JP5456173B2

JP5456173B2 - 形状変更が可能な基地局アンテナ

Info

Publication number: JP5456173B2
Application number: JP2012544403A
Authority: JP
Inventors: イン−ホ・キム; ジェ−ジュン・イ; キ−ブム・キム; チャン−ウー・ヨ
Original assignee: ケーエムダブリュ・インコーポレーテッド
Priority date: 2009-12-21
Filing date: 2010-12-21
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2030-12-21
Also published as: AU2010335180A1; EP2518829A4; JP2013514033A; WO2011078565A2; NZ600185A; CN102656745A; CN102656745B; EP2518829A2; WO2011078565A3; US8743008B2; AU2010335180B2; KR20110071818A; EP2518829B1; US20120280874A1; KR101085890B1

Description

本発明は基地局アンテナに関するもので、特に多重アンテナ方式をサポートする基地局アンテナに関する。

移動通信技術の発展に従って、第３世代(3rd Generation：３Ｇ)ネットワークが飽和される前に第４世代(4th Generation：４Ｇ)ネットワークの構築が活発になされると予想されている。４Ｇネットワークを代表する国際標準であるモバイルＷｉＭＡＸ又はＬＴＥ(Long Term Evolution)通信方式は、周波数帯域と伝送速度との比である容量(capacity，bps/Hz)を増大させるために多様な技術が適用されており、この中で最も効果的に容量を改善させるためにＭＩＭＯ(Multi-Input Multi-Output)と呼ばれる多重アンテナ技術(Multiple Antenna Technology)を適用する。

基地局アンテナにおける多重アンテナ技術の基本は、基底帯域信号処理技術に基づいているが、アンテナの設置形状によって多重アンテナを使用した容量改善効果は顕著に変化される。その理由は、多重アンテナ技術は、複数の多重経路フェージング(multi-path fading)を積極的に利用しつつ、他の加入者からの干渉(interference)信号は除去する技術なので、同一のアンテナ設置形状でも基地局が提供する地域の電波(wave propagation)環境及び加入者分布によって容量改善効果が変わるためである。したがって、国際標準では、アンテナ設置形状に対して標準化せず、フィールド状況に合わせて自由にアンテナを設置して容量を極大化可能にする。

しかしながら、従来の多重アンテナ技術では、アンテナビームが固定されているので、電波環境及び加入者の分布に適応するように対応させずに、一度設置されると、基底帯域信号処理技術のみに依存して容量の増大を期待できないという制約がある。必要に応じて、タワーに登り、アンテナ自体又はアンテナ設置形状を変更できる。しかしながら、変更及び最適化のために、多くの時間及びコストが消費され、その上電波環境及び加入者分布が時間的に変わる状況には対処することが容易でない。すなわち、従来のアンテナ技術では、通信環境の状態をリアルタイムで反映してロードバランシング(load balancing)を遂行できず、遠隔地でホットスポット(hotspot)地域へアンテナビームのステアリング(steering)を遂行する方法が存在しないという問題があった。

したがって、上記のような従来技術の問題点を解決するために、本発明の目的は、電波環境及び加入者分布に対応してアンテナビームの放射方向を遠隔地で多様に可変する基地局アンテナを提供することにある。

本発明の他の目的は、電波環境及び加入者分布に対応してアンテナ形状を変更することによって、セル容量を増大させる基地局アンテナを提供することにある。

また、本発明の目的は、通信環境の状態をリアルタイムで反映してロードバランシング機能を遂行し、ホットスポット地域にアンテナビームをステアリングする基地局アンテナを提供することにある。

さらに、本発明の目的は、アンテナ角度変更の際に上部又は下部の歪みを防止するための基地局アンテナを提供することにある。

上記のような目的を達成するために、本発明の一態様によれば、基地局アンテナは、少なくとも一つの放射素子を各々有する少なくとも２個の反射板と、内部空洞を形成して前記少なくとも２個の反射板を収納するレドームと、レドームの上部及び下部に形成された開口部を各々カバーするように結合される第１及び第２のキャップと、少なくとも２個の反射板各々と第１及び第２のキャップとに連結されて少なくとも２個の反射板の回転を可能にする反射板接続部材と、回転力を付与する少なくとも一つの動力発生部と動力発生部で付与される回転力を少なくとも一つの反射板に付与し、回転力が付与される前記反射板の回転角を制御する少なくとも一つの動力伝送機構部とを含む反射板回転駆動部であって、動力発生部及び動力伝送機構部のうち一方が、少なくとも２個の反射板と結合され、他方が、第１のキャップと結合される、反射板回転駆動部と、少なくとも２個の反射板及び第２のキャップに結合されて反射板の回転及び固定をガイドする反射板固定部と、少なくとも２個の反射板の回転及び停止を制御するための制御信号を反射板回転駆動部及び反射板固定部に入力する反射板制御部と、を含む。

