(57)【要約】複数のアンテナ素子を有するアンテナの各素子Ｅ１−Ｅ８に供給される信号の位相を調整する装置３０であって、各素子が、各素子に結合されるそれぞれの送信ライン３４ａ、３４ｂを有し、装置が、第１の支持手段に配置された複数の前記送信ライン３４ａ、３４ｂを有する第１の支持手段３２と、第２の支持手段に配置された複数の結合リンク３８を有し、前記第１の支持手段３２に対して可動な第２の支持手段３６とを備える。前記第１の支持手段３２に対する前記第２の支持手段３６の移動が、１つ以上の前記送信ライン３４ａ、３４ｂの有効長さを変更するように、前記結合リンク３８それぞれが、少なくとも１つの前記送信ライン３４ａ、３４ｂと容量結合するように構成されたある長さの送信ラインを備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナ素子を有するアンテナの各素子（Ｅ１−Ｅｎ）に供給される信号の位相を調整する装置（３０）であって、各素子が、各素子に結合されるそれぞれの送信ライン（３４ａ、３４ｂ）を有し、前記装置が、
第１の支持手段に配置された複数の前記送信ライン（３４ａ、３４ｂ）を有する第１の支持手段（３２）と、
第２の支持手段に配置された複数の結合リンク（３８）を有し、前記第１の支持手段（３２）に対して可動な第２の支持手段（３６）とを備え、
前記第１の支持手段（３２）に対する前記第２の支持手段（３６）の移動が、１つ以上の前記送信ライン（３４ａ、３４ｂ）の有効長さを変更し、それによって１つ以上の素子（Ｅ１−Ｅｎ）に供給される信号の位相の調整を可能にするように、前記結合リンク（３８）それぞれが、少なくとも１つの前記送信ライン（３４ａ、３４ｂ）と容量結合するように構成されたある長さの送信ラインを備える、装置。
【請求項２】
前記各第１および第２の支持手段が、それぞれのボード部材（３２、３６）を備え、該ボード部材に、それぞれ前記送信ラインまたは結合リンクが印刷されまたは配置される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第２のボード部材（３６）が、前記第１のボード部材（３２）に対して実質的に直線移動可能なように構成される、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記第２のボード部材（３６）が、前記第１のボード部材（３２）に対して回転可能にまたは角度的に移動可能なように構成される、請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記第１のボード部材（３２）に対する前記第２のボード部材（３６）の移動が、前記結合リンク（３８）と前記送信ライン（３４ａ、３４ｂ）との間の容量結合を変更し、それによって前記送信ラインの有効長さを変える、請求項２から４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記第１のボード部材（３２）に対する前記第２のボード部材（３６）の移動が、１つ以上の前記結合リンク（３８）のより多い部分またはより少ない部分を、誘電体基板（４０）を超えて延びるようにさせ、それによって前記伝送ライン（３４ａ、３４ｂ）の信号の位相をさらに変更するように、前記第１のボード部材（３２）に配置された誘電体基板（４０）をさらに備える、請求項２から５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記誘電体基板（４０）が、前記伝送ライン（３４ａ、３４ｂ）の端部に隣接する位置に前記第１のボード部材（３２）に配置される、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記第１のボード部材に隣接して配置された接地面（４２）を含む、請求項６または７に記載の装置。
【請求項９】
前記接地面（４２）が、前記誘電体基板（４０）および前記第１のボード部材（３２）を担持する接地面ボード部材（５０）に備えられる、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
第２の接地面（４８）を有する第２の接地面ボード部材（４６）を備え、前記第２のボード部材（３６）が、前記第１のボード部材（３２）と前記第２の接地面ボード部材（４６）との間に配置される、請求項６から９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
前記伝送ライン（３４ａ、３４ｂ）が、前記第１のボード部材（３２）の第１の表面に配置され、導電接地面（４２）が、前記第１のボード部材（３２）の第２の反対側の表面に配置される、請求項２から５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１２】
誘電体セパレータ（４３）が、前記第１のボード部材と前記第２のボード部材との間の容量結合を容易にするように、前記第１および第２のボード部材（３２、３６）間に配置される、請求項２から１１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１３】
各結合リンクが、伝送ライン（３８ａ、３８ｂ）の１つ以上のＵ字形状長さを含む、請求項１から１２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１４】
前記第１の支持手段（３２）に配置された各伝送ライン（３４ａ、３４ｂ）が、実質的に直線状である、請求項１から１３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１５】
前記第１の支持手段（３２）に配置された各伝送ライン（３４ａ、３４ｂ）が、弓形形状である、請求項１から１３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１６】
前記複数の素子（Ｅ１）の中の第１の素子に結合される伝送ライン（３４ａＥ１、３４ｂＥ１）が、前記複数の素子（Ｅ２）の中の第２の素子に結合される伝送ライン（３４ａＥ２、３４ｂＥ２）の径方向外側に配置される、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記複数の素子（Ｅ１）の中の第１の素子に結合される結合リンク（３８Ｅ１）が、前記複数の素子（Ｅ２）の中の第２の素子に結合される結合リンク（３８Ｅ２）の径方向外側に配置される、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記各素子（Ｅ１−Ｅｎ）に結合された結合リンクおよび送信ラインの直列構成を含む、請求項１から１７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１９】
前記第１の支持手段（３２）の単一の送信ラインが、前記各素子（Ｅ１−Ｅｎ）に結合される、請求項１から１７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２０】
前記第１の支持手段（３２）に対する前記第２の支持手段（３６）の移動が、少なくとも１つの他の素子に供給される信号の位相とは異なる量だけ、各素子に供給される信号の位相の調整を可能にするように、それぞれ前記第１および前記第２の支持手段（３２、３６）の前記送信ラインおよび前記結合リンクが配置される、請求項１から１９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２１】
