KR20040004366A - 셀 기지국 안테나 - Google Patents

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KR20040004366A
KR20040004366A KR10-2003-7002398A KR20037002398A KR20040004366A KR 20040004366 A KR20040004366 A KR 20040004366A KR 20037002398 A KR20037002398 A KR 20037002398A KR 20040004366 A KR20040004366 A KR 20040004366A
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actuator
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KR10-2003-7002398A
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짐머만마틴엘
파스케제이미
기아코바찌짐
라인한케빈이
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앤드류 코포레이션
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Publication date
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Abstract

본 발명은 신호를 방출하는 안테나 조립체에 관한 것이다. 상기 안테나 조립체는 제1 그룹(170)과 제2 그룹(180)으로 나뉘는 적어도 두 개의 안테나들을 포함한다. 두 그룹의 안테나들은 패널(160) 상에 장착된다. 제1 위상조정기(200)는 상기 제1 안테나 그룹에 결합된다. 상기 제1 위상조정기는 또한 제2 위상조정기에도 결합되어, 제2 위상조정기는 상기 제2 안테나 그룹에 결합된다. 상기 제1 위상조정기는, 제1 위상조정기의 조정으로 제2 위상조정기의 조정이 되도록 제2 위상조정기에 결합된다. 상기 제1 위상조정기는 상기 제1 안테나 그룹의 신호의 위상각을 조정하고, 상기 제2 위상조정기는 상기 제2 안테나 그룹의 신호의 위상각을 조정하도록 구성된다.

Description

셀 기지국 안테나 {CELLULAR BASE STATION ANTENNA}
수동 안테나 조립체의 많은 경우에 있어서, 안테나를 타워에 설치한 후에 종종 안테나 조립체의 복사 패턴(radiation pattern)을 조절할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 그런 필요성은 장애물로 작용할 지 모르는 새로운 건물의 신축, 식물의 성장 또는 다른 주변 환경의 변화와 같은 여러가지 요인들에 의해 비롯된다. 또한, 성능 연구에 따른 복사 패턴의 변경이나 또는 안테나가 커버할 수 있는 영역 분포를 변경시키는 것도 요구될 수 있다.
복사 패턴이 변경될 수 있는 방법에는 여러가지가 있다. 그 중 한가지 방법은 안테나 조립체의 위치를 물리적으로 변경하는 것이다. 그러나, 일단 조립체가 타워 위에 설치되면, 이러한 작업은 어려워진다. 또한 개별 안테나의 방위와 고도를 바꾸는 것도 가능하다. 그러나 그러한 방법을 수 많은 안테나에 적용시키기에는 많은 비용이 소요된다. 또한, 방위와 고도를 조절하기 위한 기계 장치가 기구적인 안테나 지지대를 간섭할 수도 있다.
또 다른 방법은 많은 수의 안테나가 그룹으로 된 안테나 조립체의 복사 패턴을 조정하기 위해 사용된 것으로서, 개별 안테나의 위상각을 변동시키는 방법이다. 개별 안테나의 위상각을 변화시킴으로써, (복사 패턴을 야기하는) 주 빔(main beam)은 지표면에 대해서 상대적으로 경사지게 된다. 이들 안테나들은 제1 그룹,제2 그룹 및 제3 그룹으로 그룹화된다. 3개의 그룹들은 안테나 조립체의 패널을 따라 배치된다. 위상 조정기는 두 개의 안테나 그룹 사이에 배치되어, 위상 조정기의 조정으로 복사패턴이 변화되도록 한다. 위상 조정기는 커패시터를 만들기 위해 전송라인과 결합된 도전체를 포함한다. 상기 도전체는 회전가능하며 상기 전송라인을 따라 움직이면서, 전송라인 상의 커패시터의 위치를 변화시킨다. 상기 전송라인은 위상각을 가진 안테나와 결합된다. 상기 위상각은 부분적으로 상기 커패시터의 위치에 대해 종속관계를 가진다. 따라서, 커패시터의 위치를 변화시킴으로써, 위상각이 바뀌어진다. 상기 위상 조정기는 복수의 안테나에 결합되어 모든 안테나의 위상각을 조정하도록 기능할 수 있다.
그러나, 현재 사용되고 있는 위상 조정기는 많은 단점들을 가지고 있다. 첫째, 상기 도전체는 종종 황동으로 제조되는데 이것을 식각하고 절단하는 데에는 비용이 많이 든다. 따라서, 상기 도전체는 통상 사각형상으로 절단된다. 그러나, 전송라인의 경로는 아치형이다. 상기 도전체는 커패시터에서 모든 면적을 커버하지는 못하는데, 이것은 커패시터의 효과를 저하시킨다.
종래의 위상 조정기가 가지는 또 다른 문제점은 위상 조정기에 전력분할기를 결합시켜야 한다는 것이다. 안테나 조립체는 하나의 전원으로부터 전력을 공급받는다. 그러나, 상기 세 개의 안테나 그룹 각각에는 서로 다른 전력이 요구된다. 따라서, 전력분할기가 상기 조립체에 결합되어야만 한다. 일반적으로, 전력분할기는 서로 다른 임피던스를 가진 연속적인 케이블이다. 다양한 종류의 케이블을 사용하는 것은 케이블을 함께 접합하여야 하므로 제조가 어렵다. 또한 수작업이 요구되므로 작업 불량이 증가하게 된다. 전력을 분할하는 또 다른 방법은 PC 보드 상에 전력분할기를 만들고, 위상 조정기에 전력분할기를 연결하는 것이다. 비록 이러한 방법이 비용에 있어서 저렴하기는 하지만, 여전히 케이블의 방대한 사용을 요구하는 것이어서 불리하다.
