JP2003142919A - Multi-beam antenna - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はアレーアンテナによ
り実現される給電点切換型マルチビームアンテナに関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a feed point switching type multi-beam antenna realized by an array antenna.
【０００２】[0002]
【従来の技術】給電点切換型マルチビームアンテナの主
な実現方法として、複数の指向性の異なるアンテナを切
り換えて指向性を変える方法が多く用いられる。従来技
術における、複数のアンテナを切り換えることによって
指向性を制御する第一の例として、アレーアンテナを同
一平面上に構成し、それらを放射状に並べてセクタアン
テナを構成する（特開2001-36339号公報 参照）。従来
技術の第一の例の構造図を図１６に示す。セクタアンテ
ナは円形の基板７の中心の周りに６０度ずつ異なる方向
に指向したアレーアンテナ６１０,６２０，・・・,６６
０を放射状に配置して構成し、選択励振手段は複数のア
レーアンテナのいずれか１つを選択してビーム方向が中
心Ｏを向くように励振する。このアレーアンテナは半径
方向に等間隔に配置された複数のアンテナ素子６１１〜
６１３，６２１〜６２３，・・・から成り、個々のアレ
ーアンテナは独立して動作する。しかし、セクタ毎にア
レーアンテナを独立して構成させるため、セクタ数の増
加とともにアンテナサイズが大きくなるという問題があ
る。2. Description of the Related Art As a main method of realizing a feed point switching type multi-beam antenna, a method of changing a directivity by switching a plurality of antennas having different directivities is often used. As a first example of controlling directivity by switching a plurality of antennas in the prior art, array antennas are formed on the same plane, and they are arranged radially to form a sector antenna (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-36339). reference). FIG. 16 shows a structural diagram of the first example of the prior art. The sector antennas are array antennas 610, 620, ..., 66 which are oriented in different directions by 60 degrees around the center of the circular substrate 7.
0s are arranged radially and the selective excitation means selects any one of the plurality of array antennas and excites so that the beam direction is directed to the center O. This array antenna has a plurality of antenna elements 611 to 611 arranged at equal intervals in the radial direction.
.., and each array antenna operates independently. However, since the array antenna is independently configured for each sector, there is a problem that the antenna size increases as the number of sectors increases.
【０００３】従来技術の第二の例として、従来技術の第
一の例をさらに具体化した、一括のエッチングで実現可
能なパッチ八木宇田アンテナによるセクタアンテナ
（“Electronically Steerable Yagi-Uda Microstrip P
atch Antenna Array”, IEEE Trans. Antennas Propaga
t, vol.46, pp605-608, May 1998.)がある。ここで八木
宇田アンテナとは一つの給電素子を始点とし給電素子よ
り電気長の小さい無給電素子を列状に配置したアレーア
ンテナであって、パッチ八木宇田アンテナとはアンテナ
素子がパッチアンテナであるものを指す。従来技術の第
二の例の構造図を図１７に示す。基板７上に基板中心を
軸として９０度ずつ異なる方向に指向したパッチ八木宇
田アンテナ６１０,６２０，・・・,６４０を放射状に配
置する。このアレーアンテナは中心から外側方向に向け
て、給電素子６１６と無給電素子６１１〜６１５、給電
素子６２６と無給電素子６２１〜６２５、給電素子６３
６と無給電素子６３１〜６３５、給電素子６４６と無給
電素子６４１〜６４５から成る４つの八木宇田アンテナ
により構成され、給電素子より電気長の小さい無給電素
子６１１〜６１５,６２１〜６２５,・・・は導波器とし
て機能し、中心には給電素子より電気長の大きい無給電
素子８が４つの八木宇田アンテナ共通の反射器として配
置されている。個々のパッチ八木宇田アンテナは独立し
て動作する。この構成によって４つの給電素子の何れか
に給電することによって、４方向にビームを切り換える
ことが可能となる。また、本構成は給電点が近接し、セ
クタ間のアイソレーション低下によるビーム割れが問題
となるため、アイソレーション向上の手段として反射器
の採用が必須である。この構成は１素子の反射器８だけ
を４セクタで共用しており、アンテナ面積の大部分を占
める導波器の共用化が行われていないため、アンテナサ
イズ縮小の効果は小さい。その結果、アレーアンテナを
構成する殆どの素子がセクタ毎に独立して構成されるた
め、セクタ数増加または所要アンテナ利得が増加すると
ともにサイズが大きくなるという問題がある。As a second example of the conventional technique, a sector antenna (“Electronically Steerable Yagi-Uda Microstrip P
atch Antenna Array ”, IEEE Trans. Antennas Propaga
t, vol.46, pp605-608, May 1998.). Here, the Yagi-Uda antenna is an array antenna in which one feeding element is the starting point and parasitic elements with an electric length smaller than that of the feeding element are arranged in rows.A patch Yagi-Uda antenna is one in which the antenna element is a patch antenna. Refers to. A structural diagram of the second example of the conventional art is shown in FIG. Patches Yagi-Uda antennas 610, 620, ..., 640 oriented in different directions by 90 degrees about the substrate center are radially arranged on the substrate 7. This array antenna has a feeding element 616 and parasitic elements 611 to 615, a feeding element 626 and parasitic elements 621 to 625, and a feeding element 63 from the center toward the outer side.
6 and the parasitic elements 631 to 635, and the four Yagi-Uda antennas composed of the feeding element 646 and the parasitic elements 641 to 645, and the parasitic elements 611 to 615, 621 to 625, ... -Functions as a director, and a parasitic element 8 having an electric length larger than that of the feeding element is arranged at the center as a reflector common to four Yagi-Uda antennas. Each patch Yagi-Uda antenna operates independently. With this configuration, it is possible to switch the beam in four directions by feeding any one of the four feeding elements. Further, in this configuration, since the feeding points are close to each other and beam cracking due to a reduction in isolation between sectors becomes a problem, it is essential to employ a reflector as a means for improving isolation. In this configuration, only one element of the reflector 8 is shared by four sectors, and since the director occupying most of the antenna area is not shared, the antenna size reduction effect is small. As a result, most of the elements that form the array antenna are formed independently for each sector, and there is a problem that the size increases as the number of sectors increases or the required antenna gain increases.
【０００４】従来技術の第三の例として立体的にアンテ
ナ素子を配置したセクタを構成した例がある（特開平11
-284433号公報 参照）。その構造図を図１８に示す。
基板７１０,７３０,７５０により構成される正三角柱の
各側面にそれぞれアンテナ６１０,６３０,６５０が配置
される。アンテナは正三角柱の側面に構成されているた
め、アンテナ方向は互いに１２０度ずつ異なる。同様に
基板７２０，７４０，７６０により構成される正三角形
の各側面にそれぞれアンテナ６２０，６４０，６６０が
配置されており、以上述べた２つの三角柱を、三角柱の
軸周りに６０度ずらして２つ重ねた構成をとる。本構成
によれば、軸方向に対して真横にビームを形成する必要
がある場合、立体的にアンテナを構成することによって
アンテナサイズを大幅に削減可能であり、アンテナサイ
ズ小型化に有効な手段であるといえる。しかしその一
方、基板を立体的に構成する必要があるため、平面基板
にエッチングで一括に構成することができず、製造工程
は複雑になるので高コスト化を招く。As a third example of the prior art, there is an example in which a sector in which antenna elements are three-dimensionally arranged is configured (see Japanese Patent Laid-Open No. 11-242242).
-284433 publication). The structural diagram is shown in FIG.
