(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】P2023086626
(43)【公開日】2023-06-22
(54)【発明の名称】アンテナ装置
(51)【国際特許分類】
H01Q 21/28 20060101AFI20230615BHJP
H01Q 5/40 20150101ALI20230615BHJP
H01Q 21/24 20060101ALI20230615BHJP
H01Q 1/52 20060101ALI20230615BHJP
H01P 1/00 20060101ALI20230615BHJP
【ＦＩ】
H01Q21/28
H01Q5/40
H01Q21/24
H01Q1/52
H01P1/00 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021201294
(22)【出願日】2021-12-11
(71)【出願人】
【識別番号】000217653
【氏名又は名称】電気興業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100193389
【弁理士】
【氏名又は名称】谷口 智利
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 啓介
【テーマコード（参考）】
5J011
5J021
5J046
【Ｆターム（参考）】
5J011CA11
5J021AA02
5J021AA04
5J021AA11
5J021AA13
5J021AB03
5J021HA05
5J021HA06
5J021JA03
5J021JA05
5J021JA07
5J046AA02
5J046AA07
5J046AB07
5J046UA02
5J046UA03
(57)【要約】
【課題】複数のアンテナを基体の二つの面に有するアンテナにおいて、物理的距離が近く、非常に低いレベルでのアンテナ間結合（回り込み）が問題となる場合においても、結合の低減量を十分確保することを目的とする。
【解決手段】アンテナ装置は、基体、第一のアンテナ、および、第二のアンテナ、を備える。第一のアンテナは基体の一方の側に配置され、第二のアンテナは基体の他方の側に配置される。第一のアンテナは、略同一平面上に電磁結合低減部を有する。 電磁結合低減部は、第一のアンテナが送信または受信する電波の偏波方向とは異なる方向に配置される。電磁結合低減部は、略格子状に配置された電磁バンドギャップ体を有する。電磁バンドギャップ体は、金属部およびビアを有し、ビアは金属部を接地導体に接続しており、電磁結合低減部は第一のアンテナおよび第二のアンテナ間の電磁結合を低減する。
【選択図】図１
【解決手段】アンテナ装置は、基体、第一のアンテナ、および、第二のアンテナ、を備える。第一のアンテナは基体の一方の側に配置され、第二のアンテナは基体の他方の側に配置される。第一のアンテナは、略同一平面上に電磁結合低減部を有する。 電磁結合低減部は、第一のアンテナが送信または受信する電波の偏波方向とは異なる方向に配置される。電磁結合低減部は、略格子状に配置された電磁バンドギャップ体を有する。電磁バンドギャップ体は、金属部およびビアを有し、ビアは金属部を接地導体に接続しており、電磁結合低減部は第一のアンテナおよび第二のアンテナ間の電磁結合を低減する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基体、第一のアンテナ、および、第二のアンテナ、を備え、
前記第一のアンテナは前記基体の一方の側に配置され、
前記第二のアンテナは前記基体の他方の側に配置され、
前記第一のアンテナは、略同一平面上に電磁結合低減部を有し、
前記電磁結合低減部は、前記第一のアンテナが送信または受信する電波の偏波方向とは異なる方向に配置され、
前記電磁結合低減部は、略格子状に配置された電磁バンドギャップ体を有し、
前記電磁バンドギャップ体は、金属部およびビアを有し、
前記ビアは金属部を接地導体に接続しており、
前記電磁結合低減部は、前記第一のアンテナおよび前記第二のアンテナ間の電磁結合を低減することを特徴するアンテナ装置。
前記第一のアンテナは前記基体の一方の側に配置され、
前記第二のアンテナは前記基体の他方の側に配置され、
前記第一のアンテナは、略同一平面上に電磁結合低減部を有し、
前記電磁結合低減部は、前記第一のアンテナが送信または受信する電波の偏波方向とは異なる方向に配置され、
前記電磁結合低減部は、略格子状に配置された電磁バンドギャップ体を有し、
前記電磁バンドギャップ体は、金属部およびビアを有し、
前記ビアは金属部を接地導体に接続しており、
前記電磁結合低減部は、前記第一のアンテナおよび前記第二のアンテナ間の電磁結合を低減することを特徴するアンテナ装置。
【請求項2】
前記金属部が略多角形であり、多角形の一辺の方向が前記第一のアンテナおよび前記第二のアンテナの偏波方向に略一致することを特徴する、請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項3】
前記金属部が略長方形であり、長方形の一辺の方向が前記第一のアンテナおよび前記第二のアンテナの偏波方向に略一致することを特徴する、請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項4】
前記電磁バンドギャップ体の配置方向が、前記第一のアンテナおよび前記第二のアンテナの偏波方向に略一致することを特徴する、請求項１ないし３のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項5】
前記電磁バンドギャップ体の配置間隔が、前記第一のアンテナおよび前記第二のアンテナの偏波の波長λに対して０．０５以上０．３λ以下であることを特徴する、請求項１ないし４のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項6】
