CN116491025A - 天线组 - Google Patents

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CN116491025A CN202180073454.XA CN202180073454A CN116491025A CN 116491025 A CN116491025 A CN 116491025A CN 202180073454 A CN202180073454 A CN 202180073454A CN 116491025 A CN116491025 A CN 116491025A
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Abstract

一种天线组，具备通过分布式MIMO发送流的天线单元组，上述天线单元组包括相互分开配置的多个天线单元，上述天线单元的高度设置为3m以上且8m以下，辐射方向图在水平面的无指向性角度为180度以上，主瓣的辐射峰值以比0度大且15度以下的俯角倾斜。

Description

天线组
技术领域
本公开涉及天线组。
背景技术
以往，已知有使用多个天线元件的MIMO(Multiple Input Multiple Output：多入多出)方式的无线通信(例如，参照专利文献1、2)。另外，作为从多个发送场所分别对不同的流进行MIMO复用传输的技术，已知有分布式MIMO(例如，参照非专利文献1)。
专利文献1：国际公开第2017/135368号
专利文献2：日本特开2017-38195号公报
非专利文献1：NTT DOCOMOテクニカル·ジャーナルVol.25No.1(Apr.2017)
然而，在分布式MIMO中，要求将发送流的多个天线单元在一定程度上分开设置。因此，难以确保能够形成可得到比较高的吞吐量的通信区域的设置场所。
发明内容
本公开提供一种能够形成可得到比较高的吞吐量的通信区域的天线组。
本公开提供一种天线组，具备通过分布式MIMO发送流的天线单元组，其中，
上述天线单元组包括相互分开配置的多个天线单元，
所述多个天线单元的高度设置为3m以上且8m以下，辐射方向图在水平面的无指向性角度为180度以上，主瓣的辐射峰值以比0度大且15度以下的俯角倾斜。
根据本公开，能够提供一种能够形成可得到比较高的吞吐量的通信区域的天线组。
附图说明
图1是表示具备通过分布式MIMO发送流的天线单元组的天线组的配置例的图。
图2是表示从一个天线单元辐射的360度无指向性的辐射方向图的一个例子的图。
图3是表示在从距接收点R的距离不同的3个天线单元中的1个天线单元发送电波的情况下，对接收点R处的3个接收天线A1、A2、A3的接收电平进行测定而得到的结果的一个例子的图表。
图4是表示在主瓣的辐射峰值的增益比较低的情况下在接收点R接收电波的情况的一个例子的图。
图5是表示在主瓣的辐射峰值的增益比较高的情况下在接收点R接收电波的情况的一个例子的图。
图6是表示由位于接收点R的接收天线接收到的直接波和反射波的延迟分布的一个例子的图。
图7是表示铅垂面上的主瓣的半宽度与该主瓣的辐射峰值的增益的关系的一个例子的图。
图8是在通过3×3MIMO收发电波时测量出的吞吐量的评价值的一览。
图9是表示主成分分析中的累计贡献率的图。
图10是将19种的各个数据代入第一主成分PC1和第二主成分PC2中而得到的主成分得分的散布图。
图11是将19种的各个数据代入第一主成分PC1和第二主成分PC2中而得到的主成分得分的散布图。
图12是示意性地表示俯视观察形成在相邻的2个天线单元周围的方形区域的图。
图13是表示设置于柱的外周面的天线单元的一个例子的剖视图。
图14是表示在以相对于XY平面的5°倾斜角辐射11dBi的波束的情况下，在0°方位角的垂直面(XZ平面)内和XY面内的天线单元的指向性的一个例子的图。
图15是表示在以相对于XY平面的10°倾斜角辐射11dBi的波束的情况下，在0°方位角的垂直面(XZ平面)内和XY面内的天线单元的指向性的一个例子的图。
图16是表示在以相对于XY平面的10°倾斜角辐射14dBi的波束的情况下，在0°方位角的垂直面(XZ平面)内和XY面内的天线单元的指向性的一个例子的图。
图17是表示在将具有图14的特性的3个天线单元以20m间隔配置的情况下得到的吞吐量的一个例子的分布图。
图18是表示在将具有图15的特性的3个天线单元以20m间隔配置的情况下得到的吞吐量的一个例子的分布图。
