WO2012121525A2 - 다중 편파 송수신이 가능한 위성 통신용 안테나 - Google Patents

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WO2012121525A2
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skew
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이호선
차종환
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(주)인텔리안테크놀로지스
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    • H01Q19/10—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces
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    • H01Q19/19—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces having two or more spaced reflecting surfaces comprising one main concave reflecting surface associated with an auxiliary reflecting surface
    • H01Q19/195—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces having two or more spaced reflecting surfaces comprising one main concave reflecting surface associated with an auxiliary reflecting surface wherein a reflecting surface acts also as a polarisation filter or a polarising device

Definitions

  • the present invention relates to an antenna for satellite communication capable of multiple polarization transmission and reception, and more particularly, to a bidirectional satellite capable of transmitting and receiving both linear and circular polarizations of a satellite signal and capable of compensating for skew due to linear polarization. It relates to a communication antenna.
  • Reflector antennas are commonly used in satellite communications, high-capacity wireless communications, and the like.
  • the reflector antenna focuses the received signal on at least one focal point using the principle of a reflective telescope.
  • a horn antenna or a feed horn may be installed at a focal position of the reflector antenna.
  • a parabolic antenna may be used as the reflector antenna.
  • the received signal is reflected from the reflector antenna and transmitted to the feed horn, which feeds the signal input to the feed horn through the waveguide to a low noise block down converter (LNB).
  • LNB low noise block down converter
  • the low noise block down converter converts the signal received from the feed horn into a signal of an intermediate frequency band and finally delivers the signal to an external image reproducing medium such as a TV set-top box.
  • the transmission signal of the intermediate frequency is converted into a high frequency signal through a block up converter and radiated to the air in the satellite direction through the feed horn and the reflector antenna.
  • interference between the transmission signal and the reception signal should be minimized.
  • One way to minimize the interference between the transmission signal and the reception signal is to make the frequency band of the transmission signal different from the frequency band of the reception signal.
  • the frequency band of the received signal of the Ku band is 10.7 ⁇ 12.75 GHz and the frequency band of the transmitted signal is set to 13.75 ⁇ 14.5 GHz to prevent interference between the received signal and the transmitted signal.
  • the frequency band of the received signal may be set to 3.4 to 4.2 GHz and the frequency band of the transmitted signal may be set to 5.85 to 6.725 GHz.
  • Another method is to improve the isolation between the transmission signal and the reception signal, and to use polarization of the transmission signal and the reception signal differently.
  • the received signal may use horizontal polarization and the transmit signal may use vertical polarization or vice versa.
  • any two linear polarizations orthogonal to each other may be used according to the skew angle of the linear polarization rather than the vertical / horizontal polarization.
  • the received signal may use left circular polarization and the transmit signal may first use circular polarization or vice versa.
  • vertical / horizontal linear polarization or left / right circular polarization is determined as a polarization used for transmission / reception of a communication satellite antenna depending on the region. Therefore, the polarization of the marine / land communication satellite antenna using the same should also be used as a linear or circular polarization.
  • the transmit / receive polarization of the communication satellite antenna can realize both horizontal / vertical linear polarization and left / right circular polarization, and can automatically compensate the skew angle when the horizontal / vertical linear polarization is operated. This is necessary.
  • the skew angle In the case of linear polarization, the distortion of linear polarization occurs due to Faraday Rotation by the ionosphere.
  • the skew angle is referred to as the skew angle.
  • the skew angle must be compensated for in the satellite antenna to minimize the reduction of the transmitted and received signals.
  • the satellite antenna itself is rotated by the skew angle to compensate for the skew angle.
  • This method rotates the satellite antenna itself, which increases the size of the satellite antenna, is expensive to manufacture, and has a large power loss.
  • a multi-polarization satellite communication antenna capable of processing multiple polarized satellite signals having linear polarization and circular polarization characteristics using one low noise block down converter, block up converter, and quadrature mode converter To provide.
  • An embodiment of the present invention is a satellite communication antenna capable of transmitting and receiving a polarization that can rotate a polarizer or a portion of the feeder to process a multi-polarization satellite signal having linear polarization and circular polarization characteristics with one antenna feeder to provide.
  • An embodiment of the present invention provides an antenna for satellite communication capable of multiple polarization transmission and reception capable of rotating the entire feeder to automatically compensate for skew generated when a signal transmitted from a satellite is linearly polarized.
  • a feed horn for receiving a signal from or transmitting a signal from the satellite;
  • a polarizer connected to the feed horn and transmitting and receiving linearly and circularly polarized signals of the satellite signal;
  • An orthogonal mode converter coupled to the polarizer to enable multi-band feed of the satellite signal;
  • a block up converter connected to one end of the orthogonal mode converter to face the polarizer and transmitting the satellite signal through the polarizer;
  • a low noise block down converter coupled to the orthogonal mode converter to intersect the polarizer and receiving the satellite signal passing through the polarizer;
  • a skew compensation mechanism provided at the orthogonal mode converter and simultaneously rotating the polarizer and the orthogonal mode converter to compensate for skew angles when the satellite signal passing through the polarizer is linearly polarized;
  • a polarization conversion mechanism provided in the polarizer to rotate the polarizer when the satellite signal passing through the polarizer is a circular polarized wave.
  • the polarization conversion mechanism is formed inside the polarizer having a hollow shape so that the satellite signal passes, and is formed at both ends of the phase shifter and the polarizer to convert circular polarization of the satellite signal into linear polarization. It may include a polarizer rotating to rotate.
  • the polarizer rotating part includes a driving part provided on one side of the polarizer in a longitudinal direction, a driven part formed on an outer surface of the polarizer, and driven by the driving force of the driving part to rotate the polarizer, and a bearing part supporting both ends of the polarizer. can do.
  • the polarizer rotating unit may include a rotation angle detecting unit for controlling the operation of the driving unit by sensing the rotation angle of the polarizer.
  • Ports of the orthogonal mode converter includes a common port connected to the polarizer, a transmission port formed to face the common port, and a reception port formed to intersect the transmission port, wherein the transmission port and the reception port each have a rectangular shape. Can be formed.
  • the polarization converting mechanism may change the angle of the phase shifter with respect to the receiving port or the transmitting port of the orthogonal mode converter.
  • the polarization converting mechanism may rotate the polarizer so that the phase shifter is 45 degrees with respect to the reception port or the transmission port of the quadrature mode converter when the satellite signal passing through the polarizer is circular polarization.
  • the polarization converting mechanism may rotate the polarizer such that the phase shifter is horizontal or perpendicular to the reception port or the transmission port of the orthogonal mode converter when the satellite signal passing through the polarizer is linearly polarized.
  • the skew compensation mechanism may compensate for skew by simultaneously rotating the polarizer, the low noise block down converter, and the quadrature mode converter at a predetermined angle when the hypocrisy signal passing through the polarizer is linearly polarized.
  • the skew compensation mechanism may include a skew compensation unit formed at one end of the polarizer and one end of the orthogonal mode converter to rotate the polarizer and the orthogonal mode converter at once.
  • the skew compensator includes a skew driver provided at one side of the orthogonal mode converter, a skew follower which is formed on an outer surface of the orthogonal mode converter and rotates the polarizer and the orthogonal mode converter simultaneously by receiving a driving force of the skew driver. It may include a skew bearing unit for supporting one end of the polarizer and one end of the orthogonal mode converter.
  • the skew compensator may include a skew angle detector configured to control an operation of the skew driver by sensing a rotation angle of the quadrature mode converter.
  • the polarization converting mechanism rotates the polarizer such that the phase shifter is perpendicular or horizontal to the receiving or transmitting port of the orthogonal mode converter, and the skew compensation mechanism
  • skew can be compensated by rotating the polarizer and the orthogonal mode converter at the same time while the phase shifter is rotated.
  • the block up converter may be connected to the transmission port, and the low noise block down converter may be connected to the reception port, and the short side direction of the transmission port may be formed to cross the long side direction of the reception port.
  • the short side direction of the transmission port and the long side direction of the receiving port may be formed to coincide with the vertical polarization direction and the horizontal polarization direction, respectively.
  • the antenna for satellite communication capable of multiple polarization transmission and reception can easily and automatically receive and transmit signals of multiple polarizations having linear polarization and circular polarization characteristics with one feeder.
  • a satellite communication antenna capable of multiple polarization transmission and reception according to an embodiment of the present invention can rotate a polarizer, a low noise block down converter, a block up converter, and an orthogonal mode converter in a compact structure, can be easily manufactured, and is easily installed. Can be secured.
  • a satellite communication antenna capable of multiple polarization transmission and reception may receive and transmit signals of multiple polarizations having linear polarization and circular polarization characteristics through one feed horn and polarizer, and thus, feed horn and The cost of components can be reduced by reducing the number of waveguides used.
  • the satellite communication antenna capable of multiple polarization transmission and reception according to an embodiment of the present invention automatically compensates for skew generated during linear polarization, thereby preventing signal loss, and using a skew compensation mechanism that rotates to drive a polarizer. By rotating the low-noise block down converter and the quadrature mode converter, the power required for skew compensation can be reduced.
  • the antenna for satellite communication capable of multiple polarization transmission and reception according to an embodiment of the present invention can improve the convenience of maintenance because the transmission / reception and skew compensation of the multiple polarization signal can be implemented with one feeder.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an antenna for satellite communication according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view illustrating main parts of the antenna for satellite communication illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a side view showing the main portion shown in FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line “IV-IV” of FIG. 3.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating the inside of a polarizer of the main parts shown in FIG. 2.
  • FIG. 6 is a perspective view illustrating an orthogonal mode converter among the main parts illustrated in FIG. 2.
  • FIG. 7 is a perspective view illustrating a low noise block down converter among main parts illustrated in FIG. 2.
  • FIG. 8 is a perspective view illustrating a connection state of a polarizer, an orthogonal mode converter, and a low noise block down converter among the main parts shown in FIG. 2.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating the inside of a polarizer when the satellite communication antenna according to FIG. 1 transmits and receives linearly polarized waves.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an inside of a polarizer when the satellite communication antenna according to FIG. 1 transmits and receives a circular polarization.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an antenna for satellite communication according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a perspective view showing the main portion of the antenna for satellite communication shown in Figure 1
  • Figure 3 is a side view showing the main portion shown in FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the cutting line "IV-IV" of FIG. 3
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing the interior of the polarizer among the recesses shown in FIG. 2
  • FIG. 7 is a perspective view showing a low noise block down converter among the main parts shown in FIG. 2
  • FIG. 8 is a perspective view showing a connection state of a polarizer, an orthogonal mode converter and a low noise block down converter among the main parts shown in FIG.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating the inside of a polarizer when the satellite communication antenna according to FIG. 1 transmits and receives a linear polarization
  • FIG. 10 is a diagram illustrating the inside of the polarizer when the satellite communication antenna according to FIG. 1 transmits and receives a circular polarization.
  • the satellite communication antenna 100 capable of multiple polarization transmission and reception according to an embodiment of the present invention not only can receive a signal of a satellite but also transmits a signal toward a satellite to provide Internet communication.
  • An antenna capable of bidirectional communication including a VSAT (Very Small Aperture Terminal) antenna.
  • VSAT Very Small Aperture Terminal
  • the satellite communication antenna 100 capable of multiple polarization transmission and reception according to an embodiment of the present invention is connected to a feed horn 120 and a feed horn 120 that receive a signal from a satellite or transmit a signal toward the satellite.
  • Polarizer 130 for transmitting and receiving linear polarization and circular polarization of the signal is connected to the polarizer 130 to face the orthogonal mode converter 140, polarizer 130 to enable the multi-band feed of the satellite signal
  • Block up converter 184 connected to one end of orthogonal mode converter 140 and connected to orthogonal mode converter 140 to intersect with polarizer 130 to transmit the satellite signal through polarizer 130 and polarizer
  • a low noise block down converter 150 and an orthogonal mode converter 140 for receiving the satellite signal passing through the 130 to compensate the skew angle when the satellite signal passing through the polarizer 130 is linearly polarized.
  • the antenna 100 for satellite communication capable of multiple polarization transmission and reception according to an embodiment of the present invention may be installed in a mobile body moving in a sea, such as a ship, and transmits and receives a C-band band satellite signal among various satellite signal frequency bands. can do.
  • the satellite communication antenna 100 according to an embodiment of the present invention is not necessarily limited to the case of transmitting and receiving the C-band signal.
  • the antenna for satellite communication according to an embodiment of the present invention can be applied to the case of transmitting and receiving signals such as Ku band, Ka band, x band, L band, S band.
  • the polarizer 130, the low noise block down converter 150, the quadrature mode converter 140 and the block up converter 184 can be said to form a feeder (feeder). That is, the satellite communication antenna 100 according to an embodiment of the present invention is a feeder formed of a polarizer 130, a low noise block down converter 150, an orthogonal mode converter 140, and a block up converter 184. It is possible to receive and transmit satellite signals using.
  • the satellite communication antenna 100 capable of multiple polarization transmission and reception according to an embodiment of the present invention includes a parabolic main reflector 110 and a satellite signal communication unit (not shown) installed to penetrate a central portion of the main reflector 110.
  • a sub-reflection plate 112 is installed at one end of the satellite signal communication unit and provided to face the main reflection plate 110, and at least three support bars (not shown) for supporting and fixing the satellite signal communication unit to the main reflection plate 110. can do.
  • the satellite signal communication unit corresponds to a main part of the satellite communication antenna 100 according to an embodiment of the present invention, and is a device capable of receiving a signal of a specific frequency band from a satellite or transmitting a signal toward the satellite. can do.
  • the satellite signal communication unit may include a feed horn 120, a polarizer 130, an orthogonal mode converter 140, a low noise block down converter 150, and a waveguide 156.
  • the low noise block down converter 150 is a device for receiving satellite signals of a specific band, also referred to as LNB.
