JP2012065014A - 移動通信用基地局アンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】複数のアレイアンテナを用いて移動通信用基地局アンテナを構成する場合であっても、アンテナ特性を低下させることがない技術を提供する。
【解決手段】移動通信用基地局アンテナ３０は、水平方向に並べて配置された２つのアレイアンテナ３１ａ，３１ｂを備える。アレイアンテナ３１のアンテナ素子３５は、第１〜第３グループＧ１〜Ｇ３に分けられている。第１給電ポート３７−１は、一方のアレイアンテナ３１ａの奇数グループ（第１グループＧ１及び第３グループＧ３）のアンテナ素子３５ａ及び他方のアレイアンテナ３１ｂの偶数グループ（第２グループＧ２）のアンテナ素子３５ｂに接続されている。第２給電ポート３７−２は、一方のアレイアンテナ３１ａの偶数グループ（第２グループＧ２）のアンテナ素子３５ａ及び他方のアレイアンテナ３１ｂの奇数グループ（第１グループＧ１及び第３グループＧ３）のアンテナ素子３５ｂに接続されている。
【選択図】図１２

Description

本発明は、複数のユーザの同時接続が可能な移動通信用基地局アンテナに関するものである。

移動通信に用いられる基地局においては、複数のユーザの同時接続を可能とするため、周波数分割多重アクセス（ＦＤＭＡ；Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）、時間分割多重アクセス（ＴＤＭＡ；Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ：Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）などの手法が提案されており、商用のシステムに導入されている。
しかし、近年の移動通信の普及に伴うユーザの急激な増加のため、移動通信システムに割り当てられた周波数チャネルの許容量以上の通信要求が発生し、周波数資源を逼迫する問題が発生している。

そこで、周波数の利用効率を上げてチャネル容量の拡大を実現するために、１つの周波数帯域で複数のユーザとの通信を実現する空間分割多重アクセス（ＳＤＭＡ；Ｓｐａｃｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）が提案されている。空間分割多重アクセスでは、基地局アンテナの指向性の主ビーム方向を所望のユーザの方向に向け、他のユーザ方向には指向性のヌル方向を向けることで、複数のユーザを空間の違いによって分離して、多重アクセスを実現している。

そのような空間分割多重アクセスを実現するための具体的な態様としては、複数のアンテナを用いてチャネル容量を拡大するＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）と呼ばれる無線通信技術がある。ＭＩＭＯ技術では、送信データを複数の信号（ストリーム）に分けて同時送信するため、複数のアンテナを設置する必要がある。

特許文献１では、複数のアレイアンテナを直線状、もしくは円周状に配置し、それら複数のアレイアンテナの組み合わせによって空間分割多重アクセスを実現する移動通信用基地局アンテナが提案されている。
また、非特許文献１では、Ｖ−Ｈ偏波（垂直・水平偏波）及び斜め４５度偏波を用いたアレイアンテナ４つを水平方向に並べて配置して空間分割多重アクセスを実現する移動通信用基地局アンテナが提案されている。

ところで、近年では、携帯電話をはじめとする移動通信の普及により、街中には移動信用基地局アンテナが満ち溢れている。移動通信用基地局アンテナは一般に、鉄塔や高い建物の屋上などに設置される。このため、移動通信用基地局アンテナ全体の設置占有面積が大きくなることは、設置費用の増大や景観を損ねることにつながるので、好ましくない。
また、複数のアレイアンテナをアンテナの長手方向に直線状に設けることは、設置上の不都合や景観上の不都合があるので、やはり好ましくない。

しかも、アレイアンテナの場合、アレイアンテナを構成するアンテナ素子の数は移動通信用基地局で要求されるアンテナ指向性に基づいて決定されるので、設置上の不都合や景観上の不都合があるからといって、アンテナ素子の数を減らすことは不可能である。
また、上述したＭＩＭＯ技術を導入する場合においても、周波数の利用効率を上げてチャネル容量の拡大を実現するためには、アレイアンテナを複数配置することが必要となるが、アンテナ全体の設置占有面積が大きくなることは、上述の通り好ましくない。

このように、近年では、設置占有面積を大幅に増大させることなく空間分割多重アクセスを可能とする移動通信用基地局アンテナの実現が強く望まれるようになってきている。

特開２００１−３１３５２５号公報

Ｋ．Ｎｉｓｈｉｍｏｒｉ、他２名、「Ｃｈａｎｎｎｅｌ Ｃａｐａｃｉｔｙ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ８×２ ＭＩＭＯ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｂｙ Ａｎｔｅｎｎａ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ｉｎ ａｎ Ａｃｔｕａｌ Ｃｅｌｌｕｌａｒ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ」、ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＡＮＴＥＮＮＡＳ ＡＮＤ ＰＲＯＰＡＧＡＴＩＯＮ、ＶＯＬ．５４、ＮＯ．１１、２００６年１１月、ｐｐ．３２８５−３２９１

しかし、上記の特許文献１、非特許文献１では、空間分割多重アクセスを実現するために、アレイアンテナを直線状、もしくは円周状に配置していることに起因して、移動通信用基地局アンテナ全体の設置占有面積が大きくなってしまうという問題がある。
また、上記の特許文献１、非特許文献１にて提案された技術以外で、移動通信用基地局アンテナの設置占有面積を大幅に増大させることなく空間分割多重アクセスを実現するためには、２つのアレイアンテナ間の距離を小さくすればよいようにも考えられる。ところが、そのようにすると、２つのアレイアンテナ間のアイソレーンョンが低下し、それに因ってアンテナ利得などのアンテナ特性が低下するという、別の不都合が生じてしまう。
このように、従来の技術では、移動通信用基地局アンテナ全体の設置占有面積が大きくなってしまうことを回避しつつ、空間分割多重アクセスを実現することは、極めて困難ないし不可能であった。

その一方で、２つのアレイアンテナを用いて移動通信用基地局アンテナを構成する場合、設置占有面積を小さなものにしたいとの要望は、上述した通りであるが、その前提として２つのアレイアンテナを用いてもそれぞれのアンテナ自体の性能を損なうことがないようにすることが求められる。仮に設置占有面積を小さくしたとしても、個々のアンテナ特性が低下してしまっては、移動通信用基地局アンテナとして意味をなさなくなってしまうからである。

そこで本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、複数のアレイアンテナを用いて移動通信用基地局アンテナを構成する場合であっても、アンテナ特性を低下させることがない技術の提供を課題とするものである。

上記課題を解決するため、本発明の移動通信用基地局アンテナは、同一の偏波特性を有するアンテナ素子が垂直方向に複数個配列された少なくとも２つのアレイアンテナを、水平方向に隣接して並べて配置した移動通信用基地局アンテナであって、２つのアレイアンテナに電力を供給する第１及び第２給電ポートを備え、第１給電ポートは、２つのアレイアンテナのうち、一方のアレイアンテナの一部のアンテナ素子及び他方のアレイアンテナの一部のアンテナ素子に接続されており、第２給電ポートは、２つのアレイアンテナのうち、一方のアレイアンテナの残りのアンテナ素子及び他方のアレイアンテナの残りのアンテナ素子に接続されていることを特徴とする。なお、アンテナ素子には、単なるアンテナ素子のみならず、アンテナ素子を組み合わせたアンテナ素子対も含まれる。

本発明の移動通信用基地局アンテナは、同一の偏波特性を有するアンテナ素子が垂直方向に複数個配列された少なくとも２つのアレイアンテナを、水平方向に隣接して並べて配置している。アレイアンテナは、例えば、水平方向に２つ隣接して並べて配置してもよく、水平方向に３つ以上並べて配置してもよい。

そして、ここでは、仮にアレイアンテナを水平方向に２つ隣接して並べて配置したものとする。この場合、移動通信用基地局アンテナは、２つのアレイアンテナに電力を供給する第１及び第２給電ポートを備える。つまり、移動通信用基地局アンテナは、２つのアレイアンテナに対して、２つの給電ポートを備えている。なお、アレイアンテナのアンテナ素子として、Ｖ−Ｈ偏波用のアンテナ素子対や、斜め４５度偏波用のアンテナ素子対を用いる場合、これらのアンテナ素子対に対しては合計４つの給電ポートが必要となることもあるが、本発明の概念としては、そのような場合も含めて、２つのアレイアンテナに対して２つの給電ポートで給電するものとする。

そして、第１給電ポートは、２つのアレイアンテナのうち、一方のアレイアンテナの一部のアンテナ素子及び他方のアレイアンテナの一部のアンテナ素子に接続されており、第２給電ポートは、２つのアレイアンテナのうち、一方のアレイアンテナの残りのアンテナ素子及び他方のアレイアンテナの残りのアンテナ素子に接続されている。

