(57)【要約】【課題】  簡易な構成で十分に無指向性のビームパターンを確保するとともに、十分なダイバシチィ効果を発揮しうる移動体通信の無線基地局に使用するダイバシチィアンテナを提供すること。【解決手段】    無指向性の第１アンテナ１１ａ及び第２アンテナ１１ｂとが、ダイバシチィアンテナの受信周波数の少なくとも半波長の距離互いに離間され、第１アンテナ１１ａにおいて受信された第１電波と、第２アンテナ１１ｂにおいて受信された第２電波は、電力分配合成回路において互いに位相を変えて分配、かつ、合成されて、第１合成電波と第２合成電波を出力することによって、第１合成電波に係る第１合成アンテナの指向性と、第２合成電波に係る第２合成アンテナの指向性とは、水平面のビームのピークがずれており、２つの入力電圧をダイバシチィ受信機により、選択又は合成することにより、空間ダイバシチィ効果及び指向性ダイバシチィ効果を奏する。【選択図】図１
2013207790.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイバシチィ受信機を備えた無線基地局に使用する無指向性の第１アンテナ及び第２アンテナを有するダイバシチィアンテナであって、
前記第１アンテナと前記第２アンテナとは、前記ダイバシチィアンテナの受信周波数の少なくとも半波長の距離互いに離間され、
前記第１アンテナにおいて受信された第１電波と、前記第２アンテナにおいて受信された第２電波は、電力分配合成回路において互いに位相を変えて分配、かつ、合成されて、第１合成電波と第２合成電波を出力することによって、
前記第１合成電波に係る第１合成アンテナの指向性と、前記第２合成電波に係る第２合成アンテナの指向性とは、水平面のビームのピークがずれており、
前記第１合成電波と第２合成電波の２つの入力電圧をダイバシチィ受信機により、選択又は合成することにより、空間ダイバシチィ効果及び指向性ダイバシチィ効果を奏することが可能なことを特徴とするダイバシチィアンテナ。
【請求項２】
前記電力分配合成回路は、９０°ハイブリッド分配合成器であり、第１電波及び第２電波は各々等分配及び合成され、前記９０°ハイブリッド分配合成器から出力される第１合成電波と第２合成電波との位相のずれは９０°であることを特徴とする請求項１に記載のダイバシチィアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイバシチィアンテナに関し、移動体通信の無線基地局に使用するダイバシチィアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体通信においては、移動無線局から、ほとんどのエリアにおいて、直接、無線基地局を見通すことが出来ないため、直接波ではなく、建造物、地形からの反射波や回折波等の複数の経路を経た複数の電波を無線基地局が受信する見通し外通信となる。そのため、経路の異なる電波が干渉し合い、アンテナの受信入力電圧の強度が激しく変動してしまう（マルチパスフェージング）。
【０００３】
これを２系統の受信アンテナを用いて、電波の受信入力変動を緩和する技術として、ダイバシチィ受信技術が知られている。ダイバシチィ受信とは、電波の相互干渉によるマルチパスフェージングの影響を軽減するために、複数の互いに相関の低い受信波を得て、これらの受信波を合成もしくは選択することにより、受信レベルの落込みを軽減して、通信の質や信頼性を上げる技術である。
【０００４】
ダイバシチィ受信の方法としては、空間的に十分離した複数の受信アンテナを用いる方法(空間ダイバシチィ)、垂直及び水平偏波をそれぞれ受信する２本のアンテナを用いる方法（偏波ダイバシチィ）、指向性の異なる複数の受信アンテナを用いる方法（指向性ダイバシチィ）、同一信号を複数の異なる周波数で送信する方法（周波数ダイバシチィ）及び同一信号を時間の間隔をおいて複数回送信する方法（時間ダイバシチィ）が知られている。
【０００５】
［従来のダイバシチィアンテナ］
図４を用いて、従来のダイバシチィアンテナを説明する。図４は、従来の移動体通信の無線基地局に使用するダイバシチィアンテナの概要を示す図であって、（ａ）は、その外観構成を示す斜視図であり、（ｂ）はアンテナの構成を示すブロック図である。
【０００６】
図４（ａ）に示す従来の送受信アンテナ３０は、大きく、２つのオムニアンテナ３１（第１アンテナ３１ａ，第２アンテナ３１ｂ）から構成される。無線基地局から見て、３６０度の全方向にサービスエリアを得たい場合に無指向性アンテナ（オムニアンテナ）が用いられる。
【０００７】
２つのオムニアンテナ３１が、鉄塔の鋼管柱３３を介して対向するように配されており、鋼管柱３３とオムニアンテナ３１との間に横架されたアーム３２により、オムニアンテナ３１が鋼管柱３３に固定されている。オムニアンテナ３１は、円筒形をしており、円筒状レドーム内に、図示しないアンテナの放射素子が配されており、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１アンテナ３１ａは第１給電ライン３１ａ１に接続され、第２アンテナ３１ｂは第２給電ライン３１ｂ１に接続されて、無線基地局３７内の基地局無線機３８に引き込まれている。
