(57)【要約】【課題】  垂直電気ダウンチルトアンテナに関する。【解決手段】  可変電力ディバイダーおよびマルチビーム形成ネットワークを含むビームステアリング回路を使用して垂直電気ダウンチルトおよびサイドローブの減少を実施する二重偏波無線基地局アンテナ。可変電力ディバイダーは入力電圧信号を可変電力ディバイダーを介して一致した位相と一定の位相遅延を示す１対の相補振幅電圧ドライブ信号に分割するため単一可調制御素子を含む。ビーム形成ネットワークはサイドローブを減少させるようにサブアレイ内に組織された垂直列状の複数のアンテナ素子を支持するメインパネルに搭載された両面端部接続マイクロストリップモジュールとして形成される。ビームステアリングネットワークを複数のアンテナ素子に接続する配電ネットワークは伝送媒体トレース長を調整して実施された協調された位相シフト動作を介してビームチルトバイアスおよびサイドローブ減少を実施する。【選択図】  図１
2007532031.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボアサイト方向を規定する複数のアンテナ素子のアレイと；
単一の調整可能な制御措置を使用し、電圧振幅分割の範囲に渡って入力電圧信号を１対の相補振幅電圧ドライブ信号に分割するための可変電力ディバイダーと；
前記電圧ドライブ信号を受信し、複数のビームドライブ信号を発生し、各ビームドライブ信号が各電圧ドライブ信号からの成分であるビーム形成ネットワークと；
各ビームドライブ信号を１つ又は複数の付随アンテナ素子に送信する配電ネットワークであり、前記ビーム駆動信号は前記電圧振幅分割の範囲内の電圧振幅分割の変化に応答して偏向の範囲内で変化するボアサイト方向に対して方向偏向を示すビームを放射するため前記アンテナ素子を駆動する配電ネットワークと；
前記電圧振幅分割を調整し、前記ビームの方向偏向を調整するためのフィールド可調チルト方向アクチュエータと；
を具備することを特徴とするアンテナシステム。
【請求項２】
前記フィールド可調チルト方向アクチュエータを制御するためのリモート制御器を更に具備することを特徴とする請求項１記載のアンテナシステム。
【請求項３】
前記配電ネットワークが偏向範囲の所望の偏向バイアスを生じさせるため前記アンテナ素子に送信される前記ビームドライブ信号の協調された移送シフトを実施することを特徴とする請求項１記載のアンテナシステム。
【請求項４】
前記偏向バイアスを調整するためのフィールド可調チルトバイアスアクチュエータを更に具備することを特徴とする請求項３記載のアンテナシステム。
【請求項５】
前記フィールド可調チルトバイアスアクチュエータを制御するためのリモート制御器を更に具備することを特徴とする請求項４記載のアンテナシステム。
【請求項６】
前記アンテナ素子が外部サブアレイ間に配置された１つ又は複数のサブアレイ内に構成され、各ビームドライブ信号は付随アンテナサブアレイを駆動することを特徴とする請求項１記載のアンテナシステム。
【請求項７】
前記外部サブアレイ内のアンテナ素子の数がサイドローブを減少させるため内部サブアレイ内のアンテナ素子の数より大きいことを特徴とする請求項６記載のアンテナシステム。
【請求項８】
前記外部サブアレイの数が２であり；
内部サブアレイの数が２であり；
各外部サブアレイ内のアンテナ素子の数が４であり；
各内部サブアレイ内のアンテナ素子の数が２であることを特徴とする請求項７記載のアンテナシステム。
【請求項９】
前記外部サブアレイの数が２であり；
内部サブアレイの数が２であり；
各外部サブアレイ内のアンテナ素子の数が５であり；
各内部サブアレイ内のアンテナ素子の数が３であることを特徴とする請求項７記載のアンテナシステム。
【請求項１０】
前記配電ネットワークがサイドローブを減少させるため前記外部サブアレイのアンテナ素子により放出された前記信号の位相の一致の所望のぶれを生じさせるため１つ又は複数のサブアレイの素子に伝送される前記ビームドライブ信号の協調された位相シフトを実行することを特徴とする請求項６記載のアンテナシステム。
【請求項１１】
前記外部サブアレイの数が２であり；
内部サブアレイの数が２であり；
各外部サブアレイ内のアンテナ素子の数が４であり；
且つ各内部サブアレイ内のアンテナ素子の数が４であることを特徴とする請求項１０記載のアンテナシステム。
【請求項１２】
前記外部サブアレイの数が２であり；
内部サブアレイの数が２であり；
各外部サブアレイ内のアンテナ素子の数が３であり；
且つ各内部サブアレイ内のアンテナ素子の数が３であることを特徴とする請求項１０記載のアンテナシステム。
【請求項１３】
２個の外部サブアレイと２個の内部サブアレイを具備し、前記ビーム形成ネットワークが２×４の直交ビーム形成ネットワークであることを特徴とする請求項６記載のアンテナシステム。
【請求項１４】
２個の外部サブアレイと２個の内部サブアレイを具備し、前記ビーム形成ネットワークが４×４のバトラー（Ｂutler）マトリクスであることを特徴とする請求項６記載のアンテナシステム。
【請求項１５】
各アンテナ素子が二重偏波アンテナ素子であり、さらに同様な可変電力ディバイダー、ビーム形成ネットワーク、および各極性のための配電ネットワークを具備することを特徴とする請求項１記載のアンテナシステム。
【請求項１６】
前記フィールド可調チルト方向アクチュエータは協調された方法で両極性のためのビーム偏向を調整するため互いに機械的にリンクされることを特徴とする請求項１５記載のアンテナシステム。
【請求項１７】
各アンテナ素子は二重偏波アンテナ素子であり、さらに類似の可変電力ディバイダー、ビーム形成ネットワーク、および各極性のための配電ネットワークを具備し、前記配電ネットワークが各極性のため偏向範囲の所望の偏向バイアスを生じさせるため前記サブアレイに伝送される前記ビームドライブ信号の協調された位相シフトを実施することを特徴とする請求項６記載のアンテナシステム。
【請求項１８】
協調された方法で両極性のため偏向バイアスを調整するためのフィールド可調チルトバイアスアクチュエータを更に具備することを特徴とする請求項１７記載のアンテナシステム。
【請求項１９】
前記ボアサイト方向にほぼ直交する縦軸を規定するほぼ平坦な主パネルをさらに具備し；
前記主パネルが前記可変電力ディバイダー、前記配電ネットワーク、およびほぼ垂直分配を有する間隔構成にある複数のアンテナ素子のアレイを支持し；
前記アレイが複数の外部サブアレイ間で垂直に配置される１つ又は複数のサブアレイに分割され；
前記ビーム形成ネットワークが前記主パネルに搭載された両面端部接続型モジュールとして構成されることを特徴とする請求項１記載のアンテナシステム。
【請求項２０】
ボアサイト方向を規定する複数のアンテナ素子のアレイと；
入力電圧信号を受信し、電圧振幅分割の範囲で前記可変電力ディバイダーを介して一定の位相遅延を示す１対の一致した位相、相補振幅電圧ドライブ信号に分割する可変電力ディバイダーと；
