(57)【要約】  本発明は、反射板と、全体的に正方形であり、実質的に横辺と縦辺を有する正四角形をなす複数のダイポールで構成される、第１の周波数帯域用の２個の線形直交偏波を送受信するための第１の放射素子モジュールと、第１の放射素子モジュールの正方形内に配列され、全体的に十字形の複数のダイポールで構成される第２の周波数帯域用の第２の放射素子モジュールとを含むことを特徴とする移動通信基地局用二重帯域二重偏波アンテナを提供する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動通信基地局用二重帯域二重偏波アンテナであって、
反射板と、
全体的に正方形であり、実質的に横辺と縦辺を有する正四角形をなす複数のダイポールで構成される、第１の周波数帯域用の２個の線形直交偏波を送受信するための第１の放射素子モジュールと、
前記第１の放射素子モジュールの前記正方形内に配列され、全体的に十字形の複数のダイポールで構成される第２の周波数帯域用の第２の放射素子モジュールと、
を含むことを特徴とする二重帯域二重偏波アンテナ。
【請求項２】
前記第１の放射素子モジュールでは、
前記複数のダイポールが、全体的に正四角形の各頂点を形成するとともに、各々９０度に曲げられた形状を有し、
相互に対角線方向に位置したダイポールで一対をなすことによって給電ネットワークを形成することを特徴とする請求項１に記載の二重帯域二重偏波アンテナ。
【請求項３】
前記第１の放射素子モジュールでは、
前記複数のダイポールが、全体的に正四角形の頂点を形成し、
相互に隣接した辺に該当するダイポールで一対をなすことによって給電ネットワークを形成することを特徴とする請求項１に記載の二重帯域二重偏波アンテナ。
【請求項４】
移動通信基地局用二重帯域二重偏波アンテナであって、
反射板と、
全体的に正方形であり、実質的に横辺と縦辺を有する正四角形をなす複数のダイポールで構成される、第１の周波数帯域用の２個の線形直交偏波を送受信するための第１の放射素子モジュールと、
前記第１の放射素子モジュールの前記正方形内に配列され、全体的に十字形の複数のダイポールで構成される第２の周波数帯域用の第２の放射素子モジュールと、
前記反射板に垂直方向に少なくとも２個所に設けられるアンテナ装置と、
を含むことを特徴とする二重帯域二重偏波アンテナ。
【請求項５】
前記第２の周波数帯域の第２の追加放射素子モジュールは、前記少なくとも２箇所に設けられるアンテナ装置の間に形成されることを特徴とする請求項４に記載の二重帯域二重偏波アンテナ。
【請求項６】
前記第１の放射素子モジュールでは、
前記複数のダイポールが、全体的に正四角形の各頂点を形成するとともに、各々９０度に曲げられた形状を有し、
相互に対角線方向に位置したダイポールで一対をなすことによって給電ネットワークを形成することを特徴とする請求項４または５に記載の二重帯域二重偏波アンテナ。
【請求項７】
前記第１の放射素子モジュールでは、
前記複数のダイポールが、全体的に正四角形の頂点を形成し、
相互に隣接した辺に該当するダイポールで一対をなすことによって給電ネットワークを形成することを特徴とする請求項４または５に記載の二重帯域二重偏波アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は移動通信(ＰＣＳ、セルラー、ＩＭＴ−２０００など)用基地局アンテナに関するもので、特にダイバーシティ用二重帯域二重偏波アンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
移動通信用基地局アンテナは、フェージング現象を軽減させるために空間ダイバーシティ方式または偏波ダイバーシティ方式を適用して設計されている。空間ダイバーシティ方式は、送信アンテナと受信アンテナを空間的に一定距離以上離隔させて設置するものであって、空間的な制約が多いだけでなくコストの面でも望ましくない。そのため、移動通信システムでは偏波ダイバーシティ方式を適用して二重帯域(dual-band)二重偏波(dual-polarized)アンテナを一般的に使用している。
二重帯域二重偏波アンテナは、相互に直角に整列され、例えば、垂直と水平に整列されることができる２個の線形偏波を送信(または受信)するために使用される。しかしながら、実際の適用においては、この偏波を垂直方向(または水平方向)に対して＋４５度と−４５度に整列させるように二重帯域二重偏波アンテナを動作させることが非常に重要である。一般に、二重帯域二重偏波アンテナは、相互に十分に離隔されている２個の周波数帯域で動作される。このような二重帯域二重偏波アンテナの一実施形態が、Ｋａｔｈｒｅｉｎ−Ｗｅｒｋｅによって出願された下記の特許文献１に開示されている。
【０００３】
