KR100682984B1 - Hybrid Antenna System - Google Patents
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Abstract
1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야1. TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
본 발명은 다중대역 하이브리드 안테나 시스템에 관한 것임.The present invention relates to a multiband hybrid antenna system.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제2. The technical problem to be solved by the invention
본 발명은, 기계식으로 개략적(coarse)으로 위성을 추적하고 전자식으로 고속 정밀(fine) 추적하는 알고리즘을 사용함으로써, 기계식 안테나와 위상배열 안테나의 장점을 모두 갖는 하이브리드 안테나 시스템을 제공하는데 그 목적이 있음.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a hybrid antenna system having both the advantages of a mechanical antenna and a phased array antenna by using an algorithm of mechanically coarse satellite tracking and electronic high speed fine tracking algorithm. .
3. 발명의 해결방법의 요지3. Summary of Solution to Invention
본 발명은, 목표 위성을 기계식으로 개략적(coarse)으로 추적하고 전자식으로 고속 정밀(fine) 추적하여 통신 서비스 및 위성 방송 수신 서비스를 제공하기 위한 다중대역 하이브리드 안테나 시스템으로서, 회전 운동을 포함하는 기계적 움직임 및 전자 빔 추적 기능을 이용하여 위성 방향을 추적하고, 위성과 자유공간을 통해 다중 대역 주파수의 송수신을 수행하기 위한 회전체부; 외부의 단말시스템과 통신 및 방송 신호의 송수신을 수행하고, 외부로부터 교류전원을 입력받기 위한 고정체부; 및 상기 회전체부를 고정체부에 연결하고, 기계적 또는 전자적으로 구동 및 제어하기 위한 안정화구동수단을 포함함.The present invention provides a multi-band hybrid antenna system for mechanically coarse tracking a target satellite and high-speed fine tracking electronically to provide a communication service and a satellite broadcast reception service. And a rotating body unit for tracking a satellite direction by using an electron beam tracking function and performing transmission and reception of multi-band frequencies through the satellite and free space. A fixed unit configured to transmit and receive communication and broadcast signals with an external terminal system and receive AC power from the outside; And stabilization driving means for connecting the rotating body part to a stationary body part, and for driving and controlling it mechanically or electronically.
4. 발명의 중요한 용도4. Important uses of the invention
본 발명은 하이브리드 안테나 시스템 등에 이용됨.The present invention is used in a hybrid antenna system and the like.
안테나, 삼중 대역, 이동체 탑재, 위상 추적 알고리즘, 하이브리드 Antenna, Triple Band, Mobile Vehicle, Phase Tracking Algorithm, Hybrid
Description
도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 안테나 시스템의 일실시예 구성도,1 is a configuration diagram of an embodiment of a hybrid antenna system according to the present invention;
도 2는 도 1의 회전체시스템(1000)의 일실시예 상세 구성도,FIG. 2 is a detailed configuration diagram of one embodiment of the
도 3은 도 1의 고정체시스템(2000)의 일실시예 상세 구성도,3 is a detailed configuration diagram of an embodiment of the
도 4는 도 2의 방사부(1110)의 일실시예 구조도로서 측단면도,4 is a side cross-sectional view of an embodiment of the
도 5는 도 2의 방사부(1100)의 제1실시예 평면도 및 측면도,5 is a plan view and a side view of a first embodiment of the
도 6은 도 2의 방사부(1100)의 제2실시예 평면도 및 측면도,6 is a plan view and a side view of a second embodiment of the
도 7은 도 4의 능동 급전 배열(1113)의 일실시예 구조도로서, 급전 배열 소자의 여기 배치도FIG. 7 is an exemplary structural diagram of the
도 8은 본 발명에 따른 이중 대역 원추형 헬릭스 여기 소자의 일실시예 구조도,8 is a structural diagram of an embodiment of a dual band conical helix excitation device according to the present invention;
도 9는 본 발명에 따른 원추형 헬릭스 여기 소자를 사용한 20개의 급전 배열 의 일실시예 구조를 나타내는 도면,9 is a view showing an embodiment structure of twenty feeding arrangements using a conical helix excitation element according to the present invention;
도 10은 도 2의 Ka 대역 송신 능동부(1210)의 일실시예 상세 구성도,10 is a detailed configuration diagram of an embodiment of the Ka band transmission
도 11은 도 2의 K 대역 수신 능동부(1220)의 일실시예 상세 구성도,11 is a detailed configuration diagram of an embodiment of the K-band receiving
도 12는 도 1의 스테빌라이저(3000)의 일실시예 상세 구성도,12 is a detailed configuration diagram of an embodiment of the
도 13은 도 2의 제어부(1410)의 일실시예 상세 구성도,FIG. 13 is a detailed block diagram of an embodiment of the
도 14는 도 2의 전원부(1420)의 일실시예 상세 구성도,14 is a detailed configuration diagram of one embodiment of the
도 15는 본 발명에 따른 하이브리드 안테나 시스템의 위성추적 제어 과정에 대한 일실시예 흐름도이다.15 is a flowchart illustrating a satellite tracking control process of the hybrid antenna system according to the present invention.
*도면 주요 부분에 대한 설명** Description of main parts of drawing *
1000 : 회전체시스템 2000 : 고정체시스템1000: Rotating System 2000: Fixed System
3000 : 스테빌라이저 4000 : 이동체단말시스템3000: Stabilizer 4000: Mobile terminal system
1100 : 방사부 1200 : 삼중대역 송수신 능동부1100: radiator 1200: triple band transmission and reception active unit
1300 : 제1트리플렉서 1400 : 전원/제어부1300: first triplexer 1400: power / control unit
2100 : 제2트리플렉서 2200 : 감시 제어부2100: second triplexer 2200: monitoring control unit
1110 : Ka/K 대역 방사부 1120 : Ku 대역 방사부1110: Ka / K band radiator 1120: Ku band radiator
1111 : 주반사판 1112 : 부반사판1111: main reflection plate 1112: sub-reflection plate
1113 : 능동 급전 배열1113: active feed array
본 발명은 하이브리드 안테나 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 목표 위성을 기계식으로 개략적(coarse)으로 추적하고 전자식으로 고속 정밀(fine) 추적 하여 통신 서비스 및 위성 방송 수신 서비스를 제공하기 위한 이동체 탑재형 다중대역 하이브리드 안테나 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a hybrid antenna system, and more particularly, a mobile-mounted multiplex for mechanically coarse tracking of a target satellite and high-speed fine tracking electronically to provide a communication service and a satellite broadcasting reception service. A band hybrid antenna system.
