KR20030032115A - 이동체 탑재 위성 안테나 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동체 탑재 위성 안테나 시스템에 관한 것으로, 2개의 45°경사빔 광대역 안테나와, 이 안테나에서 수신한 KU-BAND 위성신호를 중간 주파수로 하향 변환시키는 주파수 하향 변환부와, 중간 주파수 위성신호를 안테나 빔 추적 기능과 방송신호 수신 기능이 독립적으로 수행되도록 분배하고, 분배한 안테나 빔 추적 기능의 위성 방송 및 통신 신호를 제어 신호에 따라 선택적으로 합성하여 위성 추적용 신호를 출력하는 순차 빔 조향 비교부와, 로터리 조인트와, 위성의 개략적인 위치 및 도난 방지를 위한 위치감지센서와, 순차 빔 조향 비교부의 선택적 신호 합성을 제어하여 얻어진 출력과 위치감지센서의 출력을 이용하여 위성 추적 기능을 수행하는 제어부 및 로터리 조인트를 통해 순차빔 조향비교부에서 분배, 출력된 위성방송 및 통신용 신호를 입력받아 복조하는 이동용 위성 방송 수신기를 포함한다.

본 발명은 위성방송 및 위성인터넷을 동시에 수신할 수 있고, 기구적 크기를 획기적으로 줄이며, 추적 위성 위치 판단의 부정확을 최소로 하고 시스템의 속응성을 높여 시스템의 불필요한 안테나의 좌/우 구동을 줄이고 위성 추적 손실 및 위성 추적 응답 속도를 개선하며, 이동체에 탑재된 안테나 시스템의 도난을 방지한다.

Description

이동체 탑재 위성 안테나 시스템{Satellite antenna system for loading up a transporter}

본 발명은 위성 안테나 장치에 관한 것으로, 특히, 열차 또는 차량 등의 육상 이동체나 대형 선박같은 해상 이동체에 탑재되는 이동체 탑재 위성 안테나 장치에 관한 것이다.

종래의 위성방송 이동수신 안테나 시스템은 방송중계기(BS: Broadcasting Satellite)에서 서비스되는 위성방송만을 수신하였다. 그러나, 현재 국내의 위성 서비스를 제공하는 무궁화 3호 위성은 주파수 11.7 ∼ 12[GHz]인 KU 밴드 방송신호를 방송용 중계기에서 송출하여 위성방송 서비스를 제공할 뿐만 아니라, 주파수 12.2 ∼ 12.7[GHz]인 KU 밴드 통신신호를 통신용 중계기(CS: communication satellite)에서 송출하여 통신 서비스를 제공하고 있다. 그러므로, 종래의 위성방송 이동수신 안테나 시스템을 이용하여 현재의 위성에서 제공하는 다양한 서비스를 제공받기 위해서는 중계기별로 안테나 시스템을 두어야 하는 문제점이 있다.

그리고, 이동수신 안테나 시스템의 추적제어 측면에서 기존의 이동수신 안테나 시스템은 앙각 방향의 안테나 빔 제어를 함에 있어서 전기적으로 수행되는 위성배열 안테나를 이용한 전자식 및 이를 혼합한 하이브리드 방식 등이 있는데, 앙각 방향의 빔 제어를 수행할 경우 시스템이 복잡해지고 부피가 커질 뿐만 아니라 제작비용이 높아 육상 이동체 탑재에 현실적으로 보급하기가 어려운 문제점이 있다.

또한, 종래의 고정빔 안테나를 사용하는 경우 위성추적시 폐루프 제어방식의 일종인 스텝추적 방식을 이용하게 되고, 안테나가 2개 이상인 경우 위상 변위기를 이용하여 각 안테나의 위성방송 신호의 위상을 제어하여 그 신호들의 위상오차를 이용한 비교 방식을 사용한다. 그런데, 스텝추적 방식은 응답속도가 비교적 느리기때문에 이동체의 회전각을 검출하기 위한 자기 방위계, 각속도 센서 등의 외부 센서를 이용하여야 하고, 후자의 경우 위상 변위기를 구성하는 고가의 핀 다이오드를 사용하여야 하므로 가격의 부담이 있다.

또한, 종래의 고정빔 안테나를 사용하는 경우 시스템 장치의 높이가 증가하여 크기가 작은 이동체에 장착하여 이동할 때 공기 저항이나 기타 상황에서 장애물이 될 소지가 있고, 위성 신호를 가리는 장애(blocking 현상)가 발생할 때 안테나 시스템의 회전부는 360° 회전을 장애가 해제될 때까지 계속하므로 모터 구동에 의한 전력의 낭비와 기계적 접점들의 내구성 감소를 초래한다.

