JP2021010140A - スロットアンテナ装置、通信システム、スロットアンテナ装置における放射量の調整方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】各スロットの電波の放射量を設定可能なスロットアンテナ装置、通信システム、スロットアンテナ装置における放射量の調整方法を提供する。【解決手段】スロットアンテナ装置は、導波路と、前記導波路の側壁に設けられ、前記側壁の端部からの距離が第1距離の第1スロットと、前記導波路の側壁に設けられ、前記側壁の前記端部からの距離が前記第1距離とは異なる第2距離の第2スロットとを含む。【選択図】図2
Description
本発明は、スロットアンテナ装置、通信システム、スロットアンテナ装置における放射量の調整方法に関する。
従来より、互いに結合され、衛星周波数信号が伝送される導波管及び給電路を有する下層導体板及び中層導体板と、前記中層導体板の上部に結合され、前記導波管と連通される複数のキャビティ及びスロットが形成されることによって衛星周波数信号を送受信する上層導体板とを含む円偏波受信用導波管スロット配列アンテナがある。前記上層導体板の上部に積層され、直線偏波を円偏波に変換する複数のストリップ導体及び複数のマッチングスタブが形成された偏波器と、前記上層導体板と偏波器との間に挿入され、空間インピーダンスとのインピーダンスマッチングを行う誘電体板とを備える(例えば、特許文献1参照)。
また、同一表面に所定の間隔で電磁波を放射する複数のスロットを具えた誘電体導波管、それらのスロットに対向する位置にそれぞれスルーホールを具えたプリント基板、およびそれらのスロットに対向する位置にそれぞれ貫通孔を具えた金属板からなる誘電体導波管スロットアレイアンテナがある。上記複数のそれぞれのスロットに近接してスロットが形成され、当該スロットに対向する位置のプリント基板にそれぞれスルーホールが、金属板にそれぞれ貫通孔が形成されたことを特徴とする(例えば、特許文献2参照)。
また、中空導体に電波を漏洩させるための貫通孔を長手方向に間隔を置いて形成すると共に前記中空導体の表面には長手方向に交互に凹凸を形成した波付漏洩導波管において、前記貫通孔の間隔及び前記凹凸のピッチのいずれか一方又は両方を変化させたことを特徴とする波付漏洩導波管がある(例えば、特許文献3参照)。
ところで、いずれの文献も複数のスロットが設けられる導波管を用いたスロットアンテナ装置において、スロット毎における電波の放射量を設定することは開示していない。
そこで、各スロットの電波の放射量を設定可能なスロットアンテナ装置、通信システム、スロットアンテナ装置における放射量の調整方法を提供することを目的とする。
本発明の実施の形態のスロットアンテナ装置は、導波路と、前記導波路の側壁に設けられ、前記側壁の端部からの距離が第1距離の第1スロットと、前記導波路の側壁に設けられ、前記側壁の前記端部からの距離が前記第1距離とは異なる第2距離の第2スロットとを含む。
各スロットの電波の放射量を設定可能なスロットアンテナ装置、通信システム、スロットアンテナ装置における放射量の調整方法を提供することができる。
以下、本発明のスロットアンテナ装置、通信システム、スロットアンテナ装置における放射量の調整方法を適用した実施の形態について説明する。
<実施の形態>
図1は、通信システム300の構成の一例を示すブロック図である。通信システム300は、スロットアンテナ装置100及びeNodeB(evolved Node B)200を含む。通信システム300は、セルラー方式を採用し、無線通信を行うシステムである。
図1は、通信システム300の構成の一例を示すブロック図である。通信システム300は、スロットアンテナ装置100及びeNodeB(evolved Node B)200を含む。通信システム300は、セルラー方式を採用し、無線通信を行うシステムである。
eNodeB200は、基地局の一例であり、BBU(Base Band Unit)210、RRH(Remote Radio Head)220A、220B、及び同軸導波管変換器230を有する。eNodeB200は、光ファイバを介してコアネットワーク500に接続されている。コアネットワーク500は、大容量の通信回線であり、基幹回線網又はバックボーンの一例である。
BBU210は、ベースバンド処理を行う装置である。BBU210は、eNodeB200内に設けられており、光ファイバを介してRRH220A、220Bに接続されている。
RRH220A、220Bは、無線装置である。RRH220A、220Bは、1つのeNodeB200内に複数設けられており、図1には2つのRRH220A、220Bを示す。RRH220A、220Bは、同軸導波管変換器230を介してスロットアンテナ装置100の導波管110A、110Bにそれぞれ接続されている。導波管110A、110Bは、導波路の一例であり、金属製である。
なお、RRH220A、220Bを特に区別しない場合には、単にRRH220と称す。また、導波管110A、110Bを特に区別しない場合には、単に導波管110と称す。
同軸導波管変換器230は、RRH220A、220B側の同軸ケーブルと、スロットアンテナ装置100の導波管110A、110Bとをそれぞれ接続しており、同軸ケーブルと導波管110A、110Bとの間で電力の変換を双方向に行うことが可能な変換器である。