このように、本発明の移動通信用基地局アンテナによれば、第１給電ポートが一方のアレイアンテナの全てのアンテナ素子に給電し、第２給電ポートが他方のアレイアンテナの全てのアンテナ素子に給電するのではなく、第１給電ポートが一方のアレイアンテナの一部と他方のアレイアンテナの一部とに分散して電力を供給し、第２給電ポートが一方のアレイアンテナの残りのアンテナ素子と他方のアレイアンテナの残りのアンテナ素子とに分散して電力を供給する。その結果として、第１給電ポートからの電力は一方のアレイアンテナにのみに供給され、第２給電ポートからの電力は他方のアレイアンテナにのみに供給されることがなくなり、供給する電力の偏りが軽減される。そして、供給する電力の偏りが軽減されることにより、それぞれのアレイアンテナから発せられる水平面主ビームがアンテナ正面方向から傾くことを低減させることができ、アンテナ特性が低下することを防止することができる。

本発明によれば、複数のアレイアンテナを用いて移動通信用基地局アンテナを構成する場合であっても、アンテナ特性を低下させることがない技術を提供することができる。

第１実施形態に係る移動通信用基地局アンテナを示す斜視図である。 第１実施形態に係る移動通信用基地局アンテナを示す図である。 第１実施形態に係る移動通信用基地局アンテナを模式的に示す図である。 遮蔽板１２の作用・効果について説明する図である。 第１実施形態に係る移動通信用基地局アンテナの垂直偏波アンテナ素子と給電ポートとの電気的接続に関する構成の一態様を示す図である。 移動通信用基地局アンテナ１０ａ，１０ｂの水平面（ｘ−ｙ平面）における主ビーム放射パターンを示す図である。 比較例の移動通信用基地局アンテナ１０Ｚ−１，１０Ｚ−２を示す図である。 比較例の移動通信用基地局アンテナ１０Ｚ−１，１０Ｚ−２の水平面（ｘ−ｙ平面）における主ビーム放射パターンを示す図である。 第２実施形態に係る移動通信用基地局アンテナを示す図である。 移動通信用基地局アンテナ２０ａ，２０ｂの水平面（ｘ−ｙ平面）の主ビーム放射パターンを示す図である。 ２つの遮蔽板１２を配置した例を示す図である。 第３実施形態に係る移動通信用基地局アンテナを示す図である。 移動通信用基地局アンテナの角度の定義について説明する図である。 第３実施形態に係る移動通信用基地局アンテナの水平面指向性ついて示す図である。 第４実施形態に係る移動通信用基地局アンテナを示す図である。 第４実施形態に係る移動通信用基地局アンテナの水平面指向性ついて示す図である。 第５実施形態に係る移動通信用基地局アンテナを示す図である。 第５実施形態に係る移動通信用基地局アンテナの水平面指向性ついて示す図である。 第６実施形態に係る移動通信用基地局アンテナを示す図である。 第６実施形態に係る移動通信用基地局アンテナの水平面指向性ついて示す図である。 第７実施形態に係る移動通信用基地局アンテナを示す図である。 第７実施形態に係る移動通信用基地局アンテナの水平面指向性ついて示す図である。 第８実施形態に係る移動通信用基地局アンテナを示す図である。 第８実施形態に係る移動通信用基地局アンテナの水平面指向性ついて示す図である。 ポート間結合について説明する図である。 本発明の変形形態に係る移動通信用基地局アンテナを示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係る移動通信用基地局アンテナを示す斜視図である。
図２は、第１実施形態に係る移動通信用基地局アンテナを示す図であって、図２（ａ）は移動通信用基地局アンテナの正面図であり、図２（ｂ）は移動通信用基地局アンテナの平面図（底面図）であり、図２（ｃ）はアンテナ素子１５を単体で示す図であり、図２（ｄ）はアンテナ素子１６を単体で示す図である。
図１に示すように、移動通信用基地局アンテナ１０は、空間分割多重アクセス方式の通信に用いられるアンテナであり、例えば複数のアンテナを用いてチャネル容量を拡大するＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）と呼ばれる無線通信技術に使用される。ＭＩＭＯ技術では、送信データを複数の信号（ストリーム）に分けて同時送信するため、複数のアンテナを設置する必要がある。本実施形態では、２つのアレイアンテナ１１ａ，１１ｂを、水平方向（図中ｘ方向）に隣接して並べて配置している。

図２（ａ）に示すように、アレイアンテナ１１ａ，１１ｂは、遮蔽板１２を間に挟んで左右に２つ配置されており、各アレイアンテナには、それぞれ８個のアンテナ素子対１４が配置されている。アンテナ素子対１４は、２つのアンテナ素子１５，１６を断面十字型となるように組み合わせることにより構成される。アンテナ素子対１４は、２つのアンテナ素子１５，１６により、偏波される電波を共用して送受信することができる。
また、図２（ｂ）に示すように、アンテナ素子対１４は、反射板１３上に配置されており、２つのアンテナ素子対１４の間に配置される遮蔽板１２は、隣り合うアンテナ素子対１４の電気的な干渉をより防止するために、アンテナ素子対１４の上背よりも高い上背を有する。

ここで、アンテナ素子対１４の詳細について説明する。
このアンテナ素子対１４は、アンテナ素子１５と、アンテナ素子１６とを組み合わせることによって構成されている。
アンテナ素子１５及びアンテナ素子１６には、プリントダイポールアンテナを用いている。
アンテナ素子１５及びアンテナ素子１６は、それぞれ土台となる略長方形形状の誘電体基板を備えており、この誘電体基板に、ダイポール素子や給電線路導体、接地導体等が形成されている。

図２（ｃ）に示すように、アンテナ素子１５には、アンテナ素子１５の上端側から下端側に向かって延びる所定の長さのスリット（切り込み）Ｓ１が形成されている。
また、図２（ｄ）に示すように、アンテナ素子１６には、アンテナ素子１５とは逆に、アンテナ素子１６の下端側から上端側に向かって延びる所定の長さのスリットＳ２が形成されている。
そして、アンテナ素子１５の上方からアンテナ素子１６を押し込んで、スリットＳ１とスリットＳ２とを係合させることにより、アンテナ素子１５とアンテナ素子１６とが交差した状態で結合し、アンテナ素子対１４を形成することができる。

図３は、第１実施形態に係る移動通信用基地局アンテナを模式的に示す図である。
移動通信用基地局アンテナ１０は、水平方向（図中ｘ方向）に並べて配置された２つのアレイアンテナ１１ａ，１１ｂと、その間に配置された遮蔽板１２と、アレイアンテナ１１ａ，１１ｂの背面に配置された反射板１３とによりその主要部が構成されている。ここで、２つのアレイアンテナ１１ａ，１１ｂを総称する場合には、単に「アレイアンテナ１１」と呼ぶものとする（なお、アレイアンテナはアンテナ素子対アレイと呼ばれることもある）。また、以下の説明では、アレイアンテナ１１ａに含まれている各構成要素には、記号ａをその符号の数字に付し、アレイアンテナ１１ｂに含まれている各構成要素には、記号ｂをその符号の数字に付すものとする。また、それらの各構成要素について総称する場合には、記号ａや記号ｂは付さないで、単に符号の数字のみを記すものとする。

アレイアンテナ１１ａには、８個のアンテナ素子対１４ａが、垂直方向（図中ｚ方向）に配列して形成されている。また、同様に、アレイアンテナ１１ｂには、８個のアンテナ素子対１４ｂが、垂直方向に配列して形成されている。これらアンテナ素子対１４ａとアンテナ素子対１４ｂは、同一の偏波特性を有するアンテナ素子対であり、かつ同一のピッチで垂直方向に配列されている。

各アンテナ素子対１４は、それぞれ垂直偏波アンテナ素子１５と水平偏波アンテナ素子１６とを直交させて一対に組み合わせているものである。それらの各アンテナ素子としては、上述したようにプリントダイポールアンテナであってもよいが、半波長ダイポールアンテナや、パッチアンテナ等を用いることも可能である。

遮蔽板１２は、２つのアレイアンテナ１１ａ，１１ｂの間に、垂直方向（図１におけるｚ方向）に伸びた状態に設けられており、両アレイアンテナ１１ａ，１１ｂ間（図１における主にｘ方向）における電磁気的な干渉等を遮蔽することにより、両アレイアンテナ１１ａ，１１ｂ間での良好なアイソレーンョンを確保するものである。
この遮蔽板１２としては、金属又はそれに類する導電体からなる遮蔽板を用いることができる。また、遮蔽板１２としては、磁性体や誘電体からなる電波吸収体を用いることもできる。

反射板１３は、アレイアンテナ１１ａ，１１ｂの背面に設けられており、この移動通信用基地局アンテナ１０における各アレイアンテナ１１ａ，１１ｂの全体的な指向性（例えば図１におけるｙ方向を主軸とする指向性）をより確実に得るためのものである。

本実施形態では、アレイアンテナ１１に給電するための給電ポート１７が、合計４つ設けられている。それら４つの給電ポート１７は、垂直偏波アンテナ素子１５ａ、垂直偏波アンテナ素子１５ｂ、水平偏波アンテナ素子１６ａ、水平偏波アンテナ素子１６ｂに、ほぼ等しい電力を供給するように設定されている。

