Antena con control de haz variable para una estación base de comunicación móvil.

Una antena con control de haz variable para una estación base de comunicación móvil,

que comprende:por lo menos dos partes de radiador (10, 20, 30) dispuestas en secuencia verticalmente, que tienen cadauna un reflector (11, 21, 31) con, por lo menos, un radiador (111-113, 211-213, 311-313) instalado en el mismo;

por lo menos un generador de fuerza (13, 23, 33) para proporcionar una fuerza de rotación controladamediante una señal de control externa; y

una parte de transferencia de fuerza (12, 22, 32) para transferir la fuerza de rotación generada desde elgenerador de fuerza (13, 23, 33), por lo menos, a un reflector (11, 21, 31) y, de ese modo, rotar dicho por lomenos un reflector (11, 21, 31);

caracterizada porque dicha antena con control de haz variable está adaptada para controlar la anchura horizontalde un haz de dicha antena con control de haz variable mediante dicha señal de control externa.

Antena con control de haz variable para una estación base de comunicación móvil

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

1. Campo de la invención

La presente invención se refiere, en términos generales, a una antena en una estación base de comunicación móvil y, en particular, a una antena con control de haz variable configurada para controlar la anchura horizontal del haz de la antena y asimismo la orientación horizontal.

2. Descripción de la técnica relacionada

Si bien en la primera etapa de desarrollo se ha utilizado una antena fija como antena de estación base en un sistema de comunicación móvil, debido a sus ventajas se ha utilizado ampliamente en los últimos años una antena de inclinación descendente vertical variable. La antena de inclinación descendente vertical variable ajusta la fase en una gama vertical mediante la utilización de un desfasador, controlando de ese modo verticalmente un haz de la antena, de acuerdo con el excedente de un sitio de celda.

En los últimos años, se ha desarrollado asimismo una técnica para orientar horizontalmente haces de antena en direcciones de sectores, según la distribución de los abonados dentro de un sitio de celda. Con el propósito del control horizontal de los haces de antena, se han considerado dos posibilidades: control eléctrico del haz horizontal mediante el control eléctrico de fase de una señal proporcionada a cada columna, y orientación horizontal mecánica utilizando una antena de 1 columna.

Puesto que el esquema de control mecánico del haz es favorable en cuanto a coste y tamaño de las antenas y tiene la ventaja eléctrica de no provocar un lóbulo lateral horizontal, se utiliza extensamente. No hace falta decir que el esquema de control vertical del haz se realiza mediante una operación independiente y, por lo tanto, es aplicable tanto a la inclinación vertical como a la orientación horizontal.

La utilización de una antena equipada con funciones de control bidimensional de la inclinación vertical y la orientación horizontal posibilita la optimización dinámica de la red en función de la distribución de los abonados. Sin embargo, pueden producirse problemas en el propio sitio de celda con la utilización únicamente del control bidimensional del haz. En la configuración más habitual de los sectores, es decir una configuración de tres sectores de 120 grados, cuando se regula la dirección de orientación horizontal en función de la distribución de los abonados, pueden producirse zonas de sombra o aumentar una zona solapada entre sectores. Por consiguiente, para la regulación de la dirección de orientación horizontal, es necesario modificar la anchura horizontal del haz para eliminar la formación de zonas de sombra y minimizar la zona de solapamiento.

Hasta ahora ha sido muy difícil una implementación sencilla y a bajo coste de una función de modificación de la anchura horizontal del haz. Convencionalmente, la anchura horizontal del haz se modifica de tres maneras.

Una de éstas es ajustar el ángulo y la longitud de un reflector en una antena de 1 columna. Se trata de un método clásico utilizado para una antena de polarización vertical. Se da a conocer un ejemplo en el documento "Ref. Mobile Antenna System Handbook, K. Fujimoto and J. R. James pp. 133-134". Sin embargo, son inconvenientes característicos del método de modificación de la anchura horizontal del haz que la antena se hace muy grande debido a la longitud válida del reflector, y que se degradan el aislamiento y la polarización transversal de una antena de polarización dual, actualmente utilizada extensamente.

Otra manera de modificar la anchura horizontal del haz es una técnica de antena habitual, en la que se implementa horizontalmente una antena de tres o más columnas, de manera que la anchura del haz de la antena se modifica mediante el control de la fase y la relación de distribución de cada columna. Se encuentra un ejemplo de esta técnica en la solicitud de patente coreana número 2003-7000418, titulada "Cellular Antenna" y presentada por "Andrew Corporation". Este método no es viable para su comercialización en una estación base de comunicación móvil.

