KR102141307B1 - 초고속 선박용 해상 위성통신 안테나 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예는 초고속함정의 급회전시에도 추적할 수 있는 초고속 선박용 해상 위성통신 안테나 시스템을 개시한다. 개시된 안테나 시스템은 스캔모터에 의해 고속으로 회전하는 부반사판과, 피드혼과, 주반사판으로 이루어진 안테나 조립체와, 상기 피드혼으로부터 목표 위성의 위성신호를 저잡음 증폭하여 수신하기 위한 하향 회로부와, 송신신호를 고주파 증폭 후 상기 피드혼을 통해 목표 위성으로 송신하기 위한 상향 회로부와, 안테나 데크와 운영실 사이에 제어신호를 전달하기 위한 복수의 컨트롤 모뎀과, 스캔센서로부터 감지신호를 입력받고, 상기 컨트롤 모뎀을 통해 전달된 제어신호에 따라 요 모터, 피치 모터, 롤 모터, 폴 모터, 틸트 모터, 및 스캔 모터를 제어하여 상기 안테나 조립체가 목표 위성을 추적하게 하는 페데스탈 컨트롤 유니트와, 상기 하향 회로부를 통해 수신된 위성신호로 목표 위성을 추적하기 위한 제어신호를 상기 컨트롤 모뎀을 통해 페데스탈 컨트롤 유니트로 전송하고, 추적에 실패하면 선박의 자체 위치신호와 목표 위성의 위치신호를 기반으로 계속하여 추적할 수 있도록 제어하는 안테나 제어 유니트를 포함하여 부반사판을 고속으로 경사 또는 편심 회전하여 위성 자동 추적함에 있어서 초고속 함정(선박)의 급회전시에도 추적이 가능하게 한 것이다.

Description

초고속 선박용 해상 위성통신 안테나 시스템{Marine satellite communication antenna system for high-speed ship}
본 발명은 해상용 위성통신 안테나 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 부반사판을 고속으로 회전시켜 고속 함정의 급회전시에도 추적할 수 있고 추적신호가 일시 상실된 경우에도 위치신호 등을 이용하여 계속하여 추적할 수 있도록 하는 초고속 선박용 해상 위성통신 안테나 시스템에 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 부반사경 및 1차 방사기로 구성된 카세그레인 안테나가 주로 사용되기도 하는데, 위성통신용 안테나의 반사판은 소형은 접시형이나 ADE형 또는 Slot형 등 다양한 형태로 조립하였다.
한편, 종래의 해상용 위성 통신 안테나 시스템은 X밴드 안테나와 Ku밴드 안테나가 각각 설치되어 설치 공간을 많이 차지하고, 설치 비용도 많이 드는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 출원인은 해상용 듀얼밴드 위성통신 안테나 시스템을 특허출원하여 등록번호 제10-1218890호로 등록받은 바 있다. 본 출원인의 선 등록특허는 X밴드와 Ku밴드를 단일 안테나로 통신할 수 있도록 하는 선박 함정용 듀얼 밴드 위성통신 안테나 시스템이다.
그런데 종래의 해상용 위성통신 안테나는 주로 주반사판을 상하,좌우로 편이하여 저속으로 추적하는 방식이므로, 날로 고속화되는 최신의 초고속 함정이나 선박에서는 위성 추적이 어려워 통신이 자주 중단되는 문제점이 있다.
KR 10-1218890 B1
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 부반사판을 고속으로 회전시켜 초고속함정의 급회전시에도 추적할 수 있고 추적신호가 일시 상실된 경우에도 위치신호 등을 이용하여 계속하여 추적할 수 있도록 하는 초고속 선박용 해상 위성통신 안테나 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예는 초고속함정의 급회전시에도 추적할 수 있는 초고속 선박용 해상 위성통신 안테나 시스템을 개시한다.
