(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏波面に直交する面に対して、目標電波の送受信方位に応じた所定角度の指向性を有する直線偏波用のアンテナ本体部を備えるアンテナであって、
前記偏波面に直交する面に対して、前記目標電波の送受信方位とは異なる方位で、かつ前記目標電波の受信に障害となる障害電波の受信方位に応じた所定角度の指向性を有する直線偏波用の除去用アンテナ部と、
前記除去用アンテナ部で受信した前記障害電波を位相変換して前記アンテナ本体部に供給するための位相変換部と、を備え、
前記アンテナ本体部での受信電波に、前記除去用アンテナ部での受信電波を前記位相変換部で位相変換して得られる変換後受信電波を重畳した合成電波を受信するとともに、
前記除去用アンテナ部、前記位相変換部、前記アンテナ本体部は、同軸上に配置されていること、
を特徴とするアンテナ。
【請求項２】
前記除去用アンテナ部は、前記合成電波における前記目標電波に対する前記障害電波の受信利得の割合が、前記目標電波の受信に悪影響を及ぼさない所定割合以下となるように、前記障害電波の受信利得が設定されていること、
を特徴とする請求項１に記載のアンテナ。
【請求項３】
前記除去用アンテナ部は、前記アンテナ本体部で送受信可能な所定周波数帯域と、略同等の周波数帯域における電波を送受信可能に構成されていること、
を特徴とする請求項１または請求項２に記載のアンテナ。
【請求項４】
前記アンテナ本体部は、コリニアアンテナあるいは多段同軸ダイポールアンテナであること、
を特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のアンテナ。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載のアンテナであって、
移動体通信基地局用アンテナとして使用されること、
を特徴とするアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直線偏波により電波を送受信する直線偏波用のアンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電波を送受信するアンテナとしては、直線偏波（垂直偏波、水平偏波）により電波を送受信する直線偏波用のアンテナや、円偏波により電波を送受信する円偏波用のアンテナが知られている。
【０００３】
そして、直線偏波用のアンテナは、例えば、移動体通信システムにおいて、移動体通信機器と電波を送受信する移動体通信基地局用アンテナとして使用されている。なお、移動体通信基地局用アンテナは、直線偏波の中でも垂直偏波用のアンテナとして使用されることが多い。
【０００４】
また、移動体通信機器としては、例えばＰＨＳ（Personal Handyphone System）電話機があり、ＰＨＳ電話機は、設備や仕様を簡略化することで通話料を低く押さえた携帯電話機の一種であり、一つのＰＨＳ基地局での通信エリアが狭いため、複数のＰＨＳ基地局を設けることで、広範囲の通信エリアを確保している。
【０００５】
しかし、ＰＨＳシステムの運用開始当初には、隣接する通信エリア同士の重複エリアを小さく設定した状態で各ＰＨＳ基地局が配置されていたため、通話中のＰＨＳ電話機が高速移動して通信エリアを移り変わる場合に、通信エリアの適切な切り換えができず、通話が途切れてしまうという問題があった。
【０００６】
これに対して、近年のＰＨＳシステムは、隣接する通信エリアの重複エリアを従来に比べて大きく確保することで、高速移動中であっても通信エリアの適切な切り換えを可能とし、通話が途切れることのないように改良した構成となっている。なお、このような重複エリアの拡大は、既存の各ＰＨＳ基地局の通信エリアを拡大することにより実現することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、各ＰＨＳ基地局の通信エリアを拡大すると、本来送受信するべきＰＨＳ電話機との送受信電波（目標電波）以外の電波（障害電波）についての受信利得が増加することになり、この障害電波が障害となって、ＰＨＳ基地局がＰＨＳ電話機との適切な電波の受信が難しくなる、という問題が生じてしまう。なお、障害電波の一例としては、隣接するＰＨＳ基地局から送信される電波を挙げることができる。
【０００８】
つまり、従来のように、通信エリアが狭く設定されたＰＨＳ基地局用アンテナは、水平面（偏波面に直交する面）に対して目標電波の送受信方位に応じた所定角度だけ下向きとなる指向性を有する直線偏波用のアンテナで構成されているため、水平方向に送受信する電波の利得が小さく、隣接するＰＨＳ基地局からの電波による影響が小さいため、隣接するＰＨＳ基地局からの電波が障害となることはなかった。
【０００９】
これに対し、通信エリアが広く設定された最近のＰＨＳ基地局用アンテナは、従来と同様に水平面に対して下向きの指向性を有するものの、水平方向とアンテナのメインローブとの間に形成される角度（チルト角）を浅く設定することで、通信エリアを拡大するように構成されている。このようにチルト角が浅く設定されたＰＨＳ基地局用アンテナは、従来に比べて、通信エリアが拡大すると共に、水平方向に送信する電波の利得、および水平方向から受信する電波の利得がそれぞれ大きくなる。これにより、隣接するＰＨＳ基地局からの電波の影響が大きくなるため、ＰＨＳ電話機からの電波の受信に悪影響が及ぶことになり、ＰＨＳ電話との通信品質が低下することになる。
