KR20090043082A - Satellite tracking antenna and method for tracking the satellite - Google Patents
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Abstract
전파를 송수신하기 위한 1 이상의 안테나 소자, 및 상기 안테나 소자가 모노펄스 파를 발생할 수 있도록 각각의 상기 안테나 소자에 접속되어 능동 안테나(Active Antenna) 역할을 하는 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier)와 상기 저잡음 증폭기와 접속된 고주파 위상 천이기(Radio Frequency Phase Shifter(Ku-Band))를 포함하는 위성 추적 안테나가 개시된다.One or more antenna elements for transmitting and receiving radio waves, and a low noise amplifier and the low noise amplifier connected to each of the antenna elements so as to generate a monopulse wave and acting as an active antenna. Disclosed is a satellite tracking antenna comprising a radio frequency phase shifter (Ku-Band) connected with a.
본 발명에 의하면 기계적 구성이 간단하고, 빔의 기계적 이동 없이 모노펄스 파를 발생할 수 있어 스캐닝 손실이 없고 신호 열화가 적은 위성 추적 안테나를 얻을 수 있다.According to the present invention, it is possible to obtain a satellite tracking antenna having a simple mechanical configuration and generating a monopulse wave without mechanical movement of the beam, thereby reducing scanning loss and reducing signal degradation.
위성 추적 안테나, 고주파 위상 천이기, 주 반사판, 부 반사판, 혼 복사기 Satellite tracking antenna, high frequency phase shifter, main reflector, sub reflector, horn copier
Description
본 발명은 위성 추적 안테나에 관한 것으로, 구체적으로 차량, 선박, 항공기 등의 이동체에 설치되어 이동체의 이동 중에도 위성의 위치를 추적하여 효율적으로 위성과 통신할 수 있도록 하는 위성 추적 안테나에 관한 것이다.The present invention relates to a satellite tracking antenna, and more particularly, to a satellite tracking antenna which is installed in a moving object such as a vehicle, a ship, and an aircraft so that the location of the satellite can be tracked and the communication with the satellite can be performed efficiently even during the movement of the moving object.
차량, 선박, 항공기 등의 이동체에 있어서 장거리 무선 통신 또는 위성으로부터의 컨텐츠 수신 (이하, "통신"이라 통칭함)을 위해 인공위성의 중계에 의해 신호를 송 수신하는 경우가 많다. In mobile vehicles, ships, aircraft, and the like, signals are often transmitted and received by satellite relay for long-range wireless communication or content reception from satellites (hereinafter referred to as "communication").
위성과의 통신을 위해 사용되는 위성 추적 안테나는 통상적으로 전파를 원 거리까지 방사하거나 미약한 전파를 수신하기 위하여 전파를 반사하는 반사판을 포함하며, 반사판의 구성에 따라 파라볼라(Parabola) 안테나, 카세그레인(Cassegrain) 안테나, 및 그레고리안 (Gregorian) 안테나로 나누어진다.Satellite tracking antennas used for communication with satellites typically include a reflector that reflects the radio waves in order to radiate the radio waves to a long distance or to receive weak radio waves, depending on the configuration of the reflector. Cassegrain antenna, and Gregorian antenna.
파라볼라 안테나는 포물선 형의 반사판의 초점에 복사기(Radiator) 가 배치되고 복사기로부터의 전파가 반사판에 의해 반사되거나 안테나로의 전파가 반사판에 의해 반사되어 복사기로 집중됨으로써 통신이 이루어진다.The parabolic antenna communicates by arranging a radiator at the focal point of a parabolic reflector and reflecting the radio wave from the copy machine by the reflecting plate or by reflecting the radio wave to the antenna by the reflecting plate.
반면 카세그레인 안테나 및 그레고리안 안테나는 포물선 형태의 주 반사판의 초점에 부반사판이 배치되어 주 반사파에서 반사된 전파가 부 반사판을 통해 복사기로 집중되거나 복사기로부터의 전파가 부 반사판을 거친 후 주 반사판에 반사되어 통신이 이루어진다. 파라볼라 안테나는 소형이나 통신거리가 상대적으로 짧아, 원거리 통신에는 카세그레인 안테나 또는 그레고리안 안테나가 주로 이용된다.On the other hand, casein and gregory antennas have sub-reflectors placed at the focal point of the parabolic main reflector such that the radio wave reflected from the main reflector is concentrated through the sub-reflector to the copier or the radio wave from the copier is reflected to the main reflector. Communication takes place. Parabolic antennas are small in size but relatively short in communication distance, and therefore, a casein or antenna is mainly used for long distance communication.
