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JP7640499B2 - Antenna Device - Google Patents
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Description

本発明は、アンテナ装置に関する。 The present invention relates to an antenna device.

従来、マンホールに設置されるアンテナ装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載されたアンテナ装置は、アンテナ素子と、当該アンテナ素子が設置される設置台と、地中に設置された際に地表に最も近い面となる上面が開口し、当該アンテナ素子および当該設置台を収容する容器と、FRP(Fiber Reinforced Plastics)により形成され、当該容器の開口を覆う蓋と、を備え、当該設置台には、当該アンテナ素子から当該蓋までの距離を調整する高さ調整機構が設けられている。 Conventionally, there is known an antenna device that is installed in a manhole (see, for example, Patent Document 1). The antenna device described in Patent Document 1 includes an antenna element, an installation stand on which the antenna element is installed, a container that has an open top surface that is the surface closest to the ground's surface when installed underground and that houses the antenna element and the installation stand, and a lid made of FRP (Fiber Reinforced Plastics) that covers the opening of the container, and the installation stand is provided with a height adjustment mechanism that adjusts the distance from the antenna element to the lid.

特開2021-177632号公報JP 2021-177632 A

しかし、上述した従来のアンテナ装置では、アンテナ素子からマンホール蓋までの距離を調整することによって電波防護指針を満たすための調整を行うことができるが、アンテナ指向性までは考慮されていないために、地上における無線通信サービスエリアの拡充には不十分であった。 However, in the conventional antenna devices described above, although adjustments can be made to satisfy the radio wave protection guidelines by adjusting the distance from the antenna element to the manhole cover, this does not take into account the antenna directivity, and is therefore insufficient for expanding the wireless communication service area on the ground.

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、マンホール等の地中空間に配置されるアンテナ装置の地上における無線通信サービスエリアの拡充を図ることにある。 The present invention was made in consideration of these circumstances, and its purpose is to expand the above-ground wireless communication service area of an antenna device placed in an underground space such as a manhole.

本発明の一態様は、地表面から地下に向けて設けられた地中空間に配置されるアンテナ装置であって、第1の円周上に等間隔で配置される6個の垂直偏波モノポールアンテナと、第2の円周上に等間隔で配置される6個の水平偏波ダイポールアンテナと、を備え、0度、120度及び240度の各配置の3個の前記垂直偏波モノポールアンテナにより第1のアレイアンテナを構成し、60度、180度及び300度の各配置の3個の前記垂直偏波モノポールアンテナにより第2のアレイアンテナを構成し、30度、150度及び270度の各配置の3個の前記水平偏波ダイポールアンテナにより第3のアレイアンテナを構成し、90度、210度及び330度の各配置の3個の前記水平偏波ダイポールアンテナにより第4のアレイアンテナを構成する、アンテナ装置である。 One aspect of the present invention is an antenna device that is placed in an underground space extending from the ground surface toward the ground, and includes six vertically polarized monopole antennas arranged at equal intervals on a first circumference, and six horizontally polarized dipole antennas arranged at equal intervals on a second circumference, where a first array antenna is formed by three of the vertically polarized monopole antennas arranged at 0 degrees, 120 degrees, and 240 degrees, a second array antenna is formed by three of the vertically polarized monopole antennas arranged at 60 degrees, 180 degrees, and 300 degrees, a third array antenna is formed by three of the horizontally polarized dipole antennas arranged at 30 degrees, 150 degrees, and 270 degrees, and a fourth array antenna is formed by three of the horizontally polarized dipole antennas arranged at 90 degrees, 210 degrees, and 330 degrees.

本発明の一態様は、地表面から地下に向けて設けられた地中空間に配置されるアンテナ装置であって、円周上に等間隔で配置される6個の垂直偏波モノポールアンテナを備え、0度、120度及び240度の各配置の3個の前記垂直偏波モノポールアンテナにより第1のアレイアンテナを構成し、60度、180度及び300度の各配置の3個の前記垂直偏波モノポールアンテナにより第2のアレイアンテナを構成する、アンテナ装置である。 One aspect of the present invention is an antenna device that is placed in an underground space extending from the ground surface toward the ground, and includes six vertically polarized monopole antennas that are equally spaced on a circumference, with three of the vertically polarized monopole antennas arranged at angles of 0 degrees, 120 degrees, and 240 degrees forming a first array antenna, and three of the vertically polarized monopole antennas arranged at angles of 60 degrees, 180 degrees, and 300 degrees forming a second array antenna.

