KR950007688B1 - 마이크로 스트립 안테나 형태의 1차 복사기를 포함하는 위성방송 수신용 변환기 - Google Patents
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Abstract
내용 없음.
Description
제1도는 방송위성 수신 시스템을 도시한 개략도.
제2도는 본 발명의 일실시예에 따른 위성방송 수신용 변환기의 블럭도.
제3a도 및 제3b도는 본 발명에 따른 1차 복사기를 포함하는 위성방송 수신용 변환기의 정면도 및 사시도.
제4도는 본 발명에 또다른 실시예의 1차 복사기를 도시한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 위성방송 수신용 파라볼라 안테나 11 : 위성방송 수신용 변환기
12 : 위성방송 수신용 튜너 21 : 1차 복사기
22 : 저잡음 증폭기 23 : 국부발진기
24 : 믹서 25 : 중간 주파수 증폭기
31,32,33,34 : 패치 35,36 : 급전선
본 발명은 위성방송 수신용 변환기에 관한 것으로, 특히, 1차 복사기로서 혼 안테나(horn antenna) 및 편파기(polarizer)의 사용을 배제할 수 있는 마이크로 스트립 형태의 1차 복사기를 포함하는 위성방송 수신용 변환기에 관한 것이다.
일반적으로, 방송위성을 이용하여 방송국에서 각 가정으로 TV등의 전파를 직접 보내는 방송을 위성방송이라 하며, 고가의 장비인 방송위성을 이용하는 이러한 위성방송의 목적은 보다나은 방송수신을 위한 것이다. 지상에서 송신탑을 이용하는 방송에서, 전파는 일반적으로 UHF 및 신호이며, 방송국의 안테나로부터 전송되기 때문에 방송국과 수신자사이에 산·빌딩등과 같은 장애물이 있는 경우, 전파수신이 방해를 받게 되거나, 전파의 반사 또는 차단에 따라 TV 화면에 물체의 윤곽이 이중삼중으로 어긋나 보이는 고스트 현상이 발생한다. 이에 반해, 위성방송은 전파의 장애물이 없는 우주 공간의 인공위성으로부터 직접전파를 수신하므로 선명하고 세밀한 화상을 제공할 수 있으며, 난시청지역을 해소할 수 있는 등의 장점이 있다.
이러한 위성방송을 수신하기 위해서는 위성방송을 수신하는데 적합한 형태의 장치들이 요구된다. 위성방송을 수신하는데 적합한 장치, 즉, 위성방송 수신시스템은 크게 3가지 성분 즉, 각기 방송위성으로부터의 다운링크(dasn link) 주파수 대 예를 들면, 1 내지 12GHZ(SHF)의 전파를 수신하는 위성방송용 안테나, 위성방송용 안테나로부터의 고주파 신호를 중간 주파수로대로 변환하는 방송위성용 변화기 및 위성방송용 변환기로부터의 신호에서 수신하고자하는 채널의 TV 신호를 추출하여 TV 수상기로 전송하기 위한 위성방송용 튜너를 포함한다.
현재, 실시되고 있는 위성방송은 주어진 주파수대역을 2배로 사용하기 위해 주파수 재상용(frequency reuse) 방식을 이용하고 있다. 즉, 서로 직교하는 2개의 편파를 이용하여, 주어진 주파수 대역을 2배로 사용하고 있다. 이러한 주파수 재상용을 위해서는 수직·수평 편파를 이용하거나, 우선 원편파, 좌선 원편파를 이용할 수 있다.
전형적으로 위성방송용 변환기에는 통상 통상 파라볼라 반사경으로부터 반사되어 초점에 모인 전파를 효율적으로 위성방송 수신용 변환기에 제공하는 1차 복사기와, 원편파를 사용하는 경우에는 원편파를 직선편파로 바꾸어주는 편파기(polarizer)가 결합되어야 한다.
1차복사기는 일반적으로 혼 안테나(horn antenna) 형태를 가지며, 파라볼라 반사경으로부터 반사된 전파를 효율적으로 도파관으로 보내 주는 역할을 한다. 즉, 방송위성으로부터 전파되는 신호는 파라볼라 안테나의 반사면에서 반사되어 파라볼라 안테나의 촛점에 위치한 1차 복사기로 모여지며, 1차 복사기는 파라볼라 안테나 반사경에서 반사되고 촛점에 모여진 전파를 효율적으로 방송위성 수신용 변환기로 전달하게 된다.
