CN107534216B - 多频带阵列天线 - Google Patents

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Abstract

提供一种能够进行相邻的多频带天线元件的间隔的最佳化、且能够进行基于分配电路的适当的功率分配的多频带阵列天线。多频带阵列天线(100)包括在p个频带中操作的m个第一天线元件(10)、在q个频带中操作的n个第二天线元件(12)、威尔金森型功率分配器(14)、滤波器(16)和匹配电路(18)。m和n是满足m＝n+1和n＝m+1和m＝n中的任一个和m+n≥3的正整数，p和q是满足p≥1、q≥2、q＞p的正整数。m个第一天线元件和n个第二天线元件交替配置。匹配电路(18)在滤波器(16)的衰减频带中进行滤波器(16)和功率分配器(14)之间的阻抗匹配。串联连接电路单元构成为在衰减频带中功率分配器(14)的分支单元成为开路端。

Description

多频带阵列天线
技术领域
本发明涉及能够搭载于建筑机械、车辆、自动售货机等的多频带阵列天线(Multiband array antenna)。
背景技术
移动通信的发展不仅限于以智能手机或平板为代表的、声音或者数据传输的消费者利用领域，还扩展到作为专用系统而构筑的遥测领域。近年来，推进了使用低价格且小型的无线模块的M2M(机器间通信(Machine to Machine))的利用。与消费者利用的业务不同，在M2M中发生定期且少的信息量的业务。
面向M2M的无线模块(以下，也简称为无线模块)由无线发送接收机和外部天线构成。例如，已知被设计为在2GHz带和800MHz带中适当地操作的无线发送接收机和将2GHz带和800MHz带的双方作为操作频率而具有的外部设置环形天线(loop antenna)。无线发送接收机例如内置在手持式终端(handy terminal)或自动售货机中。外部天线连接到无线发送接收机的天线端子，例如，作为手持式终端的天线而设置或者设置在自动售货机的上部。在无线模块中，一般不需要将无线发送接收机和外部天线作为一体化而设置。这样，与面向消费者的智能手机、平板或者便携电话机不同，无线模块具有自由度高的安装方式。
作为外部天线，提供各种产品(例如，参照非专利文献1)。将2GHz带和800MHz带的双方作为操作频率而具有的上述的环形天线具有外形尺寸150mm×40mm×60mm、2GHz带增益-8dBd以上、800MHz带增益-7dBd以上、重量220g的规格。此外，也已知将印刷了天线图案的印刷电路板内置于塑料外壳内的天线，电性特性与环形天线是相同程度。
作为现有的面向M2M的无线模块的一例，已知如上所述那样在2GHz带和800MHz带的双方中操作的例。由于面向携带电话的频带的增加，认为在无线模块中能够利用的频带也增加。此外，由于无线模块的特性，利用于无线通信的频带未必一定为面向携带电话的频带，存在在特定小功率设备中使用的频带、RFID等的频带、无线LAN的频带等满足一定的技术基准的前提条件，但考虑各种频带的利用。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1：株式会社NTT都科摩、无处不在的模块天线(屋顶天线02)、[online]、[2016年4月21日检索]、互联网〈URL:http://www.docomo.biz/img/module/pdf/members/option/manual_rt-ant_02.pdf〉
发明内容
发明要解决的课题
作为面向M2M的无线模块用天线，期望在多个频带中操作的天线元件(以下，称为多频带天线元件)的结构。虽然能够使用覆盖操作频带的全部的宽带天线，但在一般的宽带天线中不能得到充分的增益。此外，宽带天线还会接收不使用的频带的信号。
作为提高天线的增益的方法，已知配置多个天线元件而构成阵列天线的方法。为了实现在多个频带中操作的高增益天线，由多频带天线元件构成阵列天线即可。
