JP2016039540A - アンテナ制御装置及びアンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】相互変調（ＩＭ）波の発生を抑制したアンテナ制御装置などを提供する。
【解決手段】制御装置３００は、制御回路３１０、スタブ回路３２０を備えている。制御回路３１０は、半導体素子などの電子部材（電子部品）から構成される電子回路、スタブ回路３２０は、分布定数線路（スタブ）を備えた回路である。周波数ｆ_ＴＸ１、ｆ_ＴＸ２の２つの電波によって誘起された周波数ｆ_ＴＸ１、ｆ_ＴＸ２の信号が、制御回路３１０に入力すると、周波数ｆ_ＩＭのＩＭ波を発生する。スタブ回路３２０は、誘起された周波数ｆ_ＴＸ１、ｆ_ＴＸ２の信号のうち少なくとも一方が制御回路３１０に入力することを抑制し、ＩＭ波の発生を抑制する。
【選択図】図３

Description

本発明は、アンテナ制御装置及びアンテナに関する。

移動体通信の基地局用のアンテナ（基地局アンテナ）は、セクタごとに対応させて設けられた複数のセクタアンテナから構成されることが多い。セクタアンテナは、ダイポールアンテナなどのアンテナ素子をアレイ状に並べたアレイアンテナを備えている。そして、分配移相器によりアレイアンテナのそれぞれのアンテナ素子に供給される送信信号又はそれぞれのアンテナ素子が受信した受信信号の位相を制御することで、アレイアンテナの指向性（チルト角）が設定される。分配移相器の移相量を設定するモータを駆動するなどのアンテナを制御する制御装置が、セクタアンテナに組み込まれるようになっている。

特許文献１には、複数のアナログ送信周波数を伝送する伝送媒体と、少なくとも一つの受信周波数帯域とを有する通信システムにおいて、受動相互変調混信制御回路は、所望の周波数応答を有する回路に電気的に接続される、伝送媒体の複数の規定された長さの分布素子及びインピーダンス・セグメントと、前記通信システムの前記伝送媒体の連続延長を介して前記通信システムに直接接続された前記回路と、を有し、前記回路は前記受信周波数帯域内で生じる前記送信周波数に関連した相互変調混信を制御するように構成される、受動相互変調混信制御回路が記載されている。

特表２００５−５２１３２６号公報

ところで、移動体通信においては、複数の周波数帯が使用されるようになっているが、周波数帯の組み合わせの複雑化により、アンテナに近接して配置された制御装置などを構成する電子部材により発生する相互変調（ＩＭ：Ｉｎｔｅｒｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）波が、移動体通信に影響を及ぼすおそれが生じている。
本発明の目的は、相互変調（ＩＭ）波の発生を抑制したアンテナ制御装置などを提供することにある。

かかる目的のもと、本発明が適用されるアンテナ制御装置は、入出力特性が非線形である電子部材を含み、アンテナにおける電波の送受信を制御する制御回路と、制御回路に接続され、アンテナから放射される第１の周波数の電波によって誘起される第１の周波数の信号及び第１の周波数と異なる周波数の第２の周波数の電波によって誘起される第２の周波数の信号のうち、少なくとも一方の信号が制御回路に入力することを抑制する抑制回路とを備える。
このようなアンテナ制御装置において、抑制回路は、予め定められた電位に設定される基準導体と基準導体に対向して配置される線路導体とを含み、線路導体が、第１の周波数の信号又は第２の周波数の信号の少なくとも一方の信号の伝搬を抑制する分布定数線路を備えることを特徴とすることができる。
これにより、抑制回路が簡易に構成できる。
また、抑制回路は、制御回路が備える複数の入出力信号線のうち、第１の周波数の信号及び第２の周波数の信号が誘起される入出力信号線に対して設けられていることを特徴とすることができる。
これにより、抑制回路の数を抑制できる。
さらに、抑制回路は、基準導体が、制御回路に対する電磁遮蔽の一部を構成することを特徴とすることができる。
これにより、ＩＭ波の発生をより抑制できる。

他の観点から捉えると、本発明が適用されるアンテナは、第１の周波数の電波及び第１の周波数とは周波数が異なる第２の周波数の電波を放射するアレイアンテナと、アレイアンテナにおける第１の周波数の電波及び第２の周波数の電波の移相量を設定する移相装置と、第１の周波数の電波及び第２の周波数の電波の移相量を設定するための制御信号を移相装置に伝送する、入出力特性が非線形である電子部材を含む制御装置と、を備え、移相装置又は制御装置の少なくともいずれか一方が、第１の周波数の電波によって誘起される第１の周波数の信号及び第２の周波数の電波によって誘起される第２の周波数の信号のうち、少なくとも一方の信号が移相装置又は制御装置に入力することを抑制する抑制回路を含むことを特徴とすることができる。

本発明によれば、相互変調（ＩＭ）波の発生を抑制したアンテナ制御装置などを提供できる。

第１の実施の形態が適用される移動通信用の基地局アンテナの全体構成の一例を示す図である。（ａ）は、基地局アンテナの斜視図、（ｂ）は、基地局アンテナの設置例を示す図である。 第１の実施の形態におけるセクタアンテナの一例を示す図である。 本実施の形態が適用される移相装置及び制御装置の構成の一例、これらの接続関係の一例を示す図である。 本実施の形態が適用されない移相装置及び制御装置の構成、これらの接続関係を示す図である。 本実施の形態が適用される制御装置が備えるスタブ回路の一例を示す図である。（ａ）は、平面図、（ｂ）は、（ａ）におけるＶＢ−ＶＢ線での断面図である。 図５に示したスタブ回路の特性を示す図である。 本実施の形態が適用される制御装置に設けられたスタブ回路の他の一例の平面図を示す図である。 本実施の形態が適用される制御装置に設けられたスタブ回路のさらに他の一例の平面図を示す図である。 本実施の形態が適用される制御装置に設けられたスタブ回路のさらに他の一例の平面図を示す図である。 本実施の形態が適用される移相装置に設けられたスタブ回路の一例を示す図である。（ａ）は、スタブ回路の平面図、（ｂ）は、（ａ）のスタブ回路に、モータ回路を取り付けた図である。 本実施の形態が適用される制御装置の構成の一例を斜視図で示す図である。（ａ）は、制御回路とスタブ回路とを背中合わせに配置した場合、（ｂ）は、制御回路を格納するシールドケースの一部にスタブ回路を用いた場合を示す。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
＜基地局アンテナ１＞
図１は、第１の実施の形態が適用される移動通信用の基地局アンテナ１の全体構成の一例を示す図である。図１（ａ）は、基地局アンテナ１の斜視図、図１（ｂ）は、基地局アンテナ１の設置例を示す図である。
基地局アンテナ１は、図１（ａ）に示すように、鉄塔２０に保持された複数のセクタアンテナ１０−１〜１０−３を備えている。そして、図１（ｂ）に示すように、基地局アンテナ１は、セル２内おいて電波を送受信する。
セクタアンテナ１０−１〜１０−３は、例えば、それぞれの外形が円筒状であって、円筒の中心軸が地面に対して垂直に設けられている。

