KR20000056789A - 개구면 결합 마이크로 스트립 배열 안테나를 이용한 이동체용 디지털 위성방송 서보 시스템의 제어장치 및 그 제어방법 - Google Patents

개구면 결합 마이크로 스트립 배열 안테나를 이용한 이동체용 디지털 위성방송 서보 시스템의 제어장치 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 디지털 위성방송을 수신하기 위한 차량 및 이동체용 고정 위상 개구면 결합 마이크로 스트립 배열 안테나를 이용한 디지털 위성방송 서보 시스템에 관한 것으로, 위성방송 신호를 수신하기 위한 개구면 결합 마이크로 스트립 배열 안테나와, 이동체의 방위각을 감지하는 자이로센서 모듈과, 안테나의 방향을 제어하기 위한 모터와 모터제어 모듈과, 데이터의 저장 및 관리를 위한 메모리 모듈과, 위성신호 주파수를 변환하는 LNB(Low Noise Block down converter)와, 변환된 위성신호를 최종 출력장치로 전송하는 위성방송튜너 모듈과, 위성방송튜너 모듈로부터 위성신호를 감지하는 위성신호감지센서 모듈과, 시스템 전체를 관리하는 CPU모듈과, 자체 검진기능을 갖는 로직출력 모듈과, 외부와의 데이터 입/출력을 위한 RS-232C 모듈과, 중요 데이터를 화면으로 보여주는 디스플레이장치 모듈, 및 위성방송을 최종 출력하는 이동체용 AV 시스템으로 구성되어 있다. 본 시스템은 이동체의 자세가 불규칙적으로 급격히 변할 때에도 안테나의 지향방향 소실을 최소화하여 전체 시스템의 효율을 향상시키고 위성방송 서비스를 개선시킬 수 있다.

Description

개구면 결합 마이크로 스트립 배열 안테나를 이용한 이동체용 디지털 위성방송 서보 시스템의 제어장치 및 그 제어방법{Digital Satellite Broadcasting Servo System for Vehicle using Aperture Coupled Microstrip Array Antenna and Control Method the Same}
본 발명은 평면형 개구면 결합 마이크로 스트립 배열 안테나를 이용한 이동체용 디지털 위성방송 서보 시스템에 관한 것으로, 특히 위성방송을 수신하기 위한 차량 및 이동체용 개구면 결합 마이크로 스트립 배열 안테나의 위상변이 방법과 위성방송 서비스를 위한 이동체용 디지털 위성방송 서보 시스템의 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
종래에는 위성에서 송신되는 전자파를 수신하기 위해서 일반적으로 파라볼라 안테나를 사용하였다. 이 파라볼라 안테나는 건물의 옥상이나 베란다 등에 방송위성을 지향하여 설치된다. 그러나 파라볼라 안테나는 구조가 복잡하고 중량이 크며, 크기가 대형이므로 이동체용으로 적용하기에는 부적합하다.
또한 방송위성에 사용되는 주파수 대역, 예를 들면 약 11.85GHz 대역의 전자파를 수신하기에 적합한 안테나로는 파라볼라 안테나 이외에 평면상의 마이크로 스트립 배열 안테나가 있다. 이러한 안테나는 이동체의 상단 지붕에 설치할 수 있기 때문에 외부의 영향을 적게 받고 차량 및 이동체의 외관상 손상을 최소화할 수 있다. 그러나 이와 같은 평면형의 마이크로 스트립 배열 안테나는 방사빔의 방향, 즉 지향성이 이 안테나의 면방향과 수직방향으로 되어야 한다. 현재 대한민국의 대부분의 지역에서 방송위성의 상방향은 약 45°정도이다. 그러므로 이 마이크로 스트립 배열 안테나를 평면으로 고정하여 부착시키기 위해서는 45°정도의 빔경사를 부여해야 된다. 이와 같은 빔경사는 배열로 구성되는 여러 개의 방사요소에 위상차를 부여하여 급전함으로써 가능하다. 그러나 이러한 빔경사를 부여한 배열 안테나에서는 원하지 않는 방향으로 큰 전자 방사, 즉 부엽(side lobe)이 발생하여 전체적인 안테나의 이득이 감소한다. 이 부엽을 감소시키기 위해서는 위상차를 부여하는 방사요소의 간격을 0.5λo이하로 설정해야 된다. 이러한 조건을 고려하여 위성방송의 주파수 대역인 11.85GHz 대역에 가장 적합한 배열 안테나의 설계 조건은 정사각형 방사요소의 길이가 약 7.67mm, 방사요소의 간격이 12.91mm 이하로 설정된다. 이 결과 방사요소의 간격이 좁아 급전라인의 설계 형상이 복잡하게 되고 임피던스 정합이 어려워지고 방사요소와 급전라인의 상호간섭으로 전체 이득의 저하를 초래한다.