在无线模块的无线发送接收机中，对一个连接器输入多个频带的信号。因此，无论操作频带的数目如何，都需要将输入端子的数目设为一个。因此，在使用多个多频带天线元件而构成阵列天线的情况下，使用分配电路。
在这样的阵列天线中，规定了很多个操作频带的情况下，难以进行相邻的多频带天线元件的间隔的最佳化。此外，由于一般的分配电路将功率进行等分配，所以连接到分配电路的多频带天线元件一般全部具有相同的结构。
本发明的目的在于，提供一种能够进行相邻的多频带天线元件的间隔的最佳化、且能够进行基于分配电路的适当的功率分配的多频带阵列天线。
用于解决课题的手段
本发明的多频带阵列天线包括：m个第一天线元件，在p个频带的各自中进行操作；n个第二天线元件，在q个频带的各自中进行操作；一个威尔金森型功率分配器，具有1个输入端子和m+n个输出端子；滤波器；以及匹配电路。m和n是满足m＝n+1和n＝m+1和m＝n中的任一个和m+n≥3的正整数，p和q是满足p≥1、q≥2、q＞p的正整数。p个频带包含在q个频带中，滤波器的个数是m，匹配电路的个数是m。m个第一天线元件和n个第二天线元件交替配置。威尔金森型功率分配器的m+n个输出端子中的n个输出端子的各自上连接有1个上述第二天线元件，威尔金森型功率分配器的m+n个输出端子中的m个输出端子的各自上经由1个匹配电路和1个滤波器的串联连接电路单元而连接有1个第一天线元件。各滤波器使包含在q个频带中但没有包含在p个频带中的频带衰减，各匹配电路在该匹配电路所连接的滤波器进行衰减的频带中进行滤波器和威尔金森型功率分配器之间的阻抗匹配。各串联连接电路单元构成为在该串联连接电路单元中包含的滤波器进行衰减的频带中，威尔金森型功率分配器的分支单元成为开路端。
另外，优选地，相邻的第一天线元件和第二天线元件的距离在q个频带各自中为0.6个波长以上且小于1个波长。
发明效果
根据本发明，由于构成为，m个第一天线元件和n个第二天线元件交替配置，各匹配电路在滤波器的衰减频带中进行滤波器和威尔金森型功率分配器之间的阻抗匹配，各串联连接电路单元构成为在滤波器的衰减频带中，威尔金森型功率分配器的分支单元成为开路端，所以能够进行相邻的多频带天线元件的间隔的最佳化、且能够进行基于分配电路的适当的功率分配。
附图说明
图1表示第一实施例的结构。
图2表示第一天线元件的结构例。
图3表示第二天线元件的结构例。
图4表示与天线元件的数目相应的阵列天线的方向特性。
图5是表示天线元件间隔和天线电平的关系的图。
图6表示连接有一个匹配电路和一个滤波器的串联连接电路单元、和2个延迟电路的3分配的威尔金森型功率分配器的例。
图7表示图6所示的电路的VSWR特性。
图8表示图6所示的电路的频率特性。
图9表示二分支分集结构例。
图10表示宽带二分配电路的布局。
图11表示宽带二分配电路的频率特性和反射特性和隔离特性。
图12表示第一实施例的变形例。
图13表示第二实施例的结构。
具体实施方式
参照附图说明本发明的实施方式。以下，对在各实施方式中共同的结构元素分配相同的标号并省略重复说明。
如上所述，在使用多个多频带天线元件而构成的阵列天线(以下，称为多频带阵列天线)中，规定了很多个操作频带的情况下，难以进行相邻的多频带天线元件的间隔的最佳化。
在构成阵列天线的天线元件的间隔中，按每个频带有最佳值。在天线元件单体在多个频带中进行操作的情况下，天线元件间隔在哪一个操作频带中都不是最佳。因此，阵列天线的增益没有想象的那么高。例如，当由在2GHz带和800MHz带中同时操作的双频带天线元件构成阵列天线的情况下，在2GHz带中最佳的间隔在800MHz带中不是最佳的间隔。同样地，在800MHz带中最佳的间隔在2GHz带中不是最佳的间隔。
因此，在本发明中，使用两种多频带天线元件构成多频带阵列天线。一种多频带天线元件的操作频带包含在另一种多频带天线元件的操作频带中但不一致。