２つ以上の素子に結合される送信ライン（３４ａＥ１−３４ａＥ４；３４ｂＥ１−３４ｂＥ４）に、入力送信ライン（Ｔ１）に供給された信号を分配するスプリッタ構造（１１６Ａ、１１６Ｂ、１１６Ｃ）を備える、請求項１から２０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２２】
前記第１のボード部材（３２）に対する前記第２のボード部材の移動を行わせる、前記第２のボード部材（３６）に結合された作動手段（１６０、１６２、１６４）をさらに備える、請求項２から２１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２３】
前記作動手段が、サーボ制御構造（１６２）によって駆動される作動アーム（１６４）を備える、請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
複数のアンテナ素子（Ｅ１−Ｅｎ）と、アンテナシステムの各素子に供給される信号の位相を調整する請求項１から２３のいずれか一項に記載の装置とを備えるアンテナシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナシステムを向けることを可能にする改善された装置に関し、特に、複数のアンテナ素子を有するアンテナシステムの各素子に、供給される信号の位相を調整する装置に関する。アンテナシステムは、多くの通信システムでの使用に適しており、一般に移動体電話ネットワークと呼ばれる、セルラ移動体無線ネットワークにおいて特定の適用がある。
【背景技術】
【０００２】
セルラ移動体無線ネットワークの事業者は、一般に、それぞれ複数のアンテナを含む自身の基地局を用いる。セルラ移動体無線ネットワークにおいて、アンテナは、所望のカバレッジエリアを規定する要因であり、このカバレッジエリアは、一般に多数の重なり合うセルに分割され、各々が、それぞれのアンテナおよび基地局に関連付けられる。各セルは、そのセル内の移動体無線機と通信する固定位置の基地局を含む。基地局自体は、固定地上ラインまたは無線リンクのいずれかの他の通信手段によって相互接続され、かつグリッドまたはメッシュにされた構造に配置され、移動体無線機が、セルカバレッジ領域全体で、互いにならびにセルラ移動体無線ネットワーク外側の公共電話網と通信することを可能にする。
【０００３】
そのようなネットワークで使用されるアンテナは、しばしば、複数（通常は８個以上）の個別アンテナ素子またはダイポール、または個別アンテナ素子またはダイポールのアレイを備える、フェーズドアレイアンテナとして知られる複合デバイスである。アンテナの最大感度方向、すなわちアンテナパターンの主ビームすなわち「ボアサイト」の垂直または水平方向は、サブアレイ間の位相関係を調整することによって変えられることができる。これは、ビームが、アンテナのカバレッジエリアを修正するように向けられることを可能にする作用を有する。
【０００４】
特に、セルラ移動体無線ネットワークにおけるフェーズドアレイアンテナの事業者は、アンテナの「チルト」としても知られる垂直方向放射パターン（ＶＲＰ）を調整する必要がある。なぜなら、これは、アンテナのカバレッジエリアに著しい作用を有するからである。カバレッジエリアの調整は、例えば、ネットワーク構造の変化、または他の基地局あるいはセル内のアンテナの追加または除去のために、必要である可能性がある。
【０００５】
アンテナのチルト角度の調整は、知られ、かつ一般にアンテナ自体内の機械的手段、電気的手段、またはその両方によって達成される。チルトが、例えばアンテナ素子自体を機械的に移動することによって、またはアンテナレードームを機械的に移動することによって機械的に調整されるとき、そのような調整は、しばしば「機械的なチルト角度の調整」と呼ばれる。機械的なチルト角度の調整の作用は、それが、水平方向の上または下を指すようにボアサイトを再配置することである。チルトが、アンテナレードームまたはアンテナ素子自体を物理的に移動することなく、アンテナ素子に供給される信号の位相を調整することによって電気的に調整されるとき、そのような調整は、一般に「電気的なチルト角度の調整」と呼ばれる。電気的なチルト角度の調整の作用は、それが、また、水平方向の上または下を指すようにボアサイトを再配置することであるが、この場合、アレイにおける各素子（または素子のグループ）に供給される信号間の時間遅延を変更することによって達成される。
【０００６】
制御可能な電気的チルトを実施するアンテナにおける素子は、通常それぞれ１つ以上の素子を備えるサブアレイにまとめられる。各サブアレイに供給される信号の時間遅延を変更することによって、ビームの電気的チルトが調整されることが可能である。時間遅延は、ＲＦキャリアの位相を変更することによって達成されることができる。位相遅延が、対象の帯域を横切る周波数に比例し、かつゼロ周波数に外挿される位相応答が、ゼロ交差を有するのであれば、位相遅延は時間遅延を作り出す。したがって、位相シフトおよび時間遅延は同期される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、この方法の欠点は、各アンテナ素子に対する比較的粗い時間遅延の調整だけが可能であり、結果として、特にチルトされたときに、最適化されていない利得および放射パターンを生じる。
【０００８】
アレイの各素子に加えられる信号の時間遅延が、独立して調整されることを可能にするアンテナを提供することも知られている。個別のアンテナ素子に加えられる信号のそのような独立した調整を可能にするシステムは、米国特許第５９０５４６２号に記載されている。
【０００９】
しかしながら、このタイプのシステムの欠点として、システムは、必然的に多数の可動部品を含み、各可動部品は、電気的なチルト角度を調整するために動かされなければならない。これは、信頼性の問題を生じる可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様によれば、複数のアンテナ素子を有するアンテナの各素子に供給される信号の位相を調整する装置が提供され、各素子は、各素子に結合されたそれぞれの送信ラインを有し、装置が、
第１の支持手段に配置された複数の前記送信ラインを有する第１の支持手段と、
第２の支持手段に配置された複数の結合リンクを有し、前記第１の支持手段に対して可動な第２の支持手段とを備え、
前記第１の支持手段に対する前記第２の支持手段の移動が、前記送信ラインそれぞれの有効長さを変えるように、前記結合リンクそれぞれが、前記第１の支持手段の少なくとも１つの前記送信ラインに容量結合されるように構成されるある長さの送信ラインを備える。
【００１１】
都合の良いことに、各々第１の支持手段および第２の支持手段は、それぞれボード部材を備え、ボード部材に、それぞれ送信ラインまたは結合リンクは、印刷されまたは配置される。
【００１２】
一実施形態において、結合リンクを担持する第２のボード部材は、第１のボード部材に対して実質的に直線に可動なように構成される。他の実施形態において、第２のボード部材は、第１のボード部材に対して回転可能にまたは角度的に可動であるように構成される。
【００１３】
