JP4444845B2 - Dipole antenna - Google Patents

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本発明は、広帯城性を有するプリント化ダイポールアンテナに関し、特に、移動通信システムの基地局用アンテナとして好適なプリント化ダイポールアンテナに関するものである。   The present invention relates to a printed dipole antenna having a wide band castle property, and more particularly to a printed dipole antenna suitable as a base station antenna of a mobile communication system.

バラン(平衡−不平衡変換器)を組み込んだ構成を有するダイポールアンテナは公知である(例えば、特許文献1)。なお、このダイポールアンテナでは同軸導体からなるバランが組み込まれているが、このバランをプリント化したダイポールアンテナも提案されている。   A dipole antenna having a configuration incorporating a balun (balanced-unbalanced converter) is known (for example, Patent Document 1). In this dipole antenna, a balun made of a coaxial conductor is incorporated. A dipole antenna in which this balun is printed has also been proposed.

特開平6−188610号公報JP-A-6-188610

しかし、上記従来のダイポールアンテナは、バランを含む給電線路が1つであるので、帯域特性が良好でないという問題点を有している。
本発明の目的は、このような従来の問題点に鑑み、帯域特性の向上を図ることができるダイポールアンテナを提供することにある。
However, the conventional dipole antenna has a problem that the band characteristics are not good because there is one feeding line including a balun.
An object of the present invention is to provide a dipole antenna capable of improving the band characteristics in view of such conventional problems.

上記目的を達成するため、本発明に係るダイポールアンテナは、一方の面にダイポールをプリント形成し、他方の面にバランを含む第1の給電線路をプリント形成した第1の誘電体基板と、一方の面にバランを含む第2の給電線路をプリント形成した第2の誘電体基板と、を備え、前記第1の給電線路および第2の給電線路がそれらに含まれる前記バランを介して前記ダイポールと結合するように、前記第1の誘電体基板の一方の面に前記第2の誘電体基板の他方の面を接合した構成を有する。   In order to achieve the above object, a dipole antenna according to the present invention includes a first dielectric substrate in which a dipole is printed on one surface and a first feed line including a balun is printed on the other surface, A second dielectric substrate printed with a second feed line including a balun on the surface thereof, and the dipole via the balun in which the first feed line and the second feed line are included. The other surface of the second dielectric substrate is bonded to one surface of the first dielectric substrate so as to be coupled to the first dielectric substrate.

前記ダイポールを該ダイポールの長手方向に沿って複数個配列形成して、アレーアンテナ構成を持たせることも可能である。
また、前記ダイポールは、第1の周波数f1に共振する長さを有する第1のダイポールと、第2の周波数f2(f2>f1)に共振する長さを有するように、前記第1のダイポール内の切り込みにより形成された第2のダイポールと、第3の周波数f3(f3>f2)に共振する長さを有するように、前記第2のダイポール内の切り込みにより形成された第3のダイポールと、以下同様に、第nの周波数fn(fn>fn-1)に共振する長さを有するように、第n−1のダイポール内の切り込みにより形成された第nのダイポール素子と、を組み合わせた構成を持たせても良い。
そして、前記第1、第2、第3、‥‥‥、第nのダイポールを、その長手方向に沿って複数個配列形成して、アレーアンテナ構成を持たせることも可能である。
A plurality of the dipoles may be arranged along the longitudinal direction of the dipole so as to have an array antenna configuration.
The first dipole has a length that resonates at a first frequency f 1 and the second dipole has a length that resonates at a second frequency f 2 (f 2 > f 1 ). A second dipole formed by a cut in one dipole and a cut in the second dipole so as to have a length resonating at a third frequency f 3 (f 3 > f 2 ). a third dipole was similarly below, so as to have a length which resonates with the frequency f n of the n (f n> f n-1), the formed by cuts in the (n-1) of the dipole You may give the structure which combined the dipole element of n.
Further, a plurality of the first, second, third,..., Nth dipoles may be arranged along the longitudinal direction to provide an array antenna configuration.

前記第1、第2、第3、‥‥‥、第nのダイポールは、給電点から遠ざかるにつれて幅が徐々に大きくなるような輪郭、例えば、等脚台形状、もしくは2個の等脚台形を組み合わせた六角形状の輪郭を有するように形成することができる。   The first, second, third,..., N-th dipole has a contour that gradually increases in width as the distance from the feeding point increases, for example, an isosceles trapezoid or two isosceles trapezoids. It can be formed to have a combined hexagonal profile.

本発明に係るダイポールアンテナによれば、ダイポールとバランを含む第1の給電線路とをプリント形成した第1の誘電体基板と、バランを含む第2の給電線路をプリント形成した第2の誘電体基板とを接合して、上記第1の給電線路と第2の給電線路をそれら設けられたバランを介して前記ダイポールに結合させているので、この第1の給電線路と第2の給電線路を異なる周波数に共振させて帯域特性を向上することができる。   According to the dipole antenna of the present invention, the first dielectric substrate on which the dipole and the first feed line including the balun are printed, and the second dielectric on which the second feed line including the balun is printed. Since the first and second power supply lines are joined to the dipole via the balun provided to the substrate, the first and second power supply lines are connected to each other. The band characteristics can be improved by resonating at different frequencies.

