JP6382991B2 - マルチ・バンド・アンテナ - Google Patents

Description

本発明は、アンテナに関し、また詳細には、マルチ・バンド・アンテナに関する。

アンテナは、通信システムにおいて重要な役割を果たし、また通信品質に直接に影響を及ぼしている。ワイヤレス技術は、進歩し続けており、マルチ・バンド・アンテナを使用して、より高い速度と、様々なタイプのサービスとを実施している。

マルチ・バンド・アンテナは、通常、一般に低バンド・アンテナと、高バンド・アンテナとして分類されるサブアンテナのアレイを含んでおり、これらのサブアンテナは、図１（ａ）に示されるように、異なる周波数バンドにおいて協調することができる。

上記で導入されるマルチ・バンド・アンテナの構造に起因して、低バンド・アンテナと、高バンド・アンテナとの間のカップリング効果と寄生放射とは、マルチ・バンド・アンテナの性能と、ユーザの経験とを大いに損なう可能性がある。図１（ｂ）は、従来のマルチ・バンド・アンテナの低バンド・サブアンテナ・アレイの放射パターンを示すものであり、この放射パターンは、バンド間カップリング効果と、寄生放射とに起因して異常なものである。

この問題を解決する現在の問題解決手法は、マルチ・バンド・アンテナに対して寄生パッチ、成形壁、バー、またはアーチを追加するものである。

マルチ・バンド・アンテナにおけるサブアンテナの増大に起因して、寄生パッチ、成形壁、バー、アーチなど、ますます多くの上記で述べられた構造が、カップリング効果と、寄生放射とを低減させるためにマルチ・バンド・アンテナに対して追加される必要がある。しかしながら、それは、マルチ・バンド・アンテナの製造コストを大いに増大させることになり、またマルチ・バンド・アンテナの空間は、最終的には、そのような構造のさらなる追加のための限界になってしまうであろう。

本出願の一実施形態は、少なくとも１つの低バンド・サブアンテナと、少なくとも１つの高バンド・ダイポール、およびリフレクタを備えている少なくとも１つの高バンド・サブアンテナとを備えているマルチ・バンド・アンテナを提供しており、そこでは、高バンド・ダイポールおよび／またはリフレクタは、低バンド・サブアンテナによって誘導される電流が、低バンド・サブアンテナの波長に比例した延長された距離にわたってリフレクタに向けられるように構成され、また位置づけられる。

詳細には、高バンド・ダイポールは、リフレクタから距離を開けて配置されるが、金属線の形である延長された距離にわたってリフレクタに接続されている。

詳細には、高バンド・ダイポールは、金属線が位置しているＰＣＢボードによってリフレクタから距離を開けて配置される。

詳細には、金属線は、らせん形のものであり、また金属線は、高バンド・ダイポールの下に、または高バンド・ダイポールのそばに、直接に位置づけられる。

詳細には、金属線は、らせん形をしており、また高バンド・ダイポールの絶縁された部分の上に位置しており、そこでは、金属線の一端は、高バンド・ダイポールの導電性部分に接続されており、また金属線の別の端部は、リフレクタに接続されている。

詳細には、延長された距離は、高バンド・ダイポールの周囲のリフレクタに穴を開けられたらせん形のスロットによって形成されている。

詳細には、金属製ボックスは、高バンド・ダイポールの前後比を改善するように、らせん形のスロットをカバーするように構成されたリフレクタの下に位置している。

詳細には、延長された距離は、高バンド・ダイポールの下部が、それを通してリフレクタに接続されているリフレクタの下に位置している少なくともケーブルおよび金属製ボックスの形をしている。

詳細には、延長された距離は、低バンド・サブアンテナの波長の４分の１、または８分の１に比例している。

高バンド・サブアンテナ・ダイポールからリフレクタへと流れる、高バンド・サブアンテナにおいて、低バンド・サブアンテナによって誘導される誘導電流のための低バンド・サブアンテナの周波数へと比例するように実効距離を延長することにより、それらのサブアンテナの間のカップリング効果と、寄生放射とは、低減させられる。誘導電流のための実効距離を延長することは、高バンド・サブアンテナと、リフレクタとの間の接続を延長することを意味しており、あるいはそのような延長と同じ効果を有している。

