JP4462524B2 - 無線通信システム用のアンテナシステム - Google Patents
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Description
【発明が属する技術分野】
本発明は、無線通信システムで用いられるアンテナに関し、特に、位相制御器が配列されているため、アンテナのビームを立体的にステアリングすることのできるアンテナに関する。
【0002】
【従来の技術】
周知のように、放送アンテナから放射される放射ビームの方角は、時々調整するのが良い。特に、放送アンテナがその放送アンテナと通信する他のアンテナより高い高度に位置している場合は、その放送アンテナを下方に傾けて、放射される放射ビームをステアリングして下方にチルト(tilt)すべきである。このように放射ビームをダウンチルトすることは、可聴区域角度を変更して近隣の放送アンテナとの干渉現象を減らし、放送アンテナの下方の谷に位置している移動通信加入者との通信品質を増進させる。
【0003】
図1は、アンテナ12の放射ビーム16を機械的にダウンチルトさせることができるようになっている従来のアンテナシステム10である。アンテナ12は地上にある柱14の天辺に位置しているが、大概200フィート程度の高さである。
放射ビームの方角が下方に調整されれば、アンテナ全体12は、機械的に下方に傾くことになるしかない。このような方法の欠点の一つは、一般的にアンテナがあまりにも硬直的でありコストが高いという点である。もう一つの方法として、アンテナの各放射器(radiator)と結合された関連放射位相を調節することによって、放射ビームを電気的にダウンチルトさせる方法がある。
【0004】
図2は、アンテナアレイ22から放射されるビーム26を電気的にダウンチルトさせる従来のアンテナシステム20を示す概略図である。この装置において、アンテナアレイ22は、放射器アレイと走査ネットワーク(scan network)を有する単一信号給電ネットワーク(single point signal feed network)とを結合させて前記単一信号ネットワークを放射器アレイ22に連結している。前記走査ネットワークは、前記給電ネットワークと各放射器との間に複数の伝送線路(transmission lines)を有している。このような電気的ダウンチルト方法中には、調整可能なキャパシタンス(capacitance)が前記伝送線路と共に直列におかれているため、複数の信号を前記アンテナアレイ22の各放射器に提供して好ましい位相変化を誘発する容量結合方法(capacitive couplingmethod)がある。位相制御器は、前記アンテナアレイ22の各放射器と連結されて各放射器から放射する位相制御されたビームを他の全ての放射器から放射するビーム26と構造的な干渉現象を有して頂上線からアンテナ表面への角度で放射する混合ビームを作る。各位相制御器により提供される位相を可変させることによって、ビームは、アンテナ表面に広く走査(scan)し得る。もう一つの方法は、他の素子が永久的な電気的ダウンチルトとなるようにするため、長さの異なる伝送線路を使用するのである。
【0005】
しかし、以上で述べたアンテナシステム10、20には、多くの問題点がある。まず、二つのアンテナシステム10、20共に水平方向に放射ビームをステアリングすることはできない。
従来のアンテナシステム10、20技術が有するもう一つの問題点は、前記伝送線路の個数に相当する多くの位相制御器が必要であるということである。
なお、前記アンテナ技術10、20は、ラック(rack)及びピニオン(pinion)との組立、または、放射器数に相応する多くの位相制御器を使用する等好ましい位相制御を提供するのに機械的に複雑である。
しかも、従来のアンテナシステム10、20技術は、ビームの幅を垂直、水平に調整することができない。そして、従来のアンテナシステム技術を使用することによって、ビームが垂直、水平に走査されて走査損失があまりにも多く生じることも問題である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、多重線路位相制御器を使用することによってアンテナから放射されたビームをステアリングすることのできるアンテナアレイを提供することにその目的がある。
本発明のもう一つの目的は、多重線路位相制御器を使用することによって、アンテナシステムから放射されたビームを電気的にステアリングすることのできるアンテナシステムを提供することにある。
また、本発明のもう一つの目的は、アンテナシステムから放射されたビームを電気的に垂直及び方位角方向にステアリングすることのできるアンテナシステムを提供することである。
