JP2021184600A - アンテナおよび通信装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】垂直偏波アンテナの放射性能が妨害問題により劣化するという問題を解決するためのアンテナおよび通信装置を提供する。【解決手段】本出願は、アンテナおよび通信装置を開示し、無線通信技術の分野に属する。アンテナは、積み重ねられて配置される水平偏波アンテナおよび垂直偏波アンテナを含む。水平偏波アンテナは放射素子および両面平行ストリップ線路を含む。両面平行ストリップ線路の一端が放射素子に接続される。両面平行ストリップ線路の長さ範囲が、垂直偏波アンテナの動作周波数での両面平行ストリップ線路における電磁波の導波管波長の０．５８から１．３５倍である。本出願において、両面平行ストリップ線路の長さを調整することによって両面平行ストリップ線路の全位相遅れを変化させて、水平偏波アンテナの結合放射場の位相を調整する。具体的には、垂直偏波アンテナの全放射場を変化させて、垂直偏波アンテナの大角度放射能力を向上させるために垂直偏波アンテナの放射角度を調整する目的を達成する。【選択図】図１

Description

本出願は、無線通信技術の分野に関し、特に、アンテナおよび通信装置に関する。
無線ローカルエリアネットワーク（ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｌｏｃａｌ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋ、ＷＬＡＮ）サービスでは、アクセスポイント（ａｃｃｅｓｓ ｐｏｉｎｔ、ＡＰ）の信号帯域幅を改善するために、より多くのアンテナがＡＰへ集積され得る。垂直偏波アンテナおよび水平偏波アンテナがＡＰで積み重ねられて置かれて、ＡＰのサイズを減少させ得る。アンテナは、大角度で強放射を有しかつ遠距離領域到達能力を有して、ＡＰの信号到達距離を確保することを要求される。
ＡＰ厚みによって制限されることで、水平偏波アンテナと垂直偏波アンテナとの間の間隔は小さく、そして結合は強い。それは、垂直偏波アンテナ上方の水平偏波アンテナが下方の垂直偏波アンテナの放射に影響することを表す。これは、垂直偏波アンテナの最大放射角度を減少させ、かつ垂直偏波アンテナの到達距離を短縮させる。すなわち、水平偏波アンテナが垂直偏波アンテナを妨害することで垂直偏波アンテナの放射性能を劣化させる。
本出願は、垂直偏波アンテナの放射性能が妨害問題により劣化するという問題を解決するためのアンテナおよび通信装置を提供する。
第１の態様によれば、アンテナが提供される。アンテナは、積み重ねられて配置される水平偏波アンテナおよび垂直偏波アンテナを含む。水平偏波アンテナは放射素子および両面平行ストリップ線路（ｄｏｕｂｌｅ−ｓｉｄｅｄ ｐａｒａｌｌｅｌ ｓｔｒｉｐ ｌｉｎｅ、ＤＳＰＳＬ）を含む。両面平行ストリップ線路の一端が放射素子に接続される。両面平行ストリップ線路の長さ範囲が、垂直偏波アンテナの動作周波数での両面平行ストリップ線路における電磁波の導波管波長の０．５８から１．３５倍である。
本出願において、垂直偏波アンテナが作用すると、垂直偏波アンテナの放射エネルギーが水平偏波アンテナに結合され、そして放射のために両面平行ストリップ線路を通じて放射素子に伝送される（本出願において、結合を通じて垂直偏波アンテナから水平偏波アンテナによって得られたエネルギーが放射される場が水平偏波アンテナの結合放射場と称される）。この場合、垂直偏波アンテナの全放射場の分布が水平偏波アンテナの結合放射場によって影響される。本出願において、垂直偏波アンテナの全放射場とは、水平偏波アンテナの結合放射場および垂直偏波アンテナの放射場の干渉結果としての放射場を指す。両面平行ストリップ線路の長さを調整することによって両面平行ストリップ線路の全位相遅れを変化させて、水平偏波アンテナの結合放射場の位相を調整する。垂直偏波アンテナの全放射場を変化させて（すなわち、水平偏波アンテナの結合放射場および垂直偏波アンテナの放射場の介入モードを変化させて）、垂直偏波アンテナの大角度放射能力を向上させるために垂直偏波アンテナの放射角度を調整する目的を達成する。本出願において提供される解決策によれば、妨害問題によって引き起こされる垂直偏波アンテナの放射性能の劣化が、アンテナの全高を増加させることなく軽減される。
