JP2024515294A - 低相互結合の小型セルラ／ｇｎｓｓ複合アンテナ - Google Patents

Abstract

セルラ／ＧＮＳＳ（全地球航法衛星システム）複合アンテナが提供される。前記セルラ／ＧＮＳＳ複合アンテナは、円の円周によって確定される外部領域および内部領域を備える。さらに、前記セルラ／ＧＮＳＳ複合アンテナは、セルラアンテナとＧＮＳＳアンテナとを備える。前記セルラアンテナは、外部領域に配置されたセルラ放射部群を備え、セルラ給電ネットワークに接続されて前記セルラ放射部群を励起させる。ＧＮＳＳアンテナは、内部領域に配置された放射素子を備え、前記円の略中心に位置する中心を有する。

Description

本発明は、一般的にはアンテナに関し、より具体的には、低相互結合の小型セルラ／全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ）複合アンテナに関する。

現代の高精度測位受信機は、全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ）信号の受信と、セルラネットワークを介した補正の送信との両方を提供している。そのため、受信機には、典型的に、ＧＮＳＳアンテナだけでなく、例えば、４Ｇ／ＬＴＥ（第四世代Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）規格のセルラアンテナも搭載される。アンテナは、一般的に、全体的なハウジング寸法を低減するように設計されるため、セルラアンテナとＧＮＳＳアンテナとが、互いに近接しすぎて配置されることがあり、その結果、セルラアンテナとＧＮＳＳアンテナとの間の相互結合が大きくなり、ＧＮＳＳ信号受信中の干渉が増加することがある。

近年、ＧＮＳＳアンテナに比較的近接した位置ではあるが横向きに配置されたセルラアンテナを有するアンテナが提案されている。ＧＮＳＳアンテナとセルラアンテナとの間のアイソレーションについては、約－１０ｄｂ（デシベル）であることが示されている。このような設計によるセルラアンテナは、その高さがＧＮＳＳアンテナの高さを著しく超えるため、このセルラアンテナがＧＮＳＳアンテナの放射パターンに悪影響を及ぼす可能性がある。特に、前述のセルラアンテナは、ＧＮＳＳアンテナの方位角放射パターンの部分的な劣化、ＧＮＳＳアンテナの対称軸に対する位相中心の大幅なオフセット、およびＧＮＳＳアンテナの放射パターンにおける高レベルのバックローブを引き起こす可能性がある。

米国特許第１０４８３６３３号には、積層配置された第一および第二の誘電体基板を含む多機能ＧＮＳＳアンテナが開示されている。これらの基板は金属化層を含み、ＧＮＳＳアンテナおよび４Ｇアンテナの両方の放射素子は、この金属化層を用いて形成されている。セルラアンテナの放射素子は、第一の誘電体板の縁部および側面に配置されている。このような設計において、セルラアンテナはＧＮＳＳアンテナの下に配置され、ＧＮＳＳアンテナの放射パターンに対するセルラアンテナの影響は低減されている。しかし、当該セルラアンテナの放射パターンは、ＧＮＳＳアンテナの金属化層に衝突することで歪む可能性がある。セルラアンテナの設計はＧＮＳＳアンテナの設計に対し対称ではないため、ＧＮＳＳアンテナがセルラアンテナに与える悪影響は、比較的強くなり得る。ＧＮＳＳアンテナとセルラアンテナとの間の相互結合を減少させるため、追加のフィルタも提案されているが、これによりアンテナのコストが増加する。

受信機のハウジングの横寸法を縮小すると、ＧＮＳＳアンテナの接地面も減少する。それに応じてＧＮＳＳアンテナにおける放射パターンのバックローブのレベルが上昇し、マルチパス受信のため、測位誤差が増大する。特にＧＮＳＳ帯域の低周波数帯での事例では、波長に対する接地面面積の比率が最小となるため、その傾向が強い。

米国特許第１０３８１７３４号は、放射パッチと接地面とを接続するワイヤのセットにより放射パターンのバックローブが減少するパッチアンテナを開示している。しかしながら、前記ワイヤーはパッチアンテナの周辺領域に位置するため、この周辺領域にセルラアンテナの素子を配置することが難しくなる。さらに、ＧＮＳＳアンテナのワイヤーとセルラアンテナ素子を近接して配置すると、特に低周波数領域において、セルラアンテナの調整が困難となる。