また、本発明のもう一つの目的は、切替え可能分割器(switchabledivider)を使用することによって、ビーム幅を水平に選択的スイッチングすることのできるアンテナシステムを提供することである。
また、本発明のもう一つの目的は、ビームを3ウェイに調整することのできるアンテナシステムを提供することである。
また、本発明の他の目的は、干渉を最小化してセル容量(cell capacity)を最大化するアンテナシステムを提供することである。
また、本発明の他の目的は、最適セルプランニング(optimal cell planning)を提供し、現実の多様な環境に好適なアンテナシステムを提供することである。
なお、本発明のもう一つの目的は、通信環境と調和をなすアンテナシステムを提供することである。
また、本発明のもう一つの目的は、安定的に設置されるアンテナシステムを提供することである。
【0007】
上記課題を達成するため、本発明は、ビームを放射するためのM×N個の放射素子アレイ(ここでMとNは、各々列と行の正の整数である)と、複数の信号をM×N個の放射素子アレイに伝送するための給電ネットワークからなり、前記給電ネットワークは、複数の信号を受信するための一つの入力ポートと、前記入力信号を第1位相制御器の各伝送線路に選択的に伝送するためのN個の切替え可能分割器と、前記切替え可能分割器の出力信号を位相制御することによって、行に基づいて水平ビームをステアリングするためのN個の第1位相制御器と、前記第1位相制御器出力信号を第2位相制御器の伝送線路の各々に入力するためのM個の結合器/分割器と、前記結合器/分割器の出力ポートから受信した信号を位相制御することによって、列に基づいて垂直ビームをステアリングするためのM個の第2位相制御器を含み、前記第1位相制御器の各々が第1位相制御器に結合された誘電体を第1の回転手段により回転させることによって、M個の信号を同時に位相制御し、前記第2位相制御器の各々が第2位相制御器に結合された誘電体を第2の回転手段により回転させることによって、N個の信号を同時に位相制御し、前記第1位相制御器の各々は、誘電定数が互いに異なる第1及び第2部を有する誘電体を含み、前記第1位相制御器の前記M個の入力信号を、前記誘電体と対向して位置したM個の伝送線路の一端に入力し、前記誘電体に対向して通過せしめ、前記結合器/分割器のM個の入力端に出力し、前記M個の伝送線路は第1及び第2部分を有する基板上において、M/2個の伝送線路が前記第1部分に、残りのM/2個の伝送線路が前記第2部分に形成され、前記第1部分の伝送線路は、前記第2部分の伝送線路に対して対称をなすように配列されて、前記第1部分の伝送線路の電気的長さが所定の値まで増加すれば、前記第2部分の伝送線路の電気的長さがその所定の値まで減少し、前記第2位相制御器の各々は、誘電定数が互いに異なる第1及び第2部を有する誘電体を含み、前記第2位相制御器の前記N個の入力信号を、前記誘電体と対向して位置したN個の伝送線路の一端に入力し、前記誘電体に対向して通過せしめ、N個の放射素子に出力し、前記N個の伝送線路は第1及び第2部分を有する基板上において、N/2個の伝送線路が前記第1部分に、残りのN/2個の伝送線路が前記第2部分に形成され、前記第1部分の伝送線路は、前記第2部分の伝送線路に対して対称をなすように配列されて、前記第1部分の伝送線路の電気的長さが所定の値まで増加すれば、前記第2部分の伝送線路の電気的長さがその所定の値まで減少することを特徴とする。
【0008】
また、本発明は、ビーム放射のためのN個の放射素子からなるアレイ(ここでNは正の整数である)と、前記N個の放射素子からなるアレイに複数の信号を提供するための給電ネットワークからなり、前記給電ネットワークは、複数の信号を受信するための一つの入力ポートと、前記入力信号を位相制御器の各伝送線路に伝送するためのN個の切替え可能分割器と、前記切替え可能分割器の出力信号を同時に位相制御することによって、前記ビームをステアリングするためのN個の位相制御器と、前記位相制御器の各々は、誘電定数が互いに異なる第1及び第2部を有する誘電体とを含み、前記位相制御器のN個の入力信号を、前記誘電体と対向して位置したN個の伝送線路の一端に入力し、前記誘電体に対向して通過せしめ、N個の放射素子に出力し、前記誘電体を回転させるための手段をさらに含み、前記N個の伝送線路は第1及び第2部分を有する基板上において、N/2個の伝送線路が前記第1部分に、残りのN/2個の伝送線路が前記第2部分に形成され、前記第1部分の伝送線路は、前記第2部分の伝送線路に対して対称をなすように配列されて、前記第1部分の伝送線路の電気的長さが所定の値まで増加すれば、前記第2部分の伝送線路の電気的長さがその所定の値まで減少することを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、当業者が本発明を容易に実施できるように、本発明を、好ましい実施の形態の図面を参照しながら説明する。