【０００８】
図４（ｂ）に示すように、第１給電ライン３１ａ１は、送受信共用器３５に接続されている。送受信共用器３５は、公知の構成であり、詳細な説明は省略するが、送信と受信を同時に行う無線機において、送信用アンテナと受信用アンテナとを1本のアンテナで共用した場合、強力な送信波が受信機に流入し受信を妨げてしまうため、送信経路と受信経路とを電気的に分離するために使用される部品である。
【０００９】
送受信共用機３５は、基地局無線機３８の送信機３８ａ及び第１受信機３８ｂ１に接続されている。そのため、第１アンテナ３１ａは送受信共用のアンテナとして機能する。
【００１０】
一方、第２アンテナ３１ｂは、そのまま、無線基地局３７内の基地局無線機３８に引き込まれて、第２受信機３８ｂ２に接続されている。従って、第２アンテナ３１ｂは、受信用のアンテナとして機能する。
【００１１】
そのため、従来の送受信アンテナ３０は、第１受信機３８ｂ１と第２受信機３８ｂ２との２つの受信機３８ｂにより、空間ダイバシチィ効果を得るものであり、第１受信機３８ｂ１と第２受信機３８ｂ２における受信にともない、図示しないダイバシチィ合成回路により、公知のダイバシチィ合成法である選択合成法、等利得合成法、最大比合成法等の何れかにより電波の合成が行われ、電圧の高い電波が選択される（選択合成法）又は合成電波が用いられる（等利得合成法、最大比合成法等）。
【００１２】
この２つのオムニアンテナ３１は、空間ダイバシチィ効果を得るべく、可能な限り、アンテナ同士の間隔Ｌ１（図４（ａ）参照）を離して、伝搬経路の異なる電波を受けるようにしている。一般に、３波長（３λ）から１０波長程度離して設置している。
【００１３】
例えば、消防防災無線に用いられる２６０ＭＨz帯の場合、１波長（１λ）が１．１ｍであり、２つのオムニアンテナ３１の離隔は、３．３ｍ〜１１ｍと非常に大型な構成となってしまう。
【００１４】
ここで、図５を用いて、従来の送受信アンテナ３０の水平面のビームパターンを示す。図５は、図４のダイバシチィアンテナの水平面のビームパターンを包絡線で示す図である。図５においては、例として利得が６．３ｄＢｉのオムニアンテナ３１を使用して計測を行ったものであり、実線で示した線が第１アンテナ３１ａの指向性であり、破線で示した線が第２アンテナ３１ｂの指向性である。
【００１５】
両指向性ともに鋼管柱３３等の障害物の影響により、リップルが立っており（波だった波形となっており）、第１アンテナ３１ａは、１８０度方向、第２アンテナ３１ｂは０度方向に指向性が現れている。
【００１６】
２本のオムニアンテナ３１はともに、指向性が現れる方向とは反対方向の利得が３ｄＢｉ程度というように、６．３ｄＢｉのオムニアンテナ３１の利得の約半分になってしまっている。また、２本のオムニアンテナ３１の利得の分布は、低い部分は約１．６ｄＢｉから高い部分は８．４ｄＢｉとなっている。
【００１７】
特に、図５に示すように、第１アンテナ３１ａは鋼管柱３３及び第２アンテナ３１ｂの影響により、１８０度方向が５ｄＢｉ程度の利得があるのに対して、０度方向が３ｄＢｉ程度の利得となっている。一方、第２アンテナ３１ｂは鋼管柱３３及び第１アンテナ３１ａの影響により、０度方向が５ｄＢｉ程度の利得があるのに対して、１８０度方向が３ｄＢｉ程度の利得となっている。
【００１８】
そのため、図５に示すように、−３０度方向から３０度方向（図５のａ−ａ’）にかけては、第２アンテナ３１ｂの利得が常に高く、１〜３ｄBｉ程度の利得差が生じてしまっており、そのため、そのため、−３０度方向から３０度方向にかけては、空間ダイバシチィ効果が低くなってしまっている。１５０度方向から−１５０度方向（図５のｂ−ｂ’）にかけても同様である。
【００１９】
このように、無線基地局から見て、３６０度の全方向にサービスエリアを得たい場合は、オムニアンテナを用いるものの、オムニアンテナは、反射板が無く、全方向から電波を受けるために、鉄塔や鋼管柱などアンテナを設置した場所に近い金属等の影響を受けやすい。
【００２０】
その結果、鋼管柱自身が反射板の効果を示してしまい、指向性が出てオムニアンテナのビームパターンが、無指向性ではなくなり、さらにダイバシチィ受信を行う２本のアンテナ間でも互いに干渉し合い、ビームパターンが大きく波打つばかりか、２つのアンテナの指向性が大きく異なることがあった。
【００２１】
この結果、ダイバシチィ受信効果が減少してしまい、３６０度のサービスエリアを望んでいたものが、指向性を持つものになってしまっていた。
【００２２】
