JP5314615B2 - 移動通信用基地局アンテナ - Google Patents

Description

本発明は、空間分割通信方式のような複数のユーザの同時接続が可能な移動通信用基地局アンテナに関するものである。

移動通信に用いられる基地局においては、複数のユーザの同時接続を可能とするため、周波数分割多重アクセス（ＦＤＭＡ；Frequency Division Multiple Access）、時間分割多重アクセス（ＴＤＭＡ；Time Division Multiple Access）、符号分割多重アクセス（
ＣＤＭＡ；Code Division Multiple Access）などの手法が提案されており、商用のシス
テムに導入されている。
しかし、近年の移動通信の普及に伴うユーザの急激な増加のため、移動通信システムに割り当てられた周波数チャネルの許容量以上の通信要求が発生し、周波数資源を逼迫する問題が発生している。
そこで、周波数の利用効率を上げてチャネル容量の拡大を実現するために、１つの周波数帯域で複数のユーザとの通信を実現する空間分割多重アクセス（ＳＤＭＡ；Space Division Multiple Access）が提案されている。空間分割多重アクセスでは、基地局アンテナの指向性の主ビーム方向を所望のユーザの方向に向け、他のユーザ方向には指向性のヌル方向を向けることで、複数のユーザを空間の違いによって分離して、多重アクセスを実現している。

そのような空間分割多重アクセスを実現するための具体的な態様としては、複数のアンテナを用いてチャネル容量を拡大する、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）と呼ばれる無線通信技術がある。ＭＩＭＯ技術では、送信データを複数の信号（ストリーム）に分けて同時送信するため、複数のアンテナを設置する必要がある。

特許文献１では、複数のアレイアンテナを直線状、もしくは円周状に配置し、それら複数のアレイアンテナの組み合わせによって空間分割多重アクセスを実現する、という移動通信用基地局アンテナが提案されている。
また、非特許文献１では、Ｖ−Ｈ偏波および斜め４５度偏波を用いたアレイアンテナ４つを水平方向に並べて配置して空間分割多重アクセスを実現する、という移動通信用基地局アンテナが提案されている。

ところで、近年では、携帯電話をはじめとする移動通信の普及により、街中には移動通信用基地局アンテナが満ち溢れている。移動通信用基地局アンテナは一般に、鉄塔や高い建物の屋上などに設置される。このため、移動通信用基地局アンテナ全体の設置占有面積が大きくなることは、設置費用の増大や景観を損ねることにつながるので、好ましくない。
また、複数のアレイアンテナをアンテナの長手方向に直線状に設けることは、設置上の不都合や景観上の不都合があるので、やはり好ましくない。しかも、アレイアンテナの場合、アレイアンテナを構成するアンテナ素子の数は移動通信用基地局で要求されるアンテナ指向性に基づいて決定されるので、設置上の不都合や景観上の不都合があるからと云って、アンテナ素子の数を減らすことは不可能である。
また、ＭＩＭＯ技術を導入する場合においても、周波数の利用効率を上げてチャネル容量の拡大を実現するためには、アレイアンテナを複数配置することが必要となるが、アンテナ全体の設置占有面積が大きくなることは、上述の通り好ましくない。

このように、近年では、設置占有面積を大幅に増大させることなく空間分割多重アクセ
スを可能とする移動通信用基地局アンテナの実現が強く望まれるようになってきている。

特開２００１−３１３５２５号公報

K. Nishimori 、他２名、「Channel Capacity Measurement of 8×2 MIMO Transmission by Antenna Configuration in an Actual Cellular Environment」、IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION、VOL．54、No.11、2006年11月、pp．3285−3291

しかしながら、上記の特許文献１、非特許文献１では、空間分割多重アクセスを実現するために、アレイアンテナを直線状、もしくは円周状に配置していることに起因して、移動通信用基地局アンテナ全体の設置占有面積が大きくなってしまうという問題がある。
また、上記の特許文献１、非特許文献１にて提案された技術以外で、移動通信用基地局アンテナの設置占有面積を大幅に増大させることなく空間分割多重アクセスを実現するためには、２つのアレイアンテナ間の距離を小さくすればよいようにも考えられる。ところが、そのようにすると、２つのアレイアンテナ間のアイソレーションが低下し、それに因ってアンテナ利得などのアンテナ特性が低下するという、別の不都合が生じてしまうという問題がある。
このように、従来の技術では、移動通信用基地局アンテナ全体の設置占有面積が大きくなってしまうことを回避しつつ、空間分割多重アクセスを実現することは、極めて困難ないし不可能であった。

