JP3927680B2 - 偏波ダイバーシチアンテナ装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、簡易型携帯電話システムなどの移動通信に使用される基地局アンテナ装置に関し、特に、地下街などの天井に設置される平面型で水平面内無指向性の偏波ダイバーシチアンテナ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種のアンテナ装置については、近年、前記携帯電話システムの利用者の増加と、移動通信サービスエリアの拡大に伴い、特に、地下街などでも通信できるようなアンテナ装置の開発が、待望されていた。
【0003】
従来、地下街などに使用するアンテナ装置としては、使用周波数の1/4波長モノポールアンテナなどのような水平面内無指向性を有し、かつアンテナの高さが低いものが考えられていた。
しかし、ダイバーシチアンテナ装置を使用し、ダイバーシチ効果を得る方法として、2つ以上のアンテナ素子を、垂直方向に配置する垂直ダイバーシチアンテナ装置と、水平方向に配置する水平ダイバーシチアンテナ装置とがあるが、
地下街などの限られた空間では、水平ダイバーシチアンテナ装置を用いざるを得なかった。
なお、前記携帯電話システムに使用される移動通信には、1.9GHz帯の周波数が割り当てられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記水平ダイバーシチアンテナ装置Aを、地下街通路、特に、2つの通路の交差点上に設置する場合、ダイバーシチ効果を得るために、図8に示すように、2つのアンテナ素子をその天井に設置するのであるが、そのとき、一方向の通路はダイバーシチ効果が得られるが、他方向の通路はダイバーシチ効果が期待できないという問題点があった。
【0005】
また、前記水平ダイバーシチアンテナ装置では、どうしてもその外形が、従来のアンテナ装置、例えば平面型垂直偏波アンテナ装置よりも大きくなり、設置場所が限定されるとともに、設置後の景観などに調和しないという問題点があった。
【0006】
本発明はかかる点に鑑みなされたもので、その目的は前記問題点を解消し、全周方向において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装置を提供することにある。
【0007】
本発明の他の目的は、設置するアンテナ装置が1個で、かつ従来のアンテナ装置と同等の大きさに限定し得る偏波ダイバーシチアンテナ装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明の構成は、金属導体からなる平面状の地板と、誘電体基板に形成された複数個のダイポールからなる第1の放射素子と、金属導体からなる平面状の第2の放射素子と、前記第1、第2の放射素子に放射電力を供給する同軸給電線とからなる偏波ダイバーシチアンテナ装置であり、その詳細な構成は、次のとおりである。
【0009】
すなわち、前記第1の放射素子は、使用周波数、例えば、1.9GHzに共振して水平偏波を放射する水平偏波アンテナ素子として動作させ、前記第2の放射素子は、前記使用周波数に共振して垂直偏波を放射する垂直偏波アンテナ素子として動作させ、それぞれ前記地板に対し、絶縁部材を介してほぼ平行に、かつ垂直方向に配設させるとともに、前記第1、第2の放射素子と前記地板は、円形状に形成されるとともに、該第1の放射素子を形成する前記複数個のダイポールは、円形状の前記誘電体基板の外周縁に沿って、ほぼ同一ピッチ角で形成され、前記地板との間隔が前記周波数の約0.1波長であり、前記第2の放射素子は、前記第1の放射素子と前記地板との間に配設され、該第1の放射素子との間隔が前記周波数の約0.06波長にする。
【0011】
さらに、前記第1、第2の放射素子を、前記地板に固着された合成樹脂材からなる円筒形保護カバー内に装着している。
【0012】
本発明は以上のように、水平偏波および垂直偏波の、それぞれの無指向性アンテナ素子を、垂直方向に組み合わせて構成されるので、全周方向にダイバーシチ効果が得られるとともに、設置するアンテナ装置が1個で済み、かつ従来のアンテナ装置とほぼ同等の大きさに限定することができる。
従って、簡易型携帯電話システム用のアンテナ装置として、例えば地下街の天井などに容易に取り付けることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の好適な実施の形態を詳しく説明する。
本発明の偏波ダイバーシチアンテナ装置は、2つの異なる偏波の平面型アンテナ素子、すなわち垂直偏波用と水平偏波用とのそれぞれの平面型アンテナ素子を、地板に対して、平行に、かつ垂直方向に配設して、それぞれの平面型アンテナ素子に、同軸給電線を介して放射電力を供給するものである。
【0014】
