JP3456507B2 - セクタアンテナ - Google Patents
セクタアンテナInfo
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/28—Combinations of substantially independent non-interacting antenna units or systems
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
- H01Q3/24—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the orientation by switching energy from one active radiating element to another, e.g. for beam switching
- H01Q3/242—Circumferential scanning
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、無線通信に用いら
れる、アンテナに関するものであって、特に、複数の素
子アンテナにより構成され、ビーム方向を切り替えるこ
とができるセクタアンテナに関するものである。
れる、アンテナに関するものであって、特に、複数の素
子アンテナにより構成され、ビーム方向を切り替えるこ
とができるセクタアンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図８は従来のセクタアンテナの構成の例
を示す図であって、セクタアンテナを上面から見た図を
示しており、数字符号１ａ〜１ｆはそれぞれ素子アンテ
ナ、２ａ〜２ｆはビームを示している。このような従来
のセクタアンテナでは、Ｎセクタアンテナの場合、素子
アンテナの開口長がｄ、クロスオーバーレベルを−３ｄ
Ｂであるとすると、外径Ｄは次式で定まる。
を示す図であって、セクタアンテナを上面から見た図を
示しており、数字符号１ａ〜１ｆはそれぞれ素子アンテ
ナ、２ａ〜２ｆはビームを示している。このような従来
のセクタアンテナでは、Ｎセクタアンテナの場合、素子
アンテナの開口長がｄ、クロスオーバーレベルを−３ｄ
Ｂであるとすると、外径Ｄは次式で定まる。
【０００３】
Ｄ≒ｄ／（ｓｉｎ（１８０°／Ｎ）） （１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
のセクタアンテナは、素子アンテナの数をＮ、素子アン
テナの開口長をｄ、クロスオーバーレベルを−３ｄＢし
たとき、セクタアンテナの外径Ｄは（１）式で定まる。
従って、セクタアンテナの外径Ｄは素子アンテナ数（セ
クタ数）Ｎの２乗に比例して大きくなる。そのため、セ
クタ数が大きい場合には、セクタアンテナの外径Ｄが極
端に大きくなるという問題があった。
のセクタアンテナは、素子アンテナの数をＮ、素子アン
テナの開口長をｄ、クロスオーバーレベルを−３ｄＢし
たとき、セクタアンテナの外径Ｄは（１）式で定まる。
従って、セクタアンテナの外径Ｄは素子アンテナ数（セ
クタ数）Ｎの２乗に比例して大きくなる。そのため、セ
クタ数が大きい場合には、セクタアンテナの外径Ｄが極
端に大きくなるという問題があった。
【０００５】本発明は、セクタアンテナの外径が、セク
タ数に左右されることなく実現することが可能で、従っ
て、セクタ数が大であっても、従来より外径寸法を小と
成し得るセクタアンテナを提供することを目的としてい
る。
タ数に左右されることなく実現することが可能で、従っ
て、セクタ数が大であっても、従来より外径寸法を小と
成し得るセクタアンテナを提供することを目的としてい
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、上述の
課題は前記特許請求の範囲に記載した手段により解決さ
れる。
課題は前記特許請求の範囲に記載した手段により解決さ
れる。
【０００７】すなわち、請求項１の発明は、異なる水平
方向に指向方向を有するＮ個（Ｎは２以上の整数）の平
面状の素子アンテナから成るセクタアンテナであって、
該Ｎ個の素子アンテナを、各素子アンテナの中心軸が鉛
直方向にほぼ一致するように、Ｍ個（２≦Ｍ≦Ｎ、Ｍは
整数）の異なる高さに、鉛直方向に並べたセクタアンテ
ナである。
方向に指向方向を有するＮ個（Ｎは２以上の整数）の平
面状の素子アンテナから成るセクタアンテナであって、
該Ｎ個の素子アンテナを、各素子アンテナの中心軸が鉛
直方向にほぼ一致するように、Ｍ個（２≦Ｍ≦Ｎ、Ｍは
整数）の異なる高さに、鉛直方向に並べたセクタアンテ
ナである。
【０００８】請求項２の発明は、異なる水平方向に指向
方向を有するＮ個（Ｎは２以上の整数）の平面状の素子
アンテナから成るセクタアンテナであって、該Ｎ個の素
子アンテナを、各素子アンテナの中心軸が鉛直方向にほ
ぼ一致するように、Ｍ個（２≦Ｍ≦Ｎ、Ｍは整数）の異
なる高さに、鉛直方向に並べると共に、各素子アンテナ
の水平面内の開口長が最大ｄであるとしたとき、該Ｎ個
の素子アンテナから成るアンテナ装置の外側に、内径が
ほぼｄの円柱状レドーム、若しくは対角線長がほぼｄの
多角柱状のレドームを具備するセクタアンテナである。
方向を有するＮ個（Ｎは２以上の整数）の平面状の素子
アンテナから成るセクタアンテナであって、該Ｎ個の素
子アンテナを、各素子アンテナの中心軸が鉛直方向にほ