本発明は、このような課題を解決するために成されたもので、その目的は、アンテナ特性を低下させることなく、かつ移動通信用基地局アンテナの設置占有面積の大幅な増大を回避しつつ、空間分割多重アクセスのような空間分割通信を実現することを可能とした移動通信用基地局アンテナを提供することにある。

本発明の移動通信用基地局アンテナは、同一の偏波特性を有するアンテナ素子が垂直方向に複数個配列された、少なくとも２つのアレイアンテナを、水平方向に隣接して並べて配置してなる移動通信用基地局アンテナであって、前記２つのアレイアンテナの背面に設けられた反射板と、前記２つのアレイアンテナの間に設けられ、両アレイアンテナ間における電磁気的な干渉を遮蔽する遮蔽板と、前記２つのアレイアンテナに電力を供給するための給電ポートと、前記給電ポートに接続され、前記電力を前記２つのアレイアンテナに略等しく分配する電力分配器、及び分配された電力を前記２つのアレイアンテナのアンテナ素子に供給する配線回路系を備えた２つの電力供給系とを備え、各電力供給系において、分配された電力は、前記遮蔽板を挟んで水平方向に並んでいる２つのアンテナ素子のうち一方にのみ供給され、前記２つの電力供給系が給電するアンテナ素子の配置は、水平方向において、互いに左右対称的に逆になっていることを特徴としている。

本発明によれば、指向性を主体としたアンテナ特性を低下させることなく、かつ移動通信用基地局アンテナの設置占有面積を大幅に増大させることなく、空間分割多重アクセスのような空間分割通信を実現する移動通信用基地局アンテナを提供することができる。

本発明の実施の形態に係る移動通信用基地局アンテナにおける主要部の構成を示す正面図（ａ）および平面図（ｂ）である。 本発明の実施の形態に係る移動通信用基地局アンテナにおける遮蔽板の作用について説明するための図である。 本発明の実施の形態に係る移動通信用基地局アンテナにおける電力供給に関する構成の好ましい一態様を示す図である。 図３に示した一態様における、主ビームパターンを示す図である。 図３に示した一態様との比較のため、それとは敢えて異ならせた電力供給の構成とした場合の一例を示す図である。 図５に示した一例における、主ビームパターンを示す図である。 本発明の実施の形態に係る移動通信用基地局アンテナにおける電力供給に関する、図３に示した一態様の他の好ましい一態様を示す図である。 図７に示した一態様における、主ビームパターンを示す図である。 遮蔽板を１枚設けた場合（ａ）、（ｂ）と、所定の間隔を置いて２枚設けた場合（ｃ）、（ｄ）とを示す図である。

以下、本発明の実施の形態に係る移動通信用基地局アンテナについて、図面を参照して説明する。

この移動通信用基地局アンテナ１０は、図１に示したように、水平方向に並べて配置された２つのアンテナ素子対アレイ１ａ、１ｂと、その間に配置された遮蔽板２と、反射板３とから、その主要部が構成されている。ここで、２つのアンテナ素子対アレイ１ａ、１ｂを総称する場合には、単に「アンテナ素子対アレイ１」と呼ぶものとする（なお、これらのアンテナは一般にアレイアンテナとも呼ばれている）。また、以下の説明では、アンテナ素子対アレイ１ａに含まれている各構成要素には、記号ａをその符号の数字に付し、アンテナ素子対アレイ１ｂに含まれている各構成要素には、記号ｂをその符号の数字に付すものとする。また、それらの各構成要素について総称する場合には、記号ａや記号ｂは付さないで、単に符号の数字のみを記すものとする。

アンテナ素子対アレイ１ａには、８個のアンテナ素子対４ａが、垂直方向に配列形成されている。また、同様に、アンテナ素子対アレイ１ｂには、８個のアンテナ素子対４ｂが、垂直方向に配列形成されている。これらアンテナ素子対４ａとアンテナ素子対４ｂは、同一の偏波特性に設定されており、かつ同一のピッチで垂直方向に配列されている。

