KR20030085358A - Satellite communication antenna using multiplex frequency band - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 위성통신 안테나에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 위성 통신 지구국 안테나에 사용되는 위성 및 그 사용 대역을 필요에 따라 수시로 변경할 수 있도록 하여 지구국을 효율적으로 사용할 수 있도록 한 다중 주파수 밴드 위성통신 지구국 안테나에 관련된 것이다.The present invention relates to a satellite communication antenna, and more particularly, a multi-frequency band satellite communication earth station antenna for efficiently using the earth station by allowing the satellite and its use band to be changed from time to time as necessary. Related to.
일반적으로, 위성통신이란 인공위성을 지구 상공의 일정한 고도에 발사시켜 통신이나 방송업무를 수행하는 것을 말한다. 위성통신은 도시, 벽지, 이동체간의 통신에 매우 유리하고, 위성방송의 경우 산간벽지나 도심 빌딩지역의 TV 난시청을 해소할 수 있으며, 고품질의 다양한 서비스를 제공할 수 있다. 최근에는 차세대 개인통신 서비스의 매력적인 수단으로 위성통신이 주목받고 있으며, 그 중에서도 저궤도 및 중궤도를 이용한 통신방식이 활발히 추진되고 있다.In general, satellite communication refers to launching a satellite at a certain altitude above the earth to perform a communication or broadcasting service. Satellite communication is very advantageous for communication between cities, wallpaper, and mobile vehicles, and satellite broadcasting can solve TV blind spots in mountain walls or downtown building areas, and can provide various services of high quality. Recently, satellite communication has attracted attention as an attractive means of next-generation personal communication services, and among them, communication methods using low or mid-orbit are being actively promoted.
가장 기본적인 위성통신 시스템은 전파를 받아 증폭한 후 다시 지상을 향하여 송출하는 통신위성, 및 통신위성과의 송수신을 행하는 지상설비로 기본적으로는 위성을 향하여 대전력의 전파를 보내는 송신기, 위성으로부터 송출되어 온 미약한 전파를 받아 증폭하는 수신기 및 전파를 위성을 향해 가는 빔으로 만들어 보내거나, 위성에서 온 전파를 한 점으로 모아 수신하는 안테나로 구성되는 지구국으로 이루어진다. 한편, 이러한 지구국은 지상에서 고정되어 있는 고정 지구국과 선박, 자동차, 항공기 등 이동체에 실려있는 이동 지구국으로 구분되는 지구국으로 이루어진다.The most basic satellite communication system is a communication satellite that receives and amplifies radio waves and transmits them back to the ground, and a ground facility that transmits and receives communication with the satellites. It consists of a receiver that amplifies and receives weak radio waves, and an earth station composed of antennas that send and make radio waves toward the satellites, or collect and receive radio waves from satellites in one point. On the other hand, the earth station is composed of a earth station that is divided into a stationary earth station fixed on the ground and a mobile earth station carried on a moving object such as a ship, a car, an aircraft.
특히, 전술한 안테나는 접시모양의 반구형 반사경을 가진 구조로서, 송신ㆍ수신 공용이다. 송신전파와 수신전파의 분리는 안테나의 입구에 있는 분파기(branching filter)에서 주파수의 차이를 이용해서 실행한다.In particular, the antenna described above is a structure having a dish-shaped hemispherical reflecting mirror, and is common to transmit and receive. The separation of transmit and receive radio waves is carried out using a difference in frequency in a branching filter at the entrance of the antenna.
이 안테나는 광학의 카세그레인 망원경 원리를 이용한 것으로 주반사기와 부반사기 및 방사기로 구성되어 파라볼라형의 주반사기 뒤쪽에 방사기를 달아서 급전하고 방사기 앞쪽에 부반사기를 설치하고 있다. 여기서 부반사기가 볼록한 것을 카세그레인 안테나, 오목한 것을 그레고리언(gregorian) 안테나라고 한다. 더 나아가 반사경을 비스듬하게 반사시키도록 한 오프셋(offset)형도 사용된다. 전파를 목적하는 방향으로 집중시켜 다른 곳으로 새어나가지 않도록 하는 것이 목적이다.This antenna uses the principle of optical Casegrain telescope. It consists of main reflector, sub-reflector and radiator. It feeds with a radiator behind the parabola type main reflector and installs the sub-reflector in front of the radiator. The convex reflector is referred to as a casein grain antenna and the concave is referred to as a Gregorian antenna. Furthermore, an offset type for obliquely reflecting the reflector is also used. The purpose is to concentrate in the direction of propagation so that it does not leak out.
일반 지구국에서는 지경이 수 m 이상인 안테나가 사용되지만 위성의 대형화에 따라 데이터 통신 등에서는 직경이 1m 정도의 소형 안테나를 사용하는 예도 나오고 있다.In general earth stations, antennas with a diameter of several m or more are used. However, as the size of satellites increases, there is an example of using a small antenna having a diameter of about 1 m in data communication.
