KR101686570B1 - 다중 대역 위성 통신용 안테나를 이용한 스마트 위성통신 인터넷 존 제공 장치 및 제공 방법 - Google Patents

다중 대역 위성 통신용 안테나를 이용한 스마트 위성통신 인터넷 존 제공 장치 및 제공 방법 Download PDF

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Abstract

일 실시예에 의하여 Ku 밴드 대역, Ka 밴드 대역을 동시에 송수신하는 다중 대역 위성 통신용 안테나에 관한 것으로서, 보다 구체적으로, Ku 밴드 대역, Ka 밴드 대역의 위성 신호를 동시에 처리하여 직경 8km까지 유효성이 보장되는 와이파이 무선 통신 신호를 출력하기 위한 안테나 및 이를 이용한 중개 장치를 제공함에 있다.

Description

다중 대역 위성 통신용 안테나를 이용한 스마트 위성통신 인터넷 존 제공 장치 및 제공 방법{DEVICE AND METHOD FOR PROVIDING SMART SATELITE INTERNET ZONE USING MULTI BAND ANTENNA FOR SATELLITE COMMUNICATION}
본 발명은 다중 대역의 신호들을 동시에 수신하여 처리할 수 있는 다중 대역 위성 통신용 안테나를 제공하며, 보다 구체적으로 복수의 단말기와 위성과의 정보 통신을 중개하여 인터넷 접속 환경을 개선하는 발명에 관한 것이다.
일반적으로, 위성통신이란 인공위성을 지구 상공의 일정한 고도에 발사시켜 통신이나 방송업무를 수행하는 것을 말하며, 도서, 벽지, 이동체간의 통신에 유리하고 위성방송의 경우 산간벽지나 도심 빌딩 지역의 TV 난신청을 해소할 수 있으며, 고품질의 다양한 서비스를 제공할 수 있다. 위성통신 시스템은 인공위성과 관련된 우주부분, 지상에 설치된 지구국 및 제어국과 같은 지상부분, 그리고 신호, 즉 전파의 전송 방법이나 처리 방법 등에 대한 신호부분으로 나누어진다.
위성통신 지구국은 통신위성과의 송수신을 행하는 지상설비로 기본적으로 송신기, 수신기 및 지구국 안테나로 구성되어 있다. 통상, 위성통신용 안테나로는 킹 포스트(King Post)형 안테나와, 요크&타워(Yoke & Tower)형 안테나, 휠 온 트랙(Wheel On Track)형 안테나, 빔 웨이브 가이드(Beam Wave Guide)형 안테나, 차량 이동체 탑재형 주반사판 부반사판 Off Set형 안테나 등이 있다. 또한 주 반사기로 대구경의 파라볼라를 사용하고 회전쌍곡선의 부 반사판 및 1차 방사기로 구성된 카세그레인 안테나가 주로 사용되기도 한는데, 위성통신용 안테나의 반사판은 소형은 접시형이나 대형은 다수개의 세그먼트로 분할하여 조립하였다.
한편, 종래의 위성 통신용 3중대역 추적 안테나는 X밴드 또는 Ka밴드 또는 Ku밴드 피드혼을 부 반사판 뒤에 넣어서 사용하고 있으므로 주 반사판을 파라보릭 곡면으로 제조할 수 밖에 없어 효율을 50% 이상 올리지 못하고, 더욱이 부 반사판을 주파수 선택형으로 사용하므로 이에 따른 손실을 빼면 효율이 40% 이하로 줄어 들어 비효율적인 문제점이 있다.
와이파이(Wi-Fi :Wireless Fidelity)란, 현재 주로 쓰이는 유선 LAN 형태인 이더넷의 단점을 보완하기 위해 고안된 기술로, 이더넷 네트워크의 말단에 위치해 필요 없는 배선 작업과 유지관리 비용을 최소화하기 위해 널리 쓰이고 있다. 보통 폐쇄되지 않은 넓은 공간(예를 들어, 하나의 사무실)에 하나의 핫스팟을 설치하며, 외부 WAN과 백본 스위치, 각 사무실 핫스팟 사이를 이더넷 네트워크로 연결하고, 핫스팟부터 각 사무실의 컴퓨터는 무선으로 연결함으로써 구현될 수 있으며 좁은 지역에서 무선랜을 제공할 수 있다.
상기와 같이 와이브로나 와이 파이 등의 광대역 무선통신 시스템은 송수신률을 증가시키기 위해서 다이버시티(diversity) 기술이 이용되고 있다. 이러한 다이버시티를 적용하는 경우 두 개의 안테나를 필요로 한다. 이동통신 단말기가 소형화됨에 따라 이러한 광대역 무선통신 시스템에서 사용되는 안테나의 갯수를 줄이기 위한 연구가 계속되고 있다.