图19是表示在将具有图16的特性的3个天线单元以20m间隔配置的情况下得到的吞吐量的一个例子的分布图。
图20是表示在将具有图14的特性的3个天线单元集中配置于相同场所的情况下得到的吞吐量的一个例子的分布图。
具体实施方式
以下，参照附图对实施方式进行说明。此外，为了容易理解，存在附图中的各部的比例尺与实际不同的情况。在本说明书中，使用3轴方向(X轴方向、Y轴方向、Z轴方向)的三维正交坐标系。
X轴方向、Y轴方向、Z轴方向分别表示与X轴平行的方向、与Y轴平行的方向、与Z轴平行的方向。X轴方向、Y轴方向及Z轴方向相互正交。XY平面、YZ平面、ZX平面分别表示与X轴方向及Y轴方向平行的假想平面、与Y轴方向及Z轴方向平行的假想平面、与Z轴方向及X轴方向平行的假想平面。
图1是表示具备通过分布式MIMO发送流的天线单元组的天线组的配置例的图。X轴方向及Y轴方向与平行于水平面的方向(水平方向)大致平行，Z轴方向与垂直于水平面的铅垂方向大致平行。图1所示的天线组10具备包括相互分开配置的多个天线单元的天线单元组，在图1中，例示了3个天线单元(第一天线单元11、第二天线单元12及第三天线单元13)。以下，将第一天线单元11、第二天线单元12及第三天线单元13也统称为天线单元11、12、13。
天线单元11、12、13是进行包含毫米波的微波等高频带(例如为0.3GHz～300GHz)的电波的收发的设备。天线单元11、12、13例如形成为能够收发与第五代移动通信系统(所谓的5G)、蓝牙(注册商标)等无线通信标准、IEEE802.11ac等无线LAN(Local AreaNetwork)标准对应的电波。此外，天线单元11、12、13既可以形成为能够收发与上述以外的标准对应的电磁波，也可以形成为能够收发多个不同频率的电磁波。天线单元11、12、13各自、或者包含天线单元11、12、13的天线组10例如能够被利用为无线基站。
天线组10具备通过分布式MIMO发送流的天线单元组(在该例中为天线单元11、12、13)。在分布式MIMO中，要求将发送流的多个天线单元在一定程度上分开设置。因此，难以确保能够形成可得到比较高的吞吐量的通信区域(也称为“覆盖区域”)的设置场所。微波等高频带的电波(特别是毫米波)难以向远处传播而直进性强，因此通信区域的设计并不容易，有可能需要庞大的无线基站。
在图1例示的天线组10中，相互分开配置的天线单元11、12、13均设置为距地面的Z轴方向的高度为3m以上且8m以下，主瓣的辐射峰值以大于0度且15度以下的俯角倾斜。由此，天线组10能够从设置在比较高的场所的天线单元11、12、13分别朝向地面发送波束，因此能够在天线组10与地面之间形成可得到比较高的吞吐量的通信区域。主瓣的辐射峰值的俯角优选是垂直于水平面且相对于天线单元11、12、13排列的方向垂直的铅垂面上的角度。
若设置天线单元的高度为3m以上，则与小于3m的情况相比，天线单元远离地面，因此易于在水平方向上扩大可得到比较高的吞吐量的通信区域。若设置天线单元的高度为8m以下，则与超过8m的情况相比，天线单元接近地面，因此即使在距地面的高度比较低的部位，也能够确保比较高的增益。由此，易于扩大可得到比较高的吞吐量的通信区域。
从在天线单元与地面之间形成可得到比较高的吞吐量的通信区域这方面出发，多个天线单元更优选设置为3.5m以上且7.5m以下。
设置天线单元的高度通过距与水平面平行的一个基准面(例如地面或地板面、或者也可以是假想面)的高度来定义。例如，如图1所示，在朝向室外辐射电波的天线单元被设置在室外的情况下，该天线单元的设置高度通过距室外的地面的高度来定义。例如，在朝向室内辐射电波的天线单元被设置在室内的情况下，该天线单元的设置高度通过距室内的地板面的高度来定义。
若主瓣的辐射峰值以大于0度的俯角倾斜，则与主瓣的辐射峰值以仰角倾斜的情况相比，主瓣接近地面。由此，即使在距地面的高度比较低的部位也能够确保比较高的增益，因此易于扩大可得到比较高的吞吐量的通信区域。另一方面，若主瓣的辐射峰值以15度以下的俯角倾斜，则与主瓣的辐射峰值以超过15度的俯角倾斜的情况相比，主瓣到达地面的范围远离天线单元的设置地点。由此，易于在水平方向上扩大可得到比较高的吞吐量的通信区域。
从在天线单元与地面之间形成可得到比较高的吞吐量的通信区域这方面出发，主瓣的辐射峰值更优选以1.0度以上且14度以下的俯角倾斜。
