KR100769988B1 - 기계적 제어방식의 이동형 위성추적 안테나시스템과 이를적용한 이동수단 - Google Patents

기계적 제어방식의 이동형 위성추적 안테나시스템과 이를적용한 이동수단 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기계적 제어방식의 이동형 위성추적 안테나시스템과 이를 적용한 이동수단에 관한 것으로, 본 발명에 따른 이동형 위성추적 안테나시스템은 기판, 상기 기판상에 회전가능하도록 설치되는 회전판, 상기 회전판에 구비되는 하나이상의 안테나, 상기 안테나의 방위각을 기구적 메커니즘을 통해 조절하는 방위각제어수단 및 상기 안테나의 앙각을 기구적 메커니즘을 통해 조절하는 앙각제어수단을 포함한다.
본 발명에 따른 이동형 위성추적 안테나시스템은 안테나의 방위각 및 앙각방향의 기계적 제어를 각각 수행할 수 있으며, 특히 앙각방향 제어시 발생하는 수신신호의 위상오차를 기계적으로 보상할 수 있고, 다수의 위상천이기를 갖는 전자적 제어방식의 이동형 위성추적 안테나시스템에 비해 단순화되어 신뢰성을 향상시키고, 제작비용 및 유지·보수비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
안테나, 회전판, 방위각, 앙각, 기계적 제어, 캠, 링크부

Description

기계적 제어방식의 이동형 위성추적 안테나시스템과 이를 적용한 이동수단{Mobile satellite tracking antenna system and carrier to apply the same}
도1은 본 발명에 따른 이동형 위성추적 안테나시스템의 일실시예를 보인 사시도.
도2는 도1의 측면도.
도3은 도1의 안테나시스템이 방위각 및 앙각방향으로 제어된 상태를 보인 사시도.
도4는 도3의 측면도.
도5는 본 발명에 따른 앙각조절링크부의 연결상태를 보인 구성도.
도6은 본 발명에 따른 앙각조절링크부의 작동메커니즘을 보인 개념도.
도7은 앙각방향으로 제어된 도5의 구성도.
도8은 앙각방향으로 제어된 도6의 개념도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
100 : 안테나 200 : 회전판
210 : 회전판 골격부 300 : 방위각제어모터부
310, 320 : 방위각제어벨트 330 : 풀리
340 : 조절부 400 : 기판
410 : 기판받침부 420 : 보조기판
430 : 회전판 지지부 500 : 앙각조절링크부
501, 502 : 수평연결로드 501a : 홀
503 : 수직연결로드 504 : 캠홈
505, 520 : 앙각제어벨트 506 : 상축받침부
507 : 상축 508 : 링크지지부
509 : 중심축 510, 511 : 외축
512 : 하축 513 : 하축받침부
514 : 수평연결바 515 : 캠축
516 : 안테나부착구 530 : 고정체
533 : 기어부 535 : 회전체
550 : 앙각제어모터부
본 발명은 이동형 위성추적 안테나시스템과 이를 적용한 이동수단에 관한 것으로, 차량 등과 같은 이동수단에 탑재되어 이동중 방송신호, 위성신호를 포함한 통신신호를 송·수신함에 있어, 안테나의 방위각 및 앙각방향으로의 기계적 제어를 수행함과 동시에 안테나의 앙각제어시 수신신호의 위상오차를 동시에 보정할 수 있는 기계적 제어방식의 이동형 위성추적 안테나시스템과 이를 적용한 이동수단에 관한 것이다.
기존의 이동형 위성추적 안테나시스템은 이동수단에 탑재된 채로 위성으로부터의 신호를 수신하기 위해서는 위성방향으로 안테나를 지향하기 위해 적절한 위성추적 수단이 요구되며, 이를 위해 배열된 다수 안테나, 상기 다수 안테나에 각각 연결되고 송신 및 수신용 빔을 형성하며 제어하기 위한 위상천이기를 포함하는 능동채널 및 위성추적용 빔을 형성하며 제어하기 위한 별도의 위상천이기를 포함하는 별도의 능동채널이 구비되는 전자적 제어방식의 구조를 갖는다.