이동 위성통신 환경하의 높은 주파수 대역 그리고 다중 대역에서 고 이득 안테나 특성을 만족하는 저가의 안테나를 개발하기 위해서는 요구 규격에 따라 효율적인 안테나 구조가 선택되어야 한다. In order to develop a low cost antenna that satisfies the high gain antenna characteristics in the high frequency band and the multi band under the mobile satellite communication environment, an efficient antenna structure must be selected according to the requirements.
기존의 기계식 안테나 시스템은 구현 가격이 비교적 저렴하여 낮은 이득과 단일 또는 이중 대역의 이동체 안테나 시스템에 많이 응용되었으나 이득이 증가하여 0.5°이하와 같이 안테나 빔 폭이 작아져 위성 추적이 거의 불가능해지는 문제점이 있다. 또한, 위상 배열 안테나 시스템은 초고속 전자 빔의 스캔 특성을 제공하나 시스템 구현 가격이 너무 높은 문제점이 있기 때문에, 주로 단일 또는 이중 대역의 군용 안테나 또는 레이다 시스템에 많이 응용되어 왔다. 위상 배열 안테나 시스템의 시스템 구현 가격은 안테나의 이득, 전자 빔의 스캔 범위 및 사이드 로브(또는 그레이팅 로브) 특성에 의해 제한을 받는다.Conventional mechanical antenna system has been applied to low gain and single or dual band mobile antenna system due to the relatively low implementation cost, but the gain is increased so that the antenna beam width is less than 0.5 °, making satellite tracking almost impossible. have. In addition, because the phased array antenna system provides the scanning characteristics of the ultra-fast electron beam, but the system implementation price is too high, it has been mainly applied to single or dual band military antenna or radar system. The system implementation cost of a phased array antenna system is limited by the gain of the antenna, the scan range of the electron beam, and the side lobe (or grating lobe) characteristics.
이하, 하이브리드 안테나 시스템에 적용 가능한 종래 안테나의 성능, 비용 또는 사용 환경 등에 대한 개요와 문제점에 대하여 설명한다.Hereinafter, an outline and problems of performance, cost, or use environment of a conventional antenna applicable to a hybrid antenna system will be described.
다중 대역에서 동작하며 좁은 전자빔 스캔 범위를 갖는 고이득 안테나 응용에 있어서, 종래의 위상 배열 안테나는 초고속 전자 빔 스캔 특성을 갖는 반면에 매우 고가이며, 구현의 용이성에 제약을 받는다. 또한, 고이득 기계식 안테나는 구현 비용은 저렴하나 목표물 추적 오차에 의한 성능 열화가 문제된다. In high gain antenna applications that operate in multiple bands and have a narrow electron beam scan range, conventional phased array antennas have very fast electron beam scan characteristics while being very expensive and constrained by ease of implementation. In addition, the high gain mechanical antenna has a low implementation cost, but performance deterioration due to a target tracking error is a problem.
종래의 단일 혼 급전 반사판 안테나는 고정형 안테나 빔을 제공하는 장거리 위성 통신용 안테나 시스템에 많이 사용된다. 또한, 이동 환경 조건에서의 반사판 안테나는 순수한 기계식 추적 방식을 사용하므로 비교적 안테나 빔 폭이 큰 소형 안테나에 사용되며, 전자 빔 추적에 의한 추적 방식에 비하여 상대적으로 추적 속도가 느리므로 선박과 같이 저속형 이동체에 많이 활용되는데, 이동체 탑재형 고이득 안테나에는 좁은 빔 폭으로 인한 추적 손실 때문에 사용이 거의 불가능한 문제점이 있다.Conventional single horn feed reflector antennas are commonly used in antenna systems for long range satellite communications providing fixed antenna beams. In addition, the reflector antenna in the mobile environment is used for a small antenna having a relatively large antenna beam width because of the pure mechanical tracking method, and the tracking speed is relatively slow compared to the tracking method by the electron beam tracking, so it is a low speed type like a ship. It is widely used in a mobile body, and a mobile body mounted high gain antenna has a problem that is almost impossible to use due to tracking loss due to a narrow beam width.
또한, 종래의 위상배열 안테나 시스템은 전자 빔을 사용하여 고속으로 목표물을 추적하므로 고속, 정밀 추적을 위한 군용(레이다) 시스템에 주로 사용된다. 특히, 다중 대역, 고 주파수, 고 이득 및 넓은 빔 스캔 섹터를 요구하는 규격에서 위상 배열 안테나는 비용은 물론 구현성 및 집적성에 많은 제약을 받는 문제점이 있다.In addition, the conventional phased array antenna system is mainly used in military (radar) system for high-speed, precise tracking because the target is tracked at high speed using the electron beam. In particular, in a specification requiring multi-band, high frequency, high gain, and wide beam scan sector, the phased array antenna has a lot of limitations in implementation and integration as well as cost.
따라서, 위성 멀티미디어 통신 서비스 및 위성 방송 수신 서비스를 제공할 수 있고, 다중대역에서 동작하는 이동체 탑재형 오프셋 하이브리드 안테나 시스템을 구현하기 위하여는 기계식으로 개략적(coarse)으로 위성을 추적하고 전자식으로 고속 정밀(fine) 추적하는 알고리즘을 사용하는 구조, 즉 기계식 안테나와 위상배열 안테나의 장점을 갖는 이중 반사판 오프셋 하이브리드 안테나 구조의 구현이 요구된다.Accordingly, in order to provide a satellite multimedia communication service and a satellite broadcast reception service, and to implement a mobile mounted offset hybrid antenna system operating in a multi-band, a mechanically coarse tracking satellite and electronic high-speed precision ( There is a need to implement a dual reflector offset hybrid antenna structure having the advantages of a mechanical tracking and a phased array antenna.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 기계식으로 개략적(coarse)으로 위성을 추적하고 전자식으로 고속 정밀(fine) 추적하는 알고리즘을 사용함으로써, 기계식 안테나와 위상배열 안테나의 장점을 모두 갖는 하이브리드 안테나 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the above problems, by using an algorithm that mechanically tracks satellites coarse and high-speed fine tracking electronically, a hybrid having both advantages of a mechanical antenna and a phased array antenna The object is to provide an antenna system.
또한, 본 발명은 반사판 안테나의 고 이득 특성과 능동 위상 배열 안테나의 고속 전자 빔 스캐닝 특성을 혼합한 구조로서 반사판 안테나와 급전 능동 위상 배열 안테나를 포함함으로써, 기계식 안테나와 위상배열 안테나의 장점을 모두 갖는 이중 반사판 구조의 이동체 탑재형 하이브리드 안테나 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다In addition, the present invention is a structure that combines the high gain characteristics of the reflector antenna and the high-speed electron beam scanning characteristics of the active phased array antenna and includes a reflector antenna and a feed active phased array antenna, thereby having the advantages of both a mechanical antenna and a phased array antenna. The object of the present invention is to provide a mobile-mounted hybrid antenna system having a double reflector structure.
