(57)【要約】   １つの例において、本開示は、各々が複数のアンテナ素子を有する少なくとも２つのリニアアンテナアレイを備えるアンテナシステムについて記す。各アレイは、異なる別々のスペクトルバンドから信号を送受信するように設計される。第一のアンテナアレイと第二のアンテナアレイは、２つの、より長い、結合されたアンテナ素子のリニアアレイを形成するように配置される。これに加えて、少なくとも１つのアンテナ素子は第一と第二のアンテナアレイで共有される。１つの例において、第一のアンテナアレイは、第一のアンテナアレイ全体にＲＦパワーを分配し、位相プロファイルを付加するための第一のＲＦ分配および位相シフト回路に接続され、第二のアンテナアレイは、第二のアンテナアレイ全体にＲＦパワーを分配し、位相プロファイルを付加するための第二のＲＦ分配および位相シフト回路に接続される。
2016511598.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の複数のアンテナ素子を含む第一のリニアアンテナアレイと、
第二の複数のアンテナ素子を含む第二のリニアアンテナアレイと、
を含む少なくとも２つのリニアアンテナアレイを含み、第一のリニアアンテナアレイが第一のスペクトルバンド内の信号の送信と受信を行うためのものであり、第二のリニアアンテナアレイが第一のスペクトルバンドとは異なる第二のスペクトルバンド内の信号の送信と受信を行うためのものであるアンテナシステムにおいて、
第一のリニアアンテナアレイと第二のリニアアンテナアレイは、アンテナ素子の結合リニアアレイを形成するように配置され、
少なくとも１つのアンテナ素子が第一の複数のアンテナ素子と第二の複数のアンテナ素子の両方に含まれ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に記載のアンテナシステムにおいて、
第一のリニアアンテナアレイと第二のリニアアンテナアレイに関するアンテナ素子間隔が同じ距離であ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に記載のアンテナシステムにおいて、
第三のスペクトルバンド内で動作するための第三の複数のアンテナ素子を含む第三のリニアアンテナアレイをさらに含み、第三のリニアアンテナアレイは結合リニアアレイと同軸に配置され、結合リニアアレイの長さは第三のリニアアンテナアレイの長さと略同じであることを特徴とするアンテナシステム。
【請求項４】
請求項２に記載のアンテナシステムにおいて、
第三のスペクトルバンド内で動作するための第三の複数のアンテナ素子を含む第三のリニアアンテナアレイをさらに含み、第三のリニアアンテナアレイは結合リニアアレイに隣接して位置付けられ、結合リニアアレイの長さは第三のリニアアンテナアレイの長さと略同じであ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に記載のアンテナシステムにおいて、
第四のリニアアンテナアレイであって、
第四の複数のアンテナ素子を含み、第四の複数のアンテナ素子が第一の複数のアンテナ素子と同じ構成であるような第四のリニアアンテナアレイと、
第五のリニアアンテナアレイであって、
第五の複数のアンテナ素子を含み、第五の複数のアンテナ素子が第二の複数のアンテナ素子と同じ構成であるような第五のリニアアンテナアレイと、
をさらに含み、
第四のリニアアンテナアレイと第五のリニアアンテナアレイが第三のリニアアンテナアレイに隣接して位置付けられて、５つのアレイの対称アレイ面を形成することを特徴とするアンテナシステム。
【請求項６】
請求項４に記載のアンテナシステムにおいて、
第一のリニアアンテナアレイと第二のリニアアンテナアレイのアンテナ素子間隔が、第三のリニアアンテナアレイのアンテナ素子間隔に対して整数比であることを特徴とするアンテナシステム。
【請求項７】
請求項６に記載のアンテナシステムにおいて、
第四のリニアアンテナアレイであって、
第四の複数のアンテナ素子を含み、第四の複数のアンテナ素子が第一の複数のアンテナ素子と同じ構成であるような第四のリニアアンテナアレイと、
第五のリニアアンテナアレイであって、
第五の複数のアンテナ素子を含み、第五の複数のアンテナ素子が第二の複数のアンテナ素子と同じ構造であるような第五のリニアアンテナアレイと、
をさらに含み、
第四のリニアアンテナアレイと第五のリニアアンテナアレイが第三のリニアアンテナアレイに隣接して位置付けられて、５つのアレイの対称アレイ面を形成す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に記載のアンテナシステムにおいて、
第三のスペクトルバンドで動作するための第三の複数のアンテナ素子を含む第三のリニアアンテナアレイをさらに含み、第三のリニアアンテナアレイは、結合リニアアレイに隣接して位置付けられ、結合リニアアレイの長さは第三のリニアアンテナアレイの長さと略同じであることを特徴とするアンテナシステム。
【請求項９】
請求項８に記載のアンテナシステムにおいて、
第四のリニアアンテナアレイであって、
第四の複数のアンテナ素子を含み、第四の複数のアンテナ素子が第一の複数のアンテナ素子と同じ構成であるような第四のリニアアンテナアレイと、
第五のリニアアンテナアレイであって、
第五の複数のアンテナ素子を含み、第五の複数のアンテナ素子が第二の複数のアンテナ素子と同じ構造であるような第五のアンテナアレイと、
をさらに含み、
第四のリニアアンテナアレイと第五のリニアアンテナアレイが第三のリニアアンテナアレイに隣接して位置付けられて、５つのアレイの対称アレイ面を形成することを特徴とするアンテナシステム。
【請求項１０】
請求項８に記載のアンテナシステムにおいて、
第一のリニアアンテナアレイの非共有アンテナ素子のアンテナ素子間隔が、第三のリニアアンテナアレイの隣接するアンテナ素子のアンテナ素子間隔に対して整数比であり、第二のリニアアンテナアレイの非共有リアアンテナ素子のアンテナ素子間隔が、第三のリニアアンテナアレイの隣接するアンテナ素子のアンテナ素子間隔に対して異なる整数比であ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に記載のアンテナシステムにおいて、
第四のリニアアンテナアレイであって、
第四の複数のアンテナ素子を含み、第四の複数のアンテナ素子が第一の複数のアンテナ素子と同じ構造であるような第四のリニアアンテナアレイと、
第五のリニアアンテナアレイであって、
第五の複数のアンテナ素子を含み、第五の複数のアンテナ素子が第二の複数のアンテナ素子と同じ構造であるような第五のリニアアンテナアレイと、
をさらに含み、
第四のリニアアンテナアレイと第五のリニアアンテナアレイが第三のリニアアンテナアレイに隣接して位置付けられて、５つのアレイの対称アレイ面を形成することを特徴とするアンテナシステム。
【請求項１２】
請求項１に記載のアンテナシステムにおいて、
第一のリニアアンテナアレイ全体に無線周波数パワーを分配し、位相プロファイルを付加するための第一の無線周波数分配および位相シフト回路であって、第一のリニアアンテナアレイが第一の無線周波数分配および位相シフト回路に接続されるような第一の無線周波数分配および位相シフト回路と、
第二のリニアアンテナアレイ全体に無線周波数パワーを分配し、位相プロファイルを付加するための第二の無線周波数分配および位相シフト回路であって、第二のリニアアンテナアレイが第二の無線周波数分配および位相シフト回路に接続されるような第二の無線周波数分配および位相シフト回路と、
をさらに含むことを特徴とするアンテナシステム。
【請求項１３】
請求項１２に記載のアンテナシステムにおいて、
少なくとも１つのダイプレックスフィルタをさらに含み、第一の複数のアンテナ素子と第二の複数のアンテナ素子の両方に含まれる少なくとも１つのアンテナ素子が第一の無線周波数分配および位相シフト回路と第二の無線周波数分配および位相シフト回路に少なくとも１つのダイプレックスフィルタを介して接続されることを特徴とするアンテナシステム。
【請求項１４】
請求項１に記載のアンテナシステムにおいて、
第一の複数のアンテナ素子と第二の複数のアンテナ素子の両方に含まれる少なくとも１つのアンテナ素子は少なくとも２つのアンテナ素子を含み、少なくとも２つのアンテナ素子のアンテナ素子間隔は、第一の複数のアンテナ素子のうちのその他のアンテナ素子のアンテナ素子間隔と第二の複数のアンテナ素子のうちのその他のアンテナ素子のアンテナ素子間隔との間の中間の数値であることを特徴とするアンテナシステム。
【請求項１５】
アンテナシステムを用いて通信する方法において、
第一のスペクトルバンドで送信するための第一の入力信号を受信するステップと、
第二のスペクトルバンドで送信するための第二の入力信号を受信するステップと、
第一の入力信号を、アンテナシステムの第一のリニアアンテナアレイから第一のスペクトルバンドで送信するステップであって、第一のリニアアンテナアレイが第一の複数のアンテナ素子を含むようなステップと、
第二の入力信号を、アンテナシステムの第二のリニアアンテナアレイから第二のスペクトルバンドで送信するステップであって、第二のリニアアンテナアレイが第二の複数のアンテナ素子を含み、第一のリニアアンテナアレイと第二のリニアアンテナアレイがアンテナ素子の結合リニアアレイを形成するように配置され、少なくとも１つのアンテナ素子が第一の複数のアンテナ素子と第二の複数のアンテナ素子の両方に含まれるようなステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法において、
第三のスペクトルバンドで送信するための第三の入力信号を受信するステップと、
第三の入力信号を、アンテナシステムの第三のリニアアンテナアレイから第三のスペクトルバンドで送信するステップであって、第三のリニアアンテナアレイが第三の複数のアンテナ素子を含むようなステップと、
をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法において、
第三のリニアアンテナアレイは結合リニアアレイに隣接して位置付けられ、結合リニアアレイの長さは第三のリニアアンテナアレイの長さと略同じであることを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１６に記載の方法において、
第三のリニアアンテナアレイは結合リニアアレイと同軸に位置付けられ、結合リニアアレイの長さは第三のリニアアンテナアレイの長さと略同じであることを特徴とする方法。
【請求項１９】
背球項１５に記載の方法において、
第一の入力信号は、第一のリニアアンテナアレイに接続された第一の無線周波数分配および位相シフト回路を介して受信され、第二の入力信号は、第二のリニアアンテナアレイに接続された第二の無線周波数分配および位相シフト回路を介して受信されることを特徴とする方法。
