JP2017508402A

JP2017508402A - 輻射ベクトルの仮想回転を用いたコンパクトなアンテナアレイ

Info

Publication number: JP2017508402A
Application number: JP2016557243A
Authority: JP
Inventors: ピーターチュンテクソン; デビッドエドウィンバーカー
Original assignee: クインテルテクノロジーリミテッド
Priority date: 2014-03-17
Filing date: 2015-03-16
Publication date: 2017-03-23
Also published as: KR20160133450A; EP3120416A1; US9960500B2; EP3120416B1; ES2937641T3; WO2015142743A1; US20150263435A1; EP3120416A4; CN106170890B; CN106170890A

Abstract

一例に係る装置は、第１ダイポール及びその第１ダイポールに直交する第２ダイポールを有する少なくとも１個の第１クロスダイポールアンテナ素子と、第３ダイポール及びその第３ダイポールに直交する第４ダイポールを有する少なくとも１個の第２クロスダイポールアンテナ素子と、を有するアンテナアレイを備える。上記少なくとも１個の第２クロスダイポールアンテナの定位は上記少なくとも１個の第１クロスダイポールアンテナ素子に対し４５°ずらす。上記少なくとも１個の第１クロスダイポールアンテナ素子及び上記少なくとも１個の第２クロスダイポールアンテナ素子は、＋４５°及び−４５°傾斜偏波で信号を送信及び／又は受信する。

Description

（関連出願の相互参照）
本願は、この参照を以て本願にその全容が繰り入れられるところの２０１４年３月１７日付米国暫定特許出願第６１／９５４３４４号に基づく優先権主張を伴う。

（発明の分野）
本件開示は総じて交差偏波アンテナアレイに関する。

モバイルセルラ事業者によって使用されるスペクトル帯域が増え、また各帯域内の使用スペクトラムがますます増えている；これは、弥増す加入者トラフィック需要を充足させると共に、新規な無線アクセス手法例えばＬＴＥ(Long Term Evolution)やＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄによる無線アクセス手法を展開するためである。

ある例示的実施形態に係る装置は、第１ダイポール及びその第１ダイポールに直交する第２ダイポールを有する少なくとも１個の第１クロスダイポールアンテナ素子と、第３ダイポール及びその第３ダイポールに直交する第４ダイポールを有する少なくとも１個の第２クロスダイポールアンテナ素子と、が備わるアンテナアレイを有する。上記少なくとも１個の第２クロスダイポールアンテナの定位(orientation)は、上記少なくとも１個の第１クロスダイポールアンテナ素子に対し４５°ずらす。上記少なくとも１個の第１クロスダイポールアンテナ素子及び上記少なくとも１個の第２クロスダイポールアンテナ素子は、＋４５°及び−４５°傾斜偏波(slant polarization)で信号を送信及び／又は受信する。上記少なくとも１個の第２クロスダイポールアンテナ素子は、上記少なくとも１個の第１クロスダイポールアンテナ素子に隣り合うアンテナ素子とする。

他の例示的実施形態に係る方法は、アンテナアレイを使用する方法であって、第一４５°傾斜直線偏波(slant linear polarization)での送信用の第１信号を受け取るステップと、第二４５°傾斜直線偏波での送信用の第２信号を受け取るステップと、を有する。第二４５°傾斜直線偏波は第一４５°傾斜直線偏波に対し直交する。本方法は、更に、上記アンテナアレイに備わる少なくとも１個の第１クロスダイポールアンテナ素子の第１ダイポールを上記第１信号で駆動するステップと、当該アンテナアレイに備わる当該少なくとも１個の第１クロスダイポールアンテナ素子の第２ダイポールを上記第２信号で駆動するステップと、当該第１信号を第１同相(co-phased)成分信号と第２同相成分信号とに分岐（スプリット）させるステップと、当該第２成分信号を第１逆相(anti-phased)成分信号と第２逆相成分信号とに分岐させるステップと、少なくとも１個の第１偏波状態ダイポールを第１同相成分信号及び第１逆相成分信号で駆動するステップと、少なくとも１個の第２偏波状態ダイポールを第２同相成分信号及び第２逆相成分信号で駆動するステップと、を有する。上記少なくとも１個の第１偏波状態ダイポール及び上記少なくとも１個の第２偏波状態ダイポールは、例えば、上記アンテナアレイに備わる少なくとも１個の第２クロスダイポールアンテナ素子のコンポーネントとする。

本件開示による教示については、以下の詳細な説明を別紙図面と併せ考察することでより容易に理解されよう。

周波数帯域が異なる複数個のサブアレイを有するアンテナアレイの一部を示す図である。水平／垂直定位クロスダイポールアンテナ素子及びその実効輻射ベクトルを示す図である。クロスダイポールアンテナ素子に発する実効輻射ベクトルを回転させる第１の装置を示す図である。複数個のクロスダイポールアンテナ素子を有するアンテナに発する実効輻射ベクトルを回転させる第２の装置を示す図である。周波数帯域が異なる複数個のサブアレイを有する第１アンテナアセンブリを示す図である。本件開示に係るアンテナアレイを数例示す図である。