図１（ｂ）に示すように、セル２は水平面において角度で分割した複数のセクタ３−１〜３−３を備えている。セクタ３−１〜３−３は、それぞれが基地局アンテナ１の３個のセクタアンテナ１０−１〜１０−３に対応して設けられている。つまり、セクタアンテナ１０−１〜１０−３が送信する電波において電界が大きいメインローブ１１の方向が、対応するセクタ３−１〜３−３に向いている。
ここで、セクタアンテナ１０−１〜１０−３をそれぞれ区別しないときは、セクタアンテナ１０と表記する。また、セクタ３−１〜３−３をそれぞれ区別しないときは、セクタ３と表記する。このため、セクタアンテナ１０（１０−１）、セクタ３（３−１）と表記している。

基地局アンテナ１は、セル２内に電波を送信し、セル２の外側に隣接するセルに電波を送信しないことが好ましい。同様に、セル２内から電波を受信し、セル２の外側に隣接するセルから電波を受信しないことが好ましい。
このため、図１（ａ）に示すように、電波（ビーム）の送受信方向（指向性）を水平面から地面側に角度θ傾けて（ビーム・チルト角θとして）いる。

そして、それぞれのセクタアンテナ１０は、高周波信号を伝搬するための送受信ケーブル３１、３２及びビーム・チルト角θを制御するための制御ケーブル３３を備えている。なお、図１（ａ）では、セクタアンテナ１０（１０−１）にのみ、送受信ケーブル３１、３２及び制御ケーブル３３を表記しているが、他のセクタアンテナ１０−２、１０−３も同様である。
送受信ケーブル３１、３２及び制御ケーブル３３は、基地局（不図示）内に設けられた送信信号を生成及び受信信号を受信する送受信部及びビーム・チルト角θを制御する制御部に接続されている。送受信ケーブル３１、３２は、例えば同軸ケーブルであり、制御ケーブル３３は、例えば多心ケーブルである。

図１に例として示した基地局アンテナ１は、３個のセクタアンテナ１０−１〜１０−３を備え、それぞれがセクタ３−１〜３−３に対応しているとしたが、セクタアンテナ１０及びセクタ３は、３以外の予め定められた数であってもよい。また、図１（ｂ）では、セクタ３は、セル２を等分に分割して構成されているが、等分でなくともよく、いずれか１つのセクタ３が他のセクタ３に比べ広く又は狭く構成されていてもよい。

＜セクタアンテナ１０＞
図２は、第１の実施の形態におけるセクタアンテナ１０の一例を示す図である。図２は、１つのセクタアンテナ１０を横に置いた斜視図で示している。
セクタアンテナ１０は、アレイアンテナ１００と、アンテナ制御装置の一例としての移相装置２００と、アンテナ制御装置の他の一例としての制御装置３００と、レドーム４００とを備えている。
アレイアンテナ１００は、反射板１２０と、反射板１２０上に配列（アレイ）された複数のアンテナ素子１１０とを備えている。
レドーム４００は、アレイアンテナ１００及び移相装置２００を包むように設けられている。
図２では、レドーム４００を破線で示し、レドーム４００の内部に設けられたアレイアンテナ１００が見えるようにしている。また、移相装置２００、制御装置３００は、アレイアンテナ１００における反射板１２０の裏面に置かれているので、反射板１２０により隠れた部分を破線で示している。

ここで、アレイアンテナ１００は、周波数が互いに異なる２つの周波数ｆ_ＴＸ１、ｆ_ＴＸ２の電波を送受信するとする。なお、周波数ｆ_ＴＸ２が周波数ｆ_ＴＸ１より高いとする（ｆ_ＴＸ１＜ｆ_ＴＸ２）。
よって、図２に示すアンテナ素子１１０は、例として、周波数ｆ_ＴＸ１の電波を送受信するアンテナ素子１１０ａと周波数ｆ_ＴＸ２の電波を送受信するアンテナ素子１１０ｂとを備えている。ここでは、アンテナ素子１１０ａ及びアンテナ素子１１０ｂは、ダイポールアンテナであるとし、電波を送受信する２つの素子部が垂直方向に並べて設けられている。アンテナ素子１１０ａ及びアンテナ素子１１０ｂを備えるアレイアンテナ１００は、垂直偏波を送受信する。
なお、低い側の周波数ｆ_ＴＸ１を送受信するアンテナ素子１１０ａは、高い側の周波数ｆ_ＴＸ２の電波を送受信するアンテナ素子１１０ｂより、素子部の形状が大きい。
周波数ｆ_ＴＸ１が第１の周波数の一例であり、周波数ｆ_ＴＸ２が第２の周波数の一例である。

そして、図２に示すアレイアンテナ１００では、反射板１２０の水平方向（図１（ａ）に示す水平面において、反射板１２０の表面に沿った一方向）の中央部に、複数のアンテナ素子１１０ｂが、垂直方向に直線状に配列されている。また、反射板１２０の水平方向の両側部に、複数のアンテナ素子１１０ａが、垂直方向に直線状に配列されている。
すなわち、アレイアンテナ１００は、周波数共用のアンテナである。