Antennas 610, 630 and 650 are arranged on the respective side surfaces of a regular triangular prism formed of the substrates 710, 730 and 750. Since the antenna is formed on the side surface of the regular triangular prism, the antenna directions differ from each other by 120 degrees. Similarly, the antennas 620, 640, 660 are arranged on the respective side surfaces of an equilateral triangle formed by the substrates 720, 740, 760, and the two triangular prisms described above are shifted by 60 degrees around the triangular prism to form two antennas. Take a layered structure. According to this configuration, when it is necessary to form a beam right beside the axial direction, the antenna size can be significantly reduced by constructing the antenna three-dimensionally, which is an effective means for reducing the antenna size. It can be said that there is. On the other hand, however, since it is necessary to form the substrate three-dimensionally, it is not possible to collectively form a flat substrate by etching, and the manufacturing process becomes complicated, resulting in high cost.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】従来の複数のアンテナ
を切り換えることによって指向性を制御する方法では、
一般的にビーム数の増加に比例してアンテナ素子数が増
加してアンテナサイズが増大する。従来技術の第一、第
二の例で挙げた平面セクタアンテナは、平面基板上に一
括でアンテナを構成できるというメリットがあるが、セ
クタ数が多い場合はアンテナサイズが増大するという問
題があり、また大きな利得を必要とする場合はアンテナ
サイズはさらに大きくなる。第三の例として挙げた方法
は、アンテナサイズを縮小することが実現できるが、平
面基板上に一括でアンテナを作成することはできないた
め、製造工程が幅雑となり、コスト上昇を招く。本発明
は、セクタ数が増加した場合でもアンテナサイズの大型
化が避けられる、低コストなマルチビームアンテナを実
現することを目的とする。In the conventional method for controlling directivity by switching a plurality of antennas,
Generally, the number of antenna elements increases and the antenna size increases in proportion to the increase in the number of beams. The first and second examples of the prior art, the plane sector antenna has an advantage that the antenna can be collectively formed on the plane substrate, but there is a problem that the antenna size increases when the number of sectors is large, Further, when a large gain is required, the antenna size becomes larger. The method given as the third example can reduce the size of the antenna, but since the antennas cannot be collectively formed on the flat substrate, the manufacturing process becomes complicated and the cost increases. It is an object of the present invention to realize a low-cost multi-beam antenna that can avoid an increase in antenna size even if the number of sectors increases.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】従来技術では給電点切換
型マルチビームアンテナを実現するために、アンテナの
小型化を犠牲にしてもビームの個数だけの独立した複数
のアンテナを用いていた。本発明は、１素子の給電素子
と該給電素子よりも電気長の小さな無給電素子からなる
アンテナ素子列を２つ以上具備し、該アンテナ素子列は
給電素子を始点とした半直線上に全ての無給電素子を有
する素子列であって、該半直線全てが、他の何れかの半
直線に完全に包含されること無く交差、もしくは重なる
ように配置され、全ての素子列は少なくとも１素子の無
給電素子が他の素子列との間で共用であることを最も主
要な特徴とする。本構成は、八木宇田アンテナにおいて
大きな面積を占める導波器部分を他の八木宇田アンテナ
と共用化することにより大幅なアンテナサイズ縮小が実
現可能であり、八木宇田アンテナにおいて元々素子数の
少ない反射器を共用する従来手法よりアンテナ縮小効果
が大きい。つまり、導波器共用により大幅なアンテナサ
イズ縮小を実現するという点で従来技術とは異なる。こ
れによって、導波器を構成する無給電素子数を減らしア
ンテナ全体を小型化することが可能となる。従って、本
発明によって給電点切換型マルチビームアンテナを小型
化する効果が得られる。In the prior art, in order to realize a feed point switching type multi-beam antenna, a plurality of independent antennas corresponding to the number of beams are used even at the cost of downsizing the antenna. The present invention is provided with two or more antenna element rows each of which is composed of one feed element and a parasitic element having an electric length smaller than that of the feed element, and the antenna element rows are all on a half line starting from the feed element. An element row having parasitic elements, wherein all the half lines are arranged so as to intersect or overlap each other without being completely included in any other half line, and all the element rows include at least one element. The most main feature is that the parasitic element of is shared with other element rows. This configuration can realize a large antenna size reduction by sharing the waveguide part that occupies a large area in the Yagi-Uda antenna with other Yagi-Uda antennas. The antenna reduction effect is larger than that of the conventional method of sharing the antenna. In other words, it differs from the prior art in that the antenna size can be greatly reduced by sharing the director. This makes it possible to reduce the number of parasitic elements forming the director and reduce the size of the entire antenna. Therefore, according to the present invention, it is possible to obtain the effect of downsizing the feed point switching type multi-beam antenna.
【０００７】[0007]
【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の形態であ
るマルチビームアンテナの第一の例を示し、図１（ａ）
が側面図、図１（ｂ）が上面図であって、請求項１に係
わる。図中、同一部分は同一符号を付してその説明を省
略する。３１１，３１２，３１３は給電素子であるダイ
ポールアンテナであって、４１１は給電素子よりも電気
長の小さい無給電素子であって全ての素子は励振方向が
同方向となっている。すなわち、給電素子３１１,３１
２,３１３を始点とした半直線上に無給電素子を有する
アンテナ素子列を３つ具備し、無給電素子４１１が他の
素子列との間で共用となるように半直線を交差させて配
置する。給電素子３１１にのみ給電を行う場合、給電素
子３１１と無給電素子４１１に注目すると、１素子の給
電素子と１素子の導波器を持つ八木宇田アンテナとなる
ため、３１１から４１１の方向へ向かってビームが形成
される。他の給電素子に給電を行った場合も同様の動作
を行うため、３通りのビームを形成することができる。
このようにして、一つの構造で３ビームを持つ小型マル
チビームアンテナが実現される。FIG. 1 shows a first example of a multi-beam antenna which is an embodiment of the present invention, and FIG.
Is a side view and FIG. 1B is a top view, which relates to claim 1. In the figure, the same parts are designated by the same reference numerals and the description thereof is omitted. Reference numerals 311, 312, and 313 are dipole antennas that are feeding elements, and 411 is a parasitic element having an electric length smaller than that of the feeding element, and all the elements have the same excitation direction. That is, the feeding elements 311, 31
Two antenna element rows having parasitic elements are provided on the half line starting from 2,313, and the half elements are arranged so that the parasitic element 411 is shared with other element rows. To do. When feeding only to the feeding element 311, paying attention to the feeding element 311 and the parasitic element 411, the Yagi-Uda antenna has one feeding element and one director, so that it goes from 311 to 411. Beam is formed. Since the same operation is performed when power is supplied to other power supply elements, three types of beams can be formed.
In this way, a small multi-beam antenna having three beams can be realized with one structure.
【０００８】図２は、本発明の実施の形態であるマルチ
ビームアンテナの第二の例を示す図であって、請求項１
に係わる。３１１と３１２は給電素子であるダイポール
アンテナ、無給電素子群４１０を構成する４１１〜４１
３の線状素子は給電素子よりも電気長が短く全て同じ長
さの無給電素子であって、図における３１１と３１２と
を結ぶ半直線上に等間隔で整列している。すなわち、給
電素子３１１,３１２を始点とした半直線上に全ての無
給電素子を有する素子列であって、半直線全てが他の何
れかの半直線に完全に包含されることなく無給電素子４
１１，４１２，４１３が他の素子列との間で重ねて配置
されている。本構成の２点の給電素子３１１と３１２を
切り換えることによって、２つのビームを生成する小型
マルチビームアンテナが実現される。FIG. 2 is a diagram showing a second example of the multi-beam antenna according to the embodiment of the present invention.
Involved in Reference numerals 311 and 312 denote dipole antennas, which are feeding elements, and 411 to 41, which form a parasitic element group 410.
