KR20150091938A - 가변적인 기지국 안테나 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 다양한 실시 예들 중 하나에 따른 가변적인 기지국 안테나 장치는, 가변적인 기지국 안테나 장치에 있어서, 제1안테나 어레이(Antenna Array)를 구비하는 제1안테나; 제1안테나에 회동 가능하게 결합되고, 제2안테나 어레이(Antenna Array)를 포함하는 제2안테나 및 제1안테나와 상기 제2안테나 중 하나에 구비되는 메인 제어부를 포함하고, 메인 제어부는 상기 제1안테나와 상기 제2안테나 각각으로 제어신호를 인가할 수 있다.

Description

가변적인 기지국 안테나 장치{ADAPTABLE ANTENNA APPARATUS FOR BASE STATION}
본 개시는 안테나 장치 및 내부구조에 관한 것으로, 예컨데 외벽 및 설치폴(pole) 등에 설치되는 기지국 안테나 장치 및 내부구조에 관한 것이다.
일반적으로 이동통신망이나 무선가입자회선(wireless local loop: WLL)등과 같은 무선통신망에서는 교환국과 가입자 단말기 간에 기지국을 설치하고, 기지국과 가입자 단말기 간에 무선신호를 교환하게 된다. 이때, 기지국에는 단말기들과의 무선신호 교환을 위해 전기적 신호를 전자기파로 또는 그 반대로 변환하는 안테나를 설치하게 되며, 안테나는 가입자 호의 공간적 분포를 고려하여 일정한 수직/수평이 방사 패턴을 갖도록 설계된다.
특히 이동통신망에서의 기지국이라 함은 셀 내에서 휴대 단말기의 전파를 중계하는 시스템을 일컫는다. 기지국은 주로 건물의 옥상 등에 설치되어서 휴대 단말기 전파를 중계한다. 따라서 셀 단위로 기지국이 존재하며, 이런 기지국은 휴대 단말기와 교환국 사이에 인터페이스 기능 이외에도 착발신 신호 송출, 통화 채널 지정, 통화 채널 감시 등을 셀 단위로 제어한다. 기지국에 채용되는 안테나 장치는 수직 또는 수평으로 빔 틸팅이 가능한 제어 안테나가 많은 장점으로 보급되어왔다.
최근에는 기지국 RF장치를 안테나와 일체형으로 구현하여 급전선을 없앤 일체형 능동 배열 안테나가 새롭게 개발되고 있다. 능동 배열 안테나(Active Array Antenna: AAA)는 하나의 안테나 하우징 내에 안테나 소자와, 안테나 소자와 결합되는 송수신모듈 등을 포함하는 안테나 모듈이 하나의 안테나 하우징 내에 제공된다. 일반적으로 안테나 안테나 하우징 내에 서로 길이 방향으로 적층 구비된다.
상기의 능동 배열 안테나와 같은 기지국을 통해 특정 빔 패턴(beam patten)을 형성하여, 데이터 송수신 서비스를 지원한다. 최근에 제공되는 능동 배열 안테나에는 N개의 안테나 소자를 수직으로 이격시켜 고유의 빔 패턴을 형성할 수 있도록 한다. 상기의 능동 배열 안테나와 같은 기지국은 초기 설정된 안테나 이득(antenna gain, dir 16-18dBi)은 변경되지 않는다. 따라서, 기지국 안테나 장치의 설치 시에, 서비스 영역에 따라 기계적인 상/하 틸팅(up/down tilting)하거나, 안테나 소자의 좌우 조정(steering)을 설정하여 배치하기도 한다.
앞서 설명한 것과 같이, 기지국 안테나 장치는 초기 제작되거나 설정된 특성을 그대로 사용할 수 밖에 없다. 또한, 기지국 안테나 장치가 배치되는 지역의 지리적인 특징, 예를 들어 높은 건물이 많이 밀집된 도심인지, 외곽인지 등이나, 사용자 분포 지역 등에 맞게 설정을 변경하는 등의 가변한 적용이 불가능하다. 즉, 기지국 안테나 장치가 설치되는 지역의 특성을 반영할 수 없고, 초기에 설정된 형태, 구조를 그대로 사용할 수 밖에 없는 실정이다.
따라서, 본 개시의 다양한 실시 예들은 기지국 안테나 장치가 설치되는 지역이나, 특성 및 용도 등에 맞게 형태나 구조 등을 가변할 수 있는 가변적인 기지국 안테나 장치를 제공하고자 한다.
