KR20040048274A - 무선 통신망 안테나의 발열 장치 및 방법 - Google Patents

무선 통신망 안테나의 발열 장치 및 방법 Download PDF

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KR20040048274A
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김병철
정경수
염광백
강찬구
조영호
임종태
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Abstract

본 발명은 겨울철 등의 혹한기에 눈이 기지국 안테나에 쌓여 결빙됨으로써 방사 패턴이나 복사 효율에 영향을 미치는 것을 방지하기 위해 발열체를 설치하여 안테나에 결빙층이 형성되지 않도록 구성한 무선 통신망 안테나의 발열 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 전기 에너지를 열 에너지로 변환하여 열을 발산시킴으로 눈이나 결빙층을 녹이기 위한 발열체; 상기 발열체로 상기 전기 에너지를 공급하기 위한 발열체 전원 공급부; 상기 무선 통신망의 전송 신호와 상기 전기 에너지를 혼합하여 송출하는 전원/전송신호 혼합부; 상기 전송 신호 및 상기 전기 에너지의 전송 경로를 제공하는 케이블; 혼합된 상기 전송 신호와 상기 전기 에너지를 각각 분리하는 전원/전송신호 분리부; 및 상기 발열체를 부착하고 상기 전송 신호를 무선 신호로 방사하거나 수신하는 안테나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 눈이 많이 내리는 혹한기에도 안테나의 방사 효율을 증대시킬 수 있으며, 그에 따라 통신 전파 환경을 개선시킬 수 있으며, 안테나의 유지 보수 작업이 용이해진다. 또한, 안테나의 수명을 연장시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

무선 통신망 안테나의 발열 장치 및 방법{Heater for Use with Antenna and Method Thereof}
본 발명은 무선 통신망 안테나의 발열 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 겨울철 등의 혹한기에 눈이 기지국 안테나에 쌓여 결빙됨으로써 방사 패턴이나 복사 효율에 영향을 미치는 것을 방지하기 위해 발열체를 설치하여 안테나에 결빙층이 형성되지 않도록 구성한 무선 통신망 안테나의 발열 장치 및 방법에 관한 것이다.
이동 통신망이나 무선 통신망에서는 가입자들에게 고품질의 통화 서비스를 제공하기 위하여 많은 노력을 기울이고 있다. 이러한 노력의 일환으로 전파 환경의 최적화 작업을 들 수 있으며, 이는 기지국이나 중계기 등에서 노후된 시스템이나 장치 등을 교체하기도 하고, 안테나의 출력 성능을 향상시키기 위한 방안 등을 간구하기도 한다.
도 1은 종래 기술에 따른 이동 통신망에서의 기지국 안테나 장치의 구성을 나타낸 구성도이다.
종래 기지국 안테나 장치(100)는 전파 신호의 송수신을 위한 안테나(110)와, 이 안테나(110)를 고정하여 지지하기 위한 취부봉(130), 안테나(110)의 지향 대각을 조정하기 위한 유동 브라켓(120), 안테나(110)를 취부봉(140)에 고정시키기 위한 고정 브라켓(130), 유동 브라켓(120)과 고정 브라켓(130)을 상호 연결시키기 위한 링크아암(160), 링크아암(160)을 유동 브라켓(120)과 고정 브라켓(130)에 연결시킬 때 이용되는 핀볼트(150) 및 결합 볼트(170) 등을 포함해 구성된다. 그리고, 안테나(110)에 방사 전력 공급을 위한 RF 케이블이 연결되어 있다.
상기와 같이 구성된 종래 기지국 안테나 장치(100)를 새로이 신설하거나 교체 작업을 수행할 경우, 설치자는 전파 환경의 최적화를 위해 안테나(110)의 지향각을 조절하여 통화 가능 지역을 설정하게 된다. 이때, 설치자가 유동 브라켓(120)에 연결된 안테나(110)를 조작하여 대향 위치를 설정하게 된다. 이러한 작업을 통해 전파 환경이 개선되고, 그에 따라 무선 신호의 송수신을 위한 안테나(110)의 중요성이 강조된다.
그러나, 겨울철 등과 같이 눈이 많이 내리는 혹한기에는 옥외로 노출되어 있는 기지국 안테나의 경우 눈이 많이 쌓이게 되고, 이렇게 쌓인 눈은 일조량이 많은 낮에 녹았다가 추위가 심한 밤에는 결빙되게 된다.