(선행문헌 1)대한민국 등록특허공보 제 10-1477199호 (2014년 12월 22일 등록)
일 실시예에 의하여 Ka 밴드의 위성 신호와 Ku 밴드의 위성 신호를 동시에 수신하는 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 다중 대역의 신호들을 수신하기 위한 장치를 줄여 간소화된 안테나를 제공하는 것을 목적으로 한다.
일 실시예에 의하여, 차량용 안테나를 제공함으로써 위성 통신 차량이 이동하는 곳이 와이파이 핫 스팟 존이 될 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
일 실시예에 의하여 다중 대역 위성 통신용 안테나를 제공할 수 있으며, 본 안테나는 위성으로부터의 신호를 탐색하기 위하여 미리 결정된 방향으로 회전 가능한 주 반사판, 주 반사판의 반사면 가장자리에 설치되고, 주 반사판에 대하여 미리 결정된 거리만큼 이격되어 설치되고, 미리 결정된 방향으로 회전 가능한 부 반사판, 주 반사판 및 부 반사판을 회전시켜 위성을 추적하기 위한 모터 구동부, 프론트 혼이 주 반사판의 가장자리 영역을 관통하여 반사면으로 노출되고, 주 반사판의 가장자리 영역을 관통하지 않는 나머지 부분은 주 반사판의 후면과 결합되며, 부 반사판을 경유하여 주 반사판을 통해서 위성으로 Ka 대역의 신호를 송신하거나 위성으로부터 Ka 대역의 신호를 수신하는 제1 피드 혼, 부 반사판과 전기적으로 분리되고, 부 반사판과 일체화 구조체를 형성하며, 주 반사판을 통해서 위성으로 Ku 대역의 신호를 송신하거나 위성으로부터 Ku 대역의 신호를 수신하는 제2 피드 혼, 제1 피드 혼을 통해 입출력되는 Ka 대역의 신호를 증폭 및 주파수 변환하여 제 1신호를 생성하는 제 1신호 생성부, 제2 피드 혼을 통해 입출력되는 Ku 대역의 신호를 증폭 및 주파수 변환하여 제 2신호를 생성하는 제 2신호 생성부,및 생성된 제 1신호 및 제 2신호 중 적어도 하나를 이용하여 와이파이 무선 통신을 수행하도록 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 제어부는, 제 1신호에서 제 2신호의 대역을 제외한 나머지 대역의 신호를 추출하고, 제 2신호에서 제 1신호의 대역을 제외한 나머지 대역의 신호를 추출하는 BRF, 제 1신호에서 제 2신호의 대역을 제외한 나머지 대역의 신호와, 제 2신호에서 제 1신호의 대역을 제외한 나머지 대역의 신호를 합성하여 와이파이 신호를 생성하는 신호 합성부, 및 생성된 와이파이 신호를 무선 AP를 통해 송출하는 신호 송출부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, Ka 대역의 신호는 18.35GHz에서 20.2GHz까지의 주파수 대역의 신호이고, Ku 밴드의 위성 신호는 10.95GHz에서 12.7GHz까지의 주파수 대역의 신호인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, Ka 대역의 신호 및 Ku 대역의 신호를 반사시키고, X 대역의 신호를 투과시키는 선택형 반사판, 위성으로 X 대역의 신호를 송신하거나, 선택형 반사판을 투과한 X 대역의 신호를 수신하는 제3 피드혼, 제3 피드 혼을 통해 입출력되는 X 대역의 신호를 증폭 및 주파수 변환하여 제 3신호를 생성하는 제 3신호 생성부, 제 1신호, 제 2신호 및 제 3신호 중 어느 하나의 신호를 선택하기 위한 신호 선택부 및 신호 선택부로부터 선택된 신호로부터 안테나의 방위각, 고도각 및 폴라를 조정하여 위성을 추적하기 위한 제어신호를 생성하는 안테나 제어부를 더 포함할 수 있다.
여기서 선택형 반사판은 양면의 필름 사이의 공간을 절연 지지물을 이용하여 접착제로 접착하여 평면판이나 오목판 혹은 볼록판을 구성하되 공기와 유전율이 가깝게 하여 투과전파의 손실을 최소화하고, 일면에 공진형 동박을 다수 부착하여 공진 주파수를 반사하게 하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 의하여, Ka 밴드의 위성 신호와 Ku 밴드의 위성 신호를 동시에 수신하는 장치를 제공함으로써, 수신기의 크기 및 갯수를 줄일 수 있어 경제적 비용 절감 효과를 제공할 수 있다.
