KR20130130836A

KR20130130836A - 통합된 무선 주파수 회전 커플링을 갖는 케이블 릴 액슬 샤프트

Info

Publication number: KR20130130836A
Application number: KR1020137024607A
Authority: KR
Inventors: 존 피. 하이그바이
Original assignee: 레이던 컴퍼니
Priority date: 2011-02-24
Filing date: 2012-01-06
Publication date: 2013-12-02
Also published as: PL2678898T3; KR101511888B1; EP2678898A1; WO2012115722A1; US8776968B2; EP2678898B1; US20140062806A1

Abstract

일 실시예에서 케이블 릴 액슬 샤프트는 마운팅 멤버(mounting member)로 설정될 수 있고, 회전 커플링(rotary coupling)을 포함할 수 있다. 특히, 마운팅 멤버에서 액슬 샤프트의 제1 끝은 움직이지 않는 무선 주파수 연결(예를 들어, 스테이터(stator))을 포함할 수 있고, 액슬 샤프트의 다른 끝은 회전 무선 주파수 연결(예를 들어, 로터(rotor))을 포함할 수 있다. 로터-스테이터 브레이크는 액슬 샤프트 내부에 위치할 수 있고, 예시적으로 멤버 내부에 위치할 수 있다. 이러한 방법으로, 회전 커플링은 연장될 수 있고, 케이블 릴을 위한 구조적 액슬 샤프트의 센터 안으로 통합되어, 무선 주파수 연결은 요구되는 무선 주파수 케이블 길이의 변화를 효율적으로 다루는 동안 가변-길이 무선 주파수 안테나를 수반하는 조정을 통해 유지될 수 있다.

Description

통합된 무선 주파수 회전 커플링을 갖는 케이블 릴 액슬 샤프트{CABLE REEL AXLE SHAFT WITH INTEGRATED RADIO FREQUENCY ROTARY COUPLING}

본 발명은 UAE 애국 계약(UAE Patriot Contract) No. W31P4Q-09-G-000에 따라 국방부에 의해 정부 지원으로 만들어졌다. 본 발명은 정부는 본 발명의 특정 권리를 가질 수 있다.

본 발명은 케이블 릴 액슬 샤프트(axle shafts) 및 무선 주파수(RF: radio frequency) 케이블 연결에 관한 것이다.

가변 길이 무선 주파수(RF: radio frequency) 연결을 요구하는 많은 상황이 존재할 수 있다. 예를 들어, 새로운 반스(vans) 또는 다른 모바일 안테나 플래폼과 같은, 많은 무선 주파수 안테나는 가변-길이(예를 들어, 높이) 무선 주파수 안테나를 가질 수 있다. 여기에서 무선 주파수 케이블의 한쪽 끝은 가변-길이 무선 주파수 안테나에 부착될 수 있고, 다른 한쪽 끝은 움직이지 않는 반대 끝(opposite end)에 부착될 수 있다.

지금까지, 무선 주파수 케이블은 다양한 기술의 사용되어, 길이 조정 가능한 무선 주파수 안테나를 수용하도록 허용되었다. 하나의 기술에서, 필요로 하는 무선 주파수 케이블의 최대 양은 연결된 안테나의 최대 길이를 따르고, 안테나의 길이가 최대 길이보다 길을 때, 초과 케이블은 로브(lobes) 또는 훅(hooks)의 쌍으로 인한 8자 모양(figure eight)의 사이드-웨이(a side-ways) 형태로 수직 표면에서 수동으로 감길 수 있다. 초과 케이블은 또한 보호용 케이스(protective enclosure)("케이블 코핀(cable coffin)"으로 불리는) 내부에 감음으로써 수평으로 저장될 수 있고, 매우 깔끔한 동작으로 달성이 가능할 수 있다. 또 다른 기술에서, 케이블 릴은 무선 주파수 안테나의 조정된 길이에 반응하여 무선 주파수 케이블을 감고 풀기 위해 사용될 수 있지만, 케이블 릴의 회전 때문에 오퍼레이터(operator)는 안테나 높이가 조정될 때마다 무선 주파수 케이블을 수동으로 분리하고, 재연결 해야 한다. 이러한 두 가지 매뉴얼 기술 모두 오퍼레이터에게 불편을 야기할 수 있고, 그 결과, 안테나의 증가된 셋업(설치 장소(emplacement)) 및 티어-다운(tear-down) 횟수를 야기할 수 있다.

또 다름 종래 기술에서, 무선 주파수 케이블은 길이 조정 가능한 무선 주파수 안테나에 텔레비전 뉴스 트럭(a television news truck)과 같이 일반적으로 나선형(helical)(spiraling/coiling) 방법으로 감길 수 있다. 무선 주파수 안테나는 연장(예를 들어, 증가)될 수 있고, 무선 주파수 코일은 안테나 주위의 스프링(예를 들어, 안테나 레스트(rests)의 마스트(mast))처럼 연장할 수 있다. 무선 주파수 안테나가 짧아짐(예를 들어, 낮아짐)으로써, 무선 주파수 코일을 압축할 수 있다. 이러한 배치는, 낮은 전력 및 낮은 주파수 전송과 같이 특정 상황에 적합할 수 있고, 당업자가 용이하게 실시할 수 있으며, 무선 주파수 케이블 길이는 일반적으로 데시벨(dB: decibels)로 표시되는 라인 손실(line loss)에 크게 기여할 수 있다. 케이블 길이뿐만 아니라, 주어진 케이블에서 라인 손실(line loss)은 센터 컨덕터(center conductor) 및 외부 컨덕터(outer conductor) 사이(예를 들어, 센터 컨덕터의 직경, 외부 컨덕터의 직경 및 또는 주파수)에 유전 물질(dielectric material)의 기능을 할 수 있다. 초단파(VHF: very high frequency)(300MHz 주파수 이하)와 같이 낮은 주파수 통신은 주어진 길이에 대해 마이크로웨이브 주파수(microwave frequencies)(예를 들어, C-Band 또는 X-Band)와 같이 높은 주파수보다 적은 라인 손실을 가질 수 있다. 예를 들어, 프리미엄, 높은-성능, 큰 직경 케이블사용의 근사적인 손실은 높은 주파수 전송에 대해 무선 주파수 케이블의 20 피트(feet) 당 1dB의 신호 손실의 특성을 가질 수 있다. 특정 제안의 나선형 특성(spiraling nature) 때문에, 무선 주파수 케이블의 길이는 가변-길이 안테나의 길이에 대한 무선 주파수 케이블 나선형(spiral)의 적절한 연장을 허용하기 위해서 대략 8에서 10배의 최대 길이(예를 들어, 높이)를 가질 수 있다. 날씨, 전파 방해(jamming)로 부터의 간섭, 사이트의 라인, 지구의 곡률 등으로 인한 것과 같은 다른 신호 손실뿐만 아니라, 중요하고 불만족한 추가의 케이블 길이(예를 들어, 특히 무선 주파수 전송을 통해 높은 전송 속도 유지하기 위한) 때문에 신호가 손실 될 수 있다.

추가적으로, 멀티-컨덕터 파워(multi-conductor power), 이산 제어(discrete controls) 및 낮은 주파수 통신과 같은 케이블 릴(cable reels)의 특정 클래스(certain classes)를 위해 사용되는 슬립-링(slip-rings)은 항구(harbor) 및 붐 크래인(boom cranes)에서 종종 찾을 수 있다. 이러한 슬립-링(slip-rings)은 일반적으로 하우징(housing) 안에 있고, 채널수에 대해 사이징될 수 있고, 로드(load)에 의한 전류 전달 능력이 요구될 수 있다. 케이블 릴에 대한 일반적인 슬립-링 하우징(slip-ring housings)(예를 들어, 1-인치 직경 케이블을 지원하는10-인치 넓이 케이블 릴)은, 하지만, 대략 6-8인치 직경 및 8-10인치 높이를 가질 수 있다. 이러한 추가 사이즈 및 무게는 특히 모바일 어플리케이션에 어려움을 줄 수 있다. 슬립-링 주파수 능력은 링의 기하학적 구조(geometry) 및 브러시 어셈블리(brush assembly)에 의해 제한될 수 있고, 당업자가 용이하게 실시할 수 있으며, 대략 100 kHz 컷-오프 한계(cut-off limit)를 가질 수 있다. 이러한 이유로 스립-링은 무선 주파수 통신에 일반적으로 사용되지 않을 수 있다.

높은 주파수 무선 주파수 통신을 위해 무선 주파수 회전 커플링이 일반적으로 사용될 수 있다. 이러한 장치는 특히 높은 주파수를 위해 설계될 수 있고, 접촉(싱글 채널(single channel)) 또는 웨이브-가이드(멀티-채널(multi-channel)) 구조를 사용할 수 있다. 슬립-링으로서, 케이블 릴을 갖는 무선 주파수 회전 커플링의 수행은 적합한 환경 인클로저(environmental enclosure)를 필요로 할 수 있다. 1-인치 직경 고-성능 동축 케이블(high-performance coaxial cable)을 위한 무게 및 부피 요구는 대략적으로 같은 사이즈의 파워 케이블(power cable)을 위한 슬립-링과 같을 수 있다. 추가적인 부피 및 무게는 모바일 어플리케이션에 상당한 어려움을 가져올 수 있다.

