KR20010036922A - 위성안테나의 부반사기 자동 조정장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 위성안테나의 부반사기 자동 조정장치 및 그 방법은 조정자가 입력부를 통해 서로 다른 주파수 대역을 갖는 다수의 피드혼중 일 피드혼 선택신호를 입력하면, 선택된 피드 혼에 맞는 기 설정된 X, Y, Z좌표값을 리드하고, 리드된 좌표값에 따라 X, Y, Z축 이동 전동모터를 순차적으로 구동하여 부반사기를 선택된 피드혼에 맞는 최적의 위치로 이동시킴으로써, 안테나의 이득과 패턴을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.

Description

위성안테나의 부반사기 자동 조정장치 및 그 방법{Method and apparatus for controlling a sub-reflecter in an antenna}
본 발명은 위성 안테나의 부반사기 자동 조정장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 특히 멀티 피드 혼(Multi Feed Horn) 카세그레인 안테나(Cassegrain Antenna)에서 선택된 피드 혼에 따라 부반사기의 위치를 원격 조정하여 안테나의 이득(Gain)과 패턴을 최적으로 조정할 수 있도록 한 위성 안테나의 부반사기 자동 조정장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 카세그레인 안테나에 대하여 살펴보기로 하자.
도 1은 일반적인 카세그레인 안테나의 구조를 나타낸 도면으로서, 카세그레인 안테나는 광학의 카세그레인 망원경의 원리를 이용한 것으로, 1개의 피드혼(30) 즉, 1차 복사기와 2개의 반사기로 구성된 안테나이다. 여기서, 2개의 반사기는 주반사기(10)와 부반사기(20)로 구성된다.
피드 혼(30)은 주반사기(10)쪽에 설치되고, 부반사기(20)는 초점보다 조금 앞쪽에 볼록 또는 오목 쌍곡선으로 설치된다. 도 1에 도시된 바와 같이 부반사기(20)를 볼록 쌍곡선을 사용한 것은 카세그레인 안테나라 하고, 부반사기를 오목 쌍곡선으로 사용한 것을 그레고리(Gregorian) 안테나라고 하는 것이다.
이와 같은 카세그레인 또는 그레고리 안테나의 원리 및 특성을 보면, 먼저 주반사기(10) 뒷면에 설치된 피드 혼(30)으로 부터 복사된 전파는 우선 부반사기(20)에서 반사되어 주반사기(10)로 전달되고, 주반사기(10)는 부반사기(20)로 부터 반사된 전파를 다시 반사하여 예민한 빔(Beam)으로 복사하는 것이다. 이런 파는 주반사기910)와 부반사기(20)가 공동의 허초점(F')을 갖고 반사되어 정면으로 반사된다.
이러한 안테나는 피드혼(30)과 송,수신기가 직결되기 때문에 급전계 전송손실이 작고, 초점거리가 짧으며, 반사기(10, 20)에서 고이득이 얻지는 것이 특징이다.
또한, 부엽이 매우 작고, 우주공간에 복사하는 경우 부반사기(20)로 부터의 누설전력(Spill-Over)이 천체를 향하고 있기 때문에 대지 반사파를 받는 것이 적다. 즉, 대지에서의 잡음을 적게 받기 때문에 저잡음 특성의 안테나로서, 위성통신용 기지국 안테나로 이용되고 있다.
또한, 이러한 카세그레인 또는 그레고리 안테나에는 도 1에 도시된 바와 같이 하나의 피드 혼(30)을 사용하는 것이 있는 반면, 도 2에 도시된 바와 같이 서로 다른 주파수 대역을 갖는 멀티 피드 혼 시스템을 사용하는 것도 있다. 도 2는 일반적인 카세그레인 위성안테나에서의 주파수대역에 서로 다른 피드혼을 구비한 멀티 피드혼 시스템의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하여 멀티 피드 혼시스템에 대하여 설명해 보기로 하자.
위성 통신용 카세그레인 안테나는 일반적으로 2개의 피드 혼을 사용시에는 부반사기(20)의 위치는 중간정도에 맞추어서 각각의 피드 혼에 대해서는 어느 정도 이득의 손실을 감안하여 한 곳에 고정시키도록 한다.
