KR102087593B1 - 공간 다이버시티 구조의 합성수신기법을 이용한 항재밍 위성항법시스템 - Google Patents

공간 다이버시티 구조의 합성수신기법을 이용한 항재밍 위성항법시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 항재밍 위성항법장치는, 도전성 재질로 형성된 지지판; 도전성 재질이고 상기 지지판 상에 배치되는 반사판; 위성항법신호를 수신하고 수신 주파수의 1/4 파장의 간격을 가지고 상기 반사판의 꼭지점들 주위에 각각 배치된 제1 내지 제3 안테나들; 도전성 재질이고 상기 지지판의 외곽에 배치되고 상기 반사판의 측면과 일정한 간격을 가지고 배치되는 초크-링(choke-ring); 및 상기 반사판을 관통하여 배치되고 상기 제1 내지 제3 안테나들에 연결되는 급전 라인들;을 포함한다.

Description

공간 다이버시티 구조의 합성수신기법을 이용한 항재밍 위성항법시스템{An Anti-Jamming Global Navigation Satellite System Using Synthesis Reception Technique with Space Diversity Structure}
본 발명은 항재밍 위성항법시스템에 관한 것으로, 더 구체적으로, 3 개의 안테나들을 이용하여 방위각에 따라 60도 간격으로 널 패턴(Null pattern)을 제공하는 항재밍 위성항법신호 수신 장치에 관한 것이다.
지구 궤도를 공전하는 위성들의 수가 증가하면서, 위성들을 이용하여 지상의 위치를 파악하는 위성 항법 시스템(Satellite Navigation System)이 도입되고 있다. 위성 항법 시스템은 일반적으로 GNSS (Global Navigation Satellite System)이라 불리며, GPS (Global Positioning System), 글로나스(GLONASS), 갈릴레오(Galileo), 북두(BEIDOU) 등의 이름으로 구현 및 연구되고 있다.
GNSS 수신기는 셋 또는 그보다 많은 위성들로부터 항법 신호들을 수신하고, 수신된 항법 신호들에 기반하여 위치를 계산하도록 구성된다. 그런데, 자연적으로 또는 인위적으로, 위성들로부터 수신되는 항법 신호들에 잡음 또는 재밍 신호가 간섭될 수 있다. 잡음 또는 재밍 신호가 간섭되면, GNSS 수신기의 위치 계산에 에러가 발생하고, GNSS 수신기가 정확한 위치를 계산할 수 없는 문제가 발생한다.
따라서, GNSS 수신기에서 잡음 또는 재밍 신호를 처리하기 위한 새로운 장치 또는 방법이 요구되고 있다.
배열 안테나를 이용한 항재밍 위성항법장치는 특정 방향, 공간에서 오는 교란 신호를 차단하는 방법으로 가장 효율적인 기술로 평가 받고 있다. 교란 신호가 오는 방향을 찾아내 안테나의 방사 패턴을 제어하여 교란을 차단한다.
본 발명의 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 배열 안테나를 이용하여 항재밍 위성항법 수신기를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 항재밍 위성항법장치는, 도전성 재질로 형성된 지지판; 도전성 재질이고 상기 지지판 상에 배치되는 반사판; 위성항법신호를 수신하고 수신 주파수의 1/4 파장의 간격을 가지고 상기 반사판의 꼭지점들 주위에 각각 배치된 제1 내지 제3 안테나들; 도전성 재질이고 상기 지지판의 외곽에 배치되고 상기 반사판의 측면과 일정한 간격을 가지고 배치되는 초크-링(choke-ring); 및 상기 반사판을 관통하여 배치되고 상기 제1 내지 제3 안테나들에 연결되는 급전 라인들;을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 지지판의 외곽에 결합하는 레이돔(radome)을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 초크-링의 상부면은 상기 반사판의 상부면보다 높을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 반사판은 원기둥 형상이고, 상기 지지판은 원판 형상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 내지 제3 안테나들는 쿼드필라 헬릭스 안테나(quadrifilar helix antenna)일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 반사판의 측면과 상기 초크-링 사이의 간격은 15 밀리미터 내지 25 밀리미터일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 반사판의 상부면과 상기 지지판의 상부면 사이의 거리는 15 밀리미터 내지 20 밀리미터일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 내지 제3 안테나들의 신호를 처리하는 회로부를 더 포함할 수 있다. 상기 회로부는, 상기 제1 내지 제3 안테나들을 통하여 수신된 안테나 출력 신호들 중에서 서로 다른 2 개의 안테나들의 안테나 출력 신호들 선택하고, 선택된 한 쌍의 안테나 출력 신호들 사이에 위상 지연을 제공하여 60도 간격으로 널(Null)을 가지는 제1 내지 제6 빔 방사 패턴의 GNSS 신호들을 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 회로부를 덮고 상기 지지판에 결합하는 회로 커버부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 회로부는 제1 내지 제7 빔 방사 패턴 신호를 생성하는 빔널링 블록(beam nulling block)을 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제6 빔 방사 패턴 신호는 상기 제1 내지 제3 안테나들을 통하여 수신된 안테나 출력 신호들 중에서 서로 다른 2 개의 안테나들의 안테나 출력 신호들 선택하고, 선택된 한 쌍의 안테나 출력 신호들 사이에 90도 위상 지연을 제공하여 상기 제1 내지 제3 안테나들의 배치 평면에서 방위각 방향을 따라 60도 간격으로 널(Null) 방사 패턴을 각각 가질 수 있다. 상기 제7 빔 방사 패턴 신호는 상기 제1 내지 제3 안테나들의 안테나 출력신호들 중에서 적어도 하나의 안테나 출력신호를 이용하여 널(Null)을 가지지 않는 방사 패턴을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 빔널링 블록(beam nulling block)은, 상기 제1 내지 제3 안테나들의 출력에 각각 연결되어 복수의 신호로 분기하는 제1 내지 제3 신호 분배부들; 상기 제1 신호 분배부의 출력 단자에 연결된 제1 위상 지연부; 상기 제1 신호 분배부의 출력 단자에 연결된 제2 위상 지연부; 상기 제2 신호 분배부의 출력 단자에 연결된 제3 위상 지연부; 상기 제2 신호 분배부의 출력 단자에 연결된 제4 위상 지연부; 상기 제3 신호 분배부의 출력 단자에 연결된 제5 위상 지연부; 상기 제3 신호 분배부의 출력 단자에 연결된 제6 위상 지연부; 상기 제1 위상 지연부의 출력 신호와 제2 신호 분배부의 출력 신호를 결합하여 상기 제4 빔 방사 패턴의 GNSS 신호를 생성하는 제1 신호 결합부; 상기 제2 위상 지연부의 출력 신호와 상기 제3 신호 분배부의 출력 신호를 결합하여 상기 제5 빔 방사 패턴의 GNSS 신호를 생성하는 제2 신호 결합부; 상기 제1 신호 분배부의 출력 신호와 상기 제3 위상 지연부의 출력 신호를 결합하여 상기 제1 빔 방사 패턴의 GNSS 신호를 생성하는 제3 신호 결합부; 상기 제4 위상 지연부의 출력 신호와 상기 제3 신호 분배부의 출력 신호를 결합하여 상기 제6 빔 방사 패턴의 GNSS 신호를 생성하는 제4 신호 결합부; 상기 제1 신호 분배부의 출력 신호와 상기 제5 위상 지연부의 출력 신호를 결합하여 상기 제2 빔 방사 패턴의 GNSS 신호를 생성하는 제5 신호 결합부; 및 상기 제2 신호 분배부의 출력신호와 상기 제6 위상 지연부의 출력 신호를 결합하여 상기 제3 빔 방사 패턴의 GNSS 신호를 생성하는 제6 신호 결합부를 포함할 수 있다. 