JP5208077B2 - Sector antenna device - Google Patents
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Description
本発明は、十分な機械的強度と十分なバックローブ特性と有するセクタアンテナ装置に関する。 The present invention relates to a sector antenna apparatus having sufficient mechanical strength and sufficient back lobe characteristics.
小型指向性アンテナを実現するための従来の技術の例として、非特許文献1に示す位相差給電2素子ダイポールアレイアンテナがある。本例では、図11および図12に示すように、2素子アレーアンテナに90度の位相差もって給電を行うもので、図中の21はダイポールアンテナ、22は給電点、23はモノポールアンテナ、24は地板、25はハイブリット移相器であり、26は給電線路を示している。
As an example of a conventional technique for realizing a small directional antenna, there is a phase difference feeding two-element dipole array antenna shown in Non-Patent
ダイポールアンテナ21もしくはモノポールアンテナ23を0.25波長間隔で配置し(図11参照)、給電位相差として90度を与えて給電することを提案したものである。ここで、給電点22の電圧が「+1[V]」と「−j[V]」(jは虚数単位)と記載されていることから明らかなように、従来技術では、励振条件は、励振振幅比を1(1:1)、励振位相差を90度(Arctan((−j)/(+1))の絶対値)としているのは明らかである。
また、非特許文献1の実験では、図12に示すように地板24の上にモノポールアンテナ23を配置し、かつ励振条件位相差90度を等電力で分配できるハイブリット回路25を用いて給電線路26を用いて給電している。ここでも、ハイブリット移相器25から2本のアンテナに対する出力が「−90°」と「−180°」と記載されていることから明らかなように、従来技術では、励振条件は、励振位相差を90度(−90°と−180°の差)としているのは明らかである。
さらに、非特許文献1では、周波数をf=2.45GHzと規定していることから、自由空間における波長λは、λ=c/f=122.4mmであることから、素子アンテナの間隔は、自由空間波長の0.25倍であることがわかる(cは自由空間における光速で、299,792,458m/s)。
The
Further, in the experiment of Non-Patent
Further, in
ところで、非特許文献1では、まず、バックローブ特性が十分なものとはいえない。さらに、素子アンテナの直径が2mmでありこれでは、実際の屋外に設置することを想定した機械的強度を有したものとはいえない。さらに、素子アンテナの機械的強度を持たせるために太いパイプ状金属を用いる場合、素子アンテナ間の相互結合による設計からのずれについては想定していないことから、バックローブ特性が劣化する可能性がある。
そして、素子アンテナ間の相互結合が存在することから、非特許文献1による構成では、高利得化するためにコリニアアレー構成に発展させることや、方向推定用に複数のアンテナを近接させて配置することにより発生する特性劣化を抑えることは困難である。
By the way, in
Since there is mutual coupling between the element antennas, the configuration according to Non-Patent
また、モノポールアンテナ、ダイポールアンテナ、スロットアンテナは、低コストで軽量かつ受風面積の少ないアンテナである。これらのアンテナを用い指向性のあるアンテナ装置を作成する場合、これらのアンテナを素子アンテナとし、位相差を持たせた給電を行う方法が存在する。しかし、素子アンテナは、その直径が大きいほど機械的強度を得ることができ、また、直径が大きいほど相互結合が大きく従来法ではバックローブ特性が悪くなるという二律背反の関係があった。 Monopole antennas, dipole antennas, and slot antennas are low-cost, lightweight, and have a small wind receiving area. In the case of creating a directional antenna device using these antennas, there is a method of supplying power with a phase difference using these antennas as element antennas. However, the element antenna has a trade-off relationship that the larger the diameter, the higher the mechanical strength, and the larger the diameter, the larger the mutual coupling and the worse the back lobe characteristics in the conventional method.
本発明は、上述する事情に鑑みてなされたもので、機械的強度および素子アンテナ間の相互結合を考慮しつつ、十分なバックローブ特性を満たしたセクタアンテナ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a sector antenna apparatus that satisfies sufficient back lobe characteristics while taking into account mechanical strength and mutual coupling between element antennas.