그리고, 종래의 이동체용 위성방송 서보 시스템의 제어방법은 센서모듈의 신호값으로부터 이동체의 움직임을 감지한 후 전 단계 움직임과의 차이를 보상하고 있다. 그러나 이러한 제어방식은 차량 및 이동체의 자세가 급격히 변하지 않을 때만 가능하다. 이동체의 자세가 불규칙적으로 급격히 변할 때는 안테나의 지향방향을 소실하게 되고, 주행시 건물이나 가로수 등의 장애물에 의한 전파 장애를 받게된다.
따라서 종래의 이동체용 위성방송 서보 시스템에서는 이러한 장애물로 인한 전파 장애의 문제에 대한 고려가 미흡하여 위성방송 서비스에 많은 문제점을 발생시키고 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은 이동체용 위성방송 서보 시스템의 제어장치에 있어서, 3층 구조의 개구면 결합 마이크로 스트립 배열 안테나 구조를 사용하여 좁은 간격의 급전라인의 형상 공간을 확보하고 방사요소와 개구면 그리고 급전라인의 상호분리를 가능하게 하여 급전라인의 적절한 위상차 조절에 의한 안테나의 이득이나 특성을 향상시키는 위성방송 서보 시스템의 제어장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 이동체용 디지털 위성방송 서보 시스템의 제어방법에 있어서, 다중 제어방법을 유지하여 전체적인 시스템의 안정성과 효율을 향상시켜 높은 방송위성 지향성과 전체 시스템의 이득을 향상시키는 위성방송 서보 시스템의 제어방법을 제공함에 있다.
도 1은 본 발명에 따른 위성방송 서보 시스템의 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 개구면 결합 마이크로 스트립 배열 안테나.
도 3은 본 발명에 따른 안테나의 방사요소 평면도.
도 4는 본 발명에 따른 안테나의 개구면요소 평면도.
도 5는 본 발명에 따른 안테나의 급전라인 평면도.
도 6은 본 발명에 따른 안테나의 일부 급전라인 평면도.
도 7은 본 발명에 따른 안테나의 단면도.
도 8은 본 발명에 따른 자이로센서와 CPU의 상호 신호처리 블록도.
도 9는 본 발명에 따른 위성신호감지센서와 CPU의 상호 신호처리 블록도.
도 10은 본 발명에 따른 모터제어부와 CPU의 상호 신호처리 블록도.
도 11은 본 발명에 따른 CPU와 메모리와의 상호 연결 블록도.
도 12는 본 발명에 따른 CPU와 로직출력 및 디스플레이장치와의 연결 블록도.
도 13은 본 발명에 따른 제어시스템과 외부시스템과의 데이터 교환을 위한 블록도.
도 14는 본 발명에 따른 위성방송 서보 시스템의 제어방법 흐름도.
도 15는 본 발명에 따른 위성방송 서보 시스템의 제어방법 중 1차 안테나의 위치 추정 흐름도.
도 16은 본 발명에 따른 위성방송 서보 시스템의 제어방법 중 2차 안테나의 위치 추정 흐름도.
도 17은 본 발명에 따른 위성방송 서보 시스템의 제어방법 중 3차 안테나의 위치 추정 흐름도.