상기 제7 빔 방사 패턴의 GNSS 신호는 상기 제3 신호 분배부의 출력 신호일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 회로부는, 상기 제1 내지 제7 방사 패턴의 GNSS 신호들을 제공받아 그 중에 하나를 출력하는 제1 스위치; 상기 제1 내지 제7 방사 패턴의 GNSS 신호들을 제공받아 방사 패턴 선택 신호에 따라 특정한 GNSS 신호를 선택하여 출력하는 제2 스위치; 및 상기 제1 내지 제7 방사 패턴의 GNSS 신호들 각각을 제공받아 분기하여 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치에 제공하는 제1 내지 제6 분리기들을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 회로부는, 상기 제1 내지 제7 방사 패턴의 GNSS 신호들을 순차적으로 제공받아 재밍 신호(jamming signal)가 발생하는 방향을 판단하고, 상기 재밍 신호가 감쇄된 방사 패턴에 대응하는 상기 제1 내지 제7 방사 패턴의 GNSS 신호들 중에서 하나를 선택하는 방사 패턴 선택 신호를 출력하는 제1 위성항법 신호 처리부; 및 상기 방사 패턴 선택 신호에 따라 선택된 소정의 방사 패턴의 GNSS 신호를 처리하여 위치 정보를 추출하는 제2 위성항법 신호 처리부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 위성항법 신호 처리부는, 상기 제1 내지 제7 방사 패턴의 GNSS 신호들 중에 순차적으로 선택된 GNSS 신호를 증폭하는 증폭부; 상기 증폭부의 출력 신호에서 특정 대역을 통과시키는 필터; 상기 필터에서 출력되는 GNSS 신호에 적절한 주파수 신호를 믹싱하여 중간 주파수 대역으로 GNSS 신호를 다운 컨버팅하고, 다운 커버팅된 신호를 디지털 신호를 변환하여 디지털 GNSS 신호를 생성하는 RF 처리부; 및 상기 디지털 GNSS 신호를 처리하여 재밍 여부를 판단하는 제1 위성항법 디지털 신호 처리부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 위성항법 신호 처리부는, 상기 제1 내지 제7 방사 패턴의 GNSS 신호들 중에서 재밍 신호가 최소화된 GNSS 신호를 증폭하는 증폭부; 상기 증폭부의 출력 신호에서 특정 대역을 통과시키는 필터; 상기 필터에서 출력되는 GNSS 신호에 적절한 주파수 신호를 믹싱하여 중간 주파수 대역으로 GNSS 신호를 다운 컨버팅하고, 다운 커버팅된 신호를 디지털 신호를 변환하여 디지털 GNSS 신호를 생성하는 RF 처리부; 및 상기 디지털 GNSS 신호를 처리하여 위성 항법 정보를 추출하는 제2 위성 항법 디지털 신호 처리부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 는 것을 특징으로 하는 항재밍 위성항법 장치의 신호 처리 방법은, 정삼각형의 꼭지점에 각각 배치된 제1 내지 제3 안테나들의 안테나 출력신호들 중에서 서로 다른 2 개의 안테나들의 안테나 출력신호들을 선택하고 그 중에 하나에 위상 지연을 제공하여 60도 간격으로 널(Null)을 가지는 제1 내지 제6 빔 방사 패턴의 GNSS 신호들을 생성하는 단계; 상기 제1 내지 제3 안테나들의 안테나 출력신호들 중에서 적어도 하나의 안테나 출력신호를 이용하여 널(Null)을 가지지 않는 제7 빔 방사 패턴의 GNSS 신호를 생성하는 단계; 상기 제1 내지 제7 빔 방사 패턴의 GNSS 신호들을 처리하여 재밍 신호가 관측되지 않는 방사 패턴의 GNSS 신호를 선택하는 단계; 및 재밍 신호가 관측되지 않는 방사 패턴의 GNSS 신호를 이용하여 위성 항법 정보를 추출하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 내지 제6 빔 방사 패턴의 GNSS 신호들은 방위각 평면에서 시계 방향 또는 반시계 방향으로 순차적으로 널 패턴을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 내지 제7 빔 방사 패턴의 GNSS 신호들을 처리하여 재밍 신호가 관측되지 않는 방사 패턴의 GNSS 신호를 선택하는 단계는, 상기 제7 빔 방사 패턴의 GNSS 신호를 이용하여 재밍 신호의 발생 여부를 판단하는 단계; 및 상기 제7 빔 방사 패턴의 GNSS 신호가 재밍 신호가 포함된 경우, 제1 내지 제6 빔 방사 패턴의 GNSS 신호 중에서 재밍 신호가 억압된 방사패턴을 선택하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 항재밍 위성항법 장치는 360도 방위각 중에서 임의의 방향으로 입사하는 재밍 신호를 억압하는 방사 패턴을 형성하여 안정적인 위성항법 정보를 추출할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 항재밍 위성항법 장치는 60도 간격으로 널 패턴을 가진 6개의 방사 패턴의 GNSS 신호들을 항상 감시하여 재밍 신호 발생시 신속한 항재밍 기능을 달성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 항재밍 위성항법 장치는 외부 장치에 탑재되어 이동하거나 회전하는 경우에도 60도 간격으로 널 패턴을 가진 6개의 방사 패턴의 GNSS 신호들을 항상 감시하여 신속한 항재밍 기능을 달성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 항재밍 위성항법장치를 나타내는 절단 사시도이다.
도 2a는 도 1의 항재밍 위성항법장치의 안테나들과 반사판을 설명하는 사시도이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나들과 반사판을 설명하는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나들의 배치 관계를 설명하는 평면도이다.
도 4는 도 3의 안테나들의 위상 차이와 널(Null)이 생성되는 방위각을 나타낸다.
도 5는 도 3의 안테나들의 위상 차이에 따른 방사 패턴을 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 회로부를 설명하는 블록도이다.
도 7은 도 6의 빔 널링부와 빔 선택부를 설명하는 블록도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 항재밍 위성 항법 장치는 평상시 무지향성의 방사 패턴 특성을 가지고 동작한다. 항재밍 안테나 (Anti-Jamming Antenna)는 재밍 신호 발생시, 재밍 신호 방향으로 안테나 방사 패턴을 자동적으로 억제한다. 재밍(jamming) 신호는 고의적인 교란 신호이다. 방사 패턴의 널은 안테나의 방사가 억제되는 지점이다.
하나의 모노폴 안테나는 무지향성의 방사패턴을 제공한다. 그러나, 한 쌍의 모노폴 안테나들 사이에 90도 위상 차이가 있는 경우, '하트' 형 방사패턴이 형성된다. Null의 모양은 60도 각도 내에서 최대 -30dBc이상/최소 -15dBc 이상의 방사를 억제할 수 있다. 재밍 신호는 지평면 또는 수평면 상에서 유입되므로, 한 쌍의 안테나가 배치된 배치 평면(방위각 평면 또는 H-plane)에서 방사 패턴은 한 쌍의 안테나를 연결하는 직선 상에 널 패턴을 가질 수 있다.