前記第一のアンテナおよび前記第二のアンテナの両方が前記電磁結合低減部を有することを特徴する、請求項１ないし５のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項7】
前記第一のアンテナおよび前記第二のアンテナが偏波共用アンテナであることを特徴する、請求項１ないし６のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項8】
前記第一のアンテナおよび前記第二のアンテナが略長方形であり、偏波方向が前記略長方形の辺の方向に対応し、前記電磁結合低減部は前記略長方形の四隅方向に設けられていることを特徴する、請求項１ないし７のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項9】
前記第一のアンテナおよび前記第二のアンテナが、それぞれ、互いに異なる周波数である第一周波数および第二周波数に対応した第一周波数帯用アンテナおよび第二周波数帯用アンテナを有する、周波数共用アンテナであることを特徴する、請求項１ないし８のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項10】
前記第一周波数帯用アンテナを有する第一周波数帯対応層と、前記第二周波数帯用アンテナを有する第二周波数帯対応層を有し、
前記第一周波数帯対応層は前記第一周波数帯用アンテナに対応する第一周波数用電磁結合低減部を有し、
前記第二周波数帯対応層は前記第二周波数帯用アンテナに対応する第二周波数用電磁結合低減部を有することを特徴する、請求項９に記載のアンテナ装置。
前記第一周波数帯対応層は前記第一周波数帯用アンテナに対応する第一周波数用電磁結合低減部を有し、
前記第二周波数帯対応層は前記第二周波数帯用アンテナに対応する第二周波数用電磁結合低減部を有することを特徴する、請求項９に記載のアンテナ装置。
【請求項11】
前記第一のアンテナにおける、前記第一周波数帯用アンテナおよび前記第二周波数帯用アンテナのオフセット方向と、前記第二のアンテナにおける、前記第一周波数帯用アンテナおよび前記第二周波数帯用アンテナのオフセット方向とが、略直交することを特徴とする、請求項９または１０のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項12】
前記第一周波数帯用アンテナおよび前記第二周波数帯用アンテナのオフセット量が、低周波側の波長の１０分の１以下であることを特徴する、請求項９ないし１１のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項13】
前記第一のアンテナおよび前記第二のアンテナの一方がドナーアンテナであり、他方がサービスアンテナであることを特徴する、請求項１ないし１２のいずれかに記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、複数のアンテナを有し、アンテナ間の結合を低減したアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【0002】
複数のアンテナを有するアンテナ装置が知られている。
例えば、ドナーアンテナとサービスアンテナを有するレピータ装置では、基地局アンテナとの送受信はドナーアンテナを有するドナーユニットにより行う。そして、直接、基地局からの電波が届かないエリアをサービスアンテナによりエリア化している。
ドナーアンテナとサービスアンテナを、基体の両面に配置することができれば、レピータ装置を小型することができる。しかし、ドナーアンテナとサービスアンテナ間の結合が大きいと、例えばドナーからの信号やドナーへの信号まで増幅してしまうなど、レピータ装置内での干渉問題が発生する。特に、ドナーアンテナとサービスアンテナで同一方向の偏波を使用するＭＩＭＯなどでは、この影響が大きい。なお、ドナー・サービスが分離しているレピータ装置では、ドナーアンテナとサービスアンテナを物理的に離すことで、結合を低減することができる。
一方、アンテナ結合低減のためＥＢＧ（Ｅｌｅｃｔｒｏ ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｂａｎｄ Ｇａｐ）が用いられることがあり、同一面内に配置したアンテナ間の結合が低減されている。
特許文献１には、既存のＥ Ｂ Ｇ 構造を設計変更することなく、所定の周波数帯域の電磁ノイズの伝搬を抑制する、構造体および配線基板が記載されている（特許文献１の段落０００９）。
特許文献２には、第１と第２の放射器の間に配置される第１の電磁バンドギャップ
を備え、第１の電磁バンドギャップは、パッチと接地電極とビアとを備える、アンテナ装置が記載されている（特許文献２の請求項１）。
例えば、ドナーアンテナとサービスアンテナを有するレピータ装置では、基地局アンテナとの送受信はドナーアンテナを有するドナーユニットにより行う。そして、直接、基地局からの電波が届かないエリアをサービスアンテナによりエリア化している。
ドナーアンテナとサービスアンテナを、基体の両面に配置することができれば、レピータ装置を小型することができる。しかし、ドナーアンテナとサービスアンテナ間の結合が大きいと、例えばドナーからの信号やドナーへの信号まで増幅してしまうなど、レピータ装置内での干渉問題が発生する。特に、ドナーアンテナとサービスアンテナで同一方向の偏波を使用するＭＩＭＯなどでは、この影響が大きい。なお、ドナー・サービスが分離しているレピータ装置では、ドナーアンテナとサービスアンテナを物理的に離すことで、結合を低減することができる。
一方、アンテナ結合低減のためＥＢＧ（Ｅｌｅｃｔｒｏ ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｂａｎｄ Ｇａｐ）が用いられることがあり、同一面内に配置したアンテナ間の結合が低減されている。