또한, 주파대역이 서로 다른 다수의 피드혼(41, 42, 43, 44, 45, 46)을 사용할 때에도 마찬가지로 부반사기(20)의 위치를 한 곳에 고정하여 사용한 것이다. 여기서, 상기 주파수 대역이 서로 다른 다수의 피드혼(41, 42, 43, 44, 45, 46)은 주파수대역이 2GHz - 3GHz인 S 밴드 피드 혼(41), 1GHz - 2GHz의 주파수 대역을 갖는 L밴드 피드 혼(42), 7GHz - 10GHz의 주파수 대역을 갖는 X밴드 피드 혼(43), 4GHz - 6GHz의 주파수 대역을 갖는 C밴드 피드 혼(44), 20GHz - 30GHz의 주파수대역을 갖는 Ka밴드 피드 혼(45) 및 12GHz - 14GHz의 주파수 대역을 갖는 Ku밴드 피드 혼(46)으로 이루어진다. 여기서, 상기 서로 다른 주파수 대역을 갖는 다수의 피드 혼(41, 42, 43, 44, 45, 46)은 피드 혼 함(40)에 수용된다.
이와 같은 멀티 피드 혼 시스템에서 부반사기(20)는 사용하는 주파수와 피드혼(41, 42, 43, 44, 45, 46)의 위치 및 좌표에 따라서 안테나의 특성에 많은 영향을 미치게 된다.
그러나, 종래의 멀티 피드 혼 카세그레인 위성 안테나에서는 부반사기(20)를 고정된 상태로 사용을 하기 때문에 정확한 안테나의 조준이 되지 않아 오차가 발생하게 된다. 즉, 이득손실이 커지게 되는 문제점이 있다.
이러한 오차 및 이득손실를 무시하고 사용하는 경우에는 안테나의 성능저하의 커다란 원인이 되는 문제점이 발생하게 되는 것이다.
따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술에 따른 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로 본 발명의 목적은 멀티 피드 혼 카세그레인 안테나에서 선택된 피드 혼에 따라 부반사기의 위치를 원격 조정하여 안테나의 이득과 패턴을 최적으로 조정할 수 있도록 한 위성 안테나의 부반사기 자동 조정장치를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 안테나의 부반사기 자동 조정장치의 동작과 상응하는 위성 안테나의 부반사기 자동 조정방법을 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 위성안테나의 부반사기 자동 조정장치의 특징은 부반사기의 후면에(부반사기의 지지대)전동모터를 X축, Y축, Z축방향으로 3개를 설치하여 원격에서 다수의 피드 혼중 일 피드혼 선택신호에 따라 기 설정된 부반사기의 좌표에 따라 상기 X, Y, X축 이동 전동모터를 조정하여 부반사기를 최적의 위치로 이동시키는데 있다.
즉, 본 발명에 따른 위성안테나의 부반사기 자동 조정장치의 특징은 부반사기와 서로 다른 주파수대역을 갖는 다수의 피드 혼을 구비한 안테나에 있어서, 멀티 피드 혼중 사용하고자 하는 주파수 대역의 피드혼을 선택하기 위한 피드 혼 선택신호를 입력하는 입력부와; 상기 부반사기의 후면 지지대에 설치되고, 부반사기가 X축, Y축 및 Z축으로 이동될 수 있도록 구동하는 X, Y, Z축 구동부와; a) 상기 서로 다른 주파수 대역을 갖는 다수의 피드 혼 각각에 맞는 부반사기의 최적의 위치에 대한 X, Y, Z축 좌표값이 각각 설정되고, b) 상기 입력부를 통해 피드 혼 선택신호가 입력되면, 선택된 해당 피드 혼에 상응하는 기 설정된 X, Y, Z축 좌표값을 리드하며, c) 상기 리드된 X, Y, Z좌표값에 상응하는 위치로 부반사기가 이동될 수 있도록 상기 X, Y, Z축 구동부를 순차적으로 구동하는 제어부로 구성됨에 있다.
