JPH0951235A - パワー共有増幅器ネットワーク - Google Patents
パワー共有増幅器ネットワークInfo
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- JPH0951235A JPH0951235A JP8191281A JP19128196A JPH0951235A JP H0951235 A JPH0951235 A JP H0951235A JP 8191281 A JP8191281 A JP 8191281A JP 19128196 A JP19128196 A JP 19128196A JP H0951235 A JPH0951235 A JP H0951235A
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- Japan
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- power sharing
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- signal
- antenna
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/0006—Particular feeding systems
- H01Q21/0025—Modular arrays
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q23/00—Antennas with active circuits or circuit elements integrated within them or attached to them
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Amplifiers (AREA)
- Transmitters (AREA)
- Radio Relay Systems (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、一般に、入力通信信号を等しく増
幅するように構成された複数の増幅器を有するパワー共
有線形増幅器ネットワークに関し、特に、アンテナ素子
より多くの増幅器を組み込んだアンテナシステムに関す
る。 【解決手段】 本発明は、電磁波通信信号を本発明のア
ンテナシステムに提供される複数のパワー増幅器に等し
く分配することによりパワー増幅器の線形動作を容易と
するようにパワー共有ネットワークを利用するアンテナ
システムに関する。パワー共有ネットワーク構成は、入
力信号に関して線形パワー増幅器を可能とする。特に、
本発明のアンテナシステムは、提供されたアンテナ素子
に関してより多くの線形パワー増幅器を提供する回路構
成を提供する。
幅するように構成された複数の増幅器を有するパワー共
有線形増幅器ネットワークに関し、特に、アンテナ素子
より多くの増幅器を組み込んだアンテナシステムに関す
る。 【解決手段】 本発明は、電磁波通信信号を本発明のア
ンテナシステムに提供される複数のパワー増幅器に等し
く分配することによりパワー増幅器の線形動作を容易と
するようにパワー共有ネットワークを利用するアンテナ
システムに関する。パワー共有ネットワーク構成は、入
力信号に関して線形パワー増幅器を可能とする。特に、
本発明のアンテナシステムは、提供されたアンテナ素子
に関してより多くの線形パワー増幅器を提供する回路構
成を提供する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に、入力通信
信号を等しく増幅するように構成された複数の増幅器を
有するパワー共有線形増幅器ネットワークに関し、特
に、アンテナ素子より多くの増幅器を組み込んだアンテ
ナシステムに関する。
信号を等しく増幅するように構成された複数の増幅器を
有するパワー共有線形増幅器ネットワークに関し、特
に、アンテナ素子より多くの増幅器を組み込んだアンテ
ナシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】感度と帯域幅により制限されるようなト
ランシーバーの能力内で電磁波信号の全てを受信し、送
信するシステムを構成することが望ましい。信号は、通
常、広く種々の方向から入射される。従って、従来の方
法は、システムの受信器素子と送信器素子のような、全
方向広角ビームアンテナのような広いアジマスビーム幅
を有するアンテナを利用していた。
ランシーバーの能力内で電磁波信号の全てを受信し、送
信するシステムを構成することが望ましい。信号は、通
常、広く種々の方向から入射される。従って、従来の方
法は、システムの受信器素子と送信器素子のような、全
方向広角ビームアンテナのような広いアジマスビーム幅
を有するアンテナを利用していた。
【０００３】この手法の厳しい制限は、多数の信号の方
向性狭ビーム分解能を許さないことである。そのような
分解能は、通常、周波数あるいは発生時間で解像される
ことができない信号の歪曲を防ぐために望ましい。方向
性分解能は、また、信号の入射方法が評価されるべき場
合に望ましい。
向性狭ビーム分解能を許さないことである。そのような
分解能は、通常、周波数あるいは発生時間で解像される
ことができない信号の歪曲を防ぐために望ましい。方向
性分解能は、また、信号の入射方法が評価されるべき場
合に望ましい。
【０００４】上記欠点を克服する試みは、狭ビームアン
テナの利用である。そのようなシステムでは、それぞれ
が狭ビームを生じる多数のアンテナが円形パターンに配
置され、ＲＦビームは、隣接し、半径方向に外方向を指
向している。また他のシステムでは、単一のシリンダ状
の配置のアンテナが、隣接し半径方向に外方向を指向す
る多数のＲＦビームを形成するように構成されている。
従って、上記両方のシステムでは、アンテナの各ＲＦビ
ームポートは、分離された専用のトランシーバー、パワ
ー増幅器と、関連するアンテナ構成要素とに接続され、
よい方向性分解能と完全な同時方向カバーの両方の長所
を各システムが表すことを可能としている。必要なセル
サイトの数の減少と、増幅器パワーの減少、ＲＦ信号遅
延広がりの減少、同一チャンネル干渉の減少が更に他の
長所として提供される。
テナの利用である。そのようなシステムでは、それぞれ
が狭ビームを生じる多数のアンテナが円形パターンに配
置され、ＲＦビームは、隣接し、半径方向に外方向を指
向している。また他のシステムでは、単一のシリンダ状
の配置のアンテナが、隣接し半径方向に外方向を指向す
る多数のＲＦビームを形成するように構成されている。
従って、上記両方のシステムでは、アンテナの各ＲＦビ
ームポートは、分離された専用のトランシーバー、パワ
ー増幅器と、関連するアンテナ構成要素とに接続され、
よい方向性分解能と完全な同時方向カバーの両方の長所
を各システムが表すことを可能としている。必要なセル
サイトの数の減少と、増幅器パワーの減少、ＲＦ信号遅
延広がりの減少、同一チャンネル干渉の減少が更に他の
長所として提供される。
【０００５】しかしながら、上記システムと関連する欠
点がある。そのような欠点は、多数の専用の受信器と送
信器のコストが高いことであり、それらは、各ＲＦビー
ムにより区画化されている。更に、多くの狭ＲＦビーム
がセルサイトに存在するとき、各ＲＦビームのトラヒッ
クが変動する。更に、狭ビームアンテナは、一般に、大
きなアンテナアパーチャーを必要とし、Ｎ個の狭ＲＦビ
ームが存在するとき、必要なアンテナのアパーチャーは
Ｎ倍大きい。
点がある。そのような欠点は、多数の専用の受信器と送
信器のコストが高いことであり、それらは、各ＲＦビー
ムにより区画化されている。更に、多くの狭ＲＦビーム
がセルサイトに存在するとき、各ＲＦビームのトラヒッ
クが変動する。更に、狭ビームアンテナは、一般に、大
きなアンテナアパーチャーを必要とし、Ｎ個の狭ＲＦビ
ームが存在するとき、必要なアンテナのアパーチャーは
Ｎ倍大きい。
【０００６】上記狭ビームアンテナシステムの更に他の
厳しい制限は、上記アンテナの各ＲＦビームポートに個
々に接続されている多数の専用のパワー増幅器の提供で
ある。そのような専用の増幅器は、アンテナシステムの
特定のＲＦビームが従来のアンテナシステムの残りのＲ
Ｆビームと比べてかなり多くのＲＦ信号トラヒックを扱
わねばならないので、アンテナシステムの残りのパワー
増幅器と比べてある時間で単一のパワー増幅器が、かな
り高い出力パワーレベルで動作するという観点で、コス
トが高く、非効率的である。
厳しい制限は、上記アンテナの各ＲＦビームポートに個
々に接続されている多数の専用のパワー増幅器の提供で
ある。そのような専用の増幅器は、アンテナシステムの
特定のＲＦビームが従来のアンテナシステムの残りのＲ
Ｆビームと比べてかなり多くのＲＦ信号トラヒックを扱
わねばならないので、アンテナシステムの残りのパワー
増幅器と比べてある時間で単一のパワー増幅器が、かな
り高い出力パワーレベルで動作するという観点で、コス
トが高く、非効率的である。
【０００７】こうして、セルサイト基地局での全ての狭
電磁波ビームにより基地局アンテナ関連構成物（即ち、
送信器、受信器、及び信号増幅器）の共有を可能とする
アンテナシステムを提供する必要性が存在する。そのよ
うな共有は、ラッシュアワー時間帯の混雑のような特定
の電磁波ビームからのコールの予期されない集中を扱う
ことを可能し、同時に、幹線の効率の向上を容易にして
いる。
電磁波ビームにより基地局アンテナ関連構成物（即ち、
送信器、受信器、及び信号増幅器）の共有を可能とする
アンテナシステムを提供する必要性が存在する。そのよ
うな共有は、ラッシュアワー時間帯の混雑のような特定
の電磁波ビームからのコールの予期されない集中を扱う
ことを可能し、同時に、幹線の効率の向上を容易にして
いる。
【０００８】
【発明の概要】本発明は、そこで処理される電磁波信号
と関連して等しい成分分配を可能とするためのパワー共
有ネットワークを組み込むアンテナシステムに関する。
アンテナシステムは、多数の電磁波送信ビームの方向性
狭ビーム分解能を提供するための複数のアンテナ素子を
含んでいる。アンテナ素子は、更に、複数の線形パワー
増幅器に接続された第１のパワー共有ネットワークを含
み、その増幅器は、第２のパワー共有ネットワークに接
続されている。第１と第２のパワー共有ネットワーク