개시된 안테나 시스템은 스캔모터에 의해 고속으로 회전하는 부반사판과, 피드혼과, 주반사판으로 이루어진 안테나 조립체와, 상기 피드혼으로부터 목표 위성의 위성신호를 저잡음 증폭하여 수신하기 위한 하향 회로부와, 송신신호를 고주파 증폭 후 상기 피드혼을 통해 목표 위성으로 송신하기 위한 상향 회로부와, 안테나 데크와 운영실 사이에 제어신호를 전달하기 위한 복수의 컨트롤 모뎀과, 스캔센서로부터 감지신호를 입력받고, 상기 컨트롤 모뎀을 통해 전달된 제어신호에 따라 요 모터, 피치 모터, 롤 모터, 폴 모터, 틸트 모터, 및 스캔 모터를 제어하여 상기 안테나 조립체가 목표 위성을 추적하게 하는 페데스탈 컨트롤 유니트(PCU)와, 상기 하향 회로부를 통해 수신된 위성신호로 목표 위성을 추적하기 위한 제어신호를 상기 컨트롤 모뎀을 통해 상기 페데스탈 컨트롤 유니트(PCU)로 전송하고, 추적에 실패하면 선박의 자체 위치신호와 목표 위성의 위치신호를 기반으로 계속하여 추적할 수 있도록 제어하는 안테나 제어 유니트(ACU)를 포함하여 부반사판을 고속으로 경사 또는 편심 회전하여 위성 자동추척함에 고속함정의 급회전시에도 추적 가능하게 한 것이다.
상기 안테나 시스템은, 제어신호에 따라 상기 상향 회로부의 송신신호를 연결 혹은 차단하기 위한 송신 절체수단과, 상기 하향 회로부의 수신신호를 입력받아 목표 위성의 비콘신호 또는 OCC, DVB 신호에만 동조되어 목표 위성의 비콘신호가 수신되면 송신을 온시키고, 목표 위성의 비콘신호가 아니면 송신을 오프시키도록 상기 송신 절체수단을 제어하는 비콘 수신기를 더 포함하여 혼신과 간섭을 제거한 것이다.
상기 안테나 조립체는 반사판 회전 상부의 기계장치(전원, HPA, BUC, PCU, 구동앰프)를 전부 페데스탈 하부에 부착하여 경량화함으로써 회전 가속도를 증가시켜 추적속도를 증가시킬 수 있고, 피니온 기어를 안테나 회전기어 치차에 직접 물려서 정밀도, 유격, 안전도, 및 내구성을 향상시킨 것이다.
또한 상기 안테나 시스템은 비콘신호 추적 실패시, 위성좌표(경도X', 위도Y', 고도Z')와 GPS선박위치(x,y,z)를 연계 연산해서 위성방향을 추적할 수 있고, 비콘신호에 의한 추적에 실패함과 아울러 GPS에 의한 추적에도 실패할 경우, 자이로 신호에 의한 추적도 가능하게 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 초고속함정의 급회전시에도 추적할 수 있고, 추적신호가 일시 상실된 경우에도 위치신호 등을 이용하여 계속하여 추적할 수 있는 효과가 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따르면 비콘신호 추적 실패시, 위성좌표(경도X', 위도Y', 고도Z')와 GPS선박위치(x,y,z)를 연산해서 위성방향을 추적할 수 있고, 비콘신호에 의한 추적에 실패함과 아울러 GPS신호에 의한 추적에도 실패한 경우, 자이로 신호에 의한 추적도 가능하다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, 목표 위성의 비콘신호에만 동조되어 목표 위성의 비콘신호가 수신되면 송신을 온시키고, 목표 위성의 비콘신호가 아니면 송신을 오프시키도록 하여 해상 위성 통신시 혼신과 간섭을 제거할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 초고속 선박용 해상 위성통신 안테나 시스템의 전체 구성을 도시한 개략도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 대형 반사판 복사 혼의 예를 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 소형 반사판 복사 혼의 예를 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유전체 혼을 사용한 예를 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 실시예에 사용될 수 있는 다양한 부 반사판의 예,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 초고속 선박용 해상 위성통신 안테나 시스템의 구성 블럭도,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 부반사판의 스캔 동작을 설명하기 위한 코니컬 스캔 패턴의 측면도,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 부반사판의 스캔 동작을 설명하기 위한 코니컬 스캔 패턴의 정면도이다.