1/4 파장으로 이격되고 정삼각형의 꼭지점에 각각 배치된 3 개의 안테나들은 한 쌍의 안테나들 사이에 90도의 위상차를 제공하면, 극각이 90도인 일정한 방위각 평면에서 특정 방향에 방사패턴의 널을 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 3개의 안테나를 삼각형의 꼭지점에 각각 배치한다. 안테나들 사이의 거리는 1/4 파장이다. 3개의 안테나 중에서 선택된 2 개의 안테나에 90도 위상차가 제공되면, 방위각을 따라 60도 간격으로 6개의 제1 내지 제6 방사 패턴을 발생시킬 수 있다. 각 방사 패턴은 60도 폭의 널 패턴을 가질 수 있다. 즉, 삼각형의 꼭지점에 각각 배치된 3개의 안테나들 중에서 선택된 2개의 안테나들에 위상지연을 제공하면, 방위각 방향으로 360도 전방향에 대해서 60도 간격으로 널 발생 방향을 제어할 수 있다. 각 방사 패턴의 널 패턴은 방위각에서 60도 폭을 가지므로, 제1 내지 제6 방사 패턴은 360도 전방향을 커버할 수 있다.
360도 방향 중에서 임의의 방향으로 입사하는 재밍 신호를 효율적으로 제거하기 위하여, 재밍 신호가 입사하는 방향에 널 패턴을 가진 안테나의 방사 패턴이 요구된다.
삼각형의 꼭지점에 안테나가 모노폴 안테나(또는 Quadrifilar 헬릭스 안테나)가 각각 배치된 경우, 안테나들 사이에 위상을 조절하면, 방위각 방향으로 360도 전방향에 대해서 60도 간격으로 널 발생 방향을 제어할 수 있다.
빔 널링 블록(Beam nulling block)은 발생하는 방해 신호원(재밍 및 기만신호)의 간섭을 선택적으로 제거하기 위해 60도 폭의 nulling 패턴을 가지는 6 가지의 제1 내지 제6 빔 방사 패턴의 신호들을 형성한다. 빔 널링 블록은 하나의 안테나의 출력 신호로부터 90도 위상지연(delay line)된 신호와 다른 안테나의 출력 신호에 위상지연이 없는 신호를 결합하여(combiner) 6가지의 nulling 특성을 가지는 '하트' 형태의 방사 패턴의 신호들을 생성할 수 있다. 또한, 빔 널링 블록(Beam nulling block)은 등방성 방사 패턴의 신호를 생성할 수 있다.
이하에서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 항재밍 위성항법장치를 나타내는 절단 사시도이다.
도 2a는 도 1의 항재밍 위성항법장치의 안테나들과 반사판을 설명하는 사시도이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나들과 반사판을 설명하는 사시도이다.
도 1 및 도 2a를 참조하면, 항재밍 위성항법장치(10)는, 도전성 재질로 형성된 지지판(21); 도전성 재질이고 상기 지지판(21) 상에 배치되는 반사판(22); 위성항법신호를 수신하고 수신 주파수의 1/4 파장의 간격을 가지고 상기 반사판(22)의 꼭지점들 주위에 각각 배치된 제1 내지 제3 안테나들(110a~110c); 도전성 재질이고 상기 지지판(21)의 외곽에 배치되고 상기 반사판(22)의 측면과 일정한 간격을 가지고 배치되는 초크-링(choke-ring, 23); 및 상기 반사판(22)을 관통하여 배치되고 상기 제1 내지 제3 안테나들(110a~110c)에 각각 연결되는 급전 라인들(26);을 포함한다.
상기 지지판(21)은 알루미늄과 같은 도전성 재질로 형성될 수 있다. 상기 지지판(21)은 상기 반사판(22) 및 초크-링(23)을 지지할 수 있다. 상기 지지판(21)은 원판 형상이고, 접지될 수 있다.
상기 반사판(22)은 원기둥 형상으로 상기 지지판(21)에서 돌출되도록 배치된다. 상기 반사판(22)은 알루미늄과 같은 도전성 재질로 형성되고 접지될 수 있다. 상기 반사판(22), 상기 지지판(21), 및 상기 초크-링(23)은 일체형으로 형성될 수 있다. 상기 반사판의 상부면과 상기 지지판의 상부면 사이의 거리는 15 밀리미터 내지 20 밀리미터일 수 있다.
제1 내지 제3 안테나들(110a~110c)은 상기 반사판(22)의 꼭지점 주위에 배치된다. 상기 제1 내지 제3 안테나들(110a~110c)은 서로 1/4 파장의 거리를 가진다. 제1 내지 제3 안테나들(110a~110c)은 쿼드리필라 헬릭스 안테나일 수 있다. 쿼드리필라 헬릭스 안테나의 일단은 회로부(100)에 연결되고, 쿼드리필라 헬릭스 안테나의 타단은 접지될 수 있다. 상기 쿼드리필라 헬릭스 안테나의 길이는 1/4 파장일 수 있다.
안테나는 쿼드리필라 헬릭스 안테나(Quadrifilar helix antenna)일 수 있다. 단일 쿼드리필라 헬릭스 안테나는 x-y 평면((방위각 평면)의 전방향에 대해서 등방성의 방사특성을 가진다. 또한, 쿼드리필라 헬릭스 안테나는 x-y 평면의 전방향에 대해서 원형 편파 특성을 가진다.
초크-링(23)은 도전성 재질이고, 원통 형상일 수 있다. 초크-링(23)은 동축 구조의 제1 내지 제3 초크-링(23a~23c)을 포함할 수 있다. 제1 초크-링(23a)는 상기 반사판의 외경과 동일하고 상기 반사판의 상부면에서 돌출되도록 연장될 수 있다. 제2 초크-링(23b)은 상기 지지판에서 돌출되는 원통 형상일 수 있다. 상기 제3 초크-링(23c)은 상기 지지판(21)의 외경과 동일하고 상기 지지판에서 돌출되는 원통 형상일 수 있다. 상기 제1 초크-링과 상기 제2 초크-링 사이의 간격은 15 밀리미터 내지 25 밀리미터일 수 있다. 상기 초크-링(23)의 상부면은 상기 반사판(22)의 상부면보다 높을 수 있다. 상기 제1 초크-링의 상부면은 상기 제2 및 제3 초크-링의 상부면보다 낮을 수 있다.
상기 초크-링(23)이 설치된 경우, 한 쌍의 안테나의 출력 신호들에 90도 위상 차이를 제공한 방사패턴은 케리어 신호에 대한 신호의 전력비에서 최대 -30dBc 이상이고 최소 -15dBc 이상의 널(Null) 패턴을 제공할 수 있다.
제1 내지 제3 안테나들(110a~110c)이 배치된 반사판(22)은 방사 패턴에 영향을 미칠 수 있다. 유한한 반사판의 크기와 반사판 끝(Edge)에서의 회절은 방사 패턴에 영향을 미친다. 따라서, 널(Null)의 억압 레벨이 높지 못하다. 상기 반사판의 형상 및 쵸크-링의 형상은 억압 레벨이 높은 널 패턴을 형성할 수 있다.
