(57)【要約】【課題】既存の偏波ダイバーシチの技術を用いながら半値幅をセクタ分割角度よりも狭くする。【解決手段】偏波ダイバーシチアンテナ１０では、図１（ｂ）のように、反射器１４を挟んで放射素子１２と反対側に、放射素子１２近傍の所定の中心点Ａから略一定の距離をおいて放射素子１２及び反射器１４を囲むように、中心軸に沿って略二等分された円筒形状（又は多角形状）の金属導体１６が配置された。既存の120°偏波ダイバーシチアンテナに金属導体１６を追加するだけで、３セクタ用のセクタ分割角度と同じ半値幅の120°のアンテナから、加入者容量を増やすために最適な半値幅である90°のアンテナへ容易に変更可能である。また、サービス中の偏波ダイバーシチアンテナへの追加も可能なので、アンテナ付け替えに伴うサービス中断を回避でき、アンテナの再利用可能という点で経済的である。【選択図】図１
2007096858.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直偏波と水平偏波の水平面内指向性の半値幅が120°とされ、
放射素子と、該放射素子の放射方向と反対方向から該放射素子を囲むように配置された反射器とを備え、偏波ダイバーシチ受信を行うアンテナ装置であって、
前記反射器を挟んで前記放射素子と反対側に、該放射素子近傍の所定の中心点から略一定の距離をおいて該放射素子及び該反射器を囲むように、中心軸に沿って略二等分された円筒又は多角柱の形状の金属導体が配置された、
ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記所定の中心点と前記金属導体との距離は、0.333λ以上0.667λ以下の範囲（λは信号の波長）にあることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動通信用基地局アンテナとして用いられる、偏波ダイバーシチ受信を行うアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、移動通信では高速でフェージングが発生する。フェージングが発生すると時々刻々と受信レベルが変動してしまい安定した受信を行うことができない。その対策として２本のアンテナを組み合わせるダイバーシチ受信が行われている。このダイバーシチ受信には、スペースダイバーシチ、移相ダイバーシチ、偏波ダイバーシチの３種類があるが、現在の移動通信サービスでは、スペースダイバーシチと偏波ダイバーシチが多く用いられている（下記の特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−５７３６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
さて、移動通信サービスでは、加入者容量を増やすために基地局は、１つのセルを３つや６つに分割してサービスするセクタ化を行っている。ＣＤＭＡの場合には、アンテナの半値幅をセクタ分割角度よりも狭くした方が加入者容量を増やせる。例えば、３セクタではアンテナの半値幅は90°程度で最適になる。
【０００４】
しかし、現状では、セクタ分割角度とアンテナの半値幅とが同等のものが多く用いられている。また、その一方で、経済性を考慮し、既存のアンテナを有効に利用可能な技術が待望されている。
【０００５】
本発明は、上記のような事情を考慮し、既存の偏波ダイバーシチの技術を用いながら半値幅をセクタ分割角度よりも狭くすることができるアンテナ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係るアンテナ装置は、垂直偏波と水平偏波の水平面内指向性の半値幅が120°とされ、放射素子と、該放射素子の放射方向と反対方向から該放射素子を囲むように配置された反射器とを備え、偏波ダイバーシチ受信を行うアンテナ装置であって、前記反射器を挟んで前記放射素子と反対側に、該放射素子近傍の所定の中心点から略一定の距離をおいて該放射素子及び該反射器を囲むように、中心軸に沿って略二等分された円筒又は多角柱の形状の金属導体が配置されたことを特徴とする。
【０００７】
