JP2007295277A - Antenna device - Google Patents
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Abstract
【課題】 形状を大きくすることなくビーム幅の減少を図ることが可能なアンテナ装置を提供する。
【解決手段】 水平に向く形態で水平方向に所定の間隔で配列する第1、第2のダイポール素子(31,41)を備える。第1、第2のダイポール素子(31,41)は、外側に位置する素子導体(31a,41a)の長さを内側に位置する素子導体(31b,41b)の長さよりも大きく設定している。
【選択図】 図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an antenna device capable of reducing the beam width without increasing the shape.
SOLUTION: First and second dipole elements (31, 41) arranged in a horizontal direction at a predetermined interval in a horizontally oriented form are provided. In the first and second dipole elements (31, 41), the lengths of the element conductors (31a, 41a) located outside are set larger than the lengths of the element conductors (31b, 41b) located inside. .
[Selection] Figure 1
Description
本発明はアンテナ装置に関し、特に、移動体通信の基地局に適用して好適なアンテナ装置に関するものである。 The present invention relates to an antenna device, and more particularly to an antenna device suitable for application to a mobile communication base station.
移動体通信では、周波数利用効率を向上させるために、1つの基地局がカバーするエリアを扇状のセクタゾーンに分割するようにしている。このようにヱリアゾーンを扇状に分割するためには、基地局用のアンテナ装置として、希望する扇状の範囲のみに電波を放射する指向性アンテナ装置を用いる必要がある。 In mobile communication, in order to improve frequency utilization efficiency, an area covered by one base station is divided into sector sectors. Thus, in order to divide the rear zone into a fan shape, it is necessary to use a directional antenna device that radiates radio waves only in a desired fan-shaped range as an antenna device for a base station.
そこで、6セクタゾーンの構成では、セクタ分割角度(60°)に対応した水平面のビーム幅(60°ビーム)を有するアンテナ装置が使用されるが、ユーザ数の増加に伴い、さらなる加入者容量の増大を目的に、基地局用アンテナ装置の水平面のビーム幅を45°にする研究が行われている(例えば、非特許文献1を参照)。
Therefore, in the 6-sector zone configuration, an antenna device having a horizontal beam width (60 ° beam) corresponding to the sector division angle (60 °) is used. However, as the number of users increases, the subscriber capacity increases. For the purpose of increasing, research has been conducted to make the beam width of the horizontal plane of the base
水平偏波用アンテナ装置の水平面内のビーム幅を例えば45°まで狭めるには、約0.5λ0(λ0は使用周波数帯域の中心周波数の波長)の長さを有する2個のダイポール素子を水平方向に約0.72λ0の聞隔をおいて配列する必要があるので、アンテナ装置の形状が大きくなる。
一般に、アンテナ装置は、屋外に設置することを想定して誘電体カバーの中に収納する。そして、風圧荷重を軽減するため、上記誘電体カバーとして円筒形のものを使用することが多い。上記のように、アンテナ装置の形状が大きくなると、上記誘電体カバーとして径の大きなものを必要とし、上記の例では、径が1.21λ0以上のものを使用することになる。
In order to reduce the beam width in the horizontal plane of the horizontally polarized antenna device to 45 °, for example, two dipole elements having a length of about 0.5λ 0 (λ 0 is the wavelength of the center frequency of the used frequency band) are used. it is necessary to sequence at a聞隔about 0.72Ramuda 0 in the horizontal direction, the shape of the antenna device is increased.
In general, the antenna device is housed in a dielectric cover assuming that it is installed outdoors. In order to reduce the wind pressure load, a cylindrical cover is often used as the dielectric cover. As described above, the shape of the antenna device is increased, the dielectric cover requires diameter large as in the above example, the diameter will be using those 1.21Ramuda 0 or more.
直径の大きな円筒形のカバーに収納したアンテナ装置は、鉄塔上部など基地局設備の簡易化を阻害し、また風圧荷重も増大させる。そこで、水平偏波用アンテナを小型化するために、上記2個のダイポール素子の配列間隔を狭めることが考えられる。しかし、ダイポール素子の配列間隔と水平面内ビーム幅の関係を示す図19から明らかなように、上記各ダイポール素子の間隔を狭めると、ビーム幅が拡大して水平面内で45°ビームを得ることができなくなる。 An antenna device housed in a cylindrical cover with a large diameter hinders simplification of base station facilities such as the upper part of a steel tower, and also increases wind pressure load. Therefore, in order to reduce the size of the horizontally polarized antenna, it is conceivable to reduce the arrangement interval of the two dipole elements. However, as is clear from FIG. 19 showing the relationship between the arrangement interval of the dipole elements and the beam width in the horizontal plane, when the interval between the dipole elements is reduced, the beam width is increased to obtain a 45 ° beam in the horizontal plane. become unable.