上記目的を達成するため、本発明に係るセクタアンテナ装置は、2つのモノポールアンテナ、もしくは、ダイポールアンテナ、もしくは、スロットアンテナのいずれか1つを素子アンテナとし、該素子アンテナが同一平面上に配列されてセクタアンテナを構成し、複数の前記セクタアンテナが配列されたセクタアンテナ装置であって、前記セクタアンテナは、2つの前記素子アンテナが、その軸方向に直交する方向に互いに間隔をあけて軸方向に対する位置をあわせて平行に配設されると共に、励振条件が励振振幅比を1未満の正数とし、複数の前記セクタアンテナは前記平面に直交する方向に互いに間隔をあけて配列され、前記素子アンテナの軸方向に対する位置が互いにずれていることを特徴とする。 To achieve the above object, a sector antenna apparatus according to the present invention uses any one of two monopole antennas, dipole antennas, or slot antennas as element antennas, and the element antennas are on the same plane. A sector antenna device in which a plurality of the sector antennas are arranged to form a sector antenna, wherein the two antenna elements are spaced apart from each other in a direction perpendicular to the axial direction. Arranged parallel to each other with respect to the axial direction, the excitation condition is an excitation amplitude ratio of a positive number less than 1, and the plurality of sector antennas are arranged at intervals from each other in a direction perpendicular to the plane. The element antennas are offset from each other in the axial direction .
また、本発明に係るセクタアンテナ装置は、2つのモノポールアンテナ、もしくは、ダイポールアンテナ、もしくは、スロットアンテナのいずれか1つを素子アンテナとし、該素子アンテナが同一平面上に配列されてセクタアンテナを構成し、複数の前記セクタアンテナが配列されたセクタアンテナ装置であって、前記セクタアンテナは、複数の前記素子アンテナが同一直線上に配設されてコリニアアンテナを構成し、2つの前記コリニアアンテナが、その軸方向に直交する方向に互いに間隔をあけて軸方向に対する位置をあわせて平行に配設されると共に、励振条件が励振振幅比を1未満の正数とし、複数の前記セクタアンテナは前記平面に直交する方向に互いに間隔をあけて配列され、前記素子アンテナの軸方向に対する位置が互いにずれていることを特徴とする。 In addition, the sector antenna apparatus according to the present invention uses any one of two monopole antennas, dipole antennas, or slot antennas as element antennas, and the element antennas are arranged on the same plane to be sector antennas. A plurality of the sector antennas, wherein the sector antennas are arranged on the same straight line to form a collinear antenna, and the two collinear antennas are arranged. Are arranged in parallel to each other in a direction orthogonal to the axial direction so that the positions in the axial direction are aligned in parallel, and the excitation condition is a positive number with an excitation amplitude ratio of less than 1, and the plurality of sector antennas Are arranged at intervals in a direction perpendicular to the plane, and the positions of the element antennas in the axial direction are not mutually aligned. And wherein the are.
また、本発明に係るセクタアンテナ装置は、前記セクタアンテナにおける前記素子アンテナの平行間隔は適用する周波数における自由空間波長の0.125倍以上0.25倍以下とし、かつ2つの前記素子アンテナの励振条件は、励振振幅比が10分の1以上1.9分の1以下とし、励振位相差が20度以上100度以下としてもよい。 In the sector antenna apparatus according to the present invention, the parallel spacing of the element antennas in the sector antenna is set to be 0.125 times or more and 0.25 times or less of a free space wavelength at an applied frequency, and excitation of the two element antennas is performed. The condition may be that the excitation amplitude ratio is 1/10 or more and 1.9 or less and the excitation phase difference is 20 degrees or more and 100 degrees or less.
また、本発明に係るセクタアンテナ装置は、前記セクタアンテナにおける前記素子アンテナの平行間隔は適用する周波数における自由空間波長の0.125倍とし、かつ2つの前記素子アンテナの励振条件は、励振振幅比が6分の1以上2.7分の1以下とし、励振位相差が35度以上80度以下としてもよい。 In the sector antenna apparatus according to the present invention, the parallel spacing of the element antennas in the sector antenna is 0.125 times the free space wavelength at the applied frequency, and the excitation condition of the two element antennas is an excitation amplitude ratio May be 1/6 or more and 2.7 or less, and the excitation phase difference may be 35 degrees or more and 80 degrees or less.
また、本発明に係るセクタアンテナ装置は、前記セクタアンテナにおける前記素子アンテナの平行間隔は適用する周波数における自由空間波長の0.25倍とし、かつ2つの前記素子アンテナの励振条件は、励振振幅比が4.3分の1以上2.1分の1以下とし、励振位相差が32度以上70度以下としてもよい。 In the sector antenna device according to the present invention, the parallel interval of the element antennas in the sector antenna is 0.25 times the free space wavelength at the applied frequency, and the excitation condition of the two element antennas is an excitation amplitude ratio May be from 4.3 to 2.1, and the excitation phase difference may be from 32 degrees to 70 degrees.
