(57)【要約】【課題】セクタ間における影響を抑制しつつ小型化が可能なアンテナ等を提供する。【解決手段】アンテナ１１０（１１０−１〜１１０−６）は、それぞれが垂直偏波の電波を送受信できる３つの垂直偏波アンテナ素子１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃを備えている。そして、垂直偏波アンテナ素子１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃは、水平方向に並ぶように配置され、垂直偏波アンテナ素子１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃにおいて送受信される電波の振幅と位相とが異なるように設定されている。これにより、奇数番号のアンテナ１１０−１、１１０−３、１１０−５が構成するアレイアンテナ１００ａの対応するセクタと、偶数番号のアンテナ１１０−２、１１０−４、１１０−６が構成するアレイアンテナ１００ｂの対応するセクタとの間における影響が抑制される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め定められた方向に配列され、当該方向と交差する方向の直線偏波である電波を送受信する３以上の複数のアンテナ素子を備え、
前記複数のアンテナ素子のそれぞれが送受信する電波の振幅と位相とのいずれか一方又は両方について、一のアンテナ素子と他のアンテナ素子とが異なるように設定されている
ことを特徴とするアンテナ。
【請求項２】
前記複数のアンテナ素子のそれぞれは、ダイポールアンテナであ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】
ダイポールアンテナである前記アンテナ素子を構成する２つの素子部は、それぞれの先端部が、折り曲げられてい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】
前記方向を含み、当該方向と交差する方向に垂直な面を有する反射板をさらに備え、前記複数のアンテナ素子が当該反射板に対向して配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のアンテナ。
【請求項５】
前記直線偏波と直交する直線偏波である電波を送受信するアンテナ素子をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のアンテナ。
【請求項６】
予め定められた軸を含み、当該軸に直交する第１の方向に垂直な面における当該軸と交差する直線上に配列され、当該第１の方向に垂直な面と平行な直線偏波である第１の電波を送受信する３以上の複数のアンテナ素子を有し、当該複数のアンテナ素子のそれぞれが送受信する当該第１の電波の振幅と位相とのいずれか一方又は両方について、一のアンテナ素子と他のアンテナ素子とが異なるように設定されている第１のアンテナと、
前記軸を含み、前記第１の方向とは異なる当該軸に直交する第２の方向に垂直な面における当該軸と交差する直線上に配列され、当該第２の方向に垂直な面と平行な直線偏波である第２の電波を送受信する３以上の複数のアンテナ素子を有し、当該複数のアンテナ素子のそれぞれが送受信する当該第２の電波の振幅と位相とのいずれか一方又は両方について、一のアンテナ素子と他のアンテナ素子とが異なるように設定されている第２のアンテナと、
前記第１のアンテナと前記第２のアンテナとを収納するレドームと、を備え、
前記第１のアンテナと前記第２のアンテナとが、前記軸に沿って配列されていることを特徴とするセクタアンテナ。
【請求項７】
前記第１のアンテナは、前記第１の電波における直線偏波と直交する直線偏波である第３の電波を送受信するアンテナ素子をさらに備え、
前記第２のアンテナは、前記第２の電波における直線偏波と直交する直線偏波である第４の電波を送受信するアンテナ素子をさらに備える
ことを特徴とする請求項６に記載のセクタアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ及びセクタアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体通信の基地局用のアンテナ（基地局アンテナ）には、電波が送受信される方向に対応して設定されたセクタ毎に電波を送受信するセクタアンテナが複数組み合わせて用いられている。セクタアンテナには、ダイポールアンテナなどのアンテナ素子をアレイ状に並べたアレイアンテナが用いられている。
【０００３】
特許文献１には、第１方向に向けられた複数の第１アンテナ素子を一列に配置する第１アレーアンテナと、第２方向に向けられた複数の第２アンテナ素子を前記第１アンテナ素子と一列になるようそれぞれ交互に配置する第２アレーアンテナと、を備えるアンテナ装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１００８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、複数のセクタに対して電波を送受信できるように、セクタアンテナを構成することが、基地局アンテナの小型化に対して有効である。しかし、セクタアンテナが複数のセクタに対して電波を送受信する場合、セクタ間における干渉などの影響を抑制することが求められる。
