KR20010001091A - Mast antenna system - Google Patents

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김호수
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이상수
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구관영
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Abstract

PURPOSE: A mast antennas system is provided to reduce installation cost and enable easy movement and installation by installing dual polarization antennas and an RF terminal in one mast. CONSTITUTION: Three dual polarization antennas(42) which can transmit/receive two kinds of polarized waves are installed in three directions. An RF module(43) which is installed under the dual polarization antennas(42) and is connected with the antennas(42) via feed cables(44). The antennas(42) and the RF module(43) are installed in one mast(41). The mast(41) has a base(46) in the lower end, and thus can be installed or separated easily. A clamp(45) is installed to adjust the angle of the dual polarization antennas(42). The angle of beams transmitted/received from/in the dual polarization antennas(42) can be adjusted according to wave circumstance or topography.

Description

마스트 안테나 시스템{Mast Antenna System}Mast Antenna System

본 발명은 셀룰라 이동전화, 개인휴대통신(PCS), 무선 가입자망(WLL), 차세대 이동통신(IMT-2000) 등 각종 이동통신 시스템에 있어서 송수신용 안테나와 알에프단을 일체형으로 구성하여 옥외에 설치할 수 있도록 한 마스트 안테나 시스템에 관한 것이다.According to the present invention, an antenna for transmitting and receiving and an RF terminal are integrally installed and installed outdoors in various mobile communication systems such as a cellular mobile phone, a personal mobile communication (PCS), a wireless subscriber network (WLL), and a next generation mobile communication (IMT-2000). Relates to a mast antenna system.

종래 기술에 따르면 일반적으로 기지국 시스템을 설치할 때 섹터화된 셀의 경우 하나의 안테나를 송수신 공용으로 사용하고 다른 하나의 안테나는 다이버시티(Diversity) 수신용으로 사용하는데, 소정 높이의 건물 옥상 등에 기지국 장비와 철탑을 설치하여 상기 안테나들은 철탑에 장착하는 방식을 사용하고 있다. 이와같은 구성은 대부분의 이동통신 시스템에서 대동소이하게 적용하고 있으나, 설치 비용이 높을 뿐만 아니라 가입자 밀도와 셀의 지형적 특성을 고려할 때 소형이면서 옥외에 설치가능한 저가의 시스템에 대한 사업자의 요구에는 부적합하다고 하는 단점이 있었다.According to the prior art, when installing a base station system, a sectorized cell uses one antenna for transmitting and receiving and the other antenna is used for diversity reception. And by installing a pylon and the antenna is using a method of mounting on the pylon. Such a configuration is similarly applied in most mobile communication systems, but it is not only high in installation cost but also unsuitable for the operator's demand for a compact and outdoor low cost system considering the subscriber density and the topography of the cell. There was a disadvantage.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 이중 편파 안테나를 사용함으로써 송수신용 안테나와 다이버시티 안테나의 기능을 하나의 안테나로 대체하고, 기지국 알에프단을 일체형으로 구성하여 하나의 마스트에 상기 이중편파 안테나와 알에프단을 설치할 수 있으므로 설치 비용이 크게 절감될 뿐만 아니라 가입자 밀도가 낮은 지역 또는 지형적 여건이 열악한 소규모 셀에 용이하게 설치, 운용할 수 있으며 셀의 재배치나 시스템의 증설시 이동 및 설치가 자유로운 기지국 장비를 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.Therefore, in order to solve the above problems, the present invention replaces the functions of the transmitting and receiving antenna and the diversity antenna with one antenna by using a dual polarized antenna, and the base station RF stage is integrally formed so that the dual to one mast. The installation of polarized antennas and RF stages not only greatly reduces installation costs but also makes it easy to install and operate in small cell areas with low subscriber density or poor geographic conditions. The technical problem is to provide free base station equipment.

