JP2017118455A - アンテナ装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】アンテナ装置は、反射板と、反射板と直交する方向に配置される複数の第1ダイポールアンテナと、反射板と直交する方向で、且つ複数の第1ダイポールアンテナと直交する方向に配置される第2ダイポールアンテナと、反射板と直交する方向で、且つ複数の第1ダイポールアンテナと45度をなす方向に配置される第3ダイポールアンテナと、反射板と直交する方向で、且つ複数の第1ダイポールアンテナと−45度をなす方向に配置される第4ダイポールアンテナと、複数の第1ダイポールアンテナの各々と、複数の+45度偏波素子の各々及び前記複数の−45度偏波素子の各々の一方間を短絡する複数の第1導体線と、複数の第2ダイポールアンテナの各々と、複数の+45度偏波素子の各々及び複数の−45度偏波素子の各々の一方間を短絡する複数の第2導体線とを備える。
【選択図】図1
Description
しかし、複数のアンテナを離して配置する必要があるため、アンテナのサイズが大きくなるとともに、美観を損ねてしまう。
なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有するものは同一符号を用い、繰り返しの説明は省略する。
<アンテナ装置の構成>
図1は、本実施形態に係るアンテナ装置の外観図を示す。本実施形態に係るアンテナ装置100は、反射板(地板)150と、水平偏波素子200(200a、200b、200c、及び200d)と、垂直偏波素子300(300a、300b、300c、300d、300e、及び300f)と、+45度偏波素子400(400a、400b、及び400c)と、−45度偏波素子500(500a、500b、及び500c)とを備える。反射板150は、誘電体で構成され、厚みが略一定である矩形の基板である。
図1おいて、反射板150に平行で、且つ互いに直交する方向をy軸及びz軸とし、y軸及びz軸に垂直な方向をx軸とする。
また、+45度偏波素子400(+45−pol)へ供給する電力は分配器95へ出力され、3つへ分配される。分配器95から出力される電力は、それぞれ給電点2、給電点8、及び給電点13へ出力される。例えば、給電点2から+45度偏波素子400aへ給電され、給電点8から+45度偏波素子400bへ給電され、給電点13から+45度偏波素子400cへ給電される。
本実施形態に係るアンテナ装置100の反射特性について説明する。ここでは、素子間を金属線等の導体線で接続しない場合、つまり素子間を短絡しない場合と比較して説明する。
図4は、図1において、素子間を金属線で接続しない場合のアンテナ装置10を示す。アンテナ装置10は、反射板(地板)5と、水平偏波素子20(20a、20b、20c、20d)と、垂直偏波素子30(30a、30b、30c、30d、30e、30f)と、+45度偏波素子40(40a、40b、40c)と、−45度偏波素子50(50a、50b、50c)とを備える。反射板5は、誘電体で構成され、厚みが略一定である矩形の基板である。各素子の配置は、図1を適用できる。
本実施形態に係るアンテナ装置10において、水平偏波と垂直偏波とは直交するため、垂直偏波素子30と水平偏波素子20との間の相互結合度が小さいと想定される。また、−45偏波と+45偏波とは直交するため、−45度偏波素子50と+45度偏波素子40との間の相互結合度は小さいと想定される。
また、「S2、3」は垂直偏波素子30と−45度偏波素子50との間の相互結合量を示し、「S2、4」は垂直偏波素子30と+45度偏波素子40との間の相互結合量を示す。
図7は、アンテナ装置10の電流分布を示す。
図7(a)は、垂直偏波素子30に給電し、水平偏波素子20、+45度偏波素子40、及び−45度偏波素子50には給電しない場合を示す。図7(a)によれば、垂直偏波素子30から+45度偏波素子40、及び垂直偏波素子30から−45度偏波素子50へ電流が流れるのがわかる。
図8(a)は、垂直偏波素子300に給電し、水平偏波素子200、+45度偏波素子400、及び−45度偏波素子500には給電しない場合を示す。図8(a)によれば、垂直偏波素子300から+45度偏波素子400、及び垂直偏波素子300から−45度偏波素子500へ電流が流れているのがわかる。このため、アンテナ装置10と比較して、本実施形態に係るアンテナ装置100は、電流分布の結果から、水平偏波素子200と+45度偏波素子400との間、及び水平偏波素子200と−45度偏波素子500との間で相互結合を有することがわかる。
<アンテナ装置の構成>
図9は、本実施形態に係るアンテナ装置の外観図を示す。本実施形態に係るアンテナ装置600は、反射板(地板)650と、水平偏波素子700(700a、700b、700c、及び700d)と、垂直偏波素子800(800a、800b、800c、800d、800e、及び800f)と、+45度偏波素子900(900a、900b、及び900c)と、−45度偏波素子1000(1000a、1000b、及び1000c)とを備える。反射板650は、誘電体で構成され、厚みが略一定である矩形の基板である。
図9おいて、反射板650に平行で、且つ互いに直交する方向をy軸及びz軸とし、y軸及びz軸に垂直な方向をx軸とする。
水平偏波素子700、垂直偏波素子800、+45度偏波素子900、及び−45度偏波素子1000の形状の一例は、図2を適用できる。
本実施形態に係るアンテナ装置600が接続される給電回路は、図3を適用できる。
本実施形態に係るアンテナ装置600の反射特性について説明する。
本実施形態に係るアンテナ装置600において、水平偏波と垂直偏波とは直交するため、垂直偏波素子800と水平偏波素子700との間の相互結合度が小さいと想定される。また、−45偏波と+45偏波とは直交するため、−45度偏波素子1000と+45度偏波素子900との間の相互結合度は小さいと想定される。
図11は、本実施形態に係るアンテナ装置600電流分布を示す。