세 번째 문제는 안테나를 위상 조정기로부터 적절한 출력으로 연결하기 위해 서로 다른 길이를 가진 케이블 선을 사용하는 것에 의해 야기된다. 위상조정기가 제로로 설정될 때 각각의 안테나는 서로 다른 디폴트 위상각을 가진다. 상기 디폴트 위상각은 전송라인의 길이와 결부되는 케이블의 길이의 함수이다. 디폴트 위상각을 서로 달리하기 위해서, 길이가 다른 케이블이 서로 다른 안테나에 부착된다. 길이가 다른 케이블을 구매해야 하므로 비록 이것이 제조 비용에 있어서 약간의 증가를 가져온다고 해도, 설치하는 동안에 에러가 날 가능성은 매우 높다. 수많은 안테나 조립체에 있어서, 케이블의 길이는 단지 인치 단위 이하로 차이가 난다. 조립을 하는 동안, 만약 케이블이 적절히 표식되지 않으면, 조립을 수행하는 작업자가 케이블의 서로 다른 길이를 알아차리기란 매우 어렵다.
위상 조정기를 작동시키기 위해, 액츄에이터가 패널의 측면에 위치하는데 이것은 위상 조정기를 수동으로 변화시키기 위한 작은 손잡이와 회전 디스크를 포함한다. 따라서, 복사 패턴이 조정될 필요가 있을 때마다, 작업자는 타워로 올라가 위상 조정기가 있는 패널의 일측까지 가야만 한다. 이것은 매우 힘들고 시간을 요하는 작업이다. 또한, 이것은 액츄에이터를 오직 수동으로 동작시킬 때 가능하며, 작업자의 육체적인 노동력을 요구한다. 더구나, 안테나는 타워 위에 설치되므로이러한 작업은 매우 위험하며, 타워를 오르는 과정에서 추락하거나 부상을 입을 가능성이 있다.
본 발명의 효과는 이하의 상세한 설명과 도면을 참조로 명확해 질 것이다.
도 1은 본 발명의 안테나 조립체에 대한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 조정기 조립체의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 패널과 위상 조정기 조립체에 대한 사시도이다.
도 4는 도 3의 B영역에 대한 확대 상세도이다.
도 5는 도 3의 A영역에 대한 확대 상세도이다.
도 6a은 본 발명의 일 실시예에 따른 부싱 마운트에 대한 정면도이다.
도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 부싱 마운트에 대한 저면도이다.
도 6c는 본 발명의 일 실시예에 따른 부싱 마운트에 대한 측면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 액츄에이터 로드에 대한 분해사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축 너트에 대한 사시도이다.
도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 접지 콘트롤러를 가진 전기 액츄에이터와 액츄에이터 로드에 대한 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 액츄에이터와 액츄에이터 로드에 대한 사시도이다.
본 발명에는 다양한 수정과 변형이 있을 수 있으나 한정된 실시예와 도면을 통해서 설명되었다. 그러나, 본 발명은 여기에서 개시된 특정 실시예로 한정되지 않으며 본 발명의 사상과 청구범위에서 정의된 권리범위에 속하는 모든 변형예, 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 안테나 조립체(100)의 측면도이다. 상기 안테나 조립체(100)는 패널(160)을 따라 배치된 복수의 안테나(110)(120)(130)(140)(150)를 포함한다. 상기 안테나(110)(120)(130)(140)(150)는 제1 그룹(170), 제2 그룹(180) 및 제3 그룹(190)으로 그룹화된다. 상기 제1 안테나(110) 및 제5 안테나(150)는 제1 그룹(170)에 속한다. 제2 안테나(120)와 제4 안테나(140)는 제2 그룹(180)에 속하고, 제3 안테나(130)는 제3 그룹(190)에 속한다.
복사(輻射) 패턴을 조정하기 위해서는, 안테나 조립체(100)의 수직 전자기 빔이 조정되어야만 한다. 이것은 제2 그룹(180)에 대한 제1 그룹(170)의 상대적인 위상각을 조정함으로써 달성된다. 그러나, 상기 제1 그룹(170)은 제2 그룹(180)과는 다른 양으로 조정되어야만 한다. 이를 위해, 제1 위상조정기(200)가 상기 제1 그룹(170)에 부착되고, 제2 위상조정기(210)가 상기 제2 그룹(180)에 부착된다. 상기 제2 그룹(180)의 조정량은 종종 제1 그룹(170)의 조정량의 함수로 나타난다. 제1 및 제2 그룹(170)(180)이 정확한 비율로 조정될 수 있도록, 상기 제2 조정기 (210)는 제1 조정기(200)에 결합되어, 제1 조정기의 조정으로 제2 조정기의 조정도 이루어지도록 할 수 있다. 특히, 상기 제2 위상조정기(210)가 상기 제1 위상조정기(200)에 연결되어, 소정 거리에 대한 제1 위상조정기(200)의 조정으로 제2 위상조정기(210)가 그 거리에 비례적으로 움직이도록 할 수 있다.
