JP2002111375A - リニアアレーアンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 放射素子アンテナをグループ化して主ビーム
方向を変えるアンテナにおいて、主ビーム方向を初期チ
ルト角から変えた時のサイドローブの劣化を小さくでき
るリニアアレーアンテナを得る。 【解決手段】 両端のグループの放射素子アンテナ数を
その他のグループの放射素子アンテナ数よりも少なくす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は移動体通信用基地
局アンテナに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５は、移動体通信用基地局アンテナの
動作説明図で、その基地局アンテナの使用される状態を
示す。図５において、１は一つの基地局３がもつサービ
スゾーン、２は離れた位置にある基地局３のサービスゾ
ーン、４は基地局アンテナであり、基地局屋上あるいは
鉄塔上に配置されている。５は、水平方向を示しアンテ
ナの放射特性を示す角度θの基線としている。６は、こ
の基地局アンテナ４からサービスゾーン１はあるいは２
の外縁を見込んだ角度を示し、基地局アンテナ４で必要
とされるビームチルト角θｔに相当する。８は基地局ア
ンテナ４の主ビームを示している。また、７は同一周波
数を使用している他基地局のサービスゾーンへの方向を
示しており、水平方向からの角度はθ１で与えられる。

【０００３】移動体通信用基地局アンテナとして要求さ
れる機能は、自基地局のサービスゾーン内では所要の電
界レベルを実現しつつ、他基地局のサービスゾーンへの
電波干渉を生じないようにすることである。この要求を
満たすため、移動体通信用基地局アンテナの垂直面指向
特性の主ビームを水平面下に傾け、放射電波を自局サー
ビスゾーンに有効に閉じ込めるようにしている。また、
θ１に示す角度領域にあるサイドローブレベルを十分低
くすることにより、他基地局のサービスゾーンへの電波
干渉を低減するようにしている。

【０００４】このようなアンテナとして、従来は図４に
示す「チルトアンテナ」（特開平２−１７４３０２）が
あった。

【０００５】図６において、９は放射素子アンテナ、１
０は固定位相の位相器、１１は電力分配回路、１２は４
つの放射素子アンテナを１つのグループとするサブアレ
ーアンテナ、１３は各サブアレーアンテナの位相を変化
させる移相器、１４はアンテナ給電点ある。

【０００６】ここで他基地局方向のサイドローブレベル
を下げるように指向性合成を行うと図６に示す放射特性
を得る。ここでは、ビームチルト角を１０°としてい
る。しかし、基地局の増設などによりサービスゾーンを
小さくする場合、移相器１３の位相を変えることにより
主ビーム方向を変える必要が出てくる。

【０００７】主ビーム方向を上方に３°変えた場合は図
７（a）に示すようにサイドローブレベルは下がるが、
下方に３°変えた場合は図７（ｂ）に示すようになり、
初期値に対しサイドローブレベルが上昇する。通常、主
ビーム方向を上方に変えることは少なく、むしろ基地局
増設によりサービスゾーンを小型化する必要がある。よ
って、主ビーム方向を下方に変える場合が多い。

【０００８】チルト角を変更する場合にサイドローブレ
ベルが変化するのは、アンテナをグループ化して位相を
変えているためである。全放射素子アンテナを例えばア
ンテナ中心からの距離に比例した分位相を変化させた場
合、放射特性はほぼ平行移動した特性となりサイドロー
ブの劣化はない。

【０００９】これに対し、アンテナをグループ化し位相
を変える場合には、グループ内の放射素子アンテナに
は、グループ化したアンテナの中心位置に比例した位相
変化が一様に与えられる。よって個々に位相を変化させ
た場合と違う励振位相となる。この差分の放射特性が、
個々に位相変化を与えた場合の放射特性と足し合わさ
れ、その結果チルト角を上方に変える場合にはサイドロ
ーブレベルが低下し、下方に変える場合にはサイドロー
ブレベルが上昇する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、移相器
１３の位相を変えることにより、主ビーム方向を変えて
いたが、主ビームを下方に変えると主ビーム上方のサイ
ドローブレベルが上昇するという問題があった。特に第
１，２サイドローブの上昇は他基地局への干渉となって
いた。

【００１１】この発明は、上記問題を解決するためにな
されたもので、放射素子アンテナをグループ化して主ビ
ーム方向を変えるアンテナにおいて、主ビーム方向を初
期チルト角から変えた時のサイドローブの劣化を小さく
することを目的とし、特にチルト角を下方に変えた時の
サイドローブレベルの劣化を小さくすることを目的とす
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】第１の発明によるリニア
アレーアンテナは、複数個の放射素子アンテナを複数個
のグループに分割し、当該グループ単位で上記放射素子
アンテナの位相を変化させるリニアアレーアンテナにお
いて、両端のグループの放射素子アンテナ数をその他の
グループの放射素子アンテナ数より少なくしたものであ
る。

