JP2023538684A - マルチバンドアンテナシステムおよび基地局 - Google Patents

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Abstract

Figure 2023538684000001
本出願は、良好なシステム性能を有するマルチバンドアーキテクチャレイアウトを実装するために、マルチバンドアンテナシステムおよび基地局を提供する。マルチバンドアンテナシステムは、複数の放射素子アレイと、複数の放射素子アレイに別々に対応する給電ネットワークと、少なくとも1層の周波数選択面（FSS）と、反射パネルと、を含み、複数の放射素子アレイは、反射パネルの上方に配置され、複数の放射素子アレイの全部または一部は積み重ねられ、少なくとも1層のFSSは、積み重ねられた放射素子アレイの間に配置され、積み重ねられた放射素子アレイのうちの少なくとも1つの放射素子アレイに対応する給電ネットワークが少なくとも1層のFSSに電気的に接続されるか、または、少なくとも1つの放射素子アレイに対応する給電ネットワークが少なくとも1層のFSS上に統合される。

Description

本出願は、参照によりその全体が本明細書に組み入れられる、2020年8月24日付で中国国家知識産権局に出願された、「MULTI－BAND ANTENNA SYSTEM AND BASE STATION」という名称の中国特許出願第202010856708．2号の優先権を主張するものである。
本出願は、通信技術の分野に関し、より具体的には、マルチバンドアンテナシステムおよび基地局に関する。
基地局アンテナは、現在の移動通信の基盤であり、移動通信において重要な役割を果たす。移動通信速度および帯域幅に対する人々の要求の高まりを満たすために、より高い速度およびより大きな容量を有する通信システムが設計される必要がある。基地局アンテナシステムは、現在、第4世代（4th－generation、4G）移動通信技術から第5世代（5th－generation、5G）移動通信技術に進化している。基地局アンテナは、パッシブアンテナおよびアクティブアンテナを含み、アクティブアンテナは、例えば、大規模多入力多出力（massive MIMO）アンテナであってもよい。現在、基本技術は、アクティブパッシブ統合アンテナパネル解像度がオペレータに提供されることである。マルチバンドアンテナの統合などは、アンテナシステムにおける基本技術である。
したがって、現在、マルチバンドアンテナシステムが緊急に提供される必要がある。
本出願は、良好なシステム性能を有するマルチバンドアーキテクチャレイアウトを実装するために、マルチバンドアンテナシステムおよび基地局を提供する。
第1の態様によれば、マルチバンドアンテナシステムが提供され、マルチバンドアンテナシステムは、複数の放射素子アレイと、複数の放射素子アレイに別々に対応する給電ネットワークと、周波数選択面FSSと、反射パネルと、を備え、複数の放射素子アレイは、反射パネルが水平に置かれるときに反射パネルの上方に配置され、複数の放射素子アレイの全部または一部は積み重ねられ、FSSは、積み重ねられた放射素子アレイの間に配置され、積み重ねられた放射素子アレイのうちの少なくとも1つの放射素子アレイに対応する給電ネットワークがFSSに電気的に接続されるか、または、積み重ねられた放射素子アレイのうちの少なくとも1つに対応する給電ネットワークがFSS上に統合される。
「FSSは、積み重ねられた放射素子アレイの間に配置され」ることは、複数の可能な実装形態を含むことができる。例えば、2つの隣接する積み重ねられた放射素子アレイがあり、1層のFSSまたは複数層のFSSが2つの放射素子アレイの間に配設されてもよい。他の例では、1層のFSSまたは複数層のFSSが、2つごとの隣接する積み重ねられた放射素子アレイの間に配設される。複数層のFSSは互いに隣接して積み重ねられることを理解されたい。
「少なくとも1つの放射素子アレイに対応する給電ネットワークがFSSに電気的に接続される」ことはまた、複数の可能な実装形態を含むことができる。例えば、1層のFSSがある場合、1つの放射素子アレイに対応する給電ネットワークがFSSに電気的に接続されてもよいし、複数の放射素子アレイに対応する給電ネットワークがFSSに電気的に接続されてもよい。複数層のFSSがある場合、1つの放射素子アレイに対応する給電ネットワークがFSSの層のうちの1つに電気的に接続されてもよいし、複数の放射素子アレイに対応する給電ネットワークがFSSの層のうちの1つに電気的に接続されてもよい。
給電ネットワークは、反射パネルの上方または下方に配置されてもよい。これは、本出願の本実施形態において限定されない。
本出願の本実施形態におけるマルチバンドアンテナシステムでは、FSSの少なくとも1つの層が、積み重ねられた放射素子アレイ間に追加され、それによって、各放射素子アレイに対する給電ネットワークによって生成された誘導電流の影響を低減し、マルチバンドアンテナシステムの性能を改善する。具体的には、FSSは、アンテナによって放射される電磁波がFSSを良好に通過することができるように、アンテナの動作周波数に通過帯域特性を呈し、それによって、アンテナによって放射される電磁波に対する給電ネットワークの影響を低減する。給電ネットワークがFSSの一部であるように、給電ネットワークはFSSと統合されることを理解されたい。したがって、上側給電ネットワークは、アンテナの電磁放射に影響を与えない。