前記電圧ドライブ信号を受信し、各々が各電圧ドライブ信号からの成分からなる複数のビームドライブ信号を発生するビーム形成ネットワークと；
各ビームドライブ信号を付随のサブアレイに伝達する配電ネットワークと；
を具備し、前記ビームドライブ信号が電圧振幅分割の範囲内で前記電圧振幅分割の変化に応答して偏向の範囲内で変化するボアサイト方向に対する方向偏向を示すビームを放射するため前記アンテナ素子を駆動することを特徴とするアンテナシステム。
【請求項２１】
前記ボアサイト方向にほぼ直交する縦軸を規定するほぼ平坦主パネルを更に具備し、前記主パネルは前記可変電力ディバイダー、前記配電ネットワーク、およびほぼ垂直分布を有する間隔構成で複数のアンテナ素子のアレイを支持し、前記アレイが複数の外部サブアレイ間に垂直に配置された１つ又は複数の内部サブアレイに分割され、前記ビーム形成ネットワークが前記主パネルに搭載された両面端部接続モジュールとして構成されることを特徴とする請求項２０記載のアンテナシステム。
【請求項２２】
前記配電ネットワークが前記偏向の範囲の所望の偏向バイアスを生じさせるため前記サブアレイに伝達される前記ビームドライブ信号の協調された位相シフトを実行することを特徴とする請求項２１記載のアンテナシステム。
【請求項２３】
前記偏向バイアスを調整するためのフィールド可調チルトバイアスアクチュエータを更に具備することを特徴とする請求項２１記載のアンテナシステム。
【請求項２４】
前記外部サブアレイ内のアンテナ素子の数がサイドローブ放射の減少のため前記内部サブアレイ内のアンテナ素子の数より大きいことを特徴とする請求項２１記載のアンテナシステム。
【請求項２５】
前記配電ネットワークがサイドローブを減少するため前記外部サブアレイのアンテナ素子により放射される信号の位相一致の所望のブレを生じさせる１つ又は複数のサブアレイの素子に伝達されるビームドライブ信号の協調された位相シフトを実行することを特徴とする請求項２１記載のアンテナシステム。
【請求項２６】
ボアサイト方向を規定するアンテナ素子のアレイと、複数の外部サブアレイ間に配置された１つ又は複数の内部サブアレイと；
電圧振幅分割の範囲で相補振幅電圧ドライブ信号を発生する可変電力ディバイダーと；
前記電圧ドライブ信号を受信し、複数のビーム駆動信号を発生するビーム形成ネットワークと；
各ビームドライブ信号を１つ又は複数の付随アンテナ素子に伝達する配電ネットワークと；
を具備し、前記ビームドライブ信号が電圧振幅分割の範囲内で前記電圧振幅分割の変化に応答して偏向の範囲内で変化する前記ボアサイト方向に対して方向偏向を示すビームを放射するため前記アンテナ素子を駆動し、前記配電ネットワークが偏向の範囲の所望の偏向バイアスを生じさせるため前記サブアレイに伝達された前記ビーム駆動信号の協調された位相シフトを実施することを特徴とするアンテナシステム。
【請求項２７】
前記ボアサイト方向にほぼ直交する縦軸を規定するほぼ平坦主パネルを更に具備し、前記主パネルが前記可変電力ディバイダー、前記配電ネットワーク、およびほぼ垂直分布を有する間隔構成の複数のアンテナ素子のアレイを支持し、前記アレイが複数の外部サブアレイ間に垂直に配置された１つ又は複数の内部サブアレイに分割され、前記ビーム形成ネットワークが前記主パネルに搭載された両面端部接続モジュールとして構成されることを特徴とする請求項２６記載のアンテナシステム。
【請求項２８】
ボアサイト方向を規定するアンテナ素子のアレイと、複数の外部サブアレイ間に配置された１つ又は複数の内部サブアレイと；
電圧振幅分割の範囲で相補振幅電圧ドライブ信号を発生する可変電力ディバイダーと；
前記電圧ドライブ信号を受信し、複数のビームドライブ信号を発生するビーム形成ネットワークと；
各ビームドライブ信号を１つ又は複数の付随アンテナ素子に伝達する配電ネットワークと；
を具備し、前記ビームドライブ信号が電圧振幅分割の範囲内で前記電圧振幅分割の変化に応答して偏向の範囲内で変化するボアサイト方向に対して方向偏向を示すビームを放射するため前記複数のアンテナ素子を駆動し、前記外部サブアレイ内のアンテナ素子の数がサイドローブ放射の減少のため前記内部サブアレイ内のアンテナ素子の数より大きいことを特徴とするアンテナシステム。
【請求項２９】
前記ボアサイト方向にほぼ直交する縦軸を規定するほぼ平坦主パネルを更に具備し、前記主パネルが前記可変電力ディバイダー、前記配電ネットワーク、およびほぼ垂直分布を有する間隔構成の複数のアンテナ素子のアレイを支持し、前記アレイが複数の外部サブアレイ間にほぼ垂直に配置された１つ又は複数のサブアレイに分割され、前記ビーム形成ネットワークが前記主パネルに搭載された両面端部接続モジュールとして形成されることを特徴とする請求項２６記載のアンテナシステム。
【請求項３０】
ボアサイト方向を規定するアンテナ素子のアレイと、複数の外部サブアレイ間に配置された１つ又は複数の内部サブアレイと；
電圧振幅分割の範囲で相補振幅電圧ドライブ信号を発生する可変電力ディバイダーと；
前記電圧ドライブ信号を受信し、複数のビームドライブ信号を発生するビーム形成ネットワークと；
各ビームドライブ信号を１つ又は複数の付随アンテナ素子に伝達する配電ネットワークであり、前記ビームドライブ信号が電圧振幅分割の範囲内で前記電圧振幅分割の変化に応答して偏向の範囲内で変化するボアサイト方向に対して方向偏向を示すビームを放射するため前記複数のアンテナ素子を駆動する配電ネットワークと；
電圧振幅分割を調整し、前記ビームの方向偏向を調整するためのフィールド調整チルトアクチュエータと；
を具備し、前記配電ネットワークがサイドローブ放射の減少のため前記外部サブアレイのアンテナ素子により放射された信号の位相一致の所望のブレをを生じさせるため１つ又は複数のサブアレイの素子に伝達される前記ビームドライブ信号の協調された位相シフトを実施することを特徴とするアンテナシステム。
【請求項３１】
ボアサイト方向にほぼ直交する縦軸を規定するほぼ平坦な主パネルを更に具備し、前記主パネルが前記可変電力ディバイダー、前記配電ネットワーク、およびほぼ垂直分布を有する間隔構成の複数のアンテナ素子のアレイを支持し、前記アレイが複数の外部サブアレイ間に垂直に配置された１つ又は複数の内部サブアレイに分割され、前記ビーム形成ネットワークが前記主パネルに搭載された両面端部接続モジュールとして構成されることを特徴とする請求項３０記載のアンテナシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無線基地局アンテナシステムに関し、特に、垂直電気ダウンチルトおよびサイドローブ低減を実行するため可変電力ディバイダーおよびマルチビームビーム形成ネットワークを含むビームステアリング回路を使用するアンテナに関する。二重偏波アンテナであるアンテナはビームチルトバイアス更にサイドローブ低減を実施する配電ネットワークを含む。
