JP2002524896A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、基地局アンテナマストのアンテナの数を低減可能とする多周波数帯域作動用アンテナ装置に関する。アンテナは、第１の周波数帯域で作動する第１の放射素子（１０）と第２の周波数帯域で作動する第２の放射素子（１１）とを備えている。第２の素子は、前記第１の素子とは異なる平面に配置される。第１の素子（１０）は、第２の素子（１１）に対称的に重なり合うように配置される。導電性接地面（１３，１４）には、エネルギを放射素子に供給する手段が設けられ、放射素子が、二重偏波を形成するように配置される。本発明は、複数群の高周波および低周波素子を備えるアレーアンテナ装置にも関する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （発明の属する技術分野） 本発明は、第１の周波数帯域で作動する第１の放射素子と第２の周波数帯域で
作動する第２の放射素子とを備え、前記第２の素子が前記第１の素子とは異なる
平面に配置される多周波帯域作動用アンテナ装置に関する。本発明は、第１およ
び第２の素子の群を備えるアレーアンテナ装置にも関する。また、本発明は、こ
のアンテナ装置の使用に関する。

【０００２】 （従来の技術） 多数の基地局アンテナ装置が移動体通信システムの作動に必要であった。基地
局アンテナ装置は、移動体通信システムでカバーされるべき領域全体にわたって
設けられる必要があり、どのように配置されるかは、とりわけ、要求される品質
、地理的範囲、移動ユニットの分布などに依る。無線の伝播は、景観および都市
の地形および凹凸に大きく依存するために、基地局アンテナ装置は、多少密に配
置される必要がある。

【０００３】 しかし、複数アンテナの基地局の設置は、とりわけ、田園地方および都市の双
方で美的観点からの抗議を生じていた。また、これらのアンテナマストの建設は
、たとえば、各アンテナは、別個の高価な給電ケーブルを介してエネルギを供給
する必要があるために、高価である。

【０００４】 新規な基地局アンテナ装置の導入は、既存のインフラをより良く使用できれば
、かなり容易化される。今日、２つの別個の周波数帯域で作動可能なマイクロス
トリップアンテナ素子が知られている。しかし、周波数帯域の間隔が密でない場
合に、格子ローブを避けることが困難である。

【０００５】 （発明が解決しようとする課題） したがって、本発明の目的は、上述の問題を生じない多周波数帯域アンテナを
提供することである。本発明の他の目的は、異なる偏波状態で作動するアンテナ
を提供することである。

【０００６】 （課題を解決するための手段） これらの目的のために、本発明のアンテナ装置は、添付独立請求項にしたがい
特徴付けられる。

【０００７】 本発明の有利な実施形態が、添付従属請求項に記載されている。

【０００８】 ８００あるいは９００ＭＨｚ周波数帯域用に既に設けられている既存のインフ
ラが、約１８００ＭＨｚあるいは１９００ＭＨｚのような新しい周波数帯域用に
も使用することができるということが本発明の利点である。アンテナ素子あるい
は放射素子が、簡単かつ可撓性を有し、簡単な給電などを可能とするということ
も本発明の利点である。２つの偏波状態が、相互に高絶縁の状態で支えることが
できるということも本発明の利点である。

【０００９】 添付図面を参照して、本発明について非制限的態様で以下に更に説明する。

【００１０】 （発明の実施の形態） 図１の（ａ）および（ｂ）は、２つの異なる周波数であるいは２つの異なる周
波数帯域で同時に作動（受信／送信）可能なマイクロストリップアンテナの第１
の例を示している。アンテナの上面図である図１の（ａ）において、第１の放射
素子１０が、上部に配置されている。第１の放射素子１０は、ここでは四角形形
状である。第２の放射素子１１が、第１の放射素子１０の下側に配置される。第
２の放射素子は、第１の放射素子１０の下側に、集中した態様で対称的に配置さ
れている。第１，第２の放射素子１０，１１は、それぞれ、特に、たとえば、Ｃ
ｕのような導電性材料から形成された、いわゆるパッチ素子を備えている。

