KR20010034238A - 멀티 1차 방사기, 다운 컨버터 및 멀티 빔 안테나 - Google Patents

멀티 1차 방사기, 다운 컨버터 및 멀티 빔 안테나 Download PDF

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Abstract

멀티 빔 안테나는 파라볼라 반사기, 블록-다운 컨버터, 지지 아암 및 지지 부재를 포함한다. 변환 회로를 포함하는 하우징과 멀티 1차 방사기가 일체로 성형되도록 블록-다운 컨버터가 배치된다. 멀티 1차 방사기는 그 중심점이 직선으로 배치되는 개구들을 가지는 다수의 1차 방사기들로 이루어진다. 이웃하는 두 개의 1차 방사기들은 접합 부분에서 서로 일체로 접합된다. 블록-다운 컨버터와 지지 아암 사이에 형성되는 각도는 지지 부재에 의해 수직 방사 축 주위로 가변될 수 있다고 하는 작용에 의해 편광각은 간단하게 조정될 수 있다. 변환 회로 위에 형성되는 급전 소자 쌍은 서로 직교하는 방향으로 연장하는 두 개의 급전 소자로 이루어진다. 급전 소자들과 접합 부분의 중심선 사이에 형성되는 각도는 수신 지역의 경도 범위의 중심에 기초하여 결정된다.

Description

멀티 1차 방사기, 다운 컨버터 및 멀티 빔 안테나{MULTI-PRIMARY RADIATOR, DOWN CONVERTER AND MULTI-BEAM ANTENNA}
일반적으로, 단일의 반사기(reflector)에 의해 다수의 정지 위성(stationary satellite)으로부터 전파를 수신하는 파라볼라 안테나는 복수 빔 안테나(dual-beam antenna) 또는 다수 빔 안테나(multi-beam antenna)로 불리워지며, 8도의 경도(longitude) 차이를 가지면서 정지 궤도(orbit)에 위치하는 두 개의 위성으로부터 전파를 수신하는데 주로 적용된다.
파라볼라 안테나의 하나의 예가 일본 실용신안 공개번호 제3-107810호(1991)에 제안되어 있으며, 도 27은 그 배치를 보여주는 투시도이다. 도 27에서, 복수 빔 안테나(100)는 이중 1차 방사기(double primary radiator)를 구성하는 1차 방사기(102, 103)와 반사기(101)를 포함한다. 1차 방사기(102, 103)와 반사기(101)는 지지 아암(104)(support arm)에 의해 서로 결합되어 있어서 소정의 위치 관계를 가진다. 제1 및 제2 위성으로부터의 전파는 1차 방사기(102, 103)에 의해 각각 수신되도록 반사기(101)에 의해 반사된다. 이러한 복수 빔 안테나에서는, 1차 방사기들의 축이 수신할 때에 수평으로 연장하도록 설치된다.
한편, 원형 편광(circular polarization)은 위성 방송에서 편광으로서 이용되고 있으며, 동시에 두 종류, 예를 들어 수직 및 수평 방향의 선형 편광(linear polarization)이 위성 통신에서 편광으로서 이용되고 있다. 따라서, 통신 위성으로부터의 전파는 수신 지점(receiving point)에 의존하는 편광각(polarization angle)을 가지며, 이로 인해 이 편광각은 조정되어야 한다.
편광각을 조정하는 방법은 일본 실용신안 공개번호 제6-52217호(1994)에 제안되어 있다. 도 28은 편광각 조정의 하나의 예를 나타내는 투시도이다. 도 28에 도시된 바와 같이, 고정된 1차 방사기(111)의 축 주위로 각(θb)에 의해 아암(113)을 회전시키고, 또한 1차 방사기(112)를 그 자신의 축 주위로 각(θa)에 의해 회전시킴으로써 조정이 수행된다.
도 29는 정지 궤도 상에 있는 두 개의 위성 사이의 경도 차이가 8도와 4도인 경우에 안테나 직경(D)과 1차 방사기 간격(L) 사이의 관계를 보여준다. 도 29에 도시된 바와 같이, 반사기 직경(D)과 1차 방사기 간격(L)은 서로 대체로 비례하며, 경도 차이가 4도인 때의 1차 방사기 간격의 최적 값은 경도 차이가 8도인 때의 그것보다 더 작다.
도 30은 1차 방사기의 개구 직경(d)(aperture diameter)과 단일 빔 안테나에서의 안테나 효율() 사이의 관계를 보여준다. 도 30에 도시된 바와 같이, 개구 직경(d)이 dopt라고 가정할 때, 안테나 효율()은 다음과 같이 최대( max)에 도달한다. 개구 직경이 작으면, 반사기 위에서의 방사 범위가 증가하며, 이로 인해 반사기의 에너지가 반사기로부터 흩어지는, 즉, 스필-오버(spill-over)가 생긴다. 다른 한편으로, 개구 직경이 과도하게 크면, 방사 범위가 감소하며, 이로 인해 반사기의 가장자리 부분은 작동하지 않는다.