第1の態様に関連して、第1の態様のいくつかの実装形態では、1層のFSSがあるか、または、複数層のFSSがあり、複数層のFSSがある場合、少なくとも1つの放射素子アレイに対応する給電ネットワークがFSSに電気的に接続されることは、少なくとも1つの放射素子アレイに対応する給電ネットワークが複数層のFSSの少なくとも1つの層に電気的に接続されることを含み、または、少なくとも1つの放射素子アレイに対応する給電ネットワークがFSS上に統合されることは、少なくとも1つの放射素子アレイに対応する給電ネットワークが複数層のFSSのうちの少なくとも1つの層上に統合されることを含む。
第1の態様に関連して、第1の態様のいくつかの実装形態では、複数の放射素子アレイに別々に対応する周波数帯域は、少なくとも2つの異なる周波数帯域を含む。可能な設計では、異なる周波数帯域は、4Gアンテナに対応する周波数帯域および5Gアンテナに対応する周波数帯域を含み得る。
第1の態様に関連して、第1の態様のいくつかの実装形態では、電気的接続方式は、直流接続方式、結合接続方式、またはセグメント化直流接続方式のうちのいずれか1つである。
第1の態様に関連して、第1の態様のいくつかの実装形態では、給電ネットワークはケーブルを含む。
第1の態様に関連して、第1の態様のいくつかの実装形態では、ケーブルの少なくとも一部はFSSに平行である。
第1の態様に関連して、第1の態様のいくつかの実装形態では、給電ネットワークはマイクロストリップ構造であるか、または給電ネットワークはマイクロストリップを含む。
第1の態様に関連して、第1の態様のいくつかの実装形態では、FSSは第1のFSSを含み、複数の放射素子アレイにおいて、第1のFSSの上側層に配置された放射素子アレイと、第1のFSSの下側層に配置された放射素子アレイとは、それぞれ異なるレードームに配設される。これは、アンテナの取り付けおよびその後のアップグレードに、より役立つ。
本明細書における第1のFSSは、FSSの少なくとも1つの層のうちのいずれか1つを指し、本出願の本実施形態の保護範囲を限定することを意図するものではないことを理解されたい。他の可能な実装形態では、マルチバンドアンテナシステムは、保護機能を実装するためにより多くのレードームを含むことができる。これは、本出願の本実施形態において限定されない。
第1の態様に関連して、第1の態様のいくつかの実装形態では、FSSは第1のFSSを含み、第1のFSSの上側層に配置された放射素子アレイは、少なくとも2つの異なる周波数帯域に別々に対応する複数の放射素子アレイを含み、および／または第1のFSSの下側層に配置された放射素子アレイは、少なくとも2つの異なる周波数帯域に別々に対応する複数の放射素子アレイを含む。
第1の態様に関連して、第1の態様のいくつかの実装形態では、FSSの少なくとも1つの層は、グリッドを有するFSSである。
第2の態様によれば、基地局が提供される。基地局は、第1の態様または第1の態様の任意の実装形態におけるマルチバンドアンテナシステムと、無線周波数モジュールとを含み、無線周波数モジュールは、マルチバンドアンテナシステムに接続される。
本出願の一実施形態によるマルチバンドアンテナシステムの概略図である。 本出願の一実施形態による他のマルチバンドアンテナシステムの概略図である。 本出願の一実施形態による他のマルチバンドアンテナシステムの概略図である。 本出願の一実施形態による他のマルチバンドアンテナシステムの概略図である。 本出願の一実施形態による他のマルチバンドアンテナシステムの概略図である。 本出願の一実施形態による他のマルチバンドアンテナシステムの概略図である。 本出願の一実施形態による他のマルチバンドアンテナシステムの概略図である。 グリッドを有するFSSの概略図である。 給電ネットワークを使用して放射素子アレイがFSSに電気的に接続される概略図である。 給電ネットワークを使用して放射素子アレイがFSSに電気的に接続される他の概略図である。 ケーブルとFSSとの間の直流接続の概略図である。 ケーブルとFSSとの間の結合接続の概略図である。 ケーブルとFSSとの間のセグメント化直流接続の概略図である。 マイクロストリップとFSSとの間の結合接続の概略図である。 マイクロストリップとFSSとの統合の概略図である。 本出願の一実施形態による他のマルチバンドアンテナシステムの概略図である。 本出願の一実施形態による基地局の概略図である。
以下、添付の図面を参照しながら本出願の実施形態の技術的解決策を説明する。
本出願の実施形態における技術的解決策は、様々な通信システム、例えば、ロングタームエボリューション（long term evolution、LTE）システム、LTE周波数分割複信（frequency division duplex、FDD）システム、LTE時分割複信（time division duplex、TDD）システム、ユニバーサル移動体通信システム（universal mobile telecommunication system、UMTS）、マイクロ波アクセスのための世界規模の相互運用性（worldwide interoperability for microwave access、WiMAX）通信システム、第5世代（5th generation、5G）システムまたは新無線（new radio、NR）、デバイス間（device to device、D2D）システム、および車車間・路車間（vehicle to everything、V2X）システムに適用されてもよい。
最初に、本出願の実施形態における用語が簡単に説明される。
1．アンテナ
アンテナは、放射素子、反射パネル（またはベースプレートもしくはアンテナパネルと呼ばれる）、給電ネットワーク（または配電ネットワークと呼ばれる）、およびレードームのうちの1つまたは複数を含むことができる。アンテナの放射素子は、アンテナ素子を含んでもよい。アンテナ素子は、略して素子と呼ばれてもよく、電磁波を導き増幅する機能を有する。
