JP2000307337A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 １２０°ビームとこれに対し３０°シフトし
た６０°ビームを有する。 【解決手段】 反射器１１の中心線１と対向し、これよ
りλ１の１／４離れて使用波長λ１のダイポールアンテ
ナ素子２１が配され、素子２１の両側に、上下に配列さ
れて、反射器１１からλ２の１／４離れて使用波長λ２
のダイポールアンテナ素子３１〜３４が配され、同一高
さの素子３１と３２、３３と３４はそれぞれ同相給電さ
れ、素子３１〜３４の外側前方向に無給電素子４１，５
１，４２，５２が配され、素子４１，４２の長さはλ２
／２、素子５１，５２の長さは０．６λ２とされ、反射
器１１の左、右の両端は前方に突出した側面反射板１
２，１３が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は移動通信システム
の移動通信用の基地局用などに使用されるアンテナ装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車・携帯電話等の移動通信用
の基地局アンテナとしては半波長ダイポールアンテナ素
子を垂直方向に多段に配列したアンテナが使用されてい
る。また、使用周波数が２つの離れた周波数帯域である
場合、アンテナを複数設置して対応していた。しかし、
設置場所等の制約によりアンテナの搭載本数が限られる
場合があり、その場合においては、前述のダイポールア
ンテナ素子を２つの周波数帯域において２共振させるこ
とにより対応している。この場合アンテナの本数は半分
にすることが可能になるが、２つの周波数帯域において
のアンテナの指向性はほぼ等しく、同一のゾーンをカバ
ーするにすぎなかった。そのため、それぞれ２つの周波
数において別の無線ゾーンをカバーするにはアンテナを
別に設置する必要があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】近年の移動通信、特に
自動車・携帯電話の加入者数の増加や、マルチメディア
移動通信サービスの提供開始などにより、新たなる周波
数において新たな移動通信サービスの提供が予定されて
おり、そのための基地局アンテナの設置が必要になって
きている。

【０００４】しかし、基地局アンテナ設置に適した条件
の場所は既存のシステムのアンテナなどに使用されてい
る場合が多く、新規に設置場所を探すよりは既存基地局
にアンテナを追加する方法が検討されている。しかし、
設置場所にはアンテナの本数などの制限がある場合が多
く、新しいシステム用の周波数におけるアンテナを既存
の物と共用させて取り替える方法が有効である。そのた
めには、既存のシステムのアンテナとシステムパラメー
タが異なった場合においても共用する必要があり、その
ためのアンテナが必要とされる。

【０００５】なお、従来の自動車・携帯電話のシステム
においては、半値幅が約１２０°の指向性を持つアンテ
ナを用いて３セクタ構成を用いていた。これを６セクタ
構成にすると、半値幅が約６０°の指向性を持つアンテ
ナが必要となる。この場合、従来のアンテナでは、１つ
で指向性が異なりビームの向きが異なるアンテナを共用
することが出来なかった。

【０００６】この発明の目的は、３セクタ構成の周波数
帯域においては半値幅が約１２０°の指向性を持ち、６
セクタ構成の周波数帯域においては半値幅が約６０°
で、指向方向が従来の周波数における指向方向より例え
ば約３０°シフトしたアンテナを提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明では、左右の面
を前方に折り曲げた側面反射板をもつ反射器の左右の中
心線上の前方に、一定の距離を離して１つの周波数で使
用可能な第１ダイポールアンテナ素子を設置する。ま
た、第２の周波数で使用可能な第２、第３ダイポールア
ンテナ素子を反射器の中心線に対して対称で、反射器の
前方に一定の距離を離してそれぞれ配置する。第２、第
３ダイポールアンテナ素子は同相で給電する。

【０００８】また、反射器の中心線に対称に第２、第３
ダイポールアンテナ素子よりも外側でかつこれらより前
方に反射器より一定の距離を離し、中心の高さを第２、
第３ダイポールアンテナ素子にそろえた無給電素子を設
置する。一方の無給電素子の長さは第２、第３ダイポー
ルアンテナ素子とほぼ同じあるいは若干短く、他方の無
給電素子は第２、第３ダイポールアンテナ素子よりも長
くする。

【０００９】また、この発明は上記アンテナ装置におい
て、第１ダイポールアンテナ素子の若干前方で、第２、
第３ダイポールアンテナ素子とほぼ同一高さに少くとも
１本の第３無給電素子を設置する。またこの発明では第
２、第３ダイポールアンテナ素子と第１、第２無給電素
子の組を二組設け、これらを第１ダイポールアンテナ素
子に対し、上方部と下方部とに配置する。