本発明の目的は、セクタ間における影響を抑制しつつ小型化が可能なアンテナ等を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる目的のもと、本発明が適用されるアンテナは、予め定められた方向に配列され、方向と交差する方向の直線偏波である電波を送受信する３以上の複数のアンテナ素子を備え、複数のアンテナ素子のそれぞれが送受信する電波の振幅と位相とのいずれか一方又は両方について、一のアンテナ素子と他のアンテナ素子とが異なるように設定されている。
なお、３以上の複数のアンテナ素子において、一のアンテナ素子と他のすべてのアンテナ素子との間で電波の振幅と位相とのいずれか一方又は両方が異なっていてもよく、３以上の複数のアンテナ素子における一部の複数のアンテナ素子と他のすべてのアンテナ素子との間で電波の振幅と位相とのいずれか一方又は両方が異なっていてもよい。さらに、３以上の複数のアンテナ素子を３以上の複数の群に分け、群毎に電波の振幅と位相とのいずれか一方又は両方が異なっていてもよい。
これにより、この構成を用いない場合に比べ、電波の広がりを抑制することができる。
このようなアンテナにおいて、複数のアンテナ素子のそれぞれは、ダイポールアンテナであることを特徴とすることができる。
これにより、直線偏波である電波の送受信が容易になる。
また、ダイポールアンテナであるアンテナ素子を構成する２つの素子部は、それぞれの先端部が、折り曲げられていることを特徴とすることができる。
これにより、この構成を用いない場合に比べ、アンテナを小型化できる。
【０００７】
さらに、予め定められた方向を含み、この方向と交差する方向に垂直な面を有する反射板をさらに備え、複数のアンテナ素子が反射板に対向して配置されていることを特徴とすることができる。
これにより、この構成を用いない場合に比べ、バックローブを小さくできる。
さらにまた、上記の直線偏波と直交する直線偏波である電波を送受信するアンテナ素子をさらに備えることができる。
これにより、偏波共用のアンテナとすることができる。
【０００８】
また、他の観点から捉えると、本発明が適用されるセクタアンテナは、予め定められた軸を含み、軸に直交する第１の方向に垂直な面における軸と交差する直線上に配列され、第１の方向に垂直な面に平行な直線偏波である第１の電波を送受信する３以上の複数のアンテナ素子を有し、複数のアンテナ素子のそれぞれが送受信する第１の電波の振幅と位相とのいずれか一方又は両方について、一のアンテナ素子と他のアンテナ素子とが異なるように設定されている第１のアンテナと、軸を含み、第１の方向とは異なる軸に直交する第２の方向に垂直な面における軸と交差する直線上に配列され、第２の方向に垂直な面に平行な直線偏波である第２の電波を送受信する３以上の複数のアンテナ素子を有し、複数のアンテナ素子のそれぞれが送受信する第２の電波の振幅と位相とのいずれか一方又は両方について、一のアンテナ素子と他のアンテナ素子とが異なるように設定されている第２のアンテナと、第１のアンテナと第２のアンテナとを収納するレドームと、を備え、第１のアンテナと第２のアンテナとが、軸に沿って配列されている。
これにより、この構成を用いない場合に比べ、セクタアンテナを小型化できる。
【０００９】
このようなセクタアンテナにおいて、第１のアンテナは、第１の電波における直線偏波と直交する直線偏波である第３の電波を送受信するアンテナ素子をさらに備え、第２のアンテナは、第２の電波における直線偏波と直交する直線偏波である第４の電波を送受信するアンテナ素子をさらに備えることを特徴とすることができる。
これにより、偏波共用のセクタアンテナとすることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、セクタ間における影響を抑制しつつ小型化が可能なアンテナ等が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施の形態が適用される移動通信用の基地局アンテナの全体構成の一例を示す図である。
【図２】第１の実施の形態が適用されるセクタアンテナの構成の一例を示す図である。
【図３】図２におけるセクタアンテナのアレイアンテナを垂直下方から見た図である。
【図４】第１の実施の形態が適用されるアンテナの一例を説明する図である。
【図５】第１の実施の形態が適用されるアンテナの変形例を示す図である。
【図６】第２の実施の形態が適用されるセクタアンテナの構成の一例を示す図である。
【図７】第２の実施の形態が適用されるアンテナの一例を説明する図である。
【図８】第２の実施の形態が適用されるアンテナの変形例を示す図である。
【図９】第２の実施の形態が適用されるセクタアンテナ（実施例）における垂直偏波の水平面内指向性及び、第２の実施の形態が適用されないセクタアンテナ（比較例）における垂直偏波の水平面内指向性の一例を示す図である。（ａ）が実施例であって、（ｂ）が比較例である。
【図１０】第２の実施の形態が適用されるセクタアンテナ（実施例）及び、第２の実施の形態が適用されないセクタアンテナ（比較例）のそれぞれにおける垂直偏波アンテナ素子のセクタ間結合量（ｄＢ）の一例を示す図である。
【図１１】アンテナにおいて、垂直偏波アンテナ素子を４つとした例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
［第１の実施の形態］
＜基地局アンテナ１＞
図１は、第１の実施の形態が適用される移動通信用の基地局アンテナ１の全体構成の一例を示す図である。図１（ａ）は、基地局アンテナ１の斜視図であり、図１（ｂ）は、基地局アンテナ１の設置例を説明する図である。
