JP3410357B2

JP3410357B2 - アンテナ装置

Info

Publication number: JP3410357B2
Application number: JP09927298A
Authority: JP
Inventors: 智弘関; 繁雄福田; 俊和堀
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1998-04-10
Filing date: 1998-04-10
Publication date: 2003-05-26
Anticipated expiration: 2018-04-10
Also published as: JPH11298238A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は屋内などで無線通信
する場合に利用できるアンテナ装置に関し、特に指向特
性の切替が可能なアンテナ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】屋内で無線通信を行うための無線通信シ
ステムは、例えば文献「T.Tsutsumi and K.Ujiie,"Alta
ir Products of 19GHz Radio LAN System,"MWE'93 Micr
owaveWorkshop Digest,pp.201-206,1993.」に示されて
いる。この種の無線通信システムにおいては、基地局と
端末局との間でＴＤＭＡ（Time Division Multiple Acc
ess：時分割多元接続）通信を実施する。また、図９に
示すように、基地局と端末局にそれぞれビームの方向を
選択可能なセクタアンテナを用いている。

【０００３】図９の例では、基地局と端末局がそれぞれ
６種類のビーム方向を選択可能なセクタアンテナを用い
ている。また、基地局と端末局とがセクタアンテナのビ
ームの方向を切り替えることにより、それらの間の伝送
パスを様々に変化させることができる。

【０００４】基地局と端末局との間の伝送パスには、直
接波だけでなく反射波を利用したパスも含まれる。各セ
クタアンテナのビームの方向を切り替えることにより、
通信品質が良好な伝送パスが選択される。基地局と端末
局がそれぞれが６種類のビーム方向を選択できるセクタ
アンテナを用いる場合には、それらのセクタアンテナの
ビーム方向の組み合わせにより３６通りの伝送パスを選
択できる。

【０００５】また、各セクタアンテナのビーム方向の組
み合わせと通信品質との関連を予め記録したテーブルを
用いることにより、品質の良好な伝送パスの選択が容易
になる。従って、使用中の伝送パスに障害が発生した場
合に、品質の良い伝送パスに短時間で切り替えることが
できる。屋内での無線通信においては、室内の壁面で生
じる反射波の影響により、基地局と端末局の位置に応じ
て通信品質が大きく変化する。従って、図９に示すよう
な伝送パスの切替によって通信品質を改善することが必
要になる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、多数の
ビーム方向が選択可能なセクタアンテナを用いる場合に
は、ビーム方向の切替制御が複雑になるのは避けられな
い。また、多数のビーム方向が選択可能なセクタアンテ
ナは小型化が難しいので、この種のアンテナを用いると
基地局及び端末局の小型化が困難になる。

【０００７】また、アンテナのビーム方向の選択だけで
は、壁間の往復反射波の抑圧はできない。このため、伝
送速度を更に高速化するためには、セクタアンテナのビ
ーム幅を更に小さくする必要がある。従って、更にアン
テナの多セクタ化及び大型化が必要になる。本発明は室
内などの無線通信に利用されるアンテナ装置において、
アンテナのビーム方向の切替制御の簡略化を可能にする
とともに、高い通信品質の確保を可能にすることを目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１のアンテナ装置
は、第１素子アンテナ，第２素子アンテナ，第３素子ア
ンテナ及び第４素子アンテナが所定の方向に並べて配置
されたアンテナアレーと、第１の９０度移相器と、第２
の９０度移相器と、第１の入力端子，第２の入力端子，
第１の出力端子及び第２の出力端子を備え、前記第１の
出力端子が前記第１素子アンテナと接続され、前記第２
の出力端子が前記第１の９０度移相器を介して前記第２
素子アンテナと接続された第１のハイブリッド回路と、
第３の入力端子，第４の入力端子，第３の出力端子及び
第４の出力端子を備え、前記第３の出力端子が前記第２
の９０度移相器を介して前記第３素子アンテナと接続さ
れ、前記第４の出力端子が前記第４素子アンテナと接続
された第２のハイブリッド回路と、給電入力端子，第５
の出力端子及び第６の出力端子を備え、前記第５の出力
端子に前記第１のハイブリッド回路の第１の入力端子が
接続され、前記第６の出力端子に前記第１のハイブリッ
ド回路の第２の入力端子及び第２のハイブリッド回路の
第３の入力端子が接続され、前記給電入力端子を前記第
５の出力端子及び第６の出力端子に選択的に接続する切
替手段とを設けたことを特徴とする。