各アンテナ素子対４はそれぞれ、垂直偏波アンテナ素子５と水平偏波アンテナ素子６とを直交させて一対に組み合わせてなるものである。それらの各アンテナ素子としては、半波長ダイポールアンテナが好適であるが、その他にも、パッチアンテナを用いることも可能である。

遮蔽板２は、２つのアンテナ素子対アレイ１ａ、１ｂの間に、垂直方向（図１におけるｚ方向）に伸びた状態に設けられて、両アンテナ素子対アレイ１ａ、１ｂ間（図１における主にｘ方向）における電磁気的な干渉等を遮蔽することにより、両アンテナ素子対アレイ１ａ、１ｂ間での良好なアイソレーションを確保するものである。
この遮蔽板２としては、金属またはそれに類する導電体からなる遮蔽板を用いることができる。また、遮蔽板２としては、磁性体や誘電体からなる電波吸収体を用いることもできる。
反射板３は、この移動通信用基地局アンテナ１０における各アンテナ素子対アレイ１ａ、１ｂの全体的な指向性（例えば図１におけるｙ方向を主軸とする指向性）をより確実に得るために、アンテナ素子対アレイ１の背面に設けられたものである。

アンテナ素子対アレイ１に給電するための給電ポート７が、合計４つ設けられている。それら４つの給電ポート７は、垂直偏波アンテナ素子５ａ、垂直偏波アンテナ素子５ｂ、水平偏波アンテナ素子６ａ、水平偏波アンテナ素子６ｂに、ほぼ等しい電力を供給するよ
うに設定されている。

次に、本発明の実施の形態に係る移動通信用基地局アンテナの作用について説明する。
従来の技術では、２つのアンテナ素子対アレイを水平方向に並列して隣接配置すると、それらアンテナ素子対アレイ同士の間のアイソレーション確保が困難となり、その結果として、アンテナ素子対アレイ同士の間の距離を大きく取らなければならなくなって、アンテナ設置占有面積が増大するという問題が発生していた。
しかし、本発明の実施の形態に係る移動通信用基地局アンテナでは、水平方向に並列して隣接配置されたアンテナ素子対アレイ１ａ、１ｂの間に、垂直方向に伸びた遮蔽板２を備えるようにしたので、それらアンテナ素子対アレイ１ａ、１ｂ同士の間のアイソレーションを飛躍的に改善することができ、その結果、アンテナ素子対アレイ１ａ、１ｂ間の距離を大きく離す必要がなくなり、アンテナ設置占有面積の増大を回避することが可能となる。

このような移動通信用基地局アンテナ１０における、遮蔽板２によるアンテナ素子間のアイソレーションを飛躍的に改善することができるという作用・効果について、図２を用いて説明する。なお、ここでは説明の簡潔化のために、垂直偏波アンテナ素子５と水平偏波アンテナ素子６とを直交して一対に組み合わせてなるアンテナ素子対４の代りに、垂直偏波アンテナ素子２１ａ、２１ｂを左右１対のみ備えたものについて説明する。

アンテナ２０は、図２（ａ）の正面図および図２（ｂ）の平面図に示したように、遮蔽板２２を備えていないアンテナであり、給電ポート７に接続された垂直偏波アンテナ素子２１ａ、５０Ω終端が接続された垂直偏波アンテナ素子２１ｂ、反射板２３を備えている。
他方、アンテナ２４は、図２（ｃ）の正面図および図２（ｄ）の平面図に示したように、遮蔽板２２（金属遮蔽板）を備えたアンテナであり、遮蔽板２２以外の構成はアンテナ２０と同様に、給電ポート７に接続された垂直偏波アンテナ素子２１ａ、５０Ω終端が接続された垂直偏波アンテナ素子２１ｂ、反射板２３を備えている。そして、反射板２３と遮蔽板２２とは、電気的に接続されている。

アンテナ２０における垂直偏波アンテナ素子２１ａと垂直偏波アンテナ素子２１ｂとの間での電磁気的結合量のシミュレーションを実施したところ、−９．０ｄＢであった。他方、アンテナ２４における垂直偏波アンテナ素子２１ａと垂直偏波アンテナ素子２１ｂとの間での電磁気的結合量のシミュレーションを実施したところ、−２７．１ｄＢであった。
このシミュレーション結果から、垂直偏波アンテナ素子２１ａ、２１ｂ間に遮蔽板２２を設けることで、それら水平方向に左右一対で隣接配置された垂直偏波アンテナ素子２１ａと垂直偏波アンテナ素子２１ｂとの間でのアイソレーションを、飛躍的に改善することができるので、アンテナ素子間距離を大きく取る必要がなくなる。あるいは、従来技術の場合に生じていた、設置占有面積の増大を回避するために無理に垂直偏波アンテナ素子２１ａと垂直偏波アンテナ素子２１ｂとの間の距離を縮めることに起因して指向性などのアンテナ特性が低下するという問題を、垂直偏波アンテナ素子２１ａ、２１ｂ間に遮蔽板２２を設けることによって、解消することができる。

