JP3306844B2 - Diversity antenna - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、例えばマイクロ
セルを用いた移動通信で用いる簡易な基地局のアンテナ
に適するダイバーシチアンテナに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a diversity antenna suitable for a simple base station antenna used in mobile communication using, for example, a micro cell.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来のマイクロセルを用いた移動通信に
おいては、基地局側でダイバーシチを行うために、基地
局アンテナが2本設けられている。実際には、設置上の
制限から、2本のアンテナを上下に一体化して配置した
ハイトダイバーシチアンテナや、2本のアンテナを横方
向に離して平行に配置したスペースダイバーシチアンテ
ナが、設置場所に応じて用いられている。また、ビル屋
上等の高い位置に設置するアンテナとしては、その場合
に問題となる水平方向からの干渉を低減するために、垂
直面内の主ビームの方向を下にチルトさせたチルトビー
ムを有するダイバーシチアンテナも用いられている。2. Description of the Related Art In conventional mobile communication using a micro cell, two base station antennas are provided in order to perform diversity on the base station side. Actually, due to installation restrictions, a height diversity antenna in which two antennas are integrated vertically and a space diversity antenna in which two antennas are arranged horizontally apart from each other depending on the installation location Used. In addition, as an antenna installed at a high position such as a building roof, in order to reduce interference from a horizontal direction, which is a problem in that case, the antenna has a tilt beam in which the direction of a main beam in a vertical plane is tilted downward. Diversity antennas have also been used.
【0003】図6、7はこれらの従来のアンテナを示し
たものである。図6Aは、2本のアンテナ6−1、6−
2を上下に間隔Dだけ離して一体化配置したハイトダイ
バーシチアンテナの場合でアンテナ6−1は、間隔d1
をもって上下に配された2つの放射素子6−3を備え、
同様にアンテナ6−2は間隔d1 の2つの放射素子6−
4を備えている。これらアンテナ6−1、6−2は等利
得のもの、つまり同じアンテナが用いられている。下の
アンテナ6−2の下端に各放射素子6−3、6−4と接
続された入出力コネクタ6−5、6−6が取付けられて
いる。FIGS. 6 and 7 show these conventional antennas. FIG. 6A shows two antennas 6-1 and 6-.
Antenna 6-1 in the case of height diversity antenna integrated spaced apart by a distance D 2 up and down, the distance d 1
And two radiating elements 6-3 arranged one above the other,
Similarly antenna 6-2 are two intervals d 1 of the radiating element 6
4 is provided. These antennas 6-1 and 6-2 are of equal gain, that is, the same antenna is used. At the lower end of the lower antenna 6-2, input / output connectors 6-5 and 6-6 connected to the radiating elements 6-3 and 6-4 are attached.
【0004】図6Bは2本のアンテナ6−1、6−2を
横方向に間隔Dだけ離して平行に配置したスペースダイ
バーシチアンテナの場合であり、図7は2本のアンテナ
6−1、6−2を上下に間隔Dだけ離して一体化配置
し、かつ2つの放射素子6−3、2つの放射素子6−4
をそれぞれ位相差励振して、垂直面内の主ビームの方向
を下にチルトさせたチルトビームを有するダイバーシチ
アンテナの場合である。図6B、図7の何れにおいても
アンテナ6−1と6−2は図6Aと同様に同一のもので
ある。FIG. 6B shows a case of a space diversity antenna in which two antennas 6-1 and 6-2 are arranged in parallel in a horizontal direction at a distance D, and FIG. 7 is a diagram showing two antennas 6-1 and 6-2. , Two radiating elements 6-3 and two radiating elements 6-4.
Is a phase difference excitation, and the direction of the main beam in the vertical plane is tilted downward. In both FIG. 6B and FIG. 7, the antennas 6-1 and 6-2 are the same as in FIG. 6A.
【0005】ところで一般に、これらのアンテナを用い
た場合、主ビーム以外の方向においては、主ビームから
の角度的に離れるに従って、周期的に放射電界が零とな
る方向が存在する。しかし、都市部における従来の自動
車電話・携帯電話等のセルラ方式においては、伝搬環境
が多重波伝搬となるため、アンテナの放射電界が零とな
る方向(角度)においても、回りの建物からの散乱波に
より、不感となるエリア(受信電界が許容レベル以下と
なるエリア)は生じなかった。In general, when these antennas are used, there is a direction in which a radiation electric field becomes zero periodically in directions other than the main beam as the distance from the main beam increases. However, in a conventional cellular system such as a mobile phone and a cellular phone in an urban area, since the propagation environment is multi-wave propagation, even in a direction (angle) where the radiated electric field of the antenna becomes zero, scattering from surrounding buildings. The wave did not produce an insensitive area (an area where the received electric field was below the allowable level).
