KR101832910B1 - Apparatus for detecting satellite signal using arrayed filter - Google Patents
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Abstract
본 발명은 필터 배열 방식의 위성신호 검출 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하나 이상의 필터를 배열하여 각 필터를 통해 위성신호를 실시간으로 검출함으로써, 필터의 주파수 조절 없이 위성신호를 고속으로 검출하는 필터 배열 방식의 위성신호 검출 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 필터 배열 방식의 위성신호 검출 장치는 위성신호의 주파수를 변환하여 중간신호를 생성하는 주파수 변환부, 상기 중간신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 컨버터, 상기 변환된 디지털 신호를 검출하는 하나 이상의 필터 및 상기 검출된 디지털 신호의 크기를 측정하는 측정부를 포함하고, 상기 필터의 개수는 상기 중간신호의 주파수 변동범위 및 상기 주파수 변환부의 변환 주파수간격에 기초하여 산출되는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a satellite signal detecting apparatus of a filter arrangement type, more particularly, to a satellite signal detecting apparatus for detecting a satellite signal at a high speed by arranging one or more filters and real- And more particularly, to a satellite signal detecting apparatus of an arrangement type. The apparatus for detecting a satellite signal of a filter array system according to an embodiment of the present invention includes a frequency converter for converting a frequency of a satellite signal to generate an intermediate signal, an analog-to-digital converter for converting the intermediate signal into a digital signal, Wherein the number of the filters is calculated based on a frequency variation range of the intermediate signal and a conversion frequency interval of the frequency conversion section, .
Description
본 발명은 필터 배열 방식의 위성신호 검출 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하나 이상의 필터를 배열하여 각 필터를 통해 위성신호를 실시간으로 검출함으로써, 필터의 주파수 조절 없이 위성신호를 고속으로 검출하는 필터 배열 방식의 위성신호 검출 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a satellite signal detecting apparatus of a filter arrangement type, more particularly, to a satellite signal detecting apparatus for detecting a satellite signal at a high speed by arranging one or more filters and real- And more particularly, to a satellite signal detecting apparatus of an arrangement type.
현재 지구 상공에서 운용 중인 정지궤도 위성(Geostationary Earth Orbit; GEO)은 약 410개로 알려져있다. 지상에서는 위성과의 통신 품질을 높이기 위해, 다수의 위성 중에서 목표위성을 추적하여 해당 목표위성과 선택적으로 통신해야 한다.Currently, there are about 410 Geostationary Earth Orbits (GEO) in operation over the Earth. On the ground, in order to improve the communication quality with the satellite, it is necessary to track the target satellite among a plurality of satellites and selectively communicate with the target satellite.
그러나, 다수의 정지궤도 위성은 불과 1 ~ 3도의 간격으로 상호 배치되어 있어서, 지상에서 목표위성을 정확히 추적하지 않으면 인접 위성간에 전파 간섭이 발생하게 된다. 이와 같은 전파 간섭을 방지하기 위해, 국제통신연합(ITU-R)에서는 인접 궤도에 있는 정지궤도 위성간의 상호 간섭 규정을 만들어 이를 준수하도록 권고하고 있다. 따라서, 목표위성을 정확하게 추적할 수 있는 방법에 대한 연구가 이루어져 왔다.However, many geostationary orbiting satellites are arranged at intervals of only 1 to 3 degrees, and radio waves are interfered between adjacent satellites if the target satellites are not accurately tracked on the ground. In order to prevent such interference, the International Telecommunication Union (ITU-R) recommends that interference be regulated between geostationary satellites in adjacent orbits to comply with them. Therefore, a study has been made on a method of accurately tracking a target satellite.
일반적으로 지상에서 목표위성을 정확히 추적하기 위해, 위성신호 중 비콘신호를 검출하는 방법이 이용되고 있다. 비콘신호는 위성에서 송신되는 신호로써, 위성의 위치 정보를 전달하기 위해 주기적으로 전송되는 신호이다. 지상에서는 비콘신호를 검출하여 목표위성을 추적하고, 해당 위성의 방향으로 안테나의 위치 및 방향을 조절할 수 있다.Generally, a method of detecting a beacon signal among satellite signals is used in order to accurately track a target satellite on the ground. The beacon signal is a signal transmitted from a satellite, and is a signal periodically transmitted to transmit position information of a satellite. On the ground, beacon signals are detected to track the target satellites, and the position and direction of the antenna can be adjusted in the direction of the satellite.
보다 구체적으로, 비콘신호를 포함하는 위성신호 검출 방법은 협대역 아날로그 필터를 이용하여 필터의 중심주파수를 조절하는 아날로그 RSSI(Received Signal Strength Intensity) 방식이 이용되고 있다. 또한, 위성신호를 주파수 도메인으로 변환한 뒤, 빔 패턴의 기울기를 분석하고, 최대 크기를 갖는 빔 패턴을 예측하여 안테나의 각도를 보정하는 디지털 FFT(Fast Fourier Transform) 방식이 이용되고 있다.More specifically, a satellite signal detection method including a beacon signal uses an analog RSSI (Received Signal Strength Intensity) method for adjusting a center frequency of a filter using a narrowband analog filter. In addition, a digital FFT (Fast Fourier Transform) method for converting the satellite signal into the frequency domain, analyzing the slope of the beam pattern, and correcting the angle of the antenna by predicting the beam pattern having the maximum size is used.
