JP2000349545A

JP2000349545A - アンテナ構造体及び設備及び構成方法

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Publication number: JP2000349545A
Application number: JP2000125219A
Authority: JP
Inventors: Mano D Judd; マノ・ディー・ジュド; Thomas D Monte; トーマス・ディー・モント; Donald G Jackson; ドナルド・ジー・ジャクソン; Greg A Maca; グレッグ・エイ・マカ
Original assignee: Andrew LLC
Current assignee: Commscope Technologies LLC
Priority date: 1999-04-26
Filing date: 2000-04-26
Publication date: 2000-12-15
Also published as: US20030071761A1; KR20000071814A; US7053838B2; CN101867095A; NZ504072A; DE60033079D1; DE60033079T2; HUP0001669A2; HU0001669D0; MXPA00004043A; AU2891200A; NO20002131L; AU775062B2; EP1049195A2; BR0002264A; IL135691A; US20050099359A1; KR100755245B1; ES2280158T3; US6690328B2

Abstract

(57)【要約】【課題】アンテナ要素当たりより低電力レベルを達成
しかつ電力増幅器技術をワット当たり非常に低コスト・
レベルで用いるようにする。【解決手段】電力を複数のアンテナ（アレイ）要素に
わたり分配する分配型アンテナ装置は、複数の送信アン
テナ要素１２及び複数の電力増幅器１４を含み、各電力
増幅器は、アンテナ要素の１つと動作可能に結合され
る。そのアンテナ要素の１つが関連のアンテナ要素に極
めて隣接して取り付けられることにより感知できる電力
損失が電力増幅器と関連のアンテナ要素との間に生じな
い。各電力増幅器は、比較的低電力でかつワット当たり
比較的低コストの線形電力増幅器チップである。アンテ
ナ・アレイは、セルラー、ＰＣＳ、ＭＭＤＳ、及びＬＡ
Ｎ又はＷＬＡＮＳのような構内通信システムを含む種々
の設備で用いられ得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アンテナ・アレイ
内の各アンテナ要素に動作可能に結合されかつそれに極
めて近接している電力増幅器チップを有するアンテナ・
アレイを含む新規なアンテナ構造体を指向している。本
発明はまた、送信（Ｔｘ）及び受信（Ｒｘ）動作の双方
のためのアンテナ・アレイを含む新規なアンテナ構造体
及びシステムを指向している。

【０００２】

【従来の技術】セルラー及び個人通信システム（ＰＣ
Ｓ）、並びに多チャネル他方面分配システム（ＭＭＤ
Ｓ）及び局所他方面分配システム（ＬＭＤＳ）のような
通信設備において、塔や他の構造体の頂部に取り付けら
れたアンテナを利用してユーザ又は加入者からの信号を
受信して再送信することが通常であった。無線ローカル
・ループ（ＷＬＬ）、特殊移動無線（ＳＭＲ）及び無線
ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）のような
他の通信システムは、システム・ユーザ又は加入者間で
通信を受信及び送信するための信号伝送基幹施設を有す
る。その信号伝送基幹施設はまた、アンテナ及び送受信
機の種々の形態を利用し得る。

【０００３】全てのこれらの通信システムは、アンテナ
により送信されまた受信される信号の増幅を要する。こ
のため、これまで通常の線形電力増幅器を用いることが
行われてきた。その場合、必要な増幅を行うコストは、
通常１９９８年米国ドルでワット当たり１００米国ドル
から３００米国ドルの間である。塔あるいは他の構造体
を採用する通信システムの場合、多くの基幹施設は塔や
他の構造体の底部に配置され、比較的長い同軸ケーブル
で塔の上に取り付けられたアンテナ要素と接続すること
が多い。ケーブルで被る電力損失は電力増幅で幾らかの
増大を必要とし、その電力増大は通常地上レベルの基幹
施設又は基地局で与えられ、従ってユニット当たりの前
述典型的なコスト又はワット当たりコストでの費用が更
に増大する。

【０００４】更に、このタイプの通常の電力増幅器は、
一般的に、通信システムの線形性又は線形性能を達成す
るためかなりの追加の回路を必要とする。例えば、通常
の線形増幅器システムにおいて、全体のシステムの線形
性は、フィードバック回路及び増幅器チップ・レベルで
の非線形性を補償するための事前歪み回路を追加して増
幅器系の実効的線形性を増大することにより向上され得
る。システムがより高電力レベルに駆動されるに従い、
相対的に複雑な回路は、出力が増大するにつれ低減する
線形性を補償するため案出されかつ実行されねばならな
い。

【０００５】多くの前述の通信システムにおける基幹施
設（基地局）応用に対する出力電力レベルは、通常１０
ワットより大きく、数百ワットまで行く場合が多く、そ
れは比較的高い実効的等方性電力要件（ＥＩＲＰ）をも
たらす。例えば、２０ワット電力出力（地上レベルで）
を有する典型的な基地局にとって、アンテナに供給され
る電力からケーブル損失を引いた電力は、約１０ワット
である。このケースの場合、電力の半分が、ケーブル損
失／熱で消費されてしまっている。そのようなシステム
は、より高出力電力で必要とされる線形性を達成するた
め高電力回路の中にカスケード接続された複雑な線形増
幅器構成要素を必要とする。通常は、そのような高出力
システム又は増幅器に対して、追加の電力コンバイナ
（組合わせ回路）（ｃｏｍｂｉｎｅｒ）を用いなければ
ならない。

【０００６】比較的高出力電力システムに必要である、
システム全体の線形性を達成するための全てのこの追加
の回路は、ユニット／ワット当たり前述のコスト（１０
０ドルから３００ドルの間）を結果として生じる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、アンテナ要
素当たりより低電力レベルを達成しかつ電力増幅器技術
を（ユニット当たり／ワット当たり）非常に低コスト・
レベルで用いるため、電力を複数のアンテナ（アレイ）
要素にわたり分配することを提案する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の一局面に従っ
て、比較的低電力でかつワット当たり比較的低コストの
電力増幅器チップが、基幹施設用途において比較的低電
力かつ線形範囲で用いられる。そのような比較的低電力
でかつワット当たり低コストのチップを用いるため、本
発明は、１つの比較的低電力増幅器チップが、アレイの
所望の全体出力電力を達成するためアレイの各アンテナ
要素と関連して用いられるアンテナ・アレイの使用を提
案する。

【０００９】本発明の別の局面に従って、分配型アンテ
ナ装置は、複数の送信アンテナ要素、複数の受信アンテ
ナ要素及び複数の電力増幅器を備え、前記電力増幅器の
１つは、各前記送信アンテナ要素と動作可能に結合さ
れ、かつ関連の送信アンテナ要素に極めて隣接して取り
付けられ、それにより感知できる電力損失が前記電力増
幅器と関連のアンテナ要素との間に生じなく、前記電力
増幅器の少なくとも１つは、低雑音増幅器を備え、そし
て信号を前記受信アンテナ要素の少なくとも１つから受
信して増幅するため前記分配型アンテナ装置に組み入れ
られており、各前記電力増幅器は、比較的低電力でかつ
ワット当たり比較的低コストの線形電力増幅器チップを
備える。

【００１０】従って、遠隔の端末装置（例えば、送受話
器又はユーザ／加入者装置）用途に通常用いられる比較
的低電力増幅器チップが、基幹施設（例えば、基地局）
用途に用いられ得る。本発明により、比較的高電力シス
テムにおいて線形性能のため用いられる歪み補正回路及
び他の比較的高価なフィードバック回路及び同種の回路
に対する必要性が排除される。線形性能は、比較的低電
力チップをそれらの線形出力範囲内で用いることにより
達成される。即ち、本発明は、チップを過度に駆動する
こと、又は飽和レベル近くでの動作を要することを避
け、それにより低減した線形性を補償するための追加の
高価で複雑な回路を要求することを避けることを提案す
る。本発明において線形範囲で用いられる電力増幅器チ
ップは、典型的には１ワット以下の低い出力電力を有す
る。更に、本発明は、このタイプの電力増幅器チップを
多重アンテナ要素アレイの各アンテナ要素の給電点に設
置することを提案する。従って、アンテナ・システムの
出力電力は、全体として、アレイ内で用いられる多数の
アンテナ要素により線形性を維持しながら増大する。