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかし、マイクロセル
を用いた移動通信においては、伝搬環境は見通し伝搬が
支配的となるため、多重波による効果は殆ど無く、アン
テナの放射電界が零となる方向で、不感エリアが生じる
こととなる。即ち図8に示すようにビルディング11の
屋上にアンテナ12が取付けられ、このアンテナ12の
主ビーム(主ローブ)13の方向は水平方向に対し、少
し下向きとされ、その先端は、アンテナ12によるサー
ビスエリア14のエッジ、つまりマイクロセル移動通信
におけるセルエッジ15の方向であり、アンテナ12の
指向特性は垂直面内で主ビーム13に対し、角度的に周
期的にサイドローブが生じ、図7においては第一サイド
ローブ16が主ビーム13より下向きに生じ、主ビーム
13と第一サイドローブ16との間にナル方向が存在
し、不感となるエリア17が生じる。However, in mobile communication using microcells, the propagation environment is dominated by line-of-sight propagation, so that there is almost no effect due to multiple waves and the direction in which the radiated electric field of the antenna becomes zero. Thus, a dead area is generated. That is, as shown in FIG. 8, an antenna 12 is mounted on the roof of a building 11, and the direction of a main beam (main lobe) 13 of the antenna 12 is slightly downward with respect to the horizontal direction. The direction of the edge of the area 14, that is, the direction of the cell edge 15 in the microcell mobile communication, indicates that the directivity of the antenna 12 is such that a side lobe is generated periodically and angularly with respect to the main beam 13 in a vertical plane. One side lobe 16 is generated downward from the main beam 13, a null direction exists between the main beam 13 and the first side lobe 16, and an insensitive area 17 is generated.
【0007】これに対し、従来の技術を用いれば、例え
ばコセカント2乗の形状等にビーム成形した指向性を有
するアレーアンテナを用いることにより、移動側の受信
レベルの均一化が図れる。しかし、この成形ビームを有
するアレーアンテナは、放射素子の振幅・位相を決めら
れた値に設定する必要があり、等振幅・等位相励振のア
レーアンテナに比べると製作時の調整が難しいという欠
点がある。また、ビームの成形性を良くしようとする
と、アンテナの素子数を多くする必要があり、アンテナ
長が長くなるとともに、利得に限界が生じるという欠点
があった。On the other hand, if the conventional technique is used, the reception level on the moving side can be made uniform by using an array antenna having directivity, for example, beam shaped into a cosecant square shape or the like. However, the array antenna having this shaped beam has the disadvantage that the amplitude and phase of the radiating element need to be set to predetermined values, and it is difficult to adjust at the time of manufacture compared to an array antenna of equal amplitude and equal phase excitation. is there. Further, in order to improve the beam formability, it is necessary to increase the number of elements of the antenna, and there is a disadvantage that the antenna length is increased and the gain is limited.
【0008】この発明は、マイクロセルのような比較的
狭く、主として直接波のみで送受信を行う場合に、比較
的簡単な構成で不感エリアの発生を無くすダイバーシチ
アンテナを提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a diversity antenna which is relatively narrow, such as a microcell, and which does not generate an insensitive area with a relatively simple configuration when transmission and reception are performed mainly by direct waves only.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】請求項1の発明では、素
子数と素子間隔との積の値の異なる2つのアレーアンテ
ナが、上下あるいは水平に平行に間隔Dだけ離して配置
され、各々のアンテナにおいて隣接する放射素子の励振
位相がほぼ同相に設定されている。そして、2つのアン
テナの放射素子数と放射素子間隔の積N1 d1 およびN
2d2 の比が、 N2 d2 /N1 d1 =2m/(2m+1)(ただしmは自然数) に設定されている。According to the first aspect of the present invention, two array antennas having different values of the product of the number of elements and the element spacing are arranged vertically or horizontally in parallel and separated by a distance D. The excitation phases of the adjacent radiating elements in the antenna are set to be substantially the same. Then, the number of radiating elements of the two antennas and the radiating element spacing product N 1 d 1 and N
The ratio of 2 d 2 is, N 2 d 2 / N 1 d 1 = 2m / (2m + 1) ( where m is a natural number) is set to.
【0010】請求項2の発明では、素子数と素子間隔と
の積の値の異なる2つのアレーアンテナが、上下あるい
は水平に平行に間隔Dだけ離して配置され、各々のアン
テナにおいて隣接する放射素子の励振位相が各々ほぼ
(360/N1 )°および(360/N2 )°(ただ
し、N1 およびN2 は素子数)に設定されている。請求
項3の発明では、請求項2の発明において、2つのアン
テナの放射素子数と放射素子間隔の積N1 d1 およびN
2 d2 の比が、 N2 d2 /N1 d1 =2(m+1)/(2m+3)(ただしmは自然数) に設定されている。According to the second aspect of the present invention, two array antennas having different values of the product of the number of elements and the element spacing are arranged vertically or horizontally in parallel at a distance D, and adjacent radiating elements in each antenna. Are set to approximately (360 / N 1 ) ° and (360 / N 2 ) ° (where N 1 and N 2 are the number of elements). In the invention of claim 3, characterized in that in the invention of claim 2, the two radiating elements number and radiating element spacing of the antenna product N 1 d 1 and N
The ratio of 2 d 2 is, N 2 d 2 / N 1 d 1 = 2 (m + 1) / (2m + 3) ( where m is a natural number) is set to.
【0011】請求項4の発明では、請求項1、請求項2
又は請求項3の発明において、水平面内指向性が単一指
向性のアンテナを用いている。According to the fourth aspect of the present invention, the first and second aspects are provided.
