偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置
【課題】偏波面の崩れを補正して、偏波間結合量特性と交差偏波特性の劣化を防止する。
【解決手段】同一面内で互いに交差する＋４５度偏波用の第１のダイポールアンテナ素子（ＡＥ１）と−４５度偏波用の第２のダイポールアンテナ素子（ＡＥ２）とを有する複数の偏波ダイバーシチアンテナユニット（１０）を垂直方向に所定の間隔をおいて配列させ、それらの偏波ダイバーシチアンテナユニット（１０）の背部に反射板（６０）を配設した偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置である。第１のダイポールアンテナ素子（ＡＥ１）を構成する素子導体と第２のダイポールアンテナ素子（ＡＥ２）を構成する素子導体に、偏波面のくずれを補正するための調整用導体部（２７、２８）をそれぞれ形成している。
【解決手段】同一面内で互いに交差する＋４５度偏波用の第１のダイポールアンテナ素子（ＡＥ１）と−４５度偏波用の第２のダイポールアンテナ素子（ＡＥ２）とを有する複数の偏波ダイバーシチアンテナユニット（１０）を垂直方向に所定の間隔をおいて配列させ、それらの偏波ダイバーシチアンテナユニット（１０）の背部に反射板（６０）を配設した偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置である。第１のダイポールアンテナ素子（ＡＥ１）を構成する素子導体と第２のダイポールアンテナ素子（ＡＥ２）を構成する素子導体に、偏波面のくずれを補正するための調整用導体部（２７、２８）をそれぞれ形成している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体通信用の基地局において使用される±４５度偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
移動体通信においては、２つの直交する偏波を独立して送受信する偏波ダイバーシチアンテナが多く使用されている。
図１１に、特許文献１によって提案されている偏波ダイバーシチアンテナを示す。この偏波ダイバーシチアンテナ１００は、第１のアンテナユニット２００と、第２のアンテナユニット３００とを組み合わせることによって構成されている。
【０００３】
第１のアンテナユニット２００は、誘電体基板２０１の面にダイポールアンテナ素子２０２とバラン内蔵給電線路２０３を形成した構成を有し、また、第２のアンテナユニット３００は、誘電体基板３０１にダイポールアンテナ素子３０２とバラン内蔵給電線路３０３を形成した構成を有する。
なお、ダイポールアンテナ素子２０２、３０２及びバラン内蔵給電線路２０３、３０３は、印刷配線技術を用いて金属箔により形成されている。
【０００４】
第１、第２のアンテナユニット２００、３００は、誘電体基板２０１，３０１の中心軸線に沿ってそれぞれ設けられた図示していない切込み部を介して相互が直交する形態で組み合わされている。
交差したダイポールアンテナ素子２０２、３０２は、それぞれバラン内蔵給電線路２０３、３０３を介して給電されて第１偏波、第２偏波を放射する。
【０００５】
図１２は、利得の増加を目的として上記偏波ダイバーシチアンテナ１００を垂直方向に多段配列（図の例では２段）した構成を有する偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置を概念的に示す。
図１２（ａ）に示す偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置は、各段の偏波ダイバーシチアンテナ１００のダイポールアンテナ素子２０２、３０２がそれぞれ水平、垂直に向けられている。従って、各段の偏波ダイバーシチアンテナ１００のダイポールアンテナ素子２０２、３０２がそれぞれ水平偏波（第１偏波）、垂直偏波（第２偏波）を放射する。
一方、図１２（ｂ）に示す偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置は、各段の偏波ダイバーシチアンテナ１００のダイポールアンテナ素子２０２、３０２がそれぞれ垂直面に対して−４５度、＋４５度傾斜している。従って、各段の偏波ダイバーシチアンテナ１００のダイポールアンテナ素子２０２、３０２がそれぞれ−４５度偏波（第１偏波）、＋４５度偏波（第２偏波）を放射する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２００７７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、図１２における上側の偏波ダイバーシチアンテナ１００のダイポールアンテナ素子２０２、３０２をそれぞれ上側のダイポールアンテナ素子２０２、３０２とし、下側の偏波ダイバーシチアンテナ１００のダイポールアンテナ素子２０２、３０２を下側のダイポールアンテナ素子２０２、３０２とする。
【０００８】
図１２（ａ）に示す偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置では、上側と下側のダイポールアンテナ素子２０２の各中心を通る垂直ライン上に上側と下側のダイポールアンテナ素子３０２が位置している。
したがって、上側のダイポールアンテナ素子２０２の中心において該上側のアンテナ素子２０２（３０２）による偏波と下側のダイポールアンテナ素子３０２（２０２）による偏波とが直交し、また、下側のダイポールアンテナ素子２０２の中心において該下側のアンテナ素子２０２（３０２）による偏波と上側のダイポールアンテナ素子３０２（２０２）による偏波とが直交することになる。
また、この図１２（ａ）に示す偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置は、指向性成形に必要な反射板等の図示していない構造物を併用する場合に、その指向性成形に大きな影響を与える該反射板等のエッジ部（指向性成形のために立ち上げられている）が必ず垂直方向または水平方向に沿って延びること、つまり、偏波面に沿って延びるか該偏波面に直交する方向に延びることになる。
【０００９】
以上の理由から、図１２（ａ）に示す偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置においては、偏波面のくずれが生じない。これは、偏波ダイバーシチアンテナ１００を多段配置することが偏波間結合量や交差偏波特性を劣化させる原因にならないことを意味している。
【００１０】
一方、図１２（ｂ）に示す偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置では、上側のダイポールアンテナ素子２０２の長手軸線と下側のダイポールアンテナ素子３０２の長手軸線の交点、及び、上側のダイポールアンテナ素子３０２の長手軸線と下側のダイポールアンテナ素子２０２の長手軸線との交点がいずれも上側と下側の偏波ダイバーシチアンテナ１００の配列方向ライン（垂直なラインである）から離隔して位置することになる。
このことは、偏波面を歪めることとなり、そのため、この偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置では、上側のダイポールアンテナ素子２０２（３０２）による偏波と下側のダイポールアンテナ素子３０２（２０２）による偏波とが素子中心において直交せず、また、下側のダイポールアンテナ素子２０２（３０２）による偏波と上側のダイポールアンテナ素子３０２（２０２）による偏波とが素子中心において直交しないことになる。