【００１０】
そこで、このような問題に対しては、チルト角の浅いアンテナとして、アンテナの偏波面におけるヌル点の方位（ヌル方位）が水平方向となるように各エレメント等の寸法を変更して指向性を調整したアンテナを用いることで、隣接するＰＨＳ基地局による影響を抑える、という対策が考えられる。なお、ヌル方位は、アンテナの偏波面のうち利得が小さくなる方位のことであり、例えば、アンテナの偏波面におけるメインローブとサイドローブとの間や、サイドローブとサイドローブとの間において利得の値が極小値となる方位のことである。
【００１１】
つまり、ヌル方位が水平方向に調整されたＰＨＳ基地局用アンテナは、水平方向から入力される電波の利得が低くなるため、隣接するＰＨＳ基地局が送信する電波の影響を小さくできると考えられる。
しかし、各エレメント等の寸法変更による水平方向電波の利得低減には限界があり、このような調整を実施したアンテナは、隣接するＰＨＳ基地局の送信電波による障害を回避できるレベルにまで、水平方向電波の利得を低減できない場合があることが、本願発明者により確認された。つまり、各エレメント等の寸法変更による指向性の調整では、目標電波の受信の障害となる障害電波に関して、目標電波（ＰＨＳ電話との間で送受信する電波）の受信利得に対する障害電波（他のＰＨＳ基地局から送信される電波）の受信利得の割合を十分に低下させることができないのである。
【００１２】
そこで、本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、目標電波を送受信するにあたり、アンテナを構成する各エレメント等の寸法変更による場合よりも、目標電波の受信利得に対する障害電波の受信利得の割合を低減させることができるアンテナを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、偏波面に直交する面に対して、目標電波の送受信方位に応じた所定角度の指向性を有する直線偏波用のアンテナ本体部を備えるアンテナであって、除去用アンテナ部と位相変換部とを備え、アンテナ本体部での受信電波に、除去用アンテナ部での受信電波を位相変換部で位相変換して得られる変換後受信電波を重畳した合成電波を受信するとともに、除去用アンテナ部、位相変換部、アンテナ本体部が同軸上に配置されていることを特徴とする。
【００１４】
なお、除去用アンテナ部は、偏波面に直交する面に対して、目標電波の送受信方位とは異なる方位で、かつ目標電波の受信に障害となる障害電波の受信方位に応じた所定角度の指向性を有する直線偏波用のアンテナである。また、位相変換部は、除去用アンテナ部で受信した障害電波を位相変換してアンテナ本体部に供給するものである。
【００１５】
このアンテナは、変換後受信電波をアンテナ本体部での受信電波に重畳して合成電波を生成しており、アンテナ本体部での受信電波と変換後受信電波との位相差および変換後受信電波の電波成分に応じて、アンテナ本体部での受信電波から所定電波成分を所定量増減させた電波を合成電波として生成することができる。つまり、このアンテナは、合成電波に含まれる目標電波に対する障害電波の割合を、アンテナ本体部での受信電波に含まれる目標電波に対する障害電波の割合とは異なる割合に設定することができる。
【００１６】
また、除去用アンテナ部が障害電波の受信方位に応じた指向性を有することから、除去用アンテナ部での受信電波は、障害電波に相当する成分を最も多く含む電波となる。そのため、例えば、位相変換部での位相変換量を略１８０°に設定することで、変換後受信電波はアンテナ本体部での受信電波とは位相が反転した障害電波成分を多く含む電波となり、アンテナ本体部での受信電波から障害電波に相当する成分を減殺した合成電波を生成することが可能となる。
【００１７】
このため、このアンテナを用いることで、合成電波に含まれる目標電波に対する障害電波の割合を、アンテナ本体部での受信電波に含まれる目標電波に対する障害電波の割合よりも小さくすることができる。
よって、本発明（請求項１）のアンテナによれば、アンテナ本体部の指向性のみを調整することで障害電波の利得を低減させる場合に比べて、障害電波の利得を低減することができ、障害電波による影響を抑えて、精度良く目標電波の受信を行うことが可能となる。
【００１８】
なお、本発明のアンテナは、アンテナ本体部として各エレメント等の寸法変更により指向性を調整して障害電波の利得を低減させたアンテナ本体部を用いることで、指向性のみを調整することで障害電波の利得を低減させる場合に比べて、障害電波の利得を確実に低減することが可能となる。
【００１９】
また、アンテナ本体部での受信電波と変換後受信電波との位相差がアンテナの用途に応じた適切な位相差となるように、位相変換量が設定された位相変換部を用いることで、目標電波に対する障害電波の割合がアンテナの用途に応じて適切な値に設定された合成電波を生成することができる。
【００２０】
さらに、本アンテナは、垂直偏波用のアンテナとして使用する際には、偏波面に直交する水平面に対して、目標電波の送受信方位に応じた所定角度下向きあるいは所定角度上向きの指向性を有する垂直偏波用のアンテナ本体部を備えて構成される。
また、本発明のアンテナにおいては、除去用アンテナ部、位相変換部、アンテナ本体部が同軸上に配置されている。
