JP4796595B2 - アンテナ・システム - Google Patents

Description

本発明は、アンテナ・システムに関し、排他的ではないが、特に、少なくとも二つのサブ-アレイに配列された複数のアンテナ素子を有している整相列(phased array)アンテナ・システムに関する。アンテナ・システムは、多くの遠隔通信システムにおける使用に適するがしかしモバイル電話ネットワークと一般的に呼ばれる、セルラー・モバイルネットワークにおける特定のアプリケーションを見出す。より特定的には、本発明のアンテナ・システムは、第３世代（３Ｇ）モバイル電話ネットワーク及びユニバーサル・モバイル・テレホン・システム（ＵＭＴＳ）で用いうる。本発明は、アンテナ・システムに使用される位相補償装置にも関する。

セルラー・モバイル無線ネットワークのオペレータは、それぞれが一つ以上のアンテナを含む、それら自身の基地局を一般に採り入れる。セルラー・モバイル無線ネットワークでは、アンテナは、それぞれが対応するアンテナ及び基地局に関連付ける多数のオーバーラッピング・セルに一般に分割される所望の通達範囲エリアを規定する。各セルは、そのセルのモバイル・ラジオの全てとの無線通信を維持する固定位置基地局を含む。基地局自体は、通信のその他の手段、通常グリッドまたはメッシュ構造に構成された固定地上線路（ランド-ライン）によって相互接続され、モバイル・ラジオにセル通達範囲エリア全体を通して互い並びにセルラー・モバイル無線ネットワークの外側の公衆電話ネットワークと通信させる。

そのようなネットワークで用いられるアンテナは、しばしば複数（通常は８つ以上）の、個々のアンテナ素子またはダイポール（双極子）またはそれらのアレイを備えている整相列アンテナとして知られている複合装置である。アンテナの最大感度の方向、即ち、アンテナ・パターンの主要放射ビームまた“ボアサイト（照準合わせ）”の方向は、アンテナ素子に供給される信号間の位相関係を調整することによって変更することができる。これは、アンテナの通達範囲エリアを変更するためにビームを指向させる効果を有する。

特に、セルラー・モバイル無線ネットワークの整相列アンテナのオペレータは、これがアンテナの通達範囲エリアにかなりの効果を有するので、“傾斜（チルト）”としても知られた、メイン・ビームの垂直角度を変更するように、垂直放射パターン（ＶＲＰ）を調整するための必要条件を有する。例えば、ネットワーク構造における変化またはセルにおけるその他の基地局またはアンテナの追加または除去の結果として、通達範囲エリアの調整を必要としうる。

アンテナの傾斜角度の調整は、知られておりかつ機械的手段、電気的手段、またはその両方によって慣例的に達成される。例えば、アンテナ素子自体を機械的に移動することによってまたは素子に対する筐体（または“レドーム(radome)”）を機械的に移動することによって、アンテナの傾斜角度が機械的に調整されるときには、これは、“機械的傾斜”の角度を調整するものとして知られている。例えば、素子に対する筐体、アンテナ素子自体またはアンテナ・レドームのその他の部分のいずれかを物理的に移動することなくアレイの各素子（または素子のグループ）に供給される信号の時間遅延または位相を変化させることによって、アンテナの傾斜角度が電気的に調整されるときには、これは、“電気的傾斜”の角度を調整するものと一般的に呼ばれる。

機械的傾斜角度または電気的傾斜角度のいずれかを調整する効果は、それが通常の機械的または電気的傾斜機構によって設定されたボアサイトの上または下のいずれかをポイントするようにボアサイトの位置を変えることであり、それゆえにアンテナの通達範囲エリアを増大または減少する。

これまでは、セルラー無線アンテナの機械的または電気的傾斜の調整は、例えば、機械的傾斜調整の場合にはアンテナ筐体またはレドームを物理的に移動することによってまたは電気的傾斜調整の場合にはアンテナの素子に可変の遅延量を適用するための機械装置を調整することによって、アンテナ自体における傾斜角度を手動で調整することによってのみ可能であった。

そのような機械的または電気的傾斜調整方法を採用することの一つの欠点は、方法が難しくかつ実行するために時間がかかるということである。更に、そのような調整方法は、ボアサイトの方向が、傾斜角度としてのそのような時間が再び調整されるまで全ての送信または受信された信号に対して調整された傾斜角度に固定されるという結果をもたらす。
その結果、アンテナは、各オペレータによって要求された傾斜が同じでない限り二人以上のオペレータによって共有することができない。実際にはこれは稀でありかつ、一般的に、オペレータは、基地局における特定の配置に対してアンテナのセル通達範囲を最適化するために傾斜の個別の角度を要求する。

いずれにしても、基地局、アンテナ及びファシリティの共有が望ましいが、そのようにすることに含まれる問題が存在する。英国では、対応する送信/受信周波数帯域は、モバイル・ラジオと基地局との間の送信に対して５つの３Ｇオペレータに割当てられる。５つの送信帯域、またはオペレータ周波数帯域は、５つの受信帯域と同様に、隣接している、即ち、隣接する周波数帯域間にギャップが存在しない。その結果、信号の複雑かつ正確なフィルタリングがアンテナに関連付けられた送信及び受信機によって採用されない限りは、結果としてもたらされる信号のオーバーラッピング及びインターフェアレンス（干渉）は、システム性能に有害な効果を有する。

一つの知られた基地局アーキテクチャは、別の共通システムが送信及び受信の両方に対して一つのアンテナを用いらせるためのデュプレクサ（送受切替器）を採用すると同時に別個の送信及び受信アンテナを供給する。これらの構成は、一人のオペレータが基地局及びアンテナを用いることを必要とするときにだけ適切であるが、二人以上のオペレータがシステムを用いることを望むときには困難が存在する。

基地局共有に対する一つの知られた解決方法は、各オペレータに対して異なるアンテナを用いることである。実際には、これは、各オペレータに対して一つの、多数のアンテナを支持する共有アンテナ・マストの使用によって達成される。しかしながら、相互干渉を回避するために、アンテナは、適切な分離を必要としかつマストの高さは、増大することを必要としうるか、または、マストを強い風に対して耐えることができるようにするためにより強度な構造を用いることを必要としうる。これは、マストの重量を増大し、次には、マストのコストを増大する。更に、より大きなマストを収容することができるサイトは、得ることが難しくかつ計画許可またはゾーニング問題に直面しうる。また、より大きなマストは、環境的にひどく目立ちかつ見苦しい。

その結果、モバイル・セルラー無線ネットワークの多くのオペレータは、それらに関連するマスタ及びアンテナを有する彼ら自身の基地局を採り入れている。サイトの共有化がほとんど存在しないしかつ発生するあらゆる共有化は、アンテナではなくマストだけの共有化に限定される。通称第三世代（３Ｇ）モバイル無線システムの導入は、増大した数の基地局サイトを要求する。そこで、必要なリアス・エステート（土地）を取得することにおける困難性が存在しうるし、かつサイト共有化は、益々魅力的なオプションになるであろう。

従って、本発明の目的は、アンテナの電気的傾斜角度を各オペレータによって電気的にかつ個別に調整することが可能であると同時に基地局サイトの複数のオペレータに共通のアンテナを共有させる方法及び/または装置を提供することにある。本発明の更なる目的は、アンテナの電気的な傾斜角度を遠隔的に調整しかつ受信及び送信で異なるようにすることができることにある。

以下の説明では、“アンテナ・アセンブリ”、即ちアンテナ素子のアレイ、及びアンテナ・アセンブリのアンテナ素子に供給された信号を制御するための制御手段を有しているシステムを説明するために用語“アンテナ・システム”が以前の用語“アンテナ”の代わりに用いられる。

本発明の第１の形態によれば、少なくとも二つの信号を送信及び/または受信することに使用するアンテナ・システムであり、それより前記信号の第１のものが第１のオペレータによって第１のオペレータ周波数帯域で生成されかつ前記信号の第２のものが第２のオペレータによって第２のオペレータ周波数帯域で生成される、該アンテナ・システムであって、
調整可能な電気的傾斜角度を有し、かつ前記信号を送信及び/または受信するための複数のアンテナ素子を含んでいるアンテナ・アセンブリであり、該アンテナ素子がアンテナ・キャリヤ上に取り付けられかつ少なくとも二つのサブ-アレイに配列され、各該サブ-アレイが前記素子の一つ以上を含んでいる、該アンテナ・アセンブリと、
前記アンテナ・アセンブリによって送信及び/または受信される信号の位相を電気的に制御するための制御手段であり、それにより前記アンテナ・アセンブリの電気的傾斜角度を制御する該制御手段と、及び
前記アンテナ・アセンブリが電気的傾斜の第１の角度で前記信号の第１のものと電気的傾斜の第２の角度で前記信号の第２のものとを実質的に同時に送信及び/または受信することができるようにするためのコンバイナー手段と、
を備えることを特徴とするアンテナ・システムを提供する

アンテナ・アセンブリによって送信及び/または受信される第１及び第２の信号は、異なるネットワーク・オペレータによって用いられかつそれゆえに異なる周波数を有する。
利点的には、従って、アンテナ・システムは、アンテナ・アセンブリを複数のオペレータによって用いらせる。

更に、電気的傾斜角度がアンテナ・アセンブリから遠隔の位置から調整することができるところでは、各オペレータは、基地局サイトを訪れることなくアンテナ・アセンブリによって供給されたセル通達範囲を調整することができる。電気的傾斜角度の調整は、例えば、ネットワークが配置されるときに通達範囲を最適化するために、アーバン・コミュータの移動に応じて毎日または展覧会またはスポーツ・イベントのような特定のイベントの必要性に合わせるために定期的に、測定した性能パラメータに応じてネットワークを最適化するために、要求されうる。

一実施形態では、アンテナ・システムは、少なくとも二つの信号がアンテナ・アセンブリによって送信されるような、送信モードで動作するように構成され、コンバイナー手段は、該制御手段から位相調整済み信号を受信しかつ電気的傾斜の第１の角度で前記信号の第１のものをかつ電気的傾斜の第２の角度で前記信号の第２のものを実質的に同時に送信するように構成されている。しかしながら、装置は、また、アンテナ・アセンブリが信号を受信する受信モードでも動作可能であるのが好ましい。

好適的な実施形態では、装置は、第１の偏波の第１及び第２の信号を前記アンテナ・アセンブリ間で供給するための第１及び第２の給電線を含んでいる。

装置は、前記第１の偏波と符号が反対の、第２の偏波の第３及び第４の信号を前記アンテナ・アセンブリ間で供給するための第３及び第４の給電線を含むのが好ましい。

より好適な実施形態では、装置は、アンテナ・アセンブリ間で信号を供給するために最大４つの給電線を含む。

装置は、複数のオペレータがシステムを用いることができかつ、必要ならば、それぞれが異なる電気的傾斜角度で、異なるオペレータ周波数帯域で信号を送信及び/または受信することができるという点で有利であり、かつこれは、たった４つの給電線、またはたった一つの偏波が必要である場合にはたった二つの給電線の使用で達成される。従って、装置は、多くの異なるオペレータにサーブするその機能にも係わらず、比較的簡単で、かつ費用有効である。

更に、多数のオペレータが一つのアンテナ・アセンブリを供給することができるように、更なる基地局またはアンテナ・アセンブリに対する必要性が回避される。

この明細書の目的に対して、語句“オペレータ”または“ユーザ”は、アンテナ・サイトの責任を有するサイト・オペレータとは反対に、セルラー無線ネットワークのオペレータを意味することを意図する。

例えば、前記制御手段は、前記信号の第１のものに関連付けられた第１の制御装置と、前記信号の第２のものに関連付けられた第２の制御装置とを含みうるし、かつコンバイナー手段は、前記第１の制御装置から前記信号の第１のもの及び前記第２の制御装置から前記信号の第２のものを受信し、かつ前記アンテナ・アセンブリに組み合わせた信号を供給するように構成されうる。

好適には、前記制御手段は、前記アンテナ・アセンブリから遠隔の位置から前記サブ-アレイの少なくとも一つに供給される信号の位相を電気的に制御するように構成され、それにより前記アンテナ・アセンブリの電気的傾斜角度を制御する。

前記制御手段は、複数の差分位相制御ユニットを含みうるし、各差分位相制御ユニットは、前記アンテナ・システムの前記オペレータの対応するものに関連付けられる。

前記差分位相制御ユニットのそれぞれは、第１及び第２の差分位相制御サブ-ユニットを含みうるし、前記第１の差分位相制御サブ-ユニットは、前記アンテナ・アセンブリによって送信のためにそれに供給される信号の位相を電気的に制御するように構成され、前記第２の差分位相制御サブ-ユニットは、前記アンテナ・アセンブリによって受信された信号の位相を電気的に制御するように構成される。

好適には、前記コンバイナー手段は、第１及び第２のコンバイナー・ユニットを含み、各コンバイナー・ユニットは、対応する送信コンバイナー・ネットワーク及び対応する受信スプリッター・ネットワークを含み、前記送信コンバイナー・ネットワークは、前記アンテナ・システムの対応している複数のオペレータの送信機手段への接続のための複数の入力を有し、前記送信コンバイナー・ネットワークは、前記送信機手段によって前記入力に供給される信号を多重化するように構成され、それにより一つの多重化された信号を出力するように構成される。

前記送信コンバイナー・ネットワークは、関連付けられた対応する送信機からそれぞれ、少なくとも二つの信号を受信するように構成された第１の送信マルチプレクサと、関連付けられた対応する送信機からそれぞれ、少なくとも二つの信号を受信するように構成された第２の送信マルチプレクサとを好適に含み、前記第１及び第２の送信マルチプレクサのそれぞれは、関連付けられた対応する送信機のまたは送信機の相互の通過帯域から阻止帯によって分離された通過帯域で前記関連付けられた対応する送信機から受信した信号をフィルタするための帯域フィルタ装置を備えている。

好適には、各帯域フィルタ装置は、完全に組合わされた（ここに規定されたような）出力信号を生成するように構成される。

帯域フィルタ装置からの組合せ出力信号は、実質的に完全に組合わされた連続周波数スペクトルを有している組合せ信号を生成するためのコンバイナー・ユニットに入力されるのが好ましい。

好適には、前記受信スプリッター・ネットワークは、前記アンテナ・システムの対応している複数のオペレータの受信機手段への接続のための複数の出力を有し、前記受信スプリッター・ネットワークは、前記アンテナ・アセンブリによって受信された受信信号を分割するように構成され、それにより前記受信した信号を前記受信機手段のそれぞれに供給するように構成される。

