JP2014165599A

JP2014165599A - 指向性アンテナ及びスモールセル基地局

Info

Publication number: JP2014165599A
Application number: JP2013033478A
Authority: JP
Inventors: Junichi Miyagawa; 潤一宮川; Yoshihito Shimazaki; 良仁島崎; Akihiko Tachika; 明彦田近
Original assignee: SoftBank Mobile Corp
Current assignee: SoftBank Corp
Priority date: 2013-02-22
Filing date: 2013-02-22
Publication date: 2014-09-08
Anticipated expiration: 2033-02-22
Also published as: JP5795016B2

Abstract

【課題】屋外への漏れ電波を抑制しつつ屋内に十分な出力で電波を放射することのできる指向性アンテナを提案する。
【解決手段】指向性アンテナ１０は、電波６０の主輻射方向９０が屋内を向くように屋内の窓ガラス４０又はその周辺に配置されたアンテナ本体２０を備える。電波６０の主輻射方向９０が屋内を向くようにアンテナ本体２０を敢えて窓ガラス４０又はその周辺に配置することにより、メインローブが窓ガラス４０を直接通過して屋外に漏れ出ることを回避できる。これにより、屋外への漏れ電波を抑制しつつ屋内に十分な出力で電波を放射することができる。
【選択図】図１

Description

本発明はスモールセル基地局のアンテナに関する。

近年の移動体通信システムでは、半径数百ｍ〜数ｋｍ程度のエリアをカバーするマクロセル基地局と共に、通常の基地局のセルサイズよりも狭い一般に半径数ｍ〜数十ｍ程度のエリアをカバーする小型のスモールセル基地局が運用されている。スモールセル基地局は、ビル内や住宅内、地下街等のマクロセル基地局の電波が届き難い場所に設置されている。また、マクロセルの電波が届く場所であっても、通信品質や通信速度の向上などの目的で設置されることもある。スモールセル基地局は、複雑に混み入った環境であっても、容易に設置することができ、安定した電波環境を移動端末に提供することができる。スモールセル基地局に用いられるアンテナは、従来、無指向性アンテナが一般的である。

しかし、無指向性アンテナは、全方位に電波を輻射するため、屋内に設置されたスモールセル基地局からの電波が屋外に漏れ出ることがある。このような漏れ電波は、屋外の移動端末による不要なハンドオーバー処理を誘発するため、好ましくない。屋内から屋外への漏れ電波を抑制するために、スモールセル基地局の出力を低下させると、屋内全体に電波が届きにくくなり、電波不感帯が生じる原因になったり、或いは、屋外のマクロセル基地局からの電波が屋内に浸透し、これがスモールセル基地局に対する干渉波になったりすることがある。特に、ＬＴＥ（Long Term Evolution）では、出力を下げると、通信速度が低下してしまうため、屋外への漏れ電波を抑制しつつ、出力を上げるための改良が望まれている。

そこで、本発明は、屋外への漏れ電波を抑制しつつ屋内に十分な出力で電波を放射することのできる指向性アンテナ及びスモールセル基地局を提案することを課題とする。

上述の課題を解決するため、本発明に係わる指向性アンテナは、電波の主輻射方向が屋内を向くように屋内の窓ガラス又はその周辺に配置されたアンテナ本体を備える。電波の主輻射方向が屋内を向くようにアンテナ本体を敢えて窓ガラス又はその周辺に配置することにより、メインローブが窓ガラスを直接通過して屋外に漏れ出ることを回避できる。これにより、屋外への漏れ電波を抑制しつつ屋内に十分な出力で電波を放射することができる。ここで、窓ガラスの周辺とは、メインローブが窓ガラスを直接通過して屋外に漏れ出ることのないアンテナ本体の取り付け位置を意味する。

指向性アンテナは、電波の屋外への漏出を遮蔽するように窓ガラスの一部に配置された電波遮蔽部材を更に備えてもよい。これにより、バックローブやサイドローブ等の放射パターンの屋外への漏れを抑制し、指向性アンテナの出力を上げることができる。また、アンテナ本体を、メインローブが窓ガラスを直接通過して屋外に漏れ出ない位置及び角度に配置することにより、電波遮蔽部材が占める範囲は、窓ガラスの面積のうち、バックローブやサイドローブ等の放射パターンの屋外への漏れを抑制できる最小限の範囲で足りる。

