JP3725415B2

JP3725415B2 - Diversity antenna device

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Publication number: JP3725415B2
Application number: JP2000319850A
Authority: JP
Inventors: 徹深沢; 裕幸大嶺; 和仁宮下; 嘉之茶谷
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-10-19
Filing date: 2000-10-19
Publication date: 2005-12-14
Anticipated expiration: 2020-10-19
Also published as: JP2002135031A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は携帯無線端末の基地局に用いられる周波数共用ダイバーシチアンテナ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のアンテナ装置の形状として、例えば１９９７年電子情報通信学会技術報告Ａ・Ｐ９７−７３「移動通信用基地局２周波共用１２０°ビームアンテナの設計」に発表されたものがある。図１２はその概略構造を示す斜視図である。
図において、このアンテナは、コーナレフレクタアンテナを構成し、反射板３１および２周波共用放射素子３２からなる。反射板３１は所定の開き角を持った２枚の反射片３１ａ，３１ｂを有し、各反射片の端部はアンテナ形状を細くするために折り曲げられている。
【０００３】
このアンテナでは、２周波共用放射素子３２から放射された電磁波を反射板３１により反射させ、所望のビーム形状を得るものであるが、そのための水平面内指向性は反射板３１の開き角、頂角距離（反射板３１の角部と放射素子３２の距離）および反射板幅により決めているものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
携帯無線端末のような多重波伝搬環境において使用されるシステムでは複数のアンテナによるダイバーシチが伝送効率を高めるために効果的である。従来の周波数共用アンテナ装置は以上のように構成されているので、ダイバーシチを行うためには同形状のアンテナを複数個組み合わせて設置する必要があり、アンテナが大型化するという問題がある。また、異なるビーム形状のアンテナを製作するためには、反射板の形状を変更する必要があり、反射板の形状を変化させると２つの波長におけるビーム形状が同時に変化するため、各波長における個別の設計が困難であるなどの課題があった。
【０００５】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、比較的小型化が可能なダイバーシチアンテナ装置を得ることを目的とする。
また、この発明はそれぞれの波長におけるビーム形状の変更を容易にするダイバーシチアンテナ装置を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決しようとする手段】
この発明に係るダイバーシチアンテナ装置は、長方形の地導体と、この地導体に平行で前記地導体からの高さがそれぞれ異り、互いに直交するように設置され、それぞれが送受信する周波数の異なる電波のうちの第１の波長の１／２の長さを有する２つのダイポールアンテナからなるダイポールアンテナ対と、前記ダイポールアンテナ対の中央付近から前記地導体の方向に鉛直に延在し前記ダイポールアンテナのそれぞれに給電するための２組の給電線路と、前記ダイポールアンテナ対に平行で前記ダイポールアンテナ対に対して前記地導体側とは反対側に位置し、前記地導体からの高さがそれぞれ異なり、かつ互いに直交するように配置され、それぞれが前記第１の波長より短い第２の波長の１／２の長さを有する２つの長方形の第１、２の方形導体板からなる第１の導体板対と、前記第１の導体板対に平行で前記地導体側とは反対側に位置し、前記地導体からの高さがそれぞれ異なり、かつ互いに直交するように配置され、それぞれが前記第２の波長の１／２以下の長さを有する２つの長方形の第３、４の方形導体板からなる第２の導体板対とを備え、前記第１の方形導体板と平行に設けられた前記第３の方形導体板の距離は第２の波長の１／４以下で、前記第２の方形導体板と平行に設けられた前記第４の方形導体板の距離は第２の波長の１／４以下であるものである。
【０００７】
この発明に係るダイバーシチアンテナ装置は、長方形の地導体と、この地導体に平行で前記地導体からの高さがそれぞれ異り、互いに直交するように設置され、送受信する周波数の異なる電波のうちの第１の波長の１／２の長さを有する２つのダイポールアンテナからなるダイポールアンテナ対と、前記ダイポールアンテナ対の中央付近から前記地導体の方向に鉛直に延在し前記ダイポールアンテナのそれぞれに給電するための２組の給電線路と、前記ダイポールアンテナ対に平行で前記ダイポールアンテナ対に対して前記地導体側とは反対側に位置し、一辺が前記第１の波長より短い第２の波長の１／２の長さを有する正方形の第１の導体板と、前記第１の導体板に平行で前記地導体側とは反対側に位置し、一辺が前記第２の波長の１／２以下の長さを有する正方形の第２の導体板とを備えたものである。
【０００８】
この発明に係るダイバーシチアンテナ装置は、第２の導体板対を構成する方形導体板の一方を省略するか、または他方と異なる長さに設定したものである。
【０００９】
この発明に係るダイバーシチアンテナ装置は、第２の導体板対を構成する方形導体板の一方または両方を短冊状に並べた複数の導体片からなる短冊状導体に置き換え、前記導体片は長さが第２の波長の１／２以下で、幅が第２の波長に比べて十分小さい長方形としたものである。
【００１０】
この発明に係るダイバーシチアンテナ装置は、第２の導体板を短冊状に並べた複数の導体片からなる２組の短冊状導体に置き換え、前記導体片は長さが第２の波長の１／２以下で、幅が第２の波長に比べて十分小さい長方形であり、前記短冊状導体の一方はその導体片の長手方向が一方のダイポールアンテナの長手方向に並び、前記短冊状導体の他方はその導体片の長手方向が他方のダイポールアンテナの長手方向に並べたものである。
【００１１】
この発明に係るダイバーシチアンテナ装置は、第２の導体板を長方形の方形導体板に置き換えたものである。
【００１２】
この発明に係るダイバーシチアンテナ装置は、ダイポールアンテナ対を構成するダイポールアンテナのいずれか一方または両方に対して、長さが第２の波長の１／２以下の長方形の方形導体板２つを、地導体と平行な面内であって、前記ダイポールアンテナと平行で前記ダイポールアンテナを挟むようにその両側面側にそれぞれ配置したものである。
【００１３】
この発明に係るダイバーシチアンテナ装置は、一方のダイポールアンテナとその給電線路との接続点を通り、かつ前記一方のダイポールアンテナの長手方向に対して直交する面内に、他方のダイポールアンテナおよびその給電線路の中心線を設置したものである。
【００１４】
この発明に係るダイバーシチアンテナ装置は、他方のダイポールアンテナに給電する給電線路を一方のダイポールアンテナ側に傾けて設置したものである。
【００１５】
この発明に係るダイバーシチアンテナ装置は、ダイポールアンテナ対の各素子の長手方向と地導体の長手方向が４５°の角度を有するものである。
【００１６】
この発明に係るダイバーシチアンテナ装置は、ダイポールアンテナ対を構成する２つのダイポールアンテナのうちのいずれか一方または両方において、その先端部を地導体側に傾斜させたものである。
【００１７】
この発明に係るダイバーシチアンテナ装置は、地導体の長手方向に沿った端部を折り曲げ、さらに各方形導体板の長さを個別に変えたものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係るダイバーシチアンテナ装置の概略構成を示す。
図において、１は地導体、２および３はそれぞれ平行２線路である。４および５はそれぞれダイポールアンテナで、ダイポールアンテナ対を構成する。６および７はそれぞれ長方形の方形導体板で、第１の導体板対を構成する。８および９もそれぞれ長方形の方形導体板で、第２の導体板対を構成している。
【００１９】
地導体１は長方形（概略長方形を含む、以下同じ）を有している。平行２線路２，３は、ダイポールアンテナ対の中央付近から地導体１の方向に鉛直に延在しており、ダイポールアンテナ４，５のそれぞれに給電するための給電線路を構成している。ダイポールアンテナ４，５は、送受信する周波数の異なる電波のうちの第１の波長の１／２（１／２程度を含む、以下同じ）の長さを有し、地導体１と平行（概略平行を含む、以下同じ）で、かつ高さが異なる面内に設置されている。また、ダイポールアンテナ４，５は互いに直交（概略直交も含む、以下同じ）しており、かつそれぞれの長手方向は地導体１の長手方向と４５°（概略４５°も含む、以下同じ）の角度を有して設置される。また、ダイポールアンテナ５はダイポールアンテナ４の上方に離れて設置される。
【００２０】
方形導体板６は、第１の波長より短い第２の波長の１／２の長さを有しており、ダイポールアンテナ４に対して地導体１とは反対側に位置し、かつダイポールアンテナ４と平行になるように設置される。ダイポールアンテナ４と方形導体板６との距離は第２の波長に比べて十分に小さく設定される。
【００２１】
方形導体板７は、第２の波長の１／２の長さを有しており、ダイポールアンテナ５に対して地導体１とは反対側に位置し、かつ、このダイポールアンテナ５と平行になるように設置される。ダイポールアンテナ５と方形導体板７との距離は第２の波長にくらべて十分に小さく設定される。
【００２２】
方形導体板８は、第２の波長の１／２以下の長さを有しており、方形導体板６に対して地導体１とは反対側に位置し、かつ方形導体板６と平行になるように設置される。方形導体板６と方形導体板８との距離は、第２の波長の１／４またはそれ以下である。
【００２３】
また、方形導体板９は、第２の波長の１／２以下の長さを有しており、方形導体板７に対して地導体１とは反対側に位置し、かつ、方形導体板７と平行になるように設置される。方形導体板７と方形導体板９との距離は、第２の波長の１／４以下である。平行２線路３，ダイポールアンテナ５，方形導体板７および方形導体板９のそれぞれの中心線は、ダイポールアンテナ４と平行２線路２との接続点を通り、ダイポールアンテナ４の長手方向に直交する面内に配置されるように設定されている。
【００２４】
次に実施の形態１の動作原理について説明する。
ダイポールアンテナ４，５はそれぞれ第１の波長において動作する。方形導体板６はダイポールアンテナ４との電磁結合により給電され、第２の波長において動作する。方形導体板７はダイポールアンテナ５との電磁結合により給電され、第２の波長において動作する。また、ダイポールアンテナ４、５は互いに直交しており、かつ地導体１の長手方向に対し４５°の角度を有するため、このダイバーシチアンテナ装置は地導体１の長手方向に対して±４５°の偏波に対して送受信可能となる。
【００２５】
このダイバーシチアンテナ装置は、第１および第２の波長に対して、ダイポールアンテナ４，５からみて、地導体１と反対方向が放射方向となる。方形導体板８，９は、このダイバーシチアンテナ装置の放射方向に設置され、それぞれの長さが第２の波長の１／２以下であるため、第２の波長において、それぞれの偏波に対して導波器として動作する。
【００２６】
方形導体板８，９の長さは、第２の波長と比べた場合より第１の波長と比べた場合のほうが小さい。そのため、第２の波長に対する導波作用に比べると第１の波長に対する導波作用は弱くなる。つまり、方形導体板８，９を設置することで、主に第２の波長におけるビームを細くすることが可能となる。
ここで、方形導体板８，９の長さを短くしていくと、第２の波長における導波作用は小さくなり、これらの方形導体板８，９が無い場合のビーム形状に近づく。したがって、方形導体板８，９の長さを相互に変化させたり、一方を省略することで、主に第２の波長におけるビームの形状を変化させることが可能となる。
【００２７】
また、ダイポールアンテナ５は、ダイポールアンテナ４とその給電線路の平行２線路２との接続点において、ダイポールアンテナ４の長手方向に対して対称な位置に配置されている。その結果、ダイポールアンテナ４、５間には高いアイソレーションが得られる。
【００２８】
図１ではダイバーシチアンテナ装置を構成する各種導体４，５，６，７，８，９を空間に設置してあるが、これら導体を基板などの誘電体材料の表面に形成し、それらを組み合わせることで製作することも可能である。
また、この実施の形態１では、ダイポールアンテナ対に給電するため給電線路として平行２線路２，３を用いる旨を記載したが、これを同軸線路やストリップ線路などの不平衡線路に平衡不平衡変換器を接続したもので代用することも可能である。また、図２に示すように平行２線路２，３の代わりに同軸ケーブル２１，２２の不平衡線路を２本用い、それぞれの不平衡線路を１８０°の位相をつけて給電するようにしても良い。
【００２９】
以上のように実施の形態１によれば、±４５°の２つの偏波に対して送受可能であり、従来に比べて小規模で、ダイバーシチアンテナとして動作させることができ、また、第２の波長に対してビーム形状を細くすることができる効果が得られる。さらに、方形導体板８，９の長さを選択することによりある程度自由に変化設定させることが可能であり、加えて、ダイポールアンテナ４，５間において高いアイソレーションがとれる効果が得られる。
【００３０】
実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２に係るダイバーシチアンテナ装置の概略構成を示す。
図において、１は地導体、２，３はそれぞれ平行２線路、４，５はそれぞれダイポールアンテナ、１０，１１はそれぞれ方形導体板である。方形導体板（第１の導体板）１０は一辺の長さが第２の波長の１／２の正方形（概略正方形を含む、以下同じ）を有する。また、方形導体板（第２の導体板）１１は一辺の長さが第２の波長の１／２以下の正方形を有する。このダイバーシチアンテナ装置の基本的な構成は実施の形態１に類似する。ここでは、実施の形態１における方形導体板６，７を方形導体板１０に置き換え、また方形導体板８，９を方形導体板１１に置き換えた構造となっている。
【００３１】
次に実施の形態２の動作原理について説明する。基本的な動作原理は実施の形態１と同様である。
正方形に構成された方形導体板１０は、ダイポールアンテナ４の長手方向の電流およびダイポールアンテナ５の長手方向の電流に対して同じ共振周波数を有する。この２つの電流は互いに直交しているため、それぞれ独立して動作させることが可能であり、電気的に実施の形態１における方形導体板６，７と同様な動作をする。さらに方形導体板８，９を置き換えた方形導体板１１も同様に動作する。
【００３２】
以上のように実施の形態２によれば、実施の形態１の効果に加え、素子の構成上、方形導体板の数を減らすことが可能となるため簡略化でき、工作性の向上が図れる効果がある。
【００３３】
実施の形態３．
図４はこの発明の実施の形態３に係るダイバーシチアンテナ装置の概略構成を示す。
図において、１は地導体、２，３はそれぞれ平行２線路、４，５はそれぞれダイポールアンテナ、１０，１１はそれぞれ方形導体板である。基本的な構成は実施の形態２と同様であるが、ここでは実施の形態２における平行２線路３がダイポールアンテナ４側に傾けられた構造をしている。ただし、ダイポールアンテナ５は地導体１に対して平行であることには変わりはない。
【００３４】
次に動作原理について説明する。基本的な動作原理は実施の形態２と同様である。
実施の形態３の場合、図５に示すようにダイポールアンテナ４がダイポールアンテナ５の給電点５１に対しオフセットされた位置に存在する。そのため、ダイポールアンテナ５に給電した場合、ダイポールアンテナ４および平行２線路２上を同相で流れる電流が生じ、これにより図６に示すような放射成分が生じ、放射特性を乱すおそれがある。しかし、この電流は上記オフセット量を小さくすることで軽減可能である。そのための手段として、この実施の形態３では、平行２線路３をダイポール４の方向に傾けることで、上記オフセット量を縮小するようにしたものである。
【００３５】
実施の形態３によれば、実施の形態２の効果に加え、ダイポールアンテナ５の放射特性の乱れを小さくできる効果がある。
【００３６】
実施の形態４．
図７はこの発明の実施の形態４に係るダイバーシチアンテナ装置の概略構成を示す。
図において、１は地導体、２，３はそれぞれ平行２線路、４，５はそれぞれダイポールアンテナ、９，１０はそれぞれ方形導体板である。基本的な構成は実施の形態３と同様であるが、ここでは、実施の形態３における方形導体板１１を実施の形態１で用いたような長方形の方形導体板９に置き換えている点が異なる。
【００３７】
次に動作原理について説明する。基本的な動作原理は実施の形態３と同様である。
実施の形態４では、長方形の方形導体板９を用いているため、ダイポールアンテナ４の偏波に対する方形導体板１０の導波器として動作する素子が無く、実施の形態３の場合に比べ、ダイポールアンテナ４の偏波の第２の波長におけるビームを広げることが可能となる。
【００３８】
実施の形態４によれば、実施の形態３のダイバーシチアンテナ装置に加え、ビーム形状を変化させる手段を提供できる効果がある。
【００３９】
実施の形態５．
図８はこの発明の実施の形態５に係るダイバーシチアンテナ装置の概略構成を示す。
