(57)【要約】  ワイパーアーム上に電気コンタクトがバックプレーンを通過するばね負荷位置決めねじのような素子に依存することなくアンテナバックプレーン上に配置された伝送トレースとの電気的伝達を保持することを保証する片持ちシューを有するワイパー型位相シフターである。片持ちシューは雨や他の要素がアンテナ容器内部に入るのを可能にするバックプレーンを貫く穴又はスロットを要求することなく、ワイパー押下機構を提供する。二重偏波アンテナが各分極のためのワイパー型位相シフターを含む。ワイパーアームはワイパーアームの位置と反対側のバックプレートの背部に典型的に配置された単一アクチュエータが両ワイパーアームを協調的に駆動するのを可能にする互いに係合したギア部を規定する。アンテナは無線基地局アンテナとして使用するのに好適である。
2007508723.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送媒体トレースを支持するバックプレーンと；
前記バックプレーンに枢着され、トレースコンタクトを支持するワイパーアームと；
前記バックプレーンに対して前記ワイパーアームを枢動させるためのアクチュエータと；
前記トレースコンタクトと電気伝達状態にある信号導体と；
前記トレースコンタクトを前記伝送媒体トレースにバイアスするように構成されたトレースコンタクトバイアス素子を含む片持ちシューと；
を具備することを特徴とする位相シフター。
【請求項２】
前記トレースコンタクトバイアス素子が前記トレースコンタクトの近傍に位置決めされたばね負荷プランジャーを具備することを特徴とする請求項１記載の位相シフター。
【請求項３】
前記信号導体が前記バックプレーン上に搭載された信号トレースを具備し、前記ワイパーアームが前記信号導体と前記トレースコンタクト間に電気的に配置された信号コンタクトを具備し、前記片持ちシューが前記信号コンタクトを前記信号トレースにバイアスするように構成された信号コンタクトバイアス素子を具備することを特徴とする請求項１記載の位相シフター。
【請求項４】
前記信号コンタクトバイアス素子が前記信号コンタクトの近傍に配置されたばねワッシャを具備することを特徴とする請求項１記載の位相シフター。
【請求項５】
前記アクチュエータが前記ワイパーアームを手動で枢動させるためのノブを具備することを特徴とする請求項１記載の位相シフター。
【請求項６】
前記アクチュエータが前記ワイパーアームを機械的に枢動させるためのモーターを具備することを特徴とする請求項１記載の位相シフター。
【請求項７】
前記ワイパーアームが前記バックプレーンの前部に配置され、前記モーターが前記バックプレーンの背部に配置されることを特徴とする請求項６記載の位相シフター。
【請求項８】
前記モーターを遠隔的に制御するための制御装置を更に具備することを特徴とする請求項６記載の位相シフター。
【請求項９】
前記ワイパーアームが前記ワイパーアームの動きを他の素子で調整するためのギア部を規定することを特徴とする請求項１記載の位相シフター。
【請求項１０】
第２の類似位相シフターと組み合わせて、前記複数のワイパーアームの前記ギア部が前記アームの協調された枢軸動作を生じさせるため各々と係合することを特徴とする請求項９記載の位相シフター。
【請求項１１】
各位相シフターは二重偏波アンテナの分極回路を駆動することを特徴とする請求項１０記載の位相シフター。
【請求項１２】
複数のアンテナ素子のアレイと；
伝送媒体トレースを支持するバックプレーンと、前記バックプレーンに枢着され且つトレースコンタクトを支持するワイパーアームと、前記バックプレーンに対して前記ワイパーアームを枢動するためのアクチュエータと、前記トレースコンタクトと電気伝達する信号導体と、前記トレースコンタクトを前記伝送媒体トレースに向けてバイアスするように構成されたトレースコンタクトバイアス素子からなる片持ちシューを含む位相シフターと；
前記位相シフターと電気伝達状態であり、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；
各ビーム駆動信号を１つ又は複数の関連するアンテナ素子に伝送する信号分配ネットワークと；
を具備し、前記ビーム駆動信号が前記ワイパーアームの枢軸動作に応答して変化する方向を示すビームを形成するため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１３】
前記位相シフターが電圧振幅分割の範囲に渡って相補振幅電圧駆動信号を発生させるため前記位相シフターと前記ビーム形成ネットワーク間に電気的に配置された可変電力デバイダーを駆動することを特徴とする請求項１２記載のアンテナシステム。
【請求項１４】
前記アクチュエータが前記ワイパーアームを機械的に枢動させるためのモータを具備することを特徴とする請求項１２記載のアンテナシステム。
【請求項１５】
前記モータを遠隔的に制御するための制御装置を更に具備することを特徴とする請求項１４記載のアンテナシステム。
【請求項１６】
各アンテナ素子が二重偏波アンテナ素子であり、さらに類似の位相シフター、ビーム形成ネットワーク、および各分極のための信号分配ネットワークを具備し、各ワイパー部はギア部を規定し、前記複数のワイパーアームの前記ギア部がワイパーアームの協調された枢軸移動を生じさせるため互いに係合することを特徴とする請求項１２記載のアンテナシステム。
【請求項１７】
前記アクチュエータが前記ワイパーアームを機械的に枢動させるためのモーターを具備することを特徴とする請求項１６記載のアンテナシステム。
【請求項１８】
前記モーターを遠隔的に制御するための制御装置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】
前記ワイパーアームが前記バックプレーンの前部に配置され、前記モーターが前記バックプレーンの背部に配置されることを特徴とする請求項１８記載のアンテナシステム。
【請求項２０】
複数のアンテナ素子のアレイと；
伝送媒体トレースを支持するバックプレーンと、前記バックプレーンに枢着的に取り付けられ、トレースコンタクトを支持するワイパーアームと、前記ワイパープレーンに対して前記ワイパーアームを枢動させるためのアクチュエータと、前記トレースコンタクトと電気伝達状態にある信号導体と、前記トレースコンタクトを前記伝送媒体トレースに向けてバイアスするように構成されたトレースコンタクトバイアス素子からなる押下機構を含む位相シフターと；
前記位相シフターと電気伝達状態であり、電圧振幅分割の範囲に渡って相補振幅電圧駆動信号を発生させる可変電力デバイダーと；
前記電圧駆動信号を受信し、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；
各ビーム駆動信号を１つ又は複数の付随するアンテナ素子に伝達する信号分配ネットワークと；
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形成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】
