阵列天线以及扇形天线的制作方法

本发明涉及一种阵列天线以及扇形天线。

背景技术：

在移动通信的基站天线中，组合多个扇形天线来使用，该扇形天线按与辐射电波的方向对应而设定的每个扇形(区域)辐射电波。在扇形天线中，使用将偶极天线等辐射元件(天线元件)排列为阵列状的阵列天线。

在专利文献1中，记载了一种天线，该天线具有：电介质基板；多个贴片天线(patchantenna)元件，在电介质基板的一个面上设为矩阵状；接地电极，配置于电介质基板的另一个面上；导电性的间隔壁，配置于贴片天线元件之间，其中，间隔壁与接地电极电连接。

在专利文献2中，记载了一种反射板模块，具有通过铸造或深拉深或锻造而形成的、两个纵向的壁和至少一个横穿的壁。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-121406号公报

专利文献2：国际公开第2004/091042号

技术实现要素：

发明所要解决的问题

再者，在阵列天线中，为了提高扇形天线的通信质量/增大通信容量，有时使用能收发(接收/发送)互不相同的极化波(polarization)的极化波共用的天线(polarizationsharingarrayantenna)。并且，要求在宽频带内将在收发各极化波的天线之间的极化波耦合量(polarizationcouplingamount)抑制得较低。同时，要求将互调失真、白噪声的产生抑制得较低。

本发明的目的在于，提供一种将互调失真、白噪声的产生抑制得较低，并且减少了收发互不相同的极化波的天线之间的极化波耦合量的极化波共用的阵列天线等。

用于解决问题的方案

为了实现该目的，应用本发明的阵列天线具备：第一导电性构件，具有平面部；多个天线，与第一导电性构件的平面部设置预先设定的第一间隔地排列，分别收发第一极化波的电波和与第一极化波不同的第二极化波的电波；以及第二导电性构件，在多个天线的邻接的天线之间，与第一导电性构件的平面部隔开预先设定的第二间隔地设置，并与第一导电性构件电容耦合。

在这样的阵列天线中，其特征在于，第二导电性构件具备：分隔部，具有包含于与第一导电性构件的平面部交叉的虚拟的平面的面；以及耦合部，具有与第一导电性构件的平面部对置的面。由此，能增大耦合部的耦合容量。

此外，所述阵列天线的特征在于，在第二导电性构件中，耦合部设于比分隔部靠第一导电性构件的一侧。由此，能进一步增大耦合部的耦合容量。

而且，所述阵列天线的特征在于，在第二导电性构件中，耦合部和分隔部由导电性材料折弯而构成。由此，能容易地构成第二导电性构件。

此外，所述阵列天线的特征在于，第一导电性构件在相对于与平面部设置预先设定的第一间隔地排列的多个天线的排列方向交叉的一侧具有从平面部向排列有多个天线的一侧立起的立起部，第二导电性构件在分隔部的端部具有与第一导电性构件的立起部对置的连接部，第二导电性构件的连接部经由绝缘体材料固定于第一导电性构件的立起部。由此，能进一步抑制互调失真、白噪声的产生。

然后，所述阵列天线的特征在于，多个天线的收发的电波是相对于多个该天线的排列而言+45°方向的极化波以及-45°方向的极化波。由此，能够进一步有效地抑制极化波间耦合量。

此外，从其他观点来看，应用本发明的扇形天线具备：阵列天线和覆盖阵列天线的罩，该阵列天线具备：第一导电性构件，具有平面部；多个天线，与第一导电性构件的平面部设置预先设定的第一间隔地排列，分别收发第一极化波的电波和与第一极化波不同的第二极化波的电波；电路，用于对多个天线分配/合成电力；以及第二导电性构件，设于多个天线的邻接的天线之间，与第一导电性构件的平面部隔开预先设定的第二间隔而电容耦合。

发明效果

根据本发明，能提供一种将互调失真、白噪声的产生抑制得较低，并且减少了收发互不相同的极化波的天线之间的极化波耦合量的极化波共用的阵列天线等。

附图说明

图1是表示应用第一实施方式的移动通信的基站天线的整体构成的一个例子的图。(a)是基站天线的立体图，(b)是对基站天线的设置例进行说明的图。

图2是表示第一实施方式中的阵列天线的构成的一个例子的图。(a)是阵列天线的主视图(x-y面上的图)，(b)是沿(a)的iib-iib线的阵列天线的剖面图(x-z面上的图)。

