KR930008836B1 - 변환수단을 갖는 편파변환기 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

변환수단을 갖는 편파변환기

제 1 도는 본 발명의 한 실시예인 편파변환기를 사용한 수신 안테나장치의 요부를 표시한 개략도.

제 2 도는 제 1 도의 표시한 편파변환기를 각부분에서의 전파전계의 방향을 표시한 변환도.

제 3 도는 본 발명의 다른 실시예인 편파변환기의 단면도.

제 4 도는 종래의 수산안테나장치의 구성도.

제 5 도는 제 4 도에 표시한 컨버터의 부분단면도.

제 6 도는 수평 및 수직의 양직선편파를 수신하기위한 종래의 안테나장치의 요부를 표시한 개략도.

제 7 도는 원(圓)편파를 수신하기 위한 종래의 안테나장치의 요부를 표시한 개략도.

이 발명은 편파변환기에 관한 것으로, 보다 특징적으로는 방송위성 및 통신위성으로부터 보내오는 전파를 수신하는 안테나장치의 편파변환기에 관한 것이다. 근년, 방송업계는 위성통신의 진보에 따라 급속하게 변화하고 있다. 그중에서 특히 DBS(Direct Broadcasting Satellite)(직접방성위성)의 개시에 의하여 수신장치의 저가격이 진행되고 일반의 가정에서도 위성에 의한 TV방송을 수신할 수 있도록 있다.

이것에 수반하여 수신안테나의 장치의 개발도 진행되고 있다.

제 4 도는 종래의 수신안테나장치의 구성도이다.

제 4 도를 참조하여, 종래의 수신안테나장치는 방송위성 및 통신위성으로부터 보내오는 전파를 반사하기 위한 반사경(鏡)(1)과 반사경(1)에 의하여 반사된 전파를 입사시키기 위한 혼(horn)(2)과 혼(2)에 의하여 입사된 전파를 받기 위한 컨버터(3)로 구성되어 있다.

여기서, 위성으로부터 보내오는 전파에는 그 전계의 방향에 의하여 우선원편파(右旋圓偏波), 좌선원편파(左旋圓偏波), 수평편파 및 수직편파의 4종류의 편파가 있다. 우선원편파는 우회전의 원방향으로 회전하는 원편파이고, 좌선원편파는 좌회전의 원방향으로 회전하는 원편파이다. 또, 수평편파는 수평방향으로 변화하는 직선편파이고 수직편파는 수직방향으로 변화하는 직선편파이다. 안테나장치의 동작으로서는 상기의 편파가 반사경(1)에서 반사되어 혼(2)으로 입사된다.

그리고 혼(2)을 통과한 전파는 컨버터(3)로 들어간다. 제 5 도는 제 4 도에 표시한 컨버터의 부분단면도이다. 제 5 도를 참조하여, 컨버터(3)는 도파관(4)과, 도파관(4)에 취부되고 전파를 받기위한 도체봉(棒)(5)을 구비하고 있다. 여기서 컨버터(3)가 수신할 수 있는 전파는 도체봉(5)에 평행인 방향의 편파성분에 만으로 한정된다.

따라서 예를들면 수평 및 수직의 양직선편파를 수신하기 위해서는 종래 아래와 같은 방법을 취할 필요가 있었다.

즉, 한가지의 방법은 도체봉(5)의 방향을 각각 편파의 방향에 합친 2대의 컨버터를 사용하는 방법이다. 또, 한대의 컨버터로 양직선편파를 수신하는 방법으로서 다음과 같은 방법이 제안되어 있다. 제 6 도는 수평 및 수직의 양직선편파를 수신하기위한 종래의 안테나장치의 요부를 표시한 개략도이다.

제 6 도를 참조하여, 이 안테나장치에서는 컨버터(3)의 전방부분(전파의 입구측)에 편파변환기(6)를 설치하고 있다. 이 편파변환기(6)는 편파의 방향을 수평으로부터 수직으로 또는 수직으로부터 수평으로 90°경사될수 있는 것이고 예를들면 폴라로이드(polaroid)나 폴라라이저(polarizer)등이 사용된다.