그러므로, 4도의 경도 차이를 가지는 두 개의 위성으로부터 전파를 수신하기 위한 복수 빔 안테나가 직경(Do)을 가지는 안테나와 최적 개구 직경(dopt)을 가지는 1차 방사기를 이용하여 형성되는 경우에, 간격(Lo)은 직경(dopt)보다 커야 한다. 도 29에 도시된 바와 같이, 복수 빔 안테나가 더 작은 유효 직경(Ds)(effective diameter)을 가지는 반사기를 이용하여 형성되는 경우에, 간격(L)은 간격(Ls)으로 감소된다. 간격(Ls)이 직경(dopt)보다 더 작으면, 개구 직경(d)은 최대 효율( max)이 되게 하는 직경(dopt)보다 반드시 더 작아져서 안테나 효율()은 도 30에 도시된 바와 같이 두더러지게 ( o)으로 떨어지며, 이로 인해 의도하는 수신 성능을 얻는 것이 어려워진다.
상기 언급된 종래의 기술에서, 예를 들어 4도의 작은 경도 차이를 가지는 정지 궤도 상에 있는 두 개의 위성으로부터의 전파가 의도하는 안테나 효율을 얻기 위해 수신되는 경우에, 안테나 직경을 증가시킴으로써 두 개의 1차 방사기 사이의 최적 간격을 증가시키거나 큰 초점 거리를 가지는 반사기를 이용함으로써 f/D(f = 초점 거리, D = 유효 직경)를 몹시 증가시키는 것 중 하나의 조치를 취하는 것이 필요하다. 그러나, 전자의 조치에서는, 전체 무게 및 비용이 과도하게 크며, 이것은 일반적인 가정 용도(home use)에 적당하지 않다. 후자의 조치에서는, 1차 방사기가 반사기로부터 멀리 떨어져서 놓여지므로, 1차 방사기로부터 반사기의 가장자리를 조망(viewing)하기 위한 각이 작아지며, 이로 인해 스필-오버가 증가하고, 안테나 효율의 현저한 저하로 귀결된다.
본 발명은 위성 방송(satellite broadcasting) 또는 위성 통신(satellite communication)에 사용하기 위한 파라볼라 안테나(parabolic antenna), 더욱 상세하게는, 파라볼라 안테나를 구성하는 1차 방사기(primary radiator) 및 블록-다운 컨버터(block-down converter)에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 이중 1차 방사기의 표면 입면도(front elevational view)이고,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 이중 1차 방사기의 단면도이고,
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 이중 1차 방사기의 표면 입면도이고,
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 이중 1차 방사기의 단면도이고,
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 다른 이중 1차 방사기의 표면 입면도이고,
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 다른 이중 1차 방사기의 단면도이고,
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 또 다른 이중 1차 방사기의 표면 입면도이고,
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 또 다른 이중 1차 방사기의 단면도이고,
도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 이중 1차 방사기의 단면도이고,
도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 다른 이중 1차 방사기의 단면도이고,
도 11은 본 발명의 제3실시예에 따른 또 다른 이중 1차 방사기의 단면도이고,
도 12는 본 발명의 제4실시예에 따른 이중 1차 방사기의 표면 입면도이고,
도 13은 본 발명의 제4실시예에 따른 이중 1차 방사기의 단면도이고,
도 14는 본 발명의 제4실시예에 따른 다른 이중 1차 방사기의 표면 입면도이고,
도 15는 본 발명의 제4실시예에 따른 다른 이중 1차 방사기의 단면도이고,
도 16은 본 발명의 복수 빔 안테나의 투시도이고,
도 17은 본 발명의 블록-다운 컨버터의 투시도이고,
도 18은 본 발명의 블록-다운 컨버터의 표면 입면도이고,
도 19는 본 발명의 블록-다운 컨버터의 설치 방향을 나타내는 도면이고,
도 20은 본 발명의 복수 빔 안테나의 설치 방향을 나타내는 도면이고,
도 21은 본 발명의 제5실시예에 따른 블록-다운 컨버터의 표면 입면도이고,
도 22는 경사각(θ)과 안테나 이득(G) 사이의 관계를 보여주는 그래프이고,
도 23은 본 발명의 제6실시예에 따른 블록-다운 컨버터의 표면 입면도이고,
도 24는 본 발명의 제7실시예에 따른 블록-다운 컨버터의 표면 입면도이고,
도 25는 초기 이동 각이 최적 값에 설정되어 있을 때에 발생되는 편광 조정 에러를 보여주는 그래프이고,
도 26은 본 발명의 제8실시예에 따른 블록-다운 컨버터의 단면도이고,
도 27은 일반적인 파라볼라 안테나의 투시도이고,
도 28은 일반적인 이중 1차 방사기의 투시도이고,
도 29는 안테나 직경(D)과 1차 방사기 간격(L) 사이의 관계를 보여주는 그래프이고,
도 30은 1차 방사기의 개구 직경(d)과 안테나 효율() 사이의 관계를 보여주는 그래프이다.