ぼ一致するように、Ｍ個（２≦Ｍ≦Ｎ、Ｍは整数）の異
なる高さに、鉛直方向に並べると共に、各素子アンテナ
の水平面内の開口長が最大ｄであるとしたとき、該Ｎ個
の素子アンテナから成るアンテナ装置の外側に、内径が
ほぼｄの円柱状レドーム、若しくは対角線長がほぼｄの
多角柱状のレドームを具備するセクタアンテナである。
【０００９】請求項３の発明は、異なる水平方向に指向
方向を有するＮ個（Ｎは２以上の偶数）の平面状の素子
アンテナから成るセクタアンテナであって、Ｎ個の素子
アンテナのうちＬ個（２≦Ｌ≦Ｎ、Ｌは偶数）の水平面
内の開口長が全てｄ1 であり、残りの（Ｎ−Ｌ）個の水
平面内の開口長が全てｄ2 （ｄ2 ＜ｄ1 ）であるとき、
方向を有するＮ個（Ｎは２以上の偶数）の平面状の素子
アンテナから成るセクタアンテナであって、Ｎ個の素子
アンテナのうちＬ個（２≦Ｌ≦Ｎ、Ｌは偶数）の水平面
内の開口長が全てｄ1 であり、残りの（Ｎ−Ｌ）個の水
平面内の開口長が全てｄ2 （ｄ2 ＜ｄ1 ）であるとき、
【００１０】上記開口長がｄ1 の素子アンテナを２個ず
つ指向方向が反対方向を向くように距離ｗを保つように
離して並べることにより、Ｌ／２個の素子アンテナの対
を作り、一方、上記開口長がｄ2 の素子アンテナを２個
ずつ指向方向が反対方向を向くように距離ｗを保つよう
に離して並べることにより、
つ指向方向が反対方向を向くように距離ｗを保つように
離して並べることにより、Ｌ／２個の素子アンテナの対
を作り、一方、上記開口長がｄ2 の素子アンテナを２個
ずつ指向方向が反対方向を向くように距離ｗを保つよう
に離して並べることにより、
【００１１】（Ｎ−Ｌ）／２個の素子アンテナの対を作
って、上記Ｌ／２個の素子アンテナの対と、上記（Ｎ−
Ｌ）／２個の素子アンテナの対とを、各素子アンテナの
対の中心軸が鉛直方向にほぼ一致するように、Ｎ／２個
の異なる高さに、鉛直方向に並べたセクタアンテナであ
る。
って、上記Ｌ／２個の素子アンテナの対と、上記（Ｎ−
Ｌ）／２個の素子アンテナの対とを、各素子アンテナの
対の中心軸が鉛直方向にほぼ一致するように、Ｎ／２個
の異なる高さに、鉛直方向に並べたセクタアンテナであ
る。
【００１２】請求項４の発明は、異なる水平方向に指向
方向を有するＮ個（Ｎは２以上の偶数）の平面状の素子
アンテナから成るセクタアンテナであって、Ｎ個の素子
アンテナのうちＬ個（２≦Ｌ≦Ｎ、Ｌは偶数）の水平面
内の開口長が全てｄ1 であり、残りの（Ｎ−Ｌ）個の水
平面内の開口長が全てｄ2 （ｄ2 ＜ｄ1 ）であるとき、
方向を有するＮ個（Ｎは２以上の偶数）の平面状の素子
アンテナから成るセクタアンテナであって、Ｎ個の素子
アンテナのうちＬ個（２≦Ｌ≦Ｎ、Ｌは偶数）の水平面
内の開口長が全てｄ1 であり、残りの（Ｎ−Ｌ）個の水
平面内の開口長が全てｄ2 （ｄ2 ＜ｄ1 ）であるとき、
【００１３】上記開口長がｄ1 の素子アンテナを２個ず
つ指向方向が反対方向を向くように距離ｗを保つように
離して並べることにより、Ｌ／２個の素子アンテナの対
を作り、一方、上記開口長がｄ2 の素子アンテナを２個
ずつ指向方向が反対方向を向くように距離ｗを保つよう
に離して並べることにより、（Ｎ−Ｌ）／２個の素子ア
ンテナの対を作って、
つ指向方向が反対方向を向くように距離ｗを保つように
離して並べることにより、Ｌ／２個の素子アンテナの対
を作り、一方、上記開口長がｄ2 の素子アンテナを２個
ずつ指向方向が反対方向を向くように距離ｗを保つよう
に離して並べることにより、（Ｎ−Ｌ）／２個の素子ア
ンテナの対を作って、
【００１４】上記Ｌ／２個の素子アンテナの対と、上記
（Ｎ−Ｌ）／２個の素子アンテナの対とを、各素子アン
テナの対の中心軸が鉛直方向にほぼ一致するように、Ｎ
／２個の異なる高さに、鉛直方向に並べると共に、水平
方向に指向方向を有する少なくとも１つの素子アンテナ
を、その中心軸を他の素子アンテナの中心軸または素子
アンテナの対の中心軸に一致させるように配設したセク
タアンテナである。
（Ｎ−Ｌ）／２個の素子アンテナの対とを、各素子アン
テナの対の中心軸が鉛直方向にほぼ一致するように、Ｎ
／２個の異なる高さに、鉛直方向に並べると共に、水平
方向に指向方向を有する少なくとも１つの素子アンテナ
を、その中心軸を他の素子アンテナの中心軸または素子
アンテナの対の中心軸に一致させるように配設したセク
タアンテナである。
【００１５】請求項５の発明は、請求項３または請求項
４のセクタアンテナにおいて、内径がほぼ（ｄ1 2＋
ｗ2 ）1/2 の円柱状レドーム、若しくは対角線長がほぼ
（ｄ1 2＋ｗ2 ）1/2 の多角柱状のレドームによってアン
テナを覆うように構成したものである。
４のセクタアンテナにおいて、内径がほぼ（ｄ1 2＋
ｗ2 ）1/2 の円柱状レドーム、若しくは対角線長がほぼ
（ｄ1 2＋ｗ2 ）1/2 の多角柱状のレドームによってアン
テナを覆うように構成したものである。
【００１６】請求項６の発明は、請求項３〜請求項５の
いずれか１項に記載のセクタアンテナにおいて、水平面
内の開口長がｄ1 であるＬ個の素子アンテナの垂直面内
の開口長と、水平面内の開口長がｄ2 （ｄ2 ＜ｄ1 ）で
ある（Ｎ−Ｌ）個の素子アンテナの垂直面内の開口長と
の比がほぼｄ2 ：ｄ1 であるように構成したものであ
る。
いずれか１項に記載のセクタアンテナにおいて、水平面
内の開口長がｄ1 であるＬ個の素子アンテナの垂直面内
の開口長と、水平面内の開口長がｄ2 （ｄ2 ＜ｄ1 ）で