このようにアンテナ本体部と除去用アンテナ部とが同軸上に配置されることにより、同軸を中心とする周方向における送受信方位が異なる電波を送受信する場合においても、アンテナ本体部および除去用アンテナ部での各受信電波の位相差が略同等となる。つまり、同軸を中心とする周方向のうちいずれの方位から電波を受信する場合であっても、除去用アンテナ部は、アンテナ本体部での受信電波に含まれる障害電波の減殺に必要となる電波を受信することができる。
よって、本発明（請求項１）のアンテナによれば、目標電波の送受信方位がアンテナ本体部の軸を中心とする周方向のいずれの方位であっても、アンテナ本体部での受信電波から障害電波を減殺した合成電波を生成することができ、精度良く目標電波の受信を行うことができる。
【００２１】
ところで、除去用アンテナ部での障害電波の受信利得が小さい場合には、アンテナ本体部での受信電波からの障害電波に相当する電波成分の減殺量が不足してしまい、合成電波における目標電波に対する障害電波の受信利得の割合が十分に低減できない虞がある。
【００２２】
そこで、上述（請求項１）のアンテナにおいては、請求項２に記載のように、除去用アンテナ部が、合成電波における目標電波に対する障害電波の受信利得の割合が、目標電波の受信に悪影響を及ぼさない所定割合以下となるように、障害電波の受信利得が設定されているとよい。
【００２３】
このように障害電波の受信利得が設定された除去用アンテナ部を備えるアンテナは、アンテナ本体部での受信電波からの障害電波成分の減殺量が不足することがなくなる。これにより、合成電波における目標電波に対する障害電波の受信利得の割合を所定割合以下とすることができ、本アンテナは、障害電波の影響を受けることなく、精度良く目標電波の受信を行うことができる。
【００２４】
例えば、アンテナ本体部における目標電波の受信利得に対する障害電波の受信利得の相対利得が−１７［ｄＢ］であり、障害電波による障害の影響を抑制できる相対利得の範囲が−２０［ｄＢ］以下である場合には、合成電波における相対利得が−２０［ｄＢ］以下となるような障害電波の受信利得を有する除去用アンテナ部を用いるのである。
【００２５】
よって、本発明（請求項２）のアンテナによれば、合成電波における目標電波に対する障害電波の受信利得の割合を所定割合以下とすることができ、障害電波の影響を受けることなく目標電波を受信できるため、精度良く目標電波を受信することができる。
【００２６】
ここで、アンテナ本体部は、送受信可能な電波の周波数帯域を狭く設定すると、目標電波の周波数が何らかの原因で変動した場合に、送受信可能な周波数帯域を逸脱してしまい、目標電波の受信が不可能となってしまう。そのため、アンテナ本体部は、一般に、目標電波の周波数が変動した場合でも目標電波を良好に受信できるように、目標電波の周波数を略中心として許容範囲に応じて設定される所定周波数帯域の信号を送受信可能に構成されている。
【００２７】
このことから、除去用アンテナ部で送受信可能な電波の周波数帯域が、アンテナ本体部で送受信可能な電波の周波数帯域よりも狭い場合には、障害電波の周波数が変動して除去用アンテナ部が送受信可能な周波数帯域を逸脱すると、除去用アンテナ部が障害電波を受信できなくなる可能性がある。
【００２８】
そこで、上述（請求項１または請求項２）のアンテナにおいては、請求項３に記載のように、除去用アンテナ部が、アンテナ本体部で送受信可能な所定周波数帯域と、略同等の周波数帯域における電波を送受信可能に構成されているとよい。
【００２９】
このように除去用アンテナ部で送受信可能な電波の周波数帯域がアンテナ本体部で送受信可能な電波の所定周波数帯域と略同等に設定されることで、障害電波の周波数が許容範囲内（所定周波数帯域内）で変動した場合には、アンテナ本体部および除去用アンテナ部は、それぞれ障害電波を受信することができる。また、障害電波の周波数が許容範囲を超えて変動した場合には、アンテナ本体部および除去用アンテナ部は、それぞれ障害電波を受信しないこととなる。
【００３０】
つまり、障害電波の周波数が変動した場合であっても、除去用アンテナ部での受信電波に含まれる障害電波成分は、アンテナ本体部での受信電波に含まれる障害電波成分と略同様に変動することになる。
よって、本発明（請求項３）のアンテナによれば、除去用アンテナ部での受信電波を用いて、アンテナ本体部での受信電波から障害電波を適切に除去した合成電波を生成することができ、障害電波の影響を受けることなく目標電波を受信できるため、精度良く目標電波を受信することができる。
【００３１】
次に、直線偏波用のアンテナには多様な種類のアンテナがあり、偏波面に垂直な面に対して目標電波の送受信方位に応じた所定角度の指向性を任意に設定可能なアンテナとしては、例えば、コリニアアンテナや多段同軸ダイポールアンテナ等がある。そして、このような指向性が要求される用途に用いるアンテナにおいては、障害電波の影響を可能な限り低減することが望ましい。
【００３２】
そこで、上述（請求項１から請求項３のいずれか）のアンテナにおいては、請求項４に記載のように、アンテナ本体部が、コリニアアンテナあるいは多段同軸ダイポールアンテナであるとよい。
つまり、アンテナ本体部がコリニアアンテナあるいは多段同軸ダイポールアンテナで構成されているアンテナを、上述（請求項１から請求項３のいずれか）のように構成することで、指向性の調整により障害電波の利得を低減する場合に比べて、さらに障害電波の利得を低減することができる。
【００３３】
