JP3445931B2 - テーパースロットアンテナ - Google Patents

テーパースロットアンテナ

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JP3445931B2
JP3445931B2 JP10466398A JP10466398A JP3445931B2 JP 3445931 B2 JP3445931 B2 JP 3445931B2 JP 10466398 A JP10466398 A JP 10466398A JP 10466398 A JP10466398 A JP 10466398A JP 3445931 B2 JP3445931 B2 JP 3445931B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は例えば高速データ
伝送用移動通信における移動局(車載局)の指向性アン
テナとして、あるいは無線LAN用基地局セクターアン
テナなどとして用いられるテーパースロットアンテナに
関する。
【0002】
【従来の技術】従来のテーパースロットアンテナを図1
1に示す。このアンテナは誘電体基板11の一面に放射
板12が形成されている。放射板12には直線状スロッ
ト(切り溝)13が形成され、そのスロット13の両端
はそれぞれ徐々に間隔が大となるようにテーパー状にス
ロット13がそれぞれ拡大延長され、一方は給電部1
4、他方は放射部15とされている。給電部14は短か
く、放射部15は給電部14より3倍程度以上長くされ
ている。つまり、方形基板11の一面全体に金属層が形
成され、その金属層からスロット13、給電部14、放
射部15の部分が除去されて構成される。
【0003】その給電部14と接近して、ダイポール素
子16が配され、ダイポール素子16は放射板12がな
す面内に在り、かつ、スロット13の延長方向と直角方
向に延長され、その給電点17はスロット13と対向し
ている。ダイポール素子16に対して給電すると、ダイ
ポール素子16からの放射電波は給電部14と空間結合
して、スロット13を伝搬し、放射部15から放射され
る。
【0004】このアンテナの水平面指向特性は図12に
示すように指向特性が比較的よく、つまりビーム幅が6
0°程度であり、かつ前方利得が約8dB程度と大き
く、しかも利得周波数特性が広帯域であり、ダイポール
素子16と給電部15との距離による影響が少ない利点
がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしこのテーパスロ
ットアンテナはその高さH、つまり基板の電波放射方向
と直角方向の長さが比較的大きいという問題があった。
この発明は高さが低い、つまり小形化されたテーパース
ロットアンテナを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明によれば、導電
性平板と、モノポール素子と、放射板とよりなり、モノ
ポール素子は、導電性平板に垂直に配され、約1/4波
長であり、放射板はそのモノポール素子をほぼ含み、上
記導電性平板とほぼ直角な平面内で、上記モノポール素
子と近接して配され、その導電性平板と近接平行した平
行縁部と、その平行縁部の上記モノポール素子側の端よ
り、導電性平板より徐々に離れるテーパー状の給電縁部
と、上記平行縁部の他端より導電性平板から徐々に離
れ、給電縁部より長いテーパー状の放射縁部とを有する
導電性板よりなる。
【0007】また、上記モノポール素子と、上記放射板
との複数組が設けられ、これらはそのモノポール素子
を、ほぼ中心としてその1組の上記導電性平板内での指
向特性ビーム幅の角度間隔とされている。その各放射板
の放射縁部と挟んで、それに二枚の無給電素子が設けら
れ、これらは放射板に対してそれぞれ鋭角をなして外側
に開いて上記導電性平板に立てられている。
【0008】
【発明の実施の形態】図1にこの発明の実施例を示す。
金属板などの導電性平板21上に約1/4波長のモノポ
ール素子22が垂直に配され、そのモノポール素子22
導電性平板21側端と導電性平板21との間が給電点
23とされる。モノポール素子22と一端が接近して放
射板24が導電性平板21と接近し、これとほぼ直角に
配される。放射板24は導電性平板21と近接平行した
平行縁部25と、平行縁部25のモノポール素子22側
の端から延長し、導電性平板21より徐々に離れるテー
パー状の給電縁部26と、平行縁部25の他端から延長
し、導電性平板21より徐々に離れるテーパー状の放射
縁部27とを有する。給電縁部26の長さL2は、放射
縁部27の長さL3より短かい。放射板24は例えば次
のように作られる。即ち方形誘電体基板28の一面は金
属層が形成され、その金属層の一側部分において、各縁
部25,26,27が形成されるように、金属層が例え
ばパターンエッチング除去される。この基板28が導電
性平板21上に立てられる。図に示していないが両側か
ら誘電体の固定部材で挟み、その固定部材を導電性平板
21に固定する。
【0009】モノポール素子22と放射板24はほぼ同
一平面上に位置されている。平行縁部25の長さL1は
0.25波長×M(Mは奇数)程度であり、他の縁部2
6,27の長さL2,L3はそれぞれ0.25〜0.5
波長程度、0.5波長×N程度であり、Nは1,2,
3,…である。L1を大きくしても利得増加に貢献しな
いので0.25波長程度が好ましい。L2を大きくする
と利得が低下し、Nを大きくすると利得が向上する。L
3/L2が最小で1.0程度とする。縁部27の平板2
1に対する角度θ2は20°〜40°程度が好ましいが
アンテナ利得により最適化する。モノポール素子22と
放射板24との間隔D1は0.02〜0.03波長程度
であり、給電縁部26のモノポール素子22側の端と導
電性平板21との間隔W1は0.5波長程度以下であ
り、平行縁部25と導電性平板21の間隔W2はほぼ
0.1波長以下であり、大きくすると前後比が劣化す
る。
【0010】モノポール素子22と、これに近い平板2
1の縁との間隔D2、放射板28の放射縁部27側の端
とこれに近い平板21の縁との間隔D3、放射板24
と、平板21のこれと平行な縁との各間隔D4はそれぞ
れほぼ0.5,0.5,0.5波長程度以上が好まし
い。放射板24のモノポール素子22側の幅W5は0.