各アンテナ素子が二重偏波アンテナ素子であり、さらに類似の位相シフター、可変電力デバイダー、ビーム形成ネットワーク、および各分極のための信号分配ネットワークを具備し、各ワイパーアームはギア部を規定し、前記複数のワイパーアームの前記ギア部がワイパーアームの協調した枢軸移動を生じさせるため互いに係合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】
前記ワイパーアームが前記バックプレーンの前部に配置され、さらに前記ワイパーアームを機械的に枢動させるための前記バックプレーンの背部に配置されたモーターを具備す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２３】
前記押下機構が前記トレースコンタクトの近傍の前記バックプレーンを通過する素子に依存することなく前記トレースコンタクトを前記伝送媒体トレースの方向にバイアスする片持ちシューを具備す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２４】
バックプレーンに配置されたマイクロストリップトレースと摺動的電気伝達状態にあるワイパーアームと、前記ワイパーアームを前記マイクロトレースに向けてバイアスするように構成された片持ちシューとを有する位相シフターを具備することを特徴とするアンテナシステム。
【請求項２５】
バックプレーンに配置されたマイクロストリップトレースと摺動的電気伝達状態にあるワイパーアームと、前記トレースコンタクトの近傍の前記バックプレーンを通過する素子に結合することなく前記ワイパーアームを前記マイクロストリップトレースに向けてバイアスするように構成された押下シューとを有する位相シフターを具備することを特徴とするアンテナシステム。
【請求項２６】
各分極のための位相シフターを具備し、各位相シフターは関連するマイクロストリップトレースと摺動的電気伝達状態にあるワイパーアームを有し、前記複数のワイパーアームは互いに係合する複数のギア部を規定し、前記ワイパーアームに協調的に移動させることを特徴とする二重偏波アンテナシステム。
【請求項２７】
前記ワイパーアームが前記マイクロストリップを搭載するバックプレートの前部上に配置され、さらに前記ワイパーアームを機械的に枢動させるための前記バックプレートの裏面に配置されたモーターを更に具備することを特徴とする請求項２６記載の二重偏波アンテナシステム。
【請求項２８】
前記ワイパーアームをその関連するマイクロストリップトレースに向けてバイアスする各ワイパーアームのための片持ちシューを更に具備することを特徴とする請求項２６記載の二重偏波アンテナシステム。
【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、片持ちシューを有するワイパー型位相シフターと共通に駆動される位相シフター群を含む二重偏波アンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は同一所有であり、参照のためにここに示される、２００２年１１月８日に出願の「可変電力デバイダー」と称する米国特許出願第１０／２９０，８３８号および２００２年８月２３日に出願の「マイクロストリップ位相シフター」と称する米国特許出願第１０／２２６，６４１号に記載されている位相シフターの改良を示す。これらの出願に記載されている関連の背景技術はここでは繰り返さない。さらに、この明細書に記載されている位相シフターは同一所有であり、参照のためここに示される、２００３年７月１８日に出願の「可変電気ダウンチルトアンテナ」と称する米国特許出願第１０／６２３，３７９号に記載されている二重偏波アンテナに実施される。また、この発明の実施例に関連する背景技術は本願に記載されるが、ここでは繰り返さない。
【０００３】
一般的に、無線基地局アンテナの市場は非常に価格性能競争が激しい。したがって、これらのアンテナに要望される技術的特徴を提供するための費用効果技術を求める継続的なニーズがある。例えば、可動部品のサイズ、コスト、複雑さ、又は数を減少させる進歩が一般的に望まれる。もちろん、耐久性、長寿命および低維持費はもとより正確で反復可能な性能も望まれる。これらの矛盾する設計目的を合致させることは特にビームステアリングおよび、ビームステアリングに使用できる可変電力デバイダーに使用される位相シフターのようなアンテナの可動部品に対して手腕が問われる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特に、従来の位相シフターは差動位相シフターを実施するためバックプレーン上に配置された伝送媒体トレース（配線）に沿って摺動するワイパーアームを有する。例えば、発明者が三田雅樹および多湖紀之である１９９４年１１月２５日に発行された特開平０６−３２６５０１を参照。この型の位相シフターはワイパーアームが伝送媒体トレースとの電気伝達を損なうと障害を起こす。無線基地局アンテナは建物またはタワーの外部に典型的に配備されるので、温度変化、振動、および風による外力により生じる変動ストレスおよび寸法的変化および長期に渡る他の型の環境条件および変動を受ける。これらの条件は関連する寸法変化を位相シフターアセンブリのコンポーネント間に生じさせ、伝送媒体トレースと接触するワイパー角度を変化させる。ワイパーアームの部分的な分離のようなワイパー接触の変化はアンテナの動作性能の変化になる。極端な場合、ワイパーアームの完全な分離はアンテナの動作不良になる。
【０００５】
ワイパーアーム分離問題を解決するための１つの従来の解決法が図１に示される。この構成は伝送媒体トレース５の近傍のバックプレーン２を貫通するスロット１およびスロットを介してワイパーアーム４から伸びるばね負荷調整ねじ３を含む。この解決法はワイパーアーム４と伝送媒体トレース５間での電気伝達を維持するのに有効であるが、バックプレーン２を貫通するスロット４を要求する欠点を有する。これは典型的な無線基地局アンテナでバックプレーンが気象要素を阻止するために意図されている外壁として作用するので問題である。バックプレーンを貫通するスロットを形成することはアンテナ内部へ水を侵入させ、アンテナをショートさせ、腐食させ、もし温度が降下すると凍結させる。この問題を解決するため、図１の位相シフターは外部容器壁としてバックプレーン２を使用しないが、分離した外壁７を含む容器６にバックプレーンを収容する。容器６内のバックプレーンを支持するブラケットのみならず、バックプレーン６のほかにこの外壁を設けることはアンテナのコストおよび複雑さを増すことになる。
【０００６】
さらに、二重偏波アンテナは典型的にはアクチュエータ、伝送、および放射素子の複製、即ち各分極のための複製を含んでいる。従来の方法で二重偏波アンテナにビームステアリングシフターを取り付けることは位相シフターと関連するアクチュエータの複製を要求する。この型の複製は遠隔制御動作に望まれる位相シフターが電動駆動されると特に高価になる。対応する特性を達成するため各分極のため同様な方法で位相を変化させることがしばしば望まれる。このため、複数の位相シフターを協調的に共通に動作させることにより複製コンポーネントを有利に除去する。
【０００７】
