KR20180122364A - 모바일 안테나로 위성 신호 획득 및 추적 - Google Patents
모바일 안테나로 위성 신호 획득 및 추적 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20180122364A KR20180122364A KR1020187027380A KR20187027380A KR20180122364A KR 20180122364 A KR20180122364 A KR 20180122364A KR 1020187027380 A KR1020187027380 A KR 1020187027380A KR 20187027380 A KR20187027380 A KR 20187027380A KR 20180122364 A KR20180122364 A KR 20180122364A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- antenna
- polarization
- orientation
- angle
- signal
- Prior art date
Links
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims abstract description 133
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 105
- 230000004044 response Effects 0.000 claims abstract description 22
- 230000003094 perturbing effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 51
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 31
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 19
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 17
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 9
- 239000011295 pitch Substances 0.000 claims 14
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 86
- 230000008569 process Effects 0.000 description 59
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 33
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 31
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 24
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 19
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 15
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 14
- 238000003491 array Methods 0.000 description 9
- 230000006870 function Effects 0.000 description 9
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 7
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 7
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 5
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 5
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 5
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 5
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 4
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 4
- 230000015654 memory Effects 0.000 description 4
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 2
- 239000000700 radioactive tracer Substances 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 235000008694 Humulus lupulus Nutrition 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000001808 coupling effect Effects 0.000 description 1
- 210000002858 crystal cell Anatomy 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 230000008713 feedback mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000001093 holography Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000001144 postural effect Effects 0.000 description 1
- 238000013442 quality metrics Methods 0.000 description 1
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 1
- 230000000979 retarding effect Effects 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
- G01S3/02—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using radio waves
- G01S3/14—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
- G01S3/38—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using adjustment of real or effective orientation of directivity characteristic of an antenna or an antenna system to give a desired condition of signal derived from that antenna or antenna system, e.g. to give a maximum or minimum signal
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
- G01S3/02—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using radio waves
- G01S3/04—Details
- G01S3/08—Means for reducing polarisation errors, e.g. by use of Adcock or spaced loop antenna systems
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/0006—Particular feeding systems
- H01Q21/0012—Radial guide fed arrays
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/0006—Particular feeding systems
- H01Q21/0037—Particular feeding systems linear waveguide fed arrays
- H01Q21/0043—Slotted waveguides
- H01Q21/005—Slotted waveguides arrays
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
- H01Q21/061—Two dimensional planar arrays
- H01Q21/065—Patch antenna array
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
- H01Q21/20—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart the units being spaced along or adjacent to a curvilinear path
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/24—Combinations of antenna units polarised in different directions for transmitting or receiving circularly and elliptically polarised waves or waves linearly polarised in any direction
- H01Q21/245—Combinations of antenna units polarised in different directions for transmitting or receiving circularly and elliptically polarised waves or waves linearly polarised in any direction provided with means for varying the polarisation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
- H01Q3/24—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the orientation by switching energy from one active radiating element to another, e.g. for beam switching
- H01Q3/247—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the orientation by switching energy from one active radiating element to another, e.g. for beam switching by switching different parts of a primary active element
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/14—Relay systems
- H04B7/15—Active relay systems
- H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/14—Relay systems
- H04B7/15—Active relay systems
- H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
- H04B7/1851—Systems using a satellite or space-based relay
- H04B7/18513—Transmission in a satellite or space-based system
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Astronomy & Astrophysics (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Radio Relay Systems (AREA)
Abstract
본 발명은 안테나로 위성 신호를 획득하고 추적하기 위한 방법 및 장치를 개시한다. 일 실시 예에서, 상기 방법은 A) 제1 서치 패턴과 관련된 변형 배향을 생성하기 위해 안테나 배향의 롤, 피치 및 요 각도 중 하나 이상을 교란시키는(perturbing) 단계; B) 변형된 배향의 각각에 대해 교란된 롤, 피치 및 요 각에 응답하여 새로운 스캔 및 편광 각도를 계산하는 단계; C) 상기 변형된 배향들 각각에 대하여 위성으로부터 무선 주파수(RF) 신호를 수신하는 단계; D) 상기 변형된 배향들 각각과 연관된 수신된 RF 신호를 나타내는 하나 이상의 수신기 메트릭스를 발생하는 단계; e) 하나 이상의 수신기 메트릭스에 기초한 변형된 배향 중 하나를 새로운 배향으로서 선택하는 단계; 및f) 상기 제1 서치 패턴보다 좁은 제2 서치 패턴으로 상기 새로운 방향으로 A) - e)를 반복하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 안테나 기술분야에 관한 것이며; 보다 구체적으로, 본 발명은 안테나로 위성 신호를 획득하고 추적하는 것에 관한 것이다.
종래의 위성신호 획득은 지상 수신기 유닛을 조정하여 안테나 및 수신기가 위성으로부터의 신호를 수신 및 복조할 수 있게 하는 프로세스이다. 이러한 프로세스에는 대개 전기 모터 및 고정밀 경사계, 자이로스코프 및 자기 나침반이 포함된다. 신호 획득 과정에서, 수신기는 위성 신호를 검출할 수 있을 때까지 공간적으로 탐색하고 그 다음으로 그 신호를 추적하고(lock onto), 그 신호를 전송하는 위성에 대한 기본 정보를 획득한다. 그리고 나서 수신기는 이 정보를 사용하여 해당 위성에 의해 전송된 추가 정보를 수신하고 디코딩하기 할 수 있다.
종래의 접근법은 짐벌(gimbal) 과 함께 나선형 패턴으로 안테나 어셈블리를 기계적으로 이동시키는 것이었다. 서치(search)하는 동안 안테나 어셈블리의 움직임은 패턴을 따른다. 이중 정현파 이동은 증가하는 반경으로 위성 신호를 탐색하는 데 사용되는 나선형 패턴을 생성한다. 즉, 획득 패턴은 두 축에서 정현파적 운동으로 인한 나선형이다.
파라볼릭 안테나가 이동 플랫폼상의 위성과 지구국 사이에서 통신하기 위해 짐벌에 부착되면, 방위각, 고도 및 편광(polarization)에 대한 정확한 설정을 동적으로 결정할 필요가 있다. 이것은 파라볼릭 안테나의 위치와 방향을 보고할 수 있는 GPS와 함께 사용되는 IMU(관성 측정 장치)를 사용하면 가능하다. IMU로부터의 값을 사용하여 실시간 계산을 수행하여 짐벌을 목표 위성쪽으로 향하도록 하고 피드 혼의 회전을 조정하여 올바른 편광을 달성한다. IMU 값에 오류(error)가 포함되어 있기 때문에 각각의 정밀도는 오차가 발생한다. 파라볼릭 안테나는 수신(Rx) 빔 및 전송(Tx) 빔을 독립적으로 조종할 수 없기 때문에 IMU 오류를 수정하는 능력에 한계가 있다.
수신 및 송신 안테나 빔의 독립적 조종을 허용하는 다른 클래스의 안테나가 존재한다.
씬컴(Thinkom)에 의해 판매되는 것들과 같은 기계적인 어레이뿐만 아니라 위상 어레이(phased arrays)득도 잘 알려진 예이다. 이러한 예들 둘 다 물리적으로 분리된 송신 안테나와 수신 안테나를 사용하고 있다.
안테나가 수신(Rx) 및 전송(Tx) 신호를 운반하는데 사용되면 안테나에서의 디더링(dithering)뿐만 아니라 신호 획득에 대해 위의 접근법을 적용하려고 하면 또한 어려움이 발생한다. 이것은 Rx 빔을 지향하기 위해 파라볼릭 안테나를 움직이면 Tx 빔도 그에 따라 이동하기 때문이다. 즉, 송신(Tx) 포인팅을 독립적으로 제어할 수 없다. FCC 규정은 주변 위성에서 의도하지 않게 에너지를 유도할 가능성이 있기 때문에 위성을 향하는 송신 신호 오포인팅(mispointing)에 대한 엄격한 규칙을 가지고 있다. 또한, 대형 파라볼릭 짐벌 시스템은 높은 질량으로 인해 디더링을 사용할 수 없다. 그들은 정확한 개방 루프(open-loop) 포인팅 솔루션을 제공하기 위해 매우 값비싼 IMU 센서만을 사용한다.
일부 애플리케이션에서는 시스템이 짐벌 상의 송신 안테나와 자체 짐벌 상의 수신 안테나로 구성되며 둘 다 동일한 위성을 가리킨다. 그 두 개가 독립적인 짐벌 상에 있기 때문에, Rx 빔은 디더 단계를 사용하여 최적화될 수 있지만 Tx 빔은 Rx 모뎀의 정보를 사용하여 최적화될 수 없다. 각 짐벌은 작은 기계적 차이로 인해 포인팅 오류에 고유한 기여를 추가한다. 또한 이러한 솔루션은 복잡성, 무게 및 비용을 추가한다.
본 발명은 아래 주어진 상세한 설명 및 발명의 다양한 실시 예들의 첨부된 도면으로부터 보다 완전하게 이해될 것이나, 그것들은 본 발명을 특정 실시 예들로 한정하기 위해 채용되어서는 아니 되며, 단지 설명 및 이해를 위해 채용되어야 한다.
도 1은 획득 프로세스의 일 실시 예의 흐름도이다.
도 2는 안테나 시스템의 일 실시 예의 일반적인 블록다이야그램이다.
도 3은 안테나에 의하여 수행된 획득 및 디더링 프로세스의 일 실시 예의 흐름도이다.
도 4는 편광 디터링의 일 실시 예의 흐름도이다.
도 5A는 쎄타/파이 디더링 프로세스의 일 실시 예의 흐름도이다.
도 5B는 안테나의 안테나 제어기의 일 실시 예를 도시한 것이다.
도 6A는 배향 보정을 수행하기 위한 프로세스의 일 실시 예의 흐름도이다.
도 6B는 안테나에 의해 수행된 배향 보정의 데이터 흐름도의 일 실시 예를 도시한 것이다.
도 7은 디터링 프로세스의 일 실시 예의 흐름도이다.
도 8은 디터링 프로세스의 다른 실시 예의 흐름도이다.
도 9는 원통형 파동을 제공하는데 사용되는 동축 피드(coaxial feed)의 일 실시 예의 평면도를 도시한 것이다.
도 10은 원통형으로 공급된 안테나의 입력 피드 둘레에 동심 링 내에 배치된 하나 이상의 안테나 소자의 어레이를 갖는 구멍을 도시한 것이다.
도 11은 접지면 및 재구성 가능한 공진기 층을 포함하는 일렬(row)의 안테나 요소의 사시도이다.
도 12는 동조 가능한 공진기/슬롯의 일 실시 예를 도시한 것이다.
도 13은 물리적 안테나 개구(aperture)의 일 실시 예의 단면도이다.
도 14A 내지 도 14D는 슬롯 어레이를 생성하기 위한 상이한 층의 일 실시 예를 도시한 것이다.
도 15는 원통형으로 공급된 안테나 구조물의 일 실시 예의 측면도이다.
도 16은 외향 파(outgoing wave)를 갖는 안테나 시스템의 다른 실시 예를 도시한 것이다.
도 17은 안테나 소자들에 대한 매트릭스 구동 회로 배치의 일 실시 예를 도시한 것이다.
도 18은 TFT 패키지의 일 실시 예를 도시한 것이다.
도 19는 텔레비전 시스템에서 동시에 이중 수신을 수행하는 통신 시스템의 일 실시 예의 블록다이야그램이다.
도 20은 동시 송신 및 수신 경로를 갖는 통신 시스템의 다른 실시 예의 블록 다이야그램이다.
도 1은 획득 프로세스의 일 실시 예의 흐름도이다.
도 2는 안테나 시스템의 일 실시 예의 일반적인 블록다이야그램이다.
도 3은 안테나에 의하여 수행된 획득 및 디더링 프로세스의 일 실시 예의 흐름도이다.
도 4는 편광 디터링의 일 실시 예의 흐름도이다.
도 5A는 쎄타/파이 디더링 프로세스의 일 실시 예의 흐름도이다.
도 5B는 안테나의 안테나 제어기의 일 실시 예를 도시한 것이다.
도 6A는 배향 보정을 수행하기 위한 프로세스의 일 실시 예의 흐름도이다.
도 6B는 안테나에 의해 수행된 배향 보정의 데이터 흐름도의 일 실시 예를 도시한 것이다.
도 7은 디터링 프로세스의 일 실시 예의 흐름도이다.
도 8은 디터링 프로세스의 다른 실시 예의 흐름도이다.
도 9는 원통형 파동을 제공하는데 사용되는 동축 피드(coaxial feed)의 일 실시 예의 평면도를 도시한 것이다.
도 10은 원통형으로 공급된 안테나의 입력 피드 둘레에 동심 링 내에 배치된 하나 이상의 안테나 소자의 어레이를 갖는 구멍을 도시한 것이다.
도 11은 접지면 및 재구성 가능한 공진기 층을 포함하는 일렬(row)의 안테나 요소의 사시도이다.
도 12는 동조 가능한 공진기/슬롯의 일 실시 예를 도시한 것이다.
도 13은 물리적 안테나 개구(aperture)의 일 실시 예의 단면도이다.
도 14A 내지 도 14D는 슬롯 어레이를 생성하기 위한 상이한 층의 일 실시 예를 도시한 것이다.
도 15는 원통형으로 공급된 안테나 구조물의 일 실시 예의 측면도이다.
도 16은 외향 파(outgoing wave)를 갖는 안테나 시스템의 다른 실시 예를 도시한 것이다.
도 17은 안테나 소자들에 대한 매트릭스 구동 회로 배치의 일 실시 예를 도시한 것이다.
도 18은 TFT 패키지의 일 실시 예를 도시한 것이다.
도 19는 텔레비전 시스템에서 동시에 이중 수신을 수행하는 통신 시스템의 일 실시 예의 블록다이야그램이다.
도 20은 동시 송신 및 수신 경로를 갖는 통신 시스템의 다른 실시 예의 블록 다이야그램이다.
본 발명은 안테나로 위성 신호를 획득하고 추적하기 위한 방법 및 장치를 개시한다. 일 실시 예에서, 상기 방법은 a) 제1 서치 패턴과 관련된 변형 배향(variant orientations)을 생성하기 위해 안테나 배향의 롤(roll), 피치(pitch) 및 요(yaw) 각도 중 하나 이상을 교란시키는(perturbing) 단계; b) 변형 배향의 각각에 대해 교란된 롤, 피치 및 요 각도에 응답하여 새로운 스캔 및 편광 각도를 계산하는 단계; d) 상기 변형 배향들 각각에 대하여 위성으로부터 무선 주파수(RF) 신호를 수신하는 단계; d) 상기 변형 배향들 각각과 연관된 수신된 RF 신호를 나타내는 하나 이상의 수신기 메트릭스를 발생하는 단계; e) 하나 이상의 수신기 메트릭스에 기초한 변형 배향 중 하나를 새로운 배향으로 선택하는 단계; 및 f) 상기 제1 서치 패턴보다 좁은 제2 서치 패턴으로 상기 새로운 배향으로 a) - e)를 반복하는 단계를 포함한다.
아래 설명에서, 본 발명의 보다 완전한 설명을 제공하기 위해 많은 상세한 설명이 제시된다. 그러나, 통상의 기술자에게는 본 발명이 이러한 구체적인 세부사항 없이 실시될 수 있음이 명백할 것이다. 다른 예들에서, 잘 알려진 구조들 및 장치들은 본 발명을 모호하게 하는 것을 피하기 위해 상세한 형태보다 블록다이야그램 형태로 도시된다.
오버뷰
본 명세서에 개시된 기술은 안테나가 특정 주파수에서 위성 신호를 찾기 위해 하늘을 서치하도록 유도하고, 일단 신호가 일관되게 관찰되면 그 신호를 추적한다. 이어서, 일 실시 예에서, 안테나는 안테나의 포인팅 방향을 조종하기 위해 디더링을 수행할 수 있다. 일 실시 예에서, 안테나는 기계적으로 조작 가능한 것과는 반대로 전자적으로 조종 가능하며, 따라서 안테나를 기계적으로 움직일 필요없이 인공위성의 방향으로 조종될 수 있다. 이것은 안테나의 위치에 물리적으로 존재해야 하는 개체 없이 획득을 달성하고 디더링을 수행할 수 있게 한다. 또한, 여기에 설명된 획득 프로세스는 대략적인(coarse-level) 획득 솔루션을 계산하기 위해 사용되는 저렴한 센서를 허용한다. 획득 프로세스는 위성 신호를 찾기 위해 안테나로부터 피드백을 사용하고 자이로스코프 및 자력계의 오류를 완화한다. 여기에 개시된 기술을 사용하여, 안테나는 위성 서비스에 즉시 접속할 수 있다. 즉, 여기에 기술된 기술들은 안테나가 신속하게 위성을 찾고, 필요한 파라미터를 업데이트하고, 정확한 위성에 접속할 수 있게 한다.
일 실시 예에서, 획득 프로세스는 가시 하늘에서 다중 포인트(예를 들어, 4 포인트, 5 포인트, ..., 100 포인트, ... 등)의 샘플 패턴을 생성하기 위해 위성 기하학 솔루션에서 사용되는 자세(attitude) 데이터(예를 들어, 롤, 피치, 요)를 교란(perturb)하기 위해 사용된다. 즉, 획득 프로세스는 전자적으로 스캔된 안테나로 공간의 여러 지점을 스캔한다. 이것은 많은 지점에서 전자기 스펙트럼이 샘플되도록 허용하고 안테나 매개 변수의 최적 방향이 계산되도록 허용한다. 일 실시 예에서, 포인트의 샘플링 패턴은 가시 하늘에서 인접하지 않은(noncontiguous) 포인트의 랜덤 패턴이다.