本発明は、セルラアンテナとＧＮＳＳアンテナとを備えた低相互結合の小型セルラ／ＧＮＳＳ（全地球航法衛星システム）アンテナを提案する。前記セルラアンテナは、放射パターンおよび前記ＧＮＳＳアンテナの位相中心に歪みのない、対称な方位放射パターンを有する。さらに、小型受信機のハウジング内に配置された場合でも、前記ＧＮＳＳアンテナのバックローブが低レベルとなる。

一実施形態では、セルラ／ＧＮＳＳ（全地球航法衛星システム）の複合アンテナが提供される。前記セルラ／ＧＮＳＳ複合アンテナは、円の円周で定義される境界により画定される外部領域と内部領域から構成される。さらに、前記セルラ／ＧＮＳＳ複合アンテナは、セルラアンテナとＧＮＳＳアンテナとを備える。前記セルラアンテナは、外部領域に配置されたセルラ放射部群を備え、セルラ給電ネットワークに接続されて前記セルラ放射部群を励起させる。前記ＧＮＳＳアンテナは内部領域に配置された複数の放射素子を備え、前記複数の放射素子の中心は円の略中心に位置する。

一実施形態では、前記セルラアンテナは、出力ポートをさらに備える。前記セルラ給電ネットワークの出力ポートが、前記セルラアンテナの前記出力ポートとなる。前記ＧＮＳＳアンテナの前記セルラ給電ネットワークおよび接地面は、ＰＣＢ（プリント回路基板）上に配置してもよい。

一実施形態では、前記セルラアンテナの前記セルラ放射部群は、前記ＧＮＳＳアンテナのバックローブのレベルを低くする。前記セルラ放射部群中の各セルラ放射部は、前記円の中心軸に対し略平行な少なくとも一つの垂直導体と、前記円の中心軸に対し略垂直な少なくとも一つの水平導体とを備える。前記セルラアンテナの前記セルラ放射部群の前記少なくとも一つの水平導体と、前記ＧＮＳＳアンテナの前記放射素子とが、ＰＣＢ上に配置される。前記セルラ放射部群の前記少なくとも一つの水平導体は、それぞれが第一の端部と第二の端部とを備え、前記第一の端部は、前記セルラ放射部群の前記少なくとも一つの垂直導体のうちの対応する一つに接続され、前記第二の端部は絶縁される。前記セルラ／ＧＮＳＳ複合アンテナの第一の側は、前記セルラ放射部群の少なくとも一つの水平導体を備え、前記セルラ／ＧＮＳＳ複合アンテナの第二の側は、前記ＧＮＳＳアンテナの接地面を備える。前記セルラ放射部群の前記少なくとも一つの水平導体のそれぞれの第一の端部および第二の端部は、前記中心軸に対する前記第一の端部から前記第二の端部への回転が、前記セルラ／ＧＮＳＳ複合アンテナの前記第一の側に対し反時計回りの方向になるように配置される。

一実施形態では、前記セルラ放射部群は、前記円の中心軸に対して９０度の回転対称で、前記円周のまわりに等距離に配置された、４つの同一のセルラ放射部を備える。

一実施形態において、前記セルラ給電ネットワークは、それぞれが略同一長である第一のマイクロストリップライン、第二のマイクロストリップライン、第三のマイクロストリップライン、および第四のマイクロストリップラインと、ウィルキンソン分配器とを備える。前記第一のマイクロストリップラインの第一の端部は第一のセルラ放射部に接続され、前記第二のマイクロストリップラインの第一の端部は第二のセルラ放射部に接続され、前記第三のマイクロストリップラインの第一の端部は第三のセルラ放射部に接続され、前記第四のマイクロストリップラインの第一の端部は第四のセルラ放射部に接続される。前記第一のマイクロストリップラインの第二の端部と前記第三のマイクロストリップラインの第二の端部とは第一の接合点で互いに接続され、前記第二のマイクロストリップラインの第二の端部と前記第四のマイクロストリップラインの第二の端部とは第二の接合点で互いに接続される。前記ウィルキンソン分配器の第一の入力は前記第一の接合点に接続され、前記ウィルキンソン分配器の第二の入力は前記第二の接合点に接続される。前記ウィルキンソン分配器の出力が、セルラ給電ネットワークの出力ポートとなっている。

