JP2001036340A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】簡単な構成維持して水平面内での広い放射特性
を確保する。 【解決手段】 アンテナ装置において、複数の指向性ア
ンテナ１ａ、１ｂを有し、指向性アンテナ１ａ、１ｂの
それぞれを、一方向に沿った同一軸上に位置しながら互
いの主放射方向が前記一方向と直交する方向に沿って位
置ずれした状態で配置することで、アレイファクタによ
る指向性の落ち込みの防止と、前記一方向に直交する平
面での放射特性を広げる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はアンテナ装置にかか
り、特には、準ミリ波・ミリ波帯の無線通信システムに
おける基地局用アンテナとして使用されるアンテナ装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在の情報化社会における膨大な情報量
を効率よく、かつ高速に伝達するために、光ファイバを
敷設する試みもされてはいるが、敷設コストが高く、一
般家庭の通信料金におけるアクセス回線料金の占める比
率（固定料金部分）を押し上げる原因となる。

【０００３】このような環境の下でミリ波帯を用いた無
線通信システムの構築（ローカル無線網ＷＬＬ）が最近
注目されている。このシステムを利用することにより、
ユーザ宅までの回線敷設が不要になることや、あるエリ
アに限定した局地的なユニークなサービスを安く提供す
ることができる等の利点が得られる。

【０００４】無線通信システムの構築において重要なこ
とは、１つの基地局においてどれだけ多くの端末ユーザ
をカバーし、多くの情報を高速に、かつ正確に伝達でき
るかであり、この問題に対する１つの回答としてアンテ
ナ装置の開発が急務となっている。

【０００５】上記ミリ波帯を用いた無線通信システムに
おける基地局アンテナとしては、ホーンアンテナを用い
たアンテナ装置が検討されているが、広いサービスエリ
アをカバーするためには水平面内で広い放射特性を備え
たアンテナ装置が必要となる。

【０００６】図１９はホーンアンテナを用いた従来のア
ンテナ装置の１例を示している。このアンテナ装置を構
成するホーンアンテナ１０２は、アンテナ開口面１０２
ａの幅寸法Ａ１が導波管１０１の開口部１０１ａの幅寸
法より大きい、いわゆる角錐型ホーンアンテナの形状を
備えている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ミリ波
帯の無線通信において、よく用いられるホーンアンテナ
は通常ビームを絞った高利得なアンテナとして使われる
ことが多く、その半値幅は一般的に狭い。

【０００８】したがって、本発明の主たる目的は、簡単
な構成でありながら水平面内での広い放射特性を容易に
確保することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ためには、本発明は、要するに、アンテナ装置におい
て、複数の指向性アンテナを有し、前記指向性アンテナ
のそれぞれを、一方向に沿った同一軸上に位置しながら
互いの主放射方向が前記一方向と直交する方向に沿って
位置ずれした状態で配置している。この構成によれば、
各指向性アンテナから放射される電波が、少なくとも前
記一方向に沿った同一軸と合致した点を中心としながら
放射されるので、アレイファクタによる指向性の落ち込
みが発生することを防止できる。また、このアンテナ装
置における指向性は、指向性アンテナそれぞれの指向性
を合成したものとなるので、各指向性アンテナの主放射
方向を前記一方向に沿って位置ずれさせることで、前記
一方向に直交する平面での放射特性が広がる。

【００１０】なお、前記一方向は、垂直方向であるのが
好ましく、そうすれば、水平面内での放射特性を広げる
ことができる。

【００１１】なお、前記指向性アンテナそれぞれに電力
を分配して給電する分配回路を備えるのが好ましい。

【００１２】この場合、 ・前記分配回路により、前記指向性アンテナのそれぞれ
に、振幅及び位相がともに同一の電力を給電する、 ・前記指向性アンテナのそれぞれに、振幅が同一であり
ながら位相の異なる電力を給電する、 ・前記指向性アンテナのそれぞれに、位相が同一であり
ながら振幅の異なる電力を給電する、 ・前記指向性アンテナのそれぞれに、振幅及び位相がと
もに異なる電力を給電する、ことにより、種々の指向性
を得ることができる。

【００１３】なお、給電部導波管を有し、前記指向性ア
ンテナは、前記給電部導波管に接続されるホーンアンテ
ナであるのが好ましい。この場合、前記指向性アンテナ
の少なくともひとつを、そのアンテナ開口面幅が前記給
電部導波管の開口部の幅より狭くすることで、さらに半
値幅を広げることができる。

