JP2013110577A

JP2013110577A - Antenna, array antenna and sector antenna

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Publication number: JP2013110577A
Application number: JP2011253951A
Authority: JP
Inventors: Zhang Huan Li; 章煥李; Kiyotaka Fujiyama; 清隆藤山
Original assignee: Nihon Dengyo Kosaku Co Ltd
Current assignee: Nihon Dengyo Kosaku Co Ltd
Priority date: 2011-11-21
Filing date: 2011-11-21
Publication date: 2013-06-06

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compact antenna having a large ratio of gain between front and rear (F/B ratio).SOLUTION: An antenna 140 includes: a reflector 120; a dipole antenna 110; and a passive element 130 arranged at a position spaced apart from the dipole antenna 110 by a predetermined distance on a side farther from the reflector 120. The passive element 130 whose outer shape is rectangle is a loop-shaped, a length direction thereof is provided in a linear direction connecting a first element part 111 and a second element 112 of the dipole antenna 110, and a length x of the longitudinal direction is set shorter than a length Dw of the dipole antenna 110.

Description

本発明は、アンテナ、アレイアンテナおよびセクタアンテナに関する。 The present invention relates to an antenna, an array antenna, and a sector antenna.

移動体通信の基地局用のアンテナ（基地局アンテナ）には、電波が放射される方向に対応して設定されたセクタ毎に電波を放射するセクタアンテナが複数組み合わせて用いられている。セクタアンテナには、ダイポールアンテナなどのアンテナ素子をアレイ状に並べたアレイアンテナが用いられている。 As a mobile communication base station antenna (base station antenna), a plurality of sector antennas that emit radio waves for each sector set corresponding to the direction in which radio waves are emitted are used in combination. As the sector antenna, an array antenna in which antenna elements such as a dipole antenna are arranged in an array is used.

特許文献１には、ダイポールアンテナ等の給電アンテナと、これに関連して配置された数波長以下の有限長反射板とを含む有限長反射板付アンテナ素子において、前記給電アンテナを含む仮想平面内で、かつ、そのアンテナを囲むように周囲長が約２波長の無給電ループ素子を設置したアンテナ素子が記載されている。
特許文献２には、平面基板に、互いに直交し、中央で交差するように形成された第１及び第２のダイポールアンテナと、前記平面基板に、前記第１及び第２のダイポールアンテナの周囲を環状に取り囲むように形成された無給電素子とを備える平面アンテナが記載されている。 In Patent Document 1, a finite-length reflector-equipped antenna element including a feed antenna such as a dipole antenna and a finite-length reflector having a wavelength of several wavelengths or less arranged in association with this is provided in a virtual plane including the feed antenna. In addition, an antenna element is described in which a parasitic loop element having a circumference of about 2 wavelengths is provided so as to surround the antenna.
In Patent Document 2, the first and second dipole antennas formed on the plane substrate so as to be orthogonal to each other and intersect at the center, and the first and second dipole antennas are formed on the plane substrate. A planar antenna including a parasitic element formed so as to surround an annular shape is described.

特開昭５８−４３６０４号公報JP 58-43604 A 特開２００９−２２５０３０号公報JP 2009-2225030 A

ところで、移動体通信用の基地局用のセクタアンテナには、設置スペースおよび受風荷重が低減できるように小型であるとともに、アンテナの後方および側方への放射が抑制されていることが求められている。
本発明の目的は、小型であるとともに、前方と後方との利得の比（Ｆ／Ｂ比）が大きいアンテナ等を提供することにある。 By the way, a sector antenna for a base station for mobile communication is required to be small in size so that installation space and wind receiving load can be reduced, and radiation to the rear and sides of the antenna is suppressed. ing.
An object of the present invention is to provide an antenna or the like that is small in size and has a large ratio of front to rear gain (F / B ratio).

かかる目的のもと、本発明が適用されるアンテナは、ダイポールアンテナと、ダイポールアンテナから予め定められた距離に設けられた反射板と、ダイポールアンテナの前記反射板から遠い側に設けられ、長手方向と短手方向とを有し、長手方向がダイポールアンテナの方向に沿って設けられ、長手方向の長さがダイポールアンテナの長さより短いループ状の無給電素子とを備えている。
このようなアンテナにおいて、ループ状の無給電素子は、ループ状の無給電素子が含まれる仮想面が、反射板に垂直な方向と交差するように設けられていることを特徴とする。
また、ダイポールアンテナを構成する第１の導体パタンは、反射板から遠い側に凸部を有する第１の誘電体基板に構成され、無給電素子は、無給電素子を構成するループ状の第２の導体パタンが、ループ状の第２の導体パタンの内側に開口部を有する第２の誘電体基板に構成され、第２の誘電体基板の開口部に、第１の誘電体基板の凸部が嵌めこまれていることを特徴とすることができる。
さらに、ダイポールアンテナは、ダイポールアンテナが使用される自由空間波長λに対して、ダイポールアンテナの電気的な長さが大略０．５λであって、ダイポールアンテナの長さ方向の反射板の幅が大略０．５λであることを特徴とすることができる。 For this purpose, the antenna to which the present invention is applied includes a dipole antenna, a reflector provided at a predetermined distance from the dipole antenna, and a dipole antenna provided on a side far from the reflector, in the longitudinal direction. And a transverse direction, the longitudinal direction is provided along the direction of the dipole antenna, and the length of the longitudinal direction is shorter than the length of the dipole antenna.
In such an antenna, the loop-shaped parasitic element is provided such that a virtual plane including the loop-shaped parasitic element intersects with a direction perpendicular to the reflecting plate.
The first conductor pattern constituting the dipole antenna is formed on a first dielectric substrate having a convex portion on the side far from the reflector, and the parasitic element is a loop-shaped second element constituting the parasitic element. Is formed on the second dielectric substrate having an opening inside the loop-shaped second conductor pattern, and the convex portion of the first dielectric substrate is formed in the opening of the second dielectric substrate. Can be featured.
Furthermore, the dipole antenna has an electrical length of about 0.5λ for the free space wavelength λ in which the dipole antenna is used, and the width of the reflector in the length direction of the dipole antenna is about It can be characterized by 0.5λ.

また、他の観点から捉えると、本発明が適用されるアレイアンテナは、それぞれが、ダイポールアンテナと、ダイポールアンテナから予め定められた距離に設けられた反射板と、ダイポールアンテナの反射板から遠い側に設けられ、長手方向と短手方向とを有し、長手方向がダイポールアンテナの方向に沿って設けられ、長手方向の長さがダイポールアンテナの長さより短いループ状の無給電素子とを備える複数のアンテナを配列している。
さらにまた、他の観点から捉えると、本発明が適用されるセクタアンテナは、ダイポールアンテナと、ダイポールアンテナから予め定められた距離に設けられた反射板と、ダイポールアンテナの反射板から遠い側に設けられ、長手方向と短手方向とを有し、長手方向がダイポールアンテナの方向に沿って設けられ、長手方向の長さがダイポールアンテナの長さより短いループ状の無給電素子とを備える複数のアンテナを配列したアレイアンテナと、アレイアンテナを収納するレドームとを備えている。
このようなセクタアンテナにおいて、複数のアンテナのそれぞれのアンテナに送受信される送受信信号の位相を設定する移相器をさらに備えていることを特徴とすることができる。 From another viewpoint, the array antenna to which the present invention is applied includes a dipole antenna, a reflector provided at a predetermined distance from the dipole antenna, and a side far from the reflector of the dipole antenna. A loop-shaped parasitic element having a longitudinal direction and a short direction, the longitudinal direction being provided along the direction of the dipole antenna, and the length of the longitudinal direction being shorter than the length of the dipole antenna. The antennas are arranged.
Furthermore, from another point of view, the sector antenna to which the present invention is applied is a dipole antenna, a reflector provided at a predetermined distance from the dipole antenna, and a side far from the reflector of the dipole antenna. A plurality of antennas having a longitudinal direction and a short direction, the longitudinal direction being provided along the direction of the dipole antenna, and a loop-shaped parasitic element having a length in the longitudinal direction shorter than the length of the dipole antenna And an radome that houses the array antenna.
Such a sector antenna may further include a phase shifter that sets a phase of a transmission / reception signal transmitted / received to / from each of the plurality of antennas.

本発明によれば、小型であるとともに、前方と後方との利得の比（Ｆ／Ｂ比）が大きいアンテナ等を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while being small, an antenna etc. with a large gain ratio (F / B ratio) of the front and back can be provided.