상기 언급된 단점을 제거하기 위하여, 본 발명의 이중 1차 방사기는 예를 들어, 45㎝의 유효 직경을 가지는 작은 직경의 파라볼라 반사기를 이용함으로써, 두 개의 1차 방사기들이 서로 일체로 결합되어서 예를 들어, 4도의 경도 차이를 가지는 두 개의 위성으로부터의 전파를 수신할 수 있는 구조를 가진다.
본 발명의 이중 1차 방사기에서, 1차 방사기들의 개구는 서로 내부로 향하도록 배치되기 때문에, 이중 1차 방사기의 접합 부분의 중심 지점이 반사기의 초점 근처에 위치하도록 복수 빔 안테나가 배치되는 경우에 야기되는 초점의 어긋남(defocus)으로 인한 방사 면적의 감소를 보상하는 것이 가능하다.
본 발명의 블록-다운 컨버터는 수직의 방사 축 주위를 전체적으로 회전할 수 있기 때문에, 두 개의 방사기의 경사각(tilt angle)이 편광각에 대하여 단번에 조정될 수 있다.
본 발명의 블록-다운 컨버터에서는, 편광각을 조정하기 위한 초기 이동 각이 수신 지역의 경도 범위의 중심에 대체로 위치하는 지점의 그것으로 설정되면, 초기 이동 각의 조정은 수신 지역의 전체에서 대체로 최적화될 수 있다. 그러므로, 각 수신 지점을 위한 초기 이동 각을 조정하는 것이 필요하지 않기 때문에, 블록-다운 컨버터들이 대량으로 생산될 수 있다.
한편, 본 발명의 블록-다운 컨버터는 수신된 전파의 진폭 및 주파수 변환을 수행하기 위한 변환 회로를 포함하는 하우징(housing)과 이중 1차 방사기가 일체로 성형되는 구조를 가지기 때문에, 블록-다운 컨버터는 금형(die)을 이용한 사출 성형(injection molding)과 같은 단순한 공정에 의해 생산될 수 있으며, 이로 인해 그 생산 비용의 감소로 귀결된다.
(제1실시예)
이하에서, 본 발명의 실시예들에 따른 이중 1차 방사기가 도면을 참조하여 설명된다. 도 1 및 2는 각각 본 발명의 제1실시예에 따른 이중 1차 방사기의 표면 입면도와 단면도이다. 도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 이중 1차 방사기(10a)는 1차 방사기(1, 2)로 구성된다. 1차 방사기(1)는 피드 혼(6)(feed horn)과 원형 도파관(3)(circular waveguide)으로 구성되며, 동시에 1차 방사기(2)는 피드 혼(7)과 원형 도파관(4)으로 구성된다. 피드 혼(6, 7) 각각은 1차 방사기의 개구의 외주(outer periphery)에 뾰족한 형상(tapered shape)으로 제공되며, 접합 부분(5)에서 부분적으로 절개되도록 서로 결합되어 있다.
이하에서, 개구에 인접한 도파관의 단부면은 1차 방사기의 "개구 면"이라고 불리워진다. 두 개구의 중앙을 연결하는 부분의 중간 지점, 즉, 접합 부분에서 중심 지점은 "접합 부분의 중심점"이라고 불리워지며, 동시에 두 개구의 중앙을 연결하는 부분의 수직 이등분선(8)은 "접합 부분의 중심선"이라고 불리워진다.
이 실시예에서, 1차 방사기(1)의 개구 면과 1차 방사기(2)의 개구 면은 도 2에 도시된 바와 같이 동일한 평면에 형성되어 있다. 한편, 접합 부분의 중심점을 관통하고 두 개의 1차 방사기의 축에 평행하게 뻗어있는 직선(9)은 이중 1차 방사기(10a)의 "수직 방사축"으로 정의된다.
(제2실시예)
도 3 및 4는 각각 본 발명의 제2실시예에 따른 이중 1차 방사기의 표면 입면도 및 단면도이다. 제1실시예의 이중 1차 방사기(10a)와 동일한 방식으로, 이 실시예의 이중 1차 방사기(10b)는 피드 혼과 원형 도파관을 가진다. 피드 혼(11, 12) 각각의 외주에서, 이중 1차 방사기(10b)는 소정의 폭과 소정의 깊이를 가지는 고리 모양의 홈에 의해 형성되는 골이 파여진 부분(13)(corrugate portion)을 더 포함한다. 골이 파여진 부분(13)들은 또한 피드 혼(11, 12)을 접합하기 위한 접합 부분 근처에서 서로 결합되어 있다. 골이 파여진 부분들은 접합 부위에서 피드 혼의 절개의 영향을 감소시키므로, 안테나 효율, 안테나 방향성(directivity), 두 개의 위성을 조망(viewing)하기 위한 각에 상응하는 빔 분리도(beam separation degree)와 같은 성능을 향상시킬 수 있다.