그러나, 이러한 전자적 제어방식의 이동형 위성추적 안테나시스템은 위상천이기 등 고가의 부품으로 시스템 제작비용 및 유지·보수비용이 상승하며, 구조적인 복잡성으로 제작과정의 난이성이 있고, 제작시간이 증가하는 문제점이 있다.
또한, 기존 전자적 제어방식의 이동형 위성추적 안테나시스템은 고장 및 오류시 각 부품 및 기능단위별로 진단 및 정비를 해야하는 복잡함이 있으며, 특히 수신신호의 위상오차를 없애고 빔의 조향각을 정밀제어하기 위해 시스템의 복잡화가 심화되는 등 위와같은 문제점들을 심화시키는 폐단이 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 안테나의 방위 각방향뿐만 아니라 앙각방향까지 독립적으로 기계적 제어를 수행할 수 있도록 하며, 안테나의 앙각방향 제어시 각 안테나의 수신신호 위상오차를 기계적 제어방식으로 보상할 수 있고, 다수의 위상천이기를 갖는 전자적 제어방식의 이동형 위성추적 안테나시스템에 비해 제작비용 및 유지·보수비용을 절감할 수 있으며, 보다 단순화된 기계적 제어방식 중 최적의 기능과 구조를 가지는 이동형 위성추적 안테나시스템을 제공하는 데에 목적이 있다.
본 발명에 따른 기계적 제어방식의 이동형 위성추적 안테나시스템은 기판; 상기 기판상에 회전가능하도록 설치되는 회전판; 상기 회전판에 구비되는 하나이상의 안테나; 상기 안테나의 방위각을 기구적 메커니즘을 통해 조절하는 방위각제어수단; 및 상기 안테나의 앙각을 기구적 메커니즘을 통해 조절하는 앙각제어수단을 포함한다.
상기 방위각제어수단은 상기 기판에 설치되고, 상기 회전판의 회전력을 발생시키는 방위각제어모터부; 및 상기 회전력을 상기 회전판으로 전달하는 방위각제어벨트를 포함하는 것이 바람직하며, 상기 방위각제어수단은 상기 기판에 설치되고, 상기 회전판의 회전력을 발생시키는 방위각제어모터부; 상기 회전력을 상기 회전판으로 전달하는 방위각제어벨트; 상기 회전력의 토크를 증가시키고, 감속이 이루어지도록 일측이 타측보다 지름이 작아 일측은 상기 회전판과 벨트연결되며, 타측은 상기 방위각제어모터부와 벨트연결되는 풀리; 상기 기판에 형성되고, 상기 풀리를 안정적으로 지지하는 보조기판; 및 상기 기판에 형성되고, 상기 방위각제어벨트의 텐션을 조절하는 조절부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 앙각제어수단은 상기 회전판에 설치되고, 구동력을 발생시키는 앙각제어모터부; 상기 다수의 안테나가 동시에 연동되도록 상기 다수 안테나의 양측에 연결되어 상기 구동력을 상기 안테나의 앙각방향 구동력으로 전환하는 한쌍의 앙각조절링크부; 상기 구동력을 상기 앙각조절링크부로 전달하는 앙각제어벨트; 상기 회전판의 하부에 설치되며, 하측받침부에 의해 지지되고, 상기 앙각제어모터부와 벨트연결되는 하축; 및 상기 회전판의 상부에 설치되며, 상측받침부에 의해 지지되고, 상기 하축과 벨트연결되며, 상기 앙각조절링크부와 연동되는 상축을 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 앙각조절링크부는 상기 안테나가 부착되며, 중심부에서 외측으로 돌출형성된 중심축 및 양단부에서 외측으로 돌출형성된 한쌍의 외축을 구비하는 다수의 안테나부착구; 상기 외축에 대응되는 홀을 각각 구비하고, 상기 다수 안테나부착구의 일단부의 연장선상에 위치한 각 외축이 상기 홀에 각각 끼워져 회동되도록 상기 다수의 안테나부착구를 