JPH11127025A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 例えば高層ビルの屋上等に設置された従来の
アンテナ装置では，遠距離にある地域の利得を確保する
べく主ローブ６１の仰角が絞られるため，副ローブ６２
と主ローブ６１との間に通信ができない地域が形成され
てしまうという問題があった。 【解決手段】 本発明は，例えばアンテナ装置１の開口
２ａの上部に反射部材３を設けることによって，通信に
寄与していない垂直上方に向いた副ローブ４ａを垂直下
方に偏向し，遠距離の放射特性を保ったまま，近距離の
通信環境を向上させることを図ったものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，アンテナ装置に係
り，詳しくは，ローカル無線網等に用いられ，複数の加
入者局と準ミリ波やミリ波帯域の無線回線で結ばれた基
地局側に設けられるアンテナ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年のインターネット接続等の急速な普
及に伴って高速な回線網への需要はますます増加してい
る。しかしながら，有線網によって提供される高速回線
は，一般の消費者にとって依然として高価なものであ
り，より低価格なサービスを提供することができるロー
カルな無線通信網の研究開発が盛んに行われている。こ
のローカル無線網は，準ミリ波（３ＧＨｚ〜３０ＧＨ
ｚ），さらにはミリ波帯（３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚ）
という高い周波数帯域を利用して，例えば電話交換局か
ら所定範囲の地域にいる複数の加入者に高速な双方向デ
ータ通信回線を提供したり，ローカルなテレビサービス
を行う場合等に利用される。このようなローカル無線網
を提供する１対多無線通信システムは，例えば特開平８
−２３７１８１号公報等に記載されている。ここで，図
５は上記参照文献記載の無線通信システムの概略構成を
示す図である。図５に示すように，上記参照文献記載の
無線通信システムでは，都市部等をカバーし得るように
複数の基地局５０が設けられる。各基地局５０間は光フ
ァイバー等の高速回線５１により中央局５２に接続さ
れ，他の基地局５０への通信は上記中央局５２を介して
行われる。各基地局５０は放射状の無線通信可能範囲５
３（セル）を有し，例えば各セル５３が他のセル５３と
接するように配置される。このセル５３にある複数の加
入者局５４と各基地局５０との間で無線通信が行われ
る。このセル５３の半径は，数ｋｍ程度である。また，
各基地局５０がカバーするセル５３は，例えば９０°の
角度で分割された４つのセクター５５から構成され，こ
のセクター５５毎にアンテナ５６が設けられる。即ち，
上記アンテナ５６の水平方向のビーム幅は９０°に設定
される。セル５３をセクター５６に分割して各アンテナ
５６の指向性を高めることにより，送信及び受信能力を
向上させることができる。準ミリ波やミリ波帯では，電
磁波の直線性が強く，基地局５０のアンテナ５６と加入
者局５４のアンテナとの間に見通しが確保されている必
要がある。このため，基地局５０側に設けられるアンテ
ナ５６は高層ビルの屋上等，加入者局５４まで至るのに
比較的障害物が少ない高い位置に設置される。また，上
記無線通信システムではアンテナ５６に，パッチアンテ
ナアレイを用いたパネルアンテナが利用されている。基
地局５０側のアンテナとしては，この他ホーンアンテナ
等の開口面アンテナも利用される。ここで，図６はホー
ンアンテナとその放射特性を示す図である。例えば，こ
のホーンアンテナ６０の水平方向のビーム幅は上記セク
ター５５と同じ９０°に設定される。また，上記アンテ
ナ６０から放射される主ローブの垂直方向の仰角αは，
各セクター５５の中で通信距離の長い所の利得を確保す
るために約１０°程度に絞られる。上記アンテナ６０か
らは主ローブ６１だけでなく，複数の副ローブ６２が放
射される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のようにアンテナ
６０（５６）から放射される主ローブ６１は，比較的遠
距離のエリアの利得を確保するために仰角が約１０°程
度に絞られる。従って，基地局５０から比較的近距離の
位置に主ローブ６１では送受信ができない領域が形成さ
れる。この領域のうち一部は，上記アンテナ６０から放
射される副ローブ６２によって通信を行うことも可能で
あるが，図７に示すような通信不可能領域が形成される
のは避けられない。例えば，主ローブ６１と副ローブ６
２との間の領域にある加入者局１０１は通信を行うこと
ができない。このエリアを減少させるためには，例えば
主ローブ６１の仰角αを広げればよいが，それでは遠方
のエリアの利得が減少してしまう。本発明は，このよう
な従来の技術を解決するために，アンテナ装置を改良
し，遠方の放射特性を維持したまま，近距離の放射特性