図１（ａ）に示すように、基地局アンテナ１は、例えば鉄塔２０に保持された３個のセクタアンテナ１０−１〜１０−３を備えている。そして、図１（ｂ）に示すように、基地局アンテナ１は、セル２内において電波を送受信する。すなわち、セル２は、基地局アンテナ１が送信する電波が到達する範囲であり、基地局アンテナ１が電波を受信する範囲である。
セクタアンテナ１０−１〜１０−３は、例えば、それぞれの外形（後述する図２におけるレドーム５００）が円筒状であって、円筒の中心軸が地面に対して交差するように設けられている。
【００１３】
図１（ｂ）に示すように、セル２は、水平面において角度で分割した複数のセクタ３−１〜３−６を備えている。セクタアンテナ１０−１は、隣接する２つのセクタ３−１、３−２において電波を送受信し、セクタアンテナ１０−２は、隣接する２つのセクタ３−３、３−４において電波を送受信し、セクタアンテナ１０−３は、隣接する２つのセクタ３−５、３−６において電波を送受信する。
ここで、セクタアンテナ１０−１〜１０−３をそれぞれ区別しないときは、セクタアンテナ１０と表記する。また、セクタ３−１〜３−６をそれぞれ区別しないときは、セクタ３と表記する。
【００１４】
後述するように、セクタアンテナ１０は、それぞれが２つのアレイアンテナ１００ａ、１００ｂを備え（後述する図２参照）、２つのセクタ３に対して電波を送受信する。
つまり、セクタアンテナ１０−１が電波を送信する場合、セクタアンテナ１０−１は、２つの方向に電波を送信し、それぞれのメインローブ１１の方向は、対応するセクタ３−１とセクタ３−２に向くようになっている。他のセクタアンテナ１０−２、１０−３についても同様である。
【００１５】
なお、図１では、基地局アンテナ１は、例として３個のセクタアンテナ１０−１〜１０−３を備え、これらに対応するセクタ３−１〜３−６を備えているとした。しかし、セクタアンテナ１０は、３未満又は３を超える予め定められた数であってよい。そして、セクタ３は、セクタアンテナ１０が２つのアレイアンテナ１００ａ、１００ｂを備えるとした場合、セクタアンテナ１０の倍の数になる。
また、図１（ａ）では、セクタ３は、セル２を６等分に分けて（中心角６０°）構成されているが、等分でなくともよく、いずれか１つのセクタ３が他のセクタ３に比べ広く又は狭く構成されていてもよい。
【００１６】
そして、それぞれのセクタアンテナ１０は、アレイアンテナ１００ａが信号（送信信号及び受信信号）を送受信する送受信ケーブル３１ａ、３１ｂを、アレイアンテナ１００ｂが信号を送受信する送受信ケーブル３２ａ、３２ｂを備えている。
ここでは、セクタアンテナ１０のアレイアンテナ１００ａ、１００ｂは、それぞれが直交する偏波の電波を送受信できる偏波共用であるとする。そして、アレイアンテナ１００ａにおいて、送受信ケーブル３１ａが一方の偏波に対応し、送受信ケーブル３１ｂが他方の偏波に対応する。同様に、アレイアンテナ１００ｂにおいて、送受信ケーブル３２ａが一方の偏波に対応し、送受信ケーブル３２ｂが他方の偏波に対応する。
送受信ケーブル３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂは、基地局（不図示）内に設けられた信号を送受信する送受信部（不図示）に接続されている。送受信ケーブル３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂは、例えば同軸ケーブルである。
【００１７】
なお、以下では主に基地局アンテナ１が電波を送信するとして説明するが、アンテナの可逆性により、基地局アンテナ１は電波を受信することができる。電波を受信する場合は、例えば送信信号を受信信号として、信号の流れを逆にすればよい。
【００１８】
また、セクタアンテナ１０は、アレイアンテナ１００ａ、１００ｂがそれぞれ備える複数のアンテナ（後述する図２におけるアンテナ１１０−１〜１１０−６参照。）のそれぞれに供給する送信信号の位相を互いに異ならせる移相器を備えていてもよい。複数のアンテナに供給される送信信号の位相を異ならせることで、基地局アンテナ１から放射する電波の放射角度を水平面から地上方向に傾けて（ビームチルトさせて）、電波がセル２外に到達することを抑制するように設定できる（図１におけるθ）。なお、それぞれの偏波の電波に対応して移相器を備えていてもよい。
【００１９】
＜セクタアンテナ１０＞
図２は、第１の実施の形態が適用されるセクタアンテナ１０の構成の一例を示す図である。図２では、セクタアンテナ１０を横に置いて、斜めから見た斜視図として示している。
セクタアンテナ１０は、アレイアンテナ１００ａ、１００ｂと、アレイアンテナ１００ａ、１００ｂを包むように収納するレドーム５００とを備えている。
アレイアンテナ１００ａは、アンテナ１１０−１、１１０−３、１１０−５を備えている。一方、アレイアンテナ１００ｂは、アンテナ１１０−２、１１０−４、１１０−６を備えている。
そして、アンテナ１１０−１〜１１０−６をそれぞれ区別しないときはアンテナ１１０と表記する。なお、図２では、アンテナ１１０をアンテナ１１０−１で説明する。よって、アンテナ１１０（１１０−１）と表記する。
【００２０】
レドーム５００は、例えば円筒状であって、円筒部５０１、蓋部５０２、底部５０３を備え、円筒部５０１、蓋部５０２、底部５０３で囲まれた内部に、アレイアンテナ１００ａ、１００ｂを格納している。
