JP2009111661A - Array antenna - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a frequency-sharing antenna capable of obtaining superior in-horizontal-plane directivity, while having a simplified structure and aimed at cost reduction. <P>SOLUTION: The antenna has a plurality of antenna element units (U1), arranged vertically in a staggered manner, with a vertical center axis interposed. Each of the antenna element units (U1) comprises an antenna element (1) which resonates at one or more frequencies. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、移動通信システム等における基地局用のアンテナとして好適に用いることができるアレイアンテナに関るものである。   The present invention relates to an array antenna that can be suitably used as an antenna for a base station in a mobile communication system or the like.

移動体通信では、1つの基地局がカバーするエリアを扇状のセクタに分割して、周波数使用効率を向上させるようにしている。このようにエリアを扇状に分割するためには、基地局アンテナに指向性アンテナを用いて、希望する扇状の範囲にのみ電波を放射する必要がある。
上記基地局アンテナとして使用する指向性アンテナは、要求される水平面内指向性が狭い場合（例えば、１００°以下）、特許文献１に記載されているように、アンテナ素子を水平方向に２以上配列して構成する場合がある。
特開平６−６９７１６号公報 In mobile communication, the area covered by one base station is divided into fan-shaped sectors to improve frequency use efficiency. In order to divide the area into a fan shape in this way, it is necessary to radiate radio waves only in a desired fan-shaped range using a directional antenna as a base station antenna.
When the required directivity in the horizontal plane is narrow (for example, 100 ° or less), the directional antenna used as the base station antenna has two or more antenna elements arranged in the horizontal direction as described in Patent Document 1. May be configured.
JP-A-6-69716

しかし、上記のような水平多素子配列アンテナは、２分配器等を用いて各アンテナ素子を合成する必要がある。このため、垂直方向に多段配列してアレイ化した場合、給電回路の構造が複雑化し、それに伴う構成部品数および組立工数の増加によって製造コストが上昇することになる。また、複数の周波数を共用する偏波共用アンテナ等を構成する場合には、個々の周波数に共振するアンテナ素子が近接配置されることになるので、それら相互の電気的な干渉のためにＶＳＷＲ（定在波比）や水平面内指向性などの電気特性の劣化を生じることが多い。   However, the horizontal multi-element array antenna as described above needs to synthesize each antenna element using a two-distributor or the like. For this reason, when an array is formed in multiple stages in the vertical direction, the structure of the power feeding circuit becomes complicated, and the manufacturing cost increases due to the increase in the number of components and the number of assembly steps. Further, in the case of configuring a polarization sharing antenna or the like that shares a plurality of frequencies, antenna elements that resonate with individual frequencies are arranged close to each other, so that VSWR ( In many cases, electrical characteristics such as standing wave ratio) and horizontal plane directivity are deteriorated.

そこで、本発明の目的は、構造の簡単化とコストの低減を図りながら、良好な水平面内指向性を得ることができるアレイアンテナを提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an array antenna capable of obtaining a good directivity in a horizontal plane while simplifying the structure and reducing the cost.

本発明は、上記目的を達成するため、垂直中心軸線を挟んで垂直方向に千鳥状に配列された複数のアンテナ素子ユニットを備え、前記アンテナ素子ユニットが１または複数の周波数に共振するアンテナ素子によって構成されたアレイアンテナを提供する。   In order to achieve the above object, the present invention comprises a plurality of antenna element units arranged in a staggered manner in the vertical direction across a vertical center axis, and the antenna element units are resonated at one or a plurality of frequencies. A configured array antenna is provided.

前記アンテナ素子ユニットは、１つの実施態様において前記アンテナ素子を１つ有し、別の実施態様において前記アンテナ素子を垂直方向に複数配列したサブアレイを有する。   The antenna element unit has one antenna element in one embodiment, and has a subarray in which a plurality of antenna elements are arranged in a vertical direction in another embodiment.

前記アンテナ素子には、垂直偏波アンテナ素子、あるいは、水平偏波アンテナ素子を使用することができる。また、前記アンテナ素子として、水平偏波アンテナ素子と垂直偏波アンテナ素子とを組み合わせた偏波共用アンテナ素子を使用しても良い。
そして、前記アンテナ素子には、例えば、ダイポールアンテナ素子またはパッチアンテナ素子を使用することができる。 As the antenna element, a vertically polarized antenna element or a horizontally polarized antenna element can be used. Further, as the antenna element, a dual-polarized antenna element that is a combination of a horizontally polarized antenna element and a vertically polarized antenna element may be used.
For example, a dipole antenna element or a patch antenna element can be used as the antenna element.