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態に係るダイポールアンテナの外観を示している。このダイポールアンテナは、図2に示す誘電体基板1、3を重ね合わせ接合することによって構成されている。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows the appearance of a dipole antenna according to an embodiment of the present invention. This dipole antenna is configured by superposing and joining the dielectric substrates 1 and 3 shown in FIG.

図2に示すように、誘電体基板1の表面には、それぞれ金属箔からなるダイポール5、給電線路7a、7bおよび接地導体部9がプリント形成され、また、この誘電体基板1の背面には、金属箔からなる給電線路11がプリント形成されている。
ダイポール5は、左右のアンテナ素子5aおよび5bを備え、適用周波数帯域の中心周波数(例えば、0.8GHz)に共振するように、その両端間の長さが該中心周波数の波長の約1/2に設定されている。
上記アンテナ素子5a、5bは、中央給電点Pから離れるに従って徐々にその幅が大きくなるように形成されているが、長方形状に形成しても良い。
左右の給電線路7a、7bは、それぞれアンテナ素子5aおよび5bの内側端部を接地導体部9に接続するように形成され、それらの間にはダイポール5の長手軸線C2に直交する中心線C1に沿って形成されたスリット13が介在している。
As shown in FIG. 2, a dipole 5 made of metal foil, feed lines 7 a and 7 b and a ground conductor portion 9 are printed on the surface of the dielectric substrate 1, and on the back surface of the dielectric substrate 1. A feeding line 11 made of metal foil is printed.
The dipole 5 includes left and right antenna elements 5a and 5b, and the length between both ends thereof is about ½ of the wavelength of the center frequency so as to resonate at the center frequency (for example, 0.8 GHz) of the applicable frequency band. Is set to
The antenna elements 5a and 5b are formed so as to gradually increase in width as they move away from the central feeding point P, but may be formed in a rectangular shape.
The left and right feed lines 7a and 7b are formed so as to connect the inner ends of the antenna elements 5a and 5b to the ground conductor 9, respectively, and a central line C1 perpendicular to the longitudinal axis C2 of the dipole 5 is interposed between them. The slit 13 formed along is interposed.

誘電体基板1の背面に形成された上記給電線路11は、入出力点から横方向に延びた後、図3に示すように、給電線路7aの背面側を通るようにスリット13の左方側縁部に沿って立ち上がっている。そして、この給電線路11は、中央給電点P付近において「U」字状に方向を反転してスリット13の右方側縁部に沿って下るように形成され、この反転した先端部位によってバラン(平衡−不平衡変換器)11aを構成している。   The feed line 11 formed on the back surface of the dielectric substrate 1 extends laterally from the input / output point, and then, as shown in FIG. 3, passes the back side of the feed line 7a so as to pass to the left side of the slit 13. Standing up along the edge. The feed line 11 is formed so as to be reversed along the right side edge of the slit 13 in the “U” shape in the vicinity of the central feed point P, and is formed by a balun ( A balanced-unbalanced converter) 11a.

一方、図2に示す他方の誘電体基板3の表面には、給電線路17が形成されている。この給電線路17は、先端部位の反転方向が逆である点を除き、上記給電線路11に類似する形状を有している。すなわち、給電線路17は、入出力点から横方向に延びた後、給電線路7bの背面側を通るようにスリット13の右方側縁部に沿って立ち上がり、上記中央給電点P(図3参照)付近において「U」字状に方向を反転して、スリット13の左方側縁部に沿って下るような形状を有している。そして、この給電線路17も、上記反転した先端部位によってバラン(平衡−不平衡変換器)17aを構成している。なお、給電線路17を給電線路11と重なる形態で設けることも可能である。   On the other hand, a feed line 17 is formed on the surface of the other dielectric substrate 3 shown in FIG. The feed line 17 has a shape similar to that of the feed line 11 except that the inversion direction of the tip portion is reversed. That is, the feed line 17 extends laterally from the input / output point and then rises along the right side edge of the slit 13 so as to pass through the back side of the feed line 7b, and the central feed point P (see FIG. 3). ) In the vicinity, the direction is reversed to a “U” shape, and has a shape that falls along the left side edge of the slit 13. The feed line 17 also constitutes a balun (balance-unbalance converter) 17a by the inverted tip portion. It is also possible to provide the feed line 17 so as to overlap the feed line 11.

