KR20040016492A - Antenna system with variable horizontal beam and method of driving the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 안테나 시스템에 관한 것으로, 특히 안테나의 특성을 가변할 수 있도록 한 수평빔 가변 안테나 시스템과 그 구동방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an antenna system, and more particularly, to a horizontal beam variable antenna system and a driving method thereof capable of varying characteristics of an antenna.
일반적으로, 이동통신망이나 무선가입자회선(wireless local loop : WLL)와 같은 무선통신망에서는 교환국과 가입자 단말기 간에 기지국을 설치하고, 기지국과 가입자 단말기 간에 무선신호를 교환하게 된다.In general, in a wireless communication network such as a mobile communication network or a wireless local loop (WLL), a base station is installed between an exchange station and a subscriber station, and a radio signal is exchanged between the base station and the subscriber station.
기지국에 설치되는 안테나는 가입자호의 공간적 분포를 고려하여 일정한 빔패턴과 빔지향특성을 갖도록 설계된다. 현재 이동통신망의 기지국에 적용되고 있는 안테나는 가입자 호의 공간적 편재를 고려하여 안테나의 빔특성과 안테나 이득이 고정된 섹터 안테나(Sector Antenna)가 주로 이용된다.The antenna installed in the base station is designed to have a constant beam pattern and beam directing characteristics in consideration of the spatial distribution of the subscriber call. Currently, the antenna that is applied to the base station of the mobile communication network is mainly used the sector antenna (Sector Antenna) fixed the beam characteristics and antenna gain of the antenna in consideration of the spatial ubiquity of the subscriber call.
섹터를 3 개(α, β, γ)로 분할하는 경우에, 이동통신망의 기지국은 각 섹터(α, β, γ)의 트래픽부하가 일정한 것을 가정하여 각 섹터(α, β, γ)의 섹터별 트래픽을 각각 담당하도록 빔패턴과 빔지향특성이 고정된 3 개의 섹터 안테나가 설치된다. 기지국 운용 중에 트래픽에 장기적인 변화가 발생되면 운용자는 섹터 안테나의 빔패턴과 빔지향특성을 조절하게 된다.In the case of dividing the sector into three (α, β, and γ), the base station of the mobile communication network assumes that the traffic load of each sector (α, β, and γ) is constant and the sector of each sector (α, β, and γ). Three sector antennas with fixed beam patterns and beam directing characteristics are installed to cover each traffic. If a long-term change in traffic occurs during base station operation, the operator adjusts the beam pattern and the beam directing characteristic of the sector antenna.
그런데 종래의 섹터 안테나는 섹터별 트래픽의 순간적인 변화에 대하여 대응할 수 없기 때문에 섹터간 트래픽 부하가 섹터별로 일정하지 않아서 기지국 전체 용량과 무관하게 1 개 섹터에서 트래픽 부하가 많이 발생되는 경우에 해당 섹터에 대하여 용량을 증대하기가 어려운 실정이다. 다시 말하여, 종래의 섹터 안테나는 각 섹터별로 수용 가능한 트래픽 부하가 고정되어 있기 때문에 트래픽의 공간분포나 시간의 진행에 따라 각 섹터에 대한 빔패턴과 빔지향특성을 최적으로 조절할 수 없는 문제점이 있다. 그 결과, 종래의 이동통신 시스템은 기지국 섹터 안테나의 섹터간 트래픽부하가 불균일하게 분포되면 섹터간 호소통이 원할하지 않게 됨은 물론, 그로 인하여 통화품질이 떨어지게 된다. 나아가, 종래의 안테나 시스템은 서비스환경의 변화에 대응하여 안테나의 빔폭이나 이득과 같은 안테나의 특성 변경이 요구되는 경우에 안테나 특성변경에 소요되는 시간만큼 서비스의 단절시간이 발생하고 안테나 교체비용에 따른 비용부담이 상승하는 문제점이 있다.However, since the conventional sector antenna cannot cope with the instantaneous change of traffic by sector, the traffic load between sectors is not constant from sector to sector, so that if a lot of traffic load is generated in one sector regardless of the base station's total capacity, It is difficult to increase the capacity with respect to the situation. In other words, the conventional sector antenna has a problem that the traffic load that can be accommodated for each sector is fixed, so that the beam pattern and the beam directing characteristic of each sector cannot be optimally adjusted according to the spatial distribution of the traffic or the progress of time. . As a result, in the conventional mobile communication system, when the sector-to-sector traffic load of the base station sector antenna is unevenly distributed, the communication between the sectors is not desired, and thus the call quality is deteriorated. Furthermore, in the conventional antenna system, when the characteristics of the antenna such as the beam width and the gain of the antenna are required to respond to the change in the service environment, the disconnection time of the service is generated as much as the time required for the antenna characteristic change, and according to the antenna replacement cost. There is a problem that the cost burden increases.
따라서, 본 발명의 목적은 안테나의 특성을 가변할 수 있도록 한 안테나 시스템과 그 구동방법을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an antenna system and a method of driving the antenna system capable of varying the characteristics of the antenna.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 안테나 시스템을 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing an antenna system according to a first embodiment of the present invention.
도 2는 도 1에 도시된 안테나소자들의 배치를 나타내는 평면도이다.FIG. 2 is a plan view illustrating an arrangement of antenna elements illustrated in FIG. 1.
도 3은 도 1에 도시된 안테나 어레이 조절부의 사시도이다.3 is a perspective view of the antenna array adjusting unit shown in FIG. 1.
도 4는 도 1에 도시된 안테나 어레이 조절부의 단면도이다.4 is a cross-sectional view of the antenna array adjusting unit shown in FIG. 1.