また、本発明に係るセクタアンテナ装置は、配列された前記セクタアンテナは、前記平面に直交する方向の間隔が自由空間波長の0.5倍であり、かつ前記素子アンテナの軸方向の位置のずれが自由空間波長の0.2倍以上1.0倍以下、もしくは0.38倍以上0.7倍以下であることを特徴とする。 In the sector antenna device according to the present invention, the arrayed sector antennas have an interval in a direction orthogonal to the plane of 0.5 times a free space wavelength, and a displacement of an axial position of the element antenna. Is 0.2 times to 1.0 times the free space wavelength, or 0.38 times to 0.7 times.
また、本発明に係るセクタアンテナ装置は、セクタアンテナは2つとし、かつ、一方のセクタアンテナの励振振幅は0であることを特徴とする。 The sector antenna apparatus according to the present invention is characterized in that there are two sector antennas, and the excitation amplitude of one sector antenna is zero.
本願発明では、素子アンテナ間の相互結合を考慮しつつ、十分なバックローブ特性を満たしたセクタアンテナ装置の実現技術を提供することができる。従って、十分な機械的強度(直径)を有するモノポールアンテナ、ダイポールアンテナ、スロットアンテナを素子アンテナとした指向性のあるアンテナ装置において、十分なバックローブ特性を満たした平面指向性を有するセクタアンテナ装置を提供することが可能となる。これにより、低コストで軽量かつ受風面積の少ない上に、十分な機械的強度と十分なバックローブ特性と有する指向性アンテナを提供できる。 In the present invention, it is possible to provide a technology for realizing a sector antenna device that satisfies sufficient back lobe characteristics while considering mutual coupling between element antennas. Accordingly, in a directional antenna device using a monopole antenna, a dipole antenna, and a slot antenna having sufficient mechanical strength (diameter) as element antennas, a sector antenna device having planar directivity satisfying sufficient back lobe characteristics Can be provided. As a result, it is possible to provide a directional antenna that is low-cost, lightweight, has a small wind receiving area, and has sufficient mechanical strength and sufficient back lobe characteristics.
(第1の実施例)
以下、本願発明の第1の実施例を図1に基づいて説明する。
図1において、1はダイポールアンテナであり、第一の実施例のアンテナ装置11aはダイポールアンテナ1が素子アンテナとして構成されている。
アンテナ装置11aでは、2つのダイポールアンテナ1がその軸10方向を同じくし、軸10方向に直交する方向に所定の間隔d1をあけて平行に設置されている。2つのダイポールアンテナ1は、軸10方向に対する位置が同じである。
ダイポールアンテナ1の励振条件であるが、励振振幅比は1未満の正数である。
なお、本実施例では、素子アンテナとしてダイポールアンテナ1を用いているが、ダイポールアンテナ1に代わってモノポールアンテナ、もしくは、スロットアンテナを用いることも可能である。これは本実施例に限らず、以降のすべての実施例に適応できるが、以降はダイポールアンテナ1の例で説明を行う。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
In FIG. 1,
In the
The excitation condition of the
In the present embodiment, the
(第2の実施例)
次に、第2の実施例を図2に基づいて説明する。
図2において、7は2つのダイポールアンテナ1を同一直線上に配設し、それらの軸10方向を合わせてつなぎ合わせてアレー化したコリニアアンテナを示している。
第2の実施例のアンテナ装置11bでは、2つのコリニアアンテナ7がその軸10方向に直交する方向に所定の間隔d1をあけて平行に設置されている。2つのコリニアアンテナ7は、軸10方向に対する位置が同じである。アンテナ装置11bを構成する複数のダイポールアンテナ1は、同一平面9上に配列されている。
ここで、軸10方向に直交する方向に隣り合う2本のダイポールアンテナ1の間に励振振幅・位相差を与えて給電することにより、水平面(平面9に直交する面)指向の指向性を実現することができ、かつ、軸10方向に隣り合う2本のダイポールアンテナ1間に同一の励振振幅と同一の励振位相を印加することにより、高利得化できる。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG.
