JP5584783B2 - 可変ビーム特性を有するアンテナ - Google Patents
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Description
−例えば24時間にわたるトラフィック負荷における変化を処理するために、短期ベースでネットワークを調整すること、である。
及びその逆である
によって与えられる。
式中、DHは列離隔距離であり、λは送信/受信される信号の波長である。
一例として、図1〜4に関して説明したような、第1のシングルビームアンテナをシミュレートする。ここで、各列の配列素子の数は12個(すなわち、N=12)であり、配列素子間の列離隔距離DH、したがって、異なる列に配置される第1及び第2の位相中心の間の距離は、半分の波長(DH=0.5λ)になるように選択され、90°の電力半値ビーム幅を有する放射素子パターンを仮定している。
αAC=−αBD=α
に対する予測方位角ビーム・パターンを示すものである。曲線(0;0)は、φ(αAC)=φ(αBD)=0を示し、曲線(17;−17)は、φ(αAC)=−φ(αBD)=17を示し、曲線(23;−23)は、φ(αAC)=−φ(αBD)=23を示し、曲線(27;−27)は、φ(αAC)=−φ(αBD)=27を示し、曲線(30;−30)は、φ(αAC)=−φ(αBD)=30を示す。方位角ビーム・パターンに対して、電力半値ビーム幅は、それぞれ、50、56、65、77及び90度である。
φ(αAC)−17°=φ(αBD)+17°=δ
式中、δ=[0°、10°、及び20°]である。曲線(17;−17)は、δ=0°、すなわち、φ(αAC)=17°、φ(αBD)=−17°を示し、同様に、曲線(27;−7)はδ=10°を示し、曲線(37;3)はδ=20°を示す。以上から、空間的ビーム指向角は、それぞれビームオフセットの0°、10°、及び20°に加えて+/−17°である。方位角ビーム・パターンに関して、電力半値帯域はすべてのオフセットに対して56度である。
更なる一例として、図1〜4に関して説明したような、第2のシングルビームアンテナをシミュレートする。ここで、各列の配列素子の数は12個(すなわち、N=12)であり、配列素子間の列離隔距離DH、したがって、異なる列に配置される第1及び第2の位相中心間の距離は、7分の1の波長(DH=0.7λ)になるように選択され、65°の電力半値ビーム幅を有する放射素子パターンを仮定している。
αAC=−αBD=α
に対する予測方位角ビーム・パターンを示すものである。曲線(0;0)は、φ(αAC)=φ(αBD)=0を示し、曲線(13;−13)は、φ(αAC)=−φ(αBD)=13を示し、曲線(19;−19)は、φ(αAC)=−φ(αBD)=19を示し、曲線(22;−22)は、φ(αAC)=−Φ(αBD)=22を示し、曲線(23;−23)は、φ(αAC)=−φ(αBD)=23を示す。方位角ビーム・パターンに対して、それぞれの電力半値帯域は、35、41、55、71、及び83度である。
φ(αAC)−13°=φ(αBD)+13°=δ
式中、δ=[0°及び10°]である。曲線(13;−13)は、δ=0°、すなわち、φ(αAC)=13°及びφ(αBD)=−13°を示し、同様に、曲線(23;−3)は、δ=10°を示す。以上から、空間的ビーム指向角φは、それぞれビームオフセットの0°及び10°に加えて+/−13°である。方位角ビーム・パターンに関して、電力半値帯域は両ビームに対して41度である。
一例として、図11〜13に関して説明したような、第1のデュアルビームアンテナをシミュレートする。ここで、各列の配列素子の数は12個(すなわち、M=6)であり、配列素子間の列離隔距離DH、したがって、異なる列に配置される第1及び第2の位相中心間の距離は、半分の波長(DH=0.5λ)になるように選択され、90°の電力半値ビーム幅を有する放射素子パターンを仮定している。
αA−αG=αF−αD=αB−αH=αE−αC=α
に対する予測方位角ビーム・パターンを示すものである。曲線1(0;0)及び曲線2(0;0)(各アンテナ・ポートに対して、φ=0を示す)は重複しており、同様に、曲線1(17;−17)及び曲線2(−17;17)、曲線1(23;−23)及び曲線2(−23;23)、曲線1(27;−27)及び曲線2(−27;27)、曲線1(30;−30)及び曲線2(−30;30)はペアのように一致する、すなわち、アンテナ・ポート1及び2に対応づけられた放射パターンは重複する。方位角ビーム・パターンに対して、電力半値帯域は、それぞれ、50、56、65、77及び90度である。