ある（Ｎ−Ｌ）個の素子アンテナの垂直面内の開口長と
の比がほぼｄ2 ：ｄ1 であるように構成したものであ
る。
【００１７】請求項７の発明は、請求項１〜請求項６の
いずれか１項に記載のセクタアンテナにおいて、外部か
ら与えられた信号に基づいて、少なくとも１つの素子ア
ンテナを選択して、これを送信機または受信機と接続す
るセクタ切替回路を具備せしめて構成したものである。
いずれか１項に記載のセクタアンテナにおいて、外部か
ら与えられた信号に基づいて、少なくとも１つの素子ア
ンテナを選択して、これを送信機または受信機と接続す
るセクタ切替回路を具備せしめて構成したものである。
【００１８】請求項８の発明は、請求項１〜請求項７の
いずれか１項に記載したセクタアンテナにおいて、増幅
回路、または、混合回路、または、送受切替回路、また
は、ろ波回路を含む高周波回路を、素子アンテナの一
部、または、該素子アンテナを構成する基板上に具備
し、該高周波回路の一端を該素子アンテナに接続し、他
の一端をセクタ切替回路に接続するように構成したもの
である。
いずれか１項に記載したセクタアンテナにおいて、増幅
回路、または、混合回路、または、送受切替回路、また
は、ろ波回路を含む高周波回路を、素子アンテナの一
部、または、該素子アンテナを構成する基板上に具備
し、該高周波回路の一端を該素子アンテナに接続し、他
の一端をセクタ切替回路に接続するように構成したもの
である。
【００１９】上述のように、本発明は、セクタアンテナ
を構成する各素子アンテナが、その中心軸が鉛直方向に
ほぼ一致するように、複数の異なる高さに設けられてい
ることを主要な特徴とするものであって、全ての素子ア
ンテナを同一の高さに設ける従来の技術によるセクタア
ンテナとは構成が全く異なるものである。
を構成する各素子アンテナが、その中心軸が鉛直方向に
ほぼ一致するように、複数の異なる高さに設けられてい
ることを主要な特徴とするものであって、全ての素子ア
ンテナを同一の高さに設ける従来の技術によるセクタア
ンテナとは構成が全く異なるものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態の第１
の例を示す図であって、レドームに覆わしたセクタアン
テナの斜視図を示している。同図では、その構造の理解
を容易にするため、レドームについては、破線にて、レ
ドームの内側の面が存在する位置のみを表わすようにし
て、セレクタアンテナの内部の構造が露に見えるように
表示している。
の例を示す図であって、レドームに覆わしたセクタアン
テナの斜視図を示している。同図では、その構造の理解
を容易にするため、レドームについては、破線にて、レ
ドームの内側の面が存在する位置のみを表わすようにし
て、セレクタアンテナの内部の構造が露に見えるように
表示している。
【００２１】これは以降に説明する他の例の斜視図につ
いても同様に扱っている。図１において、数字符号１ａ
〜１ｆは開口長ｄの素子アンテナ、２ａ〜２ｅは、それ
ぞれ、該素子アンテナ１ａ〜１ｅのビームを模擬的に表
わしたもの、１０は円柱状レドーム、１２はセクタ切替
回路を示している。
いても同様に扱っている。図１において、数字符号１ａ
〜１ｆは開口長ｄの素子アンテナ、２ａ〜２ｅは、それ
ぞれ、該素子アンテナ１ａ〜１ｅのビームを模擬的に表
わしたもの、１０は円柱状レドーム、１２はセクタ切替
回路を示している。
【００２２】同図は、６セクタアンテナの例を示してお
り、６個の異なる水平方向にビームを有する素子アンテ
ナ１ａ〜１ｆが、中心軸が鉛直方向にほぼ一致するよう
に、６個の異なる高さに設けられている。上記中心軸の
一致度が高いほど、セクタアンテナの外径を小さくする
ことができる。
り、６個の異なる水平方向にビームを有する素子アンテ
ナ１ａ〜１ｆが、中心軸が鉛直方向にほぼ一致するよう
に、６個の異なる高さに設けられている。上記中心軸の
一致度が高いほど、セクタアンテナの外径を小さくする
ことができる。
【００２３】また上記６個の素子アンテナを覆うよう
に、内径がほぼｄの円柱状レドーム１０を具備してい
る。該レドームは素子アンテナの支持の他、雨や、風を
避ける目的等に用いられる。材質はテフロン、ポリエチ
レン、ＦＲＰ、ＡＢＳ等の誘電体で実現される。
に、内径がほぼｄの円柱状レドーム１０を具備してい
る。該レドームは素子アンテナの支持の他、雨や、風を
避ける目的等に用いられる。材質はテフロン、ポリエチ
レン、ＦＲＰ、ＡＢＳ等の誘電体で実現される。
【００２４】セクタ切替回路１２は、各素子アンテナ１
ａ〜１ｆに給電線路により接続されており、無線送受信
装置からの電気信号を受けて、ビーム方向を切り替え
る。該セクタ切替回路は、ピンダイオード、ＦＥＴ等の
半導体スイッチによって実現される。また上記給電線路
は、同軸線路またはマイクロストリップ線路、あるいは
同波管等により実現される。
ａ〜１ｆに給電線路により接続されており、無線送受信
装置からの電気信号を受けて、ビーム方向を切り替え
る。該セクタ切替回路は、ピンダイオード、ＦＥＴ等の
半導体スイッチによって実現される。また上記給電線路
は、同軸線路またはマイクロストリップ線路、あるいは
同波管等により実現される。
【００２５】図２は、上記本発明の実施の形態の第１の
例のセクタアンテナの断面を示す図であって、（ａ）は
レドームが円柱状の場合の断面を、（ｂ）は参考として
レドームを六角柱状にした場合の断面を示している。
