JP2000196340A - アンテナ装置並びにそれを用いた無線装置及び無線中継装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高い利得を有するアンテナを簡単な平面構成
で実現する。 【解決手段】 アンテナ素子１乃至４を菱形に対向して
両端に配置し、この菱形の一辺の長さａを２分の１波長
（λ／２）に設定する。アンテナ素子５乃至12を三箇所
を屈曲させて対向して配置し、この一辺の長さｂを４分
の１波長（λ／４）に設定する。アンテナ素子５乃至８
の一端をアンテナ素子１乃至４に接続し、他の一端をア
ンテナ素子９乃至12に接続する。アンテナ素子９及び10
とアンテナ素子11及び12を給電部13において接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主にＰＨＳ(Perso
nal Handyphone System)などの移動体通信システムにお
けるアンテナ装置並びにそれを用いた無線装置及び無線
中継装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＰＨＳなどの移動体通信システム
における屋内用小型基地局装置（親機）では、スリーブ
アンテナ等の無指向性アンテナが使用されており、その
アンテナ利得は２dBi程度以下であった。また、ＰＨＳ
などの移動体通信システムを利用したローカル無線網
（ワイヤレスローカルループ：ＷＬＬ）で使用される固
定端末装置では、約10dBi用していた。

【０００３】近年、上記のような移動体通信システムに
おいては、カバーエリア拡大のため、屋内用小型基地局
装置（親機）や固定端末装置に使用されるアンテナにつ
いて高い利得が要求されるようになってきている。

【０００４】上記のような移動体通信システムの周波数
は1900MHz帯や800MHz帯が主に使用されている。これら
の周波数帯域において高い利得を有するアンテナとして
は、例えば、特開平5-267932号公報、特開平9-232851号
公報、特開平8-139521号公報に示されるように、多段コ
リニアアレイアンテナが知られている。この種のアンテ
ナは、垂直偏波で水平面内無指向性のアンテナを垂直方
向に多段配列して垂直面内の指向性を絞ることで高利得
を確保しているものである。

【０００５】また、例えば、特開平5-259733号公報、特
開平8-204433号公報に示されるように、八木アンテナや
反射板付きダイポールアンテナに代表されるエンドファ
イヤアレイアンテナが知られている。この種のアンテナ
は、主放射方向に平行な方向に無給電素子を配列して高
利得を確保しているものである。

【０００６】さらに、例えば、特開平6-334434号公報に
示されるように、パッチアレイアンテナに代表されるブ
ロードサイドアレイアンテナが知られている。この種の
アンテナは、主放射方向に対して垂直な面内に複数のア
ンテナを配列して分配給電を行ない高利得を確保してい
るものである。

【０００７】また、例えば、特開平6-268432号公報、実
開平6-44219号公報に示されるように、反射板付きルー
プアンテナやスロットアンテナに代表される薄型のアン
テナが知られている。

【０００８】そして、主にＶＨＦ帯で利用されていたブ
ロードサイドアレイアンテナとして、例えば、アンテナ
ハンドブック（ＣＱ出版社）p.366に示されるような二
つの１波長アンテナを正方形または円形に配置したアン
テナが知られており、これを応用した菱形アンテナは19
00MHz帯や800MHz帯において約6dBiの利得が得られ、反
射板との組み合わせにより小型で簡単な構造で約10dBi
程度の利得が得られることが知られている。

【０００９】また、上記の菱形アンテナを複数並列また
は直列に配列したアンテナが知られている。図３は従来
から知られている６個の菱形アンテナを並列接続したア
ンテナ装置の構造とその電流分布を示す図である。この
アンテナ装置は６個の菱形アンテナ14乃至19を並列に接
続し中央に給電部20が接続されて構成される。菱形アン
テナ14乃至19は、菱形の一辺の長さａが２分の１波長
（λ／２）に設定されおり、半波長アンテナ４本のブロ
ードサイドアレイアンテナとして動作してＸ方向と−Ｘ
方向へ垂直偏波を放射する。例えば、アンテナ装置の動
作周波数を1900MHzに設定した場合、菱形の一辺の長さ
ａは79mmとなる。また、アンテナ装置の全幅は670mmと
なる。ここで、図３に示すアンテナ装置では、各菱形ア
ンテナ間の相互結合により、特に中央寄りの菱形アンテ
ナ16乃至19の電流分布を最適にすることができない。こ
のため、複数配列の効果が比較的低く、単体で約11.5dB
i程度の利得を持ち、反射板と組み合わせて約15.5dBi程
度の利得が得られることが知られている。

【００１０】また、例えば特開平6-188623号公報、特開
平6-169216号公報、実開平4-44713号公報に示されるよ
うに、１波長ループアンテナを複数並列または直列に接
続した双ループアンテナが知られている。図４は従来か
ら知られている双ループアンテナの構造を示したもので
ある。この双ループアンテナは二つの１波長ループアン
テナを２分１波長伝送線路を介して並列に接続し中央に
給電部を接続するように構成されている。１波長ループ
アンテナ21及び22は、垂直偏波をＸ方向と−Ｘ方向へ放
射するように動作する。伝送線路23及び24はその長さが
４分１波長に設定されており、１波長ループアンテナ21
及び22を接続し、その中点に給電部25が接続される。こ
のように構成することで、二つの１波長ループアンテナ
21及び22を同位相で励振することができ、単体で約8dBi
程度の利得を持ち、反射板と組み合わせて約12dBi程度
の利得が得られることが知られている。

【００１１】一方、上記のような移動体通信システムに
使用される無線中継装置としては、例えば、特開平8-88
07号公報に示されるように、アンテナ共用フィルタと多
数の挟帯域増幅器を用いたものや、特開平8-508377号公
報に示されるように、時分割双方向通信（ＴＤＤ：Time
Division Duplexing）方式における上り下りの時刻に
同期したスイッチと増幅器を用いたものや、特開平8-29
8485号公報に示されるように、時分割双方向通信方式に
おいて上り下りの２系統の中継系を備えたものが知られ
ている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の多段コリニアアレイアンテナでは、高い利得を確
保するためには、多数のアンテナを垂直方向に多段配列
する必要があり、例えば、1900MHz帯で10dBの利得を得
る場合は、約１ｍの高さを必要とするため、アンテナ設
置場所の確保や機械強度の面で問題があった。また、そ
の高さから無線装置に内蔵するには不向きであった。

【００１３】また、上記の従来のエンドファイヤアレイ
アンテナでは、高い利得を確保するためには、多数のア
ンテナを主放射方向に多数配列する必要があり、アンテ
ナ設置場所の確保や機械強度の面で問題があった。ま
た、その構造から、無線装置に内蔵するには不向きであ
った。

【００１４】さらに、上記の従来のブロードサイドアレ
イアンテナでは、高い利得を確保するためには、多数の
アンテナを主放射方向に垂直な面に配列する必要があ
り、アンテナ全体の面積が大きくなるために、アンテナ
設置場所の確保や機械強度の面で問題があった。そし
て、その面積の大きさから、無線装置に内蔵するには不
向きであった。

【００１５】また、上記の従来の薄型アンテナでは、薄
型な構造である反面、放射指向性を所望の特性に最適化
できないという問題があった。

【００１６】そして、上記の二つの１波長アンテナを正
方形または円形に配置したアンテナを応用した先端開放
菱形アンテナでは10dBi以上の利得が得られないという
問題があった。

【００１７】また、図３に示す先端開放菱形アンテナを
複数並列または直列に配列したアンテナでは、隣接する
１波長素子間の相互結合により、特に中央寄りのアンテ
ナ素子の電流分布を最適にすることができないため、複
数配列による利得向上の効果が低いという問題があっ
た。

【００１８】一方、上記の従来の無線中継装置では、大
きな中継利得を得るための増幅器の構成が複雑でかつ大
型になり、屋内に設置する小型な中継装置には不向きで
あるという問題があった。

【００１９】本発明は、こうした従来の種々のアンテナ
の問題点を総合的に解決するものであり、ＵＨＦ帯及び
準マイクロ波帯の移動体通信システム用の高利得なアン
テナ装置を小型・薄型でかつ簡単な構成で実現すること
を目的とする。また、屋内に設置する無線中継装置を小
型で簡単な構成で実現することを目的とする。

【００２０】

【課題を解決する手段】本発明は、前記課題を解決する
ために、本発明に係るアンテナ装置は、それぞれ二つの
１波長アンテナ素子の各々を中央で屈曲させ対向させて
菱形に形成し、かつその一端を開放し、他端に接続部を
設けた第１、第２のアンテナ素子を両端部に配置すると
ともに、二つの１波長アンテナ素子の各々の中央の半波
長の部分をそのアンテナ素子と直交する直線に対して対
称に屈曲させた第３のアンテナを中央部に配置してその
両端を第１、第２のアンテナに接続し、共通の給電部を
設ける構成とした。このように構成したことにより、高
い利得を有するアンテナ装置を簡単な平面構成で実現す
ることができる。

【００２１】また、本発明に係るアンテナ装置は、それ
ぞれ二つの１波長アンテナ素子の各々を中央で屈曲させ
対向させて菱形に形成した複数のアンテナと、伝送線路
と、反射板とを備え、複数のアンテナを菱形の面に対し
て垂直方向に半波長の整数倍の間隔を隔てて主偏波方向
が同一になるように配列し、複数のアンテナを交互に伝
送線路によって接続し、複数のアンテナを接続したアン
テナ系の先端を開放すると共に他端に給電部を設け、複
数のアンテナの菱形面に対して垂直方向に一定間隔を隔
てて前記反射板を配置する構成とした。このように構成
したことにより、高い利得を有するアンテナ装置を簡単
な構成で実現することができる。

