JP2001211025A - アレーアンテナ給電装置 - Google Patents

アレーアンテナ給電装置

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JP2001211025A JP2000019498A JP2000019498A JP2001211025A JP 2001211025 A JP2001211025 A JP 2001211025A JP 2000019498 A JP2000019498 A JP 2000019498A JP 2000019498 A JP2000019498 A JP 2000019498A JP 2001211025 A JP2001211025 A JP 2001211025A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 2分配器と移相器により、アレーアンテナの
ビームチルト角を、大幅に、連続的に変化させ得る。 【解決手段】 それぞれ2分配器13a,13b,13
cと移相器14a,14b,14cとを有する、複数組
の給電部11a,11b,11cから、アレーアンテナ
2に放射電力を給電する装置であって、入力される放射
電力を、第1の給電部11aと、該第1の給電部に、そ
れぞれ従属して接続される、第2および第3の給電部1
1a,11bとにより、位相差の異なる放射電力を、前
記アンテナ2の素子2a,2b,2c,‥‥,2gのそ
れぞれに給電して、前記第1,第2,第3の給電部の、
それぞれの前記移相器を調整して、前記アンテナ素子の
それぞれに給電する前記放射電力の位相差がある位相角
ずつずれるように設定し、前記アレーアンテナ2の全体
として、ビームチルト角θを設定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、アレーアンテナ給
電装置に関し、特に、自動車携帯電話などに使用される
陸上移動通信用の基地局アンテナのビームチルト角を適
宜、設定できるアレーアンテナ給電装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の、移動体通信において
は、その周波数の有効利用およびトラヒック(traffi
c)の増加に伴い、無線基地局がカバーする範囲(エリ
ア)を作る必要があった。近年、携帯電話などの爆発的
な増加により、基地局がカバーする範囲も狭くなってい
る。また、各基地局間での干渉を低減させるために、電
波ビームを狭い範囲に照射または放射する必要や、頻繁
にトラヒックの増減により前記エリアを可変にする必要
がある。
【0003】基地局のエリアを可変にするためには、ア
レーアンテナ自体を機械的に傾ける方法やアンテナ給電
ケーブルを取り換えて行う方法があるが、どれも煩雑な
作業を要する。そのため、前記アンテナのビームチルト
角を可変にする方法として、移相器にり、該ビームチル
ト角を制御する方法がある。
【0004】図3(a)は、従来のアレーアンテナ給電
装置1の構成図、図3(b)は、各アンテナ素子の位相
量(または位相角度)を示す図である。図1(a)にお
いて、アレーアンテナ、例えば、ダイポールアンテナ
(以下、アンテナ素子ともいう)を、垂直方向に、順
次、等間隔に配設されたアレーアンテナ2を構成する、
7個のアンテナ素子2a,2b,2c,‥‥,2gに対
し、4分配器3と、3個の移相器4a,4b,4cとか
らなる前記給電装置1により、入力された放射電力を、
該4分配器3により4分配された放射電力について、前
記移相器3aは、アンテナ素子2a,2gへ、前記移相
器3bは、アンテナ素子2b,2fへ、前記移相器3c
は、アンテナ素子2c,2eへ、前記4分配器3から
は、直接、中央のアンテナ素子2dへ、それぞれ放射電
力を給電する。
【0005】そして、前記3個の移相器4a,4b,4
cを、それぞれ調整して、前記アンテナ素子のそれぞれ
に給電する放射電力の位相量(位相角度)5a,5b,
5cを、図1(b)に示すように、一定位相角度ずつず
れるように設定し、前記アレーアンテナ2全体として、