급전 라인들(26)은 안테나들에서 수신된 신호들을 회로부(100)에 전달한다. 상기 급전 라이들(26)은 동축 케이블 구조를 가지며, 급전 라인들(26)의 외측 도전 자겟은 접지될 수 있다.
레이돔(11)은 상기 제2 초크-링(23b)의 외주면에 삽입되어 고정될 수 있다. 상기 레이돔(11)은 절연체로 구성되고, 플라스틱 재질일 수 있다. 상기 레이돔(11)은 외부 환경에 노출된 안테나들을 보호할 수 있다. 상기 레이돔(11)은 반구 쉘 형상일 수 있다.
다리부(35)는 상기 지지부(21)의 하부면에 결합하고 다른 장치와 결합할 수 있다. 상기 다리부(35)는 적어도 2 개 이상일 수 있다. 상기 다리부(35)는 회로부 및 회로 커버부가 설치될 수 있는 공간을 제공할 수 있다. 상기 다리부(35)는 z축 방향으로 절단되어 일정한 방위각 성분을 가진 절단된 원통 형상일 수 있다.
회로부(100)는 상기 제1 내지 제3 안테나들(110a~110c)의 신호를 처리할 수 있다. 상기 회로부(100)는 인쇄회로기판을 포함하고, 상기 회로부(100)는 상기 지지판(21)의 하부면에 배치될 수 있다.
상기 회로부(100)는, 상기 제1 내지 제3 안테나들(110a~110c)을 통하여 수신된 안테나 출력 신호들 중에서 서로 다른 2 개의 안테나들의 안테나 출력 신호들 선택하고, 선택된 한 쌍의 안테나 출력 신호들 사이에 위상 지연을 제공하여 60도 간격으로 널(Null)을 가지는 제1 내지 제6 빔 방사 패턴의 GNSS 신호들을 형성할 수 있다.
회로 커버부(34)는 상기 회로부(100)를 덮고 상기 지지판(21)에 결합할 수 있다. 상기 회로 커버부(34)는 플라스틱 재질일 수 있다.
도 2b를 참조하면, 제1 내지 제3 안테나들(210a~210c)은 상기 반사판(22)의 꼭지점 주위에 배치된다. 상기 제1 내지 제3 안테나들(210a~210c)은 서로 1/4 파장의 거리를 가진다. 모노폴 안테나의 일단은 회로부에 연결되고, 상기 모노폴 안테나의 타단은 개방될 수 있다. 상기 모노폴 안테나의 길이는 1/4 파장일 수 있다. 제1 내지 제3 안테나들(210a~210c) 각각의 방사 패턴은 상기 안테나들이 배치되는 배치 평면에서 방위각 방향으로 등방성을 가질 수 있다.
단일 모노폴 안테나는 x-y 평면(방위각 평면 또는 H-plane)에서 무지향성의 등방성의 방사 특성을 가진다. 하지만, GNSS 신호는 원형 편파 특성을 가지나, 모노폴 안테나는 수직 편파를 특성을 가진다. GNSS 원형 편파 신호는 모노폴 안테나의 수직 편파와 편광 상태가 맞지 않아서 편파 손실을 유발할 수 있다. 그러나, 모노폴 안테나는 효율이 매우 우수하다. 모노폴 안테나의 우수한 방사효율은 편파 손실을 보상할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나들의 배치 관계를 설명하는 평면도이다.
도 4는 도 3의 안테나들의 위상 차이와 널(Null)이 생성되는 방위각을 나타낸다.
도 5는 도 3의 안테나들의 위상 차이에 따른 방사 패턴을 나타내는 그래프이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 제1 안테나(110a)와 제2 안테나(110b)는 x축 방향으로 1/4 파장의 거리를 두고 배치된다. 제3 안테나(110c)는 제1 안테나(110a)와 제2 안테나(110b)의 중간에서 y축 상에 배치된다. 제3 안테나(110c)는 제1 안테나(110a)와 제2 안테나(110b)와 1/4 파장의 거리를 두고 배치된다. 제1 내지 제3 안테나들(110a~110c)은 정삼각형의 꼭지점에 각각 배치된다. 제1 내지 제3 안테나들(110a~110c)은 모노폴 안테나 또는 쿼드리필라 헬릭스 안테나일 수 있다.
제1 내지 제3 안테나들(110a~110c)은 1/4 파장의 간격으로 이격되고 정삼각형의 꼭지점에 각각 배치된다. 제1 내지 제3 안테나들(110a~110c)은 한 쌍의 안테나들 사이에 90도의 위상차를 제공하면 극각(polar angle)이 90도인 일정한 방위각 평면(azimuthal plane)에서 특정 방향에 방사패턴의 널을 형성할 수 있다. 한 쌍의 안테나들 사이에 90도 위상 차이가 있는 경우, '하트' 형 방사패턴이 방위각 평면에서 형성된다. Null의 모양은 60도 각도 내에서 최대 -30dBc이상/최소 -15dBc 이상의 방사를 억제할 수 있다. 안테나의 방사 패턴은 안테나의 수신 패턴과 동일하다. 재밍 신호는 지평면 또는 수평면 상에서 유입되므로, 한 쌍의 안테나가 배치된 배치 평면(방위각 평면 또는 H-plane)에서 방사 패턴은 한 쌍의 안테나를 연결하는 직선 상에 널 패턴을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 내지 제3 안테나들(110a~110c)은 정삼각형의 꼭지점에 각각 배치된다. 안테나들 사이의 거리는 1/4 파장이다. 제1 내지 제3 안테나들(110a~110c) 중에서 선택된 2 개의 안테나에 90도 위상차가 제공되면, 방위각을 따라 60도 간격으로 6개의 제1 내지 제6 방사 패턴(#1~#6)을 발생시킬 수 있다. 각 방사 패턴은 약 60도 폭을 가진 널 패턴을 가질 수 있다. 즉, 제1 내지 제6 방사 패턴(#1~#6) 각각은 60도 폭의 널 패턴을 가지므로, 제1 내지 제6 방사 패턴(#1~#6)은 방위각 방향으로 360도 전방향에 대해서 60도 간격으로 널 발생 방향을 가질 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 회로부를 설명하는 블록도이다.
도 7은 도 6의 빔 널링부와 빔 선택부를 설명하는 블록도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 안테나 블록(110)은 상기 제1 내지 제3 안테나들(110a~110c), 제1 내지 제3 증폭기(112a~112c), 및 제1 내지 제3 밴드패스 필터(114a~114c)를 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제3 안테나들(110a~110c) 각각은 대응하는 증폭기(112a~112c)와 밴드패스 필터(114a~114c)에 연결된다. 제1 증폭기(112a)는 제1 안테나(110a)에 의하여 수신된 GNSS 신호를 증폭하고, 제1 밴드패스 필터(114a)는 증폭된 GNSS 신호에서 노이즈를 제거할 수 있다. 제2 증폭기(112b)는 제2 안테나(110b)에 의하여 수신된 GNSS 신호를 증폭하고, 제2 밴드패스 필터(114b)는 증폭된 GNSS 신호에서 노이즈를 제거할 수 있다. 제3 증폭기(112c)는 제3 안테나(110c)에 의하여 수신된 GNSS 신호를 증폭하고, 제3 밴드패스 필터(114c)는 증폭된 GNSS 신호에서 노이즈를 제거할 수 있다.