次に、本発明の第１実施形態に係る移動通信用基地局アンテナの作用について説明する。
従来の技術では、２つのアレイアンテナを水平方向に並列して隣接して配置すると、それらアレイアンテナ同士の間のアイソレーンョン確保が困難となっていた。その結果として、アレイアンテナ同士の距離を大きく取らなければならず、アンテナ設置占有面積が増大するという問題が発生していた。
しかし、第１実施形態の移動通信用基地局アンテナ１０では、水平方向に並列して隣接して配置されたアレイアンテナ１１ａ，１１ｂの間に、垂直方向に伸びた遮蔽板１２を備えるようにしたので、この遮蔽板１２によりアレイアンテナ１１ａ，１１ｂ同士の間のアイソレーンョンを飛躍的に改善することができ、その結果、アレイアンテナ１１ａ，１１ｂ間の距離を大きく離す必要がなくなり、アンテナ設置占有面積の増大を回避することが可能となる。

図４は、遮蔽板１２の作用・効果について説明する図である。なお、ここでは説明の簡潔化のために、垂直偏波アンテナ素子１５と水平偏波アンテナ素子１６とを直交して一対に組み合わせてなるアンテナ素子対１４の代りに、垂直偏波アンテナ素子１５ａ，１５ｂを左右１対のみ備えたものについて説明する。

アンテナ１０Ｘは、図４（ａ）の正面図及び図４（ｂ）の平面図に示すように、遮蔽板１２を備えていないアンテナであり、図示しない給電ポートに接続された垂直偏波アンテナ素子１５ａと、５０Ω終端が接続された垂直偏波アンテナ素子１５ｂと、反射板１３とを備えている。

他方、アンテナ１０Ｙは、図４（ｃ）の正面図及び図４（ｄ）の平面図に示すように、遮蔽板１２（金属遮蔽板）を備えたアンテナであり、遮蔽板１２以外の構成はアンテナ１０Ｘと同様に、図示しない給電ポートに接続された垂直偏波アンテナ素子１５ａと、５０Ω終端が接続された垂直偏波アンテナ素子１５ｂと、反射板１３とを備えている。そして、遮蔽板１２と反射板１３とは、電気的に接続されている。

アンテナ１０Ｘにおける垂直偏波アンテナ素子１５ａと垂直偏波アンテナ素子１５ｂとの間での電磁気的結合量のシミュレーションを実施したところ、−９．０ｄＢであった。
他方、アンテナ１０Ｙにおける垂直偏波アンテナ素子１５ａと垂直偏波アンテナ素子１５ｂとの間での電磁気的結合量のシミュレーションを実施したところ、−２７．１ｄＢであった。

このシミュレーション結果から、垂直偏波アンテナ素子１５ａ，１５ｂ間に遮蔽板１２を設けることで、それら水平方向に左右一対で隣接して配置された垂直偏波アンテナ素子１５ａと垂直偏波アンテナ素子１５ｂとの間のアイソレーンョンを、飛躍的に改善することができることが分かった。これにより、アンテナ素子間距離を大きく取る必要がなくなる。
また、垂直偏波アンテナ素子１５ａ，１５ｂ間に遮蔽板１２を設けることにより、従来技術の場合に生じていた、設置占有面積の増大を回避するために無理に垂直偏波アンテナ素子１５ａと垂直偏波アンテナ素子１５ｂとの間の距離を縮めることに起困して指向性などのアンテナ特性が低下するという問題を解消することができる。

このように、第１実施形態に係る移動通信用基地局アンテナ１０によれば、主に指向性などのアンテナ特性を低下させることなく、かつその移動通信用基地局アンテナ１０の全体的な設置占有面積の大幅な増大を回避しつつ、指向性の良好な空間分割多重アクセスなどの空間分割通信を実現することが可能となる。

なお、３つ以上のアレイアンテナを水平方向に並べて配置する場合にも、その各アレイアンテナ同士の間に遮蔽板１２を設けるようにすることで、上記の実施の形態の場合と同様に、アンテナ特性を低下させることなく、かつ設置占有面積を大幅に増大させることなく、空間分割多重アクセスのような空間分副通信が可能な移動通信用基地局アンテナ１０を実現することが可能となるという効果が得られる。

図５は、第１実施形態に係る移動通信用基地局アンテナの垂直偏波アンテナ素子と給電ポートとの電気的接続に関する構成の一態様を示す図である。なお、ここでは説明の簡潔化のために、垂直偏波アンテナ素子１５と水平偏波アンテナ素子１６とを直交して一対に組み合わせてなるアンテナ素子対１４の代りに、水平偏波アンテナ素子１６は省略して、垂直偏波アンテナ素子１５のみを備えたものについて説明する。また、この図５では、電力供給系ごとに図５（ａ）と図５（ｂ）とに分けて図示してあるが、これは便宜上、図示の煩雑化を回避するために敢えて分けて図示しているのであって、実際には、図５（ａ）に示した電力供給系と図５（ｂ）に示した電力供給系とが組み合わされた構成となっている（以下同様）。

図５（ａ）（ｂ）に示すように、本実施形態では、２つのアレイアンテナ１１ａ，１１ｂに電力を供給する第１及び第２給電ポート１７−１，１７−２を備えている。
図５（ａ）に示すように、一方の電力供給系の構成では、第１給電ポート１７−１が電力分配器１８に接続されている。そして電力分配器１８は、第１給電ポート１７−１から供給されて来た電力をＡ：Ｂの比率でアレイアンテナ１１ａ，１１ｂに分配するように設定されている。その各電力は、配線回路系１９を介してアレイアンテナ１１ａ，１１ｂにそれぞれ分配される。電力分配器１８により、効率良く電力を分配することができる。

また、同様に、図５（ｂ）に示すように、他方の電力供給系の構成では、第２給電ポート１７−２は電力分配器１８に接続されており、電力分配器１８は、第２給電ポート１７−２から供給されてきた電力をＣ：Ｄの比率でアレイアンテナ１１ａ，１１ｂに分配するように設定されている。その各電力は、配線回路系１９を介してアレイアンテナ１１ａ，１１ｂにそれぞれ分配される。ＡとＢは、ほぼ等しく、またＣとＤは、ほぼ等しい値に設定されている。

また、図５（ａ）、（ｂ）に示した各電力供給系を有する構成の移動通信用基地局アンテナ１０ａ，１０ｂでは、いずれの場合も、一方のアレイアンテナ１１ａにおける給電ポート１７からの給電の対象となるアンテナ素子数は４個であり、かつ他方のアレイアンテナ１１ｂにおける給雷ポート３５からの給電の対象となるアンテナ素子数は４個であり、それらの個数は等しくなっている。

すなわち、各電力系統において、電力分配器１８によって２つのアレイアンテナ１１ａ，１１ｂに分配された２系統の電力は、２つのアレイアンテナ１１ａ，１１ｂにおける互いに等しい個数のアンテナ素子へと、それぞれ給電されている。ただし、各電力供給系において、電力分配器１８によって２つのアレイアンテナ１１ａ，１１ｂに分配された２糸統の電力は、遮蔽板１２を挟んで水平方向に左右一対になって並んでいる各２つの垂直偏波アンテナ素子１５ａ，１５ｂ毎について着目すると、そのうちの一方のみに供給されると共に他方には供給されないように設定されている。このような電力供給系とすることにより、電力供給の左右対称性をより向上させている。

また、１つのアレイアンテナ１１における電力が供給される垂直偏波アンテナ素子１５は、そのアレイアンテナ１１の配列内で２個ずつ連続して２個置きに（いわゆる「２個ずつ飛び飛びに」）選択されている。このように連続して配置することにより、電力の供給をある程度密集させることができ、１つずつ交互に配置する場合と比較して、ポート間アイソレーションを低減させることができる。

このように、本実施形態では、図５（ａ）に示すように、第１給電ポート１７−１は、２つのアレイアンテナ１１ａ，１１ｂのうち、一方のアレイアンテナ１１ａの一部のアンテナ素子（１，２番目、５，６番目のアンテナ素子１５ａ）及び他方のアレイアンテナ１１ｂの一部のアンテナ素子（３，４番目、７，８番目のアンテナ素子１５ｂ）に接続されている。なお、アンテナ素子の数え方は、垂直方向でみて上から数えた番号である（以下同様）。

また、図５（ｂ）に示すように、第２給電ポート１７−２は、２つのアレイアンテナ１１ａ，１１ｂのうち、一方のアレイアンテナ１１ａの残りのアンテナ素子（３，４番目、７，８番目のアンテナ素子１５ａ）及び他方のアレイアンテナ１１ｂの残りのアンテナ素子（１，２番目、５，６番目のアンテナ素子１５ｂ）に接続されている。

本実施形態では、アンテナ素子１５が垂直方向に８個配置され、垂直方向でみて上から順に、アンテナ素子が２個、２個、２個、２個と交互に給電ポートに接続されている（８素子；２−２−２−２分配）。

図６は、移動通信用基地局アンテナ１０ａ，１０ｂの水平面（ｘ−ｙ平面）における主ビーム放射パターンを示す図である。
移動通信用基地局アンテナ１０ａ，１０ｂのいずれの場合においても、アレイアンテナ１１ａの水平面主ビーム１０１（図６（ａ）；移動通信用基地局アンテナ１０ａからの水平面主ビーム）、アレイアンテナ１１ｂの水平面主ビーム１０２（図６（ｂ）；移動通信用基地局アンテナ１０ｂからの水平面主ビーム）は、アンテナ正面方向（ｙ方向）となる。これは、２つのアレイアンテナ１１ａ，１１ｂに、ほぼ等しい電力を供給しているためであり、水平面における放射導体構造がアンテナ正面方向（ｙ方向）に対して概ね対称構造となるためである。

