JP2010124194A - Antenna device - Google Patents

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Kengo Nishimoto
研悟 西本
Toru Fukazawa
徹 深沢
Hiroaki Miyashita
裕章 宮下
Manabu Kurihara
学 栗原
Yoshiyuki Chatani
嘉之 茶谷
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a dual-frequency antenna omnidirectional in the horizontal plane, which is small-sized and low-cost and allows good antenna characteristics to be obtained regardless of two frequency bands that are separated from each other. <P>SOLUTION: In an antenna device, two first antenna conductors 1, which have a plurality of sheet-like conductors 11 for a first use frequency arranged and connected in series and are series power-fed and are located opposite to each other and two second antenna conductors 2, which have a plurality of sheet-like conductors 13 for a second use frequency arranged and connected in series and are series power-fed and are opposite to each other are installed around a columnar conductor 3; and a plane including a line of arrangement of two first antenna elements and a center axis of the columnar conductor and a plane, containing a line of arrangement of two second antenna elements and the center axis of the columnar conductor are orthogonal to each other. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は、垂直偏波が水平面で無指向性である2周波共用アンテナに関するもので、特に携帯電話、PHS、WiMAX等の移動体通信基地局に使用されるコリニアアレーアンテナに関する。   The present invention relates to a dual-frequency shared antenna whose vertical polarization is horizontal and omnidirectional, and more particularly to a collinear array antenna used for mobile communication base stations such as mobile phones, PHS, and WiMAX.

携帯電話、PHS、WiMAX等の移動体通信基地局では、基地局を中心とした円形のエリアをサービスエリアとすることがある。この場合、基地局用アンテナとして、垂直偏波の水平面内指向性が無指向性のアンテナが用いられることが多い。
また、近年、携帯電話、PHS、WiMAX等の普及にともない、移動体通信では、800MHz帯、1.9GHz帯、2GHz帯、2.5GHz帯など多くの周波数帯が用いられており、基地局の小型化、低コスト化のために、周波数共用アンテナが求められている。
また、基地局用アンテナでは利得を大きくしなければならないため、一般にはコリニアアレーアンテナが使用されている。
In mobile communication base stations such as mobile phones, PHS, and WiMAX, a circular area centered on the base station may be a service area. In this case, an antenna having a non-directional antenna with vertical polarization in the horizontal plane is often used as the base station antenna.
In recent years, with the spread of mobile phones, PHS, WiMAX, etc., many frequency bands such as 800 MHz band, 1.9 GHz band, 2 GHz band, 2.5 GHz band have been used in mobile communication. In order to reduce the size and cost, a frequency sharing antenna is required.
In addition, since a base station antenna must have a large gain, a collinear array antenna is generally used.

従来の2周波共用の水平面内無指向性アンテナの1つの例では、水平面内に4個のダイポールアンテナを設置することで水平面内無指向性とし、この4個のダイポールアンテナを素子アンテナとして各素子アンテナへ並列給電している。また、各ダイポールアンテナに、非励振素子やスリットを装荷することにより2周波共用化している(例えば、特許文献1参照)。   In one example of a conventional dual-frequency omnidirectional antenna in a horizontal plane, four dipole antennas are installed in a horizontal plane to make it omnidirectional in the horizontal plane. The antenna is fed in parallel. In addition, each dipole antenna is shared with two frequencies by loading a non-excitation element or a slit (see, for example, Patent Document 1).

また、他の例では、水平面内に3個以上のダイポールアンテナを設置することで水平面内無指向性とし、これらのダイポールアンテナを素子アンテナとして各素子アンテナへ並列給電している。また、各ダイポールアンテナに、非励振素子を装荷することにより2周波共用化している(例えば、特許文献2参照)。   In another example, three or more dipole antennas are installed in the horizontal plane to make the horizontal plane non-directional, and these dipole antennas are used as element antennas to feed each element antenna in parallel. In addition, each dipole antenna is shared with two frequencies by loading a non-excitation element (see, for example, Patent Document 2).

特開2003−32034号公報JP 2003-32034 A 特開2005−117493号公報JP 2005-117493 A

しかし、特許文献1や特許文献2の従来の2周波共用の水平面内無指向性アンテナでは、並列給電法を採用しているため、給電回路が複雑になることによりアンテナが大型化し、コストが高くなるという問題があった。   However, since the conventional dual-frequency horizontal omnidirectional antenna of Patent Document 1 and Patent Document 2 employs a parallel power feeding method, the size of the antenna increases due to the complexity of the power feeding circuit, resulting in high costs. There was a problem of becoming.

また、水平面内にビームを向ける場合、コリニアアレーアンテナの素子間隔は、グレーティングローブの発生を抑えるため、1波長以下とする必要がある。一方、素子アンテナの長さは半波長程度であり、また、素子間結合を低減させるために、素子間隔は半波長以上とする必要がある。そして、特許文献1や特許文献2の従来の2周波共用の水平面内無指向性アンテナでは、各素子アンテナを2周波共用化しているため、2つの周波数帯が2倍以上離れている場合、2つの周波数帯で素子間隔を半波長以上1波長以下とすることができないという問題があった。   Further, when the beam is directed in the horizontal plane, the element interval of the collinear array antenna needs to be 1 wavelength or less in order to suppress the generation of grating lobes. On the other hand, the length of the element antenna is about a half wavelength, and in order to reduce the coupling between elements, the element interval needs to be equal to or more than a half wavelength. In the conventional dual-frequency horizontal omnidirectional antennas of Patent Document 1 and Patent Document 2, each element antenna is shared by two frequencies, and therefore, when the two frequency bands are separated by 2 times or more, 2 There was a problem that the element spacing in one frequency band could not be more than half wavelength and not more than one wavelength.

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、小形で、低コストで、2つの周波数帯が離れていても良好なアンテナ特性が得られる2周波共用の水平面内無指向性アンテナを得ることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and is small, low-cost, and omnidirectional in a horizontal plane for dual frequencies that can provide good antenna characteristics even when two frequency bands are separated from each other. It aims at obtaining a sex antenna.

この発明に係るアンテナ装置は、2個の第1のアンテナ導体、2個の第2のアンテナ導体及び前記第1のアンテナ導体と前記第2のアンテナ導体とのグランド導体である柱状導体を備えるアンテナ装置において、前記第1のアンテナ導体は、第1の使用周波数における電気長が約1/2波長の長さのシート状導体からなるとともに長さ方向が前記柱状導体の中心軸方向に平行に配置される複数個の第1の素子アンテナからなり且つ複数個の前記第1の素子アンテナが前記中心軸方向に直列に前記第1の素子アンテナの幅より小さい第1の幅のシート状導体により接続されて並べられ、終端に最も近い前記第1の素子アンテナの終端に近い方の端部に前記第1の幅のシート状導体が接続され、前記第2のアンテナ導体は、第2の使用周波数における電気長が約1/2波長の長さのシート状導体からなるとともに長さ方向が前記中心軸方向に平行に配置される複数個の第2の素子アンテナからなり且つ複数個の前記第2の素子アンテナが前記中心軸方向に直列に前記第2の素子アンテナの幅より小さい第2の幅のシート状導体により接続されて並べられ、終端に最も近い前記第2の素子アンテナの終端に近い方の端部に前記第2の幅のシート状導体が接続され、前記柱状導体の中心軸を通る第1の平面が前記柱状導体の中心軸と同軸で径が大きい円筒と交わる2つの第1の線上に、それぞれ前記第1のアンテナ導体を設置し、前記柱状導体の中心軸を通り且つ上記第1の平面と直交する第2の平面が前記柱状導体の中心軸と同軸で径が大きい円筒と交わる2つの第2の直線上に、それぞれ前記第2のアンテナ導体を設置し、前記第1の直線上の2個の前記第1のアンテナ導体間の距離を前記第1の使用周波数において1/2波長以下とし、前記第2の直線上の2個の前記第2のアンテナ導体間の距離を前記第2の使用周波数において1/2波長以下とし、2個の前記第1のアンテナ導体を等振幅同位相で励振し、2個の前記第2のアンテナ導体を等振幅同位相で励振する。   An antenna device according to the present invention includes an antenna including two first antenna conductors, two second antenna conductors, and a columnar conductor that is a ground conductor of the first antenna conductor and the second antenna conductor. In the apparatus, the first antenna conductor is composed of a sheet-like conductor having an electrical length of about ½ wavelength at a first use frequency, and the length direction is arranged in parallel to the central axis direction of the columnar conductor. A plurality of first element antennas connected in series with a sheet-like conductor having a first width smaller than the width of the first element antenna in series in the central axis direction. The sheet-like conductor having the first width is connected to the end of the first element antenna closest to the terminal end and arranged near the terminal end, and the second antenna conductor has a second operating frequency. In And a plurality of second element antennas having a length direction parallel to the central axis direction and a plurality of second element antennas. Element antennas are connected and arranged in series in the central axis direction by a sheet-like conductor having a second width smaller than the width of the second element antenna, and close to the end of the second element antenna closest to the end The sheet conductor having the second width is connected to the other end, and the first plane passing through the central axis of the columnar conductor intersects with a cylinder having a large diameter coaxial with the central axis of the columnar conductor. The first antenna conductor is installed on each line, and the second plane passing through the central axis of the columnar conductor and orthogonal to the first plane is coaxial with the central axis of the columnar conductor and has a large diameter. On the two second straight lines that intersect The second antenna conductor is installed, and the distance between the two first antenna conductors on the first straight line is ½ wavelength or less at the first use frequency, and the second straight line is on the second straight line. The distance between the two second antenna conductors is set to ½ wavelength or less at the second use frequency, and the two first antenna conductors are excited with the same amplitude and the same phase. The second antenna conductor is excited with the same amplitude and the same phase.