또한, 시스템의 저변확대 시 이동체의 노출된 곳에 시스템이 장착되기 때문에 도난의 문제가 대두된다.

본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기존의 능동형 안테나보다 기구적 크기를 획기적으로 작게 하여 안정적으로 이동체에 탑재되어 사용될 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 사용자가 이동체 내에서 위성방송용 중계기와 통신용 중계기의 서비스를 제공받을 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 위성 추적 능력을 향상시키고 불필요한 안테나의 구동을 줄이는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 이동체에 탑재되어 이동체 및 안테나의 도난을 방지하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이동체 탑재 위성 안테나 시스템의 전단면도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이동체 탑재 위성 안테나 시스템의 평면도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이동체 탑재 위성 안테나 시스템의 블록 구성도이다.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 순차 빔 조향 비교기의 내부 구성도이다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 순차 빔 조향 비교기의 내부 구성도이다.

도 6a와 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 이동체 탑재 위성 안테나 시스템의 적용 실시예를 보인 도면이다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 이동체 탑재 위성 안테나 시스템은, 앙각 방향의 전력 반치폭이 넓은 두 개의 45°경사빔 광대역 안테나를 이용하여 앙각 방향의 빔 제어 부담을 줄여 시스템의 복잡성을 피하고, 방위각 방향의 빔 제어는 순차 빔 조향 비교기에서 상기 두 개의 경사빔 광대역 안테나에서 출력하는 두 신호의 전력 크기를 비교함으로써 선택적으로 얻어진 위성추적을 위한 신호를 이용한다. 이에 따라 본 발명의 안테나는 불필요한 움직임에 의한 추적 손실을 없앰과 동시에 응답 속도 개선과 안정적인 위성추적이 가능하게 한다.

그리고, 본 발명의 시스템은 일정 방향을 항상 추적하는 위치감지 센서를 이용하여 도난 방지 기능을 가지도록 하고, 방송용 중계기 및 통신용 중계기의 출력 신호를 동시에 수신 가능한 안테나로서 현재의 위성 서비스에 대응하도록 한다.

따라서, 상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 이동체 탑재 위성 안테나 시스템은,

이동체에 탑재되어 위성으로부터 위성 신호를 수신받는 이동체 탑제 위성 안테나 시스템에 있어서,

반구형상을 갖는 레이돔에 의해 보호되고, 위성으로부터 위성방송 신호를 수신받아 중간주파수의 위성 방송 신호와 통신 신호로 변환하는 경사빔 광대역 안테나부;

상기 경사빔 광대역 안테나부에서 수신한 상기 위성방송 신호 및 통신 신호를 중간 주파수로 하향 변환시키는 주파수 하향 변환부;

상기 주파수 하향 변환된 위성 방송 및 통신 신호를 안테나 빔 추적 기능과 신호 수신 기능이 독립적으로 수행되도록 분배하고, 분배한 상기 위성 방송 및 통신 신호를 제어 신호에 따라 선택적으로 합성하여 안테나 시스템의 위성 위치 포착을 위한 제어용 빔을 형성하는 빔 조향 비교부;

상기 빔 조향 비교부로부터 위성 신호 수신 기능을 위한 신호를 입력받아 위성방송 수신기로 전달하는 신호 전달하고, 상기 각 구성부에 전원을 공급하는 로터리 조인트;

상기 이동체가 장시간 정지하고 있을 경우 시스템의 흔들림을 감지하고, 감지한 흔들림에 대한 정보 신호를 출력하는 흔들림 감지부; 및

상기 빔 조향 비교부의 선택적 신호 합성을 제어하며, 상기 전기적 순차 빔 조향 비교기에서 발생한 상기 제어용 신호를 입력받아 AGC(Auto Gain Control) 전압을 생성, 검출하여 위성 추적 기능을 수행하며, 또한 이동체가 장시간 정지하고 있을 경우 상기 흔들림 감지부에서 출력하는 신호로 이동체 또는 시스템의 도난 여부를 판단하여 도난 장치로 도난 방지 신호를 출력하는 제어부를 포함한다.

이하, 첨부한 도면을 참조로 본 발명의 실시예에 따른 이동체 탑재 위성 안테나 시스템을 설명한다.

도 1은 회전체를 이루는 본 발명의 실시예에 따른 이동체 탑재 위성 안테나 시스템의 전단면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이동체 탑재 위성 안테나 시스템의 평면도이다.

