(57)【要約】幅、方位角および下方傾斜角を有するアンテナビームを介して、地上セル式通信システムにおいて移動装置と通信を行うアンテナを提供する。アンテナは、二次元アレイ状の放射素子（３１〜３４）と、フィードラインから放射素子までのフィードネットワーク（３５〜３９）とを備える。フィードネットワークは、放射素子に供給または放射素子から受信する信号の位相を変化させ、これによりアンテナビームの下方傾斜角を変更する下方傾斜移相手段（３５，３６）と、放射素子に供給または放射素子から受信する信号の位相を変化させ、これによりアンテナビームの方位角を変更する方位移相手段（３８，３９）と、放射素子に供給または放射素子から受信する信号の電力または位相を変化させ、これによりアンテナビームの幅を変更するビーム幅調整手段（３７）とを備える。
2004503159.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
幅、方位角および下方傾斜角を有するアンテナビームを介して、地上セル式通信システムにおいて移動装置と通信を行うアンテナであって、
二次元アレイ状の放射素子と、
フィードラインから放射素子までのフィードネットワークとを備え、
フィードネットワークは、
放射素子に供給または放射素子から受信する信号の位相を変化させ、これによりアンテナビームの下方傾斜角を変更する下方傾斜移相手段と、
放射素子に供給または放射素子から受信する信号の位相を変化させ、これによりアンテナビームの方位角を変更する方位移相手段と、
放射素子に供給または放射素子から受信する信号の電力または位相を変化させ、これによりアンテナビームの幅を変更するビーム幅調整手段とを備えることを特徴とするアンテナ。
【請求項２】
ビーム幅調整手段は、放射素子間の電力の分割を変更し、これによりアンテナビームの幅を変更する電力分割手段を備えることを特徴とする請求項１のアンテナ。
【請求項３】
電力分割手段は、一つまたはそれ以上の中央放射素子と、アレイ上で中央放射素子の両側に配置した二つまたはそれ以上の外側放射素子との間で、電力を分割することを特徴とする請求項２のアンテナ。
【請求項４】
電力分割手段は、実質的に非減衰的であることを特徴とする請求項２または３に記載のアンテナ。
【請求項５】
下方傾斜移相手段は、外側放射素子対の間の相対位相を調整することを特徴とする請求項３または４に記載のアンテナ。
【請求項６】
中央放射素子と電力分割手段との間の位相関係は、下方傾斜および方位角のあらゆる値に対し、実質的に固定されていることを特徴とする請求項３，４または５のいずれに記載のアンテナ。
【請求項７】
方位移相手段は、外側放射素子対の間の相対位相を調整することを特徴とする請求項３，４，５または６のいずれかに記載のアンテナ。
【請求項８】
ビーム幅調整手段は、放射素子に供給または放射素子から受信する信号の位相を変化させ、これによりアンテナビームの幅を変更する手段を備えることを特徴とする請求項１のアンテナ。
【請求項９】
アレイは、少なくとも３横列と少なくとも３縦列の放射素子を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載のアンテナ。
【請求項１０】
ビーム幅は、方位方向に調整可能であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載のアンテナ。
【請求項１１】
幅および角度を有するアンテナビームを介して、地上セル式通信システムにおいて移動装置と通信を行うアンテナであって、
複数の放射素子と、
フィードラインから放射素子までのフィードネットワークとを備え、
フィードネットワークは、
放射素子間で電力を分割し、これによりアンテナビームの幅を変更する電力分割手段と、
放射素子に供給または放射素子から受信する信号の位相を変化させ、これによりアンテナビームの角度を変更する移相手段とを備えることを特徴とするアンテナ。
【請求項１２】
電力分割手段は、一つまたはそれ以上の中央放射素子と、中央放射素子の両側に配置した二つまたはそれ以上の外側放射素子との間で、電力を分割することを特徴とする請求項１１のアンテナ。
【請求項１３】
電力分割手段は、実質的に非減衰的であることを特徴とする請求項１１または１２に記載のアンテナ。
【請求項１４】
移相手段は、外側放射素子対の間の相対位相を調整することを特徴とする請求項１２に記載のアンテナ。
【請求項１５】
中央放射素子と電力分割手段との間の位相関係は、ビーム角度のあらゆる値に対し、実質的に固定されていることを特徴とする請求項１４のアンテナ。
【請求項１６】
上記角度は、方位角であることを特徴とする請求項１２〜１５のいずれか一つに記載のアンテナ。
【請求項１７】
上記角度は、下方傾斜角であることを特徴とする請求項１２〜１６のいずれか一つに記載のアンテナ。
【請求項１８】
移相手段は、アンテナビームの方位および下方傾斜角を調整可能であることを特徴とする請求項１６または１７に記載のアンテナ。
【請求項１９】
上記または各移相手段は、二つまたはそれ以上の移相素子同士の相対位置を変更することにより調整されることを特徴とする請求項１〜１８のいずれか一つに記載のアンテナ。
【請求項２０】
請求項１〜１９のいずれか一つに記載された一つまたはそれ以上のアンテナと、
符号分割多重（ＣＤＭＡ）スキームにしたがって放射素子に送信するダウンリンク信号を符号化するエンコーダとを備えた地上アンテナシステム。
【請求項２１】
請求項１〜１９のいずれか一つに記載された一つまたはそれ以上のアンテナと、
符号分割多重（ＣＤＭＡ）スキームにしたがって放射素子から受信したアップリンク信号を復号するデコーダとを備えた地上アンテナシステム。
【請求項２２】
アンテナビームの特性を調整するために、アンテナに信号を供給する制御手段を備えた請求項２０または２１に記載の地上アンテナシステム。
【請求項２３】
請求項１〜１９のいずれか一つに記載された一つまたはそれ以上のアンテナと、
アンテナビームの特性を調整するために、アンテナに信号を供給する制御手段とを備えた地上アンテナシステム。
【請求項２４】
制御手段は、遠隔制御センタから指令を受けるローカルレシーバを備えることを特徴とする請求項２３のシステム。
【請求項２５】
複数のアンテナを備え、
上記制御手段は、
アンテナの一つのビーム特性を変更する指令を受ける手段と、
所望のカバレージを得るために、全てのアンテナに対して必要なビーム特性を計算する手段と、
上記所望のカバレージを得るよう、各アンテナの一つまたはそれ以上の特性を調整する調整手段とを備えることを特徴とする請求項２３または２４に記載のシステム。
【請求項２６】
制御手段は、
複数のアンテナの設定パラメータを視覚的に表示するためのグラフィカルユーザインターフェイス手段であって、入力装置を用いてグラフィカル素子を操作し、これにより設定パラメータを調整するものと、
グラフィカルユーザインターフェイスにより表示されたアンテナのパラメータにしたがって、該パラメータを調整するための制御信号を作動手段に送信する通信手段とを備えることを特徴とする請求項２２，２３，２４，２５または２６に記載のシステム。
【請求項２７】
アンテナビームを介して、地上セル式通信システムにおいて移動装置と通信を行うアンテナシステムであって、
複数の放射素子、および、放射素子に信号を送信および／または放射素子から信号を受信するＲＦフィードラインを有するアンテナと、
ＲＦフィードラインと接続された送信手段と、
ＲＦフィードラインを介して送信手段から受信した制御データにしたがって、アンテナビームの特性を調整する制御手段とを備えたアンテナシステム。
【請求項２８】
地上セル式通信システムにおいて移動装置と通信を行うアンテナシステムであって、
構造体の上部に配置され、アンテナビームの特性を調整するための移相手段をそれぞれ備えた複数のアンテナと、
アンテナの近くの上部に配置され、移相手段を制御するためのアンテナ制御システムとを備えたアンテナシステム。
【請求項２９】
地上セル式通信システムにおいて移動装置と通信を行うアンテナシステムであって、
複数の放射素子と、
複数の放射素子までのフィードネットワークに配置され、アンテナビームの特性を調整するための一つまたはそれ以上の移相器と、
