JP4048825B2 - アンテナ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、アンテナに関し、特に方位方向の放射パターンが無指向性のオムニアンテナを用いたアンテナに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、パソコンの普及により、ネットワーク化が急速に進み、配線などに制限を受けずに、簡単にネットワーク構築できる無線LAN機器が注目されている。現状の無線LANシステムの多くは、アンテナとして、モノポールアンテナやスリーブアンテナなどの方位方向の放射パターンが無指向性のオムニアンテナを用いている。
図23は、従来のアンテナの例である。上下のサポート503により、方位方向が無指向性のオムニアンテナ素子501が支持され、同軸ケーブル504が接続されている。また、オムニアンテナ素子501の後方に配置される導体の反射棒502が、電波の反射器としての役割をもっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
このような無線LANシステムでは、通常、アクセスポイント側(基地局側)が、部屋やオフィスに設置される場合、壁や部屋に隅に設置される場合がほとんどである。このような場合に、アクセスポイント用のアンテナとしてオムニアンテナを用いると、アンテナから放射される電力の概ね半分は壁側に放射されていることになる。したがって、壁方向へ放射された電波が壁により減衰を受けたり、壁からの反射波とアンテナからの直接波とが干渉を起こしたりして、部屋またはオフィス内に電界強度の弱い部分が発生し、良好な無線通信環境が得られないという問題点があった。また前述のように反射棒を用いる場合でも、その反射棒が固定されているため放射パターンを調整できない。
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、設置状況に応じてアンテナから放射される電波の放射パターンとして、アンテナビームの形状、アンテナ利得、ビーム幅あるいは主ビームの方向を調整できるアンテナを提供することを目的としている。
【0004】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明にかかるアンテナは、底板に立設されて方位方向における電波の放射パターンが無指向性の棒状のアンテナ素子と、底板に取り付けられてアンテナ素子から放射される電波を反射面で反射することにより所定の放射パターンを形成する反射部と、方位方向におけるアンテナ素子と反射面との位置関係が変更自在となるように反射部を底板に取り付ける取付手段とを備え、取付手段は、底板にそれぞれ形成された長穴または溝からなるガイド部と、反射部の下側部に形成されてガイド部と移動自在に係合する凸部とからなるものである。
【0005】
このとき、取付手段を、底板と対向して反射部の上部に設けられた天板および底板にそれぞれ形成された長穴または溝からなるガイド部と、反射部の上側部および下側部に形成されてガイド部と移動自在に係合する凸部とから構成してもよい。
このほか、取付手段を、底板に形成された長穴と、反射部の下側部に設けられ長穴を移動自在に貫通するネジを用いて反射部を底板に固定するネジ止め手段とから構成してもよく、あるいは底板に形成された長穴と、反射部の下側部を固定する台と、この台に設けられ長穴を移動自在に貫通するネジを用いて台を底板に固定するネジ止め手段とから構成してもよい。
【0006】
また、本発明にかかる他のアンテナは、底板に立設されて方位方向における電波の放射パターンが無指向性の棒状のアンテナ素子と、底板に取り付けられてアンテナ素子から放射される電波を反射面で反射することにより所定の放射パターンを形成する反射部と、方位方向におけるアンテナ素子と反射面との位置関係が変更自在となるようにアンテナ素子を底板に取り付ける取付手段とを備え、取付手段は、底板に形成された長穴と、アンテナ素子の下側部に設けられ長穴を移動自在に貫通するネジを用いてアンテナ素子を底板に固定するネジ止め手段とからなるものである。
【0007】
また、本発明にかかる他のアンテナは、底板に立設されて方位方向における電波の放射パターンが無指向性の棒状のアンテナ素子と、底板に取り付けられてアンテナ素子から放射される電波を反射面で反射することにより所定の放射パターンを形成する反射部と、反射面の形状が異なる複数の反射部のうちのいずれか1つをネジ止めにより交換自在に底板に取り付ける取付手段とを備え、反射部は、取付手段により底板の側面部にネジ止めするための取付穴と、この取付穴の周囲に形成されたそれぞれ異なる形状を持つ複数の反射面とを設け、取付手段を、反射面のうちのいずれか1つがアンテナ素子と対向するように取付穴を貫通するネジを用いて反射部を底板に固定するネジ止め手段とからなるものである。
【0008】
また、本発明にかかる他のアンテナは、底板に立設された棒状のアンテナ素子と、底板に取り付けられてアンテナ素子から放射される電波を反射面で反射することにより所定の放射パターンを形成する反射部と、中心部にアンテナ素子が挿入される穴を有する柱状をなし、穴にアンテナ素子が挿入されてアンテナ素子の任意の位置に取り付けられることにより電波の反射を調整する電波吸収体とを備えるものである。
【0009】