상기 회로부(100)는 제1 내지 제7 빔 방사 패턴(#1~#7)의 GNSS 신호들을 생성하는 빔널링 블록(beam nulling block, 120)을 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제6 빔 방사 패턴(#1~#6)의 GNSS 신호들은 상기 제1 내지 제3 안테나들(110a~110c)을 통하여 수신된 안테나 출력 신호들 중에서 서로 다른 2 개의 안테나들의 안테나 출력 신호들 선택하고, 선택된 한 쌍의 안테나 출력 신호들 사이에 90도 위상 지연을 제공하여 상기 제1 내지 제3 안테나들(110a~110c)의 배치 평면에서 방위각 방향을 따라 60도 간격으로 널(Null) 방사 패턴을 각각 가진다.
상기 제7 빔 방사 패턴(#7)의 GNSS 신호는 상기 제1 내지 제3 안테나들의 안테나 출력신호들 중에서 적어도 하나의 안테나 출력신호를 이용하여 널(Null)을 가지지 않는 방사 패턴을 가질 수 있다.
빔 널링 블록(120)은 상기 제1 내지 제3 안테나들(110a~110c)로부터 제공된 3 개의 GNSS 신호를 수신하여 7개의 서로 다른 방사 패턴을 가진 제1 내지 제7 방사 패턴(#1~#7)의 GNSS 신호를 생성한다.
빔 널링 블록(120)은 방해 신호원(재밍 신호 및 기만신호)의 간섭을 선택적으로 제거하기 위해 60도의 nulling 패턴을 가지는 6가지 빔 방사 패턴(#1~#6)을 형성할 수 있다.
빔 널링 블록(120)은 한 쌍의 안테나들 중에서 하나의 안테나로부터 제공된 GNSS 신호에서 90도 위상지연(phase delay)된 신호를 생성한다. 빔 널링 블록(120)은 한 쌍의 안테나들 중에서 다른 하나의 안테나로부터 제공된 GNSS 신호에 위상지연 없는 신호를 생성한다. 빔 널링 블록(120)은 상기 위상지연( phase delay)된 신호와 상기 위상지연 없는 신호를 결합하여, 특정한 방향에 nulling특성을 가지는 '하트' 모양의 방사 패턴의 GNSS 신호를 생성할 수 있다.
상기 빔 널링 블록(120)은 3개의 안테나들 중에서 선택된 한 쌍의 안테나들에 의하여 60도 간격으로 null 패턴을 가지는 제1 내지 제6 빔 방사 패턴(#1~#6)의 GNSS 신호들을 생성할 수 있다. 상기 제7 빔 방사 패턴(#7)의 GNSS 신호는 상기 제1 내지 제3 안테나들의 안테나 출력신호들 중에서 적어도 하나의 안테나 출력신호를 이용하여 널(Null)을 가지지 않는 방사 패턴을 가질 수 있다.
상기 빔 널링 블록(120)은, 상기 제1 내지 제3 안테나들(110a~110c)의 출력에 각각 연결되어 복수의 신호로 분기하는 제1 내지 제3 신호 분배부들(124a~124c); 상기 제1 신호 분배부(124a)의 출력 단자에 연결된 제1 위상 지연부(125a); 상기 제1 신호 분배부(124a)의 출력 단자에 연결된 제2 위상 지연부(125b); 상기 제2 신호 분배부(124b)의 출력 단자에 연결된 제3 위상 지연부(125c); 상기 제2 신호 분배부(124b)의 출력 단자에 연결된 제4 위상 지연부(125d); 상기 제3 신호 분배부(124c)의 출력 단자에 연결된 제5 위상 지연부(125e); 상기 제3 신호 분배부(124c)의 출력 단자에 연결된 제6 위상 지연부(125f); 상기 제1 위상 지연부(125a)의 출력 신호와 상기 제2 신호 분배부(124b)의 출력 신호를 결합하여 상기 제4 빔 방사 패턴(#4)의 GNSS 신호를 생성하는 제1 신호 결합부(128a); 상기 제2 위상 지연부(125b)의 출력 신호와 상기 제3 신호 분배부(124c)의 출력 신호를 결합하여 상기 제5 빔 방사 패턴(#5)의 GNSS 신호를 생성하는 제2 신호 결합부(128b); 상기 제1 신호 분배부(124a)의 출력 신호와 상기 제3 위상 지연부(125c)의 출력 신호를 결합하여 상기 제1 빔 방사 패턴(#1)의 GNSS 신호를 생성하는 제3 신호 결합부(128c); 상기 제4 위상 지연부(125d)의 출력 신호와 상기 제3 신호 분배부(124c)의 출력 신호를 결합하여 상기 제6 빔 방사 패턴(#6)의 GNSS 신호를 생성하는 제4 신호 결합부(128d); 상기 제1 신호 분배부(124a)의 출력 신호와 상기 제5 위상 지연부(125e)의 출력 신호를 결합하여 상기 제2 빔 방사 패턴(#2)의 GNSS 신호를 생성하는 제5 신호 결합부(128e); 및 상기 제2 신호 분배부(124b)의 출력신호와 상기 제6 위상 지연부(125f)의 출력 신호를 결합하여 상기 제3 빔 방사 패턴(#3)의 GNSS 신호를 생성하는 제6 신호 결합부(128f)를 포함할 수 있다. 상기 제7 빔 방사 패턴(#7)의 GNSS 신호는 상기 제3 신호 분배부(124c)의 출력 신호일 수 있다.
제1 내지 제3 신호 분배부들(124a~124c) 각각은 1 개의 입력단과 5 개의 출력단을 가질 수 있다. 상기 제1 신호 분배부(124a)의 입력단은 상기 제1 안테나(110a)의 출력에 연결된다. 상기 제2 신호 분배부(124b)의 입력단은 상기 제2 안테나(110b)의 출력에 연결된다. 상기 제3 신호 분배부(124c)의 입력단은 상기 제3 안테나(110c)의 출력에 연결된다. 상기 제1 신호 분배부(124a)의 제1 출력단은 50오옴의 저항을 통하여 접지된다. 제2 신호 분배부의 제1 출력단은 50오옴의 저항을 통하여 접지된다.
제1 위상 지연부(125a) 및 제2 위상 지연부(125b)는 상기 제1 신호 분배부(124a)의 출력 단자에 각각 연결된다. 제1 위상 지연부(125a) 및 제2 위상 지연부(125b)는 각각 90도 위상 지연을 제공할 수 있다.
제3 위상 지연부(125c) 및 제4 위상 지연부(125d)는 상기 제2 신호 분배부(124b)의 출력 단자에 각각 연결된 연결된다. 제3 위상 지연부(125c) 및 제4 위상 지연부(125d)는 각각 90도 위상 지연을 제공할 수 있다.
제5 위상 지연부(125e) 및 제6 위상 지연부(125f)는 상기 제3 신호 분배부(124c)의 출력 단자에 각각 연결된다. 제5 위상 지연부(125e) 및 제6 위상 지연부(125f)는 각각 90도 위상 지연을 제공할 수 있다.
제1 신호 결합부(128a)는 상기 제1 위상 지연부(125a)의 출력 신호와 제2 신호 분배부(124b)의 출력 신호를 결합하여 상기 제4 빔 방사 패턴(#4)의 GNSS 신호를 생성할 수 있다.
