JP2004266600A

JP2004266600A - 偏波ダイバーシチアンテナ

Info

Publication number: JP2004266600A
Application number: JP2003055255A
Authority: JP
Inventors: Ryoichi Shimizu; 亮一志水
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-03-03
Filing date: 2003-03-03
Publication date: 2004-09-24
Anticipated expiration: 2023-03-03
Also published as: JP3994886B2

Abstract

【課題】偏波方向として＋４５度偏波と−４５度偏波をもつ従来の偏波ダイバーシチアンテナは、偏波方向として垂直偏波と水平偏波をもつ偏波ダイバーシチアンテナと比べて、原理的に交差偏波特性に劣るという課題があった。
【解決手段】鉛直方向に配置された地導体とこれに平行な方向に複数個配列され＋４５度と−４５度の互いに直交する偏波を有する偏波ダイバーシチアンテナにおいて、水平偏波成分のビーム幅が垂直偏波成分のビーム幅よりも狭い場合には、地導体の両端に地導体と垂直方向にグリッドを設けることにより垂直偏波成分のビーム幅を変えることなく水平偏波成分のビーム幅のみを広げることができ、垂直偏波成分とのレベル差が小さくなり交差偏波成分を低減させることができる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、移動体通信基地局等の用途に供され、直交する偏波をそれぞれ送受信することによりダイバーシチ効果を得ることができる偏波ダイバーシチアンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の偏波ダイバーシチアンテナは、鉛直に配された主反射板の中心部に対して、一定の距離に給電点を有するアンテナ素子が配される構成をしており、アンテナ素子周辺に無給電素子が配されたり、主反射板の両側縁に側面反射板等を配するなどして、所望の水平面ビーム幅やフロントバック比（以下、Ｆ／Ｂ比という）を実現している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１２４７３３号公報（第１０頁、第９図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
偏波方向として、＋４５度偏波と−４５度偏波をもつ従来の偏波ダイバーシチアンテナは、垂直偏波と水平偏波をもつ偏波ダイバーシチアンテナと比べて、両偏波でのビーム幅を同等にすることが容易である特徴があるが、原理的に交差偏波特性に劣るという課題があった。
交差偏波は、両偏波間での干渉量を決定する重要な量であり、交差偏波を大きくすることで両偏波間の干渉を低減させることができる。従って、交差偏波特性の改善はアンテナの設計上、重要な課題である。