この発明に係るアンテナ装置は、柱状導体の周りに、第1の使用周波数用の対向する2個の直列給電パッチアレーアンテナである第1のアンテナ導体と、第2の使用周波数用の対向する2個の直列給電パッチアレーアンテナである第2のアンテナ導体とを設置し、2個の第1のアンテナ素子を結ぶ直線と2個の第2のアンテナ素子を結ぶ直線を垂直にすることにより、小形で、低コストで、2つの周波数帯が離れていても良好なアンテナ特性を有する2周波共用の水平面内無指向性アンテナが得られるという効果を有する。   In the antenna device according to the present invention, a first antenna conductor, which is two series-fed patch array antennas for the first use frequency, and two opposite use frequencies for the second use frequency are disposed around the columnar conductor. The second antenna conductor, which is a series-feed patch array antenna, is installed, and the straight line connecting the two first antenna elements and the straight line connecting the two second antenna elements are made vertical. Thus, it is possible to obtain a dual-frequency omnidirectional antenna in a horizontal plane that has good antenna characteristics even if the two frequency bands are separated from each other at low cost.

実施の形態1.
図1(a)は、この発明の実施の形態1に係るアンテナ装置を示す斜視図である。図1(b)は、図1(a)のアンテナ装置の円柱状導体3の中心軸と垂直な面での断面図である。
この発明の実施の形態1に係るアンテナ装置について図1を参照しながら説明する。2つの使用周波数をf1、f2とする。
図1において、第1のアンテナ導体1は周波数f1用のコリニアアレーアンテナであり、第2のアンテナ導体2は周波数f2用のコリニアレーアンテナである。また、円柱状導体3は第1のアンテナ導体1と第2のアンテナ導体2のグランド導体である。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1A is a perspective view showing an antenna apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. FIG.1 (b) is sectional drawing in a surface perpendicular | vertical to the central axis of the columnar conductor 3 of the antenna apparatus of Fig.1 (a).
An antenna apparatus according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIG. The two frequencies used are f1 and f2.
In FIG. 1, a first antenna conductor 1 is a collinear array antenna for frequency f1, and a second antenna conductor 2 is a collinear array antenna for frequency f2. The cylindrical conductor 3 is a ground conductor for the first antenna conductor 1 and the second antenna conductor 2.

第1のアンテナ導体1は、素子アンテナとして第1の使用周波数f1における電気長が約1/2波長の長さのシート状導体であるパッチ導体11を採用し、n個(nは2以上の整数)のパッチ導体11から構成されている。そして、パッチ導体11は、円柱状導体3と同軸で半径が円柱状導体3より大きい円筒の側面から切り取ったような一方向に彎曲した板である。
また、2つの第1のアンテナ導体1は、円柱状導体3の中心軸を含む第1の平面が円柱状導体3と同軸で半径が円柱状導体3より大きい円筒と交わる2本の第1の線上に、それぞれパッチ導体11の彎曲している辺の中央を通る中心線が重なるように、直列にn個のパッチ導体11が並べられたアレーアンテナである。そして、隣接するパッチ導体11間は、ストリップ導体12により接続されている。また、給電端から最遠方に位置するパッチ導体11の、そのパッチ導体11の給電端からの1つ手前のパッチ導体11がある側とは反対側の端部に、ストリップ導体12が接続されている。
また、パッチ導体11の幅Wf1は、ストリップ導体12の幅より大きい。
The first antenna conductor 1 employs, as an element antenna, patch conductors 11 that are sheet-like conductors having an electrical length of about ½ wavelength at the first use frequency f1, and n (n is 2 or more). (Integer) patch conductors 11. The patch conductor 11 is a plate that is bent in one direction, such as being cut from the side surface of a cylinder that is coaxial with the columnar conductor 3 and has a larger radius than the columnar conductor 3.
In addition, the two first antenna conductors 1 include two first antennas that intersect a cylinder whose first plane including the central axis of the columnar conductor 3 is coaxial with the columnar conductor 3 and whose radius is larger than the columnar conductor 3. This is an array antenna in which n patch conductors 11 are arranged in series such that center lines passing through the centers of the bent sides of the patch conductors 11 overlap each other on the line. Adjacent patch conductors 11 are connected by strip conductors 12. Further, the strip conductor 12 is connected to the end of the patch conductor 11 located farthest from the power supply end on the side opposite to the side where the patch conductor 11 immediately before the power supply end of the patch conductor 11 is present. Yes.
Further, the width Wf 1 of the patch conductor 11 is larger than the width of the strip conductor 12.

同様に、第2のアンテナ導体2は、素子アンテナとして周波数f2における電気長が約1/2波長の長さのシート状導体であるパッチ導体13を採用し、m個(mは2以上の整数)のパッチ導体13から構成されている。そして、パッチ導体13は、円柱状導体3と同軸で半径が円柱状導体3より大きい円筒の側面から切り取ったような一方向に彎曲した板である。
また、2つの第2のアンテナ導体2は、円柱状導体3の中心軸を含み第1の平面と直交する第2の平面が円柱状導体3と同軸で半径が円柱状導体3より大きい円筒と交わる2本の第2の線上に、それぞれパッチ導体13の彎曲している辺の中央を通る中心線が重なるように、直列にm個のパッチ導体13が並べられたアレーアンテナである。そして、隣接するパッチ導体13間は、ストリップ導体14により接続されている。また、給電端から最遠方に位置するパッチ導体13の、そのパッチ導体13の給電端からの1つ手前のパッチ導体13がある側とは反対側の端部に、ストリップ導体14が接続されている。
また、パッチ導体13の幅Wf2は、ストリップ導体14の幅より大きい。
このように、第1のアンテナ導体1、第2のアンテナ導体2は、パッチアンテナを素子アンテナとし、直列給電法を採用したアレーアンテナである。
Similarly, the second antenna conductor 2 employs patch conductors 13 that are sheet-like conductors having an electrical length of about ½ wavelength at the frequency f2 as an element antenna, and m pieces (m is an integer of 2 or more). ) Patch conductor 13. The patch conductor 13 is a plate that is bent in one direction, such as being cut from the side surface of a cylinder that is coaxial with the columnar conductor 3 and has a larger radius than the columnar conductor 3.
The two second antenna conductors 2 include a cylinder having a central axis of the columnar conductor 3 and a second plane orthogonal to the first plane coaxial with the columnar conductor 3 and having a radius larger than that of the columnar conductor 3. This is an array antenna in which m patch conductors 13 are arranged in series so that the center lines passing through the centers of the curved sides of the patch conductors 13 overlap the two intersecting second lines. Adjacent patch conductors 13 are connected by strip conductors 14. Further, the strip conductor 14 is connected to the end of the patch conductor 13 located farthest from the power supply end on the side opposite to the side where the patch conductor 13 immediately before the power supply end of the patch conductor 13 is present. Yes.
Further, the width Wf2 of the patch conductor 13 is larger than the width of the strip conductor 14.
As described above, the first antenna conductor 1 and the second antenna conductor 2 are array antennas using a patch antenna as an element antenna and adopting a series feeding method.