The linear elements of 3 are parasitic elements having an electric length shorter than that of the feeding element and having the same length, and are arranged at equal intervals on a half line connecting 311 and 312 in the figure. That is, the element array has all the parasitic elements on the half line starting from the feeding elements 311, 312, and the parasitic elements are not completely included in any of the other half lines. Four
11, 412 and 413 are arranged so as to overlap with other element rows. A small multi-beam antenna that generates two beams is realized by switching between the two feeding elements 311 and 312 of this configuration.
【０００９】図３は、本発明の実施の形態であるマルチ
ビームアンテナの第二の例の動作原理を説明するための
図であって、図中の同一部分は同一符号を付してその説
明を省略する。図３（ａ）の給電素子３１１にのみ給電
を行う場合、無給電素子群４１０は３１１の導波器とし
て働き右向きの八木宇田アンテナとして動作する。３１
２の給電されていないダイポールアンテナは電流が流れ
る量が少ないためパターンに与える影響は少ないため、
右向きにビームが形成される。図３（ｂ）の給電素子３
１２にのみ給電を行う場合、無給電素子４１０は３１２
の導波器として働き左向きの八木宇田アンテナとして動
作する。３１１の給電されていないダイポールアンテナ
は電流が流れる量が少ないためパターンに与える影響が
少ないため、左向きのビームが形成される。以上のよう
に、このアレーアンテナ全体で最も素子数の多い導波器
を共通化することによって、大幅なアンテナサイズ縮小
を実現することが可能である。FIG. 3 is a diagram for explaining the operation principle of the second example of the multi-beam antenna according to the embodiment of the present invention. Is omitted. When power is supplied only to the feeding element 311 of FIG. 3A, the parasitic element group 410 functions as a waveguide of 311 and operates as a Yagi-Uda antenna facing right. 31
Since the unpowered dipole antenna of 2 has a small amount of current flow, it has little effect on the pattern.
A beam is formed to the right. Feeding element 3 of FIG.
When only 12 is fed, the parasitic element 410 is 312
It works as a wave director and operates as a left-facing Yagi-Uda antenna. The unpowered dipole antenna 311 has a small amount of current flow and thus has little influence on the pattern, so that a beam pointing left is formed. As described above, it is possible to realize a large reduction in antenna size by sharing the director having the largest number of elements in the entire array antenna.
【００１０】図４は、本発明の実施の形態であるマルチ
ビームアンテナの第三の例を示す図であって、請求項１
に係わる。数字符号１は誘電体基板、２はグラウンド、
３２１，３２２は給電素子であるパッチアンテナ、４２
０は等しい形状の無給電パッチアンテナ素子により構成
される無給電素子群であり、各素子は給電素子より電気
長が小さい。３２１，３２２と４２０のパッチアンテナ
はグラウンド２を有する誘電体基板１上に構成されてお
り、両端に給電素子３２１，３２２を配し、直線状に等
間隔で整列している。給電素子の一方の３２１のみより
給電を行った場合、本アンテナは３２１を給電素子、４
２０を導波器としたパッチ八木宇田アンテナとして動作
し、給電素子と反対側に主ビームを形成する。給電素子
３２２のみより給電をを行った場合も同様に、３２２を
給電素子、４２０を導波器としたパッチ八木宇田アンテ
ナとして動作するため、３２２の給電素子と反対側に主
ビームを形成する。よって、二つの給電素子の間にある
導波器４２０を共用することができるので、給電点を切
り換えることによって、一つの構造で等価的に二つの八
木宇田アンテナを実現することができる。これによっ
て、大きな面積を占める導波器を二つの八木宇田アンテ
ナの間で共用化したことによりアンテナサイズの大幅な
小型化が図られた２ビームのマルチビームアンテナが実
現される。FIG. 4 is a diagram showing a third example of the multi-beam antenna according to the embodiment of the present invention.
Involved in Reference numeral 1 is a dielectric substrate, 2 is a ground,
Reference numerals 321 and 322 denote patch antennas, which are power feeding elements, and 42.
Reference numeral 0 denotes a parasitic element group composed of parasitic patch antenna elements having the same shape, and each element has an electric length smaller than that of the feeding element. The patch antennas 321, 322 and 420 are formed on the dielectric substrate 1 having the ground 2, the feeding elements 321 and 322 are arranged at both ends, and they are linearly arranged at equal intervals. When power is fed from only one of the feeding elements, 321 of this antenna,
It operates as a patch Yagi-Uda antenna with 20 as a director, and forms a main beam on the side opposite to the feeding element. Similarly, when power is supplied only from the power feeding element 322, a main beam is formed on the side opposite to the power feeding element 322 because it operates as a patch Yagi-Uda antenna using 322 as a power feeding element and 420 as a director. Therefore, since the director 420 between the two feeding elements can be shared, the two Yagi-Uda antennas can be equivalently realized with one structure by switching the feeding points. As a result, a two-beam multi-beam antenna in which the size of the antenna is significantly reduced by sharing the director occupying a large area between the two Yagi-Uda antennas is realized.
【００１１】図５は、本発明の実施の形態であるマルチ
ビームアンテナの第四の例を示す図であって、請求項２
に係わる。図中、同一部分は同一符号を付してその説明
を省略する。３２１，３２２はパッチアンテナにより構
成された給電素子であって、４３０−１，４３０−２は
パッチアンテナにより構成された長方形をした無給電素
子群、４４１は正方形をしたパッチアンテナの無給電素
子である。本実施例は、３２１の給電素子と、３２１か
ら連なる４３０−１と４４１の１列の無給電素子群より
成るパッチ八木宇田アンテナと、それとアンテナアレー
方向が直交する３２２の給電素子と、３２２の給電素子
から連なる４３０−２と４４１より成る１列の無給電素
子群から構成されるパッチ八木宇田アンテナを同一平面
に有する構成を実現している。給電素子３２１のみから
給電を行う場合、無給電素子群のうち給電素子３２１か
ら連なる１列の無給電素子群だけに電流が流れる。その
ため、３２１を給電素子、給電素子３２１から連なる１
列の無給電素子群４３０−１と無給電素子４４１を導波
器とした八木宇田アンテナとして動作する。逆に、給電
素子３２２のみから給電を行う場合、３２２を給電素
子、給電素子３２２から連なる１列の無給電素子群４３
０−２と無給電素子４４１を導波器とした八木宇田アン
テナとして動作する。ここで、４３０の無給電素子を励
振方向である列方向に長い長方形状とすることによっ
て、直交する列間の相互結合量を下げることが可能とな
る。これによって、一方の列の給電素子を励振した場
合、直交する列に流れる予期しない電流からの不要放射
に起因するアンテナ利得の低下を防ぐことができる。つ
まり、本構成によってパッチアンテナを採用し、１つの
構造によって２つのビームを持ち、予期しない素子に電
流が乗ることを防ぐことによりアンテナ利得低下が抑制
可能で、大幅な小型化が図られたマルチビームアンテナ
が実現される。FIG. 5 is a diagram showing a fourth example of the multi-beam antenna according to the embodiment of the present invention.
Involved in In the figure, the same parts are designated by the same reference numerals and the description thereof is omitted. Reference numerals 321 and 322 denote feed elements formed of patch antennas, reference numerals 430-1 and 430-2 denote rectangular parasitic element groups formed of patch antennas, and 441 is a square patch antenna parasitic element. is there. In this embodiment, a patch Yagi-Uda antenna consisting of 321 feeding elements, a group of parasitic elements 430-1 and 441 connected in series from 321 and 322 feeding elements whose antenna array direction is orthogonal to that of 322 A configuration having a patch Yagi-Uda antenna formed of a single row of passive element groups consisting of 430-2 and 441 connected to the feed element on the same plane is realized. When the power is supplied only from the power feeding element 321, the current flows only in the one row of the power feeding element group connected from the power feeding element 321 in the power feeding element group 321. Therefore, 321 is a power feeding element, and
It operates as a Yagi-Uda antenna using the parasitic element group 430-1 and the parasitic element 441 in the column as a director. On the contrary, when the power is supplied only from the power feeding element 322, 322 is a power feeding element, and one row of the parasitic element group 43 is formed by the power feeding element 322.