这样，在两种多频带天线元件的操作频率不一致的情况下，考虑将在分配电路的输出中仅使操作频率通过的滤波器连接到分配电路的输出端子的结构。但是，由于分配电路根据输出端子数而将功率进行等分配，所以在多频带天线元件中不操作的频率分量被滤波器反射而被分配电路内部的电阻等吸收。因此，关于该频率分量，由分配电路引起的损耗增加。例如，在构成多频带阵列天线的3个天线元件中的2个天线元件在800MHz带和2GHz带中操作，剩余的一个天线元件在2GHz带中操作的情况下，由于应对在800MHz带中操作的天线元件进行二等分配但由分配电路进行三等分配，所以对800MHz带供电的电平降低。
因此，在本发明中，为了实现基于分配电路的适当的功率分配，在威尔金森型功率分配器的一部分输出端子和滤波器之间设置匹配电路，进一步，滤波器和匹配电路构成为在滤波器的衰减频带中威尔金森型功率分配器的分支单元成为开路端。
从以上的观点，本发明的实施方式的多频带阵列天线包括在p个频带的各自中进行操作的m个第一天线元件、在q个频带的各自中进行操作的n个第二天线元件、具有1个输入端子和m+n个输出端子的一个威尔金森型功率分配器、滤波器和匹配电路。
m和n是满足m＝n+1和n＝m+1和m＝n中的任一个和m+n≥3的正整数，p和q是满足p≥1、q≥2、q＞p的正整数。
p个频带包含在q个频带中。此外，滤波器的个数是m，匹配电路的个数是m。
m个第一天线元件和n个第二天线元件交替配置，威尔金森型功率分配器的m+n个输出端子中的n个输出端子的各自上连接有1个第二天线元件。此外，威尔金森型功率分配器的m+n个输出端子中的m个输出端子的各自上经由1个匹配电路和1个滤波器的串联连接电路单元而连接有1个第一天线元件。
各滤波器使虽然包含在q个频带中但没有包含在p个频带中的频带衰减。各匹配电路在该匹配电路所连接的滤波器进行衰减的频带中进行滤波器和威尔金森型功率分配器之间的阻抗匹配。各串联连接电路单元构成为在串联连接电路单元中包含的滤波器进行衰减的频带中，威尔金森型功率分配器的分支单元成为开路端。
以下，说明本发明的具体的实施例。
＜第一实施例＞
图1所示的多频带阵列天线100是在p＝3、q＝4、m＝1、n＝2的情况下的结构。即，多频带阵列天线100包括在3个频带的各自中进行操作的1个第一天线元件10、在4个频带的各自中进行操作的2个第二天线元件12-1、12-2、具有1个输入端子14-9和3个输出端子14-1、14-2、14-3的1个威尔金森型功率分配器14、1个滤波器16、1个匹配电路18。串联连接电路单元17由滤波器16和匹配电路18构成。
1个第一天线元件10和2个第二天线元件12-1、12-2交替配置，威尔金森型功率分配器14的3个输出端子14-1、14-2、14-3中的第一输出端子14-1上经由延迟电路20-1而连接有1个第二天线元件12-1，第二输出端子14-2上经由延迟电路20-2而连接有1个第二天线元件12-2。此外，威尔金森型功率分配器14的第三输出端子14-3上经由一个匹配电路18和一个滤波器16的串联连接电路单元17而连接有1个第一天线元件10。延迟电路20-1、20-2对信号提供延迟，其中，该延迟相当于1个匹配电路18和1个滤波器16的串联连接电路单元17所产生的延迟。
滤波器16使虽然包含在4个频带中但没有包含在3个频带中的频带衰减。匹配电路18在匹配电路18所连接的滤波器16进行衰减的频带中进行滤波器16和威尔金森型功率分配器14之间的阻抗匹配。匹配电路18和滤波器16的串联连接电路单元构成为在该串联连接电路单元中包含的滤波器16进行衰减的频带中，威尔金森型功率分配器14的分支单元14-8成为驻波的开路端。
图2表示第一天线元件的例，图3表示第二天线元件的例。第一天线元件由1.8GHz带的偶极天线(dipole antenna)元件、2GHz带的偶极天线元件、2.5GHz带的偶极天线元件构成，各偶极天线元件具有共同的馈电点。馈电线连接到该馈电点。第二天线元件由800MHz带的偶极天线元件、1.8GHz带的偶极天线元件、2GHz带的偶极天线元件、2.5GHz带的偶极天线元件构成，各偶极天线元件具有共同的馈电点。馈电线连接到该馈电点。
