特許 7551920 放射素子、アンテナアレイ、およびネットワーク機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-06

(45)【発行日】2024-09-17

(54)【発明の名称】放射素子、アンテナアレイ、およびネットワーク機器

(51)【国際特許分類】

   H01Q 9/28 20060101AFI20240909BHJP

   H01Q 21/24 20060101ALI20240909BHJP

【ＦＩ】

H01Q9/28

H01Q21/24

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2023526428

(86)(22)【出願日】2020-10-30

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-11-14

(86)【国際出願番号】 CN2020125231

(87)【国際公開番号】W WO2022088032

(87)【国際公開日】2022-05-05

【審査請求日】2023-05-30

(73)【特許権者】

【識別番号】503433420

【氏名又は名称】華為技術有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＨＵＡＷＥＩ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ ＣＯ．，ＬＴＤ．

【住所又は居所原語表記】Ｈｕａｗｅｉ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ， Ｂａｎｔｉａｎ， Ｌｏｎｇｇａｎｇ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ， Ｓｈｅｎｚｈｅｎ， Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ ５１８１２９， Ｐ．Ｒ． Ｃｈｉｎａ

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133569

【弁理士】

【氏名又は名称】野村 進

(72)【発明者】

【氏名】包 涵

(72)【発明者】

【氏名】覃 芳▲軍▼

(72)【発明者】

【氏名】薛 狄

(72)【発明者】

【氏名】邵 勇

【審査官】岸田 伸太郎

(56)【参考文献】

【文献】特表２００２－５３４８２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０３３２９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０２６６９４０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｑ ９／２８

Ｈ０１Ｑ ２１／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも１つのダイポールと反射板とを備える放射素子であって、
前記少なくとも１つのダイポールは、前記反射板の表面に配置され、
前記少なくとも１つのダイポールの各々は、放射面を含み、前記放射面は、リング形状を形成する複数の金属シートを含み、前記少なくとも１つのダイポールの前記金属シートのうちの少なくとも２つは、前記金属シート上に前記金属シートと一体として形成され、または前記金属シート上に配置された金属パッチである金属突出構造によって覆われ、前記金属突出構造は、前記金属シートの平面方向に対して垂直方向に突出し、前記金属突出構造の長さは、前記覆われた金属シートの長さよりも短い、放射素子。

【請求項2】

前記少なくとも１つのダイポールが、前記複数の金属シートによって形成された４つのリング構造を備え、前記４つのリング構造は対になって対向している、請求項１に記載の放射素子。

【請求項3】

前記４つのリング構造が、互いに垂直な２つの偏波方向を形成し、前記２つの偏波方向は前記４つのリング構造の前記金属シートの各辺に対して平行ではなく、前記４つのリング構造は第１のリング構造および第２のリング構造を含み、前記金属突出構造は、前記第１のリング構造の第１の金属シートおよび前記第２のリング構造の第２の金属シートの両方に配置され、前記第１の金属シートは前記第２の金属シートに隣接する、請求項２に記載の放射素子。

【請求項4】

前記４つのリング構造が、互いに垂直な２つの偏波方向を形成し、前記４つのリング構造は、少なくとも１つの辺が前記２つの偏波方向のうちの１つに平行な金属シートを含み、前記４つのリング構造は、第３のリング構造および第４のリング構造を含み、前記第３のリング構造および前記第４のリング構造は互いに隣接せず、前記金属突出構造は、前記第３のリング構造において第３の金属シートおよび第４の金属シート上に配置され、前記金属突出構造は、前記第４のリング構造において第５の金属シートおよび第６の金属シート上に配置され、前記第３の金属シートおよび前記第４の金属シートによって形成される頂角は、前記第５の金属シートおよび前記第６の金属シートによって形成される頂角と対向している、請求項２に記載の放射素子。

【請求項5】

前記金属突出構造の前記長さが、前記放射素子の中心周波数に対応する波長の０．１から０．２５倍の範囲内であり、前記金属突出構造の高さが、前記覆われた金属シートの厚さの１から２倍の範囲内である、請求項１から４のいずれか一項に記載の放射素子。

【請求項6】

各ダイポールが給電構造をさらに備え、各リング構造に含まれる４つの金属シートは前記給電構造を使用して前記反射板に接続され、前記給電構造は電気信号を送信するためのものである、請求項１から５のいずれか一項に記載の放射素子。

【請求項7】

反射板と少なくとも２つの放射素子とを備えるアンテナアレイであって、
前記少なくとも２つの放射素子は、前記反射板上に配置され、前記少なくとも２つの放射素子は、請求項１から６のいずれか一項に記載の放射素子を含む、アンテナアレイ。

【請求項8】

ネットワーク機器であって、前記ネットワーク機器は、請求項１から６のいずれか一項に記載の放射素子を備える、ネットワーク機器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は、通信分野に関し、特に、放射素子、アンテナアレイ、およびネットワーク機器に関する。

【背景技術】

【0002】

移動通信では、基地局アンテナは通常、マルチパスフェージングによって引き起こされる信号減衰を低減するために、二重偏波アンテナを使用して偏波ダイバーシティを形成する。二重偏波アンテナの場合、偏波分離の大きさのオーダは、互いに垂直な２つの偏波アンテナ間の相互干渉の程度を示す。その結果、全体的なデータスループットが影響を受ける。したがって、基地局アンテナの全体的な偏波分離を改善することが重要である。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0003】