例のセクタアンテナの断面を示す図であって、（ａ）は
レドームが円柱状の場合の断面を、（ｂ）は参考として
レドームを六角柱状にした場合の断面を示している。
【００２６】同図において、数字符号１ａ〜１ｆ，１０
は図１の場合と同様であり、１１は六角柱状のレドーム
を示している。素子アンテナ１ａと１ｄ，１ｂと１ｅ，
１ｃと１ｆはその放射方向が反対側（１８０°）になる
が、セクタアンテナの上方から見た場合、素子アンテナ
そのものは重なり合うので図２に示すようになる。
は図１の場合と同様であり、１１は六角柱状のレドーム
を示している。素子アンテナ１ａと１ｄ，１ｂと１ｅ，
１ｃと１ｆはその放射方向が反対側（１８０°）になる
が、セクタアンテナの上方から見た場合、素子アンテナ
そのものは重なり合うので図２に示すようになる。
【００２７】また、このアンテナは、各素子アンテナの
中心軸が鉛直方向にほぼ一致するように配置されている
が、上記中心軸の一致度が高いほど、セクタアンテナの
外径は小さくなる。
中心軸が鉛直方向にほぼ一致するように配置されている
が、上記中心軸の一致度が高いほど、セクタアンテナの
外径は小さくなる。
【００２８】図３は本発明の実施の形態の第２の例を示
す図であって、本発明のセクタアンテナの斜視図を示し
ている。同図において、数字符号３ａ〜３ｃはそれぞれ
素子アンテナの対（ペア）を表わしており、３ａは素子
アンテナ１ａ，１ｄのペア、３ｂは素子アンテナ１ｂと
１ｅのペア、３ｃは素子アンテナ１ｃと１ｆのペアであ
る。また、数字符号２ａ〜２ｆはそれぞれ素子アンテナ
１ａ〜１ｆのビームを模擬的に表わしたものである。
す図であって、本発明のセクタアンテナの斜視図を示し
ている。同図において、数字符号３ａ〜３ｃはそれぞれ
素子アンテナの対（ペア）を表わしており、３ａは素子
アンテナ１ａ，１ｄのペア、３ｂは素子アンテナ１ｂと
１ｅのペア、３ｃは素子アンテナ１ｃと１ｆのペアであ
る。また、数字符号２ａ〜２ｆはそれぞれ素子アンテナ
１ａ〜１ｆのビームを模擬的に表わしたものである。
【００２９】この例は、６個の異なる水平方向に指向方
向を有する素子アンテナの水平面内の開口長が全てｄ1
であり、該素子アンテナを２個ずつ指向方向が反対方向
を向くように距離ｗ離して並べ、６÷２＝３個の素子ア
ンテナのペア３ａ〜３ｃを作り、該素子アンテナのペア
の中心軸が鉛直方向にほぼ一致するように、３個の異な
る高さに配置した場合を示している。対を形成する素子
アンテナの距離ｗの隙間には、給電線路を通すことがで
きる。上記中心軸の一致度が高いほど、セクタアンテナ
の外径は小さくなる。
向を有する素子アンテナの水平面内の開口長が全てｄ1
であり、該素子アンテナを２個ずつ指向方向が反対方向
を向くように距離ｗ離して並べ、６÷２＝３個の素子ア
ンテナのペア３ａ〜３ｃを作り、該素子アンテナのペア
の中心軸が鉛直方向にほぼ一致するように、３個の異な
る高さに配置した場合を示している。対を形成する素子
アンテナの距離ｗの隙間には、給電線路を通すことがで
きる。上記中心軸の一致度が高いほど、セクタアンテナ
の外径は小さくなる。
【００３０】また、上記３個の素子アンテナのペアを覆
うように、内径が、ほぼ（ｄ1 2＋ｗ 2 ）1/2 の円柱状レ
ドーム１０を具備している。レドームの構造や材質など
については、図１の説明で述べた通りである。
うように、内径が、ほぼ（ｄ1 2＋ｗ 2 ）1/2 の円柱状レ
ドーム１０を具備している。レドームの構造や材質など
については、図１の説明で述べた通りである。
【００３１】セクタ切替回路１２は、各素子アンテナに
給電線路により接続されており、無線送受信装置からの
電気信号を受けてビーム方向を切り替える。セクタ切替
回路は、図１の場合と同様である。
給電線路により接続されており、無線送受信装置からの
電気信号を受けてビーム方向を切り替える。セクタ切替
回路は、図１の場合と同様である。
【００３２】図４は、上記本発明の実施の形態の第２の
例のセクタアンテナの断面を示す図であって、（ａ）は
レドームが円柱状の場合の断面を、（ｂ）は参考として
レドームを六角柱状にした場合の断面を示している。
例のセクタアンテナの断面を示す図であって、（ａ）は
レドームが円柱状の場合の断面を、（ｂ）は参考として
レドームを六角柱状にした場合の断面を示している。
【００３３】同図において、数字符号は、図３あるいは
図２の場合と同様である。詳細については、既に図３に
基づいて述べたとおりであるので、ここでは、その素子
アンテナ対の配列を図示するに止め、説明を省略する。
図２の場合と同様である。詳細については、既に図３に
基づいて述べたとおりであるので、ここでは、その素子
アンテナ対の配列を図示するに止め、説明を省略する。
【００３４】図５は本発明の実施の形態の第３の例を示
す図であって、セクタアンテナの斜視図を示している。
同図において、数字符号１ａ，１ｂ，１ｄ，１ｅ，２
ａ，２ｂ，２ｄ，２ｅおよび１０，１２は図３あるいは
図４と同様であり、１ｇ，１ｈは素子アンテナ、２ｇは
模擬的に表わした素子アンテナ１ｇのビーム、３ｄは素
子アンテナ１ｇと１ｈの対を示している。
す図であって、セクタアンテナの斜視図を示している。
同図において、数字符号１ａ，１ｂ，１ｄ，１ｅ，２
ａ，２ｂ，２ｄ，２ｅおよび１０，１２は図３あるいは
図４と同様であり、１ｇ，１ｈは素子アンテナ、２ｇは
模擬的に表わした素子アンテナ１ｇのビーム、３ｄは素
子アンテナ１ｇと１ｈの対を示している。
