KR20030047233A

KR20030047233A - 이득 및 방향성을 개선한 위성안테나용 피드혼

Info

Publication number: KR20030047233A
Application number: KR1020010077663A
Authority: KR
Inventors: 김두일; 최은호
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2001-12-08
Filing date: 2001-12-08
Publication date: 2003-06-18

Abstract

본 발명은 이득 및 방향성을 개선한 위성안테나용 피드혼에 관한 것으로, 본 발명은 위성안테나용 피드혼에 있어서, 균일한 내부 직경을 갖으며, 그 내부에 프로부가 형성되어 있는 원기둥형상의 피드부(12b); 상기 피드부(12b)에 일체로 형성되어 직경이 단계적으로 커지는 깔대기모양인 제1 혼과, 이 제1 혼(H1)에 일체로 형성되어 직경이 단계적으로 커지는 깔대기모양인 복수의 혼(H2,H3..HN)을 단계적으로 중첩 형성하고, 상기 제1혼(H1)과 상기 피드부(12b)의 연결영역에 형성하여, 상기 피드부(12b)의 내부 직경보다 크고, 상기 피드부(12b)의 외부 직경보다 작은 직경(Q2)을 갖으며, 설정한 높이(LH)를 갖는 챔퍼(CF)(chamfer)를 포함하는 혼부(12a)를 구비하며, 이와 같은 본 발명에 의하면, 위성 안테나용 피드혼의 혼부의 구조를 변경하여, 45cm의 위성안테나에서 최적의 이득 및 방향성을 갖도록 함으로서, 산악이 많은 지역에서도 우수한 수신감도를 얻을 수 있고, 이에 따라 피드혼에 대한 확고한 경쟁력을 확보할 수 있다.

Description

이득 및 방향성을 개선한 위성안테나용 피드혼{FEED HORN FOR IMPROVING GAIN AND DIRECTIVITY OF SATELLITE ANTENNA}

본 발명은 이득 및 방향성을 개선한 위성안테나용 피드혼에 관한 것으로, 특히 위성 안테나용 피드혼의 혼부의 구조를 변경하여, 45cm의 위성안테나에서 최적의 이득 및 방향성을 갖도록 한 위성 안테나용 피드혼에 관한 것이다.

일반적으로, 위성 수신시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 옥외에 설치되는 위성 안테나(parabolic antenna)(1), 원형 피드혼(feedhorn)(2) 및 저 잡음 주파수변환기(LNB)(3)를 포함하고, 또한 옥내에 설치되는 위성수신기(4)를 포함하고 있으며, 상기 피드혼(feedhorn)은 위성안테나에 의한 위성신호를 유도하기 위한 혼(horn)부와 이 유도된 위성신호를 수신하기 위한 프로브가 내부에 설치된 피드(feed)부로 이루어져 있다. 이러한 피드혼의 구조 및 프로브 설치조건은 위성신호의 수신감도 특성, 방향성(directivity) 특성에 영향을 미치고, 이는 저 잡음 주파수변환기(LNB)의 성능에도 영향을 미친다는 것은 이미 널리 알려져 있다.

도 2는 종래 위성안테나의 피드혼 구조를 보이는 사시도이고, 도 3은 도 1에 도시한 피드혼의 A-A'선 단면도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 종래 위성안테나의 피드혼(2)은 위성안테나에 의한 위성신호를 유도하기 위한 혼(horn)부(2a)와 이 유도된 위성신호를 수신하기 위한 프로브가 내부에 설치된 피드(feed)부(2b)로 이루어져 있는데, 상기 혼부(2a)는 공기(377옴) 중으로 임피던스 정합을 위하여, 상기 피드부(2b)에서부터 단계적으로 큰 직경을 갖는 다단계의 혼이 중첩되어 형성되어 있는데, 이 다단계의 혼은 물결모양을 형성하고 있다.

상기한 종래의 물결 모양의 혼(corrugated horn)에 있어서, 도 3에 도시된 바와 같이, 혼부(2a)에는 안쪽으로 들어갈수록 높이가 일정한 비율로 낮아지고 그 직경이 좁은 원기둥형태를 중첩하여 형성시킨다. 이는 수신신호의 방향성을 크게 하여 신호가 집중될 수 있도록 하기 위한 것이다.

이러한 종래 위성 안테나용 피드혼은 직경이 60cm인 위성 안테나에 적용하기 위해 제작된 것으로서, 최근에는 위성 안테나가 점차적으로 소형화 되어 가는 추세에 따라서, 직경이 45cm인 위성 안테나에 적합한 피드혼의 연구 및 개발이 이루어지고 있다.