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、形状を大きくすることなくビーム幅の減少を図ることが可能なアンテナ装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of such a situation, and an object thereof is to provide an antenna device capable of reducing the beam width without increasing the shape.
本発明に係るアンテナ装置は、水平に向く形態で水平方向に所定の間隔で配列する第1、第2のダイポール素子を備える。前記第1、第2のダイポール素子は、外側に位置する素子導体の長さを内側に位置する素子導体の長さよりも大きく設定され、これにより上記目的が達成される。 The antenna device according to the present invention includes first and second dipole elements arranged in a horizontal direction at a predetermined interval in a horizontal direction. In the first and second dipole elements, the length of the element conductor located on the outside is set larger than the length of the element conductor located on the inside, thereby achieving the above object.
前記第1、第2のダイポール素子は、同一もしくは個別の誘電体基板に形成することができる。この場合、前記第1、第2のダイポール素子における前記外側に位置する素子導体および内側に位置する素子導体は、それらが傘状をなすように折り曲げても良い。そして、前記外側に位置する素子導体の先端部は、誘電体カバーの内周面に沿うように曲線状に形成することができる。さらに、前記誘電体基板には、バランを含む給電系を形成しても良い。 The first and second dipole elements can be formed on the same or separate dielectric substrates. In this case, the element conductor located on the outside and the element conductor located on the inside of the first and second dipole elements may be bent so as to form an umbrella shape. And the front-end | tip part of the element conductor located in the said outer side can be formed in a curve shape so that the inner peripheral surface of a dielectric cover may be followed. Furthermore, a power supply system including a balun may be formed on the dielectric substrate.
上記アンテナ装置は、複数個配列することによりアレー化することができる。
また、垂直に向く形態で水平方向に所定の間隔で配列するように誘電体基板に形成された3個以上のダイポール素子と、分岐点から前記ダイポール素子の配列方向に分岐する形態で前記誘電体基板に形成され、一方の分岐線路に少なくとも1個以上の前記ダイポール素子が接続されるとともに、他方の分岐線路に少なくとも2個以上の前記ダイポール素子が接続された給電線路と、を備えてなる垂直偏波用アンテナ装置を上記アンテナ装置と組み合わせて、垂直・水平偏波共用アンテナ装置を構成することも可能である。
そして、この垂直・水平偏波共用アンテナ装置も、複数個配列することによりアレー化することができる。
もちろん、上記各アンテナ装置は、反射板を併設して指向性を調整することも可能である。
The antenna device can be arrayed by arranging a plurality of antenna devices.
Also, three or more dipole elements formed on the dielectric substrate so as to be arranged in the horizontal direction at a predetermined interval in a vertically oriented form, and the dielectric in a form branched from the branch point in the arrangement direction of the dipole elements. A vertical line formed on a substrate and having at least one or more dipole elements connected to one branch line and at least two or more dipole elements connected to the other branch line It is also possible to configure a vertical / horizontal polarization antenna device by combining a polarization antenna device with the antenna device.
The vertical / horizontal polarization shared antenna apparatus can also be arrayed by arranging a plurality of antenna apparatuses.
Of course, each antenna device can also be adjusted in directivity by providing a reflector.
本発明に係るアンテナ装置は、水平面内ビーム幅の減少と小型化の双方を実現することが可能である。したがって、移動体通信の基地局に用いるアンテナ装置として有効である。 The antenna device according to the present invention can realize both reduction in beam width in the horizontal plane and miniaturization. Therefore, it is effective as an antenna device used in a mobile communication base station.
