(57)【要約】【課題】  屋内の窓際に設置するのに適する構造と、垂直・水平の両偏波の送受信が可能な機能とを併せ持つアンテナを提供することである。【解決手段】  スケルトンスロットアンテナ素子の給電導体部（３０）を、枠状導体部（２０）を含む面内で所定角度傾斜させてなるアンテナ素子（１０）を備え、給電導体部（３０）の傾斜によって主偏波成分と交差偏波成分のレベル比を規定している。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スケルトンスロットアンテナ素子の給電導体部を該アンテナ素子の枠状導体部を含む面内で所定角度傾斜させてなるアンテナ素子を備え、
前記給電導体部の傾斜によって主偏波成分と交差偏波成分のレベル比を規定したことを特徴とするアンテナ。
【請求項２】
前記アンテナ素子の背部に配設した透明性を有する反射体を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。
【請求項３】
前記アンテナ素子および反射体を収容する透明性を有した円筒状のアンテナカバーを更に備え、前記反射体は、前記アンテナカバーに沿わせるために円弧状に形成されることを特徴とする請求項２に記載のアンテナ。
【請求項４】
前記反射体が格子構造を有することを特徴とする請求項２または３に記載のアンテナ。
【請求項５】
前記反射体が電磁波シールドフィルムによって形成されていることを特徴とする請求項２または３に記載のアンテナ。
【請求項６】
第１の周波数ｆ１に適用する第１のアンテナ素子と、
第２の周波数ｆ２（＞ｆ１）に適用する第２のアンテナ素子と、
前記第１のアンテナ素子および第２のアンテナ素子をそれぞれ半径ｒ１およびｒ２（＞ｒ１）の水平な同心円周に沿って個別に旋回変位させ得る形態で支持する支持手段と、を備え、
前記第１および第２のアンテナ素子は、スケルトンスロットアンテナ素子の給電導体部を該アンテナ素子の枠状導体部を含む面内で所定角度傾斜させた構成を有し、それぞれ前記給電導体部の傾斜によって主偏波成分と交差偏波成分のレベル比を規定したことを特徴とするアンテナ。
【請求項７】
前記第１、第２のアンテナ素子の背部にそれぞれ配設した透明性を有する第１、第２の反射体を更に備えることを特徴とする請求項６に記載のアンテナ。
【請求項８】
第１の周波数ｆ１に適用する第１のアンテナ素子と、
第２の周波数ｆ２（＞ｆ１）に適用する第２のアンテナ素子と、
前記第２のアンテナ素子を前記第１のアンテナ素子の周囲に沿って旋回変位させ得る形態で支持する支持手段と、を備え、
前記第１および第２のアンテナ素子は、スケルトンスロットアンテナ素子の給電導体部を該アンテナ素子の枠状導体部を含む面内で所定角度傾斜させた構成を有し、それぞれ前記給電導体部の傾斜によって主偏波成分と交差偏波成分のレベル比を規定したことを特徴とするアンテナ。
【請求項９】
前記第１、第２のアンテナ素子の背部にそれぞれ配設した透明性を有する第１、第２の反射体と、前記第１、第２のアンテナ素子および前記第１、第２の反射体を収容する透明性を有した円筒状のアンテナカバーと、を更に備え、
前記アンテナカバーは、前記第２のアンテナ素子の旋回変位軌跡である円周と同心の円周上に位置するように配設され、
前記第２の反射体は、前記アンテナカバーに沿わせるために円弧状に形成されることを特徴とする請求項８に記載のアンテナ。
【請求項１０】
前記第１、第２の反射体が格子構造を有することを特徴とする請求項７または９に記載のアンテナ。
【請求項１１】
前記第１、第２の反射体が電磁波シールドフィルムによって形成されていることを特徴とする請求項７または９に記載のアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に移動通信システム等において屋内エリアをカバーするために設けられるリピータアンテナ装置として好適に使用することができるアンテナに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