【００１４】なお、前記一方向と直交する方向に沿って
配置された固定板を有し、前記指向性アンテナに、前記
一方向と直交する方向に平行な載置面を設け、この載置
面を前記固定板の表裏面上それぞれに当接させて、前記
指向性アンテナを前記固定板に設置するのが好ましい。
この場合、さらに、前記固定板に設置された前記指向性
アンテナそれぞれの主放射方向を自在に調節する取り付
け角度設定部を設けることで、ホーンアンテナからなる
指向性アンテナの角度を自由に設定することができるよ
うになる。

【００１５】また、給電部導波管に接続されるホーンア
ンテナを有するアンテナ装置において、前記ホーンアン
テナのアンテナ開口面の幅が、前記給電部導波管の開口
部の幅より狭くすることで、その半値幅を広くすること
ができる。

【００１６】この場合、前記ホーンアンテナの側面を、
前記給電部導波管の開口部からアンテナ開口面にかけて
先窄まりとなった斜面形状にすれば、大きな利得低下を
招くことなく、さらには、アンテナ内部容積を大きくす
ることなく、前記ホーンアンテナのアンテナ開口面の幅
を前記給電部導波管の開口部の幅より狭くすることがで
きる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。 （第１の実施の形態）本実施形態にかかるアンテナ装置
は、図１、図２で示すように、水平方向の指向性を有す
る指向性アンテナである第１のホーンアンテナ１ａおよ
び第２のホーンアンテナ１ｂと、ホーンアンテナ１ａ，
１ｂのそれぞれに電力を分配して給電する分配回路２と
を備えている。

【００１８】なお、本実施形態では、アンテナ装置の基
準方向となるひとつの方向として垂直方向を設定し、さ
らには、この一方向に直交する方向として水平方向を設
定しているが、これらの方向設定は、一例に過ぎず、他
のどの方向を上記一方向として設定してもよいのはいう
までもない。

【００１９】ホーンアンテナ１ａ，１ｂそれぞれは、各
々の放射中心が垂直方向に沿った同一軸Ｐ上に配置され
ている。さらには、互いの主放射方向Ｘ，Ｙが水平方向
に沿って位置ずれした状態、つまり、主放射方向Ｘ，Ｙ
同士が同一軸Ｐ上でもって交差した状態でこれらホーン
アンテナ１ａ，１ｂは上下に配置されている。

【００２０】図１、図２ではホーンアンテナ１ａ，１ｂ
の放射中心がアンテナ開口面上に存在するとしている
が、放射中心がアンテナ開口面よりも内側に存在してい
ることも多いので、実際的には、解析あるいは実験によ
ってホーンアンテナ１ａ，１ｂの放射中心を予め求めた
うえで重ね合わせ配置することが行われる。

【００２１】ホーンアンテナ１ａ，１ｂそれぞれと分配
回路２とは給電線路３ａ，３ｂを介したうえで接続され
ており、分配回路２には無線機（図示省略）と接続され
た入出力端子４が設けられている。入出力端子４から分
配回路２へと入力された電力は分配回路２でもって分配
され、分配された電力は給電線路３ａ，３ｂを介してホ
ーンアンテナ１ａ，１ｂへと給電される。

【００２２】本実施形態では、ホーンアンテナ１ａ、１
ｂをこのように配置しているのは次のような理由によっ
ている。従来の構成においては、複数のホーンアンテナ
を同一の水平面内に配置しようとしても、その物理的な
大きさの関係からホーンアンテナがぶつかり合い、各々
の放射中心同士を同一軸Ｐ上に配置することができな
い。そのため、いずれかひとつのホーンアンテナを同一
軸Ｐから位置ずれ配置せざる得ず、その結果、アレイフ
ァクタによる指向性の落ち込みが発生するのは避けられ
ない。

【００２３】これに対して、本実施形態では、ホーンア
ンテナ１ａ，１ｂを同一軸Ｐ上に配置したうえで、垂直
方向に沿って位置ずれさせる。さらには、この状態で各
ホーンアンテナ１ａ、１ｂを、その主放射方向Ｘ、Ｙが
左右に振られるように各ホーンアンテナ１ａ、１ｂの水
平設置角度を設定する。

【００２４】このような本実施形態の構成によれば、ホ
ーンアンテナ１ａ，１ｂそれぞれから放射される水平面
内における電波は、垂直方向に沿った同一軸Ｐと合致し
た点を放射中心として放射されるので、アレイファクタ
による指向性の落ち込みは有効に抑制される。さらに
は、主放射方向Ｘ，Ｙが水平方向に沿って位置ずれした
ホーンアンテナ１ａ，１ｂの指向性が合成されるので、
アンテナ装置全体として、水平面内での放射特性が広が
る。