【００３５】この例は、６個の異なる水平方向に指向方
向を有する素子アンテナのうち４個の水平面内の開口長
が全てｄ1 であり、残りの２個の水平面内の開口長が全
てｄ 2 （ｄ2 ＜ｄ1 ）である。上記開口長がｄ1 の素子
アンテナ１ａ，１ｄ，１ｂ，１ｅを２個ずつ指向方向が
反対方向を向くように距離ｗだけ離して並べ、２個の素
子アンテナのペア３ａ，３ｂを作っている。
向を有する素子アンテナのうち４個の水平面内の開口長
が全てｄ1 であり、残りの２個の水平面内の開口長が全
てｄ 2 （ｄ2 ＜ｄ1 ）である。上記開口長がｄ1 の素子
アンテナ１ａ，１ｄ，１ｂ，１ｅを２個ずつ指向方向が
反対方向を向くように距離ｗだけ離して並べ、２個の素
子アンテナのペア３ａ，３ｂを作っている。
【００３６】一方、上記開口長がｄ2 の素子アンテナ２
個（１ｇ，１ｈ）を指向方向が反対方向を向くように距
離ｗだけ離して並べて、１個の素子アンテナのペア３ｄ
を作り、上記３個の素子アンテナのペアを、各素子アン
テナのペアの中心軸が鉛直方向にほぼ一致するように、
３個の異なる高さに配設した構成のものを示している。
上記中心軸の一致度が高いほど、セレクタアンテナの外
径は小さくなる。
個（１ｇ，１ｈ）を指向方向が反対方向を向くように距
離ｗだけ離して並べて、１個の素子アンテナのペア３ｄ
を作り、上記３個の素子アンテナのペアを、各素子アン
テナのペアの中心軸が鉛直方向にほぼ一致するように、
３個の異なる高さに配設した構成のものを示している。
上記中心軸の一致度が高いほど、セレクタアンテナの外
径は小さくなる。
【００３７】また上記３個の素子アンテナのペアを覆
う、内径がほぼ（ｄ1 2＋ｗ2 ）1/2 の円柱状レドーム１
０を具備している。セクタ切替回路１２は、各素子アン
テナ１ａ，１ｂ，１ｄ，１ｅ，１ｇ，１ｈに給電線路に
より接続されており、無線送受信装置からの電気信号を
受けてビーム方向を切り替える。
う、内径がほぼ（ｄ1 2＋ｗ2 ）1/2 の円柱状レドーム１
０を具備している。セクタ切替回路１２は、各素子アン
テナ１ａ，１ｂ，１ｄ，１ｅ，１ｇ，１ｈに給電線路に
より接続されており、無線送受信装置からの電気信号を
受けてビーム方向を切り替える。
【００３８】同図において、水平面内の開口長がｄ1 で
ある素子アンテナ１ａ，１ｄ，１ｂ，１ｅの垂直面内の
開口長と、水平面内の開口長がｄ2 （ｄ2 ＜ｄ1 ）であ
る素子アンテナ１ｇ，１ｈの垂直面内の開口長との比は
ｄ2 ：ｄ1 となっている。従って両素子アンテナのビー
ムの形状は異なるが、ほぼ最大利得を得ることができ、
全方位をほぼ同じ利得でカバーすることが可能となる。
ある素子アンテナ１ａ，１ｄ，１ｂ，１ｅの垂直面内の
開口長と、水平面内の開口長がｄ2 （ｄ2 ＜ｄ1 ）であ
る素子アンテナ１ｇ，１ｈの垂直面内の開口長との比は
ｄ2 ：ｄ1 となっている。従って両素子アンテナのビー
ムの形状は異なるが、ほぼ最大利得を得ることができ、
全方位をほぼ同じ利得でカバーすることが可能となる。
【００３９】図６は本発明の実施の形態の第４の例を示
す図であって、セクタアンテナを上面から見た図として
表わしたものである。同図において、数字符号は、図５
の場合と概ね同様であるが、１３は長方形柱のレドーム
の断面を表わしている。
す図であって、セクタアンテナを上面から見た図として
表わしたものである。同図において、数字符号は、図５
の場合と概ね同様であるが、１３は長方形柱のレドーム
の断面を表わしている。
【００４０】この例は、図５で示した例に比べて、素子
アンテナ長ｄ1 とｄ2 の比を大きくすると共に、素子ア
ンテナのペア３ａと３ｂの交差角度を変えることによ
り、セクタアンテナの断面形状が長方形となるようにし
たものである。これにより、アンテナの取付個所に制約
があり、円形あるいは正多角形のようなレドームを有す
るアンテナを取り付けることが困難な場合でも適用する
ことができるアンテナを実現することが可能となる。
アンテナ長ｄ1 とｄ2 の比を大きくすると共に、素子ア
ンテナのペア３ａと３ｂの交差角度を変えることによ
り、セクタアンテナの断面形状が長方形となるようにし
たものである。これにより、アンテナの取付個所に制約
があり、円形あるいは正多角形のようなレドームを有す
るアンテナを取り付けることが困難な場合でも適用する
ことができるアンテナを実現することが可能となる。
【００４１】図７は本発明の実施の形態の第５の例を示
す図であって、セクタアンテナの斜視図を示している。
同図において、数字符号１４ａ，１４ｆは高周波回路を
示している。実際には、各素子アンテナ１ａ〜１ｆのそ
れぞれに高周波回路を設けているが、該高周波回路は各
素子アンテナのビームの指向方向と反対側の面に向けて
いるので、この図では、１４ａと１４ｆのみしか図の上
に表われていない。
す図であって、セクタアンテナの斜視図を示している。
同図において、数字符号１４ａ，１４ｆは高周波回路を
示している。実際には、各素子アンテナ１ａ〜１ｆのそ
れぞれに高周波回路を設けているが、該高周波回路は各
素子アンテナのビームの指向方向と反対側の面に向けて
いるので、この図では、１４ａと１４ｆのみしか図の上
に表われていない。
【００４２】他の数字符号については、これまでに説明
した他の図の場合と同様である。同図は図１に示したセ
クタアンテナと同じ素子アンテナの配置を有するが、各
素子アンテナが、増幅回路、または、混合回路、また
は、送受切替回路、または、ろ波回路を含む高周波回路