給電ネットワークは給電機能を実装し、給電は電力供給を意味する。アンテナの分野では、給電は、アンテナに電力を供給すること、またはエネルギーを提供することと呼ばれる場合がある。給電ネットワークの機能は、特定の振幅および特定の位相に基づいてアンテナの各放射素子に信号を給電すること、または各放射素子から受信された信号を特定の振幅および特定の位相に基づいて基地局の信号処理素子に給電することである。給電ネットワークは、通常、制御されたインピーダンス伝送線路を含み、給電ネットワークは、移相器などのデバイスを含むことができる。
2．周波数選択面（frequency selective surface、FSS）
FSSは、2次元周期アレイ構造であり、入射電磁波の透過および反射を効果的に制御することができる。FSSは空間フィルタであってもよく、FSSと電磁波との間の相互作用は、明らかな帯域通過または帯域阻止フィルタリング特性を呈する。FSSは、特定の周波数選択機能を有する。通常、FSSの2つのタイプがあり、一方のタイプのFSSは、共振の場合に入射波に対して透過的であり、他方のタイプのFSSは、共振の場合に入射波に対して反射的である。
3．基地局
本出願の実施形態における基地局は、汎欧州デジタル移動電話方式（global system for mobile communications、GSM）または符号分割多元接続（code division multiple access、CDMA）のベース送受信機基地局（base transceiver station、BTS）であってもよいし、広帯域符号分割多元接続（wideband code division multiple access、WCDMA（登録商標））システムのノードB（NodeB、NB）であってもよいし、LTEシステムの進化型ノードB（evolved NodeB、eNBまたはeNodeB）であってもよいし、クラウド無線アクセスネットワーク（cloud radio access network、CRAN）シナリオにおける無線コントローラであってもよい。代替的に、基地局は、リレー、アクセスポイント、車載デバイス、ウェアラブルデバイス、将来の5Gネットワークにおける基地局、将来の進化型公衆陸上移動ネットワーク（public land mobile network、PLMN）における基地局などを含んでもよい。これは、本出願の実施形態において限定されない。
基地局アンテナは、基地局の重要な構成要素である。基地局アンテナシステムの進化に伴い、現在、マルチバンドアンテナシステムが既に研究の焦点となっている。
マルチバンドアンテナシステムの設計では、アンテナが水平に置かれる（例えば、アンテナの反射パネルが水平に置かれる）とき、1つまたは複数の周波数帯域の放射素子アレイおよび放射素子アレイの給電ネットワークの両方が、他の周波数帯域の放射素子アレイの上方に配置される。上側ケーブル上の誘導電流は、誘導電流を励起するために、下側放射素子アレイに誘導結合される。これは、各周波数帯域の放射素子アレイに対する大きな影響を有し、例えば、アンテナパターンが歪み、またはアンテナパターンが共振する。
これを考慮して、本出願は、良好なシステム性能を有するマルチバンドアーキテクチャレイアウトを実装するために、新しいマルチバンドアンテナシステムを提供する。
図1は、本出願の一実施形態によるマルチバンドアンテナシステム100の概略図である。マルチバンドアンテナシステム100は、4つの放射素子アレイ（放射素子アレイ110、放射素子アレイ120、放射素子アレイ130、および放射素子アレイ140）と、4つの放射素子アレイに対応する3つの給電ネットワーク（給電ネットワーク111、給電ネットワーク121、および給電ネットワーク131）と、周波数選択面FSS150と、反射パネル160とを含む。
本出願の本実施形態では、放射素子アレイは、給電ネットワークと多対1の関係または1対1の関係にあってもよい。これは、本出願の本実施形態において限定されない。図1に示されるように、放射素子アレイ110は給電ネットワーク111に対応し、放射素子アレイ120は給電ネットワーク121に対応し、放射素子アレイ130および放射素子アレイ140は両方とも給電ネットワーク131に対応する。放射素子アレイは、放射素子アレイに対応する給電ネットワークに電気的に接続されてもよい。例えば、放射素子アレイ110は給電ネットワーク111に電気的に接続され、放射素子アレイ120は給電ネットワーク121に電気的に接続され、放射素子アレイ130および放射素子アレイ140は両方とも給電ネットワーク131に電気的に接続される。
反射パネル160が水平に置かれるとき、
4つの放射素子アレイは、反射パネル160の上方に配置され、4つの放射素子アレイは積み重ねられる。本出願の本実施形態における積み重ね方式については、図1における4つの放射素子の設置方式を参照することに留意されたい：図1に示されるように、第1の放射素子アレイ110、第2の放射素子アレイ120、第3の放射素子アレイ130、および第4の放射素子アレイ140は、下から上に積み重ねられる。可能な設計では、放射素子に対応する平面は互いに平行である。
3つの給電ネットワークは、反射パネル160の上方に別々に配置されてもよいし、または反射パネル160の下方に配置されてもよい。可能な設計では、給電ネットワーク111は反射パネル160を通過して反射パネル160の下方に配置されてもよく、給電ネットワーク121および給電ネットワーク131は反射パネル160の上方に配置されてもよい。これは、本出願の本実施形態において限定されない。