本出願は、アンテナ内のダイポール内部の偏波自己分離を改善し、アンテナの放射性能を改善するための放射素子、アンテナアレイ、およびネットワーク機器を提供する。

【0004】

第１の態様によれば、本出願は、少なくとも１つのダイポールと反射板とを含む放射素子を提供し、
少なくとも１つのダイポールは、反射板の表面に配置され、少なくとも１つのダイポールの各々は、放射面を含み、放射面は、リング形状を形成する複数の金属シートを含み、少なくとも１つのダイポールの金属シートのうちの少なくとも２つは、金属突出構造によって覆われ、金属突出構造の長さは、覆われた金属シートの長さよりも短い。

【0005】

したがって、本出願のこの実施態様では、金属アームの幅または放射比を変化させるために、ダイポールの放射面の金属シートに金属突出構造が追加され得、その結果、ダイポールの偏波分離ベクトルの振幅または位相などが変化する。このようにして、ダイポールの偏波分離を変化させることができ、その結果、ダイポールの偏波分離は改善されることができる。

【0006】

１つの可能な実施態様では、少なくとも１つのダイポール上に覆われた金属突出構造は、一体成形によって得られる。したがって、本出願のこの実施形態は、金属突出構造を配置する方法を提供する。

【0007】

１つの可能な実施態様では、少なくとも１つのダイポール上に覆われた金属突出構造は金属パッチである。したがって、本出願のこの実施形態は、金属突出構造を配置する別の方法を提供する。

【0008】

１つの可能な実施態様では、少なくとも１つのダイポールは、複数の金属シートによって形成された４つのリング構造を含み、４つのリング構造は対になって対向している。したがって、本出願のこの実施形態では、各ダイポールは４つのリング構造を含み得、その結果、二重偏波ダイポールが実装される。

【0009】

１つの可能な実施態様では、４つのリング構造は互いに垂直な２つの偏波方向を形成し、２つの偏波方向は４つのリング構造の金属シートに平行ではなく、４つのリング構造は第１のリング構造および第２のリング構造を含み、金属突出構造は、第１のリング構造の第１の金属シートおよび第２のリング構造の第２の金属シートの両方に配置され、第１の金属シートは第２の金属シートに隣接する。

【0010】

本出願のこの実施態様では、ダイポールは±４５°の偏波を形成してもよく、リング構造間にギャップがあり、ギャップは交差構造を形成し得る。偏波方向が、リング構造間のギャップによって形成される交差構造を横切る場合、金属突出構造は、ダイポール内の隣接する金属シート上に配置され得る。例えば、偏波分離ベクトルの位相または振幅を変化させるために、１つの偏波方向の２つの放射アームが位置する金属シートに金属突出構造が追加され得、その結果、偏波分離が増大される。

【0011】

１つの可能な実施態様では、４つのリング構造は、互いに垂直な２つの偏波方向を形成し、４つのリング構造は、２つの偏波方向に平行な金属シートを含み、４つのリング構造は、第３のリング構造および第４のリング構造を含み、第３のリング構造および第４のリング構造は互いに隣接せず、金属突出構造は、第３のリング構造において第３の金属シートおよび第４の金属シート上に配置され、金属突出構造は、第４のリング構造において第５の金属シートおよび第６の金属シート上に配置され、第３の金属シートおよび第４の金属シートによって形成される頂角は、第５の金属シートおよび第６の金属シートによって形成される頂角と対向している。

【0012】

したがって、本出願のこの実施態様では、ダイポールは±４５°の偏波を形成してもよく、リング構造間にギャップがあり、ギャップは交差構造を形成し得る。偏波方向がリング構造間のギャップによって形成された交差構造と一致するか、またはすべての方向が平行またはほぼ平行である場合、金属突出構造は、偏波分離ベクトルの位相または振幅を変化させるために、ダイポール内の２つのリング構造間の頂角に対応する金属シート上に配置され得、その結果、偏波分離が増大される。

【0013】

１つの可能な実施態様では、金属突出構造の長さは、放射素子の中心周波数に対応する波長の０．１から０．２５倍の範囲内であり、金属突出構造の高さは、覆われた金属シートの厚さの１から２倍の範囲内である。したがって、本出願のこの実施態様では、追加された金属突出構造はダイポールのサイズ構造に影響を及ぼさず、ダイポールの放射性能に影響を及ぼすことなくダイポールの自己分離が改善される。

【0014】

１つの可能な実施態様では、各ダイポールは給電構造をさらに含み、各リング構造に含まれる４つの金属シートは給電構造を使用して反射板に接続され、給電構造は電気信号を送信するためのものである。

【0015】

本出願の第２の態様によれば、反射板と少なくとも２つの放射素子とを含むアンテナアレイが提供され、
少なくとも２つの放射素子が反射板上に配置され、少なくとも２つの放射素子は、第１の態様または第１の態様の任意選択の実施態様のいずれか１つによる放射素子を含み得る。

【0016】

本出願のこの実施形態では、アンテナは、反射板と、複数の放射素子とを含み得る。反射板は、電磁波を反射するように構成され得る。放射素子上の各ダイポールのダイポールアームは周期構造で覆われており、周期構造はダイポールの等価誘電率または等価透磁率を変化させ得、その結果、ダイポールに放射された電磁波は回折を発生させることができる。このようにして、ダイポールの一方の側から反対側に電磁波が送信されることができる。これにより、ダイポールに放射される電磁波の方向の変化が小さくなり、放射性能が向上する。

