JP2559001B2 - Antenna device - Google Patents

Antenna device

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JP2559001B2
JP2559001B2 JP4248152A JP24815292A JP2559001B2 JP 2559001 B2 JP2559001 B2 JP 2559001B2 JP 4248152 A JP4248152 A JP 4248152A JP 24815292 A JP24815292 A JP 24815292A JP 2559001 B2 JP2559001 B2 JP 2559001B2
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正彦 小沢
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えば準マイクロ波帯
移動体通信における基地局用アンテナとして使用され、
ダイポールアンテナの組合せにより構成されるアンテナ
装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is used as an antenna for a base station in, for example, quasi-microwave band mobile communication,
The present invention relates to an antenna device configured by combining dipole antennas.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のダイポールアンテナは、その給電
手段として、同軸線路の中心導体を一方のダイポール素
子に、外部導体を他方のダイポール素子に接続して構成
されるが、この場合、通常は、バラン回路を付加して不
平衡線路と平行線路との変換を図っている。
2. Description of the Related Art A conventional dipole antenna is constructed by connecting a center conductor of a coaxial line to one dipole element and an outer conductor to the other dipole element as a power feeding means. A balun circuit is added to convert between an unbalanced line and a parallel line.

【0003】図4は従来のダイポールアンテナの構成を
示すもので、同図(A)で示すダイポールアンテナの場
合、一方のダイポール素子1aと同軸線路の中心導体2
とが接続され、他方のダイポール素子1bと同軸線路の
外部導体3とが接続される。この場合、同軸線路上に流
れる不平衡電流を阻止するため、バラン4が付加され
る。
FIG. 4 shows the structure of a conventional dipole antenna. In the case of the dipole antenna shown in FIG. 4A, one dipole element 1a and the center conductor 2 of the coaxial line are provided.
Are connected, and the other dipole element 1b is connected to the outer conductor 3 of the coaxial line. In this case, the balun 4 is added to prevent the unbalanced current flowing on the coaxial line.

【0004】また、図4(B)で示すダイポールアンテ
ナの場合も上記同様にして、一方のダイポール素子5a
と同軸線路の中心導体6とが接続され、他方のダイポー
ル素子5bと同軸線路の外部導体7とが接続される。そ
して、バラン8が付加される。
Further, in the case of the dipole antenna shown in FIG. 4B, one dipole element 5a is also processed in the same manner as above.
Is connected to the center conductor 6 of the coaxial line, and the other dipole element 5b is connected to the outer conductor 7 of the coaxial line. Then, the balun 8 is added.

【0005】ここで、上記のようなダイポールアンテナ
は、通常VHF,UHF帯で多用されるが、ダイポール
素子長とバラン長を除く各部の寸法は、電気的特性上、
波長に対して十分小さく構成することが要求される。
The dipole antenna as described above is usually used in the VHF and UHF bands, but the dimensions of each part except the dipole element length and the balun length are electric characteristics.
It is required to be sufficiently small for the wavelength.

【0006】したがって、UHF帯を越える準マイクロ
波帯等、さらに波長の短い高い周波数帯で使用するダイ
ポールアンテナでは、その各部の構造を極めて小さくす
る必要がある。
Therefore, in a dipole antenna used in a high frequency band having a shorter wavelength such as a quasi-microwave band exceeding the UHF band, it is necessary to make the structure of each part extremely small.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のダイポールアンテナの構成により上記準マイクロ波
帯等、さらに波長の短い高い周波数帯で使用するダイポ
ールアンテナを製作しようとすると、極めて小さい構造
を要するため、特殊な支持構造や給電構造が必要にな
り、特に、所望の指向性や高利得を得るためにスタック
化や反射素子の組合せを図ると、さらに複雑な構造とな
り、高価になるばかりでなく電気的特性上の不安定要素
も多くなり実現困難な問題がある。
However, when an attempt is made to manufacture a dipole antenna for use in a higher frequency band having a shorter wavelength, such as the quasi-microwave band, with the structure of the conventional dipole antenna, an extremely small structure is required. , A special support structure and power feeding structure are required. Especially, when stacking or combining reflective elements to obtain the desired directivity and high gain, the structure becomes more complicated and not only expensive but also electrical. There are many instability factors in terms of physical characteristics and there is a problem that it is difficult to realize.