図1は、本発明に係るアンテナ装置の第1の実施形態を示す立面図である。このアンテナ装置10は、誘電体基板20にプリント形成した2個のダイポールアンテナ部30,40を備えている。
一方のダイポールアンテナ部30は、誘電体基板20の一方の面に形成したダイポール素子31および接地導体32a,32bと、上記誘電体基板20の他方の面にプリント形成した給電線路導体33とを備えている。
FIG. 1 is an elevational view showing a first embodiment of an antenna device according to the present invention. The
One
ダイポール素子31は、素子導体31a,31bからなり、誘電体基板20の一端(図における上端)に沿って形成されている。素子導体31a,31bは互いの長さが相違し、本実施形態では、外側(図における左方)の素子導体31aの長さLaが約0.21λ0(λ0は使用周波数帯域の中心周波数の波長)に、また、内側(図における右方)の素子導体31bの長さLbが約0.19λ0にそれぞれ設定されている。
接地導体32a,32bは、素子導体31a,31bの給電点部位を始端としてそれぞれ該素子導体31a,31b対して直角な方向(図における下方向)に延びている。すなわち、この接地導体32a,32bは、それら間に長さ約0.25λのスリット34が形成されるように、誘電体基板20の他端(図における下端)まで延びている。
The
The
給電線路導体33は、接地導体32bの背面に対向する形態で誘電体基板20の下端から素子導体31bの給電点部位の背後まで延び、さらに、そこから先の部分が素子導体31a側に折れ曲がって上記スリット34の上部を横切った後、誘電体基板20の下端に向って延びるように形成されている。つまり、給電線路導体33は、ダイポール素子31の中心部分を頂上として折返す略逆U字形状を有している。この給電線路導体33において、素子導体31bの給電点部位からその先端に至る長さは約0.25λ0に設定されている。なお、給電線路導体33の先端側半部は、折返すことなく素子導体31aに沿って延設しても良い。この場合、給電線路導体33がL字形を有することになる。
The
他方のダイポールアンテナ部40は、上記ダイポールアンテナ部30のダイポール素子31、接地導体32a,32b、給電線路導体33およびスリット34に対応するダイポール素子41、接地導体42a,42b、給電線路導体43およびスリット44を誘電体基板20に形成した構成を有し、ダイポールアンテナ30から水平方向にDだけ間隔を置いて設けられている。この実施の形態において、上記間隔Dは約0.5λ0に設定されている。
ダイポール素子41の素子導体41a,41bは、ダイポール素子31の素子導体31a,31bに対して線対称に位置し、したがって、長い側の素子導体41aが外側(誘電体基板20の右端側)に位置するとともに、短い側の素子導体41bが内側(第1のダイポールアンテナ部30側)に位置している。
The other
The
上記誘電体基板20は、その下端が図示していない給電用の誘電体基板に対して鉛直に当接される。そして、この給電用の誘電体基板にプリント形成された2分配給電線路に上記給電線路導体33,43の基端が接続されるとともに、該誘電体基板にプリント形成された接地導体に上記接地導体32a,32bおよび42a,42bが接続される。このように、上記ダイポールアンテナ部30および40は、給電用の誘電体基板を介して給電される。
The lower end of the
本実施形態におけるダイポールアンテナ部30は、接地導体32a,32bがスリット34によって分けられているので、これらの接地導体32a,32bに流れる電流の向きが逆になる。そして、接地導体32a,32bの基端部には電流が流れないので、該接地導体32a,32bと給電線路導体33からなる給電系は、電位を変換するバラン(平衡・不平衡変換器)を含むことになる。他方のダイポールアンテナ部40の対応する給電系も同様である。上記給電系は、オープンバラン構成ではなくて、交差給電構成でも良い。
In the
なお、ダイポールアンテナ部30,40を1つの誘電体基板20に設ける代わりに、これらを個別の誘電体基板に設けるようにしても良い。また、必要に応じて、上記給電用の誘電体基板の背部に平坦な形状もしくは両端部をダイポールアンテナ部30および40側に立ち上げた断面コ字状の反射板(図示せず)を配設することができる。
Instead of providing the
次に、本実施形態に係るアンテナ装置10の作用について説明する。このアンテナ装置10は、水平偏波を送受するように、誘電体基板20が水平になる形態で実装される。
図2は、比較例として上記ダイポールアンテナ部30,40の配列間隔DをD≒0.5λ0に設定し、上記素子導体長La,LbをLa=Lb≒0.25λ0に設定したアンテナ装置の水平面内の合成指向性を例示し、図3および図4は、同条件での各ダイポールアンテナ部30,40単体の水平面内の振幅指向性および位相指向性をそれぞれ例示している。
また、図5は、上記ダイポールアンテナ部30,40の配列間隔DをD≒0.5λに設定し、上記素子導体長La,LbをLa≒0.21λ0,Lb≒0.19λ0に設定した本実施形態に係るアンテナ装置10の水平面内の合成指向性を例示し、図6および図7は、同条件での各ダイポールアンテナ部30,40単体の水平面内の振幅指向性および位相指向性をそれぞれ例示したものである。
なお、図3、図4、図6、図7においては、ダイポールアンテナ部30についての特性を実線で、また、ダイポールアンテナ部40についての特性を点線でそれぞれ示している。
Next, the operation of the
FIG. 2 shows, as a comparative example, the arrangement interval D of the
