JP2012015748A

JP2012015748A - 低姿勢無指向性アンテナ

Info

Publication number: JP2012015748A
Application number: JP2010149802A
Authority: JP
Inventors: Hisamatsu Nakano; 久松中野; Ryohei Satake; 亮平佐竹; Junji Yamauchi; 潤治山内; Takeshi Tanaka; 健田中
Original assignee: Yagi Antenna Co Ltd
Current assignee: Yagi Antenna Co Ltd
Priority date: 2010-06-30
Filing date: 2010-06-30
Publication date: 2012-01-19
Anticipated expiration: 2030-06-30
Also published as: JP5536566B2

Abstract

【課題】水平偏波を無指向で放射（受信）することができ、アンテナを構成するアンテナ素子に対する給電が不平衡給電で、アンテナの効率と広帯域性において優れた特性が得られ、尚且つ低姿勢なアンテナを提供すること。
【解決手段】水平面無指向性アンテナにおいて、導電性の円板からなる反射板と、反射板の中心に設けた不平衡給電の給電点と、給電点から反射板の外周方向に直線的に延伸する平衡給電線路と、反射板の外周部において、平衡給電線の端部から給電線路の夫々の線路が開いて外周に沿って円弧状に延伸する放射素子と、反射板と同心円状に円弧状の無給電素子を配置する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばビルの屋内、地下街、地下鉄構内などの電波遮蔽空間において、移動通信や放送などのサービスを行うための低姿勢な無指向性アンテナに関する。

従来、例えば地下街、地下鉄構内、ショッピングセンターの屋内などの電波遮蔽空間において、移動通信やテレビ放送などのサービスを行う最には、見通しの良い天井などを選定してアンテナを設置している（例えば、特許文献１参照。）。
上記のような目的のアンテナとして、例えば下記の特許文献２にあるような、平面アンテナ１０のようなものが知られている。しかしながら、当該アンテナでは、アンテナの構成上、アンテナの放射素子への給電を２分配した後、バランにより平衡にしてアンテナ素子に給電する必要があり、無線機からの同軸線路で給電される不平衡の給電信号を、２分配器およびバランを介在させてアンテナの放射素子の給電点に接続している。このため給電における損失の発生及び広帯域化を妨げるなど性能の制約が生じていた。また当該アンテナにおいては、そのアンテナの高さが、最も低い使用周波数における波長をλＬとして約０．２５λＬ必要でありアンテナの小型化を妨げて、更にバランを必要とするなどコストアップの要因があった。

特開平９−９３０１１号公報特開２００９−１８８７３７号公報

上記、従来の平面アンテナ１０では、給電用コネクタから２分配器、バランを介して平面アンテナ１０上のアンテナ素子に平衡給電するため、給電部、給電線路の構成が複雑であり、またアンテナの高さが約０．２５λＬと大きく設置上の不満足な問題があった。このため市場においては更に低廉で性能が良く、従来に比べて低姿勢の屋内設置用途の平面状の水平偏波水平面無指向性アンテナが求められている。

本発明は水平偏波の電波を送受信する水平面無指向性アンテナにおいて、導電性の円板形状の反射板と、前記反射板の中心に設けた、不平衡給電の給電点と、前記給電点から所定の高さをもって対称的に前記反射板の外周方向に直線的に延伸する第１の平衡給電線路及び第２の平衡給電線路と、前記反射板の外周部において、前記平衡給電線の端部から前記給電線路の夫々の線路が開いて夫々反対方向に外周に沿って第１の平衡給電線路から延伸される第１の放射素子及び第２の平衡給電線路から延伸される第２の放射素子と、前記第１の放射素子と第２の放射素子が対向する円周の内側の空白位置に、反射板の中心に対して対称の位置に無給電素子を配置する構成としたことを特徴とするものである。

本発明によれば、水平偏波に対し水平面無指向性をもたせた低姿勢の平面状のアンテナを、簡単な構成により低廉なコストで実現できる。

本発明にかかわるアンテナの構成を示す説明図である。本発明にかかわるアンテナのＶＳＷＲ特性を示す図である。本発明にかかわるアンテナの水平面内（ｘ−ｙ面）と垂直面（ｘ−ｚ面）の指向性を示す図である。従来のアンテナの構成を示した図である。

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、本発明にかかわるアンテナの実施例であって、例えば５．６ＧＨｚを使用周波数とするものである。以下の実施例の説明において、周波数５．６ＧＨｚの自由空間波長（約５３ｍｍ）をλとする。導電性で直径が略０．５λの円板状の反射板７と前記反射板７の中心部に設けられる給電点１、前記給電点１から分配して給電するための幅が略０．０２λの板状の給電素子２、前記給電点１を中心として、点対称で構成される幅が略０．０２λの導電性の長尺・板状部材から構成される第１の平衡給電線路３及び第２の平衡給電線路４、前記第１の平衡給電線路３及び第２の平衡給電線路４が前記反射板７の外周部近傍に於いて夫々反対方向に反射板７の円周方向に延伸する、円弧方向に夫々略０．２３λの長さの第１の放射素子５の放射素子５ａ、５ｂ及び第２の放射素子６の放射素子６ａ、６ｂと第１の無給電素子８及び第２の無給電素子９から構成される。

給電点１には同軸ケーブルなどからの給電信号を接続するための同軸接栓（図示せず）が設けられる。該同軸接栓の外導体は、反射板７に電気的に接続される。一方前記同軸コネクタの中心導体は上記給電素子２の中央部に接続される。給電された給電信号は前記給電素子２により２分配されて第１の平衡給電線路３の＋（プラス）側の線路素子３ａ及び第２の平衡給電線路４の＋（プラス）側の線路素子４ａの一端部から夫々給電される。一方、図１に示すよに反射板７から半田付けなどで固定されて垂直方向に立上げられた第１の立上げ部材３ｃ及び第２の立上げ部材４ｃには、第１の平衡給電線路３の線路素子３ｂ及び第２の平衡給電線路の線路素子４ｂの反射板７の中心部側の一端部が夫々接続されて平衡給電線路のー（マイナス）側の線路が構成される。

