JP2002135188A - 無線通信基地局用アンテナ - Google Patents
無線通信基地局用アンテナInfo
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- JP2002135188A JP2002135188A JP2000333550A JP2000333550A JP2002135188A JP 2002135188 A JP2002135188 A JP 2002135188A JP 2000333550 A JP2000333550 A JP 2000333550A JP 2000333550 A JP2000333550 A JP 2000333550A JP 2002135188 A JP2002135188 A JP 2002135188A
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- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
- Radio Transmission System (AREA)
Abstract
することができる無線通信基地局用アンテナを提供す
る。 【解決手段】 複数の無線通信基地局21及び複数の無
線通信端末からなる無線通信システムの無線通信基地局
用アンテナ10において、無線通信基地局用アンテナ1
0を複数の指向性アンテナ素子3a〜3hで構成し、無
線通信基地局21の送信機7からの疑似送信信号を各指
向性アンテナ素子3a〜3h、各方向性結合器20a〜
20h及びパワーディバイダ23を介して校正信号受信
機22に入力して各指向性アンテナ素子3a〜3hへの
給電電力と位相とをモニタすることにより、電波の輻射
方向をリアルタイムで正確に制御することができる。
Description
アンテナに関する。
システムにおいて、加入者容量を増大させるための提案
がなされている。その一つとして、アンテナの指向性を
制御し、他局からの干渉を最小限にするアダプティブア
レイアンテナがある。アダプティブアレイアンテナでは
様々な方向に点在する無線通信端末に対し、指向性ビー
ムを変化させることで妨害波を除去したり、干渉を減少
させることが可能である。アレイアンテナでもビームス
ペース展開であるディジタル・ビーム・フォーミング
(DBF)は制御の行い易さ、ディジタル回路技術の革
新により最も有力な方法となっている。
用いた無線通信基地局の構成図である。
上に鉛直に配置された複数の給電線路2a〜2hに複数
の指向性アンテナ素子としてのパッチアンテナ3a〜3
hがそれぞれ配置、接続されたアレイアンテナである。
各パッチアンテナ3a〜3hは各給電ケーブル4a〜4
hで振幅・位相制御手段5に接続されている。振幅・位
相制御手段5には受信機6及び送信機7が接続されてい
る。
隣接するパッチアンテナ3a〜3hの指向性と一部オー
バーラップしている。振幅・位相制御手段5は、各パッ
チアンテナ3a〜3hへの給電位相と振幅とを個別に制
御する。
ナ1において、送信機7側では各パッチアンテナ3a〜
3hに給電される送信信号に適当な位相回転と振幅制御
とを行い、受信機6側では各パッチアンテナ3a〜3h
から出力される信号に適当な位相回転と振幅制御とを行
った後、各パッチアンテナ3a〜3hからの送信信号を
加算することで、円形、楕円形等様々な指向性ビームを
形成することが可能となる。
通信基地局用のアダプティブアレイアンテナを用いた無
線通信システムの上り回線においては、端末はセル内の
様々な方向に点在するが、複数の指向性ビームの内、通
話中の端末が輻射する信号が最も強く受信された信号を
合成するようにビーム形成を行うことにより目的以外の
端末からの干渉を抑制した通信が実現される。
受信時に最も強い電界強度で受信した指向性ビームの方
向になるように、適当な位相回転と振幅制御とを行い、
下り回線の指向性ビームの方向とする。
信基地局用アンテナには以下のような問題がある。
ためには、各アンテナ素子の放射面における送信信号の
電力及び位相を正確に把握する必要があるが、従来の無
線通信基地局用アレイアンテナではリアルタイムで信号
の電力及び位相を正確に把握することは不可能である。
場合、アンテナ利得の周波数特性、接続ケーブルの周波
数特性、さらには挿入されるフィルタの振幅、位相周波
数特性等のために、受信時の最適なビームから得られた
位相回転と振幅制御のパラメータとをそのまま採用した
だけでは、下り回線として最適な指向性ビームを合成す
ることが不可能となる。
テナでは、各指向性アンテナ素子の放射面における電力
と信号の位相とを正確に把握することができないため、
各指向性アンテナ素子の放射面における電力と信号の位
相とが変化したとき、変化量をリアルタイムで補正する
ことが不可能である。例えば、アンテナに接続される給