도 5의 표면 입면도와 도6의 단면도에 도시되어 있는 이중 1차 방사기(10c)는 이중 1차 방사기(10b)와 마찬가지 방식으로 피드 혼과 원형 도파관들을 가진다. 그러나, 이 실시예에서는, 피드 혼(18, 19)들은 서로 결합되어 있지 않으며, 오직 골이 파여진 부분(17)들만 접합 부분(16)에서 서로 결합되어 있다.
약 45㎝의 유효 직경을 가지는 파라볼라 반사기를 이용함으로써, 이러한 배치를 가지는 이중 1차 방사기는 8도의 경도 차이를 가지고 위치되어 있는 두 개의 위성으로부터 전파를 수신하는데 사용된다.
도 7 및 8은 각각 이중 1차 방사기(10d)의 표면 입면도와 단면도이다. 도 7 및 8에 도시된 바와 같이, 두 개의 피드 혼은 반사기의 직경에 일치하는 접합 부분(21)에서 서로 접촉할 수도 있다.
(제3실시예)
도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 이중 1차 방사기(30a)의 단면도이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 이중 1차 방사기(30a)는 제2실시예의 이중 1차 방사기(10b)의 그것과 유사한 구성 소자로 이루어진다. 1차 방사기(26)의 개구 면의 중심을 이 개구 면에 수직으로 관통하는 도파관 축(31)과, 1차 방사기(27)의 개구 면을 이 개구 면에 수직으로 관통하는 도파관 축(32)이 도 9에 도시된 바와 같은 소정의 각을 형성한다는 점에서 이중 1차 방사기(30a)는 이중 1차 방사기(10b)와 다르다. 즉, 도파관 축들(31, 32)은 교차점(도시하지 않음)을 가진다.
이 실시예에서, 이 교차점과 접합 부분의 중심점을 연결하는 직선(29)은 이중 1차 방사기(30a)의 수직 방사 축으로서 작용한다. 도파관 축(31)과 수직 방사 축(29) 사이에 형성되는 각도와, 도파관 축(32)과 수직 방사 축(29) 사이에 형성되는 각도의 각각은 α이다.
도 10에 도시되어 있는 이중 1차 방사기(30b)의 예에서는, 이중 1차 방사기(10c)에서 두 개의 도파관 축들이 교차점을 가지며 접합 부분(33)에서 골이 파여진 부분들만 서로 결합되도록 두 개의 1차 방사기들이 형성되어 있다. 도 11에 도시되어 있는 이중 1차 방사기(30c)의 예에서는, 이중 1차 방사기(10d)에서 두 개의 도파관 축들이 교차점을 가지며 접합 부분(34)에서 피드 혼들이 서로 결합되도록 두 개의 1차 방사기들이 형성되어 있다.
이 실시예의 이중 1차 방사기에서는, 두 개의 1차 방사기들의 개구들이 서로 내부로 향해 있으므로, 훌륭한 수신 성능이 얻어질 수 있다.
(제4실시예)
도 12 및 13은 각각 본 발명의 제4실시예에 따른 이중 1차 방사기의 표면 입면도와 단면도이다. 도 13에 도시된 바와 같이, 이중 1차 방사기(50a)에서 피드 혼(41, 42), 골이 파여진 부분(46) 및 접합 부분(45)은 도 9의 이중 1차 방사기(30a)의 그것과 유사한 형상을 가진다. 서로 평행한 도파관 축(43, 44) 대신에 각각의 개구면에 수직인 직선(47, 48)들이 교차점을 가진다는 점에서 이중 1차 방사기(50a)는 이중 1차 방사기(30a)와 다르다.
이 실시예의 그것과 유사한 구조는 도 10 및 11에 도시된 이중 1차 방사기의 도파관들에도 적용될 수도 있다.
도 14 및 15는 각각 이 실시예의 수정된 이중 1차 방사기(50b)의 표면 입면도와 단면도이다. 이중 1차 방사기(50b)에서는, 소정의 두께와 소정의 높이를 가지는 분할 부재(53)가 접합 부분에 제공되어서 이중 1차 방사기(50a)의 접합 부분(45)에서 두 개의 피드 혼들의 절개된 부분들을 보상한다. 분할 부재(53)는 또한 피드 혼들과 마찬가지로 뾰족한 형상을 가진다.