패턴의 다중 포인트에서 위성의 신호를 샘플링 한 후, 패턴은 위성의 신호를 샘플링 한 결과에 따라 달라져서 새로운 패턴을 생성하고, 안테나는 새로운 패턴과 관련된 지점에서 위성의 신호를 샘플링한다. 일 실시 예에서, 빔의 방향은 안테나가 포인트의 다음 패턴에 대한 빔의 방향으로서 "최상"의 위성 신호로서 수신한 패턴의 지점으로 지향한다. 따라서, 포인트의 새로운 패턴은 최상의 수신된 위성 신호에서 비롯된 안테나 빔의 방향에 기초하여 이전의 패턴에서 달라진다. 일 실시 예에서, 최상의 위성 신호는 그것의 신호 강도, 신호대 잡음비(SNR), 반송파 대 잡음비(C/N), 심벌 당 에너지 대 잡음 전력 스펙트럼 밀도(Es/No), 비트 당 에너지대 잡음 전력 스펙트럼 밀도(EB/No) 중 적어도 하나에 기초하여 판단될 수 있다. 다른 지표가 사용될 수 있다. 일 실시 예에서, 새로운 패턴에 대한 포인트는 최상의 수신된 위성 신호와 관련된 이전 패턴으로부터의 포인트에서의 자세(예를 들어, 롤, 피치 및 요)의 변화를 만듦으로써 생성된다. 그러나 각 새로운 패턴으로 인한 자세의 변화는 변동량(Amount of variance)을 감소시켜 안테나가 위성 신호에 수렴할 수 있다. 감소는 선형(예를 들어, 10%, 20% 등) 또는 비선형일 수 있으며, 특히 위성에 잠재적인 히트(hit)가 있는 경우, 서치 범위를 신속하게 좁힌다. 일 실시 예에서, 새로운 패턴은 이전 서치 패턴에서 최상의 신호를 생성했던 동일한 포인트를 포함한다. 동일한 "최상의 포인트"가 연속적인 서치 패턴에서 발견되면 변동(variance)은 추적하는 동안 디더(dither)하기 위해 사용되는 "최소" 양에 도달할 때까지 계속 감소된다.
따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예는 다음의 특징들 중 하나 이상을 포함하는 안테나 및 그 사용 방법을 포함한다;
ㆍ 안테나의 물리적 움직임 없이 위성 신호를 획득함;
ㆍ 랜덤 패턴으로 하늘을 서치함.
ㆍ 하늘에서 인접하지 않은(noncontiguous) 포인트를 서치함.
ㆍ 좋은 신호가 관찰된 후에 패턴의 변동을 감소시킴.
ㆍ 서치 패턴을 구체화하기 위해 자세의 변화(예 : 롤, 피치 및 요)를 사용함.
도 1은 획득 프로세스의 일 실시 예의 흐름도이다. 상기 프로세스는 하드웨어(예를 들어, 회로, 전용 로직 등), 소프트웨어(범용 컴퓨터 시스템 또는 전용 머신상에서 실행되는 것과 같은), 펌웨어 또는 이들 세가지의 조합을 포함할 수 있는 프로세싱 로직에 의해 수행된다.
도 1을 참조하면, 프로세스는 제1 서치 패턴과 관련된 변형 배향을 생성하기 위해 안테나 배향의 하나 이상의 롤, 피치 및 요 각도를 교란시키는 처리 프로세싱에 의해 시작된다(프로세싱 블록(101)). 일 실시 예에서, 초기 안테나 배향은 스트랩 - 다운(strap-down) 관성 항법 시스템(INS)에서 나온다. 일 실시 예에서, 제1 서치 패턴은 랜덤 패턴이다. 일 실시 예에서, 제1 서치(및 후속 서치 패턴들)은 원형 패턴이다. 다른 패턴들이 사용될 수 있다. 또한, 상이한 패턴들이 상이한 반복으로 사용될 수 있다. 일 실시 예에서, 목표는 서치 영역을 IMU의 불확실성 볼륨(uncertainty volume)과 정합시키는 것이다. 저비용 IMU는 적절한 롤 및 피치 추정치를 초래할 수 있지만 빈약한 요 추정치를 초래한다는 것을 알아야 한다. 따라서 해당 볼륨을 커버하는 패턴이 필요하며 필요한 만큼의 소수 포인트로 샘플링하는 것이 바람직하다. 일 실시 예에서, 제1(및 후속 서치 패턴들) 패턴들은 하늘에서 인접하지 않은 포인트들을 포함한다.
롤, 피치 및 요 각 중 하나 이상을 교란 한 후, 프로세싱 로직은 각각의 변형 배향에 대해 교란된 롤, 피치 및 요 각에 응답하여 새로운 스캔 및 편광 각을 계산한다(프로세싱 블록(102)).
새로운 스캔 및 편광 각도를 사용하여, 프로세싱 로직은 변형 배향들 각각에 대해 위성으로부터 무선 주파수(RF) 신호를 수신하고(프로세싱 블록(103)) 각각의 변형 배향과 관련된 수신된 RF 신호를 나타내는 하나 이상의 수신기 메트릭스를 생성한다(프로세싱 블록(104)). 일 실시 예에서, 위성으로부터의 RF 신호는 안테나의 개구(aperture)를 물리적으로 이동시키지 않고 수신된다. 일 실시 예에서, 하나 이상의 신호 메트릭스는 신호 대 잡음비(SNR)를 포함한다. 다른 실시 예에서, 하나 이상의 신호 메트릭스는 반송파 대 잡음비(C/N)를 포함한다.
하나 이상의 수신기 메트릭스에 기초하여, 프로세싱 로직은 새로운 배향으로서 변형 배향 중 하나를 선택하고(처리 블록(105)), 새로운 배향으로 제1 서치 패턴 보다 좁은 제2 서치 패턴으로 상기 프로세스를 반복한다(프로세스 블록(106)). 일 실시 예에서, 획득하는 동안, 변형 배향이 발생되는 안테나 배향이 새로운 서치에 포함된다. 일 실시 예에서, 프로세스는 일관되게 관찰된 위성 신호가 수신될 때까지 반복된다. 일 실시 예에서, 양호한 신호가 관측된 후에 서치 패턴의 변동(variance)은 감소된다. 일 실시 예에서, 제2 서치 패턴은 제1 서치 패턴의 최대 각도와 비교하여 감소된 최대 각도를 갖는다. 일 실시 예에서, 프로세스를 반복할 때 사용되는 각각의 새로운 서치 패턴에 대한 최대 각도를 감소시키는 이러한 프로세스는 일관되게 관측된 위성 신호가 수신될 때까지 사용된다.
아래에 설명된 디더 프로세싱뿐만 아니라 획득 프로세스는 안테나 제어 및 추적 시스템에 의해 수행된다. 도 2는 이러한 추적 및 제어를 갖는 안테나 시스템의 일 실시 예의 일반적인 블록다이야그램이다. 도 2를 참조하면, 안테나 시스템(200)은 관성 측정 유닛(201), 빔 방향 및 편광 계산 유닛(202) 및 전자적으로 조종 가능한 안테나(203)를 포함한다. 빔 방향 및 편향 계산 유닛(202)은 빔 방향 및 편광 발생기의 일부일 수 있다. 일 실시 예에서, 안테나(200)는 또한 전기적으로 조종 가능한 안테나(203) 및 IMU(201)와 결합된 모뎀(204)을 포함한다.
일 실시 예에서, 전자적으로 조종 가능한 안테나(203)는 이하에서 보다 상세히 설명되는 바와 같은 안테나 요소를 갖는 안테나 개구 를 포함한다. 또 다른 실시 예에서, 전자 적으로 조종 가능한 안테나(203)는 그들의 편광(polarization)을 포함하여, 독립적으로 조종 가능한 분리형 송신(Tx) 및 수신(Rx) 개구들로 구성되는 안테나를 포함한다. 또 다른 실시 예에서, 전자적으로 조종 가능한 안테나(203)는 2015년11 월 30일에 출원 된 "복수의 안테나 기능을 동시에 허용하는 결합된 안테나 개구 "라는 제목의 미국 특허 출원 제14/954,415 호에 기재된 안테나와 같은 인터리빙된/공동 배치된 Tx 및 Rx 개구를 포함하거나 또는 서로에 대해 상대적인 배향을 유지하도록 단단히 장착된 물리적으로 분리된 개구 를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, IMU(201)는 가속도계, 자이로 스코프, 자력계의 조합을 사용하여 안테나의 자세를 검출하고 및 IMU(201)가 자력계를 사용하여 드리프트(drift)에 대해 안테나를 조정하는 것을 돕는 안테나 자세 변화율을 검출하는 전자 장치이다.
일 실시 예에서, IMU(201)는 빔 방향 및 편광 계산 유닛(202)에 의해 수신되는 다수의 값(210)을 생성한다. 일 실시 예에서, 값(210)은 롤, 피치, 요, 위도 및 경도를 포함한다. 일 실시 예에서, 값(210)은 안테나의 고도를 포함한다. 빔 방향 및 편광 계산 유닛(202)은 또한 위성 위치(예컨대, 위도, 경도, 고도 등) 및 편광 값(230)을 수신한다. 일 실시 예에서, 위성과 안테나 둘 다에 대한 고도가 그들 사이의 벡터를 계산하는데 필요하다(그 결과 "보기 각도(look angle)"가 발생한다). 이들 입력에 응답하여, 빔 방향 및 편광 계산 유닛(202)은 전자적으로 조종 가능한 안테나(203)에 제공되는 θ(theta), φ(phi) 및 편광 값(220)(예를 들어, 각도)을 생성하고 전자적으로 조종 가능한 안테나(203)를 제어한다.
안테나가 턴온(turn on)되면, 획득 프로세스가 동작하기 시작한다. 획득 프로세스는 위성을 검색할 위치를 결정하기 위한 초기 배향이 필요하다. 일 실시 예에서, 초기 배향은 스트랩 - 다운 관성 항법 시스템(INS)으로부터의 배향이다. 다른 실시 예에서, 관성 배향은 전체 가시 영역 서치와 함께 미리 결정된 시작 φ, 쎄타 및 편광일 수 있다. IMU(201)는 배향과 연관된 롤, 피치, 요, 경도 및 위도 값(210)을 빔 방향 및 편광 계산 유닛(202)에 제공한다. 이러한 배향은 안테나의 스캔 및 편광 각도를 계산하기 위해 지구 - 위성(earth-to-satellite)간 및 지구 - 안테나(earth-to-antenna)간 변환과 함께 빔 방향 및 편광 계산 유닛(202)에 의해 사용된다.
IMU(201)는 또한 상이한 스캔 및 편광 각도가 계산될 수 있도록 안테나 배향의 롤, 피치 및 요 각을 교란시킨다. 상이한 스캔 및 편광 각은 위성에 대한 정확한 포인팅을 초래하는 자세를 찾기 위해 검색되도록 선택된 안테나 자세의 측정에서 불확실성 영역(즉, 서치 볼륨)과 관련된다. 일 실시 예에서, 불확실성 영역은 서치되는 볼륨(volume)을 나타내고, 불확실성은 배향각(orientation angles): 롤(roll), 피치(pitCh) 및 요(yaw)로 측정된다. IMU(201)는 빔 방향 및 편광 계산 유닛(202)에 교란된 롤, 피치 및 요 각을 제공한다.
빔 방향 및 편광 계산 유닛(202)은 당 업계에 공지된 방식으로 롤, 피치, 요, 경도 및 위도 값(210) 및 위성 위치 및 편광 값(230)으로부터 θ, φ 및 편광 값(220)을 생성한다. 생성된 θ, φ 및 편광 값(230)은 당 업계에 공지된 방식으로 전자적으로 조종 가능한 안테나(203)를 제어한다.
측정은 볼륨 공간에서 위성을 위치시키려는 시도로 이루어진다. 보다 구체적으로는, IMU(201)를 사용하여 선택된 불확실성 볼륨의 상이한 포인트들에서 수신된 위성 신호를 조사함으로써, 전기적으로 조종 가능한 안테나(203)에 의해 불확실성 볼륨의 상이한 포인트들로부터 얻어진 수신된 위성 신호를 나타내는 데이터는 IMU(201)가 롤, 피치 및 요 불확실성 영역을 서치 할 수 있도록 모뎀(204)을 통해 IMU(201)로 피드백된다. 일 실시 예에서, IMU(201) 로의 피드백은 모뎀(204)을 통한 것이다. 다른 실시 예에서, 피드백은 탑재된(onboard) 수신기를 통해 이루어진다. 일 실시 예에서, 이들 변형 배향들 각각의 신호 대 잡음비(SNR)(또는 다른 신호 특성화 정보(예를 들어, C/N 등))가 기록된다. 일 실시 예에서, 최상의 SNR을 갖는 배향은 시도할 다음 방위로 선택된다. 이 새로운 배향을 위한 자세 데이터는 교란되고 프로세스는 반복된다. 서치가 진행됨에 따라, 서치 패턴의 최대 각도가 줄어든다. 즉, 하나 이상의 롤, 피치 및 요가 변경되는 양은 매 반복마다 감소한다.
초기에 인공위성의 위치를 식별하기 위한 시도에서 큰 홉(hops)들이 생길 것이고, 획득 과정이 인공위성을 겨냥할수록, 홉은 점점 작아진다. 그러므로, 불확실성 볼륨은 후속 반복 과정 동안 감소되고 각각의 새로운 불확실성 볼륨에서 인공위성이 실제로 존재하는지 여부를 결정하기 위해 인공위성이 실제로 식별될 때까지 많은 랜덤 포인트 에서 수 많은 랜덤 포인트 측정이 이루어진다.
도 3은 안테나에 의해 수행되는 획득 및 디더링 프로세스의 일 실시 예의 흐름도이다. 도 3을 참조하면, 가속도계로부터의 가속 데이터(301), 자력계로부터의 자력계 데이터(302) 및 안테나의 자이로 스코프로부터의 자이로스코프 레이트(303)는 확장된 칼만 필터(EKF)(310)에 입력된다. 이들 입력에 기초하여, EKF(310)는 안테나의 초기 배향(320)을 결정한다. 보다 구체적으로, 가속도계, 자력계 및 자이로스코프는 노이즈 및 일부 감도가 있어 일부 데이터가 완전히 정확하지는 않은 센서이다. 즉, 센서들 각각은 지각된 정확도(perceived level of correctness)을 갖는다. 일 실시 예에서, EKF(310)는 지각된 정확도에 기초하여 센서들 각각을 가중하고, 이들 센서의 가중치를 취하여 초기에 검색된 지역적 불확실성을 발생시키는 배향(320)을 제공한다.
일 실시 예에서, 위성 위치(304) 및 안테나 위치(305)는 위성 주사각(look- agle) 계산 모듈(311)로 입력된다. 일 실시 예에서, 위성 위치는 위도 경도, 경도, 편광 및 고도를 포함하는 반면, 안테나 위치(305)는 위도, 경도 및 고도를 포함한다 . 입력을 사용하여, 위성 주사각 계산(311)은 포인팅 각도 계산 모듈(340)에 제공되는 방위각, 고도 및 스큐(skew) 값(330)에 대응하는 데이터를 생성한다.
배향(320)은 코스 획득 모듈(322)에 제공된다. 자이로스코프 레이트(303)는 또한 자이로레이트 통합 모듈(321)에 제공되고 보정된 배향(331)에 제공된다. 자이로-레이트 통합(321)은 "플랫폼 운동 거절"에 사용된다. 즉, 자이로스는 안테나가 마지막 샘플 타임에 회전하고 있는 레이트를 등록한다. 레이트(rate)는 샘플 타임에 안테나가 어느 만큼 회전했는지를 나타낸다. 일 실시 예에서, 전자빔은 배향에서의 변화를 보상하기 위해 이동된다. 자이로스가 완벽하면 위성에 완벽하게 남기 위하여 자이로 통합이 사용될 수 있다. 그러나, 자이로스는 완벽하지 않고 지연과 드리프트가 있다. 따라서 빔을 계속해서 높이려면(peak) 디더링을 계속할 필요가 있다. 배향 및 트래킹 수신기 메트릭스(323)에 응답하여, 코스 획득은 보정된 배향(331)을 결정한다. 보정된 배향(331)은 방위각, 고도 및 스큐 값(330)과 함께 포인팅 각도 계산 모듈(340)에 입력된다. 이들 입력에 응답하여, 포인팅 각도 계산 모듈(340)는 안테나를 전자적으로 조종하는데 사용되는 안테나 포인팅 각도(341)를 생성한다.
새로운 안테나 포인팅 각(341)을 사용하여, 안테나는 새로운 불확실성 볼륨을 구성하는 포인트 시리즈로부터 수신된 위성 신호를 수신한다.
즉, 전자적으로 조종 가능한 안테나의 수신된 부분은 다수의 방향에서 위성으로부터의 RF 신호를 수신한다. 코스 획득 모듈(322)은 핫스폿이 식별될 때까지 배향(331)으로 사용하기 위한 초기 배향을 제공한다. 일단 핫 스폿이 식별되면, 보정된 배향(331)은 핫스폿을 결정하고 및 새로운 배향이 새로운 안테나 포인팅 각도를 결정하는 포인팅 각도 계산 모듈(340)에 보정된 배향(341)으로서 제공되게 하는 미세 획득 모듈(324)로부터 나온다.
수신된 신호는 보정된 신호를 생성하기 위해 미세 획득 모듈(324)에 의해 사용되는 추적 수신기 메트릭스(323)를 생성하는 모뎀에 제공된다. 일 실시 예에서, 추적 수신기 메트릭스(323)는 신호가 수신되고 있는 각각의 포인트에 대한 신호 대 잡음비(SNR)를 포함한다. 다른 실시 예에서, 추적 수신기 메트릭스(323)는 반송파 대 잡음비(C/N) 값을 포함한다. 코스 획득 모듈(322)은 핫스폿이 식별 될 때까지 배향(331)으로 사용하기 위한 초기 배향을 제공한다. 일단 핫스폿이 식별되면, 보정된 배향(331)은 핫스폿을 결정하고 새로운 배향이 새로운 안테나 포인팅 각도(341)를 결정하는 포인팅 각도 계산 모듈(340)에 보정된 배향(331)으로서 제공되게 하는 미세 획득 모듈(324)로부터 나온다.
일 실시 예에서, 미세 획득 모듈(324)은(예를 들어, C/N 값, 자동 이득 제어(AGC) 값 등의) 추적 수신기 메트릭스에 기초하여 프로세스가 위성 신호를 일관되게 관찰하고 최대 각도가 최소값에 도달할 때까지 포인팅 각도 계산 모듈에 의해 새로운 포인팅 각도(341)를 계산하는데 사용할 보정된 배향(331)을 계속하여 결정한다. 이 시점에서, 획득 프로세스가 완료되고 배향 디더링이 시작된다. 배향 디더링 중에 SNR이 임계값 아래로 떨어지면 확장 칼만 필터(EKF)로부터 가장 최근의 배향 데이터가 초기 시작점으로 사용되고 프로세스는 다시 시작된다.