이들 안테나에 있어서 복사기로서는 통상 혼 (horn) 복사기 (또는 피드 혼 (feed horn) 이라고도 한다) 가 채용된다.In these antennas, as a copy machine, a horn copy machine (also called a feed horn) is usually employed.
한편, 위성 통신용 안테나는 이동 중에도 계속적으로 위성의 위치를 추적하여 안테나의 지향을 위성 방향으로 유지함으로써 통신 효율을 극대화할 필요가 있다. 일반적으로 위성의 위치를 결정하기 위해 모노펄스(Mono-Pulse) 파를 이용하는 모노펄스 방식을 사용한다.On the other hand, the antenna for satellite communication needs to maximize the communication efficiency by continuously tracking the position of the satellite during the movement to maintain the antenna orientation in the direction of the satellite. In general, a monopulse method using a mono-pulse wave is used to determine the position of a satellite.
모노펄스 방식은, 안테나의 보어사이트 (Boresight) 주위에서 빔을 회전시킴으로써 물체의 위치를 결정하는 코니컬 스캐닝(Connical Scanning) 방식으로서, 통상 보어 사이트에서 중첩되는 상하좌우 4 개의 빔을 만들어 방사하고 그에 대한 반사파를 비교하여, 구체적으로는 수신되는 신호의 합과 차에 기초하여 물체의 위치를 결정하게 된다.The monopulse method is a conical scanning method of determining the position of an object by rotating a beam around a boresight of an antenna. By comparing the reflected waves, the position of the object is determined based on the sum and difference of the received signals.
그 후, 이와 같이 결정된 물체의 위치에 따라 모터를 제어하여 안테나의 지향을 변경한다. Then, the direction of the antenna is changed by controlling the motor according to the position of the object thus determined.
종래의 위성 추적 안테나는 통신용 전파를 위한 혼 복사기, 수평 위치 결정용 모노펄스 파를 위한 1 쌍의 혼 복사기, 및 수직 위치 결정용 모노펄스 파를 위한 1 쌍의 혼 복사기를 포함한다. 그러나 이러한 안테나는 총 5 개의 혼 복사기를 포함하므로, 그 크기가 커지고 제조 비용이 증가하는 문제점이 있었다. Conventional satellite tracking antennas include a horn copier for communication propagation, a pair of horn copiers for horizontal positioning monopulse waves, and a pair of horn copiers for vertical positioning monopulse waves. However, such an antenna includes a total of five horn copiers, which has a problem in that their size increases and manufacturing costs increase.
이러한 문제를 해결하기 위하여, (주)하이게인안테나의 한국 특허 제 331785 호에는 부반사판을 주반사판과 축 변위되도록 배치하고, 부반사판을 회전시킴으로써 수평 및 수직 모노펄스 파와 등가의 모노펄스 파를 발생시키는 기술이 개시되어 있다.In order to solve this problem, Korean Patent No. 331785 of High Gain Antenna Co., Ltd. arranges the sub-reflection plate to be axially displaced from the main reflection plate and rotates the sub-reflection plate to generate horizontal and vertical monopulse waves equivalent to the horizontal and vertical monopulse waves. The technique to make is disclosed.
이 특허에 의하면 안테나에 포함되는 부 반사판을 이용하여 모노펄스 파를 구현하므로 모노펄스 파를 위한 혼 복사기를 별도로 설치할 필요가 없어 안테나 소형화 및 비용 절감이 가능하다. 그러나, (주)하이게인안테나의 안테나는 부 반사판을 갖는 카세그레인 또는 그레고리안 안테나에만 적용이 가능하다는 한계를 가진다. 또한 부 반사판을 회전시키기 위하여 새로운 기계적 구성요소들이 포함되어야 하므로 안테나의 제조 비용 절감 효과가 거의 없거나 비용이 증가하게 될 뿐만 아니라, 구동시키는 모터의 수명 및 회전 속도의 한계와 모터의 구동에 따른 진동 등의 새로운 문제점도 발생한다. 특히, 모터에 의해 반사판을 이동시키는 경우에 발생하는 진동은 안테나 특성에 지대한 영향을 미치므로 방진 구조가 추가적으로 요구된다는 문제점이 있다. 또한, 주 빔을 변형시켜 모노펄스 파를 생성하기 때문에 스캐닝 손실이 발생한다는 문제점도 있다. According to this patent, since a monopulse wave is implemented using a sub-reflective plate included in the antenna, there is no need to install a horn copier for the monopulse wave, thereby minimizing the antenna and reducing the cost. However, the antenna of High Gain Antenna Co., Ltd. has a limitation that it can be applied only to a casee grain or Gregorian antenna having a negative reflector. In addition, new mechanical components must be included to rotate the sub-reflector, so that the manufacturing cost of the antenna is reduced or the cost is increased. In addition, the life of the driving motor and the limitation of the rotational speed and vibration caused by the driving of the motor are not included. New problems arise. In particular, since the vibration generated when the reflector is moved by the motor has a great influence on the antenna characteristics, there is a problem that an additional dustproof structure is required. In addition, since the main beam is deformed to generate a monopulse wave, a scanning loss occurs.
