JP2012191501A - Antenna device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アンテナ装置に関し、特に、無指向性タイプの2偏波共用アンテナに好ましく適用される技術に関するものである。 The present invention relates to an antenna device, and more particularly to a technique that is preferably applied to an omnidirectional dual-polarization antenna.
移動無線通信は、その利用の急速な普及とともに、通信容量が大容量化し、通信速度が高速化している。このため、1つの周波数帯では十分な通信容量、通信速度が得られなくなり、各通信業者とも第2、第3の周波数帯を割り当てることで、通信容量、通信速度を確保している。1つの移動無線通信に複数の周波数帯を用いるとき、アンテナを周波数帯ごとに別々に構成して使用するのが好ましいが、基地局の立地条件等から別々に構成するのが困難なことがある。そこで、このような場合に多周波共用アンテナが求められる。 As mobile radio communication is used rapidly, the communication capacity is increased and the communication speed is increased. For this reason, sufficient communication capacity and communication speed cannot be obtained in one frequency band, and the communication capacity and communication speed are secured by allocating the second and third frequency bands to each communication company. When a plurality of frequency bands are used for one mobile radio communication, it is preferable to configure the antennas separately for each frequency band, but it may be difficult to configure the antennas separately due to the location conditions of the base station. . Therefore, a multi-frequency shared antenna is required in such a case.
多周波共用アンテナとしては指向性タイプと無指向性タイプの2種類があるが、PHS等の基地局では、サービスエリアを扇形のエリアに分割することなく、円形のエリアで形成することが多いことから、基地局周辺に均一に電波を送信するために無指向性タイプが多く採用されている。 There are two types of multi-frequency antennas, directional type and non-directional type, but base stations such as PHS often form a service area in a circular area without dividing it into a fan-shaped area. Therefore, in order to transmit radio waves uniformly around the base station, many non-directional types are adopted.
また、移動無線通信において、障害物の影響や通信距離を考慮し、垂直偏波の電波を使用する場合が多いが、近年のブローバンド化に伴うユーザのサービス利用量の増加とともに、さらなる通信品質の向上が求められており、電波の受信効率を上げるため垂直偏波用と水平偏波用のアンテナを混在させて活用することが好ましい場合もある。また、各通信業者がユーザに対して高品質な通信サービスを提供できるようにするため、移動無線通信に用いるアンテナとしては、高利得が確保できことも要請されている。 In mobile radio communications, vertical polarized radio waves are often used in consideration of the influence of obstacles and communication distances. However, with the increase in user service usage due to the recent trend toward broadband, further communication quality has increased. In order to improve radio wave reception efficiency, it may be preferable to use a mixture of vertically polarized antennas and horizontally polarized antennas. Further, in order to enable each communication carrier to provide a high-quality communication service to users, it is also required that a high gain can be secured as an antenna used for mobile radio communication.
特に垂直偏波について高利得を確保する方法としては、複数のエレメントを上下方向へ多段に積み重ねてアンテナを構成するもの(多段コリニア)がある。多段コリニアとしては、λ(波長、以下同じ)/2のエレメントを同軸線で構成し、λ/2おきに同軸線の内部導体と外部導体を互い違いになるように接続して構成したもの(同軸交差型多段コリニア)、λ/2の電気長を持つコイルやU字型のスタブをλ/2のエレメントに直列に接続して構成したもの(位相反転コイル型多段コリニア)、同軸線の外部導体に形成した周方向スロットの周囲に筒形のダイポールアンテナを取り付け、これを多段に重ねて構成したもの(同軸ダイポール型多段コリニア)がある。 In particular, as a method for ensuring a high gain with respect to vertical polarization, there is a method (multistage collinear) in which a plurality of elements are stacked in multiple stages in the vertical direction to constitute an antenna. Multi-stage collinear consists of λ (wavelength, the same applies below) / 2 elements made of coaxial lines, and the coaxial wire's inner and outer conductors are alternately connected every other λ / 2 (coaxial Crossed multi-stage collinear), λ / 2 electrical length coil or U-shaped stub connected in series with λ / 2 element (phase-inverted coil type multi-stage collinear), coaxial conductor outer conductor A cylindrical dipole antenna is attached to the periphery of the circumferential slot formed in (1), and the dipole antennas are stacked in multiple stages (coaxial dipole type multistage collinear).