は、各々、バトラーマトリクス（Butler Matrix）を含
んでいる。複数のアンテナ素子は、第２のパワー共有ネ
ットワークの出力ポートにそれぞれ接続されている。特
に、提供されるアンテナ素子より多数の線形パワー増幅
器が提供される。
と関連して等しい成分分配を可能とするためのパワー共
有ネットワークを組み込むアンテナシステムに関する。
アンテナシステムは、多数の電磁波送信ビームの方向性
狭ビーム分解能を提供するための複数のアンテナ素子を
含んでいる。アンテナ素子は、更に、複数の線形パワー
増幅器に接続された第１のパワー共有ネットワークを含
み、その増幅器は、第２のパワー共有ネットワークに接
続されている。第１と第２のパワー共有ネットワーク
は、各々、バトラーマトリクス（Butler Matrix）を含
んでいる。複数のアンテナ素子は、第２のパワー共有ネ
ットワークの出力ポートにそれぞれ接続されている。特
に、提供されるアンテナ素子より多数の線形パワー増幅
器が提供される。
【０００９】第１のパワー共有ネットワークは、その入
力ポートの内の１つからそれに接続され、互いに関して
位相が千鳥型配列である複数の線形パワー増幅器に受信
入力信号を実質的に等しいパワーレベルで等しく部内す
るように動作する。複数の線形パワー増幅器は、第１の
パワー共有ネットワークの各上記出力信号を独立に増幅
する。第２のパワー共有ネットワークは、（入力信号の
関数である）上記位相が千鳥型配列にされた増幅された
信号を受信し、各上記位相が千鳥型配列にされた増幅さ
れた入力信号の結合されたパワーレベルに関して平均パ
ワーレベルを有する出力信号を第２のパワー共有ネット
ワークに提供するように動作する。平均化された出力信
号は、狭ビームアンテナの内の１つに供給され、それに
より方向性電磁波狭ビーム送信信号にそれから放射され
る。
力ポートの内の１つからそれに接続され、互いに関して
位相が千鳥型配列である複数の線形パワー増幅器に受信
入力信号を実質的に等しいパワーレベルで等しく部内す
るように動作する。複数の線形パワー増幅器は、第１の
パワー共有ネットワークの各上記出力信号を独立に増幅
する。第２のパワー共有ネットワークは、（入力信号の
関数である）上記位相が千鳥型配列にされた増幅された
信号を受信し、各上記位相が千鳥型配列にされた増幅さ
れた入力信号の結合されたパワーレベルに関して平均パ
ワーレベルを有する出力信号を第２のパワー共有ネット
ワークに提供するように動作する。平均化された出力信
号は、狭ビームアンテナの内の１つに供給され、それに
より方向性電磁波狭ビーム送信信号にそれから放射され
る。
【００１０】
【発明の実施の形態】図面を参照して、その図では同じ
参照番号が同一あるいは同様の素子に割り当てられてい
る。図１は区画化狭ビームアンテナ基地局の従来例を示
していて、それは一般に参照番号１０により識別され
る。基地局１０は、Ｎ個の狭ビームアンテナ１２を含
み、各狭ビームアンテナ１２は関連する電磁波ビーム１
４を持っている。更に、各狭ビームアンテナ１２は専用
のパワー増幅器１６に接続され、その増幅器は合計回路
１８に接続されている。各合計回路１８は、更に、Ｍ個
の変調器２０に接続され、電磁波ビーム１４当たりＭ個
の変調器２０が存在する。こうしてＮ個のビームの基地
局１０は、ＭｘＮ個のＲＦチャンネルをサービスするよ
うに理想的に構成されている。しかしながら、商業的な
アプリケーション分野では、チャンネルがビーム間で共
有されていないので、更に高いレートでコールが阻止さ
れるので、上記Ｎ個のビームの基地局１０は、ＭｘＮ個
のＲＦチャンネルをサービスすることができない。
参照番号が同一あるいは同様の素子に割り当てられてい
る。図１は区画化狭ビームアンテナ基地局の従来例を示
していて、それは一般に参照番号１０により識別され
る。基地局１０は、Ｎ個の狭ビームアンテナ１２を含
み、各狭ビームアンテナ１２は関連する電磁波ビーム１
４を持っている。更に、各狭ビームアンテナ１２は専用
のパワー増幅器１６に接続され、その増幅器は合計回路
１８に接続されている。各合計回路１８は、更に、Ｍ個
の変調器２０に接続され、電磁波ビーム１４当たりＭ個
の変調器２０が存在する。こうしてＮ個のビームの基地
局１０は、ＭｘＮ個のＲＦチャンネルをサービスするよ
うに理想的に構成されている。しかしながら、商業的な
アプリケーション分野では、チャンネルがビーム間で共
有されていないので、更に高いレートでコールが阻止さ
れるので、上記Ｎ個のビームの基地局１０は、ＭｘＮ個
のＲＦチャンネルをサービスすることができない。
【００１１】更に、特定のビームを使用してユーザーの
ひどい集中が起きると、個々の狭ビームアンテナ１２は
上記ユーザーのひどい集中に送信するよう要求される。
増加した使用を収容するために、上記ユーザーのひどい
集中と関連する狭ビームアンテナ１２のパワー増幅器１
６は、上記パワー増幅器１６を過負荷にするレベルまで
その出力パワーを増加させねばならないであろう。
ひどい集中が起きると、個々の狭ビームアンテナ１２は
上記ユーザーのひどい集中に送信するよう要求される。
増加した使用を収容するために、上記ユーザーのひどい
集中と関連する狭ビームアンテナ１２のパワー増幅器１
６は、上記パワー増幅器１６を過負荷にするレベルまで
その出力パワーを増加させねばならないであろう。
【００１２】図２は、本発明により構成されたアンテナ
システムを示し、それは一般に参照番号１００により指
定される。アンテナシステム１００は、パワー供給ネッ
トワーク１１２に接続されたＮ個の広角ビームアンテナ
素子１１０を持っている。簡単には、以下に詳細に説明
されるように、パワー共有ネットワーク１１２は、Ｎ個
の入力ポート１１３とＮ個の出力ポート１１５を具備す
ることが望ましく、その入力ポート１１３の内の１つに
入力信号が供給されるとき、（入力信号の関数である）
複数の出力信号が等しいパワーレベルでＮ個の出力ポー
トに提供され、互いに予め定義された各位相の関係で千
鳥型配列にされるように動作する。パワー共有ネットワ
ークは、入力信号を受信するように採用される直交ハイ
ブリッド、ランジカップラー、分岐線カプラー、あるい
は他の等価な構造のような既知の回路を包含し、実質的
に等しいパワーレベルで、互いに予め定義された各位相
関係で千鳥型配列された少なくとも２つの出力信号を提
供する。典型的には、出力信号は、（±（２Ｋ−１）ｘ
１８０°）／Ｎの互いに関連する各位相の千鳥型配列を
持つ。ここで、±Ｋはビーム番号である。
システムを示し、それは一般に参照番号１００により指
定される。アンテナシステム１００は、パワー供給ネッ
トワーク１１２に接続されたＮ個の広角ビームアンテナ
素子１１０を持っている。簡単には、以下に詳細に説明
されるように、パワー共有ネットワーク１１２は、Ｎ個
の入力ポート１１３とＮ個の出力ポート１１５を具備す
ることが望ましく、その入力ポート１１３の内の１つに
入力信号が供給されるとき、（入力信号の関数である）
複数の出力信号が等しいパワーレベルでＮ個の出力ポー
トに提供され、互いに予め定義された各位相の関係で千
鳥型配列にされるように動作する。パワー共有ネットワ
ークは、入力信号を受信するように採用される直交ハイ
ブリッド、ランジカップラー、分岐線カプラー、あるい
は他の等価な構造のような既知の回路を包含し、実質的
に等しいパワーレベルで、互いに予め定義された各位相
関係で千鳥型配列された少なくとも２つの出力信号を提
供する。典型的には、出力信号は、（±（２Ｋ−１）ｘ
１８０°）／Ｎの互いに関連する各位相の千鳥型配列を
持つ。ここで、±Ｋはビーム番号である。
【００１３】図３と３ａを参照して、本発明の実施例に
従って、パワー共有ネットワーク１１２は、参照番号１
１７により一般に指定されるバトラーマトリクス装置に
より説明されるべきである。バトラーマトリクス１１７
は、線形配列の標準的な数学的な変換（即ち空間フーリ
エ変換）を行う受動の交互のマイクロ波装置である。バ
トラーマトリクスとその動作は、当業者には知られてい
る。図３のバトラーマトリクス１１７は、４ポートバト
ラーマトリクスであり、それは４入力Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの
組と、４つの出力Ａ’、Ｂ’、Ｃ’、Ｄ’の組を持つ。
バトラーマトリクス１１７は、互いにまた、４入力Ａ、
Ｂ、Ｃ、Ｄの２つの組に接続された２つの４５°位相シ
フター１２０と４つの９０°位相誘導ハイブリッド１１
８（図３ａ）とを具備する。４ポートマトリクス１１７
は簡略化のために考えられているが、Ｈ．Ｅ．フォスタ
ーとＲ．Ｅ．ハイアットによる”どのような数のアンテ
ナポートへのバトラーネットワークの拡張”（ＩＥＥＥ
トランザクション・オン・アンテナ・アンド・プロパゲ
ーション、１９７０年１１月）に述べられているよう
に、当業者はバトラーマトリクスは望ましいポート数で
指定されることは明らかであろう。（即ち、図２のバト
ラーマトリクス１１７は、Ｎ個の入力ポートと出力ポー
トを持つｌｏｇ2 Ｎステージのバトラーマトリクスであ
る）。
従って、パワー共有ネットワーク１１２は、参照番号１
１７により一般に指定されるバトラーマトリクス装置に
より説明されるべきである。バトラーマトリクス１１７
は、線形配列の標準的な数学的な変換（即ち空間フーリ
エ変換）を行う受動の交互のマイクロ波装置である。バ
トラーマトリクスとその動作は、当業者には知られてい
る。図３のバトラーマトリクス１１７は、４ポートバト
ラーマトリクスであり、それは４入力Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの
組と、４つの出力Ａ’、Ｂ’、Ｃ’、Ｄ’の組を持つ。
バトラーマトリクス１１７は、互いにまた、４入力Ａ、
Ｂ、Ｃ、Ｄの２つの組に接続された２つの４５°位相シ
フター１２０と４つの９０°位相誘導ハイブリッド１１
８（図３ａ）とを具備する。４ポートマトリクス１１７
は簡略化のために考えられているが、Ｈ．Ｅ．フォスタ
ーとＲ．Ｅ．ハイアットによる”どのような数のアンテ
ナポートへのバトラーネットワークの拡張”（ＩＥＥＥ
トランザクション・オン・アンテナ・アンド・プロパゲ
ーション、１９７０年１１月）に述べられているよう
に、当業者はバトラーマトリクスは望ましいポート数で
指定されることは明らかであろう。（即ち、図２のバト
ラーマトリクス１１７は、Ｎ個の入力ポートと出力ポー
トを持つｌｏｇ2 Ｎステージのバトラーマトリクスであ
る）。
【００１４】上記バトラーマトリクス１１７の従来の使