任意選択により、両面平行ストリップ線路は直線状でない。
任意選択により、放射素子と両面平行ストリップ線路の他端との間の直線距離が導波管波長の０．３６から０．５７倍である。例えば、垂直偏波アンテナの動作周波数が５．５ギガヘルツ（ＧＨｚ）であり、両面平行ストリップ線路内部の材料の比誘電率が４．６であり、かつ材料の厚みが１ミリメートルであれば、放射素子と両面平行ストリップ線路の他端との間の直線距離は１０．９４ミリメートルから１７．３３ミリメートルの範囲である。
本出願において、両面平行ストリップ線路は非直線状であるように設計され、その結果、両面平行ストリップ線路の長さ要件が満たされつつ水平方向における水平偏波アンテナの面積を減少させることができ、それによってアンテナの体積を減少させる。
任意選択により、両面平行ストリップ線路は折線構造（ｂｅｎｄ ｌｉｎｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）および／または曲線構造（ｂｅｎｔ ｌｉｎｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を含む。
任意選択により、垂直偏波アンテナの動作周波数帯域が水平偏波アンテナの動作周波数帯域と同じである。本出願において、垂直偏波アンテナの動作周波数は水平偏波アンテナの動作周波数と同じまたはその近くである。
任意選択により、両面平行ストリップ線路の線路幅が全て等しいわけではなく、すなわち両面平行ストリップ線路は不等線路幅構造である。
本出願において、両面平行ストリップ線路の不等線路幅を設計することによって水平偏波アンテナのインピーダンス整合を実装できる。
任意選択により、放射素子はダイポール素子である。例えば、放射素子は両面プリントダイポール素子である。
任意選択により、垂直偏波アンテナはモノポールアンテナである。
任意選択により、水平偏波アンテナは基板を更に含む。両面平行ストリップ線路も放射素子も基板に配置される。
任意選択により、アンテナは、接地板を更に含む。垂直偏波アンテナは接地板に配置され、そして水平偏波アンテナは、垂直偏波アンテナの一側であって接地板から離れた側に配置される。
第２の態様によれば、通信装置が提供される。通信装置は、無線周波数回路および第１の態様のいずれか１つに係るアンテナを含む。無線周波数回路はアンテナに接続される。
本出願において提供される技術的解決策は少なくとも以下の有益な効果を有する。
本出願において提供されるアンテナは、積み重ねられて配置される水平偏波アンテナおよび垂直偏波アンテナを含む。両面平行ストリップ線路の長さが、垂直偏波アンテナの動作周波数での両面平行ストリップ線路における電磁波の導波管波長の０．５８から１．３５倍である。垂直偏波アンテナが作用すると、垂直偏波アンテナの全放射場の分布が水平偏波アンテナの結合放射場によって影響される。両面平行ストリップ線路の長さを調整することによって両面平行ストリップ線路の全位相遅れを変化させて、水平偏波アンテナの結合放射場の位相を調整する。垂直偏波アンテナの全放射場を変化させて、すなわち、水平偏波アンテナの結合放射場および垂直偏波アンテナの放射場の介入モードを変化させて、垂直偏波アンテナの大角度放射能力を向上させるために垂直偏波アンテナの放射角度を調整する目的を達成する。本出願において提供される解決策によれば、妨害問題によって引き起こされる垂直偏波アンテナの放射性能の劣化が、アンテナの全高を増加させることなく軽減される。これは、大角度ピッチ平面上の垂直偏波アンテナの利得を増加させ、そして垂直偏波アンテナの遠距離領域放射能力を向上させる。このように、通信装置の厚みを増加させることなく製品のコンパクト設計を実現できる。加えて、アンテナの遠距離領域放射能力が改善され、その結果、通信装置の信号到達範囲を拡大できる。このように、通信装置の配備密度、配備される通信装置の量、および費用を削減できる。