例えば引用文献1では、構造が簡単で製造コストを抑えることができる2周波2偏波共用アンテナが開示されている。引用文献1による2周波2偏波共用アンテナは、垂直偏波用アンテナ素子として機能する複数の垂直偏波素子と該素子に接続される第1の給電回路とを備えた第1のプリント基板と、水平偏波用アンテナ素子として機能する複数の平行偏波素子と該素子に接続される第2の給電回路とを備えた第2のプリント基板と、を有して、垂直偏波素子と平行偏波素子とが一方向に交互に配列するように構成されている。 For example, Patent Document 1 discloses a dual-frequency dual-polarized antenna that has a simple structure and can reduce manufacturing costs. The dual-frequency dual-polarized antenna according to the cited document 1 includes a first printed board including a plurality of vertical polarization elements that function as antenna elements for vertical polarization, and a first feeding circuit connected to the elements. A second printed circuit board having a plurality of parallel polarization elements that function as antenna elements for horizontal polarization and a second feeder circuit connected to the elements, and parallel to the vertical polarization elements The polarization elements are arranged alternately in one direction.
引用文献1のアンテナは、各周波数・各偏波のアンテナ素子を近距離で交互に並べて配置していることから、仮に反射板をなくして無指向性用途で利用した場合、それぞれのアンテナが干渉して主ビームが左右アンバランスとなり、また位相差の問題で無指向性が悪化してしまう(歪んだ指向性となってしまう)という問題がある。 Since the antenna of Cited Document 1 has the antenna elements of each frequency and each polarization alternately arranged at a short distance, if the antenna is used for non-directional applications without the reflector, each antenna interferes. As a result, there is a problem that the main beam becomes left-right unbalanced, and the non-directionality is deteriorated due to the phase difference (distorted directivity).
上記問題に対して、各偏波のエレメントごとにまとめて多段化する(例えば水平偏波用エレメントを重ねて配置して水平偏波用の多段コリニアを構成し、その上(あるいは下)に、同様に構成した垂直偏波用の多段コリニアを配置する)ことで、無指向性と高利得の双方を確保することができる。しかし、これではアンテナ装置が大型化してしまい(水平偏波用の多段コリニアの上に垂直偏波用の多段コリニアを配置することになるため、単純に考えると単偏波アンテナ装置2つ分となる)、基地局の立地条件等の事情から多偏波共用アンテナや多周波共用アンテナが求められるという事情と逆行する。あくまで、多偏波共用アンテナや多周波共用アンテナは、単偏波アンテナや単周波アンテナと同じサイズで構成することが望ましい。 For the above problem, each polarization element is collectively multi-staged (for example, a horizontal polarization element is arranged in an overlapping manner to form a horizontal polarization multi-stage collinear, and above (or below), By arranging a multi-stage collinear for vertical polarization similarly configured), both omnidirectionality and high gain can be ensured. However, this increases the size of the antenna device (because a multi-stage collinear for vertical polarization is placed on top of a multi-stage collinear for horizontal polarization. This is contrary to the situation where a multi-polarization antenna and a multi-frequency antenna are required due to the location conditions of the base station. It is desirable that the multi-polarization antenna and the multi-frequency antenna be configured with the same size as the single-polarization antenna and the single-frequency antenna.
そこで、本発明は、アンテナサイズを大型化することなく、高利得が確保でき、かつ、良好なアンテナ特性が得られる無指向性タイプの2偏波共用アンテナを実現することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to realize an omnidirectional dual-polarization antenna that can secure a high gain and obtain good antenna characteristics without increasing the antenna size.
本発明のアンテナ装置は、複数配置され、垂直偏波の電波を放射する第1のアンテナと、複数配置され、第1のアンテナと異なる給電線から同じ給電位相で給電され、水平偏波の電波を放射する第2のアンテナと、第1及び第2のアンテナを支持する支持部材と、を有し、第2のアンテナは第1のアンテナと交互に配置されているとともに、第2のアンテナに給電する第2の給電線は第1のアンテナと対向する領域が第2のアンテナへの給電点より第1のアンテナ側に近接するように配置されている。 The antenna device of the present invention includes a plurality of first antennas that radiate vertically polarized radio waves, and a plurality of antenna apparatuses that are arranged and fed with the same feeding phase from a feeding line different from the first antenna, and that are horizontally polarized radio waves. And a support member that supports the first and second antennas. The second antennas are arranged alternately with the first antennas, and the second antennas The second feeding line to be fed is arranged so that the region facing the first antenna is closer to the first antenna side than the feeding point to the second antenna.
また、上記のアンテナ装置において、第2の給電線が、第1のアンテナと対向する領域が第1のアンテナの外側でかつ第2のアンテナへの給電点より第1のアンテナ側に近接するように配置されているものであってもよい。 Further, in the above antenna device, the region where the second feeding line faces the first antenna is located outside the first antenna and closer to the first antenna side than the feeding point to the second antenna. It may be arranged.
