JP4247174B2 - アンテナ装置 - Google Patents
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Description
従来から一つのアンテナ装置で複数の使用周波数帯に対応する方法としては、それぞれの使用周波数帯に対応した励振素子を備えるのが一般的であった。その従来の多周波数共用アンテナの一例(特許文献1)を図17に示す。図17aが従来の多周波数共用アンテナの一例を示す斜視図、図17bがその平面図である。垂直平面状の反射板19の両端縁に垂直に前方に突出して側面反射板20,21が設けられ、反射板19の前方に配され反射板と平行に配列される上下に延長した第1ダイポールアンテナの組31a,31b,32a,32b,33a,33b,34a,34bが垂直方向に一定間隔を置いて順次配列され、第1ダイポールアンテナを含む平面内で距離S1ずつ互いに内側で、反射板19から第1ダイポールアンテナと同一方向に向かって第1ダイポールアンテナからの距離S2の各2つの箇所に、無給電素子の組み61a,61b,62a,62b,63a,63b,64a,64bがそれぞれ上下方向に第1ダイポールアンテナと対になって配置されている。組をなす2つの第1ダイポールアンテナ31a,31bの中間において、反射板19から第1ダイポールアンテナと同一側に、第1ダイポールアンテナと反射板19との間隔よりも離れて上下に延長した第2ダイポールアンテナ41,42が配置されている。図17に示す従来例は、アンテナ利得を高めるためにアンテナ素子を複数上下に配列した例である。
次に従来から良く使用される60°ビームアンテナについて説明する(非特許文献1に記載)。図18に従来の60°ビームアンテナを示す。図18aが従来の60°ビームアンテナの一例を示す正面図、図18bが平面図、図18cが側面図である。上下方向に配置される主反射板70と、主反射板70の両側縁より前方に折り曲げ延長された第1側面反射板71及び第2側面反射板72とからなる反射板80と、反射板80の前方に配され反射板と平行に配列され、上下に延長した第1ダイポールアンテナ74及び第2ダイポールアンテナ75と、第1及び第2ダイポールアンテナ74,75の反射板80と反対側前方にそれぞれ第1無給電素子76と第2無給電素子77が配置されている。第1ダイポールアンテナ74及び第2ダイポールアンテナ75にはその各給電点78から同相同周波数の高周波信号が給電される。
この発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、一つの60°ビームアンテナ装置において一つの励振素子を用いて2つの使用周波数帯で使用出来、しかも既存のものと同一の大きさとすることができるアンテナ装置を提供することを目的とするものである。
第1及び第2ダイポールアンテナは、主反射板と第1及び第2側面反射板の折り曲げ線とそれぞれ平行に、且つ主反射板と間隔dV、更に第1ダイポールアンテナと第2ダイポールアンテナとの間隔はdHを保って対向させ、第1及び第2無給電素子は、それぞれ第1及び第2ダイポールアンテナに対し、主反射板と平行に距離S1だけ内側で、且つ主反射板と反対方向に距離S2の位置に配置され、第1及び第2ダイポールアンテナは、第1使用周波数帯の高周波信号及び第1使用周波数帯より低い第2高周波信号に対する一つの給電点を備え、第1及び第2のダイポールアンテナの有効長を上記第2高周波信号の波長λの1/2の長さとし、且つ、上記間隔dVは上記波長の1/4の距離より小であり、上記間隔dHは上記波長λの1/2の距離よりも大であることとした。
図1は、この発明のアンテナ装置の基本構成を示す概略図である。図1aはその斜視図である。主反射板1の前方に配され主反射板1と平行に配列された第1ダイポールアンテナ5及び第2ダイポールアンテナ6と、これら第1及び第2ダイポールアンテナ5,6の前方に第1無給電素子7と第2無給電素子8とを備え、方形平板状の主反射板1とその主反射板1の両側縁より前方に一体に折り曲げ延長された第1側面反射板2と第2側面反射板3とで反射板4を構成している。第1及び第2ダイポールアンテナ5,6は、主反射板1と第1及び第2側面反射板2,3の折り曲げ線とそれぞれ平行し、主反射板1と間隔dVを保って対向している。第1ダイポールアンテナ5と第2ダイポールアンテナ6との間隔は間隔dHを保って対向し、第1及び第2無給電素子7,8は、それぞれ第1及び第2ダイポールアンテナ5,6に対し、第1及び第2側面反射板2,3との反対側に距離S1、且つ主反射板1と反対側に距離S2の位置に配置され、第1及び第2ダイポールアンテナ5,6は、第1使用周波数の高周波信号及び第1使用周波数より低い第2高周波信号に対する一つの給電点9を備えている。
