KR20050064401A - 이동통신 기지국 안테나 빔 제어장치 - Google Patents

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Abstract

이동통신 기지국 안테나의 수평방위각 또는 수평빔폭을 조정하기 위한 빔 제어장치에 있어서,
적어도 1개 이상의 안테나 반사판과;
상기 안테나 반사판을 회전시키기 위한 회전수단과;
상기 회전수단을 구동시키기 위한 다수의 구동수단과;
외부로부터의 제어신호에 따라 상기 구동수단을 제어하기 위한 구동제어수단으로 구성하되;
상기 구성요소들이 모두 레이돔안에 위치하는 것을 특징으로 하는
이동통신 기지국 안테나 빔 제어장치를 개시한다.

Description

이동통신 기지국 안테나 빔 제어장치 {ANTENNA BEAM CONTROL DEVICE FOR BASE TRANSCEIVER STATION}
본 발명은 기지국 안테나에 관한 것으로, 특히 전파환경의 변화에 따라 안테나 빔의 수평방위각 및 수평빔폭을 원격으로 제어할 수 있도록 한 이동통신 기지국 안테나 빔 제어장치에 관한 것이다.
이동통신 시스템에 있어서, 셀 설계시 기지국에 장착되는 안테나의 위치는 해당 셀의 커버리지(Coverage)를 결정하는 중요한 변수가 된다. 따라서 상기 안테나는 전파의 도달거리를 최대한 늘리기 위해 도심 건물 옥상이나 도심 근교의 기지국용 철탑에 설치된다.
상기 안테나를 장착하기 위해서는 옥외의 경우 각 기지국에 안테나 지지폴를 세우고 그 상단부에 안테나를 장착하게 되며, 옥내의 경우에는 벽면 등에 안테나를 고정시키게 되는데, 이때 클램핑 장치를 사용하여 상기 안테나들을 설치하게 된다.
상기와 같은 안테나 클램핑 장치란 안테나를 벽면이나 구조물 등에 고정시키는 장치로서 이를 설치하기 위해서는 대개의 경우 높은 안테나 구조물에 올라선 상태에서 양손을 모두 사용하여 장시간 작업을 해야하기 때문에 상당히 위험할 뿐만 아니라 일단 설치된 안테나를 상하 또는 좌우의 방향으로 재설치하기 위해서는 초기 설치시와 같은 작업을 반복해야 한다.
도 1은 종래의 이동통신 기지국용 안테나장치를 도시한 사시도로서, 도시된 바와 같이 종래의 이동통신 기지국용 안테나장치는 전파를 수신 및 송신하도록 반사판(미도시)이 내장된 안테나(10)와, 이 안테나(10)를 지지하기 위한 봉 형상의 지지폴(20)과, 이 지지폴(20)과 상기 안테나(10)의 상,저면을 연결하는 상부 연결부재(30) 및 저면 연결부재(40)로 구성된다.
상기 상부 연결부재(30)는 일측 끝단에 고정나사부(31)가 형성되어 이 고정나사부(31)가 안테나(10)의 상단에 나합,고정되어 있고, 타측 끝단에는 너트(32a)를 조여주고 풀어주면서 체결부(32b)의 간격을 변화시키도록 된 조임구조의 상부클램프(32)가 구비되어 이 상부클램프(32)가 상기 지지폴(20)에 고정되어 있다. 또한, 상기 상부 연결부재(30)는 2개의 연결아암(33,34)이 연결된 구조로서, 이들 연결아암(33,34)의 연결부분은 절곡가능하게 힌지결합된 관절부(35)로 이루어져 있으며, 상기 고정나사부(31)와 연결아암(33), 그리고 상기 상부클램프(32)와 연결아암(34)의 연결부분은 각각 상호 회전가능한 구조의 힌지부(33a)(34a)로 이루어져 있다.
상기 저면 연결부재(40)는 일측에 고정나사부(41)가 형성되어 이 고정나사부(41)가 상기 안테나(10)의 하단에 나합,고정되어 있고, 다른 일측에는 너트(42a)를 조여주고 풀어주면서 체결부(42b)의 간격을 변화시키도록 된 상기 상부클램프(32)와 동일구조를 갖는 저면클램프(42)가 형성되어 이 저면클램프(42)가 상기 지지폴(20)에 고정되어 있으며, 상기 고정나사부(41)와 저면클램프(42)는 상호 회전가능하게 힌지결합된 구조를 이루고 있다.
한편, 상기 연결아암(33)의 일측면에는 안테나(10)의 기울기 상태를 확인할 수 있도록 각도표시판(36)이 구비되는데, 이 각 도표시판(36)의 중앙에는 길이방향으로 조정공(36a)이 형성되어 있고, 이 조정공(36a)의 양측에는 각도를 나타내는 눈금(36b)이 표시되어 있다. 상기 각도표시판(36)은 조정공(36a)의 일측을 관통하는 고정나사(35a)를 매개로 상기 관절부(35)에 고정되고, 상기 조정공(36a)의 타측을 관통하는 조정나사(33b)를 매개로 상기 연결아암(33)의 측면에 고정된다.
