JP4746103B2 - マルチモード再構成可能セクタアンテナのためのシステム及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、一般にセクタアンテナに関し、特に、動作中の放射アレイの特性に基づいて複数のセクタ領域のうち１つのセクタ領域をカバーするために複数のセクタ角度のうち１つのセクタ角度で放射することが可能な複数の放射アレイを有するセクタアンテナのためのシステム及び方法に関する。

アンテナは、信号を送出又は受信する電気装置である。特に、アンテナは、高周波（ＲＦ）エネルギーが外界に向けて放射される場合又は外界から受信される場合に通過するポートとして機能する。一般的なアンテナは全方向性アンテナである。全方向性アンテナは、あらゆる方向に、ほぼ３６０°パターンを描いて放射する。しかし、そのようなアンテナは、より方向を規定された放射又はより集束された放射を必要とする問題に対しては非効率的な解決策である。放射電力をいくつかの特定の領域のうち１つに集束することが可能な単一の堅牢なアンテナは、１つには効率よく電力が割当てられ、１つには製造コストを直接削減でき、更に進んだ商業用途に使用可能であるという理由により望ましい。

セクタアンテナは、この問題を解決するための一般的な手段である。セクタアンテナは、３６０°の球形領域を複数のより小さなセグメント、例えば、２つの１８０°領域、３つの１２０°領域又は４つの９０°領域などに分割するアンテナである。そこで、特定の地理的場所に集束された放射を提供するために、一般にセクタアンテナは主に特定の１つのセグメントの方向へ放射する。この特定の方向への集中放射はアンテナの指向性利得を増加させ、それによりアンテナ効率が向上する。しかし、それらの標準セクタアンテナには欠点がある。特定の各セクタアンテナは、所定の領域をカバーするために特定の角度でのみ放射するように設計され且つ構成される。それらの所定の仕様に適合するように構成された後、標準セクタアンテナを修正することは不可能である。例えば、特定の地理的領域をカバーするために、４５°の角度に放射を方向付けるようにセクタアンテナが構成されたとすると、その用途が変わり、異なる領域に向けて又は異なる角度で放射することが必要になった場合に問題が起こる。そのような場合には、異なる地理的領域に対応する種々の開口角度に合わせていくつかのセクタアンテナを設計し且つ製造しなければならない。各セクタアンテナは特定の状況にのみ適合するため、状況の変化に対応するためには、アンテナの特性を変更することが必要である。このため、従来より、アンテナを新たな状況に適合する交換用セクタアンテナと交換するか、又は状況の変化に対応するために既存のアンテナを電気的に変形することが要求されていた。交換用アンテナを使用する場合、２つの別個のアンテナを製造しなければならないために生産コストが増加するうえ、アンテナ全体を全て交換する必要がある。

場合によっては、セクタアンテナは電気的に変形可能、すなわち、「スマート」であってもよい。スマートセクタアンテナは異なるパラメータ又は異なる仕様に適合させるために使用される。スイッチビームアンテナは、まさにそのようなタイプのスマートアンテナである。しかし、スイッチビームアンテナは複数のビームを同時に発生するため、構造がより複雑でコスト高になる。また、複数の活動ビームは損失が大きく非効率である。一般に、上述のスマートセクタアンテナを処理するための２方向アンテナは、電気的に変形可能な高周波（ＲＦ）スイッチと組合わせて構成され、標準的な再構成不可能なセクタアンテナと比較すると、電子的再構成によって約３〜３．５ｄＢの損失を伴う。この損失は多くの高感度の用途においては許容できない値である。従って、多くの場合、システムの複雑さ、コスト及び固有の追加の信号損失という理由により、スマートセクタアンテナは実行可能な選択肢とはいえない。

更に、セクタアンテナは一定の偏波で放射するように構成される。アンテナの偏波は、発生源から離間した場所における電磁波の向きに関連する。例えば、電磁波は垂直方向又は水平方向に向きが規定されてもよい。適正な偏波はアンテナの性能を最大限にし、一般に、送信アンテナの偏波が受信アンテナの偏波と一致した場合に最良の結果が実現される。そのようなアンテナの偏波及び指向性はアンテナの放射器構造に組込まれ、変更は不可能である。従って、セクタアンテナの偏波と一致しない偏波を有する領域に信号を放射する必要がある場合に問題が発生する。そのような場合には、先の場合と同様に、セクタアンテナの交換により生じる欠点を含めて唯一の実行可能な選択肢となる。