以上の説明から明らかなように、この実施形態に係るダイポールアンテナは、バラン11aを備える給電線路11と、バラン17aを備える給電線路17とを有している。
バラン11a、17aは、給電線路11および17を異なる周波数で共振させるべくそれらの長さが設定される。すなわち、この実施形態では、ダイポール5の適用周波数帯域の中心周波数をfとした場合に、給電線路11が中心周波数fよりも高い周波数f+Δfaに共振するようにバラン11aの長さを設定し、また、給電線路17が中心周波数fよりも低い周波数f−Δfbに共振するようにバラン17aの長さを設定している。したがって、バラン11aの長さはバラン17aの長さよりも短い。
上記中心周波数fが例えば0.8GHzの場合、上記周波数f+Δfおよびf−Δfbは、それぞれ例えば0.9GHzおよび0.7GHzである。
なお、上記とは逆に、バラン11aの長さをバラン17aの長さよりも長く設定して、給電線路11および17をそれぞれ周波数f−Δfbおよびf+Δfaに共振させるように構成することも可能である。
As is clear from the above description, the dipole antenna according to this embodiment includes the feed line 11 including the balun 11a and the feed line 17 including the balun 17a.
The lengths of the baluns 11a and 17a are set so that the feed lines 11 and 17 resonate at different frequencies. That is, in this embodiment, when the center frequency of the applicable frequency band of the dipole 5 is f, the length of the balun 11a is set so that the feed line 11 resonates at a frequency f + Δfa higher than the center frequency f. Further, the length of the balun 17a is set so that the feed line 17 resonates at a frequency f−Δf b lower than the center frequency f. Therefore, the length of the balun 11a is shorter than the length of the balun 17a.
When the center frequency f is, for example, 0.8 GHz, the frequencies f + Δf and f−Δf b are, for example, 0.9 GHz and 0.7 GHz, respectively.
Incidentally, contrary to the above, the length of the balun 11a set to be longer than the length of the balun 17a, be configured to resonate in the feed line 11 and 17 respectively frequency f-Delta] f b and f + Delta] f a Is also possible.

この実施形態に係るダイポールアンテナによれば、上記のように給電線路11および17を適用周波数帯域内の2つの周波数f+Δfaおよびf−Δfb共振させることが可能であるので、帯域特性を向上することができる。この場合、給電線路11の入出力点において周波数f+Δfaの高周波信号が入出力され、給電線路17の入出力点において周波数f−Δfbの高周波信号が入出力される。 According to a dipole antenna according to this embodiment, since it is possible to two frequencies f + Delta] f a and f-Delta] f b resonate in application frequency band feed lines 11 and 17 as described above, a band characteristic Can be improved. In this case, a high frequency signal of frequency f + Δfa is input / output at the input / output point of the feed line 11, and a high frequency signal of frequency f−Δf b is input / output at the input / output point of the feed line 17.

図4は、図5に示す長尺状の誘電体基板10、30を重ね合わせ接合することによって構成された本発明に係るアレー構成のダイポールアンテナを示している。
図5に示す誘電体基板10は、実質的に図1に示した誘電体基板1をダイポール5の長手方向に沿って4枚接合した構成を有する。したがって、この誘電体基板10の表面には、図2に示したダイポール5に対応するダイポール5−1〜5−4が所定の間隔でプリント形成され、かつ、図2に示した接地導体部9を4個接合した形状の接地導体部90と、該接地導体部90とダイポール5−1〜5−4を接続する給電線路(図2の給電線路7a、7bに対応)がプリント形成されている。
FIG. 4 shows a dipole antenna having an array configuration according to the present invention, which is constructed by overlapping and joining the long dielectric substrates 10 and 30 shown in FIG.
A dielectric substrate 10 shown in FIG. 5 has a configuration in which substantially four dielectric substrates 1 shown in FIG. 1 are joined along the longitudinal direction of the dipole 5. Therefore, dipoles 5-1 to 5-4 corresponding to the dipole 5 shown in FIG. 2 are printed on the surface of the dielectric substrate 10 at a predetermined interval, and the ground conductor portion 9 shown in FIG. A ground conductor 90 having a shape in which four conductors are joined, and a feed line (corresponding to the feed lines 7a and 7b in FIG. 2) connecting the ground conductor 90 and the dipoles 5-1 to 5-4 are printed. .

図6に示すように、誘電体基板10の背面には、図2に示した給電線路11に対応する給電線路11−1〜11−4がプリント形成され、さらに、入出力点PIOから分岐する給電線路19,21がプリント形成されている。給電線路11−1〜11−4は、図2に示した給電線路11のバラン11aに対応するバラン11−1a〜11−4aをそれぞれ備えている。そして、給電線路11−1、11−2は、給電線路19から分岐し、給電線路11−3、11−4は、給電線路21から分岐している。 As shown in FIG. 6, on the back of the dielectric substrate 10, feed line 11-1 to 11-4 corresponding to feed line 11 shown in FIG. 2 is printed form, further, a branch from the input-output point P IO The feeder lines 19 and 21 to be printed are printed. The feed lines 11-1 to 11-4 are respectively provided with baluns 11-1a to 11-4a corresponding to the balun 11a of the feed line 11 shown in FIG. The feed lines 11-1 and 11-2 are branched from the feed line 19, and the feed lines 11-3 and 11-4 are branched from the feed line 21.