그 지점에서, IMU에 의해 수행되는 프로세스는 배향 디더링 모듈(350)에 의해 제어된다. 배향 디더링 모듈(350)은 보정된 배향(331)을 제공하기 위해 추적 수신기 메트릭(323)을 사용하여 디더링을 수행한다.
일 실시 예에서, 배향 디더링 모듈(350)에 의해 사용되는 추적기는 메트릭(323)을 수신하고, C/N 값을 포함한다. 아래에서보다 상세히 설명되는 바와 같이, 추적 수신기 메트릭(323)은 C/N 값들 및/또는 다른 매트릭스 대신에 또는 그에 부가하여 자동 이득 제어(AGC) 값들을 포함 할 수 있다.
다른 실시 예에서, 랜덤 패턴 대신에, 다른 패턴들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 다른 실시 예에서, 직사각형 및 원형 패턴은 안테나의 자세 불확실성 볼륨을 탐색하여 위성을 정확하게 포인팅하는 자세를 찾는 데 사용될 수 있다. 다른 실시 예에서, 하늘 조사는 몇몇 상이한 각도에서 SNR 값의 이미지를 구성하도록 실행될 수 있다.
디더 제어 및 프로세싱
획득 후, 도 2의 관성 포인팅 및 추적 시스템은 또한 안테나 상의 디더 제어를 수행하기 위한 디더링 프로세스를 수행하는데 사용된다. 일 실시 예에서, 관성 포인팅 및 추적 시스템은 센서 노이즈 및 드리프트 에러를 보정하기 위해 Rx 빔을 디더링하는 것에 의존한다. 디더링 프로세스의 일 실시 예에서, 가장 높은 모뎀 신호 품질을 제공할 포인팅 각도를 발견(학습)하기 위한 시도에서 모뎀 반송파 - 대 - 잡음(C/N)을 모니터링하는 동안 일련의 의도적 포인팅 에러가 안테나에 적용된다. 이것은 불완전한 IMU로 인한 포인팅 오류에 데이터 모뎀에서 보고된 신호,예 를 들어 C/N을 사용함으로써 완화되도록 작은 오프셋을 허용하여 빔이 계속 위성을 향하도록 작은 포인팅 조정을 추가하는 방향을 결정한다..
전술한 바와 같이, 안테나는 독립적인 송신(Tx) 및 수신(Rx) 빔을 가질 수 있다. 일 실시 예에서, IMU 에러를 정정하고 독립적인 Tx 및 Rx 빔을 가진 안테나에 대한 보다 정확한 포인팅 및 추적 솔루션을 생성하기 위해, 디더 함수는 IMU 알고리즘에 통합된다. 이 디더 기능은 포인팅 오류를 Rx 빔 포인팅 솔루션에 의도적으로 주입하여 Rx 채널로 부터의 반복적인 신호 품질 보고서를 피드백 메커니즘으로 사용하여 포인팅 솔루션을 개선하고 잠재적으로 최적화한다.
일 실시 예에서, 관성 포인팅 및 트래킹 시스템은 디더링을 수행하여 롤, 피치, 요의 정확도가 모두 디더 서브 시스템에 의해 개선되고 잠재적으로 최적화되어 더 정확한 포인팅 각도를 초래한다. 일 실시 예에서, 안테나의 Rx 개구는 추정된 롤, 피치, 요 및 편광에 대한 보정을 식별하기 위해 디더 단계를 수행하며 안테나의Tx 개구에 이들을 사용함으로써, 실제의 디더 작업에 의해 야기되는 포인팅 또는 편광 에러 증분을 초래하지 않고 에러 보정의 이점을 이끌어낸다.
일 실시 예에서, 안테나 시스템은 관성 포인팅 및 추적 시스템을 사용하는데,, 예를 들어,도 2의 전자적으로 조종 가능한 안테나(203)와 같이, 그들의 편광을 포함하여, 둘 다 독립적으로 조종 가능 한, 분리 가능한 Tx 및 Rx 개구를 포함하는 안테나를 활용한다. 이들은 여러 가지 방법으로 사용된다. 일 실시 예에서, 안테나 개구의 배치는 도 2의 IMU(201)와 같은 단일 IMU를 공유하여 개구 방향을 설정할 수 있으며, 이는 각 개구가 자체의 IMU를 가지거나 또는 각 개구가 다른 개구와 확실히 동일 평면이 아니라면 이용할 수 없는 추가적인 능력(capabilities) 및 기술을 허용한다. 일 실시 예에서, 관성 포인팅 및 트래킹 시스템은 불완전한 IMU 값에 의해 야기된 포인팅 오프셋을 보정하기 위해 C/N(또는 다른 신호 품질 메트릭스) 리포트를 제공하는 Rx 모뎀 을 포함하는 단일 디더링 서브 시스템을 사용하고 및 디더링 프로세서를 통해 획득된 학습된 Rx 오프셋은 요구되는 포인팅 오프셋이 Rx의 그것과 실질적으로 유사하기 때문에 Tx 개구에 사용될 수 있다. 일 실시 예에서, 관성 포인팅 및 트래킹 시스템은 Rx 편광에 대한 보정을 획득하기 위해 Rx 편광을 디더링 할 수 있는 상기와 유사한 단일 디더링 서브 시스템을 사용하며, 학습 된 Rx 편광 보정은 필요한 편광 보정이 Rx의 그것과 실질적으로 유사하기 때문에 Tx 개구에서 사용될 수 있다.
일 실시 예에서, 관성 포인팅 및 트래킹 시스템은 포인팅 편광 디더 서브 시스템을 포함하고 포인팅 디더 서브 시스템은 신호 품질 리포트를 제공하기 위해 단일 모뎀만을 필요로 하는 단일 시스템으로 결합될 수 있다.
일 실시 예에서, 관성 포인팅 및 트래킹 시스템은 디더링된 롤, 피치 및/또는 요 값으로 부터 그것들이 안테나에 인가되기 전에 θ/φ 값(각도)을 생성함으로써 구현되는 포인팅을 위해 디더링 서브 시스템을 사용한다. 그것들은 또한 배향 솔루션(예 : 롤, 피치, 요, 또는 쿼터니언(quaternion) 과 같은 등가물)에서 작은 회전으로 구현될 수도 있으므로, 디더링이 소스에서 잘못된 배향 값을 교정한다.
일 실시 예에서, Tx 개구의 포인팅을 Rx 개구와 다르게 하는 임의의 제조 변형은캘리브레이션(Caliberation) 에 의해 완화될 수 있다. 상기 캘리브레이션은 공장에서 한 번 발생하거나 송신된 신호가 위성 허브에서 모뎀에 의해 수신되고 모니터되는 경우, 작동 중에 동적으로 발생할 수 있다. 이 모니터링은 수신된 신호의 신호 품질을 보고 할 수 있으며, 이는 상대적인 포인팅 정확성을 나타낸다.
일 실시 예에서, 관성 포인팅 및 추적 시스템은 센서 노이즈 및 드리프트 에러를 보정하기 위해 Rx 빔을 디더링하는 것에 의존한다. 이것은 안테나가 일반적인 시스템보다 많은 양의 드리프트를 갖는 매우 저렴한 IMU 센서를 활용할 수 있게 한다. 이러한 포인팅 및 추적 시스템의 특정 양태는 일 실시 예인 본 명세서에 기술된 안테나의 맥락 내에서 설명된다. 특정 안테나는 제한 요소가 아니며 물리적으로 분리된 개구에 대한 추가적인 배려와 함께, 독립적으로 제어 가능한 Rx 및 Tx 빔이 있는 모든 안테나 시스템에 적용될 수 있다.
Rx 전용 디더링
일 실시 예에서, 평면 패널 안테나는 Tx 개구를위한 안테나 소자와 Rx 개구를위한 안테나 소자를 동일한 표면 상에 포함한다. 각 소자 세트는 독립적으로 구동(빔 조정) 될 수 있기 때문에, Rx 안테나 포인팅은 디더 및 모뎀 피드백을 사용하여 최적화 될 수 있는 반면에, Tx 개구는 공간의 임의의 다른 위치를 가리킬 수 있다. 일 실시 예에서, 두 개의 개구는 도 2의 IMU(201)와 같은 동일한 IMU를 공유한다. 실제로, Tx 개구는 Rx 개구와 동일한 위성을 향하고 있지만,이 특성은 다음 3 개의 고유한 능력을 허용할 수 있다; 1) Tx와 Rx 간의 사소한 포인팅 차이는 전자 캘리브레이션을 통해 제거 할 수 있다. 2) Rx 개구에 의해 획득된 학습된 오프셋은 실제디더 단계를 적용하지 않고 Tx 개구에 대한 포인팅 명령에 적용 할 수 있으므로 디더 스텝에 의해 야기된 증분 Tx 포인팅 오류를 제거한다 3) Tx 및 Rx 개구 사이의 모든 편광 차이는 전자 캘리브레이션을 통해 보정 될 수 있다.
Rx- 디더링의 몇몇 종속적인 특징이 있다 :
ㆍ 방위각 및 고도에서의 디더링(theta/phi);
ㆍ 요, 피치, 및 롤(YPR)에서의 디더링; 및
ㆍ 디더링 편광
편광 디더링
선형 편광이 사용되는 시스템에서, 위성의 편광(즉, 송신 장치)과 안테나의 그것(즉, 수신 장치)을 매치할 필요가 있다. 이것은 원하는 신호를 최대화할 뿐만 아니라 반대 편광에 전달되는 다른 서비스에 대한 잠재적 간섭을 최소화하기 위해 수행된다.
완벽한 IMU 및 위성 안테나 편광에 대한 지식으로, 단말기가 자신의 안테나에 대한 정확한 편광 세팅을 계산할 수 있다. 그러나 IMU 배향 오류로 인해 계산된 편광에 오류도 또한 포함될 수 있다. 이것은 안테나 편광 세팅이 두 개의 디더 값 사이에서 반복적으로 변경될 때 모뎀에서 보고한 신호 품질을 모니터링하는 디더 시스템을 사용하면 완화될 수 있다:
calculated_pol: computed from IMU value and knowledge of polarization of antenna on satellite dither steps: +d(calculated_pol), - d(calculated_pol)
learned_pol_offset = leArned_pol_offset + k *(signal quality difference)
applied_RX_pol = calculated_pol + learned_pol_offset + dither step
applied_TX_pol =calculated_pol + learned_pol_offset + 90 degrees
일 실시 예에서, 보고된 신호 품질 값의 차이는 편광 보정이 적용되어야 하는 방향을 결정하는데 사용될 수 있다. 시스템은 이 시퀀스를 반복적으로 수행하여 보정을 계속 적용하고 업데이트한다. 학습된 편광 보정은 Tx 안테나에 적용될 수 있으며(Tx는 Rx와 반대(직교) 편광으로 동작 함), Tx 안테나는 디더 단계 자체를 수행할 필요가 없다. 이것은 실질적으로 Tx 포인팅 오류를 줄여 주며 이는 FCC 규정 준수에 중요할 수 있다.
도 4는 편광 디더링의 일 실시 예의 흐름도이다. 이 프로세스는 하드웨어(회로, 전용 로직 등), 소프트웨어(범용 컴퓨터 시스템, 펌웨어 또는 전용 머신에서 실행되는 것과 같은)를 포함하는 프로세싱 로직 또는 이 세 가지들의 조합에 의해 수행된다.
도 4를 참조하면, 프로세스는 학습된 편광 보정과 양의 편광 디더(+ D(calculated_pol)) 옵셋을 사용하여 IMU 기반 편광 값을 수정하고 그 다음 신호 품질을 측정하는 로직을 처리하는 것으로 시작한다(처리 블록 401). 송신 개구에서, 프로세스는 또한 오로지 학습된 편광 보정(learned_po_offset)만을 사용하여 IMU- 기반 편광 값을 수정하는 것을 포함한다(처리 블록 402).
다음으로, 프로세셍 블록(401 )또는(402) 중 어느 하나를 수행한 후, 프로세스는 프로세싱 블록(403)으로 진행하며, 여기서 프로세싱 로직은 학습된 편광 보정 및 음의 편광 디더(-D(CAlCulAteD_pol))옵셋을 사용하여 IMU- 기반 편광 값을 수정하고 신호 품질을 측정한다(처리 블록 403). 그 후, 프로세싱 로직은 최상의 신호 품질에 대한 편광의 방향을 결정하고 그에 따라 학습된 편광 보정을 수정한다(프로세싱 블록 404).
쎄타/파이 디더링
제품 비용을 줄이기 위해 IMU 구성 요소는 가능한 한 저렴하도록 선택되므로 큰 포인팅 오류가 발생할 수 있다.
전자 조종 안테나에서, 빔의 이동은 안테나 패턴 빔 발생기에 쎄타/파이( theta/phi )패턴을 발생시킴으로써 야기된다. 디더 단계를 적용하는 것은 가장 최근의 IMU- 계산된 쎄타/파이 각도와 약간 다른 쎄타/피이 각도 쌍을 적용하는 것을 의미할 수 있다. 일 실시 예에서, 가능한 디더 패턴은 다음과 같이 설명되는 4 개의 포인트에서 신호 품질을 체크한다 :
theta + d(theta), theta - d(theta), phi + d(phi), phi - d(phi).
일 실시 예에서, 디더 오프셋은 빔 크기 및 디더링에서 포기할 의사가 있는 이득의 양에 기초한다.
도 5A는 쎄타/파이 디더링을위한 프로세스의 일 실시 예의 흐름도이다. 프로세스는 하드웨어(회로, 전용 로직 등), 소프트웨어(범용 컴퓨터 시스템 또는 전용 머신에서 실행되는 것과 같은), 펌웨어 또는 이들 세가지의 조합을 포함할 수있는 프로세싱 로직에 의해 수행된다
도 5A를 참조하면, 학습된 오프셋 및 + θ 디더 오프셋을 사용하여 IMU- 기반 쎄타/파이 값을 수정하고 그리고 나서 그 값들에 기초하여 신호 품질을 측정하는 수신 안테나에 대한 프로세싱 로직에 의해 프로세싱은 시작한다(프로세싱 블록(501)). 일 실시 예에서, 학습된 오프셋은 이전 트래킹으로부터 유래했을 수 있다. 특히 설치 장소 주변의 금속이 자기 나침반을 왜곡하는 경우에 설치 중에 발생할 수도 있다. 유사하게, 송신 개구에 대해, 프로세싱 로직은 학습된 오프셋만을 사용하여 IMU- 기반 쎄타/파이 값을 수정한다(프로세싱 블록(502)).
그 후, 프로세싱은 프로세싱 블록(501 및 502)에서 프로세싱 블록(503)으로 넘어 가고, 여기서 수신 개구에 대한 프로세싱 로직은 학습된 오프셋 및 상기- 쎄타 디더 오프셋을 사용하여 IMU- 기반 θ/phi 값을 수정하고 그리고 나서 품질 신호를 측정한다(프로세싱 블록 503). 그 다음으로, 프로세싱 로직은 최상의 신호 품질의 θ 축의 방향을 결정하고 그에 따라 학습된 오프셋을 수정한다(프로세싱 블록(504)).
따라서, 쎄타 축의 방향을 결정하고 그에 따라 학습된 오프셋을 수정한 후에, 프로세싱 로직은 프로세싱 블록(505) 및 디터 생성기(506)로 이동한다. 프로세싱 블록(505)에서, 수신 개구에 대한 프로세싱 로직은 학습된 오프셋 및 +phi 디더 오프셋을 사용하여 IMU- 기반 쎄타 /파이 값을 수정하고 그리고 나서 신호 품질을 측정하는 한편, 프로세싱 블록(506)에서, 송신 개구에 대한 프로세싱 로직은 학습된 오프셋만을 사용하여 IMU- 기반 쎄타/파이 값을 수정한다.
프로세싱 블록(505) 또는 디터 생성기(506) 중 하나를 수행한 후에, 프로세스는 프로세싱 블록(507)으로 진행하며, 여기서 프로세싱 로직은 학습된 오프셋 및 - φ 디더 오프셋을 사용하여 IMU - 기반 θ/phi 값을 수정하고 그리고 나서 신호 품질을 측정한다. 그 다음으로, 수신 개구에 대한 프로세싱 로직은 최상의 신호 품질의 φ 축의 방향을 결정하고 그에 따라 학습된 오프셋을 수정한다(처리 블록(508)).
도 5B는 디더링을 수행하는 안테나 시스템의 일 실시 예를 도시한다. 도 5B를 참조하면, 관성 측정 유닛(501)은 빔 방향 및 편광 계산 유닛(502)에 의해 수신되는 다수의 값(IMU)(510)을 생성한다. 일 실시 예에서, 값(510)은 롤, 피치, 요, 위치 정보(예, 위도와 경도)를 포함한다. 빔 방향 및 편광 계산 유닛(502)은 또한 위성 위치(예,, 위도 및 경도) 및 편광을 수신한다. 이들 입력에 응답하여, 빔 방향 및 편광 계산 유닛(502)은 안테나(503)에 제공되고 이를 전자적으로 조종 가능하게 제어하는 θ, φ 및 편광 값(520)을 생성한다. 예를 들어, θ 범위는 [0,90] 도 일 수 있고, φ 범위는 [0,360] 도일 수 있으며 편광 범위는 [0,360]도일 수 있다.
세타, 파이 및 편광 값(520)은 송신 포인팅 보정 유닛(541) 및 수신 포인팅 보정 유닛(542)에 입력된다. 수신 포인팅 보정 유닛(542)은 또한 디더 생성기(506)로부터 디더 또는 오프셋 및 학습된 오프셋 축적 유닛(540)으로부터 학습된 오프셋을 수신한다. 이들 입력에 응답하여, 수신 포인팅 보정 유닛(542)은 전자적으로 조종 가능한 안테나(503A)의 수신부에 제공되는 안테나 포인팅 각도를 생성한다.