이러한 구조로 된 종래 이동통신 기지국용 안테나장치의 설치과정을 살펴보면, 우선 상부클램프(32)와 저면클램프(42)의 너트(32a)(42a)를 풀어 체결부(32b)(42b)의 간격을 넓힌 상태에서 상부 및 저면클램프(32)(42)를 지지폴(20)에 끼우고, 각 섹터에 해당하는 전파의 방향과 일치하도록 안테나(10)를 회전시켜 지향각을 조정한 다음, 다시 상기 너트(32a)(42a)를 조여 안테나(10)를 지지폴(20)에 고정시키게 된다.
이 상태에서, 상기 조정나사(33b)(35a)를 풀어 상부 연결부재(30)가 절곡 또는 펼쳐지는 방향으로 안테나(10)를 이동시키면서 안테나(10)의 기울기를 조정하게 되는데, 이와 같이 안테나(10)의 기울기 조정이 완료되면 다시 조정나사(33b)(35a)를 조여서 안테나(10)를 고정하게 된다. 이때, 상기 안테나(10)의 기울기는 각도표시판(36)의 눈금(36b)과 상기 조정나사(33b)가 일치하는 위치값을 읽어 확인하게 된다.
그러나 최근에는 기지국 주변의 건물 지형 변화 또는 행사 등에 의한 통화량 밀집지역에서의 통화품질 저하를 고려하여 안테나 빔의 방향을 조정해야할 필요성이 요구되고 있다.
또한 이동통신 시스템은 주변에 또 다른 기지국이 있으므로 기지국 설치 및 운용시 인접기지국과의 전파 간섭량 정도를 고려하여 기지국 위치를 선정하고 있으며, 결국 이는 모든 기지국의 설정 사항을 함께 고려하여야 한다.
더구나 안테나 빔의 수평 방위각 즉, 수평 스티어링(Horizontal Steering)의 경우, 각 방사소자에 전송되는 신호의 위상을 제어하여 조정하는 전기적 수평 스티어링을 하게 되면 빔의 방향이 바뀌면서 스캔로스(Scan Loss)가 발생하며 또한 사이드로브(Sidelobe)가 증가한다. 따라서 수평 스티어링의 경우에는 기계적으로 안테나 자체를 좌우로 회전시켜 조정해주는 것이 효과적이다.
이때, 전기적 조정을 하는 경우에는 최소한 2열 이상의 방사소자 어레이로 구성된 안테나를 사용해야만 하는데, 이런 경우에는 수평빔폭의 축소를 가져오는 문제점이 있었고, 제품의 사이즈 및 비용이 많이 발생하는 문제점이 있었다.
그런데 상기와 같은 종래 이동통신 기지국 안테나 장치는 사람이 직접 안테나 구조물에 접근하여 조정해야 하는 작업상의 번거로움과 안전사고의 위험이 수반되기 때문에 안테나 빔의 방향을 수시로 바꿀 수 없는 문제점이 있었다.
또한 종래에는 안테나 외부에 클램핑 장치를 부착하여 지지폴과 결합하도록 구성하고 있기 때문에 전체적으로 안테나 장치가 차지하는 공간이 크고, 외관상 아름답지 못한 문제점이 있었다.
한편, 수직 다운틸팅의 경우, 페이즈 시프터를 이용한 전기적 다운틸팅시에는 수평빔의 형상을 유지할 수 있으나, 기계적으로 다운틸팅시에는 수평빔의 중심부는 효과적으로 제어되는데, 측방은 제대로 제어되지 않기 때문에 전기적 다운틸팅을 하는 것이 효과적이다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위해 적어도 1개 이상의 안테나 반사판의 중심을 중심축으로 하여 안테나 반사판을 회전시킴으로써 안테나 빔의 수평 방위각을 조정할 수 있는 이동통신 기지국 안테나 빔 제어장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 안테나 반사판뒤에 소정의 지지폴을 위치시키고, 그 지지폴을 중심축으로 하여 적어도 1개 이상의 안테나 반사판을 회전시킴으로써 안테나 빔의 수평 방위각을 조정할 수 있는 이동통신 기지국 안테나 빔 제어장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 2개의 안테나 반사판을 좌우일직선으로 배치하고, 그 일직선으로 배치된 2개의 안테나 반사판의 중심을 중심축으로 하여 회전시킴과 아울러 상기 2개의 안테나 반사판 각각의 중심을 중심축으로 하여 회전시킴으로써 안테나 빔의 수평 방위각, 수평빔폭 및 빔포밍을 할 수 있는 이동통신 기지국 안테나 빔 제어장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 레이돔 안에 본 발명의 구성들이 내장되게 함으로서 제품의 크기를 줄일 수 있고, 외관상 미려하여 환경친화적인 이동통신 기지국 안테나 빔 제어장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 안테나의 수평방위각을 기계적 작동에 의해 조정할 수 있고, 또한 원격으로 제어할 수 있도록 한 이동통신 기지국 안테나 빔 제어장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 안테나의 수평방위각을 원격에서 기계적인 작동에 의해 조정할 수 있도록 함으로써 1열의 방사소자 어레이로 구성된 안테나만으로도 수평 스티어링을 할 수있어, 제품의 크기 및 가격을 줄일 수 있도록 한 이동통신 기지국 안테나 빔 제어장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 안테나의 수평 스티어링을 원격으로 기계적인 작동에 의해 조정하되, 같이 결합되는 안테나를 전기적 틸팅이 가능한 안테나를 사용함으로써 전기적 수직 다운틸팅과 기계적 수평 스티어링을 할 수 있는 하이브리드 타입의 이동통신 기지국 안테나 빔 제어장치를 제공하는데 있다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 이동통신 기지국 안테나 장치는 이동통신 기지국 안테나의 수평방위각 또는 수평빔폭을 조정하기 위한 제어장치에 있어서,
전파를 수신 및 송신하도록 반사판이 내장된 적어도 1개 이상의 안테나 반사판과;
상기 안테나 반사판을 회전시키기 위한 회전수단과;
상기 회전수단을 구동시키기 위한 구동수단과;
외부로부터의 제어신호에 따라 상기 구동수단을 제어하기 위한 구동제어수단으로 구성하되; 상기 구성요소들이 모두 상측캡과 하측캡에 의해 밀폐되는 레이돔안에 위치하는 것을 특징으로 한다.
