JPH1093338A

JPH1093338A - セクタアンテナ

Info

Publication number: JPH1093338A
Application number: JP8246523A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Toda; 健戸田; Masahiko Asano; 賢彦浅野; Shiyuuji Kobayakawa; 周磁小早川; Hiroyuki Seki; 宏之関; Tetsuya Yano; 哲也矢野
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1996-09-18
Filing date: 1996-09-18
Publication date: 1998-04-10

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、複数のスタックにより構成されて
スペースダイバーシチ方式に適合したセクタアンテナに
関し、置局の条件に柔軟に適応しつつ所望の数のセクタ
やブランチが確実に形成されることを目的とする。【解決手段】ｋ段に亘って積み重ねられた複数のスタ
ック１１₁ 〜１１_k と、複数のスタック１１₁〜１１_kの
給電端にこれらのスタック１１₁ 〜１１_k に共通の給電
路を分配する分波手段１２とを備え、複数のスタック１
１₁ 〜１１_k は、仮想的な正ｎ角柱の外側面に個別に取
り付けられた複数のＭＳＡ素子１３₁ 〜１３_n と、複数
のＭＳＡ素子１３₁〜１３_nが正ｎ角柱の軸に対する方位
角を均等に分割するマルチビームを連係して形成する移
相量の組み合わせの下で、これらのＭＳＡ素子１３₁〜
１３_nの給電を行う給電手段１４₁〜１４_nとを個別に有
して構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数のスタックに
より構成されてスペースダイバーシチ方式に適応した複
数のブランチを形成するセクタアンテナに関する。

【０００２】

【従来の技術】無線ＬＡＮシステムや移動通信システム
では、人が直接波を遮蔽することによって生じるシャド
ウイング、端末の移動に応じて生じるマルチパスフェー
ジングその他に起因した伝送品質の劣化の抑圧をはかる
ために、セクタアンテナが多く適用されている。

【０００３】従来のセクタアンテナは、図１７(a) に示
すように、垂直方向に積み重ねられ、かつ中心部が環状
の断面を有する共通の給電路１５０に連結された２つの
セクタホーンアンテナ１５１、１５２から構成される。
また、セクタホーンアンテナ１５１は、中心部が上述し
た給電路１５０の継合して対向する同一の導体からなる
２つの円板１５３₁₁、１５３₁₂で挟まれ、その給電路１
５０の外周の接線方向に、同様の給電路１５０の外側に
形成された円筒状の空間が右回りに均等に、かつ放射状
に分割されてなる複数の電磁ホーン１５４₁₁〜１５４_1n
から構成される。

【０００４】なお、セクタホーンアンテナ１５２は、中
心部が上述した給電路１５０に継合して対向する同一の
導体からなる２つの円板１５３₂₁、１５３₂₂で挟まれ、
その給電路１５０の外周の接線方向に、同様の給電路１
５０の外側に形成された円筒状の空間が左回りに均等
に、かつ放射状に分割されてなる複数の電磁ホーン１５
４₂₁〜１５４_2nから構成される。

【０００５】このような構成の従来例では、図１７
(b)、(c)に示すように、電磁ホーン１５４₁₁〜１５４_1n
と電磁ホーン１５４₂₁〜１５４_2nとは、給電路１５０の
中心に対する開口部の方位角が９０度異なるものの全て
の組み合わせ（以下、「ペアブランチ」という。）がこ
のような中心に対して同じ方向に主ローブを有する。ま
た、このようなペアブランチは、給電路１５０の中心に
対する全方向についてｎ個均等の間隔で形成される。し
たがって、給電路１５０が垂直に形成された場合には水
平方向に全方向性が得られ、かつスペースダイバーシチ
が確実にはかられる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来例では、電磁ホーン１５４₁₁〜１５４_1n（１５４₂₁
〜１５４_2n）の数ｎが大きいほど水平方向における全方
向性の精度が高められるが、円板１５３₁₁、１５３
₁₂（１５３₂₁、１５３₂₂）の径はその数ｎの２乗に比例
して増大して物理的な寸法が大きくなる。したがって、
上述した従来例は、無線ＬＡＮシステムや小規模の移動
通信システムでは、置局の条件に適合せず、かつ実際に
適用することができない場合が多かった。

【０００７】また、このような従来例では、ブランチの
増設は給電路１５０を共用するセクタホーンアンテナが
さらに積層されることによって実現されるが、上述した
構造から実際には３つ以上のブランチを得ることはコス
トおよび設置の可能性にかかわる制約に阻まれて困難で
あった。本発明は、無線ゾーンの地形やその無線ゾーン
における地物の配置に併せて、置局の条件に柔軟に適応
しつつ所望の数のセクタやブランチが確実に形成される
セクタアンテナを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】図１は、請求項１〜８に
記載の発明の原理ブロック図である。請求項１に記載の
発明は、ｋ段に亘って積み重ねられた複数のスタック１
１₁〜１１_k と、複数のスタック１１₁〜１１_kの給電端
にこれらのスタック１１₁ 〜１１_k に共通の給電路を分
配する分波手段１２とを備え、複数のスタック１１₁〜
１１_k は、仮想的な正ｎ角柱の外側面に個別に取り付け
られた複数のＭＳＡ素子１３₁〜１３_nと、複数のＭＳＡ
素子１３₁〜１３_nが正ｎ角柱の軸に対する方位角を均等
に分割するマルチビームを連係して形成する移相量の組
み合わせの下で、これらのＭＳＡ素子１３₁〜１３_nの給
電を行う給電手段１４₁〜１４_nとを個別に有することを
特徴とする。