【0017】

任意選択で、いくつかの可能な実施態様では、少なくとも２つの放射素子は、第１の放射素子および第２の放射素子を含む。

【0018】

第１の放射素子の動作周波数帯域は、第２の放射素子の動作周波数帯域と異なる。

【0019】

本出願のこの実施形態では、アンテナは、第１の放射素子および第２の放射素子を含んでもよく、第１の放射素子および第２の放射素子の動作周波数帯域は異なっていてもよく、その結果、アンテナは、異なる周波数帯域の電磁波を同時に放射することができる。

【0020】

本出願の第３の態様によれば、ネットワーク機器が提供される。ネットワーク機器は、第１の態様または第１の態様の任意選択の実施態様のいずれか１つによる放射素子を含み得る。

【0021】

本出願のこの実施形態では、放射素子は、１つまたは複数のダイポールアームおよび支持体を含み得る。ダイポールアームは、周期構造で覆ってもよい。周期材料は、電磁材料からなり、周期構造にはギャップが存在する。周期構造は、ダイポールに入射する電磁波に対して、ダイポールの等価誘電率および等価透磁率の少なくとも一方を変化させ、各ダイポールの第１の面に放射された電磁波がダイポールの第２の面に入射するようにしてもよい。したがって、本出願のこの実施形態で提供される放射素子によれば、別のダイポールによって放射された電磁波が受信されると、電磁波は回折方式で正常に入射して、放射された電磁波の遮蔽を低減し得、その結果、ダイポールの遮蔽に起因する放射方向の歪みを回避することができ、アンテナの放射性能を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本出願の一実施形態による適用シナリオの概略図である。

【図2】本出願の一実施形態によるアンテナアレイの構造の概略図である。

【図3】本出願の一実施形態による放射素子の構造の概略図である。

【図4】本出願の一実施形態による放射素子の構造の別の概略図である。

【図5A】本出願の一実施形態による放射素子の構造の別の概略図である。

【図5B】本出願の一実施形態による放射素子の構造の別の概略図である。

【図6】本出願の一実施形態によるアンテナアレイの構造の概略図である。

【図7】本出願の一実施形態による放射素子の構造の別の概略図である。

【図8】本出願の一実施形態による放射素子の構造の別の概略図である。

【図9】本出願の一実施形態によるアンテナアレイの構造の別の概略図である。

【図10】本出願の一実施形態による放射素子の構造の別の概略図である。

【図11】本出願の一実施形態による放射素子の構造の別の概略図である。

【図12】本出願の一実施形態によるネットワーク機器の構造の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

本出願は、アンテナ内のダイポール内部の偏波自己分離を改善し、アンテナの放射性能を改善するための放射素子、アンテナアレイ、およびネットワーク機器を提供する。

【0024】

本出願で提供されるネットワーク機器は、無線受信または送信機能を有する様々な機器であってもよい。ネットワーク機器は、基地局、アンテナなどを使用する必要がある別のデバイスであってもよい。より具体的には、基地局は、マクロ基地局、マイクロ基地局、ホットスポット（ｐｉｃｏ）、ホーム基地局（ｆｅｍｅｔｏ）、送信ポイント（ＴＰ）、リレー（Ｒｅｌａｙ）、アクセスポイント（Ａｃｃｅｓｓ Ｐｏｉｎｔ、ＡＰ）などであってもよい。基地局は、ロングタームエボリューション（ｌｏｎｇ ｔｅｒｍ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ、ＬＴＥ）のｅノードＢ（ｅＮｏｄｅＢ、ｅＮＢ）または新無線（Ｎｅｗ Ｒａｄｉｏ、ＮＲ）のｇノードＢ（ｇＮｏｄｅＢ、ｇＮＢ）などであってもよい。

【0025】

さらに、ネットワーク機器は、様々な無線通信システム、例えば、グローバル移動体通信システム（ｇｌｏｂａｌ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｍｏｂｉｌｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ、ＧＳＭ）の基地局（ｂａｓｅ ｓｔａｔｉｏｎ、ＢＳ）、広帯域符号分割多元接続（ｗｉｄｅｂａｎｄ ｃｏｄｅ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ、ＷＣＤＭＡ）移動通信システム、ＬＴＥシステム、またはＮＲシステムで使用されてもよく、将来の通信ネットワーク、例えば６Ｇネットワークまたは７Ｇネットワークを使用する通信システムでさらに使用されてもよい。より具体的には、ネットワーク機器は、５Ｇの超高信頼低遅延通信（Ｕｌｔｒａ－Ｒｅｌｉａｂｌｅ ａｎｄ ｌｏｗ ｌａｔｅｎｃｙ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ、ＵＲＬＬＣ）でさらに使用されてもよく、大規模マシンタイプ通信（ｍａｓｓｉｖｅ ｍａｃｈｉｎｅ ｔｙｐｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ、ｍＭＴＣ）をサポートしてもよく、モバイルブロードバンド（ｍｏｂｉｌｅ ｂｒｏａｄｂａｎｄ、ＭＢＢ）サービスなどでさらに使用されてもよい。