このように、本発明の実施の形態に係る移動通信用基地局アンテナによれば、主に指向性のようなアンテナ特性を低下させることなく、かつその移動通信用基地局アンテナの全体的な設置占有面積の大幅な増大を回避しつつ、指向性の良好な空間分割多重アクセスのような空間分割通信を実現することが可能となる。

図３は、本発明の実施の形態に係る移動通信用基地局アンテナにおける、垂直偏波アン
テナ素子と給電ポートとの電気的接続に関する構成の一態様を示した図である。なお、ここでは説明の簡潔化のために、垂直偏波アンテナ素子５と水平偏波アンテナ素子６とを直交して一対に組み合わせてなるアンテナ素子対４の代りに、水平偏波アンテナ素子６のアレイは省略して、垂直偏波アンテナ素子３１のアレイのみを備えたものについて説明する。また、この図３では、電力供給系ごとに図３（ａ）と図３（ｂ）とに分けて図示してあるが、これは便宜上、図示の煩雑化を回避するために敢えて分けて図示しているのであって、実際には、図３（ａ）に示した電力供給系と図３（ｂ）に示した電力供給系とが組み合わされた構成となっている（以下同様）。
図３（ａ）に示したように、一方の電力供給系の構成では、給電ポート３５が電力分配器３６に接続されている。そして電力分配器３６は、給電ポート３５から供給されて来た電力をＡ：Ｂの比率でアンテナ素子対アレイ１ａ、１ｂに分配するように設定されている。その各電力は、配線回路系３４、３７を介してそれぞれ分配される。
また、同様に、図３（ｂ）に示したように、他方の電力供給系の構成では、給電ポート３５は電力分配器３６に接続されており、電力分配器３６は、給電ポート３５から供給されてきた電力をＣ：Ｄの比率でアンテナ素子対アレイ１ａ、１ｂに分配するように設定されている。その各電力は、配線回路系３９、４０を介してそれぞれ分配される。ＡとＢは、ほぼ等しく、またＣとＤは、ほぼ等しい値に設定されている。
また、図３（ａ）、（ｂ）に示した各電力供給系を有する構成の移動通信用基地局アンテナ３０、３８では、いずれの場合も、一方のアンテナ素子対アレイ１ａにおける給電ポート３５からの給電の対象となるアンテナ素子数は４個であり、かつ他方のアンテナ素子対アレイ１ｂにおける給電ポート３５からの給電の対象となるアンテナ素子数は４個であり、それらの個数は等しくなっている。
すなわち、各電力系統において、電力分配器３６によって２つのアンテナ素子対アレイ１ａ、１ｂに分配された２系統の電力は、２つのアンテナ素子対アレイ１ａ、１ｂにおける互いに等しい個数のアンテナ素子へと、それぞれ給電されている。但し、各電力供給系において、電力分配器３６によって２つのアンテナ素子対アレイ１ａ、１ｂに分配された２系統の電力は、遮蔽板２２を挟んで水平方向に左右一対になって並んでいる各２つの垂直偏波アンテナ素子３１ａ、３１ｂ毎について着目すると、そのうちの一方のみに供給されると共に他方には供給されないように設定されている。また、１つのアンテナ素子対アレイ１における電力が供給される垂直偏波アンテナ素子３１は、そのアンテナ素子対アレイ１の配列内で２個ずつ連続して２個置きに（いわゆる「２個ずつ飛び飛びに」）選択されている。