【００１１】更に、本発明は、信号が遠隔位置又は端末
位置における自由空間の中で（かつ離れたフィールド
で）電磁波を介して組み合わされるので、比較的高価な
高電力コンバイナ（組合わせ回路）を必要としない。従
って、提案されたシステムは、そうでない場合に組み合
わせるのに必要な通常のコストを回避させる低電力で組
み合わせることを用いる。また、塔用途において、本発
明のシステムは、塔に取り付けられたアンテナ設備を有
する基地局設備の中の増幅器を通常接続する比較的長い
ケーブルに関連した電力損失の問題を排除し、即ち、ケ
ーブルの電力損失に関する通常の懸念を排除しそしてア
ンテナ要素でのより少ない電力要件に寄与することによ
り排除する。従って、増幅器をアンテナ要素に接近して
配置することにより、増幅が、そのようなシステムにお
いて通常被るケーブル又は伝送線損失の後に行われる。
これは、更に、特別の低損失ケーブルに対する必要性を
低減し、従って更にシステム全体のコストを低減する。

【００１２】

【発明の実施の形態】ここで図面を、そして最初に図１
及び図２を参照すると、本発明に従った、複数のアンテ
ナ要素のアンテナ・アレイ１０、１０ａの２つの例が示
されている。図１及び図２のアンテナ・アレイ１０、１
０ａは、用いられている給電構造体の形態において異な
り、図１は、並列共通給電構造体を図示し、図２は、直
列共通給電構造体を図示する。他の点においては、２つ
のアンテナ・アレイ１０、１０ａは、実質的に同一であ
る。各アレイ１０、１０ａは複数のアンテナ要素１２を
含み、その複数のアンテナ要素１２は、モノポール、ダ
イポール、あるいはマイクロストリップ／パッチ・アン
テナ要素を有し得る。他のタイプのアンテナ要素が、本
発明から離れることなく、アレイ１０、１０ａを形成す
るため用いられ得る。

【００１３】本発明の一局面に従って、増幅器要素１４
が、各アンテナ要素１２の給電部材に動作可能に結合さ
れ、関連のアンテナ要素１２に極めて近接して取り付け
られている。一実施形態において、増幅器要素１４は、
各アンテナ要素に対して十分に近接して取り付けられて
いるため、感知できる損失は、増幅器出力とアンテナ要
素の入力との間に生じない。なお、そのような感知でき
る損失は、増幅器がアンテナ要素とある長さのケーブル
又は同種のものにより結合された場合にはあり得る。例
えば、増幅器要素１４は、各アンテナ要素の給電点に配
置され得る。一実施形態において、増幅器要素１４は、
モノリシック・マイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）チップ
のような比較的低電力の線形集積回路チップ構成要素を
備える。これらのチップは、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）
へテロ接合トランジスタ製造プロセスにより作られたチ
ップを備え得る。しかしながら、シリコン・プロセス製
造又はＣＭＯＳプロセス製造もまたこれらのチップを形
成するのに用いられて良い。

【００１４】ＭＭＩＣ電力増幅器チップの幾つかの例は
以下のとおりである。１．ＲＦマイクロデバイシス：ＰＣＳ線形電力増幅器
ＲＦ２１２５Ｐ、ＲＦ２１２５、ＲＦ２１２６又はＲＦ
２１４６（ＲＦＭｉｃｒｏＤｅｖｉｃｅｓ，Ｉｎ
ｃ．、７６２５ＴｈｏｒｎｄｉｋｅＲｏａｄ，Ｇｒ
ｅｅｎｓｂｏｒ、ノースカロライナ州（２７４０９）、
又は７３４１−ＤＷ．ＦｒｉｅｎｄｌｙＡｖｅ．，Ｇ
ｒｅｅｎｓｂｏｒ、ノースカロライナ州（２７４１
０））、２．パシフィック・モノリシックス：ＰＭ２１１２単
一電源ＲＦ・ＩＣ電力増幅器（ＰａｃｉｆｉｃＭｏｎ
ｏｌｉｔｈｉｃｓ，Ｉｎ．、１３０８Ｍｏｆｆｅｔｔ
ＰａｒｋＤｒｉｖｅ，Ｓｕｎｙｖａｌｅ、カリフォ
ルニア州）、３．シーメンス：ＣＧＹ１９１、ＣＧＹ１８０又はＣ
ＧＹ１８１、ＧａＡｓ・ＭＭＩＣデュアル・モード電力
増幅器（ＳｉｅｍｎｅｓＡＧ，１３０１Ａｖｅｎｕ
ｅｏｆｔｈｅＡｍｅｒｉｃａｓ，ＮｅｗＹｏｒ
ｋ、ニューヨーク州）、４．スタンフォード・マイクロデバイシス：ＳＭＭ−
２０８、ＳＭＭ−２１０又はＳＸＴ−１２４（Ｓｔａｎ
ｆｏｒｄＭｉｃｒｏｄｅｖｉｃｅｓ，５２２Ａｌ
ｍａｎｏｒＡｖｅｎｕｅ，Ｓｕｎｎｙｖａｌｅ、カリ
フォルニア州）５．モトローラ：ＭＲＦＩＣ１８１７又はＭＲＦＩＣ
１８１８（ＭｏｔｏｒｏｌａＩｎｃ．，５０５Ｂａ
ｒｔｏｎＳｐｒｉｎｇｓＲｏａｄ，Ｒｉｃｈａｒｄ
ｓｏｎ、テキサス州）、６．ヒューレット・パッカード：ＨＰＭＸ−３００３
（ＨｅｗｌｅｔｔＰａｃｋａｒｄＩｎｃ．，９３３
ＥａｓｔＣａｍｐｂｅｌｌＲｏａｄ，Ｒｉｃｈａ
ｒｄｓｏｎ、テキサス州）、７．エーナディギクス：ＡＷＴ１９２２（Ａｎａｄｉ
ｇｉｃｓ，３５ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＤｒｉｅ，
Ｗａｒｒｅｎ、ニュージャージ州（０７０５９）、８．Ｐ０５０１９１３Ｈ（ＳＥＩ社、日本、横浜市栄
区タヤチョウ１）、及び９．セレリテック：ＣＦＫ２０６２−Ｐ３、ＣＣＳ１
９３０又はＣＦＫ２１６２−Ｐ３（Ｃｅｌｅｒｉｔｅ
ｋ，３２３６ＳｃｏｔｔＢｌｖｄ．，Ｓａｎｔａ
Ｃｌａｌａ、カリフォルニア州（９５０５４））。

【００１５】図１及び図２のアンテナ・アレイにおい
て、アレイの位相合わせ（ａｒｒａｙｐｈａｓｉｎｇ）
は、アンテナ要素対アンテナ要素間隔（ｄ）を選択又は
指定し、及び／又は共通給電部材（ｃｏｒｐｏｒａｔｅ
ｆｅｅｄ）の線長を変えることにより調整され得る。
アレイ振幅係数の調整は、図３に示されるように、電力
増幅器要素１４の前又は後に減衰器を使用することによ
り達成され得る。

【００１６】ここで図３を参照すると、本発明に従いか
つ図１又は図２に示されるタイプのアンテナ・アレイを
用いたアンテナ・システムが、全体的に参照番号２０に
より示されている。アンテナ・システム２０は、図１及
び図２と関連して前述したように複数のアンテナ要素１
２及び関連の電力増幅器チップ１４を含む。また、適切
な減衰器回路２２が、電力増幅器１４と直列回路に動作
可能に結合される。減衰器回路２２は、電力増幅器１４
の前後のいずれかに介挿され得るが、図３は、それらを
各電力増幅器１４の入力側にあるよう図示している。電
力分割器及び位相調整回路網２４は、電力増幅器１４及
びそれらに関連の直列接続された減衰器回路２２の全て
に給電する。ＲＦ入力２６は、この電力分割器及び位相
調整回路網２４に供給される。

