JP2018526930A - 多重偏波放射素子およびこれを備えたアンテナ - Google Patents

Abstract

本発明の多重偏波放射素子は、平面上四方対称に配置される、第１、第２、第３および第４放射アームと、第４放射アームおよび第１放射アームに共通に給電し、第２放射アームおよび第３放射アームに共通に接地する第１給電線路と、第１放射アームおよび第２放射アームに共通に給電し、第３放射アームおよび第４放射アームに共通に接地する第２給電線路とを含む。【選択図】図７Ａ

Description

本発明は、無線通信（ＰＣＳ、Ｃｅｌｌｕｌａｒ、ＣＤＭＡ、ＧＳＭ（登録商標）、ＬＴＥなど）システムの基地局や中継器などに用いられる無線通信アンテナ（以下、「アンテナ」と略称する）に関し、特に、多重偏波を発生するための放射素子およびこれを備えたアンテナに関する。

無線通信システムの中継器を含めた基地局のアンテナに用いられる放射素子は、パッチ（ｐａｔｃｈ）タイプ、ダイポール（ｄｉｐｏｌｅ）タイプなどの多様な形態の放射素子が適用されている。これらのうち、ダイポールタイプの放射素子は、互いに対応する極（ｐｏｌｅ）を形成する放射アーム（ｒａｄｉａｔｉｎｇ ａｒｍ）が２つあるものであって、通常、各極（放射アーム）の長さは使用周波数波長の１／４λ（λ：波長）に設定され、２つの放射アームの総長さは１／２λで構成される。最近、無線通信アンテナは、偏波ダイバーシティ方式を適用して、通常、二重偏波アンテナ構造で実現されているが、ダイポールタイプの放射素子は、２つの（直交）偏波を発生するための構造を実現するのに容易でかつ、放射素子の配置が容易で、二重偏波アンテナに広く適用されている。

図１Ａ、図１Ｂおよび図１Ｃは、一般的なダイポールタイプの放射素子の構成図であって、図１Ａには物理的モデルが示され、図１Ｂには図１Ａの電流フロー経路を示す等価構造が示され、図１Ｃには図１Ａの電流分布を示す。図１Ａ〜図１Ｃに示されたダイポールタイプの放射素子は、１つのダイポール素子で実現され、基本的な同軸（ｃｏａｘｉａｌ）線路１１構造を用いてバラン（ｂａｌｕｎ）構造を形成する。同軸線路１１の内部導体１１２は第１放射アーム１２２に連結され、外部導体１１４は第２放射アーム１２４に連結されて、全体的に半波長（ｈａｌｆ−ｗａｖｅ）ダイポールタイプの放射素子を実現する。

図２は、従来のダイポールタイプの二重偏波放射素子の第１例示構造図であって、別名「Ｘ偏波」を発生する二重偏波放射素子の基本モデルと見なされる構造が示される。図２の二重偏波放射素子は、前記図１Ａ〜図１Ｃに示された構造のダイポール素子２つが相互９０度に直交する構造であって、全体的に「Ｘ」字状に実現される。すなわち、第１ダイポール素子は、第１同軸線路の内部導体２１２に連結される第１−１放射アーム２２２と、第１同軸線路の外部導体２１４に連結される第１−２放射アーム２２４とから構成され、垂直軸（または水平軸）に対して＋４５度の角度で設けられる。第２ダイポール素子は、第２同軸線路の内部導体３１２に連結される第２−１放射アーム３２２と、第２同軸線路の外部導体３１４に連結される第２−２放射アーム３２４とから構成され、垂直軸（または水平軸）に対して−４５度の角度で設けられる。この時、第１同軸線路および第２同軸線路はそれぞれ、別途の信号源（ｓｉｇｎａｌ ｓｏｕｒｃｅ）として給電信号を受信するように構成される。このようなダイポールタイプの二重偏波アンテナについては、「Ａｎｄｒｅｗ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ」の米国特許第６，０３４，６４９号（名称：『ＤＵＡＬ ＰＯＬＡＲＩＡＥＤ ＢＡＳＥＤ ＳＴＡＴＩＯＮ ＡＮＴＥＮＮＡ』、特許日：２０００年３月７日）、または、「カートライン−ベルケ・カーゲー」により韓国先出願された特許出願番号第２０００−７０１０７８５号（名称：『二重偏波多重帯域アンテナ』、出願日：２０００年９月２８日）に開示されたものが挙げられる。

