JP2004015733A - Antenna - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an antenna which yields desired directivity by using a colinear antenna housed in a cylindrical body. <P>SOLUTION: A stack coaxial dipole antenna 32 is disposed in a lengthwise direction within a rectangular FRP cylindrical body 30 which has a hollow internal part of a rectangular cross section. The stack coaxial dipole antenna 32 is composed of two coaxial dipole antennas 36a and 36b which are arranged along one diagonal of the cylindrical body 30. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アンテナに関し、特に複数のコリニアアンテナを使用したものに関する。
【0002】
【従来の技術】
上記のコリニアアンテナには、例えば同軸ダイポールアンテナがある。同軸ダイポールアンテナは、同軸線路の外部導体に、それの周方向に所定の間隔をあけてスロットを切り、各スロットの周囲に筒型のダイポールアンテナをそれぞれ取り付けたものである。この同軸ダイポールアンテナを屋外に配置する場合、例えば合成樹脂製の筒状体の内部に、その筒状体の長さ方向に沿って同軸ダイポールを配置することがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
このようなアンテナでは、合成樹脂製の筒状体内に同軸ダイポールアンテナを配置しているので、筒状体における反射や、筒状体を電波が通過する際の通過損失等が生じ、所望の指向性を得ることができなかった。
【0004】
本発明は、コリニアアンテナを筒状体に収容した状態で、所望の指向性を得ることができるアンテナを提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明によるアンテナでは、角型合成樹脂製の筒状体が設けられている。この筒状体は、内部が中空で、横断面形状が多角形状、例えば矩形のものである。合成樹脂としては、例えばFRPを使用することができる。この筒状体の内部に、それの長さ方向に沿って、対をなすコリニアアンテナが配置されている。対を構成するコリニアアンテナは、それぞれの間に所定の間隔を有している。対の数としては、少なくとも1対であればよく、更に多くの対を使用することもできる。コリニアアンテナとしては、種々のものを使用するができる。例えば同軸ダイポールアンテナを使用することができる。
【0006】
このように構成したアンテナでは、筒状体の内部にコリニアアンテナの対を配置しているので、合成樹脂製である筒状体による反射や通過損失が生じる。これを利用して、1つのコリニアアンテナが本来有している指向性とは異なる指向性を持つアンテナを得ることができる。
【0007】
例えば、水平無指向性を有するコリニアアンテナを1つだけ角型筒状体の内部に設けた場合、水平無指向性を得ることができない。しかし、コリニアアンテナを偶数の水平無指向性アンテナとし、筒状体の対角線上に、前記筒状体の角に接近して配置した場合、水平面無指向性を得ることができる。
【0008】
或いは、複数のコリニアアンテナを、前記筒状体の一辺にほぼ平行に配置した場合には、上記一辺に対して垂直な方向にメインローブを有する水平面指向性を持つアンテナとすることができる。
【0009】
従って、コリニアアンテナの対の配置を、筒状体の内部において変更可能に構成した場合には、アンテナの水平面指向性を変更することが可能である。
【0010】
コリニアアンテナ対は、これらが設置されている基板において、各コリニアアンテナの出力信号を合成するように構成することもできる。このように構成した場合、1つの基板上において合成が行われているので、各コリニアアンテナに個別にケーブルを接続する必要がない。
【0011】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の基礎となる参考例のアンテナを、図6乃至図8を参照して、説明する。この参考例のアンテナは、図6(a)に示すように、角型の合成樹脂、例えばFRP製の筒状体、具体的には外側筒状体2を有している。この外側筒状体2は、同図(b)に示すように、横断面が矩形、例えば正方形状のもので、内部が中空に形成されている。この外側筒状体2の肉厚は、例えば10mmのものである。なお、外側筒状体2に、横断面が矩形の角型のものを使用するのは、コストが安い点と、このアンテナを電柱等に取り付ける際に、取付が容易であるからである。
【0012】