이 실시예에서는, 분할 부재(53)가 피드 혼들의 절개된 부분들을 보상하기 때문에, 두 개의 위성으로부터의 전파들에 있어서 분리 성능을 향상시키는 것이 가능하다. 결과적으로, 수평 편광 되어 있는 전파가 입사할 때에 안테나 방향성의 저하를 방지하는 것이 가능하다.
한편, 이 실시예에서는, 이중 1차 방사기가 두 개의 평행한 도파관들을 가지며, 그러므로 금형을 이용하는 사출 성형과 같은 간단한 공정에 의해 얻어질 수 있다.
위 실시예들의 모든 이중 1차 방사기들은 두 개의 위성으로부터 전파를 수신하도록 배치되어 있다. 유사하게, 갯수에 있어 위성과 동일한 1차 방사기들이 그 개구들의 중심들이 직선 모양으로 배치되도록 서로 결합되어 있는 멀티 1차 방사기가 이용된다면, 셋 또는 그 이상의 위성으로부터 전파를 수신하는 것이 가능하다.
(제5실시예)
이하에서, 본 발명의 이러한 실시예에 따른 블록-다운 컨버터와 복수 빔 안테나가 도면들을 참조하여 설명된다. 도 16은 상기 이중 1차 방사기를 가지는 블록-다운 컨버터와 복수 빔 안테나의 배치를 보여주는 투시도이다.
도 16에 도시된 바와 같이, 복수 빔 안테나(70)는 파라볼라 반사기(61), 지지 기둥(62), 지지 아암(63) 및 블록-다운 컨버터(80)로 이루어진다. 위성(66, 67)으로부터의 전파들은 반사기(61)에 의해 반사되어 블록-다운 컨버터(80)에 의해 수신된다. 한편, 도 16에 도시되어 있는 좌표 축에서, Y축은 수직 방향을 표시하며, X축과 Z축은 지구 표면 위에 있는 복수 빔 안테나(70)의 가로 및 세로 방향을 각각 나타낸다.
도 17에는 블록-다운 컨버터(80)가 개략적으로 예시되어 있다. 블록-다운 컨버터는 이중 1차 방사기에 의해 위성들로부터 전파를 수신하며, 수신된 전파의 진폭 및 주파수 변환을 수행한다. 도 17에 도시된 바와 같이, 블록-다운 컨버터(80)는 이중 1차 방사기(50b)와 동일한 배치를 가지는 이중 1차 방사기(72), 진폭 및 주파수 변환을 수행하기 위한 변환 회로를 가지는 하우징(73), 블록-다운 컨버터(80)의 출력 단자로서 작용하는 F형 커넥터(74)(connector) 및, 지지 아암(63)의 말단부(distal end)에 부착되어 이중 1차 방사기(72)를 지지 아암(63)에 고정시키는 지지 부재(64)(holding member)로 이루어진다. 이중 1차 방사기(72)와 하우징(73)은 일체로 성형되므로 금형을 이용한 사출 성형과 같은 간단한 공정에 의해 생산될 수 있으며, 이로 인해 생산 원가의 감소로 귀결된다.
도 18은 블록-다운 컨버터(80)의 표면 입면도이다. 도 18에서, 지지 부재(64)의 구조는 지지 아암(63)이 접합 부분의 중심점(71), 더욱 상세하게, 접합 부분의 중심점(71)을 관통하는 수직 방사 축 주위로 지지 아암(63)이 자유롭게 회전되는 것을 가능하게 한다. 접합 부분의 중심선(88)과 지지 아암(63) 사이에 형성되는 각(θ)은 도 16에 도시된 바와 같은 블록-다운 컨버터(80)의 기울기(inclination) 각을 표시하며, 이하에서 블록-다운 컨버터의 경사각(tilt angle)이라고 불리워진다.
한편, 블록-다운 컨버터(80)에서는, 접합 부분의 중심점(71), 즉, 이중 1차 방사기(72)의 개구 면의 중심이 반사기(61)의 초점 근처에 놓여진다.
따라서, 이중 1차 방사기가 제공되어 있는 복수 빔 안테나에서는, 두 개의 개구들의 중심은 실제로 방사기의 초점으로부터 약간 간격이 두어져 있으며, 그러므로 소위 "초점이 어긋남(defocus)"의 상태로 설정되어 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여, 이중 1차 방사기(72)는 두 개의 1차 방사기들의 개구들이 서로 내부로 향하므로 초점이 어긋남에 의한 방사 면적의 감소가 보상되는 구조를 가진다.
도 19 및 20은 블록-다운 컨버터(80)와 복수 빔 안테나(70)가 위성들에 대하여 어느 방향으로 설치되는지를 보여주는 도면들이다. 도 19에서는, 이중 1차 방사기(72)의 개구가 반사기(61)(도시하지 않음)를 향하도록 블록-다운 컨버터(80)가 설치된다. 수신 지점에서, Φ1 및 Φ2는 정지 궤도(69) 위에 위치하는 위성(66, 67)으로부터의 전파의 편광각들을 각각 나타낸다. 한편, 도 20에 도시된 바와 같이, 반사기(61)는 가상의 위성(68)(imaginary satellite)을 향하고 있다.