본 발명과 본 발명의 실시에 의해 달성되는 기술적 과제는 다음에서 설명하는 본 발명의 바람직한 실시예들에 의하여 보다 명확해질 것이다. 다음의 실시예들은 단지 본 발명을 설명하기 위하여 예시된 것에 불과하며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 초고속 선박용 해상 위성통신 안테나 시스템의 전체 구성을 도시한 개략도이다.
본 발명의 실시예에 따른 초고속 선박용 해상 위성통신 안테나 시스템(100)은 도 1에 도시된 바와 같이, 파라볼라형 주반사판 조립체(10)와, 주반사판 조립체(10)를 지지함과 아울러 각종 부품들이 장착된 페데스탈 조립체(20)와, 주반사판의 중앙에서 전방을 향해 돌출된 피드혼 조립체(30)와, 피드혼 조립체(30)의 전방에 실치된 부반사판 조립체(40)로 구성된다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 안테나 시스템(100)은 도시 생략된 레이돔 조립체(22)에 의해 둘러싸여 있어 안테나 조립체가 외부의 강한 바람이나 폭우 등으로부터 보호될 수 있도록 되어 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 대형 반사판 복사 혼의 예를 도시한 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 대형 반사판 복사혼(50)은 도 2에 도시된 바와 같이, 주반사판(51)과, 주 반사판(51)의 후면에 장착된 Pol 구동장치(52-1), HPA 급전선(52-2), LNB(52-3)와, 피드혼(53), 주반사판(51)의 전면에 돌출되어 단부에 피드혼(53)이 부착된 도파관(54-1), 혼 지지 파이프(54-2), 혼 지지 파이프(54-2)를 감싸고 있는 산란제거 원통 토시(54-3), 부반사판(55), 부반사판(55)을 피드혼(53)에 연결하는 절연체(56-1), 부반사판(55)을 고속으로 회전시키기 위한 스캔모터(56-2), 각도센서(56-3)로 구성된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 소형 반사판 복사 혼의 예를 도시한 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 소형 반사판 복사 혼(60)은 도 3에 도시된 바와 같이, 주반사판(61)과, 주반사판(61)의 후면에 장착된 Pol 구동장치(62-1), HPA 급전선(62-2), LNB(62-3)와, 유전체 피드혼(63), 주반사판(61)의 전면에 돌출되어 단부에 유전체 피드혼(63)이 부착된 도파관(64-1), 도파관(64-1)을 감싸고 있는 산란제거 원통 토시(64-2), 부반사판(65), 부반사판(65)을 유전체 피드혼(63)에 연결하는 절연체(66-1), 부반사판(65)을 고속으로 회전시키기 위한 스캔모터(66-2), 각도센서(66-3)로 구성된다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유전체 혼을 사용한 예를 도시한 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 대형 유전체 혼(70)은 도 4에 도시된 바와 같이, 주반사판(71)과, 주반사판(71)의 전면에 돌출된 도파관(72), 유전체 피드혼(73), 절연체(74), 편심회전하는 오목 원형의 금속 부반사판(75), 부반사판(75)을 고속으로 회전시키기 위한 스캔모터(76), 각도센서(77)로 구성된다.
도 5는 본 발명의 실시예에 사용될 수 있는 다양한 부 반사판의 예로서, (a)는 코루게이트 혼, (b)는 유전체 혼, (c)는 평판형(Ring Focus)이다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 주반사판(51,61,71)에서 부반사판(55,65,75)으로 복사된 전파는 다시 피드혼(53,63,73)으로 복사함에 주축(도 7의 158)에 경사지게 또는 편심되게 하여 도 7의 측면도와 같이 주축(158)보다 θ°편심 부분이 이득을 높게 한 것이다. 주축(158)은 이득이 약간 적게 하여 정면에서 볼 때 중심축 내의 상하좌우 θ°방향에서 최대가 되게 하고, 중심축은 약간 적은 -0.5dB~0.2dB 되게 해서 추적시 상하좌우가 동일 레벨이 되게 추적하는 방식이다.