상기 회전수단은 안테나 반사판의 중심을 중심축으로 하여 회전시킴으로써 안테나 빔의 수평방위각을 조정할 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기 회전수단은 안테나 반사판의 뒤에 소정의 지지폴을 위치시키고, 그 지지폴을 중심축으로 하여 회전시킴으로써 안테나 빔의 수평방위각을 조정할 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기 회전수단은 2개의 안테나 반사판을 좌우일직선으로 배치하고, 일직선으로 배치된 2개의 안테나 반사판의 중심을 중심축으로 하여 회전시키는 적어도 1개 이상의 제1회전수단과; 상기 2개의 안테나 반사판 각각의 중심을 중심축으로 하여 안테나 반사판을 회전시키는 제2회전수단으로 이루어져 안테나 빔의 수평방위각, 빔폭 및 빔포밍을 할 수 있는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도2는 본 발명의 제1실시예에 따른 이동통신 기지국 안테나 빔 제어장치의 구성도이고, 도3은 그 단면도이며, 도4는 그 평면도로서, 이에 도시한 바와 같이
원통 형상의 하측캡(101) 및 상측캡(102);
제어신호에 의해 구동되어 회전력을 제공하는 구동수단인 모터박스(161);
상측 및 하측에 소정의 수용공간이 형성되되, 상기 하측캡(101)의 상면에 장착되며 하측 수용공간에는 상기 모터박스(161)가 수용되어 결합되는 브라켓(111)과;
상기 브라켓(111)의 상측 수용공간에 삽입되는 제1 베어링(121)과;
상기 제1베어링(121)의 내주면에 삽입되어 회전력을 제공받아 회전하는 제1 샤프트(131)와;
상기 상측캡(102)에 장착되는 제2 베어링(122)과;
상기 제2 베어링(122)의 내주면에 삽입되어 회전력을 제공받아 회전하는 제 2샤프트(132)와;
상기 제1 샤프트(131)에 장착되어 상기 모터박스(161)로부터 회전력을 제공받는 제2 기어(142)와;
상기 제1 샤프트(131)와 상기 제2 샤프트(132) 사이에 고정되는 전파를 수신 및 송신하도록 안테나로서의 구성요소가 모두 장착된 안테나 반사판(151)과;
외부로부터의 제어신호에 의해 상기 모터박스(161)의 구동을 제어하는 구동제어부(171)와;
상기 상측캡(102)과 상기 하측캡(101) 사이에 연결되는 레이돔(181)으로 구성한다.
상기 모터박스(161)는 모터와 감속기어가 결합되어 있고 내부에서 외부로 관통되어 돌출된 회전축에 연결된 제1기어(141)가 있다. 이때, 감속기어는 필요에 따라 탈부착할 수도 있다.
상기 안테나 반사판(151)을 고정시키는 장치로는 상기 제1 샤프트(131)의 상단 및 제2 샤프트(132)의 하단에 홈이 형성된 돌출부가 구비되는데, 이 돌출부의 홈에 상기 안테나 반사판(151)을 삽입한 후, 나사결합하여 안테나를 고정시킬 수 있다.
또는 제1 샤프트(131)의 상단 및 제2 샤프트(132)의 하단에 돌출부를 구비하되, 상기 안테나 반사판(151)을 상기 돌출부의 일면에 부착하고, 돌출부의 반대편에 고정부재를 부착하여 상기 안테나 반사판(151)이 상기 돌출부와 고정부재 사이에 위치되게 한 후, 나사결합 함으로써 안테나 반사판(151)을 고정시킬 수 있다.
상기 브라켓(111)은 상기 모터박스(161)를 수용한 후, 상기 하측캡(101)의 상면에 나사결합하여 고정한다.
상기 상측캡(102)의 중앙에 형성된 수용공간은 상기 브라켓(111)으로 대치할 수도 있다.
따라서 상기 모터박스(161)는 하측캡(101) 상면 또는 상측캡(102) 저면에 부착할 수도 있다.