電波遮蔽部材は、アンテナ本体と窓ガラスとの間に配置してもよい。これにより、バックローブやサイドローブ等の放射パターンの屋外への漏れを効果的に抑制できる。

アンテナ本体は、フロントバック比を調整するための反射板を更に備えてもよい。フロントバック比が高い程、指向性が強く、屋外へ漏れ難い放射パターンを得ることができる。

本発明に係わるスモールセル基地局は、上述の指向性アンテナを備える。スモールセル基地局は、屋外への漏れ電波を抑制しつつ屋内に十分な出力で電波を放射することができる。

本発明によれば、屋外への漏れ電波を抑制しつつ屋内に十分な出力で電波を放射することができる。

本実施形態に係わるスモールセル基地局用の指向性アンテナの断面図である。本実施形態に係わるスモールセル基地局の配置例を示す説明図である。本実施形態に係わるスモールセル基地局の配置例を示す説明図である。本実施形態に係わるスモールセル基地局の配置例を示す説明図である。本実施形態に係わるスモールセル基地局用のアンテナ本体の断面図である。

以下、各図を参照しながら本発明に係わる実施形態について説明する。
図１は本実施形態に係わるスモールセル基地局用の指向性アンテナ１０の断面図である。指向性アンテナ１０は、主輻射方向９０に強い指向性を有するアンテナ本体２０を備えている。指向性アンテナ１０では、等方的な放射パターンを有する無指向性アンテナとは異なり、ＲＦエネルギーが主輻射方向９０に集中する結果、主輻射方向９０に向かってメインローブ６１が大きく押し出され、その背面側のバックローブ６２は相対的に小さくなる。アンテナ本体２０は、電波６０の主輻射方向９０が屋内を向くように配置されており、メインローブ６１が窓ガラス４０を直接通過して屋外へ漏れ出ることのないように配慮されている。屋内の形状や室内面積に応じて指向性アンテナ１０のゲイン等を加減することで、半値幅を調整し、最適な通信エリアを形成できる。

但し、アンテナ本体２０から放射される電波６０には、メインローブ６１の他にバックローブ６２やサイドローブ６３と呼ばれる放射パターンが含まれている。バックローブ６２やサイドローブ６３は、窓ガラス４０を通過して屋外へ漏れ出ることがあり得るため、指向性アンテナ１０は、バックローブ６２やサイドローブ６３等の放射パターンの屋外への漏出を遮蔽する電波遮蔽部材３０を更に備える。これにより、アンテナ本体２０の出力を大きくすることができ、屋外への漏れ電波を抑制しつつ屋内に十分な出力で電波６０を放射することができる。電波遮蔽部材３０は、電波６０を反射又は吸収する電磁シールドフィルム（例えば、ガラスクロス補強アルミ箔）から形成されている。メインローブ６１のエネルギーとバックローブ６２のエネルギーとの比率は、フロントバック比と呼ばれており、フロントバック比が高くなる程、屋外への漏れ電波を抑制しつつ屋内への放射出力を上げることができる。フロントバック比向上の観点からは、電磁波遮蔽部材３０は、電波６０を吸収する機能よりも反射させる機能を有している方が効果的である。

指向性アンテナ１０を、例えば、その主輻射方向９０が窓ガラス４０を向くような位置（例えば、窓ガラス４０に対向する内壁）に設置すると、メインローブ６１が窓ガラス４０を直接通過して屋外へ漏れ出てしまうため、窓ガラス４０の全体を覆うように電波遮蔽部材３０を配置しなければならなくなる。これに対し、電波６０の主輻射方向９０が屋内を向くようにアンテナ本体２０自体を敢えて窓ガラス４０に設置することにより、メインローブ６１が窓ガラス４０を直接通過することを回避できるため、電波遮蔽部材３０が占める範囲は、窓ガラス４０の面積のうち、バックローブ６２やサイドローブ６３等の放射パターンの屋外への漏れを抑制できる最小限の範囲で足りる。電波遮蔽部材３０は、例えば、両面テープを利用して、アンテナ本体２０と窓ガラス４０との間に介在するように貼着固定することができる。

