JP3066854B2 - 円環アンテナ - Google Patents

円環アンテナ

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JP3066854B2
JP3066854B2 JP6158576A JP15857694A JP3066854B2 JP 3066854 B2 JP3066854 B2 JP 3066854B2 JP 6158576 A JP6158576 A JP 6158576A JP 15857694 A JP15857694 A JP 15857694A JP 3066854 B2 JP3066854 B2 JP 3066854B2
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佳雄 恵比根
尚久 後藤
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、移動通信システムにお
いて、トンネルその他の不感地に無線ゾーンを拡張する
ために設置される円環アンテナに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、自動車その他の移動体に対して通
信サービスを提供する移動通信システムが広く普及し、
その通信サービスを提供可能な無線ゾーンを拡大するた
めに多くの無線基地局が設置されている。このような無
線ゾーンは車両にかかわる業務通信用に割り付けられた
400MHz帯、自動車電話その他に割り付けられた90
0MHz帯および1500MHz帯の無線周波数について個
別に形成されるが、多くのトンネルの中では、これらの
無線周波数における電波の直進性によって不感地が形成
されるために、通信サービスが提供されない。
【0003】従来、このような不感地に無線ゾーンを拡
張する方法としては、不感地と所望の無線ゾーンとの間
で無線信号を双方向に直接中継するブースタ方式が採用
され、その不感地に局部的に無線ゾーンを形成するため
に円環アンテナが用いられている。
【0004】図4は、従来の円環アンテナの構成例を示
す図である。図において、一定の内径を有する円筒導体
41の両端の開口部には、図5に示すように、それぞれ
その内径と同じ内径の孔を中央部に有して外径が異なっ
た金属製円盤からなる励振素子42および導体地板43
が、これらの孔と円筒導体41の内壁との内周を揃えた
状態で接合される。なお、ここでは、簡単のため、励振
素子42の外形は、導体地板43の外形に比べて小さい
ものとする。励振素子42の中心から予め決められた距
離L隔たった点には給電線44の芯線と径がほぼ等しい
孔451 が形成され、導体地板43の中心から同様に距
離L隔たった点には給電線44の芯線と外部導体との間
に充填された絶縁体と径がほぼ等しい孔452 が形成さ
れる。給電線44の芯線は孔452 の中央部を貫通して
その先端部で孔451 にハンダ付けその他の方法により
接合され、給電線44の外部導体は導体地板43にハン
ダ付けその他の方法により接合される。さらに、給電線
44の絶縁体は、孔452 に挿設された状態で支持され
る。
【0005】こうような構成の円環アンテナでは、給電
線44を介して給電される高周波信号の波長λに対して
円筒導体41の長さが 0.1λ以下に設定され、かつ励振
素子42の直径が約 0.5λに設定される。円筒導体41
の外側面および励振素子42は、給電された状態におい
て電荷の大半が分布すると考えられる容量体が先端部に
配置され、かつ導体地板43に接地された逆L型アンテ
ナ(あるいはT型アンテナ)として動作する。
【0006】したがって、アンテナ高は折り曲げ部分を
有しない線状アンテナに比較して大幅に低く抑えられ、
取り付け面に対する突出長とその取り付け面の所要面積
とが小さく抑えられる。
【0007】また、水平面内における指向性は無指向性
となり、かつ垂直面内のおける指向性は、電子情報通信
学会の技術研究報告AP86−56「円環アンテナの共
振モードと指向性」に示されるように、半波長ダイポー
ルアンテナと同様の「8」の字状となる。
【0008】すなわち、アンテナ近傍の伝搬損失(垂直
面内の指向性によるアンテナ利得)が小さく抑えられて
遠方におけるアンテナ利得が大きく設定され、かつ偏波
が取り付け面に垂直な垂直偏波となって自動車に搭載さ
れたアンテナとの間に効率的な無線伝送路が形成され
る。
【0009】なお、給電線44の芯線および外部導体が
接続される位置については、励振素子42および導体地
板43の上の電流の分布(円筒導体41との接合点から
隔たるほど小さな値となる。)に応じたインピーダンス
が給電線44の特性インピーダンスに一致する点に予め
設定され、インピーダンス整合がはかられる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来の円環アンテナは、上述したように水平面における
指向性が無指向性であるために、特に、トンネル等のよ