【００２２】本発明に係る無線装置は、印刷パターンに
よりアンテナが構成されたプリント基板と、無線回路部
とを備え、プリント基板と無線回路部とを一定間隔に固
定し、無線回路部の筐体を反射部材と兼用させる構成と
した。このように構成したことにより、高い利得を有す
るアンテナ装置を備えた無線装置を簡単な構成で実現す
ることができる。

【００２３】また、本発明に係る無線中継装置は、複数
のアンテナ装置をそれらの主放射方向を異なる方向へ向
けて同一筐体に配置し、複数のアンテナ装置のそれぞれ
の給電部を電気的に接続する構成とした。このように構
成したことにより、屋内に設置する無線中継装置を簡単
な構成で実現することができる。

【００２４】さらに、本発明に係る無線中継装置は、複
数のアンテナ装置を異なる室内空間に配置し、複数のア
ンテナ装置のそれぞれの給電部をケーブルで接続する構
成とした。このように構成したことにより、屋内に設置
する無線中継装置を簡単な構成で実現することができ
る。

【００２５】また、本発明に係る無線中継装置は、複数
のアンテナ装置を異なる室内の壁に埋設し、複数のアン
テナ装置のそれぞれの給電部をケーブルで接続する構成
とした。このように構成したことにより、屋内に設置す
る無線中継装置を簡単な構成で実現することができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、それぞれ二つの１波長アンテナ素子の各々を中央で
屈曲させ対向させて菱形に形成し、かつその一端を開放
し、他端に接続部を設けた第１、第２のアンテナ素子を
両端部に配置するとともに、二つの１波長アンテナ素子
の各々の中央の半波長の部分をそのアンテナ素子と直交
する直線に対して対称に屈曲させた第３のアンテナを中
央部に配置してその両端を前記第１、第２のアンテナに
接続し、共通の給電部を設けたアンテナ装置であり、前
記菱形の面に垂直な方向に強い放射が得られると共に、
第３のアンテナの電流分布が改善されるという作用を有
する。

【００２７】本発明の請求項２に記載の発明は、請求項
１記載の発明において、前記第１乃至第３のアンテナを
プリント基板上の印刷パターンで構成し、前記プリント
基板と反射板とを一定間隔に固定したアンテナ装置であ
り、第１乃至第３のアンテナがプリント基板により保持
されると共に、後方へ放射された電波が反射板により反
射され、前方へ集中するという作用を有する。

【００２８】本発明の請求項３に記載の発明は、請求項
２記載の発明において、前記第１乃至第３のアンテナか
らなるアンテナ系を複数備え、前記複数のアンテナ系の
主放射方向と主偏波方向を同一に揃えてプリント基板上
の印刷パターンにより構成し、前記複数のアンテナ系そ
れぞれの給電部第１端子をプリント基板上の一方の面上
の第１給電パターンにより接続し、前記複数のアンテナ
系それぞれの給電部第２端子をプリント基板上の他方の
面上の第２給電パターンにより接続したアンテナ装置で
あり、複数のアンテナ系の給電部第１端子にはプリント
基板上の一方の面上の第１給電パターンから、給電部第
２端子にはプリント基板上の他方の面上の第２給電パタ
ーンから、それぞれ給電され、複数のアンテナ系から主
放射方向と主偏波方向が揃った電波が放射されるという
作用を有する。

【００２９】本発明の請求項４に記載の発明は、それぞ
れ二つの１波長アンテナ素子の各々を中央で屈曲させ対
向させて菱形に形成した複数のアンテナと、伝送線路
と、反射板とを備え、前記複数のアンテナを前記菱形の
面に対して垂直方向に半波長の整数倍の間隔を隔てて主
偏波方向が同一になるように配列し、前記複数のアンテ
ナを交互に伝送線路によって接続し、前記複数のアンテ
ナを接続したアンテナ系の先端を開放すると共に他端に
給電部を設け、前記複数のアンテナの菱形面に対して垂
直方向に一定間隔を隔てて前記反射板を配置したアンテ
ナ装置であり、複数のアンテナから放射される電波が菱
形の面に垂直な方向で互いに強め合い、さらに反射板に
よって集中されるという作用を有する。

【００３０】本発明の請求項５に記載の発明は、請求項
４記載の発明において、アンテナ装置を菱形の面に平行
な方向に二つ以上配列し、並列に給電するアンテナ装置
であり、複数のアンテナ装置が同位相で給電され、それ
らのアンテナ装置から放射される電波が互いに強め合う
という作用を有する。

【００３１】本発明の請求項６に記載の発明は、請求項
４または５記載の発明において、前記複数のアンテナを
複数のプリント基板上の印刷パターンで構成し、前記複
数のプリント基板を一定の間隔で固定したアンテナ装置
であり、複数アンテナがプリント基板により保持される
と共に、複数のプリント基板が一定間隔に固定されると
いう作用を有する。

【００３２】本発明の請求項７に記載の発明は、請求項
６記載の発明において、伝送線路を印刷パターンで構成
した中継プリント基板を備え、前記中継プリント基板に
よって前記複数のプリント基板の間を接続したアンテナ
装置であり、複数のプリント基板が中継プリント基板に
より一定間隔に固定されると共に、中継プリント基板上
に印刷パターンで構成された伝送線路により複数のアン
テナが接続されるという作用を有する。

【００３３】本発明の請求項８に記載の発明は、印刷パ
ターンによりアンテナが構成されたプリント基板と、無
線回路部とを備え、前記プリント基板と無線回路部とを
一定間隔に固定し、前記無線回路部の筐体を反射部材と
兼用させた無線装置であり、アンテナがプリント基板に
より保持されると共に、プリント基板と無線回路部との
間隔が一定に保持され、さらに後方へ放射された電波が
無線回路部の筐体により反射され、前方へ集中するとい
う作用を有する。

【００３４】本発明の請求項９に記載の発明は、複数の
アンテナ装置をそれらの主放射方向を異なる方向へ向け
て同一筐体に配置し、前記複数のアンテナ装置のそれぞ
れの給電部を電気的に接続した無線中継装置であり、異
なる主放射方向に対して電波を中継するという作用を有
する。

【００３５】本発明の請求項１０に記載の発明は、請求
項９記載の発明において、前記複数のアンテナ装置のそ
れぞれをプリント基板上に印刷パターンで構成し、前記
複数のアンテナ装置のそれぞれの給電部を前記プリント
基板間を接続するコネクタで直結した無線中継装置であ
り、複数のアンテナ装置がそれぞれプリント基板により
保持されると共に、そのプリント基板がコネクタで電気
的に接続されるという作用を有する。

【００３６】本発明の請求項１１に記載の発明は、複数
のアンテナ装置を異なる室内空間に配置し、前記複数の
アンテナ装置のそれぞれの給電部をケーブルで接続した
無線中継装置であり、ある室内空間に配置されたアンテ
ナ装置で受信した電波を別の室内空間に配置されたアン
テナ装置から送信することにより、異なる室内空間に対
して電波を中継するという作用を有する。

【００３７】本発明の請求項１２に記載の発明は、複数
のアンテナ装置を異なる室内の壁に埋設し、前記複数の
アンテナ装置のそれぞれの給電部をケーブルで接続した
無線中継装置であり、ある室内の壁に埋設されたアンテ
ナ装置で受信した電波を別の室内の壁に埋設されたアン
テナ装置から送信することにより、異なる室内空間に対
して電波を中継するという作用を有する。

【００３８】本発明の請求項１３に記載の発明は、請求
項９乃至１２のいずれか１項記載の発明において、前記
複数のアンテナ装置のそれぞれの給電部の間に増幅器を
接続した中継系を上り回線用及び下り回線用の２系統備
える無線中継装置であり、上り回線用及び下り回線用の
それぞれの中継系において電気信号を増幅するという作
用を有する。

【００３９】本発明の請求項１４に記載の発明は、請求
項９乃至１２のいずれか１項記載の発明において、前記
複数のアンテナ装置のそれぞれの給電部の間にサーキュ
レータと増幅器とを有する双方向中継系を接続した無線
中継装置であり、サーキュレータにより上りと下りの信
号を時間的に分離し、増幅器により上りと下りの信号を
個別に増幅するという作用を有する。

【００４０】本発明の請求項１５に記載の発明は、請求
項９乃至１２のいずれか１項記載の発明において、前記
複数のアンテナ装置のそれぞれの給電部の間にアンテナ
共用器と増幅器とを有する双方向中継系を接続した無線
中継装置であり、アンテナ共用器により上りと下りの信
号を周波数的に分離し、増幅器により上りと下りの信号
を個別に増幅するという作用を有する。

【００４１】以下、本発明の実施の形態について、図１
から図２１を用いて詳細に説明する。

【００４２】（第１の実施の形態）第１の実施の形態の
アンテナ装置では、一対の先端開放菱形アンテナを両端
部に配置するとともに、二つの１波長アンテナ素子の各
々の中央の半波長の部分をそのアンテナ素子と直交する
直線に対して三箇所で対称に屈曲させた１波長ループア
ンテナを四つ接続し、その両端を前記一対の菱形アンテ
ナに接続し、さらに共通の給電部を設ける。

