KR20020035223A

KR20020035223A - 위성방송 이동수신 안테나 시스템 및 위성추적 방법

Info

Publication number: KR20020035223A
Application number: KR1020000065416A
Authority: KR
Inventors: 조일인; 이은형; 채윤경
Original assignee: 배장휘; 주식회사 토바텔레콤
Priority date: 2000-11-04
Filing date: 2000-11-04
Publication date: 2002-05-11

Abstract

본 발명은 위성방송 이동수신 안테나 시스템 및 위성추적 방법에 관한 것으로, 특히 이동하는 열차 또는 자동차 등의 육상 이동체에 탑재시키기 위하여 고정빔 안테나를 이용한 방위각 방향의 빔 제어를 행함으로써 시스템 구성은 간단하지만 위성방송 수신능력이 우수한 안테나 시스템을 구현하기 위한 기술에 관한 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명은 위성방송을 수신하는 좌우 부배열 안테나; 상기 좌우 부배열 안테나에서 수신된 위성방송 신호를 입력받아 주파수 하향 변환시키는 두 채널 저잡음 주파수 하향기; 상기 두 채널 저잡음 주파수 하향기에서 주파수 하향 변환된 상기 위성방송 신호를 분배하고 아울러 안테나 빔 추적을 위하여 제어용 신호를 형성하는 제어용 빔 형성기; 상기 제어용 빔 형성기에서 분배된 주파수 하향 변환된 상기 위성방송 신호를 합성하는 전력 결합기; 상기 전력 결합기에서 합성된 상기 주파수 하향 변환된 위성방송 신호를 입력받아 회전부와 고정부의 사이의 신호전달 기능을 하는 로터리 조인트; 상기 로터리 조인트를 통해 상기 주파수 하향 변환된 위성방송 신호를 입력받아 복조하는 위성방송 수신기; 및 상기 제어용 빔 형성기에서 상기 제어용 신호를 입력받아 AGC(auto gain control) 전압을 생성·검출하여 위성추적 기능을 수행하는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 위성방송 이동수신 안테나 시스템이 제공된다.

Description

위성방송 이동수신 안테나 시스템 및 위성추적 방법 {Mobile Antenna System for DBS(Direct Broadcasting Satellite) Reception and DBS Tracking Method}

종래의 위성방송 이동수신 안테나 시스템은 앙각 방향의 안테나 빔 제어를 함에 있어서 전자적으로 수행되는 위상배열 안테나를 이용한 전자식, 기계적으로 안테나를 회전시켜 안테나 빔 제어를 수행하는 기계식 및 이를 혼합한 하이브리드 방식 등이 있다. 그러나 앙각 방향의 빔 제어를 수행할 경우 시스템이 복잡해지고 부피가 커질 뿐만 아니라 제작비용이 높아 육상 이동체 탑재에 부적당한 문제점이 있다.

또한 종래의 고정빔 안테나를 이용한 위성방송 이동수신 안테나 시스템에 있어서, 방위각 방향의 안테나 빔 제어는 하나의 평판형 배열 안테나를 이용하기 때문에 위성추적 시 폐루프 제어방식의 일종인 스텝추적 방식을 이용한다. 그러나 스텝추적 방식은 응답 속도가 비교적 느리기 때문에 이동체의 회전각을 검출하기 위한 자기 방위계, 각속도 센서 등의 외부 센서를 이용한 개루프 제어 방식을 혼용한 방식이 사용되어야 하는 문제점이 있다.

이하 종래의 단일 고정빔 안테나를 이용한 위성방송 안테나 시스템에 대하여 자세히 고찰하기로 한다.

도 1은 종래의 단일 고정빔 안테나를 이용한 위성방송 이동수신 안테나 시스템의 구성도이다. 도 1을 참조하면, 종래의 단일 고정빔 안테나를 이용한 위성방송 이동수신 안테나 시스템은 일반적으로 단일 평판형 안테나(101)와 저잡음 주파수하향기(103)가 회전 기구물위에 장착되고, 전력 분배기(106), 위성방송 수신기(107), TV(108), DC 전원(115) 및 제어부(109∼112)가 고정부에 장착되는 구조로 되어 있다.

