KR101579056B1 - 안테나 상호 간의 간섭을 최소화한 지향성 안테나 집합체 - Google Patents

안테나 상호 간의 간섭을 최소화한 지향성 안테나 집합체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 안테나 상호 간의 간섭을 최소화한 지향성 안테나 집합체에 관한 것으로, 다수의 안테나가 평면상 원형을 이루도록 설치된 다수의 안테나, 안테나에 연결된 AP와, AP가 접속된 AP 컨트롤러를 구비한 지향성 안테나 집합체에 있어서, 안테나는 폭 방향의 중심을 축으로 하여 좌/우 양측부위가 상호 반대 방향으로 축회전하는 좌/우회전과, 높이 방향의 중심을 축으로 하여 상/하 양측 부위가 상호 반대 방향으로 축회전하는 상/하회전이 가능하도록 설치되고, 좌/우회전으로 발생한 안테나들 간의 중첩된 부위에서의 전파의 중복 수신을 회피하기 위해 후방에 위치한 안테나의 중첩된 부위에 부착되는 차폐부재 또는, 중첩된 안테나들 사이에 설치된 차폐보드를 설치하도록 된 것이다.

Description

안테나 상호 간의 간섭을 최소화한 지향성 안테나 집합체{Directional antenna structure to minimize interference between antennas}
본 발명은 지향성 안테나가 설치된 집합체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 설정 방향을 지향하도록 설치된 안테나들 간의 중복된 범위에서의 간섭을 최소화하도록 된 안테나 상호 간의 간섭을 최소화한 지향성 안테나 집합체에 관한 것이다.
바다는 해상교역의 통로로서 중요한 역할을 수행할 뿐만 아니라 해양 생물자원, 해저자원의 보고라는 측면에서도 매우 중요하다. 해양에서 이용되는 통신체계는 해상, 수중으로 구분되며, 해상에서의 현재 통신체계는 위성통신(인마세트, 글로벌스타, 오브콤 등), VHF 무선통신, SSB 통신 등이 있으며, 수중에서의 통신체계는 초음파를 이용한 수중 무선 통신이 있다. 해상에서 사용되는 VHF방식의 무선통신 체계는 선박자동식별장치(AIS; Automatic Identification System)와 같이 연안을 주로 항해하는 대형 선박에 탑재되어 선박의 ID, 선박의 위치, 속도, 항로, 선박상태 등을 포함하는 정보를 송신함과 아울러 이 정보를 모든 선박에 방송하도록 되어 있어 주로 선박간의 충돌을 방지하고 연안에서 선박의 실시간 관제를 목적으로 사용되고 있다. 또한, 육상과 연락하기 위한 목적으로 156MHz 대역의 VHF 방식의 통신장치를 주로 사용한다. 이에 반해 어선의 경우에는 인근 어선과 어로작업 반경을 확보하기 위한 목적 및 어군탐색에 참고될 어업정보를 취득하기 위해 설치된 SSB송수신기(중단파대 진폭변조의 일종인 단측파대 억압반송파 통신방식)로서 2MHz, 27MHz, 및 기타 단파대를 주로 사용한다.
일 예로, 선박의 위성 통신 터미널에서 사용되는 안테나는 통상적으로 높은 지향성을 가진다. 선박이 롤링, 피칭, 요잉 및 회전할 때, 안테나가 지향하는 방향이 변경되어 수신 감도가 낮아지는 경향이 있다. 이를 감안하여 종래에는 2개 이상 다수의 안테나를 일정 간격으로 인접하게 배치하고 있다.
하지만, 선박이 운행하는 동안 발생하는 롤링, 피칭, 요잉 및 회전할 때, 이들 안테나 사이에 형성된 간격으로 인해 일시적으로 전파의 수신률이 현저히 낮아지는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허 제0288154호(2001.04.16. 공고)
상기된 문제점을 해소하기 위해 개발된 본 발명의 목적은, 평면상 원형을 이루도록 다수의 안테나를 상호 중첩하여 배치하면서 수평과 수직의 일정 각도 내에서 축회전하게 설치되고, 중첩되는 부위에 전파간섭 회피용 차폐부재를 구비하여 지향된 방위(方位)로부터 수신하는 전파에 대해 양호한 수신이 유지될 수 있도록 한 안테나 상호 간의 간섭을 최소화한 지향성 안테나 집합체를 제공함에 있다.
