(57)【要約】【課題】設置専有面積が小さく、かつ、正面方向の指向性への影響が少ないと共に横方向への放射が抑制される移動通信用基地局アンテナを提供する。【解決手段】実施の形態に係る移動通信用基地局アンテナ１は、偏波特性が互いに直交する垂直偏波アンテナ素子１５および水平偏波アンテナ素子１６からなる複数のアンテナ素子対１４と、複数のアンテナ素子対１４を同じ間隔で一列に並べて形成されるアレイアンテナ１１ａと、アレイアンテナ１１ａと平行して設けられ、複数のアンテナ素子対１４を同じ間隔で一列に並べて形成されるアレイアンテナ１１ｂと、アレイアンテナ１１ａおよびアレイアンテナ１１ｂの間に設けられた誘電体１３ａおよび誘電体１３ｂと、を備える。【選択図】図１
2012156843.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏波特性が互いに直交する２つのアンテナ素子からなる複数のアンテナ素子対と、
複数の前記アンテナ素子対を同じ間隔で一列に並べて形成される第１のアレイアンテナと、
前記第１のアレイアンテナと平行して設けられ、複数の前記アンテナ素子対を同じ間隔で一列に並べて形成される第２のアレイアンテナと、
前記第１のアレイアンテナおよび前記第２のアレイアンテナの間に設けられた誘電体と、
を備えた移動通信用基地局アンテナ。
【請求項２】
前記誘電体は、前記第１のアレイアンテナ側に設けられる第１の誘電体と、前記第２のアレイアンテナ側に設けられる第２の誘電体と、を有し、
前記第１の誘電体および前記第２の誘電体の間に、前記第１のアレイアンテナおよび前記第２のアレイアンテナ間における電磁的な干渉を遮蔽する遮蔽板を備える請求項１に記載の移動通信用基地局アンテナ。
【請求項３】
前記第１のアレイアンテナの第１のアンテナ素子対と、前記第１のアンテナ素子対と前記誘電体を挟んで対称な位置にある前記第２のアレイアンテナの第２のアンテナ素子対と、の電気長が、前記第１のアンテナ素子対および前記第２のアンテナ素子対から放射される電波の波長の約１／２である請求項２に記載の移動通信用基地局アンテナ。
【請求項４】
前記第１のアンテナ素子対および前記第２のアンテナ素子対から放射される電波の波長をλ、前記第１のアンテナ素子対と前記第２のアンテナ素子対との間隔をｄ、前記誘電体の厚さをｔ、前記誘電体の比誘電率をεとすると、
ｄ＋ｔ×（−１＋√ε）＝λ／２±α（０≦α≦λ／８）が成り立つ請求項３に記載の移動通信用基地局アンテナ。
【請求項５】
前記誘電体の厚さが、前記第１のアンテナ素子対と前記第２のアンテナ素子対との物理長の約１／２であり、
前記誘電体の比誘電率が、約９である請求項４に記載の移動通信用基地局アンテナ。
【請求項６】
前記誘電体の高さが、前記第１のアンテナ素子対または前記第２のアンテナ素子対の高さの約５／４倍である請求項２に記載の移動通信用基地局アンテナ。
【請求項７】
前記第１のアレイアンテナおよび前記第２のアレイアンテナのそれぞれに電力を給電する複数の給電ポートと、
前記複数の給電ポートのそれぞれに電気的に接続され、給電された電力を前記第１のアレイアンテナおよび前記第２のアレイアンテナのそれぞれに分配する複数の分岐回路と、
を備える請求項２に記載の移動通信用基地局アンテナ。
【請求項８】
前記複数の給電ポートの一の給電ポートは、前記誘電体を挟んで対向しない、前記第１のアレイアンテナおよび前記第２のアレイアンテナの前記アンテナ素子対に、前記複数の分岐回路の一の分岐回路を介して電力を給電する請求項７に記載の移動通信用基地局アンテナ。
【請求項９】
前記一の給電ポートは、前記第１のアレイアンテナおよび前記第２のアレイアンテナのそれぞれにおいて、隣り合う２つ以上の前記アンテナ素子対に、前記一の分岐回路を介して電力を給電する請求項８に記載の移動通信用基地局アンテナ。
【請求項１０】
前記一の給電ポートおよび前記一の分岐回路を介して電力が給電される前記第１のアレイアンテナの隣り合う２つ以上の前記アンテナ素子対の数と、前記第１のアレイアンテナの隣り合う２つ以上の前記アンテナ素子対と前記誘電体を介して対向し、他の給電ポートおよび他の分岐回路を介して電力が給電される前記第２のアレイアンテナの隣り合う２つ以上の前記アンテナ素子対の数とは、等しい請求項８に記載の移動通信用基地局アンテナ。
【請求項１１】
前記一の給電ポートは、前記第１のアレイアンテナの前記アンテナ素子対の数と、前記第２のアレイアンテナの前記アンテナ素子対の数と、が等しくなるように前記一の分岐回路を介して電力を給電する請求項８に記載の移動通信用基地局アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動通信用基地局アンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の空間分割多重アクセスを実現する方法として、複数のアレイアンテナを用いてチャネル容量を拡大するＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）と呼ばれる無線通信技術がある。ＭＩＭＯ技術では、送信データを複数の信号（ストリーム）に分けて同時送信するため、複数のアレイアンテナを設置する必要がある。
【０００３】
特許文献１では、空間分割多重アクセスを実現する移動通信用基地局アンテナが提案されており、複数のアレイアンテナを直線状、もしくは円周上に配置した移動通信用基地局アンテナが提案されている。
【０００４】
また、非特許文献１では、空間分割多重アクセスを実現する移動通信用基地局が提案されており、Ｖ−Ｈ偏波および斜め４５度偏波を用いた４つのアレイアンテナを水平方向に並べた移動通信用基地局が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３１３５２５号公報
【０００６】
【非特許文献１】Ｋ．Ｎｉｓｈｉｍｏｒｉ、他２名、「Ｃｈａｎｎｎｅｌ  Ｃａｐａｃｉｔｙ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｏｆ  ８×２  ＭＩＭＯ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｂｙ  Ａｎｔｅｎｎａ  Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ  ｉｎ  ａｎ  Ａｃｔｕａｌ  Ｃｅｌｌｕｌａｒ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ」、ＩＥＥＥ  ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ  ＯＮ  ＡＮＴＥＮＮＡＳ  ＡＮＤ  ＰＲＯＰＡＧＡＴＩＯＮ、ＶＯＬ．５４、ＮＯ．１１、２００６年１１月、ｐｐ．３２８５−３２９１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の特許文献１、非特許文献１では、アレイアンテナを直線状、もしくは円周上に配置しているため、移動通信用基地局アンテナ全体の設置専有面積が大きくなる問題がある。
【０００８】
したがって、本発明の目的は、設置専有面積が小さい移動通信用基地局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】
【０００９】
本発明は、上記目的を達成するため、偏波特性が互いに直交する２つのアンテナ素子からなる複数のアンテナ素子対と、複数のアンテナ素子対を同じ間隔で一列に並べて形成される第１のアレイアンテナと、第１のアレイアンテナと平行して設けられ、複数のアンテナ素子対を同じ間隔で一列に並べて形成される第２のアレイアンテナと、第１のアレイアンテナおよび第２のアレイアンテナの間に設けられた誘電体と、を備えた移動通信用基地局アンテナが提供される。