도 18은 본 발명에 따른 위성방송 서보 시스템의 제어방법 중 4차 안테나의 위치 추정 흐름도.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
1 : 개구면 결합 안테나2 : 자이로센서 모듈
3 : 모터제어 모듈4 : 메모리 모듈
5 : LNB(Low Noise Block down converter)6 : 위성방송튜너 모듈
7 : 위성신호감지센서 모듈8 : CPU 모듈
9 : AV 시스템10 : 로직출력 모듈
11 : RS-232C 모듈12 : 디스플레이장치 모듈
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이동체용 디지털 위성방송 서보 시스템의 제어장치는 위성방송 신호를 수신하기 위한 개구면 결합 마이크로 스트립 배열 안테나와, 이동체의 방위각을 감지하는 자이로센서 모듈과, 안테나의 방향을 제어하기 위한 모터와 모터제어 모듈과, 데이터의 저장 및 관리를 위한 메모리 모듈과, 위성신호 주파수를 변환하는 LNB(Low Noise Block down converter)와, 변환된 위성신호를 최종 출력장치로 전송하는 위성방송튜너 모듈과, 상기 위성방송 튜너 모듈로부터 위성신호를 감지하는 위성신호감지센서 모듈과, 시스템 전체를 관리하는 CPU 모듈과, 자체 검진기능을 갖는 로직출력 모듈과, 외부와의 데이터 입/출력을 위한 RS-232C 모듈과, 중요 데이터를 화면으로 보여주는 디스플레이장치 모듈, 및 위성방송을 최종 출력하는 이용체용 AV 시스템으로 이루어짐을 특징으로 한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이동체용 디지털 위성방송 서보 시스템의 제어방법은 시스템을 구동시키기 위해 처음으로 제어기를 초기화하는 단계와, 출력이 종료된 후 위성수신이득을 초기화하는 단계와, 일정주기동안 연속적으로 자이로센서에 의한 이동체의 방위각과 위성수신이득을 수정하는 단계와, 상기 위성수신 이득이 50% 이상인 경우에는 이동체의 방위각 변화를 계산하는 단계와, 상기 이동체의 방위각 변화를 계산하여 모터구동 및 디스플레이를 통하여 최대수신 이득이 나타나는 곳으로 안테나를 회전시키는 단계와, 상기 위성수신 이득이 50% 이하인 경우에는 1차 안테나 위치를 추정하고, 1차, 2차, 3차 안테나 위치를 추정하는 단계에서 각각 위성수신 이득이 50% 이하인 경우에는 2차, 3차, 4차 안테나 위치를 추정하는 단계, 및 상기 1차, 2차, 3차 안테나 위치를 추정하여 각각 위성수신 이득이 50% 이상인 경우와 상기 4차 안테나 위치를 추정하여 모터구동 및 디스플레이를 통하여 최대수신이득이 나타나는 곳으로 안테나를 회전시키는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 위성방송 서보 시스템의 전체 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 위성방송 신호를 수신하기 위한 개구면 결합 마이크로 스트립 배열 안테나(1)와 이동체의 방위각을 감지하는 자이로센서 모듈(2)과 안테나의 방향을 제어하기 위한 모터와 모터제어 모듈(3), 데이터의 저장 및 관리를 위한 메모리 모듈(4), 위성신호 주파수를 변환하는 LNB(Low Noise Block down converter)(5), 변환된 위성신호를 최종 출력장치로 전송하는 위성방송튜너 모듈(6)로 부터 위성신호를 감지하는 위성신호감지센서 모듈(7), 시스템 전체를 관리하는 CPU 모듈(8), 제어기의 자체 검진기능을 표시하는 로직출력 모듈(10), 외부와의 데이터 입/출력을 위한 RS-232C 모듈(11), 중요 데이터를 화면으로 보여주는 디스플레이장치 모듈(12) 그리고, 위성방송을 최종 출력하는 이용체용 AV 시스템(9)으로 구성되어 있다.