【0008】本発明は上記課題に鑑みなされたもので、
例えば準マイクロ波帯等、さらに波長の短い高い周波数
帯で使用する場合でも、複雑な給電,支持構造を要する
ことなく、所望の指向性や利得に応じたスタック化や反
射器組合せを容易に行なうことが可能になるアンテナ装
置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems.
For example, even when used in a high frequency band having a shorter wavelength such as a quasi-microwave band, stacking and reflector combination according to desired directivity and gain can be easily performed without requiring complicated feeding and supporting structure. It is an object of the present invention to provide an antenna device capable of performing the above.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明に係わ
るアンテナ装置は、プリント基板の正面上に形成される
ダイポール素子パターンと、このダイポール素子パター
ンと基板給電点との間に形成されるマイクロストリップ
パターンと、上記プリント基板の背面上に形成されるア
ースパターンと、上記プリント基板の背面上に設けられ
その中心導体が上記基板正面上の給電点に接続されその
外部導体が上記基板背面上のアースパターンに接続され
る同軸接栓と、上記プリント基板正面上の給電点から延
長形成されその端部が上記基板背面上のアース面に接続
されるショートスタブ回路パターンとを備えて構成した
ものである。
That is, an antenna device according to the present invention is a dipole element pattern formed on the front surface of a printed circuit board, and a microstrip formed between the dipole element pattern and the board feeding point. A pattern, a ground pattern formed on the back surface of the printed circuit board, and a central conductor provided on the back surface of the printed circuit board connected to a feeding point on the front surface of the circuit board and an outer conductor of the ground conductor on the back surface of the circuit board. A coaxial connector to be connected to the pattern, and a short stub circuit pattern formed by extending from a feeding point on the front surface of the printed circuit board and having its end connected to a ground plane on the rear surface of the circuit board. .

【0010】[0010]

【作用】つまり、微細な給電パターンやアンテナパター
ンも容易に得られるようになり、例えば準マイクロ波帯
等、波長の短い高い周波数帯で使用する極めて小さい構
造のダイポールアンテナとしても、特殊な支持構造や給
電構造を要さず、特に、所望の指向性や高利得を得るた
めのスタック化や反射板の組合せを簡単な構造で経済的
に構成できる。
In other words, a fine feeding pattern and antenna pattern can be easily obtained, and a special support structure can be used even for a dipole antenna having an extremely small structure used in a high frequency band with a short wavelength such as a quasi-microwave band. In particular, stacking for obtaining desired directivity and high gain and a combination of reflectors can be economically configured with a simple structure without requiring a power feeding structure.

【0011】[0011]

【実施例】以下図面により本発明の一実施例について説
明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0012】図1は本発明のアンテナ装置の一実施例に
係わるダイポールアンテナの構成を示すもので、同図
(A)はその正面図、同図(B)はその側面図、同図
(C)はその背面図である。
FIG. 1 shows the configuration of a dipole antenna according to an embodiment of the antenna device of the present invention. FIG. 1A is its front view, FIG. 1B is its side view, and FIG. ) Is the rear view.

【0013】図1において、プリント基板11の正面側
の中心より約1/4波長左側には、その上下方向に沿っ
てダイポール素子12a,12bが形成され、一方のダ
イポール素子12aには、プリント基板11の中心より
左方向に延びるマクロストリップライン13を介して給
電され、また、他方のダイポール素子12bには、同マ
クロストリップライン13及び電気長が約1/2波長の
位相反転回路14を介して逆相給電される。
In FIG. 1, dipole elements 12a and 12b are formed on the left side of the center of the front side of the printed circuit board 11 by about 1/4 wavelength, and the dipole elements 12a and 12b are formed along the vertical direction of the printed circuit board 11. Power is supplied through a macrostrip line 13 extending leftward from the center of 11, and to the other dipole element 12b, the same macrostrip line 13 and a phase inversion circuit 14 having an electrical length of about ½ wavelength. Reverse-phase power is supplied.