２つの周波数ｆ_ＴＸ１、ｆ_ＴＸ２としたが、送受信する電波の周波数は、２を超える数であってもよい。
ここでは、２つの周波数ｆ_ＴＸ１、ｆ_ＴＸ２に対応する２種類のアンテナ素子１１０ａ、１１０ｂを用いたが、１つのアンテナ素子で２つの周波数ｆ_ＴＸ１、ｆ_ＴＸ２を送受信してもよい。
さらに、これらの周波数ｆ_ＴＸ１、ｆ_ＴＸ２の電波は、垂直偏波としたが、水平偏波であってもよく、垂直偏波と水平偏波とを含むように構成してもよい。また、４５°偏波、円偏波であってもよい。
さらにまた、アンテナ素子１１０（アンテナ素子１１０ａ、１１０ｂ）を、ダイポールアンテナとしたが、パッチアンテナなど他のアンテナであってもよい。
なお、図２に示すセクタアンテナ１０のアレイアンテナ１００は、アンテナ素子１１０ａ、１１０ｂをそれぞれ６個備えているが、６個に限らず、予め定められた個数とすればよい。
また、アレイアンテナ１００におけるアンテナ素子１１０ａ、１１０ｂの配列は、図２に示した以外の配列であってもよい。

以下では基地局アンテナ１が電波を送信するとして説明するが、アンテナの可逆性により、基地局アンテナ１は電波を受信する。電波を受信する場合は、例えば送信信号を受信信号として、信号の流れを逆にすればよい。

移相装置２００は、ここでは２個の移相装置２００ａ、２００ｂを備えている。すなわち、移相装置２００ａは、アレイアンテナ１００の複数のアンテナ素子１１０ａに接続され、受信した周波数ｆ_ＴＸ１の信号を、それぞれのアンテナ素子１１０ａに対して位相（移相量）を異ならせて送信する。移相量により、アンテナ素子１１０ａから放射される電波のビーム・チルト角θが設定される。
同様に、移相装置２００ｂは、アレイアンテナ１００の複数のアンテナ素子１１０ｂに接続され、受信した周波数ｆ_ＴＸ２の信号を、それぞれのアンテナ素子１１０ｂに対して位相（移相量）を異ならせて送信する。移相量により、アンテナ素子１１０ｂから放射される電波のビーム・チルト角θが設定される。
なお、移相装置２００ａによって設定される周波数ｆ_ＴＸ１の信号のビーム・チルト角θ（ビーム・チルト角θａ）と、移相装置２００ｂによって設定される周波数ｆ_ＴＸ２の信号のビーム・チルト角θ（ビーム・チルト角θｂ）とを異なる（θａ≠θｂ）ように設定してもよい。

制御装置３００は、移相装置２００（移相装置２００ａ、２００ｂ）に、制御信号線５００を介して接続され、移相装置２００ａ、２００ｂによって設定される移相量を制御する。制御信号線５００は、制御装置３００と移相装置２００ａとを接続する制御信号線５００ａと、制御装置３００と移相装置２００ｂとを接続する制御信号線５００ｂとを備えている。
ここで例として説明する制御装置３００は、遠隔電気チルト装置（ＲＥＴ：Ｒｅｍｏｔｅ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｔｉｌｔ）と呼ばれるものである。

レドーム４００は、円筒状の筒部４０１と、筒部４０１の上端部を覆う上面部４０２と、筒部４０１の下端部を覆う下面部４０３とを備えている。そして、レドーム４００は、アレイアンテナ１００、移相装置２００、制御装置３００を格納している。
そして、レドーム４００の下面部４０３を介して、送受信ケーブル３１、３２及び制御ケーブル３３が接続されている。
ここでは、送受信ケーブル３１は、移相装置２００ａに接続され、周波数ｆ_ＴＸ１の信号を伝送し、送受信ケーブル３２は、移相装置２００ｂに接続され、周波数ｆ_ＴＸ２の信号を伝送する。そして、制御ケーブル３３は、制御装置３００に接続され、移相量を設定するための信号を伝送する。なお、送受信ケーブル３１、３２、制御ケーブル３３と移相装置２００ａ、２００ｂ、制御装置３００とを接続する線の記載を省略している。
レドーム４００内において、制御装置３００は、下面部４０３側に配置され、移相装置２００ａ、２００ｂが、制御装置３００より垂直方向上方に配置されている。

また、図２では、セクタアンテナ１０は、１個のアレイアンテナ１００により構成されているが、複数のアレイアンテナ１００を並べることで構成されてもよい。
さらに、図２では、アレイアンテナ１００等を覆うレドーム４００の筒部４０１は円筒状であるとしたが、断面が四角形状であってもよく、四角形状であっても辺が円弧状であってもよい。

ここでは、少なくともアンテナ素子１１０を含むものをアンテナと表記する。

＜移相装置２００及び制御装置３００＞
図３は、本実施の形態が適用される移相装置２００及び制御装置３００の構成の一例、これらの接続関係の一例を示す図である。
移相装置２００（移相装置２００ａ、２００ｂ）と制御装置３００とは、制御信号線５００（制御信号線５００ａ、５００ｂ）で接続されている。制御信号線５００には、基地局内のビーム・チルト角θを制御する制御部から制御ケーブル３３を介して制御装置３００に送信される信号に基づいて、制御装置３００と移相装置２００との間でビーム・チルト角θを制御する制御信号が伝送される。
制御信号線５００は、移相装置２００及び制御装置３００のそれぞれに対する入出力信号線である。また、制御ケーブル３３は、制御装置３００に対する入出力信号線である。

移相装置２００が備える移相装置２００ａ、２００ｂは、それぞれ分配移相器２１０、モータ回路２２０、抑制回路の一例としてのスタブ回路２３０を備えている。ここで、分配移相器２１０は、制御回路の一例である。制御回路に、モータ回路２２０を含めてもよい。
分配移相器２１０は、例えば、中心を同じくする複数の円弧状の導体と、中心から延びてこれらの円弧状の導体と交差する直線状の導体とから構成されている。そして、中心を軸として直線状の導体を回転させることで、円弧状の導体と交差する位置が変化し、信号が伝搬する経路の長さが変わることで、信号の位相（移相量）を変化させる。すなわち、このような分配移相器２１０では、直線状の導体の回転角によって、移相量が設定される。
この場合、移相量は、軸に設けたモータ（図１０に示すモータＭ）により、軸の周りで直線状の導体を回転させることで、電気的に制御される。