したがって、二重偏波アンテナを含む無線基地局アンテナのための位相シフターを実施するためよりコスト効果システムを求める継続的なニーズがある。部品の重複を削除する二重偏波アンテナのための位相シフターを求める更なるニーズがある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上述のニーズを満足させるものであり、ワイパーアーム上の電気コンタクト（接点）がバックプレーンを貫通するばね負荷調整ねじのような素子に依存することなくアンテナバックプレーンに配置された伝送トレースとの電気伝達を保持するのを保証する片持ちシューを有するワイパー型位相シフターを含む無線基地局アンテナとして使用するのに好適なアンテナである。片持ちシューは雨や他の要素をアンテナ容器内に侵入させるバックプレーンを貫通する穴やスロットを要求することなくワイパー押下機構を設ける。片持ちシューは、従来採用された大型で、かさばり、より複雑で、より高価な押下機構に比べて、小型、軽量、低維持、および安価であるワイパーアーム押下機構である。さらに、ワイパーアームの位置と反対のバックプレーンの背部のワイパーアームを駆動するためのモーターを配置することで複雑なリンク素子を有利に回避している。
【０００９】
本発明は各分極のためのワイパー型位相シフターを含む二重偏波アンテナで実施できる。ワイパーアームはワイパーアームの位置と反対のバックプレーンの背部に典型的に配置された単一のアクチュエータが２つのワイパーアームを協調的に駆動するのを可能にする互いに係合するギア部を規定する。二重偏波アンテナの各ワイパーアームは、上述のように、この設計の利点を獲得するため片持ちシューを含んでいる。
【００１０】
一般的に記載されるように、本発明はマイクロストリップトレースとして一般的に知られた２つの導体ストリップライン媒体のような伝送媒体トレースを支持するバックプレーンを含む無線基地局アンテナのようなアンテナで使用するのに好適な位相シフターで実現できる。この位相シフターはバックプレーンに枢軸的に取り付けられ、かつトレースコンタクトを支持するワイパーアームを含んでいる。アクチュエータがバックプレーンに対してワイパーアームを枢動させ、信号導体はトレースコンタクトと電気伝達状態にある。位相シフターはワイパーアーム上に配置されたトレースコンタクトがバックプレーン上に配置された伝送媒体トレースとの電気伝達状態を保持するのを保証するためトレースコンタクトを伝送媒体トレースに向けてバイアスするように構成されたトレースコンタクトバイアス素子を含む片持ちシューを含む。このトレースコンタクトバイアス素子は典型的にはトレースコンタクトの近傍に位置決めされたばね負荷プランジャーを含む。
【００１１】
このように、片持ちシューはばね負荷調整ねじのようなバックプレーンを貫通する素子に依存することなく伝送媒体トレースとの電気伝達を保持することを保証する。位相シフターの信号導体がバックプレーン上に支持される信号トレースを含み、ワイパーアームが信号導体とトレースコンタクト間に電気的に配置された信号コンタクトを含む。この構成のため、片持ちシューは信号コンタクトを信号トレースに向かってバイアスするように構成される信号コンタクトバイアス素子を含む。例えば、信号コンタクトバイアス素子は信号コンタクトの近傍に位置決めされたばねワッシャを含む。
【００１２】
バックプレーン上の伝送媒体とトレースコンタクトワイパーアーム間の電気伝達は直流（ＤＣ）が素子間に流れるように方向付けられる。代案として、この接続は変動信号のみが素子間に流れるように容量的に接続される。特に、低損失誘電体シートのような容量絶縁層がＤＣ信号を防止するためにこれらの電気導体間に配置される。この種の絶縁層は導体が互いに直接接触されると生じる混変調信号の生成を有利に抑制する。この型の絶縁層無しに、計測可能な非線形電流電圧関係が腐食および他の環境条件により時間と共に増大する。
【００１３】
位相シフターが手動的に又は機械的に（又は両方で）動作し、局部的に又は遠隔的に（又は両方に）制御される。したがって、アクチュエータはワイパーアームを手動的に枢動させるためのノブを含む。代案として又は追加的に、アクチュエータがワイパーアームを機械的に枢動させるためのモーターを含む。位相シフターはモーターを遠隔的に制御するための制御装置を含む。典型的には、ワイパーアームはバックプレーンの前部に配置され、モーターはアクチュエータとワイパーアーム間のリンケージの複雑さを最小化するためバックプレーンの背部に、好ましくは、ワイパーアームの位置と反対側に配置される。前部はアンテナアレイの複数の放射素子を含む。ワイパーアームは駆動ギア又は他のワイパーアームのような他のコンポーネントにワイパーを機械的に結合するためのギア部を形成する。特に、アンテナはそれぞれワイパーアームの協調的枢軸移動を生じさせるように互いに係合するワイパーアームを含む２個の位相シフターを含む。例えば、各位相シフターは二重偏波アンテナアレイの分極と関連する回路を駆動する。
【００１４】
本発明は、上述のように、アンテナ素子のアレイと片持ちシューを有するワイパー型位相シフターを含むアンテナシステムとして配備される。このアンテナシステムは位相シフターと電気伝達状態であり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つ又は複数の付随するアンテナ素子に伝送する信号分配ネットワークを含む。この構成において、ビーム駆動信号はワイパーアームの枢軸的移動に応答して変動する方向を示すビームを形成するためアンテナ素子を駆動する。特有の実施例において、位相シフターは電圧振幅分割の範囲に渡って相補振幅電圧駆動信号を発生するため位相シフターとビーム形成ネットワーク間に電気的に配置された可変電力デバイダーを駆動する。
【００１５】
更に、各アンテナ素子は二重偏波アンテナ素子であり、アンテナシステムは同様な位相シフター、ビーム形成ネットワーク、および各分極のための信号分配ネットワークを含む。この場合、各ワイパーアームは典型的にはワイパーアームの印刷回路（ＰＣ）基板の誘電体基板に直接割り込まれたギア部を形成する。各分極のため複数のワイパーアームのギア部はワイパーアームの協調的枢軸移動を生じさせるために典型的には互いに係合する。アンテナシステムはワイパーアームを機械的に枢動させるためのモーターとモーターを遠隔的に制御するための制御装置を含む。例えば、ワイパーアームがその位置においてバックプレーンの前部に配置できる。
【００１６】
したがって、各位相シフターが付随するマイクロストリップトレースと摺動電気伝達状態にあるワイパーアームを含む、各分極のための位相シフターを含む二重偏波アンテナとして本発明を配置できることが理解されるであろう。この構成において、複数のワイパーアームは互いに係合するギア部を形成し、ワイパーアームを協調的に動かす。上述のように、ワイパーアームはマイクロストリップトレースを支持するバックプレーンの前面に典型的に配置され、ワイパーアームを機械的に旋回させるためのモータは典型的にはバックプレーンの背部に配置される。さらに、分極のための位相シフターはワイパーアームをその付随マイクロストリップトレースに向けてバイアスする各ワイパーアームのための片持ちシューを含む。
【００１７】
前述を考慮すると、本発明は従来のワイパー型位相シフターおよびワイパー型位相シフターを含む二重偏波アンテナの欠点を回避することが理解される。片持ちシューを有するワイパー型位相シフターおよび機械的にリンクされたワイパーアームを有する二重偏波アンテナを実施し、上述の利点を達成するための特定の技術および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】