【００１７】図４を参照すると、図３のアンテナ・シス
テム２０を用いたアンテナ・システム設備が、全体的に
参照番号４０により示されている。図４は、セルラー・
システム、個人通信システム（ＰＣＳ）、又は多チャネ
ル他方面分配システム（ＭＭＤＳ）のような通信システ
ムのための基地局又は基幹施設の形態を図示する。図３
のアンテナ構造体又は組立体２０は、塔又は他の支持構
造体４２の頂部取り付けられている。ＤＣバイアスＴ字
形部材（ＤＣｂｉａｓｔｅｅ）４４は、同軸ケーブ
ル４６を介して受信された信号をＤＣ電力構成要素とＲ
Ｆ構成要素とに分離し、そして反対にアンテナ・システ
ム２０からの到来ＲＦ信号を受信して、その到来ＲＦ信
号を同軸線又はケーブル４６に供給する。同軸線又はケ
ーブル４６は、塔に取り付けられた構成要素を地上に設
けられた構成要素（本明細書では、「地上設置構成要
素」とも記す。）に結合する。その地上設置構成要素
は、ＤＣ電源４８、及び送信機／受信機（図示せず）か
らのＲＦ入力／出力５０を含み、その送信機／受信機
は、遠隔の設置場所に配置され得て、従って図４に示さ
れていない。似ているＤＣバイアスＴ字形部材５２は、
ＤＣ供給電圧及びＲＦ入力を受け取り、それらを同軸線
４６に結合し、そして反対にアンテナ構造体２０から受
信された信号をＲＦ入力／出力５０に供給する。

【００１８】図５は、前述したように、アンテナ構造体
又はシステム２０を用いた局所他方面分配システム（ｌ
ｏｃａｌｍｕｌｔｉｐｏｉｎｔｄｉｓｔｒｉｂｕｔ
ｉｏｎｓｙｓｔｅｍ）（ＬＭＤＳ）を図示する。図４
の設備と同様に、図５の設備は、塔／支持構造体４２の
頂部にアンテナ・システム２０を取り付けている。ま
た、同軸ケーブル４６、例えばＲＦ伝送を送るためのＲ
Ｆ同軸ケーブルは、塔／支持構造体の頂部と地上設置設
備との間に延びている。地上設置設備は、送信機からの
ＲＦ入力を有するＲＦ送受信機６０を含み得る。別の似
たＲＦ送受信機６２が、塔の頂部に配置され、ＲＦ信号
をアンテナ構造体又はシステム２０と交換する。ＤＣ電
源４８のような電源がまた、アンテナ・システム２０に
設けられ、そして図６に示される実施形態において塔４
２の頂部に配置される。

【００１９】図７及び図８は、建物内又は構内（以下、
まとめて「構内」という。）通信応用と関連した本発明
のアンテナ構造体又はシステム２０の使用の例を図示す
る。図７において、それぞれのＤＣバイアスＴ字形部材
７０及び７２は、ＲＦ同軸ケーブル７４により結合され
ている。ＤＣバイアスＴ字形部材７０は、アンテナ・シ
ステム２０に隣接して配置され、そしてそのアンテナ・
システム２０と動作可能に結合されるＲＦ線及びＤＣ線
を有する。第２のＤＣバイアスＴ字形部材７２は、送信
機／受信機からの入力／出力及び適切なＤＣ電源４８に
結合されている。ＤＣバイアスＴ字形部材及びＤＣ電源
は、図４のシステムを参照して前述したの殆ど同じ要領
で、アンテナ・システム２０及び遠隔送信機／受信機
（図示せず）と関連して動作する。

【００２０】図８において、アンテナ・システム２０
は、ファイバ−ＲＦ送受信機８０からＲＦ線を受け取
り、ファイバ−ＲＦ送受信機８０は、光ファイバ・ケー
ブル８２を介して別のＲＦ−ファイバ送受信機８４に結
合され、その別のＲＦ−ファイバ送受信機８４は、アン
テナ及び最初のファイバ−ＲＦ送受信機８０から遠く隔
てた位置に配置され得る。アンテナのためのＤＣ電源又
は他の電源は、図８に図示のように遠隔に配置される
か、又は所望ならばアンテナ・システム２０に隣接して
配置されるかのいずれでもよい。ＤＣ電源４８には、例
えば、図６の設備において図示されているの殆ど同じ要
領でアンテナ・システム２０に動作可能に結合されてい
る別個の線が設けられている。

【００２１】ここに示されかつ記述されたものは、電力
増幅器チップ又はモジュールを個々のアンテナ・アンテ
ナ要素の給電部材で用いる新規なアンテナ・アレイ、及
びそのようなアンテナ・システムを用いる新規な設備で
ある。

【００２２】ここで残りの図９から図１８を参照する
と、示された本発明の種々の実施形態は多数の特徴を有
し、そのうちの３つを以下に要約する。

【００２３】１）２つの異なる（グループの）パッチ
要素の使用、即ち、１つは送信用そして１つは受信用に
使用。これは、周波数ダイプレクサを各アンテナ要素
（パッチ）で使用するのを必要とせずに、実質的なＲＦ
信号分離（パッチを水平方向に約１０．１６ｃｍ（４イ
ンチ）だけ単純に引き離すことによりＰＣＳ周波数で２
０ｄＢを超える分離）を結果として生じる。この技術
は、事実上いずれのタイプのアンテナ要素（ダイポー
ル、モノポール、マイクロストリップ／パッチ等）に用
いることができる。

【００２４】分配型アンテナ・システムの幾つかの実施
形態において、我々は、図９、図１０及び図１１に示さ
れるように、構成要素（Ｍ垂直Ｔｘ要素１２及びＭ垂直
Ｒｘ要素３０）の集合体（ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ）を用
いている。図９及び図１０は、Ｔｘ及びＲｘの双方のた
めの、直列共通給電構造体における構成要素を示す。そ
れらはまた並列共通給電構造体（図示せず）における場
合でもよく、又は並列共通給電構造体におけるＴｘ及び
直列給電構造体における受信要素（、又はその反対）で
あってよいことに注目されたい。

【００２５】２）「組込み型」低雑音増幅器（ＬＮ
Ａ）回路又はデバイス、即ち受信（Ｒｘ）側に対して、
アンテナに直接組込まれているものの使用。図９は、ア
ンテナ要素３０が直列（又は並列）共通給電構造体を介
して全体に合わされた（信号が合計される）後ろにある
ＬＮＡ１４０を示す。図１０は、ＲＦが合計される前
で、各Ｒｘ要素（パッチ）の出力にあるＬＮＡデバイス
１４０（別個のデバイス）を示す。

【００２６】ＲｘアンテナでのＬＮＡデバイス１４０
は、遠隔の無線装置から放出された信号に対して、シス
テム全体の雑音指数（ＮＦ）を低減し、そしてシステム
の感度を増大する。従って、これは、受信リンク（アッ
プリンク）の範囲を増大させるのを助ける。

【００２７】電力増幅器（ＰＡ）デバイス１４（チッ
プ）を送信（Ｔｘ）構成要素で同様に使用することは前
述した。

【００２８】３）（図９及び図１０に示される）低電
力周波数ダイプレクサ１５０の使用。（「セル・ブース
タ」のような）通常の塔頂部システム（ｔｏｗｅｒｔ
ｏｐｓｙｓｔｅｍ）においては、（入力において）アン
テナに供給される電力が高電力ＲＦであるので、高電力
周波数ダイプレクサを（セル・ブースタ内でかつ塔の頂
部で）用いねばならない。我々のシステムにおいては、
（Ｔｘ）アンテナに供給されるＲＦ電力が低い（典型的
には１００ミリワットより小さい）ので、低電力周波数
ダイプレクサ１５０を用いることができる。

【００２９】更に、通常のシステムにおいては、ダイプ
レクサ分離は、アップリンク信号とダウンリンク信号と
の間で、通常６０ｄＢを十分超えていることが必要とさ
れ、そして多くの場合８０又は９０ｄＢまでの分離であ
ることが必要とされる。

【００３０】我々のシステムからの電力出力は各パッチ
において低電力（典型的には１〜２ワットより小さい）
であるので、そして我々はパッチ同士を分離することに
より（空間的）分離を達成したので、我々のダイプレク
サの分離要件ははるかに小さい。

【００３１】本明細書に図示されている各実施形態にお
いて、最終送信阻止フィルタ（図示せず）が、受信経路
に用いられるであろう。このフィルタは、所望ならばそ
のＬＮＡ又は各ＬＮＡに組み込まれ得るか、又はそのＬ
ＮＡ又は各ＬＮＡより前で回路に結合され得るであろ
う。