第１の実施の形態が適用される移動通信用の基地局アンテナの全体構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the whole structure of the base station antenna for mobile communications to which 1st Embodiment is applied. 第１の実施の形態におけるセクタアンテナの構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the sector antenna in 1st Embodiment. セクタアンテナにおけるダイポールアンテナと、移相器および制御器との接続関係を示す図である。It is a figure which shows the connection relation of the dipole antenna in a sector antenna, a phase shifter, and a controller. 第１の実施の形態におけるアンテナの上面図と断面図とを示す図である。It is a figure which shows the upper side figure and sectional drawing of the antenna in 1st Embodiment. ダイポールアンテナと無給電素子とのパタンを示す図である。It is a figure which shows the pattern of a dipole antenna and a parasitic element. 外形が長方形のループ状の無給電素子を用いた場合の、アンテナの指向特性の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the directional characteristic of an antenna at the time of using the parasitic element of a loop shape with a rectangular external shape. 無給電素子を設けない場合の、アンテナの指向特性の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the directional characteristic of an antenna when a parasitic element is not provided. 直線（棒）状の無給電素子を設けた場合の、アンテナの指向特性の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the directional characteristic of an antenna at the time of providing a linear (bar) -shaped parasitic element. 第２の実施の形態におけるセクタアンテナの構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the sector antenna in 2nd Embodiment. 第２の実施の形態におけるアンテナの上面図と断面図とを示す図である。It is a figure which shows the upper side figure and sectional drawing of the antenna in 2nd Embodiment. 外形が楕円形のループ状の無給電素子を用いた場合の、アンテナの指向特性の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the directional characteristic of an antenna at the time of using the loop-shaped parasitic element whose outer shape is elliptical.

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
［第１の実施の形態］
＜基地局アンテナ１＞
図１は、第１の実施の形態が適用される移動通信用の基地局アンテナ１の全体構成の一例を示す図である。図１（ａ）は、基地局アンテナ１の鳥瞰図であり、図１（ｂ）は、基地局アンテナ１の設置例を説明する図である。
基地局アンテナ１は、図１（ａ）に示すように、例えば鉄塔２０に保持された複数のセクタアンテナ１０−１〜１０−６を備えている。そして、移動通信においては、図１（ｂ）に示すように、基地局アンテナ１からの電波が到達する範囲をセル２とする。そして、基地局アンテナ１を中心として、セル２を水平面内において角度で分割して複数のセクタ３−１〜３−６が構成されている。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
[First Embodiment]
<Base station antenna 1>
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an overall configuration of a mobile communication base station antenna 1 to which the first exemplary embodiment is applied. FIG. 1A is a bird's-eye view of the base station antenna 1, and FIG. 1B is a diagram illustrating an installation example of the base station antenna 1.
As shown in FIG. 1A, the base station antenna 1 includes a plurality of sector antennas 10-1 to 10-6 held by a steel tower 20, for example. In mobile communication, as shown in FIG. 1B, a range in which radio waves from the base station antenna 1 reach is defined as a cell 2. A plurality of sectors 3-1 to 3-6 are configured by dividing the cell 2 by an angle in the horizontal plane with the base station antenna 1 as a center.

図１では、例として６個のセクタアンテナ１０−１〜１０−６を備えている。ここでは、セクタアンテナ１０−１〜１０−６をそれぞれ区別しないときは、セクタアンテナ１０と表記する。また、セクタ３−１〜３−６をそれぞれ区別しないときは、セクタ３と表記する。他の用語についても同様である。
それぞれのセクタアンテナ１０は、図１（ｂ）に示すように、メインローブ１１の方向が予め定められたセクタ３に向くように配置されている。 In FIG. 1, six sector antennas 10-1 to 10-6 are provided as an example. Here, when the sector antennas 10-1 to 10-6 are not distinguished from each other, they are represented as sector antennas 10. In addition, when the sectors 3-1 to 3-6 are not distinguished from each other, they are represented as sector 3. The same applies to other terms.
As shown in FIG. 1B, each sector antenna 10 is arranged so that the direction of the main lobe 11 faces a predetermined sector 3.

さらに、それぞれのセクタアンテナ１０には、電波を放射するための送受信信号が供給されるケーブル３１および後述する移相器３００を駆動する制御器４００に制御信号が供給されるケーブル３２が接続されている。
そして、これらのケーブル３１、３２は、基地局（不図示）内に設けられた無線信号を生成する無線装置（不図示）および移相器３００を制御する制御装置（不図示）に接続されている。
なお、送信信号が供給されるケーブル３１は、通常、同軸ケーブルが用いられる。 Further, each sector antenna 10 is connected with a cable 31 to which a transmission / reception signal for radiating radio waves is supplied and a cable 32 to which a control signal is supplied to a controller 400 that drives a phase shifter 300 described later. Yes.
These cables 31 and 32 are connected to a radio device (not shown) for generating a radio signal provided in a base station (not shown) and a control device (not shown) for controlling the phase shifter 300. Yes.
A coaxial cable is usually used as the cable 31 to which the transmission signal is supplied.

このようなセクタアンテナ１０では、予め定められたセクタ３内に電波を放射することが好ましく、セクタ３外に電波を放射することは好ましくない。例えば、セクタアンテナ１０−１が、メインローブ１１の方向に対して逆方向のバックローブ１２を有していると、バックローブ１２は、セクタ３−１に対して逆方向に位置するセクタ３−４に電波を放射するセクタアンテナ１０−４の放射する電波（メインローブ１１）と干渉してしまう。よって、セクタアンテナ１０では、後方および側方への放射が抑制されていることが好ましい。
すなわち、放射が最大となる方向（メインローブ１１）と逆方向（バックローブ１２）との利得の比（Ｆ／Ｂ比）が大きいことが求められる。よって、以下ではメインローブ１１とバックローブ１２との利得の比（Ｆ／Ｂ比）で説明する。 In such a sector antenna 10, it is preferable to radiate radio waves within a predetermined sector 3, and it is not preferable to radiate radio waves outside the sector 3. For example, if the sector antenna 10-1 has a back lobe 12 in the reverse direction with respect to the direction of the main lobe 11, the back lobe 12 is positioned in the sector 3- 4 interferes with the radio wave (main lobe 11) radiated by the sector antenna 10-4 that radiates the radio wave. Therefore, in the sector antenna 10, it is preferable that the radiation to the back and the side is suppressed.
That is, it is required that the gain ratio (F / B ratio) between the direction in which the radiation is maximum (main lobe 11) and the reverse direction (back lobe 12) is large. Therefore, in the following description, the gain ratio (F / B ratio) between the main lobe 11 and the back lobe 12 will be described.

また、基地局アンテナ１は、セル２内に電波を放射し、セルの範囲を越えて隣接するセルに電波を放射しないことが好ましい。このため、図１（ａ）に示すように、電波（ビーム）の放射方向を水平面から地上方向に角度θ傾けて（ビーム・チルト角θとして）、セル２外に電波が到達しないようにしている。 The base station antenna 1 preferably radiates radio waves in the cell 2 and does not radiate radio waves to adjacent cells beyond the cell range. Therefore, as shown in FIG. 1A, the radiation direction of the radio wave (beam) is inclined from the horizontal plane to the ground direction by an angle θ (as a beam tilt angle θ) so that the radio wave does not reach the outside of the cell 2. Yes.

＜セクタアンテナ１０＞
図２は、第１の実施の形態におけるセクタアンテナ１０の構成の一例を示す図である。
セクタアンテナ１０は、反射板１２０と、反射板１２０上に配列された複数（ここでは例として５個）のダイポールアンテナ１１０−１〜１１０−５と、それぞれのダイポールアンテナ１１０−１〜１１０−５に対応して設けられたループ状の無給電素子１３０−１〜１３０−５とを備えている。ここでも、ダイポールアンテナ１１０−１〜１１０−５、無給電素子１３０−１〜１３０−５をそれぞれ区別しないときは、ダイポールアンテナ１１０、無給電素子１３０と表記する。
ここでは、反射板１２０と、１つのダイポールアンテナ１１０と、ダイポールアンテナ１１０に対応して設けられた無給電素子１３０とをまとめてアンテナ１４０と表記する。
図２では、反射板１２０は、５個のダイポールアンテナ１１０−１〜１１０−５に共通に設けられているが、ダイポールアンテナ１１０毎に分かれていると考えてもよい。
そして、反射板１２０と複数のダイポールアンテナ１１０と複数の無給電素子１３０とをまとめてアレイアンテナ１００と表記する。 <Sector antenna 10>
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the configuration of the sector antenna 10 according to the first embodiment.
The sector antenna 10 includes a reflector 120, a plurality of (here, five as an example) dipole antennas 110-1 to 110-5 arranged on the reflector 120, and respective dipole antennas 110-1 to 110-5. Loop-shaped parasitic elements 130-1 to 130-5 provided corresponding to the above. Here, when the dipole antennas 110-1 to 110-5 and the parasitic elements 130-1 to 130-5 are not distinguished from each other, they are referred to as the dipole antenna 110 and the parasitic element 130, respectively.
Here, the reflector 120, one dipole antenna 110, and the parasitic element 130 provided corresponding to the dipole antenna 110 are collectively referred to as an antenna 140.
In FIG. 2, the reflector 120 is provided in common to the five dipole antennas 110-1 to 110-5, but it may be considered that the reflector 120 is separated for each dipole antenna 110.
The reflector 120, the plurality of dipole antennas 110, and the plurality of parasitic elements 130 are collectively referred to as an array antenna 100.