【００１８】
本発明は片持ちワイパーアーム押下機能を含む、無線基地局アンテナのような、アンテナ用のワイパー型位相シフターに実施される。特に、この型の位相シフターは垂直電気ダウンチルトアンテナでのようにアンテナにより形成されたビームの方向を制御するビームステアリング回路を操作するために使用される。しかしながら、位相シフターは方位角又は他の所望の方向でのビーム操作を制御するために使用できる。さらに、位相シフターは、電力デバイダー、アナログ増幅器、ビーム形成回路、およびアナログ位相シフターを採用する他の回路のような、ビーム形成およびビームステアリング回路以外のシステムを駆動するために使用できる。
【００１９】
本発明は複数の共通に駆動されるワイパー型位相シフターを含む二重偏波アンテナに実施される。特に、二重偏波アンテナのワイパーアームはワイパーアームの印刷回路（ＰＣ）ボード基盤に直接切り込まれたギア面を通して互いに機械的にリンクされる。これにより共通のモーターが協調した位相シフトが異なる組のアンテナ素子に適合される垂直電気ダウンチルト（下方偏向）のようなビームステアリングのために望まれる両ワイパーアームを協調的に作動するのを可能にする。この同一技術が異なるアンテナサブアレイ、異なるビーム形成回路等を制御するワイパーアームのような他の型のワイパーアームを調整するために使用できることを理解すべきである。同様に、ワイパー型位相シフターは単一の偏波アンテナに配備でき、他の目的に使用される位相シフターや他のアクチュエータを調整するために使用できることが理解されるであろう。
【００２０】
ＰＣボード基盤に直接ギア面を切り込むことによりギア表面を有する分離のコンポーネントの必要性およびこの分離したコンポーネントをワイパーアームに機械的に結合するための必要性を除去する。一体化されたギアード表面を有するワイパーアームの二重の機能性が共通駆動ワイパー型位相シフターに必要な機械アセンブリを単純にし、二重位相シフターアセンブリ内の個別コンポーネントの数を減少させる。このことがワイパーアームアセンブリのサイズ、複雑さ、およびコストを有利に減少させる。
【００２１】
下記の特定のワイパー型位相シフターは誘電体ＰＣボード上に配置されるマイクロストリップＲＦ回路を使用して構成される。マイクロストリップＲＦ回路は多数の設計目的を達成するために望ましいが、アンテナ回路部分が同軸ケーブル、導波管、空気マイクロストリップ、又はトリプレートストリップラインのような他の型のＲＦ導体を使用して実施可能であることを理解すべきである。実際に、特定の商用デュアル偏波アンテナのあるコンポーネント（例えば、位相シフター、可変電力デバイダー、配電ネットワーク、およびアンテナ素子）はマイクロストリップを使用して構成され、他のコンポーネント（例えば、ビーム形成ネットワーク）はトリプレートストリップラインを使用して構成される。同様に、同軸、空気マイクロストリップ、および他の型のＲＦリンクが所望のように配置できる。
【００２２】
片持ちシューワイパーアーム押下機構に使用される特定のバイアス素子がばね負荷プランジャーおよび波形ばねワッシャーを含むことも理解すべきである。しかしながら、板ばね、湾曲ワイパーアーム、圧縮性材料のような他の型の最適なバイアス素子が代案として使用できる。同時に、ワイパーアーム上のバイアス素子および接触表面の摩擦係数により強いられる抗力が電動アクチュエータの電力定格を大いに決定付けることを理解すべきである。したがって、低摩擦表面および充分であるが過大でない力を与えるバイアス素子が好ましい。さらに、円滑で非拘束なワイパーアームの動きを容易にするバイアス素子が望ましい。このため、ばね負荷ボールベアリングプランジャーとばねワッシャーバイアス素子が下記の実施例のために特定される。
【００２３】
図に戻ると、いくつかの図で同一番号は類似の構成要素を参照しており、図１は位相シフターバックプレーン内のスロットを通過するばね負荷調整ねじに依存するワイパーアーム押下機構を含む従来のワイパー型位相シフターの分解斜視図である。前述のように、この特有な位相シフターはワイパーアーム４からバックプレーン２のスロット１を貫通して伸びるばね負荷調整ねじ３に依存するワイパーアーム押下機構を含んでいる。バックプレーンを貫通してスロットを切り込むことはバックプレーンを外部容器壁として不適切にする。したがって、バックプレーンは分離した外壁７を含む容器６内に搭載される。容器６内のバックプレーンを支持するためのブラケットだけでなく、バックプレーン２のほかに、この外壁を設けることはアンテナのコストと複雑さを増すことになる。
【００２４】
図２は１対のワイパー型位相シフター１０Ａおよび１０Ｂの上面図であり、片持ちシュー押下機構１２Ａおよび１２Ｂがそれぞれ第１位置“Ａ”にある。この位相シフターは片持ちシューワイパー押下機構の使用により上述の位相シフターに伴う欠点を回避している。この押下機構は、ワイパーアーム上の電気コンタクト（接点）が、バックプレーンを貫通する、スロット１のような、開口部を通過する図１に示されるばね負荷調整ねじ３のような素子に依存することなく、アンテナバックプレーン上に配置された伝送トレース（配線）との電気接続を保持することを保証する。
【００２５】
位相シフター１０Ａおよび１０Ｂはそれぞれ付随の片持ちシュー１４Ａおよび１４Ｂを有するワイパーアーム１２Ａおよび１２Ｂを含む。ワイパーアームはマイクロストリップ伝送媒体セグメントを形成する錫めっきされた銅トレースを有するエッチングされた誘電体ＰＣボードの小さい区画で形成される。誘電体ＰＣボード材料はＰＴＦＴテフロン（登録商標）ラミネート、即ち、２．２（εｒ＝２．２）の相対誘電率を有するガラス繊維含侵ラミネートである。この材料は片側でＰＣボードに露出され反対側で空気に露出され且つ５０オームの特性インピーダンスを有するマイクロストリップ伝送媒体セグメントのために１．８５の有効誘電率（εｒｅｆｆ＝１．８５）を示すＰＣボードを構成するために使用できる。
【００２６】
各ワイパーアーム１２Ａおよび１２Ｂはそれぞれ互いに係合するギア部１６Ａおよび１６Ｂを含む。ギア部はインボリュート歯型設計を有する平歯車（ギア）部である。歯型ジオメトリ１６Ａおよび１６Ｂは各歯のローカル軸のまわりで対称であり、各歯は典型的には形状が同一であり、ギア部は典型的には互いに同一である。このため、ワイパーアームは典型的には互いに交換可能であり、部品在庫品目、アンテナアセンブリ、およびアンテナ維持の観点から望ましい。対称ギアジオメトリはワイパーを双方向に駆動するために必要なので有利である。インボリュートギアジオメトリは一般にルーターとして知られる標準ＰＣボードミリング装置を使用して製造できる。インボリュートギアはセンター間距離誤差が角度誤差に平行移動しない所望の特性を有する。
【００２７】
このギア部１６Ａおよび１６Ｂの各々の係合により両ワイパーアームが共通の手動又は電動アクチュエータを使用して協調的に枢動（回転）可能である。図２−図５を参照すると、ワイパーアーム１２Ａおよび１２Ｂが移動範囲で図３に示される第１スイープ範囲“Ｂ”から図２に示される中心点“Ａ”を介して図４に示される第２スイープ範囲“Ｃ”に連続的に移動する。図５は概略図で同一の構成を示す。典型的には、中心点“Ａ”が公称又はゼロ差動位相シフト位置に対応し、位置“Ｂ”は一方の方向で最大差動位置シフト（例えば、基準位相値の遅れ）に対応し、位置“Ｃ”は反対方向で最大差動面（例えば、基準位相値の遅延）に対応する。ビームステアリング応用のため、ビーム方向は典型的には位相シフター設定の変化に対応して変動する。換言すると、位相シフターはビームを操作する。特に、各位相シフター１０Ａおよび１０Ｂは二重偏波アンテナの一方の分極の主ビームを操作する。特に、これらの位相シフターは協調的に偏波アンテナの両分極に対応するアンテナビームの垂直電気ダウンチルトを生じる。
