WO2016036053A1 - 이동통신 시스템용 안테나 장치 - Google Patents

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WO2016036053A1
WO2016036053A1 PCT/KR2015/008980 KR2015008980W WO2016036053A1 WO 2016036053 A1 WO2016036053 A1 WO 2016036053A1 KR 2015008980 W KR2015008980 W KR 2015008980W WO 2016036053 A1 WO2016036053 A1 WO 2016036053A1
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antenna device
radome
service band
combiner
reflector
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PCT/KR2015/008980
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소성환
강성만
정은석
이상훈
박대명
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KMW Inc
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KMW Inc
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/14—Reflecting surfaces; Equivalent structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H01Q1/241—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
    • H01Q1/246—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for base stations
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/42—Housings not intimately mechanically associated with radiating elements, e.g. radome
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W88/00—Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
    • H04W88/08—Access point devices

Definitions

  • the present invention relates to an antenna device that can be applied to a base station or a relay station in a mobile communication (PCS, cellular, CDMA, GSM, LTE, etc.) network.
  • PCS mobile communication
  • cellular Code Division Multiple Access
  • CDMA Code Division Multiple Access
  • GSM Global System for Mobile communications
  • LTE Long Term Evolution
  • a base station of a mobile communication system has been divided into a base station main body apparatus for transmitting and receiving signal processing and an antenna apparatus including a plurality of radiating elements to transmit and receive a wireless signal.
  • the base station main body apparatus is usually installed at a low position on the ground, and the antenna apparatus is installed at a high position such as a rooftop of a building or a tower, and they may be connected through a feed cable or the like.
  • FIG. 1 schematically shows an example of equipment that may be installed on the antenna device side in a typical mobile communication base station.
  • a service band separator / combiner 16 may be provided at the front of the antenna device 10. ) Is shown.
  • the service band separator / combiner 16 is connected to each other using the antenna device 10 and a cable (a) generally according to the Antenna Interface Standards Group (AISG) standard.
  • AISG Antenna Interface Standards Group
  • the service band separator / combiner 16 is for further distinguishing the service bands of the corresponding antenna device 10, and separates the service bands from the transmission signal transmitted from the base station main body device for each set service band and provides them to the antenna device 10 side. And combines the signals for each service band provided from the antenna device 10 and transmits them to the base station main body.
  • the service band separator / combiner 16 has a structure of a filter combiner / divider in which a processing band is appropriately set for each service band to be separated and / or combined.
  • the current mobile communication environment is not only commercialized deployment of 2G (Generation), 3G, 4G Long Term Evolution (LTE), but also the introduction of the next generation 5G system. Is being considered. Accordingly, various mobile communication service frequency bands are mixed according to a communication system or a carrier and a country, and a base station environment is also diversified. Accordingly, since the service band is also frequently changed for each specific operator, in order to implement an efficient base station system and reduce the cost of operating the base station, the base station (and base station antenna device) can cover a wide range of service bands Will be built. In such an environment, the service band separator / combiner 16 is additionally installed at the time of installation of the initial antenna device 10 or later as needed so that an appropriate service band required by a specific operator can be selected.
  • an aspect of the present invention is to provide an antenna device for a mobile communication system for minimizing an installation cost along with a material cost and a processing cost by improving a manufacturing method of a service band separator / combiner that can be additionally installed.
  • Another object of the present invention is to provide an antenna device for a mobile communication system to minimize the problems caused by the external environment, such as waterproof, or aesthetic problems by the provision of the service band separator / combiner.
  • an antenna device for a mobile communication system comprising: a reflector configured to have a plate shape and mounting a plurality of radiating elements to transmit and receive a radio signal on one surface thereof; A service band separator / combiner installed on the other surface of the reflector to separate / combine the service band of the antenna device; It characterized in that it comprises a radome configured in the form of an integral cylinder surrounding the reflector and the service band separator / combiner as a whole.
  • the antenna device for a mobile communication system can improve the manufacturing method of the service band separator / combiner which can be additionally installed, thereby reducing the installation cost along with the material cost and processing cost, thereby minimizing unnecessary expense expenses.
  • the antenna device for a mobile communication system can minimize problems caused by the external environment, such as waterproof, or aesthetic problems due to the provision of the service band separator / coupler.
  • Figure 1 is a schematic illustration showing the equipment that can be installed on the antenna device side in a typical mobile communication base station
  • FIG. 2 is a schematic partially separated perspective view of an antenna device for a mobile communication system according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a side internal structural diagram of a main part of FIG.
  • 4a and 4b are views for explaining the main process when manufacturing the radome of the antenna device according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a schematic partially separated perspective view of an antenna device for a mobile communication system according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a side internal structural diagram of the main part of FIG.
  • FIG. 7 is a perspective view of an antenna device for a mobile communication system according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic partial separated perspective view of an antenna device for a mobile communication system according to an embodiment of the present invention.
  • 3 is a side internal structural diagram of a main part of FIG. 2. 2 and 3, the antenna device 20 according to an embodiment of the present invention is configured in the form of a metal plate having a relatively large area as a whole, and transmits and receives a radio signal to one surface (for example, the front surface) thereof.
