JP4905239B2 - Antenna device - Google Patents
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Description
この発明は、アンテナ装置に関し、より詳細には、携帯電話、PHS等の移動体通信基地局等に使用される偏波共用アンテナ装置に関する。 The present invention relates to an antenna device, and more particularly to a polarization sharing antenna device used for mobile communication base stations such as mobile phones and PHS.
移動体通信基地局用アンテナでは、マルチパスフェージングを抑制するため、空間ダイバーシチや偏波ダイバーシチが使用されることが多い。空間ダイバーシチは2つのアンテナをある一定間隔以上離して設置する必要があるため、アンテナシステム全体が大きくなる。一方、偏波ダイバーシチは、直交する2つの偏波を用いるため、空間ダイバーシチに比べてアンテナシステム全体の大きさを小さくし、設備の有効利用を図ることができる。
基地局では、一般に、無線ゾーン構成を3セクタや6セクタとし、基地局用偏波ダイバーシチアンテナには、水平面における垂直偏波と水平偏波のビーム幅をほぼ等しくすることが要求される。また、求められる水平面でのビーム幅は、通信方式、セクタ数によって異なる。
偏波共用アンテナとしては、直交偏波共用パッチアンテナ、直交するダイポールを組み合わせたアンテナなどがあるが、パッチアンテナはダイポールアンテナに比べて反射特性が狭帯域であるという欠点があり、広帯域特性が要求される場合には、直交するダイポールを組み合わせたアンテナが利用されることが多い。
直交するダイポールを組み合わせたアンテナの従来例としては、特許第2846609号、特許第3625142号がある。特許第2846609号では、反射板の前方に、2つの垂直偏波用ダイポールを設置し、この垂直偏波用ダイポールの長手方向のほぼ中心部をよぎるように水平偏波用ダイポールを設置することで、水平面における垂直偏波と水平偏波のビーム幅をほぼ等しくしている。また、特許第3625142号では、反射板の前方に、V字形水平偏波用ダイポールと、2つの垂直偏波用ダイポールを設置することで、水平面における垂直偏波と水平偏波のビーム幅を60度としている。
In mobile communication base station antennas, space diversity and polarization diversity are often used to suppress multipath fading. Spatial diversity requires two antennas to be spaced apart by a certain distance, which increases the overall antenna system. On the other hand, since polarization diversity uses two orthogonal polarizations, the size of the entire antenna system can be reduced compared to space diversity, and the equipment can be used effectively.
In the base station, generally, the radio zone configuration is set to 3 sectors or 6 sectors, and the polarization diversity antenna for the base station is required to make the vertical and horizontal polarization beam widths substantially equal in the horizontal plane. Further, the required beam width on the horizontal plane varies depending on the communication method and the number of sectors.
Dual-polarized antennas include cross-polarized patch antennas and antennas that combine orthogonal dipoles. However, patch antennas have the disadvantage that their reflection characteristics are narrower than that of dipole antennas, requiring wideband characteristics. In many cases, antennas combined with orthogonal dipoles are used.
Japanese Patent No. 2846609 and Japanese Patent No. 3625142 are conventional examples of antennas that combine orthogonal dipoles. In Japanese Patent No. 2846609, two vertically polarized dipoles are installed in front of the reflector, and a horizontally polarized dipole is installed so as to cross almost the center in the longitudinal direction of the vertically polarized dipole. The beam widths of vertical polarization and horizontal polarization in the horizontal plane are almost equal. In Japanese Patent No. 3625142, a V-shaped horizontally polarized dipole and two vertically polarized dipoles are installed in front of the reflector so that the vertical and horizontal polarized beam widths in the horizontal plane are 60. I am trying.