理解を促すため、可能な限り同一の参照符号を使用しつつ、諸図に共通する同一の要素を指し示すようにしてある。

モバイルセルラ事業者で使用されるスペクトル帯域が増え、また各帯域内の使用スペクトラムがますます増えている；これは、弥増す加入者トラフィック需要を充足させると共に、新規な無線アクセス手法例えばＬＴＥ(Long Term Evolution)やＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄによる無線アクセス手法を展開するためである。そのため、セルラサイトでは、複数のスペクトル帯域をサポート可能な基地局アンテナ方式が求められることがある。大抵の複数帯域併用セルラ事業者にあっては、それらの帯域をローバンドスペクトル帯域とハイバンドスペクトル帯域とに区分可能である。例えば、欧州では８００ＭＨｚ帯及び９００ＭＨｚ帯がローバンドスペクトル帯域、１８００ＭＨｚ、２１００ＭＨｚ及び２６００ＭＨｚがハイバンドスペクトル帯域に分類されることとなろう。

セルラ網では、その物理環境、無線チャネル環境、ＲＦ（無線周波数）電力、サービス覆域及び容量条件に応じ様々な基地局及びアンテナ方式が使用されうる。基地局サイトは、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）等々に分類することができる。マクロセルサイトは広めなエリア覆域を対象にして設計されるものであり、通常はセクタ化パネルアンテナアレイを有している；このアンテナアレイは所要利得を得るべく高指向性の主ビームを有するものであり、周囲建屋の平均高を上回る高さに配置される。

この基地局アンテナは、反射器面の長手方向に亘る直線的コンフィギュレーションを媒介に垂直方向沿いに配置された１スタックの輻射素子群で構成することができる。例えば、伝搬環境の影響を踏まえ偏波面を＋４５°及び−４５°定位(orientation)にした直交二偏波(dual-orthogonal polarization)場を各素子から輻射させれば、水平／垂直偏波に比べ対称性の高い減衰がもたらされる。これによって、更に、受信機における結合（コンバイン）に適した平衡ダイバーシティブランチが実現される。

一般に反射器面が単一である単一のアンテナ設備で複数通りのサービスを提供可能とするには、ローバンド（ＬＢ），ハイバンド（ＨＢ）双方の周波数で稼働する複数スタックのアンテナアレイ群をその空間内に併存させることが必要になる。横並びコンフィギュレーションを実現する場合にあっては、ＬＢ素子を反射器面の中央に配し、またＨＢ素子群からなる更に２個のＨＢアレイスタックをそのＬＢダイポールの両側に配する。このような配置では、それらの素子を収容できるようアンテナの反射器面の幅を拡げることが必要になろう。この拡幅によって、そのアンテナを離調させ貧弱な輻射性能をもたらすこととなる素子間相互結合効果を低減することができる。

これらの基地局アンテナはセルラタワー上に設置可能であり、そこではそれら基地局アンテナが強風にさらされる。このことから、タワー及びアンテナ設置の機械的無欠性条件が要請される。風負荷効果が最悪になるのはアンテナ表面積が大きい場合である。そのことを踏まえると、アンテナ幅は最小に抑えた方がよい。しかし、そのようにすると巡り巡ってアンテナ素子の相互結合が増し、より貧弱な輻射性能がもたらされることとなりかねない。

本件開示は、総じてアンテナアレイにおけるアンテナ素子のより効率的な実装に関し、より具体的には、一通り又は複数通りのコンフィギュレーションに従い定位されている複数個のアンテナ素子を用い特定の偏波で信号を送受信する装置及びシステムに関する。本件開示の諸実施形態では、アンテナアレイスタック群の実装密度が高く、アンテナ幅を最小限に保持でき、しかもアンテナ性能が劣化することや風負荷効果が強まることがない。本願では、「アンテナ」及び「アンテナアレイ」の語が可換的に用いられている。加えて、図示されているいずれのアンテナアレイに関しても、一貫性保持のため、特記しない限り、現実世界での水平線をそのページ上で左から右に又は右から左に向かう線で表すと共に、上方向／垂直方向をそのページの下部から同ページの上部に向かう方向としてある。

セルラアプリケーション用アンテナアレイでは、そのアレイ内の各アンテナ素子を、（実効輻射ベクトルが）＋４５°／−４５°の偏波共用クロスダイポールとする余地がある。アンテナアレイによってはローバンド素子及びハイバンド素子が単一アレイ内で併有される。例えば、２個のサブアレイを横並びにして単一アレイ内に設けることができる。例えば図１に示すアンテナアレイ１００は、ローバンド（ＬＢ）サブアレイ１２０と２個のハイバンド（ＨＢ）サブアレイ１３０を有している。しかし、ＬＢアンテナ素子及びＨＢアンテナ素子を単一アレイ内に共存させると実装密度上の問題が生じる。例えば図１のアンテナアレイ１００は広い空間を占有している。ＬＢサブアレイ１２０を構成するアンテナ素子とＨＢサブアレイ１３０を構成するアンテナ素子を互いに密接に配置してもよかろう。だが、その帰結は、ＬＢ素子によるＨＢ素子の部分的なブロッキング、遮蔽又は「シャドウイング」（入影）である。そうした重なり合いがある場合の不要帰結としては相互結合、ブロッキング及び離調効果もあり、これはアレイの設計及び制御を難しくする。ダイバーシティ電力平衡及び好適なダイバーシティ結合性能をもたらす平衡伝搬特性及び無線チャネル特性の具備に帰着するので、直線的な＋４５°／−４５°傾斜定位アンテナ素子を有する交差偏波アンテナアレイを用いることが一策となりうる。