하지만, 이러한 위성 방송 또는 통신을 하기 위한 지구국용 안테나는 일반적으로 하나의 위성으로부터의 신호를 수신하도록 설치되고 있으며, 사용하게 될 위성과 주파수 대역이 결정되면 피드 혼과 위성 추적 장치가 한번 설치된 후 거의 바뀌지 않는다.However, antennas for earth stations for such satellite broadcasting or communication are generally installed to receive signals from one satellite, and once the satellite and frequency band to be used are determined, the feed horn and the satellite tracking device are almost installed. It does not change.
게다가, 이득이 매우 높고, 빔의 형태가 매우 날카로워 안테나가 위성을 장확하게 바라 보아야 잡음이 없이 원활한 통신을 할 수 있으므로 안테나에 부가적으로 추적 장치가 항상 설치되어 있다.In addition, since the gain is very high and the shape of the beam is so sharp that the antenna must have a clear view of the satellite for smooth communication without noise, an additional tracking device is always installed in the antenna.
이 추적 장치는 주로 위성신호에 포함된 비콘 신호를 수신하고 비교하여 안테나가 항상 위성의 방향을 향하도록 하는 것이 일반적이다. 이렇게 될 경우 통신과 관계없이 수신 신호에서 비콘 신호에 대한 수신 장치 및 신호처리 장치가 부가적으로 필요하거나 다수의 혼 안테나가 필요하게 된다. 더욱이 다수의 혼 안테나들이 주 혼 안테나 주위에 설치됨으로서 주 복사빔의 간섭의 영향을 줄 뿐 아니라 삽입 손실도 혼의 갯수만큼 틀어남으로 안테나의 성능지수가 떨어지는 등 복사성능을 저하시켰다.This tracking device typically receives and compares beacon signals contained mainly in satellite signals so that the antenna always faces the satellite. In this case, a receiving device and a signal processing device for the beacon signal in the received signal are additionally required regardless of communication, or a plurality of horn antennas are required. Furthermore, the number of horn antennas installed around the main horn antenna not only affects the interference of the main radiation beam, but also the insertion loss by the number of horns.
또한, 위성의 신호 추적에 추적용 안테나를 사용하고자 하는 대역의 수(예를 들어 여섯 개의 주파수 대역 L, S, C, X, Ku, Ka 밴드)만큼 별도로 이용하는데, 이렇게 될 경우 시스템이 복잡할 뿐더러 사용대역을 선택하는 데 매우 불편하다는 문제점이 있다.In addition, the number of bands (e.g., six frequency bands L, S, C, X, Ku, Ka bands) for which the tracking antenna is to be used for signal tracking of the satellite is used separately. In addition, there is a problem that it is very inconvenient to select the use band.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 피드 혼, 모드 커플러, 트랜스듀서를 하나로 하는 여러 개의 주파수 대역에 대한 신호 입력부를 하나의 안테나에 설치하여 지구국의 효율적인 운영을 가능케 하고 안테나를 다양한 목적으로 사용할 수 있도록 한 다중 주파수 밴드 위성통신 안테나를 제공하는 데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and provides a signal input unit for multiple frequency bands including a feed horn, a mode coupler, and a transducer in one antenna to enable efficient operation of an earth station and various antennas. The object is to provide a multi-frequency band satellite communication antenna to be used for the purpose.
본 발명의 다른 목적은 여러 개의 주파수 대역에 대한 신호 입력부를 하나의 안테나에 설치하도록 고차 모드 커플러를 구비하여 안테나의 구성을 간단히 하고,이를 통해 여섯 개의 주파수 대역을 동시에 사용할 수 있도록 하여 경제적으로 유리하도록 하는 한편, 안테나의 복사 성능을 높이는 데 있다.Another object of the present invention is to simplify the configuration of the antenna by having a high-order mode coupler to install a signal input unit for a plurality of frequency bands in one antenna, through which the six frequency bands can be used simultaneously economically advantageous On the other hand, it is to increase the radiation performance of the antenna.
본 발명의 또다른 목적은 민ㆍ군용 이동체 추적 시스템이나 불필요한 전파의 감시 등에도 적용할 수 있도록 하여 그 사용범위를 다양하게 할 수 있도록 하는 데 있다.Another object of the present invention is to be able to apply to civil and military mobile tracking system, unnecessary radio wave monitoring, etc., so that the range of its use can be varied.
도 1 은 본 발명에 따른 다중 주파수 밴드 위성통신 안테나의 평면도.1 is a plan view of a multi-frequency band satellite communication antenna according to the present invention.
도 2 는 도 1 의 A-A'면의 단면을 나타낸 도면.2 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 1.
도 3 은 도 1 의 신호입력장치의 정면도.3 is a front view of the signal input device of FIG.
도 4 는 도 3 의 신호입력장치의 B-B'면의 단면도.4 is a sectional view taken along the line B-B 'of the signal input device of FIG.
도 5 는 도 1 의 신호입력장치와 하이브리드들의 연결구조를 나타낸 도면.5 is a diagram illustrating a connection structure of the signal input device and hybrids of FIG. 1.