【００４３】第１の実施の形態のアンテナ装置は、図１
に示すように、アンテナ素子１乃至12と、給電部13とを
備えている。

【００４４】アンテナ素子１乃至12は１波長の長さを持
った導線で構成され、中央において角度αで折り曲げら
れている。角度αは一般には30乃至150度程度に設定さ
れるが、本実施の形態では90度に設定した場合について
説明する。

【００４５】一対のアンテナ素子１及び２と一対のアン
テナ素子３及び４は、各々図１のように一対毎に対向し
て菱形に配置される。アンテナ素子１及び２の一端（図
では右端）には一対のアンテナ素子５及び６が接続さ
れ、他の一端は電気的に開放される。また、アンテナ素
子３及び４の一端（図では左端）には一対のアンテナ素
子７及び８が接続され、他の一端は電気的に開放され
る。さらに、アンテナ素子５及び６のアンテナ素子１及
び２との接続端と反対の端には一対のアンテナ素子９及
び10が接続され、アンテナ素子７及び８のアンテナ素子
３及び４との接続端と反対の端には一対のアンテナ素子
11及び12が接続される。アンテナ素子９及び10とアンテ
ナ素子11及び12の接続箇所には給電部13が設けられる。
アンテナ素子５乃至12は３箇所を屈曲されて対向して配
置される。

【００４６】一対のアンテナ素子１及び２と一対のアン
テナ素子３及び４の菱形の一辺の長さａは、２分の１波
長（λ／２）に設定される。また、アンテナ素子５乃至
12の一辺の長さｂは４分の１波長（λ／４）に設定され
る。例えば、アンテナ装置の動作周波数を1900MHzに設
定した場合、アンテナ素子１乃至４の長さは約158mmと
なり、菱形の一辺の長さａは79mmとなる。また、アンテ
ナ素子５乃至１２の長さは約158mmとなり、一辺の長さ
ｂは39.5mmとなる。そして、アンテナ装置の全幅は762m
mとなる。

【００４７】上記のように構成されたアンテナ装置にお
いて、給電部13から動作周波数の高周波信号で励振する
と、アンテナ素子１乃至12の電流分布は図２の矢印に示
すようになる。ここで、アンテナ素子１及び２は一つの
菱形アンテナを構成し、半波長アンテナ４本のブロード
サイドアレイアンテナとして動作してＸ方向と−Ｘ方向
へ主偏波方向がＺ方向の電波を放射し、アンテナ素子３
及び４も同様の動作を行なう。また、アンテナ素子５及
び６は１波長ループアンテナとして動作しＸ方向と−Ｘ
方向へ主偏波方向がＺ方向の電波を放射し、アンテナ素
子７及び８とアンテナ素子９及び10とアンテナ素子11及
び12についても同様の動作を行なう。

【００４８】このように構成することで、二つの菱形ア
ンテナと四つの１波長ループアンテナを同位相で励振す
ることができ、Ｘ方向と−Ｘ方向に主偏波方向がＺ方向
の強い放射が得られる。また、先端部に菱形アンテナを
配置して、中央部に１波長ループアンテナを配置するこ
とで、図３に示す従来の菱形アンテナを複数配列したア
ンテナ装置における課題であった中央部のアンテナ素子
の電流分布を改善することができる。図１に示すアンテ
ナ装置においては、Ｘ方向と−Ｘ方向において約12.5dB
iの利得が得られ、図３に示すアンテナ装置に比較して
１dB高い利得が得られる。

【００４９】なお、本実施の形態では、主偏波方向を垂
直（Ｚ）方向としているが、図１のアンテナ装置を90度
回転させて配置して、主偏波方向を水平（Ｙ）方向とし
ても水平偏波アンテナとして同様な動作を行なう。

【００５０】このように、第１の実施の形態のアンテナ
装置では、高い利得を有するアンテナ装置を簡単な平面
構成で実現することができる。

【００５１】（第２の実施の形態）第２の実施の形態の
アンテナ装置では、一対の先端開放菱形アンテナを両端
部に配置するとともに、二つの１波長アンテナ素子の各
々の中央の半波長の部分を半円形に屈曲させた１波長ル
ープアンテナを四つ接続し、その両端を前記一対の菱形
アンテナに接続し、さらに共通の給電部を設けた。

【００５２】第２の実施の形態のアンテナ装置は、図５
に示すように、アンテナ素子１及び２と、アンテナ素子
26乃33とを備えている。図５において、図１と同一の符
号のものは同一の構成を有し、かつ同一の動作を行な
う。

【００５３】アンテナ素子26乃至33は、１波長の長さを
持った導線で構成され、中央で長さｃが２分の１波長の
半円形に湾曲され、直線部分の長さｂは４分の１波長に
設定される。そして、アンテナ素子26及び27と、アンテ
ナ素子28及び29と、アンテナ素子30及び31と、アンテナ
素子32及び33とがそれぞれ一対毎に対向して配置され
る。アンテナ素子30及び31とアンテナ素子32及び33の接
続箇所には給電部13が設けられる。このように接続する
ことで、アンテナ素子26及び27は一つの１波長ループア
ンテナを構成し、アンテナ素子28及び29、アンテナ素子
30及び31、アンテナ素子32及び33もそれぞれ１波長ルー
プアンテナを構成する。

【００５４】上記のように構成されたアンテナ装置にお
いて、給電部13から動作周波数の高周波信号で励振する
と、アンテナ素子26乃至33は、図１におけるアンテナ素
子５乃至12と同様な動作を行ない、Ｘ方向と−Ｘ方向に
主偏波方向がＺ方向の強い放射が得られる。図５に示す
アンテナ装置は、図１に示すアンテナ装置と同様に、図
３に示す従来の菱形アンテナを複数配列したアンテナ装
置における課題であった中央部のアンテナ素子の電流分
布を改善することができる。図５に示すアンテナ装置に
おいては、Ｘ方向と−Ｘ方向において約12.5dBiの利得
が得られ、図３に示すアンテナ装置に比較して１dB高い
利得が得られる。

【００５５】このように、第２の実施の形態のアンテナ
装置では、高い利得を有するアンテナ装置を簡単な平面
構成で実現することができる。

【００５６】（第３の実施の形態）第３の実施の形態の
アンテナ装置では、第１の実施の形態のアンテナをプリ
ント基板上に形成すると共に、そのプリント基板の背面
から一定の距離の位置に反射板を固定する。

【００５７】第３の実施の形態のアンテナ装置は、図６
に示すように、誘電体基板34と、アンテナパターン35
と、給電部36と、支持柱37と、反射板38とを備えてい
る。

【００５８】誘電体基板34は、例えばガラスエポキシ基
板で構成されたプリント基板であり、アンテナパターン
35は誘電体基板34上に形成された印刷パターンで構成さ
れる。アンテナパターン35は、図１に示すアンテナ装置
におけるアンテナ素子１乃至12と同一の形状に形成され
る。給電部36はアンテナパターン35の中央に配置され
る。

【００５９】誘電体基板34は、支持柱37によって反射板
38に間隔ｄをもって固定される。誘電体基板34及び反射
板38は、ＹＺ平面に平行に配置される。反射板38は誘電
体基板とほぼ同一寸法の金属板で構成され、アンテナ装
置からの放射をＸ方向へ集中させるように動作する。支
持柱37は例えば樹脂などの非金属材質で構成されて、ア
ンテナ装置の動作に影響を与えない。間隔ｄは、約0.3
波長に設定される。動作周波数が1900MHzの場合は、誘
電体基板の全幅は800mmとなり、間隔ｄは47mm程度とな
る。

【００６０】上記のように構成されたアンテナ装置にお
いて、給電部36から動作周波数の高周波信号で励振する
と、アンテナパターン35は図１に示す第１の実施の形態
のアンテナ装置と同様な動作を行ない、その放射は反射
板38によってＸ方向に集中される。図６に示すアンテナ
装置では、Ｘ方向において約16.5dBiの利得が得られ
る。また、アンテナ素子を誘電体基板上の印刷パターン
で構成しているため、アンテナ素子を保持する構造が簡
単になり生産性が向上する。

【００６１】このように、第３の実施の形態のアンテナ
装置では、高い利得を有するアンテナ装置を簡単な平面
構成で実現することができる。

【００６２】（第４の実施の形態）第４の実施の形態の
アンテナ装置では、第１の実施の形態のアンテナをプリ
ント基板上に主放射方向と主偏波方向を同一に揃えて複
数形成し、そのプリント基板の背面から一定の距離の位
置に反射板を固定する。

【００６３】第４の実施の形態のアンテナ装置は、図７
に示すように、誘電体基板39と、二つのアンテナパター
ン40及び41と、第１給電パターン42と、第２給電パター
ン43と、給電部44と、支持柱45と、反射板46とを備えて
いる。