前記図２に示されるような、ダイポールタイプの二重偏波アンテナは基本的なモデルに相当する形態であって、放射性能の向上、広帯域または狭帯域放射特性の改善、最適化されたサイズおよび形態、製造工程および設置費用などを考慮して、ダイポール素子の放射アームを含めたバランおよび給電構造などに対する多様な構造が提案されている。例えば、図２にて点線で示されるように、特に、ダイポール素子の放射アームは、単に直線形棒状だけでなく、四角形のリング状、または四角板状、またはリボン状などの多様な構造を有することができる。

図３は、従来のダイポールタイプの二重偏波放射素子の第２例示構造図であって、放射アームの構造および給電構造において前記図２に比べて変形した構造を提案する。図３に示された二重偏波放射素子は、相互Ｘ字状に直交する第１および第２ダイポール素子で実現され、第１ダイポール素子は、第１−１および第１−２放射アーム２４２、２４４を備え、第２ダイポール素子は、第２−１および第２−２放射アーム３４２、３４４を備える。この時、第１および第２ダイポール素子の放射アーム２４２、２４４、３４２、３４４は、広帯域特性を有するように、例えば、四角板状の構造を有することが示されている。

また、第１および第２ダイポール素子の給電構造は、図２に示されるような同軸線路を用いる構造ではなく、ストリップライン伝送線路構造を有する。すなわち、図３に示された構造では、給電線路の給電導体部分は、第１および第２ストリップライン２３２、３３２から構成される。第１−１放射アーム２４２を支持しながら給電線路の接地部分を形成するバラン構造の支持台に沿って第１ストリップライン２３２が置かれ、第１ストリップライン２３２は、前記第１−２放射アーム２４４の支持台まで延びて、第１−２放射アーム２４４に、例えば、キャパシタンスカップリング方式で給電信号を伝達する。同じく、第２ストリップライン３３２は、第２−１放射アーム３４２を支持するバラン構造の支持台に沿って置かれ、第２−２放射アーム３４４の支持台まで延びて、第２−２放射アーム３４４に給電信号を伝達する。

図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃおよび図４Ｄは、従来のダイポールタイプの二重偏波放射素子の第３例示構造図であって、図４Ａには平面図、図４Ｂは上側から眺めた斜視図、図４Ｃは下側から眺めた斜視図、図４Ｄは図４Ａ〜図４Ｃ中のストリップラインに対する別途の斜視図を示す。図４Ａ〜図４Ｄに示された二重偏波放射素子は、第１−１および第１−２放射アーム２６２、２６４を備える第１ダイポール素子と、第２−１および第２−２放射アーム３６２、３６４を備える第２ダイポール素子とから構成される。この時、第１および第２ダイポール素子の放射アーム２６２、２６４、３６２、３６４は、広帯域特性を有するように、例えば、前記図２に示された構造において四角リング状の構造がさらに備えられた構造を有し、全体的に四角形状を有する。

図４Ａ〜図４Ｄに示された第１および第２ダイポール素子の給電構造は、前記図３に示されるようなストリップライン伝送線路構造を有する。すなわち、第１ストリップライン２５２は、第１−１放射アーム２６２の支持台から第１−２放射アーム２６４の支持台まで延びる形態で置かれ、第１−２放射アーム２６４に給電信号を伝達する。同じく、第２ストリップライン３５２は、第２−１放射アーム３６２の支持台から第２−２放射アーム３６４の支持台まで延びる形態で置かれ、第２−２放射アーム３６４に給電信号を伝達する。この時、図４Ｄにより明確に示されるように、第１および第２ストリップライン２５２、３５２間の交差部位は、相互連結されないように、エアブリッジ（ａｉｒ ｂｒｉｄｇｅ）形態で設けられる。

