JP2003309417A - 多周波共用ダイポールアンテナ装置 - Google Patents
多周波共用ダイポールアンテナ装置Info
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Abstract
化ができるとともに、多数の周波数帯を共用でき、単数
または複数の特定周波数帯が広帯域化される。 【解決手段】 誘電体基板11の一方の面に、第1の周
波数f1に共振する第1のダイポール素子12a,12
bを形成し、該第1のダイポール素子の内に、該素子に
設けられた切り込み16により、第2の周波数f2(f2
>f1)に共振する第2のダイポール素子13a,13
bを形成し、以下同様に、第3、‥‥、第nのダイポー
ル素子を形成するとともに、前記第1、第2、第3、‥
‥‥、第nのダイポール素子は、各周波数帯を広帯域化
するため、それぞれ共通の中央給電点20から遠ざかる
につれて、幅が徐々に大きくなるようなほぼ台形状に形
成され、かつ前記中央給電点20を介して、前記誘電体
基板11の他方の面に形成される共通の一方の給電線路
15aと、給電線路15bとに接続される。
Description
式における基地局アンテナ装置に関し、特に、複数周波
数帯で、共用特性及び広帯域特性が要求される多周波共
用ダイポールアンテナ装置に関する。
ンテナ装置について、携帯自動車電話などに使用される
陸上移動通信には、0.8GHz帯、1.5GHz帯及
び2GHz帯の3周波数が割り当てられている。前記各
周波数帯に使用される従来のダイポールアンテナ装置に
ついては、例えば、図7及び図8に示すものがある。
アンテナ装置100は、多周波数、すなわち3周波数帯
を共用するため、まず、誘電体基板101の両面に任意
の幅を有する金属箔からなる、第1の周波数f1に共振
する第1のダイポール102として、長方形状の第1の
ダイポール素子102a(表面側),102b(裏面
側)をそれぞれ形成する。次いで、該第1のダイポール
素子102a,102b内に切り込みにより、第2の周
波数f2(f2>f1)に共振する第2のダイポール10
3として、長方形状の第2のダイポール素子103a,
103bを設け、該第2のダイポール素子103a,1
03b内に切り込みにより、第3の周波数f3(f3>
f2)に共振する第3のダイポール104として、長方
形状の第3のダイポール素子104a,104bを設け
ている。そして、前記第1,第2及び第3のダイポール
102,103,104は、共通の中央給電点105を
介して、共通の給電線路106a,106bに接続され
ている。107は、前記給電線路106aに接続される
接地部である。
ポールアンテナ装置200は、多周波数、すなわち3周
波数帯を共用するため、図7とほぼ同様に、誘電体基板
201の両面に任意の幅を有する金属箔からなる第1,
第2のダイポール202,203として、第1,第2の
周波数f1,f2(f2>f1)にそれぞれ共振する、ほ
ぼ長方形状及び長方形状のダイポール素子202a,2
02b;203a,203bが、ほぼ中央の給電点20
5を介して給電線路206a,206bに接続されてい
る。207は、前記給電線路106aに接続される接地
部107である。
202,203に、前記第1,第2の周波数f1,f2
と異なる第3の周波数f3(f3>f2)で共振して電
波を放射させるため、電波放射方向である前方に、前記
ダイポール素子202a,202b;203a,203
bの中心軸上に、かつ該ダイポール素子202a,20
2b;203a,203bに平行して、前記第3の周波
数f3に適する長さを有する無給電素子208を配設し
ている。
前記多周波共用ダイポールアンテナ装置100にあって
は、多周波数を共用にすればするほど、長方形状のダイ
ポール素子102a,102b;103a,103bの
幅が細くなり、前記第3の周波数f3で広帯域特性が得