It operates as a Yagi-Uda antenna using 0-2 and the parasitic element 441 as a director. Here, by forming the parasitic element 430 into a rectangular shape that is long in the column direction that is the excitation direction, it is possible to reduce the amount of mutual coupling between orthogonal columns. This makes it possible to prevent a decrease in antenna gain due to unnecessary radiation from an unexpected current flowing in the orthogonal columns when the power feeding elements in one column are excited. In other words, a patch antenna is adopted with this configuration, two beams are provided by one structure, and antenna gain reduction can be suppressed by preventing current from flowing on an unexpected element, resulting in a drastic miniaturization. A beam antenna is realized.
【００１２】図６は、本発明の実施の形態であるマルチ
ビームアンテナの第五の例を示す図であって、請求項２
に係わる。図中、同一部分は同一符号を付してその説明
を省略する。４３０の十字状の無給電素子列の各末端に
一つずつ３２１〜３２４のパッチアンテナにより構成さ
れた給電素子が配置されている。給電素子の３２１のみ
より給電を行った場合、無給電素子群のうち給電素子３
２１から連なる１列の無給電素子群だけに電流が流れ
る。そのため、給電素子３２１から連なる無給電素子列
４３０−１と無給電素子４４１を導波器とした八木宇田
アンテナとして動作し、３２１の給電素子と反対側に主
ビームを形成する。他の給電素子３２２〜３２４の場合
も同様な動作をするため、本アンテナは４ビームを持つ
小型セクタアンテナとして動作する。特に本構成は全て
の無給電素子が２つ以上の素子列の間で共用化されてい
るため、従来の１つの給電素子ごとに個別に導波器を用
意していた八木宇田アンテナ構成のセクタアンテナと比
較すると、大幅にアンテナサイズの縮小が可能である。
また、ここで４３０−１，４３０−２の無給電素子を励
振方向である列方向に長い長方形状とすることによっ
て、直交する列間の相互結合量を下げることが可能とな
る。これによって、一方の列の給電素子を励振した場
合、直交する列に流れる予期しない電流から不要放射に
起因するアンテナ利得の低下を防ぐことができる。つま
り、本構成によってパッチアンテナを採用し、１つの構
造によって４つのビームを持ち、予期しない素子に電流
が乗ることを防ぐことによりアンテナ利得低下が抑制可
能で、大幅な小型化が図られたマルチビームアンテナが
実現される。FIG. 6 is a diagram showing a fifth example of the multi-beam antenna according to the embodiment of the present invention.
Involved in In the figure, the same parts are designated by the same reference numerals and the description thereof is omitted. Feeding elements constituted by patch antennas 321 to 324 are arranged one at each end of the cross-shaped array of parasitic elements 430. When power is supplied from only the power feeding element 321, the power feeding element 3 in the passive element group is
The current flows only in the one-column parasitic element group connected from 21. Therefore, it operates as a Yagi-Uda antenna using the parasitic element row 430-1 connected from the feeding element 321 and the parasitic element 441 as a waveguide, and forms the main beam on the side opposite to the feeding element 321. Since the same operation is performed in the case of the other feeding elements 322 to 324, the present antenna operates as a small sector antenna having 4 beams. In particular, in this configuration, all parasitic elements are shared between two or more element arrays, so a sector with a Yagi-Uda antenna configuration, in which a conventional waveguide was prepared for each single feeding element, was used. Compared with the antenna, the size of the antenna can be significantly reduced.
Further, by forming the parasitic elements 430-1 and 430-2 in a rectangular shape that is long in the column direction which is the excitation direction, it is possible to reduce the mutual coupling amount between the columns that intersect at right angles. This makes it possible to prevent a decrease in antenna gain due to unnecessary radiation due to an unexpected current flowing in the orthogonal columns when the feeding elements in one column are excited. In other words, a patch antenna is adopted by this configuration, four beams are provided by one structure, and an antenna gain reduction can be suppressed by preventing an electric current from being carried on an unexpected element. A beam antenna is realized.
【００１３】図７（ｂ）は図７（ａ）のマルチビームア
ンテナ構造（図６に示す第五の実施例の構造）における
ビーム形状を計算したものであり、θ＝６０°の場合の
電界成分Ｅ(θ)の円錐面パターンをシミュレーションに
より求めた結果である。＃１のパターンは給電素子３２
１にだけ給電を行った場合のパターン、同様に＃２,＃
３,＃４のパターンはそれぞれ給電素子３２２，３２
３，３２４にだけ給電を行なった場合のパターンであ
る。サイドローブ、Ｆ／Ｂ比とも良好な特性が得られる
ことから、給電の切換えによってパターンの切換えが可
能であることが分かり、本構成の有効性が確認できる。FIG. 7B shows the beam shape calculated in the multi-beam antenna structure of FIG. 7A (the structure of the fifth embodiment shown in FIG. 6), and the electric field in the case of θ = 60 °. It is the result of obtaining the conical surface pattern of the component E (θ) by simulation. The pattern of # 1 is the feeding element 32
The pattern when power is supplied only to 1, likewise # 2, #
The patterns of 3 and # 4 are feeding elements 322 and 32, respectively.
This is a pattern when power is supplied only to 3,324. Since the side lobes and the F / B ratio have good characteristics, it is understood that the pattern can be switched by switching the power supply, and the effectiveness of this configuration can be confirmed.
【００１４】図８は、本発明の実施の形態であるマルチ
ビームアンテナの第六の例を示す図であって、請求項２
に係わる。図中、同一部分は同一符号を付してその説明
を省略する。図の構成は第五の例で示したマルチビーム
アンテナの中央の導波器４４１をモノポールアンテナ４
４２に交換したものである。第五の例と同様な動作をす
るものの、共用素子をモノポールアンテナとしたことに
よって、共用素子の小型化を実現する。全素子をモノポ
ールアンテナとせず、共用素子だけモノポールアンテナ
にすることによって共用素子のスペースを縮小すること
ができる。また他の無給電素子が長方形型をしているた
め、前述と同様の理由で列間の相互結合量が抑制されて
いる。以上のように、より小型化が可能な異なるアンテ
ナ素子の混在するマルチビームアンテナが実現される。FIG. 8 is a diagram showing a sixth example of the multi-beam antenna according to the embodiment of the present invention.
Involved in In the figure, the same parts are designated by the same reference numerals and the description thereof is omitted. In the configuration shown in the figure, the director 441 at the center of the multi-beam antenna shown in the fifth example is replaced by the monopole antenna 4
It was replaced with 42. Although the same operation as in the fifth example is performed, the shared element is downsized by using a monopole antenna as the shared element. It is possible to reduce the space of the shared element by not using all the elements as the monopole antenna but using only the shared element as the monopole antenna. Further, since the other parasitic elements have a rectangular shape, the mutual coupling amount between the columns is suppressed for the same reason as described above. As described above, a multi-beam antenna in which different antenna elements that can be further downsized are mixed is realized.