유사하게, 송신 포인팅 보정 유닛(541)은 또한 학습된 오프셋 축적 유닛(540)으로부터 학습 된 오프셋을 수신하고 그것을 θ, φ 및 편광 값(520)과 함께 사용하여 전자적으로 조종 가능한 안테나(503B)의 송신부에 대한 안테나 포인팅 각도를 생성한다.
전자적으로 조종 가능한 안테나(503A)의 수신부는 새로운 포인팅 각도를 사용하여 위성(550)으로부터 RF 신호를 획득하고 그것을 모뎀(505)에 제공한다.
이에 응답하여, 모뎀(505)은 수신 메트릭스(560)(예, C/N)를 생성하고, 그것들을 학습된 오프셋 축적 유닛(540)에 제공한다. 일 실시 예에서, 모뎀(505)에 대한 트래킹 수신기 메트릭 출력은 송신 포인팅 보정 유닛(541) 및 수신 포인팅 보정 유닛(542) 모두에 의해 사용되도록 학습된 오프셋을 제공하는 학습된 오프셋 축적 유닛(540)에 누적되도록 전송되는 C/N 값이다.
배향 디더링
학습된 쎄타/파이 오프셋이 IMU 솔루션의 심각한 오류로 인해 매우 커지면, 더 이상 IMU로 플랫폼 모션을 거부할 수 없다. IMU가 작업하고 있는 좌표계(예 : 롤, 피치, 요)가 빔 포인팅이 있는 좌표계(예 : 세타/파이 공간 또는 등가 방위각/고도 공간)와 다르기 때문에 문제가 발생한다.
일 실시 예에서, 디더는 에러의 소스와 동일한 좌표계에 적용된다. 이것을 달성하기 위해 디더는 롤, 피치 및 요에서 작은 회전으로 적용된다. 일 실시 예에서, 요, 피치, 롤 축을 중심으로 회전하는 대신에, 회전 축은 편광 디더링으로부터 포인팅 디더링을 분리하도록 편광에만 또는 쎄타/파이에만 영향을 미치도록 선택된다. 또 다른 실시 예에서, 파이로부터 ?타를 분리하는 축이 선택된다. 또 다른 실시 예에서, 트래킹 시스템은 포지티브 롤 방향으로 작은 각을 회전시키고, 이 디더링된 방향으로부터 안테나 포인팅을 계산하고, 신호 품질을 측정한다. 그런 다음 이것은 네거티브 롤 방향에 대해 반복된다. 보정 회전은 신호 품질이 증가하는 방향으로 배향 솔루션에 적용된다. 이 과정은 롤 및 피치 축에 대해 반복된다. 배향 솔루션 자체를 수정하면 조정 자체의 기록을 유지할 필요가 없으며 개선된 자세 추정만 유지된다. 이 부분은 도3에 도시되어 있다.
도 6A는 배향 보정을 수행하기 위한 프로세스의 일 실시 예의 흐름도이다. 상기 프로세스는 하드웨어(회로, 전용 로직 등), 소프트웨어(범용 컴퓨터 시스템 또는 전용 머신에서 실행되는 것과 같은), 펌웨어 또는 이들 세 가지의 조합을 포함 할 수 있는 프로세싱 로직에 의해 수행된다.
도 6A를 참조하면, 수신 개구에 대하여 프로세스는 디더링된 배향을 생성하기 위해 + 롤 오프셋으로 디더 각만큼 IMU- 기반 배향을 회전하는 프로세싱 로직에 의해 시작하고 그리고 나서 신호 품질을 측정한다(처리 블록(601)).
다음으로, 수신 개구를 위한 프로세싱 로직은 디더링된 배향을 생성하기 위해 -롤 오프셋으로 디더 각만큼 IMU- 기반 배향을 회전시키고 그리고 나서 신호 품질을 측정한다(처리 블록(602)). 마지막으로, 수신 개구에 대해, 프로세싱 로직은 신호 품질이 증가하는 각도만큼 배향을 회전시킴으로써 배향 솔루션을 수정하고(프로세싱 블록(603)), 그 다음으로, 프로세싱 로직은 피치 및 요에 대해 이들 동작을 반복하고, 상기 프로세싱을 반복한다(프로세싱 블록(605)).
또한, 송신 개구에서, 블록(601) 및(602)을 처리한 후, 프로세싱 로직은 수정된 수신 배향으로 송신 배향을 업데이트한다(프로세싱 블록(604)).
도 6B는 안테나에 의해 수행된 배향 보정의 데이터 흐름도의 일 실시 예를 도시한다. 도 6B를 참조하면, 관성 측정 유닛(IMU)(601)은 빔 방향 및 편광 발생기(680)의 일부인 빔 방향 및 편광 계산 유니트(603) 와 디더 발생기(602)에 요, 롤 및 피치 값(621) 을 제공한다. IMU(601)는 또한 빔 방향 및 편광 계산 유니트(603 )및(604)에 위도 및 경도 정보(620)를 제공한다.
요, 롤 및 피치 값(621)에 응답하여, 디더 발생기(602)는 디더링된 롤, 피치 및 요 값(630)을 생성하고 이들 값을 빔 방향 및 편광 계산 유닛(604)에 제공한다.
경도 및 위도 정보(620) 및 디더링된, 롤, 피치 및 요 값(630)에 응답하여, 빔 방향 및 편광 유닛(604)은 디더링된 쎄타, 파이 및 편광 값(652)을 생성하고 이들을 전자적으로 조종 가능한 안테나(606)의 수신부에 제공한다. 유사하게, 경도 및 위도 정보(620) 및 요, 롤 및 피치 값(621)에 응답하여, 빔 방향 편광 계산 유닛(603) 및 위성 위치 편광 값(640), 빔 방향 및 편광 유닛(603)은 θ, φ 및 편광 값(651)을 발생하고 전자적으로 조종 가능한 안테나(605)의 송신부에 그것을 제공한다.
디더링된 데이터, φ 및 편광 값(652)을 사용하여 전자적으로 조종 가능한 안테나(606)의 수신 부분은 위성(650)으로부터 RF 신호를 수신하고 수신된 RF 신호(670)를 모뎀(607)에 제공한다. RF 신호(670)에 응답하여, 모뎀(607)은 자세 보정 유닛(608)으로 전송되는 추적 수신기 매트릭을 발생한다. 일 실시 예에서, 하나 이상의 추적 수신기 메트릭스는 C/N 값(680)을 포함하고, C/N 값(680)에 응하여 자세 교정 유닛(608)은 자세 교정을 생성하고, 이들을 유닛 배향 보정의 다음 반복을 위해 IMU(601)에 제공한다.
Tx-Rx 오프셋
일부 애플리케이션에서, 단일 안테나의 Tx 및 Rx 개구는 상이한 위치를 가리킬 수 있다. 예를 들어, Rx 빔은 궤도 슬롯(100W)(예를 들어)에서 위성으로 지향 될 수 있고, Tx 개구는(예를 들어) 궤도 슬롯(102W)에서 위성으로 지향될 수 있다. 안테나가 공통 IMU를 사용하여 배향 정보를 유도하고 Rx 개구가 디더 서브 시스템을 사용하여 IMU의 불완전함으로 야기된 포인팅 에러를 상당히 제거하는 경우, Rx 개구에 의해 획득된 학습된 오프셋은 편광을 포함하여, Tx 개구 포인팅 파라미터를 조정하는데 사용될 수 있으므로, 이로써 Tx 에러들을 상당히 최소화 할 수 있다.
전형적인 디더 흐름도
도 7은 디더링 프로세스의 일 실시 예의 흐름도이다. 이 프로세스는 하드웨어(예를 들어, 회로, 전용 로직 등), 소프트웨어(범용 컴퓨터 시스템 또는 전용 머신상에서 실행되는 것과 같은), 펌웨어 또는 이들 세 가지의 조합을 포함 할 수 있는 프로세싱 로직에 의해 수행된다.
도 7을 참조하면, 상기 프로세스는 제1 서치 패턴과 관련된 변형 배향을 생성하기 위해 안테나 배향의 하나 이상의 롤, 피치 및 요 각을 교란시키는 프로세싱 로직에 의해 시작된다(프로세싱 블록(701)). 일 실시 예에서, 제1 서치 패턴은 랜덤 패턴이다. 일 실시 예에서, 제1 서치(및 후속 서치색 패턴들)는 원형 패턴이다. 일 실시 예에서, 제1(및 후속 서치 패턴들) 패턴들은 하늘에서 인접하지 않는 포인트들을 포함한다.
롤, 피치 및 요 각 중 하나 이상을 교란한 후에, 프로세싱 로직은 교란된 롤, 피치 및 요 각에 응답하여, 각각의 변형 배향에 대해 새로운 스캔 및 편광 각도를 계산한다(프로세싱 블록 702).
새로운 스캔 및 편광 각을 사용하여, 프로세싱 로직은 각각의 변형 배향에 대해 위성으로부터 무선 주파수(RF) 신호를 수신하고(프로세싱 블록 703), 각각의 변형 배향과 연관된 수신된 RF 신호를 나타내는 하나 이상의 수신기 메트릭스을 생성한다(프로세싱 블록 704). 일 실시 예에서, 위성으로부터의 RF 신호는 안테나의 개구를 물리적으로 이동시키지 않고 수신된다. 일 실시 예에서, 하나 이상의 신호 메트릭스는 반송파 대 잡음비(C/N)를 포함한다. 사용될 수 있는 다른 매트릭스에 Es/No 또는 EB/No를 포함하되 이에 국한되지 않는다. 일 실시 예에서, 디더링 동안, 기본 배향은 RX 수신 안테나에 의해 방문되지(visited) 않는다.
하나 이상의 수신기 메트릭스에 기초하여, 프로세싱 로직은 새로운 배향으로서 변형 배향 중 하나를 선택하고(프로세싱 블록(705)), 제1 서치 보다 좁은 제2 서치 패턴을 새로운 배향으로 하여 상기 프로세스를 반복한다(프로셋싱 블록 706). 일 실시 예에서, 프로세스는 일관되게 관찰된 위성 신호가 수신될 때까지 반복된다. 일 실시 예에서, 양호한 신호가 관측된 후 서치 패턴의 변동은 감소된다. 일 실시 예에서, 제2 서치 패턴은 제1 서치 패턴의 최대 각도와 비교하여 감소되는 최대 각도를 갖는다. 일 실시 예에서, 프로세스를 반복할 때 사용되는 각각의 새로운 서치 패턴에 대한 최대 각도를 감소시키는 이러한 프로세스는 일관되게 관측된 위성 신호가 수신 될 때까지 사용된다.
일단 일관되게 관찰된 위성 신호가 관찰되면, 프로세싱 로직은 하나 이상의 수신기 메트릭스(예를 들어, C/N)에 기초하여 오프셋을 생성하고, 하나 이상의 스캔 및 편광 각도에 포인팅 보정을 추가하고(예를 들어, 스캔 및 편광 각도를 수신하기 위해 수신 포인팅 보정을 추가하고 스캔 및 편광 각도를 전송하기 위해 송신 포인팅 보정을 추가 함), 포인팅 보정으로 스캔 및 편광 각도를 전자적으로 조종 가능한 안테나에 적용한다(예 : 포인팅 보정으로 스캔 및 포인트 각도를 전자적으로 조종 가능한 안테나의 수신부에 적용하고, 포인팅 보정으로 송신 스캔 및 편광 각도를 전자적으로 조종 가능한 안테나의 송신부에 적용함)(프로세싱 블록 707).
일 실시 예에서, 스캔 및 편광 각도에 포인팅 보정을 추가하는 것은: 스캔 각도를 안테나에 적용하기 전에 스캔 각도에 디더링을 적용하는 것; 및 편광 각도를 안테나에 적용하기 전에 편광 각도에 디더링(dithering)을 적용하는 단계를 포함하는 것 중에 하나 이상을 포함한다.
도 8은 디더링 프로세스의 다른 실시 예의 흐름도이다. 이 프로세스는 하드웨어(예를 들어, 회로, 전용 로직 등), 소프트웨어(범용 컴퓨터 시스템 또는 전용 머신 상에서 실행되는 것과 같은), 펌웨어 또는 이들 세 가지의 조합을 포함할 수 있는 프로세싱 로직에 의해 수행된다.
도 8을 참조하면, 프로세스는 제1 서치 패턴과 연관된 변형 배향을 생성하기 위해 하나 이상의 수신기 메트릭스에 기초하여 안테나 배향의 롤, 피치 및 요 각에 하나 이상의 자세 보정을 적용함으로써 안테나 배향의 하나 이상의 롤, 피치 및 요 각을 교란시키는 프로세싱 로직에 의해 시작한다(프로세싱 블록(801)). 일 실시 예에서, 제1 서치 패턴은 랜덤 패턴이다. 일 실시 예에서, 제1 서치(및 후속 서치 패턴들)은 원형 패턴이다. 일 실시 예에서, 제1(및 후속 서치 패턴들) 패턴은 하늘에서 인접하지 않은 포인트들을 포함한다.
다음으로, 프로세싱 로직은 하나 이상의 자세 보정을 적용한 후에 하나 이상의 롤, 피치 및 요 각을 디더링하여, 디더링된 스캔 및 편광 각도를 포함하는 교란된 롤, 피치 및 요 각에 응답하여 새로운 스캔 및 편광 각도가 계산될 수 있다(프로세싱 블록(802)).
하나 이상의 롤, 피치 및 요 각을 교란시키고 그러한 각들의 임의의 디더링을 수행한 후, 프로세싱 로직은 각각의 변형 배향에 대해 교란된 롤, 피치 및 요 각에 응답하여 새로운 스캔 및 편광 각도를 계산한다( 프로세싱 블록(803)).
새로운 스캔 및 편광 각도를 사용하여, 프로세싱 로직은 변형 배향들 각각에 대해 위성으로부터 무선 주파수(RF) 신호를 수신하고(프로세싱 블록(804)), 각각의 변형 배향들과 관련된 수신된 RF신호를 나타내는 하나 이상의 수신기 매트릭스를 생성한다(프로세싱 블록(805)). 일 실시 예에서, 위성으로부터의 RF 신호는 안테나의 개구를 물리적으로 이동시키지 않고 수신된다. 일 실시 예에서, 하나 이상의 신호 메트릭스는 반송파 대 잡음비(C/N)를 포함한다.
하나 이상의 수신기 메트릭스에 기초하여, 프로세싱 로직은 새로운 방향에 대한 자세 보정과 함께 변형 배향 중 하나를 새로운 배향으로서 선택하고(프로세싱 블록(806)), 상기 새로운 배향과 함께 제1 서치 패턴보다 좁은 제2 서치 패턴으로 상기 프로세스를 반복한다(프로세싱 블록(807)). 배향 디더링의 경우, 자세 보정 블록은 다음 서치 라운드의 일부가 될 모든 배향에 대한 롤, 피치 및 요 보정을 생성한다. 일 실시 예에서, 상기 프로세스는 일관되게 관찰된 위성 신호가 수신될 때까지 반복된다. 일 실시 예에서, 양호한 신호가 관찰된 후 서치 패턴의 변동은 감소된다. 일 실시 예에서, 제2 서치 패턴은 제1 서치 패턴의 최대 각도와 비교하여 감소된 최대 각도를 갖는다. 일 실시 예에서, 상기 프로세스를 반복할 때 사용되는 각각의 새로운 서치 패턴에 대한 최대 각도를 감소시키는 이러한 프로세스는 일관되게 관찰된 위성 신호가 수신 될 때까지 사용된다.
안테나구현의 예
위에 개재된 기술들은 전자적으로 조종 가능한 평판 안테나와 함께 사용될 수 있다. 이러한 평판 안테나의 구현이 개시된다. 평판 안테나는 안테나 개구에 하나 이상의 안테나 소자 어레이를 포함한다. 일 실시 예에서, 안테나 소자는 액정 셀을 포함한다. 일 실시 예에서, 평판 안테나는 행 및 열에 배치되지 않은 안테나 소자 각각을 고유하게 어드레스(address)하고 구동하기 위한 매트릭스 구동 회로를 포함하는 원통형으로 공급되는 안테나이다. 일 실시 예에서, 상기 요소들은 링 내에 배치된다. 여기에 설명된 기술은 전자적으로 조종 가능한 안테나들에게만 적용할 수 있는 것이 아니라 다른 안테나에도 적용 할 수 있다는 점에 유의해야 한다.
일 실시 예에서, 하나 이상의 안테나 소자의 어레이를 갖는 안테나 개구는 함께 결합된 다수의 세그먼트로 구성된다. 함께 결합되면, 상기 세그먼트들의 조합은 안테나 요소들의 폐쇄된 동심 링을 형성한다. 일 실시 예에서, 동심 링은 안테나 피드에 대해 동심을 갖는다.
안테나 시스템의 예에 대한 개요
일 실시 예에서, 평판 안테나는 메타머티리얼 안테나 시스템의 일부이다. 통신 위성 지구국을 위한 메타머티리얼 안테나 시스템의 실시 예를 개시한다. 일 실시 예에서, 안테나 시스템은 민간 상용 위성 통신용 KA 대역 주파수 또는 Ku 대역 주파수 중 하나를 사용하여 동작하는 모바일 플랫폼(예를 들어, 항공, 해상, 육상 등)에서 동작하는 위성 지구국(ES)의 구성 요소 또는 서브 시스템이다. 상기 안테나 시스템의 실시 예는 또한 모바일 플랫폼 에 있지 않은 지구국(예를 들어, 고정된 또는 이동 가능한 지구국)에서 사용될 수 있음을 주목해야 한다.
일 실시 예에서, 안테나 시스템은 표면 산란 메타머티리얼 기술을 이용하여 개별 안테나를 통해 송신 및 수신 빔을 형성 및 조정한다. 일 실시 예에서,(위상 어레이 안테나와 같이) 디지털 신호 처리를 사용하여 빔을 전기적으로 형성하고 조종하는 안테나 시스템과는 대조적으로, 안테나 시스템은 아날로그 시스템이다. 일 실시 예에서, 안테나 시스템은 3 개의 기능 서브 시스템들로 구성된다 :(1) 원통형 파 피드(cylindrical wace feed) 구조로 구성된 도파 구조(a wave guiding structure);(2) 안테나 요소의 일부인 웨이브 산란 메타머티리얼 유닛 셀의 어레이; 및(3) 홀로그래픽 원리를 사용하여 메타머티리얼 산란 요소로부터 조절 가능한 방사선 필드(빔)의 형성을 명령하는 제어 구조.
