KR20010063792A - Active phased array antenna system and beam control method for mobile satellite communications - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 이동위성통신을 위한 고이득과 넓은 전자적 추적 범위의 위상배열 안테나 시스템 및 위성추적을 위한 빔 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a phased array antenna system having a high gain and wide electronic tracking range for mobile satellite communications, and a beam control method for satellite tracking.
도1은 안테나 소자 1과 2가 d 간격으로 선형으로 배열되는 위상배열안테나의 개념도 이다.1 is a conceptual diagram of a phased array antenna in which antenna elements 1 and 2 are linearly arranged at d intervals.
만일 수신되는 전파가 안테나 소자의 정방향(broadside)으로부터 θ각도로 기울어져 입력된다면, 안테나 소자 1로 입력되는 전파 3은 안테나 소자 2로 입력되는 전파 4에 대하여 dsinθ 만큼의 경로 지연이 발생한다. 위상배열 안테나는 이러한 경로지연에 해당하는 위상ψ = 2πdsinθ/λ(λ: 수신 신호의 파장) 만큼 안테나 소자 2의 출력단에 연결되는 위상 천이기 5의 위상을 지연시킨 후, 안테나 소자 1과 2의 출력을 동일한 위상으로 합한다. 이러한 위상배열 안테나의 문제점 중의 하나는 경로지연으로 나타나는 위상지연이 수신신호의 주파수와 관련되므로, 대역폭이 좁다는 것이고, 빔 추적각도 θ가 클수록 안테나의 빔폭이 좁을수록 더욱더 문제가 된다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 주파수에 따라 변하는 위상 천이기를 사용하거나 배열안테나를 여러 개의 부배열로 나누어 각 부배열에 시간 지연 소자를 사용하여 안테나의 대역폭을 넓히는 방법이 있다. 하지만, 이러한 방법들은 정지궤도 위성을 사용하는 이동체 위성통신 시스템에서는 고이득과 넓은 추적 범위의 위상배열 안테나를 사용해야 하므로 적합하지 않다. 또한 위성통신을 위한 항공기 탑재 위상배열 시스템에서는 수신 통신 채널의 신호를 기준으로 빔을 제어하는 방법도 있으나, 이 방법에서는 모노펄스 수신기의 복조기가 수신 통신 채널의 복조기와 동일해야 하고, 그것에 동기되어야 하므로 구조가 복잡하고 육상이동통신에서와 같이 고속의 위성 추적에는 문제가 있다.If the received radio wave is inclined at an angle θ from the broadside of the antenna element, the radio wave 3 input to the antenna element 1 generates a path delay of dsin θ with respect to the radio wave 4 input to the antenna element 2. The phased array antenna delays the phase of the phase shifter 5 connected to the output terminal of the antenna element 2 by the phase ψ = 2πdsinθ / λ (λ: wavelength of the received signal) corresponding to the path delay, and then the antenna elements 1 and 2 Sum the outputs in the same phase. One of the problems of the phased array antenna is that the phase delay represented by the path delay is related to the frequency of the received signal, so that the bandwidth is narrower, and the larger the beam tracking angle θ, the more problematic the narrower the beam width of the antenna. In order to solve this problem, there is a method of increasing the bandwidth of an antenna by using a phase shifter that varies with frequency or by dividing an array antenna into several subarrays and using a time delay element for each subarray. However, these methods are not suitable in mobile satellite communication systems using geostationary satellites because they require the use of high gain and wide tracking ranged phased array antennas. In addition, there is a method of controlling a beam based on a signal of a receiving communication channel in an on-board phased array system for satellite communication, but in this method, the demodulator of the monopulse receiver must be identical to the demodulator of the receiving communication channel and synchronized with it. The structure is complex and there is a problem with high-speed satellite tracking, as in land mobile communications.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 고속 위성추적, 고이득과 넓은 전자적 추적 범위의 위상배열 안테나 시스템과 다른 송수신 주파수 신호에 대한 빔 제어 방법이 정지궤도 위성을 사용하는 이동체 위성통신용으로 사용할 수 있는 능동위상배열 안테나 시스템 및 위성추적을 위한 빔 제어방법을 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to solve the above problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a beam control method for a transmit / receive frequency signal different from a phased array antenna system having high speed satellite tracking, high gain, and wide electronic tracking range. The present invention provides an active phased array antenna system and a beam control method for satellite tracking that can be used for mobile satellite communications using geostationary satellites.