また、本発明は、垂直中心軸線を挟んで垂直方向に千鳥状に配列された複数の第１のアンテナ素子ユニットと、前記垂直中心軸線を挟んで前記第１のアンテナ素子ユニットと重ならない形態で垂直方向に千鳥状に配列された複数の第２のアンテナ素子ユニットと、を備え、前記第１のアンテナ素子ユニットが1または複数の周波数に共振する水平偏波アンテナ素子によって構成され、前記第２のアンテナ素子ユニットが前記1または複数の周波数に共振する垂直偏波アンテナ素子によって構成されたアレイアンテナを提供する。   Further, the present invention provides a plurality of first antenna element units arranged in a staggered manner in the vertical direction across the vertical center axis, and a form that does not overlap the first antenna element unit across the vertical center axis. A plurality of second antenna element units arranged in a staggered pattern in the vertical direction, wherein the first antenna element unit is constituted by a horizontally polarized antenna element that resonates at one or a plurality of frequencies, and The antenna element unit of the present invention provides an array antenna composed of vertically polarized antenna elements that resonate at the one or more frequencies.

１つの実施態様において、前記第１のアンテナ素子ユニットは前記水平偏波アンテナ素子を１つ有し、前記第２のアンテナ素子ユニットは前記垂直偏波アンテナ素子を１つ有する。
他の実施態様において、前記第１のアンテナ素子ユニットは前記水平偏波アンテナ素子を垂直方向に複数配列したサブアレイを有し、前記第２のアンテナ素子ユニットは前記垂直偏波アンテナ素子を垂直方向に複数配列したサブアレイを有する。
前記前記水平偏波アンテナ素子および前記垂直偏波アンテナ素子には、例えば、ダイポールアンテナ素子またはパッチアンテナ素子を使用することができる。 In one embodiment, the first antenna element unit has one horizontal polarization antenna element, and the second antenna element unit has one vertical polarization antenna element.
In another embodiment, the first antenna element unit has a subarray in which a plurality of the horizontally polarized antenna elements are arranged in the vertical direction, and the second antenna element unit has the vertically polarized antenna elements in the vertical direction. It has a plurality of subarrays.
For the horizontal polarization antenna element and the vertical polarization antenna element, for example, a dipole antenna element or a patch antenna element can be used.

本発明に係るアレイアンテナは、垂直中心軸線を挟んで垂直方向に千鳥状に配列された複数のアンテナ素子ユニットを備え、前記アンテナ素子ユニットが１または複数の周波数に共振するアンテナ素子によって構成されるので、アンテナ素子数および分配器等の給電用部品を低減して、大幅なコストダウンを図ることができる。
また、アンテナ素子が千鳥状に配列されるので、該アンテナ素子相互の電気的な干渉を抑制して、良好なＶＳＷＲ特性および水平面内指向性を得ることができる。
また、本発明に係るアレイアンテナは、垂直中心軸線を挟んで垂直方向に千鳥状に配列された複数の第１のアンテナ素子ユニットと、前記垂直中心軸線を挟んで前記第１のアンテナ素子ユニットと重ならない形態で垂直方向に千鳥状に配列された複数の第２のアンテナ素子ユニットと、を備え、前記第１のアンテナ素子ユニットが1または複数の周波数に共振する水平偏波アンテナ素子によって構成され、前記第２のアンテナ素子ユニットが前記1または複数の周波数に共振する垂直偏波アンテナ素子によって構成されるので、上記の効果に加えて、偏波を共用できるという効果が得られる。 An array antenna according to the present invention includes a plurality of antenna element units arranged in a staggered manner in the vertical direction across a vertical center axis, and the antenna element units are configured by antenna elements that resonate at one or a plurality of frequencies. As a result, the number of antenna elements and power supply components such as a distributor can be reduced, and the cost can be greatly reduced.
Further, since the antenna elements are arranged in a staggered manner, electrical interference between the antenna elements can be suppressed, and good VSWR characteristics and horizontal plane directivity can be obtained.
The array antenna according to the present invention includes a plurality of first antenna element units arranged in a staggered manner in the vertical direction across the vertical center axis, and the first antenna element units across the vertical center axis. A plurality of second antenna element units arranged in a staggered pattern in the vertical direction in a non-overlapping form, wherein the first antenna element unit is constituted by a horizontally polarized antenna element that resonates at one or a plurality of frequencies. Since the second antenna element unit is constituted by a vertically polarized antenna element that resonates at the one or a plurality of frequencies, in addition to the above effects, an effect that polarization can be shared is obtained.