즉, 도 7의 측면도를 참조하면, Po는 중심축이고, 상하좌우 -θ도, +θ도 경우 레벨이 동일할 경우까지 추적하는 방식이다. 도 8의 정면도는 P0방향에서 P1, P2, P3, P4 각각 레벨이 같을 때까지 추적한다
본 발명의 실시예에서 부반사판(55,65,75)의 형태는 DPS판 방식의 원판형을 사용했으나 평면원판, 오목형 원판, 유전체형 원판, Ring Focus 등 다양하게 사용할 수 있다.
그리고 대형 반사판(50)은 주로 DPS 방식을 사용하지만, 소형 반사판(60)은 Ring Focus 또는 오목형 금속 부반사판에 유전체 도포 후 유전체 혼을 직접 부반사판 유전체 원형 곡면에 근접 회전하게 하여 복사효율을 높일 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 초고속 선박용 해상 위성통신 안테나 시스템의 구성 블럭도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 부반사판의 스캔 동작을 설명하기 위한 코니컬 스캔 패턴의 측면도이며, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 부반사판의 스캔 동작을 설명하기 위한 코니컬 스캔 패턴의 정면도이다.
본 발명의 실시예에 따른 초고속 선박용 해상 위성통신 안테나 시스템(100)은 도 6에 도시된 바와 같이, 안테나 데크(102; ANTENNA DECK)에 설치되는 부품들과, 원거리 운영실(104; EQUIPMENT ROOM)에 설치되는 부품들로 이루어진다.
도 6을 참조하면, 안테나 데크(102)에는 부반사판(112), 피드혼(114), 주반사판(116)과 같은 안테나 조립체(110)와, 안테나 조립체(110)의 후단에 설치되는 절체기(106), C/X Band OMT(121a), Ku-Band OMT(121b), C/X RX BPF(122a), C/X Tx BPF(130a), Ku Rx BPF(122b), Ku Tx BPF(130b), LNB(124a,124b), 분배기(125a,125b), 수신 컨트롤 모뎀(126a,126b), 송신 컨트롤 모뎀(127a,127b), 송신 스위치(128a,128b), BUC or HPA(129a,129b), 전원공급기(132), 페데스탈 컨트롤 유니트(Pedestal Control Unit; 133), 로터리 조인트(134)가 설치되어 있다.
또한 원거리 운영실(104)에는 데이터 모뎀(140a,140b), 아날로그 통신모뎀(160a,160b), 송신 컨트롤 모뎀(141a,141b), 수신 컨트롤 모뎀(142a,142b), 전력분배기(143a,143b), 절체기(144a,144b), 전원공급기(145), RF 스위치(146), 비콘 트래킹 수신기(147), 안테나 컨트롤 유니트(ACU; 149), GPS(150)가 설치되어 로터리 조인트(134)를 통해 안테나 데크부(102)측과 연결된다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 위성통신 시스템(도 1의 100)은 위성으로부터 신호를 수신하는 하향 신호 계통(Down Link)과, 데이터 통신 모뎀(140a,140b)을 통해 입력된 신호를 위성측으로 송신하는 상향 신호 계통(UP Link)으로 구분할 수 있다.
하향 신호 계통(Down Link)을 살펴보면, 부반사판(112)에 의해 반사되어 안테나 Horn(114)으로 수신된 위성 수신신호는 절체기(106)에서 C, Ku, X, L 또는 S Band의 신호중 1개 또는 2개 이상의 수신신호를 선택하여 각각의 OMT(121a,121b)로 입력된다. OMT(Ortho-Mode Transducer)는 위성안테나 표면에서 반사되어 피드혼(114)으로 유입된 신호를 수직, 수평편파, 또는 원편파로 분리시키는 장치(Downlink), 혹은 반대로 업링크(Uplink)에서 수직, 수평편파, 또는 원편파를 합쳐서 하나의 신호로 묶어 송출하는 송수신 분리 역할을 한다. 예컨대, 절체기(106)에서 수신신호중 한개만 선택된 경우에 C/X 밴드 수신신호이면 C/X 밴드 OMT(121a)로 입력되고, Ku 밴드 수신신호이면 Ku 밴드 OMT(121b)로 입력되며, 두개의 수신신호가 선택된 경우에는 C/X 밴드 OMT(121a)와 Ku 밴드 OMT(121b)로 각각 입력된다.