이와같이 컨버터(3)의 전방부분에 편파의 방향을 수평으로 부터 수직으로 또는 수직으로부터 수평으로 90°경사시킬수가 있는 편파변환기(6)를 설치하는 것에 의하여 1대의 컨버터로 양직선편파를 수신할 수가 있다.

또한, 제 6 도에 있어서 혼(2)은 단면도로서 표시되고 있으며 편파변환기(6) 및 컨버터(3)는 측면도로서 표시되어 있다. 한편, 원편파를 수신하는 방법으로서는 다음과 같은 것이 있다.

제 7 도는 원편파를 수신하기위한 종래의 안테나장치의 요부를 표시한 개략도이다. 제 7 도를 참조하여 이 안테나장치에서는 컨버터(3)의 앞(전파의 입구측)의 도파관(7)의 부분에 유전체관(8)이 설치되어 있다.

이 유전체판(8)은 작용에 의하여 원편파를 직선편파로 변환할 수가 있다. 또한, 제 7 도에 있어서 혼(2) 및 도파관(7)은 단면도로서 표시되어 있고, 컨버터(3)은 측면도로서 표시되어 있다. 그러나, 이와같은 구성을 가지는 안테나장치에는 아래와 같은 결점이 있다.

즉, 혼(2)에 입사하는 원편파가 우선회인가 좌선회인가에 의하여 유전체판(8)에서 변환된후의 직선편파의 방향이 90°틀리게 된다. 따라서 종래에서는 우선원편파와 좌선원편파의 각각에 대하여 각각 전용의 수신안테나장치를 사용할 필요가 있었다.

이와같이 종래에서는 수평 및 수직의 양직선편파에 관해서는 폴라로이드나 폴라라이저등의 편파 변환기를 사용하는 것에 의하여 1대의 컨버터로 수신하는 것이 가능하다. 그런데, 원편파에 관해서는 제 7 도에 표시하는 바와같이 유전체판(8)을 도파관(7)에 설치하였다하여도 변환후의 직선편파의 방향이 90°틀리기 때문에 1대의 컨버터로 수시하는 것은 곤란하였다.

또한, 폴라로이드나 폴라라이저등의 검파변환기를 설치한 안테나장치에서는 원편파를 수신할 수가 없다. 따라서 종래의 안테나장치에서는 수평편과, 수직편과, 우선원편파 및 좌선원편파의 4종류의 편파를 1대의 컨버터로 수신하는 것은 곤란하였다.

그런데, 종래 상기 4종류의 편파를 1종류의 편파로 변환하여 1개의 컨버터로 수신가능한 안테나장치가 제안되고 있다. 이것들은 예를들면 샤프기보 제43호 1989년 12월 Wide Band LNB for Eorope에 개시되어 있다.

이 개시된 안테나장치는 컨버터(LNB)와, 편파변환기인 폴라-로이드와 위상판(유전체판)이 취부된 편파변환기 1차 방사기를 각각 독립적으로 구비하고 있으며, 이것들 조합에 의하여 4종류의 편파를 1종류의 편파로 변환하여 수신하는 것이 가능하게 된다.

그렇지만 이와같은 구성을 가지는 종래의 제안된 안테나장치에서는 아래와 같은 문제점이 생긴다.

즉, 4종류의 편파를 수신하기 위하여 위상판(유전체판)과 컨버터(LNB)의 기하학적인 각도가 중요하게 된다. 그런데, 종래의 제안된 안테나장치에서는 위상판과 LNB와의 사이에는 폴라로이드가 존재한다. 이 경우에는 이것들 각 부분을 접속할때 위상판과 LNB과의 기하학적인 각도를 정확하게 조절하는 것이 곤란하였다. 위상판(유전체판)과 LNB(컨버터)와의 기하학적인 각도관계에 어긋남이 생기면, 안테나장치로서의 통과손실이나 반사손실이 커지게 되는 문제가 있다.

또, 위상판(유전체판)과 폴라로이드와의 접속에 관해서는, 각각의 전기특성이 상호간에 영향을 받기 때문에 조합이 나쁠 경우에는 토탈(Total)의 성능이 악화되고 만다는 문제점이 있다.