In FIG. 2,
In the
Here, by supplying power by giving excitation amplitude and phase difference between two
(第3の実施例)
次に、第3の実施例を図3乃至5に基づいて説明する。図3に示すように、第3の実施例によるアンテナ装置11cは、図2に示す第2の実施例のアンテナ装置11bと同じ構成であり、軸10方向に直交する方向に離間しているダイポールアンテナ1間の間隔(中心軸10間)d1は、0.125波長または0.25波長のいずれかの長さである。
また、ダイポールアンテナ1の直径Rは0.067波長とした。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 3, the
The diameter R of the
励振振幅・位相差については、図4及び図5にそれぞれ示しており、これらの図はモーメント法の解析により求めたものである。
図4は、メインローブのビーム幅とバックローブ特性の励振振幅比依存性を表わした図で、隣り合うダイポールアンテナ1間の間隔d1が0.125波長の場合と0.25波長の場合のシミュレーション結果である。
また、図5は、メインローブのビーム幅とバックローブ特性の励振位相差依存性を表わした図で、隣り合うダイポールアンテナ1間の間隔d1が0.125波長の場合と0.25波長の場合のシミュレーション結果ある。ここで、信号波長は短波あるいはVUHF帯を想定している。
The excitation amplitude and phase difference are shown in FIGS. 4 and 5, respectively. These figures are obtained by the analysis of the moment method.
FIG. 4 is a diagram showing the dependency of the main lobe beam width and the back lobe characteristics on the excitation amplitude ratio. The simulation is performed when the distance d1 between
FIG. 5 shows the excitation phase difference dependence of the main lobe beam width and the back lobe characteristics. The distance d1 between
図4において、隣り合うダイポールアンテナ1間の間隔d1が自由空間波長の0.125倍の場合、励振振幅比が10分の1以上2.7分の1以下であれば、−15dB以下のバックローブ特性を確保することが出来ることがわかる。あるいは、隣り合うダイポールアンテナ1間の間隔d1が自由空間波長の0.25倍の場合、励振振幅比が6分の1以上1.9分の1以下であれば、15dB以上のバックローブ特性を確保することが出来ることがわかる。
In FIG. 4, when the distance d1 between the
そして、図5において、隣り合うダイポールアンテナ1間の間隔d1が自由空間波長の0.125倍の場合、励振位相差が20度以上100度以下であれば、−15dB以下のバックローブ特性を確保することが出来ることがわかる。あるいは、隣り合うダイポールアンテナ1間の間隔d1が自由空間波長の0.25倍の場合、励振位相差が20度以上83度以下であれば、−15dB以下のバックローブ特性を確保することが出来ることがわかる。
In FIG. 5, when the distance d1 between
なお、隣り合うダイポールアンテナ1間の間隔d1が0.125波長以上0.25波長以下の場合の特性は、図4および図5から補間することが可能である。
ここで、隣り合うダイポールアンテナ1間の間隔d1を0.125波長から0.25波長とした場合、励振条件として、励振振幅比を10分の1以上1.9分の1以下とし、励振位相差を20度以上100度以下とすると、バックローブ特性の最悪値は−15dB以下に抑えることができる。これにより、後方からの干渉抑圧が必要となる無線システムの基地局でも使用することができる。
The characteristics when the distance d1 between the
Here, when the distance d1 between the
従って、−15dB以下のバックローブ特性を確保するためには、ダイポールアンテナ1の平行間隔d1を適用しようとする周波数における自由空間波長の0.125倍以上0.25倍以下の間隔とし、かつ2つのダイポールアンテナ1の励振条件として、励振振幅比を10分の1以上1.9分の1以下とし、励振位相差を20度以上100度以下とすればよいことが分かる。
本実施例では、隣り合うダイポールアンテナ1間の間隔d1が0.125波長以上0.25波長以下に対し、ダイポールアンテナ1の直径Rは0.067波長であることから、R/d1は1/2強から1/4強となっており、素子アンテナ間の相互結合の影響が生じうる状況にある。然るに、本実施例構成では、素子アンテナ間の相互結合を考慮しつつ、十分なバックローブ特性が確保されていることが各図より示されている。
なお、例えば285MHzの周波数を用いる場合、0.067波長は70mmに相当することから、285MHzではダイポールアンテナ1の直径R=70mmのアンテナを、ダイポールアンテナ1間の間隔d1が130mm以上260mm以下で配置することに相当する。なお、ダイポールアンテナ1の直径Rが70mmあれば、機械的強度は十分である。