図５は、従来のダイポールタイプの二重偏波放射素子の第４例示構造図であって、平面構造を示す。図５に示された二重偏波放射素子は、第１−１および第１−２放射アーム２８２、２８４を備える第１ダイポール素子と、第２−１および第２−２放射アーム３８２、３８４を備える第２ダイポール素子とから構成される。この時、第１および第２ダイポール素子それぞれの放射アーム２８２、２８４、３８２、３８４は、その平面構造が真ん中の折曲げられた形状（表１の形状１）を有し、それぞれ折曲部が順次に相互隣接し、全体的に平面上四方対称となる形状（表１の形状２）に配置される構造を有する。すなわち、それぞれの放射アーム２８２、２８４、３８２、３８４は、まるで２つのサブ放射アームが互いに直角に連結されるのと類似の構造を有することができる。

また、第１および第２ダイポール素子の給電構造は、前記図３または図４に示されるようなストリップライン伝送線路構造を有するが、第１ストリップライン２７２は、第１−１放射アーム２８２の折曲部に備えられる支持台から第１−２放射アーム２８４の折曲部に備えられる支持台まで延びる形態で置かれる。同じく、第２ストリップライン３７２は、第２−１放射アーム３８２の折曲部に備えられる支持台から第２−２放射アーム３８４の折曲部に備えられる支持台まで延びる形態で置かれる。

前記図５に示されるような構造を有するダイポールタイプの二重偏波アンテナについては、本出願人により先出願された韓国特許出願番号第２０１１−９８３４号（名称：『移動通信基地局用二重偏波アンテナおよびこれを用いた多重帯域アンテナシステム』、出願日：２０００年９月２８日）、または「Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｓｙｓｔｅｍｓ」の米国特許第６，７４７，６０６号（名称：『ＳＩＮＧＬＥ ＯＲ ＤＵＡＬ ＰＯＬＡＲＩＺＥＤ ＭＯＬＤＥＤ ＤＩＰＯＬＥ ＡＮＴＥＮＮＡ ＨＡＶＩＮＧ ＩＮＴＥＧＲＡＴＥＤ ＦＥＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥ』、特許日：２００４年６月８日）に開示されたものが挙げられる。

上記のように、多重偏波放射素子を実現するために、放射性能および放射特性、形態およびサイズ、製造方式、設計の容易性などを考慮して、現在多様な研究が進められている。特に、ダイポール素子の放射アームを含めたバランおよび給電構造などに対する多様な構造が提案されている。

本発明の少なくとも一部の実施例では、より最適化された構造およびサイズの最適化、アンテナのより安定した放射特性およびアンテナ設計の容易性を有するようにするための多重偏波放射素子およびこれを備えたアンテナを提供する。

特に、本発明の少なくとも一部の実施例では、放射素子の体積を最小化して、複数の放射素子が配置された場合、配置された放射素子間の影響を最小化することにより、アンテナの全体特性を改善できるようにするための多重偏波放射素子およびこれを備えたアンテナを提供する。

上記の目的を達成するために、本発明の一部の実施例では、多重偏波放射素子において、平面上四方対称に配置される、第１、第２、第３および第４放射アームと、前記第４放射アームおよび第１放射アームに共通に給電し、前記第２放射アームおよび第３放射アームに共通に接地する第１給電線路と、前記第１放射アームおよび第２放射アームに共通に給電し、前記第３放射アームおよび第４放射アームに共通に接地する第２給電線路とを含むことを特徴とする。

前記第１〜第４放射アームそれぞれは、バラン構造を形成する支持台によって個別的に支持されるように構成され、前記第１〜第４放射アームを支持する支持台は、互いに予め設計された間隔で離隔するように設けられる。