C/X 밴드 OMT(121a)로 입력된 수신신호는 C/X Rx 밴드패스필터(BPF; 122a)를 통과하여 제1 LNB(124a)로 입력되고, Ku 밴드 OMT(121b)로 입력된 수신신호는 Ku Rx 밴드패스필터(BPF; 122b)를 통과하여 제2 LNB(124b)로 입력된다.
제1 저잡음증폭기(LNB; 124a)에서 증폭된 수신신호는 분배기(125a)에서 분배된 후 1개는 수신 컨트롤 모뎀(Rx Control Modem;126a)을 거쳐 로터리 조인트(134)의 슬립링(Slip Ring)을 통해 원거리 운영실(104)내로 전송된다. 제2 저잡음증폭기(LNB; 124b)에서 증폭된 수신신호는 분배기(125b)에서 분배된 후 1개는 수신 컨트롤 모뎀(Rx Control Modem;126b)를 거쳐 로타리 조인트(134)의 슬립링(Slip Ring)을 통해 원거리 운영실(104)내로 전송된다.
안테나 데크(102)로부터 로터리 조인트(134)의 슬립링을 통해 전송된 C/X 밴드 수신신호는 수신 컨트롤 모뎀(Rx Control Modem;142a)에 입력된 후 분배기(143a)에서 분배되어 이중 1개는 RF SW(146)에서 절체되고, 다른 1개는 데이터 모뎀(Data Modem; 140a)으로 입력되어 디지털방식으로 데이터(Data)를 수신할 수 있게 한다. 또한 다른 1개를 통신모뎀(160a,160b)으로 보내 아날로그로도 수신 가능하게 할 수 있다.
그리고 로터리 조인트(134)의 슬립링을 통해 전송된 Ku 밴드 수신신호는 수신 컨트롤 모뎀(Rx Control Modem; 142b)에 입력된 후 분배기(143b)에서 분배되어 이중 1개는 RF SW(146)에서 절체되고, 다른 1개는 데이터 모뎀(Data Modem; 140b)으로 입력되어 데이터(Data)를 수신한다. 또한 다른 1개를 통신모뎀(160a,160b)으로 보내 아날로그로도 수신 가능하게 할 수 있다.
RF SW(146)로 입력된 C/X 밴드 수신신호와 Ku 밴드 수신신호는 절체된 후 비콘 트래킹(Tracking) 수신기(147)로 입력되어 위성 추적하게 한다. 목표 통신위성의 비콘신호 또는 OCC(Operating Control Carrier), 또는 DVB(Digital Video Broadcating) 중 선택한 신호만 동조 수신하여 목표 통신 위성이면 운영실에 설치된 송신 신호 절체기(128b)를 제어하여 HPA(129b)로 송신이 입력되게 하고, 목표가 아닌 다른 위성의 비콘신호가 수신된 경우에는 비동조되어 수신 출력의 인출이 없어 송신 신호 절체기(128b)에 의해 HPA(129b)의 입력이 끊어져 송신이 차단되어 타 통신의 간섭을 제거할 수 있다.
또한 비콘 트랙 수신기(147)는 위 3개 신호(비콘, OCC, DVB) 포함하여 통신신호도 가능하게 하여 비콘신호, OCC, DVB 신호 없으면 송신은 차단하지만 통신신호로 추적하여 수신 가능하게 한다.