この外側筒状体2の内部に、コリニアアンテナ、例えば図7に示すような同軸ダイポールアンテナ4が、図6に示すように内側筒状体5に収容されて配置されている。この同軸ダイポールアンテナ4は、例えば2.4GHz(波長λ=125mm)帯の電波を送受信するためのもので、図7に示すように、円板状の基板6を有している。この基板6の上面から、この上面に垂直に同軸線路8が設けられている。この同軸線路8は、例えば直径が4mmのものである。
【0013】
この同軸線路8には、基板6から135mm(約1.1λ)の位置、この位置から上方に85mm(約0.7λ)の位置に、それぞれスリット(図示せず)が設けられている。これらスリットの上下両側に、同軸線路8の外部導体に接続して、筒型、例えば円筒状のアンテナ素子10a、10b、12a、12bが設けられている。これらアンテナ素子10a、10bにおいてダイポールアンテナが形成され、さらにアンテナ素子12a、12bにおいてダイポールアンテナが形成されている。
【0014】
上側のスリットから更に85mmの位置が同軸線路8の先端で、その下側に、同軸線路8の外部導体に接続された円筒状のアンテナ素子14が設けられている。また、この同軸線路8の中心導体の先端にホイップアンテナ16が接続されている。このホイップアンテナ16と円筒状のアンテナ素子14とによってもダイポールアンテナが形成されている。
【0015】
各円筒状のアンテナ素子10a、10b、12a、12b、14は、直径が15mm(約0.12λ)で、長さが23mm(約0.2λ)に形成されている。ホイップアンテナ16は、その長さが36mm(約0.3λ)に形成されている。各スリットの位置には、絶縁体製の例えば厚さが3mmのスペーサ18がそれぞれ設けられている。
【0016】
これらスペーサ18の外方には、各ダイポールアンテナを包囲するように共振リングとして機能する銅箔フィルム素子20がそれぞれ設けられている。これら銅箔フィルム素子20は、その長さ寸法が33mm(約0.26λ)に選択されている。これら銅箔フィルム素子20は、アンテナのインピーダンス調整のためと、指向性にチルトをつけるために設けられている。
【0017】
この同軸ダイポールアンテナ4が、図6(a)に示すように、内側筒状体5内に、その長さ方向に同軸線路8の長さ方向が沿うように収容されている。内側筒状体5の上端部には、キャップ21が取り付けられている。この内側筒状体5は、外側筒状体2の長さ方向に沿って、外側筒状体2の内部に配置されている。この配置状態において、同軸ダイポールアンテナ4は、図6(b)に示すように、外側筒状体2の中央に位置している。内側筒状体5は、合成樹脂、例えばFRPによって構成された円筒状のものであるが、その肉厚が例えば1mm乃至1.8mmと、外側筒状体2と比較して、非常に薄いものであり、同軸ダイポールアンテナ4の指向性に影響を与えない。
【0018】
図8(a)は、このアンテナの水平面総合指向性を示し、同図(b)は、このアンテナの垂直面総合指向性を示したものである。同軸ダイポールアンテナは、本来、水平面指向性が無指向性となる性質を有している。しかるに、外側筒状体2に同軸ダイポールアンテナ4を挿入したことにより、筒状体2の各角に対応する方向において利得が低下し、無指向性を示していない。これは、主に次の理由によると考えられる。即ち、図6(b)に矢印で示すように、同軸ダイポールアンテナ4から外側筒状体2に向かって電波が伝搬される。電波は、外側筒状体2の壁面に向かって垂直に進むものから、角部に向かって進行するものまで様々である。これら電波の伝搬距離は、外側筒状体の壁面に垂直に進行するものが最も短く、角部に近づくものほど徐々に伝搬距離が長くなり、角部に向かって伝搬するものが最も伝搬距離が長くなる。このように伝搬距離が最も長くなる角部では、伝搬に伴う損失が最も大きくなり、水平面総合指向性が無指向性でなくなる。
【0019】
本発明の1実施形態のアンテナは、図1(a)に示すように、角型の合成樹脂、例えばFRP製の外側筒状体30の内部に、キャップ31a付きの内側筒状体31bを収容し、この内側筒状体31bの内部にスタック型の同軸ダイポール32を配置したものである。外側筒状体30及び内側筒状体31bは、参考例で示した外側筒状体2及び内側筒状体5と同様に構成されているので、詳細な説明を省略する。
【0020】
スタック型の同軸ダイポールアンテナ32は、参考例の同軸ダイポールアンテナ4と同様に、2.4GHz帯の電波を送受信するためのもので、図2及び図3に示すように、基板34に所定の間隔、例えば35mm(約0.28λ)の間隔を隔てて2本の同軸ダイポールアンテナ36a、36bが配置されている。
【0021】
これら同軸ダイポールアンテナ36a、36bは、同一の構成であって、図2に示すように、直径が4mmの同軸線路40a、40bを有している。これら同軸線路40a、40bの下端から190mm(約1.5λ)の位置に、図3に示すようにスリット(図示せず)が設けられている。このスリットの上下に、円筒状のアンテナ素子42a、42b、44a、44bが同軸線路40a、40bと同心に配置され、かつ同軸線路40a、40bの外部導体に接続されている。これらアンテナ素子42a、44aによって、1つのダイポールアンテナが構成され、アンテナ素子42b、44bによって、1つのダイポールアンテナが構成されている。
【0022】