***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명****** Description of the symbols for the main parts of the drawings ***
40 : 신호입력장치 41 : 피드혼40: signal input device 41: feed horn
43 : 도파관 44 : 고차 모드 커플러43: waveguide 44: high-order mode coupler
45 : 직교 모드 변환기 46 : 대역 통과 여파기45: orthogonal mode converter 46: band pass filter
50 : 저잡음 증폭기 52 : 위성추적장치50: low noise amplifier 52: satellite tracking device
전술한 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명의 구성은 다음과 같다. 즉, 본 발명은 위성과의 전파를 송수신하여 위성통신을 수행할 수 있도록 하는 위성통신 안테나에 있어서, 전파를 반사시키는 주반사판과 부반사판, 주반사판의 중심축상에 관통ㆍ형성되어 전파를 전달하는 중심공, 주반사판의 하부에 설치되어 주반사판을 수직 및 수평 회전시키는 회전수단, 회전수단의 중심에 설치되어 주반사판 중심공을 경유하는 전파를 반사시키는 반사경, 회전수단의 측부에 설치되어 반사경으로부터 반사되어 전달되는 전파의 필요로 하는 주파수 대역에 따라 선택적으로 사용되고 위성의 위치를 추적할 수 있도록 하는 소정 개수의 신호입력장치들을 구비하는 회전체, 및 회전체로부터 전송되는 신호에 따라 회전수단을 제어하여 위성을 추적하는 위성추적장치를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The configuration of the present invention devised to achieve the above object is as follows. That is, the present invention provides a satellite communication antenna for transmitting and receiving radio waves to and from the satellite, the satellite communication antenna which penetrates and is formed on the central axis of the main reflection plate, the sub reflection plate, and the main reflection plate to reflect the radio waves, Rotating means installed in the center hole, the lower part of the main reflecting plate to rotate the main reflecting plate vertically and horizontally, Reflector installed in the center of the rotating means to reflect the radio wave passing through the main reflecting plate center hole, Installed on the side of the rotating means from the reflecting mirror A rotating body having a predetermined number of signal input devices which are selectively used according to the required frequency band of the reflected and transmitted radio wave, and capable of tracking the position of the satellite, and controlling the rotating means according to a signal transmitted from the rotating body It characterized in that it comprises a satellite tracking device for tracking the satellite.
상기한 피드 회전체는 그 중심축을 중심으로 하여 회전가능하게 설치되어 상기 전파의 주파수 대역 L, S, C, X, Ku, Ka 밴드 중에서 신호입력장치들 어느 하나가 선택적으로 사용되도록 필요로 하는 주파수 대역에 따라 변경되는 것을 특징으로 한다.The feed rotating body is rotatably installed around its central axis, and is a frequency required to selectively use any one of the signal input devices among the frequency bands L, S, C, X, Ku, and Ka bands of the radio wave. Characterized in that it changes according to the band.
또한, 피더 회전체는 중심축의 양측부에 설치되어 중심축을 회전가능하게 지지하는 지지대와 중심축의 일측에 설치되어 중심축을 회전시키는 회전체 구동모터를 포함하여 이루어진다.In addition, the feeder rotating body is provided on both sides of the central axis is provided with a support for supporting the central axis rotatably and a rotating body drive motor installed on one side of the central axis to rotate the central axis.
상기한 신호입력수단은 전방에 피드혼이 구비되는 도파관의 외주면에 대칭적으로 설치되고 각각 소정 개수의 하이브리드들과 연결되는 소정 갯수의 고차 모드 커플러들을 구비하여, 피드혼으로부터 입력되는 신호를 고차 모드 커플러의 각 방향으로 추출하고 하이브리드들을 통해 상기 신호를 결합하여 모노펄스 추적을 위한 합 패턴(Sum pattern)과 차 패턴(Difference pattern)을 검출한 후, 저잡음 증폭기로 증폭시켜 위성추적장치에 입력함으로써, 위성추적장치을 통해 회전수단을 제어할 수 있도록 한다.The signal input means is provided symmetrically on the outer circumferential surface of the waveguide in which the feed horn is provided in the front and has a predetermined number of high-order mode couplers connected to a predetermined number of hybrids, respectively, so that the signal input from the feed horn is input to the higher order mode. By extracting in each direction of the coupler and combining the signals through hybrids to detect sum and difference patterns for monopulse tracking, amplify them with a low noise amplifier and input them to the satellite tracking device. Satellite tracking device to control the rotation means.
특히, 상기한 고차 모드 커플러들은 도파관을 중심으로 하여 수직 방향의 상기 고차 모드 커플러들은 각각 수평 방향의 고차 모드 커플러들과 일대일로 각각 하이브리드 A와 하이브리드 B에 각각 연결되어 하이브리드 E에 연결되고, 대각선 방향의 상측 두 개와 하측 두 개의 고차 모드 커플러들은 하이브리드 C와 하이브리드 D에 각각 연결되어 하이브리드 F에 연결되며, 하이브리드 E와 하이브리드 F는 하이브리드 G에 연결되는 것을 특징으로 한다.In particular, the higher order mode couplers are each connected to the hybrid A and the hybrid B in a one-to-one relationship with the higher order mode couplers in the vertical direction with respect to the waveguide, respectively. The two upper and lower two higher-order mode couplers are connected to the hybrid C and the hybrid D, respectively, to the hybrid F, and the hybrid E and the hybrid F are connected to the hybrid G.