また、本発明にかかる他のアンテナは、底板に立設されて方位方向における電波の放射パターンが無指向性の棒状のアンテナ素子と、底板に取り付けられてアンテナ素子から放射される電波を反射面で反射することにより所定の放射パターンを形成する反射部と、この反射部の上側部および下側部に、アンテナ素子側とその反対側の両方向へ突出して設けられた2組の腕部と、これら腕部のうち反射面からアンテナ素子側とその反対側のそれぞれの方向へ離間した位置にそれぞれ設けられてアンテナ素子が挿入される2組の穴とを有し、これら穴のいずれか一方の組に挿入されたアンテナ素子と係合することにより、反射部をアンテナ素子に取り付ける取付手段とを備えるものである。
【0010】
また、本発明にかかる他のアンテナは、底板に立設されて方位方向における電波の放射パターンが無指向性の棒状のアンテナ素子と、底板に取り付けられてアンテナ素子から放射される電波を反射面で反射することにより所定の放射パターンを形成する反射部と、導体棒と誘電体棒とが連接されてなり、底板のうちアンテナ素子を挟んで反射面と対向する位置、またはアンテナ素子の外周の任意の位置に立設されて、放射パターンを調整するエレメントと、このエレメントを交換自在に底板へ取り付ける取付手段とを備えるものである。
【0011】
また、本発明にかかる他のアンテナは、上記各アンテナにおいて、アンテナ素子が、請求項1〜10のいずれか記載の他のアンテナのアンテナ素子と同軸ケーブルを介して直接接続されているものである。
【0012】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図1は本発明の第1の実施の形態にかかるアンテナを示す外観図である。このアンテナは、アンテナ素子1と、金属などの導体より構成される反射板(反射部)2と、反射板2を固定する天板3および底板4と、背面板5とフック6から構成されている。背面板5は、天板3と底板4を支え、アンテナ素子1は、底板4の前側部に立設されている。フック6は、天板3の後端に位置し、壁等に木ネジ等で固定するための穴が設けられている。以下では、説明を容易とするため、アンテナ素子1から見て反射板2側の方向を後側方向といい、その反対方向を前側方向という。
【0013】
図2に、反射板の詳細を示す。図2(a)では、反射板2の上側部および下側部に突起(凸部)21が設けられており、図1の長穴7(ガイド部)に入りこんで込んで係合する(取付手段)。また、反射板2は、蝶番22によって2つの反射面2A,2Bを構成する板部の開き具合が自由に選択できるようになっており、反射板2の突起21が長穴7内を移動することにより、反射板2がくの字状になったり、逆くの字状になったり、平板になったりできる構造になっている。この際、突起21と係合する長穴7に代えて溝を底板4に形成してもよい。
【0014】
図2(b)では、突起21の替わりにネジ23が溶接等により反射板2に固定され、ナット24で絞めるようになっている(取付手段)。ネジ23を長穴7に通してナット24で固定すれば、反射板2の形状を所望の形のしっかり固定することが可能になる。
さらに、図2(c)では、ネジ23の替わりに、アングル25が配置されている。アングル25の穴には、ネジが切ってあり、ビス26を長穴7に通して、反射板形状を固定できるようになっている(取付手段)。
なお図1では、長穴7として弧状の長穴を形成した例が示されているが、これに限定されるものではなく、例えば天板3および底板4の幅方向に長い直線状の長穴など、アンテナ素子1に対する反射板2の向きを調整できるものであれば他の形状の長穴を用いてもよい。
【0015】
図3は、底板4に対するアンテナ素子1の固定構造を示す説明図である。この例では、アンテナ素子1の下側が同軸コネクタ11で接続するようになっており、底板4の穴14に変換コネクタ12を挿入し、下側から同軸ケーブル13で接続している。
図4は、アンテナ素子1の内部構成を示す断面図である。アンテナ素子1の一構成例としては、図4のようなスリーブアンテナが考えられる。このスリーブアンテナは、導体からなり同軸ケーブル18の中心導体18Aと接続される放射素子16と、同じく導体からなる同軸ケーブル18の外部導体18Bと接続されるスリーブ17とから構成されている。全体がカバー15によって保護されており、同軸ケーブル18には、コネクタ19を介して外部から給電される。
【0016】
次に、第1の実施の形態にかかるアンテナの動作原理について説明する。
図1において、アンテナ素子1としては、方位方向が無指向性のアンテナ、いわゆるオムニアンテナが用いられる。図1の構成では、アンテナ素子1の後方に反射板2があるので、コーナーレフレクタを有するアンテナとして動作することになる。例えば、反射板2を構成する2つの反射面2A,2Bの作る頂角2Cが90度で、かつ、アンテナ素子1の中心と反射板2の中心部すなわち頂角部分との距離が、0.25〜0.3波長のとき、方位方向のアンテナの放射指向性は、比較的シャープな単一指向性となり、高い利得が得られることが知られている(例えば、アンテナ工学/総合電子出版社、遠藤啓二等著、P186など参照)。
【0017】
また、図1の反射板(反射部)2は、図2(a)のように、蝶番22によって、その頂角2Cを自由に可変できるようになっており、かつ、図1の構成上、長穴7に突起21がはめ込まれる形なので、図1の状態で反射板2の頂角を自由に可動することが可能である。すなわち、頂角2Cを180度とすれば、金属の平板のような反射器として動作するため、前述の場合に比べて、方位方向のアンテナ放射パターンのビーム幅が広がることになる。
さらに、頂角2Cを約240度にすれば、逆くの字状の反射器となる。このとき、方位方向のアンテナ放射パターンは、180度に近いセクタービームとなる(例えば、アンテナ工学ハンドブック/オーム社、社団法人電子通信学会、P128:優角のコーナーリフレクタほか参照)。このように、反射板2の頂角を自由に可変できるようにしたことにより、方位方向の放射パターンを制御することができるようになる。
