JPH10178314A - アンテナの相互結合中和器 - Google Patents

アンテナの相互結合中和器

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JPH10178314A
JPH10178314A JP9351990A JP35199097A JPH10178314A JP H10178314 A JPH10178314 A JP H10178314A JP 9351990 A JP9351990 A JP 9351990A JP 35199097 A JP35199097 A JP 35199097A JP H10178314 A JPH10178314 A JP H10178314A
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antenna
patch
patch antennas
neutralizer
antennas
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JP9351990A
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William E Coleman Jr
ウイリアム、イー、コウルマン、ジューニア
Ray B Jones
レイ、ビー、ジョウンズ
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Raytheon Co
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Raytheon E Systems Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 セルラアンテナの相互結合を実質上中和す
る。 【解決手段】 移動通信システムに使用される１対のパ
ッチアンテナ３６，３４間の結合を中和するアンテナの
相互結合中和器１００において、第１及び第２キャパシ
タ１１０，１２０の各々は第１終端１１２，１２２と第
２終端１１４，１２４とを備え、各キャパシタ１１０，
１２０の第１終端１１２，１２２はそれぞれのパッチア
ンテナ３６，３４に接続されてなり、高インピーダンス
伝送線１３０はキャパシタ１１０，１２０の各々の第２
終端１１４，１２４に接続されると共に、高インピーダ
ンス伝送線１３０の大きさと構成及び第１及び第２キャ
パシタ１１０，１２０とが、対をなすパッチアンテナ３
４，３６間の逆の相互結合を予め定められた周波数帯域
にわたって中和するように選択されて構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的には結合中
和器に関するものであり、更に詳しくは移動通信に使用
されるパッチアンテナ間の相互結合を実質上中和させる
結合中和器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】伝統的なセルラや新パーソナル通信シス
テムが、目下アメリカや世界の至る所に需要の増加を謳
歌している。大多数の都市や郊外地域は、現今使用中か
設置予定中の少なくとも１つの通信システムを持ってい
る。大規模のセルラアンテナは、特に都市地域で設置す
るに適したサイトを見い出すことを困難にしている。
【０００３】大規模のセルラアンテナは移動通信システ
ムに必要とされる重要な部分である。第１に、アンテナ
は一般に無線周波数信号の同時送受信が可能でなければ
ならない。第２に、送受信兼用アンテナは大部分の場
合、全方向性でなければならず、これはアンテナがあら
ゆる水平方向で送受信が可能であることを意味する。最
後にアンテナは放射の好ましい方向に高利得又は大パワ
ー密度を持たなければならない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】現在、セルラアンテナ
は電磁放射を送受信するパッチアンテナのアレーから成
っている。パッチアンテナはその大きさのため移動通信
システムの使用に特に適している。セルラアンテナの大
きさは、パッチアンテナ相互の物理的接近配置で、更に
小型化される。しかしながらパッチアンテナは互いに影
響し合い、その結果通信システムの実施には逆の影響を
及ぼす相互結合が生じる。
【０００５】従って、パッチアンテナ間の相互結合を、
本質的に中和させる相互結合中和器が必要となる。実施
するに当たってその犠牲なしに、より小さいセルラアン
テナ提供の要望がまた存在する。これらのそして他の要
望が、本発明の相互結合中和器によって満たされる。