【００１０】
また、上記の移動通信用基地局アンテナの誘電体は、第１のアレイアンテナ側に設けられる第１の誘電体と、第２のアレイアンテナ側に設けられる第２の誘電体と、を有し、第１の誘電体および第２の誘電体の間に、第１のアレイアンテナおよび第２のアレイアンテナ間における電磁的な干渉を遮蔽する遮蔽板を備えることが好ましい。
【００１１】
また、上記の移動通信用基地局アンテナは、第１のアレイアンテナの第１のアンテナ素子対と、第１のアンテナ素子対と誘電体を挟んで対称な位置にある第２のアレイアンテナの第２のアンテナ素子対と、の電気長が、第１のアンテナ素子対および第２のアンテナ素子対から放射される電波の波長の約１／２であることが好ましい。
【００１２】
また、上記の移動通信用基地局アンテナは、第１のアンテナ素子対および第２のアンテナ素子対から放射される電波の波長をλ、第１のアンテナ素子対と第２のアンテナ素子対との間隔をｄ、誘電体の厚さをｔ、誘電体の比誘電率をεとすると、ｄ＋ｔ×（−１＋√ε）＝λ／２±α（０≦α≦λ／８）が成り立つことが好ましい。
【００１３】
また、上記の移動通信用基地局アンテナは、誘電体の厚さが、第１のアンテナ素子対と第２のアンテナ素子対との物理長の約１／２であり、誘電体の比誘電率が、約９であることが好ましい。
【００１４】
また、上記の移動通信用基地局アンテナは、誘電体の高さが、第１のアンテナ素子対または第２のアンテナ素子対の高さの約５／４倍であることが好ましい。
【００１５】
また、上記の移動通信用基地局アンテナは、第１のアレイアンテナおよび第２のアレイアンテナのそれぞれに電力を給電する複数の給電ポートと、複数の給電ポートの一の給電ポートに電気的に接続され、給電された電力を第１のアレイアンテナおよび第２のアレイアンテナのそれぞれに分配する複数の分岐回路と、を備えることが好ましい。
【００１６】
また、上記の移動通信用基地局アンテナの複数の給電ポートの一の給電ポートは、誘電体を挟んで対向しない、第１のアレイアンテナおよび第２のアレイアンテナのアンテナ素子対に、複数の分岐回路の一の分岐回路を介して電力を給電することが好ましい。
【００１７】
また、上記の移動通信用基地局アンテナの一の給電ポートは、第１のアレイアンテナおよび第２のアレイアンテナのそれぞれにおいて、隣り合う２つ以上のアンテナ素子対に、一の分岐回路を介して電力を給電することが好ましい。
【００１８】
また、上記の移動通信用基地局アンテナは、一の給電ポートおよび一の分岐回路を介して電力が給電される第１のアレイアンテナの隣り合う２つ以上のアンテナ素子対の数と、第１のアレイアンテナの隣り合う２つ以上のアンテナ素子対と誘電体を介して対向し、他の給電ポートおよび他の分岐回路を介して電力が給電される第２のアレイアンテナの隣り合う２つ以上のアンテナ素子対の数とは、等しいことが好ましい。
【００１９】
また、上記の移動通信用基地局アンテナの一の給電ポートは、第１のアレイアンテナのアンテナ素子対の数と、第２のアレイアンテナのアンテナ素子対の数と、が等しくなるように一の分岐回路を介して電力を給電することが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る移動通信用基地局アンテナによれば、設置専有面積が小さい移動通信用基地局アンテナを提供することができる。さらに、副次的効果として、正面方向の指向性への影響が少ないと共に横方向への放射が抑制される移動通信用基地局アンテナを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、実施の形態に係る移動通信用基地局アンテナの斜視図である。
【図２】図２（ａ）は、実施の形態に係る移動通信用基地局アンテナの正面図であり、（ｂ）は、移動通信用基地局アンテナの底面図であり、（ｃ）は、垂直偏波アンテナ素子を示す図であり、（ｄ）は、水平偏波アンテナ素子を示す図である。
【図３】図３は、実施の形態に係る移動通信用基地局アンテナの短手方向の側面の模式図である。
【図４】図４は、実施の形態に係る移動通信用基地局アンテナの模式図である。
【図５】図５（ａ）は、比較例１に係る移動通信用基地局アンテナの正面図であり、（ｂ）は、比較例１に係る移動通信用基地局アンテナの側面の模式図であり、（ｃ）は、実施例１に係る移動通信用基地局アンテナの正面図であり、（ｄ）は、実施例１に係る移動通信用基地局アンテナの側面の模式図である。
【図６】図６（ａ）は、実施例２に係る移動通信用基地局アンテナと第１の給電ポートとの接続状態を示す模式図であり、（ｂ）は、移動通信用基地局アンテナの水平面（ｘｙ平面）の主ビーム放射パターンを示す概略図である。
【図７】図７（ａ）は、実施例２に係る移動通信用基地局アンテナと第２の給電ポートとの接続状態を示す模式図であり、（ｂ）は、移動通信用基地局アンテナの水平面（ｘｙ平面）の主ビーム放射パターンを示す概略図である。
【図８】図８（ａ）は、比較例２に係る移動通信用基地局アンテナと第１の給電ポートとの接続状態を示す模式図であり、（ｂ）は、移動通信用基地局アンテナの水平面（ｘｙ平面）の主ビーム放射パターンを示す概略図である。
【図９】図９（ａ）は、比較例２に係る移動通信用基地局アンテナと第２の給電ポートとの接続状態を示す模式図であり、（ｂ）は、移動通信用基地局アンテナの水平面（ｘｙ平面）の主ビーム放射パターンを示す概略図である。
【図１０】図１０（ａ）は、実施例３に係る移動通信用基地局アンテナの垂直偏向アンテナ素子と第１の給電ポートとの接続状態を示す模式図であり、（ｂ）は、移動通信用基地局アンテナの水平面（ｘｙ平面）の主ビーム放射パターンを示す概略図である。
【図１１】図１１（ａ）は、実施例３に係る移動通信用基地局アンテナの垂直偏向アンテナ素子と第２の給電ポートとの接続状態を示す模式図であり、（ｂ）は、移動通信用基地局アンテナの水平面（ｘｙ平面）の主ビーム放射パターンを示す概略図である。
【図１２】図１２（ａ）は、実施例３に係る移動通信用基地局アンテナの水平偏向アンテナ素子と第３の給電ポートとの接続状態を示す模式図であり、（ｂ）は、移動通信用基地局アンテナの水平面（ｘｙ平面）の主ビーム放射パターンを示す概略図である。
【図１３】図１３（ａ）は、実施例３に係る移動通信用基地局アンテナの水平偏向アンテナ素子と第４の給電ポートとの接続状態を示す模式図であり、（ｂ）は、移動通信用基地局アンテナの水平面（ｘｙ平面）の主ビーム放射パターンを示す概略図である。
【図１４】図１４（ａ）は、実施例４に係る３つの移動通信用基地局アンテナの配置を上面から見た場合の模式図であり、（ｂ）は、３つの移動通信用基地局アンテナの主ビーム放射パターンを示した概略図である。
【図１５】図１５は、実施例４、比較例３および比較例４の主ビームの指向性に関する図である。
【図１６】図１６（ａ）は、比較例３に係る移動通信用基地局アンテナの正面図であり、（ｂ）は、比較例３に係る移動通信用基地局アンテナの側面の模式図である。
【図１７】図１７（ａ）は、比較例４に係る移動通信用基地局アンテナの正面図であり、（ｂ）は、比較例４に係る移動通信用基地局アンテナの側面の模式図である。
【図１８】図１８（ａ）は、実施例４に係る移動通信用基地局アンテナの正面図であり、（ｂ）は、実施例４に係る移動通信用基地局アンテナの側面の模式図である。
【図１９】図１９は、比較例３に係る移動通信用基地局アンテナの垂直偏波アンテナ素子から放出される放射の合成波に関する模式図である。
