JP3913678B2 - 可動式無線アンテナ - Google Patents

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Description

【０００１】
本発明は、請求項１の前文による特に基地局に属する可動式無線アンテナの可変下向き角度を調整するアンテナに関するものである。
【０００２】
セル状に構成され、各セルが少なくとも一つの送信用及び受信用の可動式無線アンテナを備えた対応する基地局に割り当てられる可動式無線ネットワークは、公知である。その際、水平線に対してほぼ所定の角度で下向に電波を放射するようにアンテナが構成され、それにより所定のセルの大きさが決定される。
【０００３】
９００MHz帯及び１８００MHz帯（アメリカ合衆国では例えば１９００MHz帯）の主伝送周波数の他に、可動式無線ネットワークの最新世代所謂ＵＭＴＳ（ヨーロッパ移動体通信システム）ネットワークのために、２０００MHz帯が重要になってきている。しかしながら、基地局によりカバーされる個々のセルの大きさに依存すると同様に、例えば関連するネットワーク（例えば将来のＵＭＴＳネットワーク）に依存して、アンテナの可変傾斜角度を調整しなければならない。
【０００４】
最後に、基地局の可動式無線アンテナが水平線に対して下向きに放射する、以下に部分的に下向角度とも呼ばれる下方偏向又は傾斜角度を例えば位相調整機（進相機）により調整できることも知られている。多数の互いに重なって配置された個々の放射器の位相差を変更することにより、放射線図の傾斜角度を変更できる。このために、位相調整機を適宜に調整するとき、通常、可動式無線アンテナに関して手動で直接調整しなければならない。また、現存する保護装置を取り外し、新たに取り付けなければならない。これは、相当の取付コストの増大を当然招来する。
【０００５】
また、ＷＯ９６／１４６７０号公報には、下向角度を電気的な制御装置により種々に調整でき、その際制御装置のコントローラを例えばアンテナ装置のベースに取り付け又は保護ハウジングの下方に構成された調整装置を操作して下向角度を調整し、プラグ連結を介して必要に応じてアンテナから外に通じる制御ラインに接続できる可動式制御装置は既に提案されている。
【０００６】
可変に調整可能な下向き角度のアンテナは、原則的に米国特許第５,５１２,９１４号明細書からも知られている。その際、米国特許第６,０７８,８２４号明細書から、放射角度の下方偏向を実行する電磁式切換え装置を除去すべきである。
【０００７】
従って、本発明の課題は、下向角度を変更する改良された方法及び改良された制御装置及び最終的には可動式無線アンテナを備えた全体として改良された基地局を提供することにある。
【０００８】
本発明では、可動式無線アンテナの課題は請求項１に記載する特徴部分により解決される。本発明の有利な実施の形態を他の請求項に示す。
【０００９】
対応する可動式無線基地局にて放射要素（レーダドーム）の保護ハウジングの外側にアンテナ制御装置を追加装備可能に取り付ける点で傑出する。好ましくは、既に大規模の機械的及び／又は電子的装置は、追加装備可能であるから、対応する可動式無線アンテナの製造又は引き渡しの際に取付けることを企図しない。
【００１０】
外部からの手動調整は原則的に従来技術である。これに対して、制御装置は、アンテナの保護ハウジングの外側で正確に各制御要素と協働できる構成により好適に傑出し、そうでなければ手動で調整を行なうことができる。
【００１１】
その際、実施の形態について説明するアンテナは、適宜の開口を通してアンテナの保護ハウジングの下方で内側にまで達する原則的に公知の伝動要素を使用して、アンテナ保護カバーの外側から手動で操作でき、例えば伝動ロッドを介して一つ又は多数の下向角度を調整する位相調整機を操作できる。外側から内側に向かって保護ハウジングを通り又はアンテナの支持及び／又は保護カバーの後壁又は側壁の一部を貫通する操作部材は、好ましくは適宜のネジスリーブ内で回転可能に案内されるスピンドルを備えている。従って、二つの終端又は極限位置の間でネジスピンドルを回転により軸方向に調整できる。
