JP2000091831A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アンテナ装置の指向性を容易に変更できるよ
うにする。 【解決手段】 複数のアンテナ素子１１〜１４と、各ア
ンテナ素子１０〜１４との間の電気長がそれぞれ等価的
に等しくなるように接続された移相量可変の移相器５１
〜５４と、各移相器５１〜５４との間の電気長がそれぞ
れ等価的に等しくなるように接続されかつ所定の周波数
の送信信号を出力する送信機７とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、移動通信用基地局
で使用されるアンテナ装置に関し、特に、垂直方向に整
列配置された複数のアンテナ素子を有するアンテナ装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】移動通信用基地局で使用されるアンテナ
は、安定的送受信を図るため、ダイバーシティ構成がと
られることが多い。ダイバーシティ構成がとられるアン
テナは、ひとつのアンテナ内に、例えば垂直方向に配置
された２系統のアンテナ素子を備えている。さらに、ダ
イバーシティ利得を確保するために、ひとつのアンテナ
が４系統のアンテナ素子を内蔵するように構成されるこ
とも多い。

【０００３】図２は、４系統のアンテナ素子を内蔵する
従来のアンテナ装置の構成図である。図２に示すよう
に、従来のアンテナ装置は、アンテナ部１０１と送受信
器１０７とによって構成されている。アンテナ部１０１
は、さらに、垂直方向に整列配置された４個のアンテナ
素子１１１，１１２，１１３，１１４と、送受信器１０
７に接続される４個の入出力端子１３１，１３２，１３
３，１３４と、各アンテナ素子１１１〜１１４と各入出
力端子１３１〜１３４とを接続する信号線１２１，１２
２，１２３，１２４とによって構成されている。

【０００４】移動通信基地局では垂直面内指向性を有す
るアンテナが使用される。垂直面内指向性は、各アンテ
ナ素子１１１〜１１４から放射される電波に位相差をつ
けることによって実現される。図２に示す従来のアンテ
ナ装置では、それぞれ異なる長さの信号線１２１〜１２
４を使用することによって、各入出力端子１３１〜１３
４と各アンテナ素子１１１〜１１４との間に電気長差を
もたせる。これにより、送受信機１０７から出力された
送信信号に対して位相差をつけて各アンテナ素子１１１
〜１１４に供給し、各アンテナ素子１１１〜１１４に所
定の位相差をもった電波を放射させる。このように、従
来のアンテナ装置では、それぞれ異なる長さの信号線１
２１〜１２４を使用することによって電気長差をつけて
いるため、垂直面内指向性が固定化されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】近年、移動通信では利
用者増に伴い、一基地局のサービスエリアが狭められつ
つある。したがって、一旦基地局として開設した後、サ
ービスエリアのエリア構成に変更が生じ、基地局のサー
ビスエリアが変わることがある。このような場合、基地
局のサービスエリアの要求特性に合わせて、基地局のア
ンテナの指向性を変える必要がある。しかしながら、図
２に示した従来のアンテナ装置では、前述したように指
向性が固定化されているため、アンテナ部１０１を取り
替えない限り指向性を変えることができない。したがっ
て、従来は一旦アンテナ装置を設置すると、サービスエ
リアの変更に合わせて、指向性を容易に変えることがで
きないという問題があった。

【０００６】本発明はこのような課題を解決するために
なされたものであり、その目的は、アンテナ装置の指向
性を容易に変更できるようにすることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、垂直方向に整列配置された複数のアンテ
ナ素子と、各アンテナ素子毎に設けられかつ各アンテナ
素子との間の電気長がそれぞれ等価的に等しくなるよう
に接続された移相量可変の移相器と、各移相器との間の
電気長がそれぞれ等価的に等しくなるように接続されか
つ所定の周波数の送信信号を出力する送信機とを備えて
いる。あるいは、垂直方向に整列配置された複数のアン
テナ素子と、各アンテナ素子毎に設けられかつ各アンテ
ナ素子との間の電気長がそれぞれ等しくなるように接続
された移相量可変の移相器と、各移相器との間の電気長
がそれぞれ等しくなるように接続された送信機とを備え
ている。