マルチバンドアンテナシステム100において、FSS150は、放射素子アレイ120と放射素子アレイ130との間に配設および配置される。放射素子アレイ130に対応する給電ネットワーク131は、FSS150に電気的に接続される。任意選択的に、他の放射素子アレイに対応する給電ネットワークが、代替的に、FSS150に電気的に接続されてもよい。例えば、放射素子アレイ120に対応する給電ネットワーク121は、代替的に、図1には示されていないFSS150に電気的に接続されてもよい。FSS150に接続される給電ネットワークが接地されるように、FSS150は、4つの放射素子アレイに対応する給電ネットワークのうちの少なくとも1つに電気的に接続される必要がある。製品の実装形態では、FSS150は、FSS150の上方に配置される放射素子アレイに対応する給電ネットワークに、より容易に接続される。
FSSは、積み重ねられた放射素子アレイ（放射素子アレイ120と放射素子アレイ130）の間に付加されることにより、給電ネットワークによって生成され誘導電流の各放射素子アレイに対する影響を低減する。具体的には、FSSは、FSSの下方に配置されたアンテナによって放射される電磁波がFSSを良好に通過することができるように、アンテナの動作周波数に通過帯域特性を呈し、それによって、アンテナによって放射される電磁波の性能に対する給電ネットワークの影響を低減する。給電ネットワークがFSSの一部であるように、給電ネットワークはFSSと統合されることを理解されたい。したがって、上側給電ネットワークは、アンテナの電磁放射に影響を与えない。
本出願のこの実施形態におけるすべての技術的解決策は、反射パネルが水平に置かれるシナリオに適用され得ることに留意されたい。詳細は、以下で再び説明されない。図1は、可能な設計のみを示す。本出願におけるマルチバンドアンテナシステムは、代替的に、複数の他の構造として設計されてもよい。図2は、本出願による他のマルチバンドアンテナシステム200を示す。図2において、放射素子アレイ120、放射素子130、および放射素子アレイ140は、放射素子アレイ110の上方に置かれてもよい。ただし、放射素子アレイ120と放射素子アレイ130とは1層に置かれる。換言すれば、放射素子アレイ120と放射素子アレイ130とは積み重ねられない。FSS150は、放射素子アレイ110と、放射素子アレイ120および放射素子アレイ130の両方との間に配置される。FSS150は、給電ネットワーク121に電気的に接続されてもよく、給電ネットワーク131に電気的に接続されてもよく、または給電ネットワーク121および給電ネットワーク131に電気的に接続されてもよい。これは、本出願の本実施形態において限定されない。図2の他の詳細については、図1の説明を参照されたい。詳細はここでは再び説明されない。
マルチバンドアンテナシステム内の複数の放射素子アレイのすべてが（図1に示されるように）積み重ねられてもよく、またはマルチバンドアンテナシステム内の複数の放射素子アレイの一部が（図2に示されるように）積み重ねられてもよい。これは、本出願の本実施形態において限定されない。本出願の本実施形態では、4つの放射素子アレイは単に説明のための例として使用されているにすぎないことを理解されたい。しかしながら、マルチバンドアンテナシステムは、代替的に、他の数の放射素子アレイ、例えば2つの放射素子アレイを有してもよく、2つの放射素子アレイは、FSSの上方および下方にそれぞれ配置される。これは、本出願の本実施形態において限定されない。
図1および図2では、1層のFSS150が単に説明のために使用されているにすぎない。他の可能な設計では、本出願の本実施形態におけるマルチバンドアンテナシステムは、複数層のFSSを含むことができる。以下、図3および図4を参照して、例を用いて説明を行う。
図3は、FSS150およびFSS151を含む本出願による他のマルチバンドアンテナシステム300を示し、放射素子アレイ110、放射素子アレイ120、放射素子アレイ130、および放射素子アレイ140は下から上に積み重ねられ、FSS151は放射素子アレイ110と放射素子アレイ120との間に配置され、FSS150は放射素子アレイ120と放射素子アレイ130との間に配置される。放射素子アレイ120に対応する給電ネットワーク121は、FSS151に電気的に接続される。放射素子アレイ130に対応する給電ネットワーク131は、FSS150に電気的に接続される。
代替的に、放射素子アレイ120に対応する給電ネットワーク121はまた、FSS150に電気的に接続されてもよい。換言すれば、給電ネットワーク121および給電ネットワーク131の両方はFSS150に電気的に接続され、これは図示されていない。ただし、これは本出願のこの実施形態では限定されない。
任意選択的に、1層のFSSが、放射素子アレイ130と放射素子アレイ140との間にさらに配設されてもよいが、これは図3には示されていない。図3の他の詳細については、図1の説明を参照されたい。詳細はここでは再び説明されない。
図4は、FSS150およびFSS151を含む本出願による他のマルチバンドアンテナシステム400を示し、放射素子アレイ110、放射素子アレイ120、放射素子アレイ130、および放射素子アレイ140は下から上に積み重ねられ、FSS150およびFSS151は両方とも放射素子アレイ120と放射素子アレイ130との間に配置され、すなわち、FSS150およびFSS151は互いに隣接して積み重ねられる。複数層のFSSの配設は、給電ネットワークによって生成される誘導電流の各放射素子アレイへの影響を低減するのに、より役立つ。放射素子アレイ130に対応する給電ネットワーク131は、FSS150に電気的に接続される。
