JP5308278B2

JP5308278B2 - 偏波共用アンテナ

Info

Publication number: JP5308278B2
Application number: JP2009197020A
Authority: JP
Inventors: 祐樹井上; 敬三長; 宏之新井; 俊平布施
Original assignee: NTT Docomo Inc; Yokohama National University NUC
Current assignee: NTT Docomo Inc; Yokohama National University NUC
Priority date: 2009-08-27
Filing date: 2009-08-27
Publication date: 2013-10-09
Anticipated expiration: 2029-08-27
Also published as: JP2011049864A

Description

本発明は垂直偏波成分と水平偏波成分を有するアンテナに関する。

例えば、屋内のＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）通信において、部屋の側面の角方向への指向性を持つアンテナを用いることで、その通信容量を改善できることが知られている。また、非特許文献１に示されているように、垂直偏波と水平偏波でそれぞれ別々の放射素子を持つアンテナを用いることで、放射素子間の距離によらずにその通信容量を確保できることも知られている。

そして、特定の方向へほぼ同一の指向性特性を持つ偏波共用アンテナとして、特許文献１のアンテナがある。このアンテナは、屋外の基地局に設置する用途を目的としており、直交する偏波を送受信する別々の放射素子を持つ指向性アンテナである。

特開平９−９８０１９号公報

内田他，"アクセスポイントに指向性アンテナを用いた屋内MIMOシステムにおける最適条件"，電子通信学会技術報告，AP2008-122, pp.61-66，2008年.

しかしながら、特許文献１のアンテナは、屋内の天井に設置する基地局に用いると、次のような問題がある。反射器を天井に対向させると（天井に水平に寝かせた状態で設置すると）、２組のダイポール素子は両方とも水平偏波を送受信することになり、垂直偏波を送受信できない。一方、垂直偏波を何れかのダイポール素子で送受信しようとすれば、ダイポール素子の長さ分（一端的には波長の１／２）天井から突き出てしまう。したがって、邪魔になったり、景観を損ねたりするという問題がある。さらに、複数のアンテナを用いるＭＩＭＯに使用する場合には、その問題が顕著になる。

本発明の目的は、設置面（特に天井）に対し低姿勢な形状であり、かつ、垂直偏波と水平偏波とが送受信に必要な方向の範囲でほぼ同一の指向性特性を持つ偏波共用のアンテナを提供することである。

上記の課題を解決するために、本発明に係る偏波共用アンテナは、導体板と、導体板と対向して配置されたダイポールアンテナ素子と、一端が直接、他端が給電部を介して電気的に、導体板と接続されたコ字状アンテナ素子と、を具備する。コ字状アンテナ素子の導体板と対向する導線部分がダイポールアンテナ素子と対向するように配置され、各アンテナ素子に別々に給電する。

本発明のアンテナの構成であれば、設置面（特に天井）に対し低姿勢な形状であり、かつ、垂直偏波と水平偏波とが送受信に必要な方向の範囲でほぼ同一の指向性特性を持つ偏波共用のアンテナを設計できる。

偏波共用アンテナ１００の斜視図。偏波共用アンテナ１００の正面図。（Ａ）はｚｘ平面におけるコ字状アンテナ素子１３０の垂直偏波に対する指向性特性を、（Ｂ）はダイポールアンテナ素子１２０の水平偏波に対する指向性特性を示す図。偏波共用アンテナ２００の斜視図。偏波共用アンテナ２００の正面図。（Ａ）はｚｘ平面におけるコ字状アンテナ素子１３０の垂直偏波に対する指向性特性を、（Ｂ）はダイポールアンテナ素子１２０の水平偏波に対する指向性特性を示す図。偏波共用アンテナ３００の斜視図を示す図。偏波共用アンテナ３００Ｂの斜視図を示す図。偏波共用アンテナ４００の斜視図。偏波共用アンテナ４００の正面図。給電部４４０の構成例を示す図。偏波共用アンテナ４００Ｂの斜視図。給電部５４０の構成例を示す図。給電部６４０の構成例を示す図。給電部７４０の構成例を示す図。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。

［偏波共用アンテナ１００］
図１は実施例１の偏波共用アンテナ１００の斜視図を、図２は偏波共用アンテナ１００の正面図を示す。なお、導体板の各アンテナ素子が設けられた面を正面とする。図１及び図２を用いて実施例１に係る偏波共用アンテナを説明する。