以上の説明から、セクタアンテナの電気的変形から生じる信号強度の損失を回避しつつ、ユーザの変わりつつあるニーズに応え、セクタアンテナ全体の交換を回避し且つ単独のユニットである堅牢なマルチモード製品の大量生産の結果として生産コストの削減を実現するという目標を全て達成するためには、複数の放射アレイのうち１つを起動することが可能な単一の構成可能なセクタアンテナが複数の方向のうち１つの方向で放射することが直ちに必要とされることが明らかである。更に、偏波に関するエンドユーザの多様な要求に応えるために、異なる偏波で放射するように構成されることが可能な単一のセクタアンテナを提供することが望ましい。従って、本発明の目的は、複数の地理的領域にわたり複数の偏波で複数の異なる角度のうち１つの角度で放射するために、複数の放射アレイのうち１つを起動することが可能な単一のセクタアンテナに関連するシステム及び方法を提供することにより、上述の問題を克服することである。

このような目的のもと、本発明は、複数の放射アレイのうち１つの放射アレイを起動することにより、複数のセクタ領域のうち少なくとも１つのセクタ領域で放射するように構成可能なセクタアンテナに関するシステム及び方法を特徴とする。効率を向上し且つコストを削減するために、単一のセクタアンテナ構体は複数の放射アレイを含み、各放射アレイはそれぞれ異なる特性を有する。ある特定の時点で１つの放射アレイが活動状態である。更に、動作中の放射アレイに基づいて、単一のセクタアンテナは異なる偏波を有する信号を放射してもよい。これにより、コストは削減され、複数の用途に適用可能な単一の製品の大量生産が促進され、効率及び性能が向上する。

上記の目的及び他の目的は、複数のセクタ領域のうち少なくとも１つのセクタ領域において放射するように構成可能なセクタアンテナ装置であって、第１のセクタ領域をカバーする第１のビームを放射するために導波管と係合することにより起動可能な第１の放射アレイと、第２のセクタ領域をカバーする第２のビームを放射するために導波管と係合することにより起動可能な第２の放射アレイとを具備し、且つ筐体に装着された少なくとも１つのセクタアンテナと、筐体に装着された導波管と、セクタアンテナが第１のビーム及び第２のビームのうちの一方のビームを放射するように、導波管を第１の放射アレイ及び第２の放射アレイのうちの一方の放射アレイと係合させることにより第１の放射アレイ及び第２の放射アレイのうちの一方の放射アレイを起動するためのイネーブラとを備えるセクタアンテナ装置により達成される。

更に上記の目的及び他の目的は、複数のセクタ領域のうち少なくとも１つのセクタ領域において放射するためにセクタアンテナを構成する方法であって、筐体に装着されたセクタアンテナを提供する工程と、筐体に導波管を装着する工程と、セクタアンテナに含まれ、第１のセクタ領域をカバーする第１のビームを放射するために導波管と係合することにより起動可能な第１の放射アレイを提供する工程と、セクタアンテナに含まれ、第２のセクタ領域をカバーする第２のビームを放射するために導波管と係合することにより起動可能な第２の放射アレイを提供する工程と、第１の放射アレイ及び第２の放射アレイのうちどちらを起動すべきかを判定する工程と、導波管を第１の放射アレイ及び第２の放射アレイのうちの一方の放射アレイと係合させることにより、第１の放射アレイ及び第２の放射アレイのうちの一方の放射アレイを起動する工程と、第１のビーム及び第２のビームのうちの一方のビームをセクタアンテナから放射する工程と、を備える方法により達成される。

１つの面においては、本発明は、複数のセクタ領域のうち少なくとも１つのセクタ領域に放射するように構成可能なセクタアンテナ装置を特徴とする。セクタアンテナ装置は、筐体に装着された少なくとも１つのセクタアンテナと、筐体に装着された少なくとも１つの導波管とを含んでいてもよい。いくつかの実施形態においては、セクタアンテナはパッチアンテナを含んでいてもよい。一実施形態においては、セクタアンテナは１対多方向型の基地局用のセクタアンテナを含んでいてもよい。少なくとも１つのセクタアンテナは、導波管と係合された場合に活動状態になる（すなわち、放射する）第１の放射アレイを含む。第１の放射アレイは第１のビームを放出する。一実施形態においては、第１のビームは、一般に地理的領域である第１のセクタ領域をカバーするＲＦ信号のような信号であってもよい。本発明は、導波管と係合された場合に活動状態になる第２の放射アレイを更に含む。第２の放射アレイは、同様に一般的に地理的領域である第２のセクタ領域をカバーする第２のビームを放出する。一実施形態においては、第２のセクタ領域は第１のセクタ領域より狭く、第１のセクタ領域の一部を含む。他の実施形態においては、第１のセクタ領域と第２のセクタ領域とは全く重なり合わない。一実施形態においては、ある任意の時点で第１の放射アレイ及び第２の放射アレイのうち一方の放射アレイのみが活動状態になる。