Alternatively, in the third aspect of the present invention, an antenna having a unidirectional directivity in a horizontal plane is used.
【0012】[0012]
【作用】一般に、等振幅励振したアレーアンテナのサイ
ドローブの方向θm と、ナル(null)の方向θ
n は、次式で与えられる。 ・サイドローブの方向:θm θm =sin-1{(λ/(2πd))[((2m+1)π/N)+φO ]} …(1) ・ナルの方向:θn θn =sin-1{(λ/(2πd))[(2mπ/N)+φo ]}…(2) ここで、dは放射素子間隔、Nは放射素子数、λは波
長、φO は隣接放射素子間の位相差、mは自然数であ
る。なお、式(1)は近似式である。[Action] Generally, the direction theta m of equal amplitude excitation was array antenna sidelobes, the direction of the null (null) theta
n is given by the following equation.・ Side lobe direction: θ m θ m = sin -1 {(λ / (2πd)) [((2m + 1) π / N) + φ O ]} (1) ・ Null direction: θ n θ n = sin -1 {(λ / (2πd)) [(2mπ / N) + φ o ]} (2) where d is the radiating element interval, N is the number of radiating elements, λ is the wavelength, and φ O is between adjacent radiating elements. And m is a natural number. Expression (1) is an approximate expression.
【0013】今、2つのアレーアンテナの素子数をN 1
およびN2 、素子間隔をd1 およびd2 とし、素子数N
1 で放射素子間隔d1 のアレーアンテナのサイドローブ
の方向θm と、素子数N2 で放射素子間隔d2 のアレー
アンテナのナルの方向θn を一致させることを考える。
このとき、放射素子間隔d1 及びd2 の比は次式で与え
られる。 d2 /d1 ={(2mπ/N2 )+φO }/{(2m+1)π/N1 )+φO } …(3) ここで、同相励振した場合は、次式に書き直すことがで
きる。 N2 d2 /N1 d1 =2m/(2m+1) …(4) また、干渉低減のために、水平方向に第一ナルを向ける
場合には、次式のように書き直すことができる。Now, the number of elements of the two array antennas is N 1
And N 2 , and the element spacing d 1 and d 2 , the number of elements N
It is considered that the direction θ m of the side lobe of the array antenna having the radiating element spacing d 1 at 1 matches the null direction θ n of the array antenna having the radiating element spacing d 2 at the number of elements N 2 .
At this time, the ratio between the radiating element intervals d 1 and d 2 is given by the following equation. d 2 / d 1 = {(2mπ / N 2 ) + φ O } / {(2m + 1) π / N 1 ) + φ O } (3) Here, when in-phase excitation is performed, the following equation can be rewritten. N 2 d 2 / N 1 d 1 = 2 m / (2m + 1) (4) When the first null is directed in the horizontal direction to reduce interference, the following equation can be rewritten.
【0014】 N2 d2 /N1 d1 =2(m+1)/(2m+3) …(5) この発明では、式(3)〜(5)で与えられるような関
係が得られる。つまり、ダイバーシチアンテナを構成す
る2本のアレーアンテナの放射素子数と放射素子間隔の
積N1 d1 およびN2 d2 を上記の式(4)又は(5)
で与えられる比に設定する。このとき、素子数N1 で放
射素子間隔d1 のアレーアンテナの第m番目のサイドロ
ーブの方向と、素子数N2 で放射素子間隔d2 のアレー
アンテナの第m番目のナルの方向とが一致する。これに
より、片方のアレーアンテナの放射電界が零となる方向
と、もう一方のアレーアンテナの放射電界が零となる方
向が異なる方向となり、マイクロセル内での不感エリア
(受信電界が許容レベル以下となるエリア)の発生を無
くすことが可能となる。N 2 d 2 / N 1 d 1 = 2 (m + 1) / (2m + 3) (5) In the present invention, the relations given by equations (3) to (5) are obtained. In other words, the product N 1 d 1 and N 2 d 2 of the above formula (4) of the two Areante radiating element number and the radiation element spacing of Na constituting the diversity antenna or (5)
Set to the ratio given by At this time, the direction of the m-th side lobe of the array antenna with the number of elements N 1 and the radiating element spacing d 1 and the direction of the m-th null of the array antenna with the number of elements N 2 and the radiating element spacing d 2 are Matches. As a result, the direction in which the radiated electric field of one array antenna becomes zero is different from the direction in which the radiated electric field of the other array antenna becomes zero, and the dead area in the microcell (when the received electric field is below the allowable level) Area) can be eliminated.
【0015】このとき、セルサイズを決定するセルエッ
ジ方向の放射レベルは、2本のアレーアンテナともほぼ
等しい値となり、等利得アンテナと見なすことが出来、
ダイバーシチアンテナとしての特性(特に、ダイバーシ
チ利得)は、従来のダイバーシチアンテナと同様の特性
を維持している。これに加え、この発明のアンテナで
は、基地局に近い領域においては、一方のアレーアンテ
ナのサイドローブ方向が他方のアレーアンテナのナル方
向となり2本のアレーアンテナが、指向性ダイバーシチ
の動作を合わせ持ち、より高性能なダイバーシチアンテ
ナが実現できる。At this time, the radiation level in the cell edge direction, which determines the cell size, is almost the same for both array antennas, and can be regarded as an equal gain antenna.