図において、１は地導体、２，３はそれぞれ平行２線路、４，５はそれぞれダイポールアンテナである。９，１０はそれぞれ方形導体板、１２，１３はそれぞれ新たに加えられた方形導体板である。基本的な構成は実施の形態４と同様であるが、ここでは実施の形態４の構成に加え、長さが第２の波長の１／２またはそれより短い方形導体板１２，１３が設置されている。これらの方形導体板１２，１３は、地導体１と平行な面内に、ダイポールアンテナ４と平行でダイポールアンテナ５を対称に挟むようにそれぞれ配置される。ダイポールアンテナ４と各方形導体板１２，１３の距離はそれぞれ第２の波長の１／４（１／４程度を含む、以下同じ）に設定されたものである。
【００４０】
次に動作原理について説明する。基本的な動作原理は実施の形態４と同様である。
実施の形態５では、ダイポールアンテナ４の側面方向に設置された各方形導体板１２，１３は、長さが第２の波長の１／２以下であるため、第２の波長に対して主に導波作用を有する。そのため、ダイポールアンテナ４の偏波に対する方形導体板１０のビームは側面方向に広がり、第２の波長のビーム形状を変化させることが可能となる。
また、方形導体板１２，１３と同種のものをダイポールアンテナ５に対して設けた場合には、第２の波長のビーム形状を変化させる手段とすることができる。
【００４１】
実施の形態５によれば、ダイポールアンテナ４，５のいずれか一方または両方の両側面部に対して方形導体板１２，１３を設けることにより第２の波長におけるビーム形状を変化させる効果がある。また、この手段は実施の形態１乃至３のダイバーシチアンテナ装置に対してしても同様にそれぞれ適用できるものである。
【００４２】
実施の形態６．
図９はこの発明の実施の形態６に係るダイバーシチアンテナ装置の概略構成を示す。
図において、１は地導体、２，３はそれぞれ平行２線路、４，５はそれぞれダイポールアンテナである。１０は方形導体板、１４，１５はそれぞれ短冊状導体である。基本的な構成は実施の形態３と同様であるが、ここでは実施の形態３における方形導体板１１を短冊状導体１４，１５に置き換えたところが異なる。
短冊状導体１４は、長さが第２の波長の１／２以下、幅が第２の波長に比べて十分小さい長方形の導体片を複数用い、ダイポールアンテナ４に平行、かつ方形導体板１０に対して地導体１とは反対側の面内に、幅方向に並べることで構成される。また短冊状導体１５は、構成は短冊状導体１４と同様であるが、導体片の長方形の方向がダイポールアンテナ５と平行になるように設置される。
【００４３】
次に動作原理について説明する。基本的な動作原理は実施の形態３と同様である。
実施の形態６では、短冊状導体１４の個々の長方形導体片はダイポールアンテナ４と平行になっており、かつその長さが第２の波長の１／２以下であるため、個々の長方形導体にはダイポールアンテナ４に平行な方向の電流が誘起され、導波器として動作する。他方、ダイポールアンテナ５の長手方向に対しては、第２の波長に比べて十分に小さく分断されているため、ダイポールアンテナ５に平行な方向の電流は誘起されない。そのため、ダイポールアンテナ５に対しては導波器としての作用が生じない。同様な理由により、他方の短冊状導体１５はダイポールアンテナ５に対して導波器として作用し、ダイポールアンテナ４に対しては導波器としての作用が生じない。
【００４４】
以上の構成を用いることにより、例えば短冊状導体１４の位置のみオフセットすると、ダイポールアンテナ４の偏波に対する第２の波長におけるビーム方向のみを、ダイポールアンテナ４からみた短冊状導体１４の方向に変化させることが可能となる。
また、各短冊状導体１４，１５の個々の全体の幅を変化させると、第２の波長におけるビーム幅をダイポールアンテナ４，５の偏波に対して個別に変化させることが可能である。
【００４５】
実施の形態６によれば、実施の形態３の効果に加え、第２の波長におけるビーム方向をダイポールアンテナ４，５に対して個別に変化させることができ、また、短冊状導体１４，１５の個々の全体の幅を変化させると、第２の波長におけるビーム幅をダイポールアンテナ４，５に対して個別に変化させることができる効果がある。
【００４６】
実施の形態７．
図１０はこの発明の実施の形態７に係るダイバーシチアンテナ装置の概略構成を示す。
図において、１は地導体、２，３はそれぞれ平行２線路、４，５はそれぞれダイポールアンテナ、１０，１１はそれぞれ方形導体板である。基本的な構成は実施の形態３と同様であるが、ここでは実施の形態３におけるダイポールアンテナ４の両先端部が地導体１側に傾斜している点が異なる。
【００４７】
次に動作原理について説明する。基本的な動作原理は実施の形態３と同様である。
実施の形態７ではダイポールアンテナ４の先端部が地導体１側に折り曲げ傾斜しているため、ダイポールアンテナ４は逆Ｖ字ダイポールとして動作し、そのビーム幅を広げることが可能となる。ダイポールアンテナ対は主に第１の波長において動作しているため、ここで変化するビーム幅は主に第１の波長のものである。なお、図１０ではダイポールアンテナ４を平行２線路に対して傾斜させたものについて示したが、同様に他方のダイポールアンテナ５を傾斜させた場合にはダイポールアンテナ５のビーム幅を広げることができる。
【００４８】
実施の形態７によれば、実施の形態３の効果に加え、ダイポールアンテナ４，５の主に第１の波長におけるビーム幅を変化させることができる効果がある。
【００４９】
実施の形態８．
図１１はこの発明の実施の形態８に係るダイバーシチアンテナ装置の概略構成を示す。
図において、１は地導体、２，３はそれぞれ平行２線路、４，５はそれぞれダイポールアンテナ、１０，１１はそれぞれ方形導体板である。基本的な構成は実施の形態３と同様であるが、ここでは地導体１の長手方向に沿った両端部１０１，１０２がダイポールアンテナ対側に折り曲げられている点が異なる。
【００５０】
次に動作原理について説明する。基本的な動作原理は実施の形態３と同様である。ここでは送信時について述べるが、受信時についても同様である。
地導体１はダイポールアンテナ対から放射された電力を反射する作用がある。このダイバーシチアンテナ装置のビーム形状は、各ダイポールアンテナ４，５および方形導体板１０，１１から放射される直接波と、地導体１からの反射波の和で決定される。そのため、地導体１の両端部１０１，１０２をダイポールアンテナ対側に折り曲げて地導体１の形状を変え、反射波の状態を変化させることでダイバーシチアンテナ装置全体のビーム形状を変化させることが可能となる。ダイポールアンテナ４，５からの第１の波長、方形導体板１０および方形導体板１１から放射される第２の波長の波は、地導体１側にも到達するので、地導体１の形状変化に対して、ダイバーシチアンテナ装置全体のビーム形状を変化させることが可能となる。
【００５１】
図１１では地導体１の両端部１０１，１０２をダイポール対側に折り曲げた例を示したが、他に地導体１を反対側に折り曲げたもの、長手方向の中心線に沿って山折りしたもの、あるいは谷折りにすることでも同様な効果が得られることが解った。
なお、地導体１の形状を変更することは第１の波長および第２の波長のビーム形状に同時に変化を与えるが、第２の波長におけるビーム形状は、実施の形態１乃至６に示した手段を併用することで、地導体１の形状を変更する前のビーム形状に戻すことが可能となる。つまり、実施の形態１乃至７と実施の形態８の手段を組み合わせることで、第１の波長におけるビーム形状、第２の波長におけるビーム形状を個別に任意に変化させることができる。
【００５２】
以上述べたように実施の形態８によれば、実施の形態１乃至６に示した手段を併用することで、実施の形態３の効果に加え、第１および第２の波長におけるビーム形状を個別に変化させることができる効果が得られる。
【００５３】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、長方形の地導体と、この地導体に平行で地導体からの高さがそれぞれ異り、互いに直交するように設置され、それぞれが送受信する周波数の異なる電波のうちの第１の波長の１／２の長さを有する２つのダイポールアンテナからなるダイポールアンテナ対と、ダイポールアンテナ対の中央付近から地導体の方向に鉛直に延在しダイポールアンテナのそれぞれに給電するための２組の給電線路と、ダイポールアンテナ対に対して平行で地導体側とは反対側に位置し、地導体からの高さがそれぞれ異なり、かつ互いに直交するように配置され、それぞれが第１の波長より短い第２の波長の１／２の長さを有する２つの長方形の第１、２の方形導体板からなる第１の導体板対と、第１の導体板対に平行で地導体側とは反対側に位置し、地導体からの高さがそれぞれ異なり、かつ互いに直交するように配置され、それぞれが第２の波長の１／２以下の長さを有する２つの長方形の第３、４の方形導体板からなる第２の導体板対とを備え、前記第１の方形導体板と平行に設けられた前記第３の方形導体板の距離は第２の波長の１／４以下で、前記第２の方形導体板と平行に設けられた前記第４の方形導体板の距離は第２の波長の１／４以下であるように構成したので、２つの偏波に対して送受信可能であり、小規模のダイバーシチアンテナとして動作させることができ、第２の波長に対して第２の導体板対が導波器として動作してビーム形状を細くさせる効果がある。
【００５４】
この発明によれば、長方形の地導体と、この地導体に平行で地導体からの高さがそれぞれ異り、互いに直交するように設置され、送受信する周波数の異なる電波のうちの第１の波長の１／２の長さを有する２つのダイポールアンテナからなるダイポールアンテナ対と、ダイポールアンテナ対の中央付近から地導体の方向に鉛直に延在しダイポールアンテナのそれぞれに給電するための２組の給電線路と、ダイポールアンテナ対に平行でダイポールアンテナ対に対して地導体側とは反対側に位置し、一辺が第１の波長より短い第２の波長の１／２の長さを有する正方形の第１の導体板と、第１の導体板に平行で地導体側とは反対側に位置し、一辺が第２の波長の１／２以下の長さを有する正方形の第２の導体板とを備えるように構成したので、２つの偏波に対して送受信可能であり、偏波ダイバーシチアンテナとして動作させることができ、第２の波長に対して第２の導体板が導波器として動作してビーム形状を細くさせる効果がある。さらに、素子の構成上、方形導体板の数が少なくて済み、簡易な構成とすることができる効果がある。
【００５５】
この発明によれば、第２の導体板対を構成する方形導体板の一方を省略するか、または他方と異なる長さに設定するように構成したので、方形導体板の長さを選択することにより、第２の波長に対してビーム形状をある程度自由に変化設定させることができる効果がある。
【００５６】
この発明によれば、第２の導体板対を構成する方形導体板の一方または両方を短冊状に並べた複数の導体片からなる短冊状導体に置き換え、導体片は長さが第２の波長の１／２以下で、幅が第２の波長に比べて十分小さい長方形とするように構成したので、各ダイポールアンテナに対して第２の波長におけるビーム方向を個別に変化させることができ、また、各短冊状導体の全体の幅を変化させて第２の波長におけるビーム幅も個別に変化させることができる効果がある。
【００５７】
この発明によれば、第２の導体板を短冊状に並べた複数の導体片からなる２組の短冊状導体に置き換え、導体片の長さが第２の波長の１／２以下で、導体片の幅が第２の波長に比べて十分小さい長方形であり、短冊状導体の一方はその導体片の長手方向が一方のダイポールアンテナの長手方向に並び、短冊状導体の他方はその導体片の長手方向が他方のダイポールアンテナの長手方向に並ぶように構成したので、各ダイポールアンテナに対して第２の波長におけるビーム方向を個別に変化させることができる効果がある。
【００５８】
この発明によれば、第２の方形導体板を長方形の方形導体板に置き換えるように構成したので、第２の導体板が導波器として動作して、ダイポールアンテナ４の第２の周波数におけるビームを広げることができ、さらに、素子の構成上、方形導体板の数が少なくて済み、簡易な構成とすることができる効果がある。
【００５９】
この発明によれば、ダイポールアンテナ対を構成するダイポールアンテナのいずれか一方または両方に対して、長さが第２の波長の１／２以下の長方形の方形導体板２つを、地導体と平行な面内であって、ダイポールアンテナと平行でダイポールアンテナを挟むようにそのダイポールアンテナの両側面側にそれぞれ配置するように構成したので、第２の波長におけるビーム形状を変化させることができる効果がある。
【００６０】
この発明によれば、一方のダイポールアンテナとその給電線路との接続点を通り、かつ一方のダイポールアンテナの長手方向に対して直交する面内に、他方のダイポールアンテナおよびその給電線路の中心線を設置するように構成したので、
一方のダイポールアンテナの長手方向に対して他方のダイポールアンテナは対称な位置に配置されているため、両ダイポールアンテナ間に高いアイソレーションが得られる効果がある。
【００６１】
この発明によれば、他方のダイポールアンテナに給電する給電線路を一方のダイポールアンテナ側に傾けて設置するように構成したので、一方のダイポールアンテナおよびその給電線路上を同相で流れる電流を縮小し、他方のダイポールアンテナの放射特性の乱れを小さくすることができる効果がある。
【００６２】
この発明によれば、ダイポールアンテナ対の各素子の長手方向と地導体の長手方向が４５°の角度を有するように構成したので、地導体の長手方向に対して±４５°の偏波に対して送受信を可能とする効果がある。
【００６３】
この発明によれば、ダイポールアンテナ対を構成する２つのダイポールアンテナのうちのいずれか一方または両方において、その端部を地導体側に傾斜させるように構成したので、両ダイポールアンテナの主に第１の波長におけるビーム幅を変化させることができる効果がある。
【００６４】
この発明によれば、地導体の長手方向に沿った端部を折り曲げ、さらに各方形導体板の長さを個別に変えるように構成したので、第１および第２の波長におけるビーム形状を個別に変化させることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係るダイバーシチアンテナ装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】実施の形態１のダイバーシチアンテナの給電構造例を示す説明図である。
【図３】この発明の実施の形態２に係るダイバーシチアンテナ装置の概略構成を示す斜視図である。
【図４】この発明の実施の形態３に係るダイバーシチアンテナ装置の概略構成を示す斜視図である。
【図５】実施の形態３の動作を説明するためのダイバーシチアンテナ対の平面図である。
【図６】実施の形態３が対象とするダイポールアンテナの現象を示す説明図である。
【図７】この発明の実施の形態４に係るダイバーシチアンテナ装置の概略構成を示す斜視図である。
【図８】この発明の実施の形態５に係るダイバーシチアンテナ装置の概略構成を示す斜視図である。
【図９】この発明の実施の形態６に係るダイバーシチアンテナ装置の概略構成を示す斜視図である。
【図１０】この発明の実施の形態７に係るダイバーシチアンテナ装置の概略構成を示す斜視図である。
【図１１】この発明の実施の形態８に係るダイバーシチアンテナ装置の概略構成を示す斜視図である。
【図１２】従来の移動体基地局用のアンテナ装置の概略構造を示す斜視図である。
【符号の説明】
１地導体、２，３平行２線路、４，５ダイポールアンテナ、６，７，８，９，１０，１１，１２，１３方形導体板、１４，１５短冊状導体、２１，２２同軸ケーブル、４１，５１給電点、１０１，１０２両端部。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a frequency sharing diversity antenna apparatus used in a base station of a portable radio terminal.
[0002]
[Prior art]
As the shape of the conventional antenna device of this type, for example, there is one published in 1997 IEICE Technical Report A · P97-73 “Design of Mobile Communication Base Station Dual Frequency 120 ° Beam Antenna”. FIG. 12 is a perspective view showing the schematic structure.
In the figure, this antenna constitutes a corner reflector antenna, and includes a reflector 31 and a dual-frequency radiating element 32. The reflecting plate 31 has two reflecting pieces 31a and 31b having a predetermined opening angle, and the end of each reflecting piece is bent to make the antenna shape thinner.
[0003]