本発明の前記効果およびその他の効果については、以下の詳細な説明、および添付の図面を参照することにより、当業者にとって明らかとなろう。

図１Ａは、一以上の実施形態による、セルラ／ＧＮＳＳ（全地球航法衛星システム）複合アンテナの上部等角図を例示的に示す図である。 図１Ｂは、一以上の実施形態による、セルラ／ＧＮＳＳ複合アンテナの底部等角図を例示的に示す図である。 図２は、一以上の実施形態による、セルラアンテナのセルラ給電ネットワークを例示的に示す図である。 図３は、一以上の実施形態による、セルラアンテナの別のセルラ給電ネットワークを例示的に示す図である。 図４Ａは、一以上の実施形態による、セルラ／ＧＮＳＳ複合アンテナの等角図を例示的に示す図である。 図４Ｂは、一以上の実施形態による、セルラ／ＧＮＳＳ複合アンテナの側面図を例示的に示す図である。 図４Ｃは、一以上の実施形態による、セルラ／ＧＮＳＳ複合アンテナの上面図を例示的に示す図である。 図５は、一以上の実施形態による、実装されたセルラアンテナとＧＮＳＳアンテナとのアイソレーションの依存性を示すグラフである。 図６は、一以上の実施形態による、実装されたＧＮＳＳアンテナの子午線角に対する放射パターンを示すグラフである。

本明細書に開示される実施形態は、低相互結合のセルラアンテナとＧＮＳＳアンテナとを備えた小型セルラ／ＧＮＳＳ（全地球航法衛星システム）複合アンテナを提供する。このセルラアンテナは、ＧＮＳＳアンテナの周りに対称に配置され同相で励起される放射素子の円形アンテナアレイから構成される。これによって、セルラアンテナの対称的な放射パターンと、ＧＮＳＳアンテナの対称的な放射パターンおよび位相中心の安定性とが保証される。このセルラアンテナは、位相が方位角に依存しない直線偏波を励起する。このＧＮＳＳアンテナは、位相が方位角に線形依存する右旋円偏波を励起する。したがって、このセルラアンテナとこのＧＮＳＳアンテナとで直交球面高調波が励起され、それゆえに両方のアンテナの位置が相互に近いと、大きなアイソレーションが生じる。本明細書に開示される実施形態は、図面を参照先としてより詳細に説明されており、図面上の同一の参照番号は、同一または類似の要素を表す。

図１Ａ～図１Ｂは、一以上の実施形態による、セルラ／ＧＮＳＳ（全地球航法衛星システム）複合アンテナ１００を例示的に示す図である。図１Ａは、セルラ／ＧＮＳＳ複合アンテナ１００の上部等角図を示し、図１Ｂは、セルラ／ＧＮＳＳ複合アンテナ１００の下部等角図を示す図である。セルラ／ＧＮＳＳ複合アンテナ１００は、セルラアンテナ１０と、ＧＮＳＳアンテナ１１とを備える。

セルラ／ＧＮＳＳ複合アンテナ１００は、円１０４の円周によって定義される境界によって画定または分離される、外部領域１１４および内部領域１１３から構成される。したがって、内部領域１１３は、円１０４の円周の内側を範囲とするエリアであり、外部領域１１４は、円１０４の円周とセルラ／ＧＮＳＳ複合アンテナ１００の外周（すなわち、ＰＣＢ（プリント回路基板）１０７の外周）との間を範囲とするエリアである。円１０４は、半径をＲとし、中心軸１０５を中心とする。

セルラアンテナ１０は、同一のセルラ放射部１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、および１０１ｄがセットとなった円形アンテナアレイと、セルラ給電ネットワーク１０２とを備える。セルラ放射部１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、および１０１ｄは、外部領域１１４内の円１０４の円周のまわりに等距離に配置される。したがって、セルラ放射部１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、および１０１ｄは、中心軸１０５に対し９０度の回転対称性を有する。中心軸１０５は、ＧＮＳＳアンテナ１１が信号を最大レベルで受信する方向に向いている。