一方、図7に示すように、誘電体基板30の表面には、図2に示した給電線路17に対応する給電線路17−1〜17−4と、出力点PIO'から分岐する給電線23,25がプリント形成されている。給電線路17−1〜17−4は、図2に示した給電線路17のバラン17aに対応するバラン17−1a〜17−4aをそれぞれ備えている。そして、給電線路17−1、17−2は、給電線路23から分岐し、給電線路17−3、17−4は、給電線路25から分岐している。 On the other hand, as shown in FIG. 7, on the surface of the dielectric substrate 30, the feed lines 17-1 to 17-4 corresponding to the feed line 17 shown in FIG. 2 and the feed line branched from the output point P IO ′. 23 and 25 are printed. The feed lines 17-1 to 17-4 are respectively provided with baluns 17-1a to 17-4a corresponding to the balun 17a of the feed line 17 shown in FIG. The feed lines 17-1 and 17-2 are branched from the feed line 23, and the feed lines 17-3 and 17-4 are branched from the feed line 25.

このアレー構成のダイポールアンテナも、誘電体基板10側の給電線路と、誘電体基板30側の給電線路を備えているので、これらの給電線路を異なる周波数で共振させるべくバラン11−1a〜11−4aおよびバラン17−1a〜17−4aの長さを設定することにより、広帯域化を図ることが可能である。
なお、上記アレー構成のダイポールアンテナにおけるダイポール5の配列個数は、4つに限定されず、2以上の任意の個数に設定することができる。
The dipole antenna having this array configuration also includes a feed line on the dielectric substrate 10 side and a feed line on the dielectric substrate 30 side. Therefore, in order to resonate these feed lines at different frequencies, the baluns 11-1a to 11- By setting the lengths of 4a and baluns 17-1a to 17-4a, it is possible to increase the bandwidth.
It should be noted that the number of dipoles 5 arranged in the array-structured dipole antenna is not limited to four, and can be set to an arbitrary number of two or more.

図8は、本発明の他の実施形態に係るダイポールアンテナの分解斜視図を示している。このダイポールアンテナは、図2に示したダイポール5に代えて複合形のダイポール50を形成した点を除き、この図2に示すダイポールアンテナと同等な構成を有する。したがって、図8では、図2に示す要素と共通する要素に同一の参照番号を付してある。
ダイポール50は、素子51a、51bの対からなるダイポール51、素子52a、52bの対からなるダイポール52、素子53a、53bの対からなるダイポール53、および、素子54a、54bの対からなるダイポール54を同軸状に形成した構成を有する。
FIG. 8 shows an exploded perspective view of a dipole antenna according to another embodiment of the present invention. This dipole antenna has the same configuration as that of the dipole antenna shown in FIG. 2 except that a composite dipole 50 is formed instead of the dipole 5 shown in FIG. Therefore, in FIG. 8, the same reference numbers are given to elements common to the elements shown in FIG.
The dipole 50 includes a dipole 51 composed of a pair of elements 51a and 51b, a dipole 52 composed of a pair of elements 52a and 52b, a dipole 53 composed of a pair of elements 53a and 53b, and a dipole 54 composed of a pair of elements 54a and 54b. It has the structure formed coaxially.

すなわち、ダイポール素子52を構成する素子52a、52bは、それぞれダイポール素子51を構成する素子51a、51bの内側に設けられた切り込みによりその輪郭が形成されている。同様に、第3のダイポール素子53を構成する素子53a、53bは、それぞれ上記素子52a、52bの内側に設けられた切り込みによりその輪郭が形成され、更に、第4のダイポール素子54を構成する素子54a、54bは、それぞれ上記素子53a、53bの内側に設けられた切り込みによりその輪郭が形成されている。   That is, the contours of the elements 52a and 52b constituting the dipole element 52 are formed by notches provided inside the elements 51a and 51b constituting the dipole element 51, respectively. Similarly, the elements 53 a and 53 b constituting the third dipole element 53 are contoured by notches provided inside the elements 52 a and 52 b, respectively, and further the elements constituting the fourth dipole element 54. The contours of 54a and 54b are formed by notches provided inside the elements 53a and 53b, respectively.

上記素子51a、51b、52a、52b、53a、53b、54aおよび54bは、中央給電点Pから遠ざかるにつれて幅が徐々に大きくなるような輪郭、例えば、等脚台形状の輪郭、もしくは2個の等脚台形を組み合わせた六角形状の輪郭を有している。しかし、上記各素子をそれぞれ長方形状の輪郭を有するように形成することも可能である。   The elements 51a, 51b, 52a, 52b, 53a, 53b, 54a, and 54b have a contour that gradually increases in width as they move away from the central feeding point P, for example, an isosceles trapezoidal contour, It has a hexagonal outline combined with a leg trapezoid. However, it is also possible to form each of the elements so as to have a rectangular outline.