を改良することを図ったものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は，基地局と複数の加入者局とを無線で結ぶた
めに基地局に設けられるアンテナ装置において，アンテ
ナ開口部近傍に導電性の反射部材を設け，該アンテナ開
口から放射される副ローブを反射させてなることを特徴
とするアンテナ装置として構成されている。上記アンテ
ナ装置では，例えば通信に寄与していない副ローブを所
定の方向に反射することによって，遠距離の放射特性を
保ったまま，近距離の放射特性を改善することができ
る。上記アンテナ装置において，上記反射部材は，例え
ばアンテナ開口の上部に設けられ，上記垂直上方にあっ
て通信に寄与していなかった副ローブを下方へ指向させ
ることにより，ビル等の上部にアンテナを設置した場合
でも，近距離で送受信が困難となる領域を減少させるこ
とができる。また，上記アンテナ開口の上部に反射部材
を設けた場合，降雨・降雪時に雨・雪がアンテナ開口に
侵入することを防止することができる。さらに，アンテ
ナ開口面をカバーするレドーム材の取付けに利用するこ
とができる。また，上記反射部材の取付状態を調整可能
に設ければ，上記アンテナ装置の設置状況に応じて副ロ
ーブの反射方向を変更し，所望の通信特性を得ることが
容易となる。この取付状態は，例えば設置角度である。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下，添付図面を参照して，本発
明の一実施の形態につき説明し，本発明の理解に供す
る。尚，以下の実施の形態は，本発明の具体的な一例で
あって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものでは
ない。ここに，図１は本発明の一実施の形態に係るアン
テナ装置の概略構成を示す図である。図１に示すよう
に，本実施の形態に係るアンテナ装置は，例えばローカ
ル無線網等の無線通信システムに用いられ，所定地域に
広がる複数の加入者局１０１〜１０３と無線で結ばれた
基地局１０４に設けられるアンテナ装置１であって，ホ
ーンアンテナ２のアンテナ開口２ａ上部に導電性の反射
部材３が設けられ，該アンテナ開口２ａから放射される
副ローブ４ａが下方に偏向されたものである。このアン
テナ装置１を用いて送信又は受信される信号の帯域は，
例えば２０ＧＨｚ〜４０ＧＨｚ程度の準ミリ波又はミリ
波帯である。該帯域を用いることによって高速・多チャ
ンネルの双方向無線システムを提供することができる。
１つの基地局１０４から送受信可能な範囲１０５（セル
又はセクター）の半径は数ｋｍ程度である。この周波数
帯域では，信号の直線性が強く，基地局１０４のアンテ
ナと加入者局１０１〜１０３のアンテナとの間に見通し
が確保されている必要がある。視界を妨げない範囲で数
ｋｍの通信距離を確保するために，上記アンテナ装置１
は，例えば高層ビルの屋上等に設置される。このように
垂直下方に見下ろした状態で通信を行う場合，図６に示
したような従来のホーンアンテナ６０では，垂直上方の
副ローブは通信に寄与しない。また，主ローブの仰角
は，遠方の加入者局に対する利得を確保するため，例え
ば８〜１０°程度に絞られている。このため，図１に示
したように基地局１０４から比較的近距離のところに，
主ローブにも垂直下方に向いた副ローブにもカバーされ
ない利得が著しく低下したエリアが生じる。上記アンテ
ナ装置１では，導電性の反射部材３によって，通信に寄
与していない上記垂直上方の副ローブ４ａが垂直下方に
放射されるよう調整される。このため，上記アンテナ装
置１では，主ローブ５の特性（遠距離の放射特性）を保
ちながら，２０°〜５０°程度の見下ろし角度の大きい
エリアの利得を向上させることができ，例えば図１
（ｂ）の斑点部に示すように基地局のサービスエリアを
拡大することができる。また，通信に寄与していない副
ローブ４ａを利用することによってアンテナ電力を有効
に利用することができる。上記反射部材３は，上部金属
ホーン２ｂの延長線上に設けられた例えば１枚又は複数
枚の金属板から構成され，設置角度，位置等の取付け状
態を変更することが可能である。上記反射部材３の取付
け状態は，各加入者局１０１〜１０３における受信状態
の電力が最大となるように定めれられる。尚，主ローブ
５と副ローブ４ｂとの間だけでなく副ローブ間で利得の
低い領域に放射するよう調整してもよい。また，上記反
射部材３は，アンテナ開口２ａの上方に設けられるの
で，降雨・降雪時に雨・雪がアンテナ開口２ａに侵入す
るのを防止することができる。さらに，開口面２ａをカ
バーするレドーム材の取付けに利用することもできる。
このように本実施の形態に係るアンテナ装置１によれ
ば，主ローブ５の特性を保ちながら，比較的近距離で利
得の小さかったサービスエリアの通信環境を向上するこ
とができ，さらに通信に寄与していない副ローブ４ａを
利用することによってアンテナ電力の有効利用を図るこ
とができる。