セルラ放射部１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、および１０１ｄは、その各々が、適切なセルラネットワークにおいてセルラアンテナ１０の動作を確実に行うように作られた導電素子のセットを備える。例えば、ＬＴＥ（ｌｏｎｇ－ｔｅｒｍ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）セルラアンテナは、６９８ＭＨｚ（メガヘルツ）から９６０ＭＨｚまで、および１４２７．９ＭＨｚから２７００ＭＨｚまでの周波数帯域で動作する。一実施形態では、セルラ放射部１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、および１０１ｄが備える導電性素子のセットは、その各々が、一以上の垂直導体ピンと、一以上の水平導体とを備える。垂直導体ピンは中心軸１０５に対して略平行であり、水平導体は中心軸１０５に対して略垂直である。例えば、図１Ａに示すように、セルラ放射部１０１ａは、垂直導体ピン１１０ａと水平導体１１１ａとを備え、セルラ放射部１０１ｂは、垂直導体ピン１１０ｂと水平導体１１１ｂとを備え、セルラ放射部１０１ｃは、垂直導体ピン１１０ｃと水平導体１１１ｃとを備え、セルラ放射部１０１ｄは、垂直導体ピン１１０ｄと水平導体１１１ｄとを備える。水平導体１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、および１１１ｄは、ＰＣＢ１０８上に配置される。セルラ放射部１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、および１０１ｄの導電素子は、例えば、長手方向の軸が中心軸１０５と一致し、半径が円１０４の半径と等しい円柱状に曲げられたフレキシブルＰＣＢ上に作ることができる。

セルラ給電ネットワーク１０２は、入力ポート１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃ、および１０９ｄと、出力ポートとを備える。各セルラ放射部１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、および１０１ｄは、セルラ給電ネットワーク１０２のそれぞれの入力ポート１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃ、および１０９ｄに接続される。セルラ給電ネットワーク１０２の出力ポートは、セルラアンテナ１０の出力でもあるコネクタ１０３に接続される。セルラ給電ネットワーク１０２は、セルラ放射部１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、および１０１ｄの同相励起を行う。

ＧＮＳＳアンテナ１１は、ＧＮＳＳ周波数帯のＲＨＣＰ波（右旋円偏波）を受信するように調整される。例えば、ＧＮＳＳアンテナ１１は、１１６５ＭＨｚから１３００ＭＨｚまで、および１５３０ＭＨｚから１６０５ＭＨｚまでの周波数帯域で動作してもよい。ＧＮＳＳアンテナ１１は、接地面１０６と、放射素子１１２とを備える。放射経路をＧＮＳＳアンテナの放射素子とすることもできる。放射素子１１２は、内部領域１１３に配置される。したがって、セルラ放射部１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、および１０１ｄは、ＧＮＳＳアンテナ１１のまわりに対称的に配置される。

一実施形態では、接地面１０６は、ＰＣＢ１０７の金属化層であってもよい。本実施形態では、セルラ給電ネットワーク１０２は、ＰＣＢ１０７の別の金属化層内に配置することができる。例えば、図１Ｂは、ＰＣＢ１０７の下部金属化層上にセルラ給電ネットワーク１０２が配置されたセルラ／ＧＮＳＳ複合アンテナ１００の一実施形態を示し、図４Ａは、ＰＣＢ１０７の上部金属化層上にセルラ給電ネットワーク１０２が配置されたセルラ／ＧＮＳＳ複合アンテナ１００の一実施形態を示す。

ＧＮＳＳアンテナ１１は出力コネクタ１０８を備え、出力コネクタ１０８はＰＣＢ１０７上に配置されてもよい。ＧＮＳＳアンテナ１１の中心は、円１０４の中心を通る中心軸１０５に位置する。セルラアンテナ１０のセルラ放射部１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、および１０１ｄは、このように、ＧＮＳＳアンテナ１１の周りに対称的に配置される。