편파기는 위성이 수직·수평편파를 이용하여 방송을 하는 경우, 수직·수평편파를 선택하기 위한 것으로, 기계적인 형태와 페라이트 형태의 것이 있으며, 두 형태 모두 수직, 편파중 어느 한쪽만이 위성방송수신용 변환기에 입력되도록 한다.
그러나, 위성방송 수신용변환기가 위성방송용 안테나와 함께 외부에 설치되기 때문에 혼 안테나 형태의 1차 복사기 및 편파기를 이용하는 경우, 위성방송 수신용 변환기와 결합되는 전체부피가 커지게 되며, 별도의 편파기를 사용하여 위성방송 수신시스템을 구성하는 경우 비용이 부가되는 문제가 있었다. 이러한 이유때문에 수신효율이 줄어들지 않으면서도 변환기에 결합되는 1차 복사기 및 편파기의 부피가 작거나, 제거되는 것이 바람직할 것이다.
따라서, 본 발명의 목적은 1차 복사기로서의 혼 안테나 및 편파기 사용을 배제할 수 있는 마이크로 스트립형의 1차 복사기를 제공하는데 있다.
본 발명의 또다른 목적은 제1차 편파기로서의 혼 안테나 및 편파기 사용을 배제하여 부피가 작은 마이크로 스트립형 1차 복사기를 포함하는 방송위성 수신용 변환기를 제공하는데 있다.
본 발명에 따르면, 방송위성으로부터의 전파를 수신하기 위한 위성방송 수신용 안테나와, 상기 위성방송 수신용 안테나로부터 수신되는 전파를 증폭하고, 기설정된 주파수의 신호로 변환하는 위성방송 수신용 변환기를 포함하는 방송위성 수신 시스템에서, 상기 위성방송 수신용 안테나로부터의 상기 수신전파를 상기 방송위성 변환기로 전달하기 위한 1차 복사기는 상기 방송위성 수신용 안테나의 촛점 거리에 위치되고, 매트릭스 형태로 배열되는 적어도 4개의 금속판(패치 : patch)과 ; 상기 금속판이 2가지 편파(수직·수평 편파 또는 좌선 원선원편파)를 수신할 수 있도록 한 2개의 급전선을 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.
제1도는 위성방송 수신 시스템을 도시한 개략적인 도면으로, 위성방송 수신 시스템은 위성방송 수신용 파라볼라 안테나(10), 방송위성 수신용 변환기(11) 및 방송위성 수신용 토너(12)를 포함한다.
방송위성 수신용 파라볼라 안테나(0)는 방송위성(16)으로부터의 다운링크 신호 즉, 1내지 제12GHZ 주파수대(SHF)를 수신하는데 적합한 파라볼라형 안테나로서, 효율형상을 위한 프론트마운트형, 오프셋형등의 여러 종류가 이용될 수 있다.
방송위성 수신용 변환기(11)는 SHF 대의 고주파 입력 신호를, 1차 복사기 (11a) 및 편파기(11b)를 통해 입력하여 증폭하고 제1중간주파수로 변환하여 출력하기 위한 것으로 제2도에 자세히 도시된다.
방송위성 수신용 튜너(12)는 전술한 바와 같이, 제1중간주파수를 입력하여 수신하고자 하는 채널의 TV신호를 추출하여 스테레오 전축(13), TV(14) 및(15)에 제공하기 위한 것으로, 일반적으로 잘 알려진 여러 형태 장치가 이용될 수 있다.
제2도를 참조하면, 본 발명에 따른 1차 복사기를 포함하는 방송위성 수신용 변환기(11)의 개략적으로 블럭도가 도시된다.
방송위성 수신용 변환기(11)는 본 발명에 따른 1차 복사기(21), 저잡음 고주파 증폭기(22), 국부발진기(23), 믹서(24), 제1중간 주파 증폭회로(25) 및 전원회로 (27)를 포함한다.
저잡음 고주파 증폭기(22)는 신뢰성이 높은 저잡음의 갈륨 아세나이드(GaAs) FET 및 HEMT(High Electron Mobility Transistor)의 다단 구성을 이용할 수 있으며, 본 기술분야에 잘 알려진 바와 같이, 저잡음을 구현하는 여러 형태의 증폭기가 이용될 수 있다.