移動通信用基地局アンテナ３０、３８の水平面（ｘ−ｙ平面）における主ビーム放射パターンを、図４に示す。それら移動通信用基地局アンテナ３０、３８のいずれの場合においても、アンテナ素子対アレイ１ａの水平面主ビーム４１ａ（図４（ａ））、アンテナ素子対アレイ１ｂの水平面主ビーム４１ｂ（図４（ｂ））は、アンテナ正面方向（ｙ方向）となる。これは、２つのアンテナ素子対アレイ１ａ、１ｂに、ほぼ等しい電力を供給しているためであり、水平面における放射導体構造がアンテナ正面方向（ｙ方向）に対して概ね対称構造となるためである。
ここで、上記の「ほぼ等しい」とは、例えば何らかの外乱や誤差の混入等に起因して電力の供給に若干の差異が生じたとしても、それが実質的にアンテナ素子対アレイ１の水平面主ビーム４１の有意な偏りを生じさせない程度のものである場合を意味している。なお、以下では、表現の簡潔化のために、そのような「ほぼ等しい」ということも含めて、単に「等しい」と記載するものとする。
また、例えば９個のような奇数個のアンテナ素子対アレイ１を上方の略半分と下方の略半分との２つのグループに分ける、といった場合には、例えば上方の４個と下方の５個との２つのグループに分ける、もしくは逆に上方の５個と下方の４個との２つのグループに分けるようにすることなどが可能である。

他方、それとは対照的に、図５（ａ）に比較のための一例を示した移動通信用基地局アンテナ５０の場合のように、１つの給電ポート５５から配線回路系５４を介して２つのアンテナ素子対アレイ１ａ、１ｂのうちの一方のアンテナ素子対アレイ１ａのみに給電する場合には、水平面における放射導体構造は、アンテナ正面方向に対して非対称なものとなる。このため、図６（ａ）に示したように、水平面主ビーム６１ａは、アンテナ正面方向から傾いたものとなってしまい、エリア設計が難しくなるという不都合が発生する。このことは、図５（ｂ）に示した、他方のアンテナ素子対アレイ１ｂのみに給電する構造の場合も同様である。但し図５（ｂ）に示した構造の場合には、水平面主ビーム６１ｂの傾く方向は、図６（ｂ）に示したように、給電側が反対側であることによって、水平面主ビーム６１ａとは逆になる。

このように、１つの給電ポート３５を、電力分配器３６によって２つのアンテナ素子対アレイ１ａ、１ｂの同じ偏波のアンテナ素子３１ａ、３１ｂに接続し、１つの給電ポート３５から一方のアンテナ素子対アレイ１ａに給電される電力と他方のアンテナ素子対アレイ１ｂに給電される電力とをほぼ等しくすることで、より好ましくは、それに加えて一方のアンテナ素子対アレイ１ａにおいて給電されるアンテナ素子数と他方のアンテナ素子対アレイ１ｂにおいて給電されるアンテナ素子数とをほぼ等しくすることで、水平面における放射導体構造をアンテナ正面方向に対して概ね対称とすることができる。その結果、水平面主ビームがアンテナ正面方向から傾くことなく、かつ２つのアンテナ素子対アレイ１ａ、１ｂの水平面主ビーム４１ａ、４１ｂの放射パターンがほぼ等しくなって、所望のエリア設計を容易に実現することが可能となる。

図７は、本発明の実施の形態に係る移動通信用基地局アンテナにおける、図３に示した一態様とは別の、垂直偏波アンテナ素子と給電ポートとの電気的接続関係を示した図である。
図７（ａ）に移動通信用基地局アンテナ７０として示したような一つの電力供給系の構成では、給電ポート７５は、電力分配器７６に接続されており、電力分配器７６では、１：１の比率に電力を分配して、それらの電力を垂直偏波アンテナ素子７１ａ、７１ｂへとそれぞれ送出するように設定されている。
また、図７（ｂ）に移動通信用基地局アンテナ７８として示したような他の一つの電力供給系の構成の場合も同様に、給電ポート７５は、電力分配器７６に接続されており、電力分配器７６では、１：１の比率に電力を分配して、それらの電力を垂直偏波アンテナ素子７１ａ、７１ｂへとそれぞれ送出するように設定されている。
いずれの構成も、アンテナ素子対アレイ１における給電ポート７５からの電力分配器７６を介しての給電の対象となるアンテナ素子数は、４個ずつであり、その個数は等しくなっている。但し、移動通信用基地局アンテナ７０と移動通信用基地局アンテナ７８とでは、アンテナ素子対アレイ１ａ、１ｂにおける給電の対象となる垂直偏波アンテナ素子７１ａ、７１ｂの配置が、互いに左右対称的に逆になっている。

