KR100682984B1 - 다중대역 하이브리드 안테나 시스템 - Google Patents

다중대역 하이브리드 안테나 시스템 Download PDF

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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
본 발명은 다중대역 하이브리드 안테나 시스템에 관한 것임.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은, 기계식으로 개략적(coarse)으로 위성을 추적하고 전자식으로 고속 정밀(fine) 추적하는 알고리즘을 사용함으로써, 기계식 안테나와 위상배열 안테나의 장점을 모두 갖는 하이브리드 안테나 시스템을 제공하는데 그 목적이 있음.
3. 발명의 해결방법의 요지
본 발명은, 목표 위성을 기계식으로 개략적(coarse)으로 추적하고 전자식으로 고속 정밀(fine) 추적하여 통신 서비스 및 위성 방송 수신 서비스를 제공하기 위한 다중대역 하이브리드 안테나 시스템으로서, 회전 운동을 포함하는 기계적 움직임 및 전자 빔 추적 기능을 이용하여 위성 방향을 추적하고, 위성과 자유공간을 통해 다중 대역 주파수의 송수신을 수행하기 위한 회전체부; 외부의 단말시스템과 통신 및 방송 신호의 송수신을 수행하고, 외부로부터 교류전원을 입력받기 위한 고정체부; 및 상기 회전체부를 고정체부에 연결하고, 기계적 또는 전자적으로 구동 및 제어하기 위한 안정화구동수단을 포함함.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 하이브리드 안테나 시스템 등에 이용됨.
안테나, 삼중 대역, 이동체 탑재, 위상 추적 알고리즘, 하이브리드

Description

다중대역 하이브리드 안테나 시스템{Hybrid Antenna System}
도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 안테나 시스템의 일실시예 구성도,
도 2는 도 1의 회전체시스템(1000)의 일실시예 상세 구성도,
도 3은 도 1의 고정체시스템(2000)의 일실시예 상세 구성도,
도 4는 도 2의 방사부(1110)의 일실시예 구조도로서 측단면도,
도 5는 도 2의 방사부(1100)의 제1실시예 평면도 및 측면도,
도 6은 도 2의 방사부(1100)의 제2실시예 평면도 및 측면도,
도 7은 도 4의 능동 급전 배열(1113)의 일실시예 구조도로서, 급전 배열 소자의 여기 배치도
도 8은 본 발명에 따른 이중 대역 원추형 헬릭스 여기 소자의 일실시예 구조도,
도 9는 본 발명에 따른 원추형 헬릭스 여기 소자를 사용한 20개의 급전 배열 의 일실시예 구조를 나타내는 도면,
도 10은 도 2의 Ka 대역 송신 능동부(1210)의 일실시예 상세 구성도,
도 11은 도 2의 K 대역 수신 능동부(1220)의 일실시예 상세 구성도,
도 12는 도 1의 스테빌라이저(3000)의 일실시예 상세 구성도,
도 13은 도 2의 제어부(1410)의 일실시예 상세 구성도,
도 14는 도 2의 전원부(1420)의 일실시예 상세 구성도,
도 15는 본 발명에 따른 하이브리드 안테나 시스템의 위성추적 제어 과정에 대한 일실시예 흐름도이다.
*도면 주요 부분에 대한 설명*
1000 : 회전체시스템 2000 : 고정체시스템
3000 : 스테빌라이저 4000 : 이동체단말시스템
1100 : 방사부 1200 : 삼중대역 송수신 능동부
1300 : 제1트리플렉서 1400 : 전원/제어부
2100 : 제2트리플렉서 2200 : 감시 제어부
1110 : Ka/K 대역 방사부 1120 : Ku 대역 방사부
1111 : 주반사판 1112 : 부반사판
1113 : 능동 급전 배열
본 발명은 하이브리드 안테나 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 목표 위성을 기계식으로 개략적(coarse)으로 추적하고 전자식으로 고속 정밀(fine) 추적 하여 통신 서비스 및 위성 방송 수신 서비스를 제공하기 위한 이동체 탑재형 다중대역 하이브리드 안테나 시스템에 관한 것이다.
이동 위성통신 환경하의 높은 주파수 대역 그리고 다중 대역에서 고 이득 안테나 특성을 만족하는 저가의 안테나를 개발하기 위해서는 요구 규격에 따라 효율적인 안테나 구조가 선택되어야 한다.
기존의 기계식 안테나 시스템은 구현 가격이 비교적 저렴하여 낮은 이득과 단일 또는 이중 대역의 이동체 안테나 시스템에 많이 응용되었으나 이득이 증가하여 0.5°이하와 같이 안테나 빔 폭이 작아져 위성 추적이 거의 불가능해지는 문제점이 있다. 또한, 위상 배열 안테나 시스템은 초고속 전자 빔의 스캔 특성을 제공하나 시스템 구현 가격이 너무 높은 문제점이 있기 때문에, 주로 단일 또는 이중 대역의 군용 안테나 또는 레이다 시스템에 많이 응용되어 왔다. 위상 배열 안테나 시스템의 시스템 구현 가격은 안테나의 이득, 전자 빔의 스캔 범위 및 사이드 로브(또는 그레이팅 로브) 특성에 의해 제한을 받는다.
이하, 하이브리드 안테나 시스템에 적용 가능한 종래 안테나의 성능, 비용 또는 사용 환경 등에 대한 개요와 문제점에 대하여 설명한다.
다중 대역에서 동작하며 좁은 전자빔 스캔 범위를 갖는 고이득 안테나 응용에 있어서, 종래의 위상 배열 안테나는 초고속 전자 빔 스캔 특성을 갖는 반면에 매우 고가이며, 구현의 용이성에 제약을 받는다. 또한, 고이득 기계식 안테나는 구현 비용은 저렴하나 목표물 추적 오차에 의한 성능 열화가 문제된다.
종래의 단일 혼 급전 반사판 안테나는 고정형 안테나 빔을 제공하는 장거리 위성 통신용 안테나 시스템에 많이 사용된다. 또한, 이동 환경 조건에서의 반사판 안테나는 순수한 기계식 추적 방식을 사용하므로 비교적 안테나 빔 폭이 큰 소형 안테나에 사용되며, 전자 빔 추적에 의한 추적 방식에 비하여 상대적으로 추적 속도가 느리므로 선박과 같이 저속형 이동체에 많이 활용되는데, 이동체 탑재형 고이득 안테나에는 좁은 빔 폭으로 인한 추적 손실 때문에 사용이 거의 불가능한 문제점이 있다.
또한, 종래의 위상배열 안테나 시스템은 전자 빔을 사용하여 고속으로 목표물을 추적하므로 고속, 정밀 추적을 위한 군용(레이다) 시스템에 주로 사용된다. 특히, 다중 대역, 고 주파수, 고 이득 및 넓은 빔 스캔 섹터를 요구하는 규격에서 위상 배열 안테나는 비용은 물론 구현성 및 집적성에 많은 제약을 받는 문제점이 있다.