特許第2846609号に示された基地局用アンテナでは、水平偏波用ダイポールが垂直偏波用ダイポールをよぎるように設置されているので、水平偏波用ダイポール、垂直偏波用ダイポールに広帯域化のため非励振ダイポールを装荷した場合には、構成が複雑となる。そのため、水平偏波用ダイポール、垂直偏波用ダイポールのインピーダンス整合を取るために調整できる構造パラメータの自由度が少なくなり、設計が難しくなるという問題があった。
一方、特許第3625142号に示された基地局用アンテナでは、V字形水平偏波用ダイポールと、2つの垂直偏波用ダイポールとを、水平面に垂直な方向にずらした場合が示されている。このようにすれば、水平偏波用ダイポール、垂直偏波用ダイポールのインピーダンス整合のために調整できる構造パラメータの自由度が少なくならないので、設計がしやすくなる。しかし、水平偏波用ダイポールと垂直偏波用ダイポールを垂直方向にずらして配置すると、水平偏波用ダイポールと垂直偏波用ダイポールの間の相互結合が大きくなるという問題があった。
In the base station antenna shown in Japanese Patent No. 2846609, since the horizontally polarized dipole is installed so as to cross the vertically polarized dipole, it is possible to increase the bandwidth between the horizontally polarized dipole and the vertically polarized dipole. Therefore, when an unexcited dipole is loaded, the configuration becomes complicated. Therefore, there is a problem that the degree of freedom of the structural parameters that can be adjusted for impedance matching of the horizontally polarized dipole and the vertically polarized dipole is reduced, and the design becomes difficult.
On the other hand, the base station antenna disclosed in Japanese Patent No. 3625142 shows a case where the V-shaped horizontally polarized dipole and the two vertically polarized dipoles are shifted in a direction perpendicular to the horizontal plane. In this way, the degree of freedom of the structural parameters that can be adjusted for impedance matching of the horizontally polarized dipole and the vertically polarized dipole is not reduced, and the design is facilitated. However, when the horizontally polarized dipole and the vertically polarized dipole are arranged to be shifted in the vertical direction, there is a problem that mutual coupling between the horizontally polarized dipole and the vertically polarized dipole increases.
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、設計が容易で、かつ、水平偏波用ダイポールと垂直偏波用ダイポールの間の相互結合が小さい偏波共用アンテナを得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a polarization-sharing antenna that is easy to design and has a small mutual coupling between a horizontally polarized dipole and a vertically polarized dipole. For the purpose.
この発明に係わるアンテナ装置は、第1の垂直偏波用ダイポールと第2の垂直偏波用ダイポールを略平行に同じ向きで配置し、それぞれ前記第1の垂直偏波用ダイポールの給電部と前記第2の垂直偏波用ダイポールの給電部へ接続される第1の給電線路と第2の給電線路の長さを使用周波数帯域のほぼ中心周波数における1/4波長の奇数倍の電気長とすることにより、水平偏波用ダイポールと垂直偏波用ダイポールの間の相互結合を低減したものである。
すなわち、この発明に係わるアンテナ装置は、反射板と、前記反射板の前方に前記反射板に略平行に設けられ、使用周波数帯域のほぼ中心周波数で共振する前記ほぼ中心周波数における約半波長の電気長の第1の垂直偏波用ダイポールと第2の垂直偏波用ダイポールおよび水平偏波用ダイポールと、前記第1の垂直偏波用ダイポールと前記第2の垂直偏波用ダイポールへの給電線路とを備え、前記第1の垂直偏波用ダイポールと前記第2の垂直偏波用ダイポールは略平行に同じ向きで配置され、前記水平偏波用ダイポールは前記第1の垂直偏波用ダイポールおよび前記第2の垂直偏波用ダイポールと直交させると共に重ならないようずらせて配置され、前記給電線路は分岐されて延在し、それぞれ前記第1の垂直偏波用ダイポールの給電部と前記第2の垂直偏波用ダイポールの給電部へ接続される電気長が前記使用周波数帯域のほぼ中心周波数における1/4波長の奇数倍の長さの第1の給電線路と第2の給電線路とを有することを特徴とするものである。
In the antenna device according to the present invention, the first vertical polarization dipole and the second vertical polarization dipole are arranged substantially in parallel and in the same direction, and the first vertical polarization dipole and The lengths of the first feed line and the second feed line connected to the feed part of the second vertically polarized dipole are set to an electrical length that is an odd multiple of a quarter wavelength at the substantially center frequency of the used frequency band. Thus, the mutual coupling between the horizontally polarized dipole and the vertically polarized dipole is reduced.