또한, 기지국 안테나 장치의 설치 목적, 용도 및 주변 지역의 지리적 환경적인 상황에 따라 안테나 장치를 가변가능하게 설치할 수 있도록 하여, 최적의 빔 패턴이나, 안테나 이득 등을 구현할 수 있는 가변적인 기지국 안테나 장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 개시의 다양한 실시 예들은 기지국 안테나 장치를 폴딩 가능하게 제공하여 추가 적으로 기지국 안테나 장치의 설치 없이 공간 다이버시티이득(Spatial Diversity Gain)을 구현할 수 있는 가변적인 기지국 안테나 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 다양한 실시 예들 중 하나에 따른 가변적인 기지국 안테나 장치는, 기지국 안테나 장치에 있어서, 제1안테나 어레이(Antenna Array)를 구비하는 제1안테나; 상기 제1안테나에 회동 가능하게 결합되고, 제2안테나 어레이(Antenna Array)를 포함하는 제2안테나; 및 상기 제1안테나와 상기 제2안테나 중 하나에 구비되는 메인 제어부를 포함하고, 상기 메인 제어부는 상기 제1안테나와 상기 제2안테나 각각으로 제어신호를 인가할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 가변적인 기지국 안테나 장치는 기지국이 설치되는 지역이나, 특성 및 용도 등에 맞게 형태나 구조 등을 가변할 수 있는 있다.
또한, 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 가변적인 기지국 안테나 장치는, 설치 시 필요에 따라 서로 분리 된 안테나 모듈 중 메인 제어부가 제공되는 안테나 모듈 만 구동시킬 수 있다. 따라서, 기존에 불필요하게 제공될 수 있었던 안테나 수를 줄일 수 있고, 이에 따라 기지국 안테나 장치의 안테나 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 가변적인 기지국 안테나 장치는, 기지국이 설치되는 목적이나, 용도 및 주변 지역의 지리적 환경적인 상황에 따라 안테나 장치를 다양한 방향으로 폴딩하여 접철하거나, 소정의 각도로 배치되게 설치됨으로써, 최적의 빔 패턴이나, 안테나 이득을 구현할 수 있다.
또한, 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 가변적인 기지국 안테나 장치는, 기지국 안테나 장치가 다양한 방향으로 폴딩 가능하게 제공됨으로써, 추가 적인 기지국 안테나 장치를 제공하지 않아도 공간다이버시티이득(Spatial Diversity Gain)을 구현할 수 있다.
도 1은 본 개시의 다양한 실시 예들 중 하나의 실시 예에 따른 가변적인 기지국 안테나 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 개시의 다양한 실시 예들 중 하나의 실시 예에 따른 가변적인 기지국 안테나 장치의 내부의 연결을 간략하게 나타내는 도면이다.
도 3은 본 개시의 다양한 실시 예들 중 하나의 실시 예들에 따른 가변적인 기지국 안테나 장치에서, 기지국 안테나 장치의 제1모드의 빔 패턴을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 개시의 다양한 실시 예들 중 하나의 실시 예들에 따른 가변적인 기지국 안테나 장치에서, 기지국 안테나 장치의 제2모드의 빔 패턴을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 개시의 다양한 실시 예들 중 하나의 실시 예들에 따른 가변적인 기지국 안테나 장치에서, 기지국 안테나 장치의 제3모드의 빔 패턴을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 본 개시의 다양한 실시 예들 중 하나의 실시 예들에 따른 가변적인 기지국 안테나 장치에서, 기지국 안테나 장치의 제4모드의 빔 패턴을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 본 개시의 다양한 실시 예들 중 하나의 실시 예들에 따른 가변적인 기지국 안테나 장치에서, 각각 4개의 안테나 소자를 구비한 제1, 2안테나가 모두 구동되는 경우의 빔 패턴을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 개시의 다양한 실시 예들 중 하나의 실시 예들에 따른 가변적인 기지국 안테나 장치에서, 각각 4개의 안테나 소자를 구비한 제1,2안테나 중 하나의 안테나만 구동되는 경우의 빔 패턴을 나타내는 도면이다.
이하 본 개시의 다양한 실시 예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 개시의 실시 예들을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 아울러, 후술되는 용어들은 구체적인 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 다른 용어로 대체될 수 있다. 따라서 이러한 용어들은 본 발명의 다양한 실시 예들에 대한 설명에 따라 더욱 명확하게 정의될 것이다. 또한, 본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어 '제1', '제2' 등의 서수를 사용한 것은 단지 동일한 명칭의 대상들을 서로 구분하기 위한 것으로서, 그 순서는 임의로 정해질 수 있는 것이다.
이하에서 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 기지국 안테나 장치에서, 중력방향을 Z축으로 표시하며, 중력방향의 수직한 제1방향을 X축으로, 중력 방향 및 제1방향과 수직한 제2방향을 Y축으로 표시한다.
