JP2023047129A - アンテナ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アンテナの設置を容易にすることができるアンテナ制御装置を提供する。
【解決手段】複数のアンテナ素子５１を有するアンテナ５０から放射される電波の放射角度を制御するアンテナ制御装置１０であって、無線により送信される放射角度に関する制御信号を受信する受信部１２と、複数のアンテナ素子５１から放射される電波の位相をそれぞれ変更する位相部５１を制御信号に基づいて制御するコントローラ１３と、アンテナ５０に配置され、少なくとも受信部１２およびコントローラ１３を内部に収容する筺体１１と、アンテナ５０または筺体１１に配置され、太陽光を用いて発電し、発電した電力を少なくとも受信部１２およびコントローラ１３に供給する電源部１５と、が設けられる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、アンテナ制御装置に関する。

携帯電話等の無線通信システムにおいては、リモート電気チルト（以下「ＲＥＴ」とも表記する。）装置が設けられた、基地局アンテナが用いられている。基地局アンテナは、基地局の屋上など高所に設置されることが多い（例えば、特許文献１参照。）。

ＲＥＴ装置は、基地局アンテナから放射される電波のビーム（または最大放射方向）を地面方向へ制御するものである。電波のビームを傾けることをビームチルトと表記し、ビームが水平方向から地面方向へ傾く角度をチルト角と表記する。

具体的には、ＲＥＴは位相部と位相部を制御するコントローラを有している。コントローラおよび位相部は基地局アンテナのアンテナ素子における位相や振幅を制御することによりビームチルトし、チルト角を制御するものである。

特開２０１２－０４４５０７号公報

上述のコントローラと位相部とは信号線により接続されている。位相部には、コントローラから信号線を介して送られる制御信号が入力されている。また、コントローラは基地局の屋内に配置され、位相部は基地局アンテナとともに基地局の屋上に配置されている。

信号線を屋内のコントローラから屋上の位相部まで配線する場合、高所での作業が伴うことになり、配線の手間がかかるとともに配線作業が困難になるという問題があった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、アンテナの設置を容易にすることができるアンテナ制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の第１の態様に係るアンテナ制御装置は、複数のアンテナ素子を有するアンテナから放射される電波の放射角度を制御するアンテナ制御装置であって、無線により送信される前記放射角度に関する制御信号を受信する受信部と、前記複数のアンテナ素子から放射される前記電波の位相をそれぞれ変更する位相部を前記制御信号に基づいて制御するコントローラと、前記アンテナに配置され、少なくとも前記受信部および前記コントローラを内部に収容する筺体と、前記アンテナまたは前記筺体に配置され、太陽光を用いて発電し、発電した電力を少なくとも前記受信部および前記コントローラに供給する電源部と、が設けられる。

本発明の第２の態様に係るアンテナ制御装置は、電波に関する電力を供給する給電線と電気的に接続された複数のアンテナ素子を有するアンテナから放射される前記電波の放射角度を制御するアンテナ制御装置であって、無線により送信される前記放射角度に関する制御信号を受信する受信部と、前記複数のアンテナ素子から放射される前記電波の位相をそれぞれ変更する位相部を、前記制御信号に基づいて制御するコントローラと、前記給電線を介して供給される前記電波に関する電力に重畳された直流電力を分離し、分離した前記直流電力を少なくとも前記受信部および前記コントローラに供給する電源部と、前記アンテナに配置され、少なくとも前記受信部、前記コントローラおよび前記電源部を内部に収容する筺体と、が設けられる。

本発明の第１の態様および第２の態様に係るアンテナ制御装置によれば、無線で送信される制御信号を受信部で受信し、受信した制御信号に基づいてコントローラがアンテナから放射される電波の放射角度を制御することができる。言い換えると、アンテナ制御に用いられるケーブルを基地局の屋上に配置されたアンテナまで配線する必要がない。