本発明は、第１の放射アレイ及び第２の放射アレイのうちの一方の放射アレイを導波管に結合することにより、第１の放射アレイ又は第２の放射アレイのいずれかを起動するイネーブラを更に含む。この結合は、動作中の放射アレイに従ってセクタアンテナが放射できるように信号の伝播を可能にする導波管と放射アレイのうち一方との任意の有効な接続を含んでいてもよい。一実施形態においては、イネーブラは機械式スイッチ、マイクロストリップ導波管接合部又は機械的接続を簡単にするための任意の装置を含んでいてもよい。イネーブラは、第１の放射アレイを起動することにより第１のビームを放射させるか、又は第２の放射アレイを起動することにより第２のビームを放射させるかのいずれかであるのが好ましい。いくつかの実施形態においては、イネーブラは、セクタアンテナ装置の組立て中に第１の放射アレイ又は第２の放射アレイを起動する。他の実施形態においては、このイネーブル動作は組立てが完了した後に実行され、いくつかの実施形態においては、イネーブル動作は、装置が特定の用途で使用できる状態に設置された後に現場サービス技術者により実行されてもよい。種々の実施形態においては、イネーブラは、動作中の第１の放射アレイ又は第２の放射アレイを無効にしてもよく、その後、先に活動していなかった第１又は第２の放射アレイを有効にすることにより、セクタアンテナ装置を機械的に再構成してもよい。

いくつかの実施形態においては、第１の放射アレイ又は第２の放射アレイは、第３のセクタ領域をカバーする第３のビームを含んでいてもよい。この第３のセクタ領域は第１のセクタ領域又は第２のセクタ領域の一部を含んでいてもよく、第３のセクタ領域を第２のセクタ領域と組合わせた場合、第１のセクタ領域により規定される地理的領域と等しくてもよく、あるいはそれを越えていてもよい。

本発明の別の面は、複数のセクタ領域のうち少なくとも１つのセクタ領域において放射するためにセクタアンテナを構成する方法を含む。この方法は、共に筐体に装着されたセクタアンテナ及び導波管を提供する工程と、第１の放射アレイ及び第２の放射アレイを提供する工程とを備える。活動状態にある場合、第１の放射アレイは第１の放射ビームを発生することが可能であり、第２の放射アレイは第２のビームを発生することが可能である。第１のビームは地理的領域である第１のセクタ領域に放射され、第２のビームは、同様に地理的領域である第２のセクタ領域に放射される。方法は、第１の放射アレイ及び第２の放射アレイのうちどちらを起動すべきかを判定する工程と、適切な地理的領域に対応する第１のビーム又は第２のビームをセクタアンテナから放射するために、導波管を第１の放射アレイ又は第２の放射アレイのいずれかと係合させることにより、それらの放射アレイのうち少なくとも一方を起動する工程とを備える。

いくつかの実施形態においては、前記方法は、動作中の第１の放射アレイ又は第２の放射アレイの活動を停止する工程と、次に、先に活動していなかった他方のアレイを起動する工程とを含んでいてもよい。種々の実施形態においては、この起動は、方法により定義される装置の製造中又は製造後に行われてもよく、第１の放射アレイ又は第２の放射アレイのいずれかを起動又は活動停止するように、あるいは一方の放射アレイを初めに活動停止し、次に別の放射アレイを起動するように、サービス提供者がイネーブラを操作してもよい。

本発明の他の面及び利点は、本発明の原理を単に例示のために示す添付の図面と関連させて以下の詳細な説明を読むことにより明らかになるであろう。

例示のために図面に示されるように、本発明は、セクタアンテナから複数の方向のうち１つの方向にビームを放射するシステム及び方法において実現される。それらの方向は少なくとも１つの定義されたセクタ領域を含む。本発明の実施形態は、セクタアンテナの組立て中又は組立て後に複数の放射アレイのうちの１つの放射アレイが複数のセクタ領域のうち１つのセクタ領域に放射できるようにするためにセクタアンテナを構成することを可能にし、その場合、セクタアンテナは任意の時点において単一のセクタ領域に放射するように起動されており、このセクタアンテナは別のセクタ領域に放射するように再構成される。

簡単に概要を説明すると、図１ａは、本発明の一実施形態に従ってセクタアンテナが放射することが可能であるセクタ領域１０５に対応する典型的な９０°の開口角度を示す簡略化された方位角グラフ１００である。一般に、方位角グラフは、アンテナのすぐ上方から見下ろした場合のアンテナ放射パターンを示す。一般に、セクタアンテナは任意の時点でただ１つのセクタ領域全体に放射する。この図に示される実施形態においては、セクタアンテナは、簡略化された方位角グラフの象限Ｉに対応するセクタ領域１０５において放射するように放射アレイを起動しているが、種々の実施形態においては、セクタアンテナは任意の方向に放射してもよく、放射の角度は０°〜３６０°のセクタ角度の範囲内で変化してもよい。従って、本実施形態においては、複数のセクタ領域にわたり（すなわち、複数のセクタ領域の中へ）放射するように構成されているセクタアンテナは、対応する簡略化された方位角放射パターンにより示されるように、セクタ領域１０５に放射するように構成され且つ起動されている。

