JP4563616B2

JP4563616B2 - アンテナ装置

Info

Publication number: JP4563616B2
Application number: JP2001168900A
Authority: JP
Inventors: 徹坂本; 元和濱野
Original assignee: Maspro Denkoh Corp
Current assignee: Maspro Denkoh Corp
Priority date: 2001-06-04
Filing date: 2001-06-04
Publication date: 2010-10-13
Anticipated expiration: 2021-06-04
Also published as: JP2002368534A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建物の天井や壁等の高所に設置されるアンテナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＰＨＳ（登録商標、以下同じ）等の送受信に用いられる垂直偏波アンテナとして、従来、図２０に示すような八木宇田アンテナや、図２１に示すようなスリーブアンテナが知られている。図２０の八木宇田アンテナはスリーブ放射器１０１及び複数の導波器１０２を放射方向に所要の間隔で配置して構成されている。この構成により、導波器１０２の数を調整して所要の指向性１１１を得ている。図２１のスリーブアンテナは、放射素子１０３とスリーブ１０４から構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、垂直偏波を得るために、八木宇田アンテナはスリーブ放射器１０１の長さＬ１０を、またスリーブアンテナはその高さＬ１０を使用波長の略０．５倍に設定する必要があった。したがって、例えば、１．９ＧＨｚ帯ＰＨＳ（中心周波数ｆ₀＝１．９０６５５ＧＨｚ）の送受信にこれらのアンテナを用いた場合、天井５０に取り付けられるケース１２０の厚みＴ１０が８ｃｍ以上必要で、アンテナ全体が厚くなる問題点があった。また、スリーブアンテナは指向性１１２がブロードであり利得が低いため、使用エリアが狭くなる問題もあった。
【０００４】
こうした問題に鑑み、本発明は、ケースの厚みを薄くでき、良好な指向性を得ることができるアンテナ装置の実現を課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明によるアンテナ装置は、ケースの内側に、複数本のモノポールアンテナを並設する一方、該モノポールアンテナに隣接させて、モノポールアンテナの並設方向に長い複数枚の保持板を相平行に配置し、各保持板上に複数の環状導体を夫々のモノポールアンテナに対して設けるとともに、モノポールアンテナから最も離れた保持板においては、並設方向で両端のモノポールアンテナに対してのみ環状導体を設けたことを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明によるアンテナ装置は、環状導体を使用波長の０．２〜０．４倍の直径で円形に形成したことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１乃至図３は本発明に係るアンテナ装置の第１実施形態を示す。図１はアンテナ装置１Ａの外観斜視図、図２は正面図、図３は側面図である。このアンテナ装置１Ａは建物の高所、例えば地下街の天井５０に取り付けられる長方形の設置ベース１０を備えている。設置ベース１０にはケース１２が装着され、ケース１２の内側にモノポールアンテナ４が設置されている。
【００１４】
モノポールアンテナ４は放射部２と地板３と保持具１１とから構成されている。放射部２は使用波長の略０．２５倍の長さＬ１で形成され、保持具１１を介して設置ベース１０の中央部に垂設されている。地板３は一辺が使用波長の略０．５倍の長さＬ２の正方形の導体板で形成され、４辺が設置ベース１０の各辺と平行となる向きで、設置ベース１０の下面に接合されている。そして、保持具１１を給電位置として、放射部２及び地板３がケース１２の外部に設置された通信装置（図示略）に接続されている。
【００１５】
