JP2016140046A - Dual-polarized antenna - Google Patents

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崇 ▲柳▼
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深沢 徹
Toru Fukazawa
徹 深沢
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To avoid a performance deterioration of a vertically polarized antenna.SOLUTION: A dual-polarized antenna includes: a conductor plate 1; four vertically polarized antennas 2 disposed on the conductor plate 1 in a manner to form a 90-degree rotation symmetry; a feedline 3 having a transmission line 31 disposed on a rotation symmetry axis O, and a transmission line 32 connected in a bent shape to the transmission line 31; four horizontally polarized antennas 4 connected to the transmission line 32 of the feedline 3 and disposed in parallel to the conductor plate 1 in a manner to form a 90-degree rotation symmetry with respect to the rotation symmetry axis O; and a feeder circuit which supplies each vertically polarized antenna 2 with power whose phase is shifted by 90 degrees between the adjacent vertically polarized antennas 2, and shifted by 180 degrees between the opposite vertically polarized antennas 2.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

この発明は、例えば、屋外に設置された無線基地局からの電波が届かない屋内、地下街等に設置される小形の無線基地局に好適な水平面無指向性の偏波共用アンテナに関するものである。   The present invention relates to a horizontal plane omnidirectional polarization-sharing antenna suitable for a small radio base station installed indoors, in an underground shopping center or the like where radio waves from a radio base station installed outdoors do not reach.

携帯電話では、屋外に設置された無線基地局を介して通信を行うため、この無線基地局からの電波が届かない屋内、地下街等では通信が途切れてしまう。このため、屋内に設置可能な小形の無線基地局を適切な場所に配置し、通信エリアの補完を行っている。   Since the mobile phone communicates via a radio base station installed outdoors, the communication is interrupted in an indoor area, underground mall, or the like where radio waves from the radio base station do not reach. For this reason, small wireless base stations that can be installed indoors are arranged at appropriate locations to complement the communication area.

近年の通信サービスの多様化及び利用者、通信量の増加により、無線基地局のアンテナに求められる要求も高くなってきている。
例えば携帯電話で使用される周波数帯は、従来の800MHz帯、2GHz帯に加え、LTE(Long Term Evolution)で規定される700MHz帯、900MHz帯、1.5GHz帯、1.7GHz帯も含まれる。このような多周波に対応するアンテナが求められる。
With the recent diversification of communication services and the increase in users and communication volume, the demands for antennas of radio base stations are increasing.
For example, the frequency band used in a mobile phone includes a 700 MHz band, a 900 MHz band, a 1.5 GHz band, and a 1.7 GHz band defined by LTE (Long Term Evolution) in addition to the conventional 800 MHz band and 2 GHz band. An antenna corresponding to such multi-frequency is required.

また、トンネルのような細長いエリアをカバーする場合では、水平面において双方向の指向性が求められるが、地下街のような広いエリアをカバーするためには、水平面において無指向性が求められる。   Further, when covering an elongated area such as a tunnel, bidirectional directivity is required on the horizontal plane, but in order to cover a wide area such as an underground shopping street, omnidirectionality is required on the horizontal plane.

さらに、通信量の増加に対応するため、MIMO(Multi Input Multi Output)技術による通信の多重化が必要である。なお、屋内の無線基地局には小形化が求められるため、垂直偏波アンテナと水平偏波アンテナを用いた偏波MIMO方式を用いることが多い。   Furthermore, in order to cope with an increase in communication traffic, it is necessary to multiplex communication using MIMO (Multi Input Multi Output) technology. Since indoor radio base stations are required to be miniaturized, a polarization MIMO system using a vertically polarized antenna and a horizontally polarized antenna is often used.

このような要求に対して、n個の垂直偏波用のモノポールアンテナ(以下、垂直偏波アンテナ)及び水平偏波用のダイポールアンテナ(以下、水平偏波アンテナ)を回転対称に配置し、これらを同相励振したアンテナが知られている(例えば特許文献1参照)。この構成により、水平面内において無指向性の放射パターンを得ることができる。   In response to such a demand, n monopolar antennas for vertical polarization (hereinafter referred to as vertical polarization antennas) and dipole antennas for horizontal polarization (hereinafter referred to as horizontal polarization antennas) are arranged rotationally symmetrically, An antenna in which these are in-phase excited is known (see, for example, Patent Document 1). With this configuration, a non-directional radiation pattern can be obtained in a horizontal plane.

国際公開第2014/034490号International Publication No. 2014/034490

前述の通り、屋内の無線基地局には小形化が求められるため、垂直偏波アンテナと水平偏波アンテナの間隔は十分に確保できない。そのため、地導体となる基板上に垂直偏波アンテナを配置し、水平偏波アンテナを垂直偏波アンテナの上方に配置することが一般的である。   As described above, since the indoor radio base station is required to be downsized, a sufficient interval between the vertically polarized antenna and the horizontally polarized antenna cannot be secured. Therefore, it is common to arrange a vertically polarized antenna on a substrate serving as a ground conductor, and to arrange a horizontally polarized antenna above the vertically polarized antenna.

しかしながら、送受信機等の無線機能を司る回路部は基板上に配置されるため、水平偏波アンテナと基板との間に、基板に垂直な給電構造を設ける必要がある。この垂直給電構造は、垂直偏波アンテナに大きな影響を及ぼすという課題がある。特許文献1に開示されたアンテナでは、水平偏波アンテナの給電構造が示されていないが、実用においては同様の課題が生じると考えられる。   However, since the circuit unit that controls the wireless function such as the transceiver is disposed on the substrate, it is necessary to provide a feed structure perpendicular to the substrate between the horizontally polarized antenna and the substrate. This vertical feeding structure has a problem that it has a great influence on a vertically polarized antenna. The antenna disclosed in Patent Document 1 does not show a feed structure for a horizontally polarized antenna, but it is considered that the same problem occurs in practical use.

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、垂直偏波アンテナの上方に水平偏波アンテナを配置した偏波共用アンテナにおいて、垂直偏波アンテナの性能の劣化を回避することができる偏波共用アンテナを提供することを目的としている。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and avoids deterioration of the performance of the vertically polarized antenna in the dual polarization antenna in which the horizontally polarized antenna is disposed above the vertically polarized antenna. An object of the present invention is to provide a dual-polarized antenna that can be used.

この発明に係る偏波共用アンテナは、導体板と、導体板上に90度回転対称となるように配置された4つのモノポールアンテナと、モノポールアンテナの回転対称軸上に配置された第1の伝送線路、及び当該第1の伝送線路に対して折れ曲がって接続された第2の伝送線路を有する給電線路と、給電線路の第2の伝送線路に接続され、導体板に対して平行且つ回転対称軸に対して90度回転対称となるように配置された4つのダイポールアンテナと、各々のモノポールアンテナに対し、隣接するモノポールアンテナとの間で位相が90度ずれ、且つ対向するモノポールアンテナとの間で位相が180度ずれた電力を供給する給電回路とを備えたものである。   The dual-polarized antenna according to the present invention includes a conductor plate, four monopole antennas arranged so as to be 90-degree rotationally symmetric on the conductor plate, and a first axis arranged on the rotational symmetry axis of the monopole antenna. A transmission line having a second transmission line bent and connected to the first transmission line and a second transmission line connected to the second transmission line, and parallel to the conductor plate and rotated. Four dipole antennas arranged so as to be 90-degree rotationally symmetric with respect to the axis of symmetry, and each monopole antenna being 90 degrees out of phase with the adjacent monopole antenna, and facing monopoles And a power feeding circuit that supplies power with a phase difference of 180 degrees with respect to the antenna.