本発明の一態様は、地表面から地下に向けて設けられた地中空間に配置されるアンテナ装置であって、円周上に等間隔で配置される6個の水平偏波ダイポールアンテナを備え、30度、150度及び270度の各配置の3個の前記水平偏波ダイポールアンテナにより第1のアレイアンテナを構成し、90度、210度及び330度の各配置の3個の前記水平偏波ダイポールアンテナにより第2のアレイアンテナを構成する、アンテナ装置である。 One aspect of the present invention is an antenna device that is placed in an underground space extending from the ground surface toward the ground, and that includes six horizontally polarized dipole antennas that are equally spaced on a circumference, with three of the horizontally polarized dipole antennas arranged at 30 degrees, 150 degrees, and 270 degrees forming a first array antenna, and three of the horizontally polarized dipole antennas arranged at 90 degrees, 210 degrees, and 330 degrees forming a second array antenna.

本発明の一態様は、上記のアンテナ装置において、前記円周の中心部に配置される円柱形の円形をさらに備える。 In one aspect of the present invention, the antenna device further includes a cylindrical circle that is positioned at the center of the circumference.

本発明によれば、マンホール等の地中空間に配置されるアンテナ装置の地上における無線通信サービスエリアの拡充を図ることができるという効果が得られる。 The present invention has the effect of expanding the wireless communication service area on the ground of an antenna device placed in an underground space such as a manhole.

一実施形態に係るアンテナ装置の配置例を説明するための説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining an example of arrangement of an antenna device according to an embodiment. 一実施形態に係るアンテナ装置の配置例を説明するための説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining an example of arrangement of an antenna device according to an embodiment. 一実施形態に係るアンテナ装置の構成例を示す図である。1 is a diagram illustrating a configuration example of an antenna device according to an embodiment; 一実施形態に係るアンテナ装置の寸法図である。FIG. 2 is a dimensional diagram of an antenna device according to an embodiment. 一実施形態に係るアンテナ装置の寸法図である。FIG. 2 is a dimensional diagram of an antenna device according to an embodiment. 一実施形態に係るアンテナ装置のシミュレーション結果を示す図である。11A and 11B are diagrams illustrating simulation results of the antenna device according to the embodiment. 一実施形態に係るアンテナ装置のシミュレーション結果を示す図である。11A and 11B are diagrams illustrating simulation results of the antenna device according to the embodiment. 一実施形態に係るアンテナ装置のシミュレーション結果を示す図である。11A and 11B are diagrams illustrating simulation results of the antenna device according to the embodiment. 一実施形態に係るアンテナ装置のシミュレーション結果を示す図である。11A and 11B are diagrams illustrating simulation results of the antenna device according to the embodiment. 一実施形態に係るアンテナ装置のシミュレーション結果を示す図である。11A and 11B are diagrams illustrating simulation results of the antenna device according to the embodiment. 一実施形態に係るアンテナ装置のシミュレーション結果を示す図である。11A and 11B are diagrams illustrating simulation results of the antenna device according to the embodiment. 一実施形態に係るアンテナ装置のシミュレーション結果を示す図である。11A and 11B are diagrams illustrating simulation results of the antenna device according to the embodiment. 一実施形態に係るアンテナ装置のシミュレーション結果を示す図である。11A and 11B are diagrams illustrating simulation results of the antenna device according to the embodiment. 一実施形態に係るアンテナ装置のシミュレーション結果を示す図である。11A and 11B are diagrams illustrating simulation results of the antenna device according to the embodiment. 一実施形態に係るアンテナ装置のシミュレーション結果を示す図である。11A and 11B are diagrams illustrating simulation results of the antenna device according to the embodiment.

以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
図1及び図2は、一実施形態に係るアンテナ装置10の配置例を説明するための説明図であって、図1は側面から見た図であり、図2は上面から見た図である。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 and 2 are explanatory diagrams for explaining an example of the arrangement of an antenna device 10 according to an embodiment, where FIG. 1 is a diagram seen from a side and FIG. 2 is a diagram seen from above.

アンテナ装置10は、マンホール4に配置される。マンホール4は、地中2に形成された空間(地中空間)である。マンホール4は、地表面3から地下に向けて設けられる。マンホール4は、地表面3にマンホール蓋1が設けられる。マンホール蓋1は、マンホール4を塞ぐ蓋である。 The antenna device 10 is placed in a manhole 4. The manhole 4 is a space (underground space) formed underground 2. The manhole 4 is provided from the ground surface 3 toward the underground. A manhole cover 1 is provided on the ground surface 3 for the manhole 4. The manhole cover 1 is a cover that covers the manhole 4.