따라서, 무선 신호를 송수신하는 안테나에 있어서 눈이 쌓여 결빙되어 있으면, 안테나에 겹겹이 쌓인 결빙층이 전파 전송에 장애물이 된다. 즉, 무선 신호는 전파 전송 속도가 빠른 매질인 공기 중에서 빠르게 전송되나, 전파 전송 속도가 공기보다 빠르지 못한 매질인 결빙층에서는 굴절하게 되므로, 이러한 결빙층이 안테나의 방사 효율을 감소시키는 문제점이 있었다.
상기한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 겨울철 등의 혹한기에 눈이 기지국 안테나에 쌓여 결빙됨으로써 방사 패턴이나 복사 효율에 영향을 미치는 것을 방지하기 위해 발열체를 설치하여 안테나에 결빙층이 형성되지 않도록 구성한 무선 통신망 안테나의 발열 장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 이동 통신망에서의 기지국 안테나 장치의 구성을 나타낸 구성도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선 통신망 안테나의 발열 장치의 구성을 나타낸 구성도,
도 3은 무선 통신망 안테나의 발열 장치의 외부 형상을 나타낸 도면,
도 4는 무선 통신망 안테나의 발열 방법을 나타낸 순서도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100 : 기지국 안테나 장치 110 : 안테나
120 : 유동 브라켓 130 : 고정 브라켓
140 : 취부봉 150 : 핀볼트
160 : 링크아암 170 : 결합 볼트
200 : 발열 장치 210 : 전송 최종부
220 : 발열체 전원 공급부 230 : 전원/전송신호 혼합부
240 : RF 케이블 250 : 전원/전송신호 분리부
260 : 발열체 270 : 온도 센서
280 : 발열체 온도 제어부
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 눈이나 결빙층이 형성되지 않게 하여 방사 패턴이나 복사 효율을 증가시킬 수 있도록 구성한 무선 통신망 안테나의 발열 장치에 있어서, 전기 에너지를 열 에너지로 변환하여 열을 발산시켜 상기 눈이나 결빙층을 녹이기 위한 발열체; 상기 발열체로 상기 전기 에너지를 공급하기 위한 발열체 전원 공급부; 상기 무선 통신망의 전송 신호와 상기 전기 에너지를 혼합하여 송출하는 전원/전송신호 혼합부; 상기 전송 신호 및 상기 전기 에너지의 전송 경로를 제공하는 케이블; 혼합된 상기 전송 신호와 상기 전기 에너지를 각각 분리하는 전원/전송신호 분리부; 및 상기 발열체를 부착하고 상기 전송 신호를 무선 신호로 방사하거나 수신하는 안테나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 목적에 의하면, 상기한 구성을 갖는 장치의 무선 통신망 안테나의 발열 방법으로서, (a) 상기 안테나를 통해 상기 전송 신호의 송수신이 이루어지는 단계; (b) 상기 발열체 전원 공급부로부터 상기 전기 에너지가 상기 전원/전송신호 혼합부로 공급되는 단계; (c) 상기 전원/전송신호 혼합부에서 상기 전송 신호와 상기 전기 에너지가 혼합되는 단계; (d) 상기 전송 신호 및 상기 전기 에너지가 상기 케이블을 통해 상기 전원/전송신호 분리부로 전달되는 단계; (e) 상기 전원/전송신호 분리부에서 상기 전송 신호 및 상기 전기 에너지를 분리하는 단계; (f) 상기 전송 신호는 상기 안테나로 전달되고, 상기 전기 에너지를 상기 발열체로 전달되는 단계; 및 (g) 상기 발열체가 상기 전기 에너지에 의해 열을 발산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선 통신망 안테나의 발열 장치의 구성을 나타낸 구성도이다.
본 발명에 따른 발열 장치(200)는 전송 최종부(210), 발열체 전원 공급부(220), 전원/전송신호 혼합부(230), RF 케이블(240), 전원/전송신호 분리부(250), 안테나(110), 발열체(260), 온도 센서(270), 발열체 온도 제어부(280) 등을 포함한다.
전송 최종부(210)는 무선 통신망 기지국 또는 무선기기에 있어서 송수신부 최종단을 일컫는 것으로서, 전송 신호를 무선 신호로 송출하거나 수신하는 기능을 한다. 발열체 전원 공급부(220)는 발열체(250)로 발열을 위한 전원을 공급한다.