국부발진기(23)는 유전체 공진기로 안정된 GaAsFET 발진기와 온도보상회로를 포함하여 안정된 발진 주파수를 제공하도록 설계될 수 있다.
믹서(24)는 저잡음 고주파 증폭기(22)로부터의 고주파 신호와 국부발진기 (23)으로부터 신호를 입력하여 제1중간 주파수 신호를 출력하기 위한 것으로, 본 기술분야에 잘 알려진 바와 같이, 전대역에 걸친 양호한 변환 특성을 갖도록 구성될 수 있다.
전원회로(26)는 음전원 발생회로 및 안정화 전원회로 등으로 구성되어, 방송위성 수신용 튜너(12)로부터 동축케이블을 통해 들어오는, 예를 들면, +15V 전압을 잉요하여 방송위성 수신용 변환기의 각 성분에 필요한 전압을 제공을 한다.
제3a도 및 제3b도는 본 발명의 일실시예에 따른 1차 복사기를 도시한 것으로, 1차 복사기(21)는 4개의 급속판(패치 : patch) (31)(32)(33) 및 (34)와 제1급전선 (35) 및 제2급전선(36)을 포함한다.
4개의 금속판 즉, 패치(31)(32)(33) 및 (34)는 어레이(array) 형태로 배열되며, 제1급전선(35)은 수평편파를 수신하기 위해, 패치(32)(31) 및 (33)(34)를 결합하느데, 각행(32)(31)과 (33)(34)은 각 패치로부터 수신되는 수평편파의 위상차가 발생하지 않도록 대칭적으로 결합한다. 제2급전선(35)은 수직편파를 수신하기 위해 열(32)(33) 및 (31)(34)을 결합하는데, 각 열(32)(33) 및 (31)(34)은 각 열로부터 수신되는 수평편파의 위상차가 발생하지 않도록 대칭적으로 결합된다.
매트릭스 형태로 배열되는 패치의 수는 파라볼라형 방송위성 수신용 안테나의 초점거리와 파라볼라 안테나의 직경에 의해 설정될 수 있다. 파라볼라형 방송위성 수신용 안테나의 효율을 최대로 하는 1차 복사기의 복사패턴은 바람직하게는 에지 테이프 (edge taper)가 -11dB가 되도록 하는 것이다. 여기서, 에지 테이퍼란, 1차 복사기의 반사경 끝부분(에지(edge)부분)으로 향하는 빔의 전력을 최대 빙방향의 복사 전력과 비교했을 때 얼마나 낮아졌느가를 나타내는 양이다. 패치의 수가 많으면, 전파신호의 비임이 예리해지고 패치수가 적으면 전파신호의 비임이 넓게 퍼지게 된다.
파라볼라형 방송위성 안테나의 반사경에 반사되어 촛점 부분에 모여진 전파는 패치(31)(32)(33) 및 (34)와 급전선(35) 및 (36)에 의해 수직·수평 편파로 분해되어 단자 (P1) 및 (P2)에 공급된다. 급전선(35) 및 (36)으로는, 도시되는 않았으나, 임피던스 정합을 위해 1/4파장 트랜스포머를 사용할 수 있으며, 교차 편파 레벨을 줄이기 위해 패치에 180° 위상차를 주도록 배치될 수 있다(이러한 방식은 IEEE Antennas and Propagation Magazin, V01 33, No. 3, P33∼41에 상세히 개시된다). 단자(P1) 및 (P2)로부터의 수직·수평 편파중 어느 쪽을 증폭할지는 위성방송 수신용 튜너로부터 위성방송 수신용 변환기로 공급되는 전원의 전압을 이용하여 제어될 수 있다.
제3b도는 본 발명의 일실시예에 따른 1차 복사기를 포함하는 방송위성 수신용 컨버터를 도시한 것으로, 본 발명의 마이크로 스트립형 1차 복사기는 방송위성 수신용 변환기(11)의 회로(40)와는 동일한 기판상에 직접된다. 도면에 도시된 바와 같이, 기판(37)에는 전술한 마이크로 스트립형의 1차 복사기와, 1차 복사기의 포트(P1) 및 (P2)로부터 원하는 편파를 입력하는 저잡음 고주파 증폭기(22), 국부발진기(28) 및 믹서(24)가 배치된다. 기판(39)에는 전원회로(25)가 제공되며, 기판(37)과 기판(39) 사이에는 전원회로(25)의 영향을 줄이기 위해 적절한 전원 분리 수단(38)이 제공된다. 마이크로 스트립형의 1차 복사기는 동판을 에칭함으로 손쉽게 구현될 수 있다.