【０００９】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
のセクタアンテナにおいて、複数のスタック１１₁〜１
１_kは、仮想的な正ｎ角柱の軸に対して、マルチビーム
を構成する個々のビームがとる方位角の差分の最小値の
整数倍に等しい方位角を互いになす状態で積み重ねられ
たことを特徴とする。請求項３に記載の発明は、請求項
２に記載のセクタアンテナにおいて、複数のスタック１
１₁〜１１_kが互いになす方位角の可変設定に供される固
定部材２１₁〜２１_k を備えたことを特徴とする。

【００１０】請求項４に記載の発明は、請求項１ないし
請求項３の何れか１項に記載のセクタアンテナにおい
て、複数のスタック１１₁〜１１_kは、これらのスタック
１１₁〜１１_k によって個別に形成される無線伝送路の
伝送特性の相関性が許容される程度に小さくなる空隙を
介して積み重ねられたことを特徴とする。請求項５に記
載の発明は、請求項１ないし請求項４の何れか１項に記
載のセクタアンテナにおいて、複数のスタック１１₁〜
１１_kは、見通し距離が大きいほど密度高く積み重ねら
れたことを特徴とする。

【００１１】請求項６に記載の発明は、請求項１ないし
請求項４の何れか１項に記載のセクタアンテナにおい
て、複数のスタック１１₁〜１１_kは、見通し距離が大き
いほど高い利得を有することを特徴とする。請求項７に
記載の発明は、請求項１ないし請求項６の何れか１項に
記載のセクタアンテナにおいて、複数のスタック１１₁
〜１１_kとこれらのスタック１１₁ 〜１１_k を構成する
ＭＳＡ素子との何れか一方に対して、見通し距離が大き
いほど垂直方向におけるビームの幅が小さくなる移相量
の組み合わせで移相給電を行う付加給電手段３１を備え
たことを特徴とする。

【００１２】請求項８に記載の発明は、請求項１ないし
請求項６の何れか１項に記載のセクタアンテナにおい
て、分波手段１２は、複数のスタック１１₁〜１１_kの見
通し距離が大きいほどこれらのスタック１１₁〜１１_kの
給電端に対応した分波路に高い利得を有することを特徴
とする。請求項１に記載の発明にかかわるセクタアンテ
ナでは、スタック１１₁〜１１_kは、何れも仮想的な正ｎ
角柱の外側面に個別に取り付けられた複数のＭＳＡ素子
１３₁〜１３_nと、これらのＭＳＡ素子１３₁〜１３_nに対
して移相給電を行う給電手段１４₁〜１４_nとから構成さ
れる。このようなＭＳＡ素子１３₁〜１３_nは、上述した
移相給電の下で同様の正ｎ角柱の軸に対する方位角を均
等に分割するマルチビームを連係して形成する。

【００１３】さらに、上述したスタック１１₁〜１１_kは
ｋ段に亘って積み重ねられ、かつこれらのスタック１１
₁〜１１_kに共通の給電路は分波手段１２によって個々の
給電端に分配される。また、上述したＭＳＡ素子１３₁
〜１３_nについては、誘電体基板の上にパターンとして
形成されるために、本質的に軽量であって占有体積が小
さく、かつ利得の低下が許容される限りにおいてセクタ
の数に応じた寸法の増加は従来例より少ない。したがっ
て、スタック１１₁〜１１_kの支持に供される部材の強
度、設置される場所、その場所の面積等の制約に対する
柔軟な適応が可能となり、かつ３つ以上のブランチによ
るスペースダイバーシチも可能となる。

【００１４】請求項２に記載の発明にかかわるセクタア
ンテナでは、請求項１に記載のセクタアンテナにおい
て、複数のスタック１１₁〜１１_kは、仮想的な正ｎ角柱
の軸に対して、マルチビームを構成する個々のビームが
とる方位角の差分の最小値の整数倍に等しい方位角を互
いになす状態で積み重ねられる。このような状態では、
これらのスタック１１₁〜１１_kによって個別に形成され
るブランチの間には、伝搬路に併せてその伝搬路の長さ
にも相違が生じるので、設置された場所の近傍に位置す
る地物、本発明にかかわるセクタアンテナによって形成
される無線ゾーンの地理的分布および地形に柔軟に適応
することが可能となる。

【００１５】請求項３に記載の発明にかかわるセクタア
ンテナでは、請求項２に記載のセクタアンテナにおい
て、複数のスタック１１₁〜１１_kが互いになす方位角の
可変設定に供される固定部材２１₁〜２１_kが備えられる
ので、設置されるべき場所の近傍に位置する地物、その
設置に応じて形成されるべき無線ゾーンの地理的分布お
よび地形に対する柔軟な適応の可能性が置局にかかわる
工事や保守の過程まで確保される。

【００１６】請求項４に記載の発明にかかわるセクタア
ンテナでは、請求項１ないし請求項３の何れか１項に記
載のセクタアンテナにおいて、複数のスタック１１₁〜
１１_kはこれらのスタック１１₁〜１１_kによって個別に
形成される無線伝送路の伝送特性の相関性が許容される
程度に小さくなる空隙を介して積み重ねられるので、ス
ペースダイバーシチ方式に適応した無線伝送路が確実に
形成される。

【００１７】請求項５に記載の発明にかかわるセクタア
ンテナでは、請求項１ないし請求項４の何れか１項に記
載のセクタアンテナにおいて、複数のスタック１１₁〜
１１_kは、見通し距離が大きいほど密度高く積み重ねら
れる。すなわち、スタック１１₁〜１１_kによって形成さ
れる無線ゾーンでは、伝送損失の分布がなだらかとなる
ので、伝送品質が高く維持される。