Further, FIG. 5, the die arrangement interval D of the
3, 4, 6, and 7, the characteristic of the
図4と図7の対比から明らかなように、素子導体長La,LbをLa>Lbに設定した本実施形態に係るアンテナ装置10によれば、左右のダイポールアンテナ部30,40の位相指向性の差が、主ビーム方向付近で上記比較例に係るアンテナ装置でのそれよりも大きくなる。
合成指向性は、各ダイポールアンテナ部30,40の振幅指向性と位相指向性により変化するので、ある角度において該各ダイポールアンテナ部30,40の振幅値が同様の場合、逆相に近づくと、その合成指向性が弱くなる。このため、図4の振幅指向性および図4の位相指向性をもつ比較例のアンテナ装置に比して、図7の振幅指向性および図7の位相指向性をもつ本実施形態に係るアンテナ装置10の方が各アンテナ部の合成指向性のビーム幅が狭くなる。すなわち、比較例についてのビーム幅は約53°(図2参照)であるが、本実施形態に係るアンテナ装置のビーム幅は約45°(図5参照)になる。
Contrast As is apparent from FIGS. 4 and 7, according element conductor length L a, the L b in the
Since the combined directivity changes depending on the amplitude directivity and phase directivity of each
以上の説明から明らかなように、本実施形態に係るアンテナ装置10によれば、各ダイポールアンテナ部30,40の配列間隔Dを大きくすることなく狭いビーム幅を得ることができるので、小径(例えば、1.02λ程度)の円筒形カバーに収納することが可能となる。これは、基地局設備の簡易化と風圧荷重の低減を図る上で有利である。
また、本実施形態に係るアンテナ装置10によれば、素子導体長La,Lbの調整による各ダイポールアンテナ部30,40の位相指向性の変化により、図8に示すような比帯域約25%(<1.5)を満足する良好なVSWR(定在波比)特性を実現すること、つまり、広帯域化を図ることが可能となる。
As is clear from the above description, according to the
Further, according to the
なお、誘電体基板20の取付け手段(ブラケット、ネジ等)や接続ケーブルなどの影響のために、各ダイポールアンテナ部30,40の電気的特性が非対称になって、水平面内指向性に歪みを生じるおそれがある。しかし、このような問題は、上記水平面内指向性の歪みが補正されるように予めダイポール素子31,41の素子導体長La,Lbを個別に調整しておくことによって解決される。
It should be noted that due to the influence of the mounting means (brackets, screws, etc.) of the
図9は、本発明に係るアンテナ装置の第2の実施形態を示す。本実施形態のアンテナ装置50は、誘電体基板60にダイポールアンテナ部70、80を設けた構成を有する。
ダイポールアンテナ部70,80は、そのダイポール素子71,81の形状が図1に示すダイポールアンテナ部30,40のダイポール素子31,41と相違する。すなわち、一方のダイポール素子71は、それを構成する外側の素子導体71aおよび内側の素子導体71bが傘状をなすように誘電体基板60の下端側にそれぞれ折り曲げられ、他方のダイポール素子81の素子導体81aおよび81bも同様の形態で折り曲げられている。そして、上記外側素子導体71a,81aは、その先端部外縁が曲線状に形成されている。
上記誘電体基板60は、素子導体71a,81aの外側縁形状に沿うようにその角部が整形されている。
FIG. 9 shows a second embodiment of the antenna device according to the present invention. The
The
The
この実施形態においては、素子導体71a,71bおよび81a,81bの折り曲げ角θが30°に設定されているが、これに限定されない。また、この実施形態では、外側の素子導体71a,81aの長さLaが約0.21λ0に、内側の素子導体71b,81bの長さLbが約0.19λ0に、ダイポールアンテナ部70,80の配列間隔が約0.5λ0にそれぞれ設定されている。なお、上記の長さLa,Lbは、図9の紙面における水平方向ラインへの投影長である。
ダイポールアンテナ部70,80は、ダイポール素子71,81を上記のように形成した点を除き、図1に示すダイポールアンテナ部30,40と共通した構成を有している。 そこで、その共通した構成の部位の各要素には、図1に示す参照符号に対応する参照符号を付してその説明を省略する。
In this embodiment, the bending angle θ of the
The
上記の構成を有するこの第2の実施形態に係るアンテナ装置50は、前記第1の実施形態に係るアンテナ装置10と同様に、図示していない給電用の誘電体基板にプリント形成された2分配給電線路を介して給電することができる。
そして、このアンテナ装置50は、前記アンテナ装置10と同等に作用するので、該装置10と同様の効果(位相指向性の変化によるビーム幅の狭幅化等)を奏する。
The
Since this
上記アンテナ装置50も、図10に示すような円筒状の誘電体カバー90(レドーム)に収容されるが、その際、ダイポールアンテナ部70、80の外側の素子導体71a,81aが傘状に折り曲げられかつその外側縁が曲線状に形成されていることから、その素子導体71a,81aを誘電体カバー90の内周面に接近させることができる。このように、素子導体71a,81aを誘電体カバー90の内周面に接近させると、該カバー90を形成する誘電体が素子導体71a,81aを電気的に大きく見せるような影響を与えるので、該素子導体71a,81aを延長したのと等価な効果が得られる。これは、素子導体71a,81aの長さLaを上記の長さ(約0.21λ0)よりも短縮して、誘電体カバー90の径をさらに縮小化できることを意味している。
