JP3339661B2 - 無線基地局アンテナ - Google Patents

無線基地局アンテナ

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JP3339661B2 JP18564194A JP18564194A JP3339661B2 JP 3339661 B2 JP3339661 B2 JP 3339661B2 JP 18564194 A JP18564194 A JP 18564194A JP 18564194 A JP18564194 A JP 18564194A JP 3339661 B2 JP3339661 B2 JP 3339661B2
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俊和 堀
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は移動通信方式における無
線基地局で用いるアンテナに関し、特に、地下街等に設
置する無線基地局のアンテナに係る。
【0002】
【従来の技術】近年、移動通信システムは、例えば、ポ
ケットベル、携帯電話、自動車電話等々として、実生活
の身近かな所で使われつつある。
【0003】これらの殆どは、電話回線網と接続された
無線基地局と、人間が携帯し、あるいは自動車などの移
動体に取り付けられた移動局との間を無線回線で結ん
で、移動局が無線基地局を介して他の端末との間で通話
や情報の授受を行なうものである。
【0004】移動局はその性格上、小形軽量で、低消費
電力であることが要求されるから、送信電力も小である
ものが多いが、基地局側は、移動局の呼出しなども行な
う都合上、それなりのエリアをカバーする必要があるの
で、送信電力も比較的大きく設定される。
【0005】また、多くの移動局と、良好な条件で通話
を維持する目的で、アンテナは、ビルの屋上などの高い
位置に設置されることが多い。使用周波数は、数百MH
z〜数GHzが用いられるが、周波数の有効利用や、移
動局のアンテナの大きさ等を考えると高い周波数の電波
を使うことが有利である。
【0006】しかし、非常に高い周波数では、電波の減
衰が激しい上、直進性が強く、これを移動通信に用いる
ことは、実用的でないので、通常ビルの陰等にも多少廻
り込みの期待できる数GHz以下の周波数の電波が使わ
れる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、移動
通信方式における無線基地局のアンテナは、事情の許す
限り、条件の良い場所に設置されるが、近年都市空間や
移動体通信の使われ方が多様になって来るにつれ、従来
の、基地局とそのアンテナ構造では対応し切れない場所
が増えて来ている。
【0008】その一つは、例えば地下街であり、また道
路に設けられたトンネル、地下駐車場、電波の進入し難
い構造や電波を吸収したり遮蔽効果の大きい材質で作ら
れた大規模建造物などが、これに相当する。
【0009】このようなときは、それぞれの場所(例え
ば、地下街)専用の基地局やアンテナを設ける必要が生
ずる。この場合のアンテナは、所望の範囲を均等にカバ
ーする特性のものが望まれる。
【0010】そして、このような目的で使われるアンテ
ナは、実際には、地下構造物等の天井部や壁面の高い位
置に設けるのが良いことが想定される。しかしながら従
来このような使われ方をするアンテナについての具体的
な技術について、開示されていなかった。
【0011】また、先に述べたような数GHz程度の周
波数を用いる場合、アンテナの近くに金属導体板がある
場合には、その金属導体板の影響によりアンテナの放射
指向性が変化する。この金属導体板の影響を少なくする
ためには、アンテナ素子を金属導体板から、かなり、距
離を離す必要があり、天井設置という観点からは問題が
あった。また、天井に近付けたときの影響も明らかでな
かった。
【0012】本発明は、このような従来の課題に鑑み、
地下街のような場所の天井に設置することが可能で簡潔
な構造の無線基地局アンテナを提供することを目的とし
ている。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、上述の
課題は前記特許請求の範囲に記載した手段により解決さ
れる。
【0014】すなわち、請求項1の発明は、円形導体板