図２では、レドーム５００を破線で示し、レドーム５００の内部に設けられたアレイアンテナ１００ａ、１００ｂが見えるようにしている。
【００２１】
アンテナ１１０（１１０−１〜１１０−６）は、それぞれが垂直偏波の電波を送受信できる３つの垂直偏波アンテナ素子１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃと、１つの水平偏波の電波を送受信できる水平偏波アンテナ素子１３０と、反射板１６０とを備えている。ここでは、垂直偏波アンテナ素子１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃは、同じ形状であるとする。よって、垂直偏波アンテナ素子１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃをそれぞれ区別しないときは、垂直偏波アンテナ素子１２０と表記する。
なお、垂直偏波アンテナ素子１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃは、形状が異なってもよい。
垂直偏波アンテナ素子１２０、水平偏波アンテナ素子１３０は、ダイポールアンテナであるとする。
【００２２】
そして、垂直偏波アンテナ素子１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃは、図２において、反射板１６０上に水平方向に直線上に順に並べられている。そして、垂直偏波アンテナ素子１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃのそれぞれの１対の素子部１２１、１２２（後述する図４参照）が、垂直方向に並ぶように配置されている。
一方、水平偏波アンテナ素子１３０は、中央の垂直偏波アンテナ素子１２０ｂと組み合うように設けられ、１対の素子部１３１、１３２（後述する図４参照）が、水平方向に並ぶように配置されている。
すなわち、アンテナ１１０は、水平偏波の電波と垂直偏波の電波とを共に送受信できる偏波共用である。
なお、水平方向とは、水平面内における方向をいう。
【００２３】
ここでは、アンテナ１１０は、水平偏波の電波と垂直偏波の電波とを送受信するとしたが、アンテナ１１０の垂直偏波アンテナ素子１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ及び水平偏波アンテナ素子１３０を反射板１６０の面内において４５°回転させることで、±４５°の偏波の電波を送受信するようにしてもよい。
なお、アンテナ１１０を４５°回転させると、垂直偏波アンテナ素子１２０は垂直偏波の電波でなく、＋４５°又は−４５°の偏波の電波を送受信することになる。すなわち、垂直偏波アンテナ素子１２０における「垂直」及び水平偏波アンテナ素子１３０の「水平」は説明の便宜上用いている。偏波が「垂直」及び「水平」でない場合は、それぞれを偏波の方向に合うように、読み替えればよい。
また、垂直偏波アンテナ素子１２０と水平偏波アンテナ素子１３０とで、それぞれの偏波の電波は直交しなくとも交差していてもよい。
【００２４】
セクタアンテナ１０において、アンテナ１１０（アンテナ１１０−１〜１１０−６）は、番号の順に、垂直方向に並べられている。しかし、奇数番号のアンテナ１１０−１、１１０−３、１１０−５が構成するアレイアンテナ１００ａと、偶数番号のアンテナ１１０−２、１１０−４、１１０−６が構成するアレイアンテナ１００ｂとでは、反射板１６０の向きが異なる。よって、アレイアンテナ１００ａの奇数番号のアンテナ１１０−１、１１０−３、１１０−５は、第１の方向Ｉにおいて垂直偏波である第１の電波と水平偏波である第３の電波を送受信し、アレイアンテナ１００ｂの偶数番号のアンテナ１１０−２、１１０−４、１１０−６は、第２の方向ＩＩにおいて垂直偏波である第２の電波と水平偏波である第４の電波を送受信する。
すなわち、アレイアンテナ１００ａとアレイアンテナ１００ｂとでは、電波を送受信する方向が異なるとともに、送受信する電波も異なっている（後述する図３参照）。
【００２５】
ここで、アレイアンテナ１００ａの奇数番号のアンテナ１１０−１、１１０−３、１１０−５が、第１のアンテナの一例であり、アレイアンテナ１００ｂの偶数番号のアンテナ１１０−２、１１０−４、１１０−６が、第２のアンテナの一例である。
【００２６】
アレイアンテナ１００ａ、１００ｂのそれぞれにおけるアンテナ１１０は、それぞれのアンテナ１１０の反射板１６０の水平方向の中心を通る軸Ｘ−Ｘ′に沿って、垂直偏波の電波の自由空間での波長λ０で決まる距離Ｌ０で垂直方向に配列されている。そして、アレイアンテナ１００ａ、１００ｂのいずれか一方のアンテナ１１０間に、アレイアンテナ１００ａ、１００ｂのいずれか他方のアンテナ１１０が配置されている。すなわち、アレイアンテナ１００ａとアレイアンテナ１００ｂとは、互い違いに、それぞれのアンテナ１１０の反射板１６０の水平方向の中心が、軸Ｘ−Ｘ′を通るように配置されている。
【００２７】
距離Ｌ０は、垂直偏波の電波の自由空間での波長λ０で決まる。よって、アレイアンテナ１００ａのアンテナ１１０とアレイアンテナ１００ｂのアンテナ１１０とを互い違いに並べない場合には、距離Ｌ０でアンテナ１１０が並ぶアレイアンテナ１００ａと、同じく距離Ｌ０でアンテナ１１０が並ぶアレイアンテナ１００ｂとを、垂直方向にそれぞれを分けて並べるか、水平方向にそれぞれを分けて並べることになる。
