JP3620774B2 - 基地局アンテナ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は移動通信における基地局アンテナ装置に利用され、水平面内での指向特性ビーム（以下単にビームと記す）幅をほぼ６０°とした指向性を有するアンテナ装置と、それとは異なる周波数帯を利用した水平面内ビーム幅をほぼ１２０°とした指向性を有するアンテナ装置を、その構成空間を共有することにより、アンテナ基板を増設せず、１つのアンテナ装置で６０°のセクタゾーンと、１２０°のセクタゾーンの無線ゾーンを提供できる基地局アンテナ装置に関し、ビームの中心は同一方向であるので、例えば見通しのよい一本道や一方向に限られた狭い範囲などの無線ゾーンを提供する基地局に効果的に適用できる。
【０００２】
【従来の技術】
従来は、利用する周波数帯ごとにアンテナ装置が設計され、基地局に設置する際に、アンテナの数は各周波数帯ごとに必要な数だけ設置されていた。例えば水平面内ビーム幅が１２０°のアンテナ装置では必要なアンテナの数は３基であり、水平面内ビーム幅が６０°のアンテナ装置では６基である。さらに通信品質改善のため、スペースダイバーシチ方式を採用すると、アンテナの数は上記の２倍となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
アンテナ装置は鉄塔またはビル屋上に設置されることから、アンテナ基地局の増設は望ましくない。異なる周波数帯を使用した移動通信を提供するに際して、地理的有効利用およびアンテナ荷重の軽減、設置空間の削減のため、アンテナ装置の構造空間を共有することにより必要アンテナの数を削減することが重要な検討課題である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この発明によれば、１つの平面上の反射板の一側にこの反射板に平行に反射板から距離Ｄ１だけ離れたところに互いに平行な２つの第１ダイポールアンテナが配され、第１ダイポールアンテナと同一側で反射板に平行に反射板から距離Ｄ２だけ離れたところに１つの第２ダイポールアンテナが配され、上記２つの第１ダイポールアンテナは、同振幅・同位相で給電され、水平面内ビーム幅がほぼ６０°とされ、上記１つの第２ダイポールアンテナは、水平面内ビーム幅がほぼ１２０°とされ、更に反射板の両側縁に反射板と垂直に同一の側面反射板が設けられる。
【０００５】
この構成により、構造空間を共有して、１つのアンテナ装置で、６０°ビームと１２０°ビームの両方の無線ゾーンを提供することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１にこの発明の実施例を示す。１つの方形反射板１が垂直に設けられ、この反射板１からそれぞれ距離Ｄ１だけ離れて反射板１と対向して互いに平行し、それぞれ垂直に延長した２つのダイポールアンテナ３１，３２が設けられる。２つのダイポールアンテナ３１，３２と同一側で反射板１から距離Ｄ２だけ離れて対向し、垂直に延長した１つのダイポールアンテナ３３が設けられる。
【０００７】
反射板１の両側縁にダイポールアンテナ３１，３２側で反射板１と垂直な側面反射板２１，２２が設けられる。側面反射板２１，２２の幅Ｔは同一とされる。２つのダイポールアンテナ３１，３２の給電は同相・同振幅で行われ、水平面内ビーム幅はほぼ６０°とされ、１つのダイポールアンテナ３３の水平面内ビーム幅はほぼ１２０°とされる。ダイポールアンテナ３１，３２，３３をそれぞれ反射板１に投影した時、ダイポールアンテナ３３はダイポールアンテナ３１，３２の中心線４１上にあればよい。
【０００８】
２つのダイポールアンテナ３１，３２の水平間隔Ｓは約７０ｍｍ（約０．４６６波長）、反射板１との距離Ｄ１は約３７．５ｍｍ（約０．２５波長）、１つのダイポールアンテナ３３と反射板１の距離Ｄ２は約７０ｍｍ（約０．４６６波長）であり、上記反射板への投影したものが、反射板の縦の中心線上に位置するように設けられている。なお、波長の単位は２ＧＨｚの場合であり、以下も同様である。
【０００９】
２つのダイポールアンテナ３１，３２と１つのダイポールアンテナ３３との垂直間隔Ｈは０以上であり、アンテナの規模により自由に設定できる値である。
反射板１の幅Ｗ、側面反射板２１，２２の幅Ｔは、モーメント法による計算値を用いて所望の水平面内ビーム幅を有するように各パラメータを決定することができる。
【００１０】
