WO2000039886A1

WO2000039886A1 - Antenne, dispositif radio et repetiteur radio

Info

Publication number: WO2000039886A1
Application number: PCT/JP1999/007120
Authority: WO
Inventors: Yutaka Saito; Hiroshi Haruki
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 1998-12-25
Filing date: 1999-12-17
Publication date: 2000-07-06
Also published as: AU1689000A; DE69936135D1; EP1058340A4; CN1178332C; CN1293830A; JP2000196340A; EP1058340B1; US6501436B1; DE69936135T2; EP1058340A1; AU762442B2; JP4067672B2

Description

明細書アンテナ装置並びにそれを用いた無線装置及び無線中継装置 . 技分野

本発明は、主に P H S (Personal Handyphone System)などの移動体通信システムにおけるアンテナ装置並びにそれを用いた無線装置及び無線中継装置に関する。背景技術

従来、 P H Sなどの移動体通信システムにおける屋内用小型基地局装置（親機）では、スリーブアンテナ等の無指向性アンテナが使用されており、そのアンテナ利得は 2 dBi程度以下であった。また、 P H Sなどの移動体通信システムを利用したローカル無線網（ワイヤレス口一カルループ： WL L ) で使用される固定端末装置では、約 lOdBi要していた。

近年、上記のような移動体通信システムにおいては、カバ一エリア拡大のため、屋内用小型基地局装置（親機）や固定端末装置に使用されるアンテナについて高い利得が要求されるようになってきている。

上記のような移動体通信システムの周波数は 1900MHz帯や 800MHz帯が主に使用されている。これらの周波数帯域において高い利得を有するアンテナとしては、例えば、特開平 5-267932号公報、特開平 9-232851号公報、特開平 8-139521号公報に示されるように、多段コリニアアレイアンテナが知られている。この種のアンテナは、垂直偏波で水平面内無指向性のアンテナを垂直方向に多段配列して垂直面内の指向性を絞ることで高利得を確保しているものである。

また、例えば、特開平 5-259733号公報、特開平 8-204433号公報に示されるように、八木アンテナや反射板付きダイポールアンテナに代表されるエンドフアイャァレイアンテナが知られている。この種のアンテナは、主放射方向に平行な方向に無給電素子を配列して高利得を確保しているものである。

さらに、例えば、特開平 6-334434号公報に示されるように、パッチアレイアンテナに代表されるブロードサイドアレイアンテナが知られている。この種のアンテナは、主放射方向に対して垂直な面内に複数のアンテナを配列して分配給電を行ない高利得を確保しているものである。

また、例えば、特開平 6-268432号公報、実開平 6-44219号公報に示されるように、反射板付きループアンテナやスロヅトアンテナに代表される薄型のアンテナが知られている。

そして、主に V H F帯で利用されていたブロードサイドアレイアンテナとして、例えば、アンテナハンドブック（C Q出版社） p.366 に示されるような二つの 1波長アンテナを正方形または円形に配置したアンテナが知られており、これを応用した菱形ァンテナは 1900MHz帯や 800MHz帯において約 6dBiの利得が得られ、反射板との組み合わせにより小型で簡単な構造で約 lOdBi程度の利得が得られることが知られている。

また、上記の菱形ァンテナを複数並列または直列に西己列したアンテナが知られている。図 3は従来から知られている 6個の菱形アンテナを並列接続したアンテナ装置の構造とその電流分布を示す図である。このアンテナ装置は 6個の菱形アンテナ 14〜： 19を並列に接続し中央に給電部 20が接続されて構成される。菱形アンテナ 14 〜19は、菱形の一辺の長さ aが 2分の 1波長（人 / 2 ) に設定されおり、半波長ァンテナ 4本のブロードサイドアレイアンテナとして動作して X方向と— X方向へ垂直偏波を放射する。例えば、アンテナ装置の動作周波数を 1900MHzに設定した場合、菱形の一辺の長さ aは 79mmとなる。また、アンテナ装置の全幅は 670mmとなる。ここで、図 3に示すアンテナ装置では、各菱形アンテナ間の相互結合により、特に中央寄りの菱形アンテナ 16〜： 19の電流分布を最適にすることができない。このため、複数配列の効果が比較的低く、単体で約 11.5dBi程度の利得を持ち、反射板と組み合わせて約 15.5dBi程度の利得が得られることが知られている。

また、例えば特閧平 6-188623号公報、特開平 6-169216号公報、実開平 4-44713 号公報に示されるように、 1波長ループアンテナを複数並列または直列に接続した双ループアンテナが知られている。図 4は従来から知られている双ループアンテナの構造を示したものである。この双ループアンテナは二つの 1波長ループアンテナを 2分 1波長伝送線路を介して並列に接続し中央に給電部を接続するように構成されている。 1波長ループアンテナ 21及び 22は、垂直偏波を X方向と— X方向へ放射するように動作する。伝送線路 23及び 24はその長さが 4分 1波長に設定されており、 1波長ループアンテナ 21及び 22を接続し、その中点に給電部 25が接続される。このように構成することで、二つの 1波長ループアンテナ 21及び 22を同位相で励振することができ、単体で約 8dBi程度の利得を持ち、反射板と組み合わせて約 12dBi程度の利得が得られることが知られている。

一方、上記のような移動体通信システムに使用される無線中継装置としては、例えば、特開平 8-8807号公報に示されるように、アンテナ共用フィル夕と多数の挟帯域増幅器を用いたものや、特開平 8-508377号公報に示されるように、時分割双方向通信（T D D ： Time Division Duplexing) 方式における上り下りの時刻に同期したスィツチと増幅器を用いたものや、特開平 8-298485号公報に示されるように、時分割双方向通信方式において上り下りの 2系統の中継系を備えたものが知られている。

しかしながら、上記の従来の多段コリニアアレイアンテナでは、高い利得を確保するためには、多数のアンテナを垂直方向に多段配列する必要があり、例えば、 1900MHz帯で 10dBの利得を得る場合は、約 1 mの高さを必要とするため、アンテナ設置場所の確保や機械強度の面で問題があった。また、その高さから無線装置に内蔵するには不向きであった。

また、上記の従来のエンドフアイャアレイアンテナでは、高い利得を確保するためには、多数のアンテナを主放射方向に多数配列する必要があり、アンテナ設置場所の確保や機械強度の面で問題があった。また、その構造から、無線装置に内蔵するには不向きであった。

さらに、上記の従来のプロ一ドサイドアレイアンテナでは、高い利得を確保するためには、多数のアンテナを主放射方向に垂直な面に配列する必要があり、アンテナ全体の面積が大きくなるために、アンテナ設置場所の確保や機械強度の面で問題があった。そして、その面積の大きさから、無線装置に内蔵するには不向きであつた。

また、上記の従来の薄型アンテナでは、薄型な構造である反面、放射指向性を所望の特性に最適化できないという問題があつた。

そして、上記の二つの 1波長アンテナを正方形または円形に配置したアンテナを応用した先端開放菱形ァンテナでは lOdBi以上の利得が得られないという問題があつた。

また、図 3に示す先端開放菱形アンテナを複数並列または直列に配列したアンテナでは、隣接する 1波長素子間の相互結合により、特に中央寄りのアンテナ素子の電流分布を最適にすることができないため、複数配列による利得向上の効果が低いという問題があった。

一方、上記の従来の無線中継装置では、大きな中継利得を得るための増幅器の構成が複雑でかつ大型になり、屋内に設置する小型な中継装置には不向きであるという問題があった。

本発明は、こうした従来の種々のアンテナの問題点を総合的に解決するものであり、 U H F帯及び準マイクロ波帯の移動体通信システム用の高利得なアンテナ装置を小型，薄型でかつ簡単な構成で実現することを目的とする。また、屋内に設置する無線中継装置を小型で簡単な構成で実現することを目的とする。発明の開示

本発明は、前記課題を解決するために、本発明に係るアンテナ装置は、それぞれ二つの 1波長アンテナ素子の各々を中央で屈曲させ対向させて菱形に形成し、かつその一端を開放し、他端に接続部を設けた第 1、第 2のアンテナを両端部に配置するとともに、二つの 1波長アンテナ素子の各々の中央の半波長の部分をそのアンテナ素子と直交する直線に対して対称に屈曲させた第 3のアンテナを中央部に配置してその両端を第 1、第 2のアンテナに接続し、共通の給電部を設ける構成とした。このように構成したことにより、高い利得を有するアンテナ装置を簡単な平面構成で実現することができる。

また、本発明に係るアンテナ装置は、それぞれ二つの 1波長アンテナ素子の各々を中央で屈曲させ対向させて菱形に形成した複数のアンテナと、伝送線路と、反射板とを備え、複数のアンテナを菱形の面に対して垂直方向に半波長の整数倍の間隔を隔てて主偏波方向が同一になるように配列し、複数のアンテナを交互に伝送線路によって接続し、複数のアンテナを接続したアンテナ系の先端を開放すると共に他端に給電部を設け、複数のアンテナの菱形面に対して垂直方向に一定間隔を隔てて前記反射板を配置する構成とした。このように構成したことにより、高い利得を有するアンテナ装置を簡単な構成で実現することができる。