도 1은 본 개시의 다양한 실시 예들 중 하나의 실시 예에 따른 가변적인 기지국 안테나 장치를 나타내는 도면이다. 도 2는 본 개시의 다양한 실시 예들 중 하나의 실시 예에 따른 가변적인 기지국 안테나 장치의 내부의 연결을 간략하게 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 개시의 다양한 실시 예들 중 하나의 실시 예에 따른 가변적인 기지국 안테나 장치는 복수개의 안테나가 서로 회전 가능하게 구비되며, 가변적인 기지국 안테나 장치가 장착되는 여러 가지 환경 요인에 따라 안테나의 구조를 달리할 수 있도록 구비될 수 있다. 또한, 복수개의 안테나 중 하나에 메인 제어부(140)(main controller)를 구비하여, 하나의 메인 제어부(140)를 통해 복수개의 안테나들을 제어할 수 있도록 구비된다.
구체적으로 본 개시의 하나의 실시 예에 따른 가변적인 기지국 안테나 장치(100)는, 제1안테나(110)와, 상기 제1안테나(110)에 회전되게 구비되는 제2안테나(120)를 포함할 수 있으며, 상기 제1,2안테나 중 적어도 하나에 구비되어 상기 제1,2안테나로 제어 신호를 인가하는 메인 제어부(140)를 포함할 수 있다. 또한, 본 개시의 일 실시 예에 따른 제1안테나(110)와 제2안테나(120)는 능동 배열 안테나(Active Array Antenna)인 것을 예를 들어 설명한다. 그러나, 제1,2안테나(110, 120)는 능동 배열 안테나의 구조로 한정되는 것은 아니며, 배열이나 구조 등에 따라 다양한 변형이 있을 수 있다. 또한, 본 개시의 일 실시 예에서 메인 제어부(140)는 제1안테나(110)에 제공되는 것을 예를 들어 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니며, 제2안테나(120)에 제공될 수 있음은 물론이다. 또한, 본 개시의 일 실시 예에 따른 제1안테나(110)는 제2안테나(120)의 하부에 위치되고, 제2안테나(120)가 제1안테나(110)에서 회전되는 것을 예를 들어 설명한다. 그러나, 제1안테나(110)와 제2안테나(120)의 위치는 얼마든지 가변될 수 있으며, 제1안테나(110)가 제2안테나(120)에서 회전될 수 도 있는 등 안테나들의 배열이나 배치 위치 등은 얼마든지 변형이나 변경이 가능할 것이다.
제1안테나(110)는 하나의 하우징(이하 '제1안테나 하우징(115)'이라고 함.) 내측으로 제1안테나 어레이(111)와 제1전원부(113) 및 메인 제어부(140)와 제1보드부(112)를 포함할 수 있다. 또한, 제1안테나(110)로 송수신되는 신호를 증폭하거나, 전원을 증폭시키는 등의 다양한 모듈들이 제1안테나 하우징(115)의 내측에 제공될 수 있다.
제1안테나 어레이(111)는 제1안테나 하우징(115)의 내측으로 한 쌍의 송수신 소자(이하 '제1안테나(110) 소자'라 함.)가 복수개 구비될 수 있다. 제1안테나(110) 소자들은 제1안테나 하우징(115) 내측에 중력 방향으로 서로 일정한 간격을 가지면서 배치될 수 있다. 제1안테나 어레이(111)는 4쌍의 송수신용 안테나 소자를 포함하는 것을 예를 들어 설명한다. 그러나, 제1안테나 어레이(111)에 제공되는 안테나 소자의 개수는 안테나 방사 패턴 등을 고려하여 얼마든지 변형이나 변경이 될 수 있다.
제1전원부(113)는 제1보드부(112)로 전원을 인가하여 제1안테나(110)의 전원을 온/오프하는 구성이며, 제1보드부(112)는 데이터 송, 수신을 위한 모듈을 포함하고, 데이터 송, 수신을 제어하는 메인 제어부(140)를 구비할 수 있다. 제1안테나 하우징(115)에는 상기의 제1안테나 어레이(111)나 제1전원부(113) 및 제1보드부(112) 등의 구성 이외에도 신호의 송, 수신을 위한 다양한 모듈들이 제공될 수 있다. 예를 들어, 제1보드부(112)에 제공되어 신호의 송수신을 위한 제1송수신 모듈(transceiver module)과, 상기 제1송수신 모듈의 송수신 신호를 처리하는 제1FPGA(Field Programmable Gate Array)를 포함할 수 있다. 또한, 송, 수신되는 신호를 증폭하기 위한 제1증폭기(Power Amplifier: PA)나, 신호를 증폭할 때 잡음을 저하시키는 제1저잡음 증폭기(low noise amplifier(LNA))나, 제1송수신 변환기(duplexer) 등을 포함할 수 있다.
