JP3563039B2

JP3563039B2 - Ｉｔｓ用基地局アンテナ装置

Info

Publication number: JP3563039B2
Application number: JP2001066918A
Authority: JP
Inventors: 伊市若生
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2001-03-09
Filing date: 2001-03-09
Publication date: 2004-09-08
Anticipated expiration: 2021-03-09
Also published as: JP2002271115A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＩＴＳ路車間通信システムにおける基地局アンテナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、基地局と移動局との間における通信としては、例えば有料道路において、基地局と車両（移動局）との間のＩＴＳ（ＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＴｒａｎｓｐｏｒｔＳｙｓｔｅｍｓ）による路車間通信がある。
図６は、従来における路車間通信システムを示したものである。図６において、１は道路、２は路側帯であり、この路側帯２の側部に沿って基地局３ａ、３ｂ、…を所定の間隔で設けている。上記基地局３ａ、３ｂ、…は、支持柱４ａ、４ｂ、…の頂部に設けられ、それぞれ基地局アンテナ５ａ、５ｂ、…を備えている。上記基地局アンテナ５ａ、５ｂ、…は、道路１上に通信エリアであるセル６ａ、６ｂ、…所定レベルの電波が放射されるように下方向に所定角度傾けると共に、道路１側に所定角度回転させている。すなわち、基地局アンテナ５ａ、５ｂ、…を道路１側に向けて斜めに設置することにより、道路１上にセル６ａ、６ｂ、…を形成し、道路１上を走行する車両７と通信できるようにしている。
【０００３】
一方、車両７は、通信装置及び車載アンテナ（図示せず）を備え、この車載アンテナにより各対応する基地局３ａ、３ｂ、…のアンテナ５ａ、５ｂ、…と通信を行なう。すなわち、車両７は、道路１上を走行中、例えばセル６ａのエリアでは基地局３ａと通信し、その後、次のセル６ｂのエリアに達すると、次の基地局３ｂと通信する。上記のように車両７は、走行しているセル６ａ、６ｂ、…に対応した基地局３ａ、３ｂ、…と順次通信を行なう。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の通信システムでは、各基地局３ａ、３ｂ、…のアンテナ５ａ、５ｂ、…を道路側に斜めに傾けることによって、セル６ａ、６ｂ、…をカバーするようにしている。すなわち、基地局アンテナ５ａ、５ｂ、…下方向に所定角度傾けるだけでなく、更に道路１側に所定角度回転させることによって、セル６ａ、６ｂ、…上に電波が放射されるようにしている。
【０００５】
しかし、上記従来のように基地局アンテナ５ａ、５ｂ、…を道路１側に機械的に所定角度回転させて設定することは、その角度調整が非常に面倒であり、基地局アンテナ５ａ、５ｂ、…の設置に時間が掛かるという問題があった。
【０００６】
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、基地局アンテナを設置する際、道路側へ機械的に回転させる必要がなく、位置調整がきわめて容易なＩＴＳ用基地局アンテナ装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、路側帯に沿って設置される支持柱に基地局アンテナを設け、この基地局アンテナから道路上に設定された通信エリアに電波を放射するＩＴＳ用基地局アンテナ装置において、
上記基地局アンテナを構成するアンテナ本体と、上記アンテナ本体を上記通信エリアに対応させて下方に所定角度傾けて保持する保持手段と、上記アンテナ本体内に取り付けられるアンテナ基板と、上記アンテナ基板に形成され、放射ビームが上記道路上の通信エリア方向に所定角度チルトするように設定された複数のアンテナ素子からなるマイクロストリップアレーアンテナのアンテナパターンと具備し、上記アンテナ基板は、ｘ軸、ｙ軸が水平及び垂直となる位置を基準位置とし、該アンテナ基板側から見た上記通信エリアの進行方向と上記アンテナパターンによる放射パターンの方向がほぼ平行するように上記基準位置から所定角度回転させてアンテナ本体に取り付けたことを特徴とする。