前記第１給電線路および前記第２給電線路はそれぞれ、第１ストリップラインおよび第２ストリップラインを給電導体部分として有するストリップライン伝送線路構造を用いて構成される。この時、前記第１ストリップラインは、前記第２放射アームの支持台と前記第３放射アームの支持台との間に置かれる形態で設けられ、前記第４放射アームの支持台と前記第１放射アームの支持台との間まで延びて、前記第４放射アームおよび前記第１放射アームに共通にキャパシタンスカップリング方式で給電信号を伝達するように構成される。また、前記第２ストリップラインは、前記第３放射アームの支持台と前記第４放射アームの支持台との間で置かれる形態で設けられ、前記第１放射アームの支持台と前記第２放射アームの支持台との間まで延びて、前記第１放射アームおよび第２放射アームに共通にキャパシタンスカップリング方式で給電信号を伝達するように構成される。

前記第１〜第４放射素子の配置形態は、全体的に平面上Ｖ字状を示すことができる。

本発明の他の一部の実施例では、多重偏波放射素子を備えたアンテナにおいて、反射板と、前記反射板上に設けられる第１帯域の少なくとも１つの第１放射素子と、前記反射板上に設けられる第２帯域または第３帯域の少なくとも１つの第２または第３放射素子とを含み；前記第１放射素子は、平面上四方対称に配置される、第１、第２、第３および第４放射アームと、前記第４放射アームおよび第１放射アームに共通に給電し、前記第２放射アームおよび前記第３放射アームに共通に接地する第１給電線路と、前記第１放射アームおよび前記第２放射アームに共通に給電し、前記第３放射アームおよび前記第４放射アームに共通に接地する第２給電線路とを含むことを特徴とする。

上記のように、本発明の少なくとも一部の実施例による多重偏波放射素子は、より最適化された構造およびサイズの最適化をもたらすことができ、当該アンテナのより安定した放射特性およびアンテナ設計の容易性を有するようにすることができる。特に、本発明の少なくとも一部の実施例では、放射素子の体積を最小化して、複数の放射素子が配置された場合、配置された放射素子間の影響を最小化することにより、アンテナの全体特性を改善することができる。

一般的なダイポールタイプの放射素子の構成図である。 一般的なダイポールタイプの放射素子の構成図である。 一般的なダイポールタイプの放射素子の構成図である。 従来のダイポールタイプの二重偏波放射素子の第１例示構造図である。 従来のダイポールタイプの二重偏波放射素子の第２例示構造図である。 従来のダイポールタイプの二重偏波放射素子の第３例示構造図である。 従来のダイポールタイプの二重偏波放射素子の第３例示構造図である。 従来のダイポールタイプの二重偏波放射素子の第３例示構造図である。 従来のダイポールタイプの二重偏波放射素子の第３例示構造図である。 従来のダイポールタイプの二重偏波放射素子の第４例示構造図である。 本発明の第１実施例によるダイポールタイプの二重偏波放射素子の構造図である。 本発明の第２実施例によるダイポールタイプの二重偏波放射素子の構造図である。 本発明の第２実施例によるダイポールタイプの二重偏波放射素子の構造図である。 本発明の第２実施例によるダイポールタイプの二重偏波放射素子の構造図である。 本発明の第２実施例によるダイポールタイプの二重偏波放射素子の構造図である。 本発明の一部の実施例によるダイポールタイプの二重偏波放射素子と従来の放射素子との比較図である。 本発明の一部の実施例によるダイポールタイプの二重偏波放射素子を備えた無線通信アンテナの主部構造図である。

以下、本発明による好ましい実施例を、添付した図面を参照して詳細に説明する。下記の説明では、具体的な構成素子などのような特定事項が示されているが、これは、本発明のより全般的な理解のために提供されたものに過ぎず、このような特定事項が本発明の範囲内で所定の変形やあるいは変更がなされ得ることは、この技術分野における通常の知識を有する者には自明というべきであろう。