上記のスリットからさらに上方に85mm(約0.7λ)の位置にもスリット(図示せず)が設けられている。その上下に、円筒状のアンテナ素子46a、46b、48a、48bが、同軸線路40a、40bと同心に配置され、かつ同軸線路40a、40bの外部導体に接続されている。アンテナ素子46a、48aによって1つのダイポールアンテナが構成され、アンテナ素子46b、48bによって1つのダイポールアンテナが構成されている。
【0023】
このスリットから更に上方に85mmの位置が同軸線路40a、40bの先端で、その下側に円筒状のアンテナ素子50a、50bが同軸線路40a、40bと同心に配置され、外部導体に接続されている。また、この同軸線路40a、40bの中心導体の先端にホイップアンテナ52a、52bが接続されている。これらホイップアンテナ52a、52bは、同軸線路40a、40bと同一直線上に位置している。アンテナ素子50aとホイップアンテナ52aとによって1つのダイポールアンテナが構成され、アンテナ素子50bとホイップアンテナ52bとによって1つのダイポールアンテナが構成されている。
【0024】
円筒状のアンテナ素子42a、42b、44a、44b、46a、46b、48a、48b、50a、50bは、直径が15mm(約0.12λ)で、長さが23mm(約0.18λ)に、いずれもが形成されている。ホイップアンテナ52a、52bは、長さが27mm(約0.2λ)のものである。
【0025】
各アンテナ素子42a、44a、42b、44b、46a、48a、46b、48b、50a、52a、50b、52bの間には、絶縁体製のスペーサ54が設けられている。これは、内側筒状体31b内に、このスタック型同軸ダイポールアンテナ32を配置したときに、これらが内側筒状体31bの内面に接触して、各同軸ダイポールアンテナ36a、36bの姿勢を維持するためのものである。また、これらスペーサ54は、例えば3mmの厚さを有し、対をなすアンテナ素子42a、44aの間、42b、44bの間、46a、48aの間、46b、48bの間、50a、52aの間、50b、52bの間に、それぞれスペーサ54の厚さ分だけスペースを維持するようにも機能している。
【0026】
同軸線路40a、40bは、基板34の内部に設けた合成器に接続され、この合成器の出力側が、基板34の下面に設けた同軸コネクタ56に接続されている。従って、給電用の同軸ケーブルは、同軸コネクタ56に接続するだけでよく、個別に同軸ダイポールアンテナ36a、36bに接続する必要はない。
【0027】
内側筒状体31b内に収容されたスタック型同軸ダイポールアンテナ32が、外側筒状体30の内部に挿入されている。その挿入は、同軸ダイポールアンテナ36a、36bの長さ方向が、外側筒状体30の長さ方向に沿うように行われている。しかも、その挿入は、例えば図1(b)に示すように、同軸ダイポールアンテナ36a、36bを繋ぐ直線が、外側筒状体30の1本の対角線上に位置するように行われている。或いは、図1(c)に示すように、同軸ダイポールアンテナ36a、36bを繋ぐ直線が、外側筒状体30の長辺に沿うように、かつ短辺の中央に位置するように行われている。内側筒状体31bが円筒状に構成されているので、図1(b)から図1(c)の状態、或いは図1(c)から図1(b)の状態への変更は、容易に行える。
【0028】
図4(a)は、図1(b)に示すように同軸ダイポールアンテナ36a、36bを対角線上に配置したときの2450MHzにおける水平面指向性を示している。同図(b)は、図1(c)に示すように同軸ダイポールアンテナ36a、36bを外側筒状体30の一辺に平行に配置したときの2450MHzにおける水平面指向性を示している。
【0029】
図1(c)に示すように配置した場合、筒状体の両対角線に沿う方向での利得が低下している。これは、両対角線の延長上にある各角の厚みが、他の部分の厚みに2の平方根を乗算した値(他の部分の厚みが10mmの場合、約14mm)と厚くなっているので、その分だけ、電波の反射や、これら角を通過する際に生じる損失が多くなるからと、上述したように、外側筒状体30の壁に垂直に向かう電波と、これよりも角部に近い壁に向かう電波と、角部に向かう電波とを比較すると、外側筒状体30の壁に垂直に向かう電波から、角部に向かう電波まで、徐々に伝搬距離が長くなるからである。また、横方向では、同軸ダイポールアンテナ36a、36bの距離が影響して、互いに打ち消しあって、利得が減少していると考えられる。その結果、図4(b)に示すように、前後方向に大きな利得を示す水平面指向性となる。
【0030】
一方、図1(b)に示すように対角線上に配置した場合、利得が低下しやすい角方向に同軸ダイポールアンテナ36a、36bを接近して配置しているので、角方向の利得を上げることができる。そして、両同軸ダイポールアンテナ36a、36bの間隔を適切に調整することによって、図4(a)に示すように、無指向性に近い水平面指向性を持たすことができる。
【0031】
なお、図1(b)または(c)に示すように同軸ダイポールアンテナ36a、36bの位置を変更することによって水平面指向性を変化させることができる。
【0032】
図5(a)は、図1(b)に示すように同軸ダイポールアンテナ36a、36bを配置した場合の周波数対VSWR特性を示し、同図(b)は同じく周波数対利得特性を示し、同図(c)は同じく2450MHzにおける水平面指向性を示し、同図(d)は同じく2450MHzにおける垂直面指向性を示している。