図２は、一以上の実施形態による、セルラアンテナのセルラ給電ネットワーク２００を例示的に示す図である。一実施形態では、セルラ給電ネットワーク２００は、図１のセルラ／ＧＮＳＳ複合アンテナ１００のセルラアンテナ１０のセルラ給電ネットワーク１０２である。セルラ給電ネットワーク２００は、ウィルキンソン分配器２０２、２０３、および２０４を備える。ウイルキンソン分配器２０２および２０３の入力ポートは、それぞれ入力ポート１０９а、１０９ｂ、１０９с、および１０９ｄに接続されており、この接続には、同一長のマイクロストリップライン２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃ、および２０１ｄを用いる。ウィルキンソン分配器２０２および２０３の出力ポートは、同一長のマイクロストリップライン２０５および２０６を用いてウィルキンソン分配器２０４の入力ポートに接続される。ウィルキンソン分配器２０４の出力ポートは、コネクタ１０３に接続される。このようにして、セルラ放射部１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、および１０１ｄの同相励起が行われる。セルラ給電ネットワーク２００の欠点の一つは、ＧＮＳＳアンテナ１１の大幅な損失に寄与することである。ＧＮＳＳアンテナ１１は円偏波信号を受信するように調整されているため、ＧＮＳＳアンテナ１１によって入力ポート１０９а、１０９ｂ、１０９с、および１０９ｄに誘起された波は９０度の位相差を有し、バラスト抵抗２０７および２０８を介して電流が流れてＧＮＳＳ信号電力の一部損失を引き起こす。

図３は、一以上の実施形態による、セルラアンテナのセルラ給電ネットワーク３００を例示的に示す図である。一実施形態では、セルラ給電ネットワーク３００は、図１のセルラ／ＧＮＳＳ複合アンテナ１００のセルラアンテナ１０のセルラ給電ネットワーク１０２となっている。セルラ給電ネットワーク３００によって、セルラ放射部１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、および１０１ｄは同相で励起され、ＧＮＳＳ信号の損失は生じない。図３に示すように、セルラ給電ネットワーク３００は、同一長の４つのマイクロストリップライン３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｃ、および３０８ｄを備える。マイクロストリップライン３０８ａおよび３０８ｃは、それぞれ入力ポート１０９ａおよび１０９сに接続され、マイクロストリップライン３１１は、ウイルキンソン分配器３１０の第一の入力に接続される。マイクロストリップライン３０８ａ、３０８ｃ、および３１１は、接合点３０１で互いに接続される。同様に、マイクロストリップライン３０８ｂおよび３０８ｄは、それぞれが入力ポート１０９ｂおよび１０９ｄに接続され、マイクロストリップライン３０９は、ウィルキンソン分配器３１０の第二の入力に接続される。マイクロストリップライン３０８ｂ、３０８ｄ、および３０９は、接合点３０２で互いに接続される。ウィルキンソン分配器３１０の出力ポートは、コネクタ１０３に接続される。マイクロストリップライン３０８は、マイクロストリップライン３０８ｂと３０８ｃとが交差するはずの地点で断線しており、この断線部に、動作周波数帯域における短絡インピーダンスに近いインピーダンスを有するキャパシタ３０３が接続されている。

ポート１０９ａおよび１０９сは、中心軸１０５（図３では、ページを貫通する形で示されている）に対して互いに１８０度回転した位置にあるため、ＧＮＳＳアンテナ１１が誘起する波は、逆位相となる。さらに、ライン３０８ａおよび３０８ｃは同一長のため、ＧＮＳＳアンテナ１１が誘起するこれらの波もまた、接合点３０１において逆位相となり、接合点３０１で波の減衰が生じる。したがって、ＧＮＳＳアンテナ１１が誘起する波は、ライン３１１に供給されない。同様に、入力ポート１０９ｂおよび１０９ｄは、中心軸１０５に対して互いに１８０度回転した位置にあるため、ＧＮＳＳアンテナ１１が誘起する波は、逆位相となる。ライン３０８ｂおよび３０８ｄは同一長のため、ＧＮＳＳアンテナ１１が誘起するこれらの波もまた、接合点３０２において逆位相となり、接合点３０２で波の減衰が生じる。したがって、ＧＮＳＳアンテナ１１が誘起する波は、ライン３０９に供給されない。このため、ＧＮＳＳアンテナ１１からの電流は、ウィルキンソン分配器３１０のバラスト抵抗器３０４には誘導されず、セルラ給電ネットワーク１０２は、ＧＮＳＳアンテナ１１での損失には寄与しない。