図６は、本発明の第１実施例によるダイポールタイプの二重偏波放射素子の構造図であって、Ｘ偏波の二重偏波を発生する放射素子の本発明の特徴による基本モデルと見なされる構造が示される。図６に示された本発明の第１実施例による二重偏波放射素子は、例えば、上下左右４方向に平面上四方対称に配置され、全体的にＶ字状を示す、第１、第２、第３および第４放射アーム６２１、６２２、６２３、６２４と、前記第４放射アーム６２４および第１放射アーム６２１に共通に給電し、前記第２放射アーム６２２および第３放射アーム６２３に共通に接地する第１給電線路と、前記第１放射アーム６２１および第２放射アーム６２２に共通に給電し、前記第３放射アーム６２３および第４放射アーム６２４に共通に接地する第２給電線路とを含んで構成される。前記第１給電線路および第２給電線路はそれぞれ、別途の信号源（ｓｉｇｎａｌ ｓｏｕｒｃｅ）として給電信号を受信するように構成される。また、前記各放射アーム６２１〜６２４の長さは使用周波数波長の１／４λ（λ：波長）に設定され、同一軸（垂直軸または水平軸）上にある２つの放射アームの総長さは１／２λで構成される。

図６の例において、第１および第２給電線路は、基本的な同軸線路構造を用いてバラン構造を形成する。これによって、第１給電線路の内部導体４１２は、第４および第１放射アーム６２４、６２１と共通に連結され、第１給電線路の外部導体４１４は、第２および第３放射アーム６２２、６２３と共通に連結される。また、第２給電線路の内部導体５１２は、第１および第２放射アーム６２１、６２２と共通に連結され、第２給電線路の外部導体５１４は、第３および第４放射アーム６２３、６２４と共通に連結される。

図６に示されるように、従来のダイポールタイプの二重偏波放射素子は、基本的に、１つのダイポール素子ごとにそれぞれ別途に給電線路が提供される構造であるが、本発明の実施例では、例えば、第１給電線路の給電導体部分が、４つの放射アームのうち隣接したいずれか２つの放射アームに共通に連結され、残りの２つの放射アームには第１給電線路の接地部分が共通に連結される構造であることが分かる。また、第２給電線路の給電導体部分は、第１給電線路の給電導体部分が共通に連結される２つの放射アームのうちいずれか選択された放射アームおよび前記選択された放射アームと隣接した放射アーム（第１給電線路の給電導体部分が共通に連結されていない放射アーム）と共通に連結される。さらに、第２給電線路の接地部分は、当該第２給電線路の給電導体部分が共通に連結された２つの放射アームを除いた残りの２つの放射アームと共通に連結される。

図６の矢印は、第１〜第４放射アーム６２１〜６２４による電流フローの一例を示しているが、第２給電線路５１２、５１４によって第１および第２放射アーム６２１、６２２に共通に給電して、第１および第２放射アーム６２１、６２２に沿って電流ｉＡ１、ｉＡ２経路が形成される。第１および第２放射アーム６２１、６２２に沿って形成された電流ｉＡ１、ｉＡ２経路のベクトル和に沿った方向に、例えば、垂直軸対比＋４５方向の偏波を形成するための電流ｉＡ１＋ｉＡ２経路が発生する。同じく、第１給電線路４１２、４１４によって第４および第１放射アーム６２４、６２１に共通に給電して、第４および第１放射アーム６２４、６２１に沿って電流ｉＢ１、ｉＢ２経路が形成される。第４および第１放射アーム６２４、６２１に沿って形成された電流ｉＢ１、ｉＢ２経路のベクトル和に沿った方向に、例えば、垂直軸対比−４５方向の偏波を形成するための電流ｉＢ１＋ｉＢ２経路が発生する。

このような構造により、結果的に、第２給電線路と、第１、第２放射アーム６２１、６２２の組み合わせおよび第３、第４放射アーム６２３、６２４の組み合わせによって、「Ｘ」偏波のうち、垂直軸対比＋４５度偏波が発生し、第１給電線路と、第４、第１放射アーム６２４、６２１の組み合わせおよび第２、第３放射アーム６２２、６２３の組み合わせによって、「Ｘ」偏波のうち、垂直軸対比−４５度偏波が発生する。

