KR100704183B1

KR100704183B1 - 이중편파 수신이 가능한 평판안테나용 수신 컨버터

Info

Publication number: KR100704183B1
Application number: KR1020060060840A
Authority: KR
Inventors: 최웅세; 박상규
Original assignee: 한국산업기술대학교산학협력단
Priority date: 2006-06-30
Filing date: 2006-06-30
Publication date: 2007-04-09

Abstract

본 발명은 사용자가 희망하는 편파수신을 선택적으로 제어할 수 있는 LNB(Low Noise Block)에 관한 것으로, 평판안테나를 이용하여 복수의 편파로 서비스하는 위성 방송을 하나의 컨버터로 원하는 편파 신호를 수신하기 위한 장치로서, 수직 선형 편파안테나와 수평 선형 편파안테나에서 들어오는 각각의 위성 신호를 합성과 스위칭하여 원하는 원형 편파신호를 수신할 수 있는 이중편파 수신이 가능한 평판안테나용 수신 컨버터에 관한 것이다. 위성신호가 입력되는 수평 편파 안테나(10)와 수직 편파 안테나(20)로 구성되고, 상기 각각의 편파 안테나(10,20)를 통해 들어온 위성신호가 각각 90도 위상차가 난 상태로 초단 증폭기(30)에 인가되어 약한 신호를 증폭하고, 상기 증폭된 신호는 편파 합성기능을 수행하는 90도 하이브리드(40)를 통해서 합성되고, 상기 합성된 신호는 편파 스위치(50)로 선택되고, 상기 편파 스위치(50)는 편파 제어 회로(60)에 의해 편파를 선택적으로 증폭하고, 이 과정에서 발생되는 불필요한 고조파 성분을 제거하는 대역 통과 필터(70)로 구성된다. 따라서, 편파 합성 기능이 있는 저잡음 블록을 이용하여 구조가 단순하고, 저가로 구현할 수 있는 효과가 있다.

편파 안테나, 초단 증폭기, 하이브리드, 스위치, 필터, 제어 회로

Description

이중편파 수신이 가능한 평판안테나용 수신 컨버터{Converter For Flat Antenna Of Dual Polarization Low Noise Block}

도 1은 종래의 이중편파 수신이 가능한 위성방송 수신 시스템의 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 이중편파 수신이 가능한 평판안테나용 수신 컨버터의 구성도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

10 : 수평 편파 안테나 20 : 수직 편파 안테나

30 : 초단 증폭기 40 : 90도 하이브리드

50 : 편파 스위치 60 : 편파 제어 회로

70 : 대역 통과 필터

본 발명은 사용자가 희망하는 편파수신을 선택적으로 제어할 수 있는 저잡음 블록(LNB : Low Noise Block) 다운 컨버터에 관한 것으로, 더욱 세부적으로는 평판안테나를 이용하여 복수의 편파로 서비스하는 위성 방송을 하나의 컨버터로 원하는 편파 신호를 수신하기 위한 장치로서, 수직 선형 편파안테나와 수평 선형 편파안테 나에서 들어오는 각각의 위성 신호를 합성과 스위칭하여 원하는 원형 편파신호를 수신할 수 있는 이중편파 수신이 가능한 평판안테나용 수신 컨버터에 관한 것이다.

위성방송 수신 안테나는 외형상 크게 파라볼라 안테나와 평면 안테나로 구분되는데, 현재 널리 사용되고 있는 파라볼라 안테나에 비해 소형이고, 설치가 용이하며 유리창을 통해서도 전파수신이 가능하여 실내에 설치할 수 있는 등 여러 가지 장점을 가지는 평면 안테나가 주목받고 있다.

종래에는 이러한 파라볼라 안테나에서 급전혼을 모터로 구동시키는 기술을 이용하여 편파를 선택하거나, 급전혼에서 도파관을 이용하여 편파를 선택하는 방법을 이용되고 있으며, 대한민국 특허 공고번호 특1996-0013661호에서는 파라볼라 안테나에서 다중 편파 수신이 가능한 예가 기술되어 있고, 대한민국 특허 등록번호 특10-0129088호에서는 이중 편파 평판안테나에서의 수직 수평 편파를 선택하는 LNB의 예가 기술되어 있다.