【0026】

例えば、基地局と端末との間の通信が説明のための例として使用される。図１は、本出願の一実施形態による適用シナリオの概略図である。

【0027】

基地局と端末との間で無線データ送信が行われる。ベースバンドモジュールは、送信されるべきデータをベースバンド信号に変換し、次いで、無線周波数モジュールのアンテナアレイを介してベースバンド信号を放射してもよい。ベースバンドモジュールは、デジタル信号などを取得するために、アンテナによって受信された信号をさらに復号してもよい。基地局および端末は各々、基地局と端末との間のデータ送信を実施するために、無線周波数モジュールおよびベースバンドモジュールを含んでもよい。端末は、無線周波数モジュールを介してアップリンク信号を送信してもよく、基地局によって送信されたダウンリンク信号を受信してもよい。

【0028】

本出願で提供されるネットワーク機器は、１つまたは複数のアンテナアレイを含んでもよく、１つのアンテナアレイは複数の放射素子を含み得る。通常、アンテナの偏波分離は、アンテナのデータスループットに大きく影響する。いくつかのシナリオでは、電流経路が追加され、その結果、主偏波方向の電流経路が長くなり、垂直交差偏波方向の電流経路が減少する。このように、励起される交差偏波電流が小さいため、ユニットの分離が向上する。しかしながら、アンテナユニット構造は偏波分離を改善することができるが、より複雑である。その結果、これは、加工および製造の困難性および工業的コストを増加させる。したがって、本出願は、低い実装困難性および低い工業コストを有する、ダイポールの偏波分離を改善するための放射素子を提供する。

【0029】

本出願で提供されるアンテナアレイは、１つまたは複数の放射素子を含み得る。アンテナアレイが複数の放射素子を含む場合、複数の放射素子の動作周波数帯域は同じであっても異なっていてもよい。例えば、複数の放射素子は２つの放射素子を含んでもよく、２つの放射素子の動作周波数帯域は同じであっても異なっていてもよい。アンテナアレイは、放射素子に加えて反射板をさらに含んでもよく、反射板は、電磁波を放射するように構成されていてもよい。複数の放射素子は、反射板上に配置されてもよい。言い換えれば、各放射素子は、対応する反射板を有し、対応する反射板上に配置される。例えば、アンテナアレイは、高周波ダイポールと低周波ダイポールとが共存するアンテナアレイであってもよく、アンテナアレイは、６行４列の高周波ダイポールと、３行２列の低周波ダイポールとを含み、高周波ダイポールは、低周波ダイポールの周りに配置されてもよい。

【0030】

例えば、アンテナアレイの構造が図２に示され得る。「×」は、高周波二重偏波アンテナダイポールを表すことができ、「＋」は、低周波二重偏波アンテナダイポールを表すことができる。高周波ダイポールと低周波ダイポールとは、低周波ダイポールの周囲に近接して配置される。通常、アンテナのサイズは、サポートされる周波数帯域の波長に関連する。波長が大きいほどアンテナサイズが大きいことを示す。したがって、低周波アンテナダイポールのサイズは、高周波アンテナダイポールのサイズよりも大きくてもよく、低周波ダイポールは、高周波ダイポールによって放射される電磁波を遮蔽してもよい。これは、高周波ダイポールの放射方向に影響を及ぼし、さらに高周波ダイポールの放射性能にも影響を及ぼす。

【0031】

本出願では、高周波数と低周波数とは互いに相対的であり、高周波数は低周波数よりも高いことに留意されたい。通常、周波数閾値より大きい周波数は高周波数として理解され得、周波数閾値以下の周波数は低周波数として理解され得る。例えば、６９０ＭＨｚ～９６０ＭＨｚの範囲の周波数帯域は低周波数帯域として理解されてもよく、１７００ＭＨｚ～２７００ＭＨｚの範囲の周波数帯域は高周波数帯域として理解されてもよい。高周波数の範囲および低周波数の範囲は、実際の適用シナリオに基づいて調整され得る。これは、本明細書では限定されない。

【0032】

本出願で提供される放射素子によれば、ダイポールの放射面の金属シートの一部に金属突出部が配置され得るので、放射素子の金属アームが部分的に広がり、放射素子の偏波分離が改善される。これにより、ダイポール間の干渉が低減され、アンテナの放射性能が向上する。放射素子は、ネットワーク機器またはアンテナアレイの放射性能を改善するために、前述のネットワーク機器またはアンテナアレイで使用されてもよい。

【0033】

以下では、本出願で提供される放射素子、アンテナアレイ、ネットワーク機器などを個別に説明する。

【0034】

本出願で提供される放射素子は、少なくとも１つのダイポールと反射板とを含み得、少なくとも１つのダイポールは、反射板の表面に配置され、少なくとも１つのダイポールの各々は、放射面を含み、放射面は、リング形状を形成する複数の金属シートを含み、少なくとも１つのダイポールの金属シートのうちの少なくとも２つは、金属突出構造によって覆われ、金属突出構造の長さは、覆われた金属シートの長さよりも短く、金属突出構造の突出高さは、０よりも大きい。