図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃおよび図７Ｄは、本発明の第２実施例によるダイポールタイプの二重偏波放射素子の構造図であって、図７Ａには平面図、図７Ｂは上側から眺めた斜視図、図７Ｃは下側から眺めた斜視図、図７Ｄは図７Ａ〜図７Ｃ中のストリップラインに対する別途の斜視図を示す。図７Ａ〜図７Ｄに示された、本発明の第２実施例による二重偏波放射素子は、図６に示された実施例と類似に、例えば、全体的にＶ字状を示す、第１、第２、第３および第４放射アーム６４１、６４２、６４３、６４４と、前記第４放射アーム６４４および第１放射アーム６４１に共通に給電し、前記第２放射アーム６４２および第３放射アーム６４３に共通に接地する第１給電線路と、前記第１放射アーム６４１および第２放射アーム６４２に共通に給電し、前記第３放射アーム６４３および第４放射アーム６４４に共通に接地する第２給電線路とを含んで構成される。

この時、図７Ａ〜図７Ｄに示された第１および第２給電線路は、前記図６に示されるような同軸線路を用いる構造ではなく、ストリップライン伝送線路構造を用いて構成される。すなわち、図７Ａ〜図７Ｄに示された構造では、給電線路の給電導体部分は、第１および第２ストリップライン４３２、５３２から構成される。第１〜第４放射アーム６４１〜６４４それぞれは、バラン構造を形成する支持台によって個別的に支持されるように構成され、第１〜第４放射アーム６４１〜６４４を支持する支持台は、互いに予め適切に設計された間隔で離隔するように設けられる。

前記第１ストリップライン４３２は、第２放射アーム６４２の支持台と第３放射アーム６４３の支持台との間で両支持台と相互同一の間隔で離隔する形態で置かれるように設けられ、前記第４放射アーム６４４の支持台と第１放射アーム６４１の支持台との間まで延びて、第４放射アーム６４４および第１放射アーム６４１に共通にキャパシタンスカップリング方式で給電信号を伝達するように構成される。同じく、第２ストリップライン５３２は、第３放射アーム６４３の支持台と第４放射アーム６４４の支持台との間で両支持台と相互同一の間隔で離隔する形態で置かれるように設けられ、前記第１放射アーム６４１の支持台と第２放射アーム６４２の支持台との間まで延びて、第１放射アーム６４１および第２放射アーム６４２に共通にキャパシタンスカップリング方式で給電信号を伝達するように構成される。この時、図７Ｄにより明確に示されるように、第１および第２ストリップライン４３２、５３２間の交差部位は、相互連結されないように、エアブリッジ形態で相互一定間隔を置くように設けられる。この時、第１および第２ストリップライン４３２、５３２を放射アームの支持台の間に正確な離隔間隔を維持しながら設置を容易にするために、通常適切な形態の絶縁材質のスペーサ（ｓｐａｃｅｒ）（図示せず）などが追加的に設けられる。

前記図７Ａ〜図７Ｄに示された構造において、各放射アーム６２１〜６２４を支持する支持台の直立する長さは使用周波数波長の１／４λに設定される。図７Ａ〜図７Ｄにて、各放射アーム６２１〜６２４を支持する支持台は下端の相互連結される形態で構成された例が示されているが、これは、当該放射アーム６２１〜６２４間の相互整列および当該放射アームから構成される放射素子の設置を容易にするためのものであって、他の例においては、各放射アーム６２１〜６２４が個別的に（例えば、アンテナの反射板上に）設けられることも可能である。

図８は、本発明の一部の実施例によるダイポールタイプの二重偏波放射素子と従来の放射素子との比較図であって、例えば、本発明の構造と最も類似していると見られる、前記図５に示されるような従来の一例示構造（平面構造）と、前記図７Ａ〜図７Ｄに示されるような本発明の第２実施例による構造（平面構造）とを重ねて示した。図８に示された従来の一例示構造と、本発明の一例示構造は、隣接した位置に異なる帯域の放射素子が設けられる多重帯域（ｍｕｌｔｉ−ｂａｎｄ）アンテナを設計する場合に、互いに異なる帯域の放射素子間の相互信号干渉を低減し、全体的なアンテナサイズを最適化するのに有利な構造と見なされる。

