(57)【要約】【課題】  複数のプロバイダに適合し得るように配置されているとともに見た目の出っ張り感が低減されているモノポールタワーの提供。【解決手段】  アンテナシステムであって、周縁（１５ａ）を有したモノポールタワー（１５）と；第１放射パターンを放出するように機能する第１放射部材を各アンテナが備えている複数の第１アンテナ（１０）と；第２放射パターンを放出するように機能する第２放射部材を各アンテナが備えている複数の第２アンテナ（２５）と；を具備しており、複数の第１アンテナと複数の第２アンテナとは、それぞれ、モノポールタワーの周縁回りにおいて並置されている。【選択図】  図１
2004266825.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナシステムであって、
周縁を有したモノポールタワーと；
複数の第１アンテナであるとともに、第１放射パターンを放出するように機能する少なくとも１つの第１放射部材を各アンテナが備えているような、複数の第１アンテナと；
複数の第２アンテナであるとともに、第２放射パターンを放出するように機能する少なくとも１つの第２放射部材を各アンテナが備えており、さらに、前記モノポールタワーの前記周縁回りにおいて前記複数の第１アンテナと前記複数の第２アンテナとが並置されているような、複数の第２アンテナと；
前記第１放射部材に対して電気接続された複数の第１移相器を備えているとともに、前記第１放射パターンの主ビーム方向を変更するように機能する、第１供給ネットワークと；
前記第２放射部材に対して電気接続された複数の第２移相器を備えているとともに、前記第１放射パターンの主ビーム方向とは独立的に前記第２放射パターンの主ビーム方向を変更するように機能する、第２供給ネットワークと；
を具備していることを特徴とするアンテナシステム。
【請求項２】
請求項１記載のアンテナシステムにおいて、
前記複数の第１アンテナと前記複数の第２アンテナとの各々が、レードームを備え、
これらレードームのうちの、互いに隣接しているレードームどうしが、互いに接近している側方エッジを有していることを特徴とするアンテナシステム。
【請求項３】
請求項２記載のアンテナシステムにおいて、
さらに、前記複数の第１アンテナの間にまた前記複数の第２アンテナの間に配置された少なくとも１つのフィラーハウジングを具備し、
該フィラーハウジングが、前記レードームの径方向外表面に対して実質的に面一とされた径方向外表面を有していることを特徴とするアンテナシステム。
【請求項４】
請求項１記載のアンテナシステムにおいて、
さらに、前記モノポールタワーに対して取り付けられた画像情報表示部材を具備していることを特徴とするアンテナシステム。
【請求項５】
請求項４記載のアンテナシステムにおいて、
前記モノポールタワーが、頂点を備え、
前記画像情報表示部材が、前記モノポールタワーの前記頂点に対して取り付けられていることを特徴とするアンテナシステム。
【請求項６】
請求項１記載のアンテナシステムにおいて、
前記モノポールタワーが、外表面と、前記複数のアンテナを受領し得るような寸法とされた周縁回り凹所と、を備え、
前記複数の第１アンテナと前記複数の第２アンテナとの各々が、前記モノポールタワーの前記外表面に対して実質的に面一とされた径方向外表面を備えていることを特徴とするアンテナシステム。
【請求項７】
請求項１記載のアンテナシステムにおいて、
さらに、前記複数の第１アンテナに対してまた前記複数の第２アンテナに対して並置された少なくとも１つのフィラーハウジングを具備していることを特徴とするアンテナシステム。
【請求項８】
請求項１記載のアンテナシステムにおいて、
前記第１放射部材が、前記第２放射部材と異なるものとされていることを特徴とするアンテナシステム。
【請求項９】
アンテナシステムであって、
モノポールタワーと；
該モノポールタワーの第１周縁回りにおいて互いに並置関係でもって配置された複数の第１アンテナであるとともに、第１放射パターンを放出するように機能する少なくとも１つの第１放射部材を各アンテナが備えているような、複数の第１アンテナと；
前記モノポールタワーの第２周縁回りにおいて互いに並置関係でもって配置された複数の第１アンテナであるとともに、第２放射パターンを放出するように機能する少なくとも１つの第２放射部材を各アンテナが備えているような、複数の第２アンテナと；
前記第１放射部材に対して電気接続された複数の第１移相器を備えているとともに、前記第１放射パターンの主ビーム方向を変更するように機能する、第１供給ネットワークと；
前記第２放射部材に対して電気接続された複数の第２移相器を備えているとともに、前記第１放射パターンの主ビーム方向とは独立的に前記第２放射パターンの主ビーム方向を変更するように機能する、第２供給ネットワークと；
を具備していることを特徴とするアンテナシステム。
【請求項１０】
請求項９記載のアンテナシステムにおいて、
前記モノポールタワーが、外表面と、前記複数の第１アンテナを受領し得るような寸法とされた第１周縁回り凹所と、を備え、
前記複数の第１アンテナの各々が、前記モノポールタワーの前記外表面に対して実質的に面一とされた径方向外表面を備えていることを特徴とするアンテナシステム。
【請求項１１】
請求項１０記載のアンテナシステムにおいて、
前記モノポールタワーが、外表面と、前記複数の第２アンテナを受領し得るような寸法とされた第２周縁回り凹所と、を備え、
前記複数の第２アンテナの各々が、前記モノポールタワーの前記外表面に対して実質的に面一とされた径方向外表面を備えていることを特徴とするアンテナシステム。
【請求項１２】
