JPH0348532A - スペースダイバーシチアンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は陸上移動通信のスペースダイバーシチアンテナ
構成において、２つのアンテナを一定の間隔を隔て同＝
軸上に配置し、そのアンテナの設置位置が周辺の建物、
構造物より低く取付けられた場合の受信ダイバーシチ効
果の改善に関するものである。

（従来の技術） 陸上移動通信では地形、地物からの散乱・回折によりフ
ェージングが生じる。このフエージングによる通話品質
等の劣化を軽減する方法としてダイバーシチ受信がある
。最大のダイバーシチ効果を得るためには、ダイバーシ
チアンテナ間の受信電圧包絡線の相関係数が無相関で、
受信電圧中央値が等しい必要がある。この条件を満足さ
せるためには、例えば、市街地の基地局に設置される場
合は、２つのアンテナを水平方向に１０波長以上離して
配置するスペースダイバーシチアンテナ構成がよく知ら
れている。しかし、水平配置のスペースダイバーシチは
２つのアンテナを同一フロアーに設置しなければならな
いためアンテナ搭載鉄塔の設置面積が大きくなる欠点が
ある。

２つアンテナを同一軸上に垂直設置するスペースダイバ
ーシチはフロアー上の設置面積が１つのアンテナ設置面
積でよいため、見掛け上ダイバーシチアンテナ設置面積
が低減されたことにより、自動車電話のセクター化（無
線ゾーンを扇形にする）された無線基地局では、多くア
ンテナを設置する場合には有効なダイバーシチアンテナ
構成法となる。

一般に、垂直設置のスペースダイバーシチはアンテナ設
置高が周辺の建物より十分高ければ、上下段アンテナの
受信電圧中央値に差は生ぜず、ダイバーシチ効果は相関
係数により決定される。従って、所要の、相関係数を得
るために上下段のアンテナ間隔を決定し、ダイバーシチ
効果を得ることになる。このときのダイバーシチアンテ
ナは同じ特性（指向性利得）を有するアンテナが用いら
れてきた。

しかし、アンテナ設置高が周辺の建物より低くなると垂
直設置スペースダイバーシチは効果が減じることを以下
に説明する。

垂直アンテナ設置のスペースダイバーシチ効果を推定す
るために必要な相関係数は理論的に求めることができる
。計算式は電子通信情報学会春季全国大会（１９８９）
　Ｂ−３７　（題名；基地局アンテナの垂直配置時スペ
ースダイバーシチ効果）に掲載されており、アンテナに
到来する電波の分布幅及び方向とアンテナ指向性、アン
テナ設置間隔を決定することにより求まる。

第３図は到来波分布の方向を水平方向、すなわちθ＝０
゜方向とし、到来波の分布Ｐ（θ）はガウス分布と仮定
したときの標準偏差を１．２゜とし、アンテナ間隔に対
する相関係数を求めたものである。アンテナ間隔Ｈが１
５波長以上になると相関係数は無相関となることがわか
る。なお、到来波分布の標準偏差を１．２゛としている
が、市街地において、アンテナ設置高が約１５ｎ＋のと
きに相当すると推定している。

第４図は市街地において、アンテナ設置高が１５ｍの場
合の、上段アンテナの受信電圧中央値を基準にして、下
段アンテナとの受信電圧中央値の差の測定結果である。

第３図から、無相関となるアンテナ間隔は１５波長以上
であるから、下段アンテナの受信電圧中央値は４．５ｄ
Ｂ低くなる。

アンテナ間の受信電圧中央値が異なるとダイバーシチ効
果が減じる。一般に、有相関で不等利得のダイバーシチ
効果Ｇは次式で近似的に与えられる。

Ｇ＝Ｅ，・Ｅ２（１−ρ）（１） ここで、Ｅ，は上段アンテナの受信電圧中央値の基準地
で通常はｌとする。Ｅ２はＥ１を基準とする下段アンテ
ナの受信電圧中央値の相対値、ρは測定された相関係数
である。最大のダイバーシチ効果はＥＩ＝Ｅ２＝　１　
（真値）でρ＝Ｏとなる。ここで、選択切替ダイバーシ
チを行うと累積確率分布のｌ％値で単一受信した場合に
比べ、ダイバーシチ効果による等価的ダイバーシチ利得
は約１０ｄＢとなる。

第４図から得られた測定結果Ｅ２　＝　０．　３５　（
−４．　５ｄＢ）を（１）式に代入し、計算する。ただ
し、Ｅ１＝１、ρ＝０である。この結果から、等価的ダ
イバーシチ利得は５．５ｄＢに減じる。

（発明が解決しようとする課題） 垂直設置のスペースダイバーシチにおいて、アンテナ設
置位置が周辺の建物と同程度またはそれ以下の場合に、
下段アンテナの受信電圧中央値が低くなり、受信電圧中
央値の差が生じ、不等利得ダイバーシチとなり、ダイバ
ーシチ効果が減じる問題点があった。

