特開 2023-166326 アンテナ装置及び無線通信装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023166326

(43)【公開日】2023-11-21

(54)【発明の名称】アンテナ装置及び無線通信装置

(51)【国際特許分類】

   H01Q 21/06 20060101AFI20231114BHJP

   H01P 5/19 20060101ALI20231114BHJP

   H01P 5/12 20060101ALI20231114BHJP

   H01Q 13/08 20060101ALI20231114BHJP

【ＦＩ】

H01Q21/06

H01P5/19 A

H01P5/12 E

H01P5/12 D

H01Q13/08

【審査請求】有

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023017131

(22)【出願日】2023-02-07

(31)【優先権主張番号】202210498484.1

(32)【優先日】2022-05-09

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

【公序良俗違反の表示】

（特許庁注：以下のものは登録商標）

１．テフロン

(71)【出願人】

【識別番号】596039187

【氏名又は名称】台達電子工業股▲ふん▼有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＤＥＬＴＡ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ，ＩＮＣ．

(74)【代理人】

【識別番号】100106002

【弁理士】

【氏名又は名称】正林 真之

(74)【代理人】

【識別番号】100120891

【弁理士】

【氏名又は名称】林 一好

(74)【代理人】

【識別番号】100165157

【弁理士】

【氏名又は名称】芝 哲央

(74)【代理人】

【識別番号】100126000

【弁理士】

【氏名又は名称】岩池 満

(72)【発明者】

【氏名】黄 傑超

(72)【発明者】

【氏名】許 向榮

(72)【発明者】

【氏名】陳 彦廷

【テーマコード（参考）】

5J021

5J045

【Ｆターム（参考）】

5J021AA05

5J021AA09

5J021AA11

5J021AB06

5J021CA03

5J021FA32

5J021GA02

5J021HA10

5J021JA07

5J045AB05

5J045AB06

5J045CA01

5J045CA02

5J045CA03

5J045DA10

5J045FA02

5J045HA03

5J045JA04

5J045MA07

5J045NA01

(57)【要約】

【課題】アンテナ装置を提供する。
【解決手段】第１表面及び第２表面を含む基板と、第１表面と第２表面の間に設けられる接地層と、第１表面に設けられ、信号受信端と複数の信号放射端を含み、信号受信端と複数の信号放射端との間に複数の受信分岐が形成される多分岐回路と、第２表面に設けられ、それぞれのビアを介して複数の信号放射端に接続され、ビーム成形を行うための複数のアンテナユニットと、を含み、複数の水平方向に隣接する２つのアンテナユニットの受信分岐の経路長さの差は、複数のアンテナユニットのビーム角度を制御するアンテナ装置。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１表面及び第２表面を含む基板と、
前記第１表面と第２表面の間に設けられる接地層と、
前記第１表面に設けられ、信号受信端と複数の信号放射端を含み、前記信号受信端と前記複数の信号放射端との間に複数の受信分岐が形成される多分岐回路と、
前記第２表面に設けられ、それぞれのビアを介して前記信号放射端に接続され、ビーム成形を行うための複数のアンテナユニットと、
を含み、
水平方向に隣接する２つのアンテナユニットの受信分岐の経路長さの差に基づいて、前記アンテナユニットのビーム角度を制御するアンテナ装置。

【請求項2】

前記多分岐回路は、複数の層構造における複数の分岐ノードを有することにより、前記信号受信端と前記信号放射端の間の前記受信分岐を形成する請求項１に記載のアンテナ装置。

【請求項3】

前記層構造は、上層分岐ノードを有し、前記上層分岐ノードと前記信号放射端の間に挟まれた第１層を含み、
前記長さの差は、共有する上層分岐ノードを有し隣接する２つの信号放射端から、前記共有する上層分岐ノードまでのそれぞれ経路長さの差である請求項２に記載のアンテナ装置。