【0033】
VSWRは2400MHzにおいて1.4であり、2450MHzにおいて1.2であり、2500MHzにおいて1.4であるので、充分に実用となるVSWRをこのアンテナにおいて実現することができる。また、2400MHz、2450MHzにおいて約4dBの利得を、2500MHzで約4.6dBの利得をそれぞれ実現しているので、利得の面からも充分に実用となるアンテナである。また、水平面指向性はほぼ無指向性を示しているので、例えば無線LAN等のように様々な方向から到来する電波を良好に受信する場合に適している。
【0034】
上記の実施の形態では、スタック型同軸ダイポールアンテナ32は、2本の同軸ダイポールアンテナ36a、36bによって構成したが、更に多くの同軸ダイポールアンテナを使用してスタック型同軸ダイポールアンテナを構成することもできる。例えば、同軸ダイポールアンテナ36a、36bと同一の構成の2本の同軸ダイポールアンテナを、同軸ダイポールアンテナ36a、36bと直交する直線上に配置して、外側筒状体30のもう一方の対角線上にも1対の同軸ダイポールアンテナを配置することもできる。また、上記の実施の形態では、コリニアアンテナとして、同軸ダイポールアンテナを使用したが、これに限ったものではなく、他のコリニアアンテナを使用することもできる。上記の実施の形態では、筒状体をFRP製としたが、他の合成樹脂製のものを使用することもできる。上記の実施の形態では、外側筒状体30は、横断面形状を正方形状としたが、長方形状とすることもできるし、他の多角形状とすることもできる。
【0035】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、角型の筒状体内に複数対のコリニアアンテナを挿入し、その配置を調整することによって、所望の指向特性を有するアンテナを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施形態のアンテナの斜視図、及び内部のスタック型同軸ダイポールアンテナの異なる配置における平面図である。
【図2】図1のアンテナにおいて使用されているスタック型同軸ダイポールアンテナの斜視図である。
【図3】図2のスタック型同軸ダイポールアンテナを内側筒状体内に収容した状態の縦断面図である。
【図4】図1のアンテナにおいて、内部のスタック型同軸ダイポールアンテナを異なる配置とした場合の水平面指向性図である。
【図5】図1のアンテナにおける周波数対VSWR特性図、同周波数対利得特性図、同水面指向性図及び垂直面指向性図である。
【図6】本発明の参考例のアンテナの斜視図及び平面図である。
【図7】図6のアンテナにおいて使用する同軸ダイポールアンテナの斜視図である。
【図8】図6のアンテナの水平面指向性図及び垂直面指向性図である。
【符号の説明】
30 筒状体
32 スタック型同軸ダイポールアンテナ(コリニアアンテナの対)
36a 36b 同軸ダイポールアンテナ
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an antenna, and more particularly to an antenna using a plurality of collinear antennas.
[0002]
[Prior art]
The collinear antenna includes, for example, a coaxial dipole antenna. The coaxial dipole antenna is obtained by cutting slots at predetermined intervals in a circumferential direction of an outer conductor of a coaxial line, and attaching cylindrical dipole antennas around each slot. When this coaxial dipole antenna is placed outdoors, for example, a coaxial dipole may be placed inside a tubular body made of synthetic resin along the length direction of the tubular body.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In such an antenna, since the coaxial dipole antenna is disposed inside the cylindrical body made of synthetic resin, reflection at the cylindrical body, a passage loss when a radio wave passes through the cylindrical body, and the like occur, and a desired directivity is obtained. I couldn't get the sex.