【００１１】 第１のパッチ素子あるいは放射素子１０は、約１８００〜１９００ＭＨｚの周
波数帯域で作動する通信システムで使用することができ、第２の放射素子１１は
、約８００〜９００ＭＨｚの周波数帯域で作動する通信システムで使用すること
ができる。これを容易化するために、第１および第２の放射素子は、それぞれ、
一般的プラクテイスにしたがいおよび第１，第２のパッチを絶縁するために使用
される、たとえば、空気のような誘電体あるいは媒体の有効誘電定数を考慮した
好適な有効共振寸法を有する。

【００１２】 図１の（ａ）、（ｂ）において、第１の放射素子１０は、相互に約９０°の角
度を有する２つの偏波方向にこの素子にエネルギを与えることができる直交する
方向に配置された２対のプローブ１２に装着される。プローブ１２は、孔を介し
て第２の素子１１を挿通し、第２の層１４も備える接地面の第１の層１３に装着
される。接地面層１３は、２つの偏波角でプローブにエネルギを供給する給電ネ
ットワーク１５が設けられる。

【００１３】 下側の第２の放射素子、すなわち、低周波数帯域パッチ１１は、スロット１６
および１７を備える開口装置を介して第２の接地面層１４から給電される。外側
スロット１６は、一方の偏波角にしたがい方向付けられ、内側のＨ形状スロット
１７は、他方の偏波角にしたがい方向付けられる。偏波は、スロットの長い寸法
に垂直である。接地面層１４は、２つの偏波角でスロットにエネルギを供給する
給電網１８が設けられる。上述のスロット構造は、単なる１例であり、多くの他
の構造、たとえば、交差するスロットが可能である。

【００１４】 上述のアンテナの他の実施形態において、第２の素子は、プローブによりエネ
ルギが与えられ、この素子は、第１の素子にエネルギを与えるスロット孔を設け
ることができる。パッチは、四角形以外の他の形状を有してもよい。アンテナは
、アンテナで使用される周波数の数に応じて、異なる周波数用のいかなる数の積
重ねられた素子を備えてもよい。上述のアンテナモジュールは、マルチプルモジ
ュールアレーアンテナで使用することができる。

【００１５】 上述の実施形態において、４つのプローブ１２で双方のパッチに給電すること
が可能である。この態様において、単一の給電ネットワークが、双方のパッチに
エネルギを与えるために使用することができる。

【００１６】 図２の（ａ）および（ｂ）は、２つの異なる周波数であるいは２つの異なる周
波数帯域で同時に作動（受信／送信）可能なマイクロストリップアンテナの代替
例を示している。対応する詳細部を示すために、図１の（ａ）および（ｂ）と同
じ参照番号が使用されている。

【００１７】 本発明の第１の実施形態と同様に、アンテナの上面図である図２の（ａ）にお
いて、第１の放射素子１０が、上部に配置されている。第２の放射素子１１が、
第１の放射素子の下側に集中した態様で対称的に配置されている。

【００１８】 第１のパッチ素子あるいは放射素子１０は、約１８００〜１９００ＭＨｚの周
波数帯域で作動する通信システムで使用することができ、第２の放射素子１１は
、約８００〜９００ＭＨｚの周波数帯域で作動する通信システムで使用すること
ができる。

【００１９】 図２の（ａ）および（ｂ）において、第１の放射素子１０は、相互に約９０°
の角度を有する２つの偏波方向にこの素子にエネルギを与えることができる直交
する方向に配置された２対のプローブ１２に装着される。プローブ１２ａは、孔
を介して第２の素子１１を挿通し、第２の層１４も備える接地面の第１の層１３
に装着される。接地面層１３は、２つの偏波角でプローブにエネルギを供給する
給電ネットワーク１５が設けられる。