【0018】
図2(a)は、反射板2の頂角を可変させる場合の原理を示したものであるが、実効的には、図2(b)や図2(c)のような構成として、反射板2が、ネジやナットによってしっかり固定されるように配慮されるべきである。
図1の構成において、天板3、底板4、背面板5、フック6は、金属等の導体または誘電体で構成される。特に、背面板5は、反射板2を取り除いて使用するケースを想定すると、誘電体の方が好ましい。
【0019】
パターン制御の有効性は、以下のように説明できる。例えば、図22は、比較的大規模な広いオフィス空間を上から観たものである。このオフィス空間470に無線LANシステムを導入する場合、アクセスポイント用のアンテナは、アンテナ471のように平坦な壁面に設置する場合もあるし、アンテナ473のようにコーナー部に設置する場合もある。アンテナ471の場合、アンテナ水平面内での放射パターン472は、約180度のビーム幅を持っていることが好ましいし、アンテナ473の場合、アンテナ水平面内での放射パターン474は、約90度のビーム幅を持っていることが望ましい。
【0020】
通常、システムを購入する段階で、このようなアクセスポイントの設置場所が明確に決まっているケースは少なく、後で設置場所が変更となる場合も多い。
したがって、購入時に、どんなビーム幅のアンテナを何本と決定するのは極めて困難であり、かつ、後々の設置の変更が不可能となってしまう。この点、本アンテナを用いれば、設置場所に応じて、アンテナのビーム幅が調整可能であり、本アンテナ1種類であらゆる場所での使用が可能になるというメリットがある。なお、上記説明で、オフィスの中央の天井等に設置する場合は、反射板2を外して用いれば、方位方向が無指向性となり、対応できることは言うまでもない。
【0021】
図4では、アンテナ素子1の構成例としてスリーブアンテナが示されている。しかし、このアンテナ素子1としては、方位方向が概ね無指向性であるならば、どのようなアンテナ素子を用いてもよい。例えば、垂直ダイポールアンテナやブラウンアンテナ、コリニアアレイアンテナ、フランクリンアンテナ等の公知のアンテナが使用可能である(例えば、アンテナ工学/総合電子出版社、遠藤啓二等著、P184など参照)。
【0022】
次に、図5および図6を参照して、本発明の第2の実施の形態にかかるアンテナについて説明する。図5は、第2の実施の形態にかかるアンテナを示す外観図である。図6は、図5の反射板31の取付状態を示す図である。
底板30の前側部にアンテナ素子1が立設され、その背後に反射板(反射部)31が配置されている。さらにその後部には背面板32が設けられ、背面板32の上側部には、固定用の取付穴33が空けられている。
【0023】
反射板31は、台34の上に固定されている。反射板31を載せた台34の底には、ネジ部35がついていて、底板30に形成されている長穴37を貫通して、ナット36により固定されるようになっている。台34は、長穴37上の任意の位置でも固定可能なので、反射板31は、アンテナ素子1に対して所望の距離に自由に固定することができる。同時に、反射板31は、所望の角度で回転したり、反射板31の裏面を使用するように固定することも可能である。例えば、反射板31をアンテナ素子1に対してくの字状に設置すれば、前述の一般的なコーナーリフレクタとして動作させることができ、かつ反射板31を180度回転させて、アンテナ素子1に対し、逆くの字状に設置すれば、前述の優角コーナーレフレクタとしての動作をさせることが可能となる。したがって、アンテナ素子1と反射板31との距離や角度など両者の位置関係を自由に調整でき、ビーム幅や利得を含む放射パターンの調整が可能になる。
なお図5では、長穴37として直線状の長穴を形成した例が示されているが、これに限定されるものではなく、例えばアンテナ素子1の取付位置を中心とする円弧状の長穴など、アンテナ素子1に対する反射板31の向きを調整できるものであれば他の形状の長穴を用いてもよく、放射方向を自由に調整できる。
【0024】
次に、図7を参照して、本発明の第3の実施の形態にかかるアンテナについて説明する。図7は第3の実施の形態にかかるアンテナを示す外観図である。
このアンテナでは、アンテナ素子1が台40の前側部に立設され、反射板(反射部)41がビス43により固定される(取付手段)。台40の後側端は、壁等への固定ができるように、ビスなどを通す取付穴45が設けられている。反射板41は平板の反射板の例であるが、反射板42のように、平面視コの字状の反射板42も使用可能である。反射板42の下側端には、ビス43で固定するための取付穴44が設けられており、反射板41も同様である。
【0025】
したがって、ビス43を外すだけで、平板の反射板41を用いる場合、反射板42をアンテナ素子1に対して、コの字状に配置する場合、および逆コの字状に配置する場合のいずれかを容易に選択できる。この際、反射板41を使用しているときは、方位方向において、比較的ブロードでビーム幅の広い放射パターンになるが、この反射板41に代えてアンテナ素子1を取り囲むようなコの字状の反射板42に付け替えると、ややシャープでビーム幅を狭く利得が少し高くなる。ただし、この場合は2種類の反射板が必要になる。
このように、反射板を取り替え自在とすることにより、それぞれの場合でアンテナとしての放射のビーム幅を切替えることが可能となる。なお、反射板の形状については、反射板41,42に限定されるものではなく、例えば後述する図11〜14に記載の各反射板を用いることができ、それぞれの形状に応じた所望の放射パターンが得られる。