The
なお、誘電体基板60の取付け手段(ブラケット、ネジ等)や接続ケーブルなどが各ダイポールアンテナ部30,40の特性に影響を与える場合には、該ダイポールアンテナ部30,40のそれぞれに対する影響度に応じて、その影響が除去されるように上記素子導体71a,81aの一方もしくは双方の長さを適宜微調整することができる。
また、ダイポールアンテナ部70,80を1つの誘電体基板20に設ける代わりに、これらを個別の誘電体基板に設けるようにしても良い。そして、必要に応じて、上記給電用の誘電体基板の背部に平坦な形状もしくは両端部をダイポールアンテナ部30および40側に立ち上げた断面コ字状の反射板(図示せず)を配設することができる。
In addition, when the attachment means (a bracket, a screw, etc.) of the
Further, instead of providing the
図1に示したアンテナ装置10および図2に示したアンテナ装置50は、アレー化することができ、図11は後者のアンテナ装置50の適数個(この例では3個)を所定の間隔で平行配列した本発明の一実施形態に係るアレー構成アンテナ装置100を示している。
このアレー構成アンテナ装置100は、図示していない分配給電線路をプリント形成した給電用誘電体基板110を備え、この給電用誘電体基板110上に個々のアンテナ装置50を立設してある。したがって、個々のアンテナ装置50は、上記分配給電線路を介して同時に給電される。なお、給電用誘電体基板110の背部には、必要に応じて、反射板120が配置される。この反射板120は、両端部に副反射版20aが立ち上げ形成されている。
The
The
図1に示したアンテナ装置10および図9に示した水平偏波用のアンテナ装置50は、偏波共用アンテナ装置を構成するために、垂直偏波用アンテナ装置と組み合わせることができる。図12は、図9に示した水平偏波用のアンテナ装置50に垂直偏波用アンテナ装置130を組み合わせた本発明の一実施形態に係る偏波共用アンテナ装置140を示している。垂直偏波用アンテナ装置130は、水平偏波用のアンテナ装置50から垂直方向(アンテナ装置50の誘電体基板60に垂直な方向)に約0.325λ0離れた位置に配設されている。
The
垂直偏波用アンテナ装置130は、誘電体基板150,160を備えている。誘電体基板150には、4個のダイポール素子151〜154と給電線路155とがプリント形成され、また誘電体基板160には、図示していない給電線路161がプリント形成されている。
誘電体基板150は、ダイポール素子151〜154の長手軸線がアンテナ装置50の誘電体基板60に直交する形態で該誘電体基板60に鉛直に当接している。
The vertically polarized
ダイポール素子151〜154は、互いに平行する形態で配列し、これらの内、外側のダイポール素子151,154の長さは約λa/2に、また、内側のダイポール素子152,153の長さは約λb/2にそれぞれ設定されている。λaは、使用周波数帯域の下限周波数を0.87f0、上限周波数を1.13f0とした場合における、中心周波数f0と下限周波数0.87f0の中間の周波数faの波長である。またλaは、上記中心周波数f0と上限周波数1.13f0の中間の周波数fbの波長である。
The
上記外側のダイポール素子151,154の一方の素子導体151a,154aおよび他方の素子導体151b,154bは、それぞれ誘電体基板150の表面および裏面に形成されている。また、上記内側のダイポール素子152,153の一方の素子導体152a,153aおよび他方の素子導体151b,154bは、それぞれ誘電体基板150の裏面および表面に形成されている。
One
給電線路155は、誘電体基板150の表面および裏面にプリント形成された互いに対向する線路導体からなり、それらの線路導体は、それぞれ分岐点156からダイポール素子151,152側とダイポール素子153,154側とに2分岐している。
そして、ダイポール素子151,152側に延びる表面側の分岐線路導体は、素子導体151a,152bの給電点に接続され、また、ダイポール素子153,154側に延びる表面側の分岐線路導体は、素子導体153b,154aの給電点に接続されている。一方、ダイポール素子151,152側に延びる裏面側の分岐線路導体は、素子導体151b,152aの給電点に接続され、また、ダイポール素子153,154側に延びる裏面側の分岐線路導体は、素子導体153a,154bの給電点に接続されている。
The
The branch line conductor on the surface side extending toward the
上記外側のダイポール素子151,154相互と、内側のダイポール素子152,153相互は、それぞれ上記分岐点156を挟んで対称に位置されている。そして、水平面のビーム幅を約45°にするため、外側のダイポール素子151,154の間隔は約0.84λ0に、内側のダイポール素子152,153の間隔は約0.42λ0にそれぞれ設定されている。したがって、ダイポール素子151,152の間隔およびダイポール素子153,154の間隔は、それぞれ約0.21λ0である。
The
誘電体基板160は、誘電体基板150に直交し、かつ、ダイポール素子151〜154に沿う形態で該誘電体基板150の裏面中央部に当接している。この誘電体基板160には、前記給電線路155の分岐点156に接続された図示していない給電線路が図12における上下方向にプリント形成されている。本実施形態では、この誘電体基板160の給電線路として特性インピーダンス50Ωのものを使用している。
