(57)【要約】【課題】本発明は、第１及び第２偏波を有する第１及び第２の放射パターンを持つデュアル偏波アンテナ又はアンテナアレイ、そのアンテナ又はアンテナアレイを調整する方法、及びそのアンテナ又はアンテナアレイを備える無線通信システムを提供する。前記アンテナ又はアンテナアレイは、導電性フレームの上方に配列された、メイン放射アンテナエレメント又はメイン放射アンテナエレメントのアレイを備える。さらに、本発明は、第１及び第２の放射パターンのビーム幅を個々に制御するための手段を達成するために、前記メイン放射アンテナエレメントと関連して配置される導電性パラサイトストリップ及びチョークの組み合わせのアンテナ及びアンテナアレイ、第１及び第２の放射パターンに対する前記ビーム幅の調整が互いに個々になされた、各偏波に対して所望のビーム幅を達成するための調整方法、本発明に従ったデュアル偏波アンテナ又はアンテナアレイを装備した基地局を含む無線通信システム、を提供する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２偏波を有する第１及び第２の放射パターンを持つデュアル偏波アンテナ又はアンテナアレイであって、メインメイン放射アンテナエレメント（１０２、２０５）又はメイン放射アンテナエレメントのアレイを備え、前記メイン放射アンテナエレメント又はメイン放射アンテナエレメントのアレイは、延長面内にメイン延長と長手方向の延長（２０７）とを有し、導電性フレーム（１０１，２０１）の上方にて、フレーム面（１１１）に向けて、前記フレーム面の領域内に収まる鉛直突出を配置し、
導電性パラサイトストリップ（１０４，２０３，３０１，４０１，５０１，８０１，８０２，９０１，９０２）及びチョーク（１０５，２０４，６０１）の組み合わせは、前記アンテナまたはアンテナアレイの長手方向の延長（２０７）に実質的に垂直な面で第１及び第２の放射パターンのビーム幅を個々に制御するための手段を達成するために、前記メイン放射アンテナエレメント又はメイン放射アンテナエレメントのアレイと関連して配置されることを特徴とするアンテナまたはアンテナアレイ。
【請求項２】
前記導電性パラサイトストリップ（１０４，２０３，３０１，４０１，５０１，８０１，８０２，９０１，９０２）は、支持構造（１０３，２０２，１００１）により前記導電性フレーム（１０１，２０１）に装着されることを特徴とする請求項１のアンテナ構造。
【請求項３】
前記延長面に実質的に平行している少なくとも一つの導電性パラサイトストリップは、支持構造（１００１）により前記導電性フレーム（１０１，２０１）の各反対側の長手方向サイドに沿って、前記フレーム面（１１１）に向けて前記メイン放射アンテナエレメント又はメイン放射アンテナエレメントのアレイの鉛直突出の領域の外側に装着され、
深さ（１１０）をもつ少なくとも一つのチョーク（１０５，２０４，６０１）は、前記フレームの長手方向側及び反対のそれぞれに配置されることを特徴とする請求項２のアンテナ構造。
【請求項４】
前記支持構造（１０３，２０２，１００１）は、前記メイン放射アンテナエレメント又はメイン放射アンテナエレメントのアレイに対向し、少なくとも前記フレーム面（１１１）をカバーする前記フレーム面（１１１）に取り付けられた誘電体基板（１０３，２０２）であり、
少なくとも一つの導電性パラサイトストリップ（１０４，２０３，３０１，４０１，５０１，８０１，８０２，９０１，９０２）は、前記誘電体基板の各反対の長手方向サイドに沿って、かつ前記メイン放射アンテナエレメント又はメイン放射アンテナエレメントのアレイの鉛直突出の領域の外側に、前記フレーム面（１１１）に向けて、前記メイン放射アンテナエレメント（１０２，２０５）又はメイン放射アンテナエレメントのアレイに対向する前記誘電体基板（１０３，２０２）の前記表面に与えられ、又は、少なくとも一つの導電性パラサイトストリップは、前記誘電体基板から前記導電性パラサイトストリップまで延在する支持手段により前記誘電体基板の各反対の長手方向側サイドに沿って装着され、
深さ（１１０）をもつ少なくとも一つのチョーク（１０５，２０４，６０１）は、前記フレームの各反対及び長手方向サイドに配置されることを特徴とする請求項２のアンテナ構造。
【請求項５】
前記長手方向の延長に実質的に平行である導電性パラサイトストリップ（３０１）は、前記導電性パラサイトストリップ及び前記延長面間にて角度（３０２）を持って前記導電性フレーム（１０１、２０１）の前記反対の長手方向サイドの端部に装着されることを特徴とする請求項３のアンテナ構造。
【請求項６】
前記延長面に実質的に平行である導電性パラサイトストリップ（９０２）は、支持構造（１００１）により前記導電性フレーム（１０１、２０１）の前記反対の長手方向サイドの端部に装着され、導電性パラサイトストリップ（９０１）及び前記延長面間の角度（９０３）を持って前記導電性フレームの前記反対の長手方向サイドの端部に装着されて付加されている付加導電性パラサイトストリップ（９０１）の長手方向側に距離（９０４）を有することを特徴とする請求項３のアンテナ構造。
【請求項７】
前記長手方向の延長に実質的に平行である導電性パラサイトストリップ（３０１）は、前記導電性パラサイトストリップ及び前記延長面間にて角度（３０２）を持って前記誘電体基板（１０３，２０２）の前記反対の長手方向サイドの端部に装着されることを特徴とする請求項４のアンテナ構造。
【請求項８】
前記延長面に実質的に平行である導電性パラサイトストリップ（９０２）は、前記誘電体基板（１０３，２０２）の前記反対の長手方向サイドの端部に装着され、前記誘電体基板の長手方向側に距離（９０４）を有し、付加導電性パラサイトストリップ（９０１）は前記導電性パラサイトストリップ（９０１）及び前記長手方向の延長間にて角度（９０３）を持って前記誘電体基板（１０３，２０２）の前記反対の長手方向サイドの端部に装着されて付加されていることを特徴とする請求項４のアンテナ構造。
【請求項９】