各ダイポール51,52,53および54は、それぞれ異なる周波数f1,f2,f3,およびf4(f1<f2<f3<f4)に共振するようにその長さが設定されている。
すなわち、ダイポール51の長さは、周波数f1(例えば、0.8GHz)の波長λ1の約1/2に、ダイポール52の長さは、周波数f2(例えば1.5GHz)の波長λ2の約1/2に、ダイポール53の長さは、周波数f3(例えば、1.7GHz)の波長λ3の約1/2に、また、ダイポール54の長さは、周波数f4(例えば、2GHz)の波長λ1の約1/2にそれぞれ設定されている。
The lengths of the dipoles 51, 52, 53, and 54 are set so as to resonate at different frequencies f 1 , f 2 , f 3 , and f 4 (f 1 <f 2 <f 3 <f 4 ). ing.
That is, the length of the dipole 51 is about ½ of the wavelength λ 1 of the frequency f 1 (for example, 0.8 GHz), and the length of the dipole 52 is the wavelength λ 2 of the frequency f 2 (for example, 1.5 GHz). The length of the dipole 53 is about 1/2 of the wavelength λ 3 at the frequency f 3 (eg, 1.7 GHz), and the length of the dipole 54 is about the frequency f 4 (eg, 2 GHz) is set to about ½ of the wavelength λ 1 .

図8の誘電体基板10、20を重ね合わせ接合することによって構成されるこの実施形態に係るダイポールアンテナ(図1のアンテナと同じ外観形状をもつ)は、第1のダイポール51〜第4のダイポール54がそれぞれ第1〜第4の周波数に共振するので、コンパクトな構成を有するにもかかわらず、きわめて広い帯域に適用することができる。
しかも、図1および図2に示したアンテナと同様に、バラン11aを備える給電線路11と、バラン17aを備える給電線路17とを有しているので、例えば、上記第1の給電線路が周波数f3と周波数f4の中間の周波数に共振するようにバラン11aの長さを調整し、上記第2の給電線路が周波数f1と周波数f2の中間の周波数に共振するようにバラン17aの長さを調整することにより、広帯域性が更に向上する。
なお、上記ダイポール50は、4つのダイポール51,52,53および54を複合した構成を有するが、この複合数は2以上の任意の数nに設定することができる。
The dipole antenna according to this embodiment (having the same external shape as the antenna of FIG. 1) configured by superposing and joining the dielectric substrates 10 and 20 of FIG. 8 includes the first dipole 51 to the fourth dipole. 54 resonates at the first to fourth frequencies, respectively, so that it can be applied to a very wide band despite having a compact configuration.
Moreover, similarly to the antenna shown in FIG. 1 and FIG. 2, the power supply line 11 including the balun 11a and the power supply line 17 including the balun 17a are included. Therefore, for example, the first power supply line has the frequency f. 3 and adjust the length of the balun 11a so as to resonate in the middle of the frequency of the frequency f 4, the length of the balun 17a such that the second feed line resonates in the middle of the frequency of the frequency f 1 and frequency f 2 By adjusting the thickness, the broadband property is further improved.
The dipole 50 has a configuration in which four dipoles 51, 52, 53, and 54 are combined, but the combined number can be set to an arbitrary number n of 2 or more.

図9は、図8に示した誘電体基板1をダイポール5の長手方向に沿って4枚接合した構成を有する誘電体基板100と、図8に示した誘電体基板3を同方向に沿って4枚接合した構成を有する誘電体基板300とを備える本発明に係るアレー構成のダイポールアンテナの分解斜視図を示している。
誘電体基板100の表面には、図8に示したダイポール50に対応するダイポール50−1〜50−4が所定の間隔でプリント形成され、かつ、図8に示した接地導体部9を4個接合した形状の接地導体部900および該接地導体部900とダイポール50−1〜50−4を接続する給電線路(図8の給電線路7a、7bに対応)がプリント形成されている。
9 shows a dielectric substrate 100 having a structure in which the dielectric substrate 1 shown in FIG. 8 is joined along the longitudinal direction of the dipole 5 and the dielectric substrate 3 shown in FIG. 8 along the same direction. FIG. 2 is an exploded perspective view of a dipole antenna having an array configuration according to the present invention including a dielectric substrate 300 having a configuration in which four are joined.
Dipoles 50-1 to 50-4 corresponding to the dipole 50 shown in FIG. 8 are printed on the surface of the dielectric substrate 100 at a predetermined interval, and four ground conductor portions 9 shown in FIG. 8 are provided. The ground conductor portion 900 in the shape of the joint and the feed line connecting the ground conductor portion 900 and the dipoles 50-1 to 50-4 (corresponding to the feed lines 7a and 7b in FIG. 8) are printed.

図10に示すように、誘電体基板100の背面には、図8に示した給電線路11に対応する給電線路111−1〜111−4と、入出力点PIOから分岐する給電線路190,210とがプリント形成されている。給電線路111−1〜111−4は、図8に示した給電線路11のバラン11aに対応するバラン111−1a〜111−4aをそれぞれ備えている。そして、給電線路111−1、112−2は、給電線路190から分岐し、給電線路111−3、111−4は、給電線路210から分岐している。 As shown in FIG. 10, the back surface of the dielectric substrate 100, a feed line 111-1~111-4 corresponding to the power supply line 11 shown in FIG. 8, the feed line 190 which branches from the input-output point P IO, 210 is printed. The feed lines 111-1 to 111-4 are respectively provided with baluns 111-1a to 111-4a corresponding to the balun 11a of the feed line 11 shown in FIG. The feed lines 111-1 and 112-2 are branched from the feed line 190, and the feed lines 111-3 and 111-4 are branched from the feed line 210.