ここで、上記の「ほぼ等しい」とは、例えば何らかの外乱や誤差の混入等に起因して電力の供給に若干の差異が生じたとしても、それが実貿的にアレイアンテナ１１の水平面主ビーム１０１，１０２の有意な偏りを生じさせない程度のものである場合を意味している。なお、以下では、表現の簡潔化のために、そのような「ほぼ等しい」ということも含めて、単に「等しい」と記載するものとする。

また、例えば９個のような奇数個のアレイアンテナ１１を上方の略半分と下方の略半分との２つのグループに分ける、といった場合には、例えば上方の４個と下方の５個との２つのグループに分ける、もしくは逆に上方の５個と下方の４個との２つのグルーフに分けるようにすることなどが可能である。

図７は、比較例の移動通信用基地局アンテナ１０Ｚ−１，１０Ｚ−２を示す図であり、図８は、比較例の移動通信用基地局アンテナ１０Ｚ−１，１０Ｚ−２の水平面（ｘ−ｙ平面）における主ビーム放射パターンを示す図である。
図７（ａ）に示すように、比較例の移動通信用基地局アンテナ１０Ｚは、第１給電ポート１７−１から配線回路系１９を介して一方のアレイアンテナ１１ａのみに給電するので、水平面における放射導体構造は、アンテナ正面方向に対して非対称なものとなる。このため、図８（ａ）に示したように、水平面主ビーム１０３は、アンテナ正面方向から傾いたものとなってしまい、エリア設計が難しくなるという不都合が発生する。
このことは、図７（ｂ）に示すように、第２給電ポート１７−２から配線回路系１９を介して他方のアレイアンテナ１１ｂのみに給電する構造の場合も同様である。ただし図７（ｂ）に示した構造の場合には、水平面主ビーム１０４の傾く方向は、給電側が反対側であることによって、図８（ｂ）に示したように、水平面主ビーム１０３とは逆の方向に傾むいた水平面主ビーム１０４となる。

このように、第１実施形態の移動通信用基地局アンテナ１０によれば、給電ポート１７−１，１７−２を、電力分配器１８によって２つのアレイアンテナ１１ａ，１１ｂのアンテナ素子１５ａ，１５ｂに接続し、１つの給電ポート１７から一方のアレイアンテナ１１ａに給電される電力と他方のアレイアンテナ１１ｂに給電される電力とをほぼ等しくし、それに加えて一方のアレイアンテナ１１ａにおいて給電されるアンテナ素子数と他方のアレイアンテナ１１ｂにおいて給電されるアンテナ素子数とをほぼ等しくすることで、水平面における放射導体構造をアンテナ正面方向に対して概ね対称とすることができる。その結果、水平面主ビームがアンテナ正面方向から傾くことなく、かつ２つのアレイアンテナ１１ａ，１１ｂの水平面主ビーム１０１，１０２の放射パターンがほぼ等しくなって、所望のエリア設計を容易に実現することが可能となる。

また、第１実施形態の移動通信用基地局アンテナ１０によれば、図７に示すように、第１給電ポート１７−１が一方のアレイアンテナ１１ａの全てのアンテナ素子１５ａに給電し、第２給電ポート１７−２が他方のアレイアンテナ１１ｂの全てのアンテナ素子１５ｂに給電するのではなく、図５に示すように、第１給電ポート１７−１が２つのアレイアンテナ１１ａ，１１ｂに分散して電力を供給し、第２給電ポート１７−２もまた２つのアレイアンテナ１１ａ，１１ｂに分散して電力を供給する。その結果として、それぞれの給電ポートからの電力供給の偏りが軽減され、アレイアンテナ１１ａ，１１ｂから発せられる水平面主ビームがアンテナ正面方向から傾くことを低減させることができ、アンテナ特性が低下することを防止することができる。

〔第２実施形態〕
図９は、本発明の第２実施形態に係る移動通信用基地局アンテナを示す図である。この図は、第１実施形態の態様とは別の垂直偏波アンテナ素子と給電ポートとの電気的接続関係を示した図である。なお、以下の説明では、上述した第１実施形態と共通する事項については、同一の符号又は末尾に同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。

図９（ａ）に移動通信用基地局アンテナ２０ａとして示したような一つの電力供給系の構成では、第１給電ポート２７−１は、電力分配器２８に接続されており、電力分配器２８では、１：１の比率に電力を分配して、それらの電力を垂直偏波アンテナ素子２５ａ，２５ｂへとそれぞれ送出するように設定されている。
また、図９（ｂ）に移動通信用基地局アンテナ２０ｂとして示したような他の一つの電力供給系の構成の場合も同様に、第２給電ポート２７−２は、電力分配器２８に接続されており、電力分配器２８では、１：１の比率に電力を分配して、それらの電力を垂直偏波アンテナ素子２５ａ，２５ｂへとそれぞれ送出するように設定されている。

いずれの構成も、アレイアンテナ２１における第１及び第２給電ポート２７−１，２７−２からの電力分配器２８を介しての給電の対象となるアンテナ素子数は、４個ずつであり、その個数は等しくなっている。ただし、移動通信用基地局アンテナ２０ａと移動通信用基地局アンテナ２０ｂとでは、アレイアンテナ２１ａ，２１ｂにおける給電の対象となる垂直偏波アンテナ素子２５ａ，２５ｂの配置が、互いに左右対称に逆の配置構成となっている。

また、図９（ｃ）に移動通倍用基地局アンテナ２０ａとして示したような一つの電力供給系の構成では、第１給電ポート２７−１は、電力分配器２８に接続されており、電力分配器２８は、１：１の比率に電力を分配して、それらの電力を水平偏波アンテナ素子２４ａ，２４ｂへとそれぞれ送出するように設定されている。
また、図９（ｄ）に移動通信用基地局アンテナ２０ｂとして示したような他の一つの電力供給系の構成も同様に、第２給電ポート２７−２は、電力分配器２８に接続されており、電力分配器２８は、１：１の比率に電力を分配して、それらの電力を水平偏波アンテナ素子２４ａ，２４ｂへとそれぞれ送出するように設定されている。

いずれの構成も、アレイアンテナ２１における第１及び第２給電ポート２７−１，２７−２からの電力分配器２８を介しての給電の対象となるアンテナ素子数は、４個ずつであり、その個数は等しくなっている。ただし、移動通信用基地局アンテナ２０ａと移動通信用基地局アンテナ２０ｂとでは、アレイアンテナ２１ａ，２１ｂにおける給電の対象となる水平偏波アンテナ素子２４ａ，２４ｂの配置が、互いに左右対称に逆の配置構成となっている。このように、アレイアンテナ２１ａ，２１ｂの各アンテナ素子に対して、上方・下方に分けて電力を供給することにより、電力供給の対称性を向上させつつ、配線しやすい構成としている。

図１０は、移動通信用基地局アンテナ２０ａ，２０ｂの水平面（ｘ−ｙ平面）の主ビーム放射パターンを示す図である。
この図において、図１０（ａ）は、図９（ａ）の構造の場合の主ビーム放射パターン２０１を示している。図１０（ｂ）は、図９（ｂ）の構造の場合の主ビーム放射パターン２０２を示している。図１０（ｃ）は、図９（ｃ）の構造の場合の主ビーム放射パターン２０３を示している。図１０（ｄ）は、図９（ｄ）の構造の場合の主ビーム放射パターン２０４を示している。
いずれの場合においても、水平面主ビーム２０１〜２０４は、アンテナの正面方向（ｙ方向）となる。これは、２つのアレイアンテナ２１ａ，２１ｂに対して等しい電力を供給しているためであり、水平面における放射導体構造がアンテナ正面方向（ｙ方向）に対して概ね対称構造となるためである。

しかも、図９（ａ）に示した移動通信用基地局アンテナ２０ａの場合では、第１給電ポート２７−１からの電力は、電力分配器２８で分配された後、一方の配線回路系２９を介して、上半分の４個の垂直偏波アンテナ素子２５ａに供給され、他方の配線回路系２９を介して、下半分の４個の垂直偏波アンテナ素子２５ｂに供給される。
また、図９（ｂ）に示した移動通信用基地局アンテナ２０ｂの場合では、第２給電ポート２７−２からの電力は、電力分配器２８で分配された後、一方の配線回路系２９を介して、下半分の４個の垂直偏波アンテナ素子２５ａに供給され、他方の配線回路系２９を介して、上半分の４個の垂直偏波アンテナ素子２５ｂに供給される。

また、図９（ｃ）に示した移動通信用基地局アンテナ２０ａの場合では、第１給電ポート２７−１からの電力は、電力分配器２８で分配された後、一方の配線回路系２９を介して、上半分の４個の水平偏波アンテナ素子２４ａに供給され、他方の配線回路系２９を介して、下半分の４個の水平偏波アンテナ素子２４ｂに供給される。
また、図９（ｄ）に示した移動通信用基地局アンテナ２０ｂでは、第２給電ポート２７−２からの電力は、電力分配器２８で分配された後、一方の配線回路系２９を介して、下半分の４個の水平偏波アンテナ素子２４ａに供給され、他方の配線回路系２９を介して、上半分の４個の水平偏波アンテナ素子２４ｂに供給される。