도 2는 본 발명에 따른 3층 구조 모두를 투영하여 나타낸 개구면 결합 마이크로 스트립 배열 안테나로서 실제크기는 242×242mm이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 개구면 결합 마이크로 스트립 배열 안테나는 3층으로 포개진 유전체 기판(21)에 방송위성에서 송신되는 전자파를 수신하기 위한 방사요소(22)와 수신된 전자파를 여기시키기 위한 개구면요소(23) 및 전자파의 전송 선로인 급전라인(24)으로 구성되어 있고, 각각의 급전라인(40)들은 마지막 한 점의 급전라인(25)에 연결된다.
도 3은 도 1에 도시된 3층으로 포개진 유전체 기판에서 첫 번째 층의 유전체 기판 구조이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 유전체 기판(21-1) 위에 16×16 배열의 방사요소(22-1)가 결합되어 있다. 방사요소(22)들은 같은 위상의 행 요소들과 λ/4배 차이의 열 요소들로 구성된다. 각 방사요소(22)들의 크기는 λo/2를 원칙으로 하지만 전체 안테나의 정합을 위해 ±0.5mm 정도 내에서 조절해야 한다. 여기서 방사크기는 6.92mm로 설계하였다. 그리고 방사요소(22)의 간격은 0.51λo정도로 한다. 이 간격이 커질 경우 위상각도가 변함에 따라 이득의 손실을 가져오는 부엽의 크기가 커지게 되고 작아질 경우에는 급전라인의 설계간격이 좁아져 간섭효과의 증가로 이득의 손실 및 특성이 저하될 수 있다.
도 4는 도 1에 도시된 3층으로 포개진 유전체 기판에서 두 번째 층의 유전체 기판 구조이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 유전체 기판(21-2) 위에 개구면 요소(23)들이 결합되어 있다. 최대의 전자파를 여기시키기 위한 개구면(23)은 위성방송의 특성상 좌원형편파를 형성하기 위해 2개씩 1조로 구성되어 있다. 방사요소들을 통과한 전자파는 개구면(23)을 통하여 급전라인으로 여기된다.
도 5는 도 1에 도시된 3층으로 포개진 유전체 기판 구조에서 세 번째 층의 유전체 기판 구조이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 유전체 기판(21-3) 위에 각각의 급전라인(24)들은 마지막 한 점의 급전라인(25)에 연결되어 제어시스템 및 방송장치로 연결된다.
도 6은 도 5의 일부 급전라인 평면도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 개구면으로 최대의 전자파를 여기하거나 수신하기 위해 스터브1(50)과 스터브2(51)를 급전라인에 연결한다. 급전라인1(52)과 급전라인2(54)는 좌원형편파 형성의 위상보상을 위해 λg/4 차이가 있다. 스터브2(51)와 급전라인2(54)의 길이 차이에 따른 손실 보상을 위해 정합시킨 급전라인(53)이 사이에 위치한다. 급전라인(52,54)들은 100Ω일 때의 λg/4 변환기를 통해 여기된다. 방사요소들의 전자파를 급전시키기 위해 50Ω(55)과의 연결을 위해 변환기(56)를 사용한다. 두 방사요소의 급전라인 연결은 변환기(56)와 100Ω의 급전라인(57)을 연결시켜 변환기(58)를 통해 전송된다. 열 방향의 방사요소들은 λo/4배의 위상차가 존재하므로 급전라인(59)에서 보상하여 정합시킨다. 이 기본적인 4개의 방사요소들은 λg/4 변환기(60)와 급전라인(61)을 통해 다른 방사요소들과 연결된다. 열 방향의 방사요소들은 λo/4배의 위상차가 존재하므로 급전라인(59)에서 보상하여 정합시킨다. 이 기본적인 4개의 방사요소들은 λg/4 변환기(60)와 급전라인(61)을 통해 다른 방사요소들과 연결된다.