【０００８】所定の周波数の送信信号が送出される場
合、送信機と各アンテナ素子との間の電気長がすべて等
価的に等しいので、各移相器によって与えられた位相差
をもった電波が各アンテナ素子から放射される。また、
送信機の送信周波数が可変の場合、送信機と各アンテナ
素子との間の電気長がすべて等しいので、各移相器によ
って与えられた位相差をもった電波が各アンテナ素子か
ら放射される。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明によ
るアンテナ装置の一実施の形態の構成を示すブロック図
であり、電気的に独立した４系統のアンテナ素子を備え
たアンテナ装置の構成を示している。アンテナ部１は、
垂直方向に整列配置された４個のアンテナ素子１１，１
２，１３，１４と、４個の入出力端子３１，３２，３
３，３４と、各アンテナ素子１１〜１４と各入出力端子
３１〜３４とを接続する信号線２１，２２，２３，２４
とによって構成されている。アンテナ素子１１〜１４と
信号線２１〜２４と入出力端子３１〜３４とは、ひとつ
の筐体に収容されている。

【００１０】アンテナ素子１１〜１４には水平面内無指
向性アンテナが使用される。これにより、電波の放射方
向を全方位にわたらせることができる。各信号線２１〜
２４は、各アンテナ素子１１〜１４と各入出力端子３１
〜３４との間の電気長がそれぞれ等価的に等しくなるよ
うに、回路パターンが設計されている。ここで、電気長
が等価的に等しいとは、後述する送受信機７が送受信す
る信号の周波数に対する電気長が等しいことをいう。し
たがって、各信号線２１〜２４の電気長差が２ｎπ（ｎ
は整数）となるようにしてもよいことはいうまでもな
い。

【００１１】また、アンテナ部１の入出力端子３１〜３
４はそれぞれ、信号線４１，４２，４３，４４を介して
移相器５１，５２，５３，５４と接続されている。各信
号線４１〜４４は、各入出力端子３１〜３４と各移相器
５１〜５４との間の電気長がそれぞれ等価的に等しくな
るように設定されている。各信号線４１〜４４について
も、各信号線２１〜２４と同様に、電気長差が２ｎπ
（ｎは整数）となるようにしてもよいことはいうまでも
ない。各移相器５１〜５４は移相量可変の移相器であ
り、各アンテナ素子１１〜１４への送信信号及び各アン
テナ素子１１〜１４からの受信信号の位相を調節するも
のである。

【００１２】さらに、各移相器５１〜５４はそれぞれ、
信号線６１，６２，６３，６４を介して送受信機７と接
続されている。各信号線６１〜６４は、各移相器５１〜
５４と送受信機７との間の電気長がそれぞれ等価的に等
しくなるように設定されている。各信号線６１〜６４に
ついても、各信号線２１〜２４と同様に、電気長差が２
ｎπ（ｎは整数）となるようにしてもよいことはいうま
でもない。送受信機７は所定の周波数の信号を送受信す
るものである。以上により、４系統のアンテナ素子１１
〜１４を内蔵したアンテナ装置が構成されるが、本発明
はこれに限定されるものでなく、２系統以上を有する複
合一体型アンテナに適用することができる。図１に示し
たアンテナ装置は、空中線柱の頂部に設置される。

【００１３】次に、図１に示したアンテナ装置が電波を
送信する場合の動作について説明する。送受信機７から
は同相の送信信号が出力される。また、上述したように
各信号線６１〜６４の電気長がそれぞれ等価的に等しい
ので、各信号線６１〜６４を通過する各送信信号の位相
関係は保存される。各信号線４１〜４４及び各信号線２
１〜２４についても同様である。このため、各アンテナ
素子１１〜１４からは各移相器５１〜５４によって与え
られた位相差をもった電波が放射され、その結果、この
位相差に相当する指向性が得られる。したがって、各移
相器５１〜５４で各送信信号を位相調整して、所望の指
向性を得るのに必要な各電波の位相差と同じ位相差を与
えるだけで、アンテナ装置の垂直面の指向性を変更する
ことができる。

【００１４】例えば、各移相器５１〜５４のすべてが各
送信信号に遅延を与えなければ、各入出力端子３１〜３
４に同相で給電されるので、垂直面の指向性は各送信信
号がすべて相加された特性となる。また、各移相器５１
〜５４を調整して、入出力端子３１及び３３に同相で給
電するとともに、入出力端子３２及び３４にこれに対し
て逆相で給電することによって、水平方向のレベルを最
小にし、上向き方向及び下向き方向に電波の放射方向を
傾けることができる。