먼저 위성방송 신호는 앙각 전력 반치폭이 24도 이상이고, 방위각 전력 반치폭이 6도 이내인 이득 26dBic 이상의 고정빔 평판형 안테나(101)에 수신된다. 수신된 위성방송 신호(102)는 저잡음 주파수 하향기(103)를 통해 위성방송 수신기(107)의 입력 주파수 대역으로 하향 변환되며, 회전 기구물과 고정부 사이의 신호 연결을 담당하는 로터리 조인트(R/J, 105)를 통해 전력 분배기(106)로 전달된다. 상기 주파수 하향 변환된 신호(104)는 전력 분배기(106)를 통해 위성방송 수신기(107)와 C/N 검출기(109)로 분배된다. 고정빔 안테나(101)의 방위각 방향 빔 제어를 담당하는 제어기(111)는 C/N 검출기(109)로부터 수신된 신호 세기를 입력받아 스텝 추적 방식의 폐루프 제어를 수행하고, 이와 동시에 각속도 센서(110)로부터 차량 회전속도를 입력받아 차량 회전각만큼 안테나의 위치를 보상하는 개루프 제어를 병행하게 된다. 상기 제어기(111)의 출력은 모터 구동기(112)를 통해 모터(113)를 시계/반시계 방향으로 회전시키게 된다. 모터(113)의 회전력은 로터리조인트(105)의 회전부 및 회전 기구물에 타이밍 벨트(114)를 통해 전달된다.

도 2a 및 2b는 종래의 단일 고정 빔 안테나를 이용한 위성방송 이동수신 안테나 시스템의 방위각 방향 빔 패턴 및 이를 이용한 위성추적 방법을 설명하기 위해 도시한 기능도 이다.

먼저 도 2a는 도 1의 단일 고정빔 평판형 안테나(101)의 스텝추적 방식을 설명하기 위한 기능도로서, 스텝추적 방식이라 함은 도 2a와 같이 안테나 빔을 좌로 또는 우로 한 스텝씩 움직여 도 1의 C/N 검출기(109)에서 C/N(carrier to noise ratio)을 검출함으로써 C/N이 높은 방향으로 안테나를 위치시키는 것을 말한다. 도 2a에서 안테나 빔은 목적위성을 추적하기 위해 201a ⇒ 202a ⇒ 203a ⇒ 202a로 회전하는 방식으로 이전 스텝의 C/N과 현재 스텝의 C/N을 비교하여 C/N이 큰 방향으로 이동하게 되기 때문에 목적위성을 포착하여도 안테나가 좌우로 계속 움직이며 C/N을 비교하게 된다. 도 2b에서 도 2a의 각 스텝에 따른 C/N을 나타내었다.

이와 같이 종래의 스텝추적 방식을 이용하는 단일 고정빔 위성방송 이동 수신안테나 시스템은 안테나 빔의 최대치가 위성을 향하고 있어도 안테나가 끊임없이 좌/우로 움직여야 하는 단점이 있고, 좌/우 한 스텝 간격의 비교 신호를 얻기 위해 빔을 기계적으로 움직이기 때문에 위성방송 수신기로 전달되는 실 위성방송 신호의 추적 손실이 발생하고, 응답 속도가 느려 외부 센서를 이용하여 차량 회전각을 보상해주는 개루프 제어를 병행하기 때문에 시스템이 다소 복잡해지는 문제점이 있다.

따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명은 이동하는 차량 등의 육상 이동체에서 위성방송을 수신하기 위하여 앙각 방향의 전력 반치폭이 넓은 두 개의 고정빔 안테나를 이용하여 앙각 방향에 빔 제어 부담을 줄여 시스템의 복잡성을 피하고, 방위각 방향의 빔 제어는 두 개의 부배열 안테나를 사용하여위성추적을 위한 좌/우로 경사진 제어용 빔을 별도로 형성하고, 두 제어용 빔의 수신레벨의 차로 위성추적을 수행함으로써 종래 스텝추적 방식에서 발생했던 불필요한 안테나 움직임에 의한 추적 손실을 없애고, 응답속도를 개선하여 위성을 안정적으로 추적할 수 있는 위성방송 이동수신 안테나 시스템 및 이를 이용한 위성추적 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 단일 고정빔 안테나를 이용한 위성방송 이동수신 안테나 시스템의 구성도,

도 2a 및 2b는 종래의 단일 고정 빔 안테나를 이용한 위성방송 이동수신 안테나 시스템에서 방위각 방향 위성추적 방법을 설명하기 위해 도시한 기능도,