【請求項２０】
アンテナシステムを用いて通信する方法において、
アンテナシステムの第一のリニアアンテナアレイを介して第一のスペクトルバンドの第一の信号を受信するステップであって、第一のリニアアンテナアレイが第一の複数のアンテナ素子を含むようなステップと、
アンテナシステムの第二のリニアアンテナアレイを介して第二のスペクトルバンドの第二の信号を受信するステップであって、第二のリニアアンテナアレイが第二の複数のアンテナ素子を含み、第一のリニアアンテナアレイと第二のリニアアンテナアレイが、アンテナ素子の結合リニアアレイを形成するように配置され、少なくとも１つのアンテナ素子が第一の複数のアンテナ素子と第二の複数のアンテナ素子の両方に含まれるようなステップと、
第一の信号を、第一のリニアアンテナアレイに接続された第一の無線周波数分配および位相シフト回路を介して出力するステップと、
第二の信号を、第二のリニアアンテナアレイに接続された第二の無線周波数分配および位相シフト回路を介して出力するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載の方法において、
少なくとも１つのダイプレックスフィルタを介して、第一の複数のアンテナ素子と第二の複数のアンテナ素子の両方に含まれる少なくとも１つのアンテナ素子を介して受信した第一の信号の成分信号と第二の信号の成分信号を分離するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、２０１３年２月２２日に出願された米国仮特許出願第６１／７６７，９６４号の優先権を主張するものであり、同仮出願の全体を参照によって本願に援用する。
【０００２】
本開示は一般にアンテナシステムに関し、より詳しくは、複数のスペクトルバンドをサポートする基地局アンテナシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
セルラー移動通信事業者は、増大を続ける契約者のトラフィック需要を満たすため、および新規な無線アクセス技術、特にロングタームエボリューション（ＬＴＥ）とＬＴＥ−アドバンスト無線アクセス技術の開発のために、より多くのスペクトルバンドと、各バンド内のますます多くのスペクトルを使用している。したがって、セルラーサイトは、複数のスペクトルバンドをサポートできる基地局アンテナソリューションを必要としている。複数のバンドを有するほとんどの移動通信事業者は、これらを低域スペクトルバンドと高域スペクトルバンドに分けていることが多い。例えば欧州において、８００ＭＨｚと９００ＭＨｚバンドは一般に低域スペクトルバンドに分類され、１８００ＭＨｚ、２１００ＭＨｚ、および２６００ＭＨｚは一般に高域スペクトルバンドに分類される。
【０００４】
セルラーネットワークは、物理的環境、無線チャネル環境、無線周波数（ＲＦ）パワー、サービス展開地域、および能力需要に応じて、様々な基地局およびアンテナソリューションを使用する。基地局サイトはしばしば、例えばマクロセル、マイクロセル、スモールセル、インドアセル、分散アンテナシステム（ＤＡＳ）等に分類される。マクロセルサイトはより広い地域をカバーするように設計され、一般に、必要な利得を獲得するための指向性メインビームを持つセクタパネルアンテナアレイを有し、これらは周辺の建物の平均的高さより上方に位置付けられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
リニアアンテナアレイを備えるアンテナシステムを構成する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
１つの実施形態において、本開示は、各々が複数のアンテナ素子を有する少なくとも２つのリニアアンテナアレイを備えるアンテナシステムについて述べる。各アレイは、異なる個別のスペクトルバンドからの信号を送受信するように設計される。第一のアンテナアレイと第二のアンテナアレイは、１つの、より長い、結合されたアンテナ素子リニアアレイを形成するように配置される。これに加えて、少なくとも１つのアンテナ素子は第一と第二のアンテナアレイ間で共有される。１つの例において、第一のアンテナアレイは、第一のアンテナアレイ全体にＲＦパワーを分配し、ある位相プロファイルを付加するための第一のＲＦ分配および位相シフト回路に接続され、第二のアンテナアレイは、第二のアンテナアレイ全体にＲＦ出力を分配し、ある位相プロファイルを付加するための第二のＲＦ分配・位相シフトネットワークに接続される。
【０００７】
本開示の教示は、以下の詳細な説明を次のような添付の図面と共に考慮することにより、容易に理解できる。
【発明の効果】
【０００８】
リニアアンテナアレイを備えるアンテナシステムを構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本開示による、例えば１７１０〜２１７０ＭＨｚおよび２６００ＭＨｚのスペクトルバンドで動作するための二重交差偏波アンテナアレイのトポロジを示す図である。
【図２】本開示による、例えば１９００ＭＨｚおよびＡｄｖａｎｃｅｄ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｓｅｒｖｉｃｅｓ（ＡＷＳ）バンドで動作するための二重交差偏波アンテナアレイのトポロジを示す図である。
【図３】本開示による、例えば７９０〜９６０ＭＨｚ、１７１０〜２１７０ＭＨｚ、および２６００ＭＨｚのスペクトルバンドで動作するための二重交差偏波アンテナアレイのトポロジを示す図である。
【図４】本開示による、例えば６９８〜８９４ＭＨｚ、１９００ＭＨｚ、およびＡＷＳスペクトルバンドで動作するための二重交差偏波アンテナアレイのトポロジを示す図である。
【図５】本開示による、例えば６９８〜８９４ＭＨｚ、１９００ＭＨｚ、およびＡＷＳのスペクトルバンドで動作するための三重交差偏波アンテナアレイのトポロジを示す図である。
【図６】本開示による、例えば７９０〜９６０ＭＨｚ、１７１０〜２１７０ＭＨｚ、および２６００ＭＨｚのスペクトルバンドで動作するための五重（５ｘ）交差偏波アンテナアレイのトポロジを示す図である。
【図７】本開示による、例えば７９０〜９６０ＭＨｚ、１７１０〜２１７０ＭＨｚ、および２６００ＭＨｚのスペクトルバンドで動作するための五重（５ｘ）交差偏波アンテナアレイのトポロジを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
理解しやすくするために、可能なかぎり、図面に共通する同じ要素を示すためには同じ参照番号を使用した。
【００１１】
本願の実施形態は、規定された使用可能なマルチバンドアンテナ開口サイズ内で、少なくとも２つのスペクトルバンド範囲をカバーし、各スペクトルバンドについて独立したビームチルティングを提供しながら、チルト範囲、サイドローブレベル、およびバンド間パッシブインターモジュレーション（ＰＩＭ）性能を最大化するマルチバンドアンテナアレイのトポロジを提供する。例えば、１つの実施形態において、２つの個別のスペクトルバンド内で信号を送受信するように設計された少なくとも２つのアンテナアレイが、少なくとも１つの、ただし全部ではないアンテナ素子が２つのスペクトルバンドで共有されるように配置される。この配置にはいくつかの利点がある。例えば、２つのアレイを、第三のスペクトルバンドで動作するように設計されているが、マルチアレイアンテナシステム全体の好ましい結合または最大長さを決定しうる第三のアンテナアレイに隣接して、またはそれと同軸的に位置付けることができる。したがって、本開示により、第一と第二のアンテナアレイを所望の長さと、したがって利得を有するものとすることができ、またアレイ長の一部に関する最適なアンテナ間隔、すなわちピッチを利用でき、これはチルト範囲等の性能パラメータに関する設計の自由度やサイドローブレベルの抑制を提供する。本開示の実施形態は、従来のマルチアンテナシステム内では本来、空スペースであったであろうものを利用し、それによってより柔軟な設計と性能の自由度を得られるようにすることを目指している。
【００１２】
本開示のマルチバンドアンテナアレイのすべての実施形態に関して、これらは無線周波数（ＲＦ）信号の送信と受信の両方に使用できる。しかしながら、明瞭化のために、説明と例は送信用の信号を使ってのみ提供する。それゆえ、当業者であれば、同じ、相互交換的な説明がＲＦ信号の受信にも当てはまることがわかるであろう。これに加えて、明瞭化のために、本明細書で説明するすべてのアンテナアレイが、これらが２つの同一の（または同様の）直交偏波アレイであるという点で二重交差偏波であるとみなされる。一般に、各例に関して、２つの直交偏波アレイの一方だけが詳しく説明されている場合、当業者であれば、同じ（または同様の）構成と動作の説明がもう一方の直交偏波アレイに当てはまることを理解すると想定される。
【００１３】
同様に、すべての実施形態について、ＲＦ分配および位相シフト回路の例が示されている。しかしながら、本開示によれば、その他の給電回路と位相シフトソリューションも存在し、これには、例えばＲＦ分配または給電回路の多少の位相シフトされた成分信号から、多少のアンテナ素子を駆動することが含まれ、それによってチルト範囲等のアンテナ性能パラメータに関する異なる設計と費用のトレードオフおよび／またはサイドローブレベルの抑制が可能となる。それゆえ、当業者であれば、本開示のその他の、別の、異なる実施形態によれば、説明されている実施形態の中に示され、述べられているものとは異なる寸法、アンテナ素子の数、および／またはその他の変更が可能であることがわかるであろう。
【００１４】
説明されている実施形態は、単独のアンテナ筐体とレドームアセンブリの限られた、または制約された寸法の中にすべてのアレイを収容するために、有利なアンテナ素子ピッチおよびアレイ面のトポロジが実現できることを実証するように設計されている。このような最適化されたアンテナ素子ピッチにより、チルト範囲、サイドローブレベル、およびアイソレーション等のアンテナ性能パラメータに関して、設計の柔軟性が向上する。
【００１５】