전원/전송신호 혼합부(230)는 전송 최종부(210)의 전송 신호와 발열체 전원 공급부(220)의 전원을 혼합하여 하나의 케이블, 즉 RF 케이블(240)로 전송한다. 이때, RF 케이블(240)은 전송 경로를 제공한다. 전원/전송신호 분리부(250)는 RF 케이블(240)에서 전원과 무선 신호를 분리하여 발열체(260) 및 안테나(110)로 전달한다.
발열체(260)는 전원 공급에 의한 전기 에너지를 열에너지로 전환하여 열을 발생시킨다. 온도 센서(270)는 발열체(260)에서 발생되는 열의 온도를 감지한다. 이 감지한 온도를 근거로 발열체 온도 제어부(280)는 발열체(260)에서 발생되는 열의 온도를 자동으로 상승시키거나 하강시키는 기능을 한다. 즉, 발열체 온도 제어부(280)는 일정한 발열 온도, 예컨대, 100 ℃ 또는 80 ℃ 로 셋팅하고, 이를 근거로 감지한 온도와 비교해 감지한 온도가 셋팅 온도보다 낮으면 발열체(260)의 발열 온도가 상승하도록 제어하고, 셋팅 온도보다 높으면 셋팅 온도로 하강되도록 제어하게 된다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이 전원/전송신호 혼합부(230) 및 전원/전송신호 분리부(250)는 전원 및 무선 신호를 혼합 또는 분리하는 데 캐패시터(232, 252)와 인덕터(234, 254)를 이용한다.
도 3은 무선 통신망 안테나의 발열 장치의 외부 형상을 나타낸 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 발열 장치(200)는 직사각형 형태의 안테나(110) 전면부에 무선 신호의 방사에 영향을 주는 것을 방지하면서 전열성이 있는 재료를 도포시키고, 안테나(110)의 상단부에 발열체(260)를 부착하며, 발열체(260)에는 전원 공급을 위한 RF 케이블(240)이 연결되어 있다.
물론, 발열체(260)는 발열성을 높이기 위해 안테나(110)의 상단부 뿐만 아니라 좌단부, 우단부 및 하단부에도 부착할 수 있다.
이어, 도 4의 순서도를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신망 안테나의 발열 방법에 대해 설명한다.
도 4는 무선 통신망 안테나의 발열 방법을 나타낸 순서도이다.
먼저, 무선 통신망 기지국에 있어서는 기지국이 관할하는 서비스 영역에 있는 이동 단말기에 대해 등록 절차를 수행하는데, 이 등록 절차에 필요한 정보 데이터를 기지국과 이동 단말기 간에 무선 신호로 송수신하게 된다. 이때, 무선 신호의 방사 또는 수신을 위해 안테나(110)가 이용되며, 무선 신호는 전송 최종부(210)와 전원/전송신호 혼합부(230), RF 케이블(240) 및 전원/전송신호 분리부(250)를 거쳐 안테나(110)로 전송된다. 즉, 무선 통신망에 있어서 안테나(110)를 통해 무선 신호의 송수신이 이루어지는 것이다(S410).
안테나(110)를 통해 무선 신호의 송수신이 이루어지고 있는 가운데, 주변의 날씨가 혹한기로 인해 눈이 많이 내리고 있는 경우, 관리자는 발열체 전원 공급부(220)를 조작하여 발열체 전원 공급부(220)로부터 전원이 RF 케이블(240)을 통해 발열체(260)로 공급되도록 한다(S420). 이때의 전원은 교류 전원 또는 직류 전원을 이용한다.
전원/전송신호 혼합부(230)는 전송 최종부(210)에서 인가된 전송 신호와 발열체 전원 공급부(220)로부터 인가된 전원을 혼합하여 RF 케이블(240)로 송출한다(S430).
상기 전원 및 상기 전송 신호는 RF 케이블(240)을 거쳐 전원/전송신호 분리부(250)로 전달되고(S440), 전원/전송신호 분리부(250)는 상기 전원과 상기 전송신호를 분리하고(S450), 상기 전원은 발열체(260)로 송출하고 상기 전송 신호는 안테나(110)로 출력한다(S460).
상기 전원이 공급된 발열체(260)에서는 전기 에너지가 열에너지로 변환되면서 열을 발산하게 되며, 이 발산된 열은 안테나(110)로 전도되어 안테나(110)에 쌓여 있던 눈 또는 결빙체를 녹이게 된다(S470).