또한 위 3개 신호 중 1~2개 수신되면 수신된 RX Control Modem(142a,142b)을거쳐 분배되는 다른 1개는 비콘 트래킹(Trackig) 수신기(147)에서 수신 후 출력 1개 신호가 절체기 SW(128a,128b)에서 송출 ON 하고, 다른 1개는 안테나 콘트롤 유니트(ACU;149))에 입력되어 PCU(133)를 통해 추적하게 한다. 만일 위성 추적 신호를 놓치면 선박 GPS 신호(150)와 목표위성 GPS 위치신호 즉, 안테나 GPS(x,y,z)와 위성(x',y',z')신호를 ACU(149)에 보내 연산하게 한다. 연산 결과, x。, y。, z。 안테나 방향을 회전하게 안테나 회전방향 콘트롤 신호를 컨트롤 모뎀(Control Modem)을 통하여 페데스탈 컨트롤러(Pedestal Control Unit; 133)로 전송하고, 이에 따라 PCU(133)가 Yaw, Pitch, Roll, poll, Tilt 등의 구동 모터 앰프(Amp)를 제어하여 GPS에 의한 추적이 가능하게 한다. 한편, 선박이 방향을 잃어 수신신호가 없는 경우에는 자이로 신호와 안테나 3축 방향각 센서 신호 등을 PCU(133)로 입력하여 계속 추적할 수 있게 한다.
또한 각각의 회전축 장치에 부착한 각도센서, Conscan 모터의 회전속도와 Conscan 각도 센서의 자이로신호(내장,외부) 등도 PCU(133)로 입력하고, 자체 연산 또는 컨트롤 모뎀(Control Modem)을 통해서 ACU(149)에 전송되어 제어 연산하게 한다. 그리고 안테나를 제어하기 위한 컨트롤 신호는 컨트롤 모뎀(142a, 142b,126a,126b)을 통해서 PCU(133)에 다시 전달되어 해당 안테나 구동 앰프를 컨트롤하게 된다.
다시 도 6을 참조하면, 상향 신호 계통에서 운영실의 데이터 통신 모뎀(140a,140b)에서 송신하는 데이터 신호는 송신 절체기(144a,144b), 로터리 조인트(134)와 송신 신호 절체기(128a,128b)를 거쳐 BUC나 HPA(129a,129b)로 입력된다.
이때 비콘 트래킹 수신기(147)에 비콘신호 또는 OCC신호, 또는 DVB 신호중 선택하여 1~2 개 수신의 경우만 절체기(SW;144a,144b)(운영실 또는 안테나 레이돔 내 설치)가 동작 ON되어 운영실의 TX Control Modem(141a,141b)에 입력된 후 인코딩되어 출력을 안테나 Radom에 장착한 로터리 조인트 슬립링(Rotary joint slipring; 134)을 통해서 TX Control Modem(127a,127b)으로 입력되어 해당 송신 신호 절체기(128a,128b)를 ON하여 IF 디코딩 신호가 BUC/HPA(129a,129b)에 입력되게 하고, 비콘신호가 없는 경우에는 송신 신호 절체기(128a,128b)가 송신신호를 차단하도록 제어한다. 이때 운영실(104)에 설치된 절체기(144a,144b)와, 옥외 안테나 레이돔(102)에 설치된 절체기(128a,128b) 중 1개는 생략할 수도 있다.
또한 컨트롤 모뎀(127a,127b)은 BUC/HPA(129a,129b)의 동작 상태를 감시하여 송신계통의 장애발생과 절체기 동작상태 등을 컨트롤 모뎀(141a,141b)을 통해 운영실측과 연결하여 원거리 운영실(104)에서 안테나 데크부(102)의 동작을 감시할 수 있게 한다.
그리고 본 발명의 실시예에 따르면, 부반사판 지지 구조물에서 4개의 금속 파이프를 제거하여 차폐방지, 간섭제거 및 중량 저하 효과가 발생되어 효율을 향상시킬 수 있다. C, X-Band 또는 Ka 밴드 추가의 경우 Ku 밴드 전후에 추가 OMT를 부착하고, 위 Ku 밴드와 같은 구성한 후 RF S/W(146)에서 절체하여 추적하고, DATA 통신을 통해 통신이 가능하게 할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 부반사판의 스캔 동작을 설명하기 위한 코니컬 스캔 패턴의 측면도이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 부반사판의 스캔 동작을 설명하기 위한 코니컬 스캔 패턴의 정면도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 Conical SCAN 추적방식의 한 예를 도시화한 것이다. 타사 등 기존 사용 중인 것은 주반사판을 상하,좌우 편심방식으로 회전시키므로, 회전속도가 느려서 고속 선박에는 불가능하다. 본 발명은 경량 부반사판(112)을 고속으로 경사 또는 편심회전하여 쾌속정에서도 고속으로 추적할 수 있는 안테나이다.