도 2는 상기 제1 및 제2 위상조정기(200)(210)의 개략도를 각각 나타낸 것인데, 수직 빔 또는 수직 빔 다운틸트(downtilt)각을 조정하도록 된 것이다. 상기 제1 위상조정기(200)는 제1 안테나 그룹(170)에 결합되고, 상기 제2 위상조정기 (210)는 상기 제2 안테나 그룹(180)에 결합된다. 상기 복수개의 안테나 (110)(120)(130)(140)(150) 각각은 서로 다른 위상각을 갖는다. 복수개의 안테나 (110)(120)(130)(140)(150)의 위상각을 조정함으로써 또는 적어도 제1 및 제2 그룹(170)(180)의 안테나들의 위상각을 조정함으로써 안테나 조립체(100)의 수직 빔은 조정된다.
상기 제1 및 제2 위상조정기(200)(210)는 동일한 방식으로 동작한다. 편의를 위해, 상기 제1 위상조정기(200)에 대해서 상세히 설명하기로 한다. 위상각을 조정하기 위해, 도전체 와이퍼(220)는 제1 전송라인(240)의 제1 아치부(230) 상에서 슬라이딩한다. 상기 제1 전송라인(240)의 일단은 상기 제1 안테나(110)에 연결되고 동시에, 그 타단은 제5 안테나(150)에 연결된다. 상기 제1 아치부(230)와 결합을 이루는 상기 도전체 와이퍼(220)는 커패시터로서 작용한다. 안테나(110)(150)에 대해서, 상기 커패시터는 고주파에서 단란 회로가 된다. 단락 회로 지점까지의 상기 제1 전송라인(240)의 길이는 안테나의 위상각에 영향을 미친다. 도전체 와이퍼(220)가 상기 제1 아치부(230) 위를 슬라이딩하면, 상기 단락 회로의 위치가 변하면서, 제1 전송라인(240)의 길이가 변화하고, 따라서 안테나(110)(150)의 위상각도 변하게 된다. 안테나(110) 및 (150)가 상기 제1 전송라인(240)의 양끝에 위치하므로, 단락회로의 이동은 일측의 안테나 입장에서는 전송라인의 길이가 길어지는 반면, 타측의 안테나 입장에서는 길이가 짧아지는 결과가 된다. 다시 말해, 전송라인은 유한한 길이를 가진다. 전송라인의 유한한 길이는 제1 유효길이와 제2 유효길이로 나누어진다. 제1 유효길이는 제1 안테나(110)로부터 전송라인(240) 상의 와이퍼(220) 위치까지이다. 제2 유효길이는 제5 안테나(150)로부터 전송라인(240) 상의 와이퍼(220) 위치까지이다. 와이퍼(220)가 제5 안테나(150)를 향해 조정될수록, 상기 제1 유효길이는 길어지는 반면 제2 유효길이는 짧아지게 된다. 상기 와이퍼(220)가 제1 안테나(110)를 향해 조정되면, 제1 유효길이는 짧이지는 반면, 제2 유효길이는 늘어나게 된다.
본 특정 실시예에서, 도전체 와이퍼(220)는 금속면을 가진 제1 회동 PC보드 (250)이다. 상기 제1 전송라인(240)은 별도로 고정된 PC 보드(260) 위에 장착된다. 상기 고정 PC보드(260)와 제1 회동 PC보드(250)는 상기 커패시터 사이의 유전체로 작용한다. 종래 시스템에 있어서는, 공기 유전체가 종종 사용되었다. 그러나, 만약 도전체 와이퍼가 상기 제1 아치부(230)에 대한 상대적인 간격을 변화시키면 커패시터의 커패시턴스는 변화하고, 따라서 위상 쉬프터(shifter)의 임피던스 정합도 변화하게 된다. 만약 두 영역이 접촉하면 커패시턴스는 파괴되고, 이것은 안테나의 성능에 악영향을 주게 된다. 또 다른 시스템은 상기 도전체 와이퍼를 전송라인으로부터 분리하기 위해 유전체 시트를 사용하는데, 이것은 격리(standoffs) 포인트 체결수단을 사용하여 장착되어야만 한다. 그러나, 상기 시트는 커패시터영향을 경감시키는 경향이 있다. PC보드를 유전체로 사용함으로써, 도전체 와이퍼는 전송라인과 접촉하지도 않고 커패시터 영향이 경감되지도 않는다. 또한, 상기 PC보드를 제조하는 제조 비용은 유전체 시트를 설치하는 비용보다 저렴하다.
상기 제1 회동 PC보드(250)는 상기 고정 PC보드(260)에 조인트(270)에서 회동가능하도록 결합되며, 이것은 제1 회동 PC보드(250)의 회동축으로 작용한다. 타단 즉 조인트(280)에서, 제1 회동 PC보드(250)는 제1 장공(255) 내에서 슬라이딩 가능하도록 결합된다. (이하에서 설명되는) 엑츄에이터 로드(500)와 메인아암 (500a)을 포함하는 기계적인 액츄에이터는 상기 제1 회동 PC보드(250)를 제1 아치부(230) 상에서 아치형 경로로 움직인다. 따라서, 전술한 바와 같이 안테나 (110)(150)의 위상각이 변화하게 된다.
커패시터 효과를 증대시키기 위해, 상기 제1 아치부(230) 상에서 슬라이딩하는 제1 회동 PC보드(250)의 단부(290)는 커브를 그리게 된다. 상기 제1 회동 PC보드(250)의 단부(290)의 곡률반경은 제1 아치부(230)의 곡률반경과 동일하다. 또한, 상기 제1 회동 PC보드(250)와 제1 아치부(230)는 모두 조인트(270)에서 동일한 중심점을 갖는다. 상기 아치부(230)를 정확하게 정렬시킴으로써, 커패시턴스는 증가하고, 상기 제1 위상조정기(200)의 효과 또한 증대된다.