【0026】
次に、図8を参照して、本発明の第4の実施の形態にかかるアンテナについて説明する。図8は第4の実施の形態にかかるアンテナを示す外観図である。
このアンテナでは、底板50の前側部にアンテナ素子1が立設されている。底板50の後側部には長穴51が設けられていて、長穴51には下側端に取付部53を有する反射板(反射部)52が、ビス54を通してナット56により固定されるようになっている(取付手段)。もちろん、反射板52自身は、それ自体180度回転させて、裏面で使用することもできる。
【0027】
したがって、図9に示すように、反射板52を長穴51上の任意の場所および方向で固定できるため、反射板52の位置、向き(設置角度)が調整でき、アンテナとしての放射のビーム幅や放射の方向を調整することが可能となる。
また、アンテナ素子1を固定する部分について、底板50の前側部に長穴55を形成し、長穴55上の任意の位置でアンテナ素子1をネジで固定するようにしてもよい。これにより、アンテナ素子1と反射板52との距離も調整可能となるため、アンテナ放射パターンの制御の範囲を広げることができる。
なお、長穴51の形状として、例えば縦長、横長、弧状、十字形状などの形状を選ぶことにより、アンテナ放射パターンの制御範囲をさらに広げることができる。
【0028】
次に、図10を参照して、本発明の第5の実施の形態にかかるアンテナについて説明する。図10は、第5の実施の形態にかかるアンテナを示す外観図である。
このアンテナでは、底板60の前側部にアンテナ素子1が立設され、その後側部の背面板63に反射板(反射部)61と取付板65を固定するためのネジ部67が後方へ突出して固定されている。反射板61と取付板65は、ナット66により固定される。取付板65の下端部には、壁等に固定するための取付穴68が設けられている。反射板61は、上部反射板61Aと下部反射板61Bより構成され中央に取付穴62が設けられており、この取付穴62を介して取付板65とともに、ネジ部67とナット66によって共締めされて固定される(ネジ止め手段)。
【0029】
この反射板61は、ナット66を緩めることにより回転自在であることから、上部反射板61Aを使用するときは、上部反射板61Aが上側すなわちアンテナ素子1の後方に位置するように固定し、下部反射板61Bを使用するときは、回転させて下部反射板61Bが上側になるように固定すればよい。
したがって、アンテナ素子1の後方に上部反射板61Aおよび下部反射板61Bのいずれかを選択配置できることから、上部反射板61Aと下部反射板61Bの形状を異なる形状にしておくことにより、アンテナとしての放射パターンを切替えることが可能になる。
図10の例では、上部反射板61Aと下部反射板61Bが裏表でほぼ対称の形状となっているが、後述する図11〜14に記載の反射板形状を上部反射板61Aと下部反射板61Bとして用いてもよい。また、反射板が無い場合も想定する場合は、反射板61を横に寝かせた状態で固定するか、下部反射板61B側が存在しない反射板を用いればよい。
【0030】
次に、図11および図12を参照して、反射板(反射部)の構成例について説明する。図11,12は反射板の構成例を示す説明図であり、それぞれ各反射板の平面図および斜視図を示している。これら反射板はすべて金属などの導体より構成される。
図11(a)の反射板70は、略長方形の平板形状をなしており、角部を丸めたり、全体を楕円状にしてもよい。
図11(b)の反射板71は、アンテナ素子1側(前方向)に対して開放する平面視くの字状をなしており、アンテナ素子1から離間する方向(後方向)へ凸となっている。
図11(c)の反射板72は、アンテナ素子1と反対側(後方向)に対して開放する平面視くの字状をなしており、アンテナ素子1へ近接する方向(前方向)へ凸となっている。
【0031】
図11(d)の反射板73は、アンテナ素子1側(前方向)に対して開放する平面視コの字状をなしており、アンテナ素子1から離間する方向(後方向)へ凸となっている。
図11(e)の反射板74は、アンテナ素子1と反対側(後方向)に対して開放する平面視コの字状をなしており、アンテナ素子1へ近接する方向(前方向)へ凸となっている。
図11の各反射板71〜74については、一般に、反射板71を用いた場合と比較して反射板72を用いた方が方位方向の反射パターンのビーム幅が広くなる。また、反射板73を用いた場合と比較して反射板74を用いた方が方位方向の反射パターンのビーム幅が広くなる。
【0032】
図12(a)の反射板75は、アンテナ素子1側(前方向)に対して2つのくの字状開放部を有する平面視W字状をなしており、アンテナ素子1から離間する方向(後方向)へ2つ凸部(稜線部)を有している。
図12(b)の反射板76は、反射板75の2つのくの字状開放部の間すなわち中央の凸部(稜線部)に平板部を有する平面視略W字状をなしている。
図12(c)の反射板77は、アンテナ素子1側(前方向)に対して開放する平面視円弧状をなしており、アンテナ素子1から離間する方向(後方向)へ凸となっている。これら円弧としては、半径一定のトーラス曲面、あるいはパラボラ曲面等の2次関数による曲面を用いてもよい。
図12(d)の反射板78は、アンテナ素子1と反対側(後方向)に対して開放する平面視円弧状をなしており、アンテナ素子1へ近接する方向(前方向)へ凸となっている。これら円弧としては、半径一定のトーラス曲面、あるいはパラボラ曲面等の2次関数による曲面を用いてもよい。
【0033】