상기 안테나 반사판(151)은 그 중심이 상기 제1 샤프트(131)와 상기 제2 샤프트(132)에 고정되도록 한다. 이와 같이 하면 안테나 반사판(151)이 회전할 때, 안테나 반사판(151)의 중심을 중심축으로 하여 회전하게 된다.
이하, 본 발명에 의한 이동통신 기지국 안테나 빔 제어장치의 동작을 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 구동제어부(171)는 인접지역에 고층건물이 증설되거나 또는 새로운 기지국이 증설되거나 또는 일시적인 통화량 증가 등의 전파환경이 변할 경우 최적의 셀 플래닝을 위해 외부의 제어신호에 따라 상기 모터박스(161)에 제어신호 즉, 구동전압을 출력함으로써 안테나 반사판(151)의 좌우회전을 제어한다.
상기 구동제어부(171)로부터 제어신호가 입력되면 상기 모터박스(161)내의 모터가 구동되고, 이로 인해 감속기어가 회전하면서, 감속기어에 연결된 회전축이 회전하게 된다.
상기 회전축이 회전하면 회전축에 연결된 제1기어(141)가 회전하게 되고, 이로 인해 상기 제1기어(141)에 연결된 제2기어(142)가 회전한다.
상기 제2기어(142)가 회전하면, 제1샤프트(131)가 회전하게 되는데, 회전체인 상기 제1 베어링(121)에 의해 상기 제1 샤프트(131)는 용이하게 회전할 수 있다.
상기 제1샤프트(131)가 회전하게 되면 이에 연결된 안테나 반사판(161) 및 제2샤프트(132)가 연동되어 회전하게 되는데, 이로 인해 안테나 반사판(151)의 좌우회전이 가능하게 된다.
이때, 상기 안테나 반사판(151)의 중심부분이 상기 제1 및 제2 샤프트(131, 132)에 고정되어 있기 때문에 상기 안테나 반사판(151)의 중심을 중심축으로 하여 안테나 반사판(151)이 회전하게 된다.
이때, 도5에 도시한 바와 같이 상기 본 발명의 제1실시예의 구성요소들을 레이돔 안에 3개씩 장착하면 3섹터용 안테나로 사용할 수 있고, 6개를 장착하면 6섹터용의 안테나로도 사용할 수있다.
이와 같이 구성하면 각 섹터에 방사되는 빔의 수평 방위각을 모두 조정할 수 있다.
도6은 본 발명의 제2실시예에 따른 이동통신 기지국 안테나 빔 제어장치의 단면도이고, 도7은 평면도로서, 이에 도시한 바와 같이
전파를 수신 및 송신하도록 안테나로서의 구성요소가 모두 장착된 안테나 반사판(251)과;
원통 형상의 하측캡(201) 및 상측캡(202);
상기 하측캡(201)과 상기 상측캡(202) 사이에 연결 고정되는 지지폴(211);
상기 지지폴(211)의 하부에 삽입되는 회전체인 제1베어링(221)과;
상기 제1베어링(221)을 고정시키기 위한 제1고정부재(231);
상기 제1베어링(221) 외주면에 삽입장착되어 회전력을 제공받아 회전하는 제2기어(242)와;
상기 지지폴(211)의 상단과 상기 제1베어링(221)의 사이의 소정부위에 장착되는 제2 및 제3베어링(222, 223)과;
상기 제2 및 제3베어링(222, 223)을 고정시키기 위한 제2 및 제3 고정부재(232, 233);
상기 제2 및 제3 베어링(222, 223)의 외주면에 삽입 장착되어 상기 안테나 반사판(251)을 지지해 주는 제1 및 제2 클램프(291, 292)와;
상기 하측캡(201)의 상면에 장착되어 상기 제2기어(242)에 회전력을 제공하는 구동수단인 모터박스(261);
외부로부터의 제어신호에 의해 상기 모터박스(261)의 구동을 제어하는 구동제어부(271)와;
상기 상측캡(202)과 상기 하측캡(201) 사이에 연결되는 레이돔(281)으로 구성한다.
상기 제1고정부재(231)는 원통형의 요철(凹凸) 형상의 한쌍으로 이루어져 있다.
상기 모터박스(261)는 모터와 감속기어가 결합되어 있고, 내부에서 외부로 관통되어 돌출된 회전축에 연결된 제1기어(241)가 있다. 이때, 감속기어는 필요에 따라 탈부착할 수도 있다.
상기 제2기어(242)는 상기 제1기어(241)의 기어와의 비율을 고려하여 다양한 기어를 선정하는데, 본 발명에서는 제2기어(242)를 도8에 도시한 바와 같이 부채꼴 형상으로 구성하되, 중앙 및 좌우측 외주면에는 상기 안테나 반사판(251)을 지지할 수 있는 홈이 형성되어 있다. 그리고 내주면에 기어를 형성하도록 함으로써 제1기어(241)의 외주면과 제2기어(242)의 내주면이 맞물려 회전하도록 한다.
상기 안테나 반사판(251)은 상기 제1 및 제2 클램프(291, 292)에 의해 지지됨과 아울러 상기 제2기어(242)의 상면에 고정된다.