各移相器に連結したエレクトロメカニカル手段を駆動する制御手段とを備え、
上記制御手段は、該制御手段に供給された制御データに基づいて、アンテナを制御する処理手段を備えることを特徴とするアンテナシステム。
【請求項３０】
アンテナが請求項１〜１９のいずれか一つに記載のアンテナであることを特徴とする請求項２５〜２９のいずれか一つに記載のシステム。
【請求項３１】
請求項２０〜３０のいずれか一つに記載の一つまたはそれ以上のシステムと、
各システムのアンテナビーム特性を調整するよう、各システムに指令を出すための遠隔制御センタとを備えた地上セル式通信システム。
【請求項３２】
地上セル式通信システムにおいて移動装置と通信を行う複数のアンテナのビーム特性を制御するためのアンテナ制御システムであって、
指令を受けて、アンテナの一つのビーム特性を変更する手段と、
所望のカバレージを得るために、全てのアンテナに対して必要なビーム特性を計算する手段と、
上記所望のカバレージを得るよう、各アンテナの一つまたはそれ以上の特性を調整する調整手段とを備えることを特徴とするアンテナ制御システム。
【請求項３３】
地上セル式通信システムにおいて移動装置と通信を行うアンテナを制御するためのコンピュータであって、
複数のアンテナの設定パラメータを視覚的に表示するためのグラフィカルユーザインターフェイス手段であって、入力装置を用いてグラフィカル素子を操作し、これにより設定パラメータを調整するものと、
グラフィカルユーザインターフェイスにより表示されたアンテナのパラメータにしたがって、該パラメータを調整するための制御信号を作動手段に送信する通信手段とを備えることを特徴とするコンピュータ。
【請求項３４】
請求項３３のコンピュータを備えた手持ち式装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本発明は、地上セル式通信システムにおいて移動装置と通信するためのアンテナに関する。本発明はまた、アンテナシステム、および、一つまたはそれ以上のアンテナを備えたセル式通信システムに関する。
【０００２】
（背景技術）
初期のセル式基地局に用いられるアンテナは、典型的に、アンテナビーム方向を変更する手段を備えておらず、必要なセルカバレージを生じるビームを得るのに必要な角度に傾斜した状態で、支持構造体に取付けなければならなかった。さらに最近のアンテナは、セル式基地局のアンテナビームの下方傾斜（ｄｏｗｎｔｉｌｔ）を遠隔操作で調整するための手段を備えている。ＷＯ９６／１４６７０には、アンテナビームの下方傾斜を行うために、アンテナのフィードパスで可変電気移相を発生させる機械的に調整可能な移相器を有するアンテナが開示されている。
【０００３】
レーダ分野で用いられる整相列アンテナは、アンテナビームを必要な方向に向けるために、ビーム方位ステアリングおよびビーム垂直傾斜（下方傾斜）の両方が行えるようになっている。そのようなアンテナは、典型的に、アクティブスイッチング素子を利用し、複雑且つ高価な構成となる。
【０００４】
セル式基地局のアンテナビームの２つ以上の特性を変更することができれば、セル式通信システムは、所望のエリアに能力を割り振る場合に、より柔軟性を示すことができる。
【０００５】
本出願人による先行出願ＷＯ９６／１４６７０には、複数のアンテナの下方傾斜を遠隔操作で調整するためのアンテナ制御システムが開示されている。コントローラ８０は、セル式基地局のベースに配置され、各アンテナを制御するのに別途ケーブル７８が必要となる。このため、新しいアンテナを追加する度に、新しい制御ケーブル７８を、マストヘッドからコントローラ８０まで敷かなければならない。
【０００６】
ＷＯ９６／１４６７０のシステムでは、各アンテナは、ケーブル７８が接続されるポートにより特定される。コントローラ８０により制御できるアンテナの数は、利用可能なポートの数により制限される。
【０００７】
従来のシステムは、アンテナの特性を遠隔操作で調整するために、専用のコントローラを用いていた。広く利用可能な標準的な装置を利用して、アンテナ制御システムをプログラミングしたり制御したりできるのが望ましい。
【０００８】
（発明の開示）
本発明は、従来の制約の少なくともいくつかを克服したり、少なくとも、有用な選択を人々に与えることのできる、アンテナ制御システム、アンテナおよびアンテナシステムを提供することを目的とする。
【０００９】
本発明の第１の態様は、
幅、方位角および下方傾斜角を有するアンテナビームを介して、地上セル式通信システムにおいて移動装置と通信を行うアンテナであって、
二次元アレイ状の放射素子と、
フィードラインから放射素子までのフィードネットワークとを備え、
フィードネットワークは、
放射素子に供給または放射素子から受信する信号の位相を変化させ、これによりアンテナビームの下方傾斜角を変更する下方傾斜移相手段と、
放射素子に供給または放射素子から受信する信号の位相を変化させ、これによりアンテナビームの方位角を変更する方位移相手段と、
放射素子に供給または放射素子から受信する信号の電力または位相を変化させ、これによりアンテナビームの幅を変更するビーム幅調整手段とを備えることを特徴とするアンテナを提供する。
【００１０】
本発明の第１の態様は、調整可能なビーム幅を有するとともに、水平（方位）方向および垂直（下方傾斜）方向に調整可能なビーム角を有するアンテナを提供する。
【００１１】
本発明の第２の態様は、
幅および角度を有するアンテナビームを介して、地上セル式通信システムにおいて移動装置と通信を行うアンテナであって、
複数の放射素子と、
フィードラインから放射素子までのフィードネットワークとを備え、
フィードネットワークは、
放射素子間で電力を分割し、これによりアンテナビームの幅を変更する電力分割手段と、
放射素子に供給または放射素子から受信する信号の位相を変化させ、これによりアンテナビームの角度を変更する移相手段とを備えることを特徴とするアンテナを提供する。
【００１２】
第２の態様は、調整可能なビーム幅と、調整可能なビーム角（方位方向および／または下方傾斜方向が調整可能）とを与える好適なフィードネットワークを提供する。
【００１３】
好適には、電力分割手段は、一つまたはそれ以上の中央放射素子と、アレイ上で中央放射素子の両側に配置した二つまたはそれ以上の外側放射素子との間で、電力を分割する。
【００１４】
好適には、電力分割手段は、実質的に非減衰的な電力デバイダであり、例えば、一対のハイブリッドカプラと、該ハイブリッドカプラ間の移相器とを備える。
【００１５】
好適には、下方傾斜または方位移相手段は、外側放射素子対の間の相対位相を調整する。
【００１６】
好適には、中央放射素子と電力分割手段との間の位相関係は、全てのビーム角に対し、実質的に固定されている。
【００１７】
別の構成では、ビーム幅調整手段は、放射素子に供給または放射素子から受信する信号の位相を変化させ、これによりアンテナビームの幅を変更する手段を備える。
【００１８】
好適には、アレイは、少なくとも３横列と少なくとも３縦列の放射素子を有する。
【００１９】
アンテナは、特に、ＣＤＭＡエンコーダおよび／またはデコーダを利用した符号分割多重アクセスシステム（ＣＤＭＡまたはＷ−ＣＤＭＡ）に適している。
【００２０】
典型的に、アンテナは、アンテナビームの特性を調整するために、アンテナに信号を供給する制御手段を備えた地上アンテナシステムの一部である。
【００２１】
制御手段は、典型的に、遠隔制御センタから指令を受けるローカルレシーバを備える。
【００２２】
本発明の第３の態様は、
アンテナビームを介して、地上セル式通信システムにおいて移動装置と通信を行うアンテナシステムであって、
複数の放射素子、および、放射素子に信号を送信および／または放射素子から信号を受信するＲＦフィードラインを有するアンテナと、
ＲＦフィードラインと接続された送信手段と、
ＲＦフィードラインを介して送信手段から受信した制御データにしたがって、アンテナビームの特性を調整する制御手段とを備えたアンテナシステムを提供する。
【００２３】
本発明の第４の態様は、