상기된 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 안테나 상호 간의 간섭을 최소화한 지향성 안테나 집합체는, 다수의 안테나가 평면상 원형을 이루도록 설치된 다수의 안테나, 안테나에 연결된 AP와, AP가 접속된 AP 컨트롤러를 구비한 지향성 안테나 집합체에 있어서, 안테나는 폭 방향의 중심을 축으로 하여 좌/우 양측부위가 상호 반대 방향으로 축회전하는 좌/우회전과, 높이 방향의 중심을 축으로 하여 상/하 양측 부위가 상호 반대 방향으로 축회전하는 상/하회전이 가능하도록 설치된 것을 특징으로 한다.
여기서, 안테나의 좌/우회전의 각도는 전파를 수신하기 위해 동작하는 상호 이웃한 안테나들이 이루는 90~120°의 범위인 것을 특징으로 한다.
그리고, 안테나의 상/하회전의 각도는 9~12°의 범위인 것을 특징으로 한다.
또한, 안테나는 좌/우회전시 상호 이웃한 안테나들 간에 테두리 부위가 중첩되도록 설치된 것을 특징으로 한다.
따라서, 좌/우회전으로 발생한 안테나들 간의 중첩된 부위에서의 전파의 중복 수신을 회피하기 위해 후방에 위치한 안테나의 중첩된 부위에 부착되는 차폐부재 또는, 중첩된 안테나들 사이에 설치된 차폐보드를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 차폐부재 또는 차폐보드는 전파 수신을 차단하는 납 또는 알루미늄 성분을 함유하여 제작된 것을 특징으로 한다.
상술된 바와 같이 본 발명에 따르면, 다수의 안테나가 좌/우 또는 상/하로 일정 각도 내에서 축회전됨으로써, 지향된 방위로부터 수신되는 전파의 수신감도를 지속적으로 양호한 상태로 유지할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 축회전된 안테나들 간의 중첩된 부위에 납이나 알루미늄 등을 포함한 전파간섭 용 차폐부재를 부착 또는 차폐보드를 설치함으로써, 축회전으로 중첩된 안테나들 간의 전파간섭을 회피하여 노이즈를 최소화할 수 있는 효과가 있다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 안된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 안테나 상호 간의 간섭을 최소화한 지향성 안테나 집합체가 개략적으로 도시된 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 안테나의 평면상 양측 부위가 축회전하는 상태가 도시된 평면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 안테나의 측면상 상/하 부위가 축회전하는 상태가 도시된 측면도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있도록 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
<구성>
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 안테나 상호 간의 간섭을 최소화한 지향성 안테나 집합체가 개략적으로 도시된 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시된 안테나의 평면상 양측 부위가 축회전하는 상태가 도시된 평면도이다. 도 3은 도 1에 도시된 안테나의 측면상 상/하 부위가 축회전하는 상태가 도시된 측면도이다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 안테나 상호 간의 간섭을 최소화한 지향성 안테나 집합체는 도 1에 도시된 바와 같이, 다수의 지향성 안테나(100)와 적어도 1개의 AP(200,Access Point)와 AP 컨트롤러(210,Access Point Controller)를 포함하여 이루어진다.
일반적으로, 안테나는 해상의 선박과 선박 또는 선박과 지상 간의 전파를 송수신하는 장치이다. 좀 더 구체적으로 설명하자면, 안테나는 해상에서의 선박과 선박 간의 데이터 통신을 가능하게 하고, 연근해에 설치되어 있는 센서 데이터를 육지의 센터로 전송하기 위한 데이터 통신을 가능하게 한다.
이러한 안테나는 무지향성 안테나와 지향성 안테나로 구분된다.
먼저, 무지향성 안테나는 전파법상의 출력을 이용하여 최대 1~2km 정도 거리의 통신이 가능하고, 약 20km까지 고속의 데이터 통신이 가능하지만 해상에서 지속적으로 지향성을 유지하기 힘들다는 단점이 있다. 이러한 무지향성 안테나의 통신 거리를 감안하여 본 발명에서는 지향성 안테나를 사용한다.