图3是分隔板的详细图。(a)是从z方向观察的主视图，(b)是从y方向观察的侧视图。

图4是极化波间耦合量的测定值。(a)是第一实施方式中的极化波间耦合量，(b)是在未采用第一实施方式而在分隔板不具备耦合部的情况下的极化波间耦合量。

图5是分隔板的变形例的主视图。(a)是耦合部相对于分隔部设置在-y方向侧的情况，(b)是耦合部相对于分隔部跨+y方向侧和-y方向侧地设置的情况，(c)是耦合部相对于分隔部以半圆状设置在+y方向侧的情况。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。

[第一实施方式]

＜基站天线1＞

图1是表示应用第一实施方式的移动通信的基站天线1的整体构成的一个例子的图。图1(a)是基站天线1的立体图，图1(b)是对基站天线1的设置例进行说明的图。

如图1(a)所示，基站天线1具备保持于例如铁塔20的多个扇形天线10-1～10-3(在不作区分的情况下记为扇形天线10。)。扇形天线10-1～10-3分别具备阵列天线11。然后，阵列天线11由作为用于保护其免受风雨等的罩的天线罩(radome)12覆盖。即，扇形天线10-1～10-3的外侧是天线罩12，天线罩12的内部收容有阵列天线11。在此，天线罩12为圆筒状，但也可以是其他形状。基站天线1在图1(b)所示的小区(cell)2内进行电波的收发。

需要说明的是，如图1(a)所示，相对于扇形天线10-1来设定xyz坐标。就是说，将上下方向设为y方向。然后，如后述的图2所示，以扇形天线10-1为例，沿阵列天线11中的反射板200的平面部210地设置x方向，与反射板200的平面部210垂直地设定z方向。

如图1(b)所示，基站天线1在小区2内进行电波的收发。小区2与扇形天线10-1～10-3对应地被分割为多个扇区3-1～3-3(在不作区分的情况下，记为扇区3。)。然后，扇形天线10-1～10-3被设定为：各个阵列天线11所收发的电波的主瓣(mainrobe)13的方向朝向对应的扇区3-1～3-3。

需要说明的是，在图1中，基站天线1具备三个扇形天线10-1～10-3以及与其对应的扇区3-1～3-3。但是，扇形天线10和扇区3可以是三以外的预先设定的个数。此外，在图1(b)中，扇区3构成为将小区2分割成三等分(中心角120°)，但也可以不进行等分，也可以构成为任一个扇区3比其他扇区3宽或窄。

各个扇形天线10与向阵列天线11传输发送信号以及接收信号的收发电缆14-1、14-2连接。需要说明的是，收发电缆14-1、14-2分别传输相互正交的极化波的电波的发送信号以及接收信号。

收发电缆14-1、14-2与设于基站(未图示)内的收发部(未图示)连接，该收发部生成发送信号以及对接收信号进行接收。收发电缆14-1、14-2是例如同轴电缆。

需要说明的是，基站天线1、扇形天线10、阵列天线11等能利用天线的可逆性来发送以及接收电波。

扇形天线10具备对阵列天线11所具备的多个天线(后述的图2的天线100-1、100-2、100-3)分配/合成用于收发信号的电力的电路。

需要说明的是，也可以具备在多个天线之间使收发信号的相位不同的移相器。在天线之间，使收发信号的相位不同，由此能使电波(波束)的辐射角度向地面方向倾斜(tilt)。

＜阵列天线11＞

图2是表示第一实施方式中的阵列天线11的构成的一个例子的图。图2(a)是阵列天线11的主视图(x-y面上的图)，图2(b)是沿图2(a)的iib-iib线的阵列天线11的剖面图(x-z面上的图)。在此，以图1(a)所示的扇形天线10-1为例，对阵列天线11进行说明。

阵列天线11具备：多个(在此以三个为一个例子)交叉偶极子构造的天线100-1～100-3(在不作区分的情况下，记为天线100。)；反射板200；分隔板300-1、300-2(在不作区分的情况下，记为分隔板300。)；间隔件(spacer)400-1a～400-4a、400-1b～400-4b(在不作区分的情况下，记为间隔件400。)；以及调整板500、600。