本発明に係る無線装置は、印刷パターンによりアンテナが構成されたプリント基板と、無線回路部とを備え、プリント基板と無線回路部とを一定間隔に固定し、無線回路部の筐体を反射部材と兼用させる構成とした。このように構成したことにより、高い利得を有するアンテナ装置を備えた無線装置を簡単な構成で実現することができる。

また、本発明に係る無線中継装置は、複数のアンテナ装置をそれらの主放射方向を異なる方向へ向けて同一筐体に配置し、複数のアンテナ装置のそれぞれの給電部を電気的に接続する構成とした。このように構成したことにより、屋内に設置する無線中継装置を簡単な構成で実現することができる。

さらに、本発明に係る無線中継装置は、複数のアンテナ装置を異なる室内空間に配置し、複数のアンテナ装置のそれぞれの給電部をケーブルで接続する構成とした。このように構成したことにより、屋内に設置する無線中継装置を簡単な構成で実現することができる。

また、本発明に係る無線中継装置は、複数のアンテナ装置を異なる室内の壁に埋設し、複数のアンテナ装置のそれぞれの給電部をケーブルで接続する構成とした。このように構成したことにより、屋内に設置する無線中継装置を簡単な構成で実現することができる。

本発明の請求の範囲第 1項に記載の発明は、それぞれ二つの 1波長アンテナ素子の各々を中央で屈曲させ対向させて菱形に形成し、かつその一端を閧放し、他端に接続部を設けた第 1、第 2のアンテナを両端部に配置するとともに、二つの 1波長アンテナ素子の各々の中央の半波長の部分をそのアンテナ素子と直交する直線に対して対称に屈曲させた第 3のアンテナを中央部に配置してその両端を前記第 1、第 2のアンテナに接続し、共通の給電部を設けたアンテナ装置であり、前記菱形の面に垂直な方向に強い放射が得られると共に、第 3のアンテナの電流分布が改善されるという作用を有する。

本発明の請求の範囲第 2項に記載の発明は、請求の範囲第 1項記載の発明において、前記第 1〜第 3のアンテナをプリント基板上の印刷パターンで構成し、前記プリント基板と反射板とを一定間隔に固定したアンテナ装置であり、第 1〜第 3のァンテナがプリント基板により保持されると共に、後方へ放射された電波が反射板により反射され、前方へ集中するという作用を有する。

本発明の請求の範囲第 3項に記載の発明は、請求の範囲第 2項記載の発明において、前記第 1〜第 3のアンテナからなるアンテナ系を複数備え、前記複数のアンテナ系の主放射方向と主偏波方向を同一に揃えてプリント基板上の印刷パターンにより構成し、前記複数のアンテナ系それぞれの給電部第 1端子をプリント基板上の一方の面上の第 1給電パターンにより接続し、前記複数のアンテナ系それぞれの給電部第 2端子をプリント基板上の他方の面上の第 2給電ノ、'ターンにより接続したアンテナ装置であり、複数のアンテナ系の給電部第 1端子にはプリント基板上の一方の面上の第 1給電パターンから、給電部第 2端子にはプリント基板上の他方の面上の第 2給電パターンから、それぞれ給電され、複数のアンテナ系から主放射方向と主偏波方向が揃った電波が放射されるという作用を有する。

本発明の請求の範囲第 4項に記載の発明は、それぞれ二つの 1波長アンテナ素子の各々を中央で屈曲させ対向させて菱形に形成した複数のアンテナと、伝送線路と、反射板とを備え、前記複数のアンテナを前記菱形の面に対して垂直方向に半波長の整数倍の間隔を隔てて主偏波方向が同一になるように配列し、前記複数のアンテナを交互に伝送線路によって接続し、前記複数のアンテナを接続したアンテナ系の先端を開放すると共に他端に給電部を設け、前記複数のアンテナの菱形面に対して垂直方向に一定間隔を隔てて前記反射板を配置したアンテナ装置であり、複数のアンテナから放射される電波が菱形の面に垂直な方向で互いに強め合い、さらに反射板によって集中されるという作用を有する。

本発明の請求の範囲第 5項に記載の発明は、請求の範囲第 4項に記載の発明において、アンテナ装置を菱形の面に平行な方向に二つ以上配列し、並列に給電するァンテナ装置であり、複数のアンテナ装置が同位相で給電され、それらのアンテナ装置から放射される電波が互いに強め合うという作用を有する。

本発明の請求の範囲第 6項に記載の発明は、請求の範囲第 4項または第 5項に記載の発明において、前記複数のアンテナを複数のプリント基板上の印刷パターンで構成し、前記複数のプリント基板を一定の間隔で固定したアンテナ装置であり、複数アンテナがプリント基板により保持されると共に、複数のプリント基板が一定間隔に固定されるという作用を有する。

本発明の請求の範囲第 7項に記載の発明は、請求の範囲第 6項記載の発明において、伝送線路を印刷パターンで構成した中継プリント基板を備え、前記中継プリント基板によって前記複数のプリント基板の間を接続したアンテナ装置であり、複数のプリント基板が中継プリント基板により一定間隔に固定されると共に、中継プリント基板上に印刷パターンで構成された伝送線路により複数のアンテナが接続されるという作用を有する。

本発明の請求の範囲第 8項に記載の発明は、印刷パターンによりアンテナが構成されたプリント基板と、無線回路部とを備え、前記プリント基板と無線回路部とを一定間隔に固定し、前記無線回路部の筐体を反射部材と兼用させた無線装置であり、アンテナがプリント基板により保持されると共に、プリント基板と無線回路部との間隔が一定に保持され、さらに後方へ放射された電波が無線回路部の筐体により反射され、前方へ集中するという作用を有する。

本発明の請求の範囲第 9項に記載の発明は、複数のアンテナ装置をそれらの主放射方向を異なる方向へ向けて同一筐体に配置し、前記複数のアンテナ装置のそれぞれの給電部を電気的に接続した無線中継装置であり、異なる主放射方向に対して電波を中継するという作用を有する。

本発明の請求の範囲第 1 0項に記載の発明は、請求の範囲第 9項記載の発明において、前記複数のアンテナ装置のそれぞれをプリント基板上に印刷パターンで構成し、前記複数のアンテナ装置のそれぞれの給電部を前記プリント基板間を接続するコネクタで直結した無線中継装置であり、複数のアンテナ装置がそれぞれプリント基板により保持されると共に、そのプリント基板がコネクタで電気的に接続されるという作用を有する。

本発明の請求の範囲第 1 1項に記載の発明は、複数のアンテナ装置を異なる室内空間に配置し、前記複数のアンテナ装置のそれぞれの給電部をケーブルで接続した無線中継装置であり、ある室内空間に配置されたアンテナ装置で受信した電波を別の室内空間に配置されたアンテナ装置から送信することにより、異なる室内空間に対して電波を中継するという作用を有する。本発明の請求の範囲第 1 2項に記載の発明は、複数のアンテナ装置を異なる室内の壁に埋設し、前記複数のアンテナ装置のそれぞれの給電部をケーブルで接続した無線中継装置であり、ある室内の壁に埋設されたアンテナ装置で受信した電波を別の室内の壁に埋設されたアンテナ装置から送信することにより、異なる室内空間に対して電波を中継するという作用を有する。

本発明の請求の範囲第 1 3項に記載の発明は、請求の範囲第 9項〜第 1 2項のいずれかに記載の発明において、前記複数のアンテナ装置のそれぞれの給電部の間に増幅器を接続した中継系を上り回線用及び下り回線用の 2系統備える無線中継装置であり、上り回線用及び下り回線用のそれぞれの中継系において電気信号を増幅するという作用を有する。

本発明の請求の範囲第 1 4項に記載の発明は、請求の範囲第 9項〜第 1 2項のいずれかに記載の発明において、前記複数のアンテナ装置のそれぞれの給電部の間にサ―キユレ—夕と増幅器とを有する双方向中継系を接続した無線中継装置であり、サーキュレー夕により上りと下りの信号を時間的に分離し、増幅器により上りと下りの信号を個別に増幅するという作用を有する。

本発明の請求の範囲第 1 5項に記載の発明は、請求の範囲第 9項〜第 1 2項のいずれかに記載の発明において、前記複数のアンテナ装置のそれぞれの給電部の間にアンテナ共用器と増幅器とを有する双方向中継系を接続した無線中継装置であり、アンテナ共用器により上りと下りの信号を周波数的に分離し、増幅器により上りと下りの信号を個別に増幅するという作用を有する。図面の簡単な説明