説明のための例として、現在、あるサイトにおいて１８００ＭＨｚまたは２１００ＭＨｚのスペクトルバンドの何れか、または両スペクトルバンドでサービスを提供している移動通信事業者は、特にマクロセルサイトのために、２６００ＭＨｚのスペクトルバンドも追加する必要があるかもしれない。追加のスペクトルバンドをサポートするようにセルラー基地局サイトをアップグレードするためのこれまでの方法は、別のシングルバンドアンテナを追加すること、アンテナを広帯域アンテナに交換すること、およびアンテナをマルチバンドアンテナに交換すること、を含む。追加のスペクトルバンドに対応するためにより多くのシングルバンドアンテナを使用することにより、各スペクトルバンドについて独立してＲＦの最適化を行うことができ、バンド間、クロスバンド、および隣接バンド干渉の問題の可能性を最小化するのに役立つ。しかしながら、これはサイトのレンタル料の増加および風圧の増大を招く可能性があり、土地ゾーニングの問題を生じさせるかもしれない。これに対して、広帯域アンテナへの変更により、事業者はアンテナとフィーダ線の総数をそのままにすることができる。広帯域アンテナは一般に、広い周波数範囲をサポートし、それゆえ多数のスペクトルバンドをカバーできる。例えば、１７１０〜２６９０ＭＨｚの周波数範囲をサポートするアンテナは人気の高い広帯域アンテナであり、それは、これらが既存の１８００ＭＨｚおよび２１００ＭＨｚバンドのほかに、欧州においてより最近発行された２６００ＭＨｚバンドもカバーするからである。しかしながら、このような広帯域アンテナの場合、各スペクトルバンドを結合してからアンテナを接続する必要があるため、各バンドを、例えば垂直面チルトの点で独立して最適化することができない。これに加えて、より大きいスペクトルと、実際にはパワーが単独の広帯域アンテナに結合されると、バンド間干渉の問題の可能性と確率が高くなる。例えば、アンテナ配線機器（フィーダやアンテナ等）内で複数のスペクトル成分が非線形に混ざることにより、パッシブインターモジュレーション（ＰＩＭ）干渉が発生する。特定のパワーと送信周波数の組み合わせの下では、これが上りリンクチャネルに対応するように設計されたスペクトルに当てはまる可能性のあるＰＩＭ干渉の発生の原因となり得、したがって、基地局の受信機の感度抑圧をきたす。広帯域アンテナの別の欠点は、アレイ内の放射アンテナ素子が広い周波数範囲をサポートできるようにすることは可能であるものの、アンテナのアレイファクタが最適ではなく、すなわち、アレイの素子ピッチ、すなわち素子間間隔が、すべての周波数について最適であるとは限らなくなる、という点である。アンテナアレイのこのような広帯域化の結果として、利得、垂直面指向性、サイドローブレベル、および／または電気的チルト範囲の限定等のある程度の性能トレードオフがなされる。
【００１６】
これに対して、本開示の実施形態は、少なくとも２つのアンテナアレイを含み、これらは２つの別々のスペクトルバンド内で信号を送受信するように設計され、また、少なくとも１つ、ただし全部ではないアンテナ素子が２つのスペクトルバンド間で共有されるように配置される。この構成にはいくつかの利点がある。例えば、１つの例において、２つのアレイが、例えば第三のスペクトルで動作するように設計されるが、マルチアレイアンテナシステム全体の好ましい結合または最大長さを決定しうる第三のアレイに隣接して、またはそれと同軸に位置付けられる。したがって、本開示により、第一と第二のアンテナアレイを所望の長さ、したがって利得を有するものとすることができ、また、アレイ長の一部について最適なアンテナ間隔、すなわちピッチを利用でき、これによってチルト範囲等の性能パラメータに関する設計の自由度とサイドローブレベルの抑制が提供される。本開示の実施形態は、従来のマルチアンテナシステムでは本来であれば空スペースであったであろうものを利用し、それと同時に、構成要素の数を最小限にすることにより、より柔軟な設計と性能の自由度を提供することを目指している。
【実施例１】
【００１７】
実施形態１−本開示の第一の実施形態が図１に示されており、これは、アンテナ幅を最小にする必要がある時に、基地局サイトにおける１つのアンテナ位置で第一のスペクトルバンド、例えば１７１０〜２１７０ＭＨｚと第二のスペクトルバンド、例えば２５００〜２６９０ＭＨｚをサポートする。図１は、２つの異なる高域周波数範囲（例えば、高域１＝１７１０〜２１７０ＭＨｚ、高域２＝２５００〜２６９０ＭＨｚ）をサポートする２つの高域アレイを有する二重アレイ面トポロジ設計を示している。２つの高域アレイは、一方のアレイを他方のアレイの上に、縦に積み重ねられる。１つの実施形態において、結合アンテナアレイの全長は、例えば１．８〜２．２ｍであり、したがって基地局アンテナの一般的長さ、または利用可能または最大長さを反映している。しかしながら、２つの高域アレイは、アレイに沿って略中央の位置にあるいくつかの共通アンテナ素子を共有する。１つの実施形態において、高域１のアンテナアレイの総アレイ長は約１．４ｍであり、高域２のアンテナアレイは約１．３ｍであり、これらは必要な指向性、垂直パターンビーム幅、そして利得を提供する、そのようなバンドにとって有利なアレイ長である。
【００１８】
この例では、各高域アレイはそれ自体の独立した並列給電回路と位相シフト回路を有する。図１に示されるように、高域アンテナアレイ１は、そのアレイ長のほとんどについて、１７１０〜２１７０ＭＨｚの範囲のために最適化されたアンテナ素子間隔（ピッチ）を有する。高域アンテナアレイ２は、そのアレイ長のほとんどについて、２５００〜２６９０ＭＨｚの範囲のために最適化されたアンテナ素子ピッチを有する。共有または共通アンテナ素子は、中間的ピッチ、または累進的ピッチ変化を有することができる。共有アンテナ素子は２つのそれぞれの並列給電回路と位相シフト回路にダイプレックスフィルタを介して接続され、このフィルタは１つの例において、１７１０〜２１７０ＭＨｚと２５００〜２６９０ＭＨｚという分離された通過域を有していてもよい。各高域アレイが、１７１０〜２６９０ＭＨｚの全範囲での広帯域動作用にそのアレイが設計されたとした場合より最適な素子ピッチを利用するため、チルト範囲、利得、サイドローブレベルの改善が実現可能であろう。２つの高域アレイはまた、共有アンテナ素子の一部と共に、２つの高域アレイ間のアイソレーションを最大にしながら、所望の利得を実現するための最適なソリューションを提供し、例えば、ＰＩＭ干渉等の最適なバンド間干渉が確保される。単独の共有レドーム内での最大のアイソレーションは、共有または共通アンテナ素子を一切使用しないことによって実現できるが、これは、アレイ長の短縮を意味し、したがって利得の低下を意味する。
【００１９】
実施形態２−図２の例は、第一の実施形態と同様であるが、同じ素子ピッチを有し、したがって、別の、しかしながら同様のスペクトルバンドおよび周波数範囲をカバーするように設計された２つの高域アレイを利用する。図２の例は、延長された範囲のスペクトルバンドをサポートする必要のない地域またはセルラーネットワークにとって特に有益であるかもしれない。ある例は、１９００ＭＨｚおよびＡｄｖａｎｃｅｄ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｓｅｒｖｉｃｅｓ（ＡＷＳ：上りリンク１７００ＭＨｚ、下りリンク２１００ＭＨｚ）のスペクトルバンドに焦点を当てた北米地域を含む。この実施形態においては、例えば２６００ＭＨｚバンドに対応する必要がないため、各々が１７１０〜２１７０Ｈｚをカバーできる２つの高域アレイで十分で事足りる。これら２つの高域アレイ間の共通または共有アンテナ素子は１９００／ＡＷＳダイプレックスフィルタを使用し、これらには１９００のみ、およびＡＷＳのみの並列給電回路と位相シフト回路から給電される。再び、アンテナ素子の一部だけが１９００およびＡＷＳスペクトルバンドの両方をサポートするために使用されるため、クロスバンドＰＩＭ干渉を発生させる確率が格段に低下する。１９００ＭＨｚおよびＡＷＳバンドは、同じ物理的アレイを共有しながら独立してチルトさせることができるが、ＡＷＳおよび１９００ＭＨｚスペクトルはすべてのアンテナ素子において結合されるため、本開示および実施形態と比較した時に、アイソレーションが小さく、したがってＰＩＭ干渉保護が小さい。これに加えて、アンテナアレイの最大長さに、例えば２．７ｍ未満という限度がある場合には別々のアレイが理想的であるかもしれないが、本開示の実施形態は、単独アレイの長さと縦に積み重ねられた２つのアレイの長さとの間であるかもしれない様々な利用可能な長さを考慮し、またアンテナ幅を最小にする必要がある場合に、有利な全体的性能を実現する。
【００２０】
実施形態３−第三の実施形態において、図３はスペクトルバンドの低域範囲（例えば、７９０〜９６０ＭＨｚ）をサポートする１つの低域アレイと、２つの異なる高域周波数範囲（例えば、高域１＝１７１０〜２１７０ＭＨｚと高域２＝２５００〜２６９０ＭＨｚ）をサポートする２つの高域アレイを有する三重アレイ面トポロジ設計を示している。２つの高域アレイは、第一の実施形態について説明したように配置され、一方のアレイが他方のアレイの上に配置され、低域アレイの片側に水平に配置される。低域アレイの長さは、例えば１．８〜２．２ｍであり、これは基地局アンテナの一般的な長さである。２つの高域アレイは、アレイ長の略中央の位置に配置された、いくつかの共通アンテナ素子を共有する。１つの実施形態において、高域１のアレイの総アレイ長は約１．４ｍ、高域２のアレイは約１．３ｍであり、これはそのようなバンドのための、必要な指向性、垂直パターンビーム幅、およびしたがって利得を提供するアレイ長である。
【００２１】
図３の例はまた、三重アレイ開口のアレイ面に沿った反復的な「ユニットセル」トポロジを最大にするアンテナ素子ピッチも利用している。例えば、高域１のアンテナアレイ（例えば、１７１０〜２１７０ＭＨｚ）に関しては、非共有高域アンテナ素子のすべてについて、低域アンテナアレイの素子ピッチに対して１：２である素子ピッチが使用される。高域２のアンテナアレイ（例えば、２５００〜２６９０ＭＨｚ）に関しては、非共有高域アンテナ素子のすべてについて、低域アレイの素子ピッチに対して１：３である素子ピッチが使用される。低域アレイもまた、高域１のアンテナアレイに隣接する低域素子と高域２のアンテナアレイに隣接する低域素子について、異なる素子ピッチを使用してよい。両方の高域アレイ間に共有アンテナ素子がある領域では、素子ピッチ比は正確な整数比から逸脱してもよい。
【００２２】
実施形態４−図４の例は第三の実施形態と同様であるが、第二の実施形態の中で説明した高域アレイを使用しており、これらは同じアンテナ素子ピッチを有するように設計されている。図４は、１つのスペクトルバンドの低域範囲（例えば、６９８〜８９４ＭＨｚ）と２つの同様の高域周波数範囲（例えば高域１＝１７１０〜１７５５／２１１０〜２１５５ＭＨｚと高域２＝１８５０〜１９９０ＭＨｚ）をサポートする２つの高域アレイを有する三重アレイ面トポロジ設計を示している。図４はまた、三重アレイ構造に沿って配置された「ユニットセル」の反復的アレイトポロジを示しており、高域アレイの素子ピッチは低域アレイに対して１：２である。
【００２３】
実施形態５−図５は、第五の実施形態の態様を含む第五の実施形態を示しており、ここでは、低域アレイの片側に高域アレイを配置する代わりに、これらは低域アレイの上に同軸的に配置されている。したがって、低域素子は高域素子のいくつかと同じ位置を共有し、例えばデュアルバンド素子とすることができる。この実施形態の利点は、アンテナ開口面に沿った対称性がさらに最大化されることであり、これは方位放射パターンの対称性と多方位特性を改善できる。別の利点は、それが任意選択によって全体としての開口幅を最小化できることである。