도 3은 위성방송 이동수신 안테나 시스템의 이동체 설치 구조를 설명하기 위한 기능도,

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 위성방송 이동수신 안테나 시스템의 구조도,

도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 위성방송 수신기능을 설명하기 위해 도시한 기능도,

도 5b는 위성과 안테나 빔의 오차각에 대한 위성방송 신호레벨을 도시한 그래프,

도 6a 및 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 빔 추적기능을 설명하기위해 도시한 기능도,

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 위성추적을 설명하기 위해 도시한 기능도,

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 위성추적 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

※도면의 주요 부분에 대한 부호 설명※

41 : 고정빔 부배열 안테나 42 : 저잡음 주파수 하향기

43 : 제어용 빔 형성기 44 : 제어부

45 : 전력 결합기 46 : 로터리 조인트

431 : 전력 분배기 432 : 위상 변위기

433 : (제어용 빔 형성기의) 전력 결합기

441 : 위성방송 튜너 442 : 제어기

443 : 스텝 모터 구동기 444 : 스텝 모터

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 위성방송 이동수신 안테나 시스템 및 위성추적 방법은 위성방송을 이동중에 수신할 수 있는 안테나 시스템에 있어서, 위성방송을 수신하는 좌우 부배열 안테나; 상기 좌우 부배열 안테나에서 수신된 위성방송 신호를 입력받아 주파수 하향 변환시키는 두 채널 저잡음 주파수 하향기; 상기 두 채널 저잡음 주파수 하향기에서 주파수 하향 변환된 상기 위성방송 신호를 분배하고 아울러 안테나 빔 추적을 위하여 제어용 신호를 형성하는 제어용 빔 형성기; 상기 제어용 빔 형성기에서 분배된 주파수 하향 변환된 상기 위성방송 신호를 합성하는 전력 결합기; 상기 전력 결합기에서 합성된 상기 주파수 하향 변환된 위성방송 신호를 입력받아 회전부와 고정부의 사이의 신호전달 기능을 하는 로터리 조인트; 상기 로터리 조인트를 통해 상기 주파수 하향 변환된 위성방송 신호를 입력받아 복조하는 위성방송 수신기; 및 상기 제어용 빔 형성기에서 상기 제어용 신호를 입력받아 AGC(auto gain control) 전압을 생성·검출하여 위성추적 기능을 수행하는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 위성방송 이동수신안테나 시스템이 제공된다.

또한, 이동중에 위성을 추적할 수 있는 위성추적방법에 있어서, 위성방송을 수신하고 수신된 위성방송신호를 주파수 하향 변환시키는 제 1단계; 상기 주파수 하향 변환된 위성방송신호를 분배하고 아울러 안테나 빔 추적을 위하여 제어용 신호를 형성하는 제 2단계; 및 상기 제 2단계의 제어용 신호를 입력받아 AGC(auto gain control) 전압을 생성·검출하여 위성추적 기능을 수행하는 제 3단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 위성추적방법이 제공된다.

또한, 컴퓨터에, 위성방송을 수신하고 수신된 위성방송신호를 주파수 하향 변환시키는 제 1단계; 상기 주파수 하향 변환된 위성방송신호를 분배하고 아울러 안테나 빔 추적을 위하여 제어용 신호를 형성하는 제 2단계; 상기 제 2단계에서 분배된 주파수 하향 변환된 위성방송신호를 합성하는 제 3단계; 상기 제 3단계에서 합성된 주파수 하향 변환된 위성방송신호를 회전부와 고정부의 사이에서 전달하는 제 4단계; 상기 제 4단계에서 전달받은 합성된 주파수 하향 변환된 위성방송신호를 입력받아 복조하는 제 5단계; 및 상기 제 2단계의 제어용 신호를 입력받아 AGC(auto gain control) 전압을 생성·검출하여 위성추적 기능을 수행하는 제 6단계를 포함하여 이루어지는 것을 실행시킬 수 있는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체가 제공된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 일 실시예에 따른 위성방송 이동수신 안테나 시스템의 구조 및 위성추적 방법을 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 위성방송 이동수신 안테나 시스템의 이동체 설치 구조를 설명하기 위한 상태도이다. 상기 상태도는 이동중인 차량 등과 같은 육상 이동체에서의 위성방송 수신개념과 그 설치 구조를 설명하는 것으로서, 방송위성(301), 위성방송 신호(302), 위성방송 이동수신 안테나 시스템(303), 위성방송 수신기(304) 및 TV 등을 포함하여 구성되어 있다. 상기 위성방송 이동수신 안테나 시스템(303)은 이동체 지붕 등과 같이 위성이 잘 포착되는 곳에 레이돔으로 포장되어 설치되고, 상기 위성방송 수신기(304)와 TV(305)는 이동체 내부에 설치하게 된다. 상기 방송위성(301)에서 송신하는 위성방송 신호(302)가 차단되지 않는 곳에서는 이동체의 속도, 위치 또는 방향 등에 관계없이 안테나 시스템(303)은 항상 위성방송 신호(302)를 수신할 수 있으며, 상기 위성방송 신호(302)는 안테나 시스템(303) 내에서 1차 중간 주파수로 하향 변환되어 로터리 조인터를 통해 위성방송 수신기(304)로 제공되어 복조되고, 상기 복조된 신호는 TV(305)를 통해 사용자에게 전달된다.