제2안테나(120)는 제1안테나(110)의 상면에 위치되고, 제1안테나(110)에서 회전 가능하게 결합된다. 제2안테나(120)는 힌지부(130)에 의해 제1안테나(110)에 회전 가능하게 구비될 수 있다. 제2안테나(120)는 제1안테나(110)에서 X축을 회전축으로 회전하거나, Y축을 회전축으로 회동되거나, Z축을 회전축으로 회전할 수 있도록 구비된다.
제2안테나(120)는 제1안테나(110)의 제1안테나 하우징(115)의 상부에 회전 가능하게 결합되는 하나의 하우징(이하 '제2안테나 하우징(125)'이라고 함.) 내측으로 제2안테나 어레이(121)와 제2전원부(123) 및 제2보드부(122)를 포함할 수 있다. 또한, 제2안테나(120)에도 제1안테나(110)와 같이, 송수신되는 신호를 증폭하거나, 전원을 증폭시키는 등의 다양한 모듈들이 제2안테나 하우징(125)의 내측에 제공될 수 있다.
제2안테나 어레이(121)는 제2안테나 하우징(125)의 내측으로 한 쌍의 송수신 소자(이하 '제2안테나(120) 소자'라 함.)가 복수개 구비될 수 있으며, 제2안테나 어레이(121)는 제1안테나 어레이(111)와 배치되는 위치에 따라 다양한 빔 패턴(BP)을 형성할 수 있다. 제2안테나 어레이(121)는 4쌍의 송수신용 안테나 소자를 포함하는 것을 예를 들어 설명한다. 그러나, 제2안테나 어레이(121)에 제공되는 안테나 소자의 개수는 안테나 방사 패턴 등을 고려하여 얼마든지 변형이나 변경이 될 수 있다.
앞서 언급하였듯이, 제2안테나 어레이(121)는 제1안테나 어레이(111)와 배치되는 위치에 따라 다양한 빔 패턴(BP)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 제2안테나 어레이(121)와 중력방향으로 동일선 상에 위치되어, 한 줄, 즉 일렬로 안테나 소자들이 배치될 수 있다. 이 경우, 8쌍의 안테나 소자는 중력 방향으로 한 줄로 배치되어 하나의 빔 패턴(BP)이 형성될 수 있다. 또한, 제2안테나 어레이(121)가 제1안테나 어레이(111)의 측면으로 이웃하여 평행하게 배치되어 중력방향으로 두 줄의 안테나 소자들이 배치될 수 있다. 이 경우, 4쌍의 제1안테나(110) 소자들과 4쌍의 제2안테나(120) 소자가 중력 방향으로 평행하게 두 줄로 배치되어 하나의 빔 패턴(BP)을 형성할 수 있다. 또한, 제1안테나(110)와 제2안테나(120)의 설치 각도에 따라서 제1안테나 어레이(111)와 제2안테나 어레이(121)에 의한 각각의 빔 패턴(BP)을 형성할 수도 있다.
제2전원부(123)는 제2보드부(122)로 전원을 인가하여 제2안테나(120)의 전원을 온/오프하는 구성이며, 제2보드부(122)는 데이터 송, 수신을 위한 모듈을 포함한다. 또한, 제2보드부(122)는 제1안테나(110)부에 배치되는 메인 제어부(140)에 의해 데이터 송, 수신이 제어될 수 있다. 제2안테나 하우징(125)에는 상기의 제2안테나 어레이(121)나 제2전원부(123) 및 제2보드부(122) 등의 구성 이외에도 신호의 송, 수신을 위한 다양한 모듈들이 제공될 수 있다. 예를 들어, 제2보드에 제공되어 신호의 송수신을 위한 제2송수신 모듈(transceiver module)과, 상기 제2송수신 모듈의 송수신 신호를 처리하는 제2FPGA(Field Programmable Gate Array)를 포함할 수 있다. 또한, 송, 수신되는 신호를 증폭하기 위한 제2증폭기(Power Amplifier: PA)나, 신호를 증폭할 때 잡음을 저하시키는 제2저잡음 증폭기(low noise amplifier(LNA))나, 제1송수신 변환기(duplexer) 등을 포함할 수 있다.