本発明のアンテナ制御装置およびアンテナ制御システムによれば、アンテナ制御に用いられるケーブルを基地局の屋上に配置されたアンテナまで配線する必要がなく、アンテナの設置が容易になるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係るアンテナ制御システムおよびアンテナ制御装置の構成を説明する模式図である。 図１のアンテナ制御装置およびアンテナの構成を説明するブロック図である。 電源部の他の配置位置を説明する模式図である。 電源部の他の構成を説明するブロック図である。

この発明の一実施形態に係るアンテナ制御装置１０について、図１から図４を参照しながら説明する。本実施形態のアンテナ制御装置１０は、ＲＥＴ装置が設けられたアンテナ５０に用いられる制御装置である。またアンテナ制御装置１０は、情報端末２１および送信部２５とともにアンテナ制御システム１を構成する装置である。

アンテナ５０としては、携帯電話等の無線通信システムに用いられる基地局アンテナを例示することができる。この場合、アンテナ５０は基地局の屋上などの高所に配置される。

図１は、本実施形態のアンテナ制御システム１およびアンテナ制御装置１０の構成を説明する模式図である。図２は、図１のアンテナ制御装置１０およびアンテナ５０の構成を説明するブロック図である。

アンテナ５０は、図１および図２に示すように、長尺状の形状を有するとともに上下方向に延びて配置されている。本実施形態では円筒形状または円柱形状を有する例に適用して説明する。アンテナ５０の内部には、電波を放射する複数のアンテナ素子５１が設けられ、複数のアンテナ素子５１は上下方向に並んで配置されている。

アンテナ５０には、複数のアンテナ素子５１に電波に関する電力を供給する給電線５５が接続されている。アンテナ素子５１は電波に関する電力を受けて電波を放射する。給電線５５は、アンテナ５０が設置された基地局などから配線される。給電線５５としては同軸ケーブルなど公知のケーブルを用いることができる。

アンテナ５０には、複数のアンテナ素子５１から放射される電波の位相をそれぞれ変更する位相部５２が設けられている。位相部５２は給電線５５と複数のアンテナ素子５１との間に配置されている。位相部５２としては、公知の形式や構造を有するものを使用することができる。

アンテナ５０には、制御コネクタ５３が設けられている。制御コネクタ５３は、後述するアンテナ制御装置１０と情報を通信可能に接続されるコネクタであり、かつ、他のアンテナ５０とも情報を通信可能に接続されるコネクタである。制御コネクタ５３としてはＡＩＳＧ（Ａｎｔｅｎｎａ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ Ｇｒｏｕｐ）規格に準拠したコネクタを使用することができる。

１つのアンテナ制御装置１０に対して複数のアンテナ５０が設置される場合、複数のアンテナ５０のうち１つのアンテナ５０がアンテナ制御装置１０に接続される。残りのアンテナ５０は、アンテナ制御装置１０に接続されたアンテナ５０に直列に接続される。言い換えると、デイジーチェーンを構成する。

アンテナ制御装置１０には、図１および図２に示すように、筺体１１と、受信部１２と、コントローラ１３と、蓄電部１４と、電源部１５と、が設けられている。
筺体１１は、アンテナ５０の下側に配置される容器であって、受信部１２、コントローラ１３、蓄電部１４を内部に収容する容器である。

受信部１２は、後述する送信部２５から無線により送信される最大放射角度に関する制御信号を受信する通信モジュールである。受信部１２は、ＬＰＷＡ（Ｌｏｗ Ｐｏｗｅｒ Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ）コンセプトに準拠した性能を有する。

性能としては、例えば、数ｋｂｐｓから数百ｋｂｐｓ程度の通信速度、数ｋｍから数十ｋｍ程度の通信可能範囲、省電力性といった性能を挙げることができる。具体例には、受信部１２は、ＬｏＲａ規格やＮＢ－ＩＯＴ規格などを満たす性能を有している。

コントローラ１３は、位相部５２を制御信号に基づいて制御する機器である。コントローラ１３は受信部１２および位相部５２と通信可能に接続されている。コントローラ１３としては、公知の機器を用いることができる。

蓄電部１４は、充電および放電が可能な二次電池である。具体的には、電源部１５で発電された電力を充電し、放電することにより受信部１２およびコントローラ１３への電力供給が可能な二次電池である。