マンホール蓋1の素材は、マンホール4に配置されたアンテナ装置10の電波伝搬に影響を及ぼさない素材であることが好ましい。マンホール蓋1の素材は、例えばFRP(Fiber Reinforced Plastics)である。 The material of the manhole cover 1 is preferably a material that does not affect the radio wave propagation of the antenna device 10 placed in the manhole 4. The material of the manhole cover 1 is, for example, FRP (Fiber Reinforced Plastics).

マンホール4に配置されたアンテナ装置10には、通信ケーブルや電気ケーブル等のケーブル20が接続される。アンテナ装置10は、ケーブル20によって信号の送受信や給電が行われる。 A cable 20, such as a communication cable or an electric cable, is connected to the antenna device 10 placed in the manhole 4. The antenna device 10 transmits and receives signals and is powered by the cable 20.

図3は、本実施形態に係るアンテナ装置10の構成例を示す図であって、上面から見た図である。図3は、水平面(x-y面)の配置を示している。図3において、z軸方向は垂直方向である。 Figure 3 is a diagram showing an example of the configuration of an antenna device 10 according to this embodiment, as viewed from above. Figure 3 shows the arrangement in a horizontal plane (x-y plane). In Figure 3, the z-axis direction is the vertical direction.

アンテナ装置10は、6個の垂直偏波モノポールアンテナ11(11-1,11-2,11-3,11-4,11-5,11-6)と、6個の水平偏波ダイポールアンテナ13(13-1,13-2,13-3,13-4,13-5,13-6)と、円形15とを備える。 The antenna device 10 comprises six vertically polarized monopole antennas 11 (11-1, 11-2, 11-3, 11-4, 11-5, 11-6), six horizontally polarized dipole antennas 13 (13-1, 13-2, 13-3, 13-4, 13-5, 13-6), and a circular shape 15.

地板100は、平板状の導体である。地板100には、各垂直偏波モノポールアンテナ11(11-1,11-2,11-3,11-4,11-5,11-6)の給電部12(12-1,12-2,12-3,12-4,12-5,12-6)が設けられている。各垂直偏波モノポールアンテナ11(11-1,11-2,11-3,11-4,11-5,11-6)は各給電部12(12-1,12-2,12-3,12-4,12-5,12-6)から給電される。 The ground plane 100 is a flat conductor. The ground plane 100 is provided with the power feed sections 12 (12-1, 12-2, 12-3, 12-4, 12-5, 12-6) of the vertically polarized monopole antennas 11 (11-1, 11-2, 11-3, 11-4, 11-5, 11-6). Each vertically polarized monopole antenna 11 (11-1, 11-2, 11-3, 11-4, 11-5, 11-6) is fed with power from each of the power feed sections 12 (12-1, 12-2, 12-3, 12-4, 12-5, 12-6).

地板100には、各水平偏波ダイポールアンテナ13(13-1,13-2,13-3,13-4,13-5,13-6)の給電部14(14-1,14-2,14-3,14-4,14-5,14-6)が設けられている。各水平偏波ダイポールアンテナ13(13-1,13-2,13-3,13-4,13-5,13-6)は、地板100から一定の高さに配置されている。各水平偏波ダイポールアンテナ13(13-1,13-2,13-3,13-4,13-5,13-6)は、各給電部14(14-1,14-2,14-3,14-4,14-5,14-6)から給電線(図示せず)を介して給電される。 The ground plate 100 is provided with the power feed units 14 (14-1, 14-2, 14-3, 14-4, 14-5, 14-6) of the horizontally polarized dipole antennas 13 (13-1, 13-2, 13-3, 13-4, 13-5, 13-6). Each horizontally polarized dipole antenna 13 (13-1, 13-2, 13-3, 13-4, 13-5, 13-6) is disposed at a fixed height from the ground plate 100. Each horizontally polarized dipole antenna 13 (13-1, 13-2, 13-3, 13-4, 13-5, 13-6) is fed with power from each power feed unit 14 (14-1, 14-2, 14-3, 14-4, 14-5, 14-6) via a feeder (not shown).

