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公開番号2025091833
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-19
出願番号2023207323
出願日2023-12-07
発明の名称無線中継器および無線中継システム
出願人電気興業株式会社
代理人個人
主分類H01Q 21/24 20060101AFI20250612BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】同じアンテナ設計およびアンテナ部品を用い、垂直/水平偏波共用および±45°偏波共用など、2種類以上の直交偏波に対応可能な無線中継器を提供することを目的とする。
【解決手段】無線中継器は、互いに偏波面の異なる2つの偏波に対応する第一アンテナおよび第二アンテナ、および、基板部、を有する。無線中継器はさらに、第一アンテナおよび第二アンテナを45°以上回転させる偏波回転機構を備える。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
互いに偏波面の異なる２つの偏波に対応する第一アンテナおよび第二アンテナ、および、
基板部、を有し、
前記第一アンテナおよび前記第二アンテナを４５°以上回転させる偏波回転機構を備える、無線中継器。
続きを表示（約 890 文字）【請求項２】
前記第一アンテナおよび前記第二アンテナは略同一平面であるアンテナ平面に配置され、
前記第一アンテナおよび前記第二アンテナは前記アンテナ平面内において回転する、請求項１に記載の無線中継器。
【請求項３】
前記第一アンテナおよび前記第二アンテナは９０°の角度差を保ちながら回転する直交維持回転部を有する、請求項１に記載の無線中継器。
【請求項４】
前記偏波回転機構は、前記第一アンテナを回転させる第一偏波回転部、および、前記第二アンテナを回転させる第二偏波回転部を有する、請求項１に記載の無線中継器。
【請求項５】
前記第一偏波回転部および前記第二偏波回転部を回転させる、共通偏波回転部を有する、請求項４に記載の無線中継器。
【請求項６】
前記第一アンテナの背面かつ略中心に第一コネクタを有し、前記第一アンテナは前記第一コネクタを中心に回転し、
前記第二アンテナの背面かつ略中心に第二コネクタを有し、前記第二アンテナは前記第二コネクタを中心に回転する、請求項１に記載の無線中継器。
【請求項７】
前記第一アンテナおよび前記第二アンテナは一体に構成され、前記偏波回転機構は前記第一アンテナおよび前記第二アンテナを同時に回転させる、請求項２に記載の無線中継器。
【請求項８】
前記アンテナ平面と前記基板部との間に、筐体部を備え、
前記筐体部は金属部を有する、請求項２に記載の無線中継器。
【請求項９】
偏波面判別部を有し、
前記偏波面判別部は、
前記第一アンテナおよび前記第二アンテナの偏波面を識別する偏波面識別部、および、
前記第一アンテナおよび前記第二アンテナの給電条件を選択する給電条件選択部を有する、請求項１ないし８のいずれかに記載の無線中継器。
【請求項１０】
前記偏波面判別部が、電子センサー部を有する、請求項９に記載の無線中継器。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線中継器および無線中継システムに関するものであり、特に、５Ｇ規格におけるミリ波帯無線中継器などに内蔵されるアンテナの偏波面設定に関する。
続きを表示（約 4,700 文字）【背景技術】
【０００２】
５Ｇ規格などで、通信に用いられる周波数が高くなると、電波の直進性が増大し、基地局と通信端末の間に建造物などが存在すると電波による通信が難しくなる。このため、無線中継器が用いられることが多い。
無線中継器は、基地局（BS）と送受信を行うドナーユニットと、端末（UE）と送受信を行うサービスユニットにより構成される．例えば障害物等により、直接的に基地局-端末間の無線リンクが形成できない場合に用いられる（特許文献１）。
特許文献１（図４など）には、無線中継器の構成の一例が示されている。
無線中継器では、特にドナーアンテナ側では、アレーアンテナを用いた構成により、基地局の方向にビームを向けることができるよう設計される（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２２－６７０１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