도 7은 본 발명에 따른 일부 안테나의 단면도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 각 방사요소(70)와 접지면(72)과 급전라인(74)은 두께 0.017mm, 도전율 5.8e+0.7의 1/2 oz 동판으로 제작되었다. 접지면(72)에서 동박이 없는 부분을 개구면(75)이다. 방사면(71)에 사용된 기판은 유전율이 2.5, 두께는 0.7874mm, 손실상수는 0.0019의 특성을 가지는 Taconic사의 TLX-9-0310-ch/ch이다. 급전면(73)에 사용된 기판은 공간확보를 위해 유전율 6.15, 두께는 0.5334mm, 손실상수 0.0019의 특성을 가지는 Roger사의 RT/6006기판을 사용하였다.
도 8은 본 발명의 위성방송 서보 시스템을 제어하기 위한 자이로센서와 CPU의 상호 신호처리 블록도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 자이로센서(81)는 이동체의 방위각을 0V∼5V 사이의 아날로그 신호로 출력한다. 현재의 위치는 2.5V가 되며 방위각의 현재 위치를 기준으로 ±각도로 변하면 변화되어진 만큼에 비례하는 ±전압 변화가 발생된다. CPU(82)내의 타이머(85)에 위해서 발생되는 인터럽트에 의해 일정 주기마다 A/D변환기(83)에 의해 8비트(bit) A/D 변환이 수행되고 이 데이터에 의해 현재 차량의 위치가 계산된다. 고속의 A/D변환은 CPU(82)내의 입/출력 관리장치인 프로그램 처리로직(84)에서 타이머(85) 인터럽트와 A/D변환기(83)의 상호 신호처리로 가능하게 된다.
도 9는 본 발명의 위성신호감지센서와 CPU의 상호 신호처리 불록도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 위성신호감지센서(91)는 현재 안테나에 수신되는 전파의 강도를 0V∼5V의 아날로그 신호로 이득값을 출력되며 자이로센서와 같은 방식에 의하여 CPU(92)에서 처리되어 이동체의 현재 위성수신율이 계산된다. 이 과정에서도 위성수신 이득은 CPU(92)내의 입/출력 관리장치인 프로그램 처리로직(94)에서 타이머(95) 인터럽트와 A/D변환기(93)의 상호 신호처리 과정을 통해 처리된다.
도 10은 본 발명의 모터제어부와 CPU의 상호 신호처리 블록도이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 자이로센서(102)와 위성신호감지센서(101)에 의하여 얻어진 방위각 데이터 및 위성수신이득 데이터에 기초하여 이동체의 안테나에 대한 최적의 각도가 계산되어지며 모터제어부(107)는 계산되어진 최적의 각도까지 안테나를 회전시키기 위하여 모터(108)를 회전시킨다. 그리고 A/D변환(104)은 CPU(103)내의 입/출력 관리장치인 프로그램 처리로직(105)과 타이머(106) 인터럽트 발생에 의해서 고속으로 이루어지게 한다.
도 11은 본 발명의 CPU와 메모리와의 상호연결 블록도이다.
도 11에 도시된 바와 같이, CPU(116)는 어드레스(address)와 데이터에 대하여 16비트를 사용하며 상위 8비트와 하위 8비트에 각각 롬(111)과 램(112)이 할당되며, 디코더(115)는 메모리의 선택을 결정한다. 버퍼(113,114)는 CPU(116)의 어드레스와 데이터 버스를 시분할하여 어드레스신호와 데이터신호를 분리하는 역할을 한다.
도 12는 본 발명의 CPU와 로직출력 및 디스플레이장치와의 연결 블록도이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 입/출력장치로 로직출력(123) 및 디스플레이장치(124)를 사용한다. 로직출력(123)은 본 제어 시스템의 이상유무 및 동작상태를 나타내어 주며 디스플레이장치(124)는 자이로센서의 데이터 및 안테나의 현재 각도를 출력한다. 디코더(122)는 CPU(121)의 시 분할된 어드레스신호로부터 전체 메모리영역에서 특정 입/출력 영역신호를 분리한다.
도 13은 본 발명의 제어시스템과 외부시스템과의 데이터 교환을 위한 블록도이다.