또한, 본 발명은 이동체에 탑재되어 위성 멀티미디어 통신 서비스 및 위성 방송 수신 서비스를 모두 제공할 수 있는 다중대역 하이브리드 안테나 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, an object of the present invention is to provide a multi-band hybrid antenna system that can be mounted on a mobile unit to provide both satellite multimedia communication service and satellite broadcast reception service.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.Other objects and advantages of the present invention can be understood by the following description, and will be more clearly understood by the embodiments of the present invention. Also, it will be readily appreciated that the objects and advantages of the present invention may be realized by the means and combinations thereof indicated in the claims.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 목표 위성을 기계식으로 개략적 (coarse)으로 추적하고 전자식으로 고속 정밀(fine) 추적하여 통신 서비스 및 위성 방송 수신 서비스를 제공하기 위한 다중대역 하이브리드 안테나 시스템으로서, 회전 운동을 포함하는 기계적 움직임 및 전자 빔 추적 기능을 이용하여 위성 방향을 추적하고, 위성과 자유공간을 통해 다중 대역 주파수의 송수신을 수행하기 위한 회전체부; 외부의 단말시스템과 통신 및 방송 신호의 송수신을 수행하고, 외부로부터 교류전원을 입력받기 위한 고정체부; 및 상기 회전체부를 고정체부에 연결하고, 기계적 또는 전자적으로 구동 및 제어하기 위한 안정화구동수단을 포함하고, 상기 회전체부는, 주반사판 및 부반사판을 이용하여 자유공간으로부터 통신용 수신 대역의 신호를 수신하고, 통신용 송신 대역의 신호를 자유공간으로 방사하며, 방송용 수신 대역의 신호를 수신하기 위한 방사수단; 상기 방사수단으로부터 제공받은 신호를 하향 주파수 변환하고, 제공받은 신호를 상향 주파수 변환하여 상기 방사수단으로 제공하며, 신호 전력의 이득조정, 저잡음 증폭, 위상제어, 빔 성형 및 제어 등의 신호 처리 기능을 수행하기 위한 송수신능동부; 공통단자를 기준으로 다중 대역 신호가 입/출력하는 다중 채널로 구성되어, 상기 송수신능동부로부터 하향 주파수 변환된 신호를 제공받아 채널 증폭 또는 신호 억압 처리하여 상기 안정화구동수단으로 제공하고, 상기 안정화구동수단으로부터 제공받은 신호를 채널 증폭 또는 신호 억압 처리하여 상기 송수신능동부로 제공하고, 하기 위한 제1트리플렉서; 및 교류 공급 전원을 제공받아 상기 안정화구동수단을 구동 및 제어하기 위한 전원 및 제어 데이타를 상기 안정화구동수단으로 제공하고, 상기 송수신능동부로부터 전압을 검출하고 상기 송수신능동부로 전원 및 위상 데이터를 제공하기 위한 전원/제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is a multi-band hybrid antenna system for providing a communication service and satellite broadcast reception service by mechanically coarse tracking the target satellite and high-speed fine tracking electronically, the rotation, A rotating body unit for tracking the satellite direction by using a mechanical motion and an electron beam tracking function including movement, and performing transmission and reception of multi-band frequencies through the satellite and free space; A fixed unit configured to transmit and receive communication and broadcast signals with an external terminal system and receive AC power from the outside; And stabilization driving means for connecting the rotatable part to the stationary body, for driving and controlling mechanically or electronically, wherein the rotatable part receives a signal of a reception band for communication from a free space by using a main reflector and a sub reflector. Radiating means for radiating a signal of a communication transmission band into a free space and receiving a signal of a broadcast reception band; Downlink frequency conversion of the signal provided from the radiating means, up-frequency conversion of the received signal provided to the radiating means, and signal processing functions such as gain control of signal power, low noise amplification, phase control, beam shaping and control Transmitting and receiving unit for performing; Comprising a multi-channel signal input / output multi-band signal on the basis of a common terminal, receiving the down-converted signal from the transmitting and receiving active unit channel amplification or signal suppression process to provide to the stabilization drive means, the stabilization drive A first triplex for channel amplifying or signal suppressing the signal received from the means and providing the signal to the transmitting and receiving active part; And providing power and control data for driving and controlling the stabilization driving means to the stabilization driving means by receiving an AC supply power, detecting a voltage from the transmission / reception active unit, and providing power and phase data to the transmission / reception active unit. It characterized in that it comprises a power / control unit for.
또한, 본 발명은 통신 서비스 및 위성 방송 수신 서비스를 제공하기 위한 다중대역 하이브리드 안테나로서, 통신 대역 신호를 송수신하기 위하여 주반사판 및 부반사판을 포함하는 오프셋 이중 반사판 구조의 통신대역송수신안테나; 및 상기 부반사판 상부에 수평으로 위치하여 방송 대역 신호를 수신하기 위한 방송대역수신안테나를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention provides a multi-band hybrid antenna for providing a communication service and a satellite broadcast reception service, comprising: a communication band transmitting / receiving antenna having an offset double reflector structure including a main reflector and a sub reflector to transmit and receive communication band signals; And a broadcast band receiving antenna positioned horizontally on the sub-reflection plate to receive a broadcast band signal.
또한, 본 발명은 목표 위성을 기계식으로 개략적(coarse)으로 추적하고 전자식으로 고속 정밀(fine) 추적하기 위하여 기계적 구동 장치 및 전자 빔 추적을 이용하는 이중 반사판 구조의 하이브리드 안테나 시스템의 위성추적 방법으로서,In addition, the present invention is a satellite tracking method of a hybrid reflector system of a dual reflector structure using a mechanical drive and electron beam tracking to mechanically coarse tracking the target satellite and high-speed fine tracking electronically,
상기 하이브리드 안테나 시스템이 위성통신 또는 위성방송 하고자 하는 목표 위성의 방위각 및 앙각 정보를 획득하는 목표위성위치정보 획득 단계;Acquiring target satellite position information by the hybrid antenna system for acquiring azimuth and elevation angle information of a target satellite for satellite communication or satellite broadcasting;
상기 기계적 구동 장치를 이용하여 상기 하이브리드 안테나 시스템이 탑재된 장치의 움직임에도 불구하고 안테나 빔이 향상 목표위성으로 지향되도록 자세를 제어하는 자세제어 단계;A posture control step of controlling the posture so that the antenna beam is directed to the enhancement target satellite despite the movement of the device equipped with the hybrid antenna system using the mechanical drive device;
상기 하이브리드 안테나 시스템의 부반사판을 상하좌우 방향으로 이차원 기계적 스캐닝을 하면서 위성신호를 포착하는 위성신호 포착 단계; 및A satellite signal capturing step of capturing satellite signals while performing two-dimensional mechanical scanning of the sub-reflection plate of the hybrid antenna system in up, down, left and right directions; And
상기 하이브리드 안테나 시스템이 탑재된 장치의 움직임에 대응하여 계속적으로 포착된 위성신호를 추적하기 위해 포착된 위성신호를 능동 위상배열을 이용하여 목표위성의 상대적 위치 변화량을 감지하고 변화된 상대적 위치방향으로 부반사판에 의한 기계적 빔 조향과 능동 위상배열에 의한 전자적 빔 조향을 연동하여 목 표위성을 계속 추적하는 위성추적 단계In order to track the satellite signal continuously captured in response to the movement of the device equipped with the hybrid antenna system, the captured satellite signal is sensed relative to the change in the relative position of the target satellite by using the active phase arrangement and the sub-reflection plate in the changed relative position direction. A satellite tracking step that continuously tracks the target position by interlocking the mechanical beam steering and the electronic beam steering by active phase alignment.