モータ回路２２０は、後述する図１０で示すモータＭ及びポテンショメータＰから構成される。ポテンショメータＰは、分配移相器２１０における直線状の導体の回転角を検知する部材である。例えば、抵抗体の両端に設けられた両端子と両端子の間に設けられた接点とを備え、接点がモータＭの回転に応じて抵抗体上を移動することにより、両端子の一方と接点との間の抵抗が変化する。この抵抗から、直線状の導体の回転角を検知する。
スタブ回路２３０は、主となる線路から枝分かれした分布定数線路（スタブ）を備えた回路で、スタブで設定された特定の周波数の伝搬を抑制（阻止）する。スタブの機能については、後述する。

制御装置３００は、制御回路３１０、スタブ回路３２０を備えている。
制御回路３１０は、半導体素子などの電子部材（電子部品）から構成される電子回路であって、基地局内に設けられた制御部からのビーム・チルト角θを指定する信号を受信し、モータＭを回転させる。そして、直線状の導体の回転角をポテンショメータＰからの信号によって検知し、直線状の導体の回転角を制御部により指定された値に設定する。
スタブ回路３２０は、スタブ回路２３０と同様に、分布定数線路（スタブ）を備えた回路で、スタブで設定された特定の周波数の伝搬を抑制（阻止）する。

制御信号線５００は、一本の信号線でなくともよく、複数の信号線の束であってもよい。また、シールドされたケーブル又は複数のケーブルの束であってもよい。
ここでは、モータＭ及びポテンショメータＰを備えるモータ回路２２０に接続される信号線の数は、モータＭに２本、ポテンショメータＰに３本の合計５本として説明する。

＜相互変調（ＩＭ）波＞
次に、相互変調（ＩＭ）波を説明する。
図４は、本実施の形態が適用されない移相装置２００及び制御装置３００の構成、これらの接続関係を示す図である。
本実施の形態が適用されない移相装置２００は、図３に示した本実施の形態が適用される移相装置２００が備えるスタブ回路２３０を備えない。同様に、本実施の形態が適用されない制御装置３００は、図３に示した本実施の形態が適用される制御装置３００が備えるスタブ回路３２０を備えない。他の構成は、図３に示したと同様であるので、同じ符号を付して説明を省略する。

モータ回路２２０、制御回路３１０を構成する半導体素子（能動素子）、コンデンサなどの電子部材は、入出力特性が非線形性を有する（非線形である）素子（非線形素子）である。このため、２以上の周波数（ここでは、周波数ｆ_ＴＸ１、ｆ_ＴＸ２）が入力すると、これらの周波数と異なる周波数の信号を発生する。
例えば、周波数ｆ_ＴＸ１、ｆ_ＴＸ２の２つの信号が、非線形素子に入射すると、周波数ｍｆ_ＴＸ１、ｎｆ_ＴＸ２の高調波に加え、周波数がｍｆ_ＴＸ１±ｎｆ_ＴＸ２であるＩＭ波が発生する（ｍ、ｎは１以上の整数）。例えば、ｆ_ＴＸ２−ｆ_ＴＸ１は、２次のＩＭ波、２ｆ_ＴＸ１−ｆ_ＴＸ２は、３次のＩＭ波、３ｆ_ＴＸ１−２ｆ_ＴＸ２は、５次のＩＭ波である。
一般に、ＩＭ波の強度（振幅及び電力）は、次数が低いほど大きい。よって、次数の低いＩＭ波が、受信する帯域において発生すると、求めようとする信号の受信がＩＭ波によって妨害されてしまう。
なお、一般に、高次のＩＭ波は電力が小さいため、コンデンサ、フェライトビーズにより抑制することも可能である。しかし、低次のＩＭ波の場合には、コンデンサ、フェライトビーズによっては抑制できない場合がある。

図４において、ＩＭ波を説明する。
以下では、強度の大きい２次のＩＭ波を例として説明する。そして、ＩＭ波は、周波数ｆ_ＩＭ（＝ｆ_ＴＸ２−ｆ_ＴＸ１）であるとする（ｆ_ＴＸ１＜ｆ_ＴＸ２）。
アンテナ素子１１０ａ、１１０ｂから放射された周波数ｆ_ＴＸ１の電波は、周波数ｆ_ＴＸ１の信号を、周波数ｆ_ＴＸ２の電波は、周波数ｆ_ＴＸ２の信号を、制御信号線５００（制御信号線５００ａ、５００ｂ）に誘起する。誘起された周波数ｆ_ＴＸ１、ｆ_ＴＸ２の信号は、制御信号線５００（制御信号線５００ａ、５００ｂ）を伝搬して、移相装置２００のモータ回路２２０に入力する。すると、モータ回路２２０の非線形素子により、周波数ｆ_ＩＭの信号が発生する。周波数ｆ_ＩＭの信号は、モータ回路２２０から制御信号線５００（制御信号線５００ａ、５００ｂ）に伝搬する。そして、制御信号線５００（制御信号線５００ａ、５００ｂ）から周波数ｆ_ＩＭのＩＭ波が放射され、アンテナ素子１１０ａ、１１０ｂによって受信される。
同様に、誘起された周波数ｆ_ＴＸ１、ｆ_ＴＸ２の信号は、制御信号線５００（制御信号線５００ａ、５００ｂ）を伝搬して、制御装置３００の制御回路３１０に入力する。すると、制御回路３１０の非線形素子により、周波数ｆ_ＩＭの信号が発生する。周波数ｆ_ＩＭの信号は、制御回路３１０から制御信号線５００（制御信号線５００ａ、５００ｂ）に伝搬する。そして、制御信号線５００（制御信号線５００ａ、５００ｂ）から周波数ｆ_ＩＭのＩＭ波が放射され、アンテナ素子１１０ａ、１１０ｂによって受信される。
例えば、移動体通信において、７００ＭＨｚ帯（周波数ｆ_ＴＸ１）と１．５ＧＨｚ帯（周波数ｆ_ＴＸ２）とを使用する場合、これらの周波数の差である２次のＩＭ波（周波数ｆ_ＩＭ）は、７００ＭＨｚ帯に発生する。すなわち、２次のＩＭ波が７００ＭＨｚ帯における電波の受信に影響を与えることが生じ得る。