편심 부반사판(112)에 부착한 스캔모터(118)에 REF 데이터 신호를 증폭해서 회전시키고, 회전축(158)에 스캔 각도센서(151)를 부착해서 감지신호를 출력한다. 부반사판(112)의 주복사 방향 P1, P2, P3, P4가 REF OSC(152) 주파수로 회전시 동일 레벨이 될 때 P0축 방향 정지되어 정상 통신이 되도록 자동 고속 추적하는 콘 스캔(con scan) 추적 방식이다.
1차 수직(PIT)에서 부반사판과 주반사판 총 복사 패턴 P2(0°), P4(180°)시의 신호가 P2-P4 GATE(154)에 입력되면 피드혼(Feed Horn; 114)에 출력신호가 0°, 180° 때만 각각 출력신호가 P2-P4 차 신호비교기 EL(PIT)(156)에서 비교하여 차가 0volt이면 EL구동 모터가 정지하고, 차신호 +volt이면 우회회전 0°될 때까지 회전하고, -volt되면 좌회전 0°될 때까지 회전한다.
2차 수평(Yaw)에서 총 복사패턴 P3(90°) P1(270°)도 같은 방법으로 신호가 P3-P1 GATE(153)로 입력되면 피드혼(feed horn;114) 출력신호가 90°, 270°때에만 각각 출력신호가 P3-P1차 신호 비교기(157)에 입력되어 출력이 -volt이면 0volt가 될 때까지 좌회전, +volt이면 0volt가 될 때까지 우회전하게 하는 신호들을 PCU(133)와 ACU(149)에 보내서 해당 모터를 제어하게 한다.
그리고 그외에 Roll, Pol, Tilt 등의 모터는 자이로 GPS(위성)와 자체 GPS, 출력전력을 최대로 되게 ACU(149)와 PCU(133)에서 자동으로 컨트롤(Control)한다.
따라서 종래에는 20노트(not) 이하의 저속도 선박용이지만, 본 발명의 안테나는 50 노트(not) 이상의 속도로 함정(선박)이 급회전하는 경우도 추적이 가능한 장점이 있다.
이상에서 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
102: 안테나 데크부 104: 운영실부
106: 절체기 108: 방습커버
110: 안테나 조립체 112: 부반사판
114: 피드혼 116: 주반사판
118: 스캔모터 151: 스캔센서
121a,121b: OMT 122a,122b: RX BPF
124a,124b: LNB 125a,125b,143a,143b: 분배기
126a,126b,127a,127b,141a,141b,142a,142b: 컨트롤 모뎀
130a,130b: TX BPF 128a,128b,144a,144b: 절체기
140a,140b: 데이터 모뎀 146: RF 절체기
147: 비콘 트래킹 수신기 149: ACU
150: GPS 160a,160b: 통신모뎀

Claims (7)

  1. 스캔모터에 의해 고속으로 회전하는 부반사판과, 피드혼과, 주반사판으로 이루어진 안테나 조립체;
    상기 피드혼으로부터 목표 위성의 위성신호를 저잡음 증폭하여 수신하기 위한 하향 회로부;
    송신신호를 고주파 증폭 후 상기 피드혼을 통해 목표 위성으로 송신하기 위한 상향 회로부;
    안테나 데크와 운영실 사이에 제어신호를 전달하기 위한 복수의 컨트롤 모뎀;
    스캔센서로부터 감지신호를 입력받고, 상기 컨트롤 모뎀을 통해 전달된 제어신호에 따라 요 모터, 피치 모터, 롤 모터, 폴 모터, 틸트 모터, 및 스캔 모터를 제어하여 상기 안테나 조립체가 목표 위성을 추적하게 하는 페데스탈 컨트롤 유니트;
    제어신호에 따라 상기 상향 회로부의 송신신호를 연결 혹은 차단하기 위한 송신 절체기;
    상기 하향 회로부의 수신신호를 입력받아 목표 위성의 비콘신호에만 동조되어 목표 위성의 비콘신호 또는 OCC, DVB 신호가 수신되면 송신을 온시키고, 목표 위성의 비콘신호가 아니면 송신을 오프시키도록 상기 송신 절체기를 제어하는 비콘 트래킹 수신기; 및
    상기 하향 회로부를 통해 수신된 위성신호로 목표 위성을 추적하기 위한 제어신호를 상기 컨트롤 모뎀을 통해 상기 페데스탈 컨트롤 유니트로 전송하고, 추적에 실패하면 선박의 자체 위치신호와 목표 위성의 위치신호를 기반으로 계속하여 추적할 수 있도록 제어하는 안테나 제어 유니트를 포함하여
