KR101727961B1 - 위성신호 통신 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 위성신호 통신 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 타원추 구조의 중심핀을 이용하여 위성신호의 반사 패턴을 타원형으로 조절함으로써 위성신호의 후방복사를 줄이고 수직편파와 수평편파에 대한 성능을 동일하게 하는 위성신호 통신 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 위성신호 통신 장치는 타원 형상의 주 반사부, 부 반사부, 중심핀, 원형 도파관부 및 유전체를 포함하고, 상기 중심핀은 상기 타원 형상의 단면을 갖는 타원추 구조인 것을 특징으로 한다.

Description

위성신호 통신 장치{Apparatus for communicating satellite signal}

본 발명은 위성신호 통신 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 타원추 구조의 중심핀을 이용하여 위성신호의 반사 패턴을 타원형으로 조절함으로써 위성신호의 후방복사를 줄이고 수직편파와 수평편파에 대한 성능을 동일하게 하는 위성신호 통신 장치에 관한 것이다.

안테나로 대표되는 무선 신호 통신 장치는 무선 신호를 이용하는 대표적인 장치로써, 특정 주파수 대역의 전자기파를 이용하여 다양하고 구체적인 정보를 주고 받기 위한 장치이다. 무선 신호는 주파수가 높아질수록 직진성이 강하며 많은 정보를 전송할 수 있는데, 그 중 위성과의 통신을 위해 사용되는 위성신호는 대기권에서의 흡수 및 반사가 적은 초 고주파를 이용한다. 다만, 초 고주파를 사용하는 위성신호는 통신거리가 매우 멀고 비나 안개 등 장애물의 영향을 크게 받으므로 전파 간섭, 신호 지연 및 전력의 감소 등의 문제점이 있다. 그러므로, 위성과의 원활한 통신을 위해 지향성 및 전력의 집중도가 좋은 위성신호 통신 장치에 대한 연구가 이루어지고 있다.

한편, 위성신호 통신 장치는 전자기파를 특정한 방향성과 모양을 가진 빔 패턴 형태로 송수신한다. 전자기파는 전계와 자계가 서로 직교하는 상태로 그들과 직각 방향으로 진행하는데, 전계가 대지에 대하여 수평인 전자기파를 수평편파라고 하고, 수직인 전자기파를 수직편파라고 한다. 위성신호 통신 장치의 송수신단의 편파가 일치하는 경우 가장 높은 효율로 송수신이 가능하다.

이러한 특징을 통해 위성신호 통신 장치의 반사손실, 이득(Gain), 사이드 로브(Sidelobe) 레벨 등의 성능지수를 측정할 수 있다. 여기서 반사손실은 입사단 측으로 되돌아오는 반사파로 인한 손실을 의미한다. 또한 이득은 등방형의 빔 패턴에 대비한 특정 방향의 빔 패턴의 비율로써, 이득이 높다는 것은 위성신호 통신 장치의 빔 패턴이 첨예하다는 의미이다. 또한, 사이드 로브는 위성신호 통신 장치의 빔 패턴 중 주 빔 이외의 방향으로 방사되는 빔 패턴을 말한다. 따라서 사이드 로브 레벨이 높다는 것은 주 빔 이외의 방향으로 방사되는 빔 패턴이 많다는 것으로 장치의 성능이 낮음을 의미한다.

위성신호의 통신을 위해 사용되는 장치는 일반적으로 접시 형태를 갖는다. 이러한 접시 형태의 위성신호 통신 장치는 접시 형태의 주 반사판에 입사되는 위성신호를 초점으로 모아 수신하거나 초점에서 방사된 위성신호를 주 반사판을 통해 송신한다. 이러한 구조로 인하여 접시 형태의 위성신호 통신 장치는 강한 지향성을 가지고 이득 및 효율면에서 우수하며 전파의 방해를 잘 받지 않는 특징이 있다.

접시 형태의 위성신호 통신 장치는 초점부에 위치하는 부 반사판의 모양에 따라 카세그레인, 그레고리안, 오프셋(Offset), 햇 패드(Hat-fed) 방식 등으로 분류된다. 또한 급전 방법에 따라 도파관 급전, 동축 케이블 급전 등으로 분류되며 이들의 조합에 의해 다양한 종류의 위성신호 통신 장치의 개발이 이루어져 왔다.