따라서, 위성 멀티미디어 통신 서비스 및 위성 방송 수신 서비스를 제공할 수 있고, 다중대역에서 동작하는 이동체 탑재형 오프셋 하이브리드 안테나 시스템을 구현하기 위하여는 기계식으로 개략적(coarse)으로 위성을 추적하고 전자식으로 고속 정밀(fine) 추적하는 알고리즘을 사용하는 구조, 즉 기계식 안테나와 위상배열 안테나의 장점을 갖는 이중 반사판 오프셋 하이브리드 안테나 구조의 구현이 요구된다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 기계식으로 개략적(coarse)으로 위성을 추적하고 전자식으로 고속 정밀(fine) 추적하는 알고리즘을 사용함으로써, 기계식 안테나와 위상배열 안테나의 장점을 모두 갖는 하이브리드 안테나 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 반사판 안테나의 고 이득 특성과 능동 위상 배열 안테나의 고속 전자 빔 스캐닝 특성을 혼합한 구조로서 반사판 안테나와 급전 능동 위상 배열 안테나를 포함함으로써, 기계식 안테나와 위상배열 안테나의 장점을 모두 갖는 이중 반사판 구조의 이동체 탑재형 하이브리드 안테나 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다
또한, 본 발명은 이동체에 탑재되어 위성 멀티미디어 통신 서비스 및 위성 방송 수신 서비스를 모두 제공할 수 있는 다중대역 하이브리드 안테나 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 목표 위성을 기계식으로 개략적 (coarse)으로 추적하고 전자식으로 고속 정밀(fine) 추적하여 통신 서비스 및 위성 방송 수신 서비스를 제공하기 위한 다중대역 하이브리드 안테나 시스템으로서, 회전 운동을 포함하는 기계적 움직임 및 전자 빔 추적 기능을 이용하여 위성 방향을 추적하고, 위성과 자유공간을 통해 다중 대역 주파수의 송수신을 수행하기 위한 회전체부; 외부의 단말시스템과 통신 및 방송 신호의 송수신을 수행하고, 외부로부터 교류전원을 입력받기 위한 고정체부; 및 상기 회전체부를 고정체부에 연결하고, 기계적 또는 전자적으로 구동 및 제어하기 위한 안정화구동수단을 포함하고, 상기 회전체부는, 주반사판 및 부반사판을 이용하여 자유공간으로부터 통신용 수신 대역의 신호를 수신하고, 통신용 송신 대역의 신호를 자유공간으로 방사하며, 방송용 수신 대역의 신호를 수신하기 위한 방사수단; 상기 방사수단으로부터 제공받은 신호를 하향 주파수 변환하고, 제공받은 신호를 상향 주파수 변환하여 상기 방사수단으로 제공하며, 신호 전력의 이득조정, 저잡음 증폭, 위상제어, 빔 성형 및 제어 등의 신호 처리 기능을 수행하기 위한 송수신능동부; 공통단자를 기준으로 다중 대역 신호가 입/출력하는 다중 채널로 구성되어, 상기 송수신능동부로부터 하향 주파수 변환된 신호를 제공받아 채널 증폭 또는 신호 억압 처리하여 상기 안정화구동수단으로 제공하고, 상기 안정화구동수단으로부터 제공받은 신호를 채널 증폭 또는 신호 억압 처리하여 상기 송수신능동부로 제공하고, 하기 위한 제1트리플렉서; 및 교류 공급 전원을 제공받아 상기 안정화구동수단을 구동 및 제어하기 위한 전원 및 제어 데이타를 상기 안정화구동수단으로 제공하고, 상기 송수신능동부로부터 전압을 검출하고 상기 송수신능동부로 전원 및 위상 데이터를 제공하기 위한 전원/제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 통신 서비스 및 위성 방송 수신 서비스를 제공하기 위한 다중대역 하이브리드 안테나로서, 통신 대역 신호를 송수신하기 위하여 주반사판 및 부반사판을 포함하는 오프셋 이중 반사판 구조의 통신대역송수신안테나; 및 상기 부반사판 상부에 수평으로 위치하여 방송 대역 신호를 수신하기 위한 방송대역수신안테나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 목표 위성을 기계식으로 개략적(coarse)으로 추적하고 전자식으로 고속 정밀(fine) 추적하기 위하여 기계적 구동 장치 및 전자 빔 추적을 이용하는 이중 반사판 구조의 하이브리드 안테나 시스템의 위성추적 방법으로서,
상기 하이브리드 안테나 시스템이 위성통신 또는 위성방송 하고자 하는 목표 위성의 방위각 및 앙각 정보를 획득하는 목표위성위치정보 획득 단계;
상기 기계적 구동 장치를 이용하여 상기 하이브리드 안테나 시스템이 탑재된 장치의 움직임에도 불구하고 안테나 빔이 향상 목표위성으로 지향되도록 자세를 제어하는 자세제어 단계;
상기 하이브리드 안테나 시스템의 부반사판을 상하좌우 방향으로 이차원 기계적 스캐닝을 하면서 위성신호를 포착하는 위성신호 포착 단계; 및
상기 하이브리드 안테나 시스템이 탑재된 장치의 움직임에 대응하여 계속적으로 포착된 위성신호를 추적하기 위해 포착된 위성신호를 능동 위상배열을 이용하여 목표위성의 상대적 위치 변화량을 감지하고 변화된 상대적 위치방향으로 부반사판에 의한 기계적 빔 조향과 능동 위상배열에 의한 전자적 빔 조향을 연동하여 목 표위성을 계속 추적하는 위성추적 단계
를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기에 앞서, 기술적 이해를 돕기 위해 본 발명의 가장 바람직한 일실시예로서 삼중 대역(Ka/K/Ku 대역) 이동체 탑재형 하이브리드 안테나 시스템의 동작원리에 대한 개요를 먼저 설명한다.
본 발명에 따른 삼중 대역(Ka/K/Ku 대역)에서 동작하는 이동체 탑재형 하이브리드 안테나는 위성통신 환경 하에 위성 멀티미디어 통신 서비스 및 위성 방송 수신 서비스를 제공할 수 있다. Ka 대역 및 K 대역은 각각 위성 통신용 송신 및 수신 주파수이며, Ku 대역은 위성 방송용 수신 주파수 대역이다. 여기서, Ka/K 대역과 Ku 대역 위성은 동일하다고 가정한다.
본 발명에 따른 하이브리드 안테나는 반사판 안테나의 고 이득 특성과 능동 위상 배열 안테나의 고속 전자 빔 스캐닝 특성을 혼합한 구조로서 반사판 안테나와 급전 능동 위상 배열 안테나를 포함한다. 여기서, 급전 능동 위상 배열 안테나는 반사판 안테나 개구면의 전류 분포를 형성하는 역할을 하며, 반사판은 위상 배열 급전으로부터 복사된 전자파를 반사 후 평면파로 변환시켜 원하는 빔 패턴을 형성하는 역할을 한다.