有利には、第１のボード部材に対する第２のボード部材の移動は、結合リンクと送信ラインとの間の容量結合を変更し、それによって、送信ラインの有効長さを変える。
【００１４】
第１のボード部材に対する第２のボード部材の移動が、１つ以上の結合リンクのより多い部分またはより少ない部分を誘電体基板にわたって延びさせ、それによって、送信ラインの信号の位相をさらに変えるように、装置は、第１のボード部材に配置された誘電体基板をさらに備えることができる。
【００１５】
一実施形態において、誘電体基板が、送信ラインの端部に隣接する位置で第１のボード部材に配置される。
【００１６】
装置は、第１のボード部材に隣接して配置される接地面も含むことができる。
【００１７】
一実施形態において、接地面は、誘電体基板および第１のボード部材を担持する接地面ボード部材に提供される。
【００１８】
装置は、第２の設置面を有する第２の接地面ボード部材も含むことができ、第２のボード部材は、第１のボード部材と第２の接地面ボード部材との間に配置される。
【００１９】
他の実施形態において、送信ラインは、第１のボード部材の第１の表面に配置され、導電接地面は、第１のボード部材の第２の反対側の表面に配置される。
【００２０】
誘電体セパレータは、好ましくは、その間の容量結合を容易にするように、第１のボード部材と第２のボード部材との間に配置される。
【００２１】
各結合リンクは、好ましくは、送信ラインの１つ以上のＵ形状長さを含むことができる。
【００２２】
一実施形態において、第１の支持手段に配置された各送信ラインは、実質的に直線である。代わりの実施形態において、第１の支持手段に配置された各送信ラインは、弓形の形状である。
【００２３】
装置は、各素子に関して、結合リンクおよび送信ラインの直列構成を含むことができる。代わりに、単一の送信ラインは、各素子と結合されることができる。
【００２４】
一実施形態において、前記複数の素子の中の第１の素子に結合された送信ラインは、前記複数の素子の中の第２の素子に結合された送信ラインの径方向外側に配置される。
【００２５】
さらに、前記複数の素子の中の第１の素子に結合された結合リンクは、好ましくは、前記複数の素子の中の第２の素子に結合された結合リンクの径方向外側に配置される。
【００２６】
好ましくは、送信ライン、ならびにそれぞれ第１の支持手段および第２の支持手段の結合リンクは、第１の支持手段に対する第２の支持手段の移動が、少なくとも１つの他の素子に供給される信号の位相からの差異の量だけ、各素子に供給される信号の位相の調整を可能にするように構成される。
【００２７】
装置は、また、２つ以上の素子に結合される送信ラインに対して、入力送信ラインに供給される信号を分配するスプリッタ構造を含むことができる。
【００２８】
装置は、また、第１のボード部材に対するその移動を行わせるための第２のボード部材に結合された作動手段を含むことができる。
【００２９】
作動手段は、サーボ制御構造によって駆動される作動アームであることができる。
【００３０】
本発明のさらなる態様によれば、アンテナシステムは、複数のアンテナ素子と、アンテナシステムの各素子に供給される信号の位相を調整するための本明細書に記載される装置とを備える。
【００３１】
好ましくは、システムのアンテナ素子は、アンテナマストに搭載されることができ、アンテナシステムは、さらに、サーボ制御構造を制御する制御手段を備え、制御手段は、アンテナマストのベースに配置される。
【００３２】
代わりの実施形態において、システムは、サーボ制御構造を制御する制御手段を備えることができ、制御手段は、アンテナ素子から離れた位置に配置される。
【００３３】
一実施形態において、前記装置は、前記アンテナ素子それぞれに供給される信号の位相を独立して調整するように構成され、それによって、必要であれば異なる量だけ各素子に関する位相調整を可能にする。
【００３４】
代わりに、装置は、同じ量によって前記アンテナ素子それぞれに供給される信号の位相を調整するように構成されることができる。一実施形態において、装置は、同じ量だけ２つ以上の素子に供給される信号の位相を調整する手段を含む。
【００３５】
アンテナシステムが、入力信号を受け、かつ各アンテナ素子に入力信号を分配するスプリッタ構造を備えるなら、スプリッタ構造は、実質的に均一な分配で、前記アンテナアセンブリの前記アンテナ素子それぞれに信号強度を分配するように構成されることができる。各アンテナ素子に対する信号強度の分配は、都合良く、適切なレベルに、ボアサイト利得およびサイドローブを設定するように選択される。
【００３６】
アンテナ素子は、少なくとも第１のサブアレイおよび第２のサブアレイに配置されることができ、装置は、第１の量だけ前記第１のサブアレイ内のアンテナ素子に供給される信号の位相を調整し、かつ第２の量だけ前記第２のサブアレイ内のアンテナ素子に供給される信号の位相を調整するように構成される。都合良く、第１の量は、前記第２の量と大きさは同じであるが極性は逆である。
【００３７】
本明細書の目的のために、アレイ内の各素子に供給される信号の位相の「個別制御」との言及は、結合される素子に対する各送信ラインを通過する信号が、（必要であれば）位相調整されることができ、それによって、必要あれば異なる量だけ異なるアンテナ素子に対する信号の位相調整を可能にすることを意味するものであると考えられる。
【００３８】
本発明は、添付の図面を参照して例示だけによって記載される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下の記載において、本発明は、セルラ移動体無線ネットワーク、特にユニバーサル移動体電話システム（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ  Ｓｙｓｔｅｍ、ＵＴＭＳ）での使用に適したアンテナシステムに関連して記載される。しかしながら、本発明は、そのような使用に制限されず、他の通信システムに対しても同様に適用されることができることは理解される。
【００４０】
図１は、従来のフェーズドアレイアンテナアセンブリの垂直方向放射パターン（ＶＲＰ）を示す。図面は側面図で示され、アンテナアセンブリは、点１で示される。
アンテナアセンブリ１のＶＲＰは、主ローブすなわち「ボアサイト」２を含み、この主ローブは、それがアンテナアセンブリから延びるように垂直方向面に広がり、かつアンテナアセンブリによって放射されるビームの最大放射強度の領域を表す。
【００４１】
アンテナアセンブリのＶＲＰは、より低い放射強度の領域を表す多数のサイドローブ４も含み、これらサイドローブ４は、垂直方向面においてアンテナアセンブリの周りにほぼ等角度で離間された方向に、アンテナアセンブリから延びる。ボアサイト２の直近のローブ３は、それぞれ第１の上方サイドローブおよび第１の下方サイドローブと呼ばれる。
【００４２】
図２において、アンテナの電気的なチルト角度を調整する機構を組み込んだアンテナシステムのアンテナアセンブリが、一般に概略的に１００で示されている。この例において、アンテナシステム１００は、１０２で示されるアンテナアセンブリを備え、このアンテナアセンブリは、アンテナマスト（図示せず）に搭載された８つの素子Ｅ１からＥ８のアレイを有するフェーズドアレイアンテナを備える。アンテナアセンブリ１０２の制御ユニット（図示せず）は、アンテナマストのベースに配置されることができる基地局１０４に配置される。素子Ｅ１からＥ８は、２つのサブアレイに配置され、すなわち、素子Ｅ１からＥ４を備える上方サブアレイ１００Ａと、素子Ｅ５からＥ８を備える下方サブアレイ１００Ｂとである。