られず、それを補うため該ダイポール素子104a,1
04bに、例えば、電波放射方向である中心軸上の面
に、該ダイポール素子104a,104bに平行して、
無給電素子を設けると、他の周波数帯に影響を及ぼし整
合をとるのが、非常に困難である問題点があった。
装置200にあっては、前記第3の周波数f3は、前記
無給電素子208により共振させているので、広帯域特
性が得られないという間題点があった。
その目的は前記問題点を解消し、使用される周波数帯が
増しても、小型で簡素化できるとともに、多数の周波数
帯が共用でき、かつ単数または複数の特定周波数帯が広
帯域化される多周波共用ダイポールアンテナ装置を提供
することにある。
の本発明の多周波共用ダイポールアンテナ装置の構成
は、複数n(nは、2より大きい正の整数)の周波数帯
を1個のダイポール素子の大きさで共用するために、誘
電体基板の一方の面に任意の幅を有する金属箔、又は任
意の幅を有する金属平板からなる第1の周波数f1に共
振する第1のダイポール素子と、該第1のダイポール素
子内に設けられ、切り込みにより形成される第2の周波
数f2(f2>f1)に共振する第2のダイポール素子
と、該第2のダイポール素子内に設けられ、切り込みに
より形成される第3の周波数f3(f3>f2)に共振す
る第3のダイポール素子と、以下同様に、第n−1のダ
イポール素子内に設けられ、切り込みにより形成される
第nの周波数fn(fn>fn −1)に共振する第nの
ダイポール素子とを形成するとともに、それぞれ共通の
中央給電点を介して、共通の給電線路に接続される多周
波共用ダイポールアンテナ装置であって、次のとおりで
ある。
イポール素子は、各周波数帯を広帯域化するため、前記
中央給電点から遠ざかるにつれて、前記幅が徐々に大き
くなるような輪郭がほぼ台形状に形成される多周波共用
ダイポールアンテナ装置である。
の底辺に平行な線とにより形成される等脚台形状、又は
頂角が異なる二等辺三角形の底辺と、その底辺に平行な
線とにより形成される、2個の等脚台形を組み合わせた
六角形からなり、ほぼ台形状に形成される多周波共用ダ
イポールアンテナ装置である。
イポール素子のうち、単数または複数の特定された前記
ダイポール素子のそれぞれの周波数帯をさらに広帯域化
するため、前記特定されたダイポール素子のそれぞれ
の、電波放射方向である前方、左側、右側、又は左右両
側のいずれかの面に、該特定されたダイポール素子のそ
れぞれの周波数帯に適する長さ及び幅を有する無給電素
子が、該特定されたダイポール素子のそれぞれに平行に
配設される多周波共用ダイポールアンテナ装置である。
の指向特性の偏りを補正するため、該特定されたダイポ
ール素子のそれぞれの前記無給電素子が、該特定された
ダイポール素子のそれぞれの左右両側の面に、ほぼ対称
的に配設される多周波共用ダイポールアンテナ装置であ
る。
回路、不平衡回路のマイクロスロリッブ線路又はバラン
により構成される多周波共用ダイポールアンテナ装置で
ある。
角反射板に装着される多周波共用ダイポールアンテナ装
置である。
置は、以上のように構成されているので、複数の周波数
帯を広帯域に共振させるている。すなわち、誘電体基板
の一方の面に任意の幅を有する金属箔、又は任意の幅を
有する金属平板に、所望の多周波数帯のうち最も周波数
の低い第1の周波数f1を共振させるため、該周波数f
1の約1/2波長の長さと任意の幅を有する第1ダイポ
ール素子を形成する。次に周波数の低い第2の周波数f
2(f2>f1)を共振させるため、該周波数f2の約1
/2波長の長さと任意の幅を有する第2のダイポール素
子を、前記第1ダイポール素子内に、切り込みにより形
成する。
板に第3、‥‥‥、第nのダイポール素子を順次、形成
し、さらにそれぞれの前記ダイポール素子は、それぞれ
共通の中央給電点から遠ざかるにつれて、前記幅が徐々
に大きくなるような、輪郭がテーパ化するほぼ台形状に
