JP2002043836A - セクタアンテナ - Google Patents
セクタアンテナInfo
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- JP2002043836A JP2002043836A JP2000223351A JP2000223351A JP2002043836A JP 2002043836 A JP2002043836 A JP 2002043836A JP 2000223351 A JP2000223351 A JP 2000223351A JP 2000223351 A JP2000223351 A JP 2000223351A JP 2002043836 A JP2002043836 A JP 2002043836A
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Abstract
振されるとき、他の指向性アンテナと結合せず、放射特
性に悪影響を受けないセクタアンテナを提供する。 【解決手段】 この発明のセクタアンテナは、同一平面
上で仮想円周に沿ってほぼ等間隔で配置された複数の指
向性アンテナを有するセクタアンテナ100である。各
指向性アンテナ10,20,〜,50は、それぞれのビ
ーム方向D1,D2,〜,D5がそのビーム方向にあっ
て隣接する指向性アンテナの放射パターンのヌル方向と
一致するように配置されている。したがって、各指向性
アンテナのビームの方向に存在する隣接の他の指向性ア
ンテナとの結合が極めて小さい。このことにより、各指
向性アンテナは、他との結合による悪影響を受けること
が極めて小さく、放射特性を劣化させることがない。し
たがって、指向性アンテナ同士を近接させても放射特性
が劣化しないから小型化も容易になる。
Description
に関し、特に、同一平面上で仮想円周に沿ってほぼ等間
隔で配置された複数の指向性アンテナを有するセクタア
ンテナに関する。
LAN等の高速伝送を行う無線システムにおいて重要な
構成要素となっており、例えば、特開平7−13184
5号公報において、自動車電話および携帯電話等の移動
端末との通信システムに使用される基地局送受信装置の
例が述べられている。これらの無線LANシステムにお
いては、図8に示されるような構成が採用されている。
すなわち、基地局510,520は、相互に有線ライン
LNによって接続され、それぞれのサービスエリア内の
移動端末511,512,513;521,522と無
線回線にて接続される。この場合に、これらの基地局送
受信装置にはセクタアンテナが用いられている。
セクタアンテナとしては、例えば、3セクタ、6セク
タ、12セクタのものがよく知られているが、そのうち
の12セクタのものが図9に示されている。図9に示さ
れたセクタアンテナ900は、導体からなる円盤191
の上に半径方向外側に向かって延びる12個のリフレク
タ192が配置され、リフレクタ192の一端は中心近
くの環状部193によって接続されている。2つのリフ
レクタ192と環状部193とで囲まれた部分の環状部
193に近いところにアンテナ素子194が配置されて
いる。したがって、2つのリフレクタ192と環状部1
93とアンテナ素子194とが1組の指向性アンテナを
形成している。
反射波や妨害波を受信しないような良好な特性を有して
いるが、3次元形状を有しているために組み立て工数が
多くかかり、コスト高となる問題がある。また、ミリ波
等の非常に高い周波数の信号を扱う場合には、その波長
が短いためにアンテナ素子の寸法精度が非常に高いこと
が要求される。例えば、60GHzの信号の波長は5m
mであり、図10に示されたセクタアンテナを構成する
場合、アンテナ素子194の長さを1/4波長とする
と、1.25mmとなり、機械加工については1/10
0mm程度の精度を確保しなければならず、機械加工は
容易でなく、ひいては、コスト高をまねくこととなる。
で誘電体基板の上に複数の指向性アンテナ(例えば、パ
ッチアンテナ)を有するセクタアンテナが特願平11−
204660号において、複数の指向性アンテナである
キャビティ付きスロットアンテナを使用したセクタアン
テナが特願平11−204661号においてそれぞれ提
案されている。このように提案されたセクタアンテナ
は、プリント基板の製造方法を応用することで、製作コ
ストを低減し、加工精度を容易に上げることができる。
04660号および特願平11−204661号におい
て述べられたセクタアンテナは、例えば、図10に示さ
れるセクタアンテナ901のように、放射方向が半径方
向でその半径方向の中心に向くようにバックワード励振
が行われた場合、励振された指向性アンテナの放射方向
に非励振の指向性アンテナが存在するとともに、両アン
テナの相互結合は大きいために、非励振の指向性アンテ
ナの影響により、励振される指向性アンテナの放射特性