즉, 위상판과 폴라로이드의 각각의 반사손실등이 서로 악영향을 끼치고 안테나장치 전체로서의 반사손실 특성(VSWR특성)을 악화시키고 만다는 결점이 있다.

즉 종래에서는 안테나장치 전체로서의 통과손실이나 반사손실 특성(VSWR특성)을 악화시키는 일 없이 1대의 컨버터로 수평편파, 수직편파, 우선원편파 및 좌선원편파를 수신하는 것이 곤란하였다.

본 발명의 목적은 편파변환기에 있어서 안테나장치 전체로서의 통과손실이나 반사손실특성(VSWR특성)을 악화시키는 일없이 1대의 컨버터로 수평편파, 수직편파, 우선원편파 및 좌선원편파를 수신할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 안테나장치 전체로서의 구성을 복잡화하는 일 없고, 1대의 컨버터로 수평편파, 수직편파, 우선원편파 및 좌선원편파를 수신할 수 있도록하는 것이다. 본 발명의 또다른 목적은 편파변환기에 있어서 안테나장치를 조립할 즈음의 편파변환기의 취부오차를 작게하는 것이다.

이 발명에 있어서의 편파변환기는 원형도파관과 위상판과 전계방향 변환수단을 구비하고 있다. 원평도파관은 전파를 전송하기 위한 것이다. 위상판은 원편파를 직선파로 변환하기 위한 것이며, 원형 도파판의 내부의 혼측에 설치되어 있다. 전계방향 변환수단은, 직선편파의 전계의 방향을 변화시키기 위한 것이며, 원형도파관의 내부의 컨버터측에 설치되어 있다. 동작에 있어서는 원형도파관에 원편파를 직선편파로 변환하기 위한 위상판과 직선편파의 전계의 방향을 변화시키기위한 전계 방향변환수단이 설치되어 있으므로 위상판과 전계방향변환 수단의 조합에 의하여 수평편파, 수직편파, 우선원편파 및 좌선원편파의 4종류의 편파가 1종류의 편파로 변환된다.

또, 위상판과 전계방향 변환수단이 원형도파관에 일체적으로 설치되어 있으므로 종래문제였던 위상판과 폴라로이드(전계방향변환수단)의 조합에 의한 안테나장치전체의 통과손실이나 반사손실특성(VSWR특성)으로의 악영향이 유효하게 방지된다. 아래, 본 발명의 실시예를 도면에 의거하여 설명한다. 우선 제 1 도를 참조하여 본 실시예의 안테나장치는 반사경(도시하지 않음)에 의하여 반사된 전파를 입사시키기 위한 혼(2)과 혼(2)에 입사된 전파를 수평파로 변환하기 위한 편파변환기(9)와 편파변환기(9)에 의하여 변환된 수평편파가 입력되는 컨버터(3)를 구비하고 있다. 편파변환기(9)는 혼(2)과 컨버터(3)와의 사이에 설치되어 있다. 편파변환기(9)를 구성하는 원형도파관(20) 내부의 혼(2)측에는 유전체판(8)이 수직으로 설치되어 있다. 원형도파관(20)의 내부의 컨버터(3)측에는 페라이트봉(10)이 설치되되, 그 중심축이 원형도파관(20)의 중심축과 일치하도록 하는 위치 및 방향으로 부착되어 있다. 페라이트봉(10)은 발포수지(發泡樹脂)(12)에 의하여 고정적으로 설치되어 있다. 원형도파관(20)의 바깥쪽에는 코일(11)이 감겨져 있다. 이 코일은 페라이트봉(10)에 그 중심축에 평행인 방향으로 자계를 가하도록 구성되어 있다. 다음에 제 1 도 및 제 2 도를 참조하여 본 실시예의 안테나장치의 동작에 관하여 설명한다.

우선 위성으로부터 보내오는 전파가 반사경(도시하지 않음)에 의하여 반사된다. 반사경(도시하지 않음)에 의하여 반사된 전파가 혼(2)에 입사된다. 혼(2)에 입사한 전파는 편파변환기(9)에 입사된다. 이 편파변환기(9)를 통과하면, 입력편파의 종류에 응하여 제 2 도에 표시하는 바와같이 전계의 방향이 변환한다. 이 결과 편파변환기(9)로부터의 출력편파는 어느경우도 수평파로 되어 컨버터(3)에 입력된다.