【０００６】本発明の目的は、セルラアンテナの相互結
合を実質上中和する相互結合中和器を提供することであ
る。また本発明の他の目的は、比較的簡単に作れ、取り
付け容易な相互結合中和器を提供することである。
【０００７】更に本発明の他の目的は、パッチアンテナ
相互の物理的接近配置で、より小さいセルラアンテナの
構造を可能にする相互結合中和器を提供することであ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明のアンテナの相互
結合中和器は、移動通信に使用される対をなすパッチア
ンテナ間の逆の相互結合を中和する相互結合中和器であ
る。相互結合中和器は、第１終端と第２終端とを各々が
有する第１及び第２キャパシタを含んでおり、各々のタ
ブの第１終端は各パッチアンテナに接続されている。中
和器は更に、キャパシタの第２終端に接続された高イン
ピーダンスの送信線を含んでいる。送信線及びキャパシ
タは、対をなすパッチアンテナ間の逆の相互結合を予め
定められた周波数帯域にわたって中和するために、或る
大きさに形作られている。相互結合の中和は、１つのパ
ッチアンテナの信号の現在を引出し、実質上同等振幅逆
位相で他のパッチアンテナにその信号を注入することに
よって行われる。
【０００９】
【発明の実施の形態】図面について、数個の図面を通じ
同じ部分に同じ番号が付与されており、本発明によれ
ば、相互結合中和器を備えたパッチアンテナ混合の陸上
ベースの移動通信システム１０が開示されている。
【００１０】パッチアンテナと関連した相互結合中和器
の実施例がここに議論されているけれど、当該技術分野
の技術者は、この様な実施例は本発明の原理を使用して
いる多くの中のほんの僅かだけであると評価するだろ
う。従って、記載の相互結合中和器は限定法で解釈され
るべきではない。
【００１１】図１について、当該分野では周知であり、
その様なシステムの総てを表そうとしている陸上ベース
の移動通信システムの概略説明図である。通信システム
１０は、陸上ライン１４によって移動通信交換オフィス
１６とリンクされているマルチベースステーション１２
を含んでいる。移動通信交換オフィス１６は幹線１８を
経由してローカル電話システムと結合している。各ベー
スステーション１２は無線周波数送信機及び無線周波数
受信機（図示せず）に接続されたアンテナ２６を含んで
いる。ベースステーション１２は与えられた周波数帯域
内の予め割り当てられたチャンネルを通して無線周波数
信号を同時に送信し受信する。
【００１２】ベースステーション１２と、例えば自動車
２２に搭載の移動電話のような移動無線周波数送受信機
との通信は、完全な同時送受信方式である。一般にアン
テナ２４は全方位の信号を送受信する。
【００１３】図２に、移動通信システム１０又は他のシ
ステムの使用に適したアンテナ２４が説明されている。
アンテナ２４は本質的に堅固な絶縁物質で形成された円
筒形状のレドーム２６によって囲まれている。レドーム
２６の頂上は、レドームの頂上をシールしレドーム内に
ある素子へアクセスを認める移動可能なキャップ２８に
よって囲っている。アンテナ２４を保持構造物に取り付
けるマウントベース３０は、レドーム２６の底に接続さ
れシールされている。
【００１４】平面アンテナパネル３２はレドーム２６の
全面部分がカットされたとき見られる。アンテナパネル
３２は、絶縁材でなる３つの部分３２ａ、３２ｂ、３２
ｃを含み、この３つの部分は端と端とがつなげられて配
置されている。リニア送信アレイとリニア受信アレイと
がそれぞれ形成されている９つの送信パッチアンテナ３
４と９つの受信パッチアンテナ３６とが、３つの絶縁パ
ネルの１つの表面に伝統的な方法でエッジングされてい
る。送信パッチアンテナ３４は受信パッチアンテナ３６
との間に挟まれ、すなわち互い違いになるようにされ、
各対の間に相互結合中和器１００が配置さている。中央
のポール又は柱４４がアンテナパネル３２ａ、３２ｂ、
３２ｃとレドーム２６とを垂直位置で保持している。
【００１５】アンテナパネル３２ａ、３２ｂ、３２ｃ
は、グランド平面を形成するメタル層（見えず）を各々
有している。各送信パッチアンテナ３４は、伝統的な同
軸コネクタに接続された供給プローブ（図示せず）を用
いて、アンテナパネル３２の背後を通して信号が供給さ
れる。各供給プローブコネクタの先端は、送信パッチア
ンテナ３４に接続されている。
【００１６】各受信パッチアンテナ３６は、受信パッチ
アンテナの中心で互いに直交する２点の後から受信パッ
チアンテナを供給することにより、２つの直線状に分極
化される。送信パッチアンテナ３４と受信パッチアンテ
ナ３６とは互い違いに、アンテナパネル３２ａ、３２
