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KR20150104614A - 듀얼 안테나 - Google Patents

듀얼 안테나 Download PDF

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KR20150104614A
KR20150104614A KR1020157021435A KR20157021435A KR20150104614A KR 20150104614 A KR20150104614 A KR 20150104614A KR 1020157021435 A KR1020157021435 A KR 1020157021435A KR 20157021435 A KR20157021435 A KR 20157021435A KR 20150104614 A KR20150104614 A KR 20150104614A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
reflector
antenna
helix
sub
radiation
Prior art date
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Ceased
Application number
KR1020157021435A
Other languages
English (en)
Inventor
토마스 스미스
조안 그랜홀름
올라브 브레인브저그
올렉시 에스. 킴
Original Assignee
트라네 앤드 트라네 아/에스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 트라네 앤드 트라네 아/에스 filed Critical 트라네 앤드 트라네 아/에스
Publication of KR20150104614A publication Critical patent/KR20150104614A/ko
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Abstract

주 반사기, 서브-반사기 및 피드 안테나를 구비하는 듀얼 반사기 구성을 포함하는 듀얼 안테나가 개시되고, 상기 주 반사기를 또한 사용하는 나선이 제공된다. 주 반사기를 사용하는 동안 상기 나선이 상기 듀얼 반사기 구성의 동작을 불필요하게 방해하지 않도록 상기 서브-반사기는 상기 주 반사기와 상기 나선 사이에 위치된다.

Description

듀얼 안테나{A DUAL ANTENNA}
본 발명은 듀얼 안테나, 특히, 듀얼-반사기 안테나에 관한 것으로, 상기 듀얼-반사기 안테나는 반사기로서 서브-반사기를 사용하는 역화 나선(backfire helix)을 포함한다.
최근, 인터넷은 현대 통신 시스템들에서 핵심이 되어가고 있다. 육상의 사용자들과 함께 많은 모바일 사용자들, 예를 들어, 해상의 모바일 사용자 모두, 인터넷을 통해 쉽고, 신뢰가능한 저비용의 고속 통신에 대한 접속을 요구한다. 일부 애플리케이션들, 예를 들어, 해상의 애플리케이션들에 대해, 예를 들어, 위성을 통한 무선 데이터 통신은, 필요한 대역폭을 제공하기 위한 바람직한 방법이다. 상기 데이터 대역폭 요건들이 계속해서 증가하기 때문에, 그에 따라 위성들은 Ka-밴드(100 Mbit/s 데이터 레이트보다 큰 데이터 레이트를 제공할 수 있는 20 내지 30 GHz 주파수 범위)에서 동작하도록, 최근 통상적으로 L-밴드(통상적으로 최대 0.5 Mbit/s 데이터 레이트까지 제공하는, 1 내지 2 GHz 주파수 범위) 범위에서 동작하는 것에서 이동하여 훨씬 더 높은 주파수들에서 동작해야 한다. L-밴드 위성 통신은 대기 효과들에 의해 실제적으로 영향(즉, 비, 눈 등으로 인한 감쇠)을 받지 않는 반면, Ka-밴드 위성 통신은 예를 들어, 폭우가 내릴 경우 완전히 중단될 수 있다. 따라서, 컴팩트하고 저비용의 듀얼-밴드 위성 통신 시스템들에서 사용하기 위해 L-밴드 및 Ka-밴드에서 동시에 동작할 수 있는 집적 안테나들에 대한 요구가 존재하고, 그 결과 2개의 시스템들을 결합할 때 중단없는 동작을 제공해야 한다.
L-밴드 및 Ka-밴드와 같은 넓게 이격된 주파수들에서 동작하는 듀얼-밴드 고성능 안테나 시스템들에 대해, 동일한 안테나는 쉽게 사용될 수 없지만, 2개의 안테나들은 결합되어야 한다. 동일한 방향으로 방사하는 듀얼-밴드, 고성능 안테나들의 개발에서의 주된 과제는, 서로에 대해 최소한의 상호작용 또는 방해를 하는 2개의 안테나들을 선택하고 통합하며, 그러는 동안 2개의 밴드들 모두에서 충분한 성능을 달성하도록 하는 것이다. 예를 들어, 결합된 L-밴드/Ka-밴드 안테나 시스템에서, 상기 Ka-밴드 안테나는 저 주파수의 L-밴드 안테나의 존재로 인해 이득 및 사이드로브(sidelobe) 성능에서 (쉽게) 저하될 수 있기에, 핵심적인 사안은, Ka-밴드 안테나에 최소한의 방해만을 주는, Ka-밴드 안테나와 결합될 수 있는 적합한 L-밴드 안테나를 찾는 것이다.