在图1所示的例子中，天线单元11、12、13在水平方向上相互分开配置。由此，天线组10易于在水平方向上扩大可得到比较高的吞吐量的通信区域。作为天线单元11、12、13在水平方向上相互分开配置的形态，具有天线单元11、12、13均配置为与平行于水平面的一个假想平面交叉的形态等。
例如，天线单元11、12、13相互以相同的高度配置。由此，易于将由从第一天线单元11朝向地面发送的波束形成的通信区域、由从第二天线单元12朝向地面发送的波束形成的通信区域以及由从第三天线单元13朝向地面发送的波束形成的通信区域重叠。由此，天线组10能够形成可得到比较高的吞吐量的通信区域。作为天线单元11、12、13相互以相同的高度配置的形态，例如，具有从平行于水平面的一个基准面到天线单元11、12、13各自的天线开口的中心(重心)的距离(高度)相互相等的形态等。
此外，天线单元11、12、13中的一个或多个一部分的天线单元也可以以与一个或多个剩余的天线单元不同的高度配置。作为一个或多个一部分的天线单元以与一个或多个剩余的天线单元不同的高度配置的形态，例如，具有从平行于水平面的一个基准面到天线开口的中心(重心)的距离(高度)在一个或多个一部分的天线单元与一个或多个剩余的天线单元之间相互不同的形态等。
在图1所示的例子中，天线单元11、12、13设置于相互分开设置的柱状柱1、2、3等构造物。通过天线单元11、12、13设置于相互分开设置的多个构造物，从而易于将天线单元11、12、13隔开分布式MIMO所要求的间隔来配置。
此外，天线单元11、12、13中的一个或多个一部分的天线单元只要能够确保分布式MIMO所要求的间隔，则也可以设置于供一个或多个剩余的天线单元设置的构造物。由此，能够将一个或多个一部分的天线单元和一个或多个剩余的天线单元设置于共同的构造物，因此各天线单元的设置作业变得容易。
天线单元11、12、13分别例如连接有未图示的配线。作为配线的具体例，可举出同轴线缆、光缆等。天线单元11、12、13分别经由对应的配线而与公共基带单元(未图示)连接。基带单元是进行用于实施分布式MIMO的通信控制的设备。基带单元既可以设置于供天线单元11、12、13中的任一个设置的构造物，也可以设置于建筑物、地面或地板面等场所。
在图1所示的例子中，天线单元11、12、13相互平行地配置。由此，易于将由从第一天线单元11朝向地面发送的波束形成的通信区域、由从第二天线单元12朝向地面发送的波束形成的通信区域以及由从第三天线单元13朝向地面发送的波束形成的通信区域重叠。由此，天线组10能够形成可得到比较高的吞吐量的通信区域。在图1所示的例子中，特别是天线单元11、12、13沿着共同的ZX平面(在该例中为垂直于水平面的一个假想平面)配置，因此能够更易形成可得到比较高的吞吐量的通信区域。
为了兼顾确保吞吐量和抑制多个天线单元的设置的宽泛化，多个天线单元的间隔d例如为10m以上且80m以下。若间隔d为10m以上，则与小于10m的情况相比，易于在空开了间隔d的方向上扩大可得到比较高的吞吐量的通信区域。若间隔d为80m以下，则与超过80m的情况相比，能够减小多个天线单元的设置区域。另外，若间隔d为80m以下，则与超过80m的情况相比，由多个天线单元分别形成的各通信区域的重叠面积变大，因此易于形成可得到比较高的吞吐量的通信区域。为了兼顾确保吞吐量和抑制多个天线单元的设置的宽泛化，间隔d更优选为20m以上且70m以下。
另外，天线组10也可以在多个天线单元所包含的相邻的天线单元之间，具备反射电波的反射器。通过反射器而能够更易形成可得到比较高的吞吐量的通信区域。反射器向由该相邻的天线单元形成的通信区域的方向反射电波。
图1是以从上方的视点(俯视)示意性地表示天线组与建筑物组的位置关系的例子的俯视图(平面图)。建筑物41、42、43、44、45、46、47、48沿着道路50建造。建筑物41、42、43、44分别隔着道路50与建筑物45、46、47、48对置。交叉点51是沿X轴方向延伸的道路50与沿Y轴方向延伸的道路52交叉的场所。天线单元11、12、13分别设置于沿着道路50在X轴方向上排列的柱1、2、3。
天线单元11、12、13在辐射方向图的水平面(天线单元11、12、13的设置高度上的水平面)上的无指向性角度为180度以上。由此，即使阻碍电波的传播的一个或多个障碍物存在于天线单元11、12、13的周围，天线组10也能够在其与地面之间形成可得到比较高的吞吐量的通信区域。阻碍电波的传播的障碍物(遮蔽物)例如是建筑物等混凝土构造物。