이하에서는 본 발명에 따른 다중 주파수 밴드 위성통신 안테나의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments of a multi-frequency band satellite communication antenna according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1 은 본 발명에 따른 다중 주파수 밴드 위성통신 안테나의 평면도이고, 도 2 는 도 1 의 A-A'면의 단면을 나타낸 도면, 도 3 은 도 1 의 신호입력장치의 정면도, 도 4 는 도 3 의 신호입력장치의 B-B'면의 단면도 및 도 5 는 도 1 의 신호입력장치와 하이브리드들의 연결구조를 나타낸 도면이다.1 is a plan view of a multi-frequency band satellite communication antenna according to the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line A-A 'of FIG. 1, FIG. 3 is a front view of the signal input device of FIG. 3 is a cross-sectional view of the B-B 'surface of the signal input device of FIG. 3 and FIG. 5 is a diagram illustrating a connection structure of the signal input device and hybrids of FIG. 1.
도 1 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 다중 주파수 밴드 위성통신 안테나는 위성으로 송신하는 송신 전파 및 위성으로부터 수신되는 수신 전파를 반사시키는 포물선 형태의 주반사판(12), 주반사판(12)의 하부에 설치되어 주반사판(12)을 고정 지지하는 주반사판 지지대(10), 포물선 형태의 주반사판(12) 중심축상에 주반사판(12)과 소정 거리 이격 설치되어 위성으로 송신하는 송신 전파 및 위성으로부터 수신되는 수신 전파를 반사시키는 부반사판(16), 부반사판(16)을 주반사판 지지대(10)에 고정시키는 부반사판 지지대(14), 주반사판(12)을 수평 및 수직회전시키는 회전수단, 상기한 회전수단을 제어하여 위성방향으로 주반사판(12)이 향하도록 위치시키는 위치추적장치, 주반사판(12)의 하부에 설치되어 주반사판(12) 및 부반사판(16)을 통해 송수신되는 전파를 반사시키는 반사경(30), 중심축(34)을 중심으로 하여 일정거리 이격 설치되어 송수신되는 전파를 처리하는 소정 갯수 바람직하게는 6개의 신호입력장치(40)들, 상기한 6개의 신호입력장치(40)를 중심축(34)을 중심으로 하여 회전시키는 회전체(32), 전술한 주반사판(12)의 하부에 설치되어 주반사판(12)을 지지하는 안테나 페데스탈(60), 안테나 페데스탈(60)의 하부에 설치되어 안테나 페데스탈(60)을 지지하는 기초대(70)로 이루어진다.As shown in FIG. 1, the multi-frequency band satellite communication antenna according to the present invention includes a parabolic main reflector 12 and a main reflector 12 reflecting a radio wave transmitted to a satellite and a radio wave received from the satellite. Transmitted radio wave and satellite installed at a lower distance from the main reflector plate support 10 for fixing the main reflector plate 12 and fixed to the parabolic main reflector plate 12 at a predetermined distance from the main reflector plate 12 A sub-reflection plate 16 for reflecting the received radio wave received from the sub-reflection plate 16, the sub-reflection plate support 14 for fixing the sub-reflection plate 16 to the main reflection plate support 10, and rotation means for rotating the main reflection plate 12 horizontally and vertically; Position tracking device for positioning the main reflector 12 in the satellite direction by controlling the rotating means, the radio wave is installed in the lower portion of the main reflector 12 and transmitted and received through the main reflector 12 and the sub-reflective plate 16 A predetermined number of signals that are transmitted and received at a predetermined distance from the reflecting mirror 30 and the central axis 34 to reflect, preferably a predetermined number of six signal input devices 40, the six signal input device ( A rotating body 32 for rotating the center 40 around the central axis 34, an antenna pedestal 60 installed below the main reflector 12 to support the main reflector 12, and an antenna pedestal 60. It is installed in the lower portion of the base consists of a base 70 for supporting the antenna pedestal (60).
먼저, 주반사판(12)은 포물선형으로 형성되어 위성으로 송신하는 송신 전파및 위성으로부터 수신되는 수신 전파를 반사시킨다. 한편, 주반사판(12)의 중심은 소정 너비로 관통된 중심공(18)이 형성되는 데, 중심공(18)은 위성으로 송신되는 전파가 중심공(18)을 통해 부반사판(16)에 반사되어 다시 주반사판(12)에 반사되도록 하고, 위성으로부터 수신되는 전파가 부반사판(16)에 반사되어 주반사판(12)을 통해 반사경(30)에 반사되도록 한다.First, the main reflector plate 12 is formed in a parabolic shape to reflect transmission radio waves transmitted to the satellites and reception radio waves received from the satellites. On the other hand, the center of the main reflector 12 is formed with a center hole 18 penetrated to a predetermined width, the center hole 18 is a radio wave transmitted to the satellite through the center hole 18 to the sub-reflection plate 16 The reflection is reflected back to the main reflector 12, and the radio wave received from the satellite is reflected by the sub-reflective plate 16 and reflected by the reflector 30 through the main reflector 12.