  • Reflecting plate 210 for mounting a plurality of radiating elements 212 to;
  • a service band splitter / combiner 220 installed on the other side (eg, a rear surface) of the reflector plate 210, for example, on a lower side, for separating / combining the service band of the antenna device 20;
  • the upper and lower portions of the reflector plate 210 are fixed to each other, and include an upper cap 204 and a lower cap 206 that seal and couple the upper and lower openings of the cylindrical radome 202.
  • radome 202 of the antenna device 20 a variety of electronic components (not shown) (such as a relatively small size) may be added to the power supply circuit, and to transmit and receive signal processing. In FIG. 3, these electronic components are not shown for convenience of description.
  • the service band separator / combiner 220 is installed at the lower side of the rear surface of the reflector plate 210, it is installed at a portion adjacent to the lower cap 206.
  • the lower cap 206 is provided with a plurality of input / output connectors 208 for inputting and receiving signals to and from the antenna device 20.
  • the service band separator / combiner 220 is adjacent to the input / output connector 208. Since it is installed, the connection work becomes easier. In this case, various signal processing equipments including the radiating element 12 inside the antenna device 20 and the service band separator / combiner 220 allow the transmission / reception signals of the corresponding service band to pass through the service band separator / combiner 220.
  • the service band separator / combiner 220 performs a function of separating or combining the service bands of the transmission / reception signals.
  • service band separator / combiner 220 may be installed to be fixed to the rear surface of the reflector 210 directly or indirectly through a separate auxiliary mounting mechanism.
  • the tubular radome 202 is not in the form of a cylinder having the same size (eg, cross-sectional area, diameter) from top to bottom as a whole, in accordance with the features of the present invention.
  • the portion of the service band splitter / combiner 220 (having a relatively large size) at the portion corresponding to the portion of the service band splitter / combiner 220 installed on the rear surface of the reflector plate 210.
  • it has a tubular shape of the structure modified to enlarge the cross-sectional area of the site.
  • the service band separator / combiner 220 has a configuration in which the other components of the antenna device 20 are integrally installed inside the radome 202 of the antenna device 20, and the radome ( 202 is configured to have an area (a) with an enlarged cross-sectional area only in the corresponding area in order to provide an installation space of the service band separator / combiner 220.
  • the service band separator / combiner 220 is formed integrally with the antenna device 20 in the radome 202 of the antenna device 20, the conventional service band separator / combiner is formed outside the antenna.
  • the additional installation it is possible to solve the problems in the manufacturing process, manufacturing cost and installation work.
  • it is excellent in waterproofness and can provide a more aesthetic appearance.
  • a primary consideration is to consider a configuration in which a relatively large service band splitter / combiner is installed on the rear side of the reflector. Can be.
  • the reflector is supported by the upper and lower portions of the upper and lower caps through the radome, respectively, and the radome is installed on the prop via a clamp structure (not shown), etc., so that the antenna is supported and installed as a whole. Installing the coupler on the upper and lower sides of the reflector may be difficult or complicated to implement in structure. Accordingly, the present invention proposes a structure in which the service band separator / combiner is installed on the rear surface of the reflector.
  • the radome generally consists of a cylindrical shape with a uniform cross-sectional area as a whole. This is because radome is typically manufactured through an extrusion process in order to minimize the manufacturing process time and manufacturing process cost.
  • radome can be made of synthetic materials such as Fiber Reinforced Plastic (FRP), Acrylonitrile Styrene Acrylate (ASA), Poly Vinyl Chloride (PVC), etc.
  • FRP Fiber Reinforced Plastic
  • ASA Acrylonitrile Styrene Acrylate
  • PVC Poly Vinyl Chloride
  • the size of the radome should be designed to have a cross-sectional area considering the installation space of the corresponding service band separator / combiner. In such a case, the radome has an unnecessary unnecessary space in addition to the installation space of the service band separator / combiner therein.
  • the configuration of the radome 202 according to the features of the present invention, of the service band separator / combiner 220 is additionally installed inside the antenna device 20 While providing only the space required for installation, it can be seen that the configuration is designed to have an optimized form in consideration of cost reduction, weight, product size optimization and installation work.
  • another portion of the radome 202 that is, the portion where the service band splitter / combiner 220 is not provided, provides a space required for the installation of the reflector plate 210 and the radiating element 212, while optimizing the cross-sectional area ( That is, it is designed to have a cross-sectional area smaller than the enlarged area a).
  • the radome 202 By constructing the radome 202 in this form, it is possible to optimize the product size, especially in terms of slimming the lateral area, compared to the generally contemplated radome structure (cylindrical shape having a generally uniform cross-sectional area). As a result, wind pressure and the like are minimized.
  • the radome 202 is not a cylindrical shape having the same cross-sectional area as a whole from the upper side to the lower side, but modified to enlarge the cross-sectional area of the site to provide the installation site of the service band separator / combiner 220.
  • a new manufacturing process is proposed, rather than using a conventional general extrusion process.
  • FIGS. 4A and 4B are diagrams for explaining a main process in manufacturing the radome of the antenna device according to an embodiment of the present invention
  • Figure 4a shows the main process procedure
  • Figure 4b shows the cross-sectional shape of the radome during the manufacturing process Indicates.
  • 4A and 4B the radome manufacturing process according to an embodiment of the present invention, after the extrusion molding method is produced primarily in the form of a cylinder, so that the cross-sectional area is enlarged using a so-called 'extrusion vacuum molding method'
  • the modified site (A) is produced.