즉, 편파변환기(9)로의 입력편파가 우선원편파인 경우에는 유전체판(8)을 통과한 후, 전계의 방향이 수직방향에 대하여 우방향으로 45°경사한 직선편파로 된다. 입사편파가 좌선원편파의 경우에는 좌방향으로 45°경사한 직선편파로 된다.

이것에 대하여 수평 및 수직의 양직선편파가 입력편파인 경우에는 유전체판(8)을 통과하여도 전계의 방향은 변화하지 않는다. 유전체판(8)에 의하여 상기와 같은 변환이 행하여진후 페라이트봉(10)에 의하여 다음과 같은 변환이 행하여 진다. 즉, 페라이트봉(10)을 통과할 즈음에는 상술한 바와같이 페라이트봉(10)에 가해지는 자계의 방향 및 세기에 의하여 전계의 방향이 변화한다.

따라서 입사편파의 종류에 응하여 코일(11)에 흐르는 전류(직류)의 방향 및 크기를 적절하게 설정한다. 이 설정에 따라서 페라이트봉(10)에 가하는 전계의 방향 및 세기를 적절하게 변화하는 것에 의하여 제 2 도에 표시하는 바와같이 편파변환기(9)로부터의 출력편파가 수평편파가 되게 할 수가 있다.

구체적으로는 입력편파가 우선편파 또는 수직편파인 페라이트봉(10)에 전파의 진행방향과 같은 방향의 자계를 가한다.

그리고 그 자계의 세기를 적절하게 선택하는 것에 의하여 전파의 전계의 방향을 우방향으로 45°또는 90°변화시킨다. 이것에 의하여 출력편파를 어느경우에도 수평편파로 할 수가 있다.

또, 입사편파가 좌선원편파인 경우에는 전파의 진행방향과 역방향의 자계를 가한다. 그리고 그 자계의 세기를 적절하게 선택하는것에 의하여 전계의 방향을 좌방향으로 45°변화시킨다. 이것에 의하여 출력편파를 수평편파로 할 수가 있다.

이것에 대하여 입력편파가 수평편파인 경우에는 전계의 방향을 변화할 필요가 없으므로 페라이트봉(10)에는 자계를 가하지 않는다

이상과 같은 동작에 의하여 혼(2)으로부터 들어온 전파는 우선회 또는 좌선회의 원편파, 수평 또는 수직의 직선편파의 어던것 일지라도, 코일(11)에 흐르는 전류의 방향 및 크기를 입사편파의 종류에 응하여 설정하는 것에 의하여 컨버터에 들어갈때에는 항상 수평편파로 된다. 이 결과 1대의 컨버터로 이것들 4종류의 편파를 선택수신할 수가 있다.

또, 본 실시예의 안테나장치에서는 상술한 바와같이 원형도파관(20)에 유전체판(8) 및 페라이트봉(10) 및 코일(11)이 일체적으로 설치되어 있으므로 종래의 제안된 안테나장치와 같은 문제점은 생기지 않는다.

즉, 본 실시예에서는 유전체판(8)이 구비된 편파변환기(9)와 컨버터(3)와의 상대적인 각도만을 조립할때에 조정하면 좋으므로, 유전체판(8)과 컨버터(3)와의 각도의 조정을 용이하게 행할 수가 있다.

따라서 종래와 같이 유전체판(8)과 컨버터(3)와의 각도 어긋남에 의한 안테나장치전체로서의 통과손실이나 반사손실의 악화를 유효하게 방지할 수가 있다.

다시금, 본 실시예에서는, 유전체판(8)과 페라이트봉(10)과 코일(11)과를 원형도파관(10)에 일체적으로 설치되는 것에 의하여 종래의 제안된 안테나장치의 문제였던 유전체판(8)(위상판)과 폴라로이드와의 조합에 의한 안테나장치의 특성으로의 악영향을 방지할 수가 있다.

