(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１のアンテナビームが最大所望の第１の角度でアンテナ側面方向から離れて方向決めされるときグレーティングローブレベルを減少させる方法であって、
前記第１の角度及び前記第１のアンテナビームのビーム幅を選択することを含む前記第１のアンテナビームの所望の動作属性を選択し、
前記第１の角度よりも大きな第２の角度で前記アンテナ側面方向から離れて方向決めされるアンテナビームを提供するために適したビーム形成回路及びそれに結合された多数のアンテナ列を有するアンテナシステムを設計し、
前記ビーム形成回路を実質上変更せずに前記アンテナシステムの設計の列間間隔よりも小さな列間間隔で所定数のアンテナ列を配置して、前記列間間隔が前記動作属性に実質上合致するアンテナビームを提供するために選択され、
内方列に比較するときに外方列のアンテナエレメント間の減少させた距離と、同じ数のアンテナエレメントとを備えた前記外方列を提供するように前記外方列の少なくとも１つにアンテナエレメントを配置するステップと、
を備える方法。
【請求項２】
前記第１のアンテナビームが第１の通信モードと関連し、かつ、前記列間間隔は前記第１のアンテナビームよりも広いビーム幅を含む所望の特性を有する第２のアンテナビームを提供するために選択され、そして、前記第２のアンテナビームが第２の通信モードと関連している請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の通信モードが、アナログセルラーフォーマットであり、かつ、前記第２の通信モードがディジタルセルラーフォーマットである請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の角度が、４５゜であり、かつ、前記ビーム幅が３０゜である請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記アンテナシステムが、８つの実質上重畳しないアンテナビームを形成するために結合された８ｘ８ビーム形成マトリックスを有する８列平面アレイである請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記列間間隔が、 0.25λから0.35λの範囲にある請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記列間間隔は、0.27λである請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記ビーム形成回路は、前記第１の角度と、該第１の角度よりも小さな前記アンテナ側面方向から離れた角度との間で前記第１のアンテナビームを調整可能に方向決めする適応ビーム形成回路である請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記アンテナエレメントを配置するステップが、前記外方列の給電信号の伝搬速度の減速のために、前記外方列のエアーラインバス内に誘電体材質を導入するステップを備える請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記アンテナ列の間に分極多様性をもたらすために前記アンテナシステムの各列にアンテナエレメントを配置するステップをさらに備える請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記実質上変更のないビーム形成回路は、複数のアンテナビームインターフェースを有するビーム形成マトリックスを備え、第１のアンテナビームインターフェースが前記第１のアンテナビームに結合されており、かつ第２のアンテナビームインターフェースが前記第２の角度で前記アンテナ側面方向から離れて方向決めされる前記アンテナビームと関連し、前記第２のアンテナビームインターフェースは、配置されたままで使用されない請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
少なくとも第１のアンテナビームが、最大所望の第１の角度でアンテナ側面方向から離れて方向決めされるとき、減少したグレーティングローブレベルを提供するのに適したアンテナシステムであって、
前記第１のアンテナビームと関連した第１の組のインターフェースと、アンテナビームと関連した複数の進行位相を有する複数の第２の組のインターフェースとを有するビーム形成回路を備え、前記複数の進行位相の内の第１の進行位相が前記第１の角度と関連しており、そして、
それぞれが前記第２の組のインターフェースの１つに結合された複数の被駆動アンテナエレメントを備え、前記複数の進行位相が、前記第１のアンテナビームよりも狭いアンテナビーム及び前記第１の角度よりも大きな第２の角度でアンテナ側面方向から離れて方向決めされる少なくとも１つのアンテナビームを形成し、そして、前記第２の組のインターフェースの内の異なるインターフェースに結合される複数の被駆動アンテナエレメントのそれぞれが、所望のビーム幅を持つ前記第１のアンテナビームを提供するために決定される前記第２の組のインターフェースの異なるものに結合される複数の被駆動アンテナエレメントの次に隣接するアンテナエレメントから距離をあけている、
ことから成るアンテナシステムにおいて、
前記複数の被駆動アンテナエレメントは、それぞれが同じ数の個々のアンテナエレメントを含む複数の列のアンテナエレメントを備え、前記複数の被駆動アンテナエレメントの各列が、前記第２の組のインターフェースの異なるものに結合されており、そして、前記アンテナシステムの外方列のアンテナエレメントは、前記アンテナシステムのより中間近くに配置された列に比較して、相互間の距離が減少されているアンテナシステム。
【請求項１３】
前記ビーム形成回路は、前記少なくとも１つのインターフェースが１つである複数の第１の組のインターフェースを有するビーム形成マトリックスを備え、そして、前記複数の第１の組のインターフェースの数と前記複数の第２の組のインターフェースの数とが同じである請求項１２に記載のアンテナシステム。
【請求項１４】
前記複数の第１の組のインターフェースの少なくとも第２のインターフェースが、前記第２の角度でアンテナ側面方向から離れて方向決めされる第２のアンテナビームと関連している請求項１３に記載のアンテナシステム。
【請求項１５】
前記第２のインターフェースが、前記アンテナシステムによってアンテナビームを形成する際に利用されない請求項１４に記載のアンテナシステム。
【請求項１６】
前記ビーム形成マトリックスがバトラーマトリックスである請求項１３に記載のアンテナシステム。
【請求項１７】
前記第１の組のインターフェースの前記数及び前記第２の組のインターフェースの前記数が８であり、そして、４つの前記第１の組のインターフェースは、前記アンテナシステムのアンテナビームによっては利用されない請求項１４に記載のアンテナシステム。