【００２４】
実施形態６−第六の実施形態が図６に示されており、これは第三の実施形態の態様を含み、第三の高域アレイと第四の高域アレイが追加されている。第三の高域アレイと第四の高域アレイは、それぞれ第一の高域アレイと第二の高域アレイと同じか、同様である。これらの追加の高域アレイは水平面内にトポロジ的に反対側に配置され、したがって低域アレイにも隣接しており、合計で５つのアレイが作られる。
【００２５】
実施形態７−図７に示される第七の実施形態は、第四の実施形態の態様を含み、第三の高域アレイと第四の高域アレイが追加されており、これらはそれぞれ第一の高域アレイと第二の高域アレイと同じか、同様である。これらの追加の高域アレイは水平面内にトポロジ的に反対側に配置され、したがって低域アレイにも隣接しており、したがって合計で５のアレイが作られる。
【００２６】
第六と第七の実施形態は各々、それぞれ第一と第二の実施形態において説明した共有高域アンテナアレイ方式を使用する三重アレイトポロジを含む。これらの特定の実施形態の利点は、基地局能力（例えば、別の移動通信事業者）の追加の「オンエア」結合に使用できる別のアレイが提供され、これらは、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）およびＬＴＥ−アドバンスト等の無線技術で利用可能な、より広いＭｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎ−Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔ（ＭＩＭＯ）方式を考える時に、より高次の受信側ダイバーシティ利得または実際に、より高次の送信側ダイバーシティとより高次の空間多重化を利用するための追加の受信ポートを提供する。
【００２７】
これらの実施形態の各々について、それぞれの図１〜７に関して以下により詳しく説明する。
【００２８】
本開示の第一の実施形態が図１に示されている。これは、アンテナ素子（１１３１〜１１１３１９）を有する二重アレイトポロジ設計（１００）を示している。二重アレイトポロジ設計（１００）は、２つの異なる高域周波数範囲（例えば、高域１＝１７１０〜２１７０ＭＨｚと高域２＝２５００〜２６９０ＭＨｚ）をサポートする２つの高域交差偏波アンテナアレイ（１１４、１２４）を含む。２つの高域アレイは縦に配置され、一方のアレイが他方のアレイの上に位置付けられる。高域アンテナアレイ１（１１４）は、交差偏波アンテナ素子１１３１〜１１３１１を含み、高域アンテナアレイ２（１２４）は交差偏波アンテナ素子１１３８〜１１３１９を含む。したがって、アンテナ素子１１３８〜１１３１１は、両方の高域アレイ間で共通であり、すなわち共有される。
【００２９】
信号Ｓ１は、（１６１）で示され、高域アレイ１を通じて周波数範囲１７１０〜２１７０ＭＨｚで送信されるためのＲＦ信号を表す。信号Ｓ２は、（１６２）で示され、高域アレイ２を通じて周波数範囲２５００〜２６９０ＭＨｚで送信されるためのＲＦ信号を表す。
【００３０】
信号Ｓ１はアンテナＲＦ並列給電または分配給電回路（１１０）に接続され、これが入力ＲＦ信号パワーをＳ１の６つの成分信号に分割し、次にこれらは６つの位相シフト装置（１１１１〜６）に接続され、これらの位相シフト装置は、高域アンテナアレイ１のアンテナ素子のアレイ全体に可変的な位相遅延プロファイルを付加するように動作して、信号Ｓ１に関する可変的な電気ビームチルト制御機能を提供するように設計されている。分配給電回路（１１０）と位相シフト装置群（１１１１〜６）をまとめて、広く、ＲＦ分配および位相シフト回路と呼ぶことができる。Ｓ１の位相シフトされた成分信号は、アンテナ素子１１３１〜１１３１１の高域アンテナアレイ１に接続される。具体的には、アンテナ素子１１３１はＳ１の位相シフトされた第一の成分信号から直接駆動され、素子１１３２と１１３３は、ＲＦ分割装置（１１２１）を通じてさらに２つの成分信号に分割されている、Ｓ１の位相シフトされた第二の成分信号を介して駆動されるように示されている。同様に、素子１１３４と１１３５は同じ方法で、ＲＦ分割装置（１１２２）を通じてさらに２つの成分信号に分割されている、Ｓ１の第三の位相シフトされた成分信号から駆動され、素子１１３６と１１３７も同様に、ＲＦ分割装置（１１２３）を通じてさらに２つの成分信号に分割される、Ｓ１の第四の位相シフトされた成分信号から駆動される。素子１１３８と１１３９は、ダイプレックスフィルタ（１３１１）の共通ポートから駆動されるＲＦ分割装置（１３２１）から駆動される。ダイプレックスフィルタ（１３１１）は２つの入力ポート、すなわち通過域１７１０〜２１７０ＭＨｚで信号を通過させる第一の入力ポート（１３４１）と通過域２５００〜２６９０ＭＨｚで信号を通過させる第二の入力ポート（１３４２）を有する。ダイプレックスフィルタ（１３１１）の第一の入力ポート（１３４１）は、Ｓ１の第五の位相シフトされた成分信号に接続される。素子１１３１０と１１３１１は、ダイプレックスフィルタ（１３１２）の共通ポート（１３３２）から駆動されるＲＦ分割装置（１３２２）から駆動される。ダイプレックスフィルタ（１３１２）は２つの入力ポート、すなわち通過域１７１０〜２１７０ＭＨｚの１つの入力ポート（１３５１）と通過域２５００〜２６９０ＭＨｚの第二の入力ポート（１３５２）を有する。ダイプレックスフィルタ（１３１２）の第一の入力ポート（１３５１）は、Ｓ１の第六の位相シフトされた成分信号に接続される。
【００３１】
信号Ｓ２はアンテナＲＦ並列給電または分配給電回路（１２０）に接続され、これが入力ＲＦ信号パワーをＳ２の６つの成分信号に分割し、次にこれらは６つの位相シフト装置（１２１１〜６）に接続され、これらの位相シフト装置は、高域アンテナアレイ２のアンテナ素子のアレイ全体に可変的な位相遅延プロファイルを付加するように動作して、信号Ｓ２に関する可変的な電気ビームチルト制御機能を提供するように設計されている。分配給電回路（１２０）と位相シフト装置群（１２１１〜６）をまとめて、広く、ＲＦ分配および位相シフト回路と呼ぶことができる。Ｓ２の位相シフトされた成分信号は、アンテナ素子１１３８〜１１３１９で示される高域アンテナアレイ２に接続される。具体的には、アンテナ素子１１３８と１１８９が、ダイプレックスフィルタ（１３１１）の共通ポート（１３３１）から駆動されるＲＦ分割装置（１３２１）から駆動されるように示されている。ダイプレックスフィルタ（１３１１）の第二の入力ポート（１３４２）は、Ｓ２の第一の位相シフトされた成分信号に接続される。素子１１３１０と１１３１１は、ダイプレックスフィルタ（１３１２）の共通ポート（１３３２）から駆動されるＲＦ分割装置（１３２２）から駆動される。ダイプレックスフィルタ（１３１２）の第二の入力ポート（１３５２）は、Ｓ２の第二の位相シフトされた成分信号に接続される。アンテナ素子１１３１２と１１３１３は、ＲＦ分割装置（１２２１）を通じてさらに２つの成分信号に分割されている、Ｓ２の位相シフトされた第三の成分信号を介して駆動される。同様に、素子１１３１４と１１３１５は、ＲＦ分割装置（１２２２）を通じてさらに２つの成分信号に分割されている、Ｓ２の第四の位相シフトされた成分信号から駆動され、素子１１３１６と１１３１６も同様に、ＲＦ分割装置（１２２３）を通じてさらに２つの成分信号に分割されている、Ｓ２の第五の位相シフトされた成分信号から駆動される。最後に、アンテナ素子１１３１８と１１３１９は、同じ方法で、Ｓ２の第六の位相シフトされた成分信号から駆動されるＲＦ分割装置（１２２４）から駆動される。
【００３２】
アンテナアレイの正確な寸法は図１に示されていないが、１つの例において、１９のアンテナ素子の「結合アレイ」の総アレイ長は、具体的な素子間隔距離に応じて１．８〜２．２ｍの間のアンテナレドームの全長を反映するように設計され、したがって、好ましい、典型的な、または一般的な基地局アンテナ長、または実際に最大の利用可能な長さを反映している。これは、例えば最高２．２ｍのアンテナ長が許されるが、アンテナ幅が例えば２００ｍｍに限定される（それゆえ、従来の横並びの二重アレイアンテナは利用できない）場合、および一般的なチルトが容認されず、スペクトルバンド間に最大のアイソレーションが必要な場合に特に有益である。１つの例において、高域アンテナアレイ１の総アレイ長は約１．４ｍであり、高域アンテナアレイ２の総アレイ長は約１．３ｍである。これらの例示的なアレイ長もまた、必要な指向性、垂直パターンビーム幅、したがって利得を提供する、このようなバンドに関する一般的なアレイ長を反映している。
【００３３】
１つの例において、高域バンド１の、素子１１３１〜１１３７、したがって高域アンテナアレイ１のアレイ長のほとんどについてのアンテナ素子間隔（ピッチ）ｄｅ１（図１において（１９１）で示されている）は、１７１０〜２１７０ＭＨｚの範囲に関して最適化されるように設計され、例えば１３０ｍｍであってもよく、これは高域１の中心周波数で約０．８５λである。これは、このような周波数範囲にとって有利な素子間隔設計値を表し、それによって今度は、チルト範囲を最適化するのに十分な設計自由度、サイドローブレベル抑制、および素子間の扱いやすい相互結合を可能にする。これに加えて、１つの例において、高域２の、素子１１３１２〜１１３１９、したがって高域アンテナアレイ２のアレイ長のほとんどについてのアンテナ素子間隔（ピッチ）ｄｅ２（図１において（１９２）で示される）は、２５００〜２６９０ＭＨｚの範囲に関して最適化されるように設計され、例えば１００ｍｍであってもよく、これもまた、高域２の中心周波数で約０．８５λである。これは、このような周波数範囲にとって有利な素子間隔設計値を表し、それによって今度は、チルト範囲を最適化するのに十分な設計自由度、サイドローブレベル抑制、および素子間の扱いやすい相互結合を可能にする。これに加えて、１つの例において、共有または共通の高域アンテナ素子１１３８〜１１３１１は、例えば１３０ｍｍ〜１００ｍｍの間の中間的ピッチ、または累進的ピッチ変化を有することができる。各高域アンテナアレイは、１７１０〜２６９０ＭＨｚの範囲全体での広帯域動作用にその設計されたとした場合より最適な素子ピッチを使用しているため、チルト範囲、利得、サイドローブレベルの改善が実現可能であろう。
【００３４】
ダイプレックスフィルタ（１３１１と１３１２）は、チルト範囲とサイドローブレベルに影響を与えうる、追加の位相遅延を導入してもよい。さらに、このようなダイプレックスフィルタは、入力信号の異なる周波数に対して異なる位相遅延を導入してもよい。したがって、１つの実施形態において、ダイプレックスフィルタは所望の群遅延特性と仕様を有するように選択される。図示されていないが、１つの実施形態において、同じのダイプレックスフィルタ装置を使ってすべての高域アンテナ素子が駆動される。例えば、これは、ダイプレックスフィルタをＳ１の残り４つの位相シフトされた成分信号の中に挿入し、Ｓ２の残り４つの位相シフトされた成分信号についても同様にして、素子１１３１〜１１３７と１１３１２〜１１３１９が共有または共通の高域アンテナ素子１１３８〜１１３１１と同じ群遅延特性を受け取れるようにすることを意味する。