また、この偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置は、指向性成形に必要な反射板等の図示していない構造物を併用する場合に、ダイポールアンテナ素子２０２，３０２の長手軸線がその反射板等のエッジ部に対して４５度の角度をなすことになる。
【００１１】
以上の理由から、図１２（ｂ）に示す偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置においては、偏波面がくずれて偏波間結合量や交差偏波特性が劣化するという不都合を生じる。
【００１２】
本発明は、このような状況に鑑み、良好な偏波間結合量特性と交差偏波特性を維持した状態で±４５度偏波を独立して送受信することが可能な偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、同一面内で互いに交差する＋４５度偏波用の第１のダイポールアンテナ素子と−４５度偏波用の第２のダイポールアンテナ素子とを有する複数の偏波ダイバーシチアンテナユニットを垂直方向に所定の間隔をおいて配列させ、それらの偏波ダイバーシチアンテナユニットの背部に反射板を配設した偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置であって、前記目的を達成するため、前記第１のダイポールアンテナ素子を構成する素子導体と前記第２のダイポールアンテナ素子を構成する素子導体に、偏波面のくずれを補正するための調整用導体部をそれぞれ形成している。
【００１４】
前記調整用導体部は、前記第１、第２のダイポールアンテナ素子の交差部を含む水平面に隣接しかつ該交差部から離れる方向に延びるように形成することができる。
また、前記第１、第２のダイポールアンテナ素子は、素子用誘電体基板に形成してもよい。
【００１５】
前記第１のダイポールアンテナ素子及び前記第２の偏波用ダイポールアンテナ素子を構成する素子導体は、例えばｎ角形（ｎ≧４）を有するように形成される。
前記素子導体は、例えば正方形状を持つように形成してよい。この場合、この素子導体の対角線が前記第１、第２のダイポールアンテナ素子の軸線上に位置される。
更に、前記第１のダイポールアンテナ素子を構成する各素子導体は非対称形状を有してもよく、前記第２のダイポールアンテナ素子を構成する各素子導体も同様である。
【００１６】
前記第１のダイポールアンテナ素子に給電する給電路を形成した第１の給電用誘電体基板と前記第２の偏波用ダイポールアンテナ素子に給電する給電路を形成した第２の給電用誘電体基板とを有し、この第１、第２の給電用誘電体基板を交差結合するとともに、この結合した第１、第２の誘電体基板を前記素子用誘電体基板に対して鉛直に結合させた給電部を更に備えることができる。この前記給電部は、バランを内蔵するように構成することが望ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本願発明によれば、＋４５度偏波用の第１のダイポールアンテナ素子の素子導体に設けた調整用導体部と−４５度偏波用の第２のダイポールアンテナ素子の素子導体に設けた調整用導体部とによって垂直偏波成分と水平偏波成分の差を低減して、偏波面のくずれを補正するようにしているので、交差偏波特性や偏波間結合量特性の劣化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】偏波ダイバーシチアンテナユニットの構成を示す斜視図である。
【図３】素子部の平面図である。
【図４】一方の給電部の構成例を示す正面図である。
【図５】他方の給電部の構成例を示す正面図である。
【図６】調整用導体部を設けない場合における＋４５度偏波リターンロス特性（ａ)、−４５度偏波リターンロス特性（ｂ)及び結合量特性（ｃ)をそれぞれ示すグラフである。
【図７】調整用導体部を設けない場合の水平面指向特性を示すグラフである。
【図８】調整用導体部を設けた場合における＋４５度偏波リターンロス特性（ａ)、−４５度偏波リターンロス特性（ｂ)及び結合量特性（ｃ)をそれぞれ示すグラフである。
【図９】調整用導体部を設けた場合の水平面指向特性を示すグラフである。
【図１０】素子部の他の構成を示す平面図である。
【図１１】従来の偏波ダイバーシチアンテナの構成例を示す斜視図である。
【図１２】従来の偏波ダイバーシチアンテナを用いた水平垂直偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置及び±４５度偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置の実施形態について説明する。
図１は、本発明に係る偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置の一実施形態を示した斜視図である。この偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置は、垂直方向Ｖに所定の間隔をおいて配列させた２つの偏波ダイバーシチアンテナユニット１０を備えている。
なお、アンテナユニット１０の配列段数は、３以上に設定することが一般的であるが、ここでは、説明の容易化及び図面の簡素化を図るためにその配列段数を２としている。また、本実施形態では、各偏波ダイバーシチアンテナユニット１０の配列間隔が０．８０８λｃ（λｃ：使用周波数帯域の中心周波数の波長）に設定されている。
【００２０】
図２に拡大して示すように、各アンテナユニット１０は、素子部２０と給電部３０、４０とを組み合わせた構成を有する。
素子部２０は、誘電体基板２１と、この誘電体基板２１の面上に形成した素子導体２２Ａ、２２Ｂ、２３Ａ、２３Ｂとを備えている。素子導体２２Ａ、２２Ｂ、２３Ａ、２３Ｂは、金属箔（例えば銅箔）からなり、周知の印刷配線技術を用いて形成されている。
【００２１】
素子部２０の平面図である図３において、素子導体２２Ａ、２２Ｂの対は第１のダイポールアンテナ素子ＡＥ１を構成し、また、素子導体２３Ａ、２３Ｂの対は第２のダイポールアンテナ素子ＡＥ２を構成している。これらのダイポールアンテナ素子ＡＥ１、ＡＥ２は、共通の中心ギャップ部２４を有し、その中心ギャップ部２４においてそれらの軸線ｌ１、ｌ２が交差（直交）している。
そして、図３に示すｘｙ平面において、ダイポールアンテナ素子ＡＥ１の中心軸線ｌ１はｙ軸に対して時計回り方向に４５度（+４５度）傾き、また、ダイポールアンテナ素子ＡＥ２の中心軸線ｌ２はｙ軸に対して反時計回り方向に４５度（−４５度）傾いている。
第１、第２のダイポールアンテナ素子ＡＥ１、ＡＥ２の長さＬ１は、約０．５λｃに設定されている。
【００２２】
本実施形態において、素子導体２２Ａ、２３Ｂは同一形状（所定面積の正方形）を有し、素子導体２２Ｂ、２３Ａは素子導体２２Ａ、２３Ｂに調整用導体部２７、２８をそれぞれ付加した形状を有する。素子導体２２Ａ、２２Ｂはその対角線がダイポールアンテナ素子ＡＥ１の軸線ｌ１上に位置し、また、素子導体２２Ａ、２２Ｂはその対角線がダイポールアンテナ素子ＡＥ２の軸線ｌ２上に位置している。
中心ギャップ部２４を挟む素子導体２２Ａ、２２Ｂの給電部位には、軸線ｌ１に沿う所定長の孔２５Ａ、２５Ｂが貫通形成され、同様に、中心ギャップ部２４挟む素子導体２３Ａ、２３Ｂの給電部位には、軸線ｌ２に沿う所定長の孔２６Ａ、２６Ｂが貫通形成されている。
【００２３】