請求項９記載のアンテナシステムにおいて、
前記第１放射部材が、前記第２放射部材と異なるものとされていることを特徴とするアンテナシステム。
【請求項１３】
請求項９記載のアンテナシステムにおいて、
さらに、前記複数の第１アンテナに対して並置された少なくとも１つのフィラーハウジングを具備していることを特徴とするアンテナシステム。
【請求項１４】
請求項１３記載のアンテナシステムにおいて、
さらに、前記複数の第２アンテナに対して並置された少なくとも１つのフィラーハウジングを具備していることを特徴とするアンテナシステム。
【請求項１５】
無線通信ネットワークを操作するための方法であって、
モノポールタワーの周縁回りに複数の第１アンテナを配置し；
前記モノポールタワーの前記周縁回りに複数の第２アンテナを配置し；
前記複数の第１アンテナから放出される放射パターンの主ビーム方向を、前記複数の第２アンテナから放出される放射パターンの主ビーム方向の変更とは独立的に変更する；
ことを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１５記載の方法において、
前記複数の第１アンテナの主ビーム方向の前記変更を、前記複数の第１アンテナを構成している各放射部材の位相角度を電気的に変更することにより行うことを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１５記載の方法において、
前記複数の第１アンテナの主ビーム方向の前記変更を、前記複数の第１アンテナを構成している各放射部材の位相角度を機械的に変更することにより行うことを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１５記載の方法において、
前記複数の第２アンテナの主ビーム方向の前記変更を、前記複数の第２アンテナを構成している各放射部材の位相角度を電気的に変更することにより行うことを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１５記載の方法において、
前記複数の第２アンテナの主ビーム方向の前記変更を、前記複数の第２アンテナを構成している各放射部材の位相角度を機械的に変更することにより行うことを特徴とする方法。
【請求項２０】
アンテナシステムであって、
周縁を有したモノポールタワーと；
複数の第１アンテナであるとともに、第１放射パターンを放出するように機能する少なくとも１つの第１放射部材を各アンテナが備えているような、複数の第１アンテナと；
複数の第２アンテナであるとともに、第２放射パターンを放出するように機能する少なくとも１つの第２放射部材を各アンテナが備えており、さらに、前記モノポールタワーの前記周縁回りにおいて前記複数の第１アンテナと前記複数の第２アンテナとが並置されているような、複数の第２アンテナと；
前記第１放射部材および前記第２放射部材の少なくとも一方に対して電気接続された複数の第１移相器を備えているとともに、前記放射部材に関連した前記放射パターンの主ビーム方向を変更するように機能する、第１供給ネットワークと；
を具備していることを特徴とするアンテナシステム。
【請求項２１】
請求項２０記載のアンテナシステムにおいて、
さらに、前記第１放射部材および前記第２放射部材の他方に対して電気接続された複数の第２移相器を備えているとともに、前記一方の放射部材に関連した放射パターンの主ビーム方向の変更とは独立的に前記他方の放射部材に関連した放射パターンの主ビーム方向を変更するように機能する、第２供給ネットワークを具備していることを特徴とするアンテナシステム。
【請求項２２】
アンテナシステムであって、
周縁を有したモノポールタワーと；
複数の第１アンテナと；
これら複数の第１アンテナの上方に配置された複数の第２アンテナと；
を具備し、
前記複数の第１アンテナと前記複数の第２アンテナとが、前記モノポールタワーの前記周縁回りにおいて並置関係でもって配置され、
前記複数の第１アンテナと前記複数の第２アンテナとが、レードームを備え、
これらレードームのうちの、互いに隣接しているレードームどうしが、互いに接近している側方エッジを有していることを特徴とするアンテナシステム。
【請求項２３】
請求項２２記載のアンテナシステムにおいて、
さらに、前記複数の第１アンテナの間にまた前記複数の第２アンテナの間に配置された少なくとも１つのフィラーハウジングを具備し、
該フィラーハウジングが、前記レードームの径方向外表面に対して実質的に面一とされた径方向外表面を有していることを特徴とするアンテナシステム。
【請求項２４】
請求項２３記載のアンテナシステムにおいて、
前記複数の第１アンテナと前記複数の第２アンテナとの各々が、レードームを備え、
これらレードームのうちの、互いに隣接しているレードームどうしが、互いに接近している側方エッジを有していることを特徴とするアンテナシステム。
【請求項２５】
アンテナシステムであって、
周縁を有したモノポールタワーと；
複数の第１アンテナと；
複数の第２アンテナと；
を具備し、
前記複数の第１アンテナと前記複数の第２アンテナとが、前記モノポールタワーの前記周縁回りにおいて並置関係でもって配置され、
前記モノポールタワーが、外表面と、前記複数のアンテナを受領し得るような寸法とされた周縁回り凹所と、を備え、
前記複数の第１アンテナと前記複数の第２アンテナとの一方が、前記モノポールタワーの前記外表面に対して実質的に面一とされた径方向外表面を備えていることを特徴とするアンテナシステム。
【請求項２６】
アンテナシステムであって、
周縁を有したモノポールタワーと；
複数の第１アンテナと；
複数の第２アンテナと；