本発明の効果は、第一に、一つのレドーム内部に備えられる複数の反射板のステアリング角度を遠隔地で制御することによって、通信環境の状態をリアルタイムで反映してロードバランシング機能を遂行し、時空間的制約なしにホットスポット地域にアンテナビームをステアリングすることができる。

第二に、一つのレドームの内部に備えられた反射板を相互に異なるサービスネットワークのためのアンテナとして運用することによって、相互に異なるサービスを同時に提供する共用基地局を運用することができる。

第三に、電波環境及び加入者分布に対応してアンテナ形状を変更することによってセル容量を増大させることができる。

第四に、アンテナステアリング角度を変更する場合、アンテナの上部又は下部の歪みを防止することができる。

本発明の第１の実施形態による基地局アンテナの斜視図である。図１Ａのレドームが除去された状態の基地局アンテナの斜視図である。本発明の第１の実施形態による基地局アンテナの反射板ガイド部の第１の例を示す断面図である。本発明の第１の実施形態による基地局アンテナの反射板ガイド部の第２の例を示す断面図である。本発明の第１の実施形態による基地局アンテナの反射板ガイド部の第３の例を示す断面図である。図４Ａの第１及び第２の固定部が結合される上部キャップを示す部分平面図である。図１Ａの基地局アンテナにより放射されるビームパターン及び方向の例示図である。図１Ａの基地局アンテナにより放射されるビームパターン及び方向の例示図である。図１Ａの基地局アンテナにより放射されるビームパターン及び方向の例示図である。図１Ａの基地局アンテナにより放射されるビームパターン及び方向の例示図である。図１Ａの基地局アンテナにより放射されるビームパターン及び方向の例示図である。本発明の第２の実施形態による基地局アンテナの斜視図である。図６の基地局アンテナにより放射されるビームパターン及び方向の例示図である。図６の基地局アンテナにより放射されるビームパターン及び方向の例示図である。図６の基地局アンテナにより放射されるビームパターン及び方向の例示図である。図６の基地局アンテナにより放射されるビームパターン及び方向の例示図である。図６の基地局アンテナにより放射されるビームパターン及び方向の例示図である。

以下、本発明の望ましい実施形態を添付の図面を参照して詳細に説明する。

次の説明において、具体的な構成及び構成要素のような細部は、ただ本発明の実施形態の全般的な理解を助けるために提供されるだけである。したがって、本発明の範囲及び趣旨を逸脱することなく、以下に説明される本発明の様々な変形及び変更が可能であることは、当該技術分野における通常の知識を有する者には明らかである。

従来の通信サービスネットワーク（例えば、２Ｇ又は３Ｇネットワーク）を用いて移動通信サービスを提供しつつ新規通信サービスネットワーク（例えば、４Ｇネットワーク）を構築する場合、新規基地局サイトを設置するのに多くのコストが必要となる。したがって、従来の通信サービスネットワーク（例えば、２Ｇ又は３Ｇネットワーク）のために設置されたサイトを用いて新規通信サービスネットワーク（例えば、４Ｇネットワーク）を構築すると、新規基地局サイト設置に必要とするコストを低減することができる。これによって、新規通信サービスネットワークの構築時に共用基地局(Co-siting)の設置が要求される。すなわち、次世代通信サービスネットワークに必要なアンテナは、既に構築された基地局タワーのアンテナとともに設置されることが要求される。

本発明では、遠隔制御可能なアンテナビームを形成して電波環境及び加入者分布に合わせて適応するようにアンテナビームを可変させることで、多重アンテナ技術を用いる容量増大の効果を極大化することができる。そして、加入者分布に合わせてアンテナビームの方向を調整してセクタ間ロードバランシング機能をサポートでき、サービス地域内のホットスポット地域にアンテナビームをステアリングでき、アンテナビームステアリングのためのアンテナ角度を変更する場合、アンテナの上部又は下部の歪みを防止できる基地局アンテナを提案する。

図１Ａは本発明の第１の実施形態による基地局アンテナの斜視図であり、図１Ｂは図１Ａのレドームが除去された基地局アンテナの斜視図である。

まず、図１Ａを参照すると、本発明の第１の実施形態による基地局アンテナは、上部キャップ４１１及び下部キャップ４１３が上部及び下部に各々覆われるレドーム４１２によって外形が形成される。