【００６４】誘電体基板39は、例えばガラスエポキシ基
板で構成されたプリント基板でありＹＺ平面に平行に配
置される。アンテナパターン40及び41は誘電体基板39上
に形成された印刷パターンで構成される。アンテナパタ
ーン40及び41は、図１に示すアンテナ装置におけるアン
テナ素子１乃至12と同一の形状に形成される。アンテナ
パターン40と41は、それぞれの主放射方向がＸ方向と−
Ｘ方向、主偏波方向がＺ方向に統一されるように平行に
配置される。また、アンテナパターン40と41の間隔ｅは
約0.8波長程度に設定される。第１給電パターン42は、
アンテナパターン40及び41の給電部の片側を接続するよ
うに誘電体基板39の表面に印刷パターンで形成される。
第２給電パターン43は、アンテナパターン40及び41の給
電部の他の片側を接続するように誘電体基板39の裏面に
印刷パターンで形成される。給電部44は、第１給電パタ
ーン42と第２給電パターン43との間に接続される。

【００６５】誘電体基板39は、支持柱45によって反射板
46に間隔ｄをもって固定される。反射板46は誘電体基板
とほぼ同一寸法の金属板で構成され、アンテナ装置から
の放射をＸ方向へ集中させるように動作する。支持柱45
は例えば樹脂で構成されており、アンテナ装置の動作に
影響を与えない。間隔ｄは、約0.3波長に設定される。
動作周波数が1900MHzの場合は、誘電体基板39の全幅は8
00mmとなり、間隔ｄは47mm程度となる。

【００６６】上記のように構成されたアンテナ装置にお
いて、給電部44から動作周波数の高周波信号で励振する
と、アンテナパターン40及び41は図１に示す第１の実施
の形態のアンテナ装置と同様な動作を行ない、その放射
は反射板46によってＸ方向に集中される。図７に示すア
ンテナ装置では、約19.5dBiの利得が得られる。また、
二つのアンテナ系であるアンテナパターン40と41へ分配
給電する給電パターン42と43を誘電体基板39上の表裏の
印刷パターンを用いているため構造が簡単になり生産性
が向上する。

【００６７】このように、第４の実施の形態のアンテナ
装置では、高い利得を有するアンテナ装置を簡単な平面
構成で実現することができる。

【００６８】（第５の実施の形態）第５の実施の形態の
アンテナ装置では、複数の菱形アンテナをその菱形の面
に対して垂直方向に半波長の整数倍の間隔を隔てて主偏
波方向が同一になるように配列し、かつその複数の菱形
アンテナを接続したアンテナ系の先端を開放すると共に
他端に給電部を設け、さらに給電部を設けた菱形アンテ
ナの菱形面に対して垂直方向に一定間隔を隔てた後方に
反射板を配置する。

【００６９】第５の実施の形態のアンテナ装置は、図８
に示すように、アンテナ素子47乃至50と、伝送線路51及
び52と、給電部53と、反射板54とを備えている。

【００７０】アンテナ素子47乃至50は、１波長の長さを
持った導線で構成され、中央で角度αで折り曲げられて
いる。角度αは一般には30乃至150度程度に設定される
が、本実施の形態では90度に設定した場合について説明
する。

【００７１】アンテナ素子47及び48並びにアンテナ素子
49及び50は、図８のようにそれぞれＹＺ平面に平行な菱
形に対向して配置され、この菱形の一辺の長さａは２分
の１波長（λ／２）に設定される。アンテナ素子47及び
48並びにアンテナ素子49及び50は、二つの菱形アンテナ
を構成し、それぞれの主放射方向がＸ方向と−Ｘ方向、
主偏波方向がＺ方向に統一されるように平行に間隔ｆを
もって固定される。間隔ｆは２分の１波長の整数倍に設
定される。アンテナ素子47及び48並びにアンテナ素子49
及び50は、間隔ｆと同一の長さの伝送線路51及び52で接
続される。アンテナ素子49及び50において伝送線路51及
び52に対向した端に給電部53が接続され、アンテナ素子
47及び48において伝送線路51及び52に対向した端は開放
される。また、アンテナ素子49及び50から間隔ｄを隔て
て反射板54が配置される。反射板54は例えば一辺が約0.
9波長以上の方形の金属板で構成される。間隔ｄは、約
0.3波長程度に設定される。

【００７２】例えば、アンテナ装置の動作周波数を1900
MHzに設定した場合、アンテナ素子47乃至50の長さは約1
58mmとなり、菱形の一辺の長さａは79mmとなる。また、
間隔ｆは79mmの整数倍となり、間隔ｄは47mm程度にな
る。また、反射板の一辺の長さは約140mmとなる。

【００７３】上記のように構成されたアンテナ装置にお
いて、間隔ｆを１波長（158mm）に設定した場合につい
て説明する。給電部53から動作周波数の高周波信号で励
振すると、アンテナ素子47乃至50と伝送線路51及び52の
電流分布は図８の矢印に示すようになる。ここで、アン
テナ素子47及び48は菱形アンテナを構成し、Ｘ方向と−
Ｘ方向へ主偏波方向がＺ方向の電波を放射し、アンテナ
素子49及び50も同様の動作を行なう。また、アンテナ素
子47及び48とアンテナ素子49及び50は同位相で励振され
ることになる。したがって、Ｘ方向と−Ｘ方向に１波長
の間隔を隔てて配置された二つの菱形アンテナが同位相
で励振されるため、それぞれの菱形アンテナからの放射
はＸ方向と−Ｘ方向で互いに強め合い、さらに、その放
射は反射板54によってＸ方向に集中されるために結果と
してＸ方向において高い利得が得られる。

【００７４】また、間隔ｆを２分の１波長（79mm）に設
定した場合においては、Ｘ方向と−Ｘ方向に２分の１波
長の間隔を隔てて配置された二つの菱形アンテナが逆位
相で励振される。この場合も上記と同様にそれぞれの菱
形アンテナからの放射はＸ方向と−Ｘ方向で互いに強め
合い、さらに、その放射は反射板54によってＸ方向に集
中されるために結果としてＸ方向において高い利得が得
られる。図８に示すアンテナ装置においては、約13.5dB
iの利得が得られる。

【００７５】なお、本実施の形態においては、間隔ｆを
１波長または２分１波長として説明しているが、２分の
１波長の整数倍としても同様な動作を行なう。

【００７６】このように、第５の実施の形態のアンテナ
装置では、高い利得を有するアンテナ装置を簡単な構成
で実現することができる。

【００７７】（第６の実施の形態）第６の実施の形態の
アンテナ装置では、第５の実施の形態のアンテナ装置を
菱形の面に対して平行な方向に複数配置し、並列に給電
する。

【００７８】第６の実施の形態のアンテナ装置は、図９
に示すように、アンテナ素子47乃至50と、伝送線路51及
び52と、給電部53と、アンテナ素子55乃至58と、伝送線
路59及び60と、反射板61とを備えている。図９におい
て、図８と同一の符号を付すものは同一の構成を有し、
かつ同一の動作を行なう。

【００７９】アンテナ素子55乃至58と伝送線路59及び60
は、それぞれアンテナ素子47乃至50と伝送線路51及び52
と同一のアンテナ系として構成され、ＸＺ面に対して対
称に配置される。アンテナ素子49及び50とアンテナ素子
57及び58には、給電部53が並列に接続され給電される。
また、アンテナ素子49及び50から間隔ｄを隔てて反射板
61が配置される。

【００８０】上記のように構成されたアンテナ装置にお
いて、間隔ｆを２分の１波長の整数倍に設定し、給電部
53から動作周波数の高周波信号で励振すると、アンテナ
素子47乃至50と伝送線路51及び52は、図８におけるアン
テナ装置と同様の動作を行ない、Ｘ方向において高い利
得が得られる。また、アンテナ素子55乃至58と伝送線路
59及び60も同様の動作を行ない、Ｘ方向において高い利
得が得られる。さらに、上記二つのアンテナ系は同位相
で励振されるため両者の放射はＸ方向において互いに強
め合う。図９に示すアンテナ装置においては、約15.5dB
iの利得が得られる。

【００８１】このように、第６の実施の形態のアンテナ
装置では、高い利得を有するアンテナ装置を簡単な構成
で実現することができる。

【００８２】（第７の実施の形態）第７の実施の形態の
アンテナ装置では、第５の実施の形態における複数の菱
形アンテナをプリント基板上に形成し、プリント基板の
間を平行伝送線路で接続する。

【００８３】第７の実施の形態のアンテナ装置は、図１
０に示すように、誘電体基板62及び63と、アンテナパタ
ーン64及び65と、伝送線路66と、反射板67と、支持柱68
及び69とを備えている。

【００８４】誘電体基板62及び63は、例えばガラスエポ
キシ基板で構成されたプリント基板であり、アンテナパ
ターン64及び65は、それぞれ誘電体基板62及び63上に形
成された印刷パターンで構成される。アンテナパターン
64及び65は、図８に示すアンテナ装置におけるアンテナ
素子47と48及びアンテナ素子49と50と同一の形状に形成
される。

【００８５】誘電体基板62及び63は、支持柱68によって
間隔ｆをもって固定され、誘電体基板63と反射板67は支
持柱69によって間隔ｄをもって固定される。そして、誘
電体基板62及び63と反射板67はＹＺ平面に平行に配置さ
れる。反射板67は、誘電体基板62及び63とほぼ同一寸法
の金属板で構成され、アンテナ装置からの放射をＸ方向
へ集中させるように動作する。伝送線路66は、長さｆの
例えば平行伝送線路が用いられ、アンテナパターン64と
65を電気的に接続する。支持柱68及び69は、例えば、樹
脂などの非金属材質で構成されて、アンテナ装置の動作
に影響を与えない。