【００１５】図９は、本発明の実施の形態であるマルチ
ビームアンテナの第七の例を示す図であって、請求項２
に係わる。図中、同一部分は同一符号を付してその説明
を省略する。図の構成は４３０の無給電素子群を構成す
る長方形パッチの無給電素子列３つを同一平面上で互い
に６０°の角度で交差させ、中央に４４３の六角形無給
電素子を配し、４３０を構成する無給電素子列の各両端
に３２１〜３２６の給電素子を構成したものである。給
電素子３２１のみより給電を行った場合、３２１を給電
素子、３２１から連なる４３０の１列の無給電素子列と
４４３の素子を導波器としたパッチ八木宇田アンテナと
して動作する。それによって、３２１の給電素子と反対
側に主ビームを形成する。他の給電素子３２２〜３２６
の場合も同様な動作をするため、本アンテナは６ビーム
を持つ小型セクタアンテナとして動作する。ここで４３
０の無給電素子を励振方向である列方向に長い長方形状
とすることによって、前述と同様に、直交する列間の相
互結合量を下げることが可能となる。これによって、一
つの列の給電素子をを励振した場合、交わる列に流れる
予期しない電流からの不要放射に起因するアンテナ利得
の低下を防ぐことができるため、６つのアンテナの導波
器を一体化しても一つ一つが八木宇田アンテナとして良
好に動作することができる。つまり、本構成によって、
直交または正対する素子列に限らず６０°の角度で交わ
る素子列間で無給電素子を共用することにより６つのビ
ームを持ち、予期しない素子に電流が乗ることを防ぐこ
とによりアンテナ利得低下が抑制可能で、大幅な小型化
が図られたマルチビームアンテナが実現される。FIG. 9 is a diagram showing a seventh example of the multi-beam antenna according to the embodiment of the present invention.
Involved in In the figure, the same parts are designated by the same reference numerals and the description thereof is omitted. In the configuration shown in the figure, three parasitic element rows of rectangular patches that form a parasitic element group of 430 intersect with each other at an angle of 60 ° on the same plane, and 443 hexagonal parasitic elements are arranged in the center. 321 to 326 are provided at both ends of the parasitic element array constituting the above. When the power is supplied only from the power feeding element 321, the antenna operates as a patch Yagi-Uda antenna in which 321 is a power feeding element, one row of parasitic elements 430 connected from 321 and 443 elements are waveguides. Thereby, the main beam is formed on the side opposite to the feeding element 321. Other power feeding elements 322 to 326
In this case, since the same operation is performed, this antenna operates as a small sector antenna having 6 beams. Where 43
By forming the parasitic element of 0 into a rectangular shape which is long in the column direction which is the excitation direction, it is possible to reduce the mutual coupling amount between the orthogonal columns, as described above. As a result, when the feed elements in one row are excited, it is possible to prevent the antenna gain from being lowered due to unnecessary radiation from an unexpected current flowing in the intersecting rows. Therefore, the directors of the six antennas are integrated. However, each one can work well as a Yagi-Uda antenna. In other words, with this configuration,
Not only the element rows that are orthogonal or facing each other but also the element rows that intersect at an angle of 60 ° have six beams by sharing a parasitic element, and the antenna gain reduction is suppressed by preventing current from flowing on unexpected elements. It is possible to realize a multi-beam antenna that is significantly downsized.
【００１６】図１０は、本発明の実施の形態であるマル
チビームアンテナの第八の例を示す図であって、請求項
２に係わる。図中、同一部分は同一符号を付してその説
明を省略する。４５０の無給電素子群は４３５〜４３
７,・・・の長方形パッチと４４４、４４５，・・・の
正方形パッチにより構成され、給電素子群３１１と３１
３を両端に持つ２つの素子列と、給電素子群３１２と３
１４を両端に持つ二つの素子列を形成する。３１１の２
素子を同時に、等位相等振幅で励振することによって、
３１１の２素子から続く並行する２列が同時に励振され
るため、第五の例と同一アンテナサイズで利得向上を実
現する。３１２，３１３，３１４それぞれの一対の給電
素子も同様に給電を行う。それによって、１列の長さを
増やさずに利得向上が可能となるため、高い利得が要求
される場合でもアンテナサイズの増大を低減し、４ビー
ムを切換可能なマルチビームアンテナが実現される。FIG. 10 is a diagram showing an eighth example of the multi-beam antenna according to the embodiment of the present invention and relates to claim 2. In the figure, the same parts are designated by the same reference numerals and the description thereof is omitted. The parasitic element group of 450 is 435-43
.. and rectangular patches 444, 445, ..
Two element rows having 3 at both ends, and the feeding element groups 312 and 3
Two element rows having 14 at both ends are formed. 311 of 2
By exciting the elements simultaneously with equal phase and amplitude,
Since the two parallel rows continuing from the two elements 311 are excited at the same time, the gain improvement is realized with the same antenna size as the fifth example. Similarly, the pair of power feeding elements 312, 313, and 314 also feed power. As a result, the gain can be improved without increasing the length of one row, so that the increase in antenna size can be suppressed even when high gain is required, and a multi-beam antenna capable of switching four beams can be realized.
【００１７】図１１は、本発明の実施の形態であるマル
チビームアンテナの第九の例を示す図であって、請求項
１に係わる。図中、同一部分は同一符号を付してその説
明を省略する。図の構成は第三の例で示された２ビーム
を有するマルチビームアンテナの中央の無給電素子を、
４４６の可変リアクタンス付きの素子に変えたものであ
る。すなわち、４４６の無給電素子のリアクタンス成分
を変えることによって、４３０の無給電素子群（導波器
群）の電流分布を変えることが可能となり、それによっ
て放射パターン及びアンテナ利得を変えることができ
る。それによって、２ビームの切換えが可能でかつパタ
ーン・利得を制御可能な、マルチビームアンテナが実現
される。FIG. 11 is a diagram showing a ninth example of the multi-beam antenna according to the embodiment of the present invention and relates to claim 1. In the figure, the same parts are designated by the same reference numerals and the description thereof is omitted. In the configuration shown in the figure, the parasitic element at the center of the multi-beam antenna having two beams shown in the third example is
This is a modification of the element with variable reactance 446. That is, it is possible to change the current distribution of the parasitic element group (waveguide group) of 430 by changing the reactance component of the parasitic element of 446, thereby changing the radiation pattern and the antenna gain. As a result, a multi-beam antenna that can switch two beams and control the pattern and gain is realized.
【００１８】図１２は、本発明の実施の形態であるマル
チビームアンテナの第十の例を示す図であって、請求項
４に係わる。図中、同一部分は同一符号を付してその説
明を省略する。図の構成は第四の例で示された４ビーム
を有するマルチビームアンテナの給電素子の導波器と反
対側に、給電素子よりも電気長が大きな無給電素子（反
射器）４３９を取り付けたものである。これによって、
Ｆ／Ｂ比を改善すると共に、前方への利得を高めること
ができる。よって、４ビームの切換えが可能で、反射器
による利得向上を図ったマルチビームアンテナが実現さ
れる。この例において、ビームの前方に配置した反射器
は、ビームは誘電体基板１から離れる方向に打ち上げら
れ、給電素子から離れた位置に配置されていることから
アンテナ利得の低下の影響は少ない。FIG. 12 is a diagram showing a tenth example of the multi-beam antenna according to the embodiment of the present invention and relates to claim 4. In the figure, the same parts are designated by the same reference numerals and the description thereof is omitted. In the configuration shown in the figure, a parasitic element (reflector) 439 having an electric length larger than that of the feeding element is attached to the opposite side of the director of the feeding element of the multi-beam antenna having four beams shown in the fourth example. It is a thing. by this,
It is possible to improve the F / B ratio and increase the forward gain. Therefore, it is possible to switch four beams, and a multi-beam antenna in which the gain is improved by the reflector is realized. In this example, the reflector disposed in front of the beam is launched in a direction away from the dielectric substrate 1 and is disposed at a position away from the feeding element, so that the antenna gain is less affected.