【0014】さらに、上記ダイポール素子12a,12
bと約1/2波長離間して左右対称となるプリント基板
11の正面側の中心より約1/4波長右側には、その上
下方向に沿ってダイポール素子15a,15bが形成さ
れ、一方のダイポール素子15aには、プリント基板1
1の中心より右方向に延びるマクロストリップライン1
6を介して給電され、また、他方のダイポール素子15
bには、同マクロストリップライン16及び電気長が約
1/2波長の位相反転回路17を介して逆相給電され
る。
Further, the dipole elements 12a, 12 are
The dipole elements 15a and 15b are formed along the vertical direction on the right side of about 1/4 wavelength from the center of the front side of the printed circuit board 11 which is left-right symmetric with a distance of about 1/2 wavelength from b. The printed circuit board 1 is provided on the element 15a.
Macro strip line 1 extending to the right from the center of 1
Power is supplied via 6 and the other dipole element 15
b is supplied with opposite phase power through the same macro strip line 16 and a phase inverting circuit 17 having an electrical length of about ½ wavelength.

【0015】ここで、上記プリント基板11の中心、つ
まり、左側のマクロストリップライン13と右側のマク
ロストリップライン16との接続点を給電点18とし、
2スタックのダイポールアンテナが構成される。
The center of the printed circuit board 11, that is, the connection point between the left macro strip line 13 and the right macro strip line 16 is defined as a feeding point 18.
A two-stack dipole antenna is constructed.

【0016】上記給電点18には、プリント基板11の
背面側中央に配設した同軸接栓19の中心導体19aが
貫通させて接続され、該同軸接栓19の外部導体19b
は、プリント基板11の背面上に十文字上に形成したア
ース面20と接続される。
A central conductor 19a of a coaxial plug 19 arranged at the center of the back side of the printed circuit board 11 is connected to the feeding point 18 by penetrating it, and an outer conductor 19b of the coaxial plug 19 is connected.
Are connected to a ground plane 20 formed in a cross shape on the back surface of the printed circuit board 11.

【0017】また、上記プリント基板11の正面側の給
電点18から下方向に約1/4波長の線路が形成され、
その端部におけるショート点21にて上記アース面20
と接続され、ショートスタブ回路22が形成される。
A line of about ¼ wavelength is formed downward from the feeding point 18 on the front side of the printed circuit board 11,
At the short point 21 at the end, the ground plane 20
And a short stub circuit 22 is formed.

【0018】このショートスタブ回路22を設けること
により、インピーダンス特性の広帯域化と共に、同軸接
栓19を介し接続される無線機(図示せず)に対する誘
導雷保護が図られる。
By providing this short stub circuit 22, the impedance characteristic can be broadened and the induced lightning protection for the radio device (not shown) connected via the coaxial plug 19 can be achieved.

【0019】すなわち、上記構成によるダイポールアン
テナにおいては、同軸接栓19を介した給電により基板
正面左側のダイポール素子12a,12bとこれに左右
対称となる基板正面右側のダイポール素子15a,15
bとは、2スタックのダイポールアンテナとして動作す
るようになり、また、1/4ショートスタブ回路22に
より不要な漏れ電流が阻止されるようになる。
That is, in the dipole antenna having the above structure, the dipole elements 12a and 12b on the left side of the front side of the substrate and the dipole elements 15a and 15 on the right side of the front side of the substrate which are symmetrical with respect to the dipole elements 12a and 12b on the left side of the front side are fed by feeding through the coaxial plug 19.
b is to operate as a two-stack dipole antenna, and the 1/4 short stub circuit 22 prevents unnecessary leakage current.

【0020】この場合、上記ダイポール素子12a,1
2b、115a,15bを始め、マクロストリップライ
ン13、16や位相反転回路14、17、そして、ショ
ートスタブ回路22やアース面20は、全てプリント基
板11に対するパターンエッチング処理を経て基板銅箔
等で形成されるので、微細なパターン加工も容易に行な
うことができ、高周波用として極めて小さな構造でも、
簡単に製作することができる。また、上記給電点18に
は同軸接栓19を設けて給電が図れるので、同軸線路
(図示せず)との接続も容易に行なうことができる。図
2は反射器を備えたダイポールアンテナの構成を示すも
ので、同図(A)はその正面図、同図(B)はその側面
図である。図2において、前記図1におけるダイポール
アンテナと同一の構成部分については、同一の符号を付
してその説明を省略する。
In this case, the dipole elements 12a, 12a
2b, 115a, 15b, the macro strip lines 13, 16 and the phase inversion circuits 14, 17 as well as the short stub circuit 22 and the ground plane 20 are all formed by a substrate copper foil or the like through a pattern etching process on the printed circuit board 11. Therefore, it is possible to easily perform fine pattern processing, and even with a very small structure for high frequencies,
It can be easily manufactured. Further, since a coaxial plug 19 is provided at the feeding point 18 for feeding power, connection with a coaxial line (not shown) can be easily performed. 2A and 2B show the structure of a dipole antenna provided with a reflector. FIG. 2A is a front view thereof and FIG. 2B is a side view thereof. In FIG. 2, the same components as those of the dipole antenna in FIG. 1 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