図1ないし図3は、本発明の偏波ダイバーシチアンテナ装置の一実施の形態を示す図で、図1は、該アンテナ装置の保護カバーの一部を破断した斜視図、図2は、その水平偏波アンテナ素子の要部平面図、図3は、図1のアンテナ素子の断面配置図である。
【0015】
図1ないし図3において、この偏波ダイバーシチアンテナ装置1は、金属導体からなる円形平面状の地板2と、円形誘電体基板に形成された複数個(本実施に形態では、3個)のストリップダイポールからなる第1の放射素子3と、金属導体からなる円形平面状の第2の放射素子4と、前記第1、第2の放射素子1,2に放射電力をそれぞれ供給する同軸給電線5,6とから構成されている。なお、7は、前記地板3に固着され、前記前記第1、第2の放射素子1,2を、内部に装着する合成樹脂材、例えばABS樹脂材からなる円筒形の保護カバー、5a,6aは、前記同軸給電線5,6端にそれぞれ接続されるコネクタである。
【0016】
前記地板2は、その直径が、使用周波数f、例えば1.9GHzの約0.6波長の円板である。
前記第1の放射素子3は、前記地板2に対し、絶縁部材8,9を介してほぼ平行に、かつ垂直方向に、間隔が前記周波数fの約0.1波長で配設されている。該第1の放射素子3は、円形状の誘電体基板11の表裏面に、ストリップダイポール12として、それを構成するダイポール素子12a,12bが所定の周波数fに共振するようにそれぞれ形成されている。そして、その複数個(ここでは、3個)の該ストリップダイポール12を構成する、それぞれのダイポール素子12a,12bが、該誘電体基板11の外周縁に沿って、ほぼ同一ピッチ角(中心角で、120度)内で形成されている。
【0017】
前記複数個のストリップダイポール12のそれぞれのダイポール素子12a,12bは、前記誘電体基板11の表裏面の中心部に形成された共通の接続点12c,12dから、それぞれ半径方向外方に形成される給電線路素子12e,12fに対して、直角に(外周縁に沿って)互いに反対方向に、すなわち、交差給電構造になるように、該ストリップダイポール12の中心軸(給電線路素子12e,12fの中心)を中心に、丁度180度回転した位置に形成されている。そして、該ダイポール素子12a,12bの中心線上における両端における、円弧に沿った距離を、前記使用周波数fの波長λの約1/2にしている。
【0018】
また、前記第2の放射素子4は、前記地板1に対し、絶縁部材9を介してほぼ平行に、かつ垂直方向に、前記第1の放射素子3と前記地板2との間に配設され、該第1の放射素子3との間隔が前記周波数fの約0.06波長で配設されている。前記第2の放射素子4は、その直径が、前記使用周波数fに共振する円板である。
【0019】
前記同軸給電線5は、前記地板2と前記第2の放射素子3とを貫通して、前記第1の放射素子3の誘電体基板11の中心部に形成された共通の前記接続点12c,12dに、前記コネクタ5aを介して、前記使用周波数f(例えば、1.9GHz)の電力を給電するように配設され、該電力は、前記接続点12c,12dおよび前記給電線路素子12e,12fを経て、前記ダイポール素子12a,12bに給電されている。
また、前記同軸給電線6は、前記地板2の中心部を貫通して、前記第2の放射素子3のほぼ中心部に設けられた接続点4aと前記地板2の接続点2aとの間に、前記コネクタ6aを介して、前記使用周波数fの電力を給電するように配設されている。そして、該第2の放射素子4については、該放射素子4と前記地板2との間隔を調整して、整合をとることができる。
【0020】
この場合、前記第1の放射素子3は、前記使用周波数fに共振して水平偏波を放射する水平偏波アンテナ素子として、動作するとともに、前記第2の放射素子4は、前記使用周波数fに共振して垂直偏波を放射する垂直偏波アンテナ素子として、動作する
【0021】
図4(a)および図4(b)は、周波数が1.9GHz帯で、前記第1の放射素子3の水平偏波における指向性を示す図で、図4(a)は水平偏波水平面内指向特性、図4(b)は水平偏波垂直面内指向特性を、それぞれ示す。
また、図5(a)および図5(b)は、周波数が1.9GHz帯で、前記第2の放射素子4の垂直偏波における指向性を示す図で、図5(a)は垂直偏波水平面内指向特性、図5(b)は垂直偏波垂直面内指向特性を、それぞれ示す。
【0022】
このように、前記第1の放射素子3の前記誘電体基板11の外周縁に沿って複数個のストリップダイポール12,12を配設して、水平偏波における水平面内に無指向性を得るとともに、該第1の放射素子3を、前記第2の放射素子4の垂直偏波アンテナ素子と、垂直方向に組み合わせることにより、従来のアンテナ装置とほぼ同等の大きさで、ダイバーシチ構成を達成することができる。
【0023】