典型的な偏波共用水平／垂直（Ｈ／Ｖ）定位クロスダイポールアンテナ素子にあっては、輻射ベクトルの傾き(orientation)が、そのアンテナ素子に備わるクロスダイポール（「輻射素子」とも称する）の定位と同じになる。このことを図２Ａに示す。まず、図２Ａに示す偏波共用クロスダイポールアンテナ素子２０５には、水平ダイポール２１０及び垂直ダイポール２２０が備わっている。このアンテナ素子２０５の隣にはその実効輻射ベクトル２３０が示されている。この輻射ベクトル２３０では上述した不要な伝送特性が生じかねない。これとは違い、本件開示の諸例では、水平／垂直定位クロスダイポールアンテナ素子を使用しつつも、輻射ベクトルの仮想回転を用い＋４５°／−４５°傾斜偏波で信号を送信（及び受信）する。具体的には、クロスダイポールを物理的に＋４５°／−４５°に定位させる代わりに、少なくとも１個のクロスダイポールアンテナ素子を、そのダイポールが水平及び垂直（Ｈ／Ｖ）に定位するよう物理的に定位させ、更に、当該少なくとも１個のクロスダイポールアンテナ素子を介し送受信される通信信号を、仮想的に＋４５°／−４５°への偏波へと回転させる。本件開示の諸例では、＋４５°／−４５°に定位されたアンテナ素子及びＨ／Ｖ定位のアンテナ素子を共に用いることで、他の場合に実現可能な実装密度に比べアンテナ素子の実装密度を高めている。加えて、本件開示の諸例では、その周波数帯域が異なる二種類のアンテナアレイ、例えば低周波数帯即ちＬＢ用のそれと高周波数帯即ちＨＢ用のそれを用いることが可能になる。一方又は双方の周波数帯域のアンテナ素子のうち一部又は全てをＨ／Ｖ定位、他のアンテナ素子を＋４５°／−４５°定位とする、といった具合である。

第１例に係る装置２００を図２Ｂに示す。装置２００は、互いに直交するよう定位された水平ダイポール２１０及び垂直ダイポール２２０を有するＨ／Ｖ定位偏波共用クロスダイポールアンテナ素子２０５を備えている。装置２００は、更に、偏波共用アンテナ素子２０５の実効輻射ベクトル２９０を回転させ又は制御する回路或いは電力分割器２４０を備えている。この電力分割器２４０は、例えばハイブリッドカプラ又は（１８０°）ハイブリッドリングカプラ例えばラットレースカプラを有している。図２Ｂに示す電力分割器２４０は、（送信対象信号への接続を企図した）２個の入力ポート、即ち正のＰ入力ポート２７０（同相(in-phase)入力とも称する）及び負のＭ入力ポート２８０（他相(out-of-phase)入力とも称する）として示されているポートと、２個の出力ポート、即ちＶ出力ポート２５０及びＨ出力ポート２６０として示されているポートとを有している。

正のＰ入力ポート２７０，負のＭ入力ポート２８０にそれぞれ入力される信号２４１，２４２は、例えば、それぞれ＋４５°，−４５°直線傾斜偏波での送信向けでありうる。このことを描出するため信号２４１を考察する；この信号は、正入力ポート２７０に入力され、電力分割器２４０、この場合は１８０°ハイブリッドリングカプラに入り、２個のブランチに等電力分岐される；一方のブランチは時計方向に巡り符号「Ｖ」の出力ポート２５０に至り、他方のブランチは反時計方向に巡り符号「Ｈ」の出力ポート２６０に至っている。重要なことに、正入力ポート２７０・Ｈポート２６０間距離と正入力ポート２７０・Ｖポート２５０間距離は等しい。この距離は、例えば、装置２００を通じ送受信される信号の周波数帯内の中心周波数にて９０°の位相に等価となる距離に、等しく又は十分に近い距離とする。

