(57)【要約】【課題】構造が簡単な偏波ダイバーシティアンテナを提供する。【解決手段】誘電体基板２の片面２ａに金属膜３の一部が細長く欠けているスロット６，７を２本互いに直交させた十字型スロット８を形成し、上記誘電体基板２の反対面２ｂには各々のスロット６，７に直交して伸びた金属膜線１７，１８を形成し、上記誘電体基板２の片面２ａに対向させた導体板１１，１４を上記十字型スロット８を覆うように配置した。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体基板の片面に金属膜の一部が細長く欠けているスロットを２本互いに直交させた十字型スロットを形成し、上記誘電体基板の反対面には各々のスロットに直交して伸びた金属膜線を形成し、上記誘電体基板の片面に対向させた導体板を上記十字型スロットを覆うように配置したことを特徴とする偏波ダイバーシティアンテナ。
【請求項２】
上記対向する導体板は、金属板で構成したことを特徴とする請求項１記載の偏波ダイバーシティアンテナ。
【請求項３】
上記対向する導体板は、上記誘電体基板に対向させた誘電体基板の表面に金属膜で形成したことを特徴とする請求項１記載の偏波ダイバーシティアンテナ。
【請求項４】
上記スロットは、長手方向の一部において短手方向の幅が長手方向の他部と異なることを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の偏波ダイバーシティアンテナ。
【請求項５】
上記十字型スロットの周囲の少なくとも一部を囲う金属板を設けたことを特徴とする請求項１〜４いずれか記載の偏波ダイバーシティアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、偏波ダイバーシティ方式に適した偏波ダイバーシティアンテナに係り、特に、構造が簡単な偏波ダイバーシティアンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
移動体通信においては、移動端末が移動することによって基地局が受信する電波の受信電力が変動するフェージングといわれる現象が問題になる。フェージングを少なくする対策として、基地局が複数のアンテナを使って同じ移動端末からの電波を同時に受信し、これら複数のアンテナの中で受信電力の強いアンテナを当該移動端末との通信に用いるダイバーシティ方式がある。
【０００３】
このダイバーシティ方式には、複数のアンテナを互いに離れた場所に設置して行うスペースダイバーシティ方式と、物理的にほぼ同じ場所を占める垂直偏波アンテナと水平垂直偏波アンテナ（或いは＋４５°偏波アンテナと−４５°偏波アンテナ）を形成して行う偏波ダイバーシティ方式とがある。
【０００４】
また、誘電体基板に重ねた金属膜に十字型スロットを形成した基板型スロットアンテナが特許文献１，２に記載されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−９５４０号公報
【特許文献２】
特開２００２−３３６１９号公報
【非特許文献１】
偏波共用６０°ビームアンテナ、島田、森、土澤、２０００年電子情報通信学会総合大会、Ｂ−１−６９
【非特許文献２】
２ＧＨｚ帯６０°ビーム偏波ダイバーシチ基地局アンテナ、志村、苅込、恵比根、２０００年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会、Ｂ−１−９５
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
スペースダイバーシティ方式は、複数のアンテナを互いに離れた場所に設置するために、アンテナを収容するアンテナ筐体を複数個必要とし、コストが高くなる。
【０００７】
偏波ダイバーシティ方式は、アンテナ筐体は１つにできるが、従来技術ではアンテナ筐体内部の構造が複雑になり、コストが高くなる。非特許文献１，２に示されたアンテナの構造は複雑である。
【０００８】
本出願人は、偏波ダイバーシティ方式を基板型スロットアンテナで実現することによって、簡単なアンテナ構造でコストが安い偏波ダイバーシティアンテナを提供しようとするものである。
【０００９】
しかし、特許文献１の偏波ダイバーシティアンテナは少なくとも３層の金属膜を有する誘電体基板が必要となり、コストが高くなる。
【００１０】
