JP6827336B2 - Polarization shared antenna, antenna system - Google Patents
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Description
本発明は、移動体無線通信や固定無線通信などに利用可能な偏波共用アンテナ、並びに、複数の偏波共用アンテナを含むアンテナシステムに関する。 The present invention relates to a polarized shared antenna that can be used for mobile wireless communication, fixed wireless communication, and the like, and an antenna system that includes a plurality of polarized shared antennas.
近年、移動体通信のトラフィックは約2倍/年のペースで増大しているため、無線リソースの効率化が望まれている。このため、移動体通信用基地局アンテナに関して、周波数利用効率と無線伝送速度をあげるMIMO(multiple-input and multiple-output)技術が使われている。また、移動体通信のスループット向上と無線容量の拡大を見据えて、スモールセルの導入が進められている。スモールセルがカバーできる範囲はマクロセルがカバーできる範囲に比べて小さい。しかし、スモールセルがカバーできる範囲内のユーザー数が少ないため、快適な通信を確保し易く、さらに設置コストを抑制できる。このことから、スモールセル用の基地局アンテナは、小型であり、MIMOを採用でき、広帯域で使用できることが求められている。例えば非特許文献1,2を参照のこと。 In recent years, mobile communication traffic has been increasing at a pace of about twice a year, so it is desired to improve the efficiency of wireless resources. For this reason, MIMO (multiple-input and multiple-output) technology that improves frequency utilization efficiency and wireless transmission speed is used for mobile communication base station antennas. In addition, the introduction of small cells is being promoted in anticipation of improving the throughput of mobile communications and expanding the wireless capacity. The range covered by the small cell is smaller than the range covered by the macro cell. However, since the number of users within the range covered by the small cell is small, it is easy to secure comfortable communication and the installation cost can be suppressed. For this reason, it is required that the base station antenna for a small cell is small, can adopt MIMO, and can be used in a wide band. See, for example, Non-Patent Documents 1 and 2.
MIMO技術によると多くのアンテナが必要であるが、基地局アンテナを設置するスペースの制約を考慮して、直交する垂直偏波と水平偏波で共用される偏波共用アンテナが基地局アンテナとして好ましい。しかし、大地と垂直に配置された垂直偏波用ダイポールアンテナと大地と水平に配置された水平偏波用ダイポールアンテナとで構成される偏波共用アンテナによると、垂直偏波の水平面内ビーム幅は水平偏波の水平面内ビーム幅と異なることが知られている。このため、このような偏波共用アンテナにおいて偏波間の水平面内ビーム幅の差をできるだけ小さくするために、様々な技術が開発されている(例えば上記非特許文献2)。偏波間の水平面内ビーム幅をできるだけ小さくする技術を採用したアンテナとして、反射器付きアンテナがある。しかし、反射器のサイズが変わると偏波間の水平面内ビーム幅の特性が変わることが知られている。周波数の変更に応じて波長に換算した反射器のサイズが変わることから、従来の反射器付きアンテナによると、複数の周波数のそれぞれで偏波間の水平面内ビーム幅の差を小さくすることは困難であった。 According to MIMO technology, many antennas are required, but considering the space limitation of installing the base station antenna, a polarized shared antenna shared by orthogonal vertical polarization and horizontal polarization is preferable as the base station antenna. .. However, according to the polarization shared antenna consisting of a vertically polarized dipole antenna arranged perpendicular to the ground and a horizontally polarized dipole antenna arranged horizontally to the ground, the beam width in the horizontal plane of vertically polarized waves is It is known that it differs from the horizontally polarized beam width in the horizontal plane. Therefore, in such a polarized wave shared antenna, various techniques have been developed in order to minimize the difference in beam width in the horizontal plane between the polarized waves (for example, Non-Patent Document 2). There is an antenna with a reflector as an antenna that employs a technology that minimizes the beam width in the horizontal plane between polarizations. However, it is known that when the size of the reflector changes, the characteristics of the beam width in the horizontal plane between the polarizations change. Since the size of the reflector converted to wavelength changes according to the frequency change, it is difficult to reduce the difference in beam width in the horizontal plane between the polarizations at each of the multiple frequencies according to the conventional antenna with a reflector. there were.
本発明は、垂直偏波と水平偏波の間での水平面内ビーム幅の差を複数の周波数のそれぞれで小さく(10°以下)できる偏波共用アンテナと、この偏波共用アンテナを含むアンテナシステムを提供することを目的とする。 The present invention includes a polarization-shared antenna capable of reducing the difference in beam width in the horizontal plane between vertically polarized waves and horizontally polarized waves at each of a plurality of frequencies (10 ° or less), and an antenna system including the polarization-shared antenna. The purpose is to provide.
本発明の偏波共用アンテナは、同じ共振周波数を持つ二つのダイポールアンテナが直交に配置されているクロスダイポールアンテナと、反射器とを含む。反射器は、第1円筒反射部と、第1円筒反射部の一方の開口部を塞ぐ円板反射部とを含む。クロスダイポールアンテナは、第1円筒反射部の他方の開口部の近傍に配置されている。円板反射部の中心を通る円板反射部の法線は、各ダイポールアンテナを構成するアンテナ素子それぞれの延伸方向と直交する。 The polarization shared antenna of the present invention includes a cross dipole antenna in which two dipole antennas having the same resonance frequency are arranged orthogonally, and a reflector. The reflector includes a first cylindrical reflector and a disk reflector that closes one opening of the first cylindrical reflector. The cross dipole antenna is arranged near the other opening of the first cylindrical reflector. The normal of the disc reflecting portion passing through the center of the disc reflecting portion is orthogonal to the extending direction of each of the antenna elements constituting each dipole antenna.
本発明に拠れば、クロスダイポールアンテナに対して少なくとも有底円筒状の反射器を組み合わせた簡易な構成を持ちながら、偏波間の水平面内ビーム幅の差を複数の周波数のそれぞれで小さく(10°以下)できる。 According to the present invention, the difference in beam width in the horizontal plane between the polarizations is small (10 °) at each of the plurality of frequencies while having a simple configuration in which at least a bottomed cylindrical reflector is combined with the cross dipole antenna. Below) You can.