を具備し、
前記複数の第１アンテナと前記複数の第２アンテナとが、前記モノポールタワーの前記周縁回りにおいて並置関係でもって配置され、
前記複数の第１アンテナが、第１周波数バンドで動作し、
前記複数の第２アンテナが、前記第１周波数バンドとは相違する第２周波数バンドで動作することを特徴とするアンテナシステム。
【請求項２７】
アンテナシステムであって、
周縁を有したモノポールタワーと；
複数の第１アンテナと；
複数の第２アンテナと；
を具備し、
前記複数の第１アンテナと前記複数の第２アンテナとが、前記モノポールタワーの前記周縁回りにおいて並置関係でもって配置され、
前記複数の第１アンテナが、第１プロバイダに対してのサービスを提供し得るよう構成され、
前記複数の第２アンテナが、第２プロバイダに対してのサービスを提供し得るよう構成されていることを特徴とするアンテナシステム。
【請求項２８】
請求項２７記載のアンテナシステムにおいて、
前記複数の第１アンテナが、複数の第１移相器に対して電気接続され、
これら移相器が、前記複数の第１アンテナのうちの、第１プロバイダに関連する少なくとも一部分のビーム方向を、前記複数の第１アンテナのうちの、第２プロバイダに関連する他の部分のビーム方向とは独立的に変更するように機能することを特徴とするアンテナシステム。
【請求項２９】
モノポールタワー上において使用するためのアンテナシステムであって、
複数の第１アンテナであるとともに、第１放射パターンを放出するように機能し、さらに、前記モノポールタワーの周縁回りにおいて互いに並置関係でもって配置された、複数の第１アンテナと；
複数の第２アンテナであるとともに、第２放射パターンを放出するように機能し、さらに、前記複数の第１アンテナとは鉛直方向に離間した位置のところに前記モノポールタワーの前記周縁回りにおいて互いに並置関係でもって配置された、複数の第２アンテナと；
前記第１アンテナおよび前記第２アンテナの少なくとも一方に対して電気接続された複数の第１移相器を備えているとともに、前記少なくとも一方のアンテナに関連した放射パターンのビーム方向を変更するように機能する、第１供給ネットワークと；
を具備していることを特徴とするアンテナシステム。
【請求項３０】
請求項２９記載のアンテナシステムにおいて、
さらに、前記第１アンテナおよび前記第２アンテナの少なくとも他方に対して電気接続された複数の第２移相器を備えているとともに、前記少なくとも一方のアンテナに関連した放射パターンのビーム方向の変更とは独立的に、前記他方のアンテナに関連した放射パターンのビーム方向を変更するように機能する、第２供給ネットワークを具備していることを特徴とするアンテナシステム。
【請求項３１】
請求項３０記載のアンテナシステムにおいて、
前記第１供給ネットワークと前記第２供給ネットワークとが、前記複数の第１アンテナに対して接続されていることを特徴とするアンテナシステム。
【請求項３２】
請求項３０記載のアンテナシステムにおいて、
前記第１供給ネットワークと前記第２供給ネットワークとが、前記複数の第２アンテナに対して接続されていることを特徴とするアンテナシステム。
【請求項３３】
請求項３０記載のアンテナシステムにおいて、
前記第１供給ネットワークが、前記複数の第１アンテナに対して接続され、
前記第２供給ネットワークが、前記複数の第２アンテナに対して接続されていることを特徴とするアンテナシステム。
【請求項３４】
請求項３０記載のアンテナシステムにおいて、
前記第１供給ネットワークが、一のプロバイダに対するビーム方向を提供し、
前記第２供給ネットワークが、第２のプロバイダに対するビーム方向を提供していることを特徴とするアンテナシステム。
【請求項３５】
モノポールタワー上において使用するためのアンテナシステムであって、
複数の第１アンテナであるとともに、第１放射パターンを放出するように機能する少なくとも１つの第１放射部材を各アンテナが備え、さらに、前記モノポールタワーの周縁回りにおいて互いに並置関係でもって配置された、複数の第１アンテナと；
複数の第２アンテナであるとともに、第２放射パターンを放出するように機能する少なくとも１つの第２放射部材を各アンテナが備え、さらに、前記複数の第１アンテナとは鉛直方向に離間した位置のところに前記モノポールタワーの周縁回りにおいて互いに並置関係でもって配置された、複数の第２アンテナと；
を具備し、
前記複数の第１アンテナが、第１周波数バンドで動作し得るよう構成され、
前記複数の第２アンテナが、前記第１周波数バンドとは相違する第２周波数バンドで動作し得るよう構成されていることを特徴とす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、広義には、無線通信システムに関するものであり、より詳細には、見た目の出っ張り感が低減されているようにして、なおかつ、個々のアンテナ構成要素の主ビーム方向が電気的に遠隔制御可能であるようにして、複数のアンテナ構成要素がモノポールタワーの周囲に環状配置されているような、モノポール取付タイプのアンテナシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば移動体通信システムといったような無線通信ネットワークにおいて使用される複数のアンテナを支持するに際しては、長年にわたって、アンテナタワーが使用されてきた。１つの共通タイプのアンテナタワーは、複数のスチール製梁が互いに相互連結されてなる格子フレームワークから構成されている。他の共通タイプのアンテナタワーは、モノポールタワーであって、地面から上向きに直立させた単一のチューブ状マストすなわちポールから構成されている。モノポールタワーは、見た目の出っ張り感が格子タイプのタワーよりも小さいことのために、また、格子タイプのタワーと比較して比較的低コストであることのために、数が増大してきている。