前記少なくとも一つのチョーク（１０５，２０４，６０１）は、前記アンテナ構造の前記延長面に実質的に平行であり、前記アンテナ構造の前記長手方向の延長（２０７）内で延長していることを特徴とする請求項３又は４のアンテナ構造。
【請求項１０】
前記少なくとも一つのチョーク（１０５，２０４，６０１）は、前記アンテナ構造の前記延長面及び前記チョーク（６０１）のアライメント軸（６０４）間にて、９０°の角度（６２０）か、又は０〜１８０°の間の値を持つ角度（６０２）を有することを特徴とする請求項３又は４のアンテナ構造。
【請求項１１】
前記導電性パラサイトストリップは、ワイヤ、ロッド又はチューブ（４０１，５０１）として認識されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかのアンテナ構造。
【請求項１２】
フランジ（８０１）は、前記フランジ（８０１）及び前記導電性パラサイトストリップ（８０２）間にて角度（８０３）をもって前記導電性パラサイトストリップ（８０２）に付けられていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかのアンテナ構造。
【請求項１３】
前記角度（８０３）は、９０°であることを特徴とする請求項１２のアンテナ構造。
【請求項１４】
前記導電性パラサイトストリップ（１０４，２０３，３０１，４０１，５０１，８０１，８０２，９０１，９０２）は、曲がっていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかのアンテナ構造。
【請求項１５】
前記メイン放射アンテナエレメント（１０２，２０５）は、パッチ（Ｐａｔｃｈ）であることを特徴とする請求項１〜１４のいずれかのアンテナ構造。
【請求項１６】
前記メイン放射アンテナエレメント（１０２，２０５）は、デュアル偏波ダイポールであることを特徴とする請求項１〜１４のいずれかのアンテナ構造。
【請求項１７】
前記メイン放射アンテナエレメント（１０２，２０５）及び前記導電性パラサイトストリップ（１０４，２０３，３０１，４０１，５０１，８０１，８０２，９０１，９０２）は、金属性であることを特徴とする請求項１〜１６のいずれかのアンテナ構造。
【請求項１８】
前記メイン放射アンテナエレメント（１０２，２０５）は、少なくとも二つの列に配置されていることを特徴とする請求項１〜１７のいずれかのアンテナ構造。
【請求項１９】
前記フレーム面（１１１）は、曲がっていることを特徴とする請求項１〜１８のいずれかのアンテナ構造。
【請求項２０】
前記第１偏波は、実質的に、前記アンテナまたはアンテナアレイの前記長手方向の延長（２０７）及び前記延長面に平行であり、前記第２偏波は、実質的に、前記アンテナまたはアンテナアレイの前記長手方向の延長（２０７）に垂直かつ前記延長面に平行であることを特徴とする請求項１〜１９のいずれかのアンテナ構造。
【請求項２１】
第１及び第２の放射パターン及び第１及び第２偏波を有するデュアル偏波アンテナ又はアンテナアレイを調整する方法であって、
各偏波に対して前記長手方向の延長（２０７）に実質的に垂直な面にて所望のビーム幅を達成するために、第１及び第２の放射パターンに対する前記ビーム幅の調整は互いに個々になされ、
導電性パラサイトストリップ（１０４，２０３，３０１，４０１，５０１，８０１，８０２，９０１，９０２）をメイン放射アンテナエレメント（１０２，２０５）又はメイン放射アンテナエレメントのアレイに関連して配置し、前記第１偏波（１３０１）の前記ビーム幅を制御するステップと、
少なくとも二つのチョーク（１０５，２０４，６０１）をメイン放射アンテナエレメント又はメイン放射アンテナエレメントのアレイに関連して配置し、前記第２偏波（１３０２）の前記ビーム幅を制御するステップと、を含む方法。
【請求項２２】
前記第１偏波の前記ビーム幅の制御は、少なくとも二つの導電性パラサイトストリップ（１０４，２０３，３０１，４０１，５０１，８０１，８０２，９０１，９０２）を前記メイン放射アンテナエレメント（１０２，２０５）に対してある位置に位置づけることによりなされることを特徴とする請求項２１の方法。
【請求項２３】
前記第１偏波の前記ビーム幅の制御は、前記導電性パラサイトストリップの形状及び／又は数を変えることによってなされることを特徴とする請求項２１または２２の方法。
【請求項２４】
前記第１偏波の前記ビーム幅の制御は、前記導電性パラサイトストリップ間の前記相対位置を変えることによってなされることを特徴とする請求項２１〜２３のいずれかの方法。
【請求項２５】
前記第２偏波の前記ビーム幅の制御は、少なくとも二つのチョーク（１０５，２０４，６０１）を前記メイン放射アンテナエレメント（１０２，２０５）又はメイン放射アンテナエレメントのアレイに対するある位置に位置づけることによりなされることを特徴とする請求項２１の方法。
【請求項２６】
前記第２偏波の前記ビーム幅の制御は、前記チョーク（１０５，２０４，６０１）の形状、深さ（１１０）、及び／又は数を変えることによってなされることを特徴とする請求項２１または２５の方法。
【請求項２７】
前記第２偏波の前記ビーム幅の制御は、前記少なくとも一つのチョーク（１０５，２０４，６０１）が、前記アンテナ構造の前記延長面及び前記チョーク（６０１）のアライメント軸（６０４）間の角度（６０２）であって９０°であるか又は０〜１８０°の間の値を持つ角度（６０２）を与えられることによりなされることを特徴とする請求項２１、２５または２６のいずれかの方法。
【請求項２８】
前記第２偏波のビーム幅の制御は、前記チョーク（１０５，２０４，６０１）間の前記相対位置を変えることによりなされることを特徴とする請求項２１、２５〜２７のいずれかの方法。
【請求項２９】
前記第１偏波は、実質的に、前記延長面及び前記アンテナ又は前記アンテナアレイの前記長手方向の延長（２０７）に平行であり、
前記第２偏波は、実質的に、前記アンテナ又は前記アンテナアレイの前記長手方向の延長（２０７）に垂直であって前記延長面に平行であることを特徴とする請求項２１〜２８のいずれかの方法。