スロットアンテナ装置100は、導波管110A、110Bを含む。導波管110Aにはスロット111(111A〜111C)が設けられている。また、ここでは導波管110Bのスロットを省略するが、導波管110Bも同様のスロットを有する。また、一例として、導波管110Aが3つのスロット111(111A〜111C)を有する形態を示すが、スロット111の数はこれに限定されるものではない。なお、スロット111A〜111Cのうちの1つは、第1スロットの一例であり、他の1つは、第2スロットの一例である。
スロット111Aは、RRH220Aに最も近く、スロット111Cは、RRH220Aから最も離れている。以下ではスロット111A〜111Cを特に区別しない場合には、単にスロット111と称す。
導波管110は、同軸導波管変換器230を介してRRH220と接続されており、スロット111A〜111Cは、導波管110の内部を伝搬する電波を導波管110の外部に放射し、セルラー方式で無線通信が可能な通信エリアを提供する。
UE(User Equipment)10は、通信エリア内でスロット111A〜111Cから放射される電波を受信し、導波管110及びeNodeB200を介してコアネットワーク500との間で双方向にデータ通信が可能である。
スロットアンテナ装置100は、スロット111A〜111Cの各々の電波の放射量を設定可能な構成を有する。このようなスロットアンテナ装置100の詳細については、図3を用いて後述する。電波の放射量は、電波の強度であり、通信エリアの大きさを規定する。
なお、UE10は、例えば、PC(Personal Computer)、タブレットコンピュータ、スマートフォン端末機、及び、その他のセルラー方式に対応して無線通信を行える装置である。
また、ここでは通信システム300がセルラー方式である形態について説明するが、例えば無線LAN(Local Area Network)方式であってもよい。無線LAN方式の場合は、eNodeB200の代わりに、AP(Access Point)を含み、コアネットワーク500の代わりにインターネットに接続し、UE10と同様の端末がデータ通信を行えばよい。このような無線LAN方式における端末をステーションと称してもよい。
図2は、通信システム300を配備したオフィスルーム1の一例を示す図である。図2には、オフィスルーム1のフロア(床)1Aに、棚5、デスク(机)6、チェア(椅子)7、パーティション8、大型モニタ9等が配置されるとともに、デスク6の上にPC10Aが配置されており、従業員が働いている様子を示す。
BBU210は、一例として棚5の内部に収納されており、RRH220Aは、デスク6の内部に収納されており、RRH220Bは、天井1Bの裏に配置されている。図2では、BBU210とRRH220A、220Bを接続する光ファイバと、同軸導波管変換器230(図1参照)を省略する。なお、RRH220Aは、フロア1Aの下に設けられていてもよい。
RRH220Aに接続される導波管110Aは、向かい合うデスク6同士の間に設けられるパーティション8の縁に沿ってコの字型に設けられており、スロット111A〜111Cを有する。スロット111A〜111Cは、デスク6に向けて電波を放射し、通信エリア50(50A〜50C)をそれぞれ提供する。デスク6の上にはPC10Aが配置され、スロット111A〜111Cから放射される電波を通じて無線通信を行えるようになっている。なお、導波管110Aは、デスク6の上面に埋め込まれる形で設けられていてもよく、この場合にはスロット111A〜111Cは、デスク6の上面から表出するように設ければよい。
スロット111A〜111Cは、例えば、デスク6で作業を行う従業員のひとりひとりに対して1つずつ割り当てられる。このため、スロット111A〜111Cが配置される間隔は、デスク6における従業員の作業スペース同士の間隔に相当する。
このような間隔でのスロット111A〜111Cの配置は、一般的なスロットアンテナにおける複数のスロット同士の間隔(典型的には通信周波数における波長の半波長から1波長程度)とは大きく異なり、10波長以上離れている。10波長以上離れていると、隣り合うスロット111A〜111Cから放射される電波同士は、互いに殆ど影響を及ぼさなくなり、互いに独立した通信エリア50A〜50Cを得ることが可能になる。
また、RRH220Bに接続される導波管110Bは、天井1Bの裏に配置されており、導波管110Bのスロット111Aは、天井1Bに表出している。導波管110Bのスロット111Aは、大型モニタ9に向けて電波を放射氏、通信エリア50を提供する。大型モニタ9は、導波管110Bのスロット111Aから放射される電波による通信エリア50内に配置されており、無線通信を行えるようになっている。大型モニタ9は、導波管110Bのスロット111Aによる通信エリア50内において無線通信で受信したデータを表示する。
このように、通信システム300は導波管110を含む。導波管110は、伝送損失が低いという利点があり、特に高い周波数帯域(例えば、ミリ波帯)で伝送を行う場合に非常に有利である。これは、ミリ波帯のように高い周波数帯域で伝送損失が非常に大きくなる同軸ケーブルに比べて導波管110が有利な点である。ここで、ミリ波帯とは、例えば、約30GHzから約300GHzの周波数帯域である。このような帯域を使うセルラー通信としては、例えば5G(Fifth Generation)がある。5Gでは、28GHz帯、39GHz帯等が用いられる。また、WiFi方式では、IEEE802.11ad(WiGig)による60GHz帯がある。なお、通信システム300は、ミリ波帯での通信用途に限られるものではなく、ミリ波帯以外の帯域での通信用途に用いることができる。
