JP3453694B2 - Dual frequency antenna - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は１つのアンテナ装置
に２つの異なる周波数で用いる２周波共用アンテナに関
し、２つの無線システム用のアンテナを共用し、かつそ
れぞれのシステムに要求されるアンテナ特性を同時に満
たすアンテナを実現することに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dual frequency shared antenna used for two different frequencies in one antenna device, and shares two antennas for wireless systems and simultaneously achieves antenna characteristics required for each system. It is about realizing a satisfying antenna.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図３は従来の無給電素子を用いたアンテ
ナ装置の例を示したものである［刈込、“金属円筒をか
ぶせて無給電素子としたマイクロストリップアンテ
ナ、”１９９５年電子情報通信学会通信ソサイエティ大
会、Ｂ−５１、１９９５］。ここで、２はマイクロスト
リップアンテナ、１１は金属筺体、１２は誘電体基板で
あり、１３は給電点を示している。2. Description of the Related Art FIG. 3 shows an example of an antenna device using a conventional parasitic element [Mowing, "Microstrip antenna as a parasitic element covered with a metal cylinder," 1995 Electronic Information Communication. Society Communication Society Conference, B-51, 1995]. Here, 2 is a microstrip antenna, 11 is a metal housing, 12 is a dielectric substrate, and 13 is a feeding point.
【０００３】本アンテナはマイクロストリップアンテナ
（２）の周囲に円筒状の金属筺体（１１）を覆うこと
で、無給電素子として動作させアンテナ全体の広帯域化
とオムニ特性を実現するアンテナの一例を示したもので
ある。本アンテナは１つの周波数における動作特性の改
善のために無給電素子を使用したものであり、２周波で
使用することはできないという欠点があった。The present antenna is an example of an antenna that covers a microstrip antenna (2) with a cylindrical metal housing (11) to operate as a parasitic element to realize a wide band and omni characteristics of the entire antenna. It is a thing. This antenna uses a parasitic element in order to improve operating characteristics at one frequency, and has a drawback that it cannot be used at two frequencies.
【０００４】図４は従来のモノポールアンテナ［電子情
報通信学会編、“アンテナ工学ハンドブック、”３．
１．２節、コロナ社（昭５５年）］を示している。ここ
で、４は棒状アンテナ励振源、６は棒状アンテナ地板で
あり、１４はモノポールアンテナを示している。FIG. 4 shows a conventional monopole antenna [edited by Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, "Antenna Engineering Handbook," 3.
Section 1.2, Corona (1980)] is shown. Here, 4 is a rod-shaped antenna excitation source, 6 is a rod-shaped antenna ground plane, and 14 is a monopole antenna.
【０００５】同図はモノポールアンテナの例を示したも
のであり、本アンテナは使用周波数の波長によりアンテ
ナ長は決まってしまうため、アンテナ給電点に整合回路
を用いることなく複数の周波数で共用することは基本的
に不可能であるという欠点がある。また整合回路を用い
て複数の周波数で共用する場合は、それぞれの周波数に
おいて独立にアンテナ指向特性を設計し、または制御す
ることはできないという欠点があった。This figure shows an example of a monopole antenna. Since the antenna length of this antenna is determined by the wavelength of the used frequency, it is shared by a plurality of frequencies without using a matching circuit at the antenna feeding point. It has the disadvantage that it is basically impossible. Further, when a matching circuit is used to share a plurality of frequencies, there is a drawback that the antenna directivity characteristics cannot be designed or controlled independently at each frequency.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記欠点を改
善し、平面アンテナの地板をもう一つのアンテナの無給
電素子として動作させることにより、異なる２種の周波
数において筒状のアレーアンテナと筒状中心放射器によ
る無給電素子付きアンテナを共用する２周波共用アンテ
ナを提供することを目的とする。DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned drawbacks and operates the base plate of a planar antenna as a parasitic element of another antenna, whereby a cylindrical array antenna and a cylindrical array antenna are used at two different frequencies. It is an object of the present invention to provide a dual frequency shared antenna which shares an antenna with a parasitic element by a circular center radiator.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、円筒状無給電素子を具備したアンテナ装置
において、平面アンテナを用いた円筒状又は多角形状に
構成された第一のアンテナと、第一のアンテナの筺体の
ほぼ中央部に第一のアンテナの動作周波数に比べ、低い
周波数において動作する径の小さい第二のアンテナを配
置し、第一のアンテナの地板長を第二のアンテナの動作
周波数の自由空間波長のほぼ２分の１とすることを特徴
とする。従来技術とは平面アンテナの地板を異なるアン
テナの無給電素子として用いることが異なる。The present invention for achieving the above object provides, in an antenna device provided with a cylindrical parasitic element, a first antenna formed in a cylindrical or polygonal shape using a planar antenna. And, a second antenna with a small diameter that operates at a lower frequency than the operating frequency of the first antenna is arranged almost in the center of the housing of the first antenna, and the ground plane length of the first antenna is set to the second. It is characterized in that the operating frequency of the antenna is approximately one half of the free space wavelength. It differs from the prior art in that the ground plane of a planar antenna is used as a parasitic element of a different antenna.