【0035】

したがって、本出願のこの実施態様では、ダイポールの放射面上の金属シートに金属突出構造が追加され、その結果、放射素子の金属アームが部分的に変化し、ダイポールの能動自己分離ベクトルの位相または振幅が変化する。例えば、能動自己分離ベクトルの振幅が増大される。これにより、ダイポールの偏波自己分離、アンテナの偏波自己分離、およびアンテナの放射性能が改善される。追加のスタブがダイポールの放射面に装填され、その結果、放射する金属アームが部分的に広がり、ダイポールの偏波分離ベクトルの振幅または位相が変化することが理解されよう。これにより、ダイポールの偏波分離の大きさを１桁改善することができ、それによってダイポールの偏波自己分離を改善することができる。二重偏波アンテナ（基地局アンテナ）素子および二重偏波アンテナアレイの自己分離のための改善された技術が提供される。素子の自己分離およびアレイの自己分離の大きさのオーダを改善するために、金属スタブまたはスロット構造が素子の放射面の特定の金属部分に装填される。

【0036】

金属シートまたは金属突出構造は、金属により形成された構造であってもよいし、基材上に金属被膜を被覆した構造であってもよい。これは、具体的には、実際の適用シナリオに基づいて調整され得る。また、金属突出構造の長さは、金属シートの長さ以下である。このようにして、アンテナの放射性能を維持しながら、アンテナの偏波自己分離が改善される。

【0037】

例えば、各放射素子は、複数のリング状の金属構造を含んでもよく、リング状の金属構造は、反射板上に配置されてもよい。放射素子の放射面は図３に示され得る。放射素子は、複数の放射面を含んでもよく、各放射面は、金属シートで形成された角リングを含んでもよい。反射板は、放射面の下に配置され、図３に示す放射面に平行である。あるいは、言い換えれば、放射素子は、１つの放射面を含み、放射面は、複数の金属シートによって形成された角リングを含む。理解を容易にするために、本出願では、放射素子が複数の放射面を含む例が説明のために使用される。一例として、２つの放射面０１および０２が使用される。放射面０１は金属シート３０１を含み、金属シート３０１上に金属突出構造３０２が配置される。放射面０２は金属シート３０３を含み、金属シート３０３上に金属突出構造３０４が配置される。したがって、金属リング上に配置された金属突出部を介してダイポールの偏波分離が改善される。例えば、偏波分離の振幅の大きさを１桁増加させて、偏波分離の大きさを１桁増加させることができる。

【0038】

任意選択で、金属シート上に配置された金属突出構造は、金属シートが準備されるときに一体的に形成されてもよく、または金属突出構造は、金属シートを覆う金属パッチであってもよい。本出願で提供される放射素子は、複数の方法で実装されてもよいことが理解されよう。放射金属アームの部分幅は、ダイポールの偏波自己分離を改善するために、一体成形方式または金属パッチ方式で増加されてもよい。

【0039】

任意選択で、金属突出構造の長さは、放射素子の中心周波数に対応する波長の数倍の範囲内である。例えば、金属突出構造の長さは、放射素子の中心周波数に対応する波長の０．１から０．２５倍の範囲内である。例えば、放射素子の中心周波数が９６０ＭＨｚである場合、金属シートを覆う金属突出構造の長さは、９６０ＭＨｚに対応する波長の０．１から０．２５倍の範囲内であってもよい。金属突出構造の長さは、金属シートによって形成される金属アームの方向の長さであってもよい。したがって、本出願のこの実施態様では、追加された金属突出構造はダイポールのサイズ構造に影響を及ぼさず、ダイポールの放射性能に影響を及ぼすことなくダイポールの自己分離が改善される。

【0040】

任意選択で、金属突出構造の高さは、覆われた金属シートの厚さの倍数の範囲内である。例えば、金属シート突出部の高さに対する金属突出構造の高さは、覆われた金属シートの厚さの１から２倍の範囲内である。金属突出構造の幅は、金属シートによって形成された金属アームに垂直な方向の高さであってもよい。したがって、本出願のこの実施態様では、追加された金属突出構造はダイポールのサイズ構造に影響を及ぼさず、ダイポールの放射性能に影響を及ぼすことなくダイポールの自己分離が改善される。

【0041】

例えば、部分的に拡大された金属突出構造が図４に示され得る。金属突出構造の長さは、図４に示すａｂの長さであってもよく、ａｂは金属シート３０１に平行である。金属突出構造の高さは、図４に示すａｃであってもよく、ａｃは金属シート３０１に対して垂直である。

【0042】

１つの可能な実施態様では、各ダイポールは給電構造をさらに含み、各ダイポールに含まれる４つの金属シートは給電構造を使用して反射板に接続され、給電構造は電気信号を送信するためのものである。通常、ダイポールが二重偏波ダイポールである場合、対応する給電構造は２つの部分に分割され、それぞれ異なる偏波方向の経路を形成し得る。

【0043】

例えば、アンテナの構造が図５Ａに示され得る。ダイポール５０１が給電構造５０２の上部に配置され、ダイポール５０１は、電気的接続、クランプ接続、固定接続などを介して給電構造５０２の上部に配置されてもよい。金属シートの一部の金属アームや放射アームを拡幅することは、金属スタブを追加することに相当する。給電構造５０２は、反射板（図５Ａには示されていない）に固定されている。給電構造５０２は、対向配置された４つの金属リングの頂角に配置され、クロス構造を形成している。反射板は、プリント回路基板（ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ、ＰＣＢ）であってもよく、または基板として理解されてもよい。反射板は、電磁波信号を放射するように構成されてもよい。通常、反射板は、金属または金属コーティングを含むＰＣＢによって形成されてもよい。反射板は、複数の層、例えば、金属層、誘電体層、導電層、または接地層のうちの１つまたは複数を含んでもよい。