モノポールアンテナ４の両側において、ケース１２の内側には３枚２組の保持板６０が放射部２を反対方向から指向する２本の直線上に配列され、設置ベース１０に固定されている。保持板６０はプリント基板を用いて略正方形に形成され、各保持板６０上に環状導体５が放射部２を指向するように印刷形成されている。保持板６０は使用波長の略０．２５倍の等間隔Ｄ１をおいて配列され、環状導体５は使用波長の略０．２５倍の直径Ｄ２で円形に形成されている。
【００１６】
上記構成のアンテナ装置１Ａは、例えば地下街の直線通路の天井５０にケース１２の長手方向と通路方向とを合わせて設置される。放射器２及び保持板６０の垂下長さが共に使用波長の略０．２５倍程度であるから、１．９ＧＨｚ帯のＰＨＳ（中心周波数ｆ₀＝１．９０６５５ＧＨｚ）を送受信する場合、ケース１２の厚みＴ１を略４ｃｍと、上記従来のアンテナの半分程度まで薄くでき、通行人が圧迫感を感じるおそれがない。また、環状導体５を保持板６０に印刷形成したので、工数が減り製作費が安価になる。
【００１７】
図４及び図５は、上記アンテナ装置１Ａの指向特性図であり、太実線により指向性を示している。図４は垂直面を、図５は水平面を示し、両図の中心点はモノポールアンテナ４の位置に相当し、横軸は環状導体５の配置方向に相当する。両図から明らかなように、このアンテナ装置１Ａによれば、モノポールアンテナ４の放射部２を指向する２本の直線上に環状導体５を配列したので、その配列方向にメインローブを絞り、アンテナ直下付近でサイドローブにより利得を確保し、使用エリア内全域において所望の指向性と実用レベルを得ることが可能である。
【００１８】
尚、使用波長をλとして、放射部２の長さＬ１を０．２λ〜０．３５λ、地板３の１辺の長さＬ２を０．３λ〜０．７λ、環状導体５の直径Ｄ２を０．２λ〜０．４λ、環状導体５の配置間隔Ｄ１を０．１５λ〜０．３５λ、環状導体５の内外径差を０．００５λ〜０．０８λとするなど、各部の設定寸法を上記範囲内で任意に変更しても良い。また、地板３を円板に形成し、その直径を使用波長の略０．５倍に設定しても良い。
【００１９】
図６〜図１１は第１実施形態の変更例を示すものである。図６のアンテナ装置１Ｂにおいては、モノポールアンテナ４ａが放射部２と地線３ａとから構成されている。地線３ａは使用波長の略０．２５倍の長さで形成され、環状導体５の配置方向へ伸びるように保持具１１に取り付けられている。
【００２０】
図７及び図８のアンテナ装置１Ｃにおいては、地板３が保持具１１から最も外側の保持板６０の付近まで、設置ベース１０と平行に環状導体５の配列方向に長く形成されている。この構成によれば、メインローブを下向きに形成することができる。
【００２１】
図９のアンテナ装置１Ｄにおいては、環状導体５の配列間隔Ｄ１、Ｄ３、Ｄ４が、０．１５λ〜０．３５λの範囲内で夫々異なるように、保持板６０を配置している。この構成によれば、メインローブを下向き、又は上向きに形成することができる。
【００２２】
図１０アンテナ装置１Ｅにおいては、ケース１２の内側に、保持手段として発泡スチロールやスポンジ等の充填材１３が設けられている。充填材１３には取付部としての６本のスリット１４が放射部２を指向する２本の直線上に形成され、各スリット１４に環状導体５を形成した板体６２が着脱可能に挿着されている。この構成によれば、安価な材料を用いて環状導体５を位置決めでき、交換も容易である。尚、板金製の環状導体５を単体でスリット孔１４に挿着しても良い。
【００２３】
図１１のアンテナ装置１Ｆにおいては、ケース１２の内側面に取付部としての一対のリブ１５が１２組突設され、各リブ１５の間の溝に保持板６０が着脱可能に取り付けられている。この構成によれば、環状導体５を簡単かつ正確に組み付けでき、交換も容易である。
【００２４】
図１２は本発明の第２実施形態を示すものである。このアンテナ装置１Ｇのケース１２及び設置ベース１０は十字形に形成され、設置ベース１０の中央部にモノポールアンテナ４が設置されている。モノポールアンテナ４の周囲において設置ベース１０には、３枚４組の保持板６０が放射部２と直交する４本の直線上に配列され、各保持板６０上に環状導体５が放射部２を向く円形に印刷形成されている。放射部２、地板３、環状導体５の形状及び寸法は図１〜図３のアンテナ装置１Ａと同様である。
【００２５】
このアンテナ装置１Ｇは、例えば地下街の交差点の天井に設置ベース１０の十字方向と通路方向とを合わせて設置される。この場合、環状導体５がモノポールアンテナ４の放射部２と直交する４方向に配列されているので、１基のモノポールアンテナ４によって、交差通路と同じ４方向に所望の指向性を得ることができる。