【００１８】請求項６に記載の発明にかかわるセクタア
ンテナでは、請求項１ないし請求項４の何れか１項に記
載のセクタアンテナにおいて、複数のスタック１１₁〜
１１_kは、それぞれ見通し距離が大きいほど高い利得を
有する。すなわち、スタック１１₁〜１１_kによって形成
される無線ゾーンでは、伝送損失の分布がなだらかとな
るので、これらのスタック１１₁〜１１_kの段数ｋが顕著
に増加することなく請求項５に記載のセクタアンテナと
同様にして伝送品質が高く維持される。

【００１９】請求項７に記載の発明にかかわるセクタア
ンテナでは、請求項１ないし請求項６の何れか１項に記
載のセクタアンテナにおいて、付加給電手段３１は、複
数のスタック１１₁〜１１_kとこれらのスタック１１₁〜
１１_kを構成するＭＳＡ素子との何れか一方に対して、
見通し距離が大きいほど垂直方向におけるビームの幅が
小さくなる移相量の組み合わせで移相給電を行う。

【００２０】すなわち、スタック１１₁〜１１_kによって
形成される無線ゾーンでは、段数ｋが顕著に増加した
り、利得の相違に応じた構成の変更を来すことなく伝送
損失の分布がなだらかとなるので、これらのスタック１
１₁〜１１_kの構成にかかわる標準化の下で確実に伝送品
質が高く維持される。

【００２１】請求項８に記載の発明にかかわるセクタア
ンテナでは、請求項１ないし請求項６の何れか１項に記
載のセクタアンテナにおいて、分波手段１２がスタック
１１ ₁〜１１_kの給電端との間に形成する分波路は、その
分波路を介して接続されるスタックの見通し距離が大き
いほど高い利得を有する。すなわち、スタック１１₁〜
１１_kによって形成される無線ゾーンでは、段数ｋが顕
著に増加したり、利得の相違に応じた構成の変更を来す
ことなく伝送損失の分布がなだらかとなるので、これら
のスタック１１₁〜１１_kの構成にかかわる標準化の下で
確実に伝送品質が高く維持される。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施形態について詳細に説明する。図２は、請求項１、８
に記載の発明に対応した実施形態を示す図である図にお
いて、パッチアレーアンテナ６１₁₁〜６１₁₄、６１₂₁〜
６１₂₄の構造は同じであり、スタック６２₁、６２₂はこ
れらのパッチアレーアンテナ６１₁₁〜６１₁₄、６１₂₁〜
６１₂₄が４個ずつが相互に縁部で正四角柱状に連結され
てなると共に、垂直方向に積み重ねられる。なお、以下
では、簡単のため、スタック６２ ₁、６２₂の符号に付加
された添え番号は、これらのスタック６２₁、６２₂を構
成するパッチアレーアンテナ６１₁₁〜６１₁₄、６１₂₁〜
６１₂₄に付加された第一の添え番号に等しいと仮定す
る。

【００２３】パッチアレーアンテナ６１₁₁は、図３に示
すように、誘電体基板６３₁₁の一方の外層に格子状に形
成された放射導体素子６４₁₁₁₁〜６４_11mnと、その誘電
体基板６３₁₁の他方の外層にこれらの放射導体素子６４
₁₁₁₁〜６４_11mnの列方向に個別に形成されたストリップ
線路６５₁₁₁₁〜６５_111mと、これらの外層で挟まれた内
層にプレーン状に形成された接地導体板６６と、その接
地導体板６６の領域の内、放射導体素子６４₁₁₁₁〜６４
_11mnに個別に対向する領域に形成されたスリット６７
₁₁₁₁〜６７_11mnとから構成される。

【００２４】なお、パッチアレーアンテナ６１₁₂〜６１
₁₄、６１₂₁〜６１₂₄の構成については、パッチアレーア
ンテナ６１₁₁の構成と同じであるから、以下では、対応
する構成要素に第一および第二の添え番号を「₁₂」〜「
₁₄」、「₂₁」〜「₂₄」とする同じ符号を付与することと
し、ここではその説明および図示を省略する。また、ス
トリップ線路６５₁₁₁₁〜６５_111m、…、６５₁₄₁₁〜６５
_141m、６５₂₁ ₁₁〜６５_211m、…、６５₂₄₁₁〜６５
_241mは、図３および図４に示すように、それぞれ移相器
６８₁₁〜６８₁₄、６８₂₁〜６８₂₄と分波器６９とを介し
て図示されない送信機（受信機）のアンテナ端子に接続
される。

【００２５】なお、本実施形態と図１に示すブロック図
との構成の相違点は、スタック６２ ₁、６２₂はスタック
１１₁〜１１_kに対応し、分波器６９は分波手段１２に対
応し、パッチアレーアンテナ６１₁₁〜６１₁₄、６１₂₁〜
６１₂₄はＭＳＡ素子１３₁ 〜１３_n 、給電手段１４₁〜
１４_nおよび付加給電手段３１に対応し、固定部材９
３ ₁、９３₂は固定部材２１₁〜２１_kに対応する。

