KR100733961B1

KR100733961B1 - 페데스탈 장치 및 이를 구비한 위성추적 안테나

Info

Publication number: KR100733961B1
Application number: KR1020050099127A
Authority: KR
Inventors: 손성호; 윤재승; 정영배; 엄순영; 전순익
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2005-10-20
Filing date: 2005-10-20
Publication date: 2007-06-29
Also published as: WO2007046589A1; US20080258988A1; KR20070043165A; US7663565B2

Abstract

본 발명에 따른 페데스탈 장치는, 이동체에 탑재되는 추적 안테나의 자세 안정화를 위한 페데스탈 장치로서, 상기 이동체에 견고하게 고정되는 고정수단; 상기 고정수단의 내부에 상기 이동체와 고정되는 면에 직각방향으로 제1회전축을 형성하기 위한 제1연결수단; 상기 제1회전축에 대한 회전 운동을 위해 일단은 상기 고정수단에 고정되고 타단은 두 갈래로 나뉘어진 제1회전지지수단; 상기 제1회전지지수단에서 두 갈래로 나뉘어진 양단에 제2회전축을 형성하기 위한 제2연결수단; 상기 제2회전축에 대한 회전 운동을 위해 양단이 상기 제2연결수단의 양단에 각각 연결된 제2회전지지수단; 상기 제2회전지지수단의 중심에 제3회전축을 형성하기 위한 제3연결수단; 및 상기 제3연결수단에 소정형태로 연결되어 상기 추적 안테나를 지지하기 위한 지지수단을 포함하고, 상기 제1회전축, 제2회전축, 및 제3회전축 중 어느 하나의 축이 다른 축과 서로 교차하지 않는 것을 특징으로 하고, 본 발명에 따른 위성추적 안테나는 상기 페테스탈 장치를 포함하는 위성추적 안테나를 외부환경으로부터 보호하기 위한 레이돔; 상기 레이돔 저면 외부에 결합되어 상기 이동체의 진동을 흡수하기 위한 진동감쇠수단; 및 상기 진동감쇠수단과 결합되어 상기 이동체와 연결된 기둥수단을 포함하는 것을 특징으로 하여, 이동체에 탑재되는 추적 안테나가 이동체의 요잉, 롤링, 피칭 운동 외란에 상관없이 추적 안테나의 자세를 안정화 시킬 수 있는 효과가 있는 동시에, 이동체가 연결되는 기둥수단과 레이돔 사이에 진동감쇠수단을 구비함으로써 레이돔의 크기를 최소화하여 제조비용을 절감 할 수 있으며 유지보수가 용이하도록 하는 효과가 있다.

이동체, 페데스탈 장치, 위성추적 안테나, 레이돔, 진동감쇠수단.

Description

페데스탈 장치 및 이를 구비한 위성추적 안테나{Pedestal apparatus and satellite-tracking antenna having pedestal apparatus}

도1은 본 발명에 따른 페데스탈 장치를 구비하는 추적 안테나를 나타낸 사시도.

도2는 도1에 나타낸 추적 안테나의 측면도.

도3은 도1에 나타낸 추적 안테나의 배면도.

도4는 도1에 나타낸 추적 안테나의 평면도.

도5는 도1의 추적 안테나에 부착된 센서 케이지를 확대하여 나타낸 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

104 : 고정수단 105, 106 : 제1회전지지수단

110 : 제1연결수단 111 : 제2회전지지수단

112, 113 : 제2연결수단 114 : 제3연결수단

130 : 제1회전축 131 : 제2회전축

132 : 제3회전축 142 : 센서 케이지

본 발명은 이동체에 탑재되는 추적 안테나의 자세 안정화를 위한 페데스탈 장치 및 이를 구비한 위성추적 안테나에 관한 것으로, 특히 선박과 같은 이동체의 요잉, 롤링, 및 피칭 운동 외란에도 불구하고 항상 목표 위성 방향으로 자세를 유지할 수 있도록 3축을 구비한 페데스탈 장치 및 이를 구비한 위성추적 안테나에 관한 것이다.

이동체에 탑재되는 안테나가 위성으로부터 신호를 수신하고, 위성으로 신호를 송신하기 위해서는 해당 안테나를 구동하면서 위성을 추미시킬 필요가 있고, 이와 같은 안테나 구동 및 그 제어 기능은 이동체 요동 보상을 행하도록 구성하는 것이 가능하다.

