JP2010004457A - アンテナ一体型無線中継装置 - Google Patents

Abstract

【課題】設置作業の容易化を実現し得る、無線中継装置を得る。
【解決手段】アンテナ一体型無線中継装置（中継局２）は、基地局１との間で電波の送受信を行う第１のアンテナ６と、端末局（移動局３）との間で電波の送受信を行う第２のアンテナ７と、第１のアンテナ６及び第２のアンテナ７に接続され、無線信号を中継する回路（回路基板８）が内部に格納された筐体５とを備え、第１のアンテナ６及び第２のアンテナ７が筐体５に取り付けられることにより、一体型ユニットとして構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、基地局と端末局との無線通信を中継する無線中継装置に関する。

携帯電話等の無線通信システムにおいては、基地局からの電波が到達し難いエリア（地下や室内等）に移動局（端末局）が存在する場合にも、基地局と移動局との間の通信状態を確保すべく、中継局（無線中継装置）が設けられている。

中継局は、基地局との間で電波の送受信を行うための対基地局アンテナと、移動局との間で電波の送受信を行うための対移動局アンテナとを有している。中継局は、基地局から送信された電波を、対基地局アンテナによって受信し、中継局内部で増幅処理等を施した後、対移動局アンテナから移動局に向けて送信する。また、中継局は、移動局から送信された電波を、対移動局アンテナによって受信し、中継局内部で増幅処理等を施した後、対基地局アンテナから基地局に向けて送信する。このように、中継局を経由することによって、基地局と移動局との間の相互通信が確保される。

なお、下記特許文献１には、装置筐体をパンザマストの下部に設置し、そのパンザマストの上部に、対親局アンテナと対子局アンテナとを並べて設置した構成の無線中継装置が開示されている。

特開平８−１６９７０号公報（図１０）

中継局においては、対基地局アンテナと対移動局アンテナとの間での電波の回り込みが問題となる。電波の回り込みとは、対基地局アンテナから送信された電波が対移動局アンテナによって受信されてしまう現象、あるいはその逆に、対移動局アンテナから送信された電波が対基地局アンテナによって受信されてしまう現象である。電波の回り込みが生じると、所望波（基地局又は移動局との間で本来送受信したい電波）のレベルが抑圧されたり、信号にノイズが発生するため、電波の回り込みに対して何らかの対策を施す必要がある。すなわち、対基地局アンテナと対移動局アンテナとの結合量を低減して、アンテナ間アイソレーションを高める必要がある。

アンテナ間アイソレーションを高める手法の一つとして、対基地局アンテナと対移動局アンテナとの物理的な距離を大きくする手法がある。両アンテナ間の距離が大きくなるほど、電波の回り込みの影響は小さくなる。例えば、一方のアンテナにスリーブアンテナを使用し、他方のアンテナに平面アンテナを使用し、平面アンテナの背面をスリーブアンテナに向けて両アンテナを配置する。両アンテナ間の距離を５０ｃｍに設定することにより、回り込む電波のレベルを４８ｄＢ減衰させることができる。

しかしながら、両アンテナ間の距離を大きくするためには、両アンテナと装置筐体とを配線ケーブルによって接続する必要がある。ここで、アンテナが配線ケーブルに接続されている場合には、装置筐体が所定の箇所に設置されても、配線ケーブルの届く範囲内で、アンテナは任意の場所に任意の角度で設置可能である。換言すれば、アンテナの設置の自由度が大きすぎる。従って、アンテナを設置するにあたり、工事会社のスタッフ（又はユーザ自身）は、アンテナの設置場所を調整したり、設置角度を調整する必要がある。また、設置後にアンテナ間アイソレーションを測定し、その測定結果に基づいて、設置場所や設置角度を再調整する必要がある。すなわち、アンテナが配線ケーブルに接続されており、設置の自由度が大きすぎることに起因して、中継装置（特にアンテナ）の設置作業が煩雑である。

本発明はかかる事情に鑑みて成されたものであり、設置作業の容易化を実現し得る、無線中継装置を得ることを目的とするものである。

本発明の第１の態様に係るアンテナ一体型無線中継装置は、基地局との間で電波の送受信を行う第１のアンテナと、端末局との間で電波の送受信を行う第２のアンテナと、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナに接続され、無線信号を中継する回路が内部に格納された筐体とを備え、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナが前記筐体に取り付けられることにより、一体型ユニットとして構成されていることを特徴とするものである。

第１の態様に係るアンテナ一体型無線中継装置によれば、第１のアンテナ及び第２のアンテナが筐体に取り付けられることにより、無線中継装置が一体型ユニットとして構成されている。従って、第１のアンテナ及び第２のアンテナの取り付け位置は筐体のいずれかの表面に限られるため、アンテナの設置箇所や設置角度の自由度が制限される。その結果、設置作業の容易化を図ることができる。

本発明の第２の態様に係るアンテナ一体型無線中継装置は、第１の態様に係るアンテナ一体型無線中継装置において特に、前記第１のアンテナは、前記筐体の第１の面に取り付けられており、前記第２のアンテナは、前記第１の面の対向面である第２の面に取り付けられていることを特徴とするものである。

第２の態様に係るアンテナ一体型無線中継装置によれば、第１のアンテナ及び第２のアンテナは、筐体の対向面に取り付けられる。第１のアンテナと第２のアンテナとの間に筐体が挟まれることにより、両アンテナ間での電波の回り込みを抑制することができる。

本発明の第３の態様に係るアンテナ一体型無線中継装置は、第２の態様に係るアンテナ一体型無線中継装置において特に、前記第１の面と前記第２の面との間に位置する複数の側面のうちの少なくとも一つに取り付けられた、シールド板をさらに備えることを特徴とするものである。