ｂ、３２ｃの層に設けられたマイクロストリップによっ
て供給されている。
【００１７】送信パッチアンテナ３４のコネクタは、送
信パッチアンテナ３４の総てからの信号を無線受信機に
送信するための単一信号に結合する第１パワースプリッ
タに、同軸ケーブルで接続されている。同じ方法で、各
受信パッチアンテナ３６からの垂直分極コネクタが第２
パワースプリッタに接続され、そして水平分極コネクタ
が第３パワースプリッタに接続されている。簡単にする
ため３つのパワースプリッタがボックス３８で略図的に
表示されており、そして各パッチアンテナ３４と３６と
をそれぞれのパワースプリッタに接続の同軸ケーブル
は、省略されている。１つのグループをなす３個のケー
ブル３９、すなわち送信アレー用が１個、受信アレー用
が２個は、ベースステーション１２の送信と受信とから
のケーブルに接続するために、マウントベース３０を介
して延びている。
【００１８】図３に、送信パッチアンテナ３４と受信パ
ッチアンテナ３６との間に存在する相互結合中和器１０
０の電気的表現が説明されている。結合中和器１００は
低Ｑ共振回路として機能し、第１キャパシタ１１０、第
２キャパシタ１２０と高インピーダンス伝送線又はイン
ピーダンス素子１３０のすべてが直列接続されることに
よって、電気的に表現される。第１キャパシタ１１０と
受信パッチアンテナ３６とが中間に接続され、第２キャ
パシタ１２０と送信パッチアンテナ３４とが中間に接続
される。インピーダンス素子１３０は第１キャパシタ１
１０と第２キャパシタ１２０と間に接続される。また相
互結合中和器１００が取り付けられているかどうかにか
かわらず、パッチアンテナ３４と３６との間に存在する
浮遊キャパシタンスが図示さている。
【００１９】図４と図５に、絶縁されたマウントベース
又はプリント板１５０に装備された相互結合中和器１０
０が図示さている。相互結合中和器１００は第１キャパ
シタ１１０、第２キャパシタ１２０そして高インピーダ
ンス伝送線又はインピーダンス素子１３０を含む。第１
キャパシタ１１０は受信パッチアンテナ３６に接続され
た第１終端１１２と高インピーダンス伝送線１３０に接
続された第２終端１１４とを有する。第２キャパシタ１
２０は送信パッチアンテナ３４に接続された第１終端１
２２と伝送線１３０の端に接続された第２終端１２４と
を有する。
【００２０】第１キャパシタ１１０、第２キャパシタ１
２０そして伝送線１３０は、プリント板又は絶縁マウン
トベース１５０上にエッジングされた金属薄箔のパター
ンである。レドーム２６に取り付けられたとき、プリン
ト板１５０はパッチアンテナ３４と３６とに面と向かい
又た離れて、エッジングされた金属薄箔のパターンを有
するかもしれない。図５参照のこと。エッジングされた
金属薄箔のパターンは、予め定められた周波数帯域にわ
たり、一対のパッチアンテナ３４と３６間の逆の相互結
合を中和させる程の或る大きさに形作られている。相互
結合の減少は、１つのパッチアンテナ３４又は３６の信
号の現在を引出し、実質上同等振幅逆位相で他のパッチ
アンテナ３６又は３４にその信号を注入することによっ
て行われる。
【００２１】結合中和器１００は、下記の表１に挙げら
れた寸法に従って構成される。寸法は８３６ＭＨｚの動
作の実施例で表示されている。しかしながら他の寸法で
あっても差し支えない。下記の表１は結合中和器の寸法
（インチ）を示しており、対応線分は図４参照のこと。
【００２２】
【表１】 線 分 寸 法 線 分 寸 法 Ｗ ０．６５ Ｌ ０．３５ ａ ０．２４６ ｂ ０．５６７ ｃ ０．３５９ ｄ １．４７９ ｅ ０．４３３ ｆ ０．４５０ ｇ ０．３６５ 寸法ａ−ｇは０．１１５¨の定形幅と概略１／４波長の
結合長とを有する。
【００２３】図６と図７に、本発明の第２実施例が説明
されており、ここでは結合中和器１００はコンダクタと
して装備されている。結合中和器１００は同じ素子、す
なわち図４と図５で記述した様に、第１キャパシタ１１
０、第２キャパシタ１２０と高インピーダンス伝送線１
３０を有している。しかしながらコンダクタは、どちら
かと言えば、絶縁マウントベース１５０以上に利用され
ている。相互結合中和器１００は或る大きさに形作ら
れ、パッチアンテナ３４と３６に実質上垂直な弧形を形
成するように構成されている。
【００２４】また、パッチアンテナ３４と３６との下に
ある詰め金１４０が図示されている。詰め金１４０は、
結合中和器１００の接続後、帯域中心に対しパッチアン
テナ３４と３６との周波数を後側に調整させる機能を果
たす。詰め金１４０が典型的に要求されるのは、結合中
和器１００が現存のセルラアンテナ２４に取り付けられ