【０００３】
無線通信ネットワークは、複数のセルへと分割され、各セルは、最小のインターフェースでもって複数のモバイルステーションと通信し得るよう構成されており、それら複数のセルが、全体として、１つの送受信可能エリアを形成している。送受信エリア内を移動するモバイルステーションは、隣接しているセルどうしの間にわたって、通信が引き継がれる。各セルは、１つまたは複数の個別のアンテナを備えており、これらアンテナは、モバイルステーションと通信を行い得るようにして構成されかつ組み合わされている。各アンテナは、外箱内に収容された複数の放射部材から構成されている。外箱は、矩形のボックス形状のものとすることができ、モノポールタワーに取り付けられた三角形支持プラットホームに対して固定される。
【０００４】
無線送受信地域の変更は、アンテナの主ビーム方向を変化させることによって、行われる。大部分の無線通信ネットワークにおいては、主ビーム方向は、アンテナタワー上に複数のアンテナを設置した後に、仰角や方位角を調整することによって、変更することができる。主ビーム方向を調整することによって、利用者数が増大するにつれて、また、モバイルステーション数の増加に対応し得るようセルを追加するたびに、各セルの送受信エリアを変更することができる。また、主ビーム方向を調整することによって、モノポールタワーの周辺環境に関しての新たな隣接建物や植物発育や他の変化を補償することができる。
【０００５】
放射パラメータの主ビーム方向を変更するための１つの手法は、物理的に複数のアンテナの向きを再配置することである。すなわち、固定された様々な放射特性を有した複数のアンテナを使用して、ある種の固定放射特性を有するように、複数のアンテナを再配置することである。しかしながら、そのような物理的再配置は、困難である。送受信エリアを変更するための他の手法は、個々のアンテナの俯角を機械的に調整し得るようなブラケットを介して、アンテナをアンテナタワーに対して取り付けることである。しかしながら、サービスマンが、アンテナの近くのサービスプラットホームのところにまでタワーに登ることにより、各アンテナの主ビーム方向を調整しなければならない。あるいは、例えばサクランボ採りゴンドラといったような昇降デバイスに乗ることにより、各アンテナの主ビーム方向を調整しなければならない。この手法は、コストがかさむだけではなく、俯角を手動で調整しているメンテナンス中は、無線通信サービスを中断することとなる。
【０００６】
無線通信ネットワークのオペレータは、典型的には、アンテナタワーの設置に際して、地域住民会から許可を得る必要がある。アンテナタワーは、本来的に、突出した外観を有している。アンテナタワーに関して好ましい立地条件は、意図した送受信エリア内において、周囲風景に対して最も視認性の良い場所である。三角形の支持プラットホームを有した従来のモノポールタワーは、格子タイプのタワーと比べればましではあるものの、美観的に許容しがたい外観を有していた。その結果、都心部や近郊地域においては、目障りなモノポールタワーを設置することに対する許可を得ることが困難であった。地域住民の反対を克服するための１つの方策は、モノポールタワーの複数のアンテナと支持プラットホームとを偽装して隠すことによって、見た目の出っ張り感を減少させることである。例えば、モノポールタワーは、日常的に見ている人にとってタワーがあたかも木や他の植物であるかのように、木の葉を模擬した構造によって装飾することができる。しかしながら、そのような偽装構造は、非現実的であり、構築が困難でありかつ高価であり、維持費用もかさむものである。
【０００７】
地域内の各無線電話プロバイダは、送受信を確保するために、それぞれ専用のセルを必要とする。その結果、各プロバイダは、自前のタワーを、担当地域内の適切な場所に配置する。適切な場所を確保することが次第に困難となってくることにより、地域内の送受信エリアを最大化させるためには、より複雑で見た目の悪いアンテナ構成を、設置するしかない。特に、モノポールタワーの使用は、複数のオペレータが単一のモノポールタワーを共有することを可能とすることにより、増大するであろう。この目的のために、複数のオペレータは、モノポールタワーに対して付加的な三角形支持プラットホームを取り付けようとし、各プラットホームに付加的なアンテナを取り付けようとする。
【０００８】
複数のプロバイダに対してサービスを行うために必要とされるアンテナの数は、同一アンテナ上において個々のプロバイダを二重化することによって、さらに低減することができる。しかしながら、単一アンテナ上におけるプロバーダどうしの混合は、混変調の歪みの傾向を増大させる。加えて、二重化システムに関する設置プロセスが、より重要となってくる。例えば、粗末な作りのジャンパー線や、汚れたコネクタや、不適切なトルクを有したコネクタといったようなものは、性能を劣化させてしまう。各アンテナに対してサービスを行っているアンテナ数が限られていることにより、単に予備のアンテナに交換することによってアンテナ故障を補修する能力は、制限されている。さらに、二重化を行うためのデバイスが損失を付加することによって、送受信エリアが狭くなる。その上、二重化されたプロバイダに関する送受信エリアが同じである。その結果、主ビーム方向の変更が、相互に一致しなければならない。すなわち、複数のアンテナを共有している２つのプロバイダに関する主ビーム方向は、独立に調整することができない。最後に、二重化設備は、高価なものであって、システムコストをかなり増大させる。なお、本出願人の知る限りにおいては、本出願に関連性を有する先行技術文献は存在しない。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