제2 신호 결합부(128b)는 상기 제2 위상 지연부(125b)의 출력 신호와 상기 제3 신호 분배부(124c)의 출력 신호를 결합하여 상기 제5 빔 방사 패턴(#5)의 GNSS 신호를 생성할 수 있다.
제3 신호 결합부(128c)는 상기 제1 신호 분배부(124a)의 출력 신호와 상기 제3 위상 지연부(125c)의 출력 신호를 결합하여 상기 제1 빔 방사 패턴(#1)의 GNSS 신호를 생성할 수 있다.
제4 신호 결합부(128d)는 상기 제4 위상 지연부(125d)의 출력 신호와 상기 제3 신호 분배부(124c)의 출력 신호를 결합하여 상기 제6 빔 방사 패턴(#6)의 GNSS 신호를 생성할 수 있다.
제5 신호 결합부(128e)는 상기 제1 신호 분배부(124a)의 출력 신호와 상기 제5 위상 지연부(125e)의 출력 신호를 결합하여 상기 제2 빔 방사 패턴(#2)의 GNSS 신호를 생성할 수 있다.
제6 신호 결합부(128f)는 상기 제2 신호 분배부(124b)의 출력신호와 상기 제6 위상 지연부(128f)의 출력 신호를 결합하여 상기 제3 빔 방사 패턴(#3)의 GNSS 신호를 생성할 수 있다.
상기 제7 빔 방사 패턴(#7)는 제3 신호 분배부(124c)의 출력 신호일 수 있다.
상기 회로부(100)는, 상기 제1 내지 제7 방사 패턴(#1~#7)의 GNSS 신호들을 제공받아 그 중에 하나를 출력하는 제1 스위치(134); 상기 제1 내지 제7 방사 패턴(#1~#7)의 GNSS 신호들을 제공받아 방사 패턴 선택 신호에 따라 특정한 GNSS 신호를 선택하여 출력하는 제2 스위치(136); 및 상기 제1 내지 제7 방사 패턴(#1~#7)의 GNSS 신호들 각각을 제공받아 분기하여 상기 제1 스위치(134) 및 상기 제2 스위치(136)에 제공하는 제1 내지 제7 분리기들(132)을 포함할 수 있다.
제1 분리기(132a)는 제4 빔 방사 패턴(#4)의 GNSS 신호를 제공받아 그 신호를 분기하여 상기 제1 스위치(134) 및 제2 스위치(136)에 각각 제공할 수 있다.
제2 분리기(132b)는 제5 빔 방사 패턴(#5)의 GNSS 신호를 제공받아 그 신호를 분기하여 상기 제1 스위치(134) 및 제2 스위치(136)에 각각 제공할 수 있다.
제3 분리기(132c)는 제1 빔 방사 패턴(#1)의 GNSS 신호를 제공받아 그 신호를 분기하여 상기 제1 스위치(134) 및 제2 스위치(136)에 각각 제공할 수 있다.
제4 분리기(132d)는 제6 빔 방사 패턴(#6)의 GNSS 신호를 제공받아 그 신호를 분기하여 상기 제1 스위치(134) 및 제2 스위치(136)에 각각 제공할 수 있다.
제5 분리기(132e)는 제2 빔 방사 패턴(#2)의 GNSS 신호를 제공받아 그 신호를 분기하여 상기 제1 스위치(134) 및 제2 스위치(136)에 각각 제공할 수 있다.
제6 분리기(132f)는 제3 빔 방사 패턴(#3)의 GNSS 신호를 제공받아 그 신호를 분기하여 상기 제1 스위치(134) 및 제2 스위치(136)에 각각 제공할 수 있다.
제7 분리기(132g)는 제3 신호 분배부(124c)의 출력 신호를 제공받아 그 신호를 분기하여 상기 제1 스위치(134) 및 제2 스위치(135)에 각각 제공할 수 있다.
제1 스위치(134)는 제1 내지 제7 분리기(132)로부터 제공되는 7 개의 입력 채널들 중에서 하나를 선택하여 출력하는 다중화기 또는 선택기일 수 있다. 제1 스위치(134)는 채널 변환 신호를 제공받아 상기 제1 내지 제7 방사 패턴(#1~#7)의 GNSS 신호들 중에 하나를 출력할 수 있다.
제2 스위치(136)는 제1 내지 제7 분리기(132)로부터 제공되는 7 개의 입력 채널들 중에서 하나를 선택하여 출력하는 다중화기 또는 선택기일 수 있다. 제2 스위치(136)는 방사 패턴 선택 신호를 제공받아 선택된 채널의 신호를 출력할 수 있다.
제1 위성 항법 신호 처리부(160)는, 상기 제1 내지 제7 방사 패턴(#1~#7)의 GNSS 신호들을 제공받아 재밍 신호(jamming signal)가 발생하는 방향을 판단하고, 상기 재밍 신호가 감쇄된 방사 패턴에 대응하는 상기 제1 내지 제7 방사 패턴(#1~#7)의 GNSS 신호들 중에서 하나를 선택하는 방사 패턴 선택 신호(SLC)를 출력할 수 있다. 제1 위성 항법 신호처리부(160)는 우선 제7 방사 패턴의 GNSS 신호를 처리하여 재밍여부를 판단하고, 제7 방사 패턴의 GNSS 신호에 재밍 신호가 있는 경우에는 최적의 방사 패턴을 찾기 위하여 상기 제1 내지 제6 방사 패턴(#1~#6)의 GNSS 신호들을 순차적으로 처리할 수 있다.
제1 위성항법 신호 처리부(160)는 증폭기(161), 밴드패스 필터(163), RF 회로부(164), 및 제1 위성 항법 신호 디지털 신호 처리부(166)를 포함할 수 있다. 상기 증폭부(161)는 상기 제1 스위치(134)의 상기 제1 내지 제7 방사 패턴(#1~#7)의 GNSS 신호들 중에 선택된 하나의 GNSS 신호를 증폭한다. 필터(163)는 상기 증폭부(161)의 출력 신호에서 특정 대역을 통과시킨다. RF 처리부(164)는 상기 필터(163)에서 출력되는 GNSS 신호에 적절한 주파수 신호를 믹싱하여 중간 주파수 대역으로 GNSS 신호를 다운 컨버팅하고, 다운 커버팅된 신호를 디지털 신호로 변환하여 디지털 GNSS 신호를 생성한다.
제1 위성 항법 신호 디지털 신호 처리부(166)는 상기 디지털 GNSS 신호를 처리하여 재밍 여부를 판단한다. 제1 위성 항법 신호 디지털 신호 처리부(166)는 우선 제7 빔 방사 패턴의 GNSS 신호를 이용하여 재밍 신호에 의한 신호 품질을 판단할 수 있다. 제7 빔 방사 패턴의 GNSS 신호가 재밍 신호를 포함하지 않는 경우에도, 상기 제1 위성 항법 신호 디지털 신호 처리부(166)는 제1 내지 제7 빔 방사 패턴의 GNSS 신호들의 신호 품질을 판단하고 메모리에 저장할 수 있다. 재밍 신호가 있는 경우, 제1 위성 항법 신호 디지털 신호 처리부(166)는 재밍 신호를 최대로 감쇠시킨 방사 패턴의 GNSS 신호를 검출한다.
제2 위성항법 신호 처리부(150)는 상기 방사 패턴 선택 신호(SLC)에 따라 선택된 소정의 방사 패턴의 GNSS 신호를 처리하여 위치 정보를 추출할 수 있다.
