CN104604028A - 天线 - Google Patents

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CN104604028A
CN104604028A CN201380044367.7A CN201380044367A CN104604028A CN 104604028 A CN104604028 A CN 104604028A CN 201380044367 A CN201380044367 A CN 201380044367A CN 104604028 A CN104604028 A CN 104604028A
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萩原弘树
平松英伸
曾我智之
志村刚
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Nihon Dengyo Kosaku Co Ltd
Original Assignee
Nihon Dengyo Kosaku Co Ltd
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Abstract

无指向性垂直极化天线由等间隔地配置在某圆的圆周上的k(k≧3)个单极天线构成，无指向性水平极化天线由在与反射板正交的第1方向上层叠成m(m≧2)层的第1至第m的无指向性天线构成，第1至第m的无指向性天线由n个半波长偶极天线构成，在从与第1方向相反侧的方向观察时，构成第1至第m的无指向性天线的n(n≧3)个半波长偶极天线分别由圆弧状的导电体构成，并等间隔地配置在直径不同的m个圆的圆周上，第1至第m的无指向性天线从反射板向第1方向层叠。由此，提供一种使用了无指向性天线的双极化天线，所述无指向性天线使用半波长偶极天线而实现了与以往相比指向性的偏差小的无指向性的水平面内指向性。

Description

天线
技术领域
本发明涉及无指向性天线、双极化天线等天线，特别涉及在使用半波长偶极天线而实现无指向性的水平面内指向性时有效的技术。
背景技术
在便携电话等移动通信中利用了垂直极化波的电波。因此，在移动无线用基站天线的阵列天线中，很多情况下使用垂直极化波用的半波长偶极天线。众所周知的是，半波长偶极天线在与偶极轴正交的面内(磁场(H)面内)是无指向性的。
近年来，作为该移动无线用基站天线，要求是能够接收水平极化波以及垂直极化波这两方的电波的双极化天线并且是无指向性的天线。
然而，在作为接收水平极化波的电波的天线而使用半波长偶极天线的情况下，半波长偶极天线在包含偶极轴的面内(电场(E)面内)具有8字型的指向特性。因此，在作为接收水平极化波的电波的天线而使用半波长偶极天线的情况下，难以获得无指向性的水平面指向特性。
为了解决前述的问题点，下述专利文献1中公开了使半波长偶极天线弯曲成圆弧状来获得无指向性的水平面内指向特性。
现有技术文献
专利文献1：日本特开平11-68446号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，如前述的专利文献1也记载的那样，对于前述的专利文献1所公开的天线而言，仅获得指向性的偏差为5dB以下的大致无指向性的指向特性。
本发明是为了解决所述以往技术的问题点而完成的，本发明的目的是提供一种使用半波长偶极天线而实现与以往相比指向性的偏差小的无指向性的水平面内指向性的无指向性天线。
另外，本发明的另一目的是提供一种使用了前述的无指向性天线的双极化天线。
本发明的所述目的及其他目的和新特征通过本说明书的记载以及附图而得以明确。
用于解决问题的手段
简单说明本申请所公开的发明中代表性的发明的概要如下。
(1)一种天线，具有被供给同相的激励电力的n个半波长偶极天线，所述n为3以上的整数，所述n个半波长偶极天线由弯曲为构成某圆的圆周的一部分的圆弧状的导电体构成，并等间隔地配置在该某圆的圆周上。
(2)在(1)中，还具备k个单极天线，所述k为3以上的整数，所述k个单极天线等间隔地配置在某圆的圆周上，并且分别被供给同相的激励电力，收发与该某圆垂直的极化波，对于与包含该某圆的面平行的方向而具有无指向性。
