어진 급전부를 형성하며, 이 급전부에서 멀어질수록 엘리먼트의 길이가 길어지는 다수개의 역디스콘 안테나를 공동 반사판에 방사 형태로 배열하여 고이득의 무지향성 안테나를 구현함으로써 인공위성으로부터의 위성신호를 용이하게 수신할 수 있게 되는 효과가 있다.

또한, 360°의 무지향 방사 특성을 갖는 안테나의 구현으로 안테나의 위치 및 방향을 조정하기 위한 별도의 전자장비를 필요로 하지 않음에 따라 원가절감이 이루어지는 등 경제적인 장점이 있다.

Claims (3)

1. 인공위성으로부터 송신되는 위성신호를 반사하기 위한 원판 형태의 공동 반사판과,

   상기 인공위성과의 통신을 위한 전파 빔을 방사하는 원추와 이 원추에 결합되어 인공위성으로부터 송신되는 위성신호와 상기 공동 반사판을 통해 반사되는 위성신호를 수신하는 엘리먼트로 이루어져, 상기 공동 반사판의 중심을 기준으로 방사 형태로 공동 반사판에 배열되는 다수개의 역디스콘 안테나와,

   상기 공동 반사판 중심에서 일정 간격만큼 떨어져 형성되어, 상기 공동 반사판에 배열된 상기 다수개의 역디스콘 안테나를 통해 수신되는 위성신호를 모아 수신하는 급전부와,

   상기 역디스콘 안테나의 엘리먼트와 상기 공동 반사판 사이에 형성되어 상기 인공위성으로부터의 위성신호 수신에 대한 위상 속도 조절을 위해 절연 기능을 수행하는 절연부와,

   상기 급전부에 수신된 위성신호를 저잡음 증폭 및 중간 주파수 신호로 변환하는 LNB와,

   상기 LNB에서 중간 주파수 신호로 변환된 위성신호를 임피던스 정합하여 위성신호 수신장치에 출력하는 동축 케이블로 구성되는 것을 특징으로 하는 무조정 가능한 인공위성용 안테나.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 급전부가,

   상기 다수개의 역디스콘 안테나의 엘리먼트에 수신된 위성신호를 모아 수신하기 위한 피드 프로브 형태의 0.4λ길이를 갖는 엘리먼트와,

   상기 0.4λ엘리먼트에 결합되어 절연 기능을 수행하는 절연부와,

   상기 공동 반사판과 그 크기가 동일하면서, 상기 절연부를 중심으로 결합되어 상기 0.4λ엘리먼트와 절연되고 인공위성으로부터 수신되는 위성신호를 반사하는 반사판으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 무조정 가능한 인공위성용 안테나.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 급전부를 중심으로 서클마다의 역디스콘 안테나의 엘리먼트 길이가 바깥 서클로 갈수록 길어지는 것을 특징으로 하는 무조정 가능한 인공위성용 안테나.

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