JP2007324824A

JP2007324824A - 広帯域アンテナ装置

Info

Publication number: JP2007324824A
Application number: JP2006151484A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Tanaka; 健田中; Tadayuki Miyauchi; 匡之宮内
Original assignee: Yagi Antenna Co Ltd
Current assignee: Yagi Antenna Co Ltd
Priority date: 2006-05-31
Filing date: 2006-05-31
Publication date: 2007-12-13

Abstract

【課題】広帯域伝送を用いる携帯電話システムの地下街、ビル内などに設置される中継局に適した水平面無指向性の小型低姿勢なアンテナ装置を提供する。
【解決手段】アース板１１の下面中央部に給電用端子として接栓を装着する。接栓は、外導体をアース板１１に電気的に接続し、中心導体１４をアース板１１の中央部に設けた透孔内を通り、アース板１１と絶縁した状態で上方に所定長さ突出させる。アース板１１の上側には、直径φが約０．３４５６λ_Ｌの円形状の放射素子１５を設ける。放射素子１５は、素子折り曲げ部１６にて略直角に折り曲げ、素子短辺部１７ａと素子長辺部１７ｂを形成し、素子長辺部１７ｂの側縁中央に素子短絡部１８を突出して設ける。放射素子１５は、素子短辺部１７ａ側の側縁中央部を接栓の中心導体１４の上端部に半田付け等により固定すると共に、素子短絡部１８をアース板１１上に当接させ半田付けして固定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば移動体通信の中継局における屋内に取り付けて使用される水平面無指向性の小型低姿勢の広帯域アンテナ装置に関する。

従来、例えば携帯電話等の移動体通信における中継局に使用される垂直偏波水平面無指向性の小形軽量アンテナとしては、一般にモノポールアンテナや逆Ｌ形アンテナが使用されている（例えば、特許文献１参照。）。

上記モノポールアンテナは、図７に示すようにアース板１に同軸接栓２を取り付け、その中心導体３をアース板１と絶縁して上方へ約０．２５λ（λは使用周波数における波長）延長した構成となっている。

また、逆Ｌ形アンテナは、図８に示すようにアース板１に同軸接栓２を取り付け、その中心導体３をアース板１と絶縁して上方へ約０．２５λ延長し、その中央部から上方部を水平方向に９０°折り曲げている。

上記モノポールアンテナ及び逆Ｌ形アンテナは、単一周波数帯においては良好な特性を得ることが可能であるが、基本的に狭帯域であり、大容量の伝送のため広帯域で通信を可能にしようとするものには適用が困難である。
特開平９−９３０１１号公報

第三世代携帯電話システムIMT-2000（International Mobile Telecommunications 2000）では、大容量伝送のため２ＧＨｚ帯（１．９２〜２．１７ＧＨｚ）の電波を使用して広帯域伝送に対応するため、広帯域で小型低姿勢のアンテナ装置が求められている。

しかし、従来のモノポールアンテナや逆Ｌ形アンテナは、上記したように基本的に狭帯域であり、広帯域な特性を持つアンテナを実現することは困難である。

本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、大容量伝送のために広帯域特性を有する、例えば上記したような広帯域伝送を用いる携帯電話システムの地下街、ビル内などに設置される中継局に適した水平面無指向性の小型低姿勢なアンテナ装置を提供することを目的とする。

本発明に係る広帯域アンテナ装置は、アース板と、前記アース板の略中央部に該アース板とは絶縁した状態で所定長さ突出して設けられる給電用端子と、略円形状の導体板を二つに折り曲げて素子短辺部と素子長辺部とを形成し、前記素子短辺部の側縁中央部を前記給電用端子の上端部に接続し、前記素子長辺部の側縁中央部を前記アース板に接続してなる放射素子とを具備することを特徴とする。

本発明によれば、大容量伝送の携帯電話システムの中継局に適した広帯域特性を有する、水平面無指向性、小型低姿勢なアンテナ装置を提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る広帯域アンテナ装置の斜視図である。また、図２（ａ）は同広帯域アンテナ装置の側面図、同図（ｂ）は放射素子部分の平面図である。

図１及び図２において、１１は例えば円板状に形成されたアース板で、その直径Ｒは約０．６７λ_Ｌ（λ_Ｌは使用周波数帯における最低周波数の波長）に設定される。上記アース板１１の直径Ｒ（約０．６７λ_Ｌ）は、例えば使用周波数帯における最低周波数が１．９２ＧＨｚの場合、約１０５ｍｍである。上記アース板１１の下面中央部には、給電用端子、例えばＮＪ型の接栓１２が装着される。この接栓１２には、図示しないが、無線装置のアンテナ入力回路からの同軸ケーブルが接続される。上記接栓１２は、外導体１３及び中心導体１４を備え、外導体１３がアース板１１に電気的に接続される。また、中心導体１４は、アース板１１の中央部に設けられた透孔内を通り、アース板１１と絶縁した状態で上方に所定長さ突出して設けられる。

そして、上記アース板１１の上側には、例えば円形状の導体板を用いて形成した放射素子１５が設けられる。放射素子１５は、直径φが約０．３４λ_Ｌ（使用周波数帯における最低周波数が１．９２ＧＨｚの場合、約５３ｍｍ）に設定され、一方の側縁から距離ｄ１、他方の側縁から距離ｄ２離れた位置に設定された素子折り曲げ部１６において略直角例えば約９０°±５°の角度θで二つに折り曲げられる。