제시된 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따르면, 케이블 릴 액슬 샤프트(cable reel axle shaft)는 마운팅 멤버(예를 들어, 플랜지(flange))를 구비하고 회전 커플링(rotary coupling)을 포함하도록 설정될 수 있다. 특히, 상기 마운팅 멤버(mounting member)에서 상기 액슬 샤프트(axle shaft)의 제1 끝(end)은 고정 무선 라디오 연결(stationary radio frequency connection)(예를 들어, 스테이터(stator))을 포함할 수 있고, 싱기 액슬 샤프트(axle shaft)의 다른 끝은 회전 무선 연결(rotating RF connection)(예를 들어, 로터(rotor))을 포함할 수 있다. 로터-스테이터 브레이크(rotor-stator break)는 상기 액슬 샤프트(axle shaft) 내부에, 예를 들어, 마운팅 멤버 내부에 위치할 수 있다. 이러한 방법으로, 회전 커플링은 상기 케이블 릴(예를 들어, 스프링-로드 케이블 릴(spring-loaded cable reel))을 위해 상기 구조 액슬 샤프트의 센터로 연장될 수 있고 통합되어, 요구된 무선 주파수 케이블 길이에 연관된 변화를 효율적으로 다루는 동안, 무선 주파수 연결(RF connection)(예를 들어, 고 주파수(high frequency))은 수반하는 가변-길이 무선 주파수 안테나의 조정을 통해 탑재(maintained)될 수 있다.

따라서, 통합된 무선 주파수 회전 커플링(integrated RF rotary coupling)을 구비하는 케이블 릴 액슬 샤프트(cable reel axle shaft)의 예시는 각각의 부품들(components)보다 작고 가벼울 수 있고, 외부 하우징(external housings) 및 추가적인 실(seals)의 필요를 없앨 수 있고, 일반적인 경우보다 더 낮은 상기 로터로부터 상기 스테이터 연결기의 감소된 무선 주파수 라인 손실(RF line loss) 제공할 수 있고(특히, 더 적은 인터페이스 및 상기 회전 커플링(rotary coupling)/액슬 샤프트 바디(axle shaft body)에 사용된 유전 물질 때문에), 번개 타격 또는 다른 전자기장 펄스(electro-magnetic pulses)에 대한 개선된 생존성(survivability)을 제공할 수 있다. 게다가, 상기 구조 액슬 샤프트 내부의 통합된 무선 주파수 회전 커플링의 사용은 예를 들어, 연관된 가변-길이 안테나가 올라가고 내려갈 때, 상기 케이블 릴을 감고 풀기(spool and/or unspool) 위한 수동 오퍼레이터 개입(manual operator intervention)의 필요를 없앨 수 있다.

일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 장치는 제1 면 및 제2 면을 갖는 마운팅 멤버(mounting member)로서, 상기 제1 면은 구조와 움직이지 않는 관계로 상기 구조에 탑재(mount)되도록 설정된 마운팅 멤버(mounting member)와, 제1 끝 및 제2 끝을 갖는 액슬 샤프트(axle shaft)로서, 상기 제1 끝은 상기 마운팅 멤버(mounting member)의 상기 제2 면에 부착되고, 상기 액슬 샤프트(axle shaft)는 케이블 릴(cable reel)의 센터 구멍(center aperture)과 연결하도록 설정되어, 상기 케이블 릴은 상기 액슬 샤프트 주위를 회전하는 액슬 샤프트(axle shaft)와, 상기 마운팅 멤버의 상기 제1 면에서의 움직이지 않는 무선 주파수 연결(stationary radio frequency (RF) connection)와, 상기 액슬 샤프트의 상기 제2 끝에서의 회전 무선 주파수 연결(rotating RF connection) 및 상기 마운팅 멤버 또는 상기 액슬 샤프트 중 어느 하나의 내부에 포함된 무선 주파수 회전 연결 브레이크(RF rotary coupling break)로서, 상기 움직이지 않는 무선 주파수 연결 및 상기 회전 무선 주파수 연결 사이에 무선 주파수 연결(connectivity)을 수립하도록 설정되는 무선 주파수 회전 커플링 브레이크(RF rotary coupling break)를 포함할 수 있다.

상기 회전 무선 주파수 연결에 부착되고, 상기 케이블 릴에 부착되기 위해 설정되는 브래킷(bracket)을 더 포함하고, 상기 브래킷은 상기 케이블 릴로부터 상기 회전 무선 주파수 연결로 회전력(rotational force)을 전달하도록 설정될 수 있다.

상기 케이블 릴을 스프링-로드(spring-load)하기 위해 스프링에 부착하도록 설정된 스프링-로딩 연결(spring-loading connection)을 더 포함할 수 있다.

상기 스프링-로딩 연결(spring-loading connection)은 상기 액슬 샤프트의 외부 벽(exterior wall )을 따라 축 방향으로(axially) 위치한 실질적으로 직선인 제1 그루브(first substantially straight groove)이고, 상기 제1 그루브 및 상기 2 그루브 사이에 삽입된 핀(pin)을 수용(accept)하도록 설정되고, 상기 제2 그루브는 상기 액슬 샤프트와 관련된 위치에서 실질적으로 상기 스프링 샤프트(mating spring shaft)를 잠그기 위해 메이팅 스프링 샤프트(mating spring shaft)의 내부 벽(interior wall)을 따라 축 방향으로(axially) 위치하고, 실질적으로 직선일 수 있다.

상기 무선 주파수 회전 연결 브레이크는 싱글 무선 주파수 체널을 위해 설정될 수 있다.

상기 회전 무선 주파수 연결은 상기 액슬 샤프트를 통해 연장하는 동축 연결(coaxial connection)을 포함하고, 상기 동축 연결의 외부 실드(external shield) 및 상기 동축 연결의 센터 컨덕터(center conductor) 사이의 상기 액슬 샤프트 내(within)에 에어 유전체(air dielectric)를 더 포함할 수 있다.

상기 액슬 샤프트 및 상기 마운팅 멤버는 각각 전도성 물질(conductive material)을 포함할 수 있다.

상기 액슬 샤프트의 상기 전도성 물질은 무선 주파수 케이블의 외부 동축 실드(external coaxial shielding)에 상기 회전 무선 주파수 연결을 통하여 전도적으로 부착하도록 설정될 수 있다.

상기 액슬 샤프트의 상기 제1 끝 및 상기 제2 끝에서 상기 케이블 릴에 대해 대응하는 실(seals)을 수용하도록 설정되는 실 시트들(seal seats)를 더 포함할 수 있다.

상기 마운팅 멤버는 플랜지(flange)일 수 있다.

일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 시스템은 회전 축(rotating axis)에 대한 센터 구멍(center aperture)을 갖는 케이블 릴(cable reel) 및 상기 케이블 릴의 센터 구멍(center aperture)과 연결되도록 설정되어 상기 케이블 릴이 상기 액슬 샤프트 주위를 회전하는 무선 주파수 회전 연결 액슬 샤프트(radio frequency rotary coupling axle shaft)를 포함하고, 상기 액슬 샤프트는 제1 끝 및 제2 끝을 구비하고, 상기 액슬 샤프트는 구조와 움직이지 않는 관계로 상기 구조에 탑재되도록 제1 끝에서 설정되는 마운팅 멤버(mounting member)와, 상기 제1 끝에서의 움직이지 않는 무선 주파수 연결(stationary RF connection)와, 상기 제2 끝에서의 회전 무선 주파수 연결(rotating RF connection) 및 상기 마운팅 멤버 내부에 포함되고, 상기 움직이지 않는 무선 주파수 연결 및 상기 회전 무선 주파수 연결 사이의 무선 주파수 연결을 수립하도록 설정되는 무선 주파수 회전 연결 브레이크(RF rotary coupling break)를 포함할 수 있다.

상기 케이블 릴 주위로 감긴 무선 주파수 케이블을 더 포함하고, 상기 무선 주파수 케이블은 상기 회전 무선 주파수 연결에 연결될 수 있다.

본 발명에서 제안하는 시스템은 가변-길이 무선 주파수 안테나를 더 포함하고, 상기 무선 주파수 케이블은 상기 케이블 릴로부터 말단(distal end)에서 상기 가변-길이 무선 주파수 안테나에 부착될 수 있다.

상기 가변-길이 안테나에 탑재된 모바일 안테나 플랫폼(mobile antenna platform)을 더 포함할 수 있다.

상기 회전 무선 주파수 연결에 부착되고, 상기 케이블 릴에 부착되도록 설정된 브래킷을 더 포함하고, 상기 브래킷은 상기 케이블 릴로부터 상기 회전 무선 주파수 연결로 회전력(rotational forc)을 전달하도록 설정될 수 있다.