图2是表示从一个天线单元辐射的无指向性角度为360度的辐射方向图的一个例子的图。辐射方向图在水平面的无指向性角度是指以水平面的各角度为中心的±15度的范围所包含的各角度下的增益的相加平均值的偏差为6dB以下的角度范围。例如，以0度为中心的±15度的范围(345度～15度)所包含的31个各角度的增益的相加平均值被标绘在0度上，以1度为中心的±15度的范围(346度～16度)所包含的31个各角度的增益的相加平均值被标绘在1度上。进而，将标绘出的360个值中的、偏差为6dB以下的连续的角度范围作为无指向性角度。在具有多个该范围的情况下，无指向性角度为最大的角度范围。在偏差遍及整周(360个各点全部)地为6dB以下的情况下，也称为“辐射方向图在水平面的指向性为360度无指向性”。
若天线单元11、12、13各自的辐射峰值以上述的俯角倾斜的主瓣的半宽度(也称为“半角”)为6度以上且15度以下，则天线组10能够在其与地面之间形成可得到比较高的吞吐量的通信区域。关于这一点，参照图1、3、4、5来进行说明。此外，主瓣的半宽度是指增益比主瓣的辐射峰值(增益最大的部分)低3dB处的张开角。辐射峰值以上述的俯角倾斜的主瓣的半宽度优选是垂直于水平面且相对于天线单元11、12、13排列的方向垂直的铅垂面上的主瓣的角度。
图3是表示在从距接收点R的距离不同的3个天线单元11、12、13中的一个天线单元发送电波的情况下，对接收点R处的3个接收天线A1、A2、A3的接收电平进行测定而得到的结果的一个例子的图表。图3示出了主瓣的辐射峰值的增益为14dBi的情况和11dBi的情况这两种。增益11dBi相当于10°半宽度，增益14dBi相当于5°半宽度。纵轴的接收电平相当于“接收功率÷发送功率”。接收点R位于从第三天线单元13辐射的主瓣的直接波到达的位置，第三天线单元13在3个天线单元11、12、13中最接近接收点R(参照图1)。
在最接近接收点R的第三天线单元13的情况下，主瓣的直接波到达接收点R，因此如图3所示，与增益11dBi的情况相比，增益14dBi的情况在接收点R处的接收电平高。相对于此，在远离接收点R的第一天线单元11及第二天线单元12的情况下，如图3所示，与增益14dBi的情况相比，增益11dBi的情况在接收点R处的接收电平高。这是因为，与增益14dBi的情况相比，增益11dBi的情况的主瓣的半宽度宽，由此到达接收点R的反射波增加。
图4是表示在主瓣的辐射峰值的增益比较低的情况下在接收点R接收电波的情况的一个例子的图。图5是表示在主瓣的辐射峰值的增益比较高的情况下在接收点R接收电波的情况的一个例子的图。在辐射峰值的增益低的图4的情况下，主瓣的半宽度θHP较宽，主瓣的指向性钝化。因此，被建筑物42等障碍物反射后的电波到达接收点R的程度变大，因此增益比较高的到达波到达接收点R的程度变大。另一方面，在辐射峰值的增益高的图5的情况下，主瓣的半宽度θHP较窄，主瓣的指向性尖锐。因此，被建筑物42等障碍物反射后的电波到达接收点R的程度变小，因此增益比较高的到达波到达接收点R的程度变小。
因此，若天线单元11、12、13各自的主瓣的半宽度θHP为6度以上，则与θHP小于6度的情况相比，增益比较高的到达波到达接收点R的程度变大。由此，若半宽度θHP为6度以上，则天线组10能够在其与地面之间形成可得到比较高的吞吐量的通信区域。另一方面，若天线单元11、12、13各自的主瓣的半宽度θHP为15度以下，则与θHP超过15度的情况相比，虽然到达接收点R的反射波变少，但增益比较高的直接波到达接收点R的程度变大。由此，若半宽度θHP为15度以下，则天线组10能够在其与地面之间形成可得到比较高的吞吐量的通信区域。
另外，将接收到从天线单元组所包含的一个天线单元发送来的电波的直接波的电平为最大的地点作为接收点R，在该接收点R，将“接收到该电波的反射波的电平[dB]÷接收到该电波的直接波的电平[dB]”作为接收电平Lp。在接收点R接收到电波的反射波的电平相当于“在接收点R的反射波的接收功率÷电波的发送功率”，在接收点R接收到电波的直接波的电平相当于“在接收点R的直接波的接收功率÷电波的发送功率”。此时，若接收电平Lp为0.7以上且0.95以下，更优选为0.75以上且0.99以下，则能够在接收天线与地面之间形成可得到比较高的吞吐量的通信区域。