상기 제1 전송라인(240)은 전원을 공급받기 위해 입력단(300)에 전기적으로 연결된다. 또한 상기 제1 회동 PC보드(250)도 입력단(300)에 전기적으로 접속된다. 제1 전송라인(240)은 상기 제1 안테나(110)(도1 참조)의 제1 출력단(310)과 제5 안테나(150)(도1 참조)의 제5 출력단(320)에 결합된다. 각각의 안테나(110)(150)는 커패시터가 제로로 설정될 때 도 2에 도시된 바와 같이 디폴트 위상각을 가진다. 안테나(110)의 디폴트 위상각은 상기 제1 전송라인(240)과 전송라인(240)을 안테나(110)에 연결시키는 케이블 선(미도시)의 길이에 대한 함수이다. 상기 제1 전송라인(240)은 상기 제1 아치부(230)에서 출력단(310)에 이르는 제1 경로(330)를 포함한다. 상기 제1 경로(330)의 길이는 제1 안테나(110)의 디폴트 위상각에 의해 결정된다. 상기 제1 전송라인(240) 또한 상기 제1 아치부(230)와 제5 출력단(320)을 잇는 제2 경로(340)를 가지고 있다. 제2 경로(340)의 길이는 제5 안테나(150)의 디폴트 위상각에 의해 결정된다. 상기 제1 경로(330)와 제5 경로(340)의 길이를 변화시킴으로써 상기 안테나들을 출력단에 연결시키기 위해 설치를 하는 동안 동일한 길이의 케이블 선이 사용될 수 있는데 이것은 설치를 아주 용이하게 만든다.
상기 제2 위상조정기(210)는 상기 제1 위상조정기(200)와 동일한 방식으로 작동한다. 제2 회동 PC보드(350)는 고정 PC보드(260) 상에 장착되고, 입력단(300)에 전기적으로 접속된다. 상기 제2 회동 PC보드(350)는 조인트(355)를 중심으로 회동가능하며, 상기 조인트(355)에서 또한 제2 회동 PC보드(350)가 고정 PC보드 (260)에 결합된다. 제2 아치부(370), 제1 경로(380) 및 제2 경로(390)를 가진 제2 전송라인(360)이 입력단(300)에 전기적으로 접속되어 있다. 상기 제2 회동 PC보드 (350)는 상기 제2 아치부(370) 상에서 슬라이딩하여 커패시터를 생성한다. 상기 제2 회동 PC보드(350)는 액츄에이터 로드(500)와 메인아암(500a)을 포함하는 기계적인 액츄에이터에 의해 움직여진다. 메인아암(500a)은 후술하는 연결부에 의해고정 PC보드(260)의 제2 장공(405)에 위치하는 조인트(395)에서 보드(350)에 결합된다. 상기 제2 전송라인(360)의 제1 경로(380)는 제2 출력단(400)에 결합되는데, 이것은 제2 안테나(120)(도1)에 결합되어 있다. 동시에, 상기 제2 전송라인(360)의 제2 경로(390)는 제4 출력단(410)에 접속되는데, 이것은 제4 안테나(140)로 연결되어 있다. 상기 제1 위상조정기(200)로써, 상기 제1 및 제2 경로(380)(390)의 길이가 조정됨으로써 적절한 디폴트 위상각이 얻어진다.
또한, 제3 전송라인(420)이 입력단(300)에 연결되는데, 이것은 제3 출력단 (430)에 결합되고, 이것은 다시 제3 안테나(130)로 연결된다. 상기 제3 전송라인(420)은 적절한 디폴트 위상각을 생성하기 위해 길이 설정된다. 여러가지 전송라인(240)(360)(420)의 모든 개별 경로(330)(340)(380)(390)(420)는 적절한 디폴트 위상각을 생성하기 위해 조절되며, 동일한 길이의 케이블이 상기 안테나 (110)(120)(130)(140)(150)들을 각각의 출력단(310)(400)(430)(410)(320)에 연결시키기 위해 사용될 수 있다. 이것은 제조를 용이하게 할 뿐만 아니라 설치하는 동안 잘못된 길이의 케이블을 출력단에 실수로 연결시킬지도 모르는 가능성을 없애준다.
상기 입력단(300)은 도전 스트립(440)에 결합되는데, 상기 도전 스트립은 상기 제1 및 제2 위상조정기(200)(210) 및 제3 전송라인(420)에 대한 전력분할기 또는 전력 일부 추출기로서 작용한다. 상기 도전 스트립(440)은 설정 임피던스를 가진다. 상기 스트립(440)의 임피던스는 스트립(440)의 폭에 대한 함수이다. 상기 도전 스트립(440)의 폭을 변화시킴으로써, 임피던스 그리고 전력이 변화한다. 본발명에 있어서, 상기 도전 스트립(440)은 제1 스트립(450), 제2 스트립(460) 및 제3 스트립(470)으로 분기된다. 상기 제1 스트립(450)은 도전 스트립(440)으로부터 상기 제1 위상조정기(200)로 전력을 전달한다. 상기 제2 스트립(460)은 도전 스트립(440)으로부터 상기 제2 위상조정기(210)로 전력을 전달하고, 상기 제3 스트립(470)은 도전 스트립(440)으로부터 상기 제3 전송라인(420)으로 전력을 전달한다. 제1, 제2 및 제3 스트립(450)(460)(470) 각각의 폭은 상기 도전 스트립(440)(또는 전력분할기)로부터 정확한 양의 전력을 끌어내도록 제조된다. 상기 고정 PC보드(260)에서 전력분할기를 사용함으로써, 과도한 케이블 사용이 없어지게 되는데 이것은 비용을 감속시킴과 동시에 안테나 조립체(100)의 신뢰성을 향상시킨다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 아치부(230)(370)를 따라 제1 및 제2 전송라인(240)(360) 상의 전력을 분할하기 위해 도전 스트립이 포함될 수 있다.