モーメント法とは、アンテナを微少区間に分割し、その微少区間に流れる電流を境界条件から求め、アンテナの電流分布を知ることにより、アンテナの作る電磁界、アンテナの入出力インピーダンスなどを導く方法である。
この実施例では、最適な値として、反射板の幅Ｗは約１２０〜１３０ｍｍ（約０．８〜０．８６６波長）、側面反射板２１，２２の幅Ｔは約２０ｍｍ（約０．１３３波長）とすればよい。
【００１１】
以下に上記の数値が最適であることを説明する。
２つのダイポールアンテナ３１，３２は、同相・同振幅で給電し、水平面内ビーム幅をほぼ６０°とする。２ＧＨｚ帯に適用することから、測定は１．９２０ＧＨｚ〜２．１６０ＧＨｚの周波数で行った。
図２は側面反射板２１，２２の幅Ｔ＝１０ｍｍ（約０．０６６波長）で一定としたときの、反射板１の幅Ｗに対する水平面内ビーム幅をプロットした図である。図より、反射板１の幅Ｗは１３０ｍｍ（約０．８６６波長）で所望のビーム幅を満足することがわかる。
【００１２】
図３は側面反射板２１，２２の幅Ｔ＝２０ｍｍで一定としたときの、反射板１の幅Ｗに対する水平面内ビーム幅をプロットした図である。図より、反射板１の幅Ｗは１２０〜１３０ｍｍで所望のビーム幅を満足することがわかる。
図４は側面反射板２１，２２の幅Ｔ＝３０ｍｍ（０．２波長）で一定としたときの、反射板１の幅Ｗに対する水平面内ビーム幅をプロットした図である。図より、反射板１の幅Ｗは１３０ｍｍで所望のビーム幅を満足することがわかる。
【００１３】
次に１つのダイポールアンテナ３３について検討する。ダイポールアンテナ３３は、水平面内ビーム幅をほぼ１２０°とする。８００ＭＨｚ帯と１．５ＧＨｚ帯の２周波共用アンテナ（８００ＭＨｚ付近と１．５ＧＨｚ付近において水平面内ビーム幅が１２０°）に適用することから、測定は０．８ＧＨｚ〜１．６ＧＨｚの周波数で行った。
【００１４】
図５は側面反射板２１，２２の幅Ｔ＝１０ｍｍ（約０．０６６波長）で一定としたときの、反射板１の幅Ｗに対する水平面内ビーム幅をプロットした図である。図より、高い周波数においてビームが大きくなりすぎることから、側面反射板２１，２２の幅Ｔ＝１０ｍｍでは所望の１２０°ビームアンテナは得られないことがわかる。
【００１５】
図６は側面反射板２１，２２の幅Ｔ＝２０ｍｍで一定としたときの、反射板１の幅Ｗに対する水平面内ビーム幅をプロットした図である。図より、反射板１の幅Ｗは１２０〜１３０ｍｍにおいて、０．８ＧＨｚでも１．５ＧＨｚでもほぼ１２０°ビームが得られることがわかる。
図７は側面反射板２１，２２の幅Ｔ＝３０ｍｍで一定としたときの、反射板１の幅Ｗに対する水平面内ビーム幅をプロットした図である。図より、周波数を高くしたときに水平面内ビーム幅は１２０°に達しないことから、側面反射板２１，２２の幅Ｔ＝３０ｍｍでは所望の１２０°ビームアンテナは得られないことがわかる。
【００１６】
以上をまとめると、側面反射板２１，２２の幅Ｔは約２０ｍｍであり、反射板１の幅Ｗは約１２０〜１３０ｍｍにおいて、２ＧＨｚ帯では６０°ビームが、８００ＭＨｚ／１．５ＧＨｚ帯では１２０°ビームが得られる。尚、各ダイポールアンテナ３１，３２，３３は非常に細い導体線を用いており、周波数帯も十分異なることから、お互いに影響や干渉を与えることはない。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、同一の反射板１と側面反射板２１，２２で、２ＧＨｚ帯においては６０°ビームを、８００ＭＨｚと１．５ＧＨｚの２周波共用については１２０°ビームが実現でき、異なる周波数帯の移動通信の提供においても、別個にアンテナを設置することなく、必要アンテナ装置数の軽減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるアンテナ装置の実施例を示す斜視図。
【図２】側面反射板の幅Ｔ＝１０ｍｍのときの、反射板の幅Ｗに対する水平面内ビーム幅の関係を示す図（２ＧＨｚ帯）。
【図３】側面反射板の幅Ｔ＝２０ｍｍのときの、反射板の幅Ｗに対する水平面内ビーム幅の関係を示す図（２ＧＨｚ帯）。
【図４】側面反射板の幅Ｔ＝３０ｍｍのときの、反射板の幅Ｗに対する水平面内ビーム幅の関係を示す図（２ＧＨｚ帯）。
【図５】側面反射板の幅Ｔ＝１０ｍｍのときの、反射板の幅Ｗに対する水平面内ビーム幅の関係を示す図（８００ＭＨｚおよび１．５ＧＨｚ帯）。
【図６】側面反射板の幅Ｔ＝２０ｍｍのときの、反射板の幅Ｗに対する水平面内ビーム幅の関係を示す図（８００ＭＨｚおよび１．５ＧＨｚ帯）。