그러나 종래의 위성신호 검출 장치는 하나의 필터로 위성신호를 검출함으로써, 위성신호의 주파수가 변동함에 따라 필터의 주파수를 조절해야 하는 문제점이 있다. 또한, 종래의 위성신호 검출 장치는 하나의 중심주파수를 갖는 필터로 위성신호를 검출함으로써, 필터 주파수 조절에 따른 시간지연으로 인해 위성신호를 고속으로 검출할 수 없는 문제점이 있다. 또한 종래의 위성신호 검출 장치는 대역폭이 중첩되는 다수의 필터를 사용하지 않으므로 위성신호의 주파수 변동범위에서 위성신호를 실시간으로 검출할 수 없는 문제점이 있다. 또한, 종래의 위성신호 검출 장치는 안테나의 방향을 제어하는 안테나 제어장치와 통신하지 못함으로써, 실시간으로 안테나를 제어할 수 없는 문제점이 있다.
However, in the conventional satellite signal detection apparatus, there is a problem that the frequency of the filter must be adjusted as the frequency of the satellite signal fluctuates by detecting the satellite signal with one filter. In addition, the conventional satellite signal detecting apparatus has a problem that it can not detect the satellite signal at high speed due to the time delay due to the filter frequency control by detecting the satellite signal with a filter having one center frequency. In addition, since the conventional satellite signal detecting apparatus does not use a plurality of filters having overlapping bandwidths, there is a problem that satellite signals can not be detected in real time in the frequency variation range of the satellite signals. In addition, the conventional satellite signal detecting apparatus can not communicate with the antenna control apparatus for controlling the direction of the antenna, so that the antenna can not be controlled in real time.
본 발명은 위성신호의 주파수 변동범위 및 위성신호의 주파수를 변환하는 변환 주파수 간격에 기초하여 필터의 개수를 산출함으로써, 필터의 주파수 조절 없이 위성신호를 검출할 수 있는 필터 배열 방식의 위성신호 검출 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention relates to a satellite signal detecting apparatus of a filter arrangement type capable of detecting a satellite signal without adjusting the frequency of a filter by calculating the number of filters based on a frequency variation range of the satellite signal and a conversion frequency interval for converting the frequency of the satellite signal And to provide the above-mentioned objects.
또한, 본 발명은 변환된 위성신호의 주파수로부터 변환 주파수간격만큼 감산 또는 가산된 주파수를 중심주파수로 하는 다수의 필터를 이용함으로써, 위성신호의 주파수 변동에 관계 없이 위성신호를 실시간으로 고속 검출할 수 있는 필터 배열 방식의 위성신호 검출 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention uses a plurality of filters whose center frequency is a frequency subtracted or added by a conversion frequency interval from the frequency of the converted satellite signal, so that the satellite signal can be detected at high speed in real time And to provide a satellite signal detecting apparatus of a filter array system.
또한, 본 발명은 위성신호의 반송파 대 잡음 비 및 최소 설정 잡음 비에 기초하여 필터의 대역폭을 설정함으로써, 위성신호의 주파수 변동에 관계 없이 모든 주파수에서 위성신호를 검출할 수 있는 필터 배열 방식의 위성신호 검출 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention also provides a satellite of a filter arrangement scheme capable of detecting a satellite signal at all frequencies regardless of a frequency variation of the satellite signal by setting the bandwidth of the filter based on the carrier-to-noise ratio and the minimum set noise ratio of the satellite signal. And to provide a signal detecting apparatus.
또한, 본 발명은 위성신호의 신호 대 잡음 비에 기초하여 제어신호를 생성하고 제어신호를 안테나제어부에 송신함으로써, 위성의 정확한 위치를 파악할 수 있고, 해당 위성의 위치를 추적하도록 안테나를 제어하는 필터 배열 방식의 위성신호 검출 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention also relates to a method and apparatus for generating a control signal based on a signal-to-noise ratio of a satellite signal and transmitting a control signal to the antenna control unit, And an object of the present invention is to provide an arrangement-type satellite signal detecting apparatus.
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.
The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects and advantages of the present invention which are not mentioned can be understood by the following description and more clearly understood by the embodiments of the present invention. Also, the objects and advantages of the invention will be readily appreciated that this can be realized by the means as claimed and combinations thereof.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 필터 배열 방식의 위성신호 검출 장치는 위성신호의 주파수를 변환하여 중간신호를 생성하는 주파수 변환부, 상기 중간신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 컨버터, 상기 변환된 디지털 신호를 검출하는 하나 이상의 필터 및 상기 검출된 디지털 신호의 크기를 측정하는 측정부를 포함하고, 상기 필터의 개수는 상기 중간신호의 주파수 변동범위 및 상기 주파수 변환부의 변환 주파수간격에 기초하여 산출되는 것을 특징으로 한다.