[0004]
An object of the present invention is to provide an antenna capable of obtaining desired directivity in a state where a collinear antenna is housed in a cylindrical body.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In the antenna according to the present invention, a tubular body made of square synthetic resin is provided. This tubular body is hollow inside and has a polygonal cross section, for example, rectangular. As the synthetic resin, for example, FRP can be used. A pair of collinear antennas is arranged inside the cylindrical body along the length direction thereof. The collinear antennas forming a pair have a predetermined interval between them. The number of pairs may be at least one pair, and more pairs can be used. Various types of collinear antennas can be used. For example, a coaxial dipole antenna can be used.
[0006]
In the antenna configured in this manner, since the pair of collinear antennas is disposed inside the cylindrical body, reflection and passage loss due to the cylindrical body made of synthetic resin occur. By utilizing this, it is possible to obtain an antenna having directivity different from the directivity originally possessed by one collinear antenna.
[0007]
For example, when only one collinear antenna having horizontal omnidirectionality is provided inside a rectangular cylindrical body, horizontal omnidirectionality cannot be obtained. However, when the collinear antenna is an even number of horizontal omni-directional antennas and is arranged on the diagonal line of the cylindrical body and close to the corner of the cylindrical body, horizontal omnidirectionality can be obtained.
[0008]
Alternatively, when a plurality of collinear antennas are arranged substantially parallel to one side of the tubular body, the antenna can be a horizontal plane directivity having a main lobe in a direction perpendicular to the one side.
[0009]
Therefore, when the arrangement of the pair of collinear antennas is configured to be changeable inside the cylindrical body, it is possible to change the horizontal directivity of the antenna.
[0010]
The collinear antenna pair may be configured to combine the output signals of the respective collinear antennas on the board on which they are installed. In such a configuration, since synthesis is performed on one substrate, it is not necessary to individually connect a cable to each collinear antenna.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
First, an antenna according to a reference example on which the present invention is based will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 6 (a), the antenna of this reference example has a rectangular synthetic resin, for example, a cylindrical body made of FRP, specifically, an outer cylindrical body 2. As shown in FIG. 1B, the outer cylindrical body 2 has a rectangular cross section, for example, a square shape, and has a hollow interior. The thickness of the outer cylindrical body 2 is, for example, 10 mm. The reason why the outer cylindrical body 2 is of a rectangular shape having a rectangular cross section is that the cost is low and that the antenna is easily attached to a telephone pole or the like.
[0012]
Inside the outer tubular body 2, a collinear antenna, for example, a coaxial dipole antenna 4 as shown in FIG. 7 is accommodated and arranged in an inner tubular body 5 as shown in FIG. The coaxial dipole antenna 4 is for transmitting and receiving radio waves in, for example, a 2.4 GHz (wavelength λ = 125 mm) band, and has a disk-shaped substrate 6 as shown in FIG. A coaxial line 8 is provided vertically from the upper surface of the substrate 6 to the upper surface. The coaxial line 8 has a diameter of, for example, 4 mm.
[0013]
The coaxial line 8 is provided with slits (not shown) at positions 135 mm (approximately 1.1λ) from the substrate 6 and at positions 85 mm (approximately 0.7λ) above this position. On both upper and lower sides of these slits, cylindrical, for example, cylindrical antenna elements 10a, 10b, 12a, 12b are provided so as to be connected to the outer conductor of the coaxial line 8. These antenna elements 10a and 10b form a dipole antenna, and the antenna elements 12a and 12b form a dipole antenna.
[0014]
A position 85 mm further from the upper slit is the tip of the coaxial line 8, and a cylindrical antenna element 14 connected to the outer conductor of the coaxial line 8 is provided below the tip. A whip antenna 16 is connected to the end of the center conductor of the coaxial line 8. The whip antenna 16 and the cylindrical antenna element 14 also form a dipole antenna.
[0015]
Each cylindrical antenna element 10a, 10b, 12a, 12b, 14 has a diameter of 15 mm (about 0.12λ) and a length of 23 mm (about 0.2λ). The whip antenna 16 is formed to have a length of 36 mm (about 0.3λ). At the position of each slit, a spacer 18 made of an insulator and having a thickness of, for example, 3 mm is provided.