【００２６】以下、図２〜図４を参照して本実施形態の
動作を説明する。放射導体素子６４₁₁₁₁〜６４_11mn、
…、６４₁₄₁₁〜６４_14mn、６４₂₁₁₁〜６４ _21mn、…、６
４₂₄₁₁〜６４_24mnの給電路は、スリット６７₁₁₁₁〜６７
_11mn…、６７₁₄₁₁〜６７_14mn、６７₂₁₁₁〜６７_21mn、
…、６７₂₄₁₁〜６７_24mnと、ストリップ線路６５₁₁₁₁〜
６５_11mn、…、６５₁₄₁₁〜６５_14mn、６５₂₁₁₁〜６５
_21mn、…、６５₂₄₁₁〜６５_24mnと、移相器６８₁₁〜６８
₁₄、６８₂₁〜６８₂₄と、分波器６９とを介して上述した
送信機（受信機）のアンテナ端子との間に形成される。

【００２７】また、分波器６９は、このような送信機
（受信機）に接続される端子と、移相器６８₁₁〜６
８₁₄、６８₂₁〜６８₂₄の入力に接続される端子との間に
共通の移相量を有する分波・合波路を形成する。さら
に、ストリップ線路６５₁₁₁₁〜６５_11mn、…、６５₁₄₁₁
〜６５_14mn、６５ ₂₁₁₁〜６５_21mn、…、６５₂₄₁₁〜６５
_24mnと、スリット６７₁₁₁₁〜６７_11mn…、６７₁₄₁₁〜６
７_14mn、６７₂₁₁₁〜６７_21mn、…、６７₂₄₁₁〜６７_24mn
とは、それぞれ放射導体素子６４₁₁₁₁〜６４_11mn、…、
６４₁₄₁₁〜６４_14mn、６４₂₁₁₁〜６４_21mn、…、６４
₂₄₁₁〜６４_24mnに対して予め決められた移相量（ここで
は、簡単のため、共通のストリップ線路によって給電さ
れる全ての放射導体素子は同相で給電され、これらの放
射導体素子の集合単位に共通に設定されると仮定す
る。）の組み合わせで給電が行われることにより、パッ
チアレーアンテナ６１₁₁〜６１₁₄、６１₂₁〜６１₂₄は、
図５(a) に示すように、それぞれ実効的な開口面が上述
した列の方向（水平方向）に４等分されてなる２２．５
度の幅の４つのビームを有する。

【００２８】すなわち、スタック６２₁(パッチアレーア
ンテナ６１₁₁〜６１₁₄）とスタック６２₂(パッチアレー
アンテナ６１₂₁〜６１₂₄）とは、図５(a) に番号「１」
〜「４」が付されるように、水平方向に２２．５度の間
隔で均等に形成された１６個のビームを有するマルチビ
ームアンテナを構成する。したがって、本実施形態によ
れば、分波器６９は、図５(b) に示すように、スタック
６２₁、６２₂によってそれぞれ同じ方向に形成されるビ
ームについて、個別に並行してスペースダイバーシチを
はかることができる。

【００２９】なお、本実施形態では、分波器６９によっ
て行われる合成処理の形態が何ら記述されていないが、
無線伝送路の伝送方式に適応しつつ所望の伝送品質が確
保されるならば、同相合成法、最大振幅偏差合成法、ノ
ッチ検出型合成法、最大比合成法その他の如何なる合成
法が適用されてもよい。図６は、請求項２に記載の発明
に対応した第一の実施形態を示す図である。

【００３０】図において、図２に示すものと機能および
構成が同じものについては、同じ符号を付与して示し、
ここではその説明を省略する。本実施形態と図２に示す
従来例との構成の相違点は、スタック６２₁ とスタック
６２₂ との開口面が水平方向に互いに４５度の角度（以
下、「スタックオフセット角」という。）で交差した状
態で取り付けられる。

【００３１】以下、本実施形態の動作を説明する。パッ
チアレーアンテナ６１₁ とパッチアレーアンテナ６１₂
とによって水平方向の同一の方向に形成されるビーム
は、図７(a) に示すように、上述したスタックオフセッ
ト角に比例した数(＝２)ずつオフセットしたビームの組
み合わせとして与えられる。

【００３２】しかし、このような組み合わせを与えるパ
ッチアレーアンテナ６１₁、６１₂と対向する無線局との
相対距離は、上述したスタックオフセット角に応じて異
なる。すなわち、本実施形態によれば、パッチアレー
アンテナ６１₁、６１₂によって共通の方向に形成される
２つのブランチは、上述したスタックオフセット角に応
じて無線伝送路とその無線伝搬路の長さとが共に異なる
値に設定され、かつ請求項１に記載の発明に対応した実
施形態と同様にしてスペースダイバーチがはかられる。

【００３３】なお、本実施形態では、スタックオフセッ
ト角が４５度に設定されているが、このようなスタック
オフセット角については、例えば、スタック６２₁、６
２₂を形成するパッチアレーアンテナによって形成され
る複数のビームの方向角の差θ(＝３６０゜／(単位スタ
ックを構成するパッチアレーアンテナによって形成され
るビームの総数))である場合には、その差θと任意の整
数との積に等しい角度であればよい。

【００３４】また、上述した各実施形態では、２つのス
タック６２₁、６２₂の組み合わせによって構成されてい
るが、本発明はこのような構成に限定されず、例えば、
図８に示すように、３つ以上のスタックが多段に亘って
積み重ねられて構成されてもよい。さらに、上述した各
実施形態では、各スタックが正四角柱状に配置された４
つのパッチアレーアンテナによって構成されているが、
本発明はこのような構成に限定されず、個々のパッチア
レーアンテナによって形成されるビームの数と方向角の
間隔とに適合するならば、「３」以上の任意の整数ｍに
対して正ｍ角柱状に配置されたｍ個のパッチアレーアン
テナによって各スタックが構成されてもよい。