【００２８】
図６は記述の便宜のため位相シフター１０として指定されたワイパー位相シフターのために図示されたワイパー型位相シフターで生じるワイパーアーム分離の問題を示す概念図である。位相シフター１０はバックプレーン１８の上方に位置決めされたワイパーアーム１２を含む。一般的に、ワイパーアーム１２又はバックプレーン１８は製造時わずかに平坦でなく、又は天候要素のような内力又は外力が非常に長期間になる。図６において、非平坦構成がバックプレーンの過大なゆがみにより概念的に図示される。この型の非平坦な構成又は効果はバックプレーン１８により支持される伝送媒体トレース２０にワイパーアーム１２により支持されるトレースコンタクト２２との電気接触を損なう。この問題に対処するため、片持ちシュー１４はトレースコンタクトバイアス素子２４、この例では、ボールベアリングを保持しばね力に抗してスリーブ内で相反的に移動させるように寸法決めされたリップ部を含む円筒スリーブ３０内に配置されたばね２６およびボールベアリング２８からなるばね負荷プランジャーを含む。
【００２９】
バックプレーン１８は信号導体３２、この例では、マイクロストリップ伝送媒体回路を支持する。しかしながら、他の型の信号導体が同軸ケーブル、空気マイクロストリップ、又は他の適切な型のＲＦ信号導体のような位相シフターに信号を伝達する。信号導体３２からトレースコンタクト２２へ信号を導くため、ワイパーアーム１２は信号導体の上方に位置決めされた信号コンタクト３４を搭載する。信号コンタクト３４が信号導体３２との電気伝達を保持するのを確実にするため、片持ちシュー１４は信号コンタクトバイアス素子３６、この例では、波型ばねワッシャーを含む。信号コンタクト３４とトレース導体２２は典型的にはマイクロストリップから形成され、ＰＣボードの誘電体基板であるワイパーアーム１２上に支持されるマイクロストリップトレースと互いに接続される。
【００３０】
図７に示されるように、片持ちシュー１４をワイパーアーム１２に向けて締め付けることによりバイアス素子２４、３６をワイパーアームと接触させ、トレースコンタクト２２を信号媒体トレース２０に強制し、信号コンタクト３４を信号導体３２の方向に強制する。これにより伝送媒体トレース２０が信号導体３２との電気的伝達を保持し、ワイパーアームが位相シフター１０の位相設定を変化させるため枢軸的に移動するのを可能にする。トレースコンタクト２２と伝送媒体トレース２０が互いに直接接触しないが、カリフォルニア州、サンタフェ  スプリングのシャーコン  インコーポレーテッド（Ｓｈｅｒｃｏｎ，Ｉｎｃ．）により製造されたほぼ３．５の誘電率の裏面接着の誘電体テープのような薄い誘電体スペーサー２３を介して容量結合されることを留意すべきである。誘電体スペーサー２３は金属間接触を防止し、ワイパーアームの移動に対する抵抗を減少させる。誘電体テープはマイクロストリップトレースの磨耗を回避し、結合を防止し、信号ノイズがＲＦ回路に侵入するのを防止する。同様に、信号コンタクト３４と信号導体３２は互いに直接接触しないが、薄い誘電体スペーサー２３を介して容量的に結合される。
【００３１】
図７を参照すると、位相シフター１０の構成要素が好都合に断面で示される。ワイパーアーム１２の上部層４０はガラス含浸テフロン（登録商標）ラミネートで形成された誘電体ＰＣボード基板であり、次の層４２は錫めっき銅マイクロストリップトレースであり、次の層４４は誘電体スペーサー材料である。次の相４６はバックプレーン１８上に形成された錫めっき銅マイクロストリップ伝送媒体トレースである。次の層４８はバックプレーンのＰＣボード基板であり、誘電体接着層５０、典型的には、ミネソタ州、セントポールのスリーエム  コーポレーション（３Ｍ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）により製造されたＶＨＢアクリルトランスファー接着剤を使用してアルミニウムベースプレート５２に接合されている。片持ちシュー１４Ａの本体５４は典型的には誘電体材料から好ましく製造され、一般的に、ゼネラル  エレクトリック  カンパニー（Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｍｐａｎｙ）により製造されたナイロン（登録商標）、ＵＬＴＥＭ（登録商標）（３０％ガラス充填ポリエーテルイミド）のような適切な温度に安定なプラスチック、又は他の適切な材料から製造される。トレース接触バイアス素子２４はハッチンソン  グループ  カンパニー（Ｈｕｔｃｈｉｎｓｏｎ  Ｇｒｏｕｐ  Ｃｏｍｐａｎｙ）の一部であるバリー  コントロールズ（Ｂａｒｒｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌｓ）の一事業部ヴリアー  プロダクツ（Ｖｌｉｅｒ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ）より製造されたステンレススチール“ボール押し込み型プランジャー”、部品番号ＳＰＦＢ４８、のようなピン突出型又は球体突出型プランジャーである。
【００３２】
図８は位相シフターワイパーアームアセンブリ８０の上部を示す分解斜視図であり、図９は本アセンブリの底部を示す対応図である。このアセンブリはアセンブリをアクチュエータシャフトに保持するための押込み型保持リング８２を含む。押込み型保持リングはトレースコンタクトバイアス素子２４、この例では、ボール突出型プランジャー、およびアクチュエータシャフトを受けるＤリングスリーブ８４を支持する片持ちシュー５４の上方に配置される。信号コンタクトバイアス素子３６、この例では、波型ばねワッシャーはアクチュエータシャフトを囲み、信号コンタクト９０とマイクロストリップトレース９４により接続されたトレースコンタクト９２を含むマイクロストリップトレース８８を支持するワイパーアームの片持ちシュー５４とＰＣボード８６間にはさまれる。ギア面９６はワイパーアームのＰＣボード８６に直接切り込まれる。マイクロストリップトレース８８は上記に特定されたＳｈｅｒｃｏｎテープのような誘電体スペーサー層９８によりカバーされる。
【００３３】
代案として、誘電体スペーサー層は従来のＰＣボード処理システムで知られる半田マスク型コーティングであり、またはフロリダ州、オルランドのベアンコ  コーポレーション（Ｂａｉｒｎｃｏ  Ｃｏｒｐ．）の一事業部である、アーロン  マテリアルズ  フォー  エレクトロニクス（Ａｒｌｏｎ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ｆｏｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）により製造された ＣＰＬ（登録商標）として知られる薄いポリエステルフィルムである。ＣＰＬ（登録商標）構造体は標準ＰＣボードエッチングプロセスで形成される特徴としてマイクロストリップトレース導体８８を含む。