특히 햇 패드 방식은 소형의 접시 형태의 위성신호 통신 장치에 사용되는 방식으로써, 주 반사판 중심축에 부 반사판을 지지하는 도파관을 갖는다. 또한 햇 패드 방식의 부 반사판 내부는 원추구조인 중심핀을 포함하고, 중심핀을 이용해 신호를 반사시킴으로써 위성신호 통신 장치의 소형화를 가능하게 한다. 이러한 햇 패드 방식은 일반적으로 원형의 주 반사판을 적용하고 있으나 위성신호 통신 장치의 높이를 낮추기 위해 원형 주 반사판의 위와 아래쪽 일부를 잘라낸 타원 형상 주 반사판을 적용하기도 한다.

다만 종래의 햇 패드 방식은 주 반사판이 타원 형상을 가짐에 따라 잘려진 부분에서 후방복사(Spill-over)가 발생하고, 이로 인한 위성신호의 수직편파 및 수평편파의 복사 성능에 차이가 발생하는 문제점이 있다. 또한, 종래의 햇 패드 방식은 위성신호의 반사 각도를 조절하지 못함으로써 위성신호를 송수신함에 있어서 반사손실이 높은 문제점이 있다. 또한 종래의 햇 패드 방식은 위성신호의 위상을 조절하지 못함으로써 위성신호를 송수신함에 있어서 사이드 로브가 높은 문제점이 있다.

본 발명은 타원추 구조의 중심핀을 이용하여 위성신호의 반사 패턴을 타원형으로 조절함으로써, 위성신호의 후방복사를 줄이고 수직편파와 수평편파에 대한 성능을 동일하게 하는 위성신호 통신 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 부 반사부와 원형 도파관부를 연결하는 유전체 하단부를 비스듬하게 하여 반사 각도를 조절함으로써, 위성신호의 반사손실을 줄일 수 있는 위성신호 통신 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 원형 도파관부의 외부표면을 비스듬하게 하여 위성신호의 위상을 조절함으로써, 위성신호의 사이드 로브를 줄일 수 있는 위성신호 통신 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 위성신호 통신 장치는 통신 장치로부터 입사된 위성신호를 반사하는 타원 형상의 주 반사부, 상기 주 반사부의 초점에 위치하는 부 반사부, 상기 부 반사부의 중심축에 위치하고 상기 주 반사부로부터 상기 반사된 위성신호를 재반사하는 중심핀, 상기 주 반사부의 중심축에 위치하고 상기 중심핀으로부터 상기 재반사된 위성신호를 수신하는 원형 도파관부 및 상기 부 반사부와 상기 원형 도파관부를 연결하고 상기 재반사된 위성신호를 상기 원형 도파관부로 전달하는 유전체를 포함하고, 상기 중심핀은 상기 타원 형상의 단면을 갖는 타원추 구조인 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 일 실시예에 따른 위성신호 통신 장치는 위성신호를 송신하는 원형 도파관부, 상기 원형 도파관부에 연결되고 상기 송신된 위성신호를 전달하는 유전체, 상기 유전체와 연결된 부 반사부, 상기 부 반사부의 중심축에 위치하고 상기 전달된 위성신호를 반사하는 중심핀 및 상기 중심핀으로부터 상기 반사된 위성신호를 재반사하는 타원 형상의 주 반사부를 포함하고, 상기 원형 도파관부는 상기 주 반사부의 중심축에 위치하고, 상기 부 반사부는 상기 주 반사부의 초점에 위치하고, 상기 중심핀은 상기 타원 형상의 단면을 갖는 타원추 구조인 것을 특징으로 한다.