偏波共用アンテナ１００は、導体板１１０と、ダイポールアンテナ素子１２０と、コ字状アンテナ素子１３０とを具備する。

［導体板１１０］
導体板１１０の一方の面は例えば天井等の設置面に平行に配置され、これと接し、他方の面には後述するダイポールアンテナ素子１２０及びコ字状アンテナ素子１３０が設けられる。

偏波共用アンテナの使用中心周波数をλ_０とした場合、例えば、導体板１１０の大きさは１．８λ_０×１．８λ_０の正方形の板状である。導体板１１０の厚さ、材質等は、移動や設置等に際し変形し、アンテナとしての機能を損なわない程度の強度を備えるものであればよい。また後述するダイポールアンテナ素子、コ字状アンテナ素子についても同様である。

［ダイポールアンテナ素子１２０］
ダイポールアンテナ素子１２０は、導体板１１０と対向して配置される。例えば、ダイポールアンテナ素子１２０が成す直線と導体板１１０の成す平面は平行に配置される。なお、本発明において、対向とは、略平行であり、アンテナとしての機能を損なわない程度に向きあっていることを意味する。

ダイポールアンテナ素子１２０の長さはほぼ半波長（例えば０．４４λ_０）であり、ダイポールアンテナ素子１２０と導体板１１０の距離は例えば０．１４λ_０である。

ダイポールアンテナ素子１２０は、給電線路１２１を介して導体板１１０と接続されている。例えば、ダイポールアンテナ素子１２０の一方１２０Ｒは給電線路１２１Ｒを介して導体板１１０と接続され、他方１２０Ｌは給電線路１２１Ｌを介し、さらに給電部の信号端子と接続されている。なお、給電部の信号端子は同軸ケーブル１０の内部導体と、導体板１１０は同軸ケーブル１０の外部導体と電気的に接続されている。

［コ字状アンテナ素子１３０］
コ字状アンテナ素子１３０は、一端１３０Ｌが直接導体板１１０と直接接続し、他端１３０Ｒが給電部を介して電気的に、導体板１１０と接続する。なお、他端１３０Ｒは給電部の信号端子と接続され、給電部の信号端子は同軸ケーブル１１の内部導体と、導体板１１０は同軸ケーブル１１の外部導体と電気的に接続される。

例えば、コ字状アンテナ素子の成すループ面の大きさは０．３２λ_０×０．１２λ_０であり、コ字状アンテナ素子の総長は０．５６λ_０である。

［配置例及び動作例］
コ字状アンテナ素子１３０の導体板１１０と対向する導線部分１３０Ｃがダイポールアンテナ素子１２０と対向するように配置される。例えば、ダイポールアンテナ素子１２０の成す直線と、コ字状アンテナ素子１２０の導体板１１０と対向する導線部分１３０Ｃの成す直線が平行になるように配置する。例えば、コ字状アンテナ素子１３０とダイポールアンテナ素子１２０の水平方向における距離は０．１９λ_０以上となるように配置する。

また、例えば、導線部分１３０Ｃの中心とダイポールアンテナ素子１２０の中心を通る直線Ａを対称軸として、導線部分１３０Ｃ及びダイポールアンテナ素子１２０が線対称となるように配置してもよい。

ダイポールアンテナ素子１２０とコ字状アンテナ素子１３０に別々に給電する。ダイポールアンテナ素子１２０を給電することにより、ダイポールアンテナ素子１２０と平行な電界が発生し、水平偏波成分となる。一方、コ字状アンテナ素子１３０を給電することにより、導体板１１０と直交する方向の電界が発生し、垂直成分となる。

［効果］
図３（Ａ）は各アンテナ素子を通るｚｘ平面におけるコ字状アンテナ素子１３０の垂直偏波に対する指向性特性を、図３（Ｂ）はダイポールアンテナ素子１２０の水平偏波に対する指向性特性を示す。

水平偏波を送受信するために、コ字状アンテナ素子１３０に代えて、ダイポールアンテナ素子を用いた場合には、０．５λ_０以上の高さが必要となり、仮にモノポールアンテナ素子を用い導体板１１０上に垂直に立てた場合にも０．２５λ_０以上の高さが必要となる。一方、本発明において、最も高い部分は、ダイポールアンテナ素子１２０の高さであり、０．１４λ_０である。よって本発明のアンテナの構成であれば、設置面に対し低姿勢な形状を実現することができる。