５Ｇ規格のミリ波帯移動通信システム用無線中継器などでは、ＢＳ／ＵＥｓともにＭＩＭＯ通信のため２本のアンテナを用い２経路の無線リンクを形成する。通常２本のアンテナは直交２偏波である。この直交２偏波は、垂直／水平偏波共用、つまり、ＶＨ偏波共用や、±45°偏波共用である。
中継器を挟んでＭＩＭＯ通信を行うためには、無線中継器でも直交２偏波共用が必要である。特にＢＳは、垂直／水平偏波共用、±45°偏波共用の２つのケースがある。
通常の偏波共用アンテナを用いた場合、中継器は２種類のアンテナを設計する必要がある。つまり、５Ｇ無線中継器は基地局と端末の間に設置される従属的な装置であることから、その内蔵アンテナを基地局の偏波面に合わせて設計される必要がある。しかし、現在用いられている５Ｇミリ波向け基地局装置のアンテナは、ＶＨ偏波共用または±45°偏波共用のいずれかとなり、それぞれ個別に設計する必要がある。
このため、アンテナ設計に２倍の時間が掛かる。また、材料製作費も２倍となる。
そこで、本発明は、同じアンテナ設計およびアンテナ部品を用い、垂直／水平偏波共用および±45°偏波共用など、２種類以上の直交偏波に対応可能な無線中継器を提供することを目的とする。
また、本発明は、スイッチや偏波面判別システムを設け、無線中継器の偏波面を識別可能とし、アンテナ給電条件の設定を容易にする無線中継器を提供することを目的とする。
本発明のその他の目的は、発明を実施するための形態においても説明される。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の請求項に係る無線中継器は、
互いに偏波面の異なる２つの偏波に対応する第一アンテナおよび第二アンテナ、および、
基板部、を有し、
第一アンテナおよび第二アンテナを４５°以上回転させる偏波回転機構を備える、無線中継器である。
本発明の請求項２に係る無線中継器は、
第一アンテナおよび第二アンテナは略同一平面であるアンテナ平面に配置され、
第一アンテナおよび第二アンテナはアンテナ平面内において回転する、請求項１に記載の無線中継器である。
本発明の請求項３に係る無線中継器は、
第一アンテナおよび第二アンテナは９０°の角度差を保ちながら回転する直交維持回転部を有する、請求項１に記載の無線中継器である。
本発明４の請求項に係る無線中継器は、
偏波回転機構は、第一アンテナを回転させる第一偏波回転部、および、第二アンテナを回転させる第二偏波回転部を有する、請求項１に記載の無線中継器である。
本発明の請求項５に係る無線中継器は、
第一偏波回転部および第二偏波回転部を回転させる、共通偏波回転部を有する、請求項１に記載の無線中継器である。
本発明の請求項６に係る無線中継器は、
第一アンテナの背面かつ略中心に第一コネクタを有し、第一アンテナは第一コネクタを中心に回転し、
第二アンテナの背面かつ略中心に第二コネクタを有し、第二アンテナは第二コネクタを中心に回転する、請求項１に記載の無線中継器である。
本発明の請求項７に係る無線中継器は、
第一アンテナおよび第二アンテナは一体に構成され、偏波回転機構は第一アンテナおよび第二アンテナを同時に回転させる、請求項２に記載の無線中継器である。
本発明の請求項８に係る無線中継器は、
アンテナ平面と基板部との間に、筐体部を備え、
筐体部は金属部を有する、請求項２に記載の無線中継器である。
本発明の請求項９に係る無線中継器は、
偏波面判別部を有し、
偏波面判別部は、
第一および第二アンテナの偏波面を識別する偏波面識別部、および、
アンテナの給電条件を選択する給電条件選択部を有する、請求項１ないし８のいずれかに記載の無線中継器。
本発明の請求項１０に係る無線中継器は、
偏波面判別部が、電子センサー部を有する、請求項９に記載の無線中継器である。
本発明の請求項１１に係る無線中継器は、
偏波面判別部は基板部に接続されている、請求項９に記載の無線中継器である。
本発明の請求項１２に係る無線中継器は、
偏波面判別部は物理スイッチである、請求項１１に記載の無線中継器である。
本発明の請求項１３に係る無線中継器は、
偏波面判別部は単一の物理スイッチである、請求項１２に記載の無線中継器である。
本発明の請求項１４に係る無線中継器は、
偏波面判別部はアンテナ部に接続されている、請求項９に記載の無線中継器である。
本発明の請求項１５に係る無線中継システムは、
基地局アンテナと電磁波の送受信を行うドナーユニット、
通信端末と電磁波の送受信を行うサービスユニット、および、
ドナーユニットとサービスユニットを接続する接続部を備え、
ドナーユニットおよびサービスユニットの少なくとも一方が、請求項１ないし８のいずれかに記載の無線中継器を備える、無線中継システムである。