【０００９】このアンテナ装置を送信に利用する場合に
ついて説明する。切替手段が第１の選択状態の場合、前
記給電入力端子に印加される電力は、前記第５の出力端
子から第１のハイブリッド回路の第１の入力端子に印加
される。この電力は、第１のハイブリッド回路の第１の
出力端子から第１素子アンテナに給電される。同時に、
第１のハイブリッド回路の第２の出力端子に現れる９０
度位相のずれた電力が、第１の９０度移相器を経て第２
素子アンテナに給電される。

【００１０】つまり、切替手段が第１の選択状態の場合
には、第１素子アンテナ及び第２素子アンテナに互いに
逆相で給電される。一方、切替手段が第２の選択状態の
場合、前記給電入力端子に印加される電力は、前記第６
の出力端子から第１のハイブリッド回路の第２の入力端
子及び第２のハイブリッド回路の第３の入力端子に印加
される。

【００１１】第１のハイブリッド回路の第２の入力端子
に印加される電力は、第１の出力端子から第１素子アン
テナに給電される。第１の出力端子では位相が９０度ず
れるので、前記給電入力端子の位相に対して位相が９０
度ずれた電力が第１素子アンテナに給電される。また、
第１のハイブリッド回路の第２の出力端子に現れる電力
が、第１の９０度移相器を経て第２素子アンテナに給電
される。従って、前記給電入力端子の位相に対して位相
が９０度ずれた電力が第２素子アンテナに給電される。

【００１２】第２のハイブリッド回路の第３の入力端子
に印加される電力は、第３の出力端子から第２の９０度
移相器を介して第３素子アンテナに給電される。従っ
て、第３素子アンテナに給電される電力の位相は、前記
給電入力端子の位相に対して９０度ずれる。また、第２
のハイブリッド回路の第４の出力端子に現れる電力が、
第４素子アンテナに給電される。第４の出力端子には位
相が９０度ずれた電力が現れるので、第４素子アンテナ
には前記給電入力端子の位相に対して９０度位相がずれ
た電力が給電される。

【００１３】つまり、切替手段が第２の選択状態の場合
には、前記給電入力端子の位相に対して９０度位相がず
れた電力が第１素子アンテナ，第２素子アンテナ，第３
素子アンテナ及び第４素子アンテナに給電される。すな
わち、第１素子アンテナ，第２素子アンテナ，第３素子
アンテナ及び第４素子アンテナは互いに同相で給電され
る。

【００１４】このアンテナ装置においては、切替手段の
選択状態の切替によって指向特性が切り替わる。従っ
て、このアンテナ装置は２種類のビーム方向を有するセ
クタアンテナとして利用できる。特に、このアンテナ装
置の２種類のビーム方向は、後述するように、室内にお
ける無線通信において高い伝送品質を得るのに効果的な
特性を有する。

【００１５】つまり、本発明によれば、２種類のビーム
方向が選択可能な従来のセクタアンテナと比べて高い伝
送品質が得られる。実際には、３種類のビーム方向が選
択可能な従来のセクタアンテナと同等の伝送品質が得ら
れる。従って、ビーム方向の選択制御を簡略化できる。
また、給電回路を簡易な構成で実現できる。請求項２
は、請求項１記載のアンテナ装置において、前記切替手
段の第６の出力端子を分配器を介して前記第１のハイブ
リッド回路の第２の入力端子及び第２のハイブリッド回
路の第３の入力端子と接続したことを特徴とする。