도 1과 도 2에 도시되어 있듯이, 본 발명의 실시예에 따른 이동체 탑재 위성 안테나 시스템은 로터리 조인트(rotary joint)(40)를 회전축으로 하여 회전하는 회전체 프레임(6)상에 2개의 광대역 안테나(11, 12)로 이루어진 안테나부(10), 주파수 하향부(20), 순차 빔 조향 비교기(30)(도시하지 않음), 로터리 조인트(40), 제어부(60), 스텝 모터(70), 위치 센서(80)(도시하지 않음), 도난 방지부(100)(도시하지 않음)가 장착되어 있으며, 반구형상을 갖는 레이돔(1)에 의해 보호된다.

여기서, 제어부(60)가 모터구동신호를 스텝모터(70)로 전송하면, 스텝모터(70)는 구동하게 되어 모터풀리(2)를 구동시키고, 모터풀리(2)가 구동함에 따라 타이밍 벨트(3)는 회전하여 회전력을 회전풀리(4)에 전달한다. 이에 회전풀리(4)는 회전력에 의해 구동하여 회전 프레임(6)을 회전시킨다. 회전 프레임(6)이 회전하면 회전 프레임(6)상에 장착된 상기 구성(10, 20, 30, 40, 60, 80, 100) 또한 동일 반향으로 회전한다.

레이돔(1)의 하부에 형성된 연결 커넥터(7)는 로터리 조인트(40)에 유선으로 연결되어 외부 장치와 연결될 수 있게 한다.

여기서, 상기 구성(10, 20, 30, 40, 60, 80, 100)을 회전시키는 요소들(2, 3, 4, 5, 6 등)을 회전부(90)라 한다.

이하, 도 3을 참조로 본 발명의 실시예에 따른 이동체 탑재 위성 안테나 시스템의 동작을 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이동체 탑재 위성 안테나 시스템의 블록 구성도이다. 도 3에 도시되어 있듯이, 본 발명은 45°경사지게 설치된 제1 및 제2 45°경사빔 안테나(11, 12)로 이루어진 안테나부(10)와, 각 경사빔 안테나(11, 12)에 대응하는 제1 및 제2 주파수 하향부(21, 22)로 이루어진 주파수 하향부(20)와, 순차 빔 조향 비교기(30)와, 로터리 조인트(40)와, 위성방송 수신기(50), 제어부(60), 스텝모터(70), 위치센서(80), 회전부(90) 및 도난방지부(100)를 포함한다.

제1 및 제2 45°경사빔 안테나(11, 12)는 부배열 광대역 안테나로서, 방위각 방향으로 배열되고 지면에 대해 45°로 경사지게 설치되어 있으며, 방송용 중계기 및 통신용 중계기에서 송신하는 신호를 동시에 수신할 수 있도록 수평 편파 특성을 갖는다. 따라서, 제1 및 제2 45°경사빔 안테나(11, 12)는 위성에서 송신하는 KU 밴드의 위성 방송 및 통신 신호를 수신하고, 수신한 광대역 위성 방송 및 통신 신호를 공통국부 발진기를 갖는 저잡음 주파수 하향부(20)로 출력한다.

주파수 하향부(20)는 제1 45°경사빔 안테나(11)의 출력을 입력받는 제1 주파수 하향기(21)와 제2 45°경사빔 안테나(12)의 출력을 입력받는 제2 주파수 하향기(22)로 이루어진다. 각 주파수 하향기(21, 22)는 입력하는 위성방송 신호를 주파수 변환하여 IF(Intermediate Frequency)로 주파수 하향시켜 순차 빔 조향 비교기(30)로 출력한다.

순차 빔 조향 비교기(30)는 각 주파수 하향기(21, 22)에서 출력하는 IF 신호를 입력받아, 제1 45°경사빔 안테나(11)의 수신 전력과 제2 45°경사빔 안테나(12)의 수신 전력 및 제1 및 제2 45°경사빔 안테나(11, 12)의 수신 전력의 합에 해당하는 전력을 검출하여 위성 추적 제어용 신호와, 방송용 신호로 분리하여출력한다.

보다 상세히는 도 4를 참조로 설명한다. 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 순차 빔 조향 비교기의 내부 구성도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 순차 빔 조향 비교기(30)는 제1 및 제2 전력 분배기(31, 32)와, 제1 및 제2 전력 합성기(33, 34)와, 90°하이브리드 커플러(BHC), 제1 및 제2 스위치(S1, S2)를 포함한다.