  • the radome 202 may be first molded into a cylindrical shape having a uniform diameter as a whole through a general extrusion process. Thereafter, as shown in (a) of FIG. 4, heat is applied to the portion A in which the cross-sectional area is deformed to be enlarged in the radome 202 so as to be molded again, and then to the mold apparatus 30 having a predetermined form. Is provided.
  • the mold apparatus 30 is designed to have a mold shape corresponding to the deformation portion A in which the cross-sectional area of the radome 202 is enlarged in advance, and as shown in FIG. 4B, a vacuum pump or the like is used.
  • the corresponding portion of the provided radome 202 is adsorbed to the mold shape to finally form the portion A which is deformed so that the cross-sectional area is enlarged in the radome 202.
  • At least a surface corresponding to the rear surface of the reflector 210 of the radome 202 may be formed in a relatively flat.
  • the cross-sectional shape of the radome 202 is shown as being formed in a quadrangular shape as a whole.
  • the surface corresponding to the portion (A) that is deformed in the radome 202 that is, the surface of the surface corresponding to the back of the reflecting plate 210
  • the thickness can be formed relatively thicker than the thickness of the other side.
  • the thickness of the radome 202 when the thickness of the radome 202 is designed, for example, generally 3T (mm), the thickness of the surface corresponding to (A) of the deformation site may be designed to be 4T (mm). It can be shown.
  • the radome manufacturing process when the radome 202 is first formed in the same cross-section and then the extrusion vacuum molding secondary, the one surface of the radome already produced is increased. In contrast, in order to provide sufficient excess thickness in advance. According to this process, the thickness of the surface corresponding to the rear surface of the reflector in the radome 202 is relatively thick compared to the other surface, the thickness of the deformed portion (A) is similar to the thickness of the other surface in the final finished product.
  • FIG. 5 is a schematic partially separated perspective view of an antenna device for a mobile communication system according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a side internal structural diagram of a main part of FIG. 5.
  • the antenna device according to the second embodiment of the present invention has a plurality of radiating elements 212 on the front surface, similar to the structure of the first embodiment, as shown in FIGS. 2 and 3.
  • a service band separator / combiner 220 installed at a lower side of the rear surface of the reflector plate 210;
  • Radome 202 configured in the form of an integral barrel;
  • the upper cap 204 and the lower cap 206 for sealing and coupling the upper and lower openings of the cylindrical radome 202 is configured.
  • the cylindrical radome 202 has the same size (for example, the same cross-sectional area) as a whole from the upper side to the lower side.
  • the structure according to the second embodiment has an advantage that a relatively space can be generated inside the radome, but can be manufactured simply by applying a general extrusion method.
  • the water resistance is excellent.
  • FIG. 7 is a perspective view of an antenna device for a mobile communication system according to a third embodiment of the present invention.
  • the service band splitter / combiner is arranged inside the radome 202.
  • the radome 202 is configured to be sealed by the upper cap 204 and the lower cap 206.
  • the configuration according to the third embodiment of the present invention is different from the first embodiment, as the service band splitter / combiner is installed on the upper side of the reflector, for example, the radome 202 ) Has a tubular shape that is deformed to enlarge the cross-sectional area of the upper part.
  • the size and shape of the upper cap 204 and the lower cap 206 is set to match the structure of the radome 20.
  • the input / output connector of the antenna device is not installed in the lower cap 206, but the service band separator / combiner is installed in the radome 202.
  • the input / output connector 208 is installed at the portion deformed to enlarge the cross-sectional area.
  • the input / output connector 208 installed as described above is configured to be connected to the input / output terminal of the corresponding service band separator / combiner inside the radome 202.
  • the installation method of the input / output connector 208 provides an easy connection between the input / output connector 208 and the service band splitter / combiner, and also allows the length thereof to be shortened as much as possible in implementing the connection line.
  • the structure does not need to install the input and output connectors on the lower cap 206 (or upper cap), it is possible to manufacture the lower cap 206 and the upper cap 208 in a simpler structure.
  • the antenna device 20 currently requires a large number of input / output connectors due to adopting a multi-antenna structure for providing a multi-service band or a structure for implementing a multi-input multi-output (MIMO) scheme.
  • MIMO multi-input multi-output
  • the input / output connector 208 may be installed on, for example, the rear surface of the radome 202, thereby eliminating this problem.
  • the extrusion vacuum molding method was applied to the example described, but in addition, by applying the blow molding method, the deformed portion (A It is also possible to apply the method of forming the entire radome form at the same time.
  • the variable extrusion method it is also possible to apply a method of extruding in a form in which the cross-sectional area of the radome is variable during the extrusion process.
  • the service band splitter / combiner has been installed below or above the rear surface of the reflector, but in addition, the service band splitter / combiner has a middle portion or the like at the rear of the reflector. It can be installed anywhere, and the structure of the radome can be designed correspondingly.
  • the input / output connector is installed on one surface of the radome, but this input / output connector installation method may be similarly applied to the same structure as the first embodiment. Or, at this time, some of the input and output connectors may be installed on the lower cap, etc., the other part may have a structure that is installed on one surface of the radome.