調整用導体部２７は、上記中心ギャップ部２４を含む水平面（ｘ軸を含む水平面）に隣接する素子導体２２Ｂの縁部を該中心ギャップ部２４から離れる方向に延長した細幅の舌片によって形成されている。同様に、調整用導体部２８は、上記水平面に隣接する素子導体２３Ａの縁部を上記中心ギャップ部２４から離れる方向に延長した細幅の舌片によって形成されている。
本実施形態において、調整用導体部２７、２８は、長さＬ２が約０．０６５λｃに設定されるとともに、幅Ｗ１が約０．００６λｃに設定されている。
【００２４】
なお、図３において、素子導体２３Ａの上辺から素子導体２２Ａの下辺に至るｙ方向長（＝素子導体２２Ｂの上辺から素子導体２３Ｂの下辺に至るｙ方向長）、及び、素子導体２３Ａの左辺から調整用導体部２７の先端に至るｘ方向長（＝素子導体２３Ｂの右辺から調整用導体部２８の先端に至るｘ方向長）は、０．４６２λｈ以下に設定される。ここで、λｈは使用周波数帯域の上限周波数ｆｈの波長であり、本実施形態ではλｈ＝１．１２λｃである（図６参照）。
本実施形態では、上記素子導体２３Ａの左辺から調整用導体部２７の先端に至るｘ方向長Ｌ３を０．４６２λｈに設定している。なお、上記ｙ方向長及びｘ方向長は、それぞれ素子部２９の実装状態における垂直方向長および水平方向長に対応する。
【００２５】
給電部３０は、図４に拡大して示すように、誘電体基板３１の一方の面に金属箔からなる一対の接地導体３２Ａ、３２Ｂを形成し、該誘電体基板３１の他方の面に同じく金属箔からなる給電線路導体３３を形成した構成を有する。この接地導体３２Ａ、３２Ｂ及び給電線路導体３３も、印刷配線技術を用いて形成されている。なお、以下の説明において用いる上下、左右等の語句は、該当図面上での方向を示すものであって、実装状態下での方向とは必ずしも一致しない。
【００２６】
接地導体３２Ａ、３２Ｂは、それら間に無金属箔部分３４が形成されるように、誘電体基板３１の上下方向中心軸線に対して対称に形成されている。
誘電体基板３１は、上端左右部に舌片３５Ａ、３５Ｂがそれぞれ突設されるとともに、下端左右部に舌片３６Ａ、３６Ｂがそれぞれ突設されている。図示のように、接地導体３２Ａは、舌片３５Ａ、３６Ａの面上まで延在し、また、接地導体３２Ｂは舌片３５Ｂ、３６Ｂの面上まで延在している。そして、舌片３６Ｂの背面側には、給電線路導体３３の下端部が位置している。
【００２７】
上記無金属箔部分３４の部位には、直線状の切り欠き溝３７が形成されている。この切り欠き溝３７は、誘電体基板３１の上下中心軸線上に位置する形態で該誘電体基板３１の下端から上方部に至るように、具体的には、無金属箔部分３４の上方部を横断する後述の給電線路導体３３の直前まで延びるように形成されている。
給電線路導体３３は、一方の接地導体（本実施形態では、接地導体３２Ｂ）の背部において誘電体基板３１の下端から上方に延びた後、横に折れ曲って無金属箔部分３４の上方部を横断し、次いで、他方の接地導体３２の背部で下方に折り返すように形成されている。この給電線路導体３３は、接地導体３２Ａ、３２Ｂと共にバラン（平衡不平衡変換器）を構成している。
【００２８】
図５に示すように、他方の給電部４０も上記給電部３０の各構成要素３１、３２Ａ、３２Ｂ、３３、３４、３５Ａ、３５Ｂ、３６Ａ、３６Ｂ及び３７に対応する構成要素４１、４２Ａ、４２Ｂ、４３、４４、４５Ａ、４５Ｂ、４６Ａ、４６Ｂ及び４７を備えている。
この給電部４０における切り欠き溝４７は、誘電体基板４１の上下中心軸線上に位置する形態で該誘電体基板４１の上端から下方に向かって延びている。この切り欠き溝４７の長さは、図４に示す切り欠き溝３７の上端から誘電体基板３１の上端に至る長さと一致している。給電線路導体４３は、接地導体４２Ａ、４２Ｂと共にバランを構成している。
【００２９】
上記給電部３０、４０は、切り欠き溝３７、４７を介して互いの面が直交するように一体結合される（図２参照）。この一体化された給電部３０，４０の上部には、舌片３５Ａ、３５Ｂ、４５Ａ、４５Ｂが突出する。そこで、図３に示す素子部２０の孔２５Ａ、２５Ｂ、２６Ａ、２６Ｂに上記舌片３５Ａ、３５Ｂ、４５Ａ、４５Ｂをそれぞれ挿入して、図２に示すように素子部２０を給電部３０、４０に一体結合する。
素子部２０の上面側に突出した舌片３５Ａ、３５Ｂ、４５Ａ、４５Ｂは、それらに貼着された金属箔がハンダ等の手段を用いて対応する素子導体２２Ａ、２２Ｂ、２３Ａ、２３Ｂに電気的に接続され、これによって、素子導体２２Ａ、２２Ｂ、２３Ａ、２３Ｂの給電部位がそれぞれ接地導体３２Ａ、３２Ｂ、４２Ａ、４２Ｂと電気的に接続される。
【００３０】
上記のように構成された偏波ダイバーシチアンテナユニット１０は、図１に示すように、給電回路部５０の誘電体基板５１に所定の間隔をおいて立設される。すなわち、各アンテナユニット１０は、給電部３０の下端に形成された図４に示す舌片３６Ａ、３６Ｂと給電部４０の下端に形成された図５に示す舌片４６Ａ、４６Ｂとを、上記誘電体基板５１に貫通形成した図示していない孔に挿入することによって誘電体基板５１に立設される。
このとき、各アンテナユニット１０は、接地導体３２Ａ、３２Ｂ、４２Ａ、４２Ｂ（図４、図５参照）の下端部が、誘電体基板５１の表面全域に形成された金属箔からなる接地導体にハンダ等の手段を用いて接続される。また、給電線路導体３３の下端部が、誘電体基板５１の背面側に形成された金属箔からなる＋４５°偏波用給電線路導体（図示せず）に接続され、同様に、給電線路導体３４の下端部が、誘電体基板５１の背面側に形成された金属箔からなる−４５°偏波用給電線路導体（図示せず）に接続される。
【００３１】
各アンテナユニット１０の背部には、反射板６０が配設されている。この反射板６０は、誘電体基板５１の背面側に位置され、その長手方向に沿った両端部に指向性成形のための立上げ部６１がそれぞれ形成されている。なお、本実施形態では、各アンテナユニット１０の素子部２０と反射板６０間の距離が約０．２２６λｃに設定されている。
【００３２】
このように構成された本実施形態に係る偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置は、各アンテナユニット１０の配列方向が垂直方向Ｖとなる形態で設置される。従って、図３に示すｘ軸、ｙ軸はそれぞれ垂直軸Ｖ、水平軸Ｈに沿うことになる。この状態では、各アンテナユニット１０の素子部２０が垂直面内に位置され、かつ、各アンテナユニット１０の第１、第２のダイポールアンテナ素子ＡＥ１、ＡＥ２の軸線ｌ１、ｌ２が垂直軸Ｖに対してそれぞれ＋４５度、−４５度傾くことになる。
【００３３】
次に、本実施形態に係る偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置の動作について説明する。
図１に示す各アンテナユニット１０において、第１のダイポールアンテナ素子ＡＥ１（図３参照）は、バラン内蔵給電部３０を介して給電される給電回路部５０からの電力で励振されて＋４５度偏波を放射し、また第２のダイポールアンテナ素子ＡＥ２（図３参照）は、バラン内蔵給電部４０を介して給電される給電回路部５０からの電力で励振されて−４５度偏波を放射する。
【００３４】
ところで、図１２（ｂ）に示す±４５度偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置は、前述した理由に起因する偏波面のくずれのために、偏波間結合量や交差偏波特性が劣化するという不都合を生じる。
これに対して、本実施形態に係る偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置は、図２に示したように、素子部２０に調整用導体部２７、２８が形成されているので、上記のような不都合を回避することができる。