도 5a 내지 도 5c는 안테나 소자들 사이의 거리가 가변되는 예를 나타내는 평면도 및 단면도이다.5A to 5C are plan and cross-sectional views illustrating examples in which the distance between antenna elements is variable.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 안테나 시스템의 안테나 어레이 조절부를 나타내는 단면도이다.6 is a cross-sectional view illustrating an antenna array controller of an antenna system according to a second exemplary embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 안테나 시스템을 나타내는 도면이다.7 is a diagram illustrating an antenna system according to a third embodiment of the present invention.
도 8은 도 7에서 가변 반사판의 힌지부분을 상세히 나타내는 도면이다.8 is a view illustrating in detail the hinge portion of the variable reflector in FIG. 7.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
1 : 주급전 콘넥터부 2 : 위상/전계 결정부1: Main feeder connector 2: Phase / electric field determination unit
3 : 안테나 급전 콘넥터 4 : 동위상 안테나 급전선3: antenna feed connector 4: in-phase antenna feed line
11 내지 18, 21 내지 28, 51, 52, 61,62,63 : 안테나소자11 to 18, 21 to 28, 51, 52, 61, 62, 63: antenna element
5, 73, 74A, 74B : 반사판 6 : 안테나 어레이 조절부5, 73, 74A, 74B: reflector 6: antenna array control unit
31A, 31B, 65A, 65B, 79 : 랙기어 32, 54, 66,78 : 회전노브31A, 31B, 65A, 65B, 79: Rack gear 32, 54, 66,78: Rotating knob
33, 71, 72A, 72B : 모터 35 : 타이밍 벨트33, 71, 72A, 72B: Motor 35: Timing Belt
64 : 고정 브라켓 75 : 힌지64: fixing bracket 75: hinge
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 안테나 시스템은 반사판과, 반사판 상에서 이동 가능하게 설치되는 다수의 안테나소자들과, 안테나소자들 사이의 거리를 가변시키기 위한 안테나 어레이 조절부를 구비한다.In order to achieve the above object, the antenna system according to the first embodiment of the present invention is a reflection plate, a plurality of antenna elements installed to be movable on the reflection plate, and an antenna array adjusting unit for varying the distance between the antenna elements Equipped.
본 발명의 제1 실시예에 따른 안테나 시스템의 안테나소자들은 적어도 둘 이상의 열로 분할되고 반사판 상에서 적어도 둘 이상의 열을 따라 수직으로 배열되는 것을 특징으로 한다.The antenna elements of the antenna system according to the first embodiment of the present invention are divided into at least two rows and are arranged vertically along at least two rows on the reflector.
본 발명의 제1 실시예에 따른 안테나 시스템의 안테나 어레이 조절부는 일측의 안테나가 고정된 제1 랙기어와, 일측의 안테나와 대향하는 타측의 안테나가 고정된 제2 랙기어와, 제1 랙기어와 제2 랙기어 사이에서 제1 랙기어와 제2 랙기어에 치합되어 회전에 의해 제1 및 제2 랙기어를 서로 반대방향으로 직선운동시키기 위한 회전노브를 구비한다.The antenna array adjusting unit of the antenna system according to the first embodiment of the present invention, the first rack gear is fixed to one antenna, the second rack gear is fixed to the other antenna facing the one antenna, the first rack gear And a rotary knob engaged with the first rack gear and the second rack gear between the and the second rack gear to linearly move the first and second rack gears in opposite directions by rotation.
본 발명의 제1 실시예에 따른 안테나 시스템은 일측의 안테나와 타측의 안테나 사이에 위치하고 반사판 상에서 고정되는 적어도 하나 이상의 중간 안테나소자를 더 구비한다.The antenna system according to the first embodiment of the present invention further includes at least one intermediate antenna element positioned between the antenna on one side and the antenna on the other side and fixed on the reflector.
본 발명의 제1 실시예에 따른 안테나 시스템은 회전노브를 회전시키기 위한 모터를 더 구비한다.The antenna system according to the first embodiment of the present invention further includes a motor for rotating the rotary knob.
본 발명의 제2 실시예에 따른 안테나 시스템은 반사판과, 반사판 상에서 이동 가능하게 설치되는 다수의 안테나소자들과, 안테나소자들 사이의 거리를 가변시키기 위한 안테나 어레이 조절부와, 반사판의 양측에서 회전 가능하게 설치되는 가변 반사판을 구비한다.An antenna system according to a second embodiment of the present invention includes a reflector, a plurality of antenna elements movably installed on the reflector, an antenna array adjusting unit for varying the distance between the antenna elements, and rotation at both sides of the reflector. It is provided with the variable reflector plate installed where possible.
본 발명의 제2 실시예에 따른 안테나 시스템의 안테나소자들은 적어도 둘 이상의 열로 분할되고 반사판 상에서 적어도 둘 이상의 열을 따라 수직으로 배열되는 것을 특징으로 한다.The antenna elements of the antenna system according to the second embodiment of the present invention are divided into at least two rows and are arranged vertically along at least two rows on the reflector.
본 발명의 제2 실시예에 따른 안테나 시스템의 안테나 어레이 조절부는 일측의 안테나가 고정된 제1 랙기어와, 일측의 안테나와 대향하는 타측의 안테나가 고정된 제2 랙기어와, 제1 랙기어와 제2 랙기어 사이에서 제1 랙기어와 제2 랙기어에 치합되어 회전에 의해 제1 및 제2 랙기어를 서로 반대방향으로 직선운동시키기 위한 회전노브를 구비한다.The antenna array adjusting unit of the antenna system according to the second embodiment of the present invention, the first rack gear is fixed to one antenna, the second rack gear is fixed to the other antenna facing the antenna on one side, the first rack gear And a rotary knob engaged with the first rack gear and the second rack gear between the and the second rack gear to linearly move the first and second rack gears in opposite directions by rotation.