用法では、ポートＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、入力ポートであ
り、ポートＡ’、Ｂ’、Ｃ’、Ｄ’は出力ポートであ
り、アンテナシステムの放射素子に固定されている。特
に、本発明の基地局１００に従って、バトラーマトリク
ス１１７の各入力ポートは残りの（Ｎ−１）個の入力ポ
ートには接続されていない。従って、ＲＦ信号が同じ周
波数バンドに結合されるとき、固有の損失はない。更
に、バトラーマトリクス１１７は、１つの入力ポート
（Ａ、Ｂ、Ｃ、あるいはＤ）に供給される信号が全ての
出力ポートの間に等しく分割されるように構成され、そ
の結果信号は等しい振幅と線形位相傾斜も出力ポート
Ａ’、Ｂ’、Ｃ’、Ｄ’に持ち、それにより入力ポート
が励起される移動傾斜が決定される。更に、単一の入力
ポートの励起は、特定の遠方場放射あるいはモードパタ
ーンとなる。こうして、バトラーマトリクス１１７の出
力ポートからの信号位相は、各入力ポートに独特である
出力ポートからの区別される狭電磁波ビームを形成する
ように構成される。ここに説明する本発明のアンテナシ
ステムで実現されるのが適当なバトラーマトリクス１１
７は、アナレンから市販されている部品番号Ｐ．Ｏ．Ｃ
ＪＥＯ４３９９２である。
用法では、ポートＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、入力ポートであ
り、ポートＡ’、Ｂ’、Ｃ’、Ｄ’は出力ポートであ
り、アンテナシステムの放射素子に固定されている。特
に、本発明の基地局１００に従って、バトラーマトリク
ス１１７の各入力ポートは残りの（Ｎ−１）個の入力ポ
ートには接続されていない。従って、ＲＦ信号が同じ周
波数バンドに結合されるとき、固有の損失はない。更
に、バトラーマトリクス１１７は、１つの入力ポート
（Ａ、Ｂ、Ｃ、あるいはＤ）に供給される信号が全ての
出力ポートの間に等しく分割されるように構成され、そ
の結果信号は等しい振幅と線形位相傾斜も出力ポート
Ａ’、Ｂ’、Ｃ’、Ｄ’に持ち、それにより入力ポート
が励起される移動傾斜が決定される。更に、単一の入力
ポートの励起は、特定の遠方場放射あるいはモードパタ
ーンとなる。こうして、バトラーマトリクス１１７の出
力ポートからの信号位相は、各入力ポートに独特である
出力ポートからの区別される狭電磁波ビームを形成する
ように構成される。ここに説明する本発明のアンテナシ
ステムで実現されるのが適当なバトラーマトリクス１１
７は、アナレンから市販されている部品番号Ｐ．Ｏ．Ｃ
ＪＥＯ４３９９２である。
【００１５】しかしながら、上記のように、パワー共有
ネットワーク１１２は、上記バトラーマトリクス１１７
に制限されると理解されるべきものではなく、参照番号
１１９により一般に指定される図４に示される直交ハイ
ブリッドカプラーのような等価な回路を包含する。直交
ハイブリッドカプラー１１９は、当業者に知られてお
り、従ってここでは説明しない。
ネットワーク１１２は、上記バトラーマトリクス１１７
に制限されると理解されるべきものではなく、参照番号
１１９により一般に指定される図４に示される直交ハイ
ブリッドカプラーのような等価な回路を包含する。直交
ハイブリッドカプラー１１９は、当業者に知られてお
り、従ってここでは説明しない。
【００１６】図２を参照して、パワー共有ネットワーク
１１２は、入力ポート１１３から対応する放射ビーム１
２４に信号を適切に段階的に進めるので、パワー共有ネ
ットワーク１１２は、アンテナアパーチャー共有を可能
とし、それによりＮ個の狭電磁波ビーム１２４は（パワ
ー共有ネットワーク１１２に接続された）Ｎ個の広角ビ
ームアンテナ素子１１０により形成される。こうして、
（図１の従来の狭ビームアンテナシステムにおけるよう
に）Ｎ個の電磁波ビームに対するＮ個の狭ビームアンテ
ナアパーチャーの代わりに、広角ビームアンテナ素子１
１０の配列を持つ単一の広角ビームアンテナアパーチャ
ーがＮ個の狭電磁波ビーム１２４を形成するために使用
される。さらに、パワー共有ネットワーク１１２により
実現される上記狭電磁波ビーム１２４形成は、それぞれ
が１２０°より少ないビーム幅を持つＮ個の広角ビーム
アンテナ素子１１０により提供されるので、こうして、
全方向基地局カバーは、少なくとも３つのパワー共有ネ
ットワーク１１２を必要とするにすぎず、単一の狭ビー
ムアンテナのアンテナアパーチャーとなる（３６０
°）。
１１２は、入力ポート１１３から対応する放射ビーム１
２４に信号を適切に段階的に進めるので、パワー共有ネ
ットワーク１１２は、アンテナアパーチャー共有を可能
とし、それによりＮ個の狭電磁波ビーム１２４は（パワ
ー共有ネットワーク１１２に接続された）Ｎ個の広角ビ
ームアンテナ素子１１０により形成される。こうして、
（図１の従来の狭ビームアンテナシステムにおけるよう
に）Ｎ個の電磁波ビームに対するＮ個の狭ビームアンテ
ナアパーチャーの代わりに、広角ビームアンテナ素子１
１０の配列を持つ単一の広角ビームアンテナアパーチャ
ーがＮ個の狭電磁波ビーム１２４を形成するために使用
される。さらに、パワー共有ネットワーク１１２により
実現される上記狭電磁波ビーム１２４形成は、それぞれ
が１２０°より少ないビーム幅を持つＮ個の広角ビーム
アンテナ素子１１０により提供されるので、こうして、
全方向基地局カバーは、少なくとも３つのパワー共有ネ
ットワーク１１２を必要とするにすぎず、単一の狭ビー
ムアンテナのアンテナアパーチャーとなる（３６０
°）。
【００１７】アンテナシステム１００は、更に、Ｎ個の
広角ビームアンテナ素子１１０とパワー共有ネットワー
ク１１２のＮ個の出力ポートの間にそれぞれ結合された
Ｎ個の線形パワー増幅器１２６を具備する。各Ｎ個の線
形パワー増幅器は、それに接続された各広角ビームアン
テナ素子から放射されるＲＦ信号のパワーレベルを増加
させるように動作し、線形パワー増幅器１２６の出力信
号はその入力信号に必然的に比例する。ここで説明され
る本発明のアンテナシステムの実現のために採用される
上記線形パワー増幅器と１２６と広角ビームアンテナ１
１０の例が、それぞれ、ミニサーキットから市販されて
いる部品番号ＺＨＬ−２−５０Ｐ３であり、また、ラジ
エーションシステム社から市販されている部品番号ＡＧ
−１３８４である。
広角ビームアンテナ素子１１０とパワー共有ネットワー
ク１１２のＮ個の出力ポートの間にそれぞれ結合された
Ｎ個の線形パワー増幅器１２６を具備する。各Ｎ個の線
形パワー増幅器は、それに接続された各広角ビームアン
テナ素子から放射されるＲＦ信号のパワーレベルを増加
させるように動作し、線形パワー増幅器１２６の出力信
号はその入力信号に必然的に比例する。ここで説明され
る本発明のアンテナシステムの実現のために採用される
上記線形パワー増幅器と１２６と広角ビームアンテナ１
１０の例が、それぞれ、ミニサーキットから市販されて
いる部品番号ＺＨＬ−２−５０Ｐ３であり、また、ラジ
エーションシステム社から市販されている部品番号ＡＧ
−１３８４である。
【００１８】従って、パワー共有ネットワーク１１２
は、各Ｎ個の電磁波狭ビーム１２４が、Ｎ個の線形パワ
ー増幅器１２６の使用を等しく分配することを可能とす
るように動作する。Ｎ個の線形パワー増幅器１２６の上
記等しい分配は、Ｎ個の広角ビームアンテナ素子１１０
のＮ個の電磁波狭ビーム１２４が共通の平面アンテナア
パーチャーを共有するとき（即ち、１２０°セクター上
でＮ個の電磁波狭ビームを形成して）の状況に対応する
ことが望ましい。
は、各Ｎ個の電磁波狭ビーム１２４が、Ｎ個の線形パワ
ー増幅器１２６の使用を等しく分配することを可能とす
るように動作する。Ｎ個の線形パワー増幅器１２６の上
記等しい分配は、Ｎ個の広角ビームアンテナ素子１１０
のＮ個の電磁波狭ビーム１２４が共通の平面アンテナア
パーチャーを共有するとき（即ち、１２０°セクター上
でＮ個の電磁波狭ビームを形成して）の状況に対応する
ことが望ましい。
【００１９】上記のように、各線形パワー増幅器１２６
は、パワー共有ネットワーク１１２に接続され、それ
は、各Ｎ個の入力信号１５８をＮ個の線形パワー増幅器
１２６の全てに等しいパワー分配で分配するように構成
されている。従って、ＲＦ送信信号がパワー共有ネット
ワーク１１２のＮ個の入力ポートの中でどのように分配
されるかにかかわらず、Ｎ個の線形パワー増幅器１２６
は、送信電磁波信号に関して同じ平均パワーを等しく扱
う。
は、パワー共有ネットワーク１１２に接続され、それ
は、各Ｎ個の入力信号１５８をＮ個の線形パワー増幅器
１２６の全てに等しいパワー分配で分配するように構成
されている。従って、ＲＦ送信信号がパワー共有ネット
ワーク１１２のＮ個の入力ポートの中でどのように分配
されるかにかかわらず、Ｎ個の線形パワー増幅器１２６
は、送信電磁波信号に関して同じ平均パワーを等しく扱
う。
【００２０】Ｎ個のパワー増幅器１２６の上記等しいパ
ワー分配は、各線形パワー増幅器（図１）のパワーレベ
ルが特定の狭ビームアンテナ１２でＲＦトラヒック分配
にしたがって変わる点で従来の基地局１０（図１）より
優れている。本発明による線形パワー増幅器１２６当た
りの最大平均パワーは、それに提供された線形パワー増
幅器１２６の数（Ｎ））とアンテナシステム１００によ
りサービスされるＲＦチャンネルの最大数（Ｋ）に比例
する。例えば、従来技術では、ある電磁波ビームにより
サービスされるＲＦチャンネルの数としてＭが指定され
ると、線形パワー増幅器当たりの平均パワーはＭに比例
するだけである。しかしながら、本発明の上記アンテナ
システム１００では、線形パワー増幅器１２６当たりの
平均パワーは、ＲＦチャンネルの数Ｋと共に機能すると
きＫ／Ｎに比例する。それは、幹線の効率を増加させな
がら、線形パワー増幅器１２６の過飽和を防ぐという長
所を持つ。
ワー分配は、各線形パワー増幅器（図１）のパワーレベ
ルが特定の狭ビームアンテナ１２でＲＦトラヒック分配
にしたがって変わる点で従来の基地局１０（図１）より
優れている。本発明による線形パワー増幅器１２６当た
りの最大平均パワーは、それに提供された線形パワー増
幅器１２６の数（Ｎ））とアンテナシステム１００によ
りサービスされるＲＦチャンネルの最大数（Ｋ）に比例
する。例えば、従来技術では、ある電磁波ビームにより
サービスされるＲＦチャンネルの数としてＭが指定され
ると、線形パワー増幅器当たりの平均パワーはＭに比例
するだけである。しかしながら、本発明の上記アンテナ
システム１００では、線形パワー増幅器１２６当たりの