【００１９】図１３は本発明の実施の形態であるマルチ
ビームアンテナの第十一の例を示す図であって、請求項
３に係わる。５は円形の導体平板であって、５に４６０
のスロットアンテナの無給電素子群が構成され、４６０
の無給電素子群を構成する素子列３つを同一平面上に互
いに６０°の角度で交差させ、中央に４４７の円形スロ
ットアンテナである無給電素子を配し、４６０を構成す
る無給電素子列の各両端に３３１〜３３６の給電スロッ
トアンテナ素子を構成したものである。４４７を除い
て、列ごとに励振方向は全て統一されている。給電素子
の３３１のみより給電を行った場合、３３１を給電素
子、３３１から連なる４６０の１列の無給電素子列と４
４７の無給電素子を導波器としたスロット八木宇田アン
テナとして動作する。それによって、３３１の給電素子
と反対側に主ビームを形成する。他の給電素子３３２〜
３３６の場合も同様な動作をするため、本アンテナは６
ビームを持つ小型セクタアンテナとして動作する。ここ
で４４７の無給電素子を励振方向の自由度の高い円形ス
ロットとすることによって素子列を中心で分断すること
なく６０°の角度で交わる素子列を共存させることが可
能となる。また、４６０を構成する無給電素子は方形ス
ロットアンテナ素子であり励振方向が限られるため、一
つの列の給電素子を励振したものである場合、交わる列
に予期しない電流が流れにくいため、６つのアンテナの
導波器を一体化しても一つ一つがスロット八木宇田アン
テナとして良好に動作することができる。また、全ての
無給電素子は２列以上の八木宇田アンテナに共用されて
いるために多数の無給電素子数が削減されており、大幅
なアンテナサイズ小型化が図られている。つまり、本構
成によって、６０°の角度で交わる素子列間で無給電素
子を共用することにより６つのビームを持ち、大幅な小
型化が図られたマルチビームアンテナが実現される。FIG. 13 is a diagram showing an eleventh example of the multi-beam antenna according to the embodiment of the present invention, and relates to claim 3. 5 is a circular conductor flat plate, and 5 to 460
The passive element group of the slot antenna of
Parasitic element array 460, in which three element rows forming the parasitic element group of No. 4 intersect each other on the same plane at an angle of 60 °, and a parasitic element which is a circular slot antenna of 447 is arranged in the center. The feeding slot antenna elements 331 to 336 are formed at both ends of each. Except for 447, the excitation directions are all uniform for each row. When power is supplied only from the power feeding element 331, 331 is a power feeding element and 331 is one row of non-power feeding element rows of 460.
It operates as a slot Yagi-Uda antenna using 47 parasitic elements as a director. Thereby, the main beam is formed on the side opposite to the feeding element 331. Other feeding elements 332 to
Since the same operation is performed in the case of 336, this antenna has 6
Operates as a small sector antenna with a beam. Here, by forming the parasitic element 447 into a circular slot having a high degree of freedom in the excitation direction, it becomes possible to coexist element rows intersecting at an angle of 60 ° without dividing the element row at the center. Further, since the parasitic element forming 460 is a rectangular slot antenna element and its excitation direction is limited, when the feeding element of one row is excited, unexpected current does not easily flow in the intersecting rows, so that the Even if the antenna directors are integrated, each one can operate well as a slot Yagi-Uda antenna. Moreover, since all the parasitic elements are shared by two or more rows of Yagi-Uda antennas, the number of parasitic elements is reduced, and the antenna size is greatly reduced. That is, with this configuration, a multi-beam antenna having six beams by sharing a parasitic element between the element rows intersecting at an angle of 60 ° and achieving a significant downsizing is realized.
【００２０】図１４は本発明の実施の形態の第十二の例
を示す図であって請求項５に係わる。図中、同一部分は
同一符号を付してその説明を省略する。図の構成は第三
の例で示された２ビームを有するマルチビームアンテナ
の両方の給電素子を３５１−３５２の給電／終端切換え
可能で可変終端インピーダンスＺL付きの素子に換えた
ものである。給電素子の給電端子にスイッチＳＷが接続
され、給電端子を給電、開放、短絡、終端の何
れかの状態に切換えが可能となっている。本アンテナは
進行波アンテナであるため、３５１の給電点にのみ給電
した場合、導波器（無給電素子群）４２０を伝送路とし
て考えることができるので、導波器を伝わって給電点か
ら導波器の方向にビームを形成する。しかし対向する給
電素子３５２により不連続がもたらされるので、そこで
反射が生じるため、導波器４２０から給電素子３５１の
方向に逆に伝わる電磁波が生じる。そこでもう一方の終
端条件可変素子インピーダンスＺLの制御により反射す
る電磁波のレベルを変えることができる。それによって
アンテナの電流分布を大きく変える事が可能となるた
め、終端インピーダンスの制御によって、大きくビーム
形状を変えることができる。逆に３５２の素子を給電、
３５１を終端とすると逆向きにビームを形成する。それ
によって、ビーム形状の切換が可能なマルチビームアン
テナが実現される。FIG. 14 is a diagram showing a twelfth example of the embodiment of the present invention and relates to claim 5. In the figure, the same parts are designated by the same reference numerals and the description thereof is omitted. In the configuration shown in the figure, both feeding elements of the multi-beam antenna having two beams shown in the third example are replaced with elements 351-352 capable of switching feeding / termination and having a variable termination impedance Z L. The switch SW is connected to the power supply terminal of the power supply element, and the power supply terminal can be switched to any one of the power supply, open, short circuit, and termination states. Since this antenna is a traveling wave antenna, when power is fed only to the feeding point of 351, the director (parasitic element group) 420 can be considered as a transmission path. Form a beam in the direction of the wave vessel. However, since the feeding elements 352 facing each other cause discontinuity, reflection occurs there, and thus an electromagnetic wave reversely transmitted from the director 420 to the feeding element 351 is generated. Therefore it is possible to change the level of the electromagnetic wave reflected by the control of the other terminal condition variable element impedance Z L. As a result, the current distribution of the antenna can be greatly changed, so that the beam shape can be largely changed by controlling the termination impedance. On the contrary, power the element of 352,
When 351 ends, a beam is formed in the opposite direction. Thereby, a multi-beam antenna whose beam shapes can be switched is realized.
【００２１】図１５は本発明の実施の形態の第十三の例
を示す図であって、請求項５に係わる。図中、同一部分
は同一符号を付してその説明を省略する。図の構成は第
七の実施例の給電素子全てを、終端と給電を切換可能な
給電素子３５１〜３５６に換えたものである。給電素子
の３５１のみより給電を行った場合、３５１を給電素
子、３５１から連なる４３０の一列の無給電素子列と４
４３の素子を導波器としたパッチ八木宇田アンテナとし
て動作し、それによって、３５１の給電素子と反対側に
主ビームを形成する。しかし、対向する給電素子３５４
からの反射によってＦ／Ｂ比が低下する。また交差する
素子列にも電流が流れ、放射を生じるためビームパター
ンが乱れる。その場合、３５２〜３５６の終端インピー
ダンスを換えることによってビームパターンへの悪影響
を低減したり、アンテナ全体の電流分布を変えて利得を
向上させることが可能である。給電点を３２２〜３２６
に変えた場合も同様に制御が可能である。すなわち、本
構成によって、複数の交わる素子列間で無給電素子を共
有し、給電素子の終端条件を変える事が可能な構成とす
ることにより不要放射が抑えられ、大幅な小型化が図ら
れた６つのビームを持つマルチビームアンテナが実現さ
れる。FIG. 15 is a diagram showing a thirteenth example of the embodiment of the present invention and relates to claim 5. In the figure, the same parts are designated by the same reference numerals and the description thereof is omitted. In the configuration shown in the figure, all of the power feeding elements of the seventh embodiment are replaced with power feeding elements 351 to 356 capable of switching the terminal and the power feeding. When power is supplied only from the power feeding element 351, the power feeding element is 351 and one row of the passive element row 430 connected from 351 is connected to the power feeding element 351.