In other words, an antenna device according to the present invention is provided with a reflector and an approximately half-wavelength electric power at approximately the center frequency that is provided in front of the reflector and substantially parallel to the reflector and resonates at approximately the center frequency of the used frequency band. A long first vertical polarization dipole, a second vertical polarization dipole and a horizontal polarization dipole, and a feed line to the first vertical polarization dipole and the second vertical polarization dipole The first vertically polarized dipole and the second vertically polarized dipole are arranged in substantially the same direction and in parallel, and the horizontally polarized dipole includes the first vertically polarized dipole and The second vertical polarization dipole is arranged so as to be orthogonal to the second dipole for vertical polarization so as not to overlap with each other, the feed line is branched and extends, and each of the feed portions of the first vertical polarization dipole The first feed line and the second feed line whose electrical length connected to the feed part of the second vertically polarized dipole is an odd multiple of ¼ wavelength at substantially the center frequency of the used frequency band. It is characterized by having.
この発明は、前記のように、第1の垂直偏波用ダイポールと第2の垂直偏波用ダイポールを略平行に同じ向きで配置し、水平偏波用ダイポールは前記第1の垂直偏波用ダイポールおよび前記第2の垂直偏波用ダイポールと直交させると共に重ならないようずらせて配置し、それぞれ前記第1の垂直偏波用ダイポールの給電部と前記第2の垂直偏波用ダイポールの給電部へ接続される第1の給電線路と第2の給電線路の長さを使用周波数帯域のほぼ中心周波数における1/4波長の奇数倍の電気長としたので、設計が容易で、かつ、水平偏波用ダイポールと垂直偏波用ダイポールの間の相互結合が小さい偏波共用アンテナを得られる効果がある。 In the present invention, as described above, the first vertically polarized dipole and the second vertically polarized dipole are arranged in substantially the same direction in the same direction, and the horizontally polarized dipole is used for the first vertically polarized dipole. The dipole and the second vertically polarized dipole are arranged so as to be orthogonal and shifted so as not to overlap with each other, and respectively to the feed portion of the first vertically polarized dipole and the feed portion of the second vertically polarized dipole. Since the length of the first feed line and the second feed line to be connected is set to an electrical length that is an odd multiple of a quarter wavelength at substantially the center frequency of the used frequency band, the design is easy and the horizontal polarization There is an effect that a dual-polarized antenna having a small mutual coupling between the dipole for vertical polarization and the dipole for vertical polarization is obtained.
実施の形態1.
この発明の実施の形態1に係るアンテナ装置について、図1〜3を参照しながら説明する。
図1は、この発明の実施の形態1に係わるアンテナ装置を説明するための斜視図である。図2(a)は図1に示すこの発明の実施の形態1に係るアンテナ装置の正面図、図2(b)は側面図である。また、図3は、図1に示すアンテナ装置において、ストリップ導体9、10、11を反射板20の背面に設置した場合を示すアンテナ装置の斜視図である。
なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
An antenna device according to
FIG. 1 is a perspective view for explaining an antenna apparatus according to
In addition, in each figure, the same code | symbol shows the same or equivalent part.
次に構成の細部を説明する。
所望の周波数帯域の中心周波数をf0とする。図1において、反射板20は長方形の導体板であり、2辺が水平面に略垂直とする。垂直偏波用ダイポール1、垂直偏波用ダイポール2、水平偏波用ダイポール12は、反射板20からf0において1/8〜1/4波長の長さを隔てて、反射板20に略平行に配置されている。垂直偏波用ダイポール1、垂直偏波用ダイポール2は同じ向きでその伸長方向が水平面に略垂直とし、水平偏波用ダイポール12は前記垂直偏波用ダイポール1と垂直偏波用ダイポール2が面対称となる対称面上に中央の給電部を配置してその伸長方向が水平面に略平行とする。
ここで、反射板付きダイポールアンテナにおいては、ダイポールと反射板との距離を1/4波長から1/2波長へ変化させていくと、利得最大方向がアンテナ正面方向(反射板に垂直な方向)からずれていく。したがって、通常は、ダイポールと反射板との距離を1/4波長以下とする。また、ダイポールと反射板との距離を1/4波長から小さくしていくと、反射特性がより狭帯域となる。すなわち、所望の帯域において反射特性が良好である限り、ダイポールと反射板との距離を1/4波長より小さくすることができる。以上のようなことから、ここでは、垂直偏波用ダイポール1、垂直偏波用ダイポール2、水平偏波用ダイポール12と、反射板20との距離をf0において1/8〜1/4波長としている。
Next, details of the configuration will be described.