よって、本発明（請求項４）のアンテナによれば、指向性を調整する場合に比べて、さらに障害電波の利得を低減できることから、障害電波による影響を抑えて、精度良く目標電波の受信を行うことが可能となる。
【００３６】
ところで、前述したように、通信エリアが広く設定された移動体通信基地局用アンテナは、一般に、水平面（偏波面に直交する面）に対して目標電波の送受信方位に応じた所定角度だけ下向きとなる指向性を有しており、水平方向とアンテナのメインローブとの間に形成される角度（チルト角）を浅く設定することで、通信エリアを拡大するように構成されている。
【００３７】
このようにチルト角が浅く設定された移動体通信基地局用アンテナは、従来に比べて、水平方向に送信する電波の利得、および水平方向から受信する電波の利得がそれぞれ大きくなり、隣接する移動体通信基地局からの電波の影響が大きくなるため、移動体通信機器との通信品質が低下することになる。
【００３８】
そこで、上述（請求項１から請求項４のいずれか）のアンテナは、請求項５に記載のように、移動体通信基地局用アンテナとして使用されるとよい。これにより、隣接する移動体通信基地局用アンテナから送信される電波の影響を低減することができ、移動体通信機器と通信する電波の受信を精度良く行うことが可能となる。
【００３９】
よって、本発明（請求項５）のアンテナによれば、移動体通信基地局用アンテナにおける障害電波の影響を低減できることから、移動体通信基地局用アンテナと移動体通信機器との通信品質を向上させることができる。
なお、本発明のアンテナが適用可能な移動体通信基地局用アンテナとしては、例えば、ＰＨＳ基地局用アンテナ、ＩＭＴ２０００基地局用アンテナなどを挙げることができる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
図１（ａ）は、本発明が適用されたＰＨＳ基地局用アンテナ１の概略構成図である。
【００４１】
そして、このＰＨＳ基地局用アンテナ１は、ＰＨＳ（Personal Handyphone System）システムを構成する複数のＰＨＳ基地局にそれぞれ備えられており、各ＰＨＳ基地局の通信エリア内のＰＨＳ電話機との間で電波の送受信を行う。つまり、ＰＨＳ基地局用アンテナ１は、ＰＨＳ電話機との間での送受信する電波が目標電波となるアンテナである。
【００４２】
なお、このＰＨＳシステムは、互いに隣接するＰＨＳ基地局における各通信エリアの重複エリアを従来よりも大きく確保して、高速移動中であっても通信エリアの適切な切り換えを可能とすることで、通信エリアの切換時にＰＨＳ電話の通話が途切れないように構成されている。このような重複エリアの拡大は、各ＰＨＳ基地局の通信エリアを拡大することで実現している。
【００４３】
そして、図１（ａ）に示すように、ＰＨＳ基地局用アンテナ１は、主にＰＨＳ電話機との間で電波の送受信を行う垂直偏波用のアンテナ本体部１１と、水平方向から送信される障害電波を主に受信する除去用アンテナ部１３と、除去用アンテナ部１３で受信した障害電波を位相変換してアンテナ本体部１１に供給するための位相変換部１５とを備えて構成されている。
【００４４】
また、アンテナ本体部１１は、給電点１１ａにおける内部導体または外部導体のうち、一方が同軸ケーブル１９の中心導線に電気的に接続されており、他方がスリーブ１７に接続されている。なお、スリーブ１７は、同軸ケーブル１９の外部導体に電気的に接続されており、また、同軸ケーブル１９は、他端がＰＨＳ基地局の高周波回路（ＲＦ回路）などに接続されている。
【００４５】
ここで、図１（ｂ）は、アンテナ本体部１１を側方から見たときの偏波面におけるアンテナ本体部１１の指向性を表す説明図であり、図中に記載した９０°から−９０°にかけての上下方向がアンテナ本体部１１の長手方向（偏波方向）に相当し、図中に記載した０°から０°にかけての左右方向がアンテナ本体部１１の長手方向（偏波方向および偏波面）に垂直な水平方向（水平面）に相当する。
【００４６】
そして、アンテナ本体部１１は、図１（ｂ）に示すように、偏波面に直交する水平面（０°方位）に対して所定角度αだけ下向きの矢印Ａの方位にメインローブが存在する指向性を有する垂直偏波用のアンテナで構成されている。なお、水平面とメインローブとに挟まれる所定角度αは、ＰＨＳ電話機との電波の送受信方位に応じて設定されており、本実施例のＰＨＳ基地局用アンテナ１に備えられるアンテナ本体部１１は、所定角度αが−８°に設定されている。
【００４７】
また、除去用アンテナ部１３は、図１（ｂ）における０°方向（水平方向）にメインローブが存在する指向性を有する垂直偏波用のアンテナで構成されると共に、位相変換部１５を介してアンテナ本体部１１と同軸上に配置されている。
ここで、ＰＨＳ基地局用アンテナ１の拡大構成図を図２に示す。なお、図２では、アンテナ本体部１１の略中間位置に相当する部分を省略して記載している。
【００４８】
そして、図２に示すように、アンテナ本体部１１は、絶縁体からなる平板状の第１スペーサ２３を介して、複数の第１エレメント２１が連続的に接続されて構成されたコリニアアンテナである。
このうち、第１エレメント２１は、略円柱状の外形であり、円柱の中心軸部分を軸方向に延びる内部導体と、内部導体の周囲を囲む充実した誘電体からなる絶縁部と、誘電体の周囲を囲む外部導体とを備えて構成されている。そして、複数の第１エレメント２１は、それぞれ隣接する第１エレメント２１の外部導体に内部導体が電気的に接続されると共に、隣接する第１エレメント２１の内部導体に外部導体が電気的に接続されて、アンテナ本体部１１を構成している。なお、アンテナ本体部１１は、２４個の第１エレメント２１を上記のように接続することで構成されている。