図７（ｃ）に移動通信用基地局アンテナ７８として示したような一つの電力供給系の構成では、給電ポート８４は、電力分配器８５に接続されており、電力分配器８５は、１：１の比率に電力を分配して、それらの電力を水平偏波アンテナ素子８１ａ、８１ｂへとそれぞれ送出するように設定されている。
また、図７（ｄ）に移動通信用基地局アンテナ７８として示したような他の一つの電力供給系の構成も同様に、給電ポート８４は、電力分配器８５に接続されており、電力分配器８５は、１：１の比率に電力を分配して、それらの電力を水平偏波アンテナ素子８１ａ、８１ｂへとそれぞれ送出するように設定されている。
いずれの構成も、アンテナ素子対アレイ１における給電ポート７５からの電力分配器７６を介しての給電の対象となるアンテナ素子数は、４個ずつであり、その個数は等しくなっている。但し、移動通信用基地局アンテナ７０と移動通信用基地局アンテナ７８とでは
、アンテナ素子対アレイ１ａ、１ｂにおける給電の対象となる水平偏波アンテナ素子８１ａ、８１ｂの配置が、互いに左右対称的に逆になっている。

移動通信用基地局アンテナ７０、７８の水平面（ｘ−ｙ平面）の主ビーム放射パターンは、図８に示したようなものとなる。
図８（ａ）は、図７（ａ）の構造の場合の主ビーム放射パターン８８ａを示している。図８（ｂ）は、図７（ｂ）の構造の場合の主ビーム放射パターン８８ｂを示している。図８（ｃ）は、図７（ｃ）の構造の場合の主ビーム放射パターン８８ｃを示している。図８（ｄ）は、図７（ｄ）の構造の場合の主ビーム放射パターン８８ｄを示している。
いずれの場合においても、水平面主ビーム８８は、アンテナの正面方向（ｙ方向）となる。これは、２つのアンテナ素子対アレイ１ａ、１ｂに対して等しい電力を供給しているためであり、水平面における放射導体構造がアンテナ正面方向（ｙ方向）に対して概ね対称構造となるためである。

しかも、図７（ａ）に示した移動通信用基地局アンテナ７０の場合では、給電ポート７５からの電力は、電力分配器７６で分配された後、一方の配線回路系７４を介して、上半分の４個の垂直偏波アンテナ素子７１ａに供給され、他方の配線回路系７７を介して、下半分の４個の垂直偏波アンテナ素子７１ｂに供給されるようになっている。
また、図７（ｂ）に示した移動通信用基地局アンテナ７８の場合では、給電ポート７５からの電力は、電力分配器７６で分配された後、一方の配線回路系７９を介して、下半分の４個の垂直偏波アンテナ素子７１ａに供給され、他方の配線回路系８０を介して、上半分の４個の垂直偏波アンテナ素子７１ｂに供給されるように設定されている。
また、図７（ｃ）に示した移動通信用基地局アンテナ７０の場合では、給電ポート８４からの電力は、電力分配器８５で分配された後、一方の配線回路系８２を介して、上半分の４個の水平偏波アンテナ素子８１ａに供給され、他方の配線回路系８３を介して、下半分の４個の水平偏波アンテナ素子８１ｂに供給されるように設定されている。
また、図７（ｄ）に示した移動通信用基地局アンテナ７８では、給電ポート８４からの電力は、電力分配器８５で分配された後、一方の配線回路系８６を介して、下半分の４個の水平偏波アンテナ素子８１ａに供給され、他方の配線回路系８７を介して、上半分の４個の水平偏波アンテナ素子８１ｂに供給されるように設定されている。

ここで、図７では、垂直偏波アンテナ素子７１のアレイは図７（ａ）、図７（ｂ）に示し、水平偏波アンテナ素子８１のアレイは図７（ｃ）、図７（ｄ）に示したが、実際にはこれらは組み合わされて、図１に示したようなアンテナ素子対４を構成し、一つの移動通信用基地局アンテナ７０や移動通信用基地局アンテナ７８内に組み込まれて用いられる。つまり、実際には、一つの電力供給系の移動通信用基地局アンテナ７０の構成としては、図７（ａ）に示した垂直偏波アンテナ素子７１のアレイと図７（ｃ）に示した水平偏波アンテナ素子８１のアレイとが組み合わされて設けられ、かつ他の一つの電力供給系の移動通信用基地局アンテナ７８の構成としては、図７（ｂ）に示した垂直偏波アンテナ素子７１のアレイと図７（ｄ）に示した水平偏波アンテナ素子８１のアレイとが組み合わされて設けられる。