尚、図６は、オムニアンテナ単体の水平面のビームパターンを包絡線で示す図である。図６に示すように、オムニアンテナ単体（１本）は、電波暗室等の電波を反射しない環境においては、ほぼ完全な円（無指向性）に近いビームパターンとなる。
【００２３】
しかしながら、現実のアンテナ設置環境では、既設の鉄塔等の塔頂部は既に何らかのアンテナ等が設置されている場合が多く、図４の如く、アンテナを鉄塔としての鋼管柱の途中に設置せざるを得ないような場合が大半である。また、鉄塔等の塔頂部にアンテナを設置可能だった場合においても、アンテナの離隔を十分に取ることが出来ない場合もあり、やはり２つのオムニアンテナ間で干渉し合う。
【００２４】
そのため、アンテナが固定される鉄塔（鋼管柱）等の金属の影響で、指向性が現れてしまうため、図４（ａ）の如く、鉄塔（鋼管柱）を中心に２本のオムニアンテナを設置して、鉄塔を中心に十分なダイバシチィ効果が得られるように距離を離してアンテナを配置する必要があり、前記図４（ａ）に示す構成となる。また、仮に鋼管柱３３がアンテナの側方に位置しない場合でも、２本のオムニアンテナが互いに干渉しあい、やはり図５の如くリップルが立ってしまう。また、オムニアンテナ単体では、アンテナが単体であることから、空間ダイバシチィ効果を得ることができず、フェージングへの対策が効果的に施せない。
【００２５】
［従来の他のダイバシチィアンテナ］
そのため、これらを改善するために、効果的にダイバシチィ効果、特に空間ダイバシチィ効果を得る方策として、図７に示すようなダイバシチィアンテナが知られている。図７は、従来の他のダイバシチィアンテナの外観構成を示す図であり、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は平面図である。
【００２６】
図７に示すように、従来の他の送受信アンテナ４０は、鋼管柱４３の影響を避けるように、鋼管柱４３と反対側に指向性を有する１８０度ビームアンテナ４１を、鋼管中を挟んで４つ設置した構成を採っている。
【００２７】
各々の１８０度ビームアンテナ４１は、図示しないアンテナの放射素子を内部に備えた円筒状のレドームと、レドームと鋼管柱３２との間に配され、レドーム側が優角（１８０度より大きい角度）に折り曲げられた反射板４９とから構成されており、アーム部４２が横架されることによって鋼管柱４３に固定されている。反射板４９の存在によって、指向性アンテナとなるものである。
【００２８】
各々の１８０度ビームアンテナ４１は、鋼管柱４３を挟んで背を向け合うアンテナ同士が１つの系統を構成するため、従来の他の送受信アンテナ４０は、第１系統アンテナ４１ａと第２系統アンテナ４１ｂの２系統のアンテナから構成される。
【００２９】
第１系統アンテナ４１ａは、互いに背を向け合う第１系統第１アンテナ４１ａ１と第１系統第２アンテナ４１ａ２から構成され、給電ライン４６を介して接続された第１ハイブリッド分配合成器４４ａに接続されている。
【００３０】
また、同様に第２系統アンテナ４１ｂは、互いに背を向け合う第２系統第１アンテナ４１ｂ１と第２系統第２アンテナ４１ｂ２から構成され、給電ライン４６を介して接続された第２ハイブリッド分配合成器４４ｂに接続されている。
【００３１】
ハイブリッド分配合成器４４（第１ハイブリッド分配合成器４４ａ，第２ハイブリッド分配合成器４４ｂ）は、マイクロストリップ線路等が用いられ、第１系統アンテナ４１ａ及び第２系統アンテナ４１ｂの各々の系統における背を向け合うアンテナ同士の信号をハイブリッドで合成及び等分配するものであって、２つのハイブリッド分配合成器４４に接続されている４つの各端子４４ｃがダイバシチィブランチを構成可能である。
【００３２】
送信については図示しない送受信共用器により、４つの１８０度ビームアンテナ４１より、電波の送信が可能である(非特許文献１参照)。
【００３３】
上記のように、従来の他の送受信アンテナ４０は、各々の系統で電波をハイブリッド合成することにより、各々の系統で３６０度（無指向）のビームパターンを得ていた。そして、２つの系統が互いに９０度、方向（角度）を変えた位置に配されていることにより、２系統の無指向性アンテナとなる第１系統アンテナ４１ａと第２系統アンテナ４１ｂとの間でダイバシチィ受信が行われ、公知のダイバシチィ合成法を用いて空間ダイバシチィ効果を得ていた。
【００３４】
次に、図８及び図９を用いて、従来の他の送受信アンテナ４０の水平面のビームパターンを説明する。図８は、図７のダイバシチィアンテナの水平面のビームパターンを包絡線で示す図である。図９は、１８０度ビームアンテナ単体の水平面のビームパターンを包絡線で示す図である
【００３５】
例えば、第１系統第１アンテナ４１ａ１といった１８０度ビームアンテナ４１単体は、図９のような指向性を示すものであって、図９における０度方向が指向方向となっており、９ｄＢｉの利得が得られている。反対に１８０度方向においては、反射板４９の存在により、指向性を遮断しているため、利得が０ｄＢｉとなっている。