セルラアンテナ１０を整合させるために、リアクタンス性インピーダンスを有する整合素子３０５ａ、３０５ｂ、３０５ｃ、および３０５ｄは、それぞれ、マイクロストリップライン３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｃ、および３０８ｄと直列に接続できる。例えば、整合素子３０５ａ、３０５ｂ、３０５ｃ、および３０５ｄは、インダクタであってもよい。リアクタンス性インピーダンスを有する整合素子３０６および３０７は、それぞれ、マイクロストリップライン３１１および３０９と直列に接続することもできる。例えば、整合素子３０６および３０７は、キャパシタであってもよい。

図４Ａ～図４Ｃは、一以上の実施形態による、セルラ／ＧＮＳＳ複合アンテナ１００を例示的に示す図である。図４Ａは、セルラ／ＧＮＳＳ複合アンテナ１００の等角図を示し、図４Ｂは、セルラ／ＧＮＳＳ複合アンテナ１００の側面図を示し、図４Ｃは、セルラ／ＧＮＳＳ複合アンテナ１００の上面図を示す。

図４Ａ～図４Ｃに示されるセルラ／ＧＮＳＳ複合アンテナ１００の実施の形態では、ＧＮＳＳアンテナ１１の放射素子１１２と、セルラアンテナ１０の水平導体１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、および１１１ｄとは、同一のＰＣＢ４０１上に配置される。ＰＣＢ４０１は、境界線４０２によって分離または画定される、内部領域４０３および外部領域４０４を備える。したがって、内部領域４０３は境界線４０２の内側を範囲とし、外部領域４０４は境界線４０２とＰＣＢ４０１の外周との間を範囲とする。ＧＮＳＳアンテナ１１の放射素子１１２は、ＰＣＢ４０１の内部領域４０３に配置される。セルラアンテナ１０の水平導体１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、および１１１ｄは、ＰＣＢ４０１の外部領域４０４に配置される。ＧＮＳＳアンテナ１１のＬＮＡ（低雑音増幅器）は、ＰＣＢ１０７またはＰＣＢ４０１上に配置することができる。

セルラアンテナ１０のセルラ放射部１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、および１０１ｄは、ＧＮＳＳアンテナ１１のバックローブのレベルを低減するように構成されている。水平導体１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄの全長Ｌ（図４Ｃに、セルラ放射部１０１ａについて例示的に示す）、および垂直導体１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄの高さＨ（図４Ｂに例示的に示す）は、セルラネットワーク周波数帯におけるセルラアンテナ１０の整合、およびＧＮＳＳアンテナ１１のバックローブのレベル低減が確実となるようなものを選択することができる。一実施形態では、高さＨは１５～４０ｍｍ（ミリメートル）の間であり、長さＬは５０～７０ｍｍの間である。

セルラ放射部１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、および１０１ｄそれぞれの水平導体１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、および１１１ｄそれぞれは、第一の端部および第二の端部を備える。図４Ｃは、一例として水平導体１１１ａを例示的に示す。水平導体１１１ａの第一の端部４０３ａは、対応する垂直導体１１０ａに接続され、また水平導体１１１ａの第二の端部４０４ａは、絶縁される。ＧＮＳＳアンテナ１１のバックローブのレベルを低減するため、第一の端部４０３ａおよび第二の端部４０４ａは、図４Ｃに示すとおり、中心軸１０５を中心として第一の端部４０３ａから第二の端部４０４ａへ最小角度で回転したときに、上面図に対し反時計回りとなるように配置される。同様に、水平導体１１１ｂ、１１１ｃ、および１１１ｄは、それぞれ第一の端部および第二の端部を備え、これら第１の端部および第２の端部は、中心軸１０５を中心として第一の端部から第二の端部へ最小角度で回転したときに、上面図に対し反時計回りとなるように配置される。セルラ放射部１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、および１０１ｄの水平導体１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、および１１１ｄは、セルラ／ＧＮＳＳ複合アンテナ１００の第一の（例えば、上部）側に配置され、接地面１０６は、セルラ／ＧＮＳＳ複合アンテナ１００の第二の（例えば、下部）側にあるＰＣＢ１０７上に配置される。