6個の垂直偏波モノポールアンテナ11(11-1,11-2,11-3,11-4,11-5,11-6)は、第1の円周上に等間隔で配置される。垂直偏波モノポールアンテナ11-1は0度の配置であり、垂直偏波モノポールアンテナ11-2は60度の配置であり、垂直偏波モノポールアンテナ11-3は120度の配置であり、垂直偏波モノポールアンテナ11-4は180度の配置であり、垂直偏波モノポールアンテナ11-5は240度の配置であり、垂直偏波モノポールアンテナ11-6は300度の配置である。 Six vertically polarized monopole antennas 11 (11-1, 11-2, 11-3, 11-4, 11-5, 11-6) are arranged at equal intervals on the first circumference. Vertically polarized monopole antenna 11-1 is arranged at 0 degrees, vertically polarized monopole antenna 11-2 is arranged at 60 degrees, vertically polarized monopole antenna 11-3 is arranged at 120 degrees, vertically polarized monopole antenna 11-4 is arranged at 180 degrees, vertically polarized monopole antenna 11-5 is arranged at 240 degrees, and vertically polarized monopole antenna 11-6 is arranged at 300 degrees.

アンテナ装置10は、0度、120度及び240度の各配置の3個の垂直偏波モノポールアンテナ11-1,11-3,11-5により第1のアレイアンテナを構成する。アンテナ装置10は、60度、180度及び300度の各配置の3個の垂直偏波モノポールアンテナ11-2,11-4,11-6により第2のアレイアンテナを構成する。 The antenna device 10 forms a first array antenna with three vertically polarized monopole antennas 11-1, 11-3, and 11-5 arranged at angles of 0 degrees, 120 degrees, and 240 degrees. The antenna device 10 forms a second array antenna with three vertically polarized monopole antennas 11-2, 11-4, and 11-6 arranged at angles of 60 degrees, 180 degrees, and 300 degrees.

6個の水平偏波ダイポールアンテナ13(13-1,13-2,13-3,13-4,13-5,13-6)は、第2の円周上に等間隔で配置される。水平偏波ダイポールアンテナ13-1は30度の配置であり、水平偏波ダイポールアンテナ13-2は90度の配置であり、水平偏波ダイポールアンテナ13-3は150度の配置であり、水平偏波ダイポールアンテナ13-4は210度の配置であり、水平偏波ダイポールアンテナ13-5は270度の配置であり、水平偏波ダイポールアンテナ13-6は330度の配置である。 The six horizontally polarized dipole antennas 13 (13-1, 13-2, 13-3, 13-4, 13-5, 13-6) are arranged at equal intervals on the second circumference. The horizontally polarized dipole antenna 13-1 is arranged at 30 degrees, the horizontally polarized dipole antenna 13-2 is arranged at 90 degrees, the horizontally polarized dipole antenna 13-3 is arranged at 150 degrees, the horizontally polarized dipole antenna 13-4 is arranged at 210 degrees, the horizontally polarized dipole antenna 13-5 is arranged at 270 degrees, and the horizontally polarized dipole antenna 13-6 is arranged at 330 degrees.

アンテナ装置10は、30度、150度及び270度の各配置の3個の水平偏波ダイポールアンテナ13-1,13-3,13-5により第3のアレイアンテナを構成する。アンテナ装置10は、90度、210度及び330度の各配置の3個の水平偏波ダイポールアンテナ13-2,13-4,13-6により第4のアレイアンテナを構成する。 The antenna device 10 forms a third array antenna with three horizontally polarized dipole antennas 13-1, 13-3, and 13-5 arranged at 30 degrees, 150 degrees, and 270 degrees. The antenna device 10 forms a fourth array antenna with three horizontally polarized dipole antennas 13-2, 13-4, and 13-6 arranged at 90 degrees, 210 degrees, and 330 degrees.

垂直偏波モノポールアンテナ11が配置される第1の円周と、水平偏波ダイポールアンテナ13が配置される第2の円周とは、同心円である。垂直偏波モノポールアンテナ11が配置される第1の円周は、水平偏波ダイポールアンテナ13が配置される第2の円周よりも内側である。 The first circumference on which the vertically polarized monopole antenna 11 is arranged and the second circumference on which the horizontally polarized dipole antenna 13 is arranged are concentric circles. The first circumference on which the vertically polarized monopole antenna 11 is arranged is inside the second circumference on which the horizontally polarized dipole antenna 13 is arranged.

円形15は円柱形である。円形15は、第1の円周及び第2の円周の中心部に配置される。 Circle 15 is cylindrical. Circle 15 is located at the center of the first circumference and the second circumference.

図4及び図5は、本実施形態に係るアンテナ装置10の寸法図であって、図4は上面から見た図であり、図5は側面から見た図である。図4は、水平面(x-y面)の配置を示している。図4において、z軸方向は垂直方向である。図5は、垂直面(x-z面)の配置を示している。 Figures 4 and 5 are dimensional diagrams of the antenna device 10 according to this embodiment, with Figure 4 being a view from above and Figure 5 being a view from the side. Figure 4 shows the arrangement in a horizontal plane (x-y plane). In Figure 4, the z-axis direction is the vertical direction. Figure 5 shows the arrangement in a vertical plane (x-z plane).

