KR102202217B1 - 단일 모터를 이용한 2축 안테나 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 앙각(Elevation)과 방위각(Azimuth)을 단일의 모터로 제어할 수 있어, 장치를 단순화시키고 제조비용을 절감할 수 있는 단일 모터를 이용한 2축 안테나에 관한 것으로, 외주면에 나사산이 형성되는 고정 중심축, 내주면에 나사산이 형성되어 상기 고정 중심축이 결합되고, 회전하며 상측 또는 하측으로 이동하는 제1회전판을 포함하는 회전부, 후면이 상기 제1회전판과 연결되고, 양측이 상기 회전부와 힌지 결합되는 안테나부, 상기 회전부와 연결되어 상기 회전부를 회전시키는 모터 및 상기 모터의 회전수 및 회전정도를 제어하여 상기 안테나부의 앙각과 방위각을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

단일 모터를 이용한 2축 안테나{Biaxial antenna using single motor}
본 발명은 앙각(Elevation)과 방위각(Azimuth)을 단일의 모터로 제어할 수 있어, 장치를 단순화시키고 제조비용을 절감할 수 있는 단일 모터를 이용한 2축 안테나에 관한 것이다.
위성통신을 위한 안테나는 위성을 향하도록 앙각(Elevation)과 방위각(Azimuth), 즉 2개의 축을 조절한다. 조절하는 형태가 일반적이다. 앙각은 지면에서 수직한 방향으로의 각도이며, 방위각은 지면에 수직한 축을 기준으로 수평방향의 각도이다.
본 출원인은 종래 2개의 축을 제어함으로써 안테나의 앙각과 방위각을 조절하는 기술에 관하여 출원 및 등록받은 바 있다.(한국 등록특허공보 제10-0553564호 "개선된 이동체 탑재 위성추적 안테나 시스템 및 그 동작방법", 공고일 2006.02.22., 이하 선행기술 1)
선행기술 1과 같은 2개의 축을 제어하는 방식의 안테나는 각각의 축에 별도의 벨트와 모터가 연결되어 각각의 축을 별개로 제어하는 방법을 사용하는데, 이러한 방식은 모터가 두 개 사용될 수밖에 없고, 각각의 모터를 제어하기 위한 MCU와 같은 제어장치가 모터의 숫자와 동일한 개수로 추가되어야 하기 때문에 장치가 복잡해지고 제조비용이 상승하는 문제점이 있었다. 또한 제품의 고장에 따른 유지보수 비용도 증가하게 된다.
한국 등록특허공보 제10-0553564호 "개선된 이동체 탑재 위성추적 안테나 시스템 및 그 동작방법", 공고일 2006.02.22.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 본 발명의 다양한 실시예에 의한 단일 모터를 이용한 2축 안테나의 목적은 단일의 모터를 사용하여 앙각과 방위각을 동시에 제어할 수 있어, 안테나를 구성하는 장치를 단순화하고 제조비용을 절감할 수 있는 단일 모터를 이용한 2축 안테나를 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 의한 단일 모터를 이용한 2축 안테나는, 외주면에 나사산이 형성되는 고정 중심축, 내주면에 나사산이 형성되어 상기 고정 중심축이 결합되고, 회전하며 상측 또는 하측으로 이동하는 제1회전판을 포함하는 회전부, 후면이 상기 제1회전판과 연결되고, 양측이 상기 회전부와 힌지 결합되는 안테나부, 상기 회전부와 연결되어 상기 회전부를 회전시키는 모터 및 상기 모터의 회전수 및 회전정도를 제어하여 상기 안테나부의 앙각과 방위각을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 안테나부는 안테나 및 일측이 상기 제1회전판의 일단에 결합되고, 타측이 상기 안테나의 후면에 결합되어 제1회전판과 안테나를 연결하는 연결부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 안테나부는 상기 연결부재의 일단에 관통 형성된 관통홀에 삽입되어 상기 연결부재와 제1회전판을 서로 결합시키는 고정부재를 더 포함하고, 상기 관통홀의 면적은 상기 고정부재가 삽입된 단면보다 넓어 상기 고정부재가 상기 관통홀을 따라 일정거리 이동 가능한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 회전부는 회전부의 하부에 연장 형성되는 풀리 및 상기 풀리와 모터를 연결하여 상기 모터의 회전력을 회전부로 전달하는 벨트를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 모터는 상기 제1회전판의 상부에 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 회전부는 일측 또는 타측으로의 회전수가 제한되는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같은 본 발명에 의한 단일 모터를 이용한 2축 안테나에 의하면, 단일의 모터를 이용하더라도 회전부의 회전수에 따라 앙각을 제어할 수 있고, 회전부의 회전정도에 따라 방위각을 제어할 수 있으므로, 장치가 단순화되고 제조비용과 유지보수 비용이 저감되는 효과가 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일실시예의 서로 다른 각도의 사시도.