【０００８】または、上記アンテナ装置において、該平
面アンテナが少なくとも２素子以上の素子アンテナを同
時に給電することを特徴とする。従来技術とは異なる２
周波においてビームアンテナと棒状アンテナを組み合わ
せた点が異なる。Alternatively, in the above antenna device, the planar antenna feeds at least two element antennas at the same time. 2 different from the conventional technology
The difference is that the beam antenna and the rod-shaped antenna are combined at the frequency.
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】図１は本発明の第一の実施例を示
す図である。ここで、１はアンテナ筺体、２はマイクロ
ストリップアンテナ、３は棒状アンテナ、４は棒状アン
テナ励振源、５は平面アンテナ接続コネクタ、６は棒状
アンテナ地板、７は平面アンテナ地板接続点、８は平面
アンテナ励振源、９は平面アンテナ地板であり、１０は
平面アンテナ基板を示している。1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention. Here, 1 is an antenna housing, 2 is a microstrip antenna, 3 is a rod-shaped antenna, 4 is a rod-shaped antenna excitation source, 5 is a flat antenna connection connector, 6 is a rod-shaped antenna ground plane, 7 is a flat antenna ground plane connection point, and 8 is a plane. An antenna excitation source, 9 is a plane antenna ground plane, and 10 is a plane antenna substrate.
【００１０】本実施例は平面アンテナによるセクタアン
テナを構成し、かつ平面アンテナ構成に要する円筒状地
板により平面アンテナに対し低い周波数の棒状アンテナ
を実現した例を示したものである。同図（ａ）は本２周
波共用アンテナの概形を、同図（ｂ）は本アンテナ装置
を上面から見た図を示している。同図（ａ）から円筒表
面にマイクロストリップアンテナ（２）により構成され
た平面アンテナが作り込まれている。上記平面アンテナ
を構成するために必要である円筒状の地板を上記棒状ア
ンテナ（３）で使用する周波数の自由空間波長のほぼ２
分の１の長さとすることにより、無給電素子として動作
させることができる。本アンテナは平面アンテナにより
セクタアンテナやフェーズドアレーが構成でき、同時に
中心部の放射素子は無給電素子により広帯域化やビーム
成形が可能となる。これにより、比較的高い周波数を用
いるシステムにおいてはビームアンテナを実現でき、周
波数の低いシステムにおいては一般的に使用されている
オムニアンテナとなり、かつ無給電素子により広帯域化
が実現できる。This embodiment shows an example in which a sector antenna is formed by a plane antenna, and a rod-shaped antenna having a lower frequency than that of the plane antenna is realized by a cylindrical ground plate required for the plane antenna structure. The figure (a) has shown the schematic of this dual frequency antenna, and the figure (b) has shown the figure which looked at this antenna device from the upper surface. As shown in FIG. 3A, a planar antenna composed of a microstrip antenna (2) is formed on the cylindrical surface. The cylindrical ground plane necessary for constructing the planar antenna is approximately 2 times the free space wavelength of the frequency used in the rod antenna (3).