본 발명은 상술한 문제점을 인식하여 이루어진 것으로, 고주파 스위치로 구현된 고주파 위상 천이기를 이용하여 고속으로 모노펄스 파를 발생하기 때문에 추가적인 기계적 구동 구성 요소를 필요로 하지 않아 안테나 제조 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 기계적 빔의 이동을 이용하지 않고 수신 신호와 제어 신호를 분리하여 처리하기 때문에 스캐닝 손실이 없으며 신호 열화를 막을 수 있는 효과적인 위성 추적 안테나를 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention was made in recognition of the above-described problems, and since the monopulse wave is generated at a high speed using a high frequency phase shifter implemented by a high frequency switch, it is possible to reduce the antenna manufacturing cost by not requiring additional mechanical driving components. In addition, it is an object of the present invention to provide an effective satellite tracking antenna that does not have a scanning loss and prevents signal degradation since the received signal and the control signal are processed separately without using the movement of the mechanical beam.
또한 본 발명은 다양한 안테나 구성에 용이하게 적용할 수 있는 모노펄스 파를 이용한 코니컬 스캐닝 위성 추적 안테나를 제공하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a conical scanning satellite tracking antenna using a monopulse wave that can be easily applied to various antenna configurations.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 태양에 의하면, 전파를 송수신하기 위한 1 이상의 안테나 소자, 및 상기 안테나 소자로 구성되어 모노펄스 파를 발생할 수 있도록 하기 위해 각각의 상기 안테나 소자에 하나씩 접속되어 외부 및 내부의 열잡음 신호를 최소화 하고 원하는 신호를 증폭하기 위한 저잡음증폭기(Low Noise Amplifier, LNA)와 상기 각각의 안테나 소자에 연결된 저잡음증폭기에 연결된 고주파 위상 천이기를 포함하는 위성 추적 안테나가 제공된다. According to an aspect of the present invention to achieve the above object, it is composed of one or more antenna elements for transmitting and receiving radio waves, and the antenna element is connected to each one of the antenna elements so as to generate a monopulse wave, one external And a low noise amplifier (LNA) for minimizing internal thermal noise signals and amplifying a desired signal, and a high frequency phase shifter connected to the low noise amplifiers connected to the respective antenna elements.
본 발명의 일 실시형태에 따른 상기 위성 추적 안테나는 전파를 반사시키기 위하여 포물선 형의 단면을 갖는 주 반사판을 더 포함하고, 상기 안테나 소자는 혼 (horn) 복사기인 것이 바람직하다. 또한, 상기 1 이상의 혼 복사기는 하나의 혼 복사기의 개구를 구획하여 형성될 수 있다.The satellite tracking antenna according to an embodiment of the present invention further includes a main reflector having a parabolic cross section for reflecting radio waves, wherein the antenna element is preferably a horn copier. Further, the at least one horn copier may be formed by partitioning an opening of one horn copier.
위성 추적 안테나는 상기 혼 복사기로부터의 전파를 상기 주 반사판으로 반사하는 부 반사판으로서, 상기 주 반사판과 동일한 축에 배치되는 부 반사판을 더 포함할 수 있다.The satellite tracking antenna is a sub reflector reflecting the radio waves from the horn copier to the main reflector, and may further include a sub reflector disposed on the same axis as the main reflector.
한편, 상기 안테나 소자는 안테나 전체의 시스템 저하를 발생하는 요소인 외부 및 내부의 열잡음 지수인 잡음지수(NF : Noise Figure)의 개선과 효과적인 안테나 이득 향상을 위해 각각 저잡음 증폭기에 접속되고 상기 저잡음 증폭기는 전력 분배기에 접속되고, 상기 전력 분배기는 실제로 전파되는 캐리어 신호(Carrier Signal) 에 영향을 주지 않고 모노펄스 파를 발생하기 위해 상기 저잡음증폭기로 부터의 신호를 신호 수신회로와 상기 고주파 위상천이기로 분배하는 것이 바람직하다.On the other hand, the antenna element is connected to a low noise amplifier to improve the noise figure (NF: noise figure), which is an element that causes system degradation of the entire antenna, and an effective antenna gain, respectively, and the low noise amplifier is Connected to a power divider, which divides the signal from the low noise amplifier into a signal receiving circuit and the high frequency phase shifter to generate a monopulse wave without affecting the carrier signal actually propagated. It is preferable.