図3は、導波管110の構成を示す図である。ここでは、XYZ直交座標系を用いて説明する。導波管110は、方形導波管であり、延在方向(X方向)に沿ってスロット111A〜111Cが設けられている。導波管110の延在方向(X方向)に垂直なYZ平面に平行な断面形状は、Y方向の短辺とZ方向の長辺とを有する矩形である。すなわち、図3には、導波管110の長辺側の側面(側壁)を示す。
スロット111A〜111Cは、導波管110の長辺側の側面(側壁)に設けられ、導波管110の延在方向(X方向)に長手方向を有する矩形状の開口部である。ただし、スロット111A〜111Cの開口形状は、矩形状に限られず、長辺又は短辺が少し湾曲した形状であってもよい。また、一例として、導波管110Aが3つのスロット111(111A〜111C)を有する形態を示すが、スロット111の数はこれに限定されるものではない。
スロット111A〜111Cの長辺方向の長さは、スロットアンテナ装置100の通信周波数における波長の約1/2(約半波長)であり、短辺方向の幅は、放射特性等を考慮して適切な幅に設定すればよい。
スロット111Aは、導波管110のZ方向の幅の中央から少し−Z方向にオフセットした位置に設けられ、スロット111B、111Cの順に、導波管110のZ方向の幅の端側(−Z方向の端側)にオフセットする位置に設けられている。ここで、導波管110の+Z方向の端部(導波管110の外表面のうち+Z方向側にあるXY平面に平行な外表面の位置)からスロット111A〜111Cの−Z方向の端部までの長さをaとする。
長さaは、図3に一例としてスロット111Cについて示すように、導波管110の+Z方向の端部から、スロット111Cとしての開口部の−Z方向の端部までの長さであり、スロット111A、111Bについても同様である。
スロット111A〜111Cの長さaは互いに異なり、スロット111Aの長さaが最も短く、スロット111Cの長さaが最も長い。スロット111A〜111Cのうちの第1スロットの一例についての長さaは、第1長さの一例であり、スロット111A〜111Cのうちの第2スロットの一例についての長さaは、第2長さの一例である。
図4は、長さaとスロット111の放射量R(dB)との関係を示すシミュレーション結果である。図4には、長さaを1mmから9mmまで変化させたときの電磁界シミュレーションで得た結果を示す。
ここで、長さaが9mmのときに、スロット111の−Z方向の端部が、導波管110のZ方向の幅の中心と一致する。すなわち、長さaが1mm〜9mmのすべての場合において、スロット111のZ方向の幅の中心は、導波管110のZ方向の幅の中心からZ方向にオフセットする。
長さaが1mmから9mmまで増大すると、スロット111の放射量は減少する傾向を示した。これは、長さaによって表されるスロット111のZ方向の位置によって導波管110とスロットの結合の度合が変化し、スロット111が導波管110の長辺方向(図3のZ方向)における端に位置するほど結合が強く、長辺方向の中央側に位置するほど結合は弱まることを示している。
仮に、スロット111A〜111CのZ方向の位置がすべて等しい場合には、RRH220Aに最も近いスロット111Aの電波の放射量が最も多く、RRH220Aから最も遠いスロット111Cの電波の放射量が最も少なくなる。導波管110は、伝送損失が小さい導波路であるが、伝送損失はゼロではないため、RRH220Aから遠いほど、導波管110の内部での伝送損失が増え、導波管110の内部を伝搬する電波の電力が小さくなるからである。
電波の放射量が多いと、スロット111A〜111Cから放射される電波による通信エリア50A〜50C(図2参照)が広くなり、波の放射量が少ないと、スロット111A〜111Cから放射される電波による通信エリア50A〜50Cが狭くなる。すなわち、このような場合には、スロット111A〜111Cから放射される電波による通信エリア50A〜50Cは、RRH220Aから離れたスロット(111A〜111C)ほど狭くなる。
例えば、図2に示すようなオフィスルーム1において、デスク6のパーティション8に設けられた導波管110のスロット111A〜111Cから放射される電波を通じて3台のPC10Aがそれぞれ無線通信を行う場合に、スロット111A〜111Cの電波の放射量が等しければ、隣り合う3つの通信エリア50A〜50Cの大きさを同等にすることができる。
また、用途によっては、隣り合う3つの通信エリア50A〜50Cの大きさを同等ではなく、任意に設定したい場合もある。例えば、スロット111Cが放射する電波による通信エリア50Cを最も大きくしたい場合も有り得る。
スロット111A〜111Cの電波の放射量を任意に設定することができれば、スロット111A〜111から放射される電波による独立した3つの通信エリア50A〜50Cの大きさを任意に設定することができる。このようにすれば、狙ったところにだけ通信エリア50A〜50Cを設定することが可能になる。
例えば、スロット111A〜111C同士の間隔、又は、デスク6における隣同士の席の間隔に応じて、スロット111A〜111Cから放射される電波による隣り合う通信エリア50A〜50C同士が重ならないようにすることができ、隣同士の席のPC10A同士が別々のスロット111A〜111Cから放射される電波による独立した通信エリア50A〜50Cで無線通信を行えるようになる。独立した通信エリア50A〜50Cで無線通信を行えば、ユーザにとって自己のPC10Aの通信エリア(50A〜50Cのいずれか)が他のPC10Aに利用されることが無い状況にすることができる。