第３の態様に係るアンテナ一体型無線中継装置によれば、第１のアンテナと第２のアンテナとの間にシールド板を備えることにより、両アンテナ間で筐体の表面を伝搬する電波の回り込みを、効果的に抑制することができる。

本発明の第４の態様に係るアンテナ一体型無線中継装置は、第２の態様に係るアンテナ一体型無線中継装置において特に、前記第１の面又は前記第２の面を構成する複数の辺のうちの少なくとも一つに取り付けられた、シールド板をさらに備えることを特徴とするものである。

第４の態様に係るアンテナ一体型無線中継装置によれば、第１のアンテナと第２のアンテナとの間にシールド板を備えることにより、両アンテナ間で筐体の表面を伝搬する電波の回り込みを、効果的に抑制することができる。

本発明の第５の態様に係るアンテナ一体型無線中継装置は、第２の態様に係るアンテナ一体型無線中継装置において特に、前記第１の面と前記第２の面との間で前記筐体の内部に取り付けられた、シールド板をさらに備えることを特徴とするものである。

第５の態様に係るアンテナ一体型無線中継装置によれば、第１のアンテナと第２のアンテナとの間にシールド板を備えることにより、両アンテナ間で筐体の内部を伝搬する電波の回り込みを、効果的に抑制することができる。

本発明の第６の態様に係るアンテナ一体型無線中継装置は、第１〜第５のいずれか一つの態様に係るアンテナ一体型無線中継装置において特に、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナは、偏波面の方向が互いにずれて配置されていることを特徴とするものである。

第６の態様に係るアンテナ一体型無線中継装置によれば、偏波面の方向を互いにずらして第１のアンテナ及び第２のアンテナを配置することにより、両アンテナの結合度が小さくなる。その結果、両アンテナ間での電波の回り込みによる影響を抑制することができる。

本発明の第７の態様に係るアンテナ一体型無線中継装置は、第６の態様に係るアンテナ一体型無線中継装置において特に、偏波面の方向のずれ角度は９０度であることを特徴とするものである。

第７の態様に係るアンテナ一体型無線中継装置によれば、偏波面の方向のずれ角度を９０度に設定することにより、両アンテナの結合度が最も小さくなる。その結果、両アンテナ間での電波の回り込みによる影響を効果的に抑制することができる。

本発明の第８の態様に係るアンテナ一体型無線中継装置は、第７の態様に係るアンテナ一体型無線中継装置において特に、前記第１のアンテナの偏波面は、垂直偏波の方向に対して４５度ずれており、前記第２のアンテナの偏波面は、垂直偏波の方向に対して−４５度ずれていることを特徴とするものである。

第８の態様に係るアンテナ一体型無線中継装置によれば、第１のアンテナ及び第２のアンテナは、垂直偏波の方向に対して逆方向に同一角度ずれて配置されている。従って、第１のアンテナ及び第２のアンテナの一方の偏波面のみが垂直偏波の方向に対して極端にずれることはない。その結果、偏波面の方向の極端なずれに起因して第１のアンテナ又は第２のアンテナの受信効率が極端に低下する事態を、回避することができる。

本発明の第９の態様に係るアンテナ一体型無線中継装置は、第６〜第８のいずれか一つの態様に係るアンテナ一体型無線中継装置において特に、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナはそれぞれ複数であり、複数の前記第１のアンテナは、偏波面の方向が互いに等しくなるように配置されており、複数の前記第２のアンテナは、偏波面の方向が互いに等しくなるように配置されていることを特徴とするものである。

第９の態様に係るアンテナ一体型無線中継装置によれば、複数の第１のアンテナの全ての偏波面の方向は、複数の第２のアンテナの全ての偏波面の方向に対してずれることとなる。従って、複数の第１のアンテナと複数の第２のアンテナとの結合度が小さくなるため、電波の回り込みによる影響を効果的に抑制することができる。

本発明の第１０の態様に係るアンテナ一体型無線中継装置は、第６又は第７の態様に係るアンテナ一体型無線中継装置において特に、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナはそれぞれ複数であり、複数の前記第１のアンテナは、偏波面の方向が互いにずれて配置されており、複数の前記第２のアンテナは、偏波面の方向が互いにずれて配置されていることを特徴とするものである。

第１０の態様に係るアンテナ一体型無線中継装置によれば、複数の第１のアンテナを、偏波面の方向を互いにずらして配置することにより、ダイバーシティの効果を向上することができる。同様に、複数の第２のアンテナを、偏波面の方向を互いにずらして配置することにより、ダイバーシティの効果を向上することができる。

本発明の第１１の態様に係るアンテナ一体型無線中継装置は、第１〜第１０のいずれか一つの態様に係るアンテナ一体型無線中継装置において特に、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナの少なくとも一方は、減衰器を内蔵していることを特徴とするものである。

第１１の態様に係るアンテナ一体型無線中継装置によれば、減衰器を内蔵することによって、アンテナ利得を、所望の規格に準拠した値以下に制限することができる。例えばＷｉＭＡＸ規格に準拠させる場合には、対基地局用の第１のアンテナに減衰器を内蔵することにより、アンテナ利得を２ｄＢｉ以下に制限することができる。

本発明の第１２の態様に係るアンテナ一体型無線中継装置は、第１〜第１１のいずれか一つの態様に係るアンテナ一体型無線中継装置において特に、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナは、一段パッチアンテナであることを特徴とするものである。