【0044】

例えば、アンテナの別の構造が図５Ａに示され得る。ダイポール５０１が給電構造５０２の上部に配置され、ダイポール５０１は、電気的接続、クランプ接続、固定接続などを介して給電構造５０２の上部に配置されてもよい。放射素子の構造は図５Ａと同様であり、給電構造５０２の形状がシート状構造である点のみが異なる。

【0045】

通常、前述のダイポールの各々は、金属シートによって形成された複数のリング構造を含み得る。本出願のこの実施形態では、説明のための例として４つのリング構造が使用される。あるいは、以下の４つのリング構造は、より多いまたはより少ないリング構造で置き換えられてもよい。これは、具体的には、実際の適用シナリオに基づいて調整され得る。これは説明のための単なる例であり、本出願では限定されない。

【0046】

本出願で提供されるリング構造は、規則的もしくは不規則な四辺形、六角形、または八角形の構造であってもよく、実際の適用シナリオに基づいて具体的に調整されてもよいことに留意されたい。本出願の以下の実施形態では、角リングが説明のための例として使用されるか、または六角形構造、八角形構造などに置き換えられてもよい。これは限定されない。

【0047】

１つの可能な実施態様では、４つのリング構造は互いに垂直な２つの偏波方向を形成し、２つの偏波方向は４つのリング構造の金属シートに平行ではなく、４つのリング構造は第１のダイポールおよび第２のダイポールを含み、金属突出構造は第１のダイポール内の第１の金属シートおよび第２のダイポール内の第２の金属シートの両方に配置され、第１の金属シートは第２の金属シートに隣接する。

【0048】

例えば、いくつかの一般的なシナリオでは、放射素子は二重偏波アンテナであってもよい。例えば、水平面として放射面が使用される。２つの偏波方向は互いに垂直であってもよく、ダイポールの放射面の対角線は、偏波方向の一方に平行またはほぼ平行であってもよい。金属突出構造は、２つのダイポールに隣接する２つの金属シート上に配置されてもよい。通常、金属突出構造が配置される金属シートの位置は、偏波方向に関連する。例えば、偏波分離ベクトルの位相または振幅を変化させるために、１つの偏波方向の２つの放射アームが位置する金属シートに金属突出構造が追加され得、これにより、偏波分離が増大する。

【0049】

別の可能な実施態様では、４つのリング構造は、互いに垂直な２つの偏波方向を形成し、４つのリング構造は、２つの偏波方向に平行な金属シートを含み、４つのリング構造は、第３のダイポールおよび第４のダイポールを含み、第３のダイポールおよび第４のダイポールは互いに隣接せず、金属突出構造は、第３のダイポール内の第３の金属シートおよび第４の金属シート上に配置され、金属突出構造は、第４のダイポール内の第５の金属シートおよび第６の金属シート上に配置され、第３の金属シートと第４の金属シートとによって形成される頂角は、第５の金属シートと第６の金属シートとによって形成される頂角と対向している。

【0050】

例えば、いくつかの一般的なシナリオでは、放射素子は二重偏波アンテナであってもよい。例えば、水平面として放射面が使用され、２つの偏波方向は互いに垂直であってもよく、ダイポールの放射面の金属シートは１つの偏波方向に平行またはほぼ平行であってもよい。この場合、金属突出構造は、２つのダイポールの２つの対向する挟角の２つの縁部に配置されてもよい。これにより、放射面間の相互インピーダンスおよびダイポールの放射面間の偏波分離が増大する。このシナリオでは、通常、金属突出構造が配置される金属シートの位置は偏波方向に関連する。例えば、１つの偏波方向の２つの非放射アーム（または金属アームと呼ばれる）が位置する金属シートに金属突出構造が追加されて、偏波分離を増大させ得る。

【0051】

以上、本出願で提供される放射素子の構造を詳細に説明した。以下で、アンテナを参照して、本出願で提供される放射素子の構造およびアンテナの構造をより詳細に説明する。

【0052】

本出願で提供される放射素子またはアンテナアレイは、例えば、金属シートの長さ方向が偏波方向に平行であるか、または金属シートの長さ方向と偏波方向とが４５度の挟角を形成する複数の場合に分類され得る。いくつかの特定のシナリオが、以下の説明のための例として使用される。

【0053】

シナリオ１：金属シートと偏波方向とが４５度の挟角を形成する。

【0054】

例えば、図６に示すように、本出願で提供されるアンテナアレイは、金属反射板００上に配置された２列の低周波放射素子０２と、２列の低周波の間に位置する金属バッフル０１とによって形成される。低周波素子の各列の数は、特定の適用シナリオおよび要件に基づいて決定され得る。この実施形態では、低周波数の各列は、５つの放射素子によって形成される。