そこで、実施の形態では、導波管110の長辺方向におけるスロット111A〜111Cの位置を設定することにより、スロット111A〜111Cの電波の放射量を設定する。例えば、図3に示すように、スロット111A〜111Cの順に、導波管110のZ方向の幅の中央側から端側にオフセットする位置に設ければ、スロット111A〜111Cの電波の放射量を平準化できる。
また、導波管110の長辺方向におけるスロット111A〜111Cの位置を設定することにより、スロット111A〜111Cの電波の放射量をユーザが望む放射量に設定することができる。
導波管110の長辺方向におけるスロット111A〜111Cの位置は、導波管110を作製する際に設定することができる。
したがって、各スロット111A〜111Cの電波の放射量を設定可能なスロットアンテナ装置100、及び、通信システム300を提供することができる。
なお、以上では、金属製の導波管110を用いる形態について説明したが、金属製の導波管110の代わりに、例えば、導波管110と同一形状の樹脂部材の内面に、アルミニウム箔又は銅箔等の金属箔を設けたものを用いてもよい。
また、以上では、導波管110が3つのスロット111A〜111Cを含む形態について説明したが、スロット111の数は2つ以上あれば幾つであってもよい。
また、導波管110の3つのスロット111A〜111CのZ方向(長辺の幅方向)における位置がすべて異なる形態について説明したが、いずれか2つの位置は等しくてもよい。
また、導波管110の3つのスロット111A〜111Cの長手方向(長辺が延在する方向)がすべて導波管110の延在方向(X方向)に等しい形態について説明したが、スロット111A〜111Cの長手方向が導波管110の延在方向に対して互いに異なる角度を有していてもよい。
また、以上では、導波管110が方形導波管である形態について説明したが、導波管110は円形導波管であってもよい。
また、以上では、導波管110の長辺方向におけるスロット111A〜111Cの位置を設定することにより、スロット111A〜111Cの電波の放射量を所望の放射量に設定する形態について説明した。
しかしながら、例えば、図5に示すような構成にすると、スロットアンテナ装置における放射量をユーザが調整することができる。図5は、実施の形態の第1変形例のスロットアンテナ装置100M1を示す図である。スロットアンテナ装置100M1は、導波管110M1を含む。図5には、導波管110M1の延在方向における一部を示す。
図5(A)に示すように、導波管110M1には、図3に示すスロット111A〜111CのZ方向の幅の3倍の幅を有するスロット111Mが設けられている。このようなスロット111Mに、図5(B)に示すように短冊状の2つのパネル112を嵌め込めば、スロット111Mのうち、実効的に開口する部分によって実現されるスロット111MAの位置を調整することができる。なお、導波管110M1が有するスロット111Mの数は幾つであってもよい。
パネル112は、金属パネルの一例である。パネル112は、導波管110M1と同一の金属製の部材であり、X方向の長さはスロット111MのX方向の長さと等しく、Z方向の幅はスロット111MのZ方向の幅の1/3である。このようなパネル112を2つ用いれば、導波管110M1を作製した後に、ユーザが実効的な開口部であるスロット111MAの位置を変えることができる。
より具体的には、スロット111Mの開口部をZ方向に平行に3つの領域に等分し、5(B)に示すように、+Z方向側と−Z方向側の2つの領域を2つのパネル112で塞げば、実効的な開口部であるスロット111MAの位置を中央に設定できる。
また、+Z方向側と中央の2つの領域を2つのパネル112で塞げば、実効的な開口部であるスロット111MAの位置を−Z方向側の領域に設定でき、−Z方向側と中央の2つの領域を2つのパネル112で塞げば、実効的な開口部であるスロット111MAの位置を+Z方向側の領域に設定できる。
このようにすれば、2つのパネル112を取り付ける位置を変更することによって、スロット111MAの電波の放射量を調整することができる。このようなスロット111MAの電波の放射量の調整は、スロットアンテナ装置100M1を製造又は設置した後に行うことができる。また、このようなスロット111Mの構造を図3に示すスロット111A〜111Cについて適用すればよい。
したがって、実施の形態の第1変形例によれば、各スロット111の電波の放射量を設定可能なスロットアンテナ装置100M1、スロットアンテナ装置100M1を含む通信システム、及び、スロットアンテナ装置100M1における放射量の調整方法を提供することができる。
なお、パネル112のZ方向の幅、及び、パネル112の数等は、ここに示すものに限られず、適宜変更可能である。
次に、実施の形態の第2変形例及び第3変形例について説明する。
スロット111A〜111Cの少なくともいずれか1つに、誘電体製のパッドを設けることによって、スロット111A〜111Cの電波の放射量を所望の放射量に設定してもよい。
図6は、パッド120を示す図である。ここでは、小文字で表すxyz直交座標系を用いて説明する。
パッド120は、誘電部材の一例であり、基部121と、基部121の一方の面(+z方向側の面)の中央部から突出する突出部122とを有する。基部121はz方向の厚さが薄い平板状の部材である。また、突出部122のサイズは、x方向及びy方向の長さが基部121よりも短く、z方向の厚さは、一例として基部121と同等である。
突出部122のxy平面視でのサイズは、スロット111の開口部のサイズに合わされており、基部121のxy平面視でのサイズは、スロット111の開口部のサイズよりも大きい。このため、突出部122をスロット111に嵌め込めば、スロット111を覆うことができる。このように、突出部122をスロット111に嵌め込んでパッド120でスロット111を覆うことを、パッド120をスロット111に装着すると称す。