【００４９】
また、第１スペーサ２３は、第１エレメント２１の内部導体が挿通可能な大きさの挿通穴が２個形成されており、アンテナ本体部１１を形成する際には、隣接する第１エレメント２１の内部導体と外部導体を電気的に接続するために、第１スペーサ２３の挿通穴に各第１エレメント２１の内部導体が挿通される。なお、第１スペーサ２３は、隣接する第１エレメント２１における外部導体同士の接触や内部導体同士の接触を防ぐために備えられている。
【００５０】
そして、第１エレメント２１の軸方向寸法Ｌ１、第１エレメント２１の幅方向寸法Ｌ２、隣接する第１エレメント２１の間隔寸法Ｌ３、第１スペーサ２３の厚さ寸法Ｌ４を、それぞれ適切に設定することで、アンテナ本体部１１は、図１（ｂ）に示す矢印Ａの方位にメインローブが存在する指向性を有する垂直偏波用のアンテナとなる。また、アンテナ本体部１１は、図１（ｂ）に示す水平方向（０°方向）における送受信利得が極小値となる指向性を有するように、上記各寸法Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４が設定されている。さらに、アンテナ本体部１１は、ＰＨＳ電話機との間での送受信する電波（目標電波）の周波数を略中心として許容範囲に応じて設定される所定周波数帯域の信号を送受信可能となるように、上記各寸法Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４が設定されている。
【００５１】
なお、アンテナ本体部１１のうち、最下段に配置される第１エレメント２１の下端が給電点１１ａである。そして、最下段の第１エレメント２１の外部導体が第１導体線路２５を介して同軸ケーブル１９の内部導体に電気的に接続されており、最下段の第１エレメント２１の内部導体が第２導体線路２７を介してスリーブ１７および同軸ケーブル１９の外部内部導体に電気的に接続されている。
【００５２】
ここで、コリニアアンテナで構成されたアンテナ本体部１１は、第１エレメント２１の軸方向寸法Ｌ１を短くすることで所定角度αを−９０°（換言すれば、給電点側）に近づく方向に変更することができ、反対に、各エレメントの軸方向寸法Ｌ１を長くすることで所定角度αを＋９０°（換言すれば、給電点とは反対側）に近づく方向に変更することができる。
【００５３】
つまり、給電点を下側にしてコリニアアンテナを配置した場合においては、第１エレメント２１の軸方向寸法Ｌ１を短くすることで、隣接する第１エレメント２１のうち上側の第１エレメント２１は、下側の第１エレメント２１に比べて斜め下方向からの電波の受信経路が長くなる。この経路差によって各第１エレメント２１が受信する電波の位相差を調整することで、コリニアアンテナ全体としての指向性を下方向に変更することができるのである。また、反対に、第１エレメント２１の軸方向寸法Ｌ１を長くすることで、隣接する第１エレメント２１のうち上側の第１エレメント２１は、下側の第１エレメント２１に比べて斜め上方向からの電波の受信経路が短くなる。この経路差によって各第１エレメント２１が受信する電波の位相差を調整することで、コリニアアンテナ全体としての指向性を上方向に変更することができるのである。
【００５４】
次に、除去用アンテナ部１３は、図２に示すように、絶縁体からなる平板状の第２スペーサ３３を介して、複数の第２エレメント３１が連続的に接続されて構成されている。
このうち、第２エレメント３１は、略円柱状の外形であり、円柱の中心軸部分を軸方向に延びる内部導体と、内部導体の周囲を囲む充実した誘電体からなる絶縁部と、誘電体の周囲を囲む外部導体とを備えて構成されている。そして、複数の第２エレメント３１は、それぞれ隣接する第２エレメント３１の外部導体に内部導体が電気的に接続されると共に、隣接する第２エレメント３１の内部導体に外部導体が電気的に接続されて、除去用アンテナ部１３を構成している。なお、除去用アンテナ部１３は、３個の第２エレメント３１を上記のように接続することで構成されている。
【００５５】
また、第２スペーサ３３は、第２エレメント３１の内部導体が挿通可能な大きさの挿通穴が２個形成されており、除去用アンテナ部１３を形成する際には、隣接する第２エレメント３１の内部導体と外部導体を電気的に接続するために、第２スペーサ３３の挿通穴に各第２エレメント３１の内部導体が挿通される。なお、第２スペーサ３３は、隣接する第２エレメント３１における外部導体同士の接触や内部導体同士の接触を防ぐために備えられている。
【００５６】
そして、第２エレメント３１の軸方向寸法Ｌ６、第２エレメント３１の幅方向寸法Ｌ７、隣接する第２エレメント３１の間隔寸法Ｌ８、第２スペーサ３３の厚さ寸法Ｌ９を、それぞれ適切に設定することで、除去用アンテナ部１３は、図１（ｂ）に示す０°方向（水平方向）の方位にメインローブが存在する指向性を有する垂直偏波用のアンテナとなる。つまり、除去用アンテナ部１３は、０°方位から送信される障害電波を受信するように構成されており、例えば、隣接するＰＨＳ基地局から送信される電波を受信することができる。また、除去用アンテナ部１３は、アンテナ本体部１１で送受信可能な所定周波数帯域と、略同等の周波数帯域における電波を送受信可能となるように、上記各寸法Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８，Ｌ９が設定されている。