の平面内に、棒状または筒状、または、少なくともその
一部がコイル状のアンテナ素子を、その軸心が、導体板
の平面と垂直に交わるように配すると共に、導体板が上
側に、アンテナ素子が下側になるような構造と成し、
記アンテナ素子の長さを、使用波長の約1/2に設定
し、前記円形導体板の半径を、使用波長の約0.5〜約
3.5に設定し、前記アンテナ素子の長手方向の中心と
導体板との距離を、使用波長の約0.37〜約0.47
に設定したことにより、所望の範囲を均等にカバーす
る放射指向性を有することを特徴とする無線基地局用ア
ンテナである。
【0015】
【0016】請求項の発明は、請求項1の無線基地局
用アンテナにおいて、アンテナ素子をホイップアンテナ
として構成したものである。請求項の発明は、請求項
1の無線基地局用アンテナにおいて、アンテナ素子をダ
イポールアンテナとし、その給電点と導体板との距離を
使用波長の約0.37〜約0.47に設定したものであ
る。
【0017】
【作用】本発明においては、アンテナ素子を、平面形状
円形金属導体板上に、その軸心が金属導体板の平面と
直交するように設置し、アンテナ素子の長さを使用波長
の約1/2に、また、円形金属導体板の半径を使用波長
の約0.5波長から約3.5波長の間に、さらに、平面
形状の円形金属導体板とアンテナの中心との距離を、使
用波長の約0.37波長から約0.47波長の間に、選
んでいる。したがって本発明によれば、アンテナ素子
から放射される電波が所望の範囲を均等にカバーするた
め、アンテナの放射指向性は、平面形状の金属導体板の
効果により、地下街等の天井設置に適した特性となる。
以下実施例に基づいて本発明の作用等について説明す
る。
【0018】
【0019】
【0020】図は本発明の第の実施例を示す図であ
って、導体板が円形であり、アンテナ素子としてダイポ
ールアンテナを用いた場合の例を示している。同図にお
いて、(a)は斜視図、(b)は側面図であり、数字符
号5はアンテナ素子、4は金属導体板、3はアンテナ素
子保持部材を表わしている。
【0021】同図(b)における英字符号Aは金属導体
板の半径、英字符号Bはアンテナ素子の長さ、英字符号
Dはアンテナ素子5の長手方向の中心から金属導体板4
までの距離を表わしており、この場合、Aは使用電波の
波長の0.5〜3.5に間に、Bは使用電波の波長の1
/2弱、Dは使用電波の波長の0.37〜0.47の
間に設定されている
【0022】図は本発明のアンテナを実際に設置した
例を示す図であって、先に図で示した円形の金属導体
板を有するアンテナを、地下街の天井に設置した例を示
している。
【0023】同図において、数字符号4は金属導体板、
5はアンテナ素子(ダイポールアンテナ)、6は地下街
の天井面、7は地下街の床面、8は基地局装置を表わし
ている。また、英字符号Dは、アンテナ素子5の長手方
向の中心から金属導体板4までの距離、Hは、アンテナ
素子5の長手方向の中心から床面7までの距離、Lは、
アンテナ素子5の直下から床面7の点Pまでの距離、θ
はアンテナ素子5の長手方向の中心と前記P点を結ぶ直
線とアンテナ素子の転方向の中心線との成す角度を示し
ている。
【0024】同図に示すように、アンテナ高をH、アン
テナ直下から点Pまでの距離をL、鉛直方向から点Pを
見込む角度をθとしたときの、距離Lと角度θの関係を
に示す。図中のパラメータはアンテナ高Hであり、
通常の地下街の天井の高さを考慮して、3m、4m、5
mの場合について計算している。
【0025】同図から明らかなように、距離Lが30m
程度以上になると、鉛直方向からの角度θは80°以上
となり、一方、距離Lが100m程度になっても、角度
θは88°程度である。この結果から、照射領域の周辺
のレベルを高くするためには、θ=80〜88°方向の
レベルを高くすれば良いことがわかる。
【0026】ところで、金属導体平面板上に設置したア
ンテナの放射指向性を決定する構造パラメータは、金属
導体平面板とアンテナ中心との距離Dと、金属導体平面
板の大きさである。ここでは、金属導体平面板を円形と
仮定し、金属導体平面板の半径をAとする。
【0027】金属導体平面板とアンテナ中心との距離D
に対するθ=90°および80°方向の利得を、図
示す。同図の(a)は90°方向の指向性利得、(b)
は80°方向の指向性利得を示している。横軸は、金属