本発明の上記および他の目的と特徴とは、添付の図面に関連して考慮される以下の詳細な説明からより明らかになるであろう。

（ａ）は複数のマルチ・バンド・アンテナのブロック図、（ｂ）は従来のマルチ・バンド・アンテナの低バンド・サブアンテナ・アレイの放射パターンを示す図である。 本出願の一実施形態による高バンド・サブアンテナを示す図である。 図２に示される４つの高バンド・サブアンテナを有するマルチ・バンド・アンテナの上面図である。 図２に示されるような高バンド・サブアンテナを含む高バンド・サブアンテナ・アレイと協調する低バンド・サブアンテナ・アレイの放射パターンを示す図である。 本出願の別の実施形態による高バンド・ダイポールを示す図である。 図５に示されるような高バンド・ダイポールを含む高バンド・サブアンテナ・アレイと協調する低バンド・サブアンテナ・アレイの放射パターンを示す図である。 本出願の別の実施形態による高バンド・ダイポールを示す図である。 本出願の別の実施形態による高バンド・ダイポールを示す図である。 図８に示されるような高バンド・ダイポールを含む高バンド・サブアンテナ・アレイと協調する低バンド・サブアンテナ・アレイの放射パターンを示す図である。 図８に示される構造を有する、また有していない高バンド・サブアンテナ・アレイの放射パターンを示す図である。 （ａ）は本出願の別の実施形態による高バンド・サブアンテナを示す図、（ｂ）は図１１（ａ）と図２（ａ）〜（ｂ）とに示される構造を有する高バンド・サブアンテナを示す図である。 図１１（ａ）に示されるような高バンド・サブアンテナを含む高バンド・サブアンテナ・アレイと協調する低バンド・サブアンテナ・アレイの放射パターンを示す図である。 図１１（ｂ）に示されるような高バンド・サブアンテナを含む高バンド・サブアンテナ・アレイと協調する低バンド・サブアンテナ・アレイの放射パターンを示す図である。

参照が、次に、本発明の実施形態に対して行われることになり、これらの実施形態のうちの１つまたは複数の例が、図面の中に示されている。実施形態は、本発明の説明として提供され、また本発明の限定として意味されるものではない。例えば、一実施形態の一部分として示され、または説明される特徴は、別の実施形態と一緒に使用されて、依然としてさらなる実施形態を与えることができる。本発明は、本発明の範囲と精神との内部に含まれるような、これらおよび他の修正形態と変形形態とを包含することを意図している。

図２（ａ）は、３−Ｄの説明図であり、また図２（ｂ）は、本出願の一実施形態による、マルチ・バンドの高バンド・サブアンテナ２００の概略図である。図２（ａ）および（ｂ）に示されるように、高バンド・サブアンテナ２００は、ダイポール・アーム２０２と、支持部分２０４と、リフレクタ２０８とを含むことができ、そこでは、支持部分２０４は、直接にリフレクタ２０８に接続されてはいない。支持部分２０４は、ＰＣＢボードによってリフレクタ２０８から切り離されており、またＰＣＢボードの上に伸びている金属線２０６を経由してリフレクタ２０８に結合される。金属線２０６の長さは、高バンド・サブアンテナ２００と協調すべきである低バンド・サブアンテナに比例していることができる。

図３は、本出願の一実施形態による、図２に示されるような高バンド・サブアンテナを含むマルチ・バンド・アンテナの上面図である。図３において、マルチ・バンド・アンテナは、４つの高バンド・サブアンテナ２００ａ〜ｄを含むことができ、これらの高バンド・サブアンテナのそれぞれは、図２における高バンド・サブアンテナ２００と同じ構造を有することができる。特に、高バンド・サブアンテナ２００ａ〜ｄのそれぞれは、ＰＣＢボードの上に伸びている金属線を経由してリフレクタに接続されていることもある。

４つの高バンド・アンテナ２００ａ〜ｄの中心に、低バンド・サブアンテナ２１０が、立っており、この低バンド・サブアンテナ２１０は、周波数Ｆを有することができる。リフレクタに対して高バンド・サブアンテナ２００ａ〜ｄをそれぞれ結合する金属線のそれぞれの長さは、Ｆに比例しており、例えば、Ｆの１／４、または１／８とすることができる。

図４は、図３に示されるマルチ・バンド・アンテナの低バンド・サブアンテナ・アレイの放射パターンを示すものである。図１（ｂ）に比べると、パターンは、線形ビーム幅と、正常な交差偏波識別度（ＸＰＤ：ｃｒｏｓｓ−ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｔｉｏｎ）とのそれぞれに関して、ずっとより正常になる。

図５は、本出願の別の実施形態による別のマルチ・バンド・アンテナの高バンド・ダイポールを示すものである。高バンド・ダイポールは、ダイポール・アーム５０２と、金属などの導電性材料から成る支持部分５０４ａと、プラスチックなどの絶縁材料から成る支持部分５０４ｂとを含むことができる。高バンド・ダイポールの下部５０６は、同様に、導電性材料から成ることもある。導電線５０５は、支持部分５０４ｂの周囲にらせん形に、または支持部分５０４ｂの中に埋め込まれ、またダイポール下部５０６に対して、またさらにリフレクタに対して、支持部分５０４ａを結合するように構成されていることもある。