부반사판(16)은 주반사판(12)을 지지하는 주반사판 지지대(10)에 고정설치되는 주반사판(12)의 중심축으로부터 소정 거리 이격설치되어 전술한 송신 전파 및 수신 전파를 역시 반사시킨다.The sub-reflection plate 16 is installed at a predetermined distance from the central axis of the main reflection plate 12 fixedly installed on the main reflection plate support 10 supporting the main reflection plate 12 to reflect the above-mentioned transmission and reception radio waves.
주반사판(12)의 하부엔 회전수단이 설치되는 데, 회전수단은 주반사판(12)의 주반사판 지지대(10)와 고정설치되고 그 내부에 반사경(30)을 구비하는 수직회전 지지대(20)와 수직회전 지지대(20)에 설치되어 수직회전 지지대(20)에 그 구동력을 전달하는 수직 구동모터(22)가 설치된다. 게다가 수직회전 지지대(20)의 하부에 고정 설치되어 수직회전 지지대(20)를 수평으로 회전시키는 수평회전 지지대(24) 및 수평회전 지지대(24)에 그 구동력을 전달하는 수평 구동모터(26)로 이루어진다.Rotating means is installed in the lower portion of the main reflecting plate 12, the rotating means is fixed to the main reflecting plate support 10 of the main reflecting plate 12, the vertical rotation support 20 having a reflector 30 therein And a vertical driving motor 22 installed on the vertical rotation support 20 to transfer the driving force to the vertical rotation support 20. Furthermore, the horizontal rotation support 24 is fixed to the lower portion of the vertical rotation support 20 to horizontally rotate the vertical rotation support 20, and the horizontal drive motor 26 transmits the driving force to the horizontal rotation support 24. Is done.
즉, 수직회전 지지대(20)는 그 내부가 중공으로 형성되는 한편, 상기한 주반사판 지지대(10)의 하부에 고정설치되고 수직회전 지지대(20)는 수직 구동모터(22)에 의해 수직으로 이동가능하므로, 수직 구동모터(22)가 구동하게 되면 주반사판(12) 전체가 수직회전이 이루어진다.That is, the vertical rotation support 20 is formed inside the hollow, while being fixed to the lower portion of the main reflector support plate 10, the vertical rotation support 20 is moved vertically by the vertical drive motor 22. Therefore, when the vertical drive motor 22 is driven, the entire main reflection plate 12 is vertically rotated.
또한, 수직회전 지지대(20)는 그 하부에 수평회전 지지대(24)가 고정설치되는 데, 수평회전 지지대(24)는 수평으로 회전하고 수평 구동모터(26)에 의해 수평회전이 이루어진다. 따라서 수평 구동모터(26)의 구동에 의해 수평회전 지지대(24)가 수평회전하게 되면 이와 고정설치된 수직회전 지지대(20)가 수평으로 회전하게 되고 수평회전 지지대(24)의 수평 회전에 따라 주반사판(12)이 수평회전한다.In addition, the vertical rotation support 20 is a horizontal rotation support 24 is fixed to the lower portion, the horizontal rotation support 24 is rotated horizontally and the horizontal rotation is made by the horizontal drive motor 26. Therefore, when the horizontal rotation support 24 is rotated horizontally by the drive of the horizontal drive motor 26, the vertical rotation support 20 fixed thereto is rotated horizontally and the main reflection plate according to the horizontal rotation of the horizontal rotation support 24 (12) rotate horizontally.
한편, 반사경(30)은 수직회전 지지대(20)의 내부에 소정 각도로 기울어져 설치되는 데, 반사(30)은 위성으로부터 수신되는 수신 전파를 후술한 피드혼(41)으로 반사시킨다. 반사경(30)은 전술한 바와 같이 수직회전 지지대(20)의 내부에 고정 설치되므로 사용자가 임의로 수정되거나 자동 수정되지 않는 한, 수직회전 지지대(20)의 수직 및 수평 회전에 따라서 전파 반사 방향이 변하지 않고 일정하게 유지된다.On the other hand, the reflector 30 is installed inclined at a predetermined angle inside the vertical rotation support 20, the reflection 30 reflects the received radio wave received from the satellite to the feed horn 41 to be described later. Reflector 30 is fixed to the interior of the vertical rotation support 20 as described above, so unless the user is arbitrarily modified or automatically corrected, the direction of the radio wave reflection changes according to the vertical and horizontal rotation of the vertical rotation support 20 Is kept constant.
수직회전 지지대(20)의 측부 바람직하게는 반사경(30)에 의해 전파가 반사되는 방향에 회전체(32)가 예를 들어 원통형으로 고정설치된다.The rotor 32 is fixed to the side of the vertical rotation support 20, preferably in the direction in which the radio wave is reflected by the reflector 30, for example, in a cylindrical shape.