【００３２】ここで図１１を参照すると、この実施形態
は、２つの別々のアンテナ要素（アレイ）、１つは送信
用１２と１つは受信用３０、例えば複数の送信（アレ
イ）要素１２と複数の受信（アレイ）要素３０を用い
る。それらの要素は、ダイポール、モノポール、マイク
ロストリップ（パッチ）要素、又はいずれの他の放射ア
ンテナ要素であってよい。送信要素（アレイ）は、受信
要素アレイとは別個の共通給電部材（図示せず）を用い
るであろう。各アレイ（送信３０及び受信１２）が、狭
く高さのあるビーム（ｎａｒｒｏｗｅｌｅｖａｔｉｏ
ｎｂｅａｍｓ）を形作るよう、別個の垂直柱状に示さ
れている。これはまた、２つの水平列のアレイ（図示せ
ず）に対して同じ要領でなすことができ、狭い方位角ビ
ーム（ａｚｉｍｕｔｈｂｅａｍｓ）を形作る。

【００３３】こうした要素の分離（空間的）は、送信ア
ンテナ帯域と受信アンテナ帯域との間の分離を増大す
る。これは、単一の送信／受信要素に結合された周波数
ダイプレクサの使用に対して同様に働く。半波長を超え
る分離は、通常１０ｄＢより大きい分離を保証する。

【００３４】バックプレイン（ｂａｃｋｐｌａｎｅ）／
反射器１５５は、平坦な接地平面、区分的に（ｐｉｅｃ
ｅｗｉｓｅ）又はセグメント化された線形折返し接地平
面、又は湾曲した反射器パネル（ダイポール用）であっ
てよい。いずれのケースにおいても、一片の金属のよう
な１つ以上の導電性ストリップ１６０（無給電（ｐａｒ
ａｓｉｔｉｃ））が、上記バックプレイン上に配置され
ることができ、それにより送信及び受信要素の放射パタ
ーンが方位角平面において、又はアレイに対して直交す
る平面において、互いに対称であることを保証する。図
１１は、単一の中央ストリップ１６０がこの目的のため
用いられ以下に記載される実施形態を図示する。しかし
ながら、複数のストリップがまた、例えばそれぞれのＴ
ｘ及びＲｘアンテナ要素（単数又は複数）の一方の側に
従来より一層多くのストリップを用いることができる。
これはまた、水平アレイ（図示せず）に配向されたアン
テナ要素（Ｔｘ，Ｒｘ）に対してなすことができ、即ち
立面（ｅｌｅｖａｔｉｏｎｐｌａｎｅ）において対称で
あることを保証する。図１１に示されるように、接地平
面１５５について中心付けされてないアンテナ要素（Ｔ
ｘ，Ｒｘ）に対して、結果として生じた放射パターンは
通常非対称であり、即ち、ビームは、方位中心点から外
れがちである。中央ストリップ１６０（金属）は、各ア
レイに対して、放射パターン・ビームを中央に向けて戻
るように「引っ張る」。この中央ストリップ１６０は、
ダイポール・アンテナ要素の場合に固体金属（アルミニ
ウム、銅、…）棒、又はマイクロストリップ／パッチ・
アンテナ要素の場合に単純な銅条片（ストリップ）であ
ってよい。いずれの場合にも、中央ストリップ１６０
は、接地に接続されるか、又は浮いている即ち接地に接
続されてない状態であってよい。更に、中央ストリップ
１６０（又は棒）は更に、送信アンテナ・アレイ／要素
と受信アンテナ・アレイ／要素との間の分離を増大す
る。

【００３５】それぞれのＴｘ及びＲｘアンテナ要素は、
なお一層の分離を達成するため互いに対して直交状態に
偏波（ｐｏｌａｒｉｚｅ）されることができる。これ
は、受信要素３０を水平偏波に、そして送信要素１２を
垂直偏波に有することにより、又はこれとは反対状態に
よりなすことができる。同様に、これは、受信要素３０
を斜め４５度（右）偏波でそして送信要素１２を斜め４
５度（左）で動作させる、又はこれと反対状態で動作さ
せることにより達成することができる。

【００３６】送信アレイにおける送信要素１２の垂直分
離は、所望のビーム・パターンを達成するためと、（送
信アレイにおける）送信要素１２同士間で許容できる相
互結合量を考慮して、選定される。受信要素３０は、同
様の考慮により垂直に離間されている。受信要素３０
は、送信要素１２とは異なって垂直に離間されることが
できるが、しかし共通給電部材（単数又は複数）は、所
望の周波数帯域にわたり送信ビーム・パターンに対して
似ている受信ビーム・パターンを保証するよう補償され
ねばならない。受信共通給電部材の位相調整は、通常、
送信アレイに対して似ているパターンを保証するため僅
かに補償されるであろう。

【００３７】大部分の既存のセルラー／ＰＣＳアンテナ
は、送信及び受信の双方用に同じアンテナ要素又はアレ
イを用いている。典型的な構成は、アンテナに行くＲＦ
ケーブルを有し、そのアンテナは並列共通給電構造体を
用い、従って全ての給電経路及び、構成要素は、送信信
号と受信信号の両方を扱う。従って、これらのタイプの
システムに対しては、構成要素を別個の送信及び受信の
機能に分離する必要性がない。このアプローチの特徴は
次のとおりである。

【００３８】ａ）Ｔｘ及びＲｘ双方の動作のため用い
られる単一の（１個の）アンテナ要素（又はアレイ）ｂ）幾何学的形態に関する締付け又は制約無しｃ）Ｔｘ及びＲｘ双方の動作のための１個の即ち単一
の共通給電構造体ｄ）要素がＴｘ及びＲｘの双方に対して同じ平面で偏
波されている。

【００３９】ｃ）及びｄ）に対して、それ自身のサブ要
素及び共通給電構造体を備えるＴｘ機能、及びそれ自身
のサブ要素及び別個の共通給電構造体を備えるＲｘ機能
を有する交差偏波されたアンテナ（同じ要素内で、文字
通り２つのアンテナ構造体、又はサブ要素）を用いる幾
つかのケース（即ち、二重偏波されたアンテナ）があ
る。

【００４０】図１１において、我々は、別々の帯域の分
離（送信と受信）を可能にするように、送信機能と受信
機能とを別個の送信アンテナ要素と受信アンテナ要素と
に分割した。これは、その帯域同士間に追加の分離を与
え、その分離は、受信経路の場合には、増幅の前に、減
衰させる（送信帯域における信号の電力レベルを低減す
る）のを助ける。同様に、送信経路に対して、我々は、
増幅された信号を送信アンテナ要素に供給する前に能動
的構成要素（電力増幅器）を用いて送信信号を（電力）
増幅するのみである。

【００４１】前述したように、中央ストリップは、ビー
ムが外側へ向くのを正すのを助ける。同じ要素が送信及
び受信のため用いられる単一の柱状アレイにおいて、ア
レイは、アンテナ（接地平面）の中央に配置されそうで
ある（例えば、以下に記載される図１２を参照）。従っ
て、方位ビームは、接地平面に対して直交するよう中心
付け（対称に）されるであろう。しかしながら、隣接の
垂直アレイ（Ｔｘに対して１つと、Ｒｘに対して１つ）
を用いることにより、ビームは、非対称になり、外側に
数度だけ向く。無給電中央ストリップをその２つのアレ
イ間に配置することにより、各ビームは、中心に向けて
戻るように「引っ張られる」。勿論、これは、モデル化
され、各ビームを正確に中心付けするため、垂直アレイ
の正しいストリップ幅及び配置及び位置を決定すること
ができる。

【００４２】このアプローチの特徴は次のとおりであ
る。ａ）用いられる２つの異なるアンテナ要素（又はアレ
イ）で、Ｔｘ用の１つとＲｘ用の１つ。

【００４３】ｂ）幾何学的形態は、（図１１に示され
るように）Ｔｘ及びＲｘ要素の配置の隣りで離間されて
いる。

【００４４】ｃ）用いられる２つの別個の共通給電構
造体で、Ｔｘ用に１つとＲｘ用に１つ。

【００４５】ｄ）各要素は、同じ平面に偏波されるこ
とができ、又はＴｘ要素が所定の偏波にあり、かつＲｘ
要素が全て直交偏波にある形態に構成されることができ
る。

【００４６】図１２の実施形態は、２つの別個のアンテ
ナ要素、即ち、送信要素１２に１つと受信要素３０に１
つを、又は複数の送信（アレイ）要素と複数の受信（ア
レイ）要素とを用いる。要素は、ダイポール、モノポー
ル、マイクロストリップ（パッチ）要素、又はいずれの
他の放射アンテナ要素であってよい。送信要素アレイ
は、受信要素アレイからの別個の共通給電部材を用いる
であろう。しかしながら、全ての要素は、ビームを立面
に形作るため、単一の垂直柱状にある。この構成はま
た、ビームを方位アレイに形作るため、単一の水平列
（図示せず）において用いられる。この方法は、（要素
の）柱に対して、方位平面において、そして（要素の）
列に対して、立面において、非常に対称な（中心付けさ
れた）ビームを保証する。