第１２の態様に係るアンテナ一体型無線中継装置によれば、第１のアンテナ及び第２のアンテナに一段パッチアンテナを採用することにより、筐体の表面からのアンテナの高さを低く抑えることができる。その結果、両アンテナ間で筐体の表面を伝搬する電波の回り込みを抑制することができる。

本発明の第１３の態様に係るアンテナ一体型無線中継装置は、第１〜第１１のいずれか一つの態様に係るアンテナ一体型無線中継装置において特に、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナは、複数段パッチアンテナであることを特徴とするものである。

第１３の態様に係るアンテナ一体型無線中継装置によれば、第１のアンテナ及び第２のアンテナに複数段パッチアンテナを採用することにより、一段パッチアンテナを採用する場合と比較すると、アンテナの広帯域化を図ることができる。

本発明に係るアンテナ一体型無線中継装置によれば、設置作業の容易化を図ることが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、異なる図面において同一の符号を付した要素は、同一又は相応する要素を示すものとする。

図１は、本発明の実施の形態に係る無線通信システムを概略的に示す図である。無線通信システムは、基地局１、中継局２、及び携帯電話等の移動局（端末局）３を備えている。基地局１はアンテナ４を有しており、移動局３はアンテナ９を有している。中継局２は、基地局１のアンテナ４との間で電波の送受信を行うためのアンテナ６と、端末局３のアンテナ９との間で電波の送受信を行うためのアンテナ７とを有している。また、中継局２は、アルミニウム、真鍮、又は銅等の金属製の筐体５を有している。筐体５の内部には、電源回路（図示しない）や、アンテナ６，７に接続された回路基板８等が格納されている。アンテナ６，７は筐体５の表面に取り付けられており、これにより、アンテナ６，７と筐体５とが一体型ユニットとして構成されている。

図２は、中継局２の外観構造を示す斜視図である。筐体５は、上面５Ａ、底面５Ｂ、及び側面５Ｃ〜５Ｆを有する直方体の形状を有している。アンテナ６は上面５Ａに取り付けられており、アンテナ７は底面５Ｂに取り付けられている。アンテナ６は複数段（以下の例では二段）のパッチアンテナ１０，１１を有しており、アンテナ７は複数段（以下の例では二段）のパッチアンテナ１２，１３を有している。上面５Ａにはアンテナ６を保護するためのカバー１４が取り付けられており、底面５Ｂにはアンテナ７を保護するためのカバー１５が取り付けられている。但し、以降ではカバー１４，１５を取り外した状態の装置について説明を行う。

なお、筐体５の形状は直方体に限らず、立方体や、その他の立体であっても良い。また、アンテナ６，７の取り付け位置は筐体５の上面５Ａ及び底面５Ｂに限らず、側面５Ｃ〜５Ｆであっても良い。

図３は、アンテナ６，７の構造を概略的に示す側面図である。アンテナ６に関し、パッチアンテナ１０の底面には、コネクタ１４が接続されている。コネクタ１４は、上面５Ａに形成された開口を介して、筐体５の内部に挿入されている。また、コネクタ１４は、図１に示した回路基板８に電気的に接続されている。パッチアンテナ１１は、パッチアンテナ１０の上方に配置されている。パッチアンテナ１０，１１は、樹脂製のスペーサ１５によって支持されている。アンテナ７に関し、パッチアンテナ１２の上面には、コネクタ１６が接続されている。コネクタ１６は、底面５Ｂに形成された開口を介して、筐体５の内部に挿入されている。また、コネクタ１６は、図１に示した回路基板８に電気的に接続されている。パッチアンテナ１３は、パッチアンテナ１２の下方に配置されている。パッチアンテナ１２，１３は、樹脂製のスペーサ１７によって支持されている。

図４は、回路基板８の第１の構成例を示すブロック図である。回路基板８には、再生型レピータ方式の回路が実装されている。対移動局用の受信回路は、この順に接続された、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２０、低ノイズ増幅器（ＬＮＡ）２１、高周波増幅器（ＲＦ）２２、周波数混合器２３、中間周波増幅器（ＩＦ）２４、ＩＱ復調器２５、ＡＤコンバータ２６、及び受信信号処理回路２７を備えている。対基地局用の送信回路は、この順に接続された、送信信号処理回路２８、ＤＡコンバータ２９、ＩＱ変調器３０、中間周波増幅器（ＩＦ）３１、周波数混合器３２、高周波増幅器（ＲＦ）３３、電力増幅器（ＨＰＡ）３４、及びバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）３５を備えている。なお、図４では図示を省略したが、回路基板８には、対移動局用の送信回路、及び対基地局用の受信回路も実装されており、スイッチング操作によって、対移動局用の送信回路及び受信回路の一方が選択され、同様に、スイッチング操作によって、対基地局用の送信回路及び受信回路の一方が選択される。

図５は、回路基板８の第２の構成例を示すブロック図である。回路基板８には、ＲＦレピータ方式の回路が実装されている。スイッチ３８，３９によるスイッチング操作によって、増幅器３６及び増幅器３７の一方が選択される。なお、図５では図示を省略したが、受信信号の周波数を変換して送信するための周波数変換回路をさらに備えても良い。

なお、回路基板８に実装されている回路の構成は、図４，５に示した例に限らず、基地局１及び移動局３の一方から受信した電波を増幅して他方に向けて送信可能な構成であれば、どのようなものであっても良い。また、受信信号と送信信号とで周波数を異ならせる構成であっても良い。