が劣化するという問題がある。
れたものであって、同一平面上に複数の指向性アンテナ
を有するセクタアンテナにおいて、これらの指向性アン
テナのいずれかが励振されるとき、他の指向性アンテナ
との結合が小さく、結合による悪影響を受けないセクタ
アンテナを提供することを目的とする。
ために、この発明は、同一平面上で仮想円周に沿ってほ
ぼ等間隔で配置された複数の指向性アンテナを有するセ
クタアンテナにおいて、各指向性アンテナは、それぞれ
のビーム方向がそのビーム方向にあって隣接する指向性
アンテナの放射パターンのヌル方向と一致するように配
置されている。
ナが放射するビームの方向に存在する隣接する他の指向
性アンテナとの結合が極めて小さいことにより、各指向
性アンテナは、他の指向性アンテナとの結合による悪影
響を受けることが極めて小さく、放射特性を劣化させる
ことがない。また、指向性アンテナ同士を近接させても
放射特性が劣化しないことから小型化が容易になる。
タアンテナ100は、誘電体基板60を使用してその表
面上における仮想円周CRに沿ってほぼ等間隔で配置さ
れた複数の指向性アンテナ10,20,〜,50を有す
る。この場合、各指向性アンテナ10,20,〜,50
は、それぞれのビーム方向D1,D2,〜,D5が半径
方向に対して、鋭角である角度δ1,δ2,〜,δ5を
有することにより、ビーム方向にあって隣接する指向性
アンテナの放射パターンのヌル方向と一致するように配
置されている。
ンテナは、アレー状に配置された複数のスロット素子か
ら構成されている。したがって、形状が単純になり、形
状設定が容易である。
テナは、誘電体基板にエッチング形成されている。した
がって、従来のプリント基板の製造技術を用いて容易に
精度よく形成することができる。
ード励振される。このことは、小型化に有利である。
いて添付図面に基づいて説明する。図1は、この発明の
セクタアンテナの実施の形態の構成を示す平面図、図2
は、図1のセクタアンテナにおける各指向性アンテナの
ビーム方向を説明する図、図3は、誘電体基板を使用し
たキャビティ付きの指向性アンテナの単体の構成例を示
す図、図4(a)は、図3の指向性アンテナの放射パタ
ーンの垂直面における特性を示す図、図4(b)は、図
3の指向性アンテナの放射パターンの円錐面における特
性を示す図、図5は、図3で示される形式の指向性アン
テナを5組用いたセクタアンテナを示す平面図、図6
は、図5のセクタアンテナの隣接する2つの指向性アン
テナにおける反射特性と伝送特性とを示すグラフ、図7
(a)は、図5の指向性アンテナの放射パターンの垂直
面における特性を示す図、図7(b)は、図5の指向性
アンテナの放射パターンの円錐面における特性を示す図
である。
の上で仮想円周CRに沿ってほぼ等間隔で配置された5
組の指向性アンテナ10,20,〜,50を有する。指
向性アンテナ10,20,〜,50は、それぞれアンテ
ナ素子11,12,13,14;21,22,23,2
4;〜;51,52,53,54を有している。この例
の場合、指向性アンテナ10,20,〜,50の中心C
1,C2,〜,C5は、仮想円周CRの上にある。指向
性アンテナ10,20,〜,50のビーム方向(バック
ワード励振)は、矢印D1,D2,〜,D5で示される
ように、指向性アンテナ10,20,〜,50の中心C
1,C2,〜,C5における仮想円周CRに対する接線
方向よりも仮想円周の中心CCに近付くように、すなわ
ち、半径方向に対して鋭角な角度δ1,δ2,〜,δ5
(全ての条件が同一であればδ1,δ2,〜,δ5は同
一のδである)を有している。
て説明する。上述の指向性アンテナ10,20,〜,5
0が励振されたとき、指向性アンテナ10,20,〜,
50は、それぞれ図2の主ビームBM1,BM2,〜,
BM5を有するような放射パターンを発生させる。この
場合、図2を見やすくするために、放射パターンを対応
する指向性アンテナと重ねずに、各指向性アンテナの外
側に図示している。一般にアンテナの放射パターンは、
主ビームとサイドローブとを有し、主ビームとサイドロ
ーブとの間には利得の極めて小さい“ヌル方向”が存在
する。これらの主ビームBM1,BM2,〜,BM5
は、半径方向に対して角度δ1,δ2,〜,δ5を有す
ることにより、これらの主ビームが形成される方向にあ
る隣接する指向性アンテナのビームの“ヌル方向”を向
くように設定されている。例えば、指向性アンテナ10
が発生するビームBM1のビーム方向は、指向性アンテ
ナ50が励振された場合に発生するビームBM5の“ヌ
ル方向”に向けられている。
は、上述したように配置されているので、例えば、指向
性アンテナ10が励振され、指向性アンテナ50が励振
されない場合、指向性アンテナ10と指向性アンテナ5
0との間の結合は極めて小さいから、指向性アンテナ1
0は、指向性アンテナ50との結合による悪影響を受け