【図２０】図２０は、比較例４に係る移動通信用基地局アンテナの垂直偏波アンテナ素子から放出される放射の合成波に関する模式図である。
【図２１】図２１は、実施例４に係る移動通信用基地局アンテナの垂直偏波アンテナ素子から放出される放射の合成波に関する模式図である。
【図２２】図２２は、実施例４に係る移動通信用基地局アンテナの垂直偏波アンテナ素子から放出される正面方向の放射に関する模式図である。
【図２３】図２３は、実施例５に係る移動通信用基地局アンテナの短手方向の側面の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
［実施の形態の要約］
実施の形態に係る移動通信用基地局アンテナは、偏波特性が互いに直交する２つのアンテナ素子からなる複数のアンテナ素子対と、複数のアンテナ素子対を同じ間隔で一列に並べて形成される第１のアレイアンテナと、第１のアレイアンテナと平行して設けられ、複数のアンテナ素子対を同じ間隔で一列に並べて形成される第２のアレイアンテナと、第１のアレイアンテナおよび第２のアレイアンテナの間に設けられた誘電体と、を備える。
【００２３】
［実施の形態］
（移動通信用基地局アンテナ１の構成の概要）
図１は、実施の形態に係る移動通信用基地局アンテナの斜視図である。図１に示すｘｙｚ座標系は、直交座標系であり、ｘ軸は反射板１０の短手方向に平行な軸、ｙ軸は反射板１０の主面１０ａが作る平面に直交する軸、ｚ軸は反射板１０の長手方向と平行な軸である。また、以下において、特に断らない限り、水平方向とは、ｘ軸に平行な方向を示し、垂直方向とは、ｚ軸に平行な方向を示すものとし、正面方向とは、ｙ軸の正方向を示すものとする。また、上とは、紙面の上を示し、下とは紙面の下を示すものとする。さらに、以下に示す波長λは、特に断らない限り、移動通信用基地局アンテナ１が放射する電波の波長を示すものとする。
【００２４】
本実施の形態に係る移動通信用基地局アンテナ１は、主に、反射板１０上に設けられ、偏波特性が互いに直交する垂直偏波アンテナ素子１５および水平偏波アンテナ素子１６からなる複数のアンテナ素子対１４と、複数のアンテナ素子対１４を同じ間隔で一列に並べて形成されるアレイアンテナ１１ａ（第１のアレイアンテナ）と、アレイアンテナ１１ａと平行して設けられ、複数のアンテナ素子対１４を同じ間隔で一列に並べて形成されるアレイアンテナ１１ｂ（第２のアレイアンテナ）と、反射板１０上であって、アレイアンテナ１１ａおよびアレイアンテナ１１ｂの間に設けられた誘電体１３ａ（第１の誘電体）および誘電体１３ｂ（第２の誘電体）と、を備えて概略構成されている。
【００２５】
この移動通信用基地局アンテナ１は、空間分割多重アクセス方式の通信に用いられるアンテナであり、例えば、複数のアンテナを用いてチャネル容量を拡大するＭＩＭＯと呼ばれる無線通信技術に使用される。このＭＩＭＯ技術では、送信データを複数の信号（ストリーム）に分けて同時に送信するため、複数のアンテナを設置する必要がある。本実施の形態では、２つのアレイアンテナ１１ａおよびアレイアンテナ１１ｂを、水平方向に隣接して並べて配置する構成を有する。
【００２６】
反射板１０は、例えば、板形状を有し、電波を反射する金属材料等を用いて形成される。また、反射板１０は、例えば、移動通信用基地局アンテナ１のアレイアンテナ１１ａおよびアレイアンテナ１１ｂの指向性（例えば、図１におけるｙ軸方向を主軸とする指向性）をより確実に得るため、アンテナ素子対１４の背面に設けられている。さらに、反射板１０は、例えば、複数のアンテナ素子対１４と、遮蔽板１２と、遮蔽板１２の側面に設けられた誘電体１３ａおよび誘電体１３ｂと、が主面１０ａ側に設けられている。
【００２７】
図２（ａ）は、実施の形態に係る移動通信用基地局アンテナの正面図であり、（ｂ）は、移動通信用基地局アンテナの底面図であり、（ｃ）は、垂直偏波アンテナ素子を示す図であり、（ｄ）は、水平偏波アンテナ素子を示す図である。移動通信用基地局アンテナ１の正面とは、例えば、反射板１０の主面１０ａ側であり、底面とは、移動通信用基地局アンテナ１の図２（ａ）の紙面の下側の側面である。
【００２８】
移動通信用基地局アンテナ１は、図２（ａ）に示すように、遮蔽板１２を境に、図２（ａ）の紙面左側がアレイアンテナ１１ａ、紙面右側がアレイアンテナ１１ｂとなっている。また、アレイアンテナ１１ａおよびアレイアンテナ１１ｂは、一枚の反射板１０を共用している。さらに、アレイアンテナ１１ａおよびアレイアンテナ１１ｂは、例えば、それぞれ８個のアンテナ素子対１４を有する。なお、アレイアンテナ１１ａおよびアレイアンテナ１１ｂに設けられるアンテナ素子対１４の数は、用途に応じて変更される。
【００２９】
アンテナ素子対１４は、例えば、図２（ａ）に示すように、反射板１０上に、一定の間隔を有して配置されている。また、アンテナ素子対１４は、図２（ａ）に示すように、偏波特性が互いに直交する垂直偏波アンテナ素子１５と水平偏波アンテナ素子１６とを、正面から見て十字形状となるように組み合わせて構成されている。この垂直偏波アンテナ素子１５は、垂直偏波を送信および受信するように構成されている。また、水平偏波アンテナ素子１６は、水平偏波を送信および受信するように構成されている。
【００３０】
移動通信用基地局アンテナ１は、アンテナ素子対１４が、偏波特性が互いに直交する垂直偏波アンテナ素子１５と水平偏波アンテナ素子１６により、垂直偏波および水平偏波した電波の受信、並びに垂直偏波および水平偏波された電波の送信を行うことができるように構成されている。
【００３１】
垂直偏波アンテナ素子１５および水平偏波アンテナ素子１６は、例えば、周知のプリントダイポールアンテナを用いて構成されている。具体的には、垂直偏波アンテナ素子１５と水平偏波アンテナ素子１６は、それぞれ土台となる略長方形状の誘電体基板を備えており、この誘電体基板には、ダイポール素子、給電線路導体および接地導体等が形成されている。
【００３２】
垂直偏波アンテナ素子１５および水平偏波アンテナ素子１６は、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、材料、厚さ、長手方向および短手方向の長さが等しくなるように構成されている。
【００３３】
垂直偏波アンテナ素子１５は、図２（ｃ）に示すように、上端から下端に向かって所定の長さ延びるスリット１５０が形成されている。また、水平偏波アンテナ素子１６は、図２（ｄ）に示すように、下端から上端に向かって所定の長さ延びるスリット１６０が形成されている。アンテナ素子対１４は、例えば、垂直偏波アンテナ素子１５のスリット１５０に水平偏波アンテナ素子１６のスリット１６０を嵌め込むことにより組み立てられる。
【００３４】
図３は、実施の形態に係る移動通信用基地局アンテナの短手方向の側面の模式図である。図３では、アンテナ素子対１４の代わりに、垂直偏波アンテナ素子をアレイアンテナ１１ａおよびアレイアンテナ１１ｂに１つずつ備えた移動通信用基地局アンテナ１を模式的に図示している。なお、図３では、アレイアンテナ１１ａには、垂直偏波アンテナ素子１５ａが設けられ、アレイアンテナ１１ｂには、垂直偏波アンテナ素子１５ｂが設けられているものとする。
【００３５】
遮蔽板１２は、図３に示すように、アレイアンテナ１１ａおよびアレイアンテナ１１ｂとの間に、垂直方向（ｚ方向）に伸びた状態に設けられ、アレイアンテナ１１ａおよびアレイアンテナ１１ｂ間（主に、図１におけるｘ方向。）における電磁気的な干渉等を遮蔽することにより、アレイアンテナ１１ａおよびアレイアンテナ１１ｂ間の良好なアイソレーションを確保するためのものである。遮蔽板１２は、例えば、金属またはそれに類する導電体を用いて構成される。
【００３６】