0.5°정도의 좁은 빔 폭을 갖는 고 이득 이동체 탑재형 안테나 구현을 위해 본 발명은 이차원 전자 빔 스캔을 갖는 오프셋 하이브리드 안테나 구조로서, 구동부 장치(스테빌라이저)에 의해 개략적(Coarse)으로 위성을 추적하고 부반사판의 이차원 미세 운동에 의해 고속으로 위성을 추적하며, 급전용 능동 위상 배열의 이차원 전자 빔 추적 기능에 의해 초고속으로 위성을 추적하는 기능을 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 안테나 시스템의 일실시예 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 하이브리드 안테나 시스템은 회전체시스템(1000), 고정체시스템(2000) 및 스테빌라이저(3000)를 포함한다.
회전체시스템(1000)은 회전 운동을 포함하는 기계적 움직임 및 전자 빔 추적을 이용하여 위성 방향을 추적하고, 외부의 위성(미도시)과 자유공간을 통해 삼중 대역(Ka, K, Ku 대역) 주파수의 송수신을 수행한다.
고정체시스템(2000)은 외부의 이동체단말시스템(4000)과 통신 및 방송 신호(S, L 대역)의 송수신을 수행하고, 외부로부터 교류전원을 입력받는다.
스테빌라이저(3000)는 회전체시스템(1000)과 고정체시스템(2000)을 연결하고, 회전체시스템(1000)을 기계적 또는 전자적으로 구동 및 제어한다.
상기 구성 요소의 상세 구성 및 동작은 이하 관련 도면을 참조하여 상세히 후술한다.
도 2는 도 1의 회전체시스템(1000)의 일실시예 상세 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 회전체시스템(1000)은 방사부(1100), 삼중대역 송수신 능동부(1200), 제1트리플렉서(1300) 및 전원/제어부(1400)를 포함한다.
방사부(1100)는 Ka/K 대역 방사부(1110) 및 Ku 대역 방사부(1120)로 구성되어, 자유공간으로부터 K 대역 및 Ku 대역 주파수의 신호를 수신하여 삼중대역 송수신 능동부(1200)로 제공하고, 삼중대역 송수신 능동부(1200)로부터 제공받은 Ka 대역 신호를 자유공간으로 방사한다. 방사부(1100)의 상세 구조 및 동작은 관련 도면을 참조하여 상세히 후술한다.
삼중대역 송수신 능동부(1200)는 Ka 대역 송신 능동부(1210), K 대역 수신 능동부(1220) 및 Ku 대역 수신 능동부(1230)를 포함하여, 방사부(1100)로부터 제공받은 신호를 하향 주파수 변환하여 제1트리플렉서(1300)로 제공하고, 제1트리플렉서(1300)로부터 제공받은 신호를 상향 주파수 변환하여 방사부(1100)로 제공하며, 신호 전력의 이득조정, 저잡음 증폭, 위상제어, 빔 성형 및 제어 등의 신호 처리 기능을 수행한다.
또한, Ku 대역 수신 능동부(1230)는 Ku 대역 평판 배열 안테나의 각 소파 구조 부 배열 바로 뒷면에 부착되는 능동 안테나 구조로서 Ku 대역 저잡음 증폭기들 이 사용되며, 공급 전원은 RF 동축 케이블을 통해 이루어진다. Ka 대역 송신 능동부(1210)는 제1트리플렉서(1300)로부터 S-대역 신호를 입력받아, Ka 대역으로 상향주파수 변환하고 고출력 증폭하여 Ka/K 대역 방사부(1110)로 제공한다(도 10 참조 후술). K 대역 수신 능동부(1220)는 Ka/K 대역 방사부(1110)로부터 K 대역 신호를 입력받아, 하향 주파수 변환된 S 대역 신호를 제1트리플렉서(1300)로 출력한다(도 11 참조 후술).
이와 같은 기능을 수행하는 3중대역 송수신 능동부(1200)는 제1트리플렉서(1300)와 연결되어, 제1트리플렉서(1300)로부터 출력된 송신 신호전력은 Ka 대역 송신 능동부(1210)에 입력되며, K 대역 수신 능동부(1220)와 Ku 대역 수신 능동부(1230)로부터 출력된 수신 신호전력은 제1트리플렉서(1300)로 입력되는 구조적 특징을 갖는다.
제1트리플렉서(1300)는 공통단자를 기준으로 3개 대역 신호가 입/출력하는 3개 채널로 구성되어, 삼중대역 송수신 능동부(1200)로부터 하향 주파수 변환된 신호를 제공받아 처리하여 스테빌라이저(3000)로 제공하고, 스테빌라이저(3000)로부터 제공받은 신호를 처리하여 삼중대역 송수신 능동부(1200)로 제공한다. 또한, 제1트리플렉서(1300)는 채널 증폭 기능, 신호 억압 기능 및 스위치를 통한 전체 안테나 시스템의 송신 신호 ON/OFF 기능을 수행한다.
전원/제어부(1400)는 제어부(1410) 및 전원부(1420)를 포함하여, 스테빌라이저를 통해 교류 전원을 제공받아 스테빌라이저(3000)를 구동 및 제어하기 위한 전원 및 제어 데이타를 스테빌라이저(3000)로 제공하며, 삼중대역 송수신 능동부 (1200)로부터 전압을 검출하고 삼중대역 송수신 능동부(1200)로 전원 및 위상 데이터를 제공한다. 제어부(1410) 및 전원부(1420)의 상세 구성 및 기능은 관련 도면을 참조하여 상세히 후술한다.
도 3은 도 1의 고정체시스템(2000)의 일실시예 상세 구성도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 고정체시스템(2000)은 제2트리플렉서(2100) 및 감시 제어부(2200)를 포함한다.
제2트리플렉서(2100)는 전술한 제1트리플렉서(1300)와 유사한 구조로서, 공통단자를 기준으로 3개 대역 신호가 입/출력하는 3개 채널로 구성되고, 스테빌라이저(3000)와 신호를 입출력하여 대역외 신호 억압 기능 및 Ku 대역 신호를 L 대역 신호로 하향 주파수 변환 기능을 수행하여 이동체단말시스템(4000)으로부터 S 대역 신호를 제공받고, 이동체단말시스템(4000)으로 L 대역 신호를 제공한다.
감시 제어부(2200)는 송신 및 수신 안테나 빔의 전자적 조향을 위해 Ka 대역 송신 능동부(1210), K 대역 수신 능동부(1220) 및 Ku 대역 수신 능동부(1230) 각각의 위상을 제어하고, 안테나 상태를 감시하고 제어한다.
도 4는 도 2의 방사부(1100)의 일실시예 구조도로서 측단면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 하이브리드 안테나 시스템의 방사부(1100)는 Ka/K 대역 방사부(1110) 및 Ku 대역 방사부(1120)로 구분된다.
Ka/K 대역 방사부(1110)는 오프셋 이중 반사판 안테나 구조로서, 스테빌라이 저(3000)의 상측에 주반사판(1111), 부반사판(1112) 그리고 능동 급전 배열(1113)이 위치하고, 입사/방사 전자파(점선 도시)는 이중 반사 후에 능동 급전 배열(1113)에 입력/출력된다. 여기서, 주반사판(1111)은 스테빌라이저(3000)에 수평으로 위치한다. 주반사판(1111)을 수평으로 설치하면 안테나 시스템의 무게 중심을 낮추어 스테빌라이저(3000)의 운동 부담을 줄일 수 있다.