【００３６】
そのため、鋼管柱４３を挟んで背を向けるように、第１系統第２アンテナ４１ａ２を配し、その両者からの電波を第１ハイブリッド分配合成器４４ａにより合成するものであり、この合成された第１系統アンテナ４１ａの指向性が図８に示す実線の包絡線となっている。
【００３７】
同様に、第２系統第１アンテナ４１ｂ１及び第２系統第２アンテナ４１ｂ２からの両電波ももう一方の第２ハイブリッド分配合成器４４ｂにより合成され、この合成された第２系統アンテナ４１ｂの指向性が図８に示す波線の包絡線となっている。従来の他の送受信アンテナ４０の利得は、−１４．８ｄＢｉから９．７ｄＢｉの範囲となっている。
【００３８】
【非特許文献１】日本電信電話公社  横須賀電気通信研究所  「１８０°ビームアンテナを用いた基地局スペースダイバシチィの特性」  日本  昭和５９年度電子通信学会総合全国大会  ２４５１番
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３９】
しかしながら、この従来の他の送受信アンテナ４０は、空間ダイバシチィ効果を得るべく、前述した従来の送受信アンテナ３０と同様に、可能な限り、２つの系統のアンテナ同士の間隔Ｌ２（図７（ｂ）参照）を離して、伝搬経路の異なる電波を受けるようにしている。一般に、３波長（３λ）から１０波長程度離して設置している。
【００４０】
例えば、消防防災無線に用いられる２６０ＭＨz帯の場合、前述の如く１波長（１λ）が１．１ｍであり、２つの系統のアンテナ間距離は、図７のＬ２で３．３ｍ〜１１ｍと非常に大型な構成となってしまう。
【００４１】
この従来の他の送受信アンテナ４０は、３６０度の全方向にサービスエリアを得るためには、４つの１８０度ビームアンテナ（指向性アンテナ）が必要となることから、その構成が複雑であり、かつ、コストもかかってしまっていた。
【００４２】
そこで、本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で十分に無指向性のビームパターンを確保するとともに、十分なダイバシチィ効果を発揮しうる移動体通信の無線基地局に使用するダイバシチィアンテナ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】
【００４３】
上記目的達成のため、本発明は、ダイバシチィ受信機を備えた無線基地局に使用する無指向性の第１アンテナ及び第２アンテナを有するダイバシチィアンテナであって、前記第１アンテナと前記第２アンテナとは、前記ダイバシチィアンテナの受信周波数の少なくとも半波長の距離互いに離間され、前記第１アンテナにおいて受信された第１電波と、前記第２アンテナにおいて受信された第２電波は、電力分配合成回路において互いに位相を変えて分配、かつ、合成されて、第１合成電波と第２合成電波を出力することによって、第１合成電波に係る第１合成アンテナの指向性と、第２合成電波に係る第２合成アンテナの指向性とは、水平面のビームのピークがずれており、前記第１合成電波と第２合成電波の２つの入力電圧をダイバシチィ受信機により、選択又は合成することにより、空間ダイバシチィ効果及び指向性ダイバシチィ効果を奏することが可能なことを特徴とする。
【００４４】
また、本発明のダイバシチィアンテナにおける前記電力分配合成回路は、９０°ハイブリッド分配合成器であり、第１電波及び第２電波は各々等分配及び合成され、前記９０°ハイブリッド分配合成器から出力される第１合成電波と第２合成電波との位相のずれは９０°であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００４５】
本発明によれば、簡易な構成で十分に無指向性のビームパターンを確保するとともに、十分なダイバシチィ効果を発揮しうる。
【００４６】
具体的には、アンテナの本数を２本以上に増やすことなく、鉄塔等に取り付けた場合であっても、無指向性のビームパターンを確保し、更にダイバシチィ効果を十分確保することが可能である。
【００４７】
無指向性のビームパターンを得ることができる点については、単独のアンテナでは、鉄塔の影響で、指向性が出てしまい、無指向性ではないが、２つのオムニアンテナからの電波を９０°ハイブリッド分配合成器で分配及び合成することにより、鉄塔の影響で利得の下がった方向は、他方のアンテナでは影響が及ぼされていないため、互いに補い合い、結果として元々の無指向性に近いビームパターンが得られることが可能である。
【００４８】
また、ダイバシチィ効果を十分に確保できる点については、２つのオムニアンテナからの電波を９０°ハイブリッド分配合成器で分配及び合成することにより、ビームパターンにリップル（波打ち）が生じるが、合成後のアンテナの利得は、リップルの高い部分はさらに利得が上昇し、低い部分は利得がさらに下がる。
【００４９】