また、上記のアンテナ装置において、支持部材が、第1のアンテナの外側に配置された基板で構成され、第2の給電線が、基板上に形成された線状パターンで構成されているものであってもよい。 Further, in the above antenna device, the support member is configured by a substrate disposed outside the first antenna, and the second feeder is configured by a linear pattern formed on the substrate. There may be.
また、上記のアンテナ装置において、第2の給電線が、第1のアンテナと対向する領域中における第1のアンテナの電波放射位置に対向する領域の一部が該領域中の他の領域より第1のアンテナの外側に位置するように配置されているものであってもよい。 In the antenna device described above, a part of the region where the second feeder line faces the radio wave radiation position of the first antenna in the region facing the first antenna is higher than the other region in the region. It may be arranged so as to be located outside the one antenna.
また、上記のアンテナ装置において、第2のアンテナが、第1のアンテナに給電する第1の給電線が通過可能な中空状をなし、一部が第2の給電線と接続するように、設置面と垂直な方向に複数配置されたダイポールアンテナで構成されているものであってもよい。 Further, in the above antenna device, the second antenna has a hollow shape through which the first feed line feeding the first antenna can pass and a part thereof is connected to the second feed line. A plurality of dipole antennas arranged in a direction perpendicular to the surface may be used.
また、上記のアンテナ装置において、第1のアンテナが、設置面と垂直な方向に同一の中心軸に沿って多段に複数配置されたダイポールアンテナで構成されているものであってもよい。 In the antenna device described above, the first antenna may be constituted by a plurality of dipole antennas arranged in multiple stages along the same central axis in a direction perpendicular to the installation surface.
本発明によれば、アンテナサイズを大型化することなく、高利得が確保でき、かつ、良好なアンテナ特性が得られる無指向性タイプの2偏波共用アンテナを実現することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to realize a non-directional type dual-polarized antenna that can secure a high gain and obtain good antenna characteristics without increasing the antenna size.
2偏波共用アンテナでは、水平偏波用アンテナと垂直偏波用アンテナを多段に重ねる場合、同一偏波用アンテナ間における干渉が少ないことから、各偏波用アンテナごとに多段に重ねる(いわゆる単純重ね)のが理想的である。このような単純重ねは、良好なアンテナ特性が得られる一方で、装置の小型化を犠牲にしてしまうことになる。そして、基地局の立地条件等の事情により、多周波共用アンテナを単一周波数のアンテナと同じサイズで構成したい、あるいは1偏波のアンテナと同じサイズで2偏波共用アンテナを構成したいといったニーズがある場合、上記の単純重ねを採用することはできない。 In the dual-polarized antenna, when the horizontally polarized antenna and the vertically polarized antenna are stacked in multiple stages, there is little interference between the same polarized antennas. Ideally). Such a simple layering provides good antenna characteristics, but at the expense of miniaturization of the device. Depending on the location conditions of the base station, there is a need to configure a multi-frequency shared antenna with the same size as a single-frequency antenna, or a dual-polarized shared antenna with the same size as a single polarized antenna. In some cases, the above simple overlap cannot be adopted.
1偏波のアンテナと同等のサイズで2偏波共用アンテナを構成するには、多段に重ねた一方の偏波用アンテナ群の中に他方の偏波用アンテナ群を盛り込むことが必要である。その方法の一つとして、水平偏波用アンテナと垂直偏波用アンテナを交互に多段に重ねる(いわゆる交互重ね)ことが考えられる。しかし、上記の単純重ねでも述べたように、アンテナエレメント間における干渉は、同一偏波用アンテナに比べて異なる偏波用アンテナでは大きくなる。 In order to construct a dual-polarized antenna having the same size as a single-polarized antenna, it is necessary to incorporate the other polarized antenna group into one polarized antenna group that is stacked in multiple stages. As one of the methods, it can be considered that the horizontally polarized antennas and the vertically polarized antennas are alternately stacked in multiple stages (so-called alternate stacking). However, as described in the above simple overlap, interference between antenna elements is larger in different polarization antennas than in the same polarization antenna.