图6是表示由位于接收点R的接收天线A1接收到的直接波和反射波的延迟分布的一个例子的图。图6表示从设置于最接近接收点R的柱3的第三天线单元13发送电波的情况、和从设置于最远离接收点R的柱1的第一天线单元11发送电波的情况。与接收电平Lp不满足0.7以上且0.95以下的14dBi的情况相比，接收电平Lp满足0.7以上且0.95以下的11dBi的情况能够在接收天线与地面之间形成可得到比较高的吞吐量的通信区域。
图7是表示图13中的天线A1、A2、A3、A4单体在水平面上的主瓣的半宽度φHP分别为100°、80°、60°时的垂直于水平面的铅垂面上的主瓣的半宽度θHP与该主瓣的辐射峰值的指向性增益e的关系的一个例子的图。指向性增益e[dBi]的如下的简易关系式成立：
e＝10×log10(41253/(φHP×θHP))。
图7所示的图表表示通过该关系式得到的数据。
水平面上的主瓣的半宽度θHP并不局限于100°、80°、60°，也可以比它们大或比它们小。天线A1、A2、A3、A4优选设计为接近图7所示的指向性增益e[dBi]。关于天线A1、A2、A3、A4的结构的详细内容后文叙述。
根据图7，在水平面上的主瓣的半宽度φHP分别为100°、80°、60°的情况下，当垂直于水平面的铅垂面上的主瓣的半宽度θHP为6度以上且15度以下时，天线A1、A2、A3、A4优选设计为增益c接近14dBi～21dBi。由此，能够增大一个天线单元的增益。此时，天线组10能够在其与地面之间形成可得到比较高的吞吐量的通信区域。
图8是在包括图1所示的3个天线单元11、12、13的各设置地点的60m×200m的区域中，在通过3×3MIMO收发电波时测量出的吞吐量的评价值的一览。在该区域中以1m网格配置接收点(假定一个接收终端)，通过在由位于各个接收点的3个接收天线接收从3个天线单元11、12、13发送来的流的情况下测量出的值来评价吞吐量。
图8示出了在改变了俯角a(倾斜角)、高度b、半宽度c及间隔d的19种不同条件下测量出的吞吐量的评价值。俯角a表示多个天线单元各自的俯角的平均值。高度b表示多个天线单元各自的设置高度的平均值。半宽度c表示从多个天线单元分别辐射的主瓣的半宽度θHP的平均值。间隔d表示多个天线单元所包含的相邻的天线单元的间隔的平均值。
“1Gbps以上的比例”表示在60m×200m的区域中以1m网格配置的所有接收点之中，测量到1Gbps以上的吞吐量的接收点的比例(累积概率)。“2Gbps以上的比例”表示在60m×200m的区域中以1m网格配置的所有接收点之中，测量到2Gbps以上的吞吐量的接收点的比例(累积概率)。“3Gbps以上的比例”表示在60m×200m的区域中以1m网格配置的所有接收点之中，测量到3Gbps以上的吞吐量的接收点的比例(累积概率)。
使用包括图8所示的19个数据的测量数据组，将俯角a(倾斜角)、高度b、半宽度c及间隔d这4个作为说明变量，进行了主成分分析，得到了以下结果：第一主成分PC1和第二主成分PC2是
PC1＝-(a/10.6)-(b/10.8)+(c/5.7)+(d/19.8)-1.8
PC2＝(a/12.0)+(b/2.5)+(c/6.6)+(d/99.6)-4.9。
第一主成分PC1和第二主成分PC2的累计贡献率为69.1％(参照图9)。
图10是将上述19种的各个数据代入第一主成分PC1和第二主成分PC2中而得到的主成分得分的散布图。在图10中，“〇”标记表示在60m×200m的区域中以1m网格配置的所有接收点之中，测量到2Gbps以上的吞吐量的接收点的比例为60％以上的主成分得分，“×”标记表示该比例小于60％的主成分得分。“PC2＝-4.5×PC1-4.5”相当于“○”标记的区域与“×”标记的区域的第一边界线(第一阈值)。
根据图10，优选以俯角a(倾斜角)、高度b、半宽度c及间隔d这4个值满足“PC2≥-4.5×PC1-4.5”的方式配置多个天线单元。通过像这样配置，能够使60m×200m的区域之中、得到2Gbps以上的吞吐量的覆盖区域的比例为60％以上。即，天线组10能够在其与地面之间形成可得到比较高的吞吐量的通信区域。
图11是将上述19种的各个数据代入第一主成分PC1和第二主成分PC2中而得到的主成分得分的散布图。在图11中，“〇”标记表示在60m×200m的区域中以1m网格配置的所有接收点之中、测量到2Gbps以上的吞吐量的接收点的比例为78％以上的主成分得分，“×”标记表示该比例小于78％的主成分得分。“PC2＝0.15×PC1+1.0”相当于“〇”标记的区域与“×”标记的区域的第二边界线(第二阈值)。