【請求項１８】
前記ビーム形成回路が、前記第１のアンテナビームを調整可能に方向決めする適応ビーム形成回路から成る請求項１２に記載のアンテナシステム。
【請求項１９】
前記アンテナシステムの前記列が、エアーラインバスを通して前記第２の組のインターフェースに結合されており、そして、前記アンテナシステムの前記外方列が、前記エアーラインバス内に配置された誘電体を含む請求項１３に記載のアンテナシステム。
【請求項２０】
前記次に隣接される被駆動アンテナエレメントが間隔をあける距離は、0.25λから0.35λの範囲から選択される請求項１３に記載のアンテナシステム。
【請求項２１】
前記複数の列が、８列であり、かつ、前記第１の角度が略４５゜である請求項２０に記載のアンテナシステム。
【請求項２２】
前記次に隣接される被駆動アンテナエレメントが間隔をあける距離は、前記第１のアンテナビームを前記第１の角度に方向決めし、かつ所望のビーム幅を持たせるように選択される請求項１２に記載のアンテナシステム。
【請求項２３】
前記次に隣接される被駆動アンテナエレメントが間隔をあける前記距離は、前記第１のアンテナビームよりも大きなビーム幅を提供する所望の特性を有するようにアンテナビームを形成させるためにまた選択される請求項２２に記載のアンテナシステム。
【請求項２４】
前記第１のアンテナビームよりも大きな前記アンテナビームは、合成セクターである請求項２３に記載のアンテナシステム。
【請求項２５】
前記第１のアンテナビームと関連した第１の通信モード、及び、前記第１のアンテナビームよりも大きな前記アンテナビームと関連した第２の通信モードを、さらに備える請求項２３に記載のアンテナシステム。
【請求項２６】
前記第１の通信モードがアナログセルラー電話通信モードであり、かつ、前記第２の通信モードがディジタルセルラー電話通信モードである請求項２５に記載のアンテナシステム。
【請求項２７】
前記第１の組のインターフェースが前記ビーム形成回路への信号入力であり、かつ、前記複数の第２の組のインターフェースは、前記ビーム形成回路からの信号出力である請求項１２に記載のアンテナシステム。
【請求項２８】
前記第１の組のインターフェースは、前記ビーム形成回路からの信号出力であり、前記複数の第２の組のインターフェースは、前記ビーム形成回路への信号入力である請求項１２に記載のアンテナシステム。
【請求項２９】
所望のアンテナビーム特性を有するマルチビームアンテナを提供する方法であって、
前記マルチビームアンテナと関連したアンテナビームの数を選択し、そしてここで、該数は２nであり、
最大所望スキャン角度及びビーム幅を選択することを含む前記アンテナビームの所望動作属性を選択し、
各アンテナ列がいかなる隣接アンテナ列からも等距離の所定の配列で２n+1のアンテナ列を提供し、そして、
アンテナビーム信号と関連した第１の組のインターフェース及び前記アンテナビーム信号の進行位相と関連した第２の組のインターフェースを有するビーム形成マトリックスを前記アンテナ列に結合し、そして、第２の組のインターフェースが、それぞれ前記マルチビームアンテナの異なる列に結合され、かつ、前記アンテナ列の間隔が、前記選択された動作属性を前記アンテナビームに備えるように選択され、
外方列のアンテナエレメント間の距離を減少させる、
各ステップから成る前記方法において、
前記アンテナ列の各アンテナ列が、同じ数のアンテナエレメントを備える、前記方法。
【請求項３０】
前記ビーム形成マトリックスが２n+1ｘ２n+1バトラーマトリックスである請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
アンテナエレメントの前記数が４である請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
前記外方列の少なくとも１つのアンテナエレメント間の距離を減少させる圧縮は、前記マルチビームアンテナの外方列の少なくとも１つの前記アンテナエレメントの給電路内に誘電体材質を配置するステップを備える請求項２９に記載の方法。
【請求項３３】
前記マルチビームアンテナの前記ビーム２ｎの数が４である請求項２９に記載の方法。
【請求項３４】
前記マルチビームアンテナの列間隔が0.25λと0.35λの間にある請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記マルチビームアンテナの列間隔は、前記第１の組のインターフェースの複数のものに同じアンテナビーム信号が供給されるとき所望の属性を有するアンテナビームを提供するために選択される請求項３３に記載の方法。
【請求項３６】
前記同じアンテナビーム信号が供給される前記第１の組のインターフェースの内の前記複数のものは、前記第１の組のインターフェースの前記複数のものの内のあるものに異なって重み付けされる請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
第１モードの通信信号は、前記第１の組のインターフェースの個々のものに提供され、かつ、第２モードの通信信号は、前記第１の組のインターフェースの前記複数のものに提供される請求項３５に記載の方法。
【請求項３８】
前記第１モードがＡＭＰＳタイプ通信フォーマットであり、かつ、前記第２モードがＣＤＭＡタイプ通信フォーマットである請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記第１の組のインターフェースの２n+1−２nインターフェースを終端させるステップをさらに備える請求項２９に記載の方法。
【請求項４０】
マルチプルビームの外方のものと関連したグレーティングローブレベルを減少させたマルチプルビームアンテナシステムであって、
最大所望スキャン角度及び同じ所望ビーム幅を含む所望動作属性を有する２nアンテナビームと、
前記所望動作属性を持つアンテナビームを提供するために決定された間隔でいかなる隣接アンテナ列からも等距離に各アンテナ列が離された所定の配列で配置された２n+1アンテナ列と、
アンテナビーム信号と関連した第１の組のインターフェース、及び前記アンテナ列に結合された前記アンテナビーム信号の進行位相と関連した第２の組のインターフェースを有し、前記第２の組のインターフェースはそれぞれ前記アンテナ列の異なるものに給電路によって結合されるビーム形成マトリックスと、
から成る前記マルチプルビームアンテナシステムにおいて、
前記アンテナ列の間隔が、前記所望動作属性を前記アンテナビームに提供するように選択され、少なくとも１つの外側のアンテナ列のアンテナエレメント間の距離を減少させ、前記アンテナ列の各アンテナ列が、同じ数のアンテナエレメントを含むマルチプルビームアンテナシステム。
【請求項４１】
前記ビーム形成マトリックスが、２n+1ｘ２n+1バトラーマトリックスである請求項４０に記載のシステム。
【請求項４２】
前記短いアンテナ列は、前記給電路内に配置された誘電体材質を含む請求項４０に記載のシステム。