  • the block up converter 184 illustrated in FIG. 2 is located on the outer side of the main reflector 110 and transmits a signal toward the satellite, also referred to as BUC.
  • Low-noise block-down converters and block-up converters are key devices for receiving and transmitting satellite signals.
  • the low noise block down converter 150 and the block up converter 184 may be connected to each other by an orthogonal mode converter 140.
  • Orthogonal Mode Transducer (OMT) 140 is an apparatus for separating two electromagnetic components polarized at right angles to each other, and is an important component in implementing an antenna for satellite communication.
  • An orthogonal mode converter is used as a multiband antenna feed to receive several satellite signals in one main reflector.
  • the orthogonal mode converter 140 may be referred to as a component necessary for positioning the low noise block down converter 150 and the block up converter 184 together.
  • Orthogonal mode converter 140 may perform the blocking or passing function for the frequency of a specific band in transmitting and receiving multiple polarizations, vertical or horizontal polarization by the orthogonal mode converter 140 itself
  • the function of converting linearly polarized wave into circularly polarized wave or vice versa can not be performed.
  • a separate means is used to convert linear polarization into circular polarization or circular polarization into linear polarization, which will be described in detail below.
  • the satellite signal communication unit of the satellite communication antenna 100 capable of multiple polarization transmission and reception according to an embodiment of the present invention performs linear polarization or circular polarization of a satellite signal.
  • the polarization converting mechanism and the skew compensating mechanism rotate about the concentric axis but rotate independently of each other.
  • the polarization conversion mechanism may be used to convert linear polarization into circular polarization and vice versa, thereby converting linear polarization and circular polarization at a specific band frequency (for example, C band band).
  • Multiple polarization transmission and reception that can both transmit and receive can be implemented. That is, by using a polarization converting mechanism, a circular polarization of a satellite signal is converted into a linear polarization when it is used as a circular polarization, and when it is used as a linear polarization, the linear polarization can be maintained as a linear polarization without polarization transformation.
  • the polarization converting mechanism is formed inside the hollow polarizer 130 and the polarizer 130 through which the satellite signals pass, and is intended to be used as the circular polarization, the circular polarization of the satellite signal. Is converted to linear polarization and used as linear polarization, it is formed at both ends of the phase shifter 132 and the polarizer 130 to maintain the linear polarization as it is without linear polarization conversion, the polarizer 130 or the feeder It may include a polarizer rotating portion (161 ⁇ 166) for rotating a portion.
  • the polarizer 130 is a member formed of a circular or spherical (square) hollow tube, as shown in Figure 5, the satellite signal received by the feed horn 120 is located at one end is passed through It is absent.
  • the phase conversion unit 132 formed on the inner or inner surface of the polarizer 130 is a member that performs a function to convert the circular polarization into a linear polarization by giving a phase change to the circular polarization of the satellite signal passing through the polarizer.
  • the polarizer 130 and the phase shifter 132 may be formed in various forms.
  • the polarizer 130 may be formed in a hollow cylindrical shape.
  • the phase shifter 132 is formed across the inside of the polarizer 130 (see FIG. 5A), or the phase shifter 132 is formed only on one side of the inner surface of the polarizer 130.
  • the phase shifter 132 may be formed to face each other on both sides of the inner surface of the polarizer 130 (see FIG. 5C).
  • the polarizer 131 may be formed in a hollow rectangular shape.
  • the phase shifter 133 is formed on both sides of the inner surface of the polarizer 131 so as to face each other (see FIG. 5D), or the phase shifter 133 is one side of the inner surface of the polarizer 131. May be formed only (see FIG. 5E), or the phase shifter 134 may be formed in a plurality of grooves on the inner surface of the polarizer 131 (see FIG. 5F).
  • phase shifters 132 and 133 formed inside the polarizers 130 and 131 may be formed of a soft plastic material such as Teflon or a dielectric and have a plate shape having a thickness of about 2 mm. desirable.
  • the cross-sectional shape of the polarizer and the shape or material of the phase shifter may be variously designed according to requirements, and are not limited to the above description.
  • the satellite signal communication unit may include a polarizer 130, an orthogonal mode converter 140, and a low noise block that electrically connect the feed horn 120 to the block up converter 184 as well as the polarization conversion mechanism and the skew compensation mechanism. It may include a down converter 150 and a waveguide 156.
  • the polarization conversion mechanism is a mechanism for rotating only the polarizer 130
  • the skew compensation mechanism includes a polarizer 130, orthogonal mode converter 140, low noise block down converter 150 and waveguide 156. It can be said to be a mechanism that rotates all at once.
  • the polarization conversion mechanism is a mechanism for rotating a portion of the feeder or the polarizer 130
  • the skew compensation mechanism is the entire feeder or polarizer 130
  • orthogonal mode converter 140 and low noise block down converter 150 It is a mechanism to rotate the whole at once.
  • a first adapter 166 connecting the feed horn 120 and the polarizer 130 is connected to one end of the polarizer 130 positioned at the feed horn 120.
  • a first polarizer bearing 169a is installed between the feed horn 166 and the polarizer 130, and a first bearing housing 165 is provided on an outer circumferential surface of the first polarizer bearing 169a. 1 may be coupled to the flange of the adapter (166). As described above, the polarizer 130 may be rotated relative to the first adapter 166 by providing the first polarizer bearing 169a.
  • the other end of the polarizer 130 is provided with a second adapter 167 connecting the polarizer 130 and the orthogonal mode converter 140, relative to the second adapter 167 relative to the polarizer 130.
  • a second polarizer bearing 169b may be provided to allow rotation.
  • a second bearing housing 163 may be provided around the polarizer 130 to be fastened to the flange of the second adapter 167. have. Meanwhile, the first adapter 166 and the second adapter 167 may be omitted.
  • first and second adapters 166 and 167 are provided at both ends of the polarizer 130 to support both ends of the polarizer 130. Only the polarizer 130 or only a portion of the feeder can be rotated relative to.
  • a driving part is provided at one side of the polarizer 130 in the longitudinal direction, and a driven part for rotating the polarizer 130 by receiving the driving force of the driving part is provided on the outer surface of the polarizer 130. Can be formed.
  • the driving unit may be formed to be fixed to at least one of the first adapter 166 or the second adapter 167 connected to both ends of the polarizer 130. 2 to 4, a case where the driving unit is fixed to the second adapter 167 is illustrated.
  • the driving unit may be a driving motor 161 fixed to the second adapter 167 to rotate the polarizer 130, and a driving pulley 162 may be formed at one end of the rotating shaft of the driving motor 161.
  • follower to driven pulley 164 for receiving the driving force of the drive motor 161 may be formed on the outer surface of the polarizer 130 to be the same side position as the drive pulley 162.
  • the driving pulley 162 and the driven pulley 164 may be connected with a belt (not shown) to transfer the driving force of the driving motor 161 to the polarizer 130.
  • the driving pulley 162 and the driven pulley 164 may be formed in the form of a sprocket, and both may be connected by a chain to transmit a driving force of the driving motor 161.
  • the polarizer 130 may be rotated by the drive pulley 162 and the driven pulley 164 in the form of gears that directly engage each other.
  • the polarization conversion mechanism is formed on an outer surface of the driving unit 161 and the polarizer 130 provided on one side of the polarizer 130 in the longitudinal direction, and receives the driving force of the driving unit 161 to receive the polarizer 130.
  • a polarizer rotating part including a driven part 164 to rotate and bearing parts 169a and 169b supporting both ends of the polarizer 130
  • the circular polarizer is received when the circular polarization is received.
  • the phase of the circular polarized wave may be converted into a linear polarized wave and received.
  • the polarizer rotating unit rotates the polarizer 130. It may include a rotation angle detection unit 181 for detecting the driving motor 161 to control the operation of the driving unit.
  • the rotation angle detector 181 is installed at the same position as the drive motor 161 to detect the rotation angle of the drive pulley 162 to detect the rotation angle of the polarizer 130 or the phase shifter 132 and control it. can do.
  • the skew compensation mechanism is orthogonal mode that is connected to the second adapter of the polarizer 130, the polarizer adapter 167, the other end of the polarizer 130, the low noise block down converter 150 is connected Skew compensators 171, 172, 174, and 175 that are formed at one end of the transducer 140 and the polarizer adapter to the second adapter 167 and one end of the orthogonal mode transducer 140 to rotate the polarizer 130 and the orthogonal mode transducer 140 at once. ) May be included.
  • An orthogonal mode converter 140 is connected to the other end of the second adapter 167, and a third adapter 176 is connected to the other end of the orthogonal mode converter 140, that is, the opposite end to which the second adapter 167 is connected. Can be.
  • a cable 183 to which the block up converter 184 is connected may be connected to one end of the third adapter 176.
  • the second adapter 167, the orthogonal mode converter 140, and the third adapter 176 are fastened to rotate integrally, and cannot rotate relative to each other.
  • a first skew bearing 179a is provided on an outer circumferential surface of the front end of the first adapter 166 connected to one end of the polarizer 130, and a skew bearing housing 177 and an outer circumferential surface of the first skew bearing 179a are provided.
  • a flange portion 178 coupled thereto may be provided.
  • a second skew bearing 179b is provided on an outer circumferential surface of the third adapter 176, and a skew driven pulley 174 and a skew bearing cap 175 are provided on an outer circumferential surface of the second skew bearing 179b to provide a second skew bearing 179b.
  • the skew bearing 179b can be guided.
  • the first to third adapters 166, 167, 176, the polarizer 130, and the orthogonal mode converter 140 are provided by the first and second skew bearings 179a and 179b provided on the outer surface of the first adapter 166.
  • the skew compensation mechanism has low noise connected to the polarizer 130, the block up converter 184, the orthogonal mode converter 140, and the orthogonal mode converter 140 when the hypocrisy signal passing through the polarizer 130 is linearly polarized. Skew may be compensated by simultaneously rotating the block down converter 150 or by rotating the entire feeder by a predetermined angle.
  • At least one of the skew driving unit may be fixedly installed. Referring to the drawings, the case where the skew driver 171 is fixed to the third adapter 176 is illustrated.
  • the skew driving unit 171 may be a skew motor 171 fixed to the third adapter 176 to generate a rotational driving force, and a skew driving pulley 172 may be formed at one end of the rotating shaft of the skew motor 171.
  • Follower to skew driven pulley 174 may be formed on the outer surface of the third adapter 176 to receive the driving force of the skew motor 171 to be in the same side position as the skew driving pulley 172.
  • the skew driving pulley 172 and the skew driven pulley 174 may be connected to a third adapter 176 by connecting the driving force of the skew motor 171 with a belt or the like.
  • the skew driving pulley 172 and the skew driven pulley 174 may be formed in the form of a sprocket, and both may be connected by a chain to transmit a driving force of the skew motor 171.
  • the third adapter 176 may be rotated by the skew driving pulley 172 and the skew driven pulley 174 in the form of gears which directly engage with each other.
  • the third adapter 176 may be omitted, and when the third adapter 176 is omitted, the second skew bearing 179b and the skew driving unit 171 may be installed on the outer circumferential surface of the orthogonal mode converter 140. Can be.
  • the skew compensator is fixed to the third adapter 176 connected to one end of the skew driver 171, the orthogonal mode converter 140, or the orthogonal mode converter 140 provided on one side of the orthogonal mode converter 140.
  • the feeder including the polarizer 130, the low noise block down converter 150, the block up converter 184, and the quadrature mode converter 140 at the same time by receiving the driving force of the skew driver 171.
  • a skew bearing pulley 174 corresponding to the rotating skew follower and skew bearing parts 179a and 179b for supporting one end of the polarizer adapter and the second adapter 167 and one end of the orthogonal mode converter 140.
  • the skew bearing parts 179a and 179b may support both ends of the first to third adapters 166, 167, 176 and the orthogonal mode converter 140 except for the polarizer 130.
  • the skew compensator may include a skew angle detector 182 that senses a rotation angle of the orthogonal mode converter 140 or the skew driver 171 to control the operation of the skew driver 171. Since the skew angle detector 182 has the same operation principle as the rotation angle detector 181, a detailed description thereof will be omitted. As such, by providing the skew angle detecting unit 182, the skew driving unit 171 detects how much the orthogonal mode converter 140 is rotated to control the skew generated when the linearly polarized wave is received. Can be.
  • a plurality of polarizer fixing bars 185 may be installed to be spaced apart from the outer surface of the polarizer 130, and support brackets 186 may be provided at both sides of the orthogonal mode converter 140.
  • the skew drive unit 171, the skew angle detector 182 and the skew driven pulley 174 can be fixed to the skew plate 180, the skew plate 180, the skew driving pulley 172 and the skew driven pulley (
  • a tension pulley 173 may be installed to maintain the tension of the belt (not shown) connecting the 174.
  • the orthogonal mode converter 140 may include a first orthogonal mode converter 141 and a second orthogonal mode converter 146 connected thereto.
  • the second orthogonal mode converter 146 may be referred to as a kind of extender connected to the first orthogonal mode converter 141.
  • the first and second orthogonal mode converters 141 and 146 may be integrally formed.
  • the first orthogonal mode converter 141 is formed around the common port 145a and the common port 145a which communicate with one end of the polarizer 130 toward the feed horn 120.
  • the first flange 142 and the first flange 142 which are fastened to the digging 130 and the first flange 142 may be provided with a second flange 143 for fastening with the second orthogonal mode converter 146.
  • a receiving port 144 to which the low noise block down converter 150 is connected may be formed below the first orthogonal mode converter 141.
  • the common port 145a and the receiving port 144 is preferably formed to be orthogonal to each other.
  • the second orthogonal mode converter 146 communicates with the third flange 147, the common port 145a, and the receiving port 144 for fastening with the second flange 143 of the first orthogonal mode converter 141. It may include a transmission port 149 formed to be, the fourth flange 148 formed around the transmission port 149 to which the third adapter 176 is fastened.