根据图11，优选以俯角a(倾斜角)、高度b、半宽度c及间隔d这4个值满足“PC2≥-4.5×PC1-4.5且PC2≥0.15×PC1+1.0”的方式配置多个天线单元。通过像这样配置，能够使60m×200m的区域之中、得到2Gbps以上的吞吐量的覆盖区域的比例为78％以上。即，天线组10能够在其与地面之间形成可得到比较高的吞吐量的通信区域。
图12是示意性地表示俯视观察形成在相邻的2个天线单元周围的方形区域的图。从垂直于水平面的方向观察(俯视时)，将连接第一天线单元11和第二天线单元12的线段k1的长度设为d、将从第一天线单元11将线段k1延长0.5×d而到达的点设为p1、将从第二天线单元12将线段k1延长0.5×d而到达的点设为p2、将通过p1和p2的直线设为L1、将通过点p1并与直线L1成直角的直线设为L2、将通过点p2并与直线L1成直角的直线设为L3、将与直线L1平行且在不与阻碍电波的传播的障碍物(遮蔽物)相交的范围内最远的直线设为L4、将由直线L1、L2、L3、L4围起来方形区域设为S。此时，优选以使方形区域S之中、得到吞吐量1Gpbs以上的区域的比例为90％以上的方式配置第一天线单元11及第二天线单元12。在上述的图8中，示出了在方形区域S之中、得到吞吐量1Gpbs以上的区域的比例为90％以上的条件。
直线L2、L3的长度也可以使用在不与阻碍电波的传播的障碍物(遮蔽物)相交的范围内固定的值，例如可以采用d、1.5×d或者2×d等。
图13是表示设置于柱的外周面的天线单元的一个例子的剖视图。天线单元具有多个辐射元件73。图13中作为多个辐射元件73例示了4个天线A1、A2、A3、A4。多个辐射元件73设置于在背面具有导体75的介电性的柔性基材72。
在图13中，辐射元件73在柱外周面以90°间隔配置有4个，但辐射元件73的个数也可以比4个少。例如，辐射元件73也可以以120°间隔配置3个，还可以以180°间隔配置2个。另外，辐射元件73的个数也可以比4个多。例如，辐射元件73既可以以60°间隔配置6个，也可以以45°间隔配置8个。
在图13中，辐射元件73是形成为能够收发所期望的频带的电波的天线导体。作为所期望的频带，例如，可举出频率为0.3～3GHz的UHF(Ultra High Frequency)带、频率为3～30GHz的SHF(Super High Frequency)带、频率为30～300GHz的EHF(Extremely HighFrequency)等。辐射元件73作为发射器(辐射器)发挥功能。
辐射元件73设置于基材72的外侧的第一主面。也可以以在设置于基材72的第一主面上的陶瓷层上重叠至少一部分的方式印刷金属材料，由此形成辐射元件73。由此，辐射元件73跨越形成有陶瓷层的部分和除此之外的部分地设置在基材72的第一主面上。
辐射元件73例如是形成为平面状的导体。作为形成辐射元件73的金属材料，能够使用金、银、铜、铝、铬、铅、锌、镍或铂等导电性材料。导电性材料也可以是合金，例如，有铜和锌的合金(黄铜)、银和铜的合金、银和铝的合金等。辐射元件73也可以是薄膜。辐射元件73的形状既可以是矩形状也可以是圆状，但并不局限于这些形状。
作为形成辐射元件73的其他材料，可举出添加氟的锡氧化物(FTO)、铟锡氧化物(ITO)等。
上述的陶瓷层能够通过印刷等形成在基材72的第一主面上。通过设置陶瓷层，能够遮盖安装于辐射元件73的配线(未图示)，外观设计性好。此外，在本实施方式中，陶瓷层也可以不设置在第一主面上，也可以设置在基材72的内侧的第二主面上。优选将陶瓷层设置在基材72的第一主面上，这是因为将辐射元件73和陶瓷层在同一工序中通过印刷设置于基材72。
陶瓷层的材料为玻璃料等，其厚度优选为1～20μm。
此外，在本实施方式中，辐射元件73设置于基材72的第一主面，但也可以设置于基材72的内部。在该情况下，辐射元件73例如能够形成为螺旋状来设置于基材72的内部。
基材72例如是沿着柱的外周面设置的基板。基材72在俯视时例如形成为矩形，具有第一主面和第二主面。基材72的第一主面设置为朝向外侧。基材72的第二主面设置为朝向内侧。
形成基材72的材料根据辐射元件73所要求的功率、指向性等天线性能来设计，例如，能够使用玻璃、树脂等电介质、金属或它们的复合体等。