誘電体１３ａは、図３に示すように、遮蔽板１２のアレイアンテナ１１ａ側の側面に設けられている。誘電体１３ｂは、遮蔽板１２のアレイアンテナ１１ｂ側の側面に設けられている。誘電体１３ａおよび誘電体１３ｂは、例えば、セラミックス、ガラス、プラスチックおよびゴム等の合成物、水晶、雲母、マグネシウム、アルミナおよび石綿等の鉱物、紙および繊維等の人工物のような誘電材料を用いて形成される。なお、誘電体１３ａおよび誘電体１３ｂは、後述する理由により、一例として、比誘電率が約９となるように形成される。
【００３７】
また、本実施の形態に係る遮蔽板１２を含む誘電体１３ａおよび誘電体１３ｂの厚さＷ１は、一例として、２λ／１６（λ／８）である。
【００３８】
図３に示す垂直偏波アンテナ素子１５ａおよび垂直偏波アンテナ素子１５ｂは、反射板１０の主面１０ａからの高さＨ１が、一例として、約４λ／１６（λ／４）である。つまり、アンテナ素子対１４の高さがＨ１となる。また、誘電体１３ａおよび誘電体１３ｂは、反射板１０の主面１０ａからの高さＨ２が、一例として、約５λ／１６である。
【００３９】
また、誘電体１３ａの側面から垂直偏波アンテナ素子１５ａ、又は誘電体１３ｂの側面から垂直偏波アンテナ素子１５ｂの中心までの距離Ｗ２は、一例として、約λ／１６である。
【００４０】
図４は、実施の形態に係る移動通信用基地局アンテナの模式図である。移動通信用基地局アンテナ１は、図４に示すように、例えば、一方が接地され、他方がアレイアンテナ１１ａ又はアレイアンテナ１１ｂに接続された第１の給電ポート１７ａ〜第４の給電ポート１７ｄを備えている。第１の給電ポート１７ａ〜第４の給電ポート１７ｄは、例えば、アレイアンテナ１１ａ又はアレイアンテナ１１ｂの垂直偏波アンテナ素子１５および水平偏波アンテナ素子１６に電力を給電するものである。
【００４１】
以下に、実施の形態の移動通信用基地局アンテナ１の遮蔽板および誘電体を有する実施例１と、遮蔽板および誘電体を持たない比較例１と、における素子間相互結合の結合量について説明する。なお、素子間相互結合の結合量とは、一方のアンテナ素子が電波を受信すると共に不可避的に出力してしまう電波を、他方のアンテナ素子が受信することで生じる誤差量である。
【実施例１】
【００４２】
図５（ａ）は、比較例１に係る移動通信用基地局アンテナの正面図であり、（ｂ）は、比較例１に係る移動通信用基地局アンテナの側面の模式図であり、（ｃ）は、実施例１に係る移動通信用基地局アンテナの正面図であり、（ｄ）は、実施例１に係る移動通信用基地局アンテナの側面の模式図である。
【００４３】
図５（ａ）および（ｂ）では、アンテナ素子対の代わりに、垂直偏波アンテナ素子２１ａおよび垂直偏波アンテナ素子２２ａを反射板２０ａ上に１つずつ備えた比較例１の移動通信用基地局アンテナ２ａを図示している。まず比較例１の移動通信用基地局アンテナ２ａについて説明する。
【００４４】
比較例１の移動通信用基地局アンテナ２ａは、垂直偏波アンテナ素子２１ａが給電ポートに接続され、垂直偏波アンテナ素子２２ａが５０オーム終端に接続されている。次に、実施例１の移動通信用基地局アンテナ２ｂについて説明する。
【００４５】
図５（ｃ）および（ｄ）では、アンテナ素子対の代わりに、垂直偏波アンテナ素子２１ｂおよび垂直偏波アンテナ素子２２ｂを反射板２０ｂ上に１つずつ備えた移動通信用基地局アンテナ２ｂを図示している。この移動通信用基地局アンテナ２ｂは、垂直偏波アンテナ素子２１ｂおよび垂直偏波アンテナ素子２２ｂの間に、誘電体２４ａ、誘電体２４ｂ、および誘電体２４ａと誘電体２４ｂとに挟まれた遮蔽板２３が設けられている。遮蔽板２３は、反射板２０ｂと電気的に接続されている。
【００４６】
実施例１の移動通信用基地局アンテナ２ｂは、垂直偏波アンテナ素子２１ｂが給電ポートに接続され、垂直偏波アンテナ素子２２ｂが５０オーム終端に接続されている。
【００４７】
（比較例１および実施例１の結合量について）
以下では、比較例１の移動通信用基地局アンテナ２ａおよび実施例１の移動通信用基地局アンテナ２ｂの素子間相互結合の結合量のシミュレーション結果を比較する。なお、シミュレーションは、周知の電磁界シミュレータを用いて行った。また、実施例１の移動通信用基地局アンテナ２ｂの遮蔽板２３は、アルミ板を用いて形成され、誘電体２４ａおよび誘電体２４ｂは、プリント基板材を用いて形成されるとした。また、誘電体２４ａおよび誘電体２４ｂの比誘電率は９であり、遮蔽板２３を含む厚さＷ１はλ／８である。なお、λは３００ｍｍとした。
【００４８】
シミュレーションの結果、比較例１の移動通信用基地局アンテナ２ａの結合量は、−９．０ｄｂであり、実施例１の移動通信用基地局アンテナ２ｂの結合量は、−２０．０ｄｂであった。
【００４９】
上記のシミュレーション結果により、垂直偏波アンテナ素子間に遮蔽板を含む誘電体を設けることで、アンテナ素子間のアイソレーションを大幅に改善でき、アンテナ素子間の距離をλ／４より離す必要がなくなる。続いて以下に、理想的な主ビーム放射パターンを得ることができる移動通信用基地局アンテナと給電ポートの接続について説明する。なお、主ビームとは、例えば、放射される電波の主軸の周りでアンテナの感度が十分ある範囲を示す。
【実施例２】
【００５０】
図６（ａ）は、実施例２に係る移動通信用基地局アンテナと第１の給電ポートとの接続状態を示す模式図であり、（ｂ）は、移動通信用基地局アンテナの水平面（ｘｙ平面）の主ビーム放射パターンを示す概略図である。図７（ａ）は、実施例２に係る移動通信用基地局アンテナと第２の給電ポートとの接続状態を示す模式図であり、（ｂ）は、移動通信用基地局アンテナの水平面（ｘｙ平面）の主ビーム放射パターンを示す概略図である。なお、図６（ａ）および図７（ａ）では、アンテナ素子対の代わりに、垂直偏波アンテナ素子を反射板３０上に８つずつ備えた移動通信用基地局アンテナ３を図示している。なお、主ビーム放射パターンは、図６（ｂ）および図７（ｂ）に示す斜線で囲まれた領域である。
【００５１】
本実施例に係る移動通信用基地局アンテナ３は、図６（ａ）および図７（ａ）に示すように、８つの垂直偏波アンテナ素子３２０ａ〜垂直偏波アンテナ素子３２７ａを有するアレイアンテナ３１ａと、８つの垂直偏波アンテナ素子３２０ｂ〜垂直偏波アンテナ素子３２７ｂを有するアレイアンテナ３１ｂと、遮蔽板３３と、誘電体３４ａおよび誘電体３４ｂと、一方が接地され、他方が分岐回路３６ａと接続された第１の給電ポート３５ａと、一方が接地され、他方が分岐回路３６ｂと接続された第２の給電ポート３５ｂと、を備えて概略構成されている。
【００５２】
移動通信用基地局アンテナ３の分岐回路３６ａは、第１の給電ポート３５ａから給電された電力を電力Ａおよび電力Ｂに分岐させる。同様に、移動通信用基地局アンテナ３の分岐回路３６ｂは、第２の給電ポート３５ｂから給電された電力を電力Ｃおよび電力Ｄに分岐させる。なお、電力Ａは、電力Ｂと等しく、電力Ｃは、電力Ｄと等しいものとする。
【００５３】
電力Ａは、アレイアンテナ３１ａの垂直偏波アンテナ素子３２０ａ、垂直偏波アンテナ素子３２１ａ、垂直偏波アンテナ素子３２４ａおよび垂直偏波アンテナ素子３２５ａに給電される。
【００５４】
電力Ｂは、アレイアンテナ３１ｂの垂直偏波アンテナ素子３２２ｂ、垂直偏波アンテナ素子３２３ｂ、垂直偏波アンテナ素子３２６ｂおよび垂直偏波アンテナ素子３２７ｂに給電される。
【００５５】
電力Ｃは、アレイアンテナ３１ａの垂直偏波アンテナ素子３２２ａ、垂直偏波アンテナ素子３２３ａ、垂直偏波アンテナ素子３２６ａおよび垂直偏波アンテナ素子３２７ａに給電される。
【００５６】