図3ないし12は、本発明の好ましい実施の形態にかかる無線通信用アンテナシステム100を示すものである。
図3は、無線通信システム用アンテナシステム100のブロック図である。前記アンテナシステムは、ビーム制御板110、切替え可能分割器部120、第1位相制御器(P/S)部150、結合/分割器(C/D)部160、第2P/S部170及び正の整数であるMとNとからなるM×N個の放射器からなるアレイ180により構成されている。前記アレイ180は、M個の列C1からCMを、そしてN個の行R1からRNを有するが、各々の列C1からCMまでは、N個の放射器を含む。例えば、第1列C1にあるN個の放射器は、R11からR1Nまでで示す。各列にある放射器は、垂直方向に羅列されており、列C1からCMは、互いに水平に連結されている。前記アンテナシステム100は、垂直モータ装置130及び水平モータ装置140をさらに含む。
切替え可能分割器部120は、N個の切替え可能分割器1201から120Nを含んで、結合/分割器部160は、M個の結合/分割器部(C/Ds)1601から160Nを含む。そして、第1P/S部150は、N個の第1P/S部1501から150Nを有し、第2P/S部170は、M個の第2P/S部1701から170Mを有する。
【0010】
前記システム100で、制御信号は、前記ビーム制御板110に設置された制御ポートを介してビーム制御板110に入力される。前記ビーム制御板は、第1、第2、第3制御信号を生成するが、ここで、第1制御信号は、水平ビーム幅スイッチ(HBWSw)に、第2制御信号は、水平ビーム方向調整(HBSt)に、そして第3制御信号は、垂直ビームダウンチルト(VBDT)に用いられる。
【0011】
一方、N個の信号が入力ポートを介して前記切替え可能分割器(switchable dividers)1201ないし120Nに入力される。各々の切替え可能分割器1201ないし120Nは、作動モードを変えることができる。図4は、本発明で用いられる切替え可能分割器1201を示す概略図である。前記切替え可能分割器1201は、RF信号を入力ポートから受信する入力ポートRX1、第1伝送線路4411−44M1、第2伝送線路4611−46M1、アイソレーション抵抗4511−45M1、出力ポートTX11−TXM1、第1スイッチ41と第2スイッチ42とから構成されている。前記切替え可能分割器1201は、Mウェイ作動モードであると説明されている。
【0012】
本発明の好ましい一実施の形態において、前記切替え可能分割器1201は、最大作動モードで前記RF信号をM個の出力信号で同一に分ける分割器として作用する。前記切替え可能分割器1201は、線路L10を介して前記ビーム制御板110から伝送される第1制御信号に基づいて作動状態を可変させることができる。前記切替え可能分割器1201は、ここに参照用に添付されている1999年2月16日出願の出願人共同所有の米国特許第5、872、491号に詳細に説明されている。
【0013】
図3に示すように、切替え可能分割器1201ないし120Nの各々は、複数の分割された信号を線路L41ないしL4Nを介して第1P/S1501ないし150Nに伝送する。前記切替え可能分割器1201ないし120Nの各々で分割された信号の数は、作動モードの数と同じである。好ましい実施の形態で、前記アンテナシステム100は、作動モードの数を変えることによって、アンテナアレイ180から放射されたビームの幅を可変させることができるが、そのシミュレーションデータが図10ないし図12に示されている。
【0014】
一方、水平モータ装置140は、前記ビーム制御板110から線路L20を介して伝送される前記第2制御信号に応答して、N個のモータ制御信号を生成する。各モータ制御信号は、線路L22を介して該当第1P/Sに入力されて、該当第1P/Sに結合された誘電体を回転させることに用いられる。
【0015】
図5と図6から分かるように、前記切替え可能分割器部120の出力ポートTX11ないしTXMNから伝送された分割された信号の各々は、第1P/S部150の該当入力ポートに入力される。例えば、TX11ないしTXM1から伝送された分割された信号は、前記第1位上制御器1501のRX11ないしRXM1に入力される。
【0016】