  • the block up converter 184 may be connected to the transmission port 149. That is, the common port 145a, the receiving port 144, and the transmitting port 149 formed in the orthogonal mode converters 141 and 146 communicate with each other, and the common port 145a and the transmitting port 149 are on the same straight line.
  • the receiving port 144 may be formed to be orthogonal to each other.
  • the reception port 144 to which the low noise block down converter 150 is connected and the transmission port 149 to which the block up converter 184 is connected have a substantially rectangular shape. That is, the long side direction L1 and the short side direction L2 of the reception port 144 are orthogonal to each other, and the long side direction B1 and the short side direction B2 of the transmission port 149 are perpendicular to each other.
  • the long side direction L1 of the receiving port 144 and the short side direction B2 of the transmitting port 149 coincide with the directions of the vertical or horizontal linear polarization, as shown in FIG. 6. It can be seen that the long side direction L1 and the short side direction B2 of the transmission port 149 vertically cross each other.
  • the transmission signal of the block up converter 184 passing through the transmission port 149 becomes a horizontal linear polarization. If the received signal of the low noise block down converter 150 passing through the port 144 is a horizontal linear polarization, it can be said that the transmitted signal of the block up converter 184 passing through the transmission port 149 becomes a vertical linear polarization.
  • a low noise block down converter 150 connected to the receiving ports 144 of the orthogonal mode converters 141 and 146 is formed with a port 152 communicating with the receiving port 144.
  • Flange 151 for fastening with transducers 141 and 146 may be formed.
  • the port 152 of the low noise block down converter 150 also has a rectangular shape in which the long side direction L1 and the short side direction L2 are orthogonal to each other, similarly to the reception port 144.
  • the low noise block down converter 150 may be directly connected to the receiving ports 144 of the orthogonal mode converters 141 and 146, and the receiving ports 144 of the orthogonal mode converters 141 and 146 as shown in FIG. 8.
  • the waveguide 156 may be connected between the ports 152 of the low noise block down converter 150. As such, when the waveguide 156 is connected, the waveguide 156 may be bent into a U shape in consideration of the component arrangement.
  • One end of the waveguide 156 is formed with a port 158 communicating with the port 152 of the low noise block down converter 150, and a connection portion 157 for fastening with the low noise block down converter 150 is formed around the waveguide 156. Can be.
  • the port of the orthogonal mode converter 140 is formed to intersect the transmission port 149 and the transmission port 149 formed on the same line to face the common port 145a and the common port 145a connected to the polarizer 130.
  • Including a receiving port 144, the receiving port 144 and the transmission port 149 may be formed in a rectangular shape, respectively.
  • a block up converter (184) for transmitting the satellite signal is connected to the transmission port 149, and a port 152 of the low noise block down converter 150 is connected to the reception port 144 for transmission.
  • the short side direction of the port 149 may cross the long side direction of the receiving port 144.
  • the short side direction of the transmission port 149 and the long side direction of the reception port 144 may coincide with the vertical polarization and the horizontal polarization directions, or the horizontal polarization and the vertical polarization directions, respectively.
  • reference numeral 145b denotes a connection port formed on the same line to communicate with the common port 145a in the first orthogonal mode converter 141.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating the inside of the polarizer 100 when the satellite communication antenna 100 transmits and receives linear polarization according to an embodiment of the present invention. More specifically, in FIG. 9, when the satellite communication antenna 100 transmits and receives linearly polarized waves, the position or direction of the phase shifter 132 inside the polarizer 130 and the long side direction and the transmission port of the receiving port 144 are shown. A short side direction of 149 is shown.
  • the long side direction of the reception port 144 is a horizontal direction and the short side direction of the transmission port 149 is a vertical direction. Therefore, the reception signal of the low noise block down converter 150 connected to the reception port 144 is a horizontal linear polarization and the transmission signal of the block up converter 184 connected to the transmission port 149 is a vertical linear polarization.
  • the phase shifter 132 formed inside the polarizer 130 is at a position parallel or orthogonal to the directions of the horizontal and vertical linear polarizations of the low noise block down converter 150 and the block up converter 184. In more detail, in the case of FIGS.
  • the position of the phase shifter 132 formed inside the polarizer 130 is orthogonal to the vertical linear polarization direction (short side direction of the transmission port). And parallel to the horizontal polarization direction (the long side direction of the receiving port), and in the case of FIGS. 9C and 9D, the position of the phase shifter 132 formed inside the polarizer 130 is vertically linearly polarized. It is parallel to the direction (short side direction of a transmission port) and parallel to a horizontal polarization direction (long side direction of a receiving port).
  • the long side direction of the reception port 144 is a vertical direction and the short side direction of the transmission port 149 is a horizontal direction. Therefore, the reception signal of the low noise block down converter 150 connected to the reception port 144 is a vertical linear polarization and the transmission signal of the block up converter 184 connected to the transmission port 149 is a horizontal linear polarization.
  • the phase shifter 132 formed inside the polarizer 130 is at a position parallel or perpendicular to the directions of the vertical and horizontal linear polarizations of the low noise block down converter 150 and the block up converter 184. In more detail, in the case of FIGS.
  • the position of the phase shifter 132 formed inside the polarizer 130 is parallel to the horizontal linear polarization direction (short side direction of the transmission port).
  • the vertical polarization direction (the long side direction of the receiving port) is perpendicular, and in the case of FIGS. 9G and 9H, the position of the phase shifter 132 formed inside the polarizer 130 is horizontally linearly polarized. It is perpendicular to the direction (short side direction of the sending port) and parallel to the vertical polarization direction (long side direction of the receiving port).
  • the direction of the phase shifter 132 formed inside the polarizer 130 is received in which the low noise block down converter 150 and the pin direction of the block up converter 184 or the low noise block down converter 150 are connected.
  • the phase shifter 132 is not electrically present. Is the same as the pin direction of the low noise block down converter 150 and the block up converter 184 or the long side direction of the receiving port 144 to which the low noise block down converter 150 is connected and the block up converter 184 are connected. It can be said that the polarization is determined by the short side direction of the transmission port 149.
  • the phase converter 132 of the polarizer 130 when the phase converter 132 of the polarizer 130 is in a position perpendicular to or horizontal to the long side direction of the receiving port 144 of the orthogonal mode converter 140 and the short side direction of the transmitting port 149, the polarizer ( 130 receives or transmits a vertical or horizontal linear polarization. At this time, since the phase converter 132 is the same as that which does not exist electrically, the linearly polarized wave proceeds to the linearly polarized wave as it is without polarization conversion.
  • the phase shifter 132 of the polarizer 130 When the phase shifter 132 of the polarizer 130 is located as shown in FIGS. 9A to 9H, since the circular polarization does not exist, only vertical or horizontal linear polarization exists. The operation of the conversion mechanism is not necessary. In this case, only the operation of the skew compensation mechanism is necessary to compensate for the skew due to the linear polarization. However, the polarization conversion mechanism may operate to rotate the polarizer 130 so that the phase shifter 132 is in a vertical or parallel position with the vertical or horizontal linear polarization. Even in this case, the polarization conversion mechanism does not rotate the polarizer 130 to convert circular polarization into linear polarization.
  • the polarization conversion mechanism is configured to communicate with the polarizer 130 and the port 152 or the orthogonal mode converter 140 of the low noise block down converter 150 for receiving the satellite signal passed through the polarizer 130.
  • the angle of the phase shifting unit 132 may be changed with respect to the reception port 144 and the transmission port 149 of FIG. That is, in the polarization conversion mechanism, when the satellite signal passing through the polarizer 130 is vertical or horizontal linear polarization, the phase shifter 132 is a port 152 or a reception port of the low noise block down converter 150.
  • the polarizer 130 and the phase shifter 132 may be rotated to be horizontal or vertical to the long side direction of the 144 and the transmission port 149.
  • phase shifter 132 of the polarizer 130 is perpendicular to the reception port 144 of the orthogonal mode converter 140 with respect to linear polarization, it is horizontal with respect to the transmission port 149 and vice versa.
  • a portion of the feeder such as the polarizer 130 or the phase shifter 132 may be rotated to be perpendicular to the transmission port 149.
  • the polarization conversion mechanism is a phase shifter 132, the port 152 or the receiving port 144 of the low noise block down converter 150
  • the polarizer 130 is rotated to be perpendicular or horizontal (parallel) to the long side direction of the transmission port 149 of the transmission port 149 of the orthogonal mode converter 140, and the skew compensation mechanism is configured by the polarization conversion mechanism. All the dippers including the polarizer 130, the low noise block down converter 150, the block up converter 184, and the quadrature mode converter 140 are integrated at the same time while the 130 or the phase shifter 132 is rotated. The skew can be compensated for by rotating
  • the skew compensation mechanism is characterized in that the phase shifter 132 of the polarizer 130 transmits the reception port 144 or the transmission of the orthogonal mode converter 140 based on one rotation axis for rotating the polarizer 130 with respect to the linear polarization. While fixed to be vertical or horizontal with the port 149, the entire feeder, i.e., the low noise block down converter 150, the orthogonal mode converter 140 and the block up converter 184, with respect to the other axis of rotation, Rotation can compensate for skew. In this case, it can be said that the two rotation axes have the same rotation center.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating the inside of the polarizer 100 when the satellite communication antenna 100 according to an embodiment of the present invention transmits and receives circularly polarized waves. More specifically, in FIG. 10, when the satellite communication antenna 100 transmits and receives a circular polarization, the position or direction of the phase shifter 132 inside the polarizer 130 and the long side direction and the transmission port of the reception port 144 are shown. A short side direction of 149 is shown.
  • the phase converter 132 formed inside the polarizer 130 has a long side direction of the receiving port 144 to which the low noise block down converter 150 is connected and a transmission port to which the block up converter 184 is connected ( 149) and 45 degrees each.
  • the phase shifter 132 formed inside the polarizer 130 forms 45 degrees with the short side direction of the transmission port 149 and receives the reception port ( It is 45 degrees with the long side of 144).
  • the positions of the phase shifters 132 shown in FIGS. 10A and 10B are rotated 180 degrees from each other, and the two may be referred to as the same state. That is, the transmission signal of the block-up converter 184 connected to the transmission port 149 when the phase shifter 132 is positioned as shown in (a) or (b) of FIG. 10 is left hand circular polarization (LHCP). ), The received signal of the low noise block down converter 150 connected to the receiving port 144 becomes a right hand circular polarization (RHCP).
  • LHCP left hand circular polarization
  • RHCP right hand circular polarization
  • the phase shifter 132 formed inside the polarizer 130 forms 45 degrees with the short side of the transmission port 149 and the long side of the reception port 144. 45 degrees to the direction.
  • the positions of the phase shifters 132 shown in FIGS. 10C and 10D are rotated 180 degrees with each other, and the two may be referred to as the same state. That is, as shown in (c) or (d) of FIG. 10, the transmission signal of the block-up converter 184 connected to the transmission port 149 in the state where the phase shifter 132 is located is the right hand circular polarization (RHCP). ), The received signal of the low noise block down converter 150 connected to the receiving port 144 becomes Left Hand Circular Polarization (LHCP).
  • RHCP right hand circular polarization
  • the left line polarization and the preferred polarization are not absolutely determined according to the position of the phase shifting unit 132, and the polarizer 130 is polarized by the polarization conversion mechanism.
  • the position of the phase shifter 132 formed inside the rotator is rotated 90 degrees, the block up converter 184 and the low noise block down converter 150 are always changed to other circular polarization.
  • the long side direction of the reception port 144 is a horizontal direction and the short side direction of the transmission port 149 is a vertical direction.
  • the phase converter 132 formed inside the polarizer 130 has a long side direction of the receiving port 144 to which the low noise block down converter 150 is connected and a transmission port to which the block up converter 184 is connected ( 149) and 45 degrees each.
  • the phase shifter 132 formed inside the polarizer 130 forms 45 degrees with the short side direction of the transmission port 149 and receives the reception port ( It also forms 45 degrees with the long side of 144).
  • the positions of the phase shifters 132 shown in FIGS. 10E and 10F are rotated 180 degrees with each other, and the two may be referred to as the same state. That is, as shown in (e) or (f) of FIG. 10, the left hand circular polarization (LHCP) of the transmission signal of the block-up converter 184 connected to the transmission port 149 when the phase shifter 132 is located is located. ), The received signal of the low noise block down converter 150 connected to the receiving port 144 becomes a right hand circular polarization (RHCP).
  • LHCP left hand circular polarization
  • the phase shifter 132 formed inside the polarizer 130 forms 45 degrees with the short side of the transmission port 149 and the long side of the receiving port 144. It is 45 degrees to the direction.
  • the positions of the phase shifters 132 shown in (g) and (h) of FIG. 10 are rotated 180 degrees from each other, and the two may be referred to as the same state. That is, the right hand circular polarization of the transmission signal of the block-up converter 184 connected to the transmission port 149 when the phase shifter 132 is positioned as shown in FIG. ), The received signal of the low noise block down converter 150 connected to the receiving port 144 becomes Left Hand Circular Polarization (LHCP).
  • LHCP Left Hand Circular Polarization
  • the polarization converting mechanism comprises a polarizer 130 such that the phase shifter 132 of the polarizer 130 is simultaneously 45 degrees with respect to the reception port 144 and the transmission port 149 of the orthogonal mode converter 140 with respect to the circular polarization. Or part of the feeder must be rotated.
  • both the polarization conversion mechanism and the skew compensation mechanism operate independently of each other.
  • the skew compensation mechanism does not operate but only the polarization conversion mechanism.
  • the phase shifter 132 may be configured as the port 152 or the reception port 144 of the low noise block down converter 150.
  • the polarizer 130 or a part of the feeder may be rotated to be 45 degrees with respect to the long side direction.