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Abstract

본 발명은 이동통신 시스템용 안테나 장치에 있어서, 판 형태로 구성되며, 그 일면에 무선 신호를 송수신하기 위한 다수의 방사소자를 장착하는 반사판과; 반사판의 타면에 설치되며, 해당 안테나 장치의 서비스대역을 분리/결합하기 위한 서비스대역 분리/결합기와; 반사판과 서비스대역 분리/결합기를 전체적으로 감싸는 일체형 통 형태로 구성된 레이돔을 포함한다.

Description

이동통신 시스템용 안테나 장치
본 발명은 이동통신(PCS, Cellular, CDMA, GSM, LTE 등) 네트워크에서, 기지국이나 중계국에 적용될 수 있는 안테나 장치에 관한 것이다.
통상적으로, 이동통신 시스템의 기지국은 송수신 신호 처리를 위한 기지국 본체 장치와, 다수의 방사소자들을 구비하여 무선 신호를 송수신하는 안테나 장치로 구분되어 왔다. 통상 기지국 본체 장치는 통상 지상의 낮은 위치에 설치되며, 안테나 장치는 건물 옥상이나 타워 등의 높은 위치에 설치되고 이들간에는 급전케이블 등을 통해 연결될 수 있다.
또한, 최근 들어, 무선 신호 처리를 위한 각 장치들의 소형, 경량화에 따른 타워 설치의 용이성 증대에 힘입어, 안테나와 기지국 본체 부분간의 신호 전송시의 케이블 손실 등을 보상할 수 있도록, 송수신 무선 신호의 처리를 담당하는 원격 무선 장비(RRH: Remote Radio Head)를 안테나 장치의 전단에 설치하는 구조가 널리 적용되고 있다.
도 1에서는, 통상적인 이동통신 기지국에서 안테나 장치 측에 설치될 수 있는 장비들의 예를 개략적으로 나타내고 있으며, 도 1에 도시된 바와 같이, 안테나 장치(10)의 전단에는 서비스대역 분리/결합기(16)가 설치되는 것이 도시되고 있다. 서비스대역 분리/결합기(16)는 안테나 장치(10)와 통상 AISG(Antenna Interface Standards Group) 규격에 따른 케이블(a)을 이용하여 서로 연결된다.
서비스대역 분리/결합기(16)는 해당 안테나 장치(10)의 서비스 대역을 추가적으로 구분하기 위한 것으로서, 기지국 본체 장치측에서 전송된 송신 신호에서 해당 설정된 서비스 대역별로 분리하여 안테나 장치(10)측으로 제공하며, 안테나 장치(10)로부터 제공되는 각 서비스 대역별 신호를 결합하여 기지국 본체 장치측으로 전송하는 기능을 수행한다. 이러한 서비스대역 분리/결합기(16)는 해당 분리 및/또는 결합하려는 서비스 대역별로 적절히 그 처리 대역이 설정된 필터 결합기/분배기의 구조를 가진다.
상기 서비스대역 분리/결합기(16)의 역할에 대해 보다 상세히 설명하면, 현재의 이동통신 환경은2G(Generation), 3G, 4G LTE(Long Term Evolution)의 상용화 전개뿐만 아니라, 차세대 5G 시스템의 도입이 고려되고 있다. 이에 따른 통신 시스템 또는 통신 사업자 및 국가에 따라 다양한 이동통신 서비스 주파수 대역이 혼재되고 있고 기지국 환경도 다양화 되고 있다. 이에 따라, 특정 사업자별로 서비스 대역도 빈번히 변경되는 환경을 가지므로, 효율적인 기지국 시스템의 구현 및 기지국 운영의 비용 절감을 위해, 기지국(및 기지국 안테나 장치)에서는 다양한 서비스 대역을 커버할 수 있도록 광대역의 시스템을 구축해 두게 된다. 이러한 환경에서, 특정 사업자별로 요구되는 적절한 서비스 대역을 선택할 수 있도록, 상기 서비스대역 분리/결합기(16)가 초기 안테나 장치(10)의 설치시에, 또는 이후 필요시에 추가적으로 설치된다.
그런데, 이러한 서비스대역 분리/결합기(16)를 추가적으로 제작 및 설치하는 것은, 별도의 장치를 제작하기 위한 재료비 및 가공비의 문제가 있었으며, 또한 그 설치 작업도 쉽지 않으며, 고비용이 소요되는 문제점이 있었다. 특히, 이 경우에, 서비스대역 분리/결합기(16)는 안테나 장치(10)와 케이블을 통해 추가적으로 연결되는 상태로 설치되므로, 각 연결 부위의 방수성 등에서 문제가 발생할 여지가 많았으며, 설치 후 미관상 좋지 않은 결과를 초래하였다.