도 4는 본 발명에 따른 위성방송 이동수신 안테나 시스템의 구조도, 도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 위성방송 수신 기능을 설명하기 위해 도시한 기능도, 도 5b는 위성과 안테나 빔의 오차각에 대한 위성방송 신호 레벨을 도시한 그래프, 도 6a 및 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 빔 추적 기능을 설명하기 위해 도시한 기능도, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 위성추적을 설명하기 위해 도시한 기능도로서, 본 발명에 따른 위성방송 이동수신 안테나 시스템은 기능면에서 수신된 위성방송 신호를 단순히 위성방송 수신기(47)로 전달하는 위성방송 수신기능(도 5)과 안테나 빔이 항상 위성을 향하도록 모터 제어를 통한 안테나 빔 추적기능(도 6)의 이원적 구조를 갖는다.

도 4를 참조하면, 구조적으로 로터리 조인트(46)를 회전축으로 해서 회전하는 회전 기구물 위에 장착되는 부배열 안테나(41L, 41R), 공통국부 발진기를 갖는 두 채널 저잡음 주파수 하향기(42), 제어용 빔 형성기(43), 제어부(44)로 구성되는 회전부와 위성방송 수신기(47), TV(48)와 같이 이동체 내부에 장착되는 고정부, 회전부의 무한 회전시에도 회전부와 고정부 사이에 RF 신호 및 DC 전원의 연결을 담당하는 상기 로터리 조인트(46)를 포함하여 구성된다. 또한 상기 제어용 빔 형성기(43)는 두 개의 전력 분배기(431R, 431L), 두 개의 위상 변위기(432R, 432L) 및 전력 결합기(433)를 포함하여 구성되고, 상기 제어부(44)는 위성방송 튜너(441), 제어기(442), 스텝모터 드라이버(443) 및 스텝모터(444)를 포함하여 구성되는데, 이를 자세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 각각의 상기 부배열 안테나(41L, 41R)에 수신된 위성방송 신호는 공통국부 발진기를 갖는 상기 두 채널 저잡음 주파수 하향기(42)로 전달되고, 상기 두 채널 저잡음 주파수 하향기(42)에서 주파수 하향 변환된 상기 각 채널의 위성방송 신호는 각각 상기 제어용 빔 형성기(43)의 전력 분배기(431L, 431R)를 거쳐 위성방송 수신기능과 안테나 빔 추적기능이 독립적으로 수행되도록 각각 분배된다. 상기 두 채널 저잡음 주파수 하향기(42)의 각 채널에서 분배된 신호의 일부는 상기 전력 결합기(45)에서 단순 결합되어 상기 로타리 조인트(46)를 통해 상기 위성방송 수신기(47)로 전달되어 위성방송 수신 기능을 수행하고, 일부는 각각 상기 제어용 빔형성기(43)의 위상 변위기(432L, 432R)로 전달되어 안테나 빔 추적 기능을 수행하기 위한 제어용 빔을 형성한다.