According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for detecting a satellite signal of a filter array system, including a frequency converter for converting a frequency of a satellite signal to generate an intermediate signal, And a measuring unit for measuring the magnitude of the detected digital signal, wherein the number of the filters is determined by a frequency variation range of the intermediate signal and a conversion frequency interval of the frequency conversion unit Is calculated.
전술한 바와 같은 본 발명에 의하면 위성신호의 주파수 변동범위 및 위성신호의 주파수를 변환하는 변환 주파수 간격에 기초하여 필터의 개수를 산출함으로써, 필터의 주파수 조절 없이 위성신호를 검출할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention as described above, there is an effect that the satellite signal can be detected without adjusting the frequency of the filter by calculating the number of filters based on the frequency variation range of the satellite signal and the conversion frequency interval for converting the frequency of the satellite signal .
또한, 본 발명에 의하면 변환된 위성신호의 주파수로부터 변환 주파수간격만큼 감산 또는 가산된 주파수를 중심주파수로 하는 다수의 필터를 이용함으로써, 위성신호의 주파수 변동에 관계 없이 위성신호를 실시간으로 고속 검출할 수 있는 효과가 있다.Further, according to the present invention, by using a plurality of filters whose center frequency is a frequency subtracted or added by a conversion frequency interval from the frequency of the converted satellite signal, satellite signals can be detected at high speed in real time There is an effect that can be.
또한, 본 발명에 의하면 위성신호의 반송파 대 잡음 비 및 최소 설정 잡음 비에 기초하여 필터의 대역폭을 설정함으로써, 위성신호의 주파수 변동에 관계 없이 모든 주파수에서 위성신호를 검출할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, the bandwidth of the filter is set on the basis of the carrier-to-noise ratio and the minimum set noise ratio of the satellite signal, thereby enabling the satellite signal to be detected at all frequencies regardless of the frequency variation of the satellite signal.
또한, 본 발명에 의하면 위성신호의 신호 대 잡음 비에 기초하여 제어신호를 생성하고 제어신호를 안테나제어부에 송신함으로써, 위성의 정확한 위치를 파악할 수 있고, 해당 위성의 위치를 추적하도록 안테나를 제어하는 효과가 있다.
According to the present invention, a control signal is generated based on a signal-to-noise ratio of a satellite signal, and a control signal is transmitted to the antenna control unit so that the accurate position of the satellite can be grasped and the antenna is controlled to track the position of the satellite It is effective.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터 배열 방식의 위성신호 검출 장치를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 필터 배열 방식의 위성신호 검출 장치를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 필터 및 제2 필터의 필터응답과 중심주파수를 도시한 그래프.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 송수신부가 안테나의 방향을 제어하는 안테나제어부로 제어신호를 송신하는 모습을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 위성신호의 파형을 도시한 그래프.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 변환 주파수간격으로 배열된 필터의 필터응답을 도시한 그래프.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 위성신호의 크기 및 신호 대 잡음 비를 도시한 그래프.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram illustrating a satellite signal detection apparatus of a filter arrangement scheme according to an embodiment of the present invention; FIG.
FIG. 2 illustrates a satellite signal detection apparatus of a filter arrangement scheme according to another embodiment of the present invention. FIG.
3 is a graph showing the filter response and center frequency of the first and second filters according to an embodiment of the present invention.
4 is a view illustrating a control signal transmitted to an antenna control unit for controlling the direction of an antenna of a transceiver unit according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph showing a waveform of a satellite signal according to an embodiment of the present invention.
6 is a graph illustrating the filter response of a filter arranged in a transform frequency interval according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a graph illustrating a magnitude and a signal-to-noise ratio of a satellite signal according to an embodiment of the present invention; FIG.