도1은 기본적인 위상배열 안테나의 개념도.1 is a conceptual diagram of a basic phased array antenna.
도2는 본 발명에 따른 이동 위성통신용 능동위상배열 안테나 시스템의 구성도.2 is a block diagram of an active phased array antenna system for mobile satellite communications according to the present invention;
도3은 본 발명에 따른 이동 위성통신용 능동위상배열 안테나 시스템의 위성추적을 위한 빔 제어 흐름도.3 is a beam control flowchart for satellite tracking of an active phased array antenna system for mobile satellite communications according to the present invention;
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
11 : 송신빔 성형기 12 : 송신능동 위상배열 안테나11 transmission beam forming machine 12 transmission active phased array antenna
13 : 수신능동 위상배열 안테나 14 : 수신신호 분배기13: receiving active phased array antenna 14: receiving signal splitter
15 : 수신채널 신호 빔 성형기 16 : 추적신호 빔 성형기15: receiving channel signal beam former 16: tracking signal beam former
17 : 추적신호 검출기 18 : 위성추적 처리장치17: tracking signal detector 18: satellite tracking processing device
19 : 추적빔 제어기 20 : 수신채널 빔 제어기19: tracking beam controller 20: receiving channel beam controller
21 : 송신 빔 제어기21: transmission beam controller
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 안테나 시스템은, 송신빔 성형기와, 송신능동 위상배열 안테나와, 수신능동 위상배열 안테나와, 수신신호 분배기, 및 수신채널 신호 빔 성형기를 포함하는 이동 위성통신용 능동위상배열 안테나 시스템에 있어서, 상기 수신신호 분배기로부터 입력되는 다수채널 마다 위상천이기를 통과 시킨 후 신호를 결합하는 수신채널 신호 빔 성형수단;상기 수신신호 분배기로부터 전송된 다수채널 수신 신호를 4개 그룹으로 결합한 후 위상천이기를 통과시킨후 신호를 결합하는 추적신호 빔 성형수단; 상기 추적신호 빔 성형수단에 의해 성형된신호의 크기를 검출하는 추적신호 검출수단; 상기 추적신호 검출수단에 의해 검출된 신호 세기를 기준으로 추적 신호의 빔에 대한 위성지향오차를 계산하고, 추적 신호의 빔에 대한 위성지향오차를 기준으로 수신채널 신호의 빔과 송신 신호의 빔에 대한 위성지향오차를 계산하는 위성추적 처리수단; 상기 위성추적 처리수단으로부터 입력된 추적 신호 빔의 위성지향오차로부터 위상 변화값을 계산하여, 상기 수신능동 위상배열 안테나 내부 위상천이기의 위상을 제어하는 추적빔 제어수단; 상기 위성추적 처리수단으로부터 입력된 수신채널 신호 빔의 위성지향오차로부터 위상 변화값을 계산하여 상기 수신채널 신호 빔 성형기 내부 위상천이기의 위상을 제어하는 수신채널 빔 제어수단; 및 상기 위성추적 처리수단으로부터 입력된 송신신호 빔의 위성지향오차로부터 위상 변화값을 계산하여 상기 송신능동 위상배열 안테나 내부 위상천이기의 위상을 제어하는 송신빔 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.An antenna system of the present invention for achieving the above object is an active phase for mobile satellite communication comprising a transmission beam shaper, a transmission active phased array antenna, a reception active phased array antenna, a reception signal splitter, and a reception channel signal beam shaper. An array antenna system comprising: a receiving channel signal beam shaping means for coupling a signal after passing a phase shifter for each of the plurality of channels input from the receiving signal splitter; combining the plurality of channel received signals transmitted from the received signal splitter into four groups Tracking signal beam shaping means for coupling the signal after passing the post-phase shifter; Tracking signal detecting means for detecting the magnitude of the signal formed by the tracking signal beam shaping means; The satellite tracking error of the beam of the tracking signal is calculated based on the signal strength detected by the tracking signal detecting means, and the beam of the reception channel signal and the beam of the transmission signal are calculated based on the satellite tracking error of the beam of the tracking signal. Satellite tracking processing means for calculating a satellite tracking error for the satellite; Tracking beam control means for controlling a phase of the internal phase shifter of the receiving active phased array antenna by calculating a phase change value from the satellite orientation error of the tracking signal beam inputted from the satellite tracking processing means; Reception channel beam control means for controlling a phase of an internal phase shifter of the reception channel signal beam former by calculating a phase change value from the satellite orientation error of the reception channel signal beam inputted from the satellite tracking processing means; And transmission beam control means for controlling a phase of the internal phase shifter of the transmission active phased array antenna by calculating a phase change value from the satellite orientation error of the transmission signal beam inputted from the satellite tracking processing means.