反射板75,76を用いた場合の方位方向の放射パターンは、セクタービームまたはファンビームと呼ばれる扇形状の放射パターンとなることが知られており(例えば、昭和63年電子通信学会春季全国大会論文B−121”反射板付プリントダイポールアレーによる扇形ビームアンテナ”など参照)。
図12の各反射板77,78については、一般に、反射板77を用いた場合と比較して反射板78を用いた方が放射方向の放射パターンのビーム幅が広くなる。
また、特に、反射板77において、その曲面をパラボラカーブとし、アンテナ素子1をその焦点付近に配置した場合は、非常にシャープでビーム幅が狭く、利得の高い特性となる。
【0034】
次に、図13を参照して、反射板(反射部)の他の構成例について説明する。図13は、反射板の他の構成例を示す説明図であり、それぞれ各反射板の平面図、側面図および斜視図を示している。これら反射板はすべて金属などの導体より構成される。
図11,12では、反射板の上下方向で折れ曲がりのないもの、すなわち平面視で同一の線形状をなす例について説明したが、図13では上下方向で折れ曲がりのある反射板について説明する。
【0035】
図13(a)の反射板80は、アンテナ素子1側(前方向)に対して開放する側面視くの字状をなしており、アンテナ素子1から離間する方向(後方向)へ凸となっている。
図13(b)の反射板81は、アンテナ素子1(前方向)に対して開放する平面視くの字状をなしている。また、その上下方向でも折れ曲がり(稜線部)を有し、アンテナ素子1(前方向)に対して開放する側面視くの字状をなしており、全体として反射板81の上下方向および横方向とも、アンテナ素子1から離間する方向(後方向)へ凸となっている。
【0036】
図13(c)の反射板82は、アンテナ素子1(前方向)に対して開放する平面視コの字状をなしている。また、その上下方向でも折れ曲がり(稜線部)を有し、アンテナ素子1(前方向)に対して開放するよう略くの字状をなしており、全体として反射板82の上下方向および横(左右)方向とも、アンテナ素子1から離間する方向(後方向)へ凸となっている。
図13(d)の反射板83は、アンテナ素子1(前方向)に対して開放する平面視円弧状をなしており、その上下方向でもアンテナ素子1(前方向)に対して開放するよう湾曲し、全体としてアンテナ素子1に対して凹面状の反射面を形成している。
【0037】
反射板80は、図11(a)の反射板70と比べて、仰角面内(垂直面内)の放射パターンの形状もシャープになり、ビーム幅も狭く、利得が向上したものとなる。反射板81も、図11(b)の反射板71と比べて、上記同様な結果となる。反射板82も、図11(d)の反射板73と比べて、上記同様な結果となる。反射83も、図12(c)の反射板77に比べて、上記同様な結果となる。
【0038】
次に、図14を参照して、反射板(反射部)の他の構成例について説明する。図14は、反射板の他の構成例を示す説明図である。
図14(a)は、導体からなる平板の反射板90の前面に、電波吸収体91を配置したものである。電波吸収体91については、幅方向の寸法において、反射板90より小さい場合、同サイズの場合、反射板90より大きい場合がある。
図14(b)は、導体からなる平板の反射板90の前面に、電波吸収体92を配置したものである。電波吸収体92は、縦方向の寸法において反射板90より小さく、その位置は、上部、中部および下部のそれぞれの場合がある。
【0039】
図14(a)では、電波吸収体91,92の貼付け面積によって、方位方向の放射パターンが変化する。例えば、反射板90の幅をW2、電波吸収体の幅をW1とすると、W1<W2のときは、W1の幅が大きいほど、方位方向の放射パターンはブロードになり、ビーム幅が広くなる傾向になる。W1とW2の関係を調整することにより、扇形ビームも形成できる。
W1=W2またはW1>W2では、概ね、W1がブロッキングとならない方向においてオムニビーム、すなわち方位方向で均一の利得を与えるビームとなる。さらに、W1<W2の関係において、電波吸収体91のは貼付け位置を、反射板90の右端または左端とすることで、アンテナの主ビーム方向を可変することが可能となる。
【0040】
また、電波吸収体91を反射板90の中央に貼り付けた場合、主ビームは、アンテナの前後方向に沿った方向に形成されるが、電波吸収体91を反射板90の中央から左右いずれかの方向にずらした位置へ貼り付けた場合、主ビーム方向はアンテナの前後方向から電波吸収体91をずらした方向とは逆方向へ変化する。
図14(b)では、上記の効果を、仰角面内(水直面内)のアンテナ指向性にも適用しようとするものであり、電波吸収体の位置関係(上部、中央部、下部への設置)および電波吸収体91の高さH1と反射板90の高さH2の関係において、図14(a)と同様な効果が得られる。
【0041】
図15は、電波吸収体をアンテナ素子1の周囲に配置した例である。これは、アンテナ素子1の周囲に、中心部に円筒穴が形成された円柱状(バームクーヘン状)の電波吸収体93を挿入したものである。
アンテナ素子1として、比較的高利得のアンテナ、すなわちコリニアアレイアンテナなどを採用した場合に、利得を減少させて仰角面内でビーム幅の広い放射パターンを形成することができる。これは、電波吸収体93が、その挿入分から放射するアンテナの電波を吸収してしまうためで、アンテナ素子1の実効長が短縮されてしまうためである。
【0042】
無線LANシステムのアクセスポイントでは、アンテナを設置する状況に応じて、仰角面内でビーム幅が狭く利得のあるアンテナを用いた方がいい場合と、利得が少なくても広いビーム幅の方がいい場合がある。
図15に示したような電波吸収体を用いることにより、2通りの放射パターンを形成することができる。なお、電波吸収体の高さH3は必要に応じて調整すればよい。