【００４３】
アンテナアセンブリ１０２は、フィーダライン１０６を介して基地局１０４内の制御ユニットに接続された、１１２で示された入力ポートを含む。入力ポート１１２は、入力キャリアライン１２０に供給し、この入力キャリアラインは、一連のスプリッタユニットＳ１−Ｓ７を備える信号分配ネットワークに接続される。スプリッタユニットＳ１−Ｓ７は、アレイ内の各素子Ｅ１からＥ８に信号を分配するために提供される。各スプリッタユニットＳ１−Ｓ７は、従来の形態であり、単一の入力と２つの出力とを有する。
【００４４】
入力キャリアライン１２０は、一次スプリッタユニット１１６（またＳ７としても識別される）の入力に接続される。一次スプリッタユニット１１６の第１の出力は、第１の出力キャリアライン１０６に接続され、一方、一次スプリッタユニット１１６の第２の出力は、第２の出力キャリアライン１１０に接続される。
【００４５】
第１の出力キャリアライン１０６は、第１の上方サブアレイスプリッタユニット１１６Ａ、第２の上方サブアレイスプリッタユニット１１６Ｂ、および第３の上方サブアレイスプリッタユニット１１６Ｃを含む、ＲＦ分配ネットワーク１４０Ｎ１に接続される。第２の出力キャリアライン１１０は、第１の下方サブアレイスプリッタユニット１１８Ａ、第２の下方サブアレイスプリッタユニット１１８Ｂ、および第３の下方サブアレイスプリッタユニット１１８Ｃを含む、第２のＲＦ分配ネットワーク１４０Ｎ２に接続される。
【００４６】
第１の出力キャリアライン１０６は、第１の上方サブアレイスプリッタユニット１１６Ａの入力に接続され、一方第２の出力キャリアライン１１０は、第１の下方サブアレイスプリッタユニット１１８Ａの入力に接続される。第１の上方サブアレイスプリッタユニット１１６Ａの第１の出力および第２の出力は、それぞれ第２の上方サブアレイスプリッタユニット１１６Ｂの入力および第３の上方サブアレイスプリッタユニット１１６Ｃの入力に接続される。同様に、第１の下方サブアレイスプリッタユニット１１８Ａの第１の出力および第２の出力は、第２の下方サブアレイスプリッタユニット１１８Ｂの入力および第３の下方サブアレイスプリッタユニット１１８Ｃの入力に接続される。
【００４７】
アンテナアセンブリ１０２は、また、複数の機械的な位相調整デバイス１５０Ｅ１から１５０Ｅ８の形態の位相調整手段を含む。特に、第２の上方サブアレイスプリッタユニット１１６Ｂの出力は、それぞれの位相調整デバイス１５０Ｅ１、１５０Ｅ２によって、各々素子Ｅ１およびＥ２に接続される。第３の上方サブアレイスプリッタユニット１１６Ｃの出力は、それぞれの位相調整デバイス１５０Ｅ３、１５０Ｅ４によって、各々素子Ｅ３およびＥ４に接続される。同様に、第２の下方サブアレイスプリッタユニット１１８Ｂの出力は、それぞれの位相調整デバイス１５０Ｅ５、１５０Ｅ６によって、各々素子Ｅ５およびＥ６に接続され、かつ第３の下方サブアレイスプリッタユニット１１８Ｃの出力は、それぞれの位相調整デバイス１５０Ｅ７、１５０Ｅ８によって、各々素子Ｅ７およびＥ８に接続される。
【００４８】
位相調整デバイス１５０Ｅ１−１５０Ｅ８の機能は、所定の量だけ、各アンテナ素子に供給されるＲＦ信号の位相を調整することである。各機械的な位相調整デバイスは、それぞれ１つのアンテナ素子Ｅ１−Ｅ８に接続された関連する送信ラインＴ上の信号の位相を調整するように構成される。この位相調整は、送信ラインの下に配置された誘電体材料から構成された可動部材の直線移動によって達成され、調整の量またはレベルは、以下に記載されるように変更されることができる。
【００４９】
各機械的な位相調整デバイス１５０Ｅ１−１５０Ｅ８は、ベースプレートを含み、ベースプレートを横切って、アンテナ素子に対して送信ラインＴが延びる。示された実施形態において、ベースプレートは、アンテナアセンブリの支持部材６０２によって形成される。デバイスは、また、支持部材６０２と送信ラインＴとの間に配置された誘電材料の概して平坦な部材６０４を含む。「ウエッジ」と呼ばれる誘電体材料６０４のプレートは、概して、その一方の長手方向端部から切り抜かれた三角形またはＶ形状のセグメント６０６を有する矩形である。
【００５０】
ウエッジ６０４は、概して送信ラインＴを横切る方向（矢印Ａによって示される）に、ベースプレート６０２および送信ラインＴに対して可動である。ウエッジ６０４の移動は、サーボアクチュエータなどのアクチュエータ６０７によって駆動される作動アーム１５２によって行われる。その形状によって、送信ラインＴを横切るウエッジ６０４の直線移動により、送信ラインＴとベースプレート６０２との間に挿入される誘電体材料の量を、より多くまたはより少なくさせ、それによって、送信ラインＴ上の任意の信号の位相を、送信ラインに対するウエッジの直線位置に応じる量だけシフトさせる。
【００５１】
送信ラインＴの信号に加えられる位相シフトの量は、送信ラインＴの下のウエッジ６０４の位置、すなわち「ウエッジ角度」（ウエッジ内のＶ形状切り抜きの内側角度Ｘ）と、ウエッジを形成する誘電体材料の電気特性とによって設定される。
【００５２】
各アンテナ素子Ｅ１−Ｅ８のそれぞれの機械的な位相調整デバイスの準備は、サブアレイ１００Ａ、１００Ｂ内の各個々の素子に供給される信号の位相の調整を可能にする。
【００５３】
動作において、アンテナアセンブリ１０２の入力ポート１１２に加えられるＲＦ信号は、入力キャリアライン１２０を介して、一次スプリッタユニット１１６に加えられる。まず、素子Ｅ１からＥ４を有する上方サブアレイ１００Ａを考えると、入力キャリアライン１２０の信号は、一次スプリッタユニット１１６によって２つの信号に分割され、第１の出力キャリアライン１０６および第２の出力キャリアライン１１０に出力される。一次スプリッタユニット１１６への信号入力の信号強度の半分の信号強度を有する、第１の出力キャリアライン１０６の信号は、第１の上方サブアレイスプリッタユニット１１６Ａの入力に供給され、第１の上方サブアレイスプリッタユニット１１６Ａは、信号を、それぞれ入力キャリアライン１２０の信号の信号強度の１／４の信号強度を有する２つの信号にふたたび分割する。これら２つの信号は、第２の上方サブアレイスプリッタユニット１１６Ｂ、および第３の上方サブアレイスプリッタユニット１１６Ｃの入力にそれぞれ供給される。
【００５４】
第２の上方サブアレイスプリッタユニット１１６Ｂ、および第３の上方サブアレイスプリッタユニット１１６Ｃは、ふたたび、それぞれその入力に供給される信号を分割し、かつ入力キャリアライン１２０の信号の信号強度の１／８の強度を有する各それらの信号を、それぞれ位相調整デバイス１５０Ｅ１から１５０Ｅ４を介して、上方サブアレイ１００Ａ内のそれぞれ１つの素子Ｅ１からＥ４に供給する。
【００５５】
同様に、下方サブアレイ１００Ｂにおいて、一次スプリッタユニット１１６への信号入力の信号強度の半分の信号強度を有する、第２の出力キャリアライン１１０の信号は、第１の下方サブアレイスプリッタユニット１１８Ａの入力に供給される。第１の下方サブアレイスプリッタユニット１１８Ａは、信号を、それぞれ入力キャリアライン１２０の信号の信号強度の１／４の信号強度を有する２つの信号にふたたび分割する。これら２つの各信号は、それぞれ第２の下方サブアレイスプリッタユニット１１８Ｂ、および第３の下方サブアレイスプリッタユニット１１８Ｃの入力にそれぞれ供給される。
