(57)【要約】  本発明は、リフレクタと、支柱によってリフレクタの上に固定されたアンテナ放射ユニットと、アンテナ放射ユニットの上に固定された結合ユニットとを備える新型のスペクトル拡散広帯域基地局アンテナを開示する。前記アンテナ放射ユニットは、４つの放射アーム、誘電体基板およびフィードライン構造を含む。２つの放射アームは、第１フィードラインによってフィードされる＋４５度の偏光振動子を構成し、もう２つの放射アームは、第２フィードラインによってフィードされる−４５度の偏光振動子を構成する。前記４つの放射アームは、それぞれ誘電体基板に印刷された菱形パッチおよび半円形パッチを含む。前記菱形パッチは、Ｕ字型スリットを有し、前記半円形パッチは、菱形パッチの片隅に配置されている。当該アンテナは、帯域幅が大きく、構造が簡単で新規性を有し、指向性図が安定するといった利点を有する。【選択図】図１
2020506631.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リフレクタと、支柱によってリフレクタの上に固定されたアンテナ放射ユニットと、アンテナ放射ユニットの上に固定された結合ユニットとを備える新型のスペクトル拡散広帯域基地局アンテナにおいて、
前記アンテナ放射ユニットは、第１放射アーム、第２放射アーム、第３放射アーム、第４放射アーム、誘電体基板およびフィードライン構造を含み、
前記フィードライン構造は、第１および第２フィードラインを含み、
前記第１放射アーム、第４放射アームおよび第１フィードラインは、誘電体基板の上面に印刷され、
前記第２放射アーム、第３放射アームおよび第２フィードラインは、誘電体基板の下面に印刷され、
前記第１および第３放射アームは、第１フィードラインによってフィードされる＋４５度の偏光振動子を構成し、
前記第２および第４放射アームは、第２フィードラインによってフィードされる−４５度の偏光振動子を構成し、
前記結合ユニットは、縦方向に配置されている３枚の円形金属シートからなり、
前記第１、第２、第３および第４放射アームは、構造が同一であり、それぞれ誘電体基板に印刷された菱形パッチおよび半円形パッチを含み、
前記菱形パッチは、Ｕ字型スリットを有し、前記半円形パッチは、菱形パッチの片隅に配置されていることを特徴とする新型のスペクトル拡散広帯域基地局アンテナ。
【請求項２】
請求項１に記載の新型のスペクトル拡散広帯域基地局アンテナにおいて、
前記Ｕ字型スリットの円弧部は、放射アームの中心位置に位置し、その開口方向が半円形パッチに向いており、かつ開口幅が半円形パッチに対応することを特徴とする新型のスペクトル拡散広帯域基地局アンテナ。
【請求項３】
請求項１に記載の新型のスペクトル拡散広帯域基地局アンテナにおいて、
前記３枚の円形金属シートの円心は、それぞれ誘電体基板の中心点と同じ垂直線上にあることを特徴とする新型のスペクトル拡散広帯域基地局アンテナ。
【請求項４】
請求項３に記載の新型のスペクトル拡散広帯域基地局アンテナにおいて、
３枚の円形金属シートの最下層からアンテナ放射ユニットまで５ｍｍであることを特徴とする新型のスペクトル拡散広帯域基地局アンテナ。
【請求項５】
請求項１に記載の新型のスペクトル拡散広帯域基地局アンテナにおいて、
前記第１フィードラインと第２フィードラインとは互いに直交し、垂直交点が誘電体基板の中心点に位置することを特徴とする新型のスペクトル拡散広帯域基地局アンテナ。
【請求項６】
請求項１に記載の新型のスペクトル拡散広帯域基地局アンテナにおいて、
前記第１および第３放射アームは、誘電体基板の中心点に対して対称であり、
第２および第４放射アームは、誘電体基板の中心点に対し対称であることを特徴とする新型のスペクトル拡散広帯域基地局アンテナ。
【請求項７】
請求項１に記載の新型のスペクトル拡散広帯域基地局アンテナにおいて、