【００２０】 下側の第２の放射素子、すなわち、低周波数帯域パッチ１１はプローブ１２ｂ
を介して第２の接地面層１４から給電される。したがって、パッチ１１は、直交
方向に配置された２対のプローブ１２ｂに装着される。一方の対のプローブ１２
ｂは、一方の偏波角にしたがい方向付けられ、他方の対のプローブは、他方の偏
波角度にしたがい方向付けられる。接地面層１４は、２つの偏波角でプローブに
エネルギを供給する給電網１８が設けられる。

【００２１】 上述のアンテナの他の実施形態において、パッチは、四角形以外の他の形状を
有してもよい。アンテナは、アンテナで使用される周波数の数に応じて、異なる
周波数用のいかなる数の積重ねられた素子を備えてもよい。上述のアンテナモジ
ュールは、マルチプルモジュールアレーアンテナで使用することができる。

【００２２】 図３の（ａ）および（ｂ）は、２つの異なる周波数であるいは２つの異なる周
波数帯域で同時に作動（受信／送信）可能なマイクロストリップアンテナの第３
の例を示している。対応する詳細部を示すために、図１の（ａ）、（ｂ）、図２
の（ａ）および（ｂ）と同じ参照番号が使用されている。

【００２３】 本発明の第１の実施形態の場合と同様に、アンテナの上面図である図３の（ａ
）において、第１の放射素子１０が、上部に配置されている。第２の放射素子１
１が、第１の放射素子の下側に、集中した態様で対称的に配置されている。

【００２４】 第１のパッチ素子あるいは放射素子１０は、約１８００〜１９００ＭＨｚの周
波数帯域で作動する通信システムで使用することができ、第２の放射素子１１は
、約８００〜９００ＭＨｚの周波数帯域で作動する通信システムで使用すること
ができる。

【００２５】 図３の（ａ）、（ｂ）において、第１の放射素子１０は、第２の放射素子１１
の開口スロット１６ａおよび１７ａを介してエネルギが与えられる。外側スロッ
ト１６ａは、一方の偏波角にしたがい方向付けられ、内側のＨ形状スロット１７
ａは、他方の偏波角度にしたがい方向付けられる。素子１１は、２つの偏波角で
開口スロットにエネルギを供給する給電網１５ａが設けられる。

【００２６】 下側の第２の放射素子、すなわち、低周波数帯域パッチ１１は、スロット１６
ｂおよび１７ｂを介して接地面層１４から給電される。外側スロット１６ｂは、
一方の偏波角にしたがい方向付けられ、内側のＨ形状スロット１７ｂは、他方の
偏波角にしたがい方向付けられる。偏波は、スロットの長い寸法に垂直である。
接地面層１４は、２つの偏波角でスロットにエネルギを供給する給電網１５ｂが
設けられる。

【００２７】 上述のアンテナの他の実施形態において、パッチは、四角形以外の他の形状を
有してもよい。アンテナは、アンテナで使用される周波数の数に応じて、異なる
周波数用のいかなる数の積重ねられた素子を備えてもよい。上述のアンテナモジ
ュールは、マルチプルモジュールアレーアンテナで使用することができる。第２
の素子１１は、たとえば、ＦＳＳ（周波数感受面）技術を組込むことにより、第
１の素子１０の周波数に対して透過性を有するように設計することができる。こ
のように、２つの素子用スロットを共通接地面に有することが可能である。

【００２８】 図４は、本発明にしたがうアレーアンテナを示し、このアレーアンテナは、こ
の例において、３つの素子群を備えているが、この群は、いくつであってもよい
。２つの素子群は、図１の（ａ）および（ｂ）に示した例と同様である。これら
２つの素子群の間に、第１の高周波型の別の素子１０を備える第３の素子群があ
る。この構造は、格子ローブを避けるのに好適であることがある。接地面１４ａ
は、中央の素子群の下側を延びるのが好ましく、中央高周波パッチ１０の接地面
１４ｂは、２つの側方素子群の第２の素子１１と同じレベルに配置されるのが好
ましい。中央高周波パッチ１０は、プローブ１２でエネルギが与えられる。