【００５６】
第２の下方サブアレイスプリッタユニット１１８Ｂ、および第３の下方サブアレイスプリッタユニット１１８Ｃは、ふたたび、それぞれその入力に供給される信号を分割し、かつ入力キャリアライン１２０の信号の信号強度の１／８の強度を有する各それらの信号を、それぞれ位相調整デバイス１５０Ｅ５から１５０Ｅ８を介して、下方サブアレイ１００Ｂ内のそれぞれ１つの素子Ｅ５からＥ８に供給する。
【００５７】
位相調整デバイス１５０Ｅ１から１５０Ｅ８は、所定の位相シフトを、各素子Ｅ１からＥ８に供給される信号に加えるように構成される。アンテナアセンブリ内の各素子に対して独立した位相調整デバイスを提供することによって、アンテナアセンブリにわたる位相分配は、正確に制御されることができる。そのように、システムは、ボアサイト利得およびサイドローブレベルのより正確な制御を可能にする。
【００５８】
矢印Ａによって示される方向での作動アーム１５２の移動は、知られている方法でサーボコントローラ１６２によって制御される、サーボ制御機構１６０などによって達成される。サーボ機構１６０を制御するサーボコントローラ１６２によって生成される制御信号は、制御ケーブル１６４および制御ポート１６６を介して、サーボ機構１６０に供給される。制御ケーブルは、実質的に任意の所望の長さであることができ、サーボ機構１６０を、アンテナアセンブリから離れた位置から、例えばアンテナマストのベースでの基地局１０４から、所望であれば数キロメートル離れた距離の位置で制御されることを可能にする。作動アーム１５２の直線移動は、各位相調整デバイスにおけるウエッジの直線移動を行わせ、したがって、上述の方法で各素子に供給される信号の位相を調整する。
【００５９】
下方サブアレイ１００Ｂ内の素子Ｅ５からＥ８に接続される位相調整デバイスは、上方サブアレイ１００Ａ内の素子Ｅ１からＥ４に接続される位相調整デバイスに対して反対にされることに留意されたい。したがって、上方サブアレイ内の素子Ｅ１からＥ４に供給される信号に加えられる負の位相シフトは、下方サブアレイ１００Ｂ内の素子Ｅ５からＥ８に供給される信号に加えられる正の位相シフトを生じさせる。
【００６０】
スプリッタユニット１１６Ａ−１１６Ｃ、１１８Ａ−１１８Ｂの「ファミリーツリー」構成は、等しい信号強度の信号を、上方サブアレイ１００Ａ内の各素子に供給されることを可能にすることが分かる。この構成において、各素子は、入力キャリアライン１２０の信号の信号強度のほぼ１／８の信号強度を有する信号を供給される。アンテナ素子に供給される信号の個別の位相調整は、余弦平方分布などの素子に対する適切な信号強度分布が、ＶＲＰ内のサイドローブのレベルに対する最大ボアサイト利得を提供するために必要ではないことを意味するので、この構成は適切である。
【００６１】
図２のアンテナは、多数の欠点を被る。特に、機械的な位相調整デバイスは、不正確であることがあり、かつアンテナ素子に供給される信号の位相調整は、十分に正確ではない可能性がある。さらに、アクチュエータアーム構成および必要な多数の可動部品の複雑性は、システムが信頼性の問題を起こし易いことを意味する。
【００６２】
図３Ａから図３Ｃは、アンテナ素子に供給される信号位相を調整する改善された装置を示す。３０で示される装置は、図２の機械的な位相調整デバイス１５０Ｅ１−１５０Ｅ８のそれぞれ１つを置き換えることが考えられる。
【００６３】
装置３０は、概して矩形の平坦なボード３２の形態の第１の支持手段を備え、ボード３２上に、印刷されまたは配置される第１の実質的に平行な導電トラック３４ａ、および第２の実質的に平行な導電トラック３４ｂがある。使用のさいに、トラック３４ａ、３４ｂは、１つのスプリッタユニットとそれぞれのアンテナシステムの素子との間に接続される送信ラインＴの一部を形成する。しかしながら、トラック３４ａ、３４ｂによって画定される送信ラインの一部が断続することが理解される。
【００６４】
装置は、第２の概して矩形の平坦なボード３６の形態の第２の支持手段も備える。第２のボード３６は、その上に印刷されまたは配置された、Ｕ字形状長さの導電トラック３８の形態の結合リンクを有し、第１のボード３２上にかつ第１のボード３２に平行な平面に配置される。Ｕ字形状トラック３８のアームは、第１のトラック３４ａ、および第２のトラック３４ｂのそれぞれ１つ上に載り、かつ第１のトラック３４ａ、および第２のトラック３４ｂのそれぞれ１つと容量結合するように構成される。さらに、第２のボード３６は、矢印Ａによって示される方向に第１のボード３２に対して可動である。第１のボード３２に対する第２のボード３６のそのような移動は、結合トラック３８のアームが、トラック３４ａ、３４ｂを越えて延びる量を変更し、したがって、それらの間の容量結合を変更する。したがって、トラック３４ａ、３４ｂによって画定される送信ラインの有効長さ、およびそれに容量結合されるＵ字形状のトラック３８は、第２のボード３６を移動することによって変えられることができる。
【００６５】
例えば、図３ｂにおいて、第２のボード３６は、実質的にその最も左の位置で示され、トラック３４ａ、３４ｂ、３８によって画定される送信ラインの有効長さは、実質的にその最短にある。一方、図３Ｃにおいて、第２のボード３６は、実質的にその最も右の位置で示され、トラック３４ａ、３４ｂ、３８によって画定される送信ラインの有効長さは、実質的にその最長にある。第１のボード３２に対する第２のボード３６の移動を介して、送信ラインＴの有効長さを変えることによって、可変量の遅延が、アンテナ素子に供給される信号に加えられることができる。そのように、信号の位相における所望のシフトが達成されることができる。
【００６６】
図３の装置は、さらに、第１のトラック３４ａおよび第２のトラック３４ｂの端部に隣接する位置で、第１のボード３２に配置され、かつ第１のボード３２に概して平行な面である概して平坦な誘電体基板４０を含む。誘電体基板４０は、好ましくは、第１のボード３２および第２のボード３６の誘電率よりも高い誘電率を有する。
【００６７】
第２のボード３６の所定の位置において、結合リンク３８が、誘電体基板４０を超えて延びることが理解される。結合リンクが、第１のボード３２に対する第２のボード３６の移動を介して、誘電体基板４０を超えて延びる量を変更することによって、送信ラインＴの信号の位相のさらなる調整が達成されることができる。誘電体基板４０の増大した比誘電率は、送信ラインＴの信号の速度を低減し、このように結合されるアンテナ素子に供給される信号にさらなる遅延を加える。したがって、送信ラインＴに供給される信号に対する誘電体基板４０の作用は、図２に示される機械的な位相調整デバイス１５０Ｅ１から１５０Ｅ８のウエッジ部材によって達成される作用と同様であることが理解される。
【００６８】
図３の装置の利点は、送信ラインの信号の位相調整が、トラック３４ａ、３４ｂ、３８の有効長さと誘電体基板の使用との両方によって達成されることである。結果として、既存のシステムより大きな範囲およびより正確に、送信ラインの信号の位相を調整することを可能にする。さらに、Ｕ字形状の結合トラック３８の使用により、所定の距離ｄにわたる第２のボード３６の移動は、結果として、誘電体基板４０を使用することがなくとも、２ｄの送信ラインの有効長さにおける変化を生じる。例えば、第２のボードの１０ｍｍの移動は、２０ｍｍの送信ラインの有効長さにおける変更を生じる。