しかしながら、２つのアンテナ間の水平方向の距離を離したことによる空間ダイバシチィ効果のみならず、９０°ハイブリッド分配合成器により位相を変えた合成指向性を有する２つの合成電波により、上記空間ダイバシチィ効果に加えて、アンテナのピーク利得が方向的にずれた指向性アンテナとして動作することによる、指向性ダイバシチィ効果が得られ、十分にダイバシチィ効果を得ることが可能である。
【００５０】
そのため、空間ダイバシチィ効果のみならず、指向性ダイバシチィ効果を有することから、アンテナ間の水平方向の距離をある程度短くしても、十分なダイバシチィ受信効果を得ることが可能である。
【００５１】
さらに、９０°ハイブリッド分配合成器による分配及び合成後のアンテナ利得は、リップルの高い部分の利得は、アンテナ単体時の利得に比べ高くなっているため、包絡線で見ると、利得が向上し、高いダイバシチィ受信効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明のダイバシチィアンテナの概要を示す図であって、（ａ）は、その外観構成を示す斜視図であり、（ｂ）はアンテナの構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す９０°ハイブリッド分配合成器の説明図である。
【図３】図１のダイバシチィアンテナの水平面のビームパターンを包絡線で示す図である。
【図４】従来のダイバシチィアンテナの概要を示す図であって、（ａ）は、その外観構成を示す斜視図であり、（ｂ）はアンテナの構成を示すブロック図である。
【図５】図４のダイバシチィアンテナの水平面のビームパターンを包絡線で示す図である。
【図６】オムニアンテナ単体の水平面のビームパターンを包絡線で示す図である。
【図７】従来の他のダイバシチィアンテナの外観構成を示す図であり、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は平面図である。
【図８】図７のダイバシチィアンテナの水平面のビームパターンを包絡線で示す図である。
【図９】１８０度ビームアンテナ単体の水平面のビームパターンを包絡線で示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
以下、本発明によるダイバシチィアンテナの実施形態について図面を参照して説明する。尚、本発明によるダイバシチィアンテナは、水平方向に離れた位置に配された、指向性の範囲が重複する２つのアンテナにおいて受信された２つの電波を９０°ハイブリッド分配合成器（電力分配合成回路）により合成することによって、９０°ハイブリッド分配合成器の２つの出力には、２つの入力電波に対して互いに９０°の位相差がある１／２ずつの信号が出力されることにより、空間ダイバシチィ効果のみならず、指向性（角度）ダイバシチィ効果を得ることができ、簡易な構成で十分に無指向性のビームパターンを確保しつつ、十分なダイバシチィ効果を発揮しうるものである。
【００５４】
[本発明によるダイバシチィアンテナの構成]
図１及び図２を用いて、本発明によるダイバシチィアンテナの構成について説明する。図１は、本発明のダイバシチィアンテナの概要を示す図であって、（ａ）は、その外観構成を示す斜視図であり、（ｂ）はアンテナの構成を示すブロック図である。図２は、図１に示すハイブリッド分配合成器の説明図である。
【００５５】
本発明によるダイバシチィアンテナは、図４に示す従来のダイバシチィアンテナにおける構成に対して、２つのアンテナで受信された電波がまず９０°ハイブリッド分配合成器（電力分配合成回路）を介して分配及び合成される点に特徴があり、他の構成は、図４と同様であり、同様の構成については、詳細な説明は省略する。
【００５６】
図１（ａ）に示す本発明によるダイバシチィアンテナ１は、３６０度の全方向にサービスエリアを得るべく、大きく、２つのオムニアンテナ１１（第１アンテナ１１ａ，第２アンテナ１１ｂ）から構成される。
【００５７】
２つのオムニアンテナ１１が、鉄塔の鋼管柱１３を介して対向するように配されており、アンテナの支持柱としての鋼管柱１３とオムニアンテナ１１との間に横架されたアーム１２により、オムニアンテナ１１が鋼管柱３３に固定されている点は、図４（ａ）に係る従来の送受信アンテナ３０と同様である。また、オムニアンテナ１１の構成も従来の送受信アンテナ３０のオムニアンテナ３１と同様である。
【００５８】
図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１アンテナ１１ａは給電ライン１６により、また、第２アンテナ１１ｂは給電ライン１６により、９０°ハイブリッド分配合成器１４を介して無線基地局１７内の基地局無線機１８に引き込まれている。第１アンテナ１１ａにより受信された電波を第１電波、第２アンテナ１１ｂにより受信された電波を第２電波とする。
【００５９】