また、特許文献２の偏波ダイバーシティアンテナは、１つの給電線から２つのスロットに対して給電してそれぞれのスロットから放射される偏波を合成しているため、一方の給電線による電波を調整しようとしてスロット形状を変えると、他方の給電線による電波にも影響が及んでしまい、調整が困難である。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、構造が簡単な偏波ダイバーシティアンテナを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、誘電体基板の片面に金属膜の一部が細長く欠けているスロットを２本互いに直交させた十字型スロットを形成し、上記誘電体基板の反対面には各々のスロットに直交して伸びた金属膜線を形成し、上記誘電体基板の片面に対向させた導体板を上記十字型スロットを覆うように配置したものである。
【００１３】
上記対向する導体板は、金属板で構成してもよい。
【００１４】
上記対向する導体板は、上記誘電体基板に対向させた誘電体基板の表面に金属膜で形成してもよい。
【００１５】
上記スロットは、長手方向の一部において短手方向の幅が長手方向の他部と異なってもよい。
【００１６】
上記十字型スロットの周囲の少なくとも一部を囲う金属板を設けてもよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１８】
図１に示されるように、本発明に係る偏波ダイバーシティアンテナ１は、誘電体基板２の片面２ａに金属膜３の一部が細長く欠けている放射素子４，５としてのスロット６，７を互いに直交させた十字型スロット８を形成し、上記誘電体基板２の反対面２ｂには各々の放射素子４，５への給電線として各々のスロット６，７に直交して伸びた金属膜線（図示せず）を形成し、上記誘電体基板２の片面２ａに対向させた誘電体基板９の表面に金属膜で第一の無給電素子１０としての導体板１１を形成してこの導体板１１を上記十字型スロット８を覆うように配置し、さらに、第二の無給電素子１２として導体板１１を挟んで上記誘電体基板２の片面２ａに対向させた金属板１３からなる導体板１４を上記十字型スロット８を覆うように配置したものである。
【００１９】
第一の無給電素子１０を備える誘電体基板９は、ワンタッチ式のスペーサ１５によって誘電体基板２から所定の距離隔てて支持されている。誘電体基板９の形状は、図示例では正方形であり、各辺がスロット６，７と平行になるよう配置されている。導体板１１は、この誘電体基板９の片面全体に設けられる。
【００２０】
また、第二の無給電素子１２を構成する金属板１３は、ワンタッチ式のスペーサ１６によって誘電体基板９から所定の距離隔てて支持されている。金属板１３の形状は、図示例では正方形であり、各辺がスロット６，７と平行になるよう配置されている。金属板１３は、４辺のうち対向する２辺が折り曲げてあり、この折り曲げによる折曲片１３ａが誘電体基板２に向けて垂直に垂れ下がっている。
【００２１】
図１に示した偏波ダイバーシティアンテナ１を仮に１つのアンテナ素子（実際には互いに偏波方向が直交する２つのアンテナ素子）と呼ぶことにする。
【００２２】
図２に示されるように、本発明に係る偏波ダイバーシティアンテナ３１は、図１で説明したアンテナ素子１を複数個、縦横に（図示例では縦列のみ）配置したものである。誘電体基板２は、複数個のアンテナ素子１を縦列に設けるために、縦長に形成されている。
【００２３】
図２に示されるように、誘電体基板２は、反対面２ｂをシャーシ２１に臨ませてシャーシ２１に固定されている。
【００２４】
図３に示されるように、誘電体基板２の片面２ａには、十字型スロット８の部分を除いて全面的に金属膜３が設けられている。各十字型スロット８は、縦長に伸びた長矩形のスロット６と、横長に伸びた長矩形のスロット７とからなる。各スロット６，７は、互いに偏波方向が直交する放射素子４，５を構成するものである。
【００２５】
図４に示されるように、誘電体基板２の反対面２ｂは、片面２ａとは逆に金属膜線１７，１８の部分を除いて全面的に金属膜が設けられていない。横に細長く伸びた金属膜線１７は、片面２ａのスロット６に対して直交しており、スロット６が構成する放射素子４への給電線１９を構成するものである。縦に細長く伸びた金属膜線１８は、片面２ａのスロット７に対して直交しており、スロット７が構成する放射素子５への給電線２０を構成するものである。
【００２６】
次に、図１の偏波ダイバーシティアンテナ（アンテナ素子）１の動作を説明する。図５に示されるように、本発明の放射素子４，５は十字型に交差し、給電線１９，２０もまた十字型に交差しているので、誘電体基板２を片面２ａから透視すると、２つの十字型が重なって見える。しかし、垂直・水平各々の偏波を放射する動作は互いに独立しているので、垂直偏波の放射だけを取り出して説明する。
【００２７】