(3)一种天线，具备：反射板；和第1无指向性天线～第m无指向性天线，其在与所述反射板的面正交的第1方向上层叠，对于与所述反射板的表面平行的方向而具有无指向性，所述m为2以上的整数，所述第1无指向性天线～所述第m无指向性天线分别具备被供给同相的激励电力的n个半波长偶极天线，所述n为3以上的整数，所述n个半波长偶极天线分别从与所述第1方向相反侧的方向观察而由弯曲为构成某圆的圆周的一部分的圆弧状的导电体构成，并等间隔地配置在该某圆的圆周上，所述某圆的直径在所述第1无指向性天线～所述第m无指向性天线的各无指向性天线中不同，收发与所述反射板的表面平行的极化波。
(4)在(3)中，还具备k个单极天线，所述k为3以上的整数，所述k个单极天线配置在所述反射板上，等间隔地配置在某圆的圆周上，并且分别被供给同相的激励电力，收发与该反射板的表面垂直的极化波，对于与所述反射板的表面平行的方向而具有无指向性。
(5)在(3)或(4)中，在所述第1无指向性天线～所述第m无指向性天线中，至少一个无指向性天线在所述n个半波长偶极天线的附近具有n个寄生元件。
(6)在(1)～(5)的任一项中，所述n为3或4。
(7)在(2)或(4)中，所述k为3或4。
(8)在(3)～(7)的任一项中，所述m为2。
发明的效果
简单说明通过本申请所公开的发明中的代表性的发明而获得的效果如下。
根据本发明，能够提供一种使用半波长偶极天线而实现与以往相比指向性的偏差小的无指向性的水平面内指向性的无指向性天线以及双极化天线。
附图说明
图1是表示本发明的实施例的双极化天线的概略结构的立体图。
图2是本发明的实施例的双极化天线的侧视图。
图3是用于说明本发明的实施例的第2无指向性水平极化天线的图。
图4是用于说明本发明的实施例的寄生元件的图。
图5是用于说明本发明的实施例的第1无指向性水平极化天线的图。
图6是用于说明本发明的实施例的无指向性垂直极化天线的图。
图7是表示本发明的实施例的双极化天线的频率f1(800MHz带的频率)下的水平极化波的指向特性(电场面内指向特性)的坐标图。
图8是表示本发明的实施例的双极化天线的频率f2(1.5GHz带的频率)下的水平极化波的指向特性(电场面内指向特性)的坐标图。
图9是表示本发明的实施例的双极化天线的频率f3(2.0GHz带的频率)下的水平极化波的指向特性(电场面内指向特性)的坐标图。
图10是表示本发明的实施例的双极化天线的频率f1(800MHz带的频率)下的垂直极化波的指向特性(磁场面内指向特性)的坐标图。
图11是表示本发明的实施例的双极化天线的频率f2(1.5GHz带的频率)下的垂直极化波的指向特性(磁场面内指向特性)的坐标图。
图12是表示本发明的实施例的双极化天线的频率f3(2.0GHz带的频率)下的垂直极化波的指向特性(磁场面内指向特性)的坐标图。
图13是表示本发明的实施例的双极化天线中的无指向性水平极化天线的VSWR的频率特性的坐标图。
图14是表示本发明的实施例的双极化天线中的无指向性垂直极化天线的VSWR的频率特性的坐标图。
图15是表示本发明的水平极化天线的变形例1的概略结构的立体图。
图16是表示本发明的水平极化天线的变形例2的概略结构的立体图。
图17是表示本发明的水平极化天线的变形例3的概略结构的立体图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施例进行详细说明。
此外，在用于说明实施例的全部附图中，具有相同功能的部件标注相同标号，省略其重复说明。另外，以下的实施例并不是用于限定本发明的权利要求的解释的实施例。
[实施例1]
图1是表示本发明的实施例的双极化天线的概略结构的立体图。
图2是本发明的实施例的双极化天线的侧视图。
在图1、图2中，1是反射板，20是无指向性垂直极化天线，101是第1无指向性水平极化天线，30是寄生元件，102是第2无指向性水平极化天线。
本实施例的双极化天线中，反射板1的表面配置成与地表平行。由此，在图2中，纸面的上下方向成为垂直方向，纸面的左右方向成为水平方向。并且，将在垂直方向上电场振动的极化波记为垂直极化波，将在水平方向上电场振动的极化波记为水平极化波。
本实施例的双极化天线发射f1频率(800MHz带的频率)、f2频率(1.5GHz带的频率)、f3频率(2.0GHz带的频率)这3个频率的水平极化波和垂直极化波的电波。