제1 전력 분배기(31)는 제1 주파수 하향기(21)에서 출력하는 IF 신호를 입력받아 전력을 1/2로 분배하여 제1 전력 합성부(33)와 제1 스위치(S1)로 전달하고, 제2 전력 분배기(32)는 제2 주파수 하향기(22)에서 출력하는 IF 신호를 입력받아 전력을 1/2로 분배하여 제2 전력 합성기(34)와 제2 스위치(S2)로 전달한다.

제1 전력 합성기(33)는 제1 및 제2 분배기(31, 32)에 의해 분배된 신호중 하나씩을 입력받아 합성하여 방송용 신호로 출력하고, 제2 전력 합성기(34)는 제1 및 제2 분배기(31, 32)에 의해 분배된 신호 중 다른 하나씩을 입력받아 합성하여 위성추적용 신호로 출력한다.

90°하이브리드 커플러(BHC)는 제1 입력단(IN1)으로만 신호를 입력받으면 제1 출력단(A)을 통해 90도 위상 변환없는 신호를 출력하고, 제2 출력단(B)를 통해 90도 위상 변환된 신호를 출력한다. 만약, 제2 입력단(IN2)으로만 신호를 입력받으면 제1 출력단(A)를 통해 90도 위상 변환된 신호를 출력하고 제2 출력단(B)를 통해 위상변환없는 신호를 출력한다. 그리고, 90°하이브리드 커플러(BHC)는 제1 및 제2 입력단(IN1, IN2)에 신호가 입력되면 제1 출력단(A)을 통해 90°위상변환된 제2 입력단(IN2)의 입력 신호와 위상변환없는 제1 입력단(IN1)의 신호의 합성 신호가 출력되고, 제2 출력단(B)을 통해 90°위상변환된 제1 입력단(IN1)의 입력신호와 위상변환없는 제2 입력단(IN2)의 입력신호의 합성 신호가 출력된다.

한편, 제1 스위치(S1)는 90°하이브리드 커플러(BHC)와 제2 전력 합성기(34) 사이에 위치하며, 제어부(60)에서 출력하는 제어 신호에 따라 입력되는 신호(SW1)에 의해 제2 전력 합성기(34)로 입력하는 신호의 경로 형성 및 차단을 제어한다. 그리고, 제2 스위치(S2)는 90°하이브리드 커플러(BHC)와 제2 전력 합성기(34) 사이에 위치하여, 제어부(60)에서 출력하는 제어 신호에 따라 입력하는 신호(SW2)에 의해 제2 전력 합성기(34)로 입력하는 신호의 경로 형성 및 차단을 제어한다.

제1 스위치(S2)와 제2 스위치(S2)는 동일하게 구성으로 이루어져 있다. 그러므로, 제1 스위치(S1)을 설명한다.

제1 스위치(S1)는 검은 사각형으로 표시된 다수의 임피던스(Z)와, 콘덴서(C1, C2, C3), 다이오드(D1, D2)와, 저항(R1, R2, R3, R4)으로 이루어져 있다. 제1 스위치(S1)의 동작을 보면, 신호(SW1)가 하이 신호이면 다이오드(D2)를 통해 다이오드(D1)의 애노드에 전압이 신호가 인가되고, 그에 따라 다이오드(D1)는 도통한다. 이 다이오드(D1)의 도통에 의해 제1 출력단(A)의 출력은 다이오드(D1)를 통해 제2 전력 합성기(34)에 인가된다. 이때의 상태를 온 상태라 한다.

한편, 신호(SW1)가 로우 신호이면 다이오드(D1)는 턴 오프되고 그에 따라 제1 출력단(A)의 출력에서 제2 전력 합성기(34)로의 패스가 차단되어 제1 출력단(A)의 출력은 제2 전력 합성기(34)에 인가되지 못한다. 이때의 상태를 오프상태라 한다.

따라서, 제어부(60)는 3가지 경우로 스위치(S1, S2)를 제어하여, 순차 빔 조향 비교기(30)에서 3개의 위성 추적용 제어 신호가 출력되도록 한다.

첫 번째는 제1 스위치(S1)만을 온 상태로 하고 제2 스위치(S2)를 오프 상태로 하여 90°하이브리드 커플러(BHC)의 제1 출력단(A)에서 출력하는 신호만을 제2 전력 합성기(34)에 입력되도록 함으로써, 상기 제1 출력단(A)의 출력 신호를 이용한 위성 추적용 제어 신호를 만드는 것이다.

두 번째는 제2 스위치(S2)만을 온 상태로 하고 제1 스위치(S1)를 오프 상태로 하는 경우하여 90°하이브리드 커플러(BHC)의 제2 출력단(A)에서 출력하는 신호만을 제2 전력 합성기(34)에 입력되도록 함으로써, 상기 제2 출력단(B)의 출력 신호를 이용한 위성 추적용 제어 신호를 만드는 것이다.

