JP3729027B2 - 偏波ダイバーシチアンテナ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、互いに直交する２つの偏波を放射する偏波ダイバーシチアンテナに係り、特に、簡素な構成で水平面ビーム幅が広くでき、放射正面方向の側方でも高いダイバーシチ効果が得られる偏波ダイバーシチアンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、板状のアンテナ素子による偏波ダイバーシチアンテナ（特開平９−２３２８５８号）が知られており、その構造を図３に示す。この偏波ダイバーシチアンテナは、垂直偏波、水平偏波の両偏波共用の正方形のアンテナ素子２１を地板２２と平行に配置し、アンテナ素子２１の上辺および左辺にそれぞれ給電点２３を設け、アンテナ素子２１の左右両側に無給電のホイップアンテナ２４を設けたものである。このホイップアンテナ２４の位置および大きさを変更することで水平面ビーム幅を調整することができる。図３で、Ｚ軸は鉛直軸、Ｘ軸、Ｙ軸は互いに直交する水平軸である。Ｙ軸が放射正面方向であり、水平面ビーム幅の中心となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の偏波ダイバーシチアンテナは、水平面ビーム幅を広げる場合、アンテナ素子２１の形状や大きさを変更しても水平面ビーム幅を調整することが非常に困難であるため、ホイップアンテナ２４等の他部品を付加したり、多素子化することが必要になる。このため、アンテナの構造が複雑化し、大きさも大きくなってしまう。
【０００４】
また、放射正面方向の側方、即ち、Ｙ軸の適宜な位置からＸ軸方向にずれた位置では、アンテナ素子２１の面を斜めに臨むことになるので、相対的にアンテナ素子２１の開口面積が小さくなる。このため、放射正面方向から側方へ離れるに従って、ダイバーシチ効果を示す偏波識別度が低下してしまう。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、簡素な構成で水平面ビーム幅が広くでき、放射正面方向の側方でも高いダイバーシチ効果が得られる偏波ダイバーシチアンテナを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、正方形に形成したアンテナ素子をこのアンテナ素子に面が平行な地板と共に前記アンテナ素子の対角線に沿って折り曲げ、前記アンテナ素子の互いに隣接する２辺にそれぞれ給電点を設け、前記アンテナ素子を前記対角線が鉛直になる姿勢で設置したものである。
【０００７】
前記アンテナ素子の前記地板とは反対側に、正方形に形成し対角線に沿って折り曲げた無給電素子を設けてもよい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１０】
図１に示されるように、本発明に係る偏波ダイバーシチアンテナは、金属導体板を正方形に形成したアンテナ素子１を、このアンテナ素子１より所定の距離を隔ててアンテナ素子１に面が平行な金属導体板からなる地板２と共にアンテナ素子１の対角線に沿って所定の曲げ角で折り曲げ、対角線を挟んでアンテナ素子１の互いに隣接する２辺にそれぞれ給電点３を設け、さらに、アンテナ素子１の地板２とは反対側に、金属導体板を正方形に形成し対角線に沿って折り曲げた無給電素子４をアンテナ素子に所定の距離を隔てて設けたものである。
【００１１】
図１（ａ）に示したように、地板２は、アンテナ素子１よりも十分に大きいほぼ正方形に形成したものであるが、アンテナ素子１の対角線が地板２の中心線と平行になるよう配置されているため、地板２は、中心線に沿って折り曲げた形状になる。無給電素子４は、アンテナ素子１より若干小さく形成され、無給電素子４の対角線がアンテナ素子１の対角線と平行になるよう配置されている。
【００１２】
５は、絶縁体からなるスペーサであり、地板２に対し、アンテナ素子１および無給電素子４を固定するものである。このスペーサ５による取付構造を簡素にするため、地板２、アンテナ素子１、無給電素子４は、アンテナ素子１の対角線そのもので２つ折りにするのではなく、図１（ｂ）に示したように、対角線を含んだ若干幅の曲げしろ６をそれぞれ設け、これら曲げしろ６の両側で時計方向及び反時計方向に折り曲げてある。曲げしろ６の片側片と反対側片とが形成する内角を曲げ角θと定義する。スペーサ５は、地板２、アンテナ素子１、無給電素子４の曲げしろ６間に介在し、曲げの内側からボルトで固定されている。