図面を参照して本発明の実施形態を説明する。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1と図2に示すように、第1実施形態の偏波共用アンテナ100は、クロスダイポールアンテナ20と反射器10を含む。
(First Embodiment)
As shown in FIGS. 1 and 2, the polarization shared antenna 100 of the first embodiment includes a cross dipole antenna 20 and a reflector 10.
<クロスダイポールアンテナ>
クロスダイポールアンテナ20は、従来から知られている構成を持ち、同じ共振周波数fを持つ二つのダイポールアンテナ21,23を含む。また、これら二つのダイポールアンテナ21,23は直交に配置されている。以下、この構成について説明する。
<Cross dipole antenna>
The cross dipole antenna 20 has a conventionally known configuration and includes two dipole antennas 21 and 23 having the same resonance frequency f. Further, these two dipole antennas 21 and 23 are arranged orthogonally. This configuration will be described below.
ダイポールアンテナ21は、大地に対して垂直な仮想直線L21に沿って間隔を少し開けて配置された一対のアンテナ素子21aと、対向する二つのアンテナ素子21aの一端のそれぞれに接続されている給電線21bとで構成されている。ダイポールアンテナ21が半波長ダイポールアンテナである場合、アンテナ素子21aはそれぞれ、通常、仮想直線L21と平行な方向に延伸している形状を持つ電気伝導体であり、共振周波数fに対応する波長λの1/4の長さよりも数パーセントの短縮率だけ短い長さを有する。例えば、給電線21bの一方は同軸ケーブルの芯線であり、給電線21bの他方は同軸ケーブルの編組線である。以下、ダイポールアンテナ21を垂直偏波用ダイポールアンテナ21と呼称する。 The dipole antenna 21 is connected to a pair of antenna elements 21a arranged at a slight interval along a virtual straight line L 21 perpendicular to the ground and one end of two opposing antenna elements 21a. It is composed of an electric wire 21b. When the dipole antenna 21 is a half-wavelength dipole antenna, each of the antenna elements 21a is usually an electric conductor having a shape extending in a direction parallel to the virtual straight line L 21, and has a wavelength λ corresponding to the resonance frequency f. It has a length that is a few percent shorter than the length of 1/4 of. For example, one of the feeder lines 21b is the core wire of the coaxial cable, and the other of the feeder lines 21b is the braided wire of the coaxial cable. Hereinafter, the dipole antenna 21 is referred to as a vertically polarized dipole antenna 21.
また、ダイポールアンテナ23は、大地に対して水平な仮想直線L23に沿って間隔を少し開けて配置された一対のアンテナ素子23aと、対向する二つのアンテナ素子23aの一端のそれぞれに接続されている給電線23bとで構成されている。ダイポールアンテナ23が半波長ダイポールアンテナである場合、アンテナ素子23aはそれぞれ、通常、仮想直線L23と平行な方向に延伸している形状を持つ電気伝導体であり、上記波長λの1/4の長さよりも数パーセントの短縮率だけ短い長さを有する。例えば、給電線23bの一方は同軸ケーブルの芯線であり、給電線23bの他方は同軸ケーブルの編組線である。以下、ダイポールアンテナ23を水平偏波用ダイポールアンテナ23と呼称する。 Further, the dipole antenna 23 is connected to each of a pair of antenna elements 23a arranged at a slight interval along a virtual straight line L 23 horizontal to the ground and one end of two opposing antenna elements 23a. It is composed of a feeding line 23b. When the dipole antenna 23 is a half-wavelength dipole antenna, each of the antenna elements 23a is an electric conductor having a shape extending in a direction parallel to the virtual straight line L 23 , which is 1/4 of the wavelength λ. It has a length that is a few percent shorter than the length. For example, one of the feeder lines 23b is the core wire of the coaxial cable, and the other of the feeder lines 23b is the braided wire of the coaxial cable. Hereinafter, the dipole antenna 23 will be referred to as a horizontally polarized dipole antenna 23.
仮想直線L21および仮想直線L23に垂直な方向から垂直偏波用ダイポールアンテナ21と水平偏波用ダイポールアンテナ23を見たとき(図1参照)、対向する二つのアンテナ素子21a間の空隙と対向する二つのアンテナ素子23a間の空隙とが部分的に一致するように、垂直偏波用ダイポールアンテナ21と水平偏波用ダイポールアンテナ23が直交して配置されている。特に、第1実施形態では、仮想直線L21と仮想直線L23は交点P(図示せず)を持ち、一対のアンテナ素子21aは、この交点Pに関して対称となるように仮想直線L21に沿って配置されており、一対のアンテナ素子23aは、この交点Pに関して対称となるように仮想直線L23に沿って配置されている。 When the vertically polarized dipole antenna 21 and the horizontally polarized dipole antenna 23 are viewed from the direction perpendicular to the virtual straight line L 21 and the virtual straight line L 23 (see FIG. 1), the gap between the two opposing antenna elements 21a The vertically polarized dipole antenna 21 and the horizontally polarized dipole antenna 23 are arranged at right angles so that the gaps between the two opposing antenna elements 23a partially coincide with each other. In particular, in the first embodiment, the virtual straight line L 21 and the virtual straight line L 23 have an intersection P (not shown), and the pair of antenna elements 21a are along the virtual straight line L 21 so as to be symmetrical with respect to the intersection P. The pair of antenna elements 23a are arranged along the virtual straight line L 23 so as to be symmetrical with respect to the intersection P.
<反射器>
反射器10は、筒状の反射面を持つ第1円筒反射部11と、第1円筒反射部11の一方の開口部を塞ぐ円板反射部13を含む。以下、この構成について説明する。
<Reflector>
The reflector 10 includes a first cylindrical reflecting portion 11 having a tubular reflecting surface and a disk reflecting portion 13 that closes one opening of the first cylindrical reflecting portion 11. This configuration will be described below.
円板反射部13は、電磁波の反射面として円板状の反射面を持てば十分であり、この他の条件に特段の限定は無いが、例えば、肉薄の金属で形成される。 It is sufficient for the disk reflecting portion 13 to have a disk-shaped reflecting surface as a reflecting surface for electromagnetic waves, and the other conditions are not particularly limited, but are formed of, for example, a thin metal.