本出願の一実施形態に係るアンテナの概略構造図である。 本出願の一実施形態に係る水平偏波アンテナの概略構造図である。 本出願の一実施形態に係る水平偏波アンテナの第１の側の上面図である。 本出願の一実施形態に係る水平偏波アンテナの第２の側の上面図である。 本出願の一実施形態に係る両面平行ストリップ線路の概略構造図である。 本出願の一実施形態に係る別の水平偏波アンテナの概略構造図である。 関連技術におけるアンテナおよびシミュレーションを通じて得られたシミュレートされた放射パターンを図示する。 関連技術における別のアンテナおよびシミュレーションを通じて得られた放射場パターンを図示する。 本出願の一実施形態に係るアンテナおよびシミュレーションを通じて得られた放射場パターンを図示する。 図７、図８および図９における放射場パターンの７５°接平面の場分布の概略図である。 本出願の一実施形態に係る通信装置の概略構造図である。
本出願の目的、技術的解決策および利点をより明確にするために、以下更に、本出願の実施形態において提供されるアンテナおよび通信装置を添付図面を参照しつつ詳細に記載する。
図１は、本出願の一実施形態に係るアンテナの概略構造図である。図１に図示されるように、アンテナは、積み重ねられて配置される水平偏波アンテナ０１および垂直偏波アンテナ０２を含む。図２は、本出願の一実施形態に係る水平偏波アンテナの概略構造図である。図１および図２に図示されるように、水平偏波アンテナ０１は放射素子０１１および両面平行ストリップ線路０１２を含む。両面平行ストリップ線路０１２の一端が放射素子０１１に接続される。
両面平行ストリップ線路０１２の長さ範囲が、垂直偏波アンテナ０２の動作周波数での両面平行ストリップ線路０１２における電磁波の導波管波長の０．５８から１．３５倍である。
導波管波長は、電磁波が垂直偏波アンテナ０２の動作周波数で両面平行ストリップ線路０１２において伝送される波長である。導波管波長は、動作周波数、両面平行ストリップ線路のサイズ、ならびに両面平行ストリップ線路内部の材料の比誘電率および厚みと相関される。両面平行ストリップ線路の長さが１つの導波管波長を調整し、そして対応する位相変動が３６０°である。
任意選択により、図１および図２を参照すると、水平偏波アンテナ０１は基板０１３を更に含む。放射素子０１１および両面平行ストリップ線路０１２は両方とも基板０１３に配置される。両面平行ストリップ線路０１２内部の材料は基板０１３の材料である。基板はプリント回路板（ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ、ＰＣＢ）でよい。例えば、垂直偏波アンテナ０２の動作周波数は５．５ＧＨｚであり、基板０１３の比誘電率が４．６であり、そして基板０１３の厚みが１ミリメートルである。この場合、両面平行ストリップ線路０１２における電磁波の導波管波長は３０．４ミリメートルである。両面平行ストリップ線路０１２の長さ範囲は１７．６３ミリメートルから４１．０４ミリメートルである。任意選択により、基板０１３はエポキシ樹脂板である。