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.The above and other objects, features, and advantages of the present invention will become more apparent by describing in detail exemplary embodiments thereof with reference to the attached drawings, which are not intended to limit the scope of the present invention. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used to denote the same or similar elements.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터 배열 방식의 위성신호 검출 장치(100)를 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 필터 배열 방식의 위성신호 검출 장치(100)는 주파수 변환부(110), 아날로그-디지털 컨버터(120), 필터(130), 측정부(140) 및 송수신부(150)를 포함하여 구성될 수 있다. 도 1에 도시된 필터 배열 방식의 위성신호 검출 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. 이하, 도 1을 참조하여 주파수 변환부(110) 및 아날로그-디지털 컨버터(120)를 구체적으로 설명하도록 한다.FIG. 1 is a diagram illustrating an
본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 변환부(110)는 위성신호의 주파수를 변환하여 중간신호를 생성할 수 있다. 여기서 위성신호란 장거리 통신을 위한 초 고주파 무선신호를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 위성신호는 위성통신에 사용되는 무선신호로써 1GHz에서 30Ghz에 해당하는 주파수를 포함할 수 있다. 또한, 위성신호는 위성, 차량, 선박 등의 위치 정보를 전달하기 위해 주기적으로 전송되는 비콘신호를 포함할 수 있다. 한편, 위성신호는 인공위성, 위성방송 송신용 안테나, 위성 인터넷 양방향 안테나, 위성 데이터 통신용 안테나 등으로부터 송수신 될 수 있다.The
주파수 변환부(110)는 외부로부터 수신된 초 고주파의 위성신호를 주파수 변환하여 중간신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 1GHz 에서 2GHz 사이에 분포된 위성신호의 주파수를 변환하여 21.4MHz의 주파수를 갖는 중간신호를 생성할 수 있다. 주파수 변환부(110)는 중간신호를 생성하기 위하여 주파수 믹서, 위상동기루프(PLL)에 의해 제어되는 국부발진기 및 내부필터 등을 포함할 수 있다. The
보다 구체적으로, 국부발진기는 위상동기루프의 주파수 동기 간격에 따라 일정 주파수를 공급할 수 있다. 이 때, 믹서는 국부발진기로부터 공급된 일정 주파수를 위성신호의 주파수에 가산 또는 감산하여 위성신호의 주파수를 변환할 수 있다. 그 다음, 내부필터를 통해 일정 주파수가 가산 또는 감산된 위성신호의 주파수 중에서 감산된 위성신호의 주파수를 선택함으로써 중간신호를 생성할 수 있다.More specifically, the local oscillator can supply a certain frequency according to the frequency synchronization interval of the phase-locked loop. At this time, the mixer can convert the frequency of the satellite signal by adding or subtracting a certain frequency supplied from the local oscillator to the frequency of the satellite signal. Then, an intermediate signal can be generated by selecting the frequency of the satellite signal subtracted from the frequency of the satellite signal added or subtracted from the constant frequency through the internal filter.
본 발명의 일 실시예에 따른 아날로그-디지털 컨버터(120)는 중간신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다. 중간신호는 아날로그 신호를 포함할 수 있고, 아날로그-디지털 컨버터(120)는 연속적인 신호인 중간신호를 부호화된 디지털 신호로 변환할 수 있다. 아날로그-디지털 컨버터(120)의 변환 과정은 통상의 기술자가 용이하게 실시할 수 있으므로 이에 대한 설명은 생략하도록 한다.The analog-to-
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 필터 배열 방식의 위성신호 검출 장치(100)를 도시한 도면이고 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 필터 및 제2 필터의 필터응답과 중심주파수를 도시한 그래프이다. 이하 도 1 내지 도 3을 참조하여 필터(130)를 구체적으로 설명하도록 한다.FIG. 2 is a diagram illustrating an
본 발명의 일 실시예에 따른 하나 이상의 필터(130)는 변환된 디지털 신호를 검출할 수 있다. 여기서 필터(130)는 고역통과필터(High Pass Filter; HPF), 저역통과필터(Low Pass Filter; LPF), 및 대역통과필터(Band Pass Filter; BPF)를 포함할 수 있다. 또한 필터(130)는 아날로그 필터를 포함할 수 있고, 후술하는 바와 같이 디지털 필터를 포함할 수도 있다.One or
도 2를 참조하면 하나 이상의 필터(130)는 아날로그-디지털 컨버터(120)로부터 변환된 디지털 신호를 직렬-병렬 변환부(210)를 통해 입력받을 수 있다. 또한 검출된 디지털 신호는 병렬-직렬 변환부(220)를 통해 출력될 수 있다. 일반적으로 데이터를 전송하는 위성신호는 직렬신호를 포함할 수 있고, 디지털 필터 등의 정보처리장치의 처리신호는 병렬신호를 포함할 수 있다. 이에 따라, 직렬-병렬 변환부(210)는 직렬신호인 위성신호를 하나 이상의 필터(130)에서 데이터 처리할 수 있도록 병렬신호로 변환할 수 있다. 또한 필터(130)로부터 처리된 데이터를 전송하기 위하여 병렬-직렬 변환부(220)는 병렬신호를 다시 직렬신호로 변환할 수 있다.Referring to FIG. 2, the at least one
한편, 필터(130)의 개수는 중간신호의 주파수 변동범위 및 주파수 변환부(110)의 변환 주파수간격에 기초하여 산출될 수 있다. 보다 구체적으로, 필터(130)의 개수는 하기의 <수학식 1>에 의해 산출될 수 있다.On the other hand, the number of
<수학식 1>&Quot; (1) "
(은 필터(130)의 개수)( The number of filters 130)
중간신호의 주파수 변동범위는 위성신호를 송신하는 장치에 따라 변경될 수 있고, 중간신호의 주파수 변동범위는 위성을 운영하는 회사에서 제공하는 규격에 따를 수 있다. 보다 구체적으로, 위성신호의 주파수는 해당 위성신호를 송신하는 위성의 성능 및 외부요인에 따라 변동될 수 있다. 이에 따라, 위성을 운영하는 회사는 해당 위성의 성능 및 외부요인을 고려하여 중간신호의 주파수 변동범위에 대한 규격을 제공할 수 있다. The frequency fluctuation range of the intermediate signal can be changed according to the device transmitting the satellite signal, and the frequency fluctuation range of the intermediate signal can be in accordance with the standard provided by the company that operates the satellite. More specifically, the frequency of the satellite signal may vary depending on the performance of the satellite transmitting the satellite signal and external factors. Accordingly, a company operating a satellite can provide specifications for the frequency range of the intermediate signal in consideration of the performance of the satellite and external factors.