한편, 발열체(260)의 온도를 감지하는 온도 센서(270)는 발열체(260)의 발열 온도를 감지하고, 그 결과를 발열체 온도 제어부(280)로 전달한다(S480).
발열체 온도 제어부(280)는 온도 센서(270)로부터 전달된 감지 온도를 셋팅 온도와 비교하고, 상기 감지 온도가 셋팅 온도보다 낮으면 발열체(260)의 발열 온도가 상승하도록 제어하고, 셋팅 온도보다 높으면 셋팅 온도로 하강되도록 제어하게 된다(S490).
즉, 발열체 온도 제어부(280)는 발열체(260)로 전원 공급을 늘린다거나 감소하든지, 또는 발열시키는 데 필요한 발열체(260)의 저항값을 더 증가시키거나 감소시키는 방식 등으로 제어하는 것이다. 따라서, 발열체 온도 제어부(280)가 발열 온도를 조절함으로써 눈이나 결빙체를 녹이는 데 필요 이상의 전력 소모를 줄일 수 있게 되는 것이다.
본 발명의 실시예에 의하면, 겨울철 등의 혹한기에 눈이 기지국 또는 무선기기 안테나에 쌓여 결빙될 때, 안테나에 설치한 발열체에 의해 눈이나 결빙층이 녹게 됨으로써 방사 패턴이나 복사 효율에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있는 무선 통신망 안테나의 발열 장치 및 방법을 실현할 수 있게 된다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 안테나의 방사에 장애가 되었던 눈이나 결빙층이 제거됨으로써, 눈이 많이 내리는 혹한기에도 안테나의 방사 효율을 증대시킬 수 있으며, 그에 따라 통신 전파 환경이 개선되어 통화량을 증대시킬 수 있다.
또한, 관리자가 일일이 안테나에 쌓인 눈이나 결빙층을 제거하는 수고로움을 덜 수 있으며, 이에 따라 안테나의 유지 보수 작업이 용이해진다.
그리고, 결빙층을 제거함으로써 안테나의 수명을 연장시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (12)

  1. 눈이나 결빙층이 형성되지 않게 하여 방사 패턴이나 복사 효율을 증가시킬 수 있도록 구성한 무선 통신망 안테나의 발열 장치에 있어서,
    전기 에너지를 열 에너지로 변환하여 열을 발산시켜 상기 눈이나 결빙층을 녹이기 위한 발열체;
    상기 발열체로 상기 전기 에너지를 공급하기 위한 발열체 전원 공급부;
    상기 무선 통신망의 전송 신호와 상기 전기 에너지를 혼합하여 송출하는 전원/전송신호 혼합부;
    상기 전송 신호 및 상기 전기 에너지의 전송 경로를 제공하는 케이블;
    혼합된 상기 전송 신호와 상기 전기 에너지를 각각 분리하는 전원/전송신호 분리부; 및
    상기 발열체를 부착하고 상기 전송 신호를 무선 신호로 방사하거나 수신하는 안테나
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신망 안테나의 발열 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 발열체에서 발생되는 열의 온도를 감지하기 위한 온도 센서; 및
    기준 발열 온도를 셋팅하고, 상기 감지 센서에 의해 감지된 온도를 근거로 상기 기준 발열 온도와 비교하여 상기 발열체에서 발생되는 열의 온도가 상승되거나 하강되도록 제어하는 발열체 온도 제어부
    를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신망 안테나의 발열 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 발열체 온도 제어부는 상기 온도 센서에 의해 감지된 상기 발열체의 발열 온도가 상기 기준 발열 온도보다 낮으면 상기 발열체의 발열 온도가 상승하도록 상기 발열체로의 상기 전기 에너지의 공급을 늘린다거나 발열시키는 데 필요한 상기 발열체의 저항값이 커지도록 제어하거나,
    상기 발열체의 상기 발열 온도가 상기 기준 발열 온도보다 높으면 상기 기준 발열 온도로 하강하도록 상기 발열체로의 상기 전기 에너지의 공급을 감소한다거나 발열시키는 데 필요한 상기 발열체의 저항값이 작아지도록 제어하는
    것을 특징으로 하는 무선 통신망 안테나의 발열 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전원/전송신호 혼합부 및 상기 전원/전송신호 분리부는 상기 전기 에너지 및 상기 전송 신호를 혼합 또는 분리하는 데 캐패시터와 인덕터를 이용하는 것을 특징으로 하는 무선 통신망 안테나의 발열 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기 에너지는 교류 전원 또는 직류 전원인 것을 특징으로 하는 무선통신망 안테나의 발열 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 발열체는 상기 안테나의 상단부 또는 하단부 또는 우단부 또는 좌단부에 부착된 것을 특징으로 하는 무선 통신망 안테나의 발열 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 발열체는 직사각형 형태의 상기 안테나 전면부에 전열성이 있는 재료로 도포되어 있는 것을 특징으로 하는 무선 통신망 안테나의 발열 장치.