It operates as a patch Yagi-Uda antenna using the element of 43 as a director, thereby forming the main beam on the side opposite to the feeding element of 351. However, the opposing power feeding element 354
The F / B ratio decreases due to the reflection from. In addition, a current also flows through the intersecting element rows, causing radiation, which disturbs the beam pattern. In that case, it is possible to reduce the adverse effect on the beam pattern by changing the terminating impedances of 352 to 356, or change the current distribution of the entire antenna to improve the gain. 322 to 326 power feeding points
Even if it is changed to, control can be performed in the same manner. That is, according to this configuration, the parasitic element is shared between a plurality of intersecting element rows, and the terminating condition of the feeding element can be changed, so that unnecessary radiation is suppressed and the size is greatly reduced. A multi-beam antenna with 6 beams is realized.
【００２２】[0022]
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、ビー
ム数の増加によるアンテナサイズの増大が小さく小型で
簡易構成の、給電点切換型マルチビームアンテナを提供
することができる。従来技術では給電点切換型マルチビ
ームアンテナを実現するために、一般的にビーム数の分
だけ個別にアンテナを用意し給電点を切換える方法がと
られ、小型化の手法として複数のアレーアンテナのうち
一部の素子の共用化が図られていたが、アンテナを構成
する大部分の素子は共用化されなかったため、ビーム数
増加や所要利得増加によるアンテナサイズの大型化が避
けられなかった。As described above, according to the present invention, it is possible to provide a feeding point switching type multi-beam antenna which is small in size and has a simple structure, in which an increase in the size of the antenna due to an increase in the number of beams is small. In the prior art, in order to realize a feeding point switching type multi-beam antenna, generally, a method of preparing antennas individually for the number of beams and switching feeding points is adopted. Although some elements were shared, most of the elements that compose the antenna were not shared, so it was unavoidable to increase the antenna size by increasing the number of beams and increasing the required gain.
【００２３】請求項１の発明によれば、１素子の給電素
子と該給電素子よりも電気長の小さい無給電素子からな
るアンテナ素子列を２つ以上具備し、該アンテナ素子列
は給電素子を始点とした半直線上に全ての無給電素子を
有するアンテナ素子列であって、該半直線全てが、他の
何れかの半直線に完全に包含されることなく交差、ある
いは重なるように配置され、全ての素子列は少なくとも
１素子の無給電素子が他の素子列との間で共用すること
を最も主要な特徴とする。すなわち、給電素子を始点と
し、給電素子より電気長の小さな無給電素子を列状に配
置し、複数の素子列の間で無給電素子を共用することに
よって、複数の八木宇田アンテナを比較的少ない素子数
で構成することができる。それによって、それぞれの八
木宇田アンテナで異なる指向性を持たせれば、一つの構
成で素子列の数だけビームを持つアンテナを小型に実現
することが可能となる。その結果、ビーム数の分だけ独
立したアンテナを用意した場合と比べ大幅に小型化が可
能な、給電点切換型マルチビームアンテナが実現され
る。According to the first aspect of the present invention, there are provided two or more antenna element arrays each of which includes one feeding element and a parasitic element having an electric length smaller than that of the feeding element. An antenna element array having all parasitic elements on the starting half line, and all the half lines are arranged so as to intersect or overlap without being completely included in any other half line. The main feature of all the element arrays is that at least one parasitic element is shared with other element arrays. That is, starting from the feeding element, arranging the parasitic elements having an electric length smaller than that of the feeding element in a row, and sharing the parasitic element among a plurality of element rows, the number of Yagi-Uda antennas is relatively small. It can be configured by the number of elements. As a result, if the Yagi-Uda antennas have different directivities, it is possible to realize a compact antenna having as many beams as the number of element rows in one configuration. As a result, a feed point switching type multi-beam antenna can be realized, which can be significantly downsized as compared with the case where independent antennas are prepared for the number of beams.
【００２４】請求項２又は３の発明によれば、アンテナ
素子列の交点にある共用の素子については励振方向に自
由度を与え、給電素子と素子列の交点にない無給電素子
の一部か全ての素子について、素子形状または素子種類
によって励振方向を制限することによって、交差する列
の間でアイソレーションを高めることができる。それに
よって、他の列に電流が乗ることによるビーム割れや、
利得低下を防ぐことが可能となる。従って、無給電素子
を共用してもアンテナ素子列間のアイソレーションの高
い、給電点切換型マルチビームアンテナが実現される。According to the second or third aspect of the present invention, the shared element at the intersection of the antenna element rows is provided with a degree of freedom in the excitation direction, and it is a part of the parasitic element not at the intersection of the feeding element and the element row. By limiting the excitation direction for all the elements depending on the element shape or the element type, it is possible to improve the isolation between the intersecting rows. As a result, beam breakage due to current flowing on other columns,
It is possible to prevent a decrease in gain. Therefore, it is possible to realize a feed point switching type multi-beam antenna having high isolation between antenna element rows even if the parasitic element is shared.
【００２５】請求項４の発明によれば、給電素子よりも
電気長の大きな無給電素子を具備することにより、該無
給電素子を給電素子の導波器と反対側に隣接することに
よって、アンテナ利得を向上させることが可能となる。
従って、同じ利得を達成するために必要な導波器数が減
るため、より小型な給電点切換型マルチビームアンテナ
が実現される。According to the fourth aspect of the present invention, by providing the parasitic element having an electric length larger than that of the feeding element, the parasitic element is adjacent to the feeding element on the opposite side to the director, and thus the antenna is provided. It is possible to improve the gain.
Therefore, since the number of directors required to achieve the same gain is reduced, a smaller feed point switching type multi-beam antenna is realized.
【００２６】請求項５の発明によれば、給電素子のうち
何れかが終端手段を具備することにより、不要放射を抑
制もしくはパターンを変化させる事が可能となる。した
がって、導波素子数を増やさずＦ／Ｂ比を改善もしく
は、アンテナ利得を向上させることが可能な給電点切換
型マルチビームアンテナが実現される。According to the invention of claim 5, any one of the feeding elements is provided with the terminating means, whereby it becomes possible to suppress unnecessary radiation or change the pattern. Therefore, a feed point switching type multi-beam antenna that can improve the F / B ratio or the antenna gain without increasing the number of waveguide elements is realized.
【００２７】以上説明したように、本発明は八木宇田ア
ンテナの大部分を占める導波器を共用化することによっ
て、ビーム数の増加によるアンテナサイズの増大が小さ
く小型で簡易構成の、給電点切換型マルチビームアンテ
ナを実現することができる。As described above, according to the present invention, by sharing the director that occupies most of the Yagi-Uda antenna, the antenna size does not increase due to the increase in the number of beams, the size is small, and the feed point switching is simple. Type multi-beam antenna can be realized.
【図１】本発明の第一の実施形態におけるマルチビーム
アンテナの構成図。FIG. 1 is a configuration diagram of a multi-beam antenna according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第二の実施形態におけるマルチビーム
アンテナの構成図。FIG. 2 is a configuration diagram of a multi-beam antenna according to a second embodiment of the present invention.