세 번째는 제1 및 제2 스위치(S1, S2) 모두를 온 상태로 하여 90°하이브리드 커플러(BHC)의 제1 및 제2 출력단(A, B)의 출력 모두를 제2 전력 합성기(34)에 입력함으로써, 제1 및 제2 출력단(A, B)의 출력을 합성하는 신호를 이용한 위성 추적용 제어 신호를 만드는 것이다.

상기 3개지 경우에 대하여, 제2 전력 합성기(34)는 3개의 제어용 신호 즉, 제1 45°경사빔 안테나(11)의 수신 전력에 대한 신호와, 제2 45°경사빔 안테나(12)의 수신 전력에 대한 신호와, 제1 및 제2 45°경사빔 안테나(11, 12)의 합성 전력에 대한 신호가 출력된다.

여기서, 상기 90°하이브리드 커플러(BHC)는 1GHz의 밴드 폭(width)을 가지고 있다. 그러므로, 제2 전력 합성기(34)의 출력 신호는 1GHz의 밴드 폭을 가지게되며, 그에 따라 방송용 위성 신호와 통신용 위성 신호 대역의 제어범위가 넓어지게 된다. 따라서, 본 발명의 실시예는 90°하이브리드 커플러(BHC)를 사용함으로써, 기존의 위상 천이기(phase shift)가 가지는 밴드 폭의 한계를 극복하는 것이 가능하다.

한편, 본 발명은 도 5와 같이 순차 빔 조향 비교기(30)를 구성할 수 있다. 도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 순차 빔 조향 비교기의 블록 구성도이다. 도 5에 도시되어 있듯이, 제2 실시예의 순차 빔 조향 비교기(30)는 제1 및 제2 전력 분배기(31, 32), 제1 전력 합성기(33), 90°하이브리드 커플러(BHC) 및 RF 스위치부(35)로 구성되어, 전반적으로 제1 실시예에 따른 구성과 유사하다.

다만, 제2 실시예는 제1 및 제2 스위치(S1, S2)와 제2 전력 합성기(34)를 대신하여 RF 스위치부(35)를 사용하는 것이 제1 실시예와 다르다.

제1 및 제2 스위치(S1, S2)와 제2 전력 합성기(34)를 대신하여 RF 스위치부(35)를 사용하면, 제1 실시예와 동일한 효과를 가지면서 다수의 소자를 조합하여 구성하지 않아도 되므로 저렴한 비용으로 구성을 용이하게 할 수 있는 장점을 가진다.

여기서, RF 스위치부(35)는 칩 타입(chip type)으로 이루어져 있으며, RF 스위치부(35)의 스위치 동작을 제어하는 제어부(60)의 출력 신호인 SW1, SW2가 로우인지 또는 하이인지에 따라 90°하이브리드 커플러(BHC)의 두 출력 중 어느 것이 출력될 것인가를 결정한다. 이를 달성하기 위해 도 5에는 RF 스위치부(35)의 내부구성을 개념적으로 도시하고 있는데, 내부 구성의 개념은 90°하이브리드 커플러(BHC)의 두 출력단(A, B)과 선택적으로 연결되고 차단되는 스위치 기능이 수행되도록 하는 것이다. 보다 상세히는, RF 스위치부(35)는 SW1 신호가 하이(high)이면 화살표로 SW1이라고 표시한 스위치를 제1 출력단(A)에 연결시키고, SW2 신호가 하이이면 화살표로 SW2라고 표시한 스위치를 연결시킨다. 따라서, RF 스위치부(34)는 제1 실시예와 같이 SW1, SW2 신호가 (하이, 로우), (로우, 하이), (하이, 하이)의 3가지 경우로 입력하면 SW1만 하이일 때 제1 출력단(A)의 신호만 출력하고, SW2만 하이일 때 제2 출력단(B)의 신호만 출력하며, SW1와 SW2 모두 하이일 때 제1 및 제2 출력단(A, B)의 신호를 합성하여 출력한다.

한편, 제2 전력 합성기(34)에서 출력하는 신호는 제어부(60)에 전달되어 위성 추적용으로 이용하게 되는데, 위성이 제1 45°경사빔 안테나(11)에 가까이 있으면, 제1 45°경사빔 안테나(11)의 전력이 제2 45°경사빔 안테나(12)의 전력보다 크고, 위성이 제2 45°경사빔 안테나(12)에 가까이 있으면 제2 경사빔 안테나(12)의 전력이 제1 45°경사빔 안테나(11)의 전력보다 크다. 그러므로, 제2 전력 합성기(34)의 출력 신호는 제어부(60)가 위성이 위치하는 방향을 파악할 수 있게 한다.