상기한 바와 같이, 위성안테나의 직경이 작아지면, 이 작은 안테나에 의해 반사되는 집중되는 위성신호를 효과적으로 수신하기 위해서는 수신감도가 우수해야 하는데, 이 수신감도를 결정하는 첫 번째의 인자가 상기 피드혼의 혼부에 대한 구조이다.

그러나, 종래 직경 60cm의 위성 안테나에 사용해 온 피든혼을 직경 45cm의 위성 안테나에 적용하여 HFSS(High Frequency Structure Simulator)로 시뮬레이션 해본 결과, 즉 안테나의 주요 특성을 반사손실(S11)과, 방향성을 나타내는 방사패턴이 도 6a, 6b 및 하기 표1,2에 도시한 바와 같이, 위성신호의 주파수범위(10.7GHz~12.75GHz)중에서 11.7GHz 및 12,75GHz에서 안테나특성은 반사손실 값이 -24.923dB 및 -28.810dB 정도로 양호하지 못함을 알게 되었다.

이와 같은 문제로 인하여, 직경이 45cm인 위성 안테나에 적합한 피드혼의 혼부의 구조에 대한 연구 및 개발되어 이루어져야 하며, 이를 통해서 직경 60cm의 위성 안테나에 사용해온 피드혼보다 더 이득 및 방향성이 개선되어야만 하는데, 이러한 필요성에 따라 본 발명을 제안하게 되었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 따라서, 본 발명의 목적은 위성 안테나용 피드혼의 혼부의 구조를 변경하여, 45cm의 위성안테나에서 최적의 이득 및 방향성을 갖도록 한 위성 안테나용 피드혼을 제공하는데 있다.

도 1은 일반 위성 수신시스템의 개략적인 구성도이다.

도 2는 종래 위성안테나의 피드혼 구조를 보이는 사시도이다.

도 3은 도 1에 도시한 피드혼의 A-A'선 단면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 위성안테나의 피드혼 구조를 보이는 사시도이다.

도 5는 도 4에 도시한 피드혼의 B-B'선 단면도이다.

도 6a, 및 6b는 본 발명 및 종래 피드혼의 이득 패턴도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

12 : 피드혼12a : 혼부

12b : 피드부H1-H3 : 제1-제3 혼

WG : 웨이브가이드CF : 챔퍼

IS1 : 제1 혼의 내측면L : 챔퍼의 길이

W : 챔퍼의 너비

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술적인 수단으로써, 본 발명의 피드혼은 위성안테나용 피드혼에 있어서, 균일한 내부 직경을 갖으며, 그 내부에 프로부가 형성되어 있는 원기둥형상의 피드부; 상기 피드부에 일체로 형성되어 직경이 단계적으로 커지는 깔대기모양인 제1 혼과, 이 제1 혼에 일체로 형성되어 직경이 단계적으로 커지는 깔대기모양인 복수의 혼을 단계적으로 중첩 형성하고, 상기 제1혼과 상기 피드부의 연결영역에 형성하여, 상기 피드부의 내부 직경보다 크고, 상기 피드부의 외부 직경보다 작은 직경을 갖으며, 설정한 높이를 갖는 챔퍼(chamfer)를 포함하는 혼부를 구비함을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 위성안테나용 피드혼은 45cm의 직경을 갖는 위성안테나에 적합하게 구현하여, 특히 산악지대가 많은 한국향 KDB 위성용 저 잡음 주파수변환기(LNB)에서 최적 특성을 갖는다.

이하, 본 발명에 따른 위성안테나용 피드혼에 대하여 첨부도면을 참조하여 그 구성 및 작용을 상세하게 설명한다. 본 발명에 참조된 도면에서 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 부호를 사용할 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 위성안테나의 피드혼 구조를 보이는 사시도로서, 도 4를 참조하면, 본 발명에 다른 위성안테나용 피드혼(12)은 피드부(12b)와 혼부(12a)를 갖는데, 상기 피드부(12b)는 균일한 내부 직경을 갖으며, 그 내부에 프로부가 형성되어 있는 원기둥형상이다. 그리고, 상기 혼부(12a)는 상기 피드부(12b)에 일체로 형성되어 직경이 단계적으로 커지는 깔대기모양인 제1 혼과,이 제1 혼(H1)에 일체로 형성되어 직경이 단계적으로 커지는 깔대기모양인 복수의 혼(H2,H3..HN)을 단계적으로 중첩 형성하고, 상기 제1혼(H1)과 상기 피드부(12b)의 연결영역에 형성하여, 상기 피드부(12b)의 내부 직경보다 크고, 상기 피드부(12b)의 외부 직경보다 작은 직경(Q2)을 갖으며, 설정한 높이(LH)를 갖는 챔퍼(CF)(chamfer)를 포함한다.