를 포함하는 것을 특징으로 한다.Characterized in that it comprises a.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기에 앞서, 기술적 이해를 돕기 위해 본 발명의 가장 바람직한 일실시예로서 삼중 대역(Ka/K/Ku 대역) 이동체 탑재형 하이브리드 안테나 시스템의 동작원리에 대한 개요를 먼저 설명한다.The above objects, features and advantages will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, whereby those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. There will be. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, prior to describing the preferred embodiment according to the present invention in detail, the three-band (Ka / K / Ku band) mobile mounting type as the most preferred embodiment of the present invention to aid the technical understanding An overview of the operation principle of the hybrid antenna system will be described first.
본 발명에 따른 삼중 대역(Ka/K/Ku 대역)에서 동작하는 이동체 탑재형 하이브리드 안테나는 위성통신 환경 하에 위성 멀티미디어 통신 서비스 및 위성 방송 수신 서비스를 제공할 수 있다. Ka 대역 및 K 대역은 각각 위성 통신용 송신 및 수신 주파수이며, Ku 대역은 위성 방송용 수신 주파수 대역이다. 여기서, Ka/K 대역과 Ku 대역 위성은 동일하다고 가정한다.The mobile-mounted hybrid antenna operating in the triple band (Ka / K / Ku band) according to the present invention can provide satellite multimedia communication service and satellite broadcast reception service under a satellite communication environment. The Ka band and the K band are the transmission and reception frequencies for satellite communication, respectively, and the Ku band is the reception frequency band for satellite broadcasting. Here, it is assumed that Ka / K band and Ku band satellite are the same.
본 발명에 따른 하이브리드 안테나는 반사판 안테나의 고 이득 특성과 능동 위상 배열 안테나의 고속 전자 빔 스캐닝 특성을 혼합한 구조로서 반사판 안테나와 급전 능동 위상 배열 안테나를 포함한다. 여기서, 급전 능동 위상 배열 안테나는 반사판 안테나 개구면의 전류 분포를 형성하는 역할을 하며, 반사판은 위상 배열 급전으로부터 복사된 전자파를 반사 후 평면파로 변환시켜 원하는 빔 패턴을 형성하는 역할을 한다.The hybrid antenna according to the present invention is a structure in which the high gain characteristic of the reflector antenna and the high speed electron beam scanning characteristic of the active phase array antenna are mixed, and include the reflector antenna and the feed active phase array antenna. Here, the feed active phased array antenna serves to form a current distribution of the reflecting plate antenna aperture, and the reflector plate converts electromagnetic waves radiated from the phased array feed into planar waves after reflection to form a desired beam pattern.
0.5°정도의 좁은 빔 폭을 갖는 고 이득 이동체 탑재형 안테나 구현을 위해 본 발명은 이차원 전자 빔 스캔을 갖는 오프셋 하이브리드 안테나 구조로서, 구동부 장치(스테빌라이저)에 의해 개략적(Coarse)으로 위성을 추적하고 부반사판의 이차원 미세 운동에 의해 고속으로 위성을 추적하며, 급전용 능동 위상 배열의 이차원 전자 빔 추적 기능에 의해 초고속으로 위성을 추적하는 기능을 제공한다.In order to realize a high gain mobile mounted antenna having a narrow beam width of about 0.5 °, the present invention provides an offset hybrid antenna structure having a two-dimensional electron beam scan, and tracks satellites coarsely by a driver device (stabilizer). It tracks satellites at high speed by two-dimensional micro-movement of the sub-reflection plate, and provides the function of tracking satellites at high speed by two-dimensional electron beam tracking function of active phase array for power supply.
도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 안테나 시스템의 일실시예 구성도이다.1 is a configuration diagram of an embodiment of a hybrid antenna system according to the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 하이브리드 안테나 시스템은 회전체시스템(1000), 고정체시스템(2000) 및 스테빌라이저(3000)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the hybrid antenna system according to the present invention includes a
회전체시스템(1000)은 회전 운동을 포함하는 기계적 움직임 및 전자 빔 추적을 이용하여 위성 방향을 추적하고, 외부의 위성(미도시)과 자유공간을 통해 삼중 대역(Ka, K, Ku 대역) 주파수의 송수신을 수행한다.