메인 제어부(140)는 제1안테나(110)와 제2안테나(120) 중 하나에 구비될 수 있다. 본 개시의 일 실시 예에서 메인 제어부(140)는 상대적으로 하부에 위치되는 제1안테나(110)에 제공되는 것을 예를 들어 설명한다. 메인 제어부(140)는 상기 제1안테나(110)와 상기 제2안테나(120) 각각으로 제어신호를 인가하는 구성이다. 메인 제어부(140)는 후술하는 제1 내지 제4 모드 별로 신호처리부(Digital Unit)에서 전달되는 전송할 베이스밴드(baseband) 신호를 동기화하여, 제1안테나(110)와 제2안테나(120) 모두로 분배하거나, 제1안테나(110)로만 분배하도록 제어한다. 또한, 메인 제어부(140)는 상기의 제어뿐만 아니라 제1안테나 어레이(111)와 제2안테나 어레이(121) 각각에서 수신된 신호를 합성하여 신호처리부로 전달할 수 있게 제어한다.
메인 제어부(140)가 제공되는 제1안테나(110)는 항상 활성화되도록 전원이 인가되나, 제2안테나(120)는 가변적인 기지국 안테나 장치(100)의 실장 환경에 따라 활성화될 수도 있고, 비활성화될 수도 있다. 따라서, 가변적인 기지국 안테나 장치(100)의 구동 시, 메인 제어부(140)가 제공되는 제1안테나(110)는 항상 활성화될 수 있게 제1전원부(113)는 전원이 인가되는 상태다. 그러나, 제2안테나(120)는 사용의 유무에 따라 메인 제어부(140)는 제2전원부(123)의 전원의 인가 여부를 제어할 수 있다.
본 개시의 일 실시 예에 따른 가변적인 기지국 안테나 장치(100)는 제2안테나(120)가 제1안테나(110)에 회전되어 배치되는 상태에 따라 제1모드, 제2모드, 제3모드 및 제4모드의 4개의 모드로 구현될 수 있다.
도 3은 본 개시의 다양한 실시 예들 중 하나의 실시 예들에 따른 가변적인 기지국 안테나 장치에서, 가변적인 기지국 안테나 장치의 제1모드의 빔 패턴을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 3을 참조하면, 제1모드는 제1안테나(110)와 제2안테나(120)는 언폴딩(Unfolding)된 상태로서, 제2안테나(120)는 제1안테나(110)의 상면으로 중력방향으로 길게 배치된다. 제1안테나(110)와 제2안테나(120) Z축으로 길게 배치됨으로써, 제1안테나 어레이(111)와 제2안테나 어레이(121)는 Z축 방향으로 한 줄로 나란하게 배치된다. 구체적으로 Z축 방향으로 배치되는 4쌍의 제1안테나(110) 소자의 상부로 Z축 방향으로 배치되는 제2안테나(120) 소자들이 적층되어 일렬로 구비된다. 제1안테나(110)와 제2안테나(120)가 마치 하나의 안테나로서 구동된다. 따라서, 제1모드에서는 상기 제1안테나(110)의 상면과 상기 제2안테나(120) 하면의 결합면을 기준으로 하나의 빔 패턴(BP)을 형성할 수 있다.
일렬로 8쌍의 안테나 소자들로 인해 제1모드에서 발생되는 빔 패턴(BP)의 반치 빔폭(Half Power Beam Width)은 30~35°로 형성될 수 있다. 따라서, 제1안테나(110)와 제2안테나(120)가 중력 방향으로 길게 배치되는 경우, 상기의 반치 빔폭이 30~35°을 가지는 빔 패턴(BP)을 형성함으로써, 건물의 간섭이 적은 교외지역에 설치될 수 있어, 상대적으로 먼 곳까지 신호를 송, 수신하도록 구비될 수 있는 것이다. 즉, 제1모드로 제1안테나(110)와 제2안테나(120)가 배치되는 경우, 건물이 밀집되어 건물들에 의해 빔 패턴(BP)이 간섭을 받을 수 있는 도시보다는 건물들이 적은 교외에 설치될 수 있는 것이다.