상기 케이블 릴을 스프링-로드(spring-load) 하기 위해 상기 액슬 샤프트 및 상기 케이블 릴에 부착된 스프링을 더 포함할 수 있다.

상기 액슬 샤프트는 상기 액슬 샤프트의 외부 벽(exterior wall)을 따라 축 방향으로(axially) 위치한 실질적으로 직선인 제1 그루브(first substantially straight groove)를 포함하고, 상기 스프링은 상기 스프링 샤프트의 내부 벽(interior wall)을 따라 축 방향으로(axially) 위치한 실질적으로 직선인 제2 그루브(second substantially straight groove)를 갖는 스프링 샤프트를 포함하고, 상기 제1 그루브(first substantially straight groove) 및 상기 액슬 샤프트와 관련된 위치에서 실질적으로 상기 스프링 샤프트(mating spring shaft)를 잠그기 위해 상기 제2 그루브(second substantially straight groove)사이에 삽입된 핀(pin)을 더 포함할 수 있다.

상기 액슬 샤프트의 상기 제1 끝에서 상기 액슬 샤프트 및 상기 케이블 릴 사이의 제1 실(seal) 및 상기 액슬 샤프트의 상기 제2 끝에서 상기 액슬 샤프트 및 상기 케이블 릴 사이의 제2 실(seal)을 더 포함할 수 있다.

상기 액슬 샤프트의 상기 제2 끝에 근접하여 상기 케이블 릴에 부착된 제2 마운팅 멤버로서, 상기 케이블 릴이 상기 구조에 회전 부착(rotating attachment)을 수립하도록 설정되는 상기 제2 마운팅 멤버를 더 포함할 수 있다.

일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 방법은 케이블 릴을 무선 주파수 회전 연결 액슬 샤프트(radio frequency (RF) rotary coupling axle shaft) 상에서 탑재하는 단계 - 상기 케이블 릴은 상기 액슬 샤프트 주위로 회전함 ―와, 상기 액슬 샤프트의 마운팅 멤버를 구조와 움직이지 않는 관계로 상기 구조에 탑재하는 단계 ― 무선 주파수 회전 연결 브레이크를 포함하는 상기 마운팅 멤버는 상기 마운팅 멤버에서의 움직이지 않는 무선 주파수 연결 및 상기 마운팅 멤버와 반대의 상기 액슬 샤프트의 끝에서의 회전 무선 주파수 연결 사이에 무선 주파수 연결을 수립하도록 설정됨 ―와, 상기 케이블 릴 주위로 감긴 제1 무선 주파수 케이블을 상기 회전 무선 주파수 연결에 연결하는 단계 및 상기 제1 무선 주파수 케이블을 상기 회전 무선 주파수 연결의 반대 끝에서 가변-길이 무선 주파수 안테나와 연결하는 단계를 포함할 수 있다.

일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 방법은 제2 무선 주파수 케이블을 상기 움직이지 않는 무선 주파수 연결에 연결하는 단계를 더 포함할 수 있다.

일실시예에 따라 다양한 도면에서 해당하는 부분을 나타내는 도면 부호로써 첨부된 도면에 의해 설명된다. 실시예들은 참조되는 도면과 함께 다음의 설명으로부터 더 쉽게 이해된다.
도 1은 일 실시예에 따른 모바일 안테나 배치(deployment)를 타나내는 도면이다.
도 2a-b는 일 실시예에 따른 무선 주파수 회전 커플링 액슬 샤프트를 구비하는 케이블 릴 어셈블리를 나타내는 도면이다.
도 3a-b는 일 실시예에 따른 무선 주파수 회전 액슬 샤프트를 나타내는 도면이다.
도 4a-b는 일 실시예에 따른 무선 주파수 회전 커플링 브레이크를 나타내는 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 드라이브 브래킷(drive bracket)을 나타내는 도면이다.
도 6a는 일 실시예에 따른 스프링-로딩(spring-loading) 메커니즘을 나타내는 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 무선 주파수 회전 커플링 액슬 샤프트를 구비하는 케이블 릴 어셈블리를 나타내는 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 무선 주파수 회전 커플링 액슬 샤프트를 구비하는 케이블 릴 어셈블리 사용에 대한 단순화된 순서도이다.

아래에 설명된 하나 이상의 실시예에 따른 무선 주파수 회전 커플링 액슬 샤프트(radio frequency rotary coupling axle shaft)를 구비하는 케이블 릴 어셈블리(cable reel assembly)는 다양한 실시예에서 이용될 수 있다. 예를 들어, 무선 주파수 연결(예를 들어, 안테나(antennas), 위성 안테나(satellite dishes))을 필요로 하는 가변-길이 타워를 이용하는 어떠한 장비는 제시된 시스템을 이용할 수 있다. 예를 들어, 독립형 길이 조정 가능 안테나(standalone adjustable-length antenna)가 사용될 수 있고, 제시된 시스템 및 기술은 특히 길이 조정 가능 무선 테이블 연결(adjustable-length RF cable connection)을 요구하는 높은 플래폼(raised platforms), 포크리프트(raised platforms) 등과 같은 길이(예를 들어, 높이) 조정 가능 마스트(adjustable-length mast), 타워(tower) 등에 상응하는 어떠한 장비로 유용할 수 있다. 또한, 이러한 시스템은 단일 지리적 위치(single geographic location)에 고정되거나 이동성을 돕기 위해 길이 조정 가능을 필요로 하는 모바일 시스템으로 사용될 수 있다.

도 1은 하나 이상의 일 실시예에 따라 사용되는 모바일 페이로드(mobile payload)를 나타내는 도면이다. 특히, 하나의 실시예로서, 구조(102)는 트럭(또는 다른 육상 차량(land vehicle)) 및 요구되는 위치에 대한 페이로드(104)의 모바일 배치(mobile deployment)(예를 들어, 고속 반응(rapid response), 재난 구조 장비(disaster relief equipment) 등)를 위한 안테나 마스트(antenna mast), 모바일 통신 타워(mobile telecommunications tower) 등과 같은 길이(예를 들어, 높이) 조정 가능한 페이로드(adjustable-length payload)(104)를 운반하도록 설정되는 지지 구조(support structure)를 포함할 수 있다. 안테나(110)(또는 위성 안테나(satellite dish), 또는 다른 무선 주파수 장치(other RF device))는 길이 조절 가능한 페이로드(adjustable-length payload)(104)(마스트(mast), 타워(tower) 등)의 꼭대기(atop)에 위치할 수 있고, 단순히 페이로드만 있을 수 있다. 안테나(110)에(예상되는 케이블 릴에 대한 케이블(130)의 말단(distal end)에) 부착되는 제1 무선 주파수 케이블(130)은 예시적으로 페이로드(104)의 베이스(base)에서 케이블 릴(120) 주위로 감길 수 있다. 여기에서 사용된 길이 조정 가능한 페이로드(104)의 끝에 위치한 고정된 길이 안테나(110)는 케이블 릴(120)과 관련된 길이 조정 가능 무선 주파수 안테나(adjustable-length RF antenna)를 고려할 수 있다.

도 1에 보여진 것과 같이, 페이로드(104)는 필요한 경우 페이로드의 베이스(base)에서 회전(rotate)할 수 있고, 전기적 및 유압 제어(hydraulic control) 등과 같은 페이로드의 베이스에 관련하여 페이로드의 길이(예를 들어, 높이)를 조정하는 오퍼레이터 명령에 따라 연장(extend) 및 축소(retract)할 수 있다. 모바일 안테나 플랫폼(mobile antenna platforms)의 일반적인 육상 기반 배치(land-based deployment)를 위해 보여진 케이블 릴 액슬 샤프트 시스템(cable reel axle shaft system)인 길이 조정 가능 안테나는 탑재될 수 있고(트럭, 타워, 빌딩 등), 수상 기술(watercraft)(예를 들어, 보트)은 또한 실시예에 따라 이러한 시스템을 이용할 수 있다. 예를 들어, 길이 조정 가능 안테나는 마스터(mast) 또는 상부구조(superstructure)의 꼭대기에 탑재될 수 있다. 보여진 길이 조정 가능 안테나(adjustable-length antenna)의 일 실시예는 또한 예를 들어, 가변 방위각(variable azimuth) 및 엘리베이션 포지션(elevation positions)을 갖는 전파 망원경(radio telescopes) 등과 같은 다른 장치에서 사용될 수 있다.