特許文献１には、既存のＥ Ｂ Ｇ 構造を設計変更することなく、所定の周波数帯域の電磁ノイズの伝搬を抑制する、構造体および配線基板が記載されている（特許文献１の段落０００９）。
特許文献２には、第１と第２の放射器の間に配置される第１の電磁バンドギャップ
を備え、第１の電磁バンドギャップは、パッチと接地電極とビアとを備える、アンテナ装置が記載されている（特許文献２の請求項１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】国際公開第２０１７／１９５７３９号公報
【特許文献2】特開２０１８－１６４１４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
複数のアンテナを有するレピータ装置では、アンテナを基体の両面に配置できれば小型化できるが、アンテナ同士が近接するため、アンテナ同士の結合を低減することが必要となる。
特許文献１に記載の構造は、多層基板の内層信号線路間の電磁ノイズ低減のために利用されるものであり、目的も構成も異なる。
特許文献２に記載の構造は、同一面内に配置したアンテナ間の結合を低減するものであり、アンテナを基体の両面に配置する構造では、－１０ｄＢ程度しか結合を低減できない。また、同一面内の場合、改善しても－３０ｄＢ程度の結合が発生するが、レピータ装置では、―７０ｄＢ以下などの、非常に低い結合値が求められる。
そこで、本発明は、複数のアンテナを基体の二つの面に有するアンテナにおいて、物理的距離が近く、非常に低いレベルでのアンテナ間結合（回り込み）が問題となる場合においても、結合の低減量を十分確保することを目的とする。
本発明のその他の目的は、発明を実施するための形態においても説明される。
特許文献１に記載の構造は、多層基板の内層信号線路間の電磁ノイズ低減のために利用されるものであり、目的も構成も異なる。
特許文献２に記載の構造は、同一面内に配置したアンテナ間の結合を低減するものであり、アンテナを基体の両面に配置する構造では、－１０ｄＢ程度しか結合を低減できない。また、同一面内の場合、改善しても－３０ｄＢ程度の結合が発生するが、レピータ装置では、―７０ｄＢ以下などの、非常に低い結合値が求められる。
そこで、本発明は、複数のアンテナを基体の二つの面に有するアンテナにおいて、物理的距離が近く、非常に低いレベルでのアンテナ間結合（回り込み）が問題となる場合においても、結合の低減量を十分確保することを目的とする。
本発明のその他の目的は、発明を実施するための形態においても説明される。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の請求項１に係るアンテナ装置は、
基体、第一のアンテナ、および、第二のアンテナ、を備え、
第一のアンテナは基体の一方の側に配置され、
第二のアンテナは基体の他方の側に配置され、
第一のアンテナは、略同一平面上に電磁結合低減部を有し、
電磁結合低減部は、第一のアンテナが送信または受信する電波の偏波方向とは異なる方向に配置され、
電磁結合低減部は、略格子状に配置された電磁バンドギャップ体を有し、
電磁バンドギャップ体は、金属部およびビアを有し、
ビアは金属部を接地導体に接続しており、
電磁結合低減部は、第一のアンテナおよび第二のアンテナ間の電磁結合を低減することを特徴するアンテナ装置である。
本発明の請求項２に係るアンテナ装置は、
金属部が略多角形であり、多角形の一辺の方向が第一のアンテナおよび第二のアンテナの偏波方向に略一致することを特徴する、請求項１に記載のアンテナ装置である。
本発明の請求項３に係るアンテナ装置は、
金属部が略長方形であり、長方形の一辺の方向が第一のアンテナおよび第二のアンテナの偏波方向に略一致することを特徴する、請求項１に記載のアンテナ装置である。
本発明の請求項４に係るアンテナ装置は、
電磁バンドギャップ体の配置方向が、第一のアンテナおよび第二のアンテナの偏波方向に略一致することを特徴する、請求項１ないし３のいずれかに記載のアンテナ装置である。
本発明の請求項５に係るアンテナ装置は、
電磁バンドギャップ体の配置間隔が、第一のアンテナおよび第二のアンテナの偏波の波長λに対して０．０５以上０．３λ以下であることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれかに記載のアンテナ装置である。
本発明の請求項６に係るアンテナ装置は、
第一のアンテナおよび第二のアンテナの両方が電磁結合低減部を有することを特徴する、請求項１ないし５のいずれかに記載のアンテナ装置である。
本発明の請求項７に係るアンテナ装置は、
第一のアンテナおよび第二のアンテナが偏波共用アンテナであることを特徴する、請求項１ないし６のいずれかに記載のアンテナ装置である。
本発明の請求項８に係るアンテナ装置は、
第一のアンテナおよび第二のアンテナが略長方形であり、偏波方向が略長方形の辺の方向に対応し、電磁結合低減部は略長方形の四隅方向に設けられていることを特徴する、請求項１ないし７のいずれかに記載のアンテナ装置である。
本発明の請求項９に係るアンテナ装置は、
第一のアンテナおよび第二のアンテナが、それぞれ、互いに異なる周波数である第一周波数および第二周波数に対応した第一周波数帯用アンテナおよび第二周波数帯用アンテナを有する、周波数共用アンテナであることを特徴する、請求項１ないし８のいずれかに記載のアンテナ装置である。
本発明の請求項１０に係るアンテナ装置は、
第一周波数帯用アンテナを有する第一周波数帯対応層と、第二周波数帯用アンテナを有する第二周波数帯対応層を有し、
第一周波数帯対応層は第一周波数帯用アンテナに対応する第一周波数用電磁結合低減部を有し、
第二周波数帯対応層は第二周波数帯用アンテナに対応する第二周波数用電磁結合低減部を有することを特徴する、請求項９に記載のアンテナ装置である。
本発明の請求項１１に係るアンテナ装置は、