In this antenna, the electromagnetic wave radiated from the dual-frequency radiating element 32 is reflected by the reflecting plate 31 to obtain a desired beam shape, and the directivity in the horizontal plane for that purpose is the opening angle and apex angle of the reflecting plate 31. This is determined by the distance (distance between the corner of the reflecting plate 31 and the radiating element 32) and the reflecting plate width.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In a system used in a multi-wave propagation environment such as a portable radio terminal, diversity using a plurality of antennas is effective for improving transmission efficiency. Since the conventional frequency sharing antenna apparatus is configured as described above, in order to perform diversity, it is necessary to install a plurality of antennas having the same shape in combination, and there is a problem that the size of the antenna increases. In order to manufacture antennas with different beam shapes, it is necessary to change the shape of the reflector, and changing the shape of the reflector changes the beam shape at two wavelengths simultaneously. There were problems such as difficulty in design.
[0005]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to obtain a diversity antenna device that can be relatively miniaturized.
Another object of the present invention is to provide a diversity antenna device that facilitates changing the beam shape at each wavelength.
[0006]
[Means to solve the problem]
The diversity antenna device according to the present invention is a rectangular ground conductor, and is installed parallel to the ground conductor and different in height from the ground conductor and orthogonal to each other. A dipole antenna pair comprising two dipole antennas having a length of ½ of the first wavelength, and a dipole antenna extending vertically from the center of the dipole antenna pair in the direction of the ground conductor. Two sets of feed lines for feeding the power to the pair of dipole antennas, located opposite to the ground conductor side with respect to the dipole antenna pair, and different in height from the ground conductor, and Two rectangular shapes arranged orthogonal to each other, each having a length of ½ of the second wavelength shorter than the first wavelength 1st and 2nd A first conductor plate pair formed of a rectangular conductor plate, and is positioned on a side opposite to the ground conductor side in parallel to the first conductor plate pair, and has different heights from the ground conductors and is orthogonal to each other. Two rectangular shapes, each having a length of ½ or less of the second wavelength 3rd and 4th A second conductor plate pair made of a rectangular conductor plate The distance between the third rectangular conductor plate provided in parallel with the first rectangular conductor plate is ¼ or less of the second wavelength, and the first rectangular conductor plate provided in parallel with the second rectangular conductor plate. The distance of the rectangular conductive plate 4 is 1/4 or less of the second wavelength. Is.
[0007]
A diversity antenna device according to the present invention includes a rectangular ground conductor and radio waves having different frequencies to be transmitted and received, which are parallel to the ground conductor and have different heights from the ground conductor and are orthogonal to each other. A dipole antenna pair composed of two dipole antennas having a length ½ of the first wavelength, and a power supply to each of the dipole antennas extending vertically from the vicinity of the center of the dipole antenna pair toward the ground conductor. And two pairs of feed lines for paralleling the dipole antenna pair, located on the opposite side of the ground conductor side with respect to the dipole antenna pair, and having a second wavelength shorter than the first wavelength. A square first conductor plate having a length of ½, a first conductor plate that is parallel to the first conductor plate and located on the opposite side of the ground conductor side, and one side is ½ of the second wavelength It is obtained by a second conductive plate of square having a length below.
[0008]
In the diversity antenna device according to the present invention, one of the rectangular conductor plates constituting the second conductor plate pair is omitted or set to a length different from the other.
[0009]
In the diversity antenna device according to the present invention, one or both of the rectangular conductor plates constituting the second conductor plate pair are replaced with strip-shaped conductors composed of a plurality of conductor strips arranged in a strip shape, and the conductor strips have a length. The rectangular shape is ½ or less of the second wavelength and sufficiently small compared to the second wavelength.
[0010]
In the diversity antenna device according to the present invention, the second conductor plate is replaced with two sets of strip-shaped conductors composed of a plurality of conductor strips arranged in a strip shape, and the conductor strip has a length of ½ of the second wavelength. In the following, the width is a rectangle that is sufficiently smaller than the second wavelength, one of the strip-shaped conductors is arranged such that the longitudinal direction of the conductor pieces is aligned with the longitudinal direction of one dipole antenna, and the other of the strip-shaped conductors is the The longitudinal direction of the conductor pieces is arranged in the longitudinal direction of the other dipole antenna.
[0011]
In the diversity antenna device according to the present invention, the second conductor plate is replaced with a rectangular rectangular conductor plate.
[0012]
The diversity antenna device according to the present invention provides two rectangular rectangular conductive plates having a length of ½ or less of the second wavelength to either one or both of the dipole antennas constituting the dipole antenna pair. In the plane parallel to the conductors, they are arranged on both side surfaces so as to sandwich the dipole antenna in parallel with the dipole antenna.
[0013]
The diversity antenna device according to the present invention includes a dipole antenna and its feed line passing through a connection point between one dipole antenna and its feed line and in a plane orthogonal to the longitudinal direction of the one dipole antenna. The center line is installed.
[0014]
In the diversity antenna device according to the present invention, a feed line for feeding power to the other dipole antenna is inclined to the one dipole antenna side.
[0015]
In the diversity antenna device according to the present invention, the longitudinal direction of each element of the dipole antenna pair and the longitudinal direction of the ground conductor have an angle of 45 °.
[0016]
The diversity antenna device according to the present invention is such that either one or both of two dipole antennas constituting a dipole antenna pair has its tip end inclined toward the ground conductor side.
[0017]
In the diversity antenna device according to the present invention, the end portion along the longitudinal direction of the ground conductor is bent, and the length of each rectangular conductor plate is individually changed.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below.
Embodiment 1 FIG.
1 shows a schematic configuration of a diversity antenna apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
In the figure, 1 is a ground conductor, 2 and 3 are two parallel lines. Reference numerals 4 and 5 denote dipole antennas, which constitute a dipole antenna pair. Reference numerals 6 and 7 denote rectangular rectangular conductive plates, which constitute a first conductive plate pair. Each of 8 and 9 is also a rectangular rectangular conductive plate, which constitutes a second conductive plate pair.