연결하는 한쌍의 수평연결로드; 상기 상축이 중심부에 연결되고, 양단이 상기 한쌍의 수평연결로드와 축결합하는 수직연결로드; 및 상기 회전판에 결합되며, 상기 중심축에 대응되는 홀을 각각 구비하여, 상기 중심축이 상기 홀에 끼워져 지지되는 링크지지부를 포함하는 것이 바람직하고, 상기 상축의 회전에 의해 상기 다수 안테나가 동일각으로 움직일 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기 앙각조절링크부는 상기 링크지지부에 고정되며, 원주에 기어부가 형성 된 고정체; 일면으로 개방된 타원형의 캠홈을 구비하고, 상기 고정체와 기어결합되도록 원주에 기어부가 형성되는 회전체; 이웃하는 상기 외축을 수평으로 연결하되, 일단이 상기 캠홈에 삽입되고, 타단이 상기 외축에 축결합되는 수평연결바를 더 포함하는 것이 바람직하고, 상기 안테나부착구의 앙각 조절에 따라 안테나간 간격 조절이 동시에 이루어지도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 기계적 제어방식의 이동형 위성추적 안테나시스템은 자동차, 기차, 선박 및 항공기를 포함하는 이동수단에 적용될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 다음과 같이 상세히 설명한다.
도1은 본 발명에 따른 이동형 위성추적 안테나시스템의 일실시예를 보인 사시도이고, 도2는 도1의 측면도이며, 도3은 도1의 안테나시스템이 방위각 및 앙각방향으로 제어된 상태를 보인 사시도이고, 도4는 도3의 측면도이다.
도1 및 도2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 기계적 제어방식의 이동형 위성추적 안테나시스템은 크게 기판(400), 회전판(200), 안테나(100), 방위각제어수단, 앙각제어수단을 포함한다.
상기 기판(400)은 상기 회전판(200), 안테나(100), 방위각제어수단, 앙각제어수단을 수용하는 본체로서, 저면에 결합된 수평 유지 및 진동 방지를 위한 기판받침부(410)를 구비하고, 상기 회전판(200)이 착설되어 회전될 수 있도록 상기 기판(400)상에 직접 결합될 수 있지만, 회전판(200)의 원활한 회전이 가능하도록 상면에는 축베어링과 같은 회전지지수단을 포함하는 회전판지지부(430)를 구비하는 것이 바람직하다.
상기 회전판(200)은 원반 형상으로서, 상기 안테나(100) 및 앙각제어수단을 수용하며, 후술할 방위각제어벨트(310)와 벨트결합될 원주상의 홀이 형성되고, 바람직하게 저면에 회전판(200) 전체를 지지하고 상기 회전판지지부(430)에 회전가능하도록 착설될 회전판골격부(210)를 포함한다.
상기 안테나(100)는 다수의 방사소자가 배열된 판형부재로서, 2개의 판이 한 조가 되어 방송신호, 위성신호를 포함한 통신신호를 송·수신할 수 있도록 상기 회전판(200)상에 정렬된다.
상기 방위각제어수단은 상기 기판(400)에 설치되며, 정밀제어가 가능한 스테핑모터를 포함하는 모터, 전동축, 풀리 등이 구비되고, 선택적으로 자이로스코프와 같은 센서를 이용하여 제어부(미도시)를 거쳐 수신신호의 세기분석을 통하여 확인된 위성의 위치정보를 고려한 방위각변경 구동신호가 전달되면 상기 회전판(200)의 회전력을 발생시키는 방위각제어모터부(300) 및 상기 회전력을 상기 회전판(200)으로 전달하는 방위각제어벨트(310)가 직접 결합되는 방식으로 구성될 수 있다.