【００１２】
アンテナ制御装置は、好ましくは完全に又は実質的に完成ユニット又は完成モジュールとして構成される。従って、それは、前記のようにアンテナ装置のカバーハウジングの外側に備えられた操作要素と協働するだけでなく、問題なく取り扱い取り付けることができる。また、本発明では、完成ユニット又は完成モジュールが必要であれば保護カバーの下方にも簡単でかつ問題なく取扱い可能な完成モジュールとして取り付けられ、必要に応じて追加装備することができる。この場合も、追加装備可能なアンテナ制御装置は、保護カバーの下方にて適宜の操作要素と連結され、アンテナの位相位置を種々に調整することができる。従って、アンテナ制御装置は、完全な解決法として簡単にアンテナの保護カバーの外側又は内側に取り付けられる重要な利点が明らかになる。また、必要に応じて、従来と同様のアンテナに設けられる保護カバーの下側にある可変の位置に多数の要素の各取り付けを廃止できる。
【００１３】
最終的に手動でもまた適宜の制御装置によっても下向角度を調整できる点で好適である。手動調整では、完全な制御ユニットが無くなるので、最終的には操作要素の調整によってのみ、好ましくは調整又はスピンドル歯車の回転によってのみ下向角度を調整でき、それにより回転可能なスピンドルを介して、例えば位相調整機を適宜に調整して下向角度を変更できる。
【００１４】
アンテナの保護ハウジングの外側にのみ、適宜の電子的制御装置又は電気的制御装置を追加装備することが好ましい。この装置は、操作伝動部材、即ち特に手動調整用のスピンドル歯車に直接協働し、制御装置に接続されたモータ駆動装置を介してスピンドル歯車を回転できる。
【００１５】
また、終端スイッチ又は終端センサではなく、締付のない終端ストッパを設けることが好適であることが判明した。終端ストッパは、スピンドルに及びハウジングに固定して備えられ構成され、スピンドルの動作がそれぞれ極限位置又は終端位置で終端ストッパによりさらなる回転を阻止する。従って、終端ストッパは、後続の対向する方向への動作の際に実質的に追加の解放力を必要としない。これは、低駆動出力を備えた比較的小さなモータを使用できる構成に寄与する。
【００１６】
好適な実施の形態では、双方の終端ストッパに対する二つの絶対位置値が電子制御回路に割り当てられる。その際、少なくとも双方の位置に対して絶対位置を決定できる。また、終端ストッパに達するまで各方向にのみスピンドルの形態の操作部材を動作することが好ましい。同様に電気的／電子的に電子制御回路によって終端ストッパの到達を検出し、認識することができる。
【００１７】
本発明の範囲内で備えられる自己較正を行う装置が特に有利であることが判明した。好ましくはスピンドルの形態の伝動又は調整部材を先ず双方の終端ストッパの少なくとも一方に対して移動し、その後他方の終端ストッパに対して戻すと、好ましくは計数される回転パルスの形態の移動ストロークを検出することにより、双方の終端ストッパを最大下向き角度に割り当てると共に、それにより各中間角度に割り当てられる最大調整移動ストロークを把握でき、必要に応じて表で選択された支持値によっても移動ストロークの中間位置を補間できる。これにより、極限位置間の任意の位置を絶対的に制御できる。
【００１８】
他の構成より又は補完的手段を付加して、同様に許容調整範囲内で相対的に所定の調整位置を制御することも可能である。このために、不揮発性メモリ内に実際の各調整値を記憶して、新たな実施の際に、記憶した調整値を相対的調整に利用することができる。
【００１９】
制御装置は、外側に接続されるインターフェイスを含むことが好ましい。インターフェイスを介して全調整及び全監視機能を指令面で実施できる。特別の制御装置又は適宜の制御ソフトウェアを備えたコンピュータ又は例えば基地局を使用して、制御することができる。
【００２０】