The characteristics (particularly, the diversity gain) as the diversity antenna maintain the same characteristics as those of the conventional diversity antenna. In addition, in the antenna of the present invention, in a region close to the base station, the side lobe direction of one array antenna becomes the null direction of the other array antenna, and the two array antennas have the directional diversity operation. A higher performance diversity antenna can be realized.
【0016】また、同時に、2本のアレーアンテナにお
いて隣接する放射素子の励振位相を各々ほぼ(360/
N1 )°および(360/N2 )°の位相差に設定する
ことにより、水平面内にナルを設けることが出来、水平
面からの干渉波の影響に対する低減効果も合わせて持た
すことができる。At the same time, the excitation phases of the adjacent radiating elements in the two array antennas are almost (360 /
By setting the phase difference to (N 1 ) ° and (360 / N 2 ) °, a null can be provided in the horizontal plane, and the effect of reducing the influence of the interference wave from the horizontal plane can be obtained.
【0017】[0017]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
実施例を説明する。図1にこの発明の第一の実施例を示
し、図6と対応する部分に同一符号を付けてある。図1
ではアレーアンテナ6−1は等振幅、同相励振したN1
=2の放射素子6−3からなり、その放射素子間隔d1
とされ、アレーアンテナ6−2は等振幅、同相励振した
N2 =2の放射素子6−4からなり放射素子間隔d2 で
あり、これらアンテナ6−1、6−2は上下に間隔Dだ
け離して配置されている。ここで、放射素子間隔d1 と
d2 の比は、式(4)で与えられる関係に選んである。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention, and portions corresponding to those in FIG. FIG.
In this case, the array antenna 6-1 has N 1 of equal amplitude and in-phase excitation.
= A two radiating elements 6-3, the radiating element spacing d 1
Is a array antenna 6-2 is equal amplitude, the radiating element spacing d 2 consists N 2 = 2 radiating elements 6-4 that phase excitation, the antennas 6-1 and 6-2 by the interval D in the vertical They are placed apart. Here, the ratio between the radiating element intervals d 1 and d 2 is selected according to the relationship given by equation (4).
【0018】図1に示すダイバーシチアンテナの垂直面
内の放射指向性を図2に示す。ここで、N1 =N2 =6
としている。実線曲線2−1はアレーアンテナ6−1の
特性であり、点線曲線2−2はアレーアンテナ6−2の
特性である。ここで、放射素子間隔d1 を0.9波長、
m=2としている。m=2と仮定したことにより、従っ
て式(4)によりd2 は0.72波長であって上段のア
レーアンテナ6−1の第二サイドローブの方向2−3
と、下段のアレーアンテナ6−2の第二ナルの方向2−
4がほぼ一致している。これにより、片方のアレーアン
テナの放射電界が零とならない方向に、もう一方のアレ
ーアンテナの放射電界が零となる方向を設定でき、マイ
クロセル内での不感エリア(受信電界が許容レベル以下
となるエリア)の発生を無くすことが可能となる。FIG. 2 shows the radiation directivity in the vertical plane of the diversity antenna shown in FIG. Here, N 1 = N 2 = 6
And The solid curve 2-1 shows the characteristics of the array antenna 6-1, and the dotted curve 2-2 shows the characteristics of the array antenna 6-2. Here, the radiation element interval d 1 is 0.9 wavelength,
m = 2. Assuming that m = 2, therefore, according to equation (4), d 2 is 0.72 wavelength, and the direction 2-3 of the second side lobe of the upper array antenna 6-1 is 2-3.
And the second null direction 2- of the lower array antenna 6-2.
4 are almost the same. Thus, the direction in which the radiated electric field of one array antenna does not become zero and the direction in which the radiated electric field of the other array antenna becomes zero can be set, and the dead area in the microcell (the received electric field becomes lower than the allowable level) Area) can be eliminated.
【0019】このとき、上段のアレーアンテナ6−1へ
の給電損失が下段のアレーアンテナ6−2の給電損失に
対して多く、その損失差は、上下のアレーアンテナ6−
1、6−2の利得差と相殺され、2本のアレーアンテナ
6−1、6−2はほぼ等利得のアンテナとなる。つまり
放射素子間隔d1 はd2 より大であって、上側のアレー
アンテナ6−1の利得をアレーアンテナ6−2の利得よ
り大とされてある。従って、セルサイズを決定するセル
エッジ方向の放射レベルは、2本のアレーアンテナ6−
1,6−2ともほぼ等しい値となり、ダイバーシチアン
テナとしての特性(特に、ダイバーシチ利得)は、従来
のダイバーシチアンテナと同様の特性を維持している。
これに加え、この実施例のアンテナでは、基地局に近い
領域においては、2本のアレーアンテナ6−1、6−2
の主ビーム以外の放射指向性が垂直面内で交互になるよ
うにされているため、指向性ダイバーシチの動作を合わ
せ持ち、より高性能なダイバーシチアンテナが実現でき
る。At this time, the feed loss to the upper array antenna 6-1 is larger than the feed loss to the lower array antenna 6-2, and the loss difference is the upper and lower array antennas 6-1.