하나 이상의 실시예에 따르면, 무선 주파수 회전 커플링 액슬 샤프트(radio frequency rotary coupling axle shaft)(200)를 구비하는 케이블 릴 어셈블리는 텔레스코핑 타워(telescoping towers)에서 사용된 장비에 탑재된 마스터헤드(masthead)와 같은 길이 조정 가능 페이로드(104)를 위해, 무선 주파수 케이블 연결(reestablish RF cable connections)을 수동적으로 재정립하는 것에 대한(및 무선 주파수 케이블을 행거(hangers) 또는 보호된 장소 내(protected enclosure)에 수동적으로 보관하는 것에 대한) 필요를 완화시키기 위해 사용될 수 있다. 따라서, 모바일 페이로드를 위해, 시스템은 감소된 설치(셋업) 및 티어-다운(tear-down)(예를 들어, "로드-마치(road-march)")을 허용할 수 있고, 안테나는 영구적으로 무선 주파수 유닛(RF units)(트랜스시버(transceivers))에 연결되어 유지될 수 있고, 연결의 재생성 없이 주변 지역(surrounding terrain)에 거쳐 배치될 수 있다. 또한, 액슬 샤프트(200) 내부에서 무선 주파수 커플링의 통합은 개별적 회전 커플링 요소 비교했을 때 또는 전류적으로 가능한 다양한 슬립-링(slip-rings)과 비교했을 때 사이즈 및 무게의 감소를 허용할 수 있다. 게다가, 감긴 케이블 릴은 더 짧아 질 수 있고, 그러므로 타워(104)위의 나선형 무선 주파수 케이블 보다 손실이 더 적을 수 있다.

도 2는 하나 이상의 일 실시예에 따른 무선 주파수 회전 커플링 액슬 샤프트(200)를 구비하는 케이블 릴 어셈블리를 나타내는 도면이다. 특히, 일로서 케이블 릴(120)은 케이블 릴의 회전 액슬에 대한 센터 구멍(center aperture)(121) 및 위치한 무선 주파수 케이블을 통하여 적어도 하나의 사이드 벽 구멍(sidewall aperture)(122)을 구비할 수 있다. (특히, 구멍(122)의 배치는 실시예일 뿐이다; 본 발병의 사용을 위해 다른 설정이 적합할 수 있다. 또한, 보여진 반대 구멍(122)은 케이블 릴의 쉬운 설치(installation)를 위한 리프팅 스트랩(lifting straps)과 같이 케이블 이탈(cable egress) 외의 목적을 위해 사용될 수 있다.) 액슬 샤프트(axle shaft)(200)는 케이블 릴 센터 구멍(cable reel center aperture)(121), 심(shim)(140), 실들(seals)(142 및 144) 및 실 리테이너(seal retainers)(146)와 같은 다양한 하드웨어, 및 마운팅 하드웨어(148/149)를 통해 삽입될 수 있고, 액슬 샤프트(200)에 대한 케이블 릴(120)의 안전을 위해 사용될 수 있다. 액슬 샤프트(200) 및 액슬 샤프트의 끝(end)에서 케이블 릴(120) 사이의 실들(seals)(142 및 144)은, 특히, 케이블 릴(120)의 내부에 유체/화학적 유입(fluid/chemical ingress)을 보호하기 위해 포함될 수 있다. 또한, 아래에서 설명된 하나 이상의 실시예에서, 드라이브 브래킷(230)은 케이블 릴(120)을 액슬 샤프트(200)(예를 들어, 그것의 회전적 부분)에 연결하기 위해 사용될 수 있다.

도 2는 어셈블리 형태(assembled form)의 예시에서 케이블 릴 어셈블리의 대안적인 면을 나타내는 도면이다. 예를 들어, 무선 주파수 케이블(130)은 보여진 것과 같이 평행하게 놓인 설정에서 릴(120) 주위로 감길 수 있고, 릴의 사이드 플레이트/벽(plates/walls)은 배치되어, 케이블의 각 와인딩(each winding)(와인딩 끝 외에(other than end windings))은 본직적으로 이전 와인딩(previous winding) 옆에 놓일 수 있다. 그렇지 않으면, 무선 주파수 케이블(130)은 릴(120) 주위로 모노-스파이럴(mono-spiraled)될 수 있고, 릴은 하나의 케이블-넓이만큼 떨어져서 근접하여 놓인 사이드 플레이트를 구비하여, 케이블이 타이트한 나선형으로 그것의 꼭대기에 감길(coils/spools) 수 있다. 기술의 능력에서 이해될 수 있는 무선 케이블의 예시는, 외부 실딩(shielding) 및 유전체(dielectric)에 의해 외부 실딩으로부터 분리된 센터/코어 컨덕터(center/core conductor)(예를 들어, 솔리드(solid) 또는 꼬인 구리(stranded copper))를 구비하는 종래의 동축 케이블이다. 고주파수 초-저-손실 무선 주파수 통신(high frequency ultra-low-loss RF communication)에 대한 무선 주파수 케이블(130)의 예시 사이즈는 대략 1-인치 직경(1-inch in diameter)일 수 있다.

무선 주파수 케이블(130)은 구멍(122)을 통해 통과할 수 있고, 삽입된 액슬 샤프트(200)와 튀어나온 끝(protruding end )(예를 들어, 드라이브 브래킷(230)에 의해 안전해진 끝)에서 서로 연결될 수 있다. 다른 끝에서 무선 주파수 회전 커플링 액슬 샤프트(200)는 움직이지 않는 구조(102)에 부착될 수 있다(예상되는 길이 조정 가능 안테나(110)을 구비하는). 액슬 샤프트의 이러한 끝에서, 아래에서 더욱 상세히 설명함으로써, 제2 무선 주파수 케이블(131)은 부착될 수 있고, 예를 들어, 안테나(110)가 통신적(communicatively)으로 부착되는 몇몇 무선 주파수 유니/트랜스시버(RF unit/transceiver)로 이질 수 있다. 액슬 샤프트(200) 주위를 회전하는 케이블 릴(120)은 길이 조정 가능한 안테나(110)의 움직임에 반응하여 제1 무선 주파수 케이블 릴(130)에 감고 풀도록 설정될 수 있고, 설명된 것과 같이, 제1 무선 주파수 케이블(130) 및 제2 무선 주파수 케이블(131)은 무선 주파수 회전 커플링 액슬 샤프트(200)를 통한 케이블 릴(120)의 회전 동안 전도성(conductive)(통신(communicating)) 접촉을 유지할 수 있다.다.

도 3a 하나 이상의 실시예에 따른 무선 주파수 회전 커플링 액슬 샤프트(200)의 연장된 면을 나타내는 도면이다. 특히, 마운팅 멤버(mounting member)(205)(예를 들어, 플랜지(flange))는 하나 이상의 구멍(apertures)(206)을 구비하여, 마운팅 멤버(mounting member)는 구조와 움직이지 않는 관계(stationary relation)로 구조(102)에 탑재될 수 있다(마운팅 멤버의 제1 사이드(side)에서). 연장된 빈 샤프트(extended hollow shaft) 또는 "파이프(pipe)"(210)(아래에서 설명된 그루브(groove)(212)로 보여진)는 삽입된 회전 커플링 요소(220)를 통해 마운팅 멤버(제1 사이드에 마운팅 멤버의 반대 사이드에서)에 부착될 수 있다. 파이프(210)는 솔리드 샤프트(solid shaft)를 통한 중앙 액슬 구멍(centrally axial aperture)의 기계 가공(machining)에 의해 제작될 수 있고, 감기고(rolled), 스탬프되고(stamped), 밀려날(extruded) 수 있다.

특히, 회전 커플링 요소(220)는 액슬 샤프트(200)의 마운팅 멤버 사이드(mounting member side)에서 움직이지 않는 무선 주파수 연결(stationary RF connection)(222) 및 액슬 샤프트(200)의 반대 끝(opposite end)에서 회전 무선 주파수 연결(RF connection)(224)을 포함할 수 있고, 파이프로부터(210)(브래킷(bracket)(230)으로) 밀리고(protruding) 통하여 연장할 수 있다. 움직이지 않는 무선 주파수 연결(222)(예를 들어, 스테이터(stator)) 및 회전 무선 주파수 연결(224)(예를 들어, 로터(rotor))는 무선 주파수 회전 커플링 브레이크(226)(예를 들어, 로터-스테이터 브레이크(rotor-stator break))에 의해 서로 연결될 수 있다. 회전 커플링 요소(rotary coupling elements)의 어셈블리는 하드웨어(hardware)(215)에 의해 마운팅 멤버(205)에 부착(및 예를 들어, 내부에 포함)될 수 있다.

도 3b는 어셈블리 형태에서 도 3a의 액슬 샤프트(200)를 나타내는 도면이다. 실시예로, 마운팅 하드웨어(248)(예를 들어, 세트 스크류(set screws)는 마운팅 멤버(205)에 대해 파이프(210)를 안전하게 하기 위해 사용될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 파이프(pipe)(210)는 마운팅 멤버(205)안에 스크류(screw)에 끼워질 수 있다.