図６（ａ）に示されるように、横長のスロット７に対して縦長の金属膜線１８が直交しているため、金属膜線１８の長手方向に伝搬する高周波電力によりスロット７の上辺下辺間の狭いギャップに電位差が生じ、スロット７に対して直交した偏波方向を持つ電波が放射される。即ち、給電線２０からの電力が放射素子５で共振されることにより垂直偏波が放射される。一方、図６（ｂ）に示されるように、縦長のスロット６に対して縦長の金属膜線１８は重なっている。金属膜線１８の長手方向に高周波電力が伝搬してもスロット６の上辺下辺間はギャップが大きいので電波は放射されない。スロット６の左辺右辺間は電位差が生じないので電波は放射されない。即ち、給電線２０からの電力は放射素子４で共振されず、放射素子４からの放射は起きない。従って、図６（ａ）の現象と図６（ｂ）の現象とを合成すると、図６（ｃ）に示されるように、スロット６，７で構成した十字型スロット８においては、給電線２０からの給電電力は、垂直偏波としてのみ放射される。
【００２８】
給電線１９からの給電電力が放射素子４から水平偏波としてのみ放射される原理は上記説明から明らかであるので説明を省略する。
【００２９】
上の説明では、電波を放射する動作を説明したが、電波を受信する動作も同じであり、垂直偏波は放射素子５のみで受信され、水平偏波は放射素子４のみで受信される。このようにして、垂直・水平偏波を分離送受信する偏波ダイバーシティアンテナ１が実現される。
【００３０】
本発明の偏波ダイバーシティアンテナ１は、誘電体基板２の片面２ａにスロット６，７を設け、反対面２ｂに金属膜線１７，１８を設けた構成を有するが、この構成は公知の印刷配線技術で容易に実現される。そして、この誘電体基板２は、金属膜が２層のいわゆる両面プリント基板で実現できるので、構造が簡単かつコストが安い。
【００３１】
また、誘電体基板２に対向させる第一の無給電素子１０、第二の無給電素子１２は板状の誘電体基板９に金属膜で形成した導体板１１や金属板１３からなる導体板１４で構成するので、構造が簡単で組み立ても容易である。さらに、これらの誘電体基板９や金属板１３は、給電する必要がないため、ワンタッチ式のスペーサ１５，１６によって簡単に取り付けることができる。
【００３２】
第一の無給電素子１０は、スロット６から放射される電波と共振する長さで作られている。図１の偏波ダイバーシティアンテナは、第一の無給電素子１０を設けたことにより、スロット６から放射される電波をより多く前方（図１の上方）に放射させることができる。
【００３３】
また、第二の無給電素子１２は、スロット７から放射される電波と共振する長さで作られている。図１の偏波ダイバーシティアンテナは、第二の無給電素子１２を設けたことにより、スロット７から放射される電波をより多く前方（図１の上方）に放射させることができる。
【００３４】
スロット６から放射される電波のビーム幅とスロット７から放射される電波のビーム幅とをほぼ同じにするために、第二の無給電素子１２は、金属板１３の２辺が折り曲げて折曲片１３ａを形成することにより、断面をコ字状として開口面積を小さくしてある。この折り曲げにより、スロット７から放射される電波のビーム幅は広げられている。
【００３５】
第二の無給電素子１２は、コ字状に折り曲げやすいように、金属板１３からなる導体板１４で構成している。
【００３６】
また、本発明の偏波ダイバーシティアンテナ１は、１つの給電線から１つのスロットに対して給電しているので、一方の給電線による電波を調整しようとしてスロット形状を変えても、他方の給電線による電波には影響が及ばず、調整が容易である。
【００３７】
次に、図１の偏波ダイバーシティアンテナ１を複数個用いた図２の偏波ダイバーシティアンテナ３１を説明する。図２の偏波ダイバーシティアンテナ３１の各偏波ダイバーシティアンテナ１への給電電力及び給電位相を同電力、同位相としたときの偏波ダイバーシティアンテナ３１の指向性パターンは、例えば、図１０に示したものとなる。図１０は、偏波ダイバーシティアンテナ３１を垂直に設置したときに側面から見た指向性パターンを示す。この偏波ダイバーシティアンテナ３１は、例えば、携帯電話の基地局等の移動体通信の基地局用アンテナとして使用することができる。
【００３８】
また、図２の偏波ダイバーシティアンテナ３１において、各偏波ダイバーシティアンテナ１への給電電力及び給電位相をそれぞれ適当な値に設定することにより、例えば、図１１のような指向性パターンを得ることができる。即ち、ビーム方向を正面方向より数度下向きに傾け、また、上方向への放射量を少なくすることができる。これにより、さらに特性のよい移動体通信の基地局アンテナが実現できる。
【００３９】
上記実施形態ではスロット６，７はそれぞれ長手方向のどこでも一様な幅を持つ長矩形としたが、図７に示されるように、長手方向の一部において短手方向の幅が長手方向の他部と異なるスロット７１，７２を形成してもよい。図示例では、縦長のスロット７１は、上端部、下端部及びスロット７２との交差部の３箇所において太く、上端部と交差部との間、交差部と下端部との間の２箇所において細くなっている。一方、横長のスロット７２は、左端部、右端部の２箇所において太く、スロット７１との交差部において細くなっている。