도파 구조의 예
도 9는 원통형 파 피드를 제공하는데 사용되는 동축 피드의 일 실시 예의 상면도를 도시한다. 도 9를 참조하면, 동축 피드는 중심 도체 및 외부 도체를 포함한다. 일 실시 예에서, 원통형 파 피드 아키텍처는 피드 포인터에서 원통형으로 외측으로 퍼지는 여기(excitation)를 중심점으로부터 안테나에 공급한다. 즉, 원통형으로 피드된 안테나가 외향 주행 동심 피드 파를 생성한다. 그럼에도 불구하고, 원통형 피드 주위의 원통형 피드 안테나의 형상은 원형, 정사각형 또는 임의의 형상일 수 있다. 다른 실시 예에서, 원통형으로 피드된 안테나는 내향 주행 피드 파를 생성한다. 이러한 경우, 피드 파는 가장 자연스럽게 원형 구조에서 비롯된다.
도 10은 원통형으로 피드된 안테나의 입력 피드 주위 동심 링 내에 배치된 안테나 소자의 하나 이상의 어레이를 갖는 개구를 도시한다.
안테나 소자
일 실시 예에서, 안테나 소자는 패치 안테나의 그룹을 포함한다. 이러한 패치 안테나 그룹은 산란 메타머티리얼 소자의 어레이를 포함한다. 일 실시 예에서, 안테나 시스템의 각각의 산란 소자는 하부 도체, 유전체 기재 및 상부 도체 상에 에칭되거나 증착되는 상보 적 전기 유도성- 용량성 공진기( "상보적인 전기 LC"또는 "CELC")를 내장하는 상부 도체로 구성된 유닛 셀의 일부이다.
일 실시 예에서, 액정(LC)은 산란 요소 주위의 갭 내에 배치된다. 이 LC는 앞서 기술한 직접 구동 실시 예에 의해 구동된다. 일 실시 예에서, 액정은 각각의 유닛 셀 내에 캡슐화되고 슬롯과 관련된 하부 도체를 그것의 패치와 연관된 상부 도체로부터 분리시킨다. 액정은 액정을 포함하는 분자의 배향의 함수 인 유전율을 가지며, 분자의 배향(및 유전율)은 액정 전체에 걸쳐 바이어스 전압을 조절함으로써 제어 될 수 있다. 일 실시 예에서,이 특성을 사용하여, 액정은 유도된 파로부터 CELC 로의 에너지 전달을 위한 온/오프 스위치를 통합한다. 스위치가 켜지면 CELC는 전기 소형 다이폴 안테나처럼 전자기파를 방출한다. 본 명세서의 교시는 에너지 전달에 관해 바이너리 방식으로 작동하는 액정을 갖는 것으로 제한되지 않음을 알아야 한다.
일 실시 예에서,이 안테나 시스템의 피드 기하학적 형상은 안테나 소자가 파(wave) 피드의 웨이브 벡터에 45도((45°) 각도로 배치되도록 허용한다. 다른 위치들이(예, 40°각도로) 사용될 수 있다는 것을 유의해야 한다. 소자들의 이러한 위치는 소자들에 의해 수신되거나 소자들로부터 전송/방사되는 자유 공간파의 제어를 가능하게 한다. 일 실시 예에서, 안테나 소자는 안테나의 동작 주파수의 자유 공간 파장보다 작은 소자-간 공간을 가지고 배치된다. 예를 들어, 파장 당 4 개의 산란 소자가 있는 경우, 30 GHz 송신 안테나의 소자는 약 2.5 mm(즉, 30 GHz 의 10 mm 자유 공간 파장의 1/4)가 된다.
일 실시 예에서, 2 개의 소자 세트는 서로 수직이고 동일한 튜닝 상태로 제어되는 경우 동일한 진폭 여기(excitation)를 동시에 갖는다. 피드 파 여기(excitation)에 대해 그것들을 +/- 45도 회전 시키면 한번에 원하는 기능을 모두 얻을 수 있다. 한 세트를 0 도로 회전시키고 다른 하나는 90 도로 회전시키면 수직 목표를 달성 할 수 있지만 동일한 진폭 여기 목표는 달성하지 못한다. 두 측면에서 단일 구조로 안테나 소자의 어레이를 피드할 때 격리를 달성하기 위해 0도 및 90 도가 사용될 수 있음을 알아야 한다.
각 유닛 셀에서 방사되는 전력의 양은 컨트롤러를 사용하여 패치에 전압(LC 채널에서의 전위)을 적용함으로써 제어된다. 각 패치의 트레이스(traces)는 패치 안테나에 전압을 공급하는데 사용된다. 전압은 캐패시턴스를 조정( 튠 또는 디튠)하거나 또는 개별 요소의 공진 주파수를 조정하여 빔 형성을 수행하는 데 사용된다. 요구되는 전압은 사용되는 액정 혼합물에 따라 다르다. 액정 혼합물의 전압 동조(튜닝) 특성은 액정이 전압 및 포화 전압의 영향을 받기 시작하는 임계 전압에 의해 주로 설명되며, 그 이상에서는 전압의 증가가 액정에서 주요 동조를 일으키지 않는다. 이러한 두 개의 특성 파라미터는 상이한 액정 혼합물에 대해 변할 수 있다.
일 실시 예에서, 전술한 바와 같이, 매트릭스 드라이브는 각 셀에 대한 개별적인 연결을 갖지 않고 모든 다른 셀들로부터 개별적으로 각 셀을 구동하기 위해 패치들에 전압을 인가하는데 사용된다(직접 구동). 소자들의 밀도가 높기 때문에 매트릭스 드라이브는 각 셀을 개별적으로 어드레스하는 효율적인 방법이다.
일 실시 예에서, 안테나 시스템을 위한 제어 구조는 2 개의 주요 구성 요소를 갖는다 : 안테나 시스템 용 구동 전자 장치를 포함하는 안테나 어레이 제어기는 파 산란 구조 아래에 있고, 반면에 매트릭스 구동 스위칭 어레이는 방사 RF에 두루 산재되어 있어 방사선을 방해하지 않는다. 일 실시 예에서, 안테나 시스템 용 구동 전자 장치는 해당 요소에 대해 AC 바이어스 신호의 진폭 또는 듀티 사이클을 그 요소로 조정함으로써 각각의 산란 요소에 대한 바이어스 전압을 조정하는 상업용(off-the shelf) 텔레비전 장치에 사용되는 상용 LCD 제어 장치를 포함한다.
일 실시 예에서, 안테나 어레이 제어기는 또한 소프트웨어를 실행하는 마이크로 프로세서를 포함한다. 제어 구조는 또한 위치 및 방위 정보를 프로세서에 제공하기 위해 센서(예를 들어, GPS 수신기, 3 축 나침반, 3 축 가속도계, 3 축 자이로, 3 축 자력계 등)를 포함 할 수도 있다. 위치 및 방위 정보는 지구국의 다른 시스템에 의해 프로세서에 제공되거나 및/또는 안테나 시스템의 일부가 아닐 수도 있다.
보다 구체적으로, 안테나 어레이 제어기는 어떤 소자가 턴오프(turn off)되고 이들 소자가 턴온(turn on)되고, 동작 주파수에서 어느 위상 및 진폭 레벨로 제어되는지를 콘트롤한다. 소자들은 전압 인가에 의해 주파수 동작을 위해 선택적으로 디튜닝된다.
송신을 위해, 제어기는 RF 패치에 전압 신호의 어레이를 공급하여 변조 또는 제어 패턴을 생성한다. 제어 패턴은 소자를 다른 상태로 바꾼다. 일 실시 예에서, 다양한 소자들이 다양한 레벨로 온 및 오프되고, 더 나아가 구형파(즉, 사인파 그레이 쉐이드 변조 패턴)와 대조적으로 사인파 제어 패턴에 더 근사하는 멀티스테이트(multistate) 제어가 사용된다. 일 실시 예에서, 일부 소자는 방사되고 일부 소자는 방사하지 않기 보다는 일부 소자가 다른 소자들 보다 강하게 방사한다. 가변 방사는 액정 유전율을 다양한 양으로 조정하는 특정 전압 레벨을 적용함으로써 달성되며 그로써 소자들을 다양하게 디튜닝하고 일부 소자들이 다른 소자들보다 더 많이 방사되게 한다.
소자들의 메타 머티리얼 어레이에 의한 집속 빔의 생성은 보강 간섭 및 소거 간섭 현상에 의해 설명 될 수 있다. 개별 전자기파는 그들이 자유 공간에서 만날 때 동일한 위상을 가지는 경우 합산하고(보강 간섭), 자유 공간에서 만날 때 서로 반대 위상에 있는 경우 서로 상쇄한다(소거 간섭). 슬롯 형 안테나의 슬롯이 각각의 연속 슬롯이 유도 파(guided wave)의 여기 지점과 다른 거리에 위치하도록 배치되면, 그 요소로부터의 산란 파는 이전 슬롯의 산란 파와 다른 위상을 가질 것이다. 슬롯이 유도된 파장의 4 분의 1 간격으로 떨어져 있는 경우, 각 슬롯은 이전 슬롯에서 1/4 위상 지연으로 파를 산란시킬 것이다.
상기 어레이를 사용하여, 생성될 수 있는 보강 간섭 및 상쇄 간섭 패턴의 수를 증가시켜, 홀로그래피 원리를 사용하여 빔을 이론적으로 안테나 어레이의 기준 방향(bore sight)으로부터 임의의 방향으로 플러스 또는 마이너스(90°) 향하게 할 수 있다. 따라서 메타머티리얼 유닛 셀이 턴온 되게 또는 턴오프되게 제어함으로써(즉, 켜져 있는 셀과 꺼져 있는 셀의 패턴을 변경함으로써) 보강 간섭 및 상쇄 간섭의 다른 패턴을 생성할 수 있으며, 안테나는 메인 빔의 방향을 변경할 수 있다. 유닛 셀을 켜고 끄는 데 필요한 시간은 빔을 한 위치에서 다른 위치로 전환할 수 있는 속도를 결정한다.
일 실시 예에서, 안테나 시스템은 업링크 안테나에 대한 하나의 조종 가능한 빔 및 다운링크 안테나에 대한 하나의 조종 가능한 빔을 생성한다. 일 실시 예에서, 안테나 시스템은 빔을 수신하고 위성으로부터의 신호를 디코딩하고 위성을 향하는 송신 빔을 형성하기 위해 메타머티리얼 기술을 사용한다. 일 실시 예에서,(위상 어레이 안테나와 같은) 빔을 전기적으로 형성하고 조종하기 위해 디지털 신호 처리를 이용하는 안테나 시스템과 대조적으로, 안테나 시스템은 아날로그 시스템이다. 일 실시 예에서, 안테나 시스템은 특히 종래의 위성 접시 수신기와 비교할 때 평면이고 상대적으로 낮은 프로파일인 "표면"안테나로 간주된다.
도 11은 접지면 및 재구성 가능한 공진기 층을 포함하는 일렬의 안테나 소자의 사시도를 도시한다.. 재구성 가능한 공진기 층(1230)은 가변(tunable) 슬롯들의 어레이(1210)를 포함한다. 가변 슬롯들의 어레이(1210)는 안테나를 원하는 방향으로 향하도록 구성 될 수 있다. 가변 슬롯 각각은 액정 전체에 걸쳐 전압을 변화시킴으로써 튜닝/조정될 수 있다.
제어 모듈(1280)은 재구성 가능한 공진기 층(1230)에 연결되어 도 11의 액정 전체에 걸쳐 전압을 변화시킴으로써 가변 슬롯(1210)의 어레이를 변조한다. 제어 모듈(1280)은 필드 프로그램 가능 게이트 어레이( "FPGA"), 마이크로프로세서, 컨트롤러, System-on-a-Chip(SoC) 또는 기타 프로세싱 로직을 포함 할 수 있다. 일 실시 예에서, 제어 모듈(1280)은 가변 슬롯들의 어레이(1210)를 구동하기 위한 논리 회로(예컨대, 멀티플렉서)를 포함한다.
일 실시 예에서, 제어 모듈(1280)은 가변 슬롯들의 어레이(1210) 상에 구동될 홀로그래픽 회절 패턴에 대한 지정(specification) 을 포함하는 데이터를 수신한다. 홀로그램 회절 패턴은 안테나와 위성 사이의 공간 관계에 응답하여 생성 될 수 있으며, 따라서 홀로 그래픽 회절 패턴은 통신을 위한 적절한 방향으로 다운 링크 빔(및 안테나 시스템이 송신을 수행하는 경우 업 링크 빔)을 조종한다. 각각의 도면에 도시되지는 않았지만, 제어 모듈(1280)과 유사한 제어 모듈은 본 명세서의 도면들에 기재된 가변 슬롯들의 각 어레이를 구동 할 수 있다.
RF(radio frequency) 기준 빔이 RF 홀로 그래픽 회절 패턴을 만날 때 원하는 RF 빔이 생성될 수 있는 유사한 기술을 사용하여 RF 홀로그래피가 또한 가능하다. 위성 통신의 경우, 기준 빔은 피드 파(1205)(일부 실시 예에서 대략 20 GHz)와 같은 피드 파 형태이다. 피드 파를(송신 또는 수신 목적으로) 방사 빔으로 변환하기 위해, 원하는 RF 빔(대상 빔)과 피드 파(기준 빔) 사이에서 간섭 패턴이 계산된다. 간섭 패턴은 회절 패턴으로서 가변 슬롯들의 어레이(1210) 상으로 유도되어, 피드 파는(원하는 형상 및 방향을 가진) 원하는 RF 빔 으로 "조종된다". 즉, 홀로그래팩 회절 패턴과 마주친 피드 파는 통신 시스템의 설계 요구 사항에 따라 형성되는 오브젝트 빔을 "재구성"한다. 홀로그래픽 회절 패턴은 각각의 소자의 여기를 포함하고, 
에 의해 산출되며, 여기서 
은 도파관 내의 파동방정식이고, 
은 외향(outgoing) 파에 관한 파동방정식이다.
도12는 가변 공진기/슬롯(1210)의 일 실시예를 도시한다. 가변 슬롯(1210)은 아이리스/슬롯(1212), 방사 패치(1211) 및 아이리스(1212)와 패치(1211) 사이에 배치된 액정(1213)을 포함한다. 일 실시 예에서, 방사 패치(1211) 아이리스(1212)와 함께 위치한다.
도 13은 물리적 안테나 개구의 일 실시 예의 단면도를 도시한다. 안테나 개구는 접지면(1245) 및 재구성 가능한 공진기 층(1230)에 포함되는 아이리스 층(1233) 내의 금속층(1236)을 포함한다. 일 실시 예에서, 도 13의 안테나 개구는 도 12의 복수의 가변 공진기/슬롯(1210)을 포함한다. 아이리스/슬롯(1212)은 금속층(1236)의 구멍에 의해 정의된다. 도 11의 피드 파(1205)와 같은, 피드 파는 위성 통신 채널과 호환 가능한 마이크로웨이브 주파수를 가질 수 있다. 피드 파는 접지면(1245)과 공진기 층(1230) 사이에서 전파한다.
재구성 가능한 공진기 층(1230)은 또한 개스킷 층(1232) 및 패치 층(1231)을 포함한다. 개스킷 층(1232)은 패치 층(1231) 및 아이리스 층(1233) 아래에 배치된다. 일 실시 예에서, 스페이서는 개스킷 층(1233)을 대신할 수 있음을 알아야 한다. 일 실시예에서, 아이리스 층(1233)은 금속층(1236)으로 구리 층을 포함하는 인쇄 회로 기재( "PCB")이다. 일 실시 예에서, 아이리스 층(1233)은 유리이다. 아이리스 층(1233)은 다른 유형의 기재 일 수 있다.
구멍들은 슬롯들(1212)을 형성하기 위해 구리 층에서 에칭될 수 있다. 일 실시 예에서, 아이리스 층(1233)은 도전성 결합 층에 의해 도 13의 다른 구조(예를 들어, 도파관)에 도전적으로 결합된다. 일 실시 예에서, 아이리스 층 아이리스 층은 도전성 결합 층에 의해 도전적으로 결합되지 않고 대신에 비-도전성 결합 층과 인터페이스된다.
패치층(1231)은 또한 방사 패치들(1211)과 같은 금속을 포함하는 PCB일 수 있다. 하나의 실시예에서, 개스킷층(1232)은 금속층(1236)과 패치(1211) 사이의 치수를 형성하기 위하여 기계적 이격(mechanical standoff)을 제공하는 스페이서들(1239)을 포함한다. 하나의 실시예에서, 스페이서들은 75미크론이지만, 다른 사이즈들이 이용될 수 있다(예컨대, 3-200 mm). 상술한 바와 같이, 하나의 실시예에서, 도 4의 안테나 개구는 복수의 가변 공진기/슬롯들을 포함하고, 가변(tunable) 공진기/슬롯(1210)은 도 13의 패치(1211), 액정(1213), 및 아이리스(1212)를 포함한다. 액정(1213)을 위한 챔버는 스페이서들(1239), 아이리스층(1233), 및 금속층(1236)에 의해 획정된다. 챔버가 액정으로 채워질 때, 패치층(1231)은 공진기층(1230) 내에 액정을 밀봉하기 위하여 스페이서들(1239)상으로 라미네이팅될 수 있다.