예를 들어, 위성을 운영하는 회사에서 제공하는 중간신호의 주파수는 중간신호의 주파수를 기준으로 kHz로 변동될 수 있다. 이 때, 중간신호의 주파수 변동범위는 20kHz일 수 있다. 한편, 주파수 변환부(110)의 변환 주파수간격은 주파수를 동기화 하는데 있어서, 주파수를 선택하는 최소 단위를 포함할 수 있고, 위상동기루프의 동기 스텝(PLL step)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 위성신호의 위상을 최소 1kHz의 단위로 동기화 시킬 수 있다.For example, the frequency of the intermediate signal provided by the satellite operating company is based on the frequency of the intermediate signal kHz. At this time, the frequency variation range of the intermediate signal may be 20 kHz. Meanwhile, the conversion frequency interval of the
이 때, 필터(130)의 개수는 상술한 <수학식 1>을 이용하여 로 계산하여 필터(130)의 개수 N은 21개일 수 있다. 다시 도 2를 참조하면 21개의 필터(130)는 병렬로 배열될 수 있다. 이에 따라, 필터1 내지 필터21은 디지털 신호를 동시에 입력 받아 각각의 필터(130)의 통과 대역 주파수에 해당하는 디지털 신호를 동시에 검출할 수 있다.At this time, the number of the
도 3을 참조하면, 하나 이상의 필터(130)는 중심주파수가 중간신호의 주파수인 대역통과필터로서 제1 필터를 포함할 수 있다. 또한 하나 이상의 필터(130)는 중심주파수가 중간신호의 주파수로부터 변환 주파수간격의 배수를 감산 또는 가산한 주파수인 대역통과필터로서 제2 필터를 포함할 수 있다. 한편, 중간신호의 주파수 및 변환 주파수간격은 상술한 내용과 동일할 수 있다. Referring to FIG. 3, one or
중간신호의 주파수보다 높은 주파수 변동범위에서, 제2 필터의 중심주파수는 중간신호의 주파수에 변환 주파수간격의 배수를 가산한 주파수()를 포함할 수 있다. 또한, 중간신호의 주파수보다 낮은 주파수 변동범위에서, 제2 필터의 중심주파수는 중간신호의 주파수에 변환 주파수간격의 배수를 감산한 주파수()를 포함할 수 있다. In a frequency variation range higher than the frequency of the intermediate signal, the center frequency of the second filter is a frequency obtained by adding a multiple of the conversion frequency interval to the frequency of the intermediate signal ). Further, in a frequency variation range lower than the frequency of the intermediate signal, the center frequency of the second filter is a frequency obtained by subtracting a multiple of the conversion frequency interval from the frequency of the intermediate signal ).
다시 도 3을 참조하면, 제2 필터는 의 주파수를 중심주파수로 하고, 제1 필터는 를 중심주파수로 할 수 있다. 이에 따라, 하나 이상의 필터(130)의 중심주파수는 중간신호의 주파수 변동범위를 일정한 간격으로 분할할 수 있다.Referring again to Figure 3, the second filter The center frequency of the first filter is As a center frequency. Accordingly, the center frequency of the one or
한편, 필터(130)의 대역폭은 위성신호의 반송파 대 잡음 비 및 최소 설정 잡음 비에 기초하여 설정될 수 있다. 보다 구체적으로, 필터(130)의 대역폭은 하기의 <수학식 2>에 의해 설정될 수 있다.On the other hand, the bandwidth of the
<수학식 2>&Quot; (2) "
(는 필터(130)의 대역폭, 는 위성신호의 반송파 대 잡음 비 및 은 최소 설정 잡음 비)( The bandwidth of the
필터(130)의 대역폭은, 주파수 특성에 있어서 필터(130)의 이득이 그 최대값에서 3dB 낮은 두 점간의 주파수 폭을 포함할 수 있다. 예를 들어, 대역통과필터에서 대역폭은 필터(130)가 통과시키는 통과 주파수 범위를 포함할 수 있다. 한편, 반송파는 데이터 신호를 변조하기 위해 사용되는 기준파형일 수 있고, 반송파의 주파수는 일반적으로 데이터 신호보다 높은 주파수일 수 있다. The bandwidth of the
또한, 반송파 대 잡음 비는 위성신호를 전송함에 있어서, 반송파 크기와 잡음 크기의 비일 수 있다. 보다 구체적으로, 반송파 대 잡음 비는 위성신호의 경로손실(L)에 기초하여 산출될 수 있고, 위성신호의 경로손실(L)은 하기의 <수학식 3> 및 dB 단위로 변환하기 위한 <수학식 4>에 의해 산출될 수 있다.Also, the carrier-to-noise ratio may be a ratio of the carrier magnitude to the noise magnitude in transmitting satellite signals. More specifically, the carrier-to-noise ratio can be calculated based on the path loss (L) of the satellite signal, and the path loss (L) of the satellite signal can be calculated by Equation Can be calculated by Equation (4).