전술한 바와 같은 본 발명에 의하면 타원추 구조의 중심핀을 이용하여 위성신호의 반사 패턴을 타원형으로 조절함으로써, 위성신호의 후방복사를 줄이고 수직편파와 수평편파에 대한 성능을 동일하게 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면 부 반사부와 원형 도파관부를 연결하는 유전체 하단부를 비스듬하게 하여 반사 각도를 조절함으로써, 위성신호의 반사손실을 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면 원형 도파관부의 외부표면을 비스듬하게 하여 위성신호의 위상을 조절함으로써, 위성신호의 사이드 로브를 줄일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 위성신호 통신 장치를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 다양한 형태의 주 반사부를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 중심핀을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 부 반사부와 원형 도파관부가 유전체로 연결된 모습을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 원형 도파관부를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 부 반사부 및 유전체의 각 변수를 도시한 표.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 위성신호 통신 장치의 수평편파에 대한 반사계수 성능을 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 위성신호 통신 장치의 수직편파에 대한 반사계수 성능을 도시한 도면.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 고도각이 0°일 때의 수평편파에 대한 주파수별 빔 패턴을 도시한 도면.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 고도각이 90°일 때의 수평편파에 대한 주파수별 빔 패턴을 도시한 도면.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 고도각이 0°일 때의 수직편파에 대한 주파수별 빔 패턴을 도시한 도면.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 고도각이 90°일 때의 수직편파에 대한 주파수별 빔 패턴을 도시한 도면.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 위성신호 통신 장치(100)를 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 위성신호 통신 장치(100)는 주 반사부(110), 부 반사부(120) 및 원형 도파관부(130)를 포함하여 구성될 수 있다. 도 1에 도시된 위성신호 통신 장치(100)는 일 실시예에 따른 것이고, 그 구성요소들이 도 1에 도시된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 일부 구성요소가 부가, 변경 또는 삭제될 수 있다.

도 2는 본 발명의 다양한 형태의 주 반사부를 도시한 도면이다. 이하 도 1 및 도 2를 참조하여 주 반사부(110)를 구체적으로 설명하도록 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 주 반사부(110)는 통신 장치로부터 입사된 위성신호를 반사할 수 있고 타원 형상일 수 있다. 또한 주 반사부(110)는 중심핀(121)으로부터 반사된 위성신호를 재반사 할 수 있다. 중심핀(121)은 부 반사부의 중심축에 위치하여 위성신호를 반사할 수 있는데 이에 대해서는 후술하도록 한다. 통신 장치는 인공위성, 위성방송 송신용 안테나, 위성 인터넷 양방향 안테나, 위성 데이터 통신용 안테나 등 정보를 주고받기 위한 정보 전송 장치를 포함할 수 있다. 또한 위성신호는 위성통신에 사용되는 전자기파로써 1GHz에서 30GHz에 해당하는 주파수를 포함할 수 있다.

도 2를 참조하면 주 반사부(110)는 일정 곡률을 가진 완전한 타원 형상일 수 있고, 원형에서 상 하단의 일부(111)를 잘라낸 형상일 수도 있다. 또한 주 반사부(110)는 원형에서 상 하단의 일부(111)를 잘라낸 절단면이 일정 곡률의 곡선을 갖는 형상을 포함할 수 있다. 한편, 도 1을 참조하면 주 반사부(110)는 전자기파로 이루어진 위성신호를 송수신할 수 있도록 금속으로 구성될 수 있고, 초점을 가진 곡면 형상일 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 중심핀(121)을 도시한 도면이고 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 부 반사부(120)와 원형 도파관부(130)가 유전체로 연결된 모습을 도시한 도면이다. 이하, 도 1, 도 3 및 도 4를 참조하여 부 반사부(120) 및 중심핀(121)을 구체적으로 설명하도록 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 부 반사부(120)는 주 반사부(110)의 초점에 위치할 수 있고 본 발명의 일 실시예에 따른 중심핀(121)은 부 반사부(120)의 중심축에 위치할 수 있다. 초점은 전자기파가 한곳에 모이는 점으로써, 초점에서 방출된 전자기파는 주 반사부(110)에 반사된 뒤 광축에 평행하게 진행할 수 있고 광축에 평행하게 입사된 전자기파는 주 반사부(110)에 반사된 뒤 초점으로 모일 수 있다. 광축은 주 반사부(110)의 중심 축으로써 주 반사부(110) 면에 수직인 축일 수 있다. 한편 중심핀(121)은 주 반사부(110)로부터 반사된 위성신호를 재반사할 수 있고 원형 도파관부(130)로부터 송신된 위성신호를 주 반사부(110)로 반사할 수도 있다. 원형 도파관부(130)는 위성신호를 송수신할 수 있는데 이에 대해서는 후술하도록 한다.