【００３５】
図１の例における、いくつかの共有アンテナ素子、すなわち１１３８〜１１３１１を有する２つの高域アレイは、高域アレイ間のアイソレーションを最大化し、その一方で、例えばＰＩＭ干渉等の最適なバンド間またはクロスバンド干渉を確保するために、所望の利得を実現する最適化されたソリューションを提供する。単独の共有レドーム内での最大のアイソレーションは、共有アンテナ素子をまったく使用しないことによって実現できるが、これは、アレイ長の短縮、したがって利得の縮小を意味する。
【００３６】
本開示の第二の実施形態が図２に示されている。これは、アンテナ素子（２１３１〜２１３１６）を有する二重アレイトポロジ設計（２００）を示している。二重アレイトポロジ設計（２００）は、２つの別の、しかしながら同様の高域周波数範囲（例えば、高域１＝１７１０〜１７５５ＭＨｚ／２１１０〜２１５５ＭＨｚに分割と高域２＝１８５０〜１９９０ＭＨｚ）をサポートする２つの高域交差偏波アンテナアレイ（２１４、２２４）を含む。２つの高域アレイは縦に配置され、一方のアレイが他方のアレイの上に位置付けられる。高域アンテナアレイ１（２１４）は交差偏波アンテナ素子２１３１〜２１３１０を含み、高域アンテナアレイ２（２２４）は交差偏波アンテナ素子２１３７〜２１３１６を含む。したがって、アンテナ素子２１３７〜２１３１０は、両方の高域アレイ間で共通であり、すなわち共有される。
【００３７】
信号Ｓ１は、（２６１）としても示され、高域アレイ１を通じて、例えば１７１０〜１７５５ＭＨｚ／２１１０〜２１５５ＭＨｚの周波数範囲、すなわち米国、カナダ、およびその他の地域でより一般的にＡｄｖａｎｃｅｄ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｓｅｒｖｉｃｅｓ（ＡＷＳ）として知られるバンドで送信されるためのＲＦ信号を表す。信号Ｓ２は、（２６２）としても示され、高域アレイ２を通じて、例えば１８５０〜１９９０ＭＨｚの周波数範囲、すなわち米国、カナダ、およびその他の地域でより一般的にＰｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｓｅｒｖｉｃｅｓ（ＰＣＳ）として知られるバンドで送信されるためのＲＦ信号を表す。
【００３８】
信号Ｓ１はアンテナＲＦ並列給電または分配給電回路（２１０）に接続され、これが入力ＲＦ信号パワーをＳ１の５つの成分信号に分割し、次にこれらは５つの位相シフト装置（２１１１〜５）に接続され、これらの位相シフト装置は、高域アンテナアレイ１のアンテナ素子のアレイ全体に可変的な位相遅延プロファイルを付加するように動作して、信号Ｓ１に関する可変的な電気ビームチルト制御機能を提供するように設計されている。分配給電回路（２１０）と位相シフト装置群（２１１１〜５）をまとめて、広く、ＲＦ分配および位相シフト回路と呼ぶことができる。Ｓ１の位相シフトされた成分信号は、アンテナ素子２１３１〜２１３１０により示される高域アンテナアレイ１に接続される。具体的には、素子２１３１と２１３２が、ＲＦ分割装置（２１２１）を通じてさらに２つの成分信号に分割されている、Ｓ１の位相シフトされた第一の成分信号を介して駆動されるように示されている。同様に、素子２１３３と２１３４は同じ方法で、ＲＦ分割装置（２１２２）を通じてさらに２つの成分信号に分割されている、Ｓ１の第二の位相シフトされた成分信号から駆動され、素子２１３５と２１３６も同様に、ＲＦ分割装置（２１２３）を通じてさらに２つの成分信号に分割される、Ｓ１の第三の位相シフトされた成分信号から駆動される。素子２１３７と２１３８は、ダイプレックスフィルタ（２３１１）の共通ポート（２３３１）から駆動されるＲＦ分割装置（２３２１）から駆動される。ダイプレックスフィルタ（２３１１）は２つの入力ポート、すなわち通過域１７１０〜１７５５ＭＨｚと２１１０〜２１５５ＭＨｚで信号を通過させる第一の入力ポート（２３４１）と通過域１８５０〜１９９０ＭＨｚで信号を通過させる第二の入力ポート（２３４２）を有する。ダイプレックスフィルタ（２３１１）の第一の入力ポート（２３４１）は、Ｓ１の第四の位相シフトされた成分信号に接続される。素子２１３９と２１３１０は、ダイプレックスフィルタ（２３１２）の共通ポート（２３３２）から駆動されるＲＦ分割装置（２３２２）から駆動される。ダイプレックスフィルタ（２３１２）は２つの入力ポート、すなわち通過域１７１０〜１７５５ＭＨｚと２１１０〜２１５５ＭＨｚの１つの入力ポート（２３５１）と通過域１８５０〜１９９０ＭＨｚで信号を通過させる第二の入力ポート（２３５２）を有する。ダイプレックスフィルタ（２３１２）の第一の入力ポートは、Ｓ１の第五の位相シフトされた成分信号に接続される。
【００３９】
信号Ｓ２はアンテナＲＦ並列給電または分配給電回路（２２０）に接続され、これが入力ＲＦ信号パワーをＳ２の５つの成分信号に分割し、次にこれらは５つの位相シフト装置（２２１１〜５）に接続され、これらの位相シフト装置は、高域アンテナアレイ２のアンテナ素子のアレイ全体に可変的な位相遅延プロファイルを付加するように動作して、信号Ｓ２に関する可変的な電気ビームチルト制御機能を提供するように設計されている。分配給電回路（２２０）と位相シフト装置群（２２１１〜５）をまとめて、広く、ＲＦ分配および位相シフト回路と呼ぶことができる。Ｓ２の位相シフトされた成分信号は、アンテナ素子２１３７〜２１３１６で示される高域アンテナアレイ２（２２４）に接続される。具体的には、アンテナ素子２１３７と２１３８が、ダイプレックスフィルタ（２３１１）の共通ポート（２３３１）から駆動されるＲＦ分割装置（２３２１）から駆動されるように示されている。ダイプレックスフィルタ（２３１１）の第二の入力ポート（２３４２）は、Ｓ２の第一の位相シフトされた成分信号に接続される。素子２１３９と２１３１０は、ダイプレックスフィルタ（２３１２）の共通ポート（２３３２）から駆動されるＲＦ分割装置（２３２２）から駆動される。ダイプレックスフィルタ（２３１２）の第二の入力ポート（２３５２）は、Ｓ２の第二の位相シフトされた成分信号に接続される。アンテナ素子２１３１１と２１３１２は、ＲＦ分割装置（２２２１）を通じてさらに２つの成分信号に分割されている、Ｓ２の位相シフトされた第三の成分信号を介して駆動される。同様に、素子２１３１３と２１３１４は、ＲＦ分割装置（２２２２）を通じてさらに２つの成分信号に分割されている、Ｓ２の第四の位相シフトされた成分信号から駆動され、素子２１３１５と２１３１６も同様に、ＲＦ分割装置（２２２３）を介してさらに２つの成分信号に分割されている、Ｓ２の第五の位相シフトされた成分信号から駆動される。
【００４０】
アンテナアレイの正確な寸法は図２に示されていないが、１つの実施形態において、アンテナ筐体とレドームの全長は、具体的な素子間隔距離に応じて１．８〜２．２ｍの間である。これは、基地局アンテナの一般的な長さを反映する。１つの実施形態において、高域１と高域２のアンテナアレイを含む結合されたアレイの総アレイ長は約１．３ｍであり、ここでも、必要な指向性、垂直パターンビーム幅、したがって利得を提供する、これらのバンドにとって一般的なアレイ長を反映する。１つの実施形態において、高域バンド１と高域アンテナ２のアンテナ素子間隔（ピッチ）は、すべての素子２１３１〜２１３１６について同じｄｅ１（図２において（２９１）として示される）である。高域アンテナアレイ素子ピッチは、例えば約１３０ｍｍで最適であってもよく、これは高域１と高域２の両アンテナアレイの中心周波数で約０．８５λである。これは、このような周波数範囲にとって有利な素子間隔設計値を表し、それによって今度は、チルト範囲を最適化するのに十分な設計自由度、サイドローブレベル抑制、および素子間の扱いやすい相互結合を可能にする。
【００４１】
ダイプレックスフィルタ（２３１１と２３１２）の設計は別の位相遅延を導入でき、これは例えばチルト角度とサイドローブレベルに影響を与えうる。さらに、このようなダイプレックスフィルタは、入力信号の異なる周波数に対して可変的な位相遅延を導入してもよい。それゆえ、１つの実施形態において、ダイプレックスフィルタは、所望の群遅延特性と仕様を有するように選択される。図示されていないが、１つの実施形態において、同じ（または同様の）ダイプレックスフィルタ装置を使って、すべての高域アンテナ素子が駆動される。例えば、これは、ダイプレックスフィルタをＳ１の残り３つの位相シフトされた成分信号の中に挿入し、Ｓ２の残り３つの位相シフトされた成分信号についても同様にして、素子２１３１〜２１３６と２１３１１〜２１３１６が共有または共通の高域アンテナ素子２１３７〜２１３１０と同じ群遅延特性を受け取れるようにすることを意味する。
【００４２】
この実施形態におけるいくつかの共有アンテナ素子、すなわち２１３７〜２１３１０を有する２つの高域アレイは、高域アレイ間のアイソレーションを最大化し、その一方で、例えばＰＩＭ干渉等の最適なバンド間またはクロスバンド干渉を確保するために、所望の利得を実現する最適化されたソリューションを提供する。単独の共有レドーム内での最大のアイソレーションは、共有アンテナ素子をまったく使用しないことによって実現できるが、これは、アレイ長の短縮、したがって利得の縮小を意味する。
【００４３】
本開示の第三の実施形態が図３に示されている。これは、交差偏波低域アンテナ素子（１４６１〜１４６８）と交差偏波高域アンテナ素子（１１３１〜１１３１９）を有する三重アレイトポロジ設計（３００）を示す。具体的には、三重アレイトポロジ設計（３００）は、図３において低域アレイ１としても示され、スペクトルバンドの低域範囲（例えば、７９０〜９６０ＭＨｚ）をサポートする交差偏波低域アンテナ素子１４６１〜１４６８を含む低域交差偏波アンテナアレイ（１４４）と、２つの異なる高域周波数範囲（例えば、高域１＝１７１０〜２１７０ＭＨｚと高域２＝２５００〜２６９０ＭＨｚ）をサポートする２つの高域交差偏波アンテナアレイ（１１４、１２４）を含む。この２つの高域アンテナアレイは、第一の実施形態（図１）において説明したとおりであり、これらが低域アレイの片側に配置されている。高域アンテナアレイ１（１１４）は交差偏波アンテナ素子１１３１〜１１３１１を含み、高域アンテナアレイ２（１２４）は交差偏波アンテナ素子１１３８〜１１３１９を含む。したがって、アンテナ素子１１３８〜１１３１１は両方の高域アレイ間で共通であり、あるいは共有される。
【００４４】