図6は、図3に示す第1位相制御器1501と隣接する素子の関係を示す詳細図である。第1位上制御器1501は、誘電体(図示せず)、M個の伝送線路、M個の入力ポートRX11ないしRXM1、M個の出力ポートTX11ないしTXM1を含む。この図に示すように、前記誘電体を所定の角度θ1に回転させて前記スイッチング分割器1201から伝送された分割信号の位相を同時に可変させることが可能である。半分する部分に位置した前記伝送線路の電気的長さは、所定の角度まで増加し、同時に残りの他の部分の電気的長さは、その所定の角度まで減少する。前記第1P/S1501は、参照用に添付されている一連番号がまだ決定されていない“入力されたN個の信号を位相変化させる信号処理装置”という題目の公開米国特許申請書に詳細に説明されている。
【0017】
本実施の形態で、前記第1位上制御器1501ないし150Nの各々は、水平ビームステアリングをすることができる。例えば、前記水平モータ装置140が前記誘電体を所定の角度θ1に回転させろというモータ制御信号を第1P/S1601に伝送する場合、前記切替え可能分割器1201から伝送された分割信号の半分は、予め位相制御し、残りの半分は、第1P/S1501を通過した後、位相が制御される時を待つ。したがって、前記アンテナアレイ180の行R1で、前記放射器R11ないしRM1の各々は、行R1の中心点に対して線形的に対称をなす他の信号を受信する。すなわち、前記アンテナは、前記誘電体の回転に基づいて前記行R1から放射されたビームを電気的に水平ステアリングすることができる。
【0018】
前記位相制御された信号は、線路L50を介してC/D部160に伝送される。これに対する詳細な説明が図7に示されている。第1位相制御器1501、1502及び150Nは、各々出力ポートTX11ないしTXM1、TX21ないしTX2M、TX1NないしTXMNを含む。そして、前記C/D1601、1602、160Mは、各々入力ポートRX11ないしRX1N、RX21ないしRX2N、RXM1ないしRXMNを含む。前記出力ポートTX11ないしTXMNから伝送される各々の位相制御された信号は、該当入力ポートに伝送される。例えば、前記第1位相制御部150の出力ポートTX21から伝送される位相制御された信号が前記C/D部160の入力ポートRX21に伝送される場合である。すなわち、出力ポートTXMNと入力ポートRXMNとは、前記出力ポートTXMNの下位インデックスと入力ポートRXMNの下位インデックスとが一致する方法で連結されている。
【0019】
図3から分かるように、前記C/D1601ないし160Mの各々は、線路L71ないしL7Mを介して第1P/S1501ないし150Mから該当第2位相制御器に位相制御された信号を伝送する。各々の第2位相制御器1701ないし170Mは、前記C/D部160から信号を伝送する。
【0020】
図8は、図3に示されている前記第2位相制御器1701と隣接する素子との関係を示す詳細図である。前記第2P/S1701の機能と構造は、第2P/S1701がN個の伝送線路を有しているという点を除いては、第1P/S1501の機能と構造と類似している。また、誘電体を所定の角度θ2に回転させて前記入力ポートRX11ないしRX1Nに入力される信号の位相を同時に可変させることが可能である。半分する部分に位置した伝送線路の電気的長さは、所定の角度まで増加し、同時に残りの部分の電気的長さはその所定の角度まで減る。
【0021】
ダウンチルトは、水平方向のビーム状から前記セルの周辺にセルの大きさを減らすことに用いられる。この場合、ビームのカバレジエリア(beam coverage)は減少するが、干渉信号の数が減ることとなるので、セル内で活動し得るユーザがさらに多くなる。本発明の好ましい実施の形態で、列C1ないしCMの各々で第2P/S1701ないし170Mに結合されている誘電体を回転させることによって、このようなダウンチルトをすることができる。特に、本発明の好ましい実施の形態によって、前記入力ポートの半分RX11ないしRX1(N−1)/2に入力された信号は、予め位相制御され、前記入力ポートRX1N/2ないしRX1Nを介して入力された前記信号は、出力ポートTX11ないしTX1Nを通過した後、位相が遅延される。制御された位相の量は、第2位相制御器の対称的な配列によって、各々の列C1ないしCMの中点に対して線形対称をなす。
【0022】
図9は、本発明によってダウンチルトを行うアンテナシステムから放射されたビームの概略図である。第2P/Sが誘電体を回転させない場合、出力ポートTX11ないしTX1Nから出力された信号は、位相平面PP1に位置する。この場合、放射器R11ないしRMNのアレイ180から放射された前記ビームは、ビームパターンBP1を有する。一方、第2R/Sが誘電体を所定の角度θ2に回転させる場合、出力ポートTX11ないしTX1Nから出力された信号は、位相平面PP2に位置することとなる。したがって、放射器R11ないしRMNのアレイ180から放射されたビームは、前記ビームパターンBP1がα角度に回転したBP2をビームパターンとして有する。