平均パワーは、ＲＦチャンネルの数Ｋと共に機能すると
きＫ／Ｎに比例する。それは、幹線の効率を増加させな
がら、線形パワー増幅器１２６の過飽和を防ぐという長
所を持つ。
【００２１】図５は、送信能力を持つように採用され、
Ｋ個の電磁波チャンネルをサービスするように要求され
た変調器の数を減らすように機能する中間周波数（Ｉ
Ｆ）クロスバースイッチ２１０を組み込んだアンテナシ
ステム２００を示す。クロスバースイッチ２１０は、複
数の垂直パス、複数の水平パス、及び、垂直パスのいず
れかを水平パスのいずれかに接続するための電磁動作の
機械的手段を持つスイッチである。アンテナスイッチ２
００は、更に、パワー共有ネットワーク２１２を具備
し、それは、Ｎ個の線形増幅器２１４にそれぞれ接続さ
れたＮ個の出力を持ち、その増幅器は、Ｎ個の広角ビー
ムアンテナ素子２１６にそれぞれ接続されている。上記
のように、各広角ビームアンテナ素子２１６は、パワー
共有ネットワーク１１２と関連して、それぞれ電磁波狭
ビーム２１８を提供するように、また、それに接続され
たＮ個の線形パワー増幅器２１４のパワー分配に等しく
共有するように採用されている。パワー共有ネットワー
ク２１２のＮ入力ポートは、ＩＦクロスバースイッチ２
１０にそれぞれ接続されている。それは、Ｋ個の変調器
２２０に接続されている。パワー共有ネットワーク２１
２に接続されるＩＦクロスバースイッチ２１０の構成
は、それが、Ｋ個のＲＦチャンネルをサービスするため
に要求される変調器の数をＭｘＮから減らすという点
で、図１の従来技術のシステムに対する長所を提供す
る。ここで述べられる本発明のアンテナシステム内に実
現される変調器２２０とＩＦクロスバースイッチ２１０
の例は、ＡＴ＆ＴからＡｕｐｔｏＰｌｅｘセルサイト基
地局として単一ユニットとして市販されている。
Ｋ個の電磁波チャンネルをサービスするように要求され
た変調器の数を減らすように機能する中間周波数（Ｉ
Ｆ）クロスバースイッチ２１０を組み込んだアンテナシ
ステム２００を示す。クロスバースイッチ２１０は、複
数の垂直パス、複数の水平パス、及び、垂直パスのいず
れかを水平パスのいずれかに接続するための電磁動作の
機械的手段を持つスイッチである。アンテナスイッチ２
００は、更に、パワー共有ネットワーク２１２を具備
し、それは、Ｎ個の線形増幅器２１４にそれぞれ接続さ
れたＮ個の出力を持ち、その増幅器は、Ｎ個の広角ビー
ムアンテナ素子２１６にそれぞれ接続されている。上記
のように、各広角ビームアンテナ素子２１６は、パワー
共有ネットワーク１１２と関連して、それぞれ電磁波狭
ビーム２１８を提供するように、また、それに接続され
たＮ個の線形パワー増幅器２１４のパワー分配に等しく
共有するように採用されている。パワー共有ネットワー
ク２１２のＮ入力ポートは、ＩＦクロスバースイッチ２
１０にそれぞれ接続されている。それは、Ｋ個の変調器
２２０に接続されている。パワー共有ネットワーク２１
２に接続されるＩＦクロスバースイッチ２１０の構成
は、それが、Ｋ個のＲＦチャンネルをサービスするため
に要求される変調器の数をＭｘＮから減らすという点
で、図１の従来技術のシステムに対する長所を提供す
る。ここで述べられる本発明のアンテナシステム内に実
現される変調器２２０とＩＦクロスバースイッチ２１０
の例は、ＡＴ＆ＴからＡｕｐｔｏＰｌｅｘセルサイト基
地局として単一ユニットとして市販されている。
【００２２】図６を参照して、アンテナシステム２５０
は、信号受信能力を持つように示されている。アンテナ
システム２５０は、パワー共有ネットワーク１１２を組
み込み、Ｋ個の変調器２２０と除去と、ＩＦクロスバー
スイッチ２１０に接続されたそのＫ個の復調器２５４の
提供と、Ｎ個の線形パワー増幅器１２６の除去と、Ｎ個
の前置増幅器２５８の提供を除いて、図５のアンテナシ
ステム２００と実質的に同様である。前置増幅器２５８
は、低レベル信号源（広角ビームアンテナ素子２１６）
に接続された増幅器であり、適切な入力インピーダンス
と出力インピーダンスを提供するように採用され、適当
なゲイン量を提供し、それにより信号対ノイズ比のかな
りの低下無しに電磁波信号は処理されることができる。
Ｋ個の復調器２５４は、アンテナシステム２５０が受信
能力を持つことを可能とし、Ｋ個の復調器２５４はアン
テナ素子２１６を介して受信信号２５６をその元の変調
波に復調するように動作する。アンテナシステム２５０
は、Ｎ個の広角ビームアンテナ素子２１６を介して前記
Ｋ個の復調器２５４の各々に電磁波狭ビーム信号を提供
するように採用されている。前記電磁波狭ビーム信号
は、関連する広角ビームアンテナ素子２１６のアンテナ
アパーチャー共有を通してパワー共有ネットワーク１１
２により提供される。
は、信号受信能力を持つように示されている。アンテナ
システム２５０は、パワー共有ネットワーク１１２を組
み込み、Ｋ個の変調器２２０と除去と、ＩＦクロスバー
スイッチ２１０に接続されたそのＫ個の復調器２５４の
提供と、Ｎ個の線形パワー増幅器１２６の除去と、Ｎ個
の前置増幅器２５８の提供を除いて、図５のアンテナシ
ステム２００と実質的に同様である。前置増幅器２５８
は、低レベル信号源（広角ビームアンテナ素子２１６）
に接続された増幅器であり、適切な入力インピーダンス
と出力インピーダンスを提供するように採用され、適当
なゲイン量を提供し、それにより信号対ノイズ比のかな
りの低下無しに電磁波信号は処理されることができる。
Ｋ個の復調器２５４は、アンテナシステム２５０が受信
能力を持つことを可能とし、Ｋ個の復調器２５４はアン
テナ素子２１６を介して受信信号２５６をその元の変調
波に復調するように動作する。アンテナシステム２５０
は、Ｎ個の広角ビームアンテナ素子２１６を介して前記
Ｋ個の復調器２５４の各々に電磁波狭ビーム信号を提供
するように採用されている。前記電磁波狭ビーム信号
は、関連する広角ビームアンテナ素子２１６のアンテナ
アパーチャー共有を通してパワー共有ネットワーク１１
２により提供される。
【００２３】図７を参照して、上記送信アンテナシステ
ム２００と及び受信のアンテナシステム２５０は、送信
部２００と受信部２５０の両方を持つアンテナシステム
を形成するように互いに接続されていることが望まし
い。好ましくは、上記Ｎ個の広角ビームアンテナ素子２
１６は、そのようなアンテナシステムの送信部２００と
受信部２５０の両方に接続されている。例えば、上記ア
ンテナシステムの送信部２００と受信部２５０の間の上
記二信動作を可能とするために、Ｎ個の従来の二信化器
及び／あるいは循環器２６０は、共通の広角ビームアン
テナ素子２１６を利用する２つの信号の同時送信あるい
は受信を実現するために提供されることが望ましい。
ム２００と及び受信のアンテナシステム２５０は、送信
部２００と受信部２５０の両方を持つアンテナシステム
を形成するように互いに接続されていることが望まし
い。好ましくは、上記Ｎ個の広角ビームアンテナ素子２
１６は、そのようなアンテナシステムの送信部２００と
受信部２５０の両方に接続されている。例えば、上記ア
ンテナシステムの送信部２００と受信部２５０の間の上
記二信動作を可能とするために、Ｎ個の従来の二信化器
及び／あるいは循環器２６０は、共通の広角ビームアン
テナ素子２１６を利用する２つの信号の同時送信あるい
は受信を実現するために提供されることが望ましい。
【００２４】本発明の他の実施例が図８に示されてい
て、アンテナシステム３００は、Ｎ個の狭ビームアンテ
ナ３５４にＮ個の線形パワー増幅器３５２のパワーを等
し分配するように採用されている。各狭ビームアンテナ
３５４は、それ自身のアンテナアパーチャーを持ち、こ
うしてアンテナシステム３００は線形増幅器３５２のパ
ワーをＲＦチャンネル３６４の入力信号に等しく分配す
るように採用されている。そのようなパワー分配を実行
するために、アンテナシステム３００は、第１のパワー
共有ネットワーク３５６と第２の逆パワー共有ネットワ
ーク３５８を具備する。簡単に言うと、逆パワー共有ネ
ットワーク３５８は、第１のパワー共有ネットワーク３
５６で採用されるバトラーマトリクスと比較して逆のバ
トラーマトリクスを具備する。第２のパワー共有ネット
ワーク３５８は、出力ポートが入力ポートとして使用さ
れることを除いて、第１のパワー共有ネットワーク３５
６と必然的に同一である。第１のパワー共有ネットワー
ク３５６の１つのポートに供給されるＲＦ信号は、逆パ
ワー共有ネットワークの対応する出力ポートに現れるだ
けであろう。３５６の入力ポートと３５８の出力ポート
の間の対応関係は、左から右への順を右から左に反転す
ることにより見つけられる。簡単に言うと、逆パワー共
有ネットワーク３５８の出力信号は、第１のパワー共有
ネットワーク３５６の出力信号に関して逆フーリエ変換
である。
て、アンテナシステム３００は、Ｎ個の狭ビームアンテ
ナ３５４にＮ個の線形パワー増幅器３５２のパワーを等
し分配するように採用されている。各狭ビームアンテナ
３５４は、それ自身のアンテナアパーチャーを持ち、こ
うしてアンテナシステム３００は線形増幅器３５２のパ
ワーをＲＦチャンネル３６４の入力信号に等しく分配す
るように採用されている。そのようなパワー分配を実行
するために、アンテナシステム３００は、第１のパワー
共有ネットワーク３５６と第２の逆パワー共有ネットワ
ーク３５８を具備する。簡単に言うと、逆パワー共有ネ
ットワーク３５８は、第１のパワー共有ネットワーク３
５６で採用されるバトラーマトリクスと比較して逆のバ
トラーマトリクスを具備する。第２のパワー共有ネット
ワーク３５８は、出力ポートが入力ポートとして使用さ
れることを除いて、第１のパワー共有ネットワーク３５
６と必然的に同一である。第１のパワー共有ネットワー
ク３５６の１つのポートに供給されるＲＦ信号は、逆パ
ワー共有ネットワークの対応する出力ポートに現れるだ
けであろう。３５６の入力ポートと３５８の出力ポート
の間の対応関係は、左から右への順を右から左に反転す
ることにより見つけられる。簡単に言うと、逆パワー共
有ネットワーク３５８の出力信号は、第１のパワー共有
ネットワーク３５６の出力信号に関して逆フーリエ変換
である。
【００２５】第１のパワー共有ネットワーク３５６は、
Ｎ個のＲＦチャンネル３６４にそれぞれ接続されたＮ個
の入力ポートを持つ。パワー共有ネットワーク３５６
は、Ｎ個の線形パワー増幅器３５２にそれぞれ接続され
たＮ個の出力ポートが更に提供されている。これらの増
幅器は、第２のパワー共有ネットワーク３５８のＮ個の