本発明に係るアンテナ装置は、放射素子と、該放射素子の放射方向と反対方向から該放射素子を囲むように配置された反射器とを備えているが、この反射器を挟んで放射素子と反対側に、該放射素子近傍の所定の中心点から略一定の距離をおいて該放射素子及び該反射器を囲むように、中心軸に沿って略二等分された円筒又は多角柱の形状の金属導体が配置されている。詳細は後述するが、上記金属導体を配置したことで、半値幅をセクタ分割角度よりも狭くすることができることが判明した。このように、既存の偏波ダイバーシチに係るアンテナ装置に対し、上記の金属導体を配置するだけで、半値幅をセクタ分割角度よりも狭くすることができる。
【０００８】
なお、上記の本発明に係るアンテナ装置において、所定の中心点と金属導体との距離は、0.333λ以上0.667λ以下の範囲（λは信号の波長）とすることが望ましい。この場合、詳細は後述するが、垂直偏波と水平偏波の両方について半値幅を制御しやすいことが判明した。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、既存の偏波ダイバーシチの技術を用いながら半値幅をセクタ分割角度よりも狭くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は、本発明に係る一実施形態としての偏波ダイバーシチアンテナ１０の構成例を示す。この本実施形態の偏波ダイバーシチアンテナ１０の構成を、図２（従来の偏波ダイバーシチアンテナの構成例）と比較しながら、説明する。
【００１１】
図１（ａ）には本実施形態の偏波ダイバーシチアンテナ１０を斜めから投影した概略構成図を、図１（ｂ）には偏波ダイバーシチアンテナ１０に関する長さ方向に垂直な断面図を、それぞれ示す。図１（ａ）、（ｂ）より明らかなように、偏波ダイバーシチアンテナ１０は、放射素子１２と、放射素子１２の放射方向（図１（ｂ）において上方向）と反対方向から放射素子１２を囲むように配置された反射器１４とを備えている。なお、放射素子１２は、垂直偏波素子と水平偏波素子の両方ともダイポールアンテナを用いており、垂直偏波と水平偏波の水平面内指向性の半値幅が120°とされている。これら放射素子１２および反射器１４は、図２に示す従来の偏波ダイバーシチアンテナ３０における放射素子３２および反射器３４と同様の構成である。
【００１２】
ただし、偏波ダイバーシチアンテナ１０では、図１（ｂ）より明らかなように、反射器１４を挟んで放射素子１２と反対側に、放射素子１２近傍の所定の中心点Ａから略一定の距離をおいて放射素子１２及び反射器１４を囲むように、中心軸に沿って略二等分された円筒形状の金属導体１６が配置されたことを特徴とする。なお、金属導体１６の形状は、略二等分された円筒形状でなく、略二等分された多角形状であってもよい。
【００１３】
本実施形態の偏波ダイバーシチアンテナ１０では、後述する金属導体１６のパラメータ（図１（ｂ）に示す角度φ、半径r、中心点の位置Hy）を調節することで、垂直偏波と水平偏波の水平面内指向性の半値幅を調節することが可能とされている。一例として、図３〜図５には、上記パラメータを調節した場合における垂直偏波と水平偏波それぞれの水平面内指向性の半値幅の計算結果を示す。周波数には2GHzを用いた。このうち図３は、角度φを固定して半径rと中心点の位置Hyとを調節したときの半値幅の変化を示す。図４は、中心点の位置Hyを固定して角度φと半径rとを調節したときの半値幅の変化を示す。図５は、半径rを固定して角度φと中心点の位置Hyとを調節したときの半値幅の変化を示す。
【００１４】
ここで、図４（ａ）、（ｂ）では半径rが５０ｍｍ未満の場合、半値幅の変化の幅が極めて小さくなってしまうため、垂直偏波と水平偏波の双方とも半値幅を制御しづらいことがわかる。逆に、半径rを５０mm（0.333λ（なお、λは信号の波長。以下同様））から１００mm（0.667λ）までの間に設定することで、半値幅の変化の幅をある程度以上確保することができ、垂直偏波と水平偏波の双方とも半値幅を制御しやすいことがわかる。
【００１５】
また、垂直偏波に関する図３（ａ）、図４（ａ）、図５（ａ）を観察した場合、半値幅の変化状況からみて、金属導体１６のパラメータ（角度φ、半径r、中心点の位置Hy）を調節することで、垂直偏波の水平面内指向性の半値幅60°程度まで制御可能といえる。一方、水平偏波に関する図３（ｂ）、図４（ｂ）、図５（ｂ）を観察した場合、半値幅の変化状況からみて、金属導体１６のパラメータ（角度φ、半径r、中心点の位置Hy）を調節することで、水平偏波の水平面内指向性の半値幅70°程度まで制御可能といえる。
【００１６】