φ(αA−αG)−17°=φ(αD−αF)+17°=φ(αC−αE)+17°=φ(αB−αH)−17°=δ
式中、δ=[0°、10°、及び20°]である。曲線1(17;−17)は曲線2(−17;17)に等しく、δ=0°、すなわち、φ(αA−αG)=φ(αB−αH)=17°及びφ(αD−αF)=φ(αC−αE)=−17°であることを示し、同様に、曲線1(27;−7)は曲線2(−7;27)に等しく、δ=0°であり、曲線1(37;3)は曲線2(3;37)に等しく、δ=20°であることを示す。空間的ビーム指向角φ(ポートAG、BH、CE及びBHに関して)は、アンテナビームオフセットの0°、10°、及び20°それぞれに加えて+/−17°である。方位角ビーム・パターンに関して、電力半値帯域はすべての設定に対して56度である。
一例として、図19〜20に関して説明したような、第2のデュアルビームアンテナをシミュレートする。ここで、各列の配列素子の数は12個(すなわち、R=6)であり、配列素子間の列離隔距離DH、したがって、異なる列に配置される第1及び第2の位相中心の間の距離は、半分の波長(DH=0.5λ)になるように選択され、90°の電力半値ビーム幅を有する放射素子パターンを仮定している。
図27は、アンテナ構成81、4つの配電網82A〜82D、及びビーム形成ネットワーク83を備える、本発明に係る第3のシングルビームアンテナ80を示す。当該アンテナは、2つの異なるタイプ78及び79の、8個の交互配置された配列素子の一列を備える。各配列素子は、第1の偏波に対応づけられた第1の給電点(及び、第1の位相中心)、及び、第1の偏波に直交する第2の偏波に対応づけられた第2の給電点(及び、第2の位相中心)を有する。第1のタイプの配列素子78の第1の位相中心は、第1の列に配置され、第2の配列素子79の第1の位相中心は、第2の列に配置される。配列素子の第1のタイプ78及び第2のタイプ79の第2の位相中心には正反対のものを適用する。各配電網は、同じタイプの配列素子のそれぞれの給電点をポート(A〜D)に接続するように構成され、ビーム形成ネットワーク83を介して、ポート(A〜D)をシングルアンテナ・ポート1に接続する。
図28は、配列素子が垂直方向であり、第1のタイプの配列素子78が第1の列94に配置され、第2のタイプの配列素子79が第2の列95に配置されること以外、図27において説明されたものと同様なアンテナ構成を備える、本発明に係る第3のデュアルビームアンテナ90を示す。配列素子は、2つのグループにのみ分けられて、各グループ「t」は4つの配列素子を有する。単一偏波放射素子At、Bt、Et、及びFtは、第1のセットに属し、単一偏波放射素子Ct、Dt、Gt、及びHtは、第2のセットに属す。第1のタイプの配列素子78の第1の位相中心及び第2の位相中心は、第1の列94に配置され、第2のタイプの配列素子79の第1の位相中心及び第2の位相中心は、第2の列95に配列されるものとする。
Claims (14)
- アンテナ構成と1以上のアンテナ・ポートを備え、
前記アンテナ構成は複数の配列素子を備え、各配列素子は、第1の偏波に対応づけられた第1の給電点、及び、前記第1の偏波に直交する第2の偏波に対応づけられた第2の給電点を備え、
各配列素子は、第1の偏波に対応づけられた第1の位相中心及び第2の偏波に対応づけられた第2の位相中心を有し、前記配列素子の第1及び第2の位相中心のそれぞれは、少なくとも2列に配置され、
前記アンテナ構成は、配列素子のグループを少なくとも2つ有し、前記グループはそれぞれ少なくとも2つの配列素子を備え、
前記1以上のアンテナ・ポートの各々は、それぞれの給電ネットワークを介して前記少なくとも2列に配置される第1の位相中心及び第2の位相中心を有する少なくとも2つの配列素子の第1及び第2の給電点に接続され、
前記それぞれの給電ネットワークは、
それぞれのアンテナ・ポートに接続される一次接続及び少なくとも4つの二次接続を有するビーム形成ネットワークを備え、前記ビーム形成ネットワークは、前記配列素子の第1の給電点と第2の給電点との間で電力を分け、異なる列に配置される位相中心を有する配列素子の第1の給電点間、及び、異なる列に配置される第2の位相中心を有する配列素子の第2の給電点間の位相シフト差を制御するよう構成され、