또한, 본 발명에 따른 위성안테나의 부반사기 자동 조정방법의 특징은 서로 다른 주파수 대역을 갖는 다수개의 피드 혼과, 부반사기를 X, Y, Z축으로 각각 이동시킬 수 있는 각각의 전동모터를 구비한 안테나의 부반사기 자동 조정방법에 있어서, 상기 서로 다른 주파수 대역을 갖는 다수개의 피드혼에 맞는 부반사기의 최적 위치(X, Y, Z좌표)값을 각각 설정하는 단계와; 상기 다수개의 피드 혼중 일 피드 혼 선택신호를 입력하는 단계와; 상기 입력된 선택신호에 상응하는 피드 혼에 대한 상기 기 설정된 부반사기의 X, Y, Z좌표값을 리드하는 단계와; 상기 리드된 부반사기의 X, Y, Z좌표값의 위치로 부반사판이 이동되도록 상기 X, Y, Z축 이동 전동모터를 순차적으로 구동하는 단계로 이루어짐에 있다.
도 1은 일반적인 카세그레인 위성안테나의 구조를 나타낸 도면,
도 2는 일반적인 카세그레인 위성안테나에서의 주파수대역에 서로 다른 피드혼을 구비한 멀티 피드혼 시스템의 구조를 나타낸 도면,
도 3은 본 발명에 따른 위성 안테나의 부반사기 자동 조정장치 및 그 방법에 있어서의 부반사기의 이동방향을 나타낸 도면,
도 4는 본 발명에 따른 위성 안테나의 부반사기 자동 조정장치에 대한 블록구성을 나타낸 도면,
도 5는 본 발명에 따른 위성 안테나의 부반사기 자동 조정방법에 대한 동작 플로우챠트를 나타낸 도면.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
10 : 주반사기 20 : 부반사기
30, 41, 42, 43, 44, 45, 46 : 피드 혼
40 : 피드혼 함 50 : 입력부
60 : 제어부 70, 71, 72, 73 : 구동부
이하, 본 발명에 따른 위성안테나의 부반사기 자동 조정장치 및 그 방법에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 살펴보기로 하자.
도 3은 본 발명에 따른 위성 안테나의 부반사기 자동 조정장치 및 그 방법에 있어서의 부반사기의 이동방향을 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 위성 안테나의 부반사기 자동 조정장치에 대한 블록구성을 나타낸 도면이다.
먼저, 본 발명은 안테나의 부반사기(20)를 피드 혼의 선택에 따라 도 3에 도시된 바와 같이 X축, Y축, Z축으로 이동가능하도록 한 것으로, 부반사기(20)를 X, Y, Z축으로 이동가능하도록 한 부반사기 자동 조정장치의 구성에 대하여 도 4를 참조하여 살펴보면, 도 2에 도시된 바와 같이 멀티 피드 혼중 사용하고자 하는 주파수 대역의 피드혼을 선택하기 위한 피드 혼 선택신호를 입력하는 입력부(50)와, 서로 다른 주파수 대역을 갖는 다수의 피드 혼(41 내지 46)각각에 상응하는 부반사기(20)의 최적의 위치 즉, 최적의 X, Y, Z축 좌표값을 저장하고 있다가 입력부(50)를 통해 피드 혼 선택신호가 입력되면, 선택된 해당 피드 혼에 상응하는 기 설정된 X, Y, Z축 좌표값을 리드하고, 리드된 좌표값에 따라 부반사기(20) 구동 제어신호를 제공하는 제어부(60)와, 부반사기(20)의 후면 지지대에 부반사기(20)가 X축, Y축 및 Z축으로 이동될 수 있도록 설치되고, 제어부(60)에서 제공되는 구동 제어신호에 따라 부반사기(20)를 X축, Y축 및 Z축으로 이동시키는 제 1, 2, 3구동부(70, 80, 90)으로 구성된다. 여기서, 제 1 구동부(70)는 부반사기(20)를 X축 방향으로 이동할 수 있도록 구동하는 전동모터이고, 제 2 구동부(80)는 부반사기(20)가 Y축방향으로 이동될 수 있도록 구동하는 전동모터이며, 제 3 구동부(90)는 부반사기(20)가 Z축 방향으로 이동될 수 있도록 구동하는 전동모터인 것이다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 위성안테나의 부반사기 자동 조정장치의 동작을 설명해 보기로 하자.