ビームチルト角θを可変に設定している。なお、接続線
は、同軸ケーブルを使用している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のアレーアンテナ給電装置1にあっては、前記アレー
アンテナ2の全長が長くなったり,ビームチルト角θを
増加させる場合には、前記移相器4a,4b,4cのそ
れぞれのストリップ線路の線路長を長くして,前記位相
量を増加させる必要があった。したがって、該ストリッ
プ線路の線路長を長くするためには、それを形成する誘
電体基板の大きさを大きくする必要があり、それに伴い
該移相器の大きさも大きくする必要があるという問題点
があった。
【0007】さらに、大きくした移相器を収納する外箱
も大きくする必要があり、それらをすべて新たに製作す
るには、多大な時間とコストが必要となるとともに、現
在、移動通信用の基地局は、ビルの屋上などに設置され
ている場合もあり、設置する場所の確保が困難となると
いう問題点があった。
【0008】本発明は、かかる点に鑑みなされたもの
で、その目的は前記問題点を解消し、分配器と移相器と
からなる給電部の相互接続を変えることにより、従来と
同じ移相器を使用しても、従来以上の位相差を確保する
アレーアンテナ給電装置を提供することにある。
【0009】本発明の他の目的は、アレーアンテナのビ
ームチルト角を、大幅に、かつ連続的に変化できるアレ
ーアンテナ給電装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明の構成は、次のとおりである。
【0011】それぞれ2分配器と移相器とを有する、複
数組の給電部から、アレーアンテナに放射電力を給電す
る装置であって、入力される放射電力を、第1の給電部
の、第1の2分配器により2分配される該放射電力の一
方の放射電力(d)と、その他方を、該給電部の第1の
移相器により、正負位相差の異なる2つの放射電力を出
力し、前記第1の移相器からの正負位相差の異なる2つ
の放射電力のうち、一方を、前記第1の給電部に従属す
る、第2の給電部の第2の2分配器に入力し、その他方
を、前記第1の給電部に従属する、第3の給電部の第3
の2分配器に入力して、該第2および第3の給電部のそ
れぞれから、前記第1の給電部と同様に出力される、そ
れぞれ3つの放射電力(a,b,cおよびe,f,g)
と前記放射電力(d)とを、前記アンテナの素子のそれ
ぞれに給電して、前記第1,第2,第3の給電部の、そ
れぞれの移相器を調整して、前記アンテナ素子のそれぞ
れに給電する前記放射電力の位相差がある位相角ずつず
れるように設定し、前記アレーアンテナ全体として、ビ
ームチルト角が設定される装置である。
【0012】それぞれ2分配器と移相器とを有する、複
数組の給電部から、上下方向に配設されたアレーアンテ
ナに放射電力を給電する装置であって、入力される放射
電力を、第1の給電部の、第1の2分配器により2分配
される該放射電力の一方を該アンテナの中央アンテナ素
子に給電し、その他方を、該第1の給電部の第1の移相
器により、正負位相差の異なる2つの放射電力を出力
し、前記第1の移相器からの正負位相差の異なる2つの
放射電力のうち、一方を、第2の給電部の第2の2分配
器に入力し、その他方を、第3の給電部の第3の2分配
器に入力し、しかる後、前記第2の2分配器により2分
配される前記放射電力の一方を、該アンテナの上方の第
1グループの中央アンテナ素子に給電し、その他方を、
前記第2の給電部の第2の移相器により、正負位相差の
異なる2つの放射電力を出力し、その一方を該第1グル
ープの上段アンテナ素子に給電し、その他方を該第1グ
ループの下段アンテナ素子に給電するとともに、前記第
3の2分配器により2分配される前記放射電力の一方
を、該アンテナの下方の第2グループの中央アンテナ素
子に給電し、その他方を、前記第3の給電部の第3の移
相器により、正負位相差の異なる2つの放射電力を出力
し、その一方を該第2グループの上段アンテナ素子に給
電し、その他方を該第2グループの下段アンテナ素子に