如图2所示，反射板1由一边为L2(＝0.75λf1)的四边形的导电板构成。在此，反射板1例如可以在电介质基板上通过布线印刷技术来形成。此外，λf1是频率f1的自由空间波长。
在该反射板1上配置发射垂直极化波的电波的无指向性垂直极化天线20。
而且，在无指向性垂直极化天线20之上配置第1无指向性水平极化天线101和第2的无指向性水平极化天线102。
进而，在第1无指向性水平极化天线101之上(第1无指向性水平极化天线101与第2无指向性水平极化天线102之间)配置寄生元件30。
如图1所示，无指向性垂直极化天线20由3个单极天线构成。
图6是用于说明本发明的实施例的无指向性垂直极化天线20的图。
本实施例的单极天线由短边为L8(＝0.12λf1)、长边为L9(＝0.15λf1)的矩形形状的导电板5构成。
由矩形形状的导电板5构成的3个单极天线发射f1、f2、f3这3个频率的无指向性的垂直极化波的电波。此外，矩形形状的导电板5可以在电介质基板上通过布线印刷技术来形成，或者也可以使用金属的板等。在此，由矩形形状的导电板5构成的3个单极天线配置成使经过中心的中心线呈120°交叉。
图5是用于说明本发明的实施例的第1无指向性水平极化天线101的图。
本实施例的第1无指向性水平极化天线101由弯曲为构成某圆的圆周的一部分的圆弧状的导电体构成，由在该某圆的圆周上等间隔地配置的3个半波长偶极天线(3a、3b、3c)构成。
半波长偶极天线(3a、3b、3c)发射频率(f2、f3)的无指向性的水平极化波的电波。
在此，与3个半波长偶极天线(3a、3b、3c)外接的圆的直径设为L7(＝0.57λf2)。另外，3个半波长偶极天线(3a、3b、3c)与反射板1之间的间隔设为L4(＝0.36λf2)(参照图2)。此外，λf2是频率f2的自由空间波长。
另外，3个半波长偶极天线(3a、3b、3c)可以在电介质基板2上通过布线印刷技术来形成，或者也可以使用金属的板、棒、管等。
图3是用于说明本发明的实施例的第2无指向性水平极化天线102的图。
本实施例的第2无指向性水平极化天线102由弯曲为构成某圆的圆周的一部分的圆弧状的导电体构成，由在该某圆的圆周上等间隔地配置的3个半波长偶极天线(5a、5b、5c)构成。
半波长偶极天线(5a、5b、5c)发射频率(f1)的水平极化波的电波。
在此，与3个半波长偶极天线(5a、5b、5c)外接的圆的直径设为L5(＝0.38λf1)。另外，3个半波长偶极天线(5a、5b、5c)与反射板1之间的间隔设为L1(＝0.26λf1)(参照图2)。
另外，3个半波长偶极天线(5a、5b、5c)可以在电介质基板2上通过布线印刷技术来形成，或者也可以使用金属的板、棒、管等。
图4是用于说明本发明的实施例的寄生元件30的图。如图4所示，寄生元件30由长度为L6(＝0.36λf2)的3个导电体(4a、4b、4c)构成。在此，3个导电体(4a、4b、4c)与反射板1之间的间隔设为L3(＝0.48λf2)(参照图2)。此外，3个导电体(4a、4b、4c)可以在电介质基板2上通过布线印刷技术来形成，或者也可以使用金属的板、棒、管等。
如图4所示，3个导电体(4a、4b、4c)在第1无指向性水平极化天线101之上配置成使经过中心的中心线经过3个半波长偶极天线(3a、3b、3c)的中心、并且经过中心的中心线呈120°交叉。
图7是表示本发明的实施例的双极化天线的频率f1(800MHz带的频率)下的水平极化波的指向特性(电场面内指向特性)的坐标图。
图8是表示本发明的实施例的双极化天线的频率f2(1.5GHz带的频率)下的水平极化波的指向特性(电场面内指向特性)的坐标图。
图9是表示本发明的实施例的双极化天线的频率f3(2.0GHz带的频率)下的水平极化波的指向特性(电场面内指向特性)的坐标图。
如图7至图9所示，在本实施例中，作为水平极化波的指向特性，能获得指向性的偏差小的无指向性特性。
如前所述，半波长偶极天线在包含偶极轴的面内(电场(E)面内)具有8字型的指向特性，而如本实施例所示，通过将3个由圆弧状的导电体构成的半波长偶极天线等间隔地配置在某圆的圆周上，能够在包含偶极轴的面内(水平面内；电场(E)面内)获得无指向性的特性。