도 4를 참조하면, 중심핀(121)은 부 반사부(120)의 중심 축에 위치할 수 있고 일정한 높이(H6)를 가질 수 있다. 한편, 초점에 위치한 부 반사부(120)는 일정한 내부 반경(R1) 및 외부 반경(R2)을 가질 수 있고 일정 높이(H1)의 기울어진 면을 가질 수 있다. 또한 부 반사부(120)의 기울어진 면 끝에는 일정 너비(d1)와 두께(H2)를 갖는 챙 부분을 포함할 수 있다. 위와 같은 변수 R1, R2, d1, H1, H2 및 H6은 설계상의 필요에 따라 결정될 수 있다.

중심핀(121)은 주 반사부(110)의 형상과 대응하는 타원 형상의 단면을 가질 수 있다. 타원 형상은 주 반사부(110)의 형상을 일정 비율로 비례 축소한 것일 수 있고, 주 반사부(110)과 동일한 형상뿐만 아니라 필요에 따라 일부 변형된 형상을 가질 수 있다. 한편 단면은 타원추의 중심 축에 수직인 면을 포함할 수 있고 타원추의 밑면을 포함할 수도 있다.

도 3을 참조하면 중심핀(121)은 단면의 수평 반경(Ra)과 수직 반경(Rb)이 다른 타원추 구조일 수 있다. 타원추 구조의 중심핀(121)은 주 반사부(110)로부터 반사된 위성신호의 빔 패턴을 원형이 아닌 타원형 패턴으로 재반사할 수 있다. 또한, 타원추 구조의 중심핀(121)은 원형 도파관부(130)로부터 송신된 위성신호의 빔 패턴을 원형이 아닌 타원형 패턴으로 반사할 수 있다. 빔 패턴을 타원형 패턴으로 반사함으로써 원형 도파관부(130) 및 주 반사부(110)으로 향하는 위성신호의 후방복사를 줄이고 수직편파와 수평편파에 대한 복사 성능을 동일하게 할 수 있다.

일 실시예로 중심핀(121)은 수평반경에 대한 수직반경의 비가 제1 설정 값인 단면을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 설정 값은 1:1.5 에서 1:4 사이일 수 있고 주 반사부(110)의 형상을 고려한 설계상의 필요에 따라 변경될 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 원형 도파관부(130)을 도시한 도면이다. 이하, 도 4 및 도 5를 참조하여 유전체 및 원형 도파관부(130)를 구체적으로 설명하도록 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 유전체는 부 반사부(120)와 원형 도파관부(130)를 연결할 수 있고 재반사된 위성신호를 원형 도파관부(130)로 전달할 수 있다. 또한 유전체는 원형 도파관부(130)에서 송신된 위성신호를 부 반사부(120)로 전달할 수 있다. 한편, 유전체는 부 반사부(120)와 연결되는 유전체 상단부(410) 및 원형 도파관부(130)와 연결되는 유전체 하단부(411)를 포함할 수 있다.

도 4를 참조하면 유전체는 부 반사부(120)와 접하는 유전체 상단부(410)와 원추형태의 기울기를 갖는 유전체 하단부(411)를 포함할 수 있다. 유전체 상단부 및 하단부는 각각 일정 높이(H3, H4)를 가질 수 있고 유전체 하단부(411)는 원형 도파관부(130)와 일정 깊이(H5)로 연결될 수 있다. 변수 H3 내지 H5는 설계상의 필요에 따라 결정될 수 있다. 일 실시예로 유전체 하단부(411)의 상단 원추반경(Rc)에 대한 하단 원추반경(Rd)의 비는 제2 설정 값일 수 있다. 제2 설정 값은 주 반사부(110)의 형상 및 중심핀(121)의 구조를 고려한 설계상의 필요에 따라 설정될 수 있다.

