JP3353218B2 - Antenna device - Google Patents

Antenna device

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JP3353218B2
JP3353218B2 JP31488495A JP31488495A JP3353218B2 JP 3353218 B2 JP3353218 B2 JP 3353218B2 JP 31488495 A JP31488495 A JP 31488495A JP 31488495 A JP31488495 A JP 31488495A JP 3353218 B2 JP3353218 B2 JP 3353218B2
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antenna
fins
reflector
metal
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珠美 丸山
一浩 上原
憲一 鹿子嶋
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は無線LANのよう
な、高速無線データ通信用のアンテナ装置に関し、特に
垂直面でチルトビーム、水平面でファンビームとなる指
向性を有し、高い利得を有することによって多重波を抑
圧できるアンテナを、アンテナの高さを押さえ、小さく
て軽いアンテナで実現し、かつアンテナ装置の形状によ
らず実現する、小型無線LAN端末用アンテナ装置にか
かわる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an antenna device for high-speed wireless data communication such as a wireless LAN, and more particularly to a directivity having a tilt beam on a vertical plane and a fan beam on a horizontal plane, and having a high gain. The present invention relates to an antenna device for a small-sized wireless LAN terminal which can suppress a multiplex wave by suppressing the height of the antenna, realizing it with a small and light antenna, and realizing it regardless of the shape of the antenna device.

【0002】[0002]

【従来の技術】構内無線LANなどに用いる基地局装置
用アンテナは、屋内の天井などに設置され、端末装置用
アンテナは机の上や机の上のパーソナルコンピュータや
ワークステーションの上に設置される。
2. Description of the Related Art An antenna for a base station device used for a private wireless LAN or the like is installed on an indoor ceiling or the like, and an antenna for a terminal device is installed on a desk or a personal computer or workstation on a desk. .

【0003】無線LANのような、伝送速度が10Mb
psを超えるような高速無線通信では、指向性を鋭くし
た利得の高いアンテナが必要である。一方端末装置は基
地局がどの方向にあっても電波を受信できるように水平
面内360°のすべての方向にビームを向けられるよう
にするのが望ましい。
[0003] The transmission speed is 10 Mb such as a wireless LAN.
In high-speed wireless communication such as exceeding ps, an antenna having a high directivity and a high gain is required. On the other hand, it is desirable that the terminal device be capable of directing the beam in all directions of 360 ° in the horizontal plane so that the base station can receive radio waves in any direction.

【0004】これを実現するアンテナとして、図7に示
すような導体の地板を複数のセクタに分割して各セクタ
毎にセクタビームを有する三次元コーナリフレクタアン
テナを設置するアンテナが考えられている。
As an antenna for realizing this, an antenna in which a ground plane of a conductor as shown in FIG. 7 is divided into a plurality of sectors and a three-dimensional corner reflector antenna having a sector beam for each sector is installed.

【0005】図7(a)は概観図、(b)は上面図(X
Y面)、(c)は側面図(XZ面)である。図7におい
て、1は放射素子、2は反射板、3は導体の地板、4は
アンテナ切替スイッチ、5はコーナリフレクタの高さh
r、6は反射板の長さlr、8は4のアンテナ切替スイ
ッチを収納するスペースの直径2s、X、Y、Zは直交
座標、θ、φは球面座標を示している。図7はセクタ数
を12としたときの例を示しており、各セクタにおける
アンテナ装置は3の地板と1の放射素子の両側にある2
の反射板によって三次元のコーナリフレクタアンテナと
して動作する。本アンテナは、はじめに通信を行うとき
電波の到来する方向を受信レベルでサーチして、アンテ
ナ切替スイッチで使用するセクタのアンテナに切り替え
る動作を行っている。このようなアンテナでは、垂直面
内放射指向性についてはθの値が0°以上90°以下の
範囲で利得が高く、それ以外の範囲での放射がヌルに近
くなるもの、水平面内放射指向性については、サイドロ
ーブ、バックローブが小さく、ビーム幅が360°をセ
クタ数で割った値となるようなものが要求される。
FIG. 7A is a schematic view, and FIG. 7B is a top view (X
(Y plane) and (c) are side views (XZ plane). In FIG. 7, 1 is a radiation element, 2 is a reflector, 3 is a conductor ground plane, 4 is an antenna changeover switch, and 5 is a height h of a corner reflector.
r and 6 are the length lr of the reflection plate, 8 is the diameter 2s of the space for accommodating the 4 antenna changeover switches, X, Y and Z are orthogonal coordinates, and θ and φ are spherical coordinates. FIG. 7 shows an example in which the number of sectors is 12, and the antenna device in each sector has three ground planes and two radiating elements on both sides.
Operates as a three-dimensional corner reflector antenna. This antenna performs an operation of searching for the direction of arrival of a radio wave at the reception level when performing communication first, and switching to the antenna of the sector used by the antenna changeover switch. In such an antenna, the radiation directivity in the vertical plane is such that the gain is high when the value of θ is in the range of 0 ° or more and 90 ° or less, and the radiation in the other range becomes close to null. As for, it is required that the side lobe and the back lobe be small and the beam width be a value obtained by dividing 360 ° by the number of sectors.