これに対し、本発明は、各偏波用アンテナの配置、及び、水平偏波用アンテナの給電線の配置を工夫することで、各偏波用アンテナ間の干渉を抑制しようとするものである。前者については、垂直偏波用アンテナの電波放射位置が水平偏波用アンテナに被らず、水平偏波用アンテナの電波放射位置が垂直偏波用アンテナに被らないように、一方の偏波用アンテナ同士の真ん中の位置に他の偏波用アンテナを配置する。電波放射位置を他方の偏波用アンテナにかからないようにすることで、両偏波に対する干渉が抑えられる。後者については、水平偏波用アンテナの給電線を、垂直偏波用アンテナに可能な限り近接させ、垂直偏波用アンテナの配置方向に沿って配置する。水平偏波用アンテナの給電線を垂直偏波用アンテナに近づけることで、垂直偏波用アンテナの水平面での無指向性の悪化を抑制できる。 On the other hand, the present invention intends to suppress interference between each polarization antenna by devising the arrangement of each polarization antenna and the arrangement of the feed line of the horizontal polarization antenna. . For the former, one polarized wave is used so that the radio radiation position of the vertically polarized antenna is not covered by the horizontally polarized antenna, and the radio wave radiation position of the horizontally polarized antenna is not covered by the vertically polarized antenna. Another polarization antenna is arranged in the middle position between the antennas for use. By preventing the radio wave radiation position from being applied to the other polarized antenna, interference with both polarized waves can be suppressed. For the latter, the feed line of the horizontally polarized antenna is placed as close as possible to the vertically polarized antenna and is arranged along the direction of arrangement of the vertically polarized antenna. By bringing the feed line of the horizontally polarized antenna close to the vertically polarized antenna, deterioration of omnidirectionality on the horizontal plane of the vertically polarized antenna can be suppressed.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施形態に係る2周波2偏波共用タイプのアンテナ装置の構成を示した側面図である。本実施形態では、垂直偏波用アンテナとして同軸ダイポールアンテナを採用し、水平偏波用アンテナとして水平ダイポールアンテナを採用している。同軸ダイポールアンテナは、一般的なアンテナ技術として知られており、同軸線の外部導体の周方向に設けた励振スロットを挟んで対向して対をなすように金属製で筒型のダイポールアンテナを配置したものである。また、本実施形態における水平ダイポールアンテナは、いわゆるT字形状のダイポールアンテナを円周状(円環状)に湾曲させたものである(図3参照)。 FIG. 1 is a side view showing the configuration of a dual-frequency dual-polarization antenna device according to an embodiment of the present invention. In the present embodiment, a coaxial dipole antenna is employed as the vertically polarized antenna, and a horizontal dipole antenna is employed as the horizontally polarized antenna. A coaxial dipole antenna is known as a general antenna technology, and a metal-made cylindrical dipole antenna is placed so as to be opposed to each other across an excitation slot provided in the circumferential direction of the outer conductor of the coaxial line. It is a thing. The horizontal dipole antenna in this embodiment is a so-called T-shaped dipole antenna that is curved in a circumferential shape (annular shape) (see FIG. 3).
また、本実施形態のアンテナ装置1は、2周波共用タイプとして、1.9GHz帯及び2.5GHz帯の2つの周波数帯の電波を放射する。1.9GHz帯の電波は水平偏波用ダイポールアンテナ素子21から放射され、2.5GHz帯の電波は垂直偏波用ダイポールアンテナ素子11から放射される。
Further, the antenna device 1 of the present embodiment radiates radio waves in two frequency bands of 1.9 GHz band and 2.5 GHz band as a dual frequency shared type. The 1.9 GHz band radio wave is radiated from the horizontally polarized
はじめに、垂直偏波用アンテナの構成について述べる。本実施形態においても、一般的な同軸ダイポールアンテナと同様に、垂直偏波用ダイポールアンテナ素子11は、同軸線12の外部導体12c(図2)の周方向に設けた励振スロット(不図示)を挟んで対向して対をなすように配置されている。そして、本実施形態では、垂直偏波用ダイポールアンテナ素子11と同じ金属からなる接合フランジ13(図2)、テフロン(登録商標)やポリアセタール等の樹脂材でできた結合部材14(図2)を用いて、同軸ダイポールアンテナとしての配置を実現している。
First, the configuration of the vertically polarized antenna will be described. Also in this embodiment, like a general coaxial dipole antenna, the vertically polarized
励振スロットが設けられる間隔は、例えば同軸線12がポリエチレン等の絶縁体を誘電体とする場合、放射する電波の波長の0.7倍(0.7λ)である。また、対をなす垂直偏波用ダイポールアンテナ素子11は、同軸ダイポールアンテナの軸方向に対して放射する電波の半波長(λ/2)の長さになるように設けられる。そして、励振スロットが励振波源となって、励振スロットから垂直偏波用ダイポールアンテナ素子11に給電されλの電波が放射される。
The interval at which the excitation slots are provided is 0.7 times (0.7λ) the wavelength of the radiated radio wave, for example, when the
図2は、本発明の実施形態に係る2周波2偏波共用タイプのアンテナ装置(垂直偏波用アンテナ)の構成を示した断面図である。図2(a)はアンテナの軸方向と垂直な面(図1中のA−A’線で切断した面)の断面図を表し、図2(b)は2つの同軸給電線に平行する面(図1中のB−B’線で切断した面)の断面図を表す。 FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration of a dual-frequency dual-polarization antenna device (vertical polarization antenna) according to an embodiment of the present invention. 2A is a sectional view of a plane perpendicular to the axial direction of the antenna (a plane cut along line AA ′ in FIG. 1), and FIG. 2B is a plane parallel to two coaxial feed lines. Sectional drawing (surface cut | disconnected by the BB 'line | wire in FIG. 1) is represented.