【００１６】切替手段の第６の出力端子に現れる電力
は、分配器で２系統に分割され、一方は第１のハイブリ
ッド回路の第２の入力端子に印加され、他方は第２のハ
イブリッド回路の第３の入力端子に印加される。請求項
３は、請求項１記載のアンテナ装置において、前記切替
手段を第５の入力端子を備える双極双投（ＤＰＤＴ：Do
uble Pole Double Throw）スイッチで構成し、前記第５
の入力端子に終端装置を接続したことを特徴とする。

【００１７】双極双投スイッチが第１の選択状態の場合
には、第６の出力端子に接続された第１のハイブリッド
回路の第２の入力端子及び第２のハイブリッド回路の第
３の入力端子は、前記第５の入力端子に接続された終端
装置で終端される。双極双投スイッチが第２の選択状態
の場合には、第５の出力端子に接続された第１のハイブ
リッド回路の第１の入力端子は、前記第５の入力端子に
接続された終端装置で終端される。

【００１８】請求項４は、請求項１記載のアンテナ装置
において、前記第２のハイブリッド回路の第４の入力端
子に終端装置を接続したことを特徴とする。請求項５
は、請求項１記載のアンテナ装置において、前記アンテ
ナアレー，第１の９０度移相器，第２の９０度移相器，
第１のハイブリッド回路，第２のハイブリッド回路及び
切替手段を、誘電体基板と該誘電体基板上に張り付けた
箔状の導電性金属材料で構成したことを特徴とする。

【００１９】誘電体基板と該誘電体基板上に張り付けた
箔状の導電性金属材料とを用いた平面回路で前記アンテ
ナアレー，第１の９０度移相器，第２の９０度移相器，
第１のハイブリッド回路，第２のハイブリッド回路及び
切替手段を構成することにより、アンテナ装置全体の厚
みを小さくできる。請求項６は、請求項５記載のアンテ
ナ装置において、前記第１のハイブリッド回路及び第２
のハイブリッド回路を、ブランチライン型ハイブリッド
回路またはラットレース回路で構成したことを特徴とす
る。

【００２０】ブランチライン型ハイブリッド回路または
ラットレース回路は、誘電体基板と該誘電体基板上に張
り付けた箔状の導電性金属材料とを用いた平面回路とし
て構成できる。請求項７は、請求項１記載のアンテナ装
置において、前記第１素子アンテナ，第２素子アンテ
ナ，第３素子アンテナ及び第４素子アンテナを等間隔で
配置したことを特徴とする。

【００２１】

【発明の実施の形態】実施の形態の一例の構成及び動作
を図１〜図８に示す。この形態は全ての請求項に対応す
る。図１は、アンテナ装置の外観を示す斜視図である。
図２は、図１のアンテナ装置に含まれる１つの素子アン
テナを示す縦断面図である。図３は、アンテナ装置の実
際の配置例を示す斜視図である。

【００２２】図４は、図１のアンテナ装置の給電回路の
構成を示すブロック図である。図５は、図１のアンテナ
装置の水平面の指向特性を示すグラフである。図６は、
図１のアンテナ装置のビームＢ１を用いた場合の床面の
各位置における受信レベル偏差の分布を示すグラフであ
る。図７は、図１のアンテナ装置のビームＢ２，Ｂ３を
用いた場合の床面の各位置における受信レベル偏差の分
布を示すグラフである。図８は、図１のアンテナ装置の
２種類の指向特性を切り換えて用いた場合の床面の各位
置における受信レベル偏差の分布を示すグラフである。

【００２３】この形態では、請求項１のアンテナアレ
ー，第１の９０度移相器，第２の９０度移相器，第１の
ハイブリッド回路，第２のハイブリッド回路及び切替手
段は、それぞれアンテナアレー１０，９０度移相器３
３，９０度移相器３４，９０度ハイブリッド回路３１，
９０度ハイブリッド回路３２及び双極双投スイッチ３６
に対応する。