また、図３から分かるように、ダイポールアンテナ素子１２０は、０度方向（天井に偏波共用アンテナ１００を設置した場合には鉛直方向）において指向性特性が最大となり、約３００〜３６０度方向及び約０〜１２０度方向に指向性特性を有する。コ字状アンテナ素子１３０は、０度方向に対して指向性特性を有さないが、約５〜９０度及び約２７０〜３５５度方向に対し指向性特性を有する。よって、垂直偏波と水平偏波とが送受信に必要な方向の特定の範囲内で用いることのできる偏波共用のアンテナを設計できる。

なお、本発明において、アンテナ素子及び給電線路及びコ字状アンテナ素子は、線状以外の形状（例えば帯状等）であってもよい。また、本発明において、各構成要素（導体板、ダイポールアンテナ素子、コ字状アンテナ素子）の大きさ、位置、向きや各素子間の距離は、例示であり、アンテナとしての機能を損なわない範囲で適宜設定することができる。例えば、導体板１１０上に複数のアンテナ素子を配置する場合には、アンテナ素子が互いに干渉しないように適宜離せばよい。

［偏波共用アンテナ２００］
図４は実施例２の偏波共用アンテナ２００の斜視図を、図５は偏波共用アンテナ２００の正面図を示す。図４及び図５を用いて実施例２に係る偏波共用アンテナを説明する。実施例１と異なる部分についてのみ説明する。

偏波共用アンテナ２００は、導体板１１０と、ダイポールアンテナ素子１２０と、コ字状アンテナ素子１３０と、ダイポール状無給電素子２２３と、コ字状無給電素子２３５とを具備する。

導体板１１０、ダイポールアンテナ素子１２０及びコ字状アンテナ素子１３０は、実施例１と同様の構成である。但し、以降の説明する実施例及び変形例において、コ字状アンテナ素子の成すループ面の大きさは０．２７λ_０×０．１２λ_０であり、コ字状アンテナ素子の総長は０．５１λ_０である。

［ダイポール状無給電素子２２３］
ダイポール状無給電素子２２３は、ダイポールアンテナ素子１２０に対向して、かつコ字状アンテナ素子１３０と反対側に配置され、ダイポールアンテナ素子２２３よりも短い。

例えば、ダイポール状無給電素子２２３の成す直線とダイポールアンテナ素子１２０の成す直線はほぼ平行になるように配置する。例えば、ダイポール状無給電素子２２３の長さは０．４１λ_０であり、ダイポール状無給電素子２２３と導体板１１０の距離は０．１４λ_０ある。ダイポール状無給電素子２２３は給電線路を介して、直接導体板１１０に接続する。

［コ字状無給電素子２３５］
コ字状無給電素子２３５は、コ字状アンテナ素子１３０と対向して、かつダイポールアンテナ素子１２０と反対側に配置され、コ字状アンテナ素子１３０よりも総長が長い。

例えば、コ字状無給電素子２３５の成すループ面の大きさは０．３２λ_０×０．１２λ_０であり、コ字状無給電素子２３５の総長は０．５６λ_０である。この場合、高さはコ字状アンテナ１３０と同じであり、幅はコ字状アンテナ１３０より広い形状であり、コ字状アンテナ１３０は総長が長くなる。コ字状無給電素子２３５の両端は、それぞれ直接導体板１１０に接続する。

［配置例及び動作例］
例えば、コ字状無給電素子２３５とコ字状アンテナ素子１３０との距離は０．２λ_０であり、ダイポールアンテナ素子１２０とダイポール状無給電素子２２３との距離は０．２４λ_０であり、コ字状アンテナ素子１３０とダイポールアンテナ素子１２０との距離は０．１９λ_０である。

また、例えば、各素子の中心を通る直線を対称軸として、各素子が線対称となるように配置してもよい。

ダイポールアンテナ素子１２０とコ字状アンテナ素子１３０に別々に給電する。ダイポールアンテナ素子１２０を給電することにより、ダイポールアンテナ素子１２０と平行な電界が発生し、水平偏波成分となる。その際、ダイポール状無給電素子２２３は、導波器として機能し、ダイポールアンテナ素子１２０は、ダイポール状無給電素子２２３方向に指向性特性を示す。