【請求項４３】
数ｎが２である請求項４０に記載のシステム。
【請求項４４】
列間隔が0.25λと0.35λの間にある請求項４３に記載のシステム。
【請求項４５】
列間隔は、0.27λである請求項４４に記載のシステム。
【請求項４６】
列間隔はまた、前記第１の組のインターフェースの複数のものに同じアンテナビーム信号が提供されるとき、所望の属性を有するアンテナビームを提供するために決定される請求項４３に記載のシステム。
【請求項４７】
第１モードの通信信号が、第１組のインターフェースの個々のものに提供され、かつ、第２モードの通信信号が、前記第１組のインターフェースの前記複数のものに提供される請求項４６に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、整相アレイアンテナに関し、特に、整相アレイアンテナの使用と関連したグレーティングローブを減少させることに関する。
【０００２】
【従来の技術】
関連した出願
本発明は、１９９８年３月４日に提出された「ビーム毎上昇スキャニングシステム及び方法」という発明の名称で、同時継続しかつ共通に譲渡された米国特許出願Ｎｏ．０９／０３４，４７１、１９９７年７月１７日に提出された「寄生エレメントを有するマルチプルビーム平面アレイ」という発明の名称で、同時継続しかつ共通に譲渡された米国特許出願Ｎｏ．０８／８９６，０３６，及び１９９８年４月１５日に提出された「ＣＤＭＡ無効化のために遅延を提供するシステム及び方法」という発明の名称で、同時継続しかつ共通に譲渡された米国特許出願Ｎｏ．０９／０６０，９２１と関連しており、これらの開示は、参照により、ここに組み入れられる。
【０００３】
方向決め可能の放射パターン或いはビームを提供するために単一のアンテナアレイを使用することは普通である。例えば、方向決め可能のビームは、所定の形状及び方向を有する合成放射パターンを発生するように所定の位相差を有する信号によってそれぞれ励起されるアンテナエレメントの平面又はパネルアレイによってしばしば発生する。この合成ビームを方向決めするために、アンテナエレメント間の位相差は、合成放射パターンに作用するように調整される。
【０００４】
マルチプルビームアンテナは、例えば、所定組の位相差の使用を通して、上述した平面又はパネルアレイを利用して作ることができる。ここで、各組の位相差は、マルチプルビームアンテナのビームを限定する。例えば、それぞれが側面方向（アレイに垂直な方向）から異なる所定量だけ方向決めされるマルチプル選択可能のアンテナビームを提供するようになっている一つのアレイは、パネルアレイ及びバトラー又はハイブリッドマトリックスのようなマトリックスタイプビーム形成ネットワークを使って提供することができる。
【０００５】
側面方向ビーム投射を発生するために、平面アレイが一様に（一様な開口分布で）励起されるとき、合成開口分布は、矩形形状に似ている。この形状が、空間においてフーリェ変換されるとき、その合成パターンは、メインローブに比較して高レベルのサイドローブを持っている。さらに、ビーム方向角度が増すとき、即ち、ビームが側面方向から離れるように向けられるとき、これらのサイドローブは、より高いレベルに成長する。例えば、Θ0で、ビームピークを有するリニアーアレイは、エレメント間隔“ｄ”の選択に従属した他のピーク値をまた有することができる。この総計はまた、その指数が２πのある倍数であるときはいつでも一つのピークを有するので、この曖昧さは明らかである。周波数“ｆ”及び波長ラムダで、この条件は、全ての整数ｐに対して、２π（ｄ／λ）（ｓｉｎΘscan−ｓｉｎΘ0）＝２πｐ、である。このようなピークは、グレーティングローブと呼ばれ、かつ、ｓｉｎΘp＝ｓｉｎΘ0＝２πｐのような角度Θpで発生することが、上式から示されている。従って、放射パターンがエレメント間隔に関してあまりに離れて方向決めされるとき、放射パターンのメインローブのかなり近くにそのパターンのピークを有するグレーティングローブが現れるであろう。これが生じる点は、一般的に、このアレイの最大有用方向決め角度と考えられる。
【０００６】
グレーティングローブがメインローブよりもかなり小さなピークをもたらすような角度に、メインビームの方向決めが制限されるときでさえ、グレーティングローブの存在は、不所望の方向の信号に応答させることによって、アンテナシステムの性能を低下させるように作用し、所望信号と干渉させるかもしれない。特に、メインビームがアレイの側面方向から離れて方向決めされるとき、グレーティングローブは、アンテナアレイが動作可能の角度範囲内の角度に、しばしば向けられるであろう。従って、アンテナアレイの動作エリアと関連した実質的なピークを有しかつそこに存在する漂遊通信ビームの存在は、非常にしばしば干渉源になるであろう。さらに、グレーティングローブがアンテナパネルの放射軸と実質上同軸であるとき、グレーティングローブを無害方向に向けるためにアレイを傾けるような解決策では、この干渉を避けることは一般に不可能である。
【０００７】
さらに、平面アレイの側面方向励起は、最大開口投射を生じる。従って、このようなアンテナが垂直軸から離されるとき、即ち、グラウンド面に垂直で、その面自体に中心がある側面方向位置から離れて方向決めされるとき、投射開口エリアは減少して、スキャン損失を生じる。方向決めビームの開口エリアは、スキャン損失の影響により減少するだけでなく、不所望のグレーティングローブがビーム方向決めの影響により同時に増加するので、このスキャン損失はさらに、グレーティングローブと関連した問題を悪化させる。
【０００８】
従って、側面方向から所望量離れて方向決めされるとき、グレーティングローブの存在に悩まされることなく、所望ビーム幅及び方位方向を有するアンテナビームを提供するシステム及び方法に対する必要性が、この技術分野に存在する。さらに、マルチプルビームアンテナアレイは、同じサービスエリアにおいてしばしば同時に提供される、セルラー及び／又はパーソナル通信サービス（ＰＣＳ）ネットワーク（以下、集合的にセルラーネットワークとして参照する）のようなワイヤレス通信ネットワークを提供する際に有用であるので、二重モードサービスに適合させるために実質上グレーティングローブの無い所望アンテナビームを提供するのに適したシステム及び方法に対する必要性が、この技術分野に存在する。
【０００９】
【発明の要約】
これら及び他の目的、特徴及び技術的利点は、ビーム形成マトリックスを含むマルチプルビームアンテナシステムのようなアンテナシステムによって達成され、ここで、このアレイから起こりうる内の最内ビームのみが利用され、かつ、適切なアンテナエレメント行又は列間隔は、所望のアンテナビーム形状、即ち、ビーム幅及びセクターパターンを達成するように調整される。マルチプルビームアレイの制限されたビームスイッチングに頼ろうと、適応アレイの制限されたスキャニングに頼ろうと、内側ビームのみを利用するこのようなアンテナの使用から生じる放射パターンは、最外アンテナビームと、即ち、アレイの実質上側面方向から方向決めされる他のアンテナビームと関連したグレーティングローブを避ける所望の特性を有している。