【請求項３０】
通信ネットワーク（１４０２）に順に接続される基地局（１４０１）に、エアインターフェイス（１４０４）を介して接続されたモバイルユニット（１４０３）を備え、
前記基地局は、前記請求項１〜２０のいずれかのデュアル偏波光アンテナ又はアンテナアレイを具備する無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システムで使用されるアンテナの技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
グランド面の近傍に位置されたアンテナエレメントのビーム幅は、伝統的には、アンテナエレメントの寸法及びグランド面の延長を変えることにより調整される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
基地局アンテナは、頻繁に、ダイバーシティ（偏波ダイバーシティ）に対する２つの直交する直線状の偏波を用いて操作する。ＧＳＭ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）やＷＣＤＭＡ（（Ｗｉｄｅｂａｎｄ  Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）では、垂直面に対して＋又は−４５°に方向付けられた、傾斜した直線状の偏波を使用するのが一般的である。魅力のあるアンテナでは、垂直及び水平の偏波、すなわち、０°と９０°の角度の偏波を用いている。同じ機械構造上にデュアルな偏波（たとえば、垂直及び水平の偏波）を用いたアンテナを使用するとき、同時に双方の偏波に対して所望の水平ビーム幅を与えるように設計することはとても複雑になる可能性がある。よって、各偏波に対する水平ビーム幅を個々に制御する設計パラメータを含む設計は有益である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の目的は、第１及び第２偏波を有する第１及び第２の放射パターンを用いたデュアル偏波アンテナ又はアンテナアレイ、前記アンテナ又はアンテナアレイの調整するための方法、そして、第１偏波での第１放射パターン及び第２偏波での第２放射パターンに対して同時に所望の水平ビーム幅を得るために課題を解決することが可能な、前記アンテナ又はアンテナアレイを備える無線通信システムを提供することにある。前記アンテナ又はアンテナアレイは、延長面内のメイン延長と長手方向の延長とを持つ、メイン放射アンテナエレメント（ｍａｉｎ  ｒａｄｉａｔｉｎｇ  ａｎｔｅｎｎａ  ｅｌｅｍｅｎｔ）又はメイン放射アンテナエレメントのアレイを備える。メイン放射アンテナエレメント又はメイン放射アンテナエレメントのアレイには、導電性フレーム上にて、フレーム面に向けられ、フレーム面の領域内に収まるメイン放射アンテナエレメント又はメイン放射アンテナエレメントのアレイの鉛直突出が配置される。
【０００５】
本目的は、
・アンテナまたはアンテナアレイの長手方向の延長に実質的に垂直な面で第１及び第２の放射パターンのビーム幅を個々に制御するための手段を達成するために、導電性パラサイトストリップ（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  ｐａｒａｓｉｔｉｃ  ｓｔｒｉｐ）及びチョーク（ｃｈｏｋｅ）の組み合わせが、導電性パラサイトストリップ及びチョークが前記メイン放射アンテナエレメント又はメイン放射アンテナエレメントのアレイに関連して配置されたアンテナまたはアンテナアレイ、
・各偏波に対して前記長手方向の延長に実質的に垂直な面で所望のビーム幅を達成するための調整方法であって、第１及び第２の放射パターンに対する前記ビーム幅の調整は互いに個々になされ、
導電性パラサイトストリップをメイン放射アンテナエレメント又はメイン放射アンテナエレメントのアレイに関連して配置し、前記第１偏波の前記ビーム幅を制御するステップと、
少なくとも二つのチョークをメイン放射アンテナエレメント又はメイン放射アンテナエレメントのアレイに関連して配置し、前記第２偏波の前記ビーム幅を制御するステップと、を含む方法、
・本発明に従いデュアル偏波光アンテナ又はアンテナアレイを装備する基地局を含む無線通信システム、
により達成される。
【０００６】
前記アンテナ又はアンテナアレイの前記長手方向の延長に実質的に垂直な面内の放射パターンは、これ以降、明細書中では水平放射パターンと呼ばれる。
【０００７】
実質的に延長面及びアンテナ又はアンテナアレイの長手方向の延長に平行な偏波は、これ以降、明細書中では垂直偏波と呼ばれる。
【０００８】
実質的に延長面に平行かつアンテナ又はアンテナアレイの長手方向の延長に垂直な偏波は、これ以降、明細書中では水平偏波と呼ばれる。
【０００９】
本発明は、垂直及び平行偏波に対するビーム幅を個別に調整することが可能であり、望まれる場合には、両方の偏波に対して等しいビーム幅を得るような調整が可能である。本発明は、また、一つの垂直偏波成分と一つの水平偏波成分とに分離され得、それゆえ、垂直及び水平偏波に対して等しい放射パターンをもつことは、他のいかなる一対の偏波に対しても等しいパターンを与えるであろうから、他のいかなるデュアル偏波（たとえば、＋／−  ４５°）に対する等しい水平ビーム幅及び水平ビームを得ることができる。調整の実行は簡単に遂行され、一実施形態によれば、導電性パラサイトストリップがアンテナを持つ通常の基板上でエッチングされ得る。チョークの機械的実装は簡単であり、伝統的なダイキャスティング又は成型で完成させることができる。
【００１０】
導電性パラサイトストリップ及びチョークは、例えばパッチアンテナのような、メイン放射アンテナエレメントを基準として位置づけられる。メイン放射アンテナエレメントは、また、例えばデュアル偏波ダイポール、スロット、積層されたパッチ等の他のタイプからなることも可能である。メイン放射アンテナエレメントは、これ以降、明細書中ではパッチエレメントで例示する。