도1은 종래 기술에 따른 기지국 안테나의 설치 구성도.1 is an installation configuration diagram of a base station antenna according to the prior art.

도2는 본 발명에 따른 마스트 안테나 시스템의 이중 편파 안테나의 구조도.2 is a structural diagram of a dual polarized antenna of the mast antenna system according to the present invention.

도3은 본 발명에 따른 마스트 안테나 시스템의 개념을 나타내는 블록도.3 is a block diagram illustrating the concept of a mast antenna system according to the present invention;

도4a는 본 발명에 따른 마스트 안테나 시스템의 일실시예를 나타내는 빔틸트 가능형 시스템의 설치 구성도.Figure 4a is an installation configuration of a beam tiltable system showing an embodiment of the mast antenna system according to the present invention.

도4b는 본 발명에 따른 마스트 안테나 시스템의 다른 일실시예를 나타내는 고정형 시스템의 설치 구성도.Figure 4b is an installation configuration of a fixed system showing another embodiment of the mast antenna system according to the present invention.

도4c는 본 발명에 따른 마스트 안테나 시스템의 또다른 일실시예를 나타내는 비돌출형 시스템의 설치 구성도.Figure 4c is an installation configuration of a non-projection system showing another embodiment of the mast antenna system according to the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings

11. 기지국 장비 12. 철탑11. Base station equipment 12. Pylon

13. 송수신 안테나 14. 수신 안테나 213. Transmit and Receive Antennas 14. Receive Antennas 2

15, 44. 급전 케이블 21. 포트 115, 44. Feed Cable 21. Port 1

22. 포트 2 23. 다이폴 122.Port 2 23.Dipole 1

24. 다이폴 2 25. 반사판24.Dipole 2 25.Reflector

26. 초크 반사기 27. 방설 커버26. Choke Reflector 27. Snow Cover

31. 단말기 32,42. 이중 편파 안테나31. Terminals 32, 42. Dual polarized antenna

33. 수신 필터 34. 저잡음 증폭기33. Receive filter 34. Low noise amplifier

35. 듀플렉서 36. 고전력 증폭기35. Duplexer 36. High Power Amplifier

37. 송수신부 38, 43. 알에프 모듈37. Transceiver 38, 43. RF Module

39. 주 제어장치 41. 마스트39. Main control unit 41. Mast

45. 클램프 46. 베이스45. Clamp 46. Base

47. 레이돔47. Radom

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 서로 직교하는 두 종류의 편파를 송수신할 수 있는 이중 편파 안테나; 무선신호의 송신부와 수신부 알에프단을 하나의 모듈로 구성한 알에프 모듈; 상기 이중 편파 안테나와 알에프 모듈을 장착하기 위한 마스트; 및 장착수단을 포함한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a dual polarization antenna capable of transmitting and receiving two types of polarization orthogonal to each other; An RF module including a transmitter and a receiver RF stage of a radio signal as one module; A mast for mounting the dual polarized antenna and an RF module; And mounting means.

이하 첨부된 도면에 따라 본 발명의 각부 특성 및 동작 원리를 상세히 설명한다. 도1은 종래 기술에 따른 기지국 안테나의 설치 구성도로서 소정 높이를 갖는 건물의 옥상 등에 기지국 장비(11)를 설치하고, 상기 기지국 장비(11)에 근접하여 철탑(12)이 구성되며 상기 철탑(12)에는 송신과 수신을 겸하는 송수신 안테나(13)와 다이버시티 수신을 위한 수신 안테나 2(14)가 장착되어 각 안테나와 기지국 장비와의 연결은 급전 케이블(15)에 의해 이루어진다.Hereinafter, the characteristics and operating principles of each part of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 1 is a diagram illustrating an installation of a base station antenna according to the prior art, in which a base station equipment 11 is installed on a rooftop of a building having a predetermined height, and a pylon 12 is constructed in close proximity to the base station equipment 11. 12), a transmission and reception antenna 13 which serves as a transmission and reception and a reception antenna 2 14 for diversity reception are mounted, so that the connection between each antenna and the base station equipment is made by a feed cable 15.