次に、第1のアンテナ導体1の動作について説明する。まず、パッチ導体11の動作について説明する。ストリップ導体12からパッチ導体11に信号が到達すると、パッチ導体11の電気長は周波数f1において約1/2波長であるので、パッチ導体11と円柱状導体3から形成されるキャビティーが共振し、信号の一部の電力が外部に放射される。パッチ導体11は、ストリップ導体12と円柱状導体3から形成される給電線路上に、インピーダンスZ1のパッチ導体11が、直列に接続されていると見なすことができる。インピーダンスZ1は、パッチ導体11の幅を大きくするにつれ大きくなり、ストリップ導体12の幅を小さくするにつれ大きくなる。すなわち、パッチ導体11の幅、ストリップ導体12の幅を変化させることで、インピーダンスZ1を調整することができる。   Next, the operation of the first antenna conductor 1 will be described. First, the operation of the patch conductor 11 will be described. When a signal reaches the patch conductor 11 from the strip conductor 12, the electrical length of the patch conductor 11 is about ½ wavelength at the frequency f1, so that the cavity formed by the patch conductor 11 and the cylindrical conductor 3 resonates. Part of the signal power is radiated to the outside. It can be considered that the patch conductor 11 having the impedance Z1 is connected in series on the feed line formed by the strip conductor 12 and the cylindrical conductor 3. The impedance Z1 increases as the width of the patch conductor 11 increases, and increases as the width of the strip conductor 12 decreases. That is, by changing the width of the patch conductor 11 and the width of the strip conductor 12, the impedance Z1 can be adjusted.

第1のアンテナ導体1の励振方法には、進行波励振させる場合と定在波励振させる場合がある。進行波励振させる場合、まず、1個目のパッチ導体11に信号が到達すると、信号の一部の電力が外部に放射される。残った電力の一部が給電側への反射になり、他がストリップ導体12を通り、次のパッチ導体11への入射電力になる。以後、同様の原理で、各パッチ導体11から電力が放射される。進行波励振させる場合には、パッチ導体11のインピーダンスZ1の実部が大きく、第1のアンテナ導体1の終端に信号が到達するまでに十分電力がアンテナ外部へ放射されるか、もしくは、第1のアンテナ導体1の終端部が整合終端されている必要がある。   The excitation method of the first antenna conductor 1 includes a traveling wave excitation and a standing wave excitation. When traveling wave excitation is performed, first, when a signal reaches the first patch conductor 11, a part of the power of the signal is radiated to the outside. A part of the remaining power is reflected to the feeding side, and the other is passed through the strip conductor 12 and becomes incident power to the next patch conductor 11. Thereafter, electric power is radiated from each patch conductor 11 on the same principle. When traveling wave excitation is performed, the real part of the impedance Z1 of the patch conductor 11 is large, and sufficient electric power is radiated to the outside of the antenna until the signal reaches the end of the first antenna conductor 1, or the first The terminal portion of the antenna conductor 1 must be matched and terminated.

定在波励振させる場合、パッチ導体11のインピーダンスZ1の実部を小さくし、第1のアンテナ導体1の終端部に入力電力が十分到達し、そこで、再びパッチ導体11側へ信号が反射され、入力信号と重ね合わされるようにする。   In the case of standing wave excitation, the real part of the impedance Z1 of the patch conductor 11 is reduced, and the input power reaches the terminal part of the first antenna conductor 1 sufficiently, whereupon the signal is reflected again to the patch conductor 11 side, It is superimposed on the input signal.

また、第1のアンテナ導体1上において、パッチ導体11の長さ方向の中点と、その隣のパッチ導体11の長さ方向の中点の間の電気長を、全て周波数f1において1波長とし、各パッチ導体11の寸法を同一とすると、各パッチ導体11が等振幅同位相で励振される。この場合、主ビームは水平面内(図1(b)のxy面内)に向く。   Further, on the first antenna conductor 1, the electrical length between the midpoint in the length direction of the patch conductor 11 and the midpoint in the length direction of the adjacent patch conductor 11 is all set to one wavelength at the frequency f1. If the dimensions of the patch conductors 11 are the same, the patch conductors 11 are excited with the same amplitude and the same phase. In this case, the main beam is directed in the horizontal plane (in the xy plane in FIG. 1B).

また、パッチ導体11の長さ方向の中点と、その隣のパッチ導体11の長さ方向の中点の間の電気長を、全て同一とし、かつ周波数f1における1波長より短くしたり、長くしたりすると、主ビームを水平面からチルトさせることができる。主ビームを水平面からチルトさせる場合は、通常、進行波励振させる。定在波励振させると、第1のアンテナ導体1の終端部からの反射波により、水平面を対称面として、主ビームと対称な方向にもビームを発生させてしまうためである。   In addition, the electrical length between the midpoint in the length direction of the patch conductor 11 and the midpoint in the length direction of the adjacent patch conductor 11 is all the same, and is shorter or longer than one wavelength at the frequency f1. Then, the main beam can be tilted from the horizontal plane. When the main beam is tilted from the horizontal plane, the traveling wave is usually excited. This is because, when standing wave excitation is performed, a reflected wave from the terminal portion of the first antenna conductor 1 generates a beam in a direction symmetrical to the main beam with the horizontal plane as a symmetry plane.

2つの第1のアンテナ導体1へは、図1には示されていないが、2分配回路を介して、等振幅同位相で信号を入力する。第1のアンテナ導体1を1個だけ設置した場合、円柱状導体3から見て第1のアンテナ導体1がある方向に指向性を持つが、円柱状導体3を挟んで2つの第1のアンテナ導体1を対向して設置し、等振幅同位相で給電すると、水平面内指向性がほぼ無指向性となる。   Although not shown in FIG. 1, signals are input to the two first antenna conductors 1 with the same amplitude and the same phase via the two distribution circuits. When only one first antenna conductor 1 is installed, the first antenna conductor 1 has directivity in a certain direction when viewed from the cylindrical conductor 3, but the two first antennas sandwich the cylindrical conductor 3. When the conductors 1 are installed facing each other and are fed with equal amplitude and the same phase, the directivity in the horizontal plane becomes almost omnidirectional.

以上が第1のアンテナ導体1の動作であるが、第2のアンテナ導体2についても同様に、周波数f1を周波数f2に、パッチ導体11をパッチ導体13に、ストリップ導体12をストリップ導体14に、パッチ導体11のインピーダンスZ1をパッチ導体13のインピーダンスZ2に置き換えることで、その動作を説明することができる。   The operation of the first antenna conductor 1 has been described above. Similarly, for the second antenna conductor 2, the frequency f1 is set to the frequency f2, the patch conductor 11 is set to the patch conductor 13, the strip conductor 12 is set to the strip conductor 14, and the like. The operation can be described by replacing the impedance Z1 of the patch conductor 11 with the impedance Z2 of the patch conductor 13.

2つの第1のアンテナ導体1と2つの第2のアンテナ導体2は、結合量を小さくするために、円柱状導体3を挟んで2つの第1のアンテナ導体1を結ぶ直線と、2つの第2のアンテナ導体2を結ぶ直線が直角になるように設置している。   In order to reduce the coupling amount, the two first antenna conductors 1 and the two second antenna conductors 2 include a straight line connecting the two first antenna conductors 1 with the cylindrical conductor 3 interposed therebetween, and two second antenna conductors 1 The straight lines connecting the two antenna conductors 2 are installed at right angles.