원추형태의 기울기를 갖는 유전체 하단부(411)는 중심핀(121)에서 재반사된 위성신호의 반사 각도를 조절하여 중심핀(121) 방향으로의 반사손실을 줄일 수 있다. 또한 원추형태의 기울기를 갖는 유전체 하단부(411)는 원형 도파관부(130)에서 송신된 위성신호의 반사 각도를 조절하여 원형 도파관부(130) 방향으로의 반사손실을 줄일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 원형 도파관부(130)는 주 반사부(110)의 중심축에 위치할 수 있다. 원형 도파관부(130)는 중심핀(121)으로부터 재반사된 위성신호를 수신할 수 있고, 원형 도파관부(130)는 위성신호를 송신할 수도 있다. 중심축은 타원 형상의 주 반사부(110)의 중심에 위치하고 주 반사부(110) 면에 수직인 축일 수 있다. 한편 도파관은 전자기파를 전송하기 위한 전송로의 일종으로써 도체로 만든 도관일 수 있다.

도 5를 참조하면, 원형 도파관부(130)는 수신된 위성신호를 서버로 전송하거나 서버로부터 위성신호를 전송 받는 내부 원형 도파관(131) 및 외부표면(132)을 포함할 수 있다. 서버는 위성신호를 필요로 하는 모든 장치 및 프로그램을 통칭하는 것으로 웹, 데이터베이스, 네트워크 등을 포함할 수 있다. 일 실시예로 외부표면(132)은 상단 원추반경(Re)에 대한 하단 원추반경(Rf)의 비가 제3 설정 값일 수 있다. 예를 들어, 제3 설정 값은 1:1.5 에서 1:3 사이일 수 있고 설계상의 필요에 따라 변경될 수 있다.

원추형태의 기울기를 갖는 외부표면(132)은 중심핀(121)으로부터 반사된 위성신호 내 전자기파의 위상을 조절하여 위성신호의 사이드 로브를 줄일 수 있다. 또한 원추형태의 기울기를 갖는 외부표면(132)은 주 반사부(110)로부터 반사된 위성신호 내 전자기파의 위상을 조절하여 위성신호의 사이드 로브를 줄일 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 부 반사부(120) 및 유전체의 각 변수를 도시한 표이다. 또한 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 위성신호 통신 장치(100)의 수평편파에 대한 반사계수 성능을 도시한 도면이고 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 위성신호 통신 장치(100)의 수직편파에 대한 반사계수 성능을 도시한 도면이다. 이하, 도 4, 도 6, 도 7 및 도 8을 참조하여 발명의 일 실시예에 대해 구체적으로 설명하도록 한다.

도 4 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따라 10.7GHz 부터 12.8GHz 대역에서 동작하는 위성신호 통신 장치(100)를 설계하였다. 보다 구체적으로, 위성신호 통신 장치(100)의 부 반사부(120)의 내부 반경(R1)은 8mm, 외부 반경(R2)은 15.5mm, 높이(H1)는 8.8mm일 수 있고 챙의 너비(d1)는 3mm, 챙의 두께(H2)는 3.2mm일 수 있다. 또한, 부 반사부(120) 중심축에 위치한 중심핀(121)의 높이(H6)는 14mm일 수 있다. 한편, 유전체 하단부(411)의 상단 원추반경(Rc)은 6mm, 하단 원추반경(Rd)은 12.5mm, 높이(H4)는 12mm, 깊이(H5)는 8mm일 수 있고 유전체 상단부(410)의 높이(H3)는 10mm일 수 있다.

도 7 및 도 8은 위와 같이 설계된 위성신호 통신 장치(100)의 10GHz ~ 15GHz에서의 수평편파 및 수직편파에 대한 반사계수 성능을 나타낸 그래프이다. 반사계수(

)는 입사 전압(

)에 대한 반사 전압(

)의 비를 나타낸 것이고 반사계수는 하기의 <수학식 1>로 나타낼 수 있다.