[0019]
The ground conductor 1 has a rectangular shape (including a substantially rectangular shape, hereinafter the same). The parallel two lines 2 and 3 extend vertically from the vicinity of the center of the pair of dipole antennas in the direction of the ground conductor 1 and constitute feed lines for feeding power to the dipole antennas 4 and 5 respectively. The dipole antennas 4 and 5 have a length of ½ of the first wavelength (including about ½, the same applies hereinafter) of radio waves having different frequencies to be transmitted and received, and are parallel to the ground conductor 1 (substantially parallel). Including the same, the same applies below) and in different planes. In addition, the dipole antennas 4 and 5 are orthogonal to each other (including approximately orthogonal, the same shall apply hereinafter), and each longitudinal direction is an angle of 45 ° (including approximately 45 °, also including approximately 45 °) to the longitudinal direction of the ground conductor 1. Installed. In addition, the dipole antenna 5 is installed separately above the dipole antenna 4.
[0020]
The rectangular conductor plate 6 has a length that is ½ of the second wavelength shorter than the first wavelength, is located on the side opposite to the ground conductor 1 with respect to the dipole antenna 4, and is the dipole antenna 4. It is installed so as to be parallel to. The distance between the dipole antenna 4 and the rectangular conductor plate 6 is set to be sufficiently smaller than the second wavelength.
[0021]
The rectangular conductor plate 7 has a length of ½ of the second wavelength, is located on the side opposite to the ground conductor 1 with respect to the dipole antenna 5 and is parallel to the dipole antenna 5. Installed. The distance between the dipole antenna 5 and the rectangular conductor plate 7 is set to be sufficiently smaller than the second wavelength.
[0022]
The rectangular conductor plate 8 has a length of ½ or less of the second wavelength, is located on the opposite side to the ground conductor 1 with respect to the rectangular conductor plate 6, and is parallel to the rectangular conductor plate 6. It is installed to become. The distance between the rectangular conductor plate 6 and the rectangular conductor plate 8 is ¼ or less of the second wavelength.
[0023]
The rectangular conductor plate 9 has a length equal to or less than ½ of the second wavelength, is located on the opposite side of the ground conductor 1 with respect to the rectangular conductor plate 7, and the rectangular conductor plate 7. It is installed so as to be parallel to. The distance between the rectangular conductor plate 7 and the rectangular conductor plate 9 is ¼ or less of the second wavelength. The center lines of the parallel two lines 3, the dipole antenna 5, the rectangular conductor plate 7 and the rectangular conductor plate 9 pass through the connection point between the dipole antenna 4 and the parallel two lines 2 and are orthogonal to the longitudinal direction of the dipole antenna 4. It is set to be placed inside.
[0024]
Next, the operation principle of the first embodiment will be described.
Dipole antennas 4 and 5 each operate at the first wavelength. The rectangular conductor plate 6 is fed by electromagnetic coupling with the dipole antenna 4 and operates at the second wavelength. The rectangular conductor plate 7 is fed by electromagnetic coupling with the dipole antenna 5 and operates at the second wavelength. In addition, since the dipole antennas 4 and 5 are orthogonal to each other and have an angle of 45 ° with respect to the longitudinal direction of the ground conductor 1, this diversity antenna device is offset by ± 45 ° with respect to the longitudinal direction of the ground conductor 1. It becomes possible to transmit / receive to / from waves.
[0025]
In this diversity antenna device, the direction opposite to the ground conductor 1 is the radiation direction when viewed from the dipole antennas 4 and 5 with respect to the first and second wavelengths. The rectangular conductor plates 8 and 9 are installed in the radiation direction of the diversity antenna device, and the length of each of the rectangular conductor plates 8 and 9 is ½ or less of the second wavelength. Operates as a director.
[0026]
The lengths of the rectangular conductor plates 8 and 9 are smaller when compared with the first wavelength than when compared with the second wavelength. Therefore, the waveguide action for the first wavelength is weaker than the waveguide action for the second wavelength. In other words, by installing the rectangular conductor plates 8 and 9, it becomes possible to narrow the beam mainly at the second wavelength.
Here, when the lengths of the rectangular conductor plates 8 and 9 are shortened, the waveguiding action at the second wavelength is reduced and approaches the beam shape when these rectangular conductor plates 8 and 9 are not provided. Accordingly, it is possible to change the shape of the beam mainly at the second wavelength by changing the lengths of the rectangular conductor plates 8 and 9 to each other or omitting one of them.
[0027]
The dipole antenna 5 is disposed at a symmetric position with respect to the longitudinal direction of the dipole antenna 4 at the connection point between the dipole antenna 4 and the parallel two lines 2 of the feed line. As a result, high isolation is obtained between the dipole antennas 4 and 5.
[0028]
In FIG. 1, the various conductors 4, 5, 6, 7, 8, and 9 constituting the diversity antenna apparatus are installed in the space. These conductors are formed on the surface of a dielectric material such as a substrate and combined. It is also possible to manufacture with.
Further, in the first embodiment, it is described that the parallel two lines 2 and 3 are used as the feed lines for feeding the dipole antenna pair, but this is converted into an unbalanced line such as a coaxial line or a strip line. It is also possible to substitute one with a connected device. Further, as shown in FIG. 2, two unbalanced lines of coaxial cables 21 and 22 are used instead of the parallel two lines 2 and 3, and each unbalanced line is fed with a phase of 180 °. good.
[0029]
As described above, according to the first embodiment, transmission / reception can be performed with respect to two polarized waves of ± 45 °, which can be operated as a diversity antenna on a small scale as compared with the prior art. The effect that the beam shape can be narrowed with respect to the wavelength is obtained. Furthermore, the length of the rectangular conductor plates 8 and 9 can be selected and set to some extent freely, and in addition, an effect of obtaining high isolation between the dipole antennas 4 and 5 can be obtained.
[0030]
Embodiment 2. FIG.
FIG. 3 shows a schematic configuration of a diversity antenna apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
In the figure, 1 is a ground conductor, 2 and 3 are parallel two lines, 4 and 5 are dipole antennas, and 10 and 11 are rectangular conductor plates. The rectangular conductor plate (first conductor plate) 10 has a square whose length of one side is ½ of the second wavelength (including a substantially square, the same applies hereinafter). In addition, the rectangular conductor plate (second conductor plate) 11 has a square whose side length is ½ or less of the second wavelength. The basic configuration of this diversity antenna apparatus is similar to that of the first embodiment. Here, the rectangular conductor plates 6 and 7 in the first embodiment are replaced with the rectangular conductor plate 10, and the rectangular conductor plates 8 and 9 are replaced with the rectangular conductor plate 11.