도 3은 도 2의 부분 확대도.
도 4는 본 발명의 일실시예의 후방 평면도.
도 5는 본 발명의 일실시예를 이용한 앙각 조절의 개략도.
도 6은 본 발명의 일실시예를 이용한 방위각 조절의 개략도.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 단일 모터를 이용한 2축 안테나의 바람직한 실시예에 관하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 단일 모터를 이용한 2축 안테나의 전방이 보이도록 도시한 것이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 단일 모터를 이용한 2축 안테나의 후방이 보이도록 도시한 것이며, 도 3은 도 3의 일부분을 확대 도시한 것이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 단일 모터를 이용한 2축 안테나의 후측을 평면으로 도시한 것이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 단일 모터를 이용한 2축 안테나는 고정 중심축(100), 회전부(200), 안테나부(300) 및 모터(400)를 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 고정 중심축(100)은 고정판(10)과 결합되어 상측으로 연장 형성되고, 상측 단부 일부분의 외주면에 나사산이 형성된 형태로, 후술할 회전부(200)가 회전하는 중심축 역할을 한다.
회전부(200)는 본 발명의 일실시예에서 직접적으로 회전하는 부분으로, 도 2에 도시된 바와 같이 제1회전판(210), 제2회전판(220), 제1브라켓(230), 힌지부(240), 풀리(250) 및 벨트(미도시)를 포함할 수 있다.
도 2 및 3에 도시된 바와 같이 제1회전판(210)은 후술할 안테나(310)와 연결되고, 중단에 고정 중심축(100)이 삽입 및 결합된다. 제1회전판(210)의 중단에 형성되어 고정 중심축(100)이 삽입된 결합홀의 내주면에는 고정 중심축(100)의 외주면에 형성된 나사산에 대응하는 나사산이 형성된다. 즉, 고정 중심축(100)과 제1회전판(210)은 서로 나사 결합될 수 있다.
상기한 바와 같이 고정 중심축(100)과 제1회전판(210)이 서로 나사 결합된 상태에서 제1회전판(210)이 회전하면 나사산에 의해 제1회전판(210)은 고정 중심축(100)을 따라 상측 또는 하측으로 이동한다.
도 2 및 3에 도시된 바와 같이, 제2회전판(220) 또한 고정 중심축(100)이 삽입 및 결합된다. 도 2 및 3에는 도시되어 있지 않지만, 고정 중심축(100)과 제2회전판(220) 사이에는 베어링이 설치되어 제2회전판(220)이 회전하더라도 회전력이 고정 중심축(100)으로 전달되지 않도록 할 수 있다.
도 1 내지 3에 도시된 바와 같이, 제2회전판(220)의 상부 양측에는 각각 제1브라켓(230)이 상측 방향으로 연장 형성될 수 있다.
힌지부(240)에 대해서는 안테나부(300)에 대하여 설명할 때, 보다 상세히 설명한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 풀리(250)는 회전부(200)의 하부에 형성된다. 보다 상세히 풀리(250)는 제2회전판(220)의 하부에 연결된다.
벨트는 풀리(250)와 모터(400)를 연결하여 모터(400)로부터 발생하는 회전력을 풀리(250)로 전달하여, 풀리(250)와 연결된 회전부(200)를 회전시키도록 하며, 구체적으로 벨트가 설치되는 위치는 모터(400)에 관하여 설명할 때 보다 상세히 설명하도록 한다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 안테나부(300)는 후면이 제1회전판(210)과 연결되고, 양측이 회전부(200)와 힌지 결합되며, 이를 위해 안테나(310), 연결부재(320), 제2브라켓(330) 및 고정부재(340)를 포함할 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 안테나(310)는 위성으로부터 위성신호를 수신하는 부분으로, 본 발명의 일실시예에서는 안테나(310)의 앙각과 방위각을 회전부(200)의 회전을 통해 조절하여 안테나(310)가 위성방향으로 향하도록 한다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 안테나(310)의 양측에는 제2브라켓(330) 결합되고, 안테나(310)의 양측에 결합된 제2브라켓(330)은 제1브라켓(230)과 힌지결합되어, 힌지부(240)를 축으로 회동 가능하도록 설치된다. 힌지부(240)는 안테나(310) 또는 제2브라켓(330)에 별도의 외력이 가해지지 않을 경우, 안테나(310) 또는 제2브라켓(330)이 회동하지 않을 정도의 고정력을 가지도록 구성될 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 연결부재(320)는 뒤집어진 기역자 형상으로 굴곡된 형태로, 일측(도 3을 기준으로 하측)이 제1회전판(210)에 결합되고, 타측(도 3을 기준으로 상측)이 안테나(310)가 후면에 결합되어 안테나(310)와 제1회전판(210)을 연결한다.