信号Ｓ１は、（１６１）としても示され、高域アンテナアレイ１を介して、例えば１７１０〜２１７０ＭＨｚの周波数範囲で送信されるためのＲＦ信号を表す。信号Ｓ２は、（１６２）としても示され、高域アンテナアレイ２を介して、例えば２５００〜２６９０ＭＨｚの周波数範囲で送信されるためのＲＦ信号を表す。信号Ｓ１とＳ２がどのように処理されるかの説明と高域アンテナアレイの詳細は、図１の例に関連して述べたとおりである。
【００４５】
明瞭にし、理解しやすくするために、アンテナ素子の低域アレイのためのＲＦ分配または給電回路は示されていない。それゆえ、当業者であれば、低域信号を搬送するために、従来の分配および位相シフト回路を使用できることがわかるであろう。図３にはアンテナアレイの正確な寸法は示されていないが、１つの実施形態において、８つのアンテナ素子の低域アンテナアレイは、アンテナ素子間隔に応じて１．８〜２．２ｍの間のアンテナ筐体／レドームの全長を反映するように設計され、これは基地局アンテナの一般的な長さを反映する。図３において、低域素子間の間隔はｄＥ１とｄＥ２として示され、それぞれ（１９３、１９４）でも示されている。選択される具体的なアンテナ素子ピッチによって、三重アレイ開口のアレイ面に沿って反復的な「ユニットセル」のトポロジが可能となる。第一の「ユニットセル」１８１は１つの低域アンテナ素子と２つの高域１のアンテナ素子を含む。例えば、例示的なユニットセル（１８１）は、低域素子１４６１と、高域１のアンテナ素子１１３１と１１３２を含む。１つの実施形態において、高域アンテナアレイ１（１７１０〜２１７０ＭＨｚ）の非共有素子１１３１〜１１３７についての１３０ｍｍのアンテナ素子ピッチｄｅ１は、（１９１）としても示され、隣接し、対応する低域アンテナ素子アレイの素子ピッチｄＥ１に対して１：２であり、したがってピッチｄＥ１は２６０ｍｍであってもよい。これは、低域素子１４６１〜１４６３にも当てはまる。同様に、第二の「ユニットセル」１８２は１つの低域アンテナ素子と３つの高域２のアンテナ素子を含む。例えば、例示的なユニットセル１８２は、低域素子１４６７と高域２のアンテナ素子１１３１４、１１３１５、１１３１６を含む。１つの実施形態において、高域２のアンテナアレイ（２５００〜２６９０ＭＨｚ）の非共有アンテナ素子１１３１２〜１１３１９に関するアンテナ素子ピッチｄｅ２は、（１９２）としても示され、１００ｍｍであり、隣接し、対応する低域アンテナ素子アレイのピッチｄＥ２に対して１：３であり、したがって、ｄＥ２は３００ｍｍであってもよい。これは、低域素子１４６５〜１４６８にも当てはまる。共有高域アンテナ素子に隣接する低域アンテナ素子１４６３と１４６４および１４６４と１４６５間のアンテナ素子ピッチは、中間的ピッチ値（例えば２８０ｍｍ）または累進的ピッチ変化を利用することができる。全体として、低域アレイの平均低域アンテナ素子ピッチは約２８０ｍｍであり、これは低域アレイの中心周波数（例えば７９０〜９６０ＭＨｚ）で約０．８２λであり、チルト範囲、サイドローブレベル、および素子間相互結合の扱いを最適化するための至適な数値を表す。「ユニットセル」方式はまた、特に、例えば全体の長さまたは利得の異なるアンテナに対応するための三重アレイアンテナの様々な変形にとって、設計全体をより柔軟にすることができる。
【００４６】
本開示の第四の実施形態が図４に示されている。これは、交差偏波低域アンテナ素子（２４６１〜２４６８）と交差偏波高域アンテナ素子（２１３１〜２１３１６）を有する三重アレイトポロジ設計（４００）を示す。具体的には、三重アレイトポロジ設計（４００）は、低域アレイ１としても示され、スペクトルバンドの低域範囲（例えば、６９８〜８９４ＭＨｚ）をサポートする交差偏波低域アンテナ素子２４６１〜２４６８を含む低域交差偏波アンテナアレイ（２４４）と、２つの別の、しかしながら同様の高域周波数範囲（例えば、高域１＝１７１０〜１７５５ＭＨｚ／２１１０〜２１５５ＭＨｚに分割と高域２＝１８５０〜１９９０ＭＨｚ）をカバーするように設計された２つの高域交差偏波アンテナアレイ（２１４、２２４）を含む。２つの高域アレイは、第二の実施形態（図２）において説明した通りであり、低域アレイの片側に配置される。高域アンテナアレイ１（２１４）は交差偏波アンテナ素子２１３１〜２１３１０を含み、高域アンテナアレイ２（２２４）は交差偏波アンテナ素子２１３７〜２１３１６を含む。したがって、アンテナ素子２１３７〜２１３１０は両方の高域アレイ間で共通であり、または共有される。
【００４７】
信号Ｓ１は、（２６１）としても示され、高域アレイ１を通じて、例えば周波数範囲１７１０〜１７５５ＭＨｚ／２１１０〜２１５５ＭＨｚ、すなわち米国、カナダ、およびその他の地域でより一般的にＡｄｖａｎｃｅｄ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｓｅｒｖｉｃｅｓ（ＡＷＳ）として知られるバンドで送信されるためのＲＦ信号を表す。信号Ｓ２は、（２６２）としても示され、高域アレイ２を通じて、例えば周波数範囲１８５０〜１９９０ＭＨｚ、すなわち米国、カナダ、およびその他の地域でより一般的にＰｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｓｅｒｖｉｃｅｓ（ＰＣＳ）として知られるバンドで送信されるためのＲＦ信号を表す。信号Ｓ１とＳ２がどのように処理されるかの説明と高域アンテナアレイの詳細は、図２の例に関連して述べたとおりである。
【００４８】
明瞭にし、理解しやすくするために、アンテナ素子の低域アレイのためのＲＦ分配または給電回路は示されていない。それゆえ、当業者であれば、低域信号を搬送するために、従来の分配および位相シフト回路を使用できることがわかるであろう。図４にはアンテナアレイの正確な寸法は示されていないが、１つの実施形態において、８つのアンテナ素子の低域アレイは、アンテナ素子間隔に応じて１．８〜２．２ｍの間のアンテナレドームの全長を反映するように設計され、これは基地局アンテナの一般的な長さを反映する。図４において、低域素子間の間隔はｄＥ１として示され、また（２９３）でも示されている。特定のアンテナ素子ピッチはまた、三重アレイ開口のアレイ面に沿って反復的な「ユニットセル」のトポロジが可能となるように設計されている。１例としての「ユニットセル」２８１は１つの低域アンテナ素子と２つの高域１のアンテナ素子、例えば、低域素子２４６１と、高域１の素子２１３１と２１３２を含む。１つの実施形態において、高域アンテナアレイについてのアンテナ素子ピッチｄｅ１は、（２９１）としても示され、１３０ｍｍであり、低域アンテナ素子ピッチｄＥ１に対して１：２であり、したがってｄＥ１＝２６０ｍｍである。これは、低域素子２４６１〜２４６８にも当てはまり、低域アレイの中心周波数（例えば６９８〜８９４ＭＨｚ）で約０．７λであり、チルト範囲、サイドローブレベル、および素子間相互結合の扱いを最適化するのに良好な数値を表す。「ユニットセル」方式はまた、特に、例えば全体の長さまたは利得の異なるアンテナに対応するための三重アレイアンテナの様々な変形にとって、設計全体をより柔軟にすることができる。
【００４９】
本開示の第五の実施形態が図５に示されている。これは、交差偏波低域アンテナ素子（２４６１〜２４６８）と交差偏波高域アンテナ素子（２１３１〜２１３１６）を有する三重アレイトポロジ設計（５００）を示す。具体的には、三重アレイトポロジ設計（５００）は、低域アレイ１としても示され、スペクトルバンドの低域範囲（例えば、６９８〜８９４ＭＨｚ）をサポートする交差偏波低域アンテナ素子２４６１〜２４６８を含む低域交差偏波アンテナアレイ（２４４）と、２つの別の、しかしながら同様の高域周波数範囲（例えば、高域１＝１７１０〜１７５５ＭＨｚ／２１１０〜２１５５ＭＨｚに分割と高域２＝１８５０〜１９９０ＭＨｚ）をカバーするように設計された２つの高域交差偏波アンテナアレイ（２１４、２２４）を含む。図５の例は、高域アンテナアレイ（２１４、２２４）が低域アンテナアレイ（２４４）と同軸に配置されていること以外、図４の例と同じ設計を含む。高域アンテナアレイ１（２１４）は交差偏波アンテナ素子２１３１〜２１３１０を含み、高域アンテナアレイ２（２２４）は交差偏波アンテナ素子２１３７〜２１３１６を含む。したがって、アンテナ素子２１３７〜２１３１０は両方の高域アレイ間で共通であり、または共有される。
【００５０】
信号Ｓ１は、（２６１）としても示され、高域アレイ１を通じて、例えば周波数範囲１７１０〜１７５５ＭＨｚ／２１１０〜２１５５ＭＨｚ、すなわち米国、カナダ、およびその他の地域でより一般的にＡｄｖａｎｃｅｄ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｓｅｒｖｉｃｅｓ（ＡＷＳ）として知られるバンドで送信されるためのＲＦ信号を表す。信号Ｓ２は、（２６２）としても示され、高域アレイ２を通じて、例えば周波数範囲１８５０〜１９９０ＭＨｚ、すなわち米国、カナダ、およびその他の地域でより一般的にＰｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｓｅｒｖｉｃｅｓ（ＰＣＳ）として知られるバンドで送信されるためのＲＦ信号を表す。信号Ｓ１とＳ２がどのように処理されるかの説明と高域アンテナアレイの詳細は、図２の例に関連して述べたとおりである。
【００５１】
図５において、低域素子間の間隔はｄＥ１として示され、また（２９３）でも示されている。特定のアンテナ素子ピッチはまた、高域アレイと低域アレイの同軸配置を可能とするように設計されている。１つの実施形態において、高域アンテナアレイについてのアンテナ素子ピッチｄｅ１は、（２９１）としても示され、１３０ｍｍであり、低域アンテナ素子ピッチｄＥ１に関して１：２であり、したがってｄＥ１＝２６０ｍｍである。これは、低域アンテナ素子２４６１〜２４６８にも当てはまり、低域アレイの中心周波数（例えば６９８〜８９４ＭＨｚ）で約０．７λであり、チルト範囲、サイドローブレベル、および素子間相互結合の扱いを最適化するのに良好な数値を表す。同軸配置方式はまた、特に、例えば全体の長さまたは利得の異なるアンテナに対応するための三重アレイアンテナの様々な変形にとって、設計全体をより柔軟にし、また優れた方位放射パターンシンメトリと全体の幅が最小のマルチバンドアレイアンテナソリューションを提供できる。
【００５２】
本開示の第六の実施形態が図６に示されており、これは、交差偏波低域アンテナ素子（１４６１〜１４６８）と交差偏波高域アンテナ素子（１１３１〜１１３３９）を有するアレイトポロジ設計（６００）を示す。アレイトポロジ設計（６００）は、図３の例と同様であり、２つの同じ高域アンテナアレイが追加されている。具体的には、アレイトポロジ設計（６００）は、低域アレイ１としても示され、スペクトルバンドの低域範囲（例えば、７９０〜９６０ＭＨｚ）をサポートする交差偏波低域アンテナ素子１４６１〜１４６８を含む、低域交差偏波アンテナアレイ（１４４）と、低域アレイの片側に配置された、２つの異なる高域周波数範囲（例えば、高域１＝１７１０〜２１７０ＭＨｚと高域２＝２５００〜２６９０ＭＨｚ）をサポートする２つの高域交差偏波アンテナアレイ（１１４、１２４）と、低域アレイの反対側に配置された、第一の２つの高域アレイと同じ高域周波数範囲（例えば、高域３＝１７１０〜２１７０ＭＨｚと高域４＝２５００〜２６９０ＭＨｚ）をサポートする別の２つの高域交差偏波アンテナアレイ（１６４、１７４）の５つのアレイを含む。