또한 상기 제1 및 제2 클램프(291, 292)는 도9에 도시한 바와 같이 수평으로 3개의 돌출편이 형성되어 상기 안테나 반사판(251) 뒷면의 소정부위에 수평으로 3지점에 연결된다.
이하, 본 발명의 제2실시예에 의한 이동통신 기지국 안테나 빔 제어장치의 동작을 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 구동제어부(271)는 외부의 제어신호에 따라 상기 모터박스(261)에 제어신호 즉, 구동전압을 출력함으로써 안테나 반사판(251)의 좌우회전을 제어한다.
상기 구동제어부로(271)부터 제어신호가 입력되면 상기 모터박스내(261)의 모터가 구동되고, 이로 인해 감속기어가 회전하면서, 감속기어에 연결된 회전축이 회전하게 된다.
상기 회전축이 회전하면 회전축에 연결된 제1기어(241)가 회전하게 되고, 이로 인해 상기 제1기어(241)에 연결된 제2기어(242)가 회전한다.
상기 제2기어(242)가 회전하면, 제2기어(242)의 상면에 연결된 안테나 반사판(251)이 같이 회전하게 되는데. 이로 인해 안테나 반사판(251)의 좌우회전이 가능하게 된다.
이때, 상기 안테나 반사판(251)은 제1 및 제2 클램프(291, 292)에 의해 지지폴(211)에 지지되어 있고, 상기 제1 및 제2 클램프(291, 292)는 회전체인 제2 및 제3 베어링(222, 223)에 연결되어 있기 때문에 상기 제2기어(242)의 회전에 따라 연동되어 용이하게 회전이 가능하다.
이와 같이 상기 안테나 반사판(251)의 뒷면에 안테나를 지지할 수 있는 지지폴(211)을 설치하고, 그 지지폴(211)에 회전체 및 안테나 반사판(251)을 지지하기 위한 클램프(291, 292)를 장착한 다음, 상기 안테나 반사판(251)을 회전시키면, 상기 지지폴(211)을 중심축으로 하여 안테나 반사판(251)을 회전시킬 수 있다.
이때, 도10에 도시한 바와 같이 본 발명의 제2 실시예의 구성요소들을 3개씩 장착하면 3섹터용 안테나로 사용할 수 있고, 6개를 장착하면 6섹터용의 안테나로도 사용할 수있다.
이와 같이 구성하면 각 섹터에 방사되는 빔의 수평 방위각을 모두 조정할 수 있다.
도11은 본 발명의 제3실시예에 따른 이동통신 기지국 안테나 빔 제어장치의 단면도이고, 도12는 평면도로서, 이에 도시한 바와 같이
원통 형상의 하측캡(301) 및 상측캡(302);
상기 하측캡(301) 및 상측캡(302)에 장착되어 회전을 용이하게 해주는 제1 베어링 및 제2 베어링(321, 322)과;
상기 제1 및 제2 베어링(321, 322)에 결합되는 제1 회전판 및 제2 회전판(311, 312)과;
상기 제1 회전판(311)에 장착되어 회전력을 제공받아 회전하는 제2 기어(342)와;
상기 제1 회전판(311)의 상부에 장착되는 제3 베어링(323) 및 제5 베어링과(325);
상기 제2 회전판(312)의 하부에 장착되는 제4 베어링(324) 및 제6 베어링(326)과;
상기 제3 베어링(323) 및 제5 베어링(325)의 내주면에 삽입되는 제1 샤프트(331) 및 제2 샤프트(332)와;
상기 제4 베어링(324) 및 제6 베어링(326)의 내주면에 삽입되는 제3 샤프트(333) 및 제4 샤프트(334)와;
상기 제1 샤프트(331)와 상기 제2 샤프트(332) 사이에 결합되는 전파를 수신 및 송신하도록 안테나로서의 구성요소가 모두 장착된 제1 안테나 반사판(351)과;
상기 제3 샤프트(333)와 상기 제4 샤프트(334) 사이에 결합되는 전파를 수신 및 송신하도록 안테나로서의 구성요소가 모두 장착된 제2 안테나 반사판(352)과;
상기 제1 샤프트(331) 및 상기 제3 샤프트(333)에 결합되는 제3 및 제4기어(343, 344)와;
상기 제2 내지 제4 기어(342~344)에 회전력을 제공하는 구동수단인 제1 내지 제3 모터박스(361~363)와;
외부로부터의 제어신호에 의해 상기 제1 내지 제3 모터박스(361~363)의 구동을 제어하는 구동제어부(371)와;
상기 상측캡(302)과 상기 하측캡(301) 사이에 연결되는 레이돔(381)으로 구성한다.
이하, 본 발명의 제3 실시예에 의한 이동통신 기지국 안테나 빔 제어장치의 동작을 상세히 설명하면 다음과 같다.
상기 구동제어부(371)로부터 제어신호가 입력되면 상기 제1 모터박스(361)내의 모터가 구동되고, 이로 인해 감속기어가 회전하면서, 감속기어에 연결된 회전축이 회전하게 된다.
상기 회전축이 회전하면 회전축에 연결된 제1기어(341)가 회전하게 되고, 이로 인해 상기 제1기어(341)에 연결된 제2기어(342)가 회전한다.