【0006】図7に示した12セクタの従来の三次元コ
ーナリフレクタの一部を取って、実験用に1セクタで構
成したアンテナ装置を図8に示す。図8において、1は
放射素子、2は反射板、3は導体の地板、5は反射板の
高さhr、6は反射板の長さlr、7はコーナ角α、9
は図7に示した2sの半分の値s、14は放射素子の後
ろの反射板と放射素子の間隔dr、X、Y、Zは直交座
標、θ、φは球面座標を示している。
FIG. 8 shows an antenna device in which a part of the conventional 12-sector three-dimensional corner reflector shown in FIG. 8, 1 is a radiating element, 2 is a reflector, 3 is a ground plane of a conductor, 5 is a height hr of the reflector, 6 is a length lr of the reflector, 7 is a corner angle α, 9
Denotes a value s which is a half of 2s shown in FIG. 7, 14 denotes an interval dr between the reflector and the radiating element behind the radiating element, X, Y, and Z denote orthogonal coordinates, and θ and φ denote spherical coordinates.

【0007】ここで6の反射板の長さlrを2λ(λは
基準周波数f0 の波長)、7のコーナ角αを30°、9
のsを2λ、5の反射板の高さhrを0.6λとしたと
きの放射指向性を図9に示す。このとき、水平面内放射
指向性は図9(a)に示すように3dBビーム幅42°
のセクタビームとなり、垂直面内放射指向性は図9
(b)に示すようにチルト角26°、3dBビーム幅3
2°となる。本アンテナは12個周方向に並べて用いる
ことを想定しており、このとき望ましい水平面内の放射
指向性の3dBビーム幅は30°であるため、ビーム幅
は12°所望の値よりも広くなっている。
Here, the length lr of the reflector 6 is 2λ (λ is the wavelength of the reference frequency f 0 ), the corner angle α of 7 is 30 °, 9
FIG. 9 shows the radiation directivity when s is 2λ and the height hr of the reflector is 0.6λ. At this time, the radiation directivity in the horizontal plane is 3 dB beam width 42 ° as shown in FIG.
9 and the radiation directivity in the vertical plane is shown in FIG.
As shown in (b), the tilt angle is 26 ° and the beam width is 3 dB.
2 °. It is assumed that 12 antennas are used side by side in the circumferential direction. At this time, since the 3 dB beam width of the radiation directivity in the desired horizontal plane is 30 °, the beam width is 12 ° wider than the desired value. I have.

【0008】本アンテナ装置のビーム幅を変えるために
は、反射板の高さhr、コーナ長lrを大きくする必要
がある。しかし、sを縮めれば、アンテナ切替スイッチ
や給電線路、コネクタを設置するためのスペースが取れ
なくなり、sを変えずにlrやhrを大きくするという
手段しかなく、この結果アンテナの物理的大きさを小さ
くできないという欠点があった。
In order to change the beam width of the antenna device, it is necessary to increase the height hr of the reflector and the corner length lr. However, if s is reduced, space for installing an antenna changeover switch, a power supply line, and a connector cannot be obtained, and there is no other way but to increase lr or hr without changing s. As a result, the physical size of the antenna is reduced. There was a drawback that cannot be reduced.

【0009】一方、金属板のひれつまりフィンを用いる
従来のアンテナに複モード円錐ホーンがある(オーム
社:アンテナ工学ハンドブックp.165)。しかし本
アンテナは三次元コーナリフレクタに金属板によるひれ
を設置した場合とは構造が異なり、また目的も、偏波共
用のために水平面のビーム幅を大きくするというもので
あり、本アンテナのビーム幅を小さくして利得を上げア
ンテナの小型化を図る目的とは異なる。電磁界を制御す
る方法として誘電体を用いる例もあるが(オーム社:ア
ンテナ工学ハンドブックp.165)誘電体である例え
ばテフロンなどと、金属である例えば銅などを接着する
には特殊な接着方法が必要であり、安価にアンテナを作
成することが困難であるという欠点があった。
On the other hand, a conventional antenna using metal plate fins or fins is a multi-mode conical horn (Ohm, Antenna Engineering Handbook, p. 165). However, this antenna has a different structure from the case where metal plate fins are installed on the three-dimensional corner reflector, and the purpose is to increase the beam width in the horizontal plane to share polarization. This is different from the purpose of reducing the size of the antenna and increasing the gain. Although there is an example of using a dielectric as a method of controlling an electromagnetic field (Ohm: Antenna Engineering Handbook p. 165), a special bonding method is used to bond a dielectric such as Teflon to a metal such as copper. However, there is a drawback that it is difficult to manufacture an antenna at low cost.