By making the length one-half, it can be operated as a parasitic element. This antenna can be composed of a plane antenna such as a sector antenna or a phased array, and at the same time, the radiation element at the center can be broadened and beam-formed by a parasitic element. As a result, a beam antenna can be realized in a system that uses a relatively high frequency, an omni antenna that is generally used in a system that has a low frequency, and a wide band can be realized by a parasitic element.
【００１１】また本アンテナの平面アンテナの構成は円
筒状のみでなく多角形による構成も可能である。図２に
平面アンテナを１２角形状に組み合わせた構成例を示
す。同図（ａ）は概形を、図（ｂ）は上面から見た図を
示している。本構成における平面アンテナは１２角柱の
１辺により１セクタを構成することや、複数の辺上に存
在する平面アンテナを同時に給電することによりセクタ
アンテナを構成することも考えられる。Further, the configuration of the planar antenna of the present antenna is not limited to a cylindrical shape, and a polygonal configuration is also possible. FIG. 2 shows a configuration example in which planar antennas are combined into a dodecagonal shape. The figure (a) has shown the schematic shape and the figure (b) has shown the figure seen from the upper surface. In the planar antenna in this configuration, one sector may be configured by one side of a dodecagonal prism, or a sector antenna may be configured by simultaneously feeding the planar antennas existing on a plurality of sides.
【００１２】以上のことから、本構成により２種の周波
数において動作するアンテナを特別作り込むことなく、
２つの用途を融合させた２周波共用アンテナを実現する
ことができる。From the above, according to this configuration, without specially building an antenna that operates at two kinds of frequencies,
It is possible to realize a dual frequency shared antenna that fuses two applications.
【００１３】[0013]
【発明の効果】本発明は、筒状無給電素子を具備したア
ンテナ装置において、平面アンテナを用いた円筒状又は
多角形状に構成された第一のアンテナと、第一のアンテ
ナの筺体のほぼ中央部に第一のアンテナの動作周波数に
比べ、低い周波数において動作する径の小さい第二のア
ンテナを配置し、第一のアンテナの地板長を第二のアン
テナの動作周波数の自由空間波長のほぼ２分の１とする
ことを特徴とする。従来技術とは平面アンテナの地板を
異なるより低い周波数で用いるアンテナの無給電素子と
して用いることが異なる。従って、円筒状に構成された
平面アンテナにより任意の指向特性が実現でき、同時に
中心導体を放射器として使用するアンテナにおいては無
給電素子として動作させることができる。これにより、
２つの周波数のアンテナを効率的に組み合わせることが
可能となり、使用周波数の異なる２種のシステムに適し
たアンテナを共用できるという効果が得られる。According to the present invention, in an antenna device provided with a cylindrical parasitic element, a cylindrical or polygonal first antenna using a planar antenna and substantially the center of the housing of the first antenna are provided. A second antenna with a small diameter that operates at a lower frequency than the operating frequency of the first antenna is arranged in the section, and the ground plane length of the first antenna is set to approximately 2 of the free space wavelength of the operating frequency of the second antenna. It is characterized in that it is reduced to one-half. It differs from the prior art in using the ground plane of the planar antenna as a parasitic element of the antenna used at different lower frequencies. Therefore, an arbitrary directional characteristic can be realized by the planar antenna having a cylindrical shape, and at the same time, an antenna using the central conductor as a radiator can be operated as a parasitic element. This allows
It is possible to efficiently combine antennas of two frequencies, and it is possible to obtain an effect that an antenna suitable for two types of systems having different frequencies used can be shared.