【００５７】
さらに、位相変換部１５は、図２に示すように、略円柱状の外形に形成されており、円柱の中心部分を軸方向に延びる内部導体と、内部導体の周囲を囲むと共に内部に自由空間を備えた誘電体からなる空間形成絶縁部と、誘電体の周囲を囲む外部導体とを備えて構成されている。
【００５８】
そして、位相変換部１５は、アンテナ本体部１１との接続部分について、内部導体がアンテナ本体部１１の最上段の第１エレメント２１の外部導体に電気的に接続され、外部導体がアンテナ本体部１１の最上段の第１エレメント２１の内部導体に電気的に接続されている。また、位相変換部１５は、除去用アンテナ部１３との接続部分について、内部導体が除去用アンテナ部１３の最下段の第２エレメント３１の外部導体に電気的に接続され、外部導体が除去用アンテナ部１３の最下段の第２エレメント３１の内部導体に電気的に接続されている。
【００５９】
また、位相変換部１５とアンテナ本体部１１との間に配置される第１スペーサ２３は、位相変換部１５およびアンテナ本体部１１の最上段の第１エレメント２１との間で、外部導体同士の接触や内部導体同士の接触を防ぐために備えられている。同様に、位相変換部１５と除去用アンテナ部１３との間に配置される第２スペーサ３３は、位相変換部１５および除去用アンテナ部１３の最下段の第２エレメント３１との間で、外部導体同士の接触や内部導体同士の接触を防ぐために備えられている。
【００６０】
そして、位相変換部１５は、除去用アンテナ部１３での受信電波の位相を変換した変換後受信電波をアンテナ本体部１１に供給するが、軸方向寸法Ｌ５を変化させることで、位相変換量を変化させることができる。なお、本実施例の位相変換部１５は、変換後受信電波の位相がアンテナ本体部１１での受信電波に含まれる障害電波成分を低減可能な位相となるように、位相変換量が略１８０°となるように、位相変換部１５の軸方向寸法Ｌ５が設定されている。具体的には、位相変換量が略１８０°となるように、位相変換部１５の軸方向寸法Ｌ５が設定されている。
【００６１】
このように構成されたＰＨＳ基地局用アンテナ１は、アンテナ本体部１１での受信電波に、除去用アンテナ部１３での受信電波を位相変換部１５で位相変換して得られる変換後受信電波を重畳した合成電波を受信する。
また、除去用アンテナ部１３が水平方向の方位にメインローブが存在する指向性を有することから、除去用アンテナ部１３での受信電波は、隣接するＰＨＳ基地局からの送信電波（障害電波）に相当する成分を最も多く含む電波となる。さらに、位相変換部１５での位相変換量が略１８０°に設定されていることから、変換後受信電波は、アンテナ本体部１１での受信電波とは位相が反転した障害電波成分を多く含む電波となる。
【００６２】
この結果、本実施例のＰＨＳ基地局用アンテナ１は、アンテナ本体部１１での受信電波から障害電波に相当する成分を減殺した合成電波を生成することが可能となる。
ここで、本実施例のＰＨＳ基地局用アンテナ１において、図１（ｂ）に示す方位角θのうちθ＝−８°の場合（所定角度αの場合）の受信利得を０［ｄＢ］としたときの、各方位角θにおける相対利得［ｄＢ］の値を測定した第１測定の測定結果について説明する。なお、比較測定として、本実施例のアンテナ本体部１１のみで構成される従来ＰＨＳ基地局用アンテナについても、同様に、方位角θのうちθ＝−８°の場合（所定角度αの場合）の受信利得を０［ｄＢ］としたときの、各方位角θにおける相対利得［ｄＢ］の値を測定した。
【００６３】
そして、図４に、本実施例のＰＨＳ基地局用アンテナ１における第１測定の測定結果を示し、図５に、従来ＰＨＳ基地局用アンテナにおける比較測定の測定結果を示す。なお、図４および図５ともに、横軸を方位角θ［°］、縦軸を相対利得［ｄＢ］として構成される座標平面に測定結果を記載している。
【００６４】
まず、図４に示す第１測定の測定結果によれば、方位角θ＝＋０．５［°］の場合に相対利得が−２２．５［ｄＢ］で極小値となり、また、方位角θ＝０［°］の場合に相対利得が−２０［ｄＢ］となることが判る。また、図５に示す比較測定の測定結果によれば、方位角θ＝＋１．５［°］の場合に相対利得が−１８［ｄＢ］で極小値となり、また、方位角θ＝０［°］の場合に相対利得が−１５［ｄＢ］となることが判る。なお、図４における方位角θ＝＋０．５［°］、および図５における方位角θ＝＋１．５［°］は、メインローブとサイドローブとの間のヌル方位に相当する。
【００６５】
このように、図４および図５に示す測定結果から、本実施例のＰＨＳ基地局用アンテナ１は、アンテナ本体部１１のみで構成される従来ＰＨＳ基地局用アンテナに比べて、相対利得の極小値が小さく、また、水平方向（方位角θ＝０［°］）における相対利得が小さいことが判る。つまり、アンテナ本体部１１のみで構成されるＰＨＳ基地局用アンテナに対して、アンテナ本体部１１に除去用アンテナ部１３および位相変換部１５を付加した構成のＰＨＳ基地局用アンテナ１は、目標電波（方位角θ＝−８［°］（所定角度α）方位の電波）の受信利得に対する障害電波（方位角θ＝０［°］方位の電波）の受信利得の相対利得を低減できることが判る。
【００６６】
また、本実施例のＰＨＳ基地局用アンテナのうち、位相変換部１５による位相変換量を変更することで、相対利得が極小値となるヌル方位が変更可能であることを確認するに実施した第２測定および第３測定の測定結果を図６および図７に示す。なお、図６および図７ともに、横軸を方位角θ［°］、縦軸を相対利得［ｄＢ］として構成される座標平面に測定結果を記載している。