회전체(32)는 도 1 에 도시된 바와 같이 중심축(34)을 중심으로 하여 360도 회전가능하게 설치되는 데, 중심축(34)의 양측부엔 상기한 중심축(34)을 회전가능하게 지지하도록 예를 들어 베어링(도시하지 않음)을 구비한 지지대(34a)가 설치되며, 중심축(34)은 다시 회전체 구동모터(34a)에 의해 회전하게 된다.As shown in FIG. 1, the rotating body 32 is installed to be rotated 360 degrees about the central axis 34, and both sides of the central axis 34 are rotatable. For example, a support 34a having a bearing (not shown) is installed to support the same, and the central shaft 34 is rotated by the rotor drive motor 34a again.
또한, 도 2 에 도시된 바와 같이 중심축(34)을 중심으로 하여 6 개의 신호입력장치(40)가 각각 설치되는 데, 회전체(32)는 전술한 수직회전 지지대(20)의 측부에 회전가능하게 설치되므로 수직회전 지지대(20)의 회전에 따라 회전체(32)는 항상 회전체(32) 방향으로 전파를 반사시키는 반사경(30)을 향하게 된다.In addition, as shown in FIG. 2, six signal input devices 40 are respectively installed around the central axis 34, and the rotor 32 rotates on the side of the vertical rotation support 20 described above. Since the installation is possible, the rotating body 32 always faces the reflecting mirror 30 which reflects radio waves in the direction of the rotating body 32 in accordance with the rotation of the vertical rotation support 20.
전술한 6 개의 신호입력장치(40)는 위성통신 안테나에 사용되는 위성추적장치(52)(52)에 6 개의 주파수 대역 L, S, C, X, Ku, Ka 밴드에 대응되는 것으로서, 하나의 회전체(32)를 통해 여섯 개의 주파수 대역을 동시에 사용할 수 있다.The aforementioned six signal input devices 40 correspond to six frequency bands L, S, C, X, Ku, and Ka bands in the satellite tracking devices 52 and 52 used in the satellite communication antenna. Through the rotor 32, six frequency bands can be used simultaneously.
6 개의 신호입력장치(40)의 단부엔 피드혼(41)이 설치되는 데, 반사경(30)으로부터 반사되는 수신 전파가 6 개의 피드혼(41) 중에서 하나의 피드혼(41)의 초점에 정확하게 맞춰지도록 한다. 즉, 다중 주파수 대역의 신호입력장치(40)를 한 안테나에서 동시에 사용하기 위해선 주파수와 무관하게 각 주파수 대역의 피드혼(41)의 초점을 정확하게 맞추어져야 되는데, 각 주파수 밴드의 피드혼(41)의 위상 중심(Phase center)으로부터 반사경(30), 부반사판(16), 주반사판(12)까지의 광학적 경로가 오차 없이 정확하게 설정되도록 각각의 신호입력장치(40)를 배치하여 회전체(32)를 구성한다.At the ends of the six signal input devices 40, a feed horn 41 is installed, and the received radio waves reflected from the reflector 30 are accurately focused on the focus of one of the six feed horns 41. To be aligned. That is, in order to simultaneously use the signal input device 40 of the multiple frequency band in one antenna, the focus of the feed horn 41 of each frequency band should be accurately focused regardless of the frequency, and the feed horn 41 of each frequency band Rotator 32 by arranging each signal input device 40 so that the optical path from the phase center of the reflector 30 to the reflector 30, the sub-reflection plate 16, and the main reflection plate 12 is accurately set without error. Configure
도 3 도 4 및 도 5 에 도시된 바와 같이, 전술한 신호입력장치(40)는 피드혼(41), 피드혼(41)과 연결된 트랜스듀서(42a), 및 트랜스듀서(transeducer)(42a)와 연결된 도파관(43)이 설치된다. 또한, 상기한 도파관(43)에는 도파관(43)의 외주면에서 45도 각도로 8 개가 설치되는 고차 모드 커플러(44), 도파관(43)의 타단부와 연결 설치되는 트랜스듀서(42b), 트랜스듀서(42b)의 단부에 설치되는 직교 모드 변환기(Orthogonal mode transducer)(45), 및 직교 모드 변환기(45)의 측부에 설치되는 대역 통과 여파기(46)로 이루어진다.3 and 4, the signal input device 40 described above includes a feed horn 41, a transducer 42a connected to the feed horn 41, and a transducer 42a. A waveguide 43 connected with the is installed. In addition, the waveguide 43 is a high-order mode coupler 44 which is installed at an angle of 45 degrees from the outer circumferential surface of the waveguide 43, the transducer 42b is connected to the other end of the waveguide 43, the transducer It consists of an orthogonal mode transducer 45 provided at the end of 42b, and a band pass filter 46 provided at the side of the orthogonal mode transducer 45.