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明に係るアレイアンテナの第１の実施形態を示す概念図である。本実施形態に係るアレイアンテナは、垂直中心軸線Ｌを挟んで垂直方向に千鳥状に配列された複数のアンテナ素子ユニットＵ１を備えている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a first embodiment of an array antenna according to the present invention. The array antenna according to the present embodiment includes a plurality of antenna element units U1 arranged in a staggered manner in the vertical direction across the vertical center axis L.

アンテナ素子ユニットＵ１は、単一のアンテナ素子１によって構成されている。なお、本実施形態および後述の各実施形態においては、アンテナ素子としてダイポールアンテナ素子が使用されている。アンテナ素子１は、所定の周波数に共振するように構成され、その素子導体が垂直に向く形態で、つまり、垂直偏波アンテナ素子として機能する形態で配置されている。
本実施形態に係るアンテナを移動通信システム等における基地局用アンテナとして使用する場合、上記アンテナ素子は、例えば０．８ＧＨｚ（８００ＭＨｚ）や２ＧＨｚに共振するようにその素子導体の長さが設定される。 The antenna element unit U1 is constituted by a single antenna element 1. In the present embodiment and each embodiment described later, a dipole antenna element is used as the antenna element. The antenna element 1 is configured so as to resonate at a predetermined frequency, and is arranged in such a manner that its element conductor faces vertically, that is, functions as a vertically polarized antenna element.
When the antenna according to the present embodiment is used as a base station antenna in a mobile communication system or the like, the length of the element conductor is set so that the antenna element resonates at, for example, 0.8 GHz (800 MHz) or 2 GHz. .

本実施形態に係るアンテナによれば、アンテナ素子１が垂直中心軸線Ｌを挟んで垂直方向に千鳥状に配列されているので、アンテナ素子を千鳥状に配列しない従来構成のアレイアンテナに比してアンテナ素子の数を半減することができる。   According to the antenna according to the present embodiment, the antenna elements 1 are arranged in a staggered manner in the vertical direction across the vertical center axis L, so that the antenna elements are not arranged in a staggered manner compared to a conventional array antenna having a staggered arrangement. The number of antenna elements can be halved.

また、従来構成のアンテナでは、各段の左右のアンテナ素子を結合するために分配器等の給電手段を使用することになるが、本実施形態に係るアンテナでは、このような給電手段が不要になる。したがって、本実施形態に係るアンテナによれば、構成の簡素化を図れ、また、構成部品数および組立工数を減少して大幅なコストダウンを図ることができる。
さらに、本実施形態に係るアンテナは、個々のアンテナ素子１間の距離を大きくとることができるので、それら相互の電気的な干渉を抑制して、良好なＶＳＷＲ（定在波比）特性および水平面内指向性を実現することが可能である。 In addition, in the antenna of the conventional configuration, power feeding means such as a distributor is used to connect the left and right antenna elements of each stage. However, in the antenna according to this embodiment, such power feeding means is unnecessary. Become. Therefore, according to the antenna according to the present embodiment, the configuration can be simplified, and the number of component parts and the number of assembly steps can be reduced, thereby significantly reducing the cost.
Furthermore, since the antenna according to the present embodiment can increase the distance between the individual antenna elements 1, the electrical interference between the antenna elements 1 can be suppressed, and a good VSWR (standing wave ratio) characteristic and horizontal plane can be obtained. It is possible to achieve internal directivity.

図２は、本発明に係るアレイアンテナの第２の実施形態を示す概念図である。本実施形態に係るアレイアンテナは、アンテナ素子ユニットＵ１が２つのアンテナ素子１を有している点において図１に示したアンテナと相違している。
アンテナ素子ユニットＵ１における２つのアンテナ素子１は、垂直方向に所定の間隔をおいて配列し、それによって、アンテナ素子１のサブアレイを構成している。 FIG. 2 is a conceptual diagram showing a second embodiment of the array antenna according to the present invention. The array antenna according to the present embodiment is different from the antenna shown in FIG. 1 in that the antenna element unit U1 has two antenna elements 1.
The two antenna elements 1 in the antenna element unit U1 are arranged at a predetermined interval in the vertical direction, thereby forming a sub-array of the antenna elements 1.