結論として、本出願の実施形態はアンテナを提供する。アンテナは、積み重ねられて配置される水平偏波アンテナおよび垂直偏波アンテナを含む。両面平行ストリップ線路の長さは、垂直偏波アンテナの動作周波数での両面平行ストリップ線路における電磁波の導波管波長の０．５８から１．３５倍である。垂直偏波アンテナが作用すると、垂直偏波アンテナの放射場の分布が水平偏波アンテナの結合放射場によって影響される。両面平行ストリップ線路の長さを調整することによって水平偏波アンテナの両面平行ストリップ線路の全位相遅れを変化させて、水平偏波アンテナの結合放射場の位相を調整する。垂直偏波アンテナの全放射場を変化させて、すなわち、水平偏波アンテナの結合放射場および垂直偏波アンテナの放射場の介入モードを変化させて、垂直偏波アンテナの大角度放射能力を向上させるために垂直偏波アンテナの放射角度を調整する目的を達成する。本出願において提供される解決策によれば、妨害問題によって引き起こされる垂直偏波アンテナの放射性能の劣化を、アンテナの全高を増加させることなく軽減できる。
水平偏波アンテナ０１は２つの反対側を有しており、それぞれ垂直偏波アンテナから離れた第１の側および垂直偏波アンテナに近い第２の側である。図３は、本出願の一実施形態に係る水平偏波アンテナの第１の側の上面図である。図４は、本出願の一実施形態に係る水平偏波アンテナの第２の側の上面図である。図２、図３および図４を参照すると、放射素子０１１は両面プリント放射素子である。放射素子０１１は、基板０１３の第１の側に設けられる第１の腕０１１１および基板０１３の第２の側に設けられる第２の腕０１１２を含む。両面平行ストリップ線路０１２は、基板０１３の第１の側に設けられる第１の導体０１２１および基板０１３の第２の側に設けられる第２の導体０１２２を含む。第１の導体０１２１および第２の導体０１２２は同じ形状および同じ線路幅を有する。具体的には、基板０１３上の第１の導体０１２１の正投影が基板０１３上の第２の導体０１２２の正投影と完全に一致する。第１の腕０１１１は第１の導体０１２１に接続され、そして第２の腕０１１２は第２の導体０１２２に接続される。
本出願の実施形態において、水平偏波アンテナは１つの放射素子および１つの両面平行ストリップ線路を含む、または水平偏波アンテナは複数の放射素子および複数の両面平行ストリップ線路を含む。放射素子の量は両面平行ストリップ線路の量と同じである。各両面平行ストリップ線路は１つの放射素子に接続される。例えば、図１から図４を参照すると、水平偏波アンテナ０１は４つの放射素子０１１および４つの両面平行ストリップ線路０１２を含む。
任意選択により、図２から図４を参照すると、水平偏波アンテナ０１は給電点０１４を更に含む。両面平行ストリップ線路０１２の一端が放射素子０１１に接続され、そして他端が給電点０１４に接続される。給電点０１４は、両面平行ストリップ線路０１２における第１の導体０１２１を通じて放射素子０１１における第１の腕０１１１に給電し、そして両面平行ストリップ線路０１２における第２の導体０１２２を通じて放射素子０１１における第２の腕０１１２に給電する。
任意選択により、水平偏波アンテナが複数の放射素子および複数の両面平行ストリップ線路を含むとき、複数の放射素子は軸対称または中心対称に配置され、そして複数の両面平行ストリップ線路は１つの給電点に接続される。例えば、図２から図４を参照すると、水平偏波アンテナ０１における４つの放射素子０１１は中心対称に配置され、そして給電点０１４は４つの放射素子０１１の対称中心に設けられる。給電点は中心給電点とも称されてよい。任意選択により、給電点は金属パッチである。給電点は円形状、矩形状等でよい。
本出願の実施形態において、水平偏波アンテナは同軸ケーブルを使用することによって給電されてよく、そして同軸ケーブル（図に示さず）は給電点に接続される。水平偏波アンテナに含まれる放射素子の量がＮであり、かつＮが１より大きい整数であれば、水平偏波アンテナはＮ素子アンテナとも称されてよい。それに対応して、水平偏波アンテナはＮの両面平行ストリップ線路を含み、そしてＮの両面平行ストリップ線路および給電点は給電ネットワークを形成して、同軸ケーブルによって伝送されるエネルギーをＮの放射素子に移動する。それゆえに、Ｎの放射素子に給電できる。給電点は１対Ｎパワースプリッタに接続される。１対Ｎパワースプリッタは、同軸ケーブルによって伝送されるエネルギーをＮの経路へ分割し、そしてＮの経路のエネルギーを給電点を通じてＮの両面平行ストリップ線路にそれぞれ伝送できる。