이에 상기 방위각제어수단은 바람직하게는 상기 방위각제어모터부(300)로부터 발생된 회전력의 토크를 증가시키고 감속이 이루어지도록 타측보다 지름이 작은 일측이 상기 회전판(200)과 방위각제어벨트(310)에 의해 벨트연결되며 타측이 상기 방위각제어모터부(300)와 회전력이 전달되도록 방위각제어벨트(320)에 의해 벨트연결되는 풀리(330), 상기 기판(400)과 수직으로 형성되고 상기 풀리(330)의 양축을 안정적으로 지지하는 보조기판(420) 및 상기 기판(400)에 형성되고 상기 방위각제 어벨트(320)의 텐션을 조절하는 조절부(340)를 더 포함하며, 이동체의 움직임에 따라 상기 안테나(100)군 전체가 상기 회전판(200)의 수직중심축을 기준으로 360°회전할 수 있도록 정밀제어한다.
도3 및 도4에 나타낸 바와 같이, 상기 앙각제어수단은 상기 회전판(200)의 하부에 설치되며, 정밀제어가 가능한 스테핑모터를 포함하는 모터, 전동축, 풀리 등이 구비되고, 선택적으로 자이로스코프와 같은 센서를 이용하여 제어부(미도시)를 거쳐 수신신호의 세기분석을 통하여 확인된 위성의 위치정보를 고려한 앙각변경 구동신호가 전달되면 상기 안테나(100)의 구동력을 발생시키는 앙각제어모터부(550), 상기 다수의 안테나(100)가 동시에 연동되도록 상기 다수 안테나(100)의 양측에 연결되어 상기 구동력을 상기 안테나(100)의 앙각방향 구동력으로 전환하는 한쌍의 앙각조절링크부(500) 및 상기 앙각제어모터부(550)로부터 나온 상기 구동력을 상기 앙각조절링크부(500)로 직접 전달하도록 하는 앙각제어벨트(520)를 포함하는 식으로 구성될 수 있다.
이에 상기 앙각제어수단은 바람직하게는 상기 회전판(200)의 하부에 설치되며, 하측받침부(513)에 의해 지지되고, 상기 앙각제어모터부(550)와 앙각제어벨트(520)에 의해 벨트연결되는 하축(512) 및 상기 회전판(200)의 상부에 설치되며, 상측받침부(506)에 의해 지지되고, 상기 하축(512)과 앙각제어벨트(505)에 의해 벨트연결되는 상축(507)을 포함하며, 이동체의 움직임에 따라 상기 안테나(100)군 전체가 앙각방향으로 대향될 수 있도록 정밀제어한다.
도5는 본 발명에 따른 앙각조절링크부의 연결상태를 보인 구성도이고, 도6은 본 발명에 따른 앙각조절링크부의 작동메커니즘을 보인 개념도이며, 도7은 앙각방향으로 제어된 도5의 구성도이고, 도8은 앙각방향으로 제어된 도6의 개념도이다.
도3, 도5 및 도6에 나타낸 바와 같이, 상기 앙각조절링크부(500)는 상기 안테나가 2판이 한조가 되어 부착되며 중심부에서 외측으로 돌출형성된 중심축(509) 및 양단부에서 외측으로 돌출형성된 한쌍의 외축(510)(511)을 구비하는 다수의 안테나부착구(516), 상기 외축(510)(511)에 대응되는 홀(501a)을 각각 구비하고 상기 다수 안테나부착구의 일단부의 연장선상에 위치한 각 외축이 상기 홀(501a)에 각각 끼워져 회동되도록 상기 다수의 안테나부착구(516)를 연결하는 한쌍의 수평연결로드(501)(502), 상기 상축(507)이 중심부에 연결되고 상기 상축(507)의 상부에 있는 수평연결로드(501)와 상기 상축(507)의 하부에 있는 수평연결로드(502)를 축결합하는 수직연결로드(503), 및 상기 회전판(200)에 결합되고, 상기 중심축(509)에 대응되는 홀을 각각 구비하여, 상기 중심축(509)이 상기 홀에 끼워져 지지되는 링크지지부(508)를 포함하는 것이 바람직하고, 상기 상축(507)의 회전에 의해 상기 다수 안테나(100)가 동일각으로 움직일 수 있게 된다.
