JP5795016B2 - Directional antenna and small cell base station - Google Patents
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Description
本発明はスモールセル基地局のアンテナに関する。 The present invention relates to an antenna of a small cell base station.
近年の移動体通信システムでは、半径数百m〜数km程度のエリアをカバーするマクロセル基地局と共に、通常の基地局のセルサイズよりも狭い一般に半径数m〜数十m程度のエリアをカバーする小型のスモールセル基地局が運用されている。スモールセル基地局は、ビル内や住宅内、地下街等のマクロセル基地局の電波が届き難い場所に設置されている。また、マクロセルの電波が届く場所であっても、通信品質や通信速度の向上などの目的で設置されることもある。スモールセル基地局は、複雑に混み入った環境であっても、容易に設置することができ、安定した電波環境を移動端末に提供することができる。スモールセル基地局に用いられるアンテナは、従来、無指向性アンテナが一般的である。 In recent mobile communication systems, together with a macro cell base station that covers an area with a radius of several hundred m to several km, an area with a radius of several m to several tens of m that is narrower than the cell size of a normal base station is generally covered. Small small cell base stations are in operation. Small cell base stations are installed in places where radio waves from macro cell base stations are difficult to reach, such as in buildings, houses, and underground malls. Even in a place where the macrocell radio waves reach, it may be installed for the purpose of improving communication quality and communication speed. The small cell base station can be easily installed even in a complicated crowded environment, and can provide a stable radio wave environment to the mobile terminal. Conventionally, an omnidirectional antenna is generally used for an antenna used in a small cell base station.
しかし、無指向性アンテナは、全方位に電波を輻射するため、屋内に設置されたスモールセル基地局からの電波が屋外に漏れ出ることがある。このような漏れ電波は、屋外の移動端末による不要なハンドオーバー処理を誘発するため、好ましくない。屋内から屋外への漏れ電波を抑制するために、スモールセル基地局の出力を低下させると、屋内全体に電波が届きにくくなり、電波不感帯が生じる原因になったり、或いは、屋外のマクロセル基地局からの電波が屋内に浸透し、これがスモールセル基地局に対する干渉波になったりすることがある。特に、LTE(Long Term Evolution)では、出力を下げると、通信速度が低下してしまうため、屋外への漏れ電波を抑制しつつ、出力を上げるための改良が望まれている。 However, since an omnidirectional antenna radiates radio waves in all directions, radio waves from a small cell base station installed indoors may leak out outdoors. Such leaked radio waves are not preferable because they induce unnecessary handover processing by an outdoor mobile terminal. If the output of a small cell base station is reduced to suppress leaked radio waves from indoors to the outdoors, it will be difficult for radio waves to reach the entire indoor area, resulting in a dead band, or from an outdoor macro cell base station. May penetrate indoors, which may cause interference with the small cell base station. In particular, in LTE (Long Term Evolution), when the output is lowered, the communication speed is lowered. Therefore, an improvement for raising the output while suppressing leakage radio waves to the outdoors is desired.
そこで、本発明は、屋外への漏れ電波を抑制しつつ屋内に十分な出力で電波を放射することのできる指向性アンテナ及びスモールセル基地局を提案することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to propose a directional antenna and a small cell base station that can radiate radio waves indoors with sufficient output while suppressing leaked radio waves to the outdoors.
上述の課題を解決するため、本発明に係わる指向性アンテナは、電波の主輻射方向が屋内を向くように屋内の窓ガラスの周辺に配置されたアンテナ本体と、電波の屋外への漏出を遮蔽するように窓ガラスの一部に配置された電波遮蔽部材とを備える。電波の主輻射方向が屋内を向くようにアンテナ本体を敢えて窓ガラスの周辺に配置することにより、メインローブが窓ガラスを直接通過して屋外に漏れ出ることを回避できる。これにより、屋外への漏れ電波を抑制しつつ屋内に十分な出力で電波を放射することができる。ここで、窓ガラスの周辺とは、メインローブが窓ガラスを直接通過して屋外に漏れ出ることのないアンテナ本体の取り付け位置を意味する。また、電波の屋外への漏出を遮蔽するように窓ガラスの一部に配置された電波遮蔽部材により、バックローブやサイドローブ等の放射パターンの屋外への漏れを抑制し、指向性アンテナの出力を上げることができる。また、アンテナ本体を、メインローブが窓ガラスを直接通過して屋外に漏れ出ない位置及び角度に配置することにより、電波遮蔽部材が占める範囲は、窓ガラスの面積のうち、バックローブやサイドローブ等の放射パターンの屋外への漏れを抑制できる最小限の範囲で足りる。 In order to solve the above-mentioned problems, the directional antenna according to the present invention shields an antenna body disposed around an indoor window glass so that the main radiation direction of radio waves faces indoors, and leaks of radio waves to the outside. And a radio wave shielding member disposed on a part of the window glass . By placing the antenna body around the window glass so that the main radiation direction of the radio wave faces indoors, it is possible to prevent the main lobe from directly passing through the window glass and leaking outside. Thereby, it is possible to radiate radio waves with sufficient output indoors while suppressing leaked radio waves to the outdoors. Here, the periphery of the window glass means an attachment position of the antenna body where the main lobe does not directly leak through the window glass and leak outside. In addition, the radio wave shielding member placed on a part of the window glass to shield the leakage of radio waves to the outside suppresses radiation patterns such as back lobes and side lobes to the outside and outputs the directional antenna. Can be raised. In addition, by arranging the antenna body at a position and angle where the main lobe directly passes through the window glass and does not leak outside, the range occupied by the radio wave shielding member is the back lobe and side lobe out of the area of the window glass. The minimum range that can suppress the leakage of the radiation pattern to the outside is sufficient.