The
この偏波共用アンテナ装置140は、誘電体基板160を挟んで誘電体基板150に対向する誘電体基板170と、該誘電体基板170の背部に設けた反射板180とをさらに備えている。誘電体基板170には、誘電体基板160が当接するとともに、前記アンテナ装置50の誘電体基板60も当接している。この誘電体基板170には、図示していない給電線路がプリント形成されており、上記アンテナ装置50および130は、この給電線路を介して給電される。反射板180は、両アンテナ装置50,130の背部に位置、その両端部には、副反射板180aが立ち上げ形成されている。
This dual-polarized
ところで、移動体通信に適用するアンテナ装置では、1つの入力信号を2つ以上の信号に変換するときの分岐器として、使用有端数帯域の中心周波数の波長の約1/4の長さと適切な特性インピーダンスとを持つインピーダンス整合回路を有した電力分配器を使用する。上記1/4波長インピーダンス整合回路の帯域幅は、アンテナ装置のVSWR特性を良好に保つために、だいたいVSWR1.1以下程度に設計される。1段の1/4波長整合回路の比帯域は、約17%程度であるので、目的の比帯域約25%を実現するには、2段の1/4波長整合回路を使用しなければいけない。 By the way, in an antenna apparatus applied to mobile communication, as a branching unit when converting one input signal into two or more signals, a length of about ¼ of the wavelength of the center frequency of the used fractional band is appropriate. A power divider with an impedance matching circuit with characteristic impedance is used. The bandwidth of the ¼ wavelength impedance matching circuit is designed to be about VSWR 1.1 or less in order to keep the VSWR characteristic of the antenna device good. Since the specific bandwidth of the single-stage quarter-wave matching circuit is about 17%, a two-stage quarter-wave matching circuit must be used to achieve the target specific bandwidth of about 25%. .
しかし、2段の1/4波長整合回路を使用すると、個々の分岐線路における整合回路の長さが約1/2λ0となるので、各分岐線路を含む線路における整合回路の総長が1λ0相当にもなる。このような整合回路を確実に挿入することは、実際上困難である。特に、図12に示す構造のアンテナ装置130では、ダイポール素子151〜154の配置形態にもよるが、給電線路155において1段の1/4波長整合回路も構成できないことがあり得る。
However, when a two-quarter wavelength matching circuit is used, the length of the matching circuit in each branch line is about 1 / 2λ 0 , so the total length of the matching circuit in the line including each branch line is equivalent to 1λ 0. It also becomes. It is practically difficult to reliably insert such a matching circuit. In particular, in the
そこで、上記アンテナ装置130では、給電線路155の分岐点156から分岐する一方および他方の分岐線路導体の特性インピーダンスがそれぞれ上記分岐点156の特性インピーダンスに固定されるように給電線路155を構成している。
すなわち、上記給電線路155は、上記一方および他方の分岐線路導体の特性インピーダンスが、前記誘電体基板160に設けられた給電線路の特性インピーダンスの約2倍になるように構成されている。従って、誘電体基板160の給電線路の特性インピーダンスが50Ωである場合、給電線路155の一方および他方の分岐線路導体の特性インピーダンスがそれぞれ約100Ωに固定されることになる。
これにより、アレイ化されたダイポール素子151〜154への分岐給電が1/4波長整合回路を使用することなく可能になる。
Therefore, in the
That is, the
Thereby, branch feeding to the arrayed
このような構成を有する垂直偏波アンテナ装置130は、誘電体基板160に設けられた給電線路を介して中心周波数f0の高周波信号を入力することによって上記各ダイポール素子151〜154を励振することができる。
このアンテナ装置130によれば、ダイポール素子151〜154を水平方向に平行配列(アレイ化)しているので、水平面のビーム幅を狭く(約45°)しているにも拘わらず、サイドローブレベルの劣化を伴うことなく小型化を図ることができる。以下、その理由について説明する。
The vertically polarized
According to the