電力Ｄは、アレイアンテナ３１ｂの垂直偏波アンテナ素子３２０ｂ、垂直偏波アンテナ素子３２１ｂ、垂直偏波アンテナ素子３２４ｂおよび垂直偏波アンテナ素子３２５ｂに給電される。
【００５７】
本実施例に係る移動通信用基地局アンテナ３の一の給電ポートとしての第１の給電ポート３５ａは、誘電体（本実施例では、例えば、誘電体３４ａおよび誘電体３４ｂ）を挟んで対向しない、アレイアンテナ３１ａおよびアレイアンテナ３１ｂのアンテナ素子対（本実施例では、例えば、垂直偏波アンテナ素子）に、一の分岐回路としての分岐回路３６ａを介して電力を給電する。また、第１の給電ポート３５ａは、アレイアンテナ３１ａおよびアレイアンテナ３１ｂのそれぞれにおいて、隣り合う２つ以上の垂直偏波アンテナ素子に、分岐回路３６ａを介して電力を給電する。また、第１の給電ポート３５ａおよび分岐回路３６ａを介して電力が給電されるアレイアンテナ３１ａの隣り合う２つ以上のアンテナ素子対の数と、アレイアンテナ３１ａの隣り合う２つ以上の垂直偏波アンテナ素子と誘電体を介して対向し、他の給電ポートとしての第２の給電ポート３５ｂおよび他の分岐回路としての分岐回路３６ｂを介して電力が給電されるアレイアンテナ３１ｂの隣り合う２つ以上のアンテナ素子対の数とは、等しい（本実施例では４）。さらに、第１の給電ポート３５ａは、アレイアンテナ３１ａの垂直偏波アンテナ素子の数と、アレイアンテナ３１ｂの垂直偏波アンテナ素子の数と、が等しく（本実施例では４）なるように分岐回路３６ａを介して電力を給電する。
【００５８】
つまり、各電力系統（給電ポートおよび分岐回路）において、分岐回路によってアレイアンテナ３１ａおよびアレイアンテナ３１ｂに分配された電力は、アレイアンテナ３１ａおよびアレイアンテナ３１ｂにおける互いに等しい個数の垂直偏波アンテナ素子へと、それぞれ給電されている。ただし、各電力系統において、分岐回路によってアレイアンテナ３１ａおよびアレイアンテナ３１ｂに分配された電力は、遮蔽板１２を挟んで水平方向に左右一対となって並んでいる各２つの垂直偏波アンテナ素子ごとに着目すると、そのうちの一方のみに給電されると共に他方には、給電されないように構成されている。また、１つのアレイアンテナにおける電力が給電される垂直偏波アンテナ素子は、そのアレイアンテナの配列内で２個ずつ連続して、さらに、２個置きに、言い換えるなら、２個ずつ飛び飛びに、選択されて電力が給電される。
【００５９】
第１の給電ポート３５ａから給電された場合、図６（ｂ）に示すように、主ビーム放射パターンは、移動通信用基地局アンテナ３の正面方向（ｙ方向）となる。これは、アレイアンテナ３１ａおよびアレイアンテナ３１ｂにほぼ等しい電力を給電しているためであり、主ビーム放射パターンは、移動通信用基地局アンテナ３の正面方向（ｙ方向）に対してほぼ対称となる。
【００６０】
ここで、「ほぼ等しい」のとは、例えば、何らかの外乱や誤差の混入等に起因して電力の給電に若干の差異が生じたとしても、それが実質的に移動通信用基地局アンテナ３の主ビーム放射パターンに有意な偏りを生じさせない程度のものである場合を示している。なお、以下では、表現の簡素化のために、「ほぼ等しい」ということを含めて、単に「等しい」と記載するものとする。
【００６１】
一方、第２の給電ポート３５ｂから給電された場合、図７（ｂ）に示すように、主ビーム放射パターンは、移動通信用基地局アンテナ３の正面方向（ｙ方向）となる。これは、アレイアンテナ３１ａおよびアレイアンテナ３１ｂに等しい電力を給電しているためであり、主ビーム放射パターンは、移動通信用基地局アンテナ３の正面方向（ｙ方向）に対してほぼ対称となる。
【００６２】
（比較例２）
図８（ａ）は、比較例２に係る移動通信用基地局アンテナと第１の給電ポートとの接続状態を示す模式図であり、（ｂ）は、移動通信用基地局アンテナの水平面（ｘｙ平面）の主ビーム放射パターンを示す概略図である。図９（ａ）は、比較例２に係る移動通信用基地局アンテナと第２の給電ポートとの接続状態を示す模式図であり、（ｂ）は、移動通信用基地局アンテナの水平面（ｘｙ平面）の主ビーム放射パターンを示す概略図である。なお、図８（ａ）および図９（ａ）では、アンテナ素子対の代わりに、垂直偏波アンテナ素子を反射板４０上に８つずつ備えた移動通信用基地局アンテナ４を図示している。
【００６３】
本比較例に係る移動通信用基地局アンテナ４は、図８（ａ）および図９（ａ）に示すように、８つの垂直偏波アンテナ素子４２０ａ〜垂直偏波アンテナ素子４２７ａを有するアレイアンテナ４１ａと、８つの垂直偏波アンテナ素子４２０ｂ〜垂直偏波アンテナ素子４２７ｂを有するアレイアンテナ４１ｂと、遮蔽板４３と、誘電体４４ａおよび誘電体４４ｂと、一方が接地された第１の給電ポート４５と、一方が接地された第２の給電ポート４６と、を備えて概略構成されている。
【００６４】
移動通信用基地局アンテナ４の第１の給電ポート４５は、図８（ａ）に示すように、アレイアンテナ４１ａに電力Ｅを給電する。同様に、移動通信用基地局アンテナ４の第２の給電ポート４６は、図９（ａ）に示すように、アレイアンテナ４１ｂに電力Ｆを給電する。なお、電力Ｅは、電力Ｆと等しいものとする。
【００６５】
電力Ｅは、アレイアンテナ４１ａの垂直偏波アンテナ素子４２０ａ〜垂直偏波アンテナ素子４２７ａに給電される。
【００６６】
電力Ｆは、アレイアンテナ４１ｂの垂直偏波アンテナ素子４２０ｂ〜垂直偏波アンテナ素子４２７ｂに給電される。
【００６７】
第１の給電ポート４５から給電された場合、図８（ｂ）に示すように、主ビーム放射パターンは、ｘｙ平面の第１象限方向に傾く。これは、第１の給電ポート４５に接続される垂直偏波アンテナ素子が遮蔽板４３に対して非対称であることに起因している。
【００６８】
一方、第２の給電ポート４６から給電された場合、図９（ｂ）に示すように、主ビーム放射パターンは、ｘｙ平面の第２象限方向に傾く。これは、第２の給電ポート４６に接続される垂直偏波アンテナ素子が遮蔽板４３に対して非対称であることに起因している。
【００６９】
この比較例２の移動通信用基地局アンテナ４は、主ビーム放射パターンが正面方向（ｙ方向）から傾き、さらに、電力を給電する給電ポートにより、傾く方向が異なるので、サービスエリアの設計が困難となる。なお、サービスエリアとは、ユーザとの通信が可能となる領域である。
【００７０】
上記の実施例２に示すように、１つの給電ポートから分岐回路によって２つのアレイアンテナに給電し、給電する電力を等しい電力とすることにより、主ビーム放射パターンを正面方向に対して対称なパターンとすることができる。また、実施例２に係る移動通信用基地局アンテナ３は、第１の給電ポート３５ａから電力を給電することによって形成される主ビーム放射パターンと、第２の給電ポート３５ｂから電力を給電することによって形成される主ビーム放射パターンと、がほぼ等しいパターンとなり、サービスエリアの設計が容易となる。
【実施例３】
【００７１】
図１０（ａ）は、実施例３に係る移動通信用基地局アンテナの垂直偏向アンテナ素子と第１の給電ポートとの接続状態を示す模式図であり、（ｂ）は、移動通信用基地局アンテナの水平面（ｘｙ平面）の主ビーム放射パターンを示す概略図である。図１１（ａ）は、実施例３に係る移動通信用基地局アンテナの垂直偏向アンテナ素子と第２の給電ポートとの接続状態を示す模式図であり、（ｂ）は、移動通信用基地局アンテナの水平面（ｘｙ平面）の主ビーム放射パターンを示す概略図である。図１２（ａ）は、実施例３に係る移動通信用基地局アンテナの水平偏向アンテナ素子と第３の給電ポートとの接続状態を示す模式図であり、（ｂ）は、移動通信用基地局アンテナの水平面（ｘｙ平面）の主ビーム放射パターンを示す概略図である。図１３（ａ）は、実施例３に係る移動通信用基地局アンテナの水平偏向アンテナ素子と第４の給電ポートとの接続状態を示す模式図であり、（ｂ）は、移動通信用基地局アンテナの水平面（ｘｙ平面）の主ビーム放射パターンを示す概略図である。
