KR20040102699A - Antenna for satellite using movile body in reflected plate - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 이동국의 동체를 반사판으로 이용한 인공위성용 안테나에 관한 것으로, 특히 이동국의 동체(Body)를 반사판으로 하여 반사된 위성신호를 수신하는 1/2λ길이의 헤리컬 다이폴 (Helical Dipole) 안테나부와 위성신호를 직접 수신하는 1/10λ직경의 엘리먼트(Element)부로 이루어지는 고이득의 무지향성 안테나(Omni Antenna)를 구현함으로써 인공위성으로부터의 위성신호를 용이하게 수신할 수 있도록 한 이동국의 동체를 반사판으로 이용한 인공위성용 안테나에 관한 것이다.The present invention relates to an antenna for satellites using the body of a mobile station as a reflector, and in particular, a ½ length helical dipole antenna unit for receiving a reflected satellite signal using the body of the mobile station as a reflector. By implementing a high-gain omni-directional antenna consisting of an element part of 1/10 λ diameter that directly receives satellite signals, the body of the mobile station is used as a reflector to easily receive satellite signals from satellites. It relates to an antenna for satellites.
일반적으로 차량에 있어서 인공위성용 안테나는 인공위성에서 송신하는 데이터를 수신할 수 있도록 하는 장치로서, 도로 상황 등의 차량 운행에 필요한 정보를 제공하기 위한 네비게이션(Navigation)장치와 위성 방송 수신을 위한 위성방송용 수신장치에 사용된다.In general, a satellite antenna for a vehicle is a device for receiving data transmitted from a satellite, a navigation device for providing information necessary for driving a vehicle such as a road situation, and a satellite broadcast reception for receiving a satellite broadcast. Used for the device.
종래 차량의 인공위성용 안테나는 도 1에 도시된 바와 같이 패치형 안테나로서, 평판 안테나(1)가 주를 이루는데, 이러한 평판 안테나(1)는 마그네트(Magnet)와 같은 부착수단을 통해 차량 지붕(2)에 착탈가능하게 고정 설치되며, 모터의 구동을 통해 그 위치 및 방향이 회전되어 인공위성으로부터 1.4∼12GHz 대역의 위성신호를 수신하도록 되어 있다.The satellite antenna of a conventional vehicle is a patch antenna as shown in FIG. 1, and a flat antenna 1 mainly comprises a flat antenna 1. The flat antenna 1 is connected to a vehicle roof 2 through an attachment means such as a magnet. Removably fixed), the position and direction is rotated by the drive of the motor to receive satellite signals in the 1.4 ~ 12GHz band from the satellite.
상기와 같이 종래의 인공위성용 안테나는 차량을 비롯한 기차, 선박, 비행기 등의 이동국에 설치되는 경우 이동중에도 인공위성과의 통신이 가능하도록 이동국의 이동 방향에 따라 안테나의 위치 및 방향을 조정하기 위한 모터 및 모터 구동부 등 별도의 전자장비를 사용하고 있으나, 이러한 전자장비가 매우 고가로서 경제적인 부담이 클 뿐만 아니라 모터의 구동에 따른 소음으로 불편하다고 하는 단점이 있다.As described above, the conventional satellite antenna is a motor for adjusting the position and direction of the antenna according to the direction of movement of the mobile station to enable communication with the satellite during movement when installed in a mobile station such as a train, ship, airplane, etc. Although separate electronic equipment, such as a motor driving unit, is used, the electronic equipment is very expensive and has a disadvantage in that it is not only economically expensive but also uncomfortable due to noise caused by driving of the motor.