[0016]
A copper foil film element 20 functioning as a resonance ring is provided outside each of the spacers 18 so as to surround each dipole antenna. The length of these copper foil film elements 20 is selected to be 33 mm (about 0.26λ). These copper foil film elements 20 are provided to adjust the impedance of the antenna and to tilt the directivity.
[0017]
As shown in FIG. 6A, the coaxial dipole antenna 4 is accommodated in the inner cylindrical body 5 so that the length direction of the coaxial line 8 extends along the length direction thereof. A cap 21 is attached to the upper end of the inner cylindrical body 5. The inner tubular body 5 is disposed inside the outer tubular body 2 along the length direction of the outer tubular body 2. In this arrangement state, the coaxial dipole antenna 4 is located at the center of the outer cylindrical body 2 as shown in FIG. The inner tubular member 5 is a cylindrical member made of a synthetic resin, for example, FRP, and has a thickness of, for example, 1 mm to 1.8 mm, which is extremely thin as compared with the outer tubular member 2. Therefore, the directivity of the coaxial dipole antenna 4 is not affected.
[0018]
FIG. 8A shows the horizontal directivity of this antenna, and FIG. 8B shows the vertical directivity of this antenna. The coaxial dipole antenna originally has the property that the horizontal plane directivity becomes omnidirectional. However, by inserting the coaxial dipole antenna 4 into the outer tubular body 2, the gain is reduced in the direction corresponding to each corner of the tubular body 2, and no omnidirectionality is exhibited. This is thought to be mainly due to the following reasons. That is, a radio wave is propagated from the coaxial dipole antenna 4 to the outer cylindrical body 2 as indicated by an arrow in FIG. The radio waves vary from those traveling vertically toward the wall surface of the outer tubular body 2 to those traveling toward the corners. The propagation distance of these radio waves is the shortest when traveling perpendicular to the wall surface of the outer cylindrical body, and gradually increases as it approaches the corner, and the propagation distance gradually increases toward the corner. become longer. Thus, at the corner where the propagation distance is the longest, the loss accompanying propagation is the largest, and the overall horizontal directivity is not omnidirectional.
[0019]
As shown in FIG. 1A, an antenna according to an embodiment of the present invention houses an inner cylindrical body 31b with a cap 31a inside an outer cylindrical body 30 made of a square synthetic resin, for example, FRP. The stack type coaxial dipole 32 is arranged inside the inner cylindrical body 31b. Since the outer tubular body 30 and the inner tubular body 31b are configured in the same manner as the outer tubular body 2 and the inner tubular body 5 shown in the reference example, detailed description will be omitted.
[0020]
The stack type coaxial dipole antenna 32 is for transmitting and receiving radio waves in the 2.4 GHz band, similarly to the coaxial dipole antenna 4 of the reference example. As shown in FIGS. For example, two coaxial dipole antennas 36a and 36b are arranged at an interval of, for example, 35 mm (about 0.28λ).
[0021]
These coaxial dipole antennas 36a and 36b have the same configuration, and have coaxial lines 40a and 40b having a diameter of 4 mm as shown in FIG. Slits (not shown) are provided at positions 190 mm (about 1.5λ) from the lower ends of the coaxial lines 40a and 40b, as shown in FIG. Above and below this slit, cylindrical antenna elements 42a, 42b, 44a, 44b are arranged concentrically with the coaxial lines 40a, 40b and connected to the external conductors of the coaxial lines 40a, 40b. These antenna elements 42a and 44a constitute one dipole antenna, and the antenna elements 42b and 44b constitute one dipole antenna.
[0022]
A slit (not shown) is provided at a position 85 mm (about 0.7λ) further above the slit. Above and below, cylindrical antenna elements 46a, 46b, 48a, 48b are arranged concentrically with the coaxial lines 40a, 40b and connected to the outer conductors of the coaxial lines 40a, 40b. One dipole antenna is formed by the antenna elements 46a and 48a, and one dipole antenna is formed by the antenna elements 46b and 48b.
[0023]
A position 85 mm further upward from the slit is the tip of the coaxial lines 40a and 40b, and cylindrical antenna elements 50a and 50b are disposed concentrically with the coaxial lines 40a and 40b below the slits and connected to an external conductor. . Whip antennas 52a and 52b are connected to the ends of the center conductors of the coaxial lines 40a and 40b. These whip antennas 52a and 52b are located on the same straight line as the coaxial lines 40a and 40b. One dipole antenna is constituted by the antenna element 50a and the whip antenna 52a, and one dipole antenna is constituted by the antenna element 50b and the whip antenna 52b.
