(57)【要約】  ビーム幅拡大装置を具備した移動通信基地局アンテナが開示される。本発明の一実施形態による基地局アンテナにおいて、反射板と、上記反射板上に設置される放射素子と、上記放射素子の放射方向に予め設定された離隔された距離で固定されるように設置され、薄い金属体で構成されるビーム幅拡大装置と、を含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビーム幅拡大装置を具備した移動通信基地局アンテナであって、
反射板と、
前記反射板上に設置される放射素子と、
前記放射素子の放射方向に予め設定された離隔された距離で固定されるように設置され、薄い金属体で構成されるビーム幅拡大装置と、を含むことを特徴とする基地局アンテナ。
【請求項２】
前記ビーム幅拡大装置は、導電材質の薄い金属体であることを特徴とする請求項１に記載の基地局アンテナ。
【請求項３】
前記ビーム幅拡大装置は、円形の帯形態であり、前記円形の中心方向に延長されるブランチ部位を有することを特徴とする請求項１に記載の基地局アンテナ。
【請求項４】
前記ビーム幅拡大装置は、別途の支持部を通じて前記反射板上に固定されるように設置されることを特徴とする請求項１に記載の基地局アンテナ。
【請求項５】
前記放射素子の両側面には、前記反射板と同一の材質で補助側壁が追加的に設置されることを特徴とする請求項１に記載の基地局アンテナ。
【請求項６】
ビーム幅拡大装置は、その中心が前記放射素子の中心と同一の軸にあることを特徴とする請求項１に記載の基地局アンテナ。
【請求項７】
前記支持部は、一側が反射板と接し、他側が前記ビーム幅拡大装置と接するように構成され、
その材質は、合成樹脂であることを特徴とする請求項４に記載の基地局アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動通信システムに使用される基地局アンテナに関し、特に、アンテナに設けられる放射素子のビーム幅を拡大するためのビーム幅拡大装置を具備した基地局アンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
移動通信システムの中継器をはじめとする基地局に使用されるアンテナは、多様な形態及び構造があり得、最近、基地局アンテナは、偏波ダイバーシティ方式を適用した二重帯域二重偏波アンテナ構造を一般的に使用している。
【０００３】
二重帯域二重偏波アンテナは、通常、低周波数帯域（例えば、７００ＭＨｚ帯域）の第１の放射素子と高周波数帯域（例えば、１.９ＧＨｚ帯域）の第２の放射素子が長さ方向に直立する少なくとも一つの反射板上に適切に配置される構造を有する。第１の放射素子及び第２の放射素子の各々は、例えば、垂直（又は水平）に対して＋４５度と−４５度に整列される、相互直交する２個の線形偏波を送信（又は受信）するのに使用される。
【０００４】
このような二重帯域二重偏波アンテナに対しては、例えば、KATHREIN-WERKE KGにより韓国出願された特許出願番号第２０００−７０１０７８５号（名称：二重偏波多重帯域アンテナ；以下、‘特許文献１’と称する）に開示されている。
【０００５】
一方、基地局アンテナに各放射素子（及び放射素子の組み合わせにより）で発生される放射ビームの水平ビーム幅は、該当アンテナの非常に主要な特性の中の一つとして、使用条件及び環境に要求されるビーム幅を満足するために放射素子及びアンテナ全体設計において絶え間ない研究がなされている。この時、該当アンテナがより広いカバレッジ範囲を有するようにするために可能なビーム幅を広める方向に研究が進行されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】韓国特許出願第２０００−７０１０７８５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、アンテナの放射特性に最大限影響を及ぼさないながら、比較的簡単な構造及び最小限の装備を追加することで、放射素子のビーム幅を拡大させることができるようにするためのビーム幅拡大装置を具備した移動通信基地局アンテナを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記のような課題を解決するための本発明は、ビーム幅拡大装置を具備した移動通信基地局アンテナを提供する。上記移動通信基地局アンテナは、反射板と、上記反射板上に設置される放射素子と、上記放射素子の上部に予め設定された離隔された距離で固定されるように設置され、薄い金属体で構成されるビーム幅拡大装置と、を含む。
