JP4247174B2 - アンテナ装置 - Google Patents

Description

この発明は例えば移動通信用システムにおいて６セクタ無線ゾーンを構成する基地局アンテナに利用され、水平面内指向性が６０°ビームアンテナ装置、特に２種類の周波数帯で使用出来るようにしたアンテナ装置に関する。

従来、第３世代移動通信システムにおいては２GHｚ帯の周波数が用いられており、加入者数の増大に対応することを目的に水平面内指向性が６０°の基地局アンテナによる６セクタ無線ゾーン構成を採用することが主流となっている。しかし、近い将来に更なる加入者の増大が予想され、新しい周波数帯、例えば８００MHz帯や１.７GHz帯を使用することが検討されている。加入者の増加に合わせて既存の２GHz帯と新周波数帯の共用が望まれ、使用するアンテナも一つのアンテナ構成で対応出来ることが期待されている。
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Ｓ_１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Ｓ_２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。

図１７において、組をなす第１ダイポールアンテナ３１ａ，３１ｂと、無給電素子６１ａ，６１ｂとが高い使用周波数帯を受け持ち、第２ダイポールアンテナ４１，４２が低い方の使用周波数帯を受け持っている。このように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して専用の励振素子を用意するのが一般的である。
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。

通常、第１及び第２ダイポールアンテナ７４，７５は、主反射板７０から使用周波数帯の波長λのλ/４の位置に、又、第１ダイポールアンテナ７４と第２ダイポールアンテナ７５の間隔はλ/２の位置に配置される。また、反射板８０の両端縁で形成されるアンテナ開口幅Ａは、通常０.６７λに設定され、第１及び第２無給電素子７７によって水平面内指向性が６０°に設定されている。使用周波数が２GHzの場合、アンテナ開口幅Ａは１００mmに設定されている。新しい使用周波数に例えば１.７GHｚを使用することを考えた場合、従来の設計手法では、この図１８に示したアンテナ装置にその使用周波数２GHｚ以外の、つまり一つのダイポールアンテナで２GHｚ帯と１.７GHｚ帯とで使用することを考えた場合、アンテナ開口幅Ａが１１８mmになり開口幅Ａが１８mm大きくなる。したがって、アンテナ内径も大きくなる。２GHｚ帯における第３世代移動通信サービスは開始されており、新周波数でのサービスを開始する際には既設アンテナと新周波数帯共用アンテナとの交換となるため、風圧荷重、鉄塔での搭載機能、取り付けスペースも変更する必要が生じることになる。当然、第１及び第２ダイポールアンテナ７４，７５のアンテナ有効長や第１及び第２無給電素子７６，７７のサイズも使用周波数帯に対応して変わってくる。

したがって、図１８に示すような６０°ビームアンテナ装置において、加入者の増大に合わせて新しい使用周波数を追加する場合は、新規に形状の異なるアンテナ装置を設置する必要がある。これは大変不経済なことであり、一つのアンテナ装置で対応出来ることが強く求められている。
特開２０００−１７４５４９（段落0005、図３） 電子情報通信学会論文誌2003/6Vol.J86-BNo.6（952〜953項、956項）

複数の使用周波数に対応するために既存のアンテナ装置に新周波数帯の励振素子を設けなければならない、一つの励振素子に対し２周波数帯を共用すると、各周波数帯の水平面内指向性の周波数特性が異なり、周波数帯でのサービス領域が異なる問題が生じる。一方、同一サービス領域で新たな周波数帯にも使用可能にするためには、全体の形状を大きくする必要があり、風圧荷重、鉄塔での搭載機能、取り付けスペースなどを変更しなければならないという課題があった。
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。

この発明では、反射板と、その反射板の前方で反射板と平行に配列される第１及び第２ダイポールアンテナと、その第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、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、
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ｄ_Ｖ、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ｄ_Ｈ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Ｓ_１だけ内側で、且つ主反射板と反対方向に距離Ｓ_２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ｄ_Ｖは上記波長の１/４の距離より小であり、上記間隔ｄ_Ｈは上記波長λの１/２の距離よりも大であることとした。