一方、図11に示すように、誘電体基板300の表面には、図8に示した給電線路17に対応する給電線路117−1〜117−4と、入出力点PIO'から分岐する給電線230,250がプリント形成されている。給電線路117−1〜117−4は、図8に示した給電線路17のバラン17aに対応するバラン117−1a〜117−4aをそれぞれ備えている。そして、給電線路117−1、117−2は、給電線路230から分岐し、給電線路117−3、117−4は、給電線路250から分岐している。 On the other hand, as shown in FIG. 11, on the surface of the dielectric substrate 300, a feed line 117-1~117-4 corresponding to the feed line 17 shown in FIG. 8, branches from the input-output point P IO 'feed The electric wires 230 and 250 are printed. The feed lines 117-1 to 117-4 are respectively provided with baluns 117-1a to 117-4a corresponding to the balun 17a of the feed line 17 shown in FIG. The feed lines 117-1 and 117-2 are branched from the feed line 230, and the feed lines 117-3 and 117-4 are branched from the feed line 250.

上記誘電体基板100,300を重ね合わせ接合することによって構成されるこのダイポールアレーアンテナ(図4のアンテナと同様の外観形状をもつ)も、図8のダイポールアンテナと同様に4種の周波数f1,f2,f3,およびf4に適用することができる。しかも、誘電体基板100側の給電線路と誘電体基板300側の給電線路を備えているので、図8のダイポールアンテナと同様に、例えば、誘電体基板100側の給電線路が前記周波数f3と周波数f4の中間の周波数に共振するようにバラン111aの長さを調整し、誘電体基板300側の給電線路が前記周波数f1と周波数f2の中間の周波数に共振するようにバラン17aの長さを調整することによって、広帯域性を一層向上することができる。
なお、上記アレー構成のダイポールアンテナにおけるダイポールの配列個数は、4つに限定されず、2以上の任意の個数に設定することができる。
This dipole array antenna (having the same external shape as the antenna of FIG. 4) constructed by superposing and joining the dielectric substrates 100 and 300 has four types of frequencies f 1 as with the dipole antenna of FIG. , F 2 , f 3 , and f 4 . In addition, since the power supply line on the dielectric substrate 100 side and the power supply line on the dielectric substrate 300 side are provided, for example, the power supply line on the dielectric substrate 100 side has the frequency f 3 as shown in FIG. adjust the length of the balun 111a so as to resonate in the middle of the frequency of the frequency f 4, the dielectric substrate 300 side of the feed line is of the balun 17a so as to resonate in the middle of the frequency of the frequencies f 1 and f 2 By adjusting the length, the broadband property can be further improved.
The number of dipoles arranged in the dipole antenna having the array configuration is not limited to four, and can be set to an arbitrary number of two or more.

ところで、携帯電話、自動車電話等に使用する移動通信では、複数の周波数帯が割り当てられ、しかも、周波数利用効率を向上させるために、1つの基地局がカバーするエリアを扇状のセクタゾーンに分割するようにしているが、長近では、垂直面内におけるビームのチルト角制御を行ってメインビームを大地側に設定することにより小セルが図られている。しかし、周波数帯毎の伝播特性の差が大きいために、各周波数帯を同様なエリアで構成すると、周波数が高いエリアに伝播特性によるレベル低下などの問題が発生する可能性があるので、更なる小セル化が求められている。
上記アレー構成のダイポールアンテナは、以下に述べるように、周波数f1,f2についてのビームチルト角と、周波数f3,f4についてのビームチルト角とを大きく相違させることが可能であるので、上記更なる小セル化に有効である。
By the way, in mobile communications used for mobile phones, automobile phones, etc., a plurality of frequency bands are allocated, and in order to improve frequency utilization efficiency, an area covered by one base station is divided into sector sectors. However, in the near future, small cells are achieved by controlling the tilt angle of the beam in the vertical plane and setting the main beam to the ground side. However, since the difference in propagation characteristics for each frequency band is large, if each frequency band is configured in the same area, problems such as a drop in level due to propagation characteristics may occur in areas with high frequencies. Small cells are required.
Since the dipole antenna having the above array configuration can make the beam tilt angles for the frequencies f 1 and f 2 greatly different from the beam tilt angles for the frequencies f 3 and f 4 as described below, This is effective for the further miniaturization of cells.