일 실시예에 의하여, 하나의 장치를 통해 다중 대역의 위성 신호를 처리함으로써 처리 속도를 향상시키고, 시스템 부하를 줄일 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
일 실시예에 의하여, 하나의 장치를 통해 안테나가 지향하는 위성으로의 방향을 손쉽게 제어할 수 있어 사용 용이성에서 현저한 효과를 제공할 수 있다.
일 실시예에 의하여, 주 반사판과 부 반사판을 곡면 수정 효율 개선형으로 설치함으로써 설계 효율을 높일 수 있다.
일 실시예에 의하여, 전세계적으로 널리 사용되던 C 대역, Ku 대역의 주파수가 고갈됨에 따라 Ku 대역 및 Ka 대역의 주파수를 이용하여, 소형, 저가, 고성능의 지구국 개발이 가능할 수 있다.
일 실시예에 의하여, Ku 대역 및 Ka 대역의 주파수를 동시에 이용하여 직경 8km 정도 까지 영향을 미치는 와이파이 핫 스팟 존을 제공할 수 있다.
일 실시예에 의하여, 위성에 기반한 와이파이 존을 제공하므로, 동글, 자동차 등을 이용하여 전세계 어느곳에서도 사용가능한 와이파이 존을 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 의하여, 다중 대역 위성 통신용 안테나의 구성을 기능적으로 나타낸 기능적 블록도이다.
도 2는 일 실시예에 의하여, 다중 대역 위성 통신용 안테나의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 일 실시예에 의하여, ka 밴드의 위성 신호와 ku밴드의 위성 신호가 합성되는 경우에서의 통신 신호를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대하여 설명한다. 본 실시예는 제한적인 것으로 의도된 것이 아니다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 부재 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 부재의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 부재를 뒤집을 경우 "상부" 는 "하부"로 해석될 수 있다. 부재는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 부재는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 부재의 존재 또는 추가를 배제하지않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
도 1은 일 실시예에 의하여, 다중 대역 위성 통신용 안테나의 구성을 기능적으로 나타낸 기능적 블록도이다.
도 2는 일 실시예에 의하여, 다중 대역 위성 통신용 안테나의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명은 다중 대역 위성 통신용 안테나(100)를 제공할 수 있으며, 본 안테나(100)는 위성으로부터의 신호를 탐색하기 위하여 미리 결정된 방향으로 회전 가능한 주 반사판(102), 주 반사판(102)의 반사면 가장자리에 설치되고, 주 반사판(102)에 대하여 미리 결정된 거리만큼 이격되어 설치되고, 미리 결정된 방향으로 회전 가능한 부 반사판(104), 주 반사판(102) 및 부 반사판(104)을 회전시켜 위성을 추적하기 위한 모터 구동부(미도시), 프론트 혼이 주 반사판의 가장자리 영역을 관통하여 반사면으로 노출되고, 주 반사판의 가장자리 영역을 관통하지 않는 나머지 부분은 주 반사판(102)의 후면과 결합되며, 부 반사판(104)을 경유하여 주 반사판(102)을 통해서 위성으로 Ka 대역의 신호를 송신하거나 위성으로부터 Ka 대역의 신호를 수신하는 제1 피드 혼(107), 부 반사판(104)과 전기적으로 분리되고, 부 반사판(104)과 일체화 구조체를 형성하며, 주 반사판(102)을 통해서 위성으로 Ku 대역의 신호를 송신하거나 위성으로부터 Ku 대역의 신호를 수신하는 제2 피드 혼(109), 제1 피드 혼(107)을 통해 입출력되는 Ka 대역의 신호를 증폭 및 주파수 변환하여 제 1신호를 생성하는 제 1신호 생성부(110), 제2 피드 혼을 통해 입출력되는 Ku 대역의 신호를 증폭 및 주파수 변환하여 제 2신호를 생성하는 제 2신호 생성부(120) 및 생성된 제 1신호 및 제 2신호 중 적어도 하나를 이용하여 와이파이 무선 통신을 수행하도록 제어하는 제어부(130)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하여 제 1피드혼(107)은 그레고리안 타입으로 구성될 수 있다. 이에 제한되지 않는다.
일 실시예에 의하여 제 2피드혼(109)은 프라임 포커스(Prime focus) 타입일 수 있다. 이에 제한되지 않는다.