次に、図１Ｂを参照すると、レドーム４１２の内部には、複数の放射素子４３，４７、第１の反射板４２、第２の反射板４６、及び複数の放射素子４３，４７と第１及び第２の反射板４２，４６とを固定する各種装備が設置される。特に、本発明の一実施形態による基地局アンテナは、複数の放射素子４３，４７と第１及び第２の反射板４２，４６とが回転可能なように固定する反射板接続部材４４，４５を備え、複数の放射素子４３，４７、第１の反射板４２、及び第２の反射板４６の回転を遠隔地で制御するための反射板回転駆動部４８，４９３，４９５を備える。反射板回転駆動部４８，４９３，４９５は、少なくとも一つの動力発生部４８と動力伝送機構部４９３，４９５とを含んでなる。

反射板接続部材４４，４５は、上部キャップ４１１及び／又は下部キャップ４１３に固定した第１のヒンジ４４と、第１及び第２の反射板４２，４６の間に装着される第２のヒンジ４５と、を備える。

反射板回転駆動部の動力発生部４８は、遠隔地から制御信号を受信し、制御信号に対応して第１及び第２の反射板４２，４６の回転のための動力を発生させるものであって、例えば電動機であり得る。

反射板回転駆動部の動力伝送機構部４９３，４９５は、動力発生部４８の回転軸に固定される外接(external)ギア４９３を備え、第１及び第２の反射板４２，４６の回転によって形成される外接ギア４９３の移動経路に対応し、下部キャップ４１３に備えられる内接(internal)ギア４９５を備える。このような動力伝送機構部４９３，４９５の構造に従って、本発明の基地局アンテナは、遠隔地からの第１及び第２の反射板４２，４６の回転を制御するのに必要な制御信号によって動力発生部４８が駆動し、それによって第１及び第２の反射板４２，４６の回転角を制御することができる。また、動力発生部４８を収納する補助キャップ４９をさらに具備することができる。

本発明の実施形態では、第１及び第２の反射板４２，４６の回転のための装置として動力伝送機構部４９３，４９５の構成要素を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、動力伝送機構部４９３，４９５は、動力発生部４８から付与される回転力によって第１及び第２の反射板４２，４６の回転を制御できる構造であればよい。

また、本発明の実施形態では、動力伝送機構部４９３，４９５は、外接ギア４９３及び内接ギア４９５を備えることを示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、動力伝送機構部４９３，４９５は、遠隔地で送信される制御信号を用いて反射板４２，４６の回転を制御できる構造であればよい。

また、本発明の他の実施形態では、反射板回転駆動部４８，４９３，４９５が第１及び第２の反射板４２，４６の上端部に設置されることも可能である。

一方、本発明の第１の実施形態による基地局アンテナは、第１及び第２の反射板４２，４６の振動に対する補強をサポートし、反射板の回転及び固定をガイドする反射板ガイド部をさらに備える。このような反射板ガイド部の詳細な構成は、図２、図３、図４Ａ、及び図４Ｂのように示される。

図２は反射板ガイド部の第１の例を示す断面図であり、図３は反射板ガイド部の第２の例を示す断面図であり、図４Ａ及び図４Ｂは反射板ガイド部の第３の例を示す断面図である。

図２を参照すると、第１の例による反射板ガイド部５０１ａ，５０２ａ，５０３ａ，５０４ａ，５０１ｂ，５０２ｂ，５０３ｂ，５０４ｂは、反射板固定駆動部５０１ａ，５０１ｂを備えており、反射板回転駆動部４８，４９３，４９５の構造と同様に構成され得る。具体的に、反射板ガイド部５０１ａ，５０２ａ，５０３ａ，５０４ａ，５０１ｂ，５０２ｂ，５０３ｂ，５０４ｂは、固定部材５０２ａ，５０２ｂを介して第１及び第２の反射板４２，４６に各々結合される反射板固定駆動部５０１ａ，５０１ｂを含む。また、反射板ガイド部５０１ａ，５０２ａ，５０３ａ，５０４ａ，５０１ｂ，５０２ｂ，５０３ｂ，５０４ｂは、小型外接ギア５０３ａ，５０３ｂと内接ギア５０４ａ，５０４ｂとを含んで構成される。この小型外接ギア５０３ａ，５０３ｂは、反射板固定駆動部５０１ａ，５０１ｂの回転軸に結合され、内接ギア５０４ａ，５０４ｂは、小型外接ギア５０３ａ，５０３ｂの移動経路に対応して上部キャップ４１１に形成されるように構成される。図２に示した反射板ガイド部の反射板固定駆動部５０１ａ，５０１ｂは、動力発生部４８の制御のための制御信号と連動して制御されることがある。すなわち、反射板回転駆動部の動力発生部４８が駆動するに従って反射板ガイド部の反射板固定駆動部５０１ａ，５０１ｂが駆動され、第１及び第２の反射板４２，４６の上部及び下部で同一の速度及び角度で第１及び第２の反射板４２，４６が回転する。この場合、反射板ガイド部５０１ａ，５０２ａ，５０３ａ，５０４ａ，５０１ｂ，５０２ｂ，５０３ｂ，５０４ｂは、制御信号に対応して、回転力を付与する補助動力発生部５０１ａ，５０１ｂと、補助動力発生部５０１ａ，５０１ｂからの回転力を第１及び第２の反射板４２，４６に付与し、回転力が付与された第１及び第２の反射板４２，４６の回転角を制御する補助動力伝送機構部５０３ａ，５０３ｂ、５０４ａ，５０４ｂと、を含むことになる。その反面、反射板回転駆動部の動力発生部４８が回転せずに動力伝送機構部４９３，４９５により第１及び第２の反射板４２，４６の下部位置を固定すると、反射板ガイド部の反射板固定駆動部５０１ａ，５０１ｂも回転せずに小型外接ギア５０３ａ，５０３ｂ及び内接ギア５０４ａ，５０４ｂを用いて第１及び第２の反射板４２，４６の上部位置を固定する。