給電して、前記移相器のそれぞれを調整して、前記アン
テナ素子のそれぞれ(順次、最上段から最下段までのそ
れぞれのアンテナ素子)に給電する前記放射電力の位相
差が一定位相角ずつずれるように設定し、前記アレーア
ンテナ全体として、ビームチルト角が設定される装置で
ある。
【0013】前記移相器は、誘電体基板の裏面に接地回
路が形成されるとともに、該誘電体基板の表面に形成さ
れた入力側ストリップ線路と出力側ストリップ線路を、
絶縁体によって前記入力側ストリップ線路と前記出力側
ストリップ線路から絶縁された結合導体を用いて結合す
るものであって、該結合導体が前記入力側ストリップ線
路との結合部を中心として回動可能であり、前記出力側
ストリップ線路が前記結合導体の回動中心を中心とする
円弧の一部であり、前記出力側ストリップ線路の出力端
が該円弧の一部の両端に設けられるものである。
【0014】本発明の構成によれば、2つの前記第2お
よび第3の移相器は、前記第1の移相器に、それぞれ従
属的に接続され、同じビームチルト角を得る場合でも、
位相角度が、前記第1の移相器と、これに、それぞれ従
属する2つの前記第2および第3の移相器に分配される
形となるので、該移相器の円弧状のストリップ線路の円
弧半径や回転角度を大きくする必要もなく、移相器自体
の大きさを大きくする必要がなくなる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の好
適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。図1および
図2は、本発明のアレーアンテナ給電装置の一実施の形
態を示す図で、図1(a)は、アンテナ給電装置の構成
図、図1(b)は、各アンテナ素子の位相量(角度)を
示す図、図2は、移相器の構造を示す、一部を破断した
斜視図である。図1(a)および図1(b)において、
図3(a)および図3(b)と同一部材には、同一符号
を付してその説明を省略する。
【0016】図1(a)において、このアレーアンテナ
給電装置11は、アンテナ、例えば、ダイポールアンテ
ナ(以下、アンテナ素子ともいう)を、ほぼ垂直で上下
方向に等間隔に配設されたアレーアンテナ2に、放射電
力を給電する装置であり、該アレーアンテナ2の、垂直
方向の、最上段から下方へ、順次、配設された7個のア
ンテナ素子2a,2b,2c,‥‥,2gに対し、3組
の第1,第2,第3の給電部11a,11b,11cを
からなる前記給電装置11を介して、同軸ケーブルによ
り給電する。
【0017】前記給電装置11の3組の前記第1,第
2,第3の給電部11a,11b,11cは、それぞ
れ、第1,第2,第3の2分配器13a,13b,13
cと、第1,第2,第3の移相器14a,14b,14
cとの対からなる。ここで、7個の前記アンテナ素子2
a,2b,2c,‥‥,2gについて、該アンテナ素子
2a,2b,2cを第1グループ、該アンテナ素子1d
を中央アンテナ素子、該アンテナ素子2e,2f,2g
を第2グループとする。
【0018】そして、図示しない送信機から、入力され
る放射電力を、前記第1の給電部11aの前記2分配器
13aにより2分配し、分配された該放射電力の一方
を、前記アンテナ2の中央アンテナ素子2dに給電し、
該放射電力の他方を、第1の移相器14aにより、正負
の位相差の異なる2つの放射電力として出力する。該第
1の移相器14aからの正負の位相差の異なる2つの放
射電力のうち、一方の放射電力を第2の給電部11bの
前記2分配器13bに入力し、その他方の放射電力を第
3の給電部11cの前記2分配器13cに入力する。
【0019】しかる後、前記第2の2分配器13bによ
り2分配される前記放射電力の一方を該アンテナ2の上
方の第1グループの中央アンテナ素子2bに給電し、そ
の他方を前記第2の移相器14bにより、正負の位相差
の異なる2つの放射電力を出力し、その一方を該第1グ
ループの上段アンテナ素子2aに給電し、その他方を該
第1グループの下段アンテナ素子2cに給電する。ま
た、同様に、前記第3の2分配器13cにより2分配さ