アレイ化されていない従来のアンテナ装置は、アンテナ装置130のダイポール素子152,153を取り除いた構成に準じた構成を有する。この従来のアンテナ装置もバックローブを低減するために反射板を設けているが、水平面のビーム幅を例えば約45°程度まで狭くすべく2つのダイポール素子の間隔を拡げた場合、サイドローブレベルの劣化をもたらし、かつ、アンテナ全体の大きさを増加させる。
これに対して、上記アンテナ装置130によれば、水平方向にアレイ化することによって水平面のビーム幅を狭くしているので、サイドローブレベルが該反射板の大きさに依存しなくなる。したがって、図示のような小面積の反射板を使用しても、サイドローブレベルの劣化を生じず、その結果、ビーム幅を狭くした場合でも小型化が可能である。
A conventional antenna device that is not arrayed has a configuration in accordance with a configuration in which the
On the other hand, according to the
また、上記アンテナ装置130によれば、前記したように、給電線路155の各分岐線路導体の特性インピーダンスが誘電体基板160に設けられた給電線路の特性インピーダンスの約2倍に設定されているので、上記給電線路155が周波数特性を持たないことになって広帯域化される。すなわち、図13に示すような比帯域約25%(<1.5)を満足する良好なVSWR(定在波比)特性を実現することが可能となる。
なお、このアンテナ装置130は、ダイポール素子151,154およびダイポール素子152,153をそれぞれ前記中間の周波数faおよびfbに共振するように構成しているが、これも広帯域化に寄与する。すなわち、この構成によれば、全てのダイポール素子151〜154を上記中心周波数f0に共振させる場合よりも広帯域化される。もちろん、全てのダイポール素子151〜154を中心周波数f0に共振させるようにしても、実用上十分な広帯域性を得ることが可能である。
Further, according to the
The
なお、希望するビーム幅によっては上記ダイポール素子151〜154の配列数を変更しても良く。その場合、その配列数に適合するようにそれらのダイポール素子の共振長が設定される。また、給電線路155の分岐点156を中心とする一方および他方の分岐給電導体に同数のダイポール素子を設ける必要はなく、例えば、一方の分岐給電導体に2個のダイポール素子を設け、他方の分岐給電導体に3個のダイポール素子を設けることも可能である。さらに、上記垂直偏波アンテナ装置130は、外側のダイポール素子151,154と内側のダイポール素子152,153とを逆相に給電するように構成しているが、これらを、同相に給電するように構成しても良い。
Depending on the desired beam width, the arrangement number of the
図14は、上記垂直偏波アンテナ装置130は、周波数0.87f0について図14のような水平面内指向性を示し、また、周波数1.13f0について図15のような水平面内指向性を示す。なお,各図において、実線は計算値に基づくものであり、また、点線は実測値に基づくものである。これらの図から明らかなように、このアンテナ装置130によれば、上記各周波数についての水平面のビーム幅を45°近傍まで狭くすることが可能である。
一方、図16および図17は、それぞれ図15および図16に対応する水平偏波アンテナ装置50の水平面内指向性を示している。これらの図から明らかなように、この水平偏波アンテナ装置50も、上記各周波数についての水平面のビーム幅を45°近傍まで狭くすることができる。
したがって、アンテナ装置50,130を組み合わせてなるこの実施の形態に係る偏波共用アンテナ装置140は、移動体通信の基地局に適用する偏波ダイバーシチアンテナ装置として好適である。
FIG. 14 shows that the vertically polarized
On the other hand, FIGS. 16 and 17 show the directivity in the horizontal plane of the horizontally polarized
Therefore, the polarization sharing
図18は、上記偏波共用アンテナ装置140を適数個(この例では3個)配列した本発明の一実施形態に係るアレー構成アンテナ装置200を示している。
このアレー構成アンテナ装置200は、各アンテナ装置140を垂直方向(アンテナ装置50の誘電体基板60に垂直な方向)に約0.65λ0間隔で配列させた構成を有し、かつ、図12に示す誘電体基板170および反射板180に対応する誘電体基板210および反射板220を備えている。
FIG. 18 shows an array
This array
10,50,100,200 アンテナ装置
31,41,71,81 ダイポール素子
30,40,70,80 アンテナ部
90 誘電体カバー
120,180,220 反射板
10, 50, 100, 200
Claims (9)
前記第1、第2のダイポール素子は、外側に位置する素子導体の長さを内側に位置する素子導体の長さよりも大きく設定したことを特徴とするアンテナ装置。 First and second dipole elements arranged in a horizontal direction at a predetermined interval in a horizontal direction,
In the antenna device, the first and second dipole elements are set such that the length of the element conductor located on the outside is set larger than the length of the element conductor located on the inside.