代替的に、給電ネットワーク131はまた、FSS151に電気的に接続されてもよい。換言すれば、給電ネットワーク131は、FSS150およびFSS151に電気的に接続される。代替的に、給電ネットワーク131はFSS150に電気的に接続され、給電ネットワーク121はFSS151に電気的に接続され、これは図示されていない。ただし、これは本出願のこの実施形態では限定されない。
任意選択的に、FSSの少なくとも1つの層が、放射素子アレイ110と放射素子アレイ120との間にさらに配設されてもよく、FSSの少なくとも1つの層はまた、放射素子アレイ130と放射素子アレイ140との間にさらに配設されてもよく、これは図4には示されていない。図4の他の詳細については、図1の説明を参照されたい。詳細はここでは再び説明されない。
本出願の本実施形態では、複数層のFSSが、4つの放射素子アレイのうちの任意の2つの隣接する放射素子アレイの間に配設されてもよい。これは、給電ネットワークによって生成される誘導電流の各放射素子アレイへの影響を低減するのに、より役立つ。
結論として、FSSの少なくとも1つの層は、本出願の本実施形態における積み重ねられた放射素子アレイのうちの任意の2つの隣接する放射素子アレイの間に配設されてもよく、少なくとも1つの放射素子アレイに対応する給電ネットワークは、FSSの少なくとも1つの層に電気的に接続され、それにより、各放射素子アレイに対する給電ネットワークによって生成される誘導電流の影響を低減し、マルチバンドアンテナシステムの性能を改善する。
任意選択的に、複数の放射素子アレイは、少なくとも2つの異なる周波数帯域に別々に対応する。例えば、放射素子アレイ110は第1の周波数帯域に対応し、放射素子アレイ120は第2の周波数帯域に対応する。第1の周波数帯域と第2の周波数帯域とは等しくない。
一例として、2つの周波数帯域のアンテナシステムが使用される。図5は、本出願の一実施形態による他のマルチバンドアンテナシステムの概略図である。図5において、周波数帯域2の放射素子アレイが反射パネルの上方に配置され、FSS1が周波数帯域2の放射素子アレイの上方に配置され、周波数帯域1の放射素子アレイがFSS1の上方に配置される。換言すれば、FSS1は、周波数帯域1の放射素子アレイと周波数帯域2の放射素子アレイとの間に配置される。周波数帯域1の放射素子に対応する給電ネットワークは、略して周波数帯域1の給電ネットワークと呼ばれる場合があり、周波数帯域1の給電ネットワークはFSS1に電気的に接続される。
図6は、他のマルチバンドアンテナシステムの概略図である。マルチバンドアンテナシステムは、FSS1およびFSS2を含み、FSS1およびFSS2は積み重ねられ、周波数帯域1の放射素子アレイと周波数帯域2の放射素子アレイとの間に配置される。周波数帯域1の給電ネットワークは、FSS1に電気的に接続される。
可能な設計では、周波数帯域1は4Gアンテナに対応する周波数帯域であり、周波数帯域2は5Gアンテナに対応する周波数帯域である。ただし、これは本出願のこの実施形態では限定されない。
一例として、3つの周波数帯域のアンテナシステムが使用される。図7は、本出願の一実施形態による他のマルチバンドアンテナシステムの概略図である。図7において、周波数帯域2の放射素子アレイが反射パネルの上方に配置され、FSS1が周波数帯域2の放射素子アレイの上方に配置され、周波数帯域1の放射素子アレイおよび周波数帯域3の放射素子アレイがFSS1の上方に配置される。周波数帯域1の放射素子アレイと周波数帯域3の放射素子アレイとは同じ層に配置される。周波数帯域1の放射素子に対応する給電ネットワークは、略して周波数帯域1の給電ネットワークと呼ばれる場合があり、周波数帯域3の放射素子に対応する給電ネットワークは、略して周波数帯域3の給電ネットワークと呼ばれる場合がある。周波数帯域1の給電ネットワークおよび周波数帯域3の給電ネットワークは、FSS1に電気的に接続される。可能な設計では、周波数帯域1の放射素子アレイおよび周波数帯域3の放射素子アレイは、共通の給電ネットワークによって給電されてもよく、共通の給電ネットワークはFSS1に電気的に接続される。図5～図7において、FSS1（およびFSS2）は、周波数帯域2のアレイによって放射される電磁波を透過し、周波数帯域1のアレイによって放射される電磁波の少なくとも一部を反射することにより、給電ネットワークによって生成される誘導電流が各放射素子アレイに及ぼす影響を低減することができる。
任意選択で、本出願の本実施形態におけるFSSは、図8に示されるように、グリッドを有するFSS、例えば帯域通過FSSである。帯域通過FSSの等価回路は並列共振ケーブルであり、共振点は回路開放され、共振点に対応する放射電磁波は共振点で完全に透過される。FSSは、透過機能を有する任意の構造であってもよい。これは、本出願の本実施形態において限定されない。
図9および図10は、前述の図における周波数帯域1の放射素子アレイが給電ネットワークを使用してFSS1に電気的に接続される2つの可能な概略図である。図9において、周波数帯域1の放射素子アレイはケーブルを使用してFSS1に接続され、ケーブルの一部はFSS1が配置される平面に平行である。図10において、周波数帯域1の放射素子アレイは、バランを使用して下向き給電を行い、バランはケーブルに接続され、ケーブルを使用してFSSに接続され、ケーブルはFSS1が配置される平面に平行である。この接続方式は容易に実施される。なお、図9および図10の各々におけるケーブルは、代替的に、FSS1に統合された伝送線路で置き換えられてもよい。これは、本出願の本実施形態において限定されない。