【0043】
次に、図16を参照して、反射板(反射部)の取り付けについて説明する。図16は反射板の取り付け例を示す説明図である。
反射板100は導体からなり、図11(d)の反射板73と同様に、アンテナ素子1側(前方向)に対して開放する平面視コの字状をなし、アンテナ素子1から離間する方向(後方向)へ凸となっている。
反射板100の上側部および下側部に、誘電体からなり反射板100からアンテナ素子1側へ突出する腕状のサポート(取付手段)101が設けられている。サポート101には、反射板100から所定距離だけ離れた位置に、上下方向に貫通する穴102が上下のサポート101で対向するよう形成されている。底板4に立設されたアンテナ素子1を、これらサポート101の穴102に挿入することにより、反射板100がアンテナ素子1さらには底板4へ取り付けられる。
【0044】
この場合、反射板100には、サポート101と逆方向すなわちアンテナ素子1側と離間する方向へ突出する腕状のサポート103も取り付けられている。サポート103には、反射板100から所定距離だけ離れた位置に、上下方向に貫通する穴104が上下のサポート103で対向するよう形成されている。アンテナ素子1をこれらサポート103の穴104へ挿入することにより、反射板100の裏側を反射面として用いることができる。
本実施の形態において、反射板100の設置角度は任意のため、アンテナとしての主ビーム方向も自由に調整が可能となる。
【0045】
次に、図17を参照して、本発明の第6の実施の形態にかかるアンテナについて説明する。図17は第6の実施の形態にかかるアンテナを示す説明図である。
図17(a)に示すように、アンテナ素子1の前側(図面左側)に、エレメント200を立設したものである。エレメント200は、図17(b)に示すように、導体棒201と誘電体棒202より構成され、下端に形成されたネジ203により底板4へ交換自在にネジ止めされる(取付手段)。
例えば、アンテナ素子1に、全長が約1/2波長のスリーブアンテナまたは垂直ダイポールアンテナを用いた場合、エレメント200の導体棒201の長さを1/2波長よりやや短い寸法に設定し、エレメント200とアンテナ素子1の中心間の距離を1/4波長前後としてやれば、エレメント200は、アンテナ素子1の導波器として動作し、アンテナ利得が増加し、ビーム幅は狭くなる。
【0046】
誘電体棒202の長さは、導体棒201の中心が、アンテナ素子1の内部のスリーブアンテナまたは垂直ダイポールアンテナの中心部分と一致するように調整するのが一般的である。しかし、誘電体棒202の長さを上記の設定より、やや短くすることにより、アンテナの主ビーム方向を下方に向けたり、誘電体棒202の長さを上記の設定より、やや長くすることにより、アンテナの主ビーム方向を上方に向けたりすることが可能である。
さらに、エレメント200の導体棒201の長さを1/2波長よりやや長い寸法に設定し、エレメント200とアンテナ素子1の中心間の距離を1/4波長前後としてやれば、エレメント200は、アンテナ素子1の反射器として動作し、アンテナの方位方向の放射パターンの形状は、本来の主ビーム方向である紙面左方向にヌルをもち、紙面の奥方向および手前方向の双方に大きな放射ビームを持つ形状となる。
【0047】
また、図17(c)のように、導体棒と誘電体棒とを交互に複数段設けてもよい。これは、アンテナ素子1が、単純な垂直ダイポールやスリーブアンテナではなく、2段のコリニアアレイアンテナである場合、エレメント200が導波器として動作するためには、導体棒201も2段になっている必要があるからである。しかし、反射器として用いる場合においては、導体棒201の部分が十分長ければ、特に多段である必要はない。
また、図17(a)のエレメント200や図17(b),(c)のエレメントの配置位置は、図17(a)に限定されるものではなく、アンテナ素子1の外周の適当な位置に配置することにより、ビーム方向やビーム形状を自由に調整できる。
【0048】
次に、図18を参照して、本発明の第7の実施の形態にかかるアンテナについて説明する。図18は第7の実施の形態にかかるアンテナを示す外観図である。
このアンテナは、前述した各実施の形態にかかるアンテナのうち、いずれか2つのアンテナ300,301を、それぞれのアンテナ素子1同士、同軸ケーブル302で直接接続したものである。
【0049】
例えば、図19に示すように、3階立てビル400の3階フロア401で、前述した各実施の形態にかかるアンテナのいずれかをアンテナ402として用いると、同一フロア内の端末アンテナ403には電波が良好に届くことから、3階の部屋(空間)内では、無線LANシステムを構成することができるが、床面を通過する電波の減衰が大きくて2階フロア404の端末アンテナ405には電波が届かない可能性が大である。
この場合、アンテナ300,301をそれぞれのフロアに設置し、同軸ケーブル302で両者を接続すれば、アンテナ300でアンテナ402から受信した電波が同軸ケーブル302を介してアンテナ301へ送られ、アンテナ301から2階フロア404内へ再放射されるため、2階でも無線LANの電波を利用することが可能となる。
【0050】
また、図20,21に示すように、オフィスフロア450に存在する柱452のような障害物による無線通信障害にも対応できる。すなわち、柱452の壁面うち、アンテナ451側の壁面にアンテナ300を設置するとともに、アンテナ451から見通し外453となる端末461側の壁面にアンテナ301を配置し、これらアンテナ300,301を同軸ケーブル302で接続すればよい。