例えば、f2=0.74f1とし、第1のアンテナ導体1は、パッチ導体11を12個並べたアレーアンテナであり、第2のアンテナ導体2は、パッチ導体13を12個並べたアレーアンテナである場合を考える。各パッチ導体11を等振幅同位相で励振し、各パッチ導体13も等振幅同位相で励振した時の水平面内放射パターン計算結果を図2に示す。周波数f1、f2において、水平面内でほぼ無指向性となっていることが分かる。図2では、水平面内における最大利得と最小利得の差は、周波数f1において2.2dB、周波数f2において1.5dBである。   For example, f2 = 0.74f1, and the first antenna conductor 1 is an array antenna in which twelve patch conductors 11 are arranged, and the second antenna conductor 2 is an array antenna in which twelve patch conductors 13 are arranged. Think about the case. FIG. 2 shows the calculation result of the radiation pattern in the horizontal plane when each patch conductor 11 is excited with the same amplitude and same phase and each patch conductor 13 is also excited with the same amplitude and same phase. It can be seen that the frequencies f1 and f2 are almost omnidirectional in the horizontal plane. In FIG. 2, the difference between the maximum gain and the minimum gain in the horizontal plane is 2.2 dB at the frequency f1 and 1.5 dB at the frequency f2.

対向する2つの第1のアンテナ導体1の距離、対向する2つの第2のアンテナ導体2の距離を大きくするほど、水平面内における最大利得と最小利得の差は大きくなる。そのため、少なくとも、対向する2つの第1のアンテナ導体1の距離を周波数f1において半波長以下とし、対向する2つの第2のアンテナ導体2の距離を周波数f2において半波長以下とする必要がある。   As the distance between the two opposing first antenna conductors 1 and the distance between the two opposing second antenna conductors 2 are increased, the difference between the maximum gain and the minimum gain in the horizontal plane increases. For this reason, at least the distance between the two first antenna conductors 1 facing each other needs to be a half wavelength or less at the frequency f1, and the distance between the two second antenna conductors 2 facing each other needs to be a half wavelength or less at the frequency f2.

本実施の形態1のアンテナ装置は、f1用の2つの第1のアンテナ導体1と、f2用の2つの第2のアンテナ導体2を別々に設置しているので、第1のアンテナ導体1の各パッチ導体11の間隔と、第2のアンテナ導体2の各パッチ導体13の間隔を異なった値にすることができる。したがって、f1とf2が2倍以上離れていても、f1、f2それぞれにおいて、素子アンテナ間隔を最適な値に設定できる。   In the antenna device according to the first embodiment, the two first antenna conductors 1 for f1 and the two second antenna conductors 2 for f2 are separately installed. The interval between the patch conductors 11 and the interval between the patch conductors 13 of the second antenna conductor 2 can be set to different values. Therefore, even if f1 and f2 are separated from each other by a factor of two or more, the element antenna interval can be set to an optimum value in each of f1 and f2.

なお、円柱状導体3を、断面が方形などの任意形状の柱状導体としても、動作原理は本実施の形態1と同様であり、同様な効果を得ることができる。
また、各パッチ導体11の寸法は同じである必要はなく、各パッチ導体13の寸法も同じである必要はない。
Even if the cylindrical conductor 3 is a columnar conductor having an arbitrary shape such as a square cross section, the operation principle is the same as that of the first embodiment, and the same effect can be obtained.
Moreover, the dimension of each patch conductor 11 does not need to be the same, and the dimension of each patch conductor 13 does not need to be the same.

以上のように、地導体である円柱状導体3の周りに、周波数f1用の対向する2個の直列給電パッチアレーアンテナである第1のアンテナ導体1と、周波数f2用の対向する2個の直列給電パッチアレーアンテナとを設置し、f1用の2個のアレーアンテナを結ぶ直線とf2用の2個のアレーアンテナを結ぶ直線を垂直にすることにより、小形で、低コストで、2つの周波数帯が離れていても良好なアンテナ特性を有する2周波共用の水平面内無指向性アンテナが得られるという効果を有する。   As described above, the first antenna conductor 1 that is two series-fed patch array antennas for the frequency f1 and the two opposing antennas for the frequency f2 are disposed around the cylindrical conductor 3 that is the ground conductor. By installing a series-fed patch array antenna and making the straight line connecting the two array antennas for f1 and the straight line connecting the two array antennas for f2 small, low cost, and two frequencies Even if the bands are separated from each other, there is an effect that an omnidirectional antenna in a horizontal plane for two frequencies having good antenna characteristics can be obtained.

実施の形態2.
図3(a)は、この発明の実施の形態2に係るアンテナ装置を示す斜視図である。図3(b)は、図3(a)のアンテナ装置の円柱状導体3の中心軸と垂直な面での断面図である。
この発明の実施の形態2に係るアンテナ装置は、この発明の実施の形態1に係るアンテナ装置に非励振素子21、22を追加したことが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 3A is a perspective view showing an antenna apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. FIG. 3B is a cross-sectional view taken along a plane perpendicular to the central axis of the columnar conductor 3 of the antenna device of FIG.
The antenna device according to the second embodiment of the present invention is the same as the antenna device according to the first embodiment of the present invention except that the non-excitation elements 21 and 22 are added. The same reference numerals are given and description thereof is omitted.

非励振素子21は、円柱状導体3と同軸で半径がパッチ導体11の彎曲している辺の半径より大きい円筒の側面から切り取ったような一方向に彎曲した板であり、周波数f1における電気長が約1/2波長の長さである。
また、n個の非励振素子21は、円柱状導体3の中心軸を含む第1の平面が円柱状導体3と同軸で半径がパッチ導体11の彎曲している辺の半径より大きい円筒と交わる2本の第3の線上に、彎曲している辺の中央を通る中心線が重なるように、直列に並べられる。
The non-excitation element 21 is a plate that is bent in one direction, such as being cut from the side of a cylinder that is coaxial with the columnar conductor 3 and has a radius that is larger than the radius of the bent side of the patch conductor 11, and has an electrical length at the frequency f1. Is about 1/2 wavelength long.
The n non-excitation elements 21 intersect a cylinder whose first plane including the central axis of the columnar conductor 3 is coaxial with the columnar conductor 3 and whose radius is larger than the radius of the curved side of the patch conductor 11. The two third lines are arranged in series so that a center line passing through the center of the bent side overlaps.

非励振素子22は、円柱状導体3と同軸で半径がパッチ導体13の彎曲している辺の半径より大きい円筒の側面から切り取ったような一方向に彎曲した板であり、周波数f2における電気長が約1/2波長の長さである。
また、m個の非励振素子22は、円柱状導体3の中心軸を含む第2の平面が円柱状導体3と同軸で半径がパッチ導体13の彎曲している辺の半径より大きい円筒と交わる2本の第4の線上に、彎曲している辺の中央を通る中心線が重なるように、直列に並べられる。
The non-excitation element 22 is a plate that is bent in one direction, such as being cut from the side surface of a cylinder that is coaxial with the columnar conductor 3 and has a radius that is larger than the radius of the bent side of the patch conductor 13, and has an electrical length at a frequency f2. Is about 1/2 wavelength long.
The m non-excitation elements 22 intersect a cylinder whose second plane including the central axis of the columnar conductor 3 is coaxial with the columnar conductor 3 and whose radius is larger than the radius of the curved side of the patch conductor 13. The two fourth lines are arranged in series so that a center line passing through the center of the bent side overlaps.

このように、パッチ導体11の近傍に、非励振素子21を設置すると、パッチ導体11のインピーダンスのスミスチャートに2重共振によるキンク(Kink:結び目状の軌跡)が生じる。このキンクにより、第1のアンテナ導体1の入力インピーダンス特性を広帯域化させることができる。   Thus, when the non-excitation element 21 is installed in the vicinity of the patch conductor 11, a kink (Kink: knot-like locus) due to double resonance is generated in the Smith chart of the impedance of the patch conductor 11. By this kink, the input impedance characteristic of the first antenna conductor 1 can be widened.

同様に、パッチ導体13の近傍に、非励振素子22を設置すると、パッチ導体13のインピーダンスのスミスチャートに2重共振によるキンク(Kink:結び目状の軌跡)が生じる。このキンクにより、第2のアンテナ導体2の入力インピーダンス特性を広帯域化させることができる。   Similarly, when the non-excitation element 22 is installed in the vicinity of the patch conductor 13, a kink (Kink: knot-like locus) due to double resonance occurs in the Smith chart of the impedance of the patch conductor 13. By this kink, the input impedance characteristic of the second antenna conductor 2 can be widened.