本実施形態に係るアンテナによっても、前述した図１に示したアンテナの効果と同様の効果を得ることができる。なお、サブアレイを構成するアンテナ素子１の配列数は２に限定されず、２以上の任意の数に設定することができる。   Also with the antenna according to the present embodiment, the same effect as that of the antenna shown in FIG. 1 described above can be obtained. Note that the number of antenna elements 1 constituting the subarray is not limited to two, and can be set to any number of two or more.

図３は、本発明に係る周波数共用アレイアンテナの第３の実施形態を示している。本実施形態に係るアレイアンテナは、偏波共用アンテナ素子３を有する点において図１に示したアンテナと相違する。偏波共用アンテナ素子３は、同一周波数に共振する垂直偏波アンテナ素子１と水平偏波アンテナ素子２を交差配置した構成を有する。
本実施形態に係るアンテナによれば、図１に示したアンテナの効果に加えて、水平偏波と垂直偏波を共用することができるという効果が得られる。 FIG. 3 shows a third embodiment of the frequency sharing array antenna according to the present invention. The array antenna according to the present embodiment is different from the antenna shown in FIG. The dual-polarized antenna element 3 has a configuration in which a vertically polarized antenna element 1 and a horizontally polarized antenna element 2 that resonate at the same frequency are arranged in an intersecting manner.
According to the antenna according to the present embodiment, in addition to the effect of the antenna shown in FIG. 1, the effect that the horizontally polarized wave and the vertically polarized wave can be shared is obtained.

図４は、本発明に係る周波数共用アレイアンテナの第４の実施形態を示す概念図である。本実施形態に係るアレイアンテナは、各アンテナ素子ユニットＵ１が偏波共用アンテナ素子３を２つ有する点で図３に示したアンテナと相違する。   FIG. 4 is a conceptual diagram showing a fourth embodiment of the frequency sharing array antenna according to the present invention. The array antenna according to this embodiment is different from the antenna shown in FIG. 3 in that each antenna element unit U1 has two polarization-sharing antenna elements 3.

各アンテナ素子ユニットＵ１における２つの偏波共用アンテナ素子３は、所定の間隔をおいて垂直方向に配列し、当該偏波共用アンテナ素子３のサブアレイを構成している。
本実施形態に係るアンテナにおいても、図３に示したアンテナと同等の効果を得ることができる。なお、サブアレイを構成する偏波共用アンテナ素子３の配列数は２に限定されず、２以上の任意の数に設定することができる。 The two polarization-sharing antenna elements 3 in each antenna element unit U1 are arranged in the vertical direction at a predetermined interval to form a sub-array of the polarization-sharing antenna elements 3.
Also in the antenna according to the present embodiment, an effect equivalent to that of the antenna shown in FIG. 3 can be obtained. Note that the number of the polarization sharing antenna elements 3 constituting the sub-array is not limited to 2, and can be set to any number of 2 or more.

図５は、本発明に係る周波数共用アレイアンテナの第５の実施形態を概念的に示している。本実施形態に係るアレイアンテナは、垂直中心軸線Ｌを挟んで垂直方向に千鳥状に配列された複数のアンテナ素子ユニットＵ１と、上記垂直中心軸線Ｌを挟んで上記第１のアンテナ素子ユニットＵ１と重ならない形態で垂直方向に千鳥状に配列された複数のアンテナ素子ユニットＵ２と、を備えている。本実施形態において、アンテナ素子ユニットＵ１、Ｕ２は、垂直中心軸線Ｌを挟んで相対向している。   FIG. 5 conceptually shows a fifth embodiment of the frequency sharing array antenna according to the present invention. The array antenna according to the present embodiment includes a plurality of antenna element units U1 arranged in a staggered manner in the vertical direction across the vertical center axis L, and the first antenna element unit U1 across the vertical center axis L. A plurality of antenna element units U2 arranged in a staggered pattern in the vertical direction in a non-overlapping form. In the present embodiment, the antenna element units U1 and U2 are opposed to each other with the vertical center axis L interposed therebetween.