すなわち、この調整用導体部２７、２８は、水平偏波成分のみに作用して、この水平偏波成分の指向性の偏りや強さを調整する機能を有する。具体的には、水平偏波成分の指向性や強さを垂直偏波成分の指向性や強さに合わせることで、偏波面の回転や反射板６０の立上げ部６１の影響による偏波面のくずれを補正する。
従って、本実施形態に係る偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置によれば、良好な偏波間結合量特性と交差偏波特性とを得ることができる。
【００３５】
図６（ａ)、（ｂ）及び（ｃ）は、調整用導体部２７、２８を設けない場合における＋４５度偏波リターンロス特性、−４５度偏波リターンロス特性及び結合量特性をそれぞれ示すグラフである。また、図７は、調整用導体部２７、２８を設けない場合の水平面指向特性を示すグラフである。
この指向特性に示すように、主偏波成分は１．５０°でピーク値Ａ１（０．００ｄＢ）を、垂直偏波成分は４．５０°でピーク値Ｂ１（−３．２３ｄＢ）を、水平偏波成分は−６．００°でピーク値Ｃ１（２．４６ｄＢ）を、交差偏波成分は−４４．００°でピーク値Ｄ１（−１３．４７ｄＢ）をそれぞれ示す。
【００３６】
一方、図８（ａ)、（ｂ）及び（ｃ）は、調整用導体部２７、２８を設けた場合における、つまり、本実施形態に係る偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置についての＋４５度偏波リターンロス特性、−４５度偏波リターンロス特性及び結合量特性をそれぞれ示す。また、図９は調整用導体部２７、２８を設けた場合の水平面指向特性を示している。
図９の指向特性に示すように、主偏波成分は２．５０°でピーク値Ａ１（０．００ｄＢ）を、垂直偏波成分は０．５０°でピーク値Ｂ１（−２．７７ｄＢ）を、水平偏波成分は２．５０°でピーク値Ｃ１（−２．８８ｄＢ）を、交差偏波成分は−８５．５０°でピーク値Ｄ１（−２１．１４ｄＢ）をそれぞれ示す。
【００３７】
図６と図８の対比及び図７と図９の対比から明らかなように、調整用導体部２７、２８を設けた本実施形態に係る偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置によれば、リターンロス特性や指向性を損なうことなく、良好な偏波間結合量特性と交差偏波特性を得ることができる。
【００３８】
本発明は、上記実施形態に限定されず、別の種々の実施形態を含み得るものである。
すなわち、本発明は、図１０示す素子部２０’を使用しても実施することができる。この素子部２０’は、誘電体基板２１’に図３に示す素子導体２２Ａ、２２Ｂ、２３Ａ、２３Ｂに対応する素子導体２２Ａ’、２２Ｂ’、２３Ａ’、２３Ｂ’を備え、素子導体２３Ｂ’に調整用導体部２７’を形成するとともに、素子導体２３Ａ’に調整用導体部２８’を形成した構成を有する。
この素子部２０’において、第１のダイポールアンテナ素子を構成する素子導体２２Ａ’、２２Ｂ’と、第２のダイポールアンテナ素子を構成する素子導体２３Ａ’、２３Ｂ’とは、アンテナ素子の軸線に対する対称性を有していない。しかし、このような素子部２０’を使用した場合においても、図３に示す素子部２０を使用した場合と同様に、良好な偏波間結合量特性と交差偏波特性を得ることができる。
【００３９】
もちろん、この素子部２０’においても、第１、第２のダイポールアンテナ素子の長さが約０．５λｃに設定され、また、素子導体２３Ａ’の上辺から素子導体２２Ａ’の下辺に至る垂直方向長（＝素子導体２２Ｂ’の上辺から素子導体２３Ｂ’の下辺に至る垂直方向長）、及び調整用導体部２７’の先端から調整用導体部２８’の先端に至る水平方向長Ｌ４がそれぞれ０．４６２λｈ以下に設定される。
なお、図３に示す調整用導体部２７（２８）は、中心ギャップ部２４を含む水平面に隣接する態様で設けられ、また、図１０に示す調整用導体部２７’（２８’）も同様の形態で設けられている。これは、調整用導体部２７、２８及び調整用導体部２７’２８’による垂直偏波成分への影響をできるだけ少なくするためである。
【符号の説明】
【００４０】
ＡＥ１、ＡＥ２ ダイポールアンテナ素子
１０ 偏波ダイバーシチアンテナユニット
２０、２０’ 素子部
２１、２１’ 誘電体基板
２２Ａ、２２Ｂ、２３Ａ、２３Ｂ 素子導体
２２Ａ’、２２Ｂ’、２３Ａ’、２３Ｂ’ 素子導体
２５Ａ、２５Ｂ、２６Ａ、２６Ｂ 孔
２７、２７’、２８、２８’ 調整用導体部
３０、４０ 給電部
３１、４１ 誘電体基板
３２Ａ、３２Ｂ、４２Ａ、４２Ｂ 接地導体
３３、４３ 給電線路導体
３５Ａ、３５Ｂ、４５Ａ、４５Ｂ 舌片
３６Ａ、３６Ｂ、４６Ａ、４６Ｂ 舌片
３７、４７ 切り欠き溝
５０ 給電回路部
５１ 誘電体基板
６０ 反射板
６１ 立上げ部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体通信用の基地局において使用される±４５度偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
移動体通信においては、２つの直交する偏波を独立して送受信する偏波ダイバーシチアンテナが多く使用されている。
図１１に、特許文献１によって提案されている偏波ダイバーシチアンテナを示す。この偏波ダイバーシチアンテナ１００は、第１のアンテナユニット２００と、第２のアンテナユニット３００とを組み合わせることによって構成されている。
【０００３】
第１のアンテナユニット２００は、誘電体基板２０１の面にダイポールアンテナ素子２０２とバラン内蔵給電線路２０３を形成した構成を有し、また、第２のアンテナユニット３００は、誘電体基板３０１にダイポールアンテナ素子３０２とバラン内蔵給電線路３０３を形成した構成を有する。
なお、ダイポールアンテナ素子２０２、３０２及びバラン内蔵給電線路２０３、３０３は、印刷配線技術を用いて金属箔により形成されている。
【０００４】
第１、第２のアンテナユニット２００、３００は、誘電体基板２０１，３０１の中心軸線に沿ってそれぞれ設けられた図示していない切込み部を介して相互が直交する形態で組み合わされている。
交差したダイポールアンテナ素子２０２、３０２は、それぞれバラン内蔵給電線路２０３、３０３を介して給電されて第１偏波、第２偏波を放射する。
【０００５】
図１２は、利得の増加を目的として上記偏波ダイバーシチアンテナ１００を垂直方向に多段配列（図の例では２段）した構成を有する偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置を概念的に示す。
図１２（ａ）に示す偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置は、各段の偏波ダイバーシチアンテナ１００のダイポールアンテナ素子２０２、３０２がそれぞれ水平、垂直に向けられている。従って、各段の偏波ダイバーシチアンテナ１００のダイポールアンテナ素子２０２、３０２がそれぞれ水平偏波（第１偏波）、垂直偏波（第２偏波）を放射する。