<수학식 1>

도 7 및 도 8의 그래프는 주파수 영역에서 dB 단위로 나타낸 것으로 주파수에 따른

값을 도시한 그래프이다. 특정 주파수대역에서 그래프가 크게 떨어지는 것은 해당 주파수에서 입력 전압이 반사되지 않고 외부로 방출된다는 의미로써 해당 주파수에서 안테나의 방사 특성이 좋다는 것을 의미한다. 도 7 및 도 8의 그래프를 참조하면, 수평편파 및 수직편파에 대한 반사계수 성능은 미세한 차이가 있으나, 측정 오차를 고려하였을 때 전체적으로 주파수에 따른 반사 특성이 동일하다는 것을 확인할 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 고도각이 0°일 때의 수평편파에 대한 주파수별 빔 패턴을 도시한 도면이고 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 고도각이 90°일 때의 수평편파에 대한 주파수별 빔 패턴을 도시한 도면이다. 또한 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 고도각이 0°일 때의 수직편파에 대한 주파수별 빔 패턴을 도시한 도면이고 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 고도각이 90°일 때의 수직편파에 대한 주파수별 빔 패턴을 도시한 도면이다. 이하 도 9 내지 12를 참조하여 발명의 일 실시예에 대해 구체적으로 설명하도록 한다.

도 9 및 도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 위성신호 통신 장치(100)의 빔 패턴을 이용하여 주파수에 따른 수평편파에 대한 이득(Gain), 반 전력 빔 폭(3dB), 사이드 로브 레벨(Sidelobe level)을 측정할 수 있다.

이득은 등방형의 빔 패턴에 대한 특정 방향의 빔 패턴의 비율을 이용하여 계산되고 절대 이득을 나타내는 dBi단위를 사용한다. 또한, 반 전력 빔 폭(3dB)은 전자기파 에너지가 가장 많이 방사되는 로브의 전력을 기준으로 해당 전력이 반으로 줄어드는 지점까지의 각도를 말한다. 따라서, 반 전력 빔 폭(3dB)이 작다는 것은 전자기파가 특정 방향으로 첨예하게 방사된다는 의미로써 안테나의 성능이 우수하다는 것을 의미한다. 또한, 사이드 로브 레벨(Sidelobe level)은 사이드 로브가 메인 로브(Mainlobe)의 최대값 보다 얼마나 작은지를 dB단위로 나타낸 것이다.

도 9를 참조하면, 위성신호 통신 장치(100)의 빔 패턴을 각도(°)에 따른 이득(dBi)을 표시한 원방계 좌표에 나타내었다. 주파수가 10.7GHz일 때의 빔 패턴을 참조하면, 0° 방향으로 가장 큰 방사 형태를 보이는 것이 전자기파 에너지가 가장 많이 방사되는 메인 로브(Mainlobe)이다. 메인 로브 안쪽에 보이는 두 개의 점선은 반 전력 빔 폭(3dB)를 나타낸 것이고 원방계 좌표 내부에 실선으로 표시된 원은 전자기파 에너지가 가장 큰 사이드 로브 레벨을 표시한 것이다. 한편

는 위성신호 통신 장치(100)의 고도각을 의미한다.

도 11 및 도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 위성신호 통신 장치(100)의 빔 패턴을 이용하여 주파수에 따른 수직편파에 대한 이득(Gain), 반 전력 빔 폭(3dB), 사이드 로브 레벨(Sidelobe level)을 측정할 수 있다. 도 9 내지 12의 측정 값을 요약하면 다음의 표 1 및 표 2와 같다. 표 1은 수평편파에 대한 복사 패턴 성능을 요약한 것이고, 표 2는 수직편파에 대한 복사 패턴 성능을 요약한 것이다.

주파수[GHz]		10.7	11.75	12.8
이득[dBi]		28.6	29.3	29.1
사이드 로브 레벨[dB]	= 0	-21.0	-17.6	-22.0
	= 90	-17.6	-17.9	-15.1
반 전력 빔 폭(3dB)[deg]	= 0	5.5	4.5	4.4
	= 90	6.9	6.2	5.7

주파수[GHz]		10.7	11.75	12.8
이득[dBi]		28.5	29.1	29.1
사이드 로브 레벨[dB]	= 0	-24.6	-18.4	-16.0
	= 90	-18.4	-17.2	-16.7
반 전력 빔 폭(3dB)[deg]	= 0	5.6	4.7	4.5
	= 90	6.8	6.2	5.8

표 1 및 표 2에 개시된 위성신호 통신 장치(100)의 복사 패턴 성능은 하기의 조건을 만족할 수 있다. 위성신호 통신 장치(100)의 이득은 고도각과 관계 없이 28.5dBi이상일 수 있다. 한편 고도각이 0° 일 때, 위성신호의 사이드 로브 레벨은 -16dB 보다 작을 수 있으며 반 전력 빔 폭(3dB)은 5.6° 보다 작을 수 있다. 또한 고도각이 90° 일 때, 위성신호의 사이드 로브 레벨은 -15.1dB 보다 작을 수 있으며 반 전력 빔 폭(3dB)은 6.9° 보다 작을 수 있다.