うに道路に沿って形成された線状の不感地には適合して
いなかった。したがって、例えば、取り付け面から最も
遠い点における電界レベルを所望の値にするためには、
水平面内に「8」の字状の指向性を有するアンテナを用
いた場合に比べて給電すべき電力を増加させる必要が生
じたり、このような点に位置する移動局から到来する受
信波のレベルが低下して通話品質が劣化する場合があっ
た。
【0011】本発明は、取り付け面に対する制約条件を
保ちつつ無線ゾーンの形状に適合した指向性が得られる
円環アンテナを提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は、導電性の板状
体から構成されて地板を形成する導体地板と、一端が前
記導体地板の面上に立設されて接地された導体と、導電
性の板状体から構成されて前記導体地板に前記導体を介
して載設され、その導体と共に周端部に対する電流の分
布に適応した第1の給電点を有する放射素子とを備えた
円環アンテナにおいて、前記放射素子には、前記第1の
給電点に対し前記導体を介して対称的に位置する第2の
給電点を有し、前記導体の軸に垂直な所定の方向に主ロ
ーブが形成できる給電位相およびレベル差を以て前記第
1・第2の給電点に並列給電を行う並列給電手段を備え
たことを特徴とする。
【0013】
【作用】本発明にかかわる円環アンテナでは、第2の給
電点が第1の給電点と隔たった放射素子上の位置に付加
され、これらの給電点は並列給電手段によって並列給電
される。放射素子はこのような並列給電によって導体と
共に動作し、且つ並列給電手段が行う並列給電の給電位
相およびレベル差は導体の軸に垂直な所定の方向に主ロ
ーブが形成される値に予め設定される。
【0014】したがって、取り付け面に平行な方向に対
する取り付け方向を予め適正に設定することにより、そ
の取り付け面について所要面積および突出長の増加を抑
えつつ線状に分布する領域に適応した無線ゾーンが効率
的に形成される。
【0015】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例につい
て詳細に説明する。図1は、本発明の一実施例を示す図
である。
【0016】図2は、図1のA−A′断面図である。図
1および図2において、図4に示すものと機能および構
成が同じものについては、同じ参照番号を付与して示
し、ここではその説明を省略する。
【0017】本実施例と図4に示す従来例との構成の相
違点は、給電線44に代えて一端が二方路に分岐した給
電線11が備えられ、励振素子42の中心点を介して孔
45 1 と対称な位置に径が同じ孔121 が形成され、導
体地板43の中心点を介して孔452 と対称な位置に径
が同じ孔122 が形成され、給電線11の分岐した一端
の内、一方は従来の給電線44と同様に孔452 、45
1 を介して導体地板43および励振素子42に接続さ
れ、他方は同様に孔122 、121 を介して導体地板4
3および励振素子42に接続された点にある。
【0018】 なお、本実施例と請求項1に記載の構成
要素との対応関係については、導体地板43は導体地板
に対応し、円筒導体4は導体に対応し、励振素子42
放射素子に対応し、給電線11は給電手段に対応す
る。
【0019】以下、図1および図2を参照して本実施例
の動作を説明する。給電線11を介して給電された高周
波信号は孔451 と孔452 との間および孔121 と孔
122 との間に個別に与えられ、励振素子42および円
筒導体41には、その円筒導体41の軸を中心として対
称に配置された2つの逆L型アンテナが形成される。
【0020】 このような2つの逆L型アンテナに給電
される高周波信号の位相が互いに逆相であると仮定する
と、これらの逆L型アンテナによる電磁界は孔121
孔4 1とを結ぶ直線に垂直であって、円筒導体41の
軸に平行な面上でベクトル和としてほぼ相殺される。
【0021】すなわち、孔452 の中心から円筒導体4
1の軸に対する垂線をx軸とし、かつその軸をz軸とす
る直交座標に対して、水平面に相当するx−y平面の指
向性は、図3に示すように、「8」の字状となる。
【0022】なお、孔121 、122 の位置について
は、孔451 、452 の位置と同様にして励振素子42
および導体地板43上における電流の分布に応じたイン
ピーダンス整合の条件によって決定されるので、ここで
はその説明を省略する。
【0023】このように本実施例によれば、従来の円環
アンテナに新たに給電点を追加した簡単な構造により取
り付け面の所要面積やその取り付け面に対する突出長の
増加を抑え、かつトンネル内の道路のような線状の不感
地に適合した無線ゾーンを形成することが可能となる。
【0024】なお、本実施例では、給電線11の2つの
芯線の先端部がそれぞれ孔122 、452 の中央部を貫
通して孔121 、451 に接続されているが、本発明は
このような構成に限定されず、これらの芯線による給電
が所望の位相および電力レベルで行われるならば、例え
ば、円筒導体41の中空部や励振素子42の外周近傍を