【００１１】
垂直偏波（通常は図１の面）でパッチを励起するとき、場は、導電性寄生ストラップに平行である、すなわち、導電性寄生ストラップがグランド面の広がりとして作用するだろうから、場は導電性寄生ストラップにより短絡するであろう。それ故、導電性寄生ストラップの位置及び幅を選ぶことにより、垂直偏波に対するビーム幅は調整され得る。各サイドには、また、二つ又はそれ以上の導電性寄生ストラップが存在し得る。この場合の場はチョークに平行に向けられているので、チョークは、波長に対してその幅が小さい限りにおいては、場上では無視できるほどの影響しか与えないであろう（すなわち、チョークは、チョークに平行な電界にはほとんど見えない）。
【００１２】
水平偏波でパッチを励起するとき、場は、導電性寄生ストラップに対して鉛直方向に導電性寄生ストラップと交差するであろう。そして、波長に対して導電性寄生ストラップの幅が小さい限りにおいては、場はほとんど影響されない（すなわち、導電性寄生ストラップは、導電性寄生ストラップに垂直な電界にはほとんど見えない）。しかしながら、チョークの位置及び深さを選ぶことは、チョークの入り口での電流が、チョークのインピーダンスにより影響されるだろうから、水平偏波のビーム幅に作用するであろう。それゆえ、チョークの位置、寸法及び方向は、垂直偏波に対する放射パターンに小さな影響を与えながら、水平偏波に対する水平放射パターンを制御するために用いられ得る。
【００１３】
さらなる利点は、メイン放射アンテナエレメントに対する導電性パラサイトストリップの位置、導電性パラサイトストリップの数及び形状、フレーム面に対する導電性パラサイトストリップの角度、及び導電性パラサイトストリップ間の相対位置に関する変形を用いて、アンテナ又はアンテナアレイの異なる実施形態をカバーする従属項の特徴を実行することにより得られることができる。導電性パラサイトストリップは、また、ワイヤ、ロッド又はチューブとして認識され得る。メイン放射アンテナエレメントに関連するチョークの位置、チョークの数に関する変形は、また、フレーム面に対するチョークの位置決めと同様に本発明の範囲内であり従属項にてカバーされる。
【００１４】
チョークは、アンテナ又はアンテナアレイの延長面に平行に整列され得、アンテナ又はアンテナアレイの長手方向の延長内で延長され得る。これは、これ以降、明細書中では、延長面アライメントと呼ばれる。
【００１５】
チョークは、また、アンテナまたはアンテナアレイの延長面に垂直な、通常面内で配列され得、アンテナ又はアンテナアレイの長手方向の延長内で延長され得る。これは、これ以降、明細書中では、通常面アライメントと呼ばれる。
【００１６】
もし調整方法に対する従属項の特徴が実行されるならば、追加の利点が得られる。第１偏波の調整方法は、例えば、メイン放射アンテナエレメントに対するストリップの位置、導電性パラサイトストリップの数、及びフレーム面に対する導電性パラサイトストリップの角度のように、導電性パラサイトストリップに関するあるパラメータを最適化することにより遂行され得る。そのほかの最適化パラメータは、導電性パラサイトストリップの幅であることもできる。導電性パラサイトストリップは、また、例えばワイヤとして認識され得る。
【００１７】
第２偏波の調整方法は、実質上第１偏波の調整パラメータと独立して、チョークのパラメータの数を最適化することにより遂行され得る。それらチョークのパラメータは、メイン放射アンテナエレメントに対するチョークの位置、チョークの数、フレーム面に対するチョークのアライメントを具備する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
図１は、導電性パラサイトストリップが基板と同じ面に位置付けられ、かつチョークが延長面アライメントを持つアンテナ構造の断面図を概略的に示す。
図２は、パッチのアレイの斜視図を概略的に示す。
図３は、導電性パラサイトストリップが基板面を基準として角度をなし、かつチョークが延長面アライメントを持つアンテナ構造の断面図を概略的に示す。
図４は、導電性パラサイトストリップがワイヤ、ロッド又はチューブとして認識され、かつチョークが延長面アライメントを持つアンテナ構造の断面図を概略的に示す。
図５は、導電性パラサイトストリップが幾つかのワイヤ、ロッド又はチューブとして認識として認識され、かつチョークが延長面アライメントを持つアンテナ構造の断面図を概略的に示す。
図６は、導電性パラサイトストリップが基板と一体となって整列され、かつチョークが通常面アライメントを持つアンテナ構造の断面図を概略的に示す。
図７は、導電性パラサイトストリップが二つのワイヤ、ロッド又はチューブとして認識され、かつ延長面アライメントを持つ二つのチョークのアンテナ構造の断面図を概略的に示す。
図８は、導電性パラサイトストリップが平面的でなく、かつチョークが延長面アライメントを持つアンテナ構造の断面図を概略的に示す。
図９は、平面的でないことが可能な幾つかの導電性パラサイトストリップと延長面アライメントを有するチョークを持つアンテナ構造の断面図を概略的に示す。
図１０は、支持構造により導電性フレームに装着された導電性パラサイトストリップを持つアンテナ構造の断面図を概略的に示す。
図１１ａ及び図１１ｂは、チョークなしの本発明に従ったアンテナ構造のための垂直及び水平偏波に対する周波数の関数としてのビーム幅の図表を示す。
図１２ａ及び図１２ｂは、本発明に従ったアンテナ構造のための垂直及び水平偏波に対する周波数の関数としてのビーム幅の図表を示す。
図１３は、二つの偏波のビーム幅を調整するための方法を図示したブロック図である。
図１４は、ワイヤレス通信システムを概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
これから、図面と本発明がどのように実施されるかについての幾つかの例を参照しながら本発明について詳細に説明するが、他の実施形態も本発明の範囲内とされ得る。
【００２０】