【００８６】間隔ｄは、約0.3波長に設定され、間隔ｆ
は２分の１波長の整数倍に設定される。例えば、アンテ
ナ装置の動作周波数を1900MHzに設定した場合、間隔ｆ
は79mmの整数倍となり、間隔ｄは47mm程度になる。

【００８７】上記のように構成されたアンテナ装置にお
いて、給電部70から動作周波数の高周波信号で励振する
と、アンテナパターン64及び65と伝送線路66と反射板67
は、図８におけるアンテナ素子47乃至50と伝送線路51及
び52と反射板54と同様の動作を行ない、Ｘ方向において
高い利得が得られる。図９に示すアンテナ装置において
は、約13.5dBiの利得が得られる。また、アンテナ素子
を誘電体基板上の印刷パターンで構成しているため、ア
ンテナ素子を保持する構造が簡単になり生産性が向上す
る。

【００８８】このように、第７の実施の形態のアンテナ
装置では、高い利得を有するアンテナ装置を簡単な構成
で実現することができる。

【００８９】（第８の実施の形態）第８の実施の形態の
アンテナ装置では、第５の実施の形態における複数の菱
形アンテナをプリント基板上に形成し、プリント基板の
間を中継基板で接続する。

【００９０】第８の実施の形態のアンテナ装置は、図１
１に示すように、誘電体基板62及び63と、アンテナパタ
ーン64及び65と、反射板67と、支持柱68及び69と、中継
基板71と、伝送線路72と、基板接続コネクタ73及び74と
を備えている。図１１において、図１０と同一の符号を
付すものは、同一の構成を有し、かつ同一の動作を行な
う。

【００９１】中継基板71は、例えばガラスエポキシ基板
で構成されたプリント基板であり、伝送線路72は中継基
板上に形成された印刷パターンで構成される。基板接続
コネクタ73及び74は、二つの基板上のパターンを電気的
に接続するとともに、二つの基板を機械的に固定するも
のである。

【００９２】中継基板71は、その長さが誘電体基板62と
63の間隔ｆと同一に設定されて、支持柱68とともに誘電
体基板62と63を固定する。アンテナパターン64は基板接
続コネクタ73の端子に接続され、基板接続コネクタ73は
また伝送線路72に接続される。同様に、アンテナパター
ン65は基板接続コネクタ74の端子に接続され、基板接続
コネクタ74はまた伝送線路72に接続される。したがっ
て、アンテナパターン64と65は、中継基板71上の伝送線
路72を介して電気的に接続されることになる。

【００９３】上記のように構成されたアンテナ装置にお
いて、給電部70から動作周波数の高周波信号で励振する
と、このアンテナ装置は、図１０におけるアンテナ装置
と同様の動作を行ない、Ｘ方向において高い利得が得ら
れる。図１１に示すアンテナ装置においては、約13.5dB
iの利得が得られる。また、アンテナパターン間を接続
する伝送線路を中継基板上の印刷パターンで実現するた
め、構造が簡単になり生産性が向上する。

【００９４】このように、第８の実施の形態のアンテナ
装置では、高い利得を有するアンテナ装置を簡単な構成
で実現することができる。

【００９５】（第９の実施の形態）第９の実施の形態の
無線装置は、第１の実施の形態のアンテナをプリント基
板上に形成すると共に、そのプリント基板の背面から一
定の距離の位置に無線回路部を固定し、無線回路部の筐
体を反射板と兼用させる。

【００９６】第９の実施の形態の無線装置は、図１２に
示すように、誘電体基板34と、アンテナパターン35と、
無線回路部75と、給電ケーブル76と、支持柱77とを備え
ている。図１２において、図６と同一の符号を付すもの
は同一の構成を有し、かつ同一の動作を行なう。

【００９７】無線回路部75は無線装置の例えば送受信回
路を収納したシールドケースである。給電ケーブル76は
アンテナパターン35と無線回路部75内の送受信回路を接
続する高周波ケーブルである。支持柱77は誘電体基板34
と無線回路部75を間隔ｄをもって固定する。間隔ｄは約
0.3波長に設定される。

【００９８】以上のように構成された無線装置におい
て、無線回路部75のシールドケースが図６における反射
板38と同一の機能を果たす。無線回路部75内の回路から
給電ケーブル76を介して動作周波数の高周波信号を励振
すると、アンテナパターン35は無線回路部75とともにＸ
方向へ指向性をもつ高利得アンテナとして動作する。本
実施の形態においては、Ｘ方向において約16.5dBiの利
得が得られる。ここで、反射板を無線回路部75のシール
ドケースで構成しているため、構造が簡単になる。ま
た、高い利得を有するアンテナ装置を内蔵した本実施の
形態における無線装置を固定端末としてアンテナの主放
射方向を無線基地局の方向へ向けて固定することで、無
線システムの伝送損失を補うことができ、結果として無
線システムのカバーエリアを拡大することができる。

【００９９】このように、第９の実施の形態の無線装置
では、高い利得を有するアンテナ装置を備えた無線装置
を簡単な構成で実現することができる。また、第９の実
施の形態の無線装置を用いた無線システムでは、広いカ
バーエリアを実現することができる。

【０１００】（第１０の実施の形態）第１０の実施の形
態の無線中継装置では、複数の平面アンテナ装置をそれ
らの主放射方向を異なる方向へ向けて同一筐体に配置
し、その複数のアンテナ装置のそれぞれの給電部を電気
的に接続する。

【０１０１】第１０の実施の形態の無線中継装置は、図
１３に示すように、平面アンテナ78及び79と、高周波ケ
ーブル80と、筐体81とを備えている。

【０１０２】平面アンテナ78及び79は、パッチアレイア
ンテナ等の高利得な平面アンテナであり、それぞれ主放
射方向をＸ及びＹ方向へ向けて、筐体81内部に配置され
る。平面アンテナ78及び79のそれぞれの給電点は、高周
波ケーブル80によって直接接続される。例えば、動作周
波数を1900MHzとすると、平面アンテナ78及び79は利得
が約15dBi程度のものが用いられる。また、高周波ケー
ブル80は数十cm乃至１ｍ程度以内の長さに設定され、19
00MHzにおける伝送損失は−1dB程度以内に抑えられる。

【０１０３】以上のように構成された無線中継装置にお
いて、Ｘ方向から到来した電波は、平面アンテナ78によ
って主に受信され、高周波ケーブル80を介して平面アン
テナ79を励振し、Ｙ方向に電波を放射するように動作す
る。

【０１０４】図１３に示す無線中継装置を、例えば、Ｐ
ＨＳ等の無線システムの中継装置として屋内において利
用した場合の構成例を図１４に示す。図１４において、
無線中継装置82は、屋内壁面85に設置される。無線中継
装置82は、図１３に示す無線中継装置と同一の構成で同
一の動作を行なう。無線装置83及び84は、電磁遮蔽性能
の高い間仕切り86で仕切られた部屋にそれぞれ設置され
た端末または基地局である。無線装置83及び84のアンテ
ナは、一般に利得が2dBi程度以下の無指向性アンテナが
使用される。ここで、距離Ｄの間の自由空間の伝送損失
Ｌは、λを波長とすると、 L＝10Log[(λ／4πD)2] (dB）・・・(1) で示される。例えば、動作周波数を1900MHzとして、無
線装置83と無線中継装置82との距離R1、無線装置84と無
線中継装置82との距離R2を15mとし、無線装置83と無線
装置84との直線距離R3を20mとした場合においては、各
装置間の伝送損失L1、L2は式(1)より、L1＝L2＝−61（d
B）となる。また、無線装置83から無線中継装置82を介
して無線装置84までの総合伝送損失L12は、無線中継装
置82の平面アンテナ78及び79の利得をG1及びG2とし、高
周波ケーブル損失をLfとすると、 L12＝L1＋L2＋G1＋G2＋Lf（dB）・・・(2) となる。ここで、G1＝G2＝15（dB）、Lf＝−1（dB）と
すると、L12＝−93（dB）となる。

【０１０５】また、無線装置83と無線装置84との間の間
仕切り86が無い場合の伝送損失L3は、式(1)より、L3＝
−64（dB）となるが、間仕切り86が存在することで間仕
切り86の透過損失により、無線装置83と無線装置84との
間の直接伝送損失Lsは−100dBを越える場合がある。仮
に、Ls＝−100（dB）とした場合、L12＝−93（dB）であ
ることから、無線中継装置82の設置により、無線装置83
と無線装置84との間の伝送損失を7dB改善することがで
きる。

【０１０６】なお、無線中継装置の形状やアンテナの種
類は本実施の形態の説明に限るものではない。また、無
線システムの構成は本実施の形態の説明に限るものでは
なく、高い利得のアンテナを直接接続し、無線システム
の伝送損失を改善するように配置すれば、同様な効果が
得られる。

【０１０７】このように、第１０の実施の形態の無線中
継装置では、屋内に設置する無線中継装置を簡単な構成
で実現することができる。また、第１０の実施の形態の
無線中継装置を用いた無線システムでは、広いカバーエ
リアを実現することができる。

【０１０８】（第１１の実施の形態）第１１の実施の形
態の無線中継装置では、第３の実施の形態のアンテナ装
置をそれらの主放射方向を異なる方向へ向けて一体的に
配置し、その複数のアンテナ装置のそれぞれの給電部を
高周波ケーブルで電気的に接続する。