また、第１の例で備えられた反射板固定駆動部５０１ａ，５０１ｂに対する他の実施形態であって、反射板ガイド部の第２の例は、図３に示すように反射板固定駆動部として無励磁(non-excited)ブレーキ５１１ａ，５１１ｂを具備できる。これによって、第２の例による反射板ガイド部５１１ａ，５１２ａ，５１３ａ，５１４ａ，５１１ｂ，５１２ｂ，５１３ｂ，５１４ｂは、第１及び第２の反射板４２，４６の移動をガイドするために、第１及び第２の反射板４２，４６に各々結合される固定部材５１２ａ，５１２ｂを介して固定される無励磁ブレーキ５１１ａ，５１１ｂと、これら無励磁ブレーキ５１１ａ，５１１ｂの回転軸に結合される小型外接ギア５１３ａ，５１３ｂと、小型外接ギア５１３ａ，５１３ｂの移動経路に対応して上部キャップ４１１に形成される内接ギア５１４ａ，５１４ｂと、を含んで構成することができる。

図３に示す反射板ガイド部の無励磁ブレーキ５１１ａ，５１１ｂは、動力発生部４８の制御のための制御信号と連動して制御され得る。すなわち、反射板回転駆動部の動力発生部４８に回転駆動のための動作信号が入力されると、反射板ガイド部の無励磁ブレーキ５１１ａ，５１１ｂにも動作信号が入力され、無励磁ブレーキ５１１ａ，５１１ｂに結合された小型外接ギア５１３ａ，５１３ｂが第１及び第２の反射板４２，４６の回転を可能にする。無励磁ブレーキ５１１ａ，５１１ｂの回転軸に結合された小型外接ギア５１３ａ，５１３ｂの回転が可能になり、動力発生部４８が駆動する。それによって、第１及び第２の反射板４２，４６は、小型外接ギア５１３ａ，５１３ｂと内接ギア５１４ａ，５１４ｂとによって形成される経路に沿ってガイドされる。反対に、反射板回転駆動部の動力発生部４８の停止信号が入力されると、反射板ガイド部の無励磁ブレーキ５１１ａ，５１１ｂにも停止信号が入力され、無励磁ブレーキ５１１ａ，５１１ｂは第１及び第２の反射板４２，４６の回転を防止する。それによって、無励磁ブレーキ５１１ａ，５１１ｂに結合された小型外接ギア５１３ａ，５１３ｂは、内接ギア５１４ａ，５１４ｂに噛み合って第１及び第２の反射板４２，４６の上部を固定する。

また、第１の例に示した反射板固定駆動部５０１ａ，５０１ｂに対する他の実施形態で、図４Ａに示す反射板ガイド部の第３の例は、反射板固定駆動部としてコイルボディ５２１ａ，５２１ｂ及び固定ピン５２３ａ，５２３ｂを含むソレノイドユニット５２１ａ，５２１ｂ，５２３ａ，５２３ｂを備えて構成することができる。