그리고, 지향성 안테나(100,이하 '안테나'로 통칭하고, 참조부호를 부여함)는 해상에서의 영상데이터 전송 등을 위한 고속의 데이터 통신이 필요할 때 주로 사용한다. 다만, 일방향으로만 지향하여 통신을 송/수신하므로 이를 개선하기 위해 평면상 360° 모든 방위의 통신을 송/수신할 수 있도록 다수의 안테나(100)를 상호 인접하여 대략 원형으로 설치한다. 따라서, 안테나(100)는 도 1에서 보는 바와 같이, 대략 4개 정도를 평면상 대략 원형을 이루도록 배치하면서 상호 인접, 연접 또는 일부 중첩되도록 설치한다. 여기서, '인접'은 상호 닿지 않은 정도로 가까이 배치된 것이고, '연접'은 상호 닿을 수 있는 정도로 배치된 것이며, '중첩'은 안테나(100)의 회전시 일부위가 포개지는 정도로 배치된 것을 말한다. 그리고, 안테나(100)들은 일방향으로부터 송출된 전파를 수신하는 각도 및 안테나(100)의 위치에 따라 1개 또는 2개의 안테나(100)가 수신할 수 있도록 상/하/좌/우 방향으로 축회전할 수 있도록 설치된다. 여기서, 주파수는 일 예로 5.1~5.9GHz 대역을 이용한다.
또한, 안테나(100)는 도 2에서 보듯이, 폭 방향의 중심을 축으로 좌/우 부위가 상호 반대방향으로 축회전할 수 있도록 설치되고, 축회전시 상호 이웃한 안테나(100)들 간의 간섭이 회피되면서 앞/뒤로 겹쳐지도록 장착된다. 이때, 안테나(100)의 폭 방향의 중심을 축으로 축회전(이하, '좌/우회전(θ1)'이라 함)의 회전 각도는 이웃한 안테나(100)들 간에 대략 90~120° 범위 내에서 이루어진다. 여기서, 이웃한 안테나(100)들이 상호 90°로 위치한 경우 1개의 안테나(100)가 일방향으로부터 송출된 전파를 온전히 수신할 수 있는 배치이고, 90~120°범위에 위치한 경우 2개의 안테나(100)가 일방향으로부터 송출된 전파를 함께 수신할 수 있는 배치이다. 만약, 2개의 안테나(100)가 동일한 전파를 수신하는 경우, 이들 중 수신 감도가 양호한 안테나(100)의 신호를 선정하게 되고, 이는 각 안테나(100)들에 연결된 적어도 1개의 AP(200)와 AP 컨트롤러(210)에 의해 수행된다. 예를 들어, 본 발명의 실시 예에서는 2개의 안테나(100)에 1개의 AP(200)가 연결되어 총 4개의 안테나(100)에 대해 2개의 AP(200)가 설치되고, 2개의 AP(200)가 연결된 1개의 AP 컨트롤러(210)를 구비한다. 여기서, AP(200)는 각각 1개의 안테나(100)에 대응하여 설치될 수도 있고, 컨트롤러(210)는 모든 AP(200) 또는 일정 개수의 AP(200)가 접속하도록 설치될 수도 있다.
한편, 안테나(100)의 좌/우회전 각도(θ1)는 1개의 안테나(100) 또는 연동 동작하는 2개의 안테나(100)에서 전파를 수신하기 위한 범위이므로, 90°미만이거나 120° 초과인 경우에는 전파 수신을 위한 범위에 포함되지 않는다. 구체적으로 예를 들면, 제1안테나(100)가 전파를 온전히 수신하는 경우에는 다른 안테나(100)들과의 좌/우회전 각도(θ1)가 90°이고, 선박이 방향전환되어 전파의 수신 각도가 변경된 경우 전파를 함께 수신하는 제1,2의 안테나(100)가 이루는 좌우/회전 각도(θ1)는 90~120°가 된다. 또한, 전파의 수신 각도가 더 변경되면 제1안테나(100)는 전파수신에서 제외되고, 제2안테나(100) 또는, 제2,3안테나(100)가 전파를 수신하면서 이들의 각도가 90~120°가 되는 것이다. 물론, 전파를 수신하지 않는 안테나(100)와 전파를 수신하는 안테나(100) 간의 좌/우회전 각도(θ1)가 90°미만인 경우가 발생할 수 있지만 이는 전파수신과는 관련이 없기 때문에 전파를 함께 수신하는 안테나(100)들 간의 좌/우회전 각도(θ1)에서 제외한다.
또한, 안테나(100)는 도 3에서 보듯이, 높이 방향의 중심을 축으로 상/하 부위가 상호 반대방향으로 축회전할 수 있도록 설치된다. 이때, 안테나(100)의 높이 방향의 중심을 축으로 축회전(이하, '상/하회전(θ2)'이라 함)하는 회전 각도는 이웃한 안테나(100)들 간에 대략 9~13° 범위 내에서 이루어진다. 이러한 안테나(100)의 상/하회전 각도(θ2)는 예를 들어, 선박이 운행하는 동안 롤링(rolling) 운동이 수반되고, 이 롤링 운동에 대해 일방향에서 송출된 전파를 안테나(100)가 양호하게 수신할 수 있는 각도이다. 이 상/하회전 각도(θ2)는 선박이 롤링하는 각도와 조합하게 되면 안정된 수신 감도를 유지할 수 있다. 또한, 상/하회전 각도(θ2)가 9° 미만 또는 13°를 초과하는 경우는 선박의 롤링 각도와의 조합시 안테나(100)에 전파 수신과 무관한 사각범위가 발생하게 된다.
