KR920007595Y1 - 오프셋 이중 반사판형 안테나 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

오프셋 이중 반사판형 안테나

제1a도는 오프셋 카세그레인 안테나.

제1b도는 오프셋 그레고리안 안테나.

제2도는 오프셋 이중 반사판형 안테나의 전형적인 패턴도.

제3도는 전형적인 파라보릭 이중 반사판형 안테나.

제4도는 파라보릭 이중 반사판형 안테나의 전형적인 패턴도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 복사기 2 : 오프셋 카세그레인 안테나의 부반사판

3 : 주반사판 4 : 주 반사판의 개구면 크기

5 : 부 반사판의 개구면 크기

6 : 오프셋 그레고리안 안테나의 부 반사판

7 : 오프셋 이중 반사판 안테나의 전형적인 주 빔 패턴

8 : 부엽 패턴 9 : 교차 편파 패턴

10 : 파라보릭 이중 반사판형 안테나의 부 반사판

11 : 주 반사판 12 : 주 빔 패턴

13 : 부엽 패턴 14 : 교차편과 패턴

최근 마이크로파대 위성통신의 수요 증가로 인한 사용 회선량이 증가함에 따라 제한된 대역폭을 유효하게 이용하기 위하여 하나의 안테나로 직교하는 두가지 편파를 동시에 송신과 수신할 수 있어야 한다.

즉, 우선회 편파와 좌선회 편파 또는 수직 편파와 수평편파를 동시에 사용하고 있으며, 이 경우 두 편파 사이에서 나타나는 상호 간섭을 피하기 위해서는 직교편파 특성이 우수한 안테나가 요구된다.

또한, 지구의 적도상 약 36,000㎞ 원궤도에 위치한 정지위성 궤도에는 약 3°간격으로 위성이 쏘아 올려져 상용되고 있기 때문에, 지상의 지구국으로 부터 송신되는 안테나의 부엽준위 신호가 규정치 이상으로 높은 경우 인접된 위성에 간섭 영향을 미칠 수 있다.

현재 위성통신용 안테나에서는 이러한 안테나의 부엽준위의 기준을 설정하여 제한하고 있으며, 이를 포락선이라 부르고 규정치 이하가 되도록 국제 전기통신 위성기구에서 엄격히 제한하고 있다. 이러한 일차 부엽준위는 -14dB 이하가 되어야 한다.

기존의 위성통신용 안테나로는 일반적으로 이중 반사판형 경면수정 안테나가 가장 많이 사용되고 있다. 이러한 안테나에서도 규정된 안테나의 부엽준위나 교차편파 특성을 만족할 수는 있다. 그런, 천문 우주 관측이나 특수 목적용 저잡음 안테나가 요구될 때, 직경 10M 정도 이하에서는 부엽 준위와 교차편과 특성을 개선시킨 오프셋 이중 반사판형 안테나가 매우 바람직하다. 기존의 카세그레인 이중 반사판형 안테나에서는 주 반사판의 복수 방향의 전면에 있는 부 반사판과 부 반사판 지지대에 의하여 전파 방해 간섭이 생겨 부엽 준위가 높아지는 단점이 있다. 본 고안은 이러한 단점을 개량하기 위한 목적으로 부엽 준위를 낮추고 교차편파 특성을 개선한 오프셋 이중 반사판형 안테나 장치이다.

본 고안의 구성은 복사기, 부 반사판 및 주 반사판으로 구성된다.

복사기는 장비로 부터 전송된 전파신호를 부 반사판으로 복사시키며, 이 복사된 전파는 부 반사판에 도달하면 부 반자판에 전류가 유기되고, 이 유기 전류에 의하여 전파 복사가 이루어져 주 반사판으로 복사된다. 그리고, 주 반사판에서도 부 반사판과 같은 방법으로 유기 전류에 의한 전파 복사가 대기 중으로 복사되어 전파된다. 이와 같은 기본 구성에서 복사기는 원추형 모양의 내부에 원형홈을 동일 깊이와 등 간격으로 가공함으로써, 도파관내 기본 모드인 TE₁₁모드만 존재하게 하여 전류(E) 복사 편파와 자기 (H)복사 편파 특성이 일치하도록 구성하였으며, 부 반사판은 쌍곡면이나 타원면으로 하였고 주 반사판은 포물면으로 구성하였다. 그러나, 부 반사판과 주 반사판은 각각 반사판 중앙부에 대하여 회전대칭이 아닌 비 대칭형상을 갖게 되므로 직교편파 특성이 나쁘게 된다. 이러한 영향을 소거시킬 수 있는 방법으로 부 반사판과 주 반사판을 상호 적절히 곡면 수정을 하여 곡면 수정형 이중 반사판으로 구성한다.