패치층(1231)과 아이리스층(1233) 간의 전압은 패치와 슬롯들(예컨대, 가변 공진기/슬롯(1210)) 간의 간극 내에 있는 액정을 튜닝하도록 변조될 수 있다. 액정(1213) 전체에 걸쳐 전압을 조정하는 것은 슬롯(예컨대, 가변 공진기/슬롯(1210))의 커패시턴스를 변화시킨다. 따라서, 슬롯(예컨대, 가변 공진기/슬롯(1210))의 리액턴스는 커패시턴스를 변화시킴으로써 달라질 수 있다. 슬롯(1210)의 공진주파수는 또한 방정식 
에 따라 변하고, 여기서 f는 슬롯(1210)의 공진주파수이고, L 및 C는 각각 슬롯(1210)의 인덕턴스 및 커패시턴스이다. 슬롯(1210)의 공진주파수는 도파관을 통해서 전파되는 피드 파(1205)로부터 방사되는 에너지에 영향을 미친다. 예로서, 만일 피드 파(1205)가 20 GHz라면, 슬롯(1210)이 피드 파(1205)로부터의 아무런 에너지와도 실질적으로 결합되지 않도록 슬롯(1210)의 공진주파수가(커패시턴스를 변화시킴으로써) 17 GHz로 조정될 수 있다. 아니면, 슬롯(1210)이 피드 파(1205)로부터의 에너지와 결합하고 에너지를 자유공간으로 방사하도록 슬롯(1210)의 공진주파수가 20 GHz로 조정될 수 있다. 주어진 예들은 바이나리(binary)(완전히 방사(radiating)하거나 전혀 방사하지 않는)지만, 슬롯(1210)의 리액턴스(reactance) 및 이로 인한 공진주파수의 풀 그레이 스케일 제어(full gray scale control)가 다중 값 범위(multi-valued range)에 대해 전압 변동(voltage variance)으로 가능하다. 그래서, 각각의 슬롯(1210)으로부터 방사되는 에너지는 상세한 홀로그래픽 회절 패턴들이 가변 슬롯들의 어레이에 의해 형성될 수 있도록 정교하게 제어될 수 있다.
하나의 실시예에서, 로우(row) 내의 가변 슬롯들은 λ/5 만큼 서로 이격된다. 다른 간격들이 이용될 수 있다. 하나의 실시예에서, 로우(row) 내의 각각의 가변 슬롯은 인접한 로우(row) 내의 가장 가까운 가변 슬롯으로부터 λ/2 만큼 이격되고, 그래서 상이한 로우(row)들 내의 공통으로 지향된 가변 슬롯들이 λ/4 만큼 이격되지만, 다른 간격들이 가능하다(예컨대, λ/5, λ/6.3). 다른 실시예에서, 로우(row) 내의 각각의 가변 슬롯은 인접한 로우(row) 내의 가장 가까운 가변 슬롯으로부터 λ/3 만큼 이격된다.
실시 예들은 발명의 명칭이 "dynamic Polarization and Coupling Control from a Steerable Cylindrically Fed Holographic Antenna"인 2014년 11월 21일에 출원된 미국 특허출원 제14/550,178호 및 발명의 명칭이 "Ridged WAveguide Feed Structures for Reconfigurable Antenna"인 2015년 1월 30일에 출원된 미국 특허출원 제14/610,502호에서 기술된 바와 같은 재구성 가능한 메타머티리얼 기술을 이용한다.
도 14A-14D는 슬롯팅된 어레이를 생성하기 위한 상이한 층들의 하나의 실시예를 도시한다. 안테나 어레이는 도 10에 도시된 예시적인 링들과 같이 링들에 배치된 안테나 소자들을 포함한다. 이 예에서, 안테나 어레이는 두 개의 상이한 타입의 주파수 대역들을 위해 이용되는 두 개의 상이한 타입의 안테나 소자들을 가진다는 점에 유의해야 한다.
도 14A는 슬롯들에 상응하는 위치들을 가진 제1 아이리스 보드층(iris board layer)의 일부를 도시한다. 도 14A를 참조하면, 원들은 아이리스 기재의 하부측(bottom side)에 있는 금속화 내의 개방 영역(open areas)/슬롯들이고, 피드(피드파)에 대한 소자들의 결합을 제어하기 위한 것이다. 이 층은 옵션인(optional) 층이고, 모든 설계들에서 이용되지는 않는다는 점에 유의해야 한다. 도 14B는 슬롯들을 포함하는 제2 아이리스 보드층의 일부를 도시한다. 도 14C는 제2 아이리스 보드층의 일부 위의 패치들을 도시한다. 도 14D는 슬롯팅된 어레이의 일부의 상면도를 도시한다.
도 15는 원통형으로 피드되는 안테나 구조물의 일 실시예의 측면도를 도시한다. 안테나는 이중층 피드 구조물(즉, 피드 구조물의 두 개의 층들)을 이용하여 내부로 진행하는 파(inwardly travelling wave)를 생성한다. 일 실시예에서, 안테나는 원형의 외부 형상을 포함하지만, 이것이 필수적인 것은 아니다. 다시 말해, 원형이 아닌 내부로 진행하는 파 구조물(non-circular inward travelling structure)들이 이용될 수 있다. 일 실시예에서, 도 15의 안테나 구조물은 도 9의 동축 피드를 포함한다.
도 15를 참조하면, 안테나의 하부 레벨(lower level)에서 장(field)을 여기시키기 위하여 동축핀(coaxial pin)(1601)이 이용된다. 일 실시예에서, 동축핀(1601)은 쉽게 구할 수 있는 50Ω 동축핀이다. 동축핀(1601)은 도전성 접지면(conducing ground plane)(1602)인 안테나 구조물의 바닥에 연결된다(예컨대, 볼팅(bolted)된다).
전도성 접지면(1602)과는 별도로 내부 컨덕터인 인터스티셜 컨덕터(interstitial conductor)(1603)이다. 일 실시예에서, 도전성 접지면(1602) 및 인터스티셜 컨덕터(1603)는 서로 평행하다. 일 실시예에서, 접지면(1602)과 인터스티셜 컨덕터(203) 사이의 거리는 0.1-0.15"이다. 다른 실시예에서, 이 거리는 λ/2일 수 있고, 여기서 λ는 동작의 주파수에서 진행하는 파의 파장이다.
접지면(1602)은 스페이서(1604)를 통해서 인터스티셜 컨덕터(1603)로부터 분리된다. 일 실시예에서, 스페이서(1604)는 폼(foam) 또는 공기(air)같은 스페이서이다. 일 실시예에서, 스페이서(1604)는 플라스틱 스페이서를 포함한다.
인터스티셜 컨덕터(1603) 위에 유전체층(dielectric layer)(1605)이 존재한다. 하나의 실시예에서, 유전체층(1605)은 플라스틱이다. 유전체층(1605)의 목적은 자유공간 속도에 대하여 진행하는 파(travelling wave)를 늦추는 것이다. 일 실시예에서, 유전체층(1605)은 자유공간에 대하여 진행하는 파를 30% 만큼 느리게 한다. 일 실시예에서, 빔포밍(beam foaming)에 적절한 굴절률의 범위는 1.2 - 1.8이고, 여기서 자유공간은 정의상 1과 동일한 굴절률을 가진다. 이러한 효과를 달성하기 위하여, 예를 들어, 플라스틱과 같은 다른 유전체 스페이서 물질들이 사용될 수 있다. 원하는 파를 늦추는 효과를 달성하는 한 플라스틱이 아닌 다른 물질들이 이용될 수 있다는 점에 유의해야 한다. 대안으로, 예를 들어, 기계 가공되거나(machined) 리소그래피적으로(lithographically) 획정될 수 있는 주기적 서브-파장 금속 구조(periodic sub-wavelength metallic structures)와 같은 분산 구조(distributed structures)를 가진 물질이 유전체(1605)로서 이용될 수 있다.
RF-어레이(RF-array)(1606)는 유전체(1605)의 위에 있다. 일 실시예에서, 인터스티셜 컨덕터(1603)와 RF-어레이(606)의 거리는 0.1 - 0.15"이다. 다른 실시예에서, 이 거리는 λeff/2일 수 있고, 여기서 λeff는 설계 주파수에서 매체 내의 실효파장(effective wavelength)이다.
안테나는 사이드(side)들(1607 및 1608)을 포함한다. 사이드들(1607 및 1608)은 동축핀(1601)으로부터 진행하는 파 피드(travelling wave feed)가 반사를 통하여 인터스티셜 컨덕터(1603)(스페이서층) 아래의 영역으로부터 인터스티셜 컨덕터(1603)(유전체층) 위의 영역으로 전파되게 하도록 각이 이루어진다(angled). 일 실시예에서, 사이드들(1607 및 1608)의 각도는 45°각도이다. 대안적인 실시예에서, 사이드들(1607 및 1608)은 상기 반사를 달성하기 위하여 연속 반지름(continuous radius)으로 대체될 수 있다. 도 15는 45°의 각도를 가지는 각진 사이드(angled side)들을 도시하지만, 하부 레벨 피드(lower level feed)에서부터 상부 레벨 피드(upper level feed)로 신호 전송을 달성하는 다른 각도들이 이용될 수 있다. 다시 말해, 하부 피드 내의 실효파장이 일반적으로 상부 피드 내에서와 상이할 것이라는 점을 고려하면, 이상적인 45°각도로부터의 약간의 편차는 하부로부터 상부 피드 레벨로의 전송을 돕는데 이용될 수 있을 것이다. 예를 들어, 다른 실시예에서, 45°각도들은 단일 스텝(single step)으로 교체된다. 안테나의 한쪽 말단에서의 이 스텝들은 유전체층, 인터스티셜 컨덕터, 및 스페이서층을 돌아다닌다. 동일한 두 개의 스텝들이 이 층들의 다른 말단들에 존재한다.
동작시, 동축핀(1601)으로부터 피드파가 피드인(fed in) 되면, 파는 접지면(1602)과 인터스티셜 컨덕터(1603) 사이의 영역 내에서 동축핀(1601)으로부터 동심적으로(concentrically) 지향되어 바깥쪽을 향해 이동한다. 동심적으로 나가는 파들은 사이드들(1607 및 1608)에 의해 반사되고, 인터스티셜 컨덕터(1603)와 RF 어레이(1606) 영역 내에서 안쪽을 향해 이동한다. 원형 둘레(circular perimeter)의 가장자리(edge)로부터의 반사는 파가 동상으로 있는 것을 초래한다(즉, 이것은 동상 반사(in-phase reflection)이다). 상기 진행하는 파는 유전체층(1605)에 의해 느려진다. 이 지점에서, 상기 진행하는 파는 원하는 산란을 획득하기 위해 RF 어레이(1606) 내의 소자들과 인터페이싱(interacting) 및 여기(exciting)를 시작한다.
상기 진행하는 파를 종결시키기 위하여, 종단(termination(1609))이 안테나의 기하학적 중심에서 안테나에 포함된다. 일 실시예에서, 종단은 핀 종단(pin termination)(예컨대, 50Ω 핀)을 포함한다. 다른 실시예에서, 종단(1609)은 안테나의 피드 구조물(feed structure)을 통해 미사용 에너지가 도로(back) 반사되는 것을 막도록 미사용 에너지를 종결하는 RF 흡수체(RF absorber)를 포함한다. 이것은 RF 어레이(1606)의 위(top)에서 이용될 수 있을 것이다.
도 16는 나가는 파를 가진 안테나 시스템의 다른 실시예를 도시한다. 도 16를 참조하면, 두 개의 접지면들(1610 및 1611)은 접지면들 사이에 유전체층(1612)(예컨대, 플라스틱층 등)을 가지고 서로 실질적으로 평행하다. RF 흡수체들(1619)(예컨대, 저항들)은 두 개의 접지면들(1610 및 1611)에 함께 연결된다. 동축핀(1615)(예컨대, 50Ω)은 안테나를 피드(feed)한다. RF 어레이(1616)는 유전체층(1612) 및 접지면(1611)의 위(top)에 있다.
동작시, 피드파는 동축핀(1615)을 통해서 피드되고, 바깥쪽을 향해 동심적으로 이동하고, RF 어레이(1616)의 소자들과 상호작용한다.
도 15 및 도 16의 양쪽 안테나들에 있는 원통형 피드는 안테나의 서비스 각도를 향상시킨다. 플러스 또는 마이너스 45 도 각도 방위각(±45° Az) 및 플러스 또는 마이너스 25도 앙각(±25° El)의 서비스 각도 대신, 일 실시예에서, 안테나 시스템은 모든 방향에서 보어사이트(bore sight) 로부터 75도 각도(75°)의 서비스 각도를 가진다. 다수의 개별 방사기(radiator)들로 이루어진 임의의 빔포밍 안테나를 사용할 때와 같이, 전체 안테나 이득은 그들 자체가 각도-의존적인 구성 소자(Constituent element)들의 이득에 의존한다. 공통 방사 소자(common radiating element)들을 이용할 때, 빔이 보어 사이트(bore sight)에서 더 떨어져서 겨냥됨에 따라 전체 안테나 이득은 전형적으로 감소한다. 75도 보어 사이트에서(75 degrees off bore sight), 약 6 dB의 현저한 이득 저하가 예상된다.
원통형 피드를 갖는 안테나의 실시예들은 하나 이상의 문제를 해결한다. 이것은, 기업분할망(corporate dvider network)으로 피드되는 안테나들에 비하여 피드 구조물을 극적으로 단순화하고, 그러므로 전체 필요한 안테나 및 안테나 피드 부피를 줄이며; 더 거친 제어(coarser control)(줄곶 단순한 2진 제어까지 확장됨)로 높은 빔 성능을 유지함으로써 제조 및 제어 에러들에 대한 민감도를 감소시키며; 원통형으로 지향된 피드파들이 원 시야(far field)에서는 공간적으로 다양한 사이드 로브(side lobe)를 초래하기 때문에 직선 피드(rectilinear feed)들에 비해 더욱 유리한 사이드 로브 패턴을 제공하며; 편광기(polarizer)를 필요로 하지 않으면서 좌편파(left-hand circular), 우편파(right-hand circular), 및 직선 편광(linear polarization)을 허용하는 것을 포함하여 편광이 동적으로 될 수 있도록 허용 하는 반면에 편광기는 요하지 않는 것;을 포함한다.
파 산란 소자들의 어레이
도 15의 RF 어레이(1606) 및 도 16의 RF 어레이(1616)는 방사기들로서 작동하는 패치 안테나들(즉, 산란기(scatterer)들)의 그룹을 포함하는 파 산란 서브시스템(wave scattering subsystem)을 포함한다. 이러한 패치 안테나들의 그룹은 산란 메타머티리얼 소자들의 어레이를 포함한다.
일 실시예에서, 안테나 시스템 내의 각각의 산란 소자는 하부 컨덕터, 유전체 기재, 및 상부 컨덕터로 이루어지는 단위 셀의 일부이고, 상부 컨덕터는 상부 컨덕터에 에칭되거나 증착되는 상보적 전기 유도성-용량성 공진기("complementary electric LC" 또는 "CELC")를 내장한다.
일 실시예에서, 액정(LC)은 산란 소자 둘레의 갭에 주입된다. 액정은 각각의 단위 셀 내에 캡슐화되고, 슬롯과 연관된 하부 컨덕터를 패치와 연관된 상부 컨덕터로부터 분리시킨다. 액정은 액정을 포함하는 분자들의 지향의 함수인 유전율을 가지고, 분자들의 지향(및 그래서 유전율)은 액정전체에 걸친 바이어스 전압을 조정함으로써 제어될 수 있다. 이러한 속성을 이용해서, 액정은 유도파로부터의 에너지의 CELC로의 전송을 위한 온/오프 스위치로서 작동한다. 스위칭 온되면, CELC는 전기적 소형 다이폴 안테나와 같은 전자기파를 방출한다.
LC의 두께를 제어하면 빔 스위칭 속도를 증가시킨다. 하부 및 상부컨덕터 사이의 갭(액정의 두께)에서의 50 퍼센트(50%) 감소는 속도에 있어서 4배의 증가를 초래한다. 다른 실시예에서, 액정의 두께는 대략 14 밀리세컨드(14 ms)의 빔 스위칭 속도를 낳는다. 일 실시예에서, LC는 7 밀리세컨드(7 ms) 요구조건이 충족될 수 있도록 반응성(responsiveness)을 향상시키기 위해 당해 기술분야에서 잘 알려진 방법으로 도핑된다.
CELC 소자는 CELC 소자의 평면(plane)에 평행하고 CELC 갭 보완물(gap complement)에 수직하게 인가되는 자기장에 반응한다. 전압이 메타물질 산란 단위 셀 내의 액정에 인가될 때, 유도파(guided wave)의 자기장 성분은 CELC의 자기 여기(magnetic excitation)를 유도하고, 이것은 차례로 유도파와 동일한 주파수로 전자기파를 생성한다.
단일 CELC에 의해 생성되는 전자기파의 위상은 유도파의 벡터상의 CELC의 위치에 의해 선택될 수 있다. 각각의 셀은 CELC에 평행한 유도파와 동상의(in phase) 파를 발생시킨다. CELC는 파장보다 작기 때문에, 출력파(output wave)는 그것이 CELC 아래를 통과할 때 유도파의 위상과 동일한 위상을 가진다.
일 실시예에서, 이러한 안테나 시스템의 원통형 피드 기하구조는 파 피드(wave feed)에서의 파(wave)의 벡터에 대해 CELC 소자들이 45도(45°) 각도로 배치되는 것을 가능하게 한다. 소자들의 이러한 포지션(position)은 소자들로부터 생성되는 또는 소자들에 의해 수신되는 자유 공간파(free space wave)의 편광의 제어를 가능하게 한다. 일 실시예에서, CELC들은 안테나의 동작 주파수의 자유공간 파장보다 작은 소자간 간격을 가지고 배열된다. 예를 들어, 파장당 4개의 산란 소자들이 있는 경우, 30 GHz 송신 안테나 내의 소자들은 대략 2.5 mm(즉, 30 GHz의 10 mm 자유공간 파장의 1/4)일 것이다.
일 실시예에서, CELCs는 둘 사이에 액정을 갖는 슬롯 위에 공동 배치된(co-located) 패치를 포함하는 패치 안테나로 구현된다. 이러한 점에 있어서, 메타머티리얼 안테나는 슬롯팅된(산란) 도파관처럼 작동한다. 슬롯팅된 도파관을 사용하면, 출력파의 위상은 유도파에 대한 슬롯의 위치에 의존한다.