【０００８】
上記のようにアンテナ基板を道路の位置する方向に対応させて基準位置から所定角度回転させると共に放射ビームを所定角度チルトさせることにより、基地局アンテナを下方向に傾けるだけで、道路上に設定された通信エリアに電波を確実に放射することができる。従って、基地局アンテナは、正面の方向を道路と平行に設置すれば良く、設置及び調整が非常に容易となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るＩＴＳ路車間通信システムの概略構成図である。図１において、１は車線幅が例えば４ｍの道路、２は幅が例えば１ｍの路側帯であり、この路側帯２の側部に沿って基地局３ａ、…を所定の間隔で設けている。上記基地局３ａ、…は、支持柱４ａ、…の頂部に設けられ、詳細を後述する基地局アンテナ５ａ、…を備えている。上記基地局アンテナ５ａ、…は、その正面方向が道路１と平行するように設置され、且つ下方向に所定角度傾けて設置される。
【００１０】
また、上記基地局アンテナ５ａ、…は、道路１上に通信エリアであるセル６ａ、６ｂ、…に電波が放射されるように指向性を持たせ、道路１上を走行する車両７が対応するセル６ａ、６ｂ、…を走行している間、車両７と通信できるように設定されている。上記セル６ａ、６ｂ、…は、基地局３ａ、…から所定距離Ａ例えば４ｍ手前に一定長さ形成される。例えば道路１の車線幅が４ｍであった場合、セル６ａ、６ｂ、…の大きさは、４×２０ｍ程度の大きさに設定される。
【００１１】
一方、上記車両７は、通信装置及び車載アンテナ（図示せず）を備え、この車載アンテナにより基地局アンテナ５ａ、…と通信を行なう。上記基地局３ａ、…と車両７との間の通信には、例えばミリ波帯における周波数が使用される。
【００１２】
次に上記基地局アンテナ５ａ、…の詳細について説明する。
図２（ａ）は基地局アンテナ５ａ、…の正面図、同図（ｂ）は同側面図である。図２（ａ）、（ｂ）において、１１は例えば円状に形成されたアンテナ本体で、吊り金具１２に例えばボルト１３により取り付けられる。このボルト１３を緩めることにより、吊り金具１２に対するアンテナ本体１１の傾き角度（俯角）θを任意に調整できるようになっている。上記アンテナ本体１１の傾き角度θは、例えば２０°程度に設定される。また、上記アンテナ本体１１には、内部にアンテナ基板１４が設けられると共に、その前面開口部にアンテナ基板１４を保護するための保護板１５が設けられる。そして、アンテナ本体１１の背面に給電導波管１６が設けられる。
【００１３】
上記アンテナ基板１４には、アンテナパターン１７が形成され、上記給電導波管１６によって給電される。上記アンテナパターン１７は、放射ビームを道路１側に例えば１０°〜２０°の範囲でチルトするように設定される。また、上記アンテナ基板１４は、道路１の位置する方向に対応させて、例えば左側通行道路の場合、図２（ａ）に示すように基準位置から時計回りに所定角度Ｒ回転させて設けられる。この角度Ｒは、後述するように例えば４０°前後に設定される。
【００１４】
図３は基地局アンテナ５ａにおけるセル６ａの見え方を示したもので、基地局アンテナ５ａを下方向に２０°傾けた場合で、アンテナ基板１４は回転させていない状態となっている。また、基地局アンテナ５ａの正面方向は、道路１と平行になっている。図３において、２１はセル６ａの進行方向中心線、２２は道路１の幅員方向中心線であり、上記進行方向中心線２１と幅員方向中心線２２の交点がセル６ａの中心点２３となっている。また、２４は基地局アンテナ５ａから正面ｚ方向に放射されるビームの中心点であり、上記道路１の幅員方向中心線２２より少し手前にある。
【００１５】
上記のように基地局アンテナ５ａを下方向に傾けた場合、その放射パターンのｘ軸は路側帯２と平行するＹ軸と同方向であり、放射パターンのｙ軸は道路１の幅員方向Ｘと同方向となっている。
【００１６】
図４は、上記図３の状態におけるアンテナ基板１４を基準位置から時計回りに所定角度回転させた場合の基地局アンテナ５ａにおけるセル６ａの見え方を示したものである。図３の状態からアンテナ基板１４を時計回りに回転させると、それに伴って放射パターンのｘ軸及びｙ軸が一緒に回転する。このとき放射パターンのｙ軸がセル６ａの中心点２３に一致した所でアンテナ基板１４の回転を止める。このときのアンテナ基板１４の回転角度は、条件によって異なるが、略４０°程度である。