本発明は、以上の構成により、例えば、基地局の偏波面がＶＨ偏波または±４５°偏波である場合でも、いずれの場合も同じ設計のアンテナを利用することができ、設計時間の削減・量産コスト削減などのコスト面のメリットを享受できる。
上記のようにアンテナ部を設計することで、ＶＨ偏波、±45°偏波のいずれの偏波面も、同じ設計のアンテナを利用することができ、設計時間の削減・量産コスト削減などのコスト面のメリットを享受できる。例えば、５Ｇ基地局に対し従属的な５Ｇ無線中継器用のアンテナにおいて、アンテナとダウンコンバータを個別かつ適切に設計することにより、設計の簡易化および量産コストの低減が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
本発明の一実施例における無線中継器の構成例を示す。
本発明の一実施例における無線中継器の構成例を示す。
本発明の一実施例における無線中継器の構成例を示す。
本発明の一実施例における無線中継器の構成例を示す。
本発明の一実施例における無線中継器の構成例を示す。
本発明の一実施例における無線中継器の構成例を示す。
本発明の一実施例における無線中継器の構成例を示す。
本発明の一実施例における無線中継器の構成例を示す。
本発明の一実施例における無線中継器の構成例を示す。
本発明の一実施例における無線中継器の構成例を示す。
本発明の一実施例における無線中継器の構成例を示す。
本発明の一実施例における無線中継器の構成例を示す。
本発明の一実施例における無線中継器の構成例を示す。
本発明の一実施例における無線中継器の構成例を示す。
本発明の一実施例における無線中継器の構成例を示す。
本発明の一実施例における無線中継器の構成例を示す。
本発明の一実施例における無線中継器の構成例を示す。
本発明の一実施例における無線中継器の構成例を示す。
本発明の一実施例における無線中継器の構成例を示す。
本発明の一実施例における無線中継器の構成例を示す。
本発明の一実施例における無線中継器の構成例を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
図１は、本発明の一実施例における無線中継器１００の構成例を示す。
無線中継器１００は、互いに偏波面の異なる２つの偏波に対応する第一アンテナ１１０および第二アンテナ１２０、および、基板部１４０、を有する。
本実施例における基板部１４０は、アップ／ダウンコンバータを有する。
【０００８】
また、無線中継器１００は、第一アンテナ１１０および第二アンテナ１２０を９０°以上回転させる偏波回転機構１３０を備える。１８０°以上回転できる偏波回転機構１３０、あるいは、無制限に回転できる偏波回転機構１３０がより望ましい。
これにより、ＶＨ偏波および±４５°偏波など、２以上の偏波にも対応が可能となる。
基板部１４０はアンテナに対し平行であるが、T字型など垂直に配置してもよい。
【０００９】
本実施例では、第一アンテナ１１０および第二アンテナ１２０は、ともに単一偏波で設計され、設置回転角度に応じて偏波を設定する。つまり、第一アンテナ１１０および第二アンテナ１２０は同一の設計で、任意の偏波角度に設定可能である。
本実施例では、第一アンテナ１１０および第二アンテナ１２０は２８ＧＨｚ帯のＡｉＰ（Antenna In Package）である。ＡｉＰとは、複数のアンテナ素子から成るアレーアンテナと、アンテナ給電条件（振幅、位相）を自由に設定可能な送受信フロントエンドを含むＩＣが同一基板上に実装されたアンテナ装置である。
【００１０】
第一アンテナ１１０は、図２に示されるように、水平配置により＋45°偏波に対応し、第二アンテナ１２０は水平配置により－45°偏波に対応する。これに対し、第一アンテナ１１０は、図３に示されるように、－45°配置により水平偏波に対応し、第二アンテナ１２０は＋45°配置により垂直偏波に対応する。以上のように、±45°偏波共用構成およびV/H 偏波共用構成の双方を実現することができる。
本実施例では、第一アンテナ１１０および第二アンテナ１２０、つまり、アンテナ部と、アップ／ダウンコンバータ部、つまり基板部１４０を、個別に設計・製作し、それぞれに、例えば同軸コネクタなど、高周波数帯でのインタフェースが設けられている。
本構成により、例えば、図４に示されるような、ＢＳ／ＵＥｓともにＭＩＭＯ通信のため２本の直交２偏波アンテナを用いる場合にも、対応が可能となり、５G規格における、２８GHｚ帯などのミリ波帯移動通信システム用無線中継器１００用アンテナの偏波設定も容易となる。
（【００１１】以降は省略されています）

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