このように本実施の形態に係るアンテナ一体型無線中継装置（中継局２）によれば、アンテナ６，７が筐体５に取り付けられることにより、無線中継装置が一体型ユニットとして構成されている。従って、アンテナ６，７の取り付け位置は、筐体５の上面５Ａ、底面５Ｂ、及び側面５Ｃ〜５Ｆのいずれかに限られるため、アンテナ６，７の設置箇所や設置角度の自由度を意図的に制限することができる。その結果、無線中継装置を設置するにあたっての工事会社のスタッフ（又はユーザ自身）の労力、つまり、アンテナの設置場所の調整、アンテナの設置角度の調整、及び、アンテナ間アイソレーションの測定結果に基づく設置場所又は設置角度の再調整といった作業に費やす労力を、低減することが可能となる。すなわち、設置作業の容易化を図ることができる。

また、別体の筐体５とアンテナ６，７とを配線ケーブルを用いて接続する場合と比較すると、全体として装置の小型化を図ることができる。さらに、筐体５とアンテナ６，７とを接続するための配線ケーブルが不要となるため、部品点数が削減されてコストの低減が図られる。

また、本実施の形態に係るアンテナ一体型無線中継装置によれば、図２に示したように、アンテナ６，７は、筐体５の対向面に取り付けられる。その結果、金属製で電磁シールド効果を有する筐体５がアンテナ６とアンテナ７との間に挟まれることにより、両アンテナ６，７間での電波の回り込みを抑制することができる。

＜第１の変形例＞
図６は、中継局２の外観構造を示す斜視図である。アンテナ６が取り付けられた上面５Ａとアンテナ７が取り付けられた底面５Ｂとの間に位置する、筐体５の側面５Ｃ〜５Ｆに、金属製のシールド板４０が取り付けられている。シールド板４０は、筐体５の外周を取り囲むように連続して形成されている。各側面５Ｃ〜５Ｆにおいて、シールド板４０の起立方向は、各側面５Ｃ〜５Ｆの法線方向に等しい。

図７は、中継局２の外観構造を示す斜視図である。上面５Ａと底面５Ｂとの間に位置する側面５Ｃ〜５Ｆのうちの一つ以上の側面（図７の例では側面５Ｃのみ）に、金属製のシールド板４１が取り付けられている。図７の例では、シールド板４１の起立方向は、側面５Ｃの法線方向に等しい。シールド板４１を取り付ける側面は、両アンテナ６，７間での電波の回り込みが大きい側面、例えば、中継局２を室内に設置した際に壁面や天井面に対向する側面である。

第１の変形例に係るアンテナ一体型無線中継装置によれば、アンテナ６とアンテナ７との間にシールド板４０，４１を備えることにより、両アンテナ６，７間で筐体５の表面を伝搬する電波の回り込みを、シールド板４０，４１によって効果的に抑制することができる。

＜第２の変形例＞
図８は、中継局２の外観構造を示す斜視図である。筐体５の上面５Ａを構成する４つの辺４２Ｃ〜４２Ｆ上に、金属製のシールド板４３が取り付けられている。シールド板４３は、上面５Ａの外周を取り囲むように連続して形成されている。シールド板４３の起立方向は、上面５Ａの法線方向に等しい。なお、シールド板４３と同様のシールド板を、底面５Ｂを構成する４つの辺４４Ｃ〜４４Ｆ上に取り付けても良い。

図９は、中継局２の外観構造を示す斜視図である。辺４２Ｃ〜４２Ｆ，４４Ｃ〜４４Ｆのうちの一つ以上の辺（図９の例では辺４２Ｃのみ）に、金属製のシールド板４５が取り付けられている。図９の例では、シールド板４５の起立方向は、上面５Ａの法線方向に等しい。シールド板４５を取り付ける辺は、アンテナ６，７から側面５Ｃ〜５Ｆに回り込む電波が大きい側面に対応する辺である。例えば、アンテナ６から側面５Ｃに回り込む電波が大きい場合には、図９に示すように、アンテナ６と側面５Ｃとの間の辺４２Ｃにシールド板４５が取り付けられる。

第２の変形例に係るアンテナ一体型無線中継装置によれば、アンテナ６とアンテナ７との間にシールド板４３，４５を備えることにより、両アンテナ６，７間で筐体５の表面を伝搬する電波の回り込みを、シールド板４３，４５によって効果的に抑制することができる。

＜第３の変形例＞
図１０は、中継局２の外観構造を示す斜視図である。図６に示したシールド板４０に、取付部材４６が固定されている。取付部材４６は、中継局２である一体型ユニットを、壁面や天井面等の所望の箇所に取り付けるための部材である。

第３の変形例に係るアンテナ一体型無線中継装置によれば、筐体５の表面から突出するシールド板４０が、取付部材４６を有している。そのため、シールド板４０の取付部材４６を壁面や天井面等の所望箇所に取り付けることによって、一体型ユニットを所望箇所へ取り付けることができる。側面５Ｃ〜５Ｆに取付部材４６を固定した場合には、突出するシールド板４０が邪魔となって、所望箇所への取り付けが困難又は不可能となる場合がある。これに対し第３の変形例によれば、取付部材４６は側面５Ｃ〜５Ｆではなくシールド板４０に固定されているため、シールド板４０が所望箇所への取り付けの妨げになることはない。

なお、取付部材４６は、図７に示したシールド板４１、図８に示したシールド板４３、又は図９に示したシールド板４５にも固定することが可能であり、上記と同様の効果を得ることができる。

＜第４の変形例＞
図１１は、中継局２の外観構造を示す斜視図である。筐体５の内部に、金属製のシールド板４７が取り付けられている。シールド板４７は、上面５Ａ及び底面５Ｂに平行である。シールド板４７の外周は、側面５Ｃ〜５Ｆの内面に接触している。