【図７】側面反射板の幅Ｔ＝３０ｍｍのときの、反射板の幅Ｗに対する水平面内ビーム幅の関係を示す図（８００ＭＨｚおよび１．５ＧＨｚ帯）。
【発明の属する技術分野】
この発明は移動通信における基地局アンテナ装置に利用され、水平面内での指向特性ビーム（以下単にビームと記す）幅をほぼ６０°とした指向性を有するアンテナ装置と、それとは異なる周波数帯を利用した水平面内ビーム幅をほぼ１２０°とした指向性を有するアンテナ装置を、その構成空間を共有することにより、アンテナ基板を増設せず、１つのアンテナ装置で６０°のセクタゾーンと、１２０°のセクタゾーンの無線ゾーンを提供できる基地局アンテナ装置に関し、ビームの中心は同一方向であるので、例えば見通しのよい一本道や一方向に限られた狭い範囲などの無線ゾーンを提供する基地局に効果的に適用できる。
【０００２】
【従来の技術】
従来は、利用する周波数帯ごとにアンテナ装置が設計され、基地局に設置する際に、アンテナの数は各周波数帯ごとに必要な数だけ設置されていた。例えば水平面内ビーム幅が１２０°のアンテナ装置では必要なアンテナの数は３基であり、水平面内ビーム幅が６０°のアンテナ装置では６基である。さらに通信品質改善のため、スペースダイバーシチ方式を採用すると、アンテナの数は上記の２倍となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
アンテナ装置は鉄塔またはビル屋上に設置されることから、アンテナ基地局の増設は望ましくない。異なる周波数帯を使用した移動通信を提供するに際して、地理的有効利用およびアンテナ荷重の軽減、設置空間の削減のため、アンテナ装置の構造空間を共有することにより必要アンテナの数を削減することが重要な検討課題である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この発明によれば、１つの平面上の反射板の一側にこの反射板に平行に反射板から距離Ｄ１だけ離れたところに互いに平行な２つの第１ダイポールアンテナが配され、第１ダイポールアンテナと同一側で反射板に平行に反射板から距離Ｄ２だけ離れたところに１つの第２ダイポールアンテナが配され、上記２つの第１ダイポールアンテナは、同振幅・同位相で給電され、水平面内ビーム幅がほぼ６０°とされ、上記１つの第２ダイポールアンテナは、水平面内ビーム幅がほぼ１２０°とされ、更に反射板の両側縁に反射板と垂直に同一の側面反射板が設けられる。
【０００５】
この構成により、構造空間を共有して、１つのアンテナ装置で、６０°ビームと１２０°ビームの両方の無線ゾーンを提供することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１にこの発明の実施例を示す。１つの方形反射板１が垂直に設けられ、この反射板１からそれぞれ距離Ｄ１だけ離れて反射板１と対向して互いに平行し、それぞれ垂直に延長した２つのダイポールアンテナ３１，３２が設けられる。２つのダイポールアンテナ３１，３２と同一側で反射板１から距離Ｄ２だけ離れて対向し、垂直に延長した１つのダイポールアンテナ３３が設けられる。
【０００７】
反射板１の両側縁にダイポールアンテナ３１，３２側で反射板１と垂直な側面反射板２１，２２が設けられる。側面反射板２１，２２の幅Ｔは同一とされる。２つのダイポールアンテナ３１，３２の給電は同相・同振幅で行われ、水平面内ビーム幅はほぼ６０°とされ、１つのダイポールアンテナ３３の水平面内ビーム幅はほぼ１２０°とされる。ダイポールアンテナ３１，３２，３３をそれぞれ反射板１に投影した時、ダイポールアンテナ３３はダイポールアンテナ３１，３２の中心線４１上にあればよい。
【０００８】
２つのダイポールアンテナ３１，３２の水平間隔Ｓは約７０ｍｍ（約０．４６６波長）、反射板１との距離Ｄ１は約３７．５ｍｍ（約０．２５波長）、１つのダイポールアンテナ３３と反射板１の距離Ｄ２は約７０ｍｍ（約０．４６６波長）であり、上記反射板への投影したものが、反射板の縦の中心線上に位置するように設けられている。なお、波長の単位は２ＧＨｚの場合であり、以下も同様である。
【０００９】
２つのダイポールアンテナ３１，３２と１つのダイポールアンテナ３３との垂直間隔Ｈは０以上であり、アンテナの規模により自由に設定できる値である。
反射板１の幅Ｗ、側面反射板２１，２２の幅Ｔは、モーメント法による計算値を用いて所望の水平面内ビーム幅を有するように各パラメータを決定することができる。
【００１０】