第1円筒反射部11の筒状反射面の直径は円板反射部13の円板状反射面の直径と等しい。第1円筒反射部11は、このような筒状反射面を電磁波の反射面として持てば十分であり、この他の条件に特段の限定は無いが、例えば、肉薄の金属で形成される。第1円筒反射部11は、第1円筒反射部11の反射面が円板反射部13の反射面に接続するように配置されている。特に、第1実施形態では、第1円筒反射部11と円板反射部13は一体に形成されており、第1円筒反射部11の反射面は円板反射部13の反射面に連続的に接続している。このように、第1円筒反射部11の一方の開口部は円板反射部13によって塞がれている。 The diameter of the tubular reflecting surface of the first cylindrical reflecting portion 11 is equal to the diameter of the disc-shaped reflecting surface of the disc reflecting portion 13. It is sufficient for the first cylindrical reflecting portion 11 to have such a tubular reflecting surface as a reflecting surface for electromagnetic waves, and the other conditions are not particularly limited, but are formed of, for example, a thin metal. The first cylindrical reflecting portion 11 is arranged so that the reflecting surface of the first cylindrical reflecting portion 11 is connected to the reflecting surface of the disk reflecting portion 13. In particular, in the first embodiment, the first cylindrical reflecting portion 11 and the disc reflecting portion 13 are integrally formed, and the reflecting surface of the first cylindrical reflecting portion 11 is continuously connected to the reflecting surface of the disc reflecting portion 13. You are connected. In this way, one opening of the first cylindrical reflecting portion 11 is closed by the disc reflecting portion 13.
<クロスダイポールアンテナと反射器の配置関係>
クロスダイポールアンテナ20は、第1円筒反射部11の他方の開口部の近傍に配置されており、このとき、円板反射部13の反射面の中心C(図示せず)を通る円板反射部13の法線L1が、各ダイポールアンテナ21,23を構成するアンテナ素子21a,23aそれぞれの延伸方向(つまり、仮想直線L21および仮想直線L23)と直交している。換言すれば、仮想直線L21は円板反射部13の反射面と平行であり、且つ、仮想直線L23は円板反射部13の反射面と平行である。
特に、第1実施形態では、クロスダイポールアンテナ20は、円板反射部13の反射面の中心Cから法線L1に沿って第1円筒反射部11の他方の開口部に向かって共振周波数fに対応する波長λのほぼ1/4の長さdだけ離れた位置に配置されている。
特に、第1実施形態では、仮想直線L21と仮想直線L23との交点Pは法線L1上にあり、交点Pと交点Cとの距離がdである。
<Arrangement of cross dipole antenna and reflector>
The cross dipole antenna 20 is arranged in the vicinity of the other opening of the first cylindrical reflecting portion 11, and at this time, the disc reflecting portion passing through the center C (not shown) of the reflecting surface of the disc reflecting portion 13. The normal line L 1 of 13 is orthogonal to the extension direction (that is, the virtual straight line L 21 and the virtual straight line L 23 ) of the antenna elements 21a and 23a constituting the dipole antennas 21 and 23, respectively. In other words, the virtual straight line L 21 is parallel to the reflecting surface of the disk reflecting portion 13, and the virtual straight line L 23 is parallel to the reflecting surface of the disk reflecting portion 13.
In particular, in the first embodiment, the cross-dipole antenna 20, the disc reflecting portion 13 other resonance toward the opening frequency f of the first cylindrical reflective portion 11 along the normal L 1 from the center C of the reflective surface of the It is arranged at a position separated by a length d of approximately 1/4 of the wavelength λ corresponding to.
In particular, in the first embodiment, the intersection P of the virtual straight line L 21 and the virtual straight line L 23 is on the normal line L 1 , and the distance between the intersection P and the intersection C is d.
円板反射部13では、交点Cの近傍に、2個の貫通孔(図示せず)が形成されている。垂直偏波用ダイポールアンテナ21の給電線21bを構成する同軸ケーブルは対応する貫通孔を挿通しており、例えば図示しない絶縁体を介して同軸ケーブルと円板反射部13との電気的絶縁が保たれている。同様に、水平偏波用ダイポールアンテナ23の給電線23bを構成する同軸ケーブルは対応する貫通孔を挿通しており、例えば図示しない絶縁体を介して同軸ケーブルと円板反射部13との電気的絶縁が保たれている。給電線21bを構成する同軸ケーブルは、必要に応じて、バラン(balun)などを介して垂直偏波用ダイポールアンテナ21に接続されている。また、給電線23bを構成する同軸ケーブルは、必要に応じて、バランなどを介して水平偏波用ダイポールアンテナ23に接続されている。給電方法などは、従来のクロスダイポールアンテナと同じであるから説明を省略する。 In the disk reflecting portion 13, two through holes (not shown) are formed in the vicinity of the intersection C. The coaxial cable constituting the feeder line 21b of the vertically polarized dipole antenna 21 has a corresponding through hole inserted, and for example, electrical insulation between the coaxial cable and the disk reflecting portion 13 is maintained via an insulator (not shown). It is leaning. Similarly, the coaxial cable constituting the feeder line 23b of the horizontally polarized dipole antenna 23 has a corresponding through hole inserted through it, for example, the coaxial cable and the disk reflecting portion 13 are electrically connected via an insulator (not shown). Insulation is maintained. The coaxial cable constituting the feeder line 21b is connected to the vertically polarized dipole antenna 21 via a balun or the like, if necessary. Further, the coaxial cable constituting the feeder line 23b is connected to the horizontally polarized dipole antenna 23 via a balun or the like, if necessary. Since the power feeding method and the like are the same as those of the conventional cross dipole antenna, the description thereof will be omitted.
(第2実施形態)
図3と図4に示すように、第2実施形態の偏波共用アンテナ200は、クロスダイポールアンテナ20と反射器10を含む。第2実施形態は、反射器10の構成の点で第1実施形態と異なる。ここでは第1実施形態と第2実施形態との相違点を説明する。相違点以外の事項については第1実施形態の説明を援用する。
(Second Embodiment)
As shown in FIGS. 3 and 4, the polarization shared antenna 200 of the second embodiment includes a cross dipole antenna 20 and a reflector 10. The second embodiment is different from the first embodiment in that the reflector 10 is configured. Here, the differences between the first embodiment and the second embodiment will be described. For matters other than the differences, the description of the first embodiment is referred to.