この発明によれば、上記のように構成したので、垂直偏波アンテナの上方に水平偏波アンテナを配置した偏波共用アンテナにおいて、垂直偏波アンテナの性能の劣化を回避することができる。   According to the present invention, since it is configured as described above, it is possible to avoid the deterioration of the performance of the vertical polarization antenna in the dual polarization antenna in which the horizontal polarization antenna is disposed above the vertical polarization antenna.

この発明の実施の形態1に係る偏波共用アンテナの構成を示す上面図である。It is a top view which shows the structure of the polarization sharing antenna which concerns on Embodiment 1 of this invention. 図1のA−A’線断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line A-A ′ of FIG. 1. この発明の実施の形態1における垂直偏波アンテナの配置を示す図である。It is a figure which shows arrangement | positioning of the vertically polarized antenna in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1における垂直偏波アンテナを同振幅且つ同位相で励振した場合の合成パターンの計算結果を示す図である。It is a figure which shows the calculation result of the synthetic | combination pattern at the time of exciting the vertically polarized antenna in Embodiment 1 of this invention with the same amplitude and the same phase. この発明の実施の形態1における垂直偏波アンテナを同振幅且つ90度位相差で励振した場合の合成パターンの計算結果を示す図である。It is a figure which shows the calculation result of the synthetic | combination pattern at the time of exciting the vertically polarized antenna in Embodiment 1 of this invention with the same amplitude and 90 degree phase difference. この発明の実施の形態2に係る偏波共用アンテナの構成を示す上面図である。It is a top view which shows the structure of the polarization sharing antenna which concerns on Embodiment 2 of this invention. 図6のB−B’線断面図である。FIG. 7 is a sectional view taken along line B-B ′ of FIG. 6. この発明の実施の形態3に係る偏波共用アンテナの構成を示す上面図である。It is a top view which shows the structure of the polarization sharing antenna which concerns on Embodiment 3 of this invention. 図8のC−C’線断面図である。FIG. 9 is a sectional view taken along line C-C ′ of FIG. 8. この発明の実施の形態4に係る偏波共用アンテナの構成を示す上面図である。It is a top view which shows the structure of the polarization sharing antenna which concerns on Embodiment 4 of this invention. 図10のD−D’断面図である。It is D-D 'sectional drawing of FIG. この発明の実施の形態4における垂直偏波アンテナの別の構成を示す図である。It is a figure which shows another structure of the vertically polarized antenna in Embodiment 4 of this invention.

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1に係る偏波共用アンテナの構成を示す上面図であり、図2は図1のA−A’線断面図である。なお図2では給電線路3−4及び水平偏波アンテナ4の図示を省略している。
偏波共用アンテナは、図1,2に示すように、有限の大きさを持つ平板状の導体である導体板1を有している。なお図では、導体板1を正方形状としているが、これに限るものではなく、偏波共用アンテナの外形や設定箇所に合わせて例えば円形又は長方形等のように自由に形を選択することができる。また、以下の説明では、導体板1が地面に対して平行に配置された場合を想定し、導体板1を含む面を水平面と定義する。また、導体板1に対して垂直に電界が振動する場合を垂直偏波、導体板1に対して平行に電界が振動する場合を水平偏波と定義する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
Embodiment 1 FIG.
1 is a top view showing a configuration of a dual-polarized antenna according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. In FIG. 2, the feed line 3-4 and the horizontally polarized antenna 4 are not shown.
As shown in FIGS. 1 and 2, the polarization-sharing antenna has a conductor plate 1 that is a flat conductor having a finite size. In the figure, the conductor plate 1 has a square shape. However, the shape is not limited to this, and the shape can be freely selected, for example, a circle or a rectangle according to the outer shape of the dual-polarized antenna and the set location. . Moreover, in the following description, the case where the conductor plate 1 is arrange | positioned in parallel with the ground is assumed, and the surface containing the conductor plate 1 is defined as a horizontal surface. Further, the case where the electric field vibrates perpendicularly to the conductor plate 1 is defined as vertical polarization, and the case where the electric field vibrates parallel to the conductor plate 1 is defined as horizontal polarization.

この導体板1上には、導体板1に対して垂直(略垂直の意味を含む)に配置された4つのモノポールアンテナである垂直偏波アンテナ2(2−1〜2−4)が設けられている。この垂直偏波アンテナ2の長さは、偏波共用アンテナで使用する周波数に対する波長の約1/4となるように設定されている。また、各垂直偏波アンテナ2は、導体板1上のある点を通過し且つ導体板1に垂直な軸(回転対称軸O)に対して、90度回転対称となるように配置されている。また、各垂直偏波アンテナ2の導体板1との接触端は、導体板1上に形成される第1の給電回路(不図示)にそれぞれ接続される。
この給電回路は、各垂直偏波アンテナ2に対し、隣接する垂直偏波アンテナ2との間で位相が90度ずれ、且つ対向する垂直偏波アンテナ2との間で位相が180度ずれた電力を供給する。なお、各垂直偏波アンテナ2に供給する電力の振幅は同一である。
On this conductor plate 1, four vertically polarized antennas 2 (2-1 to 2-4), which are four monopole antennas, are provided perpendicular to the conductor plate 1 (including a substantially vertical meaning). It has been. The length of the vertically polarized antenna 2 is set to be about 1/4 of the wavelength with respect to the frequency used in the dual polarization antenna. Each vertically polarized antenna 2 is arranged so as to be 90 degrees rotationally symmetric with respect to an axis (rotation symmetry axis O) that passes through a certain point on the conductor plate 1 and is perpendicular to the conductor plate 1. . Further, the contact end of each vertically polarized antenna 2 with the conductor plate 1 is connected to a first power feeding circuit (not shown) formed on the conductor plate 1.
This power feeding circuit has a power that is 90 degrees out of phase with the adjacent vertically polarized antenna 2 and 180 degrees out of phase with the opposite vertically polarized antenna 2 with respect to each vertically polarized antenna 2. Supply. Note that the amplitude of the power supplied to each vertically polarized antenna 2 is the same.

なお図1,2では、垂直偏波アンテナ2を、導体板1との接触端が円錐状である円筒導体とした場合について示した。しかしながら、これに限るものではなく、例えば、誘電体基板上にエッチング等で垂直偏波アンテナ2をパターン形成し、この誘電体基板を導体板1上に垂直に立てるようにしてもよい。   1 and 2 show the case where the vertically polarized antenna 2 is a cylindrical conductor whose contact end with the conductor plate 1 is conical. However, the present invention is not limited to this. For example, the vertically polarized antenna 2 may be patterned on the dielectric substrate by etching or the like, and the dielectric substrate may be vertically set on the conductor plate 1.