The two array antennas 6-1 and 6-2 cancel out the gain difference of 1 and 6-2, and become antennas of almost equal gain. That radiating element spacing d 1 is a larger than d 2, Aru gain of the upper antenna array 6-1 is larger than the gain of the array antenna 6-2. Therefore, the radiation level in the cell edge direction that determines the cell size is two array antennas 6 −
1, it is approximately equal to as 6-2, characteristics as diversity antenna (particularly, diversity gain) maintains the same characteristics as the conventional diversity antenna.
In addition, in the antenna of this embodiment, in an area close to the base station, two array antennas 6-1 and 6-2 are used.
Since the radiation directivities other than the main beam are alternated in the vertical plane, a higher performance diversity antenna having both directional diversity operations can be realized.
【0020】図3にこの発明の第二の実施例を示す。こ
の場合は形状的には図1の実施例と同一であるが、この
実施例では隣接放射素子6−3間の励振位相差φO を
(360/N1 )°とし、同様に隣接放射素子6−4間
の励振位相差φO は(360/N2 )°に選んでいる。
このとき、2本のアレーアンテナ6−1、6−2とも、
放射素子6−3(6−4)の各垂直面内放射特性の一方
の各第一ナルをアンテナ配列方向に直角の方向に向ける
ことができ、アレーアンテナ6−1、6−2を垂直設置
したとき水平方向にナルを持つビームチルトアンテナが
実現できる。これにより、水平面から来る干渉波の影響
を軽減することが出来る。FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention. In this case, the shape is the same as that of the embodiment of FIG. 1, but in this embodiment, the excitation phase difference φ O between the adjacent radiating elements 6-3 is set to (360 / N 1 ) °. The excitation phase difference φ O between 6-4 is selected to be (360 / N 2 ) °.
At this time, both of the two array antennas 6-1 and 6-2
One of the first nulls of each radiation characteristic in the vertical plane of the radiating element 6-3 (6-4) can be directed in a direction perpendicular to the antenna arrangement direction, and the array antennas 6-1 and 6-2 are installed vertically. Then, a beam tilt antenna having a null in the horizontal direction can be realized. Thereby, the influence of the interference wave coming from the horizontal plane can be reduced.
【0021】ここで、水平方向にナルを持つビームチル
トアンテナの放射素子数と放射素子間隔の積N1 d1 お
よびN2 d2 の比は、式(5)で与えられる関係に選ん
でいる。図4に、図3に示した水平方向にナルを持つビ
ームチルトダイバーシチアンテナの放射指向性を示した
ものである。ここで、N1 =N2 =6とし、放射素子間
隔d1 を0.9波長、m=2、従って式(5)からd2
は約0.77波長としている。図2に示したものと同様
に、m=2と仮定したことにより、水平方向とした第一
ナルと主ローブに対し反対側における上段のアレーアン
テナ6−1の第二サイドローブの方向と、下段のアレー
アンテナ6−2の第二ナルの方向とがほぼ一致してい
る。これにより、片方のアレーアンテナの放射電界が零
とならない方向に、もう一方のアレーアンテナの放射電
界が零となる方向を設定でき、マイクロセル内での不感
エリア(受信電界が許容レベル以下となるエリア)の発
生を無くすことが可能となる。Here, the ratio of the products N 1 d 1 and N 2 d 2 of the number of radiating elements and the spacing between the radiating elements of the beam tilt antenna having a null in the horizontal direction is selected according to the relationship given by equation (5). . FIG. 4 shows the radiation directivity of the beam tilt diversity antenna having a null in the horizontal direction shown in FIG. Here, N 1 = a N 2 = 6, the radiating element spacing d 1 0.9 wavelength, m = 2, thus d 2 from equation (5)
Is about 0.77 wavelength. As shown in FIG. 2, by assuming that m = 2, the direction of the second null of the first array and the second side lobe of the upper array antenna 6-1 on the opposite side to the main lobe, The direction of the second null of the lower array antenna 6-2 substantially matches. Thus, the direction in which the radiated electric field of one array antenna does not become zero and the direction in which the radiated electric field of the other array antenna becomes zero can be set, and the dead area in the microcell (the received electric field becomes lower than the allowable level) Area) can be eliminated.
【0022】このとき、第一の実施例と同様に、上段の
アレーアンテナ6−1への給電損失が下段のアレーアン
テナ6−2の給電損失に対して多く、その損失差は、d
1 >d2 にもとづく上下のアレーアンテナ6−1、6−
2の利得差と相殺され、2本のアレーアンテナ6−1、
6−2はほぼ等利得のアンテナとなる。従って、セルサ
イズを決定するセルエッジ方向の放射レベルは、2本の
アレーアンテナ6−1、6−2ともほぼ等しい値とな
り、ダイバーシチアンテナとしての特性(特に、ダイバ
ーシチ利得)は、従来のダイバーシチアンテナと同様の
特性を維持している。これに加え、このアンテナでは、
基地局に近い領域においては、2本のアレーアンテナ6
−1、6−2の主ビーム以外の放射指向性を交互になる
ようにできるため、指向性ダイバーシチの動作を合わせ
持ち、より高性能なダイバーシチアンテナが実現でき
る。また、このとき、主ビームの両側の第一ナルの一方
が水平方向にあるため、水平方向からの干渉波の影響を
軽減できる。At this time, as in the first embodiment, the feed loss to the upper array antenna 6-1 is larger than the feed loss to the lower array antenna 6-2, and the loss difference is d.