【0055】

放射素子の１つが例として使用される。図７に示すように、放射素子は４つの角リングを含み、±４５°の偏波方向が形成されている。４つの角リングの対角線は、偏波方向の１つに平行であってもよい。具体的には、放射素子の放射面は、角リング０１、０２、０３、および０４を含み得る。各角リングは、４つの金属シートを含み得る。角リング０１は、金属シート０１ａ、０１ｂ、０１ｃ、および０１ｄを含み得、角リング０２は、金属シート０２ａ、０２ｂ、０２ｃ、および０２ｄを含み得、角リング０３は、金属シート０３ａ、０３ｂ、０３ｃ、および０３ｄを含み得、角リング０４は、金属シート０４ａ、０４ｂ、０４ｃ、および０４ｄを含み得る。金属角リング０１および０３は＋４５°の偏波を形成し、金属角リング０２および０４は－４５°の偏波を形成する。＋４５°の偏波の場合、金属スタブは、角リング０１のアーム０１ｂおよび角リング０３のアーム０３ｄに装填され、装填された金属スタブは、図７では部分的な広がり０１ｂおよび０３ｄとして示されている。部分幅は、アームの元の幅のＭ０倍となり、１＜Ｍ０≦３である。拡幅部の長さは、アームの元の長さのＮ０倍であり、０．５≦Ｎ０≦１（２ｄの幅未満）である。－４５°の偏波の場合、金属スタブは、角リング０２のアーム０２ｄおよび角リング０４のアーム０４ｂに装填され、装填された金属スタブは、概略図において部分的な広がり０２ｄおよび０４ｂとして示されている。部分幅は、アームの元の幅のＰ０倍となり、１＜Ｐ０≦３である。拡幅部の長さは、アームの元の長さのＱ０倍であり、０．５≦Ｑ０≦１である。

【0056】

より具体的には、この実施形態における低周波数アレイの動作周波数帯域は、６９０ＭＨｚ～９６０ＭＨｚを含み得、低周波数アレイによって使用される放射面が図８に示されている。放射面は、非金属誘電体基板１１と、放射面の表面および裏面に取り付けられた金属ストリップライン１２とによって形成される。金属ストリップライン１２の構造は、図７と同様である。金属突出構造が配置されていない金属ストリップラインの幅は１ｍｍである。図８に示す金属ストリップラインの部分１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、および１２ｄの幅は２ｍｍである。金属突出構造が放射面上に配置されていない場合と比較して、変更された部分におけるストリップラインの長さは、元の長さの約５／６である。金属突出構造が配置されていない放射面と比較して、金属突出構造が配置された放射面は、低周波素子または低周波数アレイの偏波自己分離を改善することができる。

【0057】

したがって、スタブは、要素の放射面に装填され、その結果、放射金属アームが部分的に広げられる。このようにして、偏波分離ベクトルの振幅または位相が変化する。これにより、素子の偏波自己分離を改善することができ、それによってアンテナアレイの偏波自己分離を改善することができる。

【0058】

シナリオ２：金属シートが偏波方向に平行である。

【0059】

図９に示すように、本出願で提供されるアンテナアレイは、反射板００上に配置された２列の低周波放射素子０２と、２列の低周波の間に位置する金属バッフル０１とによって形成される。低周波素子の各列の数は、特定の適用シナリオおよび要件に基づいて決定され得る。この実施形態では、低周波の各列は、５つの放射素子を有する。

【0060】

放射素子の１つが例として使用される。図１０に示すように、放射素子は４つの角リングを含み、±４５°の偏波方向が形成されている。４つの角リングの対角線は、偏波方向の１つに平行であってもよい。具体的には、図６と同様に、放射素子の放射面は、角リング０１、０２、０３、および０４を含み得る。各角リングは、４つの金属シートを含み得る。角リング１１は、金属シート１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、および１１ｄを含み得、角リング１２は、金属シート１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、および１２ｄを含み得、角リング１３は、金属シート１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、および１３ｄを含み得、角リング１４は、金属シート１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、および１４ｄを含み得る。金属アーム１１ａ、１１ｂ、１２ｂ、１２ｃ、１４ａ、１４ｄ、１３ｃおよび１３ｄは＋４５°の偏波を形成し、１１ｂ、１４ｄ、１２ｂ、１３ｄは放射アームである。金属アーム１１ｄ、１１ｃ、１４ｂ、１４ｃ、１２ｄ、１２ａ、１３ｂおよび１３ａは－４５°の偏波を形成し、１１ｃ、１４ｃ、１２ａ、１３ａは放射アームである。＋４５°偏波の場合、金属スタブは、角リング１２の金属アーム１２ｃおよび角リング１４のアーム１４ａに装填され、装填された金属スタブは、図９では部分的な広がり１２ｃおよび１４ａとして示されている。部分幅は、アームの元の幅のＭ１倍となり、１＜Ｍ１≦３である。拡幅部の長さは、アームの元の長さのＮ１倍であり、０．５≦Ｎ１≦１である。－４５°偏波の場合、金属スタブは、角リング１２の金属アーム１２ｄおよび角リング１４のアーム１４ｂに装填され、装填された金属スタブは、概略図において部分的な広がり１２ｄおよび１４ｂとして示されている。部分幅は、アームの元の幅のＰ１倍となり、１＜Ｐ１≦３である。拡幅部の長さは、アームの元の長さのＱ１倍であり、０．５≦Ｑ１≦１である。