전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

Claims (9)

1. 통신 장치로부터 입사된 위성신호를 반사하는 타원 형상의 주 반사부;
   상기 주 반사부의 초점에 위치하는 부 반사부;
   상기 부 반사부의 중심축에 위치하고 상기 주 반사부로부터 상기 반사된 위성신호를 재반사하는 중심핀;
   상기 주 반사부의 중심축에 위치하고 상기 중심핀으로부터 상기 재반사된 위성신호를 수신하는 원형 도파관부; 및
   상기 부 반사부와 상기 원형 도파관부를 연결하고 상기 재반사된 위성신호를 상기 원형 도파관부로 전달하는 유전체를 포함하고,
   상기 중심핀은 상기 주 반사부의 형상과 대응하는 타원 형상의 단면을 갖는 타원추 구조이고,
   상기 유전체는 하단 원추반경이 상단 원추반경보다 큰 유전체 하단부를 포함하고,
   상기 원형 도파관부는 상기 유전체 하단부에 대응하는 원추 형상의 일단을 갖는 내부 원형 도파관을 포함하는
   위성신호 통신 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 단면의 수평반경에 대한 수직반경의 비는 제1 설정 값인
   위성신호 통신 장치.
   
3. 제1항에 있어서
   상기 유전체는
   상기 부 반사부과 연결되는 유전체 상단부를 더 포함하고,
   상기 유전체 하단부는
   상기 원형 도파관부와 연결되고, 상기 상단 원추반경에 대한 상기 하단 원추반경의 비는 제2 설정 값인
   위성신호 통신 장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 원형 도파관부는
   외부표면을 더 포함하고,
   상기 외부표면의 상단 원추반경에 대한 하단 원추반경의 비는 제3 설정 값이고,
   상기 내부 원형 도파관은
   상기 수신된 위성신호를 서버로 전송하는
   위성신호 통신 장치.
   
5. 위성신호를 송신하는 원형 도파관부;
   상기 원형 도파관부에 연결되고 상기 송신된 위성신호를 전달하는 유전체;
   상기 유전체와 연결된 부 반사부;
   상기 부 반사부의 중심축에 위치하고 상기 전달된 위성신호를 반사하는 중심핀; 및
   상기 중심핀으로부터 상기 반사된 위성신호를 재반사하는 타원 형상의 주 반사부를 포함하고,
   상기 중심핀은 상기 주 반사부의 형상과 대응하는 타원 형상의 단면을 갖는 타원추 구조이고,
   상기 유전체는 하단 원추반경이 상단 원추반경보다 큰 유전체 하단부를 포함하고,
   상기 원형 도파관부는 상기 유전체 하단부에 대응하는 원추 형상의 일단을 갖는 내부 원형 도파관을 포함하는
   위성신호 통신 장치.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 원형 도파관부는
   상기 주 반사부의 중심축에 위치하고,
   상기 부 반사부는
   상기 주 반사부의 초점에 위치하는
   위성신호 통신 장치.
   
7. 제5항에 있어서,
   상기 단면의 수평반경에 대한 수직반경의 비는 제1 설정 값인
   위성신호 통신 장치.
   
8. 제5항에 있어서
   상기 유전체는
   상기 부 반사부와 연결되는 유전체 상단부를 더 포함하고,
   상기 유전체 하단부는
   상기 원형 도파관부와 연결되고, 상기 상단 원추반경에 대한 상기 하단 원추반경의 비는 제2 설정 값인
   위성신호 통신 장치.
   
9. 제5항에 있어서,
   상기 원형 도파관부는
   외부표면을 더 포함하고,
   상기 외부표면의 상단 원추반경에 대한 하단 원추반경의 비는 제3 설정 값이고,
   상기 내부 원형 도파관은
   서버로부터 위성신호를 전송받는
   위성신호 통신 장치.
   

Images