ることが極めて少なく(他方、指向性アンテナ50は、
指向性アンテナ10から放射される電磁界の影響を受け
るのが極めて少ない)、放射特性が劣化する恐れがな
い。換言すれば、励振された指向性アンテナ10から
は、励振されていない指向性アンテナ50は、電気的に
見えない配置となっている。これらのことは、指向性ア
ンテナ10,20,〜,50の相互の距離が相当に近く
ても効果があるので、セクタアンテナ100の全体を小
型に形成することが可能である。図1および図2で示さ
れたセクタアンテナ100の場合、各主ビームBM1,
BM2,〜,BM5は、正5角形の一辺をなすような放
射パターンを有しており、加工上および小型化等に有利
であるが、隣接する指向性アンテナとの関係が“ヌル方
向”を向くという上述の関係を有しておれば、正5角形
の関係に制限されるものではないということは言うまで
もない。
単体の指向性アンテナをキャビティ付きスロットアンテ
ナで構成した具体的な例について図4を参照して説明す
る。図4の単体の指向性アンテナは、動作周波数が1
9.5GHzである場合に対応して設計されている。誘
電体基板60の上面には直線的にストラップ形状で延び
るスタブ70が形成されている。誘電体基板60の下面
には、グランドプレート80として導体層が形成され、
その導体層にはその導体層を部分的に除いたスロット#
1〜#n(ただし、この例では“n”は4)が形成され
ている。これらは、現状のプリント基板の製造方法を応
用することで、製作コストを低減し、容易に精度よく形
成されることは明らかである。グランドプレート80の
下にはキャビティ90が配置される。この場合、指向性
アンテナは、以下の条件で形成される。
に対応して εr=2.17, d=0.38mm, wf=1.2mm lf=2.8mm, ws=1mm, lc=22.5mm wc=7.5mm, dc=1mm また、スロット#1〜#nに関して、 n ls[mm] os[mm] 1 6.30 3.10 2 6.30 3.00 3 6.50 3.10 4 6.70 3.30 である。
射パターンを測定すると図4(a)および図4(b)の
ような特性を有することが分かる。これらの図におい
て、実線で示されているのが実際の測定結果であり、点
線で示されているのが計算による理論値である。図4
(a)に示される垂直面パターンにおいては、θがほぼ
60度を向いていることが分かる。また、θをこの角度
に固定したときの図4(b)に示される円錐面パターン
においては、φに関する半値角がほぼ79度であること
が分かり、これによって5セクタを有するセクタアンテ
ナに適合していることが分かる。そこで、図1で示され
る指向性アンテナ10,20,〜,50の位置に、上述
のような条件で形成したものを指向性アンテナ10a,
20a,〜,50aとして配置したのが図5に示される
セクタアンテナ200である。この場合、スタブ70の
一端が給電点にされている。この場合、誘電体基板の大
きさは、直径62mmのもので充分である。
ンテナ10a,20a,〜,50aを有するが、例とし
て、指向性アンテナ10aと指向性アンテナ50aとの
間の反射特性SRと伝送特性STとを測定すると、その
結果は、図6の実線および点線のように示される。すな
わち、19.5GHz付近において反射特性SRが小さ
くなっており、また、伝送特性STも同周波数帯におい
て−40dB以下の極めて小さな値をとり、隣接する指
向性アンテナ間で相互結合が非常に小さいことが分か
る。また、図5のセクタアンテナ200の指向性アンテ
ナ10aを励振したときの放射パターンを測定すると、
図7(a)および図7(b)のような特性を有すること
が分かる。すなわち、図3の単体の指向性アンテナが有
する図4(a)および図4(b)で示されるのとほぼ同
様な特性を有することが分かる。
示される指向性アンテナを図1に従って5組配置すれ
ば、各指向性アンテナの放射パターンで示される放射特
性が劣化するのを防止することができることが分かる。
また、誘電体基板を用いてセクタアンテナを構成する場
合に、図10のような従来の形式のものであって、各指
向性アンテナを4つのアンテナ素子で構成しようとすれ
ば、直径90mmの誘電体基板を要する。しかし、本発
明による図5のようなセクタアンテナであれば、既に述
べたように直径62mmで充分であり、小型化に有利で
ある。このことは、特に、ミリ波による高速無線伝送シ
ステムにおいて安価で特性のよいセクタアンテナを提供
できることとなる。したがって、この発明のセクタアン
テナは、目的に合った極めて良好な特性を有したもので
あることが分かる。
構成されていることにより、複数の指向性アンテナを含
むセクタアンテナにおいて、各指向性アンテナの放射方
向は、影響し合うべき指向性アンテナの“ヌル方向”を
向いているので、何れかの指向性アンテナが励振された
ときに、他の指向性アンテナとの結合が小さく、結合に
