JP2013197664A

JP2013197664A - アンテナおよび基地局アンテナ

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Publication number: JP2013197664A
Application number: JP2012059954A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Nakano; 雅之中野; Hiroki Hagiwara; 弘樹萩原; Hiromi Matsuno; 宏己松野
Original assignee: KDDI Corp; Nihon Dengyo Kosaku Co Ltd
Current assignee: KDDI Corp; Nihon Dengyo Kosaku Co Ltd
Priority date: 2012-03-16
Filing date: 2012-03-16
Publication date: 2013-09-30
Anticipated expiration: 2032-03-16
Also published as: JP5520989B2

Abstract

【課題】磁界面内指向特性の半値角の偏差を、従来よりも小さくしたアンテナを提供する。
【解決手段】反射板と、前記反射板と所定の間隔をおいて配置される放射素子とを備え、前記反射板は、前記放射素子から放射される電波の電界に平行な方向の両端の端部にスリットを有することを特徴とするアンテナである。前記放射素子は、一対のダイポールアンテナ素子が、前記放射素子から放射される電波の磁界面に直交する方向に複数配置されたアレイ構造の放射素子である。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、アンテナおよび基地局アンテナに係り、特に、磁界面内指向特性の３ｄＢ半値角の偏差を少なくすることが可能となるアンテナに関する。

偏波方向が大地に対して垂直方向の反射板付きダイポールアンテナが知られている。図１５は、従来の反射板付きダイポールアンテナの概略構成を示す図である。
同図において、１は反射板であり、この反射板１上には、一対の垂直偏波用のダイポールアンテナ素子（以下、アンテナ素子という）（２１，２２）が、複数個配置されたアレイ構造の放射素子が配置される。ここで、アンテナ素子（２１，２２）は、誘電基板上にプリント配線技術で形成してもよく、あるいは、金属の棒、管などを使用してもよい。

なお、本願発明に関連する先行技術文献としては以下のものがある。

特開２００３−２６４４２６号公報

図１５に示す反射板付きダイポールアンテナの磁界面（水平面内）指向特性（図１５のＸ−Ｙ面内の指向特性）を図１６ないし図２１に示す。
図１６は周波数（ｆ）が１．４３７ＧＨｚ、図１７は周波数（ｆ）が１．４９６ＧＨｚ、図１８は周波数（ｆ）が１．７ＧＨｚ、図１９は周波数（ｆ）が１．８ＧＨｚ、図２０は周波数（ｆ）が１．９３ＧＨｚ、図２１は周波数（ｆ）が２．１２ＧＨｚの時の指向特性である。
図１６〜図２１のグラフから分かるように、周波数（ｆ）が１．４３７ＧＨｚのときの半値角は８３．２°、周波数（ｆ）が１．４９６ＧＨｚのときの半値角は８１．７°、周波数（ｆ）が１．７ＧＨｚのときの半値角は７６．０°、周波数（ｆ）が１．８ＧＨｚのときの半値角は７３．９°、周波数（ｆ）が１．９３ＧＨｚのときの半値角は７１．３°、周波数（ｆ）が２．１２ＧＨｚのときの半値角は６８．１°である。ここで、半値角は、利得がピークから３ｄＢ下がった角度から求めたビーム幅のことである。
このように、従来の反射板付きダイポールアンテナでは、磁界面内指向特性の半値角の偏差が、６８．１°から８３．２°であり、例えば、従来の反射板付きダイポールアンテナの設計中心周波数（ｆｏ）を、１．８ＧＨｚとするとき周波数比帯域４０％（１．４２７ＧＨｚ〜２．１７ＧＨｚ）における、磁界面内指向特性の半値角の偏差が、約１５°と大きいという問題点があった。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、磁界面内指向特性の半値角の偏差を、従来よりも小さくしたアンテナ、および当該アンテナを使用する基地局アンテナを提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
（１）反射板と、前記反射板と所定の間隔をおいて配置される放射素子とを備えるアンテナであって、前記反射板は、前記放射素子から放射される電波の電界に平行な方向の両端の端部にスリットを有する。
（２）第１の反射板と、前記第１の反射板と所定の間隔をおいて配置される放射素子とを備えるアンテナであって、前記第１の反射板の前記放射素子から放射される電波の電界に平行な方向の両端に所定の間隔をおいて配置される複数の第２の反射板を有する。
（３）（２）において、前記第１の反射板と、前記第２の反射板は、少なくとも１つの点で、直流的に接続されている。
（４）（１）ないし（３）の何れかにおいて、前記放射素子は、ダイポールアンテナ素子である。
（５）（１）ないし（３）の何れかにおいて、前記放射素子は、前記放射素子から放射される電波の磁界面に平行な方向に配置される複数のダイポールアンテナ素子である。
（６）（１）ないし（３）の何れかにおいて、前記放射素子は、複数のダイポールアンテナ素子が、前記放射素子から放射される電波の磁界面に直交する方向に複数配置されたアレイ構造の放射素子である。
（７）（６）に記載のアンテナと、誘電体で構成され、前記（６）に記載のアンテナを収納するカバーを備える基地局アンテナである。