ここで、図９では、垂直偏波アンテナ素子２５ａ，２５ｂは、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示し、水平偏波アンテナ素子２４ａ，２４ｂは、図９（ｃ）及び図９（ｄ）に示したが、実際にはこれらは組み合わされて、第１実施形態で説明したアンテナ素子対１４を構成し、一つの移動通信用基地局アンテナ内に組み込まれて用いられる。つまり、実際には、一つの電力供給系の移動通信用基地局アンテナの構成としては、図９（ａ）に示した垂直偏波アンテナ素子２５ａ，２５ｂと図９（ｃ）に示した水平偏波アンテナ素子２４ａ，２４ｂとが組み合わされて設けられ、かつ他の電力供給系の移動通信用基地局アンテナの構成としては、図９（ｂ）に示した垂直偏波アンテナ素子２５ａ，２５ｂと図９（ｄ）に示した水平偏波アンテナ素子２４ａ，２４ｂとが組み合わされて設けられる。

このように、移動通信用基地局アンテナにおいて並列して隣接して配置された２つのアレイアンテナ２１ａ，２１ｂに含まれている垂直偏波アンテナ素子２５ａ，２５ｂや水平偏波アンテナ素子２４ａ，２４ｂのうち、給電される素子同士が隣り合うこと最小限にした構成とすることにより、遮蔽板２２による作用効果と相まって、隣接して配置された２つのアレイアンテナ２１ａ，２１ｂ間でのアイソレーンョンの改善を、さらに効果的に達成することができる。

また、第２実施形態によれば、第１実施形態のものと同様に、第１給電ポート２７−１が２つのアレイアンテナ２１ａ，２１ｂに分散して電力を供給し、第２給電ポート２７−２もまた２つのアレイアンテナ２１ａ，２１ｂに分散して電力を供給するので、それぞれの給電ポートからの電力供給の偏りが軽減され、アレイアンテナ２１ａ，２１ｂから発せられる水平面主ビームがアンテナ正面方向から傾くことを低減させることができ、アンテナ特性が低下することを防止することができる。

図１１は、２つの遮蔽板１２を配置した例を示す図である。
上述した第１実施形態では、２つのアレイアンテナ１１ａ，１１ｂ間に１枚の遮蔽板１２を設けた場合について説明したが、複数（例えば２枚）の遮蔽板１２を水平方向に並べて配置することもできる。これにより、２つのアレイアンテナ１１ａ，１１ｂ間のアイソレーンョンを、さらに効果的に改善することが可能となる。

ここで、遮蔽板１２を２枚配置した場合の作用・効果について説明する。なお、ここでは説明の簡潔化のために、垂直偏波アンテナ素子１５と水平偏波アンテナ素子１６とを直交して一対に組み合わせてなるアンテナ素子対１４の代りに、水平偏波アンテナ素子１６は省略して、垂直偏波アンテナ素子１５ａ，１５ｂを１対のみ備えたものについて説明する。
アンテナ９０ａは、図１１（ａ）の正面図及び図１１（ｂ）の平面図に示したように、遮蔽板１２を１枚のみ備えたアンテナであり、図示しない給電ポートに接続された垂直偏波アンテナ素子１５ａと、５０Ω終端が接続された垂直偏波アンテナ素子１５ｂと、反射板１３とを備えている。反射板１３と遮蔽板１２とは、電気的に接統されている。
他方、アンテナ９０ｂは、図１１（ｃ）の正面図及び図１１（ｄ）の平面図に示したように、２枚の遮蔽板１２を、所定の間隙Ｘ１を隔てて配置したアンテナであり、その他の構成はアンテナ９０ａと同様に、図示しない給電ポートに接続された垂直偏波アンテナ素子１５ａと、５０Ω終端が接続された垂直偏波アンテナ素子１５ｂと、反射板１３とを備えている。そして、反射板１３と２枚の遮蔽板１２とは、電気的に接続されている。

アンテナ９０ａにおける垂直偏波アンテナ素子１５ａと垂直偏波アンテナ素子１５ｂと間での電隣気的結合量のシミュレーションを実施したところ、−２７．１ｄＢであった。他方、アンテナ９０ｂにおける垂直偏波アンテナ素子１５ａと垂直偏波アンテナ素子１５ｂと間での電磁気的結合量のシミュレーションを実施したところ、−２９．２ｄＢであった。

このように、垂直偏波アンテナ素子１５ａ，１５ｂ間に遮蔽板１２を２枚設けることで、それら隣接して配置された垂直偏波アンテナ素子１５ａと垂直偏波アンテナ素子１５ｂとの間でのアイソレーンョンをさらに効果的に改善することができる。
また、それら垂直偏波アンテナ素子１５ａ，１５ｂ間に、１枚の遮蔽板１２の代りに２枚の遮蔽板１２を所定の間隙Ｘ１を有して設けることにより、従来技術の場合に生じていた、設置占有面積の増大を回避するために無理に垂直偏波アンテナ素子１５ａと垂直偏波アンテナ素子１５ｂとの間の距離を縮めることに起因してアンテナ特性が低下するという問題をさらに効果的に解消することができる。
このような複数の遮蔽板１２を水平方向に並べて配置する形態は、上述した第１及び第２実施形態に適用することができ、また、後述する各実施形態にも適用することができる。

〔第３実施形態〕
図１２は、本発明の第３実施形態に係る移動通信用基地局アンテナを示す図である。
第３実施形態に係る移動通信用基地局アンテナ３０（３０ａ，３０ｂ）は、２つのアレイアンテナ３１ａ，３１ｂに電力を供給する第１及び第２給電ポート３７−１，３７−２を備えている。
図１２（ａ）に示すように、第１給電ポート３７−１は、アレイアンテナ３１ａの１〜３番目、８〜１０番目のアンテナ素子３５ａ及びアレイアンテナ３１ｂの４〜７番目のアンテナ素子３５ｂに接続されている。
また、図１２（ｂ）に示すように、第２給電ポート３７−２は、アレイアンテナ３１ａの４〜７番目のアンテナ素子３５ａ及びアレイアンテナ３１ｂの１〜３番目、８〜１０番目のアンテナ素子３５ｂに接続されている。

ここで、アンテナ素子３５（３５ａ，３５ｂ）は、垂直方向（図中Ｚ方向）でみて上から順に、少なくとも２つ以上のアンテナ素子３５を有する第１〜第３グループＧ１〜Ｇ３に分けられている。１つのグループには、最低でも２つのアンテナ素子３５が配置されている。

そして、図１２（ａ）に示すように、第１給電ポート３７−１は、一方のアレイアンテナ３１ａの奇数グループ（第１グループＧ１及び第３グループＧ３）のアンテナ素子３５ａ及び他方のアレイアンテナ３１ｂの偶数グループ（第２グループＧ２）のアンテナ素子３５ｂに接続されている。
また、図１２（ｂ）に示すように、第２給電ポート３７−２は、一方のアレイアンテナ３１ａの偶数グループ（第２グループＧ２）のアンテナ素子３５ａ及び他方のアレイアンテナ３１ｂの奇数グループ（第１グループＧ１及び第３グループＧ３）のアンテナ素子３５ｂに接続されている。

ここで、奇数グループとは、グループ分けしたアンテナ素子のうち奇数番目に配置されるグループをいい、例えば第１，第３，第５・・・グループのことである。また、偶数グループとは、グループ分けしたアンテナ素子のうち偶数番目に配置されるグループをいい、例えば第２，第４，第６・・・グループのことをいう。

本実施形態では、アンテナ素子３５が垂直方向に１０個配置され、垂直方向でみて上から順に、アンテナ素子が３個、４個、３個と交互に給電ポートに接続されている（１０素子；３−４−３分配）。

次に、移動通信用基地局アンテナの角度の定義について説明する。
図１３は、移動通信用基地局アンテナの角度の定義について説明する図である。
図１３に示すように、垂直角度θは、移動通信用基地局アンテナの垂直方向の角度を示すパラメータである。垂直角度θは、移動通信用基地局アンテナ３０を中心として、天頂部分（天井部分）が垂直角度θ＝０°であり、そこから前方（図中矢印Ａの方向）に回り込んで垂直角度θ＝９０°となり、さらに下方に回りこんで最下部分が垂直角度θ＝１８０°となり、後ろに回り込んで垂直角度θ＝２７０°となり、最後に天頂部分に戻って垂直角度θ＝３６０°となる。なお、垂直角度θ＝３６０°は、垂直角度θ＝０°と同様である。