또한, 상기 전력 분배기에 의해 분배된 신호는 공통의 발진기에 의해 동기되고, 상기 신호 수신회로와 상기 고주파 위상천이기는 하나의 LNB (Low Noise Block)에 포함되는 것도 바람직하다.Further, the signal distributed by the power divider is synchronized by a common oscillator, and the signal receiving circuit and the high frequency phase shifter are also included in one low noise block (LNB).
상기 고주파 위상천이기는 고주파(RF : Radio Freqeuncy) 스위치를 포함할 수 있으며, 위성 추적 안테나는 상기 모노펄스 파의 발생에 기초하여 정해진 위성의 위치에 따라 안테나를 변위시키는 구동부를 더 포함할 수 있다. The high frequency phase shifter may include a radio frequency (RF) switch, and the satellite tracking antenna may further include a driving unit for displacing the antenna according to the position of the satellite based on the generation of the monopulse wave.
상기 안테나는 4 개의 안테나 소자를 포함하고, 상기 안테나 소자는 2×2 매트릭스 형태로 배열될 수 있다.The antenna includes four antenna elements, and the antenna elements may be arranged in the form of a 2 × 2 matrix.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 태양에 따르면, 전파를 송수신 하기 위한 1 이상의 안테나 소자, 및 상기 안테나 소자가 모노펄스 파를 발생하도록 각각의 상기 안테나 소자에 접속된 고주파 위상천이기를 포함하는 위성 추적 안테나를 이용한 위치 추적 방법에 있어서, 상기 혼 복사기 중 2 개 이하를 선택적으로 이용하여 위성의 위치를 추적하는 위치 추적 방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention for achieving the above object, a satellite comprising at least one antenna element for transmitting and receiving radio waves, and a high frequency phase shifter connected to each of the antenna elements such that the antenna element generates a monopulse wave. In the location tracking method using a tracking antenna, there is provided a location tracking method for tracking the position of a satellite by selectively using two or less of the horn copiers.
본 발명에 따르면, 기계적인 추가적인 구성요소를 필요로 하지 않고 고주파 스위치를 이용하여 고속이며 다양한 모노펄스 파를 형성할 수 있어, 안테나 제조 비용을 절감할 수 있다. 뿐만 아니라, 신호 수신회로와 상기 고주파 위상천이기로 신호가 독립적으로 분배, 분리되어 있어 기계적 구성에 의해 빔을 이동시키는 방법과는 다르게 스캐닝 손실이 없으며 신호 열화를 방지할 수 있다.According to the present invention, a high speed and various monopulse waves can be formed using a high frequency switch without the need for additional mechanical components, thereby reducing the antenna manufacturing cost. In addition, since signals are independently distributed and separated by the signal receiving circuit and the high frequency phase shifter, there is no scanning loss and signal degradation can be prevented unlike a method of moving a beam by a mechanical configuration.
또한 본 발명에 따르면, 안테나의 구체적인 구성에 용이하게 모노펄스 파를 형성할 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to easily form a monopulse wave in the specific configuration of the antenna.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 구체적으로 설명하나, 이는 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 특히, 이하에서 안테나를 통한 신호의 송신과 관련한 설명은 동일하게 신호의 수신에 대해서도 적용될 수 있으며, 그 역도 성립함을 유의하여야 한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which are exemplary and the present invention is not limited thereto. In particular, the following description regarding the transmission of a signal through an antenna can be similarly applied to the reception of a signal, and vice versa.
