JP4178063B2

JP4178063B2 - Sector antenna

Info

Publication number: JP4178063B2
Application number: JP2003074292A
Authority: JP
Inventors: 悟菅原
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2003-03-18
Filing date: 2003-03-18
Publication date: 2008-11-12
Anticipated expiration: 2023-03-18
Also published as: JP2004282628A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の指向性アンテナからなるセクタアンテナに関し、特に情報機器に使用される送受信用アンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の無線通信技術の飛躍的な発展に伴い、無線技術を利用した製品が広く普及し始め、無線通信路の伝送容量拡大に大きな期待がかけられている。特に最近は時間や空間、偏波、信号といった多次元にわたる信号の多重化によって、伝送容量の拡大を図る研究が活発に行われている。
【０００３】
空間による多重化は、アダプティブアレイアンテナやセクタアンテナとの組み合わせで実現されるが、アンテナ自身の物理的な大きさが大きくなることが、その応用先を制限することになっていた。
【０００４】
特に通信端末で使用するためには、できるだけ小さいことが望まれている。そのため近年アダプティブアレイアンテナの小型化に関する研究が始められているが、セクタアンテナの小型化に関しては研究例が少なく、その開発が期待されている。
【０００５】
次に図面を参照して従来技術を説明する。
図４では、符号７１，７２が指向性アンテナを構成しており、この指向性アンテナが放射状に配置されているため、セクタアンテナ全体の大きさは、個々の指向性アンテナ長の２倍程度になっている。
【０００６】
また図５は、「RADIAL MICROSTRIP SLOTLINE FEEDNETWORK FOR CIRCULAR MOBILE COMMUNICATIONSARRAY」RaineeN. Simos', EronS. Kelly. Richard Q. Lee and Susan R. Taub, IEEE AP-S Int. Symp. Digest pp. 1024 1994に開示されている図面を引用したものである。図５では、指向性アンテナが放射状に配置されており、セクタアンテナ全体の大きさは、個々の指向性アンテナ長の２倍程度となっている。
【０００７】
図８（ａ）は、指向性アンテナを放射状に配置していたため、セクタアンテナの大きさは個々の指向性アンテナの２倍程度の大きさになってしまう（図中の矢印のついた台形形状が指向性アンテナを示す。矢印の方向が主放射方向）。
図８（ｂ）は、個々の指向性アンテナを放射状の位置からずらした配置にし、図８（ｃ）は、異なる向きに配置した指向性アンテナを縦に積んだ構造によっても多少の小型化が可能となっていた。これは個々の指向性アンテナを配置する自由度が２次元及び３次元の方向に増していくためである。
図８（ｄ）では、個々の指向性アンテナを多重らせんに沿うごとく、円周上に配置してその主放射方向の配置がお互いにねじれの位置となるようにすると、セクタアンテナとして大きさを個々の指向性アンテナ程度まで、さらに小さくすることができる。
【０００８】
図６は、個々の指向性アンテナの配置が放射状からずれているので、セクタアンテナの大きさは個々の指向性アンテナ長の２倍以下となっている。
一方図７では、１ａから１ｆは個々の指向性アンテナであり、異なる向きに配置した指向性アンテナを縦に積んだ構造となっているため、セクタアンテナの幅は小さくなっているが高さ方向にはかなり大きくなってしまっている。
【０００９】
上記に示すように、従来のセクタアンテナはその大きさが個々の指向性アンテナの２倍程度の大きさであったり、幅が個々の指向性アンテナ程度であれば高さが大きくなってしまう等、小型にならなかったためその用途が制限されていた。このためセクタアンテナを通信端末等で利用することができなかった。
【００１０】
また従来の技術として以下のような先行技術がある。
従来のセクタアンテナは、平面上に複数の指向性アンテナの何れかが励振されるとき、他の指向性アンテナと結合せず、放射特性に悪影響を受けないといった特徴がある（特許文献１参照）。
【００１１】
アンテナ開口部の端部とアンテナ端との間の距離を短くした場合であっても、指向性が劣化しないようにするセクタアンテナがある（特許文献２参照）。
【００１２】
【特許文献１】
特開２００２−４３８３６号公報
【特許文献２】
特開平１０−１７３４３２号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のセクタアンテナはその大きさが個々の指向性アンテナの２倍程度の大きさであったり、幅が個々の指向性アンテナ程度であれば高さが大きくなってしまったり等小型にならなかったため、その用途が制限されていた。このためセクタアンテナを通信端末等で利用することができなかった。
【００１４】
本発明は係る問題に鑑みてなされたものであり、個々の指向性アンテナ程度の大きさのセクタアンテナを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１記載のセクタアンテナは、複数の指向性アンテナからなるセクタアンテナにおいて、前記各指向性アンテナは配置が回転対称となるように円周上に配置され、該各指向性アンテナの電磁波放射方向である主放射方向の配置がお互いにねじれの位置となることを特徴とする。
【００１７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のセクタアンテナであって、進行波形アンテナであることを特徴とする。
【００１８】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載のセクタアンテナであって、前記指向性アンテナは、フィルム状の誘電体基板に形成された平面アンテナであり、前記各平面アンテナの給電線が同一の基板に接続されていることを特徴とする。
【００１９】
請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載のセクタアンテナであって、前記指向性アンテナは、スロットラインのスロット幅が傾きを有して広くなる構造を有するテーパードスロットアンテナであることを特徴とする。
【００２０】
請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載のセクタアンテナであって、前記テーパードスロットアンテナは、電磁波放射方向に平行な両端側の導体部分に周期的な切欠きからなるコルゲート構造を設けたことを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
［第１の実施例］
次に添付図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の第１の実施例を説明するためのセクタアンテナの斜視図である。
本発明のセクタアンテナは、６個のクランクラインアンテナ１、給電線２、集線部３から構成されている。各クランクラインアンテナ１は、給電線２を通じて集線部３へとつながっており、フィルム状のポリイミド基板上に銅のエッチングパターンによって形成されている。
【００２２】
また、集線部３の先には給電回路（図示せず）が設けられている。クランクラインアンテナ１は、マイクロストリップラインがジグザグになった構造を有する進行波型であるため、図１に示したように手前に見えている３つのクランクラインアンテナには線路のパターンが見えているが、奥側の３つのアンテナは裏面の設置導体が見えているためパターンは見られない。
なおここでは図示しないが、個々のクランクラインアンテナの固定には誘電率がほぼ１の発泡性誘電体を用いている。
【００２３】
［第２の実施例］
図２は、第２の実施例を示すセクタアンテナの斜視図である。
第２の実施例のセクタアンテナは６個のコルゲート構造付きテーパードスロットアンテナ４、給電線２、集線部３から構成されている。各テーパードスロットアンテナ４は、給電線２を通じて集線部３へとつながっており、フィルム状のポリイミド基板上に銅のエッチングパターンによって形成されている。
【００２４】
また集線部３の先には給電回路（図示せず）が設けられている。テーパードスロットアンテナ４はスロットラインの幅が徐々に広がった構造を有する進行波型のアンテナである。
なおここでは図示しないが、個々のテーパードスロットアンテナの固定には誘電率がほぼ１の発泡性誘電体を用いている。
【００２５】
［第３の実施例］
図３は、第３の実施例を示すセクタアンテナの斜視図である。