【発明の効果】
【０００９】
上記したように、本発明によるビーム幅拡大装置を具備した移動通信基地局アンテナは、放射特性に最大限悪影響を及ぼさないながら、比較的簡単な構造及び最小限の装備を追加することで、放射素子のビーム幅を拡大させることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態による移動通信基地局アンテナにおけるビーム幅拡大装置の平面図である。
【図２ａ】本発明の一実施形態による移動通信基地局アンテナにおける各放射素子に設置されたビーム幅拡大装置の構造図である。
【図２ｂ】本発明の一実施形態による移動通信基地局アンテナにおける各放射素子に設置されたビーム幅拡大装置の構造図である。
【図３】図２ａ及び図２ｂに示された放射素子及びビーム幅拡大装置の斜視図である。
【図４ａ】本発明の一実施形態によるビーム幅拡大装置を具備した移動通信基地局アンテナの構造図である。
【図４ｂ】本発明の一実施形態によるビーム幅拡大装置を具備した移動通信基地局アンテナの構造図である。
【図５】本発明の一実施形態による移動通信基地局アンテナで各放射素子に設置されたビーム幅拡大装置によるビーム幅拡大状態を概略的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の望ましい実施形態を添付の図面を参照して詳細に説明する。添付図面及びこれと関連した説明では、可能な同一の構成要素に対しては、可能な同一の参照符号を付与した。
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態による移動通信基地局アンテナにおけるビーム幅拡大装置の平面図であり、図２ａ及び図２ｂは、本発明の一実施形態による移動通信基地局アンテナにおける各放射素子に設置されたビーム幅拡大装置の側面及び平面構造図として、上記図１に示されたビーム幅拡大装置が放射素子上に設置された状態を示しており、図３は、図２ａ及び図２ｂに示された放射素子及びビーム幅拡大装置の斜視図である。
【００１３】
図１乃至図３を参照すると、本発明の一実施形態による移動通信基地局アンテナに設置されるビーム幅拡大装置１０は、移動通信基地局アンテナの各放射素子２の放射方向に適切に離隔された距離で固定されるように設置される。
【００１４】
ビーム幅拡大装置１０は、例えば、全体的に円形である薄い金属体で構成され得る。このようなビーム幅拡大装置１０は、導電体材質の薄い金属体で構成され得る。例えば、このようなビーム幅拡大装置１０は、銅又はアルミニウム材質の薄い金属体に銀メッキされた構造で構成され得る。
【００１５】
ビーム幅拡大装置１０が放射素子２の上部に設置される位置は、放射素子２で放射されるビームの中心位置を基準にして設置され（すなわち、例えば、その中心が放射素子２の中心と同一の軸にあるように設置され）、放射されるビームのパターンに直接的な影響を与えることができるように、放射素子２で初期放射されるビームのビーム幅内に該当ビーム幅拡大装置１０が含まれるように設置される。この場合に、ビーム幅拡大装置１０の設置位置をはじめとして、該当ビーム幅拡大装置１０の全体サイズ及び形態などは、放射素子２で初期放射されるビームのパターン、該当ビーム幅拡大装置１０が設置されることによる放射パターンの変化及び放射損失などを総合的に考慮して設計される。
【００１６】
図５には、ビーム幅拡大装置１０が放射素子２の上部に設置される場合に、放射素子２で放射されるビームのビーム幅が拡大される状態の例が示される。図５の（ａ）には、ビーム幅拡大装置１０が設置されない一般的な状態で放射素子２で放射されるビームのビーム幅が概略的に示されており、図５の（ｂ）では、本発明の一実施形態によるビーム幅拡大装置１０が設置された状態で放射素子２で放射されるビームのビーム幅が概略的に示されている。図５に示されたように、一般的な状態では、放射素子２で放射されるビームのビーム幅は、６０度であり得るが、本発明のビーム幅拡大装置１０が設置される場合に、該当放射素子２で放射されるビームのビーム幅は、７０乃至９０度に拡大され得る。