前記支柱は、絶縁プラスチック支柱であることを特徴とする新型のスペクトル拡散広帯域基地局アンテナ。
【請求項８】
請求項３に記載の新型のスペクトル拡散広帯域基地局アンテナにおいて、
前記３枚の円形金属シートは、同じ１９ｍｍの半径を有することを特徴とする新型のスペクトル拡散広帯域基地局アンテナ。
【請求項９】
請求項１に記載の新型のスペクトル拡散広帯域基地局アンテナにおいて、
リフレクタとアンテナ放射ユニットとの間の距離が０．１λＬ〜０．５λＬであり、
ここで、λＬは、自由空間で、当該広帯域基地局アンテナの中心周波数２．１ＧＨｚに対応する波長であることを特徴とする新型のスペクトル拡散広帯域基地局アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動通信の分野に関し、特に新型のスペクトル拡散広帯域基地局アンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
移動通信技術の急速な発展に伴い、新たな周波数帯域の開発と利用が特に重要である。日本では、１４２７−１５１５ＭＨｚの周波数帯域をＩＭＴ（国際移動体通信）サービスで運用しており、ヨーロッパの２５のＥＵ加盟国では、１４１５−１５１５ＭＨｚをＩＭＴサービスに応用することがサポートされている。ドイツとイタリアでは、中心周波数帯域の１４５２−１４４２ＭＨｚをＩＭＴサービスに競売した。フランス、アイルランド、スロベニアは、１４５２−１４４２ＭＨｚのＩＭＴサービスへの競売について、キプロス規制機構に相談している。現段階、中国では、１７１０−１５５０ＭＨｚを使用する２Ｇシステム、１５５０−２１７０ＭＨｚを使用する３Ｇシステム、２３００−１２６４０ＭＨｚを使用するＬＴＥ（４Ｇ）システムを持つ。中国の無線通信システムは、現在１７１０−２６４０ＭＨｚ周波数帯域をカバーしている。移動通信技術の発展に伴い、帯域幅の需要がますます重要になり、異なる移動システムが異なる周波数帯域を占用し、同一のアンテナが複数のシステムの周波数帯域をカバーできるのであれば、製造コストの軽減、空間利用の向上、経済的利益の増加に大きな価値を有する。よって、新規に設計して取り付けられた広帯域アンテナは、より高い経済効率のために、１４２７−１５１５ＭＨｚおよび１７１０−２６４０ＭＨｚの両方をカバーするとともに、ＩＭＴサービスおよび異なる移動通信システムをサポートする。
【０００３】
現在、広帯域基地局アンテナは、通常、２Ｇ、３Ｇ、ＬＴＥ（４Ｇ）システムの帯域幅をカバーすることができるが、ＩＭＴサービスをカバーする帯域幅を有しない。一つのアンテナが複数の通信システムで動作できるのであれば、アンテナの数が減少し、通信機器の小型化が実現される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術の欠点を克服するために、本発明は、新型のスペクトル拡散広帯域基地局アンテナを提供する。本発明は、放射ゲインが高くかつ指向性図が安定した帯域幅拡散広帯域基地局アンテナである。当該広帯域基地局アンテナによれば、６６％のインピーダンス帯域幅が実現され、１４１０−２８００ＭＨｚの周波数帯域をカバーする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
リフレクタと、支柱によってリフレクタの上に固定されたアンテナ放射ユニットと、アンテナ放射ユニットの上に固定された結合ユニットとを備える新型のスペクトル拡散広帯域基地局アンテナにおいて、
前記アンテナ放射ユニットは、第１放射アーム、第２放射アーム、第３放射アーム、第４放射アーム、誘電体基板およびフィードライン構造を含み、
前記フィードライン構造は、第１および第２フィードラインを含み、