形成することにより、部品点数が少なく小形な構造で、
多周波数帯を広帯域に共用できる多周波共用ダイポール
アンテナ装置を形成している。
するため、特定された前記ダイポール素子の電波放射方
向である中心軸上の前方、左側、右側、又は左右側のい
ずれかの面に、前記特定されたダイポール素子に平行し
て、前記特定の周波数帯のほぼ0.4波長の長さ及び任
意の幅を有する無給電素子を、該特定されたダイポール
素子から該特定の周波数帯のほぼ0.125波長だけ離
して配設する。
指向特性の偏りを補正するため、前記特定の周波数帯用
の該無給電素子を、前記特定されたダイポール素子が形
成される前記誘電体基板を挟んだ左右両側に、対称的に
配設する。
適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。図1及び図
2は、本発明の多周波共用ダイポールアンテナ装置の一
実施例を示す図であり、本実施例は、前記複数nが、n
=3の場合の3周波数共用のダイポールアンテナ装置に
ついて説明する。
た金属箔からなる0.8GHz帯、1.5GHz帯及び
2GHz帯(第1,第2,第3のダイポール素子)の3
周波共用のダイポールの構成を示す正面図、図2は、前
記ダイポールを構成するダイポール素子の輪郭の形状を
示す図、図3は、図1の3周波共用のダイポール素子の
電波放射方向である中心軸上の前方と、該ダイポール素
子の左右両側とに、それぞれ無給電素子が配設されたア
ンテナ装置の構成を示す斜視図である。図4は、図3の
同ダイポールアンテナ装置の周波数対反射減衰量特性図
である。
テナ装置10は、誘電体基板11の一方の面に、間に設
けられたスリット19を介して、中心線C1の両側に、
任意の幅を有する金属箔から形成された第1、第2及び
第3のダイポール12,13,14と、前記誘電体基板
11の両方の面に設けられ、前記第1、第2および第3
のダイポール12,13,14へ給電するための給電線
路15a(誘電体基板11の他方の面側),15b(一
方の面側)とからなる。
0の前記第1、第2及び第3のダイポール12,13,
14のそれぞれの一対のダイポール素子12a,12
b;13a,13b;14a,14bは、前記誘電体基
板11の前記中心線C1に対してそれぞれ直角方向で、
かつ該中心線C1の両側に形成される。
のダイポール12を構成するダイポール素子12a,1
2bは、その輪郭がそれぞれほぼ台形状で、第1の周波
数f 1(前記0.8GHz)に共振するように、その両
端間の距離を該周波数f1の波長λ1の約1/2にして
いる。
2のダイポール素子13a、13bは、前記第1のダイ
ポール素子12a,12bの内側に、それぞれほぼ
「コ」の字状に設けられた切り込み16により、その輪
郭がそれぞれほぼ台形状に形成され、前記第2の周波数
f2(f2>f1で、前記1.5GHz)に共振するよ
うに、その両端の距離を第2の周波数f2の波長λ2の
約1/2に形成している。
のダイポール素子14a、14bは、前記第2のダイポ
ール素子13a,13bの内側に、それぞれほぼ「コ」
の字状に設けられた切り込み17により、その輪郭がそ
れぞれ台形状に形成され、第3の周波数f3(f3>f
2で、、前記2GHz)に共振するように、その両端の
距離を前記第3の周波数f3の波長λ3の約1/2に形
成している。
第3のダイポール素子14a、14bについては、二等
辺三角形の底辺と、その底辺に平行な線とにより形成さ
れる等脚台形状に形成され、また、第1及び第2のダイ
ポール素子12a,12b;13a,13bについて
は、図2(a)に示すように、頂角が異なる2個の二等
辺三角形から形成される、2個の等脚台形18a,18
bを並べるように組み合わせた六角形18で、ほぼ台形
状又はほぼ等脚台形状に形成されている。
ポール素子12a,12b;13a,13b;14a、
14bのそれぞれの形状は、各周波数帯を広帯域化する