[0031]
Next, the operation principle of the second embodiment will be described. The basic operation principle is the same as that of the first embodiment.
The rectangular conductor plate 10 configured in a square has the same resonance frequency with respect to the longitudinal current of the dipole antenna 4 and the longitudinal current of the dipole antenna 5. Since these two currents are orthogonal to each other, they can be operated independently, and electrically operate in the same manner as the rectangular conductor plates 6 and 7 in the first embodiment. Further, the rectangular conductor plate 11 in which the rectangular conductor plates 8 and 9 are replaced operates similarly.
[0032]
As described above, according to the second embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, the number of rectangular conductor plates can be reduced due to the configuration of the element, which can be simplified and the workability can be improved. There is.
[0033]
Embodiment 3 FIG.
4 shows a schematic configuration of a diversity antenna apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.
In the figure, 1 is a ground conductor, 2 and 3 are parallel two lines, 4 and 5 are dipole antennas, and 10 and 11 are rectangular conductor plates. The basic configuration is the same as that of the second embodiment, but here, the parallel two lines 3 in the second embodiment are inclined to the dipole antenna 4 side. However, the dipole antenna 5 remains parallel to the ground conductor 1.
[0034]
Next, the operation principle will be described. The basic operation principle is the same as that of the second embodiment.
In the case of the third embodiment, the dipole antenna 4 exists at a position offset with respect to the feeding point 51 of the dipole antenna 5 as shown in FIG. For this reason, when power is supplied to the dipole antenna 5, a current that flows in the same phase on the dipole antenna 4 and the parallel two lines 2 is generated, thereby generating a radiation component as shown in FIG. 6 and possibly disturbing the radiation characteristics. However, this current can be reduced by reducing the offset amount. As a means for that purpose, in the third embodiment, the offset amount is reduced by inclining the parallel two lines 3 in the direction of the dipole 4.
[0035]
According to the third embodiment, in addition to the effect of the second embodiment, there is an effect that disturbance of the radiation characteristic of the dipole antenna 5 can be reduced.
[0036]
Embodiment 4 FIG.
FIG. 7 shows a schematic configuration of a diversity antenna apparatus according to Embodiment 4 of the present invention.
In the figure, 1 is a ground conductor, 2 and 3 are parallel two lines, 4 and 5 are dipole antennas, and 9 and 10 are rectangular conductor plates. The basic configuration is the same as that of the third embodiment, except that the rectangular conductor plate 11 in the third embodiment is replaced with a rectangular rectangular conductor plate 9 as used in the first embodiment. .
[0037]
Next, the operation principle will be described. The basic operation principle is the same as that of the third embodiment.
In the fourth embodiment, since the rectangular rectangular conductor plate 9 is used, there is no element that operates as a director of the rectangular conductor plate 10 with respect to the polarization of the dipole antenna 4, and the dipole is compared with the case of the third embodiment. The beam at the second wavelength of the polarization of the antenna 4 can be expanded.
[0038]
According to the fourth embodiment, in addition to the diversity antenna apparatus of the third embodiment, there is an effect that means for changing the beam shape can be provided.
[0039]
Embodiment 5 FIG.
FIG. 8 shows a schematic configuration of a diversity antenna apparatus according to Embodiment 5 of the present invention.
In the figure, 1 is a ground conductor, 2 and 3 are parallel two lines, and 4 and 5 are dipole antennas. 9 and 10 are rectangular conductor plates, and 12 and 13 are newly added rectangular conductor plates. The basic configuration is the same as that of the fourth embodiment, but here, in addition to the configuration of the fourth embodiment, rectangular conductor plates 12 and 13 having a length of 1/2 or shorter than the second wavelength are installed. ing. These rectangular conductor plates 12 and 13 are arranged in a plane parallel to the ground conductor 1 so as to be parallel to the dipole antenna 4 and sandwich the dipole antenna 5 symmetrically. The distance between the dipole antenna 4 and each of the rectangular conductor plates 12 and 13 is set to ¼ of the second wavelength (including about ¼, hereinafter the same).
[0040]
Next, the operation principle will be described. The basic operation principle is the same as in the fourth embodiment.
In the fifth embodiment, the rectangular conductor plates 12 and 13 installed in the side surface direction of the dipole antenna 4 have a length that is ½ or less of the second wavelength, and therefore are mainly for the second wavelength. Has waveguiding action. Therefore, the beam of the rectangular conductor plate 10 with respect to the polarization of the dipole antenna 4 spreads in the lateral direction, and the beam shape of the second wavelength can be changed.
Further, when the same kind of the rectangular conductor plates 12 and 13 is provided for the dipole antenna 5, it can be a means for changing the beam shape of the second wavelength.
[0041]
According to the fifth embodiment, there is an effect of changing the beam shape at the second wavelength by providing the rectangular conductor plates 12 and 13 on both side surfaces of either one or both of the dipole antennas 4 and 5. Further, this means can be similarly applied to the diversity antenna devices of the first to third embodiments.
[0042]
Embodiment 6 FIG.
FIG. 9 shows a schematic configuration of a diversity antenna apparatus according to Embodiment 6 of the present invention.
In the figure, 1 is a ground conductor, 2 and 3 are parallel two lines, and 4 and 5 are dipole antennas. 10 is a rectangular conductor plate, and 14 and 15 are strip conductors. The basic configuration is the same as that of the third embodiment, except that the rectangular conductor plate 11 in the third embodiment is replaced with strip-shaped conductors 14 and 15.
The strip-shaped conductor 14 uses a plurality of rectangular conductor pieces whose length is ½ or less of the second wavelength and whose width is sufficiently smaller than the second wavelength, and is parallel to the dipole antenna 4 and connected to the rectangular conductor plate 10. On the other hand, it is configured by arranging in the width direction on the surface opposite to the ground conductor 1. The strip-shaped conductor 15 has the same configuration as the strip-shaped conductor 14, but is installed so that the rectangular direction of the conductor piece is parallel to the dipole antenna 5.
[0043]
Next, the operation principle will be described. The basic operation principle is the same as that of the third embodiment.
In the sixth embodiment, the individual rectangular conductor pieces of the strip-shaped conductor 14 are parallel to the dipole antenna 4 and the length thereof is ½ or less of the second wavelength. , A current in a direction parallel to the dipole antenna 4 is induced, and operates as a director. On the other hand, in the longitudinal direction of the dipole antenna 5, since it is divided sufficiently smaller than the second wavelength, no current in the direction parallel to the dipole antenna 5 is induced. Therefore, the dipole antenna 5 does not act as a director. For the same reason, the other strip-shaped conductor 15 acts as a director for the dipole antenna 5 and does not act as a director for the dipole antenna 4.