【００４７】図１２における個々のＴｘ及びＲｘアンテ
ナ要素は、なお一層の分離を達成するため互いに直交状
態に偏波されることができる。これは、受信パッチ３０
（又は受信アレイの中の要素）を水平偏波の中に、そし
て送信パッチ１２（又は受信アレイの中の要素）を垂直
偏波の中に有する、又はこれと反対状態を有することに
よりなすことができる。同様に、これは、受信要素を斜
め４５度（右）偏波で、かつ送信要素を斜め４５度
（左）偏波で、又はこれらとは反対の状態で動作させる
ことにより達成することができる。

【００４８】この技術は、全ての要素を単一の中心線に
沿って下方に配置するのを可能にする。これは、対称の
（中心付けされた）方位ビームをもたらし、かつアンテ
ナの必要とされる幅を低減する。しかしながら、それは
また、アンテナ要素があいまいな高さのあるローブ（ｅ
ｌｅｖａｔｉｏｎｌｏｂｅｓ）を生成しないように一
緒に近接して束ねられるので、アンテナ要素間の相互結
合を増大する。

【００４９】このアプローチの特徴は次のとおりであ
る。ａ）用いられる２つの異なるアンテナ要素（又はアレ
イ）で、Ｔｘ用の１つとＲｘ用の１つ。

【００５０】ｂ）幾何学的形態は、隣接しかつ同一直
線状の配置である。ｃ）用いられる２つの別個の共通給電構造体で、Ｔｘ
用に１つと、Ｒｘ用に１つ。

【００５１】ｄ）各要素は、同じ平面に偏波され、又
はＴｘ要素が全て所定の偏波にあり、かつＲｘ要素が全
て直交の偏波にある。

【００５２】図１３の実施形態は、送信及び受信機能の
両方のため、単一のアンテナ要素（アレイ）を用いる。
このケースの場合、パッチ（マイクロストリップ）アン
テナ要素が用いられる。パッチ要素１７０は、誘電体層
１８３、１８５、１８７を有する多重要素（４層）印刷
回路板の使用により作られる（図１４参照）。アンテナ
は、同軸プローブ（図示せず）か、又は開孔で結合され
るプローブ、又はマイクロストリップライン１８０、１
８２のいずれかにより供給されることができる。受信機
能のため、給電マイクロストリップライン１８２が、送
信機能のための給電ストリップライン（プローブ）１８
０に対して直交して配向されている。

【００５３】複数の要素は、ビーム形成の目的のため、
図１３に示されるように、アレイの中でカスケード接続
され得る。ＲＦ入力１９０は、（受信共通給電部材上
の）ＲＦ出力１９２からの別個の共通給電部材を介して
放射要素に向けて指向され、点「Ａ」で終わる。共通給
電部材１８０、１８２の一方又は両方は、並列又は直列
の共通給電構造体であってよいことに注目されたい。

【００５４】図１３の線図は、受信経路ＲＦが直列共通
給電部材において合計され、その直列共通給電部材は、
低雑音増幅器（ＬＮＡ）が前にある点「Ａ」１９２で終
わる。しかしながら、低雑音増幅器（ＬＮＡ）は、前述
したように、図４に示すのと同様に、合計する前に、各
受信給電部材（図１３に図示せず）の出力において直接
用いられることができる。

【００５５】送信及び受信ＲＦ分離は、図１３及び図１
４を参照して上記に示されかつ記載されたように、同じ
アンテナ（パッチ）要素からの直交偏波タップを介して
達成される。図１４は、断面図で、図１３の各要素１７
０の全体的に層化された形態を示す。それぞれの給電部
材１８０、１８２は、誘電体層１８３により分離されて
いる。別の誘電体層１８５は、給電部材１８２を接地平
面１８６から分離する一方、なお更に別の誘電体層が、
接地平面１８６を放射要素又は「パッチ」１８６から分
離する。

【００５６】この概念は、両方の機能（Ｔｘ及びＲｘ）
に対する同じアンテナの物理的位置を用いる。単一のパ
ッチ要素（又は交差偏波されたダイポール）は、２つの
別個の給電部材（一方はＴｘ用に、他方はＲｘ用で直交
に偏波している。）を備えた、アンテナ要素として用い
られることができる。２つのアンテナ要素（Ｔｘ及びＲ
ｘ）は、それらが同じ物理的空間で占有するので、直交
して偏波される。

【００５７】このアプローチの特徴は次のとおりであ
る。ａ）Ｔｘ及びＲｘ用に用いられる１個で単一のアンテ
ナ要素（又はアレイ）。

【００５８】ｂ）幾何学的形態についての構成はな
し。ｃ）用いられる２つの別個の共通給電構造体で、Ｔｘ
用に１つと、Ｒｘ用に１つ。

【００５９】ｄ）各要素は、互いに（直交した）交差
偏波された２つのサブ要素を含む。図１５及び図１６の
実施形態は、入力及び出力ＲＦをＴｘ／Ｒｘ能動アンテ
ナから基地局へ指向させる２つの方法を示す。

【００６０】図１５は、（図８の）点１９２における出
力ＲＦエネルギ、及び（図１３の）点１９０へ行く入力
ＲＦエネルギを、２つの別個の異なるケーブル１９４、
１９６として示す。これらのケーブルは、同軸ケーブ
ル、又は光ファイバ・ケーブル（点「Ａ」及び「Ｂ」で
ＲＦ／アナログ対ファイバ変換器を有する）であってよ
い。この構成は、周波数ダイプレクサをアンテナ（塔頂
部）システムで必要としない。更に、それは、（送信帯
域及び受信帯域のＲＦエネルギを分離するため用いられ
る）周波数ダイプレクサを基地局で必要としない。

【００６１】図１６は、（受信アレイからの）出力ＲＦ
エネルギ及び（送信アレイに行く）入力ＲＦエネルギ
が、アンテナ・システム内で（周波数ダイプレクサ１０
０を介して）一緒に単向二路通信（ｄｉｐｌｅｘ）さ
れ、それにより単一のケーブル１９８が塔（図示せず）
に沿って下がって基地局１０４へ走るケースを示す。従
って、基地局１０４への出力／入力は、単一の同軸ケー
ブル（又はＲＦ／アナログ対光ファイバ変換器を有する
光ファイバ・ケーブル）を介してである。このシステム
は、別の周波数ダイプレクサ１０２を基地局１０４にお
いて必要とする。

【００６２】図１７及び図１８は、送信／受信能動アン
テナ・システムとして用いられ得る別の構成を示す。そ
のアレイは、各アンテナ要素のアンテナ要素給電部材に
直接装着された周波数ダイプレクサ１１２を有する複数
のアンテナ要素１１０（ダイポール、モノポール、マイ
クロストリップ・パッチ、…）から成る。

【００６３】図１７において、ＲＦ入力エネルギ（送信
モード）は、分割され、そして直列共通給電構造体１１
５（これはマイクロストリップ、ストリップライン、又
は同軸ケーブル）を介して各要素に指向される。なお、
直列共通給電構造体１１５はまた並列共通給電構造体
（図示せず）であってもよい。各ダイプレクサ１１２の
前に、電力増幅器（ＰＡ）チップ又はモジュール１１４
がある。ＲＦ出力（受信モード）は、別個の共通給電構
造体１１６において合計され、その合計されたＲＦ出力
は、点「Ａ」、即ちＲＦ出力１２２の前に、単一のＬＮ
Ａ１２０により増幅される。

【００６４】図１８において、ＬＮＡ１２０が、各ア
ンテナ（アレイ）要素１１０のための各ダイプレクサ１
１２の出力にある。次いで、これらの各々は、共通給電
部材（直列又は並列）で合計され、そして点「Ａ」、即
ちＲＦ出力１２２へ指向される。

【００６５】図１７及び図１８の構成は、基地局１０４
（送受信機設備）への接続のため、（図１５及び図１６
に記載される）２つの接続のいずれかを採用することが
できる。