본 발명의 제2 실시예에 따른 안테나 시스템은 일측의 안테나와 타측의 안테나 사이에 위치하고 반사판 상에서 고정되는 적어도 하나 이상의 중간 안테나소자를 더 구비한다.The antenna system according to the second embodiment of the present invention further includes at least one intermediate antenna element positioned between the antenna on one side and the antenna on the other side and fixed on the reflector.
본 발명의 제2 실시예에 따른 안테나 시스템은 회전노브를 회전시키기 위한 모터를 더 구비한다.The antenna system according to the second embodiment of the present invention further includes a motor for rotating the rotary knob.
본 발명의 제2 실시예에 따른 안테나 시스템은 가변 반사판을 회전시키기 위한 반사판 구동부를 더 구비한다.The antenna system according to the second exemplary embodiment of the present invention further includes a reflector driver for rotating the variable reflector.
본 발명의 제2 실시예에 따른 안테나 시스템의 반사판 구동부는 반사판과 가변 반사판 사이에 연결되는 적어도 하나 이상의 힌지와, 가변 반사판에 연결된 힌지의 가동부분에 연결되어 가변 반사판을 회전시키기 위한 모터를 더 구비한다.The reflector driving unit of the antenna system according to the second exemplary embodiment of the present invention further includes at least one hinge connected between the reflector and the variable reflector, and a motor connected to the movable portion of the hinge connected to the variable reflector to rotate the variable reflector. do.
본 발명의 제1 실시예에 따른 안테나 시스템의 구동방법은 반사판 상에서 이동 가능하게 설치된 다수의 안테나소자들 사이의 거리를 가변시킴으로써 안테나의 수평빔폭과 이득 중 적어도 어느 하나를 조정하는 단계를 포함한다.A method of driving an antenna system according to a first embodiment of the present invention includes adjusting at least one of a horizontal beam width and a gain of an antenna by varying a distance between a plurality of antenna elements movably installed on a reflector.
본 발명의 제2 실시예에 따른 안테나 시스템의 구동방법은 반사판 상에서 이동 가능하게 설치된 다수의 안테나소자들 사이의 거리를 가변시킴으로써 안테나의 수평빔폭과 이득 중 적어도 어느 하나를 조정하는 단계와, 반사판의 양측에서 회전 가능하게 설치되는 가변 반사판과 반사판 사이의 각도를 가변시킴으로써 안테나의 수평빔폭과 이득 중 적어도 어느 하나를 조정하는 단계를 포함한다.A method of driving an antenna system according to a second embodiment of the present invention includes adjusting at least one of a horizontal beam width and a gain of an antenna by varying a distance between a plurality of antenna elements movably installed on a reflector. And adjusting at least one of the horizontal beam width and the gain of the antenna by varying an angle between the variable reflector and the reflector installed rotatably on both sides.
이하, 도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 8.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 수평빔 가변 안테나 시스템은 제1 안테나열을 이루는 안테나소자들(11 내지 18)과 제2 안테나열을 이루는 안테나소자들(21 내지 28)이 나란하게 설치되는 반사판(5)과, 안테나소자들(11 내지 18, 21 내지 28) 각각에 연결되는 동위상 안테나 급전선(4)과, 도시하지 않은 주전원 케이블에 연결되어 기지국으로부터의 전원을 안테나 시스템에 공급하기 위한 주급전 콘넥터부(1)와, 주급전 콘넥터부(1)와 동위상 안테나 급전선(4) 사이에 설치된 위상/전계 결정부(2) 및 안테나 급전 콘넥터(3)와, 제1 안테나열의 안테나소자들(11 내지 18)과 제2 안테나열의 안테나소자들(21 내지 28) 사이의 간격을 조절하기 위한 안테나 어레이 조절부(6)를 구비한다.1 and 2, in the horizontal beam variable antenna system according to the first embodiment of the present invention, the antenna elements 11 to 18 constituting the first antenna string and the antenna elements 21 constituting the second antenna string 21 are described. 28 to 28 are installed side by side, an in-phase antenna feed line 4 connected to each of the antenna elements 11 to 18 and 21 to 28, and a main power cable (not shown) to be connected from the base station. A mains feed connector portion 1 for supplying power to the antenna system, a phase / field determination portion 2 and an antenna feed connector 3 provided between the mains feed connector portion 1 and the in-phase antenna feed line 4; And an antenna array adjusting unit 6 for adjusting the distance between the antenna elements 11 to 18 of the first antenna array and the antenna elements 21 to 28 of the second antenna array.
안테나소자들(11 내지 18, 21 내지 28)은 다이폴 안테나소자, 야기 안테나소자, 대수 안테나소자, 주기 안테나소자, 평면 안테나소자 등으로 구현될 수 있다.한편, 제1 안테나열과 제2 안테나열 각각은 실시예에서 8 개로 예시하였지만 이에 국한되지 않고 n(단, n은 양의 정수) 개로 설정될 수 있다.The antenna elements 11 to 18 and 21 to 28 may be implemented by dipole antenna elements, Yagi antenna elements, logarithmic antenna elements, periodic antenna elements, planar antenna elements, and the like. Although illustrated as eight in the embodiment, but is not limited to this, it can be set to n (where n is a positive integer).
위상/전계 결정부(2)는 안테나소자들(11 내지 18, 21 내지 28) 각각에 인가되는 신호의 위상과 전력값을 결정하게 된다.The phase / field determination unit 2 determines the phase and power values of the signal applied to each of the antenna elements 11 to 18 and 21 to 28.
안테나 급전 콘넥터(3)는 위상/전계 결정부(2)의 각 출력단자를 동위상 안테나 급전선(4) 각각에 1 : 1로 연결하게 된다.The antenna feed connector 3 connects each output terminal of the phase / field determination unit 2 to each of the in-phase antenna feed lines 4 in a 1: 1 ratio.