【００１７】
このように、ビーム幅拡大装置１０によりビーム幅が拡大されることは、放射素子２でビームが放射される部位に誘電率を有する物体が置かれるようになると、ビームの放射パターンが変化される原理に従うものである。
【００１８】
もちろん、この場合に、放射素子２でビームが放射される部位に置かれるビーム幅拡大装置１０は、放射利得側面では、損失をもたらすようになるが、このような損失を減らすためにビーム幅拡大装置１０は、可能な薄く構成される。ビーム幅拡大装置１０が十分に薄く構成される場合には、それによって損失が発生しても該当放射素子２で要求される放射特性を十分に満足させるようになる。
【００１９】
ビーム幅拡大装置１０の全体的な平面形態は、図１などに示されたように、円形の帯形態を有することができ、追加的に円形の帯形態の内側、例えば中心方向に延長される少なくとも一つ以上、複数のブランチ部位１４０を有することができる。複数のブランチ部位１４０は、同様に、薄い金属片で構成される。また、ビーム幅拡大装置１０で複数のブランチ部位１４０をはじめとして円形の帯形態の複数部位には、後述する支持部１２が挿入固定される複数の貫通穴１２０が形成され得る。
【００２０】
ビーム幅拡大装置１０の複数のブランチ部位１４０を有する詳細構造は、放射素子２の放射ビームのパターンに同様に影響を与えるようになり、比較的ささいな構造的な差異によってもビームパターン、特にビーム幅に相当な変動を与えることができるので、詳細構造の追加及び変更時に該当放射特性を実験的に確認して最適の構造を探すようになる。
【００２１】
このような構成を有するビーム幅拡大装置１０が放射素子２の上部に設置される場合に、図２ａでより明確に示されたように、別途の支持部１２を通じて反射板１の上に固定されるように設置される。支持部１２は、放射素子２の放射特性に最大限影響を与えないようにプラスチックなどのような合成樹脂素材などで構成されることができ、ビーム幅拡大装置１０に形成される貫通穴１２０を通じて結合されるネジ（プラスチック材質）を具備してビーム幅拡大装置１０を固定するように構成されることができる。また、この場合に、支持部１２は、反射板１に予め形成されたネジホール（図示せず）などを通じてネジ結合方式で反射板１に固定されるように設置されることもできる。この時、支持部１２は、一側が反射板１と接し、他側がビーム幅拡大装置１０と接合されるように構成及び設置されることが分かる。
【００２２】
もちろん、この場合にも、ビーム幅拡大装置１０を支持する支持部１２の設置により放射素子２の放射ビームのパターンに影響を与えるようになるので、これを追加的に考慮して、支持部１２及びビーム幅拡大装置１０の詳細構造及び設置位置などを設計する。
【００２３】
図４ａ及び図４ｂは、本発明の一実施形態によるビーム幅拡大装置を具備した移動通信基地局アンテナの構造図として、図４ａには、側面構造が示され、図４ｂには、平面構造が示される。図４ａ及び図４ｂに示された基地局アンテナは、例えば、低周波数帯域（７００ＭＨｚ帯域）の第１の放射素子３と高周波数帯域（１.９ＧＨｚ帯域）の第２の放射素子２が長さ方向に直立する反射板１の上に適切に配置される構造を示しているが、この時、第１の放射素子３を中心にして第１の放射素子３の両側上下部位に４個の第２の放射素子２が配置される構造が示される。この時、それぞれの第２の放射素子２には、本発明の一実施形態によるビーム幅拡大装置１０がその上部に設置されるが、図４ａ及び図４ｂに示されたそれぞれの第２の放射素子２及びビーム幅拡大装置１０は、上記図１乃至図３に示された放射素子２及びビーム幅拡大装置１０と同一の構造であり得る。
【００２４】
図４ａ及び図４ｂを参照すると、本発明のビーム幅拡大装置１０は、複数の第２の放射素子２の上部に設置され、第２の放射素子２のビーム幅を拡大する構造であることが分かる。この時、ビーム幅拡大装置１０の設置高さ及びサイズなどは、周辺の第１の放射素子３も考慮して、第１の放射素子３の放射特性に最大限悪影響を及ぼさないように設計される。
【００２５】