それぞれのダイポールアンテナ１１０は、直線状の第１の素子部１１１と同じく直線状の第２の素子部１１２とを備えている。第１の素子部１１１と第２の素子部１１２とは、予め定められた間隔を介して、直線状に並べられている。そして、第１の素子部１１１および第２の素子部１１２のそれぞれの長さは、同じである。第１の素子部１１１と第２の素子部１１２とで、ダイポールを構成する。そして、第１の素子部１１１と第２の素子部１１２とが対向する部分において、第１の素子部１１１に接続され、第１の素子部１１１を接地電位に設定する接地導体部１１３を備えている。
また、ダイポールアンテナ１１０は、第１の素子部１１１と第２の素子部１１２とが対抗する部分において、第２の素子部１１２に接続され、第２の素子部１１２を接地電位に設定する接地導体部１１４を備えている。
すなわち、第１の素子部１１１と第２の素子部１１２とが「Ｔ」の横棒を、接地導体部１１３、１１４とが「Ｔ」の縦棒を構成している。
第１の素子部１１１、第２の素子部１１２、接地導体部１１３、１１４は、銅などの導体で構成されている。
それぞれの無給電素子１３０は、反射板１２０から遠い側に、ダイポールアンテナ１１０から予め定められた距離の位置に設けられている。無給電素子１３０は、銅などの導体で構成されている。 Each dipole antenna 110 includes a linear first element portion 111 and a linear second element portion 112. The first element unit 111 and the second element unit 112 are arranged in a straight line with a predetermined interval. And each length of the 1st element part 111 and the 2nd element part 112 is the same. The first element portion 111 and the second element portion 112 constitute a dipole. The first element unit 111 and the second element unit 112 are connected to the first element unit 111 at a portion where the first element unit 111 and the second element unit 112 face each other. ing.
In addition, the dipole antenna 110 is connected to the second element unit 112 at a portion where the first element unit 111 and the second element unit 112 face each other, and is grounded to set the second element unit 112 to the ground potential. A conductor portion 114 is provided.
That is, the first element part 111 and the second element part 112 constitute a “T” horizontal bar, and the ground conductor parts 113 and 114 constitute a “T” vertical bar.
The 1st element part 111, the 2nd element part 112, and the grounding conductor parts 113 and 114 are comprised with conductors, such as copper.
Each parasitic element 130 is provided on the side far from the reflecting plate 120 and at a predetermined distance from the dipole antenna 110. The parasitic element 130 is made of a conductor such as copper.

なお、ダイポールアンテナ１１０は、第１の素子部１１１、第２の素子部１１２、接地導体部１１３、１１４が設けられた側の裏面側に、第１の素子部１１１、第２の素子部１１２、接地導体部１１３、１１４とで平衡・不平衡変換回路（マイクロストリップ線路による平衡・不平衡変換回路）を構成するように形成された折返し導体から給電される。ここでは、折返し導体の記載を省略する。 The dipole antenna 110 includes a first element portion 111, a second element portion 112, and a first element portion 111 and a second element portion 112 on the back surface side on which the ground conductor portions 113 and 114 are provided. Power is fed from a folded conductor formed so as to constitute a balanced / unbalanced conversion circuit (balanced / unbalanced conversion circuit using a microstrip line) with the ground conductor portions 113 and 114. Here, the description of the folded conductor is omitted.

そして、アレイアンテナ１００では、それぞれのダイポールアンテナ１１０の第１の素子部１１１と第２の素子部１１２とが構成する直線が互いに平行になるとともに、複数のダイポールアンテナ１１０のそれぞれの第１の素子部１１１と第２の素子部１１２との中央の位置が、第１の素子部１１１と第２の素子部１１２とが構成する直線と直交する直線上に並ぶように配列されている。アレイアンテナ１００において、それぞれのダイポールアンテナ１１０は間隔Ｄｐで配置されている。
よって、アレイアンテナ１００は、図１（ａ）から分かるように水平偏波を放射する。 In the array antenna 100, the straight lines formed by the first element portion 111 and the second element portion 112 of each dipole antenna 110 are parallel to each other, and each first element of the plurality of dipole antennas 110 is arranged. The central positions of the portion 111 and the second element portion 112 are arranged so as to be aligned on a straight line orthogonal to the straight line formed by the first element portion 111 and the second element portion 112. In the array antenna 100, the respective dipole antennas 110 are arranged at an interval Dp.
Therefore, the array antenna 100 radiates horizontally polarized waves as can be seen from FIG.

反射板１２０のダイポールアンテナ１１０と対向する部分は、平坦部となっている。反射板１２０のダイポールアンテナ１１０の第１の素子部１１１と第２の素子部１１２とを結ぶ直線方向の両端部は、ダイポールアンテナ１１０と逆の方向に折り曲げられている。反射板１２０は、アルミニウム、銅などの導体で構成されている。
なお、アンテナ１４０の構成については、後に詳述する。 The part of the reflector 120 facing the dipole antenna 110 is a flat part. Both ends in the linear direction connecting the first element portion 111 and the second element portion 112 of the dipole antenna 110 of the reflector 120 are bent in the opposite direction to the dipole antenna 110. The reflector 120 is made of a conductor such as aluminum or copper.
Note that the configuration of the antenna 140 will be described in detail later.

また、セクタアンテナ１０は、複数のダイポールアンテナ１１０のそれぞれに接続され、電波を出射するタイミング（位相）をずらす移相器３００と、移相器３００を制御するための制御器４００とを備えている。なお、平衡・不平衡変換回路をさらに備えていてもよい。
そして、セクタアンテナ１０は、アレイアンテナ１００、移相器３００、制御器４００を覆う円筒状のレドーム２００を備えている。レドーム２００は、円筒状の側面２０１と円筒状の一方の端部を覆う底面２０２と、他方の端部を覆う蓋面２０３とを備えている。レドーム２００は、ＦＲＰ（ｆｉｂｅｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｐｌａｓｔｉｃｓ）などの絶縁性の樹脂で構成されている。
そしてまた、セクタアンテナ１０は、レドーム２００の底面２０２に、移相器３００に送信信号を給電するケーブル３１が接続されるコネクタおよび制御器４００に制御信号を供給するケーブル３２が接続されるコネクタを備えている。 The sector antenna 10 is connected to each of the plurality of dipole antennas 110, and includes a phase shifter 300 that shifts the timing (phase) at which the radio wave is emitted, and a controller 400 that controls the phase shifter 300. Yes. A balanced / unbalanced conversion circuit may be further provided.
The sector antenna 10 includes a cylindrical radome 200 that covers the array antenna 100, the phase shifter 300, and the controller 400. The radome 200 includes a cylindrical side surface 201, a bottom surface 202 that covers one end of the cylindrical shape, and a lid surface 203 that covers the other end. The radome 200 is made of an insulating resin such as FRP (fiber reinforced plastics).
In addition, the sector antenna 10 includes a connector to which a cable 31 for supplying a transmission signal to the phase shifter 300 and a cable 32 for supplying a control signal to the controller 400 are connected to the bottom surface 202 of the radome 200. I have.

なお、図２に示すセクタアンテナ１０のアレイアンテナ１００は、５個のアンテナ１４０から構成されているが、アンテナ１４０の個数は、５個に限らず、予め定められた個数とすればよい。
また、図２に示すセクタアンテナ１０は、５個のアンテナ１４０を備えた１個のアレイアンテナ１００から構成されているが、複数のアレイアンテナ１００を並べることで構成されてもよい。 The array antenna 100 of the sector antenna 10 shown in FIG. 2 includes five antennas 140, but the number of antennas 140 is not limited to five and may be a predetermined number.
In addition, the sector antenna 10 illustrated in FIG. 2 is configured by one array antenna 100 including five antennas 140, but may be configured by arranging a plurality of array antennas 100.

また、図２では、アレイアンテナ１００等を覆うレドーム２００は円筒状としたが、断面が方形の筒状であってもよく、方形の一辺が円弧状となった筒状であってもよい。さらに、レドーム２００の側面２０１の一部が開閉可能に構成されていてもよい。 In FIG. 2, the radome 200 that covers the array antenna 100 and the like has a cylindrical shape, but may have a rectangular cross section, or a cylindrical shape in which one side of the square is an arc. Furthermore, a part of the side surface 201 of the radome 200 may be configured to be openable and closable.