【請求項4】

前記層構造は、中層分岐ノードを有し、前記中層分岐ノードと前記第１層の間に挟まれた第２層を更に含み、
共有する中層分岐ノードを有し隣接する２つの上層分岐ノードから、前記共有する中層分岐ノードまでのそれぞれ経路長さの差は、前記長さの差の２倍である請求項３に記載のアンテナ装置。

【請求項5】

前記層構造は、下層分岐ノードを有し、前記下層分岐ノードと前記第２層の間に挟まれた第３層を更に含み、
共有する下層分岐ノードを有し隣接する２つの中層分岐ノードから、前記共有する下層分岐ノードまでのそれぞれ経路長さの差は、前記長さの差の４倍である請求項４に記載のアンテナ装置。

【請求項6】

前記分岐ノードは、ウィルキンソン不等分配器である請求項１に記載のアンテナ装置。

【請求項7】

前記ウィルキンソン不等分配器は、更に前記アンテナユニットの間の電力比を制御することで前記アンテナユニットのアンテナゲインを制御するために用いられる請求項６に記載のアンテナ装置。

【請求項8】

前記水平方向に前記隣接する２つのアンテナユニットの間の位相差は、前記長さの差に比例する請求項１に記載のアンテナ装置。

【請求項9】

前記アンテナユニットのビーム角度は、前記長さの差に比例する請求項１に記載のアンテナ装置。

【請求項10】

前記水平方向に前記隣接する２つのアンテナユニットで、それぞれの幾何学的中心位置によって形成されるアンテナ距離が、前記アンテナユニットの共振帯域の中心周波数の波長の二分の一である請求項１に記載のアンテナ装置。

【請求項11】

前記アンテナユニットの各々が垂直偏波パッチアンテナである場合、前記アンテナユニットは、列と列が垂直鏡像となるように前記第２表面に設けられ、
前記アンテナユニットの各々が水平偏波パッチアンテナである場合、前記アンテナユニットは、行と行が水平鏡像となるように前記第２表面に設けられる請求項１に記載のアンテナ装置。

【請求項12】

複数のアンテナアレイを備える無線通信装置であって、
前記アンテナアレイの各々は、
第１表面及び第２表面を含む基板と、
前記第１表面と第２表面の間に設けられる接地層と、
前記第１表面に設けられ、信号受信端と複数の信号放射端を含み、前記信号受信端と前記複数の信号放射端との間に複数の受信分岐が形成される多分岐回路と、
前記第２表面に設けられ、それぞれのビアを介して前記信号放射端に接続され、ビーム成形を行うための複数のアンテナユニットと、
を含み、
水平方向に隣接する２つのアンテナユニットの受信分岐の経路長さの差に基づいて、前記アンテナユニットのビーム角度を制御する無線通信装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、第５世代ニューラジオ（５Ｇ ｎｅｗ ｒａｄｉｏ；５Ｇ ＮＲ）技術に関し、特に、アンテナ装置及び無線通信装置に関する。

【背景技術】

【0002】

第５世代ニューラジオ（５Ｇ ｎｅｗ ｒａｄｉｏ；５Ｇ ＮＲ）のミリ波（ｍｍＷａｖｅ）アンテナアレイ（ａｎｔｅｎｎａ ａｒｒａｙ）では、アンテナアレイにおいてビーム成形の方法を採用して各種の信号を伝送する場合が多い。しかしながら、大量のアンテナユニットを有するアンテナアレイが小さい空間に設けられるとともに多くのユーザがいる時、小さい空間で大量のビームを伝送する必要があり、これによって、ビーム角度を制御し難く、ビーム間干渉、サイドローブ干渉、高電力消費、高コストが発生するという問題を引き起こす場合が多い。

【発明の概要】

【0003】

本開示は、第１表面及び第２表面を含む基板と、第１表面と第２表面の間に設けられる接地層と、第１表面に設けられ、信号受信端と複数の信号放射端を含み、信号受信端と複数の信号放射端との間に複数の受信分岐が形成される多分岐回路と、第２表面に設けられ、それぞれのビアを介して複数の信号放射端に接続され、ビーム成形を行うための複数のアンテナユニットと、を含み、複数の水平方向に隣接する２つのアンテナユニットの受信分岐の経路長さの差に基づいて、複数のアンテナユニットのビーム角度を制御するアンテナ装置を提供する。