1 > d 2 based on the upper and lower array antennas 6-1 and 6
2 and the two array antennas 6-1,
6-2 is an antenna having almost equal gain. Therefore, the radiation level in the cell edge direction that determines the cell size is substantially the same value for the two array antennas 6-1 and 6-2, and the characteristics (particularly, the diversity gain) as the diversity antenna are different from those of the conventional diversity antenna. Similar characteristics are maintained. In addition to this,
In the area close to the base station, two array antennas 6
Since the radiation directivities other than -1, 6-2 main beams can be alternated, a higher performance diversity antenna having both directional diversity operations can be realized. At this time, since one of the first nulls on both sides of the main beam is in the horizontal direction, the influence of the interference wave from the horizontal direction can be reduced.
【0023】図5は、図4と同様に、図3に示した水平
方向にナルを持つビームチルトダイバーシチアンテナの
放射指向性を示したものであるが、ここでは、図4と異
なり、N1 とN2 が異なる場合を示す。図5では、素子
数N1 を6、素子数N2 を5とし、放射素子間隔d1 を
0.9波長、m=2、従って式(5)からd2 は約0.
93波長としている。図2及び図4に示したものと同様
に、m=2と仮定したことにより、上段のアレーアンテ
ナ6−1の第二サイドローブの方向と、下段のアレーア
ンテナ6−2の第二ナルの方向とがほぼ一致している。
これにより、片方のアレーアンテナの放射電界が零とな
らない方向に、もう一方のアレーアンテナの放射電界が
零となる方向を設定でき、マイクロセル内での不感エリ
ア(受信電界が許容レベル以下となるエリア)の発生を
無くすことが可能となる。FIG. 5 is similar to FIG. 4, but shows the radiation directivity of the beam tilt diversity antenna with a null in the horizontal direction shown in FIG. 3, where, unlike the FIG. 4, N 1 And N 2 are different. In Figure 5, the number of elements N 1 6, the number of elements N 2 and 5, a radiating element spacing d 1 0.9 wavelength, m = 2, therefore d 2 from equation (5) about 0.
The wavelength is 93. 2 and 4, assuming that m = 2, the direction of the second side lobe of the upper array antenna 6-1 and the second null of the lower array antenna 6-2 are assumed. The direction is almost the same.
Thus, the direction in which the radiated electric field of one array antenna does not become zero and the direction in which the radiated electric field of the other array antenna becomes zero can be set, and the dead area in the microcell (the received electric field becomes lower than the allowable level) Area) can be eliminated.
【0024】このとき、上述の実施例と同様に、上段の
アレーアンテナ6−1への給電損失が下段のアレーアン
テナ6−2の給電損失に対して多く、その損失差は、d
1 >d2 にもとづく上下のアレーアンテナ6−1、6−
2の利得差と相殺され、2本のアレーアンテナ6−1、
6−2はほぼ等利得のアンテナとなる。従って、セルサ
イズを決定するセルエッジ方向の放射レベルは、2本の
アレーアンテナ6−1、6−2ともほぼ等しい値とな
り、ダイバーシチアンテナとしての特性(特に、ダイバ
ーシチ利得)は、従来のダイバーシチアンテナと同様の
特性を維持している。これに加え、このアンテナでは、
基地局に近い領域においては、2本のアレーアンテナ6
−1、6−2の主ビーム以外の放射指向性を交互になる
ようにできるため、指向性ダイバーシチの動作を合わせ
持ち、より高性能なダイバーシチアンテナが実現でき
る。また、このとき、主ビームの両側の第一ナルの一方
が水平方向にあるため、水平方向からの干渉波の影響を
軽減できる。At this time, similarly to the above-described embodiment, the power supply loss to the upper array antenna 6-1 is larger than the power supply loss to the lower array antenna 6-2, and the loss difference is d.
1 > d 2 based on the upper and lower array antennas 6-1 and 6
2 and the two array antennas 6-1,
6-2 is an antenna having almost equal gain. Therefore, the radiation level in the cell edge direction that determines the cell size is substantially the same value for the two array antennas 6-1 and 6-2, and the characteristics (particularly, the diversity gain) as the diversity antenna are different from those of the conventional diversity antenna. Similar characteristics are maintained. In addition to this,
In the area close to the base station, two array antennas 6
Since radiation directivities other than -1, 6-2 main beams can be alternated, a higher performance diversity antenna having both directivity diversity operations can be realized. At this time, since one of the first nulls on both sides of the main beam is in the horizontal direction, the influence of the interference wave from the horizontal direction can be reduced.