【背景技術】
【０００２】
無線基地局アンテナの市場は価格および性能において競争が激しい。このため、無線基地局として使用に適し所望の初期および生涯コスト特性を示す機能を有するアンテナを開発することは有利である。同時に、動作の柔軟性の有効な範囲を有するアンテナを装備することが望まれるので、標準アンテナ設計が広範囲な潜在的なアンテナサイトおよび特徴の選択のために使用できる。これらのしばしば対立する設計目的に合致させることは無線基地局アンテナの設計者の継続的な課題である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特に、調整可能なダウンチルト（下方偏向）およびサイドローブの最小化が無線基地局アンテナの望まれる特性である。調整可能なダウンチルトを実施するための従来の方法は手動又は電動化されたブラケット調整に依存する機械的なダウンチルトシステムを使用している。代案として、従来の電気ダウンチルトシステムは典型的にはマルチビームステアリング位相シフターに依存している。これらの技術を実行するには比較的費用が掛かる。さらに、従来、サイドローブを最小にすることは比較的複雑なアンテナ素子間隔、電力分布、および位相制御構成を通じて達成された。これらの技術を実施するにも比較的費用が掛かる。
【０００４】
したがって、無線基地局アンテナのためにビームチルト（偏向）およびサイドローブの最小化を実施するためのより費用効果的なシステムを求める継続的な要望がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は垂直電気ダウンチルト（偏向）動作およびサイドローブの最小化を実施する無線基地局アンテナとして使用するために適するアンテナにおいて上記のニーズに合致する。アンテナはマルチ素子アレイと可変電力ディバイダーとマルチビーム形成ネットワークを含むビームステアリング回路を含む。このアンテナはまたビームステアリング回路の出力部をアンテナアレイの個別の素子に接続する配電ネットワークを含む。可変電力ディバイダーは電圧振幅分割の範囲で１対の相補振幅電圧ドライブ（駆動）信号に分割するため単一の可調制御素子を採用できる。さらに、電圧駆動信号は電圧振幅分割の範囲で可変電力ディバイダーを介して一致した位相および一定位相遅延を示す。この構成はマルチ位相シフター又は機械的ブラケット調整システムを必要とすることなく電気的偏向を制御するための電圧駆動信号を発生する。
【０００６】
電圧駆動信号は典型的に各電圧駆動信号に付随するビーム成分を含む多数のビームドライブ（駆動）信号を発生するマルチビームビーム形成ネットワークのための入力信号として使用される。各ビーム駆動信号は次に１つ又は複数のアンテナ素子を含むサブアレイを駆動する。結果として、アンテナから放射されるビームは電圧振幅分割の範囲内で電圧振幅分割の変化に応答して偏向の範囲内で変化する方向性偏向を示す合成ビームである。マルチ成分ビームの変化する重み付けに応答して方向を変化させるこの型の合成ビームは同数の調整可能な制御素子を有する従来の位相制御を介して操作される単一成分ビームより低いサイドローブを示す。
【０００７】
アンテナは典型的に垂直列状に離間され、複数の外部サブアレイ間に配置された１つ又は複数の内部サブアレイ内に構成された複数のアンテナ素子のアレイを含む。さらに、外部サブアレイ内のアンテナ素子の数はサイドローブ放射を低減させるため内部サブアレイ内のアンテナ素子の数より大きい。配電ネットワークはサイドローブ放射を低減させるためサブアレイのアンテナ素子により放射される信号の位相一致の所望のブレを生じさせるため１つ又は複数のサブアレイの素子に伝送される複数のビーム駆動信号の協調された位相シフトを実施するように構成できる。
【０００８】
さらに、ビーム形成ネットワークは可変電力ディバイダー、配電ネットワーク、およびアンテナ素子を支持するメイン（主）パネルに搭載された両面端部接続モジュールとして実施可能である。この構成はモジュラー両面端部接続構成技術に付随する多数のコストおよび柔軟性の利点を提供する。上記の種々の特徴はアンテナに応用と特徴の選択の範囲で好適である特徴と利点を提供するため異なる組合せと順列に反映される。
【０００９】
一般的に記載されるように、本発明はボアサイト方向を規定するアンテナ素子のアレイを含むアンテナシステムとして実施できる。アンテナは電圧振幅分割の範囲で入力電圧信号を１対の相補振幅電圧駆動信号に分割するため単一の調整可能制御素子を使用して可変電力ディバイダーを含む。電圧振幅分割の範囲で可変電力ディバイダーを介して一致した位相および一定位相遅延を示す電圧ドライブ（駆動）信号が各電圧駆動信号に付随するビーム成分を典型的に含む多数のビーム駆動信号を発生するビーム形成ネットワークに給電する。配電ネットワークはビーム駆動信号が電圧振幅分割の変化に応答して偏向の範囲内で変化するボアサイト方向に対する方向性偏向を示すビームを放射するためアンテナ素子を駆動するように各ビーム駆動信号を１つ又は複数の付随アンテナ素子に伝送する。
【００１０】
アンテナはまた電圧振幅分割を調整し、ビームの方向性偏向を調整するためのフィールド可調チルト（偏向）アクチュエータのような多数の追加構成を含む。アンテナは偏向の範囲のため所望のチルトバイアス（偏向付勢）を生じさせるためアンテナ素子に伝送される複数のビーム駆動信号の協調された位相シフトを実施する配電ネットワークを含んでも良い。また、アンテナは偏向バイアスを調整するためのフィールド可調チルトバイアスアクチュエータとフィールド可調チルト方向アクチュエータおよび／又はフィールド可調チルトバイアスアクチュエータを制御するためのリモート制御器を含んでも良い。
【００１１】
アンテナ素子は典型的には複数の外部サブアレイ間に配置された１つ又は複数の内部サブアレイに組み込まれ、各ビーム駆動アレイは付随のサブアレイを駆動する。外部サブアレイ内のアンテナ素子の数はサイドローブ放射の低減のため内部サブアレイ内のアンテナ素子の数より大きい。特有な構成において、外部サブアレイの数は２であり、内部サブアレイの数は２であり、各外部アレイ内のアンテナ素子の数は４であり、各内部サブアレイ内のアンテナ素子の数は２である。他の特有な構成において、外部サブアレイの数は２であり、内部サブアレイの数は２であり、各外部アレイ内のアンテナ素子の数は５であり、各内部サブアレイ内のアンテナ素子の数は３である。
【００１２】
更に他の特有な構成において、配電ネットワークはサイドローブを低減させるためサブアレイにより放射された複数の信号の位相一致の所望のブレを生じさせるため１つ又は複数のサブアレイの素子に伝送されるビーム駆動信号の協調された位相シフト動作を実施する。この変形例において、外部サブアレイの数は２であり、内部サブアレイの数は２であり、各外部アサブレイ内のアンテナ素子の数は４であり、各内部サブアレイ内のアンテナ素子の数は４である。代案として、各外部サブアレイ内のアンテナ素子の数は３であり、各内部サブアレイ内のアンテナ素子の数は３である。