【００３４】
図１０に示されるように、上述の位相シフターは無線基地局アンテナとして使用するのに好適である遠隔的に又は局部的に制御される垂直電気ダウンチルトアンテナのビームを走査するために使用できる。このアンテナはアンテナにより放射されるビーム１１２の垂直電気ダウンチルトを実施するために取り付けられる。特に、ポール１１４、タワー、建物、又は他の適切な支持構造体に典型的に搭載されるアンテナ１１０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群により放射された信号が正相にある場合ビームの自然な伝播方向である（図１１に示される）ボアサイト方向１１５にビーム１１２を放射する。図１０および図１１に示されるこの特有の例において、アンテナ１１０は垂直に向けられた主パネルが一般的に水平ボアサイト方向になるように取り付けられる。これは無線基地局アンテナの典型的な搭載構成である。
【００３５】
水平ボアサイト方向１１５から、ある機構がビーム１１２を水平線に向けて下方に向けるように設けられる。ビームが適切な強度で受信される所望の地理的サービスエリアに向けられるので、調整可能なビームダウンチルト（下方偏向）を有することおよび一般的に地理的サービスエリアを越えた領域に対する信号の伝送に対して識別することが望ましい。アンテナ１１０は相反的であり、動作の受信モードにおけるアンテナの特性は周波数の動作範囲での各周波数での伝送モードと同じである。アンテナ１１０は２つの境界ビーム支持方向Θ１およびΘ２間に伸びる範囲Θｒ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。チルトレンジ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、上方チルト境界は典型的には水平線に向けて又は下方に設定され、チルトレンジΘｒは典型的には約５度下方に伸びる。例えば、水平線から１度から５度および水平線から２度から７度のチルト（偏向）レンジが１２以上の放射素子を有するアンテナアレイにとって典型である。しかしながら、チルトバイアスとチルトレンジの選択は用途で変更可能な設計選択である。
【００３６】
更に、チルトバイアスは固定又は調整可能である。図１１はアンテナ１１０の３つのチルトバイアス角を示すことにより調整可能なチルトバイアスの変形を示している。調整可能なチルトバイアスを有するアンテナの場合、このパラメータは手動で又は機械的に変更でき、局部的に又は遠隔的に制御できる。
【００３７】
再度、図１０を参照すると、調整可能なチルト範囲内のビームチルトバイアスおよびチルト角はいくつかの異なる方法で制御できる。例えば、１つ又は複数の制御ノブがアンテナ１１０自身、典型的には、主パネルの背部に配置できる。しかしながら、ビームチルトを調整するためにポール１１４に昇ることは不便である。したがって、ローカル制御装置１１６がポールの基部のような適切な場所又は基地送信局１１８（ＢＴＳ）に配置される。この場合、サーボ又はステップモータ１３６のようなモータがローカル制御装置１１６からの制御信号に従ってチルト制御装置を駆動する。モーターは典型的にはアンテナ１１０の主パネルの背部に搭載されるが、他の適切な場所にも配置できる。さらに、リモート制御装置１２０がビームチルトを遠隔的に制御するために使用できる。例えば、リモート制御装置１２０は電話線１２２又は他の適当な通信システムを介してローカル制御装置１１６に接続される。ローカルおよびリモート制御装置は従来技術で知られた適当な制御装置でよい。
【００３８】
図１２は１つ又は複数のワイパー型位相シフターおよびマルチビーム形成ネットワーク１４０を含む可変電力デバイダー１３０を含むビーム操作回路を含むアンテナ１１０の機能ブロック図である。可変電力デバイダー１３０は電圧信号１３２を入力部にマルチビーム形成ネットワーク１４０（ＢＦＮ）を提供する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１４０は配電ネットワーク１６０によりマルチ素子アンテナアレイ１５０に伝送されるビーム駆動信号１４２を発生する。配電ネットワーク１６０はマルチ素子アンテナアレイ１５０の付随するサブアレイに伝送するために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１６０は、また、ビームチルトおよびサイドローブの減少を実行するために伝送媒体トレース長の調整を通してビーム操作信号の位相特性を協調的に操作する、チルトバイアス位相シフター１４４および位相ブレ位相シフター１４５を含む。
【００３９】
可変電力デバイダー１３０は電圧信号１３２を受信し、２つの電圧駆動信号Ｖ１およびＶ２に分割する。この電圧信号１３２は典型的にはエンコードされた移動通信データを含み、従来技術で知られているように、アンテナ１１０のコネクタに取り付けられた同軸ケーブルを介して提供される。（前述された）図５は可変電力デバイダー１３０の概略図であり、２００２年１１月８日に出願された「可変電力デバイダー」と称する同一所有の米国特許出願第１０／２０９，８３８号に詳細に記載されており、ここでは参照のため示される。可変電力デバイダー１３０は入力電圧信号１３２を電圧振幅分離の範囲で相補振幅およびほぼ一定の位相遅延を有する電圧駆動信号Ｖ１およびＶ２に分割するため単一の調整可能な制御素子１２Ａであり、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。
【００４０】
特に、Ｖ１およびＶ２の和の振幅は振幅入力電圧信号１３２に合計され、電力が振幅間で分割される場合互いに逆に変化する。特に、電力分割は可調制御素子１２Ａが図５のラベル“Ｃ”の位置でＶ１に対する１００％とＶ２に対するゼロから可調制御素子１２Ａが図５のラベル“Ｂ”の位置でＶ１に対するゼロとＶ２に対する１００％に及ぶ。さらに、電力分割は可調制御素子１２Ａが５０％分割点を示す位置“Ａ”の状態で位置“Ｂ”及び“Ｃ”間を移動すると共にこれらの２つの範囲でなめらかに変化する。
【００４１】
相補振幅を有することに加えて、電圧駆動信号Ｖ１及びＶ２は一致した位相（例えば、連続的にほぼ同一位相を有する）および可変電力デバイダー１３０を通して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１３２に対する電圧駆動信号Ｖ１及びＶ２の位相特性は電力分割が電力分割範囲で変化する場合ほぼ一定である。制御ノブ又はモーターのようなアクチュエータ１３６はビームのチルト（偏向）を調整する可調制御素子１２Ａを動かすために使用される。これは図５及び図１２に示され、図１２のビームチルト位置“Ａ”は図５に示される可調制御素子１２Ａの位置“Ａ”に対応し、図１２のビームチルト位置“Ｂ”は図５に示される可調制御素子１２Ａの“Ｂ”に対応し、図１２のビームチルト位置“Ｃ”は図５に示される可調制御素子１２Ａの位置“Ｃ”に対応する。
【００４２】