두 개의 위성으로부터의 전파의 편광각들에 대한 경사각(θ)의 조정이 이하에서 설명된다. 처음에, 편광각(Φ0)을 가지는 전파를 송신하기 위한 가상의 위성(68)이 정지 궤도(69) 위에 위치한다고 가정된다. 위성의 정지 궤도의 반경은 지구(earth), 보다 상세하게는 적도(equator)의 반경보다 더 크기 때문에, 가상 편광각(Φ0)은 Φ1과 Φ2의 평균, 즉, 위성(66, 67)을 연결하는 직선과 X축 사이에 형성되는 각도와 거의 동일하다. 이 실시예에서는, 경사각(θ)이 가상의 편광각(Φ0)과 동일해지도록 블록-다운 컨버터(80)가 설치된다.
도 21은 도 18 및 19에서와 마찬가지로 경사각(θ)을 가지는 블록-다운 컨버터(80a)의 표면 입면도이다. 도 21은 원형 도파관의 출력 측에 위치하는 하우징(73) 내의 변환 회로 위에 형성되어 있는 급전 소자(81a, 81b, 82a, 82b)(feeding element)의 상태를 예시한다. 이러한 네 개의 급전 소자들은 소정의 길이와 소정의 폭을 가지는 마이크로스트립 라인(microstrip line)에 의해 각각 형성되어 있다.
도 21에 도시된 바와 같이, 급전 소자(81a, 82a)는 두 개의 개구들의 중심을 연결하는 직선(89) 위에 형성되어 있고, 동시에 급전 소자(81b, 82b)는 두 개의 개구들의 중심을 개구들의 중심선(89)에 수직으로 관통하는 직선(86, 87) 위에 각각 형성되어 있다. 즉, 급전 소자(81a, 81b)는 서로 직교하는 방향으로 연장하여 있고, 동시에 급전 소자(82a, 82b)는 서로 직교하는 방향으로 연장하여 있다. 네 개의 급전 소자들은 접합 부분의 중심선(88)에 대하여 전체적으로 대칭되게 형성되어 있다.
이 실시예에서는, 두 개의 1차 방사기들과 블록-다운 컨버터(80a)의 하우징이 상기 설명된 바와 같이 일체로 성형되어 있기 때문에, 블록-다운 컨버터(80a)는 이중 1차 방사기의 수직 방사 축 주위로 회전될 수 있어서, 경사각은 간단하게 조정될 수 있다.
위성들로부터 송신된 전파에 대하여, 수신 지역에서 편광각의 조정을 달성하기 위해 경사각을 감소시키는 조치가 예비적으로 취해질 수 있다. 이러한 조치로서, "슬랜트 각(slant angle)"이라고 불리우는 소정의 편광각이 보상용(offset)으로서 송신되는 전파에 예비적으로 더해지는 방법이 이용된다. 이 경우에, 가상의 편광각은 슬랜트 각을 편광각 Φ1 또는 Φ2에 더함으로서 계산된다.
한편, 갯수가 위성과 동일한 1차 방사기들을 포함하는 멀티 1차 방사기가 이용되면, 셋 또는 그 이상의 위성으로부터의 전파를 수신하기 위한 멀티 빔 안테나를 형성하는 것이 가능하다. 한편, 급전 소자들의 각 쌍은 적어도 수직 편광을 위한 급전 소자와 수평 편광을 위한 급전 소자를 포함하여야 하며, 셋 또는 그 이상의 급전 소자들을 포함할 수도 있다.
(제6실시예)
도 22는 경사각(θ)과 안테나 이득(G) 사이의 관계를 나타내는 그래프이다. 위에서 설명된 바와 같이, 편광각이 변환기의 경사각(θ)에 의해 조정되는 경우에, 경사각(θ)이 과도하게 크면 안테나 이득(G)은 현저하게 떨어진다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 경사각(θ)은 0도로 설정되며, 그러나 대신에, 도 23에 도시된 블록-다운 컨버터(80b)에서와 같이, 두 쌍의 급전 소자(81c, 81d) 및 급전 소자(82c, 82d)들은 각각의 개구들의 중심 주위로 각도(θ)를 통해 회전되는 그러한 지점에 형성되어 있다.
상기로부터 알 수 있는 바와 같이, 이 실시예에서는 안테나 이득의 저하를 초래하지 않고 편광각이 조정될 수 있다.