図８に示されるように、第１−１放射アーム２８２−１、２８２−２および第１−２放射アーム２８４−１、２８４−２と、第２−１放射アーム３８２−１、３８２−２および第２−２放射アーム３８４−１、３８４−２とから構成される従来の実施例による構造は、例えば、８００ＭＨｚ帯域を処理するように設計する場合に、その中心部導体の直径が、例えば、５４ｍｍに設計されなければならないのに対し、本発明の実施例による構造は、その中心部導体の直径が、例えば、２６ｍｍに設計されるとよい。これは、従来の実施例では、実質的に独立した２つの放射アームの間にそれぞれ独立に給電線路が備えられなければならないので、例えば、２つのストリップラインに対応して広い接地領域を確保しなければならない。したがって、従来の実施例では、給電構造のボディが大きくならざるを得ない。

また、図８に示されるように、従来の一実施例による構造は、実質的に放射アームに相当する構造が８つから構成されるとも見なされるが、本発明の実施例では、全体的に＋字状に配置される４つの放射アームのみを用いてＸ偏波を発生することが分かる。これによって、本発明の実施例による構造は、従来の構造と比較して、放射アームに相当する構造の個数が半分に減少し、各放射アームに相当する構造が設けられるのに要求される面積を減少させることができる。

これは、最近需要が急増している多重帯域アンテナ構造において、本発明の実施例による構造が非常に有利であることが分かる。多重帯域アンテナでは、１つのアンテナに複数の周波数帯域を処理し、各帯域ごとに多数の放射素子を含んでいるため、アンテナの限られた大きさによって放射素子間の距離も十分に確保することが容易でない。特に、互いに異なる帯域の隣接した放射素子間の影響によって電気的な特性（ＶＳＷＲ、Ｉｓｏｌａｔｉｏｎなど）だけでなく、アンテナの放射パターンにも大きな影響を及ぼし得る。

図９は、本発明の一部の実施例によるダイポールタイプの二重偏波放射素子を備えたマルチバンド無線通信アンテナの主部構造図であって、例えば、図７Ａ〜図７Ｄに示すような、本発明の第２実施例による構造の第１放射素子６０を第１帯域（例えば、８００ＭＨｚ帯域）の放射素子として反射板１上に設けられることが示されている。また、第２帯域（例えば、２ＧＨｚ帯域）または第３帯域（例えば、２．５ＧＨｚ帯域）の第２または第３放射素子７０−１、７０−２、７０−３、７０−４が第１放射素子６０の左右側の上下側の位置に設けられる。すなわち、全体アンテナシステムの配置構造を四角状とする場合に、四角状の各角部分に第２または第３放射素子７０−１、７０−２、７０−３、７０−４が設けられ、真ん中部分に第１放射素子６０が設けられる構造である。

この時、第１放射素子６０の放射アームと第２または第３放射素子７０−１、７０−２、７０−３、７０−４との間隔ｄは、図８に示された従来の例に比べて、放射素子間の信号干渉を低減しながらも十分な間隔を確保したり減少させることができ、これによって、全体的にアンテナの特性を向上させることができる。また、当該アンテナの反射板１の幅ｗも、従来の例に比べて、より減少させることができ、これによって、全体的なアンテナサイズおよび構造がより最適化可能である。

一方、上記において、第２または第３放射素子７０−１、７０−２、７０−３、７０−４も、前記図６〜図７Ｄに示された本発明の実施例による放射素子構造を有し得ることはもちろんである。また、前記第２または第３放射素子７０−１、７０−２、７０−３、７０−４は、その他にも、従来の多様な方式のダイポールタイプの放射素子構造を採用することができ、全体的な外形形態も、四角や、「c 」字状、または菱形状などの多様な形態を有してもよい。

上記のように、本発明の一実施例による多重偏波放射素子およびこれを備えたアンテナの構成および動作が行われ、一方、上記の本発明の説明では具体的な実施例に関して説明したが、様々な変形が本発明の範囲を逸脱することなく実施可能である。