또한, 제어부(130)는 제 1신호에서 제 2신호의 대역을 제외한 나머지 대역의 신호를 추출하고, 제 2신호에서 제 1신호의 대역을 제외한 나머지 대역의 신호를 추출하는 BRF(131), 제 1신호에서 제 2신호의 대역을 제외한 나머지 대역의 신호와, 제 2신호에서 제 1신호의 대역을 제외한 나머지 대역의 신호를 합성하여 와이파이 신호를 생성하는 신호 합성부(133), 및 생성된 와이파이 신호를 무선 AP를 통해 송출하는 신호 송출부(134)를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
도 1에 도시된 바에 따라 보다 상세히 설명하면, 본 발명의 일실시예에 따른 다중 대역 위성 통신용 안테나(100)는 제1 신호 생성부(110), 제2 신호 생성부(120), 및 제어부(130)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 제 1신호 생성부(110)는 Ka 밴드의 위성 신호를 수신하고, 상기 수신된 Ka 밴드의 위성 신호를 신호 처리하여 셋톱박스에서 처리 가능한 신호로 가공할 수 있다. 이를 위해, 제1 신호 생성부(110)는 대략 18.3Ghz에서 20.2Ghz의 위성 신호를 수신하기 위한 제1 수신부(111)와 저잡음 증폭/변환부(112, Low Noise Block Down Converter)를 포함할 수 있다.
제1 수신부(111)로는 반사경 안테나가 사용될 수 있다. 반사경 안테나는 위성 통신, 대용량의 무선 통신 등에 보편적으로 사용되며, 반사 망원경의 원리를 이용하여 송/수신된 신호를 적어도 하나의 초점에 집중시킬 수 있다. 상기 반사경 안테나에서, 반사경의 초점에는 적어도 하나의 혼 안테나가 설치될 수 있으며 여기서, 반사경 안테나로는 파라볼릭 안테나가 대표적으로 사용될 수 있다.
제1 수신부(111)를 통해 수신된 18.3Ghz에서 20.2Ghz의 위성 신호는 반사경으로부터 반사되어 혼 안테나에 입력되며, 혼 안테나는 반사된 신호들을 모아서 저잡음 증폭/변환부(112)에 입력되도록 한다. 저잡음 증폭/변환부(112)는 상기 18.3Ghz에서 20.2Ghz의 위성 신호를 증폭시키고, 250Mhz에서 2150Mhz으로 다운시켜 제1 신호를 생성한다.
제1 신호 생성부(110)와 유사하게, 제2 신호 생성부(120)는 Ku 밴드의 위성 신호를 수신하고 상기 수신된 Ku 밴드의 위성 신호를 신호 처리함으로써 와이파이 신호 출력부에서 처리 가능한 신호로 가공한다.
제2 신호 생성부(120)는 대략 12.2Ghz에서 12.7Ghz의 위성 신호를 수신하기 위한 제2 수신부(121)와 저잡음 증폭/변환부(122, Low Noise Block Down Converter)를 포함한다. 제1 수신부(110)와 마찬가지로 제2 안테나(121)는 파라볼릭 안테나로 대표되는 반사경 안테나가 사용될 수 있다.
제2 신호 생성부(120)의 제2 수신부(121)를 통해 수신된 12.2Ghz에서 12.7Ghz의 위성 신호는 반사경으로부터 반사되어 혼 안테나에 입력되며, 혼 안테나는 반사된 신호를 모아서 저잡음 증폭/변환부(122)에 입력되도록 한다. 저잡음 증폭/변환부(122)는 상기 12.2Ghz에서 12.7Ghz의 위성 신호를 증폭시키고, 950Mhz에서 1450Mhz의 주파수 대역의 중간 주파수 대역으로 다운시켜 제2 신호를 생성한다.
저잡음 증폭/변환부(112, 124)는 작은 잡음 지수(noise figure)를 가지고 수신부(111, 121)들에 각각 전달되는 위성 신호들을 중간 주파수 대역의 신호로 증폭 및 주파수 변환한다.
본 발명에서는, 각각 밴드의 신호에 대해 하나의 저잡음 증폭/변환기(112, 122)만이 도시되어 있으나, 각각 밴드의 신호별로 복수개의 저잡음 증폭/변환기들이 연결될 수 있음은 자명하다.
제1 신호 생성부(110)와 제2 신호 생성부(120)를 통해 주파수가 다운되고 증폭된 다중 대역(Ka 밴드 및 Ku 밴드)의 위성 신호들, 즉 제1 신호 및 제2 신호는 제어부(130)로 입력된다.
이 후, 제어부(130)는 상기 입력된 제1 신호 및 제2 신호를 합성하여, 제3 신호를 생성하고 상기 생성된 제3 신호를 출력할 수 있다. 또는 다른 실시예에 의하여 제어부(130)는 각각의 신호 중 어느 하나를 선택하여 제어신호로서 선택할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일실시예에 따른 듀얼 안테나 처리부(130, DACU, Dual Antenna Control Unit)는 와이파이 신호를 생성하기 위해서 특정 대역의 신호만을 받아들이거나 제거하기 위한 필터들(131, 132)을 포함한다. 뿐만 아니라, 필터들(132, 134)의 출력을 합성하기 위한 신호 합성부(133)를 포함한다. 또한, 합성된 신호를 송출하기 위한 신호 송출부(134)를 포함할 수 있다.