제4도에는 원편파를 수신할 수 있는 마이크로 스트립형의 1차 복사기의 다른 실시예가 도시된다. 제4a도를 참조하면 각 패치(41)(42)(43)(44)는 원형이며, 각 패치(41)(42)(43)(44)에는 수평수직으로 U자형의 홈이 제공된다. 제4b도에는 사각형의 패치를 나타낸 것으로 각 패치(46)(47)(48)(49)에는 동일 급전선(50)으로 연결되지만, 수직 급전선에 비해 수평 급전선이 약 90° 위상차가 나도록 제공된다. 급전선(50)을 중심으로 각 패치(46)(47)(48)(49)에 제공되는 패치의 형태는 좌우 대칭을 이룬다. 제4c도는 좌우대칭인 급전선(55) 및 패치(51)(52)(53)(54)를 포함하는 마이크로 스트립형 1차 복사기가 도시된다.
비록 본 발명이 예시적인 실시예로서 도시되고 설명되었으나 본 기술분야의 숙련자라면 본 발명의 사상 및 범부로부터 벗어남이 없이도 변경·삭제 및 부가가 있을 수 있음을 알 수 있을 것이다.
Claims (6)
- 방송위성으로부터의 전파를 수신하기 위한 위성방송 수신용 안테나와, 상기 위성방송 수신용 안테나로부터 수신되는 전파를 증폭하고, 기설정된 주파수의 신호로 변환하는 위성방송 수신용 변환기를 포함하는 위성반송 수신 시스템에 있어서, 상기 위성방송 수신용 안테나로부터의 상기 수신전파를 상기 방송위성 변환기로 전달하기 위한 것으로, 상기 위성방송 수신용 안테나의 촛점 거리에 위치되고, 매트릭스 형태로 배열되는 적오도 4개의 급속판과 ; 상기 금속판을 행하는 결합하는 제1급전선과 ; 상기 급속판을 열로 결합하는 제2급전선을 포함하는 1차 복사기.
- 제1항에 있어서, 상기 제1급전선 및 제2급전선이 금속 스트립인 1차 복사기.
- 제2항에 있어서, 상기 금속판이 사각형상을 가지며, 상기 제1 및 제2급전선이 수신전파가 각기 동일위상이 되도록 각 행과 열로 각기 결합되는 1차 복사기.
- 방송위성으로부터 전파를 수신하기 위한 위성방송 안테나를 포함하는 위성방송 수신 시스템에 있어서, 상기 위성방송 안테나로부터 상기 전파를 수신하여 기설정된 더 낮은 주파수로 변환하기 위한 것으로, 상기 방송위성 안테나의 촛점거리에 위치되고 매트릭스 형태로 배열되는 적어도 4개의 급속판과, 상기 금속판을 행으로 결합하는 제1급전선과, 상기 금속판을 열로 결합하는 제2급전선을 포함하는 1차 복사기 수단과 ; 상기 1차 복사기의 상기 제2급 전선으로부터 입력되는 신호를 저잡음 증폭하는 증폭기 수단과 ; 기설정된 주파수의 발진신호를 출력하는 국부발진기수단과 ; 상기 증폭기의 수단으로부터의 출력신호와 상기 극부발진기 수단으로부터의 발진신호를 입력하여 상기 기설정된 더 낮은 주파수 신호를 출력하는 믹서수단과 ; 상기 각 수단에 전원을 공급하기 위한 전원공급수단을 포함하는 방송위성 수신용 변환기.
- 제4항에 있어서, 상기 제1차 복사기 수단, 상기 증폭기 수단 상기 국부발진기 수단 및 상기 믹서수단이 동일기판상에 배치되는 방송위성 수신용 변환기.
- 제5항에 있어서, 상기 금속판이 사각형상을 가지며, 상기 제1 및 제2급전선이 수신전파가 각기 동일 위상이 되도록 각 행과 열로 각기 결합되는 1차 복사기.
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| KR102030646B1 (ko) * | 2017-09-08 | 2019-10-10 | 경상대학교산학협력단 | 마이크로스트립 안테나, 마이크로스트립 안테나 제어 방법 및 컴퓨터 프로그램 |
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