【0010】また図11は長方形地板上に従来のセクタ
化三次元コーナリフレクタアンテナ装置を設置した例で
ある。図11において1は放射素子、2は反射板、4は
アンテナ切替スイッチ、15は長方形の地板である。各
セクタには、図に示すように地板の辺の短いところにあ
るセクタを1として反時計回りに、番号を付与してい
る。このような構造のアンテナ装置は通常、15に示す
ような金属性の地板や筐体の影響を受ける。図12に図
11に示した従来のアンテナ装置の特性を示す。図12
は円錐面内の放射指向性の3dBビーム幅をセクタ毎に
示した測定データに基づくグラフである。ここで、反射
板の高さhrは1.2波長、反射板の長さlrは3.1
波長、アンテナ切替スイッチの半径sは1.5波長とし
ている。ここで長方形地板の大きさは、短い辺は10波
長、長い辺は12波長としている。地板のエッジの長
い、セクタ11、3は円錐面内3dBビーム幅が34°
となるが地板エッジの短いセクタ12、1、2のビーム
幅は37°から38°となっており4°の差が生じてい
る。このように従来のセクタ化三次元コーナリフレクタ
アンテナ装置には金属性の地板や筐体の影響を受けるた
め、アンテナ特性をすべてのセクタで同一にできないと
いう欠点があった。
FIG. 11 shows an example in which a conventional sectorized three-dimensional corner reflector antenna device is installed on a rectangular ground plate. In FIG. 11, 1 is a radiation element, 2 is a reflector, 4 is an antenna changeover switch, and 15 is a rectangular ground plane. As shown in the figure, each sector is given a number in a counterclockwise direction, with the sector on the short side of the main plate as 1. The antenna device having such a structure is usually affected by a metallic ground plate and a housing as shown in FIG. FIG. 12 shows characteristics of the conventional antenna device shown in FIG. FIG.
Is a graph based on measurement data showing a 3 dB beam width of radiation directivity in a conical surface for each sector. Here, the height hr of the reflector is 1.2 wavelength, and the length lr of the reflector is 3.1.
The wavelength and the radius s of the antenna changeover switch are 1.5 wavelengths. Here, the size of the rectangular base plate is 10 wavelengths on the short side and 12 wavelengths on the long side. Sectors 11 and 3 with long edges of the base plate have a 3 dB beam width of 34 ° in the conical plane.
However, the beam widths of the sectors 12, 1 and 2 having a short base plate edge are changed from 37 ° to 38 °, and there is a difference of 4 °. As described above, the conventional sectorized three-dimensional corner reflector antenna device has a disadvantage that the antenna characteristics cannot be made the same in all sectors because of the influence of the metal ground plate and the housing.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】以上示すように従来の
三次元コーナリフレクタアンテナを用いて高い利得を得
るには反射板の高さや反射板の長さを大きくして開口面
積を広げる手段しかなく、このためにアンテナを小さく
することができないという欠点があった。またこのよう
に従来のセクタ化三次元コーナリフレクタアンテナ装置
には金属性の地板や筐体の影響を受けるためアンテナ特
性をすべてのセクタで同一にできないという欠点があっ
た。
As described above, the only way to obtain a high gain by using the conventional three-dimensional corner reflector antenna is to increase the height of the reflector and the length of the reflector to increase the aperture area. However, this has the disadvantage that the antenna cannot be made smaller. Further, as described above, the conventional sectorized three-dimensional corner reflector antenna apparatus has a disadvantage that the antenna characteristics cannot be made the same in all sectors because of being affected by the metal ground plate and the housing.

【0012】本発明は上記のような問題点をできるだけ
製造工程を増やさず安価な方法で解決するためになされ
たものでアンテナの小型化とセクタアンテナのセクタ間
アンテナ特性の均一化とアンテナ製作費の低減にかかわ
る。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems by an inexpensive method without increasing the number of manufacturing steps as much as possible. Related to the reduction of

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明の特徴は、少なくとも表面が導体の地板と、該
地板の上に構成される、少なくとも1つの放射素子と、
該放射素子の両側と後方の3枚の表面が導体の反射板と
によって構成される、三次元コーナリフレクタアンテナ
装置において、前述の反射板のうち、放射素子の両側に
ある反射板に、少なくともひとつの表面が導体のフィン
を取りつけるアンテナ装置にある。
The features of the present invention for solving the above-mentioned problems include: a ground plane having at least a surface of a conductor; and at least one radiating element formed on the ground plane.
In the three-dimensional corner reflector antenna device in which three surfaces on both sides and a rear side of the radiating element are formed by conductive reflecting plates, at least one of the above-mentioned reflecting plates is provided on one of the reflecting plates on both sides of the radiating element. Is located on the antenna device to which the conductor fin is attached.

【0014】好ましくは、前述のフィンを互いに平行に
並べ、該平行に並べたフィンを、前述の地板に対して平
行で、かつ放射素子の横の各反射板に対して直角となる
ように配列する。
Preferably, the above-mentioned fins are arranged in parallel with each other, and the fins arranged in parallel are arranged so as to be parallel to the above-mentioned ground plane and at right angles to the respective reflection plates beside the radiating element. I do.

【0015】好ましくは、前述のフィンが金属板で該フ
ィンを互いに平行に並べ、該平行に並べたフィンを、前
述の地板に対して垂直で、かつ放射素子の横の各反射板
に対して直角となるように配列する。
Preferably, the fins are metal plates, and the fins are arranged in parallel with each other, and the fins arranged in parallel with each other are perpendicular to the ground plate and to each of the reflectors beside the radiating element. Arrange them at right angles.