このような基部121と突出部122とを有するパッド120は、例えば、樹脂等の誘電体で一体的に成形することで作製できる。パッド120をスロット111に装着すると、スロット111を介して放射される電波は、パッド120を通過することになる。
このようにパッド120をスロット111に装着すると、パッド120の誘電正接(tanδ)又は比誘電率によって、スロット111の放射特性に影響が生じる。誘電正接及び比誘電率は、誘電特性の一例である。誘電特性とは、誘電体材料で作製される誘電部材の特性であり、スロット111の放射特性に影響を与える特性である。
例えば、パッド120を誘電正接が異なるパッド120に入れ替えると、パッド120を通過する際の電波の損失が変化するため、入れ替え前後で放射量が変化することになる。誘電正接が大きいほど電波の損失が増大するため、スロット111から放射される電波の放射量の低下分を大きくしたい場合には、誘電正接が大きい誘電体材料を選択すればよく、放射量の低下分を小さくしたい場合には、誘電正接が小さい誘電体材料を選択すればよい。
なお、パッド120の誘電正接を変化させるには、例えば、パッド120を形成する誘電体材料の密度を変えればよい。誘電体材料によるが、一般に密度が大きい方が誘電正接は小さくなり、密度が小さい方が誘電正接は大きくなる。誘電体材料としては、例えば、ポリエチレン等の様々な樹脂材料等を用いることができる。また、誘電正接を変化させるために、誘電体材料に異物を混入してもよい。
また、パッド120を比誘電率が異なるパッド120に入れ替えると、パッド120を通過する際に電波の波長の短縮率が変化するため、入れ替え前後でスロット111における共振周波数が変化する。例えば、パッド120を装着しない状態でのスロット111が、導波管110を伝搬する電波の周波数で共振するように設計されている場合には、パッド120をスロット111に装着するとスロット111から放射される電波は共振条件からずれるので、放射量が低減することになる。
比誘電率が大きいほど波長の短縮率が大きくなるため、スロット111から放射される電波の放射量の低下分を大きくしたい場合には、比誘電率が大きい誘電体材料を選択すればよく、放射量の低下分を小さくしたい場合には、比誘電率が小さい誘電体材料を選択すればよい。
なお、パッド120の比誘電率を変化させるには、誘電体材料の種類を変えればよい。また、誘電体材料の比誘電率は、密度等によって変動するため、密度等で変化させることもできる。また、比誘電率を変化させるために、誘電体材料に異物を混入してもよい。
また、ここでは、スロット111の開口部の全体を覆うパッド120について説明するが、スロット111の開口部の一部を覆うパッド120であってもよい。このようなパッド120をスロット111に装着してもよい。
図7は、実施の形態の第2変形例のスロットアンテナ装置100M2を示す図である。スロットアンテナ装置100M2は、導波管110M2とパッド120A〜120Cを含む。実施の形態の第2変形例の通信システムは、図1に示す通信システム300におけるスロットアンテナ装置100の代わりにスロットアンテナ装置100M2を含む。以下では、パッド120A〜120Cを特に区別しない場合には、単にパッド120と称す。
図7(A)にはパッド120A〜120Cを導波管110M2に装着した状態を示し、図7(B)には導波管110M2にパッド120A〜120Cを装着していない状態の断面構造を示す。また、図7(A)に示すスロット111A〜111Cは、導波管110のZ方向(長辺の幅方向)における位置がすべて等しい。パッド120A〜120Cで放射量を設定できるため、3つのスロット111A〜111Cの導波管110のZ方向(長辺の幅方向)における位置が同一であっても構わないからである。
また、ここでは、誘電特性として誘電正接(tanδ)を用いて説明する。パッド120A〜120Cのうちの1つは、第1誘電部材の一例であり、他の1つは、第2誘電部材の一例である。パッド120A〜120Cのうちの第1誘電部材の一例の誘電特性は、第1誘電特性の一例であり、パッド120A〜120Cのうちの第2誘電部材の一例の誘電特性は、第2誘電特性の一例である。
一例として、パッド120A〜120Cは、誘電正接(tanδ)が互いに異なり、パッド120Aはtanδ=0.1、パッド120Bはtanδ=0.01、パッド120Cは、tanδ=0.001である。すなわち、パッド120Aによる電波の損失が最も大きく、電波の放射量の低下分が最も大きく、パッド120Cによる電波の損失が最も小さく、電波の放射量の低下分が最も小さいことになる。
パッド120A〜120Cを装着していない状態では、スロット111Aの放射量が最も多く、スロット111Cの放射量が最も少ないが、スロット111A〜111Cにパッド120A〜120Cをそれぞれ装着することにより、スロット111A〜111Cの放射量の配分を未装着の状態から変化させることができる。すなわち、ユーザがパッド120A〜120Cをそれぞれ装着することにより、スロット111A〜111Cの放射量の配分を調整することができる。これは、スロットアンテナ装置100における放射量の調整方法によって実現されることである。
図8は、実施の形態の第3変形例のスロットアンテナ装置100M3を示す図である。スロットアンテナ装置100M3は、導波管110M3とパッド120A〜120Cを含む。実施の形態の第3変形例の通信システムは、図1に示す通信システム300におけるスロットアンテナ装置100の代わりにスロットアンテナ装置100M3を含む。