そこで、図３に示した本実施の形態では、移相装置２００にスタブ回路２３０を、制御装置３００にスタブ回路３２０を設け、制御信号線５００（制御信号線５００ａ、５００ｂ）に誘起された周波数ｆ_ＴＸ１、ｆ_ＴＸ２の信号が、スタブ回路２３０、３２０を伝搬することを抑制（阻止）している。これにより、周波数ｆ_ＴＸ１、ｆ_ＴＸ２の信号がモータ回路２２０及び制御回路３１０に入力することが抑制され、モータ回路２２０及び制御回路３１０によるＩＭ波の発生が抑制される。すなわち、求めようとする信号の受信がＩＭ波によって妨害されることが抑制される。

なお、ＩＭ波は、周波数ｆ_ＴＸ１の電波により誘起された周波数ｆ_ＴＸ１の信号及び周波数ｆ_ＴＸ２の電波により誘起された周波数ｆ_ＴＸ２の信号が、同時にモータ回路２２０、制御回路３１０に入力することで発生する。よって、周波数ｆ_ＴＸ１、ｆ_ＴＸ２の信号のいずれか一方が、モータ回路２２０、制御回路３１０に入力することが抑制されれば、ＩＭ波の発生が抑制される。
よって、スタブ回路２３０、３２０は、周波数ｆ_ＴＸ１、ｆ_ＴＸ２の信号のいずれか一方の伝搬を抑制するものであればよい。

ＩＭ波の強度（振幅及び電力）は、周波数ｆ_ＴＸ１、ｆ_ＴＸ２の信号の強度（振幅及び電力）におおよそ比例する。よって、スタブ回路２３０、３２０によって、モータ回路２２０、制御回路３１０に入力する周波数ｆ_ＴＸ１、ｆ_ＴＸ２の信号をなくすことを要せず、強度（振幅及び電力）を低減させることでＩＭ波の強度が低減して、求めようとする信号の受信がＩＭ波によって妨害されることが抑制されればよい。

以上説明したように、本実施の形態では、スタブ回路２３０、３２０のそれぞれを、周波数ｆ_ＩＭの信号を発生する側である移相装置２００、制御装置３００に搭載している。これにより、移相装置２００のモータ回路２２０、制御装置３００の制御回路３１０に、周波数ｆ_ＴＸ１の信号、周波数ｆ_ＴＸ２の信号の両方又はいずれか一方が入力することを抑制し、周波数ｆ_ＩＭの信号の発生を抑制している。

移相装置２００のモータ回路２２０、制御装置３００の制御回路３１０に、周波数ｆ_ＴＸ１の信号、周波数ｆ_ＴＸ２の信号の両方又はいずれか一方が入力することを抑制することから、スタブ回路２３０は、モータ回路２２０に近接して（近傍に）配置されることが好ましく、スタブ回路３２０は、制御回路３１０に近接して配置されることが好ましい。もし、スタブ回路２３０がモータ回路２２０から離れて配置されると、スタブ回路２３０とモータ回路２２０とを接続する信号線に、周波数ｆ_ＴＸ１、ｆ_ＴＸ２の信号が誘起されて、スタブ回路２３０による抑制効果が小さくなる。スタブ回路３２０と制御回路３１０との関係も同様である。

なお、制御装置３００の制御ケーブル３３が接続される側には、スタブ回路３２０のようなスタブ回路を設けていない。これは、図２に示したように、制御ケーブル３３は、セクタアンテナ１０の下方に設けられ、アンテナ素子１１０ａ、１１０ｂからの距離が遠いため、ＩＭ波を発生しても、アンテナ素子１１０ａ、１１０ｂによって受信される強度（振幅及び電力）が弱いためである。ＩＭ波の影響がある場合には、制御装置３００の制御ケーブル３３が接続される側にも、スタブ回路３２０のようなスタブ回路を設けてもよい。

なお、周波数ｆ_ＴＸ１の信号、周波数ｆ_ＴＸ２の信号及び周波数ｆ_ＩＭの信号は、一般に振幅が小さいため、制御信号線５００を伝送される制御信号に影響を与えない。

＜スタブ回路３２０＞
図５は、本実施の形態が適用される制御装置３００が備えるスタブ回路３２０の一例を示す図である。図５（ａ）は、平面図、図５（ｂ）は、図５（ａ）におけるＶＢ−ＶＢ線での断面図である。
図５（ａ）、（ｂ）に示すように、スタブ回路３２０は、線路導体３２１、基準導体３２２、誘電体基板３２３を備えている。誘電体基板３２３の一方の表面に線路導体３２１が、他方の表面に基準導体３２２が設けられている。

図５（ａ）に示すように、線路導体３２１は、両端部の端子部３２１ａ、３２１ｂと、端子部３２１ａ、３２１ｂの間に設けられた主線路部３２１ｃと、主線路部３２１ｃの途中から枝分かれした分布定数線路（スタブ）であるスタブ部３２１ｄ、３２１ｅとを備えている。スタブ部３２１ｄ、３２１ｅはともに、先端が解放されたオープンスタブである。スタブ部３２１ｄの長さは、周波数ｆ_ＴＸ１に対応する波長λ_ｆＴＸ１／４に設定されている。同様に、スタブ部３２１ｅの長さは、周波数ｆ_ＴＸ２に対応する波長λ_ｆＴＸ２／４に設定されている。なお、誘電体基板３２３による短縮効果を考慮して、これらの波長λ_ｆＴＸ１／４、λ_ｆＴＸ２／４を設定することが好ましい。
そして、１０本の線路導体３２１が、誘電体基板３２３の一方の表面に平行に設けられている。線路導体３２１の端子部３２１ａ（図５（ａ）において左側）は、制御回路３１０に接続されている。一方、線路導体３２１の端子部３２１ｂ（図５（ａ）において右側）は、上側５個が移相装置２００ａに接続される制御信号線５００ａに、下側５個が移相装置２００ｂに接続される制御信号線５００ｂに接続されている。