한편, 도파관(43)을 중심으로 외주면에 45도 각도로 8개가 설치되는 고차 모드 커플러(44)는 각각 어댑터(a,b,c,d,e,f,g,h)가 구비되는 데, 지면과 수직 및 수평 방향에 설치되는 고차 모드 커플러(44)의 어댑터(a,b,c,d,e,f,g,h)와 하이브리드들이 각각 연결되는 한편, 이들 하이브리드들는 다시 하이브리드와 연결되어 신호를 결합하게 된다. 또한, 역시 지면과 대각선 방향에 설치되는 고차 모드 커플러(44)의 어댑터(a,b,c,d,e,f,g,h)와 하이브리드들이 각각 연결되는 한편, 이들 하이브리드들은 다시 하이브리드와 연결된다.On the other hand, the high-order mode coupler 44, which is provided with eight at a 45 degree angle on the outer circumferential surface of the waveguide 43, is provided with adapters a, b, c, d, e, f, g, and h, respectively. The hybrids (a, b, c, d, e, f, g, h) and hybrids of the higher-order mode coupler 44, which are installed in the vertical and horizontal directions with respect to the ground, are respectively connected, while these hybrids are connected to the hybrid again. Combine the signals. In addition, the adapters (a, b, c, d, e, f, g, h) of the higher-order mode coupler 44, which are also installed diagonally with the ground, are connected to each other, while these hybrids are connected to the hybrid again. do.
고차 모드 커플러(44)와 하이브리드들의 결합구조를 상세히 설명하면, 도 5 에 도시된 바와 같이, 어댑터 a 와 어댑터 g 는 하이브리드 A 와, 어댑터 c 와 어댑터 e 는 하이브리드 B 와 연결되고, 어댑터 b 와 어댑터 h 는 하이브리드 C 와, 어댑터 d 와 어댑터 f 는 하이브리드 D 와 각각 연결된다. 그리고, 하이브리드 A 와 하이브리드 B 는 하이브리드 E 와, 하이브리드 C 와 하이브리드 D 는 하이브리드 F 와 연결된다. 마지막으로, 하이브리드 E 와 하이브리드 F 는 하이브리드 G 와 연결된다.The coupling structure of the higher order mode coupler 44 and the hybrids will be described in detail. As shown in FIG. 5, the adapter a and the adapter g are connected to the hybrid A, the adapter c and the adapter e are connected to the hybrid B, and the adapter b and the adapter. h is connected to hybrid C, adapter d and adapter f are respectively connected to hybrid D. The hybrid A and the hybrid B are connected to the hybrid E, and the hybrid C and the hybrid D are connected to the hybrid F. Finally, hybrid E and hybrid F are connected to hybrid G.
그리고, 두 개의 하이브리드와 연결된 하이브리드는 다른 하이브리드에 연결되고, 상기한 하이브리드는 저잡음 증폭기(50)와 연결된다. 또한, 저잡음 증폭기(50)는 다시 위성추적장치(52)와 연결된다.In addition, a hybrid connected to two hybrids is connected to another hybrid, and the hybrid is connected to a low noise amplifier 50. In addition, the low noise amplifier 50 is again connected to the satellite tracking device (52).
이하에서는 이러한 구성을 통해 본 발명의 위성추적장치(52)를 이용한 위성추적과정을 설명한다.Hereinafter, the satellite tracking process using the satellite tracking device 52 of the present invention through this configuration.
먼저 모노 펄스를 추적하기 위해 합 패턴(sum pattern)과 차 패턴(difference pattern)을 구현해 내야 한다. 직교 모드 변환기(45)로 수신된신호는 합 패턴이고 고차 모드 커플러(44) 출력단에서는 차 패턴이다. 이와 같은 합과 차 패턴을 얻어 위성 추적에 이용한다.First, in order to track mono pulses, a sum pattern and a difference pattern must be implemented. The signal received by quadrature mode converter 45 is a sum pattern and a difference pattern at the output of higher-order mode coupler 44. This sum and difference pattern are obtained and used for satellite tracking.
추적 신호는 피드혼(41)으로 수신된 후, 도파관(43)을 거쳐 기본 모드로 연결하는 트랜스 듀서에 의해 직교 모드 변환기(45)로 수신된다. 이 과정에서 위성을 바라보는 안테나의 방향이 불일치할 경우 도파관(43)에서 형성되는 TE21 고차 모드는 도파관(43) 주위에 도파관(43)을 기준으로 원형 배열된 고차 모드 커플러(44)로 커플링된다.The tracking signal is received by the feed horn 41 and then by the transducer connected to the basic mode via the waveguide 43 to the orthogonal mode converter 45. In this process, when the direction of the antenna facing the satellite is inconsistent, the TE21 higher order mode formed in the waveguide 43 is coupled to the higher order mode coupler 44 that is circularly arranged with respect to the waveguide 43 around the waveguide 43. do.