ただし、通常は、垂直偏波と水平偏波とで半値幅を同程度とするが、垂直偏波に関する図３（ａ）、図４（ａ）、図５（ａ）と、水平偏波に関する図３（ｂ）、図４（ｂ）、図５（ｂ）とを対比すると、半値幅の変動傾向が大きく異なるため、垂直偏波と水平偏波とで半値幅を同程度とすることに拘ることなく、金属導体１６のパラメータ（角度φ、半径r、中心点の位置Hy）を注意深く選んで、垂直偏波と水平偏波それぞれの水平面内指向性の半値幅を調節する必要がある。
【００１７】
次に、図６には、本実施形態の偏波ダイバーシチアンテナ１０（図１）にて、角度φ=190°、中心点の位置Hy=10mm、半径r=50mmとパラメータを設定した場合の指向性パターンを示す。これに対し、図７は、従来構造の偏波ダイバーシチアンテナ３０（図２）にて半値幅が120°程度のものの指向性パターンを示す。ここで、図７において0°を中心に半値幅が120°となる60°と300°におけるアンテナ利得を見ると、-3dBとなることがわかる。これに対し、図６では、0°を中心に半値幅が90°となる45°と315°におけるアンテナ利得は、上記と同様の-3dBとなることがわかる。
【００１８】
以上のことから、以下の効果が得られる。
（１）図１のような金属導体１６を、120°偏波ダイバーシチアンテナ（図２）に追加することで、垂直偏波と水平偏波それぞれの水平面内指向性の半値幅を制御することができる。
【００１９】
（２）特に、半径rを５０mm（0.333λ）から１００mm（0.667λ）までの間に設定することで、半値幅の変化の幅をある程度以上確保することができ、垂直偏波と水平偏波の双方とも半値幅を制御しやすいことが判明した。
【００２０】
（３）これにより、既存の120°偏波ダイバーシチアンテナ（図２）に、図１のような金属導体１６を追加するだけで、３セクタ用のセクタ分割角度と同じ半値幅の120°のアンテナから、加入者容量を増やすために最適な半値幅である90°のアンテナへ容易に変更可能であることが判明した。
【００２１】
（４）また、金属導体１６は、既にサービスを行っている偏波ダイバーシチアンテナに追加することも可能なので、アンテナの付け替えに伴うサービスの中断を回避しつつビーム幅の変更が可能となる。従って、アンテナの再利用という観点からみると、本発明によれば、非常に経済的なアンテナを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】（ａ）は発明の実施形態の偏波ダイバーシチアンテナを斜めから投影した概略構成図であり、（ｂ）は（ａ）の偏波ダイバーシチアンテナに関する長さ方向に垂直な断面図である。
【図２】従来の偏波ダイバーシチアンテナを斜めから投影した概略構成図である。
【図３】周波数=2GHz、角度φ=190°の条件で半径rと中心点の位置Hyとを調節したときの半値幅の変化を示すグラフであり、（ａ）は垂直偏波の水平面内指向性の半値幅の変化を示すグラフ、（ｂ）は水平偏波の水平面内指向性の半値幅の変化を示すグラフを示す。
【図４】周波数=2GHz、中心点の位置Hy=0mmの条件で角度φと半径rとを調節したときの半値幅の変化を示すグラフであり、（ａ）は垂直偏波の水平面内指向性の半値幅の変化を示すグラフ、（ｂ）は水平偏波の水平面内指向性の半値幅の変化を示すグラフを示す。
【図５】周波数=2GHz、半径r=80mmの条件で角度φと中心点の位置Hyとを調節したときの半値幅の変化を示すグラフであり、（ａ）は垂直偏波の水平面内指向性の半値幅の変化を示すグラフ、（ｂ）は水平偏波の水平面内指向性の半値幅の変化を示すグラフを示す。
【図６】本実施形態の偏波ダイバーシチアンテナにてφ=190°、Hy=10mm、r=50mmとパラメータを設定した場合の指向性パターンを示すグラフであり、（ａ）は垂直偏波に関する指向性パターンを示すグラフ、（ｂ）は水平偏波に関する指向性パターンを示すグラフである。
【図７】従来構造の偏波ダイバーシチアンテナの指向性パターンを示すグラフであり、（ａ）は垂直偏波に関する指向性パターンを示すグラフ、（ｂ）は水平偏波に関する指向性パターンを示すグラフである。
【符号の説明】
【００２３】
１０…偏波ダイバーシチアンテナ（アンテナ装置）、１２…放射素子、１４…反射器、１６…金属導体、３０…偏波ダイバーシチアンテナ、３２…放射素子、３４…反射器。
【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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