入力ポート３６０にぞれぞれ接続され、第２のパワー共
有ネットワーク３５８のＮ個の出力ポート３６２はＮ個
の狭ビームアンテナ３５４にそれぞれ接続されている。
動作では、第１のパワー共有ネットワーク３５６は、そ
の各入力ポート３６２のうちの１つからのＮ個の入力信
号３６４（各信号は、あるアンテナビームに宛てられた
ＲＦチャンネルグループからなる）を等しいパワー分配
で出力ポート３６６を介してＮ個の線形パワー増幅器３
５２に分配する。第２のパワー共有ネットワーク３５８
は、第２のパワー共有ネットワーク３５８の出力ポート
３６２だけを励起することにより元来宛てられた狭ビー
ムアンテナ３５４に前記増幅された入力信号を集中して
戻すように動作する。その出力ポートは、入力信号が供
給されるパワー供給ネットワーク３５６の特定の入力ポ
ート３６２に対応する。
Ｎ個のＲＦチャンネル３６４にそれぞれ接続されたＮ個
の入力ポートを持つ。パワー共有ネットワーク３５６
は、Ｎ個の線形パワー増幅器３５２にそれぞれ接続され
たＮ個の出力ポートが更に提供されている。これらの増
幅器は、第２のパワー共有ネットワーク３５８のＮ個の
入力ポート３６０にぞれぞれ接続され、第２のパワー共
有ネットワーク３５８のＮ個の出力ポート３６２はＮ個
の狭ビームアンテナ３５４にそれぞれ接続されている。
動作では、第１のパワー共有ネットワーク３５６は、そ
の各入力ポート３６２のうちの１つからのＮ個の入力信
号３６４（各信号は、あるアンテナビームに宛てられた
ＲＦチャンネルグループからなる）を等しいパワー分配
で出力ポート３６６を介してＮ個の線形パワー増幅器３
５２に分配する。第２のパワー共有ネットワーク３５８
は、第２のパワー共有ネットワーク３５８の出力ポート
３６２だけを励起することにより元来宛てられた狭ビー
ムアンテナ３５４に前記増幅された入力信号を集中して
戻すように動作する。その出力ポートは、入力信号が供
給されるパワー供給ネットワーク３５６の特定の入力ポ
ート３６２に対応する。
【００２６】本発明のアンテナシステムの更に他の実施
例が図９に示され、参照番号４００で指定される。簡略
に言うと、アンテナシステム４００は、Ｎ個の線形パワ
ー増幅器３５２のパワーを広角ビームアンテナ素子４０
２に等しく分配するように採用されている。アンテナシ
ステム４００は、アンテナシステム４００が第１のパワ
ー共有ネットワーク３５６と第２のパワー共有ネットワ
ーク３５８の上記構成を利用してそれらの間に接続され
たＮ個の線形パワー増幅器３５２に等しいパワー分配を
実現するという点で上記のアンテナシステム３００と同
様である。しかしながら、以下に説明するように、アン
テナシステム４００は、アンテナシステム３００の狭ビ
ームアンテナ素子３５２と比べて、それからの多数のＲ
Ｆ信号送信ビームの方向性分解能を提供するための複数
の広角ビームアンテナ素子４０２を利用する。
例が図９に示され、参照番号４００で指定される。簡略
に言うと、アンテナシステム４００は、Ｎ個の線形パワ
ー増幅器３５２のパワーを広角ビームアンテナ素子４０
２に等しく分配するように採用されている。アンテナシ
ステム４００は、アンテナシステム４００が第１のパワ
ー共有ネットワーク３５６と第２のパワー共有ネットワ
ーク３５８の上記構成を利用してそれらの間に接続され
たＮ個の線形パワー増幅器３５２に等しいパワー分配を
実現するという点で上記のアンテナシステム３００と同
様である。しかしながら、以下に説明するように、アン
テナシステム４００は、アンテナシステム３００の狭ビ
ームアンテナ素子３５２と比べて、それからの多数のＲ
Ｆ信号送信ビームの方向性分解能を提供するための複数
の広角ビームアンテナ素子４０２を利用する。
【００２７】アンテナシステム４００は、Ｍ個の入力ポ
ート４０８とＮ個の出力ポート４１０を持つＲＦスイッ
チングネットワーク４０４を具備し、そのＭ個の入力ポ
ート４０８は、それぞれＭ個のＲＦ送信器４０６に接続
され、そのＮ個の出力ポート４１０は第１のパワー共有
ネットワーク３５６のＮ個の入力ポート３５５にそれぞ
れ接続されている。複数の第３のパワー共有ネットワー
ク４１２は、第２の逆パワー共有ネットワーク３５８の
Ｎ個の出力ポート３６１に接続されている。広角ビーム
アンテナ素子４０２は、各第３のパワー共有ネットワー
ク４１２の各出力ポート４１３に接続されている。
ート４０８とＮ個の出力ポート４１０を持つＲＦスイッ
チングネットワーク４０４を具備し、そのＭ個の入力ポ
ート４０８は、それぞれＭ個のＲＦ送信器４０６に接続
され、そのＮ個の出力ポート４１０は第１のパワー共有
ネットワーク３５６のＮ個の入力ポート３５５にそれぞ
れ接続されている。複数の第３のパワー共有ネットワー
ク４１２は、第２の逆パワー共有ネットワーク３５８の
Ｎ個の出力ポート３６１に接続されている。広角ビーム
アンテナ素子４０２は、各第３のパワー共有ネットワー
ク４１２の各出力ポート４１３に接続されている。
【００２８】従って、アンテナシステム４００は、Ｍ個
のＲＦ送信器４０６の内の１つからのＲＦ信号がＲＦス
イッチングネットワーク４０４のＭ個の入力ポート４０
８の１つで受信されるように構成されている。ＲＦスイ
ッチング回路４０４は、そのＮ個の出力ポート４１０の
１つに前記ＲＦ信号を選択的にスイッチする。ＲＦ信号
は、第１のパワー共有ネットワーク３５６の対応するＮ
個の入力ポート３５５に接続され、ＲＦ信号は、Ｎ個の
線形パワー増幅器３５２により分配され、等しく増幅さ
れる。第２の逆パワー共有ネットワーク３５８は、その
各Ｎ個の入力ポート３５７にＮ個の増幅されたＲＦ信号
を受信し、上記増幅されたＲＦ信号をＮ個の出力ポート
３６１に集中するように動作する。その出力ポートはＲ
Ｆスイッチングネットワーク４０４を介して、ＲＦ信号
を元来受信した第１のパワー共有ネットワーク３５６の
Ｎ個の入力ポート３５５に対応する。上記集中化された
ＲＦ信号は、第２の逆パワー共有ネットワーク３５８の
上記出力ポート３６１と関連する第３のパワー共有ネッ
トワーク４１２の対応する入力ポート４１１で受信され
る。ネットワーク３５８は、集中化ＲＦ信号を提供す
る。第３のパワー共有ネットワーク４１２は、上記のよ
うに、方向性の狭ビーム送信信号で、それと関連する広
角ビームアンテナ素子４０２から集中されたＲＦ信号を
放射するように動作する。
のＲＦ送信器４０６の内の１つからのＲＦ信号がＲＦス
イッチングネットワーク４０４のＭ個の入力ポート４０
８の１つで受信されるように構成されている。ＲＦスイ
ッチング回路４０４は、そのＮ個の出力ポート４１０の
１つに前記ＲＦ信号を選択的にスイッチする。ＲＦ信号
は、第１のパワー共有ネットワーク３５６の対応するＮ
個の入力ポート３５５に接続され、ＲＦ信号は、Ｎ個の
線形パワー増幅器３５２により分配され、等しく増幅さ
れる。第２の逆パワー共有ネットワーク３５８は、その
各Ｎ個の入力ポート３５７にＮ個の増幅されたＲＦ信号
を受信し、上記増幅されたＲＦ信号をＮ個の出力ポート
３６１に集中するように動作する。その出力ポートはＲ
Ｆスイッチングネットワーク４０４を介して、ＲＦ信号
を元来受信した第１のパワー共有ネットワーク３５６の
Ｎ個の入力ポート３５５に対応する。上記集中化された
ＲＦ信号は、第２の逆パワー共有ネットワーク３５８の
上記出力ポート３６１と関連する第３のパワー共有ネッ
トワーク４１２の対応する入力ポート４１１で受信され
る。ネットワーク３５８は、集中化ＲＦ信号を提供す
る。第３のパワー共有ネットワーク４１２は、上記のよ
うに、方向性の狭ビーム送信信号で、それと関連する広
角ビームアンテナ素子４０２から集中されたＲＦ信号を
放射するように動作する。
【００２９】本発明のアンテナシステムの更に他の実施
例が図１０に示され、参照番号５００により示されてい
る。アンテナシステム５００は、アンテナシステム５０
０がそれらの間に接続されたＭ個の線形パワー増幅器５
０２の等しいパワー分配を実現するように第１のパワー
共有ネットワーク５１０と第２のパワー共有ネットワー
ク５１２の上記構成を利用する点で、上記のアンテナシ
ステム３００と同様である。しかしながら、以下に説明
するように、アンテナシステム５００は、アンテナ素子
５０６に関連する多数の増幅器５０２を利用する。
例が図１０に示され、参照番号５００により示されてい
る。アンテナシステム５００は、アンテナシステム５０
０がそれらの間に接続されたＭ個の線形パワー増幅器５
０２の等しいパワー分配を実現するように第１のパワー
共有ネットワーク５１０と第２のパワー共有ネットワー
ク５１２の上記構成を利用する点で、上記のアンテナシ
ステム３００と同様である。しかしながら、以下に説明
するように、アンテナシステム５００は、アンテナ素子
５０６に関連する多数の増幅器５０２を利用する。
【００３０】簡単に言うと、アンテナシステム５００
は、Ｍ個の線形パワー増幅器５０２とＮ個の送信器５０
４とアンテナ素子５０６が提供されている。ここで、Ｍ
＞Ｎである。この構成は、増えた数の線形パワー増幅器
５０２がより効率的なアンテナシステムを提供する点で
長所を持つ。特に、挿花したが図の線形パワー増幅器５
０２は、Ｎ個の線形パワー増幅器とアンテナ素子が存在
するとき、線形パワー増幅器のパワーレベルに関して低
レベルパワー増幅器の利用を可能とすることが望まし
い。上記比較的低レベルのパワー増幅器５０２の上記利
用は、よく知られているように、そのパワーレートが増
加するにつれて、パワー増幅器の金銭的なコストがかな
り増加するにつれてコスト効率の点で有利である。
は、Ｍ個の線形パワー増幅器５０２とＮ個の送信器５０
４とアンテナ素子５０６が提供されている。ここで、Ｍ
＞Ｎである。この構成は、増えた数の線形パワー増幅器
５０２がより効率的なアンテナシステムを提供する点で
長所を持つ。特に、挿花したが図の線形パワー増幅器５
０２は、Ｎ個の線形パワー増幅器とアンテナ素子が存在
するとき、線形パワー増幅器のパワーレベルに関して低
レベルパワー増幅器の利用を可能とすることが望まし
い。上記比較的低レベルのパワー増幅器５０２の上記利
用は、よく知られているように、そのパワーレートが増
加するにつれて、パワー増幅器の金銭的なコストがかな
り増加するにつれてコスト効率の点で有利である。
【００３１】更に、Ｎ個のアンテナ素子５０６をサービ
スするＭ個の線形パワー増幅器５０２を持つ冗長性高か
は、１以上の線形増幅器５０２が故障したとき、アシス
テム５００が残りの動作可能な線形パワー増幅器５０２
から等しく増幅された信号を各アンテナ素子５０６を受