反射器10は、さらに、第2円筒反射部11aを含む。第2円筒反射部11aは、電磁波の反射面として筒状反射面を持てば十分であり、この他の条件に特段の限定は無いが、例えば、肉薄の金属で形成される。第2円筒反射部11aの径は、第1円筒反射部11の径よりも小さい。第2円筒反射部11aは、第1円筒反射部11の内側に配置されており、第2円筒反射部11aの中心軸の延伸方向は、第1円筒反射部11の中心軸の延伸方向と一致している。第2円筒反射部11aは、第2円筒反射部11aの反射面が円板反射部13の反射面に接続するように配置されている。特に、第2実施形態では、第2円筒反射部11aと円板反射部13は一体に形成されており、第2円筒反射部11aの反射面は円板反射部13の反射面に連続的に接続している。このように、第2円筒反射部11aの一方の開口部は円板反射部13によって塞がれている。 The reflector 10 further includes a second cylindrical reflector 11a. It is sufficient for the second cylindrical reflecting portion 11a to have a tubular reflecting surface as a reflecting surface for electromagnetic waves, and other conditions are not particularly limited, but the second cylindrical reflecting portion 11a is formed of, for example, a thin metal. The diameter of the second cylindrical reflecting portion 11a is smaller than the diameter of the first cylindrical reflecting portion 11. The second cylindrical reflection portion 11a is arranged inside the first cylindrical reflection portion 11, and the extension direction of the central axis of the second cylindrical reflection portion 11a is one with the extension direction of the central axis of the first cylindrical reflection portion 11. I am doing it. The second cylindrical reflecting portion 11a is arranged so that the reflecting surface of the second cylindrical reflecting portion 11a is connected to the reflecting surface of the disk reflecting portion 13. In particular, in the second embodiment, the second cylindrical reflecting portion 11a and the disc reflecting portion 13 are integrally formed, and the reflecting surface of the second cylindrical reflecting portion 11a is continuously connected to the reflecting surface of the disc reflecting portion 13. You are connected. As described above, one opening of the second cylindrical reflecting portion 11a is closed by the disc reflecting portion 13.
(第3実施形態)
図5と図6に示すように、第3実施形態の偏波共用アンテナ300は、クロスダイポールアンテナ20と反射器10と平面反射器50を含む。第3実施形態は、平面反射器50を含む点で第1実施形態と異なる。ここでは第1実施形態と第3実施形態との相違点を説明する。相違点以外の事項については第1実施形態の説明を援用する。
(Third Embodiment)
As shown in FIGS. 5 and 6, the polarization shared antenna 300 of the third embodiment includes a cross dipole antenna 20, a reflector 10, and a planar reflector 50. The third embodiment differs from the first embodiment in that it includes a plane reflector 50. Here, the differences between the first embodiment and the third embodiment will be described. For matters other than the differences, the description of the first embodiment is referred to.
平面反射器50は、電磁波の反射面として平板状の反射面を持てば十分であり、この他の条件に特段の限定は無いが、例えば、肉薄の金属で形成される。平面反射器50の形状は、通常、矩形または円形である。平面反射器50は、円板反射部13に関してクロスダイポールアンテナ20が配置されている側の反対側に、配置されており、且つ、平面反射器50の反射面は、円板反射部13の反射面と平行である。平面反射器50の形状が矩形である場合、円板反射部13の反射面の中心Cを通る円板反射部13の法線L1は、平面反射器50の対角線の交点を通る。また、平面反射器50の形状が円形である場合、円板反射部13の反射面の中心Cを通る円板反射部13の法線L1は、平面反射器50の中心(円の中心)を通る。平面反射器50と円板反射部13との距離は設計要求に応じて定められる。 It is sufficient for the flat reflector 50 to have a flat reflecting surface as a reflecting surface of electromagnetic waves, and the other conditions are not particularly limited, but the flat reflector 50 is made of, for example, a thin metal. The shape of the plane reflector 50 is usually rectangular or circular. The plane reflector 50 is arranged on the side opposite to the side where the cross dipole antenna 20 is arranged with respect to the disc reflector 13, and the reflection surface of the plane reflector 50 is the reflection of the disc reflector 13. It is parallel to the plane. When the shape of the flat reflector 50 is rectangular, the normal line L 1 of the disc reflecting portion 13 passing through the center C of the reflecting surface of the disc reflecting portion 13 passes through the intersection of the diagonal lines of the flat reflector 50. When the shape of the plane reflector 50 is circular, the normal line L 1 of the disk reflector 13 passing through the center C of the reflection surface of the disk reflector 13 is the center of the plane reflector 50 (the center of the circle). Pass through. The distance between the plane reflector 50 and the disk reflector 13 is determined according to the design requirements.
平面反射器50では、幾何学的中心(矩形の場合は対角線の交点、円の場合は円の中心)の近傍に、2個の貫通孔(図示せず)が形成されている。垂直偏波用ダイポールアンテナ21の給電線21bを構成する同軸ケーブルは対応する貫通孔を挿通しており、例えば図示しない絶縁体を介して同軸ケーブルと円板反射部13との電気的絶縁が保たれている。同様に、水平偏波用ダイポールアンテナ23の給電線23bを構成する同軸ケーブルは対応する貫通孔を挿通しており、例えば図示しない絶縁体を介して同軸ケーブルと円板反射部13との電気的絶縁が保たれている。 In the plane reflector 50, two through holes (not shown) are formed in the vicinity of the geometric center (the intersection of diagonal lines in the case of a rectangle and the center of a circle in the case of a circle). The coaxial cable constituting the feeder line 21b of the vertically polarized dipole antenna 21 has a corresponding through hole inserted, and for example, electrical insulation between the coaxial cable and the disk reflecting portion 13 is maintained via an insulator (not shown). It is leaning. Similarly, the coaxial cable constituting the feeder line 23b of the horizontally polarized dipole antenna 23 has a corresponding through hole inserted through it, for example, the coaxial cable and the disk reflecting portion 13 are electrically connected via an insulator (not shown). Insulation is maintained.