5波長程度が好ましい。
【0011】この実施例の水平面(導電性平板と平行な
面)内の指向特性は図2に示すようになった。測定波長
は8.4GHz、各部の寸法はD1=1.0mm、D2
=D3=D4=25.6mm、H1=20.9mm、H
5=60.0mm、L8=74.4mm、L9=34.
7mm、L10=9.0mm、W2=0.1mmであ
る。
【0012】3dB低下のビーム幅(半値幅)は約60
°であるが、広い範囲にわたり、サブローブが生じてい
る。しかし、使用目的によっては使用可能であり、従来
のテーパースロットアンテナよりも高さが1/2にな
り、可成り、小形にされたことになる。図3にこの発明
の他の実施例を示す。この例では図1に示したモノポー
ル素子22と放射板24との組の複数が共通の円形の導
電性平板21上に放射状に配されている。その中心側に
各モノポール素子22が位置され、放射板24は等角間
隔とされている。この例では6組が配されているから、
60度間隔であり、つまり、1つの組(図1)のビーム
幅と同程度の角度間隔とされている。
【0013】測定周波数を8.4GHzとし、モノポー
ル素子22が配列された円の直径を1.4波長とし、そ
の他は図1に示したものと同様の寸法とした。この時の
水平面指向特性は図4Aに示すようになった。これと図
2とを比較すれば図2の特性よりも、サブローブのレベ
ル低下したものとなることが理解される。図5、図6に
この発明の更に他の実施例を示す。図5、図6は図3に
示した実施例に対し、各放射板24a〜24fに対し、
それぞれを挟むように、各2枚の導電性板よりなる無給
電素子31a,32a〜31f,32fがそれぞれ導電
性平板21上に垂直に、かつそれと電気的に接続されて
立てられる。無給電素子31a,32aはそれぞれ、放
射板24aのモノポール素子22aと反対側の端部に比
較的近くにおいて、つまり放射縁部27と対向してそれ
ぞれ斜めに対向し、モノポール素子22aから遠くなる
に従って放射板24aとの各間隔が大となるようにされ
ている。放射板24aと無給電素子31a/32aとが
それぞれなす角度各θ3は互いに等しく、鋭角であっ
て、ほぼ45〜60度程度である。無給電素子31a,
32aの延長線上における、これと放射板24aとの間
隔各D5は互いに等しく、ほぼ0.28波長である。無
給電素子31a,32aの大きさ形状は互いにほぼ等し
く、その高さH2、長さL4はそれぞれほぼ0.56波
長、0.75波長である。H2は放射板24aの高さH
1より大きくすると、小型化(姿勢を低くする)という
この発明の目的に反するから最大でHZ=H1である。
なお図5B中には各放射板24a〜24fの両脇に誘電
体の固定部材33,34が示され、これらにより各放射
板が挟まれた状態で3者が例えば誘電体でできたボルト
とナットで互いに固定され、かつ固定部材33,34の
ボルトで導電性平板21に固定されている。
【0014】その他の条件を図1、図3と同一とした時
の水平面指向特性は図4Bに示すようになり、ビーム幅
が少し狭くなっているが、それ以上にサブローブのレベ
ルが可成り減少していることが理解される。これは例え
ば放射板24aの主ビームの方向に、無給電素子31
a,32aでサブローブとなる電波を集中させているた
めと思われる。
【0015】図7に更に他の実施例を示す。図5、図6
に示した構成に対し、各隣接放射板間、例えば24aと
24bの間において、そのほぼ2等分線上でモノポール
素子22a,22bの近く、つまり放射縁部27よりも
モノポール素子側に反射板35aが導電性平板21上に
これと電気的に接続されて立てられる。この放射板24
a〜24fの放射方向の中心と各反射板35a〜35f
の間隔D6はほぼ0.28〜0.3波長であり、反射板
35a〜35fの各長さL6、高さH3はそれぞれほぼ
0.56波長,0.75波長である。他の寸法を図5、
図6と同一とした時の8.4GHzの水平面指向特性は
8に示すようになった。
【0016】この図から、ビーム幅が約60°であり、
サブローブのレベルが更に減少し、可成り優れた単指向
性となっていることが理解される。これは反射板35a
〜35fにより、電波の方向が、更に主ビームの方向に
向けられ、放射素子間の干渉が少なくなるためと思われ
る。次に比較例を図9に示す。図9は図3の実施例に対
し、放射板24a〜24fの各隣接するものの2等分線
上に、モノポール素子22a〜22fに近い位置から、
放射板24a〜24fの外端に比較的近い位置まで延長
した反射板36a〜36fを設けたものである。つまり
図7中の反射板35a〜35fをそれぞれ無給電素子3
1a〜31f、32a〜32fの各外側の近くまで延長
し、つまり放射縁部27とも対向され、これら無給電素