なお、この実施の形態2に係るアンテナ装置では、複数の非励振素子21を、彎曲している辺の中央を通過する中心線が第1の平面内に含まれる第3の線上に重なるように配置されているがこれに限るものではない。また、複数の非励振素子22を、彎曲している辺の中央を通過する中心線が第2の平面内に含まれる第4の線上に重なるように配置されているがこれに限るものではない。
また、この実施の形態2に係るアンテナ装置では、非励振素子21を各パッチ導体11に対して1個設置しているが、2個以上設置しても良い。同様に、非励振素子22を各パッチ導体13に対して1個設置しているが、2個以上設置しても良い。
In the antenna device according to the second embodiment, the center line passing through the center of the side where the plurality of non-excitation elements 21 are bent overlaps with the third line included in the first plane. Although it is arranged, it is not limited to this. Further, the plurality of non-excitation elements 22 are arranged so that the center line passing through the center of the bent side overlaps the fourth line included in the second plane, but the present invention is not limited to this. .
In the antenna device according to the second embodiment, one non-excitation element 21 is provided for each patch conductor 11, but two or more may be provided. Similarly, one non-excitation element 22 is provided for each patch conductor 13, but two or more non-excitation elements 22 may be provided.

以上のように、非励振素子21を各パッチ導体11の近傍に少なくとも1つ設置し、非励振素子22を各パッチ導体13の近傍に少なくとも1つ設置することにより、広帯域な入力インピーダンス特性を有する2周波共用の水平面内無指向性アンテナが得られるという効果を有する。   As described above, by providing at least one non-excitation element 21 in the vicinity of each patch conductor 11 and at least one non-excitation element 22 in the vicinity of each patch conductor 13, it has a wide-band input impedance characteristic. An effect is obtained in that an omnidirectional antenna in a horizontal plane shared by two frequencies can be obtained.

実施の形態3.
図4(a)は、この発明の実施の形態3に係るアンテナ装置を示す斜視図である。図4(b)は、図4(a)のアンテナ装置の円柱状導体3の中心軸と垂直な面での断面図である。
この発明の実施の形態3に係るアンテナ装置は、この発明の実施の形態1に係るアンテナ装置に非励振素子23、24を追加したことが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 4A is a perspective view showing an antenna apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. FIG. 4B is a cross-sectional view taken along a plane perpendicular to the central axis of the columnar conductor 3 of the antenna device of FIG.
The antenna device according to the third embodiment of the present invention is the same as the antenna device according to the first embodiment of the present invention except that non-excitation elements 23 and 24 are added. The same reference numerals are given and description thereof is omitted.

非励振素子23は、円柱状導体3と同軸で半径がパッチ導体11の彎曲している辺の半径と同じ円筒の側面から切り取ったような一方向に彎曲した板であり、周波数f1における電気長が約1/2波長の長さである。
また、2×n個の非励振素子23は、円柱状導体3の中心軸を含むパッチ導体11と交叉しない第3の平面が円柱状導体3と同軸で半径がパッチ導体11の彎曲している辺の半径と同じ円筒と交わる2本の第5の線上に、彎曲している辺の中央を通る中心線が重なるように、直列にn個ずつ並べられる。
また、2×n個の非励振素子23は、円柱状導体3の中心軸を含むパッチ導体11と交叉せず第3の平面とも接しない第4の平面が円柱状導体3と同軸で半径がパッチ導体11の彎曲している辺の半径と同じ円筒と交わる2本の第6の線上に、彎曲している辺の中央を通る中心線が重なるように、直列にn個ずつ並べられる。
The non-excitation element 23 is a plate that is bent in one direction, such as being cut from a side surface of a cylinder that is coaxial with the columnar conductor 3 and has the same radius as that of the side of the patch conductor 11 that is bent, and has an electrical length at the frequency f1. Is about 1/2 wavelength long.
The 2 × n non-excitation elements 23 have a third plane that does not intersect the patch conductor 11 including the central axis of the cylindrical conductor 3 coaxial with the cylindrical conductor 3 and a radius of the patch conductor 11. The n lines are arranged in series so that the center line passing through the center of the curved side overlaps the two fifth lines intersecting the cylinder having the same side radius.
Further, the 2 × n non-excitation elements 23 have a fourth plane that does not cross the patch conductor 11 including the central axis of the columnar conductor 3 and does not contact the third plane and is coaxial with the columnar conductor 3 and has a radius. The patch conductors 11 are arranged in series in series so that the center line passing through the center of the bent side overlaps the two sixth lines intersecting with the same cylinder as the radius of the bent side of the patch conductor 11.

非励振素子24は、円柱状導体3と同軸で半径がパッチ導体13の彎曲している辺の半径と同じ円筒の側面から切り取ったような一方向に彎曲した板であり、周波数f2における電気長が約1/2波長の長さである。
また、2×m個の非励振素子24は、円柱状導体3の中心軸を含むパッチ導体11、13及び非励振素子23と交叉しない第5の平面が円柱状導体3と同軸で半径がパッチ導体13の彎曲している辺の半径と同じ円筒と交わる2本の第7の線上に、彎曲している辺の中央を通る中心線が重なるように、直列にm個ずつ並べられる。
また、2×m個の非励振素子24は、円柱状導体3の中心軸を含むパッチ導体11、13及び非励振素子23と交叉せず第5の平面とも接しない第6の平面が円柱状導体3と同軸で半径がパッチ導体13の彎曲している辺の半径と同じ円筒と交わる2本の第7の線上に、彎曲している辺の中央を通る中心線が重なるように、直列にm個ずつ並べられる。
The non-exciting element 24 is a plate bent in one direction that is coaxial with the columnar conductor 3 and whose radius is cut from the side surface of the same cylinder as the radius of the bent side of the patch conductor 13, and has an electrical length at the frequency f2. Is about 1/2 wavelength long.
The 2 × m non-exciting elements 24 are patch conductors 11 and 13 including the central axis of the cylindrical conductor 3 and the fifth plane not intersecting the non-exciting element 23 is coaxial with the cylindrical conductor 3 and has a radius of patch. M conductors are arranged in series so that the center line passing through the center of the bent side overlaps the two seventh lines intersecting with the same cylinder as the radius of the bent side of the conductor 13.
In addition, the 2 × m number of non-excitation elements 24 have a cylindrical shape in which the sixth plane that does not cross the patch conductors 11 and 13 and the non-excitation element 23 including the central axis of the cylindrical conductor 3 and does not contact the fifth plane is cylindrical. In series so that the center line passing through the center of the bent side overlaps with two seventh lines that are coaxial with the conductor 3 and have the same radius as the radius of the bent side of the patch conductor 13. m pieces are arranged.

なお、この実施の形態3に係るアンテナ装置では、非励振素子23を各パッチ導体11に対して2個設置しているが、3個以上設置しても良い。同様に、非励振素子24を各パッチ導体13に対して2個設置しているが、3個以上設置しても良い。   In the antenna device according to the third embodiment, two non-excitation elements 23 are provided for each patch conductor 11, but three or more may be provided. Similarly, two non-excitation elements 24 are provided for each patch conductor 13, but three or more may be provided.

このように、パッチ導体11の近傍に、非励振素子23を設置すると、パッチ導体11のインピーダンスのスミスチャートに2重共振によるキンク(Kink:結び目状の軌跡)が生じる。このキンクにより、第1のアンテナ導体1の入力インピーダンス特性を広帯域化させることができる。   Thus, when the non-excitation element 23 is installed in the vicinity of the patch conductor 11, a kink (Kink: knot-like trajectory) due to double resonance occurs in the Smith chart of the impedance of the patch conductor 11. By this kink, the input impedance characteristic of the first antenna conductor 1 can be widened.