액슬 샤프트(axle shaft)(200)는 케이블 릴(120)의 센터 구멍(center aperture)(212)에 넣을 수 있어, 케이블 릴은 액슬 샤프트(200) 주위를 회전할 수 있다. 액슬 샤프트(200)의 사이즈는 양쪽 연결 끝(both mating ends)과 같을 수 있지만, 보여진 것과 같이 액슬 샤프트(200)의 다른 끝(different ends)은 다른 사이즈를 가질 수 있다. 예를 들어, 파이프(210)의 마운팅 멤버 사이드는 액슬 샤프트의 마운팅 멤버 사이드(mounting member side)에서 케이블 릴(120)에 의해 생성된 힘을 견뎌내기 위해 반대 끝(opposing end)보다 더 클 수 있다. 게다가, 실 시트(seal seats)는 대응하는 실들(142 및 144)을 각각 수용하도록 설정되기 때문에, 파이프(210)의 제1 끝에서 실 시트(seal seat)(242)는 제2 반대 끝에서 실 시트(244)보다 더 클 수 있다.

또한, 마운팅 멤버(205) 및 파이프(pipe)(210)의 사이즈는 일반적으로 각 요소(component)에 의해 접하는 힘(forces)에 의존할 수 있고, 이것은 도면에는 나타내지 않았고, 본 실시예들의 범위를 제한하는 것으로 해석될 수 없다. 예를 들어, 케이블 릴(120)과의 구조적 회전 연결은 액슬 샤프트(200)의 예를 들어, 양 끝(both ends)보다 마운팅 멤버에 근접한, 하나의 특정 끝에서 발생할 수 있다. 또한, 케이블 릴(120)은 액슬 샤프트(200) 주위의 회전으로 일반 적으로 설명될 수 있고, 실제 회전 연결은 마운팅 멤버(205) 자신의 부분으로 위치할 수 있다. 파이프(210)는 케이블 릴(120)의 다른 사이드에 대한 회전 무선 주파수 연결(224)의 길이를 연장하도록 설정될 수 있고, 케이블 릴(120)은 마운팅 멤버(205)의 원통형 부분(cylindrical portion)에 대하여 액슬 샤프트(200) 주위를 회전할 수 있다.

움직이지 않는 무선 주파수 연결(예를 들어, 스테이터(stator))(222)는 일반적으로 움직이지 않는 무선 주파수 케이블(131)과 연결하도록 설정될 수 있고, 반면에 회전 무선 주파수 연결(예를 들어, 로터(rotor))(224)은 회전 무선 주파수 케이블(130)과 연결하도록 설정될 수 있다(케이블 릴(120)의 회전에 기초하여). 무선 주파수 케이블은 일예로 동축 케이블(coaxial cable)일 수 있고, 이러한 연결은 "성(sex)"(여성 또는 남성)및 유형(type)(예를 들어, RCA, UHF, F, BNC, TNC, 7/16 DIN, GR900BT, C, Type N, SMA, APC-7, tip-sleeve, tip-ring-sleeve, 또는 2.4mm 등, 각각은 당업자에 의해 이해될 수 있는)에 대응하는 특성을 포함할 수 있다.

무선 주파수 회전 커플링 브레이크(RF rotary coupling break)(226)는 움직이지 않는 무선 주파수 연결(222) 및 회전 무선 주파수 연결(224) 사이에 무선 주파수 연결(RF connectivity)을 수립하도록 설정될 수 있고, 마운팅 멤버 또는 액슬 샤프트 중 하나의 내부에 포함(내장(embedded))될 수 있다. 케이블 릴 액슬 샤프트(200)(예를 들어, 마운팅 멤버(205)) 안으로 로터-스테이터 브레이크(226)를 통합으로써, 케이블 릴 움직임(cable reel motion)은 케이블 또는 연결기(connectors)의 스트레스(stressing) 없이 회전 커플링 브레이크(rotary coupling break )(226)를 구동(drive)할 수 있다.

회전 연결(rotary joint)은 동축(coaxial) 또는 일반적으로 과도한 손실 또는 왜곡(distortion) 없이 회전 인터페이스를 통해 무선 주파수 신호를 통과시킬 수 있는 웨이브가이드 전송 라인(waveguide transmission line)일 수 있다. 관계의 복잡성 없는 무선 주파수 회전 연결(RF rotary joints)은 두 개의 기본 요소를 포함할 수 있다: 회전하는 로터(rotor) 및 움직이지 않게 유지하는 스테이터(stator)(예를 들어, 볼 베어링(ball bearings)에 의해 연결되는)를 포함하고, 이것들은 브레이크에서 서로 연결될 수 있다.

예를 들어, 도 4a는 무선 주파수 연결 접합부(226a)(예를 들어, 싱글 무선 주파수 채널을 위해 설정된)의 단면도이고, 이것은 회전 인터페이스(rotational interface)에서 로우 임피던스 무선 주파수 연결로 광대역 주파수 반응(broadband frequency response)을 제공할 수 있다. 특히, 스테이터 연결(예를 들어, 222)의 외부 실딩(external shielding)(410a)은 로터 연결(rotor connection)(예를 들어, 224)의 외부 실딩(external shielding)(410b)으로 회전 연결을 유지할 수 있다. 스테이터(stator)의 센터 컨덕터(center conductor)(pin)(420a)는 또한 설명된 케이블 릴 회전에 반응하여 회전하는 로터(rotor)의 센터 컨덕터(center conductor)(420b)로 회전 연결을 유지할 수 있다. 요소들 사이의 연결의 곡률(curvature)은 단지 실시예이고, 보여진 도면은 제안하는 발명을 위해 단순화된 설명이다.

도 4b는 무선 주파수 초크 커플링(RF choke coupling)(226b)의 단면도이고, 무선 주파수 초크 커플링(RF choke coupling)(226b)은 액슬 샤프트(200)의 브레이크(226)를 위해 사용될 수 있다. 특히, 초크 커플링(choke coupling)에서, "초크(choke)"는 물리적 접촉 없이 오픈 인터페이스(open interface)를 거쳐 전기적 연속성(electrical continuity)을 제공하는 동안 두 개의 부분의 상대적인 회전(relative rotation)을 허용할 수 있다. 예를 들어, 스테이터 연결(stator connection)(예를 들어, 222)의 외부 실딩(411a)은 로터 연결(rotor connection)(예를 들어, 224)의 외부 실딩(411b)로부터 짧은 거리를 유지할 수 있고, 스테이터의 센터 컨덕터(center conductor)(pin)(421a) 및 로터 센터 컨덕터(rotor center conductor)(421b)도 마찬가지이다. 예를 들어, 요소들 사이의 갭(gap)(초크(choke))(예를 들어, 대략 요소들의 1/4 파장 길이(wavelength length)의 최소의 갭 거리)는 회전 접촉(rotationally contact)을 위한 요소(예를 들어, 시간 낭비)들의 필요 없이, 요소들 사이의 통신 관계를 허용하도록 설정될 수 있다. 또한, 요소들 사이의 초크(choke)(갭)의 모양은 단지 실시예이고, 보여진 도면은 제안하는 발명을 위해 단순화된 설명이다. 게다가, 이것은 일반적으로 DC(direct current)의 통과가 불가능한 비접촉 회전 커플링(non-contacting rotary couplings)으로 이해될 수 있고, 이것은 파워 및 신호(power and signal)를 같은 컨덕터에 제공하기 위해 DC 옵셋(DC offset)을 사용하는 특정 안테나로서, 회전 연결 스타일(rotary joint style)의 선택에서의 팩터이다.

도 3a를 다시 참조하면, 회전 커플링 요소들(220)은, 특히 브레이크(226)로부터 연장할 수 있는(예를 들어, 파이프(210)의 길이에 대한) 회전 무선 주파수 연결(224)은, 동축 연결(coaxial connection)의 외부 실드(air dielectric) 사이에 에어 유전체(air dielectric)를 구비하는 엄격한 샤프트/튜브(rigid shaft/tube) 및 종래의 플렉서블 동축 케이블(conventional flexible coaxial cable)을 통해 우수한 성능을 위한 동축 연결(coaxial connection)의 센터 컨덕터(center conductor)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 회전 케이블(130)은 어뎁터(adapter) 또는 짧은 길이의 인터페이싱 케이블(interfacing cables) 없이 회전 무선 주파수 연결과 직접적으로 인터페이스(interface) 할 수 있고(예를 들어, 중간의 직접적인 연결(intermediate connections)의 필요 없이), 그 결과, 시스템에 특정 손실을 제공하는 각 무선 주파수 연결에서 저 손실 해결방안을 야기할 수 있다. 대안적으로, 브레이크(226)로부터 연장하는 무선 주파수 연결(224)의 샤프트/튜브(shaft/tube)는 특히, 캔틸레버 디자인에서(예를 들어, 도 2b에서 보여진 것과 같이), 엄격한 샤프트/튜브(rigid shaft/tube)보다 큰 충격 부하(greater shock loads)(예를 들어, 큰 디플렉션(larger deflections))를 허용할 수 있는 플렉서블 유전체(flexible dielectric)(케이블과 같은)를 포함할 수 있다.