第一のアンテナにおける、第一周波数帯用アンテナおよび第二周波数帯用アンテナのオフセット方向と、第二のアンテナにおける、第一周波数帯用アンテナおよび第二周波数帯用アンテナのオフセット方向とが、略直交することを特徴とする、請求項９または１０のいずれかに記載のアンテナ装置である。
本発明の請求項１２に係るアンテナ装置は、
第一周波数帯用アンテナおよび第二周波数帯用アンテナのオフセット量が、低周波側の波長の１０分の１以下であることを特徴する、請求項９ないし１１のいずれかに記載のアンテナ装置である。
本発明の請求項１３に係るアンテナ装置は、
第一のアンテナおよび第二のアンテナの一方がドナーアンテナであり、他方がサービスアンテナであることを特徴する、請求項１ないし１２のいずれかに記載のアンテナ装置である。
本発明は、以上の構成により、第一、第二のアンテナを近接して配置することで小型化を実現しつつ、第一、第二のアンテナ間の電磁波の回り込みを低減できる。
本発明のその他の効果は、発明を実施するための形態においても説明される。
基体、第一のアンテナ、および、第二のアンテナ、を備え、
第一のアンテナは基体の一方の側に配置され、
第二のアンテナは基体の他方の側に配置され、
第一のアンテナは、略同一平面上に電磁結合低減部を有し、
電磁結合低減部は、第一のアンテナが送信または受信する電波の偏波方向とは異なる方向に配置され、
電磁結合低減部は、略格子状に配置された電磁バンドギャップ体を有し、
電磁バンドギャップ体は、金属部およびビアを有し、
ビアは金属部を接地導体に接続しており、
電磁結合低減部は、第一のアンテナおよび第二のアンテナ間の電磁結合を低減することを特徴するアンテナ装置である。
本発明の請求項２に係るアンテナ装置は、
金属部が略多角形であり、多角形の一辺の方向が第一のアンテナおよび第二のアンテナの偏波方向に略一致することを特徴する、請求項１に記載のアンテナ装置である。
本発明の請求項３に係るアンテナ装置は、
金属部が略長方形であり、長方形の一辺の方向が第一のアンテナおよび第二のアンテナの偏波方向に略一致することを特徴する、請求項１に記載のアンテナ装置である。
本発明の請求項４に係るアンテナ装置は、
電磁バンドギャップ体の配置方向が、第一のアンテナおよび第二のアンテナの偏波方向に略一致することを特徴する、請求項１ないし３のいずれかに記載のアンテナ装置である。
本発明の請求項５に係るアンテナ装置は、
電磁バンドギャップ体の配置間隔が、第一のアンテナおよび第二のアンテナの偏波の波長λに対して０．０５以上０．３λ以下であることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれかに記載のアンテナ装置である。
本発明の請求項６に係るアンテナ装置は、
第一のアンテナおよび第二のアンテナの両方が電磁結合低減部を有することを特徴する、請求項１ないし５のいずれかに記載のアンテナ装置である。
本発明の請求項７に係るアンテナ装置は、
第一のアンテナおよび第二のアンテナが偏波共用アンテナであることを特徴する、請求項１ないし６のいずれかに記載のアンテナ装置である。
本発明の請求項８に係るアンテナ装置は、
第一のアンテナおよび第二のアンテナが略長方形であり、偏波方向が略長方形の辺の方向に対応し、電磁結合低減部は略長方形の四隅方向に設けられていることを特徴する、請求項１ないし７のいずれかに記載のアンテナ装置である。
本発明の請求項９に係るアンテナ装置は、
第一のアンテナおよび第二のアンテナが、それぞれ、互いに異なる周波数である第一周波数および第二周波数に対応した第一周波数帯用アンテナおよび第二周波数帯用アンテナを有する、周波数共用アンテナであることを特徴する、請求項１ないし８のいずれかに記載のアンテナ装置である。
本発明の請求項１０に係るアンテナ装置は、
第一周波数帯用アンテナを有する第一周波数帯対応層と、第二周波数帯用アンテナを有する第二周波数帯対応層を有し、
第一周波数帯対応層は第一周波数帯用アンテナに対応する第一周波数用電磁結合低減部を有し、
第二周波数帯対応層は第二周波数帯用アンテナに対応する第二周波数用電磁結合低減部を有することを特徴する、請求項９に記載のアンテナ装置である。
本発明の請求項１１に係るアンテナ装置は、
第一のアンテナにおける、第一周波数帯用アンテナおよび第二周波数帯用アンテナのオフセット方向と、第二のアンテナにおける、第一周波数帯用アンテナおよび第二周波数帯用アンテナのオフセット方向とが、略直交することを特徴とする、請求項９または１０のいずれかに記載のアンテナ装置である。
本発明の請求項１２に係るアンテナ装置は、
第一周波数帯用アンテナおよび第二周波数帯用アンテナのオフセット量が、低周波側の波長の１０分の１以下であることを特徴する、請求項９ないし１１のいずれかに記載のアンテナ装置である。
本発明の請求項１３に係るアンテナ装置は、
第一のアンテナおよび第二のアンテナの一方がドナーアンテナであり、他方がサービスアンテナであることを特徴する、請求項１ないし１２のいずれかに記載のアンテナ装置である。
本発明は、以上の構成により、第一、第二のアンテナを近接して配置することで小型化を実現しつつ、第一、第二のアンテナ間の電磁波の回り込みを低減できる。
本発明のその他の効果は、発明を実施するための形態においても説明される。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【図1】本発明の一実施例におけるアンテナ装置の構成例を示す。
【図2】本発明の一実施例におけるアンテナ装置の構成例を示す。
【図3】本発明の一実施例におけるアンテナ装置の構成例を示す。
【図4】本発明の一実施例におけるアンテナ装置の構成例を示す。
【図5】比較例におけるアンテナ装置の構成例を示す。
【図6】比較例における結果を示す。
【図7】本発明の一実施例における結果を示す。
【図8】本発明の一実施例におけるアンテナ装置の構成例を示す。
【図9】本発明の一実施例におけるアンテナ装置の構成例を示す。
【図10】本発明の一実施例におけるアンテナ装置の構成例を示す。
【図11】本発明の一実施例におけるアンテナ装置の構成例を示す。