以上のようにこの発明の場合、第１及び第２のダイポールアンテナのアンテナ有効長を低い使用周波数帯の波長λの１/２λとし、第１及び第２のダイポールアンテナの間隔を１/２λよりも大きく、また反射板とダイポールアンテナ間の間隔を１/４λよりも小さく、また無給電素子を高い使用周波数帯に共振させるようにし、その間隔を第１及び第２のダイポールアンテナの間隔よりも狭くすることで、一対のダイポールアンテナで、且つまた既存の６０°ビームアンテナのアンテナ開口幅を変えることなく、２つの使用周波数帯における共用化が可能となる。

アンテナ開口幅を変えることなく新たな使用周波数帯の追加が可能になると、アンテナの風圧荷重への対応や鉄塔の強度の見直しを行う必要が無くなると共に、レドームの兼用化や取り付けスペースの兼用化などの効果が期待できる。

以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

［第１実施形態］
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ｄ_Ｖ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ｄ_Ｈ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Ｓ_１、且つ主反射板１と反対側に距離Ｓ_２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。

この実施例では垂直偏波アンテナ装置とした場合で、反射板４は垂直に設けられ、第１及び第２ダイポールアンテナ５，６も垂直に配されている。反射板４の先端のなすアンテナ開口幅Ａを０.５６７λに、ダイポールアンテナ間隔ｄ_Ｈを０.５３λ≦ｄ_Ｈ≦０.５６λの範囲内に、主反射板とダイポールアンテナとの間隔ｄ_Ｖを０．２０λ≧ｄ_Ｖ≧０.１７５λの範囲内に、無給電素子の長さL_Pを０．３０λ≦L_P≦０.３４５λの範囲内に、ダイポールアンテナと無給電素子との距離Ｓ_１を０λ≦Ｓ_１≦０.０６６λの範囲内に、ダイポールアンテナと無給電素子との距離Ｓ_２を０．０４λ≦Ｓ_２≦０.０５６λの範囲内に、主反射板１の端部からダイポールアンテナの方向への垂線と第１及び第２側面反射板とのなす角度θが０°の前提で、側面放射板の折り曲げ延長方向の長さＷを０.０５６λ≦Ｗ≦０.１４１λの範囲内とした。ここでλは第２高周波信号（低い方の高周波信号）の周波数、例えば１.７GHzの波長とする。第２高周波信号よりも高い第１の高周波信号の周波数は例えば２GHzである。

以下に上記の数値が最適であることを説明する。図２にアンテナ開口幅Ａと水平面内指向性との関係を示す。横軸はアンテナ開口幅を１.７GHzの波長λの換算値で表し、縦軸は水平面内指向性をdeg.で表す。既存の２GHｚの６０°ビームアンテナのアンテナ開口幅Ａは、０.６７λ_２Ｇで１００mm（２GHzでの換算値）である。この１００mmを１.７GHｚの波長λで換算すると０.５６７λとなる。したがって、既存の２GHｚの６０°ビームアンテナと１.７GHｚ６０°ビームアンテナを共用するためには、アンテナ開口幅Ａが０.５６７λで水平面内指向性６０°を実現する必要がある。そこでこの実施形態では、従来の設計手法と異なる手法を用いている。すなわち、第１及び第２ダイポールアンテナ５，６（以下ダイポールアンテナ５，６と略す）を１．７GHｚ帯で共振させ、第１及び第２無給電素子７，８（以下無給電素子７，８と略す）を２．０GHｚ帯で共振させるようにしている。

ダイポールアンテナ間隔ｄ_Ｈを０.４λ，０．５λ，０．５１λ，０．５２λ，０．５３λ，０.５４λ，０.５５λ，０.５６λとパラメータにして、ダイポールアンテナ開口幅Ａ＝０.５６７λで水平面内指向性が６０°以下になるダイポールアンテナ間隔ｄ_Ｈを求めるとダイポールアンテナ間隔ｄ_Ｈが０.５３λから０.５６λの範囲になる。
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ｄ_Ｈ＝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ｄ_Ｈ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ｄ_Ｈ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ｄ_H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。

