JP2023047129A - アンテナ制御装置 - Google Patents
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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
【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。
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。
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。
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。
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、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。
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)
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。
- 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。
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