도 13에 도시된 바와 같이, 본 제어시스템(131)이 CPU(132)로부터 시리얼 제어기(133)를 통해 RS-232C(134)에 의한 외부시스템(135)과의 데이터 송/수신을 수행한다.
도 14는 본 발명에 따른 위성방송 서보 시스템의 제어방법 흐름도를 나타낸 것이다.
도 14에 도시된 바와 같이, 시스템이 구동되면 처음으로 제어기 초기화(141)가 수행된다. 제어기 초기화 과정에서는 타이머와 A/D변환기가 초기화되며 현재 제어기의 상태를 로직 출력 모듈로 출력한다. 출력이 종료된 후 위성수신이득 초기화(142)가 수행되어 A/D 변환의 결과값으로 자이로센서와 위성수신 감지모듈의 초기 값이 설정된다. 이러한 과정 후 안테나를 360°회전시켜 현재 이동체 위치에서 위성수신이득이 50%가 넘는 곳 중에서 최대값이 검색된 곳을 기본 값으로 설정한다. 메인(main) 루프가 실행되면 타이머에 의해 일정주기동안 연속적으로 자이로센서에 의한 이동체의 방위각과 위성수신이득(143)이 수정된다. 이러한 수정과정은 타이머 인터럽트 루틴에서 실행되며, 메인 루프에서는 방위각과 수신 이득값을 사용만 하면 된다. 메인 루프는 이득이 50% 넘는 것을 전제로 이동체의 방위각 변화를 계산(147)하여 안테나의 위성수신 각도를 수정(152)하게 된다. 만약 위성수신 이득이 50% 넘지 못하게 되는 경우, 4단계에 걸쳐 안테나 위치를 추정(144, 146, 149, 151)하여 최대수신 이득(145, 148, 150)이 나타나는 곳으로 안테나를 회전시킨다.
도 15는 본 발명에 따른 위성방송 서보 시스템의 제어방법 중 1차 안테나의 위치 추정 흐름도이다.
도 15에 도시된 바와 같이, 1차 안테나 추정 루틴(161)은 메인(main) 루틴에서 이동체의 회전이 검출되지 않은 경우나 위성수신이득이 갑자기 적어진 경우 안테나와 위성사이에 장애물이 나타난 걸로 판단하여 자이로센서의 신호(162)를 바탕으로 위성의 방위각을 추정(164)하는 루틴이다. 먼저 자이로센서로부터 신호(162)를 검색하여 이동체의 자세(163)를 결정한다. 이 이동체의 자세신호로부터 위성의 방위각을 추정(164)하여 모터를 구동하여 안테나를 회전(165)시키게 된다. 만약 장애물에 의한 위성수신이득이 저하될 경우 일정시간이내에 추정 루틴의 수행으로 이득이 50% 이상이면 메인 루틴 복귀(166)되어 정상적인 위성의 방위각 추정이 이루어진다. 일정시간(168)이 흐른 뒤 위성수신이득이 여전히 50% 이하 일 때는 위성의 방위각을 읽어버린 것으로 간주하여 다음단계의 2차 안테나 위치추정루틴(169)을 실행한다. 그리고 자이로센서(162)에서 얻어진 신호이득값이 50% 이상인지 검사하여 50% 이상이면 메인 루틴으로 복귀한다.
도 16은 본 발명에 따른 위성방송 서보 시스템의 제어방법 중 2차 안테나의 위치 추정 흐름도이다.
도 16에 도시된 바와 같이, 2차 안테나 위치 추정(171)은 메인 루프에서 이득이 50% 이하일 때 현재 인터럽트를 이용한 이동체 방위각과 위성수신이득 계산을 중지하고, 안테나를 위성수신 이득이 50% 넘는 위치로 회전시키는 루틴이다. 이득이 50% 넘지 못하면 20회까지 ±10°범위 내에서 모터 구동을 통하여 안테나를 회전(173)시켜 위성수신이득을 검색(174)한다. 20회 반복 동안에 이득이 50% 넘으면 인터럽트를 가능하도록 한 뒤 원래 메인 루틴(175)으로 복귀한다. 그렇지 못한 경우 3차 안테나 위치추정 루틴(178)을 실행한다. 2차 안테나 위치 추정루틴은 1회 검사 루프(177)마다 자이로 센서(172)의 위성 신호 이득값이 50% 넘는지 검사(176)를 20회(177)내에서 실행한다.