순차 빔 조향 비교기(30)의 제1 전력 합성기(33)의 방송용 신호는 로터리 조인트(40)로 제공한다. 로터리 조인트(40)는 시스템의 고정부(도시하지 않음)와 회전부(90) 사이의 전기적 연결을 제공하여, 위성방송용 신호를 수신기(50)로 보내주는 역할과 안테나 (10)및 제어부(60)로 전원을 공급하는 역할을 한다.

수신기(50)는 위성의 방송용 중계기에서 제공하는 위성방송용 신호를 신호처리(복조)하여 차량에 부착 또는 탑재된 단말장치에서 위성 방송을 출력할 수 있도록 한다. 여기서, 위성의 방송용 중계기에서 제공하는 위성방송용 신호는 위성방송 신호 또는, 위성 인터넷신호이다. 그러므로, 수신기(50)는 위성방송 수신기(set-up box)일 수 있으며, PC 용 위성방송 겸용 위성 인터넷 수신기일 수 있다.

한편, 제2 전력 합성기(34)에서 출력하는 위성추적용 신호는 제어부(60)로 입력되는데, 제어부(60)는 순차 빔 조향 비교기(30)와 위치센서(80)에서 출력하는 신호를 이용하여 위성추적을 수행한다. 즉, 제어부(60)는 우선 위치센서(80)로부터 입력되는 신호로 구간 추적(대략적인 위성의 위치 판단)을 수행하고, 순차 빔 조향 비교기(30)로부터 입력되는 신호로 미세 추적을 수행한다.

위치 센서(80)는 항상 지구의 정북을 가르키는 자이로 센서(gyrocompass)로서, X 축(회전 방향)과 Y 축(수직 방향)의 2 축에 대한 감지 기능을 수행한다. 그러므로, 위치 센서(80)는 현재 이동체가 정북에 대핸 어는 방향으로 진행하고, 어는 방향에 위치하고 있는지에 대한 신호를 제어부(60)로 출력하게 되고, 제어부(60)는 위치 센서(80)에서 출력하는 신호로 위성의 대략적인 위치를 판단하고, 판단한 대략적인 위치에 따라 스텝모터(70)를 구동시켜 안테나부(10)의 위치를 제어한다.

그리고, 제어부(60)는 순차 빔 조향 비교기(30)에서 출력하는 위성추적용 신호를 입력받아 신호의 AGC(Auto Gain Control) 전압을 검출하여 기준 레벨보다 클때까지 안테나부(10)를 한 스텝씩 회전시키고, 한 스텝씩 회전시킬 때마다 AGC 전압을 검출하여 기준 레벨과 비교함으로써 위성방송(위성인터넷) 신호의 수신이 양호한 상태가 될 때까지 안테나부(10)의 회전을 제어한다.

신호의 AGC 전압의 레벨이 기준 레벨보다 큰 경우가 되면, 제어부(60)는 수신이 양호한 상태로서 위성을 포착한 것으로 판단하여 AGC 전압만으로 자동 위성 추적을 수행한다. 자동으로 위성을 추적할 경우, 안테나가 한 스텝씩 이동할때마다 AGC 전압을 검출하여 제어 신호로서 위성추적을 수행하게 되는데, 이때 AGC 전압이 기준레벨보다 작아지거나 수목이나 건물, 터널 등에 의해 위성 신호가 차단되는 것으로 판단되는 오랜 시간 AGC 전압이 기준레벨모다 작게 검출되면, 제어부(60)는 위치센서(80)의 정보를 이용하여 위성의 위치를 대략적으로 판단하고, 판단한 정보로 안테나부(10)가 위성에 지향하도록 하여 상기 주위환경이 해제되었을 때 즉시 포착할 수 있도록 한다. 이러한 AGC 전압이 기준 레벨보다 작을 때에 위치 센서(80)를 이용한 위성추적은 종래에 수신 감도가 약한 상태에서 위성 추적을 위해 360°로 안테나가 회전하는 것을 해소한다.

제어부(60)는 상기 위치센서(80)를 이용한 위성 추적 과정중에 위성신호를 검출하게 되면, 계속하여 자동 추적을 AGC 전압만으로 수행하고, 위치센서(80)를 이용한 위성추적 과정이 제한 시간을 초과하게 되면 위성을 잃은 것으로 판단하여 시스템을 초기화한 후, 위성 추적을 다시 시작한다.