【００２９】 図４の素子は、偏波方向がアレーの長い寸法に対して＋／−４５°であるよう
に方向付けられる。たとえば、０°および９０°のような他の方向を使用しても
よい。アレーアンテナの素子群も、２つの寸法で配置することができる。

【００３０】 上述のアンテナのいずれにおいても、２つの直線偏波を組合わせて、１あるい
は２つの円形偏波を形成することができる。

【００３１】 本発明は、図示した実施形態に制限されず、請求項の範囲でのみ制限される多
数の態様で変更できることは当然のことである。たとえば、偏波軸の周りに対称
的に方向付けられれば、いずれの数のプローブもアンテナで使用することができ
る。矩形、円形、楕円形あるいは他の形状のパッチが使用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 （ａ）は、本発明の多周波数アンテナ装置の上面図であり、（ｂ）は、線１ｂ
−１ｂに沿う（ａ）のアンテナの概略的断面図。

【図２】 （ａ）は、本発明のアンテナの代替的実施形態の上面図であり、（ｂ）は、線
２ｂ−２ｂに沿う（ａ）のアンテナの概略的断面図。

【図３】 （ａ）は、本発明のアンテナの第３の実施形態の上面図であり、（ｂ）は、線
３ｂ−３ｂに沿う（ａ）の装置の概略的断面図。

【図４】 本発明のアレーアンテナの上面図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ， ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，Ｇ Ｂ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ， ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，Ｍ Ｇ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ， ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，Ｙ Ｕ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (24)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の周波数帯域で作動する第１の放射素子（１０）と第２
   の周波数帯域で作動する第２の放射素子（１１）とを備え、前記第２の素子が前
   記第１の素子とは異なる平面に配置される多周波数帯域作動用アンテナ装置であ
   って、第１の素子（１０）は、第２の素子（１１）に対称的に重なり合うように
   配置され、導電性接地面（１４）がエネルギを放射素子（１０，１１）に供給す
   る手段を設けられ、そして、放射素子が二重偏波を提供するために配置されるこ
   とを特徴とするアンテナ装置。
2. 【請求項２】 プローブを介する給電が、第１の放射素子（１０）にエネル
   ギを与えるために使用されることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 【請求項３】 プローブを介する給電が、第２の放射素子（１１）にエネル
   ギを与えるために使用されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の
   アンテナ装置。
4. 【請求項４】 プローブ（１２）が、２つの偏波軸の周りに対称的に配置さ
   れることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のアンテナ装置。
5. 【請求項５】 プローブ（１２）は、互いに直交する方向に配置され、二重
   偏波を提供する２対のプローブ（１２）を備えることを特徴とする請求項２から
   請求項４までのいずれか１項に記載のアンテナ装置。
6. 【請求項６】 第２の素子（１１）は、接地面（１４）の開口装置（１６，
   １７）によりエネルギが与えられることを特徴とする請求項１または請求項２に
   記載のアンテナ装置。
7. 【請求項７】 エネルギを第２の素子（１１）に供給するために、第１の開
   口装置（１６）と第２の開口装置（１７）とが、接地面に設けられ、第１の開口
   装置は、第１の偏波を有する信号を提供し、第２の開口装置は、第２の偏波を有
   する信号を提供することを特徴とする請求項６に記載のアンテナ装置。