本発明の実施の形態では、制御装置の機械的及び電気的／電子的部分は、互いに固定して連結される。このために、制御ユニットの特別のアドレス指定は必要ない。しかしながら、「アドレス指定を備えた」方法でも制御ユニットを動作できることが好ましい。これは、指令インターフェイスのみを介して、多数の電子的制御ユニットを中心点から制御して、種々のアンテナの多数の角度を対応して調整する可能性を開く。
【００２１】
本発明の詳細、利点及び特徴を図面に基づいて下記の実施の形態を説明する。
図１は、基地局の可動式無線アンテナを示す略示斜視図である。従来と同様に、適宜に垂直整列して又は僅かに下向きに傾斜して周囲方向にずれて、多数の種々のセルに放射する可動式無線アンテナが図示しないアンテナマストに配置される。
【００２２】
前記可動式無線アンテナは、種々の周波数帯で放射し得る多数の放射器を有し、個々の垂直に重なって配置される放射器１間の位相間隔を変更して、可変の傾斜角度、所謂下向角度を調整することにより、水平線に対して下向きに可動式無線アンテナ３を偏向することができる。これは、公知のように、位相調整機要素の適宜の調整によって行なわれ、その点では、公知の解決法を参照されたい。図８は、アンテナマスト７３と、アンテナマスト７３に対応して取付けられる可動式無線アンテナ３とを備え、ライン７５を介して基地局又は指令装置により角度範囲αで電子的により強く又はより弱く可動式無線アンテナ３の放射方向を下方に偏向でき制御される基地局７１を示す。
【００２３】
対応する可動式無線アンテナ３は、例えば固着板又は取付板５を含み、それは場合により反射器も備え、又は少なくとも一つの反射器を設けてもよく、その際固着板又は取付板は、好ましくはそれに下向きに当接する面に、それに対して横向きに突出する連結板を備え、それに、多数の個々の放射器を作動する同軸ケーブルを接続する対応する接続部９が備えられる。
【００２４】
一般にガラス繊維強化樹脂から成る保護カバー１１が固着板又は取付板５に固定され、その下方では、各放射器要素が反射器の前に配置される。
【００２５】
図１の略示平面図は、アンテナの放射角度を制御し又は自動的に調整できかつ既存の保護カバー１１の外側に追加装備できる制御装置１３を示す。
【００２６】
図１に取付状態を示す制御装置１３をより詳細に説明する前に、まず保護カバー１１を除去した図２に示す概略図を参照すると、反射器１５の前部に配置される連結板７に隣接して第一の放射器１７が配置され、反射器１５の下端で接続板７に密着して連結された接続支持部２３が嵌合される操作開口１９が接続板７を貫通して接続板７の接続部９の側方に設けられる。接続板７の対応する開口１９を貫通するネジスリーブ２１は、接続支持部２３を貫通して突出する。固定された接続支持部２３の内側に保持されるネジスリーブ２１は、軸方向の移動が阻止されて軸回りに回転可能に支持される。図示の実施の形態では、スピンドル歯車２５’の形態に構成される調整要素２５が回転可能に支持される接続スリーブ２１の外側に突出する部分に設けられる。
【００２７】
図示の実施の形態では、スピンドル２９’から構成される操作要素２９はネジスリーブ２１を貫通する。スピンドル２９’の外ネジ２９''は、ネジスリーブ２１の内ネジ即ちスピンドル歯車２５’の内ネジと噛み合うので、スピンドル歯車２５’の回転により、回転不能のスピンドル２９’は、回転方向に依存して保護カバー１１の内外に進退自在に軸方向に調整される。
【００２８】
特に図２〜図５に示すように、スピンドル２９’の形態に構成された操作要素２９の内端は、伝動ロッドの形態に構成された伝動装置３１に連結され、伝動装置３１の他方の図示しない端部では、一つ又は多数のアンテナの傾斜角度を変更する位相調整機を調整することができる。また、予め設けられた回転不能の連結部３３により、スピンドル２９’の回転を確実に防止できる。
【００２９】