【０１０９】第１１の実施の形態の無線中継装置は、図
１５に示すように、誘電体基板87及び88と、アンテナパ
ターン89及び90と、反射板91と、支持柱92と、高周波ケ
ーブル93とを備えている。

【０１１０】誘電体基板87とアンテナパターン89及び誘
電体基板88とアンテナパターン90は、それぞれ図６にお
ける誘電体基板34とアンテナパターン35と同一の動作を
行ない二つのアンテナ系を構成する。反射板91は１枚の
金属板を中央で折り曲げて構成され、支持柱92によっ
て、誘電体基板87及び88と間隔ｄをもって固定される。
誘電体基板87とアンテナパターン89はＸ方向、誘電体基
板88とアンテナパターン90はＹ方向を向くように配置さ
れる。高周波ケーブル93は、アンテナパターン89の給電
部とアンテナパターン90の給電部との間に反射板91を貫
通して接続される。

【０１１１】支持柱92は例えば樹脂などの非金属材質で
構成されて、アンテナ装置の動作に影響を与えない。間
隔ｄは、約0.3波長に設定される。動作周波数が1900MHz
の場合は、誘電体基板87及び88の全幅は800mmとなり、
間隔ｄは47mm程度となる。

【０１１２】上記のように構成された無線中継装置にお
いて、アンテナパターン89によるＸ方向における利得及
びアンテナパターン90によるＹ方向における利得はそれ
ぞれ約16.5dBiの利得が得られる。

【０１１３】以上のように構成された無線中継装置にお
いて、Ｘ方向から到来した電波はアンテナパターン89に
よって主に受信され、高周波ケーブル93を介してアンテ
ナパターン90を励振し、Ｙ方向に電波を放射するように
動作する。図１５に示す無線中継装置を、例えば、図１
４に示すＰＨＳ等の無線システムの無線中継装置82とし
て屋内において利用した場合においては、無線装置83か
ら無線中継装置82を介して無線装置84までの総合伝送損
失L12は、式(2)とG1＝G2＝16.5（dBi）より、L12＝−90
（dB）となる。したがって、無線装置83と無線装置84と
の間の直接伝送損失Ls＝−100（dB）とした場合、図１
５に示す無線中継装置の設置により、無線装置83と無線
装置84との間の伝送損失を10dB改善することができる。
また、アンテナ素子を誘電体基板上の印刷パターンで構
成しているため、アンテナ素子を保持する構造が簡単に
なり生産性が向上する。

【０１１４】このように、第１１の実施の形態の無線中
継装置では、屋内に設置する無線中継装置を簡単な構成
で実現することができる。また、第１１の実施の形態の
無線中継装置を用いた無線システムでは、広いカバーエ
リアを実現することができる。

【０１１５】（第１２の実施の形態）第１２の実施の形
態の無線中継装置では、第３の実施の形態のアンテナ装
置をそれらの主放射方向を異なる方向へ向けて一体的に
配置し、その複数のアンテナ装置のそれぞれの給電部を
基板接続コネクタで電気的及び機械的に接続する。

【０１１６】第１２の実施の形態の無線中継装置は、図
１６に示すように、誘電体基板94及び95と、アンテナパ
ターン96及び97と、基板接続コネクタ98と、反射板99
と、支持柱100とを備えている。

【０１１７】誘電体基板94及びアンテナパターン96並び
に誘電体基板95及びアンテナパターン97は、それぞれ図
６における誘電体基板34及びアンテナパターン35と同一
の動作を行ない二つの水平偏波アンテナ系を構成する。
反射板99は１枚の金属板を中央で折り曲げて構成され、
支持柱100によって、誘電体基板94及び95と間隔ｄをも
って固定される。誘電体基板94とアンテナパターン96は
Ｘ方向、誘電体基板95とアンテナパターン97はＹ方向を
向くように配置される。アンテナパターン96の給電部と
アンテナパターン97の給電部との間は、誘電体基板94及
び95上の印刷パターンと基板接続コネクタ98を介して接
続される。基板接続コネクタ98はまた、誘電体基板94と
95の間を機械的に固定する。支持柱100は例えば樹脂な
どの非金属材質で構成されて、アンテナ装置の動作に影
響を与えない。間隔ｄは、約0.3波長に設定される。動
作周波数が1900MHzの場合は、間隔ｄは47mm程度とな
る。

【０１１８】上記のように構成された無線中継装置にお
いて、アンテナパターン96によるＸ方向における利得及
びアンテナパターン97によるＹ方向における利得はそれ
ぞれ約16.5dBiの利得が得られる。

【０１１９】以上のように構成された無線中継装置にお
いて、Ｘ方向から到来した電波はアンテナパターン96に
よって主に受信され、基板接続コネクタ98を介してアン
テナパターン97を励振し、Ｙ方向に電波を放射するよう
に動作する。図１６に示す無線中継装置を、例えば、図
１４に示すＰＨＳ等の無線システムの無線中継装置82と
して屋内において利用した場合においては、無線装置83
から無線中継装置82を介して無線装置84までの総合伝送
損失L12は、同様に、L12＝−90（dB）となり伝送損失を
10dB改善することができる。また、アンテナ間の接続を
基板接続コネクタで実現しているため、高周波ケーブル
の設置が不要となり構造が簡単になり生産性が向上す
る。

【０１２０】このように、第１２の実施の形態の無線中
継装置では、屋内に設置する無線中継装置を簡単な構成
で実現することができる。また、第１２の実施の形態の
無線中継装置を用いた無線システムでは、広いカバーエ
リアを実現することができる。

【０１２１】（第１３の実施の形態）第１３の実施の形
態の無線中継装置では、複数のアンテナ装置を異なる室
内空間に配置し、前記複数のアンテナ装置のそれぞれの
給電部をケーブルで接続する。

【０１２２】第１３の実施の形態の無線中継装置は、図
１７に示すように、アンテナ装置101及び102と、高周波
ケーブル103とを備えている。

【０１２３】アンテナ装置101及び102は、図６乃至図１
１に示すような単方向指向性の高利得アンテナ装置であ
り、屋内空間107及び108内の例えば天井などに設置され
る。アンテナ装置101及び102の給電部は高周波ケーブル
103によって建造物内を貫通して接続される。高周波ケ
ーブル103は低損失なケーブルが使用されて、例えば動
作周波数を1900MHzとして高周波ケーブル103の長さを10
mとした場合、高周波ケーブル103における伝送損失Lf＝
−5（dB）程度となる。

【０１２４】屋内空間107内には無線端末106が設置され
る。屋内空間108内には無線基地局104と無線端末105が
設置される。無線基地局104と無線端末105は回線を接続
して無線通信を行ない、無線基地局104と無線端末106も
同様に無線通信を行なうものとする。

【０１２５】以上のように構成された無線中継装置にお
いて、無線基地局104から送信された電波はアンテナ装
置102によって主に受信され、高周波ケーブル103を介し
てアンテナ装置101を励振し、無線端末106に電波を放射
するように動作する。同様に、無線端末106から送信さ
れた電波はアンテナ装置101、高周波ケーブル103、アン
テナ装置102を介して無線基地局104で受信される。

【０１２６】ここで、アンテナ装置101及び102は、それ
ぞれ、無線端末106及び無線基地局104に主放射方向を向
けて固定されているものとし、無線基地局104とアンテ
ナ装置102の距離R1と無線端末106とアンテナ装置101の
距離R2をそれぞれ10ｍとした場合、無線基地局104から
アンテナ装置102、高周波ケーブル103及びアンテナ装置
101を介して無線端末106までの総合伝送損失L12は、式
(1)、(2)より、L12＝−88（dB）となる。この中継系が
無い場合の無線基地局104から無線端末106までの間の直
接伝送損失Lsは、屋内空間107と108との間の電磁遮蔽に
よる透過損失のため−100dBを越える場合がある。仮
に、Ls＝−100（dB）とした場合、アンテナ装置101、高
周波ケーブル103、アンテナ装置102からなる無線中継装
置の設置により、無線基地局104から無線端末106まで間
の伝送損失を12dB改善することができる。

【０１２７】なお、屋内空間の形状やアンテナ装置の取
り付け位置は、本実施の形態の説明に限るものではな
く、異なる屋内空間に配置した高い利得のアンテナを直
接ケーブル接続し、無線システムの伝送損失を改善する
ように配置すれば、同様な効果が得られる。

【０１２８】このように、第１３の実施の形態の無線中
継装置では、屋内に設置する無線中継装置を簡単な構成
で実現することができる。また、第１３の実施の形態の
無線中継装置を用いた無線システムでは、広いカバーエ
リアを実現することができる。

【０１２９】（第１４の実施の形態）第１４の実施の形
態の無線中継装置では、複数のアンテナ装置を異なる室
内の壁に埋設し、前記複数のアンテナ装置のそれぞれの
給電部をケーブルで接続する。

【０１３０】第１４の実施の形態の無線中継装置は、図
１８に示すように、アンテナ装置109及び110と、高周波
ケーブル111とを備えている。

【０１３１】アンテナ装置109及び110は、図６乃至図１
１に示すような単方向指向性の高利得アンテナ装置であ
り、屋内空間114及び115内の壁に埋設される。アンテナ
装置109及び110の給電部は高周波ケーブル111によって
建造物内を貫通して接続される。高周波ケーブル111は
低損失なケーブルが使用される。例えば動作周波数を19
00MHzとして高周波ケーブル111の長さを10ｍとした場
合、高周波ケーブル111における伝送損失Lf＝−5（dB）
程度となる。屋内空間114内には無線基地局112が設置さ
れる。屋内空間115内には無線端末113が設置される。無
線基地局112と無線端末113とは回線を接続して無線通信
を行なうものとする。