때때로 상기 제1 및 제2 위상조정기를 한 위치에 영구적으로 고정시켜 놓을 필요가 있다. 현행 시스템에서는, 위상조정기가 눈금 같은 것을 가지고 있지 않기 때문에 제조시에 한 위치로 고정된다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 고정 PC보드(260)는 제1 장공(255) 상에 있는 제1 눈금세트(480a)와 제2 장공(405) 상에 있는 제2 눈금세트(480b)를 포함한다. 상기 눈금세트(485a)(485b)는 사용자에게 제1 및 제2 위상조정기(250)(350)의 위상각 설정을 볼 수 있는 방법을 제공한다. 상기 제1 및 제2 위상조정기(250)(350)를 설정 위치에 고정시키기 위해 잠금기구(485)가 구비된다. 일 실시예에서, 상기 고정 PC보드(260) 상에는 연속적인 관통공(490a)(490b)이 구비될 수 있고, 이것은 제1 및 제2 회동 PC보드(250)(350)에 있는 관통공(495a)(495b)과 정렬된다. 상기 제1 및 제2 회동 PC보드(250)(350)를 고정 PC보드(260)에 고정하기 위해 나사(미도시)가 사용될 수 있다. 눈금과 잠금시스템의 사용은 매우 개선된 것인데, 왜냐하면 위상각이 고정될 필요가 있는지 여부를 알 필요없이 고정 PC보드(260)가 제1 및 제2 위상조정기(200)(210)에 조립될 수 있기 때문이다. 결과적으로, 이러한 장치는 주문오더를 받기 전이라도 제조될 수 있다. 일단 주문오더가 있으면, 원하는 바에 따라 제1 및 제2 위상조정기 (200)(210)를 설정하기 위해 눈금과 잠금시스템이 사용될 수 있다.
이제 도 2 내지 4를 참조한다. 도 2는 상기 고정 PC보드(260)의 정면을 도시한 것이다. 도 3은 안테나 조립체(100)의 패널(160)의 측면과 고정 PC보드(260)의 후측을 도시한 사시도이다. 도 4는 도 3의 확대 상세도이다. 도 3 및 4에서, 두 개의 유사한 PC보드(260)(261)가 개시되어 있는데, 각각은 한 쌍의 제1 및 제2 위상조정기(200)(210)를 가진다. 두 쌍은 동일한 방식으로 작동하고, 복수의 PC보드(260)(261)가 단일 패널 상에 장착되며 동일한 기계적인 액츄에이터(로드 500와 메인아암 500a)에 연결된다는 것을 설명하기 위해 도시되었다. 전술한 바와 같이, 상기 제1 위상조정기(200)는 고정 PC보드(260)를 가지며, 고정 PC보드(260)의 타측에는 절단된 제1 아치형 장공(255)과 제1 회동 PC보드 또는 와이퍼(250)(도 2)가 있다. 상기 제2 위상조정기(210)는 고정 PC보드(260), 제2 회동 PC보드 또는 와이퍼(350)(도 2) 및 제2 아치형 장공(485)을 포함한다. 상기 제1 및 제2 회동 PC보드(250)(350)가 회전할 수 있도록, 메인아암(500a)이 상기 회동 PC보드(250)(350)에 결합된다.
일 실시예에서, 상기 기계적인 액츄에이터는 액츄에이터 로드(500), 메인아암(500a) 및 제1 아암(510)과 제2 아암(520)을 가지는 연결부를 포함한다. 상기 메인아암(500a)은 회동점(511)에서 상기 제1 아암(510)의 일단에 결합된다. 상기 제1 아암(510)의 타단은 조인트(270)에서 상기 고정 PC보드(260)와 제1 회동 PC보드(250)에 결합된다. 상기 조인트(270)의 단면은 세 개의 층, 즉 제1 회동 PC보드(250), 고정 PC보드(260) 및 제1 아암(510)으로 구성될 것이다. 상기 고정 PC보드(260)가 고정된 것이므로, 상기 제1 아암(510)과 제1 회동 PC보드(250) 또한 조인트(270)에 고정 유지된다. 조인트(280)는 고정 PC보드(260) 상의 제1 장공(255)을 통해 제1 회동 PC보드(250)를 제1 아암(510)에 결합시킨다.