電源部１５は、太陽光を受けて発電する機器である。本実施形態では発電された電力は蓄電部１４に蓄電された後、受信部１２およびコントローラ１３へ供給される。また、電源部１５は、アンテナ５０の上端部に配置されている。電源部１５と蓄電部１４とはケーブルで電力供給が可能に接続され、当該ケーブルはアンテナ５０の内部または外部を経由して配線されている。

情報端末２１は、アンテナ５０におけるビームチルトの制御に用いられる端末であり、より具体的にはチルト角の制御に用いられる端末である。情報端末２１は、最大放射角度に関する制御信号を生成するものである。

情報端末２１は、アンテナ５０が設置された基地局内部や他の建築物の内部など、アンテナ５０から離れた場所に配置される。情報端末２１としてはパーソナルコンピュータなどの公知の情報処理機器を用いることができる。

送信部２５は、受信部１２に向けて最大放射角度に関する制御信号を送信する送信機器である。送信部２５は、受信部１２と同様にＬＰＷＡコンセプトに準拠した性能を有する。送信部２５は、情報端末２１と同様にアンテナ５０から離れた場所に配置される。なお、送信部２５は、情報端末２１と異なる場所に配置されてもよい。

送信部２５は、情報端末２１と公知の情報通信網を介して情報通信可能に接続されている。公知の情報通信網には有線を用いた通信網および無線を用いた通信網の少なくとも一方が含まれる。

次に、上記の構成からなるアンテナ制御システム１におけるビームチルトの制御について説明する。
まず、情報端末２１においてチルト角が設定される。情報端末２１は設定されたチルト角に基づいて最大放射角度に関する制御信号を生成する。生成された制御信号は、公知の情報通信網を介して送信部２５へ出力される。

送信部２５は、受信部１２に向けて制御信号を無線で送信する。受信部１２は送信された制御信号を受信する。受信された制御信号は、受信部１２からコントローラ１３に入力される。コントローラ１３は制御信号に基づいて位相部５２の制御を行う。

コントローラ１３が行う制御は、位相部５２の形式や構造に応じて異なる。例えば、位相部５２の内部に配置された部品を相対移動させてアンテナ素子５１から放射される電波の位相を変更する場合には、当該部品を相対移動させるアクチュエータの制御を行う。

位相部５２は、コントローラ１３による制御に基づいて複数のアンテナ素子５１から放射される電波の位相をそれぞれ変更する。複数のアンテナ素子５１は変更された位相の電波を放射する。これにより、アンテナ５０から設定されたチルト角の電波のビームが放射される。

上記の構成のアンテナ制御装置１０によれば、無線で送信される制御信号を受信部１２で受信し、受信した制御信号に基づいてコントローラ１３がアンテナ５０から放射される電波の最大放射角度を制御することができる。言い換えると、アンテナ制御に用いられるケーブルを基地局の屋上に配置されたアンテナ５０まで配線する必要がなく、アンテナ５０の設置が容易になる。

また、太陽光発電を行う電源部１５をアンテナ５０に配置することにより、受信部１２やコントローラ１３に電力を供給するケーブルを基地局の屋上に配置されたアンテナ５０まで配線する必要がない。

電源部１５をアンテナ５０の上端部に配置することにより、電源部１５に太陽光が当たりやすくなる。言い換えると、アンテナ５０の影が電源部１５に落ちにくくなり、電源部１５での発電を行いやすくなる。

蓄電部１４を設けることにより、受信部１２およびコントローラ１３に安定して電力を供給することができる。例えば、雨や曇り等の悪天候時や、夜間などにも安定して電力を供給することができる。

図３は、電源部１５の他の配置位置を説明する模式図である。
電源部１５は、図３に示すように、筺体１１に配置されてもよい。筺体１１は、アンテナ５０の下側に配置されている。上方から見ると筺体１１の少なくとも一部が、アンテナ５０より側方に突出している。筺体１１の配置位置がアンテナ５０よりも側方へ突出してもよいし、筺体１１の形状が、アンテナ５０よりも側方へ突出する形状であってもよい。また、電源部１５は、アンテナ５０の上側及び下側の、複数箇所に配置されていてもよい。