통신 기술은 다음과 같은 문서들에서 찾을 수 있다. US4608574, Richard C. Johnson and Rickey B. Cotton: "A Backfire Helical Feed" , IEEE Trans Transactions on Antennas and Propagation, Vol. AP-32, No. 10, pp. 1126-1128, Oct. 1984, Hisamatsu Nakano, Junji Yamauchi and Hiroaki Mimaki: "Backfire Radiation from a Monofilar Helix with a Small Ground Plane", IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol AP-36, No. 10, pp. 1359-1364, Oct. 1988, H. E. King and J. L. Wong: "240-400 MHz Antenna System for the Fleetsatcom Satellites", IEEE AP-S, Antennas and Propagation Society International Symposium, 1977, June 21, pp. 349- 352, US7388559, JP2226804, JP63194403, US4742359, US3184747, WO9205681, A. Brunner: "Dual polarization coaxial corrugated horn feed with split focus subref lector", Proc. of 16th ESA Workshop on Dual Polarization Antennas, June 8-9, 1993, ESTEC, Noordwijk, The Netherlands, ESTEC publication no. WPP-051, pp. 205-208, DE4200755, DE9200357, US5926146, US5835057, US7038632, US2003/0234745 and US2008/0120654.
제1 양상에서, 본 발명은 듀얼 안테나(dual antenna)에 관한 것으로, 상기 듀얼 안테나는,
주 반사기(main reflector)와;
서브-반사기(sub-reflector)와;
나선(helix)과; 그리고
피드 안테나(feed antenna)를 포함하고,
상기 피드 안테나는 상기 서브-반사기에 의해 반사된 방사(radiation)를 수신하고 그리고/또는 상기 서브-반사기 쪽으로 방사를 방출하도록 위치되고,
상기 나선은 상기 주 반사기 쪽으로 방사를 방출하고 그리고/또는 상기 주 반사기로부터 반사된 방사를 수신하도록 되어있고,
상기 서브-반사기는 상기 주 반사기와 상기 나선 사이에 위치된다.
이러한 맥락에서, 듀얼 안테나는 2개 이상의 피드 안테나들을 갖는 안테나이다. 일반적으로, 상기 2개 이상의 피드 안테나들은 동일하거나 서로 다른 타입들일 수 있고, 동일하거나 서로 다른, 예를 들어, 겹치지 않는 파장 간격들 내에서 방사를 방출할 수 있거나 방사를 방출하도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 2개 이상의 피드 안테나들은 일반적으로 동일하거나 서로 다른, 예를 들어, 겹치지 않는 파장 간격들 내에서 방사를 수신하거나 수신하도록 구성될 수 있다.
현재의 맥락에서, 상기 듀얼 안테나는 주 반사기 및 서브-반사기를 갖는다. 상기 주 반사기는 일반적으로 위성 또는 안테나와 같은 방사 방출기로부터 방사를 수신하는 요소이거나, 위성 또는 안테나와 같은 방사 수신기 쪽으로 방사를 출력한다. 이러한 맥락에서, 상기 방사 방출기 및/또는 수신기(안테나 또는 위성)는 본 안테나의 일부가 아닐 것이고, 일반적으로 본 안테나에 부착되지도 않을 것이다.
일반적으로, 상기 주 반사기는, 충분한 방사를 수집하고, 콜리메이팅(collimating)하고, 포커싱하고 그리고/또는 집중시키며, 서브-반사기, 나선 또는 위성/안테나와 같은 다른 요소쪽으로 실현가능할 정도로 이러한 방사 중 많은 것을 반사하는 목적을 갖는다.
상기 주 반사기는, 파라볼릭 반사기와 같은 곡선의 요소일 수 있다. 대안으로, 상기 주 반사기는 렌즈와 같은 방사 투과 요소일 수 있거나 상기 주 반사기는, 예를 들어, 상기 방사에 대한 콜리메이팅/포커싱/수집/집중하는 것을 수행하는 반사기 어레이를 포함하는 평면 요소일 수 있다.
일반적으로, 상기 주 반사기가 다른, 훨씬 더 큰 요소로부터 방사를 수신하는 상황들이 존재할 수 있고, 상기 더 큰 요소는 이후 방사를 수집 및 집중시키는 주요 작업을 수행한다.
이러한 맥락에서, 나선은 코일형 도전체 또는 도전 요소이다. 이러한 요소는 하나 이상의 도전성 요소들, 예를 들어, 모노필라, 바이필라, 트리필라, 쿼드리필라 코일형 요소를 가질 수 있다.
상기 피드 안테나는 단지 방사 수신기이거나 단지 방사 전송기이거나 둘 다가 되도록 구성될 수 있다.