【００３５】なお、このような構成が適用された場合に
は、スタックオフセット角については、所望のスタック
の段数ｋと、上述した整数ｍとに対して（２π／ｋ／
ｍ）であればよい。図９は、請求項３に記載の発明に対
応した実施形態を示す図である。図において、図２に示
すものと機能および構成が同じものについては、同じ符
号を付与して示し、ここではその説明を省略する。

【００３６】本実施形態と図２に示す実施形態との構成
の相違点は、非導電性の部材から構成されて中央部に連
通孔９０₁、９０₂をそれぞれ有する底板９１₁、９１₂が
スタック６２₁、６２₂の底部にそれぞれ取り付けられ、
これらの連通孔９０₁、９０₂には共通に支柱９２が挿通
し、その支柱９２の長手方向に対する底板９１₁ 、９１
₂ の固定に供される固定部材９３₁、９３₂が備えられた
点にある。

【００３７】また、固定部材９３₁ は、支柱９２に螺合
しつつ底板９１₁ に係合する第一の部材９３ａ₁ と、そ
の底板９１₁ を部材９３ａ₁ と対向しつつ同様に支柱９
２に螺合し、かつ支柱９２を固定する第二の部材９３ｂ
₁ とから構成される。なお、固定部材９３₂ の構成につ
いては、固定部材９３₁ の構成と同じであるから、対応
する構成要素に添え番号を「２」とする同じ符号を付与
して示し、ここではその説明を省略する。

【００３８】なお、本実施形態と図１に示すブロック図
との対応関係については、固定部材９３₁、９３₂が固定
部材２１₁〜２１_kに対応する点を除き、請求項１、２に
記載の発明に対応した実施形態における対応関係に同じ
である。このような構成の実施形態では、スタック６２
₁、６２₂の間のスタックオフセット角は、スタック６２
₁(６２₂)が固定部材９３₁(９３₂)を介して支柱９２に取
り付けられる際に、第一の部材９３ａ₁(９３ａ₂)が底板
９１₁(９１₂)に係合する位置を連通孔９０₁、９０₂の周
りに沿って調整されることにより設定される。

【００３９】すなわち、本実施形態によれば、スタック
オフセット角がスタック６２₁ 、６２₂ の設置や移設に
際して構成に変更を来すことなく確実に適正な値に設定
されるので、置局の条件に柔軟に適応しつつ伝送品質が
高く確保される。図１０は、請求項４に記載の発明に対
応した実施形態を示す図である。図において、図９に示
すものと機能および構成が同じものについては、同じ符
号を付与して示し、ここではその説明を省略する。

【００４０】本実施形態と図９に示す実施形態との構成
の相違点は、既述の底板９１₁ 、９１₂ がスタック６２
₁、６２₂の底面の外接円にほぼ等しい形状を有し、これ
らのスタック６２₁、６２₂が固定部材（図示されな
い。）を介して予め決められたサイズの空隙を隔てて取
り付けられた点にある。このような構成の実施形態で
は、スタック６２₁、６２₂の設置や移設に際して構成に
変更を来すことなく、これらのスタック６２₁、６２₂に
個別に形成されるブランチの物理的な間隔が確実に適正
な値に設定されるので、置局の条件に柔軟に適応しつつ
伝送品質が高く確保される。

【００４１】図１１は、請求項５に記載の発明に対応し
た実施形態を示す図である。図において、図９に示すも
のと機能および構成が同じものについては、同じ符号を
付与して示し、ここではその説明を省略する。本実施形
態と図９に示す実施形態との構成の相違点は、スタック
６２₁〜６２₃が支柱９２の先端部に積層され、さらに、
そのスタック６２₃ から同様の支柱９２の長手方向に予
め決められた距離Ｌ隔たった位置にスタック６２₄、６
２₅が積層された点にある。

【００４２】なお、本実施形態では、スタック６２₁〜
６２₅については、請求項３または請求項４に記載の発
明に対応した実施形態と同様にして支柱９２に固定部材
（図示されない。）を介して取り付けられるが、ここで
はその説明を省略する。

【００４３】このような構成の実施形態では、スタック
６２₁〜６２₅は、図示されない給電回路を介して同相で
給電される。また、スタック６２₁〜６２₃が有するビー
ムが垂直方向にほぼ重なり、かつスタック６２₄、６２₅
が有するビームが垂直方向に同様に重なる場合には、こ
れらのスタック６２₁〜６２₅は、図１２に示すように、
個々の見通し距離の相違に応じて同心円状に形成される
２つの無線ゾーンＡ、Ｂを形成する。なお、ここでは、
簡単のため無線ゾーンＡはスタック６２₁〜６２₃によっ
て形成され、かつ無線ゾーンＢはスタック６２₄、６２₅
によって形成されると仮定する。

【００４４】これらの無線ゾーンＡ、Ｂの内、無線ゾー
ンＡについては、無線ゾーンＢを形成するスタック６２
₄、６２₅の数「２」より大きい「３」つのスタック６２
₁ 〜６２₃ によって形成され、かつこれらのスタック６
２₁〜６２₅の利得は何れも等しい。すなわち、単一のス
タックによって無線ゾーンＡ、Ｂが形成された場合に比
べて、これらの無線ゾーンにおける電界強度の分布がな
だらかとなり、特にＣＤＭＡ方式のように電界強度のバ
ラツキによって伝送品質が著しく低下する特性を有する
多元接続方式が適用された通信システムでは、サービス
エリアに位置する全ての無線局に対して良好な伝送品質
が提供される。