제2 아암(520)은 조인트(395)에서 제2 장공(405)을 통해 제2 회동 PC보드(350)에 결합된다. 따라서, 상기 제2 아암(520)의 운동은 상기 제2 회동 PC보드(350)를 제2 장공(405)을 따라 움직이도록 한다. 상기 제2 아암(520) 또한 제1 아암(510)의 조인트(270)과 조인트(280) 사이의 대략 중간지점인 조인트(522)에서 결합된다. 따라서, 제1 아암(510)이 움직이게 되면, 제2 아암(520) 또한 움직인다. 제2 아암(520)이 제1 아암(510)의 중간지점에서 연결되어 있으므로, 제1 아암(510)의 조인트(512)가 소정간격 움직이면, 제2 아암(520)의 조인트(395)는 그 소정간격의 대략 절반 정도를 움직이게 된다. 또 다른 실시예에서, 상기 제2 아암(520)은 상기 제1 아암(510) 상의 다른 위치에 부착될 수 있으며, 제1 및 제2 위상조정기(200)(210) 사이의 원하는 운동비율에 따라 조정될 수 있다.
도 5는 패널(160)의 바닥(530)을 지나 연장된 액츄에이터 로드(500)의 손잡이 단부(505)를 도시한 것이다. 상기 액츄에이터 로드(500)의 손잡이 단부(505)는 패널(160)의 바닥(530)에 장착된다. 상기 액츄에이터 로드(500)를 패널(160)의 바닥(530)을 지나 연장시킴으로써, 수동으로 기구를 조정하는 사용자는 종래 기술에서 패널(160)의 측면에 위치하는 작은 손잡이 또는 디스크를 회전시켜야 하는 대신에 단지 액츄에이터 로드(500)를 당기거나 밀기만 하면 된다. 또한, 상기 액츄에이터 로드(500)의 손잡이 단부(505)에는 눈금(535)이 있어서 사용자에 의해 기구를 조정하는 정도를 지시한다. 손잡이(536)는 액츄에이터 로드(500)의 나사 단부 (538)를 커버한다. 상기 눈금(535)은 빔의 수직 경사각과 직접적인 관계를 가진다. 예를 들어, 로드 상의 제로 눈금은 경사각 0도와 관련있다. 상기 눈금(535)에는 멈춤홈이 없으므로 사용자는 자신이 원하는 만큼 많이 또는 적게 경사각을 조정할 수 있다. 상기 경사각은 1도 또는 1/2도 증가치로 움직여질 필요는 없다. 상기 손잡이(536)는 나사 단부(538)에 나사결합되어 사용자가 상기 액츄에이터 로드 (500)를 움직이기 위해 이를 용이하게 잡을 수 있도록 해 준다.
상기 액츄에이터 로드(500)는 부싱마운트(540)에 의해 패널(160)의 바닥 (530)에 장착된다. 상기 부싱마운트(540)는 도 6a 내지 6c에 잘 도시되어 있다. 상기 부싱마운트(540)는 패널(160)에 부착되는 한 쌍의 브라켓(550a)(550b)을 포함한다. 본 실시예에서 알 수 있듯이, 상기 브라켓(550a)(550b)은 한 쌍의 나사(560a)(560b)(도 5 참조)에 의해 부착된다. 그러나, 리벳, 가열접합모루, 용접 및 브레이징과 같은 다른 방법들도 적용가능한 것으로 이해되어야 한다.
상기 부싱마운트(540)는 또한 액츄에이터 로드(500)가 끼워지는 원통부(560)를 포함한다. 상기 부싱마운트(540)의 원통부(560)는 액츄에이터 로드(500)가 슬라이딩 상승 또는 하강하면서 움직이도록 한다. 그러나, 상기 액츄에이터 로드 (500)가 상기 원통부(560) 내에서 회전하는 것을 막기 위해 평면부(570)(도 6b)가 상기 원통부(560)의 내벽에 구비된다. 상기 원통부(560)의 일단에는 나사부(565)가 구비되며 이것은 이하에서 상세히 설명될 것이다.
전술한 바와 같이, 상기 액츄에이터 로드(500)의 손잡이 단부(505)는 눈금(535)을 포함한다. 상기 부싱마운트(540)에는 (도 6c에 도시된 것과 같이) 사용자가 상기 눈금(535)을 볼 수 있도록 원통부(560)의 양측면으로 지시창(590)이 형성되어 있다. 또한, 일 실시예에서, 상기 부싱마운트(540)는 상기 눈금(535)이 사용자에게 모두 보이도록 투명한 플라스틱으로 이루질 수 있다.
도 7 및 8에 도시된 바와 같이, 압축너트(595)가 액츄에이터 로드(500) 상에서 슬라이딩된다. 상기 압축너트(595)는 세 개의 부분, 즉 나사너트(600), 플라스틱 그리퍼(610) 및 고리(620)를 포함한다. 상기 압축너트(595)의 나사너트(600)는 부싱마운트(540)의 나사부(565) 위에 나사결합되어 액츄에이터 로드(500)를 고정시키는 역할을 한다. 상기 나사너트(600)가 부싱마운트(540)의 나사부(565) 위에 결합되면서, 플라스틱 그리퍼(610)과 고리(620)는 부싱마운트(540)에 대해 샌드위치된다. 상기 고리는 부싱마운트(540)에 대한 시일로 기능한다. 상기 플라스틱 그리퍼(610)는 슬릿(625)을 포함하는데, 이것은 나사너트(600)가 부싱마운트(540)에 단단히 결합될 때 폭이 줄어들도록 하여, 압축너트(595)가 상기 부싱마운트(540)를 단단히 조여 액츄에이터 로드(500)를 제위치에 고정시킨다.