上記距離ｄ１は約０．０９λ_Ｌ（使用周波数帯における最低周波数が１．９２ＧＨｚの場合、約１４ｍｍ）に、距離ｄ２は０．２５λ_Ｌ（使用周波数帯における最低周波数が１．９２ＧＨｚの場合、約３９ｍｍ）に設定され、素子短辺部１７ａと素子長辺部１７ｂが形成される。また、放射素子１５には、折り曲げ部１６から距離ｄ２離れた側縁、すなわち素子長辺部１７ｂの側縁中央に素子短絡部１８が突出して一体に設けられる。

上記のように形成された放射素子１５は、素子短辺部１７ａ側における側縁中央部を接栓１２の中心導体１４の上端部に当接させて例えば半田付けにより固定すると共に、素子短絡部１８をアース板１１上に当接させて半田付けにより固定する。この場合、素子短絡部１８は、アース板１１と平行するように折り曲げてアース板１１に当接させる。また、アース板１１から放射素子１５の素子折り曲げ部１６までの高さｈは、約０．１３λ_Ｌ（使用周波数帯における最低周波数が１．９２ＧＨｚの場合、約２０ｍｍ）に設定する。

なお、上記図１及び図２では示していないが、上記アース板１１の上部を覆うように例えば合成樹脂製のケースが設けられ、放射素子１５等が保護される。

上記実施形態で示したように円形状に形成した放射素子１５を使用し、素子折り曲げ部１６で折り曲げて素子短辺部１７ａと素子長辺部１７ｂを形成し、素子短辺部１７ａの先端をアース板１１の中央部に設けた接栓１２の中心導体１４に接続すると共に素子長辺部１７ｂの先端に設けた素子短絡部１８をアース板１１に接続することにより、水平面無指向性の小型低姿勢で広帯域のアンテナ装置を構成することができる。

図３は、上記実施形態で示したアンテナ装置を１．９２ＧＨｚ〜２．１７ＧＨｚの周波数帯域に適合させた場合のＶＳＷＲ（電圧定在波比）特性である。なお、図３は横軸に周波数（ＧＨｚ）をとり、縦軸に電圧定在波比をとって示した。図３において、マーカａの点は周波数１．９２ＧＨｚでＶＳＷＲは約１．４５、マーカｂの点は周波数２．０４５ＧＨｚでＶＳＷＲは約１．２２、マーカｃの点は周波数２．１７ＧＨｚでＶＳＷＲは約１．４３であり、１．９２ＧＨｚ〜２．１７ＧＨｚの全周波数帯域においてＶＳＷＲが１．５以下の良好な特性が得られた。

また、図４ないし図６は上記実施形態で示したアンテナ装置の垂直偏波水平面指向性（ｄＢ目盛極座標）を示したもので、図４は１．９２ＧＨｚ（１９２０ＭＨｚ）、図５は２．０４５ＧＨｚ（２０４５ＭＨｚ）、図６は２．１７ＧＨｚ（２１７０ＭＨｚ）における指向性である。上記図４ないし図６の指向特性からも明らかなように垂直偏波水平面指向性は使用周波数の帯域に亘って略無指向性となっている。

本発明に係るアンテナ装置は、上記説明したように広帯域であり、尚且つ水平面無指向性、小型低姿勢であるので移動体通信における中継局や無線ＬＡＮ等に使用して大きな効果を発揮することができる。

なお、上記実施形態では、放射素子１５を円形に形成した場合について示したが、その他、例えば多角形、楕円形等に形成しても良く、円形に近い形状であれば、上記実施形態と同等の効果を得ることができる。

また、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できるものである。

本発明の一実施形態に係る広帯域アンテナ装置の構成を示す斜視図である。（ａ）は同実施形態における広帯域アンテナ装置の側面図、（ｂ）は同放射素子部分の平面図である。同実施形態における広帯域アンテナ装置の電圧定在波比特性を示す図である。同実施形態における広帯域アンテナ装置の１．９２ＧＨｚにおける垂直偏波水平面指向性を示す図である。同実施形態における広帯域アンテナ装置の２．０４５ＧＨｚにおける垂直偏波水平面指向性を示す図である。同実施形態における広帯域アンテナ装置の２．１７ＧＨｚにおける垂直偏波水平面指向性を示す図である。従来のモノポールアンテナの構成図である。従来の逆Ｌ形アンテナの構成図である。

符号の説明

１…アース板、２…同軸接栓、３…中心導体、１１…アース板、１２…接栓、１３…外導体、１４…中心導体、１５…放射素子、１７ａ…素子短辺部、１７ｂ…素子長辺部、１８…素子短絡部

Claims

アース板と、前記アース板の略中央部に該アース板とは絶縁した状態で所定長さ突出して設けられる給電用端子と、略円形状の導体板を二つに折り曲げて素子短辺部と素子長辺部とを形成し、前記素子短辺部の側縁中央部を前記給電用端子の上端部に接続し、前記素子長辺部の側縁中央部を前記アース板に接続してなる放射素子とを具備することを特徴とする広帯域アンテナ装置。