도 5는 도 4에 도시한 피드혼의 B-B'선 단면도로서, 도 5를 참조하면, 상기 제1혼(H1)은 그 내측면(IS1)에 의해 형성되는 각도가 대략 51.85°로 설정한다.

상기 제1혼(H1)은 대략 20.±8.1mm 의 직경(Ø2)을 갖는 챔퍼(CF)를 포함하며, 상기 챔퍼(CF)는 대략 1.83±0.1mm의 높이(LH)로 설정한다.

그리고, 상기 혼부(12a)는 상기 챔퍼(CF) 하단부에서 제3혼(H3)의 상단부까지의 높이(L1)를 대략 28±0.1mm로 설정하고, 상기 챔퍼(CF) 상단부에서 제3혼(H3)의 상단부까지의 높이(L2)를 대략 26.17mm로 설정하고, 상기 제1혼(H1)의 상단부에서 제3혼(H3)의 상단부까지의 높이(L3)를 대략 15±0.1mm로 설정하고, 상기 제2혼(H2)의 상단부에서 제3혼(H3)의 상단부까지의 높이(L5)를 대략 7.5±0.1mm로 설정하고, 상기 제2혼(H2)의 내부 하단부에서 제3혼(H3)의 상단부까지의 높이(L6)를 대략 20.5mm로 설정하고, 상기 제3혼(H2)의 내부 하단부에서 제3혼(H3)의 상단부까지의 높이(L7)를 대략 13mm으로 설정한다.

또한, 상기 혼부(12a)는 상기 피드부(12a)의 내부 직경(Ø1)을 18.24±0.05mm로 설정하고, 상기 제1혼(H1)의 상단부 내부 직경(Ø3)을 30.74±8.1mm로 설정하고, 상기 제1혼(H1)의 상단부 외부 직경(Ø4)을 32.34±8.1mm로 설정하고, 상기 제2혼(H2)의 상단부 내부 직경(Ø5)을 36.97±8.1mm로 설정하고, 상기 제2혼(H2)의 상단부 외부 직경(Ø7)을 39.64±8.1mm로 설정하고, 상기 제3혼(H3)의 상단부 내부 직경(Ø8)을 45.16±8.1mm로 설정한다.

전술한 바와 같은 본 발명의 피드혼에 대한 사이즈의 수치 각각에 특정 의미가 있기 보다는, 상기한 수치들이 결합된 전체 사이즈 및 형상에 특정 의미가 있는 것으로서, 이와 같이 본 발명에 의한 피드혼은 45cm 직경의 위성 안테나에서 이득 및 방향성이 개선되는 기술적인 의미를 갖는다. 특히 본 발명에서, 상기 피드부(12b)의 외부 직경보다 작은 직경(Q2)을 갖으며, 설정한 높이(LH)를 갖는 챔퍼(CF)(chamfer)는 상기한 바와 같이 특정한 사이즈를 갖는 것이 우수한 특성을 얻을 수 있었다.

도 6a, 및 6b는 본 발명 및 종래 피드혼의 이득 패턴도로서, 도 도 6a, 및 6b는 직경 45cm의 위성 안테나에 적용하여 HFSS(High Frequency Structure Simulator)로 시뮬레이션 해본 결과에 따른 이득 패턴으로서, 도 6에 도시한 바와 같이, 위성신호의 주파수범위(11.7GHz~12.75GHz)중에서, 11,7GHz 및 12.75GHz에 대해서 본 발명 및 종래 피드혼이 적용된 안테나 특성을 보이는 이득패턴이다.

상기 도 6a에 관련하여 본 발명 및 종래 피드혼을 적용한 저잡음 주파수변환기(LNB)에 대한 특성을 비교하면 하기 표1과 같고, 상기 도 도 6b에 관련하여 본 발명 및 종래 피드혼을 적용한 저잡음 주파수변환기(LNB)에 대한 특성을 비교하면 하기 표2와 같다.