상기 제어용 빔 형성기(43)의 위상 변위기(432L, 432R)는 ON 일 때의 위상 지연을 갖는 1 bit 위상 변위기 이며, 상기 제어부(44)의 제어기(442)로부터 ON/OFF 명령에 따라 동작한다. 상기 제어용 빔 형성기(43)의 두 개의 위상 변위기(432L, 432R)는 두 개 모두 OFF인 경우(432L : OFF / 432R : OFF), 좌측 위상 변위기(432L)만 ON인 경우(432L : ON / 432R : OFF), 우측 위상 변위기(432R)만 ON인 경우(432L : OFF / 432R : ON)에 따라 상기 제어용 빔 형성기(43)의 전력 결합기(433)에서 세 가지 제어용 신호를 형성하여 상기 제어부(44)의 위성방송 튜너(441)로 전달한다. 상기 제어부(44)의 위성방송 튜너(441)는 각각의 제어용 신호에 따른 AGC(auto gain control) 전압을 생성하며, 상기 제어부(44)의 제어기(442)는 상기 AGC 전압을 검출하여 위성 추적 알고리즘을 수행한다. 상기 제어부(44)의 제어기(442)는 상기 제어용 빔 형성기(43)의 위상 변위기(432L, 432R)를 ON/OFF 시키고 이에 상응하는 AGC 전압을 검출함으로써 모터 회전각을 계산하고 모터 구동 펄스를 생성하여 상기 제어부(44)의 스텝모터 드라이버(443)를 통해 상기 제어부(44)의 스텝모터(444)를 구동시킴으로써 상기 부배열 안테나(41L, 41R)의 빔이 항상 위성을 지향하도록 하는 기능을 수행한다.

도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 위성방송 수신기능을 설명하기 위해 도시한 기능도로서, 본 발명에 따른 위성방송 수신 기능은 고정형 위성방송 수신 시스템과 동일한 기능을 수행하는데, 이를 자세히 설명하면 다음과 같다. 먼저, 상기부배열 안테나(41L·501L, 41R·501R)에 수신된 위성방송 신호는 각각 상기 두 채널 저잡음 주파수 하향기(42, 502)를 통해 변환된 후 상기 전력 분배기(431R·503L, 431L·503R)에서 일부는 안테나 빔 추적기능을 위한 제어 빔을 형성하기 위한 신호로 분배되고, 일부는 상기 전력 결합기(45, 504)를 통해 합성됨으로써 단일 안테나를 사용하여 수신된 신호와 동일한 위성방송 신호를 형성하고, 상기 신호는 회전부와 고정부 사이의 위성 신호 및 DC 전원 전달을 위한 상기 로타리 조인트(46, 505)를 통하여 상기 위성방송 수신기(47, 507)로 전달된다.

도 5b는 상기 위성방송 수신기(47, 507)로 입력되는 신호(506)의 신호레벨을 안테나 빔과 상기 방송위성(301)과의 오차각에 따라 도시한 그래프로서, 사용자는 신호레벨이 TH1 이상일 때 위성방송을 시청할 수 있게 된다. 따라서 안테나 빔 추적 기능은 안테나에 수신된 신호레벨이 항상 기준레벨인 TH1 보다 큰 범위에 들어오도록 하여 이동중에도 위성방송을 수신할 수 있도록 한다.

도 6a 및 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 빔 추적 기능을 설명하기 위해 도시한 기능도로서, 먼저 도 6a를 참조하면, 상기 좌/우 부배열 안테나(41L·601L, 41R·601R)에 각각 수신된 위성신호는 상기 두 채널 저잡음 주파수 하향기(42, 602)를 통해 변환된 후 상기 제어용 빔 형성기(43, 61)로 전달된다. 전달된 상기 각각의 좌/우 위성신호는 전력 분배기(431L·611L, 431R·611R)에서 일부는 위성방송 수신기능을 위해 분배되고 일부는 상기 위상 변위기(432L·612L, 432R·612R)로 분배된다.

상기 위상 변위기(432L·612L, 432R·612R)는 상기 제어기(442, 632)의 ON/OFF 신호(64)에 의해 제어되는데, 도 6b와의 관계에서 볼 때, 상기 위상 변위기(432L·612L, 432R·612R)가 모두 OFF 상태일 때 상기 방송위성(301)과 안테나의 오차각에 따른 상기 AGC 전압 패턴은 도 6b의 621과 같은 형태가 되고, 상기 좌측 위상 변위기(432L·612L)는 ON, 상기 우측 위상 변위기(432R·612R)는 OFF 상태일 때 상기 AGC 전압 패턴은 도 6b의 622와 같은 형태가 되며, 상기 좌측 위상 변위기(432L·612L)는 OFF, 상기 우측 위상 변위기(432R·612R)는 ON 상태일 때 상기 AGC 전압 패턴은 도 6b의 623과 같은 형태로 도시된다.