【００２５】本実施形態のアンテナ装置により、水平面
内の放射特性を１２０度の範囲で維持する必要がある場
合には、次のようにすればよい。すなわち、水平方向の
半値幅が６０度となるホーンアンテナ１ａ，１ｂを用意
する。そして、これらホーンアンテナ１ａ、１ｂを垂直
方向に沿う同一軸Ｐ上においてその上下に配置する。そ
の際、ホーンアンテナ１ａ、１ｂをその放射中心が同一
軸Ｐに位置するように配置する。そのうえでさらに、ホ
ーンアンテナ１ａ，１ｂのそれぞれを各々の主放射方向
Ｘ，Ｙが６０度だけ水平方向に位置ずれするように、水
平設定角度を設定する。

【００２６】以上のホーンアンテナ１ａ、１ｂの配置構
造に対して、分配回路２を次のように構成する。分配回
路２としては例えば１：１のウィルキンソン電力分配回
路、つまり、振幅及び位相がともに同一の電力をホーン
アンテナ１ａ，１ｂの双方へと給電し得る分配回路２を
用いる。給電線路３ａ，３ｂとしては同一長さを有する
同軸ケーブルを用いる。これにより、ホーンアンテナ１
ａ，１ｂに、導波同軸変換器（図示省略）を介して同一
振幅かつ同一位相の電力を給電する。

【００２７】以上の構成を有するアンテナ装置では、図
３で示すような水平方向の合成指向性５Ａが得られる。
合成指向性５Ａは、主放射方向Ｘ，Ｙが水平方向に沿っ
て位置ずれしたホーンアンテナ１ａ，１ｂの水平方向の
指向性６Ａ，７Ａを合成して構成される。この合成指向
性５Ａによれば、水平面内での１２０度の範囲をカバー
するのに十分な放射特性が得られる。なお、図３中の符
号Ｐは同一軸を示しており、この同一軸Ｐは重ね合わせ
配置されたホーンアンテナ１ａ，１ｂの放射中心と合致
している。

【００２８】このとき、ホーンアンテナ１ａ，１ｂの双
方に対して同一位相の電力を給電することで水平方向に
沿って強い放射特性を得ることができる。しかしなが
ら、例えば、給電線路３ａ，３ｂの長さを互いに相違さ
せることによってホーンアンテナ１ａ，１ｂのそれぞれ
に給電される電力の位相のみを異ならせることも可能で
ある。ホーンアンテナ１ａ，１ｂに対して給電される電
力の振幅が同一でありながら位相が互いに異なっている
場合には、水平方向よりも上方あるいは下方へと変位し
た方向に沿って広い放射特性を得ることができる。

【００２９】さらに、１：１のウィルキンソン電力分配
回路に代えて１：ｎ（ｎ≠１）のウィルキンソン電力分
配回路、つまり、位相が同一でありながら振幅の異なる
電力をホーンアンテナ１ａ，１ｂに給電する１：ｎのウ
ィルキンソン電力分配回路を分配回路２として用いるこ
ともできる。このような分配回路２を用いたうえで給電
線路３ａ，３ｂの長さを同一とすれば、ホーンアンテナ
１ａ，１ｂに対して振幅の異なる電力を給電できて、図
４で示すような水平方向の合成指向性５Ｂが得られる。

【００３０】図４に示す合成指向性５Ｂは、振幅の小さ
な電力が給電されたホーンアンテナ１ａにおける主放射
方向Ｘに沿った放射の指向性６Ｂが弱くなる一方、振幅
の大きな電力が給電されたホーンアンテナ１ｂにおける
主放射方向Ｙに沿った放射の指向性７Ｂが強くなってい
る。このように、給電する電力の振幅を変化させること
により、合成指向性５Ｂを所望の形状として成形し得
る。

【００３１】給電線路３ａ，３ｂの長さを相違させるこ
とによってホーンアンテナ１ａ，１ｂのそれぞれに給電
される電力の位相を異ならせることも可能である。振幅
及び位相がともに異なる電力を給電する場合には、水平
方向よりも上方あるいは下方へと変位した方向に沿って
広い放射特性が得られる。

【００３２】図５で示すように、アンテナ開口面の大き
さが異なるホーンアンテナ１ａ'，１ｂ'を組み合わせて
アンテナ装置を構成することも可能である。アンテナ開
口面の大きさを相違させることで、指向性を任意に設定
することができる。すなわち、アンテナ開口面の幅を大
きくすると、水平方向の指向性が鋭くなって半値幅が狭
くなる。一方、アンテナ開口面の幅を小さくすると、水
平方向の指向性が鈍くなって半値幅が広くなる。この特
性を利用して、アンテナ開口面の大きさが異なるホーン
アンテナ１ａ'，１ｂ'同士を組み合わせることで、水平
面の放射特性を所望の形状とすることができる。