よる悪影響を受けることがないので、放射特性を劣化さ
せることがない。また、このように各指向性アンテナが
近接しても、各指向性アンテナが悪影響し合うことが少
ないから、バックワード励振とともに小型化を容易にし
ている。
を示す平面図である。
ナのビーム方向を説明する図である。
アンテナの単体の構成例を示す図である。
ンの垂直面における特性を示す図である。(b)は、図
3の指向性アンテナの放射パターンの円錐面における特
性を示す図である。
いたセクタアンテナを示す平面図である。
アンテナにおける反射特性と伝送特性とを示すグラフで
ある。
ンの垂直面における特性を示す図である。(b)は、図
5の指向性アンテナの放射パターンの円錐面における特
性を示す図である。
ある。
送受信アンテナの構成を示す斜視図である。
用いて平面的に形成されたセクタアンテナの従来例を示
す図である。
指向性アンテナ 11,12,〜,54 アンテナ素子 60 誘電体基板 70 スタブ 80 グランドプレート 90 キャビティ 100,200 セクタアンテナ
Claims (4)
- 【請求項1】 同一平面上で仮想円周に沿ってほぼ等間
隔で配置された複数の指向性アンテナを有するセクタア
ンテナにおいて、 各指向性アンテナは、それぞれのビーム方向がそのビー
ム方向にあって隣接する指向性アンテナの放射パターン
のヌル方向と一致するように、配置されていることを特
徴とするセクタアンテナ。 - 【請求項2】 前記各指向性アンテナは、アレー状に配
置された複数のスロット素子から構成されている請求項
1記載のセクタアンテナ。 - 【請求項3】 前記指向性アンテナは、誘電体基板にエ
ッチング形成されている請求項2記載のセクタアンテ
ナ。 - 【請求項4】 前記指向性アンテナは、バックワード励
振される請求項2または3記載のセクタアンテナ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000223351A JP3754280B2 (ja) | 2000-07-25 | 2000-07-25 | セクタアンテナ |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2000223351A JP3754280B2 (ja) | 2000-07-25 | 2000-07-25 | セクタアンテナ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002043836A true JP2002043836A (ja) | 2002-02-08 |
JP3754280B2 JP3754280B2 (ja) | 2006-03-08 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000223351A Expired - Fee Related JP3754280B2 (ja) | 2000-07-25 | 2000-07-25 | セクタアンテナ |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009290325A (ja) * | 2008-05-27 | 2009-12-10 | National Institute Of Information & Communication Technology | 複数のアンテナを重畳した可変デバイス装荷アンテナ |
JP2009290326A (ja) * | 2008-05-27 | 2009-12-10 | National Institute Of Information & Communication Technology | 電磁結合給電可変アンテナ |
-
2000
- 2000-07-25 JP JP2000223351A patent/JP3754280B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JP2009290325A (ja) * | 2008-05-27 | 2009-12-10 | National Institute Of Information & Communication Technology | 複数のアンテナを重畳した可変デバイス装荷アンテナ |
JP2009290326A (ja) * | 2008-05-27 | 2009-12-10 | National Institute Of Information & Communication Technology | 電磁結合給電可変アンテナ |
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JP3754280B2 (ja) | 2006-03-08 |
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