이와 같이 형성된 제어용 빔 신호(62)는 상기 위성방송 튜너(631)에서 AGC 전압 레벨로 변환되고, 상기 제어기(442·632)는 상기 방송위성(301)과 안테나 빔 지향 오차각에 따른 각각의 상기 제어용 빔 신호의 AGC 전압(621, 622, 623)을 검출하여 위성추적 연산을 수행한다. 도 6b의 621은 도 5b의 위성방송 수신기로 입력되는 방송신호와 동일한 신호로서 초기 위성 포착모드에서 안테나를 회전시키면서 일정 간격으로 AGC 전압(621)을 검출하여 기준 전압 TH1 보다 클 때 위성을 포착한 것으로 판단하고 자동 위성추적모드를 수행한다. 자동 위성추적모드에서는 상기 622 신호와 상기 623 신호의 AGC 전압을 검출하여 두 신호의 차가 0이 되는 방향으로 안테나를 회전시키는 기능을 반복 수행함으로써 안테나 빔 중심이 위성을 지향하도록 하여 위성 추적 기능을 수행한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 위성추적을 설명하기 위해 도시한 기능도로서, 이를 자세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 위성추적 안테나를 탑재한 이동체가 701 위치에서 진행 방향이 바뀌어 상기 방송위성(301)과 안테나 빔 지향 오차각이 THETA도 발생하여 상기 이동체가 702에 위치했을 경우, 제어용 빔 712의 AGC 전압과 713의 AGC 전압 차가 양수이기 때문에 안테나를 오른쪽으로 한 스텝 회전시키게 되고, 이 때 상기 이동체는 703에 위치하게 된다. 또한 703 위치에서 상기 제어용 빔 712와 상기 713의 AGC 전압 차를 계산한 결과 양수이기 때문에 안테나를 다시 오른쪽으로 한 스텝 회전시킨다. 이러한 과정을 거쳐 상기 이동체는 다시 상기 701 위치에 오게 되고 상기 제어용 빔 712와 713의 AGC 전압 차가 0이기 때문에 안테나는 정지 상태를 유지한다. 자동 위성추적모드에서 위성추적은 상기와 같은 과정을 반복함으로써 수행된다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 위성추적 방법을 설명하기 위한 흐름도로서, 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 제어기(632)의 각 입출력 포트의 초기화 및 위성방송 튜너(631)의 채널설정을 수행하는 것으로 시스템을 초기화(801)한다. 초기 위성 포착모드(802)는 상기 621 신호의 AGC 전압을 검출하여 기준레벨 TH1보다 클 때까지 안테나를 한 스텝씩 회전시킨다. 상기 621 신호의 AGC 전압이 기준레벨 TH1 보다 큰 경우(803)는 위성방송 수신이 양호한 상태로서 위성을 포착한 것으로 판단하여 자동 추적모드(804)를 수행한다. 상기 자동 추적모드(804)는 안테나가 한 스텝씩 이동할 때마다 상기 도 6b의 621, 622, 623 신호의 AGC 전압을 검출하여 622 신호와 623 신호의 차를 이용하여 상기 도 7의 실시 예와 같이 위성추적을 수행한다.이때 도 6b의 621 신호의 AGC 전압이 도 6b의 2차 기준레벨 TH2 보다 작아지는 경우(805) 수목이나 건물 등에 의해 위성신호가 차단된 것으로 판단하고 상기 위성 재포착모드(806)를 수행한다. 상기 위성 재포착모드(806)는 상기 초기 위성포착모드(802)와 동일한 기능을 수행하나 위성 탐색 범위를 현재 안테나의 위치에서 좌/우 수십 도로 제한함으로써 전파 차단지역에서 벗어나는 경우 즉시 위성을 재포착 할 수 있도록 한다. 이 과정에서 위성신호를 검출한 경우 상기 자동 추적모드(804)를 다시 수행하고, 그렇지 않은 경우 위성을 잃은 것으로 판단하여 상기 초기 위성포착모드(802)를 수행하게 된다.