【００７２】
図１０（ａ）および図１１（ａ）では、垂直偏波アンテナ素子を反射板３０上に８つずつ備えた移動通信用基地局アンテナ３を図示している。また、図１２（ａ）および図１３（ａ）では、水平偏波アンテナ素子を反射板３０上に８つずつ備えた移動通信用基地局アンテナ３を図示している。なお、主ビーム放射パターンは、図１０（ｂ）、図１１（ｂ）、図１２（ｂ）および図１３（ｂ）に示す斜線で囲まれた領域である。以下に示す実施例３において、実施例２と同じ構成および機能を有する部分については、実施例２と同じ符号を付し、その説明は省略するものとする。
【００７３】
本実施例に係る移動通信用基地局アンテナ３は、図１０（ａ）、図１１（ａ）、図１２（ａ）および図１３（ａ）に示すように、第１の給電ポート３５ａ〜第４の給電ポート３５ｄと、分岐回路３６ａ〜分岐回路３６ｄと、を備えている。
【００７４】
第１の給電ポート３５ａは、一方が接地され、他方が分岐回路３６ａと接続されている。分岐回路３６ａは、第１の給電ポート３５ａから給電された電力を電力Ｇおよび電力Ｈに分岐させる。
【００７５】
第２の給電ポート３５ｂは、一方が接地され、他方が分岐回路３６ｂと接続されている。分岐回路３６ｂは、第２の給電ポート３５ｂから給電された電力を電力Ｉおよび電力Ｊに分岐させる。
【００７６】
第３の給電ポート３５ｃは、一方が接地され、他方が分岐回路３６ｃと接続されている。分岐回路３６ｃは、第３の給電ポート３５ｃから給電された電力を電力Ｋおよび電力Ｌに分岐させる。
【００７７】
第４の給電ポート３５ｄは、一方が接地され、他方が分岐回路３６ｄと接続されている。分岐回路３６ｄは、第４の給電ポート３５ｄから給電された電力を電力Ｍおよび電力Ｎに分岐させる。
【００７８】
電力Ｇは、アレイアンテナ３１ａの垂直偏波アンテナ素子３２０ａ、垂直偏波アンテナ素子３２１ａ、垂直偏波アンテナ素子３２２ａおよび垂直偏波アンテナ素子３２３ａに給電される。
【００７９】
電力Ｈは、アレイアンテナ３１ｂの垂直偏波アンテナ素子３２４ｂ、垂直偏波アンテナ素子３２５ｂ、垂直偏波アンテナ素子３２６ｂおよび垂直偏波アンテナ素子３２７ｂに給電される。
【００８０】
電力Ｉは、アレイアンテナ３１ａの垂直偏波アンテナ素子３２４ａ、垂直偏波アンテナ素子３２５ａ、垂直偏波アンテナ素子３２６ａおよび垂直偏波アンテナ素子３２７ａに給電される。
【００８１】
電力Ｊは、アレイアンテナ３１ｂの垂直偏波アンテナ素子３２０ｂ、垂直偏波アンテナ素子３２１ｂ、垂直偏波アンテナ素子３２２ｂおよび垂直偏波アンテナ素子３２３ｂに給電される。
【００８２】
電力Ｋは、アレイアンテナ３１ａの水平偏波アンテナ素子３７０ａ、水平偏波アンテナ素子３７１ａ、水平偏波アンテナ素子３７２ａおよび水平偏波アンテナ素子３７３ａに給電される。
【００８３】
電力Ｌは、アレイアンテナ３１ｂの水平偏波アンテナ素子３７４ｂ、水平偏波アンテナ素子３７５ｂ、水平偏波アンテナ素子３７６ｂおよび水平偏波アンテナ素子３７７ｂに給電される。
【００８４】
電力Ｍは、アレイアンテナ３１ａの水平偏波アンテナ素子３７４ａ、水平偏波アンテナ素子３７５ａ、水平偏波アンテナ素子３７６ａおよび水平偏波アンテナ素子３７７ａに給電される。
【００８５】
電力Ｎは、アレイアンテナ３１ｂの水平偏波アンテナ素子３７０ｂ、水平偏波アンテナ素子３７１ｂ、水平偏波アンテナ素子３７２ｂおよび水平偏波アンテナ素子３７３ｂに給電される。
【００８６】
移動通信用基地局アンテナ３は、第１の給電ポート３５ａおよび第３の給電ポート３５ｃにより、アンテナ素子対（例えば垂直偏波アンテナ素子３２０ａと水平偏波アンテナ素子３７０ａ）となる垂直偏波アンテナ素子と水平偏波アンテナ素子とに電力を給電する。同様に、移動通信用基地局アンテナ３は、第２の給電ポート３５ｂおよび第４の給電ポート３５ｄにより、アンテナ素子対（例えば垂直偏波アンテナ素子３２４ａと水平偏波アンテナ素子３７４ａ）となる垂直偏波アンテナ素子と水平偏波アンテナ素子とに電力を給電する。
【００８７】
移動通信用基地局アンテナ３は、第１の給電ポート３５ａおよび第３の給電ポート３５ｃにより、アレイアンテナ３１ａの図１０（ａ）の紙面の上方に位置する４つのアンテナ素子対と、アレイアンテナ３１ｂの図１０（ａ）の紙面の下方に位置する４つのアンテナ素子対と、に電力を給電する。また、移動通信用基地局アンテナ３は、第２の給電ポート３５ｂおよび第４の給電ポート３５ｄにより、アレイアンテナ３１ａの図１１（ａ）の紙面の下方に位置する４つのアンテナ素子対と、アレイアンテナ３１ｂの図１１（ａ）の紙面の上方に位置する４つのアンテナ素子対と、に電力を給電する。
【００８８】
本実施例において、第１の給電ポート３５ａ〜第４の給電ポート３５ｄから給電されるとき、図１０（ｂ）〜図１３（ｂ）に示すように、主ビーム放射パターンは、移動通信用基地局アンテナ３の正面方向（ｙ方向）となる。これは、アレイアンテナ３１ａおよびアレイアンテナ３１ｂの対称となるアンテナ素子に電力を給電しているためであり、主ビーム放射パターンは、移動通信用基地局アンテナ３の正面方向（ｙ方向）に対してほぼ対称となる。
【００８９】
以上説明したように、本実施例に係る移動通信用基地局アンテナ３によれば、異なる給電ポートから電力が給電される垂直偏波アンテナ素子および水平偏波アンテナ素子が、同じアレイアンテナ内において隣り合う数を少なくすることで、アレイアンテナ間のアイソレーションを改善することができる。また、移動通信用基地局アンテナ３は、一方の給電ポートから電力が給電されたアンテナ素子が、一方のアレイアンテナの上半分に集約して配置されており、他方の給電ポートから給電されるアンテナ素子が他方のアレイアンテナの下半分に集約して配置されることにより、アレイアンテナ間のアイソレーションをより改善することができる。
【００９０】
この実施例３に示すように、対となるアレイアンテナ３１ａおよびアレイアンテナ３１ｂにバランスよく電力を分配して給電することにより、主ビーム放射パターンが傾かず、主ビームが正面方向に放射される。続いて以下に、上記の移動通信用基地局アンテナを組み合わせた場合の実施例について説明する。
【実施例４】
【００９１】
図１４（ａ）は、実施例４に係る３つの移動通信用基地局アンテナの配置を上面から見た場合の模式図であり、（ｂ）は、３つの移動通信用基地局アンテナの主ビーム放射パターンを示した概略図である。
【００９２】
より広いサービスエリアを確保するために、３つの移動通信用基地局アンテナ１ａ〜移動通信用基地局アンテナ１ｃが、例えば、図１４（ａ）に示すように、正三角形の辺に沿って設置された場合、３つの移動通信用基地局アンテナ１ａ〜移動通信用基地局アンテナ１ｃからの主ビーム放射パターンに基づくサービスエリアが重なる形となる（図１４（ａ）参照）。
【００９３】
ここで、移動通信用基地局アンテナ１ａは、例えば、図１４（ｂ）に示すように、主ビームの放射パターンが主ビーム放射パターン１００ａとなり、そのサービスエリアはサービスエリア１０１ａとなる。移動通信用基地局アンテナ１ｂは、例えば、図１４（ｂ）に示すように、主ビームの放射パターンが主ビーム放射パターン１００ｂとなり、そのサービスエリアはサービスエリア１０１ｂとなる。移動通信用基地局アンテナ１ｃは、例えば、図１４（ｂ）に示すように、主ビームの放射パターンが主ビーム放射パターン１００ｃとなり、そのサービスエリアはサービスエリア１０１ｃとなる。
【００９４】