상기 제2 위성항법 신호 처리부(150)는 증폭부(151), 필터(153a~153c), RF 처리부(154a~154c), 및 위성 항법 디지털 신호 처리부(156)를 포함할 수 있다. 상기 증폭부(151)는 상기 제1 내지 제7 방사 패턴(#1~#6)의 GNSS 신호들 중에서 재밍 신호가 최소화된 GNSS 신호를 증폭한다.
필터(153)는 상기 증폭부(151)의 출력 신호에서 특정 대역을 통과시킨다. 필터(153)는 밴드패스 필터일 수 있다. 필터(153)는 GPS 시스템, GLONASS 시스템, 또는 BEIDOU 시스템 에 대응하는 주파수 특성을 가진 필터일 수 있다.
RF 처리부(154)는 상기 필터(153)에서 출력되는 GNSS 신호에 적절한 주파수 신호를 믹싱하여 중간 주파수 대역으로 GNSS 신호를 다운 컨버팅하고, 다운 커버팅된 신호를 디지털 신호를 변환하여 디지털 GNSS 신호를 생성한다.RF 처리부(154)는 필터의 출력 신호를 제공받아 GNSS 시스템에 대응하는 주파수 신호를 이용하여 다운 커버팅을 수행할 수 있다.
제2 위성 항법 디지털 신호 처리부(156)는 상기 디지털 GNSS 신호를 처리하여 위성 항법 정보를 추출한다. 위성 항법 정보는 위치 정보와 시간 정보를 포함할 수 있다. 상기 제2 위성 항법 디지털 신호 처리부(156)는 상기 제1 위성 항법 디지털 신호 처리부(166)와 상호 통신할 수 있다.
제1 위성 항법 디지털 신호 처리부(166)는 재밍원의 방위를 판단하고 감지하기 위한 동작을 수행한다. 제1 위성 항법 디지털 신호 처리부(166)는 제1 내지 제7 방사 패턴(#1~#6)의 GNSS 신호들을 반복적으로 감지하여 재밍신호의 유무와 재밍시에 최적의 방위를 결정한다.
상기 제2 위성 항법 디지털 신호 처리부(156)는 최적의 방위에 해당하는 신호를 선택하여 항재밍된 신호로 동작한다. 상기 제2 위성 항법 디지털 신호 처리부(156)가 최적의 신호로 동작하는 중에도 제1 위성 항법 디지털 신호 처리부(166)는 상시 최적상태를 추종하도록 감지 동작을 한다. 최적 방사 패턴의 변경이 상기 제2 위성 항법 디지털 신호 처리부(156)에서 감지될 경우, 제1 위성 항법 디지털 신호 처리부(166)는 최적의 방사 패턴을 결정하도록 동작한다. 제7 방사 패턴의 GNSS 신호로 재밍이 없는 정상적인 신호인 경우에도, 상기 제1 위성 항법 디지털 신호 처리부(166)는 재밍신호의 출현을 상시 감시한다.
제어부(170)는 외부 장치와 통신하고 상기 제2 위성 항법 디지털 신호 처리부(156)로부터 위성 항법 정보 및 부가 정보를 제공받을 수 있다. 부가 정보는 위치의 오차 정보 또는 신호대잡음비를 포함할 수 있다. 제어부는 상기 제1 위성 항법 디지털 신호 처리부(166)로부터 방사 패턴 선택 신호를 제공받을 수 있다.
상기 제2 위성 항법 디지털 신호 처리부(156)는 상기 제어부(170)와 상호 통신할 수 있다. 상기 제어부(170)는 위성 항법 정보 및 부가 정보를 이용하고 추가 연산을 수행하여 빔 방사 패턴의 변경 여부를 판단할 수 있다. 상기 제어부(170)가 빔 방사 패턴의 변경 여부를 판단한 경우 상기 제1 위성 항법 디지털 신호 처리부(166)에 채널을 변경하도록 제어신호를 제공할 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 위성 항법 디지털 신호 처리부(166)는 탐색된 최적의 빔 방사 패턴에 대응되는 방사 패턴 선택 신호를 상기 제2 스위치(136)에 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 항재밍 위성항법 장치의 신호 처리 방법은, 정삼각형의 꼭지점에 각각 배치된 제1 내지 제3 안테나들(110a~110c)의 안테나 출력신호들 중에서 서로 다른 2 개의 안테나들의 안테나 출력신호들을 선택하고 그 중에 하나에 위상 지연을 제공하여 60도 간격으로 널(Null)을 가지는 제1 내지 제6 빔 방사 패턴(#1~#6)의 GNSS 신호들을 생성하는 단계; 상기 제1 내지 제3 안테나들(110a~110c)의 안테나 출력신호들 중에서 적어도 하나의 안테나 출력신호를 이용하여 널(Null)을 가지지 않는 제7 빔 방사 패턴(#7)의 GNSS 신호를 생성하는 단계; 상기 제1 내지 제7 빔 방사 패턴(#1~#7)의 GNSS 신호들을 처리하여 재밍 신호가 관측되지 않는 방사 패턴의 GNSS 신호를 선택하는 단계; 및 재밍 신호가 관측되지 않는 방사 패턴의 GNSS 신호를 이용하여 위성 항법 정보를 추출하는 단계를 포함한다.
제1 내지 제6 빔 방사 패턴(#1~#6)의 GNSS 신호들은 방위각 평면에서 시계 방향 또는 반시계 방향으로 순차적으로 널 패턴을 가질 수 있다.