【0004】

本開示は、複数のアンテナアレイを備える無線通信装置であって、複数のアンテナアレイの各々は、第１表面及び第２表面を含む基板と、第１表面と第２表面の間に設けられる接地層と、第１表面に設けられ、信号受信端と複数の信号放射端を含み、信号受信端と複数の信号放射端との間に複数の受信分岐が形成される多分岐回路と、第２表面に設けられ、それぞれのビアを介して複数の信号放射端に接続され、ビーム成形を行うための複数のアンテナユニットと、を含み、複数の水平方向に隣接する２つのアンテナユニットの受信分岐の経路長さの差に基づいて、複数のアンテナユニットのビーム角度を制御するために用いられる無線通信装置を提供する。

【図面の簡単な説明】

【0005】

【図1】本開示の無線通信装置の上面透視図である。

【図2】本開示の無線通信装置の側面透視図である。

【図3】本開示の幾つかの実施例による多分岐回路の一部の模式図である。

【図4】本開示の別の幾つかの実施例によるウィルキンソン不等分配器を有する多分岐回路の模式図である。

【図5】本開示の別の幾つかの実施例による無線通信装置の上面透視図である。

【図6】本開示の別の幾つかの実施例による垂直偏波無線通信装置の模式図である。

【図7】本開示の別の幾つかの実施例による水平偏波無線通信装置の模式図である。

【図8】本開示の幾つかの実施例による水平偏波無線通信装置のアンテナゲインの模式図である。

【図9】本開示の幾つかの実施例による垂直偏波無線通信装置のアンテナゲインの模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0006】

図１及び図２を参照されたい。図１は、本開示の無線通信装置１００の上面透視図であり、図２は、本開示の無線通信装置１００の側面透視図であり、且つ図１の無線通信装置１００における端点Ａから端点Ａまでの線分に沿った側面透視図である。本実施例において、無線通信装置１００は、基板Ｓと、接地層Ｇと、多分岐回路ＣＣＴと、複数のアンテナユニットＡＮＴと、を備える。

【0007】

注意すべきこととして、ビーム幅（Ｂｅａｍｗｉｄｔｈ）が１１度であるとともにメインビーム（Ｍａｉｎ Ｂｅａｍ）のアンテナゲインが１５ｄＢ以上であるというニーズを満たすように、本実施例において複数のアンテナユニットＡＮＴの数が１６であり且つ複数のアンテナユニットＡＮＴの各列の数が８であるという設置形態を採用しているが、他のビーム幅及びアンテナゲインのニーズに応じて複数のアンテナユニットＡＮＴの数及び各列の数を調整してもよい。

【0008】

また、基板Ｓは、互いに対応する第１表面Ｓ１と第２表面Ｓ２を含む。接地層Ｇは、第１表面Ｓ１と第２表面Ｓ２の間に設けられる。幾つかの実施例において、基板Ｓは、絶縁の材質で製造されたプリント回路基板（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ；ＰＣＢ）であってよく、基板Ｓの材質は、テフロン（ＰＴＦＥ）又はエポキシ樹脂（ＦＲ４）などのＰＣＢの製造によく用いられる材質であってよい。幾つかの実施例において、接地層Ｇは、銅箔などの金属材質で製造されてよい。

【0009】

なお、多分岐回路ＣＣＴは、第１表面Ｓ１に設けられ、信号受信端と複数の信号放射端を含み、信号受信端と複数の信号放射端との間に複数の受信分岐が形成される。幾つかの実施例において、多分岐回路は、信号受信端と複数の信号放射端の間における複数の受信分岐を形成するように複数の層構造の複数の分岐ノードを有する。