次にダイポールアンテナ５，６と反射板４との垂直方向距離ｄ_Ｖの最適値を求める。図４にダイポールアンテナ５，６と反射板４との垂直方向距離ｄ_Ｖと水平面内指向性との関係を示す。横軸は垂直方向距離を波長λ換算で表し縦軸は水平面内指向性をdeg.で表す。垂直方向距離ｄ_Ｖに対して水平面内指向性は、大きく変化せず平坦な特性を示す。周波数１.７GHzでダイポールアンテナ間隔が指向性６０°に対して余裕が無く、水平面内指向性を６０°以内にするために、ダイポールアンテナ５，６と反射板４との垂直方向距離ｄ_Ｖは０．２０λ≧ｄ_Ｖ≧０.１７５λの範囲にする必要がある。周波数２.０GHzにおける水平面内指向性は、垂直方向距離ｄ_Ｖが０．１７５λから０.２０λの範囲内においては、水平面内指向性が４８°から５１°と問題の無い範囲内にある。

次に無給電素子７，８の長さＬ_Pの最適値を求める。図５に無給電素子の長さＬ_Pと反射減衰量との関係を、図６に無給電素子の長さＬ_Pと水平面内指向性との関係を示す。図５の横軸は無給電素子の長さＬ_Pを波長λ換算で表し縦軸は反射減衰量をｄBで表す。無給電素子７，８は、周波数２.０GHｚに共振させるようにしているため、周波数１.７GHｚにおける反射減衰量の変化は少ない。長さL_Pを０.３４５λより大きくすると反射減衰量が−１０ｄBより大きくなってしまう。周波数２.０GHｚに対しては、下に凸形状の特性を示し、無給電素子の長さL_Pが０.２８５λから０.３５８λの範囲内において、反射減衰量が−１０ｄB以下となる。したがって、反射減衰量が−１０ｄB以下とするためには、無給電素子７，８の長さL_Pを０．２８５λ≦L_P≦０.３４５λの範囲内にする必要がある。図６の横軸は無給電素子の長さＬ_Pを波長λ換算で表し縦軸は水平面内指向性をdeg.で表す。無給電素子の長さL_Pに対して水平面内指向性は平坦な特性を示す。周波数１.７GHｚ、ダイポールアンテナ間隔ｄ_Ｈ＝０．５３λの条件で水平面内指向性が６０°に対して余裕が無く、図６から水平面内指向性を６０°以下にするためには、無給電素子７，８の長さL_PをL_P≧０.３λにする必要がある。図５と図６から無給電素子７，８の長さL_Pを０．３０λ≦L_P≦０.３４５λの範囲内にする必要がある。

次にダイポールアンテナ５，６と無給電素子７，８との水平方向の距離S₁の最適値を求める。水平方向の距離S₁を決めるに当たって、使用する周波数帯間における水平面内指向性の差が問題になり、その差が小さいほど好ましい。すなわち、使用周波数帯が変化することで、水平面内指向性が大きく変化すると、周波数帯ごとにサービスエリアが異なるといった事象が発生し問題になる。そこで、上述した文献等の報告にあるように、使用周波数帯が変化しても水平面内指向性を４５°程度から６０°以内にする必要がある。この実施形態のように一つの反射板を２つ周波数帯で共用する場合は、低い使用周波数帯の水平面内指向性が広くなるので、低い使用周波数帯の水平面内指向性を６０°以下に、高い周波数帯の水平面内指向性を４５°以上に設定することになる。図７にダイポールアンテナと無給電素子との水平方向の距離S₁と、使用周波数帯間の水平面内指向性の差を示す。横軸は水平方向の距離S₁を波長λ換算で表し、縦軸はこの例の場合、１.７GHｚと２.０GHｚとの水平面内指向性の差（偏差）をdeg.で表す。

水平方向の距離S₁を０から増やして行くと水平面内指向性の偏差は漸次的に減少し、距離S₁が約０.０６で最小になり、その後、S₁の増加にしたがって微増する傾向を示す。図８に距離S₁と反射減衰量との関係を示す。周波数帯１.７GHｚの水平方向の距離S₁と反射減衰量との関係は、S₁の増加に伴い反射減衰量が徐々に減少する特性を示す。これは無給電素子７，８がダイポールアンテナ５，６の影響を受けるほど、反射減衰量が増加することを示している。周波数帯２.０GHｚに対しては、S₁が０で最も反射減衰量が少なく、ダイポールアンテナ５，６から無給電素子７，８が遠ざかるほど反射減衰量が増加する特性を示す。これは無給電素子７，８を２.０GHｚに共振させているため、当然の結果で、ダイポールアンテナ５，６に無給電素子７，８が近いほど電力が効率良く伝達される関係にあるからである。このようにS₁が０λ≦S₁≦０.０６６λの範囲で反射減衰量が−１０ｄB以下になることが分かる。