図１は、従来の二重帯域二重偏波アンテナのアレイ一実施形態を示す斜視図であって、特許文献１に開示されたものと同様である。図１を参照すると、従来の二重帯域二重偏波アンテナは、第１の周波数帯域(より低い周波数帯域、以下、“低周波帯域”と称する)用の第１の放射素子モジュール１と、第２の周波数帯域(より高い周波数帯域、以下、“高周波帯域”と称する)用の第２の放射素子モジュール３とを含む。
２個の放射素子モジュール１、３は、実質的に正方形を有する導電性反射板５上に配置される。給電ネットワーク(feed network)は、反射板５の裏面に位置でき、これを通じて第１及び第２の放射素子モジュール１，３が各々電気的に接続される。第１の放射素子モジュールは、全体的に正方形で配置される複数のダイポール(dipole)１ａを含んでおり、このダイポール１ａは、いわゆる平衡装置７によって反射板５又はその後方に位置する板上に機械的に支持され、また電気的に接触される。このとき、反射板５の両側縁が該当平面から適当な高さで突出されている側壁(side wall)６を有することで、放射特性を向上させる。
【０００４】
第１の放射素子モジュール１のダイポール素子の長さは、これに対応する電磁波が該当ダイポール素子を通じてそれぞれ受信されるように設定される。したがって、二重偏波アンテナでダイポール素子は直交して配列される。通常、このダイポール素子１ａは、各々垂直方向(または水平方向)に対して＋４５及び−４５度の角度に正確に配列され、簡略にＸ偏波アンテナと呼ばれるアンテナを形成する。
第２の放射素子モジュール３は、正方形ダイポール形態の第１の放射素子モジュール１内に、又はその外部に位置できる。このような第２の放射素子モジュール３は、正方形のダイポール形態でなく十字形のダイポール形態である。相互に直角に配置される２個のダイポール３ａは、同様に反射板５に該当平衡ネットワークを通じて支持され、これを通じて給電される。
第１及び第２の放射素子モジュール１，３は、反射板５上に相互に異なる距離で正確に配置されている。このとき、第２の放射素子モジュール３は、第１の放射素子モジュール１にインタリービングされて配列される。また、図１に示すように、このような第１及び第２の放射素子モジュール１，３によって形成されたアンテナ装置は、反射板５上に垂直方向に２個設置されることができ、２個のアンテナ装置間の空間には第２の周波数帯域の第２の追加放射素子モジュール３’が設置されることができる。このような配列方式によって、高い垂直利得が得られる。
【０００５】
しかしながら、図１に示すようなアンテナ構造は、ビーム幅を調整するために側壁構造を設定することが難しいという短所があった。すなわち、移動通信基地局は、通常、３セクタに分けられてセクタアンテナのビーム幅には６５度又は９０度が適用される。６５度のビーム幅を調整するためには、放射素子の選択、側壁間の距離、及び側壁の高さによって調整される。図１に示すようなアンテナ構造は、正方形の低周波帯域の放射素子が、水平に対してひし形であるため、側壁が放射素子から抜ける場合、あるいは側壁を放射素子のサイズに調整する場合には、そのサイズが大きくなってしまう。側壁が放射素子に近接するほど、ビーム幅の調整が容易になる。そのため、低周波帯域及び高周波帯域を同時に６５度のビーム幅に調整するのに困難さがあった。
したがって、従来技術の二重帯域二重偏波アンテナにおいて、上記のようなビーム幅の調整が難しいので、ビームの幅をまず調整するためにアンテナ固有の特性、例えば分離度及び交差偏差特性が大きく劣化されるという問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６３３３７２０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本願発明は上記した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ビーム幅の調整を容易にし、アンテナを容易に設計することができる移動通信の基地局アンテナとして二重帯域二重偏波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】
【０００８】