アンテナ素子ユニットＵ１は、単一の垂直偏波アンテナ素子１を有し、またアンテナ素子ユニットＵ２は、アンテナ素子１と同じ共振周波数を有する単一の水平偏波アンテナ素子２を有している。
本実施形態に係るアンテナによれば、図１に示したアンテナの効果に加えて、水平偏波と垂直偏波を共用することができるという効果が得られる。 The antenna element unit U1 has a single vertically polarized antenna element 1, and the antenna element unit U2 has a single horizontally polarized antenna element 2 having the same resonance frequency as the antenna element 1.
According to the antenna according to the present embodiment, in addition to the effect of the antenna shown in FIG. 1, the effect that the horizontally polarized wave and the vertically polarized wave can be shared is obtained.

図６は、本発明に係る周波数共用アレイアンテナの第６の実施形態を示している。本実施形態に係るアレイアンテナは、アンテナ素子ユニットＵ１に垂直偏波アンテナ素子１が２つ設けられ、アンテナ素子ユニットＵ２に水平偏波アンテナ素子２が２つ設けられている点で図５に示したアンテナと相違する。   FIG. 6 shows a sixth embodiment of the frequency sharing array antenna according to the present invention. The array antenna according to this embodiment is shown in FIG. 5 in that two vertically polarized antenna elements 1 are provided in the antenna element unit U1 and two horizontally polarized antenna elements 2 are provided in the antenna element unit U2. Different from the antenna.

各アンテナ素子ユニットＵ１における２つの垂直偏波アンテナ素子１は、所定の間隔おいて垂直方向に配列して当該垂直偏波アンテナ素子１のサブアレイを構成している。同様に、各アンテナ素子ユニットＵ２における２つの水平偏波アンテナ素子２は、所定の間隔おいて垂直方向に配列して当該水平偏波アンテナ素子２のサブアレイを構成している。そして、前者のサブアレイと後者のサブアレイは、垂直中心軸線Ｌを挟んで互いに対向している。   The two vertically polarized antenna elements 1 in each antenna element unit U1 are arranged in the vertical direction at a predetermined interval to constitute a subarray of the vertically polarized antenna element 1. Similarly, the two horizontally polarized antenna elements 2 in each antenna element unit U2 are arranged in the vertical direction at a predetermined interval to constitute a subarray of the horizontally polarized antenna elements 2. The former sub-array and the latter sub-array are opposed to each other with the vertical center axis L interposed therebetween.

本実施形態に係るアンテナにおいても、図５に示したアンテナと同等の効果を得ることができる。なお、サブアレイを構成する垂直偏波アンテナ素子１の配列数は２に限定されず、２以上の任意の数に設定することができる。サブアレイを構成する垂直偏波アンテナ素子２の配列数も同様である。   Also in the antenna according to the present embodiment, an effect equivalent to that of the antenna shown in FIG. 5 can be obtained. The number of vertically polarized antenna elements 1 constituting the sub-array is not limited to 2, and can be set to an arbitrary number of 2 or more. The number of vertically polarized antenna elements 2 constituting the subarray is the same.

ところで、上記した各実施形態に係るアレイアンテナにおけるアンテナ素子１および２は、それぞれ単一の周波数に共振するように構成されているが、これらのアンテナ素子１および２の一方あるいは双方を複数の周波数に共振するように構成することも可能である。図７は、３つ周波数に共振するダイポールアンテナ素子の一例を示している。   By the way, although the antenna elements 1 and 2 in the array antenna according to each of the above-described embodiments are configured to resonate at a single frequency, one or both of these antenna elements 1 and 2 have a plurality of frequencies. It is also possible to resonate with each other. FIG. 7 shows an example of a dipole antenna element that resonates at three frequencies.

図７に示すアンテナ素子１０は、誘電体基板１１の一方の面に形成された金属箔からなる素子導体１２ａ、１３ａおよび１４ａと、該誘電体基板１１の他方の面に形成された金属箔からなる素子導体１２b、１３ｂおよび１４ｂとを備えている。素子導体１２ａおよび１２ｂは周波数ｆ１'に共振するようにその長さが設定され、それぞれ図における左方向および右方向に同軸状に延びている。   The antenna element 10 shown in FIG. 7 includes element conductors 12a, 13a and 14a made of a metal foil formed on one surface of a dielectric substrate 11, and a metal foil formed on the other surface of the dielectric substrate 11. Element conductors 12b, 13b and 14b. The lengths of the element conductors 12a and 12b are set so as to resonate at the frequency f1 ′, and extend coaxially in the left and right directions in the drawing, respectively.