【００１０】
所望の通信を提供するアンテナアレイは、４つのビームを使用することができる。即ち、４つのアンテナ列を有するパネルが、合成されるときに１２０°セクターを提供する４つの３０°の実質上重なりのないアンテナビームを提供する。このようなアレイのビーム形成マトリックスは、４ｘ４バトラーマトリックス、２の累乗に制限された入力及び出力（入力／出力＝２n、ここで、４ｘ４マトリックスに対してｎ＝２）を有するマトリックスにすることができ、４つのアンテナ列のそれぞれで位相を合わせて進行する４つのアンテナビームインターフェースの信号を提供する。これらのビームは、側面方向からアンテナアレイを見て左から右に、２Ｒ、１Ｒ、１Ｌ、２Ｌとして参照することができ、側面方向から最も大きな角度で方向決めされるビーム、２Ｒ、２Ｌは、それと関連した実質的なグレーティングローブを有する。
【００１１】
本発明の好適具体例は、通信を提供するために依存したものよりもさらに広げる側に方向決めされるアンテナビームを提供することのできるアンテナを利用する。例えば、好適具体例は、２nアンテナビームを形成するために２n+1入力を有するビーム形成マトリックスを利用する。従って、４つの（２2）ビームが所望される上の例において、８つの（２3）入力及び出力を有するビーム形成マトリックスが利用される。依然として許容サイドローブレベルを提供しながらグレーティングローブの存在無しで、所望ビーム及び望ましいメインビームを提供するために、本発明のこの具体例のビーム形成マトリックスによって給電されたアンテナアレイは、ｎ＋１入力に相当する多数のアンテナ列を有している。それ故、ビーム形成マトリックスの８つの出力は、アンテナアレイの８つのアンテナ列の一つにそれぞれ結合され、かつ、このように８つのアンテナビーム（４Ｒ、３Ｒ、２Ｒ、１Ｒ、１Ｌ、２Ｌ、３Ｌ、及び４Ｌ）を提供することができる。
【００１２】
本発明によると、アンテナアレイは、必要数を超える多数のビームを形成することができるけれども、内側ビームのみが使用される。例えば、上述した好適具体例において、２Ｒ、１Ｒ、１Ｌ、及び２Ｌビームのみが、４Ｒ、３Ｒ、２Ｒ、１Ｒ、１Ｌ、２Ｌ、３Ｌ及び４Ｌビームの利用可能の組み合わせの中から使用される。これらの最内ビームは典型的には、最外ビームよりも良好な放射特性を有し、そしてそれ故、本発明の目的である避けるべきグレーティングローブは存在しない。
【００１３】
しかしながら、本発明の上述したアレイの個々のアンテナビームの特性は、取り替えることを意図したアンテナアレイのものに実質上適合しないということを認めるべきである。例えば、１２０°セクターを限定する４つの略３０°のアンテナビームを提供するよりもむしろ、本発明に従って使用される８ｘ８ビーム形成マトリックスの２Ｒ、１Ｒ、１Ｌ、及び２Ｌビームは、進行位相で付勢されるアンテナ列の数を増加させたために、６０°セクターを限定する４つの略１５°アンテナビームを提供することができる。
【００１４】
従って、本発明は、より狭いビームの８つのビームアレイに対して利用される進行位相が維持されるけれども、所望方向に使用ビームを再指向させるためにアンテナ行及び／又は列間隔の調整を含んでいる。さらに、列間の間隔は、側面方向から所望角度でビームを再指向するように調整されるので、所望幅に調整されるアンテナビーム幅はあまりに大きくなる。従って、８ｘ８ビーム形成マトリックスを有する上述の好適具体例のアンテナアレイは、１２０°セクターを限定する４つの実質上３０°のビームを提供するために利用することができる。
【００１５】
本発明に従うアンテナエレメントの間隔調整は、最初のアレイ内に存在したかもしれないいかなるグレーティングローブも減少させ、或いは抑制する所望の効果を有するエレメント間隔を接近させる。さらに、本発明に従うエレメント間隔は、このアレイを同時に使用することのできるアドバンストモバイルホーンサービス（ＡＭＰＳ）及びコード分割マルチプルアクセス（ＣＤＭＡ）通信信号のような、独立モード間の最良に可能な妥協を達成するように調整することができる。
【００１６】
マルチプルアンテナビームと関連した多数の入力を有するビーム形成マトリックスを利用するアンテナアレイに関して前述したけれども、本発明の別の具体例は、側面方向のかなり外に方向決めされるとき、関連したグレーティングローブを殆ど有さないか、或いは全く有さない方向決め可能のアンテナビームを提供するために、追加の列及び間隔を再調整したアンテナエレメントを有するアレイと組み合わせて、適応ビーム形成マトリックスを利用する。このような具体例は好適には、前述したバトラー及びハイブリッドビーム形成マトリックスの固定進行位相よりもむしろアンテナ列を横切って動的に位相進行をする給電回路網に頼る。従って、この適応給電回路網によって提供される進行位相は、本発明に従いより少ない数の改善したビームを提供するために利用されるけれども、より大きなアレイのより狭いビームのものと両立するということを認識すべきである。
【００１７】
本発明の技術的利点は、グレーティングローブを減少したか、或いは全くないマルチプル、又は方向決め可能のアンテナビームを提供するために整相アレイアンテナを使用することである。
【００１８】
本発明の別の技術的利点は、通信中のマルチプル通信モードにおいて同時に使用するために最適化されるアンテナを提供することである。
【００１９】
前述のことは、以下に続く本発明の詳細な説明をより良く理解するために、本発明の特徴及び利点をむしろ広く概観した。本発明の特許請求の範囲の主題を形成する本発明の追加の特徴及び利点については後述する。開示した概念及び特別の実施例は、本発明の同じ目的を実行するため他の構成に変更し、或いは設計するための基礎として容易に利用することができるということを認識すべきである。このような等価な構成は、特許請求の範囲に表されたような本発明の精神及び範囲から離れるものではないということを、当業者はまた認識すべきである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明、及びその利点のより完全な理解のために、以下の説明を、添付図面と関連して参照する。
【００２１】
図１には、アンテナアレイ１００として、所望の方位方向に向けられたアンテナビームを発生するのに適した典型的従来技術の平面アレイが示されている。アンテナアレイ１００は、４つのエレメントのそれぞれの、４つの列ａe1〜ｄe1を形成するように所定のパターンで配列された個々のアンテナエレメント１１０から構成される。これらのアンテナエレメントは、１波長（λ）の所定の端数だけ、グラウンド平面１２０の前に配置される。アンテナエレメント１１０から放射されたエネルギーは、グラウンド平面１２０から反射したエネルギーと組み合わされるアンテナ列の中で、所定方向に伝搬する波形フロントを有する放射パターンを形成するように加算するとき、所定の進行位相で提供されるということが認識されよう。