이를 구현하기 위한 종래 기술로서 미국특허공보 제5,359,337호에 안정화 안테나 시스템이 개시되어 있다. 상기 안테나 시스템은, 이동체의 진행 방향과 평행으로 설치되는 X1축과, X1축과 수직으로 설치되고 X1축이 회전하여 X1축을 중심으로 이동하는 Y축과, Y축과 수직으로 설치되고 Y축이 회전하여 Y축을 중심으로 이동하는 X2축의 3축을 가지는 X1-Y-X2 마운트의 안테나 구조로서, X2축이, 그 주변에 안테나의 지향성을 변화시킨 전자 제어축이고, X1축의 회전에 의하여 이동체의 롤링에 관계되는 롤 성분을 보상하고, Y 축 및 X2축의 회전에 의하여 이동체의 피칭에 관계되는 피치 성분을 보상하는 것을 특징으로 한다.

또한, 미국특허공보 제5,419,521호에 개시되어 있는, 3축 페데스탈 장치는, 상호 직교하는 3개의 상호 직교 축에 대해 대상(안테나)의 회전 스태빌리제이션을 획득하기 위한 수단을 제공하기 위한 이동체용 3축 페데스탈에 있어서, 그 중심선이 제1회전축을 정의하는 스핀들 수단, 상기 스핀들 수단을 상기 이동체에 고정하기 위한 수단, 상기 스핀들의 제1회전축에 대한 회전 운동을 위해 한 쪽 끝이 고정된 외팔보 부재, 그 중심선이 상기 제1회전축과 수직이면서 교차하는 제2회전축을 정의하기 위하여 상기 외팔보 부재의 다른 한쪽 끝에 부착되고, 상기 제1회전축의 위쪽 연장선 상에 근접한 지점에 위치하는 공간적으로 이격된 한 쌍의 동축 베어링, 상기 제2회전축에 대한 회전 운동을 위하여 상기 한 쌍의 베어링 내에 설치된 축, 각 끝 단에 저널을 지지하기 위하여 상기 축에 견고하게 고정된 빔, 여기서, 상기 저널들의 중심선들은 제3회전축을 정의하고, 상기 제3회전축은 상기 제2회전축에 수직이면서, 명목상으로 상기 제1회전축과 제2회전축의 상기 교차점과 교차하고, 상기 제3회전축의 회전 운동을 위해 설치되고, 상기 제1, 제2 및 제3회전축 각각의 공통 교차점에 대한 궤도 운동을 위해 상기 대상(안테나)에 단단하게 부착되고 지지하기 위한 상기 구조적인 수단으로 구성된 것을 특징으로 한다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래기술에서의 페데스탈 장치는, 운동범위가 넓은 이동체에는 적합하지가 않고, 위성추적 안테나의 자세 안정화를 위한 제어가 용이하지 않으며, 제조비용이 많이 소요되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 그 목적은, 이동체의 폭 넓은 운동 범위에 적합하고 자세 안정화를 위한 제어가 용이하며 적은 비용으로 제작이 가능하고 구조적으로 견고하며 유지보수가 편리한 페데스탈 장치 및 이를 구비한 위성추적 안테나를 제공함에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 이동체에 탑재되는 추적 안테나의 자세 안정화를 위한 페데스탈 장치로서, 상기 이동체에 견고하게 고정되는 고정수단; 상기 고정수단의 내부에 상기 이동체와 고정되는 면에 직각방향으로 제1회전축을 형성하기 위한 제1연결수단; 상기 제1회전축에 대한 회전 운동을 위해 일단은 상기 고정수단에 고정되고 타단은 두 갈래로 나뉘어진 제1회전지지수단; 상기 제1회전지지수단에서 두 갈래로 나뉘어진 양단에 제2회전축을 형성하기 위한 제2연결수단; 상기 제2회전축에 대한 회전 운동을 위해 양단이 상기 제2연결수단의 양단에 각각 연결된 제2회전지지수단; 상기 제2회전지지수단의 중심에 제3회전축을 형성하기 위한 제3연결수단; 및 상기 제3연결수단에 소정형태로 연결되어 상기 추적 안테나를 지지하기 위한 지지수단을 포함하고, 상기 제1회전축, 제2회전축, 및 제3회전축 중 어느 하나의 축이 다른 축과 서로 교차하지 않는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 추적 안테나의 각각의 회전축에 대한 무게중심은, 상기 각각의 회전축 상에 존재하는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 이동체에 운동 외란에 의한 추적 안테나의 롤링, 및 피칭운동 각도를 측정하는 경사계; 상기 이동체의 운동 외란에 의한 추적 안테나의 요잉, 롤링, 및 피칭운동 각속도를 측정하는 각속도계; 및 상기 추적 안테나가 지향하는 지구상의 방위각을 측정하는 방위각 콤파스를 포함하여, 상기 추적 안테나 자세 안정화 제어연산을 수행하는 센서 케이지를 더 포함하는 것이 효과적이다.