垂直偏波モノポールアンテナ11は、棒状であって、長さがH1である。水平偏波ダイポールアンテナ13の全長はW1であって、全長の中間点に給電部14から給電される。水平偏波ダイポールアンテナ13は、絶縁体(図示せず)によって、地板100から高さH2に配置される。 The vertically polarized monopole antenna 11 is rod-shaped and has a length of H1. The horizontally polarized dipole antenna 13 has a total length of W1, and is fed from the power feeder 14 to the midpoint of the total length. The horizontally polarized dipole antenna 13 is positioned at a height H2 from the base plate 100 by an insulator (not shown).

垂直偏波モノポールアンテナ11は、第1の円周の中心部(円形15の中心部)から距離D1に配置される。水平偏波ダイポールアンテナ13は、第2の円周の中心部(円形15の中心部)から距離D2に配置される。 The vertically polarized monopole antenna 11 is positioned at a distance D1 from the center of the first circumference (the center of the circle 15). The horizontally polarized dipole antenna 13 is positioned at a distance D2 from the center of the second circumference (the center of the circle 15).

円形15は円柱形であり、円柱形の半径はR1であり、円柱形の高さはH3である。 Circle 15 is cylindrical, the radius of the cylinder is R1, and the height of the cylinder is H3.

次に図6-図15を参照して本実施形態に係るアンテナ装置10の効果を説明する。 Next, the effects of the antenna device 10 according to this embodiment will be explained with reference to Figures 6 to 15.

図6-図15は、本実施形態に係るアンテナ装置10のシミュレーション結果を示す図である。図6-図15に示されるシミュレーションに使用するアンテナ装置10は、上記した図4及び図5における寸法が「W1=36ミリメートル(mm)、D1=38mm、D2=48mm、H1=17mm、H2=26mm、H3=30mm、R1=15mm」である。 Figures 6 to 15 are diagrams showing simulation results of the antenna device 10 according to this embodiment. The antenna device 10 used in the simulations shown in Figures 6 to 15 has the following dimensions in Figures 4 and 5: W1 = 36 millimeters (mm), D1 = 38 mm, D2 = 48 mm, H1 = 17 mm, H2 = 26 mm, H3 = 30 mm, R1 = 15 mm.

図6は、垂直偏波モノポールアンテナ11により構成される第1のアレイアンテナ及び第2のアレイアンテナのリターンロス特性を示すグラフ図である。図7は、水平偏波ダイポールアンテナ13により構成される第3のアレイアンテナ及び第4のアレイアンテナのリターンロス特性を示すグラフ図である。図6及び図7において、横軸は周波数(単位はギガヘルツ(GHz)、縦軸はリターンロス(単位はデシベル(dB))である。 Figure 6 is a graph showing the return loss characteristics of the first and second array antennas, which are composed of a vertically polarized monopole antenna 11. Figure 7 is a graph showing the return loss characteristics of the third and fourth array antennas, which are composed of a horizontally polarized dipole antenna 13. In Figures 6 and 7, the horizontal axis is frequency (unit: gigahertz (GHz)), and the vertical axis is return loss (unit: decibels (dB)).

図6及び図7のグラフ図に示されるように、使用周波数帯である3.5GHz帯において、垂直偏波のリターンロスが「-7dB」以下であり、水平偏波のリターンロスが「-9dB」以下であり、垂直偏波及び水平偏波ともに良好な結果が得られている。 As shown in the graphs in Figures 6 and 7, in the 3.5 GHz band, which is the frequency band used, the return loss for vertical polarization is less than -7 dB, and the return loss for horizontal polarization is less than -9 dB, and good results are obtained for both vertical and horizontal polarization.

図8-図11は、垂直偏波モノポールアンテナ11により構成される第1のアレイアンテナ及び第2のアレイアンテナの電波放射パターンを示す図である。図12-図15は、水平偏波ダイポールアンテナ13により構成される第3のアレイアンテナ及び第4のアレイアンテナの電波放射パターンを示す図である。図8-図15の電波放射パターンのシミュレーションに使用する使用周波数帯は、3.5GHz帯である。 Figures 8 to 11 are diagrams showing the radio wave radiation patterns of the first and second array antennas, which are composed of a vertically polarized monopole antenna 11. Figures 12 to 15 are diagrams showing the radio wave radiation patterns of the third and fourth array antennas, which are composed of a horizontally polarized dipole antenna 13. The frequency band used in the simulation of the radio wave radiation patterns in Figures 8 to 15 is the 3.5 GHz band.