【００６６】本明細書に示されまた記載されたものは、
電力増幅器チップ又はモジュールを個々のアレイ・アン
テナ要素の給電部材において採用する新規なアンテナ・
アレイ、及びそのようなアンテナ・システムを用いる新
規な設備である。

【００６７】本発明の特定の実施形態及び適用が図示さ
れかつ記載されたが、本発明は、本明細書に開示された
正確な構成及び組み立てに限定されず、また種々の修
正、変形及び変化が前述の記載から明らかであることが
理解されるべきであり、そしてそれらが特許請求の範囲
に定義された本発明の精神と範囲内に入る限り本発明の
一部を形成することを理解すべきである。

【図面の簡単な説明】

【図１】電力増幅器チップ／モジュールを用いる送信ア
ンテナ・アレイの単純化した概略図である。

【図２】代替実施形態を示す、図１に類似の概略図であ
る。

【図３】アンテナ組立体又はシステムのブロック図であ
る。

【図４】本発明に従った、塔又は他の支持構造体を用い
かつアンテナ・システムを採用する通信システム基地局
のブロック図である。

【図５】本発明のアンテナ・システムを用いる局所他方
面分配システム（ＬＭＤＳ）用の基地局のブロック図で
ある。

【図６】本発明に従ったアンテナ・システムを用いる無
線ＬＡＮシステムのブロック図である。

【図７】本発明に従ったアンテナ・システムを用いる構
内通信基地局の一タイプのブロック図である。

【図８】本発明に従ったアンテナ・システムを用いる構
内通信基地局の別のタイプのブロック図である。

【図９】本発明の一実施形態に従った送信／受信アンテ
ナ・システムのブロック図である。

【図１０】本発明の別の実施形態に従った送信／受信ア
ンテナ・システムのブロック図である。

【図１１】本発明の別の実施形態に従った、中央ストリ
ップを含む送信／受信アンテナ・システムのブロック図
である。

【図１２】本発明の別の局面に従った、送信及び受信要
素を線形アレイに用いるアンテナ・システムのブロック
図である。

【図１３】相互に直交方向に配向された各送信及び受信
機能のためのマイクロストリップ給電線を有する層状に
重ねられた形態のアンテナ・アレイ要素を用いるアンテ
ナ・システムのブロック図である。

【図１４】図１３の構成に用いられ得る多層化されたア
ンテナ要素の部分断面図である。

【図１５】図１３及び図１４のアンテナのような送信／
受信アンテナから入力及び出力ＲＦを指向させる種々の
形態の一例を示す。

【図１６】図１３及び図１４のアンテナのような送信／
受信アンテナから入力及び出力ＲＦを指向させる種々の
形態の一例を示す。

【図１７】ダイプレクサ及び電力増幅器のそれぞれ代替
構成を有する送信／受信能動アンテナ・システムの一実
施形態を示すブロック図である。

【図１８】ダイプレクサ及び電力増幅器のそれぞれ代替
構成を有する送信／受信能動アンテナ・システムの別の
実施形態を示すブロック図である。

【符号の説明】

１０、１０ａアンテナ・アレイ１２、３０、１１０アンテナ要素１４増幅器要素２０アンテナ構造体又は組立体４６同軸ケーブル１０４基地局１１２周波数ダイプレクサ１１４電力増幅器（ＰＡ）チップ又はモジュール１１５、１１６共通給電構造体１２０、１４０低雑音増幅器（ＬＮＡ）１５５バックプレイン／反射器１５５１６０中央ストリップ１７０パッチ要素１８０、１８２マイクロストリップライン１８３、１８５、１８７誘電体層１８６接地平面１９４、１９６、１９８ケーブル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者トーマス・ディー・モントアメリカ合衆国イリノイ州60441，ロックポート，オークウッド・ドライブ 13151 (72)発明者ドナルド・ジー・ジャクソンアメリカ合衆国テキサス州75081，リチャードソン，フランセス・ウェイ 517 (72)発明者グレッグ・エイ・マカアメリカ合衆国テキサス州75087，ロックウェル，ウエストウェイ・サークル 301