【００６７】
そして、第２測定は、位相変換部１５の軸方向寸法Ｌ５を第１測定の場合よりも短く形成したＰＨＳ基地局用アンテナを用いて測定を行い、第３測定は、位相変換部１５の軸方向寸法Ｌ５を第１測定の場合よりも長く形成したＰＨＳ基地局用アンテナを用いて測定を行った。
【００６８】
図６に示す第２測定の測定結果によれば、方位角θ＝−０．５［°］の場合に相対利得が−２３［ｄＢ］で極小値となることが判り、また、図７に示す第３測定の測定結果によれば、方位角θ＝＋１．５［°］の場合に相対利得が−１９．５［ｄＢ］で極小値となることが判る。
【００６９】
つまり、図４、図６、図７に示す測定結果によれば、位相変換部１５の軸方向寸法Ｌ５を変化させることで、ＰＨＳ基地局用アンテナにおいて相対利得が極小値となる方位角θを変更できることが判る。具体的には、位相変換部１５の軸方向寸法Ｌ５を短縮することで相対利得が極小値となる方位角θをマイナス側（給電点に近い側）に変更することができ、位相変換部１５の軸方向寸法Ｌ５を伸長することで相対利得が極小値となる方位角θをプラス側（給電点から遠い側）に変更することができる。
【００７０】
以上、説明したように、本実施例のＰＨＳ基地局用アンテナ１によれば、合成電波に含まれる目標電波に対する障害電波の割合を、アンテナ本体部１１での受信電波に含まれる目標電波に対する障害電波の割合よりも小さくすることができる。また、ＰＨＳ基地局用アンテナ１は、各エレメント等の寸法変更により指向性を調整して、水平方向から送信される障害電波の利得を低減させたアンテナ本体部１１を用いて構成されており、アンテナ本体部１１の指向性のみを調整して障害電波の利得を低減させる場合よりも、障害電波の利得を低減することが可能となる。
【００７１】
よって、本実施例のＰＨＳ基地局用アンテナ１によれば、アンテナ本体部１１の指向性のみを調整することで障害電波の利得を低減させる場合に比べて、障害電波の利得を低減することができ、障害電波による影響を抑えて、精度良く目標電波の受信を行うことが可能となる。
【００７２】
また、図４および図５に示す測定結果から分かるように、障害電波の送信方位である方位角θ＝０［°］の場合の相対利得に関して、アンテナ本体部１１のみで構成される従来ＰＨＳ基地局用アンテナは相対利得が−１５［ｄＢ］であるのに対して、アンテナ本体部１１に除去用アンテナ部１３および位相変換部１５を付加して構成される本実施例のＰＨＳ基地局用アンテナ１は、相対利得が−２０［ｄＢ］となる。なお、ＰＨＳ基地局用アンテナにおいては、例えば、目標電波に対する障害電波の相対利得を−２０［ｄＢ］以下とすることで、障害電波の受信利得を、目標電波の受信に悪影響を及ぼさない許容範囲内に設定することができる。
【００７３】
つまり、本実施例のＰＨＳ基地局用アンテナ１に備えられる除去用アンテナ部１３は、合成電波における目標電波に対する障害電波の受信利得の割合が目標電波の受信に悪影響を及ぼさない所定割合以下（換言すれば、相対利得が−２０［ｄＢ］以下）となるように、障害電波の受信利得が設定されている。
【００７４】
よって、本実施例のＰＨＳ基地局用アンテナ１によれば、合成電波における目標電波に対する障害電波の受信利得の割合を所定割合以下とすることができ、障害電波の影響を受けることなく目標電波を受信できるため、精度良く目標電波を受信することができる。
【００７５】
さらに、本実施例のＰＨＳ基地局用アンテナにおいては、除去用アンテナ部１３が、アンテナ本体部１１で送受信可能な所定周波数帯域と、略同等の周波数帯域における電波を送受信可能に構成されている。
これにより、障害電波の周波数が変動した場合であっても、除去用アンテナ部１３での受信電波に含まれる障害電波成分は、アンテナ本体部１１での受信電波に含まれる障害電波成分と略同様に変動することになる。
【００７６】
よって、本実施例のＰＨＳ基地局用アンテナ１によれば、除去用アンテナ部１３での受信電波を用いて、アンテナ本体部１１での受信電波から障害電波を良好に除去した合成電波を生成することができ、障害電波の影響を受けることなく目標電波を受信できるため、精度良く目標電波を受信することができる。
【００７７】
また、本実施例のＰＨＳ基地局用アンテナ１においては、除去用アンテナ部１３が位相変換部１５を介してアンテナ本体部１１と同軸上に配置されている。このようにアンテナ本体部１１と除去用アンテナ部１３とが同軸上に配置されることにより、同軸を中心とする周方向における送受信方位が異なる電波を送受信する場合においても、アンテナ本体部１１および除去用アンテナ部１３での各受信電波の位相差が略同等となる。
【００７８】
つまり、同軸を中心とする周方向のうちいずれの方位から電波を受信する場合であっても、除去用アンテナ部１３は、アンテナ本体部１１での受信電波に含まれる障害電波の減殺に必要となる電波を受信することができる。
よって、本実施例のＰＨＳ基地局用アンテナ１によれば、目標電波の送受信方位がアンテナ本体部１１の軸を中心とする周方向のいずれの方位であっても、アンテナ本体部１１での受信電波から障害電波を減殺した合成電波を生成することができ、精度良く目標電波の受信を行うことができる。
【００７９】