第４の変形例に係るアンテナ一体型無線中継装置によれば、筐体５の内部においてアンテナ６とアンテナ７との間にシールド板４７を備えることにより、両アンテナ６，７間でコネクタ１４，１６（図３参照）の隙間を通って筐体５の内部を伝搬する電波の回り込みを、シールド板４７によって効果的に抑制することができる。

＜第５の変形例＞
図１２は、アンテナ６，７のレイアウトを示す上面図である。図１２の（Ａ）は、アンテナ６を上方から眺めた図に相当し、図１２の（Ｂ）は、底面５Ｂを透視してアンテナ７を上面５Ａ側から眺めた図に相当する。

図１２に示すように、アンテナ６，７は、アンテナ６の偏波面の方向Ｍ１とアンテナ７の偏波面の方向Ｎ２とが互いにずれるように、配置されている。図１２の例では、方向Ｍ１は垂直偏波の方向に等しく、方向Ｎ２は水平偏波の方向に等しい。従って、方向Ｍ１，Ｎ２のずれの角度は９０度である。

第５の変形例に係るアンテナ一体型無線中継装置によれば、偏波面の方向Ｍ１，Ｎ２を互いにずらしてアンテナ６，７を配置することにより、偏波面の方向が一致している場合と比較すると、両アンテナ６，７の結合度が小さくなる。その結果、両アンテナ６，７間での電波の回り込みによる影響を抑制することができる。なお、この効果を得るためには、方向Ｍ１，Ｎ２のずれ角度は必ずしも９０度である必要はなく、０度よりも大きく３６０度未満の任意の角度であれば良い。

また、第５の変形例に係るアンテナ一体型無線中継装置によれば、偏波面の方向Ｍ１，Ｎ２のずれ角度を９０度（ほぼ９０度を含む）に設定することにより、両アンテナ６，７の結合度が最も小さくなる。その結果、両アンテナ６，７間での電波の回り込みによる影響を効果的に抑制することができる。

＜第６の変形例＞
図１３は、図１２と同様に、アンテナ６，７のレイアウトを示す上面図である。アンテナ６の偏波面の方向Ｍ２は、垂直偏波の方向Ｍ１に対して右回りに４５度（ほぼ４５度を含む）だけ回転した方向であり、アンテナ７の偏波面の方向Ｎ３は、垂直偏波の方向Ｎ１に対して左回りに４５度（ほぼ４５度を含む）だけ回転した方向である。従って、方向Ｍ２，Ｎ３のずれの角度は９０度である。

第６の変形例に係るアンテナ一体型無線中継装置によれば、上記第５の変形例による効果に加えて、以下の効果を得ることができる。つまり、アンテナ６，７は、垂直偏波の方向Ｍ１，Ｎ１に対して逆方向に同一角度（４５度）ずれて配置されている。従って、アンテナ６，７の一方の偏波面のみが垂直偏波の方向Ｍ１，Ｎ１に対して極端にずれることはない。その結果、偏波面の方向の極端なずれに起因してアンテナ６又はアンテナ７の受信効率が極端に低下する事態を、回避することができる。

＜第７の変形例＞
第７の変形例として、上記実施の形態及び他の全ての変形例に、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）技術を適用することもできる。

図１４は、図１２と同様に、アンテナ６，７のレイアウトを示す上面図である。これは、上記第５の変形例（図１２）にＭＩＭＯ技術を適用した例である。アンテナ６は複数個（図１４の例では２個）のアンテナ６Ａ，６Ｂを有しており、アンテナ７は複数個（図１４の例では２個）のアンテナ７Ａ，７Ｂを有している。

図１４に示すように、アンテナ６Ａ，７Ａ，７Ｂは、アンテナ６Ａの偏波面の方向Ｍ１Ａとアンテナ７Ａ，７Ｂの偏波面の方向Ｎ２Ａ，Ｎ２Ｂとが互いにずれるように、配置されている。図１４の例では、方向Ｍ１Ａは垂直偏波の方向に等しく、方向Ｎ２Ａ，Ｎ２Ｂは水平偏波の方向に等しい。従って、方向Ｍ１Ａと方向Ｎ２Ａ，Ｎ２Ｂとのずれの角度は９０度である。同様に、アンテナ６Ｂ，７Ａ，７Ｂは、アンテナ６Ｂの偏波面の方向Ｍ１Ｂとアンテナ７Ａ，７Ｂの偏波面の方向Ｎ２Ａ，Ｎ２Ｂとが互いにずれるように、配置されている。図１４の例では、方向Ｍ１Ｂは垂直偏波の方向に等しく、方向Ｎ２Ａ，Ｎ２Ｂは水平偏波の方向に等しい。従って、方向Ｍ１Ｂと方向Ｎ２Ａ，Ｎ２Ｂとのずれの角度は９０度である。また、図１４の例では、方向Ｍ１Ａと方向Ｍ１Ｂとは互いに等しく、方向Ｎ２Ａと方向Ｎ２Ｂとは互いに等しい。