【0061】

より具体的には、図１１に示すように、この実施形態における低周波数アレイの動作周波数帯域は、６９０ＭＨｚ～９６０ＭＨｚを含み得る。放射面は、非金属誘電体基板１１と、放射面の表面および裏面に取り付けられた金属ストリップライン１２とによって形成される。金属ストリップライン１２の構造は、図７と同様である。変更前の金属ストリップラインと変更後の金属ストリップラインとの違いは、図中の金属ストリップラインの部分１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、および１２ｄであり、１２ａおよび１２ｂは変更前の金属ストリップラインの部分よりも１ｍｍ広く、１２ｃおよび１２ｄは変更後の金属ストリップラインの部分よりも１．２ｍｍ狭く、変更の長さは１０ｍｍである。金属突出構造が追加されていない放射面と比較して、本出願で提供される放射面は、低周波素子または低周波数アレイの偏波自己分離を改善することができる。

【0062】

以上、本出願の実施形態で提供される放射素子について説明した。放射素子は、アンテナアレイ上に配置されてもよい。具体的には、本出願で提供されるアンテナアレイは、反射板と、１つまたは複数の放射素子とを含んでもよい。１つまたは複数の放射素子は、反射板上に配置される。具体的には、低周波ダイポールと高周波ダイポールとが交互に配置されてもよい。

【0063】

本出願の実施形態で提供される放射素子またはアンテナアレイは、無線通信機能を有する様々なネットワーク機器、例えば、端末または基地局にさらに適用され得る。例えば、ネットワーク機器の構造が図１２に示され得る。

【0064】

ネットワーク機器１２００は、プロセッサ１２１０、メモリ１２２０、ベースバンド回路１２７０、無線周波数回路１２４０、およびアンテナ１２５０を含み、プロセッサ１２１０、メモリ１２２０、ベースバンド回路１２７０、無線周波数回路１２４０、およびアンテナ１２５０は、バスまたは別の接続装置を介して接続される。メモリ１２２０は、対応する動作命令を記憶する。プロセッサ１２１０は、前述の動作命令を実行することによって、無線周波数回路１２４０、ベースバンド回路１２７０、およびアンテナ１２５０を制御して動作させ、対応する動作を実行する。例えば、プロセッサ１２１０は、合成信号を生成するように無線周波数回路を制御し、次いで、アンテナを介して第１の周波数帯域の信号および第２の周波数帯域の信号を放射してもよい。アンテナは、本出願で提供されるアンテナアレイまたは放射素子を含み得る。

【0065】

前述の実施形態は、本出願の技術的解決策を説明するためのものにすぎず、本出願を限定するためのものではない。本出願は、前述の実施形態を参照して詳細に説明されているが、当業者であれば、本出願の実施形態の技術的解決策の範囲から逸脱することなく、前述の実施形態で説明された技術的解決策に対して依然として修正を行うことができ、またはその一部の技術的特徴に対して同等の置換を行うことができることを理解すべきである。

【符号の説明】

【0066】

０１ 放射面
０２ 放射面
００ 反射板
０１ 金属バッフル
０２ 低周波放射素子
００ 角リング
０１ 角リング
０１ａ 金属シート
０１ｂ 金属シート
０１ｂ アーム
０１ｃ 金属シート
０１ｄ 金属シート
０２ 角リング
０２ａ 金属シート
０２ｂ 金属シート
０２ｃ 金属シート
０２ｄ 金属シート
０２ｄ アーム
０３ 角リング
０３ａ 金属シート
０３ｂ 金属シート
０３ｃ 金属シート
０３ｄ 金属シート
０３ｄ アーム
０４ 角リング
０４ａ 金属シート
０４ｂ 金属シート
０４ｃ 金属シート
０４ｄ 金属シート
０４ｂ アーム
１１ 非金属誘電体基板
１１ 角リング
１１ａ 金属シート
１１ｂ 金属シート
１１ｃ 金属シート
１１ｄ 金属シート
１１ａ 金属アーム
１１ｂ 金属アーム
１１ｃ 金属アーム
１１ｄ 金属アーム
１２ 角リング
１２ａ 金属シート
１２ｂ 金属シート
１２ｃ 金属シート
１２ｄ 金属シート
１２ａ 金属アーム
１２ｂ 金属アーム
１２ｃ 金属アーム
１２ｄ 金属アーム
１２ 金属ストリップライン
１２ａ 金属ストリップラインの部分
１２ｂ 金属ストリップラインの部分
１２ｃ 金属ストリップラインの部分
１２ｄ 金属ストリップラインの部分
１３ 角リング
１３ａ 金属シート
１３ｂ 金属シート
１３ｃ 金属シート
１３ｄ 金属シート
１３ａ 金属アーム
１３ｂ 金属アーム
１３ｃ 金属アーム
１３ｄ 金属アーム
１４ 角リング
１４ａ 金属シート
１４ｂ 金属シート
１４ｃ 金属シート
１４ｄ 金属シート
１４ａ 金属アーム
１４ｂ 金属アーム
１４ｃ 金属アーム
１４ｄ 金属アーム
３０１ 金属シート
３０２ 金属突出構造
３０３ 金属シート
３０４ 金属突出構造
５０１ ダイポール
５０２ 給電構造
１２００ ネットワーク機器
１２１０ プロセッサ
１２２０ メモリ
１２４０ 無線周波数回路
１２５０ アンテナ
１２７０ ベースバンド回路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】