地上セル式通信システムにおいて移動装置と通信を行うアンテナシステムであって、
構造体の上部に配置され、アンテナビームの特性を調整するための移相手段をそれぞれ備えた複数のアンテナと、
アンテナの近くの上部に配置され、移相手段を制御するためのアンテナ制御システムとを備えたアンテナシステムを提供する。
【００２４】
本発明の第５の態様は、
地上セル式通信システムにおいて移動装置と通信を行うアンテナシステムであって、
複数の放射素子と、
複数の放射素子までのフィードネットワークに配置され、アンテナビームの特性を調整するための一つまたはそれ以上の移相器と、
各移相器に連結したエレクトロメカニカル手段を駆動する制御手段とを備え、
上記制御手段は、該制御手段に供給された制御データに基づいて、アンテナを制御する処理手段を備えることを特徴とするアンテナシステムを提供する。
【００２５】
本発明に係るシステムは、典型的に、各システムのアンテナビーム特性を調整するよう、各アンテナシステムに指令を出すための遠隔制御センタを備えた地上セル式通信システムの一部として供される。
【００２６】
本発明の第６の態様は、
地上セル式通信システムにおいて移動装置と通信を行う複数のアンテナのビーム特性を制御するためのアンテナ制御システムであって、
指令を受けて、アンテナの一つのビーム特性を変更する手段と、
所望のカバレージを得るために、全てのアンテナに対して必要なビーム特性を計算する手段と、
上記所望のカバレージを得るよう、各アンテナの一つまたはそれ以上の特性を調整する調整手段とを備えることを特徴とするアンテナ制御システムを提供する。
【００２７】
本発明の第７の態様は、
地上セル式通信システムにおいて移動装置と通信を行うアンテナを制御するためのコンピュータであって、
複数のアンテナの設定パラメータを視覚的に表示するためのグラフィカルユーザインターフェイス手段であって、入力装置を用いてグラフィカル素子を操作し、これにより設定パラメータを調整するものと、
グラフィカルユーザインターフェイスにより表示されたアンテナのパラメータにしたがって、該パラメータを調整するための制御信号を作動手段に送信する通信手段とを備えることを特徴とするコンピュータを提供する。
【００２８】
（発明を実施するための最良の形態）
以下、添付図面を参照して実施の形態を説明する。
【００２９】
図１を参照して、アンテナ１は、一列に並んだ３つの放射素子２，３，４のアレイを有する。図２は、コネクタ６から放射素子２，３，４までのフィードネットワーク５の概略図を示す。電力デバイダ７は、アンテナ２と４と３間の電力を分割する。電力デバイダ７を調整することで、アンテナ１のビーム幅が変化する。
【００３０】
電力デバイダ７を図２Ａに詳細に示す。第１のハイブリッドカプラ７１は、コネクタ６に連結されたインプットポート７２と、絶縁されたポート７３とを有する。ハイブリッドカプラ７１は、入力信号を、振幅の等しい２つの信号に分割し、これらは、９０の位相差でライン７４，７５上に出力される。ライン７５上の信号の位相は、ライン７４の長さＬ１と比較してライン７５の長さＬ２を調整する移相器７９により調整可能となっている。ライン７４，７５は、第２のハイブリッドカプラ７６に連結され、このカプラは、信号を、９０の移相で分割（スプリット）・結合（コンバイン）させる。Ｌ１＝Ｌ２の場合、信号は、アウトプット７８では強め合い出力７７で打ち消し合うように干渉する。Ｌ１　Ｌ２の場合、信号は、アウトプット７７，７８の間で分割され、その比率は、移相器７９の位置により決まる。Ｌ１とＬ２の間が所定の比率の場合、信号の全てがアウトプット７７に出力され、アウトプット７８には信号は出力されない。なお、電力デバイダ７は、実質的に非減衰的である。すなわち、電力デバイダ７は、電力ロスや過熱を引き起こす減衰器（例えば抵抗器）を用いていない。
【００３１】
移相器８，９は、放射素子３に対する放射素子２，４の位相を差別的に変更する。移相器８，９は、ＷＯ９６／１４６７０に記載されたタイプの一つの可変差別移相器内に組み込んでもよい。移相器８，９を調整することで、アンテナビームの方位ステアリングが行われる。
【００３２】
このように、図１，２に示す単純な３つの素子のアレイは、移相器８，９の調整による方位ステアリング、および、電力デバイダ７の変更によるビーム方位幅調整を可能とする。
【００３３】
次に図３を参照して、アンテナ１０は、６つの放射素子１１〜１６を有する。図４は、図３に示すアンテナ用のフィードネットワークの概略図を示す。
【００３４】
信号は、フィードネットワーク１８を介して、コネクタ１７から放射素子に、あるいは放射素子からコネクタ１７に伝送される。移相器１９は、放射素子１１，１２，１３から受信またはこれら素子に送信する信号の位相を、放射素子１４，１５，１６から受信またはこれら素子に送信する信号の位相に対して変化させる。放射素子列１４〜１６と比較した放射素子列１１〜１３の位相変化は、アンテナビームの垂直傾斜（下方傾斜）となる。このように、移相器１９の調整を利用して、アンテナビームの下方傾斜を行うことができる。
【００３５】
電力デバイダ２０，２３および移相器２１，２２，２４，２５は、図２に関連して説明した方法で動作する。電力デバイダ２０，２３を調整することで、アンテナビーム幅を修正できる。移相器２４，２５を調整することで、アンテナビーム方位を修正できる。電力デバイダ２０，２３は、共通の機械的なリンク機構により駆動し、これにより、ビーム幅が、両列の放射素子に対し均一に調整されるようにしてもよい。同様に、移相器２１，２２は、共通の機械的なリンク機構により駆動し、これにより、アンテナビーム方位が、両列に対し一定となるようにしてもよい。
【００３６】
次に図５を参照して、この図には素子のダイアモンド配列が示されている。アンテナ３０は、放射素子３１，３２，３３，３４を有する。図６は、図５に示すアンテナ配列用のフィードネットワークを示す。
【００３７】
移相器３５，３６は、放射素子３２，３３に供給される信号の位相と比較した、放射素子３１，３４に供給される信号の位相を、差別的に変更する。したがって、移相器３５，３６の調整により、アンテナビームの下方傾斜を調整できる。移相器３５，３６は、一つの可変差別移相器として設けてもよい。
【００３８】
電力デバイダ３７は、放射素子３２，３３と放射素子３１，３４との間の電力の分割を調整する。これは、アンテナビーム幅の調整を可能にする。
【００３９】
移相器３８，３９は、放射素子３１，３４に供給または該素子から受信される信号の位相に対する、放射素子３２，３３に供給または該素子から受信される信号の位相の、可変差別移相を可能にする。これは、アンテナビーム方位の調整を可能にする。移相器３８，３９は、一つの可変差別移相器として設けてもよい。
【００４０】
次に図７を参照して、この図には、セル式通信基地局に用いる好適なアンテナ構成が示されている。好適には、セル式基地局に用いるアンテナは、少なくとも３つの素子縦列、および垂直方向に関して間隔をあけて配置された３つの素子グループを有する。これにより、良好なビーム対称性が得られる。アンテナ４０は放射素子４１〜５０を有し、これらは、４２，４５，４８と４１，４４，４７，５０と４３，４６，４９の３縦列に配置されている。放射素子はまた、３つのグループ４１〜４３と４４〜４７と４８〜５０に分けられる。これら３つのグループは、アンテナ４０を横切る３つの幅広の横列内に属する。
【００４１】
次に図８を参照して、この図にはフィードネットワーク５１が概略的に示されている。移相器５２，５３は、中間の放射素子列（４４〜４７）に対する、第１の放射素子列（４１〜４３）から受信または該列に送信する信号の位相と、第３の放射素子列（４８〜５０）から受信または該列に送信する信号の位相とを、差別的に変化させる。この結果、移相器５２，５３を変動させることで、アンテナビームの下方傾斜を調整できる。移相器５２，５３は、一つの可変差別移相器であってもよい。
【００４２】
電力デバイダ５４〜５６を調整して、上述したのと同様にビーム幅を変化させることができる。好適には、電力デバイダ５４〜５６は、アンテナビーム幅が各放射素子グループに対し一定になるよう、同時に調整されるように構成・配置される。
【００４３】