素子導体１３ａおよび１３ｂは、それぞれ素子導体１２ａおよび１２ｂに「コ」の字状に設けられた切り込み１６によって周波数ｆ２'に共振する長さとなるように形成され、また、素子導体１４ａおよび１４ｂは、それぞれ素子導体１３ａおよび１３ｂに「コ」の字状に設けられた切り込み１７によって周波数ｆ３'に共振する長さとなるように形成されている。
素子導体１２ａ、１３ａおよび１４ａは、共通の中央給電点１８ａを介して一方の給電線路１５ａに接続され、また、素子導体１２ｂ、１３ｂおよび１４ｂは、それぞれ共通の中央給電点１８ｂを介して給電線路１５ｂに接続されている。なお、符号１９は、給電線路１５ａに接続された接地部を示している。 The element conductors 13a and 13b are formed to have a length that resonates at the frequency f2 ′ by a notch 16 provided in the shape of a “U” in each of the element conductors 12a and 12b. The element conductors 14a and 14b Each of the element conductors 13a and 13b is formed to have a length that resonates at a frequency f3 ′ by a notch 17 provided in a “U” shape.
The element conductors 12a, 13a and 14a are connected to one feed line 15a via a common central feed point 18a, and the element conductors 12b, 13b and 14b are respectively fed via a common central feed point 18b. 15b. Reference numeral 19 denotes a grounding portion connected to the feed line 15a.

上記構成のアンテナ素子１０は、素子導体１２ａ、１２ｂが周波数ｆ１'に、素子導体１３ａ、１３ｂが周波数ｆ２'に、また、素子導体１４ａ、１４ｂが周波数ｆ３'にそれぞれ共振するので、例えば、図１、図２に示すアンテナにおけるアンテナ素子１に代用すれば、このアンテナを周波数ｆ１'〜ｆ３'の３周波数に共用することが可能になる。
もちろん、上記のような複数の周波数に共振するアンテナ素子を図３〜図６に示すアンテナにおけるアンテナ素子１、２の一方または双方に代用しても良い。 In the antenna element 10 configured as described above, the element conductors 12a and 12b resonate at the frequency f1 ′, the element conductors 13a and 13b resonate at the frequency f2 ′, and the element conductors 14a and 14b resonate at the frequency f3 ′. 1. If the antenna element 1 in the antenna shown in FIG. 2 is substituted, this antenna can be shared by three frequencies f1 ′ to f3 ′.
Of course, an antenna element that resonates at a plurality of frequencies as described above may be substituted for one or both of the antenna elements 1 and 2 in the antenna shown in FIGS.

図８は、図４に示すアレイアンテナと同等な機能を有する比較例としてのアレイアンテナを示す。この比較例に係るアレイアンテナは、従来技術に従って構成したものであり、したがって、各偏波共用アンテナ素子３が垂直中心軸線を挟んで対向配置されている。
図４に示すアレイアンテナおよび図８に示すアレイアンテナにおける偏波共用アンテナ素子３をそれぞれ２ＧＨｚに共振するように構成した場合、水平面内４５°ビームを得るためには、垂直中心軸線Ｌに対する偏波共用アンテナ素子３の水平方向距離が０．２５λ（λは２ＧＨｚの波長)に設定される。 FIG. 8 shows an array antenna as a comparative example having a function equivalent to that of the array antenna shown in FIG. The array antenna according to this comparative example is configured in accordance with the prior art, and therefore, each polarization-sharing antenna element 3 is disposed so as to face the vertical center axis.
When the dual-polarized antenna element 3 in the array antenna shown in FIG. 4 and the array antenna shown in FIG. 8 is configured to resonate at 2 GHz, in order to obtain a 45 ° beam in a horizontal plane, the polarization with respect to the vertical center axis L The horizontal distance of the shared antenna element 3 is set to 0.25λ (λ is a wavelength of 2 GHz).

図９および図１０は、上記４５°ビームを得るように構成した図４および図８のアンテナの水平面内指向性をそれぞれ示すグラフである。なお、図９および図１０おいて、実線は垂直偏波の水平面内指向性を示し、点線は水平偏波の水平面内指向性を示している。   9 and 10 are graphs showing the directivity in the horizontal plane of the antennas of FIGS. 4 and 8 configured to obtain the 45 ° beam, respectively. 9 and 10, the solid line indicates the directivity in the horizontal plane of vertical polarization, and the dotted line indicates the directivity in the horizontal plane of horizontal polarization.