例えば、垂直方向にアレイアンテナ１００ａとアレイアンテナ１００ｂとを並べる場合では、アレイアンテナ１００ａのアンテナ１１０とアレイアンテナ１００ｂのアンテナ１１０とを互い違いに並べる場合に比べ、セクタアンテナ１０の垂直方向の長さが長く、すなわちレドーム５００における円筒部５０１の長さが長くなってしまう。
また、水平方向にアレイアンテナ１００ａとアレイアンテナ１００ｂとを並べる場合では、アレイアンテナ１００ａのアンテナ１１０とアレイアンテナ１００ｂのアンテナ１１０とを互い違いに並べる場合に比べ、セクタアンテナ１０の水平方向の幅が大きく、すなわちレドーム５００における円筒部５０１が太くなってしまう。
すなわち、アレイアンテナ１００ａのアンテナ１１０とアレイアンテナ１００ｂのアンテナ１１０とを互い違いに並べることで、セクタアンテナ１０を小型にできる。
【００２８】
図３は、図２におけるセクタアンテナ１０のアレイアンテナ１００ａ、１００ｂを垂直下方から見た図である。アレイアンテナ１００ａのアンテナ１１０−１とアレイアンテナ１００ｂのアンテナ１１０−２とが見える。そして、アンテナ１１０−１とアンテナ１１０−２とのそれぞれの反射板１６０が角度α（図３では６０°）で交差している。これにより、アレイアンテナ１００ａが送受信する電波の向きと、アレイアンテナ１００ｂが送受信する電波の向きとが異なって、それぞれが異なるセクタ３（図１（ｂ）参照）に対応するセクタアンテナとして機能する。
【００２９】
＜アンテナ１１０＞
図４は、第１の実施の形態が適用されるアンテナ１１０の一例を説明する図である。図４では、アンテナ１１０を横に置いて、斜めから見た斜視図として示している。
前述したように、アンテナ１１０は、垂直偏波アンテナ素子１２０（１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ）と、水平偏波アンテナ素子１３０と、反射板１６０とを備えている。垂直偏波アンテナ素子１２０、水平偏波アンテナ素子１３０は、ダイポールアンテナである。
垂直偏波アンテナ素子１２０、水平偏波アンテナ素子１３０は、それぞれが誘電体基板の表裏面に設けられた導体パタンで構成されてもよく、誘電体基板を用いず導体板で構成されてもよい。図４では、垂直偏波アンテナ素子１２０、水平偏波アンテナ素子１３０は、一例として、それぞれが誘電体基板の表裏面に設けられた導体パタンで構成されているとする。そして、アンテナ１１０は、垂直偏波アンテナ素子１２０、水平偏波アンテナ素子１３０がそれぞれ構成された誘電体基板が反射板１６０上で組み合わされて構成されているとする。なお、図４では、誘電体基板の表面に設けられた導体パタンを示している。誘電体基板の裏面には給電用の導体パタンが設けられているが、給電用の導体パタンは、給電の方法に対応してそれぞれ設ければよく、ここでは説明を省略する。
【００３０】
垂直偏波アンテナ素子１２０を垂直偏波アンテナ素子１２０ａで説明する。よって、図４では、垂直偏波アンテナ素子１２０（１２０ａ）と表記する。垂直偏波アンテナ素子１２０（１２０ａ）は、ダイポールアンテナを構成する素子部１２１、１２２を備えている。そして、垂直偏波アンテナ素子１２０（１２０ａ）は、素子部１２１、１２２に給電するマイクロストリップ線路のグランド板として働く導体部１２３、１２４を備えている。導体部１２３、１２４は、それぞれの一端部が、素子部１２１、１２２が対向する部分において素子部１２１、１２２に接続されるとともに、それぞれの他端部は、反射板１６０を貫通して反射板１６０の裏面に突き出ている（図３参照）。
【００３１】
水平偏波アンテナ素子１３０は、垂直偏波アンテナ素子１２０（１２０ａ）と同様に、ダイポールアンテナを構成する素子部１３１、１３２を備えている。そして、水平偏波アンテナ素子１３０は、素子部１３１、１３２に給電するマイクロストリップ線路のグランド板として働く導体部１３３、１３４を備えている。導体部１３３、１３４は、それぞれの一端部が、素子部１３１、１３２が対向する部分において素子部１２１、１２２に接続されるとともに、それぞれの他端部は、反射板１６０を貫通して反射板１６０の裏面に突き出ている（図３参照）。
【００３２】
そして、導体部１２３、１２４の他端部及び導体部１３３、１３４の他端部は、それぞれ、配線（不図示）に接続されている。
導体部１２３、１２４及び導体部１３３、１３４は、反射板１６０に設けられた開口に埋め込まれた誘電体部材（電気的絶縁体）により、反射板１６０に接触しないようになっている。
なお、導体部１２３、１２４及び導体部１３３、１３４を反射板１６０と接触させてもよい。
【００３３】
図４では、垂直偏波アンテナ素子１２０（１２０ａ）の素子部１２１、１２２と、導体部１２３、１２４とを破線で区切って示したが、連続した導体パタンとして構成されている。
同様に、水平偏波アンテナ素子１３０の素子部１３１、１３２と、導体部１３３、１３４とを破線で区切って示したが、連続した導体パタンとして構成されている。
【００３４】
アンテナ１１０において、電波を送信する場合、垂直偏波の送信信号が、マイクロストリップラインなどで構成された分配器を介して分岐され、垂直偏波アンテナ素子１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃに供給される。そして、垂直偏波の電波が垂直偏波アンテナ素子１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃから送信される。同様に、水平偏波の送信信号が水平偏波アンテナ素子１３０に供給され、水平偏波の電波が水平偏波アンテナ素子１３０から送信される。