【0021】すなわち、プリント基板11の背面には、
該プリント基板11と略同一の寸法形状を有する反射板
24が、長さ約0.15波長のスペーサ23a〜23d
を介して平行対面して配設されるもので、これにより、
より鋭い指向特性が得られるようになる。図3は上記反
射器を備えたダイポールアンテナの電気的特性を示すも
ので、同図(A)はその定在波比特性図、同図(B)は
その指向特性図である。すなわち、上記反射板24を備
えることで、広帯域で、しかも、単一指向性を有する簡
単な構造の2スタックダイポールアンテナが構成され
る。
That is, on the back surface of the printed circuit board 11,
A reflector 24 having substantially the same size and shape as the printed circuit board 11 has spacers 23a to 23d each having a length of about 0.15 wavelength.
Are arranged in parallel facing each other via
A sharper directional characteristic can be obtained. 3A and 3B show the electrical characteristics of a dipole antenna provided with the above-mentioned reflector. FIG. 3A is a standing wave ratio characteristic diagram thereof, and FIG. 3B is a directional characteristic diagram thereof. That is, by providing the reflection plate 24, a two-stack dipole antenna having a wide band and a simple directivity is constructed.

【0022】したがって、上記構成のダイポールアンテ
ナによれば、プリント基板11を利用して、その正面上
に中央給電点18から各マイクロストリップライン1
3、16及び位相反転回路14、17を介して給電され
る2スタック化したダイポール素子12a,12b、1
5a,15bを形成すると共に、プリント基板11の背
面上にアース面20を形成し、同軸接栓19の中心導体
19aを上記給電点18に、外部導体19bを上記アー
ス面20にそれぞれ接続し、さらに、上記給電点18と
アース面20のショートピン21とを接続する線路によ
りショートスタブ22を形成したことにより、微細な給
電パターンやアンテナパターンも容易に得ることがで
き、例えば準マイクロ波帯等、波長の短い高い周波数帯
で使用する極めて小さい構造のダイポールアンテナとし
ても、特殊な支持構造や給電構造を要さず、特に、所望
の指向性や高利得を得るためのスタック化や反射板の組
合せを簡単な構造で経済的に構成することができる。
Therefore, according to the dipole antenna having the above-described structure, the printed circuit board 11 is used, and the microstrip lines 1 are provided on the front surface of the printed circuit board 11 from the central feeding point 18.
Two stacked dipole elements 12a, 12b, 1 which are fed via 3, 16 and phase inversion circuits 14, 17
5a and 15b are formed, and a ground surface 20 is formed on the back surface of the printed circuit board 11, the center conductor 19a of the coaxial plug 19 is connected to the feeding point 18, and the outer conductor 19b is connected to the ground surface 20. Further, by forming the short stub 22 by the line connecting the feeding point 18 and the short pin 21 of the ground plane 20, it is possible to easily obtain a fine feeding pattern or antenna pattern, for example, a quasi-microwave band or the like. As a dipole antenna with an extremely small structure for use in a high frequency band with a short wavelength, no special support structure or feeding structure is required, and in particular, stacking or reflecting plate for obtaining desired directivity and high gain is required. The combination can be economically constructed with a simple structure.