또한, 인공위성용 안테나가 마이크로스트립을 이용한 경우 복잡한 급전구조가 요구되고 소형전력증폭기가 다수 필요하게 되는 등, 안테나의 수신 및 이득 특성을 높이기 위한 전체적인 구조가 복잡하다고 하는 단점이 있다.In addition, when the satellite antenna uses a microstrip, a complex feeding structure is required and a large number of small power amplifiers are required, such that the overall structure for enhancing the reception and gain characteristics of the antenna is complicated.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 길이가 1/2λ이면서 이동국의 동체를 반사판으로 하여 반사된 위성신호를 흡수 수신하는 헤리컬 다이폴 안테나부와 인공위성으로부터 위성신호를 직접 수신하는 직경이 1/10λ인 원판 형태의 엘리먼트부로 이루어지는 고이득의 무지향성 안테나를 구현함으로써 인공위성으로부터의 위성신호를 용이하게 수신할 수 있도록 하며, 이때 구조가 간단함과 동시에 안테나의 위치 및 방향을 조정하기 위한 별도의 전자장비를 필요로 하지 않음에 따라 원가절감이 이루어지는 등 경제적으로 잇점이 있는 이동국의 동체를 반사판으로 이용한 인공위성용 안테나를 제공하는 데에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is 1/2 λ in length, and a satellite signal is directly received from a helical dipole antenna unit and satellites for receiving and receiving a satellite signal reflected by using a fuselage of a mobile station as a reflector. By implementing a high-gain omni-directional antenna consisting of a disk-shaped element part having a diameter of 1 / 10λ, it is possible to easily receive satellite signals from satellites, and at this time, the structure is simple and the position and direction of the antenna are adjusted. It is to provide an antenna for satellites using the fuselage of a mobile station which is economically advantageous, such as cost savings, as it does not require a separate electronic equipment for the purpose.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이동국의 동체를 반사판으로 이용한 인공위성용 안테나는, 인공위성으로부터 수신되는 위성신호를 반사하기 위한 반사판으로 이용되는 이동국의 동체 지붕과, 상기 이동국의 동체 지붕인 반사판을 통해 반사되는 위성 수신신호를 흡수 수신하는 1/2λ길이의 헤리컬 다이폴 안테나부와, 원판 형태로 이루어져 상기 헤리컬 안테나부가 그 원판 형태의 중심에 결합되고, 상기 인공위성으로부터 송신되는 위성신호를 직접 수신하는 1/10λ직경의 엘리먼트부와, 상기 엘리먼트부에 결합되어 절연 기능을 수행하는 절연부와, 상기 절연부에 결합되어 엘리먼트부와 절연되고, 상기 이동국의 동체 지붕과 접착하여 상기 인공위성으로부터 수신되는 위성신호를 반사하는 반사판과, 상기 이동국의 동체 지붕과 접착하기 위해 철판으로 차폐되고, 상기 반사판을 통해 입력되는 위성 수신신호를 저잡음 증폭 및 중간 주파수 신호로 변환하는 LNA와, 상기 LNA에 부착되어 접지 기능을 수행하는 동시에 인공위성용 안테나를 이동국의 동체 지붕에 부착하기 위한 도금처리된 마그네트와, 상기 LNA에서 변환된 중간 주파수 신호를 이동국 내부에 위치한 위성신호 수신장치에 출력하기 위한 동축 케이블로 구성되는 것을 특징으로 한다.The satellite antenna using the fuselage of the mobile station of the present invention as a reflector for achieving the above object is a fuselage roof of the mobile station used as a reflector for reflecting satellite signals received from the satellite, and a reflector plate which is the fuselage roof of the mobile station. A helical dipole antenna portion having a length of 1/2 lambda which absorbs and receives a satellite received signal reflected through the disk, and is formed in a disk shape, and the helical antenna part is coupled to the center of the disk shape and directly receives a satellite signal transmitted from the satellite. An element having a diameter of 1/10 lambda receiving, an insulation portion coupled to the element portion to perform an insulation function, an insulation portion coupled to the insulation portion, insulated from the element portion, and bonded to a fuselage roof of the mobile station to receive from the satellite Reflecting plate reflecting the satellite signal, and bonding to the fuselage roof of the mobile station A LNA shielded by an iron plate and converting a satellite reception signal input through the reflector into a low noise amplification and intermediate frequency signal, and attached to the LNA to perform a grounding function while attaching a satellite antenna to the fuselage roof of the mobile station. And a coaxial cable for outputting the intermediate frequency signal converted by the LNA to a satellite signal receiver located inside the mobile station.