同様に、パッチ導体13の近傍に、非励振素子23を設置すると、パッチ導体13のインピーダンスのスミスチャートに2重共振によるキンク(Kink:結び目状の軌跡)が生じる。このキンクにより、第2のアンテナ導体2の入力インピーダンス特性を広帯域化させることができる。   Similarly, when the non-excitation element 23 is installed in the vicinity of the patch conductor 13, a kink (Kink: knot-like trajectory) due to double resonance occurs in the Smith chart of the impedance of the patch conductor 13. By this kink, the input impedance characteristic of the second antenna conductor 2 can be widened.

また、パッチ導体11、ストリップ導体12、パッチ導体13、ストリップ導体14、非励振素子23、非励振素子24を、円柱状導体3から所定の値Dだけ離れた円筒上に設置したので、例えば、円柱状導体3を囲む厚みDの円筒状の絶縁体の上にフィルム基板を設置し、フィルム基板上にパッチ導体11、ストリップ導体12、パッチ導体13、ストリップ導体14、非励振素子23、非励振素子24を作成することにより、一体製造することができ、製造コストを低くすることができる。   Further, since the patch conductor 11, the strip conductor 12, the patch conductor 13, the strip conductor 14, the non-exciting element 23, and the non-exciting element 24 are installed on a cylinder separated from the columnar conductor 3 by a predetermined value D, for example, A film substrate is placed on a cylindrical insulator having a thickness D surrounding the columnar conductor 3, and the patch conductor 11, strip conductor 12, patch conductor 13, strip conductor 14, non-exciting element 23, non-exciting element are provided on the film substrate. By making the element 24, it can manufacture integrally and can reduce manufacturing cost.

以上のように、非励振素子23を各パッチ導体11の近傍に複数設置し、非励振素子24を各パッチ導体13の近傍に複数設置し、パッチ導体11、パッチ導体13、非励振素子23、非励振素子24を同じ円筒上に配置することにより、広帯域な入力インピーダンス特性を有し、低コストの2周波共用の水平面内無指向性アンテナが得られるという効果を有する。   As described above, a plurality of non-exciting elements 23 are installed in the vicinity of each patch conductor 11, and a plurality of non-exciting elements 24 are installed in the vicinity of each patch conductor 13, and the patch conductor 11, patch conductor 13, non-exciting element 23, By disposing the non-excitation element 24 on the same cylinder, there is an effect that a low-cost dual-frequency horizontal omnidirectional antenna having a wide-band input impedance characteristic can be obtained.

実施の形態4.
図5(a)は、この発明の実施の形態4に係るアンテナ装置を示す斜視図である。図5(b)は、図5(a)のアンテナ装置の円柱状導体3の中心軸と垂直な面での断面図である。
この発明の実施の形態4に係るアンテナ装置は、この発明の実施の形態1に係るアンテナ装置に誘電体31を追加したことが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 5A is a perspective view showing an antenna apparatus according to Embodiment 4 of the present invention. FIG. 5B is a cross-sectional view taken along a plane perpendicular to the central axis of the columnar conductor 3 of the antenna device of FIG.
The antenna device according to the fourth embodiment of the present invention is the same as the antenna device according to the first embodiment of the present invention except that the dielectric 31 is added. Additional description will be omitted.

図5において、誘電体31は、2個の第1のアンテナ導体1、2個の第2のアンテナ導体2と円柱状導体3の間の全部に設置される。なお、2個の第1のアンテナ導体1、2個の第2のアンテナ導体2と円柱状導体3の間の一部に設置しても良い。   In FIG. 5, the dielectric 31 is installed between the two first antenna conductors 1, the two second antenna conductors 2, and the columnar conductor 3. In addition, you may install in the part between the two 1st antenna conductors 1, the 2nd 2nd antenna conductor 2, and the cylindrical conductor 3. FIG.

誘電体31を設置することにより、誘電体31上に第1のアンテナ導体1、第2のアンテナ導体2を作成できるので、組み立てコストが低減される。例えば、第1のアンテナ導体1、第2のアンテナ導体2をフィルム基板上にエッチングにより一体化して製作し、フィルム基板を誘電体31に巻くといった製造方法が考えられる。   By installing the dielectric 31, the first antenna conductor 1 and the second antenna conductor 2 can be formed on the dielectric 31, so that the assembly cost is reduced. For example, a manufacturing method in which the first antenna conductor 1 and the second antenna conductor 2 are manufactured by being integrated on a film substrate by etching and the film substrate is wound around a dielectric 31 is conceivable.

以上のように、2個の第1のアンテナ導体1、2個の第2のアンテナ導体2と円柱状導体3の間の一部または全部に誘電体31を設置することにより、低コストの2周波共用の水平面内無指向性アンテナが得られるという効果を有する。   As described above, the dielectric 31 is provided in part or all between the two first antenna conductors 1, the two second antenna conductors 2, and the cylindrical conductor 3. It has the effect that a non-directional antenna in the horizontal plane for frequency sharing can be obtained.

なお、実施の形態4に係るアンテナ装置では、誘電体31を実施の形態1に係るアンテナ装置に適用したが、実施の形態2、3に係るアンテナ装置に適用しても、上述の効果を奏することができる。   In the antenna device according to the fourth embodiment, the dielectric 31 is applied to the antenna device according to the first embodiment. However, the above-described effects can be obtained even when applied to the antenna devices according to the second and third embodiments. be able to.

実施の形態5.
図6は、この発明の実施の形態5に係るアンテナ装置を示す図であり、図6(a)が開放終端の場合を、図6(b)が短絡終端の場合を、図6(c)が整合終端の場合を示している。
この発明の実施の形態5に係るアンテナ装置は、この発明の実施の形態1に係るアンテナ装置の第1のアンテナ導体1および第2のアンテナ導体2の終端に負荷インピーダンスを装荷したことが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。
Embodiment 5 FIG.
6A and 6B are diagrams showing an antenna device according to Embodiment 5 of the present invention, in which FIG. 6A shows an open termination, FIG. 6B shows a short-circuit termination, and FIG. Indicates the case of matching termination.
The antenna device according to Embodiment 5 of the present invention differs from the antenna device according to Embodiment 1 of the present invention in that load impedance is loaded at the terminal ends of the first antenna conductor 1 and the second antenna conductor 2 of the antenna device, Since other than that is the same, the same code | symbol is attached | subjected to the same part and description is abbreviate | omitted.

図6において、導体板32は第1のアンテナ導体1の終端部においてストリップ導体12と円柱状導体3とを接続し、導体板33は第2のアンテナ導体2の終端部においてストリップ導体14と円柱状導体3とを接続している。
また、チップ抵抗34は第1のアンテナ導体1の終端部においてストリップ導体12と円柱状導体3に半田付け等により接続されており、チップ抵抗35は第2のアンテナ導体2の終端部においてストリップ導体14と円柱状導体3に半田付け等により接続されている。
In FIG. 6, the conductor plate 32 connects the strip conductor 12 and the cylindrical conductor 3 at the terminal end of the first antenna conductor 1, and the conductor plate 33 connects the strip conductor 14 and the circle at the terminal end of the second antenna conductor 2. The columnar conductor 3 is connected.
The chip resistor 34 is connected to the strip conductor 12 and the columnar conductor 3 by soldering or the like at the terminal end of the first antenna conductor 1, and the chip resistor 35 is connected to the strip conductor at the terminal end of the second antenna conductor 2. 14 and the columnar conductor 3 are connected by soldering or the like.

第1のアンテナ導体1、第2のアンテナ導体2を定在波励振させる場合には、開放終端または短絡終端とする。この場合、第1のアンテナ導体1の終端に一番近いパッチ導体11の長さ方向の中点から第1のアンテナ導体1の終端までの電気長を、開放終端の時にはf1において(2k−1)/4波長とし、短絡終端の時にはf1において(2k)/4波長とする。ここで、kは1以上の整数である。   In the case where the first antenna conductor 1 and the second antenna conductor 2 are excited by standing waves, they are set as open ends or short-circuit ends. In this case, the electrical length from the midpoint of the length of the patch conductor 11 closest to the end of the first antenna conductor 1 to the end of the first antenna conductor 1 is expressed as (2k−1) at f1 at the open end. ) / 4 wavelength, and (2k) / 4 wavelength at f1 at the time of short-circuit termination. Here, k is an integer of 1 or more.