상기 제2기어(342)가 회전하면, 제2 기어(342)와 연결된 상기 제1 회전판(311)이 회전하게 된다.
상기 제1 회전판(311)이 회전하면 연동하여 제2 회전판(312)도 회전한다.
이때, 상기 제1 회전판(311) 및 제2 회전판(312)은 상기 제1 안테나 반사판(351) 및 제2 안테나 반사판(352)이 좌우일직선으로 배치된 상태에서의 그 중심부분을 중심축으로 하여 회전하고 있다.
따라서 상기 제1 회전판(311) 및 제2 회전판(312)이 회전하게 되면, 상기 제1 안테나 반사판(351) 및 제2 안테나 반사판(352)은 일정한 방향을 유지한채 좌우로 회전가능하여 수평 방위각을 조정할 수 있게 된다.
그리고 상기 제1 회전판(311)은 회전체인 상기 제1 베어링(321)의 내주면에 삽입되어 있기 때문에 회전이 용이하다.
한편, 상기 구동제어부(371)로부터 제어신호가 입력되면 상기 제2 모터박스(362)내의 모터가 구동되고, 이로 인해 제3기어(343)가 회전한다.
상기 제3기어(343)가 회전하면, 제1샤프트(331)가 회전하게 되고, 연동하여 제2샤프트(332)도 회전한다.
이때, 상기 제1 샤프트(331) 및 제2 샤프트(332)는 제1 안테나 반사판(351)과 결합되어 있기 때문에 결국 제1 안테나 반사판(351)이 좌우 회전을 하게 된다.
동일하게 상기 구동제어부(371)로부터 제어신호가 입력되면 상기 제3 모터박스(363)내의 모터가 구동되고, 이로 인해 제4기어(344)가 회전한다.
상기 제4기어(344)가 회전하면, 제3샤프트(333)가 회전하게 되고 이에 연동하여 제4샤프트(334)도 회전한다.
상기 제3 샤프트(333) 및 제4 샤프트(334)는 제2 안테나 반사판(352)과 결합되어 있기 때문에 결국 제2 안테나 반사판(352)이 좌우 회전을 하게 된다.
이때, 상기 제1 내지 제4 샤프트(331~334)는 상기 제1 안테나 반사판(351) 및 제2 안테나 반사판(352)의 각각의 중심부분 중심축으로 하여 회전하고 있다.
한편, 도13에 도시한 바와 같이 상기 제1 안테나 반사판(351) 및 제2 안테나 반사판(352)을 좌우일직선으로 배치한 상태에서 서로 마주보는 각도를 조정하면 안테나 빔의 수평빔폭을 조정할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 제3 실시예에 따르면 수평 방위각과 수평 빔폭을 모두 조정할 수 있게 된다.
이때, 상기 본 발명의 제3실시예의 구성요소들을 3개씩 장착하면 3섹터용 안테나로 사용할 수 있고, 6개를 장착하면 6섹터용의 안테나로도 사용할 수있다.
한편, 본 발명에 있어서, 상기 안테나 반사판은 기계적 틸팅이 가능한 안테나 반사판을 사용할 수도 있고, 전기적 틸팅이 가능한 안테나 반사판을 사용할 수도 있다.
전기적 틸팅이 가능한 안테나 반사판을 사용하는 경우에는 수직 다운틸팅은 전기적으로 조정하고, 수평 방위각은 기계적으로 조정할 수 있는 하이브리드 타입의 안테나가 될 수 있다.
안테나의 하우징은 여러 가지가 있으나 본 발명에서는 원형의 레이돔과 그 상부 및 하부에 캡을 씌어 밀폐시키는 구조에 관하여 설명한다. 다른 형상의 구조에서도 본 발명을 적용할 수 있음은 당연하다.
상기 본 발명의 모든 실시예에서 회전력을 제공하기 위한 기어 및 모터박스는 상황에 따라 적절한 위치에 위치시킬 수 있음은 자명한 일이다.
또한 기어 대신에 타이밍 벨트를 이용할 수도 있다.
이상에서 설명한 바와같이 본 발명에 따른 이동통신 기지국 안테나 빔 제어장치는 적어도 1개 이상의 안테나 반사판을 기계적으로 좌우로 조정할 수 있어, 안테나 빔의 수평 방위각을 조정할 수 있는 효과가 있다.
또한 모든 구성요소들을 레이돔안에 내장 시킴으로써 제품의 크기를 줄일 수 있고, 환경친화적인 제품을 만들 수 있는 효과가 있다.
또한 2개의 안테나 반사판을 좌우일직선으로 배치하고, 그 일직선으로 배치된 2개의 안테나 반사판의 중심을 중심축으로 하여 회전시킴과 아울러 상기 2개의 안테나 반사판 각각의 중심을 중심축으로 하여 회전시킴으로써 안테나 빔의 수평 방위각, 수평빔폭 및 빔포밍을 할 수 있는 효과가 있다.
또한 적어도 1개 이상의 안테나 반사판을 기계적으로 좌우로 조정할 수 있어, 전기적 틸팅 가능한 안테나의 경우에는 1열의 방사소자 어레이로 구성된 안테나만으로도 수직틸팅 및 수평 방위각 조정이 가능한 효과가 있고, 이로 인해 제품의 크기 및 비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한 안테나의 수평방위각을 원격으로 제어할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 안테나 제어장치의 구성도.
