JP2008205787A - Antenna characteristic control method - Google Patents

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直人 高橋
Ryutaro Omoto
隆太郎 大本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for simply controlling antenna characteristics at a low cost. <P>SOLUTION: The antenna characteristics are controlled by enclosing an axis that goes through an antenna element and is parallel with the orientation of the antenna element by a radio wave absorber in the vicinity of the antenna element. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、アンテナの特性、特に、メインローブ幅の制御を行う方法に関する。   The present invention relates to a method for controlling antenna characteristics, in particular, main lobe width.

無線通信システムにおいては、そのサービスエリア、サービス仕様に応じて基地局及び加入者局に設置するアンテナの、例えば、メインローブ幅といった、特性を決定し、決定に基づき使用するアンテナ素子の設計及び製造を行っている。なお、非特許文献１には、電気的に指向性を制御可能なアンテナが記載されている。   In a wireless communication system, characteristics such as a main lobe width of an antenna installed in a base station and a subscriber station are determined according to the service area and service specifications, and an antenna element to be used is designed and manufactured based on the determination. It is carried out. Non-Patent Document 1 describes an antenna whose directivity can be controlled electrically.

後藤尚久、“図説・アンテナ”、社団法人 電子情報通信学会、平成１３年６月１日、ｐ．３１５Naohisa Goto, “Illustration / Antenna”, The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, June 1, 2001, p. 315

非特許文献１に記載の電気的に指向性を制御可能なアンテナは、コストが高く、例えば、加入者無線システムの様に、低コストでシステム構築を行わなければならない場合に使用することはできない。しかしながら、サービスエリアの変更等により、設置後に、アンテナの特性を変更する必要が生じる場合もあり、その場合には、新たなアンテナ素子を設計、製造し、既存のアンテナ素子と交換しなければならず、変更に対して迅速に対応することができず、また、コストもかかることになる。   The antenna capable of electrically controlling directivity described in Non-Patent Document 1 is expensive and cannot be used when a system must be constructed at a low cost, such as a subscriber radio system. . However, it may be necessary to change the characteristics of the antenna after installation due to changes in the service area, etc. In such a case, a new antenna element must be designed and manufactured and replaced with an existing antenna element. Therefore, it is not possible to quickly respond to the change, and costs are increased.

したがって、本発明は、メインローブ幅、利得、サイドローブといったアンテナ特性を簡易に、かつ、低コストで制御する方法を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for easily and inexpensively controlling antenna characteristics such as a main lobe width, a gain, and a side lobe.

本発明における方法によれば、
アンテナ素子を通りアンテナ素子の指向方向と平行な軸を、アンテナ素子近傍において電波吸収体で取り囲むことでアンテナ特性を制御することを特徴とする。 According to the method of the present invention,
The antenna characteristic is controlled by surrounding an axis passing through the antenna element and parallel to the directivity direction of the antenna element with a radio wave absorber in the vicinity of the antenna element.

本発明の他の実施形態によれば、
前記電波吸収体の指向方向の長さにより、アンテナのメインローブ幅を制御することも好ましい。 According to another embodiment of the invention,
It is also preferable to control the main lobe width of the antenna by the length of the radio wave absorber in the directing direction.

また、本発明の他の実施形態によれば、
アンテナ素子を覆うアンテナレドームに前記電波吸収体を装着することで、前記平行な軸を取り囲むことも好ましい。 Also, according to another embodiment of the present invention,
It is also preferable to surround the parallel axes by mounting the radio wave absorber on an antenna radome covering the antenna element.

電波吸収体のみにより、簡易かつ低コストで、アンテナ特性を制御することが可能になる。特に、電波吸収体の長さの調整により、簡易にメインローブ幅が制御できる。更に、アンテナレドームが使用されている場合には、単にアンテナレドームに電波吸収体を装着することでメインローブ幅の制御を行うことが可能であり、電波吸収体を配置するための部材を必要とせず、更に、低コストに特性の制御を行うことができる。   Only with the radio wave absorber, the antenna characteristics can be controlled easily and at low cost. In particular, the main lobe width can be easily controlled by adjusting the length of the radio wave absorber. Furthermore, when an antenna radome is used, it is possible to control the main lobe width by simply mounting the radio wave absorber on the antenna radome, and a member for arranging the radio wave absorber is required. Furthermore, the characteristics can be controlled at a low cost.