셀 배치
일 실시예에서, 안테나 소자들은 체계적 매트릭스 구동 회로(systematic matrix drive circuit)를 허용하는 방식으로 원통형 피드 안테나 개구 상에 배치된다. 셀들의 배치는 매트릭스 구동을 위한 트랜지스터들의 배치를 포함한다. 도 17은 안테나 소자들과 관련한 매트릭스 구동 회로망의 배치의 일 실시예를 도시한다. 도 17을 참조하면, 로우(row) 제어기(1701)는 각각 로우 선택신호들(Row1 및 Row2)를 통하여 트랜지스터들(1711 및 1712)에 연결되고, 칼럼(colum) 제어기(1702)는 칼럼 선택신호(Column1)를 통하여 트랜지스터들(1711 및 1712)에 연결된다. 트랜지스터(1711)는 또한 패치(1731)에 대한 연결을 통하여 안테나 소자(1721)에 연결되는 한편, 트랜지스터(1712)는 패치(1732)에 대한 연결을 통하여 안테나 소자(1722)에 연결된다.
불규칙적인 그리드(non-regular grid) 내에 배치된 단위 셀들을 가진 원통형 피드 안테나상에 매트릭스 구동 회로망을 구현하기 위한 초기 접근법에서, 두 개의 단계들이 수행된다. 제1 단계에서, 셀들은 동심 링들 상에 배치되고, 셀들의 각각은, 셀 옆에 배치되고 각각의 셀을 개별적으로 구동하기 위하여 스위치로서 작동하는 트랜지스터에 연결된다. 제2 단계에서, 매트릭스 구동 접근법이 필요로 하기 때문에 매트릭스 구동 회로는 고유 주소를 가진 모든 트랜지스터에 연결되도록 구성된다. 매트릭스 구동 회로가(LCDs들과 유사하게) 로우 및 칼럼 트레이스들에 의해 구성되지만 셀들이 링들 위에 배치되기 때문에, 각각의 트랜지스터에 고유 주소를 할당할 체계적인 방법이 없다. 이러한 맵핑 문제는 모든 트랜지스터들을 커버하기 위해 매우 복잡한 회로망을 초래하고, 라우팅(routing)을 수행하기 위해 물리적인 트레이스들의 수를 현저히 증가시키게 된다. 셀들의 높은 밀도 때문에, 이러한 트레이스들은 커플링 효과(coupling effect)로 인해 안테나의 RF 성능을 방해한다. 또한, 트레이스들의 복잡성 및 높은 패킹 밀도(pACking Density)로 인하여, 트레이스들의 라우팅은 상업적으로 이용 가능한 레이아웃 툴(commercially available layout tool)들에 의해 달성될 수 없다.
일 실시예에서, 매트릭스 구동 회로는 셀들 및 트랜지스터들이 배치되기 전에 미리 정의된다. 이것은 각각 고유 주소를 가진 모든 셀들을 구동하기 위하여 필요한 최소한의 트레이스 수를 보장한다. 이러한 전략은 구동 회로의 복잡성을 감소시키고 라우팅을 단순화하며, 이어서 안테나의 RF 성능을 향상시킨다.
더욱 구체적으로, 하나의 접근법에 있어서, 제1 단계에서, 셀들은 각각의 셀의 고유 주소를 기술하는 로우들 및 칼럼들로 이루어진 규칙적인 정사각형 그리드상에 배치된다. 제2 단계에서, 셀들은 제1 단계에서 정의된 로우들 및 칼럼들에 대한 주소 및 연결을 유지하면서 동심원 원들로 그룹핑되고 변환된다. 이러한 변환의 목적은 링들상에 셀들을 놓기 위한 것일 뿐만 아니라, 셀들 간의 거리 및 링들 간의 거리를 전체 개구 위에서 일정하게 유지하기 위한 것이다. 이러한 목적을 달성하기 위하여, 셀들을 그룹핑하는 여러 방법들이 존재한다.
일 실시 예에서, TFT 패키지는 매트릭스 드라이브에서의 배치 및 고유의 어드레싱을 가능하게 하는데 사용된다. 그림 18은 TFT 패키지의 일 실시 예를 도시한다. 도 18을 참조하면, TFT 및 홀드 캐패시터(a hold capacitor(1803))는 입력 및 출력 포트(port)와 함께 도시되어있다. 로우 및 칼럼을 사용하여 트레이서(1801)에 연결된 두 개의 입력 포트가 있고 트레이서(1802)에 연결된 두 개의 출력 포트가 있다. 일 실시예에서, 로우 및 칼럼 트레이서들은 90°각도로 교차하여 로우 및 칼럼들 사이의 커플링을 감소시키고 잠재적으로 최소화한다. 일 실시예에서 로우 및 칼럼 트레이서들은 다른 층들에 있다.
예시적인
시스템 실시예
일 실시예에서, 조합된 안테나 개구(combined antenna aperture)들이 셋톱박스와 관련하여 동작하는 텔레비전 시스템에서 사용된다. 예를 들어, 이중 수신 안테나의 경우에, 안테나에 의해 수신된 위성 신호들이 텔레비전 시스템의 셋톱박스(예컨대, Direc TV 수신기)에 제공된다. 더욱 구체적으로, 조합된 안테나 동작은 두 개의 상이한 주파수들 및/또는 편광들에서 RF 신호들을 동시에 수신할 수 있다. 다시 말해, 소자들의 하나의 서브-어레이는 하나의 주파수 및/또는 편광에서 RF 신호들을 수신하도록 제어되는 한편, 다른 서브-어레이는 다른 상이한 주파수 및/또는 편광에서 신호들을 수신하도록 제어된다. 주파수 또는 편광에서 이러한 차이들은 텔레비전 시스템에 의해 수신되고 있는 상이한 채널들을 나타낸다. 유사하게, 두 개의 안테나 어레이들은 복수의 채널들을 동시에 수신하기 위하여 두 개의 상이한 빔 포지션들이 두 개의 상이한 위치들(예컨대, 두 개의 상이한 위성들)로부터 채널들을 수신하도록 제어될 수 있다.
도 19는 텔레비전 시스템에서 동시에 이중 수신을 수행하는 통신 시스템의 일 실시예의 블록다이야그램이다. 도 19를 참조하면, 안테나(1401)는 전술한 바와 같이 상이한 주파수들 및/또는 편광들에서 동시에 이중 수신을 수행하기 위하여 독립적으로 동작 가능한 두 개의 공간적으로 인터리빙된(interleaved) 안테나 개구들을 포함한다. 단지 두 개의 공간적으로 인터리빙된 안테나 동작들이 언급되었지만, 상기 TV 시스템은 두 개 이상의 안테나 개구들(예컨대, 3개, 4개, 5개 등의 안테나 개구들)을 가질 수 있다는 점에 유의해야 한다.
일 실시예에서, 두 개의 인터리빙된 슬롯팅된 어레이들을 포함하는 안테나(1401)가 다이플렉서(diplexer)(1430)에 연결된다. 이 연결은 다이플렉서(1430) 안으로 피드되는 두 개의 신호들을 생성하기 위하여 두 개의 슬롯팅된 어레이들의 소자들로부터 신호들을 수신하는 하나 이상의 피딩 네트워크(feeding network)들을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 다이플렉서(1430)는 상업적으로 이용 가능한 다이플렉서이다(예컨대, A1 마이크로파로부터의 모델 PB1081WA Ku-band sitcom diplexor).
다이플렉서(1430)는 한 쌍의 LNB(low noise block down converter)들(1426 및 1427)에 연결되고, 이것은 당해 기술분야에 알려진 방식으로 노이즈 필터링 기능, 다운 변환 기능(Down conversion function), 및 증폭을 수행한다. 일 실시예에서, LNBs(1426 및 1427)는 ODU(out-Door unit) 내에 존재한다. 다른 실시예에서, LNB들(1426 및 1427)은 안테나 장치 안으로 통합된다. LNBs(1426 및 1427)는 텔레비전(1403)에 연결되는 셋톱박스(1402)에 연결된다.
셋톱박스(1402)는 한 쌍의 아나로그-대-디지털 변환기(ADCs(analog-to-digital converters))들(1421 및 1422)를 포함하며, 그것들은 LNBs(1426 및 1427)에 연결되어 다이플렉서(1430)로부터 출력된 두 개의 신호들을 디지털 형식으로 변환한다.
일단 디지털 형식으로 변환되면, 수신된 파(received wave)에 인코딩된 데이터를 획득하기 위하여 신호들이 복조기(1423)에 의해 복조되고 디코더(1424)에 의해 디코딩된다. 이후, 디코딩된 데이터는 제어기(1425)에 보내지고, 제어기(1425)는 그것을 텔레비전(1403)에 보낸다.
제어기(1450)는 단일한 조합된 물리적 개구상의 양쪽 안테나 개구들의 인터리빙된 슬롯팅된 어레이 소자들을 포함하여 안테나(1401)를 제어한다.
전 이중 통신 시스템(Full Duplex Communication)의 예
다른 실시예에서, 조합된 안테나 개구들은 전 이중 통신 시스템에서 사용된다. 도 20은 동시 송수신 경로들을 갖는 통신 시스템의 다른 실시예의 블록다이야그램이다. 단지 하나의 송신 경로 및 하나의 수신 경로가 도시되었지만, 통신 시스템은 하나 이상의 송신 경로 및/또는 하나 이상의 수신 경로를 포함할 수 있다.
도 20을 참조하면, 안테나(1401)는 전술한 바와 같이 상이한 주파수들에서 동시에 송신 및 수신을 하기 위하여 독립적으로 동작 가능한 두 개의 공간적으로 인터리빙된 안테나 어레이들을 포함한다. 일 실시예에서, 안테나(1401)는 다이플렉서(1445)에 연결된다. 연결은 하나 이상의 피딩 네트워크에 의해 결합될 수 있다. 일 실시예에서, 방사상 피드 안테나(radial feed antenna)의 경우에, 다이플렉서(1445)는 두 개의 신호들을 결합하고, 안테나(1401)와 다이플렉서(1445) 간의 연결은 양쪽 주파수들을 운반(carry)할 수 있는 단일한 광대역 피딩 네트워크(broad-band feeding network)이다.
다이플렉서(1445)는 LNBs(low noise block down converter)(1427)에 연결되고, 이것은 본 기술분야에 알려진 방식으로 노이즈 필터링 기능, 다운 변환 기능, 및 증폭을 수행한다. 일 실시예에서, LNB(1427)는 ODU(out-door-unit) 내에 존재한다. 다른 실시예에서, LNB(1427)는 안테나 장치 안으로 통합된다. LNB(1427)는 모뎀(1460)에 연결되고, 그것은 컴퓨팅 시스템(1440)(예컨대, 컴퓨터 시스템, 모뎀 등)에 연결된다.
모뎀(1460)은 LNB(1427)에 연결된 ADC(analog-to-digital converter)(1422)를 포함하여 다이플렉서(1445)로부터 출력된 수신 신호를 디지털 형식으로 변환한다. 일단 디지털 형식으로 변환되면, 신호는 수신된 파(received wave) 상에 인코딩된 데이터를 획득하기 위하여 복조기(1423)에 의해 복조되고 디코더(1424)에 의해 디코딩된다. 이후, 디코딩된 데이터는 제어기(1425)에 보내지고, 제어기(1425)는 그것을 컴퓨팅 시스템(1440)으로 보낸다.
모뎀(1460)은 또한 컴퓨팅 시스템(1440)으로부터 송신된 데이터를 인코딩하는 인코더(1430)를 포함한다. 인코딩된 데이터는 변조기(1431)에 의해 변조되고, 이후 DAC(Ddgital-to-analog converter)(1432)에 의해 아날로그로 변환된다. 이후, 아날로그 신호는 BUC(up-convert and high pass amplifier)(1433)에 의해 필터링되고, 하나의 다이플렉서(1445) 포트에 제공된다. 일 실시예에서, BUC(1433)는 ODU(out-door unit) 내에 존재한다.
당해 기술분야에서 잘 알려진 방식으로 동작하는 다이플렉서(1445)는 송신을 위해 송신 신호를 안테나(1401)에 제공한다.
제어기(1450)는 단일 조합된 물리적 개구상의 안테나 소자들의 두 개의 어레이들을 포함하여 안테나(1401)를 제어한다.
도 20에 도시된 전 이중 통신 시스템은(소프트웨어 업데이트를 포함하여) 인터넷 통신, 비히클(vehicle) 통신 등을 포함하되 그에 국한되지 않는 다수의 애플리케이션들을 가진다는 점에 유의해야 한다.
전술한 상세한 설명의 몇몇 부분들은 컴퓨터 메모리 내의 데이터 비트들 상의 동작들의 알고리즘들 및 기호적 표현(symbolic representation)들의 관점에서 제시된다. 이러한 알고리즘적 서술들 및 표현들은 데이터 처리 기술분야에서 작업의 본질을 다른 통상의 기술자에게 가장 효과적으로 전달하기 위하여 통상의 기술자들에 의해 사용되는 수단들이다. 알고리즘은 여기에서 일반적으로 원하는 결과로 이르게 하는 일관성 있는 일련의 단계들인 것으로 여겨진다. 상기 단계들은 물리적 양(physical quantities)에 대한 물리적 조작(physical manipulation)을 필요로 하는 것들이다. 일반적으로, 필수적인 것은 아니지만, 이러한 양들은 저장, 전송, 조합, 비교, 및 그 외에 조작될 수 있는 전기 또는 자기 신호들의 형태를 취한다. 이 신호들을, 주로 일반적인 용법이라는 이유로, 비트, 값, 소자(element)들, 기호, 문자, 용어, 숫자 등으로 지칭하는 것이 때때로 편리하다는 점이 입증되었다.
하지만, 이러한 용어들 모두 및 유사한 용어들은 적절한 물리적 양들과 연관이 되어야 하고, 이러한 양들에 적용되는 단순히 편리한 라벨(label)일 뿐 이라는 점을 명심해야 한다. 이하의 논의에서 구체적으로 명백하게 달리 언급되지 않으면, 본 명세서 전체에 걸쳐서, "처리하는(processing)" 또는 "컴퓨팅하는(computing)" 또는 "계산하는(calculating)" 또는 "결정하는(determining)" 또는 "디스플레이하는(displaying)" 등과 같은 용어들을 사용하는 논의들은, 컴퓨터 시스템 메모리들 또는 레지스터(registers) 또는 다른 이러한 정보 저장, 전송 또는 디스플레이 장치들 내의 물리적(전자) 양(quantities)들로서 표현되는 데이터를 조작하고 전송하는 컴퓨터 시스템 또는 유사 전자 컴퓨팅 장치의 동작 및 처리들을 지칭하는 것으로 이해된다.
본 발명은 또한 본 명세서의 동작들을 수행하기 위한 장치와 관련이 있다. 이러한 장치는 필요한 목적을 위해 특별히 구성되거나, 컴퓨터에 저장된 컴퓨터 프로그램에 의해 선택적으로 활성화되거나 재구성되는 범용 컴퓨터를 포함할 수 있다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 플로피 디스크, 광학 디스크들, CD-ROMs, 및 자기-광학 디스크(magnetic-optical disk)들을 포함하는 임의의 타입의 디스크, ROMs(read-only memories), RAMs(random access memories), EPROMs, EEPROMs, 자기(magnetic) 또는 광(optical) 카드들, 또는 전자 명령들을 저장하기에 적합하고 각각 컴퓨터 시스템 버스에 연결될 수 있는 임의의 타입의 매체와 같은 컴퓨터 판독가능 저장매체(computer readable storage medium)에 저장될 수 있으나 그에 국한되지는 않는다.
본 명세서에 제시된 알고리즘 및 디스플레이들은 임의의 특정한 컴퓨터 또는 다른 장치와 고유하게 관련이 있지는 않다. 본 명세서의 교시에 따른 프로그램들과 함께 다양한 범용 시스템들이 이용될 수 있고, 또는 필요한 방법 단계들을 수행하기 위하여 더욱 특화된 장치를 구성하는 것이 편리하다고 입증될 수 있다. 다양한 이러한 시스템들을 위해 요구되는 구조는 이하의 서술에서 보일 것이다. 게다가, 본 발명은 임의의 특별한 프로그래밍 언어와 관련하여 기술되지 않았다. 본 명세서에서 기술되는 바와 같은 본 발명의 교시들을 구현하기 위하여 다양한 프로그래밍 언어들이 이용될 수 있다는 점이 이해될 것이다.
기계-판독가능 매체(machine-readable medium)는 기계(예컨대, 컴퓨터)에 의해 판독 가능한 형태로 정보를 저장 또는 전송하기 위한 임의의 메카니즘을 포함한다. 예를 들어, 기계-판독 가능한 매체는 ROM(read only memory); RAM(random access memory); 자기 디스크 저장매체; 광(optical) 저장매체; 플래시 메모리 장치; 등을 포함한다.
전술한 설명을 읽은 후에 본 발명의 다수의 변경 및 변형이 의심의 여지없이 통상의 기술자에게 명백하게 되겠지만, 실례를 통해 도시되고 기술된 임의의 특정 실시예는 결코 제한으로 고려되도록 의도하지 않았음을 이해해야 한다. 그러므로, 다양한 실시예들의 세부 사항들에 대한 언급들은, 본 발명에 필수적인 것으로 여겨지는 그러한 특징들만을 그 자체로 나열하는 청구항들의 범위를 제한하기 위한 의도는 아니다.