図１ｂは、本発明の一実施形態に従ってセクタアンテナが放射するセクタ領域１５５に対応する典型的な４５°の開口角度を示す簡略化された方位角グラフ１５０である。この図に示される実施形態においては、セクタアンテナは、簡略化された方位角グラフの象限Ｉの一部に対応するセクタ領域１５５において放射するように構成されている。一般に、セクタ領域１５５はセクタ領域１０５とは異なる地理的領域をカバーする。種々の実施形態においては、セクタ領域１５５はセクタ領域１０５と重なり合うか又は部分的に重なり合ってもよい。一実施形態においては、セクタ領域１５５はセクタ領域１０５の部分集合であってもよく、逆にセクタ領域１０５がセクタ領域１５５の部分集合であってもよい。図示される実施形態においては、複数のセクタ領域にわたり（すなわち、複数のセクタ領域の中へ）放射するように構成されているセクタアンテナは、対応する簡略化された方位角放射パターンにより示されるように、セクタ領域１５５において放射するよう構成され且つ起動されている。

図１ｃは、本発明の一実施形態に従ってセクタアンテナが放射するセクタ領域１８０に対応する別の典型的な４５°の開口角度を示す簡略化された方位角グラフ１７５である。この図に示される実施形態においては、セクタアンテナは、簡略化された方位角グラフの象限Ｉの一部に対応するセクタ領域１８０において放射するように構成されている。一般に、セクタ領域１８０はセクタ領域１０５及びセクタ領域１５５の双方とは異なる地理的領域をカバーする。種々の実施形態においては、セクタ領域１８０はセクタ領域１０５又はセクタ領域１５５のいずれか、あるいはセクタ領域１０５及びセクタ領域１５５の双方と重なり合うか又は部分的に重なり合っていてもよい。他の実施形態においては、セクタ領域１０５、セクタ領域１５５及びセクタ領域１８０の間で重なり合わなくてもよい。一実施形態においては、セクタ領域１８０はセクタ領域１０５、セクタ領域１５５又は双方の部分集合であってもよい。一実施形態においては、セクタ領域１８０及びセクタ領域１５５により規定される面積の和がセクタ領域１０５により規定される面積と等しくてもよい。図示される実施形態においては、複数のセクタ領域にわたり（すなわち、複数のセクタ領域の中へ）放射するように構成されるセクタアンテナは、対応する簡略化された方位角放射パターンにより示されるように、セクタ領域１５５において放射するよう構成され且つ起動されている。

簡単に概要を説明すると、図２は、本発明の一実施形態に従って複数の放射アレイのうちの１つの放射アレイを起動することにより複数のセクタ領域のうちの１つのセクタ領域において放射するように構成可能な複数の放射アレイを有するセクタアンテナ装置を含むシステム２００を示す部分切取り図である。装置２００は、通常、少なくとも１つのセクタアンテナ２０５を含む。一般に、セクタアンテナ２０５は、放射信号を特定の地理的領域に集束することが可能なアンテナである。図示される実施形態においては、セクタアンテナ２０５は少なくとも１つのパッチアンテナを含む。一実施形態においては、セクタアンテナ２０５は少なくとも１つの１対多方向型の基地局用のセクタアンテナを更に含んでもよい。一般に、基地局は、加入者局として知られる別の局の接続、管理及び制御を提供する汎用機器を含み、１対多方向型の基地局セクタアンテナは、基地局が複数の地理的に分散した加入者局に同時にサービスを提供し、各加入者局はただ１つの基地局と永久的に関連しているようなトポロジーを表す。

セクタアンテナ２０５は一般に筐体２１０に装着される。筐体２１０は、通常、信号を放射又は受信するためにセクタアンテナ２０５を所定の位置に維持する一方で、セクタアンテナ２０５を塵芥及び損傷から保護するのに十分な任意のハウジング又はケーシングを備える。一実施形態においては、筐体２１０はセクタアンテナ２０５を完全に収納する。別の実施形態においては、筐体２１０はセクタアンテナの一部を収納し、セクタアンテナ２０５の他の部分は露出されたままである。筐体２１０は、セクタアンテナ２０５を周囲環境から更に遮蔽するためのレーダードームとしても知られるレードーム（図示せず）を含んでいてもよい。レードームはフラードームの形状を呈していてもよく、筐体２１０及びセクタアンテナ２０５を収納する。筐体２１０は導波管（図示せず）を更に内蔵する。導波管は、伝播する電磁波を封じ込め且つ案内する任意の構造又は装置であってもよい。一実施形態においては、導波管は筐体２１０と一体であってもよいし、筐体２１０に機械加工されていてもよい。別の実施形態においては、導波管は、筐体２１０又はセクタアンテナ２０５に装着されていても、あるいはそれと関連する別個の要素であってもよい。図示される実施形態において見られるように、導波管は外部フランジによって筐体２１０の底部で終端する。