陸上移動通信システムにおいては、電波の届きにくい屋内エリアでの通信を可能にすることが要求される。そこで、このような要求を満たすためのリピータアンテナ装置が例えば特許文献１によって提案されている。
このリピータアンテナ装置は、屋外アンテナ、屋内アンテナ、および、屋外アンテナの受信信号を増幅して屋内アンテナに伝送するとともに、屋内アンテナの受信信号を増幅して屋外アンテナに伝送するアンテナ結合手段を備えている。屋外アンテナは基地局との間で電波の送受信を行い、屋内アンテナは屋内で移動する携帯端末との間で電波の送受信を行う。したがって、このリピータアンテナ装置を用いれば、屋内の携帯端末と屋外の基地局との間での通信が可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０８−３３１０２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記リピータアンテナ装置では、屋外アンテナを建物の外部に取付ける作業と、この屋外アンテナに接続されたケーブル（同軸ケーブル、光ケーブル等）を屋内に引き込むための作業とを必要とするので、作業コストが高くなる。また、建物の脇への屋外アンテナの設置は建物の外観を損なわせることになるので、この屋外アンテナの設置を建物のオーナーから敬遠されることがある。
そこで、上記屋外アンテナに対応するアンテナを屋内の窓際に設置することが考えられる。この場合、そのアンテナには、美観に配慮したデザイン、具体的には、窓の外への視界を遮らないように透明化および小型化されたデザインが求められる。
【０００５】
一方、現在の陸上移動通信システムにおいては、データ通信速度の向上するための技術革新が進められ、その結果、１つの通信事業者が様々な通信方式を用いるようになっている。水平偏波・垂直偏波といった異偏波間で通信方式を分けることがその一例である。この例のような形態で運用される通信システムに上記リピータアンテナ装置を適用する場合、水平偏波と垂直偏波の双方を送受信する機能をこのリピータアンテナ装置に持たせる必要がある。そして、このリピータアンテナ装置のリピータアンテナを屋内の窓際に設置する場合には、やはり、このリピータアンテナに対しても透明化および小型化されたデザインが求められることになる。
【０００６】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、屋内の窓際に設置するのに適する構造と、垂直・水平の両偏波の送受信が可能な機能とを併せ持つアンテナを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、スケルトンスロットアンテナ素子の給電導体部を該アンテナ素子の枠状導体部を含む面内で所定角度傾斜させてなるアンテナ素子を備え、前記給電導体部の傾斜によって主偏波成分と交差偏波成分のレベル比を規定したことを特徴とするアンテナを提供する。
【０００８】
このアンテナは、前記アンテナ素子の背部に配設した格子構造の反射体を更に備えることができる。
また、前記アンテナ素子および反射体を収容する透明性を有した円筒状のアンテナカバーを更に備えることができる。この場合、アンテナ径を縮小するために、前記反射体を円弧状に形成することが望ましい。
【０００９】
本発明は、第１の周波数ｆ１に適用する第１のアンテナ素子と、第２の周波数ｆ２（＞ｆ１）に適用する第２のアンテナ素子と、前記第１のアンテナ素子および第２のアンテナ素子をそれぞれ半径ｒ１およびｒ２（＞ｒ１）の水平な同心円周に沿って個別に旋回変位させ得る形態で支持する支持手段と、を備えるアンテナも提供する。
このアンテナにおいて、前記第１および第２のアンテナ素子は、スケルトンスロットアンテナ素子の給電導体部を該アンテナ素子の枠状導体部を含む面内で所定角度傾斜させた構成を有し、それぞれ前記給電導体部の傾斜によって主偏波成分と交差偏波成分のレベル比が規定される。
【００１０】
このアンテナは、必要に応じて、前記第１および第２のアンテナ素子の背部に格子構造の反射体がそれぞれ配置される。
【００１１】