任意選択で、FSSに平行なケーブルおよび周波数帯域1の放射素子アレイは、FSS1の同じ側に配設されてもよく、またはFSSに平行なケーブルおよび周波数帯域1の放射素子アレイは、FSS1の両側に分散されてもよく、すなわち、ケーブルはFSS1を通過してもよい。これは、本出願の本実施形態において限定されない。
任意選択の実装形態では、給電ネットワークとFSSとの間の電気的接続方式は、直流接続方式、結合接続方式、またはセグメント化直流接続方式のうちのいずれか1つである。
給電ネットワークがFSSに電気的に接続されることは、前述の実施形態における解決策の説明の一例として使用されているが、他の可能な設計では、給電ネットワークはFSS上に統合されてもよい。
本出願の本実施形態における給電ネットワークは、ケーブル（図11～図13に示されるように）、マイクロストリップ（図14および図15に示されるように）、または他の形態の伝送線路を含むことができる。これは、本出願の本実施形態において限定されない。例えば、周波数帯域1の放射素子に対応する給電ネットワークは、FSS1に電気的に接続される。図11は、ケーブルとFSS1との間の直流接続の概略図であり、ケーブルはFSS1に直接接触する。図12は、ケーブルとFSS1との間の結合接続の概略図であり、特定の距離がケーブルとFSS1との間に保たれる。図13は、ケーブルとFSS1との間のセグメント化直流接続の概略図であり、ケーブルは接触点でFSS1に直接接触する。図14は、マイクロストリップとFSS1との間のセグメント化直流接続の概略図である。図15は、マイクロストリップがFSS1に統合された概略図である。確かに、マイクロストリップおよびFSS1は、代替的に、直流接続またはセグメント化直流接続であってもよい。
任意選択の実装形態では、複数の放射素子アレイにおいて、第1のFSSの上側層に配置された放射素子アレイと、第1のFSSの下側層に配置された放射素子アレイとは、異なるレードームに配設される。アンテナシステムは、1層のFSSまたは複数層のFSSを含むことができることを理解されたい。アンテナシステムが複数層のFSSを含むとき、第1のFSSは複数層のFSSのうちのいずれか1つであってもよく、本出願の本実施形態の保護範囲を限定することを意図しない。
例えば、第1のFSSはFSS1である。図16では、周波数帯域1の放射素子アレイとFSS1とがレードーム1に配置され、周波数帯域2の放射素子アレイがレードーム2に配置される。これは、アンテナの取り付けおよびアップグレードに、より役立つ。
他の可能な実装形態では、マルチバンドアンテナシステムは、保護機能を実装するためにより多くのレードームを含むことができる。これは、本出願の本実施形態において限定されない。
本出願の本実施形態におけるマルチバンドアンテナシステムは、ネットワークデバイスで使用されてもよく、信号を受信し、信号を外部に送信するように構成される。例えば、本出願の本実施形態におけるマルチバンドアンテナシステムは、基地局で使用されてもよい。
図17は、本出願の一実施形態による基地局の概略ブロック図である。図17に示される基地局1700は、マルチバンドアンテナシステム1710と、無線周波数モジュール1720とを含み、マルチバンドアンテナシステム1710は無線周波数モジュール1720に接続される。無線周波数モジュール1720は、ベースバンド信号を高周波電流に変換するように構成され、マルチバンドアンテナシステム1710の放射素子は、電磁波の形態で外部に信号を送信する。さらに、無線周波数モジュール1720は、マルチバンドアンテナシステム1710の放射素子から送信される高周波電流をベースバンド信号にさらに変換することができる（放射素子は、受信された電磁波信号を高周波電流信号に変換する）。
マルチバンドアンテナシステム1710は、図1～図16の各々におけるマルチバンドアンテナシステムであってもよいことを理解されたい。基地局は、マルチバンドアンテナシステム1710を使用して端末デバイスと情報の送信および交換を行うことができる。
当業者は、本明細書で開示された実施形態で説明された実施例と組み合わせて、ユニットおよびアルゴリズムステップが、電子ハードウェアによって、またはコンピュータソフトウェアと電子ハードウェアとの組合せによって、実装され得る、ことを認識し得る。機能がハードウェアによって実行されるのかソフトウェアによって実行されるのかは技術的解決手段の具体的な用途および設計制約条件に依存する。当業者は、特定の用途ごとに説明される機能を実装するために様々な方法を使用できるが、その実装態様がこの出願の範囲を超えると見なされるべきではない。
簡便に説明するために、上述のシステム、装置および部位の詳細な作動プロセスについては、上述の方法実施形態の対応するプロセスを参照することは当業者によって明確に理解されるといえる。詳細はここでは再び説明されない。
本出願において提供される実施形態では、開示されたシステム、装置、および方法は、別の方式で実施され得ることが理解されるべきである。例えば、説明された基地局装置の実施形態は単なる例である。例えば、モジュールへの分割は単なる論理的な機能分割であり、実際の実装では他の分割になり得る。例えば、複数のモジュールまたはコンポーネントが組み合わされ、または別のシステムに統合されてよく、またはいくつかの機能は無視されてもよく、または実行されなくてもよい。加えて、表示または議論された相互結合、直接結合、または通信接続は、いくつかのインタフェースを介して実施されてもよく、装置またはモジュール間の間接結合または通信接続は、電気的、機械的、または他の形態であってもよい。