なお、電波を受信する場合は、アンテナの可逆性により、垂直偏波の電波が垂直偏波アンテナ素子１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃで受信され、垂直偏波アンテナ素子１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃからの信号が、合成器として働く分配器を介して合成されて垂直偏波の受信信号となる。同様に、水平偏波の電波が水平偏波アンテナ素子１３０で受信され、水平偏波アンテナ素子１３０からの信号が水平偏波の受信信号となる。
【００３５】
このとき、マイクロストリップラインなどにおける線幅を分配先によって異なる寸法にすることで垂直偏波アンテナ素子１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃにおいて送受信される電波の振幅を任意に設定することができる。また、分配器から垂直偏波アンテナ素子１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃまでの長さを調整することで、垂直偏波アンテナ素子１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃにおいて送受信される電波の位相を異なるように設定することができる。これにより、セクタ３間における電波の干渉などの影響が抑制される。
例えば、垂直偏波アンテナ素子１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃにおけるそれぞれの振幅Ａａ、Ａｂ、Ａｃを、Ａａ：Ａｂ：Ａｃ＝０ｄＢ：０ｄＢ〜−５ｄＢ：０ｄＢとすることが好ましい。また、垂直偏波アンテナ素子１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃにおけるそれぞれの位相φａ、φｂ、φｃを、φａ：φｂ：φｃ＝０°〜−１５０°：０°：０°〜−１５０°とすることが好ましい。なお、振幅Ａｂが０ｄＢのときは、位相φａ及び位相φｃがともに０°でなく、位相φａ及び位相φｃがともに０°のときは、振幅Ａｂは０ｄＢではないように設定される。
すなわち、振幅と位相とのいずれか一方を異ならせてもよく、両方を異ならせてもよい。
【００３６】
中央に配置された垂直偏波アンテナ素子１２０ｂから送信される電波に対して、左右に配置された垂直偏波アンテナ素子１２０ａ、１２０ｃから送信される電波の振幅を大きくするとともに、位相を遅らせている。
これにより、中央に配置された垂直偏波アンテナ素子１２０ｂから送信される電波の水平方向への広がる部分を、左右の垂直偏波アンテナ素子１２０ａ、１２０ｃから送信される電波によって、打ち消すようにしている。
【００３７】
このようにすることで、それぞれがセクタ３に対応するアレイアンテナ１００ａとアレイアンテナ１００ｂとを一体化して、１つのレドーム５００に収容したセクタアンテナ１０においても、セクタ３間の干渉などの影響が抑制される。
【００３８】
図５は、第１の実施の形態が適用されるアンテナ１１０の変形例を示す図である。
図５に示すアンテナ１１０は、反射板１６０が底面部１６０ａと、底面部１６０ａを囲んで設けられた側面部１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄ、１６０ｅとを備えている。
側面部１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄ、１６０ｅは、底面部１６０ａと別に構成されてもよく、底面部１６０ａから張り出した部分を作って、その張り出した部分を折り曲げることで構成されてもよい。
このようにすることで、垂直偏波アンテナ素子１２０ｂ及び水平偏波アンテナ素子１３０から送信される電波の垂直方向及び水平方向への広がりをさらに抑制できる。
【００３９】
［第２の実施の形態］
第２の実施の形態におけるセクタアンテナ１０は、第１の実施の形態における垂直偏波アンテナ素子１２０及び水平偏波アンテナ素子１３０のそれぞれを小型化することにより、さらに小型化されている。
基地局アンテナ１は、第１の実施の形態と同様であるので、セクタアンテナ１０から説明する。
【００４０】
＜セクタアンテナ１０＞
図６は、第２の実施の形態が適用されるセクタアンテナ１０の構成の一例を示す図である。図６では、セクタアンテナ１０を横に置いて、斜めから見た斜視図として示している。
図６に示す第２の実施の形態におけるセクタアンテナ１０は、アンテナ１１０における、垂直偏波アンテナ素子１２０、水平偏波アンテナ素子１３０の形状が、図２に示す第１の実施の形態におけるセクタアンテナ１０と異なっている。しかし、他の構成は第１の実施の形態におけるセクタアンテナ１０と同様である。
すなわち、垂直偏波アンテナ素子１２０、水平偏波アンテナ素子１３０のそれぞれのダイポールアンテナを構成する素子部１２１、１２２、１３１、１３２（後述する図７参照）の先端部が、反射板１６０に近づく側又は遠ざかる側に曲げられている。
【００４１】
＜アンテナ１１０＞
図７は、第２の実施の形態が適用されるアンテナ１１０の一例を説明する図である。
アンテナ１１０における垂直偏波アンテナ素子１２０（１２０ａ）は、ダイポールアンテナを構成する素子部１２１、１２２、素子部１２１、１２２にそれぞれ接続された導体部１２３、１２４を備えている。