【００２４】また、請求項１の第１素子アンテナ，第２
素子アンテナ，第３素子アンテナ及び第４素子アンテナ
は、それぞれ素子アンテナ５１，素子アンテナ５２，素
子アンテナ５３及び素子アンテナ５４に対応する。更
に、請求項１の第１の入力端子，第２の入力端子，第３
の入力端子，第４の入力端子，第１の出力端子，第２の
出力端子，第３の出力端子，第４の出力端子，第５の出
力端子及び第６の出力端子は、それぞれ入力端子１１，
入力端子１２，入力端子１３，入力端子１４，出力端子
２１，出力端子２２，出力端子２３，出力端子２４，出
力端子２５及び出力端子２６に対応する。

【００２５】また、請求項２の分配器は分配器３５に対
応する。請求項３の第５の入力端子及び終端装置は、そ
れぞれ入力端子１５及び終端装置３７に対応する。請求
項４の終端装置は、終端装置３８に対応する。この形態
のアンテナ装置は、室内で無線通信を実施するシステム
の基地局のアンテナとして用いる場合を想定して設計し
てある。そして、このアンテナ装置は、例えば図３に示
すように部屋の天井付近の側壁に設置され、床面あるい
は机上に配置される端末局との間で無線通信を実施する
基地局のアンテナ装置として利用できる。

【００２６】図１に示すように、このアンテナ装置は平
面アンテナであり、誘電体基板４４上に形成された８個
の素子アンテナ５１〜５４及び６１〜６４を備えてい
る。８個の素子アンテナ５１〜５４及び６１〜６４は全
て同じ構成のマイクロストリップアンテナである。

【００２７】素子アンテナ５１は、図２に示すように、
誘電体基板４４の表側の面に配置された円形パッチ４
１，裏側の面に配置された地板４２及び同軸ケーブル４
３で構成されている。円形パッチ４１及び地板４２は、
誘電体基板４４の面に貼り付けた導電性の金属箔で形成
してある。円形パッチ４１は、図１に示すように円形に
形成してある。アンテナの給電点は円形パッチ４１の中
心から少しずれた位置に定めてある。他の素子アンテナ
５２〜５４及び６１〜６４も図２と同様の構成になって
いる。

【００２８】図１に示すように、素子アンテナ５１〜５
４及び６１〜６４は一定のピッチで配置してある。この
例では、Ｘ軸及びＹ軸のいずれの方向についても素子ア
ンテナのピッチが0.4λｏ（λｏはアンテナが使用する
周波数の自由空間波長）に定めてある。この例では、図
１及び図３に示すようにアンテナ装置の水平方向に対応
するＸ軸方向に向かって４つの素子アンテナ５１〜５４
（又は６１〜６４）が並べてあり、アンテナ装置の垂直
方向に対応するＺ軸方向に向かって２つの素子アンテナ
５１及び６１が並べてある。

【００２９】なお、Ｘ軸方向に並べた４つの素子アンテ
ナ５１〜５４は必ず設ける必要があるが、Ｚ軸方向に並
べるアンテナの素子数は１つでも構わない。Ｚ軸方向に
複数の素子アンテナを並べることにより、垂直方向の指
向特性のビーム幅及びチルト角の設計や調整が容易にな
る。このアンテナ装置の電気回路は、図４に示すよう
に、素子アンテナ５１〜５４及び６１〜６４で構成され
るアンテナアレー１０と給電回路１００とで構成されて
いる。

【００３０】図４に示すように、素子アンテナ５１と素
子アンテナ６１とが並列に互いに接続され、素子アンテ
ナ５２と素子アンテナ６２とが並列に互いに接続され、
素子アンテナ５３と素子アンテナ６３とが並列に互いに
接続され、素子アンテナ５４と素子アンテナ６４とが並
列に互いに接続されている。給電回路１００には、２つ
の９０度ハイブリッド回路３１，３２，２つの９０度移
相器３３，３４，分配器３５，双極双投スイッチ３６及
び２つの終端装置３７，３８が設けてある。

【００３１】ここでは、便宜上、このアンテナ装置を送
信アンテナとして用いる場合を想定して、給電回路１０
０内部の各装置の端子に入力及び出力の名称を割り当て
る。双極双投スイッチ３６は、外部からの制御により２
種類の状態を選択できる。第１の選択状態では、入力端
子３６ａと出力端子２５とが接続され、入力端子１５と
出力端子２６とが接続される。また、第２の選択状態で
は、入力端子３６ａと出力端子２６とが接続され、入力
端子１５と出力端子２５とが接続される。