이에 상기 앙각조절링크부(500)는 바람직하게는 상기 링크지지부(508)에 고정되며 원주에 기어부(533)가 형성된 고정체(530), 일면으로 개방된 타원형의 캠홈(504)을 구비하고 상기 고정체(530)와 기어결합되도록 원주에 기어부(533)가 형성되는 회전체(535), 이웃하는 상기 외축(510)(511)을 수평으로 연결하되 일단에 형성된 캠축(515)이 상기 캠홈(504)에 삽입되는 식으로 연결되고, 타단이 상기 외축(511)에 축결합되는 수평연결바(514)를 더 포함하며, 상기 안테나부착구(516)의 앙각 조절에 따라 안테나(100)간 간격 조절이 동시에 이루어지도록 한다.
도6 및 도8은 상기 수직연결로드(503)과 수평연결로드(501)(502)가 제거된 앙각조절링크부(500)를 나타낸 것으로, 안테나(100)의 앙각조절에 따라 안테나(100)의 간격조절이 동시에 이루어지는 작동메커니즘을 보여준다.
이때, L1과 L2는 표시된 부분까지의 각 길이이며, 일반적으로 수치상 같고, d는 도5에서의 캠축(515)과 회전체(535)의 중심까지의 거리와 도7에서의 캠축(515)과 회전체(535)의 중심까지의 거리차다.
즉, 본 발명에 따른 기계적 제어방식의 이동형 위성추적 안테나시스템은 상기 타원형 캠홈(504)의 형상 설계를 통하여 얼마든지 안테나(100)의 앙각조절시 안테나(100)간의 간격을 늘이거나 줄이는 등 조절할 수 있으며, 이로써 위상이 지연되는 등의 앙각방향 제어시 발생하는 수신신호의 위상오차를 기계적으로 보상할 수 있고, 방위각제어수단 및 앙각제어수단의 기계적 구성으로 안테나의 방위각 및 앙각방향의 기계적 제어를 독립적으로 수행하게 된다.
본 실시예는 상기 안테나(100)가 2개가 한조인 3조의 경우에 해당하며, 그 이상 다수의 배열된 안테나(100)를 본 실시예처럼 정렬하여 상기 수평연결로드(501)(502)와 수평으로 연장결합하여 구성되게 할 수 있다. 또한, 본 실시예에서는 방위각 및 앙각 제어를 위한 동력전달 방식을 벨트에 의한 경우를 제시하였으나, 본 발명에 따른 기계적 제어방식의 이동형 위성추적 안테나시스템은 다양한 기어구동방식이나 링크구동방식 등으로 동력을 전달하는 구성을 가질 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 기계적 제어방식의 이동형 위성추적 안테나시스템은 위치변화가 일어나는 자동차, 기차, 선박 및 항공기를 포함하는 이동수단에 탑재되어 안정적인 통신신호를 송·수신하는데에 이용될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
본 발명에 따른 기계적 제어방식의 이동형 위성추적 안테나시스템은 방위각제어수단 및 앙각제어수단의 기계적 구성으로 안테나의 방위각 및 앙각방향의 기계적 제어를 각각 수행할 수 있으며, 특히 안테나의 앙각조절과 안테나간 간격조절이 동시에 이루어질 수 있는 앙각조절링크부를 통해 앙각방향 제어시 발생하는 수신신호의 위상오차를 기계적으로 보상할 수 있고, 전자제어식 능동부품의 최소화를 통하여 다수의 위상천이기를 갖는 전자적 제어방식의 이동형 위성추적 안테나시스템에 비해 제작비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 기계적 제어방식의 이동형 위성추적 안테나시스템은 전자적 추적방식에서 필요한 위상천이기 등의 부품을 배제함과 동시에 전체적으로 단순한 기계적 구조를 갖음으로써, 전자적 제어방식의 이동형 위성추적 안테나시스템에 비해 고장 등이 감소하여 신뢰성을 향상시키고, 이에 따른 부품교체 및 정비 등의 유지·보수비용 또한 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 기판;
    상기 기판상에 회전가능하도록 설치되는 회전판;
    상기 회전판에 구비되는 하나이상의 안테나;