본 발명에 따라, 상기 피드 안테나는 상기 서브-반사기에 의해 반사된 방사를 수신하고 그리고/또는 상기 서브-반사기 쪽으로 방사를 방출하도록 위치된다. 상기 피드 안테나는 뿔 형태의 또는 개방형의 도파관일 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.
일반적으로, 상기 주 반사기의 중심과 상기 서브-반사기의 중심 사이의 방향에 수직인 면에서 보여질 때, 또는 상기 주 반사기가 목표로 하는 방향으로, 위성과 같은 방사 방출기/수신기와 주 반사기의 중심 사이의 방향에 수직인 면에서 보여질 때, 상기 주 반사기는 더 큰 단면적을 가질 것이다. 상기 주 반사기의 목표는 상기 서브-반사기로부터 방출되고, 상기 주-반사기에 의해 반사되며, 방사 수신기(예를 들어, 위성 또는 안테나) 상에 영향을 미치거나 그 반대인 방사에 의해 정의된다. 일반적으로, 상기 서브-반사기 및 상기 주 반사기의 구성(위치 및 곡률)은, 미리결정된 위치(상기 방사 피드 안테나가 일반적으로 위치되는 장소)에서의 점광원으로부터의 방사 및 상기 서브-반사기의 미리결정된 영역을 커버하는 것은 상기 주 반사기의 미리 결정된 영역 상에 반사되고 그리고 영향을 미칠 것이고, 이후 상기 위성/안테나 쪽으로 다소의 콜리메이팅된 빔으로서 전달될 것이다. 물론, 방사는 반대 방향으로 움직일 수 있다. 이것은 어떤 차이점도 발생시키는 않는다.
상기 주 반사기 및 서브-반사기들은 바람직하게 듀얼-반사기 구성, 예를 들어, 소위 카세그레인(Cassegrain) 안테나 구성, 그레고리안(Gregorian) 안테나, 그것들의 대체된 변형들 등을 형성한다.
상기 피드 안테나 및 서브-반사기는, 예를 들어, 스플래시 플레이트 피드(예를 들어, US4058812)와 같은 결합된 유닛을 형성할 수 있다.
상기 나선은, 상기 서브-반사기와 같은 동일한 방식으로 방사 수집기(radiation collector) 및 집중기(concentrator)와 같은 주 반사기를 사용할 수 있도록, 주 반사기 쪽으로 방사를 방출하고 그리고/또는 상기 주 반사기에서 반사된 방사를 수신하도록 구성된다.
상기 서브-반사기는 상기 주 반사기와 상기 나선 사이에 위치될 때, 상기 나선은 상기 주 반사기와 상기 서브-반사기 사이에서 이동하는 상기 방사를 감쇠하지 않을 것이다.
일반적으로, 상기 나선의 방출 특성들은 다수의 팩터들, 예를 들어, 도전체들의 수, 권선들의 수, 권선 피치 및 상기 나선의 반지름에 따른다. 추가로, 기준면의 지름 및 위치와 함께 나선의 지름은 관련성이 있다. 또한, 상기 나선에 전력을 공급하거나 또는 상기 나선으로부터 신호를 탭핑하는 위치는 중요하다.
바람직하게, 상기 나선은, 상기 주 반사기의 중심과 같이, 상기 주 반사기쪽으로 향하는 중심 축을 갖는다.
일반적으로, 엔드 파이어 나선(end fire helix)은 하나의 단면에 위치된 기준면을 가질 것이다. 따라서, 일 실시예에서, 상기 안테나는 상기 나선과 상기 주 반사기 사이에 위치된 전기적으로 도전성인 요소를 더 포함할 수 있다. 바람직하게, 이러한 기준면 또는 도전성 요소는, 상기 나선이 엔드-파이어 구성이고, 그리고 바람직하게 상기 나선이 역화 구성임을 명확하게 하도록 위치된다. 역화 구성은, 상기 나선이 상기 주 반사기에 가장 가까운 말단에 공급되는 것과 상기 기준면의 크기가 적합하다는 것을 나타낸다. Hisamatsu Nakano, Junji Yamauchi and Hiroaki Mimaki: "Backfire Radiation from a Monofilar Helix with a Small Ground Plane", IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol AP-36, No. 10, pp. 1359-1364, Oct. 1988의 상세한 설명에서, 역화 나선을 발생시키는 방법이 서술되어있다.
바람직한 실시예에서, 상기 서브-반사기 및 상기 기준면은 하나이고 동일한 요소이다. 이는 더 밝고 가벼운 장치를 만들 뿐 아니라, 또한 상기 주 반사기가 수신된 방사를 집중시키는 위치 또는 방사가 상기 주 반사기 상에 제공될 수 있는 위치 또는 상기 주 반사기가 후속으로 정확하게 콜리메이팅된 빔을 형성할 수 있는 위치에 상기 나선이 위치될 수 있도록 상기 나선이 가능한 상기 주-반사기에 가깝게 위치되는 것을 명확하게 한다.