図２に示される実施形態においては、筐体２１０は、一連のねじ穴２１２、装着穴２１３及びファスナ２１４によりセクタアンテナ２０５に装着される。一実施形態においては、ねじ穴２１２は筐体２１０と一体であり、装着穴２１３はセクタアンテナ２０５と一体である。ねじ穴２１２及び装着穴２１３は適正に整列され、ファスナ２１４がねじ穴２１２及び装着穴２１３に挿入されることにより、セクタアンテナ２０５及び筐体２１０は所定の位置に固定される。適正に固着された後は、通常、セクタアンテナ２０５は筐体２１０に対して移動できない。言うまでもなく、種々の実施形態においては、システム２００の構成要素を一体に装着する任意の手段が使用されうる。例えば、ファスナ２１４は、筐体２１０に対してセクタアンテナ２０５の位置を確実に固定するためのボルト、ねじ、はんだ継手、スポット溶接部又は他の接続部を含んでいてもよい。

システム２００は第１の放射アレイ２１５及び第２の放射アレイ２２０を更に含む。第１の放射アレイ２１５は、一般に、第１のセクタ領域に放射される第１のビーム（通信ビーム又は通信信号とも呼ばれる）を発生する。第１のセクタ領域は、通常、第１のビームが放射される地理的領域である。同様に、第２の放射アレイ２２０は第２のセクタ領域に放射される第２のビームを発生する。一実施形態においては、第１の放射アレイ２１５はセクタアンテナ２０５と一体である。種々の実施形態においては、第１の放射アレイ２１５はセクタアンテナ２０５に結合されるか又は連係されていてもよい。従って、第１の放射アレイ２１５は第１のセクタ領域に放射するために第１のビームを発生することが可能であり、第２の放射アレイ２２０は第２のセクタ領域に放射するために第２のビームを発生することが可能である。一般に、損失を招くのを防止するために、第１の放射アレイ２１５及び第２の放射アレイ２２０は、互いに偶発的に結合されることがないように、セクタアンテナ２０５内において互いに十分に離間した位置に配置される。

通常、第１のセクタ領域と第２のセクタ領域とは重なり合わない。しかし、種々の実施形態においては、第１のセクタ領域及び第２のセクタ領域は部分的に又は完全に重なり合っていてもよく、あるいは特定のセクタ領域が別のセクタ領域の境界の中に完全に含まれていてもよい。いくつかの実施形態においては、３つ以上の放射アレイが存在していてもよく、一般に各放射アレイは、その放射アレイ独自の特定のセクタ領域に放射するためのビームを発生する。例えば、第３の放射アレイ（図示せず）を含む一実施形態においては、第３の放射アレイは第３のセクタ領域に放射するためのビームを発生する。種々の実施形態においては、第１のセクタ領域、第２のセクタ領域及び第３のセクタ領域は重なり合っても重なり合わなくてもよい。一実施形態においては、任意の数のセクタ領域の面積の和は、別のセクタ領域がカバーする領域の面積と等しくてもよく、あるいはそれを超えていてもよい。

図２により示される実施形態においては、セクタアンテナ２０５はパッチアンテナを含み、第１の放射アレイ２１５は、第１のセクタ領域に放射するために９０°のビームを発生することが可能な１列のパッチを含み、第２の放射アレイ２２０は、４５°のビームを発生することが可能な３列のパッチを含む。種々の実施形態においては、セクタアンテナ２０５は、複数のセクタ領域にわたり放射するために、０°〜３６０°の任意の角度で複数のビームを発生することが可能な任意の構成の複数の放射アレイを含んでいてもよい。

システム２００は少なくとも１つのイネーブラ２２５を更に含む。一般に、イネーブラは、導波管を介して放射するためにビームを有効にすることによりセクタアンテナ２０５を動作状態にする装置である。イネーブラ２２５は、例えば、マイクロストリップ導波管接合部などの接合部を含んでいてもよい。一般に、ビームは動作中の放射アレイから放射する。例えば、第１の放射アレイ２１５又は第２の放射アレイ２２０などの放射アレイは、第１のセクタ領域又は第２のセクタ領域に放射するための対応する第１のビーム又は第２のビームを放射するために導波管と係合した場合に活動状態になる。イネーブラ２２５は導波管を第１の放射アレイ２１５又は第２の放射アレイ２２０などの放射アレイと係合させる。一実施形態においては、イネーブラ２２５は、導波管を放射アレイと物理的に接続する機械式装置又は物体を含んでいてもよい。例えば、機械式装置は、放射アレイから導波管を介する信号の伝播を容易にする任意の機械式コネクタ又は接合部を含んでいてもよい。