【0023】
図10は、図3のアンテナシステム100が第2P/S1701ないし170Mの誘電体を回転させてダウンチルトを行う時のアンテナ水準で極座標(polar coordinate)上のアンテナの獲得区画を示す水平面図である。
図11は、図3のアンテナシステムが第1P/S1501ないし150Nの誘電体を回転させてビームを水平ステアリングする時の極座標上の獲得区画を示す水平面図である。
【0024】
図12は、図3のアンテナシステムが水平ビーム幅スイッチングを具現する時アンテナ利得を示すものである。この場合、前記アレイ180は、IMT−2000に好適な放射器R11ないしR48から構成される。すなわち、列の数は4であり、行の数は8である。第1位相制御器部150は、ただ一つの第1位相制御器を有するが、これは全ての行を同じ方法で制御するためである。したがって、前記切替え可能分割器部120は、一つの切替え可能分割器を有する。前記切替え可能分割器は、最大作動モードで4ウェイで作動する。図に示すように、前記切替え可能分割器が4ウェイで作動する場合、前記アレイ180から放射されたビームは、おおよそ32度のHPBW(half power beam width)を有する。前記切替え可能分割器が3ウェイで作動する場合、ビームは、約45度のHPBWを有する。そして、前記切替え可能分割器が、2ウェイで作動すれば、ビームは約64度程度のHPBWを有することとなる。
【0025】
図13は、本発明と電気的にチルトされるIMT−2000用のアンテナが無いことにより、PCS帯域に基づいた従来のアンテナシステムとの間のデータを比較したグラフである。太い直線、点線、点と短い直線の線は、各々ダウンチルトされないもの、ビーム制御が3ウェイでなされるもの、そして既存の電気的ダウンチルトされるものを示す。従来のアンテナが電気的にダウンチルトされることとなれば、0.9dBの走査ロスと、7.6dBのサイドローブレベル(side lobe level)が発生することとなる。一方、前記アンテナシステム100は、本発明によって3ウェイビーム制御を行い、前記アレイ180から放射されるビームは、0.2dBの走査ロスと12.7dBのサイドローブレベルを有する。したがって、本発明は、通話品質を向上させて干渉を低減することができる。
【0026】
図14は、本発明をIMT−2000に模範的に適用した概略図である。IMT−2000における基地局は、6セクターを基本としてセルを調整する。したがって、各セクターには、アンテナが設置されるべきである。図に示すように、セクター1が容量の高い地域である場合、アンテナシステム100は、ビームをVBDT10度、HBDS−15度、HBWS32度に調整する。一方、セクター3が容量の低い地域であれば、前記アンテナシステム100は、ビームをVBDT5度、HBDS0度、HBWS64度に調整する。すなわち、本発明は、通信環境に基づいてビームを調整することができるのである。
なお、本発明の技術思想は、上記好ましい実施の形態によって具体的に記述されたが、上記した実施の形態はその説明のためのものであって、その制限のためのものではない。
【0027】
【発明の効果】
既存のアンテナシステムに比べて、本発明は、ビームを3ウェイで制御することができる。3ウェイビーム制御は、垂直方向ビームダウンチルトを電気的に行い、水平的にもビームをステアリングすることができ、ビーム幅を水平にスイッチングすることを同時に行うことができる。本発明は、行と列とに基づいてビームを垂直、水平方向にダウンチルトしステアリングするが、これは、複数の多重線路位相制御器を使用するためである。また、本発明は、複数の切替え可能分割器を利用することによって、行に基づいてビーム幅を水平的にスイッチングさせることができる。本発明は、3ウェイビーム制御を使用する他の従来の技術よりさらに弾力性あるように、セルカバレジエリア(cell coverage)を調整することができる。したがって、前記アンテナシステムは、ユーザと通信環境により友好的となる。
また、ビーム幅の水平的スイッチングに対しても、作動信号が互いに同等な領域を維持し、前記切替え可能分割器からアンテナアレイの該当放射器に伝送されるので、他の作動モードで切替え可能分割器を使用することに止まらないという点も本発明の注目すべき点である。
なお、本発明は、C/Dを切替え可能C/Dに置き換えることによって、ビーム幅を垂直方向にもスイッチングさせることができる。