【0025】なお、上述の各実施例において課題を解決
するための手段の項で述べたように、アレーアンテナの
サイドローブの方向θm を与える式(1)は近似的であ
るため、サイドローブの方向は厳密には正しくない。こ
れを厳密に正しくさせるためには、数値的にサイドロー
ブの方向θm を求める必要がある。また、上記の式は、
等振幅励振時のものであり、不等振幅励振時について
も、厳密には数値的にサイドローブの方向θm を求める
必要がある。しかし、いずれの場合も、近似的には、上
記の方法で十分である。As described in the section of the means for solving the problems in each of the above embodiments, the equation (1) for giving the direction θ m of the side lobe of the array antenna is approximate, and Is not strictly correct. To this strictly correct, numerically it is necessary to obtain the direction theta m sidelobes. Also, the above equation is
Are those at the time of equal amplitude excitation, also at unequal amplitude excitation, strictly speaking, it is necessary to determine the direction theta m of numerically sidelobe. However, in each case, approximately, the above method is sufficient.
【0026】また上述の各計算例は、水平面内指向性が
無指向性のアンテナについて行ったが、水平面内指向性
が双指向性の場合、あるいは単一指向性の場合でも同様
の効果があることは、上述の実施例と同様に言うまでも
ない。無指向性アンテナとするには放射素子6−3、6
−4を例えばダイポールアンテナとし、双指向性とする
には放射素子6−3、6−4を例えば平行平板型のプリ
ントアンテナ、又はスロットアンテナとし、単一指向性
とするには放射素子6−3、6−4を例えばマイクロス
トリップアンテナとすればよい。In each of the above calculation examples, an antenna having an omnidirectional directivity in the horizontal plane has been described. However, a similar effect can be obtained when the directivity in the horizontal plane is bidirectional or unidirectional. It goes without saying that this is the same as in the above-described embodiment. Radiation elements 6-3 and 6 to make an omnidirectional antenna
-4 is a dipole antenna, for example, the radiating elements 6-3 and 6-4 are bi-directional, and the radiating elements 6-6 and 6-4 are, for example, a parallel plate type printed antenna or a slot antenna. 3, 6-4 may be, for example, microstrip antennas.
【0027】上述においてはm=2として一方のアレー
アンテナの第二サイドローブ方向と、他方のアレーアン
テナの第二ナル方向とを一致させたが、m=1として第
一サイドローブ方向と第一ナル方向とを一致させ、ある
いはm=3として第三サブローブ方向と第三ナル方向と
を一致させてもよい。mを大とすると第一サイドロー
ブ、第二サイドローブと他方の第一ナル方向、第二ナル
方向とにずれが生じる。この点からmは通常1,2,3
の何れかとされる。また上述においてはこの発明を二つ
のアレーアンテナを上下に配置したが、図5Bに示した
従来のアンテナと同様に、鉛直方向の二つのアレーアン
テナを水平方向に離して、つまり左右に並べて設け、そ
の放射素子数と放射素子間隔の積N1 d1 およびN2 d
2 を互いに異ならせ、更に式(3)を満足させ、必要に
応じて、式(4)、又は式(5)を満すようにしてもよ
い。放射素子6−3、6−4は2〜10程度、好ましく
は5又は6程度が実用的である。In the above description, when m = 2, the second side lobe direction of one array antenna coincides with the second null direction of the other array antenna. The null direction may be matched, or the third sublobe direction may be matched with the third null direction by setting m = 3. When m is increased, a deviation occurs between the first side lobe, the second side lobe, and the other first null direction and second null direction. From this point, m is usually 1, 2, 3
It is made either of Also, in the above description, the present invention arranges two array antennas vertically, but similarly to the conventional antenna shown in FIG. 5B, two vertical array antennas are horizontally separated, that is, provided side by side, The products N 1 d 1 and N 2 d of the number of radiating elements and the spacing between the radiating elements
2 may be different from each other, and may further satisfy Expression (3), and may satisfy Expression (4) or Expression (5) as necessary. The radiating elements 6-3 and 6-4 are practically about 2 to 10, preferably about 5 or 6.
【0028】[0028]
【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、従来のダイバーシチアンテナと同様の機能をもった
ままで、マイクロセルのような比較的狹いエリアで基地
局に近い領域においては、指向性ダイバーシチの動作を
合わせ持ち、不感エリアをなくし、しかも簡単な構成
で、調整も容易な高性能なダイバーシチアンテナが実現
できる利点がある。As described in detail above, according to the present invention, while having the same function as the conventional diversity antenna, in a relatively small area such as a microcell, which is close to the base station, There is an advantage that it is possible to realize a high-performance diversity antenna that combines the operation of the directional diversity, eliminates the dead area, has a simple configuration, and is easy to adjust.