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、交差偏波特性の優れた偏波ダイバーシチアンテナを得ることを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明による偏波ダイバーシチアンテナは、長辺が鉛直に配置された略長方形の地導体と、この地導体面のいずれか一方側に地導体と略水平となる様に１個または複数個配列され、鉛直方向に対して略＋４５度あるいは略−４５度の偏波を有する素子アンテナと、この素子アンテナを給電する給電部とを備えた偏波ダイバーシチアンテナにおいて、地導体の長辺の少なくとも一方の辺に、地導体に垂直となる様に配設されるグリッド部を設けたものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１を示す偏波ダイバーシチアンテナの構成図である。図１において、１はアレーアンテナ、２は＋４５度偏波ダイポールアンテナ、３は−４５度偏波ダイポールアンテナ、４ａは＋４５度ダイポールアンテナへの給電線路（地導体の表側）、４ｂは＋４５度ダイポールアンテナへの給電線路（地導体の裏側）、５ａは−４５度ダイポールアンテナへの給電線路（地導体の表側）、５ｂは−４５度ダイポールアンテナへの給電線路（地導体の裏側）、６は地導体、７は垂直方向グリッド、８は＋４５度偏波入出力端子、９は−４５度偏波入出力端子、１０は＋４５度偏波給電回路、１１は−４５度偏波給電回路である。
【０００７】
ここで、上記垂直方向グリッド７について説明する。上記グリッド部は、短冊状の導体をこの短冊の長手方向が上記地導体の長辺に垂直となるように配置し、上記地導体の長辺に沿って電気的に接触した状態で複数配列されるものである。図１に示すように、Ｌ_Ｇは短冊の長手方向長さ、Ｌ_Ｗは短冊の短手方向長さ、Ｌ_ｄは短冊が配列される間隔である。また、短冊の長手方向の長さと短手方向の長さの比率が３程度の形状をもち、グリッド間隔を０．１λ（λ：波長）程度で配列される。
【０００８】
ここで、図２は、本発明の実施の形態１を適用した具体例を説明するための図である。図１と対応する部分には同一番号をつけてある。本実施例は、使用周波数２ＧＨｚ、ビーム幅８０度、アンテナ素子数３個の±４５度偏波ダイバーシチアンテナである。図２において、Ｗは地導体６の短辺方向長さ、Ｌはアンテナ素子長、ｈは地導体６からのアンテナ素子高さ、Ｈはアンテナ素子間隔、Ｌ_Ｇはグリッド高さ、Ｌ_Ｗはグリッド幅、Ｌ_ｄはグリッド間隔である。また、図３は、図２において垂直方向グリッド７を持たない偏波ダイバーシチアンテナである。
【０００９】
図４は、使用周波数２ＧＨｚでＷ＝１００ｍｍ（０．６７λ、λ：波長）、Ｌ＝６５ｍｍ（０．４λ）、ｈ＝３０ｍｍ（０．２λ）、Ｈ＝１０５ｍｍ（０．７λ）の場合における、垂直方向グリッド７を持たない偏波ダイバーシチアンテナ（図３）を用いたときの垂直偏波成分と水平偏波成分の水平面放射特性を示す。図４において、１２は垂直偏波成分の放射指向性、１３は水平偏波成分の放射指向性を示す。
【００１０】
ここで、図３に示す偏波ダイバーシチアンテナの動作を説明する。＋４５度偏波入出力端子８より入力された電波は、＋４５度偏波給電回路１０により３分配され、３分配された電波は各給電線より＋４５度偏波ダイポールアンテナ２に給電されて放射される。水平面において、水平偏波成分は垂直偏波成分に対して、地導体と平行な方向への放射が小さいため、図４に示す様に、水平偏波成分１３は、垂直偏波成分１２よりビーム幅が狭い特性となっている。このように、水平偏波成分１３と垂直偏波成分１２のビーム幅の差が大きいと、交差偏波特性が劣化する。交差偏波特性の劣化について、次に説明する。
【００１１】
図５に示すように、＋４５度偏波成分１４を主偏波とすると、＋４５度偏波成分１４は垂直偏波成分１６と水平偏波成分１７に分解すると次式で表わされる。
【００１２】
【数１】