任意選択により、図１から図４を参照すると、両面平行ストリップ線路０１２は直線状でない。すなわち、両面平行ストリップ線路０１２の長さが放射素子０１１と給電点０１４との間の距離より大きい。任意選択により、放射素子０１１と両面平行ストリップ線路０１２の他端との間の直線距離（すなわち、放射素子０１１と給電点０１４との間の直線距離）が導波管波長の０．３６から０．５７倍である。例えば、垂直偏波アンテナ０２の動作周波数が５．５ＧＨｚであり、両面平行ストリップ線路０１２内部の材料の比誘電率が４．６であり、かつ材料の厚みが１ミリメートルであれば、放射素子０１１と両面平行ストリップ線路０１２の他端との間の直線距離は１０．９４ミリメートルから１７．３３ミリメートルの範囲である。
任意選択により、両面平行ストリップ線路は折線構造および／または曲線構造を含む。例えば、図５は、本出願の一実施形態に係る両面平行ストリップ線路の概略構造図である。図５（ａ）に図示されるように、両面平行ストリップ線路０１２は鋸歯形状の折線構造である。代替的に、図５（ｂ）に図示されるように、両面平行ストリップ線路０１２は方形状の折線構造である。代替的に、図５（ｃ）に図示されるように、両面平行ストリップ線路０１２は曲線構造である。図５における両面平行ストリップ線路の構造は単に例示のために使用される。両面平行ストリップ線路の形状は本出願の実施形態において限定されない。図１から図４を参照すると、両面平行ストリップ線路０１２は方形状の折線構造である。例えば、両面平行ストリップ線路０１２の長さが２７．７２ミリメートルである。図２を参照すると、放射素子０１１と給電点０１４との間の距離ｄが１５．９６ミリメートルである。両面平行ストリップ線路０１２の第１の曲部の長さｗ１が２．９４ミリメートルであり、第２の曲部の長さｗ２が５．８８ミリメートルであり、そして第３の曲部の長さｗ３が２．９４ミリメートルである。
本出願の本実施形態において、両面平行ストリップ線路は非直線状であるように設計され、その結果、両面平行ストリップ線路の長さ要件が満たされつつ水平方向における水平偏波アンテナの面積を減少させることができ、それによってアンテナの体積を減少させる。
代替的に、両面平行ストリップ線路０１２は直線状でよい。これは本出願の実施形態において限定されない。
任意選択により、両面平行ストリップ線路は不等線路幅を有する、すなわち、両面平行ストリップ線路の線路幅は全て等しいわけではない。例えば、両面平行ストリップ線路の２つの端の線路幅が両面平行ストリップ線路の中間部の線路幅より小さい。両面平行ストリップ線路の不等線路幅を設計することによって水平偏波アンテナのインピーダンス整合を実装できる。
任意選択により、水平偏波アンテナにおける放射素子はダイポール素子である。図２から図４を参照すると、ダイポール素子０１１に含まれる第１の腕０１１１および第２の腕０１１２は両面平行ストリップ線路０１２の軸周りに対称に配列される。すなわち、第１の腕０１１１の延長方向が第２の腕０１１２の延長方向と反対である。
代替的に、水平偏波アンテナにおける放射素子は別の種類の放射素子でよく、例えば、スロット放射素子でよい。この場合、水平偏波アンテナはスロットアンテナである。
任意選択により、垂直偏波アンテナはモノポールアンテナである。垂直偏波アンテナの動作周波数帯域が水平偏波アンテナの動作周波数帯域と同じでよい。例えば、垂直偏波アンテナおよび水平偏波アンテナの両方の動作周波数帯域が５ＧＨｚ周波数帯域でよい。
任意選択により、図６は、本出願の一実施形態に係る別の水平偏波アンテナの概略構造図である。図６に図示されるように、水平偏波アンテナ０１は複数の導波器０１５および複数の反射器０１６を更に含む。複数の導波器０１５および複数の反射器０１６は全て基板０１３の第１の側に設けられ、かつ放射素子０１１の周りに均等に配列される。例えば、図６は、水平偏波アンテナが４つの導波器０１５および４つの反射器０１６を含むことを示す。