【００６９】
図４Ａから図４Ｄは、図３の装置の様々な実際の実装を示す。図４Ａは、上述されたような第１のボード３２および第２のボード３６を有するいわゆるマイクロストリップ構成を示す。第１のボード３２は、該第１のボード３２の表面に配置された導電接地面４２を有し、その表面の反対側に、トラック３４ａ、３４ｂが、トラックを有する送信ラインを形成するように配置される。この実施形態において、誘電体基板層４０は示されていないが、誘電体セパレータ４３が、第１のボード３２と第２のボード３６との間に使用され、容量結合を容易にし、かつトラック３４ａ、３４ｂと結合リンク３８との間の任意の断続的なオーミック接触による、相互変調積からの干渉を低減する。
【００７０】
図４Ｂは、装置のいわゆるトリプレートバージョンを示す。この実施形態において、第２のボード３６は、第１のボード３２と接地面４８を有する追加のボード４６との間に挿入される。ふたたび、誘電体基板４０は使用されていない。この実施形態は、装置からの損失が低減され、かつ電磁ＲＦフィールドがより良く含まれる利点を提供する。
【００７１】
図４Ｃは、図４Ａの装置に類似するが、上述の誘電体基板層４０を追加した装置を示す。この実施形態において、接地面４２が、第１のボード３２および誘電体基板層４０を支持するために使用される追加のボード５０に提供される。
【００７２】
図４Ｄは、図４Ｃの装置のトリプレートバージョンを示す。図４Ｂの装置の場合のように、接地面４８を有する追加の下方ボード４６が提供され、第２のボード３６は、追加の下方ボード４６と第１のボード３２との間に配置される。ふたたび、低減された損失およびより良好なＲＦフィールドの閉じ込めが達成される。
【００７３】
図５は、図３の装置の修正を示す。図５Ａは、装置の上面図を示し、図５Ｂは、底面図を示す。いくつかの実施形態に関して、送信ラインＴの信号に加えられることがある、位相シフトまたは遅延の範囲または量を増大することが必要とされる可能性がある。これは、第１のボード３２上の第３の中間導電トラック３４ｃを提供することによって達成されることができる。第３のトラック３４ｃは、Ｕ字形状であり、反対の向きに第１の導電トラック３４ａと第２の導電トラック３４ｂとの間に配置される。
【００７４】
この実施形態において、第２のボード３６は、印刷されまたは第２のボード３６に配置された、それぞれＵ字形状トラック３８ａ、３８ｂの形態の２つの結合リンクまたはトラックを有する。２つの結合リンクの中の第１の結合リンク３８ａは、第１のトラック３４ａおよび第３のトラック３８ｃの一方のアームに容量結合するように配置される。２つの結合リンクの中の第２の結合リンク３８ｂは、第２のトラック３４ｂおよび第３のトラック３４ｃの他方のアームに容量結合するように配置される。
【００７５】
この実施形態において、第１のボード３２に対する第２のボード３６の移動は、結果として、図３の実施形態と比較して送信ラインＴの有効長さにおけるより大きな変化を生じることが理解される。例えば、第２のボード３６の１０ｍｍの移動が、ほぼ４０ｍｍの送信ラインの有効長さにおける変化を生じる。２つの結合リンクまたはトラック、および３つの導電トラックの構成は、以降「直列」構成と呼ばれる。
【００７６】
図３から図５の実施形態において、装置は、単一のアンテナ素子に関する送信ラインに接続されるように構成される。フェーズドアレイアンテナなどの複数の素子を有するアンテナは、図２の従来技術の実施形態の各素子のための装置である、対応する数の図３から図５の装置を有する。この構成は、加えられる遅延の改善された精度などの従来技術に対する利点を確実に提供するが、素子に提供される信号に対して必要な位相シフトを行わせるために、各装置が同時に移動されることが、まだ必要である。明らかに、これは、複雑性および価格を増大させ、かつ信頼性を低減する多数の可動部品を必要とする。
【００７７】
図６は、図３から図５の装置に対する改善を概略に示し、複数の素子を有するアンテナシステムにおける装置の使用を可能にする。図６の実施形態において、装置は、４つのアンテナ素子Ｅ１からＥ４を有するアンテナシステムにおいて使用されることができる。代わりに、装置は、図２のアンテナシステムにおける機械的な位相調整デバイス１５０Ｅ１から１５０Ｅ４で置き換えることを考えることができ、これらの参照符号は、対応するデバイスを示すために図６で使用される。
【００７８】
したがって、図６の実施形態は、４つの位相調整デバイスを備え、各位相調整デバイスは、図３の装置に対する形態および動作と同様である、導電トラックおよび結合リンクの構成を有する。
【００７９】
この改善された実施形態において、各デバイスの第１の導電トラック３４ａおよび第２の導電トラック３４ｂは、共通の第１のボード３２に印刷され、または共通の第１のボード３２に配置される。しかしながら、図３の装置のように直線のトラックであるよりむしろ、各デバイスの第１のトラック３４ａおよび第２のトラック３４ｂは、まだ平行であるが弓形の形態である。第１のデバイスの第１のトラック３４ａＥ１および第２のトラック３４ｂＥ１は、第２のデバイスのトラックの径方向外側領域で第１のボード３２の一方の半分に配置される。同様に、第４のデバイスの第１のトラック３４ａＥ４および第２のトラック３４ｂＥ４は、第３のデバイスのトラックの径方向外側領域で第１のボード３２の他方の半分に配置される。
【００８０】
第１のトラックＴ１は、第１のボード３２の第１の「入力」エッジから第１のスプリッタユニット１１６Ａへ延び、第１のスプリッタユニット１１６Ａは、例えば、図２のスプリッタユニット１１６Ａに対応することができる。第２のトラックＴ２および第３のトラックＴ３は、第１のスプリッタユニット１１６Ａの出力から、それぞれ第２のスプリッタユニット１１６Ｂおよび第３のスプリッタユニット１１６Ｃの入力へ延び、第２のスプリッタユニット１１６Ｂおよび第３のスプリッタユニット１１６Ｃの入力は、例えば、それぞれ図２のスプリッタユニット１１６Ｂ、１１６Ｃに対応することができる。
【００８１】
トラックＴ４は、第２のスプリッタユニットの第１の出力から延び、その自由端部に隣接する領域で、第１のアンテナ素子Ｅ１に関する送信ラインＴの一部を形成する第１のデバイスに関する第２の弓形トラック３４ｂＥ１を形成する。第１のデバイスに関する第１の弓形トラック３４ａＥ１は、第２のトラック３４ｂＥ１の径方向外側に配置され、かつ第２のトラック３４ｂＥ１に平行に延び、ふたたび第１のアンテナ素子Ｅ１に関する送信ラインＴの一部を形成する。
【００８２】
トラック３４ａＥ２、３４ｂＥ２の同様の構成が、アンテナ素子Ｅ２の第２の出力に関して提供され、トラック３４ｂＥ２は、第２のスプリッタユニット１１６Ｂの第２の出力から延び、この構成は、第１のデバイスの径方向内側に提供され、トラック３４ａＥ２、３４ｂＥ２は、第１のデバイスのトラックより長さが幾分短い。
【００８３】
第３のスプリッタユニット１１６Ｃの第１の出力および第２の出力は、それぞれ第３のデバイスおよび第４のデバイスに接続され、第３のデバイスは、第３のアンテナ素子Ｅ３に結合されかつ第３のアンテナ素子Ｅ３に接続され、第４のデバイスは、第４のアンテナ素子Ｅ４に結合されかつ第４のアンテナ素子Ｅ４に接続される。第３のデバイスおよび第４のデバイスのトラックおよび結合リンクの構成は、第１のボードの入力端部の中間点と、第１のボードの反対側の出力端部の中間点との間に延びる対称ラインＳの周りで、第１のデバイスおよび第２のデバイスのトラックおよび結合リンクに対して、実質的に対称に第１のボード３２に配置されることが分かる。