【００５３】
高域アンテナアレイ１（１１４）は交差偏波アンテナ素子１１３１〜１１３１１を含み、高域アンテナアレイ２（１２４）は交差偏波アンテナ素子１１３８〜１１３１９を含む。したがって、アンテナ素子１１３８〜１１３１１は高域アレイ１と高域アレイ２との間で共通であり、あるいは共有される。高域アンテナアレイ３（１６４）は交差偏波アンテナ素子１１３２１〜１１３３１を含み、高域アンテナアレイ４（１７４）は交差偏波アンテナ素子１１３２８〜１１３３９を含む。したがって、アンテナ素子１１３２８〜１１３３１は高域アレイ３と高域アレイ４との間で共通であり、あるいは共有される。
【００５４】
図６は、信号Ｓ１を示し、これは（１６１）としても示され、高域アンテナアレイ１を介して、例えば１７１０〜２１７０ＭＨｚの周波数範囲で送信されるためのＲＦ信号を表す。信号Ｓ２は、（１６２）としても示され、高域アンテナアレイ２を介して、例えば２５００〜２６９０ＭＨｚの周波数範囲で送信されるためのＲＦ信号を表す。信号Ｓ１とＳ２がどのように処理されるかの説明と高域アンテナアレイの詳細は、図１の例に関連して述べたとおりである。明瞭にするために、高域アンテナアレイ３と高域アンテナアレイ４を介して送信される信号は示されていない。それゆえ、当業者であれば、高域アンテナアレイ３と高域アンテナアレイ４を介した信号の送信のために、同じ（または同様の）ＲＦ給電装置を使用できることがわかるであろう。
【００５５】
同様に、明瞭にし、理解しやすくするために、アンテナ素子の低域アレイのためのＲＦ分配または給電回路は示されていない。それゆえ、当業者であれば、低域信号を搬送するために、従来の分配および位相シフト回路を使用できることがわかるであろう。図６の例は図３の例と同様であるが、顕著な相違は、図５の例が２つの高域アンテナアレイをもう１組有し、これらが低域アンテナアレイの反対側に設置され、それゆえ合計５つのアレイで、対称のアレイ面トポロジを作っている点である。
【００５６】
図３の例により、アンテナ素子間隔は、アレイ面に沿って反復的な「ユニットセル」トポロジを可能にするように選択される。例えば、第一の「ユニットセル」（１８１）は、低域素子１４６１と、高域アンテナアレイ１のアンテナ素子１１３１と１１３２と、高域アンテナアレイ３の素子１１３２１と１１３２２を含む。１つの実施形態において、高域１アンテナアレイ１（１７１０〜２１７０ＭＨｚ）の非共有アンテナ素子１１３１〜１１３７についてのアンテナ素子ピッチｄｅ１は、（１９１）としても示され、１３０ｍｍであり、高域アンテナアレイ３の非共有アンテナ素子１１３２１〜１１３２７に関するアンテナ素子ピッチと同じ（またはほとんど同じ）である。アンテナ素子ピッチｄｅ１はまた、（１９３）としても示される低域素子ピッチｄＥ１＝２６０ｍｍに対して１：２であり、これは低域素子１４６１〜１４６３にも当てはまる。同様に、第二の「ユニットセル」（１８２）は１つの低域アンテナ素子と３つの高域アンテナアレイ２のアンテナ素子と、３つの高域アンテナアレイ４の素子を含む。例えば、図のように、ユニットセル（１８２）は、低域素子１４６７と、高域アンテナアレイ２のアンテナ素子１１３１４、１１３１５、１１３１６と、高域アンテナアレイ４の素子１１３３４、１１３３５、１１３３６を含む。１つの実施形態において、高域２のアンテナアレイ（２５００〜２６９０ＭＨｚ）の非共有アンテナ素子１１３１２〜１１３１９に関するアンテナ素子ピッチｄｅ２は、（１９２）としても示され、１００ｍｍであり、高域アンテナアレイ４の非共有アンテナ素子１１３３２〜１１３３９に関するアンテナ素子ピッチと同じ（またはほとんど同じ）であり、（１９４）としても示される低域アンテナ素子ピッチｄＥ２＝３００ｍｍに対して１：３であり、これは、低域素子１４６５〜１４６８にも当てはまる。重複する、または共有高域アンテナ素子に隣接する低域アンテナ素子１４６３と１４６４および１４６４と１４６５間のアンテナ素子ピッチは、中間的ピッチ値（例えば２８０ｍｍ）または累進的ピッチ変化を利用することができる。図３の例により、低域アレイ全体の平均低域アンテナ素子ピッチは約２８０ｍｍであり、これは低域アレイの中心周波数（例えば７９０〜９６０ＭＨｚ）で約０．８２λであり、チルト範囲、サイドローブレベル、および素子間相互結合の扱いを最適化するための至適な数値を表す。「ユニットセル」方式はまた、特に、例えば全体の長さまたは利得の異なるアンテナに対応するための三重アレイアンテナの様々な変形にとって、設計全体をより柔軟にすることができる。
【００５７】
第六の実施形態は、複数のスペクトルバンドをサポートするための、利用可能な、または制約されたアンテナ開口またはレドーム空間の最適な利用と、スペクトルバンドごとのビームチルトの独立した制御を実証している。トポロジを設計することにより、本開示が提供するアンテナ間隔と共有素子は、利得、チルト範囲、サイドローブレベル抑制等のアンテナ性能メトリクスを最大化し、ＰＩＭ等のクロスバンド干渉を最小化するための設計自由度を高める。
【００５８】
本開示の第七の実施形態が図７に示されている。図７は、交差偏波低域アンテナ素子（２４６１から２４６８）と、交差偏波高域アンテナ素子（２１３１〜２１３３６）を有するアレイトポロジ設計（７００）を示している。アレイトポロジ設計（７００）は第四の実施形態と類似し、それに２つの同じ（または実質的に同様の）高域アンテナアレイが追加されている。具体的には、アレイトポロジ設計（７００）は、低域アレイ１としても示され、スペクトルバンドの低域範囲（例えば、６９８〜８９４ＭＨｚ）をサポートする交差偏波低域アンテナ素子２４６１〜２４６８を含む中央の低域交差偏波アンテナアレイ（２４４）と、２つの別の、しかしながら同様の高域周波数範囲（例えば、高域１＝１７１０〜１７５５ＭＨｚ／２１１０〜２１５５ＭＨｚに分割と高域２＝１８５０〜１９９０ＭＨｚ）をサポートするように設計され、低域アレイの一方の側に配置された２つの高域交差偏波アンテナアレイ（２１４、２２４）と、第一の２つの高域アンテナアレイと同じ高域周波数範囲（例えば、高域３＝１７１０〜１７５５ＭＨｚ／２１１０〜２１５５ＭＨｚに分割と高域４＝１８５０〜１９９０ＭＨｚ）をサポートする、低域アレイの反対側に配置された、別の２つの同じ（または同様の）高域交差偏波アンテナアレイ（２６４、２７４）を含む。
【００５９】
高域アンテナアレイ１（２１４）は交差偏波アンテナ素子２１３１〜２１３１０を含み、高域アンテナアレイ２（２２４）は交差偏波アンテナ素子２１３７〜２１３１６を含む。したがって、アンテナ素子２１３７〜２１３１０は高域アレイ１と高域アレイ２との間で共通であり、または共有される。高域アンテナアレイ３（２６４）は交差偏波アンテナ素子２１３２１〜２１３３０を含み、高域アンテナアレイ４（２７４）は交差偏波アンテナ素子２１３２７〜２１３３６を含む。したがって、アンテナ素子２１３２７〜２１３３０は高域アレイ３と高域アレイ４との間で共通であり、または共有される。
【００６０】
信号Ｓ１は、（２６１）としても示され、高域アレイ１を通じて、例えば周波数範囲１７１０〜１７５５ＭＨｚ／２１１０〜２１５５ＭＨｚ、すなわち米国、カナダ、およびその他の地域でより一般的にＡｄｖａｎｃｅｄ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｓｅｒｖｉｃｅｓ（ＡＷＳ）として知られるバンドで送信されるためのＲＦ信号を表す。信号Ｓ２は、（２６２）としても示され、高域アレイ２を通じて、例えば周波数範囲１８５０〜１９９０ＭＨｚ、すなわち米国、カナダ、およびその他の地域でより一般的にＰｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｓｅｒｖｉｃｅｓ（ＰＣＳ）として知られるバンドで送信されるためのＲＦ信号を表す。信号Ｓ１とＳ２がどのように処理されるかの説明と高域アンテナアレイの詳細は、図２の例に関連して述べたとおりである。明瞭にするために、高域アンテナアレイ３と高域アンテナアレイ４を介して送信される信号は示されていない。それゆえ、当業者であれば、高域アンテナアレイ３と高域アンテナアレイ４を介した信号の送信のために、同じ（または同様の）ＲＦ給電装置を使用できることがわかるであろう。
【００６１】
同様に、明瞭にし、理解しやすくするために、アンテナ素子の低域アレイ（２４４）のためのＲＦ分配または給電回路は示されていない。それゆえ、当業者であれば、低域信号を搬送するために、従来の分配および位相シフト回路を使用できることがわかるであろう。図７の例は図４の例と同様であるが、顕著な相違は、図７の例が２つの高域アンテナアレイをもう１組有し、これらが低域アレイの反対側に設置され、それゆえ合計５つのアレイで、対称のアレイ面トポロジを作っている点である。図４の例により、アンテナ素子間隔は、アレイ面に沿って反復的な「ユニットセル」トポロジを可能にするように設計されている。それゆえ、この例の「ユニットセル」は、１つの低域アンテナ素子と４つの高域アンテナ素子を含んでいてもよい。例えば、図７の例示的なユニットセル（２８１）は、低域素子２４６１と、高域アンテナアレイ１のアンテナ素子２１３１と２１３２と、高域アンテナアレイ３の素子２１３２１と２１３２２を含む。１つの実施形態において、（２９１）としても示されるアンテナ素子ピッチｄｅ１は１３０ｍｍであり、すべての高域アンテナアレイについて同じであり、（２９３）としても示される低域素子ピッチｄＥ１＝２６０ｍｍに関して約１：２の比である。低域素子ピッチｄＥ１は、２４６１〜２４６８のすべてに当てはまり、低域アレイの中心周波数（約６９８〜８９４ＭＨｚ）で約０．７λであり、チルト範囲、サイドローブレベル、および素子間相互結合の扱いを最適化するための良好な数値を表す。「ユニットセル」方式はまた、特に、例えば全体の長さまたは利得の異なるアンテナに対応するための三重アレイアンテナの様々な変形にとって、設計全体をより柔軟にすることができる。
【００６２】
第七の実施形態は、複数のスペクトルバンドをサポートするための、利用可能な、または制約されたアンテナ開口またはレドーム空間の最適な利用と、スペクトルバンドごとのビームチルトの独立した制御を実証している。トポロジを設計することにより、本開示が提供するアンテナ間隔と共有素子は、利得、チルト範囲、サイドローブレベル抑制等のアンテナ性能メトリクスを最大化し、ＰＩＭ等のクロスバンド干渉を最小化するための設計自由度を高める。
【００６３】
各種の実施形態の態様は特許請求の範囲の中に明記される。各種の実施形態のこれらおよびその他の態様を以下に箇条書きにする。