【００３３】（第２の実施の形態）第１の実施の形態に
かかるアンテナ装置では、分配回路及び給電線路を介し
てホーンアンテナと無線機とが接続されているのに対
し、本実施形態にかかるアンテナ装置では、分配回路及
び給電線路に代わる導波管を用いてホーンアンテナと無
線機とを接続している。ここで、導波管は、ホーンアン
テナの各々に電力を分配して給電する機能を発揮して電
力損失の少ないものを用いる。

【００３４】本実施形態にかかるアンテナ装置は、図６
で示すように、水平方向の指向性を有する第１のホーン
アンテナ１ａ及び第２のホーンアンテナ１ｂと、ホーン
アンテナ１ａ，１ｂのそれぞれに電力を分配して給電す
る導波管１１Ａとを備えている。ホーンアンテナ１ａ，
１ｂと、同一軸Ｐと、ホーンアンテナ１ａ、１ｂの主放
射方向Ｘ、Ｙとの間の配置関係は、第１の実施の形態と
同じであるのでここでの説明は省略する。

【００３５】導波管１１Ａは、第１、第２の導波管路１
１ａ，１１ｂを備えている。導波管路１１ａ、１１ｂ
は、図７に示すように、ホーンアンテナ１ａ，１ｂそれ
ぞれに個別に接続されている。導波管路１１ａ，１１ｂ
には、導波管Ｅ面Ｔ分岐１３を介して導波管フランジ１
２が接続されている。導波管フランジ１２は、無線機
（図示省略）との間に設けられた入出力端子である。

【００３６】図７中、符号１４はホーンアンテナ１ａ，
１ｂと接続される導波管フランジ、１５は導波管Ｅベン
ト、１６は導波管Ｈベントであり、導波管Ｈベント１６
の曲がり角度はホーンアンテナ１ａ，１ｂそれぞれの配
置角度と対応付けられている。

【００３７】本実施形態によれば、導波管１１Ａを介し
てホーンアンテナ１ａ，１ｂに給電される電力は同一の
振幅となり、ホーンアンテナ１ａ，１ｂに対して給電さ
れる電力の位相は、導波管路１１ａ，１１ｂそれぞれの
長さ、つまり、導波管Ｅ面Ｔ分岐１３から導波管フラン
ジ１４までの長さを変えることによって調整できる。

【００３８】この構成によれば、ホーンアンテナ１ａ，
１ｂのそれぞれに対して同一位相の電力を給電すること
ができ、そのように調整したアンテナ装置では、図３で
示したのと同様の合成指向性５Ａを得ることができる。
また、給電される電力の位相が互いに異なるように調整
することもでき、そのように調整したアンテナ装置で
は、水平方向よりも上方あるいは下方へと変位させた方
向に沿って広い放射特性を得ることができる。

【００３９】本実施形態のアンテナ装置は図６、図７で
示す構成に限定されず、図８、図９で示すような構成と
してもよい。図８、図９のアンテナ装置は、導波管１１
Ｂの構成に特徴がある。つまり、導波管１１Ｂを構成す
る導波管フランジ１２'の構造が図６、図７の構成と異
なり、さらには、導波管Ｅ面Ｔ分岐１３、導波管Ｅベン
ト１５、導波管Ｈベント１６などの取り付け位置が図
６、図７の構成と若干異なる。以下、説明する。

【００４０】図６、図７の構成では、ホーンアンテナ１
ａ，１ｂから電波が放射されるアンテナ前方方向に対し
ておおよそ平行となった平面に沿って導波管フランジ１
２が設けられている。これに対して、図８、図９の構成
では、上記アンテナ前方方向に対しておおよそ直交する
平面に沿って導波管フランジ１２'が設けられている。
しかしながら、図８、図９に示すアンテナ装置の基本的
な構成及び作用は図６、図７で示したものと異ならな
い。そのため、図８、図９において、図６、図７と対応
する機器及び部分には同一符号を付し、ここでの詳しい
説明は省略する。

【００４１】さらに、以上説明した導波管１１Ａ、１１
Ｂに代えて、図１０で示す導波管１１Ｃを用いてもよ
い。この導波管１１Ｃは、アンテナ開口面積の大きさに
よって給電される電力の振幅を変えることになる結合孔
１７が形成されている。この導波管１１を有するアンテ
ナ装置によっても図６、図７のものと同様の作用が得ら
れる。すなわち、この導波管１１Ｃを用いる場合には、
ホーンアンテナ１ａ，１ｂのそれぞれに対し、位相が同
一でありながら振幅の異なる電力、あるいは、振幅及び
位相がともに異なる電力を給電し得る。そのため、水平
方向における指向性を所望の形状として成形することが
できる。