【００３２】給電入力端子３０は、双極双投スイッチ３
６の入力端子３６ａと接続されている。双極双投スイッ
チ３６の入力端子１５は終端装置３７で終端されてい
る。双極双投スイッチ３６の出力端子２５は、９０度ハ
イブリッド回路３１の入力端子１１と接続されている。
双極双投スイッチ３６の出力端子２６は、分配器３５に
より２系統に分岐され、９０度ハイブリッド回路３１の
入力端子１２及び９０度ハイブリッド回路３２の入力端
子１３と接続されている。９０度ハイブリッド回路３２
の入力端子１４は終端装置３８で終端されている。

【００３３】９０度ハイブリッド回路３１においては、
入力端子１１の信号と出力端子２１の信号とが互いに同
相になる。また、入力端子１２の信号と出力端子２２の
信号とが互いに同相になる。９０度ハイブリッド回路３
２においては、入力端子１３の信号と出力端子２３の信
号とが互いに同相になり、入力端子１４の信号と出力端
子２４の信号とが互いに同相になる。

【００３４】９０度ハイブリッド回路３１の出力端子２
１には、素子アンテナ５１，６１が接続されている。９
０度ハイブリッド回路３１の出力端子２２は、９０度移
相器３３を介して素子アンテナ５２，６２と接続されて
いる。９０度移相器３３は、その入力と出力との間に９
０度の位相差を発生する。また、９０度ハイブリッド回
路３２の出力端子２３には、９０度移相器３４を介して
素子アンテナ５３，６３が接続されている。９０度移相
器３４は、その入力と出力との間に９０度の位相差を発
生する。９０度ハイブリッド回路３２の出力端子２４に
は、素子アンテナ５４，６４が接続されている。

【００３５】次に、図４の給電回路１００の動作につい
て説明する。まず、双極双投スイッチ３６を第１の選択
状態にセットした場合を想定する。この場合には、給電
入力端子３０から入力される電力は出力端子２５から９
０度ハイブリッド回路３１の入力端子１１に印加され
る。この場合、９０度ハイブリッド回路３１の入力端子
１２及び９０度ハイブリッド回路３２の入力端子１３
は、分配器３５及び双極双投スイッチ３６を介して、終
端装置３７で終端される。

【００３６】９０度ハイブリッド回路３１の入力端子１
１に印加される電力は、９０度ハイブリッド回路３１の
内部で２系統に分岐され、出力端子２１及び出力端子２
２に現れる。９０度ハイブリッド回路３１の出力端子２
１には、入力端子１１と同相の電力が現れる。この電力
が素子アンテナ５１，６１に給電される。また、９０度
ハイブリッド回路３１の出力端子２２には、入力端子１
１の電力に対して９０度の位相差を有する電力が現れ、
この電力が更に９０度移相器３３を介して素子アンテナ
５２，６２に給電される。

【００３７】素子アンテナ５１，６１に印加される電力
の位相は、給電入力端子３０と同相である。また、素子
アンテナ５２，６２に印加される電力は、９０度ハイブ
リッド回路３１の内部で位相が９０度変化して、更に９
０度移相器３３によって位相が９０度変化するので、給
電入力端子３０に対して１８０度の位相差が生じる。

【００３８】従って、素子アンテナ５１と素子アンテナ
５２とは互いに逆相の電力で励振される。なお、双極双
投スイッチ３６を第１の選択状態にセットした場合に
は、素子アンテナ５３，５４，６３及び６４には給電さ
れない。次に、双極双投スイッチ３６を第２の選択状態
にセットした場合を想定する。この場合には、給電入力
端子３０から入力される電力は出力端子２６から分配器
３５を介して９０度ハイブリッド回路３１の入力端子１
２及び９０度ハイブリッド回路３２の入力端子１３に印
加される。