특히, 도 3a 및 도 2b를 참조하여, 드라이브 브래킷(drive bracket)(230)은 회전 무선 주파수 연결(224)에 부착될 수 있다. 이러한 방법으로 브래킷(bracket)은 케이블 릴(120)로부터 회전 무선 주파수 연결(224)로 케이블(130)의 스트레스(stressing) 없이 회전력(rotational force)을 전달하도록 설정될 수 있다. 특히, 도 5에 보여진 것과 같이, 드라이브 브래킷(230)은 케이블 릴(120)에 탑재/부착(mounting/attachment)을 허용하기 위해 마운팅 구멍(mounting apertures)(232) 및 회전 무선 주파수 연결(224)과 연결하도록 설정된 무선 주파수 연결 구멍(RF connection aperture)(234)을 일예로 포함할 수 있다. 예를 들어, 보여진 것과 같이, 브래킷(240) 및 회전 무선 주파수 연결(224) 사이에 회전 연결을 제공하기 위해, 구멍(aperture)(234)은 회전 무선 주파수 연결(224)의 둥근 부분(예를 들어, 줄(thread) 또는 동축 케이블(coaxial connection)의 둥근 연결(rounded connections)) 및 연결(224)의 유사한 형태 부분의 대응을 허용하기 위해 둥글거나 구부러진 부분(235)으로 보여진 단순한 형태와 같은 특정 기하학적 형태(certain geometric shapes)를 포함할 수 있다.

게다가, 특정 일 실시예에 따르면, 케이블 릴(120)은 케이블(130)에서 느슨함(slack)을 감소시키기 위해 감긴 무선 주파수 케이블(spooled RF cable)(130)의 초과 길이(excess length)를 관리하도록 설정될 수 있다. 예를 들어, 도 6a의 단면도에서 보여진 것과 같이, 케이블 릴(120)은 스프링-로드(spring-loaded)되어, 스프링(160)은 케이블 릴(120)에 부착될 수 있고, 액슬(구조(102)에 부착된)(200) 주위를 감쌀 수 있다. 당업자에 의해 이해될 수 있는 이러한 방법으로, 케이블 릴(예를 들어, 자가 회전(self-retracting))(120)은 안테나의 길이가 짧아질 때 초과 케이블에 대한 어떠한 케이블의 느슨함을 감기(pull back)위해, 부착된 액슬에 알맞은 긴장(tension)을 제공할 수 있고, 안테나의 길이가 연장될 때, 케이블 풀기 위해 적절한 저항을 제공할 수 있다.

도 6b은 스프링(액슬(200))(160)을 스프링-로드 케이블 릴(spring-load the cable reel)(120)에 부착하도록 설정된 스프링-로드 연결(spring-loading connection)의 실시예를 나타낸다. 특히, 도 3a를 참조하면, 스프링-로딩 연결(spring-loading connection)은 액슬 샤프트(200)(파이프(210))의 외부 벽을 따라 축 방향으로 위치한 실직적으로 직선인 제1 그루브(first substantially straight groove) 또는 키웨이(keyway)(212)일 수 있고, 이것은 제1 그루브 및 연결 스프링 샤프트(mating spring shaft)(165)(스프링(160)의)의 내부 벽을 따라 축 방향으로 위치한 실직적으로 직선인 제2 그루브(second substantially straight groove)(167) 사이에 삽입된 키(key) 또는 핀(pin)(169)(예를 들어, 도월(dowel))을 수용하도록 설정될 수 있다. 이러한 방법으로 핀(169)을 삽입함으로써, 스프링 샤프트(spring shaft)(165)(따라서 스프링(160))는 액슬 샤프트(200)와 관련하여 실질적으로 잠길 수 있다.

도 7은 일 실시예에 따른 무선 주파수 회전 커플링 액슬 샤프트(200)을 구비하는 케이블 릴 어셈블리를 나타내는 도면이고, 특히, 케이블 릴(120)의 양 사이드는 예를 들어, 비캔티레버 디자인(non-cantilevered design)에서 구조(102)의 이동 동안 중력 쇼크(g-force shock)에 대한 케이블 릴(120)(그리고 케이블(130)의 무게를 설명하기 위해 구조적으로 구조(102)에 부착될 수 있다. 특히, 제2 마운팅 멤버(second mounting member)(124)는 케이블 릴(120)(예를 들어, 액슬 샤프트(200)의 제2 끝에 근접하여)에 부착될 수 있고, 제2 마운팅 멤버(second mounting member)는 구조(102)에 대한 케이블 릴의 회전 부착(rotating attachment)을 수립하도록 설정될 수 있다. 무선 주파수 케이블(130)은 회전 마운팅 멤버(124)를 통해 삽입되어, 무선 주파수 케이블(130) 및 회전 마운팅 멤버(124)는 케이블 릴(120)과 각각 서로 관련하여 동시에 회전할 수 있다. 제2/회전 마운팅 멤버(124)의 실제 설정은 단지 실시 예이고, 본 발명을 제한하지 않는다.

추가적으로, 도 7은 제2 마운팅 멤버(124)의 사용을 통한 추가적인 실시 예를 나타낸 도면이고, 대안 적으로(또는 추가적으로) 위에서 도 6a-b에서와 같이 케이블 릴을 스프링-로딩(spring-loading)함으로써, 케이블 릴(120)은 모터(170)에 의해 동작(powered)할 수 있다(도 7에서 구조(102)대신에). 특히, 모터(motor)(170)는 릴(120)의 감고 풀기를 돕기 위해 사용되어, 사용자/오퍼레이터 입력이 모터를 제어하기 위해(예를 들어, 감거나 푸는) 공급될 수 있다. 일 실시예에서, 입력/제어는 직접 사용자 상호작용(direct user interaction)에 기초할 수 있고, 사용자는 케이블 릴(120) 을 동작시키기 위해 특별하게 모터를 명령할 수 있다. 하지만, 또 다른 일 실시예에서, 모터(motor)는 안테나의 길이를 짧게 하기 위한 입력에 반응하여 케이블 릴을 감고, 안테나의 길이를 연장하기 위한 입력에 반응하여 케이블 릴을 풀도록 설정될 수 있다. 다시 말해, 오퍼레이터(operator)가 안테나(110)의 길이를 조정하는 경우, 케이블 릴(120)은 안테나의 제어에 반응하여 모터(170)에 의해 자동적으로 감고, 풀릴 수 있다. 특히, 모터(170)는 제2 마운팅 멤버(124)를 회전시키는 것을 보여주고, 벨트(belt) 및 도르래 시스템(pulley systems), 기어(gears), 채인(chains) 등과 같은 다른 배치가 사용될 수 있고, 직접 연결(direct connection)은 단지 실시예일 수 있다.

하나 이상의 실시예에 따르면, 액슬 샤프트(200)는 또한 가까운 곳의 번개 타격(lightning strikes) 또는 EMP(electro-magnetic pulse) 발생 또는 다른 순간적인 전류(transient currents)에 대한 개선된 생존성(improved survivability)을 제공할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서 액슬 샤프트(200)(및 마운팅 멤버(205))는 메탈(metal), 스틸(steel), 알루미늄(aluminum), 스테인레스 스틸(stainless steel) 등과 같은 전도성 물질(conductive material)을 포함할 수 있고, 비교적 민감한 로터-스테이터 브레이크(rotor-stator break)(226)는 액슬 샤프트(200)(예를 들어, 마운팅 멤버(205))의 셀(shell) 내부에서 상당히 보호될 수 있다. 다시 말해, 액슬 샤프트의 메탈은 무선 주파수 케이블(130)의 외부 동축 실딩(external coaxial shielding)에 회전 무선 주파수 연결(224)을 통해 전도적으로(conductively) 부착되도록 설정될 수 있고, 회전 브레이크(rotary break)의 외부 컨덕터(outer conductor)는 전도성 파이프(conductive pipe)(210) 및 마운팅 멤버(205)에 근접하여 접촉할 수 있고, 브레이크는 안테나(110)으로부터 순간적인 전류에 대항하여 내부 보호를 할 수 있다(예를 들어, 순간적인 전류(transient current)를 무선 주파수 케이블(130)의 외부 실딩(external shielding)(130)을 따라 케이블 릴(120) 및 구조(1020)로 전달할 수 있다).

위에서 설명된 본 발명의 하나 이상의 실시예의 설정에 기초하여, 최소의 수동 조정(minimal manual intervention)은 안테나(110)(타워(104))를 올리고 낮추기(raise and lower) 위해 요구될 수 있다. 특히, 오퍼레이터는 타워를 올리고 낮추기(raise and lower) 위한 무선 주파수 연결의 분리(disconnect) 및 재생성(re-make)을 위해 요구되지 않을 수 있고, 그러므로 일반적으로 장비의 빠른 설치(rapid emplacement) 및 티어-다운(tear-down)(예를 들어, 로드-마치(road-march))을 허용할 수 있다. 특히, 케이블 릴(120)의 탑재 및 케이블(130/131)의 부착을 위한 수동 조정만이 요구될 수 있다. 케이블 릴의 동작의 나머지(remainder)는 안테나/타워를 올리고 내리는데(raising and lowering) 반응하여 자동적으로 조정될 수 있다.