[0024]
Each of the cylindrical antenna elements 42a, 42b, 44a, 44b, 46a, 46b, 48a, 48b, 50a, 50b has a diameter of 15 mm (about 0.12λ) and a length of 23 mm (about 0.18λ). Are also formed. The whip antennas 52a and 52b have a length of 27 mm (about 0.2λ).
[0025]
A spacer 54 made of an insulator is provided between the antenna elements 42a, 44a, 42b, 44b, 46a, 48a, 46b, 48b, 50a, 52a, 50b, 52b. This is because when the stacked coaxial dipole antennas 32 are arranged in the inner cylindrical body 31b, they come into contact with the inner surface of the inner cylindrical body 31b to maintain the postures of the coaxial dipole antennas 36a and 36b. It is for. Further, these spacers 54 have a thickness of, for example, 3 mm, and form a pair between the antenna elements 42a and 44a, between 42b and 44b, between 46a and 48a, between 46b and 48b, and between 50a and 52a. , 50b, and 52b, respectively, so as to maintain a space corresponding to the thickness of the spacer 54.
[0026]
The coaxial lines 40a and 40b are connected to a combiner provided inside the board 34, and the output side of the combiner is connected to a coaxial connector 56 provided on the lower surface of the board 34. Therefore, the coaxial cable for power supply only needs to be connected to the coaxial connector 56, and does not need to be individually connected to the coaxial dipole antennas 36a and 36b.
[0027]
A stacked coaxial dipole antenna 32 housed in the inner tubular body 31b is inserted into the outer tubular body 30. The insertion is performed such that the length direction of the coaxial dipole antennas 36a and 36b is along the length direction of the outer tubular body 30. Moreover, the insertion is performed such that a straight line connecting the coaxial dipole antennas 36a and 36b is located on one diagonal line of the outer cylindrical body 30, as shown in FIG. 1B, for example. Alternatively, as shown in FIG. 1C, the straight line connecting the coaxial dipole antennas 36a and 36b is arranged along the long side of the outer tubular body 30 and at the center of the short side. . Since the inner cylindrical body 31b is formed in a cylindrical shape, it is easy to change from the state shown in FIG. 1B to the state shown in FIG. 1C or from the state shown in FIG. 1C to the state shown in FIG. I can do it.
[0028]
FIG. 4A shows horizontal plane directivity at 2450 MHz when the coaxial dipole antennas 36a and 36b are arranged diagonally as shown in FIG. 1B. FIG. 2B shows the horizontal directivity at 2450 MHz when the coaxial dipole antennas 36a and 36b are arranged in parallel to one side of the outer cylindrical body 30 as shown in FIG. 1C.
[0029]
When arranged as shown in FIG. 1C, the gain in the direction along both diagonal lines of the cylindrical body is reduced. This is because the thickness of each corner on the extension of both diagonals is a value obtained by multiplying the thickness of the other part by the square root of 2 (about 14 mm when the thickness of the other part is 10 mm), As described above, the reflection of radio waves and the loss that occurs when passing through these corners are increased, and as described above, the radio waves that are perpendicular to the wall of the outer cylindrical body 30 and are closer to the corners than this. This is because, when comparing the radio wave going to the wall and the radio wave going to the corner, the propagation distance gradually increases from the radio wave going perpendicular to the wall of the outer tubular body 30 to the radio wave going to the corner. In the horizontal direction, it is considered that the distance between the coaxial dipole antennas 36a and 36b has an influence and cancels each other, thereby reducing the gain. As a result, as shown in FIG. 4B, a horizontal plane directivity indicating a large gain in the front-rear direction is obtained.
[0030]
On the other hand, when the antennas are arranged on a diagonal line as shown in FIG. 1B, the coaxial dipole antennas 36a and 36b are arranged close to each other in the angular direction where the gain tends to decrease. it can. By appropriately adjusting the interval between the two coaxial dipole antennas 36a and 36b, it is possible to have horizontal plane directivity close to non-directional as shown in FIG.
[0031]
It is to be noted that the horizontal plane directivity can be changed by changing the positions of the coaxial dipole antennas 36a and 36b as shown in FIG. 1 (b) or (c).