導波管110M3のスロット111A〜111Cは、導波管110M3のZ方向(長辺の幅方向)における位置が異なり、スロット111Aが最も中央側で、スロット111Cが最も端側である。これは、図3に示すスロット111A〜111Cと同様の配置である。
このような導波管110M3のスロット111A〜111Cに、ユーザがパッド120A〜120Cをそれぞれ装着すれば、パッド120A〜120Cが未装着の状態で放射量の分布が設定されたスロット111A〜111Cの放射量を、パッド120A〜120Cをそれぞれ装着することによって調整することができる。これは、スロットアンテナ装置100における放射量の調整方法によって実現されることである。
ここで、第2変形例(図7参照)及び第3変形例(図8参照)において、すべてのスロット111A〜111Cにパッド120A〜120Cをそれぞれ装着しなくてもよく、例えば、パッド120A〜120Cのうちのいずれか1つ又は2つを装着してもよい。
ここで、いずれか1つを装着するとは、例えば、第2変形例及び第3変形例のスロットアンテナ装置100M2及び100M3において、スロット111Aにパッド120Aを装着することと、スロット111Bにパッド120Bを装着することと、スロット111Cにパッド120Cを装着することとのうちのいずれか1つを行うことである。
また、いずれか2つを装着するとは、例えば、第2変形例及び第3変形例のスロットアンテナ装置100M2及び100M3において、スロット111Aにパッド120Aを装着することと、スロット111Bにパッド120Bを装着することと、スロット111Cにパッド120Cを装着することとのうちのいずれか2つを行うことである。
このような形態でもスロット111A〜111Cのうちのいずれか1つ又は2つにおける電波の放射量を調整できるからである。
また、誘電正接が互いに異なるパッド120A〜120Cをスロット111A〜111Cにそれぞれ装着するのではなく、任意の組み合わせで装着してもよい。これは、例えば、スロット111A〜111Cの開口サイズ及び形状を互いに等しくするとともに、パッド120A〜120Cの突出部122(図6参照)のサイズ及び形状を互いに等しくすることで実現可能である。
ここで、任意の組み合わせで装着するとは、スロット111Aについてパッド120A〜120Cのうちのいずれか1つを装着し、スロット111Bについてパッド120A〜120Cのうちののこりの2つのうちの1つを装着し、スロット111Cについてパッド120A〜120Cのうちの残りの1つを装着することである。
このように、誘電正接が互いに異なるパッド120A〜120Cをスロット111A〜111Cに対して任意の組み合わせで装着すれば、スロット111A〜111Cが提供する通信エリア50A〜50C(図2参照)のサイズを様々なパターンに調整することができる。
例えば、ユーザがPC10Aを利用する際の状況に応じてパッド120A〜120Cのうちのいずれか1つを選択してスロット111A〜111Cのうちのいずれか1つに装着することで、利用状況に応じて通信エリア(50A〜50Cのいずれか)の大きさを調整することができる。
さらに、スロット111A〜111Cの各々に装着可能で誘電特性の異なるパッド120を複数種類ずつ設けておき、どのパッド120を装着すると通信エリア50の大きさがどの程度になるかをユーザが分かるようにしておけば、ユーザが状況に応じて通信エリア50のサイズを調整することができる。
以上のように、実施の形態の第2変形例及び第3変形例によれば、スロット111A〜111Cのうちの少なくともいずれか1つにパッド120を装着することにより、パッド120を装着したスロット(111A〜111Cのうちの少なくともいずれか1つ)の電波の放射量を設定することができる。また、誘電特性が異なるパッド120に付け替えることにより、電波の放射量を調整することができる。このような電波の放射量の調整は、スロットアンテナ装置100M2及び100M3を製造又は設置した後に行うことができる。
したがって、各スロット111の電波の放射量を設定可能なスロットアンテナ装置100M2及び100M3、スロットアンテナ装置100M2及び100M3を含む通信システム、及び、スロットアンテナ装置100M2及び100M3における放射量の調整方法を提供することができる。
なお、図7及び図8では、パッド120A〜120Cの誘電正接が互いに異なる形態について説明したが、比誘電率が互いに異なる場合も同様である。
以上、本発明の例示的な実施の形態のスロットアンテナ装置、通信システム、スロットアンテナ装置における放射量の調整方法について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
以上の実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
(付記1)
導波路と、
前記導波路の側壁に設けられ、前記側壁の端部からの距離が第1距離の第1スロットと、
前記導波路の側壁に設けられ、前記側壁の前記端部からの距離が前記第1距離とは異なる第2距離の第2スロットと
を含む、スロットアンテナ装置。
(付記2)
前記第1スロット又は前記第2スロットに装着可能で、第1誘電特性を有する第1誘電部材をさらに含む、付記1記載のスロットアンテナ装置。
(付記3)
導波路と、
前記導波路の側壁に設けられる第1スロットと、
前記導波路の側壁に設けられる第2スロットと、
前記第1スロット又は前記第2スロットに装着可能で、第1誘電特性を有する第1誘電部材と