図５および図６は、図４Ａ～４Ｃに示す実施形態に従って実装されたセルラ／ＧＮＳＳ複合アンテナ１００の実験結果を示す。アンテナパラメータは、高さＨ＝２７ｍｍ、長さＬ＝６５ｍｍとした。セルラ給電ネットワーク１０２は、図３に示される実施形態に従って実装し、インダクタは、８ｎＨ（ｎａｎｎｙ Ｈｅｎｒｙ）のインダクタとした。

図５は、実装されたセルラアンテナとＧＮＳＳアンテナとのアイソレーションの依存性を示すグラフ５００を示している。曲線５０１は、セルラ給電ネットワーク１０２がセルラ放射部１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、および１０１ｄに接続された事例に相当する。なお、アイソレーションは、６８０～２５００ＭＨｚの周波数帯域において約－３０ｄｂ以下である。曲線５０２は、セルラ給電ネットワーク１０２がセルラ放射部１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、および１０１ｄに接続されなかった場合の、セルラ放射部のうちの一つである１０１аとＧＮＳＳアンテナ１１との間のアイソレーションを示す。これにより、アイソレーションの値は約－１５ｄｂであることがわかる。したがって、本明細書に開示された実施形態によるセルラ給電ネットワーク１０２の使用によって、セルラアンテナ１０とＧＮＳＳアンテナ１１との間のアイソレーションが改善される。

図６は、ＧＮＳＳアンテナの放射パターン（ｄＢ単位）に対する、子午面角度（度単位）のグラフ６００を示している。曲線６０１は、セルラアンテナの水平導体１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、および１１１ｄを、図４Ｃに示される実施形態に従った方向に向けた事例に相当する。本実施形態では、水平導体１１１ａの第一の端部４０３ａおよび第二の端部４０４ａは、中心軸１０５を中心として第一の端部４０３ａから第二の端部４０４ａへ最小角度で回転したときに、上面図に対し反時計回りとなるように配置されている。上述のとおり、第一の端部４０３ａは垂直導体１１０ａに接続され、第二の端部４０４ａは絶縁されている。水平導体１１１ｂ、１１１ｃ、および１１１ｄも、同様に配置されている。曲線６０２は別の事例に相当し、この事例においてセルラアンテナ１０の水平導体１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄは、前記事例とは異なった方向へ向いている。特に、水平導体１１１ａの第一の端部４０３ａおよび第二の端部４０４ａは、中心軸１０５を中心として第一の端部４０３ａから第二の端部４０４ａへ最小角度で回転したときに、上面図に対し時計回りとなるように配置される。これによって、セルラアンテナ１０の水平導体１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、および１１１ｄを図４Ｃに示される実施形態に従った方向に向けた場合には、－１６ｄｂのバックローブレベルが生じるが、水平導体１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、および１１１ｄを別の方向に向けた場合には、バックローブのレベルが著しく悪化し、－５ｄｂとなることがわかる。

本明細書は、あらゆる点において説明と例示のためのものであり、本発明を限定するものではなく、また、本明細書に開示されている本発明の範囲は、本明細書から決定されるべきものではなく、特許請求の範囲を特許法により許される最大範囲に従って解釈し決定されるべきものである。本明細書に記載および説明された実施の形態は、本発明の原理を例示するものにすぎず、本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく当業者が種々の変更を実施し得ることを理解されたい。当業者であれば、本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく、様々な他の特徴の組み合わせを実施することが可能であろう。

Claims (10)