따라서, 본 발명은 추가적으로 설치될 수 있는 서비스대역 분리/결합기의 제작 방법을 개선하여 재료비 및 가공비와 더불어 설치 비용을 최소화할 수 있도록 하기 위한 이동통신 시스템용 안테나 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 서비스대역 분리/결합기의 구비에 따른, 방수성 등과 같이 외부 환경에 의한 문제나, 미관상의 문제를 최소화할 수 있도록 하기 위한 이동통신 시스템용 안테나 장치를 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 이동통신 시스템용 안테나 장치에 있어서, 판 형태로 구성되며, 그 일면에 무선 신호를 송수신하기 위한 다수의 방사소자를 장착하는 반사판과; 상기 반사판의 타면에 설치되며, 해당 안테나 장치의 서비스대역을 분리/결합하기 위한 서비스대역 분리/결합기와; 상기 반사판과 상기 서비스대역 분리/결합기를 전체적으로 감싸는 일체형 통 형태로 구성된 레이돔을 포함함을 특징으로 한다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 이동통신 시스템용 안테나 장치는 추가적으로 설치될 수 있는 서비스대역 분리/결합기의 제작 방법을 개선하여 재료비 및 가공비와 더불어 설치 비용도 줄일 수 있어서, 불필요한 비용지출을 최소화하여 가격경쟁력을 갖는 제품을 제작할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 이동통신 시스템용 안테나 장치는 서비스대역 분리/결합기의 구비에 따른, 방수성 등과 같이 외부 환경에 의한 문제나, 미관상의 문제를 최소화할 수 있다.
도 1은 통상적인 이동통신 기지국에서 안테나 장치 측에 설치될 수 있는 장비들을 나타낸 개략적인 예시도
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 이동통신 시스템용 안테나 장치의 개략적인 일부 분리 사시도
도 3은 도 2의 주요부의 측면 내부 구조도
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제1실시예에 따른 안테나 장치의 레이돔 제작시 주요 공정을 설명하기 위한 도면
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 이동통신 시스템용 안테나 장치의 개략적인 일부 분리 사시도
도 6은 도 5의 주요부의 측면 내부 구조도
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 이동통신 시스템용 안테나 장치의 사시도
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들이 나타나고 있는데 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들이 본 발명의 범위 내에서 소정의 변형이나 혹은 변경이 이루어질 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동통신 시스템용 안테나 장치의 개략적인 일부 분리 사시도이다. 도 3은 도 2의 주요부의 측면 내부 구조도이다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치(20)는, 전체적으로 비교적 넓은 면적의 금속 판 형태로 구성되며, 그 일면(예를 들어, 전면)에 무선 신호를 송수신하기 위한 다수의 방사소자(212)를 장착하는 반사판(210)과; 상기 반사판(210)의 타면(예를 들어, 후면)에서 예를 들어 하측에 설치되며, 해당 안테나 장치(20)의 서비스대역을 분리/결합하기 위한 서비스대역 분리/결합기(220)와; 상기 반사판(210)과 상기 서비스대역 분리/결합기(220)를 전체적으로 감싸며, 일체형 통 형태로 구성되는 레이돔(202)과; 상기 반사판(210)의 상하부를 각각 고정하며, 상기 통 형태의 레이돔(202)의 상하 개방부들을 밀봉하여 결합하는 상부캡(204) 및 하부캡(206)을 포함하여 구성한다.
이외에도, 상기 안테나 장치(20)의 레이돔(202) 내에서는 급전 회로를 비롯하여, 송수신 신호 처리 등을 위한 (비교적 작은 사이즈의) 다양한 전자 부품들(미도시)이 추가될 수 있으며, 도 2 및 도 3에서는 설명의 편의를 위해 이러한 전자 부품들의 도시는 생략하였다.
상기에서, 서비스대역 분리/결합기(220)는 상기 반사판(210)의 후면에서 하측에 설치되므로, 상기 하부캡(206)과 인접한 부위에 설치된다. 통상 하부캡(206)에는 송수신 신호를 안테나 장치(20) 내외부로 입출력하기 위한 다수의 입출력 커넥터(208)가 설치되는데, 상기 서비스대역 분리/결합기(220)는 상기 입출력 커넥터(208)와 인접하게 설치되므로, 보다 연결 작업이 용이해진다. 이때, 해당 서비스대역의 송수신 신호들이 상기 서비스대역 분리/결합기(220)를 거치도록 안테나 장치(20) 내부의 방사소자(12)를 비롯한 여러 신호 처리 장비들과, 상기 서비스대역 분리/결합기(220) 및 하부캡(206)의 다수의 입출력 커넥터(208)간 급전 선로가 적절히 설치된다. 이에 따라, 상기 서비스대역 분리/결합기(220)는 해당 송수신 신호의 서비스대역을 분리 또는 결합하는 기능을 수행한다.
또한, 서비스대역 분리/결합기(220)는 반사판(210)의 후면에 직접적으로, 또는 별도의 보조 장착 기구물 등을 통해 간접적으로, 나사 결합 등을 통해 고정되게 설치될 수 있다.
상기한 구성에서, 통 형태의 레이돔(202)은 본 발명의 특징에 따라, 상측에서 하측까지 전체적으로 동일한 사이즈(예를 들어, 단면적, 직경)를 가진 통 형태가 아니라, 도 1 및 도 2에서 a 부위로 표시한 바와 같이, 상기 서비스대역 분리/결합기(220)가 반사판(210)의 후면에 설치되는 부위와 대응되는 부위에서, (비교적 큰 사이즈를 가지는) 상기 서비스대역 분리/결합기(220)의 설치 공간을 제공하기 위하여, 해당 부위의 단면적이 확대되게 변형된 구조의 통 형태를 가진다.