アンテナ本体は、フロントバック比を調整するための反射板を更に備えてもよい。フロントバック比が高い程、指向性が強く、屋外へ漏れ難い放射パターンを得ることができる。 The antenna body may further include a reflector for adjusting the front-back ratio. The higher the front-back ratio, the stronger the directivity and the radiation pattern that is less likely to leak outdoors.
本発明に係わるスモールセル基地局は、上述の指向性アンテナを備える。スモールセル基地局は、屋外への漏れ電波を抑制しつつ屋内に十分な出力で電波を放射することができる。 A small cell base station according to the present invention includes the above-described directional antenna. The small cell base station can radiate radio waves with sufficient output indoors while suppressing leaked radio waves to the outdoors.
本発明によれば、屋外への漏れ電波を抑制しつつ屋内に十分な出力で電波を放射することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, an electromagnetic wave can be radiated | emitted with sufficient output indoors, suppressing the electromagnetic wave leaked outdoors.
以下、各図を参照しながら本発明に係わる実施形態について説明する。
図1は本実施形態に係わるスモールセル基地局用の指向性アンテナ10の断面図である。指向性アンテナ10は、主輻射方向90に強い指向性を有するアンテナ本体20を備えている。指向性アンテナ10では、等方的な放射パターンを有する無指向性アンテナとは異なり、RFエネルギーが主輻射方向90に集中する結果、主輻射方向90に向かってメインローブ61が大きく押し出され、その背面側のバックローブ62は相対的に小さくなる。アンテナ本体20は、電波60の主輻射方向90が屋内を向くように配置されており、メインローブ61が窓ガラス40を直接通過して屋外へ漏れ出ることのないように配慮されている。屋内の形状や室内面積に応じて指向性アンテナ10のゲイン等を加減することで、半値幅を調整し、最適な通信エリアを形成できる。
Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a sectional view of a
但し、アンテナ本体20から放射される電波60には、メインローブ61の他にバックローブ62やサイドローブ63と呼ばれる放射パターンが含まれている。バックローブ62やサイドローブ63は、窓ガラス40を通過して屋外へ漏れ出ることがあり得るため、指向性アンテナ10は、バックローブ62やサイドローブ63等の放射パターンの屋外への漏出を遮蔽する電波遮蔽部材30を更に備える。これにより、アンテナ本体20の出力を大きくすることができ、屋外への漏れ電波を抑制しつつ屋内に十分な出力で電波60を放射することができる。電波遮蔽部材30は、電波60を反射又は吸収する電磁シールドフィルム(例えば、ガラスクロス補強アルミ箔)から形成されている。メインローブ61のエネルギーとバックローブ62のエネルギーとの比率は、フロントバック比と呼ばれており、フロントバック比が高くなる程、屋外への漏れ電波を抑制しつつ屋内への放射出力を上げることができる。フロントバック比向上の観点からは、電磁波遮蔽部材30は、電波60を吸収する機能よりも反射させる機能を有している方が効果的である。
However, the
指向性アンテナ10を、例えば、その主輻射方向90が窓ガラス40を向くような位置(例えば、窓ガラス40に対向する内壁)に設置すると、メインローブ61が窓ガラス40を直接通過して屋外へ漏れ出てしまうため、窓ガラス40の全体を覆うように電波遮蔽部材30を配置しなければならなくなる。これに対し、電波60の主輻射方向90が屋内を向くようにアンテナ本体20自体を敢えて窓ガラス40に設置することにより、メインローブ61が窓ガラス40を直接通過することを回避できるため、電波遮蔽部材30が占める範囲は、窓ガラス40の面積のうち、バックローブ62やサイドローブ63等の放射パターンの屋外への漏れを抑制できる最小限の範囲で足りる。電波遮蔽部材30は、例えば、両面テープを利用して、アンテナ本体20と窓ガラス40との間に介在するように貼着固定することができる。
For example, when the