図２は本実施形態に係わるスモールセル基地局５０の配置例を示す説明図である。電波遮蔽部材３０は、窓ガラス４０の一部を覆うように配置されている。アンテナ本体２０は、電波遮蔽部材３０の上に重ねるように配置されている。電波遮蔽部材３０の大きさ及び形状は、屋外への漏れ電波を抑制できるように指向性アンテナ１０の放射パターンに応じて適宜調整すればよい。スモールセル基地局５０は、ケーブル７０を介して指向性アンテナ１０に接続している。但し、アンテナ本体２０の配置場所は、必ずしも窓ガラス４０に限られるものではなく、例えば、メインローブ６１が窓ガラス４０を直接通過して屋外に漏れ出ることのない位置及び角度にアンテナ本体２０を取り付ければよい。このような条件を満たすアンテナ本体２０の取り付け位置は、例えば、屋内の天井や内壁等の窓ガラス４０の周辺部分である。例えば、図３に示すように、電波６０の主輻射方向９０が屋内を向き、かつ、メインローブ６１が窓ガラス４０を直接通過して屋外に漏れ出ることのない角度で、屋内の天井８０にアンテナ本体２０を取り付けてもよい。このような配置でも、メインローブ６１が窓ガラス４０を直接通過することを回避できるため、電波遮蔽部材３０は、バックローブ６２やサイドローブ６３等の放射パターンが屋外へ漏れ出ないように、窓ガラス４０の一部に設置すれば十分である。なお、アンテナ本体２０とスモールセル基地局５０は、必ずしも、別体である必要はなく、例えば、図４に示すように、一体構成であってもよい。

図５は本実施形態に係わるアンテナ本体２０の断面図である。アンテナ本体２０は、アンテナ素子２１と、フロントバック比を調整するための反射板２２と、アンテナ素子２１及び反射板２２を収容する筐体２３とを備えている。反射板２２による電波の反射を利用してフロントバック比を向上させることで、屋内への指向性を強くし、屋外へ漏れ難い放射パターンを得ることができる。

本実施形態に係わる指向性アンテナ１０は、電波６０の主輻射方向９０が屋内を向くように屋内の窓ガラス４０又はその周辺に配置されたアンテナ本体２０を備えているため、メインローブ６１が窓ガラス４０を直接通過して屋外に漏れ出ることを効果的に回避できる。これにより、屋外への漏れ電波を抑制しつつ屋内に十分な出力で電波を放射することができる。また、指向性アンテナ１０は、電波６０が屋外へ漏れ出ないように窓ガラス４０の一部に配置された電波遮蔽部材３０を備えているため、バックローブ６２やサイドローブ６３等の放射パターンの屋外への漏れを効果的に抑制し、指向性アンテナ１０の出力を上げることができる。また、スモールセル基地局５０の送信出力を上げることができるため、屋外から屋内へ浸透する電波（例えば、マクロセル基地局からの電波）の干渉を低減できる。特に、スモールセル基地局５０がＬＴＥ方式に対応している場合、屋外への電波漏洩を防ぎつつ、屋内へ向けて送信出力を上げることができるため、通信速度の向上が期待できる。

１０…指向性アンテナ
２０…アンテナ本体
２１…アンテナ素子
２２…反射板
２３…筐体
３０…電波遮蔽部材
４０…窓ガラス
５０…スモールセル基地局
６０…電波
６１…メインローブ
６２…バックローブ
６３…サイドローブ
７０…ケーブル
８０…天井
９０…主輻射方向

Claims

電波の主輻射方向が屋内を向くように前記屋内の窓ガラス又はその周辺に配置されたアンテナ本体を備える指向性アンテナ。
請求項１に記載の指向性アンテナであって、
前記電波の屋外への漏出を遮蔽するように前記窓ガラスの一部に配置された電波遮蔽部材を更に備える指向性アンテナ。
請求項２に記載の指向性アンテナであって、
前記電波遮蔽部材は、前記アンテナ本体と前記窓ガラスとの間に配置されている、指向性アンテナ。
請求項１乃至請求項３のうち何れか１項に記載の指向性アンテナであって、
前記アンテナ本体は、フロントバック比を調整するための反射板を更に備える、指向性アンテナ。
請求項１乃至請求項４のうち何れか１項に記載の指向性アンテナを備えるスモールセル基地局。