본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

이상과 같이 본 발명에 의하면,

첫째, 고정빔 부배열 안테나 두 개를 방위각 방향으로 배열함으로써 자기 방위계, 각속도 센서 등의 외부 센서가 불필요하고, 스텝 추적방식에서 발생 가능한 추적 위치판단의 부정확성을 제거하고, 불필요한 안테나 좌/우 구동을 줄이고, 위성추적 손실 및 위성추적 응답속도를 개선할 수 있다.

둘째, 앙각 방향의 전력 반치폭이 넓은 고정빔 안테나를 이용함으로써 앙각 방향 위성추적 하드웨어 및 알고리즘을 줄임으로써 시스템 구성이 간단하고, 저렴한 비용으로 시스템 구성이 가능하다.

셋째, 안테나, 저잡음 주파수 변환기, 제어용 빔 형성기, 제어부 등 모든 시스템을 회전 기구물에 설치함으로써 회전부와 위성방송 수신기가 설치되는 고정부 사이에 단일 채널 로터리 조인트만으로도 위성신호와 DC 전원의 흐름이 가능하다.

넷째, 위성방송 수신기능과 안테나 빔 위성 추적기능을 이원화하여 제어용 빔은 위성 추적만을 전담함으로써 종래의 스텝추적 방식과 달리 위성방송 수신과 위성추적 시 동일빔 사용에 따른 위성방송 수신에 영향을 주는 것을 개선한다.

Claims

위성방송을 이동중에 수신할 수 있는 안테나 시스템에 있어서,

위성방송을 수신하는 좌우 부배열 안테나;

상기 좌우 부배열 안테나에서 수신된 위성방송 신호를 입력받아 주파수 하향 변환시키는 두 채널 저잡음 주파수 하향기;

상기 두 채널 저잡음 주파수 하향기에서 주파수 하향 변환된 상기 위성방송 신호를 분배하고 아울러 안테나 빔 추적을 위하여 제어용 신호를 형성하는 제어용 빔 형성기;

상기 제어용 빔 형성기에서 분배된 주파수 하향 변환된 상기 위성방송 신호를 합성하는 전력 결합기;

상기 전력 결합기에서 합성된 상기 주파수 하향 변환된 위성방송 신호를 입력받아 회전부와 고정부의 사이의 신호전달 기능을 하는 로터리 조인트;

상기 로터리 조인트를 통해 상기 주파수 하향 변환된 위성방송 신호를 입력받아 복조하는 위성방송 수신기; 및

상기 제어용 빔 형성기에서 상기 제어용 신호를 입력받아 AGC(auto gain control) 전압을 생성·검출하여 위성추적 기능을 수행하는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 위성방송 이동수신 안테나 시스템.
제 1항에 있어서,

상기 제어용 빔 형성기는,

상기 두 채널 저잡음 주파수 하향기에서 주파수 하향 변환된 상기 위성방송 신호를 입력받아 위성방송 수신기능과 안테나 빔 추적기능이 독립적으로 수행되도록 분배하는 전력 분배기;

상기 전력 분배기에서 분배된 주파수 하향 변환된 상기 위성방송 신호를 입력받아 안테나 빔 추적기능을 수행하기 위한 제어용 빔을 형성하는 위상 변위기; 및

상기 위상 변위기의 출력을 입력받아 세 가지 제어용 신호를 형성하는 전력 결합기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 위성방송 이동수신 안테나 시스템.
제 1 항에 있어서,

구조적으로 상기 로터리 조인트를 회전축으로 해서 회전하는 회전 기구물 위에 장착되는 상기 부배열 안테나, 상기 두 채널 저잡음 주파수 하향기, 상기 제어용 빔 형성기, 상기 제어부로 구성되는 회전부 및 상기 위성방송 수신기, TV와 같이 이동체 내부에 장착되는 고정부로 분리되고;

상기 회전부 내에서 위성방송 수신기능과 위성 추적기능이 수행되도록 하는 것을 특징으로 하는 위성방송 이동수신 안테나 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 제어부는,

상기 제어용 빔 형성기의 상기 제어용 신호를 입력받아 상기 각각의 제어용 신호에 따른 상기 AGC 전압을 생성하는 위성방송 튜너;

상기 위성방송 튜너의 상기 AGC 전압을 검출하여 위성 추적 연산을 수행하고 모터 구동 펄스를 생성하는 제어기;

상기 제어기의 모터 구동 펄스를 입력받아 스텝모터를 구동시키는 스텝모터 드라이버를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 위성방송 이동수신 안테나 시스템.
제 4 항에 있어서,