図１２を参照すると、電圧駆動信号Ｖ１及びＶ２はインピーダンス整合抵抗を介して接地に短絡された入力ポートの２つを有する直交２ｘ４ビーム形成ネットワーク又は４ｘ４バナーマトリクスとして典型的に構成されるマルチビーム形成ネットワーク１４０に入力信号を提供する。多数の他の信号処理モジュールと共に両構成は２００３年７月１８日に出願された「両面端部搭載型ストリップライン信号処理モジュール及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ており、ここでは参考のために示す。ビーム形成ネットワーク１４０は両面端部搭載型モジュールとして構成されるために必要とされないが、この構成は多くの利点になる。
【００４３】
ビーム形成ネットワーク１４０の出力数は典型的にはアンテナサブアレイの数に対応し、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および８個のサブアレイを有するアンテナが一般的であるが、３、５、および６個のサブアレイのような他の構成も典型的である。もちろん、任意の数のサブアレイ及び広範囲のビーム形成ネットワークも適用できる。
【００４４】
図１３−図１６は１２個の二重偏波アンテナ素子１８２を含む垂直電気ダウンチルトアンテナ１８０の特有の商用実施例の縮尺図のコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）である。このアンテナは（認可された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、アンテナ素子はほぼ４．６インチである０．７自由空間波長だけ離間されている。このアンテナのための電気導電バックプレーン１８４は長さ５６インチ、幅８インチ（ほぼ１４２ｃｍｘ２０ｃｍ）の矩形である。１６素子アンテナは同一間隔を有する４個の追加アンテナ素子を収容するため、相当するように長く、長さ７２インチ、幅８インチ（ほぼ１８３ｃｍｘ２０ｃｍ）である。レドーム１８６はフィットし、バックプレーンに取り付けられる。
【００４５】
アンテナ１８０は２つの搭載ブラケット１８８Ａ−Ｂ、２つの同軸ケーブルアンテナインターフェースコネクタ１９０Ａ−Ｂ、およびバックプレーン１８４の背部に接続されたアクチュエータノブアセンブリ１９２を含む。同軸ケーブルコネクタ１９０Ａ−Ｂは、１つは二重偏波アンテナの各分極用である、（図１２に示される）２つの入力電圧信号１３２を供給する同軸ケーブルを受ける。主パネル１９６の底面上の導電接地面がバックプレーン１８４の前面に非導電接着剤１９４で取り付けられる。主パネル印刷回路（ＰＣ）ボード１９６の導電接地面が接合間の信号流のための背面１８４に容量的に結合される。主パネル１０６は同軸ケーブルコネクタ１９０Ａ−Ｂからアンテナ素子１８２に電圧信号を搬送する伝送媒体セグメントを形成する錫めっき銅トレースがエッチングされた誘電体ＰＣボードである。特に、伝送媒体セグメントは、１つが各分極用である、２つのほぼ同一ビーム操作／配電回路１９８Ａ−Ｂを形成する。主パネル１９６の誘電材料が、前述されたような、ＰＴＦＥテフロン（登録商標）である。
【００４６】
図５、図１２及び図１３を参照すると、２つの可変電力デバイダー１１０２Ａ−Ｂ（各分極用のデバイダー−図１２の素子１３０）が主パネル１９６上に配置されるのに対して、２つのビーム形成ネットワーク１１０６Ａ−Ｂ（各分極用のネットワーク−図３の素子１４０）主パネル１９６に半田接続された両面端部搭載型モジュールとして実施される。２つのワイパーアーム１１０８Ａ−Ｂ（各偏波用のアーム−図５の素子１２Ａ）は主パネル１９６の可変電力デバイダー領域に回転可能に取り付けられる。ワイパーアーム１１０８Ａ−Ｂは主パネルを構成するために使用される材料と類似である（しかし接地面無しの）エッチングされた銅トレースを有する小型の誘電体ＰＣボード上に形成され、ワイパーアームの背面に形成された鳩尾型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アクチュエータ１９２（図１２の素子１３６）により協調的に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１９２がバックプレーン１８４の背部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及び機械ドライブにより置換される。モータは適当な容器に収容され、典型的には電力／モータ制御のための付随するエレクトロニクスＰＣボードアセンブリを含む。
【００４７】
さらに、可変チルトバイアスを含む実施例の場合、分離モータを有するラック／ピニオン駆動システムは典型的にはバックプレーン１８４の背面に取り付けられる。具体的な実施例において、チルトバイアス位相シフターは典型的には主パネル１９６に沿って２列（各分極用の列）に分配されるギア駆動トロンボーン型又はワイパー型位相シフターとして実施される。さらに、単一ノブ又はモータ駆動ギアにより駆動される単一歯形ラックは協調的に全てのチルトバイアス位相シフターを回転するために使用され、両偏波用の全てのアンテナ素子は協調的にチルト（偏向）バイアスされる。
【００４８】
図１４は主パネル１９６の前面図である。アンテナ素子１８２の１つは参照のためラベル付けされる。可変電力デバイダー１１０２Ａ−Ｂと配電ネットワーク１１０４Ａ−Ｂはこの視野からより明らかに示される。ワイパーアーム１１０８Ａ−Ｂは主パネル１９６の中央に示されるが、図のあいまいさを避け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１１０６Ａ−Ｂは主パネル１９６に端部搭載されるのでこの視野で見るのは困難である。
【００４９】
図１５は可変電力デバイダー１１０２Ａ−Ｂとビーム形成モジュール１１０６Ａ−Ｂを含むビーム操作回路を支持するアンテナ部の上部を示す斜視図である。この図はビーム形成モジュール１１０６Ａ−Ｂとワイパーアーム１１０８Ａ−Ｂの良好な視野を提供する。図１６はケーブルコネクタ１９０Ａ−Ｂおよび制御アクチュエータ１９２を示すアンテナの同一部分の底部を示す斜視図である。
【００５０】
図１７は手動アクチュエータ１９２の上部を示す斜視図であり、図１８は図８及び図９に示されるアクチュエータアームスリーブ８４にはめ込まれるアクチュエータシャフト１９４を示す手動アクチュエータの底部を示す斜視図である。第２非駆動シャフト１９６が搭載安定のため設けられる。図１９は２個のボルト１９０４Ａ−Ｂにより駆動シャフト１９０２に接続された制御ノブ１９００を含む手動アクチュエータ１９２を示す分解斜視図である。ノブ１９００はフェースプレート１９０８上の位置決め穴に取外し可能にはめ込む戻り止め機構として作用するボール突出ばね負荷プランジャー１９０８を支持する。駆動シャフト１９０２はフランジベアリング１９１０を通りぬけ、容器１９１２に収まる。駆動シャフト１９０２に平行に位置決めされた追加非駆動シャフト１９１４はフェースプレート１９０８の下部から第２フランジベアリング１９１８を介して容器１９１２に伸びる。非駆動シャフト１９１４は容器１９１２の上部のｅリング１９１６により正しい位置に保持される。ｅリング１９２０および１９２２は容器１９１２の下部の駆動シャフト１９０２と非駆動シャフト１９１４を締結する。
【００５１】