【００２２】
図１に示されるように、ビーム形成マトリックス１３０は、それぞれマルチプルビームアレイの特別のアンテナビームと関連した入力１４０を含むことができ、そして、これらの入力のいずれかに提供される信号が、出力１５０のそれぞれで所定の進行位相で提供されるようにされる。このタイプの固定ビーム配列は、ビーム形成マトリックス１３０がバトラー又はハイブリッドマトリックスのような給電マトリックスである場合に、普通のものである。バトラーマトリックスのようなビーム形成マトリックスは、この技術分野において周知である。これらのマトリックスは、各列の放射パターンが、所定方向に伝搬するプライマリーローブを有する合成放射パターンを生じるように合計するために、アンテナアレイの種々の列に提供される信号内に種々の位相遅延を導入する。勿論、バトラー又はハイブリッドマトリックスを利用する固定ビーム配列よりもむしろ、ビーム形成マトリックス１３０への信号入力は、アンテナビームを適応的に方向決めするために所望進行位相で出力１５０に適応的に提供することができる。
【００２３】
図１に示された例において、ビーム１〜４のそれぞれは、アンテナ列ａe1〜ｄe1に入力信号を適切に印加するビーム形成マトリックス１３０によって形成される。これらのビームは、図１のビーム１〜４に相当するビーム２Ｌ、１Ｌ、１Ｒ、２Ｒとして右から左に共通に参照され、かつ、特別のエリアで通信を提供するために利用することができる。例えば、図１のビームのそれぞれは、１２０゜セクターで通信を提供するために３０゜ビームにすることができる。
【００２４】
所望方位方向に向けられたアンテナビームを発生するのに適した平面アレイの別の具体例は、図２にアンテナアレイ２００として示されている。図１のアレイのように、アンテナアレイ２００は、所定パターンに配列された個々のアンテナエレメント２１０から構成されるが、アンテナ２００は、４つのエレメントのそれぞれ８つの列ａe2〜ｈe2を形成する。これらのアンテナエレメントは、１波長（λ）の所定の端数だけ、グラウンド平面２２０の前に配置され、かつ、アンテナエレメントから放射されるエネルギーは、グラウンド平面２２０から反射されたエネルギーと組み合わされるアンテナ列の中で、所定方向に伝搬する波形フロントを有する放射パターンを形成するように加算するとき、所定の進行位相で提供される。
【００２５】
前述したように、ビーム形成マトリックス２３０は、それぞれがマルチプルビームアレイの特別のアンテナビームと関連した入力２４０を含むことができ、そして、これらの入力のいずれかに提供される信号が出力２５０のそれぞれで所定の進行位相で提供されるようにし、或いは、ビーム形成マトリックス２３０への信号入力が、アンテナビームを適応的に方向決めするために所望の進行位相で出力２５０に適応的に提供することができるようにする。
【００２６】
図２のビーム１〜８は、右から左にビーム４Ｌ、３Ｌ、２Ｌ、１Ｌ、１Ｒ、２Ｒ、３Ｒ、４Ｒとして一般的に参照され、かつ、特別のエリアで通信を提供するよう利用することができる。例えば、図２のビームのそれぞれは、１２０゜セクターで通信を提供するために１５゜ビームにすることができる。
【００２７】
図１及び図２に示されたビームのようなアンテナアレイの列の合成放射パターンは、後述の進行位相を調整することにより側面方向から方位的に方向決めすることができる。例えば、ビーム２Ｌ（図１のビーム１）は、列ａe1〜ｄe1に提供される信号間に増加する位相遅れ（Δ、ここで、Δ＜０）を導入することにより、側面方向から４５゜に方向決めすることができる。列ａe1〜ｄe1のそれぞれの間の水平間隔は同じであると仮定すると、ビーム２Ｒは、列ａe1を入力信号と同相に、列ｂe1は入力信号位相遅れΔで、列ｃe1は入力信号位相遅れ２Δで、そして、列ｄe1は、入力信号位相遅れ３Δで、提供することにより作ることができる。勿論、Δの正確な値は、列の間の間隔に依存する。
【００２８】
同様に、ビーム１Ｌ（図１のビーム２）は、列に提供される信号間の位相遅れの導入により側面方向から１５゜にすることができる。しかしながら、ここで、位相差は上述のビーム２Ｒと同じ大きさにする必要はない。というのは、側面方向からの偏向がそれ程大きくないからである。例えば、ビーム１Ｒは、列ａe1を入力信号と同相に、列ｂe1を入力信号位相遅れ１／３Δで、列ｃe1を入力信号位相遅れ２／３Δ（２*1/3Δ）で、そして列ｄe1を入力信号位相遅れΔ（３*1/3Δ）で、提供することにより作ることができる。
【００２９】
リニアー平面アレイが、側面方向ビーム投射を生じるために一様に（一様開口分布で）励起されるとき、合成開口分布は、矩形形状に似ているということが認識されるであろう。しかしながら、この形状が空間においてフーリェ変換されるとき、合成パターンは、メインローブに対して高レベルのサイドローブを持っている。ビーム方向決めがなされるとき、即ち、ビームが側面方向から離れるように向けられるとき、これらのサイドローブは、高レベルに成長し、かつ、最終的にグレーティングローブが形成されることになる。例えば、図１のビーム２Ｒは、ビーム１Ｒよりも大きなサイドローブと関連し、そしてそれ故、図１のビーム１Ｒのそれよりも典型的には望ましくはない放射パターンを示す。
【００３０】
図３に注意を向けると、図１に示されたアンテナアレイに関するモーメント方法を使う推定方位遠方フィールド放射パターンが例示されている。ここで、アンテナ列は、側面方向から実質上４５゜に、従って、ビーム２Ｒに関して実質上前述したようにメインローブ３１０を発生するために一様に励起される。ビーム２Ｒのような側面方向から離れた角度で方向決めされるビームは、ビーム１Ｒのようなより小さな角度を有するビームよりもより望ましくない放射パターンを提示するので、放射パターン改善の例示をより容易にするために、ある程度の角度を有するビームに、本発明の説明は向けられる。しかしながら、前述したものよりも側面方向から多かれ少なかれ偏向したビームの放射パターンは、本発明に従い同様に改善されるであろう。
【００３１】
再び、図３を参照すると、グレーティングローブ３２０及びサイドローブ３３０が、アンテナアレイ１００の１２０゜セクターカバーエリア内で、例示されている。グレーティングローブ３２０は、実質的なローブピークが、メインローブ３１０よりも略８ｄＢだけ小さいということを見ることができる。サイドローブ及び特にグレーティングローブは、非所望方向の信号に応答させることによりアンテナシステムの性能を低下させて、所望信号と干渉させるかもしれないように作用する。特に、０゜は、側面方向を表すので、アンテナアレイ１００が側面方向から４５゜になるように付勢されるとき、グレーティングローブ３２０は、アンテナアレイ１００の前に位置した通信装置が、通信から排除されないように向けられる。
【００３２】