前記第１放射アーム、第４放射アームおよび第１フィードラインは、誘電体基板の上面に印刷され、
前記第２放射アーム、第３放射アームおよび第２フィードラインは、誘電体基板の下面に印刷され、
前記第１および第３放射アームは、第１フィードラインによってフィードされる＋４５度の偏光振動子を構成し、
前記第２および第４放射アームは、第２フィードラインによってフィードされる−４５度の偏光振動子を構成し、
前記結合ユニットは、縦方向に配置されている３枚の円形金属シートからなり、
前記第１、第２、第３および第４放射アームは、構造が同一であり、それぞれ誘電体基板に印刷された菱形パッチおよび半円形パッチを含み、
前記菱形パッチは、Ｕ字型スリットを有し、前記半円形パッチは、菱形パッチの片隅に配置されている。
【０００６】
前記Ｕ字型スリットの円弧部は、放射アームの中心位置に位置し、その開口方向が半円形パッチに向いており、かつ開口幅が半円形パッチに対応する。
【０００７】
前記３つの円形金属シートの円心は、それぞれ誘電体基板の中心点と同じ垂直線上にある。
【０００８】
３つの円形金属シートの最下層からアンテナ放射ユニットまで５ｍｍである。
【０００９】
前記第１フィードラインと第２フィードラインとは互いに直交し、垂直交点が誘電体基板の中心点に位置する。
【００１０】
前記第１および第３放射アームは、誘電体基板の中心点に対して対称であり、第２および第４放射アームは、誘電体基板の中心点に対し対称である。
【００１１】
前記支柱は、絶縁プラスチック支柱である。
【００１２】
前記３つの円形金属シートは、同じ１９ｍｍの半径を有する。
【００１３】
リフレクタとアンテナ放射ユニットとの間の距離が０．１λＬ〜０．５λＬであり、ここで、λＬは、自由空間で、当該広帯域基地局アンテナの中心周波数２．１ＧＨｚに対応する波長である。
【発明の効果】
【００１４】
（１）本発明は、帯域幅が１４１０〜２８００ＭＨｚを完全にカバーし、２Ｇ／３Ｇ／ＬＴＥ（４Ｇ）システムだけでなくＩＭＴシステムにも適用可能である。
（２）本発明の放射アームは、中空のＵ字型構造をしているため、周波数帯域の拡張効果が優れる。
（３）本発明の結合ユニットは、構造が簡単であり、インピーダンス整合効果が良い。
（４）本発明は、放射体の構造が新規性を有し、結合ユニットの構造が簡単であり、広帯域であり、方向性図が安定し、ゲインが高い。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の構造概略図である。
【図２】本発明の平面図である。
【図３】本発明の正面断面図である。
【図４】本発明の左側断面図である。
【図５】本発明の実施例に係るアンテナの帯域幅試験図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、実施例および図面を参照して本発明をさらに詳細に説明するが、本発明の実施形態は、これらに限定されるものではない。
【００１７】
（実施例）
図１〜図４に示すように、新型のスペクトル拡散広帯域基地局アンテナは、リフレクタ４と、アンテナ放射ユニット１と、結合ユニット２とを備える。前記アンテナ放射ユニット１は、支柱５によってリフレクタ４の上に固定されている。本実施例において、両者の距離は、３８ｍｍである。前記結合ユニットは、支柱によってアンテナ放射ユニットの上に固定されている。本実施例において、両者の距離は、５ｍｍである。前記支柱は、それぞれ絶縁プラスチック支柱である。
【００１８】