一方、図１２（ｂ）に示す偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置は、各段の偏波ダイバーシチアンテナ１００のダイポールアンテナ素子２０２、３０２がそれぞれ垂直面に対して−４５度、＋４５度傾斜している。従って、各段の偏波ダイバーシチアンテナ１００のダイポールアンテナ素子２０２、３０２がそれぞれ−４５度偏波（第１偏波）、＋４５度偏波（第２偏波）を放射する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２００７７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、図１２における上側の偏波ダイバーシチアンテナ１００のダイポールアンテナ素子２０２、３０２をそれぞれ上側のダイポールアンテナ素子２０２、３０２とし、下側の偏波ダイバーシチアンテナ１００のダイポールアンテナ素子２０２、３０２を下側のダイポールアンテナ素子２０２、３０２とする。
【０００８】
図１２（ａ）に示す偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置では、上側と下側のダイポールアンテナ素子２０２の各中心を通る垂直ライン上に上側と下側のダイポールアンテナ素子３０２が位置している。
したがって、上側のダイポールアンテナ素子２０２の中心において該上側のアンテナ素子２０２（３０２）による偏波と下側のダイポールアンテナ素子３０２（２０２）による偏波とが直交し、また、下側のダイポールアンテナ素子２０２の中心において該下側のアンテナ素子２０２（３０２）による偏波と上側のダイポールアンテナ素子３０２（２０２）による偏波とが直交することになる。
また、この図１２（ａ）に示す偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置は、指向性成形に必要な反射板等の図示していない構造物を併用する場合に、その指向性成形に大きな影響を与える該反射板等のエッジ部（指向性成形のために立ち上げられている）が必ず垂直方向または水平方向に沿って延びること、つまり、偏波面に沿って延びるか該偏波面に直交する方向に延びることになる。
【０００９】
以上の理由から、図１２（ａ）に示す偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置においては、偏波面のくずれが生じない。これは、偏波ダイバーシチアンテナ１００を多段配置することが偏波間結合量や交差偏波特性を劣化させる原因にならないことを意味している。
【００１０】
一方、図１２（ｂ）に示す偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置では、上側のダイポールアンテナ素子２０２の長手軸線と下側のダイポールアンテナ素子３０２の長手軸線の交点、及び、上側のダイポールアンテナ素子３０２の長手軸線と下側のダイポールアンテナ素子２０２の長手軸線との交点がいずれも上側と下側の偏波ダイバーシチアンテナ１００の配列方向ライン（垂直なラインである）から離隔して位置することになる。
このことは、偏波面を歪めることとなり、そのため、この偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置では、上側のダイポールアンテナ素子２０２（３０２）による偏波と下側のダイポールアンテナ素子３０２（２０２）による偏波とが素子中心において直交せず、また、下側のダイポールアンテナ素子２０２（３０２）による偏波と上側のダイポールアンテナ素子３０２（２０２）による偏波とが素子中心において直交しないことになる。
また、この偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置は、指向性成形に必要な反射板等の図示していない構造物を併用する場合に、ダイポールアンテナ素子２０２，３０２の長手軸線がその反射板等のエッジ部に対して４５度の角度をなすことになる。
【００１１】
以上の理由から、図１２（ｂ）に示す偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置においては、偏波面がくずれて偏波間結合量や交差偏波特性が劣化するという不都合を生じる。
【００１２】
本発明は、このような状況に鑑み、良好な偏波間結合量特性と交差偏波特性を維持した状態で±４５度偏波を独立して送受信することが可能な偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、同一面内で互いに交差する＋４５度偏波用の第１のダイポールアンテナ素子と−４５度偏波用の第２のダイポールアンテナ素子とを有する複数の偏波ダイバーシチアンテナユニットを垂直方向に所定の間隔をおいて配列させ、それらの偏波ダイバーシチアンテナユニットの背部に反射板を配設した偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置であって、前記目的を達成するため、前記第１のダイポールアンテナ素子を構成する素子導体と前記第２のダイポールアンテナ素子を構成する素子導体に、偏波面のくずれを補正するための調整用導体部をそれぞれ形成している。
【００１４】
前記調整用導体部は、前記第１、第２のダイポールアンテナ素子の交差部を含む水平面に隣接しかつ該交差部から離れる方向に延びるように形成することができる。
また、前記第１、第２のダイポールアンテナ素子は、素子用誘電体基板に形成してもよい。
【００１５】
前記第１のダイポールアンテナ素子及び前記第２の偏波用ダイポールアンテナ素子を構成する素子導体は、例えばｎ角形（ｎ≧４）を有するように形成される。
前記素子導体は、例えば正方形状を持つように形成してよい。この場合、この素子導体の対角線が前記第１、第２のダイポールアンテナ素子の軸線上に位置される。
更に、前記第１のダイポールアンテナ素子を構成する各素子導体は非対称形状を有してもよく、前記第２のダイポールアンテナ素子を構成する各素子導体も同様である。
【００１６】
前記第１のダイポールアンテナ素子に給電する給電路を形成した第１の給電用誘電体基板と前記第２の偏波用ダイポールアンテナ素子に給電する給電路を形成した第２の給電用誘電体基板とを有し、この第１、第２の給電用誘電体基板を交差結合するとともに、この結合した第１、第２の誘電体基板を前記素子用誘電体基板に対して鉛直に結合させた給電部を更に備えることができる。この前記給電部は、バランを内蔵するように構成することが望ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本願発明によれば、＋４５度偏波用の第１のダイポールアンテナ素子の素子導体に設けた調整用導体部と−４５度偏波用の第２のダイポールアンテナ素子の素子導体に設けた調整用導体部とによって垂直偏波成分と水平偏波成分の差を低減して、偏波面のくずれを補正するようにしているので、交差偏波特性や偏波間結合量特性の劣化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】偏波ダイバーシチアンテナユニットの構成を示す斜視図である。
【図３】素子部の平面図である。
【図４】一方の給電部の構成例を示す正面図である。
【図５】他方の給電部の構成例を示す正面図である。
【図６】調整用導体部を設けない場合における＋４５度偏波リターンロス特性（ａ)、−４５度偏波リターンロス特性（ｂ)及び結合量特性（ｃ)をそれぞれ示すグラフである。
【図７】調整用導体部を設けない場合の水平面指向特性を示すグラフである。
【図８】調整用導体部を設けた場合における＋４５度偏波リターンロス特性（ａ)、−４５度偏波リターンロス特性（ｂ)及び結合量特性（ｃ)をそれぞれ示すグラフである。
【図９】調整用導体部を設けた場合の水平面指向特性を示すグラフである。
【図１０】素子部の他の構成を示す平面図である。
【図１１】従来の偏波ダイバーシチアンテナの構成例を示す斜視図である。