【0016】好ましくは、複数個を円形に放射状に配置
して、2つの隣接するアンテナ装置の反射板を単一とし
て2つのアンテナ装置で共通とし、前記アンテナ装置の
1つを選択するための切替スイッチを放射状に配置され
たアンテナ装置の中心に配置する。
[0016] Preferably, a plurality of antennas are radially arranged in a circular shape, and two adjacent antenna devices have a single reflector common to the two antenna devices, and a switch for selecting one of the antenna devices is provided. The switch is located at the center of the radially arranged antenna device.

【0017】好ましくは、前記複数個のアンテナ装置の
各放射素子から前記地板の端までの距離がアンテナ装置
によって異なるとき、該距離に応じて、距離が短いとき
フィンの枚数を多くし、該距離が長くなるにつれて金属
フィンの枚数を少なくするように構成する。
Preferably, when the distance from each radiating element of the plurality of antenna devices to the end of the base plate differs depending on the antenna device, the number of fins is increased when the distance is short according to the distance. , The number of metal fins is reduced.

【0018】好ましくは、前記複数個のアンテナ装置の
各放射素子から前記地板の端までの距離がアンテナ装置
によって異なるとき、該距離に応じて、距離が短いとき
フィンの幅および長さの少なくとも一方を大きくし、該
距離が長くなるにつれてフィンの幅および長さを小さく
するように構成する。
Preferably, when the distance from each radiating element of the plurality of antenna devices to the end of the ground plate differs depending on the antenna device, at least one of the width and the length of the fin when the distance is short according to the distance. And the width and length of the fins are made smaller as the distance becomes longer.

【0019】好ましくは、前述の地板と反射板とフィン
を同一の金属で一体化して構成する。
Preferably, the ground plate, the reflector and the fin are integrally formed of the same metal.

【0020】本発明によれば、上述のような構造をして
いるので、導体の地板から垂直に立つ電界が金属反射板
に取りつけられた金属板によるひれに反射して回折す
る。このため金属板によるひれは、三次元コーナリフレ
クタ上の電磁界分布を制御する働きをもつ。電磁界はひ
れの数や配置によって変化する。
According to the present invention, because of the above-described structure, the electric field that stands vertically from the ground plane of the conductor is reflected and diffracted by the fin formed by the metal plate attached to the metal reflection plate. For this reason, the fin of the metal plate has a function of controlling the electromagnetic field distribution on the three-dimensional corner reflector. The electromagnetic field changes depending on the number and arrangement of the fins.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】本発明の金属のひれ(つまりフィ
ン)つき三次元コーナリフレクタアンテナ装置の第1の
実施例を図1に示す。図1(a)は概観図、(b)は上
面図(XY面)、(c)は側面図(XZ面)である。図
1は金属のひれ(フィン)を1つのリフレクタに対して
2枚ずつ用いた場合の例であり、図1において、1は放
射素子、2は反射板、3は導体の地板、5は反射板の高
さhr、6は反射板の長さlr、7はコーナ角α、9は
図7に示した2sの半分の値s、10は金属のひれ(フ
ィン)、11は金属ひれ(フィン)の幅t、12は金属
のひれの長さr、14は放射素子の後ろの反射板と放射
素子の間隔dr、X、Y、Zは直交座標、θ、φは球面
座標を示している。フィン10は本明細書ではひれと呼
ぶこともある。本アンテナ装置は3の地板と励振素子の
両側にある2の反射板によって三次元のコーナリフレク
タアンテナとして動作し、これに10の金属ひれが電界
の分布を変える働きをする。従来の三次元コーナリフレ
クタで示した図8と同じ寸法のアンテナ装置に金属ひれ
を用いた場合のアンテナ装置の放射指向性を図2に示
す。ここで、6の反射板の長さlrを2λ(λは基準周
波数f0 の波長)、7のコーナ角αを30°、9のsを
2λ、5の反射板の高さhrを0.6λ、10の金属ひ
れは各リフレクタにつき2枚、11の金属ひれの幅tは
0.2λ、12の金属ひれの長さrは1λ、14の放射
素子の後ろの反射板と放射素子の間隔drを0.4λと
している。このとき、水平面内放射指向性は図2(a)
に示すように3dBビーム幅36°のセクタビームとな
り図9(a)に示した金属ひれがない場合に比較して3
dBビーム幅が6°小さくなっていることがわかる。一
方、垂直面内放射指向性は図2(b)に示すようにチル
ト角26°、3dBビーム幅34°となる。すなわち本
発明の金属ひれつき三次元コーナリフレクタアンテナ
は、金属ひれによる電磁界分布制御の効果により、垂直
面内放射指向性の形状やチルト角をほとんど変えること
なく、水平面内放射指向性のみビーム幅を鋭くすること
ができることがわかる。
FIG. 1 shows a first embodiment of a three-dimensional corner reflector antenna device with metal fins (that is, fins) according to the present invention. 1A is a schematic view, FIG. 1B is a top view (XY plane), and FIG. 1C is a side view (XZ plane). FIG. 1 shows an example in which two metal fins (fins) are used for one reflector. In FIG. 1, 1 is a radiating element, 2 is a reflecting plate, 3 is a ground plane of a conductor, and 5 is a reflecting plate. The plate height hr, 6 is the length lr of the reflection plate, 7 is the corner angle α, 9 is a value s which is half of 2s shown in FIG. 7, 10 is a metal fin, 11 is a metal fin. ) Width t, 12 is the length r of the metal fin, 14 is the distance dr between the reflector and the radiating element behind the radiating element, X, Y, and Z are orthogonal coordinates, and θ and φ are spherical coordinates. . Fins 10 are sometimes referred to herein as fins. The antenna device operates as a three-dimensional corner reflector antenna by three ground plates and two reflectors on both sides of the excitation element, and ten metal fins function to change the distribution of the electric field. FIG. 2 shows the radiation directivity of an antenna device when a metal fin is used for an antenna device having the same dimensions as that of FIG. 8 shown by a conventional three-dimensional corner reflector. Here, the length lr of the reflector 6 is 2λ (λ is the wavelength of the reference frequency f 0 ), the corner angle α of 7 is 30 °, the s of 9 is 2λ, and the height hr of the reflector 5 is 0. 6 λ, 10 metal fins are provided for each reflector, 11 metal fins have a width t of 0.2 λ, 12 metal fins have a length r of 1 λ, and a space between the reflector and the radiating element behind the radiating element of 14. dr is set to 0.4λ. At this time, the radiation directivity in the horizontal plane is as shown in FIG.
As shown in FIG. 9B, the beam becomes a sector beam having a 3 dB beam width of 36 °, which is 3 times smaller than the case where there is no metal fin shown in FIG.
It can be seen that the dB beam width is reduced by 6 °. On the other hand, the radiation directivity in the vertical plane has a tilt angle of 26 ° and a 3 dB beam width of 34 ° as shown in FIG. In other words, the three-dimensional corner reflector antenna with metal fins of the present invention has a beam width of only the radiation directivity in the horizontal plane without substantially changing the shape and tilt angle of the radiation directivity in the vertical plane due to the effect of electromagnetic field distribution control by the metal fins. It can be seen that can be sharpened.