更なる好適な実施形態では、前記コンバイナー手段は、複数のオペレータのそれぞれに対して位相調整済み出力信号を同時に生成するように構成され、前記アンテナ・システムは、前記位相調整済み出力信号を受信しかつ前記位相調整済み出力信号を分割しかつ前記アンテナ・アセンブリの前記素子に分配するためのスプリッター装置を更に備える。

前記スプリッター装置は、実質的に一様な分布で前記位相調整済み信号の信号強度を分配するように好適には構成される。

更に好適な実施形態では、装置は、給電線の信号に適用された位相差が前記制御手段と前記アンテナ・アセンブリとの間で実質的に一定のまま維持されることを確実にするための位相補償手段を含みうる。

測定及び位相調整処理は、電気的傾斜角度が変更されること及び／または定期的に、例えば、１０分毎に、給電線における熱変動に対して補償されることを要求されるときに、システムがオンに最初に切換えられるときに実行されうる。

一実施形態では、前記位相補償手段は、前記第１及び第２の給電線の反対端に配列された第１及び第２のミキサー・アセンブリを含む。

代替的に、位相補償手段は、位相測定受信機モジュールを含む。

代替実施形態では、装置は、複数のオペレータ周波数帯域に対して、送信路に沿ってアンテナ素子に供給される信号間の位相差における差から導き出された送信路位相差測定を個別に測定する位相補償手段を備えうるし、かつ前記制御手段に前記送信路位相差測定をフィードバックするためのフィードバック手段を含んでいる。前記制御手段は、対応する送信路位相差測定に依存して個別に前記オペレータ周波数帯域のそれぞれに対して前記第１及び第２の給電線に供給される信号の位相を調整するための手段を好適に含み、それにより異なるオペレータ周波数帯域における前記位相差における差を補償させる。

信号の一つの偏波だけを送信するように設計されたアンテナに対して、送信路は、前記コンバイナー手段から前記アンテナ・アセンブリに送信信号を供給するための第１及び第２の給電線と、アンテナ・アセンブリの一部を形成し、前記第１及び第２の給電線と前記アンテナ素子との間の接続の手段を供給する、前記第１及び第２の対応する搬送波線路（キャリヤ・ライン）とを含む。

装置は、前記アンテナ・アセンブリのベクトル測定受信機モジュールを更に備えうるし、かつ前記アンテナ素子に供給された前記信号の一部を抽出するための手段と、前記抽出した部分を、選択したオペレータ周波数帯域に依存する周波数を有している発振器信号と組合せるための手段とを有している前記アンテナ・アセンブリのベクトル測定受信機モジュールを含みうるし、それにより各オペレータ周波数帯域に対する前記送信路位相差測定を決定する。

好適には、前記ベクトル測定受信機モジュールは、同相及び４相位相差測定を取得できるようにする第１及び第２の位相比較器（比較器）ユニットを含み、それにより位相差の曖昧でない測定を決定する。

更なる好適な実施形態では、装置は、複数のオペレータ周波数帯域に対して、アンテナ素子で受信しかつ前記制御手段に受信路に沿って送信された信号間の位相差における差から導き出された受信路位相差測定を測定する位相補償手段と、及び前記制御手段に前記受信経路位相差測定をフィードバックするためのフィードバック手段とを含みうるし、前記制御手段は、対応する受信路位相差測定に依存して前記オペレータ周波数帯域のそれぞれに対して前記第１及び第２の給電線に供給される信号の位相を調整するための手段を含み、それにより異なるオペレータ周波数帯域における前記位相差の差を補償させる。

この実施形態は、送信路を通過する信号と受信路を通過する信号との間の位相差における差を独立して補償することができ、そして更に独立して各オペレータ周波数帯域に対して補償することができるということにおいて特に有利である。

アンテナ・アセンブリは、送信路位相差測定に加えて受信路位相差測定を決定する目的で前記受信路を通して供給される受信路較正信号を生成するための発振器手段を好適に含む。

好適には、受信路は、送信路の第１及び第２の給電線と前記送信路の第１及び第２の搬送波線路も含むが、受信信号は、異なる増幅器及びフィルタ構成部分を一般に通過して送信信号にパスする。

好適な実施形態では、発振器手段は、前記受信路を通して供給されるトーン（音声）信号を生成するためのトーン・ジェネレータ（音声発振器）である、

選択されたオペレータ周波数帯域に対して、トーン信号は、隣接オペレータ周波数帯域間の中間の周波数を好適に有し、隣接オペレータ周波数帯域の一つは、選択されたオペレータ周波数帯域である。

代替的に、トーン信号は、選択されたオペレータ周波数帯域内に入る。

好適には、発振器手段は、約２００Ｈｚの帯域幅の受信路較正信号を送信するように構成される。

本発明の第２の形態により、複数のアンテナ素子を有しているマルチ・オペレータ使用に対するアンテナ・アセンブリで使用する位相補償装置であり、各オペレータが異なるオペレータ周波数帯域内の信号を送信及び/または受信する、該位相補償装置であって、
前記アンテナ・アセンブリによって送信及び/または受信される信号の位相を電気的に制御する制御手段であり、それにより前記アンテナ・アセンブリの電気的傾斜角度を制御する該制御手段と、
前記アンテナ素子に第１及び第２の給電線を有している送信路に沿って供給される信号間の位相差における差から導き出される送信路位相差測定を、複数のオペレータ周波数帯域に対して、測定するための手段と、
前記アンテナ素子から前記制御手段に受信路に沿って供給される信号間の位相差における差から導き出される受信路位相差測定を、複数のオペレータ周波数帯域に対して、測定するための手段と、及び
前記制御手段に前記送信及び受信路位相差測定をフィードバックするためのフィードバック手段であり、前記制御手段は、関連オペレータ周波数帯域に対する前記送信及び受信路位相差測定に依存して各オペレータ周波数帯域に対して前記アンテナ素子に供給される信号の位相を調整するための手段を含む、該フィードバック手段と
を備えている、位相補償装置が提供される。

本発明の第３の形態によれば、複数のアンテナ素子を有しているアンテナ・アセンブリに対する補償方法であり、前記アンテナ・アセンブリがマルチ・オペレータ使用に対するものでありかつ各オペレータが異なるオペレータ周波数帯域内の信号を送信及び/または受信する、該方法であって、
前記アンテナ・アセンブリによって送信及び/または受信される信号の位相を電気的に制御し、それにより前記アンテナ・アセンブリの電気的傾斜角度を制御する段階と、
前記アンテナ素子に第１及び第２の給電線を有している送信路に沿って供給される信号間の位相差における差から導き出される送信路位相差測定を、複数のオペレータ周波数帯域に対して、測定する段階と、
前記アンテナ素子から、前記第１及び第２の給電線を含んでいる、受信路に沿って供給される信号間の位相差における差から導き出される受信路位相差測定を、複数のオペレータ周波数帯域に対して、測定する段階と、
前記制御手段に前記送信及び受信路位相差測定をフィードバックする段階と、及び
対応する送信及び受信路位相差測定に依存して前記オペレータ周波数帯域のそれぞれに対して前記アンテナ素子に供給される信号の位相を調整する段階であり、それにより前記異なるオペレータ周波数帯域に対する前記位相差における差を補償させる、該段階とを具備する方法が提供される。

本発明の第１の形態のアンテナ・システムの位相補償装置の好適な及び／または任意の特徴（機能）は、本発明の第２の形態の位相補償装置に対して、及び同じように本発明の第３の形態の方法に対しても同様に適用可能であるということが理解されるであろう。

本発明の更なる形態によれば、アンテナ・アセンブリに信号を供給するための電気的傾斜コンバイナー装置は、複数のアンテナ素子を含み、該電気的傾斜コンビナー装置は、
前記アンテナ・アセンブリによって送信される信号の位相を電気的に調整するための制御手段であり、それにより前記アンテナ・アセンブリの電気的傾斜角度を制御する、該制御手段と、及び
前記位相調整された信号を受信しかつ電気的傾斜の第１の角度で前記信号の第１のもの及び電気傾斜の第２の角度で前記信号の第２のものの送信を実質的に同時に許容するコンバイナー手段とを含んでいる。

また、本発明の第１の形態の任意及び／または代替として説明された機能は、本発明の更なる形態に対しても、単独でまたは組合せで、適用可能である。

この明細書の目的に対して、用語“位相遅延またはシフト”は、表現の便利性として用いられている。時間遅延は、無線周波数搬送波（キャリア）の位相を変更することによって達成されうる。移相（移相）が帯域間の周波数に比例し、かつゼロ妨害ひずみを有するものとすると、移相は、実質的にひずみなし時間遅延を生成する。移相及び時間遅延は、それゆえに同義である。

本発明の全ての形態に対して、実際には異なる角度における該信号の二つ以上を送信することが望ましいということが理解されるであろう。

本発明は、例として、以下に説明する添付した図面を参照することにより説明される。
以下の説明において、本発明は、セルラー・モバイル無線ネットワークそして特にユニバーサル・モバイル・テレホン・システム（ＵＴＭＳ）における使用に適するアンテナ・システムに関連して説明される。しかしながら、本発明は、そのような使用に限定されないしかつその他の通信システムに同様に適用可能でありうるということが理解されるであろう。

図１は、通常の整相列アンテナ・アセンブリの垂直放射パターン（ＶＲＰ）を示す。図は、側面を示しかつアンテナ・アセンブリは、点１で表わされている。

アンテナ・アセンブリ１のＶＲＰは、それがアンテナ・アセンブリから拡張するときに垂直面に発散しかつアンテナ・アセンブリから放射されたビームの最大放射強度の領域を表わすメイン（主）ローブまたは“ボアサイト”２で構成される。また、アンテナ・アセンブリのＶＲＰは、垂直面でアンテナ・アセンブリの回りに概ね等角的に離間された方向にアンテナ・アセンブリから拡張する、より低い放射強度の領域を表わしている、多数のサイド（副）ローブ４も含む。ボアサイト２に直ぐに隣接しているローブ３は、第１の上側ローブ及び第１の下側ローブとそれぞれ呼ばれる。

アンテナ・アセンブリの傾斜角度は、アンテナ素子及び/またはそれらの筐体（ハウジング）またはケーシングを物理的に移動することによって機械的に調整されたときには、“機械的傾斜”の角度として知られ、かつそれが水平の上または下をポイントするようにボアサイトの位置を変えることによって慣例的に達成される。電気的に調整されたときには、アンテナ・アセンブリの傾斜は、“電気的傾斜”として知られ、かつ素子自体の機械的移動（機械的運動）よりも、アンテナの素子のグループに供給された信号の時間遅延を変化させることによってボアサイト・ラインを上下に移動する。

例えば、ボアサイトの位置を調整するように（アンテナ素子自体が物理的に移動されない）電気的位相調整を実施するために部品の機械的移動が用いられうるように、電気的手段によって、または機械的手段によって、またはそれら両方の手段によって“電気的傾斜”及び“機械的傾斜”の両方が制御及び/または調整されうるということに注目することは、以下の説明の読者の理解のためになるであろう。

図２では、電気的傾斜調整装置を組み込んでいる既知のアンテナ・システムのアンテナ・アセンブリが１０で概略ブロック形式で示されている。アンテナ・アセンブリは、Ａ，Ｂ，及びＣとラベルが貼られた３つのサブ-アレイに配列される１２の素子またはダイポール（双極子）Ｅ１〜Ｅ１２のアレイで構成されている整相列アンテナである。各サブ-アレイＡ，Ｂ，Ｃは、並列に相互接続された、４つの素子を含み、かつ対応する第１、第２及び第３の遅延装置１２、１４、１６の出力に接続される。遅延装置１２、１４、１６は、サブ-アレイに供給された信号の位相を調整するための通常の機械的位相調整機構を備えている。アンテナによって送信される無線周波数（ＲＦ）信号は、共通ＲＦポートまたはフィーダー１８から遅延装置１２、１４、１６のそれぞれに供給される。

遅延装置１２、１４、１６の機能は、所定の量で対応するサブ-アレイＡ，Ｂ，Ｃに供給されるＲＦ信号の位相を調整することである。中央アブ-アレイＢに接続された、第２の遅延装置１４は、固定された量でサブ-アレイＢに供給される信号の位相をシフトするように構成された、固定遅延装置である。他方、サブ-アレイＡ及びＣにそれぞれ接続された、第１及び第３の遅延装置は、それぞれ、可変量でサブ-アレイＡ及びＣにそれぞれ供給されるＲＦ信号の位相をシフトするように動作可能である、可変遅延装置である。

第１及び第３の遅延装置１２、１６は、サブ-アレイＡ及びＣに供給されるＲＦ信号に０と±４５°との間の、一般的な、移相を適用することができ、かつそれぞれは、機械的調整装置によって調整可能である。機械的調整装置２０は、２２で表わされる、第１の遅延装置１２によって適用されたものと比較して第３の遅延装置１６によって信号に適用される移相の方向を逆にする手段を含む。そこで、第１及び第３の遅延装置１２、１６によってＲＦ信号に適用された移相は、大きさが同じであるが極性が反対である。換言すると、第１の遅延装置１２がサブ-アレイＡに供給される信号の位相を＋４５°だけシフトした場合には、第２の遅延装置１６は、サブ-アレイＣに供給される信号の位相を−４５°だけシフトする。第２の遅延装置１４が固定遅延装置なので、実際には移相は、第１及び第３の遅延装置１２、１６によって適用されるシフトの中間であるサブ-アレイＢに供給される信号に適用される。

そのようなアンテナ・アセンブリの電気的傾斜角度は、サブ-アレイごとの移相の±４５°に対して±５°だけ一般的に変化する。これは、電気的傾斜の度毎に移相の概ね１８°の傾斜感度を与える。この例では、従って、サブ-アレイＡ及びＣに供給されるＲＦ信号が９０°だけ異なるので、アンテナ・アセンブリの電気的傾斜は、概ね５°である。アンテナ・アセンブリの電気的傾斜の方向は、サブ-アレイに供給される信号に適用される移相の極性に依存する。上部サブ-アレイ（この場合にはサブ-アレイＡ）への信号が正の位相を有しかつ下部サブ-アレイ（この場合にはサブ-アレイＣ）への信号が負の位相を有するところでは、電気的傾斜角度は、正である、即ち標準ボアサイト・ラインの上である。反極性の移相に対して、電気的傾斜角度は、負である。

図２のアンテナ・アセンブリは、機械的調整装置２０の手動調整がアンテナ・アセンブリの電気的傾斜角度を変化させるために第１及び第３の遅延装置１２、１６によって適用された移相を調整することを必要とするという欠点を持つ。更に、各アンテナ素子に供給される信号の位相は、個別に調整することができない。