たときであり、そこでのアンテナ２４は、規格帯域の中
心を持つべく始めは或る大きさに形作られていた。
【００２５】図８と図９に、相互結合中和器１００の第
３の実施例が説明されており、形の上では、またコンダ
クタである。結合中和器１００は、図６と図７で記述し
た如く、同じ素子の第１キャパシタ１１０、第２キャパ
シタ１２０と高インピーダンス伝送線１３０を有してい
る。しかしながら結合中和器１００のコンダクタは、或
る大きさに形作られ、パッチアンテナ３４と３６に実質
上平行に取り付けられるように構成されている。
【００２６】図１０Ａと図１０Ｂに、グラフは相互結合
中和器有りとなしとの８３６ＭＨｚの水平信号を受信す
るアンテナ２４のパワー無線曲線を示している。図１０
Ａのグラフは、結合中和器１００のアンテナ２４のメイ
ンビーム又はゲインが画く水平位置からのｄｂ対角度の
ベースラインプロットである。メインビームは水平が零
度、１１．５１ｄｂで測定された。格子状ローブはメイ
ンビームのどちら側かにあるビームである。
【００２７】図１０Ｂのグラフは、図１０Ａのグラフの
コンピューティングを可能にした、実質上同じ条件下
で、１３．８６ｄｂのメインビーム又はゲインを計測さ
せた。図１０Ｂでは、相互結合中和器１００は隣り合う
対のパッチアンテナ間に取り付けられた。結合中和器１
００はここでは絶縁マウントベース１５０に装着した。
また図１０Ｂの格子状ローブは、それによってアンテナ
２４の動作に増加を示している図１０Ａの格子状ローブ
より小さい。
【００２８】図１１について、その説明は、隣り合う対
のパッチアンテナ間に相互結合中和器有りで、８８１Ｍ
Ｈｚのアンテナ送信信号のパワー放射曲線である。グラ
フは相互結合中和器１００の取り付け有りで、１４．１
６ｄｂのゲインを持ったアンテナ２４を示している。結
合中和器１００は、グラフによって示されたゲインの測
定時、絶縁マウントベース１５０に装着されていた。
【００２９】
【発明の効果】以上説明した如く、本発明によれば、セ
ルラアンテナの相互結合を実質上中和する相互結合中和
器を提供でき、比較的簡単に作れ、取り付け容易な相互
結合中和器を提供でき、更にパッチアンテナ相互の物理
的接近配置で、より小さいセルラアンテナの構造を可能
にする相互結合中和器を提供することができる。本発明
は、説明の実施例に関して記述されたものであり、本発
明を限定しようとするものではなく、反対に上記のクレ
ームで定義されている如く、本発明の精神と範囲に含ま
れる、例えば変形、改良及び同等物もカバーしようとす
るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】伝統的な陸上ベース移動通信システムの一概略
図である。
【図２】隣り合うパッチアンテナに接続の相互結合中和
器を示したレドーム断面の側面部分を備えた図１の通信
システムのためのアンテナ説明図である。
【図３】１対のパッチアンテナ間の相互結合中和器の一
電気回路説明図である。
【図４】プリント板に搭載され、隣り合うパッチアンテ
ナに接続された相互結合中和器の一平面図である
【図５】隣り合うパッチアンテナに取り付けられた相互
結合中和器を表している図４の一側面図である。
【図６】対をなす隣り合うパッチアンテナに実質上垂直
に弧形を形成する各コンダクタに搭載の相互結合中和器
の一平面図である。
【図７】隣り合うパッチアンテナに取り付けられた結合
中和器を説明している図６の中和器の一平面図である。
【図８】隣り合うパッチアンテナに実質上平行なコンダ
クタの内に搭載の相互結合中和器の一平面図である。
【図９】隣り合うパッチアンテナに取り付けられた結合
中和器を説明している図８の結合中和器の一側面図であ
る。
【図１０Ａ】相互結合中和器なしの８３６ＭＨｚの水平
信号を受信するアンテナのパワー無線曲線説明図であ
る。
【図１０Ｂ】相互結合中和器有りの８３６ＭＨｚの水平
信号を受信するアンテナのパワー無線曲線説明図であ
る。
【図１１】相互結合中和器有りで８８１ＭＨｚのアンテ
ナ送信信号の一実施例パワー無線曲線説明図である。
【符号の説明】
１０ 通信システム １２ ベースステーション １６ 移動通信交換オフィス ２２ 自動車 ２４ アンテナ ２６ レドーム ３２ アンテナパネル ３４ 送信パッチアンテナ ３６ 受信パッチアンテナ １００ 相互結合中和器 １１０ 第１キャパシタ １２０ 第２キャパシタ １３０ 伝送線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 レイ、ビー、ジョウンズ アメリカ合衆国フローリダ州ピネラス・カ ウンティ、セミノウル、ナインティス・ア ヴィニュー・ノース 14533番