또한, 상기 센서 케이지는, 상기 추적 안테나를 지지하는 지지수단에 설치되어 상기 페데스탈 장치의 앙각 회전축과 평행한 별도의 앙각 회전축이 존재하여 상기 센서 케이지가 상기 별도의 앙각 회전축 방향으로 회전 가능하도록 이루어진 것이 바람직하다.

아울러, 상기 센서 케이지는, 상기 별도의 앙각 회전축 방향으로 회전 가능하도록 하는 구동수단을 더 포함하는 것이 효과적이다.

또한, 상기 구동수단은, 상기 센서 케이지를 앙각 회전축으로 회전 가능하도록 지지된 봉; 상기 봉의 단부에 결합되는 종동풀리; 구동모터에 연결되어 상기 구동모터로부터 동력을 전달받아 회전하는 구동풀리; 및 상기 구동풀리의 회전력을 상기 종동풀리에 전달하기 위해 상기 구동풀리와 종동풀리를 연결하는 벨트를 포함하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 페데스탈 장치를 구비한 위성추적 안테나는, 위성추적 안테나를 외부환경으로부터 보호하기 위한 레이돔; 상기 레이돔 저면 외부에 결합되어 상기 이동체의 진동을 흡수하기 위한 진동감쇠수단; 및 상기 진동감쇠수단과 결합되어 상기 이동체와 연결된 기둥수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 페데스탈 장치 및 이를 구비한 위 성추적 안테나를 첨부 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도1 내지 도5는 본 발명에 따른 페데스탈 장치를 구비한 위성추적 안테나를 나타내기 위한 도면들로서, 도1은 본 발명에 따른 페데스탈 장치를 구비하는 추적 안테나를 나타낸 사시도이고, 도2는 도1에 나타낸 추적 안테나의 측면도이며, 도3은 도1에 나타낸 추적 안테나의 배면도이고, 도4는 도1에 나타낸 추적 안테나의 평면도이며, 도5는 도1의 추적 안테나에 부착된 센서 케이지를 확대하여 나타낸 사시도이다.

본 발명에 따른 페데스탈 장치는 도1에 나타낸 바와 같이, 상기 이동체에 견고하게 고정되는 블럭형태의 고정수단(104); 상기 고정수단(104)의 내부에 상기 이동체와 고정되는 면과 직각 방향으로 제1회전축(130)을 형성하기 위한 제1연결수단(110); 상기 제1회전축(130)에 대한 회전 운동을 위해 일단은 상기 고정수단(104)에 고정되고 타단은 두 갈래로 나뉘어진 Y자형의 제1회전지지수단(105, 106); 상기 제1회전지지수단(105,106)에서 두 갈래로 나뉘어진 양단에 제2회전축(131)을 형성하기 위한 제2연결수단(112, 113); 상기 제2회전축(131)에 대한 회전 운동을 위해 양단이 상기 제2연결수단(112, 113)의 양단에 각각 연결된 U자형의 제2회전지지수단(111); 상기 제2회전지지수단(111)의 중심에 제3회전축(132)을 형성하기 위한 제3연결수단(114); 및 상기 제3연결수단(114)에 소정형태로 연결되어 상기 반사판 안테나(120)를 지지하기 위한 지지수단(115 내지 119)을 포함하고, 상기 제1회전축(130), 제2회전축(131), 및 제3회전축(132) 중 어느 하나의 축이 다른 축과 서로 교차하지 않는다.

예를 들면, 상기 제1회전축(130)의 연장선이 상기 제2회전축(131) 및 제3회전축(132)의 연장선과 서로 교차하지 않도록 상기 제1회전축(130)에 연결되어 있는 회전하는 구조물의 중간부근에 위치하도록 하면 구조적으로 상기 제1회전축(130), 제2회전축(131), 및 제3회전축(132) 중 어느 하나의 축이 다른 축과 서로 교차하지 않게 된다.