【００４０】
スロット７１，７２の幅を長手方向の場所によって異ならせたことにより、これらスロット７１，７２からなるアンテナ素子の入力インピーダンスを変えることができる。
【００４１】
図８の偏波ダイバーシティアンテナ８１は、十字型スロット８の周囲の少なくとも一部を囲う金属板８２，８３を設けたものである。金属板８２，８３は、それぞれハネ８４，８５と呼ぶ。
【００４２】
金属板８２からなるハネ８４は、第二の無給電素子１２である金属板１３の４辺のうち対向する２辺の外側、図示例では、放射素子５の左右端部の外側に、放射素子４と平行に長く延ばして設けられ、スペーサ８６によって誘電体基板２から所定の距離隔てて支持されている。ハネ８４には、切り欠き８４ａや折曲片８４ｂが形成されている。
【００４３】
金属板８３からなるハネ８５は、放射素子５の左右端部の外側において誘電体基板２から立ち上げて第一の無給電素子１０とほぼ同じ高さのところで外側に折り曲げ、再び立ち上げることでハネ８４の折曲片８４ｂとの干渉を避け、ハネ８４の外側に第二の無給電素子１２とほぼ同じ高さのところまで延ばしてある。ハネ８５は、中央で２つに分割されており、隙間８７を有する。
【００４４】
ハネ８４，８５を設けることによって、水平面のビーム幅を変えることができる。
【００４５】
図９の偏波ダイバーシティアンテナ９１は、十字型スロット８の周囲の少なくとも一部を囲う金属板９２が誘電体基板２の反対面２ｂ側に延ばされたものである。この金属板９２をハネ９３と呼ぶ。他の部材は図８と同じである。ただし、この図のハネ８５は第一の無給電素子１０とほぼ同じ高さのところで内側に折り曲げ、ハネ８４の折曲片８４ｂより内側に延ばしてある。
【００４６】
ハネ９３は、放射素子５の左右端部の外側において誘電体基板２から立ち下げてシャーシ２１の側部に沿って延ばされ、シャーシ２１の裏側に回るよう内側へ折り曲げられている。ハネ９３は、３つに分割されており、２つの隙間９４を有する。
【００４７】
このハネ９３を設けることによって、ＦＢ比（ｆｒｏｎｔ  ｔｏ  ｂａｃｋ  ｒａｔｉｏ）を改善することができる。
【００４８】
【発明の効果】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００４９】
（１）構造が簡単になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す偏波ダイバーシティアンテナの斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態を示す偏波ダイバーシティアンテナの斜視図である。
【図３】図２の偏波ダイバーシティアンテナの誘電体基板の片面図である。
【図４】図２の偏波ダイバーシティアンテナの誘電体基板の反対面図である。
【図５】図１の偏波ダイバーシティアンテナの誘電体基板の片面からの透視図である。
【図６】図１の偏波ダイバーシティアンテナにおいて垂直偏波が放射される原理を説明する図であり、（ａ）は横長のスロットからの放射を、（ｂ）は縦長のスロットからの放射を、（ｃ）は合成した放射を表す。
【図７】本発明の一実施形態を示す偏波ダイバーシティアンテナの誘電体基板の片面図である。
【図８】本発明の一実施形態を示す偏波ダイバーシティアンテナの斜視図である。
【図９】本発明の一実施形態を示す偏波ダイバーシティアンテナの斜視図である。
【図１０】本発明の一実施形態を示す偏波ダイバーシティアンテナの指向性パターン付き側面図である。
【図１１】本発明の一実施形態を示す偏波ダイバーシティアンテナの指向性パターン付き側面図である。
【符号の説明】１、３１、８１、９１  偏波ダイバーシティアンテナ
２、９  誘電体基板
２ａ  片面
２ｂ  反対面
３  金属膜
４、５  放射素子
６、７  スロット
８  十字型スロット
１０  第一の無給電素子
１１、１４  導体板
１２  第二の無給電素子
１３  金属板
１７、１８  金属膜線
１９、２０  給電線
【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】
2005045449.tif 000010
【図９】
2005045449.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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