方位ステアリングを行うために、移相器５７〜６２は上述したのと同様に動作する。各移相器対５７，５８；５９，６０；および６１，６２は、一つの可変差別移相器から構成されてもよい。ここでもまた、これらの移相器は、互いに関連するように駆動され、これにより各放射素子グループのビーム方位をアライメントするようにしてもよい。
【００４４】
別の好適な配列は、５横列且つ３縦列に規則的に配置された１５個の放射素子アレイである。
【００４５】
個々の用途の要求に応じて、種々の他の可能な放射素子・フィード構成を利用してもよいことは理解されるであろう。
【００４６】
上記実施形態に示す放射素子は、二重偏波アンテナに用いるのに適した双極子対である。他の用途に対して、適当であれば他の放射素子を代わりに用いてもよい。
【００４７】
次に図９を参照して、この図には、図７，８に示すアンテナの移相器を制御するための制御手段が示されている。制御手段６３は、原動手段６４〜６６を駆動する。原動手段６４〜６６は、適当な歯車付き電動機などでよい。
【００４８】
原動手段６４は、可変差別移相器７０（移相器５２，５３）を調整し、これによりアンテナビームの下方傾斜を変更する。原動手段６５は、リンク機構６９を介して移相器８０，８１，８２（移相器５７〜６２）を調整し、これによりアンテナビームの方位を調整する。原動手段６６は、リンク機構６８を介して電力デバイダ５４〜５６を調整し、これによりアンテナビーム幅を調整する。駆動機構およびリンク機構は、ＷＯ９６／１４６７０に開示されたタイプでもよい。
【００４９】
ポート８３は、制御手段６３が遠隔制御手段と通信を行うのを可能にする。物理的あるいはワイヤレス通信を介する制御センタとの遠隔通信を容易にするために、ポート８３は、典型的には、モデムと接続されるであろう。制御手段６３は、アンテナの現在の構成および状態についての情報を、遠隔制御センタに伝達するようになっていてもよい。遠隔制御センタは、制御手段６３により実行される、アンテナの下方傾斜、方位またはビーム幅を調整するための指示を与えるようになっていてもよい。好適には、制御手段６３は、アンテナ４０と同じタイプの複数のアンテナを制御する。
【００５０】
次に図１０を参照して、この図にはセル式通信システムが示されている。このシステムでは、制御センタ８４は、データリンク８９〜９１を介して（物理的にまたはワイヤレスで）制御手段６３，８５，８６に接続されている。アンテナ８７，８８および９２〜９７は、上述したアンテナ４０と同一のタイプである。アンテナ４０，８７，８８の移相器は、データリンク８９を介して制御センタ８４から受けた指示に基づいて、制御手段６３により制御することができる。同様に、別のセル式基地局に位置するアンテナ９２〜９４は、制御手段８５により制御され、アンテナ９５〜９７は、制御手段８６により制御される。
【００５１】
中央の制御センタ８４により制御されるコントローラ６３，８５，８６の数は任意であることは理解されるであろう。これは、通信システムに課される要求やシステムを所望のカバレージパターンに設定するよう、アンテナ４０，８７，８８、アンテナ９２〜９４およびアンテナ９５〜９７でカバーされる範囲を制御センタ８４により動的に制御することを可能にする。
【００５２】
別の構成では、固定された制御センタ８４に代えて（またはこれに加えて）、ワイヤレスリンクを介して通信を行う移動式（不規則に移動する）ネットワーク最適化ユニットを用いてもよい。
【００５３】
次に図１１〜１３を参照して、これらの図には、方位ステアリングおよびビーム幅調整が移相器のみを用いて行われる別の構成が示されている。
【００５４】
本実施形態では、移相器１０３，１０４は、個々に調整可能である。しかしながら、所望の方法で方位ステアリングおよびビーム幅調整を行うために、移相器１０３，１０４は、移相器１０３，１０４を差別的および非差別的に調整可能な適当なリンク機構により駆動できるようになっている。
【００５５】
放射素子１００は、フィード点１０５に直接接続され、放射素子１０１は、移相器１０３を介してフィード点１０５に接続され、放射素子１０２は、移相器１０４を介してフィード点１０５に接続されている。移相器１０３，１０４を個々に駆動するのに、図９，１０で示す制御手段６３のような制御手段からの制御信号に応答する適当な原動手段（例えば歯車付き電動機）を用いればよい。
【００５６】
図１１では、移相器１０３，１０４は、ビームステアリングを行うために、差別的な方法で調整される。図１２，１３では、移相器１０３，１０４は、アンテナビームを広げたり狭くしたりするために、同調して調整される。アンテナ１０１，１０２への移相が増加するとアンテナビームは広くなり、移相が減るとアンテナビームは小さくなることは理解されるであろう。移相器１０３，１０４の個々の調整は、２つの移相器のみを同時に用いたステアリングおよびビーム幅調整を可能にする。
【００５７】
図１４は、パネルアンテナ１０６の放射素子１００〜１０２の物理的配置を示す。
【００５８】
次図１５，１６を参照して、これらの図には、２次元アレイ状の放射素子を用いた、図１１〜１４を用いて説明した思想の実施形態が示されている。この場合、パネルアンテナ１１１の放射素子１０７〜１１０は、ダイヤモンド形状に配置されている。
【００５９】
図１６に示すように、各放射素子１０７〜１１０は、移相器１１２〜１１５を介してフィード点１１６に接続されている。各移相器１１２〜１１５は、個々に調整可能である。移相器１１４，１１５の差別的調整により、ビーム方位ステアリングを行うことができる。移相器１１４，１１５の非差別的調整により、水平面内でのビーム幅を変更できる。移相器１１２，１１３の差別的調整により、垂直面内でのビーム傾斜を行うことができる。移相器１１２，１１３の非差別的調整により、垂直面内でのビーム幅調整を行うことができる。
【００６０】
このように、上記構成は、垂直および水平面内でのビームステアリングと、垂直および水平面内でのビーム幅調整を可能にする。
【００６１】
図１５，１６は、上記思想の最小限の具現化を示すもので、問題となる用途に応じて、さらに多くの数の放射素子が望ましい可能性があることは理解されるであろう。移相器１１２〜１１５は個々に調整可能としたが、所望のビーム形状および方向調整を行うのに、共通の機械的リンク機構を介して適当に駆動してもよいことは理解されるであろう。
【００６２】
次に図１７を参照して、この図には、完全性のため、ビーム幅調整および方位ステアリングを行うための最小限の具現化が示されている。電力デバイダ１１９は、放射素子１１７，１１８間で電力を分割し、これによりビーム幅調整を行う。移相器１２１を調整することで、方位ステアリングを行うことができる。本実施形態は、完全性のために示したもので、放射素子１１７，１１８が同等に駆動されない場合にビームの対称性が十分でないことから、好適な構成とはならないであろう。
【００６３】
図１０に示すタイプのシステムでは、制御センタ８４は、同時に多数のアンテナのビーム幅および／またはビーム方向を同時に調整する必要があることは理解されるであろう。一つのアンテナのセルカバレージを調整すると、ギャップが生じ、これを、他のアンテナで塞ぐ必要性が生じる可能性がある。制御センタ８４は、所望のカバレージを得るために必要なアンテナ調整を計算するための適当な演算手段およびソフトウェアを備えるのが好ましい。
【００６４】
図１８には、複数のアンテナ２０３〜２０５を支持するための構造体２０２からなるアンテナシステム２０１が示されている。各アンテナ２０３〜２０５は、図１〜１７に示すアンテナのいずれか一つでよい。送信ユニットは、制御信号をアンテナ２０３〜２０５に供給するのに、制御データをアンテナまでのＲＦフィードケーブルに乗せる。送信手段２０６は、シリアルケーブル２０７を介してソケット２０８まで接続されたインターフェイスポートを有する。Ｐａｌｍ Ｐｉｌｏｔ（商標名）などのＰＤＡはインターフェイスユニット２１０に接続され、該ユニットは、ケーブル２１１を介してソケット２０８に接続される。インターフェイスユニット２１０は、ＰＤＡ２０９のポートに接続し、ＲＳ２３２シリアル通信プロトコルを、ＲＳ４８５シリアルプロトコルに変換する。代わりに、ＰＤＡ２０９は、ＲＳ２３２直接接続により、送信手段２０６に接続してもよい。