図２０はワイパー型位相シフターを動作させるための電動アクチュエータ２０００の上部を示す図であり、図２１は電動アクチュエータの底部を示す斜視図である。図２２は図１５及び図１６に示されるようなビーム形成回路と反対側のバックプレーンに典型的に手動アクチュエータ１９２と同一位置のバックプレーンの背部に搭載するモータ駆動アクチュエータである電動アクチュエータを示す分解斜視図である。電動アクチュエータ２０００はケーブルコネクタ２００４Ａ−Ｂを支持する筐体２００２を含み、天候や破片から内部部品を保護する。筐体２００２は容器を形成するため多数のねじ２０１０によりガスケット２００８を介して搭載プレート２００６に固定される。搭載プレート２００６は多数のねじ２０１４によりガスケット２０１２を介してアンテナバックプレートに固定される。筐体は１対のブラケット２０１８、２０２０により支持されたステッパモータ２０１６を収容する。
【００５２】
特に、ステッパモータはシアノ  ケンシ  カンパニー  リミテッド（Ｓｈｉａｎｏ  Ｋｅｎｓｈｉ  Ｃｏ．Ｌｔｄ．）により製造されたモデル番号ＳＳＴ４２Ｄのような１２ボルト、０．４アンペアで動作する１．８度ステッパモータである。ステッパモータ２０１６はブラケット２０１８により支持されるカスタム設計製造電子制御ボード（図示せず）により制御される。モータはスリーブ２０２４および調整ねじ２０２６によりモータの出力シャフトに固定されるウオームギア２０２２を駆動する。ウオームギアは図８及び図９に示されるようなワイパーアームのアクチュエータアームスリーブ８４にはめ込まれるアクチュエータシャフトを駆動する平歯車２０２８を駆動する。ポテンショメータ２０３０はステッパモータの位置を追跡する。
【００５３】
前述に照らして、本発明が二重偏波アンテナを含む無線基地局アンテナ用のワイパー型位相シフターを実施するための重要な改良を提供することを理解するであろう。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】
【００５４】
【図１】図１は位相シフターバックプレート内のスロットを通過するばね負荷調整ねじに依存するワイパーアーム押下機構を含む従来のワイパー型位相シフターの分解斜視図である。
【図２】図２は第１位置の片持ちシュー押下機構を有する１対のワイパー型位相シフターを示す上面図である。
【図３】図３は第２位置の図２の位相シフターを示す上面図である。
【図４】図４は第３位置の図２の位相シフターを示す上面図である。
【図５】図５は可変電力デバイダーを提供するためハイブリッド接合回路と電気伝達するワイパー型位相シフターを示す概略図である。
【図６】図６は素子を充分に着座させる前のワイパー型位相シフターに生じるワイパーアーム分離の問題を示す概略図である。
【図７】図７は図６に示されるワイパーアーム分離の問題を解決するための充分に着座された片持ちシューを示す概略図である。
【図８】図８は位相シフターワイパーアーム片持ちシューの分解斜視上面図である。
【図９】図９は図８の１２位相シフターワイパーアームを示す分解斜視底面図である。
【図１０】図１０は無線基地局アンテナとして展開された遠隔操作型垂直電気ダウンチルトアンテナのブロック図である。
【図１１】図１１は可調チルト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１２】図１２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１３】図１３は片持ちシューワイパーアーム押下機構を有する１対の共通駆動ワイパー型位相シフターを含む二重偏波垂直電気ダウンチルトアンテナを示す分解斜視図である。
【図１４】図１４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１５】図１５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前面を示す斜視図である。
【図１６】図１６は図１５のビームステアリング回路の背部の斜視図である。
【図１７】図１７はワイパー型位相シフターを動作させるための手動アクチュエータの上部を示す斜視図である。
【図１８】図１８は図１７の手動アクチュエータの底部を示す斜視図である。
【図１９】図１９は図１７の手動アクチュエータの分解斜視図である。
【図２０】図２０はワイパー型位相シフターを動作させるための電動アクチュエータの上部を示す斜視図である。
【図２１】図２１は図２０の電動アクチュエータの底部を示す斜視図である。
【図２２】図２２は図２０の電動アクチュエータの分解斜視図である。
【符号の説明】
【００５５】
１    スロット
２    バックプレーン
３    調整ねじ
４    ワイパーアーム
６    容器（筐体）
１０Ａ、１０Ｂ    ワイパー型位相シフター
１２Ａ、１２Ｂ    片持ちシュー押下機構
１４Ａ、１４Ｂ    片持ちシュー
１６Ａ、１６Ｂ    ギア部
１８    バックプレーン
２０    伝送媒体トレース
２２    トレースコンタクト
２３    誘電体スペーサー
２４    トレースコンタクトバイアス素子
２６    ばね
２８    ボールベアリング
３０    円筒スリーブ
３２    信号導体
３４    信号コンタクト
３６    信号コンタクトバイアス素子
８０    位相シフターワイパーアームアセンブリ
８２    はめ込み保持リング
８４    Ｄリングスリーブ
８６    ＰＣボード
９４    マイクロストリップトレース
１１０    アンテナ
１１２    ビーム
１１４    ポール
１１５    ボアサイト方向
１１６    ローカル制御装置
１２０    リモート制御装置
１２２    電話線
１３０    可変電力デバイダー
１３６    アクチュエータ
１４０    マルチビーム形成ネットワーク
１４４    チルトバイアス位相シフター
１５０    マルチ素子アンテナアレイ
１６０    配電ネットワーク
１８６    レドーム
１９６    主パネル
１９２    アクチュエータノブ
【図１】
2007508723.tif 000003
【図２】
2007508723.tif 000004
【図３】
2007508723.tif 000005
【図４】
2007508723.tif 000006
【図５】
2007508723.tif 000007
【図６】
2007508723.tif 000008
【図７】
2007508723.tif 000009
【図８】
2007508723.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2007508723.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2007508723.tif 000015
【図１４】
2007508723.tif 000016
【図１５】
2007508723.tif 000017
【図１６】
2007508723.tif 000018
【図１７】
2007508723.tif 000019
【図１８】
2007508723.tif 000020
【図１９】
2007508723.tif 000021
【図２０】
2007508723.tif 000022
【図２１】
2007508723.tif 000023
【図２２】
2007508723.tif 000024
【国際調査報告】
2007508723.tif 000025