垂直偏波用ダイポールアンテナ素子11に給電するための同軸線12は、筒形状の導電性部材で形成された垂直偏波用ダイポールアンテナ素子11の筒内を通るように配置されている。また、同軸線12は、一般的な同軸ケーブルで、内部導体12a、誘電体12b、外部導体12cからなる。
A
接合フランジ13は、筒状の垂直偏波用ダイポールアンテナ素子11に嵌る嵌合部と、同軸線12が貫通する穴部と、を有する導電性の部材で、垂直偏波用ダイポールアンテナ素子11を決まった位置に固定するとともに、同軸線12を支持する。また、接合フランジ13は、結合部材14の嵌合を受け付けるため陥没部を有する。
The joining
結合部材14は、接合フランジ13の陥没部に嵌る嵌合部と、垂直偏波用ダイポールアンテナ素子11に給電する同軸線12が貫通する穴部と、を有する非導電性の部材で、一対の垂直偏波用ダイポールアンテナ素子11を結合するとともに、同軸線12を支持する。
The
接合フランジ13及び結合部材14の穴部を通る同軸線12は、少なくとも給電部(X−X’)において外部導体12cが切り取られており(内部導体12aがむき出しの状態となっており)、内部導体12aに電流が流れるときギャップ給電を行っている。また、内部導体12aがむき出しとなっている領域は、最大でYからY’までの範囲とすることができる。
The
本実施形態の同軸ダイポールアンテナは、基本的に、対向した一対の垂直偏波用ダイポールアンテナ素子11を軸方向に多段に積み重ねて構成する(いわゆる多段コリニア)が、最下段には、一対ではない垂直偏波用ダイポールアンテナ素子11に接合フランジ13を嵌合して配置する(後述するシュペルトップのため結合部材14は嵌合しない)。そして、最下段の垂直偏波用ダイポールアンテナ素子11への高周波電流の漏洩阻止のため、該ダイポールアンテナに嵌合した接合フランジ13を通過する部分において、同軸線12の外部導体12cを露出させ、接合フランジ13と外部導体12cを接続する(シュペルトップ)。一方、最上段では、上側の垂直偏波用ダイポールアンテナ素子11に嵌合した接合フランジ13に同軸線12の内部導体12aを接続する。
The coaxial dipole antenna of the present embodiment is basically constructed by stacking a pair of vertically polarized
次に、水平偏波用アンテナの構成について述べる。本実施形態において、T字形状のダイポールアンテナのエレメントを円環状(円周状)に湾曲させた水平偏波用ダイポールアンテナ素子に給電線を接続することで構成している。ここで特徴的なのは、水平偏波用アンテナの給電線として、基板上に形成した線路状のアンテナパターンを用い、また該基板にアンテナ(同軸ダイポールアンテナ(垂直偏波用アンテナ)及び水平ダイポールアンテナ(水平偏波用アンテナ))を支持する機能を持たせている点である。 Next, the configuration of the horizontally polarized antenna will be described. In the present embodiment, a feed line is connected to a horizontally polarized dipole antenna element in which an element of a T-shaped dipole antenna is curved in an annular shape (circumferential shape). What is characteristic here is that a line-shaped antenna pattern formed on a substrate is used as a feed line for a horizontally polarized antenna, and an antenna (coaxial dipole antenna (vertically polarized antenna) and horizontal dipole antenna ( This is a function of supporting a horizontally polarized antenna)).