먼저, 운용자가 위성안테나에 설치된 다수의 주파수 대역을 갖는 피드 혼(41 내지 46)일 피드 혼을 선택하는 선택신호가 입력부(50)를 통해 제어부(60)로 입력되면, 제어부(60)는 입력부(50)에서 입력된 피드 혼 선택신호에 상응하는 피드 혼에 대한 기 설정된 부반사기(20)의 X, Y, Z축 이동좌표값을 리드한다.
이렇게 리드된 선택된 해당 피드 혼에 대한 이동좌표값에 따라 X축, Y축 및 Z축의 이동좌표에 상응하는 부반사기(20)의 X, Y, Z축 이동을 위한 구동 제어신호를 제 1, 2, 3, 구동부(70, 80, 90)에 순차적으로 각각 제공한다.
따라서, 제 1, 2, 3, 구동부(70, 80, 90)는 제어부(60)에서 제공되는 구동 제어신호에 따라 해당 X, Y, Z좌표에 상응하는 방향으로 순차적으로 구동하여 부반사기(20)를 최적의 위치로 이동시키는 것이다.
즉, 제어부(60)는 선택된 피드 혼에 상응하는 부반사기(20)의 최적의 위치에 대한 X좌표값에 상응하는 부반사기(20)의 이동 제어신호를 먼저 제 1 구동부(70)로 제공하여 해당 X좌표의 위치로 부반사기(20)를 이동시키고, 해당 X좌표의 위치에 부반사기(20)가 정확하게 이동되면, 제 1 구동부(70)의 구동을 정시킨 후, 상기 선택된 피드 혼에 상응하는 부반사기(20)의 최적의 위치에 대한 Y좌표값에 상응하는 부반사기(20)의 이동 제어신호를 제 2 구동부(80)로 제공하여 해당 Y좌표의 위치로 부반사기(20)를 이동시키는 것이다.
해당 Y좌표의 위치에 부반사기(20)가 정확하게 이동되면, 제어부(60)는 제 2 구동부(80)의 구동을 정지시키고, 상기 선택된 피드 혼에 상응하는 부반사기(20)의 최적의 위치에 대한 Z좌표값에 상응하는 부반사기(20)의 이동 제어신호를 제 2 구동부(80)로 제공하여 해당 Z좌표의 위치로 부반사기(20)를 이동시킨 후, Z축좌표값에 정학하게 부반사기(20)가 이동되면, 제 3 구동부(90) 역시 구동을 정지시키는 것이다. 따라서, 부반사기(20)는 선택된 피드 혼에 맞는 최적의 위치로 이동되는 것이다.
이상에서와 같은 동작에 상응하는 본 발명에 따른 위성안테나의 부반사기 자동 조정방법에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 단계적으로 살펴보기로 하자.
도 5는 본 발명에 따른 위성안테나의 부반사기 자동 조정방법에 대한 동작 플로우챠트를 나타낸 도면이다.
먼저, 서로 다른 주파수대역을 갖는 다수의 피드 혼(41 내지 46)에 대한 부반사기(20)의 최적위치(X, Y, Z축 좌표)값을 설정한다(S101).
이어, 운용자로 부터 일 피드 혼 선택신호가 입력되었는지를 판단하여 (S102), 일 피드 혼 선택신호가 입력되면, 선택된 피드 혼에 상응하는 상기 설정된 부반사기(20)의 최적의 위치값 즉, 최적의 X, Y, Z축 좌표값을 리드한다(S103).
이어, 리드된 X, Y, Z좌표값중 X좌표값에 상응하는 위치로 부반사기(20)가 이동되도록 제 1 구동부(70)를 구동하고(S104), 부반사기(20)가 해당 X좌표의 위치에 정확하게 이동되었는지를 판단한다(S105).
판단결과, 부반사기(20)가 X좌표값에 정확하게 이동되었으면, 제 1 구동부(70)의 구동을 정시킨 후, 제 2 구동부(80)를 구동하여 부반사기(20)가 상기 리드된 Y좌표의 위치로 이동시키는 것이다(S106).
이어, 해당 Y좌표의 위치에 부반사기(20)가 정확하게 이동되었는지를 판단하여(S107), 부반사기(20)가 해당 Y좌표의 위치로 이동되었으면, 제 2 구동부(80)의 구동을 정지시킨 후, 제 3 구동부(90)를 구동하여 부반사기(20)를 상기 리드된 Z좌표의 위치로 이동시킨다(S108).