【００１３】
ここで、ベクトルＥ（＋４５）は＋４５度偏波成分１４、ベクトルＶは垂直偏波成分１６、ベクトルＨは水平偏波成分１７である。一方、交差偏波成分である−４５度偏波成分１５は次式で表わされる。
【００１４】
【数２】

【００１５】
ここで、ベクトルＥ（−４５）は−４５度偏波成分１５である。これより、交差偏波成分である−４５度偏波成分１５は、垂直偏波成分１６と水平偏波成分１７の差に比例していることが分かる。よって、垂直偏波成分１６と水平偏波成分１７の放射特性の差が大きい図３の偏波ダイバーシチアンテナでは、交差偏波成分が大きくなり、交差偏波特性が劣ることが分かる。
【００１６】
次に、図６に、図３の偏波ダイバーシチアンテナの±４５度偏波成分の水平面放射特性を示す。図６において、１８は＋４５度偏波成分（主偏波成分）の放射指向性、１９は−４５度偏波成分（交差偏波成分）の放射指向性である。交差偏波特性の優劣の指標として、水平面内半値幅における主偏波成分１８と交差偏波成分１９のレベル差の最小値をとると、図６では約１４ｄＢとなる。
【００１７】
一方、図２に示す偏波ダイバーシチアンテナにおいて、垂直方向グリッド７として、グリッド高さＬ_Ｇ＝１５ｍｍ（０．１λ）、グリッド幅Ｌ_Ｗ＝５ｍｍ（０．０３λ）、グリッド間隔Ｌ_ｄ＝１５ｍｍ（０．１λ）とした時の垂直偏波成分と水平偏波成分の放射特性を図７に示す。図７から分かるように、垂直偏波成分１２と水平偏波成分１３の放射特性の差は、図３の垂直方向グリッド７を持たない偏波ダイバーシチアンテナの場合と比べて小さいことが分かる。
【００１８】
これは、水平偏波成分の電流がグリッド７に流れることにより、地導体と平行な方向に電波が放射される為、グリッド７が無い場合より水平偏波成分のビーム幅が広くなる。また、垂直偏波成分は、グリッド７の影響が無いためグリッド７が無い場合と同じ特性となり、ビーム幅は変化しない。従って、垂直偏波成分と水平偏波成分の放射特性の差が小さくなり、交差偏波特性が改善されることになる。
【００１９】
図８に、図２の偏波ダイバーシチアンテナの±４５度偏波成分の放射特性を示す。図８から分かるように、水平面内半値幅における主偏波成分１８と交差偏波成分１９のレベル差の最小値は、約２０ｄＢとなり、図３の垂直方向グリッド７を持たない偏波ダイバーシチアンテナの場合の約１４ｄＢと比べて、交差偏波特性が約６ｄＢ改善されていることが分かる。
【００２０】
この実施の形態１によれば、地導体長辺が地面に対し垂直となるように配置された概略長方形の地導体の両長辺に対し、地導体と垂直にグリッドを設けたことにより、水平偏波のビーム幅を広くし、交差偏波特性を改善できる効果がある。
【００２１】
【発明の効果】
この発明によれば、地導体長辺が地面に対し垂直となるように配置された概略長方形の地導体の両長辺に、前記地導体と垂直にグリッドを設けたことにより、水平偏波のビーム幅を広くし、交差偏波特性を改善できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における偏波ダイバーシチアンテナの構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１を適用した偏波ダイバーシチアンテナの具体例を説明するための構成図である。
【図３】図２において、垂直方向グリッド７を持たない偏波ダイバーシチアンテナの構成図である。
【図４】図３の偏波ダイバーシチアンテナの垂直偏波成分と水平偏波成分の水平面放射特性を示す図である。
【図５】偏波ダイバーシチアンテナの概要を説明する図である。
【図６】図３の偏波ダイバーシチアンテナの＋４５度偏波成分（主偏波成分）と−４５度偏波成分（交差偏波成分）の水平面放射特性を示す図である。
【図７】図２の偏波ダイバーシチアンテナの垂直偏波成分と水平偏波成分の水平面放射特性を示す図である。
【図８】図２の偏波ダイバーシチアンテナの＋４５度偏波成分（主偏波成分）と−４５度偏波成分（交差偏波成分）の水平面放射特性を示す図である。
【符号の説明】
１アレーアンテナ、２＋４５度偏波ダイポールアンテナ、
３ −４５度偏波ダイポールアンテナ、
４ａ＋４５度ダイポールアンテナへの給電線路（地導体表側）、
４ｂ＋４５度ダイポールアンテナへの給電線路（地導体裏側）、
５ａ −４５度ダイポールアンテナへの給電線路（地導体表側）、
５ｂ −４５度ダイポールアンテナへの給電線路（地導体裏側）、
６地導体、７垂直方向グリッド、８＋４５度偏波入出力端子、
９ −４５度偏波入出力端子、１０＋４５度偏波給電回路、
１１ −４５度偏波給電回路、１２垂直偏波成分の放射指向性、
１３水平偏波成分の放射指向性、１４＋４５度偏波成分、
１５ −４５度偏波成分、１６垂直偏波成分、１７水平偏波成分、
１８主偏波成分の放射指向性、１９交差偏波成分の放射指向性。

Claims

長辺が鉛直に配置された略長方形の地導体と、この地導体面のいずれか一方側に上記地導体と略水平となる様に１個または複数個配列され、鉛直方向に対して略＋４５度あるいは略−４５度の偏波を有する素子アンテナと、この素子アンテナを給電する給電部とを備えた偏波ダイバーシチアンテナにおいて、
上記地導体の長辺の少なくとも一方の辺に、上記地導体に垂直となる様に配設されるグリッド部を設けたことを特徴とする偏波ダイバーシチアンテナ。
上記グリッド部は、短冊状の導体をこの短冊の長手方向が上記地導体の長辺に垂直となるように配置し、上記地導体の長辺に沿って電気的に接触した状態で複数配列したものである請求項１に記載の偏波ダイバーシチアンテナ。
上記グリッド部は、短冊状の導体の長手方向の長さと短手方向の長さの比率が略３であり、グリッド間隔を略０．１λ（λ：波長）としたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の偏波ダイバーシチアンテナ。