도2는 본 발명에 따른 마스트 안테나 시스템의 이중 편파 안테나의 구조도로써 하나의 안테나에 포트 1(21)과 포트 2(22) 등 두 개의 입력을 갖고 반사판(25)과 소정 거리만큼 이격시켜 다이폴 1(23)과 다이폴 2(24)를 서로 직교하게 설치함으로써 이중 편파를 구현하며, 특히 안테나 측면으로의 불요 복사를 억제하기 위하여 초크 반사기(26)를 구비하였고 상기 구성 요소들을 외부 환경으로부터 보호하기 위해 방설 커버(27)가 설치된다.FIG. 2 is a structural diagram of a dual polarized antenna of a mast antenna system according to the present invention, having two inputs such as port 1 (21) and port 2 (22) on one antenna, and spaced apart from the reflector 25 by a predetermined distance. (23) and dipole 2 (24) are installed orthogonal to each other to implement double polarization, in particular to have a choke reflector 26 to suppress unwanted radiation to the antenna side and to protect the components from the external environment. The anti-glare cover 27 is installed.

도3은 본 발명에 따른 마스트 안테나 시스템의 개념을 나타내는 블록도이다. 단말기(31)와 무선 신호를 주고받는 이중 편파 안테나(32)의 포트 1은 송수신 공용으로서 송신 경로의 경우 송수신부(Transceiver)(37)로부터의 신호를 고전력 증폭기(HPA;High Power Amplifier)(36)로 증폭한 후 송수신 경로를 결합하는 듀플렉서(35)를 거쳐 안테나에 의해 공간으로 내보내지며, 수신 경로의 경우에는 안테나에 의해 수신된 신호를 상기 듀플렉서(35)와 저잡음 증폭기(34)를 거쳐 상기 송수신부(37)로 입력된다. 또한, 포트 2는 다이버시티 수신을 위한 것으로서 수신된 신호는 수신 필터(33)와 상기 저잡음 증폭기(34)를 거쳐 상기 송수신부(37)로 입력된다. 이와같이 상기 듀플렉서(35), 고전력 증폭기(36), 수신 필터(33), 저잡음 증폭기(34) 및 송수신부(37)는 일체형으로 이루어져 알에프 모듈(38)을 구성하는데, 상기 알에프 모듈(38)은 별도의 케이블에 의해 본 발명의 범위에는 포함되지 않는 디지털부를 포함하는 주 제어장치(39)와 연결되고, 상기 주 제어장치(39)는 다시 기지국 제어기(BSC;Base Station Controller)와 연결된다. 특히, 도3에서 명백히 알 수 있는 바와같이 본 발명에 따른 마스트 안테나 시스템은 상기 주 제어장치(39)에 다수개 연결될 수 있다.3 is a block diagram illustrating the concept of a mast antenna system according to the present invention. Port 1 of the dual polarization antenna 32 that transmits and receives a wireless signal to and from the terminal 31 is a transmission / reception scheme, and in the case of a transmission path, a signal from a transceiver 37 is transmitted to a high power amplifier (HPA) 36. Amplified by the antenna and then sent to a space by an antenna via a duplexer 35 that combines a transmission and reception path, and in the case of a reception path, a signal received by the antenna is passed through the duplexer 35 and a low noise amplifier 34. It is input to the transceiver 37. In addition, port 2 is for diversity reception, and the received signal is input to the transceiver 37 through the reception filter 33 and the low noise amplifier 34. As such, the duplexer 35, the high power amplifier 36, the reception filter 33, the low noise amplifier 34, and the transceiver 37 are integrally formed to form the RF module 38. The RF module 38 is A separate cable is connected to the main control unit 39 including a digital unit not included in the scope of the present invention, and the main control unit 39 is again connected to a base station controller (BSC). In particular, as can be clearly seen in Figure 3, a plurality of mast antenna systems according to the present invention can be connected to the main control device 39.