【００６５】
図１９〜２１は、図１８のアンテナシステムに対する３つの可能な制御システムの具現化を示す。これらの図面を通して、同一の構成要素には同一の符号を付す。
【００６６】
まず図１９を参照して、この図には制御システムの第１の具現化が示されている。この場合、送信手段２０６は、制御データを、各アンテナ２０３，２０４，２０５までの各ＲＦフィードライン２１２，２１３，２１４に乗せる。各アンテナは、個別の作動手段２１５，２１６，２１７を有する。これら作動手段２１５，２１６，２１７はそれぞれ、対応するＲＦケーブル２１３，２１４，２１５から制御データを取り出し、制御データに基づいてアクチュエータ２１８，２１９，２２０を作動させる。典型的に、アクチュエータ２１８〜２２０は、各アンテナの一つまたはそれ以上の移相器の部分を相対的に移動させることで、下方傾斜および／または方位および／またはビーム幅を調整する、エレクトロメカニカル手段であろう。エレクトロメカニカル移相器の使用は、停電が生じた場合でも、動作パラメータが変化しない状態にあることを保証する。作動手段２１５〜２１７はまた、アンテナ２０３〜２０５用のトランシーバを有してもよい。
【００６７】
各アンテナ２０３，２０４，２０５にはまた、固有の同定手段２２１，２２２，２２３が設けてある。これら同定手段は、一連のスイッチや抵抗器など、固有のナンバを保持するチップでもよい。これは、作動手段２１５，２１６，２１７が、各アンテナを独自に同定し、アンテナＩＤに関する情報を提供することを可能にする。以下の図には示さないが、この特徴は、以下の各実施形態に組み込んでもよい。
【００６８】
送信手段２０６は、例えば基地局内など、いずれかの都合のよい場所に配置すればよい。この配置は、各アンテナ２０３，２０４，２０５を制御したり各アンテナに関する情報を得るために、特定のケーブル布線を必要としない利点を有する。使用の際、Ｐａｌｍ Ｐｉｌｏｔ（商標名）など手持ち式ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）２０９は、適当なインターフェイス手段２０７，２０８，２１０，２１１を介して送信手段２０６に接続され、これにより、作動手段２１５〜２１７とＰＤＡ２０９との間の通信を容易にするようにしてもよい。下方傾斜、ビーム幅、方位など、各アンテナの現在の属性をＰＤＡ２０９にダウンロードし、ＰＤＡ２０９でデータを入力し、これを作動手段２１５，２１６，２１７に送信することで調整を行うようにしてもよい。
【００６９】
代わりに、設定値あるいは今後の設定のスケジュールをＰＤＡ２０９から作動手段２１５〜２１７にダウンロードし、アンテナがこれにしたがって動作するようにしてもよい。例えば、各時刻に対して必要なアンテナ設定を、ファイルとしてＰＤＡ２０９から各作動手段２１５〜２１７に転送し、その後、該手段が、スケジュールにしたがって動作するようにしてもよい。
【００７０】
次に図２０を参照して、この図には制御システムの第２の具現化が示されている。この場合、送信手段２０６からの制御データは、一つの作動手段２２４を介して取り出される。この作動手段２２４は、専用ケーブルを介して各アクチュエータ２１８，２１９，２２０を駆動する。好適には、作動手段２２４は、作動手段２２４からアンテナ２０３，２０４，２０５までに必要なケーブルの長さを最小にするよう、構造体の最上部にアンテナ２０３，２０４，２０５の近傍に配置される。短い接続路のみ必要であるので、これは、アンテナ基地局の底部から各アンテナまで配線する必要性に比して、大きな利点である
【００７１】
図２１に示す具現化は、図２０のものと類似しているが、制御データ受信手段２２５が、シリアル制御データを作動手段２２６，２２７，２２８に供給し、これら作動手段が、アンテナに関する制御データを取り出してアクチュエータ２１８，２１９，２２０を駆動する点で異なる。作動手段２２６，２２７，２２８は、アンテナ２０３〜２０５用のデータトランシーバを備えてもよい。
【００７２】
図２２には別の実施形態が示されている。本実施形態では、制御データをＲＦフィードラインに乗せるのではなく、信号をシリアルラインを介して作動手段に供給する。この場合、シリアルライン２３０は、ソケット２０８から、構造体の最上部に位置する作動手段に接続されている。直接接続が行われる全ての場合において、適当な落雷保護手段が必要である。
【００７３】
図２３の実施形態に示すように、シリアルライン２３０は、ソケット２０８からアンテナ２０３の作動手段２３１に接続されている。作動手段２３１は、シリアルラインを介して作動手段２３２，２３３に接続されている。ＲＳ４８５シリアル接続用の媒体としては、ツイストペアケーブル、同軸ケーブルあるいは光ファイバケーブルを用いればよい。適当な他のプロトコルにおいては、ＣＡＮバスあるいは１ｗｉｒｅ（商標名）接続などを含んでもよい。作動手段２３１，２３２，２３３は、シリアルライン２３０を介して供給される制御データに基づいて、アクチュエータ２１８，２１９，２２０を制御する。
【００７４】
ここでもまた、各アンテナの現在の設定の詳細を、作動手段２３１，２３２，２３３からＰＤＡ２０９にダウンロードし、動作パラメータをリアルタイムで調整するようにしてもよいし、ＰＤＡから各作動手段２３１〜２３３にファイルをダウンロードし、アンテナの動作をスケジューリングしてもよい。
【００７５】
次に図２４を参照して、この図には図２１の実施形態の第２の具現化が示されている。この場合、一つの作動手段２３４は、シリアルライン２３０を介して供給される制御データに基づいて、アクチュエータ２１８，２１９，２２０を直接駆動する。この構成は、アンテナ毎に作動手段を設ける場合に比べて、区域（サイト）毎に一つの作動手段２３４のみ必要である点で簡易である。作動手段２３４はまた、各アンテナ２０３，２０４，２０５用のトランシーバを備えていてもよい。
【００７６】
両具現化とも、セル式アンテナ基地局の全てのアンテナを制御するために、作動手段に供給するシリアルケーブルが一つだけ必要であることは理解されるであろう。したがって、新しいアンテナをマストヘッドにおいて作動手段に接続するために、作動手段から支持構造体のベースまでケーブルを新たに布線する必要がない。
【００７７】
次に図２５を参照して、この図にはワイヤレスの実施形態が示されている。本実施形態では、ワイヤレス通信を送受信可能なＰＤＡ２４０は、アンテナシステム２０１の作動手段２４１と通信を行う。代わりに、ＰＤＡ２４０は、シリアル通信ポートなどのポートを介して、ワイヤレストランシーバとインターフェイス接続するようにしてもよい。図２６に示すように、作動手段２４１は、アンテナ２０３，２０４，２０５のアクチュエータ２１８，２１９，２２０を直接駆動する。ワイヤレス通信は、適当な無線周波通信を介してでもよいが、セル式基地局との干渉を避けることに注意する必要がある。代わりに、光学式または他のワイヤレス通信を利用してもよい。赤外線通信を用いてもよいし、光ファイバを、作動手段２４１と、ＰＤＡ２４０の光学式ポートと係合することのできるコネクタとの間に設けてもよい。ワイヤレス通信は、落雷保護手段が不要となる利点を有する。
【００７８】
次に、図２７，２８の実施形態では、ＰＤＡ２４２は、各作動手段２４３〜２４５と直接通信を行い、アクチュエータ２１８〜２２０を直接制御する。本実施形態は、各アンテナ２０３，２０４，２０５が自己内蔵型で、各アンテナを設置するのにさらなる配線が不要である利点を有する。
【００７９】
上記アクチュエータ２１８，２１９，２２０を参照して、アンテナの機能性（すなわち、下方傾斜、ビーム幅調整および／または方位調整を利用するか否か）に応じて各アンテナに用いるアクチュエータの数が変更されることは理解されるであろう。
【００８０】
電力は、ＲＦフィードライン、別個の電力供給ラインあるいは独立した電力源（例えば、電池を充電する太陽電池）から引くことで、各作動手段に供給すればよい。別個の電力ラインを、使用する場合にシリアル通信ラインと一体化するとともに、各作動手段に直列に接続するようにしてもよい。独立した電力源を各アンテナまたは作動手段内に組み込んでもよい。
