JP4889250B2 - Dipole antenna - Google Patents
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Description
本発明は、ダイポールアンテナに係り、特に、移動通信用基地局の偏波ダイバーシチアンテナに用いられる水平偏波素子や、素子を多数配置した偏波共用のアンテナの水平偏波素子に最適なダイポールアンテナに関する。 The present invention relates to a dipole antenna, and more particularly to a horizontal polarization element used for a polarization diversity antenna of a mobile communication base station and a dipole antenna optimal for a horizontal polarization element of a polarization sharing antenna in which a large number of elements are arranged. About.
図9は、従来のダイポールアンテナの概略構成を示す斜視図である。
同図において、1は反射板、30は半波長ダイポールアンテナ素子であり、半波長ダイポールアンテナ素子30は、一対の放射素子(131,132)で構成される。
この図9に示すダイポールアンテナでは、一対の放射素子(131,132)が金属板で構成される。
FIG. 9 is a perspective view showing a schematic configuration of a conventional dipole antenna.
In the figure, 1 is a reflector, 30 is a half-wave dipole antenna element, and the half-wave
In the dipole antenna shown in FIG. 9, the pair of radiating elements (13 1 , 13 2 ) is composed of a metal plate.
しかしながら、前述の図9に示すダイポールアンテナでは、水平面内指向特性の半値幅が、ダイポールアンテナ素子30の特性上から70°〜80°であり、それ以上の広角ビームを実現することは容易ではないという問題点があった。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、水平面内指向特性の半値幅が90°以上の広角ビームを簡単に実現可能なダイポールアンテナを提供することにある。
However, in the dipole antenna shown in FIG. 9 described above, the half-value width of the directivity characteristic in the horizontal plane is 70 ° to 80 ° from the characteristics of the
The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a dipole antenna that can easily realize a wide-angle beam having a half-value width of 90 ° or more in a horizontal plane directivity. It is to provide.
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
前述の課題を解決するために、本発明のダイポールアンテナは、反射板と、前記反射板の反射面上に配置される第1の半波長ダイポールアンテナ素子および第2の半波長ダイポールアンテナ素子とを有し、前記第1の半波長ダイポールアンテナ素子の一対の放射素子、および前記第2の半波長ダイポールアンテナ素子の一対の放射素子には、同相の励振電力が供給され、前記第1の半波長ダイポールアンテナ素子の一対の放射素子、および前記第2の半波長ダイポールアンテナ素子の一対の放射素子は、前記反射板の反射面に対して傾斜しており、前記第1の半波長ダイポールアンテナ素子の一対の放射素子を結ぶ線と、前記第2の半波長ダイポールアンテナ素子の一対の放射素子を結ぶ線とが交差し、前記第1の半波長ダイポールアンテナ素子の一対の放射素子と、前記第2の半波長ダイポールアンテナ素子の一対の放射素子との間の間隔は、前記反射板に近づくほど大きくなることを特徴とする。
Of the inventions disclosed in this application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
In order to solve the above-described problems, a dipole antenna according to the present invention includes a reflector, and a first half-wave dipole antenna element and a second half-wave dipole antenna element that are disposed on a reflecting surface of the reflector. In-phase excitation power is supplied to the pair of radiating elements of the first half-wavelength dipole antenna element and the pair of radiating elements of the second half-wavelength dipole antenna element, and the first half-wavelength The pair of radiating elements of the dipole antenna element and the pair of radiating elements of the second half-wave dipole antenna element are inclined with respect to the reflecting surface of the reflector, and the first half-wave dipole antenna element a line connecting the pair of radiating elements, the second and the line connecting the pair of radiating elements of the half wave dipole antenna element intersects, the first half-wave dipole antenna A pair of radiating elements of the child, the distance between the pair of radiating elements of the second half-wave dipole antenna element is characterized in that it increases closer to the reflector.