【００４２】なお、第１、第２の実施の形態において
は、指向性アンテナをホーンアンテナとして、２個のホ
ーンアンテナを用いてアンテナ装置を構成しているが、
指向性アンテナがパッチアンテナなどであってもよい。
また、３個以上の指向性アンテナを用いることによって
アンテナ装置を構成してもよい。

【００４３】（第３の実施の形態）本実施形態のアンテ
ナ装置は、図１１に示すように、第１のホーンアンテナ
２３と、第２のホーンアンテナ２６とを備えている。ホ
ーンアンテナ２３とホーンアンテナ２６とは上下に配置
されており、それぞれ導波管２１、２４に接続されてい
る。

【００４４】ホーンアンテナ２３、２６は次のように形
成されている。導波管２１の開口部の中心２１ａとホー
ンアンテナ２３のアンテナ開口面２３ａの中心２３ｂと
を結ぶ線Ｌ₁に対して、ホーンアンテナ２３を構成する
筺体２２の底面２２ａは平行に形成されている。同様
に、導波管２４の開口部の中心２４ａとホーンアンテナ
２６のアンテナ開口面２６ａの中心２６ｂとを結ぶ線Ｌ
₂に対して、ホーンアンテナ２６を構成する筺体２５の
上面２５ａは平行に形成されている。このように構成さ
れたホーンアンテナ２３、２６を、ホーンアンテナ２３
を上にして配置し、さらには、これらホーンアンテナ２
３、２６の間に固定板２７を挿入配置する。そして、底
面２２ａ、上面２５ａをそれぞれ固定板２７の表裏面に
当接させて、ホーンアンテナ２３、２６を固定板２７に
固定する。なお、この実施形態では、底面２２ａ、上面
２５ａが固定板２７に対する載置面となっている。

【００４５】これにより、ホーンアンテナ２３、２６の
水平面の主放射方向Ｘ，Ｙは水平であり、かつ互いに平
行となっている。ホーンアンテナ２３の導波管２１と、
ホーンアンテナ２６の導波管２４とは、それぞれ給電線
路３０ａ、３０ｂによって分配回路３１に接続されてい
る。なお、図中、符号Ｐは、ホーンアンテナ２３、２６
の放射の中心が配置された同一軸である。

【００４６】固定板２７に対するホーンアンテナ２３、
２６の取り付けを図１２を参照して説明する。固定板２
７には、取り付け角度設定部を構成する案内溝２８が設
けられている。案内溝２８は円弧状に形成されており、
ホーンアンテナ２３、２６は案内溝２８に対してネジ２
９でそれぞれ固定されている。そして、ネジ２９を緩め
ることにより、放射の中心である同一軸Ｐを回転中心軸
とした状態で、ホーンアンテナ２３とホーンアンテナ２
６とを任意に回転させることが可能となっている。これ
により、放射の中心である同一軸Ｐを固定した状態で、
ホーンアンテナ２３の主放射方向Ｘとホーンアンテナ２
６の主放射方向Ｙとにより形成される放射角を任意に設
定することができる。

【００４７】なお、案内溝２８に対するホーンアンテナ
２３、２６の具体的な取り付けは例えば次のようにして
行う。すなわち、ネジ２９を雄ネジと雌ネジとから構成
し、雄ネジを各ホーンアンテナ２３、２６に対して回転
不能に取り付ける。さらに、雄ネジの長手方向の中途部
に案内溝２８の溝幅とほぼ同寸の角柱部を形成する。一
方、案内溝２８は円弧状に形成する。このとき、円弧中
心に各ホーンアンテナ２３、２６の放射の中心である同
一軸Ｐが一致するように、案内溝２８の曲率を設定す
る。そして、角柱部を案内溝２８に挿入させて、案内溝
２８が構成する円弧の径方向に沿ってホーンアンテナ２
３、２６を配置する。そして、この状態で雄ネジの先端
に雌ネジを締め付ける。これにより、雌ネジとホーンア
ンテナ２３、２６とによって固定板２７を挟み付けて、
ホーンアンテナ２３、２６を固定板２７に固定する。そ
の際、案内溝２８に角柱部が接しているので雄ネジは回
転せず、したがって、ホーンアンテナ２３、２６は回転
しない。このように構成することにより、ホーンアンテ
ナ２３、２６は、その放射の中心である同一軸Ｐが、揺
れ動くことなく固定させた状態で、ホーンアンテナ２３
の主放射方向Ｘとホーンアンテナ２６の主放射方向Ｙと
により形成される放射角を案内溝２８の両端間の範囲内
において自由に設定することができる。

