JP2010538541A - セルラ方式通信能力およびポイントツーポイント通信能力を備えたアンテナ - Google Patents

Abstract

アンテナが、無線周波数ビームを形成するための１つまたは複数の無線周波数放射素子、およびポイントツーポイントビームを形成するためのポイントツーポイントアンテナを含む。ポイントツーポイント素子は、アンテナのレードームに対して固定することができる。ポイントツーポイント素子の方向の調整は、アンテナマウントを使用してポイントツーポイント素子とレードームの方向を一緒に調整することによって、達成することができる。

Description

本発明は、アンテナに関し、詳細には、無線周波数放射素子およびバックホール放射素子を含む基地局アンテナに関する。

セルラ基地局アンテナは一般に、１つまたは複数のビームを１つまたは複数の周波数帯域で形成する１つまたは複数の無線周波数放射素子を含む。こうした放射素子は、基地局アンテナによってカバーされる領域内のモバイルデバイスと通信する。

信号はまた、バックホールリンクを介して基地局アンテナに送信され、また基地局アンテナから受信される。バックホールリンクは、マイクロ波ポイントツーポイントリンクとすることができ、その場合、マイクロ波アンテナが一般に、基地局アンテナに別途設けられる。これにより、基地局アンテナおよびマイクロ波アンテナ用の別々のレードーム、２つのアンテナ間の通信リンク、ならびに２つのアンテナの別々の設置が必要になる。

無線周波数通信またはバックホール通信の性能を犠牲にすることなく、無線周波数素子とバックホール素子をどちらも単一ユニット内に設置し、かつ単一レードーム内に収容することができるような、無線周波数放射素子とバックホール放射素子をどちらも含むアンテナを提供することが、本発明の目的である。

セルラアンテナとポイントツーポイントアンテナをどちらも含むアンテナが提供される。ポイントツーポイントアンテナは、レードームに対して固定される。
一例示的実施形態によれば、
調整可能な角度を有する無線周波数ビームを形成するための１つまたは複数の無線周波数放射素子を含むセルラアンテナと、
ポイントツーポイントアンテナと、
レードームと
を含み、
レードームに対するポイントツーポイントアンテナの空間配置が固定されるように、ポイントツーポイントアンテナおよびレードームが配置される
通信アンテナが提供される。

別の例示的実施形態によれば、
調整可能な角度を有する無線周波数ビームを形成するための１つまたは複数の無線周波数放射素子を含むセルラアンテナと、
ポイントツーポイントアンテナと、
レードームと
を含み、
レードームに対するポイントツーポイントアンテナの空間配置が固定されるように、ポイントツーポイントアンテナおよびレードームが配置される
通信アンテナを、セルラネットワーク内に設置する方法であって、
ポイントツーポイント通信リンクを可能にするように、ポイントツーポイントアンテナおよびレードームを遠隔アンテナと位置合わせすることを含む
方法が提供される。

本明細書に組み込まれ、その一部を構成する添付の図面は、本発明の諸実施形態を例示するものであり、先に示した本発明の概要、および以下に示す諸実施形態の詳細な説明と共に、本発明の原理を説明する働きをする。

レードームなしのアンテナの正面図である。 図１のアンテナの側面図である。 レードームが定位置にあるアンテナを示す、図２の図に類似した図である。

図１は通信アンテナ１の正面図であり、図２は通信アンテナ１の側面図である。アンテナ１は、支持体２上に取り付けられ、支持体２は、柱として示されているが、アンテナ塔、建物、または他の適切な支持体などのどんな支持表面でもよい。

通信アンテナ１は、無線周波数放射素子３を含んだセルラアンテナを含む。１つまたは複数のそのような素子を設けることができる。無線周波数放射素子３は、セルラ通信ネットワーク内で信号を送信および／または受信するのに適していてよい。具体的には、無線周波数放射素子３は、セルラ基地局アンテナで使用するのに適していてよい。

無線周波数給電ネットワーク４が、信号を無線周波数放射素子３に、かつ／または無線周波数放射素子３から給電することができる。無線周波数放射素子３の裏側にグランドプレーン５があってよい。