Ku 대역 방사부(1120)는 평판 배열 안테나 구조로서 소파 구조의 부 배열 안테나를 앙각 방향으로 배열함으로써 안테나의 전체 높이를 줄일 수 있는 구조이며, 부반사판(1112) 위에 수평으로 위치한다.
일반적인 Ku 대역 평판 배열 안테나는 상대적으로 큰 안테나 빔 폭(Ka/K 대역의 6배정도)을 가지므로 스테빌라이저(3000)의 위성 추적 운동에만 연동시키더라도 2 dB(TBC) 미만의 위성 추적 손실 범위 내에서 위성을 추적할 수 있다. 따라서, Ku 대역 방사부(1120)는 부반사판(1112) 상단의 지지 기구물(미도시) 위에 수평으로 위치하도록 하며, 상기 부반사판(1112) 지지 기구물은 주반사판(1111) 기구물(미도시)과 같이 움직인다.
또한, 안테나의 전체 크기를 줄이기 위해 주반사판(1111) 및 부반사판(1112)의 개구면을 커빌리니어 림(Curvilinear rim) 형태로 최적화한다.
도 5는 도 1의 방사부(1100)의 제1실시예 평면도 및 측면도이다.
도 5의 (a) 평면도(Top View)에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 방사부(1100)의 제1실시예는 제한된 원안에 주반사판(1111-a), 부반사판(1112-a) 및 능동 급전 배열(1113-a)이 위치한 구조이다.
또한, 부반사판(1112-a) 및 능동 급전 배열(1113-a)의 가장자리는 변형된 타원형 구조이며, 부반사판(1112-a)의 표면은 평판형 구조이다.
도 5의 (b) 측면도(Side View)에 도시된 바와 같이, 부반사판(1112-a)은 표면이 평판형 구조임을 알 수 있다.
도 6은 도 1의 방사부(1100)의 제2실시예 평면도 및 측면도이다.
도 6의 (a) 평면도(Top View)에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 방사부(1100)의 제2실시예는 제한된 원안에 주반사판(1111-b), 부반사판(1112-b) 및 능동 급전 배열(1113-b)이 위치한 구조이다.
또한, 부반사판(1112-b) 및 능동 급전 배열(1113-b)의 가장자리는 원형 구조이며, 부반사판(1112-b)의 표면은 적절히 성형화 된다.
도 5의 (b) 측면도(Side View) 도시된 바와 같이, 부반사판(1112-b)은 표면이 성형화된 부반사판(1112-b)임을 알 수 있다.
전술한 본 발명에 따른 방사부(1100)의 제1실시예 및 제2실시예의 안테나 개구면 형상은 주반사판이 동일하고 비슷한 크기의 부반사판과 급전 배열 개수를 사용할 경우에는 매우 유사한 안테나의 전기적 특성을 제공할 수 있다. 따라서, 이하 설명은 상기 제1실시예를 기준으로 하며, 이러한 설명은 상기 제2실시예에 대해서도 동등히 적용할 수 있다.
도 7은 도 4의 능동 급전 배열(1113)의 일실시예 구조도로서, 급전 배열 소자의 여기 배치도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 능동 급전 배열(1113)은 개구면의 형상이 변형된 타원형 구조로서, 20개의 배열 소자들로 구성된다. 다만, 상기 배열 소자들의 개수는 전체 안테나 이득 및 안테나 빔 스캔 범위에 의해 결정되는 값으로서, 얼마든지 달라질 수 있음은 자명하다.
본 발명에 따른 능동 급전 배열(1113)의 단위 배열 소자의 개구면은 원형 또는 구형 개구면이 사용 가능하며, 이는 안테나 설계 시 반영되어야 한다.
도 7에 도시된 일실시예는 원형 개구면을 갖는 배열 소자들이 4개씩 묶여 5개 그룹(1113_G1~1113_G5)으로 나뉘어져 있는 구조이며, 교차 편파 특성을 개선하기 위해 중간에 있는 그룹(1113_G2)을 중심으로 상하 좌우 대칭의 여기 형태를 보여준다. 여기서, 원안의 각 숫자 0, 90, 180, 270은 각 단자에서 여기되는 회전 방향을 나타낸다.
도 8은 본 발명에 따른 이중 대역 원추형 헬릭스 여기 소자의 일실시예 구조도이고, 도 9는 본 발명에 따른 원추형 헬릭스 여기 소자를 사용한 20개의 급전 배열의 일실시예 구조를 나타내는 도면이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 능동 급전 배열(1113)의 급전 배열 소자들은 이중 대역 원추형 헬릭스(4a) 여기 소자 구조를 갖는다. 이중 대역은 각각 Ka 대역과 K 대역을 나타내는데, 이러한 여기 구조는 다른 주파수 대역에도 사용이 가능하다.
단자 1의 송신 대역(Ka 대역) 신호는 원형 도파관(4d)의 중심으로 동축 케이블을 통해 입력되어 접속 점(4c)에서 헬릭스와 연결되어 우현 편파의 후방 진행파로 여기되고, 다시 바닥 도체 벽에 반사 후 좌현 편파의 전방 진행파로 변환되어 확장된 원형 도파관(4f)을 통해 부반사판으로 방사된다.
반면, 부반사판으로부터 입사된 우현 편파의 수신 대역(K 대역) 신호는 접속 점(4b)와 연결된 원추형 헬릭스(4a)를 통해 직접 단자 2로 출력된다. 이 때, 송수신 신호는 각각 서로 다른 원형 편파 신호가 됨을 알 수 있으며, 각각의 송수신 편파는 요구 규격에 의해 바뀔 수 있다.
도 10은 도 2의 Ka 대역 송신 능동부(1210)의 일실시예 상세 구성도이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 Ka 대역 송신 능동부(1210)는 5개의 다중 송신능동블록(1212)으로 구성된 송신능동모듈(1211), 송신전력분배블록(1213) 및 상향 주파수 변환기(1214)를 포함하여, 제1트리플렉서(1300)로부터 S-대역 신호를 입력받아, Ka 대역으로 상향주파수 변환하고 고출력 증폭하여 Ka/K 대역 방사부(1110)로 제공한다.
상향주파수변환기(1214)는 상향 주파수 변환 기능 외에 신호 전력의 세기를 가변하는 이득 조정 기능을 수행한다.
송신전력분배블록(1213)은 상향주파수변환기(1214)로부터 출력된 신호전력을 1개의 단자로 입력받아, 5개의 출력단자로 균등하게 제공한다.
송신능동모듈(1211)은 종단에 위치하여 동일한 5개의 다중 송신능동블록(1212)으로 구성된다. 각각의 다중 송신능동블록(1212)은 1개의 단자로부터 입력된 신호전력을 4개의 출력단자로 균등하게 출력하는 전력분배 기능을 포함하여, 신호전력의 이득조정 기능, 신호전력의 고출력 증폭기능 및 위상제어기능을 수행한다.