本発明は、第１の周波数ｆ１に適用する第１のアンテナ素子と、第２の周波数ｆ２（＞ｆ１）に適用する第２のアンテナ素子と、前記第２のアンテナ素子を前記第１のアンテナ素子の周囲に沿って旋回変位させ得る形態で支持する支持手段と、を備えるアンテナも提供する。
このアンテナにおいて、前記第１および第２のアンテナ素子は、スケルトンスロットアンテナ素子の給電導体部を該アンテナ素子の枠状導体部を含む面内で所定角度傾斜させた構成を有し、それぞれ前記給電導体部の傾斜によって主偏波成分と交差偏波成分のレベル比が規定される。
【００１２】
このアンテナは、前記第１、第２のアンテナ素子の背部にそれぞれ配設した格子構造の第１、第２の反射体と、前記第１、第２のアンテナ素子および前記第１、第２の反射体を収容する透明性を有した円筒状のアンテナカバーと、を更に備えることができる。この場合、前記アンテナカバーは、前記第２のアンテナ素子の旋回変位軌跡である円周と同心の円周上に位置するように配設され、前記第２の反射体は、前記アンテナカバーに沿わせるために円弧状に形成される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るアンテナは、スケルトンスロットアンテナ素子を基本構成とする簡単な構成であるにもかかわらず、垂直、水平偏波の双方に適用することができ、しかも、小型であるとともに透明性も有する。したがって、特に屋内の窓際に設置するリピータアンテナとして好適に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】従来のスケルトンスロットアンテナのアンテナ素子を示す概念図である。
【図２】図１に示すスケルトンスロットアンテナの水平面内指向性を示す特性図である。
【図３】給電導体部の傾斜角度が約４５°に設定された本発明の第１の実施形態に係るアンテナのアンテナ素子を示す概念図である。
【図４】図３のアンテナの水平面内指向性を示す特性図である。
【図５】給電導体部の傾斜角度が約６０°に設定された本発明の第１の実施形態に係るアンテナのアンテナ素子を示す概念図である。
【図６】図５のアンテナの水平面内指向性を示す特性図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係るアンテナを示す斜視図である。
【図８】図７のアンテナの水平面内指向性を示す特性図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係るアンテナを示す斜視図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態に係るアンテナを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
図１は、従来のスケルトンスロットアンテナのアンテナ素子を例示している。このアンテナ素子１は、放射スロットを構成する方形の枠状導体部２と、該枠状導体部２の一方の対向辺２ａ，２ａ（ｙ軸に沿っている）間に介在された給電導体部３（ｘ軸に沿っている）とを備えている。
このアンテナ素子１を備えるスケルトンスロットアンテナでは、図２にその水平面内指向性を示すように、交差偏波成分である垂直偏波成分のレベルが水平偏波成分のそれに比して著しく低くなり、かつ、各偏波成分についての指向パターンも大きく異なることになる。
【００１６】
図３および図５は、本発明の第１の実施形態に係るアンテナを構成するアンテナ素子１０をそれぞれ示す。このアンテナ素子１０において、枠状導体部２０および給電導体部３０は、それぞれ図１に示す枠状導体部２および給電導体部３に対応している。このアンテナ素子１０の給電導体部３０は、枠状導体部２０を含む面内においてｘ軸に対し角度θだけ傾斜するように設けられており、この点において図１に示した従来のスケルトンスロットアンテナのアンテナ素子１と構成が異なる。
【００１７】
図３に示すアンテナ素子１０および図５に示すアンテナ素子１０は、給電導体部３０の傾斜角度θをそれぞれθ≒４５°およびθ≒６０°に設定している。したがって、図３のアンテナ素子１０では、図４にその水平面内指向性を示すように、交差偏波成分である垂直偏波成分のレベルが上昇する。また、図５のアンテナ素子１０では、図６に示すように、垂直偏波のレベルおよび指向特性を水平偏波のそれに近づけることができる。