別々の部分として説明されているモジュールは、物理的に別々であってもなくてもよく、モジュールとして表示されている部分は、物理的なモジュールであってもなくてもよく、1箇所に配置されてよく、または複数のネットワークユニットに分散されてもよい。一部またはすべてのモジュールは、実施形態の解決策の目的を達成するために、実際のニーズに応じて選択され得る。
加えて、本出願の実施形態における機能モジュールは、1つの処理ユニットに統合されてもよく、またはモジュールのそれぞれは、物理的に単独で存在してもよく、または2つ以上のモジュールが1つのモジュールに統合される。
前述の説明は、本出願の具体的な実施態様にすぎず、本出願の保護範囲を限定することが意図されるものではない。本出願に開示された技術的範囲内で当業者によって容易に考え出されるいかなる変形または置換も、本出願の保護範囲内にあるものとする。したがって、本出願の保護範囲は、特許請求の範囲の保護範囲に従うものとする。
100 マルチバンドアンテナシステム
110 第1の放射素子アレイ
111 給電ネットワーク
120 第2の放射素子アレイ
121 給電ネットワーク
130 第3の放射素子アレイ
131 給電ネットワーク
140 第4の放射素子アレイ
150 周波数選択面（FSS）
151 FSS
160 反射パネル
200 マルチバンドアンテナシステム
300 マルチバンドアンテナシステム
400 マルチバンドアンテナシステム
1700 基地局
1710 マルチバンドアンテナシステム
1720 無線周波数モジュール
反射パネル160が水平に置かれるとき、
4つの放射素子アレイは、反射パネル160の上方に配置され、4つの放射素子アレイは積み重ねられる。本出願の本実施形態における積み重ね方式については、図1における4つの放射素子アレイの設置方式を参照することに留意されたい：図1に示されるように、放射素子アレイ110、放射素子アレイ120、放射素子アレイ130、および放射素子アレイ140は、下から上に積み重ねられる。可能な設計では、放射素子アレイに対応する平面は互いに平行である。
本出願のこの実施形態におけるすべての技術的解決策は、反射パネルが水平に置かれるシナリオに適用され得ることに留意されたい。詳細は、以下で再び説明されない。図1は、可能な設計のみを示す。本出願におけるマルチバンドアンテナシステムは、代替的に、複数の他の構造として設計されてもよい。図2は、本出願による他のマルチバンドアンテナシステム200を示す。図2において、放射素子アレイ120、放射素子アレイ130、および放射素子アレイ140は、放射素子アレイ110の上方に置かれてもよい。ただし、放射素子アレイ120と放射素子アレイ130とは1層に置かれる。換言すれば、放射素子アレイ120と放射素子アレイ130とは積み重ねられない。FSS150は、放射素子アレイ110と、放射素子アレイ120および放射素子アレイ130の両方との間に配置される。FSS150は、給電ネットワーク121に電気的に接続されてもよく、給電ネットワーク131に電気的に接続されてもよく、または給電ネットワーク121および給電ネットワーク131に電気的に接続されてもよい。これは、本出願の本実施形態において限定されない。図2の他の詳細については、図1の説明を参照されたい。詳細はここでは再び説明されない。
一例として、2つの周波数帯域のアンテナシステムが使用される。図5は、本出願の一実施形態による他のマルチバンドアンテナシステムの概略図である。図5において、周波数帯域2の放射素子アレイが反射パネルの上方に配置され、FSS1が周波数帯域2の放射素子アレイの上方に配置され、周波数帯域1の放射素子アレイがFSS1の上方に配置される。換言すれば、FSS1は、周波数帯域1の放射素子アレイと周波数帯域2の放射素子アレイとの間に配置される。周波数帯域1の放射素子アレイに対応する給電ネットワークは、略して周波数帯域1の給電ネットワークと呼ばれる場合があり、周波数帯域1の給電ネットワークはFSS1に電気的に接続される。
一例として、3つの周波数帯域のアンテナシステムが使用される。図7は、本出願の一実施形態による他のマルチバンドアンテナシステムの概略図である。図7において、周波数帯域2の放射素子アレイが反射パネルの上方に配置され、FSS1が周波数帯域2の放射素子アレイの上方に配置され、周波数帯域1の放射素子アレイおよび周波数帯域3の放射素子アレイがFSS1の上方に配置される。周波数帯域1の放射素子アレイと周波数帯域3の放射素子アレイとは同じ層に配置される。周波数帯域1の放射素子アレイに対応する給電ネットワークは、略して周波数帯域1の給電ネットワークと呼ばれる場合があり、周波数帯域3の放射素子アレイに対応する給電ネットワークは、略して周波数帯域3の給電ネットワークと呼ばれる場合がある。周波数帯域1の給電ネットワークおよび周波数帯域3の給電ネットワークは、FSS1に電気的に接続される。可能な設計では、周波数帯域1の放射素子アレイおよび周波数帯域3の放射素子アレイは、共通の給電ネットワークによって給電されてもよく、共通の給電ネットワークはFSS1に電気的に接続される。図5～図7において、FSS1（およびFSS2）は、周波数帯域2のアレイによって放射される電磁波を透過し、周波数帯域1のアレイによって放射される電磁波の少なくとも一部を反射することにより、給電ネットワークによって生成される誘導電流が各放射素子アレイに及ぼす影響を低減することができる。