【００３９】この場合、９０度ハイブリッド回路３１の
入力端子１１は双極双投スイッチ３６を介して終端装置
３７で終端される。９０度ハイブリッド回路３１の入力
端子１２に印加される電力は、９０度ハイブリッド回路
３１の内部で２系統に分岐され、出力端子２１及び出力
端子２２に現れる。

【００４０】９０度ハイブリッド回路３１の出力端子２
１には、入力端子１２に対して９０度の位相差を有する
電力が現れる。この電力が素子アンテナ５１，６１に給
電される。また、９０度ハイブリッド回路３１の出力端
子２２には、入力端子１２と同相の電力が現れ、この電
力が９０度移相器３３を介して素子アンテナ５２，６２
に給電される。

【００４１】素子アンテナ５１，６１に印加される電力
は、９０度ハイブリッド回路３１の内部で位相が９０度
変化するため、給電入力端子３０に対して９０度の位相
差を有する。また、素子アンテナ５２，６２に印加され
る電力は、９０度移相器３３によって位相が９０度変化
するので、給電入力端子３０に対して９０度の位相差を
有する。

【００４２】また、９０度ハイブリッド回路３２の入力
端子１３に印加される電力は、９０度ハイブリッド回路
３２の内部で２系統に分岐され、出力端子２３及び出力
端子２４に現れる。

【００４３】９０度ハイブリッド回路３２の出力端子２
３には、入力端子１３と同相の電力が現れ、この電力が
９０度移相器３４を介して素子アンテナ５３，６３に給
電される。また、９０度ハイブリッド回路３２の出力端
子２４には、入力端子１３に対して９０度の位相差を有
する電力が現れ、この電力が素子アンテナ５４，６４に
給電される。

【００４４】素子アンテナ５３，６３に印加される電力
は、９０度移相器３４によって位相が９０度変化するの
で、給電入力端子３０に対して９０度の位相差を有す
る。また、素子アンテナ５２，６２に印加される電力
は、９０度ハイブリッド回路３２の内部で位相が９０度
変化するため、給電入力端子３０に対して９０度の位相
差を有する。

【００４５】つまり、双極双投スイッチ３６を第２の選
択状態にセットした場合には、素子アンテナ５１〜５４
及び６１〜６４は互いに同じ位相の電力で励振される。
従って、双極双投スイッチ３６の選択状態の切替によ
り、アンテナアレー１０に給電される電力の位相を逆相
にするか同相にするかを選択できる。図１に示すアンテ
ナ装置の水平面の指向特性を図５に示す。図５には、双
極双投スイッチ３６の選択状態の切替により選択できる
２種類の指向特性が示されている。図５においては、ア
ンテナ装置の基板面に垂直なＹ軸方向を０度として水平
面の各方向に対する指向性を示してある。

【００４６】図５を参照すると、このアンテナ装置の水
平面の指向特性は、同相励振と逆相励振とで大幅に変化
することが分かる。つまり、このアンテナ装置は双極双
投スイッチ３６の選択状態の切替により、２セクタアン
テナと同様のアンテナとして利用できる。なお、図示し
ないが、図４に示す給電回路１００の各構成要素は全て
マイクロストリップ線路を用いた平面回路として構成し
てある。また、平面回路を実現するために、９０度ハイ
ブリッド回路３１及び３２は、ブランチライン型ハイブ
リッド回路として構成してある。ブランチライン型ハイ
ブリッド回路の代わりにラットレース回路を用いても良
い。

【００４７】この例では、給電回路１００の全ての構成
要素は１枚の基板上に線路が交差することなくマイクロ
ストリップ線路で構成されている。このため、アンテナ
装置全体が薄型に構成されている。この種のアンテナ装
置は、プリント技術のみで製作できるため、量産に向い
ており、同時に低コスト化を実現しやすいという利点が
ある。