<수학식 3>&Quot; (3) "
(L은 경로손실, R은 위성과의 거리, 는 위성신호의 파장)(L is the path loss, R is the distance from the satellite, Is the wavelength of the satellite signal)
<수학식 4>&Quot; (4) "
(L은 경로손실, F는 위성신호의 주파수, R은 위성과의 거리)(L is the path loss, F is the frequency of the satellite signal, and R is the distance from the satellite)
한편, 산출된 경로손실(L)을 하기의 <수학식 5>에 대입하여 위성신호의 반송파 대 잡음 비()를 산출할 수 있다.On the other hand, by substituting the calculated path loss L into Equation (5) below, the carrier-to-noise ratio ( ) Can be calculated.
<수학식 5>Equation (5)
(는 반송파 대 잡음 비, 는 위성신호의 출력, L은 경로손실, 는 강우감쇠, 는 지상국의 )( Carrier-to-noise ratio, The output of the satellite signal, L the path loss, Rainfall attenuation, Of the ground station )
위성신호의 출력()은 해당 위성신호를 송신하는 송신단에서의 출력일 수 있고, 지상국의 ()는 지상국의 수신 주파수에 대한 안테나 이득과 수신계의 잡음온도의 비일 수 있다. 한편, 강우감쇠()는 강우에 의한 전파의 감쇠로 강우량, 위성신호의 주파수 등에 의해 결정될 수 있다.Output of satellite signals ( ) May be an output from a transmitting terminal that transmits the satellite signal, ( ) May be a ratio of the antenna gain to the receiving frequency of the ground station to the noise temperature of the receiving system. On the other hand, ) Can be determined by the amount of rainfall, the frequency of the satellite signal, or the like due to attenuation of radio waves due to rainfall.
최소 설정 잡음 비()는 수신된 위성신호를 검출하기 위해 필요한 최소 반송파 대 잡음 비를 포함할 수 있고, 최소 설정 잡음 비()는 경로손실(L), 강우감쇠(), 주변 잡음 등의 영향을 고려하여 설정될 수 있다. 반송파 대 잡음 비(), 최소 설정 잡음 비() 및 필터(130)의 대역폭()은 하기의 <수학식 6>의 관계를 가질 수 있다.Minimum set noise ratio ( ) May include the minimum carrier-to-noise ratio needed to detect the received satellite signal, and the minimum set noise ratio ( ) Is the path loss (L), rain attenuation ( ), Ambient noise, and the like. Carrier to Noise Ratio ( ), Minimum set noise ratio ( ) And the bandwidth of the filter 130 ( ) Can have the following relationship of " (6) "
<수학식 6>&Quot; (6) "
<수학식 6>을 필터(130)의 대역폭()에 관해 정리하면 상술한 <수학식2>가 도출될 수 있다.Equation (6) is used to determine the bandwidth of the filter 130 (2) < / RTI > can be derived.