一方、コ字状アンテナ素子１３０を給電することにより、導体板１１０と直交する方向の電界が発生し、垂直成分となる。その際、コ字状無給電素子２３５は、反射器として機能し、コ字状アンテナ素子１３０は、コ字状無給電素子１３０とは反対方向（つまり、ダイポールアンテナ素子１２０の方向）に指向性特性を示す。

なお、コ字状アンテナ素子１３０は、コ字状無給電素子２３５を設けることにより、共振周波数が変化する。そのため、コ字状アンテナ素子の成すループ面の大きさを適宜調整することで、共振周波数を合わせることができる。

［効果］
図６（Ａ）は各アンテナ素子を通るｚｘ平面におけるコ字状アンテナ素子１３０の垂直偏波に対する指向性特性を、図６（Ｂ）はダイポールアンテナ素子１２０の水平偏波に対する指向性特性を示す。

実施例１と同様に、設置面（特に天井）に対し低姿勢な形状であり、かつ、垂直偏波と水平偏波とが送受信にほぼ同一の指向性特性を持つ偏波共用のアンテナを設計できる。さらに、図６から分かるように、コ字状アンテナ素子の主ビーム方向は５６度であり、ダイポールアンテナ素子の主ビーム方向は５３度であり、単一指向性を持つ単一指向性アンテナを構成することができる。

なお、図９のように複数のアンテナ素子、無給電素子を配置してもよい。

［偏波共用アンテナ３００］
図７は実施例３の偏波共用アンテナ３００の斜視図を示す。図７を用いて実施例３に係る偏波共用アンテナを説明する。実施例１と異なる部分についてのみ説明する。

偏波共用アンテナ３００は、導体板１１０と、ダイポールアンテナ素子１２０と、コ字状アンテナ素子１３０と、ダイポール状無給電素子３２５と、コ字状無給電素子３３３とを具備する。なお、導体板１１０、ダイポールアンテナ素子１２０及びコ字状アンテナ素子１３０は、実施例１と同様の構成である。

［ダイポール状無給電素子３２５］
ダイポール状無給電素子３２５は、ダイポールアンテナ素子１２０に対向して、かつコ字状アンテナ素子１３０と反対側に配置され、ダイポールアンテナ素子２２３よりも長い。

例えば、ダイポール状無給電素子３２５の長さは０．４７λ_０であり、ダイポール状無給電素子３２５と導体板１１０の距離は０．１４λ_０である。

ダイポール状無給電素子３２５は給電線路を介して、直接導体板１１０に接続する。

［コ字状無給電素子３３３］
コ字状無給電素子３３３は、コ字状アンテナ素子１３０と対向して、かつダイポールアンテナ素子１２０と反対側に配置され、コ字状アンテナ素子１３０よりも総長が短い。

例えば、コ字状無給電素子３３３の成すループ面の大きさは０．２２λ_０×０．１２λ_０であり、コ字状無給電素子３３３の総長は０．４６λ_０である。コ字状無給電素子２３５の両端は、それぞれ直接導体板１１０に接続する。

［配置例及び動作例］
例えば、コ字状無給電素子３３３とコ字状アンテナ素子１３０との距離は０．２λ_０であり、ダイポールアンテナ素子１２０とダイポール状無給電素子３２５との距離は０．２４λ_０であり、コ字状アンテナ素子１３０とダイポールアンテナ素子１２０との距離は０．１９λ_０である。また、例えば、各素子の中心を通る直線を対称軸として、各素子が線対称となるように配置してもよい。

ダイポールアンテナ素子１２０とコ字状アンテナ素子１３０に別々に給電する。ダイポールアンテナ素子１２０を給電することにより、ダイポールアンテナ素子１２０と平行な電界が発生し、水平偏波成分となる。その際、ダイポール状無給電素子３２５は、反射器として機能し、ダイポールアンテナ素子１２０は、ダイポール状無給電素子３３５とは反対方向に指向性特性を示す。

一方、コ字状アンテナ素子１３０を給電することにより、導体板１１０と直交する方向の電界が発生し、垂直成分となる。その際、コ字状無給電素子３３３は、導波器として機能し、コ字状アンテナ素子１３０は、コ字状無給電素子１３０方向に指向性特性を示す。

