(57)【要約】【課題】簡単な構造でマルチビーム化を実現できる。【解決手段】本発明に係るアンテナ装置は、第１反射板と、複数の放射素子群と、第２反射板とを含む。複数の放射素子群は、前記第１反射板の第１面側に、第１放射素子と第２放射素子とが十字に交差しかつ当該第１放射素子の長手方向および当該第２放射素子の長手方向と当該第１反射板とが平行して１箇所に放射素子群として配置され、所与の間隔を空けて複数箇所に配置される。第２反射板は前記複数の放射素子群からの各ビーム間の結合量が閾値以下となるように、前記第１面から垂直かつ当該複数の放射素子群をそれぞれ仕切って配置される。前記第２反射板は、前記第１面に垂直な方向から見た場合に十字形状であり、前記十字形状を形成する各板が前記第１放射素子および前記第２放射素子のうちの１つと平行に配置される。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１反射板と、
前記第１反射板の第１面側に、第１放射素子と第２放射素子とが十字に交差しかつ当該第１放射素子の長手方向および当該第２放射素子の長手方向と当該第１反射板とが平行して１箇所に放射素子群として配置され、所与の間隔を空けて複数箇所に配置される複数の放射素子群と、
前記複数の放射素子群からの各ビーム間の結合量が閾値以下となるように、前記第１面から垂直かつ当該複数の放射素子群をそれぞれ仕切って配置される第２反射板と、を具備し、
前記第２反射板は、前記第１面に垂直な方向から見た場合に十字形状であり、前記十字形状を形成する各板が前記第１放射素子および前記第２放射素子のうちの１つと平行に配置されることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記第１面に垂直な方向から見た場合に放射素子群と略同一形状で、前記第１面と反対側に前記複数の放射素子群とそれぞれ対向して配置される複数の無給電素子をさらに具備することを特徴とする請求項１に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、アンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ＭＩＭＯ（Multi Input Multi Output）などを採用する移動無線システムにおいて複数のアンテナを用いる際には、アンテナを直交配置させ、水平偏波および垂直偏波共用アンテナや水平および垂直偏波アンテナを４５度傾けることにより、±４５度偏波共用アンテナを実現している。  
また、ＭＩＭＯのパス数を増やすために、各アンテナのビームを別方向にすることで、信号の伝搬路を複数にする。例えば、アンテナから放射したい方向に合わせて異なった角度で複数の反射板を配置する技術がある。また、放射素子を複数用意し、それぞれに位相差をかけてビームを曲げる技術もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３０９４２９号公報
【特許文献２】特許第３４５８１７３号公報
【特許文献３】特許第５７３８４３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の技術では、アンテナの構成が複雑であり、さらに装置が大型化するという問題がある。
【０００５】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、簡単な構造でマルチビーム化を実現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】
上述の課題を解決するため、本発明に係るアンテナ装置は、第１反射板と、複数の放射素子群と、第２反射板とを含む。複数の放射素子群は、前記第１反射板の第１面側に、第１放射素子と第２放射素子とが十字に交差しかつ当該第１放射素子の長手方向および当該第２放射素子の長手方向と当該第１反射板とが平行して１箇所に放射素子群として配置され、所与の間隔を空けて複数箇所に配置される。第２反射板は、前記複数の放射素子群からの各ビーム間の結合量が閾値以下となるように、前記第１面から垂直かつ当該複数の放射素子群をそれぞれ仕切って配置される。前記第２反射板は、前記第１面に垂直な方向から見た場合に十字形状であり、前記十字形状を形成する各板が前記第１放射素子および前記第２放射素子のうちの１つと平行に配置されることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係るアンテナ装置は、前記第１面に垂直な方向から見た場合に放射素子群と略同一形状で、前記第１面と反対側に前記複数の放射素子群とそれぞれ対向して配置される複数の無給電素子をさらに含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のアンテナ装置によれば、簡単な構造でマルチビーム化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】第１の実施形態に係るアンテナ装置の斜視図。
【図１Ｂ】第１の実施形態に係るアンテナ装置の上面図。
【図１Ｃ】第１の実施形態に係るアンテナ装置の側面図。
【図２Ａ】第２の実施形態に係るアンテナ装置の斜視図。
【図２Ｂ】第２の実施形態に係るアンテナ装置の上面図。
【図２Ｃ】第２の実施形態に係るアンテナ装置の側面図。
【図３】アンテナ装置をｙ軸方向から見た場合の右側に配置される放射素子群の指向性のシミュレーション結果を示す図。
【図４】アンテナ装置をｙ軸方向から見た場合の左側に配置される放射素子群の指向性のシミュレーション結果を示す図。
【図５】補助反射板がないアンテナ装置をｙ軸方向から見た場合の右側に配置される放射素子群の指向性のシミュレーション結果を示す図。
【図６】補助反射板がないアンテナ装置をｙ軸方向から見た場合の左側に配置される放射素子群の指向性のシミュレーション結果を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら本実施形態に係わるアンテナ装置の実施形態を詳細に説明する。なお、各実施形態では、同一の番号を付した部分については同様の動作をおこなうものとして、重ねての説明を省略する。
【００１１】
本実施形態に係るアンテナ装置は、例えば、ＰＨＳ（Personal Handyphone System）におけるピコセルの基地局といった、ＭＩＭＯシステムにおける小型基地局用のアンテナとして用いることを想定するが、他のシステムにおけるアンテナとして用いてもよい。
【００１２】
（第１の実施形態）  
第１の実施形態に係るアンテナ装置について図１Ａから図１Ｃを参照して説明する。  
図１Ａは、アンテナ装置１００の斜視図である。図１Ｂは、アンテナ装置１００の上面図である。図１Ｃは、アンテナ装置１００の側面図である。なお、図１Ａおよび図１Ｃでは、重なり合う構成のうちの後ろ側に位置する構成については破線で示す。  
アンテナ装置１００は、反射板１０１（第１反射板ともいう）、複数の放射素子群１０２および補助反射板１０３（第２反射板ともいう）を含む。
【００１３】
反射板１０１は、導体で形成され、後述の放射素子群１０２から放射される電波を反射する。なお、本実施形態では反射板の形状として矩形を想定するが、放射素子群１０２および補助反射板１０３が配置される際に反射素子として動作するために十分な面積があればどのような形状でもよい。
【００１４】
複数の放射素子群１０２はそれぞれ、第１放射素子１０２−１と第２放射素子１０２−２とが十字に交差し、かつ第１放射素子１０２−１の長手方向および第２放射素子１０２−２の長手方向と反射板１０１とが平行に１箇所に配置される。第１放射素子１０２−１および第２放射素子１０２−２はそれぞれ、電波を放射する素子であり、ここではモノポールアンテナとなる形状を想定する。第１放射素子１０２−１および第２放射素子１０２−２はそれぞれ、給電線１０４が接続され、給電線１０４を介して給電されることで、反射板１０１の面に略垂直な方向（ｚ軸方向）に対しビームを放射する。
【００１５】
第１放射素子１０２−１と第２放射素子１０２−２とを十字に交差して配置、すなわち他方を９０度回転させて配置することにより、±４５度偏波を放射することができる。なお、第１放射素子１０２−１および第２放射素子１０２−２は、ダイポールアンテナとなる形状を有してもよく、±４５度偏波を送信する場合には、適宜アンテナを組み合わせ±４５度偏波を送信できるような形状にすればよい。
【００１６】
さらに、第１放射素子１０２−１の長手方向および第２放射素子１０２−２の長手方向が反射板１０１と平行に配置されることで、アンテナ装置のサイズを小さくすることができる。  
また、複数の放射素子群１０２は、反射板１０１の面（第１面ともいう）上に所与の間隔を空けて反射板１０１に配置される。
【００１７】
「所与の間隔」とは、図１Ａから図１Ｃの例では、２つの放射素子群１０２が反射板１０１の中心から使用周波数の半波長（０．５λ）以上離れた位置で鏡像となるように配置される間隔である。つまり、２つの放射素子群１０２の間隔が１波長以上となる間隔であるが、これに限らず仕様によって適宜設定されればよい。
【００１８】
補助反射板１０３は、導体で形成され、複数の放射素子群１０２からの各ビーム間の結合量が閾値以下となるように、反射板１０１の面から垂直かつ複数の放射素子群１０２をそれぞれ仕切って配置される。補助反射板１０３の下部は、反射板１０１の面に接続され、補助反射板１０３の上部は、複数の放射素子群１０２からの各ビーム間の結合量が閾値以下となるような位置まで垂直に延在する。このように補助反射板１０３を配置することで、独立した方向にビームを向けることができる。なお、補助反射板１０３の上部の長さ（高さ）は、高いほどビームの分離性能が高くなりうるが、アンテナ装置の設計仕様によって適宜調整すればよい。
【００１９】
本実施形態では、例えば、ｚ軸方向の長さ（高さ）が使用周波数の１．５λ、ｘｙ平面方向の長さが使用周波数の０．８５λである板１０３−１および板１０３−２を補助反射板１０３として用いる。反射板１０１の中央で板１０３−１と板１０３−２とを交差させ、図１Ｂに示すように、反射板１０１の面に垂直な方向、すなわちｚ軸方向から見て十字形状に補助反射板１０３として配置する。さらに、補助反射板１０３は、十字形状を形成する各板が第１放射素子１０２−１および第２放射素子１０２−２のうちの１つと平行に配置される。
【００２０】
具体的には、図１Ｂに示すように、補助反射板１０３のうちの板１０３−１が、放射素子群１０２のうちの第１放射素子１０２−１と平行に配置され、補助反射板１０３のうちの板１０３−２が、放射素子群１０２のうちの第２放射素子１０２−２と平行に配置される。
【００２１】
以上に示した第１の実施形態に係るアンテナ装置によれば、放射素子を反射板に平行に配置することで装置の小型化を図り、かつ補助反射板を適切な大きさおよび位置に配置することより、各放射素子群から独立したビームの指向性を得ることができ、簡単な構造でマルチビーム化を実現することができる。
【００２２】
（第２の実施形態）  
第２の実施形態として、無給電素子をいわゆる導波素子として配置してもよい。本実施形態に係る変形例について図２Ａから図２Ｃを参照して説明する。
【００２３】
図２Ａは、アンテナ装置２００の斜視図である。図２Ｂは、アンテナ装置２００の上面図である。図２Ｃは、アンテナ装置２００の側面図である。図１Ａおよび図１Ｃと同様に、図２Ａおよび図２Ｃでは、重なり合う構成のうちの後ろ側に位置する構成を破線で示す。  
アンテナ装置２００は、反射板１０１、複数の放射素子群１０２、補助反射板１０３および無給電素子２０１を含む。
【００２４】
無給電素子２０１は、反射板１０１の面に垂直な方向から見た場合、すなわちｚ軸方向から見た場合に、放射素子群１０２と略同一形状である。無給電素子２０１は、複数の放射素子群１０２のそれぞれに対して、反射板１０１の面と反対側に放射素子群１０２と対向した位置に配置される。  
このように配置される無給電素子２０１は、導波素子として振る舞う。無給電素子２０１と放射素子群１０２との間隔は、例えば、一般的な八木アンテナの放射素子と導波素子との間隔であればよい。
【００２５】
無給電素子２０１は、非導体で形成される支持体により支持されることで配置されてもよいし、アンテナ装置２００がある大きさの筐体に囲まれ、アンテナ装置２００のｚ軸方向の領域に樹脂が充填され、パッケージングされることにより配置されてもよい。
【００２６】
次に、本実施形態に係るアンテナ装置の指向性について図３および図４を参照して説明する。  
図３は、アンテナ装置２００を図２Ｃの方向、すなわちｙ方向から見た場合の、右側に配置される放射素子群１０２の指向性のシミュレーション結果を示すグラフである。図４は、アンテナ装置２００をｙ方向から見た場合の左側に配置される放射素子群１０２の指向性のシミュレーション結果を示すグラフである。すなわち、図３および図４における０（零）度は、ｚ軸上方向を示す。
【００２７】
図３に示すように、右側の放射素子群１０２および無給電素子２０１からは、＋２０度方向にビームが向いていることが分かる。反対に、図４に示すように、左側の放射素子群１０２および無給電素子２０１からは、−２０度方向にビームが向いていることが分かる。図３および図４から、それぞれの放射素子群１０２からのビームはそれぞれ独立した方向を向いており、ビームを分離できていることが分かる。
【００２８】
以上に示した第２の実施形態に係るアンテナ装置によれば、無給電素子を配置することで、より効率的に電波を照射することができる。さらに、第１の実施形態と同様に、補助反射板を適切な大きさで配置することより、各放射素子から独立した方向にビームの指向性を得ることができ、簡単な構造でマルチビーム化を実現することができる。
【００２９】
（比較例）  
一方、補助反射板１０３がない場合のアンテナ装置の指向性について図５および図６を参照して説明する。
【００３０】
図５は、補助反射板１０３がないアンテナ装置について図３と同様の方向から見たときの右側に配置される放射素子群の指向性のシミュレーション結果である。図６は、補助反射板がないアンテナ装置について図４と同様の方向から見たときの左側に配置される放射素子群の指向性のシミュレーション結果である。  
補助反射板１０３がないアンテナ装置の指向性は、図５および図６に示すように、右側の放射素子群が−１０度方向、左側の放射素子群が＋１０度方向を向いている。これは、右側の放射素子群からのビームと左側の放射素子群からのビームとが結合していることを示し、所望の方向にビームが向いていないことが分かる。
【００３１】
一方、本実施形態に係るアンテナ装置１００およびアンテナ装置２００によれば、補助反射板１０３を設けることで、ビーム間の結合量を減らし、ビームをそれぞれ分離できる。
【００３２】
なお、上述したアンテナ装置では、２つの放射素子群１０２を配置する例を示すが、これに限らず、補助反射板１０３で仕切られる領域のうち、放射素子群１０２が存在しない領域にさらに放射素子群１０２を配置することで、３つまたは４つの放射素子群１０２を設けてもよい。
【００３３】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化し、実施できる。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１００，２００・・・アンテナ装置、１０１・・・反射板、１０２・・・放射素子群、１０３・・・補助反射板、１０４・・・給電線、１０２−１・・・第１放射素子、１０２−２・・・第２放射素子、１０３−１，１０３−２・・・板、２０１・・・無給電素子。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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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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