[0044]
By using the above configuration, for example, when only the position of the strip-shaped conductor 14 is offset, only the beam direction at the second wavelength with respect to the polarization of the dipole antenna 4 is changed to the direction of the strip-shaped conductor 14 viewed from the dipole antenna 4. It becomes possible.
Further, if the overall width of each of the strip conductors 14 and 15 is changed, the beam width at the second wavelength can be individually changed with respect to the polarization of the dipole antennas 4 and 5.
[0045]
According to the sixth embodiment, in addition to the effects of the third embodiment, the beam direction at the second wavelength can be individually changed with respect to the dipole antennas 4 and 5. Changing the overall width of each individual has the effect that the beam width at the second wavelength can be individually changed for the dipole antennas 4 and 5.
[0046]
Embodiment 7 FIG.
FIG. 10 shows a schematic configuration of a diversity antenna apparatus according to Embodiment 7 of the present invention.
In the figure, 1 is a ground conductor, 2 and 3 are parallel two lines, 4 and 5 are dipole antennas, and 10 and 11 are rectangular conductor plates. The basic configuration is the same as that of the third embodiment, except that both ends of the dipole antenna 4 in the third embodiment are inclined toward the ground conductor 1 side.
[0047]
Next, the operation principle will be described. The basic operation principle is the same as that of the third embodiment.
In the seventh embodiment, since the tip end portion of the dipole antenna 4 is bent and inclined toward the ground conductor 1, the dipole antenna 4 operates as an inverted V-shaped dipole, and the beam width can be widened. Since the dipole antenna pair operates mainly at the first wavelength, the beam width that changes here is mainly that of the first wavelength. Although FIG. 10 shows that the dipole antenna 4 is tilted with respect to the two parallel lines, similarly, when the other dipole antenna 5 is tilted, the beam width of the dipole antenna 5 can be widened.
[0048]
According to the seventh embodiment, in addition to the effect of the third embodiment, there is an effect that the beam width of the dipole antennas 4 and 5 mainly at the first wavelength can be changed.
[0049]
Embodiment 8 FIG.
FIG. 11 shows a schematic configuration of a diversity antenna apparatus according to Embodiment 8 of the present invention.
In the figure, 1 is a ground conductor, 2 and 3 are parallel two lines, 4 and 5 are dipole antennas, and 10 and 11 are rectangular conductor plates. The basic configuration is the same as that of the third embodiment, except that both end portions 101 and 102 along the longitudinal direction of the ground conductor 1 are bent to the dipole antenna pair side.
[0050]
Next, the operation principle will be described. The basic operation principle is the same as that of the third embodiment. Here, the time of transmission will be described, but the same applies to the time of reception.
The ground conductor 1 has an effect of reflecting the power radiated from the dipole antenna pair. The beam shape of this diversity antenna device is determined by the sum of the direct wave radiated from each of the dipole antennas 4 and 5 and the rectangular conductor plates 10 and 11 and the reflected wave from the ground conductor 1. Therefore, it is possible to change the beam shape of the entire diversity antenna device by bending both ends 101 and 102 of the ground conductor 1 to the dipole antenna opposite side to change the shape of the ground conductor 1 and changing the state of the reflected wave. Become. Waves of the first wavelength from the dipole antennas 4 and 5 and the second wavelength radiated from the rectangular conductor plate 10 and the rectangular conductor plate 11 reach the ground conductor 1 side, so that the shape of the ground conductor 1 changes. On the other hand, the beam shape of the entire diversity antenna device can be changed.
[0051]
FIG. 11 shows an example in which both end portions 101 and 102 of the ground conductor 1 are bent to the dipole opposite side. In addition, the ground conductor 1 is bent to the opposite side, and is mountain-folded along the center line in the longitudinal direction. It was also found that the same effect can be obtained by valley folding.
Note that changing the shape of the ground conductor 1 simultaneously changes the beam shapes of the first wavelength and the second wavelength, but the beam shape at the second wavelength is the means described in the first to sixth embodiments. It is possible to return to the beam shape before changing the shape of the ground conductor 1 by using together. That is, by combining the means of Embodiments 1 to 7 and Embodiment 8, the beam shape at the first wavelength and the beam shape at the second wavelength can be arbitrarily changed individually.
[0052]
As described above, according to the eighth embodiment, by combining the means shown in the first to sixth embodiments, in addition to the effects of the third embodiment, the beam shapes at the first and second wavelengths can be individually set. The effect that can be changed to is obtained.
[0053]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a rectangular ground conductor and radio waves that are parallel to the ground conductor, have different heights from the ground conductor, are installed orthogonally to each other, and have different frequencies for transmission and reception. A dipole antenna pair composed of two dipole antennas having a length of ½ of the first wavelength, and a dipole antenna pair extending vertically from the vicinity of the center of the dipole antenna pair toward the ground conductor to feed each dipole antenna And two pairs of feed lines, and parallel to the dipole antenna pair and located on the opposite side of the ground conductor side, are arranged so that the height from the ground conductor is different and orthogonal to each other, Two rectangular shapes having a length of ½ of the second wavelength shorter than the first wavelength. 1st and 2nd A first conductor plate pair made of a rectangular conductor plate and a parallel conductor to the first conductor plate pair and located on the opposite side to the ground conductor side, arranged so that the height from the ground conductor is different and orthogonal to each other. Two rectangular shapes, each having a length of ½ or less of the second wavelength. 3rd and 4th A second conductor plate pair made of a rectangular conductor plate The distance between the third rectangular conductor plate provided in parallel with the first rectangular conductor plate is ¼ or less of the second wavelength, and the first rectangular conductor plate provided in parallel with the second rectangular conductor plate. The distance of the rectangular conductive plate 4 is 1/4 or less of the second wavelength. Since it is configured as described above, it can transmit and receive with respect to two polarized waves, can be operated as a small-scale diversity antenna, and the second conductor plate pair operates as a waveguide with respect to the second wavelength. This has the effect of reducing the beam shape.
[0054]