따라서, 송신능동모듈(1211)은 4개의 채널을 갖는 5개의 다중 송신능동블록(1212)을 통하여, 20개의 송신채널로 구성되며, 각 채널 내에 존재하는 1차 레벨의 송신 위상 천이기들의 위상제어 기능을 통하여, 안테나 시스템의 송신 빔 성형 및 제어 기능을 수행한다.
도 11은 도 2의 K 대역 수신 능동부(1220)의 일실시예 상세 구성도이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 K 대역 수신 능동부(1220)는 5개의 다중 수신능동블록(1222)으로 구성된 수신능동모듈(1221), 수신 빔 성형블록(1223), 하향주파수변환기(1224) 및 추적신호검출기(1225)를 포함하여, Ka/K 대역 방사부(1110)로부터 K 대역 신호를 입력받아, 하향 주파수 변환된 S 대역 신호를 제1트리플렉서(1300)로 출력한다.
K 대역 수신 능동부(1220)의 입력단에 위치한 수신능동모듈(1221)은 동일한 5개의 다중 수신능동블록(1222)으로 구성된다. 각각의 다중 수신능동블록(1222)은 4개의 단자로부터 입력된 신호전력을 1개의 단자로 출력하는 전력합성 기능을 포함하여, 신호전력의 이득조정 기능, 신호전력의 저잡음 증폭기능 및 위상제어기능을 수행한다.
따라서, 수신능동모듈(1221)은 4개의 채널을 갖는 5개의 다중 수신능동블록(1222)을 통하여, 20개의 수신채널로 구성되며, 각 채널내 존재하는 1차 레벨의 수신 위상 천이기들의 위상제어 기능을 통하여, 안테나시스템의 수신 빔 성형 및 제어 기능을 수행한다.
수신 빔성형블록(1223)은 5개의 다중 수신능동블록(1222)과 연결된 5개의 입력단자와 2개의 출력단자를 갖는다. 출력단자 중 1개의 단자는 하향주파수변환기(1224) #1으로 연결되며, 최종적으로 이동체단말시스템(4000)으로 전달되어, 신호 복조에 이용되고, 나머지 1개의 단자는 하향주파수변환기(1224) #2와 추적신호검출기에 연결되어 위성의 위치추적 기능에 이용된다. 또한, 수신 빔 성형블록(1223)은 동일한 5개의 채널로 구성되며, 각 채널내 존재하는 2차 레벨의 위상 천이기들의 위상제어 기능을 통하여, 위성 추적을 위한 추적 빔 성형 및 제어 기능을 갖는다.
본 발명에 따른 하이브리드 안테나 시스템은 수신 빔 성형블록(1223)내 2차 레벨의 위상 천이기들에 의해 주 빔 주변의 오프셋된 4개의 추적 빔들을 순차적으로 형성하여 위성 추적에 이용한다.
하향주파수변환기(1224)는 전술한 바와 같이, 동일한 기능을 수행하는 두개의 블록, 하향주파수변환기 #1 및 하향주파수변환기 #2로 구성된다. 또한, 입력된 K 대역 신호를 S 대역 신호로 하향 주파수 변환하기는 기능 외에 신호 전력의 세기를 가변하는 이득 조정 기능을 수행한다.
추적신호검출기(1225)는 하향주파수변환기(1224) #2 로부터 입력된 IF 신호 전력을 전압의 형태로 검출하는 기능을 수행하며, 최종적으로, 검출된 전압의 세기가 제어부에 입력되어 추적하고자 하는 위성의 위치를 판별할 수 있도록 한다.
도 12는 도 1의 스테빌라이저(3000)의 일실시예 상세 구성도이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 스테빌라이저(3000)는 부반사판의 앙각 방향 및 방위각 방향으로 스테빌라이저(3000)를 구동하기 위한 부반사판 앙각 구동 드라이버(3011)와 부반사판 방위각 구동 드라이버(3013) 및 부반사판 앙각 구동모터(3012)와 부반사판 방위각 구동모터(3014)를 포함하고, 스테빌라이저3000)를 롤, 피치, 요 방향으로 구동하기 위한 스테빌라이저 롤 구동 드라이버(3015), 스테빌라이저 피치 구동 드라이버(3017) 및 스테빌라이저 요 구동 드라이버(3019)와 스테빌라이저 롤 구동모터(3016), 스테빌라이저 피치 구동모터(3018) 및 스테빌라이저 요 구동모터(3020)를 포함하며, 주반사판의 경사 센서 및 각속도 센서 등의 외부 자세 센서 정보를 이용하여 스테빌라이저(3000)의 자세를 감지하는 스테빌라이저 자세센서(3021)를 포함한다.
도 13은 도 2의 제어부(1410)의 상세 구성도이다.
도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 제어부(1410)는 위성추적 제어기(1411) 및 자세 제어기(1412)를 포함한다.
위성추적 제어기(1411)는 감시제어부(2200)와 연결되어 감시제어부(2200)에 안테나 상태를 전달하고, 사용자의 명령을 받으며, 또한 이동체단말시스템(4000)으 로 필요한 안테나 상태 정보를 제공하고 명령을 받으며, 자세제어기(1412)로 자세제어 명령을 전달하고 스테빌라이저의 상태 정보를 전달받는 기능을 수행한다.
자세 제어기(1412)는 위성추적 제어기(1411)로부터 자세 제어명령을 받으면 스테빌라이저(3000)의 스테빌라이저 자세센서(3011)로부터 스테빌라이저 자세정보를 입력받고, 자이로 및 GPS 등의 외부의 이동체 자세센서로부터 이동체 자세정보를 입력받아, 이동체 움직임에 대응하여 항상 안테나가 목표위성 인근을 지향하도록 스테빌라이저(3000)의 구동 드라이버(3011, 3013, 3015, 3017, 3019)를 통해 스테빌라이저(3000)의 자세를 제어하는 기능을 수행한다.
도 14는 도 2의 전원부(1420)의 일실시예 상세 구성도이다.
도 14에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전원부(1420)는 외부의 이동체 등으로부터 외부 교류전원을 입력받아 여러 개의 교류전원 단자로 분전하기 위한 교류전원 분전기(1422) 및 분전된 일부 교류전원을 입력받아 직류로 변환하기 위한 교류/직류 변환기(1421)를 포함한다.
교류전원 분전기(1422)에 의해 분전된 교류전원은 교류전원을 필요로 하는 스테빌라이저(3000)의 구동 드라이버(3011, 3013, 3015, 3017, 3019)로 공급되고, 직류 전원을 필요로 하는 그 외 장치들은 교류/직류 변환기(1421)로부터 직접 공급받거나 또는 위성추적제어기(1411)로부터 공급받는다.
도 15는 본 발명에 따른 하이브리드 안테나 시스템의 위성추적 제어 과정에 대한 일실시예 흐름도이다.
먼저, 하이브리드 안테나 시스템이 위성통신 또는 위성방송 하고자 하는 목표 위성의 방위각 및 앙각 정보를 획득한다.(목표 위성 위치 정보 획득 과정)(2100).