図8には、垂直偏波モノポールアンテナ11により構成される第1のアレイアンテナの垂直面内の電波放射パターンが示される。図8の垂直面内の電波放射パターンに示されるように、メインローブが天空方向(z軸方向)よりも地表面方向(x軸方向)に向いている。天空方向(z軸方向)にはヌルが形成されている。メインローブが天空方向(z軸方向)よりも地表面方向(x軸方向)に向いていることによって、アンテナ装置10がマンホール4に配置されても、地上における無線通信サービスエリアを拡充する効果が得られる。 Figure 8 shows the radio wave radiation pattern in the vertical plane of the first array antenna composed of a vertically polarized monopole antenna 11. As shown in the radio wave radiation pattern in the vertical plane of Figure 8, the main lobe is oriented more toward the ground surface (x-axis direction) than toward the sky (z-axis direction). A null is formed in the sky direction (z-axis direction). Because the main lobe is oriented more toward the ground surface (x-axis direction) than toward the sky (z-axis direction), the effect of expanding the wireless communication service area on the ground can be obtained even if the antenna device 10 is placed in a manhole 4.

図9には、垂直偏波モノポールアンテナ11により構成される第2のアレイアンテナの垂直面内の電波放射パターンが示される。図9の垂直面内の電波放射パターンに示されるように、メインローブが天空方向(z軸方向)よりも地表面方向(x軸方向)に向いている。天空方向(z軸方向)にはヌルが形成されている。メインローブが天空方向(z軸方向)よりも地表面方向(x軸方向)に向いていることによって、アンテナ装置10がマンホール4に配置されても、地上における無線通信サービスエリアを拡充する効果が得られる。 Figure 9 shows the radio wave radiation pattern in the vertical plane of the second array antenna composed of a vertically polarized monopole antenna 11. As shown in the radio wave radiation pattern in the vertical plane of Figure 9, the main lobe is oriented more toward the ground surface (x-axis direction) than toward the sky (z-axis direction). A null is formed in the sky direction (z-axis direction). Because the main lobe is oriented more toward the ground surface (x-axis direction) than toward the sky (z-axis direction), the effect of expanding the wireless communication service area on the ground can be obtained even if the antenna device 10 is placed in a manhole 4.

図10には、垂直偏波モノポールアンテナ11により構成される第1のアレイアンテナの水平面内の電波放射パターンが示される。図10の水平面内の電波放射パターンに示されるように、ほぼ全方位に渡って良好な放射強度が得られている。 Figure 10 shows the radio wave radiation pattern in the horizontal plane of the first array antenna composed of the vertically polarized monopole antenna 11. As shown in the radio wave radiation pattern in the horizontal plane of Figure 10, good radiation intensity is obtained in almost all directions.

図11には、垂直偏波モノポールアンテナ11により構成される第2のアレイアンテナの水平面内の電波放射パターンが示される。図11の水平面内の電波放射パターンに示されるように、ほぼ全方位に渡って良好な放射強度が得られている。 Figure 11 shows the radio wave radiation pattern in the horizontal plane of the second array antenna, which is composed of a vertically polarized monopole antenna 11. As shown in the radio wave radiation pattern in the horizontal plane of Figure 11, good radiation intensity is obtained in almost all directions.

図12には、水平偏波ダイポールアンテナ13により構成される第3のアレイアンテナの垂直面内の電波放射パターンが示される。図12の垂直面内の電波放射パターンに示されるように、メインローブが天空方向(z軸方向)よりも地表面方向(x軸方向)に向いている。天空方向(z軸方向)にはヌルが形成されている。メインローブが天空方向(z軸方向)よりも地表面方向(x軸方向)に向いていることによって、アンテナ装置10がマンホール4に配置されても、地上における無線通信サービスエリアを拡充する効果が得られる。 Figure 12 shows the radio wave radiation pattern in the vertical plane of the third array antenna composed of a horizontally polarized dipole antenna 13. As shown in the radio wave radiation pattern in the vertical plane of Figure 12, the main lobe is oriented more toward the ground surface (x-axis direction) than toward the sky (z-axis direction). A null is formed in the sky (z-axis direction). Because the main lobe is oriented more toward the ground surface (x-axis direction) than toward the sky (z-axis direction), the effect of expanding the wireless communication service area on the ground can be obtained even if the antenna device 10 is placed in a manhole 4.