도 8은 위에서 설명된 통합된 회전 커플링(integrated rotary coupling)을 구비하는 케이블 릴 액슬 샤프트(a cable reel axle shaft)(200)의 사용에 대한 단순화된 순서도이다. 순서도(800)은 단계(805)에서 시작하고, 단계(810)으로 이어질 수 있다. 단계(810)에서 오퍼레이터(예를 들어, 설치자(installer))는 무선 주파수 회전 커플링 액슬 샤프트(200)의 마운팅 멤버(205)(예를 들어, 마운팅 플랜지)를 구조(structure)와 움직이지 않는 관계에서 구조(102)에 탑재할 수 있다. 특히, 위에서 설명된 것과 같이, 마운팅 멤버는 마운팅 멤버에서 움직이지 않는 무선 주파수 연결(222) 및 마운팅 멤버 반대의 액슬 샤프트(파이프(210))의 끝에서 회전 무선 주파수 연결(224) 사이에 무선 주파수 연결을 수립하도록 설정된 무선 주파수 회전 커플링 브레이크(226)를 포함할 수 있다. 단계(815)에서, 오퍼레이터(예를 들어, 단계(810)으로부터 같은 오퍼레이터 또는 다른 오퍼레이터)는 케이블 릴(120)을 액슬 샤프트(200)에 탑재하여 케이블 릴이 액슬 샤프트 주위를 회전하도록 할 수 있다. 단계(810) 및 단계(815)는 교환적 순서로 실행되어, 릴(reel) 및 액슬(axle)이 프리-어셈블리 유닛(pre-assembled unit)으로서 탑재될 수 있다.

단계(820-835)는 오퍼레이터에 의해 만들어지는 무선 주파수 케이블 연결의 실시예 순서를 설명할 수 있다. 특히, 단계(820-835)는 어떠한 순서로 수행될 수 있고, 보여진 순서는 단지 실시예이다. 특히, 단계(820)에서 오퍼레이터는 제1 무선 주파수 케이블(131)을 움직이지 않는 무선 주파수 연결(222)에 연결할 수 있고, 제1무선 주파수 케이블(131)의 다른 끝을 트랜스시버(transceiver device)에 연결할 수 있다(또한, 트랜스시버는 이미 단계(815)에서 케이블 릴(120)이 액슬에 탑재되었을 때 제1 무선 주파수 케이블(131)에 연결되었을 수 있다). 추가적으로, 단계(830)에서 오퍼레이터는 케이블 릴(120) 주위로 감긴 제2 무선 주파수 케이블(second RF cable)(130)을 회전 무선 주파수 연결(224)에 연결할 수 있고, 또한 단계(835)에서 제2 무선 주파수 케이블(130)을 다른 끝에서 가변-길이 무선 주파수 안테나(variable-length RF antenna)(110)에 연결할 수 있다.

이러한 연결이 생성될 때(예를 들어, 릴을 구조(102)에 탑재한 후에), 단계(840)에서 안테나(110)(타워(104))는 위의 단계(820-835)에서 만들어진 무선 주파수 연결의 분리 및 재생성(disconnect and re-make) 없이 연장되고 짧아질 수 있다. 다시 말해, 단계(840)에서, 제2 무선 주파수 케이블(130)은 타워/안테나가 올라가고 낮아지는 것(raising and lowering)에 반응하여 감고 풀릴 수 있고, 무선 주파수 연결을 위에서 설명한 것과 같이 액슬 샤프트(200)를 통해 통합된 회전 커플링으로 제1 무선 주파수 케이블(131)에 유지할 수 있다. 순서도(800)는 단계(845)에서, 안테나가 더 이상 올라가거나 낮아지는 것을 필요로 않을 때 종료될 수 있다. 무선 주파수 회전 커플링 액슬 샤프트(200)는 단계(810)에서 이미 구조(102)에 탑재되었을 수 있고, 하나의 마운팅 또는 전환 케이블 릴(mounting or exchanging cable reels)과 같은 다른 오퍼레이터는 단계(815)에서 순서도(800)를 시작할 수 있다. 또한, 무선 주파수 연결은 이미 단계(820-835)에서,생성될 수 있고, 따라서, 하나의 회전 모바일 안테나 장비(relocating mobile antenna equipment)와 같은 다른 오퍼레이터는 안테나(110)의 길이/높이를 조정하기 위해 단계(840)을 단순하게 수행할 수 있다.

유용하게, 통합된 회전 커플링을 구비하는 케이블 릴 액슬 샤프트를 제공하는 새로운 기술이 설명되었다. 특히, 케이블 릴 액슬 샤프트 내부에서 회전 커플링을 통합하는 것은 외부 하우징(external housing) 및 추가적인 실(seals)에 대한 필요를 없앨 수 있고, 무선 주파수 회전 커플링을 예를 들어, 동축 무선 주파수 케이블(coaxial RF cable) 배치를 위해 사용된 자동화된 케이블 릴(automated cable reel)에 부착하는 것에 어려움을 주는 물리적 사이즈 및 무게를 일반적으로 감소시킬 수 있다. 특히, 조합된 어셈블리는 각각의 요소들과 비교하고, 특히 저 주파수 슬립 링(low frequency slip rings)과 비교하여 사이즈 및 무게(size and weight)를 감소시킬 수 있고, 이러한 감소된 사이즈 및 무게는 모바일 통신 어플리케이션(mobile communication applications)에 상당히 중요하다. 게다가, 통합은 더 적은 인터페이스의 계정(of fewer interfaces)에서 로터(rotor)로부터 스테이터 연결기(statot connector)로의 감소된 무선 주파수 라인 손실(RF line loss) 뿐만 아니라, 회전 커플링에 사용된 유전 물질(예를 들어, 공기(air))때문에 개선된 무선 주파수 수행을 제공할 수 있다. 게다가, 마운팅 멤버 및 액슬 샤프트의 구조의 예는 번개 타격(lightning strikes), EMP 발생(EMP events) 등에 대한 개선된 생존성(improved survivability)을 제공할 수 있다. 게다가, 이러한 기술은 최소의 오퍼레이터 참여를 필요로 하여, 예를 들어, 오퍼레이터는 타워를 올리고 낮추기 위한 무선 주파수 연결의 분리 및 재생성(disconnect and re-make)을 위해 요구되지 않을 수 있고, 일반적인 장비의 빠른 설치 및 티어-다운(tear-down)(로드-마치(road-march))을 허용할 수 있다.

통합된 회전 커플링을 구비하는 케이블 릴 액슬 샤프트의 보여지고 설명된 실시예는, 실시예들의 의미 및 범위 내에서 만들어지는 다양한 다른 적용 및 수정으로 이해될 수 있다. 예를 들어, 마운팅 멤버 내부에 로터-스테이터 커플링 브레이크를 구비하는 실시예가 보여지고 설명된다. 하지만, 넓은 의미에서 제한되지 않고, 실제로, 실제 브레이크(the actual)는 액스 샤프트 내부의 어디든지 위치할 수 있고, 여기에서 사이즈 제한은 허용(size constraints permit)할 수 있다. 또한, 또한, 일반적으로 설명된 무선 주파수 회전 커플링 브레이크는 싱글 무선 주파수 채널(single RF channel)을 위해 멀티-채널 무선 주파수 커플링(multi-channel RF couplings)을 허용하기 위한 브레이크에 대한 적절한 설정(예를 들어, 연결)을 만들 수 있다. 예를 들어, 이러한 연결은 증가된 무선 주파수 커플링 복잡성(RF coupling complexity)을 동반할 수 있고, 이러한 특정 실시예는 넓은 발명의 범위 내에서 당업자에 의해 유용하게 이해될 수 있는 싱글 채널(the single channel)의 예를 참조하는 광범위한 설명으로서 유지할 수 있다. 게다가, 보여진 회전 무선 주파수 연결(224)은 케이블 릴(120)을 통해 다른 사이드로부터 돌출부(to protrude)로 연장할 수 있고, 회전 무선 주파수 연결(224)는 돌출부(to protrude)를 필요로 하지 않을 수 있고, 케이블 릴의 센터 구멍(121) 내부에 위치할 수 있다(그러므로 오퍼레이터는 케이블(130)을 부착하기 위해 케이블 릴에 도달할 수 있다). 이러한 설명은 실시예의 방법으로 수행될 수 있고, 실시예들의 범위를 제한하는 것으로 해석될 수 없다. 그러므로, 첨부된 청구범위는 실시예들의 사상이나 범위 내에서의 모든 변형 및 수정을 포함할 수 있다.