上記のように、給電導体部３０の傾斜角度θは、主偏波成分（本実施形態では水平偏波成分）と交差偏波成分（本実施形態では垂直偏波成分）のレベル比を規定するので、所望のレベル比が得られるように適宜設定される。
なお、給電導体部３０の傾斜角度θは、実用的な観点から４５〜８０°の範囲に設定される。
【００１８】
本実施形態のアンテナは、上記のように水平偏波と垂直偏波の双方に適用することができるので、例えば、水平偏波をある通信方式に従った通信に適用し、垂直偏波を別の通信方式に従った通信に適用するといった通信形態にも対応可能である。
【００１９】
ところで、屋内エリアをカバーするために設けられるリピータアンテナ装置では、前述したように、基地局との間での送受信を行うために使用される第１のリピータアンテナと、屋内の携帯端末との間での送受信を行うために使用される第２のリピータアンテナとが設けられる。上記第１のリピータアンテナは、前述した理由により、屋内の窓際に設置することが望ましく、その場合、美観に配慮したデザイン、具体的には、窓の外への視界を遮らないように透明化および小型化されたデザインが求められる。
本実施形態に係るアンテナは、図１のスケルトンスロットアンテナ素子１の構成を基本構成とするアンテナ素子１０を備えるので、小型に構成することができるとともに、透明性も有している。それ故、本実施形態に係るアンテナは、屋内の窓際に設置する上記第１のアンテナとして好適に使用することができる。
【００２０】
図７は、上記アンテナ素子１０の背部に反射体４０を配した構成を有する本発明の第２の実施形態を示す。反射体４０は、ワイヤ導体を交差配列した格子構造を有し、アンテナ素子１０を含む平面に平行な平面内に設けられている。反射体４０を格子構造にしたのは、この反射体４０に透明性を持たせるためである。
上記反射体４０を備える本実施形態のアンテナは、図８に示すような水平面内指向性、つまり、両偏波のバックローブを抑制した単方向の指向性を有する。従って、このアンテナを上記リピータアンテナ装置の第１のアンテナとして使用すれば、屋内へ不要な干渉電波が放射されるのを抑制して、通信の質を向上することができる。
【００２１】
なお、上記第１、第２の実施形態に係るアンテナでは、必要に応じてその周囲を覆うアンテナカバーが設けられる。その場合、このアンテナカバーとして透明性の高いものが使用される。そして、第２の実施形態に係るアンテナに上記アンテナカバーを用いる場合には、アンテナ径を縮小するために、前記反射体を円弧状に形成してその円弧面をアンテナカバーの円弧面に沿わせることが望ましい。
【００２２】
図９は、２つの周波数に適用する本発明の第３の実施形態に係るアンテナを示す。このアンテナは、図７のアンテナ素子１０に準じた構成を有する２つのアンテナ素子１０−１、１０−２と、同図の反射体４０に準じた構成を有する２つの反射体４０−１、４０−２とを備えている。
【００２３】
アンテナ素子１０−１、１０−２は、それぞれ第１の周波数ｆ１、ｆ２（ｆ１＜ｆ２）に適応するようにその大きさが設定され、また、反射体４０−１、４０−２は、それぞれアンテナ素子１０−１、１０−２の大きさに対応する大きさを有するように形成されている。したがって、本実施形態のアンテナによれば、アンテナ素子１０−１と反射体４０−１とを備える一方のアンテナユニットによって周波数ｆ１の電波を送受信することができるとともに、アンテナ素子１０−２と反射体４０−２とを備える他方のアンテナユニットによって周波数ｆ２の電波を送受信することができる。
【００２４】
上記一方のアンテナユニットは、平面円形状のテーブル５０−１上に配設され、また、上記他方のアンテナユニットは、上記テーブル５０−１の周囲に同心配置された平面環状のテーブル５０−２上に配設されている。そして、テーブル５０−１、５０−２は、共通の軸線を中心として互いに独立して回動し得るように図示していない基台に枢支されている。
【００２５】