【００１３】
ビーム形成ネットワークは典型的には２×４直交ビーム形成ネットワークまたはバトラー（Ｂutler）マトリクスとして実施される。更に、各アンテナ素子は２重偏波アンテナ素子であり、アンテナ素子は類似の可変電力ディバイダー、ビーム形成ネットワーク、および各極性のための配電ネットワークを含む。この場合、複数のフィールド可調チルト方向アクチュエータは協調された方法で両極性のためのビーム偏向を調整するため互いに機械的に結合できる。さらに、配電ネットワークは各極性のための偏向範囲の所望の偏向バイアスを生じさせるためサブアレイに伝送されたビーム駆動信号の協調された位相シフト動作を実施する。この場合、アンテナシステムは協調された方法で両極性のための偏向バイアスを調整するためのフィールド可調チルトバイアスアクチュエータを含む。
【００１４】
アンテナは典型的にはボアサイト方向にほぼ直交する縦軸を規定するほぼ平坦なパネルを含む。さらに、パネルはほぼ垂直な分布を有する間隔構成でアンテナ素子のアレイを支持し、アレイは複数のサブアレイ間にほぼ垂直に配置された１つ又は複数の内部サブアレイに分割される。ビーム形成ネットワークは主パネルに搭載された両面端部接続モジュールとして構成される。
【００１５】
前記設計コンポーネントは無線基地局用途および特徴の選択の範囲で好適である異なる構成を有する多数の異なる垂直電気ダウンチルトアンテナを形成するように組合せ可能である。上記の構成が特有の用途のため異なる組合せおよび順列で実施可能であることを理解すべきである。即ち、本発明は用途と特徴の選択の広い範囲で費用効果的な変形例を提供するため必要に応じて混合されおよび適合される多数のアンテナ構成を提供することを意図している。したがって、本発明は特徴の特有のいずれの組合せにも制限されない。
【００１６】
前述を考慮すると、本発明はアンテナダウンチルトおよびサイドローブの低減を実施するための従来の方法の欠点を回避することが理解される。アンテナダウンチルトおよびサイドローブの低減を実施し、上記の利点を達成するための特定の技術と構成が以下の実施例の詳細な説明および添付の図面および特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明は無線基地局アンテナシステム用の垂直電気的チルト（偏向）およびサイドローブの減少を実施するための多数のアンテナ構成で具現化される。これらのアンテナシステムは無線基地局アンテナとして展開するために特別に設計されるので、本発明の種々の構成は衛星通信システム、軍事用レーダー、軍事用通信システム、および他のビームステアリングシステムのような他の用途で使用できる。しかしながら、これらの用途は異なる潜在的により複雑なビームステアリングおよびサイドローブ減少の解決に有利に作用するコストおよび性能の検討を提示する。さらに、多くの追加のアンテナ構成は下記のアンテナ構成と関連して実施できる。しかしながら、これらの変更の各々はシステムにコストと複雑さを追加するかもしれない。したがって、下記の好ましい実施例が多くの無線基地局用途のため最も技術的に且つ経済的に実行可能な垂直電気ダウンチルトアンテナを具現化すると現在信じられることを理解すべきである。
【００１８】
特に、後述の特定のアンテナの実施例はアンテナ素子の単一の垂直のコラムを有する２重偏波パネルアンテナである。この構成のため、ビーム偏向装置はほとんどの無線基地局用途のために望ましいダウンチルトバイアス（偏向付勢）で可変ビーム下方偏向を実行する。しかしながら、偏向の向きは方位角又は他の所望の偏向面に容易に変更される。さらに、アンテナ素子は２重極性である必要がなく、且つ単一の垂直列状に構成される必要がない。例えば、アンテナ素子間隔構成はマルチ垂直列、１つ又は複数の行、又は他の間隔の所望代案を含んでもよい。さらに、しかしながら、単一の垂直列の複数の２重極性アンテナ素子を有するパネルアンテナは無線基地局用途に使用する垂直電気ダウンチルトアンテナのための最も技術的且つ経済的に実施可能な代案であると現在考えられる。
【００１９】
下記の特定のアンテナ実施例等は可変電力ディバイダー、ビーム形成ネットワーク、および配電ネットワーク内で実施される有利な設計特徴を含んでいる。これらの設計特徴は特定の用途と特徴の選択を適合させるため種々の組合せおよび順列で提供できる。したがって、本発明は特許請求の範囲に記載されている場合を除いて特徴の特有の組合せに限定されるべきでない。
【００２０】
同一番号がいくつかの図を通じて同様な構成要素を示す図に戻って、図１は無線基地局アンテナとして展開される遠隔制御される垂直電気ダウンチルトアンテナ１０のブロック図である。このアンテナはアンテナにより放射されるビーム１２の垂直電気ダウンチルト（下方偏向）を実施するために取り付けられる。より具体的には、ポール１４、タワー、建物、又は他の適当な支持構造体に典型的に搭載されるアンテナ１０は多数のアンテナ素子を支持する直立パネルを含んでいる。これらのアンテナ素子はアンテナ素子により放射された信号が同相である場合ビーム１２をビームの自然な伝播方向である（図２に示される）ボアサイト方向１５に放射する。図１および図２に示される特定の例において、アンテナ１０は一般的に水平ボアサイト方向になる垂直に向いたその主パネルの状態で取り付けられる。これは無線基地局アンテナのための典型的な取付構成である。
【００２１】
水平ボアサイト方向１５から、いくつかの機構がビーム１２を地平線に対して下方に向けるために典型的に提供される。ビームが適切な強度で受信される所望の地理的受信可能領域に向かって指向でき且つ一般的に地理的受信可能領域を超えた領域に対する信号の伝送を差別するため調整可能なビーム下方偏向動作を有することが望まれる。アンテナ１０は相互的であり、動作の受信モードでのアンテナの特性が周波数の動作バンドでの各周波数で伝送モードでの特性と同一である。アンテナ１０は２つの境界ビーム指向方向Θ１およびΘ２間に伸びる範囲Θｒ内で調整可能なビームダウンチルトを実施するように構成される。偏向範囲Θｒは典型的にはボアサイト方向から下方にバイアスされる。例えば、上部偏向境界は典型的には水平方向又は下方に設定され、偏向範囲Θｒは典型的には約５度下方に伸びる。例えば、水平から１度から５度で且つ水平から２度から７度の偏向範囲は１２又はそれ以上の放射素子を有するアンテナアレイのために典型的である。しかしながら、偏向バイアスと偏向範囲の選択は用途により変更可能な設計上の選択である。
【００２２】
さらに、偏向バイアスは固定されまたは調整可能である。図２はアンテナ１０のため３つの偏向バイアス角を示すことにより調整可能な偏向バイアス選択肢を示す。調整可能な偏向バイアスを有するアンテナのため、このパラメータは手動又は機械的に変更でき、局所的に又は遠隔的に制御される。
【００２３】