図５（ａ）において、スタブ部３２１ｄ、３２１ｅは、主線路部３２１ｃに沿って設けられているが、主線路部３２１ｃに対して交差するように設けられてもよい。また、スタブ部３２１ｄ、３２１ｅは、直線状に設けられているが、折り曲げたり、曲線状に設けられたりしてもよい。後述するように、スタブ部３２１ｄ、３２１ｅの長さが、伝搬を抑制する信号の波長（周波数）によって設定されていればよい。

基準導体３２２は、一面に広がった（べたの）導体であって、一例として接地電位（ＧＮＤ）に固定されている。なお、接地電位以外の電位であってもよい。
なお、基準導体３２２は、誘電体基板３２３の周辺部において除かれているが、除かれていなくともよい。
線路導体３２１、基準導体３２２は、銅などの導電性材料で構成されている。
線路導体３２１が基準導体３２２に対向して設けられることで、マイクロストリップラインを構成する。

誘電体基板３２３は、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製の基板のように高周波に対して損失の小さい材料で構成されていることが好ましいが、例えば、ガラスエポキシ基板などでもよい。そして、両表面に銅などの導体層が設けられたガラスエポキシ基板において、一方の表面の導体層を線路導体３２１に加工し、他方の表面の導体層を基準導体３２２に加工することで、スタブ回路３２０を製造してもよい。

制御信号は、線路導体３２１の端子部３２１ａから入力され、主線路部３２１ｃを経由して、端子部３２１ｂから出力される。一方、周波数ｆ_ＴＸ１、ｆ_ＴＸ２の信号は、線路導体３２１の端子部３２１ｂから入り込む（侵入する）。
スタブ部３２１ｄの電気的な長さは、波長λ_ｆＴＸ１／４に設定されているので、波長λ_ｆＴＸ１（周波数ｆ_ＴＸ１）の信号に対して、スタブ部３２１ｄの先端が電圧振幅の最大、主線路部３２１ｃとの付け根が電圧振幅０になる。また、別の観点から見れば、スタブ部３２１ｄを伝搬する波長λ_ｆＴＸ１の進行波と先端部で反射され移相が反転した反射波とで、波長λ_ｆＴＸ１の信号が打ち消される。よって、スタブ部３２１ｄは、波長λ_ｆＴＸ１（周波数ｆ_ＴＸ１）の信号に対して、伝搬を抑制（阻止）するフィルタ（ＢＥＦ：Ｂａｎｄ Ｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎ Ｆｉｌｔｅｒ）として機能する。
同様に、スタブ部３２１ｅの電気的な長さは、波長λ_ｆＴＸ２／４に設定されているので、波長λ_ｆＴＸ２（周波数ｆ_ＴＸ２）の信号に対して、スタブ部３２１ｅの先端が電圧振幅の最大、主線路部３２１ｃとの付け根が電圧振幅０になる。また、別の観点から見れば、スタブ部３２１ｅを伝搬する波長λ_ｆＴＸ２の進行波と先端部で反射され移相が反転した反射波とで、波長λ_ｆＴＸ２の信号が打ち消される。よって、スタブ部３２１ｅは、波長λ_ｆＴＸ２（周波数ｆ_ＴＸ２）の信号に対して、伝搬を抑制（阻止）するフィルタ（ＢＥＦ）として機能する。
よって、周波数ｆ_ＴＸ１、ｆ_ＴＸ２の信号が、主線路部３２１ｃを経由して、端子部３２１ａから制御回路３１０に入力することが抑制される。

図６は、図５に示したスタブ回路３２０の特性を示す図である。図６の横軸は周波数、縦軸はスタブ回路３２０のＳパラメータＳ２１（ｄＢ）である。ＳパラメータＳ２１は、スタブ回路３２０の端子部３２１ａ、３２１ｂ間の伝達特性を表す。
図６に示すように、ＳパラメータＳ２１は、周波数ｆ_ＴＸ１、ｆ_ＴＸ２において−４０ｄＢ以下のディップを示し、周波数ｆ_ＴＸ１、ｆ_ＴＸ２の信号が、スタブ回路３２０の端子部３２１ａ、３２１ｂ間を伝搬することが抑制されている。

図７は、本実施の形態が適用される制御装置３００に設けられたスタブ回路３２０の他の一例の平面図を示す図である。
図７に示すスタブ回路３２０では、図５に示したスタブ回路３２０における周波数ｆ_ＴＸ２に対応するスタブ部３２１ｅを備えていない。
この場合には、制御信号線５００ａ、５００ｂを介して周波数ｆ_ＴＸ１、ｆ_ＴＸ２の信号が端子部３２１ｂに入力し、主線路部３２１ｃを伝搬すると、スタブ部３２１ｄにおいて、波長λ_ｆＴＸ１（周波数ｆ_ＴＸ１）の信号の伝搬を抑制（阻止）する。これにより、周波数ｆ_ＴＸ１の信号が端子部３２１ａを介して、制御回路３１０に入力することが抑制される。よって、周波数ｆ_ＴＸ２の信号が制御回路３１０に入力しても、制御回路３１０による、ＩＭ波を誘起する周波数ｆ_ＩＭの信号の発生が抑制される。これは、異なる複数の周波数の信号が制御回路３１０に入力しないためである。
このスタブ回路３２０は、図６に示したスタブ回路３２０のＳパラメータＳ２１において、周波数ｆ_ＴＸ２側のディップを示さない。

図８は、本実施の形態が適用される制御装置３００に設けられたスタブ回路３２０のさらに他の一例の平面図を示す図である。
図８に示すスタブ回路３２０では、図５に示したスタブ回路３２０における周波数ｆ_ＴＸ１に対応するスタブ部３２１ｄを備えていない。
この場合には、制御信号線５００ａ、５００ｂを介して周波数ｆ_ＴＸ１、ｆ_ＴＸ２の信号が端子部３２１ｂに入力し、主線路部３２１ｃを伝搬すると、スタブ部３２１ｅにおいて、波長λ_ｆＴＸ２（周波数ｆ_ＴＸ２）の信号の伝搬を抑制（阻止）する。これにより、周波数ｆ_ＴＸ２の信号が端子部３２１ａを介して、制御回路３１０に入力することが抑制される。よって、周波数ｆ_ＴＸ１の信号が制御回路３１０に入力しても、制御回路３１０による、ＩＭ波を誘起する周波数ｆ_ＩＭの信号の発生が抑制される。これは、異なる複数の周波数の信号が制御回路３１０に入力しないためである。
このスタブ回路３２０は、図６に示したスタブ回路３２０のＳパラメータＳ２１において、周波数ｆ_ＴＸ１側のディップを示さない。