【0023】[0023]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、プリント
基板の正面上に形成されるダイポール素子パターンと、
このダイポール素子パターンと基板給電点との間に形成
されるマイクロストリップパターンと、上記プリント基
板の背面上に形成されるアースパターンと、上記プリン
ト基板の背面上に設けられその中心導体が上記基板正面
上の給電点に接続されその外部導体が上記基板背面上の
アースパターンに接続される同軸接栓と、上記プリント
基板正面上の給電点から延長形成されその端部が上記基
板背面上のアース面に接続されるショートスタブ回路パ
ターンとを備えて構成したので、例えば準マイクロ波帯
等、さらに波長の短い高い周波数帯で使用する場合で
も、複雑な給電,支持構造を要することなく、所望の指
向性や利得に応じたスタック化や反射器組合せをも容易
に行なうことが可能になるアンテナ装置を提供できる。
As described above, according to the present invention, a dipole element pattern formed on the front surface of a printed circuit board,
The microstrip pattern formed between the dipole element pattern and the board feeding point, the ground pattern formed on the back surface of the printed circuit board, and the center conductor provided on the back surface of the printed circuit board, the central conductor being the front surface of the board. A coaxial plug which is connected to the upper feeding point and whose outer conductor is connected to the ground pattern on the back side of the board, and an end formed by extending from the feeding point on the front side of the printed circuit board whose ground surface is on the back side of the board. Since it is configured with a short stub circuit pattern that is connected to the target, even if it is used in a high frequency band with a shorter wavelength such as a quasi-microwave band, the desired directivity can be obtained without requiring a complicated power feeding and support structure. It is possible to provide an antenna device that can be easily stacked or combined with a reflector according to the characteristics and gain.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のアンテナ装置の一実施例に係わるダイ
ポールアンテナの構成を示す正面図,側面図,背面図。
FIG. 1 is a front view, a side view, and a rear view showing a configuration of a dipole antenna according to an embodiment of an antenna device of the present invention.

【図2】反射器を備えたダイポールアンテナの構成を示
す正面図,側面図。
2A and 2B are a front view and a side view showing a configuration of a dipole antenna including a reflector.

【図3】上記反射器を備えたダイポールアンテナの電気
的特性を示す定在波比特性図,指向特性図。
3A and 3B are a standing wave ratio characteristic diagram and a directional characteristic diagram showing electric characteristics of a dipole antenna including the reflector.

【図4】従来のダイポールアンテナの構成を示す図。FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a conventional dipole antenna.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…プリント基板、12a,12b、15a,15b
…ダイポール素子、13、16…マイクロストリップラ
イン、14、17…位相反転回路、18…給電点、19
…同軸接栓、19a…中心導体、19b…外部導体、2
0…アース面、21…ショート点、22…ショートスタ
ブ回路、23…スペーサ、24…反射板。
11 ... Printed circuit boards, 12a, 12b, 15a, 15b
... Dipole element, 13, 16 ... Microstrip line, 14, 17 ... Phase inversion circuit, 18 ... Feed point, 19
... coaxial connector, 19a ... central conductor, 19b ... outer conductor, 2
0 ... Ground plane, 21 ... Short point, 22 ... Short stub circuit, 23 ... Spacer, 24 ... Reflector.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 プリント基板の正面上に形成されるダイ
ポール素子パターンと、 このダイポール素子パターンの一方の素子パターンと基
板給電点との間に形成されるマイクロストリップパター
ンと、このマイクロストリップパターンの上記ダイポール素子
パターンの一方の素子パターンとの接続点と上記ダイポ
ール素子パターンの他方の素子パターンとの間に形成さ
れる位相反転回路パターンと、 上記プリント基板の背面上に形成されるアースパターン
と、 上記プリント基板の背面上に設けられその中心導体が上
記基板正面上の給電点に貫通接続されその外部導体が上
記基板背面上のアースパターンに接続される同軸接栓
と、 上記プリント基板正面上の給電点から同基板正面上にて
延長形成されその端部が上記基板背面上のアースパター
貫通接続されるショートスタブ回路パターンと、 を具備したことを特徴とするアンテナ装置。
1. A die formed on the front surface of a printed circuit board.
Pole element pattern and this dipole element patternOne element patternAnd base
Microstrip pattern formed between plate feed point
AndThe dipole element of this microstrip pattern
The connection point of one element of the pattern with the above-mentioned dipo
Is formed between the element pattern and the other element pattern.
Phase inversion circuit pattern  Earth pattern formed on the back surface of the printed circuit board
And the center conductor is on the back side of the printed circuit board.
At the feeding point on the front of the boardPenetrationConnected with its outer conductor on
Coaxial plug connected to the ground pattern on the back of the board
And from the feeding point on the front of the printed circuit boardOn the front of the board
The extension is formed and its end is grounded on the back side of the board.putter
TheToPenetrationAn antenna device comprising: a short stub circuit pattern to be connected.
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