한편, 상기 지지수단(115 내지 119)은 상기 제3연결수단(114)에 연결된 소정형태(도1 및 도2에서는 디귿자 형태)의 제1지지부재(115), 상기 제1지지부재(115)의 양 끝단에서 각각 연장되어 상기 반사판 안테나(120)를 지지하는 제2지지부재(116,117), 상기 제2지지부재(116,117)가 서로 벌어지지 않도록 잡아주는 제3지지부재(118,119)를 포함한다.

또한, 상기 제1회전지지수단(105,106)에서 두 갈래로 나뉘어진 부재(105)의 하부에 위치한 부재(106)의 단부에 지지판(107)이 구비되어 상기 지지판(107)에는 RF모듈 또는 전원모듈 등과 같은 모듈(108,109)이 구비될 수 있다.

아울러, 상기 페데스탈 장치를 포함한 상기 추적 안테나의 상기 각각의 회전축(130, 131, 132)에 대한 무게 중심은 상기 각각의 회전축(130, 131, 132) 상에 존재하도록 한다. 즉, 제1회전축(130)을 기준으로 회전되는 대상(105 내지 120)의 무게 중심이 제1회전축(130) 상에 존재하고, 제2회전축(131)에 의해 회전되는 대상(111 내지 120)의 무게 중심은 제2회전축(132) 상에 존재하며, 제3회전축(132)에 의해 회전되는 대상(115 내지 120)의 무게 중심은 제3회전축(132) 상에 존재하도록 한다.

한편, 도1 내지 도4는 본 발명에 따른 페데스탈 장치를 포함하는 추적 안테나가 실제 이동체에 탑재되는 일 실시예를 나타낸 것이다.

본 발명에 따른 페데스탈 장치를 포함하는 추적 안테나를 외부환경으로부터 보호하기 위한 레이돔(102, 103)이 존재하고, 상기 레이돔 저면(102) 외부에 상기 이동체의 진동을 흡수하기 위한 진동감쇠수단(101)이 결합되고, 상기 진동감쇠수단(101)이 상기 이동체와 연결된 기둥 수단(100)으로 결합될 수 있다.

도5는 본 발명에 따른 페데스탈 장치를 포함하는 추적 안테나에 부착된 센서 케이지의 사시도 이다.

상기 페데스탈 장치는 자세 안정화 제어를 위해 상기 이동체의 요잉, 롤링, 및 피칭 운동 외란에 의한 추적 안테나의 운동을 측정하는 경사계와 각속도계, 및 방위각 콤파스를 포함하는 센서 케이지(142)를 더 포함한다. 상기 경사계는 추적 안테나의 롤링 및 피칭 운동 각도를 측정하고, 상기 각속도계는 추적 안테나의 요잉, 롤링, 및 피칭 운동 각속도를 측정하며, 상기 방위각 콤파스는 상기 추적 안테나가 지향하고 있는 지구상의 방위각을 측정하여 상기 추적 안테나 자세 안정화 제어연산에 이용된다.

또한, 상기 센서 케이지(142)는 상기 추적 안테나를 지지하는 지지수단에 부착되어 상기 페데스탈 장치의 앙각 회전축(131)과 평행한 별도의 앙각 회전축(140)이 존재하여 상기 센서 케이지(142)가 상기 별도의 앙각 회전축(140) 방향으로 회전 가능한 구조로 이루어져 있다. 아울러, 상기 센서 케이지가(142)가 상기 별도의 앙각 회전축(140) 방향으로 회전가능 하도록 하기 위한 구동 수단(144)을 포함한 다. 상기 구동수단(144)은 상기 센서 케이지(142)를 앙각 회전축(140)으로 회전 가능하도록 지지된 봉(143), 상기 봉(143)의 단부에 결합되는 종동풀리(145), 구동모터(M)에 연결되어 상기 구동모터(M)로부터 동력을 전달받아 회전하는 구동풀리(147), 및 상기 구동풀리(147)의 회전력을 상기 종동풀리(145)에 전달하기 위해 상기 구동풀리(147)와 종동풀리(145)를 연결하는 벨트(146)로 구성된다.