上記平衡給電線路３、４は当該平衡給電線路を構成する夫々の線路素子３ａ、３ｂ及び線路素子４ａ、４ｂを、幅が略０．０２λの長尺の銅板などからなる導電性の板材を略０．０２λの間隔を隔てて平行に配置して構成されている。また上記給電素子２、平衡給電線路３、４、及び無給電素子８、９は反射板７から略同一高さ（略0.1３λ）の位置に、樹脂などの絶縁性の支持部材（図示せず）などを用いて配置される。

平衡給電線路３、４は反射板７の中心部から直径方向に夫々延伸して、反射板７の外周付近で線路素子が夫々反射板７の円周方向に沿って開き、＋の放射素子５ａ及び−の放射素子５ｂからなる第１の放射素子５及び＋の放射素子６ａ及び−の放射素子６ｂからなる第２の放射素子６を形成する。前記第１の放射素子５は、線路素子４ａから円板の円周方向に略０．２３λ延伸された＋側の放射素子５ａ、線路素子５ａから円板の円周方向に略０．２３λ延伸された＋側の放射素子６ａと、前記第２の放射素子６は線路素子４ｂから円板の円周方向に略０．２３λ延伸されたー側の放射素子５ｂ、線路素子５ｂから円板の円周方向に略０．２３λ延伸されたー側の放射素子６ｂからなり、図１に示されるように反射板７の中心に対して中心対称に各素子が配置される。

円弧状に形成された第１の無給電素子８が、前記放射素子３ｂと４ａが形成する円弧の内側に略０．０２λの間隔をもって配置される。前記第１の無給電素子８と反射板７の中心に対して中心対称に同一形状の第２の無給電素子９が配置される。この結果、前記第２の無給電素子９は、前記放射素子３ａと４ｂが形成する円弧の内側に略０．０２λの間隔をもって配置される。

上記の第１の無給電素子８及び第２の無給電素子９は結果として反射板７の円板と同心円上の円弧となるように配置され、該無給電素子は銅板などの導電性の板材により円弧状に形成され、当該円弧の長さ（図１のＬｐａｒａ）を０．３λ〜０．３７λ、幅を略０．０２λ程度に設定したものである。上記の第１の無給電素子８及び第２の無給電素子９は、上記したように反射板７から略0.1３λの高さの位置に、樹脂などの絶縁性の支持部材（図示せず）により配置される。

なお、本発明の実施は、上記実施形態に限定されるものでなく、当業者においては、その実施の目的に合わせて、例えば、使用周波数、反射板の底面側形状、無給電素子の形状と配置、反射板上の放射素子あるいは無給電素子の高さを僅かに異ならせて指向性の調整的な設計をするなど、本発明の要旨の範囲で適宜に変更できるものである。

上記実施態様のアンテナのＶＳＷＲ特性の一例を図２に示す。無給電素子８及び９の弧長（Ｌｐａｒａ）を最適化することで、５．６ＧＨｚを中心周波数として比帯域約５％でＶＳＷＲ＜２の特性が得られ広帯域のアンテナが実現される。

上記実施態様のアンテナの水平面及び垂直面の指向性の一例を図３に示す。アンテナの座標系は図１に示したものである。この座標系において図３（ａ）〜（ｂ）の左側の指向性データで示すように主偏波成分に対する水平面内（ｘ−ｙ面）での指向性は無指向性である。また、この面内における偏差は３ｄＢ以下となっている。直交偏波成分はー２０ｄＢ以下であり、十分な交差偏波特性が得られる。図３（ａ）〜（ｂ）の右側の指向性データで示すように垂直面内（ｘ−ｚ面）での半値幅は約１０２°となっている。

上記実施態様においてアンテナの利得は、水平方向において約１ｄＢｉである。

以上のように本発明のアンテナは水平偏波を無指向で放射（受信）することができ、アンテナを構成するアンテナ素子に対する給電が不平衡給電であるので平衡不平衡の変換素子などの介在を必要としないため、アンテナの効率と広帯域性において優れた特性が得られる。また、アンテナの高さも約０．１３λと従来のものに比べ低姿勢なため室内の天井などに設置しても張り出しが少なく見映えのよいアンテナを提供することができる。

１ … 給電点、２ … 給電素子、３ … 第１の平衡給電線路、３ａ、３ｂ … 線路素子、３ｃ … 第１の立上げ部材、４ … 第２の平衡給電線路、４ａ、４ｂ … 線路素子、４ｃ … 第２の立上げ部材、５ … 第１の放射素子、５ａ、５ｂ … 放射素子、６ … 第２の放射素子、６ａ、６ｂ … 放射素子、７ … 反射板

Claims

導電性の円板形状の反射板と、前記反射板の中心に設けた、不平衡給電の給電点と、前記給電点から所定の高さをもって対称的に前記反射板の外周方向に直線的に延伸する第１の平衡給電線路及び第２の平衡給電線路と、前記反射板の外周部において、前記平衡給電線の端部から前記給電線路の夫々の線路が開いて夫々反対方向に外周に沿って第１の平衡給電線路から延伸される第１の放射素子及び第２の平衡給電線路から延伸される第２の放射素子と、前記第１の放射素子と第２の放射素子が対向する円周の内側の空白位置に、反射板の中心に対して対称の位置に無給電素子を配置する構成としたことを特徴とする低姿勢無指向性アンテナ。