또한, 본 발명에 따른 방법은, 송신빔 성형기와, 송신능동 위상배열 안테나와, 수신능동 위상배열 안테나와, 수신신호 분배기와, 수신채널 신호 빔 성형기와, 추적 신호 빔 성형기와, 추적신호 검출기와, 위성추적 처리장치와, 수신채널 빔 제어기와, 송신빔 제어기, 및 추적빔 제어기를 포함하는 이동 위성통신용 능동위상배열 안테나 시스템에서의 위성추적을 위한 빔 제어방법에 있어서, 빔제어에 필요한 초기 정보를 입력받는 제1단계; 추적 기준 신호 주파수에 대응되는 추적신호 레벨을 검출하는 제2단계; 상기 검출된 추적 신호 레벨로부터 추적빔의 위성지향오차 각도를 계산하여, 상기 계산된 추적빔의 위성지향오차 각도가 임의의 값보다 작은지를 비교하는 제3단계; 상기 제3단계에서, 작지 않으면 상기 계산된 추적빔의 위성지향오차 각도를 이용해 상기 수신능동 위상배열 안테나 내부 위상천이기의 위상값을 계산하여, 상기 계산된 위상값으로 위상을 제어하는 제4단계; 상기 제3단계에서 작으면, 상기 계산된 추적빔의 위성지향오차 각도를 이용해 수신채널 빔의 위성지향오차 각도를 계산하는 제5단계; 상기 계산된 수신채널 빔의 위성지향오차 각도를 이용해 수신채널 신호 빔 성형기 내부 위상천이기의 위상값을 계산하여, 상기 계산된 위상값으로 위상을 제어하는 제6단계; 상기 계산된 추적빔의 위성지향오차 각도를 이용해 송신 신호 빔의 위성지향오차 각도를 계산하는 제7단계; 및 상기 계산된 송신신호 빔의 위성지향오차 각도를 이용해 송신능동 위상배열 안테나 내부 위상천이기의 위상값을 계산하여, 상기 계산된 위상값으로 위상을 제어하는 제8단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the method according to the present invention includes a transmission beam shaper, a transmission active phased array antenna, a reception active phased array antenna, a reception signal splitter, a reception channel signal beam shaper, a tracking signal beam shaper, a tracking signal detector, A beam control method for satellite tracking in an active phased array antenna system for mobile satellite communication including a satellite tracking processing device, a receiving channel beam controller, a transmission beam controller, and a tracking beam controller, comprising: initial information necessary for beam control Receiving a first step; Detecting a tracking signal level corresponding to the tracking reference signal frequency; Calculating a satellite tracking error angle of the tracking beam from the detected tracking signal level and comparing whether the calculated satellite tracking error angle of the tracking beam is smaller than an arbitrary value; In a third step, if not small, a fourth step of calculating a phase value of an internal phase shifter of the receiving active phased array antenna using the calculated satellite orientation error angle of the tracking beam, and controlling the phase with the calculated phase value. ; A fifth step of calculating a satellite orientation error angle of the reception channel beam using the calculated satellite orientation error angle of the tracking beam if it is small in the third step; A sixth step of calculating a phase value of an internal phase shifter of the reception channel signal beam former by using the calculated satellite orientation error angle of the reception channel beam, and controlling phase with the calculated phase value; A seventh step of calculating a satellite orientation error angle of the transmission signal beam using the calculated satellite orientation error angle of the tracking beam; And an eighth step of calculating a phase value of an internal phase shifter of the active active phased array antenna by using the calculated satellite orientation error angle of the transmitted signal beam, and controlling the phase with the calculated phase value. .