また、本発明では、前記反射板は、第1の方向の両側の端部に、前記第1の半波長ダイポールアンテナ素子および前記第2の半波長ダイポールアンテナ素子側と反対側に折り曲げられた折曲部を有し、前記第1の方向は、前記第1の半波長ダイポールアンテナ素子の一対の放射素子を前記反射板の反射面に投影したときに、前記第1の半波長ダイポールアンテナ素子の一対の放射素子を結ぶ線と平行である。
Also, in the present invention, the reflector, the end portions on both sides in the first direction, bent opposite the first half-wave dipole antenna element and the second half-wavelength dipole antenna element side The first half-wave dipole antenna element has a bent portion, and the first direction is when a pair of radiating elements of the first half-wave dipole antenna element is projected onto a reflecting surface of the reflector. Are parallel to the line connecting the pair of radiating elements.
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
本発明によれば、水平面内指向特性の半値幅が90°以上の広角ビームのダイポールアンテナを簡単に実現することが可能となる。
The effects obtained by the representative ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
According to the present invention, it is possible to easily realize a wide-angle beam dipole antenna having a half-value width of 90 ° or more in the horizontal plane directivity.
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
図1は、本発明の実施例のダイポールアンテナを示す模式斜視図である。
同図において、1は反射板、2は誘電体基板である。この誘電体基板2には、第1の半波長ダイポールアンテナ素子(以下、単に、アンテナ素子という)31と、第2のアンテナ素子32とが形成される。
第1のアンテナ素子31は、一対の放射素子(31,32)を、第2のアンテナ素子32は、一対の放射素子(33,34)を有する。
本実施例では、第1のアンテナ素子31の一対の放射素子(31,32)と、第2のアンテナ素子32の一対の放射素子(33,34)とは、反射板1の反射面に対して傾斜しており、しかも、第1のアンテナ素子31の一対の放射素子(31,32)を結ぶ線と、第2のアンテナ素子32の一対の放射素子(33,34)を結ぶ線とが交差するようにされる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
In all the drawings for explaining the embodiments, parts having the same functions are given the same reference numerals, and repeated explanation thereof is omitted.
FIG. 1 is a schematic perspective view showing a dipole antenna according to an embodiment of the present invention.
In the figure,
The
In the present embodiment, the pair of radiating elements (3 1 , 3 2 ) of the
また、第1のアンテナ素子31の一対の放射素子(31,32)と、第2のアンテナ素子32の一対の放射素子(33,34)との間の間隔は、反射板1に近づくほど大きくなるようにされる。
反射板1は、第1の方向の両側の端部に、第1のアンテナ素子31および第2のアンテナ素子32側と反対側に折り曲げられた折曲部1aを有する。ここで、第1の方向は、第1のアンテナ素子31の一対の放射素子(31,32)、あるいは、第2のアンテナ素子32の一対の放射素子(33,34)を反射板1の反射面に投影したときに、第1のアンテナ素子31の一対の放射素子(31,32)を結ぶ線、あるいは、第2のアンテナ素子32の一対の放射素子(33,34)を結ぶ線と平行とされる。
The distance between the pair of radiating elements (3 1 , 3 2 ) of the
The
図2は、本実施例の半波長ダイポールアンテナ素子を示す図であり、同図2(a)は、図1に示す誘電体基板2の全体構成を示す図、図2(b)は、誘電体基板2の正面側の構成を示す図、図2(c)は、誘電体基板2の裏面側の構成を示す図である。
図2において、41,42は、給電回路を形成する接地導体、51,52は、給電回路を構成する折返し導体、21はスロットである。
図2(a)において、実線が正面側に形成されるものを示し、2点鎖線が裏面側に形成されるものを示す。
図2(b)に示すように、誘電体基板2の正面(あるいは、裏面)側には、第1のアンテナ素子31用の給電回路を構成する折返し導体51と、第2のアンテナ素子32用の給電回路を構成する折返し導体52とが形成される。
図2(c)に示すように、誘電体基板2の裏面(あるいは、正面)側には、第1のアンテナ素子31の一対の放射素子(31,32)と、第2のアンテナ素子32の一対の放射素子(33,34)とが形成される。
第1のアンテナ素子31と、第2のアンテナ素子32は、λ/2の電気長とされる。ここで、λは、アンテナの設計中心周波数の自由空間波長である。
2A and 2B are diagrams showing a half-wave dipole antenna element according to the present embodiment. FIG. 2A is a diagram showing the entire configuration of the
In FIG. 2, 4 1 and 4 2 are ground conductors forming a power feeding circuit, 5 1 and 5 2 are folded conductors constituting the power feeding circuit, and 21 is a slot.