れる前記放射電力の一方を該アンテナ2の下方の第2グ
ループの中央アンテナ素子2fに給電し、その他方を前
記第3の移相器14cにより、正負の位相差の異なる2
つの放射電力を出力し、その一方を該第2グループの上
段アンテナ素子2eに給電し、その他方を該第2グルー
プの下段アンテナ素子2gに給電する。
【0020】そして、前記それぞれの移相器14a,1
4b,14cを調整して、前記アンテナ素子で、順次、
最上段から最下段までのそれぞれのアンテナ素子2a,
2b,2c,‥‥,2gに給電する、前記放射電力の位
相量(または位相角度)15a,15b,15c,15
e,15f,15gが、図1(b)に示すように、設定
する。
【0021】すなわち、前記位相量15b,15fは、
前記移相器14aの調整後、さらに、記移相器14bの
調整により、位相量(位相角度)が設定されるととも
に、前記位相量15e,15gは、前記移相器14aの
調整後、さらに、前記移相器14cの調整により、位相
量(位相角度)が設定される。このようにして、前記そ
れぞれのアンテナ素子2a,2b,2c,‥‥,2gに
給電する、前記放射電力の位相量を、ある位相角度また
は一定位相角ずつずれるように設定すれば、前記アレー
アンテナ2全体として、例えば、ビームチルト角θが設
定されるようになっている。
【0022】次いで、前記移相器14a,14b,14
cについては、例えば、図2に示すものがある。図2に
おいて、この移相器14は、両面に金属箔により回路が
形成された誘電体基板21と、絶縁板22と、回動結合
導体23とからなっている。
【0023】前記誘電体基板21の一方の面21aに
は、一端が入力端子としての入力コネクタ24に接続さ
れた入力側ストリップ線路(特性インピーダンスが約5
0Ω)25と、両端が出力端子としての出力コネクタ2
6a,26bに接続された出力側ストリップ線路(特性
インピーダンスが約50Ω)27とが形成されている。
そして、前記入、出力側ストリップ線路25,27間
を、前記絶縁板22を介して、非接触で容量結合させる
とともに、回動可能に前記回動結合導体23が配設され
ている。なお、前記誘電体基板21の他方の面21bに
は、全面に接地回路28が形成されている。
【0024】前記回動結合導体23は、その一端23a
が、前記入力側ストリップ線路25の他端25aを中心
にして回動され、その長さが、使用周波数の波長λgの
1/4とほぼ同じに形成されている。そして、該回動結
合導体23の一端23aは、前記入力側ストリップ線路
25の他端25aに、若干、例えば約0.08λg重ね
合わせるようにし、その間に厚さが約0.2mmの前記
絶縁板22を介して、非接触で容量結合させている。
【0025】他方、前記出力側ストリップ線路27は、
該線路27幅の中心と前記入力側ストリップ線路25の
他端25aの中心間の距離が、前記回動結合導体23の
前記長さλg/4と同じ半径を有する、前記他端25a
を中心とする半円弧状(半円環状)に形成されている。
そして、前記回動結合導体23の他端23bは、前記半
円弧状の出力側ストリップ線路27に、若干、例えば約
0.08λg重ね合わせるようにし、その間に厚さが約
0.2mmの前記絶縁板22を介して、非接触で容量結
合させている。
【0026】このような前記回動結合導体23を、前記
入力側ストリップ線路25の他端25aと、前記出力側
ストリップ線路27間に非接触で結合させることによ
り、前記入力コネクタ24より入力された高周波信号
は、低損失で出力側に伝えられ、該出力側ストリップ線
路27の両出力コネクタ26a,26bに、等分に前記
信号が分配される。
【0027】前記回動結合導体23の他端23bは、前
記出力側ストリップ線路27上を、図示のF方向に、摺
動するように非接触で結合されているので、この結合部
分から、前記両端の出力コネクタ26a,26bまでの
それぞれの距離に、相対的な差を生ずるとともに、高周
波信号も相対的に位相差を生ずることになる。したがっ
て、前記回動結合導体23を回動させることにより、こ
の位相差を連続的に変化させることができる。