そして、素子部１２１は、素子部１２２に対向する部分から延びる反射板１６０に平行な直線部１２１ａと、直線部１２１ａに引き続いて反射板１６０に向かう方向に折れ曲がった折曲部１２１ｂとを備えている。同様に、素子部１２２は、素子部１２１に対向する部分から延びる反射板１６０に平行な直線部１２２ａと、直線部１２２ａに引き続いて反射板１６０に向かう方向に折れ曲がった折曲部１２２ｂとを備えている。
【００４２】
水平偏波アンテナ素子１３０は、ダイポールアンテナを構成する素子部１３１、１３２、素子部１３１、１３２にそれぞれ接続された導体部１３３、１３４を備えている。
そして、素子部１３１は、素子部１３２に対向する部分から延びる反射板１６０に平行な直線部１３１ａと、直線部１３１ａに引き続いて反射板１６０から離れる方向に折れ曲がった折曲部１３１ｂとを備えている。同様に、素子部１３２は、素子部１３１に対向する部分から延びる反射板１６０に平行な直線部１３２ａと、直線部１３２ａに引き続いて反射板１６０から離れる方向に折れ曲がった折曲部１３２ｂとを備えている。
【００４３】
図７では、破線で区切って示されているが、垂直偏波アンテナ素子１２０（１２０ａ）の素子部１２１の直線部１２１ａ、折曲部１２１ｂ、導体部１２３は、連続した導体パタンとして構成され、素子部１２２の直線部１２２ａ、折曲部１２２ｂ、導体部１２４は、連続した導体パタンとして構成されている。また、水平偏波アンテナ素子１３０の素子部１３１の直線部１３１ａ、折曲部１３１ｂ、導体部１３３は連続した導体パタンとして構成され、素子部１３２の直線部１３２ａ、折曲部１３２ｂ、導体部１３４は、連続した導体パタンとして構成されている。
【００４４】
第２の実施の形態では、アンテナ１１０における垂直偏波アンテナ素子１２０、水平偏波アンテナ素子１３０のそれぞれのダイポールアンテナを構成する素子部１２１、１２２、１３１、１３２の先端部が、反射板１６０に近づく側又は遠ざかる側に折り曲げられている。さらに、図６に示すように、垂直偏波アンテナ素子１２０ａ、１２０ｃでは、レドーム５００の円筒部５０１に近いため、素子部１２１、１２２の先端部が反射板１６０に近づく側に折り曲げられている。垂直偏波アンテナ素子１２０ｂも同様である。
一方、図６に示すように、水平偏波アンテナ素子１３０は、レドーム５００の中央部に位置するので、素子部１３１、１３２の先端部が反射板１６０から遠ざかる側に折り曲げられている。
これにより、アンテナ１１０は、第１の実施の形態に比べ、水平方向及び垂直方向において小さくできる。さらに、レドーム５００は、第１の実施の形態に比べ、直径及び長さにおいて小さくできる。
【００４５】
送受信される電波の自由空間での波長λ０に対して、図６に示したアレイアンテナ１００ａにおけるアンテナ１１０間の距離Ｌ１は、０．７５λ０〜０．８λ０が好ましい。アレイアンテナ１００ｂにおいても同様である。
図７において、反射板１６０の水平方向の長さＬ２は、０．６λ０〜０．７λ０が、垂直方向の長さＬ３は０．４λ０〜０．５λ０が好ましい。
そして、垂直偏波アンテナ素子１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃの水平方向の間隔Ｌ４は、０．２λ０〜０．３λ０が好ましい。
さらに、垂直偏波アンテナ素子１２０の直線部１２１ａ及び直線部１２２ａの反射板１６０からの高さＬ５は、０．１７λ０〜０．２２λ０が好ましく、直線部１２１ａと直線部１２２ａとを直線で結んだ幅Ｌ６は、０．２４λ０〜０．３２λ０が好ましい。さらにまた、折曲部１２１ｂ、１２２ｂの長さＬ７は、０．０５λ０〜０．１λ０が好ましい。
【００４６】
図８は、第２の実施の形態が適用されるアンテナ１１０の変形例を示す図である。
図８に示すアンテナ１１０は、第１の実施の形態の図５と同様に、反射板１６０が底面部１６０ａと、底面部１６０ａを囲んで設けられた側面部１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄ、１６０ｅとを備えている。
送受信される電波の自由空間での波長λ０に対して、図８に示す側面部１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄ、１６０ｅの底面部１６０ａからの高さＬ８は、０．１λ０〜０．２λ０が好ましい。
【００４７】
図９は、第２の実施の形態が適用されるセクタアンテナ１０（実施例）における垂直偏波の水平面内指向性及び第２の実施の形態が適用されないセクタアンテナ１０（比較例）における垂直偏波の水平面内指向性の一例を示す図である。図９（ａ）が実施例であって、図９（ｂ）が比較例である。
なお、いずれのセクタアンテナ１０も、アンテナ１１０は、図８に示したように、反射板１６０が側面部１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄ、１６０ｅを備えている。
そして、比較例は、アンテナ１１０が、図７において水平方向の左右に垂直偏波アンテナ素子１２０ａ、１２０ｃを備えるが、垂直偏波アンテナ素子１２０ｂを備えていない。
【００４８】
また、図９（ａ）の実施例では、アンテナ１１０の垂直偏波アンテナ素子１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃにおけるそれぞれの振幅Ａａ、Ａｂ、Ａｃを、Ａａ：Ａｂ：Ａｃ＝０ｄＢ：−３ｄＢ：０ｄＢとし、それぞれの位相φａ、φｂ、φｃを、φａ：φｂ：φｃ＝−９０°：０°：−９０°とした。なお、振幅Ａａ、Ａｂ、Ａｃ及び位相φａ、φｂ、φｃは、送信信号を供給するマイクロストリップラインにおける線幅及び長さを調整することにより、設定した。