【００１４】さらに、上記アンテナ装置において、該平
面アンテナが少なくとも２素子以上の素子アンテナを同
時に給電することを特徴とする。従来技術とは異なる２
周波においてビームアンテナとオムニアンテナを組み合
わせた点が異なる。従って、２つのシステムにそれぞれ
対応したアンテナの組み合わせを一つのアンテナで実現
することができる。これにより、アンテナ装置の低コス
ト化を実現するという効果が得られる。Further, in the above antenna device, the planar antenna feeds at least two element antennas at the same time. 2 different from the conventional technology
The difference is that a beam antenna and an omni antenna are combined in terms of frequency. Therefore, it is possible to realize a combination of antennas corresponding to two systems with one antenna. As a result, the effect of reducing the cost of the antenna device can be obtained.
【図１】本発明の第一の実施例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第一の実施例を追加説明する図であ
る。FIG. 2 is a diagram for additionally explaining the first embodiment of the present invention.
【図３】従来の無給電素子付きアンテナの構成を示す図
である。FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a conventional antenna with a parasitic element.
【図４】従来の棒状アンテナの構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a conventional rod-shaped antenna.
１ アンテナ筺体 ２ マイクロストリップアンテナ ３ 棒状アンテナ ４ 棒状アンテナ励振源 ５ 平面アンテナ接続コネクタ ６ 棒状アンテナ地板 ７ 平面アンテナ地板接続点 ８ 平面アンテナ励振源 ９ 平面アンテナ地板 １０ 平面アンテナ基板 １１ 金属筺体 １２ 誘電体基板 １３ 給電点 １４ モノポールアンテナ 1 antenna housing 2 microstrip antenna 3 bar antenna 4 Rod antenna excitation source 5 Flat antenna connector 6 Bar antenna ground plane 7 Planar antenna ground plane connection point 8 Planar antenna excitation source 9 Plane antenna ground plane 10 Planar antenna board 11 metal housing 12 Dielectric substrate 13 feeding points 14 monopole antenna
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鹿子嶋 憲一 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日 本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−272806（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−327345（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−262307（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−32347（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01Q 21/28 H01Q 1/44 H01Q 19/32 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Kenichi Kagoshima 3-19-2 Nishishinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo Nihon Telegraph and Telephone Corporation (56) Reference JP-A-2-272806 (JP, A) JP-A-5-327345 (JP, A) JP-A-3-262307 (JP, A) JP-A-8-32347 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01Q 21/28 H01Q 1/44 H01Q 19/32
Claims (4)
有する第１のアンテナと、 該第１のアンテナの筒のほぼ中央部に第１のアンテナの
動作周波数に比べ低い周波数で動作する細長の第２のア
ンテナを筒の軸にほぼ平行に配置し、 第１のアンテナの地板長を第２のアンテナの動作周波数
の自由空間波長のほぼ１／２とし、 前記第１のアンテナはその動作周波数で動作すると共に
その地板が第２のアンテナに対する筒状無給電素子とし
て動作し、 第１のアンテナ及び第２のアンテナの動作周波数で動作
することを特徴とする２周波共用アンテナ。1. A first antenna having a cylindrical shape and having a planar antenna on the surface thereof, and an elongated member which operates at a frequency lower than the operating frequency of the first antenna in substantially the center of the cylinder of the first antenna. The second antenna of is arranged substantially parallel to the axis of the cylinder, and the ground plane length of the first antenna is set to be approximately ½ of the free space wavelength of the operating frequency of the second antenna. A dual-frequency antenna, wherein the ground plane operates as a tubular parasitic element for the second antenna while operating at a frequency, and operates at the operating frequencies of the first antenna and the second antenna.
素子アンテナを同時に給電することを特徴とする請求項
１記載の２周波共用アンテナ。2. The dual frequency antenna according to claim 1, wherein the planar antenna feeds at least two element antennas at the same time.
記載の２周波共用アンテナ。3. The first antenna has a cylindrical shape.
The dual-frequency shared antenna described.
１記載の２周波共用アンテナ。4. The dual frequency antenna according to claim 1, wherein the first antenna is a polygonal prism.
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Cited By (1)
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1996
- 1996-07-30 JP JP21594396A patent/JP3453694B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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