図３の拡大平面図に示すように、スピンドル歯車２５’の形態の調整要素２５は、スピンドル２９の中心軸に対して半径方向外側にずれて外向面に配置された第一の操作終端ストッパ３５と、同様にスピンドル２９の中心軸に対して半径方向にずれて保護カバー１１の下方で接続板７の内側に配置された反対方向に向く第二の操作終端ストッパ３５’とを備える。各終端ストッパ３５、３５’は、周囲方向及び回転方向に延びて整列され、その際、外側の調整終端ストッパ３５は、外側のスピンドル２９’に形成された操作終端ストッパ３７と協働し、同様に半径方向に整列される内側の調整終端ストッパ３５’は内側に配置された操作終端ストッパ３７’と協働する。図３は、ストッパ３５’、３７’が互いに接する終端ストッパ位置、即ち最突出位置にあるスピンドルを示す。
【００３０】
従って、外側の操作終端ストッパ３７が外側の調整終端ストッパ３５に当接し又は逆に内側に位置する調整終端ストッパ３５’が内側に位置するスピンドル２７の操作終端ストッパ３７’に当接するまで、スピンドル歯車２５’の手動回転によってのみ、二つの終端位置間で接続板７を通して軸方向にスピンドル２９’を調整できる。
【００３１】
かくて、周囲方向に調整要素２５、即ちスピンドル歯車２５’を回転してスピンドル２９を軸方向に調整できるため、アンテナの下向角度を問題なく手動で変更できかつ新たに調整できる。保護カバー１１の下方に設けられた伝動ロッドとの協働により、位相調整機及び下向角度を対応して調整できる。
【００３２】
しかしながら、前記アンテナは、また、可動式無線アンテナ３の例えば遠隔制御による電動式に下方に偏向する前記制御装置を問題なく追加装備できる。
【００３３】
このため、例えば図４〜図６に詳細に示す制御装置１３を図１に外側から見えるように後付けで追加装備すれば良く、特に機械的調整に必要な駆動要素も含む適宜の電気的要素又は電子的要素をそれに設けることができる。
【００３４】
また、制御装置１３（図６）は、接続支持部４５を備えた制御ハウジング４３を備え、ハウジング４３又は接続支持部４５を介して保持される内ネジを備えたアダプタ装置、即ち接続キャップリング４７は、接続板７の接続支持部２３の拡径されたリング部２３’上に装着され固定される。制御ハウジング４３の内部に配置されるスピンドル歯車２５’は、電動機５１により駆動される駆動歯車４９に直接係合される。
【００３５】
また、図６から明らかなように、制御用の電気的／電子的要素を含む複数の制御ボード５３を備えた電子制御回路４１が制御装置１３の制御ハウジング４３の内部に設けられるが、その機能方法は後述する。
【００３６】
例えば詳細には図示しない送信機により、−制御装置１３が受信装置を含むので−制御装置１３を適宜に操作できる。最初の取り付け後又は例えばリセット後に、電動機５１を介して、電動機により駆動される駆動歯車４９と噛合するスピンドル歯車２５’が回転され、スピンドル歯車２５’と共に移動する外側の調整終端ストッパ３５が周方向に回転し、例えば、調整終端ストッパ３５がスピンドル２９の外側に設けられた操作終端ストッパ３７に当接するまで、スピンドル２９’が移動され、スピンドル２９’は、保護カバー１１内に最も引き込まれた内側位置に調整される。続いて、内側のネジスリーブ２１及びスピンドル歯車２５’と共に回転する調整終端ストッパ３５’が、内側のスピンドルに設けられた軸方向に共に移動する操作終端ストッパ３７’に当接するまで、駆動モータ５１は逆方向に操作される。双方の終端位置は、電子回路により、二つの角度調整に割り当てられる。ほぼ９０度の角度で互いに送られ互いに当接する終端ストッパ間の食込み力及び張架力が生じないので、終端ストッパ間の往復運動の邪魔にならない。
【００３７】
終端位置の二つの電子回路により与えられ又は二つの（図示せず）ケーブル接続又は好ましくは遠隔制御可能な装置を介して伝送される終端偏向角度への割り当てによって、制御ボート５３の一つに備えられた集積電子回路又は解析電子回路により自己較正を実施できる。双方の終端ストッパ間で調整移動する間に、更に移動ストロークを示す信号を与える例えば回転パルスを計数装置により計数できるので、その場合、双方の終端位置及び移動ストロークを示す信号は、電子回路により補間するのに役立ち、それにより終端ストッパ間の中間値を制御できる。このために、所望の位置から当該位置の測定に必要な回転パルス数を算出し、電動機を適宜の回転数で制御することにより、スピンドル２９の位置を正しく制御できる。前記補間法の代わりに、好ましくは表からの支持値により所望の中間値を選択することも可能である。