９０°ハイブリッド分配合成器１４は、無線周波数帯の高周波信号の電力分配及び電力合成に利用される電力分配合成回路として広く用いられている９０°ハイブリッド分配合成器が使用され、マイクロストリップ線路等によって構成される。
【００６０】
図１（ｂ）及び図２に示すように、９０°ハイブリッド分配合成器１４は、４つの端子１４ａを備え、アンテナ側を入力と捉え、無線機側を出力と捉えた場合、１つの入力に対して２つの出力間で９０°位相差のある等分配がなされ、かつ、２つの入力に各々入力を行うと互いに９０°位相差のある等分配がなされて合成されて各々の出力同士が９０°位相差のある信号が出力される。また、９０°ハイブリッド分配合成器１４は、両方向性であり、入力側と出力側の両方向から同様に信号の分配及び合成が可能となっている。
【００６１】
４つの端子１４ａについて、第１アンテナ１１ａに接続される第１入力端子をＩＮ１とし、第２アンテナ１１ｂに接続された第２入力端子をＩＮ２とし、送受信共用器１５に接続された第１出力端子をＯＵＴ１とし、第２受信機に１８ｂ２にそのまま接続された第２出力端子をＯＵＴ２として、９０°ハイブリッド分配合成器１４を説明する。
【００６２】
９０°ハイブリッド分配合成器１４は、例えば、ＩＮ１から入力した信号（第１電波）は、ＯＵＴ１とＯＵＴ２に半分ずつに等分配されて、９０°位相がずれた信号が出力される。
【００６３】
また、ＩＮ１とＩＮ２とに別々の信号を各々入力（第１電波及び第２電波）するとＩＮ１とＩＮ２の信号がともにＯＵＴ１とＯＵＴ２に等分配されるが、ＩＮ１に入力された信号は、ＯＵＴ１とＯＵＴ２で見ると、９０°位相差がある信号となっている。同様にＩＮ２に入力された信号は、ＯＵＴ１とＯＵＴ２で見ると、９０°位相差がある信号となっている。
【００６４】
即ち、ＩＮ１とＩＮ２に別々の信号を入力すると、ＯＵＴ１及びＯＵＴ２に、各々１/２ずつの信号が出力されるが、互いに９０°の位相差がある為、アンテナビームで見ると無指向性のアンテナではあるが、リップルの位置が互いにずれたアンテナとなる。
【００６５】
これによって、２つのオムニアンテナ１１間で、方向（水平方向の角度）によって、ビームの利得の差が生じ、指向性ダイバシチィ受信が可能となる。
【００６６】
図１（ｂ）に示すように、９０°ハイブリッド分配合成器１４のＯＵＴ１は、給電ライン１６を介して送受信共用器１５に接続されている。送受信共用機１５は、基地局無線機１８の送信機１８ａ及び第１受信機１８ｂ１に接続されている。そのため、第１アンテナ１１ａは送受信共用のアンテナとして機能する。一方、９０°ハイブリッド分配合成器１４のＯＵＴ２は、そのまま、無線基地局１７内の基地局無線機１８に引き込まれて、第２受信機１８ｂ２に接続されている。第１受信機１８ｂ１及び第２受信機１８ｂ２は、協働してダイバシチィ受信機（受信機１８ｂ）として機能する。
【００６７】
また、９０°ハイブリッド分配合成器１４は、前述の如く、入力側と出力側の両方向から同様に９０°位相を変えた電波の分配及び合成が可能となっているため、送信機１８ａからの信号の出力は、送受信共用器１５及びＯＵＴ１を介してハイブリッド分配合成器１４で分配されて、第１アンテナ１１ａ及び第２アンテナ１１ｂの両オムニアンテナ１１から出力される。そのため、第１アンテナ１１ａと同様に、第２アンテナ１１ｂも送受信共用のアンテナとして機能する。
【００６８】
９０°ハイブリッド分配合成器１４の出力端子であるＯＵＴ１及びＯＵＴ２からは、９０°ハイブリッド分配合成器１４において、分配され合成された互いに９０°位相がずれた２つの合成電波が出力される。ＯＵＴ１からの出力を第１合成電波とし、ＯＵＴ２からの出力を第２合成電波とする。また、第１合成電波を受信する、第１アンテナ１１ａ、第２アンテナ１１ｂ及び９０°ハイブリッド分配合成器１４（ＯＵＴ１）とによって構成されるアンテナを第１合成アンテナとする。同様に、第２合成電波を受信する、第１アンテナ１１ａ、第２アンテナ１１ｂ及び９０°ハイブリッド分配合成器１４（ＯＵＴ２）とによって構成されるアンテナを第２合成アンテナとする。
【００６９】
第１の合成電波は、ＯＵＴ１に給電ライン１６及び送受信共用器１５を介して接続された第１受信機１８ｂ１において受信され、第２の合成電波は、ＯＵＴ２に給電ライン１６を介して接続された第２受信機１８ｂ２において受信されて、空間ダイバシチィ効果のみならず、指向性（角度）ダイバシチィ効果をも得ることが可能である。
【００７０】
即ち、ダイバシチィアンテナ１は、第１受信機１８ｂ１と第２受信機１８ｂ２との２つの受信機１８ｂにより、空間ダイバシチィ効果及び指向性ダイバシチィ効果を得るものであり、第１受信機１８ｂ１と第２受信機１８ｂ２における受信にともない、図示しないダイバシチィ合成回路により、公知のダイバシチィ合成法である選択合成法、等利得合成法、最大比合成法等の何れかにより合成指向性を有する２つの電波（第１の合成電波、第２の合成電波）の合成が行われ、電圧の高い電波が選択される（選択合成法）又は合成電波が用いられる（等利得合成法、最大比合成法等）。
