JP3983237B2 - アンテナ装置 - Google Patents
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Description
従来、この種の無指向性アンテナ装置においては、コリニアアンテナ等が用いられてきた。このコリニアアンテナ等は、一般に、垂直偏波において、水平面無指向性と比較的鋭い垂直面指向性とを有する。(例えば、非特許文献1参照)。
また、直列給電ゆえに各アンテナ素子への電力分布を任意に与えることが困難であり、このため、ゾーン構成に関係する垂直面指向性のビーム成形を行うことが困難である。
さらに、垂直面指向性のチルト角度が固定されているので、アンテナ設置後に垂直面指向性のチルト角を変えてゾーンを再構築することが不可能である。
そこで、コリニアアンテナ等を用いた従来の無指向性アンテナ装置の上記欠点を解決し得る構成と、垂直偏波と水平偏波を共用し得る構成を有したアンテナ装置が提案されている。(例えば、特許文献1参照)。
本発明の他の実施の形態では、前記筒状反射板の断面が四角形状であり、この筒状反射板の対向する一対の側面に前記垂直偏波素子基板をそれぞれ貼設している。
本発明の別の実施の形態では、前記筒状反射板の断面が正三角形状であり、この筒状反射板の全ての側面に前記垂直偏波素子基板をそれぞれ貼設している。
また、給電回路をある一定の面積内に形成することができるため、並列給電方式の給電回路を形成することが可能である。この並列給電方式の給電回路を形成すれば、VSWRおよび指向性の周波数特性を抑えることができ、かつ、設計の容易さから各アンテナ素子への電力分布を自由に設定できるので、垂直面指向性の成形が可能となる。
さらにまた、 複数の水平偏波アンテナ素子および給電線路が面上に形成された水平偏波素子基板を、前記筒状反射板が中央部に位置する形態で水平に配設することにより、垂直偏波と水平偏波を共用し得る機能、つまり、偏波ダイバーシチ機能を持たすことが可能である。
また、上記のアンテナ装置を1ブロックとし、このブロックを前記筒状反射板の長手方向に多段配設することにより高利得化を図ることができる。そして、各ブロックに接続される給電ケーブルを該各ブロックの前記筒状反射板の空洞内に順次通して移相器に接続すれば、この移相器によって垂直面指向性のビームチルト角を制御することが可能である。
図1は、本発明に係るアンテナ装置の第1の実施形態を示している。
このアンテナ装置は、中心軸線が垂直方向に向く形態で配設された金属製の筒状反射板1と、この反射板1の4つの側面にそれぞれ貼付した長方形状の垂直偏波素子基板3とを備えている。なお、この例では、筒状反射板1が正四角形状の断面を有している。
誘電体基板5は、横幅長L1が反射板1の横幅長L2よりも大きく設定されていることから、その一側縁部が筒状反射板1の対応する側面の鉛直方向縁端から幅差L1―L2分だけ張り出している。
なお、上記接地導体板11は、誘電体基板5の裏面にプリント形成されているので、該誘電体基板5が反射板1に貼付された場合に該反射板1と接触する。
なお、このアンテナ装置を受信に使用する場合には、分配器15に代えて合波器が使用される。また、上記実施の形態では、各垂直偏波素子基板3に二つのダイポール素子7を設けているが、一つのダイポール素子7あるいは二つよりも多いダイポール素子7を設けても良い。
この第2の実施形態に係るアンテナ装置は、上記第1の実施の形態に係るアンテナ装置に比してダイポール素子7の数が半減しているものの、水平面内において実用上十分な無指向性を得ることができる。
この第2の実施形態に係るアンテナ装置における筒状反射板17は、断面形状が長方形や平行四辺形であっても良い。そして、この第2の実施形態に係るアンテナ装置においても、給電ケーブル13が筒状反射板17内に布線される。
この第3の実施形態に係るアンテナ装置は、同一水平面内に3つのプリントダイポール素子7が等角度間隔で位置しているので、水平面内において良好な無指向性を得ることができる。なお、この第3の実施形態に係るアンテナ装置においても、筒状反射板19内に給電ケーブル13が布線される。
また、給電回路をある一定の面積内に形成することができることから、並列給電方式を採用している。このため、VSWRおよび指向性の周波数特性を抑えることが可能になる。
このアンテナ装置は、正四角形状の断面を有した筒状反射板21と、この反射板21の前側面および後側面にそれぞれ貼付した垂直偏波素子基板23と、該反射板21の左側面および右側面にそれぞれ貼付した垂直偏波素子基板25と、上記反射板21の鉛直中心軸線に直交する形態で配設された二つの水平偏波素子基板27とを備えている。