モーメント法とは、アンテナを微少区間に分割し、その微少区間に流れる電流を境界条件から求め、アンテナの電流分布を知ることにより、アンテナの作る電磁界、アンテナの入出力インピーダンスなどを導く方法である。
この実施例では、最適な値として、反射板の幅Ｗは約１２０〜１３０ｍｍ（約０．８〜０．８６６波長）、側面反射板２１，２２の幅Ｔは約２０ｍｍ（約０．１３３波長）とすればよい。
【００１１】
以下に上記の数値が最適であることを説明する。
２つのダイポールアンテナ３１，３２は、同相・同振幅で給電し、水平面内ビーム幅をほぼ６０°とする。２ＧＨｚ帯に適用することから、測定は１．９２０ＧＨｚ〜２．１６０ＧＨｚの周波数で行った。
図２は側面反射板２１，２２の幅Ｔ＝１０ｍｍ（約０．０６６波長）で一定としたときの、反射板１の幅Ｗに対する水平面内ビーム幅をプロットした図である。図より、反射板１の幅Ｗは１３０ｍｍ（約０．８６６波長）で所望のビーム幅を満足することがわかる。
【００１２】
図３は側面反射板２１，２２の幅Ｔ＝２０ｍｍで一定としたときの、反射板１の幅Ｗに対する水平面内ビーム幅をプロットした図である。図より、反射板１の幅Ｗは１２０〜１３０ｍｍで所望のビーム幅を満足することがわかる。
図４は側面反射板２１，２２の幅Ｔ＝３０ｍｍ（０．２波長）で一定としたときの、反射板１の幅Ｗに対する水平面内ビーム幅をプロットした図である。図より、反射板１の幅Ｗは１３０ｍｍで所望のビーム幅を満足することがわかる。
【００１３】
次に１つのダイポールアンテナ３３について検討する。ダイポールアンテナ３３は、水平面内ビーム幅をほぼ１２０°とする。８００ＭＨｚ帯と１．５ＧＨｚ帯の２周波共用アンテナ（８００ＭＨｚ付近と１．５ＧＨｚ付近において水平面内ビーム幅が１２０°）に適用することから、測定は０．８ＧＨｚ〜１．６ＧＨｚの周波数で行った。
【００１４】
図５は側面反射板２１，２２の幅Ｔ＝１０ｍｍ（約０．０６６波長）で一定としたときの、反射板１の幅Ｗに対する水平面内ビーム幅をプロットした図である。図より、高い周波数においてビームが大きくなりすぎることから、側面反射板２１，２２の幅Ｔ＝１０ｍｍでは所望の１２０°ビームアンテナは得られないことがわかる。
【００１５】
図６は側面反射板２１，２２の幅Ｔ＝２０ｍｍで一定としたときの、反射板１の幅Ｗに対する水平面内ビーム幅をプロットした図である。図より、反射板１の幅Ｗは１２０〜１３０ｍｍにおいて、０．８ＧＨｚでも１．５ＧＨｚでもほぼ１２０°ビームが得られることがわかる。
図７は側面反射板２１，２２の幅Ｔ＝３０ｍｍで一定としたときの、反射板１の幅Ｗに対する水平面内ビーム幅をプロットした図である。図より、周波数を高くしたときに水平面内ビーム幅は１２０°に達しないことから、側面反射板２１，２２の幅Ｔ＝３０ｍｍでは所望の１２０°ビームアンテナは得られないことがわかる。
【００１６】
以上をまとめると、側面反射板２１，２２の幅Ｔは約２０ｍｍであり、反射板１の幅Ｗは約１２０〜１３０ｍｍにおいて、２ＧＨｚ帯では６０°ビームが、８００ＭＨｚ／１．５ＧＨｚ帯では１２０°ビームが得られる。尚、各ダイポールアンテナ３１，３２，３３は非常に細い導体線を用いており、周波数帯も十分異なることから、お互いに影響や干渉を与えることはない。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、同一の反射板１と側面反射板２１，２２で、２ＧＨｚ帯においては６０°ビームを、８００ＭＨｚと１．５ＧＨｚの２周波共用については１２０°ビームが実現でき、異なる周波数帯の移動通信の提供においても、別個にアンテナを設置することなく、必要アンテナ装置数の軽減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるアンテナ装置の実施例を示す斜視図。
【図２】側面反射板の幅Ｔ＝１０ｍｍのときの、反射板の幅Ｗに対する水平面内ビーム幅の関係を示す図（２ＧＨｚ帯）。
【図３】側面反射板の幅Ｔ＝２０ｍｍのときの、反射板の幅Ｗに対する水平面内ビーム幅の関係を示す図（２ＧＨｚ帯）。
【図４】側面反射板の幅Ｔ＝３０ｍｍのときの、反射板の幅Ｗに対する水平面内ビーム幅の関係を示す図（２ＧＨｚ帯）。
【図５】側面反射板の幅Ｔ＝１０ｍｍのときの、反射板の幅Ｗに対する水平面内ビーム幅の関係を示す図（８００ＭＨｚおよび１．５ＧＨｚ帯）。
【図６】側面反射板の幅Ｔ＝２０ｍｍのときの、反射板の幅Ｗに対する水平面内ビーム幅の関係を示す図（８００ＭＨｚおよび１．５ＧＨｚ帯）。