【００１３】第２の発明によるリニアアレーアンテナ
は、一定間隔で直線状に配置された複数ｎ個の放射素子
アンテナと、前記複数の放射素子アンテナを複数ｋ個の
グループに分割し各グループ内で放射素子アンテナを所
定の振幅、位相で給電する給電回路と、前記ｋ個のグル
ープ内に含まれる前記放射素子アンテナの位相をグルー
プ単位ごとに変化させるｋ個の位相制御手段と、前記ｋ
個のグループを所定の振幅で給電する分配回路とを備
え、前記ｋ個の位相制御手段で各放射素子アンテナの位
相を調整して放射特性の主ビーム方向を可変できるリニ
アアレーアンテナにおいて、両端のグループの放射素子
アンテナ数をその他のグループの放射素子アンテナ数よ
り少なくしたものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は、この発明
の実施の形態１を示すリニアアレーアンテナの構成図で
ある。図１において９は放射素子アンテナ、１２はいく
つかの放射素子アンテナをグループとするサブアレーア
ンテナ、１３は各サブアレーアンテナの位相を変化させ
る移相器、１４はアンテナ給電点、１５は各サブアレー
アンテナ内の給電回路、１６は各サブアレーアンテナに
電力を分配する分配回路である。

【００１５】ここでは、両端のグループの放射素子アン
テナ数を３、その他のグループの放射素子アンテナ数を
４としている。従来のアンテナと比較するために放射素
子アンテナ間隔と放射素子数の乗数を同じとする。すな
わちアンテナ長を同じにし比較する。

【００１６】本アンテナにおいても、従来のアンテナと
同様他基地局方向のサイドローブレベルを下げるように
指向性合成を行うと図２に示すような従来のアンテナと
ほぼ同等の放射特性を得る。ここでもビームチルト角は
１０°としている。

【００１７】ここで、移相器１３により、グループ化し
たアンテナの中心位置に比例した位相変化を与え主ビー
ム方向を上方に３°変えると図３（a）に示す放射特性
となり、下方に３°変えると図３（b）に示す放射特性
となる。上方に３°変えた場合、若干のサイドローブレ
ベルの上昇はあるが、そのレベルは従来のアンテナでビ
ーム方向を３°下方にした場合と比較すると小さい。ま
た、下方に３°変えた場合は、第１サイドローブレベル
はほぼ従来のアンテナと同じであるが、第２，３サイド
ローブレベルの劣化はかなり小さいことがわかる。

【００１８】また、両端のグループに与える位相変化量
を、両端の放射素子アンテナとその隣の放射素子アンテ
ナとの中間の位置に比例した量、すなわち他のグループ
と同じ放射素子数があるとして与える変化量とした場
合、主ビーム方向を上方に３°変えると図４（ａ）に示
す放射特性となり、下方に３°変えると図４（ｂ）に示
す放射特性となる。上方に３°変えた場合、第１，２サ
イドローブレベルは上昇するが、下方に３°変えた場合
には第１，２サイドローブレベルは初期値より小さい値
となっている。

【００１９】これは、両端のグループの放射素子アンテ
ナ数を少なくすることにより、個々に位相を変化させた
場合との差分の放射特性がサイドローブレベルに与える
影響が少なくなりまた、下側に主ビームを変えた時に
は、元の放射特性と位相が逆相となっているためであ
る。

【００２０】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば放射素
子アンテナをグループ化して主ビーム方向を変える場合
にも、サイドローブレベルの劣化が小さくすることが出
来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明によるリニアアレーアンテナの実施
の形態１を示すアンテナ構成図である。

【図２】 実施の形態１による初期チルト角放射特性を
示す図である。

【図３】 実施の形態１による主ビーム方向を変えた時
の放射特性を示す図である。

【図４】 実施の形態１による主ビーム方向を変えた時
の放射特性を示す図である。

【図５】 移動体通信用基地局アンテナの動作説明図で
ある。

【図６】 従来のアンテナを示す構成図である。

【図７】 従来のアンテナの初期チルト角放射特性を示
す図である。

【図８】 従来のアンテナの主ビーム方向を変えた時の
放射特性を示す図である。

【符号の説明】

９ 放射素子アンテナ、１０ 固定位相器、１１ 電力
分配回路、１２ サブアレーアンテナ、１３ 移相器、
１５ 給電回路、１６ 分配回路。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数個の放射素子アンテナを複数個のグ
   ループに分割し、当該グループ単位で上記放射素子アン
   テナの位相を変化させるリニアアレーアンテナにおい
   て、両端のグループの放射素子アンテナ数をその他のグ
   ループの放射素子アンテナ数より少なくしたことを特徴
   とするリニアアレーアンテナ。
2. 【請求項２】 一定間隔で直線状に配置された複数ｎ個
   の放射素子アンテナと、前記複数の放射素子アンテナを
   複数ｋ個のグループに分割し各グループ内で放射素子ア
   ンテナを所定の振幅、位相で給電する給電回路と、前記
   ｋ個のグループ内に含まれる前記放射素子アンテナの位
   相をグループ単位ごとに変化させるｋ個の位相制御手段
   と、前記ｋ個のグループを所定の振幅で給電する分配回
   路とを備え、前記ｋ個の位相制御手段で各放射素子アン
   テナの位相を調整して放射特性の主ビーム方向を可変で
   きるリニアアレーアンテナにおいて、両端のグループの
   放射素子アンテナ数をその他のグループの放射素子アン
   テナ数より少なくしたことを特徴とするリニアアレーア
   ンテナ。