상기 제1 내지 제7 빔 방사 패턴(#1~#7)의 GNSS 신호들을 처리하여 재밍 신호가 관측되지 않는 방사 패턴의 GNSS 신호를 선택하는 단계는, 상기 제7 빔 방사 패턴(#7)의 GNSS 신호를 이용하여 재밍 신호의 발생 여부를 판단하는 단계; 및 상기 제7 빔 방사 패턴의 GNSS 신호가 재밍 신호가 포함된 경우, 제1 내지 제6 빔 방사 패턴(#1~#6)의 GNSS 신호 중에서 재밍 신호가 억압된 방사패턴을 선택하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위와 기술적 사상에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로 본 발명의 범위는 상술한 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10: 항재밍 위성항법장치
21: 지지판
22: 반사판
23: 초크-링
110a~110c: 제1 내지 제3 안테나들

Claims (18)

  1. 도전성 재질로 형성된 지지판;
    도전성 재질이고 상기 지지판 상에 배치되는 반사판;
    위성항법신호를 수신하고 수신 주파수의 1/4 파장의 간격을 가지고 상기 반사판의 꼭지점들 주위에 각각 배치된 제1 내지 제3 안테나들;
    도전성 재질이고 상기 지지판의 외곽에 배치되고 상기 반사판의 측면과 일정한 간격을 가지고 배치되는 적어도 하나의 초크-링(choke-ring); 및
    상기 반사판을 관통하여 배치되고 상기 제1 내지 제3 안테나들에 연결되는 급전 라인들;을 포함하고,
    상기 제1 내지 제3 안테나들의 신호를 처리하는 회로부를 더 포함하고,
    상기 회로부는, 상기 제1 내지 제3 안테나들을 통하여 수신된 안테나 출력 신호들 중에서 서로 다른 2 개의 안테나들의 안테나 출력 신호들 선택하고, 선택된 한 쌍의 안테나 출력 신호들 사이에 위상 지연을 제공하여 60도 간격으로 널(Null)을 가지는 제1 내지 제6 빔 방사 패턴의 GNSS 신호들을 형성하고,
    상기 회로부는 제1 내지 제7 빔 방사 패턴 신호를 생성하는 빔널링 블록(beam nulling block)을 포함하고,
    상기 제1 내지 제6 빔 방사 패턴 신호는 상기 제1 내지 제3 안테나들을 통하여 수신된 안테나 출력 신호들 중에서 서로 다른 2 개의 안테나들의 안테나 출력 신호들 선택하고, 선택된 한 쌍의 안테나 출력 신호들 사이에 90도 위상 지연을 제공하여 상기 제1 내지 제3 안테나들의 배치 평면에서 방위각 방향을 따라 60도 간격으로 널(Null) 방사 패턴을 각각 가지고,
    상기 제7 빔 방사 패턴 신호는 상기 제1 내지 제3 안테나들의 안테나 출력신호들 중에서 적어도 하나의 안테나 출력신호를 이용하여 널(Null)을 가지지 않는 방사 패턴을 가지고,
    상기 회로부는:
    상기 제1 내지 제7 방사 패턴의 GNSS 신호들을 순차적으로 제공받아 재밍 신호(jamming signal)가 발생하는 방향을 판단하고, 상기 재밍 신호가 감쇄된 방사 패턴에 대응하는 상기 제1 내지 제7 방사 패턴의 GNSS 신호들 중에서 하나를 선택하는 방사 패턴 선택 신호를 출력하는 제1 위성항법 신호 처리부; 및
    상기 방사 패턴 선택 신호에 따라 선택된 소정의 방사 패턴의 GNSS 신호를 처리하여 위치 정보를 추출하는 제2 위성항법 신호 처리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 항재밍 위성항법장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 지지판의 외곽에 결합하는 레이돔(radome)을 더 포함하는 항재밍 위성항법장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 초크-링의 상부면은 상기 반사판의 상부면보다 높은 것을 특징으로 하는 항재밍 위성항법장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 반사판은 원기둥 형상이고,
    상기 지지판은 원판 형상인 것을 특징으로 하는 항재밍 위성항법장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 안테나들는 쿼드리필라 헬릭스 안테나(quadrifilar helix antenna)인 것을 특징으로 하는 항재밍 위성항법장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 반사판의 측면과 상기 초크-링 사이의 간격은 15 밀리미터 내지 25 밀리미터인 것을 특징으로 하는 항재밍 위성항법장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 반사판의 상부면과 상기 지지판의 상부면 사이의 거리는 15 밀리미터 내지 20 밀리미터인 것을 특징으로 하는 항재밍 위성항법장치.
  8. 삭제
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 회로부를 덮고 상기 지지판에 결합하는 회로 커버부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 항재밍 위성항법장치.
  10. 삭제
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 빔널링 블록(beam nulling block)은:
    상기 제1 내지 제3 안테나들의 출력에 각각 연결되어 복수의 신호로 분기하는 제1 내지 제3 신호 분배부들;
    상기 제1 신호 분배부의 출력 단자에 연결된 제1 위상 지연부;
    상기 제1 신호 분배부의 출력 단자에 연결된 제2 위상 지연부;
    상기 제2 신호 분배부의 출력 단자에 연결된 제3 위상 지연부;
    상기 제2 신호 분배부의 출력 단자에 연결된 제4 위상 지연부;
    상기 제3 신호 분배부의 출력 단자에 연결된 제5 위상 지연부;
    상기 제3 신호 분배부의 출력 단자에 연결된 제6 위상 지연부;
    상기 제1 위상 지연부의 출력 신호와 제2 신호 분배부의 출력 신호를 결합하여 상기 제4 빔 방사 패턴의 GNSS 신호를 생성하는 제1 신호 결합부;
    상기 제2 위상 지연부의 출력 신호와 상기 제3 신호 분배부의 출력 신호를 결합하여 상기 제5 빔 방사 패턴의 GNSS 신호를 생성하는 제2 신호 결합부;
    상기 제1 신호 분배부의 출력 신호와 상기 제3 위상 지연부의 출력 신호를 결합하여 상기 제1 빔 방사 패턴의 GNSS 신호를 생성하는 제3 신호 결합부;
    상기 제4 위상 지연부의 출력 신호와 상기 제3 신호 분배부의 출력 신호를 결합하여 상기 제6 빔 방사 패턴의 GNSS 신호를 생성하는 제4 신호 결합부;
    상기 제1 신호 분배부의 출력 신호와 상기 제5 위상 지연부의 출력 신호를 결합하여 상기 제2 빔 방사 패턴의 GNSS 신호를 생성하는 제5 신호 결합부; 및
    상기 제2 신호 분배부의 출력신호와 상기 제6 위상 지연부의 출력 신호를 결합하여 상기 제3 빔 방사 패턴의 GNSS 신호를 생성하는 제6 신호 결합부를 포함하고,
    상기 제7 빔 방사 패턴의 GNSS 신호는 상기 제3 신호 분배부의 출력 신호인 것을 특징으로 하는 항재밍 위성항법장치.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 회로부는:
    상기 제1 내지 제7 방사 패턴의 GNSS 신호들을 제공받아 그 중에 하나를 출력하는 제1 스위치;
    상기 제1 내지 제7 방사 패턴의 GNSS 신호들을 제공받아 방사 패턴 선택 신호에 따라 특정한 GNSS 신호를 선택하여 출력하는 제2 스위치; 및
    상기 제1 내지 제7 방사 패턴의 GNSS 신호들 각각을 제공받아 분기하여 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치에 제공하는 제1 내지 제6 분리기들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 항재밍 위성 항법 장치.
  13. 삭제
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 위성항법 신호 처리부는:
    상기 제1 내지 제7 방사 패턴의 GNSS 신호들 중에 순차적으로 선택된 GNSS 신호를 증폭하는 증폭부;
    상기 증폭부의 출력 신호에서 특정 대역을 통과시키는 필터;
    상기 필터에서 출력되는 GNSS 신호에 소정의 주파수 신호를 믹싱하여 중간 주파수 대역으로 GNSS 신호를 다운 컨버팅하고, 다운 커버팅된 신호를 디지털 신호를 변환하여 디지털 GNSS 신호를 생성하는 RF 처리부; 및
    상기 디지털 GNSS 신호를 처리하여 재밍 여부를 판단하는 제1 위성 항법 디지털 신호 처리부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 항재밍 위성항법장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 제2 위성항법 신호 처리부는:
    상기 제1 내지 제7 방사 패턴의 GNSS 신호들 중에서 재밍 신호가 최소화된 GNSS 신호를 증폭하는 증폭부;
    상기 증폭부의 출력 신호에서 특정 대역을 통과시키는 필터;
    상기 필터에서 출력되는 GNSS 신호에 소정의 주파수 신호를 믹싱하여 중간 주파수 대역으로 GNSS 신호를 다운 컨버팅하고, 다운 커버팅된 신호를 디지털 신호를 변환하여 디지털 GNSS 신호를 생성하는 RF 처리부; 및
    상기 디지털 GNSS 신호를 처리하여 위성 항법 정보를 추출하는 제2 위성 항법 디지털 신호 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 항재밍 위성항법장치.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
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