電ケーブルでは直射日光のあたる給電ケーブルとあたら
ない給電ケーブルとの間で振幅や位相特性にずれが生じ
ることがある。直射日光のあたっている給電ケーブルは
温度が上昇し、給電ケーブルの膨張により長さが変化
し、給電位相が遅れ、この温度変化はアンテナ指向性を
大きく変えてしまうほど変動するため、ビーム制御を高
精度に行うためには、各指向性アンテナ素子の放射面に
おける電力と信号の位相とを正確に把握することが大き
な課題であった。
し、電波の輻射方向をリアルタイムで正確に制御するこ
とができる無線通信基地局用アンテナを提供することに
ある。
に本発明の無線通信基地局用アンテナは、複数の無線通
信基地局及び複数の無線通信端末からなる無線通信シス
テムの無線通信基地局用アンテナにおいて、複数の指向
性アンテナ素子と、各指向性アンテナ素子の給電線路に
それぞれ設けられ無線通信基地局の送信機からの疑似送
信信号を分離する方向性結合器と、各方向性結合器に接
続され疑似送信信号を受信して各アンテナ素子への疑似
送信信号の電力及び位相をモニタする校正信号受信機と
を備えたものである。
アンテナの方向性結合器は、指向性アンテナ素子の給電
点からの最近接距離が給電線路の伝搬波長の16分の1
以上であり、方向性結合器の結合点と指向性アンテナ素
子の給電点との間の距離が伝搬波長の9.2倍以下であ
るのが好ましい。
アンテナは、方向性結合器が給電線路と同一基板上に形
成されているのが好ましい。
アンテナは、方向性結合器と校正信号受信機との間に多
入力加算回路が設けられているのが好ましい。
アンテナは、指向性アンテナ素子が多入力加算回路を中
心とする円周上に配置され、各方向性結合器と多入力加
算回路との間のケーブルが放射状に接続されているのが
好ましい。
アンテナは、各指向性アンテナ素子に対して同一条件に
なるように多入力加算回路の入力端子の位置がシンメト
リックに形成されているのが好ましい。
アンテナは、各指向性アンテナ素子ごとに一定間隔を隔
てて配置された測定アンテナと校正信号受信機との間の
伝送特性のデータが出荷時に添付されているのが好まし
い。
アンテナは、測定アンテナと校正信号受信機との間の伝
送特性が同一になるように各方向性結合器と多入力加算
回路との間に線路長調整器が設けられているのが好まし
い。
び複数の無線通信端末からなる無線通信システムの無線
通信基地局用アンテナにおいて、無線通信基地局用アン
テナを複数の指向性アンテナ素子で構成し、無線通信基
地局の送信機からの疑似送信信号を各指向性アンテナ素
子、各方向性結合器及び多入力加算回路を介して校正信
号受信機に入力して各指向性アンテナ素子への疑似送信
信号の電力と位相とをモニタすることにより、電波の輻
射方向をリアルタイムで正確に制御することができる。
機までの線路長の長さが理想的には全く等しいことが望
ましいが、実際にはバラツキがあるため、位相の測定誤
差が生じる。このため、各方向性結合器からの出力線
を、アンテナ全体の中心方向に極力短い距離で集め、多
入力加算回路に入力し、出力を一つにして校正信号受信
機に入力する。また、測定誤差を補正するため、各指向
性アンテナ素子で一定距離のところに測定用アンテナを
設け、その測定電力と位相値とを基準として校正信号受
信機のモニタ結果を記録し、モニタ結果のデータをビー
ム制御時に補正値として使用することにより、輻射方向
をリアルタイムで正確に制御することができる無線通信
基地局用アンテナの提供を実現することができる。
電点からの最近接距離が給電線路の伝搬波長の16分の
1以上であり、方向性結合器の結合点と指向性アンテナ
素子の給電点との間の距離が伝搬波長の9.2倍以下で
あるとき、アンテナの指向性の誤差を2°以下に抑える
ことができる。
成されていることにより、パターンエッチングによりマ
イクロストリップ線路を形成することができ、極めて安
価に製作できる。
入力加算回路が設けられていることにより、各指向性ア
ンテナ素子の出力を単一の校正信号受信機に入力するこ
とができるので、測定誤差を抑えることができる。
心とする円周上に配置され、各方向性結合器と多入力加
算回路との間のケーブルが放射状に接続されていること
により、位相と振幅とのばらつきが防止される。
なるように多入力加算回路の入力端子の位置がシンメト
リックに形成されていることにより、アンテナから輻射
される電波の位相と振幅とのばらつきが防止される。
てて配置された測定アンテナと校正信号受信機との間の
伝送特性のデータが出荷時に添付されていることによ
り、ユーザがアンテナの特性を正確に把握することがで
きる。メンテナンスが容易になる。
図面に基づいて詳述する。尚、図5に示した部材と同様
の部材には共通の符号を用いた。
ンテナのカバーを示す平面図であり、図2(b)は図2
(a)の側面図であり、図2(c)は図2(b)のA−
A線拡大断面図である。