【図12】本発明の一実施例におけるアンテナ装置の構成例を示す。
【図13】本発明の一実施例におけるアンテナ装置の構成例を示す。
【図14】本発明の一実施例におけるアンテナ装置の構成例を示す。
【図15】本発明の一実施例におけるアンテナ装置の構成例を示す。
【図16】本発明の一実施例におけるアンテナ装置の構成例を示す。
【図17】本発明の一実施例におけるアンテナ装置の構成例を示す。
【図18】本発明の一実施例におけるアンテナ装置の構成例を示す。
【発明を実施するための形態】
【0007】
【0008】
本実施例で、基体１１０は、略直方体状であるが、第一のアンテナ２００と第二のアンテナ３００を所定方向に固定するものであれば、例えば、２枚の板状体を接続したものなど、他の構成であってもよい。
第一のアンテナ２００は基体１１０の一方の側に配置され、第二のアンテナ３００は基体１１０の他方の側に配置される。本実施例では、基体１１０の両面に２つのアンテナが配置されている。
第一のアンテナ２００は基体１１０の一方の側に配置され、第二のアンテナ３００は基体１１０の他方の側に配置される。本実施例では、基体１１０の両面に２つのアンテナが配置されている。
【0009】
第一のアンテナ２００は、アンテナと略同一平面上に電磁結合低減部４００を有する。
電磁結合低減部４００は、アンテナから見て、第一のアンテナ２００が送信または受信する電波の偏波方向とは異なる方向に配置されている。本実施例では、アンテナから見て、図における縦方向および横方向には、電磁結合低減部４００が存在しない。
つまり、アンテナの送受信する偏波方向について、十字型のクロスダイポールの場合、十字方向には電磁結合低減部が存在せず、十字方向とは異なる四隅方向に電磁結合低減部４００が配置されている。
電磁結合低減部４００は、アンテナから見て、第一のアンテナ２００が送信または受信する電波の偏波方向とは異なる方向に配置されている。本実施例では、アンテナから見て、図における縦方向および横方向には、電磁結合低減部４００が存在しない。
つまり、アンテナの送受信する偏波方向について、十字型のクロスダイポールの場合、十字方向には電磁結合低減部が存在せず、十字方向とは異なる四隅方向に電磁結合低減部４００が配置されている。
【0010】
電磁結合低減部４００は、略格子状に配置された電磁バンドギャップ体４１０を有する。
本実施例では、３×３の格子であるが、図３に示されるように、アンテナ側の１格子が欠けた構成とすることもできる。「略格子状」とは、完全に格子状ではなくとも、本構成のように、おおよそ格子を構成するものを含む。
本実施例では、３×３の格子であるが、図３に示されるように、アンテナ側の１格子が欠けた構成とすることもできる。「略格子状」とは、完全に格子状ではなくとも、本構成のように、おおよそ格子を構成するものを含む。
【0011】
図４に示されるように、電磁バンドギャップ体４１０は、金属部４１１およびビア４１２を有する。ビア４１２は金属部４１１を接地導体４０３に接続している。
なお、図４は１つの電磁バンドギャップ体４１０を中心に抜粋したものであり、実際には、金属体４１１と接地導体４０３の間にはアンテナを構成する層が存在し、また、金属体４１１も複数配置されている。
上記の電磁結合低減部４００は、第一のアンテナ２００および第二のアンテナ３００間の電磁結合を低減する。
なお、図４は１つの電磁バンドギャップ体４１０を中心に抜粋したものであり、実際には、金属体４１１と接地導体４０３の間にはアンテナを構成する層が存在し、また、金属体４１１も複数配置されている。
上記の電磁結合低減部４００は、第一のアンテナ２００および第二のアンテナ３００間の電磁結合を低減する。
【0012】
図５および図６は、比較例として、電磁結合低減部４００を有しない例を示す。
本比較では、基体１１０は金属である。
図中のｘ方向の偏波をＨとし、ｙ方向の偏波をＶとする。
アンテナは、略十字状であり、Ｈ偏波およびＶ偏波に対応する。そして、Ｄ－Ｖｐｏｌは第一アンテナのＶ偏波を示し、Ｄ－Ｈｐｏｌは第一アンテナのＨ偏波を示す。同様に、Ｓ－Ｖｐｏｌは第二アンテナのＶ偏波を示し、Ｓ－Ｈｐｏｌは第二アンテナのＨ偏波を示す。そして、Ｄ－Ｖｐｏｌ－Ｓ－Ｖｐｏｌは、Ｄ－ＶｐｏｌとＳ－Ｖｐｏｌの結合を示し、他も同様である。結合量は、正規化された周波数で示されている。
本比較では、基体１１０は金属である。
図中のｘ方向の偏波をＨとし、ｙ方向の偏波をＶとする。
アンテナは、略十字状であり、Ｈ偏波およびＶ偏波に対応する。そして、Ｄ－Ｖｐｏｌは第一アンテナのＶ偏波を示し、Ｄ－Ｈｐｏｌは第一アンテナのＨ偏波を示す。同様に、Ｓ－Ｖｐｏｌは第二アンテナのＶ偏波を示し、Ｓ－Ｈｐｏｌは第二アンテナのＨ偏波を示す。そして、Ｄ－Ｖｐｏｌ－Ｓ－Ｖｐｏｌは、Ｄ－ＶｐｏｌとＳ－Ｖｐｏｌの結合を示し、他も同様である。結合量は、正規化された周波数で示されている。
【0013】
図６に示されるように、本構成では、正規化周波数１付近で示される、必要周波数帯において、－６３ｄＢ程度であり、－７０ｄＢの電磁結合低減は得られていない。
電磁波を解析したところ、アンテナ面に対して垂直方向、つまりｚ方向の電界成分の回り込みの影響が大きいことが分かった。
従来は、特許文献２のように、結合を低減したいアンテナの間に、ＥＢＧを配置することが一般的であるが、本構成では、これと異なる位置に設けることで、アンテナの出力そのものへの影響は抑えつつ、アンテナ間の効率よく結合を低減する。
電磁波を解析したところ、アンテナ面に対して垂直方向、つまりｚ方向の電界成分の回り込みの影響が大きいことが分かった。
従来は、特許文献２のように、結合を低減したいアンテナの間に、ＥＢＧを配置することが一般的であるが、本構成では、これと異なる位置に設けることで、アンテナの出力そのものへの影響は抑えつつ、アンテナ間の効率よく結合を低減する。
【0014】
【0015】