図 1は、第 1の実施の形態のアンテナ装置を示し、図 2は第 1の実施の形態のアンテナ装置の電流分布を示す。

図 3及び図 4は、それぞれ従来のアンテナ装置の例を示す。

図 5〜図 1 1は、それぞれ第 2〜第 8の実施の形態のアンテナ装置を示す。図 1 2は、第 9の実施の形態の無線装置を示す。

図 1 3は、第 1 0の実施の形態の無線中継装置を示す。

図 1 4は、第 1 0の実施の形態の無線中継装置を用いた無線システムを示す。図 1 5〜図 2 1は、それぞれ第 1 1〜 1 7の実施の形態の無線中継装置を示す。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施の形態について、図 1から図 2 1を用いて詳細に説明する。 (第 1の実施の形態）

第 1の実施の形態のアンテナ装置では、一対の先端開放菱形アンテナを両端部に配置するとともに、二つの 1波長アンテナ素子の各々の中央の半波長の部分をそのアンテナ素子と直交する直線に対して三箇所で対称に屈曲させた 1波長ループアンテナを四つ接続し、その両端を前記一対の菱形アンテナに接続し、さらに共通の給電部を設ける。

第 1の実施の形態のアンテナ装置は、図 1に示すように、アンテナ素子 1〜： 12と、給電部 13とを備えている。

アンテナ素子 1〜12は 1波長の長さを持った導線で構成され、中央において角度ひで折り曲げられている。角度ひは一般には 30〜： 150度程度に設定されるが、本実施の形態では 90度に設定した場合について説明する。

一対のアンテナ素子 1及び 2と一対のアンテナ素子 3及び 4は、各々図 1のように一対毎に対向して菱形に配置される。アンテナ素子 1及び 2の一端（図では右端）には一対のアンテナ素子 5及び 6が接続され、他の一端は電気的に開放される。また、アンテナ素子 3及び 4の一端（図では左端）には一対のアンテナ素子 7及び 8 が接続され、他の一端は電気的に開放される。さらに、アンテナ素子 5及び 6のァンテナ素子 1及び 2との接続端と反対の端には一対のアンテナ素子 9及び 10 が接続され、アンテナ素子 7及び 8のアンテナ素子 3及び 4との接続端と反対の端には一対のアンテナ素子 11及び 12が接続される。アンテナ素子 9及び 10とアンテナ素子 11及び 12の接続箇所には給電部 13が設けられる。アンテナ素子 5〜： 12は 3 箇所を屈曲されて対向して配置される。

一対のアンテナ素子 1及び 2と一対のアンテナ素子 3及び 4の菱形の一辺の長さ aは、 2分の 1波長（入/ 2 ) に設定される。また、アンテナ素子 5〜： 12の一辺の長さ bは 4分の 1波長（人 / 4 ) に設定される。例えば、アンテナ装置の動作周波数を 1900MHzに設定した場合、アンテナ素子 1〜4の長さは約 158nmiとなり、菱形の一辺の長さ aは 79mm となる。また、アンテナ素子 5〜 1 2の長さは約 158minとなり、一辺の長さ bは 39.5nirnとなる。そして、アンテナ装置の全幅は 762mmとなる。

上記のように構成されたアンテナ装置において、給電部 13 から動作周波数の高周波信号で励振すると、アンテナ素子 1〜12の電流分布は図 2の矢印に示すようになる。ここで、アンテナ素子 1及び 2は一つの菱形アンテナを構成し、半波長アンテナ 4本のブロードサイドアレイアンテナとして動作して X方向と一 X方向へ主偏波方向が Z方向の電波を放射し、アンテナ素子 3及び 4も同様の動作を行なう。また、アンテナ素子 5及び 6は 1波長ループアンテナとして動作し X方向と一 X方向へ主偏波方向が Z方向の電波を放射し、アンテナ素子 7及び 8とアンテナ素子 9及び 10とアンテナ素子 11及び 12についても同様の動作を行なう。

このように構成することで、二つの菱形アンテナと四つの 1波長ループアンテナを同位相で励振することができ、 X方向と— X方向に主偏波方向が Z方向の強い放射が得られる。また、先端部に菱形アンテナを配置して、中央部に 1波長ル一プアンテナを配置することで、図 3に示す従来の菱形アンテナを複数配列したアンテナ装置における課題であった中央部のアンテナ素子の電流分布を改善することができる。図 1に示すアンテナ装置においては、 X方向と一 X方向において約 12.5dBiの利得が得られ、図 3に示すアンテナ装置に比較して l dB高い利得が得られる。なお、本実施の形態では、主偏波方向を垂直（Z ) 方向としているが、図 1のァンテナ装置を 90度回転させて配置して、主偏波方向を水平（Y) 方向としても水平偏波アンテナとして同様な動作を行なう。

このように、第 1の実施の形態のアンテナ装置では、高い利得を有するアンテナ装置を簡単な平面構成で実現することができる。

(第 2の実施の形態）

第 2の実施の形態のアンテナ装置では、一対の先端開放菱形アンテナを両端部に配置するとともに、二つの 1波長アンテナ素子の各々の中央の半波長の部分を半円形に屈曲させた 1波長ループアンテナを四つ接続し、その両端を前記一対の菱形ァンテナに接続し、さらに共通の給電部を設けた。

第 2の実施の形態のアンテナ装置は、図 5に示すように、アンテナ素子 1及び 2 と、アンテナ素子 26〜33 とを備えている。図 5において、図 1と同一の符号のものは同一の構成を有し、かつ同一の動作を行なう。

アンテナ素子 26〜33は、 1波長の長さを持った導線で構成され、中央で長さ c が 2分の 1波長の半円形に湾曲され、直線部分の長さ bは 4分の 1波長に設定される。そして、アンテナ素子 26及び 27と、アンテナ素子 28及び 29と、アンテナ素子 30及び 31と、アンテナ素子 32及び 33とがそれぞれ一対毎に対向して配置される。アンテナ素子 30及び 31とアンテナ素子 32及び 33の接続箇所には給電部 13 が設けられる。このように接続することで、アンテナ素子 26及び 27は一つの 1波長ループアンテナを構成し、アンテナ素子 28及び 29、アンテナ素子 30及び 31、アンテナ素子 32及び 33もそれぞれ 1波長ループアンテナを構成する。

上記のように構成されたアンテナ装置において、給電部 13 から動作周波数の高周波信号で励振すると、アンテナ素子 26〜33は、図 1におけるアンテナ素子 5〜 12と同様な動作を行ない、 X方向と— X方向に主偏波方向が Z方向の強い放射が得られる。図 5に示すアンテナ装置は、図 1に示すアンテナ装置と同様に、図 3に示す従来の菱形アンテナを複数配列したアンテナ装置における課題であった中央部のアンテナ素子の電流分布を改善することができる。図 5に示すアンテナ装置においては、 X方向と— X方向において約 12.5dBiの利得が得られ、図 3に示すアンテナ装置に比較して l dB高い利得が得られる。

このように、第 2の実施の形態のアンテナ装置では、高い利得を有するアンテナ装置を簡単な平面構成で実現することができる。

(第 3の実施の形態）

第 3の実施の形態のアンテナ装置では、第 1の実施の形態のアンテナをプリント基板上に形成すると共に、そのプリント基板の背面から一定の距離の位置に反射板を固定する。

第 3の実施の形態のアンテナ装置は、図 6に示すように、誘電体基板 34 と、ァンテナパターン 35と、給電部 36と、支持柱 37と、反射板 38とを備えている。誘電体基板 34は、例えばガラスエポキシ基板で構成されたプリント基板であり、アンテナパターン 35は誘電体基板 34上に形成された印刷パ夕一ンで構成される。アンテナパターン 35は、図 1に示すアンテナ装置におけるアンテナ素子 1〜12と同一の形状に形成される。給電部 36はアンテナパターン 35の中央に配置される。誘電体基板 34は、支持柱 37によつて反射板 38に間隔 dをもって固定される。誘電体基板 34及び反射板 38は、 Y Z平面に平行に配置される。反射板 38は誘電体基板とほぼ同一寸法の金属板で構成され、アンテナ装置からの放射を X方向へ集中させるように動作する。支持柱 37は例えば樹脂などの非金属材質で構成されて、アンテナ装置の動作に影響を与えない。間隔 dは、約 0.3波長に設定される。動作周波数が 1900MHzの場合は、誘電体基板の全幅は 800mmとなり、間隔 dは 47mm 程度となる。

上記のように構成されたアンテナ装置において、給電部 36 から動作周波数の高周波信号で励振すると、アンテナパターン 35 は図 1に示す第 1の実施の形態のァンテナ装置と同様な動作を行ない、その放射は反射板 38 によって X方向に集中される。図 6に示すアンテナ装置では、 X方向において約 16.5dBiの利得が得られる。また、アンテナ素子を誘電体基板上の印刷パターンで構成しているため、アンテナ素子を保持する構造が簡単になり生産性が向上する。