즉, 본 발명에서는, 상기 서비스대역 분리/결합기(220)가 안테나 장치(20)(의 레이돔 202)의 내부에 안테나 장치(20)의 다른 부품들과 일체적으로 설치되는 구성을 가지며, 레이돔(202)은 이러한 서비스대역 분리/결합기(220)의 설치 공간을 제공하기 위해 해당 부위에서만 단면적이 확대된 영역(a)을 가지도록 구성된다. 이와 같이, 본 발명에서는 서비스대역 분리/결합기(220)가 안테나 장치(20)의 레이돔(202) 내부에서 안테나 장치(20)와 일체적으로 형성되므로, 종래의 서비스대역 분리/결합기를 안테나 외부에 추가적으로 설치하는 것에 비해, 그 제작 공정 및 제작 비용 상의 문제와 설치 작업상 문제점을 해소할 수 있게 된다. 특히, 이 경우에, 종래의 서비스대역 분리/결합기를 안테나 장치의 외부에서 별도의 케이블을 통해 추가적으로 연결할 경우와 비교하여, 방수성이 우수하며, 미관상의 보다 미려한 형태를 제공할 수 있게 된다.
한편, 서비스대역 분리/결합기를 안테나의 레이돔의 내부에 설치하려는 시도를 고려할 수 있는 것으로 가정해 볼 경우에, 비교적 큰 사이즈의 서비스대역 분리/결합기를 반사판의 후면에 설치하는 구성을 일차적으로 고려해 볼 수 있다. 일반적으로 반사판은 그 상하부가 각각 상부캡 및 하부캡에 의해 레이돔을 통해 지지되며, 레이돔은 클램프 구조(미도시) 등을 통해 지주에 설치되어 전체적으로 안테나가 지지 및 설치되는 구조이므로, 서비스대역 분리/결합기를 반사판의 상하측에 설치하는 것은, 그 구조상 구현이 곤란하거나 복잡할 수 있다. 이에, 본 발명에서는 상기 서비스대역 분리/결합기를 반사판의 후면에 설치하는 구조를 제안한다.
또한, 일반적으로 레이돔은 전체적으로 균일한 단면적의 통 형태로 구성된다. 이는 통상적으로 레이돔이 그 제작 공정 시간 및 제작 공정 비용을 최소화하기 위하여 압출 성형 공정을 통해 제작되기 때문이다. 예를 들어, 레이돔은 FRP(Fiber Reinforced Plastic), ASA(Acrylonitrile Styrene Acrylate), PVC(Poly Vinyl Chloride) 등의 합성 물질로 제작될 수 있는데, 이러한 합성 물질을 용융하여 미리 설정된 압출 금형을 이용하여 압출함으로써 제작된다. 이러한 제작 방식에 따라 전체적으로 균일한 단면적을 가지는 통 형태로 레이돔을 제작할 경우에, 레이돔의 사이즈는 해당 설치되는 서비스대역 분리/결합기의 설치 공간까지 고려한 단면적을 가지도록 설계되어야 한다. 그럴 경우에, 해당 레이돔은 그 내부에 상기 서비스대역 분리/결합기의 설치 공간 외에 여분의 불필요한 공간이 발생하게 된다.
이에 비해, 상기 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 특징에 따른 레이돔(202)의 구성은, 안테나 장치(20)의 내부에 추가로 설치되는 서비스대역 분리/결합기(220)의 설치에 요구되는 공간만을 추가로 제공하면서, 원가 절감, 중량, 제품 사이즈의 최적화 및 설치 작업 등을 고려하여, 최적화된 형태를 가지도록 설계된 구성임을 알 수 있다. 이때, 레이돔(202)의 다른 부위, 즉 상기 서비스대역 분리/결합기(220)가 설치되지 않은 부위는 반사판(210) 및 방사소자(212)의 설치에 요구되는 공간을 제공하면서, 최적화된 단면적(즉, 상기 확대된 영역 a보다는 작은 단면적)을 가지도록 설계된다. 이러한 형태로 레이돔(202)을 구성함에 따라, 일반적으로 고려해 볼 수 있는 (전체적으로 균일한 단면적을 가지는 통 형태의) 레이돔의 구조에 비해, 제품 사이즈를 최적화할 수 있으며, 특히, 측면 면적을 슬림화할 수 있어서, 풍압 등의 영향을 최소한으로 받게 된다.
본 발명에서는, 상기와 같이, 레이돔(202)을 상측에서 하측까지 전체적으로 동일한 단면적을 가진 통 형태가 아니라, 서비스대역 분리/결합기(220)의 설치 부위를 제공하기 위해 해당 부위의 단면적이 확대되게 변형된 구조의 통 형태를 가지도록 하기 위하여, 종래의 일반적인 압출 성형 공정을 이용하는 것이 아니라, 새로운 제작 공정을 제안한다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치의 레이돔 제작시 주요 공정을 설명하기 위한 도면으로서, 도 4a에는 주요 공정 절차를 도시하며, 도 4b에서는 제작 공정 중 레이돔의 단면 형상을 나타낸다. 도 4a 및 도 4b를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이돔 제작 공정은, 압출 성형 방식을 일차적으로 통 형태로 제작한 후, 일명 '압출 진공 성형 방식'을 이용하여 상기 단면적이 확대되게 변형된 부위(A)를 제작한다.
보다 자세히 설명하면, 레이돔(202)은 먼저, 일반적인 압출 성형 공정을 통해 전체적으로 고른 진경을 가진 통 형태로 일차적으로 성형될 수 있다. 이후, 도 4의 (a)로 도시한 바와 같이, 레이돔(202)에서 단면적이 확대되게 변형되는 부위(A)에 재차 성형이 가능하도록 열을 가한 후, 미리 설정된 형태의 금형 장치(30)에 제공된다.