図６は、図５に示されるような、高バンド・ダイポールを含んでいるマルチ・バンド・アンテナの低バンド・サブアンテナ・アレイの放射パターンを示すものである。図１（ｂ）と比べると、パターンはまた、線形ビーム幅と、正常な交差偏波識別度（ＸＰＤ）とのそれぞれに関して、ずっとより正常である。

図７は、本出願の一実施形態によるマルチ・バンド・アンテナの高バンド・ダイポールを示すものである。高バンド・ダイポールは、ダイポール・アーム７０２と、支持部分７０４と、延長部分７０６とを含むことができ、これらのうちのそれぞれは、導電性材料から成る可能性がある。支持部分７０４は、リフレクタと直接接続されていないこともあるが、延長部分７０６を経由してリフレクタに結合される。特に、延長部分７０６は、一端が、支持部分７０４に接触しており、また他端がリフレクタと接触しているらせん形の金属製ブラケットとすることができる。延長部分７０６の長さは、高バンド・ダイポールと協調して使用されて、マルチ・バンド・アンテナを形成するべきである低バンド・サブアンテナの周波数に比例している可能性がある。

図７（ａ）および（ｂ）は、支持部分７０４の直下に位置づけられる延長部分７０６の一例を示すものである。図７（ｃ）および（ｄ）は、支持部分７０４のそばに位置づけられる延長部分７０６の一例を示すものである。当業者なら、支持部分７０４に対する延長部分７０６の任意の位置が、本出願の範囲の内部にあることになることを知っているであろう。

図８（ａ）および（ｂ）は、本出願のさらなる一実施形態によるマルチ・バンド・アンテナの高バンド・サブアンテナを示すものである。高バンド・サブアンテナは、ダイポール・アーム８０２と、支持部分８０４と、リフレクタ８０６とを含むことができる。特に、らせん形のスロット８０５は、支持部分８０４の周囲のリフレクタ８０６の中に形作られる。スロット８０５は、低バンド・サブアンテナによって高バンド・サブアンテナの中で誘導される電流が、低バンド・サブアンテナの波長に比例している延長された距離を経由してリフレクタ８０６に向けられるのと同じ効果をもたらす。

高バンド・サブアンテナの前後比を改善するために、ボックス／ブロック８０８は、リフレクタ８０６の下に追加され、またスロット８０５をカバーすべきである可能性がある。

図９（ａ）は、図８に示されるような、高バンド・サブアンテナを含むマルチ・バンド・アンテナの低バンド・サブアンテナ・アレイの放射パターンを示すものである。図９（ｂ）は、図９（ａ）の中のビーム幅の曲線であり、この曲線は、ビーム幅が、ほとんど線形であり、またそれゆえに、通信の必要性をよく満たすことができることを示している。

図１０（ａ）は、図８に示されるスロット構造のない高バンド・サブアンテナ・アレイの放射パターンである。図１０（ｂ）は、図８に示されるスロット構造を有する高バンド・サブアンテナ・アレイの放射パターンであり、この放射パターンは、前後比が、金属製ボックス／ブロック８０８の追加に起因して悪化されないことを示している。図１０（ａ）と、（ｂ）との中のパターンは、類似しており、これは、低バンド性能が、スロット構造と、ボックス／ブロック構造とのために、大いに改善されることを意味している。

図１１（ａ）は、本出願の一実施形態によるマルチ・バンド・アンテナの高バンド・サブアンテナを示すものである。高バンド・サブアンテナは、ダイポール・アーム１１０２と、支持部分１１０４と、ダイポール下部１１０６と、ダイポール下部１１０６をリフレクタに接続するケーブル１１０８と、リフレクタの下に位置づけられ、またケーブル１１０８によって通過される金属製ボックス１１１０とを有することができる。特に、支持部分１１０４と、ダイポール下部１１０６とは、導電性材料から成るが、リフレクタと直接に接触してはいない。

一実施形態においては、ケーブル１１０６の長さと、金属製ボックス１１１０のサイズとは、低バンド・サブアンテナの波長に比例している延長された距離を経由してリフレクタに向けられる低バンド・サブアンテナによって高バンド・サブアンテナにおいて誘導される電流を有するように設計される。

図１１（ｂ）は、金属線構造が、図２（ａ）〜（ｂ）に示され、ケーブルおよび金属製ボックス／ブロックの構造が、図１１（ａ）に示される高バンド・サブアンテナを示すものである。