このように、第 3の実施の形態のアンテナ装置では、高い利得を有するアンテナ装置を簡単な平面構成で実現することができる。

(第 4の実施の形態）

第 4の実施の形態のアンテナ装置では、第 1の実施の形態のアンテナをプリント基板上に主放射方向と主偏波方向を同一に揃えて複数形成し、そのプリント基板の背面から一定の距離の位置に反射板を固定する。

第 4の実施の形態のアンテナ装置は、図 7に示すように、誘電体基板 39 と、二つのアンテナパターン 40及び 41と、第 1給電パターン 42と、第 2給電パターン 43と、給電部 44と、支持柱 45と、反射板 46とを備えている。

誘電体基板 39 は、例えばガラスエポキシ基板で構成されたプリント基板であり Y Z平面に平行に配置される。アンテナパターン 40及び 41は誘電体基板 39上に形成された印刷パターンで構成される。アンテナパターン 40及び 41は、図 1に示すアンテナ装置におけるアンテナ素子 1〜： 12と同一の形状に形成される。アンテナパターン 40と 41は、それぞれの主放射方向が X方向と一 X方向、主偏波方向が Z 方向に統一されるように平行に配置される。また、アンテナパターン 40と 41の間隔 eは約 0.8波長程度に設定される。第 1給電パターン 42は、アンテナパターン 40及び 41の給電部の片側を接続するように誘電体基板 39の表面に印刷パターンで形成される。第 2給電パターン 43は、アンテナパターン 40及び 41の給電部の他の片側を接続するように誘電体基板 39の裏面に印刷パターンで形成される。給電部 44は、第 1給電パターン 42と第 2給電パターン 43との間に接続される。誘電体基板 39は、支持柱 45によって反射板 46に間隔 dをもって固定される。反射板 46 は誘電体基板とほぼ同一寸法の金属板で構成され、アンテナ装置からの放射を X方向へ集中させるように動作する。支持柱 45 は例えば樹脂で構成されており、アンテナ装置の動作に影響を与えない。間隔 dは、約 0.3波長に設定される。動作周波数が 1900MHzの場合は、誘電体基板 39の全幅は 800mmとなり、間隔 dは 47mm程度となる。

上記のように構成されたアンテナ装置において、給電部 44から動作周波数の高周波信号で励振すると、アンテナパターン 40及び 41は図 1に示す第 1の実施の形態のアンテナ装置と同様な動作を行ない、その放射は反射板 46 によって X方向に集中される。図 7に示すアンテナ装置では、約 19.5dBiの利得が得られる。また、二つのアンテナ系であるアンテナパターン 40と 41へ分配給電する給電パターン 42 と 43を誘電体基板 39上の表裏の印刷パターンを用いているため構造が簡単になり生産性が向上する。

このように、第 4の実施の形態のアンテナ装置では、高い利得を有するアンテナ装置を簡単な平面構成で実現することができる。

(第 5の実施の形態）

第 5の実施の形態のアンテナ装置では、複数の菱形アンテナをその菱形の面に対して垂直方向に半波長の整数倍の間隔を隔てて主偏波方向が同一になるように配列し、かつその複数の菱形アンテナを接続したアンテナ系の先端を開放すると共に他端に給電部を設け、さらに給電部を設けた菱形アンテナの菱形面に対して垂直方向に一定間隔を隔てた後方に反射板を配置する。

第 5の実施の形態のアンテナ装置は、図 8に示すように、アンテナ素子 47〜50 と、伝送線路 51及び 52と、給電部 53と、反射板 54とを備えている。

-素子 47〜50は、 1波長の長さを持った導線で構成され、中央で角度ひで折り曲げられている。角度ひは一般には 30〜： 150度程度に設定されるが、本実施の形態では 90度に設定した場合について説明する。

アンテナ素子 47及び 48並びにアンテナ素子 49及び 50は、図 8のようにそれぞれ Y Z平面に平行な菱形に対向して配置され、この菱形の一辺の長さ aは 2分の 1 波長（人 / 2 ) に設定される。アンテナ素子 47及び 48並びにアンテナ素子 49及び 50 は、二つの菱形アンテナを構成し、それぞれの主放射方向が X方向と一 X方向、主偏波方向が Z方向に統一されるように平行に間隔：をもって固定される。間隔 fは 2分の 1波長の整数倍に設定される。アンテナ素子 47及び 48並びにアンテナ素子 49及び 50は、間隔 f と同一の長さの伝送線路 51及び 52で接続される。ァンテナ素子 49及び 50において伝送線路 51及び 52に対向した端に給電部 53が接続され、アンテナ素子 47及び 48において伝送線路 51及び 52に対向した端は開放される。また、アンテナ素子 49及び 50から間隔 dを隔てて反射板 54が配置される。反射板 54は例えば一辺が約 0.9波長以上の方形の金属板で構成される。間隔 d は、約 0.3波長程度に設定される。

例えば、アンテナ装置の動作周波数を 1900MHzに設定した場合、アンテナ素子 47〜50の長さは約 158mmとなり、菱形の一辺の長さ aは 79mmとなる。また、間隔 fは 79mmの整数倍となり、間隔 dは 47mm程度になる。また、反射板の一辺の長さは約 140mmとなる。

上記のように構成されたアンテナ装置において、間隔 f を 1波長（158mm)に設定した場合について説明する。給電部 53 から動作周波数の高周波信号で励振すると、アンテナ素子 47〜50と伝送線路 51及び 52の電流分布は図 8の矢印に示すようになる。ここで、アンテナ素子 47及び 48は菱形アンテナを構成し、 X方向と— X方向へ主偏波方向が Z方向の電波を放射し、アンテナ素子 49及び 50も同様の動作を行なう。また、アンテナ素子 47及び 48とアンテナ素子 49及び 50は同位相で励振されることになる。したがって、 X方向と一 X方向に 1波長の間隔を隔てて配置された二つの菱形アンテナが同位相で励振されるため、それぞれの菱形アンテナからの放射は X方向と一 X方向で互いに強め合い、さらに、その放射は反射板 54 によって X方向に集中されるために結果として X方向において高い利得が得られる c また、間隔 ί "を 2分の 1波長（79mm) に設定した場合においては、 X方向と— X方向に 2分の 1波長の間隔を隔てて配置された二つの菱形アンテナが逆位相で励振される。この場合も上記と同様にそれぞれの菱形アンテナからの放射は X方向と —X方向で互いに強め合い、さらに、その放射は反射板 54 によって X方向に集中されるために結果として X方向において高い利得が得られる。図 8に示すアンテナ装置においては、約 13.5dBiの利得が得られる。

なお、本実施の形態においては、間隔 f を 1波長または 2分 1波長として説明しているが、 2分の 1波長の整数倍としても同様な動作を行なう。

このように、第 5の実施の形態のアンテナ装置では、高い利得を有するアンテナ装置を簡単な構成で実現することができる。

(第 6の実施の形態）

第 6の実施の形態のアンテナ装置では、第 5の実施の形態のアンテナ装置を菱形の面に対して平行な方向に複数配置し、並列に給電する。

第 6の実施の形態のアンテナ装置は、図 9に示すように、アンテナ素子 47〜50 と、伝送線路 51及び 52と、給電部 53と、アンテナ素子 55〜58と、伝送線路 59 及び 60と、反射板 61とを備えている。図 9において、図 8と同一の符号を付すものは同一の構成を有し、かつ同一の動作を行なう。

アンテナ素子 55〜58と伝送線路 59及び 60は、それぞれアンテナ素子 47〜50 と伝送線路 51及び 52と同一のアンテナ系として構成され、 X Z面に対して対称に配置される。アンテナ素子 49及び 50とアンテナ素子 57及び 58には、給電部 53 が並列に接続され給電される。また、アンテナ素子 49及び 50から間隔 dを隔てて反射板 61が配置される。

上記のように構成されたアンテナ装置において、間隔 f を 2分の 1波長の整数倍に設定し、給電部 53から動作周波数の高周波信号で励振すると、アンテナ素子 47 〜50と伝送線路 51及び 52は、図 8におけるアンテナ装置と同様の動作を行ない、 X方向において高い利得が得られる。また、アンテナ素子 55〜58と伝送線路 59及び 60 も同様の動作を行ない、 X方向において高い利得が得られる。さらに、上記二つのアンテナ系は同位相で励振されるため両者の放射は X方向において互いに強め合う。図 9に示すアンテナ装置においては、約 15.5dBiの利得が得られる。このように、第 6の実施の形態のアンテナ装置では、高い利得を有するアンテナ装置を簡単な構成で実現することができる。

