JP2003046326A - 偏波共用アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ±４５度偏波される電波を共用して送受信で
きるとともに、交差偏波特性及び偏波間結合量特性が改
善される偏波共用アンテナ装置を提供する。 【解決手段】 水平面から天空に向けた垂直線Ｖに対
し、それぞれほぼ４５度傾き、相互にほぼ直角に交差す
る２個の給電スロット２，３を有する地導体面４が、表
面に形成される誘電体板５と、前記誘電体板５の裏面
に、前記給電スロット２，３のそれぞれに沿って配設さ
れる２個の帯状の給電線路７，６とを備え、前記２個の
帯状の給電線路７，６が相互に交差する部分は、一方の
給電線路７が、他方の給電線路６と接触しないように、
前記一方の給電線路７に、立体交差させる迂回路８を形
成させるとともに、両給電線路７，６をほぼ同一長さに
形成し、前記誘電体板５の表面側の前方で、前記２個の
給電スロット２，３の中心軸Ｏ上に無給電素子９が配設
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、自動車携
帯電話やＰＨＳ（簡易型携帯電話システム）などの、陸
上移動通信システムに使用される±４５度偏波された電
波を、独立して送受信し、ダイバーシチ効果が得られる
偏波共用アンテナ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のアンテナ装置について、
近年、陸上移動通信システムでの基地局アンテナの設置
形態は、電波の受信効率を上げるため、スペースダイバ
ーシチ受信方式を用いており、このため、アンテナ類を
取り付ける鉄塔上部の形状が大きくなっている。従っ
て、基地局の鉄塔設備などは大形で、コストがかかるも
のとなり、さらに美観を損ねていた。

【０００３】しかし、偏波ダイバーシチ受信方式を行う
と、前記鉄塔上部の形状を小さくでき、基地局設備の簡
易化が可能であり、美観の点についても有利な面が多
い。偏波ダイバーシチを行う場合、送受信とも、同一エ
リアを形成するためには、±４５度偏波された電波を、
独立して送受信する偏波共用アンテナが必要である。

【０００４】従来の±４５度偏波された電波を共用して
送受信する偏波共用アンテナ装置２１としては、図６に
示すように、水平面から天空に向けた垂直線Ｖに対し、
それぞれほぼ±４５度傾き、相互にほぼ直角に交差する
２個の給電スロット２，３が設けられた地導体面４が、
表面に形成される誘電体板５と、この誘電体板５の裏面
に接するように、前記２個の給電スロット２，３のそれ
ぞれの片側のみに、直交する方向に配設される帯状の２
個の給電線路２２，２３と、前記誘電体板５の前記表面
側の前方で、前記２個の給電スロット１，２の中心軸Ｏ
上に、図示しない支持部材により配設される無給電素子
９とを備えている。なお、２２ａ，２３ａは、それぞれ
の給電線路２２，２３の給電端子である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
構成による前記偏波共用アンテナ装置２１では、前記給
電スロット２，３のそれぞれの片側のみで、前記給電線
路２２，２３から励振されるため、前記給電スロット
２，３の電流分布が一様にならず、図７及び図８に示す
ように、該アンテナ装置２１の指向性、特に、交差偏波
成分の指向性（点線にて示す）及び周波数に対する偏波
間結合量特性が劣化するという問題点があった。

【０００６】これを解決するため、図９に示すような偏
波共用アンテナ装置３１では、相互にほぼ直角に交差す
る２個の給電スロット２，３が設けられた地導体面４
が、表面に形成される誘電体板５と、この誘電体板５の
裏面に接するように、前記２個の給電スロット２，３の
それぞれ両側に対して、直交する方向に配設される帯状
のそれぞれ２組の給電線路３２ａ，３２ｂ；３３ａ，３
３ｂを備え、それぞれの給電線路３２ａ，３２ｂ；３３
ａ，３３ｂには、２分岐回路３２ｃ，３３ｃが形成され
ている。なお、前記２組の帯状の給電線路３２ａ，３２
ｂ；３３ａ，３３ｂが相互に交差する部分は、一方の給
電線路３２ａ，３２ｂが、他方の給電線路３３ａ，３３
ｂと接触しないように、前記給電線路３２ａ，３２ｂ
に、立体交差させる迂回路３４，３４を形成させてい
る。また、３２ｄ，３３ｄは、それぞれの２分岐回路３
２ｃ，３３ｃへの給電端子である。