図１を再度参照して、調整可能な偏向範囲内のビーム偏向バイアスおよび偏向角がいくつかの異なる方法で制御される。例えば、１つ又は複数の制御ノブがアンテナ１０自身に、典型的には、主パネルの後部に配置される。しかしながら、ビーム偏向を調整するためにポール１４に登ることは不便である。したがって、ローカル制御器１６がポールの基部のような適切な位置に又は基地トランシーバ局１８（ＢＴＳ）と共に設置できる。この場合、サーボ又はステップモータのようなモータがローカル制御器１６からの制御信号に従って偏向制御を駆動する。モータは典型的にはアンテナ１０の主パネルの後部に設置されるが、他の適当な位置にも配置できる。さらに、リモート制御器２０がビームの偏向を遠隔的に制御するために使用できる。例えば、リモート制御器２０は電話線２２又は他の適切な通信システムを介してローカル制御器１６に典型的に接続される。ローカルおよびリモート制御器は、当業界技術で既知である、どのような適切な制御装置であっても良い。
【００２４】
図３は可変電力ディバイダー３０とマルチビームビーム形成ネットワーク４０を含むビームステアリング回路を含むアンテナ１０の機能ブロック図である。可変電力ディバイダー３０は電圧信号３２をマルチビーム形成ネットワーク４０（ＢＦＮ）に入力を与える２つの相補振幅電圧駆動信号に分割する。ビーム形成ネットワーク４０は配電ネットワーク６０によりマルチ素子アンテナアレイ５０に伝送するビーム駆動信号４２を発生する。配電ネットワーク６０はマルチ素子アンテナアレイ５０の付随のサブアレイに対する伝送のため適切であるように各ビーム駆動信号を分割する。配電ネットワーク６０は、ビーム偏向およびサイドローブの低減を実施するため伝送媒体トレース長の調整を通して協調的な方法でビームステアリング信号の位相特性を操作する、複数の偏向バイアス位相シフター４４および複数の位相ブレ位相シフター４５を含む。
【００２５】
可変電力ディバイダー３０は電圧信号を受信し、２つの電圧ドライブ（駆動）信号Ｖ１およびＶ２に分割する。電圧信号３２は、典型的には、従来技術で既知のように、エンコードされた移動通信データを含み、アンテナ１０上のコネクタに取り付ける同軸ケーブルを介して供給される。図４は可変電力ディバイダー３０の概念図であり、２００２年１１月８日に出願された「可変電力ディバイダー」と称される同一所有される米国特許出願第１０／２９０，８３８号に詳細に記載されており、ここでは参考のために示される。可変電力ディバイダー３０は電圧振幅分割の範囲で相補振幅を有する入力電圧信号３２を電圧駆動信号Ｖ１およびＶ２に分割するため単一の調整可能な制御素子３４、典型的には、マイクロストリップワイパーアームを使用している。
【００２６】
特に、Ｖ１およびＶ２の和の振幅は振幅入力電圧信号３２を合計し、電力を電圧Ｖ１およびＶ２間に分割するように互いに反比例して変化する。特に、電力分割は、可調制御素子３４が図４のラベル“Ｂ”の位置での場合のＶ１に対する１００％およびＶ２に対するゼロから、可調制御素子３４が図４のラベル“Ｃ”の位置での場合のＶ１に対するゼロおよびＶ２に対する１００％まで変動する。更に、可調制御素子３４が５０％の分割点を示す位置“Ａ”の状態で位置“Ｂ”および“Ｃ”間で移動すると共に、電力分割はこれらの２つの極限位置間で円滑に変化する。
【００２７】
相補振幅を有することの他に、電圧駆動信号Ｖ１およびＶ２は可変電力ディバイダー３０を介して一致した位相（例えば、継続的にほぼ一定の同相を有する）およびほぼ一定の位相遅延を示す。換言すると、互いに対するおよび入力電圧信号３２に対する電圧駆動信号Ｖ１およびＶ２の位相特性は、電力分割が電力分割の範囲で変化すると共に、ほぼ一定に留まる。制御ノブ又はモータのようなアクチュエータ３６がビーム偏向を調整させる可調制御素子３４を動かすために使用される。これは図３および図４に示される。図３の“Ａ”とラベル付けされたビーム偏向位置は図４に示される可調制御素子３４の位置“Ａ”に対応し、図３の“Ｂ”とラベル付けされたビーム偏向位置は図４に示される可調制御素子３４の位置“Ｂ”に対応し、図３の“Ｃ”とラベル付けされたビーム偏向位置は図４に示される可調制御素子３４の位置“Ｃ”に対応する。
【００２８】
図３を参照すると、電圧駆動信号Ｖ１およびＶ２はインピーダンス整合抵抗を介して接地に分路する２つの入力ポートを有する直交２×４ビーム形成ネットワーク又は４×４バトラー（Ｂutler）マトリクスとして典型的に構成されるマルチビームビーム形成ネットワーク４０に入力信号を提供する。図５Ａ−Ｄは後者の構成を図示している。多数の他の信号処理モジュールと共に、両方の構成が２００３年７月１８日に出願された「両面端部搭載ストリップライン信号処理モジュールおよびモジュラーネットワーク」と称される同一所有の米国特許出願第１０／６２３，３８２号に詳細に記載され、ここに参考のために示される。ビーム形成ネットワーク４０は両面端部搭載モジュールとして構成される必要はないが、この構成は多くの利点をもたらす。
【００２９】
ビーム形成ネットワーク４０の出力数が典型的にはアンテナサブアレイの数に対応し、したがって、特有の用途のニーズにしたがって変更できることを理解すべきである。４×８のサブアレイを有するアンテナは共通であるが、３、４、および６サブアレイのような他の構成も典型である。もちろん、所望の数のサブアレイと多種多様のビーム形成ネットワークが収納可能である。
【００３０】
７層モジュラーＰＣボード構成がビーム形成ネットワークモジュール４０のために最良に機能することが現在信じられている。この構成は第１外部接地平面層を有するマルチ層両面ストリップラインモジュールを含む。この接地平面層に誘電体層、第１ストリップライン回路層、誘電体層、中央接地平面層、誘電体層、第２ストリップライン回路層、誘電体層、および第２外部接地平面層が続く。即ち、好ましいボード構造はモジュール４０の外側部５２および５４に接着された外部設置平面を支持する追加の誘電体カバーを有する図５Ｂに示される構造を含む。外部接地平面層を支持する誘電体カバーを追加することによりストリップ伝送媒体回路５６Ａ−Ｂでの放射損失および干渉を低減させる。
【００３１】
この特有のアンテナ１０のビーム形成ネットワーク４０は各々が電圧駆動信号Ｖ１およびＶ２の各々からの成分を含む４つのビーム駆動信号４２を出力する。各ビーム駆動信号はアンテナアレイ５０の１つのサブアレイを供給する。配電ネットワーク６０はビーム形成ネットワーク４０の出力ポートをアンテナアレイ５０のアンテナ素子に接続する。
【００３２】