8. 【請求項８】 プローブ（１２）は、第１および第２の素子（１０，１１）
   を位置決めする離隔手段として使用されることを特徴とする請求項２から請求項
   ７までのいずれか１項に記載のアンテナ装置。
9. 【請求項９】 第１の素子（１０）は、第２の素子（１１）の開口装置（１
   ６ａ）によりエネルギが与えられることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ
   装置。
10. 【請求項１０】 第２の素子（１１）は、第１の素子（１０）の周波数に対
    して透過性を有することを特徴とする請求項１から請求項９までのいずれか１項
    に記載のアンテナ装置。
11. 【請求項１１】 前記２つの素子は、共通接地面（１４）を有することを特
    徴とする請求項１０に記載のアンテナ装置。
12. 【請求項１２】 第１の周波数帯域で作動する高周波放射素子（１０）の群
    と第２の周波数帯域で作動する低周波放射素子（１１）の群とを備え、前記低周
    波放射素子が高周波放射素子とは異なる平面に配置される多周波数帯域作動用ア
    レーアンテナであって、各低周波放射素子（１１）は、高周波放射素子（１０）
    に対称的に重なり合うように配置され、導電性接地面（１４ａ）には、エネルギ
    を放射素子（１０，１１）に供給する手段が設けられ、放射素子が、二重偏波を
    形成するように配置されることを特徴とするアレーアンテナ。
13. 【請求項１３】 プローブを介する給電が、各高周波素子（１０）にエネル
    ギを与えるために使用されることを特徴とする請求項１２に記載のアンテナ装置
    。
14. 【請求項１４】 プローブを介する給電が、各低周波素子（１１）にエネル
    ギを与えるために使用されることを特徴とする請求項１３に記載のアンテナ装置
    。
15. 【請求項１５】 プローブ（１２）が、２つの偏波軸の周りに対称的に配置
    されることを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載のアンテナ装置。
16. 【請求項１６】 プローブは、互いに直交する方向に配置され、二重偏波を
    形成する２対のプローブ（１２）を備えることを特徴とする請求項ｌ２から請求
    項１５までのいずれか１項に記載のアンテナ装置。
17. 【請求項１７】 各低周波素子（１１）は、接地面（１４ａ）の各開口装置
    （１６，１７）によりエネルギが与えられることを特徴とする請求項１２または
    請求項１３に記載のアンテナ装置。
18. 【請求項１８】 エネルギを各低周波素子（１１）に供給するために、第１
    の開口装置（１６）と第２の開口装置（１７）とが、接地面に設けられ、第１の
    開口装置は、第１の偏波を有する信号を提供し、第２の開口装置は、第２の偏波
    を有する信号を提供することを特徴とする請求項１７に記載のアンテナ装置。
19. 【請求項１９】 プローブ（１２）は、双方の型式の素子（１０，１１）を
    位置決めする離隔手段として使用されることを特徴とする請求項１３から請求項
    １８までのいずれか１項に記載のアンテナ装置。
20. 【請求項２０】 第１の素子（１０）は、第２の素子（１１）の開口装置（
    １６ａ）によりエネルギが与えられることを特徴とする請求項１２に記載のアン
    テナ装置。
21. 【請求項２１】 各低周波素子（１１）は、高周波素子（１０）の周波数に
    対して透過性を有することを特徴とする請求項１２から請求項２０までのいずれ
    か１項に記載のアンテナ装置。
22. 【請求項２２】 ２つの型式の素子は、共通接地面（１１ａ）を有すること
    を特徴とする請求項２１に記載のアンテナ装置。
23. 【請求項２３】 移動体通信用基地局アンテナ装置としての請求項１から請
    求項２２までのいずれか１項に記載のアンテナ装置の使用。
24. 【請求項２４】 低周波素子は、たとえば、ＮＭＴ９００、ＡＭＰＳ、ＴＡ
    ＣＳ、ＧＳＭあるいはＰＤＣのような８００〜９００ＭＨｚ周波数帯域で作動し
    、高周波素子は、たとえば、ＤＣＳ １８００、ＰＣＳ １９００あるいはＷＣ
    ＤＭＡのようなほぼｌ８００〜２１００ＭＨｚ周波数帯域で作動することを特徴
    とする請求項２３に記載の基地局アンテナ装置の使用。