アンテナ装置を構成するものとしては、アンテナや給電線のほか、当然のことながら、上記のようにそれぞれ多段に重ねたアンテナ素子や給電線を支持するための支持部材も必要である。他方で、装置の小型化を考慮すると、部品点数をできるだけ少なくすることが望ましい。これをふまえて、本実施形態では、基板を支持部材として用いるとともに、該基板上に水平偏波用アンテナの給電線を形成し、アンテナ素子等の支持部材と給電線を共通化して部品点数の削減を図っている。 As a component of the antenna device, in addition to the antenna and the feed line, as a matter of course, a support member for supporting the antenna elements and feed lines stacked in multiple stages as described above is also necessary. On the other hand, considering the miniaturization of the apparatus, it is desirable to reduce the number of parts as much as possible. In view of this, in the present embodiment, the substrate is used as a support member, and a feed line for a horizontally polarized antenna is formed on the substrate, and the support member such as an antenna element is shared with the feed line to reduce the number of components. We are trying to reduce it.
図3は、本発明の実施形態に係る2周波2偏波共用タイプのアンテナ装置(水平偏波用アンテナ)の構成を示した斜視図である。水平偏波用ダイポールアンテナ素子21は、2つの略半円状の導電性部材(T字形状のダイポールアンテナのエレメントを円周状に湾曲させたもの)が基板31の両面に取り付けられ、取り付け側と反対側に所定のギャップを持つ円周状(円環状)を構成する。また、水平偏波用ダイポールアンテナ素子21は、一対の垂直偏波用ダイポールアンテナ素子11と交互に、すなわちそれぞれの電波放射位置が交互にきて他方のアンテナに重ならない位置に配置される。
FIG. 3 is a perspective view showing a configuration of a dual-frequency dual-polarization type antenna device (horizontal polarization antenna) according to an embodiment of the present invention. The horizontally polarized
水平偏波用ダイポールアンテナ素子21に給電する平行二線22は、基板31上に金属系の導電性物質(例えば銅等)をエッチング等して線路状のアンテナパターンとして形成されたものである。また、平行二線22は、水平偏波用ダイポールアンテナ素子21の円周内に位置するとともに、少なくとも垂直偏波用ダイポールアンテナ素子11との対向領域において該アンテナ素子と近接するように形成される。また、平行二線22は、垂直偏波用ダイポールアンテナ素子11の電波放射位置(励振スロットの位置)の対向領域に位相調整迂回路22aが設けられている。位相調整迂回路22aは、迂回距離に応じて水平偏波用ダイポールアンテナ素子21の給電位相を調整する役割を持つ。各エレメントの給電位相を進ませたいときに、迂回路を短くすると位相差は大きくなり、迂回路が長いと位相差は小さくなる。
The parallel two
なお、垂直偏波用ダイポールアンテナ素子11への給電位相を調整することも可能である。ダイポールアンテナ11への給電線は同軸線を用いているため、誘電体に誘電率の異なる物質を用いることで給電位相を調整することができる。例えば同軸線12の誘電体12bをポリエチレンとした場合、波長短縮率は約66%であることから、給電位相の0°の位置に対応する励振スロット(電波放射位置)の間隔(エレメント間隔)は0.7λとなる。ここで、波長短縮率とは、同軸給電線を流れる電流の波長(放射しようとする電波の波長)が短縮する割合である。他方、誘電体12bを空気とした場合、波長短縮率は約100%であることから、給電位相の0°の位置に対応する励振スロット(電波放射位置)の間隔(エレメント間隔)は1λとなる。
It is also possible to adjust the feeding phase to the vertically polarized
基板31は、平行二線22を表面に形成することで給電線を保持するとともに、上述したように、垂直偏波用ダイポールアンテナ素子11及び水平偏波用ダイポールアンテナ素子21を支持する機能を持ち合わせている。基板31は、垂直偏波用ダイポールアンテナ素子11と対向する側の端部にアンテナ位置決め溝31aが形成され、該対向側と反対側の端部にバンド位置決め溝31bが形成されている。アンテナ位置決め溝31は、アンテナ装置1の製造にあたり、垂直偏波用ダイポールアンテナ素子11を基板31に固定する際の位置決めに用いる。垂直偏波用ダイポールアンテナ素子11の基板31への固定には、エレメント固定バンド41を用いる。バンド位置決め溝31bは、エレメント固定バンド41の位置決めに用いる。
The
本実施形態では、エレメント固定バンド41に加え、アンテナ支持スペーサ42をさらに用いて、多段に配置された同軸ダイポールアンテナの基板31への固定を行っている。図1では、エレメント固定バンド41を一対の垂直偏波用ダイポールアンテナ素子11全てに対して用い、アンテナ支持スペーサ42を1つおきに用いている。アンテナ支持スペーサ42は、基板による垂直偏波用ダイポールアンテナ素子11の支持を強化するものである。エレメント固定バンド41とともにアンテナ支持スペーサ42を一対の垂直偏波用ダイポールアンテナ素子11全てに対して用いてもよいし、エレメント固定バンド41を使用せずアンテナ支持スペーサ42のみを用いてもよい。エレメント固定バンド41及びアンテナ支持スペーサ42は、アンテナ特性に影響を与えない範囲で、材質や数量について適宜選択することができる。
In the present embodiment, in addition to the
なお、図1では、一対の垂直偏波用ダイポールアンテナ素子11と水平偏波用ダイポールアンテナ素子21とが同じ数だけ配置されているが、これに限定されることなく、狙いとするアンテナ特性に応じてアンテナ数を適宜変更することが可能である。また、最上段及び最下段は、垂直偏波用ダイポールアンテナ素子11あるいは水平偏波用ダイポールアンテナ素子21のいずれのアンテナを配置してもよい。
In FIG. 1, the same number of the vertically polarized