図１５は、図１２と同様に、アンテナ６，７のレイアウトを示す上面図である。これは、上記第６の変形例（図１３）にＭＩＭＯ技術を適用した例である。

図１５に示すように、アンテナ６Ａ，７Ａ，７Ｂは、アンテナ６Ａの偏波面の方向Ｍ２Ａとアンテナ７Ａ，７Ｂの偏波面の方向Ｎ３Ａ，Ｎ３Ｂとが互いにずれるように、配置されている。方向Ｍ２Ａは、垂直偏波の方向Ｍ１Ａに対して右回りに４５度（ほぼ４５度を含む）だけ回転した方向であり、方向Ｎ３Ａ，Ｎ３Ｂは、垂直偏波の方向Ｎ１Ａ，Ｎ１Ｂに対して左回りに４５度（ほぼ４５度を含む）だけ回転した方向である。従って、方向Ｍ２Ａと方向Ｎ３Ａ，Ｎ３Ｂとのずれの角度は９０度である。同様に、アンテナ６Ｂ，７Ａ，７Ｂは、アンテナ６Ｂの偏波面の方向Ｍ２Ｂとアンテナ７Ａ，７Ｂの偏波面の方向Ｎ３Ａ，Ｎ３Ｂとが互いにずれるように、配置されている。方向Ｍ２Ｂは、垂直偏波の方向Ｍ１Ｂに対して右回りに４５度（ほぼ４５度を含む）だけ回転した方向である。従って、方向Ｍ２Ｂと方向Ｎ３Ａ，Ｎ３Ｂとのずれの角度は９０度である。また、図１５の例では、方向Ｍ２Ａと方向Ｍ２Ｂとは互いに等しく、方向Ｎ３Ａと方向Ｎ３Ｂとは互いに等しい。

図１４，１５に示した例によれば、アンテナ６Ａ，６Ｂの各偏波面の方向は、アンテナ７Ａ，７Ｂの各偏波面の方向に対してずれている。従って、アンテナ６Ａ，６Ｂとアンテナ７Ａ，７Ｂとの結合度が小さくなるため、電波の回り込みによる影響を効果的に抑制することができる。つまり、アンテナ６Ａからアンテナ７Ａ，７Ｂに回り込む電波の影響、アンテナ６Ｂからアンテナ７Ａ，７Ｂに回り込む電波の影響、アンテナ７Ａからアンテナ６Ａ，６Ｂに回り込む電波の影響、及び、アンテナ７Ｂからアンテナ６Ａ，６Ｂに回り込む電波の影響を、いずれも抑制することができる。

図１６は、図１２と同様に、アンテナ６，７のレイアウトを示す上面図である。図１６に示すように、アンテナ６Ａ，７Ａは、アンテナ６Ａの偏波面の方向Ｍ１Ａとアンテナ７Ａの偏波面の方向Ｎ２Ａとが互いにずれるように、配置されている。方向Ｍ１Ａは垂直偏波の方向に等しく、方向Ｎ２Ａは水平偏波の方向に等しいため、方向Ｍ１Ａと方向Ｎ２Ａとのずれの角度は９０度である。同様に、アンテナ６Ｂ，７Ｂは、アンテナ６Ｂの偏波面の方向Ｍ３Ｂとアンテナ７Ｂの偏波面の方向Ｎ１Ｂとが互いにずれるように、配置されている。方向Ｍ３Ｂは水平偏波の方向に等しく、方向Ｎ１Ｂは垂直偏波の方向に等しいため、方向Ｍ３Ｂと方向Ｎ１Ｂとのずれの角度は９０度である。

また、図１６の例では、アンテナ６Ａ，６Ｂは、アンテナ６Ａの偏波面の方向Ｍ１Ａとアンテナ６Ｂの偏波面の方向Ｍ３Ｂとが互いにずれるように、配置されている。方向Ｍ１Ａは垂直偏波の方向に等しく、方向Ｍ３Ｂは水平偏波の方向に等しいため、方向Ｍ１Ａと方向Ｍ３Ｂとのずれの角度は９０度である。同様に、アンテナ７Ａ，７Ｂは、アンテナ７Ａの偏波面の方向Ｎ２Ａとアンテナ７Ｂの偏波面の方向Ｎ１Ｂとが互いにずれるように、配置されている。方向Ｎ２Ａは水平偏波の方向に等しく、方向Ｎ１Ｂは垂直偏波の方向に等しいため、方向Ｎ２Ａと方向Ｎ１Ｂとのずれの角度は９０度である。

図１７は、図１２と同様に、アンテナ６，７のレイアウトを示す上面図である。図１７に示すように、アンテナ６Ａ，７Ａは、アンテナ６Ａの偏波面の方向Ｍ２Ａとアンテナ７Ａの偏波面の方向Ｎ３Ａとが互いにずれるように、配置されている。方向Ｍ２Ａは、垂直偏波の方向Ｍ１Ａに対して右回りに４５度（ほぼ４５度を含む）だけ回転した方向であり、方向Ｎ３Ａは、垂直偏波の方向Ｎ１Ａに対して左回りに４５度（ほぼ４５度を含む）だけ回転した方向である。従って、方向Ｍ２Ａと方向Ｎ３Ａとのずれの角度は９０度である。同様に、アンテナ６Ｂ，７Ｂは、アンテナ６Ｂの偏波面の方向Ｍ４Ｂとアンテナ７Ｂの偏波面の方向Ｎ４Ｂとが互いにずれるように、配置されている。方向Ｍ４Ｂは、垂直偏波の方向Ｍ１Ｂに対して左回りに４５度（ほぼ４５度を含む）だけ回転した方向であり、方向Ｎ４Ｂは、垂直偏波の方向Ｎ１Ｂに対して右回りに４５度（ほぼ４５度を含む）だけ回転した方向である。従って、方向Ｍ４Ｂと方向Ｎ４Ｂとのずれの角度は９０度である。

また、図１７の例では、アンテナ６Ａ，６Ｂは、アンテナ６Ａの偏波面の方向Ｍ２Ａとアンテナ６Ｂの偏波面の方向Ｍ４Ｂとが互いにずれるように、配置されている。図１７の例では、方向Ｍ２Ａと方向Ｍ４Ｂとのずれの角度は９０度（ほぼ９０度を含む）である。同様に、アンテナ７Ａ，７Ｂは、アンテナ７Ａの偏波面の方向Ｎ３Ａとアンテナ７Ｂの偏波面の方向Ｎ４Ｂとが互いにずれるように、配置されている。図１７の例では、方向Ｎ３Ａと方向Ｎ４Ｂとのずれの角度は９０度（ほぼ９０度を含む）である。