【００４５】したがって、本実施形態によれば、スタッ
ク６２₁〜６２₅の構成の標準化をはかりつつ所望の電界
強度の分布を有する無線ゾーンが形成される。なお、本
実施形態では、ゾーンＡ、Ｂを形成するスタックの個数
がそれそれ「３」、「２」に設定されているが、このよ
うな個数については、これらのスタック６２ａ、６２ｂ
が垂直方向に有するビームの幅に適応するならば如何な
る値に設定されてもよい。

【００４６】図１３は、請求項６に記載の発明に対応し
た実施形態を示す図である。図において、図１１に示す
ものと機能および構成が同じものについては、同じ符号
を付与して示し、ここではその説明を省略する。

【００４７】本実施形態と図１１に示す実施形態との構
成の相違点は、スタック６２₁ 〜６２₃ に代えてスタッ
ク６２ａが備えられ、かつスタック６２₄〜６２₅に代え
てスタック６２ｂが備えられた点にある。このような構
成の実施形態では、スタック６２ａの利得は、スタック
６２ｂの利得より高く設定される。

【００４８】すなわち、請求項５に記載の発明に対応し
た実施形態と同様にして、無線ゾーンＡ、Ｂが単一のス
タックによって形成された場合に比べて、これらの無線
ゾーンにおける電界強度の分布がなだらかとなってサー
ビスエリアに位置する全ての無線局に対して良好な伝送
品質が提供される。したがって、本実施形態によれば、
スタックの数が著しく増加することなく所望の電界強度
の分布を有する無線ゾーンが形成される。

【００４９】なお、本実施形態では、スタック６２ａ、
６２ｂの利得の値の組み合わせが具体的に示されていな
いが、これらのスタック６２ａ、６２ｂが垂直方向に有
するビームの幅に適応するならば如何なる値に設定され
てもよい。以下、請求項７に記載の発明に対応した実施
形態について説明する。図１４は、請求項７に記載の発
明に対応した実施形態を示す図である。

【００５０】図において、図４に示すものと機能および
構成が同じものについては、同じ符号を付与して示し、
ここではその説明を省略する。本実施形態と図４に示す
実施形態との構成の相違点は、パッチアレーアンテナ６
１₁₁〜６１₁₄、６１₂₁〜６１₂₄に代えてパッチアレーア
ンテナ６１Ｃ₁₁〜６１Ｃ₁₄、６１Ｃ₂₁〜６１Ｃ₂₄が備え
られた点にある。

【００５１】なお、本実施形態と図１に示すブロック図
との対応関係については、後述するようにパッチアレー
アンテナ６１Ｃ₁₁〜６１Ｃ₁₄、６１Ｃ₂₁〜６１Ｃ₂₄に含
まれる移相器が付加給電手段３１に対応する点を除い
て、請求項１、２に記載の発明に対応した実施形態にお
ける対応関係に同じである。

【００５２】パッチアレーアンテナ６１Ｃ₁₁の構成は、
図３に示すパッチアレーアンテナ６１₁₁の構成にほぼ同
じである。しかし、このようなパッチアレーアンテナ６
１Ｃ₁₁では、図３に示すストリップ線路６５₁₁₁₁〜６５
_11mnにそれぞれ沿って配置された放射導体素子６４₁₁₁₁
〜６４_11m1、…、６４_111n〜６４_11mnは、これらのスト
リップ線路６５₁₁₁₁〜６５ _11mnによって個別に形成され
た移相器（図示されない。）を介して移相給電される。
なお、パッチアレーアンテナ６１Ｃ₁₂〜６１Ｃ₁₄、６１
Ｃ₂₁〜６１Ｃ₂₄では、同様の移相給電が並行して行われ
るので、ここではその説明を省略する。

【００５３】さらに、上述した移相器によって設定され
る移相量については、のパッチアレーアンテナ６１Ｃ₁₁
〜６１Ｃ₁₄、６１Ｃ₂₁〜６１Ｃ₂₄が垂直方向に形成する
複数のビームが所望の仰角と半値幅とを有する値の組み
合わせとして、予め設定される。すなわち、このような
仰角と半値幅とは上述したように予め設定された移相量
の値の組み合わせによって適宜設定されるので、本実施
形態では、スタックの所要数が著しく増加することなく
所望の電界強度の分布を有する無線ゾーンが形成され
る。

【００５４】なお、本実施形態では、パッチアレーアン
テナ６１Ｃ₁₁〜６１Ｃ₁₄、６１Ｃ₂₁〜６１Ｃ₂₄によって
個別に垂直方向に形成されるビームの数が何ら示されて
いないが、このような数については複数であって無線ゾ
ーンにおける電界強度の分布がなだらかとなるならば、
如何なる値に設定されてもよい。図１５は、請求項８に
記載の発明に対応した実施形態を示す図である。

【００５５】図において、図１４に示すものと機能およ
び構成が同じであるものについては、同じ符号を付与
し、ここではその説明を省略する。本実施形態と図１４
に示す実施形態との構成の相違点は、パッチアレーアン
テナ６１Ｃ₁₁〜６１Ｃ₁₄、６１Ｃ₂₁〜６１Ｃ₂₄に代えて
パッチアレーアンテナ６１６１₁₁〜６１₁₄、６１₂₁〜６
１₂₄が備えられ、移相器６８₁₁〜６８₁₄と移相器６８₂₁
〜６８₂₄とに直結された分波器１００₁、１００₂が備え
られ、分波器６９に代えて分波器１０１が備えられ、そ
の分波器１０１が有する２つの分岐路と分波器１０
０₁、１００₂との段間にそれぞれ利得の半固定設定が可
能な増幅器１０２ ₁、１０２₂が備えられた点にある。