【００４８】なお、固定板２７はアクリル、ポリプロピ
レン等のような有機系または無機系の絶縁性材料を用い
ることが、より良好な放射特性を得る点から望ましい。

【００４９】図１３はホーンアンテナの他の取り付け例
を示している。この例におけるホーンアンテナ３３、３
６は、１個のホーンアンテナを導波管の開口部の中心と
ホーンアンテナのアンテナ開口面の中心とを結ぶ線に沿
って上下に分断してなる１対のホーンアンテナからなる
構成となっている。ホーンアンテナ３３は、第１の導波
管３１に接続されている。ホーンアンテナ３６は、第２
の導波管３４に接続されている。そして、固定板３７を
挟み、ホーンアンテナ３３の底面と、ホーンアンテナ３
６の上面との間に固定板３７を挟み付けている。なお、
固定板３７に対するこれらホーンアンテナ３３、３６の
取り付け構造は、図１１、図１２と同様であり、ここで
はその詳細な説明は省略する。

【００５０】この変形例では、各ホーンアンテナ３３、
３６の放射方向が若干上下に広がり、平行とはならない
ものの、放射の中心である同一軸Ｐを固定した状態で、
ホーンアンテナ３３の主放射方向とホーンアンテナ３６
の主放射方向とにより形成される放射角を任意に設定す
ることができる。

【００５１】図１４は本実施形態のアンテナ装置が形成
する指向特性を示す。ホーンアンテナ２３（３３）は、
主放射方向Ｘと指向性６Ｃとを有している。ホーンアン
テナ２６（３６）は、主放射方向Ｙと指向性７Ｃとを有
している。そして、主放射方向Ｘ、Ｙがθの角度で左右
に離れる位置にこれらホーンアンテナ２３（３３）、２
６（３６）を配置している。ホーンアンテナ２３（３
３）、２６（３６）をこのように配置することで、アン
テナ装置全体として、指向性６Ｃと指向性７Ｃとを合成
した半値幅の広い指向特性５Ｃを得ることができる。

【００５２】なお、第３の実施の形態においては、給電
部導波管２１（３１）、２４（３４）の開口部の幅と、
アンテナ開口面２３ａ（３３ａ）、２６ａ（３６ａ）の
幅とが同一であるとしたが、図１５に示すように、少な
くともいずれかひとつのアンテナ２３（３３）、２６
（３６）のアンテナ開口面２３ａ（３３ａ）、２６ａ
（３６ａ）の幅を給電部導波管２１（３１）、２４（３
４）の開口部の幅より狭く形成して、水平面半値幅を広
くしてもよい。図１５では、１例として、両方のアンテ
ナ２３'、２６'のアンテナ開口面２３ａ、２６ａの幅を
給電部導波管２１、２４の開口部の幅より狭く形成して
いる。

【００５３】このように本実施形態によれば、ホーンア
ンテナの放射特性における半値幅を効率よく広げたアン
テナ装置を得ることができる。

【００５４】（第４の実施の形態）図１６、図１７に示
すように、本実施形態のアンテナ装置は、導波管４１の
端部に接続されたホーンアンテナ４２を有しており、こ
のホーンアンテナ４２の構造に特徴がある。

【００５５】従来のホーンアンテナ１０２は、図１９に
示すように、アンテナ開口面１０２ａの幅寸法Ａ１が導
波管１０１の開口部１０１ａの幅寸法よりも広い角錐形
状となっている。

【００５６】これに対して、本実施形態では、図１７Ａ
に示すように、ホーンアンテナ４２のアンテナ開口面４
２ａの幅寸法Ａ２が導波管４１の開口部４１ａの幅寸法
ｗより狭くなっている。具体的には、ホーンアンテナ４
２を構成する筺体の左右側面４２ｂを、導波管４１の開
口部４１ａからアンテナ開口面４２ａにかけて先窄まり
となった斜面形状にすることで、アンテナ開口面４２ａ
の幅Ａ２を導波管４１の開口部４１ａの幅ｗより狭くし
ている。

【００５７】なお、アンテナ開口面４２ａの高さ寸法Ｂ
については、図１７Ｂに示すように、導波管４１の開口
部４１ａの高さ寸法ｈより大きくなっており、かつ、必
要とするシステムに最適な利得が得られるように次のよ
うに設計することができる。すなわち、ホーンアンテナ
４２の長さ寸法Ｒ_Pに対して、Ｂ≒（２Ｒ_Pλ）
^1/2（λ：使用周波数の空間波長）の式により得られる
高さ寸法Ｂとすることで、その利得を最適とすることが
できる。

【００５８】このように本実施形態によれば、アンテナ
開口面４２ａの幅寸法Ａ２を導波管４１の開口部４１ａ
の幅寸法ｗより狭くして先細りのテーパ形状とすること
により、水平面半値幅を広くしている。