이어서, 스테빌라이저(300)의 상기 기계적 구동 장치를 이용하여 이동체의 움직임에도 불구하고 안테나 빔이 향상 목표위성으로 지향되도록 자세를 제어한다( 자세제어 과정)(2200).
이어서, 하이브리드 안테나 시스템의 부반사판을 지그재그(zig-zag)에 의한 이차원 기계적 스캐닝을 하면서 위성신호를 포착한다(위성신호 포착 과정)(2300).
이어서, 이동체 움직임에 대응하여 계속적으로 포착된 위성신호를 추적하기 위해 포착된 위성신호를 능동 위상배열에 의해 목표위성의 상대적 위치 변화량을 감지하고 그 변화된 상대적 위치방향으로 부반사판에 의한 기계적 빔 조향과 능동 위상배열에 의한 전자적 빔 조향을 연동하여 목표위성을 계속 추적한다(위성추적 과정)(2400)로 이루어진다.
상술한 바와 같은 본 발명의 과정은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다. 이러한 과정은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있으므로 더 이상 상세히 설명하지 않기로 한다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
상기와 같은 본 발명은, 목표 위성을 기계식으로 개략적(coarse)으로 추적하고 전자식으로 고속 정밀(fine) 추적하여, 기계식 안테나와 위상배열 안테나의 장점을 모두 갖는 하이브리드 안테나 시스템을 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 이동체에 탑재되어 위성 멀티미디어 통신 서비스 및 위성 방송 수신 서비스를 모두 제공할 수 있는 다중대역 하이브리드 안테나 시스템을 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 위상 배열 안테나의 초고속 전자 빔 추적 특성과 반사판 안테나의 고 이득 특성을 갖는 삼중대역 이차원 하이브리드 안테나 시스템을 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 주반사판 및 부반사판의 안테나 구조 형상, 이중 대역 여기 소자 구조, 급전 배열, 송수신 능동부 구성 및 위성 추적 알고리즘을 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 다중대역 고이득 이동체 탑재형 안테나를 경제적으로 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 이동체에 탑재되어 정지 궤도 위성을 통해 Ka/K 대역 위성 멀티미디어 통신 서비스 및 Ku 대역 위성방송 수신 서비스를 제공할 수 있는 효과가 있다.

Claims (44)

  1. 삭제
  2. 목표 위성을 기계식으로 개략적(coarse)으로 추적하고 전자식으로 고속 정밀(fine) 추적하여 통신 서비스 및/또는 위성 방송 수신 서비스를 제공하기 위한 다중대역 하이브리드 안테나 시스템으로서,
    회전 운동을 포함하는 기계적 움직임 및 전자 빔 추적 기능을 이용하여 위성 방향을 추적하고, 위성과 자유공간을 통해 다중 대역 주파수의 송수신을 수행하기 위한 회전체부;
    외부의 단말시스템과 통신 및/또는 방송 신호의 송수신을 수행하기 위한 고정체부; 및
    상기 회전체부를 고정체부에 연결하고, 기계적 또는 전자적으로 구동 및 제어하기 위한 안정화구동수단
    을 포함하고,
    상기 회전체부는,
    상기 안정화구동수단 상부에 수평으로 위치한 주반사판;
    상기 주반사판과 자유 공간을 매개로 소정 간격으로 이격하여 위치한 부반사판; 및
    입사 및 방사 전자파를 상기 주반사판 및 부반사판을 통해 이중 반사 후 소정의 빔폭으로 전자적으로 빔 조향하여 입력 및 출력하기 위한 능동급전배열부
    을 포함하는 다중대역 하이브리드 안테나 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 주반사판은,
    상기 안정화구동수단과 연동하여 기계적으로 움직이고,
    상기 부반사판은,
    상기 주반사판과 함께 기계적으로 움직이고, 자체적으로도 소정의 폭으로 상하좌우로 움직이는 것을 특징으로 하는 다중대역 하이브리드 안테나 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 주반사판 및 부반사판의 개구면은,
    커빌리니어 림(Curvilinear rim) 형태인 것을 특징으로 하는 다중대역 하이브리드 안테나 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 주반사판, 부반사판 및 능동급전배열부는,
    상측에서 관찰하면 제한된 원안에 상기 주반사판, 부반사판 및 능동급전배열부가 위치한 구조인 것을 특징으로 하는 다중대역 하이브리드 안테나 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 부반사판 및 능동 급전 배열부의 가장자리는 변형된 타원형 구조이고,
    상기 부반사판의 표면은 평판형 구조인 것을 특징으로 하는 다중대역 하이브리드 안테나 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 부반사판 및 능동 급전 배열부의 가장자리는 원형 구조이고,
    상기 부반사판의 표면은 성형화된 구조인 것을 특징으로 하는 다중대역 하이브리드 안테나 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 능동 급전 배열부는,
    배열 소자들를 소정의 그룹으로 구분하여 배열한 구조이고, 교차 편파 특성 을 개선하기 위하여 중간에 위치한 그룹을 중심으로 상하좌우 대칭의 구조인 것을 특징으로 하는 다중대역 하이브리드 안테나 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 배열 소자는,
    이중 대역 원추형 헬리스 여기 소자인 것을 특징으로 하는 다중대역 하이브리드 안테나 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 이중 대역 원추형 헬리스 여기 소자는,
    서로 다른 주파수의 원형 편파로 동작하기 위하여 원추형 도체의 양 끝점이 송신 및 수신 급전 단자와 연결되는 것을 특징으로 하는 다중대역 하이브리드 안테나 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 고정체부는,
    다중 채널로 구성되고, 상기 안정화구동수단과 신호를 입출력하여 대역외 신 호 억압 기능을 수행하고, 방송용 수신 대역의 신호를 하향 주파수 변환하여 외부의 단말시스템으로 제공하고, 외부의 단말시스템으로부터 제공받은 신호를 상기 제1트리플렉서로 제공하기 위한 제2트리플렉서; 및
    송신 및 수신 안테나 빔의 전자적 조향을 위해 상기 송수신능동부의 위상을 제어하고, 안테나 상태를 감시하고 제어하기 위한 감시제어수단
    를 포함하는 다중대역 하이브리드 안테나 시스템.
  12. 제 2 항에 있어서,
    상기 안정화구동수단은,
    상기 전원/제어부로부터 입력받은 전원 및 제어 데이터를 통해 상기 안정화구동수단을 부반사판의 앙각 방향 및 방위각 방향으로 구동하기 위한 앙각/방위각구동부; 및
    상기 전원/제어부로부터 입력받은 전원 및 제어 데이터를 통해 상기 안정화구동수단을 롤, 피치 및 요 방향으로 구동하기 위한 롤피치요구동부
    를 포함하는 다중대역 하이브리드 안테나 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 앙각/방위각구동부는,
    부반사판의 앙각 방향으로 상기 안정화구동수단을 구동시키기 위한 앙각구동모터;
    상기 앙각구동모터를 제어하여 동작시키기 위한 앙각구동모터동작수단;
    부반사판의 방위각 방향으로 상기 안정화구동수단을 구동시키기위한 방위각구동모터;
    상기 방위각구동모터를 제어하여 동작시키기 위한 방위각구동모터동작수단; 및
    상기 안정화구동수단의 자세를 감지하기 위한 안정화구동수단자세센서
    를 포함하는 다중대역 하이브리드 안테나 시스템.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 롤피치요구동부는,
    상기 안정화수단을 롤 방향으로 구동하기 위한 롤구동모터;
    상기 롤구동모터를 제어하여 동작시키기 위한 롤구동모터동작수단;
    상기 안정화수단을 피치 방향으로 구동하기 위한 피치구동모터;
    상기 피치구동모터를 제어하여 동작시키기 위한 피치구동모터동작수단;
    상기 안정화수단을 요 방향으로 구동하기 위한 요구동모터; 및
    상기 요구동모터를 제어하여 동작시키기 위한 요구동모터동작수단
    을 포함하는 다중대역 하이브리드 안테나 시스템.