(제7실시예)
도 24는 블록-다운 컨버터(80c)의 표면 입면도이다. 도 24에서, 한 쌍의 급전 소자들(81e, 81f)은 초기 이동 각(Φ2)을 통해 직선(86)에 대하여 반시계방향(counterclockwise)으로 회전되도록 서로 직교하는 방향으로 형성되어 있으며, 동시에, 한 쌍의 급전 소자들(82e, 82f)은 초기 이동 각(Φ1)을 통해 직선(87)에 대하여 시계방향(clockwise)으로 회전되도록 서로 직교하는 방향으로 형성되어 있다. 경사각과 동일한 방식으로, 이러한 초기 이동 각은 전파를 수신할 수 있는 지역 또는 예를 들어 일본의 경우의 "시즈오카(Shizuoka)"와 같은 목표 수신 지역의 경도 범위의 중심에 위치하는 지점에 기초하여 결정된다. 보통, (Φ1)과 (Φ2)는 서로 동일하다. 그러나, 송신된 전파가 슬랜트 각을 포함하는 경우에는, 초기 이동 각(Φ1,Φ2)은 슬랜트 각을 거기에 더함으로써 얻어지는 각도가 된다.
도 25는 위성(66, 67)이 각각 JCSAT-3(동경 128°)과 JCSAT-4(동경 124°)이라고 가정하여 초기 이동 각(Φ1,Φ2)이 일본에서 최적 값으로 설정될 때의 편광 조정 에러를 보여주는 그래프이다.
도 25에 도시된 바와 같이, "구시로(Kushiro)"와 "가고시마(Kagoshima)"가 각각 수신 지역의 가장 동쪽 끝과 가장 서쪽 끝이라고 가정하면, "시즈오카"는 그 경도 상의 범위의 대체로 중심에 위치되어 있다. 그러므로, 편광각(Φ1, Φ2) 및 시즈오카에서의 가상의 편광각(Φ0)을 이용함으로써, 초기 이동 각(Φ1,Φ2)이 (Φ1=Φ0-Φ1) 및 (Φ2=Φ2-Φ0)로부터 각각 계산된다. 이 실시예에서는, 초기 이동 각이 약 2.5라고 가정한다. 이러한 방식으로, 위성(66, 67)에 대한 편광 조정 에러(Φ0-Φ1-Φ1) 및 (Φ0-Φ2+Φ2)의 각각은 일본의 각 수신 지점에서 ±1도의 범위 내에서 제한될 수 있다.
이 실시예에서는, 편광각을 조정하기 위한 초기 이동 각이 수신 지역의 경도 범위의 중심에 위치하는 지점의 그것에 설정되기 때문에, 초기 이동 각의 조정은 수신 지역 전체에 대체로 최적화될 수 있다. 따라서, 각 수신 지역에서 초기 이동 각을 조정하는 것은 필요하지 않기 때문에, 블록-다운 컨버터는 대량으로 생산될 수 있다.
한편, 블록-다운 컨버터(80c)는 이중 1차 방사기의 수직 방사 축 주위로 회전될 수 있기 때문에 경사각은 간단하게 조정될 수 있다.
(제8실시예)
도 26은 블록-다운 컨버터(98)의 단면도이다. 도 26에서, 블록-다운 컨버터(98)는 이중 1차 방사기(30a)의 그것과 유사한 개구들을 가지는 이중 1차 방사기(97)와, 변환 회로가 형성되어 있는 인쇄 기판(96)(printed board)으로 이루어진다. 급전 소자(95)는 인쇄 기판(96) 위에 형성되어 있고, 인쇄 기판(96)은 이중 1차 방사기(97)의 출력측에 설치되어 있다. 한편, 도파관이 실제로 제공되지 않는다는 점에서 이중 1차 방사기(97)는 이중 1차 방사기(30a)와 다르다. 직선(93)은 개구 면에 대하여 수직이다.
도 26에 도시된 바와 같이, 직선(93)과 수직 방사 축(94)은 각도(α)를 이루도록 이중 1차 방사기(97)의 개구가 형성된다. 결과적으로, 개구 면과 인쇄 기판(96)은 각도(α)를 이룬다. 인쇄 기판(96)은 수직 방사 축(94)에 직교하는 방향으로 설치된다.
급전 소자(95)의 길이가 개구 면에 평행하게 형성되는 급전 소자의 길이(L)를 직선(93)을 따라서 인쇄 기판 위에 투사하여 얻어지는 (L/cos α)라고 가정한다는 것에 이 실시예는 특징이 있다.
이 실시예에 따르면, 전파의 방사 면적을 감소시키지 않고 도파관이 제거될 수 있기 때문에, 블록-다운 컨버터가 더욱 간결하게 만들어질 수 있다.