さらに、３ｄＢ低下点は略３４゜のビーム幅を限定するけれども、このビームは幾分非対称であるということが、図３から見ることができる。特に、メインローブは、前述の高レベルサイドローブの向かい側にかなりのふくらみを示している。このふくらみは、３ｄＢ低下点からのビームの傾斜を不規則にはしない。それ故、このようなビームは、不所望通信装置による干渉の機会を追加する。
【００３３】
本発明は、グレーティングローブ及びサイドローブを減少させて、実質上同じエリアのセクター内にカバー範囲を提供することを含む、標準の従来技術のアンテナアレイに実質上同様なアンテナビームの供給に利用することができるアンテナアレイを提供する。本発明によれば、実際上所望されるものに加えてアンテナビームを、或いは実際上所望されるものとは異なるアンテナビームを提供するのに十分なアンテナエレメントを有するアレイが、特別のエレメント間間隔でこれらのアンテナエレメントを配置することと組み合わせて、改善されたビーム特性を提供する。
【００３４】
特に、本発明の好適具体例は、２nアンテナビームを形成するために２n+1入力を有するビーム形成マトリックスを利用する。従って、図１に示されたものに代えて使用するのに適した４つの（２2）アンテナビームを提供するために、本発明の好適具体例のアンテナシステムは、８つの（２3）入力及び出力を有するビーム形成マトリックスを利用するけれども、本発明に従い間隔をあけたアンテナエレメントの８つの列と組み合わせて、４つのみの入力が使用される。
【００３５】
図４に注意を向けると、サイドローブ及びグレーティングローブを減少させた４つのアンテナビームを提供するために本発明に適した上述の好適具体例のアンテナが、アンテナアレイ４００として全体的に示されている。図２のアンテナアレイ２００のように、アンテナアレイ４００は、４つのアンテナエレメント４１０のそれぞれに８つの放射器列ａe4−ｈe4を含んでいる。図４の好適具体例のアンテナアレイは、本発明を理解させるのに役立たせるために、本発明に従い特別のセクター内に４つのアンテナビームを提供する上述の例と整合させて、多数の放射列及びアンテナエレメントを有するように図示されている。これによって、本発明を、特別の数の放射列、アンテナエレメント、或いは平面パネルアレイの使用に限定することを意図するものではない。
【００３６】
好適には、アンテナアレイ４００で利用されるアンテナエレメントは、ダイポールアンテナエレメントである。しかしながら、ヘリカルアンテナエレメント、パッチアンテナエレメント等の他のアンテナエレメントを、本発明に従い利用することができる。さらに、垂直に分極されたアンテナエレメントが示されているけれども、本発明は、水平、右傾斜、左傾斜、楕円、及び円形を含むいかなる分極と共にも利用することができる。提供されるアンテナビームの中で分極多様性を有するアンテナシステムを提供するために左傾斜及び右傾斜アンテナ列を交互に配置することによるような、多様な分極を本発明に従い使用することができる。これらの分極多様アンテナビームは、実質上図４に例示された非重畳アンテナビームの別のものにすることができ、或いは、分極多様アンテナアレイを提供するために、それぞれが異なる分極を有する実質上２つのアンテナアレイ４００を交互に配置することによるように、交互の分極の相当するビームを重畳するために提供することができる。
【００３７】
本発明の特徴によると、アンテナアレイ４００のアンテナ列は、アンテナアレイ２００よりも間隔は近接している。例えば、図２のようなアレイにおいては通常である0.5λの典型的列間間隔よりもむしろ、図４のアレイは、0.25−0.35λの好適具体例範囲におけるようなより狭い列間間隔を利用するが、しかし、0.5λエレメント間隔で利用されるものと同じ進行位相が維持される。本発明の最も好適な具体例は、８つのアンテナ列が略１２０゜セクターを限定する４つの実質上３０゜のアンテナビームを提供するために８ｘ８ビーム形成マトリックスに結合される。このより狭い列間間隔の使用は、アンテナアレイ２００のようなアレイから一般的に利用可能なものよりも小さな側面方向からの角度で方向決めされるアンテナビームと一般的に関連した進行位相を利用するために、アンテナアレイ４００に結合されたビーム形成ネットワークの適応と組み合わせて、本発明に従い改善されたグレーティングローブ及びサイドローブ制御を提供する。
【００３８】
図５に注意を向けると、図４のアンテナ４００は、ビーム形成マトリックス５１０を含むアンテナ給電回路網を示すために逆視点から示している。例示された具体例のビーム形成マトリックス５１０は、この技術分野において周知の８ｘ８バトラーマトリックスのような、８ｘ８ビーム形成マトリックスである。しかしながら、ビーム形成マトリックス５１０は、８入力であるけれども、最も外側の入力、即ち、図２のようなアンテナアレイの最も外側のアンテナビームと関連した入力を終端するのに適しており、そしてそれ故、最も内側の入力のみ、ここでは４つの内側入力を利用する。従って、入力５１１−５１４のいずれかに結合された信号は、ビーム形成マトリックス５１０の８つの出力のいずれかに、特別の進行位相を有する信号成分として提供され、そしてそれ故、アンテナアレイ４００の放射列のいずれかに結合されるであろう。それ故、アンテナアレイは、所望のものを越えるビーム数を形成することができるかもしれないけれども、内側ビームのみが使用される。例えば、図４及び図５の好適具体例において、４Ｒ、３Ｒ、２Ｒ、１Ｒ、１Ｌ、２Ｌ、３Ｌ、４Ｌビームの利用可能の組合せから、２Ｒ、１Ｒ、１Ｌ、２Ｌビームのみが使用される。これらの最も内側のビームは典型的には、最も外側のビームよりも良好な放射特性を有し、そしてそれ故、本発明が避けることを目的としているグレーティングローブを提示しない。
【００３９】
本発明の調整されたエレメント間位置決め無しでは、ビーム形成マトリックスの内側の４つの入力を使用しても、所望のものと一致したアンテナビーム、即ち、アンテナアレイ１００と実質上同じ大きさ及び向きのアンテナビームを提供しないということが認識されるであろう。例えば、調整されたエレメント間位置決め無しで、１２０゜セクターを限定する４つの略３０゜のアンテナビームよりもむしろ、本発明に従い使用される８ｘ８ビーム形成マトリックスの２Ｒ、１Ｒ、１Ｌ、２Ｌビームは、進行位相で付勢される増加した数のアンテナ列のために、６０゜セクターを限定する４つの略１５゜アンテナビームを提供することができる。従って、本発明は、入力／出力を有するビーム形成マトリックス、及びアンテナ列を有するアンテナアレイの使用に加えて、所望のアンテナビームと関連したものに加えて、所望方向の使用ビームの大きさ及び点を再調整するためにアンテナ行及び／又は列の調整を含み、そしてそれ故、１２０゜セクターを限定する４つの実質上３０゜のビームを提供するために利用することができる。
【００４０】