本発明を実施するための最良の実施形態について、以下では図面を用いて詳細に説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

図１及び図２は、本発明によるアンテナ特性制御方法の説明に使用するアンテナを示す図であり、図１は、アンテナ設置状態において水平方向から、図２は、アンテナ設置状態において上方向から見た図である。   1 and 2 are diagrams showing an antenna used for explaining the antenna characteristic control method according to the present invention. FIG. 1 is a horizontal view when the antenna is installed, and FIG. 2 is a top view when the antenna is installed. It is a figure.

図１及び２に示す様に、アンテナ素子３は、アンテナ基部２に取り付けられ、アンテナレドーム１は、アンテナ素子３を覆うように取り付けられている。なお、図１及び２において、符号４は、アンテナ素子３のアンテナ素子開口面である。   As shown in FIGS. 1 and 2, the antenna element 3 is attached to the antenna base 2, and the antenna radome 1 is attached so as to cover the antenna element 3. 1 and 2, reference numeral 4 denotes an antenna element opening surface of the antenna element 3.

図３は、本発明によるアンテナ特性制御方法を説明する図である。図３において、符号５は、電波吸収体であり、本発明は、アンテナ素子３近傍において、アンテナ素子３の指向方向と平行であり、アンテナ素子３を通る軸の周囲を電波吸収体５で取り囲むことでアンテナ特性の制御を行う。こここで、電波吸収体５による取り囲みは、アンテナレドーム１の内側又は外側に電波吸収体５を貼り付けることにより行う。なお、図３に示す電波吸収体５の貼り付け位置は、例示であり、アンテナ素子開口面４から、指向方向とは反対側の領域、つまり、アンテナ素子開口面４からアンテナ基部２への領域には必ずしも貼り付ける必要はない。   FIG. 3 is a diagram for explaining an antenna characteristic control method according to the present invention. In FIG. 3, reference numeral 5 denotes a radio wave absorber. In the present invention, the radio wave absorber 5 surrounds the axis passing through the antenna element 3 in the vicinity of the antenna element 3 and parallel to the directivity direction of the antenna element 3. Thus, the antenna characteristics are controlled. Here, the enclosure by the radio wave absorber 5 is performed by attaching the radio wave absorber 5 to the inside or the outside of the antenna radome 1. Note that the attachment position of the radio wave absorber 5 shown in FIG. 3 is an exemplification, and is a region opposite to the directivity direction from the antenna element opening surface 4, that is, a region from the antenna element opening surface 4 to the antenna base 2. It is not always necessary to paste it.

図４は、本発明によるアンテナ特性制御方法による水平方向のアンテナパターンの変化を示す図である。本実験においては、アンテナ素子３として、アンテナ基部２からアンテナ素子開口面４までの長さが１４ｃｍであるセクトラルホーンアンテナを使用し、電波吸収体５を、アンテナ基部２から指向方向に渡り連続して貼り付けることにより行った。なお、装着長を、図３に示す様に、電波吸収体５の指向方向の長さと定義し、本実験においては、１８ｃｍ、２３ｃｍ、２８ｃｍの装着長と、電波吸収体５を貼り付けない場合の４つの値を計測した。なお、メインローブ幅は、相対利得−３ｄＢ以上である水平方向角度で定義される。   FIG. 4 is a diagram illustrating changes in the antenna pattern in the horizontal direction by the antenna characteristic control method according to the present invention. In this experiment, a sectoral horn antenna having a length of 14 cm from the antenna base 2 to the antenna element opening surface 4 is used as the antenna element 3, and the radio wave absorber 5 is continuously extended from the antenna base 2 in the directivity direction. This was done by pasting. As shown in FIG. 3, the mounting length is defined as the length of the radio wave absorber 5 in the directing direction. In this experiment, the mounting lengths of 18 cm, 23 cm, and 28 cm and the radio wave absorber 5 are not attached. These four values were measured. The main lobe width is defined as a horizontal angle that is a relative gain of −3 dB or more.