바람직한 실시예에서, 상기 안테나는 데이터 제공기 및 제어기를 더 포함하고, 상기 제어기는,
상기 피드 안테나, 상기 나선 및 상기 데이터 제공기와 통신하고,
상기 피드 안테나 및/또는 상기 나선의 신호 출력의 신호 품질 및/또는 세기를 결정하고, 그리고
상기 결정으로부터 상기 피드 안테나 및 상기 나선 중 하나를 결정하고, 상기 데이터 제공자로부터 상기 피드 안테나 및 상기 나선 중 결정된 하나에 신호를 이송(feed)하도록 되어있다.
이러한 맥락에서, 상기 통신은 상기 피드 안테나 및 상기 나선으로부터 신호들을 수신할 수 있고, 상기 피드 안테나 및 상기 나선에 신호들을 전송할 수 있다. 일반적으로, 상기 피드 안테나 및 상기 나선은, 방사를 수신할 때, 대응하는 신호를 출력할 것이다. 일반적으로, 상기 피드 안테나/나선은 특정 주파수들 또는 주파수 간격들을 수신만 하거나 전달만 하도록 구성되거나 또는 특정 주파수들 또는 주파수 간격들을 수신만 할 수 있거나 전달만 할 수 있는 상태들에서, 상기 대응하는 신호는 상기 수신된 방사의 일부만에 대응할 수 있다.
상기 제어기는, ASIC, FPGA, DSP, 제어된 소프트웨어, 범용 프로세서, 하드와이어드 프로세서, 이들의 조합 등과 같은 임의의 타입의 제어기일 수 있다. 상기 제어기는 단일 제어기일 수 있거나, 또는 하나 이상의 네트워크들과 같은 서로와 통신하는 서로 다른 부분들로 형성되는 분산된 제어기일 수 있다.
일반적으로, 상기 신호 품질은 임의의 요구된 방식으로 결정될 수 있고, 하기의 것에 기초하여, 요구된 것처럼 정량화될 수 있다.
Figure pct00001
SNR - 신호 대 잡음 비 >SNR(dB)= 10*log10(P_신호/P_잡음)<.
Figure pct00002
BER - 비트 에러 레이트는, 학습된 시간 간격 동안 전송된 비트들의 총 수에 의해 분할된, 잡음 및 간섭으로 인해 변경되는 수신된 2진 비트들의 수이다.
Figure pct00003
C/No - 반송파대 잡음비.
Figure pct00004
Eb/No - 잡음 전력 스펙트럼 밀도에 관한 비트당 에너지.
Figure pct00005
PER - 패킷 에러 레이트.
또는 데이터 스루풋 레이트 및/또는 링크의 QoS를 결정하는 다른 수단.
상기 신호 품질은 상기 서로 다른 주파수들에 대해서 매우 다르게 작용할 것이고, 이러한 결정은 각 주파수에 대해 행해질 수 있거나, 하나의 주파수에서의 결과가 다른 주파수의 신호 품질을 추정하기 위해 사용될 수 있다.
다수의 데이터 전송 프로토콜들은 논의되는 주파수에서 가능한 대역폭을 평가하도록 되어있고, 이로부터 상기 신호 품질은 결정될 수 있다.
상기 신호 품질이 결정되었거나 추정되었을 때, 상기 제어기는 신호 품질을 출력할 수 있거나 또는 상기 결정을 위해 상기 신호 품질을 단순히 사용할 수 있다.
일부 상황들에서, 상기 나선 및 상기 피드 안테나 중 하나로부터의 신호의 신호 품질은 항상 더 낮을 수 있다. 그러한 사항 중 하나는 상기 듀얼 안테나가 위성으로부터 방사를 수신하는 것 그리고 날씨가 상기 방사에 영향을 미치는 것이다. 상기 나선과 상기 피드 안테나가 서로 다른 파장들 또는 파장 간격들을 수신하도록 구성될 때, 일부 파장들은 다른 것들보다 날씨(구름들 및 비와 눈과 같은 강수)에 의해 본질적으로 더 영향을 받습니다. 하지만, 상기 신호 품질이 더 낮을 때, 예를 들어, 이러한 타입의 통신이 있을 때, 가능한 더 높은 데이터 레이트 또는 대역폭이 주어질 때, 주파수 또는 주파수 간격을 사용하기 원하는 이유들이 존재할 수 있다.