移動通信で用いられる無線中継器（レピータ）のように、小形化のため、第一のアンテナ２００と第二のアンテナ３００を近接して配置するアンテナの構成が考えられる。本実施例では、背中合わせで配置した、偏波共用アンテナなどのアンテナの周囲に、３×３配列のＥＢＧ構造を４角に配置することで、約１５ｄＢの結合低減を実現できる。
【0016】
図８は、本発明の一実施例におけるアンテナ装置１００の構成例を示す。
本実施例におけるアンテナ装置１００は、金属部４１１が略多角形であり、本実施例では、十字型である。
そして、多角形の一辺の方向が第一のアンテナ２００および第二のアンテナ３００の偏波方向に略一致する。
本実施例におけるアンテナ装置１００は、金属部４１１が略多角形であり、本実施例では、十字型である。
そして、多角形の一辺の方向が第一のアンテナ２００および第二のアンテナ３００の偏波方向に略一致する。
【0017】
なお、「多角形の一辺」とは、アンテナとして機能する長さ方向の辺を意味し、例えば本構成のように中央で他の辺と交差する十字型などでは、十字型の一辺の長さを意味する。また、直線状の一辺を含む構成であれば、他の部位に曲線部など直線状以外の形状が含まれていてもよい。
本構成により、第一のアンテナ２００および第二のアンテナ３００の偏波を効率よく抑えることができ、アンテナ間の結合を低減することができる。
本構成により、第一のアンテナ２００および第二のアンテナ３００の偏波を効率よく抑えることができ、アンテナ間の結合を低減することができる。
【0018】
図９は、本発明の一実施例におけるアンテナ装置１００の構成例を示す。
本実施例におけるアンテナ装置１００は、図に示されるように電磁バンドギャップ体４１０を構成する金属部４１１が略長方形であり、本実施例では、正方形である。
本構成により、長方形の一辺の方向が第一のアンテナ２００および第二のアンテナ３００の偏波方向に略一致する。
第一のアンテナ２００および第二のアンテナ３００の偏波方向に略一致する一辺の長さは、波長λに対して０．０２λ以上０．５λ以下であることが望ましく、０．１λ以上０．４λ以下がさらに好ましい。
本実施例におけるアンテナ装置１００は、図に示されるように電磁バンドギャップ体４１０を構成する金属部４１１が略長方形であり、本実施例では、正方形である。
本構成により、長方形の一辺の方向が第一のアンテナ２００および第二のアンテナ３００の偏波方向に略一致する。
第一のアンテナ２００および第二のアンテナ３００の偏波方向に略一致する一辺の長さは、波長λに対して０．０２λ以上０．５λ以下であることが望ましく、０．１λ以上０．４λ以下がさらに好ましい。
【0019】
アンテナ装置１００は、電磁バンドギャップ体４１０の配置方向が、第一のアンテナ２００および第二のアンテナ３００の偏波方向と必ずしも一致する必要はなく、図１０に示されるように、４５度など異なる方向でもよい。
本構成によれば、第一のアンテナ素子２０１の送受信する電波に対し、電磁バンドギャップ体４１０による影響を減らすことができる。
他方、略一致する場合には、電磁結合の低減効果をさらに高くすることができるうえ、加工方向が例えば縦横の二方向で統一できるなど、製造上も有利である場合が多い。
本構成によれば、第一のアンテナ素子２０１の送受信する電波に対し、電磁バンドギャップ体４１０による影響を減らすことができる。
他方、略一致する場合には、電磁結合の低減効果をさらに高くすることができるうえ、加工方向が例えば縦横の二方向で統一できるなど、製造上も有利である場合が多い。
【0020】
図２に示される例では、アンテナ装置１００は、電磁バンドギャップ体４１０の配置方向が、第一のアンテナ２００および第二のアンテナ３００の偏波方向に略一致する。ここで、電磁バンドギャップ体４１０の配置方向とは、最も近接する電磁バンドギャップ体４１０の方向を意味する。
電磁バンドギャップ体４１０の配置間隔は、０．０５λ以上０．３λ以内が好ましい。
電磁バンドギャップ体４１０の配置間隔は、０．０５λ以上０．３λ以内が好ましい。
【0021】
図１１は、本発明の一実施例におけるアンテナ装置１００の構成例を示す。
本実施例におけるアンテナ装置１００は、第一のアンテナ２００および第二のアンテナ３００の両方が電磁結合低減部４００を有する。第一のアンテナ２００の図は既述の例と同様であり、図１１に示されるように第二のアンテナ３００もまた、電磁結合低減部４００を有する。
本構成により、電磁結合を一層低減することができる。また、第一のアンテナ２００および第二のアンテナ３００の構成を同様とすることもでき、コストも削減できるうえ、安定性も向上させることが可能となる。
本実施例におけるアンテナ装置１００は、第一のアンテナ２００および第二のアンテナ３００の両方が電磁結合低減部４００を有する。第一のアンテナ２００の図は既述の例と同様であり、図１１に示されるように第二のアンテナ３００もまた、電磁結合低減部４００を有する。
本構成により、電磁結合を一層低減することができる。また、第一のアンテナ２００および第二のアンテナ３００の構成を同様とすることもでき、コストも削減できるうえ、安定性も向上させることが可能となる。
【0022】
一実施例において、アンテナ装置１００は、第一のアンテナ２００および第二のアンテナ３００が偏波共用アンテナである。
本構成により、ＭＩＭＯ（Multi Input Multi Output）に対応できる
本構成により、ＭＩＭＯ（Multi Input Multi Output）に対応できる
【0023】
一実施例において、アンテナ装置１００は、第一のアンテナ２００および第二のアンテナ３００が略長方形であり、偏波方向が長方形の辺の方向に対応し、電磁結合低減部４００は長方形の四隅方向に設けられている。
本構成により、アンテナ自体の入出力性能はなるだけ維持したまま、不要な電磁結合を効率よく低減することができる。また、アンテナのスペースを有効に活用することができる。
本構成により、アンテナ自体の入出力性能はなるだけ維持したまま、不要な電磁結合を効率よく低減することができる。また、アンテナのスペースを有効に活用することができる。