天线100-1～100-3排列在y方向。

需要说明的是，阵列天线11具备三个天线100，但也可以具备三个以外的多个天线100。

在此，反射板200是第一导电性构件的一个例子，分隔板300是第二导电性构件的一个例子。

如图2(a)的天线100-1所示，天线100由收发+45°极化波(polarization)的电波的偶极天线110和收发-45°极化波的电波的偶极天线120构成，分别从偶极天线的中央部供电。在此，虽然未图示，但天线100的各个供电部按每个极化波，通过例如同轴电缆等与分配/合成电路、移相器连接。然后，分配/合成电路、移相器与收发电缆14-1、14-2(参照图1(a))连接。

在此，+45°极化波是第一极化波的一个例子，-45°极化波是第二极化波的一个例子。

从天线100设置预先设定的间隔dp-h而配置有反射板200。反射板200由平面部210以及在x方向的两端从平面部210立起而设置的两个立起部220构成。就是说，两个立起部220沿在y方向排列的天线100而设置。需要说明的是，间隔dp-h是第一间隔的一个例子。

需要说明的是，平面部210和立起部220例如可以通过将平板折弯等而构成为一体型，也可以分别由不同的构件构成，并通过螺钉等将它们结合而构成。此外，平面部210和立起部220也可以经由绝缘体材料而电容耦合。

反射板200例如由铝等导电性材料构成。

在阵列天线11的在y方向邻接的两个天线100之间设有分隔板300-1、300-2。

如分隔板300-1所示，分隔板300具备：分隔部310，对邻接的两个天线100之间进行分隔；两个连接部320，在其两端部与反射板200的立起部220连接；以及耦合部330，与反射板200的平面部210对置。

在此，分隔板300的分隔部310具有与反射板200的平面部210垂直的面，其为在反射板200的两个立起部220间延伸的四边形。

分隔板300的耦合部330具有与反射板200的平面部210平行的面，其为相对于分隔部310在+y方向延伸的四边形。并且，分隔板300的耦合部330与反射板200的平面部210隔开间隔par-g而对置(参照图2(b))。需要说明的是，间隔par-g是第二间隔的一个例子。

此外，分隔板300的连接部320是从分隔部310折弯90°的面状。

需要说明的是，分隔板300的分隔部310也可以不是与反射板200的平面部210垂直的面，而可以是倾斜的面。即，分隔部310具有包含于与平面部210交叉的虚拟的平面的面即可。此外，分隔板300的耦合部330也可以不是与反射板200的平面部210平行的面，而可以是向斜方倾斜的面。

分隔板300例如由铝等导电性材料构成。

在分隔板300-1中，两个连接部320分别隔着间隔件400-1a以及400-1b，通过螺钉等固定于反射板200的立起部220。在分隔板300-2中，两个连接部320分别隔着间隔件400-2a以及400-2b，通过螺钉等固定于反射板200的立起部220。

间隔件400例如由作为绝缘体材料的玻璃环氧(glassepoxy)、聚缩醛等树脂构成。

间隔件400以反射板200不与分隔板300直流连接的方式设置。

在此，分隔板300中的分隔部310、连接部320以及耦合部330以连续的方式设置。就是说，耦合部330由分隔板300的-z方向的端部向+y方向折弯而构成，连接部320由分隔板300的±x方向的端部向+y方向折弯而构成。通过这样构成，分隔板300的制造变得容易。

需要说明的是，在反射板200的-y方向的端部设有与分隔板300相同形状的调整板500。调整板500具备：与分隔部310相同的分隔部510、与连接部320相同的连接部520以及与耦合部330相同的耦合部530。

此外，在反射板200的+y方向的端部设有调整板600。调整板600具备：与分隔部310相同的分隔部610以及与连接部320相反朝向(-y方向)地折弯的连接部620。

然后，与分隔板300同样地，在调整板500中，连接部520经由间隔件400-3a、400-3b与反射板200的立起部220连接，在调整板600中，连接部620经由间隔件400-4a、400-4b与反射板200的立起部220连接。