本実施形態のアンテナを上記リピータアンテナ装置の第１のアンテナとして使用する場合には、テーブル５０−１の回動操作による上記一方のアンテナユニットの旋回変位（半径ｒ１の円周上の変位）によって、該アンテナユニットのメインビーム方向を周波数ｆ１に係る基地局の方向に合わせることができ、また、テーブル５０−２の回動操作による上記他方のアンテナユニットの旋回変位（半径ｒ２の円周上の変位）によって、該アンテナユニットのメインビーム方向を周波数ｆ２に係る基地局の方向に合わせることができる。
なお、本実施形態に係るアンテナにおいても、必要に応じて、上記各アンテナユニットを覆うアンテナカバーが設けられる。もちろん、このアンテナカバーとしては透明性の高いものが使用される。
【００２６】
図１０は、上記第３の実施形態に係るアンテナを改良した本発明の第４の実施形態に係るアンテナを示す。図１０においては、図９に示す構成要素に対応する要素に共通する符号を付して、それらについての具体的な説明を省略する。
本実施形態のアンテナでは、アンテナ素子１０−１が平面円形の基台６０の中央部で構成されたテーブル５０−１'上に固定支持されるとともに、該アンテナ素子１０−１と組み合わされる反射体４０−１'が基台６０の外周側に固定支持され、また、アンテナ素子１０−２および反射体４０−２が環状テーブル５０−２上に固定支持されている。そして、このアンテナは、上記アンテナ素子１０−１、１０−２、反射体４０−１'、４０−２を覆う円筒状のアンテナカバー７０がその周囲に設けられている。
【００２７】
環状テーブル５０−２は、テーブル５０−１'の周囲で回動し得るように基台６０によって支持されている。アンテナカバー７０の中心軸線は、テーブル５０−１、５０−２の共通中心軸線と一致している。そして、反射体４０−１'は、アンテナカバー７０の円弧状内周面に沿うように円弧状に形成されている。
【００２８】
本実施形態のアンテナを上記リピータアンテナ装置の第１のアンテナとして使用する場合には、アンテナ素子１０−１と反射体４０−１'とを備える一方のアンテナユニットのメインビーム方向が周波数ｆ１に係る基地局の方向となるように上記基台６０が位置決めされ、ついで、テーブル５０−２の回動操作によってアンテナ素子１０−２と反射体４０−２とを備える他方のアンテナユニットのメインビーム方向が周波数ｆ２に係る基地局の方向に合わせられる。
なお、このとき、テーブル５０−２の回動範囲は、アンテナ素子１０−２の前方域に反射体４０−１'が入り込むことを回避できる範囲（例えば、一方と他方のアンテナユニットの各メインビーム方向が一致しているときのテーブル５０−２の回動角０°を基点として±４５°程度の回動範囲）に制限することが望ましい。
【００２９】
本実施形態のアンテナによれば、図９に示した実施形態のアンテナに比してテーブル５０−１、５０−２の径を小さくすることが可能であるので、換言すれば、アンテナカバー７０の径を小さくすることが可能であるので、一層の小型化を図ることができる。
なお、本実施形態においても、アンテナカバー７０として透明性の高いものが使用される。
【００３０】
本発明は、上記実施形態に限定されず、種々の変形態様を含み得るものである。例えば、図７に示す反射体４０、図９に示す反射体４０−１、４０−２および図１０に示す反射体４０−１'、４０−２に代えて、透明度の高い電磁波シールドフィルムからなる反射体を用いることも可能である。
【符号の説明】
【００３１】
１０、１０−１、１０−２  アンテナ素子
２０  枠状導体部
３０  給電導体部
４０、４０−１、４０−１'、４０−２  反射体
５０−１、５０−１'、５０−２  テーブル
６０  基台
７０  アンテナカバー
【図１】
2011010191.tif 000003
【図２】
2011010191.tif 000004
【図３】
2011010191.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2011010191.tif 000011
【図１０】
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