JP5514779B2 - Dual polarization antenna - Google Patents
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Description
本発明は、偏波共用アンテナに係わり、特に、屋内の天井などに設置する低姿勢の偏波共用アンテナに関する。 The present invention relates to a dual-polarized antenna, and more particularly to a low-profile dual-polarized antenna installed on an indoor ceiling or the like.
例えば、携帯電話機などの移動無線通信システムにおける基地局アンテナなどには、偏波共用アンテナが使用されており、1つのアンテナで水平偏波と垂直偏波を共用することにより、設備の有効性を図ることが可能である。
このような偏波共用アンテナとして、反射板上に、垂直偏波用の一対のダイポールアンテナ素子と、水平偏波用の一対のダイポールアンテナ素子を形成したものが知られている(下記、特許文献1参照)。
For example, a polarization sharing antenna is used for a base station antenna in a mobile radio communication system such as a cellular phone. By sharing a horizontal polarization and a vertical polarization with one antenna, the effectiveness of the facility is improved. It is possible to plan.
As such a dual-polarized antenna, one in which a pair of dipole antenna elements for vertical polarization and a pair of dipole antenna elements for horizontal polarization are formed on a reflection plate is known (the following patent document). 1).
近年、携帯電話サービスの進展から屋内エリアへのサービスの拡充が行われている。屋内でのアンテナ設置は天井部分が多いため、低姿勢であることが要求される一方、通信品質向上のため偏波ダイバーシチアンテナとすることが要求されている。
しかしながら、従来、天井等に設置され、通路などの細長い閉空間へのサービスに対応した低姿勢で水平面内双方向の指向性を有する偏波共用アンテナは知られていない。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、天井等に設置され、通路などの細長い閉空間へのサービスに対応した低姿勢で水平面内双方向の指向性を有する偏波共用アンテナを提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。
In recent years, the expansion of mobile phone services has been expanded to indoor areas. Since indoor antenna installation has many ceiling parts, it is required to have a low attitude, while a polarization diversity antenna is required to improve communication quality.
However, conventionally, there is no known polarization-sharing antenna that is installed on the ceiling or the like and has a low attitude and bidirectional directivity in a horizontal plane corresponding to service to an elongated closed space such as a passage.
The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to be installed on a ceiling or the like and in a horizontal plane with a low attitude corresponding to service to a narrow closed space such as a passage. The object is to provide a dual-polarized antenna having bidirectional directivity.
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
(1)反射板と、前記反射板上に配置される垂直偏波素子と、前記反射板と所定の間隔をおいて配置される水平偏波素子とを有する偏波共用アンテナであって、前記水平偏波素子は、前記反射板と平行に所定の間隔で配置される第1と第2のダイポールアンテナで構成され、前記垂直偏波素子は、前記反射板と直交する方向に所定の間隔で配置される第1と第2のモノポールアンテナで構成され、前記第1と第2のモノポールアンテナは、前記第1と第2のモノポールアンテナを接続するための連結部により一体の構造で構成され、前記連結部は、前記水平偏波素子よりも前記反射板に近い位置に配置される。
(2)(1)において、前記水平偏波素子を構成する第1と第2のダイポールアンテナは、前記垂直偏波素子を構成する第1のモノポールアンテナと第2のモノポールアンテナとを結ぶ直線の中点に対して点対称に配置されている。
(3)(1)において、前記第1と第2のダイポールアンテナには、逆相の励振電力が入力され、前記第1と第2のモノポールアンテナには、同相の励振電力が入力される。
Of the inventions disclosed in this application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
(1) A polarization sharing antenna having a reflecting plate, a vertical polarization element disposed on the reflection plate, and a horizontal polarization element disposed at a predetermined interval from the reflection plate, The horizontal polarization element is composed of first and second dipole antennas arranged in parallel with the reflector at a predetermined interval, and the vertical polarization element is at a predetermined interval in a direction orthogonal to the reflector. The first and second monopole antennas are arranged, and the first and second monopole antennas are integrated with a connecting portion for connecting the first and second monopole antennas. It is comprised and the said connection part is arrange | positioned in the position near the said reflecting plate rather than the said horizontal polarization element.
(2) In (1), the first and second dipole antennas constituting the horizontal polarization element connect the first monopole antenna and the second monopole antenna constituting the vertical polarization element. They are arranged symmetrically with respect to the midpoint of the straight line.
(3) In (1), opposite-phase excitation power is input to the first and second dipole antennas, and in-phase excitation power is input to the first and second monopole antennas. .