또한, 본 발명은 컴퓨터에서, 빔제어에 필요한 초기 정보를 입력받는 단계; 입력된 추적 기준 신호 주파수에 대응되는 추적신호 레벨을 검출하는 단계; 상기 검출된 추적 신호 레벨로부터 추적빔의 위성지향오차 각도를 계산하여, 상기 계산된 추적빔의 위성지향오차 각도가 임의의 값보다 작은지를 비교하는 단계; 상기 임의의 값보다 작지 않으면, 상기 계산된 추적빔의 위성지향오차 각도를 이용해 상기 수신능동 위상배열 안테나 내부 위상천이기의 위상값을 계산하여, 상기 계산된 위상값으로 위상을 제어하는 단계; 상기 임의의 값보다 작으면, 상기 계산된 추적빔의 위성지향오차 각도를 이용해 수신채널 빔의 위성지향오차 각도를 계산하는 단계; 상기 계산된 수신채널 빔의 위성지향오차 각도를 이용해 수신채널 신호 빔 성형기 내부 위상천이기의 위상값을 계산하여, 상기 계산된 위상값으로 위상을 제어하는 단계; 상기 계산된 추적빔의 위성지향오차 각도를 이용해 송신 신호 빔의 위성지향오차 각도를 계산하는 단계; 및 상기 계산된 송신신호 빔의 위성지향오차 각도를 이용해 송신능동 위상배열 안테나 내부 위상천이기의 위상값을 계산하여, 상기 계산된 위상값으로 위상을 제어하는 단계를 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.In addition, the present invention comprises the steps of receiving initial information necessary for beam control in a computer; Detecting a tracking signal level corresponding to the input tracking reference signal frequency; Calculating a satellite tracking error angle of the tracking beam from the detected tracking signal level and comparing whether the calculated satellite tracking error angle of the tracking beam is smaller than an arbitrary value; Calculating a phase value of the phase shifter internal phase shifter using the calculated satellite orientation error angle of the tracking beam if the value is not smaller than the predetermined value, and controlling the phase with the calculated phase value; If less than the predetermined value, calculating a satellite tracking error angle of the received channel beam using the calculated satellite tracking error angle of the tracking beam; Calculating a phase value of an internal phase shifter of the reception channel signal beam former by using the calculated satellite orientation error angle of the reception channel beam, and controlling a phase with the calculated phase value; Calculating a satellite tracking error angle of the transmission signal beam using the calculated satellite tracking error angle of the tracking beam; And calculating a phase value of an internal phase shifter of a TPS using the calculated satellite orientation error angle of the transmitted signal beam, and controlling a phase with the calculated phase value. Provide a readable recording medium.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도2는 본 발명에 따른 이동 위성통신용 능동위상배열 안테나 시스템의 구성도로서, 도면에서 11은 송신빔 성형기, 12는 송신능동 위상배열 안테나, 13은 수신능동 위상배열 안테나, 14는 수신신호 분배기, 15는 수신채널 신호 빔 성형기, 16은 추적신호 빔 성형기, 17은 추적신호 검출기, 18은 위성추적 처리장치, 19는 추적빔 제어기, 20은 수신채널 빔 제어기, 21은 송신 빔 제어기를 각각 나타낸다.2 is a configuration diagram of an active phased array antenna system for mobile satellite communication according to the present invention, in which 11 is a transmission beam former, 12 is a transmission active phased array antenna, 13 is a reception active phased array antenna, 14 is a reception signal splitter, 15 denotes a receiving channel signal beam former, 16 a tracking signal beam former, 17 a tracking signal detector, 18 a satellite tracking processor, 19 a tracking beam controller, 20 a receiving channel beam controller, and 21 a transmission beam controller.