図３は、ＵＫ３Ｇネットワーク・オペレータによる使用に対して英国無線通信機関(United Kingdom (UK) Radiocommunications Agency)によって割当てられた第三世代周波数分割デュプレックス（３Ｇ ＦＤＤ）周波数帯域を示す。５つのＵＫオペレータのそれぞれは、例えば、基地局からネットワーク内のモバイル・ラジオへの送信に対して割当てられたスペクトルの第１の特定部分、またはサブ-バンド、及び例えば、モバイル・ラジオから基地局への受信に対する別のそのような部分を使用するために許可が与えられている。
これらのサブ-バンドは、ライセンスＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ及びＥとラベルが貼られる。合計スペクトルは、基地局送信に対して１２２０．３ＭＨｚから２１６９．７ＭＨｚに拡張しかつ基地局受信に対して１９２０．３ＭＨｚから１９７９．７ＭＨｚに拡張する。これらの周波数範囲の境界に保護帯域（ガード・バンド）（図示省略）として知られた、割り当てられていない周波数が存在するが、個々のサブ-バンドＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ及びＥ間にギャップは存在せず従って連続である。

隣接サブ-バンドを用いるネットワーク・オペレータによる共通アンテナの共有化に関連付けられた問題のために、基地局の共有化は、図４に示したアーキテクチャによりしばしば達成される。アーキテクチャ６０は、５人のネットワーク・オペレータに、セクター毎の各オペレータに対して供給される対応する送信/受信アンテナを有する基地局サイトを共有させる。結果は、異なる高さで、または同じ高さでかつ適当に離間されてマスト６２上に取り付けられている各アンテナを有する、共有基地局マスト６２上に取り付けられる各セクターに対して合計５つのアンテナ（アンテナＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ及びＥ）である。各アンテナは、対応するトランシーバ装置６４Ａ〜６４Ｅを有する。マスト６２の高さは、５つのアンテナを収容するために一つのアンテナに対して必要なものよりも高くなければならない。結果として、マスト６２の強度は、例えば、マストが強い風に耐えることができるように増大されなければならないし、それによりマストの重量及び費用が増大する。
更に、全てのサイトがより大きなマストを収容することができるものではなく困難性は、地方自治体から建築許可を取得することにおいてしばしば経験される。また、大きなマストは、目障りでかつひどく目立ちそしてあるサイトでは環境的に受け入れ難い。

図５は、５つから１つに５つのネットワーク・オペレータを支持するために必要なアンテナの数を低減するための、提案コンバイナー・ユニットを示す。７０で図示したコンバイナー・ユニットは、送信コンバイナー・ネットワーク７２、受信スプリッター・ネットワークまたはデマルチプレクサ７４及びデュプレクサ・ユニット７６を備えている。５つのネットワーク・オペレータは、送信コンバイナー・ネットワーク７２に接続された、対応する送信機ＴｘＡ〜ＴｘＥと、受信スプリッター・ネットワーク７４に接続された、受信機ＲｘＡ〜ＲｘＥとを有する。ネットワーク７２、７４は、共有アンテナ・アセンブリ７８にデュプレクサ・ユニット７６を介して接続される。

送信機ＴｘＡ〜ＴｘＥは、送信コンバイナー・ネットワーク７２で組合わされかつ送信のためにアンテナ・アセンブリ７８にデュプレクサ・ユニット７６を通してパスされるＲＦ信号を生成する。リモート・モバイル・ラジオ(図示省略)からアンテナ・アセンブリ７８によって受信された信号は、受信スプリッターまたはデマルチプレクサ・ネットワーク７４に、デュプレクサ・ユニット７６を通して、アンテナ・アセンブリ７８から供給される。

図６では、図５のアーキテクチャは、各アンテナ・アセンブリが、一緒に、アンテナ・アセンブリ７８ａ、７８ｂ、７８ｃが全３６０度にわたるセル通達範囲を供給するように円弧の１２０度（または円の三分の一）にわたる水平セル通達範囲を供給するように構成される、通称“３セクター・アンテナ・アセンブリ”を形成するために３つの個別のアンテナ・アセンブリ７８ａ、７８ｂ、７８ｃを含むように拡張される。この実施形態では、各アンテナ・アセンブリ７８ａ、７８ｂ、７８ｃは、双極性（デュアル・ポラリティ）（dual polarity)アンテナ・アセンブリである。双極性アンテナ・アセンブリの使用は、よく知られておりかつセルラー無線システムにおいて一般的である。各アンテナ・アセンブリ７８ａ、７８ｂ、７８ｃは、交差したダイポール（双極子）素子のスタックと、垂直に対して＋４５°で角度が付けられた素子の第１のアレイと、及び垂直に対して−４５°で角度が付けられた素子の第２のアレイとで構成されている。各極性に対するアレイは、各アレイに対して供給されている個別のコンバイナー・ユニット７０ａ、７０ｂにより有効に電気的に分離される。そこで、各アンテナ・アセンブリは、図５のコンバイナー・ユニット７０の形式を有している、対応する第１及び第２のコンバイナー・ユニット７０ａ、７０ｂに接続される。コンバイナー・ユニット７０ａ、７０ｂは、オペレータ送信機及び受信機からそれらへの接続のように、両方の極性に対して同じである。

明瞭化のために、システムの正の極性構成部分だけを考えると、ネットワーク・オペレータの送信機ＴｘＡ〜ＴｘＥのそれぞれは、３つの正の極性コンバイナー・ユニット７０ａ、７０ｂ、７０ｃにおける送信コンバイナー・ネットワーク７２のそれぞれの対応する入力に接続される。送信機から供給される信号は、送信コンバイナー・ネットワーク７２からデュプレクサ・ユニット７６を通して送信のために対応するアンテナ・アセンブリ７８ａ、７８ｂ、７８ｃにパスされる。

同様に、ネットワーク・オペレータの受信機ＲｘＡ〜ＲｘＥのそれぞれは、３つの正の極性コンバイナー・ユニット７０ａ、７０ｂ、７０ｃにおける受信スプリッター・ネットワーク７４のそれぞれの対応する出力に接続される。アンテナ・アセンブリ７８ａ、７８ｂ、７８ｃによって受信される信号は、関連デュプレクサ・ユニット７６を通して、受信した信号を５つの同等部分に分割しかつそれを受信機ＲｘＡ〜ＲｘＥに供給する受信スプリッター・ネットワーク７４にパスされる。

システムの負の極性成分は、同様に接続される。従って、全方向性アンテナ・アセンブリが採用される一つのアンテナ・アセンブリ、または３セクター・システムを用いる３つのアンテナ・アセンブリを必要とするだけで、５人のオペレータがシステムを同時に用いることができるということが理解できる。以前のシステムは、セクター毎に５つの個別のアンテナ・アセンブリ、または３セクター・システムに対して１５のアンテナ・アセンブリを必要としていた。

図５のコンバイナー・ユニット７０は、多数の欠点を有しうる。まず第１に、送信コンバイナー・ネットワーク７２は、システムにかなりの信号損（シグナル・ロス）を導く構成部分を含みうる。これらの信号損は、システムの送信範囲を低減する。信号損を軽減するために増幅器を追加しうるが、これらは、必要な信頼性と一緒に適切な線形性、瞬時帯域幅及び効率により同時に５つの周波数帯域の全ての送信に必要なパワーを取り扱うことができない機能の欠点を有する。

送信コンバイナー・ネットワーク７２が送信マルチプレクサとして組合せで動作する５つの並列帯域フィルタのアセンブリを有するような、増幅器によって必要とされるパワー出力を低減するために送信コンバイナー・ネットワーク７２への帯域フィルタの導入が提案されている。帯域フィルタは、対応する送信機ＴｘＡ〜ＴｘＥからの信号をフィルタし、その後で信号が共通の出力ラインにマルチプレクサされかつデュプレクサ・ユニット７６及びアンテナ・アセンブリ７８に送られる。各フィルタの通過帯域は、対応するオペレータに許可された周波数帯域に可能な限り近いように選択される。しかしながら、そのような装置は、ほとんどの帯域フィルタの浅いロール-オフとびサブ-バンドの結果として得られるオーバーラッピングとにより、システムにおける信号損を更に増大し、かつ送信機ＴｘＡ〜ＴｘＥ間の分離を低減する。

図７ａにおいて図５及び６に示すコンバイナー・ユニットで使用される、改良された送信コンバイナー・ネットワークを２００で示す。送信コンバイナー・ネットワーク２００は、第１及び第２の送信マルチプレクサ２２２ＡＢＥ及び２２２ＣＤを組み込む。第１の送信マルチプレクサ２２２ＡＢＥは、３つの送信機２２４Ａ，２２４Ｂ、２２４Ｅまでからの送信信号を受信しかつ対応する帯域フィルタ２２６Ａ，２２６Ｂ，２２６Ｅでそれらをフィルタするように構成されている。第２の送信マルチプレクサ２２２ＣＤは、二つの更なる送信機、２２４Ｃ及び２２４Ｄまでからの送信信号を受信しかつ対応する帯域フィルタ２２６Ｃ及び２２６Ｄでそれらをフィルタするように構成されている。

帯域フィルタ２２６Ａ，２２６Ｂ，２２６Ｅからのフィルタされた出力信号は、第１のフィルタ出力で組合され（組合された出力信号２２８Ｘ）かつ帯域フィルタ２２６Ｃ、２２６Ｄからのものは、第２のフィルタ出力で組合される（組合された出力信号２２８Ｙ）。フィルタ出力からの信号２２８Ｘ、２２８Ｙは、２つの入力ポート２３２Ｘ、２３２Ｙ及び出力ポート２３２Ｚを有している２-入力３ｄＢ受動コンバイナーで組合される。次いで、出力ポート２３２Ｚからの組合された出力信号は、図５に示すように、デュプレクサ・ユニット７６を介して、関連アンテナ・アセンブリ７８に供給される。

ここで図７ｂを参照すると、５つのフィルタ２２６Ａ〜２２６Ｅの対応する通過帯域２４０Ａ〜２４０Ｅが示されている。通過帯域２４０Ａ〜２４０Ｅは、（通過帯域２４０Ｃ及び２４０Ｄが明瞭化のためにその他のものに対して低く示されているが）公称最大を有しかつ帯域幅は、同じでないということが理解できる。周波数スケール２４２で示されるように、５つの許可された周波数帯域２４２Ａ〜２４２Ｅは、周波数帯域２４２Ａ及び２４２Ｂに直ぐに隣接する周波数帯域２４２Ｃ、及び周波数帯域２４２Ｂ及び２４２Ｅに直ぐに隣接する周波数帯域２４２Ｄを備えている。これは、二つのグループの非隣接周波数通過帯域２４２Ａ/２４２Ｂ/２４２Ｅ及び２４２Ｃ/２４２Ｄを結果としてもたらし、それらは、図７ａに示すように、異なる送信マルチプレクサ２２２ＡＢＥ及び２２２ＣＤにそれぞれ関連付けられる。

各送信マルチプレクサ２２２ＡＢＥまたは２２２ＣＤにおけるフィルタ通過帯域が、かなりの通過帯域オーバーラップを阻む阻止帯域によって分離されるので、例えば、フィルタ２２６Ａから出力された信号２２８Ｘは、かなり減衰された形式で、フィルタ２２６Ｂ及び２２６Ｅを介して、送信機２２４Ｂ及び２２４Ｅだけに到達し、かつほとんど目的に対して無視してよい。同じことが、個々の送信マルチプレクサ、２２２ＡＢＥまたは２２２ＣＤ内の送信機のその他のペアの間の結合、従ってフィルタ２２６Ａ〜２２６Ｅに適用される。フィルタ２２６Ａ〜２２６Ｅによって供給される減衰は、適切ならば、信号２２８Ｘまたは２２８Ｙが生成される出力におけるその他の信号から送信機を分離し、かつ結果として、これらの出力において、信号２２８Ｘまたは２２８Ｙは、“完全に組合わされる”。表現“完全に組合わされる”は、対応するフィルタの通過帯域がオーバーラップしないので、フィルタ通過帯域にわたるマルチプレクサ２２２ＡＢＥ及び２２２ＣＤの電気的インピーダンスが実質的に一定のままであるということを意味することを意図する。これは、最小ひずみ（“完全”）で出力信号２２８Ｘまたは２２８Ｙを供給するために送信機２２４Ａ〜２２４Ｅからの入力信号にマルチプレクサ２２２ＡＢＥまたは２２２ＣＤを通過させて、所望の組合せ機能を実行させる。フィルタ通過帯域がオーバーラップするときには、通過帯域インピーダンスは、一定ではなく、それゆえにマルチプレクサ出力に現われる信号は、ひずみを受ける（“不完全”）。送信機２２４Ａ〜２２４Ｅの間の望ましくない相互作用を禁止すると同時に二つの信号２２８Ｘと２２８Ｙを組合せるために、コンバイナー２３２を用いる。コンバイナーは、２-入力３ｄＢ受動広帯域構成部分でありかつそれは、これらのポートにおける信号の周波数分離に係わりなく、その二つの入力ポート２３２Ｘと２３２Ｙとの間で少なくとも２０ｄＢの良好な信号分離を供給する。それは、それらの間の容易に感知できる程の不要な送信機結合を許容することなく周波数において隣接する信号を組合させる。従って、２２８Ｘ及び２２８Ｙにおける信号グループは、受け入れられない程度の相互作用なしで、線形的に組合わされ、かつ実質的に完全に組合わされた連続的な周波数スペクトルとしてコンバイナー２３２の出力に現れる。

コンバイナー２３２の入力ポート２３２Ｘと出力ポート２３２Ｙとの間に固有の信号損が存在するが、これは、受動波長帯構成成分に完全に依存する送信コンバイナー・ネットワークによって課せられる損失よりもかなり小さい。図７ａを参照して説明した２段階組合せアプローチは、通常のアーキテクチャよりも効率的な受動送信機組合せネットワークを供給し、かつ線形マルチ-キャリヤ・パワーアンプに対する必要性を回避する。

従って、装置は、隣接及び非隣接送信帯域の両方のオペレータに基地局アンテナ・アセンブリを共有させる。送信コンバイナー・ネットワーク２００が図５に示したものと比較して損失（ロス）を低減したので、高価なマルチ周波数パワーアンプは、必要ない。更に、装置は、図５の送信コンバイナー・ネットワーク７２に固有なオーバーラッピング・フィルタ通過帯域を回避する。