도 1은 종래의 이중편파 수신이 가능한 위성방송 수신 시스템의 구성도로서, 위성으로부터 공급되는 수평, 수직 편파 신호를 하나의 LNB로 수신하기 위하여 파라볼라 안테나의 급전혼에 인입된 신호를 평판형 안테나(1,2)를 통하여 여기시킨 다음, 여기된 수평, 수직 편파 신호를 수평, 수직 편파 스위치(3)로 선택하고, 편파 제어 회로(4)에 의해 선택적으로 증폭되며, 이렇게 선택된 수평 편파 또는 수직 편파 신호는 결합기(5)에 의해 혼합된 후 필터(6)를 거쳐 원하는 신호 성분만 초단 증폭기(7)에 공급하는 구성이다.

그러나, 상기 파라볼라 안테나와 같이 급전혼을 모터로 구동하여 사용하는 종래기술은 파라볼라 안테나에만 사용할 수 있고, 파라볼라 안테나는 위성 안테나로는 설치 면적과 크기 등에 관한 자체적인 단점을 내포하고 있기 때문에 보편적으로 사용하기에는 문제가 있다.

또한, 평판 안테나에서 사용하는 기술은 이중 편파의 평판형 안테나에 스위칭 기능이 있는 LNB를 사용하여야 하기 때문에 각각의 수직 선형 편파와 수평 선형 편파 안테나 또는 좌선회 원형 편파와 우선회 원형 편파 안테나를 사용하여야 하기 때문에 평판 안테나의 보급 확산에 걸림돌이 되며, 각각의 편파를 결합기를 통해 수평, 수직 편파 신호(또는 원형 편파 신호)를 다음단에 출력하게 되므로 신호의 손실이 커지는 문제점이 발생된다.

상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 2개의 평판형 선형 편파(수직, 수평) 안테나를 통해서 입사된 신호를 LNB에 내장된 편파 합성기를 통해서 2개의 원형 편파(좌선회, 우선회)를 합성하는 이중편파 수신이 가능한 평판안테나용 수신 컨버터를 제공하는데 목적이 있다.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술적 사상으로써, 본 발명은 90도 하이브리드 기술을 이용한 수직 선형 편파와 수평 선형 편파를 합성하여 원형 편파로 생성시켜주는 장치가 제시된다.

목적을 달성하기 위한 구성으로는,

위성신호가 입력되는 수평 편파 안테나와 수직 편파 안테나로 구성되고, 상 기 각각의 편파 안테나를 통해 들어온 위성신호가 각각 90도 위상차가 난 상태로 초단 증폭기에 인가되어 약한 신호를 증폭하고, 상기 증폭된 신호는 편파 합성기능을 수행하는 90도 하이브리드를 통해서 합성되고, 상기 합성된 신호는 편파 스위치로 선택되고, 상기 편파 스위치는 편파 제어 회로에 의해 편파를 선택적으로 증폭하고, 이 과정에서 발생되는 불필요한 고조파 성분을 제거하는 대역 통과 필터로 구성된다.

본 발명의 다른 특징으로서, 상기 90도 하이브리드에서의 합성신호는 편파 스위치를 수신기(Set-top Box)에서 나오는 제어전력으로 구동하며, 상기 편파 스위치는 다이오드 또는 FET(Field Effect Transistor) 또는 트랜지스터로 구성된다.

도 2는 본 발명에 따른 이중편파 수신이 가능한 평판안테나용 수신 컨버터의 구성도이다.

이하, 도면을 참고로 구성요소를 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 Ku-Band 대역에서의 이중편파 선택 및 합성에 관한 것으로서, 특히 안테나에서 입사된 수직 편파와 수평 편파를 90도 하이브리드(40)를 이용하여 좌선회 원형 편파(Left Hand Circular Polarization : LHCP)와 우선회 원형 전파(Right Hand Circular Polarization : RHCP) 합성 및 스위칭 기술에 관한 것이다.

도 2를 참조하여 본 발명의 이중편파 수신이 가능한 평판안테나용 수신 컨버터의 구성을 살펴보면, 상기 수신 컨버터는 크게 안테나 부분과 LNB 부분으로 나누어지며, 안테나는 마이크로 스트립페치 안테나의 형태인 평판 안테나로서, 수평 편 파 안테나(10)와 수직 편파 안테나(20)로 구성된다.