したがって、複数のキャリアすなわちプロバイダに適合し得るように配置されているとともに見た目の出っ張り感が低減されておりさらに各送受信エリアを独立に制御し得るような複数のアンテナを備えているモノポールタワーを構築することが要望されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は、無線通信システムのためのアンテナシステムに対してなされたものであり、より詳細には、主ビーム方向が電気的に遠隔制御可能とされたモノポール取付タイプのアンテナシステムに対してなされたものであり、さらに、複合構造体の見た目の出っ張り感を低減させ得るようにして、モノポールタワーの周囲に互いに隣接配置されているような複数のアンテナ構成要素に関するものである。本発明について、いくつかの実施形態に関連して説明するけれども、本発明がそれら特別の実施形態に限定されるものではないことは、理解されるであろう。逆に、それら説明は、特許請求範囲によって規定されているような本発明の精神および範囲内に包含されているようなすべての代替例や変形例や均等物をカバーすることを意図している。
【００１１】
図１および図１Ａに示すように、本発明の原理によるアンテナシステムは、モノポールタワー（１５）と、このモノポールタワー（１５）の周縁回りにおいて一段または一グループ（１２）として配置された、例えば１２個のアンテナといったような複数のアンテナ（１０）と、先のグループ（１２）よりも上方位置においてモノポールタワー（１５）の周縁回りにおいて一段または一グループ（２７）として配置された、例えば９個のアンテナといったような複数のアンテナ（２５）と、を備えている。グループ（２７）は、モノポールタワー（１５）の頂点（３２）の近傍に配置されている。複数のアンテナ（１０）は、グループ（１２）内において互いに並置されており、モノポールタワー（１５）の円筒状外表面（１５ａ）の周方向において互いに離間して配置されている。同様に、複数のアンテナ（２５）は、互いに並置されているとともに、モノポールタワー（１５）の円筒状外表面（１５ａ）の周方向において互いに離間して配置されている。グループ（１２）内におけるアンテナ（１０）の数、および、グループ（２７）内におけるアンテナ（２５）の数は、モノポールタワー（１５）の直径や、アンテナ（１０，２５）の寸法、に依存する。本発明においては、アンテナ（１０，２５）を、同様の寸法とすることを想定している。例えば、各グループ（１２，２７）は、モノポールタワー（１５）の周縁回りにおいて互いに並置された互いに同一の複数のアンテナから形成することができ、例えば９個といったような数の互いに同一のアンテナから形成することができる。
【００１２】
各アンテナ（１０）は、それぞれの一端が、下側取付フランジ（２０）に対して、従来的固定手段を介して取り付けられている。同様に、各アンテナ（２５）は、それぞれの一端が、下側取付フランジ（２２）に対して、従来的固定手段を介して取り付けられている。グループ（１２）内のアンテナ（１０）およびグループ（２７）内のアンテナ（２５）を、モノポールタワー（１５）の外表面（１５ａ）に対して固定するに際し、付加的な取付フランジ（図示せず）を設けることができる。
【００１３】
グループ（１２）内の各アンテナ（１０）は、背面（１６０）と、この背面（１６０）の鉛直方向に沿って配置されたアレイ状をなす複数の例えば１０個の放射部材（１１０）と、レードーム（４５）と、を備えている。同様に、グループ（２７）内の各アンテナ（２５）は、背面（１６１）と、この背面（１６１）の鉛直方向に沿って配置されたアレイ状をなす複数の例えば５個の放射部材（１１１）と、レードーム（５０）と、を備えている。各アンテナ（１０）は、それぞれ対応する伝送ケーブル（図示せず）を介して無線源（５５）に対して各放射部材（１１０）を電気接続するための一対の電気コネクタ（３０）を備えることができる。同様に、各アンテナ（２５）は、他の無線源（図示せず）に対して各アンテナ（２５）の放射部材（１１１）を接続し得るよう、それぞれ対応する伝送ケーブル（図示せず）の一端に対して電気接続し得るよう構成された一対の電気コネクタ（４０）を備えている。個々の放射部材（１１０，１１１）は、パーソナルコミュニケーションシステム（ＰＣＳ）や、パーソナルコミュニケーションネットワーク（ＰＣＮ）や、セルラー式音声コミュニケーションや、特殊モバイル無線（ＳＭＲ）サービスや、増強されたＳＭＲサービスや、無線局所ループ電話すなわち村落電話や、呼出、といったような各種の無線通信ネットワークにおいて使用するのに適した任意のタイプの放射部材とすることができる。例えば、個々の放射部材（１１０，１１１）は、モノポール部材やダイポール部材やループやスロットやスパイラルやヘリカルやホーンやマイクロストリップパッチとすることができる。各アンテナ（１０）の放射部材（１１０）は、各アンテナ（２５）の放射部材（１１１）と比較して、同じタイプのものとすることも、あるいは、異なるタイプのものとすることも、できる。加えて、放射部材（１１０）のタイプは、同じアンテナ（１０）の中において相違することができる。また、同様に、放射部材（１１１）のタイプは、同じアンテナ（２５）の中において相違することができる。本発明においては、グループ（１２，２７）と同じ態様であるいは同様の態様でモノポールタワー（１５）に対して、付加的なグループをなす複数の環状配置されたアンテナを取り付け得ることを想定している。本発明においては、また、グループ（１２）またはグルーブ（２７）の