    상기 안테나의 방위각을 기구적 메커니즘을 통해 조절하는 방위각제어수단; 및
    상기 안테나의 앙각을 기구적 메커니즘을 통해 조절하는 앙각제어수단을 포함하고,
    상기 앙각제어수단은
    상기 회전판에 설치되고, 구동력을 발생시키는 앙각제어모터부;
    상기 다수의 안테나가 동시에 연동되도록 상기 다수 안테나의 양측에 연결되어 상기 구동력을 상기 안테나의 앙각방향 구동력으로 전환하는 한쌍의 앙각조절링크부;
    상기 구동력을 상기 앙각조절링크부로 전달하는 앙각제어벨트;
    상기 회전판의 하부에 설치되며, 하측받침부에 의해 지지되고, 상기 앙각제어모터부와 벨트연결되는 하축; 및
    상기 회전판의 상부에 설치되며, 상측받침부에 의해 지지되고, 상기 하축과 벨트연결되며, 상기 앙각조절링크부와 연동되는 상축을 포함하는
    기계적 제어방식의 이동형 위성추적 안테나시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 방위각제어수단은
    상기 기판에 설치되고, 상기 회전판의 회전력을 발생시키는 방위각제어모터부; 및
    상기 회전력을 상기 회전판으로 전달하는 방위각제어벨트를 포함하는
    기계적 제어방식의 이동형 위성추적 안테나시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 방위각제어수단은
    상기 기판에 설치되고, 상기 회전판의 회전력을 발생시키는 방위각제어모터부;
    상기 회전력을 상기 회전판으로 전달하는 방위각제어벨트;
    상기 회전력의 토크를 증가시키고, 감속이 이루어지도록 일측이 타측보다 지름이 작아 일측은 상기 회전판과 벨트연결되며, 타측은 상기 방위각제어모터부와 벨트연결되는 풀리;
    상기 기판에 형성되고, 상기 풀리를 안정적으로 지지하는 보조기판; 및
    상기 기판에 형성되고, 상기 방위각제어벨트의 텐션을 조절하는 조절부를 더 포함하는
    기계적 제어방식의 이동형 위성추적 안테나시스템.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 앙각조절링크부는
    상기 안테나가 부착되며, 중심부에서 외측으로 돌출형성된 중심축 및 양단부에서 외측으로 돌출형성된 한쌍의 외축을 구비하는 다수의 안테나부착구;
    상기 외축에 대응되는 홀을 각각 구비하고, 상기 다수 안테나부착구의 일단부의 연장선상에 위치한 각 외축이 상기 홀에 각각 끼워져 회동되도록 상기 다수의 안테나부착구를 연결하는 한쌍의 수평연결로드;
    상기 상축이 중심부에 연결되고, 양단이 상기 한쌍의 수평연결로드와 축결합하는 수직연결로드; 및
    상기 회전판에 결합되며, 상기 중심축에 대응되는 홀을 각각 구비하여, 상기 중심축이 상기 홀에 끼워져 지지되는 링크지지부를 포함하고,
    상기 상축의 회전에 의해 상기 다수 안테나가 동일각으로 움직일 수 있는
    기계적 제어방식의 이동형 위성추적 안테나시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 앙각조절링크부는
    상기 링크지지부에 고정되며, 원주에 기어부가 형성된 고정체;
    일면으로 개방된 타원형의 캠홈을 구비하고, 상기 고정체와 기어결합되도록 원주에 기어부가 형성되는 회전체;
    이웃하는 상기 외축을 수평으로 연결하되, 일단이 상기 캠홈에 삽입되고, 타단이 상기 외축에 축결합되는 수평연결바를 더 포함하고,
    상기 안테나부착구의 앙각 조절에 따라 안테나간 간격 조절이 동시에 이루어지도록 하는
    기계적 제어방식의 이동형 위성추적 안테나시스템.
  7. 제1항 내지 제3항,제5항,제6항 중 어느 한 항에 따른 기계적 제어방식의 이동형 위성추적 안테나시스템이 적용된 자동차, 기차, 선박 및 항공기를 포함하는 이동수단.
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