本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
本発明によれば、磁界面内指向特性の半値角の偏差を、従来よりも小さくしたアンテナを提供することが可能となる。

本発明の実施例１の反射板付きダイポールアンテナの概略構成を示す図である。本発明の実施例１の反射板付きダイポールアンテナを基地局アンテナとして使用する場合の概略構成を示す図である。図１に示す反射板付きダイポールアンテナの磁界面内指向特性（図１のＸ−Ｙ面内の指向特性）を示すグラフである。図１に示す反射板付きダイポールアンテナの磁界面内指向特性（図１のＸ−Ｙ面内の指向特性）を示すグラフである。図１に示す反射板付きダイポールアンテナの磁界面内指向特性（図１のＸ−Ｙ面内の指向特性）を示すグラフである。図１に示す反射板付きダイポールアンテナの磁界面内指向特性（図１のＸ−Ｙ面内の指向特性）を示すグラフである。図１に示す反射板付きダイポールアンテナの磁界面内指向特性（図１のＸ−Ｙ面内の指向特性）を示すグラフである。図１に示す反射板付きダイポールアンテナの磁界面内指向特性（図１のＸ−Ｙ面内の指向特性）を示すグラフである。本発明の実施例２の反射板付きダイポールアンテナの概略構成を示す図である。図８に示す反射板付きダイポールアンテナの磁界面内指向特性（図８のＸ−Ｙ面内の指向特性）を示すグラフである。図８に示す反射板付きダイポールアンテナの磁界面内指向特性（図８のＸ−Ｙ面内の指向特性）を示すグラフである。図８に示す反射板付きダイポールアンテナの磁界面内指向特性（図８のＸ−Ｙ面内の指向特性）を示すグラフである。図８に示す反射板付きダイポールアンテナの磁界面内指向特性（図８のＸ−Ｙ面内の指向特性）を示すグラフである。図８に示す反射板付きダイポールアンテナの磁界面内指向特性（図８のＸ−Ｙ面内の指向特性）を示すグラフである。図８に示す反射板付きダイポールアンテナの磁界面内指向特性（図８のＸ−Ｙ面内の指向特性）を示すグラフである。従来の反射板付きダイポールアンテナの概略構成を示す図である。図１５に示す反射板付きダイポールアンテナの磁界面内指向特性（図１５のＸ−Ｙ面内の指向特性）を示すグラフである。図１５に示す反射板付きダイポールアンテナの磁界面内指向特性（図１５のＸ−Ｙ面内の指向特性）を示すグラフである。図１５に示す反射板付きダイポールアンテナの磁界面内指向特性（図１５のＸ−Ｙ面内の指向特性）を示すグラフである。図１５に示す反射板付きダイポールアンテナの磁界面内指向特性（図１５のＸ−Ｙ面内の指向特性）を示すグラフである。図１５に示す反射板付きダイポールアンテナの磁界面内指向特性（図１５のＸ−Ｙ面内の指向特性）を示すグラフである。図１５に示す反射板付きダイポールアンテナの磁界面内指向特性（図１５のＸ−Ｙ面内の指向特性）を示すグラフである。