보다 상세히는 도 3에 도시된 바와 같이, 연결부재(320)의 일단에는 관통홀(341)이 관통 형성되고, 고정부재(340)가 관통홀(341)에 삽입됨으로써, 연결부재(320)와 제1회전판(210)을 서로 결합시킨다.
도 3에 도시된 바와 같이 관통홀(341)의 면적은 고정부재(340)가 관통홀(341)에 삽입된 부분의 면적보다 넓어, 고정부재(340) 및 고정부재(340)와 결합된 제1회전판(210)이 관통홀(341) 내부로 이동 가능하도록 구성될 수 있다. 관통홀(341)이 이와 같이 고정부재(340)가 삽입된 부분보다 면적이 넓게 구성되는 이유는, 제1회전판(210)이 회전부(200)의 회전에 따라 상측 또는 하측으로 이동하면서 힌지부(240)를 중심으로 고정부재(340)가 일정정도 회전하기 때문이다.
모터는 회전부(200)와 연결되어 회전부(200)에 회전력을 전달해 회전시키는 구성이다. 본 발명에서 모터의 위치는 한정하지 않으나, 도 2 및 3에 도시된 바와 같이 모터(400)는 제2회전판(220)의 상부에 설치되어 회전부(200)와 함께 회전하도록 할 수 있다. 이 경우, 도 4에 도시된 바와 같이 모터(400)의 회전축(410)이 하측으로 돌출되고, 회전축(410)과 풀리(250)가 서로 벨트로 연결되어 회전축(410)의 회전력이 회전부(200)로 전달되도록 할 수 있다.
제어부(미도시)는 모터(400)의 회전수 및 회전정도를 제어하여 안테나부(300), 보다 상세히는 안테나(310)의 앙각과 방위각을 제어하며, 모터(400)의 인근에 설치되는 MCU형태로 구현될 수 있다.
이하 본 발명의 일실시예를 사용하여 안테나(310)의 앙각과 방위각을 조절하는 방법에 대하여 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명은 한 국가 또는 광범위한 지역에서의 앙각차이가 크지 않다는 점을 착안하여 안출되었다. 대한민국의 상공에 위치한 임의의 정지궤도위성을 예로 들면, 북쪽에 위치한 속초와 남쪽에 위치한 여수에서의 앙각차이는 3도 정도로 크지 않다. 따라서 본 발명에서는 회전부(200)의 회전수에 따라 안테나(310)의 앙각을 미세하게 조절할 수 있도록 구성하면서, 동시에 방위각 방향으로 회전하도록 설치된 회전부(200)의 회전정도를 조절함으로써 방위각을 제어하도록 한다.
도 5에는 본 발명의 일실시예를 이용하여 앙각을 제어하는 과정이 도시되어 있다. 먼저, 도 5a에 도시된 상태에서는 안테나(310)의 앙각은
Figure 112017098511130-pat00001
이며, 제1회전판(210)의 위치는 고정 중심축(100)의 상측 끝 높이(H)에 위치해 있다.
도 5a의 상태에서 제어부는 모터를 동작시켜 회전부(200)를 일측으로 회전시켜 고정 중심축(100)의 외주면에 형성된 나사산에 의해 제1회전판(210)이 하측으로 이동하도록 제어한다. 제1회전판(210)이 하측으로 이동하더라도 제2회전판(220), 제1브라켓(230) 및 힌지부(240)의 높이는 변화하지 않는다. 따라서 제2브라켓(240)과 이에 연결된 안테나(310)는 힌지부(240)를 축으로 회동하며, 결과적으로 도 5b에 도시된 바와 같이 앙각이
Figure 112017098511130-pat00002
으로 커지게 된다. 이때 제1회전판(210)의 높이는 고정 중심축(100의 중단 높이(H')일 수 있다.