【図７】側面反射板の幅Ｔ＝３０ｍｍのときの、反射板の幅Ｗに対する水平面内ビーム幅の関係を示す図（８００ＭＨｚおよび１．５ＧＨｚ帯）。
Claims (1)
- １つの平面上の反射板と、
上記反射板の一方の側でこれと平行に反射板から距離Ｄ１だけ離れて設けられ、互いに平行な２つの第１ダイポールアンテナと、
上記反射板に対し上記第１ダイポールアンテナと同一側で、この反射板と、平行に反射板から距離Ｄ２だけ離れて設けられた１つの第２ダイポールアンテナと、
上記反射板の両側縁に、上記ダイポールアンテナと同一側で、上記反射板と垂直にそれぞれ設けられ、それぞれ幅Ｔの側面反射板とを備え、
上記２つの第１ダイポールアンテナは、同振幅・同位相で給電されて、水平面内指向特性ビーム幅がほぼ６０°であり、
上記１つの第２ダイポールアンテナは、水平面内指向特性ビーム幅がほぼ１２０°であり、
上記１つの第２ダイポールアンテナは第１及び第２周波数帯に対する２周波共用アンテナであり、
上記第１ダイポールアンテナは、上記第１及び第２周波数帯よりも高い第３周波数帯であり、
上記第３周波数帯の中心周波数の波長を単位として、上記反射板の幅Ｗは０．８〜０．８６６波長、上記側面反射板の幅Ｔは０．１３３波長、上記２つの第１ダイポールアンテナ間の間隔Ｓは、０．４６波長、上記２つの第１ダイポールアンテナと上記反射板との距離Ｄ１は０．２５波長、上記第２ダイポールアンテナと上記反射板との距離Ｄ２は０．４６６波長であることを特徴とする基地局アンテナ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17425098A JP3620774B2 (ja) | 1998-06-22 | 1998-06-22 | 基地局アンテナ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17425098A JP3620774B2 (ja) | 1998-06-22 | 1998-06-22 | 基地局アンテナ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000013136A JP2000013136A (ja) | 2000-01-14 |
| JP3620774B2 true JP3620774B2 (ja) | 2005-02-16 |
Family
ID=15975351
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17425098A Expired - Fee Related JP3620774B2 (ja) | 1998-06-22 | 1998-06-22 | 基地局アンテナ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3620774B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| FR2863111B1 (fr) * | 2003-12-01 | 2006-04-14 | Jacquelot | Antenne en reseau multi-bande a double polarisation |
| FR2863110B1 (fr) * | 2003-12-01 | 2006-05-05 | Arialcom | Antenne en reseau multi-bande a double polarisation |
| KR100696426B1 (ko) * | 2005-12-16 | 2007-03-19 | 주식회사 대우일렉트로닉스 | 에이브이 시스템용 프런트 패널 각도 조절장치 |
| CN102790284B (zh) * | 2012-07-02 | 2015-09-16 | 广东通宇通讯股份有限公司 | 一种具有多重边界的天线装置及其反射板 |
| CN104201461A (zh) * | 2014-09-01 | 2014-12-10 | 镇江中安通信科技有限公司 | 一种双侧边低频平板天线 |
-
1998
- 1998-06-22 JP JP17425098A patent/JP3620774B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000013136A (ja) | 2000-01-14 |
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