図１６，１７に示した例によれば、アンテナ６Ａ，６Ｂを、偏波面の方向を互いにずらして配置することにより、ダイバーシティの効果を向上することができる。同様に、アンテナ７Ａ，７Ｂを、偏波面の方向を互いにずらして配置することにより、ダイバーシティの効果を向上することができる。

＜第８の変形例＞
図１８は、コネクタ１４を拡大して示す断面図である。給電用の導体ピン５０が、パッチアンテナ１０を貫通している。導体ピン５０は、接続導体５１に接続されている。シェル５３には、アッテネータ（減衰器）５２が連結されている。アッテネータ５２は、コネクタ１４のカバー５４内に配置されている。接続導体５１に接続されたアッテネータ５２によって、パッチアンテナ１０のアンテナ利得、ひいてはアンテナ６のアンテナ利得が減衰される。

図１９は、コネクタ１４を拡大して示す断面図である。給電用の導体ピン５０が、パッチアンテナ１０を貫通している。導体ピン５０は、接続導体５１に接続されている。コネクタ１４のカバー５４内には、アッテネータ５２が配置されている。接続導体５１に接続されたアッテネータ５２によって、パッチアンテナ１０のアンテナ利得、ひいてはアンテナ６のアンテナ利得が減衰される。

第８の変形例に係るアンテナ一体型無線中継装置によれば、コネクタ１４がアッテネータ５２を内蔵することによって、アンテナ利得を、所望の規格に準拠した値以下に制限することができる。例えばＷｉＭＡＸ規格に準拠させる場合には、対基地局用のアンテナ６のコネクタ１４にアッテネータ５２を内蔵することにより、アンテナ６のアンテナ利得を２ｄＢｉ以下に制限することができる。

なお、図１８，１９では対基地局用のアンテナ６のコネクタ１４にアッテネータ５２を内蔵する例を示したが、対移動局用のアンテナ７のコネクタ１６（図３参照）にアッテネータを内蔵することもできる。

＜第９の変形例＞
図２０は、アンテナ６，７の構造を概略的に示す側面図である。以上の説明では、アンテナ６，７が二段パッチアンテナである例について述べたが、一段パッチアンテナであっても良い。

アンテナ６に関し、パッチアンテナ６０の底面には、コネクタ１４が接続されている。コネクタ１４は、上面５Ａに形成された開口を介して、筐体５の内部に挿入されている。また、コネクタ１４は、図１に示した回路基板８に電気的に接続されている。パッチアンテナ６０は、樹脂製のスペーサ１５によって支持されている。アンテナ７に関し、パッチアンテナ６１の上面には、コネクタ１６が接続されている。コネクタ１６は、底面５Ｂに形成された開口を介して、筐体５の内部に挿入されている。また、コネクタ１６は、図１に示した回路基板８に電気的に接続されている。パッチアンテナ６１は、樹脂製のスペーサ１７によって支持されている。

第９の変形例に係るアンテナ一体型無線中継装置によれば、アンテナ６，７に一段パッチアンテナ６０，６１をそれぞれ採用することにより、二段パッチアンテナを採用する場合（図３）と比較すると、筐体５の上面５Ａ及び底面５Ｂからのアンテナ６，７の高さをそれぞれ低く抑えることができる。その結果、両アンテナ６，７間で筐体５の表面を伝搬する電波の回り込みを抑制することができる。

一方、複数段のパッチアンテナを採用することにより、一段パッチアンテナを採用する場合と比較すると、アンテナ６，７の広帯域化を図ることができる。

なお、パッチアンテナの代わりに、反射板付きダイポールアンテナ等の他の平面アンテナを採用することもできる。

＜実施例＞
図２１〜２３は、アンテナ６，７間での電波の回り込みの抑制効果について検証したシミュレーション結果を示す図である。図２１に示すように、シミュレーションに用いる筐体５のサイズは、幅１００ｍｍ、長さ２００ｍｍ、高さ３００ｍｍとした。

図２２は、図１５に示したアンテナレイアウトに対応するシミュレーション結果を示している。

図２２の（Ａ）は、アンテナ６Ａ（Ｐｏｒｔ１）及びアンテナ６Ｂ（Ｐｏｒｔ２）を筐体５の上面５Ａに配置し、アンテナ７Ａ（Ｐｏｒｔ３）及びアンテナ７Ｂ（Ｐｏｒｔ４）を筐体５の底面５Ｂに配置した条件における結果を示している。例えば、アンテナ６Ａからアンテナ７Ａへ回り込む電波は、５２．４ｄＢ減衰されていることが分かる。

図２２の（Ｂ）は、図２２の（Ａ）の条件に加えて、図６に示したシールド板４０を追加した条件における結果を示している。

図２２の（Ｃ）は、アンテナ６Ａ（Ｐｏｒｔ１）及びアンテナ６Ｂ（Ｐｏｒｔ２）を筐体５の側面５Ｄに配置し、アンテナ７Ａ（Ｐｏｒｔ３）及びアンテナ７Ｂ（Ｐｏｒｔ４）を筐体５の側面５Ｆに配置した条件における結果を示している。