第一天线元件10和第二天线元件12-1、12-2作为薄膜天线来形成。薄膜70的厚度为0.1mm、长度为35cm、宽度为3cm、相对介电常数为2.7。第一天线元件10和第二天线元件12-1、12-2通过导电性油墨而印刷在薄膜70上。2个第二天线元件12-1、12-2的间隔在850MHz中为0.65个波长，第一天线元件10和第二天线元件12-1的间隔以及第一天线元件10和第二天线元件12-2的间隔分别在1.850GHz中为0.70个波长。
在配置多个天线元件而构成阵列天线的情况下，天线元件间隔必须考虑主波束和栅瓣(grating lobe)等旁瓣(side lobe)而决定。一般，在阵列天线中包含越多的天线元件，主波束的增益越提高，旁瓣越降低。相反，在由少数的天线元件构成阵列天线的情况下，与主波束的增益提高相比，旁瓣的电平成为问题。
图4表示天线元件数分别为4、16、256的情况下的归一化方向特性。在图4中，为了评价旁瓣、尤其是栅瓣，它们的增益通过主波束的增益进行了归一化。从图4可知，天线元件数的增加能够将旁瓣设为比主波束充分低的电平。在天线元件数为4的情况下，角度在-1rad、-2rad、1rad、2rad附近看见旁瓣。在将本发明的多频带阵列天线设置在例如建筑机械的有限的空间的情况下，天线元件的数目受限。现实上的最大天线元件数为5或6。从图4能够理解需要考虑了旁瓣的设计，但通常为了能够确保充分的天线元件数，没有考虑旁瓣电平而决定天线元件的配置。
图5分别表示在天线元件数为4的情况下的、通过波长换算的天线元件间隔、主波束的电平和旁瓣的电平。主波束的电平即使将通过波长换算的天线元件间隔加大也只会下降几％，但旁瓣的电平若通过波长换算的天线元件间隔超过0.9则会大幅增大。根据该结果，在本发明的多频带阵列天线中，从基于阵列天线结构的天线增益提高和旁瓣电平的观点出发，通过波长换算的天线元件间隔必须是0.6至0.9左右。
由于1.8GHz带关于频率为800MHz带的大约2倍，所以通过以该比率进行天线元件的配置，能够构成包括800MHz带作为操作频带的天线元件和不包括800MHz带作为操作频带的天线元件交替配置的阵列天线。
由于第一天线元件是在1.8GHz带、2GHz带、2.5GHz带中分别进行操作的天线，所以各频带中的波长换算距离不同。因此，在1.8GHz带、2GHz带、2.5GHz带中，需要第一天线元件和第二天线元件的各间隔成为0.6个波长至0.9个波长左右的条件。这是由于交替配置的第一天线元件和第二天线元件的各间隔和操作频带中的波长换算距离的关系。
由于薄膜天线的全长为35cm，所以将第二天线元件12-1和第二天线元件12-2的间隔设为在850MHz中成为0.65个波长的22.8cm。第一天线元件10和第二天线元件12-1、12-2的各间隔设为在1.850GHz中成为0.70个波长的11.4cm。在该天线元件间隔(11.4cm)中，1.850GHz相对于850MHz的频率比大约为2.17倍。另外，该天线元件间隔(11.4cm)在2.150GHz中成为0.82个波长，在2.450GHz中成为0.93个波长。由于都在0.9个波长程度以下，所以作为天线元件间隔是适当的。
多频带阵列天线100例如沿着建筑机械的驾驶员座椅的前柱而安装。因此，水平面成为全向。多频带阵列天线100在800MHz带中作为2个元件阵列天线来操作，在1.8GHz带、2GHz带、2.5GHz带中作为3个元件阵列天线来操作。因此，与单一的偶极天线相比，在理想状态下，预计3dB或者4.7dB的方向性增益的提高。
图6表示连接有1个匹配电路18和1个滤波器16的串联连接电路单元17、和延迟电路20-1、20-2的3分配的威尔金森型功率分配器14的结构。由于在一般的无线模块中发送接收端子为一个，所以需要在无线模块的所有操作频率中发挥作用的分配电路。威尔金森型功率分配器14是将输入到输入端子14-9的来自无线模块的输入信号以等功率且等延迟地分配给各输出端子14-1、14-2、14-3的电路。滤波器16是去除800MHz带的频率分量的电路，例如，是使800MHz带衰减的陷波滤波器。由于使用陷波滤波器(notch filter)，在第二天线元件12-1、12-2连接的输出端子14-1、14-2上，连接了延迟电路20-1、20-2。使用延迟电路20-1、20-2的理由是为了实现基于第一天线元件10和第二天线元件12-1、12-2的理想的方向特性。