第１項
アンテナシステムにおいて、
第一の複数のアンテナ素子を含む第一のリニアアンテナアレイと、
第二の複数のアンテナ素子を含む第二のリニアアンテナアレイと、
を含む少なくとも２つのリニアアンテナアレイを含み、第一のリニアアンテナアレイは、第一のスペクトルバンド内の信号の送信と受信を行うためのものであり、第二のリニアアンテナアレイは、第一のスペクトルバンドとは異なる第二のスペクトルバンド内の信号の送信と受信を行うためのものであり、
第一のリニアアンテナアレイと第二のリニアアンテナアレイは、アンテナ素子の結合リニアアレイを形成するように配置され、
少なくとも１つのアンテナ素子が第一の複数のアンテナ素子と第二の複数のアンテナ素子の両方に含まれる。
第２項
第１項のアンテナシステムにおいて、
第一のリニアアンテナアレイと第二のリニアアンテナアレイに関するアンテナ素子間隔が同じ距離である。
第３項
第２項のアンテナシステムにおいて、
第三のスペクトルバンド内で動作するための第三の複数のアンテナ素子を含む第三のリニアアンテナアレイをさらに含み、第三のリニアアンテナアレイは結合リニアアレイと同軸に配置され、結合リニアアレイの長さは第三のリニアアンテナアレイの長さと略同じである。
第４項
第２項のアンテナシステムにおいて、
第三のスペクトルバンド内で動作するための第三の複数のアンテナ素子を含む第三のリニアアンテナアレイをさらに含み、第三のリニアアンテナアレイは結合リニアアレイに隣接して位置付けられ、結合リニアアレイの長さは第三のリニアアンテナアレイの長さと略同じである。
第５項
第４項のアンテナシステムにおいて、
第四のリニアアンテナアレイであって、
第四の複数のアンテナ素子を含み、第四の複数のアンテナ素子が第一の複数のアンテナ素子と同じ構成であるような第四のリニアアンテナアレイと、
第五のリニアアンテナアレイであって、
第五の複数のアンテナ素子を含み、第五の複数のアンテナ素子が第二の複数のアンテナ素子と同じ構成であり、第四のリニアアンテナアレイと第五のリニアアンテナアレイが第三のリニアアンテナアレイに隣接して位置付けられて、５つのアレイの対称アレイ面を形成するような第五のリニアアンテナと、
をさらに含む。
第６項
第３項〜第５項の何れか１項のアンテナシステムにおいて、
第一のリニアアンテナアレイと第二のリニアアンテナアレイのアンテナ素子間隔は、第三のリニアアンテナアレイのアンテナ素子間隔に対して整数比である。
第７項
第４項または第６項の何れか１項のアンテナシステムにおいて、
第四のリニアアンテナアレイであって、
第四の複数のアンテナ素子を含み、第四の複数のアンテナ素子が第一の複数のアンテナ素子と同じ構成であるような第四のリニアアンテナアレイと、
第五のリニアアンテナアレイであって、
第五の複数のアンテナ素子を含み、第五の複数のアンテナ素子が第二の複数のアンテナ素子と同じ構造であり、第四のリニアアンテナアレイと第五のリニアアンテナアレイが第三のリニアアンテナアレイに隣接して位置付けられて、５つのアレイの対称アレイ面を形成するような第五のリニアアンテナアレイと、
をさらに含む。
第８項
第１項のアンテナシステムにおいて、
第三のスペクトルバンドで動作するための第三の複数のアンテナ素子を含む第三のリニアアンテナアレイをさらに含み、第三のリニアアンテナアレイは、結合リニアアレイに隣接して位置付けられ、結合リニアアレイの長さは第三のリニアアンテナアレイの長さと略同じである。
第９項
第８項のアンテナシステムにおいて、
第四のリニアアンテナアレイであって、
第四の複数のアンテナ素子を含み、第四の複数のアンテナ素子が第一の複数のアンテナ素子と同じ構成であるような第四のリニアアンテナアレイと、
第五のリニアアンテナアレイであって、
第五の複数のアンテナ素子を含み、第五の複数のアンテナ素子が第二の複数のアンテナ素子と同じ構造であり、第四のリニアアンテナアレイと第五のリニアアンテナアレイが第三のリニアアンテナアレイに隣接して位置付けられて、５つのアレイの対称アレイ面を形成するような第五のリニアアンテナアレイと、
をさらに含む。
第１０項
第８項〜第９項の何れか１項のアンテナシステムにおいて、
第一のリニアアンテナアレイの非共有アンテナ素子のアンテナ素子間隔が、第三のリニアアンテナアレイの隣接するアンテナ素子のアンテナ素子間隔に対して整数比であり、第二のリニアアンテナアレイの非共有リアアンテナ素子のアンテナ素子間隔が、第三のリニアアンテナアレイの隣接するアンテナ素子のアンテナ素子間隔に対して異なる整数比である。
第１１項
第１０項のアンテナシステムにおいて、
第四のリニアアンテナアレイであって、
第四の複数のアンテナ素子を含み、第四の複数のアンテナ素子が第一の複数のアンテナ素子と同じ構造であるような第四のリニアアンテナアレイと、
第五のリニアアンテナアレイであって、
第五の複数のアンテナ素子を含み、第五の複数のアンテナ素子が第二の複数のアンテナ素子と同じ構造であり、第四のリニアアンテナアレイと第五のリニアアンテナアレイが第三のリニアアンテナアレイに隣接して位置付けられて、５つのアレイの対称アレイ面を形成するような第五のリニアアンテナアレイと、
をさらに含む。
第１２項
第１項〜第１１項の何れか１項のアンテナシステムにおいて、
第一のリニアアンテナアレイ全体に無線周波数パワーを分配し、位相プロファイルを付加するための第一の無線周波数分配および位相シフト回路であって、第一のリニアアンテナアレイが第一の無線周波数分配および位相シフト回路に接続されるような第一の無線周波数分配および位相シフト回路と、
第二のリニアアンテナアレイ全体に無線周波数パワーを分配し、位相プロファイルを付加するための第二の無線周波数分配および位相シフト回路であって、第二のリニアアンテナアレイが第二の無線周波数分配および位相シフト回路に接続されるような第二の無線周波数分配および位相シフト回路と、
をさらに含む。
第１３項
第１２項のアンテナシステムにおいて、
少なくとも１つのダイプレックスフィルタをさらに含み、第一の複数のアンテナ素子と第二の複数のアンテナ素子の両方に含まれる少なくとも１つのアンテナ素子が第一の無線周波数分配および位相シフト回路と第二の無線周波数分配および位相シフト回路に少なくとも１つのダイプレックスフィルタを介して接続される。
第１４項
第１項〜第１３項の何れか１項のアンテナシステムにおいて、
第一の複数のアンテナ素子と第二の複数のアンテナ素子の両方に含まれる少なくとも１つのアンテナ素子は少なくとも２つのアンテナ素子を含み、少なくとも２つのアンテナ素子のアンテナ素子間隔は、第一の複数のアンテナ素子のうちのその他のアンテナ素子のアンテナ素子間隔と第二の複数のアンテナ素子のうちのその他のアンテナ素子のアンテナ素子間隔との間の中間の数値である。
第１５項
アンテナシステムを用いて通信する方法において、
第一のスペクトルバンドで送信するための第一の入力信号を受信するステップと、
第二のスペクトルバンドで送信するための第二の入力信号を受信するステップと、
第一の入力信号を、アンテナシステムの第一のリニアアンテナアレイから第一のスペクトルバンドで送信するステップであって、第一のリニアアンテナアレイが第一の複数のアンテナ素子を含むようなステップと、
第二の入力信号を、アンテナシステムの第二のリニアアンテナアレイから第二のスペクトルバンドで送信するステップであって、第二のリニアアンテナアレイが第二の複数のアンテナ素子を含み、第一のリニアアンテナアレイと第二のリニアアンテナアレイがアンテナ素子の結合リニアアレイを形成するように配置され、少なくとも１つのアンテナ素子が第一の複数のアンテナ素子と第二の複数のアンテナ素子の両方に含まれるようなステップと、
を含む。
第１６項
第１５項の方法において、
第三のスペクトルバンドで送信するための第三の入力信号を受信するステップと、
第三の入力信号を、アンテナシステムの第三のリニアアンテナアレイから第三のスペクトルバンドで送信するステップであって、第三のリニアアンテナアレイが第三の複数のアンテナ素子を含むようなステップと、
をさらに含む。
第１７項
第１６項の方法において、
第三のリニアアンテナアレイは、結合リニアアレイに隣接して位置付けられ、結合リニアアレイの長さは第三のリニアアンテナアレイの長さと略同じである。
第１８項
第１６項の方法において、
第三のリニアアンテナアレイは結合リニアアレイと同軸に位置付けられ、結合リニアアレイの長さは第三のリニアアンテナアレイの長さと略同じである。
第１９項
第１５項〜第１８項の何れか１項の方法において、
第一の入力信号は、第一のリニアアンテナアレイに接続された第一の無線周波数分配および位相シフト回路を介して受信され、第二の入力信号は、第二のリニアアンテナアレイに接続された第二の無線周波数分配および位相シフト回路を介して受信される。
第２０項
アンテナシステムを用いて通信する方法において、
アンテナシステムの第一のリニアアンテナアレイを介して第一のスペクトルバンドの第一の信号を受信するステップであって、第一のリニアアンテナアレイが第一の複数のアンテナ素子を含むようなステップと、
アンテナシステムの第二のリニアアンテナアレイを介して第二のスペクトルバンドの第二の信号を受信するステップであって、第二のリニアアンテナアレイが第二の複数のアンテナ素子を含み、第一のリニアアンテナアレイと第二のリニアアンテナアレイが、アンテナ素子の結合リニアアレイを形成するように配置され、少なくとも１つのアンテナ素子が第一の複数のアンテナ素子と第二の複数のアンテナ素子の両方に含まれるようなステップと、
第一の信号を、第一のリニアアンテナアレイに接続された第一の無線周波数分配および位相シフト回路を介して出力するステップと、
第二の信号を、第二のリニアアンテナアレイに接続された第二の無線周波数分配および位相シフト回路を介して出力するステップと、
を含む。
第２１項
第２０項の方法において、
少なくとも１つのダイプレックスフィルタを介して、第一の複数のアンテナ素子と第二の複数のアンテナ素子の両方に含まれる少なくとも１つのアンテナ素子を介して受信した第一の信号の成分信号と第二の信号の成分信号を分離するステップをさらに含む。
第２２項
上記第１項〜第１４項のうちの何れか１項のアンテナシステムを介して信号を送信または受信する方法。
第２３項
上記第１項〜１４項のうちの何れか１項のアンテナシステムを配置する方法。
第２４項
上記第１項〜１４項のうちの何れか１項のアンテナシステムを製造する方法。
【００６４】
以上は本開示の１つまたは複数の態様による各種の例を説明したが、以下の特許請求の範囲とその均等物により決定されるその範囲から逸脱することなく、本開示の１つまたは複数の態様により、その他の別の例も考案されてよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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