【００１０】また、この発明は上記アンテナの反射器の
後方一定の距離を離して第２の反射器（反射板）を設置
する。また、この発明は上記各種のアンテナ装置それぞ
れについて、垂直方向に複数段設置する。また、これら
複数段設置の上部と下部とで、第２無給電素子と第３無
給電素子の位置が入れ替えられている。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に、図面に基づきこの発明の
良好な実施の形態を例示的に詳しく説明する。 （第一実施例）この発明の第一実施例を図１、図２に示
す。この実施例は、９００ＭＨｚ帯域のアンテナに、２
ＧＨｚ帯域のアンテナを共用した場合を用いて示す。

【００１２】ここで、９００ＭＨｚでの放射波長をλ
１、２ＧＨｚの放射波長をλ２とする。反射器１１の左
右の両端に側面反射板１２，１３を垂直に前方に突出さ
せて設置する。その反射器１１の左右の中心線１上に反
射器１１からλ１の約１／４離した位置に９００ＭＨｚ
帯域用のダイポールアンテナ素子２１を鉛直に配置す
る。

【００１３】また、２ＧＨｚ帯域用のダイポールアンテ
ナ素子３１，３２，３３，３４は反射器１１からλ２の
約１／４離し、ダイポールアンテナ素子３１，３２はそ
の中心がダイポールアンテナ素子２１の中心より上方λ
２の約１／３に、ダイポールアンテナ素子３３，３４は
その中心が下方λ２の約１／３に、またダイポールアン
テナ素子３１，３３はダイポールアンテナ素子２１より
側面反射板１２側にλ２の約１／４の位置に、ダイポー
ルアンテナ素子３２，３３は側面反射板１３側にλ２の
約１／４の位置にそれぞれ配置する。２ＧＨｚ帯域用の
ダイポールアンテナ素子３１〜３４はそれぞれ同じ高さ
にある素子３１と３２、また３３と３４でそれぞれ同相
給電され、２素子のアレーアンテナを構成している。

【００１４】反射器１１からの距離がダイポールアンテ
ナ素子２１と等しく、中心の高さをダイポールアンテナ
素子３１と３２の中心と同じ高さで、側面反射板１２側
にダイポールアンテナ素子２１からの距離をλ２の約
０．３６倍離し、素子の長さがλ２の１／２倍又は１／
２倍より僅か短かい無給電素子４１を鉛直に配置し、ま
た同様に側面反射板１３側にダイポールアンテナ素子２
１からの距離をλ２の約０．３６倍離し、素子長がλ２
の約１／２強の無給電素子５１を配置する。

【００１５】また、無給電素子４１の中心線の延長線上
λ２の約２／３下方に長さλ２の１／２又はこれより僅
か短かい無給電素子４２を配置し、無給電素子５１の中
心線の延長線上λ２の約２／３下方に長さλ２の約１／
２強の無給電素子５２を配置する。側面反射板１２と１
３の間隔は約０．８６λ２であり、各側面反射板１２，
１３の反射器１１からの突出長はλ２の約１／４であ
る。ダイポールアンテナ素子３１と３２の間隔は６０°
ビームを得る点からほぼλ２の１／２程度となる。要す
るに、無給電素子４１，４２と５１，５２はダイポール
アンテナ素子３１〜３４に対し、その外側において、こ
れらより反射器１１に対して前方に位置している。無給
電素子４１，４２，５１，５２は、反射器１１から前方
に見て、側面反射板１２，１３の内側に位置している。
ダイポールアンテナ素子２１、ダイポールアンテナ素子
３１〜３４の反射器１１からの各距離は、反射したもの
と反射しないものとが前方で打ち消されたりするような
悪影響がないようにする点から、それぞれλ１の約１／
４、λ２の約１／４が好ましい。側面反射板１２，１３
は反射器１１の幅を小さくするために設けられている
が、その前方への突出長は、長くすると、ダイポールア
ンテナ素子３１〜３４からの放射が一部遮断される、よ
ってλ２の約１／４程度がよい。またこの実施例ではダ
イポールアンテナ素子３１と無給電素子４１を結ぶ直線
の延長が中心線１とほぼ交差し、ダイポールアンテナ素
子３２と無給電素子５１を結ぶ直線の延長が中心線１と
ほぼ交差し、その反射器１１の垂線に対する交差角度は
ほぼ３０度である。