비록 수동 액츄에이터를 사용하는 것이 유용하다고 해도, 지상에서 또는 원격으로 예를 들어, 제어룸(630)(도 8a)에서 제어될 수 있는 전기 액츄에이터를 사용하는 것이 바람직하다. 도 9에는, 전술한 수동 액츄에이터를 전기 액츄에이터 (660)로 전환한 모습이 도시되어 있다. 전기 액츄에이터(660)는 피스톤(미도시)과 나사배럴(670)을 포함한다. 수동 액츄에이터를 전환하기 위해, 상기 압축너트 (595)와 손잡이(536)가 제거되어야 한다. 그런 다음, 잠금너트(650)가 부싱마운트 (540)에 나사결합된다. 상기 액츄에이터 로드(500)의 나사단부(538)가 피스톤 내로 나사결합된다. 다음, 상기 전기 액츄에이터(660)의 배럴(670)이 부싱마운트 (540)의 나사부(565)로 밀어올려져 나사결합된다. 일단, 상기 피스톤과 나사배럴이 액츄에이터 로드(500)와 완전히 나사결합되면 잠금너트(650)를 조여 부싱마운트 (540)를 나사배럴(670)에 고정시킨다.
상기 전기 액츄에이터(660)는 패널(160)에 대해 고정된 피스톤 내에 있는 스텝 모터가 될 수 있다. 상기 스텝 모터는 스크류 또는 축을 선형적으로 회전 또는 구동시킨다. 상기 스크류 또는 축은 액츄에이터 로드(500)에 결합되고, 따라서 스텝모터의 회전에 따라 액츄에이터 로드(500)를 상승 또는 하강시킨다. 상기 전기 액츄에이터(660)는 원격지(702)로부터 조정 신호를 수신하는 수신기(700)를 포함할 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 상기 액츄에이터 로드(500)의 위치를 감지하는 센서(704)가 채용될 수 있다. 또한, 신호를 원격지 또는 조정량을 지시하는 신호박스로 보내주는 중계기(706)를 구비할 수 있다.
따라서, 본 발명은 사용자의 필요와 요구에 따라 수동 액츄에이터에서 전기액츄에이터로 용이하게 변환될 수 있다. 그러므로, 액츄에이터는 사용에 있어서 융통성을 제공하고, 사용자로 하여금 수동 액츄에이터를 산 뒤, 향후에 전기 액츄에이터로 개량할 수 있도록 해준다. 이것에 대한 이점은 매우 많다. 사용자는 수직 빔을 거의 조정할 필요가 없다면 처음부터 전기 액츄에이터를 구입하기 위해 많은 돈을 지불할 필요가 없다. 그러나, 필요성이 증대되면, 사용자는 전기 액츄에이터를 구입하여 손쉽게 변경시킬 수 있다.
본 발명은 하나 이상의 특정 실시예를 참조로 설명되었으나, 본 기술분야에 속하는 당업자라면 본 발명의 기술적사상의 범위 내에서 많은 변형물이 존재할 수 있다는 것을 알 것이다. 본 발명의 각 실시예와 다양한 변형예는 이하에서 청구되는 특허청구범위에 나타난 발명의 권리범위 내에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (35)

  1. 복수의 복사기(輻射器)(radiators);
    상기 복사기들을 연결하는 전송라인; 및
    신호전송기(signal feed)에 결합되고 상기 전송라인에 접속되며 원격지 신호원으로부터의 명령에 응답하여 상호 결합된 상기 복사기들의 상대적인 신호 위상을 이동 및 정지 프로세서(move-and stop precess)에 의해 서로 다른 위상값으로 조정하기 위해 전기 액츄에이터에 의해 간헐적으로 움직이는 적어도 하나의 구성품을 가지는 위상조정기를 포함하는 전기기구적 위상 조정 시스템;을 포함하는 셀 기지국 안테나.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 움직이는 구성품은 상기 전송라인에 커패시터 결합되어 아치형으로 움직이는 와이퍼인 것을 특징으로 하는 안테나.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 위상조정기의 위치를 감지하는 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 원격지 신호원은 상기 센서에 응답하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 위상 조정 시스템은 상기 움직이는 구성품에 결합된 기계적인 액츄에이터를 포함하고, 상기 센서는 상기 기계적인 액츄에이터의 위치를 감지하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 원격지 신호원은 상기 센서에 응답하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 원격지 신호원은 전기 액츄에이터와 무선으로 통신하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  8. 복수의 복사기(輻射器)가 그 위에 장착된 패널;
    상기 복사기에 결합되어 동작하는 신호전송 네트워크;
    상기 신호전송 네트워크 내에 있는 신호 위상조정기; 및
    선형적으로 왕복운동가능한 것으로서, 상기 위상조정기에 결합되고, 상기 패널의 모서리를 지나서 위치하는 단말부를 가진 위상 조정용 기계적 액츄에이터;를 포함하는 셀 기지국 안테나 조립체.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 신호 위상조정기는 회동가능하게 장착된 것으로서, 상기 신호전송 네트워크에 커패시터 결합되는 위상 조정 와이퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 조립체.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 기계적 액츄에이터가 상기 와이퍼에 결합되어, 상기 기계적인 액츄에이터의 선형 운동이 상기 와이퍼의 아치형 운동으로 변환되도록 구성된 것을 특징으로 하는 조립체.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 기계적 액츄에이터는 기계적인 수동조작을 전기 액츄에이터에 의한 조작으로 상호 전환가능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 조립체.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 신호전송 네트워크의 적어도 일부를 포함하는 제1 인쇄회로기판을 더 포함하고,
    상기 와이퍼가 상기 인쇄회로기판 상에 장착된 것을 특징으로 하는 조립체.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 안테나는 상기 기계적 액츄에이터에 결합되어 이것에 의해 조작되는 제1 및 제2 위상조정기를 포함하는 것을 특징으로 하는 조립체.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 위상조정기는 기계적으로 결합된 것을 특징으로 하는 조립체.