在使用树脂作为基材72的情况下，树脂优选为透明的树脂，可举出聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、液晶聚合物(LCP)、聚酰亚胺(PI)、聚苯醚(PPE)、聚碳酸酯、丙烯酸系树脂或氟树脂等。从低介电常数的方面来看，优选氟树脂。
作为氟树脂，可举出乙烯-四氟乙烯系共聚物(以下也称为“ETFE”)、六氟丙烯-四氟乙烯系共聚物(以下也称为“FEP”)、四氟乙烯-丙烯共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯-丙烯共聚物、全氟(烷基乙烯基醚)-四氟乙烯系共聚物(以下也称为“PFA”)、四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯系共聚物(以下也称为“THV”)、聚偏氟乙烯(以下也称为“PVDF”)、偏二氟乙烯-六氟丙烯系共聚物、聚氟乙烯、三氟氯乙烯系聚合物、乙烯-氯三氟乙烯系共聚物(以下也称为“ECTFE”)或者聚四氟乙烯等。它们既可以单独使用任一种，也可以组合2种以上来使用。
作为氟树脂，优选从由ETFE、FEP、PFA、PVDF、ECTFE及THV构成的组中选择的至少1种，从透明性、加工性及耐候性优异的方面来看，特别优选ETFE。
另外，作为氟树脂，也可以使用AFLEX(注册商标)。
基材72的厚度h优选为25μm～10mm。基材72的厚度h能够根据配置辐射元件73的场所来任意地设计。
在基材72为树脂的情况下，树脂优选使用成形为膜或片状的树脂。膜或片的厚度h从天线保持的强度优异的方面来看，优选为25～1000μm，更优选为100～800μm，特别优选为100～500μm。
导体75的表面电阻率优选为20Ω/□(ohms per square)以下，更优选为10Ω/□以下，进一步优选为5Ω/□以下。导体75优选比基材72宽，但也可以比基材72窄。
导体75的厚度优选为400nm以下，更优选为300nm以下。导体75的厚度的下限没有特别地限定，但可以为2nm以上，也可以为10nm以上，还可以为30nm以上。
辐射元件73为贴片元件(贴片天线)，但也可以是偶极元件(偶极天线)等其他元件。
此外，第二天线单元12等其他天线单元可以是与第一天线单元11相同的形状，因此其他天线单元的形状的说明通过引用第一天线单元11的形状的上述的说明而省略。
接下来，对模拟计算吞吐量的结果的一个例子进行说明。
表1
表1表示模拟计算吞吐量时的模拟条件。图14、15、16表示在模拟时使用的多个天线单元的辐射方向图。在模拟时使用的多个天线单元的辐射方向图全部相同。
图14是表示在以相对于XY平面的5°倾斜角辐射11dBi的波束的情况下，在0°方位角的垂直面(XZ平面)内和XY面内的天线单元的指向性的一个例子的图。图15是表示在以相对于XY平面的10°倾斜角辐射11dBi的波束的情况下，在0°方位角的垂直面(XZ平面)内和XY面内的天线单元的指向性的一个例子的图。图16是表示在以相对于XY平面的10°倾斜角辐射14dBi的波束的情况下，在0°方位角的垂直面(XZ平面)内和XY面内的天线单元的指向性的一个例子的图。此外，在该例中，增益11dBi相当于10°半宽度，增益14dBi相当于5°半宽度。
图17是表示在将具有图14的特性的3个天线单元以20m间隔配置的情况下得到的吞吐量的一个例子的分布图。图18是表示在将具有图15的特性的3个天线单元以20m间隔配置的情况下得到的吞吐量的一个例子的分布图。图19是表示在将具有图16的特性的3个天线单元以20m间隔配置的情况下得到的吞吐量的一个例子的分布图。图20是表示在将具有图14的特性的3个天线单元集中配置于相同场所的情况下得到的吞吐量的一个例子的分布图。
根据图17～20，得到了如下结果：与集中配置型(图20)相比，分散配置型(图17～图19)能够形成可得到高吞吐量的通信区域。
以上，通过实施方式对天线组进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式。能够在本发明的范围内进行与其他实施方式的一部分或全部的组合、置换等各种变形及改进。
设置天线单元的构造物并不局限于柱。天线单元也可以设置在固定于大地的建筑物，例如，也可以设置于通讯线柱、电力线柱、路灯、信号灯、标识或建筑物等构造物。
另外，天线组也可以具有通过分布式MIMO发送流的2个或4个以上的天线单元。若具有上述的4个以上的天线单元，则能够形成可得到更高的吞吐量的通信区域。另外，能够增加通信区域的收容人数。
