(57)【要約】【課題】従来のＦＤＤ方式やＴＤＤ方式によらずに、送受同一周波数で通信相手方と双方向同時併行送受信を可能とするスロットアレーアンテナの提供。【解決手段】同じ向きを向いて隣り合うスロットアレーアンテナの、第１アンテナ部３のスロット５の長手方向の向きと、第２アンテナ部４のスロット６の長手方向の向きとのなす角が直角になるようにする。これにより両アンテナの偏波面は直交（交差）することになり、一方を送信アンテナ、他方を受信アンテナとしたとき、送信アンテナから受信アンテナへの回わり込みはなく、受信アンテナの偏波で送られて来た電磁波は受信アンテナのみで受信されるので、送信アンテナは送信機と結合し、受信アンテナは受信機と結合でき課題を達成できる。【選択図】　　　　図１
2004015460.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同じ向きを向いて隣り合うスロットアレーアンテナの、一方のアンテナのスロットの長手方向の向きと、他方のアンテナのスロットの長手方向の向きとのなす角が直角であることを特徴とする直交偏波スロットアレーアンテナ。
【請求項２】
スロットアレーアンテナが導波管型スロットアレーアンテナである請求項１記載の直交偏波スロットアレーアンテナ。
【請求項３】
スロットアレーアンテナが、両面導体箔の誘電体基板の一方の面の導体箔にスロット列が設けられ、そのスロット列間に両面の導体箔間を導通する貫通導体が所定間隔で直線列状に設けられたものである請求項１記載の直交偏波スロットアレーアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばＦＷＡ（Ｆｉｘｅｄ　Ｗｉｒｅｌｅｓｓ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｓｙｓｔｅｍ：加入者系無線）或いはＥｎｔｒａｎｃｅ無線のようなアンテナ固定型の無線通信に用いるアンテナの技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このような無線通信においては、１つのパラボラアンテナやマイクロストリップアンテナ等を用い、ＦＤＤ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｄｕｐｌｅｘ）方式、或いはＴＤＤ（Ｔｉｍｅ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｄｕｐｌｅｘ）方式で送受信を行っている。
ＦＤＤ方式は、送信と受信とでは同一偏波の異なる周波数を用いている。これにより送信と受信が併行して同時に行うことができる。
ＴＤＤ方式は、送信、受信ともに同一偏波同一周波数を用いている。そのため、或る瞬時について見れば送信と受信を同時に行うことは不可能であるが、送受信する情報の時間長から見て実用上、同時併行送受信とみなせるように送信と受信を時間軸上で高速に切り替えるということを行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＦＤＤ方式においては、１つのアンテナで異なる２つの周波数の送信受信を行うわけであるからその分だけアンテナに広い周波数帯域幅が要求されるという問題がある。
また、１つのアンテナで、周波数の異なる送信、受信を同時に行うために、送信機と受信機をともにアンテナと結合して置かなければならないが、このとき、送信機の出力はアンテナへのみ行き受信機の方へは行かないようにし、アンテナで受信された信号は、受信機の方へのみ行き送信機の方へは行かないようにするために、周波数選別特性の急峻なデュプレクサ（Ｄｕｐｌｅｘｅｒ）を用いなければならないという問題もある。
【０００４】
ＴＤＤ方式においては、送信、受信ともに同じ周波数を用いているから、アンテナの周波数帯域幅はＦＤＤ方式の場合のように、広帯域が要求されるわけではないが、１つのアンテナを、送信時には送信機へ結合し、受信時には受信機へ結合するというように、送信受信に合わせてアンテナの結合を切り替えなければならない。そして、この切替は、実用上送信と受信が同時に行われているように見せかけるために、送受信しようとする情報の時間長に対して非常に短い時間区間で、送信機と受信機のアンテナへの結合切替えを行わなければならない。即ち、高速の結合切替えを行わなければならない。
【０００５】
このような結合切替えのためには、高速切替え可能の結合切替器が必要であるとともに、この結合切替器に高速切替え動作を行わせるため高速切替え駆動回路が必要になる。この駆動回路は送信機の送信動作、受信機の受信動作と同期して切替え動作を行わなければならず、非常に複雑なものになるという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑みて、アンテナに広帯域を要求せず、デュプレクサや結合切替器、高速切替駆動回路等を用いずに、送信受信を同時に併行して行うアンテナ固定型無線通信システムに用いることのできるアンテナを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成する本発明の第１の構成のアンテナは、同じ向きを向いて隣り合うスロットアレーアンテナの、一方のアンテナのスロットの長手方向の向きと、他方のアンテナのスロットの長手方向の向きとのなす角が直角であることを特徴とする直交偏波スロットアレーアンテナである。