最下段の垂直偏波用ダイポールアンテナ素子11から先の(ダイポールアンテナ群の配置方向とは逆方向の)同軸線12、及び、基板31の最下端において平行二線22と接続された同軸線は、接続端子51a、接続端子51bとそれぞれ接続される。なお、図示していないが、水平偏波用ダイポールアンテナ21の給電線22の下方側には平衡・不平衡変換機能を持ったバラン部が必要であり、本実施形態ではシュペルトップを用いている。また適宜、整合回路を接続端子51a、51bと接続するように構成してもよい。
The
さらに、本実施形態では、2波のアイソレーションを向上させるためのフィルタ部を設けていないが、所望のアイソレーションが得られるようにしたい等の必要に応じて、適宜フィルタ部を配置してもよい。仮にフィルタ部を設ける場合、上述したバランの下流側に設け、整合回路も設ける場合には、上記バランとフィルタの間に配置して接続することとなる。また、本実施形態では、接続端子を同軸線ごとに設けたが、2つの同軸線を合成する合成回路を用いて接続端子を1つとするように構成してもよい。この場合でも必要に応じてフィルタ部を適宜配置できる。 Furthermore, in this embodiment, the filter unit for improving the two-wave isolation is not provided. However, the filter unit may be appropriately disposed as necessary to obtain a desired isolation. Good. If a filter unit is provided, the filter unit is provided on the downstream side of the balun, and if a matching circuit is provided, the filter unit is disposed and connected between the balun and the filter. Further, in the present embodiment, the connection terminal is provided for each coaxial line. However, the connection terminal may be configured to be one by using a synthesis circuit that synthesizes two coaxial lines. Even in this case, the filter portion can be appropriately arranged as necessary.
図4は、本実施形態において垂直偏波用アンテナ素子と水平偏波用給電線間の距離の関係を説明する図、図5、図6は、本実施形態に係る2周波2偏波共用タイプのアンテナ装置のアンテナ特性(垂直偏波用アンテナの水平面での無指向性度)を示した図である。 FIG. 4 is a diagram for explaining the relationship between the distance between the vertically polarized antenna element and the horizontally polarized feed line in the present embodiment, and FIGS. 5 and 6 are dual frequency dual polarization shared types according to the present embodiment. It is the figure which showed the antenna characteristic (The omnidirectional degree in the horizontal surface of the antenna for vertically polarized waves) of the antenna apparatus.
図5、図6中のエレメント〜給電線間距離は図4中のdに相当し、図5、図6中の無指向性度(真円度)は図4中のx−y面(垂直偏波用アンテナの水平面)の電界について表したものである。無指向性度(真円度)は、dBで表され、値が小さいほど歪みのない指向性となる。図5に示すように、エレメント〜給電線間距離が8mmの場合は無指向性度(真円度)が2.1dB、10mmの場合は2.57dB、20mmの場合は3.85dB、30mmの場合は4.27dBとなっている。グラフを見てもわかるが、エレメント〜給電線間距離が小さいほど歪みのない指向性となる。また、図6においても、エレメント〜給電線間距離が小さいほど無指向性(パターンが真円)となるのがわかる。このように、水平偏波用アンテナの給電線を垂直偏波用アンテナに近づけることで、垂直偏波用アンテナの水平面での無指向性の悪化を抑えることが可能である。 5 and 6 corresponds to d in FIG. 4, and the omnidirectionality (roundness) in FIGS. 5 and 6 is the xy plane (vertical) in FIG. It represents the electric field in the horizontal plane of the polarization antenna. The degree of omnidirectionality (roundness) is expressed in dB, and the smaller the value, the more directivity without distortion. As shown in FIG. 5, when the distance between the element and the feeder line is 8 mm, the omnidirectionality (roundness) is 2.1 dB, 10 mm is 2.57 dB, 20 mm is 3.85 dB, 30 mm. In this case, it is 4.27 dB. As can be seen from the graph, the smaller the distance between the element and the feeder line, the more directivity without distortion. Also in FIG. 6, it can be seen that the smaller the distance between the element and the feeder line, the more non-directional (the pattern is a perfect circle). As described above, it is possible to suppress deterioration of omnidirectionality in the horizontal plane of the vertically polarized antenna by bringing the feed line of the horizontally polarized antenna close to the vertically polarized antenna.