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
本発明によれば、天井等に設置され、通路などの細長い閉空間へのサービスに対応した低姿勢で水平面内双方向の指向性を有する偏波共用アンテナを提供することが可能となる。
The effects obtained by the representative ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the polarization sharing antenna which is installed in the ceiling etc. and has the directivity | bidirectional directivity in a horizontal surface with the low attitude | position corresponding to the service to elongate closed spaces, such as a passage.
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
[実施例]
図1は、本発明の実施例の偏波共用アンテナの概略構成を示す斜視図である。
図1に示すように、本実施例の偏波共用アンテナは、反射板1上に配置される垂直偏波素子(ANT−V)と、反射板1と所定の間隔をおいて配置される水平偏波素子(ANT−H)とを有する。
図1に示すように、垂直偏波素子(ANT−V)は、両端部に一対のモノポールアンテナが形成される誘電体基板(SUB2)を有する。
また、水平偏波素子(ANT−H)は、両端部に一対のダイポールアンテナが形成される誘電体基板(SUB1)を有する。誘電体基板(SUB1)は、誘電体基板(SUB2)の両端部間で、誘電体基板(SUB2)の両端部よりも反射板1に近い位置に配置される。なお、水平偏波素子(ANT−H)は、水平偏波給電用回路基板(SUB3)上に配置される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
In all the drawings for explaining the embodiments, parts having the same functions are given the same reference numerals, and repeated explanation thereof is omitted.
[Example]
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a dual-polarized antenna according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the dual-polarized antenna according to this embodiment includes a vertical polarization element (ANT-V) disposed on the reflector 1 and a horizontal disposed at a predetermined interval from the reflector 1. And a polarization element (ANT-H).
As shown in FIG. 1, the vertical polarization element (ANT-V) has a dielectric substrate (SUB2) on which a pair of monopole antennas are formed at both ends.
The horizontal polarization element (ANT-H) has a dielectric substrate (SUB1) on which a pair of dipole antennas are formed at both ends. The dielectric substrate (SUB1) is disposed at a position closer to the reflector 1 than both ends of the dielectric substrate (SUB2) between both ends of the dielectric substrate (SUB2). The horizontal polarization element (ANT-H) is disposed on the horizontal polarization feeding circuit board (SUB3).
図2−1は、図1に示す誘電体基板(SUB1)の第1の面(表面または裏面)の構成を示す図であり、図2−2は、図1に示す誘電体基板(SUB1)の第2の面(裏面または表面)の構成を示す図である。
図2−1、図2−2に示すように、誘電体基板(SUB1)は、両端部(51,52)と、両端部(51,52)を連結する連結部50とで構成される。なお、誘電体基板(SUB1)の中央部には、後述する水平偏波給電用回路基板(SUB3)の突起部33が挿入される孔15が形成されている。
図2−1に示すように、誘電体基板(SUB1)の第1の面には、導電膜が形成され、この導電膜には、両端から連結部の一部まで延びる第1のスリット(11−1)と第2のスリット(11−2)が形成される。
誘電体基板(SUB1)の一方の端部51の第1の面には、誘電体基板(SUB1)の第1の面に形成され、第1のスリット(11−1)で分割された部分の導電膜で構成される放射素子(12−1,12−2)が形成されており、この放射素子(12−1,12−2)により、一方のダイポールアンテナが構成される。同様に、誘電体基板(SUB1)の他方の端部52の第1の面には、誘電体基板(SUB1)の第1の面に形成され、第2のスリット(11−2)で分割された部分の導電膜で構成される放射素子(13−1,13−2)が形成されており、この放射素子(13−1,13−2)により、他方のダイポールアンテナが構成される。誘電体基板(SUB1)の両端部間の連結部50の第1の面に形成される導電膜14は接地される。
2A is a diagram illustrating a configuration of a first surface (front surface or back surface) of the dielectric substrate (SUB1) illustrated in FIG. 1, and FIG. 2-2 is a diagram illustrating the dielectric substrate (SUB1) illustrated in FIG. It is a figure which shows the structure of the 2nd surface (back surface or front surface).
As shown in FIGS. 2-1 and 2-2, the dielectric substrate (SUB1) includes both end portions (51, 52) and a connecting
As shown in FIG. 2A, a conductive film is formed on the first surface of the dielectric substrate (SUB1), and the first slit (11 extending from both ends to a part of the connecting portion is formed in the conductive film. -1) and the second slit (11-2) are formed.