ば樹脂からなる円筒状のアンテナカバー11と、アンテ
ナカバー11の上端に設けられた樹脂からなる円板状の
アンテナカバー12とアンテナカバー11の下端に設け
られたアンテナマウント13との間に収納されている。
アンテナカバー11内には複数の指向性アンテナ素子
(例えばパッチアンテナ)3a〜3hが形成されたアン
テナ基板14a〜14hが略円周上に鉛直に配置され、
アンテナアレイを形成している。各パッチアンテナ3a
〜3hの指向性は、隣接するパッチアンテナ3a〜3h
の指向性と一部オーバーラップしている。尚、15は避
雷針であり、16はフランジであり、17は分配器等を
収容する収容ボックスである。
表面図であり、図3(b)は裏面図である。
っており、その裏面には1対の給電線路2a−1、2a
−2が形成されており、給電線路2a−1と給電線路2
a−2とは異なる偏波(例えば垂直偏波と水平偏波)が
給電位置18a、18bで給電されるようになってい
る。アンテナ基板14aの表面には6箇所の給電点19
a、19bが形成され、それぞれパッチアンテナ3aに
接続されている。給電位置18a、18bで給電された
信号は、各給電点19a、19bでパッチアンテナ3a
に給電される。アンテナ基板14aの一方の給電線路2
a−2には方向性結合器20aが一体的に形成されてい
る。尚、他のアンテナ基板14b〜14hもアンテナ基
板14aと同様の構造を有している。
を用いた無線通信基地局の一実施の形態を示す構成図で
ある。
基地局用アンテナ10と、無線通信基地局用アンテナ1
0の各アンテナ素子としてのパッチアンテナ3a〜3h
に給電ケーブル4a〜4hで接続された振幅位相制御手
段5と、振幅位相制御手段5に接続された受信機6及び
送信機7とで構成されている。
ナ基板(図3)14a〜14hに形成された複数の指向
性アンテナ素子としてのパッチアンテナ3a〜3hと、
各パッチアンテナ3a〜3hの給電線路2a〜2hにそ
れぞれ設けられ無線通信基地局21の送信機7から発せ
られる疑似送信信号を分離する方向性結合器20a〜2
0hと、各方向性結合器20a〜20hに接続され、疑
似送信信号を受信して各パッチアンテナ3a〜3hへの
信号の電力及び位相をモニタする校正信号受信機22と
で構成されている。
多入力加算回路(以下「パワーディバイダ」という。)
23が配置されており、このパワーディバイダ23から
放射状の接続ケーブル24a〜24hにより各方向性結
合器20a〜20hの一方(図では上側)に接続されて
いる。各方向性結合器の他方(図では下側)の端子は図
には無い終端抵抗により終端されている。パワーディバ
イダ23の出力端子は校正信号受信機22に接続されて
いる。
ーディバイダの構成図である。
の数を2とし、アンテナ基板の給電点を3箇所としてい
る。
ンテナ3a、3bには振幅・位相制御手段5を介して送
信機7から疑似送信信号が入力されるようになっている
(図1参照)。方向性結合器20a、20bの一方の端
子はパワーディバイダ23の入力端子にそれぞれ接続さ
れ、パワーディバイダ23の出力端子は校正信号受信機
22に接続されている。
正機能を有している。この自己校正機能を使用すると、
送信機7から校正信号としての疑似送信信号を給電ケー
ブル4a、4bを介して各パッチアンテナ3a、3bに
送信する。疑似送信信号の電力の一部は、方向性結合器
20a、20bと結合し、パワーディバイダ23で合成
して、校正信号受信機22で受信される。疑似送信信号
は各パッチアンテナ3a、3bの給電ケーブル4a、4
b及び給電線路2a−2、2a−2aを伝送し、アンテ
ナ放射面近くで方向性結合器20a、20bに結合する
ため、各パッチアンテナ3a、3bまでの位相と伝送損
失とを正確に把握することができる。
て、パッチアンテナ3a、3bにおける方向性結合器2
0a、20bから、それぞれ別の校正信号受信機に疑似
送信信号を入力すると、校正信号受信機22の特性のバ
ラツキが含まれ、各パッチアンテナ3a、3bまでの位
相と伝送損失とを正確に測定できなくなる。
ダ23により、各パッチアンテナ3a、3bの方向性結
合器20a、20bの出力を合成して一つの出力とする
ことにより、単一の校正信号受信機22に入力すること
が可能になり、前述のような複数の校正信号受信機間に
おける特性のバラツキによる測定誤差が生じるのを無く
すことができる。
テナ3a、3bの放射面において放射される信号の位相
と振幅とを正確に把握する必要がある。したがって、パ
ッチアンテナ3a、3bへの給電ケーブル4a、4bや
アンテナ基板14a、14b上に形成されたマイクロス
トリップ線路からなる給電線路2a−2、2a−2aや
方向性結合器20a、20bの変動の影響を排除するた
め、方向性結合器20a、20bはパッチアンテナ3
a、3bの給電点19a、19aaにできる限り近くに
形成する必要がある。
給電点19a、19aaにあまり近すぎるとパッチアン