イネーブラ２２５は導波管に永久に装着されていてもよく、セクタアンテナ２０５に存在する任意の放射アレイに対して着脱自在であってもよい。その場合、所望の領域に所望のビームを放射するために、適切な放射アレイを起動するように、イネーブラはその特定の放射アレイに装着される。一般に、同時にただ１つの放射アレイが活動状態にある。種々の実施形態においては、イネーブラ２２５は、動作中の放射アレイと導波管との係合を解除することにより、その放射アレイの活動を停止する。これにより、その特定の放射アレイからのビームの放射は停止される。本実施形態においては、その後、イネーブラ２２５は異なるセクタ領域に異なるビームを放射するために別の放射アレイを起動する。

一実施形態においては、イネーブラ２２５は、セクタアンテナ２０５の製造中又は組立て中に特定の放射アレイを導波管と係合させることにより、その放射アレイを起動する。これは、例えば、製造前にシステム２００の当初の用途が判明した時点で行われてもよい。特定の放射アレイを有効にするために、イネーブラ２２５はサービス技術者などの人間により操作されてもよい。種々の実施形態によれば、これは製造前、製造中又は製造後に実行されてもよい。更に、一実施形態においては、動作中の放射アレイと導波管との係合を解除し、その後、ビームが放射されるセクタ領域の変更を実現するように異なる放射アレイを導波管と係合させるために、人間の手でイネーブラ２２５が操作されてもよい。一実施形態においては、これは、セクタアンテナ２０５を筐体２１０から完全に又は部分的に物理的に分離し、１つの放射アレイの活動を停止して所望の放射アレイを起動するためにイネーブラ２２５を操作し、セクタアンテナ２０５を筐体２１０と再び接続することにより行われてもよい。別の実施形態においては、イネーブラ２２５は、複数の放射アレイのうちどの放射アレイを起動すべきかに関するユーザの命令に自動的に応答してもよい。例えば、イネーブラ２２５は、特定の放射アレイを起動（又は活動停止）するために遠隔地のユーザの入力に応答することが可能な電気機械装置を含んでいてもよい。

第１の放射アレイ２１５及び第２の放射アレイ２２０の双方、並びに種々の実施形態において存在する追加の任意のアレイが起動可能であるが、同時に活動状態になる放射アレイは実際にはただ１つである。通常、起動された放射アレイは、対応するビームを対応するセクタ領域に放射するためにシステム２００のその他の構成要素に接続される。第１の放射アレイ２１５及び第２の放射アレイ２２０は、それぞれ独自の偏波を有する。一般に、この偏波は特定の放射アレイに固有のものであり、不変である。一実施形態においては、所望の偏波に対応する放射アレイを起動することにより、所望の偏波が実現されてもよい。例えば、この偏波は水平偏波、垂直偏波、左旋円偏波又は右旋円偏波を含んでいてもよい。

簡単に概要を説明すると、図３は、本発明の一実施形態に従って複数のセクタ領域のうち１つのセクタ領域において放射するために複数の放射アレイを有するセクタアンテナを構成する方法３００を示すフローチャートである。当該方法は、最初に、筐体に装着されたセクタアンテナを提供する工程（ステップ３０５）を含む。セクタアンテナは特定の地理的セクタ領域にわたり放射することが可能な任意のアンテナであってもよい。セクタアンテナは、少なくとも１つの１対多方向型の基地局用のセクタアンテナを含んでいてもよい。更に、セクタアンテナは少なくとも１つのパッチアンテナを含んでいてもよい。種々の実施形態においては、方法３００は２つ以上のセクタアンテナを提供してもよい。セクタアンテナの提供後、本発明の一実施形態は、筐体に装着された導波管を提供する工程を含む（ステップ３１０）。一般に、導波管は、伝播する電磁波を封じ込め且つ案内する構造である。

方法３００は、次に、第１の放射アレイを提供する工程（ステップ３１５）を含む。一般に、第１の放射アレイは特定のセクタ領域に特定の開口角度で放射するように設計される。例えば、一実施形態においては、特定のセクタ領域に対応する９０°の開口角度又はビーム角度を発生するように放射アレイを設計できる。方法３００は、第２の放射アレイを提供する工程（ステップ３２０）を更に含む。一般に、第２の放射アレイは、第１の放射アレイと関連するセクタ領域とは異なる特定のセクタ領域に放射するように設計される。一実施形態においては、第２の放射アレイと関連するセクタ領域は、第１の放射アレイと関連するセクタ領域と少なくとも部分的に重なり合っていてもよい。種々の実施形態においては、セクタアンテナは、第１の放射アレイ及び第２の放射アレイに類似する任意の数の放射アレイ（すなわち、少なくとも第３の放射アレイ）を含んでいてもよい。