一方、水平角度φは、移動通信用基地局アンテナの水平方向の角度を示すパラメータである。水平角度φは、移動通信用基地局アンテナ３０の真後ろ（正面は、図中矢印Ａの方向）を基準として、その真後ろ部分が水平角度φ＝０°であり、そこから反時計周りに９０°回転した移動通信用基地局アンテナ３０の右手方向が水平角度φ＝９０°であり、さらに反時計周りに９０°回転して、移動通信用基地局アンテナ３０の正面方向が水平角度φ＝１８０°であり、さらに反時計周りに９０°回転して、移動通信用基地局アンテナ３０の左手方向が水平角度φ＝２７０°であり、移動通信用基地局アンテナ３０の真後ろに戻ってφ＝３６０°となる。なお、水平角度φ＝３６０°は、水平角度φ＝０°と同様である。

例えば、水平角度φ＝０°部分についての垂直面指向性を確かめたい場合は、この球体を水平角度φ＝０°部分で垂直カット（輪切りに）して移動通信用基地局アンテナ３０から発せられるビームの形状を調査すればよい。
また、垂直角度θ＝９８°部分についての水平面指向性を確かめたい場合は、この球体を垂直角度θ＝９８°部分で水平カットして移動通信用基地局アンテナ３０から発せられるビームの形状を調査すればよい。

次に、移動通信用基地局アンテナの水平面指向性ついて説明する。
図１４は、第３実施形態に係る移動通信用基地局アンテナの水平面指向性ついて示す図である。この図では、所定の垂直角度における電力と水平角度との関係を示している。図中において、縦軸は電力〔ｄＢ〕を示し、横軸は水平角度〔ｄｅｇ〕を示している。また、図中、実線は垂直角度が９８〔ｄｅｇ〕の場合を示しており、破線は垂直角度が１０２〔ｄｅｇ〕の場合を示しており、点線は垂直角度が１０６〔ｄｅｇ〕の場合を示している。なお、これらの関係は、以下に示すグラフについても同様である。

図１２に示すようなアレイアンテナの素子配列では、図１４に示すような水平面指向性になる。最大放射方向は（水平角度φ、垂直角度θ）＝（１８０°、９８°）の方向であり、水平方向より大地側に８°チルト（傾斜）している。

ここで、アンテナの放射電磁界はアンテナ固有の方向特性を持ち、これを放射指向性あるいは放射指向特性という。そして、アンテナの指向性のうち最大方向及びその近傍が主ビームであり、それ以外のものはサイドローブ（サブビーム）と呼ばれる。サイドローブとは、アンテナの指向性を示す図において、主ビーム方向以外に生じるローブのことをいう。本実施形態では、主ビームが垂直角度θ＝９８°となり、サイドローブは垂直角度θ＝９８°以外の部分、すなわち、垂直角度θ＝１０２°及び１０６°となる。本実施形態の構成では、最大放射方向を含む水平面（カット面θ＝９８°）以外の水平面（カット面θ＝１０２°及び１０６°）であっても、ビームの左右の対称性が良い。

このように、第３実施形態に係る移動通信用基地局アンテナ３０によれば、主ビームのみならず、サイドローブまで含めてバランスよく正面方向に放射される移動通信用基地局アンテナを提供することができる。
したがって、第１グループＧ１のアンテナ素子の個数の値を、第３グループＧ３のアンテナ素子の個数の値と等しくすれば（本実施形態では、１つ（１本）のアレイアンテナに含まれるアンテナ素子の個数は共に３個）、水平面指向性の左右のバランスが良い特性が得られることが分かった。本実施形態では、１０素子；３−４−３分配の素子配列の例で説明したが、例えば８素子；２−４−２分配や、７素子；２−３−２分配等であっても同様の効果を得ることができる。

〔第４実施形態〕
図１５は、本発明の第４実施形態に係る移動通信用基地局アンテナを示す図である。
第４実施形態に係る移動通信用基地局アンテナ４０は、２つのアレイアンテナ４１ａ，４１ｂに電力を供給する第１及び第２給電ポート４７−１，４７−２を備えている。
図１５（ａ）に示すように、第１給電ポート４７−１は、アレイアンテナ４１ａの１〜５番目のアンテナ素子４５ａ及びアレイアンテナ４１ｂの６〜１０番目のアンテナ素子４５ｂに接続されている。
また、図１５（ｂ）に示すように、第２給電ポート４７−２は、アレイアンテナ４１ａの６〜１０番目のアンテナ素子４５ａ及びアレイアンテナ４１ｂの１〜５番目のアンテナ素子４５ｂに接続されている。

本実施形態では、アンテナ素子４５が垂直方向に１０個配置され、垂直方向でみて上から順に、アンテナ素子が５個、５個と交互に給電ポートに接続されている（１０素子；５−５分配）。

図１６は、第４実施形態に係る移動通信用基地局アンテナの水平面指向性ついて示す図である。
図１５に示すようなアレイアンテナの素子配列では、図１６に示すような水平面指向性になる。最大放射方向は（水平角度φ、垂直角度θ）＝（１８０°、９８°）の方向であり、水平方向より大地側に８°チルトしている。最大放射方向を含む水平面（カット面θ＝９８°）では、ビームの左右の対称性が良いが、それ以外の水平面（カット面θ＝１０２°及び１０６°）では、ビームの左右の対称性が悪くなっている。

このように、第４実施形態に係る移動通信用基地局アンテナ４０によれば、サイドローブについてはバランスよく正面方向にビームを放射することはできないが、主ビームについては、ビームの左右の対称性を良くすることができる。

〔第５実施形態〕
図１７は、本発明の第５実施形態に係る移動通信用基地局アンテナを示す図である。
第５実施形態に係る移動通信用基地局アンテナ５０は、２つのアレイアンテナ５１ａ，５１ｂに電力を供給する第１及び第２給電ポート５７−１，５７−２を備えている。
図１７（ａ）に示すように、第１給電ポート５７−１は、アレイアンテナ５１ａの１，３，５，７，９番目（奇数番目）のアンテナ素子５５ａ及びアレイアンテナ５１ｂの２，４，６，８，１０番目（偶数番目）のアンテナ素子５５ｂに接続されている。
また、図１７（ｂ）に示すように、第２給電ポート５７−２は、アレイアンテナ５１ａの２，４，６，８，１０番目（偶数番目）のアンテナ素子５５ａ及びアレイアンテナ５１ｂの１，３，５，７，９番目（奇数番目）のアンテナ素子５５ｂに接続されている。

本実施形態では、アンテナ素子５５が垂直方向に１０個配置され、垂直方向でみて上から順に、アンテナ素子が１個ずつ交互に給電ポートに接続されている（１０素子；交互分配）。

図１８は、第５実施形態に係る移動通信用基地局アンテナの水平面指向性ついて示す図である。
図１７に示すようなアレイアンテナの素子配列では、図１８に示すような水平面指向性になる。最大放射方向を含む水平面（カット面θ＝９８°）では、ビームの左右の対称性が良いが、それ以外の水平面、特にカット面θ＝１０６°では、ビームの波形が右側に寄ってしまい、ビームの左右の対称性が少し悪くなっている。

このように、第５実施形態に係る移動通信用基地局アンテナ５０によれば、サイドローブについてはバランスよく正面方向にビームを放射することはできないが、主ビームについては、ビームの左右の対称性を良くすることができ、バランスよく正面方向にビームを放射することができる。

〔第６実施形態〕
図１９は、本発明の第６実施形態に係る移動通信用基地局アンテナを示す図である。
第６実施形態に係る移動通信用基地局アンテナ６０は、２つのアレイアンテナ６１ａ，６１ｂに電力を供給する第１及び第２給電ポート６７−１，６７−２を備えている。
図１９（ａ）に示すように、第１給電ポート６７−１は、アレイアンテナ６１ａの１，２番目、５〜７番目のアンテナ素子６５ａ及びアレイアンテナ６１ｂの３，４番目のアンテナ素子６５ｂに接続されている。
また、図１９（ｂ）に示すように、第２給電ポート６７−２は、アレイアンテナ６１ａの３，４番目のアンテナ素子６５ａ及びアレイアンテナ６１ｂの１，２番目、５〜７番目のアンテナ素子６５ｂに接続されている。

すなわち、図１９（ａ）に示すように、第１給電ポート６７−１は、一方のアレイアンテナ６１ａの奇数グループ（第１グループＧ１及び第３グループＧ３）のアンテナ素子６５ａ及び他方のアレイアンテナ６１ｂの偶数グループ（第２グループＧ２）のアンテナ素子６５ｂに接続されている。
また、図１９（ｂ）に示すように、第２給電ポート６７−２は、一方のアレイアンテナ６１ａの偶数グループ（第２グループＧ２）のアンテナ素子６５ａ及び他方のアレイアンテナ６１ｂの奇数グループ（第１グループＧ１及び第３グループＧ３）のアンテナ素子６５ｂに接続されている。

本実施形態では、アンテナ素子６５が垂直方向に７個配置され、垂直方向でみて上から順に、アンテナ素子が２個、２個、３個と交互に給電ポートに接続されている（７素子；２−２−３分配）。