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のアンテナ要素と、複数の電力増幅器とを備え、各電力増幅器は、前記アンテナ要素の１つと動作可能に
結合され、かつ関連のアンテナ要素に極めて隣接して取
り付けられ、それにより感知できる電力損失が前記電力
増幅器と関連のアンテナ要素との間に生じなく、各前記電力増幅器は、比較的低電力でかつワット当たり
比較的低コストの線形電力増幅器チップを備える分配型
アンテナ装置。
【請求項２】各アンテナ要素がダイポールである請求
項１記載の分配型アンテナ装置。
【請求項３】各アンテナ要素がモノポールである請求
項１記載の分配型アンテナ装置。
【請求項４】各アンテナ要素がマイクロストリップ／
パッチ・アンテナ要素である請求項１記載の分配型アン
テナ装置。
【請求項５】各電力増幅器と直列にかつ動作可能に結
合され、アレイ振幅係数を調整する減衰器回路を更に含
む請求項１記載の分配型アンテナ装置。
【請求項６】全ての前記電力増幅器と動作可能に結合
された電力分割器及び位相調整回路網を更に含む請求項
１記載の分配型アンテナ装置。
【請求項７】前記アンテナ要素及び前記電力増幅器
は、給電構造体に結合され、少なくとも１つのアンテナ要素対アンテナ要素間隔及び
前記給電構造体の線長が、所望のアレイ位相を得るよう
選択される請求項１記載の分配型アンテナ装置。
【請求項８】塔／支持構造体、及び前記塔／支持構造
体に取り付けられたアンテナ構造体を備えるアンテナ・
システム設備において、複数のアンテナ要素と、複数の電力増幅器とを備え、各電力増幅器は、前記アンテナ要素の１つと動作可能に
結合され、かつ関連のアンテナ要素に極めて隣接して取
り付けられ、それにより感知できる電力損失が前記電力
増幅器と関連のアンテナ要素との間に生じなく、各前記電力増幅器は、比較的低電力でかつワット当たり
比較的低コストの線形電力増幅器チップを備えるアンテ
ナ・システム設備。
【請求項９】前記塔／支持構造体に取り付けられかつ
前記アンテナ構造体と動作可能に結合されるＤＣバイア
スＴ字形部材を更に含む請求項８記載のアンテナ・シス
テム設備。
【請求項１０】前記ＤＣバイアスＴ字形部材と動作可
能に結合され、かつ前記塔／支持構造体の基部に隣接し
た地上設置の第２のＤＣバイアスＴ字形部材に達する同
軸線を更に含み、前記第２のＤＣバイアスＴ字形部材は、ＤＣ供給、及び
送信機／受信機からのＲＦ入力／出力に動作可能に結合
される請求項９記載のアンテナ・システム設備。
【請求項１１】前記塔／支持構造体の頂部に取り付け
られかつ前記アンテナ構造体と動作可能に結合される第
１のＲＦ送受信機及び電源を更に含む請求項８記載のア
ンテナ・システム設備。
【請求項１２】前記塔／支持構造体の基部に隣接して
取り付けられかつ前記第１のＲＦ送受信機と同軸ケーブ
ルにより結合されている第２のＲＦ送受信機を更に含む
請求項１１記載のアンテナ・システム設備。
【請求項１３】第２のＲＦ送受信機と、前記第１のＲＦ送受信機と前記第２のＲＦ送受信機との
間で通信を伝送する無線リンクとを更に含む請求項１１
記載のアンテナ・システム設備。
【請求項１４】複数のアンテナ要素と、複数の電力増幅器とを備え、各電力増幅器は、前記アンテナ要素の１つと動作可能に
結合され、かつ関連のアンテナ要素に極めて隣接して取
り付けられ、それにより感知できる電力損失が前記電力
増幅器と関連のアンテナ要素との間に生じなく、各前記電力増幅器は、比較的低電力でかつワット当たり
比較的低コストの線形電力増幅器チップを備える構内ア
ンテナ・システム設備。
【請求項１５】前記のアンテナ構造体と動作可能に結
合されるＤＣバイアスＴ字形部材と、前記ＤＣバイアスＴ字形部材に動作可能に結合されかつ
第２のＤＣバイアスＴ字形部材に達する同軸線とを更に
含み、前記第２のＤＣバイアスＴ字形部材は、ＤＣ供給、及び
送信機／受信機からのＲＦ入力／出力に動作可能に結合
される請求項１４記載の構内アンテナ・システム設備。
【請求項１６】前記のアンテナ構造体と動作可能に結
合されるファイバ−ＲＦ送受信機と、第２のファイバ−ＲＦ送受信機と、前記の２つのファイバ−ＲＦ送受信機を結合する光ファ
イバ・ケーブルとを更に含む請求項１４記載の構内アン
テナ・システム設備。
【請求項１７】複数の送信アンテナ要素と、複数の受信アンテナ要素と、複数の電力増幅器とを備え、前記電力増幅器の１つは、前記送信アンテナ要素の各々
と動作可能に結合されかつ関連の送信アンテナ要素に極
めて隣接して取り付けられ、それにより感知できる電力
損失が前記電力増幅器と関連のアンテナ要素との間に生
じなく、前記分配型アンテナ装置に組み入れられて、信号を前記
受信アンテナ要素の少なくとも１つから受信して増幅す
る少なくとも１つの低雑音増幅器を更に備え、各前記電力増幅器は、比較的低電力でかつワット当たり
比較的低コストの線形電力増幅器チップを備える分配型
アンテナ装置。
【請求項１８】複数の低雑音増幅器を更に含み、各低
雑音増幅器が前記受信アンテナ要素の１つと動作可能に
結合される請求項１７記載の分配型アンテナ装置。
【請求項１９】単一の低雑音増幅器が、前記受信アン
テナ要素の全部の合計された出力に動作可能に結合され
る請求項１７記載の分配型アンテナ装置。
【請求項２０】全ての前記電力増幅器と動作可能に結
合されて、単一のＲＦケーブルを全ての前記送信及び受
信アンテナ要素に結合する低電力周波数ダイプレクサを
更に含む請求項１７記載の分配型アンテナ装置。
【請求項２１】前記受信アンテナ要素は、第１の線形
アレイの中にあり、前記送信アンテナ要素は、前記第１の線形アレイから離
間しかつそれに並列である第２の線形アレイの中にある
請求項１７記載の分配型アンテナ装置。
【請求項２２】前記第１の線形アレイと前記第２の線
形アレイとの間に位置された導電性の中央ストリップ要
素を更に含む請求項２１記載の分配型アンテナ装置。
【請求項２３】単一の送信ＲＦケーブルが、送信され
るべき信号を前記アンテナ装置に伝送するため全ての前
記電力増幅器に結合されており、単一の受信ＲＦケーブルが、受信された信号を前記アン
テナ装置から離れるように伝送するため少なくとも１つ
の低雑音増幅器に結合されている請求項１７記載の分配
型アンテナ装置。
【請求項２４】前記受信アンテナ要素、前記送信アン
テナ要素及び前記中央ストリップ要素は全部共通バック
プレインに取り付けられている請求項２２記載の分配型
アンテナ装置。
【請求項２５】全ての前記電力増幅器がまた前記バッ
クプレインに取り付けられている請求項２４記載の分配
型アンテナ装置。
【請求項２６】前記送信アンテナ要素及び前記受信ア
ンテナ要素が、単一の線形アレイに交互に配列されてい
る請求項１７記載の分配型アンテナ装置。
【請求項２７】前記送信アンテナ要素は１つの偏波に
偏波され、前記受信アンテナ要素は前記送信アンテナ要
素の偏波に対して直交して偏波されている請求項１７記
載の分配型アンテナ装置。
【請求項２８】前記送信アンテナ要素は、所定のビー
ム・パターン、及び所定の相互結合量より多くない量を
達成するよう離間されており、前記受信アンテナ要素は、所定のビーム・パターン、及
び所定の相互結合量より多くない量を達成するよう離間
されている請求項２１記載の分配型アンテナ装置。
【請求項２９】前記送信アンテナ要素と動作可能に結
合される送信共通給電構造体と、前記受信アンテナ要素と動作可能に結合される受信共通
給電構造体とを更に含み、前記共通給電構造体の一方又は双方は、送信ビーム・パ
ターンと受信ビーム・パターンとが実質的に似るよう調
整される請求項２８記載の分配型アンテナ装置。
【請求項３０】前記送信アンテナ要素は１つの偏波に
偏波され、前記受信アンテナ要素は前記送信アンテナ要
素の偏波に直交して偏波される請求項２６記載の分配型
アンテナ装置。
【請求項３１】単一アレイのパッチ・アンテナ要素
は、前記送信アンテナ要素及び前記受信アンテナ要素の
双方として機能し、前記パッチ・アンテナ要素の各々に結合された送信給電
ストリップライン及び受信給電ストリップラインを更に
含み、前記送信給電ストリップライン及び前記受信給電ストリ
ップラインは、少なくともそれらが各前記パッチ・アン
テナ要素に結合されている領域で相互に直交して配向さ
れている請求項１７記載の分配型アンテナ装置。
【請求項３２】単一の送信ＲＦケーブルが、送信され
るべき信号を前記アンテナ装置に送るため全ての前記電
力増幅器に結合されており、単一の受信ＲＦケーブルが、受信された信号を前記アン
テナ装置から離れるよう伝送するため少なくとも１つの
低雑音増幅器に結合されている請求項３１記載の分配型
アンテナ装置。
【請求項３３】全ての前記電力増幅器及び前記少なく
とも１つの低雑音増幅器に動作可能に結合されて、単一
のＲＦケーブルを全ての前記送信及び受信アンテナ要素
に結合する低電力周波数ダイプレクサを更に含む請求項
３１記載の分配型アンテナ装置。
【請求項３４】各前記パッチ・アンテナ要素と動作可
能に結合する周波数ダイプレクサを更に含み、前記複数の電力増幅器及び前記少なくとも１つの低雑音
増幅器が、前記周波数ダイプレクサと回路を形成するよ
う結合されている請求項３１記載の分配型アンテナ装
置。
【請求項３５】各前記周波数ダイプレクサが、受信出
力を有し、単一の低雑音増幅器が、前記受信出力の合計された接合
点に結合されている請求項３２記載の分配型アンテナ装
置。
【請求項３６】各前記周波数ダイプレクサが、受信出
力を有し、前記少なくとも１つの低雑音増幅器が、各前記受信出力
に結合された低雑音増幅器を含む請求項３４記載の分配
型アンテナ装置。
【請求項３７】全ての前記電力増幅器と動作可能に結
合されて、単一のＲＦケーブルを全ての前記送信及び受
信アンテナ要素に結合する低電力周波数ダイプレクサを