도 1은 종래의 인공위성용 안테나가 차량에 설치된 상태를 보인 도면.1 is a view showing a state where a conventional satellite antenna is installed in a vehicle.
도 2는 본 발명에 따른 인공위성용 안테나가 차량에 설치된 상태를 보인 도면.2 is a view showing a state where the satellite antenna is installed in a vehicle according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 인공위성용 안테나가 차량 지붕에 설치되어 차체를 반사판으로 이용하는 상태를 상세히 보인 도면.Figure 3 is a view showing in detail the state in which the satellite antenna is installed on the vehicle roof according to the present invention using the vehicle body as a reflector.
도 4는 본 발명에 따른 이동국의 동체를 반사판으로 이용한 인공위성용 안테나의 전체 단면도.Figure 4 is an overall cross-sectional view of an antenna for a satellite using the fuselage of the mobile station according to the present invention as a reflector.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10 : 인공위성용 차량안테나 11 : 헤리컬 다이폴 안테나부10: vehicle antenna for satellite 11: helical dipole antenna unit
12 : 엘리먼트부 13 : 절연부12 element part 13 insulation part
14 : 반사판 15 : LNA14: reflector 15: LNA
16 : 마그네트 17 : 동축 케이블16: magnet 17: coaxial cable
18 : 수납 케이스 20 : 차량 지붕18: storage case 20: vehicle roof
30 : 인공위성30: satellite
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 이동국의 동체를 반사판으로 이용한 인공위성용 안테나의 구성 및 동작을 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described the configuration and operation of the satellite antenna using the fuselage of the mobile station of the present invention as a reflector.
도 2는 본 발명에 따른 인공위성용 안테나가 차량에 설치된 상태를 보인 도면으로서, 인공위성용 차량안테나(10)가 수납 케이스내 마그네트를 통해 차량 지붕(20)의 차체에 부착되어 착탈가능하게 고정 설치되고, 이때 차량 지붕(20), 즉 금속으로 이루어진 차체를 인공위성으로부터 수신되는 위성신호를 반사하기 위한 반사판으로 이용한다.2 is a view illustrating a state in which a satellite antenna according to the present invention is installed in a vehicle, wherein the satellite vehicle antenna 10 is attached to the vehicle body of the vehicle roof 20 through a magnet in a storage case and is detachably fixed to the vehicle body; In this case, the vehicle roof 20, that is, the vehicle body made of metal is used as a reflector for reflecting satellite signals received from satellites.
이러한 반사판을 통해 반사되는 위성 수신신호는 상기 인공위성용 차량안테나(10)의 수납 케이스 외부로 표출된 헤리컬 다이폴 안테나부를 통해 흡수 수신되게 된다.The satellite signal reflected by the reflector is absorbed and received through the helical dipole antenna unit, which is expressed outside the storage case of the satellite vehicle antenna 10.
본 발명에서는 도 2에 도시된 바와 같이 차량, 기차, 선박, 비행기 등의 이동국중 차량에서 사용하기 위한 인공위성용 안테나를 예로 들어 설명하고 있으나, 기차, 선박, 비행기 등의 어느 이동국에서도 이동국의 동체, 즉 금속으로 이루어진 지붕을 반사판으로 이용하여 무지향 특성의 인공위성용 안테나를 구현할 수 있다.In the present invention, as shown in Figure 2, but the satellite antenna for use in a vehicle of the mobile station, such as a vehicle, train, ship, plane, etc. are described as an example, the fuselage of the mobile station in any mobile station, such as trains, ships, airplanes, That is, the antenna for the satellite of the non-directional characteristic can be implemented by using the metal roof as a reflector.