  • the skew compensation mechanism is a low noise block down converter 150, an orthogonal mode converter 140 and a block up converter 184 about the polarizer 130 or another rotation axis having a concentric axis while a part of the feeder is rotated.
  • the skew angle may be compensated for by rotating the entire feeder including a.
  • both the polarization conversion mechanism and the skew compensation mechanism of the satellite communication antenna 100 according to the present invention can rotate the polarizer 130, the polarization conversion mechanism and the skew compensation mechanism are concentric with the central axis of the polarizer 130. It can be said to rotate.
  • the present invention can be used for marine or aviation satellite antenna and the like.

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Abstract

본 발명은 다중 편파 위성 신호를 위한 편파기 회전 기구 및 이를 구비한 위성 신호 수신 장치에 관한 것으로서, 위성 신호를 수신하는 피드혼; 상기 피드혼이 수신한 신호를 처리하는 저잡음 블록 다운 컨버터; 및 상기 저잡음 블록 다운 컨버터 또는 상기 피드혼에 구비되고, 상기 피드혼에 수신된 상기 위성 신호가 선형 편파인 경우 스큐 각도를 보상하도록 상기 저잡음 블록 다운 컨버터 또는 상기 피드혼을 회전시키는 스큐 보상 기구;를 구비하며, 상기 저잡음 블록 다운 컨버터는 상기 위성 신호 중 선형 편파 신호 및 원형 편파 신호를 수신하는 편파기 회전 기구를 포함하여, 간단한 구조로 선형 편파와 원형 편파를 모두 수신하여 처리할 수 있다.

Description

다중 편파 송수신이 가능한 위성 통신용 안테나
본 발명은 다중 편파 송수신이 가능한 위성 통신용 안테나에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 위성 신호의 선형 편파와 원형 편파를 모두 송수신할 수 있고 선형 편파에 따른 스큐를 보상할 수 있는 다중 편파 송수신이 가능한 양방향 위성 통신용 안테나에 관한 것이다.
리플렉터 안테나(reflector antenna)는 위성 통신, 대용량의 무선 통신 등에 보편적으로 사용되고 있다. 상기 리플렉터 안테나는 반사 망원경의 원리를 이용하여 수신된 신호를 적어도 하나의 초점에 집중시킨다. 일반적으로 리플렉터 안테나의 초점 위치에는 혼 안테나(horn antenna) 또는 피드혼(feed horn)이 설치될 수 있다. 여기서, 리플렉터 안테나로는 파라볼릭 안테나(parabolic antenna)가 대표적으로 사용될 수 있다.
수신된 신호는 리플렉터 안테나에서 반사되어 피드혼으로 전달되며, 피드혼은 도파관을 통해서 피드혼에 입력된 신호를 저잡음 블록 다운 컨버터(LNB: Low Noise Block down converter)로 전달한다. 그리고, 상기 저잡음 블록 다운 컨버터는 피드혼으로부터 전달받은 신호를 중간 주파수 대역의 신호로 변환하여 티비 셋탑 박스(TV set-top box)와 같은 외부의 영상 재생 매체로 최종 전달한다. 반대로, 중간 주파수의 송신 신호는 블록 업 컨버터(Block Up Converter)를 통해서 고주파 신호로 변경되어 피드혼과 리플렉터 안테나를 통해서 위성 방향의 공중으로 방사된다.
송신과 수신을 모두 하는 통신용 위성안테나의 경우는 송신 신호와 수신 신호의 간섭을 최소화해야 한다. 송신 신호와 수신 신호의 간섭을 최소하는 하는 하나의 방법으로는 송신 신호의 주파수 대역과 수신 신호의 주파수 대역을 다르게 하는 것이다. 예를 들면, Ku 밴드의 수신 신호의 주파수 대역은 10.7~12.75 GHz이고 송신 신호의 주파수 대역은 13.75~14.5 GHz로 설정하여 수신 신호와 송신 신호의 간섭을 방지할 수 있다. 또한, C 밴드의 경우는 수신 신호의 주파수 대역은 3.4~4.2 GHz이고 송신 신호의 주파수 대역은 5.85~6.725 GHz로 설정할 수 있다. 다른 하나의 방법으로는 송신 신호와 수신 신호의 격리도를 향상시키는 방법으로서 송신 신호와 수신 신호의 편파를 달리 사용하는 방법이다. 예를 들면, 수신 신호는 수평 편파를 사용하고 송신 신호는 수직 편파를 사용하거나 그 반대로 사용할 수 있다. 여기서, 보다 엄밀히 말하면 수직/수평 편파라기 보다는 선형 편파의 스큐(skew) 각도에 따라서 서로 직교하는 임의의 2개의 선형 편파를 사용할 수 있다. 또한, 수신 신호는 좌선 원형 편파를 사용하고 송신 신호는 우선 원형 편파를 사용하거나 그 반대로 사용할 수 있다.
한편, 지역에 따라서 통신용 위성 안테나의 송신/수신에 사용되는 편파로 수직/수평의 선형 편파 또는 좌선/우선의 원형 편파가 정해져 있다. 그러므로, 이를 이용한 해양/육상의 통신용 위성 안테나의 편파 역시 선형 편파 또는 원형 편파로 맞추어져 사용되어야 한다.
육상에 설치된 위성 안테나의 경우에는 지역에 따라서 편파 특성이 정해져 있으므로 원형 편파이든 선형 편파이든 편파에 따라서 피더를 설치하고 그에 맞는 저잡음 블록 다운 컨버터 및 블록 업 컨버터를 사용하면, 이후에는 피더를 교체할 필요성이 없다. 그러나, 해양용 위성 안테나의 경우에는 국가간 또는 대륙간의 선박의 이동에 따라서 위성의 편파 특성이 원형에서 선형으로 또는 선형에서 원형으로 바뀌기 때문에 선형 편파와 원형 편파를 선택적으로 수신할 수 있어야 한다. 그러나 현재로서는 선형 편파와 원형 편파를 선택적으로 송신 및 수신하기 위해서는 편파에 맞게 피더를 교체하고 저잡음 블록 다운 컨버터 및 블록 업 컨버터를 재조립해야 하는 번거로운 작업이 필요하다.
특히, 해양용 위성 추적 안테나의 경우에는 레이돔를 비롯한 기구 장치의 복잡함과 함께, 파도에 의해서 요동치는 안테나 환경 때문에 해양용 안테나의 조립과 분해에 대한 전문 지식이 없이는 원형 편파용 피더와 선형 편파용 피더를 수작업으로 서로 교체하는 것은 거의 불가능에 가까웠다.
또한, 통신용 위성 안테나의 송신/수신 편파가 수평/수직의 선형 편파와 좌선/우선 원형 편파가 모두 구현 가능한 것과 더불어서 수평/수직의 선형 편파로 동작할 경우에 스큐 각도를 자동으로 보상할 수 있는 기능이 반드시 필요하다.
다시 말하면, 임의의 선형 편파로 위성과 송신 및 수신할 경우에 위성 신호 편파의 오차를 보상하여 안테나의 피더를 자동으로 정렬(align)하는 스큐(skew) 각도를 비교적 간단한 구조로 제어할 수 있어야 한다.
선형 편파의 경우에는 전리층에 의한 패러데이 로테이션(Faraday Rotation)으로 인해 선형 편파의 왜곡이 일어난다. 이러한 왜곡에 의해서 휘어진 선형 편파의 각도와 원래 선형 편파의 각도 차이를 스큐(skew) 각도라고 하는데, 송신 신호 및 수신 신호의 감소를 최소화하기 위해서 위성 안테나에서는 이러한 스큐 각도를 반드시 보상해야 한다.
기존의 경우에는 위성 안테나 자체를 스큐 각도 만큼 회전시켜서 스큐 각도를 보상하는데, 이러한 방식은 위성 안테나 자체를 회전시키기 때문에 위성 안테나의 크기가 커지고 제작 비용이 많이 소요되며 전력 손실이 큰 문제점이 있었다.
본 발명의 일 실시예는 선형 편파 및 원형 편파 특성을 가지는 다중 편파의 위성 신호를 하나의 저잡음 블록 다운 컨버터, 블록 업 컨버터 및 직교모드 변환기를 사용하여 처리할 수 있는 다중 편파 송수신이 가능한 위성 통신용 안테나를 제공한다.
본 발명의 일 실시예는 선형 편파 및 원형 편파 특성을 가지는 다중 편파의 위성 신호를 하나의 안테나 피더로 처리할 수 있도록 편파기 또는 피더의 일부분을 회전시킬 수 있는 다중 편파 송수신이 가능한 위성 통신용 안테나를 제공한다.
본 발명의 일 실시예는 위성에서 송신되는 신호가 선형 편파인 경우에 발생하는 스큐를 자동으로 보상할 수 있도록 피더의 전체를 회전시킬 수 있는 다중 편파 송수신이 가능한 위성 통신용 안테나를 제공한다.
상기한 바와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따르면, 위성으로부터 신호를 수신하거나 상기 위성을 향해 신호를 송신하는 피드혼; 상기 피드혼에 연결되며, 상기 위성 신호의 선형 편파 및 원형 편파를 송수신하는 편파기; 상기 편파기에 연결되어 상기 위성 신호의 다중 대역 피드를 가능하게 하는 직교모드 변환기; 상기 편파기와 마주 보도록 상기 직교모드 변환기의 일단에 연결되며, 상기 편파기를 통해 상기 위성 신호를 송신하는 블록 업 컨버터; 상기 편파기와 교차하도록 상기 직교모드 변환기에 연결되며, 상기 편파기를 통과한 상기 위성 신호를 수신하는 저잡음 블록 다운 컨버터; 상기 직교모드 변환기에 구비되어 상기 편파기를 통과한 상기 위성 신호가 선형 편파인 경우 스큐 각도를 보상하도록 상기 편파기 및 상기 직교모드 변환기를 동시에 회전시키는 스큐 보상 기구; 및 상기 편파기에 구비되어 상기 편파기를 통과한 상기 위성 신호가 원형 편파인 경우 상기 편파기를 회전시키는 편파 변환 기구;를 포함하는 다중 편파 송수신이 가능한 위성 통신용 안테나를 제공한다.
상기와 같이 구성함으로써, 하나의 저잡음 블록 다운 컨버터, 블록 업 컨버터 및 직교모드 변환기를 이용하여 선형 편파 뿐만 아니라 원형 편파도 송수신할 수 있고, 선형 편파 수신시 발생하는 스큐 각도도 용이하게 보상할 수 있다.
상기 편파 변환 기구는 상기 위성 신호가 통과하도록 중공 형상을 가지는 상기 편파기의 내부에 형성되어 상기 위성 신호의 원형 편파를 선형 편파로 변환하는 위상 변환부 및 상기 편파기의 양단에 형성되어 상기 편파기를 회전시키는 편파기 회전부를 포함할 수 있다.
상기 편파기 회전부는 상기 편파기의 길이 방향 일측에 제공된 구동부, 상기 편파기의 외면에 형성되며 상기 구동부의 구동력을 전달 받아 상기 편파기를 회전시키는 종동부 및 상기 편파기의 양단을 지지하는 베어링부를 포함할 수 있다.
상기 편파기 회전부는 상기 편파기의 회전 각도를 감지하여 상기 구동부의 작동을 제어하는 회전각도 감지부를 포함할 수 있다.
상기 직교모드 변환기의 포트는 상기 편파기와 연결되는 공용포트, 상기 공용포트와 마주 보도록 형성된 송신포트 및 상기 송신포트와 교차하도록 형성된 수신포트를 포함하며, 상기 송신포트 및 상기 수신포트는 각각 직사각형 모양으로 형성될 수 있다.
상기 편파 변환 기구는 상기 직교모드 변환기의 수신 포트 또는 송신 포트에 대해서 상기 위상 변환부의 각도를 변화시킬 수 있다.
상기 편파 변환 기구는 상기 편파기를 통과하는 상기 위성 신호가 원형 편파인 경우에는 상기 위상 변환부가 상기 직교모드 변환기의 수신 포트 또는 송신 포트에 대해 45도가 되도록 상기 편파기를 회전시킬 수 있다.
상기 편파 변환 기구는 상기 편파기를 통과하는 상기 위성 신호가 선형 편파인 경우에는 상기 위상 변환부가 상기 직교모드 변환기의 수신 포트 또는 송신 포트와 수평 또는 수직이 되도록 상기 편파기를 회전시킬 수 있다.
상기 스큐 보상 기구는 상기 편파기를 통과하는 상기 위선 신호가 선형 편파인 경우에 상기 편파기, 상기 저잡음 블록 다운 컨버터 및 상기 직교모드 변환기를 동시에 소정 각도 만큼 회전시켜서 스큐를 보상할 수 있다.
상기 스큐 보상 기구는 상기 편파기의 일단과 상기 직교모드 변환기의 일단에 형성되어 상기 편파기 및 상기 직교모드 변환기를 한꺼번에 회전시키는 스큐 보상부를 포함할 수 있다.
상기 스큐 보상부는 상기 직교모드 변환기의 길이 방향 일측에 제공된 스큐 구동부, 상기 직교모드 변환기의 외면에 형성되며 상기 스큐 구동부의 구동력을 전달 받아 상기 편파기 및 상기 직교모드 변환기를 동시에 회전시키는 스큐 종동부 및 상기 편파기의 일단 및 상기 직교모드 변환기의 일단을 지지하는 스큐 베어링부를 포함할 수 있다.
상기 스큐 보상부는 상기 직교모드 변환기의 회전 각도를 감지하여 상기 스큐 구동부의 작동을 제어하는 스큐각도 감지부를 포함할 수 있다.