The first surface of one
ここで、一対のダイポールアンテナは、L1の間隔を置いて配置される。即ち、放射素子(12−1,12−2)の短辺方向の中心と、放射素子(13−1,13−2)の短辺方向の中心とは、L1の間隔とされる。なお、λoを、本実施例の偏波共用アンテナの設計中心周波数foの自由空間波長とするとき、L1は、0.52λoとされる。
一方、誘電体基板(SUB1)の第2の面には、水平偏波用の給電線路10が形成されている。給電線路10と、スリット(11−1,11−2)が形成された導電膜14とで、平衡・不平衡変換回路を構成する。
ここで、誘電体基板(SUB1)の一方の端部51の第2の面に形成される給電線路10と、誘電体基板(SUB1)の他方の端部52の第2の面に形成される給電線路10とは、異なる方向に延長しており、放射素子(12−1,12−2)で構成される一方のダイポールアンテナと、放射素子(13−1,13−2)で構成される他方のダイポールアンテナとには、逆相の励振電力が入力される。
Here, the pair of dipole antennas are arranged at an interval of L1. That is, the center in the short side direction of the radiating elements (12-1, 12-2) and the center in the short side direction of the radiating elements (13-1, 13-2) are set at an interval L1. Note that when λo is a free space wavelength of the design center frequency fo of the polarization sharing antenna of this embodiment, L1 is 0.52λo.
On the other hand, a
Here, the
図3−1は、図1に示す誘電体基板(SUB2)の第1の面(表面または裏面)の構成を示す図であり、図3−2は、図1に示す誘電体基板(SUB2)の第2の面(裏面または表面)の構成を示す図である。
図3−1、図3−2に示すように、誘電体基板(SUB2)は、両端部(51,52)と、両端部(51,52)を連結する連結部50とで構成される。
図3−1に示すように、誘電体基板(SUB2)の第1の面には、導電膜が形成され、この導電膜には、両端から連結部の一部まで延びる第1のスリット(21−1)と第2のスリット(22−2)が形成される。
誘電体基板(SUB2)の一方の端部51の第1の面には、誘電体基板(SUB2)の第1の面に形成され、第1のスリット(21−1)で分割された部分の導電膜で構成されるモノポールアンテナ22が形成されており、このモノポールアンテナ22により、一方のモノポールアンテナが構成される。同様に、誘電体基板(SUB2)の他方の端部52の第1の面には、誘電体基板(SUB2)の第1の面に形成され、第2のスリット(21−2)で分割された部分の導電膜で構成されるモノポールアンテナ23が形成されており、このモノポールアンテナ23により、他方のダイポールアンテナが構成される。誘電体基板(SUB2)の両端部間の連結部50の第1の面に形成される導電膜24は接地される。
ここで、一対のモノポールアンテナ(22,23)は、L2の間隔を置いて配置される。即ち、モノポールアンテナ22の短辺方向の中心と、モノポールアンテナ23の短辺方向の中心とは、L2の間隔とされる。なお、L2は、0.45λoとされる。
一方、誘電体基板(SUB2)の第2の面には、垂直偏波用の給電線路20が形成されている。給電線路20と、スリット(21−1,21−2)が形成された導電膜24とで、平衡・不平衡変換回路を構成する。
ここで、誘電体基板(SUB2)の一方の端部51の第2の面に形成される給電線路20と、誘電体基板(SUB2)の他方の端部52の第2の面に形成される給電線路20とは、同じ方向に延長しており、モノポールアンテナ22と、モノポールアンテナ23とには、同相の励振電力が入力される。
3A is a diagram illustrating a configuration of a first surface (front surface or back surface) of the dielectric substrate (SUB2) illustrated in FIG. 1, and FIG. 3-2 is a diagram illustrating the dielectric substrate (SUB2) illustrated in FIG. It is a figure which shows the structure of the 2nd surface (back surface or front surface).
As shown in FIGS. 3A and 3B, the dielectric substrate (SUB2) includes both end portions (51, 52) and a connecting
As shown in FIG. 3A, a conductive film is formed on the first surface of the dielectric substrate (SUB2), and the first slit (21 extending from both ends to a part of the connecting portion is formed in the conductive film. -1) and the second slit (22-2) are formed.
The first surface of one
Here, the pair of monopole antennas (22, 23) are arranged with an interval of L2. That is, the center in the short side direction of the monopole antenna 22 and the center in the short side direction of the monopole antenna 23 are set at an interval of L2. Note that L2 is 0.45λo.