図２３は、図１７に示したアンテナレイアウトに対応するシミュレーション結果を示している。

図２３の（Ａ）は、図２２の（Ａ）と同様に、アンテナ６Ａ（Ｐｏｒｔ１）及びアンテナ６Ｂ（Ｐｏｒｔ２）を筐体５の上面５Ａに配置し、アンテナ７Ａ（Ｐｏｒｔ３）及びアンテナ７Ｂ（Ｐｏｒｔ４）を筐体５の底面５Ｂに配置した条件における結果を示している。

図２３の（Ｂ）は、図２３の（Ａ）の条件に加えて、図６に示したシールド板４０を追加した条件における結果を示している。

図２３の（Ｃ）は、図２２の（Ｃ）と同様に、アンテナ６Ａ（Ｐｏｒｔ１）及びアンテナ６Ｂ（Ｐｏｒｔ２）を筐体５の側面５Ｄに配置し、アンテナ７Ａ（Ｐｏｒｔ３）及びアンテナ７Ｂ（Ｐｏｒｔ４）を筐体５の側面５Ｆに配置した条件における結果を示している。

図２２，２３を参照すると、図２３の（Ｂ）の条件の場合に、電波の回り込みの抑制効果が高いことが分かる。

なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態に係る無線通信システムを概略的に示す図である。 中継局の外観構造を示す斜視図である。 アンテナの構造を概略的に示す側面図である。 回路基板の第１の構成例を示すブロック図である。 回路基板の第２の構成例を示すブロック図である。 中継局の外観構造を示す斜視図である。 中継局の外観構造を示す斜視図である。 中継局の外観構造を示す斜視図である。 中継局の外観構造を示す斜視図である。 中継局の外観構造を示す斜視図である。 中継局の外観構造を示す斜視図である。 アンテナのレイアウトを示す上面図である。 アンテナのレイアウトを示す上面図である。 アンテナのレイアウトを示す上面図である。 アンテナのレイアウトを示す上面図である。 アンテナのレイアウトを示す上面図である。 アンテナのレイアウトを示す上面図である。 コネクタを拡大して示す断面図である。 コネクタを拡大して示す断面図である。 アンテナの構造を概略的に示す側面図である。 アンテナ間での電波の回り込みの抑制効果について検証したシミュレーション結果を示す図である。 アンテナ間での電波の回り込みの抑制効果について検証したシミュレーション結果を示す図である。 アンテナ間での電波の回り込みの抑制効果について検証したシミュレーション結果を示す図である。

符号の説明

１ 基地局
２ 中継局
３ 移動局
４，６，７，９ アンテナ
５ 筐体
５Ａ 上面
５Ｂ 底面
５Ｃ〜５Ｆ 側面
８ 回路基板
１０〜１３，６０，６１ パッチアンテナ
１４，１６ コネクタ
４０，４１，４３，４５，４７ シールド板
４２Ｃ〜４２Ｆ，４４Ｃ〜４４Ｆ 辺
４６ 取付部材
５２ アッテネータ

Claims (13)

1. 基地局との間で電波の送受信を行う第１のアンテナと、
   端末局との間で電波の送受信を行う第２のアンテナと、
   前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナに接続され、無線信号を中継する回路が内部に格納された筐体と
   を備え、
   前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナが前記筐体に取り付けられることにより、一体型ユニットとして構成されていることを特徴とする、アンテナ一体型無線中継装置。
2. 前記第１のアンテナは、前記筐体の第１の面に取り付けられており、
   前記第２のアンテナは、前記第１の面の対向面である第２の面に取り付けられている、請求項１に記載のアンテナ一体型無線中継装置。
3. 前記第１の面と前記第２の面との間に位置する複数の側面のうちの少なくとも一つに取り付けられた、シールド板をさらに備える、請求項２に記載のアンテナ一体型無線中継装置。
4. 前記第１の面又は前記第２の面を構成する複数の辺のうちの少なくとも一つに取り付けられた、シールド板をさらに備える、請求項２に記載のアンテナ一体型無線中継装置。
5. 前記第１の面と前記第２の面との間で前記筐体の内部に取り付けられた、シールド板をさらに備える、請求項２に記載のアンテナ一体型無線中継装置。
6. 前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナは、偏波面の方向が互いにずれて配置されている、請求項１〜５のいずれか一つに記載のアンテナ一体型無線中継装置。
7. 偏波面の方向のずれ角度は９０度である、請求項６に記載のアンテナ一体型無線中継装置。
8. 前記第１のアンテナの偏波面は、垂直偏波の方向に対して４５度ずれており、前記第２のアンテナの偏波面は、垂直偏波の方向に対して−４５度ずれている、請求項７に記載のアンテナ一体型無線中継装置。
9. 前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナはそれぞれ複数であり、
   複数の前記第１のアンテナは、偏波面の方向が互いに等しくなるように配置されており、
   複数の前記第２のアンテナは、偏波面の方向が互いに等しくなるように配置されている、請求項６〜８のいずれか一つに記載のアンテナ一体型無線中継装置。
10. 前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナはそれぞれ複数であり、
    複数の前記第１のアンテナは、偏波面の方向が互いにずれて配置されており、
    複数の前記第２のアンテナは、偏波面の方向が互いにずれて配置されている、請求項６又は７に記載のアンテナ一体型無線中継装置。
11. 前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナの少なくとも一方は、減衰器を内蔵している、請求項１〜１０のいずれか一つに記載のアンテナ一体型無線中継装置。
12. 前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナは、一段パッチアンテナである、請求項１〜１１のいずれか一つに記載のアンテナ一体型無線中継装置。
13. 前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナは、複数段パッチアンテナである、請求項１〜１１のいずれか一つに記載のアンテナ一体型無線中継装置。

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