これにより、アンテナ451の見通し内に位置する端末460だけでなく、無線電波が直接届かず見通し外となってしまう端末461とも無線通信できる。
【0051】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、底板に立設された棒状のアンテナ素子と、底板に取り付けられて方位方向における電波の放射パターンが無指向性の棒状のアンテナ素子から放射される電波を反射面で反射することにより所定の放射パターンを形成する反射部とからアンテナを構成し、底板にそれぞれ形成された長穴または溝からなるガイド部と、反射部の下側部に形成されてガイド部と移動自在に係合する凸部とからなる取付手段により、方位方向におけるアンテナ素子と反射面との位置関係が変更自在となるように反射部を底板に取り付け、あるいは方位方向におけるアンテナ素子と反射面との位置関係が変更自在となるようにアンテナ素子を底板に取り付け、あるいは反射面の形状が異なる複数の反射部のうちのいずれか1つをネジ止めにより交換自在に底板に取り付けるようにしたものである。
【0052】
また、反射面での電波の反射を調整する電波吸収体を反射面の任意の位置に取り付け、あるいはこの反射部の上側部および下側部に、アンテナ素子側へ突出して設けられた腕部と、その腕部のうち反射面から離間した位置に設けられてアンテナ素子が挿入される穴とを有し、この穴に挿入されたアンテナ素子と係合することにより、反射部をアンテナ素子に取り付け、あるいは導体棒と誘電体棒とが連接されてなり、底板のうちアンテナ素子を挟んで反射面と対向する位置に立設されて、放射パターンを調整するエレメントを交換自在に底板へ取り付けるようにしたものである。
【0053】
これにより、設置状況に応じてアンテナから放射される電波の放射パターンとして、アンテナビームの形状、アンテナ利得、ビーム幅あるいは主ビームの方向を容易に調整することができる。したがって、不要な方向への電波の放射を抑制し、必要な方向(エリア)に電波の放射を集中させることができ、使用場所の状況に対応した最適な指向性を容易に得ることができる。さらに、不要な方向へ放射されていた電波を必要なエリアに集中できるので、C/Nが改善されてスループットが向上するとともに、他のシステムへの干渉や他のシステムからの干渉を低減できる。
また、アンテナの汎用性が高く、1つのアンテナで多種類のアンテナ放射パターンを形成できるので、システム構築時のアンテナ選定では、本アンテナを選べばほとんどのケースで対応が可能であり、多種類のアンテナを準備する必要がなくなるため、開発コストが少なくでき、またシステムの汎用性が高くなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施の形態にかかるアンテナを示す外観図である。
【図2】 図1の反射板を示す構成例である。
【図3】 アンテナ素子の固定構造を示す説明図である。
【図4】 アンテナ素子の内部構成を示す断面図である。
【図5】 本発明の第2の実施の形態にかかるアンテナを示す外観図である。
【図6】 図5の反射板の取付状態を示す説明図である。
【図7】 本発明の第3の実施の形態にかかるアンテナを示す外観図である。
【図8】 本発明の第4の実施の形態にかかるアンテナを示す外観図である。
【図9】 本発明の第4の実施の形態にかかるアンテナを示す平面図である。
【図10】 本発明の第5の実施の形態にかかるアンテナを示す外観図である。
【図11】 反射板の構成例を示す説明図である。
【図12】 反射板の他の構成例を示す説明図である。
【図13】 反射板の他の構成例を示す説明図である。
【図14】 反射板の構成例(電波吸収体)を示す説明図である。
【図15】 電波吸収体をアンテナ素子の周囲に配置した例である
【図16】 反射板の取り付け例を示す説明図である。
【図17】 本発明の第6の実施の形態にかかるアンテナを示す説明図である。
【図18】 本発明の第7の実施の形態にかかるアンテナを示す説明図である。
【図19】 図18のアンテナの設置例である。
【図20】 図18のアンテナの他の設置例である。
【図21】 図20のアンテナの動作例である。
【図22】 アンテナの有効性を示す説明図である。
【図23】 従来のアンテナを示す外観図である。
【符号の説明】
1…アンテナ素子、2…反射板、2A,2B…反射面、2C…頂角、3…天板、4…底板、5…背面板、6…フック、7…長穴、11…同軸コネクタ、12…変換コネクタ、13…同軸ケーブル、14…穴、15…カバー、16…放射素子、17…スリーブ、18…同軸ケーブル、18A…中心導体、18B…外部導体、19…コネクタ、21…突起、22…蝶番、23…ネジ、24…ナット、25…アングル、26…ビス、30…底板、31…反射板、32…背面板、33…取付板、34…台、35…ネジ部、36…ナット、37…長穴、40…台、41,42…反射板、43…ビス、44,45…取付穴、50…底板、51…長穴、52…反射板、53…取付部、54…ビス、55…長穴、56…ナット、57…背面板、58…穴、60…底板、61…反射板、61A…上部反射板、61B…下部反射板、62,68…取付穴、63…背面板、64…穴、65…取付板、66…ナット、67…ネジ部、70〜78,80〜83…反射板、90…反射板、91〜93…電波吸収体、100…反射板、101,103…サポート、102,104…穴、200…エレメント、201…導体棒、202…誘電体棒、203…ネジ、210…反射板、300,301…アンテナ、302…同軸ケーブル、400…ビル、401…3階フロア、402…アンテナ、403,405…端末アンテナ、404…2階フロア、450…オフィスフロア、451…アンテナ、452…柱、453…見通し外、460…見通し内端末、461…見通し外端末、470…オフィス空間、471,473…アンテナ、472,474…放射パターン。