図3に2GHzにおける図2と同一の特性を示す。ダイポールアンテナ間隔dH=0.4λで水平面内指向性が60°以上であるが、ダイポールアンテナ間隔dHが0.5λ以上において水平面内指向性が55°以下と狭くなっている。水平面内指向性が60°より小さくなることについては、60°より小さい方が隣接する他のセクタへの干渉が減り指向性が40°後半において通信容量が増大するという報告がなされている。(1999年電気通信情報学会総合大会B-5-157:W-CDMA方式におけるセクタアンテナのビーム幅最適化)したがって、指向性が45°以上であれば問題がなく、図2と図3からダイポールアンテナ間隔dHが0.53λから0.56λの範囲にあれば良いことが分かる。この実施の形態で示したダイポールアンテナ間隔dHは、背景技術で述べた特許文献1で示されている値と大きく異なり、このように0.5λより大きな値に設定される。
ダイポールアンテナ5,6の間隔dHがdH=0.55λ、角度θが0°では、Wが0.056λから0.17λの範囲内でアンテナ仕様を満足する。また、角度θが5°では、Wが0.056λでアンテナ仕様を満足する。
以上の結果から水平面内指向性が60°以内で且つ反射減衰量が−10dB以下になるそれぞれの連続的な範囲を求めると、角度θが0°の条件でダイポールアンテナ間隔dHが0.54λから0.56λの範囲で、且つ側面反射板2,3の長さWが0.056λから0.141λの範囲内になる。これ以外でも上述したように、ダイポールアンテナ間隔dH=0.53λでは、角度θが5°で長さWが0.113λで、また、角度θが10°で長さWが0.113λの条件でアンテナ仕様を満足する。さらに、ダイポールアンテナ間隔dH=0.54λでは、角度θ=5°で長さWが0.056λから0.141λの範囲でアンテナ仕様を満足する。また、角度θ=10°で長さW=0.056λでアンテナ仕様を満足する。さらに、ダイポールアンテナ間隔dH=0.55λでは、角度θ=5°で長さWが0.056λの条件でアンテナ仕様を満足する。
図11は横軸が周波数で縦軸が反射減衰量dBを表す。1.7GHz帯及び2.0GHz帯それぞれにおいて帯域が確保されている。図12、図13の放射レベルを表す同心円の間隔は、5dBである。使用周波数1.7GHz、アンテナ開口幅A=0.567λで水平面内指向性約60°を実現している。また、使用周波数2.0GHzにおいても水平面内指向性約52°を実現している。
[変形例]
この発明の60°ビームアンテナのアンテナの指向方向を60°ずらせて6セクタ構成の無線ゾーンの2つを形成するようにしたアンテナ装置の例を図14に示す。正面図を図14aに図14bにその平面図を示す。図14は図1に示した実施形態のアンテナ装置101と201とを、前者の主反射板1及び側面反射板3の折り曲げ線と、後者の主反射板1と側面反射板2の折り曲げ線とを互いに接触させ、両主反射板1のなす角が120°になるように配され、つまりアンテナ指向方向を60°ずらせてアンテナ装置101と201とを配置したものである。図1と同じものは参照番号を同一として説明を省略する。
Claims (7)
- 反射板と、
その反射板の前方に配され反射板と平行に配列された第1及び第2ダイポールアンテナと、
これら第1及び第2ダイポールアンテナの前方に第1及び第2無給電素子とを備え、
上記反射板は方形平板状の主反射板とその主反射板の両側縁より前方に折り曲げ延長された第1及び第2側面反射板とを備え、
上記第1及び第2ダイポールアンテナは、上記主反射板と第1及び第2側面反射板の折り曲げ線とそれぞれ平行し、主反射板と間隔dVを保って対向し、第1ダイポールアンテナと第2ダイポールアンテナとの間隔dHを保って対向し、
上記第1及び第2無給電素子は、それぞれ第1及び第2ダイポールアンテナに対し、上記第1及び第2側面反射板と距離S1だけ反対側であり、且つ主反射板と距離S2だけ反対側にあり、
第1及び第2ダイポールアンテナは、第1使用周波数の高周波信号及び第1使用周波数より低い第2高周波信号に対する一つの給電点を備え、
上記第1及び第2のダイポールアンテナの有効長は上記第2高周波信号の波長λの1/2の長さで、且つ、上記間隔dVは上記波長の1/4の距離より小であり、上記間隔dHは上記波長λの1/2の距離よりも大であることを特徴とするアンテナ装置。 - 上記間隔dVは0.20λ≧dV≧0.175λの範囲内にあることを特徴とする請求項1に記載のアンテナ装置。
- 上記間隔dHは0.53λ≦dH≦0.56λの範囲内にあることを特徴とする請求項1および請求項2の内の何れかに記載のアンテナ装置。
- 上記距離S1は0λ≦S1≦0.066λの範囲内に、上記距離S2は0.04λ≦S2≦0.056λの範囲内に、第1及び第2無給電素子の長さLPは0.30λ≦LP≦0.345λの範囲内であることを特徴とする請求項1および請求項3の内の何れかに記載のアンテナ装置。
- ダイポールアンテナと平行且つ垂直な面と上記第1及び第2側面反射板との成す角度θが0°で且つ、第1及び第2側面放射板の延長方向の長さWは0.056λ≦W≦0.141λの範囲内であることを特徴とする請求項1および請求項4の内の何れかに記載のアンテナ装置。
- 請求項1及び請求項5の内の何れかに記載のアンテナ装置を、上記アンテナ装置のアンテナ指向方向の成す角度を60°ずらせて隣接して2組以上一体化したことを特徴とするアンテナ装置。
- 請求項1及び請求項6の内の何れかに記載のアンテナ装置をダイポールアンテナの長さ方向において複数配列してアレイ化したことを特徴とするアンテナ装置。
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