상기 각각의 편파 안테나(10,20)를 통해 들어온 위성신호는 입사된 신호가 각각 90도 위상차가 난 상태로 초단 증폭기(30)에 인가되어 약한 신호를 증폭시켜주며, 상기 신호들은 편파 합성기능을 수행하는 90도 하이브리드(40)를 통해서 합성되고, 상기 합성된 신호는 편파 스위치(50)를 통해 선택된다.

상기 편파 스위치(50)는 위성 방송 수신기(Set-top Box)에서 인가되는 14V 또는 18V의 제어전압에 의하여 편파 제어 회로(60)의 제어에 따라 편파를 선택적으로 증폭 작용하며, 이 과정에서 발생된 불필요한 고조파 성분을 제거하기 위한 대역 통과 필터(70)로 구성되고, 상기 대역 통과 필터(70)를 거친 위성 신호는 이후부터는 기존의 LNB와 같이 Mixer, Amp 회로 등을 거쳐 위성 방송 수신기(Set-top Box)에 위성 신호를 공급하며, 상기 편파 스위치(50)는 다이오드 또는 FET(Field Effect Transistor) 또는 트랜지스터로 구성된다.

위성에서 입사되는 신호가 원형 편파 신호로서 좌선회 원형 편파(Left Hand Circular Polarization : LHCP) 또는 우선회 원형 편파(Right Hand Circular Polarization : RHCP) 신호이면, 편파 안테나(10,20)에서는 각각의 벡터값으로 인가되기 때문에 앞서 2개의 선형 안테나에서도 모두 여기 되며, 이러한 2개의 신호를 해당되는 위상차만 보상해주면 원래의 편파로 복원된다.

하기의 수학식은 자유공간상에서 전파의 기본적인 표현식으로서의 전체 강도 식을 나타내는 것으로서,

(수학식)

여기서, E1 = E2 일때

δ = +90도 (Left Hand Circular Polarization : LHCP)

δ = -90도 (Right Hand Circular Polarization : RHCP)

따라서, 수평 편파 안테나(10)를 통해 입사된 신호와 수직 편파 안테나(20)를 통해 입사된 신호는 서로 90도 위상차 나는 신호이기 때문에 두 신호를 90도 하이브리드(40)를 통해 +90도로 합성하면 좌선회 원형 편파(Left Hand Circular Polarization : LHCP)가 되고, -90도로 합성하면 우선회 원형 편파(Right Hand Circular Polarization : RHCP)로 만들어진다.

본 발명은 상술한 특징의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게된다.

상기한 바와 같이, 본 발명은 수평 편파와 수직 편파의 선형 평판안테나를 이용하여 원형 편파를 수신하고, 편파 합성 기능이 있는 저잡음 블록(LNB : Low Noise Block)을 이용하여 구조가 단순하고, 저가로 구현할 수 있는 효과가 있다.

Claims

이중편파 수신이 가능한 평판안테나용 수신 컨버터에 있어서,

위성신호가 입력되는 수평 편파 안테나(10)와 수직 편파 안테나(20)로 구성되고, 상기 각각의 편파 안테나(10,20)를 통해 들어온 위성신호가 각각 90도 위상차가 난 상태로 초단 증폭기(30)에 인가되어 약한 신호를 증폭하고, 상기 증폭된 신호는 편파 합성기능을 수행하는 90도 하이브리드(40)를 통해서 합성되고, 상기 합성된 신호는 편파 스위치(50)로 선택되고, 상기 편파 스위치(50)는 편파 제어 회로(60)에 의해 편파를 선택적으로 증폭하고, 이 과정에서 발생되는 불필요한 고조파 성분을 제거하는 대역 통과 필터(70)로 구성되는 것을 특징으로 하는 이중편파 수신이 가능한 평판안테나용 수신 컨버터.
제 1항에 있어서,

상기 90도 하이브리드(40)에서의 합성신호는 편파 스위치(50)를 수신기(Set-top Box)에서 나오는 제어전력으로 구동하며, 상기 편파 스위치(50)는 다이오드 또는 FET(Field Effect Transistor) 또는 트랜지스터로 구성되는 것을 특징으로 하는 이중편파 수신이 가능한 평판안테나용 수신 컨버터.