【０００７】前記偏波共用アンテナ装置３１は、前述の
構成により、図７及び図８に示す交差偏波成分の指向特
性（点線にて示す）及び偏波間結合量特性の劣化は、前
記給電スロット２，３への給電が左右均等となり、改善
される。しかしながら、前記誘電体板５の裏面におけ
る、前記給電線路３２ａ，３２ｂ；３３ａ，３３ｂが複
数個所（図９では４個所）で交差するため、同じ複数の
前記迂回路３４，３４を設けなければならず、構造が複
雑化するという問題点があった。

【０００８】また、前記偏波共用アンテナ装置３１を、
複数個、垂直線Ｖ方向に縦列に配設し、高利得化する場
合において、前記誘電体板５の横幅を広げ、前記給電線
路３２ａ，３２ｂ；３３ａ，３３ｂに給電するための、
コーポレート（トーナメント形線図）給電方式による給
電スペースを確保しなければならないという問題点もあ
った。

【０００９】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、＋４５度偏波及び−４
５度偏波される電波を共用して送受信でき、かつ給電部
の構造が簡単であるとともに、交差偏波特性及び偏波間
結合量特性が改善される±４５度用の偏波共用アンテナ
装置を提供することにある。

【００１０】本発明の他の目的は、前記偏波共用アンテ
ナ装置の複数個が、垂直方向に縦列に配設され、垂直方
向のアレーアンテナとして構成される直偏波共用アンテ
ナ装置を提供することにある。

【００１１】

【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、水平面からの垂直線に対し、それぞ
れほぼ４５度傾き、相互にほぼ直角に交差する２個の給
電スロットが設けられる地導体面が、表面に形成される
誘電体板と、前記誘電体板の裏面に、前記給電スロット
のそれぞれに沿うように配設される２個の帯状の給電線
路とを備え、前記２個の帯状の給電線路が相互に交差す
る部分は、一方の給電線路が他方の給電線路と接触しな
いように、前記一方の給電線路に、立体交差させる迂回
路を形成させるとともに、前記誘電体板の前記表面側の
前方で、前記２個の給電スロットの中心軸上に無給電素
子が配設される偏波共用アンテナ装置である。

【００１２】前記誘電体板の前記裏面側の後方で、前記
２個の給電スロットの中心軸上に反射板が配設される偏
波共用アンテナ装置である。

【００１３】前記２個の給電線路が、それぞれのほぼ中
央で、交差するとともに、前記両給電線路がほぼ同一の
長さに形成される偏波共用アンテナ装置である。

【００１４】また、前記偏波共用アンテナ装置の複数個
が、同一の前記誘電体板上で、前記垂直線方向に配設さ
れ、垂直方向のアレーアンテナとして構成される偏波共
用アンテナ装置である。

【００１５】本発明は以上のような構成により、前記給
電スロットに対する励振のための給電線路を同形状で、
同幅の帯状として、かつ前記給電線路が相互に交差する
部分をできるだけ少なくして、前記交差部分の迂回路を
少なくし、前記給電線路の構造を簡単化している。前記
迂回路を少なくするには、前記給電スロットと同一の軸
上で交差させることにより、前記迂回路を１個所にして
いる。

【００１６】同時に、前記給電線路が簡単化されるた
め、前記誘電体板の左右のスペースが、コーポレート
（トーナメント形線図）給電方式による給電スペースと
して利用できるため、前記誘電体板の小型化が図れる。

【００１７】このように本発明によれば、＋４５度偏波
及び−４５度偏波される電波を共用して送受信でき、か
つ給電部の構造を簡単化するとともに、交差偏波特性及
び偏波間結合量特性を改善することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の好
適な実施の形態を詳しく説明する。

【００１９】図１ないし図４は、本発明の偏波共用アン
テナ装置の実施の形態の第１実施例を示す図で、図１
は、前記偏波共用アンテナ装置の表側からみた斜視図、
図２は、図１の裏側からみた斜視図、図３は、本実施例
の偏波共用アンテナ装置の指向性を示す図で、特に点線
は交差偏波成分の指向性を示す図、図４は、周波数に対
する偏波間結合量特性を示す図である。なお、図６に示
す部材と同一部材には同一符号を付して、その説明を省
略する。