【0024】
図１２は、本発明の一実施例におけるアンテナ装置１００の構成例を示す。
本実施例におけるアンテナ装置１００は、第一のアンテナ２００および第二のアンテナ３００が、異なる周波数に対応した別周波数帯用アンテナを有した周波数共用アンテナである。本実施例では、第一のアンテナ２００は、互いに異なる周波数である第一周波数および第二周波数に対応した第一周波数帯用アンテナ２１１および第二周波数帯用アンテナ２２１を有する。また、第二のアンテナ３００は、互いに異なる周波数である第一周波数および第二周波数に対応した第一周波数帯用アンテナ３１１および第二周波数帯用アンテナ３２１を有する。
本実施例におけるアンテナ装置１００は、第一のアンテナ２００および第二のアンテナ３００が、異なる周波数に対応した別周波数帯用アンテナを有した周波数共用アンテナである。本実施例では、第一のアンテナ２００は、互いに異なる周波数である第一周波数および第二周波数に対応した第一周波数帯用アンテナ２１１および第二周波数帯用アンテナ２２１を有する。また、第二のアンテナ３００は、互いに異なる周波数である第一周波数および第二周波数に対応した第一周波数帯用アンテナ３１１および第二周波数帯用アンテナ３２１を有する。
【0025】
本実施例では、第一周波数用アンテナ２１１と第二周波数用アンテナ２２１が、それぞれオフセット量だけアンテナ中央からオフセットされている。
ここで、アンテナ中央とは、第一周波数用アンテナ２１１の中心と第二周波数用アンテナ２２１の中心との中間点を示すが、厳密に一致する必要はない。また、アンテナの基体１１０の中央からオフセットする構成でもよい。
当然ながら、第一周波数用アンテナ２１１と第二周波数用アンテナ２２１のオフセット量は、同じでも良く、異なる量でも良い。
ここで、アンテナ中央とは、第一周波数用アンテナ２１１の中心と第二周波数用アンテナ２２１の中心との中間点を示すが、厳密に一致する必要はない。また、アンテナの基体１１０の中央からオフセットする構成でもよい。
当然ながら、第一周波数用アンテナ２１１と第二周波数用アンテナ２２１のオフセット量は、同じでも良く、異なる量でも良い。
【0026】
図１３、図１４、および、図１５は、本発明の一実施例におけるアンテナ装置１００の構成例を示す。
本実施例におけるアンテナ装置１００は、第一のアンテナ２００および第二のアンテナ３００のそれぞれが、異なる周波数である第一の周波数および第二の周波数に対応した周波数共用アンテナである。
本実施例におけるアンテナ装置１００は、第一のアンテナ２００および第二のアンテナ３００のそれぞれが、異なる周波数である第一の周波数および第二の周波数に対応した周波数共用アンテナである。
【0027】
具体的には、図１３に示されるように、アンテナ装置１００は、第一周波数帯用アンテナ２１１を有する第一周波数帯対応層２１０と、第二周波数帯用アンテナ２２１を有する第二周波数帯対応層２２０を有する。第一周波数帯用アンテナ２１１と第二周波数帯用アンテナ２２１が第一のアンテナ２００を構成する。同様に、第二のアンテナ３００は、第一周波数帯用アンテナ３１１と第二周波数帯用アンテナ３２１を有する。
図１４に示されるように、第一周波数帯対応層２１０は第一周波数帯用アンテナ２１１に対応する第一周波数用電磁結合低減部４０１を有する。また、図１５に示されるように、第二周波数帯対応層２２０は第二周波数帯用アンテナ２２１に対応する第二周波数用電磁結合低減部４０２を有する。
なお、図１４に示される第二周波数帯用アンテナ２２１は、実際には第二周波数帯対応層２２０に形成されており、位置関係の理解を容易とするために本図に示したものである。
図１４に示されるように、第一周波数帯対応層２１０は第一周波数帯用アンテナ２１１に対応する第一周波数用電磁結合低減部４０１を有する。また、図１５に示されるように、第二周波数帯対応層２２０は第二周波数帯用アンテナ２２１に対応する第二周波数用電磁結合低減部４０２を有する。
なお、図１４に示される第二周波数帯用アンテナ２２１は、実際には第二周波数帯対応層２２０に形成されており、位置関係の理解を容易とするために本図に示したものである。
【0028】
本実施例では、４つの電磁結合低減部４００を備えた第一の周波数用のアンテナと、４つの電磁結合低減部４００を備えた第二の周波数用のアンテナが、積層されている。そして、第一の周波数用のアンテナと第二の周波数用のアンテナが、それぞれオフセット量だけアンテナ中央からオフセットされている。
当然ながら、第一の周波数用のアンテナと第二の周波数用のアンテナのオフセット量は、同じでも良く、異なる量でも良い。
本実施例では、２つのアンテナが、アンテナ中央から略反対方向にオフセットしている。これにより、電磁気学的なバランスが良くなるが、装置の構成に合わせて、アンテナ中央から略反対方向以外の、例えば、互いに９０度異なる方向など、異なる方向にオフセットしてもよい。また、一方がアンテナ中央であり、他方だけがオフセットしてもよい。
当然ながら、第一の周波数用のアンテナと第二の周波数用のアンテナのオフセット量は、同じでも良く、異なる量でも良い。
本実施例では、２つのアンテナが、アンテナ中央から略反対方向にオフセットしている。これにより、電磁気学的なバランスが良くなるが、装置の構成に合わせて、アンテナ中央から略反対方向以外の、例えば、互いに９０度異なる方向など、異なる方向にオフセットしてもよい。また、一方がアンテナ中央であり、他方だけがオフセットしてもよい。
【0029】
図１６、および、図１７は、本発明の一実施例におけるアンテナ装置１００の構成例を示す。
本実施例におけるアンテナ装置１００は、第一のアンテナ２００における、第一周波数帯用アンテナ２１１および第二周波数帯用アンテナ２２１のオフセット方向と、第二のアンテナ３００における、第一周波数帯用アンテナ３１１および第二周波数帯用アンテナ３２１のオフセット方向とが、略直交する。