【００３８】
まず各一方の終端ストッパの方向に戻し、その後逆方向に所望の絶対位置までスピンドル２９’の対応する調整を行なうことにより、絶対制御の意味で制御することができる。しかしながら、アンテナの所定の偏向角度に対応して最後に調整される各相対値を好ましくは不揮発性バッファメモリに記憶し格納して、相対調整を行うこともできる。電子回路によって最も近い値を演算し、その移動ストローク区間を実際に調整しなければならない。
【００３９】
従って、制御装置１３は、特に電動機５１による電子機械的な制御要素と、同時に解析、計算等を行う電子制御回路４１とを含む。この所謂「知的」電子制御回路４１は、好ましくはインターフェイスを有し、それを介して全ての調整／監視機能を指令面で実施できる。特別の制御装置又は適宜の制御ソフトウェアを備えたコンピュータを使用して、調整することもできる。有線、無線又は基地局自体により、指令装置（例えばコンピュータ）と制御装置１３との間で通信を行なうことができる。
【００４０】
例えば指令装置を使用する際に、各制御装置１３又は関連する電子制御回路４１によりアドレスを更に指定できれば、多数の種々の制御装置１３を制御し得る。
【００４１】
その際、運転に対して（アドレスの有無による）アドレス方法を常に変更できる。本発明では、後に設定するアドレスも企図できる。
【００４２】
電子制御回路４１の指令インターフェイスは、例えばプラグ又はケーブルを介して又は無線で外部から付加的にアクセス可能である。
【００４３】
完成装置として又は完成モジュールとしてアンテナの保護カバーの外側に追加装備可能であるアンテナ制御装置に関して本発明を説明した。アンテナ装置の内部、即ちアンテナの保護装置の下方の完成装置として又は完成ユニット若しくは完成モジュールとしても同一構成原理による同様の装置を取り付けることができ、その際、同様の又は比較し得る方法で伝送装置と連結して、アンテナ要素の位相位置を種々に調整することができる。モジュール構造又は完成構造によって、何れの場合にも、簡単でかつ問題のない追加装備が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 外側に取り付けられたアンテナ制御装置を備えたカバー又は保護ハウジングの下方に配置された可動式無線アンテナを示す平面図
【図２】 保護ハウジングを除去し、外側から案内される操作要素を備えた対応する可動式無線アンテナの略示側面図
【図３】 原則的に手動で調整可能な基地局の可動式無線アンテナを示す拡大側面図
【図４】 アンテナ制御装置を取り付けた図３と同様の断面図
【図５】 図４の詳細な拡大断面図
【図６】 図４に示す追加装備ユニットを取外した状態を示す略示断面図
【図７】 図４から角度９０度だけ回転して示す側面図
【図８】 下方に偏向可能に電子制御される可動式無線アンテナ及びマストを備えた基地局の略示図
【符号の説明】
(3)・・可動式無線アンテナ、 (5)・・ベース取付板、 (7)・・接続板、 (11)・・保護カバー、 (13)・・制御装置、 (19)・・操作開口、 (25)・・調整要素、 (25')・・歯車、 (29)・・操作要素、 (41)・・電子制御回路、 (43)・・制御ハウジング、 (49)・・駆動輪、 (51)・・電動機、 (59)・・指令装置、

Claims (11)

  1. 可動式無線アンテナ(3)は、放射器(1)を有し、
    可動式無線アンテナ(3)は、下向き角度を制御する少なくとも１つの位相調整機を有し、
    可動式無線アンテナ(3)は、少なくとも１つの位相調整機と共に放射器(1)を覆う保護カバー(11)を有し、
