이동 타겟을 추적하기 위한 페이즈드 어레이 평면형 안테나및 추적방법 document_id A220623038236

오늘날, 많은 이동 플랫폼들(예를 들면, 항공기들, 배들, 자동차들, 등)은 위성통신 능력들을 갖출 것이 요구된다. 한 전형적인 요건은 탑승자들에게 예를 들면 인터넷 액세스, 라이브 텔레비전 방송 등을 제공하기 위한 엔터테인먼트 시스템에 관한 것이다. 이동 중에, 이동 플랫폼(예를 들면, 항공기)은 특정 위성과 통신에 관여되고, 이 위성이 지평선을 넘어 사라질 때까지 하늘을 추적하여, 사라지기 전에 또 다른 위성과의 통신을 수립한다. 그러므로, 이동 플랫폼들에 탑재한 안테나들에는 통상적으로 적합한 위치파악 및 추적 시스템들이 장착되어 있다. 미국특허 5,796,370는 다이렉트 방송 위성들용의 2중 편파 안테나를 개시하고 있다. 안테나는 방향성이 있고, 지향성이며 송신 및/또는 수신 안테나로서 사용할 수 있다. 이것은 적어도 하나의 반사기, 2개의 직교한 선형 편파들에 의해 소스를 여기시키기 위한 수단을 포함하는 적어도 하나의 전자기 방사 소스, 및 상기 소스와 상기 반사기를 위치파악하고 유지하기 위한 기계 시스템을 포함한다. 안테나의 각도방향은 방사의 전파의 바람직한 방향에 관한 디포인트(depointing) 및 회전으로 구성되고 기계 시스템은 소스가 고정되게 유지하면서 이러한 회전을 할 수 있게 하며, 따라서 직교 선형 편파의 방향을 유지한다. 안테나의 바람직한 실시예는 Cassegrain 기하학에서 파라볼라 주 반사기 및 하이퍼볼릭 보조 반사기를 포함하며, 기계 시스템은 두 반사기들을 방사의 바람직한 방향에 관하여 회전시킬 수 있게 하며 빔의 직교 선형 편파 축들을 유지하기 위해 소스를 고정되게 유지한다. 적용은 레이더, 다이렉트 방송 위성들 및 특히 공간 및 공중수송 적용에서 이점이 있는 편파 다이버시티에 의한 주파수 재-사용을 채용하는 전기통신을 포함한다. 미국특허 6,034,634는 중심축에 관한 회전 이동을 위해 장착된 방위각 턴테이블 상의 횡축에 관한 정확한 이동을 위해 장착된 앙각 테이블을 포함하는 저궤도(LEO) 위성과 통신하는 단말들에서 사용하기 위한 저렴한 고 이득 안테나를 개시한다. 페이즈드 어레이 안테나를 형성하는 복수의 안테나 요소들은 앙각 테이블의 상부 상에 장착되고 앙각 테이블의 횡축에 평행하고 이를 통해 확장하는 스캔 평면을 갖는다. 안테나는 기계적으로도 전기적으로도 스캐닝될 수 있고, 2개의 위성들 중간의 방향에서 보어 사이트와 두 위성들을 통과하는 안테나의 스캔 평면에 의해 안테나의 앙각 테이블을 위치파악함으로써 한 LEO 위성에서 다른 위성으로 핸드오프를 수행하는데 사용된다. 핸드오프시, 안테나 빔은 프로세스 중에 데이터 통신에 어떠한 유실도 없이 한 위성에서 다른 위성으로 전기적으로 스캐닝된다. 미국특허 6,034,643은 제1 회전축에 관하여 회전할 수 있게 베이스 상에 지지된 안테나 지지부재; 안테나 애퍼처에 수직하고 제1 회전축에 관하여 제1 각도로 기울어진 제2 회전축에 관하여 회전할 수 있게 안테나 지지부재 상에 지지된 안테나 부분으로서, 안테나 빔의 방향이 제2 회전축에 관하여 제2 각도로 기울어진 것인, 안테나 부분; 베이스에 관하여 제1 회전축에 관해 안테나 지지부재를 회전시키는 제1 구동유닛; 및 안테나 지지부재에 관하여 제2 회전축에 관해 안테나 부분을 회전시키는 제2 구동유닛을 포함하는 지향성 빔 안테나 디바이스를 개시한다. 지향성 빔 제어장치는 제2 구동유닛으로 하여금 안테나 지지부재에 관하여 안테나 부분을 회전시키게 함으로써 안테나 빔의 앙각을 타겟 값으로 제어하며, 제1 구동유닛으로 하여금 베이스에 관하여 안테나 지지부재를 회전시키게 함으로써 안테나 빔의 방위각 각을 타겟 값으로 제어하기 위한 제어유닛을 구비한다. PCT 출원 WO2004/075339은 밀리미터파 혹은 그 외 방사를 수집하여 집중시키는 한 어레이의 안테나 요소들을 포함하는 낮은 프로파일의 수신 및/또는 송신 안테나를 개시한다. 안테나 요소들은 특정 입사각으로 안테나에 들어오는 튜닝 파장의 방사가 요소들에 의해 수집되어 동상(in-phase)으로 집중되도록 물리적으로 구성된다. 특정 입사각에 매칭되게 입력 혹은 출력 방사의 입사각을 변경하기 위해 2이상의 기계식 회전기들이 배치될 수 있다. 이동 플랫폼들에 내장되는 위성 통신 안테나들의 위치파악에 관계된 것으로서 미국특허 6,400,315, 6,218,999, 6,741,841, 6,356,239, 6,751,801가 있다. 공지된 바와 같이, 선형 편광된 라디오파의 편파는 신호가 전리층에 어떤 이례적인 것들(이를테면 패러디 회전)을 통과할 때 회전될 수 있다. 또한, 위성에 관하여 지구의 위치에 기인하여, 기하하적 차이들이 위성과 통신 스테이션(예를 들면, 항공기, 고정된 스테이션, 등)간의 상대적 움직임들에 기인해서 달라 질 수 있다. 그러므로, 대부분의 정지궤도 위성들은 원형 편파가 위에 언급된 이례적인 것들에 관계없이 신호를 일정하게 유지할 것이기 때문에, 원형 편파로 동작한다. 그러나, 어떤 정지궤도 위성들은 선형 편파를 사용한다. 선형 편파에서, 45도의 편파의 오정렬은 신호를 3dB까지 저하시킬 것이며, 90도로 오정렬된다면, 감쇄는 20dB 이상이 될 수 있다. 또한, 위성통신의 국제법규에 의해 편파 순도가 요구된다. 그러므로, 선형 편파를 사용하여 위성과 통신하기 위한 내장형 안테나 시스템들은 편파 추적을 제공할 필요가 있다. 또한, 이동 플랫폼용의 내장형 안테나는 전체 설계 및 특히 이동 플랫폼의 공기역학적 설계에 맞게 크기가 비교적 작고 낮은 프로파일(직경 및 높이)일 것이 요구된다. 그러나, 편파 추적은 통상적으로 편파 추적에 수반되는 신호 강도의 손실을 보상하기 위해 상당한 안테나 크기를 요구한다. 이 기술에서는 편파 추적 능력들뿐만 아니라 위치파악 능력들을 제공하는 향상된 안테나에 대한 필요성이 있다. 또한, 이 기술에서는 이동 플랫폼 및 특히 공중수송 플랫폼에 내장하여 사용하는데 적합하고 비교적 소형이고 낮은 프로파일(예를 들면 약 90cm 이하의 직경)을 갖는 개선된 안테나에 대한 필요성이 있다.