図13には、水平偏波ダイポールアンテナ13により構成される第4のアレイアンテナの垂直面内の電波放射パターンが示される。図13の垂直面内の電波放射パターンに示されるように、メインローブが天空方向(z軸方向)よりも地表面方向(x軸方向)に向いている。天空方向(z軸方向)にはヌルが形成されている。メインローブが天空方向(z軸方向)よりも地表面方向(x軸方向)に向いていることによって、アンテナ装置10がマンホール4に配置されても、地上における無線通信サービスエリアを拡充する効果が得られる。 Figure 13 shows the radio wave radiation pattern in the vertical plane of the fourth array antenna composed of a horizontally polarized dipole antenna 13. As shown in the radio wave radiation pattern in the vertical plane of Figure 13, the main lobe is oriented more toward the ground surface (x-axis direction) than toward the sky (z-axis direction). A null is formed in the sky (z-axis direction). Because the main lobe is oriented more toward the ground surface (x-axis direction) than toward the sky (z-axis direction), the effect of expanding the wireless communication service area on the ground can be obtained even if the antenna device 10 is placed in a manhole 4.

図14には、水平偏波ダイポールアンテナ13により構成される第3のアレイアンテナの水平面内の電波放射パターンが示される。図14の水平面内の電波放射パターンに示されるように、ほぼ全方位に渡って良好な放射強度が得られている。 Figure 14 shows the radio wave radiation pattern in the horizontal plane of the third array antenna, which is composed of the horizontally polarized dipole antenna 13. As shown in the radio wave radiation pattern in the horizontal plane of Figure 14, good radiation intensity is obtained in almost all directions.

図15には、水平偏波ダイポールアンテナ13により構成される第4のアレイアンテナの水平面内の電波放射パターンが示される。図15の水平面内の電波放射パターンに示されるように、ほぼ全方位に渡って良好な放射強度が得られている。 Figure 15 shows the radio wave radiation pattern in the horizontal plane of the fourth array antenna, which is composed of a horizontally polarized dipole antenna 13. As shown in the radio wave radiation pattern in the horizontal plane of Figure 15, good radiation intensity is obtained in almost all directions.

上述したように本実施形態によれば、アンテナ装置10の垂直面内の電波放射パターンを、天空方向よりも地表面方向に向かせることができる。これにより、マンホール4に配置されるアンテナ装置10の地上における無線通信サービスエリアの拡充を図る効果が得られる。 As described above, according to this embodiment, the radio wave radiation pattern in the vertical plane of the antenna device 10 can be directed toward the ground surface rather than toward the sky. This has the effect of expanding the wireless communication service area on the ground of the antenna device 10 placed in the manhole 4.

また、本実施形態によれば、垂直偏波モノポールアンテナ11を用いた第1のアレイアンテナ及び第2のアレイアンテナと、水平偏波ダイポールアンテナ13を用いた第3のアレイアンテナ及び第4のアレイアンテナとの合計4個のアレイアンテナを構成する。これにより、4ブランチMIMO(Multi Input Multi Output)通信を行うことができる。 Furthermore, according to this embodiment, a total of four array antennas are configured, including a first array antenna and a second array antenna using a vertically polarized monopole antenna 11, and a third array antenna and a fourth array antenna using a horizontally polarized dipole antenna 13. This makes it possible to perform four-branch MIMO (Multi Input Multi Output) communication.

なお、上述した実施形態では、垂直偏波モノポールアンテナ11と水平偏波ダイポールアンテナ13の両方を用いたが、これに限定されない。 In the above embodiment, both a vertically polarized monopole antenna 11 and a horizontally polarized dipole antenna 13 are used, but this is not limited to this.

例えば、図3において、6個の水平偏波ダイポールアンテナ13(13-1,13-2,13-3,13-4,13-5,13-6)を削除し、6個の垂直偏波モノポールアンテナ11(11-1,11-2,11-3,11-4,11-5,11-6)を用いた第1のアレイアンテナ及び第2のアレイアンテナのみを構成してもよい。 For example, in FIG. 3, the six horizontally polarized dipole antennas 13 (13-1, 13-2, 13-3, 13-4, 13-5, 13-6) may be removed, and only the first and second array antennas may be configured using the six vertically polarized monopole antennas 11 (11-1, 11-2, 11-3, 11-4, 11-5, 11-6).

例えば、図3において、6個の垂直偏波モノポールアンテナ11(11-1,11-2,11-3,11-4,11-5,11-6)を削除し、6個の水平偏波ダイポールアンテナ13(13-1,13-2,13-3,13-4,13-5,13-6)を用いた第1のアレイアンテナ及び第2のアレイアンテナのみを構成してもよい。 For example, in FIG. 3, the six vertically polarized monopole antennas 11 (11-1, 11-2, 11-3, 11-4, 11-5, 11-6) may be removed, and only the first and second array antennas may be configured using the six horizontally polarized dipole antennas 13 (13-1, 13-2, 13-3, 13-4, 13-5, 13-6).