이후, 제어부(130)는 특정 밴드만을 제거하고, 제거되지 않은 나머지 밴드의 신호만을 수신하기 위해 BRF(132, Band Rejection Filter)를 포함한다. 예를 들어, BRF(131)는 저잡음 증폭/변환부(112)의 출력 신호인 250Mhz에서 2150Mhz 대역의 신호로부터 제2 신호 생성부(120)를 통해 250Mhz에서 750Mhz의 대역과 1650Mhz에서 2150Mhz 대역의 신호만이 통과되도록 필터링한다. 이는, BRF(131)의 출력과, Ku 밴드의 신호의 출력인 대역 950Mhz에서 1450Mhz의 대역과는 중복되지 않도록 하기 위함이며, 가드밴드(guard band)가 적용된다.
또한, 제어부(130)는 특정 밴드만을 제거하고, 제거되지 않은 나머지 밴드의 신호만을 수신하기 위해 BPF(132, Band Pass Filter)를 포함한다. 구체적인 예로써, BPF(132)는 저잡음 증폭/변환부(122)의 출력 신호인 950Mhz에서 1450Mhz 대역으로부터 벗어나는 대역의 신호들을 제거한다. 즉, BPF(132)는 950Mhz에서 1450Mhz 대역 이외에 제1 신호를 간섭할 만한 대역을 미연에 제거함으로써, 제1 신호에 의해 왜곡되지 않은 제2 신호를 생성한다.
이로써, 제1 신호와 제2 신호는 각각 다른 필터를 통해 필터링되며, 상호 간에 간섭이 발생하지 않도록 생성된다.
다음으로, 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호는 신호 합성부(135)를 통해 결합(combine)된다. 만약, 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호의 일부가 상호 간섭한다면, 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호의 결합은 각각의 대역에서 원래의 신호와는 다른 왜곡된 신호를 발생할 것이다. 그러나, 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호는 각각 BRF(131) 및 BPF(132)에 의해서 다른 주파수 대역으로 필터링 되었기 때문에 결합되는 경우에도 상호 간섭이 발생하지 않는다.
이는, 도 3를 통해 구체적으로 설명한다.
여기서, Ka 대역의 신호는 18.35GHz에서 20.2GHz까지의 주파수 대역의 신호이고, Ku 밴드의 위성 신호는 10.95GHz에서 12.7GHz까지의 주파수 대역의 신호인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, Ka 대역의 신호 및 Ku 대역의 신호를 반사시키고, X 대역의 신호를 투과시키는 선택형 반사판, 위성으로 X 대역의 신호를 송신하거나, 선택형 반사판을 투과한 X 대역의 신호를 수신하는 제3 피드혼, 제3 피드 혼을 통해 입출력되는 X 대역의 신호를 증폭 및 주파수 변환하여 제 3신호를 생성하는 제 3신호 생성부, 제 1신호, 제 2신호 및 제 3신호 중 어느 하나의 신호를 선택하기 위한 신호 선택부 및 신호 선택부로부터 선택된 신호로부터 안테나의 방위각, 고도각 및 폴라를 조정하여 위성을 추적하기 위한 제어신호를 생성하는 안테나 제어부를 더 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 다중 대역 위성통신용 추적 안테나장치(100)는 주 반사판(102)과 부 반사판(104)을 포함하는 다양한 종류의 위성통신 안테나 장치에서 X밴드와 Ku밴드, Ka밴드의 신호를 분리하여 수신하기 위한 주파수 선택형 반사판(200)과 전반사 반사판(202), 제 1피드혼(107), 제 2피드혼(109)이 주반사 판(102)의 중앙 베이스의 허브(108)에 설치되어 있어 주 반사판(102)과 부 반사판(104)을 파라보릭형이 아닌 곡면 수정형으로 개발함으로써 설계효율을 90% 가까이 높혀 각종 손실을 빼고도 대략 75% 이상의 고 효율을 얻을 수 있도록 된 것이다.