【０００６】

【実施例】上記実施の形態では，ホーンアンテナ２の開
口２ａに反射部材３を設けたが，オムニアンテナやパラ
ボラアンテナ等他のアンテナの開口に上記反射部材を設
けるようにしてもよい。図２（ａ）に示すオムニアンテ
ナ３０の開口２０ａ上部に反射部材２１を設けた例を図
２（ｂ）に示す。上記図２（ｂ）の例においても，反射
部材２１によって，オムニアンテナ２０の主ローブ２２
の特性は保たれたまま，垂直上方に放射されていた副ロ
ーブ２３が垂直下方へ放射される。また，図３はマルチ
ビームアンテナ３０に本発明を適用した例を示すもので
ある。上記マルチビームアンテナ３０では，主反射鏡３
１の焦点近傍に複数個の１次放射器３２（例えばホーン
型）が配列され，各ビームの放射強度の低下が互いに補
間される。このマルチビームアンテナ３０の主反射鏡３
１の開口面３１ａ上部延長線上に金属性の反射板３３を
設ける。上記反射板３３によって，主ローブの特性を保
ちながら，垂直上方に向いた各ビームそれぞれの副ロー
ブが垂直下方へ放射される。図４に示すように，反射さ
れた副ローブは垂直方向に渡って互いに補間し合うた
め，より広い範囲に渡って良好な通信環境を得ることが
できる。尚，上記実施の形態や実施例では，アンテナ開
口の上方に反射部材を設けたが，設置環境に合わせてア
ンテナ開口の下方に設ける等アンテナ開口近傍に反射部
材を設けるようにしてもよい。また，金属に限らず他の
導電性の部材を用いるようにしてもよい。また，反射部
材には，平板状のものを用いてもよいし，曲面形状を有
するものを用いてもよい。このようなアンテナ装置も本
発明におけるアンテナ装置の一例である。

【０００７】

【発明の効果】上記のように本発明によれば，アンテナ
開口近傍に反射部材を設けることによって遠距離の放射
特性（主ローブの放射特性）を保ったまま，近距離の放
射特性を改善することができ，サービスエリアを拡大す
ることができる。また，アンテナ装置が高層ビルの屋上
等に設けられる場合には，アンテナ開口上部に上記反射
部材を設け，通信に寄与していない垂直上方の副ローブ
を垂直下方に放射させることによりアンテナ電力の有効
利用を図ることができる。さらに，アンテナ開口上部に
反射部材をも受けた場合には，降雨・降雪時に雨・雪が
アンテナ開口に入るのを防止することができる。また，
上記反射部材を取付け状態変更可能に設けることによっ
て，通信環境に柔軟に対応することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施の形態に係るアンテナ装置１
の概略構成を示す図。

【図２】 本発明の一実施例に係るアンテナ装置２０の
概略構成を示す図。

【図３】 本発明の他の実施例に係るアンテナ装置３０
の概略構成を示す図。

【図４】 アンテナ装置３０の放射特性を説明するため
の図。

【図５】 無線通信システムを説明するための図。

【図６】 従来のアンテナ装置の一例を示す図。

【図７】 従来のアンテナ装置による通信可能領域を説
明するための図。

【符号の説明】

１…アンテナ装置 ２ａ…アンテナ開口 ３…反射部材 ４ａ，４ｂ…副ローブ ５…主ローブ １０１，１０２，１０３…加入者局 １０４…基地局

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 浩司 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基地局と複数の加入者局とを無線で結ぶ
   ために基地局に設けられるアンテナ装置において，アン
   テナ開口部近傍に導電性の反射部材を設け，該アンテナ
   開口から放射される副ローブを反射させてなることを特
   徴とするアンテナ装置。
2. 【請求項２】 上記反射部材がアンテナ開口の上部に設
   けられ，上記副ローブが下方へ指向されてなる請求項１
   に記載のアンテナ装置。
3. 【請求項３】 上記反射部材の取付状態が調整可能に設
   けられてなる請求項１又は２に記載のアンテナ装置。
4. 【請求項４】 上記取付状態が設置角度である請求項３
   に記載のアンテナ装置。