【0022】図3は本発明の第2の実施例であり、1つ
のリフレクタに対する金属ひれの枚数を5枚としてい
る。図3において、1は放射素子、2は反射板、3は導
体の地板、5は反射板の高さhr、6は反射板の長さl
r、7はコーナ角α、9は図7に示した2sの半分の値
s、10は金属ひれ、11は金属ひれの幅t、12は金
属ひれの長さr、14は放射素子の後ろの反射板と放射
素子の間隔dr、X、Y、Zは直交座標、θ、φは球面
座標を示している。
FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention, in which the number of metal fins per reflector is five. In FIG. 3, 1 is a radiation element, 2 is a reflector, 3 is a ground plane of a conductor, 5 is a height hr of the reflector, and 6 is a length l of the reflector.
r and 7 are corner angles α, 9 is a half value 2s of 2s shown in FIG. 7 s, 10 is a metal fin, 11 is a width t of a metal fin, 12 is a length r of a metal fin, and 14 is a position behind a radiating element. The distances dr, X, Y, and Z between the reflector and the radiating element indicate orthogonal coordinates, and θ and φ indicate spherical coordinates.

【0023】ここで反射板の長さlrを2λ(λは基準
周波数f0 の波長)、コーナ角αを30°、放射素子の
後ろの反射板の幅を1λ、反射板の高さを0.6λ、リ
フレクタと放射素子の間隔を0.4λとしている。従来
の三次元コーナリフレクタで示した図9、本発明のアン
テナの装置で金属ひれを2枚とした図2と同じ寸法のア
ンテナ装置に、金属ひれを用いた場合のアンテナ装置の
放射指向性を図4に示す。ここで6の反射板の長さlr
を2λ(λは基準周波数f0 の波長)、7のコーナ角α
を30°、9のsを2λ、5の反射板の高さhrを0.
6λ、10の金属ひれは各リフレクタにつき5枚、11
の金属ひれの幅tは0.2λ、12の金属ひれの長さr
は1λ、14の放射素子の後ろの反射板と放射素子の間
隔drを0.4λとしている。このとき、水平面内放射
指向性は図4(a)に示すように3dBビーム幅32°
のセクタビームとなり、垂直面内放射指向性は図4
(b)に示すようにチルト角26°、3dBビーム幅3
6°となる。すなわち金属ひれ5枚を用いた本発明のア
ンテナ装置は、水平面内放射指向性の3dBビーム幅を
所望の30°にほぼ一致させ、かつ垂直面内放射指向性
の形状やチルト角をほとんど変えることがない。
Here, the length lr of the reflector is 2λ (λ is the wavelength of the reference frequency f 0 ), the corner angle α is 30 °, the width of the reflector behind the radiating element is 1λ, and the height of the reflector is 0. 0.6λ, and the distance between the reflector and the radiating element is 0.4λ. FIG. 9 shows a conventional three-dimensional corner reflector, and the antenna device of the present invention has two metal fins. As shown in FIG. Here, the length lr of the reflecting plate of 6
(Λ is the wavelength of the reference frequency f 0 ), and the corner angle α of 7
Is 30 °, 9 s is 2λ, and height of the reflector 5 hr is 0.
6λ, 10 metal fins for each reflector, 5 pieces, 11
The width t of the metal fin is 0.2λ, and the length r of the 12 metal fins is
Is 1λ, the spacing dr between the reflector behind the radiating element and the radiating element is 0.4λ. At this time, the radiation directivity in the horizontal plane is 3 dB beam width 32 ° as shown in FIG.
The vertical direction radiation pattern is shown in FIG.
As shown in (b), the tilt angle is 26 ° and the beam width is 3 dB.
6 °. In other words, the antenna device of the present invention using five metal fins can make the 3 dB beam width of the radiation directivity in the horizontal plane approximately equal to the desired 30 °, and almost change the shape and tilt angle of the radiation directivity in the vertical plane. There is no.