사용자는 최소 설정 잡음 비()를 조절하여 필터(130)의 대역폭이 상호 중첩되게 할 수 있다. 예를 들어, 중간신호의 주파수는 21.4MHz이고, 변환 주파수간격은 1kHz이며 상술한 <수학식 5>에 의해 산출된 반송파 대 잡음 비()는 약 36dB일 수 있다. 이 때, 사용자는 최소 설정 잡음 비( )를 5dB로 설정할 수 있고, 상술한 <수학식 2>에 의해 산출된 필터(130)의 대역폭()은 1250kHz일 수 있다. 필터(130)의 대역폭()이 1250kHz이면 각 필터(130)의 대역폭은 0.25kHz 상호 중첩될 수 있다. 이에 따라, 위성신호 주파수의 변동이 발생하더라도 주파수 변동범위 전체에서 위성신호를 검출할 수 있다.The user sets the minimum set noise ratio ( So that the bandwidths of the
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 송수신부(150)가 안테나(420)의 방향을 제어하는 안테나제어부(430)로 제어신호를 송신하는 모습을 도시한 도면이다. 이하 도 1 및 도 4를 참조하여 측정부(140) 및 송수신부(150)를 구체적으로 설명하도록 한다.4 is a diagram illustrating a state in which a transmitter /
본 발명의 일 실시예에 따른 측정부(140)는 필터(130)에 의해 검출된 디지털 신호의 크기를 측정할 수 있다. 측정부(140)는 디지털 신호의 전력을 측정하는 전력 측정기를 포함할 수 있다. 또한, 측정부(140)는 디지털 신호의 전력 및 노이즈의 전력을 측정하여 위성신호의 신호 대 잡음 비를 산출할 수 있다. 여기서 신호 대 잡음 비는 신호를 전송하는데 있어서, 신호의 크기와 이를 방해하는 노이즈의 크기의 비일 수 있다. 보다 구체적으로, 신호 대 잡음 비는 하기의 <수학식 7>에 의해 산출될 수 있다.The measuring
<수학식 7>&Quot; (7) "
(은 신호 대 잡음 비, 은 디지털 신호의 전력, 는 노이즈의 전력)( The signal-to-noise ratio, The power of the digital signal, The power of noise)
도 4를 참조하면, 위성(410)에서 송신되는 위성신호는 안테나(420)에서 수신될 수 있다. 이 때, 측정부(140)는 산출된 신호 대 잡음 비에 기초하여 안테나(420)의 방향을 제어하는 제어신호를 생성할 수 있다. 여기서 제어신호는 안테나(420)의 방향을 신호 대 잡음 비가 최대인 방향과 동일하도록 제어하는 신호를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 제어신호는 신호 대 잡음 비가 최대인 방향 정보를 포함할 수 있고, 안테나(420)의 방향제어에 필요한 모든 프로세스를 구동시키는 신호를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4, a satellite signal transmitted from
본 발명의 일 실시예에 따른 송수신부(150)는 제어신호를 안테나(420)의 방향을 제어하는 안테나제어부(430)로 송신할 수 있다. 다시 도 4를 참조하면, 송수신부(150)는 안테나제어부(430)와 통신하기 위하여 무선 통신을 이용할 수 있다. 또한, 송수신부(150) 및 안테나제어부(430)는 IOT(Internet Of Things)를 기반으로 하는 인터넷 서버 또는 클라우드 서버 등을 공유할 수 있다. 한편 안테나제어부(430)는 위성 안테나(420)의 자세제어를 위한 ACU(Antenna Control Unit)을 포함할 수 있다.The transmitter /
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 위성신호의 파형을 도시한 그래프이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 변환 주파수간격으로 배열된 필터(130)의 필터응답을 도시한 그래프이다. 또한, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 위성신호의 크기 및 신호 대 잡음 비를 도시한 그래프이다. 이하 도 1, 도 5 내지 도 7을 참조하여 발명의 일 실시예에 대해 구체적으로 설명하도록 한다.5 is a graph showing a waveform of a satellite signal according to an embodiment of the present invention. FIG. 6 is a graph illustrating the filter response of a
도 5를 참조하면, 1750.23MHz 내지 1750.26MHz의 범위에서 안테나(420)로부터 수신되는 비콘신호로써, 위성신호의 크기를 도시하였다. 수신된 위성신호를 스펙트럼 분석기로 분석하면 크기는 -69dBm, 신호 대 잡음 비는 14.8dB로 측정될 수 있다. 이 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 변환부(110)는 위성신호를 1kHz의 변환 주파수간격으로 변환하여 21.4MHz의 주파수를 갖는 중간신호를 생성할 수 있다. 여기서 변환 주파수간격은 위상동기루프의 주파수 동기 간격(PLL step)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5, the beacon signal received from the
도 6을 참조하면, 중간신호의 주파수 변동범위가 중간신호의 주파수를 기준으로 10kHz일 때 필터(130)의 개수(N)는 개일 수 있다. 한편, 최소 설정 잡음 비를 5dB로 설정함으로써, 필터(130)의 대역폭은 1250Hz일 수 있다. 하나 이상의 필터(130)는 중심주파수가 21.4MHz인 제1 필터와 중심주파수가 21.4MHz로부터 변환 주파수간격인 1kHz의 배수를 감산 또는 가산한 21.390MHz, 21.391MHz, 21.392MHz 21.410MHz인 제2 필터를 포함할 수 있다. 이 때, 각 필터(130)의 대역폭은 0.25kHz 상호 중첩될 수 있다. 이에 따라, 위성신호 주파수의 변동이 발생하더라도 주파수 변동범위 전체(21.390MHz ~ 21.410MHz)에서 위성신호를 검출할 수 있다.Referring to FIG. 6, the frequency variation range of the intermediate signal is determined based on the frequency of the intermediate signal The number N of
도 7을 참조하면, 측정부(140)는 21개의 필터(130)로부터 검출된 위성신호의 크기를 측정할 수 있고, 위성신호의 크기는 스펙트럼 분석기가 측정한 값과 오차 0.5dBm 이내에서 -69dBm로 측정될 수 있다. 또한 측정부(140)는 위성신호의 크기에 기초하여 신호 대 잡음 비를 산출할 수 있고, 신호 대 잡음 비는 스펙트럼 분석기가 측정한 값과 오차 0.5dB 이내에서 -14.8dB로 측정될 수 있다. 7, the measuring
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.