따라서, 일부 상황들에서, 예를 들어, 어떤 것이 항상 더 낮은 품질의 갖는지와 같이, 상기 나선 및 피드 안테나로부터의 신호들 중 하나의 신호 품질을 결정하는 것이 충분하다. 이것으로 충분하면, 상기 나선/피드 안테나 중 하나가 그때 사용될 수 있고, 그렇지 않으면, 다른 것이 사용된다. 또한, 상기 다른 것의 신호 품질이 떨어지면, 어떤 통신도 상기 듀얼 안테나를 사용하는 것으로 가능해지지 않거나, 또는 가능하면, 다른 데이터 전송기 방향으로 상기 듀얼 안테나를 향하게 하는 것이 요구될 수 있다.
다른 상황에서, 상기 듀얼 반사기 안테나는 한가지 타입의 통신을 위해 사용될 수 있고, 상기 나선은 동시에 다른 타입의 통신을 위해 사용될 수 있다. 따라서, 상기 나선이 훨씬 낮은 대역폭 업로드를 위해 사용될 수 있는 경우, 상기 듀얼 반사기 구성은 데이터의 다운로드에 대해 사용될 수 있다.
상기 데이터 제공기는, 컴퓨터, 휴대 전화, 전화기, 비디오 제공자, 멀티미디어 소스 등과 같은 임의의 타입의 데이터 제공자일 수 있다. 상기 데이터 제공자는 상기 제어기의 일부를 형성할 수 있거나 상기 제어기와 별개일 수 있다. 상기 데이터 제공자는 단일 요소일 수 있거나 서로 통신하고 그리고/또는 상기 제어기와 통신하는 요소들의 분산된 시스템일 수 있다.
상기 결정이 더 낮은 대역폭에서의 통신에서 발생하면, 상기 제어기 또는 상기 데이터 제공기는, 데이터 전송이 가능하기만 하면 가장 중요한 데이터가 전송되는 것을 확실하게 하도록 미리결정된 타입들의 데이터를 선택할 수 있거나 선택해제할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 나선은 제1 파장 간격 내에서 방사를 방출/수신하도록 구성되고, 상기 피드 안테나는 제2 파장 간격 내에서 방사를 방출/수신하도록 구성된다.
바람직하게, 상기 제1 파장 간격은, 제2 파장 간격에서의 임의의 파장보다 더 긴 파장들을 포함한다.
바람직하게, 상기 제1 및 제2 주파수들 또는 주파수 간격들은 또는 상당히 서로 달라 이러한 주파수들에서의 통신은 서로 상이한 특성들을 가진다. 일반적으로, 그와 같은 특성들은 상기 주파수들로 적어도 부분적으로 정의되고, 특히 상기 무선 통신이 공기/대기를 통해 발생하면, 상기 제1 주파수 또는 간격은 9GHz 아래이고 상기 제2 주파수는 9GHz 위인 것이 바람직할 수 있다. 상기 주파수들은 존재하는 특성들에서의 차이점에 대해 충분히 다르고, 제2의 더 높은 주파수/간격은 10GHz 위인 것이 바람직하다. 또한, 일 실시예에서, 상기 제1의 더 낮은 주파수/간격은 9GHz 아래이거나 13GHz 아래인 것이 바람직하다.
IEEE는 레이더-주파수 밴드들을 정의하고 있고, 따라서, 상기 제1 주파수는 HF, VHF, UHF, L 밴드, S 밴드, C 밴드 및 X 밴드 주파수 간격들로 또는 대략 HF, VHF, UHF, L 밴드, S 밴드, C 밴드 및 X 밴드 주파수 간격들로 정의되는 것이 바람직하다. 일반적으로, 안테나 치수들은 100MHz보다 낮은 주파수들의 사용을 어렵게 하지만, 이것이 그와 같은 시스템들을 불가능하게 하진 않는다.
또한, 상기 제2 주파수/간격이 상기 X 밴드, Ku 밴드, K 밴드, Ka 밴드, V 밴드, W 밴드 또는 mm 밴드 간격들로 또는 대략 X 밴드, Ku 밴드, K 밴드, Ka 밴드, V 밴드, W 밴드 또는 mm 밴드 간격들인 것이 바람직하다. 일반적으로, 상기 반송파의 주파수가 높으면 높을수록, 전송될 수 있는 대역폭은 더 넓지만, 그와 같은 시스템들은 때때로 간섭에 취약할 수 있다.
상기 제1 및/또는 제2 주파수들/간격들은 각각 미리정의된 밴드 내에서 선택될 수 있고, 이러한 밴드들은 이후 바람직하게 서로 다르다. 또한, 주파수는 종종 단지 단일 주파수로서 제공될 뿐 아니라 주파수들의 간격 내에서 선택된 주파수로서 제공된다. 따라서, 이후에 서술된 임의의 주파수는 단일 주파수일 수 있거나 또는 주파수 간격 내에서 결정된 또는 선택된 주파수일 수 있다. 바람직하게, 선택된 주파수들과 주파수 간격들 모두 비중첩이다.