第１の放射アレイ（ステップ３１５）及び第２の放射アレイ（ステップ３２０）を提供した後は、方法３００は、第１の放射アレイ及び第２の放射アレイのうちどちらを起動すべきかを判定する工程（ステップ３２５）につづく。通常、同時にただ１つの放射アレイが活動状態になるようにしてもよいが、別の実施形態においては、２つ以上の放射アレイが同時に活動状態となるようにしてもよい。一実施形態においては、方法３００は、３つ以上の任意の数の放射アレイの選択肢の中から起動すべき１つの放射アレイを判定する。一般に、第１の放射アレイ及び第２の放射アレイのうちどちらを起動すべきかの判定（ステップ３２５）は、セクタアンテナの組立て中に実行される。しかし、一実施形態においては、第１の放射アレイ及び第２の放射アレイのうちどちらを起動すべきかの判定（ステップ３２５）は、セクタアンテナの組立て後に実行される。

第１の放射アレイ及び第２の放射アレイのうちどちらを起動すべきかが判定された後、本発明の種々の実施形態は選択された放射アレイを起動する（ステップ３３０）。種々の実施形態においては、選択された放射アレイはセクタアンテナの製造（すなわち、組立て）中に起動されてもよい。他の実施形態においては、選択された放射アレイは組立て後に、例えばサービス技術者により起動されてもよい。通常、選択された放射アレイは、ビーム伝播を可能にするために導波管を選択された放射アレイに電気的又は機械的に接続又は結合することにより起動される（ステップ３３０）。一般に、起動すべき放射アレイとして選択される放射アレイは、第１の放射アレイ及び第２の放射アレイより構成される群から選択される。３つ以上の放射アレイを含む一実施形態においては、起動すべき放射アレイとして選択される放射アレイは、３つ以上の放射アレイ全てにより構成される群から選択される。一般に、所定の時点で活動できる放射アレイはただ１つであるが、種々の実施形態は複数の動作中の放射アレイを含んでいてもよい。通常、イネーブラは、放射アレイを導波管に機能的に接続することにより放射アレイの起動を容易にする。通常、起動されない放射アレイ（すなわち、活動停止アレイ）は導波管から機械的及び電気的に遮断されるが、セクタアンテナ又は筐体には物理的に装着されたままである。従って、放射アレイの起動を実行するためには、機械装置を物理的に移動することが必要であろう。イネーブラは、例えば、接合部、更に特定すればマイクロストリップ導波管接合部などの任意のそのような接続装置又は機械装置を含んでいてもよい。

選択された放射アレイが起動された（ステップ３３０）場合、方法３００は、次に、導波管と関連して選択された放射アレイからビームを放射する（ステップ３３５）。一般に、ビームは、導波管を介して伝播可能である任意の電磁波である。通常、セクタアンテナから放射されるビームは選択され起動された放射アレイを発生源とする。ビームは、主に選択され起動された放射アレイに対応するセクタ領域に放射される。例えば、第１のビームとして規定される第１の放射アレイから放射されるビームは、主に第１のセクタ領域に放射され、第２のビームとして規定される第２の放射アレイから放射されるビームは、主に第２のセクタ領域に放射される。一般に、それぞれのビームは、複数のセクタ領域にわたり放射されるために、例えば、４５°、９０°、１２０°又は１８０°などの０°〜３６０°の範囲内の任意の角度にわたり放射される。

一実施形態においては、方法３００は、選択された放射アレイが起動された（ステップ３３０）後に、選択された放射アレイを活動停止する工程（ステップ４００）を更に含んでいてもよい。種々の実施形態においては、選択された放射アレイは、選択された放射アレイと導波管との係合を解除することにより活動停止されてもよい（ステップ４００）。この活動停止（ステップ４００）により、通常、選択された放射アレイによる関連するセクタ領域へのビームの放射は停止される。一般に、この時点で動作中の放射アレイは存在せず、従って、対応するセクタ領域に放射される対応するビームも存在しない。そのような場合、方法３００は、次に、起動すべき放射アレイを再び判定するために戻ってもよい（ステップ３２５）。種々の実施形態においては、起動すべき放射アレイとして判定される放射アレイ（ステップ３２５）は、先に起動されていた放射アレイであってもよいし、それと異なっていてもよい。

以上の説明から、本発明により提供されるシステム及び方法は、動作損失を招くことなく又はセクタアンテナ全体の交換を必要とすることなく、複数の放射アレイのうち１つの放射アレイの起動に基づいて多くの可能なモードのうち１つのモードで動作するように単一のセクタアンテナを構成するための単純且つ有効な方法を提供可能であることが理解されるであろう。本発明の実施形態に係る複数の放射アレイは、それぞれ異なるセクタ領域にわたり及び／又は異なる偏波でビームを放射することが可能である。これにより効率は向上し、保守費用は削減され、単独の堅牢な製品の大量生産が促進される。