While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, But the present invention is not limited thereto.
Claims (8)
상기 중간신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 컨버터;
상기 변환된 디지털 신호를 검출하는 하나 이상의 필터; 및
상기 검출된 디지털 신호의 크기를 측정하는 측정부를 포함하고,
상기 필터의 개수는 상기 중간신호의 주파수 변동범위 및 상기 주파수 변환부의 변환 주파수간격에 기초하여 산출되고,
상기 필터의 개수는 하기의 <수학식 1>에 의해 산출되고,
<수학식 1>
(은 상기 필터의 개수)
상기 변환주파수 간격은 상기 주파수 변동범위 내에서 상기 중간신호의 주파수를 선택하기 위한 최소 주파수 단위이고,
상기 필터의 대역폭은 상기 위성신호의 반송파 대 잡음 비 및 최소 설정 잡음 비에 기초하여 설정되고,
상기 최소 설정 잡음 비는 각 필터의 대역폭이 인접한 필터의 대역폭과 중첩되도록 설정되는
필터 배열 방식의 위성신호 검출 장치.
A frequency converter for converting a frequency of a satellite signal to generate an intermediate signal;
An analog-to-digital converter for converting the intermediate signal into a digital signal;
At least one filter for detecting the converted digital signal; And
And a measuring unit for measuring a magnitude of the detected digital signal,
Wherein the number of the filters is calculated based on a frequency variation range of the intermediate signal and a conversion frequency interval of the frequency conversion unit,
The number of the filters is calculated by Equation (1) below,
&Quot; (1) "
( The number of the filters)
Wherein the conversion frequency interval is a minimum frequency unit for selecting the frequency of the intermediate signal within the frequency variation range,
Wherein the bandwidth of the filter is set based on a carrier-to-noise ratio and a minimum set noise ratio of the satellite signal,
The minimum set noise ratio is set such that the bandwidth of each filter overlaps the bandwidth of the adjacent filter
A device for detecting satellite signals in a filter array system.
상기 하나 이상의 필터는
중심주파수가 상기 중간신호의 주파수인 제1 필터; 및
중심주파수가 상기 중간신호의 주파수로부터 상기 변환 주파수간격의 배수를 감산 또는 가산한 주파수인 제2 필터를 포함하는
필터 배열 방식의 위성신호 검출 장치.
The method according to claim 1,
The one or more filters
A first filter whose center frequency is the frequency of the intermediate signal; And
Wherein the center frequency is a frequency obtained by subtracting or adding a multiple of the conversion frequency interval from the frequency of the intermediate signal
A device for detecting satellite signals in a filter array system.
상기 필터의 대역폭은
하기의 <수학식 2>에 의해 설정되는
필터 배열 방식의 위성신호 검출 장치.
<수학식 2>
(는 상기 필터의 대역폭, 는 상기 위성신호의 반송파 대 잡음 비 및 은 상기 최소 설정 잡음 비)
The method according to claim 1,
The bandwidth of the filter is
Is set by the following Equation (2)
A device for detecting satellite signals in a filter array system.
&Quot; (2) "
( The bandwidth of the filter, The carrier-to-noise ratio of the satellite signal and Is the minimum set noise ratio)
상기 위성신호는 안테나에서 수신되고,
상기 측정부는
상기 검출된 디지털 신호의 신호 대 잡음 비에 기초하여 상기 안테나의 방향을 제어하는 제어신호를 생성하는
필터 배열 방식의 위성신호 검출 장치
The method according to claim 1,
The satellite signal is received at an antenna,
The measuring unit
And generates a control signal for controlling the direction of the antenna based on the detected signal-to-noise ratio of the digital signal
A satellite signal detection device of a filter arrangement type
상기 제어신호를 상기 안테나의 방향을 제어하는 안테나제어부로 송신하는 송수신부를 더 포함하는
필터 배열 방식의 위성신호 검출 장치.
The method according to claim 6,
And a transmission / reception unit for transmitting the control signal to an antenna control unit for controlling the direction of the antenna
A device for detecting satellite signals in a filter array system.
상기 제어신호는
상기 안테나의 방향을 상기 신호 대 잡음 비가 최대인 방향과 동일하도록 제어하는 신호를 포함하는
필터 배열 방식의 위성신호 검출 장치.
The method according to claim 6,
The control signal
And a signal for controlling the direction of the antenna to be equal to the direction in which the signal-to-noise ratio is maximum
A device for detecting satellite signals in a filter array system.
Priority Applications (1)
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KR20170123402A KR20170123402A (en) | 2017-11-08 |
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-
2016
- 2016-04-28 KR KR1020160052430A patent/KR101832910B1/en active IP Right Grant
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