また、本実施形態では、アレイアンテナの素子数が７であり、各アンテナ素子６５へ分配給電する電力比は、図中上から順に概ね５：２０：２５：２５：１５：５：５となるように電力分配器６８を調整している。
ここで、アレイアンテナのアンテナ素子を上から順に３つのグループに分ける（第１〜第３グループＧ１〜Ｇ３）。
このとき、各グループに分配給電された電力の和の比は、
Ｇ１：Ｇ２：Ｇ３
＝５＋２０：２５＋２５：１５＋５＋５
＝２５：５０：２５
＝１：２：１
となっている。
ここで、各アンテナ素子の放射パワーは、各アンテナ素子に供給される電力に比例するため、放射パワーの比についても、Ｇ１：Ｇ２：Ｇ３＝１：２：１となる。

また、左右のアレイアンテナ６１ａ，６１ｂに分配給電された電力の和の比は、図１９（ａ）の場合で算出すると、
アレイアンテナ６１ａ：アレイアンテナ６１ｂ
＝５＋２０＋１５＋５＋５：２５＋２５
＝５０：５０
＝１：１
となっている。
ここで、各アンテナ素子の放射パワーは、各アンテナ素子に供給される電力に比例するため、放射パワーの比についても、アレイアンテナ６１ａ：アレイアンテナ６１ｂ＝１：１となる。

またこのとき、近隣に配列する別のポート（図中（ａ）（ｂ）の２つの給電ポート６７−１，６７−２）に属するアンテナ素子と隣接するアンテナ素子の組み合せの数は、４個である（図中矢印Ｐ１参照）。

図２０は、第６実施形態に係る移動通信用基地局アンテナの水平面指向性ついて示す図である。なお、図中、実線は垂直角度が９０〔ｄｅｇ〕の場合を示しており、破線は垂直角度が９８〔ｄｅｇ〕の場合を示しており、一点鎖線は垂直角度が１０６〔ｄｅｇ〕の場合を示している。なお、これらの関係は、以下に示すグラフについても同様である。

図１９に示すようなアレイアンテナの素子配列では、図２０に示すような水平面指向性になる。最大放射方向は（水平角度φ、垂直角度θ）＝（１８０°、９８°）の方向であり、水平方向より大地側に８°チルトしている。最大放射方向を含む水平面（カット面θ＝９８°）以外の水平面（カット面θ＝９０°及び１０６°）であっても、ビームの左右の対称性が良い。

また、本実施形態の素子配列では、近隣に配列する別のポートに属するアンテナ素子と隣接するアンテナ素子の組み合せの数が４と小さいため（図１９中矢印Ｐ１参照）、ポート間結合の影響が少なく、ポート間アイソレーションが劣化しないという利点がある。

このように、第６実施形態に係る移動通信用基地局アンテナ６０によれば、主ビームのみならずサイドローブまで含めてバランスよく正面方向に放射され、しかも、ポート間アイソレーションも劣化させることがない移動通信用基地局アンテナを提供することができる。

したがって、第１グループＧ１のアンテナ素子に供給される総電力の値を、第３グループＧ３のアンテナ素子に供給される総電力の値と等しくすれば、主ビームのみならずサイドローブまで含めてバランスよく正面方向に放射され、なおかつポート間アイソレーションも劣化させない移動通信用基地局アンテナを提供することができることが分かった。

また、第１グループＧ１のアンテナ素子に供給される総電力の値と第３グループＧ３のアンテナ素子に供給される総電力の値とを加えた値を、第２グループＧ２のアンテナ素子に供給される総電力の値と等しくしても、主ビームのみならずサイドローブまで含めてバランスよく正面方向に放射され、なおかつポート間アイソレーションも劣化させない移動通信用基地局アンテナを提供することができることが分かった。

〔第７実施形態〕
図２１は、本発明の第７実施形態に係る移動通信用基地局アンテナを示す図である。
第７実施形態に係る移動通信用基地局アンテナ７０は、２つのアレイアンテナ７１ａ，７１ｂに電力を供給する第１及び第２給電ポート７７−１，７７−２を備えている。
図２１（ａ）に示すように、第１給電ポート７７−１は、アレイアンテナ７１ａの１，２番目、６，７番目のアンテナ素子７５ａ及びアレイアンテナ７１ｂの３〜５番目のアンテナ素子７５ｂに接続されている。
また、図２１（ｂ）に示すように、第２給電ポート７７−２は、アレイアンテナ７１ａの３〜５番目のアンテナ素子７５ａ及びアレイアンテナ７１ｂの１，２番目、６，７番目のアンテナ素子７５ｂに接続されている。

すなわち、図２１（ａ）に示すように、第１給電ポート７７−１は、一方のアレイアンテナ７１ａの奇数グループ（第１グループＧ１及び第３グループＧ３）のアンテナ素子７５ａ及び他方のアレイアンテナ７１ｂの偶数グループ（第２グループＧ２）のアンテナ素子７５ｂに接続されている。
また、図２１（ｂ）に示すように、第２給電ポート７７−２は、一方のアレイアンテナ７１ａの偶数グループ（第２グループＧ２）のアンテナ素子７５ａ及び他方のアレイアンテナ７１ｂの奇数グループ（第１グループＧ１及び第３グループＧ３）のアンテナ素子７５ｂに接続されている。

本実施形態では、アンテナ素子７５が垂直方向に７個配置され、垂直方向でみて上から順に、アンテナ素子が２個、３個、２個と交互に給電ポートに接続されている（７素子；２−３−２分配）。

また、本実施形態では、アレイアンテナの素子数が７であり、各素子へ分配給電する電力比は、図中上から順に概ね５：２０：２５：２５：１５：５：５となるように電力分配器７８を調整している。この点は、第６実施形態と同様である。
ここで、アレイアンテナのアンテナ素子を、上から順に３つのグループに分ける（第１〜第３グループＧ１〜Ｇ３）。
このとき、各グループに分配給電された電力の和の比は、
Ｇ１：Ｇ２：Ｇ３
＝５＋２０：２５＋２５＋１５：５＋５
＝２５：６５：１０
＝５：１３：２
となっている。

また、左右のアレイアンテナ７１ａ，７１ｂに分配給電された電力の和の比は、図２１（ａ）の場合で算出すると、
アレイアンテナ７１ａ：アレイアンテナ７１ｂ
＝５＋２０＋５＋５：２５＋２５＋１５
＝３５：６５
＝７：１３
となっている。

またこのとき、近隣に配列する別のポート（図中（ａ）（ｂ）の２つの給電ポート７７−１，７７−２）に属するアンテナ素子と隣接するアンテナ素子の組み合せの数は、４個であり（図中矢印Ｐ２参照）、第６実施形態と同様に、ポート間アイソレーションは劣化しない。

図２２は、第７実施形態に係る移動通信用基地局アンテナの水平面指向性ついて示す図である。
図２１に示すようなアレイアンテナの素子配列では、図２２に示すような水平面指向性になる。最大放射方向は（水平角度φ、垂直角度θ）＝（１８０°、９８°）の方向であり、水平方向より大地側に８°チルトしている。最大放射方向を含む水平面（カット面θ＝９８°）では、ビームの左右の対称性が良いが、それ以外の水平面（カット面θ＝９０°及び１０６°）では、ビームの左右の対称性が悪くなっている。

このように、第７実施形態に係る移動通信用基地局アンテナ７０によれば、サイドローブについてはバランスよく正面方向にビームを放射することはできないが、ポート間アイソレーションは劣化させることなく、しかも、主ビームについては、ビームの左右の対称性を良くすることができ、バランスよく正面方向にビームを放射することができる。

〔第８実施形態〕
図２３は、本発明の第８実施形態に係る移動通信用基地局アンテナを示す図である。
第８実施形態に係る移動通信用基地局アンテナ８０は、２つのアレイアンテナ８１ａ，８１ｂに電力を供給する第１及び第２給電ポート８７−１，８７−２を備えている。
図２３（ａ）に示すように、第１給電ポート８７−１は、アレイアンテナ８１ａの１，３，５，７番目（奇数番目）のアンテナ素子８５ａ及びアレイアンテナ８１ｂの２，４，６番目（偶数番目）のアンテナ素子８５ｂに接続されている。
また、図２３（ｂ）に示すように、第２給電ポート８７−２は、アレイアンテナ８１ａの２，４，６番目（偶数番目）のアンテナ素子８５ａ及びアレイアンテナ８１ｂの１，３，５，７番目（奇数番目）のアンテナ素子８５ｂに接続されている。

本実施形態では、アンテナ素子８５が垂直方向に７個配置され、垂直方向でみて上から順に、アンテナ素子が１個ずつ交互に給電ポートに接続されている（７素子；交互分配）。そして、この形態は、ビームの左右の対称性を改良するための構成案であり、上から順に１素子毎に、左右を反転してアンテナ素子を配置している。

図２４は、第８実施形態に係る移動通信用基地局アンテナの水平面指向性ついて示す図である。
図２３に示すようなアレイアンテナの素子配列では、図２４に示すような水平面指向性になる。最大放射方向を含む水平面（カット面θ＝９８°）でビームの左右の対称性が良く、それ以外の水平面（カット面θ＝９０°及び１０６°）でも、ビームの左右の対称性が良い。

図２５は、ポート間結合について説明する図である。
第８実施形態に係る移動通信用基地局アンテナ８０は、ビームの左右の対称性は良いが、このような構成では、図２５に示すように、近隣に配列する別のポート（図２３中（ａ）（ｂ）の２つの給電ポート８７−１，８７−２）に属するアンテナ素子と隣接するアンテナ素子の組み合せの数が１２と大きいため（図２５中矢印Ｐ３参照）、ポート間結合が大きくなり、ポート間アイソレーションが若干劣化してしまう。