電源部１５は、筺体１１におけるアンテナ５０よりも側方へ突出している領域に配置されている。本実施形態では、筺体１１の表面であって上側の面に配置されている例に適用して説明する。

このように電源部１５を筺体１１におけるアンテナ５０よりも側方に突出した領域に配置することにより、電源部１５に太陽光が当たりやすくなる。言い換えると、アンテナ５０の影が電源部１５に落ちにくくなり、電源部１５での発電を行いやすくなる。

図４は、電源部１５の他の構成を説明するブロック図である。
電源部１５は、図４に示すように、給電線５５を介して供給される電波に関する電力に重畳された直流電力を分離するものであってもよい。この場合、給電線５５は、電波に関する電力に直流電力が重畳された電力を伝達している。電源部１５には基地局などから延びる給電線５５が接続されるとともに、位相部５２から延びる給電線５５が接続されている。

分離された直流電力は、受信部１２およびコントローラ１３へ供給される。電源部１５が給電線５５から直流電力を分離する場合、蓄電部１４が設けられてもよいが、図４に示すように、蓄電部１４が設けられなくてもよい。なお、重畳された直流電力を分離する方法および構成としては、公知の方法および構成を用いることができる。

このように、給電線５５に重畳された直流電力を分離する電源部１５を筺体１１に配置することにより、受信部１２やコントローラ１３に電力を供給するケーブルを基地局の屋上に配置されたアンテナ５０まで配線する必要がない。

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、本発明を上記の実施形態に適用したものに限られることなく、これらの実施形態を適宜組み合わせた実施形態に適用してもよく、特に限定するものではない。

１０…アンテナ制御装置、 １１…筺体、 １２…受信部、 １３…コントローラ、 １４…蓄電部、 １５…電源部、 ５０…アンテナ、 ５１…アンテナ素子、 ５２…位相部、 ５５…給電線

Claims (5)

1. 複数のアンテナ素子を有するアンテナから放射される電波の放射角度を制御するアンテナ制御装置であって、
   無線により送信される前記放射角度に関する制御信号を受信する受信部と、
   前記複数のアンテナ素子から放射される前記電波の位相をそれぞれ変更する位相部を前記制御信号に基づいて制御するコントローラと、
   前記アンテナに配置され、少なくとも前記受信部および前記コントローラを内部に収容する筺体と、
   前記アンテナまたは前記筺体に配置され、太陽光を用いて発電し、発電した電力を少なくとも前記受信部および前記コントローラに供給する電源部と、
   が設けられたアンテナ制御装置。
2. 前記アンテナは長尺状の形状を有するとともに上下方向に延びて配置され、
   前記電源部は、アンテナの上端部に配置されている請求項１記載のアンテナ制御装置。
3. 前記筺体は前記アンテナの下側であって、上方から見て前記アンテナよりも側方に少なくとも一部が突出して配置され、
   前記電源部は、前記筺体における前記アンテナよりも側方に突出した領域に配置されている請求項１記載のアンテナ制御装置。
4. 前記筺体の内部に収容され、前記電源部からの電力の充電、および、前記受信部および前記コントローラへの放電が可能な蓄電部が更に設けられた請求項１から３のいずれか１項に記載のアンテナ制御装置。
5. 電波に関する電力を供給する給電線と電気的に接続された複数のアンテナ素子を有するアンテナから放射される前記電波の放射角度を制御するアンテナ制御装置であって、
   無線により送信される前記放射角度に関する制御信号を受信する受信部と、
   前記複数のアンテナ素子から放射される前記電波の位相をそれぞれ変更する位相部を、前記制御信号に基づいて制御するコントローラと、
   前記給電線を介して供給される前記電波に関する電力に重畳された直流電力を分離し、分離した前記直流電力を少なくとも前記受信部および前記コントローラに供給する電源部と、
   前記アンテナに配置され、少なくとも前記受信部、前記コントローラおよび前記電源部を内部に収容する筺体と、
   が設けられたアンテナ制御装置。

Images