本発明の趣旨又は本質的特徴から逸脱せずに本発明を他の特定の形態で実現できることは当業者により理解されるであろう。従って、上述の実施形態は、あらゆる面において、本明細書中で説明される発明を限定するものではなく、単なる例示であると考えられるべきである。従って、本発明の範囲は以上の説明により特定されるのではなく、添付の請求の範囲により特定され、請求の範囲の趣旨及びそれと等価な範囲内に入る全ての変更は本発明に包含されるものとする。

図１ａは、本発明の一実施形態に従ってセクタアンテナが放射することが可能な典型的な９０°セクタ領域を示す簡略化された方位角グラフである。 図１ｂは、本発明の一実施形態に従ってセクタアンテナが放射することが可能な典型的な４５°セクタ領域を示す簡略化された方位角グラフである。 図１ｃは、本発明の一実施形態に従ってセクタアンテナが放射することが可能な別の典型的な４５°セクタ領域を示す簡略化された方位角グラフである。 図２は、本発明の一実施形態に従って複数のセクタ領域のうち１つのセクタ領域で放射するように構成可能な複数の放射アレイを有するセクタアンテナ装置を示す部分切取り図である。 図３は、本発明の一実施形態に従って複数のセクタ領域のうち１つのセクタ領域で放射するために複数の放射アレイを有するセクタアンテナを構成するための方法を示すフローチャートである。

Claims (10)

1. 複数のセクタ領域のうち少なくとも１つのセクタ領域に対して放射するように構成可能なセクタアンテナ装置であって、
   第１のセクタ領域をカバーする第１のビームを放射するために導波管と係合することにより起動可能な第１の放射アレイと、第２のセクタ領域をカバーする第２のビームを放射するために前記導波管と係合することにより起動可能な第２の放射アレイとを含み、且つ筐体に着脱可能に装着された少なくとも１つのセクタアンテナと、
   前記筐体に装着された導波管と、
   前記セクタアンテナが前記第１のビーム及び前記第２のビームのうちの一方のビームを放射するように、前記導波管を前記第１の放射アレイ及び前記第２の放射アレイのうちの一方の放射アレイと係合させることにより前記第１の放射アレイ及び前記第２の放射アレイのうち一方の放射アレイを起動させるイネーブラとを備え、
   前記セクタアンテナは、前記筺体に対して、複数の異なる位置において装着できるよう構成されており、前記第１の放射アレイを起動させるイネーブラは、前記セクタアンテナが第１の位置に装着された場合に前記導波管を前記第１の放射アレイに係合させ、前記第２の放射アレイを起動させるイネーブラは、前記セクタアンテナが第２の位置に装着された場合に前記導波管に前記第２の放射アレイを係合させるように配置されていることを特徴とする装置。
2. 前記セクタアンテナは１対多方向型の基地局用のセクタアンテナを備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記セクタアンテナはパッチアンテナを備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
4. 前記第１の放射アレイは前記第２の放射アレイの偏波とは異なる偏波を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
5. 前記第２の放射アレイは、第３のセクタ領域をカバーする第３のビームを放射することが可能であり、前記第２のセクタ領域及び前記第３のセクタ領域は併せて前記第１のセクタ領域の少なくとも一部をカバーすることを特徴とする請求項１に記載の装置。
6. 前記第１のビームは９０°のセクタ角度を含み、前記第２のビームは４５°のセクタ角度を含み、前記第３のビームは４５°のセクタ角度を含むことを特徴とする請求項５に記載の装置。
7. 前記第１のビームは９０°のセクタ角度を含み、前記第２のビームは４５°のセクタ角度を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
8. 前記イネーブラが、前記第１の放射アレイ及び前記第２の放射アレイのうちの一方の放射アレイと前記導波管との係合を解除することにより、前記第１の放射アレイ及び前記第２の放射アレイのうちの一方の動作中の放射アレイの活動が停止し、その後、前記イネーブラが、前記導波管を前記第１の放射アレイ及び前記第２の放射アレイのうちの一方の放射アレイと係合させることにより、前記第１の放射アレイ及び前記第２の放射アレイのうちの一方の放射アレイが起動することを特徴とする請求項１に記載の装置。
9. 前記イネーブラは、前記セクタアンテナ装置の組立て中に前記第１の放射アレイ及び前記第２の放射アレイのうちの一方の放射アレイを起動させることを特徴とする請求項１に記載の装置。
10. 前記イネーブラは、前記セクタアンテナ装置の組立て後に前記第１の放射アレイ及び前記第２の放射アレイのうちの一方の放射アレイを起動させることを特徴とする請求項１に記載の装置。

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