図７ａの送信コンバイナー・ネットワーク２００に類似する装置で用いることができる最少数の送信信号は、２つであり、かつ２つの信号は、対応する個別のフィルタを介して３ｄＢ受動コンバイナー２３２に接続される。隣接周波数帯域に二つだけの送信機が存在する場合には、コンバイナー２３２に供給する前に２２２ＣＤのようなマルチプレクサで送信信号を一緒に多重化する必要はない。周波数で非隣接である二つの信号が存在する場合には、それらは、一つのマルチプレクサ２２２を用いて組合せかつ２３２のようなコンバイナーを通過させることなくデュプレクサに直接供給することができ、それゆえに信号損を低減する。少なくとも２つが隣接帯域にあるような３つの送信信号では、２つは、マルチプレクサ２２２で組合せうるしかつ第３のものは、コンバイナー２３２に直接供給されうる。しかしながら、３つの非隣接周波数帯域Ａ，Ｂ及びＥが組合わされる場合には、一つのマルチプレクサ２２２ＡＢＥだけが必要とされかつその出力２２８Ｘは、コンバイナー２３２を通過することなくデュプレクサに直接供給される。４つ以上の信号は、二つ以上の非隣接信号の二つのグループを必要とし、各グループは、他のグループと組合わせる前に一緒に多重化される。５つ以下の送信機を組合せるときには、マルチプレクサ２２２への未使用入力は、通常、負荷で終端される。代替的に、未使用周波数フィルタ２２６は、マルチプレクサから省略することができ、それにより費用、サイズ及び重さを低減する。

送信コンバイナー・ネットワーク２００は、その記載内容が参考文献としてここに採用される同時係属中の英国特許出願第０１０８４５６．５号に詳細に説明されている。

図６のアンテナ・システムは、５人までのネットワーク・オペレータに共通アンテナ・アセンブリを共有させる。しかしながら、上述したように、実質的に同時に多数のネットワーク・オペレータに共通アンテナ・アセンブリを使用させるだけでなく、好適にはアンテナ・アセンブリ自体から遠隔の位置から、各オペレータによるアンテナ・アセンブリの電気的傾斜角度の独立した電気的調整に対する機能を供給する、アンテナ・システムに対する必要性が存在する。

図８では、本発明によるアンテナ・システムの好適な形式が７００でブロック形式で示されている。この実施形態では、アンテナ・システム７００は、３つのサブ-アレイ７００Ａ（Ｅ１−Ｅ４）、７００Ｂ（Ｅ５−Ｅ８）及び７００Ｃ（Ｅ９−Ｅ１２）に配列された合計１２のアンテナ素子Ｅ１〜Ｅ１２を有しているアンテナ・アセンブリ７０２を備えている。アセンブリ７０２の電気的傾斜角度は、点線７０４で表わされかつ以下に詳細に記述される、チルト・コンバイナー・ユニット（ＴＣＵ）の形式の制御手段によって調整されうる。

アンテナ・アセンブリ７０２による送信に対する、第１及び第２の入力信号、Ｓａ及びＳｂは、第１及び第２の入力搬送波線路７２０、７２２をそれぞれ通してアンテナ素子Ｅ１−Ｅ１２に配送される。アンテナ・アセンブリ７０２は、第１及び第２の入力搬送波線路７２０、７２２の対応するものによって供給される第１及び第２の主要（１次）スプリッター・ユニット７１６Ａ、７１６Ｂを含む。スプリッター・ユニット７１６Ａ，７１６Ｂのそれぞれは、実質的に同じ強度/パワーの二つの出力信号を生成する。第１のスプリッター・ユニット７１６Ａからの第１の出力信号は、追加の移相、一般的には、−４５度とー６０度どの間、を主要スプリッター・ユニット７１６Ａからの信号に適用するために、移相・ユニット７１７Ａに供給される。移相された出力信号は、更なるスプリッター・ユニット７１６Ｃに供給され、スプリッター・ユニット７１６Ｃは、それが受信する入力信号を実質的に同じ強度の二つの信号に分割する役割をする。更なるスプリッター・ユニット７１６Ｃからの二つの出力信号は、それぞれがそれが受信した信号を実質的に同じ強度の二つの出力信号に分割する、対応する更なるスプリッター・ユニット７１６Ｄ，７１６Ｅに供給される。更なるスプリッター・ユニット７１６Ｄ，７１６Ｅからの出力信号は、第１のサブ-アレイ７００Ａの素子Ｅ１〜Ｅ４の対応するものに供給される。各素子Ｅ１〜Ｅ４は、以下に更に説明するように、各素子に供給される信号の移相（移相）を調整する更なるかつ独立した手段を供給するために、関連位相調整装置、１５１Ｅ１、１５１Ｅ２，１５１Ｅ３，１５１Ｅ４をそれぞれ有する。受信モードでは、信号は、同じ装置を通る逆経路(reverse path)によって第１及び第２の搬送波線路に組合わされる。

スプリッター装置７１６Ａ、７１６Ｃ、７１６Ｄ、７１６Ｅは、第１のサブ-アレイ７００Ａの素子Ｅ１〜Ｅ４への出力信号のそれぞれが実質的に同じ強度の信号を受信するように構成されるということが上述した説明から理解されるであろう。

スプリッター・ユニット７１６Ａからの第２の出力は、更なるスプリッター・ユニット７１９Ａに供給され、スプリッター・ユニット７１９Ａは、それが受信した入力を、第１の４相（直交）ハイブリッド・コンバイナー・ユニット７２６Ａの第１の入力（Ａ）に供給される第１の出力信号と、第２の４相コンバイナー・ユニット７２６Ｂの入力（Ａ）に供給される第２の出力信号とに分割する。

第２のスプリッター・ユニット７１６Ｂは、更なるスプリッター・ユニット７１９Ｂに、第１の出力信号を供給し、スプリッター・ユニット７１９Ｂは、それが受信した入力を、実質的に同じ強度の二つの信号に分割し、それの一つは、第１の４相コンバイナー・ユニット１７４Ａの第２の入力（Ｂ）に供給され、それの他のものは、第２の４相コンバイナー・ユニット１７４Ｂの第２の入力（Ｂ）に供給される。

第１及び第２の４相コンバイナー・ユニット７２６Ａ、７２６Ｂのそれぞれは、第１及び第２の出力信号を中央サブ-アレイ７００Ｂの二つの素子に供給する：第１の４相コンバイナー・ユニット７２６Ａは、素子Ｅ５及びＥ６に信号を供給しかつ第２の４相コンバイナー・ユニット７２６Ｂは、素子Ｅ７及びＥ８に信号を供給する。第１及び第２の４相コンバイナー・ユニット７２６Ａ、７２６Ｂは、素子Ｅ５〜Ｅ８に供給される信号の位相が入力搬送波線路７２０、７２２上の信号の位相の平均であることを確実にする。例えば、素子Ｅ５に供給されるパワーが減少すると、素子Ｅ６に供給されるパワーは、素子Ｅ５，Ｅ６に供給されるパワーの合計が実質的に一定のまま維持されるように増大する。

第２のスプリッター・ユニット７１６Ｂからの第２の出力信号は、第２の移相・ユニット７１７Ｂを通してパスされ、第２の移相・ユニット７１７Ｂは、スプリッター・ユニット７１６Ｆに＋４５度の移相（即ち、移相・ユニット７１７Ａの逆極性）を適用する。スプリッター・ユニット７１６Ｂは、それが受信した入力信号を実質的に同じ強度の二つの出力信号に分割し、それら二つの信号は、次いで更なるスプリッター・ユニット７１６Ｇ、７１６Ｈによって二つの更なる信号に分割される。スプリッター・ユニット７１６Ｇ、７１６Ｈからの４つの出力信号は、対応する追加位相調整装置１５０Ｅ９〜１５０Ｅ１２を通して、第３のサブ-アレイの素子Ｅ９〜Ｅ１２の異なるものに供給される。

それゆえに、中央サブ-アレイ７００Ｂは、中央サブ-アレイにおけるパワーが信号の送信及び受信の両方に関する合計アレイ・パワーの実質的に５０％である結果を伴い、４相ハイブリッド・ユニットの装置によって供給される。アレイ全体に対して、送信で生成された信号の位相は、−４５度の移相を伴って、二つの入力搬送波線路７２０、７２２によって供給される位相の平均である。同様に、中央サブ-アレイ７００Ｂによって受信される信号は、−４５度だけシフトされた、他の二つのサブ-アレイ７００Ａ、７００Ｃによって受信される位相の中間である。

アンテナ・アセンブリの入力ポート７１２、７１４は、それぞれ、対応する給電線７５６，７５８を介してＴＣＵ７０４の出力ポート７５２、７５４に接続される。ＴＣＵは、図５及び６に示すユニット７０に類似する、第１及び第２のコンバイナー・ユニット７３０，７４０を含み、各コンバイナー・ユニット７３０、７４０の出力は、出力ポート７５４、７５２にそれぞれ接続される。

また、ＴＣＵ７０４は、７５０で示される、差分位相制御ユニット（ＤＰＣＵ）の形式の位相制御手段も含む。ＤＰＣＵ７５０は、破線７５０ａによって示された、送信差分位相制御サブ-ユニットと、破線７５０ｂによって示された受信差分位相制御サブ-ユニットとを備えている。送信差分位相制御サブ-ユニット７５０ａは、その入力が第１のネットワーク・オペレータ７６０の送信機（図示省略）に関連付けられた一つのＲＦポート７２６ａの出力に接続される入力スプリッター・ユニット７２５ａを備えている。入力スプリッター・ユニット７２５ａは、それぞれが対応する第１及び第２の調整可能遅延ユニット(以後、“送信位相調整器”と称する)７６０ａ、７６２ａの入力に接続される、二つの出力を有する。そこで、各ネットワーク・オペレータによって送信される信号は、入力スプリッター・ユニット７２５ａによって二つの同等パワー信号に分割され、かつこれら二つの信号は、次いで、移相器ネットワーク７６０ａ、７６２ａによる差分移相の対象となる。

第１の送信位相調整器７６０ａは、その出力で第１のコンバイナー・ユニット７３０の送信コンバイナー・ネットワーク７３４の一つの入力に接続される。第２の送信位相調整器７６２ａは、その出力で第２のコンバイナー・ユニット７４０の送信コンバイナー・ネットワーク７４４の一つの入力に接続される。

受信差分位相制御サブ-ユニット７５０ｂは、二つの入力と出力とを有している出力マルチプレクサ・ユニット７２５ｂを備えている。出力マルチプレクサ・ユニット７２５ｂの出力は、第１のネットワーク・オペレータ７６０の受信機（図示省略）に関連付けられた一つのＲＦポート７２６ｂの入力に接続される。

出力マルチプレクサ・ユニット７２５ｂの二つの入力のそれぞれは、対応する第１及び第２の調整可能遅延ユニット（以後、“受信位相調整器”と称する）７６０ｂ、７６２ｂの出力に接続される。第１の受信位相調整器７６０ｂは、第２のコンバイナー・ユニット７４０のデマルチプレクサ７４６の出力にその入力で接続される。第２の受信位相調整器７６２ｂは、第１のコンバイナー・ユニットのデマルチプレクサ７３６の出力にその入力で接続される。

動作において、アンテナ・システム７００によって送信される信号は、基地局の第１のオペレータ７６０のＲＦポート７２６ａから入力スプリッター・ユニット７２５ａの入力に供給される。入力スプリッター・ユニット７２５ａは、信号を、同等な強度の二つの出力信号に分割しかつ一つの分割した信号を、送信差分位相制御サブ-ユニット７５０ａの第１及び第２の送信位相調整器７６０ａ、７６２ａのそれぞれに供給する。

第１及び第２の送信位相調整器７６０ａ、７６２ａは、可変遅延をそれに供給された信号に適用するためにネットワーク・オペレータによって動作可能であり、それにより±４５°内に信号の位相を調整する。送信位相調整器７６０ａ、７６２ａは、第１の送信位相調整器７６０ａが正の移相をそれに供給されるＲＦ信号に適用するように構成される場合には、第２の送信位相調整器７６２ａは、負の移相をそれに供給されるＲＦ信号に適用するように構成されるか、またはその逆である。この装置は、各送信位相調整器によって要求される遅延変化の量が、一つの遅延装置が遅延の固定値を有しかつ他方が、固定値に対して、遅延を増大または減少するような代替装置によって要求されるものの半分であるという効果を有する。しかしながら、各送信位相調整器７６０ａ、７６２ａは、各送信位相調整器によって適用される移相の大きさが必要に応じて異なりうるように独立してそれに供給される信号の位相を調整するように構成される。

第１の送信位相調整器７６０ａからの位相調整済み信号は、第１のコンバイナー・ユニット７３０の送信コンバイナー・ネットワーク７３４の入力に供給される。同様に、第２の送信位相調整器７６２ａからの位相調整済み信号は、第２のコンバイナー・ユニット７４０の送信コンバイナー・ネットワーク７４４の入力に供給される。各送信コンバイナー・ネットワーク７３４、７４４は、送信モードにおいて、信号を出力ポート７５４、７５２にそれぞれ適用する、その関連デュプレクサ７３２、７４２の入力に移相された信号を供給する。

出力ポート７５２、７５４から、位相調整済み信号は、アンテナ・アセンブリ７０２の入力ポート７１２、７１４に、それぞれ給電線７５６，７５８を介して、供給される。実際には、給電線７５２、７５４は、例えば、数キロメートル離すことを必要とする場合には、ＴＣＵ７０４をアンテナ・アセンブリ７０２から遠隔の位置に配置することができるように望む長さに作ることができる。

入力ポート７１２、７１４から、位相調整済み信号は、入力搬送波線路７２０、７２２上を、それぞれ信号Ｓａ及びＳｂとして、第１の上部及び下部サブ-アレイ・スプリッター・ユニット７１６Ａ、７１６Ｂに供給される。第１の上部及び下部サブ-アレイ・スプリッター・ユニット７１６Ａ、７１６Ｂから、信号Ｓａ、Ｓｂは、分割されかつ、第２〜第７の上部及び下部サブ-アレイ・スプリッター・ユニット７１６Ｃ〜７１６Ｈの一つ以上を介して、アンテナ素子Ｅ１〜Ｅ１２に分配され、そこから信号は、セルのモバイル・ラジオに電磁信号として送信される。

信号Ｓａ、Ｓｂが分割されかつアンテナ・アセンブリ７０２の素子Ｅ１〜Ｅ１２に分配される方法は、スプリッター・ユニットが相互接続される方法から及び上述した説明から当業者によって直ぐに理解されるであろう。スプリッター・ユニットの構成は、アンテナが基地局１７６０で電気的に傾けられるときにアンテナを横切る線形位相表面に良好な近似を供給する。これは、比較的簡単でかつ費用有効な傾斜可能システムを与えるべくたった二つの給電線７５６、７５８の使用を通して達成される。