(第4実施形態)
図7と図8に示すように、第4実施形態の偏波共用アンテナ400は、クロスダイポールアンテナ20と反射器10と平面反射器50を含む。第4実施形態は、平面反射器50を含む点で第2実施形態と異なる。平面反射器50については、第3実施形態で説明したとおりである。したがって、第3実施形態における平面反射器50の説明と第2実施形態の説明を援用することで第4実施形態の説明が得られる。このため、第4実施形態の説明の記載を省略する。
(Fourth Embodiment)
As shown in FIGS. 7 and 8, the polarization shared antenna 400 of the fourth embodiment includes a cross dipole antenna 20, a reflector 10, and a planar reflector 50. The fourth embodiment differs from the second embodiment in that it includes a plane reflector 50. The plane reflector 50 is as described in the third embodiment. Therefore, the description of the fourth embodiment can be obtained by referring to the description of the plane reflector 50 in the third embodiment and the description of the second embodiment. Therefore, the description of the fourth embodiment will be omitted.
(第5実施形態)
図9と図10に示すように、第5実施形態のアンテナシステム500は、少なくとも二つの偏波共用アンテナを含む。各偏波共用アンテナは、第1実施形態から第4実施形態のいずれかに記載の偏波共用アンテナである。図9は、二つの偏波共用アンテナを含むアンテナシステム500の例を示している。この二つの偏波共用アンテナはそれぞれ第4実施形態の偏波共用アンテナ400である。この例から明らかなように、アンテナシステム500に含まれる各偏波共用アンテナが平面反射器50を持つ場合、アンテナシステム500はそれぞれの平面反射器50を一体にした1個の平面反射器60を含む構成を採用できる。なお、アンテナシステム500に含まれる各偏波共用アンテナが同一の実施形態に属する特徴を持つことは必須ではない。
(Fifth Embodiment)
As shown in FIGS. 9 and 10, the antenna system 500 of the fifth embodiment includes at least two polarized wave shared antennas. Each polarized wave shared antenna is the polarized wave shared antenna according to any one of the first to fourth embodiments. FIG. 9 shows an example of an antenna system 500 including two polarization shared antennas. These two polarized wave shared antennas are the polarized wave shared antenna 400 of the fourth embodiment, respectively. As is clear from this example, when each polarization shared antenna included in the antenna system 500 has a plane reflector 50, the antenna system 500 has one plane reflector 60 in which each plane reflector 50 is integrated. A configuration that includes can be adopted. It is not essential that each polarized wave shared antenna included in the antenna system 500 has a feature belonging to the same embodiment.
<シミュレーション結果>
図11と図12は、第1実施形態の偏波共用アンテナ100の、垂直偏波と水平偏波のそれぞれについての水平面内ビーム幅、並びに、FB比、のそれぞれのシミュレーション結果を示す。図11に示すシミュレーションでは、第1円筒反射部11の高さは30mmであり、円板反射部13の半径(つまり、第1円筒反射部11の半径でもある)は40mm、45mmまたは50mmである。図12に示すシミュレーションでは、第1円筒反射部11の高さは20mmであり、円板反射部13の半径(つまり、第1円筒反射部11の半径でもある)は45mmまたは50mmである。各図では、左縦軸は水平面内ビーム幅である電力半電幅(half power beamwidth)[deg]を表し、右縦軸はFB比[dB]を表し、横軸は周波数[GHz]を表している。また、各図において、Rは円板反射部13の半径を表している。
図11から、第1円筒反射部11の高さが30mmの場合には、概ね1.5GHz〜3.8GHzの範囲で、両偏波間の水平面内ビーム幅の差が十分に小さい(10°以下)ことを確認できる。また、FB比は、概ね2GHz〜3.8GHzの範囲で15dB以上の値を達成できている。
図12から、第1円筒反射部11の高さが20mmの場合でも、概ね1.5GHz〜3.8GHzの範囲で、両偏波間の水平面内ビーム幅の差が十分に小さい(10°以下)ことを確認できる。また、FB比も、概ね2GHz〜3.8GHzの範囲で15dB以上の値を達成できている。
<Simulation result>
11 and 12 show the simulation results of the beam width in the horizontal plane and the FB ratio for each of the vertically polarized light and the horizontally polarized light of the polarized light shared antenna 100 of the first embodiment. In the simulation shown in FIG. 11, the height of the first cylindrical reflector 11 is 30 mm, and the radius of the disk reflector 13 (that is, also the radius of the first cylindrical reflector 11) is 40 mm, 45 mm, or 50 mm. .. In the simulation shown in FIG. 12, the height of the first cylindrical reflecting portion 11 is 20 mm, and the radius of the disk reflecting portion 13 (that is, also the radius of the first cylindrical reflecting portion 11) is 45 mm or 50 mm. In each figure, the left vertical axis represents the half power beamwidth [deg], which is the beam width in the horizontal plane, the right vertical axis represents the FB ratio [dB], and the horizontal axis represents the frequency [GHz]. ing. Further, in each figure, R represents the radius of the disk reflecting portion 13.
From FIG. 11, when the height of the first cylindrical reflector 11 is 30 mm, the difference in beam width in the horizontal plane between the two polarizations is sufficiently small (10 ° or less) in the range of approximately 1.5 GHz to 3.8 GHz. Can be confirmed. In addition, the FB ratio has achieved a value of 15 dB or more in the range of approximately 2 GHz to 3.8 GHz.
From FIG. 12, even when the height of the first cylindrical reflecting portion 11 is 20 mm, the difference in beam width in the horizontal plane between the two polarizations is sufficiently small (10 ° or less) in the range of approximately 1.5 GHz to 3.8 GHz. You can check. In addition, the FB ratio has also achieved a value of 15 dB or more in the range of approximately 2 GHz to 3.8 GHz.