【００２６】
図１３は本発明の第３実施形態を示すものである。このアンテナ装置１Ｈにおいては、ケース１２の内側に４本のモノポールアンテナ４が使用波長の略０．２５倍の等間隔をおいて並設され、設置ベース１０に固定されている。また、ケース１２の内側にはモノポールアンテナ４の並設方向に長い３枚２組の保持板６１が等間隔をおいて相平行に配置され、放射部２を結ぶ直線に対して対称となる位置で設置ベース１０に固定されている。
【００２７】
各保持板６１上には、モノポールアンテナ４と同数の環状導体５がモノポールアンテナ４と同じ間隔で印刷形成され、各放射部２と直交する８本の直線上においてそれぞれ３つの環状導体５が放射部２を向くように配列されている。放射部２、地板３、環状導体５の形状及び寸法は図１〜図３のアンテナ装置１Ａと同様である。
【００２８】
図１４及び図１５は、上述したアンテナ装置１Ｈの指向特性図である。図１４は垂直面を、図１５は水平面を示し、両図の中心点は４本のモノポールアンテナ４の中心位置に相当し、横軸は環状導体５の配置方向に相当する。両図から明らかなように、このアンテナ装置１Ｈによっても、環状導体５の配列方向にメインローブを絞り、アンテナ直下付近でサイドローブにより利得を確保し、使用エリア内全域において所望の指向性と実用レベルを得ることが可能である。
【００２９】
また、このアンテナ装置１Ｈによれば、４本のモノポールアンテナ４を利用してダイバーシティ受信ができフェージングの防止が可能となる。よって送信及び受信性能を共に向上させることができ、アンテナ装置１Ｈの使用エリアを拡大することができる。また、長い保持板６１にモノポールアンテナ４と同数の環状導体５を印刷形成したので、多数の環状導体５の組み付け時の位置合わせが容易になる。
【００３０】
図１６〜図１９は第３実施形態の変更例を示すものである。図１６のアンテナ装置１ｉにおいては、保持板６１の垂下長さが外側のものほど長く設定され、各保持板６１上に環状導体５が、垂直面内でチルト角θ１だけ傾斜する直線上において、放射部２を指向するように配列されている。この構成によれば、ケース１２をさほど厚くすることなく、垂直面内におけるメインローブを下方に向けて、指向性を変更することができる。
【００３１】
図１７のアンテナ装置１Ｊにおいては、保持板６１の水平方向長さが外側のものほど長く設定され、各保持板６１上に環状導体５が、水平面内でチルト角θ２又はθ３（θ２＜θ３）だけ傾斜する直線上において、放射部２を指向するように配列されている。この構成によれば、水平面内におけるメインローブを外側に向けて、指向性の水平面半値角を広げることができる。
【００３２】
図１８のアンテナ装置１Ｋにおいては、内側及び中間に位置する４枚の保持板６１に４つの環状導体５が、外側に位置する２枚の保持板６１にはそれらの両端部に２つの環状導体５がそれぞれ印刷形成されている。この構成によれば、放射電力が加算されるメインローブの中央部の感度を端部より下げて、使用エリア内での放射電力を均一に調整することができる。
【００３３】
図１９のアンテナ装置１Ｌにおいては、ケース１２の内側に４本のモノポールアンテナ４が設置されるとともに、保持手段として発泡スチロールやスポンジ等の充填材１３が設けられている。充填材１３には取付部としての多数のスリット１４が各放射部２を指向する多数本の直線上に形成され、各スリット１４に環状導体５を形成した板体６２が着脱可能に挿着されている。この構成によれば、安価な材料を用いて多数の環状導体５を容易に位置決めできるとともに、保持板６０を差し替えることによって、指向性の水平面半値角を簡単に調整することができる。
【００３４】
尚、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、以下に例示するように、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各部の形状並びに構成を適宜に変更して実施することも可能である。
（１）本アンテナをＰＨＳ以外の携帯電話システムや構内無線ＬＡＮ等の使用周波数に対応した寸法で構成すること。
（２）本アンテナを天井等の高所だけでなく地上面に上向きに設置すること。
（３）環状導体を、放射部を指向する放物線等の曲線上に配置すること。