所望のアンテナビームを提供するための追加の技術は、必要ならば、本発明に従い利用することができる。例えば、図４及び図５に示された被駆動エレメントに加えて、「寄生エレメントを持つマルチプルビーム平面アレイ」という名称の上述した特許出願において図示しかつ説明されたような、寄生エレメントを使用することができる。
【００４１】
さらに、図４及び図５の好適具体例のアンテナアレイを参照すると、アンテナエレメントの外側列、列ａe4、ｂe4、ｇe4、及びｈe4が、垂直方向に圧縮されているのを見ることができる。整相アレイの外側エッジ上のアンテナ列の長さを減少させることにより、サイドローブレベル制御のために傾斜させた開口が、さらに本発明に従い達成される。好適には、外側アンテナ列の長さの減少は、長さを減少せずに最も上部及び最も下部のエレメントを取り除いたアレイのアンテナ列と実質上同じ長さのエッジアンテナ列を提供する。即ち、アンテナ側面方向には、コーナーエレメントを取り除いたアレイサイズが、実質上のサイズとなる。さらに別のアンテナ列は、アンテナ開口をさらに傾斜させるために、図４及び図５の外側アンテナ列の次のアンテナ列によって例示されるように、外側アンテナ列の長さ減少量の一部の長さだけ減少させることができる。勿論、本発明の別の具体例は、長さを減少させたより多くの或いは少ないアンテナ列、若しくは、実質上全て同じ長さのアンテナ列さえ利用することができ、そして、ここで、付加的なサイドローブレベル制御は必要とされない。
【００４２】
図５に例示されたアンテナ列のための信号給電ラインは、個々のエレメント、マイクロストリップラインなどに相当する点にタップを持つ同軸ケーブルを含む多数の給電メカニズムのいずれかにすることができる。しかしながら、本発明の好適具体例は、アンテナ列を給電するために、エアーラインバスを利用する。好適には、各列のエアーラインバスは、図５に示されるような例示列の中央にある２つのアンテナエレメント間のような中間点で、ビーム形成マトリックスに結合される。このような接続は、列のアンテナエレメントの中に一様なパワー分布を提供するのに役立つ。
【００４３】
エアーライン／給電回路網タップ下方のエアーライン上に配置されたアンテナエレメントに比較されるとき、１８０゜の位相シフトが、エアーライン／給電回路網タップ上方のエアーライン上に配置されたアンテナエレメントの励起において体験されるということが認識されよう。従って、各列の上部の２つのアンテナエレメントのようなアンテナエレメントのものは、上部の半分のダイポールに結合されたバランを備えることができるのに対して、各列の下部の２つのアンテナエレメントのようなアンテナエレメントの他方のものは、下部の半分のダイポールに結合されたバランを備えることができる。
【００４４】
エアーラインバスにおいて、エネルギーの大部分は、エアーラインバスとグラウンド平面の間のスペース内に制限されるということが認識されよう。従って、このスペース内に誘電体を位置させることにより、アンテナ列の伝送特性は実質上変更することができる。エアーラインバスとアンテナアレイのグラウンド平面の間に誘電体を位置させることにより、列に沿って分布される電磁エネルギーの伝搬速度が遅らされるということが、実験により明らかになった。伝搬速度のこの遅れ、及びその結果の波長の圧縮は、ダイポールの間隔を減少させる。エレメント間間隔のこの減少は、グレーティングローブに悪影響すること無くなされる。従って、好適具体例は、エアーラインバスと、本発明に適したアンテナアレイのグラウンド平面との間で誘電体を利用する。好適具体例の誘電体ラインバスを利用することにより、アンテナ列のいずれかにおいて提供されるアンテナエレメントの数を調整することなく、アレイの開口を傾斜させることが可能であるということが認識されよう。従って、アレイのアンテナ列の間のパワーをバランスさせることは、各アンテナ列に等しいパワーの信号を提供して、その結果、従来技術におけるように、逆コサイン分布に近づく開口分布内の列の付勢を生じないとき、大いに簡単化される。本発明を当業者に理解させるために、ここでは十分詳細に説明したけれども、このようなエアーラインバス給電システムの使用に関する詳細は、「ビーム当たり上昇スキャニングのためのシステム及び方法」という名称の上述の特許出願において提供される。
【００４５】
本発明に適した好適具体例のアンテナアレイ４００を説明したので、図４及び図５に示されたアンテナアレイに関してモーメント方法を使用する推定方位遠方フィールド放射パターンが例示されている図６に注意を向ける。ここで、アンテナ列は、ビーム形成マトリックス５１０の入力５１１に信号を印加することによるように、一様に励起されて、側面方向から実質上４５゜にメインローブ６１０を発生し、そしてそれ故、図１のアンテナアレイと関連したビーム２Ｒに関して実質上上述した通りである。しかしながら、図３に示されたグレーティングローブが避けられ、代わりに、ずっと小さなサイドローブ６２０及び６３０が提示されるということが認識されよう。従って、メインローブ６１０は、アンテナアレイ４００の前の他のエリアに存在する信号又は干渉を実質上除外した通信をするために利用することができる。さらに、メインローブ６０１は実質上対称であり、従って、サービスエリアの限定されたサブセクション内で通信をするのにより適したビームを提供する。
【００４６】
それぞれのこのようなビームの方位角は異なるけれども、ビーム形成マトリックス５１０の入力５１１−５１４のいずれかに信号を印加することにより、実質上図６に例示されたようなアンテナビームを提供するということを理解すべきである。従って、特別の方位方向をそれぞれが有するマルチプルの予め限定されたアンテナビームを有して、特別のチャンネルの再使用が望ましい通信において有用なスイッチ化ビームシステムが限定される。このようなシステムは、チャンネル再使用が、干渉信号を生じがちなアンテナビーム内に特別のチャンネル上の通信を限定することにより増加するかもしれないので、ＡＭＰＳネットワークのセルラー電話通信のようなワイヤレス通信サービスを提供するのに有用である。
【００４７】
しかしながら、他のモードの通信の要求は、前述のＡＭＰＳネットワークのような特別のネットワークとは幾分異なっているかもしれない。例えば、ＣＤＭＡ通信ネットワークは、信号を分離するためにユニークチップコードに頼るマルチプルディスクリート通信のために同じ広帯域のチャンネルを利用する。従って、容量は干渉により制限されるけれども、即ち、特別の信号を抽出するために非常に困難になる通信エネルギーの特別の閾値が確立され、そしてそれ故、信号が限定されたエリアで通信されるけれども、個々のビームによって限定されるよりも大きなエリアが、ハンドオフ状態のようなシステムオーバヘッド機能を避けるためのように、通信において使用するために望まれるかもしれない。それ故、１つのセクターを限定する４つのビームのようなマルチプルビームにおいて、第２モード（即ち、ＣＤＭＡ）信号を提供しながら、特別のアンテナビーム内に第１モード（即ち、ＡＭＰＳ）信号を提供することが望ましいかもしれない。