子31a〜31f、32a〜32fを省略したものに相
当する。この反射板36a〜36fの高さH4、長さL
7はそれぞれほぼ1.56波長、1.4波長である。そ
の他の寸法を図3に示したものと同一とし、8.4GH
zでの水平面指向特性は図10に示すようになった。
【0017】この図から明らかなように、主ビーム方向
の利得が比較的大きく、低下して実用にならない。な
お、図3、図5、図7において360°にわたって、放
射板を放射状に配したが、隣接放射板の角度を図に示し
たように保持し、少なくとも2組設ければよい。
【0018】
【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、ア
ンテナの高さを従来のもののほぼ半分にすることができ
る。しかも、図1の実施例に対し、図3の実施例、図5
の実施例、図7の実施例と次々とサブローブ、特に±9
0°方向のレベルを低下することができる。
【0019】しかも、特に図7に示した実施例の特性が
得られる状態では、使用周波数が高くなるに従って伝搬
損失が増大するが、高いアンテナ利得が得られ、また高
速データ伝送では信号の伝搬遅延が僅かでも信号誤りが
生じ、通信品質が劣化するが、水平面指向性を可成り鋭
くすることができ、所要の特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例を示す斜視図。
【図2】図1の実施例の水平面指向特性図。
【図3】この発明の他の実施例を示す斜視図。
【図4】Aは図3の実施例の水平面指向特性図、Bは図
5の実施例の水平面指向特性図である。
【図5】この発明の更に他の実施例を示す斜視図。
【図6】図5の実施例の平面図。
【図7】この発明の更に他の実施例を示す斜視図。
【図8】図7の実施例の水平面指向特性図。
【図9】比較例を示す平面図。
【図10】図9比較例の水平面指向特性図。
【図11】従来のテーパースロットアンテナを示す正面
図。
【図12】図11のアンテナの水平面指向特性図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−120729(JP,A) 特開 平9−284036(JP,A) 特開 平2−23702(JP,A) 特開 平10−173431(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01Q 13/10 H01Q 9/32 H01Q 19/00 H01Q 21/26

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 導電性平板と、 その導電性平板に垂直に配され、約1/4波長のモノポ
    ール素子と、 そのモノポール素子をほぼ含み、上記導電性平板とほぼ
    直角な平面内で、上記モノポール素子と近接して配さ
    れ、その導電性平板と近接平行した平行縁部と、その平
    行縁部の上記モノポール素子側の端より、導電性平板よ
    り徐々に離れる給電縁部と、上記平行縁部の他端より導
    電性平板から徐々に離れ、給電縁部より長い放射縁部と
    を有する導電性板よりなる放射板と、 を具備するテーパースロットアンテナ。
  2. 【請求項2】 上記モノポール素子と、上記放射板との
    複数組が、そのモノポール素子を、ほぼ中心としてその
    1組の上記導電性平板内での指向特性ビーム幅の角度間
    隔で配されていることを特徴とする請求項1記載のテー
    パースロットアンテナ。
  3. 【請求項3】 上記各放射板の両側にその放射縁部とそ
    れぞれ鋭角をなして、外側に開いて上記導電性平板に立
    てられた無給電素子を具備することを特徴とする請求項
    2記載のテーパースロットアンテナ。
  4. 【請求項4】 上記隣接する放射板の間において、これ
    ら放射板のなす角度をほぼ2分し、かつ上記放射縁部よ
    りも上記モノポール素子側において上記導電性平板に反
    射板が立てられていることを特徴とする請求項3記載の
    テーパースロットアンテナ。
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FR2970603A1 (fr) * 2011-01-13 2012-07-20 Thomson Licensing Antenne directive imprimee de type fente et systeme mettant en reseau plusieurs antennes directives imprimees de type fente

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