【００７１】
この２つのオムニアンテナ１１は、空間ダイバシチィ効果のみならず、指向性ダイバシチィ効果をも奏するため、従来の従来の送受信アンテナ３０及び従来の他の送受信アンテナ４０の如く、空間ダイバシチィ効果を確実に得るために可能な限り、アンテナ同士の間隔Ｌ３（図１（ａ）参照）を離す必要が少ない。
【００７２】
そのため、２つのオムニアンテナ１１のアンテナ同士の間隔Ｌ３は、両アンテナの受信の相関関係がないとされる半波長（１／２λ）以上であればよく、精度の確実性を期す点を考慮しても、３波長程度で十分にダイバシチィ効果を得ることが可能であり、アンテナ間の距離を短くできることから、簡易な構造で十分な効果を発揮しうるダイバシチィアンテナとなる。
【００７３】
[本発明によるダイバシチィアンテナのビームパターン]
ここで、図３を用いて、本発明のダイバシチィアンテナ１の水平面のビームパターンを示す。図３は、図１のダイバシチィアンテナの水平面のビームパターンを包絡線で示す図である。
【００７４】
図３においては、例として利得が６．３ｄＢｉの２つのオムニアンテナ１１を使用して計測を行ったものであり、実線で示した線が第１合成電波に係る第１合成アンテナの指向性であり、破線で示した線が第２合成電波に係る第２合成アンテナの指向性であり、第１合成アンテナ及び第２合成アンテナの指向性ともに鋼管柱１３等の障害物の影響のみならず、９０°ハイブリッド分配合成器１４による分配及び合成により、リップルが際立っている（波だった波形が際立っている）。また、２本のオムニアンテナ１１の利得の分布は、低い部分は約−２７．８ｄＢｉから高い部分は１０．９ｄＢｉとなっている。
【００７５】
本発明によるダイバシチィアンテナ１においては、９０°ハイブリッド分配合成器１４による分配及び合成により、２つの入力に対して、９０度位相（１／４波長分）がずれて分配合成され、図３に示すように、位相のずれに応じて利得が上がる部分と下がる部分が生じ、第１合成電波及び第２合成電波ともに、ビームパターンに大きなリップルが生じている。
【００７６】
しかしながら、前述の如く２つの受信機１８ｂにおける受信にともない、図示しないダイバシチィ合成回路により、第１合成電波及び第２合成電波の合成が行われ、電圧の高い電波が選択される（選択合成法）又は合成電波が用いられる（等利得合成法、最大比合成法等）。
【００７７】
そのため、結果的に２つの合成指向性の電波の電圧の高い電波が選ばれて、２つの合成指向性の電波のビームパターンの包絡線の常に外側に位置するビームパターンが、ダイバシチィアンテナ１の実効的なビームパターンとなる。このように、第１合成電波及び第２合成電波が互いに補い合い、結果として無指向性のビームパターンを得ることができ、更に元のアンテナ利得より高い利得が得られる。
【００７８】
即ち、９０°ハイブリッド分配合成器１４による分配及び合成により、２つの入力に対して、９０度位相（１／４波長分）がずれて分配合成されることから、第１合成アンテナ及び第２合成アンテナのビームのピーク利得が方向的にずれて指向性ダイバシチィ効果を得ることができる。
【００７９】
[本発明によるダイバシチィアンテナの作用]
従って、本発明によるダイバシチィアンテナ１においては、９０°ハイブリッド分配合成器１４による分配及び合成により、２つの入力に対して、９０度位相（１／４波長分）がずれて分配合成され、図３に示すように、ビームパターンに大きなリップルが生じている。
【００８０】
９０°ハイブリッド分配合成器１４による分配及び合成後のアンテナ利得は、図３に示すように、リップルの高い部分はつまり利得が上昇し、低い部分は利得が下がるが、ダイバシチィ受信を行っているため、アンテナのピーク利得が方向的にずれた指向性アンテナとして機能し、通常の空間ダイバシチィ効果（２本のオムニアンテナ１１を水平方向に距離を離して設置することによって得られる利得）に加えて、指向性ダイバシチィ効果を得ることが可能である。
【００８１】
９０°ハイブリッド分配合成器１４による分配及び合成後のアンテナ利得は、図３に示すように、リップルの底の部分はオムニアンテナ１１単体の利得に比べて、下がってしまうが（図５及び図６参照）、リップルの高い部分の利得は、１０．９ｄＢｉというように、オムニアンテナ１１単体の利得である６．３ｄＢｉに比べ高くなっており向上している。さらには、従来の送受信アンテナ３０の最大利得８．４ｄＢｉ、従来の他の送受信アンテナ４０の最大利得９．７ｄＢｉに比しても、本発明によるダイバシチィアンテナ１の最大利得（１０．９ｄＢｉ）は向上している。
【００８２】
９０°ハイブリッド分配合成器１４は両方向性を備えるため、入力と出力の両方向から同様に電波の分配及び合成が可能となっており、送信機１８ａからの出力をＯＵＴ１に接続すると、ＩＮ１とＩＮ２に半分ずつ等分配されて９０度の位相差を持って出力される。
【００８３】