상기 편파기를 통과하는 상기 위성 신호가 선형 편파인 경우에 상기 편파 변환 기구는 상기 위상 변환부가 상기 직교모드 변환기의 수신 포트 또는 송신 포트와 수직 또는 수평이 되도록 상기 편파기를 회전시키고, 상기 스큐 보상 기구는 상기 편파 변환 기구에 의해 상기 위상 변환부가 회전한 상태에서 상기 편파기 및 상기 직교모드 변환기를 한꺼번에 회전시켜서 스큐를 보상할 수 있다.
상기 송신포트에는 상기 블록 업 컨버터가 연결되고 상기 수신포트에는 상기 저잡음 블록 다운 컨버터가 연결되며, 상기 송신포트의 단변 방향은 상기 수신포트의 장변 방향과 교차하도록 형성될 수 있다.
상기 송신포트의 단변 방향 및 상기 수신포트의 장변 방향은 각각 수직 편파 및 수평 편파 방향과 일치하거나, 수평 편파 및 수직 편파 방향과 일치하도록 형성될 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 편파 송수신이 가능한 위성 통신용 안테나는 하나의 피더로 선형 편파 및 원형 편파 특성을 가지는 다중 편파의 신호를 용이하게 자동으로 수신 및 송신할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다중 편파 송수신이 가능한 위성 통신용 안테나는 편파기, 저잡음 블록 다운 컨버터, 블록 업 컨버터 및 직교모드 변환기를 컴팩트한 구조로 회전시킬 수 있고 간편하게 제조할 수 있으며 용이하게 설치 공간을 확보할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다중 편파 송수신이 가능한 위성 통신용 안테나는 선형 편파 및 원형 편파 특성을 가지는 다중 편파의 신호를 하나의 피드혼 및 편파기를 통해 수신 및 송신할 수 있고, 그로 인하여 피드혼 및 도파관의 사용 개수를 줄여 부품 비용을 절감할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다중 편파 송수신이 가능한 위성 통신용 안테나는 선형 편파시 발생하는 스큐를 자동으로 보상하기 때문에 신호 손실 발생을 방지할 수 있고, 회전 구동하는 스큐 보상 기구를 이용하여 편파기, 저잡음 블록 다운 컨버터 및 직교모드 변환기를 회전시킴으로써 스큐 보상에 소요되는 전력을 줄일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다중 편파 송수신이 가능한 위성 통신용 안테나는 다중 편파 신호의 송/수신 및 스큐 보상을 하나의 피더로 구현할 수 있기 때문에 유지 보수 편의성을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 위성 통신용 안테나를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 위성 통신용 안테나의 요부를 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 요부를 나타낸 측면도이다.
도 4는 도 3의 절단선 "Ⅳ-Ⅳ"에 따른 단면도이다.
도 5는 도 2에 도시된 요부 중 편파기의 내부를 도시한 단면도이다.
도 6은 도 2에 도시된 요부 중 직교모드 변환기를 도시한 사시도이다.
도 7은 도 2에 도시된 요부 중 저잡음 블록 다운 컨버터를 도시한 사시도이다.
도 8은 도 2에 도시된 요부 중 편파기, 직교모드 변환기 및 저잡음 블록 다운 컨버터의 연결 상태를 도시한 사시도이다.
도 9는 도 1에 따른 위성 통신용 안테나가 선형 편파를 송수신할 때 편파기의 내부를 도시한 도면이다.
도 10은 도 1에 따른 위성 통신용 안테나가 원형 편파를 송수신할 때 편파기의 내부를 도시한 도면이다.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 위성 통신용 안테나를 도시한 사시도, 도 2는 도 1에 도시된 위성 통신용 안테나의 요부를 나타낸 사시도, 도 3은 도 2에 도시된 요부를 나타낸 측면도, 도 4는 도 3의 절단선 "Ⅳ-Ⅳ"에 따른 단면도, 도 5는 도 2에 도시된 요부 중 편파기의 내부를 도시한 단면도, 도 6은 도 2에 도시된 요부 중 직교모드 변환기를 도시한 사시도, 도 7은 도 2에 도시된 요부 중 저잡음 블록 다운 컨버터를 도시한 사시도, 도 8은 도 2에 도시된 요부 중 편파기, 직교모드 변환기 및 저잡음 블록 다운 컨버터의 연결 상태를 도시한 사시도, 도 9는 도 1에 따른 위성 통신용 안테나가 선형 편파를 송수신할 때 편파기의 내부를 도시한 도면, 도 10은 도 1에 따른 위성 통신용 안테나가 원형 편파를 송수신할 때 편파기의 내부를 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 편파 송수신이 가능한 위성 통신용 안테나(100)는 위성의 신호를 수신할 수 있을 뿐만 아니라 위성을 향해서 신호를 송신하여 인터넷 통신 등을 포함한 양방향 통신이 가능한 안테나로서, VSAT(Very Small Aperture Terminal) 안테나라고도 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다중 편파 송수신이 가능한 위성 통신용 안테나(100)는 위성으로부터 신호를 수신하거나 상기 위성을 향해 신호를 송신하는 피드혼(120), 피드혼(120)에 연결되며 상기 위성 신호의 선형 편파 및 원형 편파를 송수신하는 편파기(130), 편파기(130)에 연결되어 상기 위성 신호의 다중 대역 피드를 가능하게 하는 직교모드 변환기(140), 편파기(130)와 마주 보도록 직교모드 변환기(140)의 일단에 연결되며 편파기(130)를 통해 상기 위성 신호를 송신하는 블록 업 컨버터(184), 편파기(130)와 교차하도록 직교모드 변환기(140)에 연결되며 편파기(130)를 통과한 상기 위성 신호를 수신하는 저잡음 블록 다운 컨버터(150), 직교모드 변환기(140)에 구비되어 편파기(130)를 통과한 상기 위성 신호가 선형 편파인 경우 스큐 각도를 보상하도록 편파기(130) 및 직교모드 변환기(140)를 동시에 회전시키는 스큐 보상 기구 및 편파기(130)에 구비되어 편파기(130)를 통과한 상기 위성 신호가 원형 편파인 경우 편파기(130)를 회전시키는 편파 변환 기구를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 편파 송수신이 가능한 위성 통신용 안테나(100)는 선박 등 해상에서 이동하는 이동체에 설치될 수 있으며, 다양한 위성신호의 주파수 대역 중에서 C 밴드 대역의 위성신호를 송수신할 수 있다. 하지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 위성 통신용 안테나(100)는 반드시 C 밴드 신호를 송수신하는 경우에 한정되는 것은 아님을 밝혀둔다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 위성 통신용 안테나는 Ku 밴드, Ka 밴드, x 밴드, L 밴드, S 밴드 등의 신호를 송수신하는 경우에도 적용될 수 있음은 당연하다.
여기서, 편파기(130), 저잡음 블록 다운 컨버터(150), 직교모드 변환기(140) 및 블록 업 컨버터(184)는 일종의 피더(feeder)를 형성한다고 할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 위성 통신용 안테나(100)는 편파기(130), 저잡음 블록 다운 컨버터(150), 직교모드 변환기(140) 및 블록 업 컨버터(184)로 형성되는 하나의 피더를 이용하여 위성 신호를 수신 및 송신할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다중 편파 송수신이 가능한 위성 통신용 안테나(100)는 파라볼릭 형상의 주반사판(110), 주반사판(110)의 가운데 부분을 관통하도록 설치된 위성신호 통신부(미도시), 상기 위성신호 통신부의 일단에 설치되며 주반사판(110)과 마주 보도록 제공되는 부반사판(112), 위성신호 통신부를 주반사판(110)에 지지 및 고정하는 적어도 3개의 지지바(미도시)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 위성신호 통신부는 본 발명의 일 실시예에 따른 위성 통신용 안테나(100)의 요부에 해당하는 부분으로서, 위성으로부터 특정 주파수 대역의 신호를 수신하거나 위성을 향해서 신호를 송신할 수 있는 장치라고 할 수 있다. 상기 위성신호 통신부는 피드혼(120), 편파기(130), 직교모드 변환기(140), 저잡음 블록 다운 컨버터(150), 도파관(156)을 포함할 수 있다. 여기서, 저잡음 블록 다운 컨버터(Low Noise Block Down Converter, 150)를 특정 대역의 위성신호를 수신하는 장치로서, 엘엔비(LNB)라고도 한다. 한편, 도 2에 도시된 블록 업 컨버터(Block Up Converter, 184)는 주반사판(110)의 외측면 쪽에 위치하며, 위성을 향해 신호를 송신하는 장치로서, 비유씨(BUC)라고도 한다. 저잡음 블록 다운 컨버터와 블록 업 컨버터는 위성신호를 수신하고 송신하는데 있어서 핵심적인 장치라고 할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 저잡음 블록 다운 컨버터(150)와 블록 업 컨버터(184)는 직교모드 변환기(140)에 의해서 서로 연결된다고 할 수 있다. 직교모드 변환기(Orthogonal Mode Transducer; OMT, 140)는 서로 직각으로 편파된 두 전자파 성분을 분리하는 장치로서, 위성 통신용 안테나 구현에 있어서 중요한 부품이다. 하나의 주반사판으로 몇 가지의 위성 신호를 수신하기 위한 다중 대역 안테나 피드(feed)로서 직교모드 변환기를 사용하고 있다. 한편, 본 발명에서 직교모드 변환기(140)는 저잡음 블록 다운 컨버터(150)와 블록 업 컨버터(184)를 함께 위치시키기 위해서 필요한 부품이라고도 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 직교모드 변환기(140)는 다중 편파를 송수신함에 있어서 특정 대역의 주파수에 대한 차단 또는 통과 기능은 수행할 수 있으나, 직교모드 변환기(140) 자체에 의해 수직 또는 수평 편파의 선형 편파를 원형 편파로 변환하거나 반대로 원형 편파를 수직 또는 수평 편파의 선형 편파로 변환하는 기능은 수행할 수 없다. 본 발명에서는 선형 편파를 원형 편파로 변환하거나 원형 편파를 선형 편파로 변환하기 위해서 별도의 수단을 사용하는데, 이에 대해서는 이하에서 자세하게 설명한다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 편파 송수신이 가능한 위성 통신용 안테나(100)의 위성신호 통신부는 위성 신호의 선형 편파(Linear Polarization) 또는 원형 편파(Circular Polarization)를 선택적으로 송수신하는 편파 변환 기구 및 상기 위성 신호가 선형 편파인 경우 스큐 각도(skew angle)를 보상하는 스큐 보상 기구를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 편파 변환 기구 및 상기 스큐 보상 기구는 동심축을 기준으로 회전하되 서로 독립적으로 회전한다.
상기와 같이 구성함으로써, 하나의 저잡음 블록 다운 컨버터(150) 및 블록 업 컨버터(184)를 이용하여 선형 편파 뿐만 아니라 원형 편파도 송수신할 수 있고, 선형 편파 수신시 발생하는 스큐 각도도 용이하게 보상할 수 있다.
여기서, 편파 변환 기구를 구비함으로써 선형 편파를 원형 편파로 변환하거나 그 반대로 원형 편파를 선형 편파로 변환할 수도 있고, 이로 인해 특정 대역 주파수(예를 들면, C 밴드 대역)에서 선형 편파 및 원형 편파를 모두 송수신할 수 있는 다중 편파 송수신을 구현할 수 있다. 즉, 편파 변환 기구를 구비함으로써 원형 편파로 사용하고자 할 때에는 위성 신호의 원형 편파를 선형 편파로 변환하며, 선형 편파로 사용하고자 할 때에는 선형 편파를 편파 변환 없이 그대로 선형 편파로 유지할 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 편파 변환 기구 및 스큐 보상 기구의 구성에 대해서 보다 자세하게 설명한다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 상기 편파 변환 기구는 위성 신호가 통과하는 중공 형상의 편파기(130), 편파기(130)의 내부에 형성되어 원형 편파로 사용하고자 할 때에는 위성 신호의 원형 편파를 선형 편파로 변환하고 선형 편파로 사용하고자 할 때에는 선형 편파를 편파 변환 없이 그대로 선형 편파로 유지시키는 위상 변환부(132) 및 편파기(130)의 양단에 형성되어 편파기(130) 또는 피더의 일부분을 회전시키는 편파기 회전부(161~166)를 포함할 수 있다.
여기서, 편파기(130)는 도 5에 도시된 바와 같이 원형 또는 구형(사각형) 모양의 중공의 관으로 형성된 부재로서, 그 일단에 위치하는 피드혼(120)에 의해 수신된 위성 신호가 통과하는 부재이다. 한편, 편파기(130)의 내부 또는 내면에 형성된 위상 변환부(132)는 편파기를 통과하는 위성신호의 원형 편파에 위상 변화를 주어서 원형 편파를 선형 편파로 변환하는 기능을 수행하는 부재이다.
도 5를 참조하면, 편파기(130) 및 위상 변환부(132)는 다양한 형태로 형성될 수 있다. 우선 도 5의 (a) 내지 (c)에 도시된 바와 같이 편파기(130)가 중공의 원통형상으로 형성될 수 있다. 이 때, 위상 변환부(132)가 편파기(130)의 내부를 가로질러 형성되거나(도 5의 (a) 참조), 위상 변환부(132)가 편파기(130)의 내면 중 일측에만 형성되거나(도 5의 (b) 참조), 위상 변환부(132)가 편파기(130)의 내면 양측에 서로 마주 보도록 형성될 수도 있다(도 5의 (c) 참조).
또한, 도 5의 (d) 내지 (f)에 도시된 바와 같이 편파기(131)가 중공의 사각형상으로 형성될 수도 있다. 이 때, 위상 변환부(133)가 편파기(131)의 내면 양측에 서로 마주 보도록 형성되거나(도 5의 (d) 참조), 위상 변환부(133)가 편파기(131)의 내면 중 일측에만 형성되거나(도 5의 (e) 참조), 위상 변환부(134)가 편파기(131)의 내면에 다수개의 홈 형태로 형성될 수도 있다(도 5의 (f) 참조). 여기서, 편파기(130,131)의 내부에 형성되는 위상 변환부(132,133)는 테프론(teflon) 같은 소프트(soft)한 플라스틱 재질 내지 유전체로 형성되며 두께가 약 2mm 정도인 판상(plate shape)을 가지는 것이 바람직하다. 편파기의 단면 모양 및 위상 변환부의 형상 또는 재질은 요구 조건에 따라서 다양하게 설계될 수 있는 것으로서 상기한 내용에 한정되는 것은 아니다.