회전부(200)의 1회전 당 앙각의 변화량은 고정 중심축(100)과 제1회전판(210)에 형성된 나사산을 조절하거나 힌지부(240)와 제1회전판(210) 사이의 거리를 축소/연장하는 방식으로 변화시킬 수 있다.
또한, 회전부(200)가 회전하는 회전수는 제한될 수 있다. 이는 상술한 바와 같이 특정 지역에서 필요로 하는 앙각의 범위는 제한적일 수 있기 때문이다. 회전부(200)의 회전수가 제한되는 이유는 상술한 바와 같이 특정 지역에서 앙각의 제어범위는 제한적이기 때문이며, 회전부(200)의 회전을 제어하는 방식으로는 물리적으로 제1회전판(210)의 상측 또는 하측 방향으로의 이동을 제한하거나 제어부에서 회전부(200)의 회전정도를 측정하고, 이를 피드백 신호로 하여 모터(400)의 동작을 제한하는 방식이 있을 수 있다.
본 발명의 일실시예는 도 5의 과정을 거쳐 안테나(310)의 앙각을 제어한 후, 방위각을 제어할 수 있다. 도 6은 본 발명의 일실시예를 이용하여 방위각을 제어하는 과정을 도시한 것으로, 제어부는 단순히 모터(400)를 동작시켜 회전부(200)의 회전정도를 조절함으로써 안테나(310)의 방위각을 제어한다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
10 : 고정판
100 : 고정 중심축
200 : 회전부
210 : 제1회전판 220 : 제2회전판
230 : 제1브라켓 240 : 힌지부
250 : 풀리
300 : 안테나부
310 : 안테나 320 : 연결부재
330 : 제2브라켓 340 : 고정부재
341 : 결합홀
400 : 모터
410 : 회전축

Claims (6)

  1. 외주면에 나사산이 형성되는 고정 중심축;
    내주면에 나사산이 형성되어 상기 고정 중심축이 결합되고, 상기 고정 중심축을 회전축으로 회전하며 상측 또는 하측으로 이동하는 제1회전판을 포함하는 회전부;
    후면이 상기 제1회전판과 연결되고, 양측이 상기 회전부와 힌지 결합되며, 상기 회전부와 함께 상기 고정 중심축을 회전축으로 회전하는 안테나부;
    상기 회전부와 연결되어 상기 회전부를 회전시키는 모터; 및
    상기 모터의 회전수 및 회전정도를 제어하여 상기 안테나부의 앙각과 방위각을 제어하는 제어부;
    를 포함하되,
    상기 안테나부는
    안테나;
    상기 안테나와 상기 회전부를 힌지 결합시키는 제2브라켓;
    일측이 상기 제1회전판의 일단에 결합되고, 타측이 상기 안테나의 후면에 결합되어 제1회전판과 안테나를 연결시켜, 상기 제1회전판의 상하 움직임에 따라 상기 제2브라켓에 의해 상기 안테나와 상기 회전부가 힌지 결합된 부분을 축으로 소정 각도 범위 내에서 회전하도록 하고, 일측에 관통홀이 형성되는 연결부재;
    상기 연결부재의 일단에 관통 형성된 관통홀에 삽입되어 상기 연결부재와 상기 제1회전판을 서로 결합시키는 고정부재;
    를 포함하고,
    상기 관통홀은 상기 고정부재가 삽입된 부분보다 면적이 넓게 형성되며,
    상기 제1회전판이 상측 또는 하측으로 이동할 때, 상기 고정부재가 상기 관통홀을 따라 이동해 상기 안테나의 앙각을 조절하는 것을 특징으로 하는 단일의 모터를 이용한 2축 안테나.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 회전부는
    회전부의 하부에 연장 형성되는 풀리 및
    상기 풀리와 모터를 연결하여 상기 모터의 회전력을 회전부로 전달하는 벨트
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단일의 모터를 이용한 2축 안테나.
  5. 제1항에 있어서, 상기 모터는
    상기 제1회전판의 상부에 설치되는 것을 특징으로 하는 단일의 모터를 이용한 2축 안테나.
  6. 제1항에 있어서, 상기 회전부는
    일측 또는 타측으로의 회전수가 제한되는 것을 특징으로 하는 단일의 모터를 이용한 2축 안테나.
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