안테나 어레이 조절부(6)는 제1 안테나열의 안테나소자들(11 내지 18)과 제2 안테나열의 안테나소자들(21 내지 28)의 간격을 조절함으로써 서비스환경의 변화요구에 대응하여 안테나의 수평빔과 이득을 조절하는 역할을 하게 된다.The antenna array adjusting unit 6 adjusts the distance between the antenna elements 11 to 18 of the first antenna array and the antenna elements 21 to 28 of the second antenna array so that the horizontal beam of the antenna responds to the request for changing the service environment. And control gain and gain.
도 3 및 도 4는 안테나 어레이 조절부(6)를 상세히 나타낸다.3 and 4 show the antenna array adjusting section 6 in detail.
도 3 및 도 4를 참조하면, 안테나 어레이 조절부(6)는 제1 안테나열의 안테나소자들(11 내지 18)이 고정되는 제1 랙기어(31A)와, 제2 안테나열의 안테나소자들(21 내지 28)이 고정되는 제2 랙기어(31B)와, 회전력을 발생하는 모터(33)와, 모터(33)의 회전력에 연동되는 랙기어들(31A,31B)을 직선운동시키기 위한 회전노브(32)를 구비한다.3 and 4, the antenna array adjusting unit 6 includes a first rack gear 31A to which the antenna elements 11 to 18 of the first antenna array are fixed, and the antenna elements 21 of the second antenna array. To a second rack gear 31B to which the to 28 is fixed, a motor 33 generating a rotational force, and a rotating knob for linearly moving the rack gears 31A and 31B linked to the rotational force of the motor 33 ( 32).
제1 랙기어(31A)는 전면 좌측에 제1 안테나열의 안테나소자들(11 내지 18)이 고정되어 있고 배면에 회전노브(32)의 기어열과 치합되는 기어열이 형성되어 있다.In the first rack gear 31A, the antenna elements 11 to 18 of the first antenna array are fixed to the front left side, and a gear train engaged with the gear train of the rotary knob 32 is formed on the rear surface.
제2 랙기어(31B)는 배면 우측에 제2 안테나열의 안테나소자들(21 내지 28)이 고정되어 있고 전면에 회전노브(32)의 기어열과 치합되는 기어열이 형성되어 있다.In the second rack gear 31B, antenna elements 21 to 28 of the second antenna array are fixed to the rear right side thereof, and a gear train engaged with the gear train of the rotary knob 32 is formed on the front surface of the second rack gear 31B.
제1 및 제2 랙기어(31A,31B)는 회전노브(32)를 중심으로 서로 반대측에 위치하게 된다. 이 때문에 제1 랙기어(31A)는 회전노브(32)가 시계방향으로 회전할 때, 그 회전노브(32)에 연동하여 우측방향으로 직선운동하고 회전노브(32)가 반시계방향으로 회전할 때 좌측방향으로 직선운동하게 된다. 이와 반대로 제2 랙기어(31B)는 회전노브(32)가 시계방향으로 회전할 때, 그 회전노브(32)에 연동하여 좌측방향으로 직선운동하고 회전노브(32)가 반시계방향으로 회전할 때 우측방향으로 직선운동하게 된다.The first and second rack gears 31A and 31B are located at opposite sides with respect to the rotary knob 32. For this reason, when the rotary knob 32 rotates clockwise, the first rack gear 31A linearly moves to the right in association with the rotary knob 32 and the rotary knob 32 rotates counterclockwise. When the linear movement to the left direction. On the contrary, when the rotary knob 32 rotates clockwise, the second rack gear 31B linearly moves to the left in association with the rotary knob 32 and the rotary knob 32 rotates counterclockwise. When the linear motion to the right direction.
제2 랙기어(31B)의 저면에는 반사판(5)의 배면 하우징(37)에 접촉되는 볼캐스터(36a,36b)가 설치된다. 볼캐스터(36a,36b)는 제2 랙기어(31B)의 직선운동시 마찰력을 줄임으로써 제2 랙기어(31B)의 직선운동을 원할하게 하는 역할을 하게 된다.At the bottom of the second rack gear 31B, ball casters 36a and 36b which are in contact with the rear housing 37 of the reflecting plate 5 are provided. The ball casters 36a and 36b serve to smooth the linear motion of the second rack gear 31B by reducing the frictional force during the linear motion of the second rack gear 31B.
모터(33)는 벨트풀리(34a,34b)와 타이밍 벨트(35)를 경유하여 회전노브(32)에 연결되어 회전노브(32)를 시계방향 또는 반시계방향으로 회전시키기 위한 회전력을 발생한다. 이 모터(33)는 도시하지 않은 유저인터페이스장치 예를 들면, 개인용컴퓨터(PC)에 연결되어 그 유저인터페이스장치로부터 입력되는 데이터나 명령에 의해 제어된다. 또한, 모터(33)는 도시하지 않은 프로그램과 미리 저장된 데이터에 의해 안테나 특성 변경 요구가 있을 때 자동으로 구동될 수도 있다.The motor 33 is connected to the rotary knob 32 via the belt pulleys 34a and 34b and the timing belt 35 to generate a rotational force for rotating the rotary knob 32 clockwise or counterclockwise. The motor 33 is connected to a user interface device (not shown), for example, a personal computer (PC), and controlled by data or commands input from the user interface device. In addition, the motor 33 may be automatically driven when there is an antenna characteristic change request by a program (not shown) and pre-stored data.
한편, 회전노브(32)는 운용자에 의해 수동으로 회전될 수도 있다.On the other hand, the rotary knob 32 may be manually rotated by the operator.
이러한 안테나 어레이 조절부(6)의 동작은 다음과 같다.The operation of the antenna array adjusting unit 6 is as follows.