Let f 0 be the center frequency of the desired frequency band. In FIG. 1, the
Here, in the dipole antenna with a reflector, when the distance between the dipole and the reflector is changed from ¼ wavelength to ½ wavelength, the maximum gain direction is the front direction of the antenna (direction perpendicular to the reflector). It will deviate from. Therefore, normally, the distance between the dipole and the reflector is set to ¼ wavelength or less. Further, when the distance between the dipole and the reflection plate is decreased from the quarter wavelength, the reflection characteristic becomes narrower. That is, the distance between the dipole and the reflection plate can be made smaller than a quarter wavelength as long as the reflection characteristics are good in a desired band. For the reasons described above, wherein the vertical
垂直偏波用ダイポール1と垂直偏波用ダイポール2は、水平面に平行な方向に適宜間隔を隔てて配置される。また、垂直偏波用ダイポール1、2と水平偏波用ダイポール12は、互いに重なることがなく、垂直方向にずらして配置される。さらに、垂直偏波用ダイポール1、垂直偏波用ダイポール2、水平偏波用ダイポール12は、電気長をf0において約半波長とし、f0において共振する長さとする。
The vertically polarized
水平偏波用ダイポール12は、給電部13により給電される。垂直偏波用ダイポール1の給電部3は、その一端が導体板5に、もう一端が導体板6に接続されており、導体板5、導体板6は第1のテーパバランを構成している。同様に、垂直偏波用ダイポール2の給電部4は、その一端が導体板7に、もう一端が導体板8に接続されており、導体板7、導体板8は第2のテーパバランを構成している。
The horizontally polarized
テーパバランの導体板6、導体板8の幅広側端部は、反射板20に接続されている。また、テーパバランの導体板5の他端は、ストリップ導体9に接続され、導体板7の他端は、ストリップ導体10に接続されている。ストリップ導体9は、反射板20を地導体として、第1のストリップ線路を構成する。また、ストリップ導体10は、反射板20を地導体として、第2のストリップ線路を構成する。
Wide end portions of the
ストリップ導体11は、反射板20を地導体として、第3のストリップ線路を構成している。ストリップ導体11は、ストリップ導体9、ストリップ導体10に、T分岐を介して接続されている。
ここで、平衡伝送系のものと不平衡伝送系のものを直接接続すると、両者の本来の伝送姿態が乱され思わしくない伝送が発生する。したがって、不平衡伝送系のストリップ線路を用いて、平衡型のダイポールアンテナに給電する場合には、バラン(平衡不平衡変換回路)が用いられる。図1に示したアンテナ装置では、ダイポール、バラン、ストリップ導体(すなわち、垂直偏波用ダイポール1、2、導体板5、7、ストリップ導体9、10、11)を一枚の板金で形成することで、製造を容易にすることができるため、一例としてテーパバランを採用している。なお、バランにはさまざまな種類があり、テーパバランに限定するものではない。
The strip conductor 11 constitutes a third strip line using the
Here, if the balanced transmission system and the unbalanced transmission system are directly connected, the original transmission state of both is disturbed, and unexpected transmission occurs. Therefore, a balun (balance-unbalance conversion circuit) is used when power is supplied to a balanced dipole antenna using a strip line of an unbalanced transmission system. In the antenna apparatus shown in FIG. 1, dipoles, baluns, and strip conductors (that is, vertically polarized
ここで、図2(a)に示したように、第1のストリップ線路(ストリップ導体9)のT字型の分岐部から第1のテーパバラン(導体板5)との接続部までの長さをL1とし、第2のストリップ線路(ストリップ導体10)のT字型の分岐部から第2のテーパバラン(導体板7)との接続部までの長さもL1とする。また、図2(b)に示したように、テーパバランの導体板5、7の長さをL2とする。この時、(L1+L2)は、f0における電気長が、約(1/4+n/2)波長とする。ここで、nは0以上の整数である。
Here, as shown in FIG. 2A, the length from the T-shaped branch portion of the first strip line (strip conductor 9) to the connection portion with the first taper balun (conductor plate 5) is set as follows. The length from the T-shaped branch portion of the second strip line (strip conductor 10) to the connection portion with the second taper balun (conductor plate 7) is also L1. Further, as shown in FIG. 2B, the length of the
次に動作について説明する。
まず、垂直偏波励振時を考える。第3のストリップ線路(ストリップ導体11)に注入された信号は、分岐部を介して、第1のストリップ線路(ストリップ導体9)と第2のストリップ線路(ストリップ導体10)に2分配される。
Next, the operation will be described.