第３の例による反射板ガイド部５２１ａ，５２２ａ，５２３ａ，５２４ａ，５２１ｂ，５２２ｂ，５２３ｂ，５２４ｂは、第１及び第２の反射板４２，４６の移動をガイドするためのソレノイドユニット５２１ａ，５２１ｂ，５２３ａ，５２３ｂと第１及び第２の固定ピン収容アレイ５２１ａ，５２１ｂとを備える。ソレノイドユニット５２１ａ，５２１ｂ，５２３ａ，５２３ｂは、第１及び第２の反射板４２，４６に各々結合され、第１及び第２の固定ピン収容アレイ５２１ａ，５２１ｂは、第１及び第２の反射板４２，４６が回転された状態を固定するために上部キャップ４１１に形成される。第１及び第２の固定ピン収容アレイ５２１ａ，５２１ｂは、同一の構造で備えられるので、以下、図４Ｂを参照して第１の固定ピン収容アレイ５２１ａに対する詳細な構成を示し、第２の固定ピン収容アレイ５２１ｂに対する説明は省略する。第１の固定ピン収容アレイ５２１ａは、上部キャップ４１１に結合され、ソレノイドユニット５２１ａ，５２１ｂ，５２３ａ，５２３ｂの固定ピン５２３ａを収容できる複数の固定孔５２５ａを備える。複数の固定孔５２５ａは、回転移動する第１の反射板４２の移動経路に対応する位置に備えられる。

上述した反射板ガイド部５２１ａ，５２２ａ，５２３ａ，５２４ａ，５２１ｂ，５２２ｂ，５２３ｂ，５２４ｂは、動力発生部４８に入力される制御信号と連動して動作する。すなわち、反射板回転駆動部の動力発生部４８に回転駆動のための動作信号が入力されると、ソレノイドユニットのコイルボディ５２１ａ，５２１ｂに動作信号が入力されて電流が流れるようになり、固定ピン５２３ａ，５２３ｂがコイルボディ５２１ａ，５２１ｂの方に引かれて第１及び第２の固定ピン収容アレイ５２１ａ，５２１ｂの固定孔５２５ａ，５２５ｂから引き出される。その一方、反射板回転駆動部の動力発生部４８の停止信号が入力されると、ソレノイドユニット５２１ａ，５２１ｂ，５２３ａ，５２３ｂのコイルボディ５２１ａ，５２１ｂに停止信号が入力されてこれ以上の電流が流れず、固定ピン５２３ａ，５２３ｂが第１及び第２の固定ピン収容アレイ５２１ａ，５２１ｂの固定孔５２５ａ，５２５ｂに引き込まれる。言い換えれば、図４Ａ及び図４Ｂに示す反射板ガイド部５２１ａ，５２２ａ，５２３ａ，５２４ａ，５２１ｂ，５２２ｂ，５２３ｂ，５２４ｂの構造によって、反射板回転駆動部の動力発生部４８が回転すると、固定ピン５２３ａ，５２３ｂがコイルボディ５２１ａ，５２１ｂの方に引かれて第１及び第２の固定ピン収容アレイ５２１ａ，５２１ｂの固定孔５２５ａ，５２５ｂから引き出されることによって、第１及び第２の反射板４２，４６は、自由に回転可能な状態となる。反対に、反射板回転駆動部の動力発生部４８が回転しないと、固定ピン５２３ａ，５２３ｂが第１及び第２の固定ピン収容アレイ５２１ａ，５２１ｂの固定孔５２５ａ，５２５ｂの方に引き込まれることによって、第１及び第２の反射板４２，４６は、固定ピン５２３ａ，５２３ｂにより固定される。

一方、更に図１Ｂを参照すると、本発明の第１の実施形態による基地局アンテナは、第１の反射板４２及び第２の反射板４６の回転角度を制御するための少なくとも一つの回転リミット４６１，４６２をさらに具備できる。

回転リミット４６１，４６２は、第１及び第２の反射板４２，４６の前面部（例えば、複数の放射素子４３，４７が装着される面）及び後面部に相互に交差して結合することができる。すなわち、図１Ｂに示すように、回転リミット４６１，４６２は、第２の反射板４６の前面部（例えば、複数の放射素子４３，４７が装着される面）に少なくとも一つが結合され、第１の反射板４２の後面部に少なくとも一つが結合され得る。

これに対する他の実施形態では、回転リミット４６１，４６２は、第１の反射板４２及び第２の反射板４６の前面部（例えば、複数の放射素子４３，４７が装着される面）に各々一つずつ結合され、第１及び第２の反射板４２，４６の後面部にも各々結合され得る（例えば図５Ａ〜図５Ｅに示す回転リミット４６３参照）。

そして、回転リミット４６１，４６２は、第１及び第２の反射板４２，４６の回転を制御するための角度、例えば、１２０゜の内角を有する扇形又は三角形の形状で具備され得る。

上述したような構成の回転リミット４６１，４６２の一端部が第１及び第２の反射板４２，４６に結合されることによって、第１及び第２の反射板４２，４６が第１の角度範囲内で回転し、あるいは第２の角度範囲以上に回転する場合、回転リミット４６１，４６２の他端部は、第１及び第２の反射板４２，４６に接触して回転がこれ以上進行されないようにする。