同様に、第2のアンテナ導体2の終端に一番近いパッチ導体13の長さ方向の中点から第2のアンテナ導体2の終端までの電気長を、開放終端の時にはf2において(2k−1)/4波長とし、短絡終端の時にはf2において(2k)/4波長とする。   Similarly, the electrical length from the midpoint in the length direction of the patch conductor 13 closest to the end of the second antenna conductor 2 to the end of the second antenna conductor 2 is expressed as (2k−1) at f2 at the open end. ) / 4 wavelength, and (2k) / 4 wavelength at f2 at the time of short-circuit termination.

このようにすれば、終端部からの反射波と入射波が、パッチ導体11、13において、同相で重ね合わされる。すなわち、放射されずに終端部で反射した電力が再放射されるので、放射効率を高くすることができる。   In this way, the reflected wave and the incident wave from the terminal portion are overlapped in phase in the patch conductors 11 and 13. That is, since the power reflected by the terminal portion without being radiated is re-radiated, the radiation efficiency can be increased.

第1のアンテナ導体1、第2のアンテナ導体2を進行波励振させる場合には、整合終端とする。例えば、主ビームを水平面からチルトさせる場合には、第1のアンテナ導体1、第2のアンテナ導体2の終端部まで放射されずに残った電力が、終端部で反射すると、この反射波により、水平面を対称面として、主ビームと対称な方向にもビームを発生させてしまう。   When the first antenna conductor 1 and the second antenna conductor 2 are subjected to traveling wave excitation, they are matched terminations. For example, in the case where the main beam is tilted from the horizontal plane, if the power remaining without being radiated to the terminal portions of the first antenna conductor 1 and the second antenna conductor 2 is reflected by the terminal portions, With the horizontal plane as the symmetry plane, the beam is also generated in a direction symmetrical to the main beam.

したがって、第1のアンテナ導体1の終端部のストリップ導体12と円柱状導体3をチップ抵抗34を介して接続し、第2のアンテナ導体2の終端部のストリップ導体14と円柱状導体3をチップ抵抗35を介して接続し、整合終端とすることにより、第1のアンテナ導体1、第2のアンテナ導体2の終端部での反射をなくし、不要放射を低減することができる。   Therefore, the strip conductor 12 at the end of the first antenna conductor 1 and the cylindrical conductor 3 are connected via the chip resistor 34, and the strip conductor 14 at the end of the second antenna conductor 2 and the cylindrical conductor 3 are connected to the chip. By connecting via the resistor 35 and making the matching termination, reflection at the terminal portions of the first antenna conductor 1 and the second antenna conductor 2 can be eliminated, and unnecessary radiation can be reduced.

以上のように、第1のアンテナ導体1、第2のアンテナ導体2の終端に、開放、短絡または整合終端とする負荷インピーダンスを装荷することにより、放射効率が高く、不要放射が低減された2周波共用の水平面内無指向性アンテナが得られるという効果を有する。   As described above, by loading the first antenna conductor 1 and the second antenna conductor 2 with load impedances that are open, short-circuited or matched terminations, radiation efficiency is high and unnecessary radiation is reduced 2. It has the effect that a non-directional antenna in the horizontal plane for frequency sharing can be obtained.

なお、実施の形態5に係るアンテナ装置では、負荷インピーダンスの装荷を実施の形態1に係るアンテナ装置に適用したが、実施の形態2、3、4に係るアンテナ装置に適用しても、上述の効果を奏することができる。   In the antenna device according to the fifth embodiment, the load impedance loading is applied to the antenna device according to the first embodiment. However, even when the antenna device according to the second, third, and fourth embodiments is applied, There is an effect.

実施の形態6.
図7(a)は、この発明の実施の形態6に係るアンテナ装置を示す斜視図である。図7(b)は、図7(a)のアンテナ装置の円柱状導体3の中心軸と垂直な面での断面図である。
この発明の実施の形態6に係るアンテナ装置は、この発明の実施の形態1に係るアンテナ装置に誘電体レドーム36を追加したことが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。
Embodiment 6 FIG.
FIG. 7A is a perspective view showing an antenna apparatus according to Embodiment 6 of the present invention. FIG. 7B is a cross-sectional view taken along a plane perpendicular to the central axis of the columnar conductor 3 of the antenna device of FIG.
The antenna device according to the sixth embodiment of the present invention is the same as the antenna device according to the first embodiment of the present invention except that a dielectric radome 36 is added. The description is omitted.

図7において、36は、円柱状導体3、第1のアンテナ導体1、第2のアンテナ導体2を覆う誘電体レドームである。誘電体レドーム36を設置することで、雨・雪などの影響により本アンテナ装置が変形したり、破損したりすることを防ぐことができる。また、基地局アンテナは、ビルの屋上など高所に設置されるため、風圧荷重に対するアンテナ強度が重要である。誘電体レドーム36を設置することにより、風圧荷重に対するアンテナ強度を向上させることができる。   In FIG. 7, reference numeral 36 denotes a dielectric radome that covers the cylindrical conductor 3, the first antenna conductor 1, and the second antenna conductor 2. By installing the dielectric radome 36, it is possible to prevent the antenna device from being deformed or damaged due to the influence of rain or snow. Further, since the base station antenna is installed at a high place such as the roof of a building, the antenna strength against the wind pressure load is important. By installing the dielectric radome 36, the antenna strength against the wind pressure load can be improved.

図7では、誘電体レドーム36として円筒状の誘電体を想定しているが、その断面を方形など任意の形状としても良い。   In FIG. 7, a cylindrical dielectric is assumed as the dielectric radome 36, but the cross section may be an arbitrary shape such as a square.

以上のように、円柱状導体3、第1のアンテナ導体1、第2のアンテナ導体2を覆う誘電体レドームを設けることにより、アンテナ強度が強い2周波共用の水平面内無指向性アンテナが得られるという効果を有する。   As described above, by providing the dielectric radome that covers the cylindrical conductor 3, the first antenna conductor 1 and the second antenna conductor 2, a dual-frequency horizontal omnidirectional antenna with strong antenna strength can be obtained. It has the effect.

この発明の実施の形態1に係るアンテナ装置の斜視図(a)とアンテナ装置の円柱状導体の中心軸と垂直な面での断面図(b)である。It is the perspective view (a) of the antenna apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention, and sectional drawing (b) in a surface perpendicular | vertical to the central axis of the columnar conductor of an antenna apparatus. 各パッチ導体を等振幅同位相で励振した時の水平面内放射パターン図である。It is a radiation pattern figure in a horizontal surface when each patch conductor is excited by equal amplitude and the same phase. この発明の実施の形態2に係るアンテナ装置の斜視図(a)とアンテナ装置の円柱状導体の中心軸と垂直な面での断面図(b)である。It is the perspective view (a) of the antenna device which concerns on Embodiment 2 of this invention, and sectional drawing (b) in a surface perpendicular | vertical to the central axis of the cylindrical conductor of an antenna device. この発明の実施の形態3に係るアンテナ装置の斜視図(a)とアンテナ装置の円柱状導体の中心軸と垂直な面での断面図(b)である。It is the perspective view (a) of the antenna device which concerns on Embodiment 3 of this invention, and sectional drawing (b) in a surface perpendicular | vertical to the central axis of the columnar conductor of an antenna device. この発明の実施の形態4に係るアンテナ装置の斜視図(a)とアンテナ装置の円柱状導体の中心軸と垂直な面での断面図(b)である。It is the perspective view (a) of the antenna device which concerns on Embodiment 4 of this invention, and sectional drawing (b) in a surface perpendicular | vertical to the central axis of the columnar conductor of an antenna device. この発明の実施の形態5に係るアンテナ装置の斜視図である。It is a perspective view of the antenna apparatus which concerns on Embodiment 5 of this invention. この発明の実施の形態6に係るアンテナ装置の斜視図(a)とアンテナ装置の円柱状導体の中心軸と垂直な面での断面図(b)である。It is the perspective view (a) of the antenna device which concerns on Embodiment 6 of this invention, and sectional drawing (b) in a surface perpendicular | vertical to the central axis of the columnar conductor of an antenna device.