本実施例におけるアンテナ装置１００は、第一のアンテナ２００における、第一周波数帯用アンテナ２１１および第二周波数帯用アンテナ２２１のオフセット方向と、第二のアンテナ３００における、第一周波数帯用アンテナ３１１および第二周波数帯用アンテナ３２１のオフセット方向とが、略直交する。
【0030】
具体的には、第一のアンテナ２００においては、第一周波数帯用アンテナ素子２１１と第二周波数帯用アンテナ２２１はｘ方向にオフセットしている。これに対して、第二のアンテナ３００においては、第一周波数帯用アンテナ素子３１１と第二周波数帯用アンテナ３２１はｙ方向にオフセットしており、第一のアンテナ２００におけるオフセット方向と直交している。
なお、両図に示される第一周波数帯用アンテナ２２１および３１１は、実際には、それぞれ、第一周波数帯対応層２１０および３１０に形成されており、位置関係の理解を容易とするために本図に示したものである。
本構成により、アンテナ特性がより大きく改善される。
なお、両図に示される第一周波数帯用アンテナ２２１および３１１は、実際には、それぞれ、第一周波数帯対応層２１０および３１０に形成されており、位置関係の理解を容易とするために本図に示したものである。
本構成により、アンテナ特性がより大きく改善される。
【0031】
一実施例において、オフセット量が、低周波側の波長の１０分の１以下である。
異なる周波数帯用のアンテナを用いる場合、オフセットが必要となるが、そのオフセット量を低周波側の波長の１０分の１以下に抑えることにより、電磁結合を有効に低減できることが分かった。これは、電磁結合低減部４００から見た、２つのアンテナの双方の位置がほぼ同様となるため、電磁結合を低減する効果が同じように活かされるためと考えられる。
異なる周波数帯用のアンテナを用いる場合、オフセットが必要となるが、そのオフセット量を低周波側の波長の１０分の１以下に抑えることにより、電磁結合を有効に低減できることが分かった。これは、電磁結合低減部４００から見た、２つのアンテナの双方の位置がほぼ同様となるため、電磁結合を低減する効果が同じように活かされるためと考えられる。
【0032】
図１８は、本発明の一実施例におけるアンテナ装置１００の構成例を示す。
本実施例におけるアンテナ装置１００は、第一のアンテナ２００および第二のアンテナ３００の一方がドナーアンテナであり、他方がサービスアンテナである。つまり、レピータ装置として機能するものである。
ドナーアンテナは、基地局５アンテナと通信信号の送受信を行う。また、サービスアンテナは、携帯端末６などの端末６と通信信号の送受信を行う。これにより、直接、基地局５からの電波が届かないエリアをエリア化する。
本実施例におけるアンテナ装置１００は、第一のアンテナ２００および第二のアンテナ３００の一方がドナーアンテナであり、他方がサービスアンテナである。つまり、レピータ装置として機能するものである。
ドナーアンテナは、基地局５アンテナと通信信号の送受信を行う。また、サービスアンテナは、携帯端末６などの端末６と通信信号の送受信を行う。これにより、直接、基地局５からの電波が届かないエリアをエリア化する。
【0033】
本構成では、ＥＢＧ構造によりアンテナ間の結合を低減しながら、ドナーアンテナとサービスアンテナを基体１１０の両面に配置することができるため、レピータ装置を小型することができる。
例えば、移動通信の宅内不感地の改善に用いられる、小電力レピータにおいて、小型化のためにドナー／サービスの双方で偏波共用アンテナを配置するなど、第一アンテナと第二のアンテナ３００を近接して配置しても、レピータシステムなどアンテナ装置１００内での回り込みの低減量を十分に確保できる。
このように、本構成によれば、物理的距離が近く、アンテナ間結合、つまり回り込みが問題となる場合においても、結合の低減量を十分確保することができる。
例えば、移動通信の宅内不感地の改善に用いられる、小電力レピータにおいて、小型化のためにドナー／サービスの双方で偏波共用アンテナを配置するなど、第一アンテナと第二のアンテナ３００を近接して配置しても、レピータシステムなどアンテナ装置１００内での回り込みの低減量を十分に確保できる。
このように、本構成によれば、物理的距離が近く、アンテナ間結合、つまり回り込みが問題となる場合においても、結合の低減量を十分確保することができる。
【0034】
本発明は以上の実施例に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で様々な実施例を含むことは言うでもない。
【符号の説明】
【0035】
１００ アンテナ装置
１１０ 基体
２００ 第一のアンテナ
２０１ 第一のアンテナ素子
２１０ 第一周波数帯対応層
２１１ 第一周波数帯用アンテナ
２２０ 第二周波数帯対応層
２２１ 第二周波数帯用アンテナ
３００ 第二のアンテナ
３０１ 第二のアンテナ素子
３１１ 第一周波数帯用アンテナ
３２０ 第二周波数帯対応層
３２１ 第二周波数帯用アンテナ
４００ 電磁結合低減部
４０１ 第一周波数用電磁結合低減部
４０２ 第二周波数用電磁結合低減部
４０３ 接地導体
４１０ 電磁バンドギャップ体
４１１ 金属部
４１２ ビア
５ 基地局
６ 端末
１１０ 基体
２００ 第一のアンテナ
２０１ 第一のアンテナ素子
２１０ 第一周波数帯対応層
２１１ 第一周波数帯用アンテナ
２２０ 第二周波数帯対応層
２２１ 第二周波数帯用アンテナ
３００ 第二のアンテナ
３０１ 第二のアンテナ素子
３１１ 第一周波数帯用アンテナ
３２０ 第二周波数帯対応層
３２１ 第二周波数帯用アンテナ
４００ 電磁結合低減部
４０１ 第一周波数用電磁結合低減部
４０２ 第二周波数用電磁結合低減部
４０３ 接地導体
４１０ 電磁バンドギャップ体
４１１ 金属部
４１２ ビア
５ 基地局
６ 端末
【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13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】