を含む、スロットアンテナ装置。
(付記4)
前記第1誘電特性は、前記第1誘電部材の誘電正接又は比誘電率である、付記2又は3記載のスロットアンテナ装置。
(付記5)
前記第1誘電特性が異なる複数の第1誘電部材を含む、付記2乃至4のいずれか一項記載のスロットアンテナ装置。
(付記6)
前記第1スロット又は前記第2スロットに装着可能で、第2誘電特性を有する第2誘電部材をさらに含む、付記2乃至4のいずれか一項記載のスロットアンテナ装置。
(付記7)
前記第1スロット及び前記第2スロットの形状及びサイズは互いに等しく、前記第1誘電部材は、前記第1スロット及び前記第2スロットのいずれにも装着可能である、又は、前記第2誘電部材は、前記第1スロット及び前記第2スロットのいずれにも装着可能である、付記6記載のスロットアンテナ装置。
(付記8)
前記第1誘電特性及び前記第2誘電特性は、互いに異なる、付記6又は7記載のスロットアンテナ装置。
(付記9)
前記第1誘電特性及び前記第2誘電特性は、それぞれ、前記第1誘電部材及び前記第2誘電部材の誘電正接又は比誘電率である、付記6乃至8のいずれか一項記載のスロットアンテナ装置。
(付記10)
基地局と、
前記基地局の信号入出力端子に接続される導波路と
を含む、通信システムであって、
前記導波路は、
前記導波路の側壁に設けられ、前記側壁の端部からの距離が第1距離の第1スロットと、
前記導波路の側壁に設けられ、前記側壁の前記端部からの距離が前記第1距離とは異なる第2距離の第2スロットと
を有する、通信システム。
(付記11)
基地局と、
前記基地局の信号入出力端子に接続される導波路と
を含む、通信システムであって、
前記導波路は、
前記導波路の側壁に設けられる第1スロットと、
前記導波路の側壁に設けられる第2スロットと、
前記第1スロット又は前記第2スロットに装着可能で、所定の誘電特性を有する誘電部材と
を有する、通信システム。
(付記12)
導波路と、
前記導波路の側壁に設けられる第1スロットと、
前記導波路の側壁に設けられる第2スロットと
前記第1スロット又は前記第2スロットに着脱自在であって、前記導波路の延在方向に対する前記第1スロット又は前記第2スロットの幅の一部を塞ぐことが可能な金属パネルと
を含む、スロットアンテナ装置における放射量の調整方法であって、
前記金属パネルの位置を前記幅方向において変更することにより、前記第1スロット又は前記第2スロットの前記幅方向における実効的な開口部を変更する、スロットアンテナ装置における放射量の調整方法。
(付記13)
導波路と、
前記導波路の側壁に設けられる第1スロットと、
前記導波路の側壁に設けられる第2スロットと、
前記第1スロット又は前記第2スロットに着脱自在であって、所定の誘電特性を有する誘電部材と
を含む、スロットアンテナ装置における放射量の調整方法であって、
前記誘電部材を前記第1スロットに対して取り付けることによって前記第1スロットの電波の放射量を切り替える、又は、前記誘電部材を前記第2スロットに対して取り付けることによって前記第2スロットの電波の放射量を切り替える、スロットアンテナ装置における放射量の調整方法。
(付記1)
導波路と、
前記導波路の側壁に設けられ、前記側壁の端部からの距離が第1距離の第1スロットと、
前記導波路の側壁に設けられ、前記側壁の前記端部からの距離が前記第1距離とは異なる第2距離の第2スロットと
を含む、スロットアンテナ装置。
(付記2)
前記第1スロット又は前記第2スロットに装着可能で、第1誘電特性を有する第1誘電部材をさらに含む、付記1記載のスロットアンテナ装置。
(付記3)
導波路と、
前記導波路の側壁に設けられる第1スロットと、
前記導波路の側壁に設けられる第2スロットと、
前記第1スロット又は前記第2スロットに装着可能で、第1誘電特性を有する第1誘電部材と
を含む、スロットアンテナ装置。
(付記4)
前記第1誘電特性は、前記第1誘電部材の誘電正接又は比誘電率である、付記2又は3記載のスロットアンテナ装置。
(付記5)
前記第1誘電特性が異なる複数の第1誘電部材を含む、付記2乃至4のいずれか一項記載のスロットアンテナ装置。
(付記6)
前記第1スロット又は前記第2スロットに装着可能で、第2誘電特性を有する第2誘電部材をさらに含む、付記2乃至4のいずれか一項記載のスロットアンテナ装置。
(付記7)
前記第1スロット及び前記第2スロットの形状及びサイズは互いに等しく、前記第1誘電部材は、前記第1スロット及び前記第2スロットのいずれにも装着可能である、又は、前記第2誘電部材は、前記第1スロット及び前記第2スロットのいずれにも装着可能である、付記6記載のスロットアンテナ装置。
(付記8)
前記第1誘電特性及び前記第2誘電特性は、互いに異なる、付記6又は7記載のスロットアンテナ装置。
(付記9)
前記第1誘電特性及び前記第2誘電特性は、それぞれ、前記第1誘電部材及び前記第2誘電部材の誘電正接又は比誘電率である、付記6乃至8のいずれか一項記載のスロットアンテナ装置。
(付記10)
基地局と、
前記基地局の信号入出力端子に接続される導波路と
を含む、通信システムであって、
前記導波路は、
前記導波路の側壁に設けられ、前記側壁の端部からの距離が第1距離の第1スロットと、
前記導波路の側壁に設けられ、前記側壁の前記端部からの距離が前記第1距離とは異なる第2距離の第2スロットと
を有する、通信システム。
(付記11)
基地局と、
前記基地局の信号入出力端子に接続される導波路と
を含む、通信システムであって、
前記導波路は、
前記導波路の側壁に設けられる第1スロットと、