本出願の本実施形態における給電ネットワークは、ケーブル（図11～図13に示されるように）、マイクロストリップ（図14および図15に示されるように）、または他の形態の伝送線路を含むことができる。これは、本出願の本実施形態において限定されない。例えば、周波数帯域1の放射素子アレイに対応する給電ネットワークは、FSS1に電気的に接続される。図11は、ケーブルとFSS1との間の直流接続の概略図であり、ケーブルはFSS1に直接接触する。図12は、ケーブルとFSS1との間の結合接続の概略図であり、特定の距離がケーブルとFSS1との間に保たれる。図13は、ケーブルとFSS1との間のセグメント化直流接続の概略図であり、ケーブルは接触点でFSS1に直接接触する。図14は、マイクロストリップとFSS1との間のセグメント化直流接続の概略図である。図15は、マイクロストリップがFSS1に統合された概略図である。確かに、マイクロストリップおよびFSS1は、代替的に、直流接続またはセグメント化直流接続であってもよい。
図17は、本出願の一実施形態による基地局の概略ブロック図である。図17に示される基地局1700は、マルチバンドアンテナシステム1710と、無線周波数モジュール1720とを含み、マルチバンドアンテナシステム1710は無線周波数モジュール1720に接続される。無線周波数モジュール1720は、ベースバンド信号を高周波電流に変換するように構成され、マルチバンドアンテナシステム1710の放射素子アレイは、電磁波の形態で外部に信号を送信する。さらに、無線周波数モジュール1720は、マルチバンドアンテナシステム1710の放射素子アレイから送信される高周波電流をベースバンド信号にさらに変換することができる（放射素子アレイは、受信された電磁波信号を高周波電流信号に変換する）。

Claims (12)

  1. 複数の放射素子アレイと、前記複数の放射素子アレイに別々に対応する給電ネットワークと、周波数選択面FSSと、反射パネルと、
    を備え、
    前記複数の放射素子アレイは、前記反射パネルが水平に置かれるときに前記反射パネルの上方に配置され、前記複数の放射素子アレイの全部または一部は積み重ねられ、
    前記FSSは、積み重ねられた放射素子アレイの間に配置され、
    前記積み重ねられた放射素子アレイのうちの少なくとも1つの放射素子アレイに対応する給電ネットワークが前記FSSに電気的に接続されるか、または、前記少なくとも1つの放射素子アレイに対応する前記給電ネットワークが前記FSS上に統合される、マルチバンドアンテナシステム。
  2. 1層の前記FSSがあるか、または、複数層の前記FSSがあり、
    複数層の前記FSSがある場合、
    少なくとも1つの放射素子アレイに対応する給電ネットワークが前記FSSに電気的に接続されることは、前記少なくとも1つの放射素子アレイに対応する前記給電ネットワークが前記複数層の前記FSSの少なくとも1つの層に電気的に接続されることを含み、または、
    前記少なくとも1つの放射素子アレイに対応する前記給電ネットワークが前記FSS上に統合されることは、前記少なくとも1つの放射素子アレイに対応する前記給電ネットワークが前記複数層の前記FSSの少なくとも1つの層上に統合されることを含む、請求項1に記載のマルチバンドアンテナシステム。
  3. 複数層の前記FSSがある場合、前記FSSの前記層のうちの少なくとも2つが互いに隣接して配設される、請求項2に記載のマルチバンドアンテナシステム。
  4. 前記複数の放射素子アレイは、第1の放射素子アレイおよび第2の放射素子アレイを備え、前記第1の放射素子アレイは第1の周波数帯域に対応し、前記第2の放射素子アレイは第2の周波数帯域に対応し、前記第1の周波数帯域は前記第2の周波数帯域とは異なる、請求項1から3のいずれか一項に記載のマルチバンドアンテナシステム。
  5. 電気的接続方式が、以下のもの、すなわち、
    直流接続方式、結合接続方式、またはセグメント化直流接続方式、のうちのいずれか1つである、請求項1から4のいずれか一項に記載のマルチバンドアンテナシステム。
  6. 前記給電ネットワークはケーブルを備える、請求項1から5のいずれか一項に記載のマルチバンドアンテナシステム。
  7. 前記ケーブルの少なくとも一部は前記FSSに平行である、請求項6に記載のマルチバンドアンテナシステム。
  8. 前記給電ネットワークはマイクロストリップを備える、請求項1から5のいずれか一項に記載のマルチバンドアンテナシステム。
  9. 前記FSSは第1のFSSを備え、前記複数の放射素子アレイにおいて、前記第1のFSSの上側層に配置された放射素子アレイと、前記第1のFSSの下側層に配置された放射素子アレイとは、それぞれ異なるレードームに配設される、請求項1から8のいずれか一項に記載のマルチバンドアンテナシステム。
  10. 前記FSSは前記第1のFSSを備え、前記第1のFSSの前記上側層に配置された放射素子アレイは、少なくとも2つの異なる周波数帯域に別々に対応する複数の放射素子アレイを備え、および／または、前記第1のFSSの前記下側層に配置された放射素子アレイは、少なくとも2つの異なる周波数帯域に別々に対応する複数の放射素子アレイを備える、請求項1から9のいずれか一項に記載のマルチバンドアンテナシステム。
  11. 前記FSSの少なくとも1つの層はグリッドを有する、請求項1から10のいずれか一項に記載のマルチバンドアンテナシステム。
  12. 請求項1から11のいずれか一項に記載のマルチバンドアンテナシステムと、前記マルチバンドアンテナシステムに接続された無線周波数モジュールと、を備える、基地局。
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