座標記号１１２により定義されるように、ｘ／ｚ面に平行な面内にメイン延長を有するアンテナ及びアンテナアレイの第１の実施形態は、図１に示される。これは、これ以降、明細書中でアンテナ及びアンテナアレイの延長面と呼ばれる。ｙ／ｚ面に平行な面は、アンテナ及びアンテナアレイの通常面として定義される。アンテナ及びアンテナアレイは、また、長手方向の延長として定義されるｚ方向内に延長方向を有し、これ以降は、明細書中で長手方向の延長と呼ばれる。図１では、導電性パラサイトストリップは基板と同じ面に位置づけられ、チョークは延長面に平行に整列される。すなわち。それらは延長面アライメントを有する。アンテナ構造は、グラウンド面として機能し、かつメイン放射アンテナエレメント１０２に対向するフレーム面１１１を持つ導電性フレーム１０１上に取り付けられた基板１０３備える。基板は、距離１０６により二つの向かい合うサイドにてフレームの外側に延在する。幅１０７を持つ導電性パラサイトストリップ１０４は、フレームの外側に延在する基板部分の表面上に与えられる。導電性パラサイトストリップ及びフレーム間のギャップ１０８は、距離１０６及び１０７間の差として定義される。ここではパッチを持つ例であるが、導電性メイン放射アンテナエレメント１０２は、フレームの長手方向のサイド端部からの距離１０９で、かつフレームの表面領域内にあるフレーム面１１１に向けて直交する突出をもち、基板の上方に実質的に基板に平行して配列される。ノッチとして認識されるチョーク１０５は、延長面アライメントを有し、深さ１１０を持ち、フレームの二つの向かい合う長手方向のサイドに沿って、導電性パラサイトストリップと同じ方向に延在する。垂直偏波に対して、すなわち、電場が形状面に垂直であるとき、電場が導電性寄生ストラップに平行であるから、場は導電性パラサイトストリップによって短絡するであろう。これは、導電性寄生ストラップがグランド面の広がりとして作用するであろうという効果を持つ。それゆえ、導電性寄生ストラップの位置及び幅を選ぶことにより、垂直偏波に対するビーム幅は調整され得る。図１の例では、フレームの各反対の長手方向側にて一つの導電性パラサイトストリップがある。また、各側には二つまたはそれ以上の導電性パラサイトストリップが存在することも可能である。チョークは、波長に対してノッチが小さい限りにおいては、場上では無視できるほどの影響しか与えないであろう。この場合の場は、チョークに平行に方向づけられているからである（すなわち、チョークは、チョークに平行な電界にはほとんど見えない）。幅広い効果を有する導電性パラサイトストリップのために、上記で定義されたギャップ１０８は、概ね１／４〜１／２の波長より小さくなければならない。
【００２１】
パッチは、例えば、パッチの各コーナーに設けられた（図示しない）プラスチック支持部により、基板及びフレーム上に配置され得、基板に装着され得る。更なる実施形態では、パッチは、直接基板に装着され得、すなわち、パッチ及び導電性パラサイトストリップの双方が基板に装着され得る。
【００２２】
水平偏波を用いてパッチを励起するとき、すなわち、形状面内において、場が導電性パラサイトストリップに垂直に導電性パラサイトストリップと直交するであろうとき、導電性パラサイトストリップの幅が波長に対して小さい限りにおいては、場はほとんど影響されない（すなわち、導電性寄生ストラップは、導電性寄生ストラップに垂直な電界にはほとんど見えない）。しかしながら、チョークの深さと位置を選択することは、チョーク入り口での電流が、チョークのインピーダンスにより影響されるであろうから、水平偏波のビーム幅に影響を与えるであろう。それゆえ、チョークの位置、寸法及び方向は、垂直偏波に対する放射パターンに小さな影響を与えながら、水平偏波に対する水平放射パターン、すなわち、アンテナ及びアンテナアレイの長手方向の延長に実質的に垂直な面での放射を制御するために用いられ得る。最も反応する調整パラメータは、チョークノッチの深さである。
【００２３】
パッチのデュアル偏波の給電は、当業者によく知られた従来の方法でアレンジすることができる。一般的な給電方法は、マルチレイヤプリント回路基板（Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｂｏａｒｄ：ＰＣＢ）を基板として使い、ＰＣＢのメタライズされたボトムレイヤ中の交差スロット、第２レイヤ中の各スロットの給電及び第３トップレイヤ中の導電性パラサイトストリップを一体化することである。パッチは、また、この第３トップレイヤ中、又はパッチの各コーナー及び基板に装着されたプラスチックの支持部上で基板の上方に配置されることも可能である。
【００２４】
アンテナ構造は、一つのパッチ又は直線上にアレイ状に配置されたパッチ数を含むことができる。長手方向の延長２０７を持つ直線上のアレイは、通常はグランド面として参照されるフレーム２０１上に装着された基板２０２とともに、図２に示されている。延長面アライメントを持つチョーク２０４は、フレームの反対の長手方向側に配列される。導電性パラサイトストリップ２０３は、基板の反対の長手方向側に設けられていて、パッチ２０５の一列２０８は、基板及びパッチの各コーナーに装着された支持部２０６上に取り付けられている。パッチの数は、実際のアプリケーションによるが、通常、基地局の適用に対して４〜２０程度である。しかし、他の数が本発明の範囲内となることも可能である。あるアプリケーションに対しては、また、平行に取り付けられた、二つ又はそれ以上のパッチの列２０８の使用に適合することもできる。上記で定義したように、アンテナアレイの延長面は、ｘ／ｚ面である。通常面は、ｙ／ｚ面に平行な面である。
【００２５】