In Fig.2 (a), a continuous line shows what is formed in the front side, and a 2 dot chain line shows what is formed in the back surface side.
As shown in FIG. 2 (b), the front of the dielectric substrate 2 (or rear surface) on the side, a folded conductor 5 1 constituting a power supply circuit for the
As shown in FIG. 2C, a pair of radiating elements (3 1 , 3 2 ) of the
The
また、図2(c)に示すように、誘電体基板2の裏面(あるいは、正面)側には、接地導体(41,42)が設けられる。
接地導体41の前端部には、長手方向のスロット21が設けられ、第1のアンテナ素子31の一対の放射素子(31,32)のそれぞれは、長手方向のスロット21により分割された接地導体41の分割前端部に接続される。
同様に、接地導体42の前端部にも、長手方向のスロット21が設けられ、第2のアンテナ素子32の一対の放射素子(33,34)のそれぞれは、長手方向のスロット21により分割された接地導体42の分割前端部に接続される。
折り返し導体(51,52)は、接地導体(41,42)の一部とともに、平衡−不平衡変換回路(マイクロストリップ線路による平衡−不平衡変換回路)を構成する。
ここで、一対の放射素子(31〜34)、接地導体(41,42)、および、折返し導体(51,52)は、プリント配線板で用いるエッチング手法等により形成される。
Further, as shown in FIG. 2C, ground conductors (4 1 , 4 2 ) are provided on the back surface (or front surface) side of the
The front end portion of the
Similarly, the front end portion of the
The folded conductors (5 1 , 5 2 ) together with a part of the ground conductors (4 1 , 4 2 ) constitute a balanced-unbalanced conversion circuit (balanced-unbalanced conversion circuit using a microstrip line).
Here, the pair of radiating elements (3 1 to 3 4 ), the ground conductors (4 1 and 4 2 ), and the folded conductors (5 1 and 5 2 ) are formed by an etching technique or the like used for the printed wiring board. .
図3は、本実施例のダイポールアンテナの動作を説明するための図である。今、反射板1の第1の方向の幅をλ/2、折曲部1aの長さ(エッジ長さ)をλ/8、第1のアンテナ素子31および第2のアンテナ素子32の給電点と反射板1の反射面との間隔をλ/5として、第1のアンテナ素子31の一対の放射素子(31,32)を結ぶ線と、第2のアンテナ素子32の一対の放射素子(33,34)を結ぶ線とが交差する点の交差角(以下、ダイポール角という)を変化させたときの、水平面内指向特性の半値幅の変化をグラフにしたのが図4に示すグラフである。
なお、第1のアンテナ素子31および第2のアンテナ素子32の給電点とは、図2(a)の、丸印23の部分を意味する。
図4に示すように、本実施例のダイポールアンテナにおいて、ダイポール角を拡げると、水平面内(図1のY−Z面)指向特性の半値幅が狭くなることが分かる。
また、反射板1の第1の方向の幅をλ/2、折曲部1aの長さ(エッジ長さ)をλ/8、ダイポール角を90°とし、第1のアンテナ素子31および第2のアンテナ素子32の給電点と反射板1の反射面との間隔を変化させたときの、水平面内指向特性の半値幅の変化をグラフにしたのが図5に示すグラフである。
図5に示すように、本実施例のダイポールアンテナにおいて、第1のアンテナ素子31および第2のアンテナ素子32の給電点と反射板1の反射面との間隔を大きくしていくと、水平面内指向特性の半値幅が狭くなることが分かる。
FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the dipole antenna of the present embodiment. Now, the width of the
The feeding point of the
As shown in FIG. 4, in the dipole antenna of the present example, it can be seen that the full width at half maximum of the directivity in the horizontal plane (YZ plane in FIG. 1) becomes narrower when the dipole angle is increased.