更に含む請求項１７記載の分配型アンテナ装置。
【請求項３８】各前記パッチ・アンテナ要素と動作可
能に結合された周波数ダイプレクサを更に含み、前記複数の電力増幅器及び前記少なくとも１つの低雑音
増幅器が、前記周波数ダイプレクサと回路を形成するよ
う結合されている請求項１７記載の分配型アンテナ装
置。
【請求項３９】各前記周波数ダイプレクサが、受信出
力を有し、単一の低雑音増幅器が、前記受信出力の合計された接合
点に結合されている請求項３８記載の分配型アンテナ装
置。
【請求項４０】複数のアンテナ要素をアンテナ・アレ
イに配列するステップと、比較的低電力でかつワット当たり比較的低コストの線形
電力増幅器チップを備える電力増幅器を、感知できる電
力損失が前記電力増幅器と関連のアンテナ要素との間で
生じないように関連のアンテナ要素に極めて隣接して取
り付けられた前記アンテナ要素の各１つと動作可能に結
合するステップとを備える分配型アンテナを構成する方
法。
【請求項４１】減衰器回路を各電力増幅器と直列に結
合することによりアレイ振幅係数を調整するステップを
更に含む請求項４０記載の方法。
【請求項４２】電力分割器及び位相調整回路網を全て
の前記電力増幅器に結合するステップを更に含む請求項
４０記載の方法。
【請求項４３】前記アンテナ要素及び前記電力増幅器
を給電構造体に結合するステップと、所望のアレイ位相合わせを得るため少なくとも１つのア
ンテナ要素対アンテナ要素間隔及び前記給電構造体の線
長を選択するステップとを更に含む請求項４０記載の方
法。
【請求項４４】アンテナ・システムを塔／支持構造体
に設置する方法において、アンテナ・アレイに配列された複数のアンテナ要素を前
記塔／支持構造体に取り付けるステップと、比較的低電力でかつワット当たり比較的低コストの線形
電力増幅器チップを備える電力増幅器を、感知できる電
力損失が前記電力増幅器と関連のアンテナ要素との間で
生じないように関連のアンテナ要素に極めて隣接して取
り付けられた前記アンテナ要素の各１つと結合するステ
ップとを備える方法。
【請求項４５】ＤＣバイアスＴ字形部材を前記塔／支
持構造体に取り付けるステップと、前記ＤＣバイアスＴ字形部材を前記アンテナ・アレイと
動作可能に結合するステップとを更に含む請求項４４に
記載の方法。
【請求項４６】同軸線を前記ＤＣバイアスＴ字形部材
から前記塔／支持構造体の基部に隣接した地上設置の第
２のＤＣバイアスＴ字形部材へ結合するステップと、前記第２のＤＣバイアスＴ字形部材をＤＣ供給及び送信
機／受信機からの入力／出力に結合するステップとを更
に含む請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】第１のＲＦ送受信機及び電源を前記塔
／支持構造体に取り付け、かつ前記第１のＲＦ送受信機
及び電源を前記アンテナ構造体と結合するステップと、第２のＲＦ送受信機を前記塔／支持構造体の基部に隣接
して取り付け、かつ前記第２のＲＦ送受信機を前記第１
のＲＦ送受信機と同軸ケーブルにより結合するステップ
とを更に含む請求項４４に記載の方法。
【請求項４８】前記第１のＲＦ送受信機と前記第２の
ＲＦ送受信機との間で通信を送る前記同軸ケーブルの代
わりに無線リンクを用いるステップを更に含む請求項４
７に記載の方法。
【請求項４９】構内アンテナ・システム設備を建設す
る方法において、複数のアンテナ要素を設けるステップと、比較的低電力でかつワット当たり比較的低コストの線形
電力増幅器チップを備える電力増幅器を、感知できる電
力損失が前記電力増幅器と関連のアンテナ要素との間で
生じないように関連のアンテナ要素に極めて隣接して取
り付けられた前記アンテナ要素の各１つと結合するステ
ップとを備える方法。
【請求項５０】ＤＣバイアスＴ字形部材を前記アンテ
ナ要素と結合するステップと、同軸線を前記ＤＣバイアスＴ字形部材と第２のＤＣバイ
アスＴ字形部材との間に結合するステップと、前記第２のＤＣバイアスＴ字形部材をＤＣ電源、及び送
信機／受信機からのＲＦ入力／出力に結合するステップ
とを更に含む請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】ファイバ−ＲＦ送受信機を前記アンテ
ナ要素と結合するステップと、光ファイバ・ケーブルを前記ファイバ−ＲＦ送受信機と
第２のファイバ−ＲＦ送受信機との間に結合するステッ
プとを更に含む請求項４９に記載の方法。
【請求項５２】分配型アンテナを組み立てる方法にお
いて、複数の送信アンテナ要素をアレイに配列するステップ
と、複数の受信アンテナ要素をアレイに配列するステップ
と、電力増幅器を、感知できる電力損失が前記電力増幅
器と関連のアンテナ要素との間で生じないように関連の
アンテナ要素に極めて隣接して取り付けられた各前記ア
ンテナ要素と結合するステップと前記分配型アンテナに
組み入れられて、信号を前記受信アンテナ要素の少なく
とも１つのから受信して増幅する少なくとも１つの低雑
音増幅器を設けるステップとを備える方法。
【請求項５３】複数の低雑音増幅器が設けられ、各低
雑音増幅器が前記受信アンテナ要素の１つと動作可能に
結合される請求項５２記載の方法。
【請求項５４】前記受信アンテナ要素の全ての出力を
合計するステップと、当該合計された出力を単一の低雑音増幅器に結合するス
テップとを更に含む請求項５２記載の方法。
【請求項５５】低電力周波数ダイプレクサを全ての前
記電力増幅器と結合するステップと、単一のＲＦケーブルを全ての前記送信及び受信アンテナ
要素の全部に前記ダイプレクサを介して結合するステッ
プとを更に含む請求項５２記載の方法。
【請求項５６】前記受信アンテナ要素を第１の線形ア
レイに配列するステップと、前記送信アンテナ要素を、前記第１の線形アレイから離
間しかつそれに並列の第２の線形アレイに配列するステ
ップとを更に含む請求項５２記載の方法。
【請求項５７】導電性の中央ストリップ要素を前記第
１の線形アレイと前記第２の線形アレイとの間に配置す
るステップを更に含む請求項５６記載の方法。
【請求項５８】送信されるべき信号を前記送信アンテ
ナ要素に伝送するため単一の送信ＲＦケーブルを全ての
前記電力増幅器に結合するステップと、受信された信号を前記受信アンテナ要素から離れるよう
伝送するため単一の受信ＲＦケーブルを前記少なくとも
１つの低雑音増幅器に結合するステップと更に含む請求
項５２記載の方法。
【請求項５９】前記受信アンテナ要素、前記送信アン
テナ要素及び前記中央ストリップ要素を共通のバックプ
レインに取り付けるステップを更に含む請求項５７記載
の方法。
【請求項６０】前記電力増幅器及び前記少なくとも１
つの低雑音増幅器を前記バックプレインに取り付けるス
テップを更に含む請求項５９記載の方法。
【請求項６１】前記送信アンテナ要素及び前記受信ア
ンテナ要素を単一の線形アレイに交互に配列するステッ
プを更に含む請求項５２記載の方法。
【請求項６２】前記送信アンテナ要素を１つの偏波に
偏波するステップと、前記受信アンテナ要素を、前記送信アンテナ要素の偏波
に直交して偏波するステップとを更に含む請求項５２記
載の方法。
【請求項６３】所定のビーム・パターン、及び所定の
相互結合量より多くない量を達成するよう前記送信アン
テナ要素を離間するステップと、所定のビーム・パターン、及び所定の相互結合量より多
くない量を達成するよう前記受信アンテナ要素を離間す
るステップとを更に含む請求項５６記載の方法。
【請求項６４】送信共通給電構造体を前記送信アンテ
ナ要素と、かつ受信共通給電構造体を前記受信アンテナ
要素と結合するステップと、前記送信ビーム・パターン及び受信ビーム・パターンが
実質的に似るよう前記共通給電構造体の一方又は双方を
調整するステップとを更に含む請求項６３記載の方法。
【請求項６５】前記送信アンテナ要素を１つの偏波に
偏波するステップと、前記受信アンテナ要素を、前記送信アンテナ要素の偏波
に直交して偏波するステップとを更に含む請求項６１記
載の方法。
【請求項６６】単一アレイのパッチ・アンテナ要素
が、前記送信アンテナ要素及び前記受信アンテナ要素の
双方として機能し、送信給電ストリップライン及び受信給電ストリップライ
ンを各前記パッチ・アンテナ要素に結合するステップ
と、前記送信給電ストリップライン及び前記受信給電ストリ
ップラインを、少なくともそれらが各前記パッチ・アン
テナ要素と結合される領域において相互に直交して配向
するステップとを更に含む請求項５２記載の方法。
【請求項６７】送信されるべき信号を前記アンテナ要
素に伝送するため単一の送信ＲＦケーブルを全ての前記
電力増幅器に結合するステップと、受信された信号を前記アンテナ要素から離れるよう伝送
するため単一の受信ＲＦケーブルを前記少なくとも１つ
の低雑音増幅器に結合するステップとを更に含む請求項
６６記載の方法。
【請求項６８】低電力周波数ダイプレクサを全ての前
記電力増幅器及び前記少なくとも１つの低雑音増幅器と
結合するステップと、単一のＲＦケーブルを全ての前記アンテナ要素に前記ダ
イプレクサを介して結合するステップとを更に含む請求
項６６記載の方法。
【請求項６９】周波数ダイプレクサを各前記パッチ・
アンテナ要素に結合するステップと、前記複数の電力増幅器及び前記少なくとも１つの低雑音
増幅器を前記周波数ダイプレクサと回路を形成するよう
に結合するステップとを更に含む請求項６６記載の方
法。
【請求項７０】各前記周波数ダイプレクサは、受信出
力を有し、前記受信出力を合計するステップと、単一の低雑音増幅器を前記受信出力の合計された接合点
に結合するステップとを更に含む請求項６９記載の方
法。
【請求項７１】前記周波数ダイプレクサは、受信出力
を有し、低雑音増幅器を各前記受信出力に結合するステップを更
に含む請求項６９記載の方法。