Claims

제1 면 및 제2 면을 갖는 마운팅 멤버(mounting member)로서, 상기 제1 면은 구조와 움직이지 않는 관계로 상기 구조에 탑재(mount)되도록 설정된 마운팅 멤버(mounting member);
제1 끝 및 제2 끝을 갖는 액슬 샤프트(axle shaft)로서, 상기 제1 끝은 상기 마운팅 멤버(mounting member)의 상기 제2 면에 부착되고, 상기 액슬 샤프트(axle shaft)는 케이블 릴(cable reel)의 센터 구멍(center aperture)과 연결하도록 설정되어, 상기 케이블 릴은 상기 액슬 샤프트 주위를 회전하는 액슬 샤프트(axle shaft);
상기 마운팅 멤버의 상기 제1 면에서의 움직이지 않는 무선 주파수 연결(stationary radio frequency (RF) connection);
상기 액슬 샤프트의 상기 제2 끝에서의 회전 무선 주파수 연결(rotating RF connection); 및
상기 마운팅 멤버 또는 상기 액슬 샤프트 중 어느 하나의 내부에 포함된 무선 주파수 회전 연결 브레이크(RF rotary coupling break)로서, 상기 움직이지 않는 무선 주파수 연결 및 상기 회전 무선 주파수 연결 사이에 무선 주파수 연결(connectivity)을 수립하도록 설정되는 무선 주파수 회전 커플링 브레이크(RF rotary coupling break)
를 포함하는 장치.
제1항에 있어서,
상기 회전 무선 주파수 연결에 부착되고, 상기 케이블 릴에 부착되기 위해 설정되는 브래킷(bracket)
을 더 포함하고,
상기 브래킷은 상기 케이블 릴로부터 상기 회전 무선 주파수 연결로 회전력(rotational force)을 전달하도록 설정되는
장치.
제1 항에 있어서,
상기 케이블 릴을 스프링-로드(spring-load)하기 위해 스프링에 부착하도록 설정된 스프링-로딩 연결(spring-loading connection)
을 더 포함하는 장치.
제3항에 있어서,
상기 스프링-로딩 연결(spring-loading connection)은 상기 액슬 샤프트의 외부 벽(exterior wall )을 따라 축 방향으로(axially) 위치한 실질적으로 직선인 제1 그루브(first substantially straight groove)이고, 상기 제1 그루브 및 상기 2 그루브 사이에 삽입된 핀(pin)을 수용(accept)하도록 설정되고,
상기 제2 그루브는 상기 액슬 샤프트와 관련된 위치에서 실질적으로 상기 스프링 샤프트(mating spring shaft)를 잠그기 위해 메이팅 스프링 샤프트(mating spring shaft)의 내부 벽(interior wall)을 따라 축 방향으로(axially) 위치하고, 실질적으로 직선인
장치.
제1항에 있어서,
상기 무선 주파수 회전 연결 브레이크는 싱글 무선 주파수 체널을 위해 설정되는
장치.
제1항에 있어서,
상기 회전 무선 주파수 연결은,
상기 액슬 샤프트를 통해 연장하는 동축 연결(coaxial connection)
을 포함하고,
상기 동축 연결의 외부 실드(external shield) 및 상기 동축 연결의 센터 컨덕터(center conductor) 사이의 상기 액슬 샤프트 내(within)에 에어 유전체(air dielectric)
를 더 포함하는 장치.
제1항에 있어서,
상기 액슬 샤프트 및 상기 마운팅 멤버는 각각 전도성 물질(conductive material)을 포함하는
장치.
제7항에 있어서,
상기 액슬 샤프트의 상기 전도성 물질은 무선 주파수 케이블의 외부 동축 실드(external coaxial shielding)에 상기 회전 무선 주파수 연결을 통하여 전도적으로 부착하도록 설정되는
장치.
제1항에 있어서,
상기 액슬 샤프트의 상기 제1 끝 및 상기 제2 끝에서 상기 케이블 릴에 대해 대응하는 실(seals)을 수용하도록 설정되는 실 시트들(seal seats)
를 더 포함하는 장치.
제1항에 있어서,
상기 마운팅 멤버는 플랜지(flange)인
장치.
회전 축(rotating axis)에 대한 센터 구멍(center aperture)을 갖는 케이블 릴(cable reel); 및
상기 케이블 릴의 센터 구멍(center aperture)과 연결되도록 설정되어 상기 케이블 릴이 상기 액슬 샤프트 주위를 회전하는 무선 주파수 회전 연결 액슬 샤프트(radio frequency rotary coupling axle shaft)
를 포함하고,
상기 액슬 샤프트는 제1 끝 및 제2 끝을 구비하고,
상기 액슬 샤프트는
구조와 움직이지 않는 관계로 상기 구조에 탑재되도록 제1 끝에서 설정되는 마운팅 멤버(mounting member);
상기 제1 끝에서의 움직이지 않는 무선 주파수 연결(stationary RF connection);
상기 제2 끝에서의 회전 무선 주파수 연결(rotating RF connection); 및
상기 마운팅 멤버 내부에 포함되고, 상기 움직이지 않는 무선 주파수 연결 및 상기 회전 무선 주파수 연결 사이의 무선 주파수 연결을 수립하도록 설정되는 무선 주파수 회전 연결 브레이크(RF rotary coupling break)
를 포함하는 시스템.
제1항에 있어서,
상기 케이블 릴 주위로 감긴 무선 주파수 케이블
을 더 포함하고,
상기 무선 주파수 케이블은 상기 회전 무선 주파수 연결에 연결되는
시스템.
제12항에 있어서,
가변-길이 무선 주파수 안테나
를 더 포함하고,
상기 무선 주파수 케이블은 상기 케이블 릴로부터 말단(distal end)에서 상기 가변-길이 무선 주파수 안테나에 부착되는
시스템.
제13항에 있어서,
상기 가변-길이 안테나에 탑재된 모바일 안테나 플랫폼(mobile antenna platform)
을 더 포함하는 시스템.
제11항에 있어서,
상기 회전 무선 주파수 연결에 부착되고, 상기 케이블 릴에 부착되도록 설정된 브래킷
을 더 포함하고,
상기 브래킷은 상기 케이블 릴로부터 상기 회전 무선 주파수 연결로 회전력(rotational forc)을 전달하도록 설정되는
시스템.
제11항에 있어서,
상기 케이블 릴을 스프링-로드(spring-load) 하기 위해 상기 액슬 샤프트 및 상기 케이블 릴에 부착된 스프링
을 더 포함하는 시스템.
제16항에 있어서,
상기 액슬 샤프트는,
상기 액슬 샤프트의 외부 벽(exterior wall)을 따라 축 방향으로(axially) 위치한 실질적으로 직선인 제1 그루브(first substantially straight groove)
를 포함하고,
상기 스프링은,
상기 스프링 샤프트의 내부 벽(interior wall)을 따라 축 방향으로(axially) 위치한 실질적으로 직선인 제2 그루브(second substantially straight groove)를 갖는 스프링 샤프트
를 포함하고,
상기 제1 그루브(first substantially straight groove) 및 상기 액슬 샤프트와 관련된 위치에서 실질적으로 상기 스프링 샤프트(mating spring shaft)를 잠그기 위해 상기 제2 그루브(second substantially straight groove)사이에 삽입된 핀(pin)
을 더 포함하는 시스템.
제11항에 있어서,
상기 액슬 샤프트의 상기 제1 끝에서 상기 액슬 샤프트 및 상기 케이블 릴 사이의 제1 실(seal); 및
상기 액슬 샤프트의 상기 제2 끝에서 상기 액슬 샤프트 및 상기 케이블 릴 사이의 제2 실(seal)
을 더 포함하는 시스템.
제11항에 있어서,
상기 액슬 샤프트의 상기 제2 끝에 근접하여 상기 케이블 릴에 부착된 제2 마운팅 멤버로서, 상기 케이블 릴이 상기 구조에 회전 부착(rotating attachment)을 수립하도록 설정되는 상기 제2 마운팅 멤버
를 더 포함하는 시스템.
케이블 릴을 무선 주파수 회전 연결 액슬 샤프트(radio frequency (RF) rotary coupling axle shaft) 상에서 탑재하는 단계 - 상기 케이블 릴은 상기 액슬 샤프트 주위로 회전함 -;
상기 액슬 샤프트의 마운팅 멤버를 구조와 움직이지 않는 관계로 상기 구조에 탑재하는 단계 ― 무선 주파수 회전 연결 브레이크를 포함하는 상기 마운팅 멤버는 상기 마운팅 멤버에서의 움직이지 않는 무선 주파수 연결 및 상기 마운팅 멤버와 반대의 상기 액슬 샤프트의 끝에서의 회전 무선 주파수 연결 사이에 무선 주파수 연결을 수립하도록 설정됨 -;
상기 케이블 릴 주위로 감긴 제1 무선 주파수 케이블을 상기 회전 무선 주파수 연결에 연결하는 단계; 및
상기 제1 무선 주파수 케이블을 상기 회전 무선 주파수 연결의 반대 끝에서 가변-길이 무선 주파수 안테나와 연결하는 단계
를 포함하는 방법.
제20항에 있어서,
제2 무선 주파수 케이블을 상기 움직이지 않는 무선 주파수 연결에 연결하는 단계
를 더 포함하는 방법.