【００１５】このように、一旦アンテナ装置の指向性を
設定し、このアンテナ装置を設置した後であっても、サ
ービスエリアの変更に応じてアンテナ装置の指向性を任
意に、しかも容易に変更することができる。なお、電波
を受信する場合も、可逆の理により送信する場合と本質
的に同じであるから、その説明は省略する。

【００１６】図１に示したアンテナ装置は組合わせアン
テナとして使用することができるほか、各アンテナ素子
１１〜１４をそれぞれ単独で使用することもできる。ま
た、図１に示したアンテナ装置は２組のビームチルトア
ンテナとして使用することもできる。すなわち、電波環
境の変化により干渉対策が必要になった場合に、アンテ
ナ素子１１及び１２とアンテナ素子１３及び１４とをそ
れぞれ１組のビームチルトアンテナとして使用すること
ができる。各アンテナ素子１１〜１４に供給する送信信
号の位相は、上述したとおり各移相器５１〜５４で調整
することができるので、この場合、ビームチルトアンテ
ナのチルト角も容易に変更することができる。

【００１７】さらにまた、図１に示したアンテナ装置
は、２組のハイトダイバーシティアンテナとして使用す
ることもできる。この場合、移相器５１〜５４による送
信信号の位相制御は行われない。このように、図１に示
したアンテナ装置は、垂直面の指向性の変更だけにとど
まらず、ビームチルトアンテナ及びハイトダイバーシテ
ィアンテナとして使用することもできるので、基地局周
辺の環境の変化に応じて柔軟かつ多様な運用が可能にな
る。

【００１８】なお、送受信機７の送受信する信号の周波
数が不変の場合、上述したように、各信号線２１〜２４
（各信号線４１〜４４及び各信号線６１〜６４について
も同様）の電気長は等価的に等しければよく、２ｎπの
差があってもよい。しかし、送受信機７の送受信する信
号の周波数が可変の場合、各信号線２１〜２４（各信号
線４１〜４４及び各信号線６１〜６４についても同様）
の電気長はすべて等しくなければならない。また、各ア
ンテナ素子１１〜１４による放射位相が逆相となるよう
に予め設定する場合は、各信号線２１〜２４の電気長と
して半波長分を考慮してもよい。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、所定
の周波数の送信信号が送出される場合、複数のアンテナ
素子と複数の移相器とをそれぞれ電気長が等価的に等し
くなるように接続し、各移相器と送信機とをそれぞれ電
気長が等価的に等しくなるように接続する。また、送信
機の送信周波数が可変の場合、複数のアンテナ素子と複
数の移相器とをそれぞれ電気長が等しくなるように接続
し、各移相器と送信機とをそれぞれ電気長が等しくなる
ように接続する。これにより、各移相器によって与えら
れた位相差をもった電波が各アンテナ素子から放射され
る。このため、所望の指向性を得るのに必要な位相差を
各移相器で各送信信号に与えれるだけで、アンテナ装置
の指向性を容易に変えることができる。したがって、本
発明によれば、アンテナ装置の指向性を変えるのにアン
テナ部を取り替える必要がないので、指向性の変更を安
価に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明によるアンテナ装置の一実施の形態の
構成を示すブロック図である。

【図２】 従来のアンテナ装置の構成図である。

【符号の説明】

１…アンテナ部、１１〜１４…アンテナ素子、２１〜２
４，４１〜４４，６１〜６４…信号線、３１〜３４…入
出力端子、４１〜４４…移相器、７…送受信器。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 垂直方向に整列配置された複数のアンテ
   ナ素子と、 各アンテナ素子毎に設けられかつ前記各アンテナ素子と
   の間の電気長がそれぞれ等価的に等しくなるように接続
   された移相量可変の移相器と、 各移相器との間の電気長がそれぞれ等価的に等しくなる
   ように接続されかつ所定の周波数の送信信号を出力する
   送信機とを備えたことを特徴とするアンテナ装置。
2. 【請求項２】 垂直方向に整列配置された複数のアンテ
   ナ素子と、 各アンテナ素子毎に設けられかつ前記各アンテナ素子と
   の間の電気長がそれぞれ等しくなるように接続された移
   相量可変の移相器と、 各移相器との間の電気長がそれぞれ等しくなるように接
   続された送信機とを備えたことを特徴とするアンテナ装
   置。