本発明はこのような問題点に鑑み、ダイバーシチ効果が
減じないスペースダイバーシチアンテナを提供すること
を目的としている。

（課題を解決するための手段） 本発明の特徴は、複数のアンテナをほぼ同一軸上に垂直
に配置し、該アンテナの受信出力をダイバーシチ受信す
るスペースダイバーシチアンテナにおいて、アンテナの
利得が、アンテナの配置位置が下になるに従って大とな
るスペースダイバーシチアンテナにある。

（作用） 上述の構成により、各アンテナの受信電圧中央値は相互
に等しくなり、従って、ダイバーシチ効果が最大となる
。また送信アンテナの場合には、上記構成により各アン
テナのサービスエリアが等しくなり、ダイバーシチ効果
が最大となる。

（実施例） 第１図は本発明の実施例を示す図で、図において１１．
　１２はダイバーシチアンテナで、アンテナ間隔Ｈだけ
離されて垂直に配置されている。２１．　２２は送受信
分波器、３１．　３２は送信機、４１．　４２は受信機
、５はダイバーシチ切替装置、６はダイバーシチ受信出
力端子、９１．　９２はアンテナ給電端子である。

アンテナ１１．　１２で受信された受信波は２１．　２
２を介して受信機４１．　４２に入力される。２つの受
信機に入力された受信波は切替装置５により、より高い
受信波が入力した受信機に切替え、出力端子６にダイバ
ーシチ受信出力を得る。また、送信波は送信機３１．　
３２より出力され、２１．　２２を介してそれぞれアン
テナ１１．　１２により空間に放射される。

このとき市街地において、アンテナ１１．　１２のアン
テナ指向性利得が同じで、アンテナ間隔Ｈが１５波長、
アンテナ設置高が１５ｍであれば、不等利得ダイバーシ
チとなりダイバーシチ効果が減じる。

また、送信波はそれぞれアンテナ１１．　１２から放射
され、下段アンテナから放射された送信波は上段アンテ
ナから放射された送信波に比べ到達距離が短くなり同一
の無線ゾーンが形成できなくなる。

すなわち、等利得のアンテナを１１．　１２に用いた場
合、ダイバーシチ効果が減じると共に、送信波にもレベ
ル差が生じ、例えば、１つの無線局で沢山の電波を使用
する自動車電話で用いると、送信されたアンテナにより
、サービスエリアが異なることになる。

第２図は本発明のアンテナ構成例を示した図で、７１．
　７２は反射板、８はダイボールアンテナで、反射板７
１．　７２の前面に同一軸上に複数配置され同位相、同
振幅で励振されている。ここで、水平面内におけるサー
ビスエリアは同じである。

同一軸上に複数のアンテナ配置された場合のアンテナ指
向性利得Ｄは近次的に次式で与えられる。

Ｄ　＝　１０　ｌｏｇ　（１．２２Ｎｄ）　　　　　　
　　　　　　（２）ここで、Ｎはアンテナ素子数、ｄは
アンテナ素子間隔である。

例えば、ｄはｌ波長で上段アンテナ１ｌの素子数を２、
下段アンテナｌ２の素子数を４とすると、下段のアンテ
ナ１２のアンテナ利得は３ｄＢ高くなる。

また、前述した４．５ｄＢの差を補償しようとすれば、
上段アンテナの素子数を２とした場合に比べ、下段アン
テナの素子数は６素子とすれば４．８ｄＢ高くなる。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、アン
テナ間の受信電圧中央値に差がなくなり最大のダイバー
シチ効果を得ると共に、送信波の到達距離も一致し、同
一のサービスエリアが形成される利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による無線基地局の構成例を示す図、 第２図は本発明によるダイバーシチアンテナ構成例を示
す図、 第３図はアンテナ間隔に対する相関係数の計算値を示す
図、 第４図はアンテナ間隔に対するアンテナ間の受信電圧中
央値差を示す図である。 １１． ２１， ４１， ５　； ６　； ７１， ８　； ９１： ９２； 上段アンテナ、　　　ｌ２；下段アンテナ、２２；送受
信分波器、　３１，３２；送信機、４２；受゛信機、 ダイバーシチ切替装置、 ダイバーシチ受信出力端子、 ７２；反射板、 グイボールアンテナ、 上段アンテナの給電端子、 下段アンテナの給電端子。 特許出願代理人 日本電信電話株式会社 特許出願代理人

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　複数のアンテナをほぼ同一軸上に垂直に配置し、該ア
   ンテナの受信出力をダイバーシチ受信するスペースダイ
   バーシチアンテナにおいて、アンテナの利得が、アンテ
   ナの配置位置が下になるに従って大となることを特徴と
   するスペースダイバーシチアンテナ。