【０１３２】以上のように構成された無線中継装置にお
いて、無線基地局112から送信された電波はアンテナ装
置110によって主に受信され、高周波ケーブル111を介し
てアンテナ装置109を励振し、無線端末113に電波を放射
するように動作する。同様に、無線端末113から送信さ
れた電波はアンテナ装置109、高周波ケーブル111、アン
テナ装置110を介して無線基地局112で受信される。この
ように、図１８に示す無線中継装置においては、図１７
に示す無線中継装置と同様な動作により、無線基地局11
2と無線端末113との間の伝送損失を改善することができ
る。ここで、アンテナ装置109及びアンテナ装置110を屋
内の壁に埋設しているため、屋内空間に突起する部分が
少ないために屋内の事物との干渉がないため故障が少な
く、また、景観上も好ましい。

【０１３３】このように、第１４の実施の形態の無線中
継装置では、屋内に設置する高い中継性能を持つ無線中
継装置を簡単な構成で実現することができる。また、第
１４の実施の形態の無線中継装置を用いた無線システム
では、広いカバーエリアを実現することができる。

【０１３４】（第１５の実施の形態）第１５の実施の形
態の無線中継装置では、複数のアンテナ装置のそれぞれ
の給電部の間に増幅器を接続した中継系を上り回線及び
下り回線の２系統設ける。

【０１３５】第１５の実施の形態の無線中継装置は、図
１９に示すように、アンテナ装置116乃至119と、バンド
パスフィルタ120及び121と、低雑音増幅器122及び123と
を備えている。

【０１３６】アンテナ装置116乃至119は、図６乃至図１
１に示すような単方向指向性の高利得アンテナ装置であ
り、図１３乃至１８に示すような無線中継装置と同様に
無線システムの伝送損失を改善するように配置される。
アンテナ装置116で受信された信号はバンドパスフィル
タ120を介して低雑音増幅器122に入力され、増幅された
後アンテナ装置118から放射される。同様に、アンテナ
装置119で受信された信号はバンドパスフィルタ121を介
して低雑音増幅器123に入力され、増幅された後アンテ
ナ装置117から放射される。

【０１３７】以上のように構成された無線中継装置は、
周波数分割双方向通信（ＦＤＤ:Frequency Division Du
plexing）方式の無線システムに使用されるものであ
る。周波数分割双方向通信（ＦＤＤ）方式では、上り周
波数帯域と下り周波数帯域が異なるため、本実施の形態
における無線中継装置では、上り周波数帯域用の中継系
と下り周波数帯域用の中継系を備えている。アンテナ装
置116及び118は、例えば上り周波数帯域に対応したアン
テナ装置であり、バンドパスフィルタ120及び低雑音増
幅器122も上り周波数帯域に対応している。また、アン
テナ装置117及び119とバンドパスフィルタ121及び低雑
音増幅器123は下り周波数帯域に対応している。

【０１３８】例えば、低雑音増幅器122及び123の利得を
20dBとし雑音指数を無視すると、図１９に示す無線中継
装置は、図１３乃至１８に示す無線中継装置のようにア
ンテナ装置間を直接接続したものに対して、伝送損失の
改善効果を20dB高くすることができる。

【０１３９】このように、第１５の実施の形態のアンテ
ナ装置では、周波数分割双方向通信（ＦＤＤ）方式の無
線システムにおいて屋内に設置する高い中継性能を持つ
無線中継装置を簡単な構成で実現することができる。ま
た、第１５の実施の形態の無線中継装置を用いた無線シ
ステムでは、広いカバーエリアを実現することができ
る。

【０１４０】（第１６の実施の形態）第１６の実施の形
態の無線中継装置では、複数のアンテナ装置のそれぞれ
の給電部の間にサーキュレータと増幅器とを有する双方
向中継系を接続する。

【０１４１】第１６の実施の形態の無線中継装置は、図
２０に示すように、アンテナ装置124及び125と、サーキ
ュレータ126及び127と、低雑音増幅器128及び129とを備
えている。

【０１４２】アンテナ装置124及び125は、図６乃至図１
１に示すような単方向指向性の高利得アンテナ装置であ
り、図１３乃至１８に示すような無線中継装置と同様に
無線システムの伝送損失を改善するように配置される。
アンテナ装置124で受信された信号はサーキュレータ126
を介して低雑音増幅器128に入力され、増幅された後サ
ーキュレータ127を介してアンテナ装置125から放射され
る。同様に、アンテナ装置125で受信された信号はサー
キュレータ127を介して低雑音増幅器129に入力され、増
幅された後サーキュレータ126を介してアンテナ装置124
から放射される。

【０１４３】以上のように構成された無線中継装置は、
時間分割双方向通信（ＴＤＤ）方式の無線システムに使
用されるものである。時間分割双方向通信（ＴＤＤ）方
式では、上り回線と下り回線で同一の周波数帯域を共用
し、時間的に分割された区間によって上り下りの回線分
離している。したがって、本実施の形態における無線中
継装置では、同一の周波数帯域を持つ中継系を二つ持
ち、サーキュレータにより双方向特性を実現している。

【０１４４】例えば、サーキュレータ126及び127の通過
損失を１dBとし、低雑音増幅器128及び129の利得を20dB
とし雑音指数を無視すると、図２０に示す無線中継装置
は、図１３乃至１８に示す無線中継装置のようにアンテ
ナ装置間を直接接続したものに対して、伝送損失の改善
効果を18dB高くすることができる。

【０１４５】なお、本実施の形態においてはサーキュレ
ータにより双方向特性を実現しているが、例えば、ＴＤ
Ｄ方式における送受信切換時刻に同期した高周波スイッ
チを用いても同様な効果が得られる。

【０１４６】このように、第１６の実施の形態のアンテ
ナ装置では、時間分割双方向通信（ＴＤＤ）方式の無線
システムにおいて屋内に設置する高い中継性能を持つ無
線中継装置を簡単な構成で実現することができる。ま
た、第１６の実施の形態の無線中継装置を用いた無線シ
ステムでは、広いカバーエリアを実現することができ
る。

【０１４７】（第１７の実施の形態）第１７の実施の形
態の無線中継装置では、複数のアンテナ装置のそれぞれ
の給電部の間にアンテナ共用器と増幅器とを有する双方
向中継系を接続する。

【０１４８】第１７の実施の形態の無線中継装置は、図
２１に示すように、アンテナ装置130及び131と、アンテ
ナ共用器132及び133と、低雑音増幅器134及び135とを備
えている。

【０１４９】アンテナ装置130及び131は、図６乃至図１
１に示すような単方向指向性の高利得アンテナ装置であ
り、図１３乃至１８に示すような無線中継装置と同様に
無線システムの伝送損失を改善するように配置される。
アンテナ装置130で受信された信号はアンテナ共用器132
を介して低雑音増幅器134に入力され、増幅された後ア
ンテナ共用器133を介してアンテナ装置131から放射され
る。同様に、アンテナ装置131で受信された信号はアン
テナ共用器133を介して低雑音増幅器135に入力され、増
幅された後アンテナ共用器132を介してアンテナ装置130
から放射される。

【０１５０】以上のように構成された無線中継装置は、
周波数分割双方向通信（ＦＤＤ）方式の無線システムに
使用されるものである。図１９に示す無線中継装置にお
いては、上り周波数帯域用の中継系と下り周波数帯域用
の中継系を備えているが、図２１に示す本実施の形態の
無線中継装置では、アンテナ共用器132及び133を用いて
アンテナ装置を上り下り周波数帯域において共用してい
る。アンテナ装置130及び131は、上り周波数帯域及び下
り周波数帯域の両方に対応している。また、低雑音増幅
器134は例えば上り周波数帯域に対応し、低雑音増幅器1
35は下り周波数帯域に対応している。アンテナ共用器13
2はアンテナ装置130の入出力を上り周波数帯域において
は低雑音増幅器134に接続し、下り周波数帯域において
は低雑音増幅器135に接続するように動作する。また、
アンテナ共用器133はアンテナ装置131の入出力を上り周
波数帯域においては低雑音増幅器134に接続し、下り周
波数帯域においては低雑音増幅器135に接続するように
動作する。

【０１５１】例えば、アンテナ共用器の通過損失を１dB
とし、低雑音増幅器134及び135の利得を20dBとし雑音指
数を無視すると、図２１に示す無線中継装置は、図１３
乃至１８に示す無線中継装置のようにアンテナ装置間を
直接接続したものに対して、伝送損失の改善効果を18dB
高くすることができる。このように、広帯域なアンテナ
装置130及び131とアンテナ共用器132及び133を用意する
ことでアンテナ数を２に削減することができる。

【０１５２】このように、第１７の実施の形態のアンテ
ナ装置では、周波数分割双方向通信（ＦＤＤ）方式の無
線システムにおいて屋内に設置する高い中継性能を持つ
無線中継装置をアンテナ装置数を２に抑えた簡単な構成
で実現することができる。また、第１７の実施の形態の
無線中継装置を用いた無線システムでは、広いカバーエ
リアを実現することができる。