그리고, 안테나(100)가 전파를 수신하기 위해 좌/우회전하면서 상호 이웃한 안테나(100)들 간에 앞/뒤로 겹쳐서 중첩된 부위에 차폐부재가 부착된다. 자세하게는, 차폐부재는 이들 안테나(100)의 중첩된 부위에서 수신한 전파 중 전방에 위치한 안테나(100)에서만 전파를 수신할 수 있도록 후방에 위치한 안테나(100)의 중첩된 부위에 부착한다. 이 차폐부재는 전파를 차단할 수 있는 납(Pb)이나 알루미늄(Al) 성분을 포함한 전파 차단 성분을 함유하여 제작되고, 안테나(100)의 좌/우 양측 변두리에 안테나(100)의 높이만큼의 높이를 갖는다.
이외에도, 차폐부재 대신으로 차폐보드(미도시)가 설치될 수 있다. 이 차폐보드는 전방에 위치한 안테나(100)와 후방에 위치한 안테나(100) 사이에 독립적으로 기립하게 설치된 것으로, 좌/우회전하는 안테나(100)들과의 접촉이 방지되는 위치와 각도로 설치된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술한 실시예들은 모든 면에 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100:안테나
200:AP
210:AP 컨트롤러.

Claims (6)

  1. 선박의 운항시 발생되는 선박의 롤링, 피칭, 요잉 및 회전에 따라 방향이 상하좌우로 각각 변경되며, 원형을 이루도록 배치되어 전방위 수신이 이루어지도록 하는 복수의 지향성 안테나,
    적어도 하나의 상기 안테나와 접속되는 AP,
    상기 AP와 접속되며, 상기 안테나가 중첩하여 배치됨에 따라 2개의 안테나에 동일한 전파가 수신되는 경우 이들 중 수신 감도가 양호한 안테나의 신호를 수신 신호로 처리하는 AP 컨트롤러를 포함하며,
    상기 안테나는,
    선박과 선박간 또는 선박과 지상국간에 송출되는 전파를 수신하며, 송수신 주파수가 5.1 ~ 5.9GHz 이고,
    전파 수신 감도가 떨어지는 경우 제한된 각도 범위 내에서 수평방향 또는 수직방향으로 축회전함으로써 인접 안테나간에 서로 앞 뒤로 일부 영역이 겹쳐지도록 상호 중첩 배치 되고,
    전파의 중복 수신을 회피하기 위해 중첩 배치된 후방 안테나의 중첩된 부위에 전파 간섭 회피용 차폐부재를 부착하거나 또는 전방에 위치한 안테나와 후방에 위치한 안테나 사이에 좌우회전하는 안테나들과의 접촉이 방지되는 위치와 각도로 독립적으로 차폐보드를 설치함으로써 중첩 배치된 전방 안테나에서만 중첩 영역의 전파를 수신하여 중첩된 인접 안테나들 간의 전파간섭을 회피하여 노이즈를 최소화하고,
    전파의 수신 각도에 따라 인접 안테나간에 상호 연동되어 선박의 피칭, 롤링, 회전 중 적어도 어느 하나에 따라 서로 반대방향으로 좌우회전 90 ~ 120도의 범위 내에서 축회전하고,
    선박의 롤링에 따라 상하회전 9 ~ 13도의 범위 내에서 축회전함에 따라 지향된 방위로부터 수신되는 전파의 수신 감도를 지속적으로 양호한 상태로 유지하는 것을 특징으로 하는 안테나 상호 간의 간섭을 최소화한 지향성 안테나 집합체.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 안테나는 좌우회전시 상호 이웃한 안테나들 간에 테두리 부위가 중첩되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 안테나 상호 간의 간섭을 최소화한 지향성 안테나 집합체.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 차폐부재 또는 차폐보드는 전파 수신을 차단하는 납 또는 알루미늄 성분을 함유하여 제작된 것을 특징으로 하는 안테나 상호 간의 간섭을 최소화한 지향성 안테나 집합체.
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