【００８４】
装置は、図６にその概略が示されるが図７に最も良く示されている第２のボード３６も含み、第２のボード３６は、点Ｃで第１のボード３２に旋回式にまたは回転式に接続され、したがって点Ｃを介してボード３２の軸の周りで旋回または回転可能である。第２のボード３６は、その上に印刷されまたは配置された４つの結合リンクを有し、それぞれＵ字形状のトラック３８Ｅ１−３８Ｅ４の形態の結合リンクは、弓形でありかつ概して平行であるアームを有する。第２の結合リンク３８Ｅ２は、第１のボード３２の第１のデバイスおよび第２のデバイスのトラック構成の相対位置に対応する、第１の結合リンク３８Ｅ１の径方向内側に配置される。第３の結合リンク３８Ｅ３および第４の結合リンク３８Ｅ４は、第１の結合リンク３８Ｅ１および第２の結合リンク３８Ｅ２に対する対称ラインＳの周りに実質的に対称に配置される。
【００８５】
使用において、旋回点Ｃの周りで第１のボード３２に対する第２のボード３６の角度移動すなわち回転は、第２のボード３６上の結合リンク３８Ｅ１−３８Ｅ４を、図３の装置を参照して上述されたように、第１のボード３２の対応するデバイスのトラック３４ａ、３４ｂとのより多い程度またはより少ない程度に容量結合させる。第１のボード３２に対する第２のボード３６の移動量または角度移動は、各結合ラインがそれぞれ導電トラックを越えてどこまで離れているかを決定し、したがって、各アンテナ素子に対する送信ライン上の信号に加える位相調整または遅延の量を決定する。このように、全ての４つのアンテナ素子に対する送信ラインに供給される信号の位相は、単一のボード３６の移動を介して調整されることができる。
【００８６】
例えば、図面に関して時計周りの方向の第２のボード３６の回転は、第１のアンテナ素子Ｅ１および第２のアンテナ素子Ｅ２に接続される送信ラインの有効長さを増大し、素子Ｅ３、Ｅ４に接続された送信ラインの有効長さを低減する。
【００８７】
さらに、第１の素子Ｅ１に対する送信ラインの有効長さの増大は、第１のデバイス内の導電トラック３４ａＥ１、３４ｂＥ１のより長い初期長さのために、第２の素子Ｅ２に対する送信ラインの有効長さより長い。同様に、第４の素子Ｅ４に対する送信ラインの有効長さの低減は、第３の素子Ｅ３に対する送信ラインの有効長さより長い。
【００８８】
実際、アンテナをチルトさせ、一方最大ボアサイト利得およびサイドローブの最大抑制を維持するために、ほとんどまたは全てのチルト範囲にわたって線形の同位相波面を維持することが好ましい。したがって、好ましい実施形態において、Ｔ、２Ｔ、３Ｔ、および４Ｔの遅延、またはそれらの相対等価物は、それぞれの位相調整デバイスによって素子Ｅ１からＥ４に加えられる。実際、これは、各デバイスのトラック３４ａ、３４ｂの径方向位置が、等しい量だけ分離されることを確実にすることによって達成される。
【００８９】
一部が図８に示される、図６の装置に対する修正において、各位相調整デバイスは、それぞれの送信ラインの信号に加えられることができる遅延の範囲を増大するために、図５を参照して記載されたように、結合リンクおよびトラックの直列構成を有する。いくつかの適用において、いくつかのデバイスに対する直列構成、および他のデバイスに対する単一構成を有することが望ましいことがある。図９は、単一のデバイスの直列構成のための第２のボード３６上の結合リンク３８ａ、３８ｂのレイアウトを示す。
【００９０】
図１０に示される代わりの実施形態において、スプリッタ１１６Ａ、１１６Ｂ、１１６Ｃを備える信号分配ネットワークは、第２のボード３６に配置され、アンテナポートまたはスプリッタユニット１１６（アンテナ内の素子の数に応じる）と、第１のスプリッタユニット１１６Ａとの間の接続は、第１のボード３２の位相調整デバイスで使用されるものと類似する、単一の導電入力トラックＴｉおよび容量リンクを介するものである。
【００９１】
図１１は、第２のボード３６上の導電トラックおよびスプリッタユニットの配置をより明瞭に示す。この実施形態において、各位相調整デバイスは、前述の実施形態におけるような２つの平行なトラックよりむしろ、第１のボード３２に配置された単一の長さだけの導電トラックを有する。同様に、各デバイスに関する導電リンクは、送信ラインのＵ字形状セクションよりむしろ、単一の弓形長さのトラックだけを備える。
【００９２】
使用において、結合リンクは、前述と同じ方法でそれぞれのトラックと容量結合するが、この実施形態において、第２のボード３６の１０ｍｍの移動は、１０ｍｍの送信ラインの長さの有効な増大をもたらす。
【００９３】
図１２は、図１０および図１１の装置の修正を示し、各位相調整デバイスは、第２のボード３６によって移動される三倍の距離の送信ラインの長さの有効な増大を与える、トラックおよび結合リンクの構成を含む。図１３は、図１２の実施形態に関する第２のボード３６上の導電トラック３８ａＥ１、３８ｂＥ２のレイアウトを示し、前記トラックは、単一のデバイスに関する結合リンクを形成する。
【００９４】
今度は、図１４を参照すると、これは、本発明により多数の装置を組み込むフェーズドアレイアンテナシステムを示す。図１４に示される実施形態において、各装置１５２Ｅ１から１５２Ｅ４は、２つの分離したアンテナ素子に供給される信号の位相を制御するために使用される。したがって、各装置は、図６から図９に示される装置に大体類似することができるが、４つの位相調整デバイスの代わりに２つだけの位相調整デバイスに関する導電トラックおよび結合リンク構成を有する。図１４の装置と、図６から図９の装置との間の類似性および／または差異は、当業者には完全に理解される。
【００９５】
図１４において、位相調整装置１５２Ｅ１から１５２Ｅ４（一般に円形円板の形態である）内の第２のボードの角度移動は、作動アーム１５２の直線移動によって行われる。作動アーム１５２は、各装置の各円板に旋回可能におよび偏心して搭載される。図２の実施形態のように、矢印Ａによって示される方向における作動アーム１５２の移動は、サーボモータ１６０などによって行われる。サーボモータ１６０は、ふたたび、サーボコントローラ１６２によって生成され、かつ制御ケーブル１６４および制御ポート１６６を介してサーボモータ１６０に供給される信号によって制御される。サーボコントローラ１６２は、アンテナアセンブリ１０２から離れて、例えば基地局１０４に配置されることができる。基地局１０４は、アンテナマストのベースに配置されることができ、または好ましいならアンテナマストから数マイル離れて配置されることができる。
【００９６】
そのような直線移動は、各円板に加えられる同一の角度移動を結果として生じることは理解される。最大ボアサイト利得およびサイドローブレベルの制御を維持するために、各アンテナ素子Ｅ１−Ｅ８が、作動アーム１６２の所定の移動範囲に対して異なる位相シフトを有する必要がある可能性がある。この場合、各デバイスに関する導電トラックおよび結合リンクの構成は、作動アーム１６２の直線移動と、素子に供給される信号の位相シフトとの間の所望の関係を与えるために、わずかに異なる（例えば図１０に示されるように）ことがある。
【００９７】