    부반사판을 고속으로 경사 또는 편심 회전하여 위성 자동추척함에 고속함정의 급회전시에도 추적 가능하게 한 초고속 선박용 해상 위성통신 안테나 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 안테나 조립체는
    반사판 회전 상부의 기계장치(전원, HPA, BUC, PCU, 구동앰프)를 전부 페데스탈 하부에 부착하여 경량화함으로써 회전 가속도를 증가시켜 추적속도를 증가시킨 것을 특징으로 하는 초고속 선박용 해상 위성통신 안테나 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 안테나 조립체는
    피니온 기어를 안테나 회전기어 치차에 직접 물려서 정밀도, 유격, 안전도, 및 내구성을 향상시킨 것을 특징으로 하는 초고속 선박용 해상 위성통신 안테나 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 안테나 시스템은
    비콘신호 추적 실패시, 위성좌표(경도X', 위도Y', 고도Z')와 선박의 GPS위치(x,y,z)를 연계 연산해서 위성방향을 추적할 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 초고속 선박용 해상 위성통신 안테나 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 페데스탈 컨트롤 유니트(PCU)는
    비콘신호에 의한 추적에 실패함과 아울러 GPS에 의한 추적에도 실패한 경우, 자이로 신호에 의한 추적도 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 초고속 선박용 해상 위성통신 안테나 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 해상 위성통신 안테나 시스템은
    디지털 통신 모뎀과, 아날로그 통신 모뎀을 동시에 부착해서 디지털이나 아날로그로 통신 가능하게 한 것을 특징으로 하는 초고속 선박용 해상 위성통신 안테나 시스템.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114499635A (zh) * 2022-01-17 2022-05-13 上海卫星工程研究所 可备份高可靠性的卫星星内外单机间通信装置及方法
KR102488250B1 (ko) * 2022-08-10 2023-01-12 이돈신 비행체를 이용한 이동체 무선통신 시스템의 안테나 방향 자동 정렬유지장치

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990053980A (ko) * 1997-12-24 1999-07-15 정선종 이동체 능동 안테나 시스템의 구조 및 이를 이용한 위성추적 방법
KR20120097799A (ko) * 2011-02-25 2012-09-05 이돈신 해상용 듀얼 밴드 위성통신 안테나 시스템

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990053980A (ko) * 1997-12-24 1999-07-15 정선종 이동체 능동 안테나 시스템의 구조 및 이를 이용한 위성추적 방법
KR20120097799A (ko) * 2011-02-25 2012-09-05 이돈신 해상용 듀얼 밴드 위성통신 안테나 시스템
KR101218890B1 (ko) 2011-02-25 2013-01-09 이승호 해상용 듀얼 밴드 위성통신 안테나 시스템

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114499635A (zh) * 2022-01-17 2022-05-13 上海卫星工程研究所 可备份高可靠性的卫星星内外单机间通信装置及方法
CN114499635B (zh) * 2022-01-17 2024-05-07 上海卫星工程研究所 可备份高可靠性的卫星星内外单机间通信装置及方法
KR102488250B1 (ko) * 2022-08-10 2023-01-12 이돈신 비행체를 이용한 이동체 무선통신 시스템의 안테나 방향 자동 정렬유지장치

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