いずれにせよ、入力ポート２７０に入力された信号２４１が同じ距離を伝搬する結果、２個の出力ポート２５０及び２６０にはそっくりな信号即ち同電力同位相の信号が到来する（例えば２個の「同相」(co-phased)成分信号が到来する）。同様に、負入力ポート２８０に入力された信号２４２は電力分割器２４０に入り、時計回りのブランチ１個と反時計回りのブランチ１個を併せ２個のブランチへと等電力分岐される。重要なことに、負入力ポート２８０・Ｖポート２５０間距離は正入力ポート２７０・Ｖ出力ポート２５０間距離、例えば９０°の位相シフトをもたらす距離に等しい。従って、負入力ポート２８０からの信号２４２は、正入力ポート２７０側の信号２４１と同じ位相で以て、Ｖ出力ポート２５０に到達する。反面、負入力ポート２８０・Ｈ出力ポート２６０間距離は、例えば、負入力ポート２８０・Ｖポート２５０間距離の３倍である。この距離は、例えば、２７０°の位相シフトを例えば所望周波数帯の中心周波数に位置する信号に関しもたらす距離又は長さとされうる。言い換えれば、負入力ポート２８０からの信号２４２がＨポート２６０に到達したとき、その信号の位相は、正入力端子２７０からＨ出力ポート２６０に到達した信号２４１に対し１８０°ずれている。加えて、入力ポート２８０で受け取られた信号２４１は別々の距離を伝搬して２個の出力ポート２５０及び２６０に到達するので、それら出力ポートが受け取る信号は、同電力だが位相が１８０°ずれた信号となる（例えば２個の「他相」成分信号となる）。

上述のように、Ｈ出力ポート２６０及びＶ出力ポート２５０は、正入力ポート２７０からの信号２４１，負入力ポート２８０からの信号２４２の双方を受け取る。それらの信号は到達先の出力ポート２５０及び２６０で互いに結合（コンバイン）され、それぞれＲＦ送信向けに水平ダイポール２１０及び垂直ダイポール２２０へと送られる。正入力ポート２７０側信号と負入力ポート２８０側信号とが仮にアンテナ素子２０５へと直接接続されたとしたら、帰結たる輻射ベクトルの様相は図２Ａに示すそれ即ち輻射ベクトル２３０となろう。しかしながら、電力分割器２４０内で信号遅延及び電力分割が施されているので、アンテナ素子２０５でもたらされる輻射ベクトルの様相は図２Ｂに示すそれ、即ち＋４５°／−４５°傾斜直線偏波を有する輻射ベクトル２９０になる。

有益なことに、本装置２００によれば、Ｈ／Ｖ定位偏波共用クロスダイポールアンテナ素子例えばアンテナ素子２０５を使用しつつも、典型的な＋４５°／−４５°定位クロスダイポールアンテナ素子でもたらされるような＋４５°／−４５°傾斜直線偏波実効輻射ベクトルを発生させることができる。この偏波ベクトル回転によって、さもなければ実現され得ない種々の新規なアンテナアレイレイアウトを、顕著な性能妥協無しに実現することができる。これを描写するため、図４及び図５に、本件開示に係るアンテナアレイレイアウト又はデザインの例を幾通りか示す。

注記すべきことに、本件開示の諸例では＋４５°／−４５°直線傾斜偏波やＨ／Ｖ直線偏波に言及している。しかしながら、直線偏波が典型的であるとはいえ、また直線偏波を用い諸例が示されているとはいえ、本件技術分野で習熟を積んだ者（いわゆる当業者）には理解できる通り、本発明の他の実施形態、例えば直交二偏波型の楕円偏波又は左旋円偏波及び右旋円偏波での実施形態を容易に想到することができる。加えて、本願中の諸例では、１８０°ハイブリッドリングカプラ及び／又はラットレースカプラを有する受動型の電力分割器について述べているが、本件開示はこの点で限定されるものではない。本件開示では、例えば、相対的に位相シフトされている信号群を提供可能で、その帰結として１個又は複数個の偏波共用クロスダイポールアンテナ素子の実効輻射ベクトルに回転をもたらすような、種々の回路を広範に採用することができる。そうした回路には、例えば、９０°ハイブリッドカプラ等の受動ＲＦデバイス、能動ＲＦコンポーネント又はデバイス、ソフトウェア的に実現され及び／又はディジタル信号処理（ＤＳＰ）デバイスにて実行されるプロセス又はアルゴリズムを孕むデバイス、その一例であり連携する能動コンポーネントを伴うソフトウェアプロセスを孕むデバイス等々が含まれうる。

図３に、本件開示に係り、複数個の偏波共用クロスダイポールアンテナ素子を有するアンテナに発する実効輻射ベクトルを回転させる装置３００を示す。装置３００は、装置２００と概ね同様であるが但し複数個のアンテナ素子を有している。例えば、図３には、水平ダイポール３１０Ａ及び垂直ダイポール３２０Ａを有する第１の偏波共用Ｈ／Ｖ定位クロスダイポールアンテナ素子３０５Ａ、並びに水平ダイポール３１０Ｂ及び垂直ダイポール３２０Ｂを有する第２の偏波共用Ｈ／Ｖ定位クロスダイポールアンテナ素子３０５Ｂが存している。図では素子が２個だけだが、いわゆる当業者には自明な通り、より多数のスプリッタ／電力分割器等々を備えるより大規模な分配回路網で、更なるアンテナ素子例えば１０個以上のアンテナ素子を有するアレイを実現することが可能である。例えば、セルラ基地局アンテナ向けの現実的なダイバーシティ利得に鑑み多数の素子を設けることができる；素子の個数は、その動作スペクトル帯域及び所望のダイバーシティ並びに帰結たる垂直面又はエレベーションパターンビーム幅に応じ、例えば５〜１４個の素子とされよう。この点に関し注記すべきことに、本件開示の諸例は、リニアなアンテナアレイが典型的ではあるけれどもリニアにもノンリニアにも適用可能である。