このように、第８実施形態に係る移動通信用基地局アンテナ８０によれば、ポート間アイソレーションは若干劣化してしまうが、主ビームについてもサイドローブについてもビームの左右の対称性を良くすることができ、バランスよく正面方向にビームを放射することができる。

本発明は、上述した一実施形態に制約されることなく、各種の変形や置換を伴って実施することができる。

アレイアンテナは、水平方向に２つ配置する例で説明したが、水平方向に３つ以上配置してもよい。アンテナ素子対は、Ｖ−Ｈ偏波の例で説明したが、斜め４５度偏波のアンテナ素子対であってもよい。

図２６は、本発明の変形形態に係る移動通信用基地局アンテナを示す図である。
移動通信用基地局アンテナ１１０（１１０ａ，１１０ｂ）は、第３実施形態のものと似たタイプであるが（図１２参照）、第３実施形態のものが１０素子；３−４−３分配であったのに対して、この形態は、８素子；２−４−２分配となっている。

すなわち、図２６（ａ）に示すように、第１給電ポート１１７−１は、アレイアンテナ１１１ａの１，２番目、７，８番目のアンテナ素子１１５ａ及びアレイアンテナ１１１ｂの３〜６番目のアンテナ素子１１５ｂに接続されている。
また、図２６（ｂ）に示すように、第２給電ポート１１７−２は、アレイアンテナ１１１ａの３〜６番目のアンテナ素子１１５ａ及びアレイアンテナ１１１ｂの１，２番目、７，８番目のアンテナ素子１１５ｂに接続されている。

このため、第１グループＧ１のアンテナ素子の個数の値と、第３グループＧ３のアンテナ素子の個数の値とが等しいのみならず、それに加えて、第１グループＧ１のアンテナ素子の個数と第３グループＧ３のアンテナ素子の個数とを加えた値が第２グループＧ２のアンテナ素子の個数の値と等しい。これにより、より対象性のよい素子配列が実現され、水平面指向性の左右のバランスが極めて優れた移動通信用基地局アンテナとすることができる。

上述した各実施形態で挙げた移動通信用基地局アンテナの構成はいずれも好ましい例示であり、これらを適宜変形して実施可能であることはいうまでもない。

１０ 移動通信用基地局アンテナ
１１ａ，１１ｂ アレイアンテナ
１２ 遮蔽板
１３ 反射板
１４ アンテナ素子対
１５ 垂直偏波アンテナ素子
１６ 水平偏波アンテナ素子
１７ 給電ポート
１７−１ 第１給電ポート
１７−２ 第２給電ポート
１８ 電力分配器
１９ 配線回路系

Claims (16)

1. 同一の偏波特性を有するアンテナ素子が垂直方向に複数個配列された少なくとも２つのアレイアンテナを、水平方向に隣接して並べて配置した移動通信用基地局アンテナであって、
   前記２つのアレイアンテナに電力を供給する第１及び第２給電ポートを備え、
   前記第１給電ポートは、
   前記２つのアレイアンテナのうち、一方のアレイアンテナの一部のアンテナ素子及び他方のアレイアンテナの一部のアンテナ素子に接続されており、
   前記第２給電ポートは、
   前記２つのアレイアンテナのうち、一方のアレイアンテナの残りのアンテナ素子及び他方のアレイアンテナの残りのアンテナ素子に接続されていることを特徴とする移動通信用基地局アンテナ。
2. 請求項１に記載の移動通信用基地局アンテナにおいて、
   前記アンテナ素子は、
   前記垂直方向でみて上から順に、少なくとも２つ以上のアンテナ素子を有する第１〜第Ｎ（Ｎは３以上の整数）グループに分けられており、
   前記第１給電ポートは、
   前記２つのアレイアンテナのうち、一方の前記アレイアンテナの奇数グループのアンテナ素子及び他方のアレイアンテナの偶数グループのアンテナ素子に接続されており、
   前記第２給電ポートは、
   前記２つのアレイアンテナのうち、一方の前記アレイアンテナの偶数グループのアンテナ素子及び他方のアレイアンテナの奇数グループのアンテナ素子に接続されていることを特徴とする移動通信用基地局アンテナ。
3. 請求項２に記載の移動通信用基地局アンテナにおいて、
   前記Ｎは、３であり、
   前記アンテナ素子は、第１〜第３グループに分けられており、
   前記第１グループのアンテナ素子の個数と前記第３グループのアンテナ素子の個数とを加えた値は、前記第２グループのアンテナ素子の個数の値と等しいことを特徴とする移動通信用基地局アンテナ。
4. 請求項２に記載の移動通信用基地局アンテナにおいて、
   前記Ｎは、３であり、
   前記アンテナ素子は、第１〜第３グループに分けられており、
   前記第１グループのアンテナ素子の個数の値は、前記第３グループのアンテナ素子の個数の値と等しいことを特徴とする移動通信用基地局アンテナ。
5. 請求項２に記載の移動通信用基地局アンテナにおいて、
   前記Ｎは、３であり、
   前記アンテナ素子は、第１〜第３グループに分けられており、
   前記第１グループのアンテナ素子に供給される総電力の値は、前記第３グループのアンテナ素子に供給される総電力の値と等しいことを特徴とする移動通信用基地局アンテナ。
6. 請求項２に記載の移動通信用基地局アンテナにおいて、
   前記Ｎは、３であり、
   前記アンテナ素子は、第１〜第３グループに分けられており、
   前記第１グループのアンテナ素子に供給される総電力の値と前記第３グループのアンテナ素子に供給される総電力の値とを加えた値は、前記第２グループのアンテナ素子に供給される総電力の値と等しいことを特徴とする移動通信用基地局アンテナ。
7. 請求項１から６のいずれかに記載の移動通信用基地局アンテナにおいて、
   前記２つのアレイアンテナの間に設けられ、両アレイアンテナ間における電磁気的な干渉を遮蔽する遮蔽板をさらに備えることを特徴とする移動通信用基地局アンテナ。
8. 請求項１から７のいずれかに記載の移動通信用基地局アンテナにおいて、
   前記各給電ポートに接続され、前記電力を前記２つのアレイアンテナに略等しく分配する電力分配器をさらに備えることを特徴とする移動通信用基地局アンテナ。
9. 請求項８に記載の移動通信用基地局アンテナにおいて、
   前記電力分配器によって前記２つのアレイアンテナに分配された２系統の電力は、前記２つのアレイアンテナにおける互いに等しい個数のアンテナ素子へとそれぞれ給電されることを特徴とする移動通信用基地局アンテナ。
10. 請求項８又は９に記載の移動通信用基地局アンテナにおいて、
    前記電力分配器によって前記２つのアレイアンテナに略等しく分配された２系統の電力は、それぞれ、各アレイアンテナにおける配列内で少なくとも１箇所連続している部分を有する複数個のアンテナ素子に供給されることを特徴とする移動通信用基地局アンテナ。
11. 請求項８から１０のいずれかに記載の移動通信用基地局アンテナにおいて、
    前記電力分配器によって前記２つのアレイアンテナに略等しく分配された２系統の電力は、前記遮蔽板を挟んで水平方向に並んでいる２つの前記アンテナ素子のうち一方にのみ供給されることを特徴とする移動通信用基地局アンテナ。
12. 請求項８から１１のいずれかに記載の移動通信用基地局アンテナにおいて、
    前記電力分配器によって前記２つのアレイアンテナに略等しく分配された２系統の電力は、その一方が、前記２つのアレイアンテナのうちの一方のアレイアンテナにおける複数個配列されているアンテナ素子のうち前記垂直方向でみて上方に配列されているアンテナ素子に供給され、かつ他方が、前記２つのアレイアンテナのうちの他方のアレイアンテナにおける複数個配列されているアンテナ素子のうち前記垂直方向でみて下方に配列されているアンテナ素子に供給されることを特徴とする移動通信用基地局アンテナ。
13. 請求項７から１２のいずれかに記載の移動通信用基地局アンテナにおいて、
    前記遮蔽板は、複数枚あり、その複数枚の前記遮蔽板が、所定の間隙を有して、隣り合うアレイアンテナ間に平行に設けられていることを特徴とする移動通信用基地局アンテナ。
14. 請求項１から１３のいずれかに記載の移動通信用基地局アンテナにおいて、
    前記アンテナ素子は、偏波特性が互いに直交又は所定の角度で交差する２個のアンテナ素子を組み合わせたアンテナ素子対であることを特徴とする移動通信用基地局アンテナ。
15. 請求項７から１４のいずれかに記載の移動通信用基地局アンテナにおいて、
    前記遮蔽板は、金属又はそれに類する導電体からなることを特徴とする移動通信用基地局アンテナ。
16. 請求項１から１５のいずれかに記載の移動通信用基地局アンテナにおいて、
    前記アレイアンテナは、空間分割多重アクセス方式の通信に用いられるものであることを特徴とする移動通信用基地局アンテナ。

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