図８は、実際には負の偏波信号も送信及び/または受信されるが、一つの偏波（例えば、正の偏波）だけを有している信号を送信及び/または受信するように構成された装置を示す。各偏波に対して、アンテナ・アセンブリ７０２への二つの給電線７５６，７５８及び二つの対応する搬送波線路７２０、７２２が供給される。そこで、双極性（デュアル-ポラリティ）アンテナに必要な給電線の最大数は、４であり、設計において装置を比較的簡単にする。

信号Ｓａ、Ｓｂの位相における差は、アンテナ・アセンブリの電気的傾斜角度を決定しかつそれは従って第１及び第２の送信位相調整器７６０ａ、７６２ａによって信号に適用される遅延の量を設定することによって、アンテナ・アセンブリ７０２の電気的傾斜角度を調整することができるということが理解される。更に、ＴＣＵ１０４は、アンテナ・アセンブリ自体から遠隔した位置にありうる。素子Ｅ１〜Ｅ１２への信号経路のそれぞれにおける追加の位相調整装置１５０Ｅ１〜１５０Ｅ１２の提供は、サブ-アレイ７００Ａ〜７００Ｃの各素子に供給される信号の位相を更に調整するための手段を供給する。

追加の位相調整装置１５０Ｅ１〜１５０Ｅ１２は、誘電体楔（ウェッジ）型装置のような機械的位相調整装置の形式を取りうる。そのような位相調整装置は、この技術分野でよく知られており、かつそれにわたりアンテナ素子への伝送線路Ｔが走る、ベースプレートと、ベースプレートと伝送線路Ｔとの間に配置された誘電体材料の全プレーナー・プレートとを含む。“楔”と一般的に呼ばれる、誘電体材料のプレートは、一般的に、それの一つの縦のエッジから切り取られた三角形またはＶ形状セグメントを有する矩形である。楔は、伝送線路Ｔに対して一般的に横方向にベースプレート及び伝送線路Ｔに相対して移動可能である。その形状により、楔の線形移動は、誘電体材料のより多いかまたはより少ない量を伝送線路とベースプレートとの間に挿入させ、それにより伝搬速度、従って、伝送線路Ｔのあらゆる信号の位相を楔の線形位置に依存する量だけシフトさせる。そのような線形移動は、サーボまたはその他のモーション・トランスデューサの形式の線形アクチュエータによって通常実行される。

伝送線路Ｔの信号に適用される移相の量は、伝送線路Ｔの下の楔の位置及び、楔へのＶ形状切欠きの内角、“楔角度”によって設定される。

最大傾斜で、ボアサイトの利得が１．５ｄＢまで低減されうるように、傾斜角度度の大きさが増大されるとボアサイトの利得は、低減される。傾斜角度度が最大値に増大されるときに、サイドローブ・レベルにおける増大を-１５ｄＢ（またはそれ以下）に制限することが好ましい。従って、垂直放射パターン（ＶＲＰ）は、広げられかつボアサイトの絶対利得における低減が生ずる。ボアサイトの利得に対してサイドローブの利得を-１０ｄＢまでリラックスすることができるところでは、±２０°の傾斜角度が可能でありかつより高いボアサイト利得を得ることができる。

受信モードでは、アンテナ素子によって受信される信号は、それぞれデマルチプレクサ７３６及び７４６に、デュプレクサ７３２及び７４２を介して、運ばれる。これらの信号の一部は、各ネットワーク・オペレータの装置に関連付けられた差分移相器７６０ｂ、７６２ｂにそれによって運ばれる。次いで、差分移相器からの信号は、マルチプレクサ・ユニット７２５ｂにおけるベクトル総和の対象となる。特定のネットワーク・オペレータに関連付けられた差分移相器の適切な設定は、そのオペレータに対して所望の傾斜角度で、アンテナのボアサイトで受信される信号を結果としてもたらし、マルチプレクサ７２５ｂに同相で追加される。

差分移相は、一つの位相調整器、７６０ｂまたは７６２ｂの代わりに固定移相器に、かつ他の該位相調整器の代わりに可変移相器により代替的に実施されうるし、固定されたものに対して移相差分を供給するということが理解されるであろう。また、受信した信号のスプリッティングに関連付けられた損失を克服するために、関連スプリッター７２５ａ（７２５ｂ）の前の信号路のどこかに、例えば、デュプレクサ７３２（７４２）の後に増幅器（アンプ）を挿入することができるということも理解されるであろう。代替的に、または更に、その動作が送信された信号によって中断されることを回避するために取られる適切な警戒により、線路７２０、７２２における損失の対象になる前に受信した信号が増幅されるという効果を伴って、増幅器を入力搬送波線路７２０、７２２の終端でアンテナ・アセンブリ内に設置しうる。

各オペレータに関連付けられた可変電気的傾斜は、基地局１７６０で実施されるように、各オペレータに対して個別であるのに対して、機械的位相調整装置１５０Ｅ１〜１５０Ｅ１２によって実施される追加の傾斜は、全てのオペレータに共通である。いずれにしても、追加の機械的位相調整装置１５０Ｅ１〜１５０Ｅ１２の提供は、アンテナ・システムの電気的傾斜を“微調整する”ための手段をオペレータに供給する。追加の傾斜は、先に説明したような機械的手段（例えば、誘電体材料の移動）によって実施されうる。しかしながら、代替的に、追加の傾斜は、例えば、７６０ａ、７６０ｂ、７６２ａ、７６２ｂで記述された種類の電気的移相器の使用により、電気的に実施されうる。

図８に示した実施形態では、送信及び受信差分位相制御サブ-ユニット７５０ａ、７５０ｂを含んでいる差分位相制御ユニット７５０は、オペレータ基地局１７６０の外部に配置される。代替実施形態（図示省略）では、差分位相制御ユニット７５０は、それ自体が送信及び受信復調器内にある基地局内に配置されうる。この場合には、基地局１７６０は、差分位相制御ユニット７５０の制御を許容するために外部入力ポートが設けられている。差分位相制御ユニット７５０が基地局１７６０内に配置されるときには、それぞれがそれら自体のパワー増幅手段を設けられうる、（所与の信号極性に対して第１及び第２の送信位相調整器７６０ａ、７６０ｂのそれぞれから）二つの送信機経路が基地局内で要求され、それにより合計キャリア・パワーを二倍にさせる。

ＴＣＵ７０４上の出力ポート７４２、７５４とアンテナ・アセンブリ上の入力ポート７１２、７１４との間の給電線７５６，７５８は、その長さが１００メートルの大きさのものである必要がありうるので、給電線の長さにおける変化は、送信される信号の位相に影響を及ぼしうるという可能性が存在する。伝送線路上の信号の位相調整は、所定の量で伝送線路の見かけの長さを変えることによって通常影響を受ける。そこで、例えば、給電線の熱膨張または収縮による、給電線の長さにおける変化は、線路上の信号の位相に影響を及ぼしうる。

上述したような傾斜可能アンテナ・アセンブリの傾斜感度は、一般的に電気的傾斜の度毎に１７度の位相差である。電気的傾斜角度の要求分解能及び安定性が、設定された電気的傾斜角度度の＋/-０．２度である場合には、要求差分移相分解能及び安定性（ＤＰＳＲＳ）は、
ＤＰＳＲＳ＝＋/-０．２ ×１７度
＝（移相の）＋/-３．４度
によって与えられる。

波長は、例えば、２ＧＨｚでは、１５ｃｍなので、＋/-３．４度の差分移相は、
ＡＥＬＶ＝（３．４/３６０）×１５ｃｍ＝１．４ｍｍ
によって与えられる許容電気長変化（ＡＥＬＶ）に対応する。

一般的な給電ケーブルの熱膨張率は、０．０１ｍｍ/ｍ/℃である。そこで、給電ケーブルの最大長さが１００ｍであり、かつ温度が２０から８５℃に増大した場合には、ケーブルは、（８５−２０）×１００×０．０１ｍｍ（＝６．５ｃｍ）だけ長さが増大する。

１．４ｍｍの長さにおける最大許容可能差に対応している、一対の給電装置（フィーダー）間の温度における最大許容可能差は、
最大温度差＝（１．４/０．０１）×１００
＝１．４℃
によって与えられる。

電気的長さ及びフィーダー間の温度差に対する感度のこの高い値は、アンテナ・アセンブリの入力ポート７１２、７１４における信号Ｓａ、Ｓｂの位相差がＴＣＵ７０４の出力ポート７５４、７５２におけるものと同じであることを確実にする必要性を結果としてもたらす。

図９は、給電線７５６、７５８のそのような熱膨張または収縮による給電線位相差を自動的に補償する装置の第１の形式のブロック図である。９００で示される、自動位相補償装置は、破線９０２、９０４によって示される、第１及び第２のミキサー・アセンブリを備えている。第１のミキサー・アセンブリ９０２は、給電線７５６、７５８上の信号をミキサーに緩めに結合する第１及び第２の方向性結合器またはＴ−タップ９１０、９１２を含む。各結合器９１０、９１２は、入力と二つの出力とを有する。第１の結合器９１０の入力は、第２のコンバイナー・ユニット７４０の出力に接続される（図９には図示せず）。第１の結合器９１０の第１の出力は、第１のミキサー９１６の第１の入力及び９０度移相器９１８の入力を供給する。

第２の結合器９１２の入力は、第１のコンバイナー・ユニット７３０の出力に接続される（図９には図示せず）。第２の結合器９１２の第１の出力は、第２のミキサー９２２の第１の入力及び第１のミキサー９１６の第２の入力を供給する。９０度移相器９１８の出力は、第２のミキサー９２２の第２の入力に接続される。第１の結合器９１０の第２の出力は、その信号出力が出力ポート７５２に接続される第１の可変移相装置（以後、“第１の移相器”と称する）９１４の信号入力に接続される。第２の結合器９１２の第１の出力は、その信号出力が出力ポート７５４に接続される第２の可変移相装置（以後、“第２の移相器”と称する）９２０の信号入力に接続される。第１及び第２のミキサー９１６、９２２のそれぞれの出力は、対応する第１及び第２の低域フィルタ９２４、９２６の入力に接続され、各低域フィルタの出力は、フィードバック・コントローラ９２８の第１及び第２の入力にそれぞれ接続される。

第２のミキサー・アセンブリ９０４は、上述の第１のミキサー・アセンブリ９０２と実質的に同一である。それゆえに、第２のミキサー・アセンブリ９０２は、第３及び第４のブリッジ方向性結合器９４０、９４２を含み、それぞれが１つの入力と２つの出力を有する。第３の結合器９４０の入力は、入力ポート７１２に接続される。第３の結合器９４０の第１の出力は、図８に図示されているように、第１の上方サブ-アレイ・スプリッター・ユニット７１６Ａの入力に接続される。第３の結合器９４０の第２の出力は、第３のミキサーの第１の入力及び第２の９０度移相器９４８の入力に給電する。
第４の結合器９４２の入力は、入力ポート７１４に接続される。第４の結合器９４２の第１の出力は、図８に図示されているように、第１の下方サブ-アレイ・スプリッター・ユニット７１６Ｂの入力に接続される。第４の結合器９４２の第２の出力は、第４のミキサー９５２の第１の入力及び第３のミキサー９４６の第２の入力に給電する。第２の９０度移相器９４８の出力は、第４のミキサー９５２の第２の入力に接続される。

第３及び第４のミキサー９４６、９５２の各出力は、個別の第３及び第４の低域フィルタ９５４、９５６の入力に接続され、各低域フィルタの出力は、第１及び第２のフィードバック・ケーブル９６０、９６２を介して、それぞれフィードバック・コントローラ９２８の第３及び第４の入力に接続される。
フィードバック・コントローラ９２８の出力は、個別の増幅器９３０ａ、９３０ｂを介して、第１及び第２の移相器９１４、９２０の制御入力に接続される。各移相器９１４、９２０の制御入力は、供給される信号によって、制御入力における信号に適用される移相量を調整するように配列される。
上述の内容から、第１のミキサー・アセンブリ９０２、第１ならびに第２の移相器９１４、９２０、コントローラ・ユニット９２８、及び増幅器９３０ａ、９３０ｂはＴＣＵ７０４の中に配置されていること、及び第２のミキサー・アセンブリ９０４は通常アンテナ・アセンブリ７０２に配置されていることが理解される。すなわち、第１及び第２のミキサー・アセンブリ９０２、９０４は、給電線７５６、７５８の反対の端部に配置され、また給電線７５６、７５８によって接続される。これは、図１１を参照してより詳細に示され、また説明される。

自動位相補償装置９００は、給電線７５６、７５８のいずれかの端部において、信号Ｓａ，Ｓｂの間の位相差の変化を補償するように配列される。そのような変化は、例えば、給電線の間の熱膨張差あるいは収縮差によって起こるかもしれない。図９によって実施されるフィーダ変化位相補償技術は、アンテナ・アセンブリによって送信されるすべての信号に共通であり、またすべてのアンテナ・オペレータにも共通である。
動作時、図８を参照して説明されたように、第１及び第２のコンバイナー・ユニット７３０、７４０から出力される信号Ｓａ，Ｓｂは、それぞれ第１及び第２の結合器９１０、９１２の入力に供給される。第１の結合器９１０は、信号Ｓａの一部を抽出し、それを第１のミキサー９１６の第１の入力及び９０度移相器９１８の入力へと給電する。９０度移相器は、信号Ｓａの抽出された部分の位相を９０度調整し、それを第２のミキサー９２２の第２の入力に適用する。

第２の結合器９１２は、信号Ｓｂの一部を抽出し、それを第２のミキサー９２２の第１の入力に給電し、また第１のミキサー９１６の第２の入力にも給電する。各ミキサー９１６、９２２は、その入力で受信された信号を混合し、混合した信号をそれぞれ第１及び第２の低域フィルタ９２４、９２６に出力する。第１のミキサー９１６から第１の低域フィルタ９２４へ適用される混合された信号は、信号Ｓａ、Ｓｂの“同相”搬送波成分に比例する一方で、第２のミキサー９２２から第２の低域フィルタ９２６に供給される混合された信号は、信号Ｓａ、Ｓｂの直交搬送波成分に比例することがわかる。“同相”及び直交成分の使用は、信号Ｓａ及びＳｂの間の位相差の明確な測定値を導き出すために必要である。
低域フィルタ９２４、９２６は実質的に、搬送波成分、及びミキサーにおいて振幅変調に続いてゼロ値を有する搬送波から生じるあらゆる変動を含む、混合された信号からのＤＣタームを除くすべてを除去し、及びＤＣ信号をフィードバック・コントローラ９２８の第１及び第２の入力に適用する。