図１２（ａ）は、図１１（ａ）に示されるような、高バンド・サブアンテナを含むマルチ・バンド・アンテナの低バンド・サブアンテナ・アレイの放射パターンを示すものである。図１（ｂ）と比べると、パターンはまた、ずっとより正常である。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）におけるビーム幅の曲線であり、この曲線は、ビーム幅が、ほとんど線形であり、またそれゆえに通信の必要性を満たすことができることを示している。

図１３（ａ）は、図１１（ｂ）に示されるような、高バンド・サブアンテナを含むマルチ・バンド・アンテナの低バンド・サブアンテナ・アレイの放射パターンを示すものである。図１（ｂ）と比べると、パターンはまた、ずっとより正常である。図１３（ｂ）は、図１３（ａ）の中のビーム幅の曲線であり、この曲線は、ビーム幅が、ほとんど線形であり、またそれゆえに、通信の必要性を満たすことができることを示している。

本出願においては、説明されるリフレクタは、グラウンドに向けられている。実効距離を延長するための金属線や様々な構造など、延長された距離の長さ／サイズは、高バンド・サブアンテナと協調する低バンド・サブアンテナの周波数の１／４または１／８に比例している可能性がある。

上記で説明された実施形態は、本発明を限定するのではなくて、説明するために与えられることに注意すべきであり、また修正形態と変形形態とは、当業者なら簡単に理解するように、本発明の精神および範囲を逸脱することなく、頼りにされ得ることを理解すべきである。そのような修正形態と、変形形態とは、本発明と、添付の特許請求の範囲との範囲内にあることが、考えられる。本発明の保護範囲は、添付の特許請求の範囲によって規定される。さらに、特許請求の範囲における参照番号のうちのどれもが、特許請求の範囲に対する限定として解釈されるべきではない。動詞「備えている」の使用と、その活用とは、請求項において述べられるこれらの要素またはステップ以外の要素またはステップの存在を除外するものではない。要素またはステップに先行する不定冠詞「１つの（ａ）」または「１つの（ａｎ）」は、複数のそのような要素またはステップの存在を除外するものではない。

Claims (7)

1. 少なくとも１つの低バンド・サブアンテナと、
   少なくとも１つの高バンド・ダイポール、リフレクタ、及び金属線を含む少なくとも１つの高バンド・サブアンテナと、
   を備え、
   前記高バンド・ダイポールは前記リフレクタから距離を開けて配置され、
   前記金属線は、前記高バンド・ダイポールと前記リフレクタとを結合させ、
   前記低バンド・サブアンテナは、前記高バンド・サブアンテナにおいて電流を誘導させ、該電流は前記金属線を介して前記リフレクタへと流れ、
   前記金属線は、前記高バンド・ダイポールと前記リフレクタとの間で流れる前記電流の実効距離を、前記低バンド・サブアンテナの波長の４分の１、または８分の１に比例する距離だけ延長させる、
   ように構成された、マルチ・バンド・アンテナ。
2. 前記高バンド・ダイポールは、前記金属線が位置しているＰＣＢボードによって前記リフレクタから距離を開けて配置される、請求項１に記載のマルチ・バンド・アンテナ。
3. 前記金属線は、らせん形の金属製ブラケットであり、該金属製ブラケットは、前記高バンド・ダイポールの下に、または前記高バンド・ダイポールのそばに位置づけられる、請求項１に記載のマルチ・バンド・アンテナ。
4. 前記金属線は、前記高バンド・ダイポールの絶縁された部分の上に位置し、または埋め込まれ、前記金属線の一端は、前記高バンド・ダイポールの導電性部分に接続され、前記金属線の別の端部は、前記リフレクタに接続されている、請求項１に記載のマルチ・バンド・アンテナ。
5. らせん形のスロットが、前記高バンド・ダイポールの周囲の前記リフレクタに穴を開けて設けられている、請求項１に記載のマルチ・バンド・アンテナ。
6. 前記高バンド・サブアンテナは、前記高バンド・サブアンテナの前後比を改善するように、前記らせん形のスロットをカバーするように構成された前記リフレクタの下に位置している金属製ボックスをさらに含む、請求項５に記載のマルチ・バンド・アンテナ。
7. 前記金属線によって延長された距離は、前記高バンド・ダイポールが、それを介してリフレクタに結合されている前記リフレクタの下に位置している少なくともケーブルおよび金属製ボックス／ブロックにより形成され、該ケーブルおよび金属製ボックス／ブロックを介して、前記高バンド・ダイポールが前記リフレクタと結合されている、請求項１または２に記載のマルチ・バンド・アンテナ。