図９は、本実施の形態が適用される制御装置３００に設けられたスタブ回路３２０のさらに他の一例の平面図を示す図である。
図９に示すスタブ回路３２０では、図５に示したスタブ回路３２０において、主線路部３２１ｃの両端部に設けた端子部３２１ａ、３２１ｂの外側にスタブ部３２１ｄ、３２１ｅを設けている。
このようにしても、図５に示したスタブ回路３２０と同様に、波長λ_ｆＴＸ１（周波数ｆ_ＴＸ１）の信号及び波長λ_ｆＴＸ２（周波数ｆ_ＴＸ２）の信号に対して、伝搬を抑制（阻止）するフィルタ（ＢＥＦ）として機能する。

＜スタブ回路２３０＞
図１０は、本実施の形態が適用される移相装置２００に設けられたスタブ回路２３０の一例を示す図である。図１０（ａ）は、スタブ回路２３０の平面図、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のスタブ回路２３０に、モータ回路２２０を取り付けた図である。なお、ここでは、モータ回路２２０は、モータＭとポテンショメータＰとを備えているとする。
図１０（ａ）に示すように、スタブ回路２３０は、図５に示したスタブ回路３２０と同様に、線路導体２３１、基準導体２３２、誘電体基板２３３を備えている。誘電体基板２３３の一方の表面に線路導体２３１が、他方の表面に基準導体２３２が設けられている。
そして、線路導体２３１は、両端部の端子部２３１ａ、２３１ｂと、端子部２３１ａ、２３１ｂの間に設けられた主線路部２３１ｃと、主線路部２３１ｃの途中から枝分かれした分布定数線路（スタブ）であるスタブ部２３１ｄとを備えている。
ここでは、スタブ部２３１ｄの長さは、周波数ｆ_ＴＸ２に対応する波長λ_ｆＴＸ２／４に設定されている。
なお、他の構成は、図５で説明したスタブ回路３２０と同様であるので説明を省略する。

そして、５本の線路導体２３１が、誘電体基板２３３の一方の表面に設けられている。線路導体２３１の端子部２３１ａ（図１０（ａ）において左側）は、制御信号線５００（制御信号線５００ａ又は制御信号線５００ｂ）に接続され、制御装置３００に接続されている。一方、線路導体２３１の端子部２３１ｂ（図１０（ａ）において右側）は、上側３個がポテンショメータＰに、下側２個がモータＭに接続されている（図１０（ｂ）参照）。なお、ポテンショメータＰ及びモータＭへの接続の容易さを考慮して、端子部２３１ｂの形状は、上側３個と、下側２個とで異なっている。

スタブ回路２３０は、周波数ｆ_ＴＸ２に対応するスタブ部３２１ｄを備えているので、図８で説明したと同様に、制御信号線５００ａ、５００ｂを介して周波数ｆ_ＴＸ１、ｆ_ＴＸ２の信号が端子部２３１ａに入力し、主線路部２３１ｃを伝搬すると、波長λ_ｆＴＸ２（周波数ｆ_ＴＸ２）の信号の伝搬を抑制（阻止）する。これにより、周波数ｆ_ＴＸ２の信号が端子部２３１ｂを介して、モータ回路２２０に入力することが抑制される。よって、周波数ｆ_ＴＸ１の信号がモータ回路２２０に入力しても、モータ回路２２０による、ＩＭ波を誘起する周波数ｆ_ＩＭの信号の発生が抑制される。すなわち、求めようとする信号の受信がＩＭ波によって妨害されることが抑制される。

図３に示したように移相装置２００及び制御装置３００のそれぞれにスタブ回路２３０及びスタブ回路３２０を設けた場合（スタブ回路を設けた場合）と、図４に示したように移相装置２００及び制御装置３００のいずれにもスタブ回路を設けない場合とにおけるＩＭ波の電力を比較した。ＩＭ波は、周波数ｆ_ＩＭ（＝ｆ_ＴＸ２−ｆ_ＴＸ１）の２次のＩＭ波である。なお、スタブ回路２３０は、図１０に示したスタブ回路２３０を、スタブ回路３２０は、図５に示したスタブ回路３２０を用いた。
周波数ｆ_ＴＸ１の入力電力を４３ｄＢｍ、周波数ｆ_ＴＸ２の入力電力を４３ｄＢｍとした場合、スタブ回路を設けた場合の周波数ｆ_ＩＭのＩＭ波の電力は、−１２７ｄＢｍ、スタブ回路を設けない場合のＩＭ波の電力は、−１１３．９ｄＢｍであった。すなわち、スタブ回路を設けた場合は、スタブ回路を設けない場合に比べ、１３ｄＢｍ以上、ＩＭ波の電力が低減した。

＜制御装置３００の構成＞
図１１は、本実施の形態が適用される制御装置３００の構成の一例を斜視図で示す図である。図１１（ａ）は、制御回路３１０とスタブ回路３２０とを背中合わせに配置した場合、図１１（ｂ）は、制御回路３１０を格納するシールドケース３５０の一部にスタブ回路３２０を用いた場合を示す。
図１１（ａ）に示す制御装置３００では、制御回路３１０とスタブ回路３２０とが背中合わせに配置されている。そして、制御装置３００は、制御回路３１０、スタブ回路３２０の他に、制御ケーブル３３と接続されるコネクタ３３０（コネクタ３３０ａ、３３０ｂ）及び制御信号線５００と接続されるコネクタ３４０とを備えている。
この制御装置３００では、制御回路３１０とスタブ回路３２０とを近傍に配置し、制御回路３１０とスタブ回路３２０とを接続する配線（信号線）を短く設定している。これにより、アンテナ素子１１０ａ、１１０ｂから放射される周波数ｆ_ＴＸ１、ｆ_ＴＸ２の電波によって、制御回路３１０とスタブ回路３２０とを接続する配線（信号線）に誘起される周波数ｆ_ＴＸ１、ｆ_ＴＸ２の信号の強度（振幅及び電力）を小さく抑制している。
すなわち、制御回路３１０とスタブ回路３２０とを接続する配線（信号線）に誘起される周波数ｆ_ＴＸ１、ｆ_ＴＸ２の信号は、スタブ回路３２０を介さないで制御回路３１０に入力するため、周波数ｆ_ＩＭの信号が発生してしまう。しかし、配線（信号線）を短くすることで、ＩＭ波の強度を低く抑えている。
なお、制御信号線５００から入力する周波数ｆ_ＴＸ１、ｆ_ＴＸ２の信号は、スタブ回路３２０で抑制されている。