일 실시예에서, 상기 피드 안테나는 대칭축을 갖는 도파관이고, 상기 서브-반사기 및 상기 나선은 대칭축 상에 위치된다. 이러한 상황에서, 상기 듀얼 반사기 안테나 구성은 회전 대칭일 수 있고, 상기 주 반사기와 상기 서브-반사기 사이에 전송된 방사의 경로에서 상기 나선을 멀리 유지하는 동안 상기 나선의 위치는 또한 상기 주 반사기에 의해 수신되거나 상기 주 반사기에 의해 방출된 방사에서 상기 나선의 음영을 최소화한다.
상기 도파관은 방사를 수신하고 상기 방사를 검출기로 인도하거나, 방사기로부터 방사를 수신하고 상기 방사를 상기 서브-반사기 쪽으로 인도하도록 된 도파관일 수 있다.
다른 상황에서, 상기 나선 및 서브-반사기는 상기 주반사기의 중심 및 상기 신호 소스/목적지로, 예를 들어, 다른 안테나 또는 위성으로부터 선을 따라 위치될 수 있다. 그러한 상황에서, 상기 나선은 상기 서브-반사기의 "음영(shadow)"에 위치될 수 있고, 따라서 상기 신호를 어떤 상당한 정도까지 상기 나선 내에서 약화시키지 않을 수 있다.
일 실시예에서, 상기 듀얼 안테나는 상기 나선에 접속된 케이블, 예를 들어, 2개 이상의 도전체들을 더 포함할 수 있고, 상기 케이블은 상기 대칭축을 따라 그리고/또는 제로 필드 영역에서, 상기 피드 안테나와 상기 나선 사이에서 연장되며, 따라서 상기 피드 안테나에서 이동하는 방사 상에 매우 낮은 유해한 효과를 갖는다.
일반적으로, 본 발명의 듀얼 안테나는 위성들 상에 제공된 안테나들과 같은, 다른 안테나들과 통신하도록 사용될 수 있다. 본 발명의 듀얼 안테나는 특히 대기를 통해 통신하기에 적합할 수 있는바, 이는 상기 듀얼 안테나 구성이 대기 간섭으로 인해 요구될 수 있는 서로 다른 주파수들에서 통신하는 것이 가능하기 때문이다.
따라서, 본 발명의 듀얼 안테나는 집, 차량, 보트 등 내에서 또는 집, 차량, 보트 등 상에서 사용하기에 적합할 수 있다. 대안으로, 상기 안테나는 일반적으로 접지에 대하여 고정되고 하나 이상의 위성들과 통신하도록 구성된 구조인 그라운드 기반 스테이션에서 사용될 수 있다. 그와 같은 구조들은 또한 SAS(Satellite Access Station), RAN(Radio Access Node), 어스 스테이션, 그라운드 스테이션, 위성 게이트웨이 또는 LES(Land Earth Station)으로 불릴 수 있다.
하기에서, 본 발명의 바람직한 실시예들은 도면을 참조하여 서술될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 제1 실시예를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 제2 실시예를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 제3 실시예를 도시한다.
도 1에서, 이중 반사기 안테나(dual-reflector antenna)는, 피드 안테나(feed antenna)(101)와 함께 주 반사기(main reflector)(100) 및 서브-반사기(sub-reflector)(104)를 갖는 것으로 도시된다. 방사(radiation)는, 상기 피드 안테나(101)를 통해 이동하고, 서브-반사기(104) 상에 영향을 주며, 상기 주 반사기(main reflector)(100)의 대칭 축(도면에서는 수평면)을 따라 병렬 빔을 형성하도록 (또는 병렬 빔으로서 검출되도록) 상기 주 반사기(101)에 반사한다. 바람직하게, 주 반사기(100), 피드 안테나(101) 및 서브-반사기(104)는 이러한 축 주변의 회전 대칭이다.
상기 서브 반사기(104)는 대칭 축에 따라 연장하는 좁은 튜브(103)에 의해 유지된다.
또한, 나선(helix)(102)이 제공되고, 이러한 나선(102)은 상기 튜브(103) 내에서 연장하는 케이블에 의해 공급되고, 상기 나선 상에 방사를 모으고 집중시키거나 또는 상기 나선(102)으로부터 대칭 축에 따른 빔으로 방사를 향하게 하는 주 반사기(100)를 또한 사용하도록 구성된다. 대안으로, 상기 튜브(103)는, 예를 들어, 반경식(semi-rigid) 동축 케이블인 케이블의 외부 도전체와 같은 도전체를 구성할수 있다.
나선(102)은 소위 역화 구성(back-fire configuration)으로 공급되고, 그 결과 기준 평면으로 서브-반사기(104)를 사용한다. 자연스럽게, 개별 기준 평면은 나서(102)에 대해 제공될 수 있다.