  15. 제 2 항에 있어서,
    상기 회전체부는,
    주반사판 및 부반사판을 이용하여 자유공간으로부터 통신용 수신 대역의 신호를 수신하고, 통신용 송신 대역의 신호를 자유공간으로 방사하며, 방송용 수신 대역의 신호를 수신하기 위한 방사수단;
    상기 방사수단으로부터 제공받은 신호를 하향 주파수 변환하고, 제공받은 신호를 상향 주파수 변환하여 상기 방사수단으로 제공하며, 신호 처리 기능을 수행하기 위한 송수신능동부;
    공통단자를 기준으로 다중 대역 신호가 입/출력하는 다중 채널로 구성되어, 상기 송수신능동부로부터 하향 주파수 변환된 신호를 제공받아 처리하여 상기 안정화구동수단으로 제공하고, 상기 안정화구동수단으로부터 제공받은 신호를 처리하여 상기 송수신능동부로 제공하기 위한 제1트리플렉서; 및
    교류 공급 전원을 제공받아 상기 안정화구동수단을 구동 및 제어하기 위한 전원 및 제어 데이타를 상기 안정화구동수단으로 제공하고, 상기 송수신능동부로부터 전압을 검출하고 상기 송수신능동부로 전원 및 위상 데이터를 제공하기 위한 전원/제어부
    를 포함하는 다중대역 하이브리드 안테나 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 방사수단은,
    통신 대역 신호를 송수신하기 위한 오프셋 이중 반사판 안테나 구조의 통신대역송수신방사부; 및
    상기 부반사판 상부에 수평으로 위치하여 방송 대역 신호를 수신하기 위한 방송대역수신방사부
    를 포함하는 다중대역 하이브리드 안테나 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 방송대역수신방사부는,
    평판 배열 안테나 구조이고, 소파 구조의 부 배열 안테나를 앙각 방향으로 배열한 구조인 것을 특징으로 하는 다중대역 하이브리드 안테나 시스템.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 통신대역송수신방사부는,
    상기 안정화구동수단 상부에 수평으로 위치한 주반사판;
    상기 주반사판과 자유 공간을 매개로 소정 간격으로 이격하여 위치한 부반사 판; 및
    입사 및 방사 전자파를 상기 주반사판 및 부반사판을 통해 이중 반사 후 입력 및 출력하기 위한 능동급전배열부
    을 포함하는 다중대역 하이브리드 안테나 시스템.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 송수신능동부는,
    방송 대역 저잡음 증폭기를 이용하여 수신한 방송 신호를 증폭하여 출력하기 위한 방송대역수신능동부;
    상기 제1트리플렉서로부터 입력받은 신호를 위성 통신용 송신 주파수로 상향주파수 변환하고 고출력 증폭하여 상기 통신대역송수신방사부로 제공하기 위한 통신대역송신능동부; 및
    상기 통신대역송수신방사부로부터 제공받은 신호를 하향 주파수 변환하여 출력하기 위한 통신대역수신능동부
    를 포함하는 다중대역 하이브리드 안테나 시스템.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 송수신능동부는,
    상기 제1트리플렉서와 연결되어, 제1트리플렉서로부터 출력된 송신 신호전력은 상기 통신대역송신능동부로 입력되고, 통신대역수신능동부와 방송대역수신능동부로부터 출력된 수신 신호전력은 제1트리플렉서로 입력되는 구조를 특징으로 하는 다중대역 하이브리드 안테나 시스템.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 방송대역수신능동부는,
    상기 방송대역수신방사부의 각 소파 구조 부 배열 뒷면에 부착된 능동 안테나 구조인 것을 특징으로 하는 다중대역 하이브리드 안테나 시스템.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 통신대역송신능동부는,
    입력신호를 상향 주파수 변환하고, 신호 전력의 세기를 가변하는 이득 조정 기능을 수행하기 위한 상향주파수변환수단;
    상기 상향주파수변환수단으로부터 출력된 신호전력을 1개의 단자로 입력받아 다수의 출력단자로 균등하게 분배하여 출력하기 위한 송신전력분배수단; 및
    1개의 단자로부터 입력된 신호전력을 다수의 출력단자로 균등하게 분배하여 출력하기 위한 다수의 다중송신능동블록을 포함하는 송신능동모듈
    을 포함하는 다중대역 하이브리드 안테나 시스템.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 송신능동모듈은,
    신호전력의 이득조정 기능, 신호전력의 고출력 증폭기능 및 위상제어기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 다중대역 하이브리드 안테나 시스템.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 송신능동모듈은
    다수의 송신채널 내에 존재하는 1차 레벨의 위상제어 기능을 통해 안테나 시스템의 송신 빔 성형 및 제어 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 다중대역 하이브리드 안테나 시스템.
  25. 제 19 항에 있어서,
    상기 통신대역수신능동부는,
    다수개의 단자로부터 입력된 신호전력을 전력 합성하여 출력하는 다수개의 다중수신능동블록으로 구성된 수신능동모듈;
    상기 다중 수신능동블록의 출력단자와 각각 연결된 다수의 입력단자를 통해 다수의 채널로 구성되고, 각 채널내 존재하는 2차 레벨의 위상 천이기들의 위상제어 기능을 통해 위성 추적을 위한 추적 빔 성형 및 제어 기능을 수행하는 수신빔성형수단;
    상기 수신빔성형수단으로부터 입력받은 신호를 하향 주파수 변환하여 출력하기 위한 하향주파수변환수단; 및
    하향주파수변환수단으로부터 입력된 신호전력을 전압의 형태로 검출하여 상기 전원/제어부로 출력하기 위한 추적신호검출수단
    을 포함하는 다중대역 하이브리드 안테나 시스템.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 다중수신능동블록은,
    신호전력의 이득조정 기능, 신호전력의 저잡음 증폭기능 및 위상제어기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 다중대역 하이브리드 안테나 시스템.
  27. 제 25 항에 있어서,
    상기 하향주파수변환수단은,
    동일한 기능을 수행하는 두개의 하향주파수변환기를 포함하고,
    하나의 하향주파수변환기는 신호 복조를 위해 출력신호를 상기 제1트리플렉서로 출력하고,
    다른 하나의 하향주파수변화기는 위성의 위치추적을 위해 출력신호를 상기 추적신호검출수단으로 출력하는 것을 특징으로 하는 다중대역 하이브리드 안테나 시스템.