한편, 상기 위성신호 통신부는 상기 편파 변환 기구 및 상기 스큐 보상 기구 뿐만 아니라 피드혼(120)을 전기적으로 블록 업 컨버터(184)까지 연결하는 편파기(130), 직교모드 변환기(140), 저잡음 블록 다운 컨버터(150) 및 도파관(156)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 편파 변환 기구는 편파기(130)만을 회전시키는 기구이며, 상기 스큐 보상 기구는 편파기(130)를 포함하여 직교모드 변환기(140), 저잡음 블록 다운 컨버터(150) 및 도파관(156)을 한꺼번에 동시에 회전시키는 기구라고 할 수 있다. 즉, 상기 편파 변환 기구는 피더의 일부분 또는 편파기(130)를 회전시키는 기구이고, 상기 스큐 보상 기구는 피더 전체 또는 편파기(130), 직교모드 변환기(140) 및 저잡음 블록 다운 컨버터(150) 전체를 한꺼번에 회전시키는 기구이다.
피드혼(120) 쪽에 위치하는 편파기(130)의 일단에는 피드혼(120)과 편파기(130)를 연결하는 제1어댑터(166)가 연결된다. 이 때, 피드혼(166)과 편파기(130) 사이에는 제1편파기 베어링(169a)이 설치되고, 제1편파기 베어링(169a)의 외주면에는 제1베어링하우징(165)이 제공되어 제1어댑터(166)의 플랜지와 체결될 수 있다. 이와 같이, 제1편파기 베어링(169a)을 구비함으로써 편파기(130)가 제1어댑터(166)에 대해서 상대적인 회전 운동을 할 수 있다.
또한, 편파기(130)의 타단에는 편파기(130)와 직교모드 변환기(140)를 연결하는 제2어댑터(167)가 제공되며, 제2어댑터(167)에 대해서 편파기(130)의 상대적인 회전을 가능하게 하는 제2편파기 베어링(169b)가 제공될 수 있다. 제2편파기 베어링(169b)을 편파기(130)의 외면에 장착하기 위해 편파기(130)의 둘레에 제2베어링하우징(163)이 구비되어 제2어댑터(167)의 플랜지와 체결될 수 있다. 한편, 제1어댑터(166) 및 제2어댑터(167)가 생략될 수도 있다.
이와 같이, 편파기(130)의 양단에 제1 및 제2편파기 베어링(169a,169b)를 포함하는 베어링부를 제공하여 편파기(130)의 양단을 지지함으로써, 제1 및 제2어댑터(166,167)에 대해서 편파기(130)만 또는 피더의 일부분만 상대적으로 회전시킬 수 있다. 편파기(130)를 회전시키기 위해서 편파기(130)의 길이 방향 일측에는 구동부가 제공되고, 상기 구동부의 구동력을 전달 받아 편파기(130)를 회전시키는 종동부가 편파기(130)의 외면에 형성될 수 있다.
여기서, 상기 구동부는 편파기(130)의 양단에 연결된 제1어댑터(166) 또는 제2어댑터(167) 중 적어도 한 곳에 고정되도록 형성될 수 있다. 도 2 내지 도 4를 참조하면, 제2어댑터(167)에 구동부가 고정된 경우가 도시되어 있다. 구동부는 편파기(130)를 회전시키기 위해서 제2어댑터(167)에 고정 설치된 구동모터(161)이며 구동모터(161)의 회전축 일단에는 구동풀리(162)가 형성될 수 있다. 구동풀리(162)와 동일한 측면 위치가 되도록 편파기(130)의 외면에는 구동모터(161)의 구동력을 전달 받기 위한 종동부 내지 종동 풀리(164)가 형성될 수 있다. 구동풀리(162)와 종동풀리(164)를 벨트(미도시) 등으로 연결하여 구동모터(161)의 구동력을 편파기(130)에 전달할 수 있다. 이 때, 구동풀리(162) 및 종동풀리(164)를 스프로켓(sprocket) 형태로 형성하고 양자를 체인으로 연결하여 구동모터(161)의 구동력을 전달할 수도 있다. 뿐만 아니라 구동풀리(162) 및 종동풀리(164)를 서로 직접 맞물리는 기어 형태로 하여 편파기(130)를 회전시킬 수도 있다.
상기한 바와 같이, 편파 변환 기구는 편파기(130)의 길이 방향 일측에 제공된 구동부(161), 편파기(130)의 외면에 형성되며 구동부(161)의 구동력을 전달 받아 편파기(130)를 회전시키는 종동부(164) 및 편파기(130)의 양단을 지지하는 베어링부(169a,169b)를 포함하는 편파기 회전부를 구비함으로써, 원형 편파가 수신되는 경우에 편파기(130) 또는 피더의 일부분을 소정 각도만큼 회전시키고 편파기(130)의 내부에 형성된 위상 변환부(132)도 동일한 소정 각도만큼 회전시켜서 원형 편파의 위상을 변환하여 선형 편파로 변환하여 수신할 수 있다. 이 때, 원형 편파를 선형 편파로 변환하기 위해서는 위상 변환부(132) 및 편파기(130)를 소정 각도만큼 회전시키기 위한 제어가 필요한데, 이를 위해 상기 편파기 회전부는 편파기(130)의 회전 각도를 감지하여 구동모터(161) 내지 구동부의 작동을 제어하는 회전각도 감지부(181)를 포함할 수 있다. 회전각도 감지부(181)는 구동모터(161)와 동일한 위치에 설치되어 구동풀리(162)의 회전 각도를 감지하여 편파기(130) 또는 위상 변환부(132)의 회전 각도를 감지하고 이를 제어할 수 있다.
한편, 상기 스큐 보상 기구는 편파기(130)의 일단에 연결되는 제2어댑터 내지 편파기 어댑터(167), 편파기(130)의 타단에 연결되며 저잡음 블록 다운 컨버터(150)가 연결되는 직교모드 변환기(140) 및 편파기 어댑터 내지 제2어댑터(167)의 일단과 직교모드 변환기(140)의 일단에 형성되어 편파기(130) 및 직교모드 변환기(140)를 한꺼번에 회전시키는 스큐 보상부(171,172,174,175)를 포함할 수 있다.
상기한 제2어댑터(167)의 타단에는 직교모드 변환기(140)가 연결되고, 직교모드 변환기(140)의 타단 즉, 제2어댑터(167)가 연결된 반대쪽 끝단에는 제3어댑터(176)가 연결될 수 있다. 제3어댑터(176)의 일단에는 블록 업 컨버터(184)가 연결된 케이블(183)이 연결될 수 있다. 여기서, 제2어댑터(167), 직교모드 변환기(140) 및 제3어댑터(176)는 일체로 회전하도록 체결되며, 서로에 대해서 상대적인 회전은 할 수 없다.
한편, 편파기(130)의 일단에 연결된 제1어댑터(166)의 전방단 외주면에는 제1스큐 베어링(179a)이 제공되고, 제1스큐 베어링(179a)의 외주면에는 스큐베어링 하우징(177) 및 이와 체결되는 플랜지부(178)가 구비될 수 있다. 또한, 제3어댑터(176)의 외주면에는 제2스큐 베어링(179b)가 제공되고, 제2스큐 베어링(179b)의 외주면에는 스큐 종동 풀리(174) 및 스큐베어링 캡(175)이 구비되어 제2스큐 베어링(179b)을 가이드할 수 있다.
이와 같이, 제1어댑터(166)의 외면에 설치된 제1 및 제2스큐 베어링(179a,179b)에 의해서 제1 내지 제3어댑터(166,167,176), 편파기(130) 및 직교모드 변환기(140) 및 직교모드 변환기(140)에 연결된 저잡음 블록 다운 컨버터(150)가 한꺼번에 회전하는 경우에 그 전체의 양단이 지지될 수 있다. 상기 스큐 보상 기구는 편파기(130)를 통과하는 위선 신호가 선형 편파인 경우에 편파기(130), 블록 업 컨버터(184), 직교모드 변환기(140) 및 직교모드 변환기(140)에 연결된 저잡음 블록 다운 컨버터(150)를 동시에 또는 피더 전체를 소정 각도 만큼 회전시켜서 스큐(skew)를 보상할 수 있다.
여기서, 편파기(130), 저잡음 블록 다운 컨버터(150), 블록 업 컨버터(184) 및 직교모드 변환기(140)를 포함하는 피더 전체를 한꺼번에 동시에 회전시키기 위해서 제1어댑터 내지 제3어댑터(166,167,176) 중 적어도 어느 하나에는 스큐 구동부가 고정 설치될 수 있다. 도면을 참조하면, 스큐 구동부(171)가 제3어댑터(176)에 고정 설치된 경우가 도시되어 있다. 스큐 구동부(171)는 회전 구동력을 발생시키기 위해서 제3어댑터(176)에 고정 설치된 스큐모터(171)이며 스큐모터(171)의 회전축 일단에는 스큐구동풀리(172)가 형성될 수 있다. 스큐구동풀리(172)와 동일한 측면 위치가 되도록 제3어댑터(176)의 외면에는 스큐모터(171)의 구동력을 전달 받기 위한 종동부 내지 스큐종동풀리(174)가 형성될 수 있다. 스큐구동풀리(172)와 스큐종동풀리(174)를 벨트(미도시) 등으로 연결하여 스큐모터(171)의 구동력을 제3어댑터(176)에 전달할 수 있다. 이 때, 스큐구동풀리(172) 및 스큐종동풀리(174)를 스프로켓(sprocket) 형태로 형성하고 양자를 체인으로 연결하여 스큐모터(171)의 구동력을 전달할 수도 있다. 뿐만 아니라 스큐구동풀리(172) 및 스큐종동풀리(174)를 서로 직접 맞물리는 기어 형태로 하여 제3어댑터(176)를 회전시킬 수도 있다.
여기서, 제3어댑터(176)는 생략할 수 있으며, 제3어댑터(176)를 생략하는 경우에는 제2스큐베어링(179b), 스큐구동부(171) 등은 직교모드 변환기(140)의 외주면에 설치될 수 있다.
상기한 바와 같이, 스큐 보상부는 직교모드 변환기(140)의 길이 방향 일측에 제공된 스큐 구동부(171), 직교모드 변환기(140) 또는 직교모드 변환기(140)의 일단에 연결 고정된 제3어댑터(176)의 외면에 형성되며 스큐 구동부(171)의 구동력을 전달 받아 편파기(130), 저잡음 블록 다운 컨버터(150), 블록 업 컨버터(184) 및 직교모드 변환기(140)를 포함하는 피더 전체를 동시에 회전시키는 스큐 종동부에 해당하는 스큐종동풀리(174) 및 편파기 어댑터 내지 제2어댑터(167)의 일단 및 직교모드 변환기(140)의 일단을 지지하는 스큐 베어링부(179a,179b)를 포함할 수 있다. 이 때, 스큐베어링부(179a,179b)는 편파기(130)를 제외한 제1어댑터 내지 제3어댑터(166,167,176) 그리고 직교모드 변환기(140) 중 소정 부위의 양단을 지지하면 된다.
또한, 상기 스큐 보상부는 직교모드 변환기(140) 또는 스큐 구동부(171)의 회전 각도를 감지하여 스큐 구동부(171)의 작동을 제어하는 스큐각도 감지부(182)를 포함할 수 있다. 스큐각도 감지부(182)는 상기한 회전각도 감지부(181)와 작동 원리가 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다. 이와 같이, 스큐각도 감지부(182)를 구비함으로써, 선형 편파 수신시 발생하는 스큐를 보상하기 위해 스큐 구동부(171)에 의해 직교모드 변환기(140) 등이 얼마나 회전했는지 감지하여 회전 각도를 제어할 수 있다.
한편, 도 2를 참조하면, 편파기(130)의 둘레를 따라 그 외면과 이격되게 복수개의 편파기 고정바(185)가 설치될 수 있고, 직교모드 변환기(140)의 양측에는 지지 브라켓(186)이 설치될 수 있다. 스큐 구동부(171), 스큐각도 감지부(182) 및 스큐종동풀리(174)는 스큐 플레이트(180)에 설치 고정될 수 있으며, 스큐 플레이트(180)에는 스큐구동풀리(172)와 스큐종동풀리(174)를 연결하는 벨트(미도시)의 장력을 유지하기 위한 텐션풀리(173)가 설치될 수도 있다.
도 6을 참조하면 직교모드 변환기(140)가 도시되어 있다. 직교모드 변환기(140)는 제1직교모드 변환기(141) 및 이에 연결되는 제2직교모드 변환기(146)를 포함할 수 있다. 여기서, 제2직교모드 변환기(146)는 제1직교모드 변환기(141)에 연결되는 일종의 확장기(extender)라고 할 수 있다. 또한, 제1 및 제2직교모드 변환기(141,146)가 일체로 형성될 수도 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 제1직교모드 변환기(141)에는 피드혼(120) 쪽으로 편파기(130)의 일단과 연통되는 공용포트(145a), 공용포트(145a)의 둘레에 형성되어 편파기(130)와 체결되는 제1플랜지(142), 제1플랜지(142)와 마주 보는 일단에는 제2직교모드 변환기(146)와의 체결을 위한 제2플랜지(143)가 구비될 수 있다. 여기서, 제1직교모드 변환기(141)의 하부에는 저잡음 블록 다운 컨버터(150)가 연결되는 수신포트(144)가 형성될 수 있다. 이 때, 공용포트(145a)와 수신포트(144)는 서로 직교하도록 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 제2직교모드 변환기(146)는 제1직교모드 변환기(141)의 제2플랜지(143)와 체결하기 위한 제3플랜지(147), 공용포트(145a) 및 수신포트(144)와 연통되도록 형성된 송신포트(149), 송신포트(149)의 주위에 형성되어 제3어댑터(176)가 체결되는 제4플랜지(148)를 포함할 수 있다. 송신포트(149)에는 블록 업 컨버터(184)가 연결될 수 있다. 즉, 직교모드 변환기(141,146)에 형성된 공용포트(145a), 수신포트(144) 및 송신포트(149)는 서로 연통되도록 형성되며, 공용포트(145a) 및 송신포트(149)는 동일 직선상에 형성되고 수신포트(144)는 직교하도록 형성될 수 있다.