【００２０】図１及び図２において、周波数２ＧＨｚ帯
で使用される前記偏波共用アンテナ装置１は、水平面か
ら天空に向けた垂直線Ｖに対し、それぞれほぼ４５度傾
き、それぞれのほぼ中央位置で相互にほぼ直角（９０
度）に交差する２個の給電スロット２，３が設けられる
金属箔又は金属板からなる地導体面４が、表面に形成さ
れる誘電体板５と、前記誘電体板５の裏面に、前記給電
スロット２，３のそれぞれに沿うように配設、固着され
る２個のほぼ同じ形状の帯状の給電線路６，７と、前記
誘電体板５の前記表面側の前方及び前記裏面側の後方
に、図示しない支持部材によりそれぞれ配設される無給
電素子９と反射板１０とを備える。

【００２１】前記誘電体板５の裏面上に、前記給電スロ
ット２，３のそれぞれに沿うとともに、そのスロット幅
に跨るように固着される前記２個の帯状の給電線路６，
７が、相互に交差する部分において、一方の給電線路７
が、他方の給電線路６と接触しないように、該一方の給
電線路７に立体交差させる迂回路８を形成させるととも
に、前記迂回路８を含む両給電線路７，６のそれぞれの
長さを、ほぼ同一長さに形成させている。

【００２２】すなわち、前記他方の給電線路６につい
て、その先端が、前記給電スロット３の一端３ａと重ね
合わせるように配設される、前記他方の給電線路６の該
先端から、前記給電スロット３の他端３ｂまでの長さを
Ｌとし、前記一方の給電線路７について、その先端が、
前記給電スロット２の一端２ａと重ね合わせるように配
設される、前記一方の給電線路７の先端から、前記迂回
路８までの長さをＬ１、該迂回路８の平行部分の長さを
Ｌ２、その立ち上がり部分及び立ち下がり部分のそれぞ
れの長さをＬ３、該迂回路８から前記給電スロット２の
他端２ｂまでの長さをＬ４とすると、Ｌ＝（Ｌ１）＋
（Ｌ２）＋２（Ｌ３）＋（Ｌ４）になるように形成す
る。なお、６ａ，７ａは、それぞれの給電線路６，７の
給電端子である。

【００２３】前記無給電素子９は、前記誘電体板５の前
記表面側の前方で前記誘電体板５に平行に、前記２個の
給電スロット２，３の中心軸（この場合、中心は前記２
個の給電スロット２，３のほぼ中央位置で交差する点）
Ｏ上に、使用周波数の、例えば、ほぼ１／４波長離間し
て配設されている。前記２個の給電スロット２，３が、
それぞれの中央位置で交差しないときは、その中心は前
記２個の給電スロット２，３の幾何学的中心である。

【００２４】また、前記反射板１０は金属板からなり、
該反射板１０は、前記誘電体板５の前記裏面側の後方で
前記誘電体板５に平行に、前記２個の給電スロット２，
３の中心軸Ｏ上で、前記アンテナ装置１に適する所定の
距離を離間して配設されている。

【００２５】前記偏波共用アンテナ装置１の指向性は、
図３に示すとおりであり、特に、点線で示す交差偏波成
分の指向性は、図７に示す従来の偏波共用アンテナ装置
２１に比べて、かなり改善されており、また、前記偏波
共用アンテナ装置１の周波数に対する偏波間結合量特性
は、図４に示すとおり、約−３０ｄＢあり、図８に示す
従来の偏波共用アンテナ装置２１の−１５ｄＢに比べ
て、かなり改善されていることが分かる。

【００２６】図５は、本発明の偏波共用アンテナ装置の
第２実施例を示す斜視図で、この偏波共用アンテナ装置
１１は、高利得化する場合、前記偏波共用アンテナ装置
１を、前記垂直線Ｖ方向に複数段（本実施例では４段）
を縦列に配設して、垂直方向のアレーアンテナとして構
成されている。同時に、それぞれの前記誘電体板５，５
をまとめるように、１個の誘電体板１５を配設するとと
もに、前記それぞれの無給電素子９，９を個別に、図示
しない支持部材により配設する。また、それぞれの前記
反射板１０，１０をまとめるように、１個の反射板１６
を、図示しない支持部材により配設している。

【００２７】さらに、前記垂直偏波共用アンテナ装置１
１の前記誘電体板１５の横幅（前記垂直線Ｖに対して、
水平方向の幅）を広げて、前記それぞれ給電線路６，
７，６，７に給電するための、コーポレート（トーナメ
ント形線図）給電方式による給電スペースとして利用す
ることができる。このため、全体の前記誘電体板１５を
小型化することができる。