任意選択により、図１を参照すると、アンテナは、接地板０３を更に含む。垂直偏波アンテナ０２は接地板０３に配置され、そして水平偏波アンテナ０１は、垂直偏波アンテナ０２の一側であって接地板０３から離れた側に配置される。接地板０３は金属板でよい。
本出願の実施形態において、垂直偏波アンテナ、積み重ねられて配置される垂直偏波アンテナおよび従来の水平偏波アンテナ、ならびに本出願の実施形態において提供されるアンテナに更にシミュレーションが別々に行われる。シミュレーション結果は次の通りである：
図７は、関連技術におけるアンテナおよびシミュレーションを通じて得られたシミュレートされた放射パターンを図示する。図８は、関連技術における別のアンテナおよびシミュレーションを通じて得られた放射場パターンを図示する。図９は、本出願の一実施形態に係るアンテナおよびシミュレーションを通じて得られた放射場パターンを図示する。図７、図８および図９において、左の図はアンテナの概略構造図であり、そして右の図は、左の図に示されるアンテナに対応するシミュレートされた放射パターンである。図７から図９に図示されるアンテナは各々接地板Ｄを含む。シミュレートされた放射パターンは、接地板Ｄに垂直な断面上のアンテナの放射場を表す。図中の矢印は、接地板Ｄに垂直であり、かつ接地板Ｄから離れた方向を指し示す。接地板Ｄの反射効果により、アンテナの放射エネルギーの大部分が−９０°から＋９０°の範囲である。
図７に図示されるように、アンテナは、接地板Ｄに配置される垂直偏波アンテナＶを含む。垂直偏波アンテナＶの最大利得方向が５０°である。
図８に図示されるように、アンテナは、積み重ねられて接地板Ｄに配置される垂直偏波アンテナＶおよび従来の水平偏波アンテナＨ１を含む。従来の水平偏波アンテナＨ１の結合によって影響されて、垂直偏波アンテナＶの最大利得放射角度が０°に縮小し、そして最大利得方向が４３°である。図７および図８の比較を通じて、従来の水平偏波アンテナが大角度（例えば、７５°）である垂直偏波アンテナの利得の低下を引き起こすことを学ぶことができる。結果的に、垂直偏波アンテナの到達距離が減少する。
図９に図示されるように、アンテナは、積み重ねられて接地板Ｄに配置される垂直偏波アンテナＶおよび水平偏波アンテナＨ２を含む。水平偏波アンテナＨ２は、図２に図示される水平偏波アンテナ０１でよい。水平偏波アンテナＨ２の両面平行ストリップ線路を曲げることによって水平偏波アンテナの結合放射場の位相が調整され、その結果、垂直偏波アンテナの最大利得放射角度が大角度に変化する。垂直偏波アンテナの最大利得方向が５４°であり、図８における最大利得方向４３°を上回り、かつ図７における最大利得方向５０°も上回る。すなわち、水平偏波アンテナＨ２が積み重ねられたあと、垂直偏波アンテナＶは大角度でより高い利得およびより長い到達距離を有する。
図８および図９における放射場は垂直偏波アンテナＶの放射場であり、そして放射場は、水平偏波アンテナが作用しないときにシミュレーションを通じて得られる。垂直偏波アンテナＶの動作周波数が５．５ＧＨｚであり、水平偏波アンテナＨ１および水平偏波アンテナＨ２の両面平行ストリップ線路内部の材料の比誘電率が４．６であり、そして材料の厚みが１ミリメートルである。図８における水平偏波アンテナＨ１における両面平行ストリップ線路の長さが１４．６ミリメートルである（すなわち、５．５ＧＨｚの動作周波数で、両面平行ストリップ線路の長さは、両面平行ストリップ線路における電磁波の導波管波長の０．４８倍である）。図９における水平偏波アンテナＨ２における両面平行ストリップ線路の長さが２７．７２ミリメートル（すなわち、５．５ＧＨｚの動作周波数での両面平行ストリップ線路における電磁波の導波管波長の０．９１倍）である。