使用の際には、無線周波数放射素子３が、矢印６で示すように調整可能な方位角を有する無線周波数ビームを発生させる。無線周波数ビーム角の調整は、電気的調整または機械的調整によって達成することができる。例えば、グランドプレーン５が無線周波数素子３を支持することができ、このグランドプレーン５を各端部のところで、アンテナハウジング８内の回転マウント７上に取り付けることができる。これにより、無線周波数ビームの方位角を変更するように無線周波数素子３をハウジング内で回転させることが可能になる。

アンテナハウジング８は、図２に示すように、後部壁８ａ、上部壁８ｂ、および底部壁８ｃを含むことができる。アンテナハウジング８は、図３に示すように、アンテナレードーム１１を受け取り、したがってアンテナの電気部品がハウジング８とレードーム１１とによって形成される囲壁内に収容されるように構成することができる。したがって、マウント７を中心にグランドプレーン５を回転させると、グランドプレーンがレードームに対して移動することができる。

また、給電ネットワークは、個々の放射素子３に供給される信号の位相を調整するためのいくつかの位相シフタを含むことができる。これにより、図２に矢印９で示すように、無線周波数アンテナビームのダウンチルト角を調整することが可能になる。したがって、ダウンチルト角の調整は、電気的手段によって達成することができ、方位角の調整は、機械的手段によって達成することができる。

一般に、方位角およびダウンチルト角の調整は、機械的調整および電気的調整の任意の組合せによって達成することができる。例えば、方位角とダウンチルト角をどちらも、電気的位相シフタによって調整することができる。

さらに、無線周波数ビームのビーム幅を調整するための構成を設けることもできる。例えば、さまざまな無線周波数素子３に供給される電力を分割するための電力分割器を使用して、ビーム幅を調整することができる。

無線周波数ビームの角度およびビーム幅は、例えば、出願人の「Ｃｅｌｌｕｌａｒ ａｎｔｅｎｎａ」という名称の米国特許出願公開第２００４／００３８７１４号、および「Ａ ｃｅｌｌｕｌａｒ ａｎｔｅｎｎａ ａｎｄ ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄｓ ｔｈｅｒｅｆｏｒ」という名称の米国特許出願公開第２００６／０２４４６７５号において論じられるように、遠隔調整することができる。これらの文献の開示は、参照により本明細書に組み込まれる。

通信アンテナ１は、ポイントツーポイントアンテナ１０も含む。このポイントツーポイントアンテナは、バックホール通信リンクを形成するのに適していてよい。ポイントツーポイントアンテナ１０は、マイクロ波パラボラアンテナまたは平面マイクロ波アレイなどのマイクロ波アンテナとすることができる。ポイントツーポイントアンテナ１０は、高指向性アンテナとすることができる。

ポイントツーポイントアンテナ１０は、アンテナレードーム１１（図３）に対して固定される。これは、ポイントツーポイントアンテナ１０とレードームを一緒に方向付けることによって、ポイントツーポイントアンテナ１０が方向付けられることを意味する。この固定の配置は、レードームとポイントツーポイントアンテナ１０をどちらもアンテナ構造に固定することによって、またはレードームとポイントツーポイントアンテナ１０を直接一緒に固定することによって、達成することができる。したがって、ポイントツーポイントアンテナ１０およびレードームの方向付けは、通信アンテナ１全体の方向付けを必要とすることも、しないこともある。

ポイントツーポイントアンテナをレードームに対して固定の関係にすることにより、ポイントツーポイント通信に使用される放射にレードームが及ぼす影響が単純になる。レードームに対するポイントツーポイントアンテナの相対移動は、ポイントツーポイントアンテナの放射パターンおよび反射減衰量に、予測できない負の影響を及ぼす恐れがある。このことが重要なのは、ポイントツーポイントアンテナ１０が、１８〜２３ＧＨｚなどのより高い周波数で動作することがあるためである。これらの影響を設計により克服することは、特により高い周波数においては困難である。