上述した実施形態は、本発明の好適な実施形態であり、上記実施形態のみに本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を施した形態での実施が可能である。 The above-described embodiment is a preferred embodiment of the present invention, and is not intended to limit the scope of the present invention to the above-described embodiment alone, but in a form in which various modifications are made without departing from the gist of the present invention. Implementation is possible.
例えば、本発明が適用されるアンテナ装置は、上記実施形態のような2周波共用(2周波2偏波共用アンテナ装置)ではなく、単一周波数のもの(1周波2偏波共用アンテナ装置)であってもよい。この場合でも、上記実施形態のように、垂直偏波用のアンテナエレメントと水平偏波用のアンテナエレメントとを、交互に、かつ、各エレメントの真ん中の位置に配置すれば、位相のずれは生じず指向性への影響の悪化を抑制することが可能である。 For example, the antenna device to which the present invention is applied is not a dual-frequency antenna (a dual-frequency dual-polarization antenna device) as in the above embodiment, but a single-frequency antenna device (a single-frequency dual-polarization antenna device). There may be. Even in this case, if the vertically polarized antenna elements and the horizontally polarized antenna elements are alternately arranged at the center position of each element as in the above embodiment, a phase shift occurs. It is possible to suppress the deterioration of the influence on directivity.
また、上記実施形態において、水平偏波用アンテナの給電線は、水平偏波用ダイポールアンテナ素子21の円周内で、かつ、垂直偏波用ダイポールアンテナ素子11にできるだけ近接して配置すれば、垂直偏波用ダイポールアンテナ素子11の外側でも内側でもよい。例えば、水平偏波用アンテナの給電線を同軸線等で構成して垂直偏波用ダイポールアンテナ素子11の内側に通し、該アンテナ素子間の中間位置(水平偏波用アンテナの電波放射位置)から軸方向と垂直な方向に導線等で接続し、基板31に取り付けられた水平偏波用ダイポールアンテナ素子21に給電するように構成してもよい。
Further, in the above embodiment, if the feed line of the horizontally polarized antenna is arranged within the circumference of the horizontally polarized
1 アンテナ装置
11 垂直偏波用ダイポールアンテナ素子
12 同軸線
12a 内部導体
12b 誘電体
12c 外部導体
13 接合フランジ
14 結合部材
21 水平偏波用ダイポールアンテナ素子
22 平行二線
22a 位相調整迂回路
31 基板
31a アンテナ位置決め溝
31b バンド位置決め溝
41 エレメント固定バンド
42 アンテナ支持スペーサ
51 接続端子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (6)
複数配置され、前記第1のアンテナと異なる給電線から同じ給電位相で給電され、水平偏波の電波を放射する第2のアンテナと、
前記第1及び第2のアンテナを支持する支持部材と、
を有し、
前記第2のアンテナは前記第1のアンテナと交互に配置されているとともに、前記第2のアンテナに給電する第2の給電線は前記第1のアンテナと対向する領域が前記第2のアンテナへの給電点より前記第1のアンテナ側に近接するように配置されていることを特徴とするアンテナ装置。 A plurality of first antennas that radiate vertically polarized radio waves;
A plurality of second antennas that are fed at the same feeding phase from a feeding line different from the first antenna and radiate horizontally polarized radio waves;
A support member for supporting the first and second antennas;
Have
The second antennas are arranged alternately with the first antennas, and the second feed line feeding the second antenna has a region facing the first antenna to the second antenna. The antenna device is arranged so as to be closer to the first antenna side than the feeding point.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN106688141A (en) * | 2014-08-22 | 2017-05-17 | 株式会社Kmw | Omnidirectional antenna for mobile communication service |
-
2011
- 2011-03-11 JP JP2011054347A patent/JP2012191501A/en active Pending
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