调整板500、600为了保持天线100的y方向上的对称性而设置。因此，调整板500、600考虑对极化波间耦合量的影响而设置即可。因此，可以不使用调整板500、600，调整板500、600也可以采用其他形状。

需要说明的是，极化波间耦合量是指收发不同的极化波的天线之间的传递函数s12。

间隔件400以反射板200的立起部220不与分隔板300、调整板500、调整板600直流连接的方式设置。需要说明的是，反射板200的立起部220与分隔板300、调整板500、调整板600通过电容耦合而高频连接。由此，不会使互调失真特性劣化，能抑制白噪声的产生。

不过，该间隔件400不是必需的，也可以鉴于互调失真特性、白噪声特性等，而直流连接。在此，将直流连接表现为直接连接。

此外，在第一实施方式中，在分隔板300-1设有间隔件400-1a、400-1b，在分隔板300-2设有间隔件400-2a、400-2b，在调整板500设有间隔件400-3a、400-3b，在调整板600设有间隔件400-4a、400-4b，但也可以使间隔件400-1a、400-2a、400-3a、400-4a以及间隔件400-1b、400-2b、400-3b、400-4b分别连续构成，而作为一个间隔件。

如图2(b)所示，在反射板200中，平面部210的宽度为ref-w，立起部220的高度为ref-h。例如，平面部210的宽度ref-w为0.7λ0，立起部220的高度ref-h为0.15λ0。

此外，天线100与反射板200的间隔为dp-h。例如，间隔dp-h为1/4λ0。需要说明的是，λ0是相对于所设计的频率f0的自由空间波长。

这些尺寸能根据要求的阵列天线11的指向特性等适当变更。

分隔板300的耦合部330与反射板200的平面部210隔开间隔par-g而对置，并非直接连接。需要说明的是，分隔板300的耦合部330与反射板200的平面部210通过电容耦合而高频连接。因此，能够在不使互调失真特性劣化、抑制白噪声的产生的状态下，与直接连接时同样地在宽频带内获得良好的极化波间耦合量。

这样获得良好的极化波间耦合量的主要原因还在于通过分隔板300来减少邻接的天线100间的耦合量。例如，反射板200的平面部210与分隔板300的耦合部330的间隔par-g为0.02λ0。该间隔par-g可以根据要求的极化波间耦合量等来适当调整。

需要说明的是，在第一实施方式中作为天线100示出了偶极天线，但天线并不限于此，也可以是贴片天线、缝隙天线(slotantenna)等形态。

在例如矩形贴片天线的情况下，经常使用通过从长度不同的两边分别供电，以一个元件作为极化波共用的天线的方法。

此外，在缝隙天线的情况下，可以分别设置对不同的极化波的电波进行收发的缝隙天线，也可以使用十字形状的交叉缝隙天线，并通过从不同的两点分别供电来作为极化波共用的天线。

图3是分隔板300的详细图。图3(a)是从+z方向观察的主视图，图3(b)是从+y方向观察的侧视图。分隔板300具备：分隔部310；两个连接部320，与设于其两端部的反射板200的立起部220连接；以及耦合部330，与反射板200的平面部210对置。

在此，如上所述，分隔板300由板状的导电性材料折弯而构成。耦合部330是相对于分隔部310向+y方向折弯的四边形。并且，分隔板300的连接部320是相对于分隔部310向+y方向折弯的四边形。

需要说明的是，如图3(b)所示，分隔部310将-z方向上的±x方向的端部切除，但也可以不切除。

在此，分隔板300的分隔部310在z方向的高度为par-h。此外，分隔板300的耦合部330在x方向的宽度为par-w，在y方向的深度为par-d。

通过在邻接的天线100之间设置分隔部310，会改善收发+45°极化波的电波的偶极天线110与收发-45°极化波的电波的偶极天线120之间的极化波间耦合量，但该效果在分隔板300与平面部210直接连接时变为最大。然而，当直接连接时，会从其连接部分产生互调失真、白噪声。

与此相对，在第一实施方式中，通过将分隔板300的耦合部330与反射板200的平面部210对置而配置，分隔板300的耦合部330与反射板200的平面部210电容耦合，如后述那样，能与直接连接时同样地在宽频带内获得良好的极化波间耦合特性。