즉, 유전체판(8)과 페라이트봉(10), 코일(11)(폴라로이드에 상당한다)을 일체화하는것에 의하여 최량의 통과손실이나 반사손실특성을 얻을수가 있도록 설계를 행하는 것이 가능하다. 다음에 제 3 도를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 관하여 설명한다. 이 다른 실시예에서는 페라이트봉(10)에 자계를 가하기 위한 코일(11)을 원형도파관의 내부에 설치하고 있다.

이와같이 구성하여도 제 1 도에 표시한 실시예와 마찬가지의 효과를 얻을 수가 있다. 또한, 제 1 도 및 제 3 도에 표시한 실시예에서는 유전체판(8)을 원형도파관(20)의 혼(2)측에 수직으로 설치하도록 구성하였으나, 본 발명은 이것에 한하지 않고, 유전체판(8)의 면이 원형도파관(20)의 중심축(전파의 진행방향)과 평행이면 좋다.

단, 이경우에 유전체판(8)의 설치의 방향에 응하여 코일(11)에 흐르는 전류의 설정을 변화시킬필요가 있다.

또, 제 1 도 및 제 3 도에 표시한 실시예에서는 원형도파관(20)에 유전체판(8), 페라이트봉(10) 및 코일(11)이 일체적으로 부착되어 있으므로 안테나장치 전체로서 구성을 복잡화하는 일 없고, 1개의 컨버터로 상기 4종류의 편파를 선택수신할 수가 있다.

이와같이 본 발명에 관한 편파변환기에 의하면 원형도파관에 원편파를 직선편파로 변환하기 의한 위상판과, 직선편파의 전계의 방향을 변화하기 위한 전계방향 변환수단을 설치하는 것에 의하여 위상판과 전계방향 변환수단의 조합에 의하여 수평편파, 수직편파, 우선원편파 및 좌선원편파의 4종류의 편파가 1종류의 편파로 변환한다.

또, 위상판과 전계방향 변환수단을 원형도파관에 일체적으로 설치하는 것에 의하여 종래문제였던 위상판과 폴라로이드(전계방향변환수단)와의 조합에 의한 안테나장치 전체의 통과손실이나 반사손실 특성으로의 악영향이 유효하게 경감된다.

이 결과 안테나장치 전체로서의 통과손실이나 반사손실특성(VSWR특성)을 악화시키는 일 없이 1대의 컨버터로 수평 및 수직의 양직선편파 뿐만아니라 우선회 및 좌선회의 양원편파도 수신할 수가 있다.

Claims (7)

1. 방송위성 및 통신위성으로부터 보내오는 전파를 수신하는 안테나장치의 혼(2)과 컨버터(3) 사이에 설치되는 편파변환기에 있어서, 상기 편파변환기(9)는 상기 전파를 전송하기 위한 원형도파관(20)과, 상기 원형도파관(20)의 내부의 상기 혼 측에 설치되고 원편파를 직선편파로 변환하기 위한 위상판과, 상기 원형도파관(20)의 내부의 상기 컨버터(3)측에 설치되고 상기 직선편파의 전계의 방향을 변화하기 의한 전계방향 변환수단을 구비하되, 상기 전계방향 변환수단은 상기 직선편파의 전계방향을 변화하기 위한 페라이트봉(10)과 이 페라이트봉(10)에 자계를 제공하는 코일(11)을 포함하는 것을 특징으로 하는 편파변환기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 위상판은 유전체판(8)을 포함하는 편파변환기.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 유전체판(8)은 상기 원형도파관(20)의 내부의 상기 혼(2)측에 수직방향으로 설치되어 있는 편파변환기.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 페라이트봉(10)은 상기 원형도파관(20)의 중심축상에 설치되어 있는 편파변환기.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 코일(11)은 상기 원형도파관(20)의 외부에 설치되어 있는 편파변환기.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 코일(11)은 상기 원형도파관(20)의 내부에 설치되어 있는 편파변환기.
7. 제 4 항에 있어서, 상기 페라이트봉(10)은 상기 원형도파관(20)의 내부에 수지부재에 의하여 고정되어 있는 편파변환기.