여기서, 상기 위치 센서(80)는 위성 추적에 이용될 뿐만아니라 도난방지에도 이용된다. 즉, 이동체가 정지중에 본 발명은 위치 센서(80)와 제어부(60)만이 구동하게 되고, 제어부(60)는 정지 모드를 설정하게 된다.

이러한 정지 모드 상태에서, 이동체가 심하게 흔들리거나 외부으로부터 충격이 있을 경우에 있으면, 위치 센서(80)는 이를 감지하여 이에 대한 신호를 제어부(60)로 출력하고, 제어부(60)는 정지 모드중에 위치 센서(80)로부터 신호를 입력받으면 도난 상태라고 판단하여 이동체의 도난방지부(100)에 제어 신호를 출력하여 도난방지부(100)가 이동체의 도난에 대응할 수 있게 한다.

도 6a와 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 이동체 탑재 위성 안테나 시스템의 적용 실시예를 보인 도면으로, 도 6a는 본 발명의 시스템을 이동체에 탑재하여 위성에서 전송하는 위성방송 시청하는 것을 보인 것이다. 도 6a에 도시되어 있듯이, 본 발명의 위성안테나 시스템(100)은 차량과 같은 이동체에 탑재되어 차량의 진행 방향과 무관하게 위성에서 송신하는 방송용 신호를 원활히 수신받아 이동체 내부에 설치된 위성방송 수신기(50)에 전달하여 이동체 내부에 설치된 모니터(110)를 통해 사용자가 위성방송을 시청할 수 있게 한다.

그리고, 도 6b는 본 발명의 시스템을 이동체에 탑재하여 위성에서 전송하는 통신 신호(인터넷 위성 신호)를 수신하여 확인하는 것을 보인 도면이다. 도 6b에 도시되어 있듯이, 본 발명의 위성안테나 시스템(100)은 차량과 같은 이동체에 탑재되어 위성에서 송신하는 통신용 신호를 수신받아 이동체 내부에 설치된 PC용 위성방송 겸용 위성 인터넷 수신기(50)에 전달한다. 그러면, 사용자는 인터넷 수신기(50)와 연결된 이동체 내부에 설치된 PC(120) 또는 휴대폰(130)을 통해 위성에서 제공하는 통신(인터넷) 정보를 확인할 수 있다.

이상에서 본 발명에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

본 발명은 광대역 안테나로 국내의 위성방송 중계기와 통신중계기의 위성방송 및 위성인터넷을 동시에 수신할 수 있게 한다.

또한, 본 발명은 45°경사빔의 광대역 안테나를 사용함으로써 기존의 능동형 안테나보다 기구적 크기를 획기적으로 줄일 수 있게 한다.

또한, 본 발명은 2개의 45°경사빔 안테나를 방위각 방향으로 배열하고, 위치센서를 부착하여, 스텝 추적 방식에서 발생 가능한 추적 위치판단의 부정확과 시스템의 속응성을 제거하고, 불필요한 안테나의 좌/우 구동을 줄이고 위성 추적 손실 및 위성 추적 응답 속도를 개선할 수 있다.

또한, 본 발명은 전자적 순차 빔 조향 비교기를 이용하여 두 개의 45°경사빔 안테나 사이의 위상 변화없이 위성 추적이 가능하다.

또한, 본 발명은 위치 센서를 이용하여 위성 추적 및 정지중인 이동체 및 안테나 시스템의 도난을 방지한다.

Claims (8)

1. 이동체에 탑재되어 위성으로부터 위성 신호를 수신받는 이동체 탑제 위성 안테나 시스템에 있어서,

   위성으로부터 전송하는 신호를 수신받아 중간주파수의 위성 방송 신호와 통신 신호로 변환하는 제1 및 제2 경사빔 광대역 안테나로 이루어진 안테나부;

   상기 경사빔 광대역 안테나에서 수신한 상기 위성방송 신호 및 통신 신호를 중간 주파수로 하향 변환시키는 주파수 하향 변환부;

   상기 주파수 하향 변환된 위성 방송 및 통신 신호를 안테나 빔 추적 기능과 방송신호 수신 기능이 독립적으로 수행되도록 분배하고, 분배한 상기 위성 방송 및 통신 신호를 제어 신호에 따라 선택적으로 합성하여 안테나 시스템의 위성 위치 포착을 위한 위성 추적용 신호를 출력하는 순차 빔 조향 비교부;

   상기 빔 조향 비교부로부터 위성 신호 수신 기능을 위한 신호를 입력받아 위성방송 수신기로 전달하고, 상기 각 구성부에 전원을 공급하는 로터리 조인트;