【０００８】
本発明の第２の構成のアンテナは、前記第１の構成において、スロットアレーアンテナが導波管型スロットアレーアンテナである直交偏波スロットアレーアンテナである。
【０００９】
本発明の第３の構成のアンテナは、前記第１の構成において、スロットアレーアンテナが、両面導体箔の誘電体基板の一方の面の導体箔にスロット列が設けられ、そのスロット列間に両面の導体箔間を導通する貫通導体が所定間隔で直線列状に設けられたものである直交偏波スロットアレーアンテナである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明アンテナの原理は、スロットアレーアンテナにおいては、それから放射する電磁波および受波最大の電磁波の偏波面の角度がアンテナのスロット長手方向の向きによって定まるとともに、スロットの向きによって定まった偏波面と直角をなす偏波面（直交偏波面又は交差偏波面とも呼ぶ）を有する電磁波の放射或いは受波は極めて微量でその比（交差偏波識別度）は５０ｄＢ以上であり、実用上、直交する偏波面を有する電磁波の放射或いは受波は無視し得るものであるという点に着眼している。
【００１１】
従って、２つのスロットアレーアンテナを同じ方向（通信相手方無線局の方向）に向けて並べ一方のアンテナのスロットの長手方向の向きと他方のアンテナのスロットの長手方向の向きのなす角が直角になるようにしておくと、両アンテナの偏波面は直交することになる。
【００１２】
今、一方（第１）のアンテナの偏波面をＡとし、他方（第２）のアンテナの偏波面をＢとし、偏波面Ａと偏波面Ｂが直交するものとすれば、周波数が同じであっても、第１のアンテナはＢ偏波の電磁波を放射したり受波したりすることはないし、第２のアンテナはＡ偏波の電磁波を放射したり受波したりすることはない。
【００１３】
であるから、前述のように２つのアンテナを並べておいても、一方のアンテナから放射した電磁波が隣りのアンテナで受波されるということは、実用上無いということになる。即ち、廻わり込みがないということである。
【００１４】
従って、アンテナ固定型通信システムにおいて、通信し合う対向する一方の無線局の送信アンテナと他方の無線局の受信アンテナをＡ偏波とし、同じく、前記一方の無線局の受信アンテナと前記他方の無線局の送信アンテナをＢ偏波に固定しておけば、双方の無線局間で、単一周波数（送受同一周波数）で双方向の送受信を文字通り同時に併行して行うことができるということになる。
【００１５】
このように、本発明の隣り合うスロットアレーアンテナは一方を送信アンテナ、他方を受信アンテナとして用いると、送信受信の周波数が同一であろうと異なるものであろうと、各アンテナにとっては１周波数であるから、ＦＤＤ方式のアンテナのように２周波数を用いるための広帯域性は要求されない。また、送信アンテナは送信機へ結合され受信アンテナは受信機へ結合されることになるからＦＤＤ方式におけるような、デュプレクサを必要としないし、ＴＤＤ方式におけるような結合切替器や高速切替え駆動回路も不要ということになる。
【００１６】
本発明のアンテナは、隣り合うスロットアレーアンテナ間でスロットの長手方向のなす角が直角であればよいのであって、典型的にはスロット列の方向に対して４５度ずつ対称に傾いていれば両者のなす角は直角となるが、なんらそれに限定されるわけではなく３０度と６０度、４０度と５０度というように傾きは無限に設定が可能である。
また、スロットの形状は、偏波面の角度を把握するための向きが認識できる形状であればよく特に限定されるものではない。
【００１７】
また、スロットの配列の組み合わせも、単一スロットが列状に配列されていてもよいし、例えば近接する２個のスロットで１組となったものが列状に配列されたものでもよいし、近接する数が更に複数であったり、また近接の態様が並列であってもまた直列であってもよい。更に、スロットの列を形成するに当り、異なった組み合わせのものが交互に繰り返すというものであってもよく、広くどのような組み合わせであってもよい。
スロットへの給電構造も、導波管型や誘電体基板型のものが代表的ではあるが、これらに限定されるものではない。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施例の構成を示す図である。（ａ）は送受波方向から見た正面図であり、（ｂ）はその断面図である。この実施例は、図１からも分かるようにスロットアレーアンテナとして導波管型スロットアレーアンテナを用いた例である。