【００８１】
上述した実施形態では、作動手段は、アンテナ放射素子へのフィードパスに設けた移相器を制御するために用いており、アンテナ用のデータトランシーバを有してもよい。本発明の制御システムを拡張して、作動手段が、アンテナシステムの他の多数の構成要素を制御するようにすることもできる。構造体の最上部に位置する低ノイズ増幅器を、作動手段でアクティブ制御して、ゲインを調整するようにしてもよい。作動手段によりフィルタをアクティブ制御することもできる。用途によっては、デュプレクサおよび／またはダイプレクサを制御して、双方向性から一方向性へ、またはその逆に切り換えるようにしてもよい。
【００８２】
さらに、セル式基地局のメイン受信機および送信機を、アンテナ付近の構造体最上部に配置することも可能であると考えられる。一つの光リンクを用いて、制御データとともに遠隔通信データを伝送することもできる。作動手段は、基地局の機器と一体化することもできるし、該機器とは別体とすることもできる。
【００８３】
次に図２９を参照して、この図には、遠隔情報獲得またはアンテナシステム制御を行うためのシステムが示されている。この場合、コンピュータ２５０は、ＷＡＮ２５１を介して基地局２５２に接続されている。ＷＡＮは、必要に応じて、インターネットプロトコルまたはセル式パケットプロトコルを用いた交換回線またはパケット交換接続であればよい。基地局は、ベース基地局ネットワークハードウェア２５３およびアンテナ制御ユニット２５４と通信を行う。アンテナ制御ユニット２５４は、ＬＡＮ２５５を介してアンテナ作動手段２５６と通信を行う。図１８の実施形態では、アンテナ制御手段２５４は、送信手段２０６に一致し、作動手段２１５〜２１７，２２４，２２５〜２２８は、作動手段２５６に相当するようにしてもよい。図２３，２４の実施形態では、作動手段２５６は、作動手段２３１〜２３３，２３４に相当するようにしてもよい。
【００８４】
図２９の実施形態は、ネットワークオペレータが、基地局との通信を介してアンテナシステムを制御するのを可能にする。この結果、ネットワークオペレータは、任意のアンテナの現在の設定状況に関する情報をダウンロードして、任意のアンテナの設定をアクティブに制御したり、任意のアンテナに対する動作スケジュールを作動手段２５６に対しダウンロードすることができる。アンテナ同定手段（図１９の２２１〜２２３参照）間のコンコーダンスのテーブルをコンピュータ２５０に保持させ、これにより、ネットワークオペレータが、ネットワークオペレータにより割り当てられた同定コードを介して、アンテナを呼び出すことできるようにしてもよい。
【００８５】
次に図３０を参照して、この図には、標準的な遠隔通信ネットワークに対する遠隔制御システムが示されている。この場合、ラップトップ２６０やＰＤＡ２６１などの装置は、遠隔通信ネットワーク２６２を介して、アンテナ制御システム２６４とインターフェイス接続したデータ通信装置２６３と通信を行う。データ通信装置２６３は、ルータ、モデム、ブリッジなどでよい。アンテナ制御手段２６４は、ＬＡＮ２６５を介して作動手段２６６と通信を行うようにしてもよい。作動手段２６６は、上述した実施形態の作動手段２１５〜２１７，２２４，２２５〜２２８，２３１〜２３３，２３４，２４１，２４３〜２４５に相当するものでもよい。装置２６０，２６１は、ローカル位置に配置されるならば、作動手段２６６と直接通信を行ってもよい。このシステムは、ネットワークオペレータが、標準的な遠隔通信接続を介して、遠隔データ獲得および制御を行うのを可能にする。これは、いかなる第三者のハードウェアやプロトコルスタンダードに従う必要なく、基地局または別の遠隔通信チャネルを介して、アンテナシステムを遠隔制御することを可能にする。
【００８６】
ＬＡＮ２５５，２６５は、要望に応じて、適当な通信プロトコルを用いた、ツイストペア、同軸または光ファイバのシリアルデータ通信リンクでよい。
【００８７】
次に図３１を参照して、ＰＤＡのグラフィカルユーザインターフェイスを説明する。以下の説明は、マウスなどの入力装置を用いたコンピュータに直接適用できることは理解されるであろう。図３１は、３つのセクタのセル式通信区域（サイト）に対するビームカバレージを示す多数のグラフィカル要素を示す。ローブ２７１，２７２，２７３は、遠隔通信区域の３つのアンテナのビームカバレージを示す。例えば画面をスタイラスで軽くたたくことで、ローブ２７１が選択される場合、制御バー２７４，２７５が現れるようになっている。スタイラスで一つのバーをクリックし、該バーを所望の位置に移動させることにより、ローブ２７１の形状が調整できるようになっている。バー２７５を用いてローブ２７１の形状を同様に調整してもよい。バー２７４，２７５を調整することで、ローブ２７１に対し方位ステアリングおよび方位ビーム幅の両方が調整できることは理解されるであろう。基準からの方位ステアリング角の数値およびビーム幅の変動値が指示されるようにしてもよい。図３１に示す例では、方位ステアリング変動値２°が符号２７６で表され、各端部でビーム幅が１５°狭小化されたことが符号２７７，２７８で表されている。
【００８８】
このようにして、各ローブ２７１，２７２，２７３を調整できる。所望の形状が得られると、この情報は、上述したような作動手段に送られ、その結果、グラフィカルユーザインターフェイス上に示されたのと一致するよう、実際のアンテナ設定が調整される。同様に、アンテナの実際の設定は、作動手段からダウンロードされ、ＰＤＡのスクリーン上に表示されるようにしてもよい。この結果、現在の設定を容易に理解できる方法で表示でき、便利なグラフィカルユーザインターフェイスを用いた調整が行える。
【００８９】
上述した方法の改良した形態では、自動補償手段を設けてもよい。一つのアンテナを調整すると、カバレージ間にギャップが生じる場合がある。これを調整するために、他のアンテナの動作パラメータが自動的に調整され、これにより、必要なカバレージが確実に維持されるようにしてもよい。必要なカバレージおよび最適パラメータは、区域毎に設定してもよい。自動補償は、この情報に基づいて、アンテナに対する必要な動作パラメータを自動的に計算してもよい。全ての方向をカバーする必要がある場合もあれば、ある地域のみカバーすればよい場合もある。各地域で異なる能力が必要とされる可能性もある。自動補償手段は、カバレージと、区域の制約に対するセクタ間での能力のシェアリングとを最適化する。
【００９０】
次に図３２を参照して、この図には、下方傾斜を調整するためのグラフィカルユーザインターフェイスが示されている。グラフィカルユーザインターフェイスは、各区域に対し下方傾斜を調整するための制御バー２８１，２８２，２８３形式になっている。
【００９１】
次に図３３を参照して、この図には単純なテーブル表示インターフェイスが示されている。この場合、ビーム傾斜、ビーム方位およびビーム幅は、テーブル形式で表示されるとともに、ボックスを選択し値を入力することで調整できるようになっている。
【００９２】
次に図３４を参照して、この図にはスケジューリングインターフェイスが示されている。スケジューリングインターフェイスを用い、アンテナ用の動作パラメータを、図３１，３３のグラフィカルユーザインターフェイスを利用して設定することができる。ユーザは続いて、この設定を用いる１週間の中の期間を定義できる。同様にして、他の期間に対し他の設定を決定できる。図３４に示すように、設定２９０，２９１，２９２が、１週間の中の異なる期間に対しスケジューリングされている。このようなスケジュールをＰＤＡやコンピュータなどで作成し、スケジュール全体を作動手段にダウンロードし、続いて、該作動手段は、スケジュールに沿ってアンテナを制御することができる。
【００９３】
その結果、ネットワークオペレータは、時間的に変化する要求に応えるよう、能力を割り振ることができる。これは、利用可能な周波数域をより効率的に使用することを可能にする。理論上の計算によると、このようなセクタのアクティブ制御を利用することで、ネットワーク能力の多大な向上が見こまれる。こうした制御性は、あるエリアをカバーするのに必要な区域の数を減らし、（例えば、スタジアムでのイベントをカバーするなど）特殊なカバレージを提供することなく、要求が最大の地理的に小さなエリアに対し、カバレージを集中させることができる。システムの柔軟性により、ある区域での故障が生じた場合に該区域をカバーすることで、区域メンテナンスに伴うダウンタイムを避けることができる。