First, consider the case of vertical polarization excitation. The signal injected into the third strip line (strip conductor 11) is distributed to the first strip line (strip conductor 9) and the second strip line (strip conductor 10) through the branch part.
上記2分配された信号は、第1のテーパバラン(導体板5、6)、第2のテーパバラン(導体板7、8)により、不平衡モードから平衡モードへ変換されて、給電部3により垂直偏波用ダイポール1を、給電部4により垂直偏波用ダイポール2を励振する。また、ストリップ線路の分岐部から垂直偏波用ダイポール1、2までの距離は、(L1+L2)であり同じであるので、垂直偏波用ダイポール1、2は同相で励振される。
The two distributed signals are converted from the unbalanced mode to the balanced mode by the first taper balun (
2つの垂直偏波用ダイポール1、2間の距離を変化させることにより、水平面での垂直偏波のビーム幅を調整することができる。また、垂直偏波用ダイポール1と水平偏波用ダイポール12との結合と、垂直偏波用ダイポール2と水平偏波用ダイポール12との結合は、振幅がほぼ同じで、ほぼ逆相となって相殺される。したがって、全体で考えると、垂直偏波励振時には、垂直偏波用ダイポール1、2と水平偏波用ダイポール12との結合は、小さくなる。
By changing the distance between the two vertically
次に、水平偏波励振時を考える。水平偏波用ダイポール12は、給電部13により励振される。この時、前記同様、水平偏波用ダイポール12と垂直偏波用ダイポール1との結合と、水平偏波用ダイポール12と垂直偏波用ダイポール2との結合は、振幅がほぼ同じで、ほぼ逆相となる。垂直偏波用ダイポール1へ結合した信号は、第1のテーパバラン(導体板5、6)、第1のストリップ線路(ストリップ導体9)を通り、分岐部に到達する。同様に、垂直偏波用ダイポール2へ結合した信号は、第2のテーパバラン(導体板7、8)、第2のストリップ線路(ストリップ導体10)を通り、分岐部に到達する。この時、分岐部に到達した2つの信号は逆相であるので、分岐部での電力は約0となる。また、第3のストリップ線路(ストリップ導体11)の方へ伝播される電力の振幅は非常に小さくなる。
Next, consider the time of horizontal polarization excitation. The horizontally polarized
このように、第3のストリップ線路の方へ伝播される電力の振幅が非常に小さく、分岐部での電力が約0であるので、水平偏波励振時では、ストリップ導体9、ストリップ導体10が、分岐部で反射板20とショートしていると等価的に見なすことができる。
Thus, since the amplitude of the electric power propagated toward the third strip line is very small and the electric power at the branching portion is about 0, the
なお、先端をショートしている伝送線路は、ショート端からの電気長が(1/4+n/2)波長の時に、インピーダンスが無限大になり、ショート端からの電気長が(n/2)波長の時に、インピーダンスが0となる(nは0以上の整数)。 The transmission line with the short end has an infinite impedance when the electrical length from the short end is (1/4 + n / 2) wavelength, and the electrical length from the short end is (n / 2) wavelength. In this case, the impedance becomes 0 (n is an integer of 0 or more).