図11(a)は、垂直偏波素子800に給電し、水平偏波素子700、+45度偏波素子900、及び−45度偏波素子1000には給電しない場合を示す。図11(a)によれば、図7(a)及び図8(a)に示されるアンテナ装置100の電流特性と比較して、垂直偏波素子800から+45度偏波素子900へ流れる電流、及び垂直偏波素子800から−45度偏波素子1000へ流れる電流が低減しているのがかわかる。このため、アンテナ装置10及びアンテナ装置100と比較して、本実施形態に係るアンテナ装置600は、垂直偏波素子800と+45度偏波素子900との間、及び垂直偏波素子800と−45度偏波素子1000との間の相互結合度を小さくできる。
上述した実施形態に係るアンテナ装置100及びアンテナ装置600において、金属線等の導体線を設ける位置を示す。
図12、図13は、アンテナ装置100及びアンテナ装置600において、金属線の位置を説明するためのパラメータを示す。
図12において「x1」及び「x2」は水平偏波素子200及び水平偏波素子700の素子部220のx軸の沿った短辺方向の長さを示し、「x3」、及び「x4」は垂直偏波素子300、及び垂直偏波素子800の素子部220のx軸の沿った短辺方向の長さを示す。
本実施形態及び変形性に係るアンテナ装置によれば、直交偏波間でなくても、アンテナ間の結合量を抑えることができるため、偏波ダイバーシチ効果や、偏波MIMO効果を得ることできる。
その結果、従来では直交偏波のアンテナを5波長等、間隔を十分取って2本設置してきたが、本実施の形態及び変形例に係るアンテナ装置によれば、各偏波について1本のアンテナで構成でき、アンテナコストの低減や、設置性の向上、外観美観上の向上を図ることができる。
150…反射板
200(200a、200b、200c、200d)…水平偏波素子
300(300a、300b、300c、300d)…垂直偏波素子
400(400a、400b、400c、400d)…−45度偏波素子
500(500a、500b、500c、500d)…+45度偏波素子
600…アンテナ装置
650…反射板
700(700a、700b、700c、700d)…水平偏波素子
800(800a、800b、800c、800d)…垂直偏波素子
900(900a、900b、900c、900d)…−45度偏波素子
1000(1000a、1000b、1000c、1000d)…+45度偏波素子
Claims (6)
- 反射板と、
前記反射板と直交する方向に配置される複数の第1のダイポールアンテナと、
前記反射板と直交する方向で、且つ前記複数の第1のダイポールアンテナと直交する方向に配置される第2のダイポールアンテナと、
前記反射板と直交する方向で、且つ前記複数の第1のダイポールアンテナと45度をなす方向に配置される第3のダイポールアンテナと、
前記反射板と直交する方向で、且つ前記複数の第1のダイポールアンテナと−45度をなす方向に配置される第4のダイポールアンテナと、
前記複数の第1のダイポールアンテナの各々と、前記複数の+45度偏波素子の各々及び前記複数の−45度偏波素子の各々の両方又は一方との間を短絡する複数の第1の導体線と、
前記複数の第2のダイポールアンテナの各々と、前記複数の+45度偏波素子の各々及び前記複数の−45度偏波素子の各々の両方又は一方との間を短絡する複数の第2の導体線と
を備える、アンテナ装置。 - 前記複数の第1の導体線の各々は、前記第1のダイポールアンテナの素子部と前記+45度偏波素子の素子部との間、及び前記第1のダイポールアンテナの素子部と前記−45度偏波素子の素子部との間の両方又は一方を短絡し、
前記複数の第2の導体線の各々は、前記第2のダイポールアンテナの素子部と前記+45度偏波素子の素子部との間、及び前記第2のダイポールアンテナの素子部と前記−45度偏波素子の素子部との間の両方又は一方を短絡する、請求項1に記載のアンテナ装置。 - 前記複数の第1の導体線の各々は、前記第1のダイポールアンテナの第1の素子部と前記+45度偏波素子の第1の素子部との間、及び前記第1のダイポールアンテナの第2の素子部と前記−45度偏波素子の第1の素子部との間の両方又は一方を短絡し、
前記複数の第2の導体線の各々は、前記第2のダイポールアンテナの第1の素子部と前記+45度偏波素子の第1の素子部との間、及び前記第2のダイポールアンテナの第2の素子部と前記複数の−45度偏波素子の素子部との間の両方又は一方と接続する、請求項1又は請求項2に記載のアンテナ装置。 - 前記アンテナ装置によって放射される電波の波長をλとした場合に、
前記第1のダイポールアンテナの給電点から前記第1の導体線を接続する位置までの長さは0.068676λから0.082411λの範囲であり、
前記第2のダイポールアンテナの給電点から前記第2の導体線を接続する位置までの長さは0.06340λから0.07044λの範囲である、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のアンテナ装置。 - 前記アンテナ装置によって放射される電波の波長をλとした場合に、
前記第1のダイポールアンテナの素子部の短手方向の長さは0.01357λから0.014927λの範囲であり、
前記第2のダイポールアンテナの素子部の短手方向の長さは0.014927λから0.03481λの範囲である、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のアンテナ装置。 - 前記複数の第1のダイポールアンテナの各々、前記複数の第2のダイポールアンテナの各々、前記複数の第3のダイポールアンテナの各々、及び前記複数の第4のダイポールアンテナの各々へ給電する給電回路
を備える、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のアンテナ装置。
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