고정체시스템(2000)은 외부의 이동체단말시스템(4000)과 통신 및 방송 신호(S, L 대역)의 송수신을 수행하고, 외부로부터 교류전원을 입력받는다.The
스테빌라이저(3000)는 회전체시스템(1000)과 고정체시스템(2000)을 연결하고, 회전체시스템(1000)을 기계적 또는 전자적으로 구동 및 제어한다.The
상기 구성 요소의 상세 구성 및 동작은 이하 관련 도면을 참조하여 상세히 후술한다.Detailed configuration and operation of the component will be described later in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 도 1의 회전체시스템(1000)의 일실시예 상세 구성도이다.FIG. 2 is a detailed configuration diagram of an embodiment of the
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 회전체시스템(1000)은 방사부(1100), 삼중대역 송수신 능동부(1200), 제1트리플렉서(1300) 및 전원/제어부(1400)를 포함한다.As shown in FIG. 2, the
방사부(1100)는 Ka/K 대역 방사부(1110) 및 Ku 대역 방사부(1120)로 구성되어, 자유공간으로부터 K 대역 및 Ku 대역 주파수의 신호를 수신하여 삼중대역 송수신 능동부(1200)로 제공하고, 삼중대역 송수신 능동부(1200)로부터 제공받은 Ka 대역 신호를 자유공간으로 방사한다. 방사부(1100)의 상세 구조 및 동작은 관련 도면을 참조하여 상세히 후술한다.The
삼중대역 송수신 능동부(1200)는 Ka 대역 송신 능동부(1210), K 대역 수신 능동부(1220) 및 Ku 대역 수신 능동부(1230)를 포함하여, 방사부(1100)로부터 제공받은 신호를 하향 주파수 변환하여 제1트리플렉서(1300)로 제공하고, 제1트리플렉서(1300)로부터 제공받은 신호를 상향 주파수 변환하여 방사부(1100)로 제공하며, 신호 전력의 이득조정, 저잡음 증폭, 위상제어, 빔 성형 및 제어 등의 신호 처리 기능을 수행한다.The triple band transmit / receive
또한, Ku 대역 수신 능동부(1230)는 Ku 대역 평판 배열 안테나의 각 소파 구조 부 배열 바로 뒷면에 부착되는 능동 안테나 구조로서 Ku 대역 저잡음 증폭기들 이 사용되며, 공급 전원은 RF 동축 케이블을 통해 이루어진다. Ka 대역 송신 능동부(1210)는 제1트리플렉서(1300)로부터 S-대역 신호를 입력받아, Ka 대역으로 상향주파수 변환하고 고출력 증폭하여 Ka/K 대역 방사부(1110)로 제공한다(도 10 참조 후술). K 대역 수신 능동부(1220)는 Ka/K 대역 방사부(1110)로부터 K 대역 신호를 입력받아, 하향 주파수 변환된 S 대역 신호를 제1트리플렉서(1300)로 출력한다(도 11 참조 후술).In addition, the Ku band receiving
이와 같은 기능을 수행하는 3중대역 송수신 능동부(1200)는 제1트리플렉서(1300)와 연결되어, 제1트리플렉서(1300)로부터 출력된 송신 신호전력은 Ka 대역 송신 능동부(1210)에 입력되며, K 대역 수신 능동부(1220)와 Ku 대역 수신 능동부(1230)로부터 출력된 수신 신호전력은 제1트리플렉서(1300)로 입력되는 구조적 특징을 갖는다. The triple band transmit / receive
제1트리플렉서(1300)는 공통단자를 기준으로 3개 대역 신호가 입/출력하는 3개 채널로 구성되어, 삼중대역 송수신 능동부(1200)로부터 하향 주파수 변환된 신호를 제공받아 처리하여 스테빌라이저(3000)로 제공하고, 스테빌라이저(3000)로부터 제공받은 신호를 처리하여 삼중대역 송수신 능동부(1200)로 제공한다. 또한, 제1트리플렉서(1300)는 채널 증폭 기능, 신호 억압 기능 및 스위치를 통한 전체 안테나 시스템의 송신 신호 ON/OFF 기능을 수행한다.The
전원/제어부(1400)는 제어부(1410) 및 전원부(1420)를 포함하여, 스테빌라이저를 통해 교류 전원을 제공받아 스테빌라이저(3000)를 구동 및 제어하기 위한 전원 및 제어 데이타를 스테빌라이저(3000)로 제공하며, 삼중대역 송수신 능동부 (1200)로부터 전압을 검출하고 삼중대역 송수신 능동부(1200)로 전원 및 위상 데이터를 제공한다. 제어부(1410) 및 전원부(1420)의 상세 구성 및 기능은 관련 도면을 참조하여 상세히 후술한다.The power supply /
도 3은 도 1의 고정체시스템(2000)의 일실시예 상세 구성도이다.3 is a detailed block diagram of an embodiment of the
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 고정체시스템(2000)은 제2트리플렉서(2100) 및 감시 제어부(2200)를 포함한다.As shown in FIG. 3, the fixed
제2트리플렉서(2100)는 전술한 제1트리플렉서(1300)와 유사한 구조로서, 공통단자를 기준으로 3개 대역 신호가 입/출력하는 3개 채널로 구성되고, 스테빌라이저(3000)와 신호를 입출력하여 대역외 신호 억압 기능 및 Ku 대역 신호를 L 대역 신호로 하향 주파수 변환 기능을 수행하여 이동체단말시스템(4000)으로부터 S 대역 신호를 제공받고, 이동체단말시스템(4000)으로 L 대역 신호를 제공한다.The
감시 제어부(2200)는 송신 및 수신 안테나 빔의 전자적 조향을 위해 Ka 대역 송신 능동부(1210), K 대역 수신 능동부(1220) 및 Ku 대역 수신 능동부(1230) 각각의 위상을 제어하고, 안테나 상태를 감시하고 제어한다.The
도 4는 도 2의 방사부(1100)의 일실시예 구조도로서 측단면도이다.FIG. 4 is a side cross-sectional view of an embodiment of the
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 하이브리드 안테나 시스템의 방사부(1100)는 Ka/K 대역 방사부(1110) 및 Ku 대역 방사부(1120)로 구분된다.As shown in FIG. 4, the
Ka/K 대역 방사부(1110)는 오프셋 이중 반사판 안테나 구조로서, 스테빌라이 저(3000)의 상측에 주반사판(1111), 부반사판(1112) 그리고 능동 급전 배열(1113)이 위치하고, 입사/방사 전자파(점선 도시)는 이중 반사 후에 능동 급전 배열(1113)에 입력/출력된다. 여기서, 주반사판(1111)은 스테빌라이저(3000)에 수평으로 위치한다. 주반사판(1111)을 수평으로 설치하면 안테나 시스템의 무게 중심을 낮추어 스테빌라이저(3000)의 운동 부담을 줄일 수 있다.The Ka /
Ku 대역 방사부(1120)는 평판 배열 안테나 구조로서 소파 구조의 부 배열 안테나를 앙각 방향으로 배열함으로써 안테나의 전체 높이를 줄일 수 있는 구조이며, 부반사판(1112) 위에 수평으로 위치한다.The Ku
일반적인 Ku 대역 평판 배열 안테나는 상대적으로 큰 안테나 빔 폭(Ka/K 대역의 6배정도)을 가지므로 스테빌라이저(3000)의 위성 추적 운동에만 연동시키더라도 2 dB(TBC) 미만의 위성 추적 손실 범위 내에서 위성을 추적할 수 있다. 따라서, Ku 대역 방사부(1120)는 부반사판(1112) 상단의 지지 기구물(미도시) 위에 수평으로 위치하도록 하며, 상기 부반사판(1112) 지지 기구물은 주반사판(1111) 기구물(미도시)과 같이 움직인다.A typical Ku band flat array antenna has a relatively large antenna beam width (about 6 times the Ka / K band), so it is within the range of satellite tracking loss of less than 2 dB (TBC) even if only linked to the satellite tracking motion of the
또한, 안테나의 전체 크기를 줄이기 위해 주반사판(1111) 및 부반사판(1112)의 개구면을 커빌리니어 림(Curvilinear rim) 형태로 최적화한다. Also, in order to reduce the overall size of the antenna, the opening surfaces of the
도 5는 도 1의 방사부(1100)의 제1실시예 평면도 및 측면도이다.5 is a plan view and a side view of a first embodiment of the
도 5의 (a) 평면도(Top View)에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 방사부(1100)의 제1실시예는 제한된 원안에 주반사판(1111-a), 부반사판(1112-a) 및 능동 급전 배열(1113-a)이 위치한 구조이다. As shown in FIG. 5A, a top view, the first embodiment of the
또한, 부반사판(1112-a) 및 능동 급전 배열(1113-a)의 가장자리는 변형된 타원형 구조이며, 부반사판(1112-a)의 표면은 평판형 구조이다.In addition, the edges of the sub-reflection plate 1111-a and the active feeding array 1131-a have a deformed elliptical structure, and the surface of the sub-reflection plate 1111-a has a flat structure.