前記アンテナ放射ユニットは、第１放射アーム６Ａ、第２放射アーム６Ｂ、第３放射アーム６Ｃ、第４放射アーム６Ｄ、誘電体基板およびフィードライン構造を含む。前記フィードライン構造は、第１および第２フィードラインを含む。前記第１放射アーム、第４放射アームおよび第１フィードライン７Ａは、誘電体基板の上面に印刷され、前記第２放射アーム、第３放射アームおよび第２フィードライン７Ｂは、誘電体基板８の下面に印刷されている。前記第１および第３放射アームは、第１フィードラインによってフィードされる＋４５度の偏光振動子を構成し、前記第２および第４放射アームは、第２フィードラインによってフィードされる−４５度の偏光振動子を構成し、３０ｄＢのアイソレーションが実現される。
【００１９】
前記第１フィードラインと第２フィードラインとは互いに直交し、交点が誘電体基板の中心点に位置する。
【００２０】
前記４つの放射アームは、構造が同一であり、サイズも同じであり、それぞれ誘電体基板に印刷された菱形パッチおよび半円形パッチを含む。前記菱形パッチの片隅には、半円形パッチが配置されている。前記菱形パッチは、Ｕ字型スリットを有する。前記Ｕ字型スリットは、開口方向が半円形パッチに向いており、かつ開口幅が半円形パッチに対応する。前記半円形パッチの径は、約Ｕ字型スリットの幅に等しい。半円形パッチの径の２つの端点は、菱形パッチに接続される。本実施例において、半円形パッチは、それぞれ、菱形パッチの誘電体基板の４つの頂点に近い隅に配置されている。
【００２１】
前記Ｕ字型スリットの円弧部は、放射アームの中心位置に位置する。Ｕ字型スリットで放射アーム同士の結合を強化し、共振数を増やし、帯域幅を拡張する。
【００２２】
前記結合ユニットは、３枚の円形金属シートからなる。３枚の円形金属シートは、サイズが同じであり、半径が１９ｍｍであり、一定の距離で離間して縦方向に配置されている。本実施例における２つの隣接する円形金属シートの間隔は、２ｍｍである。３つの円形金属シートの円心は、それぞれ誘電体基板の中心点と同じ垂直線上にある。３つの円形金属シートの最下層からアンテナ放射ユニットまで５ｍｍである。当該構造の結合ユニットは、インピーダンス整合を調整し、前記広帯域拡張基地局アンテナの反射減衰量を改善するために使用され、現在の二重偏波帯域幅が１４１０ＭＨｚ〜２８００ＭＨｚである（反射減衰量は１５ｄＢを超える可能性がある）。
【００２３】
アンテナ放射ユニットとリフレクタとの間の距離が０．１λＬ〜０．５λＬであり、ここで、λＬは、自由空間で、当該広帯域基地局アンテナの中心周波数２．１ＧＨｚに対応する波長である。
【００２４】
前記リフレクタは、側縁を持つ構造である。
【００２５】
前記誘電体基板は、厚さ０．７６ｍｍ、比誘電率３．４５の高周波プレートＲ０４３５０Ｂからなる。
【００２６】
アンテナ放射ユニットは、平面構造を有し、１４１０ＭＨｚ〜２８００ＭＨｚの二重偏波帯域幅および１０ｄＢを超える反射減衰量を実現することができる。
【００２７】
本発明は、フィードラインに接続された同軸線３をさらに含む。
【００２８】
図５は、本実施例のインピーダンス帯域幅である。図４によれば、本発明の二重偏波アンテナが１４１０−２８００ＭＨｚのインピーダンス帯域幅を有し、反射減衰量が−１５ｄＢに達し、完全にＩＭＴシステムの１４２７−５１５ＭＨｚと１７１０−２６４０ＭＨｚをカバーし、当該帯域幅でアイソレーションが３０ｄＢ以上であり、ゲインが約９ｄＢｉである。
【００２９】
本帯域幅拡張広帯域基地局アンテナは、新規な構造を有し、簡単に製造でき、高い帯域幅を有し、アイソレーションが高く、指向性図が安定し、ゲインが高いといった特徴を有する。
【００３０】
以上の実施例は、本発明の好適な実施形態である。しかし、本発明の実施形態は、上記実施例に限定されるものではない。本発明の趣旨と原理を逸脱しない範囲で為した変更、修飾、代替、組み合わせ、簡単化などは、いずれも同等の置換手段であり、すべて本発明の保護範囲に含まれる。
【００３１】
（付記）
（付記１）
リフレクタと、支柱によってリフレクタの上に固定されたアンテナ放射ユニットと、アンテナ放射ユニットの上に固定された結合ユニットとを備える新型のスペクトル拡散広帯域基地局アンテナにおいて、