【0010】

幾つかの実施例において、複数の分岐ノードは、複数のアンテナユニットＡＮＴの間の隔離度（Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）を改善して複数のアンテナユニットＡＮＴのアンテナゲインを制御し、更にサイドローブ（Ｓｉｄｅｌｏｂｅ）による干渉を減少するための複数のウィルキンソン不等分配器（Ｕｎｅｑｕａｌ Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ Ｐｏｗｅｒ Ｄｉｖｉｄｅｒ）であってよい。幾つかの実施例において、複数のウィルキンソン不等分配器は、更に複数のアンテナユニットＡＮＴの間の複数の電力比を制御することで複数のアンテナユニットＡＮＴのアンテナゲインを制御するために用いられる。

【0011】

また、複数のアンテナユニットＡＮＴは、第２表面Ｓ２に設けられ、それぞれのビアＶＩＡを介して複数の信号放射端に接続され、ビーム成形（Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）を行うために用いられる。幾つかの実施例において、各アンテナユニットＡＮＴの受信点ＦＰは、対応するビアＶＩＡを介して対応する信号放射端に接続されてよい。

【0012】

また、水平方向（即ち、＋ｘ方向）における隣接する２つのアンテナユニットＡＮＴの受信分岐の経路長さの差に基づいて、複数のアンテナユニットＡＮＴのビーム角度（Ｂｅａｍ Ａｎｇｌｅ）θ（即ち、複数のアンテナユニットＡＮＴの生成したビームの方向と第２表面Ｓ２の法線方向との間の夾角）を制御するために用いられる。幾つかの実施例において、アンテナユニットＡＮＴは、パッチアンテナ（ｐａｔｃｈ ａｎｔｅｎｎａ）又は他のアンテナアレイ（ａｎｔｅｎｎａ ａｒｒａｙ）に適用可能なアンテナであってよい。換言すれば、複数のアンテナユニットＡＮＴは、１つ又は複数のアンテナアレイを構成することができ、アンテナアレイはパッチアンテナアレイであってよい。

【0013】

幾つかの実施例において、複数のアンテナユニットＡＮＴの各々が垂直偏波パッチアンテナである場合、複数のアンテナユニットＡＮＴは、列と列が垂直鏡像となるように第２表面Ｓ２に設けられる。また、複数のアンテナユニットＡＮＴの各々が水平偏波パッチアンテナである場合、複数のアンテナユニットＡＮＴは、行と行が水平鏡像となるように第２表面Ｓ２に設けられる。

【0014】

幾つかの実施例において、水平方向に隣接する２つのアンテナユニットＡＮＴの間の位相差は、長さの差に比例する。幾つかの実施例において、複数のアンテナユニットＡＮＴのビーム角度θは、長さの差に比例する。幾つかの実施例において、水平方向に隣接する２つのアンテナユニットＡＮＴの幾何学的中心位置によって形成されるアンテナ距離が、複数のアンテナユニットＡＮＴの共振帯域の中心周波数の波長の二分の一である。

【0015】

本開示の無線通信装置１００によれば、多分岐回路ＣＣＴにおける受信分岐の経路長さを利用して無線通信装置１００のビーム方向を調整することができる。また、無線通信装置１００には大量のアンテナユニットが採用されていることによっても、メインビームのビーム幅を大幅に低減し、小さい空間で多くのビームを使用する必要があることによって引き起こされるビーム間の干渉を解決することができる。

【0016】

以下、実際の例をもって無線通信装置１００を更に説明する。

【0017】

図３を併せて参照されたい。図３は、本開示の幾つかの実施例による多分岐回路ＣＣＴの一部の模式図であり、多分岐回路ＣＣＴの一部は図１における多分岐回路ＣＣＴの上半分である。図３に示すように、多分岐回路ＣＣＴの一部は、信号受信端ＩＮと８個の信号放射端ＯＵＴ１～ＯＵＴ８を含み、信号受信端ＩＮと信号放射端ＯＵＴ１～ＯＵＴ８の間に、複数の受信分岐を形成するように３つの層構造ＳＴ１～ＳＴ３の７個の分岐ノードＮＤ１～ＮＤ７を有する。幾つかの実施例において、分岐ノードＮＤ４～ＮＤ７は上層分岐ノードである。分岐ノードＮＤ２～ＮＤ３は中層分岐ノードである。また分岐ノードＮＤ１は下層分岐ノードである。