도4a는 본 발명에 따른 마스트 안테나 시스템의 일실시예를 나타내는 빔틸트 가능형 시스템의 설치 구성도로서 상기 도2에서 기술한 이중 편파 안테나(42)를 세 방향으로 설치하여 섹터화하고 상기 이중 편파 안테나(42)의 하단에 급전 케이블(44)에 의해 연결되는 알에프 모듈(43)을 구비하여 이들을 하나의 마스트(41)에 장착한 구조이다. 그리고, 상기 마스트(41)의 하단부에는 베이스(46)가 구비되어 있어 설치 및 분리를 손쉽게 할 수 있을 뿐만 아니라 상기 이중 편파 안테나(42)를 장착하기 위한 클램프(45)가 안테나의 설치 각도를 조절할 수 있도록 되어 있으므로 서비스 영역의 전파 환경이나 지형 특성에 따라 안테나로부터 송수신되는 빔의 각도를 하향하는 것이 가능하다.FIG. 4A is an installation configuration diagram of a beam tiltable system showing an embodiment of a mast antenna system according to the present invention. The dual polarized antenna 42 described in FIG. 2 is installed in three directions to sectorize the dual polarized wave. The RF module 43 connected to the lower end of the antenna 42 by the feed cable 44 is provided with these mounted on one mast 41. In addition, the lower end of the mast 41 is provided with a base 46 to facilitate installation and removal, as well as a clamp 45 for mounting the dual polarized antenna 42 to adjust the installation angle of the antenna. Since it is possible to reduce the angle of the beam transmitted and received from the antenna according to the radio wave environment and the terrain characteristics of the service area.

도4b는 본 발명에 따른 마스트 안테나 시스템의 다른 일실시예를 나타내는 고정형 시스템의 설치 구성도이다. 이러한 구성은 도4a의 구조를 좀 더 단순화한 것으로서 상기 클램프(45)를 사용하지 않고 하나의 마스트(41)에 상기 이중 편파 안테나(42)를 세 방향으로 밀착되게 설치하였으며, 나머지 구조는 상기 도4a의 구조와 동일하게 구성되어 있다.Figure 4b is a block diagram of a fixed system showing another embodiment of the mast antenna system according to the present invention. This configuration is a simplified version of the structure of FIG. 4A, and the dual polarized antenna 42 is installed in three directions in close contact with one mast 41 without using the clamp 45. The rest of the structure is shown in FIG. It is comprised similarly to the structure of 4a.

도4c는 본 발명에 따른 마스트 안테나 시스템의 또다른 일실시예를 나타내는 비돌출형 시스템의 설치 구성도로서 상기 도4b의 구조에 세 개의 안테나를 보호하기 위한 레이돔(47)을 추가로 구비한 것이며, 나머지 구조는 상기 도4b의 구조와 동일하게 구성되어 있다.Figure 4c is a diagram showing the installation of a non-protruding system showing another embodiment of the mast antenna system according to the present invention further comprises a radome 47 to protect the three antennas in the structure of Figure 4b The remaining structure is the same as the structure of FIG. 4B.

본 발명은 각종 이동통신 시스템에 있어서 이중 편파 안테나를 이용하여 송수신용 안테나를 공용하고, 알에프단을 일체형으로 구성하여 옥외에 설치할 수 있도록 한 마스트 안테나 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 이중 편파 안테나를 사용함으로써 송수신용 안테나와 다이버시티 안테나의 기능을 하나의 안테나로 대체하고, 기지국 알에프단을 일체형으로 구성함으로써 하나의 마스트에 상기 이중 편파 안테나와 알에프 모듈을 설치할 수 있으므로 설치 비용이 크게 절감될 뿐만 아니라 가입자 밀도가 낮은 지역 또는 지형적 여건이 열악한 소규모 셀에 용이하게 설치, 운용할 수 있는 효과를 가진다.The present invention relates to a mast antenna system in which various antennas share a transmitting / receiving antenna using a dual polarized antenna, and an RF terminal is integrated to be installed outdoors. The present invention replaces the functions of the transmit / receive antenna and the diversity antenna with one antenna by using the dual polarized antenna and installs the dual polarized antenna and the RF module in one mast by integrally configuring the base station RF stage. In addition to the significant cost savings, it can be easily installed and operated in a small cell with low subscriber density or poor geographic conditions.