도 3은 본 발명에 따른 인공위성용 안테나가 차량 지붕에 설치되어 차체를 반사판으로 이용하는 상태를 상세히 보인 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 이동국의 동체를 반사판으로 이용한 인공위성용 안테나의 전체 단면도이다.3 is a view illustrating in detail a state in which the satellite antenna according to the present invention is installed on the vehicle roof to use the vehicle body as a reflector, and FIG. 4 is an overall cross-sectional view of the satellite antenna using the fuselage of the mobile station according to the present invention as a reflector.
도 3에 도시된 바와 같이, 차량 지붕(20)의 한가운데에 고정 설치되면서 차량 지붕(20)을 반사판으로 이용하는 인공위성용 차량안테나(10)는 차량 지붕(20)인 반사판을 통해 반사되는 위성 수신신호를 수신하기 위한 헤리컬 다이폴 안테나부(11)와, 인공위성용 차량안테나(10)를 차량 내부에 위치한 위성신호 수신장치에 연결하기 위한 동축 케이블(17)과, 인공위성(30)으로부터 송신되는 위성신호를 직접 수신하기 위한 엘리먼트부(미도시)가 수납된 수납 케이스(18)와, 반사판 기능을 수행하는 차량 지붕(20)으로 이루어진다.As shown in FIG. 3, the satellite antenna of the vehicle 10, which is fixedly installed in the middle of the vehicle roof 20 and uses the vehicle roof 20 as a reflector, is reflected through the reflector that is the vehicle roof 20. A helical dipole antenna unit 11 for receiving a signal, a coaxial cable 17 for connecting the satellite vehicle antenna 10 to a satellite signal receiver located inside the vehicle, and a satellite signal transmitted from the satellite 30. And a storage case 18 in which an element part (not shown) for directly receiving the light is received, and a vehicle roof 20 performing a reflecting plate function.
보다 자세히 살펴보면, 도 4에 도시된 바와 같이 인공위성용 차량안테나(10)는 차량 지붕(20)인 반사판을 통해 반사되는 위성 수신신호를 흡수 수신하는 1/2λ길이의 헤리컬 다이폴 안테나부(11)와, 원판 형태로 이루어져 상기 헤리컬 안테나부(11)가 그 원판 형태의 중심에 결합되고, 인공위성(30)으로부터 송신되는 위성신호를 직접 수신하는 1/10λ직경의 엘리먼트부(12)와, 상기 엘리먼트부(12)에 결합되어 절연 기능을 수행하는 절연부(13)와, 상기 절연부(13)에 결합되어 엘리먼트부(12)와 절연되고, 차량 지붕(20)의 차체와 접착하여 인공위성(30)으로부터 수신되는 위성신호를 반사하는 반사판(14)과, 상기 반사판(14)을 통해 입력되는 위성 수신신호를 저잡음 증폭 및 중간 주파수 신호로 변환하는 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier ; 이하, 'LNA'라 칭함)(15)와, 상기 LNA(15)에 부착되어 접지 기능을 수행하는 동시에 인공위성용 차량안테나(10)를 차량 지붕(20)에 부착하기 위한 도금처리된 마그네트(16)와, 상기 LNA(15)에서 변환된 중간 주파수 신호를 차량 내부에 위치한 위성신호 수신장치에 출력하기 위한 동축 케이블(17)과, 상기 마그네트(16)를 통해 인공위성용 차량안테나(10)가 부착 및 고정 설치되어 상기 인공위성(30)으로부터 수신되는 위성신호를 반사하기 위한 반사판으로 이용되는 차량 지붕(20)으로 구성된다.In more detail, as shown in FIG. 4, the vehicle antenna 10 for satellites has a 1/2 lambda length helical dipole antenna unit 11 for receiving and receiving a satellite signal reflected through a reflector that is a vehicle roof 20. And an element part 12 having a diameter of 1/10 lambda which is formed in a disk shape and the helical antenna part 11 is coupled to the center of the disk shape and directly receives a satellite signal transmitted from the satellite 30. The insulating part 13 is coupled to the element part 12 to perform an insulating function, and the insulating part 13 is coupled to the insulating part 13 to be insulated from the element part 12, and is bonded to the vehicle body of the vehicle roof 20 so that the satellite ( 30 reflects a satellite signal received from the satellite signal, and a low noise amplifier (LNA) for converting the satellite signals received through the reflector 14 into low noise amplification and intermediate frequency signals. 