一方、これと共に、図４ａ及び図４ｂでは、第２の放射素子２のビーム幅拡大のために第２の放射素子２の両側面に反射板１と同一の材質で補助側壁４が追加的に設置された状態が示される。第２の放射素子２のビーム幅拡大のためには、このような補助側壁４が追加的に利用されることができ、補助側壁４の高さを適切に設計して第２の放射素子２のビーム幅を最適化することが可能である。
【００２６】
第２の放射素子２のビーム幅を広めるためにこの他にも考慮可能な事項は、第２の放射素子２の高さを高く設計することである。このように第２の放射素子２の高さを適正値よりも高くすることは、電圧定在波比（ＶＳＷＲ：Voltage Standing Wave Ration）特性が劣化し、また、周辺に配置された第１の放射素子３の放射特性に影響を及ぼすようになる。
【００２７】
また、通常、反射板１の幅を狭くして放射素子のビーム幅を広める方案も考慮され得るが、反射板１の幅が適正値よりも狭くなる場合には、接地面積の不足によりアンテナの前後方比（ＦＢＲ：Front Back Ration）特性が劣化される。
【００２８】
したがって、第２の放射素子２のビーム幅拡大のために、補助側壁４の適切な設計と、第２の放射素子２の高さ及び反射板１の幅に対する適切な設計が遂行され、これを通じて第２の放射素子２のビーム幅が全体アンテナで要求される放射特性を満足する範囲内で最大限広く形成されることができる。これと共に、本発明によるビーム幅拡大装置１０が追加でさらに設置される場合には、ビーム幅拡大効果をより一層倍加させることができるようになる。
【００２９】
さらに、本発明によるビーム幅拡大装置は、既存のアンテナの放射素子構造には、何らの変化を与えなくて比較的簡単に追加的に設置され、これを通じて該当アンテナの放射素子のビーム幅を拡大させることができるようになる。
【００３０】
上記のように本発明の一実施形態によるビーム幅拡大装置を具備した移動通信基地局アンテナの構成及び動作がなされることができ、一方、上記の本発明の説明では、具体的な実施形態に関して説明したが、本発明の技術的要旨を逸脱しない範囲内で多様に修正、変形されて実施できることは、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者において自明なものである。
【００３１】
例えば、上記の実施形態では、ビーム幅拡大装置が全体的に相互連結した円形の帯形態で内部に伸張される複数のブランチ部位を有することと説明したが、ビーム幅拡大装置は、全体的に相互連結しない構造を有することもでき、全体的に四角形の形態を有するか、内部でなく外部に伸張されるブランチ部位も有することができるなど、多様な形態を有することができる。
【００３２】
また、上記の実施形態では、支持部がビーム幅拡大装置に形成された貫通穴を利用してビーム幅拡大装置を固定することと説明したが、この他にも支持部は、クリップ構造などを具備してビーム幅拡大装置の一部部位を捕まえる方式でビーム幅拡大装置を固定することもできるなど、多様な構造を有することができる。
【００３３】
また、上記の実施形態では、図４ａ及び図４ｂに示されたように、第１の放射素子と第２の放射素子の特定配置構造が示されているが、この他にも第１の放射素子と第２の放射素子は、多様な配置構造を有することができる。また、特定構造では、第２の放射素子のみでアンテナが具現されることもできるが、この場合にも本発明のビーム幅拡大装置が設置されることができる。また上記の実施形態では、第２の放射素子のみにビーム幅拡大装置が設置されることと説明したが、本発明のビーム幅拡大装置は、第１の放射素子にも具現され得る。
【符号の説明】
【００３４】
１……反射板
２，３……放射素子
４……補助側壁
１０……ビーム幅拡大装置
１２……支持部
１２０……貫通穴
１４０……ブランチ部位
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３】
2015535667.tif 000006
【図４ａ】
2015535667.tif 000007
【図４ｂ】
2015535667.tif 000008
【図５（ａ）】
2015535667.tif 000009
【図５（ｂ）】
2015535667.tif 000010
【国際調査報告】
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