給電線７５６、７５８で第２のミキサー・アセンブリ９０４に適用される信号Ｓａ、Ｓｂは、第３及び第４のＴ−タップ９４０、９４２によって抽出もされ、上述されたものと同じ方法で、第３及び第４のミキサー９４６、９５２に適用される。第３及び第４のミキサーからの出力は、それぞれ信号Ｓａ、Ｓｂの同相搬送波成分及び直交成分に比例する。
混合した信号は、これも信号におけるＤＣタームを除くすべてをフィルタにかける第３及び第４の低域フィルタ９５４、９５６に適用され、それからフィードバック・コントローラ９２８の第３及び第４の入力にＤＣ信号が適用される。

第１及び第２（または第３及び第４）の低域フィルタからの出力の実施例が、それらの入力における信号間の位相差の関数として図１０に図示されている。
低域フィルタ９２４、９２６、９５４、９５６からの出力を比較することによって、フィードバック・コントローラ９２８は、アンテナ・システムの以下の属性を計算することができる：ＴＣＵ７０４における信号Ｓａ、Ｓｂの位相差、アンテナ・アセンブリ７０２における信号Ｓａ、Ｓｂの位相差、及び制御ユニットとアンテナ・アセンブリとの間の位相差における差を補償するのに必要な位相誤差調整である。
加えて、フィードバック・コントローラ９２８は、制御ユニット７０４にける信号Ｓａ、Ｓｂの搬送波電力、アンテナ・アセンブリ７０２における信号Ｓａ、Ｓｂの搬送波電力、及び給電線７５６、７５８の長さに沿った信号損失または減衰を決定することができる。

フィードバック・コントローラ９２８はそれから、増幅器９３０ａ、９３０ｂを介して、第１及び第２の移相器９１４、９２０の位相制御入力に適用される制御信号を出力するように動作することができる。第１及び第２の移相器は、誤差を最低限のレベルに減らすために、フィードバック・コントローラ９２８からの制御信号によって、信号Ｓａ、Ｓｂに適用される移相量を調整する。すなわち、フィードバック・コントローラ９２８は確実に、制御ユニット７０４における信号Ｓａ、Ｓｂの間の位相差がアンテナ・アセンブリ７０２における信号Ｓａ、Ｓｂの間の位相差と実質的に等しくなるように動作することができる。該プロセスは、すべての搬送波の総計的波形で実行され、位相補償は、アンテナ・アセンブリにおける位相差が、あらかじめ決められた量だけ、制御ユニットにおける位相差から離れたときに実行される。このように、給電線７５６、７５８における信号の位相の変化は補償される。

図１１において、図９に記載の自動位相補償装置がどのように図８に記載のシステムに統合されるのかを説明する、アンテナ・システムの好ましい形状がブロック図で示されている。図面のスケールはシステムの個別の部分が前の図面ほど詳細には示されておらず、接続は１のユーザならびに１極のみに関して示されている一方で、該システムは、５人までのオペレータ１７６０Ａ〜１７６０Ｅが実質的に同時にアンテナ・システムを使用できるようにし、それによって各オペレータが異なるオペレータ周波数帯域で信号を送受信することが理解される。
図１１において、２のＴＣＵ７０４ａ、７０４ｂが示されており、本発明のシステムがどのように双極アンテナ・アセンブリ７０２とともに使用されうるかを説明している。各ＴＣＵ７０４ａ、７０４ｂは、その一部がアンテナ・アセンブリ７０２それ自身に配置される、図９に図示されたものと類似した自動位相補償装置９００、図８に図示されたものと類似する１対のコンバイナー・ユニット７３０、７４０、及び図８に図示されたものと類似する、各オペレータに１ずつの、５のＤＰＣＵ７５０（１の完全なＤＰＣＵのみが図示されている）を含む。

１７６０Ａ〜１７６０Ｅの各オペレータは、基地局１７６０に送信ポート７２６ａ及び受信ポート７２６ｂを有し、その各々は上述された方法で個別のＤＰＣＵに接続される。
アンテナ・システムの使用を所望してもよい５人のオペレータがいるので、ＴＣＵは各オペレータに２ずつ、１０の位相差制御サブ-ユニットを含む。位相差制御サブ-ユニットの出力は、図８を参照して説明された方法で、第１及び第２のコンバイナー・ユニット７３０，７４０において、送信コンバイナー・ネットワーク７３４、７４４の入力へ、またはデマルチプレクサ７３６，７４６の出力へと接続される。
各コンバイナー・ユニット７３０、７４０の出力は、図９を参照して説明されたように、自動位相補償装置９００の第１及び第２のミキサー・アセンブリにそれぞれ適用される。ミキサー・アセンブリ９０２によってＴＣＵ７０４において、及びミキサー・アセンブリ９０４によってアンテナ・アセンブリ７０２において測定されるように、信号Ｓａ、Ｓｂの間の位相差における変化は、全てのオペレータに関するアンテナ・アセンブリの傾斜角度に影響を与え、よって自動位相補償装置９００によって補償される。補償された信号は、それから従来の方法で送信のためにアンテナ・センブリへと適用される。

上述のように、コンバイナー・ユニット７３０、７４０における送信コンバイナー・ネットワーク７３４、７４４は、それぞれ、５つの入力を有し、及びデマルチプレクサ７３６、７４６はそれぞれ５の出力を有する。よって、２の位相差制御サブ-ユニット、すなわち送信用に１つ、受信用に１つが各オペレータに必要であるが、５人のオペレータ全員が、ＴＣＵ７０４において２のコンバイナー・ユニット７３０，７４０を共有することができる。基地局を使用する他の各オペレータは、個別の１対の位相差制御サブ-ユニットを有し、その出力は、コンバイナー・ユニット７３０，７４０における送信コンバイナー・ネットワーク７３４、７４４またはマルチプレクサ７３６、７４６の出力に接続される。信号の移相差は、送信コンバイナー・ネットワーク７３４，７４４による多重送信の前に生じるので、個別の傾斜角度が、各オペレータによって独立して設定されることができる。
図１１に記載の装置が、例えばライン間の熱膨張差または収縮差による、給電線７５６，７５８の長さの差を補償するという点で効果的である一方で、位相補償方法は、該システムの全てのオペレータに共通である。さらなる好ましい実施態様において、位相補償は、各オペレータに関して個別に適用される。さらに、図１１に記載の装置は、アンテナ・アセンブリへのフィーダー（給電線）の長さに生じる差の補償のみを可能にするが、実際には、位相差誤差は、例えばコンバイナー・ユニット７３０，７４０及び入力搬送波線路７２０，７２２においても生じるかもしれない。

図１２は、第２の形式の装置を含むアンテナ・システムのブロック図であり、それは各オペレータに関する送信パスのアンテナ素子端部と送信パスの基地局端部との間の、信号Ｓａ、Ｓｂの位相差における変化を補償するように配列される。この実施態様において、該アンテナ・システムは、図８を参照して説明されたように配列された、アンテナ・アセンブリ７０２、及びＴＣＵ７０４を具備する。加えて、該アンテナ・アセンブリは、ベクトル測定受信機モジュール（ＶＭＲＭ）１０１０を含む。ＶＭＲＭ１０１０は、ベクトル測定受信機（ＶＭＲ）１０１２及びそれに接続されたベクトル測定受信機コントローラ（ＶＭＲＣ）１０１４を具備する。図１２において、アンテナ・アセンブリ７０２はまた、双極性アンテナであり、及び図示されたとおり２のＶＭＲの供給を必要とし、その各々は、共通のＶＭＲＣ１０１４に接続される。しかしながら、明確にするため、一極のＶＭＲ１０１２の接続及び動作のみが説明される。他に、単一のＶＭＲが含まれてもよく、変換手段が、該システムの２分極の間でＶＭＲへの入力を変換するために供給される。

ＴＣＵ７０４は、デジタル信号を搬送することができるコントローラ・ケーブル１０１８でＶＭＲＣ１０１４に接続されるＴＣＵコントローラ（ＴＣＵＣ）１０１６を含む。コントローラ・ケーブル１０１８は、アンテナ・アセンブリ７０２において、ＶＭＲＭ１０１０が必要とする電力を搬送するようにも配列される。ＴＣＵＣ１０１６は、２の位相差制御サブ-ユニット７５０ａ，７５０ｂにおける各送信及び受信位相調節器７６０ａ，７６０ｂ，７６２ａ，７６２ｂの制御入力に接続される制御出力を有する。ＴＣＵＣ１０１６は、アンテナ・アセンブリ７０２に関して必要とされる傾斜角度を設定するために、ネットワーク・オペレータから制御信号を受信するように配列された制御入力も有する。個別のＴ−タップまたはスニファ１０２０、１０２２が、入力搬送波線路７２０，７２２の各々に配置される。各スニファ１０２０，１０２２の出力は、ＶＭＲ１０１２の入力に接続される。

図１３は、ＶＭＲ１０１２の概略的ブロック図であり、ＶＭＲＣ１０１４へのその接続を示す。各Ｔ−タップ１０２０，１０２２の出力は個別の減衰器１０２４，１０２６の入力に給電され、その出力は、個別の第１及び第２の受信機１０２８、１０３０の第１の入力へと接続される。第１の受信機の出力は、第１のリミッタ１０３２の入力へと給電され、その出力は、９０度移相器１０３６を介して第１の比較器１０３４に接続され、また第２の比較器１０３８の入力にも直接接続される。第２の受信機１０３０の出力は第２のリミッタ１０４０の入力に給電され、その出力は、第１及び第２の比較器１０３４、１０３８の両方に直接接続される。
第１及び第２の受信機１０２８，１０３０の各々は、局所発振器１０４２によって同調可能である。局所発振器１０４２は、中間周波数の出力信号を生成するために、Ｔ−タップからの信号と、個別の受信機において結合される、あらかじめ決められた周波数の信号を生成し、前記中間周波数は、個別のリミッタ１０３２，１０４０に適用される。局所発振器１０４２の目的は、オペレータによって使用される各周波数への、第１及び第２の受信機１０２８，１０３０の同調を可能にすることである。これにより、１人以上のオペレータからの信号Ｓａ、Ｓｂの位相の測定が可能になり、それにより異なるオペレータ周波数の間の誤差補償における差を補償することができる。

第１及び第２の比較器１０３４、１０３８の各々の出力は、個別の低域フィルタ１０４４，１０４６の入力へと接続され、各フィルタの出力は、ＶＭＲＣ１０１４の個別の入力へと給電される。
図１２及び１３を参照すると、動作時、ＴＣＵ７０４は、入力ポート７１２，７１４においてアンテナ・アセンブリ７０２へと入力され、及び入力搬送波線路７２０，７２２へと適用される信号Ｓａ，Ｓｂを給電線７５６，７５８で供給するため、上述された方法で動作する。第１及び第２のＴ−タップ１０２０，１０２２は、個別の信号Ｓａ、Ｓｂの一部を抽出し、抽出された部分を個別の減衰器１０２４、１０２６に適用する。減衰器の目的は、個別の受信機に入力された信号を、その移動範囲、線形性、及びノイズ耐性に関して、受信機の最適な性能を与えるレベルに設定することである。信号Ｓａ，Ｓｂの減衰された部分は、個別の受信機１０２８，１０３０において局所発振器１０４２によってそこに適用された信号と結合され、及び各受信機１０２８，１０３０によって出力された中間周波数信号は、信号内の振幅変化を除去するために、個別のリミッタ１０３２，１０４０を通過する。

信号Ｓａの抽出された部分は、信号の位相を９０度調整する移相器１０３６を介して第１の比較器１０３４に給電される。信号Ｓｂの抽出された部分は、第１の比較器１０３４に直接給電される。第１の比較器１０３４の出力は、比較器の出力における残留搬送波成分、及びゼロ値を通過する比較器への入力における信号の振幅による一時的変化も含む、信号のＤＣタームを除くすべてを実質的に除去する、第１の低域フィルタ１０４４に適用される。
信号Ｓａの抽出された部分は、信号Ｓｂの抽出された部分のように、第２の比較器１０３８にも直接給電される。第２の比較器１０３８の出力は、第１の低域フィルタと同様に、比較器の出力における残留搬送波成分、及びゼロ値を通過する比較器への入力における信号の振幅による一時的変化も含む、信号のＤＣタームを除くすべてを実質的に除去する、第２の低域フィルタ１０４６に適用される。

第１の低域フィルタ１０４４の出力は、信号Ｓａ，Ｓｂの間の位相差を直交で表すものである一方で、第２の低域フィルタ１０４６の出力は、信号Ｓａ，Ｓｂの間の位相差を同相で表す。直交及び同相表現の両方とも、信号Ｓａ，Ｓｂの間の位相差の明確な測定を供給するために必要である。
第１及び第２の受信機１０２８、１０３０は、各々が、ＴＣＵＣ１０１６への送信のためにＶＭＲＣ１０１２に適用される、個別の受信機信号強度表示（ＲＳＳＩ）も生成する。ＲＳＳＩは、組み込みテストの目的で、また健康及び安全評価の指標として使用される。ＶＭＲＣ１０１２も、温度センサ及びヒーター１０４８を備える。該センサはＶＲＭＣにおける温度を測定し、及び確実に正しい動作をするために、最小限の動作温度を満足値に制限するためヒーターを起動させるように動作することができる。
ＶＭＲＣ１０１４からの出力は、信号Ｓａ，Ｓｂの間の位相差の直接測定値であり、これはデジタル制御ケーブル１０１８を介してＴＣＵＣ１０１６に適用される。ＴＣＵＣ１０１６は、第１及び第２の受信機１０２８、１０３０を特定の周波数に同調するように、及び該周波数における必要な傾斜角度（すなわち、信号Ｓａ，Ｓｂの間の必要な位相差）を得るように配列される。必要とされる周波数で、信号Ｓａ，Ｓｂの間の測定された位相差を受信すると、ＴＣＵＣ１０１６は、アンテナ・アセンブリ７０２の実際の電気的傾斜角度が、必要とされる電気的傾斜角度と実質的に同じになるように、位相差制御サブ-ユニット７５０ａ，７５０ｂの各々において、第１及び第２の送信及び受信移相器の制御入力へ制御信号を適用するように動作することができる。