Therefore, in order to ensure a backlobe characteristic of −15 dB or less, the parallel interval d1 of the
In the present embodiment, since the distance d1 between
For example, when a frequency of 285 MHz is used, 0.067 wavelength corresponds to 70 mm. Therefore, at 285 MHz, an antenna having a diameter R = 70 mm of the
(第4の実施例)
更に、バックローブ特性を向上させる場合は、以下に記載の第4の実施例の手法を用いればよい。第4の実施例では、図3に示す第3の実施例のアンテナ装置11cを用いており、励振振幅・位相差も図4及び図5に示す第3の実施例の励振振幅・位相差と同じである。
(Fourth embodiment)
Furthermore, in order to improve the back lobe characteristics, the method of the fourth embodiment described below may be used. In the fourth embodiment, the
図4において、隣り合うダイポールアンテナ1間の間隔d1が自由空間波長の0.125倍の場合、励振振幅比が6分の1以上2.7分の1以下であれば、−20dB以下のバックローブ特性を確保することが出来ることがわかる。そして、図5において、隣り合うダイポールアンテナ1間の間隔d1が自由空間波長の0.125倍の場合、励振位相差が35度以上80度以下であれば、−20dB以下のバックローブ特性を確保することが出来ることがわかる。
従って、−20dB以下のバックローブ特性を確保するためには、隣り合うダイポールアンテナ1の平行間隔d1を適用しようとする周波数における自由空間波長の0.125の間隔とし、かつ2つのダイポールアンテナ1の励振条件として、励振振幅比を6分の1以上2.7分の1以下とし、励振位相差を35度以上80度以下とすればよいことが分かる。
In FIG. 4, when the distance d1 between
Therefore, in order to ensure a backlobe characteristic of −20 dB or less, the parallel interval d1 between
ここで、本実施例における、水平面指向特性のシミュレーション結果を図6に示す。
コリニアアンテナ7においては、同一直線上に同一のダイポールアンテナ1を0.5波長間隔で配置したものとしている。励振振幅4分の1、励振位相差60度とした場合の水平面指向特性を図6に示す。図6からもバックローブ特性が−30dBとなっていることがわかる。
Here, the simulation result of the horizontal plane directivity in the present embodiment is shown in FIG.
In the
(第5の実施例)
また、第4の実施例と別の方法でバックローブ特性を向上させる場合は、以下に記載の第5の実施例の手法を用いればよい。第5の実施例では、図3に示す第3の実施例のアンテナ装置11cを用いており、励振振幅・位相差も図4及び図5に示す第3の実施例の励振振幅・位相差と同じである。
図4において、隣り合うダイポールアンテナ1間の間隔d1が自由空間波長の0.25倍の場合、励振振幅比が4.3分の1以上2.1分の1以下であれば、20dB以上のバックローブ特性を確保できることがわかる。そして、図5において、隣り合うダイポールアンテナ1間の間隔d1が自由空間波長の0.25倍の場合、励振位相差が32度以上70度以下であれば、−20dB以下のバックローブ特性を確保することが出来ることがわかる。
従って、−20dB以下のバックローブ特性を確保するためには、ダイポールアンテナ1の平行間隔d1を適用しようとする周波数における自由空間波長の0.25の間隔とし、かつ2つの素子アンテナの励振条件として、励振振幅比を4.3分の1以上2.1分の1以下とし、励振位相差を32度以上70度以下とすればよいことが分かる。
(Fifth embodiment)
When the back lobe characteristics are improved by a method different from that of the fourth embodiment, the method of the fifth embodiment described below may be used. In the fifth embodiment, the
In FIG. 4, when the distance d1 between
Therefore, in order to ensure a backlobe characteristic of −20 dB or less, the parallel interval d1 of the
ここで、本実施例における水平面指向特性のシミュレーション結果を図7に示す。
コリニアアンテナ7においては、同一直線上に同一のアンテナを0.5波長間隔で配置したものとしている。励振振幅4分の1、励振位相差60度とした場合の水平面指向特性を図7に示す。同図からもバックローブ特性が−20dB以下となっていることがわかる。
Here, the simulation result of the horizontal plane directivity in this embodiment is shown in FIG.