【0028】本実施の形態のように、それぞれ前記2分
配器13a,13b,13cと前記移相器14a,14
b,14cとを有する、3組の前記第1,第2,第3の
給電部11a,11b,11cを使用して、前記アレー
アンテナ2のそれぞれのアンテナ素子2a,2b,2
c,‥‥,2gに放射電力を給電するとき、前記移相器
14a,14b,14cを調整して、前記それぞれのア
ンテナ素子2a,2b,2c,‥‥,2gに給電する放
射電力の位相差を、大幅に変化できるので、前記アレー
アンテナ2全体として、ビームチルト角θを、従来のも
のに比較して、広い範囲にわたって、設定することがで
きる。
【0029】なお、本発明の技術は前記実施例における
技術に限定されるものではなく、同様な機能を果たす他
の態様の手段によってもよく、また本発明の技術は前記
構成の範囲内において種々の変更、付加が可能である。
【0030】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明の
アレーアンテナ給電装置によれば、それぞれ2分配器と
移相器とを有する、複数組の給電部から、アレーアンテ
ナに放射電力を給電する装置であって、入力される放射
電力を、第1の給電部の、第1の2分配器により2分配
される該放射電力の一方の放射電力(d)と、その他方
を第1の移相器により、位相の異なる2つの放射電力を
出力し、その一方を、前記第1の給電部に従属する、第
2の給電部に入力し、その他方を、前記第1の給電部に
従属する、第3の給電部に入力して、該第2および第3
の給電部のそれぞれから、それぞれ3つの放射電力
(a,b,cおよびe,f,g)と前記放射電力(d)
とを、前記アンテナの素子のそれぞれに給電して、前記
第1,第2,第3の給電部の、それぞれの移相器を調整
して、前記アンテナ素子のそれぞれに給電する前記放射
電力の位相差がある位相角ずつずれるように設定し、前
記アレーアンテナ全体として、ビームチルト角が設定さ
れるので、前記分配器と移相器からなる給電部の相互接
続により、従来と同じ移相器を使用しても、従来以上の
位相差を確保することができる。
【0031】このため、前記アレーアンテナの全長が長
くなったり,ビームチルト角を増加させる場合でも、新
たに、移相器を製作する必要はなく、したがって、コス
トが必要なく、十分に対処することができるとともに、
使い勝手が極めてよくなっている。さらに、本発明のア
レーアンテナ給電装置によれば、前記アレーアンテナの
ビームチルト角を、連続的に、かつ円滑に変化させるこ
とができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のアレーアンテナ給電装置の一実施例を
示す図で、図1(a)は、該アンテナ給電装置の構成
図、図1(b)は、各アンテナ素子の位相量を示す図で
ある。
【図2】移相器の構造を示す、一部を破断した斜視図で
ある。
【図3】従来のアレーアンテナ給電装置を示す図で、図
3(a)は、該アンテナ給電装置の構成図、図1(b)
は、各アンテナ素子の位相量を示す図である。
【符号の説明】
1,11 アレーアンテナ給電装置 2 アレーアンテナ 2a,2b,2c,‥‥,2g アンテナ素子 3 4分配器 4a,4b,4c,14a,14b,14c 移相器 5a,5b,5c,15a,15b,15c,‥‥,1
5g 位相量(位相角度) 11a,11b,11c 給電部 13a,13b,13c 2分配器 21 誘電体基板 22 絶縁板 23 回動結合導体 24 入力コネクタ 25 入力側ストリップ線路 26a,26b 出力コネクタ 27 出力側ストリップ線路 28 接地回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新宅 正佳 東京都港区虎ノ門二丁目10番1号 エヌ・ ティ・ティ移動通信網株式会社内 Fターム(参考) 5J021 AA05 AA06 DB02 DB03 FA05 FA32 GA02 HA05 HA10

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 それぞれ2分配器と移相器とを有する、