이 때의 도파관(43)은 사용 주파수 대역의 고차 모드 차단파장으로 계산된 크기이며 고차 모드 커플러(44)는 고차 모드의 대치성을 이용하여 신호를 추출할 수 있도록 하기 위해 45도 간격 8개로 구성된 도파관(43)의 외주면에 설치된다.At this time, the waveguide 43 is calculated as the higher-order mode blocking wavelength of the frequency band used, and the higher-order mode coupler 44 is composed of eight 45-degree intervals so that the signal can be extracted using the higher-order mode substitution. It is provided in the outer peripheral surface of the waveguide 43.
도 5 의 어댑터 a, c, e, g 로는 H-plane 신호가 검출되며, 어댑터 b, d, f, h 로는 E-plane의 신호가 검출된다. 어댑터 a, c, e, g 로부터의 신호는 하이브리드 A 와 B 로 연결하여 동위상이 되도록 하고, 포트로부터의 신호도 마찬가지로 하이브리드 C 와 D 로 연결되도록 한다. 하이브리드 A와 B는 또 다른 하이브리드 E로, C와 D는 F로 연결되는 데, 따라서 하이브리드 E 에서는 H-plane 신호를, 하이브리드 F에서는 E-plane 신호를 검출할 수 있다.The adapters a, c, e, and g of FIG. 5 detect an H-plane signal, and the adapters b, d, f, and h detect an E-plane signal. The signals from adapters a, c, e and g are connected in hybrid A and B so that they are in phase, and the signals from ports are also connected in hybrid C and D. Hybrid A and B are connected to another hybrid E, and C and D are connected to F. Thus, H-plane signals can be detected in hybrid E and E-plane signals in hybrid F.
이 때의 연결방법은 사용 주파수 대역에 따라 도파관(43) 혹은 동축 케이블이 될 수 있다. 이와 같이 E와 H-plane 신호를 추출함으로서 안테나로 하여금 상하, 좌우 방향으로의 2차원적인 위성의 추적을 가능하도록 한다.In this case, the connection method may be a waveguide 43 or a coaxial cable depending on the frequency band used. By extracting the E and H-plane signals as described above, the antenna enables two-dimensional satellite tracking in up, down, left and right directions.
E-plane 신호와 H-plane 신호를 90도 하이브리드 G 로 합성시켜 저잡음 증폭기(50)에서 증폭한 후 위성추적장치(52)에 이 신호를 이용하도록 한다.The E-plane signal and the H-plane signal are synthesized in a 90-degree hybrid G, amplified by the low noise amplifier 50, and then used in the satellite tracking device 52.
즉, 직교 모드 변환기(45)에 수신된 원래 신호와 비교하는 방식의 위성추적장치(52)를 통하여 신호의 크기를 비교한 후 위성추적장치(52)에서 제어하고, 위성추적장치(52)는 안테나의 방향이 위성을 향하도록 회전수단을 제어하여 수직 및 수평 회전시켜 안테나의 방향이 위성을 향하도록 한다.That is, the satellite tracking device 52 controls the satellite tracking device 52 after comparing the magnitudes of the signals through the satellite tracking device 52 that compares the original signal received by the orthogonal mode converter 45, and the satellite tracking device 52 controls the satellite tracking device 52. The rotating means is controlled so that the direction of the antenna faces the satellite so that the antenna rotates vertically and horizontally so that the direction of the antenna faces the satellite.
전술한 바와 같은 본 발명에 따른 다중 주파수 밴드 위성통신 안테나는 그 기술사상이 허용하는 범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.As described above, the multi-frequency band satellite communication antenna according to the present invention may be modified and implemented by those skilled in the art within the scope of the technical idea.
이와 같이 구성되는 본 발명에 따르면, 피드혼, 고차 모드 커플러, 트랜스듀서를 하나로 하는 여러 개의 주파수 대역에 대한 신호 입력장치를 하나의 안테나에 설치하여 효율적으로 운영할 수 있도록 하고, 이를 통해 안테나를 다양한 목적으로 사용할 수 있도록 하는 데 있다.According to the present invention configured as described above, a signal input device for multiple frequency bands including a feed horn, a high-order mode coupler, and a transducer can be installed in one antenna to efficiently operate the antenna. It is intended to be used for purposes.
본 발명의 다른 효과는 여러 개의 주파수 대역에 대한 신호 입력장치를 하나의 안테나에 설치하도록 고차 모드 커플러를 구비하여 안테나의 구성을 간단히 할 수 있고, 이를 통해 여섯 개의 주파수 대역을 동시에 사용할 수 있도록 하여 경제적으로 유리하도록 하는 한편, 안테나의 복사 성능을 높일 수 있다.Another effect of the present invention is to provide a high-order mode coupler to install a signal input device for multiple frequency bands on a single antenna to simplify the configuration of the antenna, thereby enabling the use of six frequency bands simultaneously On the other hand, it is possible to increase the radiation performance of the antenna.
본 발명의 또 다른 효과는 민ㆍ군용 이동체 추적 시스템이나 불필요한 전파의 감시 등에도 적용할 수 있도록 하여 그 사용범위를 높일 수 있다.Another effect of the present invention can be applied to civil and military moving object tracking system, unnecessary radio wave monitoring, etc. can increase the range of use.
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