여기서 선택형 반사판(200)은 양면의 필름 사이의 공간을 절연 지지물을 이용하여 접착제로 접착하여 평면판이나 오목판 혹은 볼록판을 구성하되 공기와 유전율이 가깝게 하여 투과전파의 손실을 최소화하고, 일면에 공진형 동박을 다수 부착하여 공진 주파수를 반사하게 하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 다중 대역 위성통신용 추적 안테나장치(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 주 반사판(102) 위에 지지대(106)를 통해 지지되고 있는 부 반사판(104)과 주 반사판(102)이 마주보고 있고, 주 반사판(102)의 중앙의 베이스에 위치한 허브(108)에는 중앙을 관통하는 중심축에 대해 대략 45도 경사를 갖도록 설치되어 부 반사판(104)에서 반사되어 입사되는 전파중에서 X밴드의 신호는 투과시키고 Ku밴드와 Ka밴드신호는 측방향으로 반사시키는 주파수 선택형 반사판(200)과, 측방향에서 입사되는 Ku밴드와 Ka밴드의 신호를 후방으로 전반사시키는 평면으로 된 금속재질의 전반사 반사판(202)이 위치하고 있다.
그리고 페데스탈 지지대(30)에 의해 지지되는 안테나 축은 수평회전 감속기모터(10)에 의해 ±60°수평방향으로 회전되고, 수직회전 감속기모터(20)와 힌지(44)를 통해 안테나 허브와 연결된 로드(22)에 의해 흰지(42)를 중심으로 상하로 회전할 수 있도록 되어 있다.
도 2의 다중 대역 위성통신용 추적 안테나장치(100)는 반사경이 대형일 경우로서, 피드혼(107,109)과 주파수 선택형 반사판(200), 전반사 반사판(202)이 주 반사판(102)의 중앙에서 돌출된 휘드혼 함체(109)내 부착된 것이다.
본 발명에 따른 다중 대역 위성통신용 추적 안테나장치(100)는 일 실싱PDp 의하여, 프셋 주 반사판(102)에 지지대(106)를 통해 부 반사판(104)을 부착한 후 전면에 주파수 선택형 반사판(110)과 전반사 반사판(112), 3밴드 피드혼(120,140)을 부착한 것으로, 감속기 모터로 위성 자동 추적하여 수평회전각도가 ±360°회전(수직은 0도에서 90도 자동추적 회전가능)할 수 있는 전방향 회전형으로서 선박이나 차량과 같은 이동체에 주로 사용된다. 그리고 주 반사판(102)과 지지축(107)은 힌지(105)를 통해 결합되어 이동시에 주 반사판(102)을 접었다가 설치시 다시 주 반사판(102)을 펴 사용할 수 있도록 하고 자동 추적 감속모터 설치된 것이며, 선박용으로 사용시에 접을 필요가 없을 경우에는 방설커버(미도시)로 보호할 수도 있다.
이와 같이 본 발명이 적용된 다양한 종류의 안테나에서 3중 밴드 피드 혼 부착위치는 모두 주 반사판의 중앙의 베이스에 구비된 허브(108)에 내장되는 구조로서, 위성에서 도래하는 X, Ku, Ka 밴드 전파가 주 반사판(102)에서 전반사되어 부 반사판(104)에 도달하면, 다시 부 반사판(104)에서 재차 전반사되어 허브(108)로 도래한다. 이때 주 반사판(102)은 소형이면 하나의 접시형으로 구현되고, 대형이면 여러개의 판넬로 구성된다.
일 실시예에 의하여, X 밴드 대역은 6.2 GHz ~ 12.9 GHz 범위의 주파수 대역을 의미할 수 있다.
그리고 허브(108)에는 부 반사판(104)에서 반사되어 입사되는 전파 중에서 X밴드의 신호는 투과시키고, Ku밴드와 Ka밴드 신호는 측방향으로 반사시키는 주파수 선택형 반사판(110)을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하여, 측방향에서 입사되는 Ku밴드와 Ka밴드의 신호를 후방으로 전반사시키는 평면 금속판의 전반사 반사판(202)과, 주파수 선택형 반사판(200)을 투과한 X밴드신호를 수신하기 위한 제 3 피드혼과, 전반사 반사판(202)에서 반사된 Ku밴드와 Ka밴드 신호를 수신하기 위한 제 1피드혼(107), 제 2피드혼(109)이 위치하고 있어 저손실 주파수 선택형 반사판(200)에서 Ku, Ka 밴드 전파는 반사하고, X밴드 전파는 투과하여 X밴드 피드혼(120)에 입력할 수 있다,
도 3은 일 실시예에 의하여, ka 밴드의 위성 신호와 ku밴드의 위성 신호가 합성되는 경우에서의 통신 신호를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 제1 신호 생성부(110)로부터의 위성 방송 신호는 저잡음 증폭/변환기(112)를 통해서 250Mhz에서 2150Mhz 대역의 출력 신호로 가공된다. 또한, 상기 가공된 신호는 Ku 밴드와 중첩되는 부분을 포함하여 250Mhz에서 750Mhz의 Ka-low 대역의 신호와 1650Mhz에서 2150Mhz의 Ka-high 대역의 신호만이 남도록 밴드 리젝션(band rejection) 필터링 된다. 이것이 가능한 것이, 일반적으로 Ka 밴드의 신호는 Ku 밴드와 상응하는 950Mhz에서 1450Mhz의 신호에 데이터가 존재하지 않는다. 따라서, 본 발명에서는 제1 신호 중에서 데이터가 존재하지 않는 특정 대역을 제거하고, 이 특정 대역에 제2 신호를 합성할 수가 있다.