また、サービスエリア１０１ａとサービスエリア１０１ｂとの重複する領域は、重複エリア１０２ａであり、サービスエリア１０１ｂとサービスエリア１０１ｃとの重複する領域は、重複エリア１０２ｂであり、サービスエリア１０１ｃとサービスエリア１０１ａとの重複する領域は、重複エリア１０２ｃである。
【００９５】
例えば、移動通信用基地局アンテナ１ａでは、重複エリア１０２ａおよび重複エリア１０２ｃができるだけ狭い方が、重複するエリアが広い場合と比べて、サービスエリアが広くなる。そこで、移動通信用基地局アンテナは、主ビームの進行方向（主軸）に対して直交した直線（以下、横方向とする）から移動通信用基地局アンテナの後方への主ビームの放射を抑えることが好ましい。以下に、横方向から後方への主ビームの放射を抑えた移動通信用基地局アンテナについて説明する。
【００９６】
まず、比較例３および比較例４について説明する。
【００９７】
（比較例３）
図１５は、実施例４、比較例３および比較例４の主ビームの指向性に関する図である。図１６（ａ）は、比較例３に係る移動通信用基地局アンテナの正面図であり、（ｂ）は、比較例３に係る移動通信用基地局アンテナの側面の模式図である。
【００９８】
比較例３に係る移動通信用基地局アンテナは、図１６（ａ）に示すように、反射板５０と、反射板５０上に設けられた遮蔽板５１と、遮蔽板５１を対称軸として線対称の位置に設けられた垂直偏波アンテナ素子５２ａおよび垂直偏波アンテナ素子５２ｂと、を備えて概略構成されている。
【００９９】
この垂直偏波アンテナ素子５２ａと垂直偏波アンテナ素子５２ｂとの間隔は、図１６（ｂ）に示すように、約λ／４である。
【０１００】
この比較例３において、垂直偏波アンテナ素子５２ａと垂直偏波アンテナ素子５２ｂとに同じ位相の同じ電力を給電すると、この比較例３の移動通信用基地局アンテナ５ａの水平面指向性は、図１５に一点鎖線で示す指向性Ａとなり、主ビームに対して横方向から後方にかけての角度範囲（０〜９０°および２７０〜３６０°）への主ビームの放射が多いことがわかる。次に、横方向から後方にかけての角度範囲を抑えるように垂直偏波アンテナ素子５２ａおよび垂直偏波アンテナ素子５２ｂが配置された比較例４について説明する。
【０１０１】
（比較例４）
図１７（ａ）は、比較例４に係る移動通信用基地局アンテナの正面図であり、（ｂ）は、比較例４に係る移動通信用基地局アンテナの側面の模式図である。
【０１０２】
この比較例４に係る移動通信用基地局アンテナ５ｂの垂直偏波アンテナ素子５２ａと垂直偏波アンテナ素子５２ｂとの間隔は、図１７（ｂ）に示すように、約λ／２である。
【０１０３】
この比較例４において、垂直偏波アンテナ素子５２ａと垂直偏波アンテナ素子５２ｂとに同じ位相の同じ電力を給電すると、この比較例４の移動通信用基地局アンテナ５ｂの水平面指向性は、図１５に点線で示す指向性Ｂとなり、主ビームに対して横方向から後方にかけての角度範囲（０〜９０°および２７０〜３６０°）への主ビームの放射が小さくなることがわかる。しかしながら、比較例４では、垂直偏波アンテナ素子５２ａと垂直偏波アンテナ素子５２ｂとの間隔が広くなるので、狭い場合と比べて、移動通信用基地局アンテナの寸法は大きくなる。
【０１０４】
上記の比較例３に示すように、遮蔽板５１を設けただけでは、主ビームの横方向から後方にかけての放射を抑制することが難しく、また、比較例４に示すように、アンテナ素子の間隔を広げる方法では、移動通信用基地局アンテナが大きくなる問題が生じる。次に、これらの問題を解決する実施例４について説明する。
【０１０５】
（実施例４）
図１８（ａ）は、実施例４に係る移動通信用基地局アンテナの正面図であり、（ｂ）は、実施例４に係る移動通信用基地局アンテナの側面の模式図である。
【０１０６】
本実施例に係る移動通信用基地局アンテナ６は、図１８（ａ）に示すように、反射板６０と、反射板６０上に設けられた遮蔽板６１と、遮蔽板６１の両側面に設けられた誘電体６２ａおよび誘電体６２ｂと、遮蔽板６１を対称軸として線対称の位置に設けられた垂直偏波アンテナ素子６３ａおよび垂直偏波アンテナ素子６３ｂと、を備えて概略構成されている。
【０１０７】
この垂直偏波アンテナ素子６３ａと垂直偏波アンテナ素子６３ｂとの間隔は、図１８（ｂ）に示すように、約λ／４である。なお、垂直偏波アンテナ素子６３ａと垂直偏波アンテナ素子６３ｂとの間隔は、例えば、移動通信用基地局アンテナ６の許容される横方向の指向性に応じて変更可能である。
【０１０８】
本実施例において、垂直偏波アンテナ素子６３ａと垂直偏波アンテナ素子６３ｂとに同じ位相の同じ電力を給電すると、本実施例の移動通信用基地局アンテナ６の水平面指向性は、図１５に実線で示す指向性Ｃとなり、主ビームに対して横方向から後方にかけての角度範囲（０〜９０°および２７０〜３６０°）への主ビームの放射は、指向性Ａおよび指向性Ｂと比べて、より小さくなる。つまり、図１４（ｂ）に示す重複エリア１０２ａ〜重複エリア１０２ｃが小さくなり、通信エリアの設定が容易となる。次に、本実施例の移動通信用基地局アンテナ６の指向性が、横方向から後方にかけて小さくなる理由を示す。以下では、特に横方向（図１５の９０°および２７０°方向）の放射について考察する。
【０１０９】
（指向性について）
図１９は、比較例３に係る移動通信用基地局アンテナの垂直偏波アンテナ素子から放出される放射の合成波に関する模式図である。図２０は、比較例４に係る移動通信用基地局アンテナの垂直偏波アンテナ素子から放出される放射の合成波に関する模式図である。図２１は、実施例４に係る移動通信用基地局アンテナの垂直偏波アンテナ素子から放出される放射の合成波に関する模式図である。
【０１１０】
まず、比較例３の移動通信用基地局アンテナ５ａにおいては、図１９に示すように、垂直偏波アンテナ素子５２ａから放出された実線で示す放射５２０ａと、垂直偏波アンテナ素子５２ｂから放出された点線で示す放射５２０ｂと、を合成すると、合成された合成波は、放射５２０ａが間隔λ／４進行して放射５２０ｂと合成されて位相差Δθが約９０°となるので、打ち消しあわずに残存する。
【０１１１】
一方、比較例４の移動通信用基地局アンテナ５ｂにおいては、図２０に示すように、垂直偏波アンテナ素子５２ａから放出された実線で示す放射５２０ａと、垂直偏波アンテナ素子５２ｂから放出された点線で示す放射５２０ｂと、を合成すると、合成された合成波は、位相差Δθが約１８０°、つまり、ほぼ逆位相となるため、打ち消しあって小さくなる。
【０１１２】
続いて、実施例４の移動通信用基地局アンテナ６においては、図２１に示すように、垂直偏波アンテナ素子６３ａから放出された実線で示す放射６３０ａと、垂直偏波アンテナ素子６３ｂから放出された点線で示す放射６３０ｂと、を合成すると、誘電体６２ａおよび誘電体６２ｂの内部で、実効的な放射の波長は短縮されることから、合成された合成波は、これらの放射の位相差Δθが約１８０°となるので、打ち消しあって小さくなる。
【０１１３】
なお、垂直偏波アンテナ素子６３ａと垂直偏波アンテナ素子６３ｂとの間隔は、移動通信用基地局アンテナの許容される横方向の指向性に応じて、所定の範囲内で変更可能である。
【０１１４】
図２２は、実施例４に係る移動通信用基地局アンテナの垂直偏波アンテナ素子から放出される正面方向の放射に関する模式図である。
【０１１５】
また、実施例４においては、図２２に示すように、正面方向（図１５の１８０°方向）の放射については、垂直偏波アンテナ素子６３ａから放射される放射６３１ａ（図２２の実線）と、垂直偏波アンテナ素子６３ｂから放射される放射６３１ｂ（図２２の点線）と、の位相差が０°で同相のため打ち消されずに正面方向に放射される。
【０１１６】