また、導体板1上には、後述する水平偏波アンテナ4に電力を供給するための4つの給電線路3(3−1〜3−4)が設けられている。この給電線路3は、図2に示すように、L字状に折れ曲がった伝送線路であり、垂直偏波アンテナ2の回転対称軸O上に配置された伝送線路(第1の伝送線路)31と、伝送線路31に対して折れ曲がって接続された伝送線路(第2の伝送線路)32とを有している。なお、各伝送線路31の導体板1との接触端は、導体板1上に形成される第2の給電回路(不図示)にそれぞれ接続される。なお図1,2では、図を見やすくするため、各伝送線路31の位置を回転対称軸Oから離して示しているが、各伝送線路31の位置は回転対称軸Oの軸心に近い方がよい。この給電線路3としては、例えば同軸線路、ストリップ線路、マイクロストリップ線路等、所定の特性インピーダンスを有する線路を用いることができる。   On the conductor plate 1, four feed lines 3 (3-1 to 3-4) for supplying power to a horizontally polarized antenna 4 described later are provided. As shown in FIG. 2, the feed line 3 is a transmission line that is bent in an L shape, and a transmission line (first transmission line) 31 disposed on the rotationally symmetric axis O of the vertical polarization antenna 2. And a transmission line (second transmission line) 32 that is bent and connected to the transmission line 31. The contact end of each transmission line 31 with the conductor plate 1 is connected to a second power feeding circuit (not shown) formed on the conductor plate 1. In FIGS. 1 and 2, the positions of the transmission lines 31 are shown apart from the rotational symmetry axis O for easier viewing of the drawings, but the positions of the transmission lines 31 should be closer to the axis of the rotational symmetry axis O. Good. As the feed line 3, a line having a predetermined characteristic impedance such as a coaxial line, a strip line, a microstrip line, or the like can be used.

また、各給電線路3の伝送線路32の先端には、導体板1に対して平行(略平行の意味を含む)に配置された4つのダイポールアンテナである水平偏波アンテナ4(4−1〜4−1)がそれぞれ接続されている。水平偏波アンテナ4は、垂直偏波アンテナ2の上方に配置される。この水平偏波アンテナ4は、線路方向における中心位置に、給電線路3の伝送線路32の先端が接続されている。この水平偏波アンテナ4は、線路方向における中心位置からの片側の長さが、偏波共用アンテナで使用する周波数に対する波長の約1/4となるように設定されている。また、各水平偏波アンテナ4は、垂直偏波アンテナ2の回転対称軸Oに対して90度回転対称となるように配置されている。
そして、各水平偏波アンテナ4には、第2の給電回路から給電線路3を介して同一の振幅及び同一の位相の電力が供給される。
Further, at the front end of the transmission line 32 of each feed line 3, horizontal polarization antennas 4 (4-1 to 4-1), which are four dipole antennas arranged parallel to the conductor plate 1 (including substantially parallel meaning). 4-1) are connected to each other. The horizontal polarization antenna 4 is disposed above the vertical polarization antenna 2. In the horizontally polarized antenna 4, the end of the transmission line 32 of the feed line 3 is connected to the center position in the line direction. The horizontal polarization antenna 4 is set so that the length of one side from the center position in the line direction is about ¼ of the wavelength with respect to the frequency used in the polarization sharing antenna. Each horizontally polarized antenna 4 is arranged so as to be 90 degrees rotationally symmetric with respect to the rotational symmetry axis O of the vertically polarized antenna 2.
Each horizontal polarization antenna 4 is supplied with electric power having the same amplitude and the same phase from the second feeding circuit via the feeding line 3.

なお図1,2では、水平偏波アンテナ4を平面導体とした場合について示した。しかしながら、これに限るものではなく、例えば、誘電体基板上にエッチング等で水平偏波アンテナ4をパターン形成するようにしてもよい。   1 and 2 show the case where the horizontally polarized antenna 4 is a planar conductor. However, the present invention is not limited to this. For example, the horizontal polarization antenna 4 may be patterned on a dielectric substrate by etching or the like.

次に、実施の形態1に係る偏波共用アンテナの動作について説明する。
所定の間隔を設けて素子アンテナを配列した場合、その励振振幅及び励振位相を変化させることで様々な放射パターンを形成することができるアレーアンテナが構成される。実施の形態1では、垂直偏波に関しては、4つの垂直偏波アンテナ2を素子アンテナとする4素子円形アレーアンテナが構成される。同様に、水平偏波に関しては、4つの水平偏波アンテナ4を素子アンテナとする4素子円形アレーアンテナが構成される。
Next, the operation of the dual-polarized antenna according to Embodiment 1 will be described.
When element antennas are arranged with a predetermined interval, an array antenna is formed that can form various radiation patterns by changing the excitation amplitude and the excitation phase. In the first embodiment, with respect to vertical polarization, a four-element circular array antenna having four vertical polarization antennas 2 as element antennas is configured. Similarly, with respect to horizontal polarization, a four-element circular array antenna having four horizontal polarization antennas 4 as element antennas is configured.

また、ダイポールアンテナは、ダイポールアンテナを含む面内において8の字の指向性を有する。
実施の形態1では、ダイポールアンテナである4つの水平偏波アンテナ4を90度回転対称に配置し、同振幅且つ同位相で励振している。よって、水平面内において無指向性の放射パターンを得ることができる。
In addition, the dipole antenna has an 8-shaped directivity in a plane including the dipole antenna.
In the first embodiment, four horizontally polarized antennas 4 which are dipole antennas are arranged 90 degrees rotationally symmetric and excited with the same amplitude and the same phase. Therefore, a non-directional radiation pattern can be obtained in the horizontal plane.

一方、モノポールアンテナである4つの垂直偏波アンテナ2は、水平面内において無指向性の放射パターンを有する。ここで、従来のアンテナでは、前述の通り、垂直偏波アンテナが、水平偏波アンテナの垂直給電構造(本願発明の給電線路3の伝送線路31に相当)の影響により、特にインピーダンスの周波数特性が変化し、所望の動作が得られなくなる。これに対し、実施の形態1では、各垂直偏波アンテナ2を同振幅且つ90度ずつ位相差を設けて励振することで、上記課題を解決することができる。以下にその原理を詳しく述べる。   On the other hand, the four vertically polarized antennas 2 that are monopole antennas have non-directional radiation patterns in a horizontal plane. Here, in the conventional antenna, as described above, the vertically polarized antenna has an impedance frequency characteristic in particular due to the influence of the vertical feed structure of the horizontally polarized antenna (corresponding to the transmission line 31 of the feed line 3 of the present invention). The desired operation cannot be obtained. On the other hand, in the first embodiment, the above problems can be solved by exciting each vertically polarized antenna 2 with the same amplitude and a phase difference of 90 degrees. The principle will be described in detail below.

4つの垂直偏波アンテナ2を同振幅且つ90度ずつ位相差を設けて励振すると、例えば図1において対向する垂直偏波アンテナ2−1と垂直偏波アンテナ2−3において励振位相差が180°となり、逆相の関係となる。したがって、両アンテナ2−1,2−3から放射される電界の位相が逆相となるため、両アンテナ2−1,2−3からの距離が等しい回転対称軸Oで電界が互いに打ち消し合う。同様に、垂直偏波アンテナ2−2と垂直偏波アンテナ2−4との間にも同様のことが成り立つ。すなわち、90度回転対称に配置した垂直偏波アンテナ2の回転対称軸O上の電界は0となり、この位置に導体を配置してもアンテナ2の動作には影響しない。この性質を利用し、電界が0となる回転対称軸O上に給電線路3の伝送線路31を配置する。これにより、給電線路3の伝送線路31が垂直偏波アンテナ2の動作に影響することを防ぐことができる。   When the four vertically polarized antennas 2 are excited with the same amplitude and a phase difference of 90 degrees, for example, the excitation phase difference between the vertically polarized antenna 2-1 and the vertically polarized antenna 2-3 shown in FIG. Thus, the relationship is reversed. Accordingly, the phases of the electric fields radiated from the two antennas 2-1 and 2-3 are opposite to each other, so that the electric fields cancel each other on the rotational symmetry axis O having the same distance from both the antennas 2-1 and 2-3. Similarly, the same is true between the vertically polarized antenna 2-2 and the vertically polarized antenna 2-4. That is, the electric field on the rotationally symmetric axis O of the vertically polarized antenna 2 arranged in 90-degree rotational symmetry is 0, and even if a conductor is arranged at this position, the operation of the antenna 2 is not affected. Utilizing this property, the transmission line 31 of the feed line 3 is arranged on the rotational symmetry axis O where the electric field becomes zero. Thereby, it is possible to prevent the transmission line 31 of the feed line 3 from affecting the operation of the vertically polarized antenna 2.