図３に示すように、装置３００は更に電力分割器／回路３４０を有しており、これには＋４５°直線傾斜偏波での送信（広義には例えば信号の取得、信号の収集又は信号への接続であって例えば信号が送信されることとなる信号処理プロセスの一部をなすもの）に供される入力信号３４１を受け取る正入力ポート３７０、−４５°直線傾斜偏波での送信に供される入力信号３４１を受け取る負入力ポート３８０、Ｖ出力ポート３５０、並びにＨ出力ポート３６０が備わっている。電力分割器３４０は、図２Ｂ中の電力分割器２４０と同様又はほぼ同様に機能する。出力ポート３５０及び３６０はスプリッタ（分岐器）／コンバイナ（結合器）３３０Ａ及び３３０Ｂに接続されている。スプリッタ／コンバイナ３３０Ａは各水平ダイポール３１０Ａ，３１０Ｂに接続されており、スプリッタ／コンバイナ３３０Ｂは各垂直ダイポール３２０Ａ，３２０Ｂに接続されている。装置２００と同じく装置３００でも、各Ｈ／Ｖ定位クロスダイポールアンテナ素子３０５Ａ，３０５Ｂの実効輻射ベクトルは＋４５°／−４５°直線傾斜偏波である。注記すべきことに、図２Ｂ及び図３では、専ら描写のため、Ｖ出力ポートを垂直ダイポールに接続し、またＨ出力ポートを水平ダイポールに接続してある。加えて、図２Ｂ及び図３は正及び負の入力信号の送信との関連で記述されている。しかしながら、いわゆる当業者には自明な通り、装置２００及び３００を逆方向に機能させ、＋４５°／−４５°直線傾斜偏波にて信号を受信することができる。

図２Ｂ及び図３に示した装置では、特定のコンフィギュレーションに従い定位されたアンテナ素子群を用い特定の偏波で信号を送信することができる。言い換えれば、Ｈ／Ｖ定位されているアンテナ素子群／クロスダイポール群を用い＋４５°／−４５°直線傾斜偏波で送信することができる。図４及び図５では本件開示が諸例のアンテナアレイ、特にアンテナ素子群が効率的に実装されると共に、送信及び受信に際し実効輻射ベクトルを回転させる装置例えば図３の装置３００と併用されるアンテナアレイへと拡張されている。

上述の通り、アプリケーションによっては、二種類（又はより多種類）の周波数帯域で使用可能なアンテナ素子群を有するアンテナアレイが求められる。描写の都合上、本件開示では、広義に、低周波数帯域即ちＬＢ及び高周波数帯域即ちＨＢを参照することにする。例えば、欧州では８００ＭＨｚ帯及び９００ＭＨｚ帯がローバンドスペクトル帯域、１８００ＭＨｚ、２１００ＭＨｚ及び２６００ＭＨｚがハイバンドスペクトル帯域に分類されることとなろう。但し、理解すべきことに、本件開示は何ら特定の周波数又は周波数域に限定されるものではなく、且つ特定の値への言及は専ら描写のためのものである。

注記すべきことに、図４及び図５に示す諸例では、専ら明瞭化のため一部のアンテナ素子しか参照符号で個別支持していない。しかしながら、図４及び図５では、同じタイプ（例．ＨＢ又はＬＢ）のアンテナ素子を同じサイズ及び形状で表記してある。

図４に、ＬＢ偏波共用アンテナ素子４１０及びＨＢ偏波共用アンテナ素子４２０を有する第１のアンテナアレイ４００を示す。注目すべきことに、ＬＢアンテナ素子４１０は水平及び垂直（Ｈ／Ｖ）に定位されており、またＨＢアンテナ素子４２０は＋４５°／−４５°に定位されている。この配置であれば、ＬＢアンテナ素子４１０を仮に＋４５°／−４５°に定位したなら実現されるであろう配置に比べ、ＬＢアンテナ素子４１０の近くに、ＨＢアンテナ素子４２０を配置することができる。例えば、好適なことに、図４のアンテナアレイ４００で占有される水平方向空間が、図１のアンテナアレイ１００でのそれに比べ小さくなる。

上述の通り、アンテナアレイ４００は、図３に示したもの等の回路又は装置と併用することができる。例えば、Ｈ／Ｖ定位されている複数個のＬＢアンテナ素子４１０を、＋４５°及び−４５°偏波で信号を送受信する装置例えば図３の装置３００に接続することができる。その一方で、複数個あるＨＢアンテナ素子４２０は在来型のアンテナアレイ分配網に接続することができる；即ち、それらＨＢ素子による送受信が想定されている信号が、回路／装置例えば装置３００を経由しない構成である。この構成であれば、＋４５°／−４５°偏波での送信／受信が企図されている低周波数帯又は高周波数帯の信号を、それを通じ信号が送信／受信されるアンテナ素子（群）の物理的な定位によらず、そうした偏波状態で送信／受信することができる。