図13は、第2実施形態の偏波共用アンテナ200の、垂直偏波と水平偏波のそれぞれについての水平面内ビーム幅、並びに、FB比、のそれぞれのシミュレーション結果を示す。図13に示すシミュレーションでは、第1円筒反射部11の半径(つまり、円板反射部13の半径でもある)は50mmであり、第2円筒反射部11aの半径は45mmであり、第1円筒反射部11の高さは20mmまたは30mmであり、第2円筒反射部11aの高さは20mmまたは30mmである。図13では、左縦軸は水平面内ビーム幅である電力半電幅(half power beamwidth)[deg]を表し、右縦軸はFB比[dB]を表し、横軸は周波数[GHz]を表している。また、図13において、Rは円筒反射部の半径を表し、Hは円筒反射部の高さを表している。
図13から、第1円筒反射部11の高さと第2円筒反射部11aの高さが共に30mmの場合に、概ね1.5GHz〜3.8GHzの範囲で、概ね一様に、両偏波間の水平面内ビーム幅の差が十分に小さい(10°以下)ことを確認できる。この場合、FB比は、概ね2.0GHz〜3.8GHzの範囲で20dB以上の値を達成できている。
FIG. 13 shows the simulation results of the beam width in the horizontal plane and the FB ratio for each of the vertically polarized light and the horizontally polarized light of the polarized light shared antenna 200 of the second embodiment. In the simulation shown in FIG. 13, the radius of the first cylindrical reflecting portion 11 (that is, the radius of the disk reflecting portion 13) is 50 mm, the radius of the second cylindrical reflecting portion 11a is 45 mm, and the radius of the first cylindrical reflecting portion 11a is 45 mm. The height of the portion 11 is 20 mm or 30 mm, and the height of the second cylindrical reflecting portion 11a is 20 mm or 30 mm. In FIG. 13, the left vertical axis represents the half power beamwidth [deg], which is the beam width in the horizontal plane, the right vertical axis represents the FB ratio [dB], and the horizontal axis represents the frequency [GHz]. ing. Further, in FIG. 13, R represents the radius of the cylindrical reflecting portion, and H represents the height of the cylindrical reflecting portion.
From FIG. 13, when the height of the first cylindrical reflecting portion 11 and the height of the second cylindrical reflecting portion 11a are both 30 mm, the height in the range of approximately 1.5 GHz to 3.8 GHz is approximately uniformly within the horizontal plane between the two polarizations. It can be confirmed that the difference in beam width is sufficiently small (10 ° or less). In this case, the FB ratio can achieve a value of 20 dB or more in the range of approximately 2.0 GHz to 3.8 GHz.
図14は、図9に示す第5実施形態のアンテナシステム500の、垂直偏波と水平偏波のそれぞれについての水平面内ビーム幅のシミュレーション結果を示す。図14に示すシミュレーションでは、第1円筒反射部11の半径(つまり、円板反射部13の半径でもある)は50mmであり、第1円筒反射部11の高さは30mmであり、第2円筒反射部11aの半径は40mmまたは45mmであり、第2円筒反射部11aの高さは30mmである。平面反射器60の大きさは120mm×240mmであり、平面反射器60と円板反射部13との距離は10mmである。クロスダイポールアンテナ20と円板反射部13との距離は30mmである。シミュレーションでは、二つのクロスダイポールアンテナ20のうち一方のみに給電する条件を採用した。これは、近接するクロスダイポールアンテナ20の影響を検証するためである。図14では、左縦軸は水平面内ビーム幅である電力半電幅(half power beamwidth)[deg]を表し、横軸は周波数[GHz]を表している。また、図14において、Rは円筒反射部の半径の組み合わせを表している。
図14から、第2円筒反射部11aの半径が40mmの場合でも45mmの場合でも、概ね1.5GHz〜3.8GHzの範囲で、両偏波間の水平面内ビーム幅の差が十分に小さい(10°以下)ことを確認できる。
FIG. 14 shows the simulation results of the beam width in the horizontal plane for each of the vertically polarized wave and the horizontally polarized wave of the antenna system 500 of the fifth embodiment shown in FIG. In the simulation shown in FIG. 14, the radius of the first cylinder reflecting portion 11 (that is, the radius of the disk reflecting portion 13) is 50 mm, the height of the first cylinder reflecting portion 11 is 30 mm, and the second cylinder The radius of the reflecting portion 11a is 40 mm or 45 mm, and the height of the second cylindrical reflecting portion 11a is 30 mm. The size of the flat reflector 60 is 120 mm × 240 mm, and the distance between the flat reflector 60 and the disc reflector 13 is 10 mm. The distance between the cross dipole antenna 20 and the disk reflecting portion 13 is 30 mm. In the simulation, the condition of supplying power to only one of the two cross dipole antennas 20 was adopted. This is to verify the influence of the adjacent cross dipole antenna 20. In FIG. 14, the left vertical axis represents the half power beamwidth [deg], which is the beam width in the horizontal plane, and the horizontal axis represents the frequency [GHz]. Further, in FIG. 14, R represents a combination of radii of the cylindrical reflecting portion.
From FIG. 14, the difference in beam width in the horizontal plane between the two polarizations is sufficiently small (10 ° or less) in the range of approximately 1.5 GHz to 3.8 GHz regardless of whether the radius of the second cylindrical reflecting portion 11a is 40 mm or 45 mm. ) Can be confirmed.
図15は、第5実施形態のアンテナシステム500の、垂直偏波と水平偏波のそれぞれについての水平面内ビーム幅のシミュレーション結果を示す。ただし、図9に示す構成と異なり、アンテナシステム500に含まれる二つの偏波共用アンテナはそれぞれ第3実施形態の偏波共用アンテナ300である。図15に示すシミュレーションでは、第1円筒反射部11の高さは30mmであり、第1円筒反射部11の半径(つまり、円板反射部13の半径でもある)は40mm、45mmまたは50mmである。平面反射器60の大きさは120mm×240mmであり、平面反射器60と円板反射部13との距離は10mmである。シミュレーションでは、二つのクロスダイポールアンテナ20のうち一方のみに給電する条件を採用した。これは、近接するクロスダイポールアンテナ20の影響を検証するためである。図15では、左縦軸は水平面内ビーム幅である電力半電幅(half power beamwidth)[deg]を表し、横軸は周波数[GHz]を表している。また、図15において、Rは円筒反射部の半径を表している。
図15から、第1円筒反射部11の半径が45mmの場合に、概ね1.5GHz〜3.8GHzの範囲で、あまりむらがなく、両偏波間の水平面内ビーム幅の差が十分に小さい(10°以下)ことを確認できる。また、図14と図15の比較から、反射器10が第2円筒反射部11aを含む構成が好ましいことがわかる。
FIG. 15 shows the simulation results of the beam width in the horizontal plane for each of the vertically polarized wave and the horizontally polarized wave of the antenna system 500 of the fifth embodiment. However, unlike the configuration shown in FIG. 9, the two polarized wave shared antennas included in the antenna system 500 are the polarized wave shared antennas 300 of the third embodiment, respectively. In the simulation shown in FIG. 15, the height of the first cylindrical reflector 11 is 30 mm, and the radius of the first cylindrical reflector 11 (that is, also the radius of the disk reflector 13) is 40 mm, 45 mm, or 50 mm. .. The size of the flat reflector 60 is 120 mm × 240 mm, and the distance between the flat reflector 60 and the disc reflector 13 is 10 mm. In the simulation, the condition of supplying power to only one of the two cross dipole antennas 20 was adopted. This is to verify the influence of the adjacent cross dipole antenna 20. In FIG. 15, the left vertical axis represents the half power beamwidth [deg], which is the beam width in the horizontal plane, and the horizontal axis represents the frequency [GHz]. Further, in FIG. 15, R represents the radius of the cylindrical reflecting portion.
