KR101144298B1 - 방해전파 차단용 ｇｐｓ 수신기 보호장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 GPS 방해전파를 효과적으로 차단하여 상공으로부터 수신되는 GPS 신호의 왜곡을 방지하고 안정적으로 GPS 신호를 수신할 수 있는 GPS 수신기 보호장치에 관한 것으로서, GPS 수신기가 안착되도록 내부에 수용공간이 형성되고, 상부가 개방되고 GPS 수신기의 측면을 감싸는 형태로 이루어지며, 전파 차폐물질로 이루어진 전파 차폐부 및 상기 전파차폐부의 측면 외측상에 구비되어 상기 전파차폐부의 측면를 감싸는 형태로 구비되며, 전파 흡수재료로 이루어진 전파 흡수부를 포함하여 구성된다.

Description

방해전파 차단용 ＧＰＳ 수신기 보호장치{Protective Device of GPS Receiver for Blocking Electronic Jamming Signals}

본 발명은 GPS 위성신호를 수신함에 있어서 재밍(jamming) 또는 간섭신호가 존재할 때 GPC 수신기를 안정적으로 동작시키기 위한 GPS 수신기 보호장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전파 차폐물질로 이루어진 전파 차폐부와 전파 흡수재료로 이루어진 전파 흡수부가 구성되어 방해전파를 효과적으로 차단하여 GPS 신호를 정상적으로 수신할 수 있도록 하는 GPS 수신기 보호장치에 관한 것이다.

일반적으로 다수의 위성으로부터 GPS(Global Positioning System) 신호를 받아서 운용하는 GPS 수신기와 GPS 기지국은위치 정보 제공 서비스나 휴대폰 시간 동기화 등의 기능을 제공한다. 하지만, 이러한 GPS 신호는 지구 표면으로부터 상당한 높이에 있는 위성에서 송출되므로 미약한 신호일 수 밖에 없다. 만약 누군가 고의적으로 GPS 수신을 방해하는 전파를 발사하면(GPS 교란) GPS 신호를 받아서 사용하는 기기가 오작동을 일으켜 이로 인해 생활의 불편과 뜻하지 않은 사고를 초래할 수 있다.

또한, GPS 신호의 사용 범위는 산업체, 연구소, 공공기관, 국방 등의 거의 전 사회 영역에 있어서 점점 더 증가하고 있기 때문에, 이러한 재밍에 대해 대처할 수 있는 GPS 안테나 및 수신기에 대한 연구가 활발히 진행 중에 있다.

특히, 방위산업 분야에서 GPS 신호를 기만, 방해하는 방해전파가 존재할 때 정상적인 GPS 신호를 수신하지 못하거나 왜곡된 신호를 수신하게 되면, GPS 신호를 받아서 운용하는 군사기기가 정상적인 작동을 하지 못해 본래의 목적 수행에 심각한 지장을 줄 수 있다.

이와 같은 방해전파의 차단을 위하여, 복수의 안테나를 방사상으로 배열하고 각 안테나를 금속판으로 둘러싸 특정 신호 영역을 제한하거나, 검출기, 증폭기, 가산기 등으로 장치를 구성하여 방해전파의 영향을 최소화하는 방법 등이 시도되고 있지만, 구성이 복잡하고 기존에 사용되고 있는 안테나에 대하여 보호하는 것이 아니라 신규로 안테나를 제작해야 하는 단점이 있다.

본 발명의 목적은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 복잡한 신호처리 과정이나 신규로 안테나를 제작하는 불편함 없이 GPS 위성신호에서 재밍 또는 간섭신호를 효과적으로 차단하여 신뢰성 높은 GPS 신호를 수신할 수 있는 GPS 수신기의 보호장치를 제공하기 위한 것이다.