（４）環状導体をアルミや銅等の蒸着によりＰＥＴフィルムに形成したり、金属板の打抜きにより形成すること。
（５）環状導体を楕円形、多角形で形成すること。
（６）環状導体の数を適宜に増減すること。
（７）環状導体を棒状部材で保持すること。
（８）モノポールアンテナを５本以上並設して実施すること。
（９）１本のモノポールアンテナと１方向に配置した１組の環状導体とにより、１方向の指向性を備えたアンテナ装置を構成すること。
（１０）１本のモノポールアンテナと３方向に配置した３組の環状導体とにより、３方向の指向性を備えたアンテナ装置を構成し、Ｔ字通路の交差点に設置すること。
（１１）その他、交差通路の分岐数や分岐角度に合わせて環状導体の配列方向を変更すること。
【００３５】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１の発明によれば、モノポールアンテナを複数並設して夫々のモノポールアンテナに対して環状導体を配置したので、所望の指向性を得ることが可能となり、ケースの厚みを薄くでき、良好な指向性を得ることができると共に、簡単な構成によりダイバーシティ受信を可能にし、使用エリアを拡大することができる。さらに、モノポールアンテナの並設方向に長い保持板上に環状導体を設けたので、多数の環状導体の組み付け時の位置合わせが容易になると共に、アンテナの組み立てが容易になる。加えて、モノポールアンテナから最も離れた保持板においては、並設方向で両端のモノポールアンテナに対してのみ環状導体を設けているため、放射電力が加算されるメインローブの中央部の感度を端部より下げて、使用エリア内での放射電力を均一に調整することができる。
【００４１】
請求項２の発明によれば、環状導体を使用波長の０．２〜０．４倍の直径で円形に形成したので、最適な指向性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示すアンテナ装置の外観斜視図である。
【図２】図１のアンテナ装置の正面図である。
【図３】図１のアンテナ装置の側面図である。
【図４】図１のアンテナ装置の垂直面における指向特性図である。
【図５】図１のアンテナ装置の水平面における指向特性図である。
【図６】第１実施形態の変更例を示すアンテナ装置の外観斜視図である。
【図７】第１実施形態の別の変更例を示すアンテナ装置の正面図である。
【図８】図７のアンテナ装置の側面図である。
【図９】第１実施形態のさらに別の変更例を示すアンテナ装置の側面図である。
【図１０】第１実施形態のさらに別の変更例を示すアンテナ装置の外観斜視図である。
【図１１】第１実施形態のさらに別の変更例を示すアンテナ装置の外観斜視図である。
【図１２】本発明の第２実施形態を示すアンテナ装置の外観斜視図である。
【図１３】本発明の第３実施形態を示すアンテナ装置の外観斜視図である。
【図１４】図１３のアンテナ装置の垂直面における指向性特性図である。
【図１５】図１３のアンテナ装置の水平面における指向性特性図である。
【図１６】第３実施形態の変更例を示すアンテナ装置の外観斜視図である。
【図１７】第３実施形態の別の変更例を示すアンテナ装置の外観斜視図である。
【図１８】第３実施形態のさらに別の変更例を示すアンテナ装置の外観斜視図である。
【図１９】第３実施形態のさらに別の変更例を示すアンテナ装置の下面図である。
【図２０】従来のアンテナを示す側面図である。
【図２１】従来の別のアンテナを示す側面図である。
【符号の説明】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ，１ｉ，１Ｊ，１Ｋ，１Ｌ・・アンテナ装置、２・・放射部、３・・地板、４・・モノポールアンテナ、５・・、環状導体、６０，６１・・保持板、１０・・設置ベース、１１・・保持具、１２・・ケース、１３・・充填材、１４・・スリット、１５・・リブ、５０・・天井。

Claims

ケースの内側に、複数本のモノポールアンテナを並設する一方、該モノポールアンテナに隣接させて、前記モノポールアンテナの並設方向に長い複数枚の保持板を相平行に配置し、各保持板上に複数の環状導体を夫々のモノポールアンテナに対して設けるとともに、前記モノポールアンテナから最も離れた前記保持板においては、並設方向で両端のモノポールアンテナに対してのみ前記環状導体を設けてなるアンテナ装置。
環状導体を使用波長の０．２〜０．４倍の直径で円形に形成した請求項１記載のアンテナ装置。