Design and Implementation of Radio Sensor Receiver for Measuring the Position of the Sun

In this paper, we propose a radio sensor to measure the position of the sun for the solar tracker of a photovoltaic system. In order to satisfy the requirement for the measurement accuracy within ${\pm}5^{\circ}$, the sensor receiver with high gain, high sensitivity and wide bandwidth is designed and implemented. The receiver has the bandwidth of 104 MHz, the system gain of 69 dB and the sensitivity of 0.46 K at 5.1 GHz. The processes of design and implementation of the radio sensor receiver are described in this paper. The effectiveness of the proposed radio sensor in the measurement of the position of the sun is demonstrated experimentally under the condition of cloud cover. The results show the radio sensor can measure the position of the sun within the accuracy of ${\pm}4^{\circ}$ successfully.

태양 위치 측정용 전파 센서 수신기의 설계 및 제작

본 논문에서는 추적식 태양광 발전 시스템에 응용하기 위한 태양 위치 측정용 전파 센서 수신기의 설계, 제작 및 성능 실험에 관한 과정 및 결과를 소개한다. 먼저, 전파 센서에 대한 요구 성능인 ${\pm}5^{\circ}$ 이내의 위치 측정 오차 범위를 만족시키기 위한 수신기의 사양을 구하였고, 이를 토대로 수신기를 설계하였다. 설계된 수신기의 시스템 이득 및 잡음 지수의 budget 분석을 통해 설계의 적절성을 점검하였으며, 이 결과를 활용하여 수신 주파수 5.1 GHz, 대역폭 104 MHz로 69 dB의 시스템 이득과 0.46 K 이내의 수신 감도를 갖는 고이득, 고감도 광대역 수신기를 제작하였다. 제작된 수신기와 표준 혼 안테나로 구성된 전파 센서로 흐린 날 실제 태양을 대상으로 실험한 결과, ${\pm}4^{\circ}$ 이내의 오차 범위로 태양의 위치를 실시간으로 측정하는데 성공하여 요구 성능이 만족되었음을 검증하였다.