図５に、本件開示に係るアンテナアレイの例を更に幾通りか示す。具体的には、アンテナアレイ５１０及び５２０は、いずれも、それぞれＨＢアンテナ素子及びＬＢアンテナ素子が備わる混成ＨＢ及びＬＢサブアレイを有している。アンテナアレイ５１０では、ＬＢアンテナ素子５１２が＋４５°／−４５°に定位される一方、ＨＢアンテナ素子５１４が水平／垂直（Ｈ／Ｖ）定位されている。アンテナアレイ５１０にあっては、仮想的に回転された信号を送受信すること、即ちＨ／Ｖ定位ＨＢアンテナ素子（５１４）を用い＋４５°／−４５°傾斜直線偏波で信号を送信／受信することができるよう、各ＨＢアンテナ素子５１４が１個又は複数個の回路／装置例えば装置３００に接続される。対するＬＢアンテナ素子５１２は、在来手段経由で信号を受信及び送信する、即ち回路／装置例えば装置３００を通さず信号を受信及び送信するようにすればよい。

アンテナアレイ５２０に備わるＬＢアンテナ素子５２２はＨ／Ｖ定位されており、またＨＢアンテナ素子５２４のうち幾つかはＨ／Ｖ定位、ＨＢアンテナ素子５２５のうち幾つかは＋４５°／−４５°定位されている。この例では、ＬＢアンテナ素子５２２を１個又は複数個の装置例えば装置３００に接続し、そこで信号偏波を仮想回転させて、＋４５°／−４５°傾斜直線偏波にて送受信することができる。対するに、ＨＢアンテナ素子５２４及び５２５では例えば同じ信号を送受信させる。但し、ＨＢアンテナ素子５２４は、＋４５°／−４５°傾斜偏波に向け信号を回転させるべく他の１個又は複数個の装置例えば装置３００に接続するとよい；その一方で、ＨＢアンテナ素子５２５にはそうした処理無しで信号を受信及び送信させるとよい。

本件開示の諸例では、単一帯域専用例えばＨＢ又はＬＢ専用のアンテナアレイも提供される。例えば、アンテナアレイ５３０はＬＢアンテナ素子のみを有するアレイ例えばインラインアレイである。幾つかのアンテナ素子５３６は＋４５°／−４５°に定位されており、他のアンテナ素子５３７はＨ／Ｖ定位されている。一例に係るアンテナ素子５３６及び５３７では、必須ではないが、同じ基地信号を送受信可能である。従って、アンテナ素子５３７を他の１個又は複数個の装置例えば装置３００に接続して信号の偏波を回転させ＋４５°／−４５°傾斜直線偏波で送受信することが可能な一方、アンテナ素子５３６にはそうした処理無しで信号を受信及び送信させることが可能である。特記すべきことに、アンテナアレイ５３０は、全てのアンテナ素子が＋４５°／−４５°定位される構成に比べ実装効率が高く、従って占有する空間が小さい。アンテナアレイ５４０及び５５０は単一帯域アンテナアレイの別例である。例えば、アンテナアレイ５４０は＋４５°／−４５°定位アンテナ素子５４６及びＨ／Ｖ定位アンテナ素子５４７を有している。同様に、アンテナアレイ５５０は＋４５°／−４５°定位アンテナ素子５５６及びＨ／Ｖ定位アンテナ素子５５７を有している。

図５に示す例のうち幾つかでは、例えばアンテナアレイ５１０及び５３０にてそうであるように、上記少なくとも１個の第１クロスダイポールアンテナ素子の中心が、上記少なくとも１個の第２クロスダイポールアンテナ素子の中心に対し、そのアンテナアレイ内で垂直方向に沿い上方又は下方に座している。同様に、図５に示す例のうち幾つかでは、例えばアンテナアレイ５１０、５４０及び５５０にてそうであるように、上記少なくとも１個の第１クロスダイポールアンテナ素子の中心が、上記少なくとも１個の第２クロスダイポールアンテナ素子の中心に対し、そのアンテナアレイ内で水平方向に沿い隣に座している。これもまた注記すべきことに、図５に示す上掲例のいずれでも（また図４に示す例でも）、第２クロスダイポールアンテナ素子が第１クロスダイポールアンテナ素子に隣り合っていて、その第２クロスダイポールアンテナの定位が第１クロスダイポールアンテナ素子に対し４５°ずれている点が際立っている。例えば、アンテナアレイ５３０ではＨ／Ｖ定位アンテナ素子５３７及び＋４５°／−４５°定位アンテナ素子５３６で個々の隣接アンテナ素子対が構成されている。同様に、アンテナアレイ５５０ではＨ／Ｖ定位アンテナ素子５５７しか各水平ロー内で＋４５°／−４５°定位アンテナ素子５５６のみと隣り合っていない。言い換えれば、どの水平ローでも、同様の物理的定位を有する２個のアンテナ素子が隣り合ってはいない。