상기한 과제를 해결하기 위해 본 발명의 GPS 수신기 보호장치는, GPS 수신기가 안착되도록 내부에 수용공간이 형성되고, 상부가 개방되고 GPS 수신기의 측면을 감싸는 형태로 이루어지며, 전파 차폐물질로 이루어진 전파 차폐부 및 상기 전파차폐부의 측면 외측상에 구비되어 상기 전파차폐부의 측면를 감싸는 형태로 구비되며, 전파 흡수재료로 이루어진 전파 흡수부를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 전파 흡수부는, 효과적인 전파 흡수를 위하여 일정 간격을 두고 배치된 복수 개의 돌기를 포함하는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 전파 흡수부의 복수 개의 돌기는, 외측의 단면적이 내측의 단면적보다 적은 피라미드 형상으로 구성될 수 있다.

그리고, 상기 전파차폐부의 하부에는, 상기 GPS 수신기의 케이블이 통과하는 통과홀이 구비된 것이 바람직하다.

상기 전파 흡수부는, 전파 흡수를 위한 재료로서 페라이트 전파흡수체를 포함하여 구성될 수 있다. 그리고, 상기 전파 흡수부 전체를 씌우는 형태로 이루어져 상기 전파 흡수부를 외부로부터 보호하는 레이돔을 더 포함할 수 있다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 GPS 수신기 보호장치는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 복잡한 신호처리 과정 없이 GPS 신호에서 재밍 또는 간섭신호를 효과적으로 차단하여 신뢰성 높은 GPS 신호를 수신할 수 있는 이점이 있다.

특히, 수평 방향에서 유입되는 방해전파에 대해, 우선적으로 복수 개의 돌기 형태로 이루어진 전파 흡수체를 통해 전파를 흡수하고, 이를 통과한 전파를 전파 차폐부에 의해 차폐하도록 하는 2단계의 전파 차단 과정에 의하여 GPS 수신기로 입사되는 방해전파를 효과적으로 차단할 수 있다.

또한, 임피던스 부정합에 따른 방해전파의 반사신호가 전파 흡수체에 의해 흡수되므로 반사파에 의해 GPS 신호가 왜곡되는 현상을 최소화할 수 있다.

따라서, 간단한 기구적 장치에 의해, 원하는 정상적인 GPS 신호를 손실이나 왜곡없이 효과적으로 수신하면서 측면 방향에서 입사되는 방해전파를 원천적으로 차단하여 GPS 신호를 기반으로 한 기기의 오작동을 원천적으로 차단할 수 있게 된다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 GPS 수신기 보호장치를 나타내는 사시도;
도 2는 도 1에서 레이돔이 없는 상태를 나타내는 사시도;
도 3은 도 1의 단면도; 및
도 4는 도 3에서 GPS 신호와 방해전파를 도시한 단면도이다.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 GPS 수신기 보호장치의 구성을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 GPS 수신기 보호장치(10)는 GPS 수신기에 입사되는 방해전파를 차단하기 위한 장치로서, 내부에 수용공간이 형성되어 GPS 수신기(20)를 수용하는 형태로 이루어진다. 구체적으로, 본 실시예에 따른 GPS 수신기 보호장치(10)는 전파 차폐부(110), 전파 흡수부(120) 및 레이돔(120)을 포함하여 구성된다.

최근 지구궤도상에 여러 개의 인공위성을 띄워 상기 인공위성에서 발생되는 신호로서 지표의 특정부분의 위치를 정확히 추적해내는 위성항법시스템이 사용되고 있다. 상기 위성항법시스템은 크게 미국에서 운영하는 GPS(Global Positioning System)과 유럽에서 운영하는 갈릴레오 프로젝트 및 러시아에서 운영하는 글로나스(GLONASS: Global Navigation Satellite System) 등이 있다.

본 명세서에서는 이러한 위성 신호를 편의상 GPS 신호로 통칭하여 사용한다.

상기와 같이 지구궤도상에 올려진 위성들은 현재 위치와 시간이 담긴 전파신호를 지상으로 발신한다. 그리고 지상의 GPS 수신기는 이런 신호를 받아 전파가 도달하기까지 걸린 시간을 계산하여 자신의 현재위치를 파악하도록 이루어진다.