  8. 전기 에너지를 열 에너지로 변환하여 열을 발산시킴으로써 상기 눈이나 결빙층을 녹이기 위한 발열체; 상기 발열체로 상기 전기 에너지를 공급하기 위한 발열체 전원 공급부; 상기 무선 통신망의 전송 신호와 상기 전기 에너지를 혼합하여 송출하는 전원/전송신호 혼합부; 상기 전송 신호 및 상기 전기 에너지의 전송 경로를 제공하는 케이블; 혼합된 상기 전송 신호와 상기 전기 에너지를 각각 분리하는 전원/전송신호 분리부; 상기 발열체를 부착하고 상기 전송 신호를 무선 신호로 방사하거나 수신하는 안테나; 상기 발열체에서 발생되는 열의 온도를 감지하기 위한 온도 센서; 및 기준 발열 온도를 셋팅하고, 상기 감지 센서에 의해 감지된 온도를 근거로 상기 기준 발열 온도와 비교하여 상기 발열체에서 발생되는 열의 온도가 상승되거나 하강되도록 제어하는 발열체 온도 제어부를 구비하는 장치의 무선 통신망안테나의 발열 방법으로서,
    (a) 상기 안테나를 통해 상기 전송 신호의 송수신이 이루어지는 단계;
    (b) 상기 발열체 전원 공급부로부터 상기 전기 에너지가 상기 전원/전송신호 혼합부로 공급되는 단계;
    (c) 상기 전원/전송신호 혼합부에서 상기 전송 신호와 상기 전기 에너지가 혼합되는 단계;
    (d) 상기 전송 신호 및 상기 전기 에너지가 상기 케이블을 통해 상기 전원/전송신호 분리부로 전달되는 단계;
    (e) 상기 전원/전송신호 분리부에서 상기 전송 신호 및 상기 전기 에너지를 분리하는 단계;
    (f) 상기 전송 신호는 상기 안테나로 전달되고, 상기 전기 에너지를 상기 발열체로 전달되는 단계; 및
    (g) 상기 발열체가 상기 전기 에너지에 의해 열을 발산하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신망 안테나의 발열 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    (h) 상기 온도 센서가 상기 발열체로부터 발산되는 열의 온도를 감지하는 단계;
    (i) 상기 발열체 온도 제어부가 감지된 온도를 근거로 상기 발열체의 발산열의 온도가 조절되도록 상기 발열체를 제어하는 단계
    를 추가로 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신망 안테나의 발열 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 단계 (e)는 상기 전원/전송신호 혼합부 및 상기 전원/전송신호 분리부가 상기 전기 에너지 및 상기 전송 신호를 혼합 또는 분리하는 데 캐패시터와 인덕터를 이용하는 것을 특징으로 하는 무선 통신망 안테나의 발열 방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 단계 (b)에서, 상기 전기 에너지는 교류 전원 또는 직류 전원인 것을 특징으로 하는 무선 통신망 안테나의 발열 방법.
  12. 제 9 항에 있어서, 상기 단계 (i)는
    상기 발열체 온도 제어부가 상기 온도 센서에 의해 감지된 상기 발열체의 발열 온도가 상기 기준 발열 온도보다 낮으면, 상기 발열체의 발열 온도가 상승하도록 상기 발열체로의 상기 전기 에너지의 공급을 늘린다거나 발열시키는 데 필요한 상기 발열체의 저항값이 커지도록 제어하거나,
    상기 발열체의 상기 발열 온도가 상기 기준 발열 온도보다 높으면, 상기 기준 발열 온도로 하강하도록 상기 발열체로의 상기 전기 에너지의 공급을 감소한다거나 발열시키는 데 필요한 상기 발열체의 저항값이 작아지도록 제어하는
    것을 특징으로 하는 무선 통신망 안테나의 발열 방법.
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