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施例は、本発明の特許請求の範囲の解釈を限定するためのものではない。
［実施例１］
図１Ａは、本発明の実施例１の反射板付きダイポールアンテナの概略構成を示す要部断面図である。
図１Ａにおいて、１は反射板であり、この反射板１上には、一対の垂直偏波用のダイポールアンテナ素子（以下、アンテナ素子という）（２１，２２）が、複数個配置されたアレイ構造の放射素子が配置される。ここで、アンテナ素子（２１，２２）は、図１に示すように、誘電体基板２上にプリント配線技術で形成してもよく、あるいは、金属の棒、管などを使用してもよい。
本実施例では、反射板１は、本体部１１の電界に平行な方向の両端部にスリット１２が形成される。
ここで、アンテナ素子（２１，２２）の間隔（図１Ａのａ）は０．３５λｏ、アンテナ素子（２１，２２）と反射板１との間の間隔（図１Ａのｃ）は０．２λｏ、反射板１の幅（図１Ａのｅ）は１０．２５λｏ、反射板１の本体部１１の幅（図１Ａのｂ）は０．７λｏ、反射板１のスリット１２の幅（図１Ａのｄ）は０．２５λｏとされる。なお、λｏは、本実施例の反射板付きダイポールアンテナの設計中心周波数（ｆｏ）の自由空間波長である。
本実施例において、アンテナから放射される電波の中で高域側の周波数では、反射板１の本体部１１が主に反射板として機能し、また、アンテナから放射される電波の中で低域側の周波数では、本体部１１とスリット１２の外側部分とで構成される反射板全体で反射板として機能する。
これにより、本実施例の反射板付きダイポールアンテナでは、従来の反射板付きダイポールアンテナよりも、磁界面内指向特性の半値角の偏差を少なくすることが可能である。
図１Ｂに、本実施例の反射板付きダイポールアンテナを基地局アンテナとして使用する場合の概略構成を示す図である。なお、図１Ｂにおいて、１０はアンテナカバーである。

本実施例の反射板付きダイポールアンテナの磁界面（水平面内）指向特性（図１のＸ−Ｙ面内の指向特性）を図２ないし図７に示す。
図２は周波数（ｆ）が１．４３７ＧＨｚ、図３は周波数（ｆ）が１．４９６ＧＨｚ、図４は周波数（ｆ）が１．７ＧＨｚ、図５は周波数（ｆ）が１．８ＧＨｚ、図６は周波数（ｆ）が１．９３ＧＨｚ、図７は周波数（ｆ）が２．１２ＧＨｚの時の指向特性である。
図２〜図７のグラフから分かるように、周波数（ｆ）が１．４３７ＧＨｚのときの半値角は７５．３°、周波数（ｆ）が１．４９６ＧＨｚのときの半値角は７４．６°、周波数（ｆ）が１．７ＧＨｚのときの半値角は７３．５°、周波数（ｆ）が１．８ＧＨｚのときの半値角は７４．０°、周波数（ｆ）が１．９３ＧＨｚのときの半値角は７２．６°、周波数（ｆ）が２．１２ＧＨｚのときの半値角は７５．６°である。
このように、本実施例の反射板付きダイポールアンテナでは、磁界面内指向特性の半値角の偏差が、７２．６°から７５．６°であり、例えば、本実施例の反射板付きダイポールアンテナの設計中心周波数（ｆｏ）を、１．８ＧＨｚとするとき周波数比帯域４０％（１．４２７ＧＨｚ〜２．１７ＧＨｚ）における、磁界面内指向特性の半値角の偏差が、約３°と小さくすることが可能である。特に、周波数（ｆ）が１．４３７ＧＨｚと、周波数（ｆ）が２．１２ＧＨｚとの半値角は、７５．３°と、７５．６°とほぼ同じである。
以上説明したように、本実施例の反射板付きダイポールアンテナでは、従来の反射板付きダイポールアンテナよりも、磁界面内指向特性の半値角の偏差を少なくすることが可能である。

［実施例２］
図８は、本発明の実施例２の反射板付きダイポールアンテナの概略構成を示す要部断面図である。
図８において、１は反射板であり、この反射板１上には、一対の垂直偏波用のアンテナ素子（２１，２２）が、複数個配置されたアレイ構造の放射素子が配置される。ここで、アンテナ素子（２１，２２）は、図８に示すように誘電体基板２上にプリント配線技術で形成してもよく、あるいは、金属の棒、管などを使用してもよい。
本実施例では、反射板１は、第１の反射板１３と、第１の反射板１３の電界に平行な方向の両側に配置される一対の第２の反射板１４とで構成される。
ここで、アンテナ素子（２１，２２）の間隔（図８のａ）は０．３５λｏ、アンテナ素子（２１，２２）と、第１の反射板１３との間の間隔（図８のｃ）は０．２λｏ、第１の反射板１３の幅（図８のｂ）は０．７λｏ、第１の反射板１３と第２の反射板１４との間隔（図８のｄ）は０．２５λｏとされる。なお、λｏは、本実施例の反射板付きダイポールアンテナの設計中心周波数（ｆｏ）の自由空間波長である。
本実施例において、アンテナから放射される電波の中で高域側の周波数では、第１の反射板１３が主に反射板として機能し、また、アンテナから放射される電波の中で低域側の周波数では、第１の反射板１３と、一対の第２の反射板１４とで構成される反射板全体で反射板として機能する。
これにより、本実施例の反射板付きダイポールアンテナでも、従来の反射板付きダイポールアンテナよりも、磁界面内指向特性の半値角の偏差を少なくすることが可能である。なお、本実施例の反射板付きダイポールアンテナも、図１Ｂに示すような基地局アンテナとして使用することも可能である。