図6は、前記アンテナ装置1について、該アンテナ装置1の中心からの距離(m)に対応する、垂直偏波および水平偏波の受信電界強度(μV/mを、dBにて表す)を示す図で、そのダイバーシチ効果は、垂直偏波と水平偏波でその相互関係がとれており、その効果があることを示している。
すなわち、図6によれば、全周方向において、水平偏波素子と垂直偏波素子で同時に受信するとき、ダイバーシチ効果を得ることができる
【0024】
このため、図7に示すように、前記アンテナ装置1を、地下街、特にその交差点の天井などに取り付けるれば、交差する複数の各通路方向において、良好な感度が得ることができる。
【0025】
なお、本発明の技術は前記実施の形態における技術に限定されるものではなく、同様な機能を果たす他の態様の手段によってもよく、また本発明の技術は前記構成の範囲内において種々の変更、付加が可能である。
【0026】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明の偏波ダイバーシチアンテナ装置によれば、第1の放射素子は、使用周波数に共振して水平偏波を放射する水平偏波アンテナ素子とし、第2の放射素子は、前記使用周波数に共振して垂直偏波を放射する垂直偏波アンテナ素子として、それぞれ地板に対し、絶縁部材を介してほぼ平行に、かつ垂直方向に配設されるので、全周方向において、ダイバーシチ効果を得ることができる。
【0027】
また、前記偏波ダイバーシチアンテナ装置によれば、設置するアンテナ装置が1個で済み、かつ従来のアンテナ装置とほぼ同等の大きさに限定することができる。
従って、簡易型携帯電話システム用のアンテナ装置として、例えば地下街、特にその交差点の天井などに、容易に取り付けることができるとともに、交差する各通路方向で良好な感度で通話することができ、地下街でのサービスエリアを広げることができる。
【0028】
さらに、前記偏波ダイバーシチアンテナ装置によれば、簡易型携帯電話システムに限らず、携帯電話などの不感地対策用アンテナ装置としての応用も可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の偏波ダイバーシチアンテナ装置の一実施の形態を示す図で、該アンテナ装置のカバーの一部を破断した斜視図である。
【図2】図1の水平偏波アンテナ素子の要部平面図である。
【図3】図1のアンテナ素子の断面配置図である。
【図4】周波数が1.9GHz帯における第1の放射素子の水平偏波における指向性を示す図で、図4(a)は水平偏波水平面内指向特性図、図4(b)は水平偏波垂直面内指向特性図である。
【図5】周波数が1.9GHz帯における第2の放射素子の垂直偏波における指向性を示す図で、図5(a)は垂直偏波水平面内指向特性図、図5(b)は垂直偏波垂直面内指向特性図である。
【図6】本実施の形態における偏波ダイバーシチアンテナ装置の中心からの距離(m)に対応する、垂直偏波および水平偏波の受信電界強度(dB)を示す図である。
【図7】本実施の形態における偏波ダイバーシチアンテナ装置を、地下街通路の交差点上に設置したときのダイバーシチ効果を示す図である。
【図8】従来の水平ダイバーシチアンテナ装置Aを、地下街通路の交差点上に設置したときのダイバーシチ効果を示す図である。
【符号の説明】
1 偏波ダイバーシチアンテナ装置
2 地板
3 第1の放射素子
4 第2の放射素子
5,6 同軸給電線
7 保護カバー
8,9 絶縁部材
11 誘電体基板
12 ストリップダイポール
12a,12b ダイポール素子
12c,12d 接続点
12e,12f 給電線路素子
Claims (2)
- 金属導体からなる平面状の地板と、誘電体基板に形成された複数個のダイポールからなる第1の放射素子と、金属導体からなる平面状の第2の放射素子と、前記第1、第2の放射素子に放射電力を供給する同軸給電線とからなるアンテナ装置であって、
前記第1の放射素子は、使用周波数に共振して水平偏波を放射する水平偏波アンテナ素子とし、前記第2の放射素子は、前記使用周波数に共振して垂直偏波を放射する垂直偏波アンテナ素子として、それぞれ前記地板に対し、絶縁部材を介してほぼ平行に、かつ垂直方向に配設されるとともに、
前記第1、第2の放射素子と前記地板は、円形状に形成されるとともに、該第1の放射素子を形成する前記複数個のダイポールは、円形状の前記誘電体基板の外周縁に沿って、ほぼ同一ピッチ角で形成され、前記地板との間隔が前記周波数の約0.1波長であり、前記第2の放射素子は、前記第1の放射素子と前記地板との間に配設され、該第1の放射素子との間隔が前記周波数の約0.06波長であることを特徴とする偏波ダイバーシチアンテナ装置。 - 前記第1、第2の放射素子が、前記地板に固着される合成樹脂材からなる円筒形保護カバー内に装着されることを特徴とする請求項1に記載の偏波ダイバーシチアンテナ装置。
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