［効果］
以上の構成により、実施例２と同様の効果を奏する。なお、図１２のように複数のアンテナ素子、無給電素子を配置してもよい。

［変形例１］
［偏波共用アンテナ３００Ｂ］
図８は変形例１の偏波共用アンテナ３００Ｂの斜視図を示す。図８を用いて変形例１に係る偏波共用アンテナを説明する。実施例３と異なる部分についてのみ説明する。

偏波共用アンテナ３００Ｂは、導体板１１０と、ダイポールアンテナ素子１２０と、コ字状アンテナ素子１３０と、ダイポール状無給電素子３２５と、コ字状無給電素子３３３に加え、実施例２と同様のダイポール状無給電素子２２３及びコ字状無給電素子２３５を具備する。

［配置例及び動作例］
例えば、導体板１１０上にダイポール状無給電素子２２３（導波器）、ダイポールアンテナ素子１２０、ダイポール状無給電素子３２５（反射器）、コ字状無給電素子３３３（導波器）、コ字状アンテナ素子１３０、コ字状無給電素子２３５（反射器）の順に配置される。言い換えると、各アンテナ素子に対し、単一指向性を持たせたい方向に導波器を設け、反対側に反射器を設ける。なお、前述の通り、ダイポールアンテナ素子１２０とコ字状アンテナ素子１３０は対向し、各アンテナ素子と無給電素子は対向するため、全ての素子が対向する。

例えば、コ字状アンテナ素子１３０とコ字状無給電素子３３３及び２３５との距離はそれぞれ０．２λ_０であり、ダイポールアンテナ素子１２０とダイポール状無給電素子２２３及び３２５との距離はそれぞれ０．２４λ_０である。コ字状無給電素子３３３とダイポールアンテナ状無給電素子３２５との距離は０．１９λ_０である。また、例えば、各素子の中心を通る直線を対称軸として、各素子が線対称となるように配置してもよい。

なお、導体板１１０上にコ字状無給電素子３３３（導波器）、コ字状アンテナ素子１３０、コ字状無給電素子２３５（反射器）、ダイポール状無給電素子２２３（導波器）、ダイポールアンテナ素子１２０、ダイポール状無給電素子３２５（反射器）の順に配置してもよい。このとき、コ字状無給電素子２３５とダイポールアンテナ状無給電素子２２３との距離は０．１９λ_０とする。

［効果］
以上の構成により、実施例３と同様の効果を奏する。さらに、一つのアンテナ素子に対して導波器と反射器を同時に用いることにより、より高い単一指向性を有することができる。

［偏波共用アンテナ４００］
図９は実施例４の偏波共用アンテナ４００の斜視図を、図１０は偏波共用アンテナ４００の正面図を示す。図９及び図１０を用いて実施例４に係る偏波共用アンテナを説明する。実施例２と異なる部分についてのみ説明する。

偏波共用アンテナ４００は、導体板１１０と、ダイポールアンテナ素子１２０ａ〜１２０ｄと、コ字状アンテナ素子１３０ａ〜１３０ｄと、ダイポール状無給電素子２２３ａ〜２２３ｄと、コ字状無給電素子２３５ａ〜２３５ｄと給電部４４０を具備する。なお、同一方向に対し指向性特性を有するダイポールアンテナ素子とコ字状アンテナ素子を一組の素子群とする。例えば、ダイポールアンテナ素子１２０ａとコ字状アンテナ素子１３０ａが一組の素子群となる。

導体板１１０と、各ダイポールアンテナ素子１２０ａ〜１２０ｄと、各コ字状アンテナ素子１３０ａ〜１３０ｄと、各ダイポール状無給電素子２２３ａ〜２２３ｄと、各コ字状無給電素子２３５ａ〜２３５ｄは、実施例２と同様である。

複数の素子群を有する点及び給電部４４０を有する点が実施例２とは異なる。

［給電部４４０］
給電部４４０は、配置したダイポールアンテナ素子１２０ａ〜１２０ｄの給電を切り替える切替手段４４１と、コ字状アンテナ素子１３０ａ〜１３０ｄの給電を切り替える切替手段４４２を備える。図１１は給電部４４０の構成例を示す。