도 2는 본 발명에 의한 제1실시예의 구성도.
도 3은 본 발명에 의한 제1실시예의 단면도.
도 4는 도3에 있어서의 평면도.
도 5는 도3에 있어서, 3개의 안테나를 장착한 경우의 평면도.
도 6은 본 발명에 의한 제2실시예의 단면도.
도 7은 도6에 있어서의 평면도.
도 8은 도6에 있어서, 기어의 상세도.
도 9는 도6에 있어서, 클램프의 상세도.
도10은 도6에 있어서, 3개의 안테나를 장착한 경우의 평면도.
도11은 본 발명에 의한 제3실시예의 단면도.
도12는 도11에 있어서의 평면도.
도13은 도1에 있어서, 2개의 안테나 반사판이 서로 각을 이루며 회전한 상태를 나타낸 도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
하측캡 : 101 상측캡 : 102
브라켓 : 111 제1,제2 베어링 : 121,122
제1,제2 샤프트 : 131,132 제1,제2기어 : 141,142
안테나 반사판 : 151 모터박스 : 161
구동제어부 : 171 레이돔 : 181
지지폴 : 211 제1,제2 클램프 : 291,292
제1,제2 회전판 : 311,312

Claims (23)

  1. 이동통신 기지국 안테나의 수평방위각 또는 수평빔폭을 조정하기 위한 빔 제어장치에 있어서,
    적어도 1개 이상의 안테나 반사판과;
    상기 안테나 반사판을 회전시키기 위한 회전수단과;
    상기 회전수단을 구동시키기 위한 다수의 구동수단과;
    외부로부터의 제어신호에 따라 상기 구동수단을 제어하기 위한 구동제어수단으로 구성하되;
    상기 구성요소들이 모두 레이돔안에 위치하는 것을 특징으로 하는
    이동통신 기지국 안테나 빔 제어장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 회전수단은
    안테나 반사판의 중심을 중심축으로 하여 회전시킴으로써 안테나 빔의 수평방위각을 조정할 수 있는 것을 특징으로 하는 이동통신 기지국 안테나 빔 제어장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 회전수단은
    레이돔의 하면에 장착되어 상기 안테나 반사판의 하측면을 고정시킴과 아울러 회전가능하게 구성된 제1 회전 지지수단과;
    레이돔의 상면에 장착되어 상기 안테나 반사판의 상측면을 고정시킴과 아울러 회전가능하게 구성된 제2 회전 지지수단
    상기 제1 회전 지지수단 또는 상기 제2 회전지지수단에 결합되고, 상기 구동수단으로부터 회전력을 제공받는 기어로 이루어 진 것을 특징으로 하는 이동통신 기지국 안테나 빔 제어장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 회전 지지수단은
    레이돔의 하면에 장착되어 회전을 용이하게 해주는 제1회전체와;
    상기 제1회전체와 결합됨과 아울러 상면은 상기 안테나 반사판의 하측과 결합되어 회전하는 제1샤프트로 이루어진 것을 특징으로 하는 이동통신 기지국 안테나 빔 제어장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 제2 회전 지지수단은
    레이돔의 상면에 장착되어 회전을 용이하게 해주는 제2회전체와;
    상기 제2회전체와 결합됨과 아울러 저면은 상기 안테나 반사판의 상측과 결합되어 회전하는 제2샤프트로 이루어진 것을 특징으로 하는 이동통신 기지국 안테나 빔 제어장치.
  6. 제 1항 내지 제5항에 있어서,
    상기 안테나 반사판은 그 중심부가 상기 제1 샤프트 및 제2 샤프트에 결합되어, 안테나 반사판의 중심을 중심축으로 하여 회전하는 것을 특징으로 하는 이동통신 기지국 안테나 빔 제어장치.
  7. 제6에 있어서,
    상기 제1회전체 및 제2회전체는 베어링인 것을 특징으로 하는 이동통신 기지국 안테나 빔 제어장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 구동수단은
    필요에 따라 감속기어가 착탈되는 모터인 것을 특징으로 하는 이동통신 기지국 안테나 빔 제어장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 회전수단은
    안테나 반사판의 뒤에 소정의 지지폴을 위치시키고, 그 지지폴을 중심축으로 하여 회전시킴으로써 안테나 빔의 수평방위각을 조정할 수 있는 것을 특징으로 하는 이동통신 기지국 안테나 빔 제어장치
  10. 제1항 또는 제9항에 있어서, 상기 회전수단은
    레이돔의 상하측 사이에 장착되는 지지폴과;
    상기 지지폴의 소정부위에 장착되어 회전력을 제공받는 제1 회전 지지수단과;
    상기 지지폴의 소정부위에 장착되어 안테나 반사판을 지지해주는 제2 회전 지지수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 이동통신 기지국 안테나 빔 제어장치
  11. 제10항에 있어서, 상기 제1 회전 지지수단은
    상기 지지폴의 소정부위에 장착되어 회전을 용이하게 해주는 제1 회전체와;
    상기 제1 회전체를 고정시키기 위한 제1 고정부재와;
    상기 제1 회전체와 결합되어 상기 구동수단으로부터 회전력을 제공받는 기어로 이루어진 것을 특징으로 하는 이동통신 기지국 안테나 빔 제어장치.