상기 제어기는,

위상 변위기를 ON/OFF 시키고 이에 상응하는 AGC 전압을 검출하여 위성추적 연산을 수행하고 모터 구동펄스를 발생하는 것을 특징으로 하는 위성방송 이동수신안테나 시스템.
이동중에 위성을 추적할 수 있는 위성추적방법에 있어서,

위성방송신호를 수신하고 수신된 위성방송신호를 주파수 하향 변환시키는 제 1단계;

상기 주파수 하향 변환된 위성방송신호를 분배하고 아울러 안테나 빔 추적을 위하여 제어용 신호를 형성하는 제 2단계; 및

상기 제 2단계의 제어용 신호를 입력받아 AGC(auto gain control) 전압을 생성·검출하여 위성추적 기능을 수행하는 제 3단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 위성추적방법.
제 6 항에 있어서,

상기 제 2단계는,

상기 제 1단계에서 주파수 하향 변환된 위성방송신호가 위성방송 수신기능과 안테나 빔 추적기능이 독립적으로 수행되도록 분배되는 것을 특징으로 하는 위성추적방법.
제 6 항에 있어서,

상기 제 2단계는,

상기 제 1단계에서 주파수 하향 변환된 위성방송신호가 양 위상 변위기에서 위상지연되지 않고 제어용 빔 형성기의 전력 결합기에서 동위상 합성되는 경우, 상기 좌측 위상 변위기에서만 위상지연된 다음 상기 전력 결합기에서 합성되는 경우 또는 상기 우측 위상 변위기에서만 위상지연된 다음 상기 전력 결합기에서 합성되는 경우에 따라 상기 전력 결합기에서 세 가지 제어용 신호를 형성하는 것을 특징으로 하는 위성추적방법.
제 6 항에 있어서,

상기 제 3단계는,

제어용 빔 형성기의 양 위상 변위기가 제어기의 ON/OFF 신호에 의해 제어되는 제 1서브단계;

상기 위상 변위기가 모두 OFF 상태일 때 방송위성과 안테나의 오차각에 따른 AGC 전압 패턴을 형성하는 제 2서브단계;

상기 좌측 위상 변위기는 ON, 상기 우측 위상 변위기는 OFF 상태일 때 상기 방송위성과 안테나의 오차각에 따른 상기 AGC 전압 패턴을 형성하는 제 3서브단계;

상기 좌측 위상 변위기는 OFF, 상기 우측 위상 변위기는 ON 상태일 때 상기 방송위성과 안테나의 오차각에 따른 상기 AGC 전압 패턴을 형성하는 제 4서브단계;및

상기 방송위성과 안테나 빔 지향 오차각에 따라 상기 제 2서브단계 내지 제 4서브단계의 제어용 빔 신호의 AGC 전압을 검출하는 제 5서브단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 위성추적방법.
제 6 항의 위성추적방법을 이용하여 위성방송을 수신하는 방법에 있어서,

상기 제 2단계에서 분배된 주파수 하향 변환된 위성방송신호를 합성하는 제 4단계;

상기 제 4단계에서 합성된 주파수 하향 변환된 위성방송신호를 회전부와 고정부의 사이에서 전달하는 제 5단계; 및

상기 제 5단계에서 전달받은 합성된 주파수 하향 변환된 위성방송 신호를 입력받아 복조하는 제 6단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 위성방송 수신방법.
컴퓨터에,

위성방송을 수신하고 수신된 위성방송신호를 주파수 하향 변환시키는 제 1단계;

상기 주파수 하향 변환된 위성방송신호를 분배하고 아울러 안테나 빔 추적을위하여 제어용 신호를 형성하는 제 2단계;

상기 제 2단계에서 분배된 주파수 하향 변환된 위성방송신호를 합성하는 제 3단계;

상기 제 3단계에서 합성된 주파수 하향 변환된 위성방송신호를 회전부와 고정부의 사이에서 전달하는 제 4단계;

상기 제 4단계에서 전달받은 합성된 주파수 하향 변환된 위성방송신호를 입력받아 복조하는 제 5단계; 및

상기 제 2단계의 제어용 신호를 입력받아 AGC(auto gain control) 전압을 생성·검출하여 위성추적 기능을 수행하는 제 6단계를 포함하여 이루어지는 것을 실행시킬 수 있는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.