またこのとき、本実施例に係る移動通信用基地局アンテナ６は、図２２に示すように、垂直偏波アンテナ素子６３ａおよび垂直偏波アンテナ素子６３ｂの正面から±４５°方向に誘電体がないように、つまり、誘電体内を電波が進行しないように、垂直偏波アンテナ素子６３ａおよび垂直偏波アンテナ素子６３ｂの高さを設定することで、正面方向から±４５°方向の指向性への影響は小さく、かつ、横方向への放射抑制の効果を上げることができる。
【０１１７】
従って、本実施例の移動通信用基地局アンテナ６によれば、寸法を大きくすることなく、正面方向の指向性への影響を小さく抑え、さらに、横方向への放射を抑制することができる。続いて、誘電体の厚さの設定等について説明する。なお、実施例５に係る移動通信用基地局アンテナは、遮蔽板を持たない構成とする。
【実施例５】
【０１１８】
図２３は、実施例５に係る移動通信用基地局アンテナの短手方向の側面の模式図である。図２３では、アンテナ素子対の代わりに、垂直偏波アンテナ素子を２つのアレイアンテナに１つずつ備えた移動通信用基地局アンテナ７を図示している。この移動通信用基地局アンテナ７は、反射板７０と、誘電体７１と、垂直偏波アンテナ素子７２および垂直偏波アンテナ素子７３と、を備えて概略構成されている。
【０１１９】
図２３に示す移動通信用基地局アンテナ７は、誘電体７１の厚さＷ１を２λ／１６、誘電体７１の側面から垂直偏波アンテナ素子７２の中心までの距離Ｗ２をλ／１６、誘電体７１の比誘電率を９とする。このとき、２つの垂直偏波アンテナ素子７２および垂直偏波アンテナ素子７３の距離（物理長）は、図２３に示すように、４λ／１６（λ／４）である。
【０１２０】
ここで、誘電体７１の厚さＷ１の物理長は、２λ／１６であるが、誘電体７１の電気長としては、物理長に比誘電率の平方根をかけたものに等しいので、（２λ／１６）×√９が成り立つ。つまり、誘電体７１の電気長は、６λ／１６となる。
【０１２１】
従って、垂直偏波アンテナ素子７２と垂直偏波アンテナ素子７３間の電気長は、誘電体７１の電気長に、上記の距離Ｗ２を２倍したものを加算すれば求められる。これを計算すると、垂直偏波アンテナ素子７２と垂直偏波アンテナ素子７３間の電気長は、λ／２となる。よって、上記の実施例４に示したように、垂直偏波アンテナ素子７２および垂直偏波アンテナ素子７３からの横方向の放射の位相差が１８０°となるので、逆相となり、この２つの放射の合成波は、打ち消しあって小さくなる。
【０１２２】
上記の結果により、誘電体７１の厚さＷ１は、第１のアンテナ素子対としての垂直偏波アンテナ素子７２と第２のアンテナ素子対としての垂直偏波アンテナ素子７３との物理長の約１／２であることが好ましい。なお、誘電体７１の厚さＷ１および比誘電率εは、移動通信用基地局アンテナの許容される横方向の指向性に応じて所定の範囲内で変更可能である。
【０１２３】
また、垂直偏波アンテナ素子７２と垂直偏波アンテナ素子７３との間隔（Ｗ１＋２Ｗ２）は、移動通信用基地局アンテナの許容される横方向の指向性に応じて、所定の範囲内で変更可能である。
【０１２４】
また、本実施例において、垂直偏波アンテナ素子７２および垂直偏波アンテナ素子７３の高さＨ１をλ／４、誘電体７１の高さＨ２を５λ／１６とすると、垂直偏波アンテナ素子７２および垂直偏波アンテナ素子７３の正面から±４５°方向に放射を遮る誘電体７１がなく、正面方向への放射の影響をあまり受けずに、横方向への放射に対する効果を上げることができる。
【０１２５】
従って、移動通信用基地局アンテナ７の誘電体７１の反射板７０の表面からの高さＨ２が、垂直偏波アンテナ素子７２または垂直偏波アンテナ素子７３（アンテナ素子対）の反射板７０の表面からの高さの約５／４倍であることが好ましい。
【０１２６】
さらに、移動通信用基地局アンテナ７は、垂直偏波アンテナ素子７２と垂直偏波アンテナ素子７３との間隔をｄ（＝Ｗ１＋２Ｗ２）、誘電体７１の厚さＷ１をｔ、誘電体７１の比誘電率をεとすると、電気長は以下の式（１）で求められる。
電気長±α（０≦α≦λ／８）＝ｄ＋ｔ（−１＋√ε）・・・（１）
【０１２７】
上記に示したように、電気長がλ／２、αがゼロのとき、横方向の合成波は、最も小さくなる。従って、電気長がλ／２となる、ｄ、ｔ、εを式（１）から求めることにより、横方向から後方への放射が最も少ない移動通信用基地局アンテナ７を得ることができる。言い換えるなら、式（１）に基づいて、移動通信用基地局アンテナの許容される横方向の指向性に応じて所定の範囲内でｄ、ｔ、εを変更可能である。例えば、移動通信用基地局アンテナの許容される横方向の指向性を得るため、電気長がλ／２±λ／８（α＝λ／８）の範囲内である必要があるとき、ｄ、ｔ、εのいずれか２つを設定した後、式（１）に基づいて残りのパラメータを決定することができる。よって、例えば、ｄおよびｔが上記の値であるとき、誘電体７１の比誘電率εは、電気長の許容範囲がλ／２±λ／８であるとすると、式（１）より２≦ε≦１６である。また、例えば、ｔおよびεが上記の値であるとき、間隔ｄは、電気長の許容範囲がλ／２±λ／８であるとすると、式（１）より２λ／１６≦ｄ≦６λ／１６である。さらに、例えば、ｄおよびεが上記の値であるとき、厚さｔは、電気長の許容範囲がλ／２±λ／８であるとすると、式（１）よりλ／１６≦ｔ≦３λ／１６である。
【０１２８】
以上、本発明の実施の形態及びその実施例を説明したが、上記に記載した実施の形態及び実施例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態及び実施例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
【符号の説明】
【０１２９】
１、１ａ〜１ｃ、２ａ、２ｂ、３、４、５ａ、５ｂ、６、７…移動通信用基地局アンテナ
１０…反射板
１０ａ…主面
１１ａ、１１ｂ…アレイアンテナ
１２…遮蔽板
１３ａ、１３ｂ…誘電体
１４…アンテナ素子対
１５、１５ａ、１５ｂ…垂直偏波アンテナ素子
１６…水平偏波アンテナ素子
１７ａ〜１７ｄ…第１の給電ポート〜第４の給電ポート
２０ａ、２０ｂ…反射板
２１ａ、２１ｂ…垂直偏波アンテナ素子
２２ａ、２２ｂ…垂直偏波アンテナ素子
３０…反射板
３１ａ、３１ｂ…アレイアンテナ
３３…遮蔽板
３４ａ、３４ｂ…誘電体
３５ａ〜３５ｄ…第１の給電ポート〜第４の給電ポート
３６ａ〜３６ｄ…分岐回路
４０…反射板
４１ａ、４１ｂ…アレイアンテナ
４３…遮蔽板
４４ａ、４４ｂ…誘電体
４５、４６…給電ポート
５０…反射板
５１…遮蔽板
５２ａ、５２ｂ…垂直偏波アンテナ素子
６０…反射板
６１…遮蔽板
６２ａ、６２ｂ…誘電体
６３ａ、６３ｂ…垂直偏波アンテナ素子
７０…反射板
７１…誘電体
７２、７３…垂直偏波アンテナ素子
１００ａ〜１００ｃ…主ビーム放射パターン
１０１ａ〜１０１ｃ…サービスエリア
１０２ａ〜１０２ｃ…重複エリア
１５０、１６０…スリット
２１４…遮蔽板
２１５、２１６…誘電体
３２０ａ、３２０ｂ、３２１ａ、３２１ｂ、３２２ａ、３２２ｂ、３２３ａ、３２３ｂ、３２４ａ、３２４ｂ、３２５ａ、３２５ｂ、３２６ａ、３２６ｂ、３２７ａ、３２７ｂ…垂直偏波アンテナ素子
３７０ａ、３７０ｂ、３７１ａ、３７１ｂ、３７２ａ、３７２ｂ、３７３ａ、３７３ｂ、３７４ａ、３７４ｂ、３７５ａ、３７５ｂ、３７６ａ、３７６ｂ、３７７ａ、３７７ｂ…水平偏波アンテナ素子
４２７ａ、４２７ｂ…垂直偏波アンテナ素子
５２０ａ、５２０ｂ、６３０ａ、６３０ｂ、６３１ａ、６３１ｂ…放射
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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