さらに、本発明は、多重線路位相制御器を使用することによって、コストを低減し、サービス品質(performace)を増進させることのできる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】アンテナシステムのビームを機械的に垂直ダウンチルトさせることのできる従来のアンテナシステムの斜視図である。
【図2】アンテナシステムのビームを電気的に垂直ダウンチルトさせることのできる従来のアンテナシステムの斜視図である。
【図3】本発明にかかるアンテナアレイのブロック図である。
【図4】図3の切替え可能分割器(switchable divider)を示す詳細図である。
【図5】図3の第1位上制御器と切替え可能分割器との間の関係を示す詳細図である。
【図6】第1位上制御器と隣接素子との間の関係を示す詳細図である。
【図7】図3の第1位上制御器部と結合/分割器部との間の関係を示す詳細図である。
【図8】図3の第1位上制御器部とその隣接素子との間の関係を示す詳細図である。
【図9】本発明にかかるアンテナシステムのビームがダウンチルトを行うことを示す概略図である。
【図10】図3のアンテナシステムから放射するビームを電気的にダウンチルトさせるビームパターンの構成図である。
【図11】図3のアンテナ装置から放射するビームを水平調整するビームパターンの構成図である。
【図12】図3の前記アンテナシステムから放射するビームの幅を水平に変化させるビームパターンの構成図である。
【図13】本発明と、IMT−2000のための電気的チルトアンテナがないので、PCS帯域に基づいた従来のアンテナ装置技術との間のデータを比較して示すグラフである。
【図14】IMT−2000のための本発明の模範的な応用技術を示す図である。
【符号の説明】
180 アンテナアレイ
170 第2位相制御器
160 C/D
130 垂直モータ装置
100 アンテナシステム
110 ビーム制御板
140 水平モータ装置
Claims (11)
- ビームを放射するためのM×N個の放射素子アレイ(ここでMとNは、各々列と行の正の整数である)と、
複数の信号をM×N個の放射素子アレイに伝送するための給電ネットワークからなり、
前記給電ネットワークは、複数の信号を受信するための一つの入力ポートと、
前記入力信号を第1位相制御器の各伝送線路に選択的に伝送するためのN個の切替え可能分割器と、
前記切替え可能分割器の出力信号を位相制御することによって、行に基づいて水平ビームをステアリングするためのN個の第1位相制御器と、
前記第1位相制御器出力信号を第2位相制御器の伝送線路の各々に入力するためのM個の結合器/分割器と、
前記結合器/分割器の出力ポートから受信した信号を位相制御することによって、列に基づいて垂直ビームをステアリングするためのM個の第2位相制御器を含み、
前記第1位相制御器の各々が第1位相制御器に結合された誘電体を第1の回転手段により回転させることによって、M個の信号を同時に位相制御し、
前記第2位相制御器の各々が第2位相制御器に結合された誘電体を第2の回転手段により回転させることによって、N個の信号を同時に位相制御し、
前記第1位相制御器の各々は、誘電定数が互いに異なる第1及び第2部を有する誘電体を含み、
前記第1位相制御器の前記M個の入力信号を、前記誘電体と対向して位置したM個の伝送線路の一端に入力し、前記誘電体に対向して通過せしめ、前記結合器/分割器のM個の入力端に出力し、
前記M個の伝送線路は第1及び第2部分を有する基板上において、
M/2個の伝送線路が前記第1部分に、残りのM/2個の伝送線路が前記第2部分に形成され、
前記第1部分の伝送線路は、前記第2部分の伝送線路に対して対称をなすように配列されて、前記第1部分の伝送線路の電気的長さが所定の値まで増加すれば、前記第2部分の伝送線路の電気的長さがその所定の値まで減少し、
前記第2位相制御器の各々は、誘電定数が互いに異なる第1及び第2部を有する誘電体を含み、
前記第2位相制御器の前記N個の入力信号を、前記誘電体と対向して位置したN個の伝送線路の一端に入力し、前記誘電体に対向して通過せしめ、N個の放射素子に出力し、
前記N個の伝送線路は第1及び第2部分を有する基板上において、
N/2個の伝送線路が前記第1部分に、残りのN/2個の伝送線路が前記第2部分に形成され、
前記第1部分の伝送線路は、前記第2部分の伝送線路に対して対称をなすように配列されて、前記第1部分の伝送線路の電気的長さが所定の値まで増加すれば、前記第2部分の伝送線路の電気的長さがその所定の値まで減少することを特徴とする無線通信システム用のアンテナシステム。 - 前記第2回転手段が前記第2位相制御器の誘電体を回転させる時、信号は、第2位相制御器を通過した後、その中心点に対して位相平面(phase plane)で対称をなすことを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム用のアンテナシステム。