모터(33)가 정방향으로 구동하면 회전노브(32)는 시계방향으로 회전하게 되고, 그 회전노브(32)에 연동하여 제1 랙기어(31A)는 우측방향으로 직선운동함과 동시에 제2 랙기어(31B)는 좌측방향으로 직선운동하게 된다. 따라서, 모터(32)가 정방향으로 구동되면 제1 안테나열의 안테나소자들(11 내지 18)과 제2 안테나열의 안테나소자들(21 내지 28) 사이의 거리가 좁아지게 되므로 안테나소자들(11 내지 18, 21 내지 28)의 수평빔폭이 넓어지게 되고 그 만큼 안테나의 이득(Gain)이 작아지게 된다.When the motor 33 is driven in the forward direction, the rotary knob 32 is rotated in the clockwise direction, and in conjunction with the rotary knob 32, the first rack gear 31A linearly moves in the right direction and at the same time the second rack is rotated. The gear 31B is linearly moved in the left direction. Therefore, when the motor 32 is driven in the forward direction, the distance between the antenna elements 11 to 18 of the first antenna array and the antenna elements 21 to 28 of the second antenna array becomes narrow, so that the antenna elements 11 to 18 are reduced. 21 to 28, the horizontal beam width becomes wider and the gain of the antenna becomes smaller.
모터(33)가 역방향으로 구동하면 회전노브(32)는 반시계방향으로 회전하게 되고, 그 회전노브(32)에 연동하여 제1 랙기어(31A)는 좌측방향으로 직선운동함과 동시에 제2 랙기어(31B)는 우측방향으로 직선운동하게 된다. 따라서, 모터(32)가 역방향으로 구동되면 제1 안테나열의 안테나소자들(11 내지 18)과 제2 안테나열의 안테나소자들(21 내지 28) 사이의 거리가 넓어지게 되므로 안테나소자들(11 내지 18, 21 내지 28)의 수평빔폭이 좁아지게 되고 그 만큼 안테나의 이득이 커지게 된다.When the motor 33 is driven in the reverse direction, the rotary knob 32 is rotated counterclockwise, and in conjunction with the rotary knob 32, the first rack gear 31A linearly moves leftward and at the same time the second knob is rotated. The rack gear 31B is linearly moved in the right direction. Therefore, when the motor 32 is driven in the reverse direction, the distance between the antenna elements 11 to 18 of the first antenna array and the antenna elements 21 to 28 of the second antenna array is widened. 21 to 28), the horizontal beam width becomes narrower, and the gain of the antenna increases accordingly.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 실시예에 따른 안테나 시스템의 두 안테나열 사이의 거리가 가변되는 일예를 보여주는 것이다.5A to 5C illustrate an example in which a distance between two antenna strings of the antenna system according to the embodiment of the present invention is changed.
도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 안테나 시스템의 제1 및 제2 안테나열 각각(51,52)은 수직으로 배열된 12 개의 안테나소자들을 포함하며 그들 사이의 거리가 안테나 어레이 조절부(6)의 구동에 의해 121.2[mm], 81.2[mm], 42.7[mm]로 가변된다. 이렇게 제1 및 제2 안테나열(51,52) 사이의 거리가 가변될 때의 안테나의 특성은 아래의 표 1과 같이 변하게 된다.5A to 5C, each of the first and second antenna strings 51 and 52 of the antenna system according to the embodiment of the present invention includes twelve antenna elements arranged vertically with a distance between them. By the drive of the array adjusting part 6, it changes to 121.2 [mm], 81.2 [mm], and 42.7 [mm]. The characteristics of the antenna when the distance between the first and second antenna strings 51 and 52 are varied as shown in Table 1 below.
도 5a 내지 도 5c에 있어서, 도면부호 '53a'와 '53b'는 랙기어를 의미하며, 도면부호 '54'는 회전노브를 의미한다.5A to 5C, reference numerals 53a and 53b denote rack gears, and reference numeral 54 denotes a rotary knob.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 안테나 시스템의 안테나 어레이 조절부를 나타낸다.6 shows an antenna array adjusting unit of the antenna system according to the second embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 안테나 시스템의 안테나 어레이 조절부는 각각 n 개의 안테나소자가 수직으로 배열된 제1 내지 제3 안테나열 중에 좌측에 위치한 제1 안테나열의 안테나소자(61)가 고정되는 제1 랙기어(65A)와, 우측에 위치하는 제3 안테나열의 안테나소자(63)가 고정되는 제2 랙기어(65B)와, 제1 및 제2 랙기어들(65A,65B)을 직선운동시키기 위한 회전노브(66)와, 제2 안테나열의 안테나소자(62)가 고정되는 고정 브라켓(64)을 구비한다.Referring to FIG. 6, the antenna array adjusting unit of the antenna system according to the second exemplary embodiment of the present invention may include an antenna element of a first antenna string located at a left side among first to third antenna strings in which n antenna elements are arranged vertically. The first rack gear 65A to which the 61 is fixed, the second rack gear 65B to which the antenna element 63 of the third antenna array positioned on the right side is fixed, and the first and second rack gears 65A, A rotary knob 66 for linearly moving 65B and a fixing bracket 64 to which the antenna elements 62 of the second antenna string are fixed are provided.
제1 랙기어(65A)는 전면 좌측에 제1 안테나열의 안테나소자들(61)이 고정되어 있고 배면에 회전노브(66)의 기어열과 치합되는 기어열이 형성되어 있다.In the first rack gear 65A, the antenna elements 61 of the first antenna array are fixed to the front left side, and a gear train engaged with the gear train of the rotary knob 66 is formed on the rear surface.
제2 랙기어(65B)는 배면 우측에 제3 안테나열의 안테나소자들(63)이 고정되어 있고 전면에 회전노브(66)의 기어열과 치합되는 기어열이 형성되어 있다.In the second rack gear 65B, the antenna elements 63 of the third antenna array are fixed to the rear right side thereof, and a gear train engaged with the gear train of the rotary knob 66 is formed on the front surface of the second rack gear 65B.