도 4는 본 개시의 다양한 실시 예들 중 하나의 실시 예들에 따른 가변적인 기지국 안테나 장치에서, 가변적인 기지국 안테나 장치의 제2모드의 빔 패턴을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 4를 참조하면, 제2모드는 제1안테나(110)와 제2안테나(120)는 폴딩(Folding)된 상태이다. 구체적으로 제2모드는, 상기 제2상기 제1안테나(110)에서 Y축을 회전축으로 회전되어 상기 제1안테나(110)의 측면이 상기 제2안테나(120)의 측면과 접철되어 이웃하게 놓여 구동되는 상태이다. 즉, 제1안테나(110)와 제2안테나(120)가 언폴딩된 상태에서 동일 측면을 형성하던 제1안테나(110)의 측면과 제2안테나(120)의 측면이 힌지부(130)를 중심으로 회전됨으로써, 서로 접철되는 것이다. 따라서, 제1안테나(110)와 제2안테나(120)는 X축 방향으로 서로 이웃하게 배치된다. 제1안테나(110)와 제2안테나(120) X축 방향으로 나란하게 배치됨으로써, 제1안테나 어레이(111)와 제2안테나 어레이(121)도 X축 방향으로 서로 나란하게 배치되어 Z축을 따라 두 줄로 안테나 소자들이 배치되는 것이다. 구체적으로 Z축 방향으로 배치되는 4쌍의 제1안테나(110) 소자의 측면으로 평행하게 Z축 방향으로 배치되는 제2안테나(120) 소자들이 배치되어 두 줄로 구비된다. 제2모드도 제1모드와 같이 제1안테나(110)와 제2안테나(120)가 마치 하나의 안테나로서 구동될 수 있다. 제2모드에서 상기 제1안테나(110)의 측면과, 상기 제1안테나(110) 측면과 접철된 제2안테나(120)의 측면의 결합면을 기준으로 하나의 빔 패턴(BP)을 형성할 수 있다. 따라서, 4쌍의 제1안테나(110) 소자와 이와 이웃하여 4쌍의 제2안테나(120) 소자가 배치됨으로써 가변적인 기지국 안테나 장치(100)는 두 줄의 안테나 어레이의 배열(2 column array)을 가지게 된다. 따라서, 두 줄의 배열을 까지는 8쌍의 안테나 소자들로 인해 제2모드에서 발생되는 빔 패턴(BP)의 반치 빔폭(Half Power Beam Width)은 60~65°로 형성될 수 있고, 두 줄의 안테나 어레이의 배열로 인해 2x 다이버시티(diversity)를 구현할 수 있다. 따라서, 제1안테나(110)와 제2안테나(120)가 X축 방향으로 이웃하게 배치되는 경우, 상기의 반치 빔폭이 60~65°을 가지는 빔 패턴(BP)을 형성함으로써, 가까운 지역에 높은 다이버시티(diversity)를 가지는 신호를 송, 수신하는데 사용될 수 있다. 즉, 제2모드로 제1안테나(110)와 제2안테나(120)가 배치되는 경우, 건물이 밀집됨으로써 상대적으로 먼 곳까지 빔 패턴(BP)을 가지기 보다는 건물들에 의해 빔 패턴(BP)이 간섭을 받을 수 있는 도시에 설치될 수 있는 것이다.
도 5는 본 개시의 다양한 실시 예들 중 하나의 실시 예들에 따른 가변적인 기지국 안테나 장치에서, 가변적인 기지국 안테나 장치의 제3모드의 빔 패턴(BP)을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 5를 참조하면, 제3모드는 수평 벤딩 모드(Horizontal bending mode)로서, 제2모드에서 제1안테나(110)가 제2안테나(120)에 소정 각도를 가지도록 틸팅된 상태로 배열된다. 구체적으로 제3모드에서 우선, 상기 제1안테나(110)가 제1안테나(110)에서 Y축을 회전축으로 하여 1차 회전되어 제1안테나(110)의 측면과 제2안테나(120)의 측면이 서로 접철되도록 한다. 이 상태의 제1안테나(110)와 제2안테나(120)를 Z축 방향을 회전축으로 하여 2차 회전한다. 이에, 상기 제1안테나(110)의 전면과 상기 제2안테나(120)의 전면 또는 제1안테나(110)의 후면과 제2안테나(120)의 후면은 소정각도로 틸팅(tilting)되어 서로 대향하게 배치되어, 제1안테나(110)와 제2안테나(120)는 제3모드로 제공된다.
상기 제3모드에서 상기 제2안테나 어레이(121)는 상기 제1안테나 어레이(111)와 서로 이웃하여 평행하게 배치되되, 서로 소정 각도로 대향하게 위치된다. 즉, 제2모드에서와 같이, 가변적인 기지국 안테나 장치(100)는 4쌍의 Z축 방향 안테나 소자들이 X축 방향으로 두줄 배열되는데, 제1안테나(110)와 제2안테나(120)가 서로 소정 각도로 틸팅됨으로 인해, 제1안테나 어레이(111)와 제2안테나 어레이(121)는 서로 다른 방향으로 빔 패턴(BP)을 형성한다. 즉, 제3모드는 상기 제1안테나(110)와 상기 제2안테나(120)가 서로 다른 방향으로 빔 패턴(BP)을 형성한다. 또한, 제3모드에서 제1안테나(110)와 상기 제2안테나(120) 각각의 반치 빔폭(Half Power Beam Width)은 60~65°로 서로 X축 방향으로 이웃하게 형성된다.