Mientras que se consigue una anchura predeterminada del haz con la utilización de una antena de una columna o de dos columnas en una estación base de comunicación móvil habitual, la técnica anterior requiere por lo menos una antena de tres columnas. Por lo tanto, aumentan el coste y el tamaño de la antena. Además, para modificar la fase y la relación de distribución, se utilizan componentes costosos y con tasas elevadas de pérdidas, reduciendo de ese modo la ganancia de la antena. Por lo tanto, una antena que utiliza este método se utiliza con propósitos militares.

La otra manera es implementar horizontalmente una antena de dos o más columnas, y las direcciones de orientación horizontal de los reflectores en las columnas se controlan de manera que se cruzan mecánicamente, para controlar de ese modo la anchura del haz. En la práctica, con esta clase de antena es difícil fabricar un haz de antena habitual adecuado para un sector. Se encuentra un ejemplo de esta técnica en la solicitud de patente coreana número 200395761, titulada "Apparatus for Controlling Antenna Beam in a Mobile Communication Base Station" y presentada por el presente solicitante. Cuando se obtiene una anchura del haz extensa modificando la anchura del haz de la antena, se crean ondulaciones en la dirección frontal de la antena, y un patrón de radiación diferente al de "corte brusco" aumenta una zona de solapamiento entre sectores. Asimismo, este método necesita por lo menos una antena de dos columnas.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

Por consiguiente, un objetivo de la presente invención es dar a conocer una antena de una columna configurada para controlar la anchura horizontal del haz.

Otro objetivo de la presente invención es dar a conocer una antena con control de haz variable en una estación base de comunicación móvil, que es una antena de una columna configurada para controlar la anchura horizontal del haz y, por lo tanto, adecuada para funcionalidad avanzada, bajo coste y optimización de la red.

Un objetivo adicional de la presente invención es dar a conocer una antena con control de haz variable en una estación base de comunicación móvil, que es una antena de una columna configurada para controlar la anchura horizontal del haz y la orientación horizontal.

Los objetivos anteriores se consiguen dando a conocer una antena con control de haz variable para una estación base de comunicación móvil. En la antena, se disponen verticalmente en secuencia por lo menos dos partes de radiador, de manera que tienen el mismo centro de rotación, teniendo cada una un reflector que tiene por lo menos un radiador instalado en el mismo. Por lo menos un generador de fuerza proporciona fuerza de rotación, controlada mediante una señal de control externa, y una parte de transferencia de fuerza transfiere la fuerza de rotación generada por el generador de fuerza, por lo menos, a un reflector y, por lo tanto, rota dicho por lo menos un reflector.

La antena está adaptada para controlar la anchura horizontal de un haz de dicha antena, mediante dicha señal de control externa.

Es preferible que la antena incluya adicionalmente un segundo generador de fuerza para proporcionar fuerza de rotación a efectos de rotar todas las partes de radiador, y una segunda parte de transferencia de fuerza para transferir la fuerza de rotación generada por el segundo generador de fuerza a los radiadores y, por lo tanto, rotar todos los radiadores.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La figura 1 es una vista esquemática de una antena con control de haz variable instalada en una estación base de comunicación móvil, de acuerdo con una realización de la presente invención;

la figura 2 muestra esquemáticamente un ejemplo de las posiciones rotacionales de los reflectores en la antena mostrada en la figura 1;

la figura 3 es una vista esquemática de una antena con control de haz variable instalada en una estación base de comunicación móvil, de acuerdo con otra realización de la presente invención;

la figura 4 es una vista a modo de ejemplo, de los resultados de una simulación de control de la anchura del haz de la antena mostrada en la figura 1;

la figura 5 es una vista a modo de ejemplo, de los resultados de una simulación de control de la anchura del haz de la antena mostrada en la figura 3;

las figuras 6A, 6B y 6C son vistas en perspectiva que muestran una parte importante de una antena con control de haz variable en una estación base de comunicación móvil, de acuerdo con la tercera realización... [Seguir leyendo]

1. Una antena con control de haz variable para una estación base de comunicación móvil, que comprende:

por lo menos dos partes de radiador (10, 20, 30) dispuestas en secuencia verticalmente, que tienen cada una un reflector (11, 21, 31) con, por lo menos, un radiador (111-113.

21. 213.