상기 구동수단(144)은 벨트전동장치 이외에도, 체인전동장치 또는 기어 등과 같은 다른 동력전동장치로도 구현할 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형, 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명의 페데스탈 장치 및 이를 구비한 위성추적 안테나에 의하면, 3축 페데스탈 장치를 제공함으로써 이동체에 탑재되는 추적 안테나가 이동체의 요잉, 롤링, 피칭 운동 외란에 상관없이 추적 안테나의 자세를 안정화 시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 이동체가 연결되는 기둥수단과 레이돔 사이에 진동감쇠수단을 구비함으로써 레이돔의 크기를 최소화하여 제조비용을 절감할 수 있으며 유지보수가 용이하도록 하는 효과가 있다.

아울러, 센서 케이지에 별도의 회전축에 대한 구동수단을 구비함으로써 위성추적 안테나의 목표 지향 방향이 변화하더라도 센서 케이지가 항상 수평기준을 유지할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Claims

이동체에 탑재되는 추적 안테나의 자세 안정화를 위한 페데스탈 장치로서,

상기 이동체에 견고하게 고정되는 고정수단;

상기 고정수단의 내부에 상기 이동체와 고정되는 면에 직각방향으로 제1회전축을 형성하기 위한 제1연결수단;

상기 제1회전축에 대한 회전 운동을 위해 일단은 상기 고정수단에 고정되고 타단은 두 갈래로 나뉘어진 제1회전지지수단;

상기 제1회전지지수단에서 두 갈래로 나뉘어진 양단에 제2회전축을 형성하기 위한 제2연결수단;

상기 제2회전축에 대한 회전 운동을 위해 양단이 상기 제2연결수단의 양단에 각각 연결된 제2회전지지수단;

상기 제2회전지지수단의 중심에 제3회전축을 형성하기 위한 제3연결수단; 및

상기 제3연결수단에 소정형태로 연결되어 상기 추적 안테나를 지지하기 위한 지지수단을 포함하고,

상기 제1회전축, 제2회전축, 및 제3회전축 중 어느 하나의 축이 다른 축과 서로 교차하지 않으며, 상기 추적 안테나의 각각의 회전축에 대한 무게중심은 상기 각각의 회전축 상에 존재하는

페데스탈 장치.
삭제
제1항에 있어서,

상기 이동체에 운동 외란에 의한 추적 안테나의 롤링, 및 피칭운동 각도를 측정하는 경사계;

상기 이동체의 운동 외란에 의한 추적 안테나의 요잉, 롤링, 및 피칭운동 각속도를 측정하는 각속도계; 및

상기 추적 안테나가 지향하는 지구상의 방위각을 측정하는 방위각 콤파스를 포함하여, 상기 추적 안테나 자세 안정화 제어연산을 수행하는 센서 케이지를 더 포함하는

페데스탈 장치.
제3항에 있어서,

상기 센서 케이지는,

상기 추적 안테나를 지지하는 지지수단에 설치되어 상기 페데스탈 장치의 앙 각 회전축과 평행한 별도의 앙각 회전축이 존재하여 상기 센서 케이지가 상기 별도의 앙각 회전축 방향으로 회전 가능하도록 이루어진

페데스탈 장치.
제3항에 있어서,

상기 센서 케이지는,

상기 별도의 앙각 회전축 방향으로 회전 가능하도록 하는 구동수단을 더 포함하는

페데스탈 장치.
제5항에 있어서,

상기 구동수단은,

상기 센서 케이지를 앙각 회전축으로 회전 가능하도록 지지된 봉;

상기 봉의 단부에 결합되는 종동풀리;

구동모터에 연결되어 상기 구동모터로부터 동력을 전달받아 회전하는 구동풀리; 및

상기 구동풀리의 회전력을 상기 종동풀리에 전달하기 위해 상기 구동풀리와 종동풀리를 연결하는 벨트를 포함하는

페데스탈 장치.
이동체에 탑재되는 위성추적 안테나로서,

청구항 1의 페테스탈 장치를 포함하는 위성추적 안테나를 외부환경으로부터 보호하기 위한 레이돔; 상기 레이돔 저면 외부에 결합되어 상기 이동체의 진동을 흡수하기 위한 진동감쇠수단; 및 상기 진동감쇠수단과 결합되어 상기 이동체와 연결된 기둥수단을 포함하는

위성추적 안테나.