또한, 제2 수신부로부터의 위성 방송 신호는 저잡음 증폭/변환부(122)를 통해서 가드밴드를 고려하여 950Mhz에서 1450Mhz 대역의 신호(202)만을 포함하는 제2 신호만이 남도록 밴드 패스(band pass) 필터링 된다. 또한, 밴드 리젝션 필터링된 상기 제1 신호와 상기 밴드 패스 필터링된 상기 제2 신호는 상호 간섭되지 않는 대역에서 합성되어 와이파이 신호(201, 202, 203)로 합성된다.
즉, Ka-low 밴드의 신호와 Ku 밴드에 기초한 신호는, Ku 밴드에 기초한 신호의 시작 대역인 950Mhz에서 Ka-low 밴드의 신호가 끝나는 대역인 750Mhz까지 대략 200Mhz 만큼의 가드밴드로 구분되고, Ku 밴드에 기초한 신호는 신호가 끝나는 대역인 1450Mhz에서 Ka-high 밴드의 신호가 시작되는 대역인 1650Mhz까지의 200Mhz 만큼의 가드밴드로 구분된다. 따라서, Ka-low 밴드의 신호와 Ka-high 밴드의 신호를 포함하는 제1 신호와 Ku 밴드에 기초한 신호를 포함하는 제2 신호는 상호 간섭이 없이 새로운 신호로 합성될 수 있다. 이로써, 본 발명에 따른 다중 대역 신호 수신 장치를 이용하면, 하나의 장치 만으로도 Ka 밴드의 위성 신호와 Ku 밴드의 위성 신호를 동시에 수신할 수 있다.
도 4 내지 도 5는 본 발명에 따른 안테나를 포함하는 인터넷 존 제공 장치의 일 예를 나타낸다. 도 6은 중개 장치가 본 발명에 따른 안테나를 이용하여 위성과 복수의 단말간의 통신을 중개하는 것을 나타내는 시스템도이다. 본 발명에 따른 안테나를 포함하는 인터넷 존 제공 장치는 위성과 복수의 단말간의 통신을 중개하며, 고가의 기지국을 설치할 필요 없이 단말기에 인터넷 통신 서비스를 제공할 수 있다.
결국, 본 발명에 따른 다중 대역 위성 통신 장치를 이용하면, 다른 대역의 신호들을 처리하기 위한 복수의 장치들이 필요하지 않고, 복수의 안테나들에 공통적으로 적용될 수 있는 하나의 장치만으로도 다중 대역의 신호들을 처리할 수가 있다
이상에서는 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
100 : 다중 대역 위성 통신용 안테나
102 : 주반사판
104 : 부반사판
106 : 지지대
107 : 제 1 피드혼
109 : 제 2피드혼
200 : 선택형 반사판
110 : 제 1 신호 생성부
120 : 제 2 신호 생성부
130 : 제어부

Claims (6)

  1. 위성으로부터의 신호를 탐색하기 위하여 미리 결정된 방향으로 회전 가능한 주 반사판;
    상기 주 반사판의 반사면 가장자리에 설치되고, 상기 주 반사판에 대하여 미리 결정된 거리만큼 이격되어 설치되고, 미리 결정된 방향으로 회전 가능한 부 반사판;
    상기 주 반사판 및 부 반사판을 회전시켜 위성을 추적하기 위한 모터 구동부;
    프론트 혼이 상기 주 반사판의 가장자리 영역을 관통하여 상기 반사면으로 노출되고, 상기 주 반사판의 가장자리 영역을 관통하지 않는 나머지 부분은 상기 주 반사판의 후면과 결합되며, 상기 부 반사판을 경유하여 상기 주 반사판을 통해서 상기 위성으로 Ka 대역의 신호를 송신하거나 상기 위성으로부터 Ka 대역의 신호를 수신하는 제1 피드 혼;
    상기 부 반사판과 전기적으로 분리되고, 상기 부 반사판과 일체화 구조체를 형성하며, 상기 주 반사판을 통해서 상기 위성으로 Ku 대역의 신호를 송신하거나 상기 위성으로부터 Ku 대역의 신호를 수신하는 제2 피드 혼;
    상기 제1 피드 혼을 통해 입출력되는 Ka 대역의 신호를 증폭 및 주파수 변환하여 제 1신호를 생성하는 제 1신호 생성부;
    상기 제2 피드 혼을 통해 입출력되는 Ku 대역의 신호를 증폭 및 주파수 변환하여 제 2신호를 생성하는 제 2신호 생성부;및
    상기 생성된 제 1신호 및 제 2신호 중 적어도 하나를 이용하여 와이파이 무선 통신을 수행하도록 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 제 1신호에서 상기 제 2신호의 대역을 제외한 나머지 대역의 신호를 추출하고, 상기 제 2신호에서 제 1신호의 대역을 제외한 나머지 대역의 신호를 추출하는 BRF;