1. 円の円周によって定義される境界によって画定される外部領域および内部領域と、
   前記外部領域に配置されたセルラ放射部群を備え、前記セルラ放射部群が前記セルラ放射部群を励起するためのセルラ給電ネットワークに接続されたセルラアンテナと、
   前記内部領域に配置され、前記円の略中心に位置する中心を有する放射素子を備えたＧＮＳＳアンテナとを備える、
   ことを特徴とする、セルラ／ＧＮＳＳ（全地球航法衛星システム）複合アンテナ。
2. 前記セルラアンテナはさらに出力ポートを備え、
   前記セルラ給電ネットワークの出力ポートが前記セルラアンテナの前記出力ポートとなる、
   ことを特徴とする、請求項１に記載のセルラ／ＧＮＳＳ複合アンテナ。
3. 前記セルラ給電ネットワークおよび前記ＧＮＳＳアンテナの接地面がＰＣＢ（プリント回路基板）上に配置されている、
   ことを特徴とする、請求項１に記載のセルラ／ＧＮＳＳ複合アンテナ。
4. 前記セルラアンテナの前記セルラ放射部群が、前記ＧＮＳＳアンテナのバックローブのレベルを低くする、
   ことを特徴とする、請求項１に記載のセルラ／ＧＮＳＳ複合アンテナ。
5. 前記セルラ放射部群内の各セルラ放射部が、前記円の中心軸に略平行な少なくとも一つの垂直導体と、前記円の前記中心軸に略垂直な少なくとも一つの水平導体とを備える、
   ことを特徴とする、請求項１に記載のセルラ／ＧＮＳＳ複合アンテナ。
6. 前記セルラアンテナの前記セルラ放射部群の前記少なくとも一つの水平導体と、前記ＧＮＳＳアンテナの前記放射素子とが、ＰＣＢ（プリント回路基板）上に配置される、
   ことを特徴とする、請求項５に記載のセルラ／ＧＮＳＳ複合アンテナ。
7. 前記セルラ放射部群の前記少なくとも一つの水平導体の各々が、第一の端部および第二の端部を備え、
   前記第一の端部が、前記セルラ放射部群の前記少なくとも一つの垂直導体のうちの対応する一つに接続され、前記第二の端部が絶縁される、
   ことを特徴とする、請求項５に記載のセルラ／ＧＮＳＳ複合アンテナ。
8. 前記セルラ／ＧＮＳＳ複合アンテナの第一の側が、前記セルラ放射部群の前記少なくとも一つの水平導体を備え、
   前記セルラ／ＧＮＳＳ複合アンテナの第二の側が、前記ＧＮＳＳアンテナの接地面を備え、
   前記セルラ放射部群の前記少なくとも一つの水平導体の各々の前記第一の端部および前記第二の端部が、前記中心軸の周りの前記第一の端部から前記第二の端部への回転が前記セルラ／ＧＮＳＳ複合アンテナの前記第一の側に対し反時計回り方向となるように配置されている、
   ことを特徴とする、請求項７に記載のセルラ／ＧＮＳＳ複合アンテナ。
9. 前記セルラ放射部群が、前記円の中心軸に対して９０度の回転対称で前記円周を囲んで等距離に配置された４つの同一のセルラ放射部を備える、
   ことを特徴とする、請求項１に記載のセルラ／ＧＮＳＳ複合アンテナ。
10. 前記セルラ給電ネットワークが、
    それぞれ略同一長の第一のマイクロストリップライン、第二のマイクロストリップライン、第三のマイクロストリップライン、および第四のマイクロストリップラインと、
    ウィルキンソン分配器とを備え、
    前記第一のマイクロストリップラインの第一の端部が第一のセルラ放射部に接続され、前記第二のマイクロストリップラインの第一の端部が第二のセルラ放射部に接続され、前記第三のマイクロストリップラインの第一の端部が第三のセルラ放射部に接続され、前記第四のマイクロストリップラインの第一の端部が第四のセルラ放射部に接続され、
    前記第一のマイクロストリップラインの第二の端部と前記第三のマイクロストリップラインの第二の端部とが第一の接合点で接続され、前記第二のマイクロストリップラインの第二の端部と前記第四のマイクロストリップラインの第二の端部とが第二の接合点で接続され、
    前記ウィルキンソン分配器の第一の入力が、前記第一の接合点に接続され、前記ウィルキンソン分配器の第二の入力が、前記第二の接合点に接続され、
    前記ウィルキンソン分配器の出力が、前記セルラ給電ネットワークの出力ポートとなっている、
    ことを特徴とする、請求項１に記載のセルラ／ＧＮＳＳ複合アンテナ。
    
    

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