図４に示す様に、電波吸収体５を貼り付けない場合には、メインローブ幅は、約±４５°である。装着長１８ｃｍの場合、メインローブ幅は、電波吸収体５を貼り付けない場合と同じく約±４５°であるが、サイドローブの相対利得は減少している。よって、サイドローブに入射又はサイドローブから発射する不要電波を抑圧することが可能となる。   As shown in FIG. 4, when the radio wave absorber 5 is not attached, the main lobe width is about ± 45 °. When the mounting length is 18 cm, the main lobe width is about ± 45 ° as in the case where the radio wave absorber 5 is not attached, but the relative gain of the side lobe is reduced. Therefore, it is possible to suppress unnecessary radio waves incident on or emitted from the side lobe.

また、装着長２３ｃｍの場合、メインローブ幅が、約±２５°となり、電波吸収体５を貼り付けない場合と比較し、メインローブ幅の両端が約２０°小さくなっている。なお、メインローブ幅の一部で利得が約３ｄＢ向上しているが、これは、電波吸収体５の指向方向側の装着端から回りこんでくる回折波が主波と同相にて合成されているためと想定される。回折により、メインローブ幅において同相にて合成される部分と、逆相で合成される部分が発生し、アンテナパターンにリップルが生じているが、利得の落ち込む部分においても、電波吸収体５を貼り付けない場合の利得とそれほど差がないため、電波吸収体５の装着によるメインローブ特性の悪化はない。   Further, when the mounting length is 23 cm, the main lobe width is about ± 25 °, and both ends of the main lobe width are about 20 ° smaller than when the radio wave absorber 5 is not attached. The gain is improved by about 3 dB at a part of the main lobe width. This is because the diffracted wave coming from the mounting end of the radio wave absorber 5 on the directing direction side is synthesized in phase with the main wave. It is assumed that Due to the diffraction, a portion synthesized in the same phase in the main lobe width and a portion synthesized in the opposite phase are generated, and a ripple is generated in the antenna pattern, but the radio wave absorber 5 is also attached to the portion where the gain falls. Since there is not much difference from the gain when not attached, the main lobe characteristics are not deteriorated by the mounting of the radio wave absorber 5.

更に、装着長２８ｃｍの場合、メインローブ幅が、約±５°となり、電波吸収体５を貼り付けない場合と比較し、メインローブ幅の両端が約４０°小さくなっている。また、メインローブ幅で利得が約３ｄＢ向上し、かつ、リップルの発生もない。つまり、電波吸収体５の長さにより、メインローブをシャープにし、かつ、アンテナ利得を向上させることが可能であることが分かる。   Furthermore, when the mounting length is 28 cm, the main lobe width is about ± 5 °, and both ends of the main lobe width are about 40 ° smaller than when the radio wave absorber 5 is not attached. Further, the gain is improved by about 3 dB with the main lobe width, and no ripple is generated. That is, it can be seen that the length of the radio wave absorber 5 makes it possible to sharpen the main lobe and improve the antenna gain.

なお、実験においては、アンテナ基部２から連続して電波吸収体５を貼り付けたが、装着長１８ｃｍ、すなわち、アンテナ素子開口面４から指向方向に４ｃｍだけ突き出た形においては、メインローブ幅にあまり影響が無かった様に、主に、メインローブ幅は、アンテナ素子開口面４から指向方向側の長さに影響を受けることが分かる。   In the experiment, the radio wave absorber 5 was pasted continuously from the antenna base 2. However, in the case where the mounting length is 18 cm, that is, the shape protruding 4 cm in the directing direction from the antenna element opening surface 4, the main lobe width is increased. It can be seen that the main lobe width is mainly affected by the length of the antenna element opening surface 4 in the direction of the directivity direction, so that there is not much influence.