15) and the LNA (15). Plated magnet 16 for attaching the satellite vehicle antenna 10 to the vehicle roof 20 and the intermediate frequency signal converted by the LNA 15 inside the vehicle. Coaxial cable 17 for outputting to the satellite signal receiver located in the, and the vehicle antenna 10 for the satellite is attached and fixed through the magnet 16 to reflect the satellite signal received from the satellite 30 It is composed of a vehicle roof 20 used as a reflector for.
이때, 상기 LNA(15)는 철판으로 차폐시켜 줌으로써 마그네트(16)를 통해 차량 지붕(20)의 차체와 접착할 수 있게 된다.In this case, the LNA 15 may be bonded to the vehicle body of the vehicle roof 20 through the magnet 16 by shielding with an iron plate.
그리고, 수납 케이스(18)는 상기 엘리먼트부(12), 절연부(13), 반사판(14), LNA(15), 마그네트(16), 동축 케이블(17)을 외부로부터 보호하기 위해 수납하고 있다.And the storage case 18 is accommodated in order to protect the said element part 12, the insulation part 13, the reflecting plate 14, the LNA 15, the magnet 16, and the coaxial cable 17 from the exterior. .
상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 인공위성용 차량안테나(10)의 동작을 설명하면, 먼저 원판 형태로서 1/10λ의 직경을 갖는 엘리먼트부(12)는 반사판(14)을 통해 반사되는 위성신호와 함께 인공위성(30)으로부터 송신되는 위성신호를 직접수신한다.Referring to the operation of the satellite vehicle antenna 10 according to the present invention configured as described above, first, the element portion 12 having a diameter of 1 / 10λ in the form of a disk with a satellite signal reflected through the reflecting plate 14 A satellite signal transmitted from the satellite 30 is directly received.
그리고, 1/2λ의 길이를 갖는 헤리컬 다이폴 안테나부(11)는 차량 지붕(20)에서 반사되는 짧은 파장의 위성 수신신호를 흡수 수신한다.In addition, the helical dipole antenna unit 11 having a length of 1/2 lambda absorbs and receives a satellite reception signal having a short wavelength reflected from the vehicle roof 20.
즉, 인공위성(30)으로부터 수신되는 위성신호는 반사판인 차량 지붕(20), 즉 차체를 통해 반사되어 헤리컬 다이폴 안테나부(11)에 흡수 수신되게 되는 것이다.That is, the satellite signal received from the satellite 30 is reflected through the vehicle roof 20, that is, the vehicle body, which is a reflector, and is absorbed and received by the helical dipole antenna unit 11.
이와 같이 엘리먼트부(12)를 통해 직접 수신한 위성신호와 헤리컬 다이폴 안테나부(11)를 통해 간접 수신한 위성신호가 합해져 전체적으로 안테나의 이득이 높아지게 된다.As described above, the satellite signal directly received through the element unit 12 and the satellite signal indirectly received through the helical dipole antenna unit 11 are added together, thereby increasing the gain of the antenna as a whole.