図５にはまた別の例のアンテナアレイ５６０及び５７０も示されている。アンテナアレイ５６０及び５７０が表している通り、本件開示は二次元的な実装配置に限定されるものではなく、より高い実装効率を実現すべく第３の次元を用いた構成にすることができる。具体的には、アンテナアレイ５６０は偏波共用Ｈ／Ｖ定位ＬＢアンテナ素子５６２を有しており、またその素子５６２が偏波共用Ｈ／Ｖ定位ＨＢアンテナ素子５６１と同位置に併設されている。言い換えれば、偏波共用Ｈ／Ｖ定位ＬＢアンテナ素子５６２の中心と偏波共用Ｈ／Ｖ定位ＨＢアンテナ素子５６１の中心がアンテナアレイ５６０内の同じ位置を占めている。これは“デュアルインライン”アンテナ配置と呼ぶことができる。ＬＢアンテナ素子５６２の各側には、これとは別に、ＨＢアンテナ素子５６３を用いた２個のＨＢアレイスタックが配されている。

アンテナアレイ５７０は偏波共用Ｈ／Ｖ定位ＬＢアンテナ素子５７２を有しており、またその素子５７２が偏波共用＋４５°／−４５°定位ＨＢアンテナ素子５７１と同じ位置に併設されている。言い換えれば、偏波共用Ｈ／Ｖ定位ＬＢアンテナ素子５７２の中心と偏波共用＋４５°／−４５°定位ＨＢアンテナ素子５７１の中心がアンテナアレイ５７０内の同じ位置を占めている。これもまた、同様に、“デュアルインライン”アンテナ配置と呼ぶことができる。ＬＢ素子５７２の各側には、更なる２個のＨＢアレイスタックを構成するＨＢアンテナ素子５７４が配されている。

以上、本件開示の１個又は複数個の形態に従い諸例を説明してきたが、本件開示の１個又は複数個の形態に従い、他の更なる（諸）例を、以下の（諸）請求項により規定される本件開示の技術的範囲及びその均等範囲から逸脱することなく、案出することが可能である。