【0024】本発明のアンテナを周方向に配置した本発
明のアンテナの第3の実施例を図5に示す。図5におい
て、1は放射素子、2は反射板、3は導体の地板、4は
アンテナ切替スイッチ、8は4のスイッチを収納するス
ペースの直径2s、10は金属ひれを示している。本ア
ンテナは、図7の従来のアンテナと高さ、地板直径を全
く変えないまま10の金属ひれによって放射素子1から
放射する電磁界を制御し水平面のビーム幅を小さくする
ことが可能である。また、本アンテナにおいて、2の反
射板、3の地板、10の金属ひれはすべて、導体である
から、同一の金属を用いて鋳型や削り出しの方法でアン
テナ装置を製作すれば、半田付けの手間を減らし安価に
量産することが可能である。
FIG. 5 shows a third embodiment of the antenna of the present invention in which the antenna of the present invention is arranged in the circumferential direction. In FIG. 5, reference numeral 1 denotes a radiating element, 2 denotes a reflector, 3 denotes a ground plane of a conductor, 4 denotes an antenna changeover switch, 8 denotes a diameter 2s of a space for accommodating the switch of 4, and 10 denotes a metal fin. This antenna can reduce the horizontal beam width by controlling the electromagnetic field radiated from the radiating element 1 with ten metal fins without changing the height and the ground plane diameter at all from the conventional antenna of FIG. Further, in this antenna, since the reflectors 2, the ground plate 3, and the metal fins 10 are all conductors, if the antenna device is manufactured using the same metal by a casting method or a shaving method, soldering can be performed. It is possible to reduce the labor and mass-production at low cost.

【0025】本アンテナの金属ひれ設置による利得の変
化を図6に示す。図6において横軸は金属ひれの数、縦
軸は利得を表している。ここで、アンテナ構造はそれぞ
れ、図8、図1、図3の場合と同じである。金属ひれが
ない従来のアンテナ装置では利得が11.5dBi程度
であったのに対して金属ひれ設置の効果によりひれの数
が5枚の場合は13dBi以上になり利得を1.5dB
以上あげられることが確認できる。
FIG. 6 shows a change in gain due to the installation of the metal fins of the present antenna. In FIG. 6, the horizontal axis represents the number of metal fins, and the vertical axis represents gain. Here, the antenna structures are the same as those in FIGS. 8, 1, and 3, respectively. In a conventional antenna device without metal fins, the gain was about 11.5 dBi, whereas when the number of fins was five, the gain became 13 dBi or more and the gain was 1.5 dB due to the effect of the metal fins.
The above can be confirmed.

【0026】図10は本発明のアンテナ装置の第4の実
施例を示す図である。図10において1は放射素子、2
は反射板、4はアンテナ切替スイッチ、15は長方形の
地板、16は5段重ねの金属ひれ、17は2段重ねの金
属ひれ、18は地板と反射板の双方に垂直な金属ひれで
ある。各セクタには、図に示すように地板の辺が短いと
ころにあるセクタを1として反時計回りに、番号を付与
している。本アンテナ装置は放射素子から地板のエッジ
までの間隔に応じて金属ひれの構造を変えることによっ
て各セクタ毎のアンテナが同じ特性となっている。すな
わち、地板のエッジまでがもっとも短い、セクタ1とセ
クタ7には5段の金属ひれを設けることにより、反射板
や地板が短くても、鋭い指向性が得られるようにしてい
る。次に、これよりやや地板までの間隔が長い、セクタ
2、セクタ6、セクタ8、セクタ12は、金属ひれの数
を2段にしている。さらに地板までの間隔が長くなるセ
クタ4とセクタ10は、金属ひれを設けない。また、地
板までの間隔がもっとも長くなるセクタ3、5、9、1
1については、垂直面の指向性が鋭くなりすぎる。この
ため、地板と反射板の双方に垂直な金属ひれ18を地板
のエッジの近くに設置し、電波の反射や散乱を利用する
ことで、これを他のセクタと同じになるように制御して
いる。
FIG. 10 is a view showing a fourth embodiment of the antenna device according to the present invention. In FIG. 10, 1 is a radiating element, 2
Is a reflector plate, 4 is an antenna changeover switch, 15 is a rectangular ground plate, 16 is a 5-layer metal fin, 17 is a 2-layer metal fin, and 18 is a metal fin perpendicular to both the ground plate and the reflector. Each sector is given a number in the counterclockwise direction, with the sector having a short side of the base plate as 1 as shown in FIG. In this antenna device, the antenna has the same characteristics for each sector by changing the structure of the metal fins according to the distance from the radiating element to the edge of the ground plane. That is, by providing five stages of metal fins in the sectors 1 and 7 where the edge of the ground plate is the shortest, sharp directivity can be obtained even if the reflector or the ground plate is short. Next, the number of metal fins in two sectors, sector 2, sector 6, sector 8, and sector 12, which are slightly longer than the ground plate, are set. Furthermore, the metal fins are not provided in the sectors 4 and 10 in which the distance to the ground plane is long. Sectors 3, 5, 9, 1 where the distance to the ground plane is the longest
As for 1, the directivity of the vertical plane is too sharp. For this reason, a metal fin 18 perpendicular to both the base plate and the reflector is installed near the edge of the base plate, and by utilizing the reflection and scattering of radio waves, this is controlled to be the same as other sectors. I have.