【0018】

更に、信号受信端ＩＮから信号放射端ＯＵＴ１まで、順に分岐ノードＮＤ１、ＮＤ２及びＮＤ４を経由して１番目の受信分岐を形成することができる。信号受信端ＩＮから信号放射端ＯＵＴ２まで、順に分岐ノードＮＤ１、ＮＤ２及びＮＤ４を経由して２番目の受信分岐を形成することができる。このように類推し、信号受信端ＩＮと信号放射端ＯＵＴ３～ＯＵＴ８の間に３番目～８番目の受信分岐を形成することができる。

【0019】

一方、層構造ＳＴ１について、１番目の受信分岐の経路長さと２番目の受信分岐の経路長さとの間の長さの差はΔＬであり、２番目の受信分岐の経路長さと３番目の受信分岐の経路長さとの間の長さの差もΔＬである。このように類推し、他の隣接する２つの受信分岐の経路長さの差も全てΔＬである。換言すれば、１番目～８番目の受信分岐の経路長さは、等差数列を形成することができる。

【0020】

一例として、層構造ＳＴ１について、分岐ノードＮＤ４から信号放射端ＯＵＴ１までの経路長さ及び分岐ノードＮＤ４から信号放射端ＯＵＴ２までの経路長さにより１つの長さの差を算出することができ、この長さの差はΔＬである。また、分岐ノードＮＤ５から信号放射端ＯＵＴ３までの経路長さ及び分岐ノードＮＤ５から信号放射端ＯＵＴ４までの経路長さにより１つの長さの差を算出することができ、この長さの差もΔＬである。このように類推し、放射端ＯＵＴ５と放射端ＯＵＴ６に対応する長さの差及び放射端ＯＵＴ７と放射端ＯＵＴ８に対応する長さの差も全てΔＬである。

【0021】

また、層構造ＳＴ２について、信号受信端ＩＮから分岐ノードＮＤ４までの順に分岐ノードＮＤ１及びＮＤ２を経由した経路長さと、信号受信端ＩＮから分岐ノードＮＤ５までの順に分岐ノードＮＤ１及びＮＤ２を経由した経路長さとの間の長さの差は、ΔＬの２倍であり、信号受信端ＩＮから分岐ノードＮＤ５までの順に分岐ノードＮＤ１及びＮＤ２を経由した経路長さと、信号受信端ＩＮから分岐ノードＮＤ６までの順に分岐ノードＮＤ１及びＮＤ３を経由した経路長さとの間の長さの差も、ΔＬの２倍である。このように類推し、層構造ＳＴ２において、他の隣接する経路の経路長さの差も全てΔＬの２倍である（同じく１つの等差数列を形成する）。

【0022】

一例として、層構造ＳＴ２について、分岐ノードＮＤ２から分岐ノードＮＤ４までの経路長さ及び分岐ノードＮＤ２から分岐ノードＮＤ５までの経路長さにより１つの長さの差を算出することができ、この長さの差はΔＬの２倍である。また、分岐ノードＮＤ３から分岐ノードＮＤ６までの経路長さ及び分岐ノードＮＤ３から分岐ノードＮＤ７までの経路長さにより１つの長さの差を算出することができ、この長さの差もΔＬの２倍である。

【0023】

なお、層構造ＳＴ３について、信号受信端ＩＮから分岐ノードＮＤ１を経由してノードＮＤ２までの経路長さと、信号受信端ＩＮから分岐ノードＮＤ１を経由して分岐ノードＮＤ３までの経路長さとの間の長さの差は、ΔＬの４倍である。