90度ずつ位相差を設けて励振をすると、垂直偏波アンテナ2のSパラメータにも好都合である。説明の便宜上、垂直偏波アンテナ2−1の給電点に対応するポートを第1ポート、垂直偏波アンテナ2−2の給電点に対応するポートを第2ポート、垂直偏波アンテナ2−3の給電点に対応するポートを第3ポート、垂直偏波アンテナ2−4の給電点に対応するポートを第4ポートとし、4つのポートのSパラメータを定義する。回転対称性から、4つのポートのSパラメータは等しいため、ここでは第1ポートに対するSパラメータSのみ示すと次式(1)のようになる。
=S11−S13 (1)
ここで、S11は垂直偏波アンテナ2−1の反射係数であり、S13は垂直偏波アンテナ2−1,2−3間の相互結合である。
When excitation is performed with a phase difference of 90 degrees, it is convenient for the S parameter of the vertically polarized antenna 2. For convenience of explanation, the port corresponding to the feed point of the vertical polarization antenna 2-1 is the first port, the port corresponding to the feed point of the vertical polarization antenna 2-2 is the second port, and the vertical polarization antenna 2-3. The port corresponding to the feeding point is the third port, the port corresponding to the feeding point of the vertically polarized antenna 2-4 is the fourth port, and the S parameters of the four ports are defined. Since the S parameters of the four ports are equal because of rotational symmetry, here, only the S parameter S 1 for the first port is shown as the following equation (1).
S 1 = S 11 −S 13 (1)
Here, S 11 is a reflection coefficient of the vertically polarized antenna 2-1, and S 13 is a mutual coupling between the vertically polarized antennas 2-1 and 2-3.

すなわち、自身の反射係数と対向する垂直偏波アンテナ2間の相互結合のみでSパラメータが決定し、隣接する垂直偏波アンテナ2の影響はキャンセルされる。これは多周波化、広帯域化等の広い周波数範囲にわたる設計を行う上で有利に働く。   That is, the S parameter is determined only by the mutual coupling between the vertical polarization antennas 2 facing the reflection coefficient thereof, and the influence of the adjacent vertical polarization antennas 2 is cancelled. This is advantageous for designing over a wide frequency range such as multi-frequency and broadband.

次に、実施の形態1に係る偏波共用アンテナの放射パターンへの影響について述べる。
図3に示すように、水平面をx−y平面にとり、垂直偏波アンテナ2の回転対称軸Oを原点とする。また、回転対称軸Oから各垂直偏波アンテナ2の距離をdとする。このとき、水平面内における4素子の合成パターンE(φ)は次式(2)のように表すことができる。

Figure 2016140046
ここで、Eは各垂直偏波アンテナ2の電界振幅であり、ξ〜ξは各ポートの励振位相であり、φは水平面内における方位角であり、λは波長である。 Next, the influence of the dual-polarized antenna according to Embodiment 1 on the radiation pattern will be described.
As shown in FIG. 3, the horizontal plane is the xy plane, and the rotationally symmetric axis O of the vertically polarized antenna 2 is the origin. Further, the distance from each rotationally symmetric axis O to each vertically polarized antenna 2 is d. At this time, the combined pattern E (φ) of the four elements in the horizontal plane can be expressed as the following formula (2).
Figure 2016140046
Here, E 0 is the electric field amplitude of each vertically polarized antenna 2, ξ 1 to ξ 4 are the excitation phases of each port, φ is the azimuth angle in the horizontal plane, and λ is the wavelength.

式(2)を用いて、距離d=0.1λ,0.2λ,0.3λ,0.5λとした場合での合成パターンの計算結果を図4,5に示す。図4は各垂直偏波アンテナ2のポートを同振幅且つ同位相で励振した場合、図5は各垂直偏波アンテナ2のポートを同振幅且つ90度位相差で励振した場合を示している。ここでは放射パターンを比較するため、各々のピーク値で規格化してグラフ化している。
この図4,5に示すように、距離dが0.2λ以下の場合では、同振幅且つ同位相で励振した方が水平面内での利得の偏差が小さい。しかしながら、一般的な無指向性の指標となる偏差3dBとなる距離dを比較すると、どちらの場合もd=0.3λ程度となることがわかる。すなわち、90度位相差で励振した場合でも水平面内での利得偏差特性は同等であるといえる。
FIGS. 4 and 5 show the calculation results of the combined pattern when the distance d = 0.1λ, 0.2λ, 0.3λ, and 0.5λ using the formula (2). 4 shows a case where the ports of each vertically polarized antenna 2 are excited with the same amplitude and the same phase, and FIG. 5 shows a case where the ports of each vertically polarized antenna 2 are excited with the same amplitude and a phase difference of 90 degrees. Here, in order to compare the radiation patterns, each peak value is normalized and graphed.
As shown in FIGS. 4 and 5, when the distance d is 0.2λ or less, the gain deviation in the horizontal plane is smaller when excitation is performed with the same amplitude and phase. However, when comparing the distance d with a deviation of 3 dB, which is a general omnidirectional index, it can be seen that in both cases, d = about 0.3λ. That is, it can be said that the gain deviation characteristics in the horizontal plane are the same even when excited with a phase difference of 90 degrees.

以上のように、この実施の形態1によれば、4つの垂直偏波アンテナ2を同振幅且つ90度位相差を設けて励振して回転対称軸O上の電界を0とし、この回転対称軸O上に水平偏波アンテナ4の給電線路3の伝送線路31を配置するように構成したので、垂直偏波アンテナ2の上方に水平偏波アンテナ4を配置した偏波共用アンテナにおいて、垂直偏波アンテナ2と水平偏波アンテナ4の垂直給電構造(給電線路3の伝送線路31)とが近接していても、垂直偏波アンテナ2の性能の劣化を回避することができる。
さらに、各垂直偏波アンテナ2のSパラメータは、自身の反射係数と対向する垂直偏波アンテナ2間の相互結合のみで決定されるため、広い周波数範囲にわたって設計しやすくなる。
As described above, according to the first embodiment, the four vertically polarized antennas 2 are excited with the same amplitude and a phase difference of 90 degrees, and the electric field on the rotational symmetry axis O is set to 0. Since the transmission line 31 of the feed line 3 of the horizontal polarization antenna 4 is arranged on the O, in the dual-polarized antenna in which the horizontal polarization antenna 4 is arranged above the vertical polarization antenna 2, the vertical polarization Even if the antenna 2 and the vertical feed structure (transmission line 31 of the feed line 3) of the horizontally polarized antenna 4 are close to each other, deterioration of the performance of the vertically polarized antenna 2 can be avoided.
Furthermore, since the S parameter of each vertical polarization antenna 2 is determined only by the mutual coupling between the vertical polarization antennas 2 facing the reflection coefficient of the vertical polarization antenna 2, it is easy to design over a wide frequency range.