이어, 부반사기(20)가 Z좌표의 위치로 정확하게 이동되었는지를 판단하여(S109), 부반사기(20)가 Z좌표의 위치로 이동이 완료되었으면, 제 3 구동부(90)의 구동을 정지시키게 되는 것이다(S110). 따라서, 부반사기(20)는 선택된 부반사기(20)에 맞도록 최적의 위치로 이동되는 것이다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 위성안테나의 부반사기 자동 조정장치 및 그 방법은 조정자가 입력부를 통해 서로 다른 주파수 대역을 갖는 다수의 피드혼중 일 피드혼 선택신호를 입력하면, 선택된 피드 혼에 맞는 기 설정된 X, Y, Z좌표값을 리드하고, 리드된 좌표값에 따라 X, Y, Z축 이동 전동모터를 순차적으로 구동하여 부반사기를 선택된 피드혼에 맞는 최적의 위치로 이동시킴으로써, 안테나의 이득과 패턴을 향상시킬 수 있는 효과를 가진 것이다.

Claims (3)

  1. 부반사기와 서로 다른 주파수대역을 갖는 다수의 피드 혼을 구비한 안테나에 있어서,
    멀티 피드 혼중 사용하고자 하는 주파수 대역의 피드혼을 선택하기 위한 피드 혼 선택신호를 입력하는 입력부와;
    상기 부반사기의 후면 지지대에 설치되고, 부반사기가 X축, Y축 및 Z축으로 이동될 수 있도록 구동하는 X, Y, Z축 구동부와;
    a) 상기 서로 다른 주파수 대역을 갖는 다수의 피드 혼 각각에 맞는 부반사기의 최적의 위치에 대한 X, Y, Z축 좌표값이 각각 설정되고,
    b) 상기 입력부를 통해 피드 혼 선택신호가 입력되면, 선택된 해당 피드 혼에 상응하는 기 설정된 X, Y, Z축 좌표값을 리드하며,
    c) 상기 리드된 X, Y, Z좌표값에 상응하는 위치로 부반사기가 이동될 수 있도록 상기 X, Y, Z축 구동부를 순차적으로 구동하는 제어부로 구성됨을 특징으로 하는 위성 안테나의 부반사기 자동 조정장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 X, Y, Z축 구동부는 전동모터인 것을 특징으로 하는 위성 안테나의 부반사기 자동 조정장치.
  3. 서로 다른 주파수 대역을 갖는 다수개의 피드 혼과, 부반사기를 X, Y, Z축으로 각각 이동시킬 수 있는 각각의 전동모터를 구비한 안테나의 부반사기 자동 조정방법에 있어서,
    상기 서로 다른 주파수 대역을 갖는 다수개의 피드혼에 맞는 부반사기의 최적 위치(X, Y, Z좌표)값을 각각 설정하는 단계와;
    상기 다수개의 피드 혼중 일 피드 혼 선택신호를 입력하는 단계와;
    상기 입력된 선택신호에 상응하는 피드 혼에 대한 상기 기 설정된 부반사기의 X, Y, Z좌표값을 리드하는 단계와;
    상기 리드된 부반사기의 X, Y, Z좌표값의 위치로 부반사판이 이동되도록 상기 X, Y, Z축 이동 전동모터를 순차적으로 구동하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 위성 안테나의 부반사기 자동 조정방법.
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KR100451639B1 (ko) * 2002-04-30 2004-10-12 (주)하이게인안테나 다중 주파수 밴드 위성통신 안테나
KR101640518B1 (ko) * 2016-01-20 2016-07-18 주식회사 케이앤에스아이앤씨 듀얼 밴드의 신호 송신 및 수신이 가능한 위성 통신용 단일 안테나 시스템
EP3916905A4 (en) * 2019-01-24 2022-10-12 Intellian Technologies Inc. TAPE CHANGER AND COMMUNICATION SYSTEM INCLUDING THE SAME
US11626663B2 (en) 2019-01-24 2023-04-11 Intellian Technologies, Inc. Band changer and communication system including the band changer

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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