一方だけを、モノポールタワー（１５）に対して取り付け得ることを想定している。
【００１４】
さらに図１および図１Ａに示すように、グループ（１２）内における複数の個別アンテナ（１０）の並置配列、および、グループ（２７）内における複数の個別アンテナ（２５）の並置配列は、コンパクトな構造をもたらすとともに、複数の三角形支持プラットホームを備えた従来のモノポールタワーと比較すれば、各グループ（１２，２７）からなる複合構造が円滑な円筒状外観を有していることにより、個々のアンテナ（１０，２５）の見た目の出っ張り感が小さい。レードーム（４５）とレードーム（５０）との対向側方エッジどうしの間の間隔は、接触を防止するのに適切なものとされており、ある種の実施形態においては、１〜２ｍｍといったような小さなものとすることができる。アンテナ（１０）の隣接レードームとアンテナ（２５）の隣接レードームとの間のレードーム間隔は、継ぎ目の視認を最小化し得るように、選択されている。
【００１５】
レードーム（４５）と背面（１６０）とは、集合的に、各アンテナ（１０）の複数の放射部材（１１０）を囲んでいる外側ハウジングを形成している。典型的には、各レードーム（４５）の径方向外表面（４５ａ）と各レードーム（５０）の径方向外表面（５０ａ）とは、凸状湾曲を有している。
【００１６】
図１，１Ａ，２Ａ内における対応部材に対しては同じ符号が付されている図２Ｃにおいては、グループ（２７）内の対応アンテナ（２５）を、１つまたは複数のフィラーハウジング（２６）へと置き換えることができる。各フィラーハウジング（２６）は、アンテナ（２５）のレードーム（５０）および背面（１６１）と同等の外形寸法を有している。フィラーハウジング（２６）は、グループ（２７）が総定員数よりも少ないアンテナ（２５）しか有していない場合にアンテナ（２５）間に形成されてしまうような空所を充填することによって、見た目の出っ張り感を低減させて外観性を維持するように機能する。この目的のために、フィラーハウジング（２６）は、隣接するアンテナ（２５）またはフィラーハウジング（２６）に対して、並置関係でもって、モノポールタワー（１５）に対して取り付けられる。典型的には、フィラーハウジング（２６）は、モノポールタワー（１５）の周縁回りにおいて、グループ（２７）内で、等間隔で配置される、すなわち、等間隔環状配置パターンでもって配置される。フィラーハウジング（２６）は、図２Ｃにおいては、モノポールタワー（１５）の周縁回りにおいて９０°間隔をなす４つのアンテナ（２５）を置換するものとして図示されている。しかしながら、本発明は、そのような構成に限定されるものではなく、アンテナ（２５）の数をさらに減少させる場合には、グループ（２７）内へと、付加的なフィラーハウジング（２６）を導入することができる。
【００１７】
図１，１Ａ，２Ｂ内における対応部材に対しては同じ符号が付されている図２Ｄにおいては、グループ（２７）に関して上述したのと同様にして、グループ（１２）内の任意のアンテナ（１０）を、１つまたは複数のフィラーハウジング（１１）へと置き換えることができる。図２Ｄにおいては、複数のフィラーハウジング（１１）が、利用可能な位置の大部分を占めている。しかしながら、本発明は、そのような構成に限定されるものではなく、いくつかのフィラーハウジング（１１）を、付加的なアンテナ（１０）へと置き換えることができる。例えば、３つのアンテナ（１０）によって、１２０°間隔で配置された３つのフィラーハウジング（１１）を置き換えることができる。
【００１８】
図１および図１Ａを新たに見直せば、グループ（１２）内の複数のアンテナ（１０）を、１つの組の中の各アンテナ（１０）が例えば１２０°といったようなセル送受信エリアをカバーするようにして、複数の組へと分割することができる。同様に、グループ（２７）内の複数のアンテナ（２５）を、１つの組の中の各アンテナ（２５）が例えば１２０°といったようなセル送受信エリアをカバーするようにして、複数の組へと分割することができる。限定するものではないけれども例示するならば、モノポールタワー（１５）は、約６６０ｍｍ（約２６インチ）という外径を有することができる。その外径上に、第１組をなす９個の９００ＭＨｚアンテナが、グループ（１２）として配置され、さらに、第２組をなす１２個の１９００ＭＨｚアンテナが、グループ（２７）として配置される。第１組をなす９個の９００ＭＨｚアンテナは、３つの無線電話プロバイダに対してのサービスを提供し、第２組をなす１２個の１９００ＭＨｚアンテナは、４つの無線電話プロバイダに対してのサービスを提供する。モノポールタワー（１５）の直径は、風力負荷とアンテナ（１０，２５）によってもたらされる負荷とに抵抗し得るような適切な硬度をもたらし得るように選択される。
【００１９】