図１２に記載の装置により、異なるオペレータの間の移相誤差（すなわち、それらの異なる動作周波数による）は、ＶＭＲＭ１０１０によって別個に補償されることができると理解される。測定及び位相調整プロセスは、該システムが最初に電源を入れられるとき、電気的傾斜角度が変更される必要があるとき、及び／または例えば１０分おきに給電線における熱変動を周期的に補償するために必要であるときに実行されてもよい。
加えて、ＴＣＵＣ１０１６は、ローカル・モードまたはリモート・モードのいずれかに設定されてもよい。ローカル・モードでは、各オペレータによって必要とされる電気的傾斜角度がＴＣＵ７０４において局所的に設定される。リモート・モードでは、要求される電気的傾斜角度は、無線リンクまたは電話回線等を介して遠隔的に設定されてもよい。
ＴＣＵ７０４は、局所的及び／または遠隔的に、各オペレータによって必要とされる電気的傾斜角度、アンテナ・アセンブリの実際の電気的傾斜角度、各オペレータに関する、必要とされる電気的傾斜角度と実際の電気的傾斜角度との間の誤差、各オペレータの信号に関するアンテナ・アセンブリにおけるＲＦ電力レベル、アンテナ・アセンブリにおける温度、及びＴＣＵ電力供給電圧及び電流の表示もする。

図１４においては、図１２に記載のアンテナ・システムの使用が、５人のオペレータによる双極アンテナ・アセンブリとともに示されている。明確性のため、一極及び１人のオペレータに関する接続のみが図示されている。図１４に記載の実施態様は、図１１に記載の自動位相補償装置が、図１２及び１３に記載のＶＭＲＭ１０１０と置き換えられていることを除いては、図１１に記載のそれと類似していることは明らかである。
ある状況では、図１２から１４に記載の装置は、異なるオペレータ間の位相差を補償するには十分である。しかしながら、該方法は、送信パスを通して決定された測定値に依存する一方で、精度は、さらに受信パスを通して独立して位相差を測定することによっても、向上することができる。本明細書では、信号の“送信パス”とは、給電線７５６，７５８に沿って、入力搬送波線路７２０、７２２に沿ってアンテナ素子へと通過するときに、コンバイナー・ユニット７０４から出力された遅延信号がたどり、及びスプリッター、増幅器、フィルタならびにこのパスに存在する他のコンポーネントを含むパスを意味することを意図している。信号の“受信パス”とは、搬送波線路７２０，７２２、給電線７５６，７５８に沿ってコンバイナー・ユニット７０４へと通過するときに、アンテナ素子で受信される信号がたどり、かつスプリッター、増幅器、フィルタ、及びこのパスに存在する他のコンポーネントを含むパスを意味することを意図する。

図１５及び１６は、個別のオペレータ周波数と同様に、通信及び受信両方のモードに関して別々に（すなわち、送信及び受信パスに関して別々に）位相差補償が実行される、さらに改善された装置を図示する。単純化するため、図１５は、双極アンテナ・アセンブリ１５０２の２つだけのアンテナ・サブ-アレイ（図８に記載の３のサブ-アレイとは対照的）、すなわち；第１の陽極サブ-アレイ１５００Ａ⁺及び第２の陽極サブ-アレイ１５００Ｂ⁺及び２の陰極サブ-アレイ１５００Ａ^-、１５００Ｂ^-のみを図示する。動作は、陰極チャネルに関するものと同じであり、より詳細には説明しない。２のサブ-アレイ１５００Ａ⁺及び１５００Ｂ⁺のみが供給される場合、図８に記載の装置のスプリッター（７１６Ａから７１６Ｈ）及びコンバイナー（７２６Ａ、７２６Ｂ）の配列は必要なく、搬送波線路７２０，７２２は、サブ-アレイ１５００Ａ、１５００Ｂに直接入力信号を供給する。
アンテナの電気的傾斜角度制御のための、送信及び受信パスの間の時間遅延における変化を測定し、かつ修正するために採用される方法は、送信モード及び受信モードの両方で信号パスの間の位相差を測定する。これは、基地局トランスミッタ（下りリンク）に使用される周波数か、または基地局受信機（上りリンク）に使用される周波数を用いて実行される。この方法を用いて、各オペレータの送信及び受信周波数割り当てに関して使用される周波数での対のフィーダー（給電線路）間の位相差を測定することが可能である。

受信パスの位相差の測定を最初に検討すると、アンテナ・アセンブリ（図１５に記載されている）は、較正発振器１６１２、可変減衰器１６１４、帯域フィルタ１６１６及び第２の減衰器１６１８を具備する較正音声発振器（ＣＴＧ）１６１０を含む。図８及び１２に記載のベクトル測定受信機１０１２も、較正音声発振器（ＣＴＧ）１６１０を制御し、また基地局１７６２のシステム較正コントローラ（ＳＣＣ）と通信するアンテナ較正コントローラ（ＡＣＣ）１６４０とともに識別される。ＣＴＧ１６１０は、好ましくは２ＧＨｚで＋／−１０ｋＨｚまたは＋／−１０⁵分の２で安定する、変調されていない音声を２００Ｈｚ帯域幅で生成するように配列される。該音声は、アンテナ較正コントローラ（ＡＣＣ）１６４０によって、特定のオペレータの受信傾斜を測定するために必要な周波数へと設定される。信号のレベルは、減衰器１６１４によって調整することができ、また帯域フィルタ１６１６は、送信周波数での信号が、較正発振器１６１２に入るのを防ぐために供給され（すなわち、受信周波数のみが通過できる）、及び第２の減衰器１６１８は、インピーダンス・マッチングのために必要である。

音声信号は、第１のスプリッター／コンバイナー・ユニット１６２０（ＳＰ１）に適用され、それによって４の等しい信号パス１６６０ａ，１６６０ｂ，１６６２ａ，１６６２ｂ、２の信号パス１６６０ａ，１６６０ｂに沿って、第１及び第２の陽極給電線７２０，７２２へ、及び２の信号パス１６６２ａ，１６６２ｂに沿って、第１及び第２の陰極給電線１５２１，１５２３へと分割される。各信号は、個別のスプリッター／コンバイナー・ユニット１６２２から１６２８（ＳＣ１からＳＣ４）を介して、個別の給電線に注入される。単純化するため、陽極アレイのサブ-アレイへの給電線７５６，７５８及び搬送波線路７２０、７２２のみが検討されるが、同じ位相補償原理が、陰極アレイの給電線１７５６，１７５８及び搬送波線路１７２０，１７２２に適用されることが理解される。
音声信号、またはその各部分は、該音声信号が受信された信号を干渉しないように、また受信された信号に加えられないように、方向性結合器１６３０を通して各受信チャネル（通常５ＭＨｚ間隔のチャネル）の縁部で、搬送波線路７２０，７２２に注入される。各搬送波線路７２０，７２２を下って供給される音声信号は、帯域フィルタ及び増幅器の個別の配列１６４２，１６４４に供給される。配列１６４２，１６４４は同一であり、各々は、個別の受信周波数アーム１６４２ａ、１６４４ａ及び個別の送信周波数アーム１６４２ｂ、１６４４ｂを含む。各配列の受信周波数アームは選択的に受信周波数を送信するための帯域フィルタ（ＢＰＦ，ＦＲｘ）を含む。各配列の送信周波数アームは、選択的に送信周波数送信するための帯域フィルタ（ＢＰＦ，ＦＴｘ）を含む。受信周波数アーム１６４２ａ，１６４４ａに低ノイズ増幅器（ＬＮＡ）を含むことも望ましい。

図１６を参照すると、送信周波数アーム１６４２ｂ、１６４４ｂを通して送信される音声信号は、ポート７５２，７５４（図１２にも図示されている）で基地局１７６２に供給される。図１６は、５の異なるオペレータのための基地局１７６２を図示しているが、該オペレータの一部のみの基地局のコンポーネントが図示されている。図１６での標記が“／５”を示している場合、これは、そのようなコンポーネントが（図示されていないが）５つ存在するということを示しており、他の数字に関しても同様である（例えば、“／３０”は、そのようなコンポーネントが３０あることを示す）。
アンテナ１５０２の第１のサブ-アレイ１５００Ａ⁺、及びその個別の搬送波線路７２０に関して、一つのフィルタ装置１６５０ａが受信信号のために基地局１７６２において供給され、それは別個の可変遅延ユニット７６０ｂ（すなわち、図１２に図示されたものと同等であり、その１つのみが、オペレータの１つに関して図示されている）への供給のための５方向スプリッター・ユニット１６５１によって分割される。他のサブ-アレイ１５００Ｂに関する受信信号、及び個別の搬送波線路７２２は、フィルタ装置１６５０ｂを通過して第２の可変遅延ユニット７６２ｂ（ここでも、そのうちの１つだけが、オペレータのうちの１つのみに関して図示されている）へと移動する。

搬送波線路７２０，７２２を下って基地局１７６２へと送り戻される受信信号は、個別のフィルタ装置１６５０ａ，１６５０ｂを通って、個別の方向性結合器１６３２，１６３４を介してアンテナ制御ユニットまたは基地局１７６２における第２のベクトル測定受信機１６３８（ＶＭＲ）へと供給される。受信モードのとき、ＣＴＧ１６１２から生じ、搬送波線路７２０，７２２を下って供給される音声信号は、受信信号と同じ受信パスをたどる。ベクトル測定受信機１６３８は、システム較正コントローラ１６４６の制御下にあり、選択されたオペレータに関して適切な対の方向性結合器１６３２，１６３４を選択し、それによって測定のために受信された音声信号のサンプルを得るように動作することができる。線７２０、７５６及び線７２２，７５８を通って送信される音声信号の間の遅延に関する測定（すなわち、“受信パス位相差測定”）が、信号強度情報とともにＶＭＲ１６３８によって得られ、ＳＣＣ１６４６へと戻される。アンテナ及び受信パスのコンバイナー・ユニット端部における搬送波対７２０，７５６及び７２２，７５８の間の位相差における測定された差は、個別のオペレータによって必要とされる電気的傾斜角度が確実に達成されるのに必要な量だけ、アンテナにおける位相差を調整するために使用される。特定的に、ＳＣＣ１６４６は、受信パスにおける不一致を考慮して、必要とされる遅延を達成するために、選択されたオペレータと関連する可変的遅延を調整する。この動作は、アンテナの正しい調整を維持するのに必要なのと同じくらいの頻度で、各オペレータに関して同様に実行することができる。

受信パス較正（すなわち、位相補償）に関して、音声信号は、オペレータ周波数チャネルの周波数のエッジでの、またはその近くの周波数を有するように選択されることが望ましいが、同様に、音声信号周波数は、オペレータ周波数チャネルの中に入るように選択されてもよい。通常、受信パス・チャネルは、５ＭＨｚの帯域幅を有し、音声信号は好ましくは２００Ｈｚの帯域幅を有する。
図１６を参照して、次に送信パスを検討すると、アンテナ基地局１７６２も、給電線７２０，７２２と関連する個別の送信フィルタ装置１６５２Ａ，１６５４Ａを含む。送信フィルタ装置１６５２Ａ、１６５４Ａは、オペレータＡに関して送信周波数信号をフィルタにかけるように配列されているが、受信周波数信号が通過しないようにする。オペレータＢ及びＥの各々に関して、対応する送信フィルタ装置１６５２Ｂ，１６５２Ｅ及び１６５４Ｂ，１６５４Ｅも、各搬送波線路７２０，７２２に供給される。
本発明のこの特定的な実施態様において、オペレータＣ及びＤは、陰極アンテナ素子（１５００Ａ^-及び１５００Ｂ^-）で送信する一方で、オペレータＡ，Ｂ及びＥは、陽極素子（１５００Ａ⁺、１５００Ｂ⁺）で送信する。

図８及び１２で前述されたように、３人のオペレータＡ，Ｂ及びＥの各々に関する送信信号は、スプリッター・ユニット７２５ａによって分割され、個別の可変遅延ユニット７６０ａ（Ａ，ＥまたはＥ）を通ってフィルタ装置１６５２Ａ，１６５２Ｂ，１６５２Ｅ，１６５４Ａ，１６５４Ｂ，１６５４Ｅへと供給される。各フィルタ装置は、特定のオペレータ周波数帯域の中で信号を送るように構成され、及びそれぞれ搬送波線路７２０，７２２へと、選択されたオペレータ送信信号を送信する。
送信パス較正のために、アンテナ１５０２の方向性結合器１６３０（図１５に図示されている）は、各搬送波線路７２０，７２２から送信周波数信号のわずかな部分を抽出し、２の信号を線１６５６，１６５８で、アンテナ１５０２におけるベクトル測定受信機（ＶＭＲ）１０１２へと供給する。各オペレータ周波数チャネルに関して、ＶＭＲ１０１２は、実質的に選択された送信信号帯域幅の中心の周波数で、給電線７２０で供給される送信信号と、給電線７２２で供給されるものとの間の位相差を測定し、それは“送信パス位相差測定”と呼ばれる。送信パス位相差測定帯域幅は好ましくは、各特定のオペレータに関する送信信号帯域幅と実質的に同じになるように選択される。

アンテナで計算された送信パス位相差測定は、ＡＣＣ１６４０に戻され、それは基地局１７６２においてＳＣＣ１６４６（図１６に図示されている）と通信する。アンテナにおける送信信号の間の測定された位相差は、ＳＣＣ１６４６によって基地局１７６２において設定された測定位相差と比較され、それから送信パスの端部の間の位相差の相違にかかわらず、確実に各オペレータに必要な電気的傾斜角度が送信モードで達成されるように、アンテナにおける位相差に調整がなされる。
図１５及び１６を参照して説明された位相差補償方法は、ＡからＥの各オペレータに関して独立して、送信及び受信モードの両方で独立して、位相差を補償することによって位相差を正確に決定することができるという点で効果的である。該方法によって全てのオペレータ送信及び受信割り当ては、継続的な動作中のみならず、製造位置合わせ及び試験、試運転やメンテナンスに関しても、送信及び受信の両方のパスの間の位相差に関して較正されうる。較正または補償動作は、アンテナの正しい調整を維持する必要があるのと同じくらいの頻度で、各オペレータに関して順番に実行されうる。

図９に記載の配列において、例えば、必要な傾斜角度が１つの周波数においてのみ正確に達成され、他の周波数に関しては、給電線７５６、７５８を通る位相差が異なり、よって最大利得を与えるために位相を加える方向（“ボアサイト”）が異なる。そのようなシステムにおいては、位相差が、異なる送信周波数（すなわち異なるオペレータ）に関して異なるだけではなく、各々に関する送受信パスでも異なる。図１５及び１６に記載のシステムを用いて、所望の傾斜角度が各オペレータに関して正確に達成することができ、及び必要に応じて、他に２のパスの間で生じる位相差の影響が補償されるので、送信及び受信両方のモードに関しても確実に同様になるようにできる。さらに、オペレータが、傾斜角度が受信モードと送信モードで異なるようにしたい場合、該システムはそれを供給することができる。
受信パスを較正するための音声信号を用いる代わりに、発振器１６１２でスペクトル拡散信号が生成されてもよい。この技術を用いることによって、方向性結合器１６３２，１６３４は、基地局１７６２において、ＶＭＲ１６３８での測定のために、ＲＦスペクトル拡散較正信号を受信信号と結合することが理解される。