第２の実施形態は図３に示されている。図３では、導電性パラサイトストリップ３０１は基板面と図１のように延長面アライメントを持つチョークとを基準として角度が付けられている。図３による例示は、導電性パラサイトストリップ３０１が導電性パラサイトストリップと基板との間にて角度３０２を持って、二つの対向する側の端部にてここに配置されていることを除き図１の例と同じ構造を有する。導電性パラサイトストリップの配置は、いずれかの適正な機械的手段によりなされ得る。この例は、追加のパラメータである角度３０２を付加し、角度３０２が垂直偏波に対するビーム幅を良好に調整しかつ適正化するために使われるようにしている。
【００２６】
第３の実施形態は図４に示されている。図４では、導電性パラサイトストリップ３０１はワイヤ、ロッド又はチューブ４０１として認識され、チョークは延長面アライメントを持つ。これ以降、明細書中ではワイヤ、ロッド又はチューブ４０１としてのストリップの認識は、ワイヤにより例示される。アンテナ構造は、ここでの基板４０２がフレームと同じ寸法を有し、それ故、図１に関連して記載されたフレームを外側に延長していないこと、及び導電性パラサイトストリップがここではワイヤ４０１として認識されることを除き図１の例と同じ構造を有する。ワイヤは、チョークと同じ方向に延長して基板から固定距離４０３で基板の二つに対向するサイドに沿って配置されている。距離４０３は、垂直偏波に対するグラウンド面の広がりとして機能する効果を得るために、１／４〜１／２の波長より小さくなければならない。
【００２７】
第４の実施形態は図５に示されている。図５では、導電性パラサイトストリップはいくつかのワイヤとして認識され、チョークは延長面アライメントを持つ。本実施形態は、フレームの各サイド上で更なるワイヤ５０１の追加によることのみ、図４における代替物と異なる。三つ又はそれ以上のワイヤがまた、各サイドにて使われ得る。本実施形態は、追加のパラメータであるワイヤの数及びワイヤ間の距離を付加し、垂直偏波に対するビーム幅を良好に調整しかつ適正化するために使われる。
【００２８】
第５の実施形態は図６に示されている。図６では、導電性パラサイトストリップは基板と一体となって整列され、チョークは通常面アライメントを持つ。これは、延長面とチョークのノッチのアライメントとの間の角度６０２が９０°であることを意味する。本実施形態は、延長面アライメントをもつチョークを置換し、チョーク６０１が通常面アライメントをもつことが、図１における代替物と異なる。角度６０２は、また、０〜１８０°間のいずれの値もとることができる。これは、チョークの方向が水平方向偏波に対するビーム幅の適正化のために重要でないことを示している図１の実施形態に対する代替メカニズムの実施形態である。チョークは、また、ｙ／ｚ面に対して０〜９０°の間の角度を持つことができる。９０°は、チョークの延長面アライメントである。チョークの方向は、水平偏波に対するビーム幅を調整するために付加の実現性があるだけ付加される。
【００２９】
第６の実施形態は図７に示されている。図７では、導電性パラサイトストリップはいくつかのワイヤとして認識され、いくつかのチョークは延長面アライメントを持つ。本実施形態は、フレームの各サイドで延長面アライメントをもつ追加チョーク７０１を追加したことが図５の実施形態と異なる。これは、追加のパラメータであるチョークの数及びチョーク間の距離を付加し、水平偏波に対するビーム幅を良好に調整しかつ適正化するために使われる。更なるチョークが、フレームの各サイドで付加されることが可能である。
【００３０】
第７の実施形態は図８に示されている。図８では、導電性パラサイトストリップは平面的でなく、チョークは延長面を持つ。本実施形態は、フランジ８０１を導電性パラサイトストリップ８０２に付加したことが図１の実施形態と異なる。フランジと導電性パラサイトストリップとの間は角度８０３をなす。図８の実施形態では、角度８０３は９０°である。しかしながら、角度は、０〜３６０°の間のいずれかの値が想定できる。フランジの高さ及び角度は、垂直偏波に対するビーム幅を調整するために付加の実現性があるだけ付加する。
【００３１】
第８の実施形態は図９に示されている。図９では、いくつかの平面でない導電性パラサイトストリップ及び延長面アライメントをもつチョークが用いられる。本実施形態は、導電性基板に装着された導電性パラサイトストリップ９０２が、誘電体基板の長手方向サイドに距離９０４を有し、かつ追加の導電性パラサイトストリップ９０１が加えられ、誘電体基板と導電性パラサイトストリップとの間にて角度９０３で誘電体基板の反対の長手方向サイドの端部に装着されていること、が図１の実施形態と異なる。しかしながら、角度は、０〜３６０°の間のいずれかの値が想定できる。導電性パラサイトストリップ９０１は、平面状か曲がっている可能性がある。追加の平面状導電性パラサイトストリップ及び追加の湾曲状導電性パラサイトストリップが加えられ得る。
【００３２】
記載された実施形態では、フレーム面１１１は平面状である。また、他の実施形態では、フレーム面は湾曲とすることも可能である。
【００３３】
図１０は、誘電体基板がない実施形態を示す。ここでは、導電性パラサイトストリップは、ここでは支持ピンとして認識される支持構造１００１によって導電性フレームに装着される。
【００３４】
遠距離場の放射測定が、同じメカニズム構成上で異なる偏波（例えば、垂直及び水平偏波）を持つアンテナで遂行されている。構造上、チョークあり及びチョークなしの実施例が実験されている。導電性パラサイトストリップの位置及び構成、チョークの位置及び深さが、二つの偏波に対する最適なビーム幅を得るために調整されている。図１１及び図１２は、垂直及び水平偏波に対する周波数対ビーム幅を示す。図１１は、チョークなしのときのビーム幅を示し、図１２は、チョークありの実施で同じものを示す。
【００３５】