例えば、切替手段４４１とダイポールアンテナ素子１２０ａ〜１２０ｄへの給電端子の何れかが電気的に接続され、切替手段４４１と無線装置の水平偏波端子が接続される。また、例えば、切替手段４４２とコ字状アンテナ素子１３０ａ〜１３０ｄへの給電端子の何れかが電気的に接続され、切替手段４４２と無線装置の垂直偏波端子が接続される。切替手段４４１と４４２は連動しており、同一方向に対して指向性特性を有するアンテナ素子の組（例えば、ダイポールアンテナ素子１２０ａとコ字状アンテナ素子１３０ａ）を接続する。

［配置例及び動作例］
偏波共用アンテナ４００の一方の面には、素子群（１３０ａと１２０ａ、１３０ｂと１２０ｂ、１３０ｃと１２０ｃ、１３０ｄと１２０ｄ）の配列方向が放射状になるように配置する。コ字状アンテナ素子１３０ａ〜ｄ側を中心側とする。偏波共用アンテナ４００の他方の面には、給電部４４０が設けられる。

各素子群は、実施例２と同様に動作する。給電部４４０が、切替手段４４１と４４２によって、給電するアンテナ素子を切り替えることによって、主ビーム方向を変更することができる。

［効果］
以上の構成により、実施例２と同様の効果を奏し、さらに、偏波共用のマルチビームアンテナを構成することができる。

なお、実施例３で用いたダイポール状無給電素子３２５と、コ字状無給電素子３３３とを用いた場合にも同様に偏波共用のマルチビームアンテナ４００Ｂを構成することができる。図１２は、偏波共用アンテナ４００Ｂの斜視図を示す。なお、この場合、ダイポールアンテナ素子１２０側を中心側として配置する。以降の変形例においても同様である。

また、実施例３の変形例１で用いた素子を放射状に配置してもよい。その場合、指向性特性の方向とは反対方向を中心方向として配置する。以降の変形例においても同様である。

［変形例１］
実施例４と給電部の構成が異なる。図１３は実施例４の変形例１の給電部５４０の構成例を示す。

［給電部５４０］
給電部５４０はダイポールアンテナ素子１２０ａ〜１２０ｄへの給電端子との接続を３方向に切り替える３方向切替手段５４１１〜５４１４を備える。また、コ字状アンテナ素子１３０ａ〜１３０ｄへの給電端子との接続を３方向に切り替える３方向切替手段５４２１〜５４２４を備える。さらに、隣り合うダイポールアンテナ素子１２０ａ〜１２０ｄからの信号を合成する合成手段５４１６〜５４１９と、隣り合うコ字状アンテナ素子１３０ａ〜１３０ｄからの信号を合成する合成手段５４２６〜５４２９を備える。なお、各合成手段５４１６〜５４１９及び５４２６〜５４２９は、２つのアンテナ素子の信号を等振幅で合成するための図示しない振幅調整器と等位相で合成するため図示しない位相調整器等を有してもよい。給電部５４０は無線装置の水平偏波端子との接続を３方向切替手段５４１１〜５４１４または合成手段５４１６〜５４１９の何れかに切り替える８方向切替手段５４１と、無線装置の垂直偏波端子との接続を３方向切替手段５４２１〜５４２４または合成手段５４２６〜５４２９の何れかに切り替える８方向切替手段５４２を備える。なお、送信に際しては、８方向切替手段５４１及び８方向切替手段５４２からの出力信号を、合成手段５４１６〜５４１９及び５４２６〜５４２９で分配する構成としてもよい。

［効果］
このような構成とすることにより、実施例４の効果に加え、素子群の配列だけでなく，隣り合う素子群の間の方向に指向性特性を有する偏波共用アンテナを構成できる。よって、より柔軟な指向性選択が可能な偏波共用アンテナを構成できる。また、合成手段６４１６〜６４１９及び６４２６〜６４２９の合成振幅、合成位相を任意に設定できるようにすることで、より柔軟な指向性制御が可能となる。

なお、３方向切替手段５４１１〜５４１４及び３方向切替手段５４２１〜５４２４を２方向切替手段に変更し、合成手段を通らない出力は削除し、隣り合う素子群の間の４方向にのみ指向性特性を有する偏波共用アンテナを構成してもよい。