関連する減衰及びフィルタ構成部分１６１４，１６１６，１６１８と共に、アンテナ・マストの頂上におけるアンテナ１５０２に発振器１６１２を供給することを避けるために、（各オペレータに関する）送信周波数信号のサンプルが対応する受信パスに移動するように、周波数コンバータが供給されてもよい。受信パスの下端おいて送信信号の間の遅延を測定することによって、送信／受信パス全体の遅延差が決定され、各オペレータ周波数チャネルに関する適切な調整がＳＣＣ１６４６においてなされうる。送信パスのみに関して別個の測定値を得るためには、同じ送信信号が各オペレータ・チャネルに関して受信パスへと転送されてもよく、すなわち、１人のオペレータに関する送信信号が、本質的に全てのオペレータに関する較正信号として使用される。受信パスに関する位相差測定値を送信／受信ループに関する位相差測定値と比較することによって、送信パスに関する位相差が、各オペレータに関して決定されうる。
さらに代替的な実施態様として、１つだけのベクトル測定受信機１０１２が供給される必要があり、それは基地局１７６２にある。この場合、アンテナ１５０２における較正発振器（ＣＧＯ）は、送信及び受信両方の周波数で動作するので、位相差が基地局１７６２において測定されるために、送信周波数が搬送波線路７２０，７２２を通って戻される。よって、基地局１７６２におけるＶＭＲ１０１２も、受信周波数と同様に、送信周波数に同調する必要がある。送信パスが増幅器または逆戻りを回避する他の能動素子を含まないので、位相補償のために、基地局１７６２におけるＶＭＲ１０１２へ、搬送波線路７２０，７２２を下って送信周波数信号を送り戻すことができる。

本発明は、アンテナ・アセンブリの電気的傾斜角度が各オペレータに関して異なり、またオペレータによって遠隔的かつ独立的に調整されてもよい、フェーズド・アレイ・アンテナ・アセンブリを複数のオペレータが使用できるようにする効果的な方法を供給することが理解される。各オペレータに関する電気的傾斜角度は、送信及び受信モードにおいても異なっていてよく、また正確に等しくされてもよい。
アンテナ・アセンブリの電気的傾斜角度を制御する手段が、給電線の熱膨張差または収縮差のための、アンテナ・アセンブリから十分な距離で配置され、よって給電線における信号の位相における変化が問題となる場合、本発明は、アンテナにおける電気的傾斜角度が、各オペレータによって必要とされる電気的傾斜角度と同じなるように、位相におけるそのような変化を補償するための効果的な方法及び装置を供給する。

既知の整相列アンテナ・アセンブリの垂直放射パターン（ＶＲＰ）を示す図である。 電気的傾斜角度を調整するための機械的手段を組み込んでいる既知のアンテナ・アセンブリの概略ブロック図である。 既知の第三世代（３Ｇ）周波数分割デュプレックス基地局周波数割当を示す図である。 既知の基地局マスト共有構成を示す図である。 ５人のオペレータまでによる一つの双極性アンテナ・アセンブリの供給化を含んでいる、本発明の第１の形態による提案アンテナ・システムを示す図である。 図５のアンテナ・システムの３つを組み込んでいるデュアル・ポラリティ、スリー・セクター・アンテナ・システムを示す図である。 図５及び６のアンテナ・システムで使用する提案送信コンバイナー・ネットワークのブロック図である。 図７ａの送信コンバイナー・ネットワークで用いられるフィルタの周波数応答を示す図である。 （１人のオペレータに対する）本発明によるアンテナ・システムの好適な形式のブロック図である。 （１人のオペレータに対する）本発明によるアンテナ・システムの好適な形式のブロック図である。 図８のアンテナ・システムに使用する自動位相制御装置のブロック図である。 図９の装置で用いられるミキサーによって出力される信号の電圧-時間図である。 図８のシステムへの図９の装置の組み込み及び５人までのオペレータによるシステムの使用を示すブロック図である。 位相測定受信機モジュールを組み込んでいる図８のアンテナ・システムのブロック図である。 位相測定受信機モジュールの一部をより詳細に示す図である。 図８のシステムへの図１２の位相測定受信機モジュールを組み込み及び５人までのオペレータによるシステムの使用を示すブロック図である。 代替位相補償方法を実施するためのアンテナの構成部分を示すブロック図である。 図１５の代替位相補償方法を実施するためのアンテナ・コンバイナー・ユニットの構成部分を示すブロック図である。

Claims (23)

1. 異なった周波数並びに異なった電気的傾斜角度における送信及び受信信号の少なくとも１つで使用するためのアンテナシステムであって、
   ａ）信号を送信、及び／又は、受信するための複数のアンテナ素子(Ｅ１−Ｅ１２)を有するアンテナ・センブリ(702)、
   ｂ）アンテナ・アセンブリ(702)によって送信され、及び／又は、受信された信号の位相を電気的に制御することによって、アンテナ・アセンブリの電気的傾斜角度を制御するための制御手段(750)であって、当該制御手段(750)が、送信モードにおいて、オペレータ入力信号を、２つの第１の成分(component)信号に分離する分離手段(725ａ)と、受信モードにおいて、２つの第２の成分信号を結合して、出力信号を形成するための、他の分離手段（725b）を含むものであり、
   及び、
   ２つの第１の成分信号の間で可変の第１相対遅延、及び、２つの第２の成分信号の間で可変の第２の相対遅延、を導入するための遅延手段(760ａ、760ｂ、762ａ、762ｂ)であって、第１の相対遅延を可変させることが、１つの送信周波数のために、アンテナ・システムの電気的傾斜角度を変化させ、第２の相対遅延を可変させることが、他の受信周波数のために、アンテナ・システムの電気的傾斜角度を変化させることによって、それぞれの単一可変遅延によって、異なった周波数における電気的傾斜角度が独立に調整可能であるようにさせて、オーバーラップを許容し、
   及び、
   ｃ）送信のため前記第１の成分信号同士を結合して第１の及び第２の信号にするための、及び／又は、受信のため前記第１の及び第２の信号を分割して、前記アンテナ・アセンブリ(702)が、異なった周波数及び異なった電気的傾斜角度で、送信、及び／又は、受信することを可能とするための、コンバイナ、及び／又は、スプリッター手段(730、740)であって、コンバイナ、及び／又は、スプリッター手段(730、740)が、共通のアンテナ素子(Ｅ１−Ｅ１２)を共有するための、異なった周波数及び異なった電気的傾斜角度を有する信号を提供するようにされるものであり、
   を備え、
   コンバイナ、及び／又は、スプリッタ手段が、第１の及び第２のコンバイナ／スプリッタ・ユニット(730、740)を含み、そのそれぞれが、それぞれの送信コンバイナ・ネットワーク(734、744)及びそれぞれの受信スプリッタ・ネットワーク(736、746)を含み、送信コンバイナ・ネットワークが、３つ以上の周波数で信号を多重(multiplex)するようにされる、アンテナシステム。
2. 第１の極性（polarization）に対応する第１及び第２の信号を前記アンテナ・アセンブリ（702）間（to and from）で供給するための第１及び第２の給電線（756、758）を含んでいる、請求項１に記載のアンテナ・システム。
3. 前記第１の極性と符号が反対の、第２の極性に対応する第３及び第４の信号を前記アンテナ・アセンブリ（702）間で供給するための第３及び第４の給電線（1756、1758）を含んでいる、請求項２に記載のアンテナ・システム。
4. アンテナ・システム間で信号を供給するための４つ以下の給電線を含んでいる、請求項２または３に記載のアンテナ・システム。
5. 前記制御手段（750）は、前記アンテナ・アセンブリ（702）から遠隔の位置から前記アンテナアセンブリ（702）に供給される信号の位相を電気的に制御するように構成され、それにより電気的傾斜角度を制御する、請求項１から４のいずれか一項に記載のアンテナ・システム。
6. 前記制御手段は、複数の差分位相制御ユニット（750ａ、750ｂ）を備え、各差分位相制御ユニットは、前記第１の及び第２の信号のそれぞれ１つに関連付けられる、請求項１に記載のアンテナ・システム。
7. 前記差分位相制御ユニットのそれぞれは、第１及び第２の差分位相制御サブ-ユニット（760ａ、760ｂ、762ａ、762ｂ）を備え、前記第１の差分位相制御サブ-ユニット（760ａ、760ｂ）は、前記アンテナ・アセンブリによる送信のために信号の位相を電気的に制御するように構成され、前記第２の差分位相制御サブ-ユニット（762ａ、762ｂ）は、アンテナ・アセンブリ(702)によって受信された信号の位相を電気的に制御するように構成される、請求項６に記載のアンテナ・システム。
8. 前記送信コンバイナ・ネットワーク（200、744、734）は、関連付けられた対応する送信機（224A、224B、224C）からそれぞれ、少なくとも二つの信号を受信するように構成された第１の送信マルチプレクサ（222ABE）と、
   関連付けられた対応する送信機（224C、224D）からそれぞれ、少なくとも二つの信号を
   受信するように構成された第２の送信マルチプレクサ(222CD)とを含み、
   前記第１の及び第２の送信機マルチプレキサの各々は、対応するそれぞれの送信機の第１の送信機から受信した信号を、他の対応するそれぞれの送信機の通過帯域から、又は、他の対応するそれぞれの送信機の各々から、阻止帯域によって分離された通過帯域でフィルタリングするための帯域通過フィルタ装置（226A-E）を有する、
   請求項２ないし７のいずれかに記載のアンテナ・システム。
9. 受信スプリッタ・ネットワーク(736、746)が、受信された信号を、複数の受信手段の各々に与える(apply)ために、アンテナ・アセンブリによって受信された受信信号を分割するようにされる、請求項２ないし７のいずれかに記載のアンテナ・システム。
10. 前記コンバイナ、及び／又は、スプリッタ手段（730、740）が、位相調整された出力信号を、複数の周波数帯の各々に対して同時に生成するようにされ、
    アンテナ・システムが、位相調整された出力信号を受信するための、及び、位相調整された出力信号を分割し、アンテナ素子(Ｅ１−Ｅｎ)に分配するための、スプリッタ・アレンジメント(716Ａ−Ｈ)を含む、
    請求項２ないし９のいずれかに記載のアンテナ・システム。
11. 前記スプリッター装置（616A-H）は、実質的に一様な分布で前記位相調整済み信号の信号強度を分配するように構成される、請求項１０に記載のアンテナ・システム。
12. 給電線（756、758、1756、1758）の信号に適用された位相差が前記制御手段（750）と前記アンテナ・アセンブリ（702）との間で実質的に一定のまま維持されることを確実にするための位相補償手段（900）を更に備えている、請求項２から１１のいずれかに記載のアンテナ・システム。
13. 前記位相補償手段は、前記第１及び第２の給電線（756、758、1756、1758）の反対端に配列された第１及び第２のミキサー・アセンブリ（902、904）を含む、請求項１２に記載のアンテナ・システム。
14. 前記位相補償手段（1010、1014）は、複数の周波数帯域に対して、送信路に沿ってアンテナ素子（E1-En）に供給される信号間の位相差における差から導き出された送信路位相差測定を測定するように構成され、かつ前記送信路位相差測定を前記制御手段（750）にフィードバックするためのフィードバック手段（960、962、1018、1016）を含んでおり、前記制御手段は、対応する送信路位相差測定に依存して前記オペレータ周波数帯域のそれぞれに対して前記第１及び第２の給電線（756、758）に供給される信号の位相を調整するための手段を含み、それにより異なったオペレータ周波数帯域における位相差における差の補償を可能とする、請求項１２に記載のアンテナ・システム。
15. 前記送信路は、前記コンバイナー手段、及び／又は、スプリッタ(730、740)から前記アンテナ・アセンブリ（702）に送信信号を供給するための第１及び第２の給電線（756、758）と、アンテナ・アセンブリ（702）の一部を形成し、前記第１及び第２の給電線(756、758)と前記アンテナ素子（E1-En）との間の接続の手段を供給する、前記第１及び第２の対応する搬送波線路（720、722）とを含む、請求項１４に記載のアンテナ・システム。
16. 前記アンテナ素子(E1-En)に供給された前記信号の一部を抽出するための手段（1020、1022）と、前記抽出した部分を、選択したオペレータ周波数帯域に依存する周波数を有している発振器信号と組合せるための手段（1028、1030）とを有している前記アンテナ・アセンブリ(702)のベクトル測定受信機モジュール（1010）を備え、それにより各周波数帯域に対する前記送信路位相差測定を決定する、請求項１４または１５に記載のアンテナ・システム。
17. 前記ベクトル測定受信機モジュール（1010）は、同相及び４相位相差測定を取得できるようにする第１及び第２の位相比較器ユニット(1036、138)を含み、それにより位相差の曖昧でない測定を決定する、請求項１６に記載のアンテナ・システム。
18. 前記位相補償手段(1010、1014)は、複数の周波数に対して、アンテナ素子（E1-En）で受信しかつ前記制御手段（750）への受信路に沿って送信された信号間の位相差における差から導き出された受信路位相差測定を測定するように構成され、
    フィードバック手段（960、962、1018、1016）は、前記受信経路位相差測定を制御手段（750）にフィードバックするためのものであり、
    前記制御手段（750）は、対応する受信路位相差測定に依存して周波数のそれぞれに対して前記第１及び第２の給電線(756、758)に供給される信号の位相を調整するための手段を含み、それにより異なる周波数における前記位相差の差を補償させ得る、請求項１２から１７のいずれか一項に記載のアンテナ・システム。
19. 前記アンテナ・アセンブリ（702）は、送信路位相差測定に加えて受信路位相差測定を決定するために前記受信路を通して供給される受信路較正信号を生成するための発振器手段（1610）を含む、請求項１８に記載のアンテナ・システム。
20. 前記受信路は、第１及び第２の給電線（756、758）と前記送信路の第１及び第２の搬送波線路（720、722）とを含む、請求項１９に記載のアンテナ・システム。
21. 前記発振器手段は、前記受信路を通して供給されるトーン信号を生成するためのトーン・ジェネレータ(1612)である、請求項１９または２０に記載のアンテナ・システム。
22. 選択された周波数に対して、トーン信号は、隣接周波数間の中間の周波数を有し、前記隣接周波数の一つは、選択された周波数である、請求項２１に記載のアンテナ・システム。
23. 上記発信器手段（1610）は、実質的に２００Ｈｚの帯域幅を有する受信路較正信号を送信するように構成されている、請求項１９から２２のいずれか一項に記載のアンテナ・システム。

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