说明3分配的威尔金森型功率分配器14的操作。对威尔金森型功率分配器14的输入端子14-9输入800MHz带、1.8GHz带、2GHz带、2.5GHz带这4种频带的信号。对第二天线元件12-1、12-2传递通过威尔金森型功率分配器14而被三等分配的信号。对第一天线元件10传递通过滤波器16而被去除了800MHz带的1.8GHz带、2GHz带、2.5GHz带这3种频带的信号。滤波器16和匹配电路18的串联连接电路单元17设定威尔金森型功率分配器14的3分支单元14-8在800MHz带中成为开路端的条件。即，通过从3分支单元14-8经由匹配电路18到达滤波器16的电长度而在3分支单元14-8中满足开路端条件，通过匹配电路18进行800MHz带中的阻抗匹配。匹配电路18将滤波器16侧的特性阻抗Zn和从威尔金森型功率分配器14的附加了电阻器14-7的部分看输入端子14-9侧的特性阻抗Zd进行匹配。匹配电路18例如通过特性阻抗(Zn×Zd)^0.5的1/4波长线路来实现。若从威尔金森型功率分配器14的输入端子14-9看，在通过滤波器16而被去除的频带中，在威尔金森型功率分配器14的分支单元14-8中连接第一天线元件10的输出端子14-3侧成为开路端，实现将输入信号进行二等分配的功能。在未通过滤波器16而被去除的频带中，在分支单元14-8中不成为开路端条件，所以看到各输出端子14-1、14-2、14-3的特性阻抗，实现将输入信号进行三等分配的功能。这样，将应进行二等分配的频带的信号分量进行二等分配，将应进行三等分配的频带的信号分量进行三等分配，根据天线元件的操作频带而实现最佳的分配。
如图6所示，连接有1个匹配电路18和1个滤波器16的串联连接电路单元17、和延迟电路20-1、20-2的3分配的威尔金森型功率分配器14能够由微带线(microstrip line)构成。使用的印刷电路板的相对介电常数为2.2、电介质厚度为0.787mm、双面铜包覆、铜厚度为18μm。3分配的威尔金森型功率分配器14将输入信号对特性阻抗86.5Ω的1/4波长线路进行3分配。设这里的1个波长为800MHz和2.5GHz的中心即1.65GHz。作为构成威尔金森型功率分配器14的电阻器14-7，使用了100Ω电阻器。滤波器16和匹配电路18的串联连接电路单元17由阻抗变换电路和开路端线路构成。阻抗变换器用于使威尔金森型功率分配器14的输出端子14-3的阻抗50Ω和开路端线路侧的阻抗进行匹配。延迟电路20-1、20-2是将线路长度调整为与滤波器16的延迟时间对齐的50Ω线路。在图6所示的结构中，能够将各延迟电路由长度10cm、宽度5mm的线路来构成。
滤波器16并不限定于陷波滤波器。在第一实施例中，由于使800MHz带衰减，所以滤波器16可以是高通滤波器。若是使2.5GHz带衰减的情况下，滤波器16也可以是低通滤波器。同样地，在使1.8GHz带衰减的情况下，滤波器16也可以是带通滤波器。也可以由线圈和电容器构成相当于滤波器16的部分。
图7表示三等分配的威尔金森型功率分配器14的VSWR特性的计算结果。图7中的端口1意味着输入端子14-9，端口2意味着对于第二天线元件12-1的输出端子14-1，端口3意味着对于第一天线元件10的输出端子14-3，端口4意味着对于第二天线元件12-2的输出端子14-2。可知在800MHz带和1.8GHz至2.5GHz的范围达成VSWR 2以下。
图8表示三等分配的威尔金森型功率分配器14的频率特性。图8中的S21表示从端口1到端口2的通过特性，S31表示从端口1到端口3的通过特性，S41表示从端口4到端口1的通过特性。可知在从S31到第一天线元件10的分配中，800MHz带被抑制10dB以上，1.8GHz带至2.5GHz带的最大插入损耗为5dB。相对于此，在到各第二天线元件12-1、12-2的分配中，800MHz带至2.5GHz带的插入损耗大致为5dB。尤其，800MHz带的损耗为4dB，比1.8GHz至2.5GHz的最大插入损耗少。