本発明の第１の実施形態において、回転リミット４６１，４６２は、第１及び第２の反射板４２，４６の前面部及び後面部にそれぞれ別々に結合したり、第１及び第２の反射板４２，４６の前面部及び後面部の一方に両方を結合したりすることを示す。そして、回転リミット４６１，４６２が扇形又は三角形の形状であることを例示した。しかしながら、本発明がこのような回転リミットの構造を限定するものではなく、この回転リミットは、第１の反射板４２及び第２の反射板４６の回転角度を制限できれば十分である。したがって、回転リミットの結合位置又は回転リミットの形状は、多様に変更できることはもちろんである。

なお、図５Ａ乃至図５Ｅは、図１Ｂの基地局アンテナにより放射されるビームパターン及び方向を示す。上述した本発明の第１の実施形態による基地局アンテナに備えられる反射板４２，４６は、図５Ａ乃至図５Ｅに示すように回転でき、本発明の基地局アンテナは、セクタ間ロードバランシング機能をサポートでき、サービス地域内のホットスポット地域にアンテナビームをステアリングでき、基地局のセクタ運用を多様に変更できる。

図６は、本発明の第２の実施形態による基地局アンテナの斜視図である。また、図７Ａ〜図７Ｅは、図６の基地局アンテナにより放射されるビームのパターン及び方向を示す。

本発明の第２の実施形態による基地局アンテナは第１の実施形態による基地局アンテナと同一の構造で構成される。但し、本発明の第２の実施形態による基地局アンテナは、第１の実施形態に比べてレドーム６１２の内部に設置された反射板の数を異なるように備え、反射板の回転のための装備を異なるように備える。

具体的に、本発明の第２の実施形態による基地局アンテナは、３個の反射板、すなわち第１の反射板６２、第２の反射板６４、及び第３の反射板６６をレドーム６１２の内部に備える。第１の反射板６２を中心に両側面に第２の反射板６４及び第３の反射板６６が配置され、第２の反射板６４及び第３の反射板６６は、反射板接続部材６８，６９を介して各々第１の反射板６２に連結される。反射板接続部材６８，６９は、第１の反射板６２の位置を固定し、反射板接続部材６８，６９の中心軸回りに第２の反射板６４及び第３の反射板６６が回転可能に具備される。

また、第２の反射板６４及び第３の反射板６６の回転を遠隔地で制御するための、動力発生部７０５と動力伝送機構部７１３，７１５とを備える。第１の実施形態と同様に、動力伝送機構部７１３，７１５は、外接ギア７１３及び内接ギア７１５を具備できる。

なお、動力伝送機構部７１３，７１５は、動力発生部７０５が収納される補助キャップ７０をさらに具備でき、補助キャップ７０は、第２の反射板６４及び第３の反射板６６に各々装着できる。

このような動力発生部７０５と動力伝送機構部７１３，７１５との構造によって、基地局アンテナは、遠隔地から第２の反射板６４及び第３の反射板６６の回転を制御するのに必要な動力発生部７０５の制御信号を受信し、動力発生部７０５の駆動によって第２の反射板６４及び第３の反射板６６の回転角を制御することができる。これによって、動力発生部７０５によって第２の反射板６４及び第３の反射板６６は、図７Ａ〜図７Ｅに示すように回転することができる。

そして、本発明の第２の実施形態による基地局アンテナは、反射板６２，６４，６６の振動に対する補強をサポートし、反射板６２，６４，６６の回転及び固定をガイドする反射板ガイド部をさらに備える。反射板ガイド部の構成及び構造は、第１の実施形態の基地局アンテナに備えられた反射板ガイド部と同様になされることができる。これによって、第２の実施形態の反射板ガイド部に対する構造は別途に開示せず、第１の実施形態の基地局アンテナに備えられた反射板ガイド部を参照する。

また、本発明の第２の実施形態による基地局アンテナは、第１、第２、及び第３の反射板６２，６４，６６の回転角度を決定するための少なくとも一つの回転リミット６６１，６６２，６６３，６６４をさらに具備できる。また、回転リミット６６１，６６２，６６６３，６６４は、第２の反射板６４及び第３の反射板６６の回転角度を制御できれば十分であり、その結合位置又は形状は多様に変更できることはもちろんである。