第３の実施例のセクタアンテナは、６個のコルゲート構造付きテーパードスロットアンテナ４、給電線２、集線部３から構成される。各テーパードスロットアンテナ４は、給電線２を通じて集線部３へとつながっており、フィルム状のポリイミド基板上に銅のエッチングパターンによって形成されている。
【００２６】
また集線部３の先には給電回路（図示せず）が設けられている。テーパードスロットアンテナ４はスロットラインの幅が徐々に広がった構造を有する進行波型のアンテナである。各テーパードスロットアンテナ４の基板側辺には周期的に銅をエッチングしたコルゲート構造が形成されている。
なお図示しないが、個々のテーパードスロットアンテナ４の固定には誘電率がほぼ１の発泡性誘電体を用いている。
【００２７】
本発明の実施形態により、複数の指向性アンテナからなるセクタアンテナにおいて、各指向性アンテナが円周上に配置され、主放射方向の配置がお互いにねじれの位置となる構成であり、これにより個々の指向性アンテナ程度の大きさのセクタアンテナを実現することができるため、通信端末等でセクタアンテナを利用することが可能となる。
【００２８】
また、最も効率的に個々の指向性アンテナを近接するために、各アンテナの配置が回転対称性を有するような配置にすることで、個々の指向性アンテナ程度の大きさのセクタアンテナを実現することができる。これにより通信端末等でセクタアンテナを利用することができる。
【００２９】
また、指向性アンテナが進行波型アンテナである構成をしていることから、小型で広帯域のセクタアンテナを実現することが可能となり、通信端末等で小型で広帯域なセクタアンテナを利用することができる。
【００３０】
また、指向性アンテナがフィルム状の誘電体基板に形成された平面アンテナであり、各アンテナの給電線が同一の基板に接続されている構成としている。これにより個々の指向性アンテナが３次元的に配置されていても給電回路との接続が容易な小型のセクタアンテナが実現でき、通信端末等でセクタアンテナを利用することができる。
【００３１】
また、指向性アンテナがスロットラインのスロット幅が傾きをもって広くなる構造を有することでテーパードスロットアンテナである構成としている。これにより構造が簡単で広帯域、放射パターンの対称性が良く、利得も高い特徴を有する小型のセクタアンテナが実現でき、通信端末等でセクタアンテナを利用することが可能となる。
【００３２】
さらに、テーパードスロットアンテナの電磁波放射方向に平行な両側端の導体部分に周期的な切欠きからなるコルゲート構造を設けている。これにより構造が簡単で広帯域、放射パターンの対称性が良く、利得も高い特徴を有する小型のセクタアンテナが実現でき、通信端末等でセクタアンテナを利用することが可能となる。
【００３３】
上記実施例にあげた形状、その他の要素との組み合わせ等、ここで示した要件に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切にさだめることができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明のセクタアンテナは、複数の指向性アンテナからなるセクタアンテナにおいて、各指向性アンテナが円周上に配置され、その主放射方向の配置がお互いにねじれの位置となる構成とすることで、個々の指向性アンテナ程度の大きさのセクタアンテナを実現し、通信端末等でセクタアンテナを利用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のセクタアンテナの構成を示した図である。
【図２】本発明のセクタアンテナの構成を示した図である。
【図３】本発明のセクタアンテナの構成を示した図である。
【図４】従来のセクタアンテナの構成を示した図である。
【図５】従来のセクタアンテナの構成を示した図である。
【図６】従来のセクタアンテナの構成を示した図である。
【図７】従来のセクタアンテナの構成を示した図である。
【図８】従来のセクタアンテナの構成を示した図である。
【図９】従来のセクタアンテナの構成を示した図である。
【符号の説明】
１クランクラインアンテナ
２給電線
３集線部
４テーパードスロットアンテナ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a sector antenna including a plurality of directional antennas, and more particularly to a transmission / reception antenna used for information equipment.
[0002]
[Prior art]
With the rapid development of wireless communication technology in recent years, products using wireless technology have started to spread widely, and great expectations are placed on expanding the transmission capacity of wireless communication paths. In recent years, research has been actively conducted to increase the transmission capacity by multiplexing multi-dimensional signals such as time, space, polarization, and signals.
[0003]
Multiplexing by space is realized by a combination with an adaptive array antenna or a sector antenna, but the physical size of the antenna itself has been limited to limit its application destination.
[0004]
In particular, it is desired to be as small as possible for use in a communication terminal. For this reason, research on downsizing of adaptive array antennas has been started in recent years, but there are few examples of research on downsizing of sector antennas, and the development is expected.
[0005]
Next, the prior art will be described with reference to the drawings.
In FIG. 4, reference numerals 71 and 72 constitute directional antennas, and these directional antennas are arranged radially, so that the size of the entire sector antenna is about twice the length of each directional antenna. It has become.
[0006]
Fig. 5 is also disclosed in "RADIAL MICROSTRIP SLOTLINE FEEDNETWORK FOR CIRCULAR MOBILE COMMUNICATIONSARRAY" RaineeN. Simos', EronS. Kelly. Richard Q. Lee and Susan R. Taub, IEEE AP-S Int. Symp. Digest pp. 1024 1994. The drawings are cited. In FIG. 5, the directional antennas are arranged radially, and the size of the sector antenna as a whole is about twice the length of each directional antenna.
[0007]
In FIG. 8A, since the directional antennas are arranged radially, the size of the sector antenna is about twice that of each directional antenna (the trapezoidal shape with an arrow in the figure). Indicates a directional antenna (the direction of the arrow is the main radiation direction).