【0024】

一例として、層構造ＳＴ３について、分岐ノードＮＤ１から分岐ノードＮＤ２までの経路長さ及び分岐ノードＮＤ１から分岐ノードＮＤ３までの経路長さにより１つの長さの差を算出することができ、この長さの差はΔＬの４倍である。

【0025】

このようにして、アンテナ設計上のニーズに応じて層構造ＳＴ１に対応する長さの差の数値ΔＬを利用して複数のアンテナユニットＡＮＴのビーム角度θを調整することができる。

【0026】

注意すべきこととして、信号放射端ＯＵＴ１～ＯＵＴ８の放射信号の位相（Ｐｈａｓｅ）は、別の等差数列を形成可能である。また、隣接する２つの信号放射端の間の位相差は、上記長さの差に比例する。

【0027】

上記設置形態によれば、複数のアンテナユニットＡＮＴのビーム角度θ、アンテナ距離ｄ及び上記した層構造ＳＴ１に対応する長さの差の数値ΔＬの関係は、以下の式（１）に示す通りである。
ΔＬ＝ｄ×ｓｉｎθ．．．．．．式（１）

【0028】

式（１）から分かるように、大きいビーム角度θが必要とされる場合、長さの差の数値ΔＬをより大きくするように多分岐回路ＣＣＴにおける線路の長さを調整することができる。逆に、小さいビーム角度θが必要とされる場合、長さの差の数値ΔＬをより小さくするように多分岐回路ＣＣＴにおける線路の長さを調整することができる。換言すれば、必要に応じて長さの差の数値ΔＬ（任意の正の数であってよい）を選択することができ、よって長さの差の数値ΔＬを利用して無線通信装置１００のビーム角度を調整することができ、ΔＬが特に制限されていない。

【0029】

図４を併せて参照されたい。図４は、本開示の別の幾つかの実施例によるウィルキンソン不等分配器を有する多分岐回路ＣＣＴ’の模式図である。図４に示すように、図３の多分岐回路ＣＣＴにおける各分岐ノードにはウィルキンソン不等分配器を採用してウィルキンソン不等分配器を有する多分岐回路ＣＣＴ’の回路構造を形成し、ウィルキンソン不等分配器の２つの放射端の間の隔離度を改善し、更に２つの放射端の間の電力差を調整することができる。注意すべきこととして、多分岐回路ＣＣＴ’の層構造ＳＴ１～ＳＴ３における経路長さの間の関係は多分岐回路ＣＣＴと同じである。従って、ここで更に説明しない。

【0030】

サイドローブとメインビームの間の電力差を１８ｄＢ以上に設定するために、多分岐回路ＣＣＴ’における信号放射端ＯＵＴ１を基準とし、多分岐回路ＣＣＴ’における信号放射端ＯＵＴ１～ＯＵＴ８の電力を以下の表（１）に示す通りに設定することができる。

【表1】

【0031】

表（１）から分かるように、信号放射端ＯＵＴ１～ＯＵＴ８の間には所定の電力比が存在する。それにより、これらの電力比に基づいて多分岐回路ＣＣＴ’におけるウィルキンソン不等分配器の２つの放射端の間の電力差を調整することができる。

【0032】

なお、上記表（１）に基づき、ウィルキンソン不等分配器を採用することにより、分岐ノードＮＤ４の２つの放射端の間の電力差は１．１２ｄＢに調整可能であり、分岐ノードＮＤ５の２つの放射端の間の電力差は１．１６ｄＢに調整可能であり、分岐ノードＮＤ２の２つの放射端の間の電力差は３．５９ｄＢに調整可能であり、分岐ノードＮＤ１の２つの放射端の間の電力差は０ｄＢに調整可能である。このように類推し、同じように分岐ノードＮＤ７、ＮＤ６及びＮＤ３の２つの放射端の間の電力差を調整することができる。

【0033】

上記設置形態によれば、複数のアンテナユニットＡＮＴのメインビームとサイドローブの間の電力差は１８ｄＢ以上に増加可能であり、よって複数のアンテナユニットＡＮＴのアンテナゲインが１５ｄＢ以上に制御され、更にサイドローブ干渉が減少される。