このような本発明の第２の実施形態による基地局アンテナの構造によって、相互に異なる通信サービスを提供するための信号を第１、第２、及び第３の反射板６２，６４，６６を通じて同時に放射することができる。例えば、２Ｇ（又は３Ｇ）通信サービス及び４Ｇ通信サービスを共用化して提供する場合、２Ｇ（又は３Ｇ）通信サービスを提供するための信号は、第１の反射板６２を通じて放射し、４Ｇ通信サービスを提供するための信号は第２の反射板６４及び第３の反射板６６を通じて放射することができる。したがって、本発明の第２の実施形態による基地局アンテナは、２Ｇ（又は３Ｇ）通信サービスを提供しつつ、新たに４Ｇネットワークを共用基地局として構築する場合に相当な効果を有する。すなわち、既存の２Ｇ（又は３Ｇ）通信用アンテナを中央部に固定し、新たに設けられる４Ｇ通信用アンテナを両側に構成するために適正な水準で信号干渉性を低くすることができ、適正水準の空間ダイバシティ効果を奏する。また、アンテナビームの放射方向が動力発生部７０５と動力伝送機構部７１３，７１５とにより機構的に調整されるため、パターンダイバシティ効果が得られる。さらに、本発明の第２の実施形態による基地局アンテナは、新たに設計される通信ネットワーク（例えば、４Ｇ通信サービスのネットワーク）が以前の通信ネットワーク（例えば、３Ｇ通信サービスネットワーク）と違っても、ビーム放射方向の制御を通じて、柔軟に共用基地局を運用できる。

加えて、本発明による基地局アンテナを基底帯域信号処理技術に有機的に連係して運用することにより、移動通信ネットワークを最適化して運用できる変形多重アンテナ技術(Hybrid Multiple Antenna Technology：ＨＭＡＴ)に発展させることができる。すなわち、個別加入者に対する信号処理は、基底帯域で遂行し、加入者分布によるアンテナビームの形成は、本発明による基地局アンテナで遂行することによって移動通信ネットワークを最適化して運用できる。

以上、本発明を具体的な実施形態に関して図示及び説明したが、添付した特許請求の範囲により規定されるような本発明の精神及び範囲を外れることなく、形式や細部の様々な変更が可能であることは、当該技術分野における通常の知識を有する者には明らかである。

４２第１の反射板、４３，４７放射素子、４４，４５反射板接続部材、４６第２の反射板、４８動力発生部、４９補助キャップ、４１１上部キャップ、４１２レドーム、４１３下部キャップ、４６１，４６２，４６３回転リミット、４９３，４９５動力伝送機構部、５０１ａ，５０１ｂ反射板固定駆動部、５０２ａ，５０２ｂ固定部材、５０３ａ，５０３ｂ小型外接ギア、５０４ａ，５０４ｂ内接ギア、５１１ａ，５１１ｂ無励磁ブレーキ、５１２ａ，５１２ｂ固定部材、５１３ａ，５１３ｂ小型外接ギア、５１４ａ，５１４ｂ内接ギア、５２１ａ第１の固定ピン収容アレイ、５２１ｂ第２の固定ピン収容アレイ、５２３ａ，５２３ｂ固定ピン、５２５ａ，５２５ｂ固定孔、６２第１の反射板、６４第２の反射板、６６第３の反射板、６８，６９反射板接続部材、６１２レドーム、６６１，６６２，６６３，６６４回転リミット、７０５動力発生部、７１３，７１５動力伝送機構部