    少なくとも１つの位相調整機は、電子制御回路(41)を有する制御装置(13)によって調節可能であり、
    少なくとも１つの位相調整機を調整する電動機(51)を備え、
    指令装置(59)により制御装置(13)を操作でき、
    制御装置(13)は、可動式無線アンテナ(3)の保護カバー(11)から分離された又は別体の制御ハウジング(43)内に取り付けられた電子制御回路(41)及び電動機(51)を備え、
    保護カバー(11)により覆われた可動式無線アンテナ(3)の内部空間から操作開口(19)を介して外に通じ若しくは操作開口(19)を介して保護カバー(11)の内部空間内に通じる操作要素(29)に制御装置(13)の電動機(51)を接続でき又は保護カバー(11)の下若しくは下方に配置される操作要素(29)に制御装置(13)の電動機(51)を接続でき、
    制御装置(13)は、可動式無線アンテナ(3)の保護カバー(11)の外側に制御装置(13)を追加装備できるアダプタ装置(47)を備え、保護カバー(11)を開口せずに制御装置(13)を可動式無線アンテナ(3)に取り付けることができ、
    保護カバー(11)の内部空間内に備えられた少なくとも１つの位相調整機を操作要素(29)により操作して異なる下方放射角度を設定できることを特徴とする可動式無線アンテナ。
  2. 電動機(51)は、保護カバー(11)の外側に配置されたアンテナ側の調整要素(25)又は歯車(25')と協働する駆動輪(49)又は駆動歯車を備え、操作要素(29)を調整する請求項１に記載の可動式無線アンテナ。
  3. 制御装置(13)のハウジング(43)は、保護カバー(11)の接続板(7)に固着又は螺着可能な開口(43a)を有し、アンテナ側の調整要素(25)又は歯車(25')は、開口(43a)内に受容され、及び／又は操作要素(29)は、開口(43a)内に少なくとも部分的に受容されて、可動式無線アンテナ(3)の下向き角度を調整する請求項１又は２に記載の可動式無線アンテナ。
  4. 電子制御回路(41)により電動機(51)を駆動して、２つの極限又は終端位置間で操作要素(29)を移動でき、電子制御回路(41)により自己較正を実施でき、可動式無線アンテナ(3)の下向き角度の最大値及び最小値に極限又は終端位置を割り当て可能であり、双方の極限又は終端位置間の移動ストロークに依存して、その間に配置される相対位置を電子制御回路(41)により補間できる請求項１〜３の何れか１項に記載の可動式無線アンテナ。
  5. 操作要素(29)の各調整値及び可動式無線アンテナ(3)に与えられる下向き角度を不揮発性メモリに記憶させて、対応する値を補間できる請求項１〜４の何れか１項に記載の可動式無線アンテナ。
  6. 回転数パルス測定の形態で操作要素(29)の移動ストロークに依存する調整を実施できる請求項１〜５の何れか１項に記載の可動式無線アンテナ。
  7. 電子制御回路(41)は、指令装置、コンピュータ又は基地局自体により全調整及び／又は全監視機能を実施できるインターフェイスを含む請求項１〜６の何れか１項に記載の可動式無線アンテナ。
  8. 指令装置(59)を基地局とし又は基地局内に一体化した請求項１〜７の何れか１項に記載の可動式無線アンテナ。
  9. ソフトウェアで制御されるコンピュータ又は特別の制御装置又は基地局自体により指令装置を構成した請求項７又は８に記載の可動式無線アンテナ。
  10. 実際に調整される各下向き角度の下向き位置を不揮発性メモリに記憶して、記憶した値を相対的調整に利用できる請求項１〜９の何れか１項に記載の可動式無線アンテナ。
  11. 制御装置(13)の電子制御回路(41)は、指令装置により多数のアンテナの下向き角度を可変調整する多数の制御装置を制御するアドレスを指定できる請求項１〜９の何れか１項に記載の可動式無線アンテナ。
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