따라서, 다수의 이점들을 얻을 수 있다. 첫째, 주 반사기(100)가 2개의 안테나 구성들(듀얼-반사기 구성 및 나선)로 사용되고, 경량의 컴팩트 듀얼 안테나가 얻어진다. 또한, 나선(102)의 위치는, 나선이 서브-반사기(104)의 "음영(shadow)"에 위치되어 있기에, 듀얼-반사기 안테나의 동작에 매우 작은 영향을 주는 이점을 가진다. 도면에서, 위성(10)은 상기 안테나 쪽으로 하나 이상의 파장들에서 데이터와 같은 정보를 전송하고 그리고/또는 상기 안테나는 상기 위성 쪽으로 데이터를 방출하는 것이 도시된다.
일반적으로, 위성 통신에서, 날씨는 신호 세기와 서로 다른 주파수들에서의 신호 품질을 결정할 것이다. 본 듀얼 안테나는 따라서 동일한 데이터를 통신하거나 동일한 안테나로 통신하기 위해 사용될 수 있고, 상기 듀얼-반사기 안테나 또는 더 높은 주파수는 날씨 또는 조건들이 허락될 때 사용되고, 나선 또는 더 낮은 주파수는 일반적으로 더 낮은 대역폭으로 통신하는 것이 요구될 때 사용된다.
하나의 상황에서, 상기 듀얼-반사기 안테나는, 소위 Ka-밴드(Ka-band)(예를 들어, 20-30 GHz 주파수 범위)에서 동작하고 100Mbit/s보다 큰 대역폭을 제공할 수 있도록 구성되고, 상기 나선은 소위 L-밴드(L-band)(예를 들어, 1-2 GHz 주파수 범위)에서 동작하고, 통상적으로 0.5 Mbit/s 데이터 속도까지 제공할 수 있도록 구성된다.
2개의 안테나들로의 신호/2개의 안테나들로부터의 신호는 제어기(12)에 공급될 수 있고, 상기 제어기(12)는 상기 위성(10)으로의 신호 세기 또는 품질을 결정하고 그리고 상기 2개의 안테나들 중 어느 것이 사용되는지를 결정한다.
상기 제어기(12)는 따라서 상기 위성에 그리고 잠재적으로는 다른 수신자에 전송될 데이터를 제공하는 데이터 제공기에 접속될 수 있고(도시되지는 않지만 설명의 목적으로 포함될 수 있다), 상기 제어기는, 상기 신호 품질/세기에 기초하여, 상기 듀얼-반사기 안테나 또는 상기 나선을 사용하여 데이터를 위성에 전송할지 여부를 결정한다. 일반적으로, 상기 제어기는 상기 안테나로부터 데이터를 수신하는 통상적인 PC 등에 접속될 수 있다. 상기 PC는, 또한 전송될 데이터를 제공하는 데이터 제공자일 수 있다. 상기 다른 수신자는, 상기 위성(10)을 통해 통신될 수 있는 인터넷으로 이용될 수 있다. 따라서, 위성(10)으로부터 전달되는 데이터는 인터넷으로부터 수신될 수 있고, 스트리밍된 라디오, 비디오, 영화들, TV 채널 등과 같은 스트리밍된 매체 정보일 수 있거나 또는 메일들, 다른 데이터, 기상 정보, 홈 페이지들 등일 수 있다. 상기 다른 수신자 및/또는 상기 위성에 전달된 데이터는 URL들, 데이터, 메일들, 비디오, 이미지들, 오디오 또는 임의의 다른 타입의 데이터일 수 있다.
가장 양호한(또는 적어도 최소한의) 신호 품질/세기를 갖는 안테나들의 데이터를 사용하는 발생할 상기 위성(10) 쪽으로의 데이터 전송은 제어될 수 있다.
일반적으로, 상기 제어기는 이후, 예를 들어, 여유 데이터를 제거하고 중요 데이터를 유지하며, 주요한 미리결정된 타입들의 데이터(통신, 기상 정보 등)를 허용하며, 그리고 이용가능한 대역폭이 앞선 두 가지 모두를 허용하지 않으면 비디오/TV/영화들을 스트리밍하는 것을 허용하지 않음으로써, 요구된 데이터의 양이 상기 (기상) 조건들로 인해 가능한 것들을 초과할 때 상기 위성에 공급될 데이터를 감소시키는 방법을 결정할 수 있다.
상기 안테나를 동작시키거나 사용하는 다른 방법은, 한가지 타입의 데이터 또는 다운로드와 같은 한 방향으로의 데이터에 대한 상기 듀얼 반사기 구성 및 나선 중 하나를 사용하는 것인 반면, 상기 듀얼 반사기 구성 및 상기 나선 중 다른 것은 다른 타입의 데이터 또는 예를 들어, 업로드에 대해 사용될 수 있다.