図７および図８の比較を通じて、図８において、垂直偏波アンテナＶに従来の水平偏波アンテナＨ１が積み重ねられたあと、垂直偏波アンテナＶの放射場パターンが縮小する、すなわち、垂直偏波アンテナＶの信号到達範囲が小さくなることを学ぶことができる。図７および図９の比較を通じて、図９において、垂直偏波アンテナＶに本出願の実施形態において提供される水平偏波アンテナＨ２が積み重ねられたあと、垂直偏波アンテナＶの放射場パターンが拡大する、すなわち、垂直偏波アンテナＶの信号到達範囲が大きくなることを学ぶことができる。それゆえに、本出願の本実施形態において提供されるアンテナは垂直偏波アンテナの遠距離領域放射能力を改善する。
例えば、図１０は、図７における垂直偏波アンテナＶ、図８におけるアンテナＶ＋Ｈ１における垂直偏波アンテナＶ、および図９におけるアンテナＶ＋Ｈ２における垂直偏波アンテナＶの放射場パターンの７５°接平面の場分布の概略図である。７５°接平面はアンテナの７５°ピッチ平面である。表１は、７５°ピッチ平面上の３つのアンテナの平均利得（単位：デシベル（ｄＢ））を一覧にする。
Figure 2021184600
表１を参照すると、７５°ピッチ平面上の図８における垂直偏波アンテナＶの平均利得は７５°ピッチ平面上の図７における垂直偏波アンテナＶの平均利得より小さい。７５°ピッチ平面上の図９における垂直偏波アンテナＶの平均利得は７５°ピッチ平面上の図７における垂直偏波アンテナＶの平均利得より大きい。表１および図１０から、本出願の実施形態において提供されるアンテナが大角度ピッチ平面上の垂直偏波アンテナの利得を増加させることができることを学ぶことができる。
結論として、本出願の実施形態はアンテナを提供する。アンテナは、積み重ねられて配置される水平偏波アンテナおよび垂直偏波アンテナを含む。両面平行ストリップ線路の長さが、垂直偏波アンテナの動作周波数での両面平行ストリップ線路における電磁波の導波管波長の０．５８から１．３５倍である。垂直偏波アンテナが作用すると、垂直偏波アンテナの全放射場の分布が水平偏波アンテナの結合放射場によって影響される。両面平行ストリップ線路の長さを調整することによって両面平行ストリップ線路の全位相遅れを変化させて、水平偏波アンテナの結合放射場の位相を調整する。具体的には、垂直偏波アンテナの全放射場を変化させて、垂直偏波アンテナの大角度放射能力を向上させるために垂直偏波アンテナの放射角度を調整する目的を達成する。本出願において提供される解決策によれば、妨害問題によって引き起こされる垂直偏波アンテナの放射性能の劣化が、アンテナの全高を増加させることなく軽減される。これは、大角度ピッチ平面上の垂直偏波アンテナの利得を増加させ、そして垂直偏波アンテナの遠距離領域放射能力を向上させる。
図１１は、本出願の一実施形態に係る通信装置の概略構造図である。図１１に図示されるように、通信装置は、アンテナ１０および無線周波数回路２０を含む。アンテナ１０は、図１に図示されるアンテナでよい。アンテナ１０は、垂直偏波アンテナ０２ならびに図２から図４および図６のいずれか１つに図示される水平偏波アンテナ０１を含む。アンテナ１０は無線周波数回路２０に接続される。
任意選択により、アンテナ１０は同軸ケーブルを通じて無線周波数回路２０に接続される。図１１を参照すると、無線周波数回路２０は同軸ケーブルＬ１を通じて水平偏波アンテナ０１に接続される。例えば、同軸ケーブルＬ１の一端が水平偏波アンテナ０１の給電点０１４に接続され、そして同軸ケーブルＬ１の他端が接地板０３の表面に曲げられる。同軸ケーブルＬ１の他端は接地板０３の表面に沿って延在し、そして無線周波数回路２０に接続される。
本出願の本実施形態において、垂直偏波アンテナ０２も無線周波数回路２０に接続される。例えば、図１１を参照すると、無線周波数回路２０は同軸ケーブルＬ２を通じて垂直偏波アンテナ０２に接続される。代替的に、アンテナ１０は、接地板０３に印刷される伝送線路を更に含んでよく、そして垂直偏波アンテナ０２は伝送線路を通じて無線周波数回路２０に接続される。
任意選択により、通信装置はＡＰまたは基地局である。