도 17은 본 발명에 따른 위성방송 서보 시스템의 제어방법 중 3차 안테나의 위치 추정 흐름도이다.
도 17에 도시된 바와 같이, 3차 안테나 위치 추정 루틴(181)은 모터의 이동범위를 ±30°으로 크게 설정(183)하여 60회 이내(187)에서 이득이 50%가 넘는 위치를 검색한다. 자이로센서의 신호입력(182)에서의 현재 이동체의 위치를 파악한 뒤 모터를 구동(183)시킨다. 방위각이 변경된 안테나에서 위성수신이득(184)값을 얻어내어 이득이 50%(186)을 넘는지 60회(187) 반복하여 검사한다. 60회 검사에서 이득이 50% 넘으면 인터럽트를 가능하게 하고 본 메인 루프로 복귀(185)한다. 만약 검색이 안되면 4차 안테나 위치 추정 루틴(188)을 실행한다.
도 18은 본 발명에 따른 위성방송 서보 시스템의 제어방법 중 4차 안테나의 위치 추정 흐름도이다.
도 18에 도시된 바와 같이, 4차 위치추정 루틴은(191) 이전 단계까지 추정루틴이 실행되면 안테나를 360°회전(192)시켜 최대 수신이득과 자이로센서의 신호를 입력(193)받아 안테나 위치 추정 루틴을 초기화(194)한다. 먼저 이동체의 방위각을 초기화(194)하고, ±180°에서 최대 수신이득을 재 검색하여 위성 수신이득과 각도를 초기화(194)하여 메인 루프의 처음부터 다시 실행(195)한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 이동체용 디지털 위성방송 서보 시스템은 폐루프와 개루프의 다중 제어방법을 적용함으로써 이동체의 자세가 불규칙적으로 급격히 변할 때에도 안테나의 지향방향 소실을 최소화 할 수 있어 전체 시스템의 효율을 향상시키고 위성방송 서비스를 개선시킬 수 있다. 또한, 인접된 원편파 방사요소간에 45°씩의 위상천이를 부여한 개구면 마이크로 스트립 배열 안테나는 대한민국의 전지역에서 적용할 수 있고, 위상차의 각도를 20°∼160°의 범위로 설정할 수 있어 국외의 고위도 및 저위도 지역에서 적용 가능하며 안테나 효율이 높고 크기나 두께면에서도 우수한 특성을 보이는 잇점이 있다.

Claims (7)

  1. 이동체용 디지털 위성방송 서보 시스템의 제어장치에 있어서,
    위성방송 신호를 수신하기 위한 개구면 결합 마이크로 스트립 배열안테나와,
    이동체의 방위각을 감지하는 자이로센서 모듈과,
    안테나의 방향을 제어하기 위한 모터와 모터제어 모듈과,
    데이터의 저장 및 관리를 위한 메모리 모듈과,
    위성신호 주파수를 변환하는 LNB(Low Noise Block down converter)와,
    변환된 위성신호를 최종 출력장치로 전송하는 위성방송튜너 모듈과,
    상기 위성방송 튜너 모듈로부터 위성신호를 감지하는 위성신호 감지센서 모듈과,
    시스템 전체를 관리하는 CPU 모듈과,
    자체 검진기능을 갖는 로직출력 모듈과,
    외부와의 데이터 입/출력을 위한 RS-232C 모듈과,
    중요 데이터를 화면으로 보여주는 디스플레이장치 모듈, 및
    위성방송을 최종 출력하는 이용체용 AV 시스템으로 이루어짐을 특징으로 하는 이동체용 디지털 위성방송 서보 시스템의 제어장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 개구면 결합 마이크로 스트립 배열 안테나는 3층으로 포개진 유전체 기판에 방송위성에서 송신되는 전자파를 수신하는 방사요소와, 상기 수신된 전자파를 여기시키기 위한 개구면요소 및 상기 여기된 전자파의 전송선로인 급전라인으로 이루어짐을 특징으로 하는 이동체용 디지털 위성방송 서보 시스템의 제어장치.