송신빔 성형기(11)는 입력되는 송신 입력신호를 K개의 채널로 분배하고, 각 채널의 신호를 가변 증폭하여 송신능동 위상배열 안테나(12)로 공급한다. 송신능동 위상배열 안테나(12)는 K 채널의 입력신호를 각각 수개로 분배하여, 송신 빔제어기(21)에 의해 내부 위상천이기의 위상값을 제어 받아 이동체의 이동에 따라 안테나의 빔 방향을 제어한 후, 전력 증폭하여 단위 방사소자를 통해 위성으로 송신한다.The transmission beam shaper 11 divides the input transmission input signal into K channels, variably amplifies the signals of each channel, and supplies them to the transmission active phased array antenna 12. The transmit active phased array antenna 12 distributes the input signal of the K channel into several pieces, and receives the phase value of the internal phase shifter by the transmit beam controller 21 to control the beam direction of the antenna according to the movement of the moving object. Then, the power is amplified and transmitted to the satellite through the unit radiating element.
수신능동 위상배열 안테나(13)는 위성으로부터 신호를 각 단위 방사소자로수신하여 저잡음 증폭 및 추적빔 제어기(19)에 의해 내부 위상천이기의 위상값을 제어 받아 이동체의 이동에 따라 추적신호의 빔 방향을 위성방향으로 향하도록 제어한 후, 수개의 채널을 하나로 결합하여 L개 채널의 신호를 수신신호 분배기(14)로 공급한다. 수신신호 분배기(14)는 L 채널 신호를 각각 2방향으로 분배하여 수신채널 신호 빔성형기(15)와 추적신호 빔성형기(16)로 공급한다. 수신채널 신호 빔 성형기(15)는 L 채널의 수신 신호를 받아, 각각의 신호를 가변 증폭하고 수신채널 빔제어기(20)에 내부 위상천이기의 위상값을 제어 받아 의해 수신채널 신호의 빔 방향을 위성방향으로 향하도록 제어한 후, L개의 채널을 하나로 결합하여 수신 신호를 성형한다. 추적신호 빔 성형기(16)는 L 채널의 수신 신호를 받아, 안테나 영역을 4등분되도록 신호를 결합한 후, 4개 출력 각각의 연결되는 위상천이기의 위상값을 위성추적 처리장치(18)에 의해 제어 받은 후, 하나로 결합하여 추적신호 검출기(17)로 공급한다.The receiving active phased array antenna 13 receives a signal from the satellite to each unit radiating element and receives a low noise amplification and the phase value of the internal phase shifter by the tracking beam controller 19 to control the beam of the tracking signal according to the movement of the moving object. After controlling the direction to the satellite direction, a plurality of channels are combined into one to supply signals of the L channels to the reception signal distributor 14. The reception signal distributor 14 distributes the L channel signals in two directions, respectively, and supplies the L channel signals to the reception channel signal beam former 15 and the tracking signal beam former 16. The reception channel signal beam former 15 receives the L channel received signal, variably amplifies each signal, and receives the phase value of the internal phase shifter from the reception channel beam controller 20 to adjust the beam direction of the reception channel signal. After controlling to face in the satellite direction, L channels are combined into one to form a received signal. The tracking signal beam shaper 16 receives the received signal of the L channel, combines the signals so that the antenna region is divided into four parts, and then outputs the phase values of the phase shifters connected to each of the four outputs by the satellite tracking processing device 18. After receiving the control, it is combined with one and supplied to the tracking signal detector 17.
추적신호 검출기(17)는 입력되는 RF 신호 대역 중에서 위성추적 처리장치(18)로부터 입력되는 추적 주파수를 선택한 후, 입력 신호의 크기를 검출하여 위성추적 처리장치(18)에 공급한다. 위성추적 처리장치(18)는 추적신호 검출기(17)로부터 입력되는 신호 세기를 기준으로 추적 신호의 빔에 대한 위성 지향 오차를 계산하여, 추적빔 제어기(19)에 공급하고, 추적 신호의 빔에 대한 위성 지향 오차를 기준으로 수신채널 신호의 빔과 송신 신호의 빔에 대한 위성 지향 오차를 계산하여 수신채널 빔 제어기(20)와 송신빔 제어기(21)에 공급한다.The tracking signal detector 17 selects a tracking frequency input from the satellite tracking processor 18 among the input RF signal bands, and then detects the magnitude of the input signal and supplies it to the satellite tracking processor 18. The satellite tracking processor 18 calculates a satellite direct error for the beam of the tracking signal based on the signal strength input from the tracking signal detector 17, supplies it to the tracking beam controller 19, and supplies the tracking signal to the beam of the tracking signal. The satellite directivity errors of the beams of the reception channel signal and the beams of the transmission signal are calculated based on the satellite directivity errors, and are supplied to the reception channel beam controller 20 and the transmission beam controller 21.