前記アンテナ放射ユニットは、第１放射アーム、第２放射アーム、第３放射アーム、第４放射アーム、誘電体基板およびフィードライン構造を含み、
前記フィードライン構造は、第１および第２フィードラインを含み、
前記第１放射アーム、第４放射アームおよび第１フィードラインは、誘電体基板の上面に印刷され、
前記第２放射アーム、第３放射アームおよび第２フィードラインは、誘電体基板の下面に印刷され、
前記第１および第３放射アームは、第１フィードラインによってフィードされる＋４５度の偏光振動子を構成し、
前記第２および第４放射アームは、第２フィードラインによってフィードされる−４５度の偏光振動子を構成し、
前記結合ユニットは、縦方向に配置されている３枚の円形金属シートからなり、
前記第１、第２、第３および第４放射アームは、構造が同一であり、それぞれ誘電体基板に印刷された菱形パッチおよび半円形パッチを含み、
前記菱形パッチは、Ｕ字型スリットを有し、前記半円形パッチは、菱形パッチの片隅に配置されていることを特徴とする新型のスペクトル拡散広帯域基地局アンテナ。
【００３２】
（付記２）
付記１に記載の新型のスペクトル拡散広帯域基地局アンテナにおいて、
前記Ｕ字型スリットの円弧部は、放射アームの中心位置に位置し、その開口方向が半円形パッチに向いており、かつ開口幅が半円形パッチに対応することを特徴とする新型のスペクトル拡散広帯域基地局アンテナ。
【００３３】
（付記３）
付記１に記載の新型のスペクトル拡散広帯域基地局アンテナにおいて、
前記３枚の円形金属シートの円心は、それぞれ誘電体基板の中心点と同じ垂直線上にあることを特徴とする新型のスペクトル拡散広帯域基地局アンテナ。
【００３４】
（付記４）
付記３に記載の新型のスペクトル拡散広帯域基地局アンテナにおいて、
３枚の円形金属シートの最下層からアンテナ放射ユニットまで５ｍｍであることを特徴とする新型のスペクトル拡散広帯域基地局アンテナ。
【００３５】
（付記５）
付記１に記載の新型のスペクトル拡散広帯域基地局アンテナにおいて、
前記第１フィードラインと第２フィードラインとは互いに直交し、垂直交点が誘電体基板の中心点に位置することを特徴とする新型のスペクトル拡散広帯域基地局アンテナ。
【００３６】
（付記６）
付記１に記載の新型のスペクトル拡散広帯域基地局アンテナにおいて、
前記第１および第３放射アームは、誘電体基板の中心点に対して対称であり、
第２および第４放射アームは、誘電体基板の中心点に対し対称であることを特徴とする新型のスペクトル拡散広帯域基地局アンテナ。
【００３７】
（付記７）
付記１に記載の新型のスペクトル拡散広帯域基地局アンテナにおいて、
前記支柱は、絶縁プラスチック支柱であることを特徴とする新型のスペクトル拡散広帯域基地局アンテナ。
【００３８】
（付記８）
付記３に記載の新型のスペクトル拡散広帯域基地局アンテナにおいて、
前記３枚の円形金属シートは、同じ１９ｍｍの半径を有することを特徴とする新型のスペクトル拡散広帯域基地局アンテナ。
【００３９】
（付記９）
付記１に記載の新型のスペクトル拡散広帯域基地局アンテナにおいて、
リフレクタとアンテナ放射ユニットとの間の距離が０．１λＬ〜０．５λＬであり、
ここで、λＬは、自由空間で、当該広帯域基地局アンテナの中心周波数２．１ＧＨｚに対応する波長であることを特徴とする新型のスペクトル拡散広帯域基地局アンテナ。
【図１】
2020506631.tif 000003
【図２】
2020506631.tif 000004
【図３】
2020506631.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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