テナ3a、3bの放射特性に影響を与える。パッチアン
テナ3a、3bの給電点19aと方向性結合器20a、
20bとの間の結合減衰量を十分得るためには、方向性
結合器20a、20bでパッチアンテナ3a、3bの給
電点19a、19aaに近い側を16分の1λg(λ
g:伝送線路の伝搬波長)以上離す必要がある。また、
校正を正確に行うためには信号の位相の誤差をできる限
り小さくする必要があり、特に二つのパッチアンテナ3
a、3bで大きな温度差があると、二つの給電線路2a
−2、2a−2aの長さに差が生じてしまう。例えば、
アンテナ基板14a、14bの熱膨張係数を20ppm
とすると、二つのパッチアンテナ3a、3b間で30℃
の温度差が生じたとき、パッチアンテナ3a、3bの給
電点19a、19aaから方向性結合器20a、20b
の結合点までの距離を疑似送信信号の波長のL倍とし、
誤差を2°以下に抑えることが必要であるとすると、パ
ッチアンテナ3bの給電点19aaから方向性結合器2
0bの結合点Cまでの距離Lの条件は数1式で表され
る。
とパッチアンテナ3bの給電点19aaからの距離Lを
9.2λg以下にする必要がある。
パワーディバイダ23との間を接続する接続ケーブル2
4a、24bの伝送特性にバラツキがあると、アンテナ
放射面における位相と振幅とを正確に測定できなくな
る。このため、方向性結合器20a、20bの出力信号
は各パッチアンテナ3a、3bで全く同一の条件で引き
出す必要がある。もし、接続ケーブル24a、24bに
曲がり部分があると、信号の位相と振幅とがばらつく要
因になる。したがって、接続ケーブル24a、24bは
無線通信基地局用アンテナ10の中心部に向かって放射
状に設ける必要があり、パワーディバイダ23は無線通
信基地局用アンテナ10の中心部に設けることが必然と
なる。
示すような構造となる。
ナ10は、リアルタイムかつ正確に電波の輻射方向の制
御ができるように、各パッチアンテナ3a〜3hの放射
面における電力と位相とを正確に測定することができ
る。また、温度変化等の外乱要因により、放射面におけ
る信号の位相と振幅とが変化しても、リアルタイムに測
定、校正が可能となる。例えば、給電ケーブル4a〜4
hのうち、1本が直射日光によって温度が上昇し、ケー
ブル長が伸びた場合、伸びた給電ケーブル4a〜4hか
ら受信する校正信号の位相が他の位相よりも遅れて受信
される。
位相遅れ分だけ、対応する給電ケーブル4a〜4hに位
相回転を他より進めて給電することにより、放射面にお
いて正しい電力、位相の信号を給電することができる。
め、以下に説明する方法により電力及び位相の校正がさ
らに正確になる。
において、各パッチアンテナ3a〜3hごとに一定距離
に測定アンテナ(図示せず。)を用意し、測定アンテナ
と給電ケーブル4a〜4hとの間の伝送特性を測定する
と、放射面における信号の位相と振幅特性とを確実に測
定できる。測定アンテナで測定した伝送特性を出荷時に
添付して、本発明の無線通信基地局用アンテナ10を用
いて通信の運用を行う際、方向性結合器20a〜20h
及びパワーディバイダ23を介して得られた伝送特性と
比較し、その差を補正値と使用して、位相回転と加算処
理とを行う方法がある。また、方向性結合器20a〜2
0hとパワーディバイダ23との間に線路長調整器(図
示せず。)を設け、測定アンテナで測定した伝送特性が
等しくなるようにする方法もある。
23を用いることにより、校正信号の入力経路が一つで
済むため、校正信号の伝送経路が短くなり、各パッチア
ンテナ3a〜3hにおける校正信号の伝送経路長のバラ
ツキが短くなる。さらに、パッチアンテナ3a〜3hそ
れぞれに校正信号受信機22を取付ける場合と比較して
安価になる。またさらに、本発明は、符号分割多重接続
方式(CDMA)を採用する無線通信システムで特に効
果的に運用できる。
としてパッチアンテナを用いた場合で説明したが、本発
明はこれに限定されるものではなく、単一指向性アンテ
ナ素子であればパラボラアンテナでもホーンアンテナで
もよい。
基地局用アンテナにおいて、リアルタイムかつ正確に電
波の輻射方向の制御ができるように、各パッチアンテナ
の放射面における信号の電力と位相とを測定することが
できる。また、温度変動等の外乱要因で給電位相と振幅
とに変化が生じても、測定した電力と位相の値を補正値
として用いることにより、所望のビームを形成すること
ができる。
な優れた効果を発揮する。
御することができる無線通信基地局用アンテナの提供を
実現することができる。
線通信基地局の一実施の形態を示す構成図である。
カバーを示す平面図であり、(b)は(a)の側面図で
あり、(c)は(b)のA−A線拡大断面図である。
あり、(b)は裏面図である。
ダの構成図である。
通信基地局の構成図である。
Claims (8)
- 【請求項1】 複数の無線通信基地局及び複数の無線通