【0034】

図５を併せて参照されたい。図５は、本開示の別の幾つかの実施例による無線通信装置１００の上面透視図である。図５に示すように、図５の無線通信装置１００の上半分の多分岐回路ＣＣＴ’（１列目のアンテナユニットＡＮＴに対応する）は、図４に示される多分岐回路ＣＣＴ’であり、図５と図１の間の相違点は多分岐回路ＣＣＴにおける分岐ノードＮＤ１～ＮＤ７のみにあるため、他の同じ内容について繰り返して説明しない。

【0035】

図６を併せて参照されたい。図６は、本開示の別の幾つかの実施例による垂直偏波無線通信装置１００の模式図である。図６に示すように、１列目～２列目のアンテナユニットＡＮＴは、垂直偏波ビーム角度が－５度のアンテナアレイであり、３列目～４列目のアンテナユニットＡＮＴは、垂直偏波ビーム角度が－１６度のアンテナアレイであり、５列目～６列目のアンテナユニットＡＮＴは、垂直偏波ビーム角度が５度のアンテナアレイであり、７列目～８列目のアンテナユニットＡＮＴは、垂直偏波ビーム角度が１６度のアンテナアレイである。

【0036】

また、１列目のアンテナユニットＡＮＴを基準とし、２列目のアンテナユニットＡＮＴを列と列が垂直鏡像となるように設置してよい。換言すれば、１列目のアンテナユニットＡＮＴの受信点ＦＰは、１列目のアンテナユニットＡＮＴの上縁に近接し、２列目のアンテナユニットＡＮＴの受信点ＦＰは、２列目のアンテナユニットＡＮＴの下縁に近接する。このように類推し、各アンテナアレイは、同じ設置形態を有してよい。

【0037】

図７を併せて参照されたい。図７は、本開示の別の幾つかの実施例による水平偏波無線通信装置１００の模式図である。図７に示すように、１列目～２列目のアンテナユニットＡＮＴは、水平偏波ビーム角度が－５度のアンテナアレイであり、３列目～４列目のアンテナユニットＡＮＴは、水平偏波ビーム角度が－１６度のアンテナアレイであり、５列目～６列目のアンテナユニットＡＮＴは、水平偏波ビーム角度が５度のアンテナアレイであり、７列目～８列目のアンテナユニットＡＮＴは、水平偏波ビーム角度が１６度のアンテナアレイである。

【0038】

また、１行目～４行目のアンテナユニットＡＮＴを基準とし、８行目～５行目のアンテナユニットＡＮＴを行と行が水平鏡像となるように設置してよい。換言すれば、１行目～４行目のアンテナユニットＡＮＴの受信点ＦＰは、それぞれ１行目～４行目のアンテナユニットＡＮＴの左側に近接し、８行目～５行目のアンテナユニットＡＮＴの受信点ＦＰは、それぞれ８行目～５行目のアンテナユニットＡＮＴの右側に近接する。このように類推し、各アンテナアレイは、同じ設置形態を有してよい。

【0039】

一方、無線通信装置１００が水平方向で４５度カバーする必要があり、８人のユーザがいて、アンテナゲインを１５ｄＢ以上にする必要がある場合、上記図６と図７のアンテナアレイを同時に採用し、且つ各アンテナアレイに図５の多分岐回路を採用してよい。それにより、水平及び垂直偏波方向に４個のビームを生成して８個のビームを生成することができ、各ビームのビーム幅は約１１度であり、各アンテナアレイのアンテナゲインは約１５ｄＢである。また、無線通信装置１００の垂直偏波と水平偏波の間の交差偏波（Ｃｒｏｓｓ Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）は２５ｄＢより大きくなる。このようにして、ビーム幅が狭く、サイドローブ干渉が少なく、電力消費が少なく、コストが低い効果を同時に達成することができる。