［変形例２］
実施例４と給電部の構成が異なる。図１４は実施例４の変形例２の給電部６４０の構成例を示す。

［給電部６４０］
給電部６４０は、コ字状アンテナ素子１３０ａ〜１３０ｄからの信号に対し、９０度位相差をつける移相器６４５ａ〜６４５ｄと−９０度位相差をつける移相器６４７ａ〜６４７ｄを備える。また、給電部６４０は、ダイポールアンテナ素子１２０ａ〜１２０ｄからの信号と、移相器６４５ａ〜６４５ｄまたは６４７ａ〜６４７ｄを経たコ字状アンテナ素子１３０ａ〜１３０ｄの信号を合成する合成手段６４３ａ〜６４３ｈを備える。さらに、給電部６４０は、９０度位相差をつける移相器６４５ａ〜６４５ｄを経て合成した端子と、−９０度位相差をつける移相器６４７ａ〜６４７ｄを経て合成した端子を切り替える切替手段６４１を備える。よって、切替手段６４１は、複数配置したダイポールアンテナ素子の給電を切り替える機能と、複数配置したコ字状アンテナ素子の給電を切り替える機能とを有する。

なお、送信に際しては、切替手段６４１からの出力信号を、合成手段６４３ａ〜６４３ｈで分配する構成としてもよい。

また、コ字状アンテナ素子１３０ａ〜１３０ｄからの信号とダイポールアンテナ素子１２０ａ〜１２０ｄからの信号の位相差が９０度及び−９０度である。よって、必ずしも９０度位相差をつける移相器、−９０度位相差をつける移相器を用いなくともよく、４５度位相差をつける移相器と−４５度位相差をつける移相器等を組合せて両信号の位相差を９０度としてもよい。

［効果］
切替手段６４１を通して直交する右旋円偏波の端子と左旋円偏波の端子を切替選択することにより、円偏波で直交偏波特性を有する偏波共用アンテナを実現できる。

なお、円偏波を用いて通信を行うことで，特性改善を行うことが通信特性が改善できることが、例えば、笠原伸元，前山利幸，T. H. Laksono，池上文夫，“屋内伝送における円偏波伝搬特性”（電子情報通信学会技術研究報告，AP93-140，1994年2月）において報告されているが、本構成を用いることで低姿勢な偏波共用円偏波アンテナを構成できる。また両端子を同相及び逆相で合成すれば，±４５度の直線偏波特性を有する偏波共用アンテナを実現することもできる。

［変形例３］
実施例４と給電部の構成が異なる。図１５は実施例４の変形例３の給電部７４０の構成例を示す。

［給電部７４０］
給電部７４０は、ダイポールアンテナ素子１２０ａ〜１２０ｄへの給電端子とコ字状アンテナ素子１３０ａ〜１３０ｄへの給電端子のそれぞれに対しサーキュレータ７４２ａ〜７４２ｈ、送信手段７４３ａ〜７４３ｈ、ディジタル信号をアナログ信号に変換するＤＡ変換器７４４ａ〜７４４ｈ、受信手段７４５ａ〜７４５ｈ、アナログ信号をディジタル信号に変換するＡＤ変換器７４６ａ〜７４６ｈを備える。

さらに、ＡＤ変換器７４６ａ〜７４６ｈからの信号を切り替え、または、合成する手段としてディジタル信号処理装置（切替・合成手段）７４１を備える。またディジタル信号処理装置７４１はＤＡ変換器７４４ａ〜７４４ｈに信号を送る。

ディジタル信号処理装置７４１からの出力信号は、例えばＤＡ変換器７４４ａでアナログ信号に変換され、送信手段７４３ａを経てサーキュレータ７４２ａへ入力され、ダイポールアンテナ素子へと接続された給電端子に出力される。また、ダイポールアンテナ素子１２０ａで受信した信号は、例えば給電端子を経てサーキュレータ７４２ａへ入力される。サーキュレータ７４２ａは、入力された信号を受信手段７４５ａへ出力し、受信手段７４５ａを経たアナログ信号はＡＤ変換器７４６ａでディジタル信号に変換され、ディジタル信号処理装置７４１へ入力される。

［効果］
このような構成とすることで低姿勢、かつ、指向性・偏波切替・合成を実現した偏波共用マルチビームアンテナを構成することができる。指向方向の選択、偏波の選択などがディジタル信号処理技術により柔軟に行うことができる。