＜移相器３００、制御器４００＞
図３は、セクタアンテナ１０におけるダイポールアンテナ１１０と、移相器３００および制御器４００との接続関係を示す図である。
ここでは、セクタアンテナ１０のアレイアンテナ１００が５個のダイポールアンテナ１１０（１１０−１、１１０−２、…、１１０−５）を備えているとして説明する。
移相器３００には、ケーブル３１を介して、送信信号が供給される。そして、移相器３００から、ケーブル（符号無し）を介して、ダイポールアンテナ１１０−１、１１０−２、…、１１０−５のそれぞれに送信信号が供給される。
また、制御器４００には、ケーブル３２を介して、制御信号が供給される。そして、制御器４００が、移相器３００を制御して、ダイポールアンテナ１１０−１、１１０−２、…、１１０−５のそれぞれに供給される送受信信号の位相を設定する。 <Phase shifter 300, controller 400>
FIG. 3 is a diagram illustrating a connection relationship between the dipole antenna 110 and the phase shifter 300 and the controller 400 in the sector antenna 10.
Here, the array antenna 100 of the sector antenna 10 is described as including five dipole antennas 110 (110-1, 110-2,..., 110-5).
A transmission signal is supplied to the phase shifter 300 via the cable 31. Then, a transmission signal is supplied from the phase shifter 300 to each of the dipole antennas 110-1, 110-2,..., 110-5 via a cable (no code).
In addition, a control signal is supplied to the controller 400 via the cable 32. And the controller 400 controls the phase shifter 300, and sets the phase of the transmission / reception signal supplied to each of the dipole antennas 110-1, 110-2, ..., 110-5.

移相器３００は、アレイアンテナ１００のそれぞれのダイポールアンテナ１１０−１〜１１０−５に送受信される送受信信号の開始タイミング（位相）をずらす。
送受信信号の開始タイミング（位相）をずらすことで、セクタアンテナ１０から送受信される信号の垂直面内の指向性を制御する。すなわち、図１に示したように、セクタアンテナ１０から放射される送信信号を地上方向に角度θ（ビーム・チルト角θ）傾けることで、セル２外に電波が到達することを抑制する。 The phase shifter 300 shifts the start timing (phase) of transmission / reception signals transmitted / received to / from each dipole antenna 110-1 to 110-5 of the array antenna 100.
By shifting the start timing (phase) of the transmission / reception signal, the directivity in the vertical plane of the signal transmitted / received from the sector antenna 10 is controlled. That is, as shown in FIG. 1, the transmission signal radiated from the sector antenna 10 is tilted at an angle θ (beam tilt angle θ) in the ground direction, thereby suppressing radio waves from reaching the outside of the cell 2.

移相器３００は、線路長を可変にすることにより、送受信信号が開始するタイミング（位相）を変化させる方式のものでもよく、長さの異なる複数のケーブルを用いてもよい。
また、線路長を可変にする方式の位相器３００に代えて、誘電体の誘電率を利用して位相を可変にする方式のものを用いてもよい。 The phase shifter 300 may be of a system that changes the timing (phase) at which the transmission / reception signal starts by changing the line length, or may use a plurality of cables having different lengths.
Further, instead of the phase shifter 300 of the system for changing the line length, a system of making the phase variable by using the dielectric constant of the dielectric may be used.

また、移相器３００が線路長を可変にして送受信信号が開始するタイミング（位相）を変化させる方式のものである場合、または誘電体の誘電率を利用して位相を可変にする方式のものである場合に、制御器４００は、基地局が制御信号を供給するケーブル３２に接続され、移相器３００の位相を制御する。 Further, when the phase shifter 300 is of a type that changes the line length and changes the timing (phase) at which a transmission / reception signal starts, or the type of phase that makes the phase variable by using the dielectric constant of the dielectric. The controller 400 is connected to the cable 32 through which the base station supplies a control signal, and controls the phase of the phase shifter 300.

＜アンテナ１４０＞
図４は、第１の実施の形態におけるアンテナ１４０の上面図と断面図とを示す図である。図４（ａ）は、アンテナ１４０の上面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＩＶＢ−ＩＶＢ線での断面図である。
以下では、使用中心周波数における自由空間波長をλとする。
ダイポールアンテナ１１０の第１の素子部１１１と第２の素子部１１２とを結ぶ直線の長さＤｗは、大略０．５λである。すなわち、ダイポールアンテナ１１０は、０．５波長ダイポールアンテナを基本にしている。なお、インピーダンスマッチングの関係から、ダイポールアンテナ１１０の長さＤｗは、０．５λより若干小さい値に設定されている。
反射板１２０からダイポールアンテナ１１０の第１の素子部１１１および第２の素子部１１２の幅方向の中央までは、距離Ｄｈである。距離Ｄｈは、例えば０．２５λである。
また、第１の素子部１１１と第２の素子部１１２とを結ぶ直線方向における、反射板１２０の平坦部幅は、幅Ｒｗである。幅Ｒｗは、例えば０．５λである。
そして、第１の素子部１１１と第２の素子部１１２とを結ぶ直線方向における、反射板１２０の両端部の折り曲げ部は、ダイポールアンテナ１１０と反対側に幅Ｒｈで折り曲げられている。折り曲げ部の幅Ｒｈは、例えば０．０５λである。 <Antenna 140>
FIG. 4 is a diagram illustrating a top view and a cross-sectional view of the antenna 140 according to the first embodiment. 4A is a top view of the antenna 140, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line IVB-IVB in FIG. 4A.
In the following, λ is a free space wavelength at the use center frequency.
The length Dw of the straight line connecting the first element part 111 and the second element part 112 of the dipole antenna 110 is approximately 0.5λ. That is, the dipole antenna 110 is based on a 0.5 wavelength dipole antenna. From the impedance matching relationship, the length Dw of the dipole antenna 110 is set to a value slightly smaller than 0.5λ.
The distance from the reflector 120 to the center in the width direction of the first element part 111 and the second element part 112 of the dipole antenna 110 is a distance Dh. The distance Dh is, for example, 0.25λ.
Further, the flat portion width of the reflector 120 in the linear direction connecting the first element portion 111 and the second element portion 112 is the width Rw. The width Rw is, for example, 0.5λ.
The bent portions at both ends of the reflecting plate 120 in the linear direction connecting the first element portion 111 and the second element portion 112 are bent to a side opposite to the dipole antenna 110 with a width Rh. The width Rh of the bent portion is, for example, 0.05λ.

無給電素子１３０は、反射板１２０に対して逆の側に、ダイポールアンテナ１１０の第１の素子部１１１および第２の素子部１１２の幅方向の中央から距離Ｎｄ離れた位置に設けられている。距離Ｎｄは、波長λに比べて十分小さい値であって、例えば０．１λである。
そして、無給電素子１３０は、外形が長方形であるループ状（幅Ｌｗ）であって、長手方向（長さｘ）が、ダイポールアンテナ１１０の第１の素子部１１１および第２の素子部１１２を結ぶ直線方向に沿って設けられている。一方、無給電素子１３０の短手方向（長さｙ）が、ダイポールアンテナ１１０の第１の素子部１１１および第２の素子部１１２を結ぶ直線方向と直交する方向に設けられている。そして、短手方向の中央に第１の素子部１１１および第２の素子部１１２が位置するように設けられている。
さらに、ループ状の無給電素子１３０の外形の長方形が含まれる面は、反射板１２０の平坦部に平行に設けられている。
なお、ループ状の無給電素子１３０の長手方向の長さｘは、例えばダイポールアンテナ１１０の長さＤｗより短く設定されている（ｘ＜Ｄｗ）。また、無給電素子１３０の短手方向の長さｙは、波長λに比べ十分に小さい値となっている。無給電素子１３０の短手方向の長さｙは、例えば０．１λ前後である。 The parasitic element 130 is provided on the opposite side of the reflecting plate 120 at a position separated by a distance Nd from the center in the width direction of the first element portion 111 and the second element portion 112 of the dipole antenna 110. . The distance Nd is a value sufficiently smaller than the wavelength λ, for example, 0.1λ.
The parasitic element 130 has a loop shape (width Lw) whose outer shape is a rectangle, and the longitudinal direction (length x) extends between the first element portion 111 and the second element portion 112 of the dipole antenna 110. It is provided along the connecting straight direction. On the other hand, the transverse direction (length y) of the parasitic element 130 is provided in a direction orthogonal to the linear direction connecting the first element portion 111 and the second element portion 112 of the dipole antenna 110. The first element portion 111 and the second element portion 112 are provided in the center in the short direction.
Furthermore, the surface of the loop-shaped parasitic element 130 including the outer rectangle is provided in parallel with the flat portion of the reflector 120.
Note that the length x in the longitudinal direction of the loop parasitic element 130 is set to be shorter than the length Dw of the dipole antenna 110, for example (x <Dw). Further, the length y in the short direction of the parasitic element 130 is sufficiently smaller than the wavelength λ. The length y in the short direction of the parasitic element 130 is, for example, around 0.1λ.