【0040】

図８を併せて参照されたい。図８は、本開示の幾つかの実施例による水平偏波無線通信装置１００のアンテナゲインの模式図である。図８に示すように、曲線ＣＨ１＿ＨＭ１は、図７における３列目～４列目のアンテナユニットＡＮＴのアンテナゲインであり、曲線ＣＨ１＿ＨＭ２は、図７における５列目～６列目のアンテナユニットＡＮＴのアンテナゲインであり、曲線ＣＨ２＿ＨＭ１は、図７における１列目～２列目のアンテナユニットＡＮＴのアンテナゲインであり、曲線ＣＨ２＿ＨＭ２は、図７における７列目～８列目のアンテナユニットＡＮＴのアンテナゲインである。

【0041】

図８から分かるように、各アンテナアレイのアンテナゲインも約１５ｄＢであり、各アンテナアレイの水平偏波ビーム方向もそれぞれ－１６度、－５度、５度及び１６度であり、サイドローブとメインビームの間の電力差も１８ｄＢより大きい。

【0042】

図９を併せて参照されたい。図９は、本開示の幾つかの実施例による垂直偏波無線通信装置１００のアンテナゲインの模式図である。図９に示すように、曲線ＣＨ１＿ＶＭ１は、図６における３列目～４列目のアンテナユニットＡＮＴのアンテナゲインであり、曲線ＣＨ１＿ＶＭ２は、図６における５列目～６列目のアンテナユニットＡＮＴのアンテナゲインであり、曲線ＣＨ２＿ＶＭ１は、図６における１列目～２列目のアンテナユニットＡＮＴのアンテナゲインであり、曲線ＣＨ２＿ＶＭ２は、図６における７列目～８列目のアンテナユニットＡＮＴのアンテナゲインである。

【0043】

図９から分かるように、各アンテナアレイのアンテナゲインは約１５ｄＢであり、各アンテナアレイの垂直偏波ビーム方向はそれぞれ－１６度、－５度、５度及び１６度であり、サイドローブとメインビームの間の電力差は１８ｄＢより大きい。

【0044】

以上を纏めると、本開示の無線通信装置は、水平方向に隣接する２つのアンテナユニットの受信分岐の経路長さの差に基づいて、アンテナユニットのビーム角度を制御するとともに、大量のアンテナユニットを採用してビーム幅を減少することができる。また、多分岐回路の有する複数の層構造の複数の分岐ノードの間の電力比を調整してアンテナユニットのアンテナゲインを制御し、更にサイドローブ干渉を減少することもできる。一方、このような設置形態によれば、電力消費とコストも大幅に削減される。

【0045】

本開示は、実施例により前述の通りに開示されたが、実施例が本開示を限定するものではなく、当業者であれば、本開示の精神と範囲から逸脱しない限り、何らかの変更や修飾を加えることができる。従って、本開示の保護範囲は、下記特許請求の範囲で指定した内容を基準とするものである。

【符号の説明】

【0046】

１００ 無線通信装置
ＣＣＴ 多分岐回路
Ｇ 接地層
Ｓ 基板
ＶＩＡ ビア
ＡＮＴ アンテナユニット
θ ビーム角度
Ｓ１ 第１表面
Ｓ２ 第２表面
ＦＰ 受信点
Ａ 端点
ＳＴ１～ＳＴ３ 層構造
ＯＵＴ１～ＯＵＴ８ 信号放射端
ＮＤ１～ＮＤ７ 分岐ノード
ＩＮ 信号受信端
ΔＬ 層構造ＳＴ１に対応する長さの差の数値
ＣＣＴ’ ウィルキンソン不等分配器を有する多分岐回路
ＣＨ１＿ＨＭ１、ＣＨ１＿ＨＭ２、ＣＨ２＿ＨＭ１、ＣＨ２＿ＨＭ２、ＣＨ１＿ＶＭ１、ＣＨ１＿ＶＭ２、ＣＨ２＿ＶＭ１、ＣＨ２＿ＶＭ２ 曲線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】