本国际申请要求基于2020年11月9日申请的日本专利申请第2020-186500号的优先权，将日本专利申请第2020-186500号的全部内容引用到本国际申请中。
附图标记说明
1、2、3…柱；10…天线组；11、12、13…天线单元；41、42、43、44、45、46、47、48…建筑物；50、52…道路；51…交叉点；72…基材；75…导体。

Claims (10)

1.一种天线组，具备通过分布式MIMO发送流的天线单元组，其特征在于，
所述天线单元组包括相互分开配置的多个天线单元，
所述多个天线单元的高度设置为3m以上且8m以下，辐射方向图在水平面的无指向性角度为180度以上，主瓣的辐射峰值以比0度大且15度以下的俯角倾斜。
2.根据权利要求1所述的天线组，其特征在于，
所述多个天线单元各自的所述主瓣的半宽度为6度以上且15度以下。
3.根据权利要求1或2所述的天线组，其特征在于，
所述多个天线单元各自的辐射方向图在水平面的指向性为360度无指向性。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的天线组，其特征在于，
所述多个天线单元包括相互邻接的两个天线单元，
所述两个天线单元的间隔为10m以上且80m以下。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的天线组，其特征在于，
在将所述多个天线单元各自的俯角的平均值设为a[度]、将所述多个天线单元各自的设置高度的平均值设为b[m]、将从所述多个天线单元分别辐射的主瓣的半宽度的平均值设为c[度]、将所述多个天线单元所包含的相邻的天线单元的间隔的平均值设为d[m]时，满足：
PC1＝-(a/10.6)-(b/10.8)+(c/5.7)+(d/19.8)-1.8
PC2＝(a/12.0)+(b/2.5)+(c/6.6)+(d/99.6)-4.9
PC2≥-4.5×PC1-4.5。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的天线组，其特征在于，
在接收到从所述天线单元组所包含的一个天线单元发送的电波的直接波的电平为最大的地点，“接收到所述电波的反射波的电平[dB]÷接收到所述电波的直接波的电平[dB]”为0.7以上且0.95以下。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的天线组，其特征在于，
在所述多个天线单元所包含的相邻的天线单元之间，具备反射电波的反射器。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的天线组，其特征在于，
所述天线单元组包括第一天线单元、和与所述第一天线单元邻接的第二天线单元，
从垂直于水平面的方向观察，将连接所述第一天线单元和所述第二天线单元的线段的长度设为d、将从所述第一天线单元将所述线段延长0.5×d而到达的点设为p1、将从所述第二天线单元将所述线段延长0.5×d而到达的点设为p2、将通过p1和p2的直线设为L1、将通过点p1并与直线L1成直角的直线设为L2、将通过点p2并与直线L1成直角的直线设为L3、将与直线L1平行且在不与阻碍电波的传播的障碍物相交的范围内最远的直线设为L4、将由直线L1、L2、L3、L4围起来的方形区域设为S时，
以使方形区域S之中得到1Gpbs以上的吞吐量的区域的比例为90％以上的方式配置所述第一天线单元及所述第二天线单元。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的天线组，其特征在于，
所述天线单元设置在固定于大地的构造物。
10.根据权利要求9所述的天线组，其特征在于，
所述构造物为通讯线柱、电力线柱、路灯、信号灯、标识或建筑物。
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EP3552318B1 (en) * 2016-12-09 2020-09-30 Telefonaktiebolaget LM Ericsson (publ) Improved antenna arrangement for distributed massive mimo
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