このように、一つの移動通信用基地局アンテナ７０、７８において並列して隣接配置された２つのアンテナ素子対アレイ１ａ、１ｂに含まれている垂直偏波アンテナ素子７１や水平偏波アンテナ素子８１のうち、給電される素子同士が隣り合うことを回避した構成とすることにより、金属遮蔽板７２による作用効果と相まって、隣接配置された２つのアンテナ素子対アレイ１ａ、１ｂ間でのアイソレーションの改善を、さらに効果的に達成することができる。

なお、上記の説明では、２つのアンテナ素子対アレイ１ａ、１ｂ間に１枚の遮蔽板２を
設けた場合について説明したが、複数の遮蔽板を水平方向に並べて配置することも、本発明における好ましい一態様である。
このようにすることにより、２つのアンテナ素子対アレイ１ａ、１ｂ間のアイソレーションを、さらに効果的に改善することが可能となる。

このような２枚の遮蔽板によってアンテナ素子間のアイソレーションをさらに改善することができるという作用・効果について、図９を用いて説明する。なお、ここでは説明の簡潔化のために、垂直偏波アンテナ素子５と水平偏波アンテナ素子６とを直交して一対に組み合わせてなるアンテナ素子対４の代りに、水平偏波アンテナ素子６は省略して、垂直偏波アンテナ素子９１ａ、９１ｂを１対のみ備えたものについて説明する。
アンテナ９０は、図９（ａ）の正面図および図９（ｂ）の平面図に示したように、金属遮蔽板９２を１枚のみ備えたアンテナであり、給電ポート７（図９では図示省略、以下同様）に接続された垂直偏波アンテナ素子９１ａ、５０Ω終端が接続された垂直偏波アンテナ素子９１ｂ、反射板９３を備えている。反射板９３と金属遮蔽板９２とは、電気的に接続されている。
他方、アンテナ９４は、図９（ｃ）の正面図および図９（ｄ）の平面図に示したように、２枚の金属遮蔽板９５、９６を、所定の間隙９７を隔てて設けてなるアンテナであり、その他の構成はアンテナ９０と同様に、給電ポート７に接続された垂直偏波アンテナ素子９１ａ、５０Ω終端が接続された垂直偏波アンテナ素子９１ｂ、反射板２３を備えている。そして、反射板９３と金属遮蔽板９５、９６とは、電気的に接続されている。

アンテナ９０における垂直偏波アンテナ素子９１ａと垂直偏波アンテナ素子９１ｂと間での電磁気的結合量のシミュレーションを実施したところ、−２７．１ｄＢであった。他方、アンテナ９４における垂直偏波アンテナ素子９１ａと垂直偏波アンテナ素子９１ｂと間での電磁気的結合量のシミュレーションを実施したところ、−２９．２ｄＢであった。
このように、垂直偏波アンテナ素子２１ａ、２１ｂ間に遮蔽板２２を設けることで、それら隣接配置された垂直偏波アンテナ素子２１ａと垂直偏波アンテナ素子２１ｂとの間でのアイソレーションをさらに効果的に改善することができる。あるいは、従来技術の場合に生じていた、設置占有面積の増大を回避するために無理に垂直偏波アンテナ素子２１ａと垂直偏波アンテナ素子２１ｂとの間の距離を縮めることに起因してアンテナ特性が低下するという問題を、それら垂直偏波アンテナ素子２１ａ、２１ｂ間に、１枚の遮蔽板２の代りに２枚の金属遮蔽板９５、９６を所定の間隙９７を有して設けることにより、さらに効果的に解消することができる。

以上説明したように、本発明の実施の形態に係る移動通信用基地局アンテナによれば、指向性を主体としたアンテナ特性を低下させることなく、かつ設置占有面積を大幅に増大させることなく、空間分割多重アクセスのような空間分割通信が可能な移動通信用基地局アンテナを実現することができる。