【０１５３】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
るアンテナ装置では、それぞれ二つの１波長アンテナ素
子の各々を中央で屈曲させ対向させて菱形に形成し、か
つその一端を開放し、他端に接続部を設けた第１、第２
のアンテナ素子を両端部に配置するとともに、二つの１
波長アンテナ素子の各々の中央の半波長の部分をそのア
ンテナ素子と直交する直線に対して対称に屈曲させた第
３のアンテナを中央部に配置してその両端を第１、第２
のアンテナに接続し、共通の給電部を設けたので、高い
利得を有するアンテナ装置を簡単な平面構成で実現する
ことができるという効果が得られる。

【０１５４】また、本発明に係るアンテナ装置では、そ
れぞれ二つの１波長アンテナ素子の各々を中央で屈曲さ
せ対向させて菱形に形成した複数のアンテナと、伝送線
路と、反射板とを備え、複数のアンテナを菱形の面に対
して垂直方向に半波長の整数倍の間隔を隔てて主偏波方
向が同一になるように配列し、複数のアンテナを交互に
伝送線路によって接続し、複数のアンテナを接続したア
ンテナ系の先端を開放すると共に他端に給電部を設け、
複数のアンテナの菱形面に対して垂直方向に一定間隔を
隔てて前記反射板を配置したので、高い利得を有するア
ンテナ装置を簡単な構成で実現することができるという
効果が得られる。

【０１５５】本発明に係る無線装置では、印刷パターン
によりアンテナが構成されたプリント基板と、無線回路
部とを備え、プリント基板と無線回路部とを一定間隔に
固定し、無線回路部の筐体を反射部材と兼用させたの
で、高い利得を有するアンテナ装置を備えた無線装置を
簡単な構成で実現することができるという効果が得られ
る。

【０１５６】本発明に係る無線中継装置では、複数のア
ンテナ装置をそれらの主放射方向を異なる方向へ向けて
同一筐体に配置し、複数のアンテナ装置のそれぞれの給
電部を電気的に接続したので、屋内に設置する無線中継
装置を簡単な構成で実現することができるという効果が
得られる。

【０１５７】また、本発明に係る無線中継装置では、複
数のアンテナ装置を異なる室内空間に配置し、複数のア
ンテナ装置のそれぞれの給電部をケーブルで接続したの
で、屋内に設置する無線中継装置を簡単な構成で実現す
ることができるという効果が得られる。

【０１５８】さらに、本発明に係る無線中継装置では、
複数のアンテナ装置を異なる室内の壁に埋設し、複数の
アンテナ装置のそれぞれの給電部をケーブルで接続した
ので、屋内に設置する無線中継装置を簡単な構成で実現
することができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態のアンテナ装置を示す図、

【図２】第１の実施の形態のアンテナ装置の電流分布を
示す図、

【図３】従来のアンテナ装置の例を示す図、

【図４】従来のアンテナ装置の別の例を示す図、

【図５】第２の実施の形態のアンテナ装置を示す図、

【図６】第３の実施の形態のアンテナ装置を示す図、

【図７】第４の実施の形態のアンテナ装置を示す図、

【図８】第５の実施の形態のアンテナ装置を示す図、

【図９】第６の実施の形態のアンテナ装置を示す図、

【図１０】第７の実施の形態のアンテナ装置を示す図、

【図１１】第８の実施の形態のアンテナ装置を示す図、

【図１２】第９の実施の形態の無線装置を示す図、

【図１３】第１０の実施の形態の無線中継装置を示す
図、

【図１４】第１０の実施の形態の無線中継装置を用いた
無線システムを示す図、

【図１５】第１１の実施の形態の無線中継装置を示す
図、

【図１６】第１２の実施の形態の無線中継装置を示す
図、

【図１７】第１３の実施の形態の無線中継装置を示す
図、

【図１８】第１４の実施の形態の無線中継装置を示す
図、

【図１９】第１５の実施の形態の無線中継装置を示す
図、

【図２０】第１６の実施の形態の無線中継装置を示す
図、

【図２１】第１７の実施の形態の無線中継装置を示す図
である。

【符号の説明】

１〜12、26〜33、47〜50、55〜58 アンテナ素子 13、36、44、53、70 給電部 35、40、41、64、65、89、90、96、97 アンテナパター
ン 34、39、62、63、87、88 誘電体基板 38、46、54、61、67、91、99 反射板 42、43 給電パターン 51、52、66、72 伝送線路 72 中継基板 75 無線回路部 81 筺体 73、74、98 基板接続コネクタ 101、102、109、110 アンテナ装置 103、111 高周波ケーブル 107、108 室内空間 122、123、128、129、134、135 増幅器 126、127 サーキューレータ 132、133 アンテナ共用器

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 それぞれ二つの１波長アンテナ素子の各
   々を中央で屈曲させ対向させて菱形に形成し、かつその
   一端を開放し、他端に接続部を設けた第１、第２のアン
   テナ素子を両端部に配置するとともに、二つの１波長ア
   ンテナ素子の各々の中央の半波長の部分をそのアンテナ
   素子と直交する直線に対して対称に屈曲させた第３のア
   ンテナを中央部に配置してその両端を前記第１、第２の
   アンテナに接続し、共通の給電部を設けたことを特徴と
   するアンテナ装置。
2. 【請求項２】 前記第１乃至第３のアンテナをプリント
   基板上の印刷パターンで構成し、前記プリント基板と反
   射板とを一定間隔に固定したこと特徴とする請求項１記
   載のアンテナ装置。
3. 【請求項３】 前記第１乃至第３のアンテナからなるア
   ンテナ系を複数備え、前記複数のアンテナ系の主放射方
   向と主偏波方向を同一に揃えてプリント基板上の印刷パ
   ターンにより構成し、前記複数のアンテナ系それぞれの
   給電部第１端子をプリント基板上の一方の面上の第１給
   電パターンにより接続し、前記複数のアンテナ系それぞ
   れの給電部第２端子をプリント基板上の他方の面上の第
   ２給電パターンにより接続することを特徴とする請求項
   ２記載のアンテナ装置。
4. 【請求項４】 それぞれ二つの１波長アンテナ素子の各
   々を中央で屈曲させ対向させて菱形に形成した複数のア
   ンテナと、伝送線路と、反射板とを備え、前記複数のア
   ンテナを前記菱形の面に対して垂直方向に半波長の整数
   倍の間隔を隔てて主偏波方向が同一になるように配列
   し、前記複数のアンテナを伝送線路によって接続し、前
   記複数のアンテナを接続したアンテナ系の先端を開放す
   ると共に他端に給電部を設け、前記複数のアンテナの菱
   形面に対して垂直方向に一定間隔を隔てて前記反射板を
   配置したことを特徴とするアンテナ装置。
5. 【請求項５】 請求項４記載のアンテナ装置を菱形の面
   に平行な方向に二つ以上配列し、並列に給電することを
   特徴とするアンテナ装置。
6. 【請求項６】 前記複数のアンテナを複数のプリント基
   板上の印刷パターンで構成し、前記複数のプリント基板
   を一定の間隔で固定したことを特徴とする請求項４また
   は５記載のアンテナ装置。
7. 【請求項７】 伝送線路を印刷パターンで構成した中継
   プリント基板を備え、前記中継プリント基板によって前
   記複数のプリント基板の間を接続したことを特徴とする
   請求項６記載のアンテナ装置。
8. 【請求項８】 印刷パターンによりアンテナが構成され
   たプリント基板と、無線回路部とを備え、前記プリント
   基板と無線回路部とを一定間隔に固定し、前記無線回路
   部の筐体を反射部材と兼用させたことを特徴とする無線
   装置。
9. 【請求項９】 複数のアンテナ装置をそれらの主放射方
   向を異なる方向へ向けて同一筐体に配置し、前記複数の
   アンテナ装置のそれぞれの給電部を電気的に接続したこ
   とを特徴とする無線中継装置。
10. 【請求項１０】 前記複数のアンテナ装置のそれぞれを
    プリント基板上に印刷パターンで構成し、前記複数のア
    ンテナ装置のそれぞれの給電部を前記プリント基板間を
    接続するコネクタで直結することを特徴とする請求項９
    記載の無線中継装置。
11. 【請求項１１】 複数のアンテナ装置を異なる室内空間
    に配置し、前記複数のアンテナ装置のそれぞれの給電部
    をケーブルで接続したことを特徴とする無線中継装置。
12. 【請求項１２】 複数のアンテナ装置を異なる室内の壁
    に埋設し、前記複数のアンテナ装置のそれぞれの給電部
    をケーブルで接続したことを特徴とする無線中継装置。
13. 【請求項１３】 前記複数のアンテナ装置のそれぞれの
    給電部の間に増幅器を接続した中継系を上り回線及び下
    り回線の２系統備えることを特徴とする請求項９乃至１
    ２のいずれか１項記載の無線中継装置。
14. 【請求項１４】 前記複数のアンテナ装置のそれぞれの
    給電部の間にサーキュレータと増幅器とを有する双方向
    中継系を接続したことを特徴とする請求項９乃至１２の
    いずれか１項記載の無線中継装置。
15. 【請求項１５】 前記複数のアンテナ装置のそれぞれの
    給電部の間にアンテナ共用器と増幅器とを有する双方向
    中継系を接続したことを特徴とする請求項９乃至１２の
    いずれか１項記載の無線中継装置。