ここで、この実施の形態1に係るアンテナ装置では、ストリップ線路の分岐部から垂直偏波用ダイポール1、2までの距離(L1+L2)のf0における電気長を、約(1/4+n/2)波長としている。したがって、垂直偏波用ダイポール1、2の給電部3、4では、インピーダンスが非常に大きくなり、水平偏波用ダイポール12から垂直偏波用ダイポール1、2への結合は非常に小さくなる。
Here, in the antenna device according to the first embodiment, the electrical length at f 0 of the distance (L1 + L2) from the branch part of the strip line to the vertically polarized
仮に、(L1+L2)のf0における電気長を、約(n/2)波長とすると、垂直偏波用ダイポール1、2の給電部3、4でのインピーダンスが非常に小さくなり、水平偏波用ダイポール12から垂直偏波用ダイポール1、2への結合が大きくなることになる。その結果、交差偏波レベルが増大し、水平偏波用ダイポール12のインピーダンス整合が取りずらくなるという問題が発生する。
したがって、この発明で示した、距離(L1+L2)のf0における電気長を、約(1/4+n/2)波長(ここでnは0以上の整数)と設定することは非常に有効である。
If the electrical length at f 0 of (L1 + L2) is about (n / 2) wavelength, the impedance at the feeding parts 3 and 4 of the
Therefore, it is very effective to set the electrical length at f 0 of the distance (L1 + L2) shown in the present invention to be about (1/4 + n / 2) wavelength (where n is an integer of 0 or more).
また、図1、2で例示したアンテナ装置では、ストリップ導体9、10、11を反射板20のダイポールがある側に設置しているが、図3に示したように、反射板20に特性への影響が問題にならない程度のf0における波長に比べて小さい穴30、31を空け、導体板5、7を、穴30、31を通して反射板20のダイポールがない側まで伸ばし、ストリップ導体9、10、11を反射板20のダイポールがない側に設置する構成にしても良い。
In the antenna device illustrated in FIGS. 1 and 2, the
この実施の形態1では、水平偏波用ダイポール12の給電方法については、限定するものではないが、例えば、垂直偏波用ダイポール1、2と同じように、反射板20上のストリップ線路からテーパバランを介して給電する方法が考えられる。また、平行二線により給電する方法も考えられる。
In the first embodiment, the feeding method of the horizontally polarized
また、インピーダンス整合を取るために、ストリップ導体9、ストリップ導体10、ストリップ導体11の途中で、その幅を変化させても良い。例えば、第3のストリップ線路から第1、第2のストリップ線路に分配した後に、第1、第2のストリップ線路に、f0における電気長が1/4波長のインピーダンス変換器を構成することが考えられる。
In order to achieve impedance matching, the width of the
さらに、垂直偏波用ダイポール1、2とのインピーダンス整合を取るために、第1、第2、第3のストリップ線路の途中に、オープンスタブ、ショートスタブを第1、第2、第3のストリップ線路に並列に設置しても良い。
Further, in order to achieve impedance matching with the vertically polarized
以上のように、この発明に係わるアンテナ装置は、反射板の前方に水平偏波用ダイポールと2つの垂直偏波用ダイポールを重ならないように設置し、垂直偏波用ダイポールの給電線路の分岐部からダイポールの給電部までのf0における電気長を約(1/4+n/2)波長(ここでnは0以上の整数)とすることにより、水平面における垂直偏波と水平偏波のビーム幅がほぼ等しく、かつ設計が容易で、さらに、水平偏波用ダイポールと垂直偏波用ダイポールの間の相互結合が小さい偏波共用アンテナが得られるという効果を有する。 As described above, in the antenna device according to the present invention, the horizontal polarization dipole and the two vertical polarization dipoles are installed in front of the reflector so as not to overlap each other, and the branch portion of the feed line of the vertical polarization dipole By making the electrical length at f 0 from the power supply part of the dipole to about (1/4 + n / 2) wavelength (where n is an integer of 0 or more), the beam widths of the vertical polarization and horizontal polarization in the horizontal plane are This has the effect of providing a dual-polarized antenna that is substantially equal, easy to design, and has a small mutual coupling between the horizontally polarized dipole and the vertically polarized dipole.
実施の形態2.