도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 위성 추적 안테나의 사시도이며, 상기 위성 추적 안테나가 구현된 전체 시스템은 도 5a 및 5b에 도시된다. 본 발명에 따른 실시 형태의 위성 추적 안테나는, 주반사판 (100), 주반사판 (100) 의 일 측에 형성된 혼 복사기 (300), 및 혼 복사기 (300) 로/로부터의 신호를 반사하는 부반사판 (200) 을 포함한다. 한편 도시되지는 않았으나 안테나는 모노펄스 파의 발생에 기초하여 결정된 위성의 위치에 따라 안테나의 지향을 변경하기 위한 제어부 및 구동부를 더 포함한다. 1 is a perspective view of a satellite tracking antenna according to an embodiment of the present invention, and the overall system in which the satellite tracking antenna is implemented is shown in FIGS. 5A and 5B. The satellite tracking antenna of the embodiment according to the present invention includes a
주 반사판 (100) 은 포물선 형태의 단면을 가지며 그 표면은 도전성 재질로 형성되어 입사하는 전파를 초점으로 집중시켜 반사하거나, 초점에서 방사된 전파를 실질적으로 평행하게 반사하는 역할을 한다. 주 반사판에 의해 전파가 초점으로 집중됨으로써 미약한 전파도 용이하게 수신할 수 있으며, 역으로 송신시에는 원거리까지 전파를 전달할 수 있다. The
혼 복사기 (300) 는 피드 혼이라고도 하며, 전파를 송수신하기 위한 안테나 소자 (antenna element) 의 일종이다. 즉, 혼 복사기 (300) 는 저잡음증폭기 및 전력분배기, 고주파 위상 천이기, 고주파 혼합기(Mixer), 다운 컨버터 (Down Converter) 등이 포함된 신호 처리부(미도시)를 포함하며, 혼 복사기 (300) 로부터의 신호는 2개의 신호로 분리되는데 하나는 수신신호로 분리되어 안테나 외부로 출력되며 상기 분리된 또 하나의 신호는 안테나에 마련된 제어부에 접속되어, 특정 주파수의 전자기파에 공진하여 이를 전기 신호로 변환하여 제어 기능을 한다. 혼 복사기 (300) 는 일측에 개구를 가지고 타측에 신호가 입력되는 도파관으로서, 개구는 신호 입력 측에서 멀어질수록 그 면적이 커지는 혼 (horn) 의 형태를 갖는다. 이에 따라 개구부에서 전파가 복사되거나 개구부를 통해 전파가 수신될 수 있다. 혼 복사기 (300) 는 주 반사판 (100) 의 초점 측, 즉 주 반사판 (100) 의 오목부 측에 배치되어 전파의 송수신을 직접 수행하게 된다. The
혼 복사기(300) 는 1 이상의 혼 복사기, 본 실시형태에 있어서는 4개의 혼 복사기 (310, 320, 330, 340)를 포함한다. 각각의 혼 복사기 (310, 320, 330, 340)는 후술하는 바와 같이 신호처리부의 저잡음 증폭기에 접속되고 또한 상기 저잡음 증폭기는 신호 처리부의 전력 분배기에 접속되어, 혼 복사기 (300) 로부터의 신호가 고주파 위상천이기와 신호 수신회로로 분배된다. 따라서, 혼 복사기 (300) 는 다양한 방향의 모노펄스 파를 위한 전파의 송수신과 데이터의 통신을 위한 전파의 송수신을 모두 수행할 수 있다. The
바람직하게는 4 개의 혼 복사기는 2×2 매트릭스 형태로 배치되고, 균일한 모노펄스 파가 생성되도록 모두 동일한 크기의 개구를 가질 수 있다. 본 발명에 따른 일 실시 형태에서, 4 개의 혼 복사기의 개구는 하나의 큰 혼 복사기의 개구를 균일하게 구획하여 형성될 수도 있다. 다만, 이때 각각의 개구는 별개의 혼 복사기를 형성하도록 개별적으로 저잡음 증폭기가 포함된 신호 처리부에 접속되는 것이 바람직하다. Preferably the four horn copiers are arranged in the form of a 2 × 2 matrix and may all have openings of the same size so that a uniform monopulse wave is produced. In one embodiment according to the invention, the openings of the four horn copiers may be formed by uniformly partitioning the openings of one large horn copier. In this case, however, each opening is preferably connected to a signal processing unit including a low noise amplifier individually so as to form a separate horn copier.