FIG. 8B shows an arrangement in which the individual directional antennas are shifted from the radial positions, and FIG. 8C shows that the directional antennas arranged in different directions are vertically stacked. It was possible. This is because the degree of freedom of arranging individual directional antennas increases in two-dimensional and three-dimensional directions.
In FIG. 8D, when individual directional antennas are arranged on the circumference along the multiple helix so that the arrangement in the main radiation direction is a twisted position relative to each other, the size of the sector antenna is increased. It can be further reduced to the extent of individual directional antennas.
[0008]
In FIG. 6, since the arrangement of the individual directional antennas is deviated from the radial shape, the size of the sector antenna is less than twice the length of the individual directional antennas.
On the other hand, in FIG. 7, reference numerals 1a to 1f denote individual directional antennas, which have a structure in which directional antennas arranged in different directions are vertically stacked. Has become quite large.
[0009]
As shown above, the conventional sector antenna is about twice as large as each individual directional antenna, or the height becomes large if the width is about the same as each individual directional antenna. Because it was not small, its use was limited. For this reason, the sector antenna cannot be used in a communication terminal or the like.
[0010]
Further, there are the following prior arts as conventional techniques.
A conventional sector antenna is characterized in that when any one of a plurality of directional antennas is excited on a plane, it is not coupled with other directional antennas and is not adversely affected by radiation characteristics (see Patent Document 1). .
[0011]
There is a sector antenna that prevents directivity from deteriorating even when the distance between the end of the antenna opening and the antenna end is shortened (see Patent Document 2).
[0012]
[Patent Document 1]
JP 2002-43836 A [Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-173432
[Problems to be solved by the invention]
However, conventional sector antennas are about twice as large as individual directional antennas, and if the width is about the same as individual directional antennas, the height becomes larger or the size becomes smaller. Because it was not, its use was limited. For this reason, the sector antenna cannot be used in a communication terminal or the like.
[0014]
The present invention has been made in view of such a problem, and an object thereof is to provide a sector antenna having a size as large as an individual directional antenna.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
Sector antenna according to claim 1, wherein in order to achieve the above object, in a sector antenna comprising a plurality of directional antennas, each directional antenna is arranged is arranged on the circumference so as to be rotationally symmetrical, respective The arrangement of the directional antennas in the main radiation direction, which is the electromagnetic wave radiation direction, is twisted with respect to each other.
[0017]
The invention according to claim 2 is the sector antenna according to claim 1, which is a traveling waveform antenna.
[0018]
The invention according to claim 3 is the sector antenna according to claim 1 or 2 , wherein the directional antenna is a planar antenna formed on a film-like dielectric substrate, and a feed line of each planar antenna is It is characterized by being connected to the same substrate.
[0019]
A fourth aspect of the present invention is the sector antenna according to any one of the first to third aspects, wherein the directional antenna has a structure in which a slot width of a slot line is widened with an inclination. It is a slot antenna.
[0020]