【００１６】この実施例を使用した場合における各周波
数におけるアンテナの指向性を図３〜５に示す。図３に
よると９００ＭＨｚにおけるアンテナの指向性は正面方
向に半値幅（ビームの指向性の最大の所から３ｄＢ放射
レベルが下がった点がなす角）が約１２０°の指向性を
持つことがわかる。また、図４、５によると２ＧＨｚ帯
域においては反射器１１から正面前方に向かって右（側
面反射板１２側）約３０°の方向に半値幅が約６０°の
指向性を持つことがわかる。この指向方向の角度シフト
は無給電素子５１，５２がλ２の電波に対し反射素子と
して、無給電素子４１，４２が導波素子としてそれぞれ
作用しているためと認められる。 （第二実施例）この発明の第二実施例を図６に示す。

【００１７】この実施例は、前記第一実施例のアンテナ
装置の後方に反射器１１と平行に、λ２の約０．１３３
ほど離して、副反射板１４を設置したものである。この
第二実施例を使用した場合の各周波数におけるアンテナ
の指向性を図７〜９に示す。図７によると、９００ＭＨ
ｚでは正面方向に半値角が約１２０°の指向性を持ち、
図８、９によると２ＧＨｚ帯域では正面方向より右に約
３０°ずれた方向に半値角が約６０°の指向性を持つこ
とがわかる。

【００１８】また第一実施例と比較して（図４、６と図
７、９を比較）、０．９ＧＨｚでは、フロントバック比
が約３ｄＢ改善され、２．２ＧＨｚではサイドローブの
方向への放射も押さえる効果が得られる。反射器１１と
副反射板１４の間隔はその効果が得られる点から０．１
λ２以上が好ましいが、小型化の点から０．５λ２以下
がよい。 （第三実施例）この発明の第三実施例を図１０、図１１
に示す。

【００１９】この実施例は、前記第一実施例のアンテナ
装置に、中心の高さを前記無給電素子４１と４２とそれ
ぞれ等しくし、反射器１１の中心線１上にダイポールア
ンテナ素子２１の中心線から前方に約０．０８７λ２に
離して指向性調整用の無給電素子６１，６２と６３，６
４をそれぞれ設置したアンテナ装置である。無給電素子
６１，６２と６３，６４は、ダイポールアンテナ素子３
１，３２と３３，３４からの放射電波がダイポールアン
テナ素子２１を励振して前方へ再放射されるのを抑圧す
るものである。従ってダイポールアンテナ素子２１の前
方側において、これに接近して設けられる。無給電素子
６１〜６４の長さは、特に制限はないが、あまり長い
と、ダイポールアンテナ素子２１自体の放射を制限する
ことになる。この点からλ２の１／２程度以下がよい。
無給電素子６１〜６４は１本ずつでもよいし、３本以上
でもよい。何れの場合もその左右方向の中心が中心線１
と対向するようにされる。

【００２０】この第三実施例を使用した場合の各周波数
におけるアンテナの指向性を図１２〜１４に示す。図１
２によると、９００ＭＨｚでは正面方向に半値角が約１
２０°の指向性を持ち、図１３、１４によると２ＧＨｚ
帯域では正面方向より右に約３０°ずれた方向に半値角
が約６０°の指向性を持つことがわかる。また、第一実
施例と比較し（図５と図１３を比較）、２．２ＧＨｚで
はサイドローブを改善する効果が得られる。 （第四実施例）この発明の第四実施例を図１５に示す。

【００２１】この実施例は、前記第一実施例のアンテナ
装置に、第二実施例において取り付けた副反射板１４と
第三実施例で取り付けた無給電素子６１〜６４を併せて
設置したアンテナ装置である。この第三実施例を使用し
た場合の各周波数におけるアンテナの指向性を図１６〜
１８に示す。図１６によると、９００ＭＨｚでは正面方
向に半値角が約１２０°の指向性を持ち、図１７、１８
によると２ＧＨｚ帯域では正面方向より右に約３０°ず
れた方向に半値角が約６０°の指向性を持つことがわか
る。

【００２２】また、第一実施例と比較し０．９ＧＨｚで
はフロントバック比が約３ｄＢ改善され、２．２ＧＨｚ
ではサイドローブの方向への放射も押さえる効果が得ら
れる。また、第二実施例、第三実施例と比較してもそれ
ぞれで得られなかった効果を併せて持つことが可能であ
る。 （第五実施例）この発明の第五実施例を図１９に示す。