【図３】本発明の第二の実施形態におけるマルチビーム
アンテナの動作原理を説明するための図。FIG. 3 is a diagram for explaining the operation principle of the multi-beam antenna according to the second embodiment of the present invention.
【図４】本発明の第三の実施形態におけるマルチビーム
アンテナの構成図。FIG. 4 is a configuration diagram of a multi-beam antenna according to a third embodiment of the present invention.
【図５】本発明の第四の実施形態におけるマルチビーム
アンテナの構成図。FIG. 5 is a configuration diagram of a multi-beam antenna according to a fourth embodiment of the present invention.
【図６】本発明の第五の実施形態におけるマルチビーム
アンテナの構成図。FIG. 6 is a configuration diagram of a multi-beam antenna according to a fifth embodiment of the present invention.
【図７】本発明の第五の実施形態におけるマルチビーム
アンテナの指向性パターンを説明するための図。FIG. 7 is a diagram for explaining a directivity pattern of a multi-beam antenna according to a fifth embodiment of the present invention.
【図８】本発明の第六の実施形態におけるマルチビーム
アンテナの構成図。FIG. 8 is a configuration diagram of a multi-beam antenna according to a sixth embodiment of the present invention.
【図９】本発明の第七の実施形態におけるマルチビーム
アンテナの構成図。FIG. 9 is a configuration diagram of a multi-beam antenna according to a seventh embodiment of the present invention.
【図１０】本発明の第八の実施形態におけるマルチビー
ムアンテナの構成図。FIG. 10 is a configuration diagram of a multi-beam antenna according to an eighth embodiment of the present invention.
【図１１】本発明の第九の実施形態におけるマルチビー
ムアンテナの構成図。FIG. 11 is a configuration diagram of a multi-beam antenna according to a ninth embodiment of the present invention.
【図１２】本発明の第十の実施形態におけるマルチビー
ムアンテナの構成図。FIG. 12 is a configuration diagram of a multi-beam antenna according to a tenth embodiment of the present invention.
【図１３】本発明の第十一の実施形態におけるマルチビ
ームアンテナの構成図。FIG. 13 is a configuration diagram of a multi-beam antenna according to an eleventh embodiment of the present invention.
【図１４】本発明の第十二の実施形態におけるマルチビ
ームアンテナの構成図。FIG. 14 is a configuration diagram of a multi-beam antenna according to a twelfth embodiment of the present invention.
【図１５】本発明の第十三の実施形態におけるマルチビ
ームアンテナの構成図。FIG. 15 is a configuration diagram of a multi-beam antenna according to a thirteenth embodiment of the present invention.
【図１６】従来のセクタアンテナの第一の例を示す構成
図。FIG. 16 is a configuration diagram showing a first example of a conventional sector antenna.
【図１７】従来のセクタアンテナの第二の例を示す構成
図。FIG. 17 is a configuration diagram showing a second example of a conventional sector antenna.
【図１８】従来のセクタアンテナの第三の例を示す構成
図。FIG. 18 is a configuration diagram showing a third example of a conventional sector antenna.
１・・・誘電体基板、２・・・グランド、３１１〜３１
３，３２１〜３２６，３３１〜３３６・・・給電素子、
３５１〜３５６・・・終端／給電切換式可変終端インピ
ーダンス付き素子、４１１〜４１３,４３５〜４３７,４
３９,４４１〜４４７・・・無給電素子、４１０，４２
０，４３０，４６０・・・無給電素子群、５・・・導体
平板1 ... Dielectric substrate, 2 ... Ground, 311 to 31 1.
3, 321 to 326, 331 to 336 ... Feeding element,
351 to 356 ... Elements with variable termination impedance, terminating / feeding switching type, 411 to 413, 435 to 437, 4
39,441-447 ... Parasitic element, 410, 42
0,430,460 ... Parasitic element group, 5 ... Conductor flat plate
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉良 文夫 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 堀 俊和 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 Ｆターム(参考） 5J021 AA02 AA10 AB05 AB06 CA06 DB04 FA31 GA02 HA02 HA05 HA10 5J045 AA05 AA28 AB05 DA06 DA10 EA07 FA01 HA06 NA01 NA07 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Fumio Kira 2-3-1, Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo Inside Telegraph and Telephone Corporation (72) Inventor Toshikazu Hori 2-3-1, Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo Inside Telegraph and Telephone Corporation F-term (reference) 5J021 AA02 AA10 AB05 AB06 CA06 DB04 FA31 GA02 HA02 HA05 HA10 5J045 AA05 AA28 AB05 DA06 DA10 EA07 FA01 HA06 NA01 NA07
Claims (5)
（Ｎ：自然数）の該給電素子よりも電気長の小さな無給
電素子からなるアンテナ素子列を２つ以上具備し、該ア
ンテナ素子列は給電素子を始点とした半直線上に全ての
無給電素子を有する素子列であって、該半直線全てが、
他の何れかの半直線に完全に包含されること無く交差、
もしくは重なるように配置され、全ての素子列は少なく
とも１素子の無給電素子が他の素子列との間で共用する
ことを特徴とするマルチビームアンテナ。1. An antenna element array comprising at least one feeding element and two or more antenna element rows consisting of N elements (N: natural number) and parasitic elements having an electric length smaller than that of the feeding element. An element row having all parasitic elements on a half line starting from a feeding element, and all the half lines are
Intersects without being completely included in any other half line,
Alternatively, the multi-beam antenna is arranged so as to be overlapped with each other, and all the element rows have at least one parasitic element shared with other element rows.
おいて、 前記給電素子と前記無給電素子の全てがパッチアンテナ
であって、給電素子または無給電素子のうち一部か全て
の素子において、素子の属する前記素子列の励振方向と
直交する方向の素子幅が、励振方向の素子幅よりも短い
アンテナ素子であることを特徴とするマルチビームアン
テナ。2. The multi-beam antenna according to claim 1, wherein all of the feeding element and the parasitic element are patch antennas, and some or all of the feeding element and the parasitic element are elements. A multi-beam antenna, wherein an element width in a direction orthogonal to the excitation direction of the element row to which the element belongs belongs is shorter than an element width in the excitation direction.
アンテナにおいて、前記給電素子と前記無給電素子の全
てがスロットアンテナであって、前記アンテナ素子列が
交差する点にある共用する無給電素子が円形スロットま
たはクロススロットアンテナであることを特徴とするマ
ルチビームアンテナ。3. The multi-beam antenna according to claim 1, wherein all of the feeding element and the parasitic element are slot antennas, and a common parasitic element is provided at the intersection of the antenna element rows. A multi-beam antenna characterized in that the element is a circular slot or cross slot antenna.
チビームアンテナにおいて、 前記アンテナ素子列が給電素子よりも電気長の小さな無
給電素子に加えて給電素子よりも電気長の大きな無給電
素子を有し、電気長の大きな無給電素子は給電素子から
見て電気長の小さな無給電素子の反対側に配置されるア
ンテナ素子列であることを特徴とするマルチビームアン
テナ。4. The multi-beam antenna according to any one of claims 1 to 3, wherein the antenna element array has a larger electric length than the feeding element in addition to the parasitic element having an electric length smaller than that of the feeding element. A multi-beam antenna having a parasitic element, wherein the parasitic element having a large electric length is an antenna element array arranged on the opposite side of the parasitic element having a small electric length when viewed from the feeding element.
チビームアンテナにおいて、 前記給電素子のうち何れかまたは全ての給電素子が、給
電端子に接続・解放可能な終端手段を具備することを特
徴とするマルチビームアンテナ。5. The multi-beam antenna according to any one of claims 1 to 4, wherein any or all of the feeding elements of the feeding elements are provided with terminating means that can be connected to and released from a feeding terminal. A multi-beam antenna characterized by the above.
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