这样，在第一实施例的多频带阵列天线100中，关于800MHz带、1.8GHz带、2GHz带、2.5GHz带这4个带域，实现2个元件阵列天线和3个元件阵列天线。
此外，能够由2个多频带阵列天线100和宽带二分配电路150构成图9所示的二分支分集天线。宽带二分配电路150将800MHz带至2.5GHz带的输入信号以等功率且等延迟地进行分配。作为宽带二分配电路150，使用三级威尔金森型功率分配电路。图10表示三级威尔金森型功率分配电路的布局。使用的印刷电路板与在威尔金森型功率分配器14中使用的印刷电路板相同。尺寸为纵4.25cm、横3cm。设计操作频率为800MHz和2.5GHz的中心即1.65GHz。输入信号被分配给特性阻抗86.8Ω的1/4波长线路，各线路连接到91Ω电阻器。在91Ω电阻器上连接有特性阻抗71.56Ω的1/4波长线路，各线路连接到240Ω电阻器。在240Ω电阻器上连接有特性阻抗63.47Ω的1/4波长线路，各线路连接到200Ω电阻器。在图10所示的布局中，为了节省空间，6条1/4波长线路被适当地弯曲。
图11表示宽带二分配电路150的频率特性的计算结果。图11中的S11表示输入端子150-9中的反射特性，S22表示一个输出端子150-1的反射特性，S33表示另一个输出端子150-2的反射特性，S21表示从输入端子150-9到一个多频带阵列天线100的通过特性，S31表示从输入端子150-9到另一个多频带阵列天线100的通过特性，S32表示一个输出端子150-1和另一个输出端子150-2的隔离。宽带二分配电路150能够从800MHz带至2.5GHz带以大致3dB损耗进行功率分配。
作为宽带二分配电路的结构，还能够采用宽带分支线耦合器(branch-linecoupler)。通过在分支线耦合器的各端子上设置宽带匹配电路，在宽带中能够实现良好的分配特性。使用了第一实施例的多频带阵列天线100的上述的分集天线是以等延迟进行二合成的分集电路。因此，由于将在2个多频带阵列天线100中接收到的各个振幅和相位以等延迟地进行合成，所以能够期待相当于等增益合成分集的特性。在建筑机械位于山间部等弱电场区域的情况下，通过分集电路，能够进行更加可靠的无线通信。
＜第一实施例的变形例＞
图12所示的多频带阵列天线200是在p＝1、q＝2、m＝2、n＝3的情况下的结构。即，多频带阵列天线200包括：在1个频带(2GHz)中进行操作的2个第一天线元件10-1、10-2；在2个频带(800MHz、2GHz)的各自中进行操作的3个第二天线元件12-1、12-2、12-3；具有1个输入端子14-9和5个输出端子14-1、14-2、14-3、14-4、14-5的1个威尔金森型功率分配器14a；2个滤波器16-1、16-2；以及2个匹配电路18-1、18-2。
2个第一天线元件10-1、10-2和3个第二天线元件12-1、12-2、12-3交替配置，威尔金森型功率分配器14a的5个输出端子14-1、14-2、14-3、14-4、14-5中的第一输出端子14-1上经由延迟电路20-1而连接1个第二天线元件12-1，第二输出端子14-2上经由延迟电路20-2而连接1个第二天线元件12-2，第三输出端子14-3上经由延迟电路20-3而连接1个第二天线元件12-3。此外，威尔金森型功率分配器14a的第四输出端子14-4上经由一个匹配电路18-1和一个滤波器16-1的串联连接电路单元17-1而连接一个第一天线元件10-1，第五输出端子14-5上经由一个匹配电路18-2和一个滤波器16-2的串联连接电路单元17-2而连接一个第一天线元件10-2。延迟电路20-1、20-2、20-3对信号提供延迟，其中，该延迟相当于串联连接电路单元17-1、17-2的延迟。