【図1】請求項1の発明の実施例を示す図。FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the invention of claim 1;
【図2】図1に示した実施例のダイバーシチアンテナの
垂直面内放射指向性を示す図。FIG. 2 is a view showing radiation directivity in a vertical plane of the diversity antenna of the embodiment shown in FIG. 1;
【図3】請求項2の発明の実施例を示す図。FIG. 3 is a diagram showing an embodiment of the invention of claim 2;
【図4】図3に示した実施例のダイバーシチアンテナの
垂直面内放射指向性を示す図。FIG. 4 is a view showing radiation directivity in a vertical plane of the diversity antenna of the embodiment shown in FIG. 3;
【図5】図3に示した実施例の他のパラメータのダイバ
ーシチアンテナの垂直面内放射指向性を示す図。FIG. 5 is a view showing the radiation directivity in the vertical plane of the diversity antenna with other parameters of the embodiment shown in FIG. 3;
【図6】従来技術によるダイバーシチアンテナを示し、
Aは、2本のアンテナを上下に間隔Dだけ離して一体化
配置したハイトダイバーシチアンテナ、Bは、2本のア
ンテナを横方向(左右)に間隔Dだけ離して平行に配置
したスペースダイバーシチアンテナである。FIG. 6 shows a diversity antenna according to the prior art;
A is a height diversity antenna in which two antennas are vertically arranged at an interval D, and B is a space diversity antenna in which two antennas are arranged in parallel in the horizontal direction (left and right) at an interval D. is there.
【図7】垂直面内の主ビームの方向を下にチルトさせた
チルトビームを有する従来のダイバーシチアンテナを示
す図。FIG. 7 is a diagram showing a conventional diversity antenna having a tilt beam in which the direction of a main beam in a vertical plane is tilted downward.
【図8】マイクロセル内にアンテナ指向性にもとづき不
感エリアが生じる様子を示す図。FIG. 8 is a diagram illustrating a state in which a dead area is generated in a microcell based on antenna directivity.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−308222(JP,A) 特開 昭57−26932(JP,A) 特開 昭59−144205(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01Q 3/00 - 3/46 H01Q 21/00 - 25/04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (56) References JP-A-5-308222 (JP, A) JP-A-57-26932 (JP, A) JP-A-59-144205 (JP, A) (58) Field (Int.Cl. 7 , DB name) H01Q 3/00-3/46 H01Q 21/00-25/04
Claims (4)
素子を鉛直方向に多段配置した第一のアレーアンテナ
と、 N2 素子(N2 は2以上の整数)の放射素子を鉛直方向
に多段配置した第二のアレーアンテナとを上下あるいは
左右に配置してなるダイバーシチアンテナにおいて、前記の第一及び第二アレーアンテナの放射素子数と放射
素子間隔の積N 1 d 1 およびN 2 d 2 が、 N 2 d 2 /N 1 d 1 =2m/(2m+1) :mは自然数 の関係を満たすように設定され、 かつ前記第一及び第二のアレーアンテナにおいてそれぞ
れの隣り合う放射素子の励振位相が同相に設定されてい
ることを特徴とするダイバーシチアンテナ。1. A first array antenna in which N 1 (N 1 is an integer of 2 or more) radiating elements are vertically arranged in multiple stages, and a N 2 element (N 2 is an integer of 2 or more) radiating element. In a diversity antenna in which second array antennas arranged in multiple stages in the vertical direction are arranged vertically or horizontally, the number of radiation elements of the first and second array antennas and radiation
The product of element spacings N 1 d 1 and N 2 d 2 is set so that N 2 d 2 / N 1 d 1 = 2 m / (2m + 1): m is a natural number , and diversity antenna excitation phase of each adjacent radiating element is characterized in that it is set to the same phase in the array antenna.
素子を鉛直方向に多段配置した第一のアレーアンテナ
と、 N2 素子(N2 は2以上の整数)の放射素子を鉛直方向
に多段配置した第二のアレーアンテナとを上下あるいは
左右に配置してなるダイバーシチアンテナにおいて、 前記第一及び第二のアレーアンテナの放射素子数と放射
素子間隔の積N1 d1およびN2 d2 が互いに異なり、 かつ前記第一及び第二のアレーアンテナにおいて隣り合
う放射素子の励振位相が各々(360/N1 )°および
(360/N2 )°の位相差に設定されていることを特
徴とするダイバーシチアンテナ。2. A first array antenna in which N 1 (N 1 is an integer of 2 or more) radiating elements are vertically arranged in multiple stages, and a N 2 element (N 2 is an integer of 2 or more) radiating element. In a diversity antenna in which second array antennas arranged in multiple stages in the vertical direction are arranged vertically or horizontally, the products N 1 d 1 and N 1 of the number of radiating elements and the spacing of the radiating elements of the first and second array antennas Unlike 2 d 2 from each other, and said first and second excitation phase of the radiating element adjacent the array antenna each (360 / N 1) ° and (360 / N 2) is set to the phase difference ° A diversity antenna.
射素子数と放射素子間隔の積N1 d1 およびN2 d2
が、 N2 d2 /N1 d1 =2(m+1)/(2m+3) :mは自然数 の関係を満たすように設定されていることを特徴とする
請求項2記載のダイバーシチアンテナ。3. The products N 1 d 1 and N 2 d 2 of the number of radiating elements and the spacing between the radiating elements of the first and second array antennas.
There, N 2 d 2 / N 1 d 1 = 2 (m + 1) / (2m + 3): m is diversity antenna according to claim 2, characterized in that it is set to meet the natural number relationship.
平面内指向性が単一指向性であることを特徴とする請求
項1乃至3のいずれかに記載のダイバーシチアンテナ。4. A diversity antenna as claimed in any one of claims 1 to 3 horizontal plane directivity of the first and second array antenna characterized in that it is a unidirectional.
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---|---|---|---|
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JP30311395 | 1995-11-21 | ||
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