本実施例の反射板付きダイポールアンテナの磁界面（水平面内）指向特性（図１のＸ−Ｙ面内の指向特性）を図９ないし図１４に示す。
図９は周波数（ｆ）が１．４３７ＧＨｚ、図１０は周波数（ｆ）が１．４９６ＧＨｚ、図１１は周波数（ｆ）が１．７ＧＨｚ、図１２は周波数（ｆ）が１．８ＧＨｚ、図１３は周波数（ｆ）が１．９３ＧＨｚ、図１４は周波数（ｆ）が２．１２ＧＨｚの時の指向特性である。
図２〜図７のグラフから分かるように、周波数（ｆ）が１．４３７ＧＨｚのときの半値角は７３．５°、周波数（ｆ）が１．４９６ＧＨｚのときの半値角は７３．６°、周波数（ｆ）が１．７ＧＨｚのときの半値角は７１．７°、周波数（ｆ）が１．８ＧＨｚのときの半値角は７１．８°、周波数（ｆ）が１．９３ＧＨｚのときの半値角は７２．６°、周波数（ｆ）が２．１２ＧＨｚのときの半値角は７３．４°である。
このように、本実施例の反射板付きダイポールアンテナでは、磁界面内指向特性の半値角の偏差が、７１．７°から７３．６°であり、例えば、本実施例の反射板付きダイポールアンテナの設計中心周波数（ｆｏ）を、１．８ＧＨｚとするとき周波数比帯域４０％（１．４２７ＧＨｚ〜２．１７ＧＨｚ）における、磁界面内指向特性の半値角の偏差が、約２°と小さくすることが可能である。特に、周波数（ｆ）が１．４３７ＧＨｚと、周波数（ｆ）が２．１２ＧＨｚとの半値角は、７５．３°と、７５．６°とほぼ同じである。

なお、前述の特許文献１には、「ダイポールアンテナと、ダイポールアンテナに平行に設けられる反射器と、反射器の左右両側に反射器と所定の間隔をおいて配置された金属導体柱を有する反射器付ダイポールアンテナ」が記載されている。
しかしながら、前述の特許文献１は、「水平面内指向性の半値幅を調整する」ことを目的とするものであり、前述の特許文献１には、本願発明における「磁界面内指向特性の半値角の偏差を少なくする」ことは開示されていない。
また、前述の説明では、放射素子として、一対の垂直偏波用のダイポールアンテナ素子（２１，２２）が、複数個配置されたアレイ構造の放射素子を用いた場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、放射素子としては、ひとつあるいは複数の垂直偏波用のダイポールアンテナ素子、あるいは、垂直偏波用のパッチアンテナ素子など種々のアンテナ素子が使用可能である。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。

１反射板
２誘電体基板
１０アンテナカバー
１１本体部
１２スリット
１３第１の反射板
１４第２の反射板
２１，２２ダイポールアンテナ素子

Claims

反射板と、
前記反射板と所定の間隔をおいて配置される放射素子とを備え、
前記反射板は、前記放射素子から放射される電波の電界に平行な方向の両端の端部にスリットを有することを特徴とするアンテナ。
第１の反射板と、
前記第１の反射板と所定の間隔をおいて配置される放射素子とを備え、
前記第１の反射板の前記放射素子から放射される電波の電界に平行な方向の両端に所定の間隔をおいて配置される複数の第２の反射板を有することを特徴とするアンテナ。
前記第１の反射板と、前記複数の第２の反射板は、少なくとも１つの点で、直流的に接続されていることを特徴とする請求項２に記載のアンテナ。
前記放射素子は、ダイポールアンテナ素子であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のアンテナ。
前記放射素子は、前記放射素子から放射される電波の磁界面に平行な方向に配置される複数のダイポールアンテナ素子であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のアンテナ。
前記放射素子は、複数のダイポールアンテナ素子が、前記放射素子から放射される電波の磁界面に直交する方向に複数配置されたアレイ構造の放射素子であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のアンテナ。
請求項６に記載のアンテナと、
誘電体で構成され、前記請求項６に記載のアンテナを収納するカバーを備えることを特徴とする基地局アンテナ。