なお、上記接地導体板35は、誘電体基板23の裏面にプリント形成されているので、該誘電体基板23が反射板21に貼付された場合に該反射板21に接触する。
上記のように、給電ケーブル13を筒状反射板21の空洞内に通すことにより、該給電ケーブル13が指向性に与える影響をなくすことができる。
したがって、上記対をなす各ダイポール素子45は、給電線路47a、47bを介して並列接続されている。他の対を成す二つのダイポール素子45も同様である。
上記給電線路47a'は、二つの垂直偏波素子基板25のそれぞれに形成される。そして、これらの給電線路47a'の中央部には、それぞれ給電ケーブル51が接続される。各給電ケーブル51は、筒状反射板21内で下方に導かれ、その下端に分配器53もしくは合波器が接続される。
上記のように、給電ケーブル51を筒状反射板21の空洞内に通すことにより、該給電ケーブ51が指向性に与える影響をなくすことができる。
したがって、この第4の実施形態に係るアンテナ装置によれば、前述した効果に加えて、偏波ダイバーシチ機能を得ることができる。
図9は、図1のアンテナ装置を1ブロックとして、このブロックを多段配置した多段構成のアンテナ装置を示している。このように多段化したアンテナ装置によれば、垂直面指向性が鋭くなるので、利得を向上することができる。
3,23,25 垂直偏波素子基板
5,29,31,43 誘電体基板
7,45 ダイポール素子
9a,9b,37a,37a',37b,33a,33b,47a,47a',47b 給電線路
13,51 給電ケーブル
15,53 分配器
27 水平偏波素子基板
55 移相器
Claims (5)
- 四角状の断面を有し、中心軸線が鉛直方向に向くように配設された筒状の反射板(21)と、
それぞれ垂直偏波アンテナ素子(7)が形成され、前記筒状反射板(21)の前側面および後側面にそれぞれ貼設された一対の第1の垂直偏波素子基板(23)と、
それぞれ前記垂直偏波アンテナ素子(7)と同一形状の垂直偏波アンテナ素子(7)が形成され、前記筒状反射板(21)の左側面および右側面にそれぞれ貼設された一対の第2の垂直偏波素子基板(25)と、
複数の水平偏波アンテナ素子(45)が形成され、前記筒状反射板(21)が中央部に位置する形態で水平に配設された水平偏波素子基板(43)と、を備え、
前記第1、第2の垂直偏波素子基板(23,25)は、その横幅長L1と前記筒状反射板(21)の横幅長L2(<L1)との幅の差L1−L2だけ該筒状反射板(21)の鉛直方向側縁から張り出し、かつ、その張り出し部位に前記垂直偏波アンテナ素子(7)が位置されるように形成され、
前記第1の垂直偏波素子基板(23)には、該第1の垂直偏波素子基板(23)に形成された前記垂直偏波アンテナ素子(7)に接続される一方の分岐(33a)と、該第1の垂直偏波素子基板(7)の非張り出し側の端まで延びる他方の分岐(37a')とを有する分岐構成の第1の給電線路(33a,37a')が設けられ、
前記第2の垂直偏波素子基板(25)には、前記水平偏波素子基板(43)に形成された前記水平偏波アンテナ素子(45)に接続される第2の給電線路(47a')が設けられるとともに、該第2の垂直偏波素子基板(25)に形成された前記垂直偏波アンテナ素子(7)を前記第1の給電線路(33a,37a')の他方の分岐(37a')に接続するためのスルーホール導体(41)が設けられる
ことを特徴とするアンテナ装置。 - 前記一対の第1の垂直偏波素子基板(23)および前記一対の第2の垂直偏波素子基板(25)には、前記垂直偏波アンテナ素子(7)が鉛直方向に複数配列され、かつ、前記水平偏波素子基板(43)が鉛直方向に複数配列されることを特徴とする請求項1に記載のアンテナ装置。
- 前記第1の給電線路(33a,37a')および第2の給電線路(47a')にそれぞれ給電ケーブル(13,51)を接続し、それらの給電ケーブル(13,51)を前記筒状反射板(21)の空洞内に通すように構成したことを特徴とする請求項1に記載のアンテナ装置。
- 請求項1〜3に記載のアンテナ装置を1ブロックとし、このブロックを前記筒状反射板(21)の長手方向に多段配設するとともに、各ブロックに接続される給電ケーブルを該各ブロックの前記筒状反射板(21)の空洞内に順次通して下方に導出したことを特徴とするアンテナ装置。
- 前記導出した各給電ケーブルに移相器(55)を接続し、この移相器(55)によって垂直面指向性のビームチルト角を制御するようにしたことを特徴とする請求項4に記載のアンテナ装置。
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