이후, 상기와 같이 합해진 위성신호가 반사판(14)을 통해 LNA(15)에 출력되면, LNA(15)는 위성신호를 차량 내부에 위치한 위성신호 수신장치에서 수신 가능한 중간 주파수 신호로 변환하는 동시에 잡음을 제거한 후, 동축 케이블(17)의 임피던스 정합을 거쳐 상기 위성신호 수신장치로 출력하도록 한다.Then, when the combined satellite signal is output to the LNA 15 through the reflector 14, the LNA 15 converts the satellite signal into an intermediate frequency signal that can be received by a satellite signal receiver located inside the vehicle and at the same time makes noise. After the removal, the impedance is matched to the coaxial cable 17 to be output to the satellite signal receiver.
상기와 같이 본 발명에서는 절연부(13), 반사판(14)과 함께 인공위성(30)으로부터의 위성신호를 직접 수신하는 엘리먼트부(12)와 차량 지붕(20), 즉 이동국의 동체를 반사판으로 하여 그 반사되는 위성신호를 흡수 수신하는 헤리컬 다이폴 안테나부(11)를 이용하여 수신영역이 수평방향 360°로 무지향성 특성을 갖는 인공위성용 안테나를 구현함으로써 안테나의 위치 및 방향을 조정하기 위한 별도의 전자장비가 필요없게 되고, 이득 역시 높아져 위성신호를 용이하고도 정확하게 수신할 수 있다.As described above, in the present invention, the element part 12 which directly receives the satellite signal from the satellite 30 together with the insulator 13 and the reflector 14 and the vehicle roof 20, i.e., the fuselage of the mobile station are used as the reflector. By using the helical dipole antenna unit 11 that absorbs and receives the reflected satellite signal, a satellite for a satellite having an omnidirectional characteristic with a reception area in a horizontal direction of 360 ° is implemented to adjust the position and direction of the antenna. There is no need for electronic equipment, and the gain is also high, making satellite signals easy and accurate.
특히, 본 발명에 따른 이동국의 동체를 반사판으로 이용한 인공위성용 안테나의 이득은 약 6dB로서, DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 또는 DAB(Digital Audio Broadcasting) 수신을 위해서는 한 개의 안테나로도 충분하고, DVB(Digital Video Broadcasting) 수신을 위한 경우에는 안테나를 여러 개 배열하여 이득을 높여서 사용할 수 있다.In particular, the gain of the satellite antenna using the body of the mobile station as a reflector is about 6dB, one antenna is sufficient for DMB (Digital Multimedia Broadcasting) or DAB (Digital Audio Broadcasting) reception, DVB (Digital) In case of video broadcasting, it is possible to increase the gain by arranging several antennas.
이상, 상기와 같은 본 발명은, 이동국의 동체를 반사판으로 하여 반사된 위성신호를 수신하는 1/2λ길이의 헤리컬 다이폴 안테나부와 위성신호를 직접 수신하는 1/10λ직경의 엘리먼트부로 이루어지는 고이득의 무지향성 안테나를 구현함으로써 인공위성으로부터의 위성신호를 용이하게 수신할 수 있게 되는 효과가 있다.As described above, the present invention has a high gain including a 1/2 lambda length helical dipole antenna unit for receiving the reflected satellite signal using the body of the mobile station as a reflector and an element portion 1/10 lambda diameter for directly receiving the satellite signal. By implementing the omnidirectional antenna of the antenna, it is possible to easily receive satellite signals from satellites.
또한, 기존의 마이크로스트립을 이용한 평판 안테나에 비해 구조가 간단함과 동시에 안테나의 위치 및 방향을 조정하기 위한 별도의 전자장비를 필요로 하지 않음에 따라 이용하기가 편리할 뿐만 아니라 원가절감이 이루어지는 등 경제적인 장점이 있다.In addition, the structure is simpler than the conventional flat antenna using microstrip, and it is not only convenient to use but also cost-saving because it does not need a separate electronic equipment for adjusting the position and direction of the antenna. There is an economic advantage.
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