Further, the width of the
As shown in FIG. 5, in the dipole antenna of the present embodiment, when the distance between the feeding points of the
さらに、反射板1の第1の方向の幅をλ/2、ダイポール角を90°、第1のアンテナ素子31および第2のアンテナ素子32の給電点と反射板1の反射面との間隔をλ/5として、折曲部1aの長さ(エッジ長さ)を変化させたときの、水平面内指向特性の半値幅の変化をグラフにしたのが図6に示すグラフである。
図6に示すように、本実施例のダイポールアンテナにおいて、折曲部1aの長さ(エッジ長さ)を長くすると、水平面内指向特性の半値幅が広くなることが分かる。
図7は、本実施例のダイポールアンテナの水平面内指向特性の一例を示すグラフである。
図7は、反射板1の第1の方向の幅をλ/2、折曲部1aの長さ(エッジ長さ)をλ/8、第1のアンテナ素子31および第2のアンテナ素子32の給電点と反射板1の反射面との間隔をλ/5、ダイポール角を90°としたときの、水平面内指向特性を実測値を示すグラフである。
図7のグラフから本実施例のダイポールアンテナでは、ビーム幅が約100°となっていることが分かる。なお、ビーム幅とは、相対利得が−3dB以下となる範囲の角度である。
Further, the width in the first direction of the
As shown in FIG. 6, in the dipole antenna of the present example, it can be seen that if the length (edge length) of the
FIG. 7 is a graph showing an example of the directivity characteristics in the horizontal plane of the dipole antenna of this example.
7 shows that the width of the
From the graph of FIG. 7, it can be seen that the beam width of the dipole antenna of this example is about 100 °. The beam width is an angle in a range where the relative gain is −3 dB or less.
[変形例]
本実施例において、第1の半波長ダイポールアンテナ素子31と、第2の半波長ダイポールアンテナ素子32は、図8に示すような構成のものを使用してもよい。
図8は、本発明の実施例の半波長ダイポールアンテナ素子の変形例を示す図であり、同図(a)は、図1に示す誘電体基板2の全体構成を示す図、同図(b)は、誘電体基板2の正面側の構成を示す図、同図(c)は、誘電体基板2の裏面側の構成を示す図である。
図8(a)において、実線が正面側に形成されるものを示し、2点鎖線が裏面側に形成されるものを示す。
図8(b)に示すように、誘電体基板2の正面(あるいは、裏面)側には、第1のアンテナ素子31の一方の放射素子32と、第2のアンテナ素子32の一方の放射素子34と、第1のアンテナ素子31の一方の放射素子32に接続される給電導体61と、第2のアンテナ素子32の一方の放射素子34に接続される給電導体62とが形成される。
図8(c)に示すように、誘電体基板2の裏面(あるいは、正面)側には、第1のアンテナ素子31の他方の放射素子31と、第2のアンテナ素子32の他方の放射素子33と、第1のアンテナ素子31の放射素子31に接続される接地導体41と、第2のアンテナ素子32の放射素子33に接続される接地導体42が設けられる。
給電導体(61,62)と、接地導体(41,42)とは、給電回路を構成する。
ここで、一対の放射素子(31〜34)、接地導体(41,42)、および、給電導体(61,62)は、プリント配線板で用いるエッチング手法等により形成される。
[Modification]
In the present embodiment, the first half-wavelength
FIG. 8 is a view showing a modification of the half-wave dipole antenna element according to the embodiment of the present invention. FIG. 8 (a) is a view showing the entire configuration of the
In Fig.8 (a), a continuous line shows what is formed in the front side, and a 2 dot chain line shows what is formed in the back surface side.
As shown in FIG. 8 (b), the front (or back surface) of the
As shown in FIG. 8 (c), the rear surface (or front) of the
The feed conductor (6 1 , 6 2 ) and the ground conductor (4 1 , 4 2 ) constitute a feed circuit.
Here, the pair of radiating elements (3 1 to 3 4 ), the ground conductors (4 1 and 4 2 ), and the power supply conductors (6 1 and 6 2 ) are formed by an etching technique or the like used for the printed wiring board. .