(第 7の実施の形態）

第 7の実施の形態のアンテナ装置では、第 5の実施の形態における複数の菱形ァンテナをプリント基板上に形成し、プリント基板の間を平行伝送線路で接続する。第 7の実施の形態のアンテナ装置は、図 1 0に示すように、誘電体基板 62及び 63と、アンテナパターン 64及び 65と、伝送線路 66と、反射板 67と、支持柱 68 及び 69とを備えている。

誘電体基板 62及び 63は、例えばガラスエポキシ基板で構成されたプリント基板であり、アンテナパターン 64及び 65は、それぞれ誘電体基板 62及び 63上に形成された印刷パターンで構成される。アンテナパ夕一ン 64及び 65は、図 8に示すァンテナ装置におけるアンテナ素子 47と 48及びアンテナ素子 49と 50と同一の形状に形成される。

誘電体基板 62及び 63は、支持柱 68によって間隔 f をもって固定され、誘電体基板 63と反射板 67は支持柱 69によって間隔 dをもって固定される。そして、誘電体基板 62及び 63と反射板 67は Y Z平面に平行に配置される。反射板 67は、誘電体基板 62及び 63とほぼ同一寸法の金属板で構成され、アンテナ装置からの放射を X方向へ集中させるように動作する。伝送線路 66 は、長さ fの例えば平行伝送線路が用いられ、アンテナパターン 64と 65を電気的に接続する。支持柱 68及び 69は、例えば、樹脂などの非金属材質で構成されて、アンテナ装置の動作に影響を与えない。

間隔 dは、約 0.3波長に設定され、間隔 fは 2分の 1波長の整数倍に設定される。例えば、アンテナ装置の動作周波数を 1900MHzに設定した場合、間隔: Πま 79mm の整数倍となり、間隔 dは 47mm程度になる。

上記のように構成されたアンテナ装置において、給電部 70 から動作周波数の高周波信号で励振すると、アンテナパターン 64及び 65 と伝送線路 66 と反射板 67 は、図 8におけるアンテナ素子 47〜50と伝送線路 51及び 52 と反射板 54と同様の動作を行ない、 X方向において高い利得が得られる。図 9に示すアンテナ装置においては、約 13.5dBiの利得が得られる。また、アンテナ素子を誘電体基板上の印刷パターンで構成しているため、アンテナ素子を保持する構造が簡単になり生産性が向上する。

このように、第 7の実施の形態のアンテナ装置では、高い利得を有するアンテナ装置を簡単な構成で実現することができる。

(第 8の実施の形態）

第 8の実施の形態のアンテナ装置では、第 5の実施の形態における複数の菱形ァンテナをプリント基板上に形成し、プリント基板の間を中継基板で接続する。第 8の実施の形態のアンテナ装置は、図 1 1に示すように、誘電体基板 62及び 63と、アンテナパターン 64及び 65と、反射板 67と、支持柱 68及び 69と、中継基板 71と、伝送線路 72と、基板接続コネクタ 73及び 74とを備えている。図 1 1 において、図 1 0と同一の符号を付すものは、同一の構成を有し、かつ同一の動作を行なう。

中継基板 71 は、例えばガラスエポキシ基板で構成されたプリント基板であり、伝送線路 72 は中継基板上に形成された印刷パターンで構成される。基板接続コネクタ 73及び 74は、二つの基板上のパターンを電気的に接続するとともに、二つの基板を機械的に固定するものである。

中継基板 71は、その長さが誘電体基板 62と 63の間隔 f と同一に設定されて、支持柱 68とともに誘電体基板 62と 63を固定する。アンテナパターン 64は基板接続コネクタ 73の端子に接続され、基板接続コネクタ 73はまた伝送線路 72に接続される。同様に、アンテナパターン 65は基板接続コネクタ 74の端子に接続され、基板接続コネクタ 74はまた伝送線路 72に接続される。したがって、アンテナパ夕ーン 64と 65は、中継基板 71上の伝送線路 72を介して電気的に接続されることになる。

上記のように構成されたアンテナ装置において、給電部 70 から動作周波数の高周波信号で励振すると、このアンテナ装置は、図 1 0におけるアンテナ装置と同様の動作を行ない、 X方向において高い利得が得られる。図 1 1に示すアンテナ装置においては、約 13.5dBiの利得が得られる。また、アンテナパターン間を接続する伝送線路を中継基板上の印刷パターンで実現するため、構造が簡単になり生産性が向上する。

このように、第 8の実施の形態のアンテナ装置では、高い利得を有するアンテナ装置を簡単な構成で実現することができる。

(第 9の実施の形態）

第 9の実施の形態の無線装置は、第 1の実施の形態のアンテナをプリント基板上に形成すると共に、そのプリント基板の背面から一定の距離の位置に無線回路部を固定し、無線回路部の筐体を反射板と兼用させる。

第 9の実施の形態の無線装置は、図 1 2に示すように、誘電体基板 34 と、アンテナパターン 35と、無線回路部 75と、給電ケーブル 76と、支持柱 77とを備えている。図 1 2において、図 6と同一の符号を付すものは同一の構成を有し、かつ同一の動作を行なう。

無線回路部 75は無線装置の例えば送受信回路を収納したシールドケースである。給電ケーブル 76はアンテナパターン 35と無線回路部 75内の送受信回路を接続する高周波ケ一ブルである。支持柱 77は誘電体基板 34と無線回路部 75を間隔 dをもって固定する。間隔 dは約 0.3波長に設定される。

以上のように構成された無線装置において、無線回路部 75 のシールドケースが図 6における反射板 38と同一の機能を果たす。無線回路部 75内の回路から給電ケ —ブル 76を介して動作周波数の高周波信号を励振すると、アンテナパターン 35は無線回路部 75 とともに X方向へ指向性をもつ高利得アンテナとして動作する。本実施の形態においては、 X方向において約 16.5dBiの利得が得られる。ここで、反射板を無線回路部 75 のシールドケースで構成しているため、構造が簡単になる。また、高い利得を有するアンテナ装置を内蔵した本実施の形態における無線装置を固定端末としてアンテナの主放射方向を無線基地局の方向へ向けて固定することで、無線システムの伝送損失を補うことができ、結果として無線システムのカバ一ェリァを拡大することができる。

このように、第 9の実施の形態の無線装置では、高い利得を有するアンテナ装置を備えた無線装置を簡単な構成で実現することができる。また、第 9の実施の形態の無線装置を用レゝた無線システムでは、広いカノ一ェリァを実現することができる。

(第 1 0の実施の形態）

第 1 0の実施の形態の無線中継装置では、複数の平面アンテナ装置をそれらの主放射方向を異なる方向へ向けて同一筐体に配置し、その複数のアンテナ装置のそれそれの給電部を電気的に接続する。

第 1 0の実施の形態の無線中継装置は、図 1 3に示すように、平面アンテナ 78 及び 79と、高周波ケーブル 80と、筐体 81とを備えている。

平面アンテナ 78及び 79は、パッチアレイアンテナ等の高利得な平面アンテナであり、それぞれ主放射方向を X及び Y方向へ向けて、筐体 81 内部に配置される。平面アンテナ 78及び 79のそれぞれの給電点は、高周波ケーブル 80によって直接接続される。例えば、動作周波数を 1900MHzとすると、平面アンテナ 78及び 79 は利得が約 15dBi程度のものが用いられる。また、高周波ケーブル 80は数十 cm〜 1 m程度以内の長さに設定され、 1900MHzにおける伝送損失は _ ldB程度以内に抑えられる。

以上のように構成された無線中継装置において、 X方向から到来した電波は、平面アンテナ 78によって主に受信され、高周波ケーブル 80を介して平面アンテナ 79 を励振し、 Y方向に電波を放射するように動作する。

図 1 3に示す無線中継装置を、例えば、 P H S等の無線システムの中継装置として屋内において利用した場合の構成例を図 1 4に示す。図 1 4において、無線中継装置 82は、屋内壁面 85に設置される。無線中継装置 82は、図 1 3に示す無線中継装置と同一の構成で同一の動作を行なう。無線装置 83及び 84は、電磁遮蔽性能の高い間仕切り 86で仕切られた部屋にそれぞれ設置された端末または基地局である。無線装置 83及び 84のアンテナは、一般に利得が 2dBi程度以下の無指向性ァンテナが使用される。ここで、距離 Dの間の自由空間の伝送損失 Lは、 λを波長とすると、

L= 10Log[(A/47TD)2] (dB) - · - (1)

で示される。例えば、動作周波数を 1900MHz として、無線装置 83 と無線中継装置 82との距離 Rl、無線装置 84と無線中継装置 82との距離 R2を 15mとし、無線装置 83と無線装置 84との直線距離 R3を 20mとした場合においては、各装置間の伝送損失 Ll、 L2は式 (1)より、 L1=L2=— 61 (dB) となる。また、無線装置 83から無線中継装置 82を介して無線装置 84までの総合伝送損失 L12は、無線中継装置 82の平面アンテナ 78及び 79の利得を G1及び G2 とし、高周波ケーブル損失を Lfとすると、 L12 = L1+L2 + Gl + G2+Lf (dB) · · · (2)