Claims

少なくとも一つの放射素子を各々有する少なくとも２個の反射板と、
内部空洞を形成して前記少なくとも２個の反射板を収納するレドームと、
前記レドームの上部及び下部に形成された開口部を各々カバーするように結合される第１及び第２のキャップと、
前記少なくとも２個の反射板各々と前記第１及び前記第２のキャップとに連結されて前記少なくとも２個の反射板の回転を可能にする反射板接続部材と、
回転力を付与する少なくとも一つの動力発生部と前記動力発生部で付与される回転力を少なくとも一つの反射板に付与し、回転力が付与される前記反射板の回転角を制御する少なくとも一つの動力伝送機構部とを含む反射板回転駆動部であって、前記少なくとも２個の反射板と前記第１のキャップとが該反射板回転駆動部を介して結合されるように、前記動力発生部及び前記動力伝送機構部のうち一方が、前記少なくとも２個の反射板と結合され、他方が、前記第１のキャップと結合される、反射板回転駆動部と、
前記少なくとも２個の反射板及び前記第２のキャップに結合されて反射板の回転及び固定をガイドする反射板固定部と、
前記少なくとも２個の反射板の回転及び停止を制御するための制御信号を前記反射板回転駆動部及び前記反射板固定部に入力する反射板制御部と、
を含み、
前記少なくとも２個の反射板と前記第２のキャップとは、前記反射板固定部を介して結合されており、
前記反射板固定部は、前記動力発生部に回転力が提供されない間、前記反射板を現在の回転駆動された位置を維持するように固定することを特徴とする基地局アンテナ。
前記反射板固定部は、
前記制御信号に対応して、回転力を付与する少なくとも一つの補助動力発生部と、
前記補助動力発生部からの回転力を少なくとも一つの反射板に付与し、回転力が付与された前記反射板の回転角を制御する少なくとも一つの補助動力伝送機構部と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の基地局アンテナ。
前記補助動力伝送機構部は、前記補助動力発生部の一側に装着された少なくとも一つの外接ギアと、前記少なくとも一つの外接ギアの移動半径に従って前記第１のキャップに備えられる内接ギアと、を含むことを特徴とする請求項２に記載の基地局アンテナ。
前記反射板固定部は、
前記制御信号に対応して、前記動力発生部に回転力が付与されないと、反射板を前記第２のキャップに固定するように制御される反射板固定駆動部と、
前記反射板と前記第２のキャップとの固定状態を維持する少なくとも一つの反射板固定機構部と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の基地局アンテナ。
前記反射板固定駆動部は、
前記動力発生部に回転力が付与されないと、前記反射板を固定させる無励磁ブレーキを含み、
前記反射板固定機構部は、
前記無励磁ブレーキに結合される少なくとも一つの外接ギアと、前記少なくとも一つの外接ギアの移動半径に沿って前記第２のキャップに具備される内接ギアと、を含むことを特徴とする請求項４に記載の基地局アンテナ。
前記反射板固定駆動部は、
前記動力発生部に回転力が付与されないと、突出される固定ピンを備えるソレノイドユニットを含み、
前記反射板固定機構部は、
前記固定ピンを収容して前記反射板の位置を固定する少なくとも一つの孔が具備される固定ピン収容アレイを含むことを特徴とする請求項４に記載の基地局アンテナ。
前記動力伝送機構部は、前記動力発生部の一側に装着された少なくとも一つの外接ギアと、前記少なくとも一つの外接ギアの移動半径に沿って前記第１のキャップに具備される内接ギアと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の基地局アンテナ。
前記少なくとも２個の反射板のうち少なくとも一つに結合され、前記少なくとも２個の反射板の回転角を制御する回転リミットをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の基地局アンテナ。
前記少なくとも２個の反射板に各々結合され、前記少なくとも２個の反射板の回転角を制御する少なくとも２個の回転リミットをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の基地局アンテナ。
前記回転リミットは、
前記反射板の前面部に結合されて反射板の前面回転角を制御する第１のリミットと、
前記反射板の後面部に結合されて反射板の後面回転角を制御する第２のリミットと、を含むことを特徴とする請求項８に記載の基地局アンテナ。
前記第１及び前記第２のリミットの一端部は、前記少なくとも一つの反射板に固定され、前記反射板の回転時に前記第１及び前記第２のリミットの他端部が前記少なくとも一つの反射板に隣接した他の反射板と接触することによって、前記反射板の回転を制御することを特徴とする請求項１０に記載の基地局アンテナ。
前記基地局アンテナが３個の反射板を含む場合、中央に具備される第１の反射板と、前記第１の反射板を中心に両側に各々具備される第２及び第３の反射板と、を含み、
前記第１の反射板はビーム放射方向が固定され、
前記第２及び前記第３の反射板は、前記動力発生部及び動力伝送機構部によって放射角度が調整されることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の基地局アンテナ。
回転力を付与する少なくとも一つの動力発生部と、
前記動力発生部からの回転力を少なくとも一つの反射板に付与し、回転力が付与された前記少なくとも一つの反射板の回転角を制御する少なくとも一つの動力伝送機構部と、
前記少なくとも一つの反射板とアンテナレドームの上部及び下部に装着されるキャップのうちの一方とに結合され、前記少なくとも一つの反射板の固定及び回転をガイドする反射板固定部と、を含み、
前記少なくとも一つの反射板と前記アンテナレドームの上部及び下部に装着される前記キャップのうちの他方とが前記動力発生部及び前記動力伝送機構部を介して結合されるように、前記動力発生部及び前記動力伝送機構部のうちの一方は前記少なくとも一つの反射板と結合され、前記動力発生部及び前記動力伝送機構部のうちの他方は前記アンテナレドームの上部及び下部に装着される前記キャップのうちの前記他方と結合され、
前記少なくとも一つの反射板と前記アンテナレドームの上部及び下部に装着される前記キャップのうちの前記一方とは、前記反射板固定部を介して結合されており、
前記反射板固定部は、前記動力発生部に回転力が提供されない間、前記反射板を現在の回転駆動された位置を維持するように固定することを特徴とする基地局アンテナ。
前記反射板固定部は、回転力が付与されない間に前記少なくとも一つの反射板を固定させる電動機、無励磁ブレーキ、及びソレノイドユニットのうちいずれか一つに決定されることを特徴とする請求項１３に記載の基地局アンテナ。