なお、本実施例では、送受信手段とアンテナ素子への給電端子の間にサーキュレータを設けているが、スイッチで切り替えるなど、他の構成であってもよい。

１００，２００，３００，３００Ｂ，４００，４００Ｂ，５００，６００，７００偏波共用アンテナ
１１０導体板
１２０ダイポールアンテナ素子
１３０コ字状アンテナ素子
２２３，３２５ダイポール状無給電素子
２３５，３３３コ字状無給電素子
４４０，５４０，６４０，７４０給電部

Claims

導体板と、
前記導体板と対向して配置されたダイポールアンテナ素子と、
一端が直接、他端が給電部を介して電気的に前記導体板と接続されたコ字状アンテナ素子と、を具備し、
前記コ字状アンテナ素子の前記導体板と対向する導線部分が前記ダイポールアンテナ素子と対向するように配置され、
各アンテナ素子に別々に給電し、
前記ダイポールアンテナ素子に対向して、かつ前記コ字状アンテナ素子と反対側に配置され、前記ダイポールアンテナ素子よりも短いダイポール状無給電素子と、前記コ字状アンテナ素子と対向して、かつ前記ダイポールアンテナ素子と反対側に配置され、前記コ字状アンテナ素子よりも総長が長いコ字状無給電素子とのうち少なくとも何れか一方を具備する、
ことを特徴とする偏波共用アンテナ。
導体板と、
前記導体板と対向して配置されたダイポールアンテナ素子と、
一端が直接、他端が給電部を介して電気的に前記導体板と接続されたコ字状アンテナ素子と、を具備し、
前記コ字状アンテナ素子の前記導体板と対向する導線部分が前記ダイポールアンテナ素子と対向するように配置され、
各アンテナ素子に別々に給電し、
前記コ字状アンテナ素子と対向して、かつ前記ダイポールアンテナ素子と反対側に配置され、前記コ字状アンテナ素子よりも総長が短いコ字状無給電素子と、前記ダイポールアンテナ素子に対向して、かつ前記コ字状アンテナ素子と反対側に配置され、前記ダイポールアンテナ素子よりも長いダイポール状無給電素子とのうち少なくとも何れか一方を具備する、
ことを特徴とする偏波共用アンテナ。
導体板と、
前記導体板と対向して配置されたダイポールアンテナ素子と、
一端が直接、他端が給電部を介して電気的に前記導体板と接続されたコ字状アンテナ素子と、を具備し、
前記コ字状アンテナ素子の前記導体板と対向する導線部分が前記ダイポールアンテナ素子と対向するように配置され、
各アンテナ素子に別々に給電し、
前記ダイポールアンテナ素子に対向して、前記ダイポールアンテナ素子よりも短いダイポール状無給電素子と長いダイポール状無給電素子と、
前記コ字状アンテナ素子と対向して、前記コ字状アンテナ素子よりも総長が短いコ字状無給電素子と長いコ字状無給電素子と具備し、
前記各アンテナ素子の単一指向性を持たせたい方向に前記各短い無給電素子を配置し、反対方向に前記各長い無給電素子を配置する、
ことを特徴とする偏波共用アンテナ。
請求項１記載の偏波共用アンテナであって、
同一方向に対し指向性特性を有するダイポールアンテナ素子とコ字状アンテナ素子を素子群とし、
複数配置したダイポールアンテナ素子への給電を切り替える手段とダイポールアンテナ素子からの信号を合成する手段とのうち少なくとも一方と、複数配置したコ字状アンテナ素子の給電を切り替える手段とコ字状アンテナ素子からの信号を合成する手段とのうち少なくとも一方とを備える給電部を具備し、
前記素子群の配列方向が放射状になるように複数の素子群を、コ字状アンテナ素子側を中心側として配置する、
ことを特徴とする偏波共用アンテナ。
請求項２記載の偏波共用アンテナであって、
同一方向に対し指向性特性を有するダイポールアンテナ素子とコ字状アンテナ素子を素子群とし、
複数配置したダイポールアンテナ素子への給電を切り替える手段とダイポールアンテナ素子からの信号を合成する手段とのうち少なくとも何れか一方と、複数配置したコ字状アンテナ素子の給電を切り替える手段とコ字状アンテナ素子からの信号を合成する手段とのうち少なくとも何れか一方とを備える給電部を具備し、
前記素子群の配列方向が放射状になるように複数の素子群を、ダイポールアンテナ素子側を中心側として配置する、
ことを特徴とする偏波共用アンテナ。