となる。ここで、 Gl二 G2 = 15 (dB) Lf=— 1 (dB) とすると、 L12=— 93 (dB) となる。

また、無線装置 83と無線装置 84との間の間仕切り 86が無い場合の伝送損失 L3 は、式 (1)より、 L3=— 64 (dB) となるが、間仕切り 86が存在することで間仕切り 86の透過損失により、無線装置 83 と無線装置 84との間の直接伝送損失 Lsは— lOOdBを越える場合がある。仮に、 Ls= _ 100 (dB) とした場合、 L12=— 93 (dB) であることから、無線中継装置 82の設置により、無線装置 83と無線装置 84との間の伝送損失を 7dB改善することができる。

なお、無線中継装置の形状やアンテナの種類は本実施の形態の説明に限るものではない。また、無線システムの構成は本実施の形態の説明に限るものではなく、高い利得のアンテナを直接接続し、無線システムの伝送損失を改善するように配置すれば、同様な効果が得られる。

このように、第 1 0の実施の形態の無線中継装置では、屋内に設置する無線中継装置を簡単な構成で実現することができる。また、第 1 0の実施の形態の無線中継装置を用いた無線システムでは、広いカバーエリアを実現することができる。

(第 1 1の実施の形態）

第 1 1の実施の形態の無線中継装置では、第 3の実施の形態のアンテナ装置をそれらの主放射方向を異なる方向へ向けて一体的に配置し、その複数のアンテナ装置のそれぞれの給電部を高周波ケーブルで電気的に接続する。

第 1 1の実施の形態の無線中継装置は、図 1 5に示すように、誘電体基板 87及び 88と、アンテナパターン 89及び 90と、反射板 91と、支持柱 92と、高周波ケ —ブル 93とを備えている。

誘電体基板 87とアンテナパターン 89及び誘電体基板 88とアンテナパターン 90 は、それぞれ図 6における誘電体基板 34とアンテナパターン 35と同一の動作を行ない二つのアンテナ系を構成する。反射板 91 は 1枚の金属板を中央で折り曲げて構成され、支持柱 92によって、誘電体基板 87及び 88と間隔 dをもって固定される。誘電体基板 87とアンテナパターン 89は X方向、誘電体基板 88とアンテナパターン 90は Y方向を向くように配置される。高周波ケーブル 93は、アンテナパ夕 —ン 89の給電部とアンテナパ夕一ン 90の給電部との間に反射板 91を貫通して接続される。

支持柱 92 は例えば樹脂などの非金属材質で構成されて、アンテナ装置の動作に影響を与えない。間隔 dは、約 0.3波長に設定される。動作周波数が 1900MHzの場合は、誘電体基板 87及び 88の全幅は 800mmとなり、間隔 dは 47mm程度となる。

上記のように構成された無線中継装置において、アンテナパターン 89 による X 方向における利得及びアンテナパターン 90 による Y方向における利得はそれぞれ約 16.5dBiの利得が得られる。

以上のように構成された無線中継装置において、 X方向から到来した電波はアンテナパターン 89によって主に受信され、高周波ケーブル 93を介してアンテナパ夕 —ン 90 を励振し、 Y方向に電波を放射するように動作する。図 1 5に示す無線中継装置を、例えば、図 1 4に示す P H S等の無線システムの無線中継装置 82 として屋内において利用した場合においては、無線装置 83から無線中継装置 82を介して無線装置 84までの総合伝送損失 L12は、式 (2)と Gl = G2= 16.5 (dBi) より、 Ll2= -90 (dB) となる。したがって、無線装置 83と無線装置 84との間の直接伝送損失 Ls二— 100 (dB) とした場合、図 1 5に示す無線中継装置の設置により、無線装置 83と無線装置 84との間の伝送損失を 10dB改善することができる。また、アンテナ素子を誘電体基板上の印刷パターンで構成しているため、アンテナ素子を保持する構造が簡単になり生産性が向上する。

このように、第 1 1の実施の形態の無線中継装置では、屋内に設置する無線中継装置を簡単な構成で実現することができる。また、第 1 1の実施の形態の無線中継装置を用いた無線システムでは、広いカバーエリアを実現することができる。

(第 1 2の実施の形態）

第 1 2の実施の形態の無線中継装置では、第 3の実施の形態のアンテナ装置をそれらの主放射方向を異なる方向へ向けて一体的に配置し、その複数のアンテナ装置のそれぞれの給電部を基板接続コネク夕で電気的及び機械的に接続する。

第 1 2の実施の形態の無線中継装置は、図 1 6に示すように、誘電体基板 94及び 95と、アンテナパターン 96及び 97と、基板接続コネクタ 98と、反射板 99と、支持柱 100とを備えている。

誘電体基板 94及びアンテナパターン 96並びに誘電体基板 95及びアンテナパ夕ーン 97は、それぞれ図 6における誘電体基板 34及びアンテナパターン 35と同一の動作を行ない二つの水平偏波アンテナ系を構成する。反射板 99 は 1枚の金属板を中央で折り曲げて構成され、支持柱 100によって、誘電体基板 94及び 95と間隔 dをもって固定される。誘電体基板 94とアンテナパターン 96は X方向、誘電体基板 95とアンテナパターン 97は Y方向を向くように配置される。アンテナパターン 96の給電部とアンテナパ夕一ン 97の給電部との間は、誘電体基板 94及び 95上の印刷パターンと基板接続コネクタ 98を介して接続される。基板接続コネクタ 98はまた、誘電体基板 94と 95の間を機械的に固定する。支持柱 100は例えば樹脂などの非金属材質で構成されて、アンテナ装置の動作に影響を与えない。間隔 dは、約 0.3波長に設定される。動作周波数が 1900MHzの場合は、間隔は 47mm程度となる。

上記のように構成された無線中継装置において、アンテナパターン 96 による X 方向における利得及びアンテナパターン 97 による Y方向における利得はそれぞれ約 16.5dBiの利得が得られる。

以上のように構成された無線中継装置において、 X方向から到来した電波はアンテナパターン 96によって主に受信され、基板接続コネクタ 98を介してアンテナパ夕一ン 97 を励振し、 Y方向に電波を放射するように動作する。図 1 6に示す無線中継装置を、例えば、図 1 4に示す P H S等の無線システムの無線中継装置 82 として屋内において利用した場合においては、無線装置 83から無線中継装置 82を介して無線装置 84までの総合伝送損失 L12は、同様に、 L12 =— 90 (dB) となり伝送損失を 10dB改善することができる。また、アンテナ間の接続を基板接続コネク夕で実現しているため、高周波ケーブルの設置が不要となり構造が簡単になり生産性が向上する。

このように、第 1 2の実施の形態の無線中継装置では、屋内に設置する無線中継装置を簡単な構成で実現することができる。また、第 1 2の実施の形態の無線中継装置を用いた無線システムでは、広いカノ一ェリアを実現することができる。

(第 1 3の実施の形態）第 1 3の実施の形態の無線中継装置では、複数のアンテナ装置を異なる室内空間に配置し、前記複数のアンテナ装置のそれそれの給電部をケーブルで接続する。第 1 3の実施の形態の無線中継装置は、図 1 7に示すように、アンテナ装置 101 及び 102と、高周波ケーブル 103とを備えている。

装置 101及び 102は、図 6〜図 1 1に示すような単方向指向性の高利得 -装置であり、屋内空間 107及び 108内の例えば天井などに設置される。ァンテナ装置 101及び 102の給電部は高周波ケーブル 103によって建造物内を貫通して接続される。高周波ケーブル 103は低損失なケ一ブルが使用されて、例えば動作周波数を 1900MHzとして高周波ケーブル 103の長さを 10mとした場合、高周波ケーブル 103における伝送損失 Lf =— 5 ( dB ) 程度となる。

屋内空間 107内には無線端末 106が設置される。屋内空間 108内には無線基地局 104と無線端末 105が設置される。無線基地局 104と無線端末 105は回線を接続して無線通信を行ない、無線基地局 104と無線端末 106も同様に無線通信を行なうものとする。

以上のように構成された無線中継装置において、無線基地局 104から送信された電波はアンテナ装置 102によって主に受信され、高周波ケーブル 103を介してアンテナ装置 101を励振し、無線端末 106に電波を放射するように動作する。同様に、無線端末 106から送信された電波はアンテナ装置 101、高周波ケーブル 103、アンテナ装置 102を介して無線基地局 104で受信される。