尚、本発明の実施形態の説明においては、説明を簡易にするべく、送信機は１チャネルで説明しているが、２チャネルとしてもう１つ送信機（図示せず）を利用する場合は、ＯＵＴ２に図示しない送信機をさらに接続することも可能である。その場合においては、チャネル１とチャネル２の信号の送信電力の半分ずつ等分配されて、ＩＮ１、ＩＮ２各々から出力され、ＩＮ１及びＩＮ２に接続された２つのオムニアンテナの両方から１／２ずつ送信が行われる。
【００８４】
そのため、無線基地局１７からの送信については、受信とは逆に、同じ９０°ハイブリッド分配合成器１４によって９０°位相がずれて等分配され、両方のオムニアンテナ１１から送信される。
【００８５】
受信と同様に、オムニアンテナ１１のビームパターンは、リップルが生じて、レベルが高い箇所と低い箇所が出てくるが、一方のオムニアンテナ１１の利得が低い場合、他方のオムニアンテナ１１の利得が高いため、送信アンテナとしても全体として、受信と同様なビームパターンとなる。
【００８６】
[本発明と従来技術との対比]
本発明によるダイバシチィアンテナ１の有効性を示すべく、以下に、本発明、従来の送受信アンテナ３０及び従来の他の送受信アンテナ４０の構成等の対比表を「表１」として以下に示す。尚、「表１」においては、２本のアンテナ同士の間隔（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）、鋼管柱の直径によって、アンテナの設置後の利得が変化するため、アンテナ同士の間隔を５波長とし、鋼管柱の直径を０．３波長として統一した場合の対比である。また、利得については、例としてオムニアンテナ６．３ｄＢｉを基準にして比較した。
【００８７】
また、前述の如く、本発明によるダイバシチィアンテナ１の説明を利得６．３ｄＢｉのオムニアンテナを基準として説明しているが、このオムニアンテナに対して反射板を取り付け、１８０度ビームアンテナにすると、従来の他の送受信アンテナ４０において説明した１８０度ビームアンテナ４１単体となり、図９に示すように、指向性の方向の利得が約９ｄＢｉとなり、「表１」も同様である。
【００８８】
【表１】
2013207790.tif 000003
【００８９】
この発明は、その本質的特性から逸脱することなく数多くの形式のものとして具体化することができる。よって、上述した実施形態は専ら説明上のものであり、本発明を制限するものではないことは言うまでもない。
【符号の説明】
【００９０】
１        ダイバシチィアンテナ
１１      オムニアンテナ（無指向性アンテナ）
１１ａ    第１アンテナ
１１ｂ    第２アンテナ
１２      アーム部
１３      鋼管柱
１４      ９０°ハイブリッド分配合成器（電力分配合成回路）
１４ａ    端子
ＩＮ１    第１入力端子
ＩＮ２    第２入力端子
ＯＵＴ１  第１出力端子
ＯＵＴ１  第２出力端子
１５      送受信共用機
１６      給電ライン
１７      無線基地局
１８      基地局無線機
１８ａ    送信機
１８ｂ    受信機
１８ｂ１  第１受信機
１８ｂ２  第２受信機
３０      従来の送受信アンテナ
３１      オムニアンテナ（無指向性アンテナ）
３１ａ    第１アンテナ
３１ａ１  第１給電ライン
３１ｂ    第２アンテナ
３１ｂ１  第２給電ライン
３２      アーム部
３３      鋼管柱
３５      送受信共用機
３７      無線基地局
３８      基地局無線機
３８ａ    送信機
３８ｂ    受信機
３８ｂ１  第１受信機
３８ｂ２  第２受信機
４０      従来の他の送受信アンテナ
４１      １８０度ビームアンテナ（指向性アンテナ）
４１ａ    第１系統アンテナ
４１ａ１  第１系統第１アンテナ
４１ａ２  第１系統第２アンテナ
４１ｂ    第２系統アンテナ
４１ｂ１  第２系統第１アンテナ
４１ｂ２  第２系統第２アンテナ
４２      アーム部
４３      鋼管柱
４４      ハイブリッド分配合成器
４４ａ    第１ハイブリッド分配合成器
４４ｂ    第２ハイブリッド分配合成器
４４ｃ    端子
４６      給電ライン
４９      反射板
【図１】
2013207790.tif 000004
【図２】
2013207790.tif 000005
【図３】
2013207790.tif 000006
【図４】
2013207790.tif 000007
【図５】
2013207790.tif 000008
【図６】
2013207790.tif 000009
【図７】
2013207790.tif 000010
【図８】
2013207790.tif 000011
【図９】
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