From FIG. 15, when the radius of the first cylindrical reflecting portion 11 is 45 mm, there is not much unevenness in the range of approximately 1.5 GHz to 3.8 GHz, and the difference in beam width in the horizontal plane between the two polarizations is sufficiently small (10 °). The following) can be confirmed. Further, from the comparison between FIGS. 14 and 15, it can be seen that the reflector 10 preferably includes the second cylindrical reflecting portion 11a.
図16は、第5実施形態のアンテナシステム500の、垂直偏波と水平偏波のそれぞれについての水平面内ビーム幅のシミュレーション結果を示す。ただし、このシミュレーション結果には、図9に示す構成と異なり、アンテナシステム500に含まれる二つの偏波共用アンテナがそれぞれ第2実施形態の偏波共用アンテナ200である場合(ただし、第1円筒反射部11の半径(つまり、円板反射部13の半径でもある)は50mmであり、第1円筒反射部11の高さと第2円筒反射部11aの高さは共に30mmであり、第2円筒反射部11aの半径は40mmまたは45mmである)の結果と、アンテナシステム500に含まれる二つの偏波共用アンテナがそれぞれ第1実施形態の偏波共用アンテナ100である場合(ただし、第1円筒反射部11の半径(つまり、円板反射部13の半径でもある)は45mmであり、第1円筒反射部11の高さは30mmである)の結果が含まれる。このように、図16は、平面反射器60を含まないアンテナシステム500に関するシミュレーション結果を示している。図16では、左縦軸は水平面内ビーム幅である電力半電幅(half power beamwidth)[deg]を表し、横軸は周波数[GHz]を表している。また、図16において、Rは円筒反射部の半径の組み合わせを表している。
図16から、概ね1.5GHz〜3.8GHzの範囲で、概ね一様に、両偏波間の水平面内ビーム幅の差が十分に小さい(10°以下)ことを確認できる。
FIG. 16 shows the simulation results of the beam width in the horizontal plane for each of the vertically polarized wave and the horizontally polarized wave of the antenna system 500 of the fifth embodiment. However, in this simulation result, unlike the configuration shown in FIG. 9, when the two polarized light shared antennas included in the antenna system 500 are the polarized light shared antenna 200 of the second embodiment (however, the first cylindrical reflection The radius of the portion 11 (that is, the radius of the disc reflecting portion 13) is 50 mm, the height of the first cylindrical reflecting portion 11 and the height of the second cylindrical reflecting portion 11a are both 30 mm, and the second cylindrical reflection The result of the part 11a (the radius of the part 11a is 40 mm or 45 mm) and the case where the two polarized light shared antennas included in the antenna system 500 are the polarized light shared antenna 100 of the first embodiment (however, the first cylindrical reflecting part). The result of the radius of 11 (that is, also the radius of the disc reflector 13) is 45 mm, and the height of the first cylindrical reflector 11 is 30 mm) is included. As described above, FIG. 16 shows the simulation result for the antenna system 500 which does not include the plane reflector 60. In FIG. 16, the left vertical axis represents the half power beamwidth [deg], which is the beam width in the horizontal plane, and the horizontal axis represents the frequency [GHz]. Further, in FIG. 16, R represents a combination of radii of the cylindrical reflecting portion.
From FIG. 16, it can be confirmed that the difference in the beam width in the horizontal plane between the two polarizations is sufficiently small (10 ° or less) in the range of approximately 1.5 GHz to 3.8 GHz.
このように実施形態の構成によると、複数の周波数のそれぞれで水平面内ビーム幅の差を小さく抑えられる。また、本発明の偏波共用アンテナを互いに近接させても指向性に悪影響が無いことから、本発明のアンテナシステムはMIMOアンテナとして採用できる。 As described above, according to the configuration of the embodiment, the difference in the beam width in the horizontal plane can be suppressed to be small at each of the plurality of frequencies. Further, since the directivity is not adversely affected even if the polarized antennas of the present invention are brought close to each other, the antenna system of the present invention can be adopted as a MIMO antenna.
このように、本発明によると、従来のクロスダイポールアンテナに少なくとも有底円筒状の反射器を組み合わせた簡易な構成でありながら、偏波間の水平面内ビーム幅を複数の周波数のそれぞれで十分に小さく(10°以下)できる。 As described above, according to the present invention, the beam width in the horizontal plane between the polarizations is sufficiently small at each of the plurality of frequencies, although the conventional cross dipole antenna is combined with at least a bottomed cylindrical reflector. (10 ° or less) Can be done.
<補遺>
明細書と特許請求の範囲では、用語「含む」とその語形変化は非排他的表現として使用されている。例えば、「XはAとBを含む」という文は、XがAとB以外のものを含むことを否定しない。ただし、当該用語またはその語形変化が否定辞と結合した場合はその限りではない。例えば、「XはAとBを含まない」という文は、XがAとB以外のものを含む可能性を認めている。
<Addendum>
In the specification and claims, the term "contains" and its inflection are used as non-exclusive expressions. For example, the sentence "X contains A and B" does not deny that X contains anything other than A and B. However, this does not apply if the term or its inflection is combined with a negation. For example, the sentence "X does not include A and B" acknowledges that X may include anything other than A and B.