【００５６】なお、本実施形態と図１に示すブロック図
との対応関係については、分波器１００₁、１００₂、分
波器１０１、増幅器１０２₁、１０２₂が分波手段１２に
対応する点を除いて、請求項１、２に記載の発明に対応
した実施形態における対応関係に同じである。このよう
な構成の実施形態では、増幅器１０２₁ の利得が増幅器
１０２₂ の利得より高く設定されるので、スタック６２
₁ によって放射される高周波電力はスタック６２₂ によ
って放射される高周波電力より大きくなる。

【００５７】すなわち、スタック６２₁、６２₂によって
個別に形成される無線ゾーンがそれぞれ図１２に示す無
線ゾーンＡ、Ｂである場合には、請求項５〜７に記載の
発明に対応した実施形態と同様にしてこれらの無線ゾー
ンにおける電界強度の分布がなだらかとなって伝送品質
が高く維持される。なお、本実施形態では、スタック６
２₁、６２₂が共に送信のみに供されているが、本発明は
このような構成に限定されず、例えば、受信に供される
場合には、増幅器１０２₁、１０２₂の入出力端子の接続
を逆に設定すればよく、さらに、送信および受信に供さ
れる場合には、これらの増幅器１０２₁、１０２₂の前段
と後段との間において送受分離をはかる共用器と、その
共用器を介して形成された２つの分岐路に備えられて同
様に利得の半固定設定が可能な増幅器とが配置されても
よい。

【００５８】また、上述した各実施形態では、全てのス
タックが互いに接した状態で組み合わせられた複数のパ
ッチアレーアンテナから構成されているが、本発明はこ
のような構成に限定されず、多段に構成されたスタック
の間でスペースダイバーチが確実にはかられるならば、
所望の間隔を介して離散的に配置されてもよい。さら
に、上述した各実施形態では、個々のパッチアレーアン
テナによって形成されるビームの本数が「４」となって
いるが、本発明はこのような本数に限定されず、水平方
向に所望の無線ゾーンが形成されるならば、このような
本数は如何なる値であってもよい。

【００５９】また、上述した各実施形態では、個々のパ
ッチアレーアンテナによって形成されるビームの幅が何
ら記載されていないが、このような幅については、水平
方向および垂直方向に所望の無線ゾーンが形成されるな
らば、如何なる値に設定されてもよい。さらに、上述し
た実施形態では、給電系の構成が詳細に示されていない
が、このような給電系の構成については、個々のブラン
チについて所望の利得、移相量が確実に設定されるなら
ば、如何なる構成であってもよい。

【００６０】また、上述した各実施形態では、個別に適
用されるシステムが示されていないが、本発明は、無線
ＬＡＮシステムに限定されず、設置、運用、保守その他
の制約が許容される程度であり、かつ形成されるべき空
中線系や無線ゾーンに適合するならば、移動通信システ
ムその他の如何なるシステムにも適用可能である。さら
に、上述した各実施形態では、全てのスタックが水平方
向の全方向に無線ゾーンを形成しているが、本発明はこ
のような構成のスタックに限定されず、設置された無線
局に対して所望の方位角や相対距離で与えられる地域に
確実に無線ゾーンが形成されるならば、パッチアレーア
ンテナが正多角柱状に配置されなくてもよく、かつ特定
の方向に対応したパッチアレーアンテナが実装されなく
てもよい。

【００６１】また、上述した各実施形態では、個々のス
タックを構成するパッチアレーアンテナの数ｎに対して
水平方向に(３６０゜／ｎ)の角度で与えられる範囲につ
いて、個々のパッチアレーアンテナがマルチビームによ
り無線ゾーンを形成しているが、本発明はこのような構
成に限定されず、各パッチアレーアンテナがこのような
角度を超える範囲についても無線ゾーンを形成する構成
であってもよい。

【００６２】さらに、このような構成の下では、隣接す
るパッチアレーアンテナによって同一の方向に形成され
るビームとの組み合わせによりスペースダイバーシチに
適応可能な複数のブランチが形成され、かつそのスペー
スダイバーシチを実現するために要するスタックの数が
低減される。また、上述した各実施形態では、各スタッ
クを構成する複数のパッチアレーアンテナによって水平
方向に同じマルチビームが形成されているが、本発明は
このような構成に限定されず、これらのスタックが共通
の方位角が維持されつつ多段に積み重ねられる場合に
は、異なる構成のマルチビームが形成されてもよい。

【００６３】さらに、上述した各実施形態では、個々の
パッチアレーアンテナは水平方向に定常的に同じマルチ
ビームを形成しているが、本発明はこのような構成に限
定されず、例えば、図１６に示すように、個々のパッチ
アレーアンテナの給電系に適用されたバトラーマトリク
ス回路を介して適宜ビームの方向が選択されてもよい。
また、このような構成では、無用のビームを介して受信
される雑音が抑圧されたり、対向する無線局が存在しな
い地域に対する無用な送信が回避されるので、伝送品質
が高められる。

【００６４】

【発明の効果】上述したように請求項１に記載の発明で
は、スタックの支持に供される部材の強度、設置される
場所、その場所の面積等の制約に対する柔軟な適応が可
能となり、かつ３つ以上のブランチによるスペースダイ
バーシチも可能となる。請求項２に記載の発明では、設
置される場所の近傍に位置する地物、形成されるべき無
線ゾーンの地理的分布および地形に柔軟に適応し、かつ
請求項１に記載のセクタアンテナと同様にしてスペース
ダイバーシチがはかられる。