符号の説明Explanation of symbols

1 第1のアンテナ導体、2 第2のアンテナ導体、3 円柱状導体、11、13 パッチ導体、12、14 ストリップ導体、21、22、23、24 非励振素子、31 誘電体、32、33 導体板、34、35 チップ抵抗、36 誘電体レドーム。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st antenna conductor, 2nd 2nd antenna conductor, 3 cylindrical conductor, 11, 13 patch conductor, 12, 14 strip conductor, 21, 22, 23, 24 non-excitation element, 31 dielectric, 32, 33 conductor Plate, 34, 35 Chip resistor, 36 Dielectric radome.

Claims (8)

2個の第1のアンテナ導体、2個の第2のアンテナ導体及び前記第1のアンテナ導体と前記第2のアンテナ導体とのグランド導体である柱状導体を備えるアンテナ装置において、
前記第1のアンテナ導体は、第1の使用周波数における電気長が約1/2波長の長さのシート状導体からなるとともに長さ方向が前記柱状導体の中心軸方向に平行に配置される複数個の第1の素子アンテナからなり且つ複数個の前記第1の素子アンテナが前記中心軸方向に直列に前記第1の素子アンテナの幅より小さい第1の幅のシート状導体により接続されて並べられ、終端に最も近い前記第1の素子アンテナの終端に近い方の端部に前記第1の幅のシート状導体が接続され、
前記第2のアンテナ導体は、第2の使用周波数における電気長が約1/2波長の長さのシート状導体からなるとともに長さ方向が前記中心軸方向に平行に配置される複数個の第2の素子アンテナからなり且つ複数個の前記第2の素子アンテナが前記中心軸方向に直列に前記第2の素子アンテナの幅より小さい第2の幅のシート状導体により接続されて並べられ、終端に最も近い前記第2の素子アンテナの終端に近い方の端部に前記第2の幅のシート状導体が接続され、
前記柱状導体の中心軸を通る第1の平面が前記柱状導体の中心軸と同軸で径が大きい円筒と交わる2つの第1の線上に、それぞれ前記第1のアンテナ導体を設置し、
前記柱状導体の中心軸を通り且つ上記第1の平面と直交する第2の平面が前記柱状導体の中心軸と同軸で径が大きい円筒と交わる2つの第2の直線上に、それぞれ前記第2のアンテナ導体を設置し、
前記第1の直線上の2個の前記第1のアンテナ導体間の距離を前記第1の使用周波数において1/2波長以下とし、
前記第2の直線上の2個の前記第2のアンテナ導体間の距離を前記第2の使用周波数において1/2波長以下とし、
2個の前記第1のアンテナ導体を等振幅同位相で励振し、
2個の前記第2のアンテナ導体を等振幅同位相で励振することを特徴とするアンテナ装置。
In an antenna device comprising two first antenna conductors, two second antenna conductors, and a columnar conductor that is a ground conductor of the first antenna conductor and the second antenna conductor,
The first antenna conductor is composed of a sheet-like conductor having an electrical length of about ½ wavelength at a first use frequency, and a plurality of lengths are arranged in parallel to the central axis direction of the columnar conductor. A plurality of first element antennas connected in series in the central axis direction by a sheet-like conductor having a first width smaller than the width of the first element antenna. The sheet-like conductor having the first width is connected to an end portion closer to the end of the first element antenna closest to the end,
The second antenna conductor is composed of a sheet-like conductor having an electrical length of about ½ wavelength at a second use frequency, and a plurality of second antenna conductors arranged in parallel with the central axis direction. A plurality of the second element antennas are connected and arranged in series in the central axis direction by a sheet-like conductor having a second width smaller than the width of the second element antenna. The sheet-like conductor of the second width is connected to the end portion of the second element antenna closest to the end of the second element antenna,
The first antenna conductors are respectively installed on two first lines where a first plane passing through the central axis of the columnar conductor intersects a cylinder having a large diameter coaxial with the central axis of the columnar conductor;
The second plane passing through the central axis of the columnar conductor and orthogonal to the first plane intersects with the second axis on the two second straight lines that are coaxial with the central axis of the columnar conductor and intersect a cylinder having a large diameter. The antenna conductor of
The distance between the two first antenna conductors on the first straight line is ½ wavelength or less at the first use frequency,
The distance between the two second antenna conductors on the second straight line is ½ wavelength or less at the second use frequency,
Exciting the two first antenna conductors with equal amplitude and same phase;
An antenna device, wherein two of the second antenna conductors are excited with the same amplitude and the same phase.
前記第1のアンテナ導体のすべての前記第1の素子アンテナの形状が同じであり、
前記第2のアンテナ導体のすべての前記第2の素子アンテナの形状を同じであることを特徴とする請求項1に記載のアンテナ装置。
The shape of all the first element antennas of the first antenna conductor is the same;
The antenna device according to claim 1, wherein all the second element antennas of the second antenna conductor have the same shape.
前記柱状導体は円柱であり、
2個の前記第1のアンテナ導体及び2個の前記第2のアンテナ導体は、前記柱状導体と同軸で径が前記柱状導体の径より所定の値だけ大きな円筒の位置に設置したことを特徴とする請求項1または2に記載のアンテナ装置。
The columnar conductor is a cylinder,
The two first antenna conductors and the two second antenna conductors are disposed at a cylindrical position coaxial with the columnar conductor and having a diameter larger than the diameter of the columnar conductor by a predetermined value. The antenna device according to claim 1 or 2.
前記第1の素子アンテナの近傍に、前記第1の使用周波数における電気長が約1/2波長の導体を複数個設置し、
前記第2の素子アンテナの近傍に、前記第2の使用周波数における電気長が約1/2波長の導体を複数個設置したことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のアンテナ装置。
In the vicinity of the first element antenna, a plurality of conductors having an electrical length of about ½ wavelength at the first use frequency are installed,
4. The antenna device according to claim 1, wherein a plurality of conductors having an electrical length of about ½ wavelength at the second use frequency are provided in the vicinity of the second element antenna. 5. .
前記第1の素子アンテナの近傍で且つ、前記柱状導体と同軸で径が前記柱状導体の径より所定の値だけ大きな円筒の位置に、前記第1の使用周波数における電気長が約1/2波長の導体を複数個設置し、
前記第2の素子アンテナの近傍で且つ、前記柱状導体と同軸で径が前記柱状導体の径より所定の値だけ大きな円筒の位置に、前記第2の使用周波数における電気長が約1/2波長の導体を複数個設置したことを特徴とする請求項3に記載のアンテナ装置。
In the vicinity of the first element antenna and at the position of a cylinder coaxial with the columnar conductor and having a diameter larger than the diameter of the columnar conductor by a predetermined value, the electrical length at the first operating frequency is about ½ wavelength. Install multiple conductors of
In the vicinity of the second element antenna and at the position of a cylinder coaxial with the columnar conductor and having a diameter larger than the diameter of the columnar conductor by a predetermined value, the electrical length at the second operating frequency is about ½ wavelength. The antenna device according to claim 3, wherein a plurality of conductors are provided.
2個の前記第1のアンテナ導体および2個の前記第2のアンテナ導体と前記柱状導体の間の一部または全部に誘電体を設けたことを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のアンテナ装置。   6. A dielectric material is provided on a part or all of the two first antenna conductors and between the two second antenna conductors and the columnar conductor. The antenna device described. 前記第1のアンテナ導体の終端部に、開放、短絡または整合終端とする負荷インピーダンスを装荷し、
前記第2のアンテナ導体の終端部に、開放、短絡または整合終端とする負荷インピーダンスを装荷したことを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載のアンテナ装置。
Loading the terminal impedance of the first antenna conductor with a load impedance to be open, short-circuited or matched termination;
The antenna device according to any one of claims 1 to 6, wherein a load impedance for opening, short-circuiting, or matching termination is loaded on a terminal portion of the second antenna conductor.
前記柱状導体、前記第1のアンテナ導体および前記第2のアンテナ導体を覆う誘電体レドームを設けたことを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載のアンテナ装置。   8. The antenna device according to claim 1, further comprising a dielectric radome that covers the columnar conductor, the first antenna conductor, and the second antenna conductor.
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