さらに、ポイントツーポイントアンテナ１０は、放射パターンが厳格な規制パターンエンベロープを満たさなければならないライセンス帯域内で動作することがある。その場合、ポイントツーポイントアンテナとレードームとの間の相対移動の影響が特に問題となる。

ポイントツーポイントアンテナとレードームとの間のそのような相対移動はまた、追加の構成要素および可動部品を必要とする。
図２は、通信アンテナ１を、アンテナハウジングの外側にあってよい２部取付け装置１２、１３を使用して支持体２に取り付けることができる様子を示す。

底部マウント１３は、支持体２に取り付けるためのブラケット１４、アンテナ１に取り付けるための第２のブラケット１５、および２つのブラケット１４、１５を接合する旋回接続部１６を含むことができる。

上部マウント１２は、支持体２に取り付けるためのブラケット１８、アンテナ１に取り付けるための第２のブラケット１９、および２つのブラケット１８、１９を接合する２脚接続部を含むことができる。２脚接続部は、第１の脚部２１と、それに中心旋回軸２３のところで接合される第２の脚部２２を含むことができる。各脚部２１、２２は、これらのブラケットの１つに旋回軸２４、２５のところで接合される。中心旋回軸２３は、２本の脚部２１、２２を適切な角度で固定するための締め具（図示せず）を含む。

この取付け装置１２、１３により、アンテナのダウンチルト方向を調整することが可能になる。上部マウント１２は、２本の脚部２１、２２の角度を変更することによって調整することができ、底部マウント１３は、アンテナが旋回軸１６の周りで回転することを可能にする。

同様に、アンテナの方位方向も、支持体２上に取り付けられたブラケット１４、１８を使用することによって、または別の旋回軸を使用することによって、調整することができる。

したがって、アンテナの方向を、ダウンチルトと方位のどちらにおいても、アンテナを支持体２に取り付けるための取付け装置１２、１３を使用して固定することができる。この取付け装置は、アンテナの方向を支持体への取付け後に調整できるようにすることができ、または単にアンテナを所望の方向で固定できるようにすることができる。

ポイントツーポイントアンテナ１０がレードームに対して固定されるので、ポイントツーポイントアンテナ１０の方向付けは、取付け装置１２、１３を使用してレードームとポイントツーポイント素子を一緒に方向付けることによって、達成することができる。この方向付けは一般に、アンテナの設置時に実施されるが、後にネットワークの変更により再方向付けが必要になる場合がある。

取付け装置１２、１３を使用してアンテナが取り付けられた後、無線周波数ビームが、上述のように電気的調整または機械的調整を使用して方向付けられる。
したがって、全体として、アンテナハウジングおよびレードームを、アンテナ取付け装置を使用して支持体に取り付けることができる。無線周波数素子用のグランドプレーンが、無線周波数素子を支持することができ、このグランドプレーンを、場合によってはアンテナハウジングおよびレードーム内でのグランドプレーンの回転を可能にするように、アンテナハウジングに取り付けることができる。ポイントツーポイントアンテナを、アンテナハウジングおよび／またはレードームに取り付けることができる。

セルラアンテナとポイントツーポイントアンテナをどちらも、レードーム１１内に収容することができる。
上述の方法およびアンテナにより、ポイントツーポイント放射器および無線周波数放射器を単一ユニット内に容易に設置できるようになる。ポイントツーポイント素子をレードームと位置合わせすることにより、典型的にはマイクロ波リンクであるポイントツーポイントリンクの厳格な放射パターン要件をアンテナが満たすことが可能になる。対照的に、レードーム内に調整可能なポイントツーポイントアンテナを備えた（すなわち、ポイントツーポイント素子の方向がレードームに対して固定されていない）システムは、ポイントツーポイントアンテナの放射パターンおよび反射減衰量に対して予測できない影響および／または負の影響を被る恐れがある。出願人のアンテナは、レードームに対してポイントツーポイントアンテナを調整することにより引き起こされるさまざまな影響に対処する必要なしに、無線周波数アンテナに組み込まれたポイントツーポイントアンテナを使用することを可能にする。