【００２３】この実施例は、前記第四実施例のアンテナ
装置を縦列に複数段（図示例では３段）重ねたアンテナ
装置に相当する。この実施例は前記第四実施例に限らず
第一乃至第三実施例の各アンテナ装置をそれぞれ縦列に
配置しアレイ化することにより利得を増加させることも
可能である。 （第六実施例）この発明の第六実施例を図２０に示す。

【００２４】この実施例は、前記第四実施例のアンテナ
装置を複数段（図示例では２段）をアンテナ装置上方に
縦に配列配置し、前記第四実施例のアンテナ装置におい
て、無給電素子４１と５１かつ４２と５２の位置を入れ
替えたものを複数段（図示例では２段）を縦に重ねて、
前記アンテナの下方に設置したアンテナ装置である。こ
の実施例の効果としては、図２１に示すように、アンテ
ナ装置上方の２段からなるアンテナ８１とアンテナ装置
下方の２段からなるアンテナ８２を使用することによ
り、９００ＭＨｚの電波はアンテナ８１、アンテナ８２
とも前方７１に放射することができ、２ＧＨｚ帯域の電
波をアンテナ８１では方向７２（右前方約３０°）に、
アンテナ８２では方向７３（左前方約３０°）に放射す
ることが可能になる。このアンテナ装置を使用すること
で、９００ＭＨｚにおいて１方向に、２ＧＨｚ帯域にお
いて２方向に電波を放射することが可能になる。

【００２５】図２０、図２１に示す実施例においても、
第一乃至第三実施例のものを使用してもよい。半値幅が
６０°のビームの角度シフトの角度を３０°からずらす
には、ダイポールアンテナ素子３１と無給電素子４１を
結ぶ直線の延長と、ダイポールアンテナ素子３２と無給
電素子５１を結ぶ直線の延長と、反射器１１の垂線との
なす角度を変更すればよく、また各延長は必ずしも中心
線１と交差しなくてもよい。

【００２６】上述では１つのダイポールアンテナ素子２
１に対し、４つのダイポールアンテナ素子３１〜３４を
設けたが、このダイポールアンテナ素子３１と３２だけ
でもよい。この場合、これらダイポールアンテナ素子３
１，３２に対し無給電素子４１，５１を同様に設ける。
ダイポールアンテナ素子３１，３２、無給電素子４１，
５１のダイポールアンテナ素子２１に対する高さは任意
でよいが、一般は、各中心が同一高さとなるようにす
る。ダイポールアンテナ素子２１としては２つの周波数
に共振する２周波共用素子であってもよい。

【００２７】以上、この発明を前記実施例に基づき説明
したが、この発明は前記実施例の形態に限定されるもの
ではなく、その要旨を逸脱しない範囲で実施可能であ
る。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、この発明を実施す
ることにより、ある周波数帯域において１２０°ビーム
の指向性をもつアンテナと、前記周波数と異なる周波数
において最大放射方向が例えば３０°シフトされた、６
０°ビームの指向性を持つアンテナを１つのアンテナ装
置とすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のアンテナ装置の第一実施例を示す斜
視図。