ここで、アンテナ装置 101及び 102は、それぞれ、無線端末 106及び無線基地局 104に主放射方向を向けて固定されているものとし、無線基地局 104とアンテナ装置 102の距離 R1 と無線端末 106とアンテナ装置 101の距離 R2をそれぞれ 10 mとした場合、無線基地局 104からアンテナ装置 102、高周波ケーブル 103及びァンテナ装置 101を介して無線端末 106までの総合伝送損失 L12は、式 (1)、（2)より、 L12=— 88 (dB) となる。この中継系が無い場合の無線基地局 104 から無線端末 106までの間の直接伝送損失 Lsは、屋内空間 107と 108との間の電磁遮蔽による透過損失のため— 100dBを越える場合がある。仮に、 Ls 100 (dB) とした場合、アンテナ装置 101、高周波ケーブル 103、アンテナ装置 102からなる無線中継装置の設置により、無線基地局 104から無線端末 106まで間の伝送損失を 12dB改善することができる。

なお、屋内空間の形状やアンテナ装置の取り付け位置は、本実施の形態の説明に限るものではなく、異なる屋内空間に配置した高い利得のアンテナを直接ケーブル接続し、無線システムの伝送損失を改善するように配置すれば、同様な効果が得られる。

このように、第 1 3の実施の形態の無線中継装置では、屋内に設置する無線中継装置を簡単な構成で実現することができる。また、第 1 3の実施の形態の無線中継装置を用いた無線システムでは、広いカバ一ェリァを実現することができる。

(第 1 4の実施の形態）

第 1 4の実施の形態の無線中継装置では、複数のアンテナ装置を異なる室内の壁に埋設し、前記複数のアンテナ装置のそれぞれの給電部をケーブルで接続する。第 1 4の実施の形態の無線中継装置は、図 1 8に示すように、アンテナ装置 109 及び 110と、高周波ケーブル 111とを備えている。

アンテナ装置 109及び 110は、図 6〜図 1 1に示すような単方向指向性の高利得アンテナ装置であり、屋内空間 114及び 115 内の壁に埋設される。アンテナ装置 109及び 110の給電部は高周波ケ一ブル 111によって建造物内を貫通して接続される。高周波ケーブル 111 は低損失なケーブルが使用される。例えば動作周波数を 1900MHzとして高周波ケーブル 111の長さを 10mとした場合、高周波ケーブル 111 における伝送損失 Lf=— 5 (dB) 程度となる。屋内空間 114内には無線基地局 112 が設置される。屋内空間 115内には無線端末 113が設置される。無線基地局 112と無線端末 113とは回線を接続して無線通信を行なうものとする。

以上のように構成された無線中継装置において、無線基地局 112から送信された電波はアンテナ装置 110によって主に受信され、高周波ケーブル 111を介してアンテナ装置 109を励振し、無線端末 113に電波を放射するように動作する。同様に、無線端末 113から送信された電波はアンテナ装置 109、高周波ケーブル 111、アンテナ装置 110を介して無線基地局 112で受信される。このように、図 1 8に示す無線中継装置においては、図 1 7に示す無線中継装置と同様な動作により、無線基地局 112と無線端末 113との間の伝送損失を改善することができる。ここで、アンテナ装置 109及びアンテナ装置 110を屋内の壁に埋設しているため、屋内空間に突起する部分が少ないために屋内の事物との干渉がないため故障が少なく、また、景観上も好ましい。

このように、第 1 4の実施の形態の無線中継装置では、屋内に設置する高い中継性能を持つ無線中継装置を簡単な構成で実現することができる。また、第 1 4の実施の形態の無線中継装置を用いた無線システムでは、広いカバ一エリアを実現することができる。

(第 1 5の実施の形態）

第 1 5の実施の形態の無線中継装置では、複数のアンテナ装置のそれぞれの給電部の間に増幅器を接続した中継系を上り回線及び下り回線の 2系統設ける。

第 1 5の実施の形態の無線中継装置は、図 1 9に示すように、アンテナ装置 116 〜： 119と、バンドパスフィル夕 120及び 121と、低雑音増幅器 122及び 123とを備えている。

アンテナ装置 116〜119は、図 6〜図 1 1に示すような単方向指向性の高利得ァンテナ装置であり、図 1 3〜1 8に示すような無線中継装置と同様に無線システムの伝送損失を改善するように配置される。アンテナ装置 116で受信された信号はバンドバスフィル夕 120を介して低雑音増幅器 122に入力され、増幅された後アンテナ装置 118から放射される。同様に、アンテナ装置 119で受信された信号はバンドパスフィル夕 121を介して低雑音増幅器 123に入力され、増幅された後アンテナ装置 1Γ7から放射される。

以上のように構成された無線中継装置は、周波数分割双方向通信（ F D D： Frequency Division Duplexing)方式の無線システムに使用されるものである。周波数分割双方向通信 ( F D D ) 方式では、上り周波数帯域と下り周波数帯域が異なるため、本実施の形態における無線中継装置では、上り周波数帯域用の中継系と下り周波数帯域用の中継系を備えている。アンテナ装置 116及び 118は、例えば上り周波数帯域に対応したアンテナ装置であり、バンドパスフィル夕 120及び低雑音増幅器 122も上り周波数帯域に対応している。また、アンテナ装置 117及び 119とバンドパスフィル夕 121及び低雑音増幅器 123は下り周波数帯域に対応している。例えば、低雑音増幅器 122及び 123の利得を 20dBとし雑音指数を無視すると、図 1 9に示す無線中継装置は、図 1 3〜1 8に示す無線中継装置のようにアンテナ装置間を直接接続したものに対して、伝送損失の改善効果を 20dB高くすることができる。

このように、第 1 5の実施の形態のアンテナ装置では、周波数分割双方向通信（F D D ) 方式の無線システムにおいて屋内に設置する高い中継性能を持つ無線中継装置を簡単な構成で実現することができる。また、第 1 5の実施の形態の無線中継装置を用いた無線システムでは、広いカバーェリァを実現することができる。

(第 1 6の実施の形態）

第 1 6の実施の形態の無線中継装置では、複数のアンテナ装置のそれぞれの給電部の間にサーキュレー夕と増幅器とを有する双方向中継系を接続する。

第 1 6の実施の形態の無線中継装置は、図 2 0に示すように、アンテナ装置 124 及び 125と、サーキュレー夕 126及び 127と、低雑音増幅器 128及び 129とを備えている。

装置 124及び 125は、図 6〜図 1 1に示すような単方向指向性の高利得 -装置であり、図 1 3〜1 8に示すような無線中継装置と同様に無線システムの伝送損失を改善するように配置される。アンテナ装置 124で受信された信号はサーキユレ一夕 126を介して低雑音増幅器 128に入力され、増幅された後サーキュレー夕 127を介してアンテナ装置 125から放射される。同様に、アンテナ装置 125 で受信された信号はサ一キュレー夕 127を介して低雑音増幅器 129に入力され、増幅された後サ一キユレ一夕 126を介してアンテナ装置 124から放射される。

以上のように構成された無線中継装置は、時間分割双方向通信 ( T D D ) 方式の無線システムに使用されるものである。時間分割双方向通信 ( T D D ) 方式では、上り回線と下り回線で同一の周波数帯域を共用し、時間的に分割された区間によつて上り下りの回線分離している。したがって、本実施の形態における無線中継装置では、同一の周波数帯域を持つ中継系を二つ持ち、サ一キユレ一夕により双方向特性を実現している。

例えば、サーキュレー夕 126及び 127の通過損失を 1 dBとし、低雑音増幅器 128 及び 129の利得を 20dBとし雑音指数を無視すると、図 2◦に示す無線中継装置は、図 1 3〜1 8に示す無線中継装置のようにアンテナ装置間を直接接続したものに対して、伝送損失の改善効果を 18dB高くすることができる。なお、本実施の形態においてはサ一キユレ一夕により双方向特性を実現しているが、例えば、 T D D方式における送受信切換時刻に同期した高周波スィッチを用いても同様な効果が得られる。

このように、第 1 6の実施の形態のアンテナ装置では、時間分割双方向通信（T D D ) 方式の無線システムにおいて屋内に設置する高い中継性能を持つ無線中継装置を簡単な構成で実現することができる。また、第 1 6の実施の形態の無線中継装置を用いた無線システムでは、広いカバ一エリアを実現することができる。

(第 1 7の実施の形態）

第 1 7の実施の形態の無線中継装置では、複数のアンテナ装置のそれぞれの給電部の間にアンテナ共用器と増幅器とを有する双方向中継系を接続する。

第 1 7の実施の形態の無線中継装置は、図 2 1に示すように、アンテナ装置 130 及び 131と、アンテナ共用器 132及び 133と、低雑音増幅器 134及び 135とを備えている。

アンテナ装置 130及び 131は、図 6〜図 1 1に示すような単方向指向性の高利得アンテナ装置であり、図 1 3〜1 8に示すような無線中継装置と同様に無線システムの伝送損失を改善するように配置される。アンテナ装置 130で受信された信号はアンテナ共用器 132を介して低雑音増幅器 134に入力され、増幅された後アンテナ共用器 133を介してアンテナ装置 131から放射される。同様に、アンテナ装置 131 で受信された信号はアンテナ共用器 133を介して低雑音増幅器 135に入力され、増幅された後アンテナ共用器 132を介してアンテナ装置 130から放射される。