実施の形態2.
図6はこの発明の実施の形態2に係る偏波共用アンテナの構成を示す上面図であり、図7は図6のB−B’線断面図である。なお図7では水平偏波アンテナ4の図示を省略している。この図6,7に示す実施の形態2に係る偏波共用アンテナは、図1,2に示す実施の形態1に係る偏波共用アンテナの給電線路3を給電線路3bに置き換えたものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付して異なる部分についてのみ説明する。
Embodiment 2. FIG.
6 is a top view showing a configuration of a dual-polarized antenna according to Embodiment 2 of the present invention, and FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line BB ′ of FIG. In FIG. 7, the illustration of the horizontally polarized antenna 4 is omitted. The dual-polarized antenna according to Embodiment 2 shown in FIGS. 6 and 7 is obtained by replacing the feed line 3 of the dual-polarized antenna according to Embodiment 1 shown in FIGS. 1 and 2 with a feed line 3b. Other configurations are the same, and only the different parts will be described with the same reference numerals.

給電線路3bは、実施の形態1の給電線路3と同様の機能を有するものである。この給電線路3bは、図6,7に示すように、1つの伝送線路33及び4つの伝送線路34(34−1〜34−4)から構成されている。   The feed line 3b has the same function as the feed line 3 of the first embodiment. As shown in FIGS. 6 and 7, the feed line 3 b includes one transmission line 33 and four transmission lines 34 (34-1 to 34-4).

伝送線路(第1の伝送線路)33は、実施の形態1における各給電線路3の伝送線路31に対応するものであり、導体板1の回転対称軸Oの軸心上に配置されている。この伝送線路33の導体板1との接触端は、導体板1上に形成される第2の給電回路(不図示)に接続される。
伝送線路(第2の伝送線路)34は、実施の形態1における給電線路3の伝送線路32に対応するものであり、水平偏波アンテナ4毎に設けられ、一端が伝送線路33に接続され、他端が対応する水平偏波アンテナ4に接続される。
The transmission line (first transmission line) 33 corresponds to the transmission line 31 of each feed line 3 in the first embodiment, and is disposed on the axis of the rotationally symmetric axis O of the conductor plate 1. A contact end of the transmission line 33 with the conductor plate 1 is connected to a second feeding circuit (not shown) formed on the conductor plate 1.
The transmission line (second transmission line) 34 corresponds to the transmission line 32 of the feed line 3 in Embodiment 1, and is provided for each horizontal polarization antenna 4, and one end is connected to the transmission line 33. The other end is connected to the corresponding horizontally polarized antenna 4.

伝送線路33は例えば同軸線路で構成され、また、伝送線路34は例えばマイクロストリップ線路で構成される。この場合、図7に示すように、伝送線路33の内導体331と伝送線路34の信号線341(341−1〜341−4)とが電気的に接続され、伝送線路33の外導体332と伝送線路34のグランド342(342−1〜342−4)とが電気的に接続される。
伝送線路34は板金等で構成することも可能であるが、図6,7に示すように、誘電体基板5上にエッチング等を用いてパターン形成する方がよい。
この場合、水平偏波アンテナ4のうち、給電線路3bとの接続位置を中心に対して片側を誘電体基板5の一方の面上に形成し、もう片側を誘電体基板5の他方の面上に形成することができる。これにより、水平偏波アンテナ4と伝送線路34とを誘電体基板5上に一体形成できる。
The transmission line 33 is composed of, for example, a coaxial line, and the transmission line 34 is composed of, for example, a microstrip line. In this case, as shown in FIG. 7, the inner conductor 331 of the transmission line 33 and the signal lines 341 (341-1 to 341-4) of the transmission line 34 are electrically connected, and the outer conductor 332 of the transmission line 33 The ground 342 (342-1 to 342-4) of the transmission line 34 is electrically connected.
Although the transmission line 34 can be made of sheet metal or the like, it is better to form a pattern on the dielectric substrate 5 using etching or the like as shown in FIGS.
In this case, one side of the horizontally polarized antenna 4 is formed on one surface of the dielectric substrate 5 with respect to the connection position with the feed line 3b, and the other side is formed on the other surface of the dielectric substrate 5. Can be formed. Thereby, the horizontally polarized antenna 4 and the transmission line 34 can be integrally formed on the dielectric substrate 5.

そして、実施の形態1と同様に、水平偏波アンテナ4は同振幅且つ同位相で励振される。この際、実施の形態1における各給電線路3の伝送線路31を実施の形態2における給電線路3bの1つの伝送線路33とし、実施の形態1における各給電線路3の伝送線路32を実施の形態2における給電線路3bの4つの伝送線路34としても動作原理に違いは無い。
また、図6,7のように構成することで、給電線路3bの伝送線路33を回転対称軸Oの軸心上に配置することができるため、垂直偏波アンテナ2への影響をより小さくすることができる。
As in the first embodiment, the horizontally polarized antenna 4 is excited with the same amplitude and the same phase. At this time, the transmission line 31 of each feed line 3 in the first embodiment is used as one transmission line 33 of the feed line 3b in the second embodiment, and the transmission line 32 of each feed line 3 in the first embodiment is used in the embodiment. There is no difference in the operation principle of the four transmission lines 34 of the feeder line 3b in FIG.
6 and 7, since the transmission line 33 of the feed line 3b can be arranged on the axis of the rotational symmetry axis O, the influence on the vertically polarized antenna 2 is further reduced. be able to.

また、水平偏波アンテナ4はダイポールアンテナであるため、不平衡系の伝送線路で給電する場合にはバラン(平衡−不平衡変換線路)が必要である。そこで、図6に示すように、伝送線路34のグランド342をテーパ状とすることでバランとして動作させる。これにより、不平衡系の伝送線路で給電する場合の性能劣化を抑えることができる。   Further, since the horizontally polarized antenna 4 is a dipole antenna, a balun (balanced / unbalanced conversion line) is required when power is supplied through an unbalanced transmission line. Therefore, as shown in FIG. 6, the ground 342 of the transmission line 34 is tapered to operate as a balun. As a result, it is possible to suppress performance degradation when power is supplied through an unbalanced transmission line.

以上のように、この実施の形態2によれば、実施の形態1における各給電線路3の伝送線路31を1つの伝送線路33にまとめた給電線路3bを用いたので、実施の形態1に対し、回転対称軸Oの軸心上に垂直給電構造(給電線路3bの伝送線路33)を配置できるため、垂直偏波アンテナ2への影響をさらに低減した偏波共用アンテナを得ることができる。   As described above, according to the second embodiment, the feed line 3b in which the transmission lines 31 of the feed lines 3 in the first embodiment are combined into one transmission line 33 is used. Since the vertical feed structure (transmission line 33 of the feed line 3b) can be arranged on the axis of the rotationally symmetric axis O, it is possible to obtain a polarization sharing antenna that further reduces the influence on the vertical polarization antenna 2.

また、伝送線路34をバランとして動作させることができるので、平衡系アンテナであるダイポールアンテナ(水平偏波アンテナ4)の性能を劣化させない偏波共用アンテナを得ることができる。   Further, since the transmission line 34 can be operated as a balun, a dual-polarized antenna that does not deteriorate the performance of the dipole antenna (horizontal polarization antenna 4) that is a balanced antenna can be obtained.