【図２】この発明のアンテナ装置の第一実施例を示し、
Ａは正面図、Ｂは右側面図、Ｃは底面図である。

【図３】第一実施例のアンテナ装置の９００ＭＨｚにお
ける指向性を示す図。

【図４】第一実施例のアンテナ装置の１９００ＭＨｚに
おける指向性を示す図。

【図５】第一実施例のアンテナ装置の２２００ＭＨｚに
おける指向性を示す図。

【図６】この発明のアンテナ装置の第二実施例を示す斜
視図。

【図７】第二実施例のアンテナ装置の９００ＭＨｚにお
ける指向性を示す図。

【図８】第二実施例のアンテナ装置の１９００ＭＨｚに
おける指向性を示す図。

【図９】第二実施例のアンテナ装置の２２００ＭＨｚに
おける指向性を示す図。

【図１０】この発明のアンテナ装置の第三実施例を示す
斜視図。

【図１１】第三実施例を示しＡは正面図、Ｂは右側面
図、Ｃは底面図である。

【図１２】第三実施例のアンテナ装置の９００ＭＨｚに
おける指向性を示す図。

【図１３】第三実施例のアンテナ装置の１９００ＭＨｚ
における指向性を示す図。

【図１４】第三実施例のアンテナ装置の２２００ＭＨｚ
における指向性を示す図。

【図１５】この発明のアンテナ装置の第四実施例を示す
斜視図。

【図１６】第四実施例のアンテナ装置の９００ＭＨｚに
おける指向性を示す図。

【図１７】第四実施例のアンテナ装置の１９００ＭＨｚ
における指向性を示す図。

【図１８】第四実施例のアンテナ装置の２２００ＭＨｚ
における指向性を示す図。

【図１９】この発明のアンテナ装置の第五実施例を示す
斜視図。

【図２０】この発明のアンテナ装置の第六実施例を示す
斜視図。

【図２１】Ａは第六実施例のアンテナ装置のビームの方
向を示す斜視図、Ｂはその平面図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5J020 AA03 BA02 BA07 BC04 BC09 DA03 DA08 5J021 AA05 AA07 AA09 AA13 AB03 BA01 DA03 GA02 GA04 HA10 JA03

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鉛直方向に反射面をもつ反射器と、 その反射器の水平方向の両端にその反射面に対して垂直
   に前方に突出して設けられ、鉛直方向の側面反射板と、 前記反射器の鉛直方向に沿う中心線とほぼ対向して前面
   側に配され、鉛直方向に延長した第１の使用周波数を用
   いる第１ダイポールアンテナ素子と、 前記反射器の前記中心線に対してその両側にほぼ等距離
   離れ、ほぼ同一高さ位置で反射器の前面側に配され、鉛
   直方向に延長し、同位相給電される第２の使用周波数を
   用いる第２及び第３ダイポールアンテナ素子と、 前記反射器に対し第２及び第３ダイポールアンテナ素子
   より前方かつ、第２及び第３ダイポールアンテナ素子の
   外側に位置し、これらとほぼ同一高さに設けられ、鉛直
   方向に延長した第１、第２無給電素子とを具備し、 第１無給電素子の長さは第２の使用周波数の波長の２分
   の１又はこれより僅か短かくされ、第２無給電素子の長
   さは第２の使用周波数の波長の２分の１より長くされて
   いることを特徴とするアンテナ装置。
2. 【請求項２】 第１ダイポールアンテナ素子の前方側で
   これと接近し、第２及び第３ダイポールアンテナ素子と
   ほぼ同一高さに設けられ、鉛直方向に延長した少くとも
   １本の第３無給電素子を備えることを特徴とする請求項
   １記載のアンテナ装置。
3. 【請求項３】 第２ダイポールアンテナ素子と第１無給
   電素子とを結ぶ線の延長線と、 第３ダイポールアンテナ素子と第２無給電素子とを結ぶ
   線の延長線とはそれぞれ前記中心線とほぼ交差すること
   を特徴とする請求項１又は２記載のアンテナ装置。
4. 【請求項４】 第２及び第３ダイポールアンテナ素子か
   ら下に同一距離それぞれ離れ、鉛直方向に延長し、同位
   相給電される第２の使用周波数を用いる第４及び第５ダ
   イポールアンテナ素子と、 第１及び第２無給電素子から下に上記同一距離それぞれ
   離れ、第１及び第２無給電素子とそれぞれ同一長さをも
   つ、鉛直方向に延長した第４及び第５無給電素子とを備
   えることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の
   アンテナ装置。
5. 【請求項５】 第２及び第３ダイポールアンテナ素子
   と、第４及び第５ダイポールアンテナ素子とは、それぞ
   れ第１ダイポールアンテナ素子に対し、ほぼ同一高さだ
   け上側と下側に位置していることを特徴とする請求項４
   記載のアンテナ装置。
6. 【請求項６】 第１ダイポールアンテナ素子の前方側で
   これと接近し、第４及び第５ダイポールアンテナ素子と
   ほぼ同一高さに設けられ、鉛直方向に延長した少くとも
   １本の第６無給電素子を備えることを特徴とする請求項
   ４又は５記載のアンテナ装置。
7. 【請求項７】 反射器の後方にこれと対向して第２反射
   板が設けられていることを特徴とする請求項１乃至６の
   何れかに記載のアンテナ装置。
8. 【請求項８】 請求項１乃至６の何れかに記載のアンテ
   ナ装置が垂直方向に複数段重ねて設けられていることを
   特徴とするアンテナ装置。
9. 【請求項９】 前記複数段は上、下に分けられ上側の段
   と、下側の段とで、第２の使用周波数の波長の２分の１
   又はこれより短かくされた無給電素子と、第２の使用周
   波数の波長の２分の１より長くされた無給電素子とが入
   れ替えられていることを特徴とする請求項８記載のアン
   テナ装置。