	-3dB	-10dB	피크(dB)	리턴로스(dB)
본 발명	36	74	14.66	-20.008
종래	36	65	13.33	-24.923

	-3dB	-10dB	피크(dB)	리턴로스(dB)
본 발명	32	74	15.07	-22.046
종래	32	76	14.76	-28.810

도 6a 및 표1을 참조하면, 11.7GHz에 있어서, 대역의 중심주파수를 중심으로 하여 100(MHz) 근처의 인접 주파수에 대한 선택도가 우수하고, 리턴로스(return loss)가 적다는 것을 알 수 있으며, 또한, 도 6b 및 표2를 참조하면, 12.75GHz에 있어서, 대역의 중심주파수를 중심으로 하여 100(MHz) 근처의 인접 주파수에 대한 선택도가 우수하고, 리턴로스가 적다는 것을 알 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 위성 안테나용 피드혼의 혼부의 구조를 변경하여, 45cm의 위성안테나에서 최적의 이득 및 방향성을 갖도록 함으로서, 산악이 많은 지역에서도 우수한 수신감도를 얻을 수 있고, 이에 따라 피드혼에 대한 확고한 경쟁력을 확보할 수 있도록 하는 특별한 효과가 있는 것이다.

이상의 설명은 본 발명의 구체적인 실시 예에 대한 설명에 불과하고, 본 발명은 이러한 구체적인 실시 예에 한정되지 않으며, 또한, 본 발명에 대한 상술한 구체적인 실시 예로부터 그 구성의 다양한 변경 및 개조가 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.

Claims

위성안테나용 피드혼에 있어서,

균일한 내부 직경을 갖으며, 그 내부에 프로부가 형성되어 있는 원기둥형상의 피드부(12b);

상기 피드부(12b)에 일체로 형성되어 직경이 단계적으로 커지는 깔대기모양인 제1 혼과, 이 제1 혼(H1)에 일체로 형성되어 직경이 단계적으로 커지는 깔대기모양인 복수의 혼(H2,H3..HN)을 단계적으로 중첩 형성하고, 상기 제1혼(H1)과 상기 피드부(12b)의 연결영역에 형성하여, 상기 피드부(12b)의 내부 직경보다 크고, 상기 피드부(12b)의 외부 직경보다 작은 직경(Q2)을 갖으며, 설정한 높이(LH)를 갖는 챔퍼(CF)(chamfer)를 포함하는 혼부(12a)를 구비함을 특징으로 하는 이득 및 방향성을 개선한 위성안테나용 피드혼.
제1항에 있어서, 상기 제1혼(H1)은

그 내측면(IS1)에 의해 형성되는 각도가 대략 51.85°임을 특징으로 하는 이득 및 방향성을 개선한 위성안테나용 피드혼.
제1항에 있어서, 상기 제1혼(H1)은

대략 20.±8.1mm 의 직경(Ø2)을 갖는 챔퍼(CF)를 포함하는 것을 특징으로 하는 이득 및 방향성을 개선한 위성안테나용 피드혼.
제1항에 있어서, 상기 챔퍼(CF)는

대략 1.83±0.1mm의 높이(LH)를 갖는 것을 특징으로 하는 이득 및 방향성을 개선한 위성안테나용 피드혼.
제3항에 있어서, 상기 혼부(12a)는

상기 챔퍼(CF) 하단부에서 제3혼(H3)의 상단부까지의 높이(L1)를 대략 28±0.1mm로 설정하고,

상기 챔퍼(CF) 상단부에서 제3혼(H3)의 상단부까지의 높이(L2)를 대략 26.17mm로 설정하고,

상기 제1혼(H1)의 상단부에서 제3혼(H3)의 상단부까지의 높이(L3)를 대략 15±0.1mm로 설정하고,

상기 제2혼(H2)의 상단부에서 제3혼(H3)의 상단부까지의 높이(L5)를 대략 7.5±0.1mm로 설정하고,

상기 제2혼(H2)의 내부 하단부에서 제3혼(H3)의 상단부까지의 높이(L6)를 대략 20.5mm로 설정하고,

상기 제3혼(H2)의 내부 하단부에서 제3혼(H3)의 상단부까지의 높이(L7)를 대략 13mm으로 설정한 것을 특징으로 하는 이득 및 방향성을 개선한 위성안테나용 피드혼.
제3항에 있어서, 상기 혼부(12a)는

상기 피드부(12a)의 내부 직경(Ø1)을 18.24±0.05mm로 설정하고,

상기 제1혼(H1)의 상단부 내부 직경(Ø3)을 30.74±8.1mm로 설정하고,

상기 제1혼(H1)의 상단부 외부 직경(Ø4)을 32.34±8.1mm로 설정하고,

상기 제2혼(H2)의 상단부 내부 직경(Ø5)을 36.97±8.1mm로 설정하고,

상기 제2혼(H2)의 상단부 외부 직경(Ø7)을 39.64±8.1mm로 설정하고,

상기 제3혼(H3)의 상단부 내부 직경(Ø8)을 45.16±8.1mm로 설정한 것을 특징으로 하는 이득 및 방향성을 개선한 위성안테나용 피드혼.