【0027】このように、地板のエッジまでの長さに応
じて金属ひれの構造を変える手段は、金属ひれの段数だ
けでなく、金属ひれの長さや幅の変化を用いることもで
きる。また、地板の形状や長方形の縦横の比が変化して
もその変化に応じた金属ひれを用いることによって同様
の効果が得られることはいうまでもない。
As described above, the means for changing the structure of the metal fins in accordance with the length to the edge of the base plate can use not only the number of metal fins but also the length and width of the metal fins. It goes without saying that even if the shape of the base plate or the ratio of the length and width of the rectangle changes, similar effects can be obtained by using metal fins according to the change.

【0028】本発明のアンテナ装置は三次元コーナリフ
レクタのコーナ長、コーナ高さ、アンテナスイッチ収納
スペース2s、地板の大きさ、金属ひれの幅t、長さr
が変化しても有効であることはいうまでもない。
The antenna device according to the present invention has a three-dimensional corner reflector having a corner length, a corner height, an antenna switch storage space of 2 s, a ground plate size, a metal fin width t, and a length r.
Needless to say, it is effective even if changes.

【0029】本発明のアンテナ装置は金属ひれの並べ方
を変えても有効であることはいうまでもない。
It goes without saying that the antenna device of the present invention is effective even if the arrangement of the metal fins is changed.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上説明したように、本構造のアンテナ
は金属ひれによる電磁界分布の制御を用いて、同じ大き
さの従来の三次元コーナリフレクタよりも水平面で鋭い
指向性を有し、高い利得を得ることが可能である。ま
た、本構造のアンテナの製造方法には、すべてのセクタ
の分の金属ひれつきリフレクタと地板を鋳型で量産する
などが考えられる。このため誘電体を特殊な接着方法で
三次元コーナリフレクタにはりつける場合と比較して、
アンテナ調整にかかる工程を減らし安価にアンテナを製
作可能にする。また本発明のアンテナ装置によれば各セ
クタに対する金属ひれの枚数や長さ、幅を適切に決める
ことによってセクタ間のばらつきをなくしたアンテナ装
置が実現できる。
As described above, the antenna of the present structure has a sharper directivity in the horizontal plane than the conventional three-dimensional corner reflector of the same size by using the control of the electromagnetic field distribution by the metal fin, and has a higher directivity. It is possible to gain. In addition, as a method of manufacturing the antenna having the present structure, it is conceivable to mass-produce the metal fin reflectors and ground plates for all sectors by using a mold. For this reason, compared with the case where the dielectric is attached to the three-dimensional corner reflector by a special bonding method,
The process for adjusting the antenna is reduced, and the antenna can be manufactured at low cost. Further, according to the antenna device of the present invention, the number of metal fins, the length, and the width of each metal fin for each sector are appropriately determined, thereby realizing an antenna device in which variations between sectors are eliminated.

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

【図1】本発明のアンテナ装置の第1の実施例を示す図
である。
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the antenna device of the present invention.

【図2】本発明のアンテナ装置の第1の実施例の放射指
向性を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing the radiation directivity of the first embodiment of the antenna device of the present invention.

【図3】本発明のアンテナ装置の第2の実施例を示す図
である。
FIG. 3 is a diagram showing a second embodiment of the antenna device of the present invention.

【図4】本発明のアンテナ装置の第2の実施例の放射指
向性を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing the radiation directivity of a second embodiment of the antenna device of the present invention.

【図5】本発明のアンテナ装置の第3の実施例を示す図
である。
FIG. 5 is a diagram showing a third embodiment of the antenna device of the present invention.

【図6】本発明のアンテンナ装置の効果を示す図であ
る。
FIG. 6 is a diagram showing the effect of the antenna device of the present invention.

【図7】従来のアンテナ装置を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a conventional antenna device.

【図8】従来のアンテナ装置を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a conventional antenna device.

【図9】従来のアンテナ装置の放射指向性を示す図であ
る。
FIG. 9 is a diagram showing radiation directivity of a conventional antenna device.

【図10】本発明のアンテナ装置の第4の実施例を示す
図である。
FIG. 10 is a diagram showing a fourth embodiment of the antenna device of the present invention.

【図11】従来のアンテナ装置の例を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing an example of a conventional antenna device.