【００２８】なお、本発明の技術は前記実施の形態にお
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。

【００２９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明の
偏波共用アンテナ装置によれば、水平面からの天空に向
けた垂直線に対し、それぞれほぼ４５度傾き、相互にほ
ぼ直角に交差する２個の給電スロットを有する地導体面
が、表面に形成される誘電体板と、前記誘電体板の裏面
に、前記給電スロットのそれぞれに沿って配設される２
個の帯状の給電線路とを備え、前記２個の帯状の給電線
路が相互に交差する部分は、一方の給電線路に立体交差
させる迂回路を形成させ、かつ前記誘電体板の前記表面
側の前方に無給電素子が配設されるので、＋４５度偏波
及び−４５度偏波される電波を共用して送受信でき、か
つ給電部の構造が簡単であるとともに、交差偏波特性及
び偏波間結合量特性が改善され、小型化することができ
るという優れた効果を奏する。

【００３０】また、前記偏波共用アンテナ装置を、複数
個、垂直方向に縦列に配設して、高利得用に、垂直方向
のアレーアンテナとして構成する場合でも、該アンテナ
装置の横幅を小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の偏波共用アンテナ装置の実施の形態の
第１実施例を示す図で、表側からみた斜視図である。

【図２】図１の裏側からみた斜視図である。

【図３】本実施例の偏波共用アンテナ装置の指向性を示
す図である。

【図４】本実施例の偏波共用アンテナ装置の周波数に対
する偏波間結合量特性を示す図である。

【図５】本発明の偏波共用アンテナ装置の第２実施例を
示す斜視図である。

【図６】従来の偏波共用アンテナ装置を示す構成斜視図
である。

【図７】図６の偏波共用アンテナ装置の指向性を示す図
である。

【図８】図６の偏波共用アンテナ装置の周波数に対する
偏波間結合量特性を示す図である。

【図９】従来の他の偏波共用アンテナ装置を示す構成斜
視図である。

【符号の説明】

１，１１，２１，３１ 偏波共用アンテナ装置 ２，３ 給電スロット ２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ 端（給電スロット端） ４ 地導体面 ５，１５ 誘電体板 ６，７，２２，２３，３２ａ，３２ｂ；３３ａ，３３ｂ
給電線路 ６ａ，７ａ，２２ａ，２３ａ，３２ｄ，３３ｄ 給電端
子 ８，３４ 迂回路 ９ 無給電素子 １０，１６ 反射板 ３２ｃ，３３ｃ ２分岐回路 Ｏ 中心軸 Ｖ 垂直線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5J020 AA03 BA06 BC12 DA06 5J021 AA01 AA05 AA07 AB05 BA01 CA03 FA32 GA08 HA05 HA06 HA10 JA05 5J045 AA12 DA06 EA07 HA03 JA04 NA01 5J046 AA04 AA12 AB08 PA07

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水平面からの垂直線に対し、それぞれほ
   ぼ４５度傾き、相互にほぼ直角に交差する２個の給電ス
   ロットが設けられる地導体面が、表面に形成される誘電
   体板と、前記誘電体板の裏面に、前記給電スロットのそ
   れぞれに沿うように配設される２個の帯状の給電線路と
   を備え、 前記２個の帯状の給電線路が相互に交差する部分は、一
   方の給電線路が他方の給電線路と接触しないように、前
   記一方の給電線路に、立体交差させる迂回路を形成させ
   るとともに、 前記誘電体板の前記表面側の前方で、前記２個の給電ス
   ロットの中心軸上に無給電素子が配設されることを特徴
   とする偏波共用アンテナ装置。
2. 【請求項２】 前記誘電体板の前記裏面側の後方で、前
   記２個の給電スロットの中心軸上に反射板が配設される
   ことを特徴とする請求項１に記載の偏波共用アンテナ装
   置。
3. 【請求項３】 前記２個の給電線路が、それぞれのほぼ
   中央で、交差するとともに、前記両給電線路がほぼ同一
   の長さに形成されることを特徴とする請求項１又は請求
   項２に記載の偏波共用アンテナ装置。
4. 【請求項４】 前記偏波共用アンテナ装置の複数個が、
   同一の前記誘電体板上で、前記垂直線方向に配設され、
   垂直方向のアレーアンテナとして構成されることを特徴
   とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の偏波
   共用アンテナ装置。