前記導波路の側壁に設けられる第2スロットと、
前記第1スロット又は前記第2スロットに装着可能で、所定の誘電特性を有する誘電部材と
を有する、通信システム。
(付記12)
導波路と、
前記導波路の側壁に設けられる第1スロットと、
前記導波路の側壁に設けられる第2スロットと
前記第1スロット又は前記第2スロットに着脱自在であって、前記導波路の延在方向に対する前記第1スロット又は前記第2スロットの幅の一部を塞ぐことが可能な金属パネルと
を含む、スロットアンテナ装置における放射量の調整方法であって、
前記金属パネルの位置を前記幅方向において変更することにより、前記第1スロット又は前記第2スロットの前記幅方向における実効的な開口部を変更する、スロットアンテナ装置における放射量の調整方法。
(付記13)
導波路と、
前記導波路の側壁に設けられる第1スロットと、
前記導波路の側壁に設けられる第2スロットと、
前記第1スロット又は前記第2スロットに着脱自在であって、所定の誘電特性を有する誘電部材と
を含む、スロットアンテナ装置における放射量の調整方法であって、
前記誘電部材を前記第1スロットに対して取り付けることによって前記第1スロットの電波の放射量を切り替える、又は、前記誘電部材を前記第2スロットに対して取り付けることによって前記第2スロットの電波の放射量を切り替える、スロットアンテナ装置における放射量の調整方法。
100、100M1、100M2、100M3 スロットアンテナ装置
110、110M1、110M2、110M3 導波管
111、111A、111B、111C スロット
120、120A、120B、120C パッド
200 eNodeB
300 通信システム
110、110M1、110M2、110M3 導波管
111、111A、111B、111C スロット
120、120A、120B、120C パッド
200 eNodeB
300 通信システム
Claims (12)
- 導波路と、
前記導波路の側壁に設けられ、前記側壁の端部からの距離が第1距離の第1スロットと、
前記導波路の側壁に設けられ、前記側壁の前記端部からの距離が前記第1距離とは異なる第2距離の第2スロットと
を含む、スロットアンテナ装置。 - 前記第1スロット又は前記第2スロットに装着可能で、第1誘電特性を有する第1誘電部材をさらに含む、請求項1記載のスロットアンテナ装置。
- 導波路と、
前記導波路の側壁に設けられる第1スロットと、
前記導波路の側壁に設けられる第2スロットと、
前記第1スロット又は前記第2スロットに装着可能で、第1誘電特性を有する第1誘電部材と
を含む、スロットアンテナ装置。 - 前記第1誘電特性は、前記第1誘電部材の誘電正接又は比誘電率である、請求項2又は3記載のスロットアンテナ装置。
- 前記第1スロット又は前記第2スロットに装着可能で、第2誘電特性を有する第2誘電部材をさらに含む、請求項2乃至4のいずれか一項記載のスロットアンテナ装置。
- 前記第1スロット及び前記第2スロットの形状及びサイズは互いに等しく、前記第1誘電部材は、前記第1スロット及び前記第2スロットのいずれにも装着可能である、又は、前記第2誘電部材は、前記第1スロット及び前記第2スロットのいずれにも装着可能である、請求項5記載のスロットアンテナ装置。
- 前記第1誘電特性及び前記第2誘電特性は、互いに異なる、請求項5又は6記載のスロットアンテナ装置。
- 前記第1誘電特性及び前記第2誘電特性は、それぞれ、前記第1誘電部材及び前記第2誘電部材の誘電正接又は比誘電率である、請求項5乃至7のいずれか一項記載のスロットアンテナ装置。
- 基地局と、
前記基地局の信号入出力端子に接続される導波路と
を含む、通信システムであって、
前記導波路は、
前記導波路の側壁に設けられ、前記側壁の端部からの距離が第1距離の第1スロットと、
前記導波路の側壁に設けられ、前記側壁の前記端部からの距離が前記第1距離とは異なる第2距離の第2スロットと
を有する、通信システム。 - 基地局と、
前記基地局の信号入出力端子に接続される導波路と
を含む、通信システムであって、
前記導波路は、
前記導波路の側壁に設けられる第1スロットと、
前記導波路の側壁に設けられる第2スロットと、
前記第1スロット又は前記第2スロットに装着可能で、所定の誘電特性を有する誘電部材と
を有する、通信システム。 - 導波路と、
前記導波路の側壁に設けられる第1スロットと、
前記導波路の側壁に設けられる第2スロットと
前記第1スロット又は前記第2スロットに着脱自在であって、前記導波路の延在方向に対する前記第1スロット又は前記第2スロットの幅の一部を塞ぐことが可能な金属パネルと
を含む、スロットアンテナ装置における放射量の調整方法であって、
前記金属パネルの位置を前記幅方向において変更することにより、前記第1スロット又は前記第2スロットの前記幅方向における実効的な開口部を変更する、スロットアンテナ装置における放射量の調整方法。 - 導波路と、
前記導波路の側壁に設けられる第1スロットと、
前記導波路の側壁に設けられる第2スロットと、
前記第1スロット又は前記第2スロットに着脱自在であって、所定の誘電特性を有する誘電部材と
を含む、スロットアンテナ装置における放射量の調整方法であって、
前記誘電部材を前記第1スロットに対して取り付けることによって前記第1スロットの電波の放射量を切り替える、又は、前記誘電部材を前記第2スロットに対して取り付けることによって前記第2スロットの電波の放射量を切り替える、スロットアンテナ装置における放射量の調整方法。
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