信端末からなる無線通信システムの無線通信基地局用ア
ンテナにおいて、複数の指向性アンテナ素子と、各指向
性アンテナ素子の給電線路にそれぞれ設けられ無線通信
基地局の送信機からの疑似送信信号を分離する方向性結
合器と、各方向性結合器に接続され上記疑似送信信号を
受信して各アンテナ素子への疑似送信信号の電力及び位
相をモニタする校正信号受信機とを備えたことを特徴と
する無線通信基地局用アンテナ。 - 【請求項2】 上記方向性結合器は、上記指向性アンテ
ナ素子の給電点からの最近接距離が給電線路の伝搬波長
の16分の1以上であり、上記方向性結合器の結合点と
上記指向性アンテナ素子の給電点との間の距離が上記伝
搬波長の9.2倍以下である請求項1に記載の無線通信
基地局用アンテナ。 - 【請求項3】 上記方向性結合器が上記給電線路と同一
基板上に形成されている請求項1に記載の無線通信基地
局用アンテナ。 - 【請求項4】 上記方向性結合器と上記校正信号受信機
との間に多入力加算回路が設けられている請求項1から
3のいずれかに記載の無線通信基地局用アンテナ。 - 【請求項5】 上記指向性アンテナ素子が上記多入力加
算回路を中心とする円周上に配置され、各方向性結合器
と上記多入力加算回路との間のケーブルが放射状に接続
されている請求項4に記載の無線通信基地局用アンテ
ナ。 - 【請求項6】 各指向性アンテナ素子に対して同一条件
になるように上記多入力加算回路の入力端子の位置がシ
ンメトリックに形成されている請求項4に記載の無線通
信基地局用アンテナ。 - 【請求項7】 各指向性アンテナ素子ごとに一定間隔を
隔てて配置された測定アンテナと上記校正信号受信機と
の間の伝送特性のデータが出荷時に添付されている請求
項1から6のいずれかに記載の無線通信基地局用アンテ
ナ。 - 【請求項8】 上記測定アンテナと上記校正信号受信機
との間の伝送特性が同一になるように各方向性結合器と
上記多入力加算回路との間に線路長調整器が設けられて
いる請求項4に記載の無線通信基地局用アンテナ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000333550A JP2002135188A (ja) | 2000-10-27 | 2000-10-27 | 無線通信基地局用アンテナ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000333550A JP2002135188A (ja) | 2000-10-27 | 2000-10-27 | 無線通信基地局用アンテナ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002135188A true JP2002135188A (ja) | 2002-05-10 |
Family
ID=18809612
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000333550A Pending JP2002135188A (ja) | 2000-10-27 | 2000-10-27 | 無線通信基地局用アンテナ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002135188A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013055526A (ja) * | 2011-09-05 | 2013-03-21 | Hitachi Cable Ltd | アンテナ装置 |
US8620606B2 (en) | 2008-04-11 | 2013-12-31 | Bird Technologies Group Inc. | Transmitter power monitor |
-
2000
- 2000-10-27 JP JP2000333550A patent/JP2002135188A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8620606B2 (en) | 2008-04-11 | 2013-12-31 | Bird Technologies Group Inc. | Transmitter power monitor |
US9851381B2 (en) | 2008-04-11 | 2017-12-26 | Bird Technologies Group, Inc. | Transmitter power monitor |
JP2013055526A (ja) * | 2011-09-05 | 2013-03-21 | Hitachi Cable Ltd | アンテナ装置 |
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