図９（ｂ）の比較例では、アンテナ１１０の垂直偏波アンテナ素子１２０ａ、１２０ｃにおいて、振幅差及び位相差を設けていない（Ａａ＝Ａｃ、φａ＝φｃ）。
【００４９】
図９（ａ）の実施例では、図９（ｂ）の比較例に比べ、ビーム幅（−３ｄＢにおける角度）が狭いとともに、サイドローブ及びバックローブが小さい。さらに、図９（ａ）では、図９（ｂ）に比べ、アレイアンテナ１００ａの指向性とアレイアンテナ１００ｂの指向性が重なる面積が小さい。
すなわち、実施例である第２の実施の形態が適用されるセクタアンテナ１０は、比較例である第２の実施の形態が適用されないセクタアンテナ１０に比べ、セクタアンテナとして機能するアレイアンテナ１００ａとアレイアンテナ１００ｂとの干渉などの影響が抑制されている。
【００５０】
図１０は、第２の実施の形態が適用されるセクタアンテナ１０（実施例）及び第２の実施の形態が適用されないセクタアンテナ１０（比較例）のそれぞれにおける垂直偏波アンテナ素子１２０のセクタ間結合量（ｄＢ）の一例を示す図である。
セクタ間結合量（ｄＢ）とは、セクタアンテナ１０において、アレイアンテナ１００ａ又はアレイアンテナ１００ｂのいずれか一方から電波を送信した際に、アレイアンテナ１００ａ又はアレイアンテナ１００ｂのいずれか他方が受信する電波の電力である。送信側の電力に対する比（ｄＢ）で示している。セクタ間結合量（ｄＢ）が小さいほど、セクタ３間の干渉などの影響が抑制されている。
【００５１】
図１０に示すように、自由空間における波長λ０に対応する中心周波数ｆ０に対して、ｆ０±０．３ｆ０の周波数範囲において、全体として、実施例が、比較例に比べて、セクタ間結合量（ｄＢ）が小さい。
【００５２】
以上説明したように、垂直偏波アンテナ素子１２０を３つ設け、振幅差及び／又は位相差を異ならせることで、２個のセクタアンテナを一体化したセクタアンテナ１０において、隣接するセクタ３間の干渉などの影響を抑制している。
なお、アンテナ１１０における垂直偏波アンテナ素子１２０の数は、３に限らず、３を超える数であってもよい。
また、アンテナ１１０における水平偏波アンテナ素子１３０の数は、１に限らず、２以上であってもよい。
【００５３】
図１１は、アンテナ１１０において、垂直偏波アンテナ素子１２０を４つ（垂直偏波アンテナ素子１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ）とした例を示す図である。
ここにおいて、垂直偏波アンテナ素子１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄのそれぞれに対して振幅及び／又は位相を異ならせ、反射板１６０の中央部に配置された垂直偏波アンテナ素子１２０（図１１では垂直偏波アンテナ素子１２０ｂ、１２０ｃ）から送信される電波の水平方向への広がる部分を、左右に配置された垂直偏波アンテナ素子１２０（図１１では垂直偏波アンテナ素子１２０ａ、１２０ｄ）から送信される電波によって、打ち消すようにすればよい。
すなわち、水平方向に複数の垂直偏波アンテナ素子１２０を並べ、水平方向の中心に対して、左右対称に振幅及び／又は位相が異なるようにすればよい。
【００５４】
第１の実施の形態及び第２の実施の形態では、素子部１２１、１２２、１３１、１３２、導体部１２３、１２４、１３３、１３４は、幅を有する導体パタン又は導体板として説明した。しかし、これらは棒状又は線状の部材で構成されてもよい。
【００５５】
第１の実施の形態及び第２の実施の形態において、アレイアンテナ１００ａ、１００ｂは、それぞれ３つのアンテナ１１０を備えるとしたが、他の個数であってもよい。
また、第１の実施の形態及び第２の実施の形態において、アンテナ１１０の垂直偏波アンテナ素子１２０、水平偏波アンテナ素子１３０のそれぞれ又は一部に無給電素子を設けてもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１…基地局アンテナ、２…セル、３、３−１〜３−６…セクタ、１０、１０−１〜１０−３…セクタアンテナ、１１…メインローブ、２０…鉄塔、３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂ…送受信ケーブル、１００ａ、１００ｂ…アレイアンテナ、１１０、１１０−１〜１１０−６…アンテナ、１２０、１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ…垂直偏波アンテナ素子、１２１、１２２、１３１、１３２…素子部、１２３、１２４、１３３、１３４…導体部、１３０…水平偏波アンテナ素子、１６０…反射板、５００…レドーム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【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】
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【図１０】
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【図１１】
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