    상기 제 1신호에서 상기 제 2신호의 대역을 제외한 나머지 대역의 신호와, 상기 제 2신호에서 제 1신호의 대역을 제외한 나머지 대역의 신호를 합성하여 와이파이 신호를 생성하는 신호 합성부;및
    상기 생성된 와이파이 신호를 무선 AP를 통해 송출하는 신호 송출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 다중 대역 위성 통신용 안테나.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 Ka 대역의 신호는 18.35GHz에서 20.2GHz까지의 주파수 대역의 신호이고, 상기 Ku 밴드의 위성 신호는 10.95GHz에서 12.7GHz까지의 주파수 대역의 신호인 것을 특징으로 하는, 다중 대역 위성 통신용 안테나.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 Ka 대역의 신호 및 상기 Ku 대역의 신호를 반사시키고, X 대역의 신호를 투과시키는 선택형 반사판;
    상기 위성으로 X 대역의 신호를 송신하거나, 상기 선택형 반사판을 투과한 X 대역의 신호를 수신하는 제3 피드혼;
    상기 제3 피드 혼을 통해 입출력되는 X 대역의 신호를 증폭 및 주파수 변환하여 제 3신호를 생성하는 제 3신호 생성부;
    상기 제 1신호, 상기 제 2신호 및 상기 제 3신호 중 어느 하나의 신호를 선택하기 위한 신호 선택부;및
    상기 신호 선택부로부터 선택된 신호로부터 안테나의 방위각, 고도각 및 폴라를 조정하여 위성을 추적하기 위한 제어신호를 생성하는 안테나 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 다중 대역 위성 통신용 안테나.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 선택형 반사판은,
    양면의 필름 사이의 공간을 절연 지지물을 이용하여 접착제로 접착하여 평면판이나 오목판 혹은 볼록판을 구성하되 공기와 유전율이 가깝게 하여 투과전파의 손실을 최소화하고, 일면에 공진형 동박을 다수 부착하여 공진 주파수를 반사하게 하는 것을 특징으로 하는, 다중 대역 위성 통신용 안테나.
  6. 적어도 하나의 안테나를 포함하며, 위성과 복수의 단말 간의 정보통신을 중개하는 인터넷 존 제공 장치에 있어서,
    상기 안테나는 위성으로부터의 신호를 탐색하기 위하여 미리 결정된 방향으로 회전 가능한 주 반사판, 상기 주 반사판의 반사면 가장자리에 설치되고, 상기 주 반사판에 대하여 미리 결정된 거리만큼 이격되어 설치되고, 미리 결정된 방향으로 회전 가능한 부 반사판, 상기 주 반사판 및 부 반사판을 회전시켜 위성을 추적하기 위한 모터 구동부, 프론트 혼이 상기 주 반사판의 가장자리 영역을 관통하여 상기 반사면으로 노출되고, 상기 주 반사판의 가장자리 영역을 관통하지 않는 나머지 부분은 상기 주 반사판의 후면과 결합되며, 상기 부 반사판을 경유하여 상기 주 반사판을 통해서 상기 위성으로 Ka 대역의 신호를 송신하거나 상기 위성으로부터 Ka 대역의 신호를 수신하는 제1 피드 혼, 상기 부 반사판과 전기적으로 분리되고, 상기 부 반사판과 일체화 구조체를 형성하며, 상기 주 반사판을 통해서 상기 위성으로 Ku 대역의 신호를 송신하거나 상기 위성으로부터 Ku 대역의 신호를 수신하는 제2 피드 혼, 상기 제1 피드 혼을 통해 입출력되는 Ka 대역의 신호를 증폭 및 주파수 변환하여 제 1신호를 생성하는 제 1신호 생성부, 상기 제2 피드 혼을 통해 입출력되는 Ku 대역의 신호를 증폭 및 주파수 변환하여 제 2신호를 생성하는 제 2신호 생성부 및 상기 생성된 제 1신호 및 제 2신호 중 적어도 하나를 이용하여 와이파이 무선 통신을 수행하도록 제어하는 제어부;를 포함함을 특징으로 하는 인터넷 존 제공 장치.
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