上記のようにして基地局アンテナ５ａの下方向への傾き角度及び、アンテナ基板１４の回転角度を設定する。
【００１７】
図５は、アンテナ基板１４にマイクロストリップアレーアンテナを構成した場合のアンテナパターン１７の一例を示したものである。このアンテナパターン１７は、複数のパッチ素子３１及び給電路を構成するマイクロストリップライン３２によって構成される。上記マイクロストリップライン３２は、銅箔等により形成される。上記パッチ素子３１には、それぞれ偏波用の切込３３が設けられている。また、アンテナ基板１４の中心部に給電用の透孔３４が設けられ、この透孔３４からマイクロストリップライン３２を介してパッチ素子３１に給電される。上記マイクロストリップライン３２のそれぞれの長さによって給電位相を調整し、幅によってインピーダンスを調整する。また、各列を構成するパッチ素子３１の数によって放射特性の各部分のゲインを調整する。
【００１８】
また、上記アンテナパターン１７は、例えば右旋円偏波とし、上記各パッチ素子３１の数、切込３３の位置、マイクロストリップライン３２の長さ及び幅等によって道路１側に１０°〜２０°程度の範囲で放射ビームをチルトさせる。また、セル６ａ内で遠くと近くの照射電力が均一となるように放射特性を調整する。
【００１９】
上記のように基地局アンテナ５ａ、…において、アンテナ基板１４を所定角度回転させると共に、放射ビームを所定角度チルトさせることにより、基地局アンテナ５ａ、…を下方向に傾けるだけでセル６ａ、６ｂ、…上に電波を確実に放射することができる。従って、基地局アンテナ５ａ、…は、道路１側に回転させる必要はなく、正面の方向を道路１と平行に設置すれば良いので、その設置及び調整が非常に容易となる。
【００２０】
【発明の効果】
以上詳記したように本発明によれば、ＩＴＳ路車間通信システムにおける基地局アンテナ装置において、アンテナ本体に設けられるアンテナ基板を道路の位置する方向に対応させて基準位置から所定角度回転させると共に、放射ビームを道路側に所定角度チルトさせるようにしたので、基地局アンテナを下方向に傾けるだけで、道路上に設定された通信エリア（セル）に電波を確実に放射することができる。従って、基地局アンテナは、正面の方向を道路と平行に設置すれば良く、設置及び調整が非常に容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るＩＴＳ路車間通信システムの構成図。
【図２】（ａ）は同実施形態における基地局アンテナの正面図、（ｂ）は同側面図。
【図３】同実施形態において、基地局アンテナを下方に傾けた時のセルの見え方を示す図。
【図４】同実施形態において、基地局アンテナを下方に傾けると共に、回転した時のセルの見え方を示す図。
【図５】同実施形態において、アンテナ基板にマイクロストリップアレーアンテナを構成した場合の例を示す図。
【図６】従来におけるＩＴＳ路車間通信システムを示す構成図。
【符号の説明】
１道路
２路側帯
３ａ、３ｂ、… 基地局
４ａ、４ｂ、… 支持柱
５ａ、５ｂ、… 基地局アンテナ
６ａ、６ｂ、… セル
７車両
１１アンテナ本体
１２吊り金具
１３ボルト
１４アンテナ基板
１５保護板
１６給電導波管
１７アンテナパターン
２１進行方向中心線
２２幅員方向中心線
２３セルの中心点
３１パッチ素子
３２マイクロストリップライン
３３切込
３４透孔

Claims

路側帯に沿って設置される支持柱に基地局アンテナを設け、この基地局アンテナから道路上に設定された通信エリアに電波を放射するＩＴＳ用基地局アンテナ装置において、
上記基地局アンテナを構成するアンテナ本体と、
上記アンテナ本体を上記通信エリアに対応させて下方に所定角度傾けて保持する保持手段と、
上記アンテナ本体内に取り付けられるアンテナ基板と、
上記アンテナ基板に形成され、放射ビームが上記道路上の通信エリア方向に所定角度チルトするように設定された複数のアンテナ素子からなるマイクロストリップアレーアンテナのアンテナパターンと、
を具備し、上記アンテナ基板は、ｘ軸、ｙ軸が水平及び垂直となる位置を基準位置とし、該アンテナ基板側から見た上記通信エリアの進行方向と上記アンテナパターンによる放射パターンの方向がほぼ平行するように上記基準位置から所定角度回転させてアンテナ本体に取り付けたことを特徴とするＩＴＳ用基地局アンテナ装置。
上記基地局アンテナは、アンテナ本体の正面方向を道路と平行させて設置することを特徴とする請求項１記載のＩＴＳ用基地局アンテナ装置。