도 5의 (b) 측면도(Side View)에 도시된 바와 같이, 부반사판(1112-a)은 표면이 평판형 구조임을 알 수 있다.As shown in the side view (b) of FIG. 5, it can be seen that the sub-reflective plate 1111-a has a flat surface structure.
도 6은 도 1의 방사부(1100)의 제2실시예 평면도 및 측면도이다.6 is a plan view and a side view of a second embodiment of the
도 6의 (a) 평면도(Top View)에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 방사부(1100)의 제2실시예는 제한된 원안에 주반사판(1111-b), 부반사판(1112-b) 및 능동 급전 배열(1113-b)이 위치한 구조이다. As shown in FIG. 6A, a top view, the second embodiment of the
또한, 부반사판(1112-b) 및 능동 급전 배열(1113-b)의 가장자리는 원형 구조이며, 부반사판(1112-b)의 표면은 적절히 성형화 된다.In addition, the edges of the sub-reflection plate 1111-b and the active feeding array 1131-b have a circular structure, and the surface of the sub-reflection plate 1111-b is appropriately molded.
도 5의 (b) 측면도(Side View) 도시된 바와 같이, 부반사판(1112-b)은 표면이 성형화된 부반사판(1112-b)임을 알 수 있다. As shown in FIG. 5 (b) Side View, it can be seen that the sub-reflective plate 1162-b is a molded sub-reflective plate 1162-b.
전술한 본 발명에 따른 방사부(1100)의 제1실시예 및 제2실시예의 안테나 개구면 형상은 주반사판이 동일하고 비슷한 크기의 부반사판과 급전 배열 개수를 사용할 경우에는 매우 유사한 안테나의 전기적 특성을 제공할 수 있다. 따라서, 이하 설명은 상기 제1실시예를 기준으로 하며, 이러한 설명은 상기 제2실시예에 대해서도 동등히 적용할 수 있다.The antenna apertures of the first and second embodiments of the
도 7은 도 4의 능동 급전 배열(1113)의 일실시예 구조도로서, 급전 배열 소자의 여기 배치도이다.FIG. 7 is a structural diagram of an embodiment of the active
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 능동 급전 배열(1113)은 개구면의 형상이 변형된 타원형 구조로서, 20개의 배열 소자들로 구성된다. 다만, 상기 배열 소자들의 개수는 전체 안테나 이득 및 안테나 빔 스캔 범위에 의해 결정되는 값으로서, 얼마든지 달라질 수 있음은 자명하다.As shown in FIG. 7, the
본 발명에 따른 능동 급전 배열(1113)의 단위 배열 소자의 개구면은 원형 또는 구형 개구면이 사용 가능하며, 이는 안테나 설계 시 반영되어야 한다. The opening surface of the unit array element of the
도 7에 도시된 일실시예는 원형 개구면을 갖는 배열 소자들이 4개씩 묶여 5개 그룹(1113_G1~1113_G5)으로 나뉘어져 있는 구조이며, 교차 편파 특성을 개선하기 위해 중간에 있는 그룹(1113_G2)을 중심으로 상하 좌우 대칭의 여기 형태를 보여준다. 여기서, 원안의 각 숫자 0, 90, 180, 270은 각 단자에서 여기되는 회전 방향을 나타낸다.7 is a structure in which array elements having a circular opening surface are grouped into four groups and divided into five groups 1113_G1 to 1113_G5, and the center group 1113_G2 is centered to improve cross polarization characteristics. Shows the excitation form of symmetry. Here, each
도 8은 본 발명에 따른 이중 대역 원추형 헬릭스 여기 소자의 일실시예 구조도이고, 도 9는 본 발명에 따른 원추형 헬릭스 여기 소자를 사용한 20개의 급전 배열의 일실시예 구조를 나타내는 도면이다.FIG. 8 is a structural diagram of an embodiment of a dual band conical helix excitation device according to the present invention, and FIG. 9 is a diagram showing an exemplary structure of twenty feeding arrangements using the conical helix excitation device according to the present invention.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 능동 급전 배열(1113)의 급전 배열 소자들은 이중 대역 원추형 헬릭스(4a) 여기 소자 구조를 갖는다. 이중 대역은 각각 Ka 대역과 K 대역을 나타내는데, 이러한 여기 구조는 다른 주파수 대역에도 사용이 가능하다.As shown in Fig. 8, the feeding arrangement elements of the
단자 1의 송신 대역(Ka 대역) 신호는 원형 도파관(4d)의 중심으로 동축 케이블을 통해 입력되어 접속 점(4c)에서 헬릭스와 연결되어 우현 편파의 후방 진행파로 여기되고, 다시 바닥 도체 벽에 반사 후 좌현 편파의 전방 진행파로 변환되어 확장된 원형 도파관(4f)을 통해 부반사판으로 방사된다. The transmission band (Ka band) signal of
반면, 부반사판으로부터 입사된 우현 편파의 수신 대역(K 대역) 신호는 접속 점(4b)와 연결된 원추형 헬릭스(4a)를 통해 직접 단자 2로 출력된다. 이 때, 송수신 신호는 각각 서로 다른 원형 편파 신호가 됨을 알 수 있으며, 각각의 송수신 편파는 요구 규격에 의해 바뀔 수 있다.On the other hand, the reception band (K band) signal of the starboard polarization incident from the sub-reflection plate is output directly to the
도 10은 도 2의 Ka 대역 송신 능동부(1210)의 일실시예 상세 구성도이다.FIG. 10 is a detailed configuration diagram of an embodiment of the Ka band transmission
도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 Ka 대역 송신 능동부(1210)는 5개의 다중 송신능동블록(1212)으로 구성된 송신능동모듈(1211), 송신전력분배블록(1213) 및 상향 주파수 변환기(1214)를 포함하여, 제1트리플렉서(1300)로부터 S-대역 신호를 입력받아, Ka 대역으로 상향주파수 변환하고 고출력 증폭하여 Ka/K 대역 방사부(1110)로 제공한다.As shown in FIG. 10, the Ka band transmission
상향주파수변환기(1214)는 상향 주파수 변환 기능 외에 신호 전력의 세기를 가변하는 이득 조정 기능을 수행한다.The
송신전력분배블록(1213)은 상향주파수변환기(1214)로부터 출력된 신호전력을 1개의 단자로 입력받아, 5개의 출력단자로 균등하게 제공한다.The transmission