Claims (4)

각종 이동통신 시스템에 사용되는 기지국 장치에 있어서,A base station apparatus used for various mobile communication systems, 서로 직교하는 두 종류의 편파를 송수신할 수 있는 이중 편파 안테나;A dual polarized antenna capable of transmitting and receiving two types of polarized waves that are orthogonal to each other; 무선신호의 송신부와 수신부 알에프단을 하나의 모듈로 구성한 알에프 모듈,RF module comprising one module of RF transmitter and receiver, 상기 이중 편파 안테나와 알에프 모듈을 연결하기 위한 접속 케이블;A connection cable for connecting the dual polarized antenna and an RF module; 상기 이중 편파 안테나와 알에프 모듈을 장착하기 위한 마스트; 및A mast for mounting the dual polarized antenna and an RF module; And 상기 마스트를 설치하기 위한 장착수단인 베이스를 구비함으로써 하나의 안테나로 무선 신호의 송수신을 가능하게 하고, 상기 안테나와 알에프 모듈을 일체화하여 하나의 마스트에 장착함으로써 설치 및 분리가 용이한 마스트 안테나 시스템A mast antenna system that is provided with a base, which is a mounting means for installing the mast, enables transmission and reception of wireless signals with one antenna, and is easily installed and separated by integrating the antenna and the RF module into one mast. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 이중 편파 안테나는,The dual polarized antenna, 하나의 안테나에 형성된 두 개의 입력 포트;Two input ports formed on one antenna; 이중 편파를 구현하기 위하여 서로 직교하게 설치된 다이폴 1과 다이폴 2;Dipole 1 and dipole 2 installed perpendicular to each other to implement dual polarization; 안테나 측면으로의 불요 복사를 억제하기 위한 초크 반사기; 및A choke reflector for suppressing unwanted radiation to the antenna side; And 상기 구성 요소들을 외부 환경으로부터 보호하기 위한 방설 커버로 이루어져 있으며,It consists of a snow cover for protecting the components from the external environment, 상기 이중 편파 안테나를 세 방향으로 설치하여 섹터화하고 하나의 마스트에 장착한 것을 특징으로 하는 마스트 안테나 시스템The mast antenna system, characterized in that the dual polarized antenna is installed in three directions to be sectorized and mounted on one mast 제 1 항 및 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 and 2, 상기 이중 편파 안테나의 설치 각도를 가변가능하도록 한 클램프를 구비함으로써 서비스 영역의 전파 환경이나 지형 특성에 따라 안테나로부터 송수신되는 빔의 각도를 하향할 수 있는 것을 특징으로 하는 마스트 안테나 시스템The mast antenna system, characterized in that the angle of the beam transmitted and received from the antenna can be lowered according to the propagation environment of the service area or the terrain feature by providing a clamp for varying the installation angle of the dual polarized antenna. 제 1 항 및 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 and 2, 상기 이중 편파 안테나를 세 방향으로 밀착되게 설치함으로써 구조를 단순화하고,Simplify the structure by installing the dual polarized antenna closely in three directions, 상기 이중 편파 안테나를 보호하기 위한 레이돔을 구비하는 것을 특징으로 하는 마스트 안테나 시스템A mast antenna system comprising a radome for protecting the dual polarized antenna
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