도 2에서, 피드 안테나(201)와 함께 주 반사기(200) 및 서브-반사기(204)를 갖는 것으로 도시된 이중 반사기 안테나를 또한 갖는 경미하게 서로 다른 구성이 도시된다.
상기 서브-반사기(204)는, 또한, 케이블 피딩(cable feeding)을 유지하거나 또는 상기 주 반사기의 대칭축 상에 다시 위치되는 나선(202)으로부터 신호를 전송하는 다수의 지주들(struts)(205)에 의해 유지된다. 다시, 상기 나선(202)은, 기준 평면으로서 상기 서브-반사기(204)를 다시 사용하는 소위 역화 구성(back-fire set-up)으로 공급된다.
모든 실시예들에서, 상기 나선이 상기 주 반사기(100) 쪽으로 신호를 향하게 하거나 또는 상기 주 반사기(100)로부터 신호들을 수신하도록 구성되는 동안, 상기 피드 위치(feed position)(상기 피딩 케이블과 상기 나선 사이의 접촉점)과 같은 상기 나선의 파라미터들은 변경될 수 있다.
일반적으로, 상기 듀얼-반사기 안테나 및 안테나에 기초한 나선은 동일한 주파수 또는 파장, 또는 서로 다른 주파수들/파장들을 전송하거나 수신하기 위해 사용될 수 있다.
다시, 위성(10) 및 제어기(12)가 도시된다.
도 3에서, 주 반사기(100)가 서브-반사기(104) 쪽으로 상기 방사를 반사하는 회전하지 않는 대칭 구성이 도시되고, 상기 서브-반사기(104)는 상기 주 반사기(100)로부터 멀리 위치된 피드 안테나(101) 쪽으로 상기 방사를 반사한다.
상기 서브-반사기(104) 뒤쪽에, 다시, 상기 나선(102)이 위치된다. 동일한 방식으로, 상기 나선(102)은 상기 주 반사기(100)에 의해 반사된 방사를 수신하고 그리고/또는 상기 주 반사기(100) 쪽으로 방사를 방출하도록 위치된다.
다시, 나선(102)은 기준 평면으로서 상기 서브-반사기(102)를 사용하는 역화 구성 내에 존재한다.

Claims (7)

  1. 듀얼 안테나(dual antenna)에 있어서,
    주 반사기(main reflector)와;
    서브-반사기(sub-reflector)와;
    나선(helix)과; 그리고
    피드 안테나(feed antenna)를 포함하고,
    상기 피드 안테나는 상기 서브-반사기에 의해 반사된 방사(radiation)를 수신하고 그리고/또는 상기 서브-반사기 쪽으로 방사를 방출하도록 위치되고,
    상기 나선은 상기 주 반사기 쪽으로 방사를 방출하고 그리고/또는 상기 주 반사기로부터 반사된 방사를 수신하도록 되어있고,
    상기 서브-반사기는 상기 주 반사기와 상기 나선 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 듀얼 안테나.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 나선과 상기 주 반사기 사이에 위치된 전기적으로 도전성인 요소를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 듀얼 안테나.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 서브-반사기 및 상기 도전성의 요소는 하나이고 그리고 동일한 요소인 것을 특징으로 하는 듀얼 안테나.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    데이터 제공기 및 제어기를 더 포함하고,
    상기 제어기는,
    상기 피드 안테나, 상기 나선 및 상기 데이터 제공기와 통신하고,
    상기 피드 안테나 및/또는 상기 나선의 신호 출력의 신호 품질 및/또는 세기를 결정하고, 그리고
    상기 결정으로부터 상기 피드 안테나 및 상기 나선 중 하나를 결정하고, 상기 데이터 제공자로부터 상기 피드 안테나 및 상기 나선 중 결정된 하나에 신호를 이송(feed)하는 것을 특징으로 하는 듀얼 안테나.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피드 안테나는 제1 파장 간격 내에서 방사를 방출/수신하도록 되어있고 그리고 상기 나선은 제2 파장 간격 내에서 방사를 방출/수신하도록 되어있고, 상기 제1 파장 간격은 상기 제2 파장 간격 내의 임의의 파장보다 짧은 파장을 포함하는 것을 특징으로 하는 듀얼 안테나.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피드 안테나는 대칭축을 갖는 도파관을 갖고, 상기 서브-반사기 및 상기 나선은 상기 대칭축 상에 위치되는 것을 특징으로 하는 듀얼 안테나.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 나선에 접속된 케이블을 더 포함하고, 상기 케이블은 대칭축을 따라 상기 피드 안테나와 상기 나선 사이에서 연장하는 것을 특징으로 하는 듀얼 안테나.
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