송신능동모듈(1211)은 종단에 위치하여 동일한 5개의 다중 송신능동블록(1212)으로 구성된다. 각각의 다중 송신능동블록(1212)은 1개의 단자로부터 입력된 신호전력을 4개의 출력단자로 균등하게 출력하는 전력분배 기능을 포함하여, 신호전력의 이득조정 기능, 신호전력의 고출력 증폭기능 및 위상제어기능을 수행한다.The transmit
따라서, 송신능동모듈(1211)은 4개의 채널을 갖는 5개의 다중 송신능동블록(1212)을 통하여, 20개의 송신채널로 구성되며, 각 채널 내에 존재하는 1차 레벨의 송신 위상 천이기들의 위상제어 기능을 통하여, 안테나 시스템의 송신 빔 성형 및 제어 기능을 수행한다.Accordingly, the transmission
도 11은 도 2의 K 대역 수신 능동부(1220)의 일실시예 상세 구성도이다.FIG. 11 is a detailed block diagram of an exemplary embodiment of the K band receiving
도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 K 대역 수신 능동부(1220)는 5개의 다중 수신능동블록(1222)으로 구성된 수신능동모듈(1221), 수신 빔 성형블록(1223), 하향주파수변환기(1224) 및 추적신호검출기(1225)를 포함하여, Ka/K 대역 방사부(1110)로부터 K 대역 신호를 입력받아, 하향 주파수 변환된 S 대역 신호를 제1트리플렉서(1300)로 출력한다.As shown in FIG. 11, the K band reception
K 대역 수신 능동부(1220)의 입력단에 위치한 수신능동모듈(1221)은 동일한 5개의 다중 수신능동블록(1222)으로 구성된다. 각각의 다중 수신능동블록(1222)은 4개의 단자로부터 입력된 신호전력을 1개의 단자로 출력하는 전력합성 기능을 포함하여, 신호전력의 이득조정 기능, 신호전력의 저잡음 증폭기능 및 위상제어기능을 수행한다.The receiving
따라서, 수신능동모듈(1221)은 4개의 채널을 갖는 5개의 다중 수신능동블록(1222)을 통하여, 20개의 수신채널로 구성되며, 각 채널내 존재하는 1차 레벨의 수신 위상 천이기들의 위상제어 기능을 통하여, 안테나시스템의 수신 빔 성형 및 제어 기능을 수행한다.Accordingly, the reception
수신 빔성형블록(1223)은 5개의 다중 수신능동블록(1222)과 연결된 5개의 입력단자와 2개의 출력단자를 갖는다. 출력단자 중 1개의 단자는 하향주파수변환기(1224) #1으로 연결되며, 최종적으로 이동체단말시스템(4000)으로 전달되어, 신호 복조에 이용되고, 나머지 1개의 단자는 하향주파수변환기(1224) #2와 추적신호검출기에 연결되어 위성의 위치추적 기능에 이용된다. 또한, 수신 빔 성형블록(1223)은 동일한 5개의 채널로 구성되며, 각 채널내 존재하는 2차 레벨의 위상 천이기들의 위상제어 기능을 통하여, 위성 추적을 위한 추적 빔 성형 및 제어 기능을 갖는다. The
본 발명에 따른 하이브리드 안테나 시스템은 수신 빔 성형블록(1223)내 2차 레벨의 위상 천이기들에 의해 주 빔 주변의 오프셋된 4개의 추적 빔들을 순차적으로 형성하여 위성 추적에 이용한다.The hybrid antenna system according to the present invention sequentially forms four tracking beams offset around the main beam by second-level phase shifters in the receiving
하향주파수변환기(1224)는 전술한 바와 같이, 동일한 기능을 수행하는 두개의 블록, 하향주파수변환기 #1 및 하향주파수변환기 #2로 구성된다. 또한, 입력된 K 대역 신호를 S 대역 신호로 하향 주파수 변환하기는 기능 외에 신호 전력의 세기를 가변하는 이득 조정 기능을 수행한다.As described above, the
추적신호검출기(1225)는 하향주파수변환기(1224) #2 로부터 입력된 IF 신호 전력을 전압의 형태로 검출하는 기능을 수행하며, 최종적으로, 검출된 전압의 세기가 제어부에 입력되어 추적하고자 하는 위성의 위치를 판별할 수 있도록 한다.The
도 12는 도 1의 스테빌라이저(3000)의 일실시예 상세 구성도이다.12 is a detailed block diagram of an embodiment of the
도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 스테빌라이저(3000)는 부반사판의 앙각 방향 및 방위각 방향으로 스테빌라이저(3000)를 구동하기 위한 부반사판 앙각 구동 드라이버(3011)와 부반사판 방위각 구동 드라이버(3013) 및 부반사판 앙각 구동모터(3012)와 부반사판 방위각 구동모터(3014)를 포함하고, 스테빌라이저3000)를 롤, 피치, 요 방향으로 구동하기 위한 스테빌라이저 롤 구동 드라이버(3015), 스테빌라이저 피치 구동 드라이버(3017) 및 스테빌라이저 요 구동 드라이버(3019)와 스테빌라이저 롤 구동모터(3016), 스테빌라이저 피치 구동모터(3018) 및 스테빌라이저 요 구동모터(3020)를 포함하며, 주반사판의 경사 센서 및 각속도 센서 등의 외부 자세 센서 정보를 이용하여 스테빌라이저(3000)의 자세를 감지하는 스테빌라이저 자세센서(3021)를 포함한다.As shown in FIG. 12, the
도 13은 도 2의 제어부(1410)의 상세 구성도이다.13 is a detailed block diagram of the
도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 제어부(1410)는 위성추적 제어기(1411) 및 자세 제어기(1412)를 포함한다. As shown in FIG. 13, the
위성추적 제어기(1411)는 감시제어부(2200)와 연결되어 감시제어부(2200)에 안테나 상태를 전달하고, 사용자의 명령을 받으며, 또한 이동체단말시스템(4000)으 로 필요한 안테나 상태 정보를 제공하고 명령을 받으며, 자세제어기(1412)로 자세제어 명령을 전달하고 스테빌라이저의 상태 정보를 전달받는 기능을 수행한다.The
자세 제어기(1412)는 위성추적 제어기(1411)로부터 자세 제어명령을 받으면 스테빌라이저(3000)의 스테빌라이저 자세센서(3011)로부터 스테빌라이저 자세정보를 입력받고, 자이로 및 GPS 등의 외부의 이동체 자세센서로부터 이동체 자세정보를 입력받아, 이동체 움직임에 대응하여 항상 안테나가 목표위성 인근을 지향하도록 스테빌라이저(3000)의 구동 드라이버(3011, 3013, 3015, 3017, 3019)를 통해 스테빌라이저(3000)의 자세를 제어하는 기능을 수행한다.When the
도 14는 도 2의 전원부(1420)의 일실시예 상세 구성도이다.FIG. 14 is a detailed block diagram of an embodiment of the
도 14에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전원부(1420)는 외부의 이동체 등으로부터 외부 교류전원을 입력받아 여러 개의 교류전원 단자로 분전하기 위한 교류전원 분전기(1422) 및 분전된 일부 교류전원을 입력받아 직류로 변환하기 위한 교류/직류 변환기(1421)를 포함한다.As shown in FIG. 14, the
교류전원 분전기(1422)에 의해 분전된 교류전원은 교류전원을 필요로 하는 스테빌라이저(3000)의 구동 드라이버(3011, 3013, 3015, 3017, 3019)로 공급되고, 직류 전원을 필요로 하는 그 외 장치들은 교류/직류 변환기(1421)로부터 직접 공급받거나 또는 위성추적제어기(1411)로부터 공급받는다.The AC power supplied by the
도 15는 본 발명에 따른 하이브리드 안테나 시스템의 위성추적 제어 과정에 대한 일실시예 흐름도이다.15 is a flowchart illustrating a satellite tracking control process of the hybrid antenna system according to the present invention.