信するという点でまだ動作可能のままであるという点で
有利である。例えば、従来のシステム（図１を参照）
で、各アンテナ素子１４は、専用のパワー増幅器１６に
接続され、そのような専用のパワー増幅器１６が故障し
たとき、それに接続されたアンテナ素子１４はそれから
電磁波ビームを放射するように動作できない。
スするＭ個の線形パワー増幅器５０２を持つ冗長性高か
は、１以上の線形増幅器５０２が故障したとき、アシス
テム５００が残りの動作可能な線形パワー増幅器５０２
から等しく増幅された信号を各アンテナ素子５０６を受
信するという点でまだ動作可能のままであるという点で
有利である。例えば、従来のシステム（図１を参照）
で、各アンテナ素子１４は、専用のパワー増幅器１６に
接続され、そのような専用のパワー増幅器１６が故障し
たとき、それに接続されたアンテナ素子１４はそれから
電磁波ビームを放射するように動作できない。
【００３２】Ｍ個の低レベルパワー増幅器５０２を採用
する長所は、よく知られているように、そのパワーレー
トが増加するにつれて線形パワー増幅器のための冷却要
求が増加するので、アンテナシステム５００に対する冷
却要求の減少である。
する長所は、よく知られているように、そのパワーレー
トが増加するにつれて線形パワー増幅器のための冷却要
求が増加するので、アンテナシステム５００に対する冷
却要求の減少である。
【００３３】アンテナシステム５００は、Ｍ個の入力ポ
ートと出力ポートをそれぞれ持つ第１と第２のパワー供
給ネットワーク５１０と５１２を含む。上記のように、
各第１と第２のパワー共有ネットワーク５１０と５１２
は、Ｍ個の入力ポートとＭ個の出力ポートを持つバトラ
ーマトリクスであることが望ましく、空間フーリエ変換
がそれへの入力信号に挿入される。
ートと出力ポートをそれぞれ持つ第１と第２のパワー供
給ネットワーク５１０と５１２を含む。上記のように、
各第１と第２のパワー共有ネットワーク５１０と５１２
は、Ｍ個の入力ポートとＭ個の出力ポートを持つバトラ
ーマトリクスであることが望ましく、空間フーリエ変換
がそれへの入力信号に挿入される。
【００３４】それぞれが入力ＲＦ信号を提供するように
採用されている各Ｎ個のＲＦ送信器５０４がパワー共有
ネットワーク５１０のＭ個の入力ポートのうちのＮ個に
接続されている。こうして、パワー共有ネットワーク５
１０のＭ個の入力ポートのうちのＮ個だけが利用され
る。Ｍ個の線形パワー増幅器５０２がパワー共有ネット
ワーク５１０のＭ個の出力ポートに接続され、その増幅
器５０２は第２のパワー共有ネットワーク５１２のＭ個
の入力ポートにそれぞれ接続されている。Ｎ個のアンテ
ナ素子５０６は、第２のパワー共有ネットワーク５１２
のＭ個の出力ポートの内のＮ個に接続され、第２のパワ
ー共有ネットワーク５１２のＮ個の利用される出力ポー
トは、第１のパワー共有ネットワーク５１０の上記Ｎ個
の利用される入力ポートにそれぞれ対応する。各アンテ
ナ素子５０６は、それから方向性分解能電磁波信号を放
射するように構成されている狭ビームアンテナ素子であ
ることが望ましい。
採用されている各Ｎ個のＲＦ送信器５０４がパワー共有
ネットワーク５１０のＭ個の入力ポートのうちのＮ個に
接続されている。こうして、パワー共有ネットワーク５
１０のＭ個の入力ポートのうちのＮ個だけが利用され
る。Ｍ個の線形パワー増幅器５０２がパワー共有ネット
ワーク５１０のＭ個の出力ポートに接続され、その増幅
器５０２は第２のパワー共有ネットワーク５１２のＭ個
の入力ポートにそれぞれ接続されている。Ｎ個のアンテ
ナ素子５０６は、第２のパワー共有ネットワーク５１２
のＭ個の出力ポートの内のＮ個に接続され、第２のパワ
ー共有ネットワーク５１２のＮ個の利用される出力ポー
トは、第１のパワー共有ネットワーク５１０の上記Ｎ個
の利用される入力ポートにそれぞれ対応する。各アンテ
ナ素子５０６は、それから方向性分解能電磁波信号を放
射するように構成されている狭ビームアンテナ素子であ
ることが望ましい。
【００３５】動作では、ＲＦ入力信号は、上記のよう
に、Ｎ個の送信器５０４の内の１つにより提供され、第
１のパワー共有ネットワーク５１０のＭ個の入力ポート
の内の１つにより受信され、そのＭ個の出力ポートに提
供される。入力ＲＦ信号は、上記のように、増幅のため
にそれに接続されたＭ個の線形パワー増幅器５０２に分
配される。Ｍ個の増幅されたＲＦ信号は、第２のパワー
共有ネットワーク５１２のＭ個の入力ポートでそれぞれ
受信され、それにより第２のパワー共有ネットワーク５
１２は、第２のパワー共有ネットワーク５１２の利用さ
れるＮ個の出力ポートだけを励起することにより元来宛
てられた狭ビームアンテナ５０６に上記増幅された入力
信号を集中して戻すように動作し、そのネットワーク５
１２は、対応するＮ個の送信器５０４を介して入力信号
が供給される第１のパワー共有ネットワーク５１０の特
定の入力ポートに対応する。
に、Ｎ個の送信器５０４の内の１つにより提供され、第
１のパワー共有ネットワーク５１０のＭ個の入力ポート
の内の１つにより受信され、そのＭ個の出力ポートに提
供される。入力ＲＦ信号は、上記のように、増幅のため
にそれに接続されたＭ個の線形パワー増幅器５０２に分
配される。Ｍ個の増幅されたＲＦ信号は、第２のパワー
共有ネットワーク５１２のＭ個の入力ポートでそれぞれ
受信され、それにより第２のパワー共有ネットワーク５
１２は、第２のパワー共有ネットワーク５１２の利用さ
れるＮ個の出力ポートだけを励起することにより元来宛
てられた狭ビームアンテナ５０６に上記増幅された入力
信号を集中して戻すように動作し、そのネットワーク５
１２は、対応するＮ個の送信器５０４を介して入力信号
が供給される第１のパワー共有ネットワーク５１０の特
定の入力ポートに対応する。
【００３６】Ｎ個のビームに対してＭ個の増幅器を使用
する（Ｍ＞Ｎ）付加的な長所は、種々の増幅器の非線形
性により導入される異なるビーム信号間の変調はネット
ワーク５１２の未使用の出力ポートにしばしば現れるだ
けであり、こうしてそれから放射される代わりに終端す
る。
する（Ｍ＞Ｎ）付加的な長所は、種々の増幅器の非線形
性により導入される異なるビーム信号間の変調はネット
ワーク５１２の未使用の出力ポートにしばしば現れるだ
けであり、こうしてそれから放射される代わりに終端す
る。
【００３７】アンテナ素子に関連して多数のパワー増幅
器を提供する前記の構成を利用する本発明のアンテナシ
ステムの更に他の実施例が、図１１に示され、参照番号
６００で指定される。簡単に説明すると、アンテナシス
テム６００は、上記のアンテナシステム５００と同様で
あり、しかしながら、アンテナシステム６００は、アン
テナシステム５００の狭ビームアンテナ素子５０６と比
較して、それから多数のＲＦ信号送信ビームの方向性分
解能を提供するために、Ｎ個の広角ビームアンテナ素子
６０６にＭ個の線形パワー増幅器のパワーを等しく分配
するように採用されている。アンテナシステム５００に
おけるように、アンテナシステム６００は、アンテナ素
子６０６の数（Ｎ）と関連して増幅器６０２のより多い
数（Ｍ）持つという上記の長所を提供する。
器を提供する前記の構成を利用する本発明のアンテナシ
ステムの更に他の実施例が、図１１に示され、参照番号
６００で指定される。簡単に説明すると、アンテナシス
テム６００は、上記のアンテナシステム５００と同様で
あり、しかしながら、アンテナシステム６００は、アン
テナシステム５００の狭ビームアンテナ素子５０６と比
較して、それから多数のＲＦ信号送信ビームの方向性分
解能を提供するために、Ｎ個の広角ビームアンテナ素子
６０６にＭ個の線形パワー増幅器のパワーを等しく分配
するように採用されている。アンテナシステム５００に
おけるように、アンテナシステム６００は、アンテナ素
子６０６の数（Ｎ）と関連して増幅器６０２のより多い
数（Ｍ）持つという上記の長所を提供する。
【００３８】アンテナシステム６００は、Ｋ個の入力ポ
ートとＮ個の出力ポートを持つ中間周波数（ＩＦ）クロ
スバースイッチ６１４を具備する。Ｋ個の変調器６１６
はスイッチ６１４のＮ個の入力ポートにそれぞれ接続さ
れ、変調器６１６は、各々ＲＦ信号源６１７に接続され
ている。スイッチ６１４のＮ個の出力ポートは、第１の
パワー共有ネットワーク６１０のＭ個の入力ポートに接
続されている。第１のパワー共有ネットワーク６１０の
Ｍ個の出力ポートは、Ｍ個の線形パワー増幅器６０２に
接続去れ、増幅器６０２は、第２のパワー共有ネットワ
ーク６１２のＭ個の入力ポートにそれぞれ接続されてい
る。第２のパワー共有ネットワーク６１２のＭ個の出力
ポートの内のＮ個は、第３のパワー共有ネットワーク６
１８のＮ個の入力ポートに接続され、第３のパワー共有
ネットワーク６１８のＮ個の出力ポートは、広角ビーム
アンテナ素子６０６にそれぞれ接続されている。上記の
ように、第１と第２のパワー共有ネットワーク６１０と
６１２の各々は、Ｍ個の入力ポートと出力ポートを有す
るバトラーマトリクスであることが望ましく、第３のバ
トラーマトリクスは、Ｎ個の入力ポートと出力ポートを
具備している。上記のように、第１のバトラーマトリク
ス６１０のＭ個の入力ポート農地のＮ個と第２のバトラ
ーマトリクス６１２の対応するＮ個の出力ポートだけ
が、アンテナシステム６００で利用される。
ートとＮ個の出力ポートを持つ中間周波数（ＩＦ）クロ
スバースイッチ６１４を具備する。Ｋ個の変調器６１６
はスイッチ６１４のＮ個の入力ポートにそれぞれ接続さ
れ、変調器６１６は、各々ＲＦ信号源６１７に接続され
ている。スイッチ６１４のＮ個の出力ポートは、第１の
パワー共有ネットワーク６１０のＭ個の入力ポートに接
続されている。第１のパワー共有ネットワーク６１０の
Ｍ個の出力ポートは、Ｍ個の線形パワー増幅器６０２に
接続去れ、増幅器６０２は、第２のパワー共有ネットワ
ーク６１２のＭ個の入力ポートにそれぞれ接続されてい
る。第２のパワー共有ネットワーク６１２のＭ個の出力
ポートの内のＮ個は、第３のパワー共有ネットワーク６
１８のＮ個の入力ポートに接続され、第３のパワー共有
ネットワーク６１８のＮ個の出力ポートは、広角ビーム
アンテナ素子６０６にそれぞれ接続されている。上記の
ように、第１と第２のパワー共有ネットワーク６１０と
６１２の各々は、Ｍ個の入力ポートと出力ポートを有す
るバトラーマトリクスであることが望ましく、第３のバ
トラーマトリクスは、Ｎ個の入力ポートと出力ポートを
具備している。上記のように、第１のバトラーマトリク
ス６１０のＭ個の入力ポート農地のＮ個と第２のバトラ