  12. 제10항에 있어서, 상기 제2 회전 지지수단은
    상기 지지폴의 소정부위에 장착되어 회전을 용이하게 해주는 제2 회전체 및 제3 회전체와;
    상기 제2 회전체 및 제3 회전체를 고정시키기 위한 제2 고정부재 및 제3 고정부재와;
    상기 제2 회전체 및 제3 회전체와 결합되어 상기 안테나 반사판을 지지해주는 제1 클램프 및 제2 플램프로 이루어진 것을 특징으로 하는 이동통신 기지국 안테나 빔 제어장치.
  13. 제10항에 있어서, 상기 기어는
    부채꼴 형상의 홀이 형성되고, 그 내주면에 기어가 형성되어 상기 구동수단으로부터 회전력을 제공받는 것을 특징으로 하는 이동통신 기지국 안테나 빔 제어장치
  14. 제1항에 있어서 상기 회전수단은
    제1안테나 반사판 및 제2 안테나 반사판을 좌우일직선으로 배치하고, 일직선으로 배치된 2개의 안테나 반사판 사이의 중심을 중심축으로 하여 회전시키는 적어도 1개 이상의 제1회전수단과;
    상기 2개의 안테나 반사판 각각의 중심을 중심축으로 하여 안테나 반사판을 회전시키는 제2회전수단으로 이루어져 안테나 빔의 수평방위각 및 빔폭을 조정할 수 있는 이동통신 기지국 안테나 빔 제어장치
  15. 제14항에 있어서, 제1회전수단은
    레이돔의 하면 및 상면에 장착되어 상기 제1 안테나 반사판 및 제2 안테나 반사판을 지지해줌과 아울러 회전가능하게 구성된 제1 회전 지지수단 및 제2 회전 지지수단과;
    상기 제1 회전지지수단 또는 상기 제2 회전지지수단에 결합되고, 상기 구동수단으로부터 회전력을 제공받는 제2기어로 이루어진 것을 특징으로 하는 이동통신 기지국 안테나 빔 제어장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제1 회전지지수단은
    레이돔의 하면에 장착되어 회전을 용이하게 해주는 제1 회전체와;
    일측은 상기 제1 회전체와 결합되고 타측은 상기 제1 안테나 반사판 및 제2 안테나 반사판과 결합되어 회전하는 제1 회전판으로 이루어진 것을 특징으로 하는 이동통신 기지국 안테나 빔 제어장치.
  17. 제16항에 있어서, 제2 회전지지수단은
    레이돔의 상면에 장착되어 회전을 용이하게 해주는 제2 회전체와;
    일측은 상기 제2 회전체와 결합되고 타측은 상기 제1 안테나 반사판 및 제2 안테나 반사판과 결합되어 회전하는 제2 회전판으로 이루어진 것을 특징으로 하는 이동통신 기지국 안테나 빔 제어장치.
  18. 제16항 및 제17항에 있어서,
    상기 제1 회전체 및 제2 회전체는 베어링인 것을 특징으로 하는 이동통신 기지국 안테나 빔 제어장치.
  19. 제14항에 있어서, 제2회전수단은
    상기 제1 회전판의 상면에 장착되어 상기 제1 안테나 반사판 및 제2 안테나 반사판의 하측면을 고정시킴과 아울러 회전가능하게 구성된 제3 회전 지지수단 및 제5 회전 지지수단과;
    상기 제2 회전판의 저면에 장착되어 상기 제1 안테나 반사판 및 제2 안테나 반사판의 상측면을 고정시킴과 아울러 회전가능하게 구성된 제4 회전 지지수단 및 제6 회전 지지수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 이동통신 기지국 안테나 빔 제어장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 제3 회전 지지수단 내지 제6 회전 지지수단은
    상기 제1 회전판의 상면 및 상기 제2 회전판의 저면에 장착되어 회전을 용이하게 해주는 다수의 회전체와;
    일측은 상기 회전체와 결합되고, 타측은 상기 제1 안테나 반사판 또는 제2 안테나 반사판과 결합되어 회전하는 다수의 샤프트와;
    상기 다수의 샤프트중 임의의 샤프트와 결합하고 회전력을 제공받아 회전하는 제3기어 및 제4기어로 이루어진 것을 특징으로 하는 이동통신 기지국 안테나 빔 제어장치.
  21. 제14항 내지 제20항에 있어서, 구동수단은
    상기 제2내지 제3 기어에 회전력을 제공하는 다수의 모터로 이루어진 것을 특징으로 하는 이동통신 기지국 안테나 빔 제어장치.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 회전체는 베어링 인 것을 특징으로 하는 이동통신 기지국 안테나 빔 제어장치.
  23. 제3항 또는 제11항 또는 제15항 또는 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구동수단으로부터 회전력을 제공받는 것은 타이밍 벨트인 것을 특징으로 하는 이동통신 기지국 안테나 빔 제어장치.
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