제1 및 제2 랙기어(65A,65B)는 회전노브(66)를 중심으로 서로 반대측에 위치하게 된다. 이 때문에 제1 랙기어(65A)는 회전노브(66)가 시계방향으로 회전할 때, 그 회전노브(66)에 연동하여 우측방향으로 직선운동하고 회전노브(66)가 반시계방향으로 회전할 때 좌측방향으로 직선운동하게 된다. 이와 반대로 제2랙기어(65B)는 회전노브(66)가 시계방향으로 회전할 때, 그 회전노브(66)에 연동하여 좌측방향으로 직선운동하고 회전노브(66)가 반시계방향으로 회전할 때 우측방향으로 직선운동하게 된다.The first and second rack gears 65A and 65B are located on opposite sides of the rotary knob 66. For this reason, when the rotary knob 66 rotates clockwise, the first rack gear 65A linearly moves to the right in association with the rotary knob 66 and the rotary knob 66 rotates counterclockwise. When the linear movement to the left direction. On the contrary, when the rotary knob 66 rotates clockwise, the second rack gear 65B linearly moves to the left in association with the rotary knob 66 and the rotary knob 66 rotates counterclockwise. When the linear motion to the right direction.
제2 랙기어(65B)의 저면에는 제2 랙기어(65B)의 직선운동시 마찰력을 줄임으로써 제2 랙기어(65B)의 직선운동을 원할하게 하기 위한 볼캐스터가 설치될 수 있다.The bottom surface of the second rack gear 65B may be provided with a ball caster for smoothing the linear motion of the second rack gear 65B by reducing the frictional force during the linear motion of the second rack gear 65B.
회전노브(66)는 도시하지 않은 모터나 핸들에 의해 회전하여 제1 및 제2 랙기어(65A,65B)를 서로 반대방향으로 직선운동시키는 역할을 하게 된다.The rotary knob 66 rotates by a motor or a handle (not shown) to serve to linearly move the first and second rack gears 65A and 65B in opposite directions.
도 6에 도시된 안테나 어레이 조절부의 동작은 다음과 같다.Operation of the antenna array adjusting unit shown in FIG. 6 is as follows.
회전노브(66)가 시계방향으로 회전하면, 그 회전노브(66)에 연동하여 제1 랙기어(65A)는 우측방향으로 직선운동함과 동시에 제2 랙기어(65B)는 좌측방향으로 직선운동하게 된다. 따라서, 회전노브(66)가 시계방향으로 회전하면 제1 및 제3 안테나열의 안테나소자들(61,63)은 제2 안테나열의 안테나소자들(62) 쪽으로 가까워지게 된다.When the rotary knob 66 rotates clockwise, the first rack gear 65A linearly moves in the right direction in conjunction with the rotary knob 66, and the second rack gear 65B linearly moves in the left direction. Done. Therefore, when the rotary knob 66 rotates in the clockwise direction, the antenna elements 61 and 63 of the first and third antenna strings are closer to the antenna elements 62 of the second antenna string.
회전노브(66)가 반시계방향으로 회전하면, 그 회전노브(66)에 연동하여 제1 랙기어(65A)는 좌측방향으로 직선운동함과 동시에 제2 랙기어(65B)는 우측방향으로 직선운동하게 된다. 따라서, 회전노브(66)가 반시계방향으로 회전하면 제1 및 제3 안테나열의 안테나소자들(61,63)은 제2 안테나열의 안테나소자들(62)로부터 멀어지게 된다.When the rotary knob 66 rotates counterclockwise, the first rack gear 65A moves linearly to the left in conjunction with the rotary knob 66, while the second rack gear 65B moves straight to the right. You exercise. Therefore, when the rotary knob 66 rotates in the counterclockwise direction, the antenna elements 61 and 63 of the first and third antenna strings move away from the antenna elements 62 of the second antenna string.
본 발명의 제2 실시예에 따른 안테나 시스템은 기지국으로부터의 전원을 안테나 시스템에 공급하기 위한 주급전 콘넥터부와, 주급전 콘넥터부와 동위상 안테나 급전선 사이에 설치된 위상/전계 결정부 및 안테나 급전 콘넥터를 더 구비한다. 주급전 콘넥터부, 위상/전계 결정부 및 안테나 급전 콘넥터에 대한 상세한 설명은 도 1 및 도 2에 도시된 그 것들과 실질적으로 동일한 구조 및 기능을 가지므로 생략하기로 한다.The antenna system according to the second exemplary embodiment of the present invention includes a main feed connector unit for supplying power from a base station to the antenna system, and a phase / field determination unit and an antenna feed connector installed between the main feed connector unit and the in-phase antenna feed line. It is further provided. Detailed descriptions of the main feed connector, the phase / field determination unit, and the antenna feed connector will be omitted because they have substantially the same structure and function as those shown in FIGS. 1 and 2.
본 발명에 따른 안테나 시스템은 도 4 및 도 6과 같이 2 개 또는 3 개의 안테나열의 안테나소자들 사이의 거리를 조절하여 안테나의 수평빔 특성을 조절할 수 있을뿐 아니라 랙기어(31A,31B,65A,65B)와 회전노브(32,66)을 이용하여 n 개의 안테나열의 안테나소자들 사이의 거리를 조절할 수도 있다. 또한, 본 발명에 따른 안테나 시스템은 안테나소자들 사이의 거리를 가변함과 아울러 도 7 및 도 8과 같이 반사판의 각도를 조절하여 안테나의 수평빔 가변범위를 더 확장할 수도 있다.The antenna system according to the present invention can adjust the horizontal beam characteristics of the antenna by adjusting the distance between antenna elements of two or three antenna strings as shown in FIGS. 4 and 6, as well as rack gears 31A, 31B, 65A, 65B) and the rotary knobs 32 and 66 may be used to adjust the distance between the antenna elements of the n antenna strings. In addition, the antenna system according to the present invention may further extend the horizontal beam variable range of the antenna by varying the distance between the antenna elements and adjusting the angle of the reflector as shown in FIGS. 7 and 8.