On the other hand, a
Here, the
図4−1は、図1に示す水平偏波給電用回路基板(SUB3)の第1の面(表面または裏面)の構成を示す図であり、図4−2は、図1に示す水平偏波給電用回路基板(SUB3)の第2の面(裏面または表面)の構成を示す図である。
図4−1、図4−2に示すように、水平偏波給電用回路基板(SUB3)は中央部に、誘電体基板(SUB2)が挿入される穴部31が形成され、この穴部31の上方には、誘電体基板(SUB1)の孔15に挿入される突起部33が形成される。
図4−1に示すように、水平偏波給電用回路基板(SUB3)の第1の面には、導電膜32が形成されており、この導電膜32は、反射板1に電気的に接続されて接地される。
一方、水平偏波給電用回路基板(SUB3)の第2の面には、水平偏波用の給電線路30が形成されており、この給電線路30は突起部33まで延長され、誘電体基板(SUB1)の第2の面に形成された給電線路10と電気的に接続される。
なお、水平偏波給電用回路基板(SUB3)の第1の面に形成された導電膜32は、図4−1のA点において半田等の手法により、誘電体基板(SUB1)の第1の面に形成された導電膜14と電気的に接続される。これにより、誘電体基板(SUB1)の両端部間の連結部50の第1の面に形成された導電膜14は、水平偏波給電用回路基板(SUB3)の第1の面に形成された導電膜32を介して反射板1と電気的に接続されて接地される。
さらに、誘電体基板(SUB2)の両端部間の連結部50の第1の面に形成された導電膜24は、反射板1に電気的に接続されているが、図3−1のA点において、水平偏波給電用回路基板(SUB3)の第1の面に形成された導電膜32と電気的に接続されている。
水平偏波給電用回路基板(SUB3)の第1の面に導電膜24を形成し、この導電膜を、反射板1、誘電体基板(SUB1)の両端部間の連結部50の第1の面に形成された導電膜14、および、誘電体基板(SUB2)の両端部間の連結部50の第1の面に形成された導電膜24と電気的に接続することにより、水平偏波素子(ANT−H)と、垂直偏波素子(ANT−V)との間の結合量を低減することが可能である。
4A is a diagram illustrating a configuration of a first surface (front surface or back surface) of the horizontally polarized wave feeding circuit board (SUB3) illustrated in FIG. 1, and FIG. 4-2 is a diagram illustrating a horizontal polarization illustrated in FIG. It is a figure which shows the structure of the 2nd surface (back surface or surface) of the circuit board (SUB3) for wave electric power feeding.
As shown in FIGS. 4A and 4B, the horizontal polarization feeding circuit board (SUB3) has a
As shown in FIG. 4A, a
On the other hand, a horizontal
Note that the
Further, the
A
なお、本実施例において、図1に示すように、水平偏波素子(ANT−H)は、反射板1からHの高さに配置される。ここで、高さHは、0.25λ0とされる。また、反射板1は、直径1.0λ0の金属円板で構成されている。さらに、本実施例の水平偏波素子(ANT−H)と、垂直偏波素子(ANT−V)は、比誘電率εr=4.15の誘電体基板上に構成されている。なお、間隔L1、L2、高さHは一例であって、間隔L1、L2、高さHは、求められる特性に応じて適宜変更可能である。
本実施例の水平偏波素子(ANT−H)と、垂直偏波素子(ANT−V)は、所要形状を有する連続一体の適宜の厚さの導体板を、誘電体基板(SUB1〜SUB3)の両面に貼付して形成するか、あるいは、誘電体基板(SUB1〜SUB3)を印刷配線用の基板で形成し、前記の各導電体を印刷配線と同様の手法によって、誘電体基板(SUB1〜SUB3)の各面に設けた金属薄層で形成するようにしてもよい。
In this embodiment, as shown in FIG. 1, the horizontal polarization element (ANT-H) is disposed at a height of H from the reflector 1. Here, the height H is a 0.25 [lambda 0. Further, the reflecting plate 1 is composed of a metal disk with a diameter of 1.0λ 0. Further, the horizontal polarization element (ANT-H) and the vertical polarization element (ANT-V) of this example are configured on a dielectric substrate having a relative dielectric constant εr = 4.15. The intervals L1, L2, and the height H are examples, and the intervals L1, L2, and the height H can be appropriately changed according to required characteristics.
In the horizontal polarization element (ANT-H) and the vertical polarization element (ANT-V) of this embodiment, a conductor plate having a required shape and having an appropriate thickness is used as a dielectric substrate (SUB1 to SUB3). Or a dielectric substrate (SUB1 to SUB3) is formed of a printed wiring board, and each of the conductors is formed by a method similar to that of the printed wiring. It may be formed of a thin metal layer provided on each surface of SUB3).