상기 금형 장치(30)는 미리 레이돔(202)의 단면적이 확대된 변형 부위(A)에 대응되는 금형 형상을 가지도록 설계되고, 상기 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이, 진공펌프 등을 이용하여 제공된 레이돔(202)의 대응 부위를 금형 형상에 흡착시켜서 최종적으로 레이돔(202)에서 단면적이 확대되게 변형되는 부위(A)를 성형한다.
한편, 레이돔(202)은 적어도 반사판(210)의 후면과 대응되는 면이 비교적 평면으로 형성될 수 있다. 도 4b에 도시된 예에서는, 레이돔(202)의 단면 형상이 전체적으로 사각형으로 형성되는 것으로 도시하고 있다. 이때, 도 4b에서와 같이, 제작 공정 중의 레이돔(202)의 단면 형상을 살펴보면, 상기 레이돔(202)에서 변형되는 부위(A)와 대응되는 면, 즉 반사판(210)의 후면과 대응되는 면의 두께는 다른 면의 두께와 비교하여 비교적 보다 두껍게 형성될 수 있다. 도 4b의 예에서는, 레이돔(202)의 두께가 예를 들어, 일반적으로 3T(mm)로 설계될 경우에, 상기 변형 부위의(A)에 대응되는 면의 두께는 4T(mm)로 설계될 수 있음을 나타내고 있다.
이는, 상기 본 발명의 일 실시예에 따른 레이돔 제작 공정은, 일차적으로 동일한 단면적으로 레이돔(202)을 형성한 후 이차적으로 상기 압출 진공 성형을 할 경우에, 이미 제작된 레이돔의 일면을 늘리는 방식이므로, 이에 대비하여, 미리 충분한 여분의 두께를 제공하기 위함이다. 이러한 공정에 따라, 레이돔(202)에서 반사판의 후면과 대응되는 면의 두께는 다른 면에 비해 비교적 두껍게 되며, 상기 변형되는 부위(A)의 두께는 최종 완성품에서 다른 면의 두께와 비슷해진다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 이동통신 시스템용 안테나 장치의 개략적인 일부 분리 사시도이며, 도 6은 도 5의 주요부의 측면 내부 구조도이다. 도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 안테나 장치는 상기 도 2 및 도 3에 에 도시된 바와 같은, 제1실시예의 구조와 마찬가지로, 전면에 다수의 방사소자(212)를 장착하는 반사판(210)과; 상기 반사판(210)의 후면의 하측에 설치되는 서비스대역 분리/결합기(220)와; 일체형 통 형태로 구성되는 레이돔(202)과; 통 형태의 레이돔(202)의 상하 개방부들을 밀봉하여 결합하는 상부캡(204) 및 하부캡(206)을 포함하여 구성한다.
다만, 본 발명의 제2실시예에 따른 구성은 상기 제1실시예에서와는 달리, 통 형태의 레이돔(202)이 상측에서 하측까지 전체적으로 동일한 사이즈(예를 들어, 동일한 단면적)를 가진다. 이러한 제2실시예에 따른 구조는 상기 제1실시예에 따른 구조에 비해 비교적 레이돔 내부에 여분의 공간이 발생할 수 있는 구조이나, 일반적인 압출 성형 방식만을 적용하여 간단히 제작할 수 있다는 이점이 있다. 또한 상기 제1실시예의 구조와 마찬가지로, 종래의 서비스대역 분리/결합기를 안테나 장치의 외부에 설치하는 경우와 비교하여, 방수성이 우수하다.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 이동통신 시스템용 안테나 장치의 사시도이다. 도 7을 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 안테나 장치는 상기 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 제1실시예의 구조와 마찬가지로, 서비스대역 분리/결합기가 레이돔(202)의 내부에서 반사판의 후면에 설치되며, 레이돔(202)은 상부캡(204) 및 하부캡(206)에 의해 밀봉되게 구성된다.
다만, 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 따른 구성은 상기 제1실시예에서와는 달리, 서비스대역 분리/결합기가 예를 들어, 반사판의 상측에 설치됨에 따라, 레이돔(202)은 상측 부위 단면적이 확대되게 변형된 구조의 통 형태를 가진다. 또한, 이러한 레이돔(20)의 구조에 맞도록, 상부캡(204) 및 하부캡(206)의 사이즈 및 형태가 설정된다.
또한, 도 7에 도시한 제3실시예에서는 제1실시예의 구성과 달리, 하부캡(206) 등에 안테나 장치의 입출력 커넥터가 설치되는 것이 아니라, 레이돔(202)에서 서비스대역 분리/결합기가 설치되는 단면적이 확대되게 변형된 부위에 입출력 커넥터(208)가 설치된다. 이와 같이 설치되는 입출력 커넥터(208)는 레이돔(202) 내측의 대응되는 서비스대역 분리/결합기의 입출력 단자와의 연결되게 구성된다.
이러한 입출력 커넥터(208)의 설치 방식은, 입출력 커넥터(208)와 서비스대역 분리/결합기와의 연결 용이성을 제공하며, 또한, 연결 선로를 구현함에 있어 그 길이를 최대한 단축시킬 수 있도록 한다. 또한, 이러한 구조는 하부캡(206)(또는 상부캡)에 입출력 커넥터를 설치할 필요가 없으므로, 하부캡(206) 및 상부캡(208)을 보다 간단한 구조로 제작할 수 있게 한다.