먼저, 하이브리드 안테나 시스템이 위성통신 또는 위성방송 하고자 하는 목표 위성의 방위각 및 앙각 정보를 획득한다.(목표 위성 위치 정보 획득 과정)(2100).First, the hybrid antenna system acquires azimuth and elevation angle information of a target satellite for satellite communication or satellite broadcasting (target satellite position information acquisition process) (2100).
이어서, 스테빌라이저(300)의 상기 기계적 구동 장치를 이용하여 이동체의 움직임에도 불구하고 안테나 빔이 향상 목표위성으로 지향되도록 자세를 제어한다( 자세제어 과정)(2200).Subsequently, the posture is controlled using the mechanical driving device of the stabilizer 300 so that the antenna beam is directed to the enhancement target satellite despite the movement of the moving object (posture control process) (2200).
이어서, 하이브리드 안테나 시스템의 부반사판을 지그재그(zig-zag)에 의한 이차원 기계적 스캐닝을 하면서 위성신호를 포착한다(위성신호 포착 과정)(2300).Subsequently, the sub-reflection plate of the hybrid antenna system captures satellite signals while performing two-dimensional mechanical scanning by zig-zag (satellite signal capture process) 2300.
이어서, 이동체 움직임에 대응하여 계속적으로 포착된 위성신호를 추적하기 위해 포착된 위성신호를 능동 위상배열에 의해 목표위성의 상대적 위치 변화량을 감지하고 그 변화된 상대적 위치방향으로 부반사판에 의한 기계적 빔 조향과 능동 위상배열에 의한 전자적 빔 조향을 연동하여 목표위성을 계속 추적한다(위성추적 과정)(2400)로 이루어진다.Subsequently, in order to track the satellite signals continuously captured in response to the movement of the moving object, the captured satellite signals are sensed by the active phase arrangement, and the relative position change of the target satellite is detected, and mechanical beam steering by the sub-reflection plate is performed in the changed relative position direction. The target satellite is continuously tracked by interlocking the electronic beam steering by the active phased array (satellite tracking process) 2400.
상술한 바와 같은 본 발명의 과정은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다. 이러한 과정은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있으므로 더 이상 상세히 설명하지 않기로 한다.As described above, the process of the present invention may be implemented as a program and stored in a recording medium (CD-ROM, RAM, ROM, floppy disk, hard disk, magneto-optical disk, etc.) in a computer-readable form. Since this process can be easily implemented by those skilled in the art will not be described in more detail.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.The present invention described above is capable of various substitutions, modifications, and changes without departing from the technical spirit of the present invention for those skilled in the art to which the present invention pertains. It is not limited by the drawings.
상기와 같은 본 발명은, 목표 위성을 기계식으로 개략적(coarse)으로 추적하고 전자식으로 고속 정밀(fine) 추적하여, 기계식 안테나와 위상배열 안테나의 장점을 모두 갖는 하이브리드 안테나 시스템을 제공할 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention has the effect of providing a hybrid antenna system having both the advantages of a mechanical antenna and a phased array antenna by mechanically coarse tracking and electronically fast tracking finely. have.
또한, 본 발명은 이동체에 탑재되어 위성 멀티미디어 통신 서비스 및 위성 방송 수신 서비스를 모두 제공할 수 있는 다중대역 하이브리드 안테나 시스템을 제공할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has an effect that can be provided in the multi-band hybrid antenna system that can be mounted on the mobile to provide both satellite multimedia communication service and satellite broadcast reception service.
또한, 본 발명은, 위상 배열 안테나의 초고속 전자 빔 추적 특성과 반사판 안테나의 고 이득 특성을 갖는 삼중대역 이차원 하이브리드 안테나 시스템을 제공할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of providing a triple-band two-dimensional hybrid antenna system having the ultra-fast electron beam tracking characteristics of the phased array antenna and the high gain characteristics of the reflector antenna.
또한, 본 발명은 주반사판 및 부반사판의 안테나 구조 형상, 이중 대역 여기 소자 구조, 급전 배열, 송수신 능동부 구성 및 위성 추적 알고리즘을 제공할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect that it is possible to provide the antenna structure shape, the dual band excitation element structure, the feeding arrangement, the transmission and reception active portion configuration and the satellite tracking algorithm of the main reflection plate and the sub-reflection plate.
또한, 본 발명은 다중대역 고이득 이동체 탑재형 안테나를 경제적으로 구현할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect that can be economically implemented a multi-band high-gain mobile-mounted antenna.
또한, 본 발명은 이동체에 탑재되어 정지 궤도 위성을 통해 Ka/K 대역 위성 멀티미디어 통신 서비스 및 Ku 대역 위성방송 수신 서비스를 제공할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has an effect that can be provided on the mobile station to provide the Ka / K band satellite multimedia communication service and Ku band satellite broadcasting reception service through the geostationary orbit satellite.
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