부 반사판 (200) 은 혼 복사기 (300) 의 개구 측에 배치되어, 혼 복사기 (300) 로부터의 전파를 주 반사판 (100) 으로 반사하거나, 주 반사판 (100) 으로부터의 전파를 혼 복사기 (300) 로 반사한다. 주 반사판 (100) 으로부터의 전파가 부 반사파 (200) 에 집중될 수 있도록, 부 반사판 (200) 은 주 반사판 (100) 의 초점 위치에, 주 반사판 (100) 과 중심축이 일치하도록 배치된다. 또한 부 반사판 (200) 은 혼 복사기 (300) 의 배치 위치에 초점을 갖는 포물선 또는 쌍곡선 형의 단면을 갖도록 형성되어, 전파가 혼 복사기 (300) 에 집중되도록 한다. The
이상과 같은 구성에 의하여, 도 1 에 도시된 바와 같이 전파 (W) 는 실질적으로 평행하게 주 반사판 (100) 에 입사하여 부 반사판 (200) 을 통해 혼 복사기 (300) 로 집중된다. 따라서 미약한 신호도 용이하게 감지할 수 있다. 신호의 송신은 수신과 반대의 경로로 이루어진다.By the above configuration, as shown in FIG. 1, the radio wave W enters the main reflecting
다음, 본 실시형태의 안테나에서의 구체적인 신호 송수신에 대하여 설명한다. 도 2 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 위성 추적 안테나의 신호 처리부의 회로도이다. 본 실시형태의 각각의 혼 안테나 (310, 320, 330, 340)는 LNA (Low Noise Amplifier; 410 내지 440) 를 통해 전력 분배기 (510 내지 540) 에 접속되고 전력 분배기 (510 내지 540) 는 수신 단자 (R1 내지 R4) 와 고주파 위상천이기 (610 내지 640) 에 접속된다.Next, specific signal transmission and reception in the antenna of the present embodiment will be described. 2 is a circuit diagram of a signal processing unit of a satellite tracking antenna according to an embodiment of the present invention. Each
고주파 위상천이기 (610 내지 640) 는 다시 RF 증폭기 (910 및 920) 와 믹서 (1010), 그리고 IF 증폭기 (1110) 를 통해 제어부 및 구동부에 접속된다. 반면, 수신 단자 (R1 내지 R4) 는 LNA (810 내지 840), RF 증폭기 (930 및 940), 믹서 (1020), 및 IF 증폭기 (1120) 를 순차적으로 거쳐 수신 회로로 접속된다. 한편, 믹서 (1020) 는 발진기 (1200) 와 접속되어 발진 신호를 수신 신호와 혼합한다.The high
예를 들어, 안테나 (310) 에 의하여 수신된 신호는 LNA (410) 에 의해 증폭되어 전력 분배기 (510) 로 전달되고, 전력 분배기 (510) 는 고주파 위상천이기 (510) 와 수신 단자 (R1) 로 신호를 분배한다. 고주파 위상천이기 (610) 는 소정 위상, 바람직하게는 90 도만큼 신호의 위상을 천이시킴으로써 모노펄스 파를 수신 한다. 이 때, 고주파 위상천이기 (610) 는 RF 스위치를 포함하여 모노펄스 파의 발생을 가능하게 된다.For example, the signal received by the
특히, 고주파 위상천이기 (610 내지 640) 의 RF 스위치는 고주파 다이오드를 포함하여, 제어부로부터의 TTL (Transistor-Transistor Logic) 신호에 의하여 온/오프될 수 있다. 그에 의해 안테나 (310 내지 340) 로부터의 수신 신호의 위상이 변경되고, 모노펄스 파가 발생된다.In particular, the RF switch of the high
이 모노펄스 파는 RF 증폭기 (900), 믹서 (1010) 및 IF 증폭기 (1110) 를 통하여 제어부 및 구동부로 전달되고, 제어부 및 구동부에서는 모노펄스 파에 기초하여 위성의 위치를 결정하며, 그에 따라 안테나를 회전시키는 등으로 그 지향을 변화시킨다. 구동부는 모터에 구동 신호를 송신함으로써 지향 변화를 수행할 수 있다. 반면, 수신 단자 (R1) 로 분배된 신호는 LNA (800), RF 증폭기 (900), 믹서 (1020) 및 IF 증폭기 (1120) 를 순차적으로 통과하여, 수신회로로 전달된다. 수신회로는 전달된 신호를 처리하여 필요한 정보를 획득한다. 한편, 신호의 송신은 이상 설명한 것과 역으로 이루어질 수 있다.The monopulse wave is transmitted to the controller and driver through the RF amplifier 900, the
상술한 바와 같이 공통의 발진기에 의해 동기되는 신호 수신회로, 및 고주파 위상천이기를 포함하는 모노펄스 파 발생 회로는 하나의 회로로서 통합되어 형성되거나 하나의 구성요소로 일체화될 수 있다. 또한 다운 컨버터 (down converter) 와 함께 안테나의 LNB (Low Noise block) 에 포함되어 안테나의 구성을 간단하게 할 수도 있다.As described above, the signal receiving circuit synchronized by the common oscillator and the monopulse wave generation circuit including the high frequency phase shifter may be integrally formed as one circuit or may be integrated into one component. It may also be included in the low noise block (NBN) of the antenna along with the down converter to simplify the configuration of the antenna.