無給電素子１３０は、ダイポールアンテナ１１０から電磁誘導で電力が供給され、波源となって電波を放射する。
なお、無給電素子１３０の長手方向の長さｘが、ダイポールアンテナ１１０の長さＤｗに近づくと、ダイポールアンテナ１１０から放射された電波が反射されるので好ましくない。また、無給電素子１３０の長手方向の長さｘが、ダイポールアンテナ１１０の長さＤｗに比べて小さすぎると、無給電素子１３０に電力が供給されなくなって、Ｆ／Ｂ比は大きくならない。 The parasitic element 130 is supplied with electric power from the dipole antenna 110 by electromagnetic induction and radiates radio waves as a wave source.
If the length x in the longitudinal direction of the parasitic element 130 approaches the length Dw of the dipole antenna 110, the radio wave radiated from the dipole antenna 110 is reflected, which is not preferable. If the length x in the longitudinal direction of the parasitic element 130 is too small compared to the length Dw of the dipole antenna 110, power is not supplied to the parasitic element 130, and the F / B ratio does not increase.

また、無給電素子１３０の幅Ｌｗは、広すぎるとループの内部（開口部）を塞ぐようになってしまうし、細すぎると電流が流れにくくなる。よって、無給電素子１３０の幅Ｌｗの好ましい値は、１ｍｍ〜１０ｍｍであって、特に好ましいのは２ｍｍ〜７ｍｍである。後述する無給電素子１３０の製造の点からも好ましい。 Further, if the width Lw of the parasitic element 130 is too wide, the inside (opening) of the loop will be blocked, and if it is too thin, current will not flow easily. Therefore, the preferable value of the width Lw of the parasitic element 130 is 1 mm to 10 mm, and particularly preferably 2 mm to 7 mm. This is also preferable from the viewpoint of manufacturing a parasitic element 130 described later.

そして、反射板１２０、ダイポールアンテナ１１０および無給電素子１３０を取り囲む内径Ｄｄのレドーム２００が設けられている。
上記の例（Ｒｗ＝０．５λ、Ｒｈ＝０．０５λ、Ｄｗ≒０．５λ、Ｄｈ＝０．２５λ）であれば、レドーム２００の内径Ｄｄは、０．５８λ以下に設定できる。
すなわち、ダイポールアンテナ１１０の電気的な長さＤｗと反射板１２０の幅Ｒｗとが０．５λの大きさであって、反射板１２０とダイポールアンテナ１１０の第１の素子部１１１および第２の素子部１１２との距離Ｄｈを０．２５λに設定しているので、レドーム２００の内径Ｄｄを小さく設定することができる。 A radome 200 having an inner diameter Dd that surrounds the reflector 120, the dipole antenna 110, and the parasitic element 130 is provided.
In the above example (Rw = 0.5λ, Rh = 0.05λ, Dw≈0.5λ, Dh = 0.25λ), the inner diameter Dd of the radome 200 can be set to 0.58λ or less.
That is, the electrical length Dw of the dipole antenna 110 and the width Rw of the reflector 120 are 0.5λ, and the first element portion 111 and the second element of the reflector 120 and the dipole antenna 110 are used. Since the distance Dh from the portion 112 is set to 0.25λ, the inner diameter Dd of the radome 200 can be set small.

次に、ダイポールアンテナ１１０および無給電素子１３０の製造方法と組み立て方法を説明する。
図５は、ダイポールアンテナ１１０と無給電素子１３０とのパタンを示す図である。図５（ａ）はダイポールアンテナ１１０のパタンを示す図、図５（ｂ）は無給電素子１３０のパタンを示す図、図５（ｃ）はダイポールアンテナ１１０と無給電素子１３０とを組み合わせた図である。 Next, a method for manufacturing and assembling the dipole antenna 110 and the parasitic element 130 will be described.
FIG. 5 is a diagram showing a pattern between the dipole antenna 110 and the parasitic element 130. 5A shows a pattern of the dipole antenna 110, FIG. 5B shows a pattern of the parasitic element 130, and FIG. 5C shows a combination of the dipole antenna 110 and the parasitic element 130. It is.

ダイポールアンテナ１１０は、図５（ａ）に示すように、第１の誘電体基板１１５上に設けられた銅箔の導体膜を、第１の素子部１１１、第２の素子部１１２、接地導体部１１３、１１４のパタン形状に加工することで形成される。なお、第１の誘電体基板１１５の第１の素子部１１１、第２の素子部１１２が設けられた側に、凸部１１６が設けられている。ここで、第１の素子部１１１、第２の素子部１１２、接地導体部１１３、１１４のパタン形状が第１の導体パタンの一例である。 As shown in FIG. 5A, the dipole antenna 110 includes a copper foil conductor film provided on the first dielectric substrate 115, the first element portion 111, the second element portion 112, and the ground conductor. It is formed by processing the parts 113 and 114 into a pattern shape. Note that a convex portion 116 is provided on the first dielectric substrate 115 on the side where the first element portion 111 and the second element portion 112 are provided. Here, the pattern shape of the first element part 111, the second element part 112, and the ground conductor parts 113 and 114 is an example of the first conductor pattern.

一方、無給電素子１３０は、図５（ｂ）に示すように、第２の誘電体基板１３１上に設けられた銅箔の導体膜を、ループ状の無給電素子１３０のパタン形状に加工することで形成される。そして、第２の誘電体基板１３１のループ状の無給電素子１３０の内部に、開口部（スリット）１３２が設けられている。ここで、ループ状の無給電素子１３０のパタン形状が第２の導体パタンの一例である。 On the other hand, as shown in FIG. 5B, the parasitic element 130 processes the copper foil conductor film provided on the second dielectric substrate 131 into the pattern shape of the loop-shaped parasitic element 130. Is formed. An opening (slit) 132 is provided inside the loop-shaped parasitic element 130 of the second dielectric substrate 131. Here, the pattern shape of the loop-shaped parasitic element 130 is an example of the second conductor pattern.

そして、図５（ｃ）に示すように、ダイポールアンテナ１１０を形成した第１の誘電体基板１１５の凸部１１６を、無給電素子１３０が形成された第２の誘電体基板１３１に設けられた開口部１３２に嵌め込むことでダイポールアンテナ１１０と無給電素子１３０とが組み立てられる。
なお、図５では、凸部１１６および開口部１３２をそれぞれ１つ設けたが、複数の凸部１１６および複数の開口部１３２を設けてもよい。
また、ダイポールアンテナ１１０と無給電素子１３０とを位置がずれないように固定するため、ダイポールアンテナ１１０を形成した第１の誘電体基板１１５と、無給電素子１３０を形成した第２の誘電体基板１３１とをハンダにより固定できるように、接続部（図における１３３）を設けてもよい。
このようにすることで、ダイポールアンテナ１１０に対して予め定められた位置に、無給電素子１３０を容易に設けることができる。 Then, as shown in FIG. 5C, the convex portion 116 of the first dielectric substrate 115 on which the dipole antenna 110 is formed is provided on the second dielectric substrate 131 on which the parasitic element 130 is formed. The dipole antenna 110 and the parasitic element 130 are assembled by fitting into the opening 132.
In FIG. 5, one convex portion 116 and one opening portion 132 are provided, but a plurality of convex portions 116 and a plurality of opening portions 132 may be provided.
Further, in order to fix the dipole antenna 110 and the parasitic element 130 so as not to shift their positions, the first dielectric substrate 115 on which the dipole antenna 110 is formed and the second dielectric substrate on which the parasitic element 130 is formed. A connecting portion (133 in the figure) may be provided so that 131 can be fixed with solder.
In this way, the parasitic element 130 can be easily provided at a predetermined position with respect to the dipole antenna 110.

なお、同様にして、ダイポールアンテナ１１０を、反射板１２０に対して組立てればよい。すなわち、第１の誘電体基板１１５の接地導体部１１３、１１４が形成された側を嵌め込むことができる開口部を反射板１２０に設け、第１の誘電体基板１１５を嵌め込めばよい。なお、ダイポールアンテナ１１０の接地導体部１１３、１１４が反射板１２０に接触しないように、反射板１２０には孔を設けておくのが好ましい。 Similarly, the dipole antenna 110 may be assembled with respect to the reflection plate 120. That is, it is only necessary to provide the reflector 120 with an opening through which the side on which the ground conductor portions 113 and 114 of the first dielectric substrate 115 are formed, and to fit the first dielectric substrate 115. In addition, it is preferable to provide a hole in the reflecting plate 120 so that the ground conductor portions 113 and 114 of the dipole antenna 110 do not contact the reflecting plate 120.