  28. 제 25 항에 있어서,
    상기 수신빔성형수단은,
    상기 2차 레벨의 위상 천이기들을 이용하여 주 빔 주변의 오프셋된 4개의 추적 빔들을 순차적으로 형성하여 위성 추적에 이용하는 것을 특징으로 하는 다중대역 하이브리드 안테나 시스템.
  29. 제 16 항에 있어서,
    상기 전원/제어부는,
    상기 안정화구동수단을 통해 교류 전원을 제공받아 분전 및 변환하여 교류전원 및 직류전원을 출력하기 위한 전원부; 및
    상기 안정화구동수단을 구동 및 제어하기 위한 제어 데이타를 제공하고, 송수신능동부로부터 전압을 검출하고 송수신 능동부로 전원 및 위상 데이터를 제공하 기 위한 제어부
    를 포함하는 다중대역 하이브리드 안테나 시스템.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 고정체부로 안테나 상태를 전달하고, 사용자의 명령을 전달받으며, 자세제어 명령을 제공하고 상기 안정화구동수단의 상태 정보를 입력받기 위한 위성추적제어수단; 및
    상기 위성추적제어수단으로부터 자세 제어명령을 입력받고, 상기 안정화구동수단으로부터 자세정보를 입력받아, 고정체가 이동하는 경우에도 항상 안테나가 목표위성을 지향하도록 상기 안정화구동수단의 자세를 제어하기 위한 자세제어수단
    을 포함하는 다중대역 하이브리드 안테나 시스템.
  31. 제 29 항에 있어서,
    상기 전원부는,
    외부 교류전원을 입력받아 다수의 교류전원 단자로 분전하기 위한 교류전원분전수단; 및
    및 상기 분전된 일부 교류전원을 입력받아 직류로 변환하기 위한 교류/직류 변환수단
    을 포함하는 다중대역 하이브리드 안테나 시스템.
  32. 제 15 항에 있어서,
    상기 통신용 송신 대역은 Ka 대역이고,
    상기 통신용 수신 대역은 K 대역이고,
    상기 방송용 수신 대역은 Ku 대역인 것을 특징으로 하는 다중대역 하이브리드 안테나 시스템.
  33. 제 15 항에 있어서,
    상기 제1트리플렉서는,
    스위치를 이용하여 안테나 송신 신호 ON/OFF 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 다중대역 하이브리드 안테나 시스템.
  34. 제 11 항에 있어서,
    상기 제2트리플렉서는,
    상기 제1트리플렉서와 유사한 구조이고 공통단자를 기준으로 3개 대역 신호 가 입/출력하는 3개 채널로 구성된 것을 특징으로 하는 다중대역 하이브리드 안테나 시스템.
  35. 통신 서비스 및 위성 방송 수신 서비스를 제공하기 위한 다중대역 하이브리드 안테나로서,
    통신 대역 신호를 송수신하기 위하여 주반사판 및 부반사판을 포함하는 오프셋 이중 반사판 구조의 통신대역송수신안테나; 및
    상기 부반사판 상부에 수평으로 위치하여 방송 대역 신호를 수신하기 위한 방송대역수신안테나
    를 포함하는 다중대역 하이브리드 안테나.
  36. 제 35 항에 있어서,
    상기 방송대역수신안테나는,
    평판 배열 안테나 구조이고, 소파 구조의 부 배열 안테나를 앙각 방향으로 배열한 구조인 것을 특징으로 하는 다중대역 하이브리드 안테나.
  37. 제 35 항에 있어서,
    상기 주반사판은
    부착되는 기구물에 수평으로 위치하고,
    상기 부반사판은,
    상기 주반사판과 자유 공간을 매개로 소정 간격으로 이격하여 위치하는 것을 특징으로 하는 다중대역 하이브리드 안테나.
  38. 제 37 항에 있어서,
    상기 통신대역송수신안테나는,
    입사 및 방사 전자파를 상기 주반사판 및 부반사판을 통해 이중 반사 후 입력 및 출력하기 위한 능동급전배열부
    를 더 포함하는 다중대역 하이브리드 안테나.
  39. 제 38 항에 있어서,
    상기 주반사판은,
    상기 기구물과 연동하여 기계적으로 움직이고,
    상기 부반사판은,
    상기 주반사판과 함께 기계적으로 움직이며, 자체적으로도 움직이는 것을 특징으로 하는 다중대역 하이브리드 안테나.
  40. 제 39 항에 있어서,
    상기 주반사판 및 부반사판의 개구면은,
    커빌리니어 림(Curvilinear rim) 형태인 것을 특징으로 하는 다중대역 하이브리드 안테나.
  41. 제 38 항에 있어서,
    상기 주반사판, 부반사판 및 능동급전배열부는,
    상측에서 관찰하면 제한된 원안에 상기 주반사판, 부반사판 및 능동급전배열부가 위치한 구조인 것을 특징으로 하는 다중대역 하이브리드 안테나.
  42. 제 41 항에 있어서,
    상기 부반사판 및 능동 급전 배열부의 가장자리는 변형된 타원형 구조이고,
    상기 부반사판의 표면은 평판형 구조인 것을 특징으로 하는 다중대역 하이브리드 안테나.
  43. 제 40 항에 있어서,
    상기 부반사판 및 능동 급전 배열부의 가장자리는 원형 구조이고,
    상기 부반사판의 표면은 성형화된 구조인 것을 특징으로 하는 다중대역 하이브리드 안테나.
  44. 목표 위성을 기계식으로 개략적(coarse)으로 추적하고 전자식으로 고속 정밀(fine) 추적하기 위하여 기계적 구동 장치 및 전자 빔 추적을 이용하는 이중 반사판 구조의 하이브리드 안테나 시스템의 위성추적 방법으로서,
    상기 하이브리드 안테나 시스템이 위성통신 또는 위성방송 하고자 하는 목표 위성의 방위각 및 앙각 정보를 획득하는 목표위성위치정보 획득 단계;
    상기 기계적 구동 장치를 이용하여 상기 하이브리드 안테나 시스템이 탑재된 장치의 움직임에도 불구하고 안테나 빔이 향상 목표위성으로 지향되도록 자세를 제어하는 자세제어 단계;
    상기 하이브리드 안테나 시스템의 부반사판을 지그재그(zig-zag)에 의한 이차원 기계적 스캐닝을 하면서 위성신호를 포착하는 위성신호 포착 단계; 및
    상기 하이브리드 안테나 시스템이 탑재된 장치의 움직임에 대응하여 계속적으로 포착된 위성신호를 추적하기 위해 포착된 위성신호를 능동 위상배열을 이용하여 목표위성의 상대적 위치 변화량을 감지하고 변화된 상대적 위치방향으로 부반사판에 의한 기계적 빔 조향과 능동 위상배열에 의한 전자적 빔 조향을 연동하여 목 표위성을 계속 추적하는 위성추적 단계
    를 포함하는 하이브리드 안테나 시스템의 위성추적 방법.
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