を、素子アンテナの一部または該素子アンテナを構成す
る基板上に具備し、該高周波回路の一端を該素子アンテ
ナに接続し、他の一端をセクタ切替回路に接続する構成
であることが図１の場合と異なる。
した他の図の場合と同様である。同図は図１に示したセ
クタアンテナと同じ素子アンテナの配置を有するが、各
素子アンテナが、増幅回路、または、混合回路、また
は、送受切替回路、または、ろ波回路を含む高周波回路
を、素子アンテナの一部または該素子アンテナを構成す
る基板上に具備し、該高周波回路の一端を該素子アンテ
ナに接続し、他の一端をセクタ切替回路に接続する構成
であることが図１の場合と異なる。
【００４３】該高周波回路はモノリシックマイクロ波ミ
リ波集積回路（ＭＭＩＣ）、またはマイクロ波ミリ波集
積回路（ＭＩＣ）、またはハイブリッド集積回路（ＨＩ
Ｃ）で実現される。本発明のセクタアンテナを受信機に
用いる場合、一般に、セクタ切替回路は数ｄＢの挿入損
失を有し、受信機の雑音指数を数ｄＢ大きくしてしま
う。
リ波集積回路（ＭＭＩＣ）、またはマイクロ波ミリ波集
積回路（ＭＩＣ）、またはハイブリッド集積回路（ＨＩ
Ｃ）で実現される。本発明のセクタアンテナを受信機に
用いる場合、一般に、セクタ切替回路は数ｄＢの挿入損
失を有し、受信機の雑音指数を数ｄＢ大きくしてしま
う。
【００４４】しかし、素子アンテナとセクタ切替回路の
間に高周波回路を配設するこのセクタアンテナでは、受
信機の雑音指数が該高周波回路の雑音指数でほぼ決定さ
れるため、上記セクタ切替回路数ｄＢの挿入損失が受信
機の雑音指数に付加されないという効果を有する。
間に高周波回路を配設するこのセクタアンテナでは、受
信機の雑音指数が該高周波回路の雑音指数でほぼ決定さ
れるため、上記セクタ切替回路数ｄＢの挿入損失が受信
機の雑音指数に付加されないという効果を有する。
【００４５】一方、本発明のセクタアンテナを送信機に
用いる場合、一般にセクタ切替回路は数ｄＢの挿入損失
を有し、送信機の出力電力を数ｄＢ小さくしてしまう。
そこで通常は上記挿入損失分だけ大きな出力を出せる増
幅回路を用いて補償する。しかし、素子アンテナとセク
タ切替回路の間に高周波回路を配設する本発明のセレク
タアンテナでは、該高周波回路が素子アンテナに直接接
続されるため、上記セクタ切替回路の挿入損失を補償す
るために高出力の高価な増幅回路を用いる必要がなくな
るという効果を有する。
用いる場合、一般にセクタ切替回路は数ｄＢの挿入損失
を有し、送信機の出力電力を数ｄＢ小さくしてしまう。
そこで通常は上記挿入損失分だけ大きな出力を出せる増
幅回路を用いて補償する。しかし、素子アンテナとセク
タ切替回路の間に高周波回路を配設する本発明のセレク
タアンテナでは、該高周波回路が素子アンテナに直接接
続されるため、上記セクタ切替回路の挿入損失を補償す
るために高出力の高価な増幅回路を用いる必要がなくな
るという効果を有する。
【００４６】以上説明した例では、いずれも素子アンテ
ナの数が６であり、またレドームが円柱状、断面が正六
角形の柱状、断面が長方形の四角である柱状の例につい
て示しているが、本発明はこれに限るものではなく、任
意の数の素子アンテナ数、任意の断面形状のレドームと
成し得ることは言うまでもない。
ナの数が６であり、またレドームが円柱状、断面が正六
角形の柱状、断面が長方形の四角である柱状の例につい
て示しているが、本発明はこれに限るものではなく、任
意の数の素子アンテナ数、任意の断面形状のレドームと
成し得ることは言うまでもない。
【００４７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のセクタア
ンテナは、各素子アンテナの中心軸が鉛直方向にほぼ一
致するように、複数の異なる高さに設けられているの
で、外径Ｄの大きさが素子アンテナの最大開口長ｄにほ
ぼ等しい。従ってセクタ数をＮとするとき、Ｄ∝Ｎの関
係が成り立ち、同一セクタ数の従来のセクタアンテナが
Ｄ∝Ｎ2 となるのに比べて、外径を約Ｎ分の１に小さく
することが可能となる。
ンテナは、各素子アンテナの中心軸が鉛直方向にほぼ一
致するように、複数の異なる高さに設けられているの
で、外径Ｄの大きさが素子アンテナの最大開口長ｄにほ
ぼ等しい。従ってセクタ数をＮとするとき、Ｄ∝Ｎの関
係が成り立ち、同一セクタ数の従来のセクタアンテナが
Ｄ∝Ｎ2 となるのに比べて、外径を約Ｎ分の１に小さく
することが可能となる。
【００４８】従って、本発明のセクタアンテナは小型の
形態端末や無線機、情報端末等にも用いることが可能で
ある。また、各素子アンテナに直接高周波回路を設けた
構成のセクタアンテナは、素子アンテナと高周波回路を
直接接続することができるので、受信機の雑音指数が小
さくでき、また送信用の増幅回路が低コストでできる利
点がある。
形態端末や無線機、情報端末等にも用いることが可能で
ある。また、各素子アンテナに直接高周波回路を設けた
構成のセクタアンテナは、素子アンテナと高周波回路を
直接接続することができるので、受信機の雑音指数が小
さくでき、また送信用の増幅回路が低コストでできる利
点がある。
【図１】本発明の実施の形態の第１の例を示す図であ
る。
る。
【図２】本発明の実施の形態の第１の例のセクタアンテ
ナの断面を示す図である。
ナの断面を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態の第２の例を示す図であ