アンテナアレイ５０は図８に示されるように垂直列の２重偏波アンテナ素子を含んでいる。垂直列は典型的には図６Ａ−Ｂおよび図７Ａ−Ｂに示されるように複数のサブアレイに分割される。サブアレイの使用は一般的に必要とされる可変ビーム偏向の範囲による垂直電気ダウンチルトを実施するために構成される無線基地局アンテナのために典型である。上述の技術がビーム偏向を所望の方向に制御するために使用でき且つアンテナアレイ５０が行、マルチ行、マルチ列、３次元特別構成、又は他の所望のマルチ素子構成のような所望の構成から形成されることを理解すべきである。しかしながら、サブアレイの比較的少数（例えば、４）に分割された比較的少数の（例えば、１２または１６）単一列が多くの無線基地局用途のため充分な垂直電気ダウンチルトとサイドローブの低減と共に経済的なアンテナになることを理解すべきである。
【００３３】
配電ネットワーク６０が誘電体ＰＣボード基板上にエッチングされたマイクロストリップ伝送媒体セグメントとして典型的に構成される。ビーム形成ネットワーク４０は電圧電力分割で電力を変化する２つの成分ビーム“Ｂ”および“Ｃ”を駆動する。即ち、成分ビーム“Ｂ”は電圧駆動信号Ｖ１に対応し、成分ビーム“Ｃ”は電圧駆動信号Ｖ２に対応する。したがって、ビーム“Ｂ”は電圧駆動信号Ｖ１が（即ち、図４に示されるワイパーアーム位置“Ｂ”に対応する）電力の１００％を受信する場合に放射され、ビーム“Ｃ”は電圧駆動信号Ｖ２が（即ち、図４に示されるワイパーアーム位置“Ｃ”に対応する）電力の１００％を受信する場合に放射される。電力が電圧駆動信号Ｖ１およびＶ２間に分割されると、成分ビームは合成され、ビーム“Ａ”により示される複数の成分ビーム間に配置される合成ビームを発生する。合成ビーム“Ａ”の指向方向は電圧駆動信号Ｖ１およびＶ２間の電力分割で方向“Ｂ”および“Ｃ”間で変化する。上記の方法で合成ビームを偏向することにより同数の制御装置を使用して従来の位相制御を介して操作される単一の成分ビームより低いサイドローブを有利に発生する。複数の成分ビームのサイドローブは合成ビームを形成するために合成するように互いに部分的に相殺する。例えば、４個のサブアレイに対する異なり且つ偏向可能な信号を駆動することは典型的には従来の位相シフト解決法が使用される場合３個の制御装置（即ち、サブアレイの数以下の数である番号）を使用して達成される。したがって、ここで明示された方法はビームをダウンチルトする目的でアレイアンテナのサブアレイに対する異なり且つ可変の信号を駆動するために必要とされる制御装置の数を有利に減少させる。
【００３４】
前述を考慮すると、アンテナサブアレイの数を増加させ且つアンテナ素子および／又はサブアレイ間の間隔を増加させることは一般的にさらにサイドローブの低減に有効であることを理解すべきである。しかしながら、これらの設計変更に付随するコストが得られるべき追加の利益に抗して重視されなければならない。本明細書に教示されるように、合成ビームを放射する比較的小さいアンテナアレイを設けることは一般的に単一成分ビームに適用される従来の方法よりサイドローブの低減を実施する（例えば、アンテナ素子間隔を増大させ、より大きなアンテナアレイになるアンテナ素子の複数の列を配置する）より費用効率の良い方法であることを理解すべきである。１つの制御装置を使用してアンテナの１／２電力ビーム幅にほぼ等しい程度にわたるダウンチルトの範囲を提供することが単純化およびコストの点で有利であることを理解すべきである。
【００３５】
更に図３を参照すると、ビーム形成ネットワーク４０の出力をアンテナ素子５０に接続する配電ネットワーク６０のマイクロストリップ媒体トレースセグメントの長さがアンテナのボアサイト方向に向けられるビームを発生するアンテナ素子に達する場合信号を同相であるように名目的に選択される。ボアサイト方向からのビーム方向を相殺するため、偏向バイアス位相シフター４４はビームドライブ信号４２のための伝送媒体トレースに含まれる。一定の位相偏向バイアスシフターは所望の固定ビーム偏向バイアスを実施するためトレース長の調整を介して実施可能である。追加的に又は代案的に、可変位相シフターは図２に示されるように可変偏向バイアスを提供するために使用できる。
【００３６】
共通アクチュエータ４６は可調偏向バイアス位相シフター４４を協調された方法で駆動するために使用できる。例えば、歯付ラックがトロンボーン型又はワイパー型マイクロストリップの類似な延長アーム又は他の適切な位相シフターを駆動する共通ピニオン歯車を駆動する。アクチュエータは、ノブのような、手動であり、又は、電動化され、図１に示されるように、局部的にまたは遠隔的に制御される。
【００３７】
さらに、１つ又は複数のサブアレイはサブアレイの素子に伝達される位相信号をわずかに変更するため１つ又は複数のアンテナ素子位相シフター４５を含む。即ち、個別の位相シフターは付随のアンテナ素子を供給する伝送媒体トレース内に典型的に配置される。これらの位相シフターはサイドローブ放射を低減させる目的で付随するサブアレイのアンテナ素子により放射される複数の信号の位相の整合をわずかにミスマッチさせ又は“ブレさせる”ように設計される。特に、外部サブアレイにより放射された複数の信号の位相の整合はサイドローブ放射の更なる減少のため内部サブアレイにより放射された信号よりより幾分大きくブレる。
【００３８】
アンテナ素子位相シフター４５は伝送セグメント長の調整を介して典型的に実施される。しかしながら、他の型の位相シフターが使用できる。特に、伝送セグメント長調整を介して実施される位相シフターは一定の位相シフト量を与える。代案として、局部的に又は遠隔的に制御される調整可能なアンテナ素子位相シフターが使用できる。しかしながら、コストの検討は固定長の伝送セグメント調整を介してアンテナ素子位相シフター４５を実施するのに有利に働く。図６Ａはアンテナアレイ５０を供給する配電ネットワーク６０の概念図である。この特有の実施例は各々が３個のアンテナ素子を含む２個の外部サブアレイ６２Ａ−Ｂおよび内部サブアレイ６２Ａ−Ｂ内に構成された１２個のアンテナ素子の垂直列を含む。各サブアレイはビーム駆動信号４２の付随する信号により供給される。アンテナは、図３を参照して以前に説明されたように、可調偏向バイアスシフター４４と固定位相ブレ位相シフター４５を含む。図６Ｂは各々が４個のアンテナ放射素子を含む２個の外部サブアレイ６８Ａ−Ｂおよび２個の内部サブアレイ６９Ａ−Ｂを含む類似の１６素子アンテナアレイ設計の概念図である。図６Ａ−Ｂに示される１２および１６素子設計は無線基地局アンテナとして使用するのに好適であると信じられる。
【００３９】
図７Ａは各々が４個のアンテナ素子を含む２個の外部サブアレイ７２Ａ−Ｂおよび各々が３個のアンテナ素子を含む２個の内部サブアレイ７４Ａ−Ｂを含む１２素子アンテナアレイの代案設計である。内部サブアレイより多いアンテナ素子を有する外部サブアレイを有することにより外部サブアレイ７２Ａ−Ｂの個別の素子に対する相対電力伝送を減少させる。これはアンテナのサイドローブ放射を低減させる効果を有する。図７Ｂは各々が５個のアンテナ素子を含む２個の外部サブアレイ７６Ａ−Ｂおよび各々が３個のアンテナ素子を含む２個の内部サブアレイ７８Ａ−Ｂを含む１６素子アンテナアレイのための同様な代案アンテナ設計である。再度、図７Ａ−Ｂに示される１２および１６素子設計は無線基地局アンテナとして使用するために好適であると信じられる。