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Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008153967A (en) * | 2006-12-18 | 2008-07-03 | Denki Kogyo Co Ltd | Antenna device |
JP2011087241A (en) * | 2009-10-19 | 2011-04-28 | Nippon Dengyo Kosaku Co Ltd | Antenna, and array antenna |
JP2011244244A (en) * | 2010-05-19 | 2011-12-01 | Denki Kogyo Co Ltd | Polarization diversity antenna |
JP2012005146A (en) * | 2011-08-30 | 2012-01-05 | Nippon Dengyo Kosaku Co Ltd | Polarization shared antenna |
JP2012156992A (en) * | 2010-12-30 | 2012-08-16 | Telekom Malaysia Berhad | Donor antenna of 450 mhz |
JP2013051492A (en) * | 2011-08-30 | 2013-03-14 | Nippon Soken Inc | Antenna device |
CN103700926A (en) * | 2013-12-26 | 2014-04-02 | 广州杰赛科技股份有限公司 | Broadband antenna array element, broadband dual-polarized antenna and system thereof |
JP2014068233A (en) * | 2012-09-26 | 2014-04-17 | Toshiba Corp | Antenna device and electronic apparatus having the antenna device |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0652216U (en) * | 1992-10-30 | 1994-07-15 | 株式会社村田製作所 | Dielectric rod antenna |
JPH11168323A (en) * | 1997-12-04 | 1999-06-22 | Mitsubishi Electric Corp | Multi-frequency antenna device and multi-frequency array antenna device using multi-frequency sharing antenna |
JP2000501912A (en) * | 1995-12-14 | 2000-02-15 | エレクトロマグネチック サイエンスイズ インコーポレイテッド | Dual-polarized array antenna with central polarization controller |
JP2001111326A (en) * | 1999-10-07 | 2001-04-20 | Hideo Suyama | Antenna device |
JP2004165942A (en) * | 2002-11-13 | 2004-06-10 | Denki Kogyo Co Ltd | Dual frequency antenna |
JP2005184526A (en) * | 2003-12-19 | 2005-07-07 | Ntt Docomo Inc | Antenna device |
JP2005203971A (en) * | 2004-01-14 | 2005-07-28 | Ntt Docomo Inc | Antenna device and antenna system |
JP2007060082A (en) * | 2005-08-23 | 2007-03-08 | Nippon Dengyo Kosaku Co Ltd | Multi-frequency antenna |
-
2006
- 2006-04-25 JP JP2006120856A patent/JP4579186B2/en active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0652216U (en) * | 1992-10-30 | 1994-07-15 | 株式会社村田製作所 | Dielectric rod antenna |
JP2000501912A (en) * | 1995-12-14 | 2000-02-15 | エレクトロマグネチック サイエンスイズ インコーポレイテッド | Dual-polarized array antenna with central polarization controller |
JPH11168323A (en) * | 1997-12-04 | 1999-06-22 | Mitsubishi Electric Corp | Multi-frequency antenna device and multi-frequency array antenna device using multi-frequency sharing antenna |
JP2001111326A (en) * | 1999-10-07 | 2001-04-20 | Hideo Suyama | Antenna device |
JP2004165942A (en) * | 2002-11-13 | 2004-06-10 | Denki Kogyo Co Ltd | Dual frequency antenna |
JP2005184526A (en) * | 2003-12-19 | 2005-07-07 | Ntt Docomo Inc | Antenna device |
JP2005203971A (en) * | 2004-01-14 | 2005-07-28 | Ntt Docomo Inc | Antenna device and antenna system |
JP2007060082A (en) * | 2005-08-23 | 2007-03-08 | Nippon Dengyo Kosaku Co Ltd | Multi-frequency antenna |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008153967A (en) * | 2006-12-18 | 2008-07-03 | Denki Kogyo Co Ltd | Antenna device |
JP2011087241A (en) * | 2009-10-19 | 2011-04-28 | Nippon Dengyo Kosaku Co Ltd | Antenna, and array antenna |
JP2011244244A (en) * | 2010-05-19 | 2011-12-01 | Denki Kogyo Co Ltd | Polarization diversity antenna |
JP2012156992A (en) * | 2010-12-30 | 2012-08-16 | Telekom Malaysia Berhad | Donor antenna of 450 mhz |
JP2012005146A (en) * | 2011-08-30 | 2012-01-05 | Nippon Dengyo Kosaku Co Ltd | Polarization shared antenna |
JP2013051492A (en) * | 2011-08-30 | 2013-03-14 | Nippon Soken Inc | Antenna device |
JP2014068233A (en) * | 2012-09-26 | 2014-04-17 | Toshiba Corp | Antenna device and electronic apparatus having the antenna device |
CN103700926A (en) * | 2013-12-26 | 2014-04-02 | 广州杰赛科技股份有限公司 | Broadband antenna array element, broadband dual-polarized antenna and system thereof |
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Publication number | Publication date |
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