実施の形態3.
図8はこの発明の実施の形態3に係る偏波共用アンテナの構成を示す上面図であり、図9は図8のC−C’線断面図である。なお図9では水平偏波アンテナ4の図示を省略している。この図8,9に示す実施の形態3に係る偏波共用アンテナは、図6,7に示す実施の形態2に係る偏波共用アンテナに非励振素子(第1の導体)6(6−1〜6−4)及び非励振素子(第2の導体)7(7−1〜7−4)を追加したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付して異なる部分についてのみ説明を行う。
Embodiment 3 FIG.
8 is a top view showing the configuration of the dual-polarized antenna according to Embodiment 3 of the present invention, and FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line CC ′ of FIG. In FIG. 9, the illustration of the horizontally polarized antenna 4 is omitted. The dual-polarized antenna according to the third embodiment shown in FIGS. 8 and 9 is the same as the dual-polarized antenna according to the second embodiment shown in FIGS. ˜6-4) and a non-excitation element (second conductor) 7 (7-1 to 7-4). Other configurations are the same, and only the different parts are described with the same reference numerals.

非励振素子6は、各垂直偏波アンテナ2の周囲に配置され、対応する垂直偏波アンテナ2との間で複共振を生じるものである。この非励振素子6は、導体板1に対して垂直(略垂直の意味を含む)に配置されている。この非励振素子6の長さは、偏波共用アンテナで使用する周波数であり且つ垂直偏波アンテナ2で扱う周波数とは異なる周波数に対する波長の約1/4となるように設定されている。また、各非励振素子6の導体板1との接触端は、導体板1に電気的に接続されている。非励振素子6と対応する垂直偏波アンテナ2との距離は、非励振素子6と垂直偏波アンテナ2が電気的に結合するように設定されている。また、対称性のため、非励振素子6は、垂直偏波アンテナ2の回転対称軸Oに対して90度回転対称となるように配置されるのが望ましい。   The non-excitation element 6 is disposed around each vertically polarized antenna 2 and causes multiple resonance with the corresponding vertically polarized antenna 2. The non-excitation element 6 is arranged perpendicular to the conductor plate 1 (including a substantially vertical meaning). The length of the non-excitation element 6 is set to be about ¼ of the wavelength for the frequency used in the dual-polarized antenna and different from the frequency handled by the vertical polarization antenna 2. The contact end of each non-excitation element 6 with the conductor plate 1 is electrically connected to the conductor plate 1. The distance between the non-excitation element 6 and the corresponding vertically polarized antenna 2 is set so that the non-excited element 6 and the vertically polarized antenna 2 are electrically coupled. Further, for symmetry, the non-excitation element 6 is desirably arranged so as to be 90-degree rotationally symmetric with respect to the rotational symmetry axis O of the vertically polarized antenna 2.

非励振素子7は、各水平偏波アンテナ4の周囲に配置され、対応する水平偏波アンテナ4との間で複共振を生じるものである。この非励振素子7は、水平偏波アンテナ4に対して平行(略平行の意味を含む)に配置されている。また、非励振素子7の線路方向における中心位置と、対応する水平偏波アンテナ4の線路方向における中心位置は合わせられている。この非励振素子7は、線路方向における中心位置からの片側の長さが、偏波共用アンテナで使用する周波数であり且つ水平偏波アンテナ4で扱う周波数とは異なる周波数に対する波長の約1/4となるように設定されている。また、非励振素子7と水平偏波アンテナ4との距離は、非励振素子7と水平偏波アンテナ4が電気的に結合するように設定されている。また、対称性のため、非励振素子7は、垂直偏波アンテナ2の回転対称軸Oに対して90度回転対称となるように配置されるのが望ましい。   The non-excitation element 7 is arranged around each horizontal polarization antenna 4 and causes multiple resonance with the corresponding horizontal polarization antenna 4. The non-excitation element 7 is arranged in parallel (including the meaning of substantially parallel) to the horizontally polarized antenna 4. Further, the center position of the non-excitation element 7 in the line direction and the center position of the corresponding horizontally polarized antenna 4 in the line direction are matched. The non-excitation element 7 has a length on one side from the center position in the line direction that is a frequency used in the dual-polarized antenna and is about ¼ of the wavelength for a frequency different from the frequency handled by the horizontal polarization antenna 4. It is set to become. The distance between the non-excitation element 7 and the horizontal polarization antenna 4 is set so that the non-excitation element 7 and the horizontal polarization antenna 4 are electrically coupled. Further, for symmetry, the non-excitation element 7 is desirably arranged so as to be 90 degrees rotationally symmetric with respect to the rotational symmetry axis O of the vertically polarized antenna 2.

一般に、非励振素子の形状、及びアンテナと非励振素子との間隔を適切に設計することで、アンテナと非励振素子の電磁結合によって複共振特性が得られる。図8,9に示す非励振素子6,7では、垂直偏波アンテナ2及び水平偏波アンテナ4の長さに比べて短く設定されている。この場合、垂直偏波アンテナ2及び水平偏波アンテナ4の共振周波数f1よりも高い周波数f2において、非励振素子6,7が共振する2共振特性が得られる。   In general, by appropriately designing the shape of the non-excitation element and the distance between the antenna and the non-excitation element, a double resonance characteristic can be obtained by electromagnetic coupling between the antenna and the non-excitation element. In the non-excitation elements 6 and 7 shown in FIGS. 8 and 9, the length is set shorter than the length of the vertical polarization antenna 2 and the horizontal polarization antenna 4. In this case, a two-resonance characteristic is obtained in which the non-excitation elements 6 and 7 resonate at a frequency f2 higher than the resonance frequency f1 of the vertical polarization antenna 2 and the horizontal polarization antenna 4.

なお、垂直偏波アンテナ2及び水平偏波アンテナ4に設ける非励振素子6,7の数は上記に限るものではなく、長さの異なる非励振素子6,7を複数設けてもよい。この際、長さの異なる非励振素子6,7の数をNとすると、(N+1)個の複共振特性が得られる。   The number of the non-excitation elements 6 and 7 provided in the vertical polarization antenna 2 and the horizontal polarization antenna 4 is not limited to the above, and a plurality of non-excitation elements 6 and 7 having different lengths may be provided. At this time, if the number of the non-excitation elements 6 and 7 having different lengths is N, (N + 1) multiple resonance characteristics are obtained.

なお、図8,9では、非励振素子7は水平偏波アンテナ4の上方に配置されている。しかしながら、これに限るものではなく、水平偏波アンテナ4と電磁結合する位置であればよく、水平偏波アンテナ4の下方又は同一平面上に配置されていてもよい。   8 and 9, the non-excitation element 7 is disposed above the horizontally polarized antenna 4. However, the present invention is not limited to this, and any position that electromagnetically couples to the horizontally polarized antenna 4 may be used. The horizontally polarized antenna 4 may be disposed below or on the same plane.

また上記では、垂直偏波アンテナ2の周囲に非励振素子6を設け、且つ、水平偏波アンテナ4の周囲に非励振素子7を設けた場合について示した。しかしながら、これに限るものではなく、垂直偏波アンテナ2の周囲にのみ非励振素子6を設けてもよいし、水平偏波アンテナ4の周囲にのみ非励振素子7を設けてもよい。   In the above description, the case where the non-excitation element 6 is provided around the vertical polarization antenna 2 and the non-excitation element 7 is provided around the horizontal polarization antenna 4 has been described. However, the present invention is not limited to this, and the non-excitation element 6 may be provided only around the vertical polarization antenna 2, or the non-excitation element 7 may be provided only around the horizontal polarization antenna 4.