導体平面板とアンテナ中心との距離Dを波長で規格化し
た値である。
【0028】また、図中のパラメータは金属導体平面板
の半径Aを波長で規格化した値である。計算において
は、アンテナとしてダイポールアンテナを仮定してい
る。ここで、θ=90°方向の利得は、金属導体平面板
の半径Aの変化に対してほぼ一定の値を取る。
【0029】一方、θ=90°方向の利得は、金属導体
平面板の半径Aの変化に対して単調に増加する。図
ら明らかなように、θ=90°および80°方向の各々
について利得を最大にする金属導体平面板とアンテナ中
心との距離Dが存在する。図に、金属導体平面板の半
径Aに対して最大利得を与える距離Dを示す。
【0030】同図から明らかなように、θが80°〜9
0°の方向において、アンテナの利得が最大値をとるた
めには、金属導体平面板とアンテナ中心との距離Dを約
0.37波長から約0.47波長の間に選べばよいこと
が分かる。
【0031】以上述べたように、金属導体平面板とアン
テナ中心との距離Dを約0.37波長から約0.47波
長の間に選ぶことにより、θ=80〜88°方向のレベ
ル、すなわち照射領域の周辺のレベルを高くすることが
でき、天井設置に適した放射指向性を有するアンテナが
実現できる。
【0032】なお、本実施例として、ダイポールアンテ
ナを天井に設置する場合について述べたが、垂直面内の
放射指向性がほぼ等しいアンテナであれば、全く同様に
適用できる。例えば、水平面内の放射指向性が無指向性
で無い場合についても同様である。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
移動通信方式における地下街等の天井に設置するに適し
た放射指向性を有するアンテナを、容易に実現できる利
点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第の実施例を示す図である。
【図2】本発明のアンテナを実際に設置した例を示す図
である。
【図3】距離Lと角θとの関係を示す図である。
【図4】金属導体平面板とアンテナ素子中心との距離D
と角度θ方向の利得との関係を示す図である。
【図5】金属導体平面板の半径Aに対して最大利得を与
える距離Dの関係を示す図である。
【符号の説明】 アンテナ素子 2,4 金属導体板 3 アンテナ素子保持部材 6 天井面 7 床面 8 基地局装置
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−286223(JP,A) 特開 昭63−234607(JP,A) 特開 平3−49403(JP,A) 特開 昭59−104802(JP,A) 特開 平1−114099(JP,A) 実開 平6−52212(JP,U) 実開 昭51−93644(JP,U) 実開 昭63−196101(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01Q 19/10 H01Q 9/16 H04B 7/26

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 円形導体板の平面内に、棒状または筒
    状、または、少なくともその一部がコイル状のアンテナ
    素子を、その軸心が、導体板の平面と垂直に交わるよう
    に配すると共に、導体板が上側に、アンテナ素子が下側
    になるような構造と成し、前記アンテナ素子の長さを、使用波長の約1/2に設定
    し、 前記円形導体板の半径を、使用波長の約0.5〜約3.
    5に設定し、 前記 アンテナ素子の長手方向の中心と導体板との距離
    を、使用波長の約0.37〜約0.47に設定し たことにより、所望の範囲を均等にカバーする放射指向
    性を有することを特徴とする無線基地局用アンテナ。
  2. 【請求項2】 アンテナ素子はホイップアンテナである
    請求項1記の無線基地局用アンテナ。
  3. 【請求項3】 アンテナ素子はダイポールアンテナであ
    り、その給電点と導体板との距離を使用波長の約0.3
    7〜約0.47に設定したものである請求項1記載の無
    線基地局用アンテナ。
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