According to the present invention, the first wavelength of the rectangular ground conductor and the radio waves that are parallel to the ground conductor, have different heights from the ground conductor, are installed orthogonally to each other, and have different frequencies for transmission and reception. A pair of dipole antennas each composed of two dipole antennas having a length of ½, and two sets of feeds for feeding each dipole antenna vertically extending from the vicinity of the center of the dipole antenna pair toward the ground conductor A line having a square length that is parallel to the pair of dipole antennas and opposite to the ground conductor side with respect to the pair of dipole antennas, and has a side that is ½ of the second wavelength shorter than the first wavelength. 1 conductor plate and a second conductor plate that is parallel to the first conductor plate and located on the opposite side of the ground conductor side and that has a side having a length equal to or less than ½ of the second wavelength. Because it was configured to provide It can transmit and receive with respect to two polarized waves, can be operated as a polarization diversity antenna, and has an effect of narrowing the beam shape by operating the second conductor plate as a director for the second wavelength. . Furthermore, there is an effect that the number of rectangular conductor plates can be reduced in terms of the element structure, and a simple structure can be obtained.
[0055]
According to this invention, since one of the rectangular conductor plates constituting the second conductor plate pair is omitted or set to a length different from the other, the length of the rectangular conductor plate is selected. Thus, there is an effect that the beam shape can be changed and set freely to some extent with respect to the second wavelength.
[0056]
According to the present invention, one or both of the rectangular conductor plates constituting the second conductor plate pair are replaced with a strip-shaped conductor composed of a plurality of conductor strips arranged in a strip shape, and the conductor strip has a length of the second wavelength. Is less than 1/2 of the width and the width is sufficiently small compared to the second wavelength, the beam direction at the second wavelength can be individually changed for each dipole antenna, and There is an effect that the beam width at the second wavelength can be individually changed by changing the entire width of each strip-shaped conductor.
[0057]
According to this invention, the second conductor plate is replaced with two sets of strip-shaped conductors composed of a plurality of conductor pieces arranged in a strip shape, and the length of the conductor pieces is ½ or less of the second wavelength. The width of the strip is a rectangle that is sufficiently smaller than the second wavelength, and one of the strip-shaped conductors is arranged such that the longitudinal direction of the conductor strip is aligned with the longitudinal direction of one dipole antenna, and the other of the strip-shaped conductors is the conductor strip Since the configuration is such that the longitudinal direction is aligned with the longitudinal direction of the other dipole antenna, the beam direction at the second wavelength can be individually changed for each dipole antenna.
[0058]
According to the present invention, since the second rectangular conductor plate is replaced with the rectangular rectangular conductor plate, the second conductor plate operates as a director, and the beam at the second frequency of the dipole antenna 4 is obtained. In addition, there is an effect that the number of rectangular conductor plates can be reduced in terms of the element structure, and a simple structure can be obtained.
[0059]
According to the present invention, two rectangular rectangular conductor plates whose length is ½ or less of the second wavelength are parallel to the ground conductor with respect to one or both of the dipole antennas constituting the dipole antenna pair. Since it is arranged on both sides of the dipole antenna so that the dipole antenna is sandwiched in parallel with the dipole antenna, the beam shape at the second wavelength can be changed. is there.
[0060]
According to the present invention, the center line of the other dipole antenna and its feed line passes through the connection point between one dipole antenna and its feed line and is orthogonal to the longitudinal direction of the one dipole antenna. Because it was configured to install,
Since the other dipole antenna is disposed at a symmetrical position with respect to the longitudinal direction of one dipole antenna, there is an effect that high isolation can be obtained between the two dipole antennas.
[0061]
According to the present invention, since the feed line that feeds the other dipole antenna is configured to be inclined to the one dipole antenna side, the current flowing in the same phase on the one dipole antenna and the feed line is reduced, There is an effect that the disturbance of the radiation characteristic of the other dipole antenna can be reduced.
[0062]
According to the present invention, since the longitudinal direction of each element of the dipole antenna pair and the longitudinal direction of the ground conductor have an angle of 45 °, with respect to the polarization of ± 45 ° with respect to the longitudinal direction of the ground conductor Has the effect of enabling transmission and reception.
[0063]
According to the present invention, either one or both of the two dipole antennas constituting the dipole antenna pair are configured such that the end thereof is inclined to the ground conductor side. There is an effect that the beam width at the wavelength of can be changed.
[0064]
According to this invention, since the end portion along the longitudinal direction of the ground conductor is bent and the length of each rectangular conductor plate is individually changed, the beam shapes at the first and second wavelengths are individually set. There is an effect that can be changed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a diversity antenna apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an example of a feeding structure of the diversity antenna according to the first embodiment.
FIG. 3 is a perspective view showing a schematic configuration of a diversity antenna apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 4 is a perspective view showing a schematic configuration of a diversity antenna apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 5 is a plan view of a diversity antenna pair for explaining the operation of the third embodiment.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a phenomenon of a dipole antenna targeted by a third embodiment.
FIG. 7 is a perspective view showing a schematic configuration of a diversity antenna apparatus according to Embodiment 4 of the present invention.
FIG. 8 is a perspective view showing a schematic configuration of a diversity antenna apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a perspective view showing a schematic configuration of a diversity antenna apparatus according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a perspective view showing a schematic configuration of a diversity antenna apparatus according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a perspective view showing a schematic configuration of a diversity antenna apparatus according to an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a perspective view showing a schematic structure of a conventional antenna device for a mobile base station.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ground conductor, 2,3 Parallel 2 lines, 4,5 Dipole antenna, 6,7,8,9,10,11,12,13 Rectangular conductor plate, 14,15 Strip-shaped conductor, 21,22 Coaxial cable, 41 , 51 Feed point, 101, 102 Both ends.