すなわち、例えば、ダイポール50−1〜50−4の配列間隔、つまり、給電点P1,P2,P3およびP4の間隔を約0.67λc(λcは、周波数f1〜f4の中心周波数fcの波長)とした場合、入出力点PIOから給電点P1〜P4に至る各給電路の機械長を以下のように設定することによって、周波数周波数f3,f4についてのビームチルト角を約15。にすることができる。なお、ここでは、誘電体基板100,300として、比誘電率が2.6のものを使用している。
IO〜P1:Lamm(基準長)
IO〜P2:La+約24mm
IO〜P3:La+約48mm
IO〜P4:La+約72mm
That is, for example, the arrangement interval of the dipoles 50-1 to 50-4, that is, the interval between the feeding points P 1 , P 2 , P 3 and P 4 is about 0.67λ cc is the frequency f 1 to f 4. central case of the frequency wavelength of f c) of, by setting as follows mechanical length of each feed path from the input point P IO to the feeding point P 1 to P 4, the frequency frequency f 3, f 4 About 15 beam tilt angle. Can be. Here, as the dielectric substrates 100 and 300, those having a relative dielectric constant of 2.6 are used.
P IO ~P 1: L a mm ( standard length)
P IO ~P 2: L a + about 24mm
P IO ~P 3: L a + about 48mm
P IO ~P 4: L a + about 72mm

また、入出力点PIO'から給電点P1〜P4に至る各給電路の機械長を以下のように設定することによって、周波数f1,f2についてのビームチルト角を約5。にすることができる。
IO〜P1:Lbmm(基準長)
IO〜P2:Lb+約8.5mm
IO〜P3:Lb+約17mm
IO〜P4:Lb+約25.5mm
Further, by setting the mechanical length of each feeding path from the input / output point PIO ′ to the feeding points P 1 to P 4 as follows, the beam tilt angle for the frequencies f 1 and f 2 is about 5. Can be.
P IO ~P 1: L b mm ( standard length)
P IO ~P 2: L b + about 8.5mm
P IO ~P 3: L b + about 17mm
P IO ~P 4: L b + about 25.5mm

そして、図9に示す構成のアンテナを誘電体基板100,300の長手方向に複数段配列してアレー化し、個々のアンテナの入出力点PIOおよび入出力点PIO'に図示していない可変移相器をそれぞれ接続してチルト可変を実行することにより、周波数f1〜f4についてのビームチルト角をほぼ以下の範囲で変更することが可能になる。
1 0°〜10°
2 0°〜10°
3 10°〜20°
4 10°〜20°
9 are arranged in a plurality of stages in the longitudinal direction of the dielectric substrates 100 and 300 to form an array, and variable values (not shown) at the input / output points PIO and PIO ′ of the individual antennas. By connecting each phase shifter and performing variable tilt, it becomes possible to change the beam tilt angle with respect to the frequencies f 1 to f 4 in the following range.
f 1 0 ° to 10 °
f 2 0 ° -10 °
f 3 10 ° ~ 20 °
f 4 10 ° ~ 20 °

以上の説明から明らかなように、このアレー構成のダイポールアンテナによれば、上記可変移相器を併用することによって、例えば周波数f1,f2について垂直面内指向性を0°方向に、周波数f3,f4についての垂直面内指向性を大地側20°に設定することができる。したがって、このアレー構成のダイポールアンテナを移動通信用の基地局アンテナに適用すれば、一層の小セル化を図ることが可能になる。 As is apparent from the above description, according to the dipole antenna having this array configuration, by using the variable phase shifter in combination, for example, the vertical in-plane directivity with respect to the frequencies f 1 and f 2 is set to the 0 ° direction. The vertical in-plane directivity for f 3 and f 4 can be set to 20 ° on the ground side. Therefore, if the dipole antenna having the array configuration is applied to a base station antenna for mobile communication, it is possible to further reduce the number of cells.

本発明に係るダイポールアンテナの外観を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the external appearance of the dipole antenna which concerns on this invention. 図1に示すアンテナの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the antenna shown in FIG. バランの形状を示す部分拡大図である。It is the elements on larger scale which show the shape of a balun. 図2に示すダイポールを複数配列した本発明に係るアレー構成のダイポールアンテナの外観を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the external appearance of the dipole antenna of the array structure based on this invention which arranged multiple dipoles shown in FIG. 図4に示すアンテナの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the antenna shown in FIG. 図4に示すアンテナの一方の誘電体基板に設けられた給電線路の構成を示す正面図である。It is a front view which shows the structure of the feed line provided in one dielectric substrate of the antenna shown in FIG. 図4に示すアンテナの他方の誘電体基板に設けられた給電線路の構成を示す正面図である。FIG. 5 is a front view showing a configuration of a feed line provided on the other dielectric substrate of the antenna shown in FIG. 4. 本発明に係るダイポールアンテナの他の実施の形態を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows other embodiment of the dipole antenna which concerns on this invention. 図8に示すダイポールを複数配列した本発明に係るアレー構成のダイポールアンテナの外観を示す斜視図である。FIG. 9 is a perspective view showing an appearance of a dipole antenna having an array configuration according to the present invention in which a plurality of dipoles shown in FIG. 8 are arranged. 図9に示すアンテナの一方の誘電体基板に設けられた給電線路の構成を示す正面図である。FIG. 10 is a front view showing a configuration of a feed line provided on one dielectric substrate of the antenna shown in FIG. 9. 図9に示すアンテナの他方の誘電体基板に設けられた給電線路の構成を示す正面図である。FIG. 10 is a front view showing a configuration of a feed line provided on the other dielectric substrate of the antenna shown in FIG. 9.