일반적으로, 경도와 위도, 높이를 동시에 파악하기 위해서는 3개의 GPS 신호가 필요하다. 여기에 위성간 시간오차를 재거해 위치 측정의 정확도를 높이기 위한 신호용으로 또 하나의 위성이 필요하기 때문에 4개의 위성이 동원될 수 있다.

한편, GPS 신호는 전자파의 일종으로서, 상기 전자파는 연속적으로 공간 중에 방사되며 매질의 유무 또는 밀도에 상관없이 일정하게 전파되고, 전자파의 진행방향에 방해물이 있는 경우에는 투과, 반사, 굴절, 회절 또는 흡수와 같은 전자파와 물질간의 다양한 상호작용을 통하여 전자파 자체의 성질 및 그 방사방향 등이 바뀌는 특성이 있다.

먼저, GPS 수신기 보호장치를 구성하는 전파 차폐부(110)는 내부에 GPS 수신기(20)가 안착되는 수용공간이 형성된 구조물로서, GPS 수신기가 안착되기 위하여 내면이 GPS 수신기(20)에 대응되는 형상으로 이루어진다.

본 실시예에서는 횡단면이 원형인 원통 형상의 GPS 수신기(20)에 대응되게 상기 전파 차폐부(110)가 원통형의 내부공간이 형성된다.

한편, 상기 전파 차폐부(110)는 상부에서 정상적으로 입사되는 GPS 신호를 원활히 수신할 수 있도록 상부가 개방되면서, 측면 방향에서 입사되는 방해전파를 차단하기 위해 GPS 수신기(20)의 측면을 감싸는 형태로 이루어진다. 본 실시예에서는 상기 전파 차폐부가 일체로 구성된 것을 예시하고 있으나 이에 한정되지 않는다.

상기 전파 차폐부는 전파를 효과적으로 차폐할 수 있는 재질로서, 일반적인 금속재료와 같은 도체가 적합하다.

한편, 상기 전파 차폐부(110)의 하면에는 통과홀(112)이 형성되어 GPS 수신기(20)의 케이블이 외부로 연통될 수 있도록 한다.

상기 전파 흡수부(120)는 상기 전파 차폐부(110)의 측면 외측상에 구비되며, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 전파 차폐부(110)의 측면을 감싸는 형태로 이루어진다.

상기 전파 흡수부(120)의 형상에는 제한이 없으며, 본 실시예에서는 효과적인 전파 흡수를 위하여 도 2에 도시된 바와 같이, 일정 간격으로 배치된 복수 개의 피라미드 형상 돌기(122)로 이루어진다.

상기 전파 흡수부(120)는 전파 흡수를 위한 재질로서, 페라이트(ferrite) 입자를 포함하여 구성될 수 있다.

일반적으로, 전파 흡수란 전파에너지를 열에너지로 변환하는 과정으로 저항체에 전류가 흐를 때 열이 발생하는 것도 넓은 의미에서 일종의 전파흡수현상이며 이런 의미에서 전파흡수체는 일종의 열변환기로 볼 수 있다. 전파흡수체의 흡수 메커니즘은 근본적으로 물질의 고주파 손실 특성에 기인하는 것으로, 사용 재료에 다라 크게 도전 손실재, 유전 손실재료, 자성손실재료로 분류되며, 이들 재료 중에서 페라이트 전파 흡수체는 주로 공명현상에 의한 자성손실의 원리를 이용한 것이다.

수평방향에서 입사되는 전파가 곧바로 전파 차폐부(110)에 도달하면 전파가 여러 각도로 반사되면서 GPS 수신기(20)로 유입될 수 있기 때문에, 본 실시예에서는 방해전파가 우선 전파 흡수부(120)로 입사됨으로써 일정량의 전파가 상기 전파 흡수부(120)에 의해 흡수되고, 흡수되지 않은 잔여 전파는 전파 차폐부(110)에 의해 최종적으로 차단되도록 구성된다. 이 경우, 잔여 전파가 전파 차폐부(110)에 의해 반사되더라도, 전파 차폐부(110)의 외측면을 감싸는 전파 흡수부(120)에 의해 반사된 전파가 재차 전파 흡수부(120)에 의해 흡수된다. 따라서, 임피던스의 부정합에 따른 반사 전파는 그 손실이 최대화되며, 전파 차폐부(110)에서 반사되는 전파에 의해 정상적인 GPS 신호가 왜곡되는 현상을 최소화할 수 있게 된다.