Claims

A rectangular ground conductor,
The radio waves are parallel to the ground conductor, have different heights from the ground conductor, and are installed so as to be orthogonal to each other, and each has a length of ½ of the first wavelength of radio waves having different frequencies to be transmitted and received. A dipole antenna pair consisting of two dipole antennas;
Two sets of feed lines that extend vertically from the center of the dipole antenna pair in the direction of the ground conductor and feed power to each of the dipole antennas;
The dipole antenna pair is parallel to the dipole antenna pair and is located on the opposite side of the ground conductor side, the heights from the ground conductors are different from each other, and are arranged so as to be orthogonal to each other. A first pair of conductive plates consisting of two first and second rectangular rectangular conductive plates having a length of ½ of a second wavelength shorter than one wavelength;
Parallel to the first conductor plate pair and located on the opposite side of the ground conductor side, the heights from the ground conductors are different from each other, and are arranged so as to be orthogonal to each other, each of which has the second wavelength Bei example and two third and fourth second conductive plate pairs consisting of a square conductor plate of a rectangular having a half or less of the length,
The distance between the third rectangular conductor plate provided in parallel with the first rectangular conductor plate is ¼ or less of the second wavelength, and the fourth provided in parallel with the second rectangular conductor plate. A diversity antenna device characterized in that the distance between the rectangular conductor plates is ¼ or less of the second wavelength .

A rectangular ground conductor,
Two radio waves having different lengths from the ground conductor, parallel to the ground conductor, orthogonal to each other, and having a length of ½ of the first wavelength of radio waves having different frequencies to be transmitted and received A dipole antenna pair consisting of dipole antennas,
Two sets of feed lines that extend vertically from the center of the dipole antenna pair in the direction of the ground conductor and feed power to each of the dipole antennas;
A square parallel to the dipole antenna pair and located on the opposite side of the ground conductor side with respect to the dipole antenna pair, and having a side that is ½ of the second wavelength shorter than the first wavelength. A first conductor plate;
A square second conductor plate that is parallel to the first conductor plate and is located on the opposite side of the ground conductor side and has a side that has a length of ½ or less of the second wavelength. A diversity antenna device characterized by the above.

The diversity antenna device according to claim 1, wherein one of the rectangular conductor plates constituting the second conductor plate pair is omitted or set to a length different from the other.

One or both of the rectangular conductor plates constituting the second conductor plate pair are replaced with a strip-shaped conductor composed of a plurality of conductor strips arranged in a strip shape, and the conductor strip has a length of ½ or less of the second wavelength. 2. The diversity antenna apparatus according to claim 1, wherein the rectangular antenna has a width that is sufficiently smaller than the second wavelength.

The second conductor plate is replaced with two sets of strip-shaped conductors composed of a plurality of conductor pieces arranged in a strip shape, the length of the conductor piece is ½ or less of the second wavelength, and the width of the conductor piece is A rectangular shape that is sufficiently smaller than the second wavelength, and one of the strip-shaped conductors has the longitudinal direction of the conductor piece aligned with the longitudinal direction of one dipole antenna, and the other of the strip-shaped conductors is the longitudinal direction of the conductor piece. The diversity antenna device according to claim 2, wherein the antennas are arranged in the longitudinal direction of the other dipole antenna.

3. The diversity antenna device according to claim 2, wherein the second conductor plate is replaced with a rectangular rectangular conductor plate.

For one or both of the dipole antennas constituting the dipole antenna pair, two rectangular rectangular conductor plates having a length of ½ or less of the second wavelength are arranged in a plane parallel to the ground conductor. The diversity antenna device according to claim 1, wherein the diversity antenna device is disposed on both side surfaces of the dipole antenna so as to sandwich the dipole antenna in parallel with the dipole antenna.

The center line of the other dipole antenna and its feed line is installed in a plane that passes through the connection point between one dipole antenna and its feed line and is orthogonal to the longitudinal direction of the one dipole antenna. The diversity antenna apparatus according to any one of claims 1 to 7.

9. A diversity antenna apparatus according to claim 8, wherein a feeding line for feeding power to one dipole antenna is tilted toward the other dipole antenna.

The diversity antenna device according to any one of claims 1 to 9, wherein a longitudinal direction of each element of the dipole antenna pair and a longitudinal direction of the ground conductor have an angle of 45 °.

11. One of the two dipole antennas constituting the dipole antenna pair, wherein the tip of the dipole antenna is inclined toward the ground conductor side. 11. The diversity antenna apparatus as described.

The diversity antenna device according to any one of claims 1 to 11, wherein an end portion along the longitudinal direction of the ground conductor is bent and the length of each rectangular conductor plate is individually changed. .