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 移動通信システムに使用される１対のパ
    ッチアンテナ間の結合を中和するアンテナの相互結合中
    和器において、 第１及び第２キャパシタの各々は第１終端と第２終端と
    を備え、各キャパシタの第１終端はそれぞれのパッチア
    ンテナに接続されてなり、 送信線はキャパシタの各々の第２終端に接続されると共
    に、送信線の大きさと構成及び第１及び第２キャパシタ
    とが、対をなすパッチアンテナ間の逆の相互結合を予め
    定められた周波数帯域にわたって中和するように選択さ
    れてなることを特徴とするアンテナの相互結合中和器。
  2. 【請求項２】 パッチアンテナの周波数を帯域の中心へ
    調整するため、対をなす各々のパッチアンテナの下に少
    なくとも１つの詰め金を、更に備えていることを特徴と
    する請求項１記載のアンテナの相互結合中和器。
  3. 【請求項３】 送信線と第１及び第２キャパシタとのエ
    ッジングされた金属薄箔パターンを保持する絶縁マウン
    トベースを、更に備えていることを特徴とする請求項１
    記載のアンテナの相互結合中和器。
  4. 【請求項４】 上記第１及び第２キャパシタと送信線と
    は、対をなすパッチアンテナを相互に連結する統一要素
    のコンダクタを備えていることを特徴とする請求項１記
    載のアンテナの相互結合中和器。
  5. 【請求項５】 上記コンダクタは、対をなすパッチアン
    テナに実質上垂直にマウントされた弧形を備えているこ
    とを特徴とする請求項４記載のアンテナの相互結合中和
    器。
  6. 【請求項６】 アンテナパネルと、アンテナパネルに実
    質上平行な対をなすパッチアンテナ及びコンダクタをマ
    ウントする手段とを、更に備えていることを特徴とする
    請求項４記載のアンテナの相互結合中和器。
  7. 【請求項７】 上記対をなすパッチアンテナ素子は、送
    信アンテナとアンテナと、更に隣り合うパッチアンテナ
    間の送信線および第１と第２キャパシタをマウントする
    手段とを備えていることを特徴とする請求項１記載のア
    ンテナの相互結合中和器。
  8. 【請求項８】 移動通信システムのセルラアンテナにお
    いて、 信号を受信する多数のパッチアンテナを垂直方向に方位
    を合わせた第１のリニアアレーと、送信信号のために第
    １のリニアアレーの素子に差し挟まれた、多数のパッチ
    アンテナを垂直方向に方位を合わせた第２のリニアアレ
    ーとを形成してなる少なくとも１つのアンテナパネル
    と、 送信パッチアンテナと受信パッチアンテナとの間に個々
    に接続された多数の相互結合中和器とを備えたことを特
    徴とする移動通信システムのセルラアンテナ。
  9. 【請求項９】 少なくとも１つのアンテナパネルを囲ん
    でいるレドームを、更に備えていることを特徴とする請
    求項８記載の移動通信システムのセルラアンテナ。
  10. 【請求項１０】 レドームを保持表面に取り付けるマウ
    ント板、及び少なくとも１つのアンテナパネルの各々に
    電気的に接続するためマウント板を通じて延びる多くの
    コネクタを、更に備えていることを特徴とする請求項８
    記載の移動通信システムのセルラアンテナ。
  11. 【請求項１１】 移動通信システムのセルラアンテナを
    ベースステーションに結合する手段を、更に備えている
    ことを特徴とする請求項８記載の移動通信システムのセ
    ルラアンテナ。
  12. 【請求項１２】 １対のパッチアンテナ間の結合を中和
    する方法において、 １つのパッチアンテナの信号の現在を引出すステップ
    と、 その引出された信号と実質上同等振幅逆位相で対をなす
    アンテナの第２パッチアンテナに注入するステップとを
    備えていることを特徴とする１対のパッチアンテナ間の
    結合を中和する方法。
JP9351990A 1996-12-06 1997-12-08 アンテナの相互結合中和器 Pending JPH10178314A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/761,130 US5892482A (en) 1996-12-06 1996-12-06 Antenna mutual coupling neutralizer
US08/761130 1996-12-06

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH10178314A true JPH10178314A (ja) 1998-06-30

Family

ID=25061255

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9351990A Pending JPH10178314A (ja) 1996-12-06 1997-12-08 アンテナの相互結合中和器

Country Status (7)

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US (1) US5892482A (ja)
EP (1) EP0847101A3 (ja)
JP (1) JPH10178314A (ja)
KR (1) KR19980063815A (ja)
AR (1) AR008926A1 (ja)
AU (1) AU724045B2 (ja)
BR (1) BR9706130A (ja)

Cited By (4)

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