図4は、この発明の実施の形態2に係るアンテナ装置を説明するための斜視図である。この実施の形態2は、上記実施の形態1で示した構成のアンテナ装置において、垂直偏波用ダイポール1、2と水平偏波用ダイポール12の近傍に、それぞれ非励振ダイポール14、15、16を設置した構成のアンテナ装置である。
4 is a perspective view for explaining an antenna device according to
次に構成の細部を説明する。
所望の周波数帯域の上限の周波数をfhとする。図4において、垂直偏波用ダイポール1の近傍に非励振ダイポール14を設置し、垂直偏波用ダイポール2の近傍に非励振ダイポール15を設置し、水平偏波用ダイポール12の近傍に非励振ダイポール16を設置する。また、非励振ダイポール14、15は、その伸長方向が水平面に略垂直で垂直偏波用ダイポール1、2と同じ方向であり、電気長をfhにおいて約半波長とし、fhにおいて共振する長さとする。また、非励振ダイポール16は、その伸長方向が水平面に略平行で水平偏波用ダイポール12と同じ方向であり、電気長をf0において約半波長とし、f0において共振する長さとする。
Next, details of the configuration will be described.
Let f h be the upper limit frequency of the desired frequency band. In FIG. 4, an
以上のように、非励振ダイポール14、15、16を設置することにより、良好な反射特性が得られるアンテナの帯域幅を広げることができる。
As described above, by installing the
また、非励振ダイポール14、15の電気長を、所望の周波数帯域の上限の周波数fhにおいて約半波長とし、中心周波数f0における約半波長より短くすることにより、水平偏波用ダイポール12を励振した水平偏波励振時において、水平偏波用ダイポール12から非励振ダイポール14、15への結合を小さくすることができる。
Further, the electrical length of the
以上のことから、非励振ダイポール14、15、16を設置することにより、アンテナを広帯域化でき、また、非励振ダイポール14、15の電気長をfhにおいて約半波長とすることで、水平偏波用ダイポール12から非励振ダイポール14、15への結合を低減できるという効果を有する。
From the above, it is possible to widen the antenna by installing the
実施の形態3.
図5は、この発明の実施の形態3に係るアンテナ装置を説明するための斜視図である。この実施の形態3は、上記実施の形態1または実施の形態2で示した構成のアンテナ装置において、水平偏波用ダイポール12、非励振ダイポール16を、その途中で折り曲げた構成のアンテナ装置である。なお、図5では、実施の形態2で示した構成のアンテナ装置において、水平偏波用ダイポール12、非励振ダイポール16のそれぞれを両端部近くの2ヶ所で直角に折り曲げた場合を例示して説明する。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 5 is a perspective view for explaining an antenna apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. The third embodiment is an antenna device having a configuration in which the horizontally polarized
図5に示すように、水平偏波用ダイポール12、非励振ダイポール16を、両端部近くの2ヶ所で直角に折り曲げている。
As shown in FIG. 5, the horizontally polarized
このように、水平偏波用ダイポール12、非励振ダイポール16を途中で折り曲げることにより、水平偏波用ダイポール12および非励振ダイポール16の反射板20への正射影の長さが短縮され、アンテナ開口寸法が小さいアンテナと等価であり、水平面における水平偏波のビーム幅を広げることができる。また、ダイポールの長さを変えずに、折り曲げによりアンテナ開口寸法を変化させるため、ダイポールの共振周波数は変化しない。
In this way, by bending the
なお、図5においては、水平偏波用ダイポール12、非励振ダイポール16を、その途中2ヶ所で反射板20の方へ直角に折り曲げた場合を示したが、これに限るものではなく、水平偏波用ダイポール12、非励振ダイポール16の反射板20への正射影の長さが短縮され、アンテナ開口寸法が小さいアンテナと等価となれば良い。
したがって、1ヶ所で折り曲げ、水平偏波用ダイポール12、非励振ダイポール16をV字形としても良い。また、折り曲げる角度は、90度でなくても良い。なお、湾曲させても良い。
Although FIG. 5 shows the case where the horizontally polarized
Accordingly, the
また、以上では実施の形態2で示した構成のアンテナ装置に適用した場合で説明したが、同様にして実施の形態1で示したアンテナ装置にも適用できることは言うまでもない。 In the above description, the antenna device having the configuration shown in the second embodiment is described. However, it is needless to say that the antenna device can be similarly applied to the antenna device shown in the first embodiment.
以上のように、水平偏波用ダイポール12、非励振ダイポール16を折り曲げる位置、折り曲げ箇所の数、折り曲げる角度などを変化させることにより、ダイポールの共振周波数を維持しつつ、水平偏波用ダイポール12を励振した場合に、水平面における水平偏波のビーム幅を調整できるという効果を有する。
As described above, by changing the position where the
実施の形態4.