ため、それぞれ共通の中央給電点20から遠ざかるにつ
れて、前記幅が徐々に大きくなるような、ほぼ台形状に
形成され、その輪郭はテーパ化されている。また、前記
ほぼ台形状の代わりに、図2(b)に示すように、2個
の等脚台形18a,18bの組み合わせからなる前記六
角形18の輪郭に倣って、その輪郭を、前記それぞれ共
通の中央給電点20から遠ざかるにつれて、前記幅が徐
々に曲線形状を描いて大きくなるような形状に、形成し
てもよい。
2,13,14が形成された、前記誘電体基板11の一
方の面には、図1に示す下方部分に、前記中心線C1に
対して直角方向にアンテナ接地部21が形成されてお
り、該アンテナ接地部21から、前記中心線C1に対し
て直角方向の、前記第1、第2及び第3のダイポール1
2,13,14の中心線C2までの距離を、前記第2の
周波数f2の波長λ2の約1/4に形成している。同時
に、前記第1、第2及び第3のダイポール12,13,
14の共通部分で、前記スリット19を介して、互いに
対向する中心線C1の両側に形成される前記共通部分
は、前記給電線路15bにより前記アンテナ接地部21
に接続されている。
る給電線路15aは、その一方は、前記中心線C1上に
形成される前記スリット19の一方の側に沿って形成さ
れるとともに、前記中央給電点20付近において「U」
字状に方向を反転し、再び前記スリット19の他方の側
に沿ってバラン22を形成し、その他方は、前記誘電体
基板11の下端にある給電端に接続されている。
給電点20から前記第2の周波数f2の波長λ2の約1
/4に形成して整合をとっている。そして、前記第1、
第2及び第3のダイポール12,13,14のそれぞれ
の前記ダイポール素子12a,12b;13a,13
b;14a、14b間の距離、及び前記スリット19を
任意の幅と長さにして、前記給電線路15a,15bか
ら前記中央給電点20を介し、該第1、第2及び第3の
ダイポール12,13,14に前記所定周波数の電力を
給電している。なお、前記スリット19の前記接地部2
1側までの前記中心線C1方向の長さは、前記中央給電
点20から前記第2の周波数f2の波長λ2の約1/4
にしている。
のダイポール12,13,14などを、前記誘電体基板
11の一方の面に、金属箔により形成する例について説
明したが、これに代えて、金属平板から形成させてもよ
い。
テナ装置30は、図1の前記アンテナ装置10の前記誘
電体基板11に形成された、前記第1、第2及び第3の
ダイポール12,13,14を、さらに広帯域化する周
波数帯(該ダイポール12,13,14のそれぞれの周
波数帯)のそれぞれの周波数の波長の約0.4程度の長
さで、任意の幅を有する無給電素子32a,32b;3
3a,33b;34a,34bを、それぞれ約1/8波
長の距離に置いて、前記第1、第2及び第3のダイポー
ル12,13,14の左右両側と、電波放射方向である
中心軸上の前方とにそれぞれ配設している。
bに、金属箔からなる前記第1、第2のダイポール1
2,13用の無給電素子32a,33a;32b,33
bをそれぞれ形成するとともに、これを前記第1、第2
のダイポール12,13の左右両側に、かつ該第1、第
2のダイポール12,13に平行して配設している。ま
た、前記第3のダイポール14の電波放射方向である中
心軸上の前方で、前記誘電体基板11の両面に、該第3
のダイポール14用の無給電素子34a,34bを該第
3のダイポール14に平行して配設している。
指向特性の偏りをなくすために、図3の前記第1、第2
のダイポール12,13に示すように、それぞれ一対の
前記無給電素子32a,33a;32b,33b;34
a,34bを、前記のように第1、第2及び第3のダイ
ポール12,13,14の左右両側に配設するととも
に、前記中心軸C2に平行かつ対称的に配設してもよ
い。
ンテナ装置30について、各周波数帯、すなわち第1の
周波数f1=0.8GHz帯、第2の周波数f2=1.