【図１２】従来の偏波ダイバーシチアンテナを用いた水平垂直偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置及び±４５度偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置の実施形態について説明する。
図１は、本発明に係る偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置の一実施形態を示した斜視図である。この偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置は、垂直方向Ｖに所定の間隔をおいて配列させた２つの偏波ダイバーシチアンテナユニット１０を備えている。
なお、アンテナユニット１０の配列段数は、３以上に設定することが一般的であるが、ここでは、説明の容易化及び図面の簡素化を図るためにその配列段数を２としている。また、本実施形態では、各偏波ダイバーシチアンテナユニット１０の配列間隔が０．８０８λｃ（λｃ：使用周波数帯域の中心周波数の波長）に設定されている。
【００２０】
図２に拡大して示すように、各アンテナユニット１０は、素子部２０と給電部３０、４０とを組み合わせた構成を有する。
素子部２０は、誘電体基板２１と、この誘電体基板２１の面上に形成した素子導体２２Ａ、２２Ｂ、２３Ａ、２３Ｂとを備えている。素子導体２２Ａ、２２Ｂ、２３Ａ、２３Ｂは、金属箔（例えば銅箔）からなり、周知の印刷配線技術を用いて形成されている。
【００２１】
素子部２０の平面図である図３において、素子導体２２Ａ、２２Ｂの対は第１のダイポールアンテナ素子ＡＥ１を構成し、また、素子導体２３Ａ、２３Ｂの対は第２のダイポールアンテナ素子ＡＥ２を構成している。これらのダイポールアンテナ素子ＡＥ１、ＡＥ２は、共通の中心ギャップ部２４を有し、その中心ギャップ部２４においてそれらの軸線ｌ１、ｌ２が交差（直交）している。
そして、図３に示すｘｙ平面において、ダイポールアンテナ素子ＡＥ１の中心軸線ｌ１はｙ軸に対して時計回り方向に４５度（+４５度）傾き、また、ダイポールアンテナ素子ＡＥ２の中心軸線ｌ２はｙ軸に対して反時計回り方向に４５度（−４５度）傾いている。
第１、第２のダイポールアンテナ素子ＡＥ１、ＡＥ２の長さＬ１は、約０．５λｃに設定されている。
【００２２】
本実施形態において、素子導体２２Ａ、２３Ｂは同一形状（所定面積の正方形）を有し、素子導体２２Ｂ、２３Ａは素子導体２２Ａ、２３Ｂに調整用導体部２７、２８をそれぞれ付加した形状を有する。素子導体２２Ａ、２２Ｂはその対角線がダイポールアンテナ素子ＡＥ１の軸線ｌ１上に位置し、また、素子導体２２Ａ、２２Ｂはその対角線がダイポールアンテナ素子ＡＥ２の軸線ｌ２上に位置している。
中心ギャップ部２４を挟む素子導体２２Ａ、２２Ｂの給電部位には、軸線ｌ１に沿う所定長の孔２５Ａ、２５Ｂが貫通形成され、同様に、中心ギャップ部２４挟む素子導体２３Ａ、２３Ｂの給電部位には、軸線ｌ２に沿う所定長の孔２６Ａ、２６Ｂが貫通形成されている。
【００２３】
調整用導体部２７は、上記中心ギャップ部２４を含む水平面（ｘ軸を含む水平面）に隣接する素子導体２２Ｂの縁部を該中心ギャップ部２４から離れる方向に延長した細幅の舌片によって形成されている。同様に、調整用導体部２８は、上記水平面に隣接する素子導体２３Ａの縁部を上記中心ギャップ部２４から離れる方向に延長した細幅の舌片によって形成されている。
本実施形態において、調整用導体部２７、２８は、長さＬ２が約０．０６５λｃに設定されるとともに、幅Ｗ１が約０．００６λｃに設定されている。
【００２４】
なお、図３において、素子導体２３Ａの上辺から素子導体２２Ａの下辺に至るｙ方向長（＝素子導体２２Ｂの上辺から素子導体２３Ｂの下辺に至るｙ方向長）、及び、素子導体２３Ａの左辺から調整用導体部２７の先端に至るｘ方向長（＝素子導体２３Ｂの右辺から調整用導体部２８の先端に至るｘ方向長）は、０．４６２λｈ以下に設定される。ここで、λｈは使用周波数帯域の上限周波数ｆｈの波長であり、本実施形態ではλｈ＝１．１２λｃである（図６参照）。
本実施形態では、上記素子導体２３Ａの左辺から調整用導体部２７の先端に至るｘ方向長Ｌ３を０．４６２λｈに設定している。なお、上記ｙ方向長及びｘ方向長は、それぞれ素子部２９の実装状態における垂直方向長および水平方向長に対応する。
【００２５】
給電部３０は、図４に拡大して示すように、誘電体基板３１の一方の面に金属箔からなる一対の接地導体３２Ａ、３２Ｂを形成し、該誘電体基板３１の他方の面に同じく金属箔からなる給電線路導体３３を形成した構成を有する。この接地導体３２Ａ、３２Ｂ及び給電線路導体３３も、印刷配線技術を用いて形成されている。なお、以下の説明において用いる上下、左右等の語句は、該当図面上での方向を示すものであって、実装状態下での方向とは必ずしも一致しない。
【００２６】
接地導体３２Ａ、３２Ｂは、それら間に無金属箔部分３４が形成されるように、誘電体基板３１の上下方向中心軸線に対して対称に形成されている。
誘電体基板３１は、上端左右部に舌片３５Ａ、３５Ｂがそれぞれ突設されるとともに、下端左右部に舌片３６Ａ、３６Ｂがそれぞれ突設されている。図示のように、接地導体３２Ａは、舌片３５Ａ、３６Ａの面上まで延在し、また、接地導体３２Ｂは舌片３５Ｂ、３６Ｂの面上まで延在している。そして、舌片３６Ｂの背面側には、給電線路導体３３の下端部が位置している。
【００２７】
上記無金属箔部分３４の部位には、直線状の切り欠き溝３７が形成されている。この切り欠き溝３７は、誘電体基板３１の上下中心軸線上に位置する形態で該誘電体基板３１の下端から上方部に至るように、具体的には、無金属箔部分３４の上方部を横断する後述の給電線路導体３３の直前まで延びるように形成されている。
給電線路導体３３は、一方の接地導体（本実施形態では、接地導体３２Ｂ）の背部において誘電体基板３１の下端から上方に延びた後、横に折れ曲って無金属箔部分３４の上方部を横断し、次いで、他方の接地導体３２の背部で下方に折り返すように形成されている。この給電線路導体３３は、接地導体３２Ａ、３２Ｂと共にバラン（平衡不平衡変換器）を構成している。
【００２８】
図５に示すように、他方の給電部４０も上記給電部３０の各構成要素３１、３２Ａ、３２Ｂ、３３、３４、３５Ａ、３５Ｂ、３６Ａ、３６Ｂ及び３７に対応する構成要素４１、４２Ａ、４２Ｂ、４３、４４、４５Ａ、４５Ｂ、４６Ａ、４６Ｂ及び４７を備えている。
この給電部４０における切り欠き溝４７は、誘電体基板４１の上下中心軸線上に位置する形態で該誘電体基板４１の上端から下方に向かって延びている。この切り欠き溝４７の長さは、図４に示す切り欠き溝３７の上端から誘電体基板３１の上端に至る長さと一致している。給電線路導体４３は、接地導体４２Ａ、４２Ｂと共にバランを構成している。
【００２９】
上記給電部３０、４０は、切り欠き溝３７、４７を介して互いの面が直交するように一体結合される（図２参照）。この一体化された給電部３０，４０の上部には、舌片３５Ａ、３５Ｂ、４５Ａ、４５Ｂが突出する。そこで、図３に示す素子部２０の孔２５Ａ、２５Ｂ、２６Ａ、２６Ｂに上記舌片３５Ａ、３５Ｂ、４５Ａ、４５Ｂをそれぞれ挿入して、図２に示すように素子部２０を給電部３０、４０に一体結合する。
素子部２０の上面側に突出した舌片３５Ａ、３５Ｂ、４５Ａ、４５Ｂは、それらに貼着された金属箔がハンダ等の手段を用いて対応する素子導体２２Ａ、２２Ｂ、２３Ａ、２３Ｂに電気的に接続され、これによって、素子導体２２Ａ、２２Ｂ、２３Ａ、２３Ｂの給電部位がそれぞれ接地導体３２Ａ、３２Ｂ、４２Ａ、４２Ｂと電気的に接続される。