图10是表示本发明的实施例的双极化天线的频率f1(800MHz带的频率)下的垂直极化波的指向特性(磁场面内指向特性)的坐标图。
图11是表示本发明的实施例的双极化天线的频率f2(1.5GHz带的频率)下的垂直极化波的指向特性(磁场面内指向特性)的坐标图。
图12是表示本发明的实施例的双极化天线的频率f3(2.0GHz带的频率)下的垂直极化波的指向特性(磁场面内指向特性)的坐标图。
如图10至图12所示，在本实施例中，作为垂直极化波的指向特性，也能获得指向性的偏差小的无指向性特性。
图13是表示本发明的实施例的双极化天线中的无指向性水平极化天线的VSWR的频率特性的坐标图，图14是表示本发明的实施例的双极化天线中的无指向性垂直极化天线的VSWR的频率特性的坐标图。
图13所示的水平极化波的1.5GHz带的频率和2.0GHz带的频率是构成第1无指向性水平极化天线101的3个半波长偶极天线(3a、3b、3c)的VSWR。水平极化波的800MHz带的频率是构成第2无指向性水平极化天线102的3个半波长偶极天线(5a、5b、5c)的VSWR。
另外，如图14所示可知，构成无指向性垂直极化天线20的由矩形形状的导电板5构成的3个单极天线的VSWR具有广带域特性。
图15是表示本发明的水平极化天线的变形例1的概略结构的立体图。
对于图15所示的水平极化天线，将无指向性水平极化天线由第1无指向性水平极化天线101、第2无指向性水平极化天线102至第N无指向性水平极化天线10N构成，所述N为4以上的整数。
在此，第1无指向性水平极化天线101、第2无指向性水平极化天线102至第N无指向性水平极化天线10N分别由弯曲为构成某圆的圆周的一部分的圆弧状的导电体构成，由在该某圆的圆周上等间隔地配置的3个半波长偶极天线(6a、6b、6c)构成。
此外，在图15所示的变形例1中，在第1无指向性水平极化天线101至第(N-1)无指向性水平极化天线10N-1中的至少一个无指向性水平极化天线之上，配置寄生元件30。在图15中，图示了将寄生元件30配置在第1无指向性水平极化天线101上的情况。
图15所示的双极化天线能够发射N个频率以上的无指向性的水平极化波的电波。
图16是表示本发明的水平极化波水平极化天线的变形例2的概略结构的立体图。
对于图16所示的水平极化天线，将构成无指向性水平极化天线的第1无指向性水平极化天线101、第2无指向性水平极化天线102至第N无指向性水平极化天线10N通过由圆弧状的导电体构成且在某圆的圆周上等间隔地配置的j个半波长偶极天线(6a、6b～6j)而构成，所述j为4以上的整数。
在图16所示的变形例2中，作为水平极化波特性，能够获得指向性的偏差更小的无指向性特性。
此外，无指向性垂直极化天线也可以由k个单极天线构成，所述k为4以上的整数。在该情况下，作为垂直极化波特性，能够获得指向性的偏差更小的无指向性特性。
图17是表示本发明的水平极化天线的变形例3的概略结构的立体图。
对于图17所示的水平极化天线，在靠近反射板1的位置配置的构成无指向性水平极化天线的第1无指向性水平极化天线101发射f1频率(800MHz带的频率)，在该第1无指向性水平极化天线101上配置发射f2(1.5GHz带的频率)和f3(2.0GHz带的频率)这2个频率的第2无指向性水平极化天线102。
在图17所示的水平极化天线中，在由弯曲为构成某圆的圆周的一部分的圆弧状的导电体构成且在该某圆的圆周上等间隔地配置的3个半波长偶极天线中，圆的直径小的水平极化天线配置在圆的直径大的水平极化天线上，因此能够省略寄生元件30。
以上，基于实施例以及变形例1、2、3对由本发明人完成的发明进行了具体说明，但本发明并不限定于实施例以及变形例1、2、3，当然能够在不脱离其主旨的范围内进行各种变更。
标号的说明
1反射板
3a、3b、3c、5a、5b、5c、6a、6b、6c、6j圆弧状的偶极天线
4a、4b、4c导电体
5单极天线
101、102、103、10N无指向性水平极化天线
20无指向性垂直极化天线
30寄生元件
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种天线，其特征在于，具备：
平面导电板；和
第1无指向性天线～第m无指向性天线，其在与所述平面导电板的面正交的第1方向上层叠，对于与所述平面导电板的表面平行的方向而具有无指向性，所述m为2以上的整数，