上記のような目的を達成するために、本発明の一態様によれば、移動通信基地局用二重帯域二重偏波アンテナであって、反射板と、全体的に正方形であり、実質的に横辺と縦辺を有する正四角形をなす複数のダイポールで構成され、第１の周波数帯域用２個の線形直交偏波を送受信するための第１の放射素子モジュールと、第１の放射素子モジュールの正方形内に配列され、全体的に十字形の複数のダイポールで構成される第２の周波数帯域用第２の放射素子モジュールとを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明による二重帯域二重偏波アンテナは、ビーム幅の調整を容易にし、アンテナを容易に設計することができる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】従来の二重帯域二重偏波アンテナアレイの一例を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態による二重帯域二重偏波アンテナアレイを示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態による二重帯域二重偏波アンテナアレイで第１の帯域用放射素子を示す構成図である。
【図４】本発明の他の実施形態による二重帯域二重偏波アンテナアレイにおける第２の帯域用放射素子を示す構成図である。
【図５】本発明の一実施形態による二重帯域二重偏波アンテナアレイにおける第２の帯域用放射素子を示す構成図である。
【図６】本発明の他の実施形態による二重帯域二重偏波アンテナアレイにおける第２の帯域用放射素子を示す構成図である。
【図７】本発明の他の実施形態による二重帯域二重偏波アンテナアレイを示す構成図である。
【図８】本発明の他の実施形態による二重帯域二重偏波アンテナアレイを示す構成図である。
【図９】図２に示した二重帯域二重偏波アンテナアレイの変形例を示す斜視図である。
【図１０】図９に示した放射素子モジュールのダイポールを示す詳細構成図である。
【図１１】図１０の変形された実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の望ましい実施形態を添付の図面を参照して詳細に説明する。
下記に、具体的な構成素子のような特定事項を説明するが、これは、本発明のより全般的な理解のために提供されるのであって、本発明の範囲内で所定の変形や変更が可能であることは、当該技術分野における通常の知識を持つ者には自明である。
【００１２】
図２は、本発明の一実施形態による二重帯域二重偏波アンテナアレイを示す斜視図である。図２を参照すると、本発明の一実施形態による二重帯域二重偏波アンテナアレイは、従来技術と同様に、反射板５０の前面に設けられる低周波帯域の第１の放射素子モジュール１１と、これにインタリービングされる高周波帯域の第２の放射素子モジュール３１とから構成される２個のアンテナ装置が垂直方向に直列配置される。また、第２の周波数帯域の第２の追加放射素子モジュール３２は、２個のアンテナ装置間の空間に設けられる。
しかしながら、第１及び第２の放射素子モジュール１１，１２の詳細構成は、従来の構成と比較すれば違いを有する。特に、複数のダイポール１１１，１１２，１１３，１１４を有する第１の放射素子モジュール１１は、その全体的な構造が正方形ではあるが、この正方形は、従来のひし形でなく、実質的に横辺側と縦辺側を有する正四角形である。
【００１３】
図３は、本発明の一実施形態による二重帯域二重偏波アンテナアレイにおける第１の帯域用放射素子を示す構成図であって、図２に示したような第１の放射素子モジュール１１の構成を示すことができる。図３に示すように、本発明の一実施形態による第１の放射素子モジュールは、全体的に正四角形の各頂点を形成できる複数のダイポール１１１，１１２，１１３，１１４を含み、それら各々は９０度に曲げられた形状を有することができる。このような構造において、２個の線形偏波を垂直方向(または水平方向)に対して＋４５度と−４５度に整列させて送信(または受信)するために、正四角形の各頂点を形成する複数のダイポール１１１，１１２，１１３，１１４が相互に対角線方向に位置した２個のダイポール、すなわち１１１＋１１３，１１２＋１１４で一対をなすことで給電ネットワークを形成する。
【００１４】
図４は、本発明の他の実施形態による二重帯域二重偏波アンテナアレイにおける第２の帯域用放射素子を示す構成図である。図４を参照すると、本発明の他の実施形態による第１の放射素子モジュールは、全体的に正四角形の各辺を形成できる複数のダイポール１２１，１２２，１２３，１２４を含む。このような構造で、２個の線形偏波を垂直方向(または水平方向)に対して＋４５度と−４５度にそれぞれ整列させて送信(または受信)するために、相互に隣接した辺に該当するダイポール、すなわち１２１＋１２２、１２３＋１２４で一対をなすことで給電ネットワークを形成する。
【００１５】
図５は、本発明の一実施形態による二重帯域二重偏波アンテナアレイにおける第２の帯域用放射素子を示す構成図であって、図２に示した第２の放射素子モジュール３１の構造を示すことができる。図６は、本発明の他の実施形態による二重帯域二重偏波アンテナアレイにおける第２の帯域用放射素子を示す構成図である。図５及び図６に示すような第２の放射素子モジュールは、相互に直角に位置する２個のダイポール３１１，３１２及び３２１，３２２によって全体的に十字形のダイポールを有し、実質的に、図６に示す第２の放射素子モジュールは全体的に