各滤波器16-1、16-2使虽然包含在2个频带中但没有包含在1个频带中的频带衰减。各匹配电路18-i(i＝1，2)在该匹配电路18-i所连接的滤波器16-i进行衰减的频带中进行滤波器16-i和威尔金森型功率分配器14a之间的阻抗匹配。匹配电路18-i和滤波器16-i的串联连接电路单元17-i在该串联连接电路单元17-i中包含的滤波器16-i进行衰减的频带中，威尔金森型功率分配器14a的分支单元成为驻波的开路端。
五分配的威尔金森型功率分配器14a将输入信号对特性阻抗111.8Ω的1/4波长线路进行五分配。各1/4波长线路端上连接有50Ω电阻器的一端，各电阻器的另一端接地。通过该结构，能够将输入信号的功率以相等的延迟进行等分配。
＜第二实施例＞
图13所示的多频带阵列天线300是在p＝1、q＝2、m＝1、n＝2的情况下的结构。即，多频带阵列天线300包括：在1个频带(2GHz)中进行操作的1个第一天线元件10；在2个频带(800MHz、2GHz)的各自中进行操作的2个第二天线元件12-1、12-2；具有1个输入端子14-9和3个输出端子14-1、14-2、14-3的1个威尔金森型功率分配器14；1个滤波器16；以及1个匹配电路18。
1个第一天线元件10和2个第二天线元件12-1、12-2交替配置，威尔金森型功率分配器14的3个输出端子14-1、14-2、14-3中的第一输出端子14-1上经由延迟电路20-1而连接1个第二天线元件12-1，第二输出端子14-2上经由50Ω线路而连接1个第二天线元件12-2。此外，威尔金森型功率分配器14的第三输出端子14-3上经由1个匹配电路18和1个滤波器16的串联连接电路单元17、和延迟电路20-2而连接1个第一天线元件10。延迟电路20-1、20-2对信号提供延迟，以使其为等于由从第二输出端子到第二天线元件12-2的距离所导致的延迟。
滤波器16使虽然包含在2个频带中但没有包含在1个频带中的频带衰减。匹配电路18在该匹配电路18所连接的滤波器16进行衰减的频带中进行滤波器16和威尔金森型功率分配器14之间的阻抗匹配。匹配电路18和滤波器16的串联连接电路单元17在该串联连接电路单元17中包含的滤波器16进行衰减的频带中，威尔金森型功率分配器14的分支单元成为驻波的开路端。在第二实施例中，在一片印刷电路板71上形成多频带阵列天线。
除此之外，本发明并不限定于上述的实施方式，在不脱离本发明的宗旨的范围内能够适当变更。

Claims (2)

1.一种多频带阵列天线，包括：
m个第一天线元件，在p个频带的各自中进行操作；
n个第二天线元件，在q个频带的各自中进行操作；
一个威尔金森型功率分配器，具有1个输入端子和m+n个输出端子；
滤波器；以及
匹配电路，
上述m和上述n是满足m＝n+1和n＝m+1和m＝n中的任一个和m+n≥3的正整数，
上述p和上述q是满足p≥1、q≥2、q＞p的正整数，
上述p个频带包含在上述q个频带中，
上述滤波器的个数是上述m，
上述匹配电路的个数是上述m，
m个上述第一天线元件和n个上述第二天线元件交替配置，
上述威尔金森型功率分配器的m+n个上述输出端子中的n个上述输出端子的各自上连接有1个上述第二天线元件，
上述威尔金森型功率分配器的m+n个上述输出端子中的m个上述输出端子的各自上经由由1个上述匹配电路和1个上述滤波器构成的串联连接电路单元而连接有1个上述第一天线元件，
各上述滤波器使包含在上述q个频带中但没有包含在上述p个频带中的频带衰减，
各上述匹配电路在该匹配电路所连接的上述滤波器进行衰减的频带中进行上述滤波器和上述威尔金森型功率分配器之间的阻抗匹配，
各上述串联连接电路单元构成为在该串联连接电路单元中包含的上述滤波器进行衰减的频带中，上述串联连接电路单元所在的上述威尔金森型功率分配器的分支单元成为开路端。
2.如权利要求1所述的多频带阵列天线，其特征在于，
相邻的上述第一天线元件和上述第二天线元件的距离在上述q个频带的各自中为0.6个波长以上且小于1个波长。
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