このように、電波吸収体５を、アンテナ素子３の開口面の様に電波を送受する部位を通り、指向方向と平行な軸を取り囲む様に、アンテナ素子３の近傍、好ましくは、開口面の様に電波を送受する部位から指向方向側に貼り付け、その指向方向の長さを調整することで、サイドローブ、メインローブ幅及び利得の制御、特に、メインローブ幅の制御が可能であり、簡易に、かつ、低価格で、アンテナ特性の変更を行うことができる。   In this way, the electromagnetic wave absorber 5 passes through a portion that transmits and receives radio waves like the opening surface of the antenna element 3 and surrounds the axis parallel to the directivity direction, preferably in the vicinity of the antenna element 3. In this way, by pasting from the part that transmits and receives radio waves to the directing direction side and adjusting the length in the directing direction, side lobe, main lobe width and gain control, in particular, control of the main lobe width is possible. The antenna characteristics can be changed easily and at a low price.

なお、アンテナレドーム１に電波吸収体５を貼り付ける実施形態で説明を行ったが、指向方向と平行な軸を取り囲む電波吸収体５の周囲が、少なくともアンテナ素子３を取り囲むことができる長さであれば、つまり、アンテナ素子３に比べて電波吸収体の周囲の長さが短いものでなければ、電波吸収体５を貼り付け又は配置する対象はアンテナレドーム１に限定されるものではない。更に、本発明によるアンテナ特性制御方法は、アンテナ形状、電波吸収体の種別や形状に係りなく適用可能である。   In addition, although it demonstrated by embodiment which affixed the electromagnetic wave absorber 5 to the antenna radome 1, the circumference | surroundings of the electromagnetic wave absorber 5 surrounding the axis | shaft parallel to a directivity direction are the length which can surround the antenna element 3 at least. If it exists, that is, if the circumference of the radio wave absorber is not shorter than that of the antenna element 3, the object to which the radio wave absorber 5 is attached or arranged is not limited to the antenna radome 1. Furthermore, the antenna characteristic control method according to the present invention can be applied regardless of the antenna shape and the type and shape of the radio wave absorber.

設置状態において、水平方向から見たアンテナを示す図である。It is a figure which shows the antenna seen from the horizontal direction in the installation state. 設置状態において、上平方向から見たアンテナを示す図である。It is a figure which shows the antenna seen from the upper flat direction in the installation state. 本発明によるアンテナ特性制御方法を説明する図である。It is a figure explaining the antenna characteristic control method by this invention. 本発明によるアンテナ特性制御方法による水平方向のアンテナパターンの変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the antenna pattern of the horizontal direction by the antenna characteristic control method by this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１ アンテナレドーム
２ アンテナ基部
３ アンテナ素子
４ アンテナ素子開口面
５ 電波吸収体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Antenna radome 2 Antenna base 3 Antenna element 4 Antenna element opening surface 5 Wave absorber

Claims (3)

アンテナ素子を通りアンテナ素子の指向方向と平行な軸を、アンテナ素子近傍において電波吸収体で取り囲むことで、
アンテナ特性を制御する方法。 By surrounding an axis that passes through the antenna element and is parallel to the directivity direction of the antenna element with a radio wave absorber in the vicinity of the antenna element,
A method of controlling antenna characteristics. 前記電波吸収体の指向方向の長さにより、
アンテナのメインローブ幅を制御する請求項１に記載の方法 Depending on the length of the radio wave absorber in the directing direction,
The method of claim 1, wherein the main lobe width of the antenna is controlled. アンテナ素子を覆うアンテナレドームに前記電波吸収体を装着することで、前記平行な軸を取り囲む請求項１又は２に記載の方法。   The method according to claim 1 or 2, wherein the radio wave absorber is attached to an antenna radome covering an antenna element so as to surround the parallel axes.
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