이상과 같이, 본 실시형태의 안테나는 하나의 혼 복사기 (310) 를 통해 모노 펄스 파의 발생과 데이터의 송수신을 모두 수행할 수 있다. 따라서 사용되는 혼 복사기 (310) 의 수를 감소시킬 수 있다.As described above, the antenna of the present embodiment can perform both the generation of the mono pulse wave and the transmission and reception of data through one
다음, 도 3 을 참조하여 본 실시형태의 모노펄스 파의 제어 방식을 설명한다. 도 3 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 위성 추적 안테나의 평면도이다. 본 실시형태에서 다양한 방향의 모노펄스 파를 발생하기 위하여 4 개의 혼 복사기 (310, 320, 330, 340) 중 2 이하의 혼 복사기가 선택적으로 사용된다. 구체적으로, 사용되는 혼 복사기와 생성되는 모노펄스 파의 위치를 다음 표 1 에 나타내었다. Next, the control method of the monopulse wave of this embodiment is demonstrated with reference to FIG. 3 is a plan view of a satellite tracking antenna according to an embodiment of the present invention. In the present embodiment, two or less horn copiers of four
상술한 바와 같이, 고주파 위상천이기의 RF 스위치는 제어부로부터의 TTL (Transistor-Transistor Logic) 신호에 의하여 온/오프될 수 있으며, 이에 따라 소정의 혼 복사기가 선택된다. 그에 의해 혼 복사기 (310, 320, 330, 340) 의 수신 신호의 위상이 변경되고, 모노펄스 파가 발생된다.As described above, the RF switch of the high frequency phase shifter may be turned on / off by a TTL (Transistor-Transistor Logic) signal from the control unit, and a predetermined horn copier is selected accordingly. Thereby, the phase of the received signal of the
BC : Beam Control Signal(TTL) (5V=ON/0V=OFF) BC: Beam Control Signal (TTL) (5V = ON / 0V = OFF)
또한, 도 4 를 참조하면, 선택된 각각의 혼 복사기에 따른 모노펄스 파의 발생 위치를 더욱 구체적으로 알 수 있다. In addition, referring to FIG. 4, the generation position of the monopulse wave according to each selected horn copier may be known in more detail.
이와 같이 2 이하의 혼 복사기를 선택적으로 사용하여 특정 위치에서 모노펄스 파를 발생함으로써, 모노펄스 방식에 의하여 위성의 위치를 결정하는 것이 가능하다. 혼 복사기의 선택은 고주파 위상 천이기에 포함된 RF 스위치에 의하여 신속하게 이루어질 수 있다. 따라서 부 반사판을 주 반사판과 동일 축에 고정 배치한 상태에서도 다양한 방향의 모노펄스 파를 발생하고 위치 결정을 수행할 수 있다.In this way, by using a horn copier of 2 or less selectively and generating a monopulse wave at a specific position, it is possible to determine the position of the satellite by the monopulse method. The selection of the horn copier can be made quickly by the RF switch included in the high frequency phase shifter. Therefore, even when the sub reflector is fixedly arranged on the same axis as the main reflector, it is possible to generate monopulse waves in various directions and to perform positioning.
즉, 고주파 위상 천이기를 고속으로 스위칭함으로써 혼 복사기에 의하여 송수신되는 신호를 위상 천이함으로 모노펄스 신호가 변경되며, 그들 간의 합과 차 계산 및/또는 신호 강도 비교에 의하여 위성의 위치를 결정할 수 있는 것이다.That is, the monopulse signal is changed by phase shifting the signal transmitted and received by the horn copier by switching the high frequency phase shifter at high speed, and the position of the satellite can be determined by the sum and difference calculation and / or the signal strength comparison between them. .
그러므로, 본 실시형태에 의하면 부 반사판의 회전을 위한 별도의 구성요소를 필요로 하지 않고 안테나의 기계적 구성이 간단해질 수 있다. 또한 기계적인 빔 이동 없이 모노펄스 파를 생성함으로써 안테나의 스캐닝 손실을 감소시키고 신호 열화를 방지할 수 있다. 뿐만 아니라, 모노펄스 파의 형성이 전력분배기에 의해 독립적으로 분리되어 고주파 위상 천이기에 의해 이루어지므로 부 반사판의 존부와 무관하게 모노펄스 파가 형성될 수 있으며, 파라볼라 안테나에도 용이하게 적용될 수 있다.Therefore, according to the present embodiment, the mechanical configuration of the antenna can be simplified without requiring a separate component for the rotation of the sub reflector. In addition, monopulse waves can be generated without mechanical beam movement to reduce the scanning loss of the antenna and prevent signal degradation. In addition, since the monopulse wave is formed by the high frequency phase shifter independently separated by the power divider, the monopulse wave can be formed irrespective of the presence or absence of the sub-reflection plate, and can be easily applied to the parabola antenna.
이상 설명한 실시형태의 원리를 적용하여 구현된 안테나의 일 예를 도 5a 및 5b 에 도시하였다.5A and 5B illustrate an example of an antenna implemented by applying the principles of the above-described embodiment.