結論として、本出願の実施形態が通信装置を提供し、そして通信装置はアンテナを含む。本出願の実施形態において提供される解決策によれば、妨害問題によって引き起こされる垂直偏波アンテナの放射性能の劣化を、アンテナの全高を増加させることなく軽減できる。それゆえに、通信装置の厚みを増加させることなく製品のコンパクト設計を実現できる。加えて、本出願の実施形態において提供されるアンテナにおいて、大角度ピッチ平面上の垂直偏波アンテナの利得を増加させ、そして垂直偏波アンテナの遠距離領域放射能力が向上される。それゆえに、通信装置の信号強度を増加させることができ、そして通信装置の信号到達範囲を拡大できる。このように、通信装置の配備密度、配備される通信装置の量、および費用を削減できる。
本出願の実施形態において、用語「第１の」、「第２の」および「第３の」は単に説明の目的で使用され、相対的重要性の表示または含意として理解されないものとする。
本出願における用語「および／または」は、関連した対象を記載するための連想関係だけを記載しており、３つの関係が存在し得ることを表す。例えば、Ａおよび／またはＢは以下の３つのケースを表し得る：Ａだけが存在する、ＡもＢも存在する、およびＢだけが存在する。加えて、本明細書における記号「／」は、通常、関連した対象間の「または」の関係を示す。
上記説明は単に本出願の任意選択の実施形態であり、本出願を限定するとは意図されない。本出願の概念および原理から逸脱することなくなされるいずれの変更、均等な置換または改善も本出願の保護範囲内に収まるべきである。
０１ 水平偏波アンテナ
０２ 垂直偏波アンテナ
０３ 接地板
０１１ 放射素子、ダイポール素子
０１２ 両面平行ストリップ線路
０１３ 基板
０１４ 給電点
０１５ 導波器
０１６ 反射器
０１１１ 第１の腕
０１１２ 第２の腕
０１２１ 第１の導体
０１２２ 第２の導体
１０ アンテナ
２０ 無線周波数回路
Ｄ 接地板
Ｈ１ 従来の水平偏波アンテナ
Ｈ２ 水平偏波アンテナ
Ｌ１ 同軸ケーブル
Ｌ２ 同軸ケーブル
Ｖ 垂直偏波アンテナ

Claims (10)

  1. 積み重ねられて配置される水平偏波アンテナおよび垂直偏波アンテナを備え、前記水平偏波アンテナが放射素子および両面平行ストリップ線路を備え、前記両面平行ストリップ線路の一端が前記放射素子に接続され、
    前記両面平行ストリップ線路の長さ範囲が、前記垂直偏波アンテナの動作周波数での前記両面平行ストリップ線路における電磁波の導波管波長の０．５８から１．３５倍である、アンテナ。
  2. 前記両面平行ストリップ線路が直線状でない、請求項１に記載のアンテナ。
  3. 前記放射素子と前記両面平行ストリップ線路の他端との間の直線距離が前記導波管波長の０．３６から０．５７倍である、請求項２に記載のアンテナ。
  4. 前記両面平行ストリップ線路が折線構造および／または曲線構造を備える、請求項２または３に記載のアンテナ。
  5. 前記垂直偏波アンテナの動作周波数帯域が前記水平偏波アンテナの動作周波数帯域と同じである、請求項１から４のいずれか一項に記載のアンテナ。
  6. 前記両面平行ストリップ線路の線路幅が全て等しいわけではない、請求項１から５のいずれか一項に記載のアンテナ。
  7. 前記放射素子がダイポール素子である、請求項１から６のいずれか一項に記載のアンテナ。
  8. 前記垂直偏波アンテナがモノポールアンテナである、請求項１から７のいずれか一項に記載のアンテナ。
  9. 前記アンテナが接地板を更に備え、前記垂直偏波アンテナが前記接地板に配置され、前記水平偏波アンテナが、前記垂直偏波アンテナの一側であって前記接地板から離れた側に配置される、請求項１から８のいずれか一項に記載のアンテナ。
  10. 通信装置であって、前記通信装置が無線周波数回路および請求項１から９のいずれか一項に記載のアンテナを備え、前記無線周波数回路が前記アンテナに接続される、通信装置。
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