    複数組の給電部から、アレーアンテナに放射電力を給電
    する装置であって、 入力される放射電力を、第1の給電部の、第1の2分配
    器により2分配される該放射電力の一方の放射電力
    (d)と、その他方を、該給電部の第1の移相器によ
    り、正負位相差の異なる2つの放射電力を出力し、 前記第1の移相器からの正負位相差の異なる2つの放射
    電力のうち、一方を、前記第1の給電部に従属する、第
    2の給電部の第2の2分配器に入力し、その他方を、前
    記第1の給電部に従属する、第3の給電部の第3の2分
    配器に入力して、該第2および第3の給電部のそれぞれ
    から、前記第1の給電部と同様に出力される、それぞれ
    3つの放射電力(a,b,cおよびe,f,g)と前記
    放射電力(d)とを、前記アンテナの素子のそれぞれに
    給電して、 前記第1,第2,第3の給電部の、それぞれの移相器を
    調整して、前記アンテナ素子のそれぞれに給電する前記
    放射電力の位相差がある位相角ずつずれるように設定
    し、前記アレーアンテナ全体として、ビームチルト角が
    設定されることを特徴とするアレーアンテナ給電装置。
  2. 【請求項2】 それぞれ2分配器と移相器とを有する、
    複数組の給電部から、上下方向に配設されたアレーアン
    テナに放射電力を給電する装置であって、 入力される放射電力を、第1の給電部の、第1の2分配
    器により2分配される該放射電力の一方を該アンテナの
    中央アンテナ素子に給電し、その他方を、該第1の給電
    部の第1の移相器により、正負位相差の異なる2つの放
    射電力を出力し、 前記第1の移相器からの正負位相差の異なる2つの放射
    電力のうち、一方を、第2の給電部の第2の2分配器に
    入力し、その他方を、第3の給電部の第3の2分配器に
    入力し、 しかる後、前記第2の2分配器により2分配される前記
    放射電力の一方を、該アンテナの上方の第1グループの
    中央アンテナ素子に給電し、その他方を、前記第2の給
    電部の第2の移相器により、正負位相差の異なる2つの
    放射電力を出力し、その一方を該第1グループの上段ア
    ンテナ素子に給電し、その他方を該第1グループの下段
    アンテナ素子に給電するとともに、前記第3の2分配器
    により2分配される前記放射電力の一方を、該アンテナ
    の下方の第2グループの中央アンテナ素子に給電し、そ
    の他方を、前記第3の給電部の第3の移相器により、正
    負位相差の異なる2つの放射電力を出力し、その一方を
    該第2グループの上段アンテナ素子に給電し、その他方
    を該第2グループの下段アンテナ素子に給電して、 前記移相器のそれぞれを調整して、前記アンテナ素子の
    それぞれに給電する前記放射電力の位相差が一定位相角
    ずつずれるように設定し、前記アレーアンテナ全体とし
    て、ビームチルト角が設定されることを特徴とするアレ
    ーアンテナ給電装置。
  3. 【請求項3】 前記移相器は、誘電体基板の裏面に接地
    回路が形成されるとともに、該誘電体基板の表面に形成
    された入力側ストリップ線路と出力側ストリップ線路
    を、絶縁体によって前記入力側ストリップ線路と前記出
    力側ストリップ線路から絶縁された結合導体を用いて結
    合するものであって、該結合導体が前記入力側ストリッ
    プ線路との結合部を中心として回動可能であり、前記出
    力側ストリップ線路が前記結合導体の回動中心を中心と
    する円弧の一部であり、前記出力側ストリップ線路の出
    力端が該円弧の一部の両端に設けられることを特徴とす
    る請求項1または請求項2に記載のアレーアンテナ給電
    装置。
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