図5は、本発明の実施例の偏波共用アンテナのVSWR特性を示すグラフである。図5の点線が、垂直偏波素子(ANT−V)のVSWR特性を、図5の実線が、水平偏波素子(ANT−H)のVSWR特性を示す。
図5より、垂直偏波素子(ANT−V)において、VSWR=2.0以下の比帯域幅は約11.6%で、水平偏波素子におけるVSWR=2.0以下の比帯域幅は約12.8%である。
図6−1は、本発明の実施例の垂直偏波素子(ANT−V)の水平面内指向性及び垂直面内指向性を示すグラフである。
図6−2は、本発明の実施例の水平偏波素子(ANT−H)の水平面内指向性及び垂直面内指向性を示すグラフである。
図6−1、図6−2とも、設計周波数f0における水平面内指向性及び垂直面内指向性を示すグラフであり、実線が、水平面内指向特性を、破線が、垂直面内指向性を示す。
水平面内指向性におけるビーム幅は、垂直偏波素子(ANT−V)で約70°、水平偏波素子(ANT−H)で約80°である。また、垂直面内指向性におけるビーム幅は、垂直偏波素子(ANT−V)で約60°、水平偏波素子(ANT−H)で約50°である。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
FIG. 5 is a graph showing the VSWR characteristics of the dual-polarized antenna according to the embodiment of the present invention. The dotted line in FIG. 5 indicates the VSWR characteristic of the vertical polarization element (ANT-V), and the solid line in FIG. 5 indicates the VSWR characteristic of the horizontal polarization element (ANT-H).
From FIG. 5, in the vertical polarization element (ANT-V), the specific bandwidth of VSWR = 2.0 or less is about 11.6%, and the specific bandwidth of VSWR = 2.0 or less in the horizontal polarization element is about 12.8%.
FIG. 6A is a graph illustrating the horizontal plane directivity and the vertical plane directivity of the vertical polarization element (ANT-V) according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6B is a graph illustrating the horizontal plane directivity and the vertical plane directivity of the horizontal polarization element (ANT-H) according to the embodiment of the present invention.
FIGS. 6A and 6B are graphs showing the horizontal plane directivity and the vertical plane directivity at the design frequency f 0. The solid line indicates the horizontal plane directivity, and the broken line indicates the vertical plane directivity. Show.
The beam width in the horizontal plane directivity is about 70 ° for the vertical polarization element (ANT-V) and about 80 ° for the horizontal polarization element (ANT-H). The beam width in the vertical in-plane directivity is about 60 ° for the vertical polarization element (ANT-V) and about 50 ° for the horizontal polarization element (ANT-H).
As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the above embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Of course.
1 反射板
10,20,30 給電線路
11−1,11−2,21−1,21−2 スリット
12−1,12−2,13−1,13−2 放射素子
14,24,32 導電膜
15 孔
31 穴部
22,23 モノポールアンテナ
33 突起部
50 連結部
51,52 端部
ANT−H 水平偏波素子
ANT−V 垂直偏波素子
SUB1,SUB2 誘電体基板
SUB3 水平偏波給電用回路基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
前記反射板上に配置される垂直偏波素子と、
前記反射板と所定の間隔をおいて配置される水平偏波素子とを有する偏波共用アンテナであって、
前記水平偏波素子は、前記反射板と平行に所定の間隔で配置される第1と第2のダイポールアンテナで構成され、
前記垂直偏波素子は、前記反射板と直交する方向に所定の間隔で配置される第1と第2のモノポールアンテナで構成され、
前記第1と第2のモノポールアンテナは、前記第1と第2のモノポールアンテナを接続するための連結部により一体の構造で構成され、
前記連結部は、前記水平偏波素子よりも前記反射板に近い位置に配置されることを特徴とする偏波共用アンテナ。 A reflector,
A vertically polarized element disposed on the reflector;
A polarization sharing antenna having the reflector and a horizontal polarization element disposed at a predetermined interval,
The horizontal polarization element is composed of first and second dipole antennas arranged at a predetermined interval in parallel with the reflector.
The vertical polarization element is composed of first and second monopole antennas arranged at predetermined intervals in a direction orthogonal to the reflector,
The first and second monopole antennas are configured as an integral structure with a connecting portion for connecting the first and second monopole antennas,
The joint antenna is disposed at a position closer to the reflection plate than the horizontal polarization element.
前記第1と第2のモノポールアンテナには、同相の励振電力が入力されることを特徴とする請求項1に記載の偏波共用アンテナ。 The first and second dipole antennas are inputted with opposite phase excitation power,
The dual-polarized antenna according to claim 1, wherein in-phase excitation power is input to the first and second monopole antennas.
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