需要说明的是，在第一实施方式中，将分隔部310的高度par-h设为0.1λ0，将耦合部330的宽度par-w设为0.4λ0，将深度par-d设为0.1λ0。不过，这些尺寸不一定限于此，根据需要的频带、要求的极化波间耦合量等适当调整即可。

图4是极化波间耦合量的测定值。图4(a)是第一实施方式的极化波间耦合量，图4(b)是在未采用第一实施方式而在分隔板300不具备耦合部330的情况下的极化波间耦合量。在图4(a)、图4(b)中，横轴是归一化后的频率(f/f0)，纵轴是极化波间耦合量(db)。需要说明的是，将频率f0设定为2ghz频带。

在此示出的极化波间耦合量是在上述作为例子示出的数值的阵列天线11中，在各天线100中的收发+45°极化波的电波的偶极天线110与收发-45°极化波的电波的偶极天线120之间测定出的传递函数s12。

图4(a)所示的第一实施方式中的极化波间耦合量的最大值为约-26db左右。与此相对，图4(b)所示的未采用第一实施方式的情况(在分隔板300不具备耦合部330的情况)下的极化波间耦合量的最大值为约-20db。即，可知，在第一实施方式中，能将极化波间耦合量的最大值改善约6db，并且在宽频带内将极化波间耦合量抑制得较低。

这表示，通过使分隔板300具备耦合部330，分隔板300与反射板200的平面部210的高频的耦合量增加，其结果是，能够获得与将分隔板300与反射板200的平面部210直接连接时同等的效果。

[其他实施方式]

在此，对分隔板300的变形例进行说明。其他构成与第一实施方式相同，因此，对不同的部分进行说明而省略相同部分的说明。

图5是分隔板300的变形例的主视图。图5(a)是耦合部330相对于分隔部310设置在-y方向侧的情况，图5(b)是耦合部330相对于分隔部310跨+y方向侧和-y方向侧地设置的情况，图5(c)是耦合部330相对于分隔部310以半圆板状设置在+y方向侧的情况。需要说明的是，这些分隔板300的侧视图与图3(b)相同。

如图3(a)所示，在第一实施方式中，设于分隔板300的耦合部330相对于分隔部310以四边形设置在+y方向。

在图5(a)所示的分隔板300中，耦合部330相对于分隔部310设置在-y方向，设置在与第一实施方式相反的方向。

此外，在图5(b)所示的分隔板300中，与第一实施方式不同，耦合部330(耦合部330-a、330-b)相对于分隔部310设置在+y方向和-y方向的两侧。在该情况下，例如，耦合部330-a由金属板构成为与分隔部310一体的构造，将作为其他构件而制作出的耦合部330-b与分隔部310或耦合部330-a螺纹固定等而构成即可。

而且，在图5(c)所示的分隔板300中，耦合部330为半圆板状。

这样，分隔板300中的耦合部330的形状、设置的位置等只要是反射板的平面部210能与分隔板300进行电容耦合的构造，则可以是任何形状。

需要说明的是，在本说明书中，作为极化波共用天线，对收发±45度极化波的电波的极化波共用天线进行了说明，但极化波的朝向并不限于此，也可以是将垂直极化波天线和水平极化波天线组合后的极化波共用天线。

此外，为了改善指向特性等，也可以适当设置无供电元件。

此外，在构成收发圆极化波的电波的阵列天线时，有时对两个交叉的极化波的天线赋予90度的相位差来供电，但即使在这样的情况下，也能通过使用在第一实施方式以及其他实施方式中所说明的分隔板300来改善圆极化波特性。

附图标记说明：

1…基站天线，2…小区，3、3-1～3-3…扇区，10、10-1～10-3…扇形天线，11…阵列天线，12…天线罩，13…主瓣，14-1、14-2…收发电缆，20…铁塔，100、100-1～100-3…天线，110、120…偶极天线，200…反射板，210…平面部，220…立起部，300、300-1、300-2、300-3…分隔板，310…分隔部，320…连接部，330、330-a、330-b…耦合部，400、400-1a、400-2a、400-3a、400-4a、400-1b、400-2b、400-3b、400-4b…间隔件，500、600…调整板。