도 5a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시형태에 따른 안테나는 주반사판 (100), 부반사판 (200), 및 개구가 4 개 구획으로 구분된 혼 복사기 (300) 을 포함하며, 또한, 도 5b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 안테나는 혼 복기 (300) 로부터 수신된 신호를 처리하는 신호 처리부 (520) 및 신호 처리부 (520) 에 의해 정해진 위성의 위치에 따라 안테나를 변위시키는 구동부 (540) 를 포함한다. As shown in FIG. 5A, the antenna according to an embodiment of the present invention includes a
또한, 상기 실시형태의 원리는 혼 복사기를 포함하는 안테나뿐만 아니라 다수의 안테나 소자를 포함하는 평면형 어레이 안테나에도 적용될 수 있다. 즉, 혼 복사기 대신에 평면의 안테나 소자를 형성하여 상기 실시형태의 원리를 적용함으로써 모노펄스파를 이용한 위치 추적 안테나를 평면형 어레이 안테나로 구현할 수 있으며, 그 일 예를 도 6a 및 6b 에 도시하였다. 특히, 도 6b에서, 본 안테나는 LNA (620), 및 위상 천이기/다운 컨버터 (640) 등을 포함하는 신호 처리부 (600) 와 구동부 (660) 를 포함한다. 이 경우 이전 실시형태와는 달리 반사판이 포함되지 않음은 당업자에게 명백하다.In addition, the principles of the above embodiments can be applied not only to antennas including horn radiators, but also to planar array antennas including a plurality of antenna elements. That is, by forming a planar antenna element instead of a horn copier, the position tracking antenna using a monopulse wave can be implemented as a planar array antenna by applying the principle of the above embodiment, and examples thereof are illustrated in FIGS. 6A and 6B. In particular, in FIG. 6B, the antenna includes a
이상 구체적인 실시형태와 관련하여 본 발명을 설명하였으나, 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 당업자는 본 명세서에 기초하여 설명된 실시형태를 다양하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이 역시 본 발명의 범위에 속한다. 예를 들어, 설명된 실시형태는 부 반사판을 포함하는 카세그레인 또는 그레고리안 안테나 구성을 가지나, 본 발명의 원리는 파라볼라 안테나 등 혼 복사기를 사용하는 여하한 안테나 구성에도 동일하게 적용될 수 있다. 또한, 본 발명에서 단순한 기능 블록으로 설명되거나 도시된 다양한 구성요소들은 공지된 여하한 소자, 집적 회로, 논리 회로 등으로 구성될 수 있으며, 2 이상의 요소의 결합으로 구성되거나 하나의 소자로 통합될 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 이상의 설명이 아니라 첨부된 청구범위 및 그 균등물에 의해서 정해져야 한다.While the present invention has been described above in connection with specific embodiments, this is only an example and the present invention is not limited thereto. Those skilled in the art can make various changes or modifications to the embodiments described based on this specification, which are also within the scope of the present invention. For example, the described embodiment has a Casegrain or Gregorian antenna configuration that includes a sub-reflective plate, but the principles of the present invention are equally applicable to any antenna configuration that uses a horn copier, such as a parabolic antenna. In addition, the various components described or illustrated as a simple functional block in the present invention may be composed of any known elements, integrated circuits, logic circuits, etc., and may be composed of a combination of two or more elements or integrated into one element. have. Therefore, the scope of the present invention should be defined not by the above description but by the appended claims and their equivalents.
도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 위성 추적 안테나의 사시도.1 is a perspective view of a satellite tracking antenna in accordance with an embodiment of the present invention.
도 2 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 위성 추적 안테나의 신호 처리부의 회로도.2 is a circuit diagram of a signal processing unit of a satellite tracking antenna according to an embodiment of the present invention.
도 3 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 위성 추적 안테나의 평면도.3 is a plan view of a satellite tracking antenna according to an embodiment of the present invention.
도 4 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 혼 복사기에 의해 각각 생성되는 모노펄스파의 위치를 도시하는 그래프.4 is a graph showing the positions of monopulse waves each generated by a horn copier according to one embodiment of the present invention;
도 5a 및 5b 는 본 발명의 일 실시형태에 따라 구현된 위성 추적 안테나 장치의 사시도.5A and 5B are perspective views of a satellite tracking antenna device implemented in accordance with one embodiment of the present invention.
도 6a 및 도 6b 는 본 발명의 다른 실시형태에 따라 구현된 위성 추적 안테나 장치의 사시도.6A and 6B are perspective views of a satellite tracking antenna device implemented in accordance with another embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
100 : 주반사판100: main reflection plate
200 : 부판사판200: Sub-Judge Judge
300 : 혼 복사기300: Horn Copier
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