る。
る。
【図４】本発明の実施の形態の第２の例のセクタアンテ
ナの断面を示す図である。
ナの断面を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態の第３の例を示す図であ
る。
る。
【図６】本発明の実施の形態の第４の例を示す図であ
る。
る。
【図７】本発明の実施の形態の第５の例を示す図であ
る。
る。
【図８】従来のセクタアンテナの構成の例を示す図であ
る。
る。
１ａ〜１ｈ 素子アンテナ
２ａ〜２ｈ ビーム
３ａ〜３ｄ 素子アンテナの対
１０ 円柱状レドーム
１１ 正六角柱状レドーム
１２ セクタ切替回路
１３ 長方形の断面を有するレドーム
１４ａ，１４ｆ 高周波回路
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平１−151325（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−146408（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−284433（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−237120（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−249586（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−32347（ＪＰ，Ａ)
特開 昭57−123704（ＪＰ，Ａ)
実開 昭61−29518（ＪＰ，Ｕ)
米国特許3430242（ＵＳ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01Q 21/00 - 21/28
H01Q 1/42
H01Q 3/00
Claims (8)
- 【請求項１】 異なる水平方向に指向方向を有するＮ個
（Ｎは２以上の整数）の平面状の素子アンテナから成る
セクタアンテナであって、 該Ｎ個の素子アンテナを、各素子アンテナの中心軸が鉛
直方向にほぼ一致するように、Ｍ個（２≦Ｍ≦Ｎ、Ｍは
整数）の異なる高さに、鉛直方向に並べたことを特徴と
するセクタアンテナ。 - 【請求項２】 異なる水平方向に指向方向を有するＮ個
（Ｎは２以上の整数）の平面状の素子アンテナから成る
セクタアンテナであって、 該Ｎ個の素子アンテナを、各素子アンテナの中心軸が鉛
直方向にほぼ一致するように、Ｍ個（２≦Ｍ≦Ｎ、Ｍは
整数）の異なる高さに、鉛直方向に並べると共に、 各素子アンテナの水平面内の開口長が最大ｄであるとし
たとき、 該Ｎ個の素子アンテナから成るアンテナ装置の外側に、
内径がほぼｄの円柱状レドーム、若しくは、対角線長が
ほぼｄの多角柱状のレドームを覆設したことを特徴とす
るセクタアンテナ。 - 【請求項３】 異なる水平方向に指向方向を有するＮ個
（Ｎは２以上の偶数）の平面状の素子アンテナから成る
セクタアンテナであって、 Ｎ個の素子アンテナのうちＬ個（２≦Ｌ≦Ｎ、Ｌは偶
数）の水平面内の開口長が全てｄ1 であり、 残りの（Ｎ−Ｌ）個の水平面内の開口長が、全てｄ
2 （ｄ2 ＜ｄ1 ）であるとき、 上記開口長がｄ1 の素子アンテナを２個ずつ指向方向が
反対方向を向くように距離ｗを保つように離して並べる
ことにより、Ｌ／２個の素子アンテナの対を作り、 一方、上記開口長がｄ2 の素子アンテナを２個ずつ指向
方向が反対方向を向くように距離ｗを保つように離して
並べることにより、（Ｎ−Ｌ）／２個の素子アンテナの
対を作って、 上記Ｌ／２個の素子アンテナの対と、上記（Ｎ−Ｌ）／
２個の素子アンテナの対とを、各素子アンテナの対の中
心軸が鉛直方向にほぼ一致するように、Ｎ／２個の異な
る高さに、鉛直方向に並べたことを特徴とするセクタア
ンテナ。 - 【請求項４】 異なる水平方向に指向方向を有するＮ個
（Ｎは２以上の偶数）の平面状の素子アンテナから成る
セクタアンテナであって、 Ｎ個の素子アンテナのうちＬ個（２≦Ｌ≦Ｎ、Ｌは偶
数）の水平面内の開口長が全てｄ1 であり、 残りの（Ｎ−Ｌ）個の水平面内の開口長が全てｄ2 （ｄ
2 ＜ｄ1 ）であるとき、 上記開口長がｄ1 の素子アンテナを２個ずつ指向方向が
反対方向を向くように距離ｗを保つように離して並べる
ことにより、Ｌ／２個の素子アンテナの対を作り、 一方、上記開口長がｄ2 の素子アンテナを２個ずつ指向
方向が反対方向を向くように距離ｗを保つように離して
並べることにより、（Ｎ−Ｌ）／２個の素子アンテナの
対を作って、 上記Ｌ／２個の素子アンテナの対と、上記（Ｎ−Ｌ）／
２個の素子アンテナの対とを、各素子アンテナの対の中
心軸が鉛直方向にほぼ一致するように、Ｎ／２個の異な
る高さに、鉛直方向に並べると共に、 水平方向に指向方向を有する少なくとも１つの素子アン
テナを、その中心軸を他の素子アンテナの中心軸または
素子アンテナの対の中心軸に一致させるように配設した
ことを特徴とするセクタアンテナ。 - 【請求項５】 複数の素子アンテナから成るアンテナ装
置の外側に、内径がほぼ（ｄ1 2＋ｗ2 ）1/2 の円柱状レ
ドーム、若しくは対角線長がほぼ（ｄ1 2＋ｗ 2 ）1/2 の
多角柱状のレドームを覆設した請求項３または請求項４
記載のセクタアンテナ。 - 【請求項６】 水平面内の開口長がｄ1 であるＬ個の素
子アンテナの垂直面内の開口長と、水平面内の開口長が