따라서, 제3모드의 경우, 수평하게 배치된 제1안테나 어레이(111)와 제2안테나 어레이(121)가 각각의 서로 다른 섹터로 신호를 송수신 할 수 있게 되는 것이다. 또한, 제2모드와는 다르게, 2x 다이버시티를 구현하는 대신에, 두개의 섹터로 1x 다이버시티를 구현할 수 있게 된다.
도 6은 본 개시의 다양한 실시 예들 중 하나의 실시 예들에 따른 가변적인 기지국 안테나 장치에서, 가변적인 기지국 안테나 장치의 제4모드의 빔 패턴을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 6을 참조하면, 제4모드는 수직 벤딩 모드 (Vertical bending mode)로서, 제4모드는 제1모드와 같이 제1안테나(110)와 제2안테나(120)가 배치된 상태에서, 제2안테나(120)가 제1안테나(110)에서 X축을 회전 축으로 하여 회전하여 제1안테나(110)와 틸팅되도록 구비된다. 구체적으로, 상기 제1안테나(110)의 상면으로 제2안테나(120)가 배치된 상태에서 제2안테나(120)가 X 축을 회전 축으로 제1안테나(110)의 전면 또는 후면 방향으로 회전되어 상기 제1안테나(110)의 일면이 상기 제2안테나(120)의 일면과 소정 각도로 대향하게 위치된다.
이로 인해, 제2안테나 어레이(121)는 제1안테나 어레이(111)의 상부로 배열되는데, 제2안테나(120)가 제1안테나(110)에서 밴딩된 각도만큼 소정 각도 틸딩되게 배열된다. 제4모드로 배열되는 가변적인 기지국 안테나 장치(100)의 경우, 제3모드로 배열되는 가변적인 기지국 안테나 장치(100)와 같이, 제1안테나(110)와 제2안테나(120)가 서로 소정 각도로 틸팅됨으로써, 제1안테나 어레이(111)와 제2안테나 어레이(121)가 서로 다른 방향으로 빔 패턴(BP)을 형성한다. 즉, 제3모드는 힌지부(130)를 중심으로 양측으로 빔 패턴(BP)이 형성된다면, 제4모드에서는 힌지부(130)를 중심으로 상, 하 방향으로 서로 다른 빔 패턴(BP)이 형성된다. 제4모드에서 제1안테나(110)와 상기 제2안테나(120) 각각의 반치 빔폭(Half Power Beam Width)은 60~65°로, 제1안테나(110)의 빔 패턴(BP)과 제2안테나(120)의 빔 패턴(BP)은 Z축 방향으로 서로 이웃하게 형성된다.
따라서, 가변적인 기지국 안테나 장치(100)가 제4모드로 배열되면, 중력 방향으로 각각의 서로 다른 섹터로 신호를 송수신 할 수 있게 되는 것이다.
도 7은 본 개시의 다양한 실시 예들 중 하나의 실시 예들에 따른 가변적인 기지국 안테나 장치에서, 각각 4개의 안테나 소자를 구비한 제1, 2안테나가 모두 구동되는 경우의 빔 패턴을 나타내는 도면이다. 도 8은 본 개시의 다양한 실시 예들 중 하나의 실시 예들에 따른 가변적인 기지국 안테나 장치에서, 각각 4개의 안테나 소자를 구비한 제1,2안테나 중 하나의 안테나만 구동되는 경우의 빔 패턴을 나타내는 도면이다. 도 7 및 도 8을 참조하여 보면, 안테나 소자가 각각 4쌍 제공되어 8개의 칼럼을 가질 때 빔 패턴의 형상과 4개가 하나의 컬럼을 가지며, 두 줄로 형성되어 별도로 빔 패턴의 형상을 비교해 볼 수 있다. 즉, 상대적으로 먼 거리까지 빔 패턴을 형성하기 위해서는 제1모드에서와 같이 일렬로 배열되도록 구비되는 것을 제안하며, 제1모드보다는 짧은 거리 상으로 빔 패턴을 형성하나, 상대적으로 넓은 공간으로 빔 패턴을 형성하는 경우에는 제2,3,4모드와 같이 4쌍의 안테나 소자가 하나의 컬럼으로 형성되도록 배치될 수 있는 것이다.
이상, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.