더욱이, 현재 안테나 장치(20)에는 다중 서비스 대역을 제공하기 위한 다중 안테나 구조나, MIMO(Multi Input Multi Output) 방식을 구현하기 위한 구조를 채용함에 따라, 상당히 많은 수의 입출력 커넥터가 요구되는데, 통상적인 방식과 마찬가지로, 이와 같은 많은 수의 입출력 커넥터를 하부캡(206) 등에 설치하는 것은 공간 제약에 따른 설계상의 어려움과 더불어, 실질적으로 설치 개수에 상당한 제한이 있을 수밖에 없었다. 이에 비해, 상기 도 7에 도시된 본 발명의 제3실시예 따른 구조는 입출력 커넥터(208)가 레이돔(202)의 예를 들어, 후면에 설치될 수 있으므로, 이러한 문제를 해소할 수 있게 된다.
상기와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 이동통신 시스템용 안테나 장치의 구성 및 동작이 이루어질 수 있으며, 한편 상기한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나 여러 가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 예를 들어, 상기의 설명에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이돔 제작시에, 압출 진공 성형 방식을 적용하는 것을 예로 들어 설명하였으나, 이외에도, 블로우 성형 방식을 적용하여, 상기 변형되는 부위(A)를 포함하여 전체 레이돔 형을 동시에 형성하는 방식을 적용할 수도 있다. 또한, 이외에도 가변 압출 성형 방식을 이용하여 압출 성형 공정시에 레이돔의 단면적이 가변되는 형태로 압출되는 방식을 적용할 수도 있다.
또한, 상기의 설명에서는, 본 발명의 실시예들에 따라 서비스대역 분리/결합기가 반사판의 후면에서 하측이나 상측에 설치되는 것으로 설명하였으나, 이외에도 상기 서비스대역 분리/결합기는 반사판의 후면에서 중간 부위 등 어디에도 설치될 수 있으며, 이에 대응되게 레이돔의 구조가 설계될 수 있다.
또한, 상기의 설명에서는, 예를 들어, 제3실시예에서 입출력 커넥터가 레이돔의 일면에 설치되는 것으로 설명하였으나, 이러한 입출력 커넥터 설치 방식은 제1실시예와 같은 구조에서도 마찬가지로 적용될 수 있다. 또는, 이때 입출력 커넥터 중 일부는 하부캡 등에 설치되며, 다른 일부는 레이돔의 일면에 설치되는 구조를 가질 수 있다.
이외에도 본 발명의 다양한 변형 또는 변경이 있을 수 있으며, 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 청구범위와 청구범위의 균등한 것에 의하여 정하여져야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 이동통신 시스템용 안테나 장치에 있어서,
    판 형태로 구성되며, 그 일면에 무선 신호를 송수신하기 위한 다수의 방사소자를 장착한 반사판;
    상기 반사판의 타면에 설치되며, 해당 안테나 장치의 서비스대역을 분리/결합하기 위한 서비스대역 분리/결합기; 및
    상기 반사판과 상기 서비스대역 분리/결합기를 전체적으로 감싸는 일체형 통 형태로 구성된 레이돔을 포함함을 특징으로 하는 안테나 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 레이돔은,
    상기 서비스대역 분리/결합기의 설치 공간을 제공하기 위하여, 상기 서비스대역 분리/결합기와 대응하는 부위의 단면적이 확대되게 변형된 부위를 가짐을 특징으로 하는 안테나 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 레이돔은, 상기 반사판의 타면과 대응되는 면에서 적어도 상기 단면적이 확대되게 변형된 영역을 제외한 나머지 부위의 두께가 레이돔의 다른 면의 두께와 비교하여 보다 두껍게 형성됨을 특징으로 하는 안테나 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 레이돔에서 상기 서비스대역 분리/결합기와 대응되는 부위에 상기 안테나 장치의 입출력 커넥터가 설치됨을 특징으로 하는 안테나 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 반사판의 상하부를 각각 고정하며 상기 레이돔의 상하 개방부와 결합된 상부캡 및 하부캡을 더 포함하고,
    상기 상부캡 또는 상기 하부캡은 상기 레이돔의 상하 개방부들과 밀봉 결합된 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 서비스대역 분리/결합기는,
    상기 반사판의 타면에서 상기 안테나 장치의 입출력 커넥터와 인접하여 설치됨을 특징으로 하는 안테나 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레이돔의 상기 단면적이 확대되게 변형되는 부위는 압출 진공 성형, 가변 압출 성형 및 블로우(blow) 성형 중 어느 하나의 방식을 이용하여 형성됨을 특징으로 하는 안테나 장치.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 서비스대역 분리/결합기는 상기 반사판의 후면에서 별도의 보조 장착 기구물을 통해 간접적으로 고정되게 설치되며,
    상기 하부캡에 설치되는 다수의 입출력 커넥터의 적어도 일부와, 상기 안테나 장치 내부의 송수신 신호 처리 장비들과 사이에서 급전 선로를 통해 연결되어, 해당 송수신 신호의 서비스대역을 분리 또는 결합하는 기능을 수행함을 특징으로 하는 안테나 장치.
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