[0032]
FIG. 5A shows the frequency vs. VSWR characteristics when the coaxial dipole antennas 36a and 36b are arranged as shown in FIG. 1B, and FIG. 5B shows the frequency vs. gain characteristics. (C) also shows the horizontal plane directivity at 2450 MHz, and FIG. (D) also shows the vertical plane directivity at 2450 MHz.
[0033]
Since the VSWR is 1.4 at 2400 MHz, 1.2 at 2450 MHz, and 1.4 at 2500 MHz, a sufficiently practical VSWR can be realized in this antenna. Further, since the gain of about 4 dB is realized at 2400 MHz and 2450 MHz, and the gain of about 4.6 dB is realized at 2500 MHz, the antenna is sufficiently practical in terms of gain. Further, since the horizontal plane directivity indicates almost non-directivity, it is suitable for receiving radio waves arriving from various directions satisfactorily, such as a wireless LAN.
[0034]
In the above embodiment, the stacked coaxial dipole antenna 32 is configured by the two coaxial dipole antennas 36a and 36b. However, a stacked coaxial dipole antenna can be configured by using more coaxial dipole antennas. . For example, two coaxial dipole antennas having the same configuration as the coaxial dipole antennas 36a and 36b are arranged on a straight line orthogonal to the coaxial dipole antennas 36a and 36b, and also on the other diagonal line of the outer cylindrical body 30. It is also possible to arrange a pair of coaxial dipole antennas. Further, in the above embodiment, a coaxial dipole antenna is used as a collinear antenna, but the present invention is not limited to this, and another collinear antenna can be used. In the above-described embodiment, the cylindrical body is made of FRP, but may be made of another synthetic resin. In the above-described embodiment, the outer tubular body 30 has a square cross-sectional shape, but may have a rectangular shape or another polygonal shape.
[0035]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, an antenna having a desired directional characteristic can be realized by inserting a plurality of pairs of collinear antennas into a rectangular cylindrical body and adjusting the arrangement thereof.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of an antenna according to an embodiment of the present invention, and a plan view of an internal stack type coaxial dipole antenna in a different arrangement.
FIG. 2 is a perspective view of a stacked coaxial dipole antenna used in the antenna of FIG.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a state in which the stacked coaxial dipole antenna of FIG. 2 is housed in an inner cylindrical body.
FIG. 4 is a horizontal plane directivity diagram when the internal stack type coaxial dipole antenna is arranged differently in the antenna of FIG. 1;
FIG. 5 is a diagram showing frequency vs. VSWR characteristics, a diagram showing frequency vs. gain characteristics, a water surface directivity diagram, and a vertical surface directivity diagram for the antenna of FIG. 1;
FIG. 6 is a perspective view and a plan view of an antenna according to a reference example of the present invention.
FIG. 7 is a perspective view of a coaxial dipole antenna used in the antenna of FIG. 6;
8 shows a horizontal plane directivity diagram and a vertical plane directivity diagram of the antenna of FIG. 6;
[Explanation of symbols]
30 cylindrical body 32 stack type coaxial dipole antenna (colinear antenna pair)
36a 36b Coaxial dipole antenna

Claims (4)

内部が中空で、横断面形状が角型合成樹脂製の筒状体と、
この筒状体の内部に、それの長さ方向に沿って配置され、それぞれの間に所定の間隔を有し、対をなすコリニアアンテナの対とを、
具備するアンテナ。
A tubular body with a hollow inside and a square cross-section made of synthetic resin,
Inside the cylindrical body, disposed along the length direction of the cylindrical body, having a predetermined interval therebetween, and a pair of collinear antennas forming a pair,
Antenna to equip.
請求項1記載のアンテナにおいて、前記コリニアアンテナが偶数の水平無指向性アンテナであって、前記筒状体の対角線上に、前記筒状体の角に接近して配置されているアンテナ。The antenna according to claim 1, wherein the collinear antenna is an even number of horizontal omnidirectional antennas, and is disposed on a diagonal line of the cylindrical body and close to a corner of the cylindrical body. 請求項1記載のアンテナにおいて、前記複数のコリニアアンテナを、前記筒状体の一辺にほぼ平行に配置したアンテナ。2. The antenna according to claim 1, wherein the plurality of collinear antennas are arranged substantially parallel to one side of the tubular body. 請求項1、2または3記載のアンテナにおいて、前記コリニアアンテナの対は、これらが設置されている基板において、各コリニアアンテナの出力信号が合成されているアンテナ。The antenna according to claim 1, 2 or 3, wherein the pair of collinear antennas are combined with output signals of the respective colinear antennas on a board on which the pair of collinear antennas are installed.
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