次にダイポールアンテナ５，６と無給電素子７，８の垂直方向の距離S₂の最適値を求める。図９にダイポールアンテナ５，６と無給電素子７，８との垂直方向距離S₂と反射減衰量との関係を示す。横軸は垂直方向距離S₂を波長λ換算で表し、縦軸は反射減衰量をｄBで表す。周波数帯１.７GHｚでは、S₂が約０.０４λで反射減衰量が約−１０ｄBと最も大きくなる特性を示す。周波数２.０GHｚではS₂が約０.０４λで反射減衰量が最小になる下に凸の特性を示し、S₂が０．０５６以上になると反射減衰量が−１０ｄBより大きくなる。図１０に垂直方向距離S₂と水平面内指向性との関係を示す。水平面内指向性に対する垂直方向間隔S₂の感度は低く、S₂に対してほぼ平坦な特性を示す。垂直方向距離S₂が０．０４λ以下では周波数帯１.７GHｚにおいて水平面内指向性が６０°を超えてしまう。したがって、図９と図１０からダイポールアンテナ５，６と無給電素子７，８との垂直方向距離S₂は、０．０４λ≦S₂≦０．０５６λの範囲内にする必要がある。この実施の形態で示す距離S_２は、背景技術で述べた特許文献１に示されている距離と大きく異なり小さな値に設定される。

次に側面反射板２，３の長さＷと、側面反射板２，３と主反射板１の両端縁からダイポールアンテナの方向への垂線とが成す角度θの最適値を求める。表１に水平面内指向性が６０°以内で且つ反射減衰量が−１０ｄＢ以下になる、ダイポールアンテナ間隔ｄ_Hをパラメータにした角度θと長さＷの組み合わせを示す。

ダイポールアンテナ５，６の間隔ｄ_Ｈがｄ_Ｈ＝０．５３λ、角度θが０°では、Ｗが０.１４１λから０.１７λの範囲で水平面内指向性が６０°以内で且つ反射減衰量が−１０ｄＢ以下になる（以下、水平面内指向性が６０°以内で且つ反射減衰量が−１０ｄＢ以下をアンテナ仕様と略す）。角度θが５°ではＷが０.１１３λの長さ、角度θが１０°では同じくＷが０.１１３λの長さでアンテナ仕様を満足する。

ダイポールアンテナ５，６の間隔ｄ_Ｈがｄ_Ｈ＝０．５４λ、角度θが０°では、Ｗが０．０５６λから０.１４１λの範囲で、角度θが５°では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が１０°ではＷが０.０５６λの長さでアンテナ仕様を満足する。
ダイポールアンテナ５，６の間隔ｄ_Ｈがｄ_Ｈ＝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。

ダイポールアンテナ５，６の間隔ｄ_Ｈがｄ_Ｈ＝０．５６λ、角度θが０°では、Ｗが０．０５６λから０.１７λの範囲内でのみ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ｄ_Ｈ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ｄ_Ｈ＝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ｄ_Ｈ＝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ｄ_Ｈ＝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。

以上述べて来た検討の結果から、好ましい例としては、アンテナ開口幅Ａを０.５６７λとしダイポールアンテナ５，６の間隔ｄ_Ｈ＝０．５３λ、ダイポールアンテナと無給電素子の水平方向間隔S₁＝０．０２５λ、側面反射板２，３の長さＷ＝０.１１λ、角度θ＝１０°の条件がある。この条件におけるアンテナ装置の反射減衰量の周波数特性を図１１に、使用周波数１.７GHｚの指向性パターンを図１２に、使用周波数２.０GHｚの指向性パターンを図１３に示す。
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。