【００４８】図１に示すアンテナ装置を実際に屋内無線
通信システムの基地局に適用する場合を想定して、通信
品質のシミュレーションを実施した。その結果を図６，
図７及び図８に示す。また、対比のために従来の２セク
タアンテナ及び３セクタアンテナを用いた場合の結果を
図１０及び図１１に示す。このシミュレーションにおい
ては、マイクロ波帯の周波数を用いて、Ｙ軸方向の長さ
が２０ｍ、Ｘ軸方向の幅が２０ｍ、Ｚ軸方向の高さが３
ｍの部屋の壁に図３のように図１のアンテナ装置を基地
局アンテナとしてを設置する場合を想定した。

【００４９】また、通信相手の端末局としては単一の素
子アンテナを床面上に配置する場合を想定した。そし
て、通信速度を40Mbpsとして、通信可否の判断の一つと
なる帯域内偏差の特性をレイトレース法を用いて解析し
た。つまり、図６〜図８及び図１０，図１１は部屋の中
の各地点における受信レベルの偏差を示している。ま
た、アンテナ装置間の通信には円偏波を用い、端末局の
アンテナ装置の水平面のビーム幅は６０度として計算を
行った。更に、帯域内偏差が所定の閾値以内の場所の面
積と部屋の全面積との割合を場所率として示した。

【００５０】図６は、図５に示すビームＢ１だけを用い
た場合を示している。図７は、図５に示すＶ字状のビー
ムＢ２，Ｂ３のみを用いた場合を示している。また、図
８は場所に応じて好ましい指向特性を選択し２種類のビ
ーム（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３）を用いる場合を示している。

【００５１】図６及び図７を参照すると、２種類のビー
ムは、帯域内偏差の小さい範囲が互いに異なっているこ
とが分かる。また、Ｖ字状ビームの２つのビーム（Ｂ
２，Ｂ３）が互いに干渉しないことも分かる。更に、図
８を参照すると、２種類のビーム（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３）
を適宜選択することにより、最終的に高い場所率（６８
％）が得られることが分かる。６８％の場所率は、従来
のビーム幅が６０度の３セクタアンテナを用いた場合と
同等の伝送品質である。

【００５２】図１０及び図１１に示す従来例において
は、基地局のアンテナ以外の条件は図６〜図８の場合と
同一に定めた。図１０においては、基地局のアンテナの
セクタ数を２に定め、基地局のアンテナの水平面のビー
ム幅を９０度に定めてある。また、図１１においては、
基地局のアンテナのセクタ数を３に定め、基地局のアン
テナの水平面のビーム幅を６０度に定めてある。

【００５３】図１０の例では、帯域内偏差７ｄＢ以下を
実現する場所率は約６０％であり、この結果は通信品質
が実用上十分ではないことを意味する。また、図１１の
例では場所率が７１％であり、実用上十分な品質で通信
できることが分かる。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のアンテナ
装置は２種類以上のビームを切替え可能なアンテナ装置
であり、切替えによりアンテナの同相励振と逆相励振の
２通りが選択できる。これにより、簡易な構成により水
平面内の正面方向への狭ビームと正面にヌルが形成され
るＶ字形状ビームの２種類のビームを選択できる。

【００５５】よって、本アンテナ装置を屋内の壁に設置
する場合には、部屋の奥へは狭ビームにより照射し、部
屋の両角にはＶ字形状ビームで照射することができるた
め、２セクタのアンテナでありながら、３セクタのアン
テナに相当する伝送品質を確保できる。

【００５６】また、素子アンテナ及び給電回路の各構成
要素を誘電体基板とその上に貼り付けた箔状の導電性金
属材料とで構成することにより、アンテナ装置全体を平
面に構成することができる。これにより、プリント技術
のみでアンテナ装置を製造することができる。よって、
量産化に向いているため、低コスト化が図れるという利
点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】アンテナ装置の外観を示す斜視図である。