도 7 및 도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 안테나 시스템을 나타낸다.7 and 8 show an antenna system according to a third embodiment of the present invention.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 안테나 시스템은 각각 n 개의 안테나 소자들(81,82)이 수직으로 배열된 고정 반사판(73)과, 힌지(75)를 경유하여 고정 반사판(73)에 회전 가능하게 결합된 가변 반사판(74A,74B)과, 가변 반사판(74A,74B)을 회전시키기 위한 제1 모터(72A,72B)와, 안테나소자들 사이의 거리를 가변시키기 위한 회전노브(78) 및 랙기어(79)와, 회전노브(78)를 회전시키기 위한 제2 모터(71)를 구비한다.7 and 8, an antenna system according to a third exemplary embodiment of the present invention is provided via a fixed reflector plate 73 and a hinge 75 in which n antenna elements 81 and 82 are vertically arranged, respectively. Variable distances between the variable reflectors 74A and 74B rotatably coupled to the fixed reflector 73, the first motors 72A and 72B for rotating the variable reflector plates 74A and 74B, and the antenna elements. The rotary knob 78 and the rack gear 79, and the second motor 71 for rotating the rotary knob 78 is provided.
고정 반사판(73) 상에 설치된 안테나소자들(81,82)은 다이폴 안테나소자, 야기 안테나소자, 대수 안테나소자, 주기 안테나소자, 평면 안테나소자 등으로 구현될 수 있다. 제1 안테나열의 안테나소자(81)는 회전노브(78)를 사이에 두고 중첩된 두 개의 랙기어들(79) 중에 상측의 랙기어(79)에 고정되며, 그 상측의 랙기어(79)를 따라 직선운동하게 된다. 제2 안테나열의 안테나소자(82)는 회전노브(78)를 사이에 두고 중첩된 두 개의 랙기어들(79) 중에 하측의 랙기어(79)에 고정되며, 그 하측의 랙기어(79)를 따라 직선운동하게 된다. 한편, 안테나소자들은 도 8과 같이 3열 또는 그 이상의 열로 배열될 수도 있다.The antenna elements 81 and 82 provided on the fixed reflector 73 may be implemented as dipole antenna elements, Yagi antenna elements, logarithmic antenna elements, periodic antenna elements, planar antenna elements, or the like. The antenna element 81 of the first antenna array is fixed to the upper rack gear 79 among the two rack gears 79 overlapped with the rotary knob 78 interposed therebetween, and the upper rack gear 79 is fixed to the upper rack gear 79. Along the straight motion. The antenna element 82 of the second antenna array is fixed to the lower rack gear 79 among the two rack gears 79 overlapping each other with the rotary knob 78 interposed therebetween, and the lower rack gear 79 is fixed to the lower rack gear 79. Along the straight motion. Meanwhile, the antenna elements may be arranged in three or more rows as shown in FIG. 8.
두 개의 가변 반사판(74A,74B)은 각각 고정 반사판(73)의 좌측과 우측에서 힌지(75)를 경유하여 고정 반사판(73)에 회전 가능하게 결합된다. 이 가변 반사판들(74A,74B)은 상호 역방향으로 구동되는 두 개의 제1 모터(72A,72B)에 의해 힌지(75)를 중심으로 각각 고정 반사판(73)으로부터 멀어지는 방향이나 가까워지는 방향으로 회전함으로써 안테나소자들(81,82)의 수평빔폭과 이득을 조절하게 된다. 가변 반사판(74A,74B)에 연결된 두 개의 힌지축(83) 각각은 제1 모터(72A,72B)의 로드에 연결됨과 아울러 고정 반사판(73)의 힌지돌출부(84)에 회전가능하게 삽입된다.Two variable reflectors 74A, 74B are rotatably coupled to the fixed reflector 73 via a hinge 75 on the left and right sides of the fixed reflector 73, respectively. The variable reflectors 74A and 74B are rotated in a direction away from or near the fixed reflector 73 around the hinge 75 by two first motors 72A and 72B driven in opposite directions, respectively. The horizontal beam width and the gain of the antenna elements 81 and 82 are adjusted. Each of the two hinge shafts 83 connected to the variable reflector plates 74A and 74B is connected to the rods of the first motors 72A and 72B and is rotatably inserted into the hinge protrusions 84 of the fixed reflector plate 73.
한편, 힌지(75)에는 고정 반사판(73)과 가변 반사판(74A,74B) 사이의 각도를 운영자가 쉽게 알 수 있도록 고정 금속반사판(73)과 가변 금속반사판(74A,74B) 사이의 각도를 지시하는 각도지시계가 설치될 수도 있다.On the other hand, the hinge 75 indicates the angle between the fixed metal reflector 73 and the variable metal reflector 74A, 74B so that an operator can easily see the angle between the fixed reflector 73 and the variable reflector 74A, 74B. An angle indicator may be installed.