【００３０】
上記のように構成された偏波ダイバーシチアンテナユニット１０は、図１に示すように、給電回路部５０の誘電体基板５１に所定の間隔をおいて立設される。すなわち、各アンテナユニット１０は、給電部３０の下端に形成された図４に示す舌片３６Ａ、３６Ｂと給電部４０の下端に形成された図５に示す舌片４６Ａ、４６Ｂとを、上記誘電体基板５１に貫通形成した図示していない孔に挿入することによって誘電体基板５１に立設される。
このとき、各アンテナユニット１０は、接地導体３２Ａ、３２Ｂ、４２Ａ、４２Ｂ（図４、図５参照）の下端部が、誘電体基板５１の表面全域に形成された金属箔からなる接地導体にハンダ等の手段を用いて接続される。また、給電線路導体３３の下端部が、誘電体基板５１の背面側に形成された金属箔からなる＋４５°偏波用給電線路導体（図示せず）に接続され、同様に、給電線路導体３４の下端部が、誘電体基板５１の背面側に形成された金属箔からなる−４５°偏波用給電線路導体（図示せず）に接続される。
【００３１】
各アンテナユニット１０の背部には、反射板６０が配設されている。この反射板６０は、誘電体基板５１の背面側に位置され、その長手方向に沿った両端部に指向性成形のための立上げ部６１がそれぞれ形成されている。なお、本実施形態では、各アンテナユニット１０の素子部２０と反射板６０間の距離が約０．２２６λｃに設定されている。
【００３２】
このように構成された本実施形態に係る偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置は、各アンテナユニット１０の配列方向が垂直方向Ｖとなる形態で設置される。従って、図３に示すｘ軸、ｙ軸はそれぞれ垂直軸Ｖ、水平軸Ｈに沿うことになる。この状態では、各アンテナユニット１０の素子部２０が垂直面内に位置され、かつ、各アンテナユニット１０の第１、第２のダイポールアンテナ素子ＡＥ１、ＡＥ２の軸線ｌ１、ｌ２が垂直軸Ｖに対してそれぞれ＋４５度、−４５度傾くことになる。
【００３３】
次に、本実施形態に係る偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置の動作について説明する。
図１に示す各アンテナユニット１０において、第１のダイポールアンテナ素子ＡＥ１（図３参照）は、バラン内蔵給電部３０を介して給電される給電回路部５０からの電力で励振されて＋４５度偏波を放射し、また第２のダイポールアンテナ素子ＡＥ２（図３参照）は、バラン内蔵給電部４０を介して給電される給電回路部５０からの電力で励振されて−４５度偏波を放射する。
【００３４】
ところで、図１２（ｂ）に示す±４５度偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置は、前述した理由に起因する偏波面のくずれのために、偏波間結合量や交差偏波特性が劣化するという不都合を生じる。
これに対して、本実施形態に係る偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置は、図２に示したように、素子部２０に調整用導体部２７、２８が形成されているので、上記のような不都合を回避することができる。
すなわち、この調整用導体部２７、２８は、水平偏波成分のみに作用して、この水平偏波成分の指向性の偏りや強さを調整する機能を有する。具体的には、水平偏波成分の指向性や強さを垂直偏波成分の指向性や強さに合わせることで、偏波面の回転や反射板６０の立上げ部６１の影響による偏波面のくずれを補正する。
従って、本実施形態に係る偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置によれば、良好な偏波間結合量特性と交差偏波特性とを得ることができる。
【００３５】
図６（ａ)、（ｂ）及び（ｃ）は、調整用導体部２７、２８を設けない場合における＋４５度偏波リターンロス特性、−４５度偏波リターンロス特性及び結合量特性をそれぞれ示すグラフである。また、図７は、調整用導体部２７、２８を設けない場合の水平面指向特性を示すグラフである。
この指向特性に示すように、主偏波成分は１．５０°でピーク値Ａ１（０．００ｄＢ）を、垂直偏波成分は４．５０°でピーク値Ｂ１（−３．２３ｄＢ）を、水平偏波成分は−６．００°でピーク値Ｃ１（２．４６ｄＢ）を、交差偏波成分は−４４．００°でピーク値Ｄ１（−１３．４７ｄＢ）をそれぞれ示す。
【００３６】
一方、図８（ａ)、（ｂ）及び（ｃ）は、調整用導体部２７、２８を設けた場合における、つまり、本実施形態に係る偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置についての＋４５度偏波リターンロス特性、−４５度偏波リターンロス特性及び結合量特性をそれぞれ示す。また、図９は調整用導体部２７、２８を設けた場合の水平面指向特性を示している。
図９の指向特性に示すように、主偏波成分は２．５０°でピーク値Ａ１（０．００ｄＢ）を、垂直偏波成分は０．５０°でピーク値Ｂ１（−２．７７ｄＢ）を、水平偏波成分は２．５０°でピーク値Ｃ１（−２．８８ｄＢ）を、交差偏波成分は−８５．５０°でピーク値Ｄ１（−２１．１４ｄＢ）をそれぞれ示す。
【００３７】
図６と図８の対比及び図７と図９の対比から明らかなように、調整用導体部２７、２８を設けた本実施形態に係る偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置によれば、リターンロス特性や指向性を損なうことなく、良好な偏波間結合量特性と交差偏波特性を得ることができる。
【００３８】
本発明は、上記実施形態に限定されず、別の種々の実施形態を含み得るものである。
すなわち、本発明は、図１０示す素子部２０’を使用しても実施することができる。この素子部２０’は、誘電体基板２１’に図３に示す素子導体２２Ａ、２２Ｂ、２３Ａ、２３Ｂに対応する素子導体２２Ａ’、２２Ｂ’、２３Ａ’、２３Ｂ’を備え、素子導体２３Ｂ’に調整用導体部２７’を形成するとともに、素子導体２３Ａ’に調整用導体部２８’を形成した構成を有する。
この素子部２０’において、第１のダイポールアンテナ素子を構成する素子導体２２Ａ’、２２Ｂ’と、第２のダイポールアンテナ素子を構成する素子導体２３Ａ’、２３Ｂ’とは、アンテナ素子の軸線に対する対称性を有していない。しかし、このような素子部２０’を使用した場合においても、図３に示す素子部２０を使用した場合と同様に、良好な偏波間結合量特性と交差偏波特性を得ることができる。
【００３９】
もちろん、この素子部２０’においても、第１、第２のダイポールアンテナ素子の長さが約０．５λｃに設定され、また、素子導体２３Ａ’の上辺から素子導体２２Ａ’の下辺に至る垂直方向長（＝素子導体２２Ｂ’の上辺から素子導体２３Ｂ’の下辺に至る垂直方向長）、及び調整用導体部２７’の先端から調整用導体部２８’の先端に至る水平方向長Ｌ４がそれぞれ０．４６２λｈ以下に設定される。
なお、図３に示す調整用導体部２７（２８）は、中心ギャップ部２４を含む水平面に隣接する態様で設けられ、また、図１０に示す調整用導体部２７’（２８’）も同様の形態で設けられている。これは、調整用導体部２７、２８及び調整用導体部２７’２８’による垂直偏波成分への影響をできるだけ少なくするためである。
【符号の説明】
【００４０】
ＡＥ１、ＡＥ２ ダイポールアンテナ素子
１０ 偏波ダイバーシチアンテナユニット
２０、２０’ 素子部
２１、２１’ 誘電体基板
