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公開番号2022117581
公報種別公開特許公報(A)
公開日2022-08-12
出願番号2021014155
出願日2021-02-01
発明の名称アンテナ装置
出願人国立大学法人富山大学
代理人個人
主分類H01Q 21/20 20060101AFI20220804BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】より大きな伝送容量を実現できる多素子MIMOアンテナであるアンテナ装置を提供する。
【解決手段】アンテナ装置100は、MIMO通信用の複数のアンテナ素子で構成されるMIMOアレーであるアレー素子群20が、複数、第1らせんに沿って配列されて構成される第1らせん配列体100aを備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
MIMO(Multiple-Input and Multiple-Output)通信用の複数のアンテナ素子で構成されるMIMOアレーであるアレー素子群が、複数、第1らせんに沿って配列されて構成される第1らせん配列体を備える、
アンテナ装置。
続きを表示(約 1,200 文字)【請求項2】
さらに、複数の前記アレー素子群が第2らせんに沿って配列されて構成される第2らせん配列体を備え、
前記第2らせんは、前記第1らせんを、前記第1らせんのらせん軸について180度回転させたものである、
請求項1記載のアンテナ装置。
【請求項3】
前記第2らせん配列体を構成する複数の前記アレー素子群は、前記第1らせん配列体を構成する複数の前記アレー素子群を、180度だけ前記らせん軸について回転させた場所に位置する、
請求項2記載のアンテナ装置。
【請求項4】
前記らせん軸を中心とし、前記第1らせん配列体を構成する複数の前記アレー素子群の配列における最初のアレー素子群の位置を基準とし、前記第1らせん配列体を構成する複数の前記アレー素子群の位置に対応する回転角、および、前記第2らせん配列体を構成する複数の前記アレー素子群の位置に対応する回転角は、前記第1らせん配列体および前記第2らせん配列体の最初のアレー素子群を除いて、いずれも異なる、
請求項2または3記載のアンテナ装置。
【請求項5】
さらに、
複数の前記アレー素子群が第3らせんに沿って配列されて構成される第3らせん配列体と、
複数の前記アレー素子群が第4らせんに沿って配列されて構成される第4らせん配列体とを備え、
前記第3らせんおよび前記第4らせんは、前記第1らせんを前記らせん軸について、それぞれ、90度および270度回転させたものである、
請求項2~4のいずれか1項に記載のアンテナ装置。
【請求項6】
さらに、
複数の前記アレー素子群が第3らせんに沿って配列されて構成される第3らせん配列体と、
複数の前記アレー素子群が第4らせんに沿って配列されて構成される第4らせん配列体と、
複数の前記アレー素子群が第5らせんに沿って配列されて構成される第5らせん配列体と、
複数の前記アレー素子群が第6らせんに沿って配列されて構成される第6らせん配列体とを備え、
前記第3らせん、前記第4らせん、前記第5らせん、および、前記第6らせんは、前記第1らせんを前記らせん軸について、それぞれ、60度、120度、240度、および、300度回転させたものである、
請求項2~4のいずれか1項に記載のアンテナ装置。
【請求項7】
前記第2らせんは、前記第1らせんと、らせん軸を共通にし、かつ、半径が異なる、
請求項2記載のアンテナ装置。
【請求項8】
前記アレー素子群は、円周に沿って等間隔で配置された複数のアンテナ素子で構成される4つのサブアレーを含む、
請求項1~7のいずれか1項に記載のアンテナ装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、アンテナ装置に関し、特に、超高速通信を実現する多素子MIMOアンテナに関するものである。
続きを表示(約 1,700 文字)【背景技術】
【0002】
2020年に第5世代移動通信規格(5G)の商用化が開始され、理論上は20Gbpsの超高速通信が実現されようとしている。2030年代には次世代の移動通信規格(6G)の商用化が検討されており、更なる超高速通信の実現に期待が寄せられている。従って、超高速通信を実現できる多素子MIMO(Multiple-Input and Multiple-Output)アンテナの開発は必要不可欠である。6G時代の到来を見据え、発明者らは、コネクテッドカーや空飛ぶクルマなど次世代移動通信インフラへの適用を目的として、全方位にわたって100Gbpsを超える伝送容量を実現できる移動局側の新しい大規模MIMOアンテナ構成法“Daisy Chain MIMO Antenna”の研究開発を行っている(特許文献1、非特許文献1および2参照)。
【0003】
Massive MIMOの基地局アレーではパッチアンテナを2次元的に配列した平面アレーの開発例が多い。しかしながら、平面パッチアレーは、特定の空間領域を照射する目的で使用され、全方位にわたる通信性能を提供しない。その結果、全パッチ素子数に対応するFull-Rankのチャネル応答行列が形成されず、伝送容量の低下を招く。
【0004】
移動局側アンテナにおいて第5世代以降の100Gbpsを超える伝送容量を実現するためには、(i)繰り返しアレー配列によるLarge-Scale MIMOの構成、(ii)同相励振サブアレーによる高利得化、(iii)直交アレー配列による低い素子間相関化、(iv)回転アレー構造による全アジマス方位放射、(v)全アレー到来波照射によるフルランク行列の形成、の5つの要件を全て満足する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
特開2019-41367号公報
【非特許文献】
【0006】
小川晃一、“2重リング構造により小型化を図った移動局大規模MIMOアンテナ、”信学技報、AP2020-13、pp.21-26、July 2020.
小川晃一、“256×256大規模MIMOアンテナの小型化、”信学技報、AP2020-67、pp.162-167、Sep.2020.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
先行の研究開発において、2重リング構造の多素子MIMOアンテナを上下に積層して小型化を図った大規模MIMOアンテナを発明した(非特許文献2参照)。このアンテナでは、内側アレーの放射が外側アレーによって遮蔽(シャドウイング)されること、および上下アレー位置の重なりによる素子間相関の増加により、伝送容量が減少する課題を有した。
【0008】
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、より大きな伝送容量を実現できる多素子MIMOアンテナ(アンテナ装置)を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明のアンテナ装置は、多重らせん(ヘリカル)配列構造を有する多素子MIMOアンテナとすることによって、全アジマスにおいて超高速通信を達成する大規模MIMOアンテナを実現することを最も重要な特徴とする。つまり、サブアレーの多様な3次元ヘリカル配列によって非特許文献2のアンテナで生じるシャドウイングの回避と素子間相関の低減を同時に達成し、具備する指向性走査機能により全アジマス方位にわたる100Gbpsを超える伝送容量を実現する。
【0010】
つまり、本発明の一形態に係るアンテナ装置は、MIMO通信用の複数のアンテナ素子で構成されるMIMOアレーであるアレー素子群が、複数、第1らせんに沿って配列されて構成される第1らせん配列体を備える、。
【発明の効果】
(【0011】以降は省略されています)

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