5GHz帯、第3の周波数f3=2GHz帯における、
反射減衰量特性は、図4に示すように広帯域特性が得ら
れており、前記それぞれのダイポール素子の形状を前記
ほぼ等脚台形に、その輪郭をテーパ化することにより、
前記それぞれの周波数を広帯域化するとともに、無給電
素子の追加的な配設により、他の周波数帯への干渉をも
低減している。
ダイポールアンテナ装置40で、前記3周波共用ダイポ
ールアンテナ装置30を、鋭角コーナ反射板41の該鋭
角の2等分線上に取り付けたときの斜視図である。その
ときの各周波数帯、すなわち第1の周波数f1=0.8
GHz帯、第2の周波数f2=1.5GHz帯、第3の
周波数f3=2GHz帯における、磁界面内指向特性
を、図6(a)ないし図6(c)に示す。この場合、前
記無給電素子による指向特性の偏りはなくなっている。
また、図6(a)ないし図6(c)に示すようにすれ
ば、所望の指向特性を得ると同時に、多周波共用ダイポ
ールアンテナ装置の構成を小形かつ簡素化することがで
きる。
0,30は、前記給電線路15a,15bに、平衡回
路、平衡不平衡変換回路、不平衡回路のマイクロスロリ
ップ線路、又はバランなどを、それぞれを接続し構成す
ることができる。
数nとして、n=3の場合を説明したが、本発明の前記
複数nは、2より大きい正の整数個の周波数帯であり、
前記一対の第1ダイポール素子内に、順次、前記複数n
のそれぞれ一対のダイポール素子を形成すれば、n=2
を含むそれ以上の数の周波数帯に適用される。
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。
多周波共用ダイポールアンテナ装置によれば、複数n
(nは、2より大きい正の整数)の周波数帯を1個のダ
イポール素子の大きさで共用するために、誘電体基板の
一方の面に任意の幅を有する金属箔、又は任意の幅を有
する金属平板からなる第1のダイポール素子と、該第1
のダイポール素子内に、切り込みにより形成される第2
のダイポール素子と、該第2のダイポール素子内に、切
り込みにより形成される第3のダイポール素子と、以下
同様に、第n−1のダイポール素子内に、切り込みによ
り形成される第nの第nのダイポール素子とを形成する
とともに、それぞれ共通の中央給電点を介して、共通の
給電線路に接続される多周波共用ダイポールアンテナ装
置であって、前記第1、第2、第3、‥‥‥、第nのダ
イポール素子は、各周波数帯を広帯域化するため、前記
中央給電点から遠ざかるにつれて、前記幅が徐々に大き
くなるような輪郭がほぼ台形状に形成されるので、使用
される周波数帯が増しても小型化が可能で、多数の周波
数帯が共用でき、ダイポール素子形状をほぼ台形状に形
成して、その輪郭をテーパ化することにより、各周波数
帯が広帯域になり、さらに広帯域化するために前記ダイ
ポール素子に平行して無給電素子を配設しても、安定し
た広帯域特性が得られるという優れた効果を奏する。
広帯域化する場合でも、前記誘電体基板の両側に形成さ
れる金属箔から無給電素子を形成することにより、全体
の構造を簡素化することができる。例えば、移動通信方
式における基地局用として、0.8GHz帯、1.5G
Hz帯及び2GHz帯の多周波共用ダイポールアンテナ
装置の広帯域化、小型化が可能になる。なお、本発明
は、当然のことながら2周波共用ダイポールアンテナ装
置(0.8GHz帯及び1.5GHz帯共用)にも適用で
きる。
一実施例を示す図で、誘電体基板の一方の面に形成され
た3周波共用のダイポールの構成を示す正面図である。
郭の形状を示す図で、図2(a)は、その輪郭が台形状
を示す図、図2(b)は、その輪郭が曲線的に形成さ
れ、ほぼ台形状を示す図である。
波放射方向における中心軸上の前方と、該ダイポール素