【００９４】
本発明は、ＰＤＡなど標準的な装置を用いた制御が容易で且つプログラム化できるアンテナシステムを提供する。システムは、追加する配線を最小限にしながら新たなアンテナを追加することを容易にする。
【００９５】
本発明はまた、アンテナビームの下方傾斜とビーム幅の間、方位とビーム幅の間、あるいは方位、ビーム幅と下方傾斜の間をそれぞれ独立且つ遠隔制御できるアンテナを提供する。したがって、アンテナは、アンテナビームの制御の点で非常に柔軟性を有し、したがって、セル式通信システムにおいてアンテナビームによりカバーされる地域をアクティブに制御することができる。
【００９６】
上記説明では、整数値または公知の等価物を有する構成要素を参照しており、そのような等価物は、個々に説明されたものとして本願に組み込まれる。
【００９７】
例を用いて本発明を説明したが、本発明の範囲または精神から外れることなく、改良および／または修正を行えることは理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】３つの放射素子のアレイアンテナを示す。
【図２】図１に示すアンテナ用のフィードネットワークの概略図を示す。
【図２Ａ】可変電力デバイダを示す。
【図３】６つの素子のアレイアンテナを示す。
【図４】図３に示すアンテナ用のフィードネットワークの概略図を示す。
【図５】４つの素子のアレイアンテナを示す。
【図６】図５に示すアンテナ用のフィードネットワークの概略図を示す。
【図７】１０個の素子のアレイアンテナを示す。
【図８】図７に示すアンテナ用のフィードネットワークの概略図を示す。
【図９】図７，８に示すアンテナの制御構成を示す。
【図１０】セル式通信システムを示す。
【図１１】移相器のみを用いた実施形態を示す。
【図１２】移相器のみを用いた実施形態を示す。
【図１３】移相器のみを用いた実施形態を示す。
【図１４】移相器のみを用いた実施形態を示す。
【図１５】アンテナビーム方向および幅に関して二次元の調整を行うための移相器のみを用いた実施形態を示す。
【図１６】アンテナビーム方向および幅に関して二次元の調整を行うための移相器のみを用いた実施形態を示す。
【図１７】ビームステアリングおよびビーム幅調整を行うための最小限の具現化を示す。
【図１８】アンテナシステムの第１の実施形態を示す。
【図１９】図１８の実施形態に対する制御システムの第１の具現化を示す。
【図２０】図１８の実施形態に対する制御システムの第２の具現化を示す。
【図２１】図１８の実施形態に対する制御システムの第３の具現化を示す。
【図２２】アンテナシステムの第２の実施形態を示す。
【図２３】図２２の実施形態に対する制御システムの第１の具現化を示す。
【図２４】図２２の実施形態に対する制御システムの第２の具現化を示す。
【図２５】アンテナシステムの第３の実施形態を示す。
【図２６】図２５に示す実施形態の制御システムを示す。
【図２７】アンテナシステムの第４の実施形態を示す。
【図２８】図２７の実施形態に対する制御システムの具現化を示す。
【図２９】遠隔制御システムの第１の実施形態を示す。
【図３０】遠隔制御システムの第２の実施形態を示す。
【図３１】グラフィカルインターフェイスの一実施形態を示す。
【図３２】下方傾斜を調整するためのユーザインターフェイスを示す。
【図３３】表形式のインターフェイスを示す。
【図３４】スケージューリングインターフェイスを示す。
【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成14年7月17日(2002.7.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
幅、方位角および下方傾斜角を有するアンテナビームを介して、地上セル式通信システムにおいて移動装置と通信を行うアンテナであって、
二次元アレイ状の放射素子と、
フィードラインから放射素子までのフィードネットワークとを備え、
フィードネットワークは、
放射素子に供給または放射素子から受信する信号の位相を変化させ、これによりアンテナビームの下方傾斜角を変更する下方傾斜移相手段と、
放射素子に供給または放射素子から受信する信号の位相を変化させ、これによりアンテナビームの方位角を変更する方位移相手段と、
放射素子に供給または放射素子から受信する信号の電力または位相を変化させ、これによりアンテナビームの幅を変更するビーム幅調整手段とを備えることを特徴とするアンテナ。
【請求項２】
ビーム幅調整手段は、放射素子間の電力の分割を変更し、これによりアンテナビームの幅を変更する電力分割手段を備えることを特徴とする請求項１のアンテナ。
【請求項３】
電力分割手段は、一つまたはそれ以上の中央放射素子と、アレイ上で中央放射素子の両側に配置した二つまたはそれ以上の外側放射素子との間で、電力を分割することを特徴とする請求項２のアンテナ。
【請求項４】
電力分割手段は、実質的に非減衰的であることを特徴とする請求項２または３に記載のアンテナ。
【請求項５】
下方傾斜移相手段は、外側放射素子対の間の相対位相を調整することを特徴とする請求項３または４に記載のアンテナ。
【請求項６】
中央放射素子と電力分割手段との間の位相関係は、下方傾斜および方位角のあらゆる値に対し、実質的に固定されていることを特徴とする請求項３，４または５のいずれに記載のアンテナ。
【請求項７】
方位移相手段は、外側放射素子対の間の相対位相を調整することを特徴とする請求項３，４，５または６のいずれかに記載のアンテナ。
【請求項８】
ビーム幅調整手段は、放射素子に供給または放射素子から受信する信号の位相を変化させ、これによりアンテナビームの幅を変更する手段を備えることを特徴とする請求項１のアンテナ。
【請求項９】
アレイは、少なくとも３横列と少なくとも３縦列の放射素子を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載のアンテナ。
【請求項１０】
ビーム幅は、方位方向に調整可能であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載のアンテナ。
【請求項１１】
幅および角度を有するアンテナビームを介して、地上セル式通信システムにおいて移動装置と通信を行うアンテナであって、
複数の放射素子と、
フィードラインから放射素子までのフィードネットワークとを備え、
フィードネットワークは、
放射素子間で電力を分割し、これによりアンテナビームの幅を変更する電力分割手段と、
放射素子に供給または放射素子から受信する信号の位相を変化させ、これによりアンテナビームの角度を変更する移相手段とを備えることを特徴とするアンテナ。
【請求項１２】
電力分割手段は、一つまたはそれ以上の中央放射素子と、中央放射素子の両側に配置した二つまたはそれ以上の外側放射素子との間で、電力を分割することを特徴とする請求項１１のアンテナ。
【請求項１３】
電力分割手段は、実質的に非減衰的であることを特徴とする請求項１１または１２に記載のアンテナ。
【請求項１４】
移相手段は、外側放射素子対の間の相対位相を調整することを特徴とする請求項１２に記載のアンテナ。
【請求項１５】
中央放射素子と電力分割手段との間の位相関係は、ビーム角度のあらゆる値に対し、実質的に固定されていることを特徴とする請求項１４のアンテナ。
【請求項１６】
上記角度は、方位角であることを特徴とする請求項１２〜１５のいずれか一つに記載のアンテナ。
【請求項１７】
上記角度は、下方傾斜角であることを特徴とする請求項１２〜１６のいずれか一つに記載のアンテナ。
【請求項１８】
移相手段は、アンテナビームの方位および下方傾斜角を調整可能であることを特徴とする請求項１６または１７に記載のアンテナ。
【請求項１９】
上記または各移相手段は、二つまたはそれ以上の移相素子同士の相対位置を変更することにより調整されることを特徴とする請求項１〜１８のいずれか一つに記載のアンテナ。