   일정 방향을 지향하여 일정 방향에 대한 위치 신호를 출력하는 위치 센서;

   상기 순차 빔 조향 비교부의 선택적 신호 합성을 제어하며, 상기 위치 센서에서 출력하는 신호를 입력받아 대략적인 위성의 위치를 판단하고, 상기 순차 빔 조향 비교기에서 출력한 위성 추적용 신호를 입력받아 AGC 전압을 생성, 검출 및 기준 레벨과의 비교를 통해 위성 추적 기능을 수행하는 제어부; 및

   상기 로터리 조인트를 통해 상기 순차 빔 조향 비교기에서 출력하는 위성방송용 신호를 입력받아 복조하는 위성 방송 수신기를 포함하는 이동체 탑재 위성 안테나 시스템.
2. 제 1항에서,

   상기 위치 센서는 항상 정북을 지향하고, 지표면에 대해 수평 방향과 수직 방향의 이동을 감지하는 자이로 센서인 것을 특징으로 하는 이동체 탑재 위성 안테나 시스템.
3. 제 2항에서,

   이동체가 정지된 상태이면, 상기 위치 센서는 상기 제어부와 함께 동작 상태를 유지하며, 이동체에 충격이나 흔들림이 있으면 흔들림을 감지하여 상기 제어부로 출력하여, 상기 제어부는 상기 위치 센서로부터 입력되는 신호로 이동체의 도난을 판단하여 도난 방지 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 이동체 탑재 위성 안테나 시스템.
4. 제 3항에서,

   이동체 내부에 설치되어 있으며, 상기 제어부에서 출력하는 도난 방지를 위한 제어 신호에 따라 구동하여 도난 방지 기능을 수행하는 도난 방지부를 더 포함하는 이동체 탑재 위성 안테나 시스템.
5. 제 1항에서,

   상기 순차 빔 조향 비교기는,

   상기 주파수 하향 변환부에서 출력하는 제1, 제2 경사빔 안테나의 IF 신호를 각각 입력받아 전력을 1/2로 분배하는 제1 및 제2 전력 분배기,

   상기 제1 및 제2 분배기에 의해 분배된 신호중 하나씩을 입력받아 합성하여 상기 로터리 조인트로 출력하는 제1 전력 합성기,

   상기 제1 및 제2 분배기에 의해 분배된 신호중 하나씩을 입력받아 위상 천이시키는 90°하이브리드 커플러,

   상기 90°하이브리드 커플러의 출력을 선택적으로 입력받아 합성하여 위성추적용 신호로서 상기 제어부에 출력하는 제2 전력 합성기, 및

   상기 90°하이브리드 커플러와 상기 제2 전력 합성기 사이에 위치하며, 상기 제어부에서 출력하는 제어 신호에 따라 상기 제2 전력 합성기로 입력하는 신호의 경로 형성 및 차단을 제어하는 제1 및 제2 스위치를 포함하는 이동체 탑재 위성 안테나 시스템.
6. 제 1항에서,

   제 1항에서,

   상기 순차 빔 조향 비교기는,

   상기 주파수 하향 변환부에서 출력하는 제1, 제2 경사빔 안테나의 IF 신호를 각각 입력받아 전력을 1/2로 분배하는 제1 및 제2 전력 분배기,

   상기 제1 및 제2 분배기에 의해 분배된 신호중 하나씩을 입력받아 합성하여 상기 로터리 조인트로 출력하는 제1 전력 합성기,

   상기 제1 및 제2 분배기에 의해 분배된 신호중 하나씩을 입력받아 위상 천이시키는 90°하이브리드 커플러, 및

   칩 형태로 이루어지며, 상기 제어부에서 출력하는 제어 신호에 따라 상기 90°하이브리드 커플러의 두 출력 중 하나 또는 둘 모두를 상기 제어부에 입력되도록 하는 RF 스위치부를 포함하는 이동체 탑재 위성 안테나 시스템.
7. 제 1항에서,

   상기 위성 방송 수신기는,

   상기 로터리 조인트로부터 입력되는 신호가 위성 인터넷 신호이면, 상기 위성 인터넷 신호를 수신할 수 있는 PC용 위성방송겸용 위성 인터넷 수신기 인 것을 특징으로 하는 이동체 탑재 위성 안테나 시스템.
8. 제 7항에서,

   상기 PC용 위성방송겸용 위성 인터넷 수신기는 휴대용 컴퓨터와 휴대용 전화기에 연결되어 위성 인터넷 통신 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 이동체 탑재 위성 안테나 시스템.