랙기어(79), 회전노브(78) 및 제2 모터(71)는 도 4에 도시된 그것들과 실질적으로 동일한 구조 및 기능을 가지게 된다. 즉, 제2 모터(71)가 구동하면 회전노브(78)이 회전하게 되고 그 회전노브(78)에 연동하여 두 개의 랙기어(79)가 반대방향으로 직선운동하게 된다. 따라서, 랙기어(79), 회전노브(78) 및 제2 모터(71)는 안테나소자들(81,82) 사이의 거리를 가변시킴으로써 안테나의 수직빔특성을 가변하게 된다. 한편, 도 4에 도시된 모터와 달리 제2 모터(71)는 자신의 로드가 커플러(80)를 경유하여 회전노브(78)에 직접 연결된다.The rack gear 79, the rotary knob 78 and the second motor 71 will have substantially the same structure and function as those shown in FIG. That is, when the second motor 71 is driven, the rotary knob 78 rotates, and the two rack gears 79 linearly move in opposite directions in association with the rotary knob 78. Accordingly, the rack gear 79, the rotary knob 78, and the second motor 71 vary the vertical beam characteristics of the antenna by varying the distance between the antenna elements 81 and 82. On the other hand, unlike the motor shown in FIG. 4, the second motor 71 has its rod directly connected to the rotary knob 78 via the coupler 80.
제1 및 제2 모터(71,72A,72B)는 도시하지 않은 유저인터페이스장치 예를 들면, 개인용컴퓨터(PC)에 연결되어 그 유저인터페이스장치로부터 입력되는 데이터나 명령에 의해 제어된다. 또한, 제1 및 제2 모터(71,72A,72B)는 도시하지 않은 프로그램과 미리 저장된 데이터에 의해 안테나 특성 변경 요구가 있을 때 자동으로 구동될 수도 있다.The first and second motors 71, 72A, 72B are connected to a user interface device (not shown), for example, and controlled by data or commands input from the user interface device. Further, the first and second motors 71, 72A, 72B may be automatically driven when there is an antenna characteristic change request by a program (not shown) and pre-stored data.
한편, 회전노브(78)와 가변 반사판(74A,74B)은 운용자에 의해 수동으로 회전될 수 있도록 도시하지 않은 핸들에 연결될 수도 있다.On the other hand, the rotary knob 78 and the variable reflector (74A, 74B) may be connected to a handle not shown to be manually rotated by the operator.
본 발명의 제3 실시예에 따른 안테나 시스템은 기지국으로부터의 전원을 안테나 시스템에 공급하기 위한 주급전 콘넥터부와, 주급전 콘넥터부와 동위상 안테나 급전선 사이에 설치된 위상/전계 결정부 및 안테나 급전 콘넥터를 더 구비한다. 주급전 콘넥터부, 위상/전계 결정부 및 안테나 급전 콘넥터에 대한 상세한 설명은 도 1 및 도 2에 도시된 그 것들과 실질적으로 동일한 구조 및 기능을 가지므로 생략하기로 한다.According to a third embodiment of the present invention, an antenna system includes a main feed connector unit for supplying power from a base station to an antenna system, and a phase / field determination unit and an antenna feed connector installed between the main feed connector unit and an in-phase antenna feed line. It is further provided. Detailed descriptions of the main feed connector, the phase / field determination unit, and the antenna feed connector will be omitted because they have substantially the same structure and function as those shown in FIGS. 1 and 2.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 안테나 시스템과 그 구동방법은 안테나소자들 사이에 거리가 가변될 수 있도록 안테나소자들 각각을 반사판 상에 이동 가능하게 설치하고 그 안테나소자들 각각을 모터의 회전력이나 운영자에 의해 회전하는 회전노브와 그 회전노브의 위아래에서 회전노브에 치합된 랙기어들을 이용하여 안테나 소자들 사이의 거리를 가변시키게 된다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 안테나 시스템과 그 구동방법은 안테나 특성의 변경 요구시에 안테나를 교체할 필요가 없으므로 서비스 중단시간을 최소화하고 안테나 교체에 소요되는 시간과 비용을 최소화하여 안테나의 특성을 가변할 수 있게 된다. 나아가, 본 발명의 실시예에 따른 안테나 시스템과 그 구동방법은 안테나 소자들 사이의 거리를 가변시킴과 아울러 반사판의 양측에 가변 반사판을 설치하여 안테나의 수평빔 특성의 가변범위를 더 확장시키게 된다. 많은 실험을 한 결과, 본 발명의 실시예에 따른 안테나 시스템과 그 구동방법은 안테나 소자들 사이의 거리를 가변하여 30°∼90°의 범위 내에서 수평빔폭이 가변되었으며, 가변 반사판과 고정 반사판 사이의 각도를 가변하여 50°∼120°의 범위 내에서 수평빔폭이 가변되었다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 안테나 시스템과 그 구동방법은 30°∼120°의 범위 내에서 수평빔폭을 가변시킬 수 있음을 알 수 있다.As described above, the antenna system and its driving method according to the present invention are installed so as to move each of the antenna elements on the reflector plate so that the distance between the antenna elements can be varied, and each of the antenna elements to the rotational force of the motor The distance between the antenna elements is varied by using a rotary knob rotated by an operator and rack gears engaged with the rotary knob above and below the rotary knob. Therefore, since the antenna system and its driving method according to the embodiment of the present invention do not need to replace the antenna when the antenna characteristic change request, the antenna characteristic is minimized by minimizing service interruption time and minimizing the time and cost required for antenna replacement. Can be changed. Furthermore, the antenna system and its driving method according to an embodiment of the present invention further extend the variable range of the horizontal beam characteristics of the antenna by varying the distance between the antenna elements and installing variable reflectors on both sides of the reflector. As a result of many experiments, the antenna system and its driving method according to the embodiment of the present invention vary the horizontal beam width within the range of 30 ° to 90 ° by varying the distance between the antenna elements, and between the variable reflector and the fixed reflector. The horizontal beam width was varied within the range of 50 ° to 120 ° by varying the angle of. Accordingly, it can be seen that the antenna system and the driving method thereof according to the embodiment of the present invention can vary the horizontal beam width within the range of 30 ° to 120 °.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the technical spirit of the present invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification but should be defined by the claims.
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