【図12】従来のアンテナ装置のアンテナ特性を示す図
である。
FIG. 12 is a diagram illustrating antenna characteristics of a conventional antenna device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

X、Y、Z 直交座標 θ、φ 球面座標 1 放射素子 2 反射板 3 地板 4 アンテナ切替スイッチ 5 反射板の高さhr 6 反射板の長さlr 7 コーナ角α 8 スイッチ収納スペースの直径2s 9 スイッチ収納スペースの半径s 10 金属ひれ 11 金属ひれの幅t 12 金属ひれの長さr 13 チルト角β 14 放射素子と反射板の間隔dr 15 長方形地板 16 5段重ねの金属ひれ 17 2段重ねの金属ひれ 18 地板と反射板の双方に垂直な金属ひれ X, Y, Z Cartesian coordinates θ, φ Spherical coordinates 1 Radiating element 2 Reflector 3 Ground plane 4 Antenna switch 5 Reflector height hr 6 Reflector length lr 7 Corner angle α 8 Switch storage space diameter 2s 9 Switch storage space radius s 10 Metal fin 11 Metal fin width t 12 Metal fin length r 13 Tilt angle β 14 Spacing between radiating element and reflector dr 15 Rectangular ground plane 16 Five-layer metal fin 17 Two-layer metal fin Metal fins 18 Metal fins perpendicular to both the base plate and the reflector

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01Q 21/20 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01Q 21/20

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 少なくとも表面が導体の地板と、該地板
の上に構成される、少なくとも1つの放射素子と、該放
射素子の両側と後方の3枚の表面が導体の反射板とによ
って構成される、三次元コーナリフレクタアンテナ装置
において、前述の反射板のうち、放射素子の両側にある
反射板に、少なくともひとつの表面が導体のフィンを取
りつけることを特徴とするアンテナ装置。
At least one surface is constituted by a ground plane of a conductor, at least one radiating element formed on the ground plane, and three surfaces on both sides and a rear side of the radiating element are formed by a reflector of a conductor. In a three-dimensional corner reflector antenna device, at least one of the above-mentioned reflectors, on both sides of a radiation element, is provided with a conductor fin.
【請求項2】 請求項1記載のアンテナ装置であって、
前述のフィンを互いに平行に並べ、該平行に並べたフィ
ンを、前述の地板に対して平行で、かつ放射素子の横の
各反射板に対して直角となるように配列することを特徴
とするアンテナ装置。
2. The antenna device according to claim 1, wherein:
The above-mentioned fins are arranged in parallel with each other, and the fins arranged in parallel are arranged so as to be parallel to the ground plate and at right angles to each of the reflectors beside the radiating element. Antenna device.
【請求項3】 請求項1記載のアンテナ装置であって、
前述のフィンが金属板で該フィンを互いに平行になら
べ、該平行に並べたフィンを、前述の地板に対して垂直
で、かつ放射素子の横の各反射板に対して直角となるよ
うに配列することを特徴とするアンテナ装置。
3. The antenna device according to claim 1, wherein:
The above-mentioned fins are arranged in parallel with each other with a metal plate, and the fins arranged in parallel are arranged so as to be perpendicular to the above-mentioned base plate and perpendicular to each of the reflectors beside the radiating element. An antenna device characterized in that:
【請求項4】 請求項1〜3記載のアンテナ装置の複数
個を円形に放射状に配置して、2つの隣接するアンテナ
装置の反射板を単一として2つのアンテナ装置で共通と
し、前記アンテナ装置の1つを選択するための切替スイ
ッチを放射状に配置されたアンテナ装置の中心に配置し
たことを特徴とするアンテナ装置。
4. The antenna device according to claim 1, wherein a plurality of antenna devices according to claim 1 are radially arranged in a circle, and two adjacent antenna devices have a single reflector common to the two antenna devices. An antenna device characterized in that a changeover switch for selecting one of the above is disposed at the center of the radially arranged antenna device.
【請求項5】 請求項4に記載のアンテナ装置であっ
て、前記複数個のアンテナ装置の各放射素子から前記地
板の端までの距離がアンテナ装置によって異なるとき、
該距離に応じて、距離が短いときフィンの枚数を多く
し、該距離が長くなるにつれて金属フィンの枚数を少な
くするように構成することを特徴とするアンテナ装置。
5. The antenna device according to claim 4, wherein a distance from each radiating element of the plurality of antenna devices to an end of the base plate differs depending on the antenna device.
An antenna device according to the distance, wherein the number of fins is increased when the distance is short, and the number of metal fins is decreased as the distance increases.
【請求項6】 請求項4〜5のいずれか1項に記載のア
ンテナ装置であって、前記複数個のアンテナ装置の各放
射素子から前記地板の端までの距離がアンテナ装置によ
って異なるとき、該距離に応じて、距離が短いときフィ
ンの幅および長さの少なくとも一方を大きくし、該距離
が長くなるにつれてフィンの幅および長さを小さくする
ように構成することを特徴とするアンテナ装置。
6. The antenna device according to claim 4, wherein a distance from each of the radiating elements of the plurality of antenna devices to an end of the ground plane differs depending on the antenna device. An antenna device characterized in that at least one of the width and the length of a fin is increased when the distance is short, and the width and the length of the fin are reduced as the distance increases, according to the distance.
【請求項7】 請求項1〜6記載のアンテナ装置におい
て、前述の地板と反射板とフィンを同一の金属で一体化
して構成することを特徴とするアンテナ装置。
7. The antenna device according to claim 1, wherein the ground plate, the reflection plate, and the fin are integrally formed of the same metal.
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