ーマトリクス６１２の対応するＮ個の出力ポートだけ
が、アンテナシステム６００で利用される。
【００３９】アンテナシステム６００は、第１のパワー
共有ネットワーク６１０がＮ個の利用される入力ポート
のうちの１つに入力信号を受信し、それに接続されたＭ
個の線形パワー増幅器６０２によりそれぞれ増幅される
ようにそのＭ個の出力ポートの全てに受信信号を出力す
るように動作する。Ｍ個の増幅され亜他心号は、第２の
パワー共有ネットワーク６１２のＭ個の入力ポートにそ
れぞれ受信され、そのネットワーク６１２はスイッチ６
１４を介して、ＲＦ信号を元来受信した第１のパワー共
有ネットワーク６１０の利用されるＮ個の入力ポートに
対応する特定の利用されるＮ個の出力ポートに上記増幅
され多信号を集中するように動作する。上記の集中され
た信号は、第３のパワー共有ネットワーク６１８の対応
するＮ個の入力ポートで受信され、そのネットワーク６
１８は、集中されたＲＦ信号の関数であるそのＮ個の出
力ポートの各々で出力信号を提供するように動作する。
各出力信号は、実質的に等しいパワーレベルにあり、上
記のように、互いに各位相関係において千鳥型配列であ
る。また、上記のように、各出力信号は、アンテナ素子
６０６の組合せからのＲＦ信号送信の方向性分解能を提
供する各広角ビームアンテナ素子から放射される。
共有ネットワーク６１０がＮ個の利用される入力ポート
のうちの１つに入力信号を受信し、それに接続されたＭ
個の線形パワー増幅器６０２によりそれぞれ増幅される
ようにそのＭ個の出力ポートの全てに受信信号を出力す
るように動作する。Ｍ個の増幅され亜他心号は、第２の
パワー共有ネットワーク６１２のＭ個の入力ポートにそ
れぞれ受信され、そのネットワーク６１２はスイッチ６
１４を介して、ＲＦ信号を元来受信した第１のパワー共
有ネットワーク６１０の利用されるＮ個の入力ポートに
対応する特定の利用されるＮ個の出力ポートに上記増幅
され多信号を集中するように動作する。上記の集中され
た信号は、第３のパワー共有ネットワーク６１８の対応
するＮ個の入力ポートで受信され、そのネットワーク６
１８は、集中されたＲＦ信号の関数であるそのＮ個の出
力ポートの各々で出力信号を提供するように動作する。
各出力信号は、実質的に等しいパワーレベルにあり、上
記のように、互いに各位相関係において千鳥型配列であ
る。また、上記のように、各出力信号は、アンテナ素子
６０６の組合せからのＲＦ信号送信の方向性分解能を提
供する各広角ビームアンテナ素子から放射される。
【００４０】本発明の上記アンテナシステムの動作で
は、好ましくは上記アンテナシステムの内の１つを組み
込む中央に置かれた先進移動電話サービス（ＡＭＰＳ）
で電磁波狭ビーム送信と受信が要求された送信器パワー
と干渉の減少あるいは増加したカバー領域のいずれかが
提供される。更に、周波数再使用は含まれず、（即ち、
電磁波ビームから電磁波ビームへの手を離し、異なる狭
電磁波ビームに同じ既知局内でスイッチングすることに
より扱われる）。 例えば、全方向カバー領域が１０個
の電磁波狭ビームに分けられ、１０ｄＢ信号パワーゲイ
ン長所は達成され、全平均干渉パワーは著しく減少させ
られた。
は、好ましくは上記アンテナシステムの内の１つを組み
込む中央に置かれた先進移動電話サービス（ＡＭＰＳ）
で電磁波狭ビーム送信と受信が要求された送信器パワー
と干渉の減少あるいは増加したカバー領域のいずれかが
提供される。更に、周波数再使用は含まれず、（即ち、
電磁波ビームから電磁波ビームへの手を離し、異なる狭
電磁波ビームに同じ既知局内でスイッチングすることに
より扱われる）。 例えば、全方向カバー領域が１０個
の電磁波狭ビームに分けられ、１０ｄＢ信号パワーゲイ
ン長所は達成され、全平均干渉パワーは著しく減少させ
られた。
【００４１】本発明の上記基地局は、バトラーマトリク
スを利用して等しい成分（アンテナ、線形パワー増幅
器、変調器、復調器等）の分配を実行するために、従来
のアンテナシステムに対する改良として実現される。こ
の”改良因子”は、ＭＮ／Ｋとして定義される。ここで
ＮはＲＦアンテナのビームの数であり、Ｋは基地局当た
りの最大チャンネル需要であり、Ｍは各電磁波ビームが
非分配条件の下で合致するように装備されたチャンネル
需要である。この因子は、一様なＲＦトラヒックの仮定
の下で、ＮとＫの両方の関数としてＭに対して解くこと
により導かれる。例えば、基地局全ての機器がバトラー
マトリクスを使用して供給されていれば、上記のよう
に、基地局の阻止確率（Ｂ）が全体のアーラン（Ｅｒｌ
ａｎｇ）トラヒック需要（ａ）とトランスポンダーの数
（Ｋ）により、アーランＢ公式により、与えられ、それ
は以下のように定義される。
スを利用して等しい成分（アンテナ、線形パワー増幅
器、変調器、復調器等）の分配を実行するために、従来
のアンテナシステムに対する改良として実現される。こ
の”改良因子”は、ＭＮ／Ｋとして定義される。ここで
ＮはＲＦアンテナのビームの数であり、Ｋは基地局当た
りの最大チャンネル需要であり、Ｍは各電磁波ビームが
非分配条件の下で合致するように装備されたチャンネル
需要である。この因子は、一様なＲＦトラヒックの仮定
の下で、ＮとＫの両方の関数としてＭに対して解くこと
により導かれる。例えば、基地局全ての機器がバトラー
マトリクスを使用して供給されていれば、上記のよう
に、基地局の阻止確率（Ｂ）が全体のアーラン（Ｅｒｌ
ａｎｇ）トラヒック需要（ａ）とトランスポンダーの数
（Ｋ）により、アーランＢ公式により、与えられ、それ
は以下のように定義される。
【数１】
【００４２】他の例では、信号トラヒック需要が、Ｎ個
の電磁波ビームの間で一様な独立した確率分布を有する
場合、アンテナ共有のないシナリオが考えられる。同じ
全体のＲＦトラヒックを扱うためには、ビーム当たりの
トラヒックはａb ＝ａ／Ｎであろう。従って、ある電磁
波ビーム内の各ユーザーが全体として共有されている基
地局で経験するであろうサービスと同じサービスを見る
ためには、ビーム（Ｂb ）当たりの阻止確率が全体とし
て共有されている基地局の全体の阻止確率（Ｂ）と同じ
であることが要求される。従って、アーランのＢ式内に
ａb とＢb を挿入することにより、ＭをＫで置換するこ
とにより（ここで、Ｍはビーム当たりａを提供するビー
ム当たりのトランスポンダーの最少番号である）、阻止
確率（Ｂb ）はＢより少ないかＢと等しいことが決定さ
れる。更に、ＫとＮが既知の値で、Ｂが指定されるなら
ば、Ｍに対して要求される値が改善因子ＭＮ／Ｋを決定
するために上記のように決定される。
の電磁波ビームの間で一様な独立した確率分布を有する
場合、アンテナ共有のないシナリオが考えられる。同じ
全体のＲＦトラヒックを扱うためには、ビーム当たりの
トラヒックはａb ＝ａ／Ｎであろう。従って、ある電磁
波ビーム内の各ユーザーが全体として共有されている基
地局で経験するであろうサービスと同じサービスを見る
ためには、ビーム（Ｂb ）当たりの阻止確率が全体とし
て共有されている基地局の全体の阻止確率（Ｂ）と同じ
であることが要求される。従って、アーランのＢ式内に
ａb とＢb を挿入することにより、ＭをＫで置換するこ
とにより（ここで、Ｍはビーム当たりａを提供するビー
ム当たりのトランスポンダーの最少番号である）、阻止
確率（Ｂb ）はＢより少ないかＢと等しいことが決定さ
れる。更に、ＫとＮが既知の値で、Ｂが指定されるなら
ば、Ｍに対して要求される値が改善因子ＭＮ／Ｋを決定
するために上記のように決定される。
【００４３】図１２を参照して、実曲線はＫをパラメー
ターとしてＭＮ／Ｋ対Ｎを表し、Ｂは０．０１に等しい
と前記されている（それは、ある基地局が設計されるピ
ーク需要が起きたとき、Ｎ個のビームの全てが需要に合
致する確率は９９％である）。図１０の点線の曲線は、
Ｂが０．１０に等しいときに対する対応する結果を表
す。改善因子は、Ｎと共に成長し、Ｋと共に減少する。
その結果、電磁波ビーム需要（Ｋ／Ｎ）当たりの平均が
小さいとき、電磁波ビームから電磁波ビームにトラヒッ
クはより多く変動することになる。
ターとしてＭＮ／Ｋ対Ｎを表し、Ｂは０．０１に等しい
と前記されている（それは、ある基地局が設計されるピ
ーク需要が起きたとき、Ｎ個のビームの全てが需要に合
致する確率は９９％である）。図１０の点線の曲線は、
Ｂが０．１０に等しいときに対する対応する結果を表
す。改善因子は、Ｎと共に成長し、Ｋと共に減少する。
その結果、電磁波ビーム需要（Ｋ／Ｎ）当たりの平均が
小さいとき、電磁波ビームから電磁波ビームにトラヒッ
クはより多く変動することになる。
【００４４】本発明は、好適実施例を参照して示され説
明されたが、本発明の制御信号と範囲から離れることな
く種々の変形がなされることは当業者には理解できよ
う。従って、好適実施例への変形は、当業者には容易に
明らかであり、ここで定義される一般的な原理は、本発
明の制御信号と範囲を離れることなく他の実施例のアプ
リケーションに適用可能である。こうして、本発明は、
示された実施例に限定されるものではなく、ここに開示
された原理と特徴と一貫する最も広い範囲に従われる。
明されたが、本発明の制御信号と範囲から離れることな
く種々の変形がなされることは当業者には理解できよ
う。従って、好適実施例への変形は、当業者には容易に
明らかであり、ここで定義される一般的な原理は、本発
明の制御信号と範囲を離れることなく他の実施例のアプ
リケーションに適用可能である。こうして、本発明は、
示された実施例に限定されるものではなく、ここに開示
された原理と特徴と一貫する最も広い範囲に従われる。
【図１】従来のシステムを示す区画化アンテナ基地局の
ブロックダイアグラムである。
ブロックダイアグラムである。
【図２】本発明による等しいアンテナ成分分布を可能と
するように動作するパワー共有ネットワークを持つアン
テナシステムのブロックダイアグラムである。
するように動作するパワー共有ネットワークを持つアン
テナシステムのブロックダイアグラムである。
【図３】図３及び図３ａは、好適実施例による本発明の
アンテナシステムのパワー共有ネットワークで実現され
る４ポートバトラーマトリクスの簡略化ブロックダイア
グラムである。
アンテナシステムのパワー共有ネットワークで実現され
る４ポートバトラーマトリクスの簡略化ブロックダイア
グラムである。
【図４】本発明の他の実施例による図２のパワー共有ネ
ットワークで実現される直交ハイブリッドカプラーのブ
ロックダイアグラムである。
ットワークで実現される直交ハイブリッドカプラーのブ