例えば、上記の説明では、本発明の放射素子を構成する放射アームが、例えば、一字状の棒構造であると説明したが、本発明の他の実施例において、放射アームは、その他にも、四角（菱形）形のような多角形または円形のリング状を有することができ、または四角形の板状などでも実現可能である。

また、前記図７Ａ〜図７Ｄに示された本発明の第２実施例では、第１および第２給電線路がストリップライン構造を用いて構成されると説明したが、第１および第２給電線路は、その他にも、その断面形態が円状、四角状などの多様な形態での導体線路形態で実現してもよい。

このように、本発明の多様な変形および変更があり得、したがって、本発明の範囲は、説明された実施例によって定めるものではなく、請求の範囲と請求の範囲の均等なものによって定められなければならない。

Claims (6)

1. 多重偏波放射素子において、
   平面上四方対称に配置される、第１、第２、第３および第４放射アームと、
   前記第４放射アームおよび前記第１放射アームに共通に給電し、前記第２放射アームおよび前記第３放射アームに共通に接地する第１給電線路と、
   前記第１放射アームおよび前記第２放射アームに共通に給電し、前記第３放射アームおよび前記第４放射アームに共通に接地する第２給電線路とを含むことを特徴とする放射素子。
2. 前記第１〜第４放射アームそれぞれは、バラン構造を形成する支持台によって個別的に支持されるように構成され、前記第１〜第４放射アームを支持する支持台は、互いに予め設計された間隔で離隔するように設けられることを特徴とする請求項１に記載の放射素子。
3. 前記第１給電線路および前記第２給電線路はそれぞれ、第１ストリップラインおよび第２ストリップラインを給電導体部分として有するストリップライン伝送線路構造を用いて構成され、
   前記第１ストリップラインは、前記第２放射アームの支持台と前記第３放射アームの支持台との間に置かれる形態で設けられ、前記第４放射アームの支持台と前記第１放射アームの支持台との間まで延びて、前記第４放射アームおよび前記第１放射アームに共通にキャパシタンスカップリング方式で給電信号を伝達するように構成され、
   前記第２ストリップラインは、前記第３放射アームの支持台と前記第４放射アームの支持台との間で置かれる形態で設けられ、前記第１放射アームの支持台と前記第２放射アームの支持台との間まで延びて、前記第１放射アームおよび前記第２放射アームに共通にキャパシタンスカップリング方式で給電信号を伝達するように構成されることを特徴とする請求項２に記載の放射素子。
4. 前記第１給電線路および前記第２給電線路は、同軸線路構造を用いてバラン構造を形成し、
   第１給電線路の内部導体は、前記第４放射アームおよび前記第１放射アームと共通に連結され、前記第１給電線路の外部導体は、前記第２放射アームおよび前記第３放射アームと共通に連結され、
   前記第２給電線路の内部導体は、前記第１放射アームおよび前記第２放射アームと共通に連結され、前記第２給電線路の外部導体は、前記第３放射アームおよび前記第４放射アームと共通に連結されることを特徴とする請求項１に記載の放射素子。
5. 前記第１〜第４放射アームの配置形態は、全体的に平面上Ｖ字状を示すことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の放射素子。
6. 多重偏波放射素子を備えたアンテナにおいて、
   反射板と、
   前記反射板上に設けられる第１帯域の少なくとも１つの第１放射素子と、
   前記反射板上に設けられる第２帯域または第３帯域の少なくとも１つの第２または第３放射素子とを含み；
   前記第１放射素子は、
   平面上四方対称に配置される、第１、第２、第３および第４放射アームと、
   前記第４放射アームおよび前記第１放射アームに共通に給電し、前記第２放射アームおよび前記第３放射アームに共通に接地する第１給電線路と、
   前記第１放射アームおよび前記第２放射アームに共通に給電し、前記第３放射アームおよび前記第４放射アームに共通に接地する第２給電線路とを含むことを特徴とするアンテナ。