Claims (11)
- 底板に立設されて方位方向における電波の放射パターンが無指向性の棒状のアンテナ素子と、
前記底板に取り付けられて前記アンテナ素子から放射される電波を反射面で反射することにより所定の放射パターンを形成する反射部と、
前記方位方向における前記アンテナ素子と前記反射面との位置関係が変更自在となるように前記反射部を前記底板に取り付ける取付手段とを備え、
前記取付手段は、前記底板にそれぞれ形成された長穴または溝からなるガイド部と、前記反射部の下側部に形成されて前記ガイド部と移動自在に係合する凸部とからなる
ことを特徴とするアンテナ。 - 請求項1記載のアンテナにおいて、
前記取付手段は、前記底板と対向して前記反射部の上部に設けられた天板および前記底板にそれぞれ形成された長穴または溝からなるガイド部と、前記反射部の上側部および下側部に形成されて前記ガイド部と移動自在に係合する凸部とからなることを特徴とするアンテナ。 - 請求項1記載のアンテナにおいて、
前記取付手段は、前記底板に形成された長穴と、前記反射部の下側部に設けられ前記長穴を移動自在に貫通するネジを用いて前記反射部を前記底板に固定するネジ止め手段とからなることを特徴とするアンテナ。 - 請求項1記載のアンテナにおいて、
前記取付手段は、前記底板に形成された長穴と、前記反射部の下側部を固定する台と、この台に設けられ前記長穴を移動自在に貫通するネジを用いて前記台を前記底板に固定するネジ止め手段とからなることを特徴とするアンテナ。 - 底板に立設されて方位方向における電波の放射パターンが無指向性の棒状のアンテナ素子と、
前記底板に取り付けられて前記アンテナ素子から放射される電波を反射面で反射することにより所定の放射パターンを形成する反射部と、
前記方位方向における前記アンテナ素子と前記反射面との位置関係が変更自在となるように前記アンテナ素子を前記底板に取り付ける取付手段とを備え、
前記取付手段は、前記底板に形成された長穴と、前記アンテナ素子の下側部に設けられ前記長穴を移動自在に貫通するネジを用いて前記アンテナ素子を前記底板に固定するネジ止め手段とからなる
ことを特徴とするアンテナ。 - 底板に立設されて方位方向における電波の放射パターンが無指向性の棒状のアンテナ素子と、
前記底板に取り付けられて前記アンテナ素子から放射される電波を反射面で反射することにより所定の放射パターンを形成する反射部と、
前記反射面の形状が異なる複数の反射部のうちのいずれか1つをネジ止めにより交換自在に前記底板に取り付ける取付手段とを備え、
前記反射部は、前記取付手段により前記底板の側面部にネジ止めするための取付穴と、この取付穴の周囲に形成されたそれぞれ異なる形状を持つ複数の反射面とを有し、
前記取付手段は、前記反射面のうちのいずれか1つが前記アンテナ素子と対向するように前記取付穴を貫通するネジを用いて前記反射部を前記底板に固定するネジ止め手段とからなる
ことを特徴とするアンテナ。 - 底板に立設された棒状のアンテナ素子と、
前記底板に取り付けられて前記アンテナ素子から放射される電波を反射面で反射することにより所定の放射パターンを形成する反射部と、
中心部に前記アンテナ素子が挿入される穴を有する柱状をなし、前記穴に前記アンテナ素子が挿入されて前記アンテナ素子の任意の位置に取り付けられることにより電波の反射を調整する電波吸収体とを備えることを特徴とするアンテナ。 - 底板に立設された棒状のアンテナ素子と、
前記底板に取り付けられて前記アンテナ素子から放射される電波を反射面で反射することにより所定の放射パターンを形成する反射部と、
この反射部の上側部および下側部に、前記アンテナ素子側とその反対側の両方向へ突出して設けられた腕部と、これら腕部のうち前記反射面から前記アンテナ素子側とその反対側のそれぞれの方向へ離間した位置にそれぞれ設けられて前記アンテナ素子が挿入される2組の穴とを有し、これら穴のいずれか一方の組に挿入された前記アンテナ素子と係合することにより、前記反射部を前記アンテナ素子に取り付ける取付手段とを備えることを特徴とするアンテナ。 - 底板に立設されて方位方向における電波の放射パターンが無指向性の棒状のアンテナ素子と、
前記底板に取り付けられて前記アンテナ素子から放射される電波を反射面で反射することにより所定の放射パターンを形成する反射部と、
導体棒と誘電体棒とが連接されてなり、前記底板のうち前記アンテナ素子を挟んで前記反射面と対向する位置に立設されて、前記放射パターンを調整するエレメントと、
このエレメントを交換自在に前記底板へ取り付ける取付手段とを備えることを特徴とするアンテナ。 - 底板に立設されて方位方向における電波の放射パターンが無指向性の棒状のアンテナ素子と、
前記底板に取り付けられて前記アンテナ素子から放射される電波を反射面で反射することにより所定の放射パターンを形成する反射部と、
導体棒と誘電体棒とが連接されてなり、前記底板のうち前記アンテナ素子の外周の任意の位置に立設されて、前記放射パターンを調整するエレメントと、
このエレメントを交換自在に前記底板へ取り付ける取付手段とを備えることを特徴とするアンテナ。 - 請求項1〜10のいずれか記載のアンテナにおいて、
前記アンテナ素子は、請求項1〜10のいずれか記載の他のアンテナのアンテナ素子と同軸ケーブルを介して直接接続されていることを特徴とするアンテナ。
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