以上のように、この実施の形態3によれば、垂直偏波アンテナ2との間で複共振を生じる非励振素子6を設け、水平偏波アンテナ4との間で複共振を生じる非励振素子7を設けたので、実施の形態2における効果に加え、複共振特性が得られるので、複数の周波数帯で動作する偏波共用アンテナを得ることができる。   As described above, according to the third embodiment, the non-excitation element 6 that generates the double resonance with the vertical polarization antenna 2 is provided, and the non-excitation element that generates the double resonance with the horizontal polarization antenna 4. 7 is provided, and in addition to the effects of the second embodiment, double resonance characteristics can be obtained, so that a polarization sharing antenna that operates in a plurality of frequency bands can be obtained.

実施の形態4.
図10はこの発明の実施の形態4に係る偏波共用アンテナの構成を示す上面図であり、図11は図10のD−D’線断面図である。この図10,11に示す実施の形態4に係る偏波共用アンテナは、図6,7に示す実施の形態2に係る偏波共用アンテナの垂直偏波アンテナ2及び水平偏波アンテナ4を、それぞれ垂直偏波アンテナ2b(2b−1〜2b−4)及び水平偏波アンテナ4b(4b−1〜4b−4)に置き換えたものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付して異なる部分についてのみ説明を行う。
Embodiment 4 FIG.
10 is a top view showing a configuration of a dual-polarized antenna according to Embodiment 4 of the present invention, and FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the line DD ′ of FIG. The dual-polarized antenna according to the fourth embodiment shown in FIGS. 10 and 11 includes a vertically polarized antenna 2 and a horizontally polarized antenna 4 of the dual-polarized antenna according to the second embodiment shown in FIGS. The vertical polarization antenna 2b (2b-1 to 2b-4) and the horizontal polarization antenna 4b (4b-1 to 4b-4) are replaced. Other configurations are the same, and only the different parts are described with the same reference numerals.

垂直偏波アンテナ2bは、所定の幅を有する板状のモノポールアンテナであり、導体板1上に垂直(略垂直の意味を含む)に配置されている。この垂直偏波アンテナ2bは、誘電体基板8(8−1〜8−4)上にエッチング等によりパターン形成される。また、この垂直偏波アンテナ2bは、図11に示すように、一部分に溝が設けられて分岐した複数の導体21(21−1〜21−4),22(22−1〜22−4)を有している。分岐された各導体21,22の長さはそれぞれ、偏波共用アンテナで使用する異なる周波数に対する波長の約1/4となるように設定されている。また、各垂直偏波アンテナ2bは、導体板1上のある点を通過し且つ導体板1に垂直な軸(回転対称軸O)に対して、90度回転対称となるように配置されている。また、垂直偏波アンテナ2bの導体板1との接触端は、導体板1上に形成される第1の給電回路(不図示)にそれぞれ接続される。
この第1の給電回路は、各垂直偏波アンテナ2bに対し、隣接する垂直偏波アンテナ2bとの間で位相が90度ずれ、且つ対向する垂直偏波アンテナ2bとの間で位相が180度ずれた電力を供給する。なお、各垂直偏波アンテナ2bに供給する電力の振幅は同一である。
The vertically polarized antenna 2b is a plate-shaped monopole antenna having a predetermined width, and is disposed vertically (including a substantially vertical meaning) on the conductor plate 1. The vertically polarized antenna 2b is patterned on the dielectric substrate 8 (8-1 to 8-4) by etching or the like. In addition, as shown in FIG. 11, the vertically polarized antenna 2b includes a plurality of conductors 21 (21-1 to 21-4) and 22 (22-1 to 22-4) branched and provided with grooves. have. The length of each of the branched conductors 21 and 22 is set to be about ¼ of the wavelength for different frequencies used in the dual-polarized antenna. Each vertically polarized antenna 2b is arranged so as to be 90 degrees rotationally symmetric with respect to an axis (rotation symmetry axis O) that passes through a certain point on the conductor plate 1 and is perpendicular to the conductor plate 1. . The contact end of the vertically polarized antenna 2b with the conductor plate 1 is connected to a first power feeding circuit (not shown) formed on the conductor plate 1, respectively.
In this first feeding circuit, each vertical polarization antenna 2b is 90 degrees out of phase with the adjacent vertical polarization antenna 2b and 180 degrees between the opposite vertical polarization antennas 2b. Supply offset power. In addition, the amplitude of the electric power supplied to each vertically polarized antenna 2b is the same.

なお図11では、垂直偏波アンテナ2bの導体板1との接触端をテーパ状に構体した場合について示した。しかしながら、これに限るものではなく、例えば図12に示すように、上記接触端を矩形状としもよい。
また、分岐する導体21,22の幅は図11に示す幅に限らず、例えば図12に示すように細くしてもよい。
FIG. 11 shows the case where the contact end of the vertically polarized antenna 2b with the conductor plate 1 is formed in a tapered shape. However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 12, the contact end may be rectangular.
Further, the width of the branching conductors 21 and 22 is not limited to the width shown in FIG. 11, and may be narrowed as shown in FIG. 12, for example.

水平偏波アンテナ4bは、ダイポールアンテナであり、導体板1に対して平行(略平行の意味を含む)に配置されている。この水平偏波アンテナ4bは、線路方向における中心位置に、対応する給電線路3bの伝送線路34の先端が接続されている。この水平偏波アンテナ4bは、図10に示すように、一部分に溝が設けられて分岐した複数の導体41(41−1〜41−4),42(42−1〜42−4)を有している。この水平偏波アンテナ4bは線対称に構成されている。分岐された各導体41,42は、線路方向における中心位置からの片側の長さがそれぞれ、偏波共用アンテナで使用する異なる周波数に対する波長の約1/4となるように設定されている。また、各水平偏波アンテナ4bは、垂直偏波アンテナ2の回転対称軸Oに対して、90度回転対称となるように配置されている。
また、この水平偏波アンテナ4bは、線路方向における中心位置から片側が誘電体基板5の上面に形成されて、伝送線路34の信号線341に接続される。また、水平偏波アンテナ4bの線路方向における中心位置からもう片側が誘電体基板5の下面に形成されて、伝送線路34のグランド342に接続される。
そして、各水平偏波アンテナ4bには、第2の給電回路から給電線路3bを介して同一の振幅及び同一の位相の電力が供給される。
The horizontally polarized antenna 4b is a dipole antenna, and is arranged in parallel (including the meaning of substantially parallel) to the conductor plate 1. In the horizontally polarized antenna 4b, the tip of the transmission line 34 of the corresponding feed line 3b is connected to the center position in the line direction. As shown in FIG. 10, the horizontal polarization antenna 4b has a plurality of conductors 41 (41-1 to 41-4) and 42 (42-1 to 42-4) branched and provided with grooves. doing. The horizontally polarized antenna 4b is configured to be line symmetrical. Each of the branched conductors 41 and 42 is set such that the length on one side from the center position in the line direction is about ¼ of the wavelength for different frequencies used in the polarization sharing antenna. Further, each horizontal polarization antenna 4 b is arranged so as to be 90 degrees rotationally symmetric with respect to the rotational symmetry axis O of the vertical polarization antenna 2.
The horizontally polarized antenna 4 b is formed on the upper surface of the dielectric substrate 5 from the center position in the line direction and is connected to the signal line 341 of the transmission line 34. Further, the other side from the center position in the line direction of the horizontally polarized antenna 4 b is formed on the lower surface of the dielectric substrate 5 and connected to the ground 342 of the transmission line 34.
Each horizontal polarization antenna 4b is supplied with electric power having the same amplitude and the same phase from the second feeding circuit via the feeding line 3b.