配列素子の少なくとも1つの列ごとに、前記それぞれの給電ネットワークは、複数の配電網を更に備え、前記配電網は、それぞれ、前記ビーム形成ネットワークのそれぞれの二次接続を、少なくとも2つのグループのうちの少なくとも1つの各配列素子の第1の給電点に接続する、又は、前記ビーム形成ネットワークのそれぞれの二次接続を、前記少なくとも2つのグループの前記少なくとも1つの各配列素子の第2の給電点に接続するように配置され、
前記複数の配列素子は、各々複数の配列素子を備える少なくとも第1のセット及び第2のセットを備え、前記第1のセットの配列素子の第1の位相中心及び第2の位相中心、及び、前記第2のセットの配列素子の第1の位相中心及び第2の位相中心は、それぞれ、前記少なくとも2列のそれぞれに配列され、前記アンテナは、給電ネットワークを介して、それぞれ前記第1のセット及び前記第2のセットにおける配列素子に各々接続される少なくとも2つのアンテナ・ポートを更に備えることを特徴とする、可変ビーム特性を有するアンテナ。 - 少なくとも1つの配列素子の第1の位相中心及び第2の位相中心は、2列に配置される、請求項1に記載のアンテナ。
- 少なくとも1つの配列素子の第1の位相中心及び第2の位相中心は、同じ列に配置される、請求項1又は2に記載のアンテナ。
- 異なる列に配置される第1の位相中心間の第1の距離が0.3波長、好ましくは0.5波長よりも大きく、異なる列に配置される第2の位相中心間の第2の距離は、0.3波長、好ましくは0.5波長よりも大きい、請求項1〜3のいずれかに記載のアンテナ。
- 前記配列素子は列状に配置されており、各列は、前記第2のセットの配列素子と交互配置される前記第1のセットの配列素子を備える、請求項1〜4のいずれかに記載のアンテナ。
- 前記配列素子は複数の行に配置されており、各行は、前記第2のセットの配列素子と交互配置される前記第1のセットの配列素子を備える、請求項1〜5のいずれかに記載のアンテナ。
- 前記配列素子は複数の行に配置されており、各行は、前記第2のセットの配列素子と重なり合う前記第1のセットの配列素子を備える、請求項1〜5のいずれかに記載のアンテナ。
- 前記配列素子は少なくとも3列に配置されており、各ビーム形成ネットワークは少なくとも6個の二次接続を更に備える、請求項1〜7のいずれかに記載のアンテナ。
- 前記ビーム形成ネットワークの少なくとも1つは、それぞれのアンテナ・ポートに接続されて、配列素子の第1の給電点と第2の給電点との間で電力を分けるように構成される一次電力結合器/分割器を更に備える、請求項1〜8のいずれかに記載のアンテナ。
- 前記ビーム形成ネットワークの少なくとも1つは、異なる列に配置される第1の位相中心を有する配列素子の第1の給電点の間の位相シフト差を制御し、更に電力を分割するように構成される第1の移相ネットワーク、及び、異なる列に配置される第2の位相中心を有する配列素子の第2の給電点の間の位相シフト差を制御し、更に電力を分割するように構成される第2の移相ネットワークの、2つの移相ネットワークを更に備える、請求項1〜9のいずれかに記載のアンテナ。
- 各移相ネットワークは、一体型の移相兼電力分割装置を備える、請求項10に記載のアンテナ。
- 各移相ネットワークは、同じ列に配置される第1の位相中心又は第2の位相中心をそれぞれ有する配列素子の第1の給電点又は第2の給電点に位相器を介して給電するように構成される二次電力結合器/分割器を備える、請求項10に記載のアンテナ。
- それぞれの給電ネットワークは、複数の配電網を更に備え、各配電網は、前記ビーム形成ネットワークの各二次接続を、各列に配置される第1の位相中心を有する配列素子の第1の給電点に排他的に接続する、又は、前記ビーム形成ネットワークの各二次接続を、それぞれの列に配置される第2の位相中心を有する配列素子の第2の給電点に排他的に接続するように構成される、請求項1〜12のいずれかに記載のアンテナ。
- 前記ビーム形成ネットワークは、更に、方位角ビーム形成を行うように構成されており、各配電網は、更に、仰角ビーム形成を行うように構成される、請求項13に記載のアンテナ。
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