導波路７が多数並行に設けられたベース体２にスロット５やスロット６が設けられたスロット板１を取り付けた構造になっている。直線Ｃを境として、第１アンテナ部３と第２アンテナ部４が隣り合っている構成となっている。第１アンテナ部３のスロット５と第２アンテナ部４のスロット６の長手方向の向きはそれぞれ直線Ｃに対して４５度ずつ対称に傾いているので両アンテナのスロットの向きのなす角は丁度９０度即ち直角になっている。
【００１９】
これにより、第１アンテナ部３による偏波面と、第２アンテナ部４による偏波面は直交（交差）することになる。従って、今、例えば第１アンテナ部３を送信アンテナとして用い、第２アンテナ部４を受信アンテナとして用いた場合、第１アンテナ部３から放射された電磁波は第２アンテナ部４では受波されず、いわゆる回わり込み受波がなく、また、相手方無線局から第２アンテナ部４の偏波面と同じ偏波面で送られて来た電磁波は第１アンテナ部３では受波されない。
それ故、１周波数での双方向同時併行送受信が可能となる。
【００２０】
図１の例では、第１アンテナ部３のスロット５と第２アンテナ部４のスロット６は直線Ｃに対して４５度ずつとなっているが、本発明のアンテナは、要は両スロットの向きが直角をなしていればよいのであるから、例えば４０度と５０度とか、３５度と５５度という角度であってもよい。
【００２１】
また、スロットについても、本実施例では、導波路の軸に沿って、長いスロットと、短いスロットが直列になったものとが交互に配列されているが、本発明はスロットの形態配列には捉われない。第１アンテナ部３と第２アンテナ部４で偏波面が直交するようになっていさえすればよい。
【００２２】
図２は、本発明の第２の実施例の構成を示す図である。これは、スロットアレーアンテナとして、両面に銅箔がプリントされた誘電体基板の一方の面の銅箔にスロットを設けた誘電体基板型スロットアレーアンテナを用いた例である。
（ａ）は送受波方向から見た正面図であり、（ｂ）はその断面図である。
誘電体基板１０の両面に銅箔９および銅箔１１がプリントされており、一方の面の銅箔９にスロット１５およびスロット１６が切られている。そして、縦方向のスロット列間の点線１７に沿ってスルーホール１２が所定間隔で設けられ銅箔９と銅箔１１の間の導通がとられている。このスルーホール１２の列が図１における境界壁８と同じ機能を果し、導波路１８を形成することになる。
【００２３】
図２においては、左半分の、右上りのスロット１５の縦列８列が第１アンテナ部１３を構成し、右半分の右下りのスロット１６の縦列８列が第２アンテナ部１４を構成している。スロット１５とスロット１６の向きはそれぞれ直線Ｃに対して対称に４５度ずつ傾いているので、スロット１５とスロット１６のなす角は直角となっている。
【００２４】
この角度は、左右対称である必要はなく、両スロットのなす角が直角でありさえすればよいことは第１の実施例の場合と同様である。
また、スロットの形態・配列も特に限定されないことは第１の実施例と同様である。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の直交偏波スロットアレーアンテナは、同じ向きを向いて隣り合うスロットアレーアンテナの、一方のアンテナのスロットの長手方向の向きと、他方のアンテナのスロットの長手方向の向きとのなす角が直角になるようにしたので、一方のアンテナの偏波面と他方のアンテナの偏波面が直交（交差）し、スロットアレーアンテナの交差偏波識別度が高いことから、一方のアンテナから放射した電磁波が他方のアンテナへ回わり込むことがなく、また、通信相手の無線局から他方のアンテナの偏波面と同一の偏波で送られて来た電磁波は他方のアンテナのみで受波され、一方のアンテナで受波されることはないので、一方のアンテナは送信機へ結合し、他方のアンテナは受信機へ結合するだけで、送受同一周波数で、通信相手方と双方向同時併行送受信が可能となり、従来のＦＤＤ方式のようにアンテナの広帯域特性は要求されず、デュプレクサも不要となり、また従来のＴＤＤ方式におけるような高速結合切替器や複雑な高速切替駆動回路が不要になるという極めて顕著な利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例である導波管型直交偏波スロットアレーアンテナの構成を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施例である誘電体基板型直交偏波スロットアレーアンテナの構成を示す図である。
【符号の説明】
１　スロット板
２　ベース体
３　第１アンテナ部
４　第２アンテナ部
５　スロット
６　スロット
７　導波路
８　境界壁
９　銅箔
１０　誘電体基板
１１　銅箔
１２　スルーホール
１３　第１アンテナ部
１４　第２アンテナ部
１５　スロット
１６　スロット
１７　点線
１８　導波路
【図１】
2004015460.tif 000003
【図２】
2004015460.tif 000004