図９と図１０の対比から明らかなように、図４に示す本発明に係るアレイアンテナによれば、アンテナ素子３の数が図８に示す従来構成のアンテナのそれの１／２であるにもかかわらず、この従来構成のアンテナの指向性に対して遜色のない指向性が得られる。   As apparent from the comparison between FIG. 9 and FIG. 10, according to the array antenna according to the present invention shown in FIG. 4, the number of antenna elements 3 is ½ that of the conventional antenna shown in FIG. 8. Nevertheless, directivity comparable to the directivity of this conventional antenna can be obtained.

以上の説明から明らかなように、前記各実施形態に係るアレイアンテナは、アンテナ素子数が従来構成のアレイアンテナの半数でよく、しかも、このアンテナ素子数の削減に伴って分配器等を含む給電回路の構成部品数が削減されるため、大幅なコストダウンが可能になる。   As is clear from the above description, the array antenna according to each of the embodiments may have half the number of antenna elements of the array antenna of the conventional configuration, and the feeder including a distributor or the like with the reduction of the number of antenna elements. Since the number of circuit components is reduced, the cost can be significantly reduced.

本発明は上記実施形態の構成に限定されず、種々の変形態様を含むものである。すなわち、上記各実施形態では、アンテナ素子１、２としてダイポールアンテナ素子を使用しているが、これに代えて、パッチアンテナ素子等の他のアンテナ素子を使用しても良い。
また、図１および図２に示した実施形態では、アンテナ素子１として垂直偏波アンテナ素子を使用しているが、この垂直偏波アンテナ素子に代えて水平偏波アンテナ素子を使用することも可能である。
さらに、図５および図６に示した実施形態では、左右のアンテナ素子ユニットＵ１、Ｕ２を垂直中心軸線Ｌを挟んで対向配置しているが、水平面内指向性に歪みが生じない範囲で上記ユニットＵ１、Ｕ２の垂直方向相対位置をずらしても良い。 The present invention is not limited to the configuration of the above embodiment, and includes various modifications. In other words, in each of the embodiments described above, dipole antenna elements are used as the antenna elements 1 and 2, but other antenna elements such as patch antenna elements may be used instead.
In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, a vertically polarized antenna element is used as the antenna element 1, but a horizontally polarized antenna element can be used instead of the vertically polarized antenna element. It is.
Further, in the embodiment shown in FIGS. 5 and 6, the left and right antenna element units U1 and U2 are arranged opposite to each other with the vertical center axis L interposed therebetween, but the above unit is within a range in which distortion in the horizontal plane directivity does not occur. The vertical relative positions of U1 and U2 may be shifted.

本発明に係るアレイアンテナの第１の実施形態を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows 1st Embodiment of the array antenna which concerns on this invention. 本発明に係るアレイアンテナの第２の実施形態を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows 2nd Embodiment of the array antenna which concerns on this invention. 本発明に係るアレイアンテナの第３の実施形態を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows 3rd Embodiment of the array antenna which concerns on this invention. 本発明に係るアレイアンテナの第４の実施形態を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows 4th Embodiment of the array antenna which concerns on this invention. 本発明に係るアレイアンテナの第５の実施形態を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows 5th Embodiment of the array antenna which concerns on this invention. 本発明に係るアレイアンテナの第６の実施形態を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows 6th Embodiment of the array antenna which concerns on this invention. ３つ周波数に共振するダイポールアンテナ素子の一例を示す正面図である。It is a front view which shows an example of the dipole antenna element which resonates to three frequencies. 比較例に係るアレイアンテナの構成を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the structure of the array antenna which concerns on a comparative example. 図４のアンテナにおける２ＧＨｚについての垂直偏波および水平偏波の水平面内指向性をそれぞれ示すグラフである。It is a graph which shows the directivity in the horizontal surface of the vertical polarization and horizontal polarization about 2 GHz in the antenna of FIG. 図８のアンテナにおける２ＧＨｚについての垂直偏波および水平偏波の水平面内指向性をそれぞれ示すグラフである。It is a graph which shows the directivity in the horizontal surface of the vertically polarized wave and horizontal polarized wave about 2 GHz in the antenna of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

Ｕ１，Ｕ２ アンテナ素子ユニット
Ｌ 垂直中心軸線
１，２ アンテナ素子
３ 偏波共用アンテナ素子 U1, U2 Antenna element unit L Vertical center axis 1, 2 Antenna element 3 Polarization shared antenna element