ロックダイアグラムである。
【図５】信号送信能力を可能とするように採用された図
１のアンテナシステムのブロックダイアグラムである。
１のアンテナシステムのブロックダイアグラムである。
【図６】信号受信能力を可能とするように採用される図
５のアンテナシステムのブロックダイアグラムである。
５のアンテナシステムのブロックダイアグラムである。
【図７】図５と６のアンテナシステムを違いに接続する
複数の循環器を採用する本発明のアンテナシステムのブ
ロックダイアグラムである。
複数の循環器を採用する本発明のアンテナシステムのブ
ロックダイアグラムである。
【図８】本発明による狭ビームアンテナに増幅器出力を
等しく分配するように構成されたパワー共有ネットワー
クを持つアンテナシステムのブロックダイアグラムであ
る。
等しく分配するように構成されたパワー共有ネットワー
クを持つアンテナシステムのブロックダイアグラムであ
る。
【図９】広角ビームアンテナ素子を利用するように構成
された図８のアンテナシステムのブロックダイアグラム
である。
された図８のアンテナシステムのブロックダイアグラム
である。
【図１０】提供される狭ビームアンテナ素子より多い数
の線形増幅器を利用するように構成された図８のアンテ
ナシステムのブロックダイアグラムである。
の線形増幅器を利用するように構成された図８のアンテ
ナシステムのブロックダイアグラムである。
【図１１】広角ビームアンテナ素子を利用するように構
成された図１０のアンテナシステムのブロックダイアグ
ラムである。
成された図１０のアンテナシステムのブロックダイアグ
ラムである。
【図１２】増幅器パワー共有を通してのトランスポンダ
ー減少を示すグラフである。
ー減少を示すグラフである。
１１０ アンテナ素子 １１２ パワー共有ネットワーク １１３ 入力ポート １１５ 出力ポート １２４ 放射ビーム １２６ 線形パワー増幅器 １５８ 入力信号
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｂ 7/155 Ｈ０４Ｂ 7/155 (72)発明者 ユー シュアン イー アメリカ合衆国 07728 ニュージャーシ ィ，フリーホールド，ハンブ ブウルヴァ ード 65
Claims (27)
- 【請求項１】 パワー共有増幅器ネットワークであっ
て、 少なくとも１つの入力信号に応答する手段であって、複
数の出力信号を提供するための出力手段と、前記複数の
出力信号は、実質的に等しいパワーレベルを有し、お互
いに関し位相が段違いである出力信号であって、及び前
記出力手段に結合され、各前記出力信号を独立に増幅す
るための増幅器手段とを具備するパワー共有増幅器ネッ
トワーク。 - 【請求項２】 前記出力手段は、互いに関して前記出力
信号をその位相が千鳥形配列である少なくとも１つの直
交ハイブリッドカップラーを具備する請求項１に記載の
パワー共有増幅器ネットワーク。 - 【請求項３】 前記出力手段は、各前記入力信号に空間
フーリエ変換を利用する請求項１に記載のパワー共有増
幅器ネットワーク。 - 【請求項４】 前記出力手段は、バトラーマトリクスを
具備する請求項１に記載のパワー共有増幅器ネットワー
ク。 - 【請求項５】 前記増幅器手段は、前記複数の出力信号
にそれぞれ接続された複数の増幅器を具備する請求項１
に記載のパワー共有増幅器ネットワーク。 - 【請求項６】 増幅器は線形パワー増幅器である請求項
５に記載のパワー共有増幅器ネットワーク。 - 【請求項７】 前記増幅器手段に接続され、それから少
なくとも１つの増幅された信号を放射するためのアンテ
ナ手段を更に具備する請求項６に記載のパワー共有増幅
器ネットワーク。 - 【請求項８】 前記アンテナ手段は、複数のアンテナ素
子を具備する請求項７に記載のパワー共有増幅器ネット
ワーク。 - 【請求項９】 各前記アンテナ素子は、予め定義された
ビーム幅を持つ電磁波信号をそこから放射するように動
作する広角ビームアンテナ素子である請求項８に記載の
パワー共有増幅器ネットワーク。 - 【請求項１０】 パワー共有増幅器ネットワークであっ
て、 少なくとも１つの入力ポートと複数の出力ポートを有す
るパワー共有ネットワークと、前記パワー共有ネットワ
ークは、前記少なくとも１つの入力ポートに少なくとも
１つの入力信号を受信し、前記複数の出力ポートに複数
の出力信号を提供するように動作し、前記複数の出力信
号は、各前記出力信号がパワーレベルに置いて実質的に
等しく、互いに関して予め定義された位相角だけ千鳥型
配列にされるように前記入力信号の関数であり、及び前
記パワー共有ネットワークの各出力信号が前記複数の増
幅器の内の１つにより独立に増幅されるように前記パワ
ー共有ネットワークの前記複数の出力ポートにそれぞれ
接続された複数の増幅器とを具備するネットワーク。 - 【請求項１１】 前記パワー共有ネットワークは、互い
に関して前記出力信号をその位相が千鳥型配列である少
なくとも１つの直交ハイブリッドカップラーを具備する
請求項１０に記載のパワー共有増幅器ネットワーク。 - 【請求項１２】 前記パワー共有ネットワークは、前記
少なくとも１つの入力信号に空間フーリエ変換を利用す
る請求項１０に記載のパワー共有増幅器ネットワーク。 - 【請求項１３】 前記各前記増幅器は、線形パワー増幅
器である請求項１２に記載のパワー共有増幅器ネットワ
ーク。 - 【請求項１４】 各前記線形パワー増幅器に接続され、
それから少なくとも１つの電磁波信号を放射するための
アンテナ手段を更に具備する請求項１３に記載のパワー
共有増幅器ネットワーク。 - 【請求項１５】 前記アンテナ手段は、前記複数の線形
パワー増幅器にそれぞれ接続された複数のアンテナ素子
を具備する請求項１４に記載のパワー共有増幅器ネット
ワーク。 - 【請求項１６】 各前記アンテナ素子は、予め定義され
たビーム幅を持つ電磁波信号をそこから放射するように
動作する広角ビームアンテナ素子である請求項１５に記
載のパワー共有増幅器ネットワーク。 - 【請求項１７】 前記パワー共有ネットワークはバトラ
ーマトリクスである請求項１６に記載のパワー共有増幅
器ネットワーク。 - 【請求項１８】 パワー共有増幅器ネットワークであっ
て、 少なくとも１つの入力信号に接続された少なくとも１つ
の入力ポートと、複数の出力ポートを有するバトラーマ
トリクスと、及び複数の線形パワー増幅器と、ここで、
各前記線形パワー増幅器は、前記少なくとも１つの入力
信号が、それにより個々に増幅されるように、前記複数
の線形パワー増幅器に等しいパワーレベルで分配される
ように前記バトラーマトリクスの前記個々の出力ポート
とにそれぞれ接続されているネットワーク。 - 【請求項１９】 複数のアンテナ素子を更に具備し、各
前記アンテナ素子は前記複数の線形パワー増幅器にそれ
ぞれ接続されている請求項１８に記載のパワー共有増幅
器ネットワーク。 - 【請求項２０】 各前記アンテナ素子は、予め定義され
たビーム幅を持つ電磁波信号をそこから放射するように
採用された広角ビームアンテナ素子である請求項１９に
記載のパワー共有増幅器ネットワーク。 - 【請求項２１】 送信パワー共有線形増幅器ネットワー
クであって、 複数の広角ビームアンテナ素子と、 前記複数の広角ビームアンテナ素子にそれぞれ接続され
た複数の線形パワー増幅器と、 前記少なくとも１つの入力信号に接続された複数の入力
ポートと複数の出力ポートを有するバトラーマトリクス
と、前記複数の出力ポートは、前記複数の線形パワー増
幅器にそれぞれ接続され、前記バトラーマトリクスは、
前記複数の広角ビームアンテナ素子がそこから狭電磁波
ビーム信号を放射するように前記複数の線形パワー増幅
器に実質的に等しいパワーレベルで前記少なくとも１つ
の入力信号を分配するように動作する送信パワー共有線
形増幅器ネットワーク。 - 【請求項２２】 前記少なくとも１つの入力信号に接続
された複数の入力ポートと前記バトラーマトリクスの複
数の入力ポートに各々接続された複数の出力ポートを有
し、前記少なくとも１つの入力信号を前記バトラーマト
リクスの少なくとも１つの入力ポートに選択的にスイッ
チングするためのスイッチング手段を更に具備する請求
項２１に記載の送信パワー共有線形増幅器ネットワー
ク。 - 【請求項２３】 前記スイッチング手段の前記複数の入
力ポートにそれぞれ接続された複数の変調器であって、
前記変調器の前記入力ポートの少なくとも１つが前記少
なくとも１つの入力信号に接続されている前記複数の変
調器を更に具備する請求項２２に記載の送信パワー共有
線形増幅器ネットワーク。 - 【請求項２４】 前記スイッチング手段は、中間周波数
クロスバースイッチング回路である請求項２３に記載の
送信パワー共有線形増幅器ネットワーク。 - 【請求項２５】 無線通信信号を送信するための方法で
あって、 少なくとも１つの入力信号から複数の出力信号を供給す
ることと、前記複数の出力信号は実質的に等しいパワー
レベルであり、互いに関して位相が千鳥型配列であり、 各前記出力信号を個々に増幅することと、 少なくとも１つの増幅された出力信号で少なくとも１つ
のアンテナ配列素子を励起して前記増幅された出力信号
を予め定義されたビーム幅で前記アンテナ配列素子から
放射することとを具備する方法。 - 【請求項２６】 前記複数の出力信号を供給するステッ
プは、前記少なくとも１つの入力信号に空間フーリエ変
換を実行することを含む請求項２５に記載の方法。 - 【請求項２７】 無線通信信号を送信する方法であっ
て、 無線通信信号を送信するための複数のアンテナ配列素子
を提供することと、 前記複数のアンテナにそれぞれ接続され、前記送信され
る通信信号を増幅するための複数の線形パワー増幅器を
提供することと、 複数の入力ポートと複数の出力ポートを有するバトラー
マトリクスを提供することと、前記複数の出力ポートは
前記複数の増幅器にそそれぞれせつぞくされ、 少なくとも１つの入力信号を前記バトラーマトリクスの
前記複数の入力ポートの内の１つに入力することと、 前記バトラーマトリクスの前記出力ポートから前記複数
の増幅器に前記少なくとも１つの入力信号を等しく分配
することと、及び前記少なくとも１つの入力信号で前記
複数のアンテナ配列素子を励起してそれから予め定義さ
れたビーム幅で前記入力信号を送信することとを具備す
る方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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