符号の説明Explanation of symbols

1,3 誘電体基板
5,50,51a〜54a,50−1〜50−4 ダイポール
5a,5b アンテナ素子
7a,7b, 給電線路
9,90,900 接地導体
10,30,100,300 誘電体基板
11,17 給電線路
11a,17a バラン
11−1〜11−4,17−1〜17−4 給電線路
11−1a〜11−4a,17−1a〜17−4a バラン
111−1〜111−4,117−1〜117−4 給電線路
P,P1〜P4 給電点
IO,PIO’ 入出力点
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,3 Dielectric board | substrate 5,50,51a-54a, 50-1-50-50 Dipole 5a, 5b Antenna element 7a, 7b, Feeding line 9,90,900 Ground conductor 10,30,100,300 Dielectric board 11, 17 Feed lines 11a, 17a Baluns 11-1 to 11-4, 17-1 to 17-4 Feed lines 11-1a to 11-4a, 17-1a to 17-4a Baluns 111-1 to 111-4, 117-1~117-4 feed line P, P1~P4 the feeding point P IO, P IO 'input and output points

Claims (6)

一方の面にダイポールをプリント形成し、他方の面にバランを含む第1の給電線路をプリント形成した第1の誘電体基板と、
一方の面にバランを含む第2の給電線路をプリント形成した第2の誘電体基板と、を備え、
前記第1の給電線路および第2の給電線路がそれらに含まれる前記バランを介して前記ダイポールと結合するように、前記第1の誘電体基板の一方の面に前記第2の誘電体基板の他方の面を接合したことを特徴とするダイポールアンテナ。
A first dielectric substrate having a dipole printed on one side and a first feed line including a balun printed on the other side;
A second dielectric substrate printed with a second feed line including a balun on one side,
The first dielectric substrate is coupled to the dipole via the balun included in the first feeder line and the second feeder line on one surface of the first dielectric substrate. A dipole antenna characterized by joining the other surfaces.
前記ダイポールを該ダイポールの長手方向に沿って複数個配列形成して、アレーアンテナ構成を持たせたことを特徴とする請求項1に記載のダイポールアンテナ。   2. The dipole antenna according to claim 1, wherein a plurality of the dipoles are arranged along the longitudinal direction of the dipole so as to have an array antenna configuration. 前記ダイポールは、
第1の周波数f1に共振する長さを有する第1のダイポールと、
第2の周波数f2(f2>f1)に共振する長さを有するように、前記第1のダイポール内の切り込みにより形成された第2のダイポールと、
第3の周波数f3(f3>f2)に共振する長さを有するように、前記第2のダイポール内の切り込みにより形成された第3のダイポールと、
以下同様に、第nの周波数fn(fn>fn-1)に共振する長さを有するように、第n−1のダイポール内の切り込みにより形成された第nのダイポール素子と、
を組み合わせた構成を有することを特徴とする請求項1に記載のダイポールアンテナ。
The dipole is
A first dipole having a length that resonates at a first frequency f 1 ;
A second dipole formed by a cut in the first dipole so as to have a length that resonates at a second frequency f 2 (f 2 > f 1 );
A third dipole formed by a cut in the second dipole so as to have a length that resonates at a third frequency f 3 (f 3 > f 2 );
Similarly, so as to have a length which resonates with the frequency f n of the n (f n> f n-1), and the dipole elements of the n formed by cuts in the (n-1) of the dipole,
The dipole antenna according to claim 1, wherein the dipole antenna has a configuration in which the two are combined.
前記ダイポールを該ダイポールの長手方向に沿って複数個配列形成して、アレーアンテナ構成を持たせたことを特徴とする請求項3に記載のダイポールアンテナ。   The dipole antenna according to claim 3, wherein a plurality of the dipoles are arrayed along the longitudinal direction of the dipole so as to have an array antenna configuration. 前記第1、第2、第3、‥‥‥、第nのダイポールは、給電点から遠ざかるにつれて幅が徐々に大きくなるような輪郭を有すること特徴とする請求項3または4に記載のダイポールアンテナ。   5. The dipole antenna according to claim 3, wherein the first, second, third,..., N th dipole has a contour such that the width gradually increases as the distance from the feeding point increases. . 前記第1、第2、第3、‥‥‥、第nのダイポールは、等脚台形状、もしくは2個の等脚台形を組み合わせた六角形状の輪郭を有することを特徴とする請求項5に記載のアンテナ。   6. The first, second, third,..., Nth dipole has an isosceles trapezoidal shape or a hexagonal outline in which two isosceles trapezoids are combined. The described antenna.
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