ｄ2 （ｄ2 ＜ｄ1 ）である（Ｎ−Ｌ）個の素子アンテナ
の垂直面内の開口長との比がほぼｄ2 ：ｄ1 である請求
項３〜請求項５のいずれか１項に記載のセクタアンテ
ナ。 - 【請求項７】 外部から与えられた信号に基づいて、少
なくとも１つの素子アンテナを選択して、これを送信機
または受信機と接続するセクタ切替回路を具備せしめ
た、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のセクタ
アンテナ。 - 【請求項８】 増幅回路、または、混合回路、または、
送受切替回路、または、ろ波回路を含む高周波回路を、
素子アンテナの一部、または、該素子アンテナを構成す
る基板上に具備し、該高周波回路の一端を該素子アンテ
ナに接続し、他の一端をセクタ切替回路に接続するよう
に構成した請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載し
たセクタアンテナ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09224996A JP3456507B2 (ja) | 1996-04-15 | 1996-04-15 | セクタアンテナ |
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| US08/842,568 US5912646A (en) | 1996-04-15 | 1997-04-15 | Multi sector antenna |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09284045A JPH09284045A (ja) | 1997-10-31 |
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Family
ID=14049161
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09224996A Expired - Fee Related JP3456507B2 (ja) | 1996-04-15 | 1996-04-15 | セクタアンテナ |
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|---|---|
| US (1) | US5912646A (ja) |
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| FR2795240B1 (fr) | 1999-06-18 | 2003-06-13 | Nortel Matra Cellular | Antenne de station de base de radiocommunication |
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| GB2383689A (en) * | 2001-11-07 | 2003-07-02 | William Hislop Dobbie | Antenna assembly |
| GB0211076D0 (en) * | 2002-05-15 | 2002-06-26 | Antenova Ltd | Radio frequency switch for multi-sectored antennas |
| FR2850794A1 (fr) | 2003-01-30 | 2004-08-06 | Thomson Licensing Sa | Antenne large bande et a rayonnement omnidirectionnel |
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| RU2662506C1 (ru) * | 2017-07-18 | 2018-07-26 | Акционерное общество "Машиностроительное конструкторское бюро "Факел" имени Академика П.Д. Грушина" | Система "антенна-обтекатель" |
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1996
- 1996-04-15 JP JP09224996A patent/JP3456507B2/ja not_active Expired - Fee Related
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- 1997-04-11 DE DE69734172T patent/DE69734172T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1997-04-15 US US08/842,568 patent/US5912646A/en not_active Expired - Lifetime
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| JPH09284045A (ja) | 1997-10-31 |
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