所述第1无指向性天线～所述第m无指向性天线分别具有被供给同相的激励电力的n个半波长偶极天线，所述n为3以上的整数，
所述n个半波长偶极天线由弯曲为构成某圆的圆周的一部分的圆弧状的导电体构成，并等间隔地配置在该某圆的圆周上，
收发与所述平面导电板的表面平行的极化波。
2.一种天线，其特征在于，具备：
n个半波长偶极天线，其等间隔地配置在某圆的圆周上，由弯曲为构成该某圆的圆周的一部分的圆弧状的导电体构成，分别被供给同相的激励电力，收发与该某圆平行的极化波，对于与包含该某圆的面平行的方向而具有无指向性，所述n为3以上的整数；和
k个单极天线，其等间隔地配置在某圆的圆周上，并且分别被供给同相的激励电力，收发与该某圆垂直的极化波，对于与包含该某圆的面平行的方向而具有无指向性，所述k为3以上的整数。
3.一种天线，其特征在于，具备：
反射板；和
第1无指向性天线～第m无指向性天线，其在与所述反射板的面正交的第1方向上层叠，对于与所述反射板的表面平行的方向而具有无指向性，所述m为2以上的整数，
所述第1无指向性天线～所述第m无指向性天线分别具备被供给同相的激励电力的n个半波长偶极天线，所述n为3以上的整数，
所述n个半波长偶极天线分别从与所述第1方向相反侧的方向观察而由弯曲为构成某圆的圆周的一部分的圆弧状的导电体构成，并等间隔地配置在该某圆的圆周上，
所述某圆的直径在所述第1无指向性天线～所述第m无指向性天线的各无指向性天线中不同，
收发与所述反射板的表面平行的极化波。
4.根据权利要求3所述的天线，其特征在于，
还具备k个单极天线，所述k为3以上的整数，所述k个单极天线配置在所述反射板上，等间隔地配置在某圆的圆周上，并且分别被供给同相的激励电力，收发与该反射板的表面垂直的极化波，对于与所述反射板的表面平行的方向而具有无指向性。
5.根据权利要求3或4所述的天线，其特征在于，
在所述第1无指向性天线～所述第m无指向性天线中，至少一个无指向性天线在所述n个半波长偶极天线的附近具有n个寄生元件。

Claims (8)

1.一种天线，其特征在于，
具有被供给同相的激励电力的n个半波长偶极天线，所述n为3以上的整数，
所述n个半波长偶极天线由弯曲为构成某圆的圆周的一部分的圆弧状的导电体构成，并等间隔地配置在该某圆的圆周上。
2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，
还具备k个单极天线，所述k为3以上的整数，所述k个单极天线等间隔地配置在某圆的圆周上，并且分别被供给同相的激励电力，收发与该某圆垂直的极化波，对于与包含该某圆的面平行的方向而具有无指向性。
3.一种天线，其特征在于，具备：
反射板；和
第1无指向性天线～第m无指向性天线，其在与所述反射板的面正交的第1方向上层叠，对于与所述反射板的表面平行的方向而具有无指向性，所述m为2以上的整数，
所述第1无指向性天线～所述第m无指向性天线分别具备被供给同相的激励电力的n个半波长偶极天线，所述n为3以上的整数，
所述n个半波长偶极天线分别从与所述第1方向相反侧的方向观察而由弯曲为构成某圆的圆周的一部分的圆弧状的导电体构成，并等间隔地配置在该某圆的圆周上，
所述某圆的直径在所述第1无指向性天线～所述第m无指向性天线的各无指向性天线中不同，
收发与所述反射板的表面平行的极化波。
4.根据权利要求3所述的天线，其特征在于，
还具备k个单极天线，所述k为3以上的整数，所述k个单极天线配置在所述反射板上，等间隔地配置在某圆的圆周上，并且分别被供给同相的激励电力，收发与该反射板的表面垂直的极化波，对于与所述反射板的表面平行的方向而具有无指向性。
5.根据权利要求3或4所述的天线，其特征在于，
在所述第1无指向性天线～所述第m无指向性天线中，至少一个无指向性天线在所述n个半波长偶极天线的附近具有n个寄生元件。
6.根据权利要求1～5的任一项所述的天线，其特征在于，
所述n为3或4。
7.根据权利要求2或4所述的天线，其特征在于，
所述k为3或4。
8.根据权利要求3～7的任一项所述的天线，其特征在于，
所述m为2。
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