추적빔 제어기(19)는 입력되는 추적 신호 빔의 위성 지향 오차로부터 위상변화값을 계산하여, 수신능동 위상배열 안테나(13)에 있는 각 위상 천이기의 초기 위상값과 그 변화 값을 더해 각 위상 천이기의 위상을 제어한다. 수신채널 빔 제어기(20)는 입력되는 수신채널 신호 빔의 위성 지향 오차로부터 위상 변화값을 계산하여 수신채널 신호 빔 성형기(15)에 있는 각 위상천이기의 초기 위상값과 그 변화 값을 더해 각 위상천이기의 위상을 제어한다. 송신빔 제어기(21)는 입력되는 송신신호 빔의 위성 지향 오차로부터 위상 변화값을 계산하여 송신능동 위상배열 안테나(12)에 있는 각 위상천이기의 초기 위상값과 그 변화 값을 더해 각 위상천이기의 위상을 제어한다.The tracking beam controller 19 calculates the phase change value from the satellite direct error of the input tracking signal beam, and adds the initial phase value of each phase shifter and the change value of each phase shifter in the receiving active phased array antenna 13 to each phase. Control the phase of the transition. The reception channel beam controller 20 calculates the phase change value from the satellite direct error of the received channel signal beam, and adds the initial phase value of each phase shifter in the reception channel signal beam shaper 15 and the change value thereof. Controls the phase of the phase shifter. The transmission beam controller 21 calculates the phase change value from the satellite direct error of the incoming transmission signal beam and adds the initial phase value of each phase shifter and the change value of each phase shifter in the transmission active phased array antenna 12 to each phase shift signal. Control the phase of selfishness.
도3은 본 발명에 따른 이동체 위성통신용 능동위상배열 안테나 시스템의 위성추적을 위한 빔 제어 흐름도이다.3 is a beam control flowchart for satellite tracking of an active phased array antenna system for mobile satellite communications according to the present invention.
위상추적 처리장치에서 빔 제어가 시작되면, 빔제어에 필요한 초기 정보가 입력된다(101). frt는 수신 주파수 대역 중에서 추적 기준 신호의 주파수이며, 임의로 X라 놓는다. frc는 수신 주파수 대역 중에서 사용하는 수신 통신채널 신호의 주파수이며 임의로 Y라 놓는다. ft는 송신 주파수 대역 중에서 송신 통신채널 신호의 주파수이며 임의로 Z라 놓는다. Pr는 수신능동 위상배열 안테나에 있는 각 위상천이기의 위상값이며, 초기값은 Pri이다. Prc는 수신채널 신호 빔 성형기에 있는 각 위상 천이기의 위상값이며 초기값은 Prci이다. Pt는 송신능동 위상배열 안테나에 있는 각 위상천이기의 위상값이며 초기값은 Pti이다. 초기정보가 입력되면 추적 기준 신호 주파수(frt) 정보를 추적신호 검출기로 송신한다(102). 그리고, 추적신호 빔 성형기의 위상을 제어하여 추적 빔을 중심, 상, 좌, 하, 우 위치로 바꾸면서 추적신호 검출기로부터 입력되는 추적신호 레벨을 검출한다(103). 그리고, 이렇게 수행한 각 추적빔의 크기로부터 추적빔의 위성지향오차 각도를 계산한다(104). 그리고, 계산된 추적빔의 위성지향오차 각도가 시스템에서 정한 임의의 값E 보다 작은지를 비교하여(105), 작지 않으면 상기 계산된 추적빔의 위성지향오차 각도로부터 수신능동 위상배열 안테나의 위상천이기의 위상 변화값 dPr을 계산한 후, 이값과 초기 위상값 Pri 를 더하여 수신능동 위상배열 안테나의 각 위상천이기의 위상값 Pr를 계산한다. 그리고, 수신능동 위상배열 안테나의 각 위상천이기의 위상을 계산한 위상값 Pr로 제어한다(106).When beam control is started in the phase tracking processor, initial information necessary for beam control is input (101). frt is the frequency of the tracking reference signal in the reception frequency band, and is arbitrarily set to X. frc is the frequency of the reception communication channel signal used in the reception frequency band and is arbitrarily set to Y. ft is the frequency of the transmission communication channel signal in the transmission frequency band and is arbitrarily set to Z. Pr is the phase value of each phase shifter in the receiving active phased array antenna, and its initial value is Pri. Prc is the phase value of each phase shifter in the receiving channel signal beam former and the initial value is Prci. Pt is the phase value of each phase shifter in the transmit active phased array antenna and the initial value is Pti. When the initial information is input, the tracking reference signal frequency frt information is transmitted to the tracking signal detector 102. Then, by controlling the phase of the tracking signal beam shaper to change the tracking