Claims

第１ダイポール及びその第１ダイポールに直交する第２ダイポールを有する少なくとも１個の第１クロスダイポールアンテナ素子と、
第３ダイポール及びその第３ダイポールに直交する第４ダイポールを有する少なくとも１個の第２クロスダイポールアンテナ素子と、
が備わるアンテナアレイを備え、上記少なくとも１個の第２クロスダイポールアンテナの定位(orientation)が上記少なくとも１個の第１クロスダイポールアンテナ素子に対し４５°ずれており、当該少なくとも１個の第１クロスダイポールアンテナ素子及び当該少なくとも１個の第２クロスダイポールアンテナ素子が＋４５°及び−４５°傾斜偏波(slant polarization)で信号を送信又は受信する装置。
請求項１記載の装置であって、上記少なくとも１個の第２クロスダイポールアンテナ素子が上記少なくとも１個の第１クロスダイポールアンテナ素子に隣り合うアンテナ素子である装置。
請求項１記載の装置であって、上記少なくとも１個の第１クロスダイポールアンテナ素子の第１ダイポール及び第２ダイポールが水平及び垂直に定位されており、且つ上記少なくとも１個の第２クロスダイポールアンテナ素子の第３ダイポール及び第４ダイポールが＋４５°及び−４５°に定位されている装置。
請求項１記載の装置であって、更に、
上記少なくとも１個の第１クロスダイポールアンテナ素子によって送信又は受信される実効輻射直交二偏波(dual-orthogonal polarization)ベクトルを回転させる回路を備え、その回路の第１出力端子が当該少なくとも１個の第１クロスダイポールアンテナ素子の第１ダイポールに接続されており、且つ当該電力分割器の第２出力端子が当該少なくとも１個の第１クロスダイポールアンテナ素子の第２ダイポールに接続されている装置。
請求項４記載の装置であって、上記回路が、
電力分割器、
ハイブリッドカプラ、
ハイブリッドリングカプラ、
１８０°ハイブリッドリングカプラ、
９０°ハイブリッドカプラ、
ラットレースカプラ、
能動無線周波数コンポーネント、或いは
連携する能動コンポーネントを伴うソフトウェアプロセス、
のうち、１個又は複数個を備える装置。
請求項４記載の装置であって、上記実効輻射直交二偏波ベクトルが、
直交直線偏波、
直交楕円偏波、或いは
直交円偏波、
のうちいずれかである装置。
請求項４記載の装置であって、上記回路が、上記実効輻射直交二偏波ベクトルの偏波を４５°回転させる装置。
請求項４記載の装置であって、上記少なくとも１個の第１クロスダイポールアンテナ素子が少なくとも２個のクロスダイポールアンテナ素子を含む装置において、更に、
少なくとも２個のスプリッタ・コンバイナを備え、当該少なくとも２個のスプリッタ・コンバイナのうち少なくとも１個の第１スプリッタ・コンバイナが、上記第１出力端子からの信号を分岐させること及び当該第１出力端子に向かう信号を結合させることのうち少なくとも一方のためのものであり、当該少なくとも２個のスプリッタ・コンバイナのうち少なくとも１個の第２スプリッタ・コンバイナが、上記第２出力端子からの信号を分岐させること及び当該第２出力端子に向かう信号を結合させることのうち少なくとも一方のためのものである装置。
請求項１のうちいずれか一項記載の装置であって、上記アンテナアレイが、少なくとも二種類の周波数帯域用のアンテナ素子群を有する装置。
請求項９記載の装置であって、上記少なくとも１個の第１クロスダイポールアンテナ素子が、上記少なくとも２種類の周波数帯域のうち第１周波数帯域用のものである装置。
請求項１０記載の装置であって、上記少なくとも１個の第２クロスダイポールアンテナ素子が、上記少なくとも２種類の周波数帯域のうち第２周波数帯域用のものである装置。
請求項１記載の装置であって、上記少なくとも１個の第１クロスダイポールアンテナ素子の中心が、上記アンテナアレイ内の上記少なくとも１個の第２クロスダイポールアンテナ素子の中心に対し、垂直方向に沿い上方又は下方に座する装置。
請求項１記載の装置であって、上記少なくとも１個の第１クロスダイポールアンテナ素子の中心が、上記アンテナアレイ内の上記少なくとも１個の第２クロスダイポールアンテナ素子の中心に対し、水平方向に沿い隣に座する装置。
請求項１記載の装置であって、上記少なくとも１個の第１クロスダイポールアンテナ素子の中心及び上記少なくとも１個の第２クロスダイポールアンテナ素子の中心が、上記アンテナアレイの同一部分内に併存する装置。
請求項１記載の装置であって、上記少なくとも１個の第１クロスダイポールアンテナ素子の定位を４５°回転させたとしたら上記少なくとも１個の第２クロスダイポールアンテナ素子の重複、ブロッキング又はシャドウイングが生じるよう、当該少なくとも１個の第１クロスダイポールアンテナ素子が定位されている装置。
請求項１記載の装置であって、上記少なくとも１個の第１クロスダイポールアンテナ素子の定位を４５°回転させたとしたら当該少なくとも１個の第１クロスダイポールアンテナ素子と上記少なくとも１個の第２クロスダイポールアンテナ素子の間に相互結合又は離調効果が生じるよう、当該少なくとも１個の第１クロスダイポールアンテナ素子が定位されている装置。
アンテナアレイを使用する方法であって、
第一４５°傾斜直線偏波(slant linear polarization)での送信用の第１信号を受け取るステップと、
その第一４５°傾斜直線偏波に直交する第二４５°傾斜直線偏波での送信用の第２信号を受け取るステップと、
上記アンテナアレイに備わる少なくとも１個の第１クロスダイポールアンテナ素子の第１ダイポールを上記第１信号で駆動するステップと、
上記少なくとも１個の第１クロスダイポールアンテナ素子の第２ダイポールを上記第２信号で駆動するステップと、
上記第１信号を第１同相(co-phased)成分信号と第２同相成分信号とに分岐させるステップと、
上記第２成分信号を第１逆相(anti-phased)成分信号と第２逆相成分信号とに分岐させるステップと、
少なくとも１個の第１偏波状態ダイポールを上記第１同相成分信号及び上記第１逆相成分信号で駆動するステップと、
少なくとも１個の第２偏波状態ダイポールを上記第２同相成分信号及び上記第２逆相成分信号で駆動するステップと、
を有し、上記少なくとも１個の第１偏波状態ダイポール及び上記少なくとも１個の第２偏波状態ダイポールが上記アンテナアレイに備わる少なくとも１個の第２クロスダイポールアンテナ素子のコンポーネントである方法。
請求項１７記載の方法であって、上記少なくとも１個の第２クロスダイポールアンテナ素子が上記少なくとも１個の第１クロスダイポールアンテナ素子に隣り合うアンテナ素子である方法。
請求項１８記載の方法であって、上記少なくとも１個の第１クロスダイポールアンテナ素子の第１ダイポール及び第２ダイポールが水平及び垂直に定位されており、且つ上記少なくとも１個の第２クロスダイポールアンテナ素子の第３ダイポール及び第４ダイポールが＋４５°及び−４５°に定位されている方法。
請求項１７記載の方法であって、上記第１信号を第１同相成分信号と第２同相成分信号とに分岐させるステップ並びに上記第２成分信号を第１逆相成分信号と第２逆相成分信号とに分岐させるステップが、上記少なくとも１個の第１偏波状態ダイポールに接続された第１出力端子と、上記少なくとも１個の第２偏波状態ダイポールに接続された第２出力端子と、を有する回路を通じ実行される方法。
請求項１７記載の方法であって、上記少なくとも１個の第１クロスダイポールアンテナ素子の中心が、上記アンテナアレイ内の上記少なくとも１個の第２クロスダイポールアンテナ素子の中心に対し、垂直方向に沿い上方又は下方に座する方法。
請求項１７記載の方法であって、上記少なくとも１個の第１クロスダイポールアンテナ素子の中心が、上記アンテナアレイ内の上記少なくとも１個の第２クロスダイポールアンテナ素子の中心に対し、水平方向に沿い隣に座する方法。
請求項１７記載の方法であって、上記少なくとも１個の第１クロスダイポールアンテナ素子の中心及び上記少なくとも１個の第２クロスダイポールアンテナ素子の中心が、上記アンテナアレイの同一部分内に併存する方法。