また、本実施例のＰＨＳ基地局用アンテナ１によれば、位相変換部１５の軸方向寸法Ｌ５を変化させることで、障害電波の送信方向に応じて利得の極小値となる方位角θを任意に設定することができる。このため、障害電波の送信方向に応じて位相変換部１５の軸方向寸法Ｌ５を調整し、位相変換量を適切に設定することで、水平方向からの障害電波に限らず、任意の方向から送信される障害電波を除去することができる。
【００８０】
よって、障害電波の送信方向が異なる用途においても、位相変換部１５での位相変換量を調整することで、アンテナ本体部１１での受信電波から障害電波を減殺した合成電波を生成することができ、精度良く目標電波の受信を行うことができる。
【００８１】
なお、アンテナ本体部１１は、目標電波の波長がλである場合には、第１エレメント２１の軸方向寸法Ｌ１を０．２５λ〜０．５λの範囲内に、第１エレメント２１の幅方向寸法Ｌ２を０．０２λ〜０．０６λの範囲内に、隣接する第１エレメント２１の間隔寸法Ｌ３を０．０４λ以下の範囲内に、第１スペーサ２３の厚さ寸法Ｌ４を０．０４λ以下の範囲内に、それぞれ設定すると良い。
【００８２】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は、こうした実施例に限定されることなく、種々の態様をとることができる。
例えば、アンテナ本体部１１を構成する第１エレメント２１の個数は２４個に限ることはなく、用途に応じて定められる要求仕様（必要な送受信利得や指向性等）に基づいて個数を設定すればよい。また、除去用アンテナ部１３についても同様に、第２エレメント３１の個数は３個に限ることはなく、用途に応じて定められる要求仕様（アンテナ本体部での受信電波に含まれる障害電波の利得や送受信利得や指向性等）に基づいて個数を設定すればよい。
【００８３】
また、アンテナ本体部１１は、コリニアアンテナに限ることはなく、図３に示すような多段同軸ダイポールアンテナ４１で構成しても良い。なお、多段同軸ダイポールアンテナ４１は、図３に示すように、内部導体４３と外部導体４５とを備える同軸線路において、外部導体４５を周方向に切断してスロット４７を形成し、スロット４７の周囲に筒側のダイポールアンテナ４９を取り付けて構成されている。この多段同軸ダイポールアンテナ４１は、コリニアアンテナと同様に、軸方向（偏波方向）に垂直な水平面内で一様な指向性を有しており、また、水平面に対して目標電波の送受信方位に応じた所定角度αの指向性を有する直線偏波用のアンテナである。
【００８４】
そして、多段同軸ダイポールアンテナ４１のうち、下端部４１ａが同軸ケーブル１９およびスリーブ１７に電気的に接続され、上端部４１ｂが図示しない位相変換部を介して除去用アンテナ部に電気的に接続することで、本発明のアンテナを構成することができる。
【００８５】
なお、多段同軸ダイポールアンテナ４１は、隣接するダイポールアンテナ４９の端部から端部までの軸方向寸法Ｌａと、隣接するスロット４７の間隔寸法Ｌｂとを調整することで、水平面に対する所定角度αの値、すなわち指向性を設定することができる。
【００８６】
また、上記実施例では、アンテナ本体部、位相変換部、除去用アンテナ部がこの順に積層接続されたアンテナであって、アンテナ本体部が同軸ケーブル１９に接続される構成のアンテナについて説明したが、本発明のアンテナは、除去用アンテナ部、位相変換部、アンテナ本体部がこの順に積層接続されたアンテナであって、除去用アンテナ部が同軸ケーブル１９に接続される構成のアンテナとして実現することもできる。さらに、本発明のアンテナは、同軸ケーブルの側から、アンテナ本体部、位相変換部、除去用アンテナ部、位相変換部、アンテナ本体部という順に積層接続して構成することもできる。
【００８７】
さらに、アンテナ本体部１１は、隣接する第１エレメント２１の間隔寸法Ｌ３が十分に大きく、隣接する第１エレメント２１が接触する虞がない場合には、第１スペーサ２３を省略しても良い。同様に、除去用アンテナ部１３は、隣接する第２エレメント３１の間隔寸法Ｌ８が十分に大きく、隣接する第２エレメント３１が接触する虞がない場合には、第２スペーサ３３を省略しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】  （ａ）は、本発明が適用されたＰＨＳ基地局用アンテナの概略構成図であり、（ｂ）は、アンテナ本体部を側方から見たときの偏波面におけるアンテナ本体部の指向性を表す説明図である。
【図２】  ＰＨＳ基地局用アンテナの拡大構成図である。
【図３】  多段同軸ダイポールアンテナの構成図である。
【図４】  本実施例のＰＨＳ基地局用アンテナにおける第１測定の測定結果である。
【図５】  従来ＰＨＳ基地局用アンテナにおける比較測定の測定結果である。
【図６】  本実施例のＰＨＳ基地局用アンテナにおける第２測定の測定結果である。
【図７】  本実施例のＰＨＳ基地局用アンテナにおける第３測定の測定結果である。
【符号の説明】
１…ＰＨＳ基地局用アンテナ、１１…アンテナ本体部、１３…除去用アンテナ部、１５…位相変換部、２１…第１エレメント、２３…第１スペーサ、３１…第２エレメント、３３…第２スペーサ、４１…多段同軸ダイポールアンテナ、
【図１】
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【図２】
0003955753.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0003955753.tif 000007
【図７】
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