子の左右両側とに、それぞれ無給電素子が配設されたア
ンテナ装置の構成を示す斜視図である。
波数対反射減衰量特性図である。
イポールアンテナ装置を、鋭角コーナ反射板に装着した
ときの斜視図である。
界面内指向特性図で、図6(a)は、第1の周波数f1
=0.8GHzにおける磁界面内指向特性図、図6
(b)は、第2の周波数f2=1.5GHzにおける磁
界面内指向特性図、図6(c)は、第3の周波数f3=
2GHzにおける磁界面内指向特性図である。
成を示す正面図である。
の構成を示す正面図である。
給電素子 C1,C2 中心線 f1 第1の周波数 f2 第2の周波数 f3 第3の周波数
Claims (6)
- 【請求項1】 複数n(nは、2より大きい正の整数)
の周波数帯を1個のダイポール素子の大きさで共用する
ために、誘電体基板の一方の面に任意の幅を有する金属
箔、又は任意の幅を有する金属平板からなる第1の周波
数f1に共振する第1のダイポール素子と、該第1のダ
イポール素子内に設けられ、切り込みにより形成される
第2の周波数f2(f2>f1)に共振する第2のダイポ
ール素子と、該第2のダイポール素子内に設けられ、切
り込みにより形成される第3の周波数f3(f3>f2)
に共振する第3のダイポール素子と、 以下同様に、第n−1のダイポール素子内に設けられ、
切り込みにより形成される第nの周波数fn(fn>f
n−1)に共振する第nのダイポール素子とを形成する
とともに、それぞれ共通の中央給電点を介して、共通の
給電線路に接続される多周波共用ダイポールアンテナ装
置であって、 前記第1、第2、第3、‥‥‥、第nのダイポール素子
は、各周波数帯を広帯域化するため、前記中央給電点か
ら遠ざかるにつれて、前記幅が徐々に大きくなるような
輪郭がほぼ台形状に形成されることを特徴とする多周波
共用ダイポールアンテナ装置。 - 【請求項2】 前記台形状は、二等辺三角形の底辺と、
その底辺に平行な線とにより形成される等脚台形状、又
は頂角が異なる二等辺三角形の底辺と、その底辺に平行
な線とにより形成される、2個の等脚台形を組み合わせ
た六角形からなり、ほぼ台形状に形成されることを特徴
とする請求項1に記載の多周波共用ダイポールアンテナ
装置。 - 【請求項3】 前記第1、第2、第3、‥‥‥、第nの
ダイポール素子のうち、単数または複数の特定された前
記ダイポール素子のそれぞれの周波数帯をさらに広帯域
化するため、前記特定されたダイポール素子のそれぞれ
の、電波放射方向である前方、左側、右側、又は左右両
側のいずれかの面に、該特定されたダイポール素子のそ
れぞれの周波数帯に適する長さ及び幅を有する無給電素
子が、該特定されたダイポール素子のそれぞれに平行に
配設されることを特徴とする請求項1に記載の多周波共
用ダイポールアンテナ装置。 - 【請求項4】 前記特定されたダイポール素子のそれぞ
れの指向特性の偏りを補正するため、該特定されたダイ
ポール素子のそれぞれの前記無給電素子が、該特定され
たダイポール素子のそれぞれの左右両側の面に、ほぼ対
称的に配設されることを特徴とする請求項3に記載の多
周波共用ダイポールアンテナ装置。 - 【請求項5】 前記給電線路が平衡回路、平衡不平衡変
換回路、不平衡回路のマイクロスロリッブ線路又はバラ
ンにより構成されることを特徴とする請求項1ないし請
求項4のいずれかに記載の多周波共用ダイポールアンテ
ナ装置。 - 【請求項6】 前記ダイポールアンテナ装置が、さらに
鋭角反射板に装着されることを特徴とする請求項1ない
し請求項5のいずれかに記載の多周波共用ダイポールア
ンテナ装置。
Priority Applications (1)
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