A fifth aspect of the present invention is the sector antenna according to any one of the first to fourth aspects, wherein the tapered slot antenna has periodic notches in the conductor portions on both end sides parallel to the electromagnetic wave radiation direction. A corrugated structure made of is provided.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[First embodiment]
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a perspective view of a sector antenna for explaining a first embodiment of the present invention.
The sector antenna of the present invention includes six crankline antennas 1, a feeder line 2, and a concentrator 3. Each crankline antenna 1 is connected to a concentrating portion 3 through a feeder 2 and is formed on a film-like polyimide substrate by a copper etching pattern.
[0022]
In addition, a power feeding circuit (not shown) is provided at the tip of the concentrator 3. Since the crankline antenna 1 is a traveling wave type having a structure in which the microstrip line is zigzag, the pattern of the line can be seen in the three crankline antennas seen in the foreground as shown in FIG. However, the pattern is not seen in the rear three antennas because the installation conductor on the back is visible.
Although not shown here, a foamable dielectric having a dielectric constant of approximately 1 is used for fixing the individual crankline antennas.
[0023]
[Second Embodiment]
FIG. 2 is a perspective view of a sector antenna showing a second embodiment.
The sector antenna of the second embodiment is composed of six tapered slot antennas 4 with a corrugated structure, a feeder line 2 and a concentrator 3. Each tapered slot antenna 4 is connected to the concentrating portion 3 through the feeder 2 and is formed on the film-like polyimide substrate by a copper etching pattern.
[0024]
A power feeding circuit (not shown) is provided at the end of the concentrator 3. The tapered slot antenna 4 is a traveling wave antenna having a structure in which the width of the slot line gradually increases.
Although not shown here, a foamed dielectric having a dielectric constant of approximately 1 is used for fixing each tapered slot antenna.
[0025]
[Third embodiment]
FIG. 3 is a perspective view of a sector antenna showing a third embodiment.
The sector antenna of the third embodiment is composed of six tapered slot antennas 4 with a corrugated structure, a feeder line 2 and a concentrator 3. Each tapered slot antenna 4 is connected to the concentrating portion 3 through the feeder 2 and is formed on the film-like polyimide substrate by a copper etching pattern.
[0026]
A power feeding circuit (not shown) is provided at the end of the concentrator 3. The tapered slot antenna 4 is a traveling wave antenna having a structure in which the width of the slot line gradually increases. A corrugated structure in which copper is periodically etched is formed on the substrate side of each tapered slot antenna 4.
Although not shown, a foamed dielectric having a dielectric constant of approximately 1 is used for fixing each tapered slot antenna 4.
[0027]
According to an embodiment of the present invention, in a sector antenna composed of a plurality of directional antennas, each directional antenna is arranged on the circumference, and the arrangement in the main radiation direction is a twisted position relative to each other. Therefore, the sector antenna can be used in a communication terminal or the like.
[0028]
In addition, in order to make the individual directional antennas close to each other most efficiently, a sector antenna having a size as large as that of each directional antenna is realized by arranging each antenna to have rotational symmetry . be able to. As a result, the sector antenna can be used in a communication terminal or the like.
[0029]
In addition, since the directional antenna is a traveling wave antenna, a small and wide-band sector antenna can be realized, and a small and wide-band sector antenna can be used in a communication terminal or the like. .
[0030]