図１１及び図１２は、水平軸上ではＭＨｚの周波数、垂直軸上では対応する３デシベル（ｄＢ）のビーム幅の値を持つ。図１１ａ及び図１２ａは、垂直偏波に対するビーム幅を示し、図１１ｂ及び図１２ｂは、水平偏波に対するビーム幅を示す。図１１ｂは、チョークが用いられないときのビーム幅で非常に大きな変化を示す。図１２ｂは、チョークが組み入れられたときの結果を示し、水平ビーム幅は、その周波数帯域内で非常に安定的になる。図１２ａは、導電性パラサイトストリップの構成及び位置が垂直偏波に対してビーム幅を適正化するために調整されているときの垂直偏波に対する結果を示す。概要としては、垂直偏波が、チョークの深さ及び位置を調整することにより導電性パラサイトストリップパラメータ及び水平偏波を可変にすることで調整される。偏波のビーム幅に対する調整手続は、互いにほとんど独立している。すなわち、導電性パラサイトストリップパラメータを変化することにより垂直偏波のビーム幅を調整するとき、それは、水平偏波のビーム幅に影響しない。
【００３６】
ビーム幅を調整するための基本方法は、図１３に描かれている。第１及び第２放射パターンに対するビーム幅の調整は、第１偏波１３０１のビーム幅を制御するために、メイン放射エレメントに関連するパラサイトエレメントを配置すること、及び第２偏波１３０２のビーム幅を制御するために、メイン放射エレメントに関連するチョークを設計すること、によりなされる。図１３では、第１偏波は垂直偏波（Ｖ）で例示され、第２偏波は水平偏波（Ｈ）で例示される。
【００３７】
次に、垂直偏波のビーム幅は、
・メイン放射エレメントに対してある位置に導電性パラサイトストリップを位置づける、
・導電性パラサイトストリップの数及び／又は形状を変更する、
・導電性パラサイトストリップ間の相対位置を変える、
ことにより、更に調整及び最適化され得る。
【００３８】
ついで、水平偏波のビーム幅は、また、
・メイン放射エレメントに対してある位置に少なくとも二つのチョークを位置づける、
・チョークの数及び／又は形状を変更する、
・チョーク間の相対位置を変える、
ことにより、更に調整及び最適化され得る。
【００３９】
無線通信システムは、図１４に示された空気インターフェイス１４０４を介してモバイルユニット１４０３及び通信ネットワーク１４０２に接続された基地局１４０１を備える。そのようなシステム例は、モバイル通信のためのＧＳＭ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）及び種々の３Ｇ（第３世代）システムためのネットワークである。本発明は、また、本発明の装置クレームに従ったアンテナ又はアンテナアレイを装備した基地局を含む、そのような無線通信システムをカバーする。
【００４０】
本発明は、上記実施形態に限られず、添付したクレームの範囲内で自由な変更が可能である。
【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１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【図１２ａ】
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【図１２ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年12月3日(2009.12.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２偏波を有する第１及び第２の放射パターンを持つデュアル偏波アンテナ又はアンテナアレイであって、メインメイン放射アンテナエレメント（１０２、２０５）又はメイン放射アンテナエレメントのアレイを備え、前記メイン放射アンテナエレメント又はメイン放射アンテナエレメントのアレイは、延長面内にメイン延長と長手方向の延長（２０７）とを有し、導電性フレーム（１０１，２０１）の上方にて、フレーム面（１１１）に向けて、前記フレーム面の領域内に収まる鉛直突出を配置し、
導電性パラサイトストリップ（１０４，２０３，３０１，４０１，５０１，８０１，８０２，９０１，９０２）及びチョーク（１０５，２０４，６０１）の組み合わせは、前記アンテナまたはアンテナアレイの長手方向の延長（２０７）に実質的に垂直な面で第１及び第２の放射パターンのビーム幅を個々に制御するための手段を達成するために、前記メイン放射アンテナエレメント又はメイン放射アンテナエレメントのアレイと関連して配置されることを特徴とするアンテナまたはアンテナアレイ。
【請求項２】
前記導電性パラサイトストリップ（１０４，２０３，３０１，４０１，５０１，８０１，８０２，９０１，９０２）は、支持構造（１０３，２０２，１００１）により前記導電性フレーム（１０１，２０１）に装着されることを特徴とする請求項１のアンテナ構造。
【請求項３】
少なくとも一つの導電性パラサイトストリップは、支持構造（１００１）により前記導電性フレーム（１０１，２０１）の各反対側の長手方向サイドに沿って、前記フレーム面（１１１）に向けて前記メイン放射アンテナエレメント又はメイン放射アンテナエレメントのアレイの鉛直突出の領域の外側に装着され、
深さ（１１０）をもつ少なくとも一つのチョーク（１０５，２０４，６０１）は、前記フレームの長手方向側及び反対のそれぞれに配置されることを特徴とする請求項２のアンテナ構造。
【請求項４】
前記支持構造（１０３，２０２，１００１）は、前記メイン放射アンテナエレメント又はメイン放射アンテナエレメントのアレイに対向し、少なくとも前記フレーム面（１１１）をカバーする前記フレーム面（１１１）に取り付けられた誘電体基板（１０３，２０２）であり、
少なくとも一つの導電性パラサイトストリップ（１０４，２０３，３０１，４０１，５０１，８０１，８０２，９０１，９０２）は、前記誘電体基板の各反対の長手方向サイドに沿って、かつ前記メイン放射アンテナエレメント又はメイン放射アンテナエレメントのアレイの鉛直突出の領域の外側に、前記フレーム面（１１１）に向けて、前記メイン放射アンテナエレメント（１０２，２０５）又はメイン放射アンテナエレメントのアレイに対向する前記誘電体基板（１０３，２０２）の前記表面に与えられ、又は、少なくとも一つの導電性パラサイトストリップは、前記誘電体基板から前記導電性パラサイトストリップまで延在する支持手段により前記誘電体基板の各反対の長手方向側サイドに沿って装着され、