【００５９】本実施形態のアンテナ装置による半値幅の
拡大効果を測定した結果を説明する。ここでは、導波管
４１の開口部４１ａの幅ｗが８．６ｍｍであり、同高さ
ｈが４．３ｍｍであり、アンテナ開口面４２ａの高さＢ
が５０ｍｍであり、同長さが１００ｍｍである条件で、
アンテナ開口面４２ａの幅Ａ２を変えたときの半値幅θ
（ｄｅｇ）と利得（ｄＢｉ）とを測定した。測定結果を
図１８に示す。図１８において、横軸は開口面４２ａの
幅Ａ２を示し、縦軸は、半値幅θ（ｄｅｇ）および利得
（ｄＢｉ）を示す。

【００６０】図１８より明らかなように、開口面４２ａ
の幅Ａ２を、開口部４２ａの幅ｗ（８．６ｍｍ）と同等
である場合、半値幅θは６４度程度にしか過ぎないが、
開口部４２ａの幅ｗを６．６ｍｍ程度まで絞り込むと、
半値幅θを８０度程度まで広げることができる。なお、
開口部４２ａの幅ｗを６．６ｍｍ以上狭めても、半値幅
を８０度以上に広げることはできず、反対に利得が急激
に減少してしまう。これは、導波管４１のカットオフ周
波数の影響によるものと思われる。この測定結果によれ
ば、アンテナ開口面４２ａの幅Ａ２と導波管４１の幅ｗ
との比（Ａ２／ｗ）を、Ａ２／ｗ＝６．６／８．６程度
とすることで、導波管４１のカットオフ周波数による利
得低下を抑制したうえで、大きな半値幅を得ることがで
きる。

【００６１】なお、アンテナ開口面４２ａの幅を狭める
構成としては次のようなものも考えられる。すなわち、
アンテナ開口面４２ａの左右両端に、アンテナ開口面４
２ａを遮蔽する遮蔽壁を設け、この遮蔽壁に電波吸収体
を貼り付けことで、アンテナ開口部４２ａの幅は狭める
ことができる。しかしながら、その場合には、電波吸収
体による損失で利得が低下するうえに、アンテナの内部
容積が大きくなってアンテナ装置の小型化の妨げになる
という不都合がある。これに対して、本実施形態では、
電波吸収体を設ける必要がないので、その分、利得の低
下を抑制できる。さらには、アンテナ内部容積が大きく
ならず、反対に小さくすることができるので、アンテナ
装置の小型化を促進できる。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
大きい半値幅を有する優れた放射特性を備えたホーンア
ンテナを得ることができ、一般家庭用電話へのサービス
を主体とする安価で高い情報密度を備えた情報伝達ネッ
トワークの構築に大きく寄与することができる。また、
アレイファクタによる指向性の落ち込みが発生すること
を有効に防止できる。したがって、簡単な構成でありな
がらも水平面内での広い放射特性を容易に確保すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施の形態に従うアンテナ装
置の構成を示す側面図である。

【図２】 第１の実施の形態に従うアンテナ装置の平面
図である。

【図３】 第１の実施の形態に従うアンテナ装置の水平
方向における指向性を示す図である。

【図４】 第１の実施の形態の変形例に従うアンテナ装
置の水平方向における指向性を示す図である。

【図５】 第１の実施の形態のもう一つの変形例に従う
アンテナ装置の構成を平面図である。

【図６】 本発明の第２の実施の形態に従うアンテナ装
置の構成を示す平面図である。

【図７】 第２の実施の形態が有する導波管の構成を示
す斜視図である。

【図８】 第２の実施の形態の変形例に従うアンテナ装
置の構成を示す平面図である。

【図９】 第２の実施の形態が有する導波管の変形例の
構成を示す斜視図である。

【図１０】 第２の実施の形態が有する導波管の他の変
形例の構成を示す斜視図である。

【図１１】 本発明の第３の実施の形態に従うアンテナ
装置の構成を示す側面図である。

【図１２】 第３の実施の形態に従うアンテナ装置の構
成を示す平面図である。

【図１３】 第３の実施の形態の変形例に従うアンテナ
装置の構成を示す側面図である。

【図１４】 第３の実施の形態に従うアンテナ装置の水
平方向における指向性を示す図である。

【図１５】 第３の実施の形態の変形例に従うアンテナ
装置の構成を示す平面図である。

【図１６】 本発明の第４の実施の形態に従うアンテナ
装置の構成を示す斜視図である。

【図１７】 図１７Ａは、第４の実施の形態に従うアン
テナ装置の構成を示す平面図であり、図１７Ｂは、第４
の実施の形態に従うアンテナ装置の構成を示す側面図で
ある。