Claims (36)
- a) 제1 서치 패턴과 연관된 다양한 변형 배향을 생성하기 위해 안테나 배향의 롤(roll), 피치(pitch) 및 요(yaw) 각 중 하나 이상을 교란시키는 단계;
b) 교란된 롤, 피치 및 요 각에 응답하여,상기 변형 배향들 각각에 대해 새로운 스캔 및 편광 각도를 계산하는 단계;
c) 상기 변형 배향들 각각에 대하여 위성으로부터 무선 주파수(RF) 신호를 수신하는 단계;
d) 상기 변형 배향들 각각과 연관된 수신된 RF 신호를 나타내는 하나 이상의 수신기 메트릭스를 발생하는 단계;
e) 상기 하나 이상의 수신기 메트릭스에 기초한 변형 배향 중 하나를 새로운 배향으로 선택하는 단계; 및
f) 상기 제1 서치 패턴보다 좁은 제2 서치 패턴으로 상기 새로운 배향으로 A) - e) 단계를 반복하는 단계를 포함하는 위성 신호 획득 및 추적 방법. - 제1 항에 있어서,
f) 일관되게 관측된 위성 신호가 수신될 때까지 반복되는 것을 특징으로 하는 위성 신호 획득 및 추적 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 제2 서치 패턴은 상기 제1 서치 패턴의 최대 각도와 비교하여 감소되는 최대 각도를 갖는 것을 특징으로 하는 위성 신호 획득 및 추적 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 안테나 배향은 스트랩 - 다운 관성 항법 시스템(INS)임을 특징으로 하는 위성 신호 획득 및 추적 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 하나 이상의 신호 메트릭스는 신호-대-잡음비(SNR)를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 신호 획득 및 추적 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 하나 이상의 신호 메트릭스는 반송파-대-잡음비(C/N)를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 신호 획득 및 추적 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 위성으로부터의 RF 신호는 상기 안테나의 개구를 물리적으로 이동시키지 않고 수신되는 것을 특징으로 하는 위성 신호 획득 및 추적 방법. - 제1 항에 있어서,
제1 서치 패턴은 랜덤 패턴임을 특징으로 하는 위성 신호 획득 및 추적 방법. - 제1 항에 있어서,
제1 및 제2 서치 패턴은 원형 패턴임을 특징으로 하는 위성 신호 획득 및 추적 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 서치 패턴은 하늘에서 인접하지 않은(noncontiguous) 포인트를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 신호 획득 및 추적 방법. - 제1 항에 있어서,
양호한 신호가 관찰된 후에 상기 패턴의 변동(variance)을 감소시키는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 위성 신호 획득 및 추적 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 하나 이상의 수신기 메트릭스에 기초하여 오프셋을 생성하는 단계;
스캔(scan) 및 편광 각도에 포인팅 보정을 부가하는 단계; 및
포인팅 보정을 이용하여 스캔 및 편광 각도를 안테나에 적용하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 위성 신호 획득 및 추적 방법. - 제12 항에 있어서,
상기 스캔 및 편광 각도에 포인팅 보정을 추가하는 단계는:
스캔 및 편광 각도를 수신하기 위한 수신 포인팅 보정을 추가하는 단계,및
스캔 및 편광 각도를 송신하기 위한 송신 포인팅 보정을 부가하는 단계를 포함하고; 및
또한 여기서 포인팅 보정을 이용하여 스캔 및 편광 각도를 안테나에 적용하는 단계는:
포인팅 보정을 이용하여 수신 스캔 및 편광 각도를 안테나의 수신부에 적용하는 단계, 및
포인팅 보정을 이용하여 송신 스캔 및 편광 각도를 안테나의 송신부에 적용하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 위성 신호 획득 및 추적 방법. - 제12 항에 있어서,
상기 스캐닝 및 편광 각도들에 포인팅 보정들을 부가하는 것은 :
상기 스캔 각도를 안테나에 적용하기 전에 스캔 각도에 디더링을 적용하는 단계; 및
상기 편광 각도를 안테나에 적용하기 전에 편광 각도에 디더링을 적용하는 단계 중 적어도 하나 이상을 포함함을 특징으로 하는 위성 신호 획득 및 추적 방법. - 제1 항에 있어서,
제1 서치 패턴과 연관된 변형 배향을 생성하기 위해 안테나 배향의 하나 이상의 롤, 피치 및 요 각을 교란시키는(perturbing) 단계는 하나 이상의 수신기 매트릭스에 기초하여 안테나 배향의 롤, 피치 및 요 각에 하나 이상의 자세(attitude) 보정을 적용하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 위성 신호 획득 및 추적 방법. - 제15 항에 있어서,
상기 하나 이상의 수신기 메트릭스는 반송파-대-잡음비(C/N)를 포함함을 특징으로 하는 위성 신호 획득 및 추적 방법. - 제15 항에 있어서,
상기 교란된 롤, 피치 및 요 각도에 응답하여 계산된 새로운 스캔 및 편광 각도가 디더링된 스캔 및 편광 각도를 포함하도록 하나 이상의 자세 보정을 적용한 후에 롤, 피치 및 요 각도 중 하나 이상을 디더링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 신호 획득 및 추적 방법. - 제1 서치 패턴과 연관된 변형 배향을 생성하기 위해 안테나 배향의 롤, 피치 및 요 각 중 하나 이상을 교란시키기 위한 관성 측정 유닛(IMU);
변형된 배향의 각각에 대해 교란된 롤, 피치 및 요 각에 응답하여 새로운 스캔 및 편광 각도를 계산하기 위해 IMU에 연결된 계산 유닛;
상기 계산 유닛에 연결되고 및 상기 새로운 스캔 및 편광 각도에 응답하는 안테나,
상기 변형 배향들 각각에 대하여 위성으로부터 무선 주파수(RF) 신호를 수신하기 위해 동작할 수 있는 안테나 ;
상기 조종 가능한 안테나 및 상기 IMU에 연결되고, 상기 변형 배향들 각각과 연관된 수신 된 RF 신호를 나타내는 하나 이상의 수신기 메트릭스들을 생성하도록 동작 가능한 모뎀을 포함하는 장치로서, 여기서 상기 IMU는 하나 이상의 수신기 메트릭스에 기초하여 변형 배향 중 하나를 새로운 배향으로서 선택하고 제1 서치 패턴보다 더 좁은 제2 서치 패턴과 연관된 새로운 변형 배향 세트를 생성하기 위하여 안테나 배향의 하나 이상의 롤, 피치 및 요 각을 교란하는 것을 포함함을 특징으로 하는 위성 신호 획득 및 추적 장치. - 제18 항에 있어서,
상기 IMU는 일관되게 관측된 위성 신호가 상기 안테나에 의해 수신될 때까지 변형 배향들의 세트를 반복적으로 발생하는 것을 특징으로 하는 위성 신호 획득 및 추적 장치. - 제18 항에 있어서,
상기 제2 서치 패턴은 상기 제1 서치 패턴의 최대 각도와 비교하여 감소되는 최대 각도를 갖는 것을 특징으로 하는 위성 신호 획득 및 추적 장치. - 제18 항에 있어서,
상기 안테나 배향은 스트랩 - 다운 관성 항법 시스템(INS)에서 기인한 것임을 더 포함함을 특징으로 하는 위성 신호 획득 및 추적 장치. - 제18 항에 있어서,
상기 하나 이상의 신호 메트릭스는 신호-대-잡음비(SNR)를 포함함을 특징으로 하는 위성 신호 획득 및 추적 장치. - 제18 항에 있어서,
상기 하나 이상의 신호 메트릭스는 반송파-대-잡음비(C/N)를 포함함을 특징으로 하는 위성 신호 획득 및 추적 장치. - 제18 항에 있어서,
상기 위성으로부터의 RF 신호는 상기 안테나의 개구를 물리적으로 이동시키지 않고 수신됨을 특징으로 하는 위성 신호 획득 및 추적 장치. - 제18 항에 있어서,
상기 제1 서치 패턴은 랜덤 패턴임을 특징으로 하는 위성 신호 획득 및 추적 장치. - 제18 항에 있어서,
상기 제1 서치 패턴 및 상기 제2 서치 패턴은 원형 패턴임을 특징으로 하는 위성 신호 획득 및 추적 장치. - 제18 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 서치 패턴은 하늘에서 인접하지 않는(noncontiguous) 포인트를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 신호 획득 및 추적 장치. - 제18 항에 있어서,
양호한 신호가 관측된 후에 상기 패턴의 변동을 감소시키는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 위성 신호 획득 및 추적 장치. - 안테나 배향 및 안테나 위치 정보의 하나 이상의 롤, 피치 및 요 각도를 생성하는 관성 측정 유닛(IMU);
상기 하나 이상의 롤, 피치 및 요 각 및 위성 위치 및 편광 정보에 응답하여 스캔 및 편광 각도를 계산하기 위해 상기 IMU에 연결된 빔 방향 및 편광 발생기를 포함하며, 상기 빔 방향 및 편광 발생기는 출력을 발생하기 위한 디더 발생기를 포함하되,여기서 상기 빔 방향 및 편광 발생기는 디더된 수신 스캔 및 편광 각도를 출력하고 스캔 및 편광 각도를 전송하며; 및
안테나는 상기 빔 방향 및 편광 발생기에 연결되고, 상기 디더된 수신 스캔 및 편광 각도 및 상기 송신 스캔 및 편광 각도에 각각 응답하는 수신 개구 및 송신 개구를 갖는 안테나를 포함하는 장치. - 제29 항에있어서,
상기 조종 가능한 안테나에 연결되고, 상기 안테나의 상기 수신 개구에 의해 수신되고 변형 배향과 관련되는 수신된 RF 신호를 나타내는 하나 이상의 수신기 메트릭스를 발생하도록 동작 가능한 모뎀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치. - 제30 항에있어서,
상기 하나 이상의 수신기 메트릭스는 C/N 값을 포함함을 특징으로 하는 장치. - 제30 항에있어서,
상기 빔 방향 및 편광 발생기는 상기 하나 이상의 수신기 메트릭스에 기초하여 오프셋을 생성하도록 동작 가능한 오프셋 생성 모듈;
상기 오프셋을 수신하고 상기 오프셋에 기초하여 상기 수신 및 송신 스캔 및 편광 각도에 포인팅 보정을 부가하도록 연결된 하나 이상의 포인팅 보정 연산 유닛들을 더 포함하며, 상기 수신 및 송신 스캔 및 편광 각도는 포인팅 수정을 이용하여 안테나에 적용됨을 특징으로 하는 장치.
- 제32 항에 있어서,
상기 하나 이상의 포인팅 보정 계산 유닛들은 :
스캔 및 편광 각도를 수신하기 위한 수신 포인팅 보정을 부가하는 제1 포인팅 보정 계산 유닛, 및
스캔 및 편광 각도를 송신하기 위한 송신 포인팅 보정을 부가하는 제2 포인팅 보정 계산 유닛을 포함하며, 여기서 수신 및 송신 스캔 및 편광 각도는 포인팅 보정을 이용하여 각각 안테나의 수신 및 송신 부분에 적용됨을 특징으로 하는 장치. - 제29 항에 있어서,
상기 IMU는 하나 이상의 수신기 매트릭스에 기초하여 안테나 배향의 롤, 피치 및 요 각에 하나 이상의 자세(attitude) 보정을 적용함으로써 연관된 변형 배향을 생성하기 위해 안테나 배향의 하나 이상의 롤, 피치 및 요 각을 교란시키도록 동작할 수 있음을 특징으로 하는 장치. - 제34 항에 있어서,
상기 하나 이상의 수신기 메트릭스는 반송파-대-잡음비(C/N) 값을 포함함을 특징으로 하는 장치. - 제29 항에 있어서,
상기 디더 발생기는 하나 이상의 롤, 피치 및 요 각에 디더링을 적용하도록 동작할 수 있고, 안테나의 수신 개구에 적용할 디더된 스캔 각도를 발생하기 위한 빔 방향 및 편광 계산 유닛을 더 포함함을 특징으로 하는 장치.
Applications Claiming Priority (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201662302051P | 2016-03-01 | 2016-03-01 | |
| US62/302,051 | 2016-03-01 | ||
| US201662438282P | 2016-12-22 | 2016-12-22 | |
| US62/438,282 | 2016-12-22 | ||
| US15/445,541 US10884094B2 (en) | 2016-03-01 | 2017-02-28 | Acquiring and tracking a satellite signal with a scanned antenna |
| US15/445,541 | 2017-02-28 | ||
| PCT/US2017/020232 WO2017151790A1 (en) | 2016-03-01 | 2017-03-01 | Acquiring and tracking a satellite signal with a mobile antenna |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20180122364A true KR20180122364A (ko) | 2018-11-12 |
| KR102342033B1 KR102342033B1 (ko) | 2021-12-21 |
Family
ID=59743218
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020187027380A KR102342033B1 (ko) | 2016-03-01 | 2017-03-01 | 모바일 안테나로 위성 신호 획득 및 추적 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP3423857A1 (ko) |
| JP (1) | JP6980675B2 (ko) |
| KR (1) | KR102342033B1 (ko) |
| CA (1) | CA3015110C (ko) |
| IL (1) | IL261336B (ko) |
| WO (1) | WO2017151790A1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022124791A1 (ko) * | 2020-12-08 | 2022-06-16 | 국방기술품질원 | 위성 단말 수신기 및 이를 이용한 모뎀 성능 평가 방법 |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11324801B2 (en) | 2016-09-02 | 2022-05-10 | University Of Utah Research Foundation | NNIF and nNIF-related peptides and related methods |
| US10608760B2 (en) * | 2018-04-12 | 2020-03-31 | Gogo Llc | Systems and methods for detecting satellite-based communication interference |
| US11165160B2 (en) | 2018-05-31 | 2021-11-02 | Kymeta Corporation | Antenna testing |
| US11616565B2 (en) | 2021-06-30 | 2023-03-28 | Gogo Business Aviation Llc | Beam pointing fine tuning for vehicle-based antennas |
| CN114244406B (zh) * | 2021-11-18 | 2023-06-20 | 亚太卫星宽带通信（深圳）有限公司 | 一种Ku用户多波束天线的校准方法 |
| NL2031007B1 (en) * | 2022-02-18 | 2023-09-05 | Microsoft Technology Licensing Llc | Circularly polarized signal via three linearly polarized antennas |
| CN115037352B (zh) * | 2022-05-06 | 2023-06-16 | 北京理工大学 | 一种面向卫星波束对准增强的降噪方法 |
| CN115566428B (zh) * | 2022-10-11 | 2023-11-17 | 江苏领创星通卫星通信科技有限公司 | 动中通天线的寻星方法、装置、设备及介质 |
| JP2024078133A (ja) * | 2022-11-29 | 2024-06-10 | 株式会社ジャパンディスプレイ | 電波反射装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005244610A (ja) * | 2004-02-26 | 2005-09-08 | Mitsubishi Electric Corp | 通信衛星追尾アンテナ |
| JP2010245726A (ja) * | 2009-04-03 | 2010-10-28 | Japan Radio Co Ltd | 指向性アンテナ装置 |
| KR20120103104A (ko) * | 2011-03-10 | 2012-09-19 | 이돈신 | 해상용 듀얼 밴드 위성통신 안테나 시스템 |
| US20160006121A1 (en) * | 2014-07-07 | 2016-01-07 | Qatar Foundation For Education, Science And Community Development | Reconfigurable radio direction finder system and method |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7339520B2 (en) * | 2000-02-04 | 2008-03-04 | The Directv Group, Inc. | Phased array terminal for equatorial satellite constellations |
| GB0102384D0 (en) * | 2001-01-31 | 2001-03-14 | Secr Defence | Signal detection using a phased array antenna |
| US7009558B1 (en) * | 2005-03-14 | 2006-03-07 | Delphi Technologies, Inc. | Vehicle mounted satellite tracking system |
| US7397422B2 (en) * | 2006-09-19 | 2008-07-08 | The Boeing Company | Method and system for attitude determination of a platform using global navigation satellite system and a steered antenna |
| WO2013134585A2 (en) * | 2012-03-09 | 2013-09-12 | Viasat, Inc. | Aperiodic phased array antenna with single bit phase shifters |
| US10431899B2 (en) * | 2014-02-19 | 2019-10-01 | Kymeta Corporation | Dynamic polarization and coupling control from a steerable, multi-layered cylindrically fed holographic antenna |
-
2017
- 2017-03-01 WO PCT/US2017/020232 patent/WO2017151790A1/en active Application Filing
- 2017-03-01 EP EP17712880.8A patent/EP3423857A1/en active Pending
- 2017-03-01 JP JP2018545823A patent/JP6980675B2/ja active Active
- 2017-03-01 CA CA3015110A patent/CA3015110C/en active Active
- 2017-03-01 KR KR1020187027380A patent/KR102342033B1/ko active IP Right Grant
-
2018
- 2018-08-23 IL IL261336A patent/IL261336B/en unknown
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005244610A (ja) * | 2004-02-26 | 2005-09-08 | Mitsubishi Electric Corp | 通信衛星追尾アンテナ |
| JP2010245726A (ja) * | 2009-04-03 | 2010-10-28 | Japan Radio Co Ltd | 指向性アンテナ装置 |
| KR20120103104A (ko) * | 2011-03-10 | 2012-09-19 | 이돈신 | 해상용 듀얼 밴드 위성통신 안테나 시스템 |
| US20160006121A1 (en) * | 2014-07-07 | 2016-01-07 | Qatar Foundation For Education, Science And Community Development | Reconfigurable radio direction finder system and method |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022124791A1 (ko) * | 2020-12-08 | 2022-06-16 | 국방기술품질원 | 위성 단말 수신기 및 이를 이용한 모뎀 성능 평가 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA3015110A1 (en) | 2017-09-08 |
| CA3015110C (en) | 2024-05-21 |
| EP3423857A1 (en) | 2019-01-09 |
| JP2019512681A (ja) | 2019-05-16 |
| JP6980675B2 (ja) | 2021-12-15 |
| IL261336A (en) | 2018-10-31 |
| KR102342033B1 (ko) | 2021-12-21 |
| WO2017151790A1 (en) | 2017-09-08 |
| IL261336B (en) | 2022-01-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10884094B2 (en) | Acquiring and tracking a satellite signal with a scanned antenna | |
| KR102342033B1 (ko) | 모바일 안테나로 위성 신호 획득 및 추적 | |
| US10985457B2 (en) | Method and apparatus for monitoring and compensating for environmental and other conditions affecting radio frequency liquid crystal | |
| US10128931B2 (en) | Antenna combiner | |
| US20210384968A1 (en) | Beam splitting hand off systems architecture | |
| JP7550056B2 (ja) | 衛星信号捕捉 | |
| EP3266067B1 (en) | Aperture segmentation of a cylindrical feed antenna | |
| US20200350676A1 (en) | Method to assemble aperture segments of a cylindrical feed antenna | |
| US10965027B2 (en) | RF ripple correction in an antenna aperture | |
| US11757197B2 (en) | Electrical addressing for a metamaterial radio-frequency (RF) antenna | |
| KR20190020840A (ko) | Rf 개구면용 내부 히터 | |
| KR20190090009A (ko) | 안테나 개구면에서 이용하기 위한 스토리지 캐패시터 | |
| US11811489B2 (en) | Adaptive and learning motion mitigation for uplink power control | |
| US20220320753A1 (en) | Cell rotation and frequency compensation in diode designs | |
| US20220317308A1 (en) | Automatic detection of motion profiles | |
| KR20230022152A (ko) | 안테나에서의 라우팅 및 레이아웃 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |