(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二重偏波オムニアンテナにおいて、
垂直方向に延びる軸線上に離隔して配置された複数の放射素子と、
前記複数の放射素子に給電信号を提供する給電線路とを備え、
前記複数の放射素子の各々は、前記軸線を間にして、互いに対向して位置する第１面および第２面と、
前記第１面に設けられ、二重偏波のうち１つの偏波を発生するための第１放射器と、
前記第２面に設けられ、前記二重偏波のうち他の偏波を発生するための第２放射器とを含み、
前記第１放射器のメインローブ方向および前記第２放射器のメインローブ方向は、前記軸線から離れる方向であって、かつ、互いから離れる方向である、二重偏波オムニアンテナ。
【請求項２】
前記第１放射器と前記第２放射器は、ダイポールタイプであり、
前記第１面と前記第２面とは、互いに対向する平面である、請求項１に記載の二重偏波オムニアンテナ。
【請求項３】
前記第１放射器と前記第２放射器とは、互いにＸ字状に交差する、請求項２に記載の二重偏波オムニアンテナ。
【請求項４】
前記第１面および前記第２面は連結され、円柱の側面である曲線面を形成し、
前記第１放射器および第２放射器は、それぞれ、前記軸線の方向に対して所定の角度で延び、かつ、前記第１面および前記第２面上に延びる形状に設けられている、請求項１に記載の二重偏波オムニアンテナ。
【請求項５】
前記第１面と前記第２面とは連結され、前記第１放射器および前記第２放射器は、互いに対面するように位置する、請求項４に記載の二重偏波オムニアンテナ。
【請求項６】
前記複数の放射素子はそれぞれ、軟性印刷回路基板（Ｆ−ＰＣＢ：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ−ＰＣＢ）を用いた回路パターン（ｐａｔｔｅｒｎ）で実現される、請求項１に記載の二重偏波オムニアンテナ。
【請求項７】
前記第１放射器および前記第２放射器をそれぞれ給電するように給電パターンが形成された給電基板をさらに含み、
前記給電基板の両側面は、円筒状に成形された前記軟性印刷回路基板に付着して固定される、請求項６に記載の二重偏波オムニアンテナ。
【請求項８】
前記給電基板は、
上面に給電パターンが形成された支持層と、
前記支持層の下面に形成されて、接地パターンが形成された接地層とを含み、
前記給電線路の内部導体は、前記給電基板を貫通して前記給電パターンと電気的に連結され、
前記給電線路の外部導体は、前記接地パターンと電気的に連結される、請求項７に記載の二重偏波オムニアンテナ。
【請求項９】
前記二重偏波のうち１つの偏波を発生するための第１放射器を備える第１ハーフ放射素子と、
前記二重偏波のうち他の偏波を発生するための第２放射器を備える第２ハーフ放射素子とをさらに含む、請求項１に記載の二重偏波オムニアンテナ。
【請求項１０】
前記第１ハーフ放射素子および前記第２ハーフ放射素子は、前記複数の放射素子を通過する前記軸線の両端部に設けられ、
前記複数の放射素子それぞれと、前記第１および第２ハーフ放射素子とは、前記軸線上に離隔して設けられ、
前記複数の放射素子、および前記第１および第２放射ハーフ素子は、それぞれ、前記軸線を中心として回転方向に等角度ずつずれながら設けられている、請求項９に記載の二重偏波オムニアンテナ。
【請求項１１】
垂直方向に延びる軸線上に離隔して配置された複数の放射素子を備え、
前記複数の放射素子の各々は、前記軸線を間にして、互いに対向して位置する第１曲面および第２曲面と、
前記第１曲面に設けられ、二重偏波のうち１つの偏波を発生する第１放射器と、
前記第２曲面に設けられ、前記二重偏波のうち他の偏波を発生する第２放射器とを含み、
前記第１放射器および前記第２放射器は、それぞれ、前記軸線を中心として回転方向に予め定められた角度でずれながら設けられる、二重偏波オムニアンテナ。
【請求項１２】
請求項１に記載の二重偏波オムニアンテナを含む基地局。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動通信（ＰＣＳ、Ｃｅｌｌｕｌａｒ、ＣＤＭＡ、ＧＳＭ（登録商標）、ＬＴＥなど）ネットワークにおいて、基地局や中継局などへの適用に適したアンテナおよびこれを含む基地局に関し、特に、移動通信サービス用二重偏波を発生するオムニアンテナおよびこれを含む基地局（ＤＵＡＬ  ＰＯＬＡＲＩＺＥＤ  ＯＭＮＩ−ＤＩＲＥＣＴＩＯＮＡＬ  ＡＮＴＥＮＮＡ  ＡＮＤ  ＢＡＳＥ  ＳＴＡＴＩＯＮ  ＨＡＶＩＮＧ  ＴＨＥ  ＳＡＭＥ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
オムニアンテナは、無指向性（Ｎｏｎ−ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ）アンテナとも呼ばれ、水平方向に３６０度の全体方向に均一に電磁波が放射されるように構成されたアンテナである。移動通信ネットワークにおいて、移動通信端末は、その特性上、どの方向に移動するか予測できないため、通常、円形のモノポール（ｍｏｎｏ−ｐｏｌｅ）アンテナ構造を採用したオムニアンテナを備える。移動通信ネットワーク基地局や中継局に設置されるアンテナは、通常、３セクタに分割された各サービス範囲を指向するための指向性アンテナが設置される。
【０００３】
最近、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）サービスが本格化されるにつれ、ビル内部などのような陰影地域の円滑なサービスのために、また、データ転送速度を高めるために、小型セル（ｓｍａｌｌ  Ｃｅｌｌ）または超小型セル装備が構築されている。小型セルは、約３００ｍ以内のカバレッジ（ｃｏｖｅｒａｇｅ）をもってサービスされ、装備自体のサイズも小型を要求するので、当該装備には主にオムニアンテナを用いる。
【０００４】
通常用いられるオムニアンテナは、単一偏波（Ｖ−ｐｏｌ）を主に用いている。しかし、ＬＴＥサービスをするためにＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉ  Ｏｕｔｐｕｔ）技術が不可欠であり、このために複偏波アンテナが必要である。既存のオムニアンテナにおいて、複偏波は、通常、水平偏波（Ｈ−ｐｏｌ；０度）、垂直偏波（Ｖ−ｐｏｌ；９０度）をいう。
【０００５】
しかし、二重偏波（＋／−４５度）がフェーディングによって電波の反射または回折に２つの偏波間で相関度が最も低く、通常、基地局や中継局に適用される指向性アンテナは二重偏波（＋／−４５）を主に用いている。これによって、オムニアンテナにおいても＋／−４５度二重偏波を発生するための研究が進められている。
【０００６】
図１Ａは、従来の＋／−４５度二重偏波を発生するためのオムニアンテナの１つの例示斜視図であり、図１Ｂは、その平面図である。図１Ａおよび図１Ｂに示されたオムニアンテナは、通常の構造の３セクタ用の、３つの基地局アンテナを１つに組み合わせた形態に相当する。すなわち、直立した第１、第２および第３反射板１１、１２、１３が互いに背中合わせに結合された形態で設けられ、第１〜第３反射板１１、１２、１３それぞれには少なくとも１つの放射素子２１、２２、２３が設けられる。各放射素子２１、２２、２３は、通常の＋／−４５度二重偏波を発生するダイポールタイプで実現される。
【０００７】
前記図１Ａおよび図１Ｂに示されたオムニアンテナは、実質的に３つの基地局アンテナを平行に互いに対称的に結合した構造に相当し、その直径および全体的なサイズが非常に大きいという欠点がある。このような欠点を一部補完するために、図２に示されるように、３つの基地局アンテナが垂直方向に積層されて実現された構造が提案されている。すなわち、図２に示されるように、直立したそれぞれの第１、第２および第３反射板１１、１２、１３が１つの垂直軸に沿って互いに積層されて結合された形態で実現され、第１〜第３反射板１１、１２、１３それぞれは、前記垂直軸を基準として互いに１２０度回転した状態で構成される。
【０００８】
前記図２に示されたオムニアンテナの構造は、前記図１Ａおよび図１Ｂに示されたオムニアンテナの構造に比べて小さい直径を有するが、垂直方向に長さが長くなるという欠点がある。また、図２に示されたオムニアンテナは、比較的小さい直径を有するとはいえ、それにもかかわらず、実質的にビル内部などのような小型セルへの適用には依然としてその直径やサイズなどにおいて困難があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、アンテナの全体サイズをより小型および軽量に実現可能であり、優れた全方向（Ｏｍｎｉ−ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）放射特性を有し、二重偏波（＋／−４５度）を発生する移動通信サービス用オムニアンテナおよびこれを含む基地局を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明の一特徴によれば、本発明の二重偏波オムニアンテナは、一方向に離隔して配置された複数の放射素子と、前記複数の放射素子に給電信号を提供する給電線路とを含み、前記複数の放射素子はそれぞれ、二重偏波のうち１つの偏波を発生するための第１放射器と、前記二重偏波のうち他の偏波を発生するための第２放射器とを含み、前記第１放射器は、第１面に設けられ、前記第２放射器は、第２面に設けられ、第１放射器のメインローブ方向と第２放射器のメインローブ方向とは、互いに異なる方向である。
【００１１】
また、前記第１放射器と前記第２放射器は、ダイポールタイプであり、前記第１面と前記第２面とは、互いに対向する平面であってもよい。
【００１２】
また、前記第１放射器と前記第２放射器とは、互いにＸ字状に交差してもよい。
【００１３】
また、前記第１放射器と第２放射器のそれぞれは、前記一方向と予め定められた角度を有し、前記第１面および前記第２面それぞれに沿って延びる形状に設けられ、前記延びる方向に可変する曲率を有することができる。
【００１４】
また、前記第１面と前記第２面とは連結され、前記第１放射器および前記第２放射器は、互いに対面するように位置してもよい。
【００１５】
また、前記複数の放射素子はそれぞれ、軟性印刷回路基板（Ｆ−ＰＣＢ：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ−ＰＣＢ）を用いた回路パターン（ｐａｔｔｅｒｎ）で実現される。
【００１６】
また、前記第１放射器および前記第２放射器をそれぞれ給電するように給電パターンが形成された給電基板をさらに含み、前記給電基板の両側面は、円筒状に成形された前記軟性印刷回路基板に付着して固定される。
【００１７】
また、前記給電基板は、上面に給電パターンが形成された支持層と、前記支持層の下面に形成されて、接地パターンが形成された接地層とを含み、前記給電線路の内部導体は、前記給電基板を貫通して前記給電パターンと電気的に連結され、前記給電線路の外部導体は、前記接地パターンと電気的に連結される。
【００１８】
また、前記二重偏波のうち１つの偏波を発生するための第１放射器を備える第１ハーフ放射素子と、前記二重偏波のうち他の偏波を発生するための第２放射器を備える第２ハーフ放射素子とをさらに含んでもよい。
【００１９】
また、前記第１ハーフ放射素子および前記第２ハーフ放射素子は、前記複数の放射素子の前記一方向の両端部側にそれぞれ位置し、前記複数の放射素子それぞれと前記第１ハーフ放射素子とは、前記一方向に離隔すると同時に、等角度離隔してもよい。
【００２０】
上記の目的を達成するために、本発明の他の特徴によれば、本発明の二重偏波オムニアンテナは、一方向に離隔して配置された複数の放射素子を含み、前記複数の放射素子はそれぞれ、二重偏波のうち１つの偏波を発生するための第１放射器と、前記二重偏波のうち他の偏波を発生するための第２放射器とを含み、前記第１放射器および前記第２放射器それぞれは、前記一方向と予め定められた角度を有し、第１曲面および第２曲面それぞれに沿って延びる形状に設けられる。
【発明の効果】
【００２１】
上記のように、本発明に係る二重偏波オムニアンテナおよびこれを含む基地局は、優れた全方向放射特性を有しかつ、＋／−４５度二重偏波を発生することができ、従来のオムニアンテナに比べてアンテナの直径を低減すると同時に、垂直方向への長さを縮小することができるという利点がある。
【００２２】
特に、小型セルＭＩＭＯアンテナの実現に際して、設定された隔離度基準を満たしながらも、放射素子の直径を従来に比べて著しく低減可能で、小型セルＭＩＭＯアンテナに利用可能なＸ−ｐｏｌオムニアンテナの最適な設計が可能であるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１Ａ−１Ｂ】従来の二重偏波を発生するオムニアンテナの１つの例示構造図である。
【図２】従来の二重偏波を発生するオムニアンテナの他の例示構造図である。
【図３Ａ−３Ｃ】本発明の多様な実施例による二重偏波を発生するオムニアンテナに適用可能な放射素子の第１例示構造図である。
【図４Ａ−４Ｂ】本発明の多様な実施例による二重偏波を発生するオムニアンテナに適用可能な放射素子の第２例示構造図である。
【図５Ａ−５Ｂ】図４Ａおよび図４Ｂに示された放射素子の放射特性を説明するためのグラフである。
【図６】本発明の第１実施例による二重偏波を発生するオムニアンテナの構造図である。
【図７】図６の放射素子間の組み合わせ特性を示す概略図である。
【図８】図６の１つの放射素子の詳細斜視図である。
【図９Ａ−９Ｂ】図６の１つの放射素子に適用される給電基板の構造図である。
【図１０Ａ−１０Ｂ】図６のオムニアンテナに関連する隔離度特性を示すグラフである。
【図１１Ａ−１１Ｂ】図６のオムニアンテナに関連する放射特性を示すグラフである。
【図１２】本発明の第２実施例による二重偏波を発生するオムニアンテナの構造図である。
【図１３】本発明の第３実施例による二重偏波を発生するオムニアンテナの構造図である。である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明に係る好ましい実施例を、添付した図面を参照して詳細に説明する。下記の説明では、具体的な構成素子などのような特定事項が示されているが、これは、本発明のより全般的な理解のために提供されたものに過ぎず、このような特定事項が本発明の範囲内で所定の変形やあるいは変更が実施できることは、この技術分野における通常の知識を有する者には自明というべきであろう。
【００２５】
図３Ａ、図３Ｂおよび図３Ｃは、本発明の多様な実施例による二重偏波を発生するオムニアンテナに適用可能な放射素子の概略的な第１例示構造図であって、図３Ａは、一部分離斜視図、図３Ｂは、一側側面図、図３Ｃは、他側側面図である。
【００２６】
本発明の多様な実施例に適用可能な複数の放射素子３０は、一方向、特に垂直方向に離隔して配置され、二重偏波のうち１つの偏波を発生するための第１放射器３１と、前記二重偏波のうち他の偏波を発生するための第２放射器３２とを含み、第１放射器３1は、第１面に設けられ、第２放射器３２は、第２面に設けられる。
【００２７】
図３Ａ〜図３Ｃを参照すれば、本発明の一実施例による放射素子３０は、二重偏波のうち、例えば、＋４５度偏波を発生するためのダイポールタイプの第１放射器３１と、二重偏波のうち−４５度偏波を発生するためのダイポールタイプの第２放射器３２とを結合した構造で実現される。図３Ａ〜図３Ｂでは（また、後に添付する図面では）、第１放射器３１に比べて第２放射器３２がより濃い色で表されているが、これは、単に２つの放射器３１、３２の区分を容易にするためのものであって、２つの放射器３１、３２は、実質的に同一の構造を有していることを理解するであろう。
【００２８】
ダイポールタイプで構成される第１放射器３１は、第１放射アーム（ｒａｄｉａｔｉｎｇ  ａｒｍ）３１−１と第２放射アーム３１−２とを主要構成として有し、同じく、ダイポールタイプで構成される第２放射器３２も、第１放射アーム３２−１と第２放射アーム３２−２とを主要構成として有する。第１放射器３１は、第１給電線路４１を介して＋４５度偏波で発生する第１送信信号が提供され、第２放射器３２は、第２給電線路４２を介して−４５度偏波で発生する第２送信信号が提供されるように構成される。第１給電線路４１および第２給電線路４２は、一般的な同軸線路を用いて構成されてもよいし、ストリップ線路やマイクロストリップ線路などの多様な線路構造を用いて構成されてもよい。
【００２９】
ここで、前記第１および第２放射器３１、３２が組み合わされた構造により＋／−４５度の二重偏波を発生する放射素子３０は、一般的な構造とは異なる構造を有する。すなわち、従来の＋／−４５度二重偏波を発生する放射素子は、例えば、図１Ａ〜図２に示されるように、＋４５度偏波を発生する放射器と−４５度偏波を発生する放射器とが実質的に同一の平面に構成され、２つの放射器のメインローブ（ｍａｉｎ  ｌｏｂｅ）の方向が同一の方向に形成される。これに対し、本発明の実施例に適用される放射素子３０では、第１放射器３１および第２放射器３２が互いに離隔して互いに対向する平面、すなわち互いに対向する平面である第１面と第２面にそれぞれ形成されるように構成される。また、第１放射器３１のビーム形成方向と第２放射器３２のビーム形成方向とは、互いに反対方向になる。すなわち、第１放射器３１のメインローブと第２放射器３２のメインローブとは、互いに異なる方向、特に反対方向（１８０度の差を有する方向）に形成される。
【００３０】
第１放射器３１と第２放射器３２はそれぞれ、図３Ａ〜図３Ｃに点線で示すような六面体の箱形態の面のうち互いに対向する面に相当する平面にそれぞれ形成されると考えられる。また、図３Ｃにより明確に示すように、例えば、第１放射器３１が形成される平面から眺める場合に、第１および第２放射器３１、３２は、互いにＸ字状に交差する構造に設計される。
【００３１】
第１および第２放射器３１、３２それぞれの放射パターンは、薄い金属板（例えば、銅板）を成形して構成することもできる。また、例えば、一般的なフラット（ｆｌａｔ）印刷回路基板（ＰＣＢ：Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｂｏａｒｄ）や、軟性印刷回路基板（Ｆ−ＰＣＢ：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ−ＰＣＢ）を用いてパターン印刷方式による回路パターン（ｐａｔｔｅｒｎ）で実現されてもよい。
【００３２】
図４Ａおよび図４Ｂは、本発明の多様な実施例による二重偏波を発生するオムニアンテナに適用可能な放射素子の第２例示構造図であって、図４Ａは、一部分離斜視図、図４Ｂは、一側側面図である。図４Ａおよび図４Ｂを参照すれば、本発明の多様な実施例に適用可能な放射素子３０’は、前記図３Ａ〜図３Ｃに示された構造と同一の原理および類似の構造を有する。すなわち、図４Ａおよび図４Ｂに示された放射素子３０’は、＋４５度偏波を発生するためのダイポールタイプの第１放射器３３と、二重偏波のうち−４５度偏波を発生するためのダイポールタイプの第２放射器３４とを結合した構造で実現される。第１放射器３３は、第１放射アーム３３−１および第２放射アーム３３−２で構成され、第２放射器３４も、第１放射アーム３４−１と第２放射アーム３４−２とで構成される。また、第１放射器３３は、第１給電線路４１を介して給電され、第２放射器３４は、第２給電線路４２を介して給電されるように構成される。また、第１放射器３３および第２放射器３４は、互いに離隔して互いに異なる平面に形成され、第１放射器３３のビーム形成方向と第２放射器３４のビーム形成方向とは、互いに反対方向となるように実現される。
【００３３】
しかし、図４Ａおよび図４Ｂに示された放射素子３０’は、前記図３Ａ〜図３Ｃに示された構造とは異なり、第１放射器３３と第２放射器３４のそれぞれの全体的な形態は、直線形態ではなく、第１放射器３３と第２放射器３４それぞれは、前記一方向と予め定められた角度を有し、前記第１面および前記第２面それぞれに沿って延びる形状に設けられ、前記延びる方向に可変する曲率を有する。ここで、前記第１面と前記第２面とは連結され、円柱の側面である曲線面を形成することができ、第１放射器３３と第２放射器３４とは、互いに対面するように位置する。具体的には、図４Ａおよび図４Ｂを参照すれば、第１放射器３３と第２放射器３４は、周縁部位に比べて真ん中の膨らんだ曲線形態に形成される。このような構造は、第１および第２放射器３３、３４が図４Ａおよび図４Ｂに点線で示した円柱の側面である曲線面に沿って形成されると考えられる。このような形態は、前記図３Ａ〜図３Ｃに示された構造に比べて、放射素子３０’およびこれによるオムニアンテナのサイズをより低減できる構造であることが分かる。
【００３４】
前記図４Ａおよび図４Ｂに示された第１および第２放射器３３、３４は、図３Ａ〜図３Ｃの構造のように、薄い金属板（例えば、銅板）を成形して構成することもできるが、Ｆ−ＰＣＢを用いてパターン印刷方式による回路パターンで実現することが効率的であり得る。Ｆ−ＰＣＢを用いて実現する場合には、１つのＦ−ＰＣＢ上に第１および第２放射器３３、３４の放射パターンを適切な間隔で離隔するように形成する。この後、当該Ｆ−ＰＣＢを丸く成形する形態で連結して、前記図４Ａおよび図４Ｂに示されるような第１および第２放射器３３、３４の配置構造を有するように実現することができる。
【００３５】
図５Ａおよび図５Ｂは、図４Ａおよび図４Ｂに示された放射素子の放射特性を説明するためのグラフである。図５Ａは、本発明との比較のために、例えば、前記図１Ａなどに示されたオムニアンテナの３面のうち１面に相当する部分の、従来の１つの放射素子の放射特性を示している。図５Ｂには、図４Ａおよび図４Ｂに示された放射素子３０’のうち、例えば、第１放射器３３の放射特性を示している。図４Ａおよび図４Ｂに示された放射素子３０’の第２放射器３４の放射特性は、図５Ｂに示された特性と同じであり、ただし、放射ビームの方向が１８０度反対方向に形成されることを理解するであろう。
【００３６】
図５Ａおよび図５Ｂを参照すれば、従来の３面のうち１面に位置した放射素子では、ビーム幅が約６１．８〜６３．１度であるのに対し、本発明の実施例による放射素子では、１つの放射アームのビーム幅が約９３．５〜１１２度であることが分かる。このように、本発明の実施例による放射素子には、既存に比べて約３０度以上広いビーム幅を有することができて、オムニ特性に優れていることが分かる。これは、広いビーム幅を有するほど、リップル（Ｒｉｐｐｌｅ）特性が良い完全な球形パターンを作ることができるからである。特に、単一素子で広いビーム幅を形成することは困難な課題であったが、本発明の実施例による放射素子ではこのような課題を達成していることが分かる。
【００３７】
図６は、本発明の第１実施例による二重偏波を発生するオムニアンテナの構造図であり、図７は、図６の放射素子間の組み合わせ特性を示す概略図である。図５および図６を参照すれば、本発明の第１実施例によるオムニアンテナは、前記図３Ａ〜図４Ｂに示されるような本発明の特徴による構造が適用された放射素子が複数組み合わされた構造を有する。図６および図７の例では、例えば、前記図４Ａおよび図４Ｂに示された放射素子による構造を有する第１、第２および第３放射素子５０、６０、７０が垂直方向に連続的に配置されて構成されたものが示されている。第１〜第３放射素子５０、６０、７０それぞれは、第１放射器５１、６１、７１および第２放射器５２、６２、７２で構成され、それぞれＦ−ＰＣＢを用いて構成される。
【００３８】
この時、第１、第２および第３放射素子５０、６０、７０は、垂直軸を基準として互いに１２０度回転した状態で位置するように構成される。例えば、第１放射素子５０の第１放射器５１が平面視水平面上で向かう位置が０度とする場合に、第２放射素子６０の第１放射器６１は１２０度、第３放射素子７０の第１放射器７１は２４０度を向くように設けられる。このような構造によって、前記第１〜第３放射素子５０、６０、７０の設置角度は、平面視互いに等間隔を有するように設けられ、第１〜第３放射素子５０、６０、７０が互いに組み合わせて全体的に＋／−４５度偏波を全方向に発生する。
【００３９】
一方、図６に示されるように、本発明の第１実施例によるオムニアンテナは、通常のアンテナ構造と類似して、オムニアンテナの全体外形を形成するケースとして、上部キャップ５８と、下部キャップ５９とを備え、また、上部キャップ５８と下部キャップ５９との間で放射素子を取り囲むレドーム５７を備えることができる。また、本発明の第１実施例によるオムニアンテナは、放射素子を支持するために、例えば、電波特性に影響を与えない材質（プラスチック、テフロン（登録商標）など）で構成される支持台、例えば、第１、第２、および第３支持台５６１、５６２、５６３を備えることができる。その他にも、各放射素子に給電するための給電構造（図示せず）および送受信信号を処理するための信号処理装備（図示せず）を追加的にさらに備えてもよい。
【００４０】
図８は、図６の１つの放射素子（例えば、第１放射素子５０）の詳細斜視図であり、図９Ａおよび図９Ｂはそれぞれ、図６の１つの放射素子（例えば、第１放射素子５０）に適用される給電基板の上面および下面構造図である。図８では、説明の便宜のために、Ｆ−ＰＣＢに相当する構成に関する図示は大部分省略し、図８におけるＡ部位に関連して拡大した部位ではＦ−ＰＣＢ層５１２が示されている。
【００４１】
図８に示されたところを参照すれば、例えば、第１放射素子５０の第１および第２放射器５１、５２それぞれの第１および第２放射アーム５１−１、５１−２、５２−１、５２−２は、Ｆ−ＰＣＢ上に連続して形成される。この後、当該Ｆ−ＰＣＢは、円筒状に丸く成形され、互いに接することとなる両側面が互いに付着して固定される形態で設けられる。このようなＦ−ＰＣＢ上に形成される放射素子５０の各放射器５１、５２は、給電パターンが形成されるＰＣＢ構造の給電基板９０を介してそれぞれ給電される構造を有することができる。この時、給電基板９０は、Ｆ−ＰＣＢに対応する直径（すなわち、当該放射素子に対応する直径）を有する円形に形成され、Ｆ−ＰＣＢは、円形の給電基板を取り囲む形態で丸く成形されて設けられる。
【００４２】
この時、Ｆ−ＰＣＢにおいて、第１および第２放射アーム５１、５２ごとにそれぞれ第１放射アーム５１−１、５２−１と第２放射アーム５１−２、５２−２には、給電地点と隣接する部位にそれぞれ貫通ホール（Ａ部位）が形成される。また、給電基板９０には、このような貫通ホールが形成される位置と対応する位置には対応する大きさにそれぞれ突出部（図９のａ）が形成される。このような構造により、Ｆ−ＰＣＢが給電基板９０を取り囲む形態で丸く成形されて設けられる場合に、前記貫通ホールに給電基板９０の前記突出部ａが挟まれる形態で設けられる。
【００４３】
図８で一点鎖線で表した円領域には、Ｆ−ＰＣＢ層５１２の貫通ホールを介して給電基板９０の突出部ａが挟まれた形態がより詳細に示されている。給電基板９０は、エポキシなどの材質で構成される支持層９１１の下部面に（前記突出部ａまで延びる）接地層９１２が形成され、突出部ａがＦ−ＰＣＢ層５１２の貫通ホールに挟まれた状態で、例えば、第１放射器５１の第１放射アーム５１−１の放射パターン５１１と給電基板９０の接地層９１２とがソルダリングなどによって電気的に連結される。
【００４４】
図９Ａおよび図９Ｂを参照して、給電基板９０の構造をより詳細に説明すれば、給電基板９０は、エポキシ材質などで構成される支持層９１１と、支持層９１１の上面に形成される第１および第２給電パターン４１１、４２１と、支持層９１１の下面に形成される接地層９１２とを含む。接地層９１２は、第１および第２接地パターン９２１、９２２で構成される。
【００４５】
例えば、第１給電パターン４１１の一端が前記第１放射器５１にカップリング方式で給電するための構造を有し、第１給電パターン４１１の他端は、給電基板９０に形成される給電点から給電信号（例えば、−４５度）が提供される構造でパターンが形成される。給電点は、同軸ケーブルで構成される給電線路（例えば、４０）を介して給電信号が提供されるように構成される。図９Ａで一点鎖線で表した円領域には、給電基板９０と給電線路４０との連結構造がより詳細に示されている。これを参照すれば、同軸ケーブルで構成される給電線路４０の内部導体４０２は、前記給電点地点に形成される貫通ホールを介して挿入されて給電基板９０を貫通し、給電基板９０の上面の給電パターン４１１と連結される。給電線路４０の外部導体４０１は、給電基板９０の下面の接地層９１２のうち第１接地パターン９２１と連結される。
【００４６】
このような構成を有する給電基板９０には、複数の支持台（例えば、図６の５６１、５６２、５６３）が貫通し、複数の支持台によって支持されるための複数の貫通ホールｈ１１、ｈ１２、ｈ１３が形成される。また、給電線路４０が通るための複数の連結通路ｈ２１、ｈ２２が適切な位置に貫通型ホールの形態に形成される。
【００４７】
図１０Ａおよび図１０Ｂは、図６のオムニアンテナに関連する隔離度特性を示すグラフである。図１０Ａは、例えば、２．５ＧＨｚの帯域（具体的には、２４９６〜２６９０ＭＨｚ）のための放射素子の直径を４０ｍｍに設計した場合の、＋４５度偏波と−４５偏波との間の隔離度（ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）特性を示しており、図１０Ｂは、同一の条件で放射素子の直径を３５ｍｍに設計した場合の隔離度特性を示している。
【００４８】
図１０Ａおよび図１０Ｂを参照すれば、同一の特性を有するための従来の放射素子の直径は、例えば、１００ｍｍ以上に設計されていたが、本発明の実施例によるオムニアンテナの放射素子の直径は、従来に比べて６０％以上低減されることが分かる。特に、小型セルＭＩＭＯアンテナの実現に際して、隔離度２０ｄＢ基準を満たす場合に、図１０Ｂのように、放射素子の直径を従来に比べて６５％以上低減することができる。
【００４９】
図１１Ａおよび図１１Ｂは、図６のオムニアンテナに関連する放射特性を示すグラフであって、図１１Ａは、水平方向の放射特性を示し、図１１Ｂは、オムニアンテナの放射特性を３次元的に示している。図１１Ａおよ図１１Ｂに示されるように、本発明の実施例によるオムニアンテナは、全方向放射特性が優れたものに形成されることが分かる。特に、図１１Ａに示されるように、全方向放射パターンで水平方向のリップル（ｒｉｐｐｌｅ）特性が非常に優れた放射パターンを示しており、図１１Ｂに示されるように、本発明の実施例によるオムニアンテナは、非常に優れた全方向（Ｏｍｎｉ−ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）放射特性を満たしていることが分かる。
【００５０】
図１２は、本発明の第２実施例による二重偏波を発生するオムニアンテナの構造図であって、説明の便宜のために、各放射素子の各放射アームの主要パターンのみを概略的に示した。図１２に示された第１放射素子５０および第２放射素子６０は、前記図６などに示された構造と同一であり得る。しかし、図１２に示された構造では、実質的に第１放射器だけで構成される第１ハーフ（ｈａｌｆ）放射素子７０−１と、実質的に第２放射器だけで構成される第２ハーフ放射素子７０−２とが別途に構成され、それぞれ全体アンテナ構造の下端および上端に備えられる。
【００５１】
具体的には、第１放射器だけで構成される第１ハーフ（ｈａｌｆ）放射素子７０−１は、二重偏波のうち１つの偏波を発生し、第２放射器だけで構成される第２ハーフ放射素子７０−２は、二重偏波のうち他の偏波を発生し、第１ハーフ放射素子７０−１および第２ハーフ放射素子７０−２は、前記複数の放射素子５０、６０の一方向の両端部側にそれぞれ位置する。このような構造は、まるで図６に示された第３放射素子７０を半分に分けてそれぞれ全体アンテナ構造の下端および上端に設けたようなものと考えられる。
【００５２】
この時、複数の放射素子５０、６０それぞれと第１ハーフ放射素子７０−１は、前記一方向に離隔すると同時に、等角度離隔してもよい。仮に、図１２を参照すれば、第１放射素子５０、第２放射素子６０および第１ハーフ放射素子７０−１が設けられる方向の角度は、それぞれ互いに１２０度ずつ等角度に離隔して設けられることが分かる。同じく、第１放射素子５０、第２放射素子６０および第２ハーフ放射素子７０−２が設けられる方向の角度は、それぞれ互いに１２０度ずつ等角度に離隔して設けられる。このような図１２に示された構造は、前記図６に示された構造に比べて、たとえ全体的な長さは増加するものの、＋４５度偏波と−４５度偏波との間の隔離度をより向上させることができる。
【００５３】
図１３は、本発明の第３実施例による二重偏波を発生するオムニアンテナの構造図であって、説明の便宜のために、各放射素子の各放射アームの主要パターンのみを概略的に示した。図１３に示された第１放射素子５０、第２放射素子６０および第３放射素子７０それぞれの構造は、前記図６などに示された構造と同一であり得る。しかし、図１３に示された構造では、第１、第２、第３放射素子５０、６０、７０がそれぞれ二重に実現されることが示されている。このような構造は、前記図６に示された構造に比べて、たとえ全体的な長さは増加するものの、偏波間の隔離度および放射特性の向上により有利であり得る。
【００５４】
上記のように、本発明の実施例による二重偏波オムニアンテナの構成および動作が行われ、一方、上記の本発明の説明では具体的な実施例に関して説明したが、様々な変形が本発明の範囲を逸脱しない範囲で実施可能である。
【００５５】
例えば、上記の実施例に関する説明では、オムニアンテナを構成する放射素子の個数などについて異なって構成される実施例を一部開示したが、本発明の他の実施例では、その他にも多様な個数と構造を有する放射素子でもってオムニアンテナを実現できることを理解するであろう。例えば、アンテナの設計時にサイズの制約が大きくなければ、放射素子をより多く組み合わせてオムニアンテナを形成することも可能であり、また、場合によっては、放射素子を２つだけ組み合わせることも可能である。さらに、前記の図１３に示されたハーフ放射素子を多様な実施例として選択的に適用することも可能である。
【００５６】
また、上記の説明では、例えば、図６などでは、第１、第２および第３放射素子５０、６０、７０が平面視水平面上でそれぞれ０度、１２０度、および２４０度の方向を向くように設けられると説明したが、放射素子の放射特性などを考慮して、本発明の他の実施例では、例えば、４つの放射素子が平面視水平面上でそれぞれ０度、９０度、１８０度および２７０度の方向を向くように設けることも十分に可能である。
【００５７】
さらに、上記の説明では、例えば、放射素子を構成する各放射アームが、例えば、一字状の棒構造であると説明したが、本発明の多様な他の実施例において、放射アームは、その他にも、四角形、菱形のような多角形または円形のリング形態を有することができ、または四角形の板形態やリボン形態などでも多様に実現可能である。
【００５８】
さらに、上記の説明において、多様な実施例それぞれにおける少なくとも一部の詳細構成は、他の実施例に適用されてもよいし、場合によっては省略されてもよい。このように、本発明の多様な変形または変更があり得、したがって、本発明の範囲は、説明された実施例によって定めるものではなく、請求範囲と請求範囲の均等なものによって定められなければならない。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明によれば、優れた全方向放射特性を有しかつ、＋／−４５度二重偏波を発生することができ、小型および軽量化構造を有する二重偏波オムニアンテナおよびこれを含む基地局を製造することができる。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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