なお、３つ以上のアレイアンテナを水平方向に並べて配置する場合にも、その各アレイアンテナ同士の間に遮蔽板２を設けるようにすることで、上記の実施の形態の場合と同様に、アンテナ特性を低下させることなく、かつ設置占有面積を大幅に増大させることなく、空間分割多重アクセスのような空間分割通信が可能な移動通信用基地局アンテナを実現することが可能となるという効果が得られる。

１ アンテナ素子対アレイ（アレイアンテナ）
２ 遮蔽板
３ 反射板
４ アンテナ素子対
５ 垂直偏波アンテナ素子
６ 水平偏波アンテナ素子
７ 給電ポート
３６ 電力分配器

Claims (9)

1. 同一の偏波特性を有するアンテナ素子が垂直方向に複数個配列された、少なくとも２つのアレイアンテナを、水平方向に隣接して並べて配置してなる移動通信用基地局アンテナであって、
   前記２つのアレイアンテナの背面に設けられた反射板と、
   前記２つのアレイアンテナの間に設けられ、両アレイアンテナ間における電磁気的な干渉を遮蔽する遮蔽板と、
   前記２つのアレイアンテナに電力を供給するための給電ポート、前記給電ポートに接続され、前記電力を前記２つのアレイアンテナに略等しく分配する電力分配器、及び分配された電力を前記２つのアレイアンテナのアンテナ素子に供給する配線回路系を備えた２つの電力供給系と
   を備え、
   各電力供給系において、分配された電力は、前記遮蔽板を挟んで水平方向に並んでいる２つのアンテナ素子のうち一方にのみ供給され、
   前記２つの電力供給系が給電するアンテナ素子の配置は、水平方向において、互いに左右対称的に逆になっている
   ことを特徴とする移動通信用基地局アンテナ。
2. 請求項１記載の移動通信用基地局アンテナにおいて、
   各電力供給系において、前記電力分配器によって前記２つのアレイアンテナに分配された２系統の電力は、前記２つのアレイアンテナにおける互いに略等しい個数のアンテナ素子へと、それぞれ給電される
   ことを特徴とする移動通信用基地局アンテナ。
3. 請求項１または２記載の移動通信用基地局アンテナにおいて、
   各電力供給系において、前記電力分配器によって前記２つのアレイアンテナに略等しく分配された２系統の電力は、それぞれ、各アレイアンテナにおける配列内で少なくとも１箇所連続している部分を有する複数個のアンテナ素子に供給される
   ことを特徴とする移動通信用基地局アンテナ。
4. 請求項１ないし３のうちいずれか１つの項に記載の移動通信用基地局アンテナにおいて、
   前記遮蔽板と前記反射板とは、電気的に接続されている
   ことを特徴とする移動通信用基地局アンテナ。
5. 請求項１ないし４のうちいずれか１つの項に記載の移動通信用基地局アンテナにおいて、
   各電力供給系において、前記電力分配器によって前記２つのアレイアンテナに略等しく分配された２系統の電力は、その一方が、前記２つのアレイアンテナのうちの一方のアレイアンテナにおける複数個配列されているアンテナ素子のうちの上方に配列されているアンテナ素子に供給され、かつ他方が、前記２つのアレイアンテナのうちの他方のアレイアンテナにおける複数個配列されているアンテナ素子のうちの下方に配列されているアンテナ素子に供給される
   ことを特徴とする移動通信用基地局アンテナ。
6. 請求項１ないし５のうちいずれか１つの項に記載の移動通信用基地局アンテナにおいて、
   複数枚の前記遮蔽板が、所定の間隙を有して、隣り合うアレイアンテナ間に平行に設けられている
   ことを特徴とする移動通信用基地局アンテナ。
7. 請求項１ないし６のうちいずれか１つの項に記載の移動通信用基地局アンテナにおいて、
   前記アンテナ素子は、偏波特性が互いに直交または所定の角度で交差する２個のアンテナ素子を組み合わせたアンテナ素子対である
   ことを特徴とする移動通信用基地局アンテナ。
8. 請求項１ないし７のうちいずれか１つの項に記載の移動通信用基地局アンテナにおいて、
   前記遮蔽板は、金属またはそれに類する導電体からなる
   ことを特徴とする移動通信用基地局アンテナ。
9. 請求項１ないし８のうちいずれか１つの項に記載の移動通信用基地局アンテナにおいて、
   前記アレイアンテナは、空間分割多重アクセス方式の通信に用いられるものである
   ことを特徴とする移動通信用基地局アンテナ。

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