【００４０】
図８−図１１は１２個の２重偏波アンテナ素子８２を含む図６Ａに示される垂直電気ダウンチルトアンテナ８０の特有の商用実施例のコンピュータ支援（ＣＡＤ）の縮尺図である。このアンテナは（公認の米国パーソナル通信サービス、ＰＣＳ,無線バンドの中心周波数である）１．９２ＧＨｚの動作搬送周波数用に設計され、複数のアンテナ素子はほぼ４．６インチである０．７自由空間波長離間される。このアンテナのための電気導電バックプレーン８４は矩形であり、長さ５６インチ  ×  幅８インチ（即ち、ほぼ１４２ｃｍ  ×  ２０ｃｍ）である。１６素子アンテナはそれに対応して同一の間隔で４個の追加のアンテナを収納するためより長く、長さ７２インチ  ×  幅８インチ（即ち、ほぼ１８２ｃｍ  ×  ２０ｃｍ）である。レドーム８６はバックプレーンにはめ込み、取り付けられる。
【００４１】
アンテナ８０は２個の搭載ブラケット８８Ａ−Ｂ、２個の同軸ケーブルアンテナインターフェースコネクタ９０Ａ−Ｂ、およびバックプレート８４の裏側に接続するアクチュエータノブアセンブリ９２を含んでいる。同軸ケーブルコネクタ９０Ａ−Ｂは各々が２重偏波アンテナの各極性のための（図３に示される）２つの入力電圧信号３２を供給する同軸ケーブルを受ける。主パネル誘電体９６の下面の導電接地平面は非導電接着剤９４を使用してバックプレート８４の前面に取り付けられる。主パネル印刷回路（ＰＣ）基板９６の導電接地平面は接合部間のＲＦ信号流のためのバックプレーン８４に容量的に結合される。主パネル９６は電圧信号を同軸ケーブルコネクタ９０Ａ−Ｂからアンテナ素子８２に搬送する伝送媒体セグメントを形成する錫メッキされた銅トレースを使用してエッチングされた誘電体ＰＣ基板である。特に、伝送媒体セグメントは各々が極性のための２個の実質的に同一のビームステアリングおよび配電回路９８Ａ−Ｂを形成する。
【００４２】
主パネル９６の誘電体材料はＰＴＦＥテフロン（登録商標）、即ち、２．２の誘電率（εｒ＝２．２）を有するガラス繊維を含浸させたラミネート（積層板）である。この材料は片側でＰＣボードに露出され且つ他方で空気に露出されたマイクロストリップ伝送媒体セグメント用の１．８５の有効誘電率（εｒｅｆｆ＝１．８５）を示すＰＣボードを形成するために使用できる。この型のＰＣボード回路で、ガイド内の波長（λｇ）（即ち、誘電体表面に露出された一方の側面と空気に露出された他方の側面を有するＰＣボード上に配置されるようなマイクロストリップ伝送ライン媒体に伝播する波長）はほぼ４．５２インチ（１１．４８ｃｍ）である。
【００４３】
図３および図４および図８を参照すると、２個の可変電力ディバイダー１０２Ａ−Ｂ（各々各極性用−図３の素子３０）および２個の配電ネットワーク１０４Ａ−Ｂ（各々各極性用−図３の素子６０）は主パネル９６上に配置され、２つのビーム形成ネットワーク１０６Ａ−Ｂ（各々各極性用−図３の素子４０）は主パネル９６に半田接続される両面端部搭載モジュールとして実施される。２個のワイパーアーム１０８Ａ−Ｂ（各々各極性用−図４の素子４０）は主パネル９６の可変電力ディバイダー領域に枢着される。ワイパーアーム１０４Ａ−Ｂは主パネルを形成するために使用される材料に類似したエッチングされた銅トレースと共に（しかしながら接地平面無しで）小誘電体ＰＣボード上に形成され、ワイパーアームの裏面に形成された鳩尾状ギアを介して互いに機械的に結合される。これにより両ワイパーアームが単一のアクチュエータノブ９２（図３の素子３６）により協調された方法で移動するのを可能にする。電動化された実施例において、アクチュエータノブアセンブリ９２はバックプレート８４の裏面に搭載された、サーボ又はステップモータのような、小型モータおよび機械駆動により置換される。る。モータは適当な容器に収納でき、典型的には電力およびモータ制御に付随する電子ＰＣボードアセンブリと共に取り付けられる。
【００４４】
さらに、可変偏向バイアスを含む実施例において、別のモータを有するラックおよびピニオンシステムが典型的にバックプレーン８４の裏面に取り付けられる。すでに理解できるように、複数の偏向バイアス位相シフターは、主パネル９６に沿って（各極性用に）２行に分配された、ギア駆動、トロンボーン型またはワイパー型位相シフターとして実施可能である。さらに、単一のノブ又はモータ駆動ギアにより動かされる単一の歯付きラックは典型的には両極性のための全てのアンテナ素子が協調的に偏向バイアスされるように協調的方法で全ての偏向バイアス位相シフターを回転させるために使用される。
【００４５】
図９は主パネル９６の前面図である。アンテナ素子８２の１つが参照のためにラベル付けされる。可変電力ディバイダー１０２Ａ−Ｂおよび配電ネットワーク１０４Ａ−Ｂはこの視野から幾分より明瞭に示される。ワイパーアーム１０８Ａ−Ｂは主パネル９６の中央に示されるが、この図の不明瞭を回避するためにラベル付けされていない。ビーム形成モジュール１０６Ａ−Ｂは主パネル９６に端部で搭載されるのでこの視界で見ることは困難である。
【００４６】
図１０は可変電力ディバイダー１０２Ａ−Ｂおよびビーム形成モジュール１０６Ａ−Ｂを含むビームステアリング回路を支持するアンテナの区画の上部斜視図である。この図はビーム形成モジュール１０６Ａ−Ｂとワイパーアーム１０８Ａ−Ｂの良好な視界を提供する。図１１はケーブルコネクタ９０Ａ−Ｂおよび制御アクチュエータ９２を示すアンテナの同一区画の下部の斜視図である。
【００４７】
この特有なアンテナは可変偏向バイアス構成を含んでいないが、２度から７度の偏向範囲でほぼ４．５度のダウンチルトバイアスを実施するように構成される。これは中央ピボット法を使用してサブアレイのアンテナ素子に対して伝送媒体トレースレグの長さを変える事により達成される。具体的に、公称の同相長からのトレース長の調整は以下のようにガイドλｇの波長に換算して示される（この特有の実施例において、約４．５２インチ（１１．４８ｃｍ））。
第１（上部）サブアレイトレース長調整  ＝  １０８．３３７度；
第２サブアレイトレース長調整  ＝  ３６．１１２度；
第３サブアレイトレース長調整  ＝  −３６．１１２度；および
第４（下部）サブアレイトレース長調整  ＝  −１０８．３３７度
【００４８】
さらに、この特有なアンテナは図３を参照して記載された移送ブレを実施するために以下のように構成される。
第１（上部）サブアレイ、第１（上部）素子トレース長調整  ＝  ３０度；
第１サブアレイ、第２素子トレース長調整  ＝  ０度；
第１サブアレイ、第３素子トレース長調整  ＝  −３０度；
第２サブアレイ、第１素子トレース長調整  ＝  １５度；
第２サブアレイ、第２素子トレース長調整  ＝  ０度；
第２サブアレイ、第３素子トレース長調整  ＝  −１５度；
第３サブアレイ、第１素子トレース長調整  ＝  １５度；