본 발명에 따르면, 수직 편광된 파(wave)와 수평 편광된 파를 동시에 수신할 수 있는 파라볼라 안테나가 안테나 효율을 유지하면서 간결하고 가볍게 만들어질 수 있다. 그러므로, 예를 들어 45㎝의 유효 직경을 가지는 작은 직경의 반사기를 포함하는, 일반적인 가정 용도의 고성능 파라볼라 안테나를 실현하는 것이 가능하다. 이러한 파라볼라 안테나가, 예를 들어 일본에서 사용된다면, JCSAT-3 (동경 128˚)과 JCSAT-4(동경 124˚)로부터 전파를 수신하는 것이 가능하다.

Claims (19)

  1. 적어도 두 개의 위성으로부터 전파를 수신하기 위한 멀티 1차 방사기에 있어서,
    서로 인접해 있는 적어도 제1 및 제2의 1차 방사기들을 포함하며,
    제1의 1차 방사기에 제공되는 제1개구의 외주와 제2의 1차 방사기에 제공되는 제2개구의 외주는 접합 부분에서 서로 접합되는 멀티 1차 방사기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    제1피드 혼이 제1개구에 형성되고 제2피드 혼이 제2개구에 형성되는 멀티 1차 방사기.
  3. 청구항 2에 있어서,
    제1개구의 외주와 제1피드 혼 사이에는 제1의 골이 파여진 부분이 제공되고, 제2개구의 외주와 제2피드 혼 사이에는 제2의 골이 파여진 부분이 제공되는 멀티 1차 방사기.
  4. 청구항 3에 있어서,
    제1 및 제2의 골이 파여진 부분은 접합 부분에서 서로 접합되는 멀티 1차 방사기.
  5. 청구항 2에 있어서,
    제1 및 제2피드 혼은 접합 부분에서 서로 접합되며, 접합 부분에는 분할 부재가 제공되는 멀티 1차 방사기.
  6. 청구항 1에 있어서,
    제1개구의 중심을 제1의 1차 방사기의 개구 면에 수직으로 관통하는 축과, 제2개구의 중심을 제2의 1차 방사기의 개구 면에 수직으로 관통하는 축은 교차점을 가지는 멀티 1차 방사기.
  7. 청구항 6에 있어서,
    제1 및 제2의 1차 방사기는 제1 및 제2도파관을 각각 포함하며, 제1도파관의 축과 제2도파관의 축은 서로 평행한 멀티 1차 방사기.
  8. 청구항 1의 멀티 1차 방사기;및
    급전 소자가 형성되는 변환회로를 포함하는 블록-다운 컨버터.
  9. 청구항 8에 있어서,
    제1 및 제2의 1차방사기 각각에 대하여, 적어도 두 개의 급전 소자를 포함하는 급전 소자 쌍이 적어도 두 개의 급전 소자가 직각을 이루도록 변환 회로 위에 형성되는 블록-다운 컨버터.
  10. 청구항 9에 있어서,
    적어도 두 개의 급전 소자의 하나와 접합 부분의 중심선은 소정의 각도를 이루는 블록-다운 컨버터.
  11. 청구항 10에 있어서,
    소정의 각도는 소정의 경도 상의 지점에서의 가상 편광각과 대체로 동일한 블록-다운 컨버터.
  12. 청구항 10에 있어서,
    소정의 각도는 위성의 하나로부터의 전파의 편광각과 가상 편광각 사이의 소정의 경도 상의 지점에서의 차이와 동일한 블록-다운 컨버터.
  13. 청구항 11 또는 12에 있어서,
    소정의 경도는 소정의 경도 범위의 대체로 중심에 위치하는 블록-다운 컨버터.
  14. 청구항 11 또는 12에 있어서,
    소정의 각도는 전파의 슬랜트 각을 이용함으로써 계산되는 블록-다운 컨버터.
  15. 청구항 6의 멀티 1차 방사기;및
    급전 소자가 형성되는 변환 회로를 포함하며,
    다른 급전 소자가 제1의 1차 방사기 또는 제2의 1차 방사기의 개구 면에 평행하게 형성된다고 가정할 때, 급전 소자는 다른 급전 소자를 개구면의 수직선을 따라서 변환 회로에 투사함으로써 얻어지는 길이를 가지는 블록-다운 컨버터.
  16. 청구항 8에 있어서,
    적어도 변환회로를 포함하는 하우징과 멀티 1차 방사기는 일체로 성형되는 블록-다운 컨버터.
  17. 청구항 8의 블록-다운 컨버터;
    전파를 반사시키기 위한 반사기;및
    블록-다운 컨버터와 반사기를 서로 결합하기 위한 지지 아암을 포함하는 멀티 빔 안테나.
  18. 청구항 17에 있어서,
    블록-다운 컨버터의 경사각은 가변 가능한 멀티 빔 안테나.
  19. 청구항 18에 있어서,
    지지 아암과 블록-다운 컨버터를 서로 결합하여 블록-다운 컨버터의 경사각이 수직의 방사 축 주위로 가변 가능하게 하는 지지 부재를 더 포함하는 멀티 빔 안테나.
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