図１５および図１６は、さらなる実施形態を示し、本発明のシステムが、二極性アンテナアセンブリとともにどのように使用されることができるかを示す。二極性アンテナアセンブリの使用は、通信システムで良く知られており一般的である。図１５は、反射バックプレーン７０４上に搭載された交差されたダイポールを有する、４つの素子の二極性アンテナ６０２の前面図である。第２のボード３６の回転軸は、破線Ｘによって示される。
【００９８】
この実施形態において、アンテナアセンブリ７０２は、交差されたダイポール素子のスタックを含み、一方の素子のアレイＥ１＋からＥ４＋は、垂直方向に対して＋４５°の角度であり、他方の素子のアレイＥ１−からＥ４−は、垂直方向に対して−４５°の角度である。各極性に関するアレイは、各アレイに供給される別個の入力ポート１１２（図２のように）を介して、個別の信号分配ネットワークに加えられる基地局１０４から、信号を有効に電気的に分離する。
【００９９】
各アレイは、したがって、図６から図１３を参照して上述された位相調整装置などのそれぞれ別個の位相調整装置を提供される。しかしながら、両方の装置は、図２から図１４に関して記載された共通サーボ制御モータなどのによって調整されることが可能であり、両方のアレイは、同じ電気的なチルト角度を有する。
【０１００】
図１５は、平面図でアンテナアセンブリを示す。正の極性のアレイで、アンテナ素子Ｅ１＋からＥ４＋に接続された第１の位相調整装置は、図３および図４Ａを参照して示されかつ記載されたような構成を備える。特に、装置は、第１のボードに印刷されまたは第１のボードに配置された、導電トラック３４ａ＋、３４ｂ＋を有する第１のボード３２＋と、第１のボード３２＋の端部に隣接して配置された誘電体基板４０＋と、第２のボード上に印刷されまたは第２のボード上に配置された、Ｕ字形状の結合リンク３８＋を有する第２のボード３６＋とを備える。
【０１０１】
負の極性のアレイで、アンテナ素子Ｅ１−からＥ４−に接続された第２の位相調整装置は、第１の位相調整装置に類似の構成を備え、各表面上の接地面を有する追加のボード１４６を介して第１の装置と「バックツーバック」搭載される。追加のボード１４６および接地面の目的は、図４Ａから図４Ｄを参照して記載された。
【０１０２】
第２のボード３６＋、３６−は、図２および図１３を参照して記載されるサーボ機構などに結合される共通シャフトを介して共に接続され、かつ共通シャフトによって移動可能に結合される。第２のボードの移動は、図６から図１２の実施形態のように角度移動、または図３から図５の実施形態のように直線移動されることができる。図３から図５の実施形態は、２つ以上の位相調整デバイスを含むように拡張されることができ、単一の共通の第２のボード３６の直線移動が、２つ以上の送信ラインの信号の位相を調整することができることは理解される。
【０１０３】
本発明は、フェーズドアレイアンテナシステム内の個別素子の独立した位相シフトを提供することが理解される。個別のアンテナ素子に供給される信号の位相の制御は、最適なＶＲＰまたはビームパターンを、最大のボアサイト利得およびより低いサイドローブレベルとともに作られることを可能にする。そのようなアンテナシステムの性能は、既存のシステムと比較して改善される。
【０１０４】
特に、本発明は、既存のシステムに対して多数の利点を提供する。例えば、直線または角度的に可動なボードの使用は、遅延の訂正量が、各アンテナ素子に供給される信号に加えられることを可能にし、それによって、アンテナのチルト角度の範囲にわたる最大ボアサイト利得およびサイドローブの最大抑制を得る。さらに、この訂正位相シフトは、単一のアンテナ素子だけの移動によって達成され、したがって、価格および重量を低減しかつ信頼性を改善する。
【０１０５】
さらに、本発明は、必要性に応じて、マイクロストリップまたはトリプレート構造などの多数の異なる構造を用いて実施されることができる。最終的に、誘電体基板４０とともに１つ以上のＵ字形状の結合リンクを使用することは、第２のボードの比較的わずかな移動に関する送信ラインの有効長さにおける大きな増大を可能にする。誘電体基板の使用は、完全に任意に追加の遅延作用を提供し、所望であれば上述の任意の実施形態とともに使用されることができる。
【０１０６】
本発明は、各サブアレイ（すなわちｎ個のサブアレイ）に１つのアンテナ素子とともに、数ｎのアンテナ素子を有するアセンブリを含む、任意の数のサブアレイにまとめられる任意の数のアンテナ素子（少なくとも２つ）を有するアセンブリに適用可能であることは理解される。上述されたシステムは、送信信号のためのシステムとして記載されたが、追加してまたは代わりに、受信機システムとして動作することができることも理解される。
【０１０７】
明細書全体を通して、「電気的チルト」との言及は、１つ以上のアンテナ素子に供給される信号の位相の調整を実施する代わりに、物理的にアンテナレードームまたはアンテナ素子を移動することなく、アンテナアセンブリから送信されかつ／または受信された放射パターンの調整手段であると考えるべきである。しかしながら、電気的チルトは、例えば図１４に示されるように、機械的な調整素子および電気的な調整素子の両方を有する構造によって調整されることが可能である。さらに、図１４における構成に関して、機械的な位相調整構造１５０Ｅ１−１５０Ｅ２または１５２Ｅ１−１５２Ｅ２によって実施される電気的チルトの調整は、組み合わせられたシステムが、「電気的手段によって制御される機械的な調整構造を含むアンテナシステムの電気的チルトを調整するシステム」として呼ばれることができるように、サーボコントローラ１６２の形態で電気的制御手段を含むことが理解される。
【０１０８】
本発明のアンテナシステムは、送信されるＶＲＰの用語で本明細書に記載されるが、実際システムは、好ましくは受信モードでの動作に適合され、それによって、アンテナ素子は、信号を受信するように構成され、そのような適合は、前述の記載に基づき当業者には容易に明らかであることが理解される。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】知られているフェーズドアレイアンテナアセンブリの垂直方向放射パターン（ＶＲＰ）を示す。
【図２】電気的チルトの角度を調整する手段を組み込むアンテナアセンブリの概略的なブロック図である。
【図３】アンテナアレイ内の素子に供給される信号の位相を調整する本発明による装置、およびその動作の第１の形態を示す。
【図４】図３の装置構造の可能な方法を示す。
【図５】図３の装置およびその動作に対する修正を示す。
【図６】本発明による装置の第２の形態の概略図である。
【図７】図６の装置の一部を示す。
【図８】図６の装置に対する修正を示す。
【図９】図８の装置の一部を示す。
【図１０】本発明による装置の第３の形態の概略図である。
【図１１】図１０の装置の一部を示す。
【図１２】図１０の装置に対する修正を示す。
【図１３】図１２の装置の一部を示す。
【図１４】本発明による装置を組み込むアンテナシステムの概略図である。
【図１５】二極性アンテナアセンブリでの本発明の装置の使用を示す。
【図１６】装置に組み込む二極性アンテナアセンブリを通る断面である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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