実施形態の説明で使用している「接続」との用語は、当該「接続」との用語に係る構成要素が直接的に(換言すれば、他の構成要素を全く介さずに)接続されていることに限定する意味ではなく、実際の必要に応じて、また、本発明のアンテナとしての特性に本質的な変更を及ぼさない限りにおいて、当該「接続」との用語に係る構成要素が間接的に(換言すれば、他の構成要素を介して)接続されている場合も許容することを含意する。 The term "connection" used in the description of the embodiment means that the components related to the term "connection" are directly connected (in other words, without any other component). The components of the term "connection" are indirect, not limited to being present, as long as there is an actual need and the characteristics of the antenna of the present invention are not substantially changed. It implies that it is also allowed to be connected to (in other words, via other components).
上述の説明における「第○」との用語は、実施形態の構成を明確に説明するために使用した用語である。当該用語それ自体によって、つまり、構成要素の序列それ自体によって、本発明は限定されるものではない。また、当該用語の使用は、そのような限定を意図するものでもない。 The term "No." in the above description is a term used to clearly explain the configuration of the embodiment. The invention is not limited by the term itself, that is, by the order of the components themselves. Nor is the use of the term intended to be such a limitation.
本明細書で説明した各態様/実施形態は、LTE(Long Term Evolution)、LTE-A(LTE-Advanced)、SUPER 3G、IMT-Advanced、4G、5G、FRA(Future Radio Access)、W-CDMA(登録商標)、GSM(登録商標)、CDMA2000、UMB(Ultra Mobile Broadband)、IEEE 802.11(Wi-Fi)、IEEE 802.16(WiMAX)、IEEE 802.20、UWB(Ultra-WideBand)、Bluetooth(登録商標)、その他の適切なシステムを利用するシステム及び/又はこれらに基づいて拡張された次世代システムに適用されてもよい。 Each aspect / embodiment described in the present specification includes LTE (Long Term Evolution), LTE-A (LTE-Advanced), SUPER 3G, IMT-Advanced, 4G, 5G, FRA (Future Radio Access), W-CDMA. (Registered Trademarks), GSM (Registered Trademarks), CDMA2000, UMB (Ultra Mobile Broadband), IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802.20, UWB (Ultra-WideBand), Bluetooth (Registered Trademarks), It may be applied to other systems that utilize suitable systems and / or next-generation systems that are extended based on them.
以上、本発明の実施形態について説明したが、当業者にとって、本発明が本明細書中で説明された実施形態に限定されないことは明らかである。本発明は、特許請求の範囲の記載によって定まる本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく修正及び変更態様として実施され得る。本明細書の記載は、例示説明を目的とするものであり、特段の断りが無い限り、本発明に対して何ら制限的な意味を有しない。 Although the embodiments of the present invention have been described above, it is clear to those skilled in the art that the present invention is not limited to the embodiments described in the present specification. The present invention may be implemented as modifications and modifications without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the claims. The description of the present specification is for the purpose of exemplifying explanation, and has no limiting meaning to the present invention unless otherwise specified.
Claims (4)
反射器と、
平面反射器と
を含む偏波共用アンテナであって、
上記反射器は、
第1円筒反射部と、
上記第1円筒反射部の一方の開口部を塞ぐ円板反射部と
を含み、
上記クロスダイポールアンテナは、上記第1円筒反射部の他方の開口部の近傍に配置されており、
上記円板反射部の中心を通る上記円板反射部の法線が、各上記ダイポールアンテナを構成するアンテナ素子それぞれの延伸方向と直交しており、
上記平面反射器は、上記円板反射部と平行に、且つ、上記円板反射部に関して上記クロスダイポールアンテナが配置されている側の反対側に、配置されている
ことを特徴とする偏波共用アンテナ。 A cross dipole antenna in which two dipole antennas with the same resonance frequency are arranged orthogonally, and
With a reflector ,
A polarized shared antenna that includes a planar reflector and <br />
The above reflector
The first cylindrical reflector and
Including a disk reflecting portion that closes one opening of the first cylindrical reflecting portion,
The cross dipole antenna is arranged in the vicinity of the other opening of the first cylindrical reflecting portion.
The normal of the disc reflecting portion passing through the center of the disc reflecting portion is orthogonal to the extending direction of each of the antenna elements constituting the dipole antenna .
The plane reflector is characterized in that it is arranged in parallel with the disk reflecting portion and on the opposite side of the disk reflecting portion from the side on which the cross dipole antenna is arranged. Polarized shared antenna.
上記クロスダイポールアンテナは、上記円板反射部から上記開口部に向かって上記共振周波数に対応する波長の1/4の長さ離れた位置に配置されている
ことを特徴とする偏波共用アンテナ。 In the polarization shared antenna according to claim 1,
The cross-dipole antenna is a polarization-shared antenna characterized in that it is arranged at a position separated from the disk reflecting portion by a length of 1/4 of a wavelength corresponding to the resonance frequency toward the opening.
上記反射器は、さらに、第2円筒反射部を含み、
上記第2円筒反射部の径は、上記第1円筒反射部の径よりも小さく、
上記第2円筒反射部は、上記第1円筒反射部の内側に配置されており、
上記第2円筒反射部の中心軸の延伸方向は、上記第1円筒反射部の中心軸の延伸方向と一致しており、
上記第2円筒反射部の一方の開口部は、上記円板反射部によって塞がれている
ことを特徴とする偏波共用アンテナ。 In the polarization shared antenna according to claim 1 or 2.
The reflector further includes a second cylindrical reflector.
The diameter of the second cylindrical reflecting portion is smaller than the diameter of the first cylindrical reflecting portion.
The second cylindrical reflecting portion is arranged inside the first cylindrical reflecting portion.
The stretching direction of the central axis of the second cylindrical reflecting portion coincides with the stretching direction of the central axis of the first cylindrical reflecting portion.
A polarization shared antenna characterized in that one opening of the second cylindrical reflecting portion is closed by the disc reflecting portion.
各上記偏波共用アンテナは、請求項1から請求項3のいずれかに記載の偏波共用アンテナである
ことを特徴とするアンテナシステム。 An antenna system that includes at least two polarized shared antennas.
An antenna system, wherein each of the above-mentioned polarized wave shared antennas is the polarized wave shared antenna according to any one of claims 1 to 3 .
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