【数１】
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形状となり得る。
【００１６】
図３〜図６に示すような構成を有する第１及び第２の放射素子モジュールを適切に組み合わせることによって、二重帯域二重偏波アンテナを構成することができる。このような二重帯域二重偏波アンテナの一般的な構成例を、添付の図面を参照してより詳しく説明する。
【００１７】
図７は、本発明の他の実施形態による二重帯域二重偏波アンテナアレイを示す構成図であって、図２に示した二重帯域二重偏波アンテナアレイの構成と同一であり得る。すなわち、図３に示したような第１の放射素子モジュールと図５に示したような第２の放射素子モジュールは、２個所に組み合わせて２個のアンテナ装置を形成する。同様に、図５に示したような第２の放射素子モジュールは第２の追加放射素子モジュールとしても使用される。
【００１８】
図８は、本発明のさらに他の実施形態による二重帯域二重偏波アンテナアレイを示す構成図である。図８に示す構成では、図４に示したような第１の放射素子モジュールと図６に示したような第２の放射素子モジュールは、２個所に組み合わせて２個のアンテナ装置を形成し、図５に示した第２の放射素子モジュールは、第２の追加放射素子モジュールとして使用される。
【００１９】
図３〜図６に示すように、本発明による構成を有する第１及び第２の放射素子モジュールは適切に組み合わせられ、多様な変形が可能な二重帯域二重偏波アンテナを形成することができる。
このとき、第１及び第２の放射素子モジュールは、全体的に正方形であり、実質的に横辺と縦辺を有する正四角形をなすように配列される複数のダイポールを含み、それによって反射板の側壁が放射素子に近く位置されることができる。
したがって、反射板のサイズは小さく、アンテナの設計及び低周波帯域だけでなく高周波帯域で６５度のビーム幅を有するように調整することが容易になる。
【００２０】
図９は、図２に示した二重帯域二重偏波アンテナアレイの変形例を示す斜視図である。第１及び第２の放射素子モジュール１１，１２の全体配置構成は、図２に示したような構成と同一であるが、各放射素子モジュールの複数のダイポール１１１，１１２，１１３，１１４の詳細な構成は、図２に示す構成と比較すれば差がある。これについて、図１０及び図１１を参照してより詳細に説明する。
【００２１】
図１０は、図９の放射素子モジュールのダイポールを詳細に示す構成図であり、図１１はその変形された実施形態を示す図である。図１０及び図１１を参照すると、各ダイポール１１１，１１２，１１３，１１４は、右側端と左側端に区分され、全体長さが該当周波数によって適切に設計されるダイポール素子１１１ａと、その左右側端を各々支持する適切な形状の支持部１１１ｂとを含む。
図１０では、ダイポール素子１１１ａの左右側端が相互に直線的に(１８０度で)連結されているが、図１０に示すように、実際的にダイポール素子１１１ａは、その左右側端が平面上で相互に対して各々４５度に傾いて全体的に９０度を有するように構成されることができる。また、ダイポール素子１１１ａは、その左右側端のうちの一側端のみが９０度に傾いて、全体的に９０度の角度を有するように構成することもできる。
さらに、図１１に示すように、各ダイポール素子１１１ａは、該当支持部１１１ｂと同一の平面上に形成され、あるいは異なる平面、例えば該当支持部が形成された平面に直角をなす平面上に形成されることができ、これらダイポール素子は相互に連結されている。
【００２２】
以上、本発明の詳細な説明においては具体的な実施形態に関して説明したが、特許請求の範囲を逸脱することなく様々な変更が可能であることは、当該技術分野における通常の知識を持つ者には明らかである。したがって、本発明の範囲は、前述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載及びこれと均等なものに基づいて定められるべきである。
【符号の説明】
【００２３】
１１，１２  第１の周波数領域の放射素子モジュール
３１，３２，３３  第２の周波数領域の放射素子モジュール
５０  反射板
５１，５２  側壁
１１１，１１２，１１３，１１４  ダイポール素子
【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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【国際調査報告】
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