以上説明したように、ダイポールアンテナ１１０および無給電素子１３０を、それぞれ第１の誘電体基板１１５、第２の誘電体基板１３１上に設けられた銅箔の導体膜を加工して製造することにより、量産を可能とするとともに、パタン精度のばらつきが低減できる。また、容易に平衡・不平衡変換回路も製造することができる。 As described above, the dipole antenna 110 and the parasitic element 130 are manufactured by processing the copper foil conductor films provided on the first dielectric substrate 115 and the second dielectric substrate 131, respectively. In addition to enabling mass production, variations in pattern accuracy can be reduced. Also, a balanced / unbalanced conversion circuit can be easily manufactured.

なお、第１の素子部１１１、第２の素子部１１２、接地導体部１１３、１１４は、銅（銅箔）で形成したが、これに限られるものではなく、アルミニウム、銀、金などであってもよい。 The first element portion 111, the second element portion 112, and the ground conductor portions 113 and 114 are formed of copper (copper foil), but are not limited thereto, and may be aluminum, silver, gold, or the like. May be.

次に、第１の実施の形態におけるアンテナ１４０の指向特性について説明する。なお、指向特性はシミュレーションおよび一部は実測によって求めた。
図６は、外形が長方形のループ状の無給電素子１３０を用いた場合の、アンテナ１４０の指向特性の一例を示す図である。図６（ａ）は、アンテナ１４０の上面図、図６（ｂ）はアンテナ１４０の断面図および図６（ｃ）はアンテナ１４０の指向特性を示している。
図６（ａ）、（ｂ）において、ダイポールアンテナ１１０の長さＤｗを０．４７λ、ダイポールアンテナ１１０の第１の素子部１１１および第２の放射導体の中心から無給電素子１３０までの距離Ｎｄを０．１λ、無給電素子１３０の外形における長手方向の長さｘを０．３９λ、短手方向の長さｙを０．１１λとした場合の指向特性を求めた。
なお、前述したように、反射板１２０の平坦部の幅Ｒｗは０．５λ、折曲げ部の幅Ｒｈは０．０５λ、ダイポールアンテナ１１０の第１の素子部１１１および第２の素子部１１２の中心から反射板１２０までの距離Ｄｈは０．２５λである。
そして、図６（ｂ）に示すように、反射板１２０に対してダイポールアンテナ１１０がある側が０（°）の方向、反射板１２０側が１８０（°）の方向である。これらの方向が図６（ｃ）の指向特性を示す図の外周に記載されている。なお、図６（ｃ）の指向特性は、外周を０ｄＢとし、内側に行くほど利得が小さくなるとして表記している。そして、中心が−３０ｄＢである。これらの方向および利得の表記は、以下に示す他の例でも同様である。 Next, the directivity characteristics of the antenna 140 in the first embodiment will be described. The directivity was obtained by simulation and partly by actual measurement.
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the directivity characteristics of the antenna 140 when a loop-shaped parasitic element 130 having a rectangular outer shape is used. 6A is a top view of the antenna 140, FIG. 6B is a cross-sectional view of the antenna 140, and FIG. 6C shows the directivity characteristics of the antenna 140.
6 (a) and 6 (b), the length Dw of the dipole antenna 110 is 0.47λ, and the distance Nd from the center of the first element portion 111 and the second radiation conductor of the dipole antenna 110 to the parasitic element 130. Is 0.1λ, the length x in the longitudinal direction of the external shape of the parasitic element 130 is 0.39λ, and the length y in the short direction is 0.11λ.
As described above, the width Rw of the flat portion of the reflector 120 is 0.5λ, the width Rh of the bent portion is 0.05λ, and the first element portion 111 and the second element portion 112 of the dipole antenna 110 The distance Dh from the center to the reflector 120 is 0.25λ.
As shown in FIG. 6B, the side where the dipole antenna 110 is located with respect to the reflecting plate 120 is the direction of 0 (°), and the side of the reflecting plate 120 is the direction of 180 (°). These directions are described on the outer periphery of the diagram showing the directivity in FIG. In addition, the directivity characteristic of FIG.6 (c) is described noting that an outer periphery shall be 0 dB and a gain will become so small that it goes inside. And the center is -30 dB. The notation of these directions and gains is the same in other examples shown below.

図６（ｃ）に示すように、アンテナ１４０のＦ／Ｂ比は２７．３ｄＢ、利得がピークから３ｄＢ下がった角度から求めたビーム幅は６１．８°であった。
また、このアンテナ１４０を内径０．５８λのレドーム２００に入れた時のＦ／Ｂ比は２９．９ｄＢ、ビーム幅は６２．４°であった。
なお、同一の形状のアンテナ１４０（レドーム２００なし）で実測したときのＦ／Ｂ比は２５ｄＢ、ビーム幅は６２°であった。シミュレーションと実測とはほぼ一致している。 As shown in FIG. 6C, the F / B ratio of the antenna 140 was 27.3 dB, and the beam width obtained from the angle at which the gain was reduced by 3 dB from the peak was 61.8 °.
Further, when this antenna 140 was put in a radome 200 having an inner diameter of 0.58λ, the F / B ratio was 29.9 dB and the beam width was 62.4 °.
Note that the F / B ratio when measured with the same-shaped antenna 140 (without the radome 200) was 25 dB, and the beam width was 62 °. The simulation and the actual measurement are almost the same.

図７は、無給電素子１３０を設けない場合の、アンテナ１４０の指向特性の一例を示す図である。図７（ａ）は、アンテナ１４０の上面図、図７（ｂ）はアンテナ１４０の断面図および図７（ｃ）はアンテナ１４０の指向特性を示している。ダイポールアンテナ１１０、反射板１２０の形状は、図６に示したアンテナ１４０と同様である。
図７（ｃ）に示すように、アンテナ１４０のＦ／Ｂ比は１２．４ｄＢ、ビーム幅は７０．４°であった。
すなわち、ループ状の無給電素子１３０を設けることにより、ビーム幅を狭く制御しつつ、Ｆ／Ｂ比を大幅に向上できた。 FIG. 7 is a diagram illustrating an example of directivity characteristics of the antenna 140 when the parasitic element 130 is not provided. 7A is a top view of the antenna 140, FIG. 7B is a cross-sectional view of the antenna 140, and FIG. 7C shows the directivity characteristics of the antenna 140. The shapes of the dipole antenna 110 and the reflector 120 are the same as those of the antenna 140 shown in FIG.
As shown in FIG. 7C, the F / B ratio of the antenna 140 was 12.4 dB, and the beam width was 70.4 °.
That is, by providing the loop parasitic element 130, the F / B ratio can be greatly improved while the beam width is controlled to be narrow.

図８は、直線（棒）状の無給電素子１５０を設けた場合の、アンテナ１４０の指向特性の一例を示す図である。図８（ａ）は、アンテナ１４０の上面図、図８（ｂ）はアンテナ１４０の断面図および図８（ｃ）はアンテナ１４０の指向特性を示している。ダイポールアンテナ１１０、反射板１２０の形状は、図６に示したアンテナ１４０と同様である。
図８（ａ）、（ｂ）において、無給電素子１５０の長手方向の長さｘは、図６に示した場合と同様に０．３９λであり、第１の素子部１１１および第２の素子部１１２の幅方向の中心から無給電素子１５０の下端までの距離Ｎｄは、図６に示した場合と同様に０．１λである。
図８（ｃ）に示すように、アンテナ１４０のＦ／Ｂ比は１６．６ｄＢ、ビーム幅は６７．７°であった。
なお、同一の形状のアンテナ１４０で実測したときのＦ／Ｂ比は１５ｄＢ、ビーム幅は６５°であった。シミュレーションと実測とはほぼ一致している。
すなわち、ループ状の無給電素子１３０を設けることにより、直線状の無給電素子１５０を設けた場合に比べ、ビーム幅を６０°と狭く制御しつつ、Ｆ／Ｂ比を向上できた。 FIG. 8 is a diagram illustrating an example of directivity characteristics of the antenna 140 when the straight (bar) -shaped parasitic element 150 is provided. 8A is a top view of the antenna 140, FIG. 8B is a cross-sectional view of the antenna 140, and FIG. 8C shows the directivity characteristics of the antenna 140. The shapes of the dipole antenna 110 and the reflector 120 are the same as those of the antenna 140 shown in FIG.
8A and 8B, the length x in the longitudinal direction of the parasitic element 150 is 0.39λ as in the case shown in FIG. 6, and the first element portion 111 and the second element The distance Nd from the center in the width direction of the portion 112 to the lower end of the parasitic element 150 is 0.1λ as in the case shown in FIG.
As shown in FIG. 8C, the F / B ratio of the antenna 140 was 16.6 dB, and the beam width was 67.7 °.
The F / B ratio when measured with the same-shaped antenna 140 was 15 dB, and the beam width was 65 °. The simulation and the actual measurement are almost the same.
That is, by providing the loop-shaped parasitic element 130, the F / B ratio can be improved while controlling the beam width as narrow as 60 ° compared to the case where the linear parasitic element 150 is provided.