31. 313) instalado en el mismo;

por lo menos un generador de fuerza (13, 23, 33) para proporcionar una fuerza de rotación controlada mediante una señal de control externa; y

una parte de transferencia de fuerza (12, 22, 32) para transferir la fuerza de rotación generada desde el generador de fuerza (13, 23, 33) , por lo menos, a un reflector (11, 21, 31) y, de ese modo, rotar dicho por lo menos un reflector (11, 21, 31) ;

caracterizada porque dicha antena con control de haz variable está adaptada para controlar la anchura horizontal de un haz de dicha antena con control de haz variable mediante dicha señal de control externa.

2. La antena con control de haz variable acorde con la reivindicación 1, en la que los reflectores (11, 21, 31) están instalados dentro de un radomo (50) que sirve como alojamiento, sellado con tapas superior e inferior.

3. La antena con control de haz variable acorde con la reivindicación 1, en la que los reflectores (11, 21, 31) tienen el mismo centro de la rotación.

4. La antena con control de haz variable acorde con la reivindicación 1, en la que los reflectores (11, 21, 31) tienen centros de rotación diferentes.

5. La antena con control de haz variable acorde con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en la que los radiadores (111-113.

21. 213.

31. 313) están dispuestos en una columna o en dos columnas en los reflectores (11, 21, 31) .

6. La antena con control de haz variable acorde con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que comprende además:

un segundo generador de fuerza (53) para proporcionar fuerza de rotación a efectos de rotar todas las partes de radiador; y

una segunda parte de transferencia de fuerza (52) para transferir a los radiadores la fuerza de rotación generada en el segundo generador de fuerza (53) y, de ese modo, rotar todos los radiadores.

7. La antena con control de haz variable acorde con la reivindicación 1, en la que dichas por lo menos dos partes de radiador comprenden una primera, una segunda y una tercera partes de radiador (10, 20, 30) dispuestas en secuencia verticalmente, en la que dicho generador de fuerza (33') proporciona dicha fuerza de rotación para rotar el reflector (31') de la tercera parte de radiador, mediante dicha señal de control externa y en la que dicha parte de transferencia de fuerza (411-415) está adaptada para rotar el reflector (11') de la primera parte de radiador, en un sentido opuesto al sentido de rotación del reflector (31') de la tercera parte de radiador, junto con la rotación del reflector (31') de la tercera parte de radiador.

8. La antena con control de haz variable acorde con la reivindicación 7, en la que la parte de transferencia de fuerza comprende:

un primer engranaje (411) acoplado a una parte extrema del reflector (31') de la tercera parte de radiador, para rotar con la rotación del reflector (31') de la tercera parte de radiador;

un segundo engranaje (412) para rotar en acoplamiento con el primer engranaje (411) ;

un tercer engranaje (413) para rotar en acoplamiento con el segundo engranaje (412) ;

un eje de engranajes (416) para rotar con la rotación del tercer engranaje (413) ; un cuarto engranaje (414) conectado al tercer engranaje (413) mediante el eje de engranajes (416) , de modo que rota con la rotación del eje de engranajes (416) ; y

un quinto engranaje (415) acoplado a una parte extrema del reflector (11') de la primera parte de radiador, para rotar con la rotación del cuarto engranaje (414) y, de ese modo, hacer rotar el reflector (11') de la 5 primera parte de radiador.

9. La antena con control de haz variable acorde con la reivindicación 7, en la que los reflectores (11', 21', 31') están instalados dentro de un radomo que sirve como alojamiento, sellado con tapas superior e inferior.

10. La antena con control de haz variable acorde con cualquiera de las reivindicaciones 7, 8 y 9, en la que los radiadores están dispuestos en una columna o en dos columnas en los reflectores (11', 21', 31') .

11. La antena con control de haz variable acorde con cualquiera de las reivindicaciones 7, 8 y 9, que comprende adicionalmente:

un segundo generador de fuerza (53) para proporcionar fuerza de rotación para hacer rotar todas las partes de radiador, el generador de fuerza (33') y la parte de transferencia de fuerza (411-415, 416) ; y

una segunda parte de transferencia de fuerza (52) para transferir la fuerza de rotación generada por el

segundo generador de fuerza (53) , por lo menos, a la parte de transferencia de fuerza (411-415, 416) y, de ese modo, hacer rotar todas las partes de radiador, el generador de fuerza (33') y la parte de transferencia de fuerza (411-415, 416) .

12. La antena con control de haz variable acorde con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, que comprende:

un desfasador para controlar la fase de señales proporcionadas a las partes de radiador, en respuesta a la 20 señal de control externa.