Claims (11)

垂直中心軸線を挟んで垂直方向に千鳥状に配列された複数のアンテナ素子ユニットを備え、
前記アンテナ素子ユニットは、１または複数の周波数に共振するアンテナ素子によって構成されていることを特徴とするアレイアンテナ。 It has a plurality of antenna element units arranged in a staggered pattern in the vertical direction across the vertical center axis,
The antenna element unit includes an antenna element that resonates at one or a plurality of frequencies. 前記アンテナ素子ユニットは、前記アンテナ素子を１つ有することを特徴とする請求項１に記載の用アレイアンテナ。   The array antenna according to claim 1, wherein the antenna element unit has one antenna element. 前記アンテナ素子ユニットは、前記アンテナ素子を垂直方向に複数配列したサブアレイを有することを特徴とする請求項１に記載のアレイアンテナ。   The array antenna according to claim 1, wherein the antenna element unit includes a subarray in which a plurality of the antenna elements are arranged in a vertical direction. 前記アンテナ素子は、垂直偏波アンテナ素子であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のアレイアンテナ。   The array antenna according to claim 1, wherein the antenna element is a vertically polarized antenna element. 前記アンテナ素子は、水平偏波アンテナ素子であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のアレイアンテナ。   The array antenna according to claim 1, wherein the antenna element is a horizontally polarized antenna element. 前記アンテナ素子は、水平偏波アンテナ素子と垂直偏波アンテナ素子とを組み合わせた偏波共用アンテナ素子であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のアレイアンテナ。   The array antenna according to any one of claims 1 to 3, wherein the antenna element is a dual-polarized antenna element in which a horizontally polarized antenna element and a vertically polarized antenna element are combined. 前記アンテナ素子は、ダイポールアンテナ素子またはパッチアンテナ素子であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の周波数共用アレイアンテナ。   The frequency sharing array antenna according to claim 1, wherein the antenna element is a dipole antenna element or a patch antenna element. 垂直中心軸線を挟んで垂直方向に千鳥状に配列された複数の第１のアンテナ素子ユニットと、
前記垂直中心軸線を挟んで前記第１のアンテナ素子ユニットと重ならない形態で垂直方向に千鳥状に配列された複数の第２のアンテナ素子ユニットと、を備え、
前記第１のアンテナ素子ユニットは、1または複数の周波数に共振する水平偏波アンテナ素子によって構成され、
前記第２のアンテナ素子ユニットは、前記1または複数の周波数に共振する垂直偏波アンテナ素子によって構成されていることを特徴とするアレイアンテナ。 A plurality of first antenna element units arranged in a staggered manner in the vertical direction across the vertical central axis;
A plurality of second antenna element units arranged in a staggered manner in the vertical direction in a form that does not overlap the first antenna element unit across the vertical central axis,
The first antenna element unit is composed of a horizontally polarized antenna element that resonates at one or more frequencies,
2. The array antenna according to claim 1, wherein the second antenna element unit includes a vertically polarized antenna element that resonates at the one or more frequencies. 前記第１のアンテナ素子ユニットは、前記水平偏波アンテナ素子を１つ有し、前記第２のアンテナ素子ユニットは、前記垂直偏波アンテナ素子を１つ有することを特徴とする請求項８に記載の用アレイアンテナ。   9. The first antenna element unit has one horizontal polarization antenna element, and the second antenna element unit has one vertical polarization antenna element. Array antenna for 前記第１のアンテナ素子ユニットは、前記水平偏波アンテナ素子を垂直方向に複数配列したサブアレイを有し、前記第２のアンテナ素子ユニットは、前記垂直偏波アンテナ素子を垂直方向に複数配列したサブアレイを有することを特徴とする請求項８に記載のアレイアンテナ。   The first antenna element unit has a subarray in which a plurality of horizontally polarized antenna elements are arranged in a vertical direction, and the second antenna element unit is a subarray in which a plurality of vertically polarized antenna elements are arranged in a vertical direction. The array antenna according to claim 8, comprising: 前記水平偏波アンテナ素子および垂直アンテナ素子は、ダイポールアンテナ素子またはパッチアンテナ素子であることを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載のアレイアンテナ。   The array antenna according to claim 8, wherein the horizontally polarized antenna element and the vertical antenna element are a dipole antenna element or a patch antenna element.
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