第３サブアレイ、第２素子トレース長調整  ＝  ０度；
第３サブアレイ、第３素子トレース長調整  ＝  −１５度；
第４（下部）サブアレイ、第１素子トレース長調整  ＝  ３０度；
第４サブアレイ、第２素子トレース長調整  ＝  ０度；
第４サブアレイ、第３素子トレース長調整  ＝  −３０度
【００４９】
このアンテナの他の偏向バイアスおよび素子位相シフトは以下のごとくである。
第１（上部）サブアレイトレース長調整  ＝  １０１．２５度；
第２サブアレイトレース長調整  ＝  ３３．７５度；
第３サブアレイトレース長調整  ＝  −３３．７５度；
第４サブアレイトレース長調整  ＝  −１０１．２５度
第１（上部）サブアレイ、第１（上部）素子トレース長調整  ＝  ３３．７５度；
第１サブアレイ、第２素子トレース長調整  ＝  ０度
第１サブアレイ、第３（下部）素子トレース長調整  ＝  −３３．７５度
第２サブアレイ、第１素子トレース長調整  ＝  １６．８７５度
第２サブアレイ、第２素子トレース長調整  ＝  ０度
第２サブアレイ、第３素子トレース長調整  ＝  −１６．８７５度
第３サブアレイ、第１素子トレース長調整  ＝  １６．８７５度
第３サブアレイ、第２素子トレース長調整  ＝  ０度
第３サブアレイ、第３素子トレース長調整  ＝  −１６．８７５度
第４サブアレイ、第１素子トレース長調整  ＝  ３３．７５度
第４サブアレイ、第２素子トレース長調整  ＝  ０度
第４サブアレイ、第３素子トレース長調整  ＝  −３３．７５度
【００５０】
同様な素子間隔を有する１６素子アレイにおいて、位相ブレを有する３度の偏向バイアスが以下のように実施可能である。
第１（上部）サブアレイトレース長調整  ＝  １２２．０６２度
第２サブアレイトレース長調整  ＝  ３４．８７度
第３サブアレイトレース長調整  ＝  −３４．８７度
第４（下部）サブアレイトレース長調整  ＝  −１２２．０６２度
第１（上部）サブアレイ、第１（上部）素子トレース長調整  ＝  ６７．５度
第１サブアレイ、第２素子トレース長調整  ＝  ２２．５度
第１サブアレイ、第３素子トレース長調整  ＝  −２２．５度
第１サブアレイ、第４（下部）素子トレース長調整  ＝  −６７．５度
第２サブアレイ、第１素子トレース長調整  ＝  １６．８７５度
第２サブアレイ、第２素子トレース長調整  ＝  ５．６３５度
第２サブアレイ、第３素子トレース長調整  ＝  −５．６２５度
第２サブアレイ、第４素子トレース長調整  ＝  −１６．８７５度
第３サブアレイ、第１素子トレース長調整  ＝  １６．８７５度
第３サブアレイ、第２素子トレース長調整  ＝  ５．６２５度
第３サブアレイ、第３素子トレース長調整  ＝  −５．６２５度
第３サブアレイ、第４素子トレース長調整  ＝  −１６．８７５度
第４（下部）サブアレイ、第１素子トレース長調整  ＝  ６７．５度
第４サブアレイ、第２素子トレース長調整  ＝  ２２．５度
第４サブアレイ、第３素子トレース長調整  ＝  −２２．５度
第４サブアレイ、第４素子トレース長調整  ＝  −６７．５度
【００５１】
前述に照らして、本発明が無線基地局アンテナ用の垂直ダウンチルトおよびサイドローブ低減を実施するために有効な改良を提供することが理解されるであろう。前述の記載が本発明の典型的実施例のみに関係し、且つ以下の特許請求の範囲により規定される本発明の精神と範囲から逸脱することなく多数の変更が可能であることを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】図１は無線基地局アンテナとして配置される遠隔制御垂直電気ダウンチルトアンテナのブロック図である。
【図２】図２は調整可能な偏向バイアスを有する垂直電気ダウンチルトアンテナを示す図である。
【図３】図３は垂直電気ダウンチルトアンテナの機能ブロック図である。
【図４】図４は可変電気ダウンチルトアンテナで使用するための可変電力ディバイダーの概念図である。
【図５】図５Ａは可変電気ダウンチルトアンテナで使用するためのビーム形成ネットワークの電気概略図、図５Ｂはビーム形成ネットワークのための両面端部搭載型モジュール設計の斜視端部図、図５Ｃは両面端部搭載型ビーム形成ネットワークモジュールの第１伝送媒体回路の側面図、図５Ｄは両面端部搭載型ビーム形成ネットワークモジュールの第２伝送媒体回路の側面図である。
【図６】図６Ａは１２素子アンテナアレイのための配電ネットワークの概念図、図６Ｂは１６素子アンテナアレイのための配電ネットワークの概念図である。
【図７】図７Ａはより多くのアンテナ素子を有する外部サブアレイと内部サブアレイを含む１２素子アンテナアレイのための配電ネットワークの概念図、図７Ｂはより多くのアンテナ素子を有する外部サブアレイと内部サブアレイを含む１６素子アンテナのための配電ネットワークの概念図である。
【図８】図８は垂直電気ダウンチルトアンテナの斜視分解図である。
【図９】図９は垂直電気ダウンチルトアンテナのためのメインパネルの前面図である。
【図１０】図１０はアンテナバックプレーンの一部に取り付けられたビームステアリング回路の上部の斜視図である。
【図１１】図１１はアンテナバックプレーンに一部に取り付けられたビームステアリング回路の下部の斜視図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０    ダウンチルトアンテナ
１２    ビーム
１４    ポール
１５    ボアサイト方向
１６    ローカル制御器
１８    基地トランシーバ局
２０    リモート制御器
２２    電話線
３０    可変電力ディバイダー
３４    可調制御素子
４０    マルチビーム形成ネットワーク
４４    偏向バイアス位相シフター
４５    位相ブレ位相シフター
５０    マルチ素子アンテナアレイ
６０    配電ネットワーク
６２    サブアレイ
６８、７２    外部サブアレイ
６９、７４    内部サブアレイ
８４    バックプレーン
８６    レドーム
９０    同軸ケーブルアンテナインターフェースコネクタ
【図１】
2007532031.tif 000003
【図２】
2007532031.tif 000004
【図３】
2007532031.tif 000005
【図４】
2007532031.tif 000006
【図５】
2007532031.tif 000007
【図６】
2007532031.tif 000008
【図７】
2007532031.tif 000009
【図８】
2007532031.tif 000010
【図９】
2007532031.tif 000011
【図１０】
2007532031.tif 000012
【図１１】
2007532031.tif 000013
【国際調査報告】
2007532031.tif 000014