なお、ループ状の無給電素子１３０を設ける代わりに、反射板１２０の幅Ｒｗを大きくする方法により、Ｆ／Ｂ比を向上させることができることが知られている。しかし、この方法では、反射板１２０の幅Ｒｗが大きくなって、円筒状のレドーム２００の内径Ｄｄ（径）が大きくなってしまう。レドーム２００の径が大きくなると、セクタアンテナ１０の設置容積が大きくなるとともに、受風面積が大きくなって好ましくない。
これに対し、本実施の形態のアンテナ１４０では、反射板１２０の幅Ｒｗを小さく設定できるため、レドーム２００の径を小さく設定することができる。これにより、セクタアンテナ１０の設置容積および受風面積を抑制しうる。 It is known that the F / B ratio can be improved by increasing the width Rw of the reflector 120 instead of providing the loop-shaped parasitic element 130. However, in this method, the width Rw of the reflecting plate 120 is increased, and the inner diameter Dd (diameter) of the cylindrical radome 200 is increased. An increase in the diameter of the radome 200 is not preferable because the installation volume of the sector antenna 10 is increased and the wind receiving area is increased.
On the other hand, in the antenna 140 of the present embodiment, the width Rw of the reflector 120 can be set small, so that the diameter of the radome 200 can be set small. Thereby, the installation volume and wind receiving area of the sector antenna 10 can be suppressed.

以上説明したように、外形が長方形のループ状の無給電素子１３０を設けることにより、反射板１２０の幅Ｒｗを抑制しつつ、Ｆ／Ｂ比を向上させることができる。
外形が長方形のループ状の無給電素子１３０の長手方向の長さｘと短手方向の長さｙとは式（１）、（２）で示された範囲にあるのが好ましい。
０．９０λ ＜２×（ｘ＋ｙ）＜０．９６λ （１）
０．０９λ ＜ｙ＜０．１５λ （２） As described above, the F / B ratio can be improved while suppressing the width Rw of the reflector 120 by providing the loop-shaped parasitic element 130 having a rectangular outer shape.
It is preferable that the length x in the longitudinal direction and the length y in the short direction of the parasitic element 130 having a rectangular loop-shaped outer shape are in the ranges indicated by the expressions (1) and (2).
0.90λ <2 × (x + y) <0.96λ (1)
0.09λ <y <0.15λ (2)

［第２の実施の形態］
第１の実施の形態のアンテナ１４０では、外形が長方形のループ状の無給電素子１３０を用いた。第２の実施の形態のアンテナ１４０では、外形が楕円形のループ状の無給電素子１６０を用いる。以下では、第１の実施の形態と異なる部分を説明し、同一の部分の説明を省略する。 [Second Embodiment]
In the antenna 140 of the first embodiment, the parasitic element 130 in the form of a loop having a rectangular outer shape is used. In the antenna 140 of the second embodiment, a loop-shaped parasitic element 160 having an elliptical outer shape is used. Below, a different part from 1st Embodiment is demonstrated and description of the same part is abbreviate | omitted.

＜セクタアンテナ１０＞
図９は、第２の実施の形態におけるセクタアンテナ１０の構成の一例を示す図である。
第２の実施の形態のアンテナ１４０は、外形が楕円形のループ状の無給電素子１６０を備えている。 <Sector antenna 10>
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of the configuration of the sector antenna 10 according to the second embodiment.
The antenna 140 of the second embodiment includes a loop-shaped parasitic element 160 whose outer shape is an elliptical shape.

＜アンテナ１４０＞
図１０は、第２の実施の形態におけるアンテナ１４０の上面図と断面図とを示す図である。図１０（ａ）は、アンテナ１４０の上面図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＸＢ−ＸＢ線での断面図である。
ダイポールアンテナ１１０は、第１の実施の形態と同様である。
無給電素子１６０は、外形が楕円形であるループ状であって、長手方向（長さｘ）が、ダイポールアンテナ１１０の第１の素子部１１１および第２の素子部１１２を結ぶ直線方向に沿って設けられている。一方、無給電素子１６０の短手方向（長さｙ）が、ダイポールアンテナ１１０の第１の素子部１１１および第２の素子部１１２を結ぶ直線方向と直交する方向に設けられている。そして、短手方向の中央に第１の素子部１１１および第２の素子部１１２が位置するように設けられている。
さらに、楕円形であるループ状の無給電素子１６０の外形の楕円形が含まれる面は、反射板１２０の平坦部に平行に設けられている。 <Antenna 140>
FIG. 10 is a diagram illustrating a top view and a cross-sectional view of the antenna 140 according to the second embodiment. 10A is a top view of the antenna 140, and FIG. 10B is a cross-sectional view taken along line XB-XB in FIG. 10A.
The dipole antenna 110 is the same as that of the first embodiment.
The parasitic element 160 has a loop shape whose outer shape is an ellipse, and the longitudinal direction (length x) is along the linear direction connecting the first element part 111 and the second element part 112 of the dipole antenna 110. Is provided. On the other hand, the transverse direction (length y) of the parasitic element 160 is provided in a direction orthogonal to the linear direction connecting the first element portion 111 and the second element portion 112 of the dipole antenna 110. The first element portion 111 and the second element portion 112 are provided in the center in the short direction.
Further, the surface of the loop-shaped parasitic element 160 that is elliptical and includes the oval shape of the outer shape is provided in parallel to the flat portion of the reflecting plate 120.

なお、第１の実施の形態での無給電素子１３０と同様に、無給電素子１６０の長手方向の長さｘは、例えばダイポールアンテナ１１０の長さＤｗより短く設定されている（ｘ＜Ｄｗ）。また、無給電素子１６０の短手方向の長さｙは、波長λに比べ十分に小さい値となっている。無給電素子１６０の短手方向の長さｙは、例えば０．１λ前後である。
また、無給電素子１６０は、反射板１２０に対して逆の側に、ダイポールアンテナ１１０の第１の素子部１１１および第２の素子部１１２の幅方向の中央から距離Ｎｄ離れた位置に設けられている。距離Ｎｄは、波長λに比べて十分小さい値であって、例えば０．１λである。 Similar to the parasitic element 130 in the first embodiment, the longitudinal length x of the parasitic element 160 is set to be shorter than the length Dw of the dipole antenna 110 (x <Dw), for example. . Further, the length y in the short direction of the parasitic element 160 is sufficiently smaller than the wavelength λ. The length y in the short direction of the parasitic element 160 is, for example, around 0.1λ.
The parasitic element 160 is provided on the opposite side of the reflector 120 at a position away from the center in the width direction of the first element part 111 and the second element part 112 of the dipole antenna 110 by a distance Nd. ing. The distance Nd is a value sufficiently smaller than the wavelength λ, for example, 0.1λ.

無給電素子１６０の幅Ｌｗは、広すぎるとループの内部（開口部）を塞ぐようになるし、細すぎると電流が流れにくくなる。よって、第１の実施の形態における無給電素子１３０と同様に、無給電素子１６０の幅Ｌｗの好ましい値は、１ｍｍ〜１０ｍｍであって、特に好ましいのは２ｍｍ〜７ｍｍである。無給電素子１６０の製造の点からも好ましい。 If the width Lw of the parasitic element 160 is too wide, the inside (opening) of the loop is blocked. If the width Lw is too thin, current hardly flows. Therefore, like the parasitic element 130 in the first embodiment, a preferable value of the width Lw of the parasitic element 160 is 1 mm to 10 mm, and particularly preferably 2 mm to 7 mm. This is also preferable from the viewpoint of manufacturing the parasitic element 160.

そして、反射板１２０、ダイポールアンテナ１１０および無給電素子１６０を取り囲むレドーム２００の内径Ｄｄも、第１の実施の形態と同様に、０．５８λ以下に設定できる。
すなわち、外形が楕円形のループ状の無給電素子１６０を用いても、外形が長方形のループ状の無給電素子１３０を用いた第１の実施の形態と同様に、レドーム２００の内径Ｄｄを小さく設定することができる。
なお、外形が楕円形のループ状の無給電素子１６０の製造および無給電素子１６０とダイポールアンテナ１１０との組み立ては、第１の実施の形態と同様に行うことができる。 The inner diameter Dd of the radome 200 surrounding the reflector 120, the dipole antenna 110, and the parasitic element 160 can also be set to 0.58λ or less, as in the first embodiment.
That is, even when the loop-shaped parasitic element 160 having an elliptical outer shape is used, the inner diameter Dd of the radome 200 is reduced as in the first embodiment using the loop-shaped parasitic element 130 having a rectangular outer shape. Can be set.
The manufacture of the parasitic element 160 having an elliptical loop shape and the assembly of the parasitic element 160 and the dipole antenna 110 can be performed in the same manner as in the first embodiment.