【請求項２０】
請求項１〜１９のいずれか一つに記載された一つまたはそれ以上のアンテナと、
符号分割多重（ＣＤＭＡ）スキームにしたがって放射素子に送信するダウンリンク信号を符号化するエンコーダとを備えた地上アンテナシステム。
【請求項２１】
請求項１〜１９のいずれか一つに記載された一つまたはそれ以上のアンテナと、
符号分割多重（ＣＤＭＡ）スキームにしたがって放射素子から受信したアップリンク信号を復号するデコーダとを備えた地上アンテナシステム。
【請求項２２】
アンテナビームの特性を調整するために、アンテナに信号を供給する制御手段を備えた請求項２０または２１に記載の地上アンテナシステム。
【請求項２３】
請求項１〜１９のいずれか一つに記載された一つまたはそれ以上のアンテナと、
アンテナビームの特性を調整するために、アンテナに信号を供給する制御手段とを備えた地上アンテナシステム。
【請求項２４】
制御手段は、遠隔制御センタから指令を受けるローカルレシーバを備えることを特徴とする請求項２３のシステム。
【請求項２５】
複数のアンテナを備え、
上記制御手段は、
アンテナの一つのビーム特性を変更する指令を受ける手段と、
所望のカバレージを得るために、全てのアンテナに対して必要なビーム特性を計算する手段と、
上記所望のカバレージを得るよう、各アンテナの一つまたはそれ以上の特性を調整する調整手段とを備えることを特徴とする請求項２３または２４に記載のシステム。
【請求項２６】
制御手段は、
複数のアンテナの設定パラメータを視覚的に表示するためのグラフィカルユーザインターフェイス手段であって、入力装置を用いてグラフィカル素子を操作し、これにより設定パラメータを調整するものと、
グラフィカルユーザインターフェイスにより表示されたアンテナのパラメータにしたがって、該パラメータを調整するための制御信号を作動手段に送信する通信手段とを備えることを特徴とする請求項２２，２３，２４，２５または２６に記載のシステム。
【請求項２７】
アンテナビームを介して、地上セル式通信システムにおいて移動装置と通信を行うアンテナシステムであって、
複数の放射素子、および、放射素子に信号を送信および／または放射素子から信号を受信するＲＦフィードラインを有するアンテナと、
ＲＦフィードラインと接続された送信手段と、
ＲＦフィードラインを介して送信手段から受信した制御データにしたがって、アンテナビームの特性を調整する制御手段とを備えたアンテナシステム。
【請求項２８】
地上セル式通信システムにおいて移動装置と通信を行うアンテナシステムであって、
構造体の上部に配置され、アンテナビームの特性を調整するための移相手段をそれぞれ備えた複数のアンテナと、
アンテナの近くの上部に配置され、移相手段を制御するためのアンテナ制御システムとを備えたアンテナシステム。
【請求項２９】
地上セル式通信システムにおいて移動装置と通信を行うアンテナシステムであって、
複数の放射素子と、
複数の放射素子までのフィードネットワークに配置され、アンテナビームの特性を調整するための一つまたはそれ以上の移相器と、
各移相器に連結したエレクトロメカニカル手段を駆動する制御手段とを備え、
上記制御手段は、該制御手段に供給された制御データに基づいて、アンテナを制御する処理手段を備えることを特徴とするアンテナシステム。
【請求項３０】
アンテナが請求項１〜１９のいずれか一つに記載のアンテナであることを特徴とする請求項２５〜２９のいずれか一つに記載のシステム。
【請求項３１】
請求項２０〜３０のいずれか一つに記載の一つまたはそれ以上のシステムと、
各システムのアンテナビーム特性を調整するよう、各システムに指令を出すための遠隔制御センタとを備えた地上セル式通信システム。
【請求項３２】
地上セル式通信システムにおいて移動装置と通信を行う複数のアンテナのビーム特性を制御するためのアンテナ制御システムであって、
指令を受けて、アンテナの一つのビーム特性を変更する手段と、
所望のカバレージを得るために、全てのアンテナに対して必要なビーム特性を計算する手段と、
上記所望のカバレージを得るよう、各アンテナの一つまたはそれ以上の特性を調整する調整手段とを備えることを特徴とするアンテナ制御システム。
【請求項３３】
地上セル式通信システムにおいて移動装置と通信を行うアンテナを制御するためのコンピュータであって、
複数のアンテナの設定パラメータを視覚的に表示するためのグラフィカルユーザインターフェイス手段であって、入力装置を用いてグラフィカル素子を操作し、これにより設定パラメータを調整するものと、
グラフィカルユーザインターフェイスにより表示されたアンテナのパラメータにしたがって、該パラメータを調整するための制御信号を作動手段に送信する通信手段とを備えることを特徴とするコンピュータ。
【請求項３４】
請求項３３のコンピュータを備えた手持ち式装置。
【請求項３５】
ビーム幅調整手段は、一対の信号ライン上の信号間の相対位相を調整する調整可能な移相器と、上記信号ライン対に連結されたハイブリッドカプラとを備えることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一つに記載のアンテナ。
【請求項３６】
調整可能な移相器は、信号ライン対の一方の長さを、他方の信号ラインの長さと比較して調整することを特徴とする請求項３５のアンテナ。
【請求項３７】
ハイブリッドカプラが９０°ハイブリッドカプラであることを特徴とする請求項３５または３６に記載のアンテナ。
【請求項３８】
電力カプラは、信号ライン対に連結されたスプリッタ／コンバイナをさらに備えることを特徴とする請求項３５，３６または３７に記載のアンテナ。
【請求項３９】
スプリッタ／コンバイナがハイブリッドカプラであることを特徴とする請求項３８のアンテナ。
【請求項４０】
スプリッタ／コンバイナが９０°ハイブリッドカプラであることを特徴とする請求項３９のアンテナ。
【請求項４１】
電力分割手段は、一対の信号ライン上の信号間の相対位相を調整する調整可能な移相器と、上記信号ライン対に連結されたハイブリッドカプラとを備えることを特徴とする請求項１１〜１９のいずれか一つに記載のアンテナ。
【請求項４２】
調整可能な移相器は、信号ライン対の一方の長さを、他方の信号ラインの長さと比較して調整することを特徴とする請求項４１のアンテナ。
【請求項４３】
ハイブリッドカプラが９０°ハイブリッドカプラであることを特徴とする請求項４１または４２に記載のアンテナ。
【請求項４４】
電力カプラは、信号ライン対に連結されたスプリッタ／コンバイナをさらに備えることを特徴とする請求項４１，４２または４３に記載のアンテナ。
【請求項４５】
スプリッタ／コンバイナがハイブリッドカプラであることを特徴とする請求項４４のアンテナ。
【請求項４６】
スプリッタ／コンバイナが９０°ハイブリッドカプラであることを特徴とする請求項４５のアンテナ。
【請求項４７】
一対の信号ライン上の信号間の相対位相を調整する調整可能な移相器と、上記信号ライン対に連結されたハイブリッドカプラとを備えた電力カプラ。
【請求項４８】
調整可能な移相器は、信号ライン対の一方の長さを、他方の信号ラインの長さと比較して調整することを特徴とする請求項４７の電力カプラ。
【請求項４９】
ハイブリッドカプラが９０°ハイブリッドカプラであることを特徴とする請求項４７または４８に記載の電力カプラ。
【請求項５０】
信号ライン対に連結されたスプリッタ／コンバイナをさらに備えた請求項４７，４８または４９に記載の電力カプラ。
【請求項５１】
スプリッタ／コンバイナがハイブリッドカプラを備えることを特徴とする請求項５０の電力カプラ。
【請求項５２】
スプリッタ／コンバイナが９０°ハイブリッドカプラを備えることを特徴とする請求項５１の電力カプラ。
【請求項５３】
二つまたはそれ以上の放射素子と、該素子に対し電力をカップリングする請求項４７〜５２のいずれか一つに記載の電力カプラとを備えたアンテナ。
【国際調査報告】
2004503159.tif 000060
2004503159.tif 000061
2004503159.tif 000062
2004503159.tif 000063
2004503159.tif 000064