また、上述した実施形態では、円形15を備えたが、円形15は備えなくてもよい。 In addition, in the above-described embodiment, a circle 15 is provided, but the circle 15 does not have to be provided.

また、上述した実施形態では、垂直偏波モノポールアンテナ11が配置される第1の円周と水平偏波ダイポールアンテナ13が配置される第2の円周とは同心円であって、当該第1の円周は当該第2の円周よりも内側であるが、その逆、つまり当該第1の円周は当該第2の円周よりも外側であってもよい。 In addition, in the above-described embodiment, the first circumference on which the vertically polarized monopole antenna 11 is arranged and the second circumference on which the horizontally polarized dipole antenna 13 is arranged are concentric circles, and the first circumference is located inside the second circumference, but the opposite may also be true, that is, the first circumference may be located outside the second circumference.

また、上述した実施形態では、マンホール4にアンテナ装置10を配置したが、アンテナ装置10が配置される地中空間はマンホール4に限定されず、マンホール4以外の他の地中空間にアンテナ装置10を配置してもよい。 In addition, in the above-described embodiment, the antenna device 10 is placed in the manhole 4, but the underground space in which the antenna device 10 is placed is not limited to the manhole 4, and the antenna device 10 may be placed in an underground space other than the manhole 4.

なお、これにより、例えば無線ネットワークにおける総合的なサービス品質の向上を実現することができることから、国連が主導する持続可能な開発目標(SDGs)の目標9「レジリエントなインフラを整備し、持続可能な産業化を推進するとともに、イノベーションの拡大を図る」に貢献することが可能となる。 As a result, it will be possible to improve the overall service quality in wireless networks, for example, and contribute to Goal 9 of the United Nations' Sustainable Development Goals (SDGs), which is to "build resilient infrastructure, promote sustainable industrialization and foster innovation."

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。 The above describes an embodiment of the present invention in detail with reference to the drawings, but the specific configuration is not limited to this embodiment and includes design modifications and the like that do not deviate from the gist of the present invention.

1…マンホール蓋、2…地中、3…地表面、4…マンホール、10…アンテナ装置、11…垂直偏波モノポールアンテナ、13…水平偏波ダイポールアンテナ、12,14…給電部、15…円形、20…ケーブル、100…地板 1...manhole cover, 2...underground, 3...ground surface, 4...manhole, 10...antenna device, 11...vertically polarized monopole antenna, 13...horizontally polarized dipole antenna, 12, 14...power supply, 15...circular, 20...cable, 100...ground plate

Claims (2)

地表面から地下に向けて設けられた地中空間に配置されるアンテナ装置であって、
第1の円周上に等間隔で配置される6個の垂直偏波モノポールアンテナと、
第2の円周上に等間隔で配置される6個の水平偏波ダイポールアンテナと、を備え、
0度、120度及び240度の各配置の3個の前記垂直偏波モノポールアンテナにより第1のアレイアンテナを構成し、
60度、180度及び300度の各配置の3個の前記垂直偏波モノポールアンテナにより第2のアレイアンテナを構成し、
30度、150度及び270度の各配置の3個の前記水平偏波ダイポールアンテナにより第3のアレイアンテナを構成し、
90度、210度及び330度の各配置の3個の前記水平偏波ダイポールアンテナにより第4のアレイアンテナを構成する、
アンテナ装置。
An antenna device disposed in an underground space extending from the ground surface toward the underground,
six vertically polarized monopole antennas equally spaced on a first circumference;
six horizontally polarized dipole antennas equally spaced on a second circumference;
A first array antenna is configured by three of the vertically polarized monopole antennas arranged at 0 degrees, 120 degrees and 240 degrees,
a second array antenna is formed by three of the vertically polarized monopole antennas arranged at 60 degrees, 180 degrees and 300 degrees,
a third array antenna is formed by three of the horizontally polarized dipole antennas arranged at 30 degrees, 150 degrees and 270 degrees,
A fourth array antenna is constituted by three of the horizontally polarized dipole antennas arranged at 90 degrees, 210 degrees and 330 degrees.
Antenna device.
前記円周の中心部に配置される円柱形の円形をさらに備える、
請求項1に記載のアンテナ装置。
Further comprising a cylindrical circle disposed at a central portion of the circumference.
2. The antenna device according to claim 1.
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