一方、図１１（ｂ）に示す制御装置３００では、上面がスタブ回路３２０であるシールドケース３５０の内部に制御回路３１０を格納している。シールドケース３５０は、導電性材料で構成された箱であって、電磁遮蔽の機能を有し、電波を遮蔽する。
ここでは、スタブ回路３２０の基準導体３２２（図５参照）が、シールドとして機能するように、シールドケース３５０を構成する他の部材と電気的に接続されている。他の構成は、図１１（ａ）に示す場合と同様であるので、説明を省略する。
この制御装置３００では、制御回路３１０がシールドケース３５０の内部に格納されているため、アンテナ素子１１０ａ、１１０ｂから放射される電波が制御回路３１０に到達することを遮蔽する。よって、制御回路３１０とスタブ回路３２０とを接続する配線（信号線）に、周波数ｆ_ＴＸ１、ｆ_ＴＸ２の信号が誘起されることが抑制される。
この場合、制御信号線５００から入力する周波数ｆ_ＴＸ１、ｆ_ＴＸ２の信号をスタブ回路３２０で抑制すればよい。

制御装置３００においてスタブ回路３２０を配置する方法は、図１１（ａ）、（ｂ）に示した以外の方法であってもよい。例えば、図１１（ｂ）において、制御回路３１０がシールドケース３５０の内部に格納され、スタブ回路３２０がシールドケース３５０の外側に設けられていてもよい。

以上の説明では、移相装置２００にスタブ回路２３０、制御装置３００にスタブ回路３２０を設けたが、発生するＩＭ波の強度（振幅及び電力）が小さくなればよく、スタブ回路２３０又はスタブ回路３２０のいずれか一方を設けるようにしてもよい。
また、制御装置３００は、移相装置２００を制御する装置として説明したが、アンテナに組み込まれて使用される電子装置、又はアンテナに近接して配置される電子装置であってもよい。
電子装置がアンテナに近接して配置されると、アンテナから放射された複数の周波数の電波に対応して誘起される信号により、ＩＭ波が発生する。このＩＭ波が、アンテナに受信され、アンテナによる電波の受信に影響を与える。そして、その影響は、電子装置とアンテナとの距離が近いほど大きい。
よって、ここでの制御装置は、アンテナに近接して設置されることが必要であって、アンテナに対してＩＭ波の影響を抑制する必要がある電子装置であればよい。

１…基地局アンテナ、２…セル、３、３−１〜３−３…セクタ、１０、１０−１〜１０−３…セクタアンテナ、１１…メインローブ、２０…鉄塔、１００…アレイアンテナ、１１０、１１０ａ、１１０ｂ…アンテナ素子、１２０…反射板、２００、２００ａ、２００ｂ…移相装置、２１０…分配移相器、２２０…モータ回路、２３０、３２０…スタブ回路、２３１、３２１…線路導体、２３１ｄ、３２１ｄ、３２１ｅ…スタブ部、２３２、３２２…基準導体、３００…制御装置、３１０…制御回路、４００…レドーム、５００、５００ａ、５００ｂ…制御信号線、θ、θａ、θｂ…ビーム・チルト角、ｆ_ＴＸ１、ｆ_ＴＸ２…周波数、Ｍ…モータ、Ｐ…ポテンショメータ

Claims (5)

1. 入出力特性が非線形である電子部材を含み、アンテナにおける電波の送受信を制御する制御回路と、
   前記制御回路に接続され、前記アンテナから放射される第１の周波数の電波によって誘起される当該第１の周波数の信号及び当該第１の周波数と異なる周波数の第２の周波数の電波によって誘起される当該第２の周波数の信号のうち、少なくとも一方の信号が当該制御回路に入力することを抑制する抑制回路と
   を備えるアンテナ制御装置。
2. 前記抑制回路は、予め定められた電位に設定される基準導体と当該基準導体に対向して配置される線路導体とを含み、当該線路導体が、前記第１の周波数の信号又は前記第２の周波数の信号の少なくとも一方の信号の伝搬を抑制する分布定数線路を備えることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ制御装置。
3. 前記抑制回路は、前記制御回路が備える複数の入出力信号線のうち、前記第１の周波数の信号及び前記第２の周波数の信号が誘起される入出力信号線に対して設けられていることを特徴とする請求項２に記載のアンテナ制御装置。
4. 前記抑制回路は、前記基準導体が、前記制御回路に対する電磁遮蔽の一部を構成することを特徴とする請求項２又は３に記載のアンテナ制御装置。
5. 第１の周波数の電波及び当該第１の周波数とは周波数が異なる第２の周波数の電波を放射するアレイアンテナと、
   前記アレイアンテナにおける前記第１の周波数の電波及び前記第２の周波数の電波の移相量を設定する移相装置と、
   前記第１の周波数の電波及び前記第２の周波数の電波の移相量を設定するための制御信号を前記移相装置に伝送する、入出力特性が非線形である電子部材を含む制御装置と、を備え、
   前記移相装置又は前記制御装置の少なくともいずれか一方が、前記第１の周波数の電波によって誘起される当該第１の周波数の信号及び前記第２の周波数の電波によって誘起される当該第２の周波数の信号のうち、少なくとも一方の信号が当該移相装置又は当該制御装置に入力することを抑制する抑制回路を含む
   ことを特徴とするアンテナ。

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