  3. 개구면 결합 마이크로 스트립 배열 안테나를 이용한 이동체용 디지털 위성방송 서보 시스템의 제어방법에 있어서,
    시스템을 구동시키기 위해 처음으로 제어기를 초기화하는 단계와,
    출력이 종료된 후 위성수신이득을 초기화하는 단계와,
    일정주기동안 연속적으로 자이로센서에 의한 이동체의 방위각과 위성수신이득을 수정하는 단계와,
    상기 위성수신 이득이 50% 이상인 경우에는 이동체의 방위각 변화를 계산하는 단계와,
    상기 이동체의 방위각 변화를 계산하여 모터구동 및 디스플레이를 통하여 최대수신 이득이 나타나는 곳으로 안테나를 회전시키는 단계와,
    상기 위성수신 이득이 50% 이하인 경우에는 1차 안테나 위치를 추정하고, 1차, 2차, 3차 안테나 위치를 추정하는 단계에서 각각 위성수신 이득이 50% 이하인 경우에는 2차, 3차, 4차 안테나 위치를 추정하는 단계, 및
    상기 1차, 2차, 3차 안테나 위치를 추정하여 가각 위성수신 이득이 50% 이상인 경우와 상기 4차 안테나 위치를 추정하여 모터구동 및 디스플레이를 통하여 최대수신이득이 나타나는 곳으로 안테나를 회전시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동체용 디지털 위성방송 서보 시스템의 제어방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 1차 안테나 위치 추정은 자이로센서로 부터 데이터를 검색하여 이동체의 위치를 결정하는 단계와,
    상기 데이터로 위성의 방위각을 추정하여 안테나를 회전시키는 단계와,
    상기 자이로센서에서 얻어진 위성수신 이득이 50% 이상이면 메인 루틴으로 복귀하는 단계, 및
    상기 위성수신 이득이 50% 이하일 경우에는 안테나의 위성지향 방위각을 읽어 버린 것으로 간주하여 2차 안테나 위치추정루틴을 실행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동체용 디지털 위성방송 서보 시스템의 제어방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 2차 안테나 위치 추정은 자이로센서로 부터 데이터를 검색하는 단계와,
    1차 안테나 위치 추정에서 위성수신 이득이 50% 이하일 경우에는 모터를 구동하여 안테나를 회전시켜 위성수신 이득을 검색는 단계와,
    20회 이내에 위성수신 이득이 50% 이상이면 메인 루틴으로 복귀하는 단계, 및
    상기 위성수신이 50% 이하인 경우에는 3차 안테나 위치추정 루틴을 실행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동체용 디지털 위성방송 서보 시스템의 제어방법.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 3차 안테나 위치 추정은 자이로센서의 신호입력에서의 현재 이동체의 위치를 파악한 뒤 모터를 구동시키는 단계와,
    상기 모터의 이동범위를 ±30°으로 설정하여 방위각이 변경된 안테나에서 위성수신 이득을 60회내에서 검사하여 위성수신 이득이 50% 이상이면 메인루틴으로 복귀하는 단계, 및
    상기 위성수신 이득이 50% 이하이면 4차 안테나 위치 추정 루틴을 실행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동체용 디지털 위성방송 서보 시스템의 제어방법.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 4차 안테나 위치 추정은 안테나를 360°회전시켜 최대 수신 이득과 자이로센서의 신호를 입력받아 이동체의 방위각을 초기화하여 메인 루프의 처음부터 실행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동체용 디지털 위성방송 서보 시스템의 제어방법.
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KR100709585B1 (ko) * 2004-09-16 2007-04-20 삼성전자주식회사 위성 디엠비 수신 장치 및 방법
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