図2は本実施形態に係わるスモールセル基地局50の配置例を示す説明図である。電波遮蔽部材30は、窓ガラス40の一部を覆うように配置されている。アンテナ本体20は、電波遮蔽部材30の上に重ねるように配置されている。電波遮蔽部材30の大きさ及び形状は、屋外への漏れ電波を抑制できるように指向性アンテナ10の放射パターンに応じて適宜調整すればよい。スモールセル基地局50は、ケーブル70を介して指向性アンテナ10に接続している。但し、アンテナ本体20の配置場所は、必ずしも窓ガラス40に限られるものではなく、例えば、メインローブ61が窓ガラス40を直接通過して屋外に漏れ出ることのない位置及び角度にアンテナ本体20を取り付ければよい。このような条件を満たすアンテナ本体20の取り付け位置は、例えば、屋内の天井や内壁等の窓ガラス40の周辺部分である。例えば、図3に示すように、電波60の主輻射方向90が屋内を向き、かつ、メインローブ61が窓ガラス40を直接通過して屋外に漏れ出ることのない角度で、屋内の天井80にアンテナ本体20を取り付けてもよい。このような配置でも、メインローブ61が窓ガラス40を直接通過することを回避できるため、電波遮蔽部材30は、バックローブ62やサイドローブ63等の放射パターンが屋外へ漏れ出ないように、窓ガラス40の一部に設置すれば十分である。なお、アンテナ本体20とスモールセル基地局50は、必ずしも、別体である必要はなく、例えば、図4に示すように、一体構成であってもよい。
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an arrangement example of the small
図5は本実施形態に係わるアンテナ本体20の断面図である。アンテナ本体20は、アンテナ素子21と、フロントバック比を調整するための反射板22と、アンテナ素子21及び反射板22を収容する筐体23とを備えている。反射板22による電波の反射を利用してフロントバック比を向上させることで、屋内への指向性を強くし、屋外へ漏れ難い放射パターンを得ることができる。
FIG. 5 is a cross-sectional view of the
本実施形態に係わる指向性アンテナ10は、電波60の主輻射方向90が屋内を向くように屋内の窓ガラス40又はその周辺に配置されたアンテナ本体20を備えているため、メインローブ61が窓ガラス40を直接通過して屋外に漏れ出ることを効果的に回避できる。これにより、屋外への漏れ電波を抑制しつつ屋内に十分な出力で電波を放射することができる。また、指向性アンテナ10は、電波60が屋外へ漏れ出ないように窓ガラス40の一部に配置された電波遮蔽部材30を備えているため、バックローブ62やサイドローブ63等の放射パターンの屋外への漏れを効果的に抑制し、指向性アンテナ10の出力を上げることができる。また、スモールセル基地局50の送信出力を上げることができるため、屋外から屋内へ浸透する電波(例えば、マクロセル基地局からの電波)の干渉を低減できる。特に、スモールセル基地局50がLTE方式に対応している場合、屋外への電波漏洩を防ぎつつ、屋内へ向けて送信出力を上げることができるため、通信速度の向上が期待できる。
The
10…指向性アンテナ
20…アンテナ本体
21…アンテナ素子
22…反射板
23…筐体
30…電波遮蔽部材
40…窓ガラス
50…スモールセル基地局
60…電波
61…メインローブ
62…バックローブ
63…サイドローブ
70…ケーブル
80…天井
90…主輻射方向
DESCRIPTION OF
Claims (2)
アンテナ素子と、前記アンテナ素子から放射される電波のフロントバック比を調整するために前記アンテナ素子の側面及び背面を覆う凹曲面を有する反射板と、前記アンテナ素子及び前記反射板を収容する筐体とを備えるアンテナ本体であって、前記電波の主輻射方向が前記屋内を向くように前記屋内の窓ガラスの周辺に配置されたアンテナ本体と、
前記電波の屋外への漏出を遮蔽するように前記窓ガラスの一部に貼着固定された電磁シールドフィルムとを備える指向性アンテナ。 A directional antenna for a small cell base station installed indoors,
An antenna element, a reflecting plate having a concave curved surface that covers a side surface and a back surface of the antenna element in order to adjust a front-back ratio of radio waves radiated from the antenna element, and a housing that houses the antenna element and the reflecting plate An antenna body that is disposed around the indoor window glass so that a main radiation direction of the radio wave faces the indoor,
A directional antenna comprising an electromagnetic shielding film adhered and fixed to a part of the window glass so as to shield leakage of the radio wave to the outdoors.
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