以上のようにダイポールアンテナ５，６のアンテナ有効長を低い使用周波数帯の波長λの１/２λとし、ダイポールアンテナ５，６の間隔を１/２λよりも大きく、また反射板４とダイポールアンテナとの間隔を１/４λよりも小さく、また無給電素子を高い使用周波数に共振させるようにし、その間隔をダイポールアンテナ５，６の間隔よりも狭くすることで、一対のダイポールアンテナ５，６で、かつまたアンテナ開口幅を変えることなく、２つの使用周波数帯における共用化を可能としたアンテナ装置を提供することができた。
［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。

図１５はこの発明の６０°ビームアンテナの利得を高める目的で、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アンテナ装置である。図１５は図１に示した実施形態のアンテナ装置１０１を、第１ダイポールアンテナ及び第２ダイポールアンテナ５，６の延長方向に複数個、Ｎ個配置した例である。通常、この種の６０°ビームアンテナが基地局に用いられる移動通信システムには、垂直偏波が用いられるため、このようにダイポールアンテナの長さ方向に複数配列してアレイ化することは、その利得を高めるために有効である。この発明の説明で用いた図１と同じものは、その参照番号を同一とし、説明を省略する。

図１６に図１４に示したこの実施形態の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アンテナ利得を高める目的で、ダイポールアンテナの長さ方向に複数個配列してアレイ化した例を示す。図１４に示したアンテナ装置１０１と２０１とを第１ダイポールアンテナ及び第２ダイポールアンテナ５，６の延長方向に複数個、Ｎ個配置した例である。この例ではこの発明によるアンテナ装置をアンテナ指向方向を６０°ずらして２つ組み合わせたものであるが、２つ以上を組み合わせれば６セクタ構成の無線ゾーンのカバー範囲を広げることが可能である。

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。 この発明のアンテナ開口幅と水平面内指向性との関係を示す図である。 この発明のアンテナ開口幅と水平面内指向性との関係を示す図である。 この発明のアンテナ装置のダイポールアンテナと反射板との垂直方向距離ｄ_Ｖと水平面内指向性との関係を示す図である。 この発明のアンテナ装置の無給電素子の長さＬと反射減衰量との関係を示す図である。 この発明のアンテナ装置の無給電素子の長さＬと水平面内指向性との関係を示す図である。 この発明のアンテナ装置のダイポールアンテナと無給電素子との水平方向間隔Ｓ₁と使用周波数帯間の水平面内指向性の差を示す図である。 この発明のアンテナ装置のダイポールアンテナと無給電素子との水平方向間隔Ｓ₁と反射減衰量との関係を示す図である。 この発明のアンテナ装置のダイポールアンテナと無給電素子との垂直方向間隔Ｓ₂と反射減衰量との関係を示す図である。 この発明のアンテナ装置のダイポールアンテナと無給電素子との垂直方向間隔Ｓ₂と水平面内指向性との関係を示す図である。 この発明のアンテナ装置の反射減衰量の周波数特性を示す図である。 この発明のアンテナ装置の使用周波数帯１.７GHzの指向性パターンを示す図である。 この発明のアンテナ装置の使用周波数帯２.０GHzの指向性パターンを示す図である。 この発明のアンテナ装置を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例を示す図である。 図１に示すこの発明のアンテナ装置をアレイ化した例を示す概略図である。 図１４に示すこの発明のアンテナ装置をアレイ化した例を示す概略図である。 従来の多周波数共用アンテナの一例を示す図である。 従来の６０°ビームアンテナの構成を示す概略図である。

Claims (7)

1. 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ｄ_Ｖ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ｄ_Ｈ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Ｓ_１だけ反対側であり、且つ主反射板と距離Ｓ_２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ｄ_Ｖは上記波長の１/４の距離より小であり、上記間隔ｄ_Ｈ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。
2. 上記間隔ｄ_Ｖは０．２０λ≧ｄ_Ｖ≧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。
3. 上記間隔ｄ_Ｈは０.５３λ≦ｄ_Ｈ≦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。
4. 上記距離Ｓ₁は０λ≦Ｓ_１≦０.０６６λの範囲内に、上記距離Ｓ_２は０．０４λ≦Ｓ_２≦０.０５６λの範囲内に、第１及び第２無給電素子の長さＬ_Ｐは０．３０λ≦L_P≦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。
5. 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。
6. 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。
7. 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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