여기서, 저잡음 블록 다운 컨버터(150)가 연결되는 수신포트(144)와 블록 업 컨버터(184)가 연결되는 송신포트(149)는 대략 직사각형 모양을 가진다. 즉, 수신포트(144)의 장변방향(L1)과 단변방향(L2)는 서로 직교하고, 송신포트(149)의 장변방향(B1)과 단변방향(B2)은 서로 직교하는 형태를 가진다. 또한, 수신포트(144)의 장변방향(L1)과 송신포트(149)의 단변방향(B2)이 수직 또는 수평 선형편파의 방향과 일치하는데, 도 6에 도시된 바와 같이 수신포트(144)의 장변방향(L1)과 송신포트(149)의 단변방향(B2)이 서로 수직으로 교차함을 알 수 이다. 따라서, 수신포트(144)를 통과하는 저잡음 블록 다운 컨버터(150)의 수신 신호가 수직 선형 편파이면 송신포트(149)를 통과하는 블록 업 컨버터(184)의 송신신호가 수평 선형 편파가 되고, 수신포트(144)를 통과하는 저잡음 블록 다운 컨버터(150)의 수신 신호가 수평 선형 편파이면 송신포트(149)를 통과하는 블록 업 컨버터(184)의 송신신호가 수직 선형 편파가 된다고 할 수 있다.
도 7을 참조하면, 직교모드 변환기(141,146)의 수신포트(144)에 연결되는 저잡음 블록 다운 컨버터(150)에는 수신포트(144)와 연통되는 포트(152)가 형성되며, 그 둘레에는 직교모드 변환기(141,146)와의 체결을 위한 플랜지(151)가 형성될 수 있다. 저잡음 블록 다운 컨버터(150)의 포트(152)도 수신포트(144)와 마찬가지로 장변방향(L1)과 단변방향(L2)이 서로 직교하는 직사각형 모양을 가진다.
한편, 직교모드 변환기(141,146)의 수신포트(144)에 저잡음 블록 다운 컨버터(150)가 직접 연결될 수 있을 뿐만 아니라, 도 8에 도시된 바와 같이 직교모드 변환기(141,146)의 수신포트(144)와 저잡음 블록 다운 컨버터(150)의 포트(152) 사이에 도파관(156)이 연결될 수도 있다. 이와 같이, 도파관(156)이 연결되는 경우에는 부품 배치를 고려하여 도파관(156)을 U자 형태로 절곡할 수도 있다. 도파관(156)의 일단에는 저잡음 블록 다운 컨버터(150)의 포트(152)와 연통되는 포트(158)가 형성되고 그 둘레에는 저잡음 블록 다운 컨버터(150)와의 체결을 위한 연결부(157)가 형성될 수 있다.
직교모드 변환기(140)의 포트는 편파기(130)와 연결되는 공용포트(145a), 공용포트(145a)와 마주 보도록 동일 선상에 형성된 송신포트(149) 및 송신포트(149)와 교차하도록 형성된 수신포트(144)를 포함하며, 수신포트(144) 및 송신포트(149)는 각각 직사각형 모양으로 형성될 수 있다.
여기서, 송신포트(149)에는 상기 위성 신호를 송신하는 블록 업 컨버터(Block Up Converter, 184)가 연결되고 수신포트(144)에는 저잡음 블록 다운 컨버터(150)의 포트(152)가 연결되며, 송신포트(149)의 단변 방향은 수신포트(144)의 장변 방향과 교차할 수 있다.
송신포트(149)의 단변 방향 및 수신포트(144)의 장변 방향은 각각 수직 편파 및 수평 편파 방향과 일치하거나, 수평 편파 및 수직 편파 방향과 일치할 수 있다.
한편, 도 8에서 도면부호 "145b"는 제1직교모드 변환기(141)에서 공용포트(145a)와 연통되도록 동일선상에 형성된 연결포트이다.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 편파 송수신이 가능한 위성 통신용 안테나(100)에서 편파 변환 기구에 의한 다중 편파 송수신 및 스큐 보상 기구에 의한 스큐 보상에 대해서 설명한다.
우선, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 위성 통신용 안테나(100)가 선형 편파를 송수신할 때 편파기(100)의 내부를 도시한 도면이다. 좀더 자세히 설명하면 도 9에는 위성 통신용 안테나(100)가 선형 편파를 송수신할 때 편파기(130)의 내부의 위상 변환부(132)의 위치 또는 방향, 수신포트(144)의 장변방향과 송신포트(149)의 단변방향이 도시되어 있다.
도 9의 (a) 내지 (d)를 참조하면, 수신포트(144)의 장변방향은 수평방향이고 송신포트(149)의 단변방향은 수직 방향임을 알 수 있다. 따라서, 수신포트(144)에 연결되는 저잡음 블록 다운 컨버터(150)의 수신신호가 수평 선형 편파이고 송신포트(149)에 연결되는 블록 업 컨버터(184)의 송신신호는 수직 선형 편파가 된다. 또한, 편파기(130)의 내부에 형성된 위상 변환부(132)는 저잡음 블록 다운 컨버터(150) 및 블록 업 컨버터(184)의 수평 및 수직 선형 편파의 방향과 나란하거나 직교하는 위치에 있다. 보다 자세히 설명하면, 도 9의 (a) 및 (b)의 경우는 편파기(130)의 내부에 형성된 위상 변환부(132)의 위치가 수직 선형 편파 방향(송신포트의 단변방향)과는 직교하고 수평 편파 방향(수신포트의 장변방향)과는 평행하며, 도 9의 (c) 및 (d)의 경우는 편파기(130)의 내부에 형성된 위상 변환부(132)의 위치가 수직 선형 편파 방향(송신포트의 단변방향)과는 평행하고 수평 편파 방향(수신포트의 장변방향)과는 평행하다.
도 9의 (e) 내지 (h)를 참조하면, 수신포트(144)의 장변방향은 수직방향이고 송신포트(149)의 단변방향은 수평 방향임을 알 수 있다. 따라서, 수신포트(144)에 연결되는 저잡음 블록 다운 컨버터(150)의 수신신호가 수직 선형 편파이고 송신포트(149)에 연결되는 블록 업 컨버터(184)의 송신신호는 수평 선형 편파가 된다. 또한, 편파기(130)의 내부에 형성된 위상 변환부(132)는 저잡음 블록 다운 컨버터(150) 및 블록 업 컨버터(184)의 수직 및 수평 선형 편파의 방향과 나란하거나 직교하는 위치에 있다. 보다 자세히 설명하면, 도 9의 (e) 및 (f)의 경우는 편파기(130)의 내부에 형성된 위상 변환부(132)의 위치가 수평 선형 편파 방향(송신포트의 단변방향)과는 평행하고 수직 편파 방향(수신포트의 장변방향)과는 수직이며, 도 9의 (g) 및 (h)의 경우는 편파기(130)의 내부에 형성된 위상 변환부(132)의 위치가 수평 선형 편파 방향(송신포트의 단변방향)과는 수직하고 수직 편파 방향(수신포트의 장변방향)과는 평행하다.
이와 같이, 편파기(130)의 내부에 형성된 위상 변환부(132)의 방향이 저잡음 블록 다운 컨버터(150) 및 블록 업 컨버터(184)의 핀 방향 또는 저잡음 블록 다운 컨버터(150)가 연결되는 수신포트(144)의 장변방향 및 블록 업 컨버터(184)가 연결되는 직교모드 변환기(140)의 송신포트(149)의 단변방향과 수직이거나 평행한 경우에는, 위상 변환부(132)가 전기적으로 없는 것과 동일하기 때문에 전적으로 저잡음 블록 다운 컨버터(150) 및 블록 업 컨버터(184)의 핀 방향 또는 저잡음 블록 다운 컨버터(150)가 연결되는 수신포트(144)의 장변방향 및 블록 업 컨버터(184)가 연결되는 송신포트(149)의 단변방향에 의해서 편파가 결정된다고 할 수 있다.
즉, 편파기(130)의 위상 변환부(132)가 직교모드 변환기(140)의 수신포트(144)의 장변방향 및 송신포트(149)의 단변방향과 수직이거나 수평인 위치에 있으면 편파기(130)는 수직 또는 수평 선형 편파를 수신하거나 송신하게 된다. 이 때의 위상 변환부(132)는 전기적으로 존재하지 않는 것과 동일하기 때문에 선형 편파는 편파 변환 없이 그대로 선형 편파로 진행한다.
도 9의 (a) 내지 (h)에 도시된 경우와 같이 편파기(130)의 위상 변환부(132)가 위치하는 경우에는 원형 편파가 존재하지 않고 오로지 수직 또는 수평 선형 편파만 존재하기 때문에 편파 변환 기구의 작동은 필요하지 않다. 이 경우에는 선형 편파로 인한 스큐를 보상하기 위해 스큐 보상 기구의 작동만 필요하다. 다만, 위상 변환부(132)가 수직 또는 수평 선형 편파와 수직이거나 평행한 위치에 있도록 편파기(130)를 회전시키기 위해서 편파 변환 기구가 작동할 수는 있다. 이러한 경우에도 편파 변환 기구가 원형 편파를 선형 편파로 변환시키기 위해 편파기(130)를 회전시키는 것은 아니다.
이와 같이, 상기 편파 변환 기구는 편파기(130)와 연통되도록 형성되며 편파기(130)를 통과한 상기 위성 신호를 수신하는 저잡음 블록 다운 컨버터(150)의 포트(152) 또는 직교모드 변환기(140)의 수신포트(144) 및 송신포트(149)에 대해서 위상 변환부(132)의 각도를 변화시킬 수 있다. 즉, 상기 편파 변환 기구는 편파기(130)를 통과하는 상기 위성 신호가 수직 또는 수평 선형 편파인 경우에는 위상 변환부(132)가 저잡음 블록 다운 컨버터(150)의 포트(152) 또는 수신포트(144) 및 송신포트(149)의 장변방향과 수평 또는 수직이 되도록 편파기(130) 및 위상 변환부(132)를 회전시킬 수 있다. 다시 말하면, 선형 편파에 대해서 편파기(130)의 위상 변환부(132)가 직교모드 변환기(140)의 수신 포트(144)에 대해서 수직이면 송신포트(149)에 대해서는 수평이고, 그 반대로 수신 포트(144)에 대해서 수평이면 송신포트(149)에 대해서는 수직이 되도록 편파기(130) 또는 위상 변환부(132)등 피더의 일부분을 회전시킬 수 있다.
편파기(130)를 통과하는 상기 위성 신호가 수직 또는 수평 선형 편파인 경우에 상기 편파 변환 기구는 위상 변환부(132)가 저잡음 블록 다운 컨버터(150)의 포트(152) 또는 수신포트(144)의 장변방향과 직교모드 변환기(140)의 송신포트(149)의 단변방향과 수직 또는 수평(평행)이 되도록 편파기(130)를 회전시키고, 상기 스큐 보상 기구는 상기 편파 변환 기구에 의해 편파기(130) 또는 위상 변환부(132)가 회전한 상태에서 편파기(130), 저잡음 블록 다운 컨버터(150), 블록 업 컨버터(184) 및 직교모드 변환기(140)를 포함하는 디퍼 전체를 한꺼번에 일체로 회전시켜서 스큐를 보상할 수 있다.
상기 스큐 보상 기구는 선형 편파에 대해서 편파기(130)를 회전시키는 하나의 회전축을 기준으로 편파기(130)의 위상 변환부(132)가 직교모드 변환기(140)의 수신포트(144) 또는 송신포트(149)와 수직 또는 수평이 되도록 고정된 상태에서, 다른 하나의 회전축을 기준으로 피더 전체 즉, 저잡음 블록 다운 컨버터(150), 직교모드 변환기(140) 및 블록 업 컨터버(184) 모두를 회전시켜서 스큐를 보상할 수 있다. 이 때, 두 개의 회전축은 서로 동일한 회전 중심을 가진다고 할 수 있다.
다음으로, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 위성 통신용 안테나(100)가 원형 편파를 송수신할 때 편파기(100)의 내부를 도시한 도면이다. 좀더 자세히 설명하면 도 10에는 위성 통신용 안테나(100)가 원형 편파를 송수신할 때 편파기(130)의 내부의 위상 변환부(132)의 위치 또는 방향, 수신포트(144)의 장변방향과 송신포트(149)의 단변방향이 도시되어 있다.
도 10의 (a) 내지 (d)를 참조하면, 직교모드 변환기(140)의 수신포트(144)의 장변방향은 수직방향이고 송신포트(149)의 단변방향은 수평 방향임을 알 수 있다. 이 때, 편파기(130)의 내부에 형성된 위상 변환부(132)는 저잡음 블록 다운 컨버터(150)가 연결되는 수신포트(144)의 장변방향 및 블록 업 컨버터(184)가 연결되는 송신포트(149)의 단변방향과 각각 45도를 이루는 위치에 있다.