- 前記結合器/分割器は、N個の入力ポートと一つの出力ポートとを有する結合器と、
一つの入力ポートとN個の出力ポートとを有する分割器とを含むことを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム用のアンテナシステム。 - 前記切替え可能分割器(switchable power dividers)は、
入力信号受信のための一つの入力ポートと、
一つの共通ノードと、
M個の第1伝送線路と、
M個の第2伝送線路と、
第1及び第2伝送線路間に配列され、各々が当該第1及び第2伝送線路に電気的に結合されているM個のアイソレーション素子(isolation element)と、
各々が当該アイソレーション素子と第1または第2伝送線路との接続部分に連結された、M個の出力信号を出力するためのM個の出力ポートと、
前記入力信号を前記第1伝送線路別に接続、非接続を選択するM個の第1スイッチと、
前記第1スイッチに連動して第2伝送線路別に共通ノードと接続、非接続を選択するM個の第2スイッチとを含むことを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム用のアンテナシステム。 - 前記アンテナシステムは、IMT−2000に適合する、Mは4であって、Nは8であることを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム用のアンテナシステム。
- 前記切替え可能分割器と第1及び第2回転手段を制御する制御信号を生成するためのビーム制御板を含むことを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム用のアンテナシステム。
- ビーム放射のためのN個の放射素子からなるアレイ(ここでNは正の整数である)と、
前記N個の放射素子からなるアレイに複数の信号を提供するための給電ネットワークからなり、
前記給電ネットワークは、複数の信号を受信するための一つの入力ポートと、
前記入力信号を位相制御器の各伝送線路に伝送するためのN個の切替え可能分割器と、
前記切替え可能分割器の出力信号を同時に位相制御することによって、前記ビームをステアリングするためのN個の位相制御器と、
前記位相制御器の各々は、誘電定数が互いに異なる第1及び第2部を有する誘電体とを含み、
前記位相制御器のN個の入力信号を、前記誘電体と対向して位置したN個の伝送線路の一端に入力し、前記誘電体に対向して通過せしめ、N個の放射素子に出力し、
前記誘電体を回転させるための手段をさらに含み、
前記N個の伝送線路は第1及び第2部分を有する基板上において、
N/2個の伝送線路が前記第1部分に、残りのN/2個の伝送線路が前記第2部分に形成され、
前記第1部分の伝送線路は、前記第2部分の伝送線路に対して対称をなすように配列されて、前記第1部分の伝送線路の電気的長さが所定の値まで増加すれば、前記第2部分の伝送線路の電気的長さがその所定の値まで減少することを特徴とする無線通信システム用のアンテナシステム。 - 前記アンテナシステムは、前記複数の放射器(radiators)が列(column)を形成する方式で配列されていることを特徴とする請求項7に記載の無線通信システム用のアンテナシステム。
- 前記アンテナシステムは、前記複数の放射器が行(row)を形成する方式で配列されていることを特徴とする請求項7に記載の無線通信システム用のアンテナシステム。
- 前記切替え可能分割器は、入力信号を受信するための一つの入力ポートと、
一つの共通ノードと、
N個の第1伝送線路と、
N個の第2伝送線路と、
前記第1及び第2伝送線路間に配置されており、第1及び第2伝送線路の各々に電気的に結合されているN個のアイソレーション素子と、
各々が当該アイソレーション素子と第1または第2伝送線路との接続部分に連結されている、N個の出力信号を出力するためのN個の出力ポートと、
前記入力信号を第1伝送線路別に接続、非接続を選択するN個の第1スイッチと、前記第1スイッチに連動して第2伝送線路別に共通ノードと接続、非接続を選択するN個の第2スイッチとを含むことを特徴とする請求項7に記載の無線通信システム用のアンテナシステム。 - 前記ビームの幅が切替え可能分割器により、位相制御器に出力される作動モード数(ウェイ数)を可変させることによって、制御されることを特徴とする請求項7に記載の無線通信システム用のアンテナシステム。
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