以上のように構成された無線中継装置は、周波数分割双方向通信（F D D ) 方式の無線システムに使用されるものである。図 1 9に示す無線中継装置においては、上り周波数帯域用の中継系と下り周波数帯域用の中継系を備えているが、図 2 1に示す本実施の形態の無線中継装置では、アンテナ共用器 132及び 133を用いてアンテナ装置を上り下り周波数帯域において共用している。アンテナ装置 130及び 131 は、上り周波数帯域及び下り周波数帯域の両方に対応している。また、低雑音増幅器 134は例えば上り周波数帯域に対応し、低雑音増幅器 135は下り周波数帯域に対応している。アンテナ共用器 132はアンテナ装置 130の入出力を上り周波数帯域においては低雑音増幅器 134に接続し、下り周波数帯域においては低雑音増幅器 135 に接続するように動作する。また、アンテナ共用器 133はアンテナ装置 131の入出力を上り周波数帯域においては低雑音増幅器 134に接続し、下り周波数帯域においては低雑音増幅器 135に接続するように動作する。

例えば、アンテナ共用器の通過損失を 1 dBとし、低雑音増幅器 134及び 135の利得を 20dBとし雑音指数を無視すると、図 2 1に示す無線中継装置は、図 1 3〜 1 8に示す無線中継装置のようにアンテナ装置間を直接接続したものに対して、伝送損失の改善効果を 18dB高くすることができる。このように、広帯域なアンテナ装置 130及び 131とアンテナ共用器 132及び 133を用意することでアンテナ数を 2に削減することができる。

このように、第 1 7の実施の形態のアンテナ装置では、周波数分割双方向通信（F D D ) 方式の無線システムにおいて屋内に設置する高い中継性能を持つ無線中継装置をアンテナ装置数を 2に抑えた簡単な構成で実現することができる。また、第 1 7の実施の形態の無線中継装置を用いた無線システムでは、広いカバーエリアを実現することができる。産業上の利用可能性

以上詳細に説明したように、本発明に係るアンテナ装置では、それぞれ二つの 1 波長アンテナ素子の各々を中央で屈曲させ対向させて菱形に形成し、かつその一端を開放し、他端に接続部を設けた第 1、第 2のアンテナ素子を両端部に配置するとともに、二つの 1波長アンテナ素子の各々の中央の半波長の部分をそのアンテナ素子と直交する直線に対して対称に屈曲させた第 3のアンテナを中央部に配置してその両端を第 1、第 2のアンテナに接続し、共通の給電部を設けたので、高い利得を有するアンテナ装置を簡単な平面構成で実現することができる。

また、本発明に係るアンテナ装置では、それぞれ二つの 1波長アンテナ素子の各々を中央で屈曲させ対向させて菱形に形成した複数のアンテナと、伝送線路と、反射板とを備え、複数のアンテナを菱形の面に対して垂直方向に半波長の整数倍の間隔を隔てて主偏波方向が同一になるように配列し、複数のアンテナを交互に伝送線路によって接縞し、複数のアンテナを接続したアンテナ系の先端を開放すると共に他端に給電部を設け、複数のアンテナの菱形面に対して垂直方向に一定間隔を隔てて前記反射板を配置したので、高い利得を有するアンテナ装置を簡単な構成で実現することができる。

本発明に係る無線装置では、印刷パターンによりアンテナが構成されたプリント基板と、無線回路部とを備え、プリント基板と無線回路部とを一定間隔に固定し、無線回路部の筐体を反射部材と兼用させたので、高い利得を有するアンテナ装置を備えた無線装置を簡単な構成で実現することができる。

本発明に係る無線中継装置では、複数のアンテナ装置をそれらの主放射方向を異なる方向へ向けて同一筐体に配置し、複数のアンテナ装置のそれぞれの給電部を電気的に接続したので、屋内に設置する無線中継装置を簡単な構成で実現することができる。

また、本発明に係る無線中継装置では、複数のアンテナ装置を異なる室内空間に配置し、複数のアンテナ装置のそれぞれの給電部をケーブルで接続したので、屋内に設置する無線中継装置を簡単な構成で実現することができる。

さらに、本発明に係る無線中継装置では、複数のアンテナ装置を異なる室内の壁に埋設し、複数のアンテナ装置のそれぞれの給電部をケーブルで接続したので、屋内に設置する無線中継装置を簡単な構成で実現することができる。

Claims

請求の範囲

1 . それぞれ二つの 1波長アンテナ素子の各々を中央で屈曲させ対向させて菱形に形成し、かつその一端を開放し、他端に接続部を設けた第 1、第 2のアンテナを両端部に配置するとともに、二つの 1波長アンテナ素子の各々の中央の半波長の部分をそのアンテナ素子と直交する直線に対して対称に屈曲させた第 3のアンテナを中央部に配置してその両端を前記第 1、第 2のアンテナに接続し、共通の給電部を設けたことを特徴とするアンテナ装置。

2 . 前記第 1〜第 3のアンテナをプリント基板上の印刷パターンで構成し、前記プリント基板と反射板とを一定間隔に固定した請求の範囲第 1項に記載のアンテナ

3 . 前記第 1〜第 3のアンテナからなるアンテナ系を複数備え、前記複数のアンテナ系の主放射方向と主偏波方向を同一に揃えてプリント基板上の印刷パターンにより構成し、前記複数のアンテナ系それぞれの給電部第 1端子をプリント基板上の一方の面上の第 1給電パターンにより接続し、前記複数のアンテナ系それぞれの給電部第 2端子をプリント基板上の他方の面上の第 2給電パターンにより接続する請求の範囲第 2項に記載のアンテナ装置。

4 . それぞれ二つの 1波長アンテナ素子の各々を中央で屈曲させ対向させて菱形に形成した複数のアンテナと、伝送線路と、反射板とを備え、前記複数のアンテナを前記菱形の面に対して垂直方向に半波長の整数倍の間隔を隔てて主偏波方向が同一になるように配列し、前記複数のアンテナを伝送線路によって接続し、前記複数のアンテナを接続したアンテナ系の先端を開放すると共に他端に給電部を設け、前記複数のアンテナの菱形面に対して垂直方向に- 定間隔を隔てて前記反射板を配置したことを特徴とするアンテナ装置。

5 . 請求の範囲第 4項に記載のアンテナ装置を菱形の面に平行な方向に二つ以上配列し、並列に給電することを特徴とするアンテナ装置。

6 . 前記複数のアンテナを複数のプリント基板上の印刷パターンで構成し、前記複数のプリント基板を一定の間隔で固定した請求の範囲第 4項あるい第 5項に記載のアンテナ装置。

7 . 伝送線路を印刷パターンで構成した中継プリント基板を備え、前記中継プリント基板によって前記複数のプリント基板の間を接続した請求の範囲第 6項に記載のアンテナ装置。

8 . 印刷パターンによりアンテナが構成されたプリント基板と、無線回路部とを備え、前記プリント基板と無線回路部とを一定間隔に固定し、前記無線回路部の筐体を反射部材と兼用させたことを特徴とする無線装置。

9 . 複数のアンテナ装置をそれらの主放射方向を異なる方向へ向けて同一筐体に配置し、前記複数のアンテナ装置のそれぞれの給電部を電気的に接続したことを特徴とする無線中継装置。

1 0 . 前記複数のアンテナ装置のそれぞれをプリント基板上に印刷パターンで構成し、前記複数のアンテナ装置のそれぞれの給電部を前記プリント基板間を接続するコネクタで直結する請求の範囲第 9項に記載の無線中継装置。

1 1 . 複数のアンテナ装置を異なる室内空間に配置し、前記複数のアンテナ装置のそれぞれの給電部をケーブルで接続したことを特徴とする無線中継装置。

1 2 . 複数のアンテナ装置を異なる室内の壁に埋設し、前記複数のアンテナ装置のそれぞれの給電部をケ一ブルで接続したことを特徴とする無線

中継装置。

1 3 . 前記複数のアンテナ装置のそれぞれの給電部の間に増幅器を接続した中継系を上り回線及び下り回線の 2系統備える請求の範囲第 9項〜第 1 2項のいずれかに記載の無線中継装置。

1 4 . 前記複数のアンテナ装置のそれぞれの給電部の間にサ一キユレ一夕と増幅器とを有する双方向中継系を接続した請求の範囲第 9項〜第 1 2項のいずれかに記載の無線中継装置。

1 5 . 前記複数のアンテナ装置のそれぞれの給電部の間にアンテナ共用器と増幅器とを有する双方向中継系を接続した請求の範囲第 9項〜第 1 2項のいずれかに記載の無線中継装置。