【図１８】 第４の実施の形態に従うアンテナ装置の半
値幅の測定結果を示す図である。

【図１９】 従来のアンテナ装置の構成を示す斜視図で
ある。

【符号の説明】

１ａ、１ｂ ホーンアンテナ ２ 分配回路 ３ａ、３ｂ 給電線路 ４ 入力端子 ６、７ 放射の指向性 １１Ａ 導波管 ２１ 導波管 ２２ 筺体 ２２ａ 底面 ２３ 第１のホーンアン
テナ ２３ａ 開口面 ２３ｂ 中心 ２４ 導波管 ２５ 筺体 ２５ａ 上面 ２６ 第２のホーンアン
テナ ２７ 固定板 ２８ 案内溝 ２９ ネジ ３０ａ、３０ｂ 給電線路 ３１ 分配回路 ４１ 導波管 ４１ａ 導波管開口部 ４１ａ 開口部幅 ４２ ホーンアンテナ ４２ａ アンテナ開口面 Ａ１、Ａ２ アンテナ開口面の幅寸法 Ｂ アンテナ開口面の高さ寸法 ｗ 導波管開口面の幅寸法 ｈ 導波管開口面の高さ寸法 Ｚ 放射中心軸

フロントページの続き (72)発明者 前川 智哉 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 石崎 俊雄 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5J021 AA02 AA07 AA11 AB07 CA02 DA02 DA04 DA05 DA06 DB02 DB03 FA32 GA02 GA08 HA05 HA10 5J045 AA21 AB05 DA01 FA01 HA01 JA12 NA01

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の指向性アンテナを有し、 前記指向性アンテナのそれぞれを、一方向に沿った同一
   軸上に位置しながら互いの主放射方向が前記一方向と直
   交する方向に沿って位置ずれした状態で配置したアンテ
   ナ装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のアンテナ装置であっ
   て、 前記一方向は、垂直方向であるアンテナ装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載のアンテナ装置であっ
   て、 前記指向性アンテナそれぞれに電力を分配して給電する
   分配回路を備えるアンテナ装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載のアンテナ装置であっ
   て、 前記分配回路が、前記指向性アンテナのそれぞれに、振
   幅及び位相がともに同一の電力を給電するアンテナ装
   置。
5. 【請求項５】 請求項３に記載のアンテナ装置であっ
   て、 前記分配回路が、前記指向性アンテナのそれぞれに、振
   幅が同一でありながら位相の異なる電力を給電するアン
   テナ装置。
6. 【請求項６】 請求項３に記載のアンテナ装置であっ
   て、 前記分配回路が、前記指向性アンテナのそれぞれに、位
   相が同一でありながら振幅の異なる電力を給電するアン
   テナ装置。
7. 【請求項７】 請求項３に記載のアンテナ装置であっ
   て、 前記分配回路が、前記指向性アンテナのそれぞれに、振
   幅及び位相がともに異なる電力を給電するアンテナ装
   置。
8. 【請求項８】 請求項１に記載のアンテナ装置であっ
   て、 給電部導波管を有し、前記指向性アンテナは、前記給電
   部導波管に接続されるホーンアンテナであるアンテナ装
   置。
9. 【請求項９】 請求項８に記載のアンテナ装置であっ
   て、 前記指向性アンテナの少なくともひとつは、そのアンテ
   ナ開口面幅が前記給電部導波管の開口部の幅より狭いア
   ンテナ装置。
10. 【請求項１０】 請求項８に記載のアンテナ装置であっ
    て、 前記一方向と直交する方向に沿って配置された固定板を
    有し、 前記指向性アンテナに、前記一方向と直交する方向に平
    行な載置面を設け、この載置面を前記固定板の表裏面上
    それぞれに当接させて、前記指向性アンテナを前記固定
    板に設置したアンテナ装置。
11. 【請求項１１】 請求項１０に記載のアンテナ装置であ
    って、 前記固定板に設置された前記指向性アンテナそれぞれの
    主放射方向を自在に調節する取り付け角度設定部を設け
    たアンテナ装置。
12. 【請求項１２】 給電部導波管に接続されるホーンアン
    テナを有するアンテナ装置であって、 前記ホーンアンテナのアンテナ開口面の幅が、前記給電
    部導波管の開口部の幅より狭いアンテナ装置。
13. 【請求項１３】 請求項１２に記載のアンテナ装置であ
    って、 前記ホーンアンテナの側面を、前記給電部導波管の開口
    部からアンテナ開口面にかけて先窄まりとなった斜面形
    状にすることで、前記ホーンアンテナのアンテナ開口面
    の幅を前記給電部導波管の開口部の幅より狭くしたアン
    テナ装置。