次に、第２の実施の形態におけるアンテナ１４０の指向特性について説明する。なお、指向特性はシミュレーションによって求めた。
図１１は、外形が楕円形のループ状の無給電素子１６０を用いた場合の、アンテナ１４０の指向特性の一例を示す図である。図１１（ａ）は、アンテナ１４０の上面図、図１１（ｂ）はアンテナ１４０の断面図および図１１（ｃ）はアンテナ１４０の指向特性を示している。
図１１（ａ）、（ｂ）において、ダイポールアンテナ１１０の長さＤｗを０．４７λ、ダイポールアンテナ１１０の第１の素子部１１１および第２の素子部１１２の中心から無給電素子１６０までの距離Ｎｄを０．１λ、無給電素子１６０の外形における長手方向の長さｘを０．４３λ、短手方向の長さｙを０．０９λとした場合の指向特性を求めた。 Next, directivity characteristics of the antenna 140 according to the second embodiment will be described. The directivity was obtained by simulation.
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of the directivity characteristics of the antenna 140 when a loop-shaped parasitic element 160 having an elliptical outer shape is used. 11A is a top view of the antenna 140, FIG. 11B is a cross-sectional view of the antenna 140, and FIG. 11C shows the directivity characteristics of the antenna 140.
11A and 11B, the length Dw of the dipole antenna 110 is 0.47λ, and the distance from the center of the first element portion 111 and the second element portion 112 of the dipole antenna 110 to the parasitic element 160 The directivity characteristics when Nd was 0.1λ, the length x in the longitudinal direction of the external shape of the parasitic element 160 was 0.43λ, and the length y in the lateral direction was 0.09λ were obtained.

図１１（ｃ）に示すように、アンテナ１４０のＦ／Ｂ比は２８．４ｄＢ、ビーム幅は６２．１°であった。
すなわち、外形が楕円形のループ状の無給電素子１６０を用いても、第１の実施の形態で説明した外形が長方形のループ状の無給電素子１３０を用いた場合と同様に、ビーム幅を小さく制御しつつ、Ｆ／Ｂ比を大幅に向上できた。 As shown in FIG. 11C, the F / B ratio of the antenna 140 was 28.4 dB, and the beam width was 62.1 °.
That is, even when the loop-shaped parasitic element 160 having an elliptical outer shape is used, the beam width is reduced in the same manner as in the case where the loop-shaped parasitic element 130 having the rectangular outer shape described in the first embodiment is used. The F / B ratio could be greatly improved while controlling it small.

上記のように、外形が楕円形のループ状の無給電素子１６０を設けることにより、反射板１２０の幅Ｒｗを抑制しつつ、Ｆ／Ｂ比を向上させることができる。
外形が楕円形のループ状の無給電素子１６０の長手方向の長さｘと短手方向の長さｙとは式（３）、（４）で示された範囲にあるのが好ましい。
１．０８λ ＜２×（ｘ＋ｙ）＜１．１８λ （３）
０．０７λ ＜ｙ＜０．２１λ （４） As described above, by providing the loop-shaped parasitic element 160 having an elliptical outer shape, the F / B ratio can be improved while suppressing the width Rw of the reflector 120.
The length x in the longitudinal direction and the length y in the short direction of the loop-shaped parasitic element 160 having an elliptical outer shape are preferably in the ranges indicated by the equations (3) and (4).
1.08λ <2 × (x + y) <1.18λ (3)
0.07λ <y <0.21λ (4)

以上説明したように、第１の実施の形態では、外形が長方形のループ状の無給電素子１３０を用いた。第２の実施の形態では、外形が楕円形のループ状の無給電素子１６０を用いた。これらのことから、無給電素子はループ状であればよい。なお、外形の大きさ（ｘ、ｙ）は、アンテナ１４０等の指向特性を考慮して設定すればよい。 As described above, in the first embodiment, the parasitic element 130 having a rectangular loop shape is used. In the second embodiment, the loop-shaped parasitic element 160 having an elliptical outer shape is used. For these reasons, the parasitic element may be a loop. Note that the size (x, y) of the outer shape may be set in consideration of directivity characteristics of the antenna 140 and the like.

以上の説明では、１ＧＨｚ付近の周波数帯域の水平偏波による電波を送受信するアンテナ１４０等の例を説明した。なお、アンテナ等の寸法を中心周波数に応じて変更することにより、他の周波数帯の送信用のアンテナ等に適用できる。また、アンテナの可逆性により、受信用のアンテナ等にも適用できる。さらに、水平偏波に限られるものではなく、アンテナ等を垂直面において９０°回転させることにより、垂直偏波を送受信できるようにしてもよい。
さらに、偏波方向の異なるアンテナを複数配列することにより、偏波共用のアレイアンテナ、セクタアンテナとしてもよい。 In the above description, an example of the antenna 140 that transmits and receives radio waves by horizontally polarized waves in the frequency band near 1 GHz has been described. In addition, it can apply to the antenna for transmission of another frequency band, etc. by changing the dimension of an antenna etc. according to a center frequency. Further, due to the reversibility of the antenna, it can also be applied to a receiving antenna. Furthermore, the present invention is not limited to horizontal polarization, and vertical polarization may be transmitted and received by rotating an antenna or the like by 90 ° in the vertical plane.
Furthermore, by arranging a plurality of antennas having different polarization directions, it may be an array antenna or a sector antenna for sharing polarization.

１…基地局アンテナ、２…セル、３、３−１〜３−６…セクタ、１０、１０−１〜１０−６…セクタアンテナ、１１…メインローブ、１２…バックローブ、２０…鉄塔、１００…アレイアンテナ、１１０…ダイポールアンテナ、１２０…反射板、１３０、１５０、１６０…無給電素子、１４０…アンテナ、２００…レドーム、３００…移相器、４００…制御器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Base station antenna, 2 ... Cell, 3, 3-1 to 3-6 ... Sector, 10, 10-1 to 10-6 ... Sector antenna, 11 ... Main lobe, 12 ... Back lobe, 20 ... Steel tower, 100 ... array antenna, 110 ... dipole antenna, 120 ... reflector, 130, 150, 160 ... parasitic element, 140 ... antenna, 200 ... radome, 300 ... phase shifter, 400 ... controller

Claims

A dipole antenna,
A reflector provided at a predetermined distance from the dipole antenna;
The dipole antenna is provided on the side far from the reflector, has a longitudinal direction and a short direction, the longitudinal direction is provided along the direction of the dipole antenna, and the length in the longitudinal direction is the dipole antenna. An antenna having a loop-shaped parasitic element shorter than the length of the antenna.

2. The loop-shaped parasitic element is provided such that a virtual plane including the loop-shaped parasitic element intersects a direction perpendicular to the reflecting plate. antenna.

The dipole antenna is configured on a first dielectric substrate in which a first conductor pattern constituting the dipole antenna has a convex portion on a side far from the reflector,
The parasitic element is configured on a second dielectric substrate in which a loop-shaped second conductor pattern constituting the parasitic element has an opening inside the loop-shaped second conductor pattern,
The antenna according to claim 1 or 2, wherein a convex portion of the first dielectric substrate is fitted into an opening of the second dielectric substrate.

In the dipole antenna, the electrical length of the dipole antenna is approximately 0.5λ with respect to the free space wavelength λ in which the dipole antenna is used. The antenna according to any one of claims 1 to 3, wherein the width is approximately 0.5λ.

Each is provided with a dipole antenna, a reflector provided at a predetermined distance from the dipole antenna, a side far from the reflector of the dipole antenna, and has a longitudinal direction and a transverse direction, An array antenna in which a plurality of antennas are arranged, each having a longitudinal direction provided along the direction of the dipole antenna and a loop-shaped parasitic element having a length in the longitudinal direction shorter than the length of the dipole antenna.

Each is provided with a dipole antenna, a reflector provided at a predetermined distance from the dipole antenna, a side far from the reflector of the dipole antenna, and has a longitudinal direction and a transverse direction, An array antenna in which a plurality of antennas are provided, each having a longitudinal direction along the direction of the dipole antenna, and a loop-shaped parasitic element having a length in the longitudinal direction shorter than the length of the dipole antenna;
A sector antenna comprising a radome that houses the array antenna.

The sector antenna according to claim 6, further comprising a phase shifter for setting a phase of a transmission / reception signal transmitted / received to / from each of the plurality of antennas.