보다 자세히 설명하면, 도 10의 (a) 및 (b)의 경우는 편파기(130)의 내부에 형성된 위상 변환부(132)가 송신포트(149)의 단변방향과 45도를 이루고 수신포트(144)의 장변방향과 45도를 이룬다. 여기서, 도 10의 (a)와 (b)에 도시된 위상 변환부(132)의 위치는 서로 180도 회전한 상태인데, 이 둘의 경우는 동일한 상태라고 할 수 있다. 즉, 도 10의 (a) 또는 (b)와 같이 위상 변환부(132)가 위치한 상태에서 송신포트(149)에 연결된 블록 업 컨버터(184)의 송신신호가 좌선편파(LHCP; Left Hand Circular Polarization)이라면 수신포트(144)에 연결된 저잡음 블록 다운 컨버터(150)의 수신신호는 우선편파(RHCP; Right Hand Circular Polarization)가 된다.
한편, 도 10의 (c) 및 (d)의 경우는 편파기(130)의 내부에 형성된 위상 변환부(132)가 송신포트(149) 단변방향과 45도를 이루고 수신포트(144)의 장변방향과 45도를 이룬다. 여기서, 도 10의 (c)와 (d)에 도시된 위상 변환부(132)의 위치는 서로 180도 회전한 상태인데, 이 둘의 경우는 동일한 상태라고 할 수 있다. 즉, 도 10의 (c) 또는 (d)와 같이 위상 변환부(132)가 위치한 상태에서 송신포트(149)에 연결된 블록 업 컨버터(184)의 송신신호가 우선편파(RHCP; Right Hand Circular Polarization)이라면 수신포트(144)에 연결된 저잡음 블록 다운 컨버터(150)의 수신신호는 좌선편파(LHCP; Left Hand Circular Polarization)가 된다.
여기서, 도 10의 (a) 내지 (d)에 도시된 경우에서, 위상 변환부(132)의 위치에 따라서 좌선편파 및 우선편파가 절대적으로 정해지는 것은 아니며, 편파 변환 기구에 의해서 편파기(130)의 내부에 형성된 위상 변환부(132)의 위치가 90도 회전하면 블록 업 컨버터(184) 및 저잡음 블록 다운 컨버터(150)는 항상 다른 원형편파로 바뀐다고 할 수 있다.
다음으로, 도 10의 (e) 내지 (h)를 참조하면, 수신포트(144)의 장변방향은 수평방향이고 송신포트(149)의 단변방향은 수직 방향임을 알 수 있다. 이 때, 편파기(130)의 내부에 형성된 위상 변환부(132)는 저잡음 블록 다운 컨버터(150)가 연결되는 수신포트(144)의 장변방향 및 블록 업 컨버터(184)가 연결되는 송신포트(149)의 단변방향과 각각 45도를 이루는 위치에 있다.
보다 자세히 설명하면, 도 10의 (e) 및 (h)의 경우는 편파기(130)의 내부에 형성된 위상 변환부(132)가 송신포트(149)의 단변방향과 45도를 이루고 수신포트(144)의 장변방향과도 45도를 이룬다. 여기서, 도 10의 (e)와 (f)에 도시된 위상 변환부(132)의 위치는 서로 180도 회전한 상태인데, 이 둘의 경우는 동일한 상태라고 할 수 있다. 즉, 도 10의 (e) 또는 (f)와 같이 위상 변환부(132)가 위치한 상태에서 송신포트(149)에 연결된 블록 업 컨버터(184)의 송신신호가 좌선편파(LHCP; Left Hand Circular Polarization)이라면 수신포트(144)에 연결된 저잡음 블록 다운 컨버터(150)의 수신신호는 우선편파(RHCP; Right Hand Circular Polarization)가 된다.
한편, 도 10의 (g) 및 (h)의 경우는 편파기(130)의 내부에 형성된 위상 변환부(132)가 송신포트(149) 단변방향과 45도를 이루고 수신포트(144)의 장변방향과도 45도를 이룬다. 여기서, 도 10의 (g)와 (h)에 도시된 위상 변환부(132)의 위치는 서로 180도 회전한 상태인데, 이 둘의 경우는 동일한 상태라고 할 수 있다. 즉, 도 10의 (g) 또는 (h)와 같이 위상 변환부(132)가 위치한 상태에서 송신포트(149)에 연결된 블록 업 컨버터(184)의 송신신호가 우선편파(RHCP; Right Hand Circular Polarization)이라면 수신포트(144)에 연결된 저잡음 블록 다운 컨버터(150)의 수신신호는 좌선편파(LHCP; Left Hand Circular Polarization)가 된다.
여기서, 송신신호 또는 수신신호의 우선편파 또는 좌선편파 여부는 도 10의 (a) 내지 (d)와 (e) 내지 (h)의 경우가 동일함을 알 수 있다.
또한, 도 10의 (a) 내지 (h)의 경우에는 원형 편파 신호를 수신하거나 송신하기 때문에 스큐 보상 기구의 작동은 필요하지 않으며, 위상 변환부(132)가 수신포트(144)의 장변방향 또는 송신포트(149)의 단변방향과 45도가 되는 위치도 회전하도록 편파 변환 기구가 편파기(130)를 회전시키는 작동만 필요하게 된다.
상기 편파 변환 기구는 원형 편파에 대해서 편파기(130)의 위상 변환부(132)가 직교모드 변환기(140)의 수신포트(144) 및 송신포트(149)에 대해서 동시에 45도가 되도록 편파기(130) 또는 피더의 일부분을 회전시켜야 한다.
이와 같이, 선형 편파를 송수신하는 경우에는 편파 변환 기구와 스큐 보상 기구가 모두 작동하되 서로 독립적으로 작동하며, 원형 편파를 송수신하는 경우에는 스큐 보상 기구는 작동하지 않고 편파 변환 기구만 작동하게 된다.
즉, 상기 편파 변환 기구는 편파기(130)를 통과하는 상기 위성 신호가 원형 편파인 경우에는 위상 변환부(132)가 저잡음 블록 다운 컨버터(150)의 포트(152) 또는 수신포트(144)의 장변방향에 대해 45도가 되도록 편파기(130) 또는 피더의 일부분을 회전시킬 수 있다.
상기와 같이 편파 변환 기구를 구비함으로써 하나의 위성 통신용 안테나(100) 및 저잡음 블록 다운 컨버터(150), 블록 업 컨버터(184)를 이용하여 선형 편파 뿐만 아니라 원형 편파도 수신하고 송신할 수 있으며, 스큐 보상 기구를 구비하여 스큐가 발생하는 경우에 저잡음 블록 다운 컨버터(150), 블록 업 컨버터(184) 및 직교모드 변환기(140)를 포함하는 피더 전체를 스큐 각도 만큼 회전시켜 스큐를 보상하기 때문에 스큐 각도에 따라 수신되는 위성 신호의 손실이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 이 때, 스큐 보상 기구는 편파기(130) 또는 피더의 일부분이 회전된 상태에서 동심축을 가지는 다른 회전축을 중심으로 저잡음 블록 다운 컨버터(150), 직교모드 변환기(140) 및 블록 업 컨버터(184)를 포함하는 피더 전체를 회전시킴으로써 스큐 각도를 보상할 수 있다.
본 발명에 따른 위성 통신용 안테나(100)의 편파 변환 기구 및 스큐 보상 기구는 모두 편파기(130)를 회전시킬 수 있기 때문에 편파 변환 기구 및 스큐 보상 기구는 편파기(130)의 중심축을 동심축으로 회전한다고 할 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 일 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
본 발명은 해상용 또는 항공용 위성 안테나 등에 이용될 수 있다.

Claims (15)

  1. 위성으로부터 신호를 수신하거나 상기 위성을 향해 신호를 송신하는 피드혼;
    상기 피드혼에 연결되며, 상기 위성 신호의 선형 편파 및 원형 편파를 송수신하는 편파기;
    상기 편파기에 연결되어 상기 위성 신호의 다중 대역 피드를 가능하게 하는 직교모드 변환기;
    상기 편파기와 마주 보도록 상기 직교모드 변환기의 일단에 연결되며, 상기 편파기를 통해 상기 위성 신호를 송신하는 블록 업 컨버터;
    상기 편파기와 교차하도록 상기 직교모드 변환기에 연결되며, 상기 편파기를 통과한 상기 위성 신호를 수신하는 저잡음 블록 다운 컨버터;
    상기 직교모드 변환기에 구비되어 상기 편파기를 통과한 상기 위성 신호가 선형 편파인 경우 스큐 각도를 보상하도록 상기 편파기 및 상기 직교모드 변환기를 동시에 회전시키는 스큐 보상 기구; 및
    상기 편파기에 구비되어 상기 편파기를 통과한 상기 위성 신호가 원형 편파인 경우 상기 편파기를 회전시키는 편파 변환 기구;
    를 포함하는 다중 편파 송수신이 가능한 위성 통신용 안테나.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 편파 변환 기구는,
    상기 위성 신호가 통과하도록 중공 형상을 가지는 상기 편파기의 내부에 형성되어 상기 위성 신호의 원형 편파를 선형 편파로 변환하는 위상 변환부; 및
    상기 편파기의 양단에 형성되어 상기 편파기를 회전시키는 편파기 회전부;를 포함하는, 다중 편파 송수신이 가능한 위성 통신용 안테나.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 편파기 회전부는,
    상기 편파기의 길이 방향 일측에 제공된 구동부;
    상기 편파기의 외면에 형성되며 상기 구동부의 구동력을 전달 받아 상기 편파기를 회전시키는 종동부; 및
    상기 편파기의 양단을 지지하는 베어링부;를 포함하는, 다중 편파 송수신이 가능한 위성 통신용 안테나.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 편파기 회전부는 상기 편파기의 회전 각도를 감지하여 상기 구동부의 작동을 제어하는 회전각도 감지부를 포함하는, 다중 편파 송수신이 가능한 위성 통신용 안테나.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 직교모드 변환기의 포트는,
    상기 편파기와 연결되는 공용포트;
    상기 공용포트와 마주 보도록 형성된 송신포트; 및
    상기 송신포트와 교차하도록 형성된 수신포트;를 포함하며,
    상기 송신포트 및 상기 수신포트는 각각 직사각형 모양으로 형성된 것을 특징으로 하는 다중 편파 송수신이 가능한 위성 통신용 안테나.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 편파 변환 기구는 상기 직교모드 변환기의 수신 포트 또는 송신 포트에 대해서 상기 위상 변환부의 각도를 변화시키는 것을 특징으로 하는 다중 편파 송수신이 가능한 위성 통신용 안테나.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 편파 변환 기구는 상기 편파기를 통과하는 상기 위성 신호가 원형 편파인 경우에는 상기 위상 변환부가 상기 직교모드 변환기의 수신 포트 또는 송신 포트에 대해 45도가 되도록 상기 편파기를 회전시키는 것을 특징으로 하는 다중 편파 송수신이 가능한 위성 통신용 안테나.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 편파 변환 기구는 상기 편파기를 통과하는 상기 위성 신호가 선형 편파인 경우에는 상기 위상 변환부가 상기 직교모드 변환기의 수신 포트 또는 송신 포트와 수평 또는 수직이 되도록 상기 편파기를 회전시키는 것을 특징으로 하는 다중 편파 송수신이 가능한 위성 통신용 안테나.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 스큐 보상 기구는,
    상기 편파기를 통과하는 상기 위선 신호가 선형 편파인 경우에 상기 편파기, 상기 저잡음 블록 다운 컨버터 및 상기 직교모드 변환기를 동시에 소정 각도 만큼 회전시켜서 스큐를 보상하는 것을 특징으로 하는 다중 편파 송수신이 가능한 위성 통신용 안테나.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 스큐 보상 기구는,
    상기 편파기의 일단과 상기 직교모드 변환기의 일단에 형성되어 상기 편파기 및 상기 직교모드 변환기를 한꺼번에 회전시키는 스큐 보상부를 포함하는, 다중 편파 송수신이 가능한 위성 통신용 안테나.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 스큐 보상부는,
    상기 직교모드 변환기의 길이 방향 일측에 제공된 스큐 구동부;
    상기 직교모드 변환기의 외면에 형성되며 상기 스큐 구동부의 구동력을 전달 받아 상기 편파기 및 상기 직교모드 변환기를 동시에 회전시키는 스큐 종동부; 및
    상기 편파기의 일단 및 상기 직교모드 변환기의 일단을 지지하는 스큐 베어링부;를 포함하는, 다중 편파 송수신이 가능한 위성 통신용 안테나.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 스큐 보상부는 상기 직교모드 변환기의 회전 각도를 감지하여 상기 스큐 구동부의 작동을 제어하는 스큐각도 감지부를 포함하는, 다중 편파 송수신이 가능한 위성 통신용 안테나.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 편파기를 통과하는 상기 위성 신호가 선형 편파인 경우에 상기 편파 변환 기구는 상기 위상 변환부가 상기 직교모드 변환기의 수신 포트 또는 송신 포트와 수직 또는 수평이 되도록 상기 편파기를 회전시키고,
    상기 스큐 보상 기구는 상기 편파 변환 기구에 의해 상기 위상 변환부가 회전한 상태에서 상기 편파기 및 상기 직교모드 변환기를 한꺼번에 회전시켜서 스큐를 보상하는 것을 특징으로 하는 다중 편파 송수신이 가능한 위성 통신용 안테나.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 송신포트에는 상기 블록 업 컨버터가 연결되고 상기 수신포트에는 상기 저잡음 블록 다운 컨버터가 연결되며,
    상기 송신포트의 단변 방향은 상기 수신포트의 장변 방향과 교차하는 것을 특징으로 하는 다중 편파 송수신이 가능한 위성 통신용 안테나.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 송신포트의 단변 방향 및 상기 수신포트의 장변 방향은 각각 수직 편파 및 수평 편파 방향과 일치하거나, 수평 편파 및 수직 편파 방향과 일치하는 것을 특징으로 하는 다중 편파 송수신이 가능한 위성 통신용 안테나.
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