放射部材（１１０）および放射部材（１１１）は、方向性放射パターンを生成し得るように空間的に配置されている。グループ（１２）内の各アンテナ（１０）から放出される放射パターンの主ビーム方向は、構成要素をなす複数の放射部材（１１０）の位相角度を変更することによって、変えることができる。同様に、グループ（２７）内の各アンテナ（２５）から放出される放射パターンの主ビーム方向は、構成要素をなす複数の放射部材（１１１）の位相角度を変更することによって、変えることができる。主ビームの仰角方向または方位角方向は、アンテナ（１０，２５）の物理的向きを変えるための機械的機構を使用することなく、制御することができる。各アンテナ（１０）から放出される放射パターンの主ビーム方向は、各アンテナ（２５）から放出される放射パターンの主ビーム方向とは独立に、変更することができる。同様に、一組をなす複数のアンテナ（１０）から放出される放射パターンの主ビーム方向は、他の組をなす複数のアンテナ（１０）から放出される放射パターンの主ビーム方向とは独立に、変更することができる。同様に、一組をなす複数のアンテナ（２５）から放出される放射パターンの主ビーム方向は、他の組をなす複数のアンテナ（２５）から放出される放射パターンの主ビーム方向とは独立に、変更することができる。複数の組をなす複数のアンテナ（１０）またはアンテナ（２５）は、アンテナの総定員数よりも少数のアンテナを構成する。各組をなす複数のアンテナ（１０）または各組をなす複数のアンテナ（２５）は、単一の無線電話プロバイダに対してサービスを提供しており、そのため、複数のプロバイダが、単一のグループ（１２または２７）を共有することができる。
【００２０】
図３に示すように、アンテナシステムは、供給ネットワーク（６０）を備えている。供給ネットワーク（６０）は、複数の移相器（６５）と、複数の減衰器（７０）と、信号混合／分離器（７５）と、を有している。供給ネットワーク（６０）は、無線源（５５）と複数の放射部材（１１０）との間において、複数の電気信号を分岐している。複数の移相器（６５）は、互いに協働することにより、複数の放射部材（１１０）から放出される放射パターンの主ビーム方向を調整するように機能する。当業者であれば、複数の放射部材（１１１）が、他の無線源（図示していないものの、無線源（５５）と同様の無線源）に対して他の供給ネットワーク（図示していないものの、供給ネットワーク（６０）と同様の供給ネットワーク）を介して連通していることは、理解されるであろう。複数の移相器（６５）は、無線源（５５）と複数の放射部材（１１０）との間において伝送される信号の位相を変更するように機能し、これにより、構成要素をなす各放射部材（１１０）を駆動する信号に位相遅延を導入することによって、放射パターンの主ビーム方向を制御する。
【００２１】
複数の移相器（６５）は、電子的にまたは機械的に駆動制御することができる。電子的移相器は、半導体ダイオードや、モノリシックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）や、強誘電性回路や、微小電気的機械的システム（ＭＥＭＳ）、等に基づいたものとすることができる。機械的移相器は、同軸型伝送ラインや、ストリップライン型伝送ラインや、マイクロストリップ型伝送ラインや、導波路型伝送ライン、等に基づいたものとすることができ、モータによって駆動することができる。主ビーム方向が調整可能であることを特徴とするアンテナシステムの例は、米国特許第６，３４６，９２４号明細書および米国特許第６，１９８，４５８号明細書に開示されている。これら文献の記載内容は、参考のため、ここに組み込まれる。
【００２２】
図４に示すように、本発明の一実施形態においては、各組をなす複数の例えば３個のアンテナ（１０）を、それぞれ対応する供給ネットワーク（６０）を介して、それぞれ異なるオペレータに関する一組をなす複数の無線源（５５）に対して接続することができる。その結果、各オペレータは、それぞれ関連する供給ネットワーク（６０）の複数の移相器（６５）を調節することによって、複数のアンテナ（１０）からなるグループ（１２）を共有している他のオペレータの操作に干渉することなく、セル送受信エリアを変更することができる。同様にして、複数のアンテナ（２５）を、１つまたは複数の無線源（図示せず）に対して接続することができ、一組をなす複数のアンテナ（２５）を使用している各オペレータは、グループ（２７）内において互いに異なる組をなす複数のアンテナ（２５）を使用することによって、他のプロバイダの操作に干渉することなく、それぞれのセル送受信エリアを変更することができる。いずれの場合においても、各オペレータは、モノポールタワー（１５）（図１）を共有している他のオペレータに対して独立に操作を行い、モノポールタワー（１５）を共有している様々なオペレータどうしの間においては、設備は共有していない。
【００２３】
対応するアンテナ（１０，２５）を物理的に移動させることなく主ビーム方向を変更することにより、各グループ（１２，２７）の見た目の外観は、不変のままであって、レードーム（４５，５０）は、モノポールタワー（１５）に対しての固定位置のままである。本発明においては、グループ（１２）に関してのレードーム（４５）およびグループ（２７）に関してのレードーム（５０）の各々を、一体物構造あるいは一体的構造として構成し得ることを、想定している。それは、アンテナ（１０，２５）が、個々の放射部材（１１０，１１１）の位相角度を変更することによってセクタ／セル送受信エリアを変更することのために、アンテナ（１０，２５）の位置が不変なままであるからである。
【００２４】
本発明の他の見地においては、図５に示すように、モノポールタワー（１５）は、さらに、広告情報を表示するためのあるいは他の情報掲示目的のための画像表示部材（６００）を備えることができる。典型的には、画像表示部材（６００）は、モノポールタワー（１５）の頂点（３２）の上に配置される。しかしながら、本発明は、そのような態様に制限されるものではない。例えば、画像表示部材（６００）は、モノポールタワー（１５）のベース部と頂点（３２）との間の任意の高さ位置において、適切なブラケットまたはフランジ（図示せず）を使用することにより、取り付けることができる。本発明においては、画像表示部材（６００）を、任意の適切なタイプの表示機構から構成し得ること、また、画像表示部材（６００）に照明を設け得ることを、想定している。これに代えて、画像表示部材（６００）は、例えば道といったような地面や、有料道路のインターチェンジや、駐車場を照明するための光源とすることもできる。