In addition, the directional antenna is a planar antenna formed on a film-like dielectric substrate, and the feed line of each antenna is connected to the same substrate. Thereby, even if individual directional antennas are arranged three-dimensionally, a small sector antenna that can be easily connected to a power feeding circuit can be realized, and the sector antenna can be used in a communication terminal or the like.
[0031]
In addition, the directional antenna has a structure in which the slot width of the slot line becomes wider with an inclination, so that it is a tapered slot antenna. As a result, a small sector antenna having a simple structure, wide bandwidth, good radiation pattern symmetry, and high gain can be realized, and the sector antenna can be used in a communication terminal or the like.
[0032]
Further, a corrugated structure comprising periodic cutouts is provided in the conductor portions at both ends parallel to the electromagnetic wave radiation direction of the tapered slot antenna. As a result, a small sector antenna having a simple structure, wide bandwidth, good radiation pattern symmetry, and high gain can be realized, and the sector antenna can be used in a communication terminal or the like.
[0033]
The present invention is not limited to the requirements shown here, such as the shapes given in the above embodiments and combinations with other elements. With respect to these points, the present invention can be changed within a range not departing from the gist of the present invention, and can be appropriately determined according to the application form.
[0034]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, the sector antenna of the present invention is a sector antenna composed of a plurality of directional antennas. Each directional antenna is arranged on the circumference, and the arrangement in the main radiation direction is twisted with respect to each other. By adopting a position configuration, it is possible to realize a sector antenna as large as an individual directional antenna and use the sector antenna in a communication terminal or the like.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a sector antenna according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a sector antenna according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a sector antenna according to the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a conventional sector antenna.
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a conventional sector antenna.
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a conventional sector antenna.
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a conventional sector antenna.
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a conventional sector antenna.
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a conventional sector antenna.
[Explanation of symbols]
1 Crankline antenna 2 Feed line 3 Concentrator 4 Tapered slot antenna

Claims

In the sector antenna consisting of multiple directional antennas,
The directional antennas are arranged on the circumference so that the arrangement is rotationally symmetric, and the arrangement of the radiating directions of the directional antennas in the main radiation direction is a twisted position with respect to each other. Sector antenna.

The sector antenna according to claim 1, wherein the directional antenna is a traveling waveform antenna.

The directional antenna is a planar antenna formed on a film-like dielectric substrate, and a feed line of each planar antenna is connected to the same substrate. Sector antenna.

4. The sector antenna according to claim 1, wherein the directional antenna is a tapered slot antenna having a structure in which a slot width of a slot line is widened with an inclination. 5.

5. The sector antenna according to claim 1, wherein the tapered slot antenna is provided with a corrugated structure having periodic cutouts in conductor portions on both ends parallel to an electromagnetic wave radiation direction. 6. .