  15. 제8항에 있어서,
    상기 기계적 액츄에이터는 피스톤 잠금을 포함하는 것을 특징으로 하는 조립체.
  16. 제8항에 있어서,
    상기 위상조정기는,
    고정된 인쇄회로기판;
    상기 고정된 인쇄회로기판 상에 장착된 신호 입력단; 및
    상기 와이퍼에 전자기적으로 결합되어 상기 신호전송 네트워크의 일부를 형성하는 전송라인을 더 포함하고,
    상기 와이퍼의 운동이 상기 전송라인의 유효 길이를 변화시키는 것을 특징으로 하는 조립체.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 와이퍼는 상기 신호 입력단에 회동가능하게 결합된 것을 특징으로 하는 조립체.
  18. 제8항에 있어서,
    상기 기계적 액츄에이터는 원격지 신호원으로부터의 명령에 응답하는 전기 액츄에이터에 결합되어 기계적으로 조정되는 것을 특징으로 하는 조립체.
  19. 복수의 복사기(輻射器)를 가진 패널;
    상기 복사기에 동작되도록 결합된 신호전송 네트워크;
    상기 패널 상에 위치하여 상기 신호전송 네트워크의 일부를 형성하고 상대적으로 변위가능한 위상 조정 구성품을 구비하는 적어도 하나의 기계적 위상조정기; 및
    상기 패널로부터 이탈되어 위치하며 상기 위상 조정 구성품의 적어도 하나에 기계적으로 결합된 전기 액츄에이터;를포함하는 셀 기지국 안테나.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 전기 액츄에이터는 기계적 액츄에이터에 의해 상기 위상 조정 구성품의 적어도 하나에 결합되는 것을 특징으로 하는 안테나.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 패널은 수직으로 방향 설정되고, 상기 전기 액츄에이터가 상기 패널의 하부에 위치하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 기계적 액츄에이터는 수동조작으로 전환되도록 된 것을 특징으로 하는 안테나.
  23. 제19항에 있어서,
    상기 전기 액츄에이터는 원격지에 위치하는 신호원에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 안테나.
  24. 제20항에 있어서,
    상기 기계적 액츄에이터의 위치를 감지하는 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 전기 액츄에이터는 상기 센서에 응답하는 원격지의 신호원에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 안테나.
  26. 제19항에 있어서,
    상기 패널은 상기 신호전송 네트워크의 적어도 일부를 포함하는 제1 인쇄회로기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 제1 인쇄회로기판 상에 장착된 회동가능한 와이퍼를 더 포함하고,
    상기 와이퍼는 상대적으로 변위가능한 위상 조정 구성품을 정의하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  28. 제19항에 있어서,
    상기 패널은 통상적인 기계적 액츄에이터에 연결되어 이것에 의해 조작되는 복수의 위상조정기를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  29. 제19항에 있어서,
    상기 전기 액츄에이터는 전기 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  30. 복수의 복사기(輻射器);
    상기 복사기와 상호 접속된 전송라인; 및
    상기 접속된 복사기들의 상대적인 위상을 변화시키는 위상 조정 시스템;을 포함하고,
    상기 위상 조정 시스템은,
    상기 전송라인의 일부를 형성하는 인쇄된 도전체를 가지는 인쇄회로기판; 및
    신호 전송에 연결되고 상기 인쇄된 도전체에 결합되며, 상호 접속된 상기 복사기들의 상대적인 신호 위상을 이동 및 정지 프로세서(move-and stop precess)에 의해 서로 다른 위상값으로 조정하기 위해 간헐적으로 움직이는 구성품을 가지는 위상조정기를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀 기지국 안테나.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판에 회동가능하도록 결합되며 상기 인쇄된 도전체에 커패시터 결합되는 도전층을 가진 이동가능한 인쇄회로기판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  32. 제30항에 있어서,
    상기 위상 조정 시스템은 원격지의 신호원으로부터의 명령에 응답하여 전기 액츄에이터에 의해 기계적으로 조작되는 것을 특징으로 하는 안테나.
  33. 제32항에 있어서,
    상기 위상조정기와 상기 전기 액츄에이터 사이에 결합되는 기계적 액츄에이터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  34. 지표면에 대하여 복사 패턴과 수직 복사 패턴 경사각을 가진 안테나 조립체로서,
    패널 상에 장착된 복수의 복사기(輻射器);
    상기 패널 상에 장착된 인쇄회로기판; 및
    상기 인쇄회로기판 상에 장착되고 상기 복수의 복사기의 위상각을 조정하도록 된 위상조정기를 포함하고,
    상기 위상조정기는, 아치형 전송라인부와 상기 전송라인부에 전자기적으로 결합된 와이퍼를 구비하고,
    상기 와이퍼는 상기 아치형 전송라인부의 곡률반경과 실질적으로 동일한 곡률반경을 가진 아치부를 가진 것을 특징으로 하는 안테나 조립체.
  35. 제34항에 있어서,
    상기 와이퍼는 실질적으로 상기 아치형 전송라인부를 따라 움직이는 것을 특징으로 하는 안테나 조립체.
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