一般に、モノポールアンテナ及びダイポールアンテナのような線状アンテナでは、導体を分岐させることによって複共振特性を得ることができる。図10,11の垂直偏波アンテナ2bでは、2つに分岐した導体21,22を有し、一方の導体21の長さは周波数f1に対する波長の約1/4の長さに設定され、他方の導体22の長さは一方の導体21よりも短く周波数f2に対する波長の1/4の長さに設定されている。この場合、f2>f1の関係を有する2共振特性が得られる。図10,11の水平偏波アンテナ4bについても同様である。   In general, in a linear antenna such as a monopole antenna and a dipole antenna, multiple resonance characteristics can be obtained by branching a conductor. 10 and 11, the vertically polarized antenna 2b has conductors 21 and 22 branched into two, and the length of one conductor 21 is set to about ¼ of the wavelength with respect to the frequency f1, while the other The length of the conductor 22 is shorter than one of the conductors 21, and is set to a length of ¼ of the wavelength with respect to the frequency f2. In this case, a two-resonance characteristic having a relationship of f2> f1 is obtained. The same applies to the horizontally polarized antenna 4b shown in FIGS.

なお上記では、垂直偏波アンテナ2bと水平偏波アンテナ4bの分岐数をそれぞれ2つとした場合について示した。しかしながら、これに限るものではなく、分岐数は2以上でもよい。この際、分岐数をMとするとM個の複共振特性が得られる。   In the above description, the vertical polarization antenna 2b and the horizontal polarization antenna 4b have two branches. However, the present invention is not limited to this, and the number of branches may be two or more. At this time, if the number of branches is M, M multiple resonance characteristics are obtained.

また上記では、垂直偏波アンテナ2bを分岐させ、且つ、水平偏波アンテナ4bを分岐させた場合について示した。しかしながら、これに限るものではなく、垂直偏波アンテナ2bのみを分岐させてもよいし、水平偏波アンテナ4bのみを分岐させてもよい。   In the above description, the vertical polarization antenna 2b is branched and the horizontal polarization antenna 4b is branched. However, the present invention is not limited to this, and only the vertically polarized antenna 2b may be branched, or only the horizontally polarized antenna 4b may be branched.

以上のように、この実施の形態4によれば、垂直偏波アンテナ2bを、複共振を生じる複数分岐した導体21,22から構成し、水平偏波アンテナ4bを、複共振を生じる複数分岐した導体41,42から構成したので、実施の形態2における効果に加え、励振されるアンテナ2b,4b自身に複共振特性を持たせることができるので、複数の周波数に対応した偏波共用アンテナを得ることができる。   As described above, according to the fourth embodiment, the vertically polarized antenna 2b is composed of the multiple branched conductors 21 and 22 that generate multiple resonances, and the horizontally polarized antenna 4b is divided into multiple branches that generate multiple resonances. Since the conductors 41 and 42 are used, in addition to the effects of the second embodiment, the excited antennas 2b and 4b themselves can have multiple resonance characteristics, so that a polarization sharing antenna corresponding to a plurality of frequencies is obtained. be able to.

また、実施の形態3の構成と実施の形態4の構成を組み合わせることも可能である。これにより、対応周波数をさらに増加させることができる。   It is also possible to combine the configuration of the third embodiment and the configuration of the fourth embodiment. Thereby, the corresponding frequency can be further increased.

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。   In the present invention, within the scope of the invention, any combination of the embodiments, or any modification of any component in each embodiment, or omission of any component in each embodiment is possible. .

1 導体板、2,2b 垂直偏波アンテナ、3,3b 給電線路、4,4b 水平偏波アンテナ、5,8 誘電体基板、6 非励振素子(第1の導体)、7 非励振素子(第2の導体)、21,22,41,42 導体、31,33 伝送線路(第1の伝送線路)、32,34 伝送線路(第2の伝送線路)、331 内導体、332 外導体、341 信号線、342 グランド。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Conductor plate, 2, 2b Vertically polarized antenna, 3, 3b Feeding line, 4, 4b Horizontally polarized antenna, 5, 8 Dielectric substrate, 6 Non-excitation element (first conductor), 7 Non-excitation element (first 2 conductor), 21, 22, 41, 42 conductor, 31, 33 transmission line (first transmission line), 32, 34 transmission line (second transmission line), 331 inner conductor, 332 outer conductor, 341 signal Line, 342 Ground.

Claims (7)

導体板と、
前記導体板上に90度回転対称となるように配置された4つのモノポールアンテナと、
前記モノポールアンテナの回転対称軸上に配置された第1の伝送線路、及び当該第1の伝送線路に対して折れ曲がって接続された第2の伝送線路を有する給電線路と、
前記給電線路の第2の伝送線路に接続され、前記導体板に対して平行且つ前記回転対称軸に対して90度回転対称となるように配置された4つのダイポールアンテナと、
各々の前記モノポールアンテナに対し、隣接する前記モノポールアンテナとの間で位相が90度ずれ、且つ対向する前記モノポールアンテナとの間で位相が180度ずれた電力を供給する給電回路と
を備えたアンテナ装置。
A conductor plate;
Four monopole antennas arranged to be 90-degree rotationally symmetric on the conductor plate;
A first transmission line disposed on the rotational symmetry axis of the monopole antenna, and a feed line having a second transmission line bent and connected to the first transmission line;
Four dipole antennas connected to the second transmission line of the feeder line and arranged so as to be 90 degrees rotationally symmetric with respect to the rotational symmetry axis and parallel to the conductor plate;
A power feeding circuit that supplies power with a phase shift of 90 degrees between the adjacent monopole antennas and a phase shift of 180 degrees between the monopole antennas facing each of the monopole antennas; Antenna device provided.
前記給電線路は、前記ダイポールアンテナ毎に設けられた
ことを特徴とする請求項1記載のアンテナ装置。
The antenna device according to claim 1, wherein the feed line is provided for each of the dipole antennas.
前記第1の伝送線路は、前記回転対称軸の軸心上に配置された1つの伝送線路であり、
前記第2の伝送線路は、前記ダイポールアンテナ毎に設けられた4つの伝送線路である
ことを特徴とする請求項1記載のアンテナ装置。
The first transmission line is one transmission line disposed on the axis of the rotational symmetry axis,
The antenna device according to claim 1, wherein the second transmission line is four transmission lines provided for each of the dipole antennas.
前記ダイポールアンテナ毎に設けられ、対応する前記ダイポールアンテナとの間で複共振を生じる第1の導体を備えた
ことを特徴とする請求項3記載のアンテナ装置。
The antenna device according to claim 3, further comprising: a first conductor that is provided for each dipole antenna and causes multiple resonance with the corresponding dipole antenna.
前記モノポールアンテナ毎に設けられ、対応する前記モノポールアンテナとの間で複共振を生じる第2の導体を備えた
ことを特徴とする請求項3又は請求項4記載のアンテナ装置。
5. The antenna device according to claim 3, further comprising a second conductor that is provided for each monopole antenna and causes multiple resonance with the corresponding monopole antenna.
前記ダイポールアンテナは、複共振を生じる複数分岐された導体から成る
ことを特徴とする請求項3から請求項5のうちのいずれか1項記載のアンテナ装置。
The antenna device according to any one of claims 3 to 5, wherein the dipole antenna includes a plurality of branched conductors that generate multiple resonances.
前記モノポールアンテナは、複共振を生じる複数分岐された導体から成る
ことを特徴とする請求項3から請求項6のうちのいずれか1項記載のアンテナ装置。
The antenna device according to any one of claims 3 to 6, wherein the monopole antenna includes a plurality of branched conductors that generate multiple resonances.
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