이를 첨부된 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

제3도는 일반적인 파라보릭 이중 반사판형 안테나로써, 모두 중심축에 대하여 회전 대칭 형상을 갖는 복사기(1), 부 반사판(10), 주 반사판(11)등으로 구성된다. 복사기(1)의 촛점 F에서 복사되는 전파는 부 반사판(10)에서 반사되어 주 반사판(11)에 도달되고, 주 반사판에서 다시 반사되어 자유공간에 복사된다. 이때, 제3도에서 보여지는 바와 같이 복사기(1)의 전면 방향에 부 반사판(10)이 존재하기 때문에 주 반사판에서 반사되는 전파는 부 반사판으로 인한 방해를 받게 되어 전파 음영 효과를 받게 된다. 이로 인하여 부엽준위가 높게 형성되고 잡음 효과가 생기며, 또한 교차편파도 높아진다. 이와 같은 안테나의 패턴은 제4도에서 보여진다. 파라보릭 이중 반사판 안테나의 부 빔 패턴(12)에 비하여 제1차 부엽 패턴(13)의 준위는 -14dB 정도됨을 알수 있고, 교차편파(14)는 -35dB 이하가 됨을 알수 있다. 그러나, 본 고안에 적용되는 오프셋 이중 반사판형 안테나는 기존 이중 반사판형 안테나의 부 반사판의 전파방해 효과를 개선한 형태로 두가지 종류가 있다. 즉, 오프셋 카세그레인 안테나와 오프셋 그레고리안 안테나이다. 이들 안테나도 전파복사 경로는 일반 파라보릭 이중 반사판 안테나와 같이 복사기, 부 반사판, 주 반사판을 거쳐 자유 공간에 복사된다.

오프셋 카세그레인 안테나와 오프셋 그레고리안 안테나의 주 반사판은 모두 포물면을 갖는 것은 서로 동일하지만 부 반사판의 적용은 다르다. 가장 두드러진 차이점은 오프셋 카세그레인의 부 반사판은 쌍곡면을 갖으며 오프셋 그레고리안 안테나는 타원면을 갖는다는 것이다.

그러나, 제1a도와 제1b도에서 도시한 바와 같이 복사기(1)를 지나는 회전 중심축에 대하여 부 반사판(2 또는 6)이 이격(오프셋)되어 있고 주 반사판(3)도 이격되어 있기 때문에 부 반사판과 주 반사판은 각각의 반사판 중심에 대하여 회전 대칭형상이 되지 못한다. 이러한 회전 비대칭 형상은 교차편파를 증가시키는 요인이 되므로, 주 반사판에서 반사된 전파경로에 대한 자유공간 복사파의 전파위상이 동일 수직면에서 동위상이 되고, 전파 강도가 동일하게 하기 위하여 부 반사판과 주 반사판 곡면을 수정시키는 방법에 의하여 교차편과 발생요인을 소거시킬 수 있다.

제1a도는 오프셋 카세그레인 안테나로서 복사기(1)를 지나는 회전 중심축에 대하여 쌍곡면의 볼록면을 갖는 부 반사판(2) 및 주 반사판(3)이 한쪽으로 이격(오프셋)되어 있고, 주 반사판(3)의 중심축에 대해 한쪽으로 이격(오프셋)된 지점에 부 반사판(2)이 설치되며, 주 반사판의 투영된 개구면(4)은 원거리에서 안테나 투영 형상이 원형임을 의미하고, 마찬가지로 부 반사판의 투영된 개구면(5)도 원형임을 의미한다. 실제적인 주 반사판(3)과 부 반사판(2)의 안테나 형상은 반사판이 기울어진 형상 만큼의 타원형상을 갖는다. 실선 화살표는 복사기에서 나온 전파가 자유공간에 복사되는 진행 관계를 도시하고 있다.

제1b도는 오프셋 그레고리안 안테나로써 부 반사판(6)의 구조가 제1도의 카세그레인 안테나에서는 쌍곡면의 볼록면을 갖는 반면 타원 오목면을 갖는 구조이다.

제2도는 오프셋 이중 반사판 안테나의 전형적인 패턴도이고 주 빔(7)에 비하여 부엽(8)은 전계 강도가 -25dB 정도 적게 나타남을 알 수 있다. 이는 부 반사판(3)의 정면에 부 반사판의 전파음영 효과가 없기 때문에 특성이 개선된 것을 의미한다.

그리고, 교차편파(9)도 부 반사판과 주 반사판의 곡면 수정으로 인한 교차 편파 소거 효과를 -45dB이하로 개선되었음을 의미한다.

상기에 설명된 바와 같이 오프셋 이중 반사판형 안테나는 일반적인 파라보릭 이중 반사판을 갖는 회전 대치형 안테나에서 한쪽 방향으로 치우친 회전 비 대칭형의 안테나로서 부 반사판의 전파 방해 영향을 제거하여 낮은 부엽준위(사이드로브) 특성을 갖도록 하였으며, 비대칭 형상의 주 반사판과 부 반사판을 적절히 곡면 수정하여 교차편과 특성이 우수한 안테나가 되도록 고안하였다.

Claims (1)

1. 주 반사판 및 부 반사판을 갖는 이중 반사판형 안테나에 있어서, 상기 주 반사판과 부 반사판의 위치를 복사기의 중심에서 한쪽으로 편위시키고, 부 반사판은 주 반사판의 중심에서 편위된 위치에 설치한 것을 특징으로 하는 오프셋 이중 반사판형 안테나.