深さ（１１０）をもつ少なくとも一つのチョーク（１０５，２０４，６０１）は、前記フレームの各反対及び長手方向サイドに配置されることを特徴とする請求項２のアンテナ構造。
【請求項５】
前記長手方向の延長に実質的に平行である導電性パラサイトストリップ（３０１）は、前記導電性パラサイトストリップ及び前記延長面間にて角度（３０２）を持って前記導電性フレーム（１０１、２０１）の前記反対の長手方向サイドの端部に装着され、
又は、
支持構造（１００１）により前記導電性フレーム（１０１、２０１）の前記反対の長手方向サイドの端部に装着され、導電性パラサイトストリップ（９０１）及び前記延長面間の角度（９０３）を持って前記導電性フレームの前記反対の長手方向サイドの端部に装着されて付加されている付加導電性パラサイトストリップ（９０１）の長手方向側に距離（９０４）を有することを特徴とする請求項３のアンテナ構造。
【請求項６】
前記長手方向の延長に実質的に平行である導電性パラサイトストリップ（３０１）は、前記導電性パラサイトストリップ及び前記延長面間にて角度（３０２）を持って前記誘電体基板（１０３，２０２）の前記反対の長手方向サイドの端部に装着され、
又は、
前記延長面に実質的に平行である導電性パラサイトストリップ（９０２）は、前記誘電体基板（１０３，２０２）の前記反対の長手方向サイドの端部に装着され、前記誘電体基板の長手方向側に距離（９０４）を有し、付加導電性パラサイトストリップ（９０１）は前記導電性パラサイトストリップ（９０１）及び前記長手方向の延長間にて角度（９０３）を持って前記誘電体基板（１０３，２０２）の前記反対の長手方向サイドの端部に装着されて付加されている
ことを特徴とする請求項４のアンテナ構造。
【請求項７】
前記少なくとも一つのチョーク（１０５，２０４，６０１）は、前記アンテナ構造の前記延長面に実質的に平行であり、前記アンテナ構造の前記長手方向の延長（２０７）内で延長し、
又は、
前記少なくとも一つのチョーク（１０５，２０４，６０１）は、前記アンテナ構造の前記延長面及び前記チョーク（６０１）のアライメント軸（６０４）間にて、９０°の角度（６２０）か、又は０〜１８０°の間の値を持つ角度（６０２）を有する
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかのアンテナ構造。
【請求項８】
前記導電性パラサイトストリップは、ワイヤ、ロッド又はチューブ（４０１，５０１）として認識されることを特徴とする請求項１〜７のいずれかのアンテナ構造。
【請求項９】
フランジ（８０１）は、前記フランジ（８０１）及び前記導電性パラサイトストリップ（８０２）間の角度（８０３）をもって前記導電性パラサイトストリップ（８０２）に付けられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかのアンテナ構造。
【請求項１０】
前記導電性パラサイトストリップ（１０４，２０３，３０１，４０１，５０１，８０１，８０２，９０１，９０２）は、曲がっている、
及び／又は、
前記フレーム面（１１１）は、曲がっていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかのアンテナ構造。
【請求項１１】
前記メイン放射アンテナエレメント（１０２，２０５）は、パッチ（Ｐａｔｃｈ）であるか、
及び／又は、
前記メイン放射アンテナエレメント（１０２，２０５）は、デュアル偏波ダイポールであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかのアンテナ構造。
【請求項１２】
前記第１偏波は、実質的に、前記アンテナまたはアンテナアレイの前記長手方向の延長（２０７）及び前記延長面に平行であり、前記第２偏波は、実質的に、前記アンテナまたはアンテナアレイの前記長手方向の延長（２０７）に垂直かつ前記延長面に平行であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかのアンテナ構造。
【請求項１３】
第１及び第２の放射パターン及び第１及び第２偏波を有するデュアル偏波アンテナ又はアンテナアレイを調整する方法であって、
各偏波に対して前記長手方向の延長（２０７）に実質的に垂直な面にて所望のビーム幅を達成するために、第１及び第２の放射パターンに対する前記ビーム幅の調整は互いに個々になされ、
導電性パラサイトストリップ（１０４，２０３，３０１，４０１，５０１，８０１，８０２，９０１，９０２）をメイン放射アンテナエレメント（１０２，２０５）又はメイン放射アンテナエレメントのアレイに係合して配置し、前記第１偏波（１３０１）の前記ビーム幅を制御するステップと、
少なくとも二つのチョーク（１０５，２０４，６０１）をメイン放射アンテナエレメント又はメイン放射アンテナエレメントのアレイに係合して配置し、前記第２偏波（１３０２）の前記ビーム幅を制御するステップと、を含む方法。
【請求項１４】
前記第１偏波の前記ビーム幅の制御は、少なくとも二つの導電性パラサイトストリップ（１０４，２０３，３０１，４０１，５０１，８０１，８０２，９０１，９０２）を前記メイン放射アンテナエレメント（１０２，２０５）に対してある位置に位置づけることによりなされ、
及び／又は、
前記第２偏波の前記ビーム幅の制御は、少なくとも二つのチョーク（１０５，２０４，６０１）を前記メイン放射アンテナエレメント（１０２，２０５）又はメイン放射アンテナエレメントのアレイに対するある位置に位置づけることによりなされることを特徴とする請求項１３の方法。
【請求項１５】
通信ネットワーク（１４０２）に順に接続される基地局（１４０１）に、エアインターフェイス（１４０４）を介して接続されたモバイルユニット（１４０３）を備え、
前記基地局は、前記請求項１〜１２のいずれかのデュアル偏波光アンテナ又はアンテナアレイを具備する無線通信システム。
【国際調査報告】
2010524331.tif 000019
2010524331.tif 000020
2010524331.tif 000021