【００１３】
また、７，８は、それぞれ絶縁体からなるスペーサであり、地板２に対しアンテナ素子１の端部を固定し、また、アンテナ素子１に対し無給電素子４の端部を固定するもので、それぞれ曲げの外側からボルトで固定されている。これらスペーサ５，７，８により、地板２、アンテナ素子１、無給電素子４は、それぞれ一定間隔で固定されている。
【００１４】
９は、図示しない電力源に接続される給電線であり、地板２の曲げの内側から配線されている。給電線９の外部導体は地板２に半田付けされている。１０は給電ピンであり、地板２を非接触で貫通した給電線９の内部導体と給電点３とを連絡するようになっている。
【００１５】
偏波ダイバーシチアンテナは、アンテナ素子１の対角線が鉛直になる姿勢で設置される。鉛直方向をＡ方向とする。この偏波ダイバーシチアンテナによる電波の放射正面方向は、曲げの外側で、水平かつ曲げ角θの中心線に平行なＢ方向となる。このとき、アンテナ素子１には各給電点３からそれぞれ大地に対して±４５°の方向に給電されるため、この偏波ダイバーシチアンテナは、±４５°の２偏波を放射する±４５°偏波ダイバーシチアンテナとなる。
【００１６】
以下に、図１の偏波ダイバーシチアンテナの作用効果を説明する。
【００１７】
この偏波ダイバーシチアンテナは、アンテナ素子１が対角線で折り曲げてあり、対角線の片側片、反対側片のそれぞれから放射が行われるため、アンテナ素子が一平面のものに比べ、水平面ビーム幅が広くなる。図２に示した特性は、実験的に作成した本発明の偏波ダイバーシチアンテナについてアンテナ素子の曲げ角θと水平面ビーム幅との関係を実測して得たものである。×印は、実測点であり、これら実測点に基づく特性の推定線が示されている。図示のように、アンテナ素子の曲げ角θと水平面ビーム幅との関係は、曲げ角θが鋭角であるほど水平面ビーム幅が広い。従って、曲げ角θを適宜に設定することで、所望の水平面ビーム幅に広角化された偏波ダイバーシチアンテナを得ることができる。
【００１８】
また、この偏波ダイバーシチアンテナは、アンテナ素子１が対角線で折り曲げてあり、放射正面方向の側方（Ｃ方向）からアンテナ素子の面を比較的直角に近い角度で臨むことになり、アンテナ素子１の開口面積が広くなる。例えば、図１（ａ）のように、側面からでもアンテナ素子１の片側片を広い面積で視ることができる。このように、放射正面方向から側方へ離れても、アンテナ素子１の開口面積が広くなっているので、偏波識別度は高く維持される。
【００１９】
さらに、この偏波ダイバーシチアンテナは、アンテナ素子１と同様に折り曲げた無給電素子４をアンテナ素子１に重ねているので、アンテナ素子１のみによる周波数帯域幅に、無給電素子４がもたらす別の周波数帯域幅を合成させるようにして、偏波ダイバーシチアンテナが使用可能な周波数帯域幅を広くすることができる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００２１】
（１）他部品を付加したり、多素子化することなく、簡素な構成で水平面ビーム幅を広角化できる。よって、広角な水平面ビーム幅を持つアンテナの構造を簡素にし、大きさを小さくすることができる。
【００２２】
（２）放射正面方向の側方でも、高い偏波識別度が得られるため、高いダイバーシチ効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す偏波ダイバーシチアンテナの投影図であり、（ａ）は設置姿勢における側面図、（ｂ）は平面図である。
【図２】図１の偏波ダイバーシチアンテナにおけるアンテナ素子曲げ角対水平面ビーム幅特性を示す特性図である。
【図３】従来の偏波ダイバーシチアンテナの斜視図である。
【符号の説明】
１ アンテナ素子
２ 地板
３ 給電点
４ 無給電素子

Claims (2)

1. 正方形に形成したアンテナ素子をこのアンテナ素子に面が平行な地板と共に前記アンテナ素子の対角線に沿って折り曲げ、前記アンテナ素子の互いに隣接する２辺にそれぞれ給電点を設け、前記アンテナ素子を前記対角線が鉛直になる姿勢で設置したことを特徴とする偏波ダイバーシチアンテナ。
2. 前記アンテナ素子の前記地板とは反対側に、正方形に形成し対角線に沿って折り曲げた無給電素子を設けたことを特徴とする請求項１記載の偏波ダイバーシチアンテナ。

Images