【図２】図１のアンテナ装置に含まれる１つの素子アン
テナを示す縦断面図である。

【図３】アンテナ装置の実際の配置例を示す斜視図であ
る。

【図４】図１のアンテナ装置の給電回路の構成を示すブ
ロック図である。

【図５】図１のアンテナ装置の水平面の指向特性を示す
グラフである。

【図６】図１のアンテナ装置のビームＢ１を用いた場合
の床面の各位置における受信レベル偏差の分布を示すグ
ラフである。

【図７】図１のアンテナ装置のビームＢ２，Ｂ３を用い
た場合の床面の各位置における受信レベル偏差の分布を
示すグラフである。

【図８】図１のアンテナ装置の２種類の指向特性を切り
換えて用いた場合の床面の各位置における受信レベル偏
差の分布を示すグラフである。

【図９】従来の無線通信装置により形成される伝送パス
の例を示す平面図である。

【図１０】従来の２セクタアンテナを用いた場合の床面
の各位置における受信レベル偏差の分布を示すグラフで
ある。

【図１１】従来の３セクタアンテナを用いた場合の床面
の各位置における受信レベル偏差の分布を示すグラフで
ある。

【符号の説明】１０アンテナアレー１１，１２，１３，１４，１５，３６ａ入力端子２１，２２，２３，２４，２５，２６出力端子３０給電入力端子３１，３２９０度ハイブリッド回路３３，３４９０度移相器３５分配器３６双極双投スイッチ３７，３８終端装置４１円形パッチ４２地板４３同軸ケーブル４４誘電体基板５１，５２，５３，５４，６１，６２，６３，６４素
子アンテナ１００給電回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平７−142926（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01Q 21/22 H01Q 13/08 H01Q 3/24 H01Q 3/30

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】第１素子アンテナ，第２素子アンテナ，
第３素子アンテナ及び第４素子アンテナが所定の方向に
並べて配置されたアンテナアレーと、第１の９０度移相器と、第２の９０度移相器と、第１の入力端子，第２の入力端子，第１の出力端子及び
第２の出力端子を備え、前記第１の出力端子が前記第１
素子アンテナと接続され、前記第２の出力端子が前記第
１の９０度移相器を介して前記第２素子アンテナと接続
された第１のハイブリッド回路と、第３の入力端子，第４の入力端子，第３の出力端子及び
第４の出力端子を備え、前記第３の出力端子が前記第２
の９０度移相器を介して前記第３素子アンテナと接続さ
れ、前記第４の出力端子が前記第４素子アンテナと接続
された第２のハイブリッド回路と、給電入力端子，第５の出力端子及び第６の出力端子を備
え、前記第５の出力端子に前記第１のハイブリッド回路
の第１の入力端子が接続され、前記第６の出力端子に前
記第１のハイブリッド回路の第２の入力端子及び第２の
ハイブリッド回路の第３の入力端子が接続され、前記給
電入力端子を前記第５の出力端子及び第６の出力端子に
選択的に接続する切替手段とを設けたことを特徴とする
アンテナ装置。
【請求項２】請求項１記載のアンテナ装置において、
前記切替手段の第６の出力端子を分配器を介して前記第
１のハイブリッド回路の第２の入力端子及び第２のハイ
ブリッド回路の第３の入力端子と接続したことを特徴と
するアンテナ装置。
【請求項３】請求項１記載のアンテナ装置において、
前記切替手段を第５の入力端子を備える双極双投スイッ
チで構成し、前記第５の入力端子に終端装置を接続した
ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項４】請求項１記載のアンテナ装置において、
前記第２のハイブリッド回路の第４の入力端子に終端装
置を接続したことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項５】請求項１記載のアンテナ装置において、
前記アンテナアレー，第１の９０度移相器，第２の９０
度移相器，第１のハイブリッド回路，第２のハイブリッ
ド回路及び切替手段を、誘電体基板と該誘電体基板上に
張り付けた箔状の導電性金属材料で構成したことを特徴
とするアンテナ装置。
【請求項６】請求項５記載のアンテナ装置において、
前記第１のハイブリッド回路及び第２のハイブリッド回
路を、ブランチライン型ハイブリッド回路またはラット
レース回路で構成したことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項７】請求項１記載のアンテナ装置において、
前記第１素子アンテナ，第２素子アンテナ，第３素子ア
ンテナ及び第４素子アンテナを等間隔で配置したことを
特徴とするアンテナ装置。