【００２５】
図１，１Ａ内における対応部材に対しては同じ符号が付されている図６，６Ａに示すように、本発明の代替可能な実施形態においては、モノポールタワー（７００）は、モノポールタワー（７００）の高さ方向においておよび周縁回り方向において、グループ（１２）をなす複数のアンテナ（１０）を受領し得るに十分であるような寸法とされた、周縁回り凹所（７０５）を有することができる。この凹所（７０５）の径方向深さは、各アンテナ（１０）のレードーム（４５）の径方向外表面（４５ａ）をモノポールタワー（７００）の外表面（７００ａ）に対して略面一となるようにして配置するのに効果的なものとされている。同様に、凹所（７０５）と同様のさらなる周縁回り凹所（７１０）を、グループ（２７）をなす複数のアンテナ（２５）のために設けることができる。この凹所（７１０）の径方向深さは、各アンテナ（２５）のレードーム（５０）の径方向外表面（５０ａ）をモノポールタワー（７００）の外表面（７００ａ）に対して略面一となるようにして配置するのに効果的なものとされている。径方向外表面（４５ａ，５０ａ）は、外表面（７００ａ）の湾曲と同様の凸状湾曲を有している。
【００２６】
本発明の原理に基づいて構成されたアンテナシステムは、美的に満足のいく外観を有しており、住民の賛同を増大させる。その結果、本発明によるアンテナシステムは、都市地域でも近郊地域でも村落地域でも、土地利用規制条例や他の制限的規約に適合する。加えて、本発明によるアンテナシステムは、タワーのコストや場所のコストをかなり低減させる。
【００２７】
さらに、本発明の原理によれば、複数のプロバイダが、単一のモノポールタワー上に複数のアンテナを配置することができるとともに、仰角および／または方位角を調節することによって送受信可能エリアを変更し得るよう、主放射ビームの方向を独立に調整する能力を維持することができる。本発明によるアンテナシステムは、２つ以上のプロバイダが二重化によって一組をなすアンテナを共有した際に発生する混変調という問題点を除去するあるいは少なくとも最小化する。また、本発明によるアンテナシステムは、個々の信号を混合したり分離したりするための二重化デバイスを使用することに基づく付加的な損失を除去しつつ、単一のモノポールタワー上に複数のアンテナを配置し得るプロバイダの数を最適化する。オーバーラップしている複数の送受信エリアを複数のプロバイダに対して提供するのに必要なモノポールタワーの絶対数は、モノポールタワー上におけるスペースを共有し得ることによって、低減することができる。
【００２８】
様々な好ましい実施形態に関する説明によって本発明について説明するとともに、本発明の実施に際して最良の形態を説明するために好ましい実施形態の細部にわたってまで説明したけれども、本出願人の意図は、特許請求の範囲を、そのような細部に限定することではない。本発明の精神および範囲内に属する付加的な利点や変形は、当業者には明らかであろう。本発明そのものは、特許請求に範囲によってのみ規定されるべきものである。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の原理に基づいたモノポールタワーおよび複数のアンテナを示す斜視図である。
【図１Ａ】図１の上部を示す斜視図である。
【図２Ａ】図１Ａにおける２Ａ−２Ａ線に沿った矢視断面図である。
【図２Ｂ】図１Ａにおける２Ｂ−２Ｂ線に沿った矢視断面図である。
【図２Ｃ】図２Ａと同様の矢視断面図であるものの、本発明の代替可能な実施形態を示している。
【図２Ｄ】図２Ｂと同様の矢視断面図であるものの、本発明の代替可能な実施形態を示している。
【図３】アンテナを概略的に示す図である。
【図４】３つのオペレータによって共有されている一群をなす複数のアンテナを概略的に示す図である。
【図５】本発明の原理に基づいたモノポールタワーおよび複数のアンテナに関する代替可能な実施形態を示す斜視図である。
【図６】本発明の代替可能な実施形態によるモノポールタワーおよび複数のアンテナを示す側方からの斜視図である。
【図６Ａ】図６のモノポールタワーおよび複数のアンテナを示す断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０    アンテナ
１１    フィラーハウジング
１５    モノポールタワー
１５ａ  円筒状外表面（周縁、外表面）
２５    アンテナ
２６    フィラーハウジング
３２    頂点
４５    レードーム
４５ａ  径方向外表面
５０    レードーム
５０ａ  径方向外表面
６０    供給ネットワーク
６５    移相器
１１０    放射部材
１１１    放射部材
６００    画像表示部材（画像情報表示部材）
７００    モノポールタワー
７０５    周縁回り凹所
７１０    周縁回り凹所
【図１】
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【図１Ａ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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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６Ａ】
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