【００４８】
本発明の好適具体例のエレメント間間隔は、グレーティングローブ及びサイドローブを所望に制御するためだけでなく、このアレイがマルチプル或いは全てのビーム入力で同時に励起されるとき望ましい放射パターンを提供するために最適化される。ＡＭＰＳ及びＣＤＭＡ信号を含む二重モード信号が、本発明の単一アンテナアレイから同時に利用される場合、好適具体例は、（第１の通信モードと関連した）単一ビーム励起と（第２の通信モードと関連した）マルチプルビーム励起の両方から生じる放射パターンを最適化するために、0.27λの列間間隔を利用する。
【００４９】
図７及び図８に注意を向けると、実質上図１及び図４に例示されたようなアンテナアレイを利用する放射セクター信号と関連した放射パターンが、示されている。特に、放射パターン７０１は、アンテナアレイ１００の入力の内の多数に重み付け分布のセクター信号を供給することから生じ、かつ、放射パターン７１０は、アンテナアレイ４００の入力の内の多数に重み付け分布のセクター信号を供給することから生じる。上述の両方のケースにおいて利用される多数入力の重み付けは、-78.50°で-1.5ｄＢの入力セクター信号を有するビーム２Ｌと関連したビーム形成マトリックス入力、+78.75°で0.0ｄＢの入力セクター信号を有するビーム１Ｌと関連したビーム形成マトリックス入力、+78.75°で0.0ｄＢの入力セクター信号を有するビーム１Ｒと関連したビーム形成マトリックス入力、及び-78.50°で-1.5ｄＢの入力セクター信号を有するビーム２Ｒと関連したビーム形成マトリックス入力である。
【００５０】
図８の放射パターンは、「ＣＤＭＡ無効化のための遅延を提供するシステム及び方法」という名称の上述の特許出願に詳細に説明されているように、合成アンテナビームの発生におけるマルチプルアンテナパネルの使用を例示している。従って、図８の合成放射パターンは、第１のアンテナアレイの入力と、該アンテナアレイとは実質上非重畳隣接カバー範囲を形成するように配置される第二のアンテナアレイの入力との内の複数に、重み付け分布して提供されるセクター信号から形成される。特に、放射パターン８０１は、第１のアンテナアレイ１００の入力の内の多数、及び第２のアンテナアレイ１００の入力の内の単一のものに重み付け分布してセクター信号を供給することから生じ、かつ放射パターン８１０は、第１のアンテナアレイ４００の入力の内の多数、及び第２のアンテナアレイ４００の入力の内の単一のものに重み付けした分布でセクター信号を提供することから生じる。上述のケースの両方において利用されるマルチプル入力の重み付けは、第１のアンテナパネルに関して、+78.50°で-0.5ｄＢの入力セクター信号を有するビーム１Ｌと関連したビーム形成マトリックス入力、+78.50°で-0.5ｄＢの入力セクター信号を有するビーム１Ｒと関連したビーム形成マトリックス入力、及び-78.50°で0.0ｄＢの入力セクター信号を有するビーム２Ｒと関連したビーム形成マトリックス入力、そして、第２のアンテナパネルに関して、-78.50°で0.0ｄＢの入力セクター信号を有するビーム２Ｌと関連したビーム形成マトリックス入力である。（但し、「ＣＤＭＡ無効化のための遅延を提供するシステム及び方法」という名称の上述の特許出願に示されるような第１と第２のパネルの間に遅延が提供されるとき第２のパネルの入力に対して、いかなる位相関係も利用することができる。）
【００５１】
図示された特別の例は、第２のアンテナパネルの単一入力のみを利用するけれども、このような制限はないということを認識すべきである。例えば、第１のパネルの２入力及び第２のパネルの２入力を、必要ならば、本発明に適したアンテナを利用する所望のセクターを総合する合成放射パターンを提供するのに利用することができる。さらに、利用されるこのようなアンテナの数に制限はない。例えば、非常に大きなアンテナの合成アンテナパターン、即ち３６０°セクターが、それぞれ１２０°円弧で放射パターンを提供するのに適した３アンテナアレイの入力に適切な重み付けをしたセクター信号を提供することにより、本発明のアンテナを利用して形成することができる。
【００５２】
図７及び図８の放射パターンを比較することによって、アンテナアレイ４００のセクターパターンと関連した後方散乱は、アンテナアレイ１００よりも大いに改善されるということを見ることができる。従って、干渉信号又は他のノイズが、本発明のアンテナの合成セクタービームにおいて受信されるエリアがより小さくなる。本発明のこのようなアンテナは、所望サイズのセクターを合成させる際に比類無き程に有利であり、そしてそれ故、トランキングを改善することのように、必要なとき選択可能である。さらに、上述のセクター合成は、本発明のアンテナによって形成される個々の狭いアンテナビーム内に信号を提供する能力と同時に提供されるということを認識すべきである。従って、本発明は、マルチプル通信モードのために非常に望ましい特徴を同時に提供する。
【００５３】
主として、送信、即ちフォワードリンク信号、及びビーム形成マトリックスの“入力”及び“出力”の使用に関して前述したけれども、本発明はフォワード及びリバースリンクの両方において使用するのに適しているということが認識されよう。従って、上述したアンテナビームは、放射よりもむしろ受信エリアを限定することができ、そしてそれ故、入力及び出力として上述したビーム形成マトリックスのインターフェースは、それぞれ、出力及び入力になるように逆にすることができる。
【００５４】
本発明及びその利点を詳細に説明したけれども、種々の変化、置換、及び変更が、特許請求の範囲によって限定されるような本発明の精神及び範囲から離れること無く、ここではなす事ができるということを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ４つのアンテナビームを提供するのに適した従来技術の整相アレイパネルアンテナを示す図である。
【図２】  ８つのアンテナビームを提供するのに適した従来技術の整相アレイパネルアンテナを示す図である。
【図３】  図１の整相アレイパネルアンテナのアンテナパターンを示す図である。
【図４】  本発明の整相アレイパネルアンテナを示す図である。
【図５】  本発明の整相アレイパネルアンテナを示す図である。
【図６】  図４及び図５の整相アレイパネルアンテナのアンテナパターンを示す図である。
【図７】  図１及び図４の整相アレイパネルアンテナの合成セクターアンテナパターンを示す図である。
【図８】  図１及び図４の整相アレイパネルアンテナの合成セクターアンテナパターンを示す図である。
【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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【図８】
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