상기 레이돔(radome: 120)은 비나 눈, 바람 등으로부터 전파 흡수부(120)를 보호하기 위하여 상기 전파 흡수부(120) 전체를 씌우는 형태로 이루어진다.

상기 레이돔(120)은 수평방향으로부터 입사하는 전파가 반사되면서 GPS 수신기(20)로 도달하는 것을 방지하기 위하여, 전기 절연체로 이루어져 전파가 잘 투과되도록 구성하는 것이 바람직하다. 또한, 외력에 견딜 수 있는 강도를 지니고 있어야 하며, 전천후로 사용할 수 있도록 적절한 강성을 가지며, 전천후로 사용할 수 내수(耐水) ?내후성(耐候性) 재료로 구성되는 것이 더욱 바람직하다.

도 4를 참조하여, 상기 구성을 가지는 GPS 수신기 보호장치(10)에 따른 작동 과정을 설명한다.

GPS 수신기(20)의 상부에서 입사되는 정상적인 GPS 신호(A)는 전파의 흡수나 차단없이 정상적으로 GPS 수신기(20)에 수신된다. 반면, 수평 방향에서 도래하는 방해전파(B)는, 레이돔(120)을 거쳐 상기 전파 흡수부(120)에서 방해전파(B)를 효과적으로 흡수하게 되며, 상기 전파 흡수부(120)를 통과하여 유입되는 방해전파는 상기 전파 차폐부(110)에서 최종적으로 차단한다.

이 때, 전파 차폐부(110)에서 임피던스 부정합에 의해 반사되는 전파들은 상기 전파 차폐부(110)을 감싸는 전파 흡수부(120)에 의해 재차 흡수되기 때문에, 전파의 반사에 의해 GPS 신호가 왜곡되는 현상을 최소화할 수 있다.

따라서, 상공으로부터 수신되는 GPS 신호(A)가 왜곡을 일으키지 않고 안정적으로 GPS 수신기(20)에 도달할 수 있고, 측면으로부터 오는 방해전파(B)는 전파의 흡수와 차폐를 통해 효과적으로 차단할 수 있게 된다.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

10: GPS 수신기 보호장치 20: GPS 수신기
22: 수신기 본체 24: 수신기 케이블
110: 전파 차폐부 120: 전파 흡수부
122: 흡수돌기 130: 레이돔
A: GPS 신호 B: 방해전파

Claims (6)

1. GPS 수신기가 안착되도록 내부에 수용공간이 형성되고, 상부가 개방되고 GPS 수신기의 측면을 감싸는 형태로 이루어지며, 전파 차폐물질로 이루어진 전파차폐부; 및
   전파흡수재료로 이루어지고 외측으로 갈수록 단면적이 작아지는 돌기 복수 개가 상기 전파차폐부의 측면 외측을 감싸도록 다수행 및 다수열로 상기 전파차폐부 외측면에 설치되어 이루어지는 전파흡수부;
   를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 방해전파 차단용 GPS 수신기 보호장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 전파차폐부의 하부에는, 상기 GPS 수신기의 케이블이 통과하는 통과홀이 구비된 것을 특징으로 하는 방해전파 차단용 GPS 수신기 보호장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 전파 흡수부는, 페라이트 전파흡수체를 포함하는 것을 특징으로 하는 방해전파 차단용 GPS 수신기 보호장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 전파 흡수부 전체를 씌우는 형태로 이루어져 상기 전파 흡수부를 외부로부터 보호하는 레이돔을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방해전파 차단용 GPS 수신기 보호장치.

Images