100: 가변적인 기지국 안테나 장치 110: 제1안테나
120: 제2안테나 130: 힌지부
140: 메인 제어부

Claims (11)

  1. 가변적인 기지국 안테나 장치에 있어서,
    제1안테나 어레이(Antenna Array)를 구비하는 제1안테나;
    상기 제1안테나에 회동 가능하게 결합되고, 제2안테나 어레이(Antenna Array)를 포함하는 제2안테나; 및
    상기 제1안테나와 상기 제2안테나 중 하나에 구비되는 메인 제어부를 포함하고,
    상기 메인 제어부는 상기 제1안테나와 상기 제2안테나 각각으로 제어신호를 인가하는 가변적인 기지국 안테나 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1안테나에는 상기 제1안테나를 구동하는 제1전원부가 제공되고,
    상기 제2안테나에는 상기 제2안테나를 구동하는 제2전원부가 제공되고,
    상기 메인 제어부는 상기 제1전원부 및 상기 2전원부의 구동을 각각 제어하는 가변적인 기지국 안테나 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 메인 제어부는 설정에 따라 상기 제1전원부와 상기 제2전원부에 모두 전원을 인가하여 상기 제1안테나와 상기 제2안테나를 모두 구동시키거나, 상기 제1전원부와 상기 제2전원부 중 하나로 전원을 인가하여 상기 제1안테나 또는 상기 제2안테나 중 하나만 구동시키는 가변적인 기지국 안테나 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1안테나의 상면으로 상기 제2안테나가 중력방향으로 길게 배치되는 제1모드를 포함하고,
    상기 제1모드에서 상기 제2안테나 어레이는 상기 제1안테나 어레이의 상부로 나란하게 배치되는 가변적인 기지국 안테나 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1모드는 상기 제1안테나의 상면과 상기 제2안테나 하면의 결합면을 기준으로 하나의 빔 패턴을 형성하고,
    상기 제1모드에서 반치 빔폭(Half Power Beam Width)은 30~35°로 형성되는 가변적인 기지국 안테나 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2안테나가 상기 제1안테나에서 회전되어 상기 제1안테나의 측면이 상기 제2안테나의 측면과 접철되어 이웃하게 놓이는 제2모드를 포함하고,
    상기 제2모드에서 상기 제2안테나 어레이는 상기 제1안테나 어레이의 측면으로 이웃하여, 상기 제1안테나 어레이와 상기 제2안테나 어레이는 서로 이웃하여 평행하게 배치되는 가변적인 기지국 안테나 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2모드는 상기 제1안테나의 측면과 상기 제2안테나의 측면의 결합면을 중심으로 하나의 빔 패턴을 형성하고,
    상기 제2모드의 반치 빔폭(Half Power Beam Width)은 60~65°로 형성되는 가변적인 기지국 안테나 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1안테나가 제1안테나에서 1차 회전되어 상기 제2안테나의 일측면이 상기 제2안테나의 일측면과 접철되고, 상기 제1안테나와 상기 제2안테나의 접철된 측면을 회전 축으로 2차 회전하여 상기 제1안테나의 일면과 상기 제2안테나의 일면이 상기 회전 축을 중심으로 소정 각도를 틸딩되게 배치되는 제3모드를 포함하고,
    상기 제3모드에서 상기 제2안테나 어레이는 상기 제1안테나 어레이와 서로 이웃하여 평행하게 배치되고, 서로 소정 각도로 대향하게 위치되는 가변적인 기지국 안테나 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제3모드는 상기 제1안테나와 상기 제2안테나가 서로 다른 방향으로 빔 패턴을 형성하고,
    상기 제3모드에서 제1안테나와 상기 제2안테나 각각의 반치 빔폭(Half Power Beam Width)은 60~65°로 서로 이웃하게 형성되는 가변적인 기지국 안테나 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1안테나의 상면으로 상기 제2안테나가 배치된 상태에서 상기 제2안테나가 상기 제1안테나의 전면 또는 후면 방향으로 회전되어 상기 제1안테나의 일면이 상기 제2안테나의 일면과 소정 각도로 대향하게 위치되는 제4모드를 포함하고,
    상기 제4모드에서 상기 제2안테나 어레이는 상기 제1안테나 어레이의 상부로 소정 각도를 가지며 배치되는 가변적인 기지국 안테나 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제4모드는 상기 제1안테나와 상기 제2안테나가 서로 다른 방향으로 빔 패턴을 형성하고,
    상기 제4모드에서 상기 제1안테나와 상기 제2안테나 각각의 반치 빔폭(Half Power Beam Width)은 60~65°로 서로 상, 하 방향으로 형성되는 가변적인 기지국 안테나 장치.
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