２２Ａ、２２Ｂ、２３Ａ、２３Ｂ 素子導体
２２Ａ’、２２Ｂ’、２３Ａ’、２３Ｂ’ 素子導体
２５Ａ、２５Ｂ、２６Ａ、２６Ｂ 孔
２７、２７’、２８、２８’ 調整用導体部
３０、４０ 給電部
３１、４１ 誘電体基板
３２Ａ、３２Ｂ、４２Ａ、４２Ｂ 接地導体
３３、４３ 給電線路導体
３５Ａ、３５Ｂ、４５Ａ、４５Ｂ 舌片
３６Ａ、３６Ｂ、４６Ａ、４６Ｂ 舌片
３７、４７ 切り欠き溝
５０ 給電回路部
５１ 誘電体基板
６０ 反射板
６１ 立上げ部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一面内で互いに交差する＋４５度偏波用の第１のダイポールアンテナ素子と−４５度偏波用の第２のダイポールアンテナ素子とを有する複数の偏波ダイバーシチアンテナユニットを垂直方向に所定の間隔をおいて配列させ、それらの偏波ダイバーシチアンテナユニットの背部に反射板を配設した偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置であって、
前記第１のダイポールアンテナ素子を構成する素子導体と前記第２のダイポールアンテナ素子を構成する素子導体に、偏波面のくずれを補正するための調整用導体部をそれぞれ形成したことを特徴とする偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置。
【請求項２】
前記調整用導体部は、前記第１、第２のダイポールアンテナ素子の交差部を含む水平面に隣接しかつ該交差部から離れる方向に延びるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置。
【請求項３】
前記第１、第２のダイポールアンテナ素子を素子用誘電体基板に形成したことを特徴とする請求項１に記載の偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置。
【請求項４】
前記第１のダイポールアンテナ素子及び前記第２の偏波用ダイポールアンテナ素子を構成する素子導体がｎ角形（ｎ≧４）を有することを特徴とする請求項１に記載の偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置。
【請求項５】
前記素子導体が正方形状をなし、この素子導体の対角線を前記第１、第２のダイポールアンテナ素子の軸線上に位置させたことを特徴とする請求項６に記載の偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置。
【請求項６】
前記第１のダイポールアンテナ素子を構成する各素子導体が非対称形状を有するとともに、前記第２のダイポールアンテナ素子を構成する各素子導体が非対称形状を有することを特徴とする請求項３に記載の偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置。
【請求項７】
前記第１のダイポールアンテナ素子に給電する給電路を形成した第１の給電用誘電体基板と前記第２の偏波用ダイポールアンテナ素子に給電する給電路を形成した第２の給電用誘電体基板とを有し、この第１、第２の給電用誘電体基板を交差結合するとともに、この結合した第１、第２の誘電体基板を前記素子用誘電体基板に対して鉛直に結合させた給電部を更に備えることを特徴とする請求項３に記載の偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置。
【請求項８】
前記給電部は、バランを内蔵するように構成されていることを特徴とする請求項７に記載の偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置。
【請求項１】
同一面内で互いに交差する＋４５度偏波用の第１のダイポールアンテナ素子と−４５度偏波用の第２のダイポールアンテナ素子とを有する複数の偏波ダイバーシチアンテナユニットを垂直方向に所定の間隔をおいて配列させ、それらの偏波ダイバーシチアンテナユニットの背部に反射板を配設した偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置であって、
前記第１のダイポールアンテナ素子を構成する素子導体と前記第２のダイポールアンテナ素子を構成する素子導体に、偏波面のくずれを補正するための調整用導体部をそれぞれ形成したことを特徴とする偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置。
【請求項２】
前記調整用導体部は、前記第１、第２のダイポールアンテナ素子の交差部を含む水平面に隣接しかつ該交差部から離れる方向に延びるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置。
【請求項３】
前記第１、第２のダイポールアンテナ素子を素子用誘電体基板に形成したことを特徴とする請求項１に記載の偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置。
【請求項４】
前記第１のダイポールアンテナ素子及び前記第２の偏波用ダイポールアンテナ素子を構成する素子導体がｎ角形（ｎ≧４）を有することを特徴とする請求項１に記載の偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置。
【請求項５】
前記素子導体が正方形状をなし、この素子導体の対角線を前記第１、第２のダイポールアンテナ素子の軸線上に位置させたことを特徴とする請求項６に記載の偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置。
【請求項６】
前記第１のダイポールアンテナ素子を構成する各素子導体が非対称形状を有するとともに、前記第２のダイポールアンテナ素子を構成する各素子導体が非対称形状を有することを特徴とする請求項３に記載の偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置。
【請求項７】
前記第１のダイポールアンテナ素子に給電する給電路を形成した第１の給電用誘電体基板と前記第２の偏波用ダイポールアンテナ素子に給電する給電路を形成した第２の給電用誘電体基板とを有し、この第１、第２の給電用誘電体基板を交差結合するとともに、この結合した第１、第２の誘電体基板を前記素子用誘電体基板に対して鉛直に結合させた給電部を更に備えることを特徴とする請求項３に記載の偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置。
【請求項８】
前記給電部は、バランを内蔵するように構成されていることを特徴とする請求項７に記載の偏波ダイバーシチアレイアンテナ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−２６７０７（Ｐ２０１３−２６７０７Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５７７２５（Ｐ２０１１−１５７７２５）
【出願日】平成２３年７月１９日（２０１１．７．１９）
【出願人】（０００２１７６５３）電気興業株式会社 (105)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１９日（２０１１．７．１９）
【出願人】（０００２１７６５３）電気興業株式会社 (105)
【Ｆターム（参考）】
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