beam to the center, up, left, down, right position to detect the tracking signal level input from the tracking signal detector (103). In addition, the satellite tracking error angle of the tracking beam is calculated from the size of each tracking beam. Comparing whether the calculated satellite orientation error angle of the tracking beam is smaller than an arbitrary value E determined by the system (105), the phase shift of the receiving active phased array antenna from the calculated satellite orientation error angle of the tracking beam is not small. After calculating the phase change value dPr, the phase value Pr of each phase shifter of the receiving active phased array antenna is calculated by adding this value and the initial phase value Pri. Then, the phase of each phase shifter of the receiving active phased array antenna is controlled by the phase value Pr calculated (106).
한편, 계산된 추적빔의 위성지향오차 각도가 시스템에서 정한 임의의 값E 보다 작으면 상기 계산한 추적빔의 위성지향오차 각도와 frt - frc 를 이용하여 수신채널 빔의 위성지향오차 각도를 계산한다(107). 또한, 수신채널 빔 제어기에서는 상기 계산된 수신채널 빔의 위성지향오차 각도로부터 수신채널 신호 빔 성형기의 위상천이기의 위상 변화값 dPrc을 계산한 후, 이 값과 초기 위상값 Prci를 더하여 수신채널 신호 빔 성형기의 각 위상천이기의 위상값 Prc를 계산한 다음, 상기 계산한 위상값 Prc로 위상을 제어한다(108).On the other hand, if the calculated satellite orientation error angle of the tracking beam is smaller than the predetermined value E determined by the system, the satellite orientation error angle of the received channel beam is calculated using the calculated satellite orientation error angle of the tracking beam and frt-frc. (107). In addition, the reception channel beam controller calculates a phase change value dPrc of the phase shifter of the reception channel signal beam former from the calculated satellite orientation error angle of the reception channel beam, and then adds this value and the initial phase value Prci to receive the reception channel signal. The phase value Prc of each phase shifter of the beam former is calculated, and then the phase is controlled by the calculated phase value Prc (108).
그리고, 상기 계산한 추적빔의 위성지향오차 각도와 frt - ft 를 이용하여 송신 신호 빔의 위성지향오차 각도를 계산한다(109). 그리고, 송신빔 제어기에서 상기 계산한 송신 신호 빔의 위성지향오차 각도로부터 송신능동 위상배열 안테나의 위상천이기의 위상 변화값 dPt을 계산한 후, 이 값과 초기 위상값 Pti 를 더하여 각 위상천이기의 위상값 Pt를 계산한 다음, 각 위상천이기의 위상을 상기 계산한위상값 Pt로 제어한다(110).Then, the satellite tracking error angle of the transmission signal beam is calculated using the calculated satellite tracking error angle of the tracking beam and frt-ft (109). After calculating the phase change value dPt of the phase shifter of the transmission active phased array antenna from the calculated satellite orientation error angle of the transmission signal beam in the transmission beam controller, the phase shifter is added by adding this value and the initial phase value Pti. After calculating the phase value Pt, the phase of each phase shifter is controlled by the calculated phase value Pt (110).
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes can be made in the art without departing from the technical spirit of the present invention. It will be apparent to those of ordinary knowledge.
상기와 같은 본 발명에 의하면, 빠른 위성추적과 고이득 안테나를 요구하는 정지궤도 위성을 사용하는 육상 이동 위성통신 시스템에서 넓은 추적 범위를 제공할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention as described above, it is possible to provide a wide tracking range in a land mobile satellite communication system using a geostationary satellite requiring fast satellite tracking and a high gain antenna.
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