【００６５】請求項３に記載の発明では、設置されるべ
き場所の近傍に位置する地物、形成されるべき無線ゾー
ンの地理的分布および地形に対する柔軟な適応の可能性
が置局にかかわる工事や保守の過程まで確保される。請
求項４に記載の発明では、スペースダイバーシチ方式に
適応した無線伝送路が確実に形成される。

【００６６】請求項５に記載の発明では、伝送品質が高
く維持される。請求項６に記載の発明では、スタックの
段数ｋが顕著に増加することなく請求項５に記載のセク
タアンテナと同様にして伝送品質が高く維持される。請
求項７、８に記載の発明では、スタックの構成にかかわ
る標準化の下で確実に伝送品質が高く維持される。した
がって、これらの発明が適用された無線伝送系では、伝
送品質が高く確保され、かつ安価に置局にかかわる制約
が緩和される。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１〜８に記載の発明の原理ブロック図で
ある。

【図２】請求項１、８に記載の発明に対応した実施形態
を示す図である

【図３】パッチアレーアンテナの構成を示す図である。

【図４】パッチアレーアンテナの給電系の構成を示す図
である。

【図５】請求項１に記載の発明に対応した実施形態にお
けるブランチの構成を示す図である。

【図６】請求項２に記載の発明に対応した第一の実施形
態を示す図である。

【図７】請求項２に記載の発明に対応した第一の実施形
態におけるブランチの構成を示す図である。

【図８】請求項２に記載の発明に対応した第二の実施形
態を示す図である。

【図９】請求項３に記載の発明に対応した実施形態を示
す図である。

【図１０】請求項４に記載の発明に対応した実施形態を
示す図である。

【図１１】請求項５に記載の発明に対応した実施形態を
示す図である。

【図１２】本実施形態の動作を説明する図である。

【図１３】請求項６に記載の発明に対応した実施形態を
示す図である。

【図１４】請求項７に記載の発明に対応した実施形態を
示す図である。

【図１５】請求項８に記載の発明に対応した実施形態を
示す図である。

【図１６】指向性が動的に切り替えられる構成の一例を
示す図である。

【図１７】従来のセクタアンテナの構成を示す図であ
る。

【符号の説明】

１１，６２，６２ａ，６２ｂスタック１２分波手段１３ＭＳＡ素子１４給電手段２１，９３固定部材３１付加給電手段６１，６１Ｃパッチアレーアンテナ６３誘電体基板６４放射導体素子６５ストリップ線路６６接地導体板６７スリット６８移相器６９，１００，１０１分波器９０連通孔９１底板９２支柱９３ａ第一の部材９４ｂ第二の部材１０２増幅器１５０給電路１５１，１５２セクタホーンアンテナ１５３円盤１５４電磁ホーン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＨ０４Ｂ 7/26 Ｈ０４Ｂ 7/26 ＤＨ０４Ｑ 7/36 １０５Ａ (72)発明者小早川周磁神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内 (72)発明者関宏之神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内 (72)発明者矢野哲也神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ｋ段に亘って積み重ねられた複数のスタ
ックと、前記複数のスタックの給電端にこれらのスタックに共通
の給電路を分配する分波手段とを備え、前記複数のスタックは、仮想的な正ｎ角柱の外側面に個別に取り付けられた複数
のＭＳＡ素子と、前記複数のＭＳＡ素子が前記正ｎ角柱の軸に対する方位
角を均等に分割するマルチビームを連係して形成する移
相量の組み合わせの下で、これらのＭＳＡ素子の給電を
行う給電手段とを個別に有することを特徴とするセクタ
アンテナ。
【請求項２】請求項１に記載のセクタアンテナにおい
て、複数のスタックは、仮想的な正ｎ角柱の軸に対して、マルチビームを構成す
る個々のビームがとる方位角の差分の最小値の整数倍に
等しい方位角を互いになす状態で積み重ねられたことを
特徴とするセクタアンテナ。
【請求項３】請求項２に記載のセクタアンテナにおい
て、複数のスタックが互いになす方位角の可変設定に供され
る固定部材を備えたことを特徴とするセクタアンテナ。
【請求項４】請求項１ないし請求項３の何れか１項に
記載のセクタアンテナにおいて、複数のスタックは、これらのスタックによって個別に形成される無線伝送路
の伝送特性の相関性が許容される程度に小さくなる空隙
を介して積み重ねられたことを特徴とするセクタアンテ
ナ。
【請求項５】請求項１ないし請求項４の何れか１項に
記載のセクタアンテナにおいて、複数のスタックは、見通し距離が大きいほど密度高く積み重ねられたことを
特徴とするセクタアンテナ。
【請求項６】請求項１ないし請求項４の何れか１項に
記載のセクタアンテナにおいて、複数のスタックは、見通し距離が大きいほど高い利得を有することを特徴と
するセクタアンテナ。
【請求項７】請求項１ないし請求項６の何れか１項に
記載のセクタアンテナにおいて、複数のスタックとこれらのスタックを構成するＭＳＡ素
子との何れか一方に対して、見通し距離が大きいほど垂
直方向におけるビームの幅が小さくなる移相量の組み合
わせで移相給電を行う付加給電手段を備えたことを特徴
とするセクタアンテナ。
【請求項８】請求項１ないし請求項６の何れか１項に
記載のセクタアンテナにおいて、分波手段は、複数のスタックの見通し距離が大きいほどこれらのスタ
ックの給電端に対応した分波路に高い利得を有すること
を特徴とするセクタアンテナ。