以上説明したように、誘電体基板2上に、第1のアンテナ素子31と、第2のアンテナ素子32の2つの半波長ダイポールアンテナ素子を「ハ」の字型に配置し、しかも、反射板1として、折曲部1aを有する「コ」の字に折り曲げた反射板を採用することにより、水平偏波で水平面内指向性のF/B比特性が良好な広角ビームアンテナを実現することができる。
また、本実施例では、「ハ」の字型に配置された半波長ダイポールアンテナ素子のダイポール角度、第1のアンテナ素子31および第2のアンテナ素子32の給電点と反射板1の反射面との間隔、反射板1の折曲部1aの長さ(エッジ長さ)を調整することにより、水平面内指向性のビーム幅を簡単に調整することができる。
さらに、第1のアンテナ素子31および第2のアンテナ素子32は、誘電体基板2上に作成できるため、ダイポールアンテナを量産した際の特性のばらつきを低減することが可能である。例えば、第1のアンテナ素子31および第2のアンテナ素子32の給電回路を構成する平衡−不平衡変換回路も容易に調整することができ、製作の手間を省くことができる。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
As described above, the two half-wavelength dipole antenna elements of the
In the present embodiment, the dipole angle of the half-wave dipole antenna elements arranged in a “C” shape, the feeding points of the
Furthermore, since the
As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the above embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Of course.
1 反射板
1a 折曲部
2 誘電体基板
31〜34,131,132 放射素子
41,42 接地導体
51,52 折返し導体
61,62 給電導体
21 長手方向のスロット
30,31,32 アンテナ素子
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記反射板の反射面上に配置される第1の半波長ダイポールアンテナ素子および第2の半波長ダイポールアンテナ素子とを有し、
前記第1の半波長ダイポールアンテナ素子の一対の放射素子、および前記第2の半波長ダイポールアンテナ素子の一対の放射素子には、同相の励振電力が供給され、
前記第1の半波長ダイポールアンテナ素子の一対の放射素子、および前記第2の半波長ダイポールアンテナ素子の一対の放射素子は、前記反射板の反射面に対して傾斜しており、
前記第1の半波長ダイポールアンテナ素子の一対の放射素子を結ぶ線と、前記第2の半波長ダイポールアンテナ素子の一対の放射素子を結ぶ線とが交差し、
前記第1の半波長ダイポールアンテナ素子の一対の放射素子と、前記第2の半波長ダイポールアンテナ素子の一対の放射素子との間の間隔は、前記反射板に近づくほど大きくなることを特徴とするダイポールアンテナ。 A reflector,
A first half-wave dipole antenna element and a second half-wave dipole antenna element disposed on the reflecting surface of the reflector;
In-phase excitation power is supplied to the pair of radiating elements of the first half-wavelength dipole antenna element and the pair of radiating elements of the second half-wavelength dipole antenna element,
The pair of radiating elements of the first half-wavelength dipole antenna element and the pair of radiating elements of the second half-wavelength dipole antenna element are inclined with respect to the reflecting surface of the reflector,
A line connecting a pair of radiating elements of the first half-wavelength dipole antenna element intersects a line connecting a pair of radiating elements of the second half-wavelength dipole antenna element ,
The distance between the pair of radiating elements of the first half-wavelength dipole antenna element and the pair of radiating elements of the second half-wavelength dipole antenna element increases as the distance from the reflector increases. Dipole antenna.
前記第1の方向は、前記第1の半波長ダイポールアンテナ素子の一対の放射素子を前記反射板の反射面に投影したときに、前記第1の半波長ダイポールアンテナ素子の一対の放射素子を結ぶ線と平行であ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 reflector has bent portions that are bent on the opposite sides of the first half-wavelength dipole antenna element side and the second half-wavelength dipole antenna element side at both ends in the first direction.
The first direction connects the pair of radiating elements of the first half-wavelength dipole antenna element when the pair of radiating elements of the first half-wavelength dipole antenna element is projected onto the reflecting surface of the reflector. The dipole antenna according to claim 1, wherein the dipole antenna is parallel to the line.
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