以上、本発明をその諸実施形態の説明により例示し、諸実施形態を詳細に説明してきたが、添付の特許請求の範囲に記載の範囲をそのような詳細に制限し、またはいかなる形であれ限定することは出願人の意図ではない。当業者には、更なる利点および修正形態が容易に明らかとなるであろう。したがって、本発明はその広義の態様において、図示し説明した特定の詳細、代表的な装置および方法、ならびに説明のための例に限定されない。したがって、出願人の一般的発明概念の趣旨または範囲から逸脱せずに、そのような詳細から逸脱することができる。

Claims (16)

1. ｉ． 調整可能な角度を有する無線周波数ビームを形成するための１つまたは複数の無線周波数放射素子を含むセルラアンテナと、
   ｉｉ． ポイントツーポイントアンテナと、
   ｉｉｉ． レードームと
   を含み、
   前記レードームに対する前記ポイントツーポイントアンテナの空間配置が固定されるように、前記ポイントツーポイントアンテナおよび前記レードームが配置される
   通信アンテナ。
2. 前記ポイントツーポイントアンテナがマイクロ波アンテナである、請求項１に記載の通信アンテナ。
3. 前記マイクロ波アンテナがマイクロ波パラボラアンテナである、請求項２に記載の通信アンテナ。
4. 前記マイクロ波アンテナが平面マイクロ波アレイである、請求項２に記載の通信アンテナ。
5. 前記ポイントツーポイントアンテナが、バックホール通信リンクを可能にするように構成される、請求項１に記載の通信アンテナ。
6. 前記レードームおよび前記ポイントツーポイントアンテナの両方の方向を調整するための１つまたは複数の調整手段を含む、請求項１に記載の通信アンテナ。
7. 前記調整手段が、前記通信アンテナを支持体に取り付けるための取付け装置である、請求項６に記載の通信アンテナ。
8. セルラ基地局アンテナである、請求項１に記載の通信アンテナ。
9. 前記レードームが、前記セルラアンテナおよび前記ポイントツーポイントアンテナを囲む、請求項１に記載の通信アンテナ。
10. 前記無線周波数ビームが、調整可能なダウンチルト角および調整可能な方位角を有する、請求項１に記載の通信アンテナ。
11. 前記無線周波数ビームの前記角度を調整するように、前記無線周波数放射素子に送信され、または前記無線周波数放射素子から受信される信号の位相を調整するための１つまたは複数の位相シフタを含む、請求項１に記載の通信アンテナ。
12. 前記無線周波数ビームの前記角度を調整するように前記無線周波数放射素子の方向を変更するための１つまたは複数の機械的調整手段を含む、請求項１に記載の通信アンテナ。
13. 前記無線周波数放射素子の裏側に配置されたグランドプレーンを含む、請求項１に記載の通信アンテナ。
14. ｉ． 調整可能な角度を有する無線周波数ビームを形成するための１つまたは複数の無線周波数放射素子を含むセルラアンテナと、
    ｉｉ． ポイントツーポイントアンテナと、
    ｉｉｉ． レードームと
    を含み、
    前記レードームに対する前記ポイントツーポイントアンテナの空間配置が固定されるように、前記ポイントツーポイントアンテナおよび前記レードームが配置される通信アンテナを、セルラネットワーク内に設置する方法であって、
    ポイントツーポイント通信リンクを可能にするように、前記ポイントツーポイントアンテナおよびレードームを遠隔アンテナと位置合わせするステップを含む
    方法。
15. 前記ポイントツーポイントアンテナを位置合わせするステップが、前記ポイントツーポイントアンテナが適切に位置合わせされるように、取付け装置を使用して前記通信アンテナを支持体に取り付けるステップを含む、請求項１４に記載の方法。
16. 前記無線周波数ビームの前記角度を、そのビームを所望のカバレージエリアと位置合わせするように調整するステップをさらに含む、請求項１４に記載の方法。

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