図6は、この発明の実施の形態4に係わるアンテナ装置を説明するための斜視図である。この実施の形態4は、上記実施の形態1〜3で示したアンテナ装置を形成する導体板5〜8及びストリップ導体9〜11などを含めた垂直偏波用ダイポール1、2と水平偏波用ダイポール12の一式、または非励振ダイポール14、15、16を追加した一式、を複数配列してアレーアンテナを形成する場合である。なお、図6では、実施の形態3で示した構成の一式の2組を用い、垂直偏波用ダイポールの伸長方向に配列した場合を例示している。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 6 is a perspective view for explaining an antenna apparatus according to Embodiment 4 of the present invention. In this fourth embodiment, the vertically polarized
また、アレーアンテナの配列は、垂直方向、水平方向など適宜配列可能であり、2次元配列でも良い。
さらに、アレーアンテナとして複数配列する前記一式のそれぞれは、すべて同一の一式である必要はない。
Further, the array antennas can be appropriately arranged in the vertical direction and the horizontal direction, and may be a two-dimensional array.
Further, it is not necessary that each of the sets arranged as a plurality of array antennas is the same set.
以上のように、この実施の形態4に係わるアンテナ装置によれば、アレーアンテナとして動作させることができ、アンテナ利得を高くできるという効果を有する。 As described above, the antenna device according to the fourth embodiment has the effect that it can be operated as an array antenna and the antenna gain can be increased.
実施の形態5.
図7は、この発明の実施の形態5に係わるアンテナ装置を説明するための斜視図である。この実施の形態5は、上記実施の形態1〜4で示したアンテナ装置を形成する反射板20の両側に側面反射板21、22を設置する場合である。なお、図7では、実施の形態5で示したアレーアンテナの構成に適用した場合を例示している。
FIG. 7 is a perspective view for explaining an antenna apparatus according to
また、側面反射板21、22は、それぞれ反射板20の水平面に略垂直な2辺に導通接続させて配置した導体板であり、反射板20からある傾斜角を成して接続されており、ここでは矩形とした場合を示す。
In addition, the side reflectors 21 and 22 are conductor plates arranged to be conductively connected to two sides substantially perpendicular to the horizontal plane of the
側面反射板21、22を設置し、反射板20からの高さに対応する水平面に略平行な2辺の長さ、反射板20とのなす角度である前記傾斜角を変化させることで、アンテナ装置全体の大きさを反射板20の寸法だけを調整するより大きくすることなく、水平面における垂直偏波、水平偏波のビーム幅を調整することができる効果がある。また、アンテナ装置のF/B比(Front/Back比)を調整することができる効果がある。
Side antennas 21 and 22 are installed, the length of two sides substantially parallel to the horizontal plane corresponding to the height from
なお、以上の実施の形態1〜5において、垂直偏波用ダイポール1、2、水平偏波用ダイポール12、非励振ダイポール14、15、16の形状は図示した金属板状のものに限定するものではなく、線状、長方形、多角形など種々の形状が適用できる。
また、テーパバランの導体板5、6、7、8の形状も限定するものではなく、台形、多角形など種々の形状が適用できる。
更に、以上の実施の形態では、反射板、垂直偏波用ダイポール、水平偏波用ダイポール、非励振ダイポールなどを金属板で形成した場合の図を例示して説明したが、これらを誘電体板上に形成しても良く、上記同様の効果が得られる。
In the first to fifth embodiments, the shapes of the vertically polarized
Further, the shape of the
Further, in the above embodiment, the explanation is given by exemplifying the case where the reflector, the vertically polarized dipole, the horizontally polarized dipole, the non-excited dipole, etc. are formed of the metal plate. It may be formed above, and the same effect as described above can be obtained.
1 垂直偏波用ダイポール、2 垂直偏波用ダイポール、3 給電部、4 給電部、5 導体板、6 導体板、7 導体板、8 導体板、9 ストリップ導体、10 ストリップ導体、11 ストリップ導体、12 水平偏波用ダイポール、13 給電部、14 非励振ダイポール、15 非励振ダイポール、16 非励振ダイポール、20 反射板、21 側面反射板、22 側面反射板、30 小さい穴、31 小さい穴。
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