経由して孔121 、451 に接続されてもよく、さら
に、これらの孔は無くてもよい。
【0025】また、本実施例では、励振素子42に対し
て同じインピーダンスにより逆相で給電が行われている
が、本発明はこのような構成に限定されず、水平面にお
ける所望の方向にヌル点が形成されるならば、このよう
な給電位相およびインピーダンスを任意に組み合わせる
ことにより給電点の位置を設定したり、取り付け面に平
行な方向に対する取り付け角度を自由に設定してもよ
い。
【0026】さらに、本実施例では、励振素子42およ
び導体地板43で挟まれた空間には円筒導体41および
給電線11の2つの芯線のみが存在しているが、本発明
はこのような構成に限定されず、利得、指向性その他の
性能の劣化が許容可能な範囲に抑えられるならば、例え
ば、誘電体を装架することにより寸法を短縮したり、イ
ンピーダンス整合をとり易くしてもよい。
【0027】また、本実施例では、励振素子42の外周
形状がほぼ真円となっているが、本発明はこのような構
成に限定されず、所望の指向性が得られるならば、長方
形、菱形その他の多角形とすることもできる。
【0028】さらに、本実施例では、導体地板43の外
周形状がほぼ真円となっているが、本発明はこのような
構成に限定されず、励振素子42および円筒導体41に
よって形成される逆L形アンテナ(あるいはT形アンテ
ナ)の接地が確実に行われるならば、正方形、長方形、
菱形その他の如何なる形状であってもよい。
【0029】また、本実施例では、励振素子42と導体
地板43との間が円筒導体41を介して接合されている
が、本発明はこのような構成に限定されず、例えば、こ
のような円筒導体に代えて中空部を有しない導電性の棒
状体を用いてもよい。
【0030】さらに、本実施例では、円筒導体41、励
振素子42および導体地板43がハンダ付けその他の方
法により結合されているが、本発明はこのような構成に
限定されず、例えば、工作機械等を用いてこれらの全体
を一体成形したり、予め複数の回転体やその他の部材と
して分割して成形した後に組立てることにより構成する
こともできる。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように本発明では、導体地
板上に導体を介して載設された励振素子に複数の給電点
が設けられ、これらの給電点の位置と所望の主ローブの
方向とに適応した給電位相およびレベル差で並列給電が
行なわれる。
【0032】すなわち、取り付け面の所要面積およびそ
の取り付け面に対する突出長の増加を抑えつつ線状の領
域に効率的に無線ゾーンが形成されるので、本発明を適
用することによりトンネル等の不感地に無線ゾーンの拡
張がはかられた移動通信システムでは、その不感地にお
ける電界距離特性が改善されてサービス品質が高められ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す図である。
【図2】図1のA−A′断面図である。
【図3】本実施例の水平面における指向性を示す図であ
る。
【図4】従来の円環アンテナの構成例を示す図である。
【図5】図4のA−A′断面図である。
【符号の説明】
11,44 給電線 12,45 孔 41 円筒導体 42 励振素子 43 導体地板
フロントページの続き (72)発明者 後藤 尚久 神奈川県川崎市宮前区土橋6−15−1 宮前平パームハウスA−514 (72)発明者 新井 宏之 神奈川県横浜市旭区今宿東町615−11 (56)参考文献 特開 平1−295504(JP,A) 特開 昭63−169103(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01Q 13/08 H01Q 25/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】導電性の板状体から構成されて地板を形成
    する導体地板と、 一端が前記導体地板の面上に立設されて接地された導体
    と、 導電性の板状体から構成されて前記導体地板に前記導体
    を介して載設され、その導体と共に周端部に対する電流
    の分布に適応した第1の給電点を有する放射素子とを備
    えた円環アンテナにおいて、 前記放射素子には、前記第1の給電点に対し前記導体を
    介して対称的に位置する第2の給電点を有し、 前記導体の軸に垂直な所定の方向に主ローブが形成でき
    る給電位相およびレベル差を以て前記第1・第2の給電
    に並列給電を行う並列給電手段を備えたことを特徴と
    する円環アンテナ。
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CN112840510B (zh) * 2018-10-12 2024-03-08 株式会社村田制作所 天线模块和搭载有该天线模块的通信装置

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