In the
(第6の実施例)
次に、第6の実施例を図8〜図10に基づいて説明する。
図8に示すように、1はダイポールアンテナ、7は同一直線上に2つの同一のダイポールアンテナ1が配列されたコリニアアンテナ、8はセクタアンテナを示している。
第6の実施例では、2つのコリニアアンテナ7がその軸10方向に直交する方向(図中のy軸方向)に所定の間隔d1をあけて平行に設置されていて、4つのダイポールアンテナ1が同一平面9上に配設されセクタアンテナ8を構成している。2つのコリニアアンテナ7は、軸10方向(図中のz軸方向)の位置が同じである。
そして、2つのセクタアンテナ8が平面9に直交する方向に0.5波長分互いに間隔をあけて平行に配設されて第6の実施例によるセクタアンテナ装置11dを構成している。
2つのセクタアンテナ8はz軸方向に0.5波長分(図中のd3)ずらして配設されている。
(Sixth embodiment)
Next, a sixth embodiment will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 8, 1 is a dipole antenna, 7 is a collinear antenna in which two
In the sixth embodiment, two
The two
The two
上述したように、複数のダイポールアンテナ1をx軸方向およびz軸方向に位置整合させて同一平面上に配置することにより、指向性アンテナを実現し、かつz軸方向の指向性を絞ることで高利得化を実現するコリニアアンテナ7構成とすることができる。さらに、それらのコリニアアンテナ7をセクタアンテナ8とし、y軸方向に0.5波長分、互いに間隔d2をあけて配置することで方向推定用に使用することを想定したものである。
As described above, a plurality of
なお、通常、方向推定用にy軸方向に同一のアンテナをそのまま配置すると相互結合により指向特性の劣化が生じる。そこで、y軸方向に配置するだけでなく、z軸方向にセクタアンテナ8を互いにずらして設置することで相互結合を抑える方法を用いている。
Normally, if the same antenna is arranged as it is in the y-axis direction for direction estimation, the directivity is deteriorated due to mutual coupling. Therefore, a method is used in which mutual coupling is suppressed not only by arranging in the y-axis direction but also by shifting the
なお、図9に0.5波長間隔でセクタアンテナ8をz軸方向にずらして設置した場合にどの程度特性劣化を抑えられるかを、モーメント法を用いて解析した結果を示している。同図から一方のセクタアンテナ8同士のz軸方向のずれを0.2波長から1.0波長として配置した場合にはバックローブ特性は−15dB以下に改善でき、さらに、0.38波長から0.7波長分ずらして配置した場合にはバックローブ特性は−20dB以下に改善することが可能となる。
一例として0.5波長ずらした場合の水平面指向特性を図10に示す。同図からメインローブの劣化が小さく、またバックローブ特性は−20dB以下(180°方向)に抑えられることがわかる。
FIG. 9 shows the result of analysis using the method of moments to determine how much the characteristic deterioration can be suppressed when the
As an example, the horizontal plane directivity when shifted by 0.5 wavelength is shown in FIG. It can be seen from the figure that the degradation of the main lobe is small and the back lobe characteristic is suppressed to −20 dB or less (180 ° direction).
次に、上述したアンテナ装置およびセクタアンテナ装置の効果について図面を用いて説明する。
モノポールアンテナ、ダイポールアンテナ1、スロットアンテナは、低コストで軽量かつ受風面積の少ないアンテナである。これらのアンテナを用い指向性のあるアンテナ装置を作成する場合、これらのアンテナを素子アンテナとし、位相差を持たせた給電を行う方法が存在する。しかし、素子アンテナは、素子アンテナの直径が大きいほど機械的強度を得ることが出来、また、素子アンテナの直径が大きいほど相互結合が大きく従来法ではバックローブ特性が悪くなる、という二律背反の関係があった。
本願発明では、素子アンテナ間の相互結合を考慮しつつ、十分なバックローブ特性を満たしたアンテナ装置の実現技術を提供するものである。従って、十分な機械的強度(直径)を有するモノポールアンテナ、ダイポールアンテナ、スロットアンテナを素子アンテナとした指向性のあるアンテナ装置において、十分なバックローブ特性を満たした平面指向性を有するアンテナ装置を提供することが可能となる。これにより、低コストで軽量かつ受風面積の少ない上に、十分な機械的強度と十分なバックローブ特性と有する指向性アンテナを提供できる。
Next, effects of the antenna device and the sector antenna device described above will be described with reference to the drawings.
The monopole antenna, the
The present invention provides a technology for realizing an antenna device that satisfies sufficient back lobe characteristics while taking into account mutual coupling between element antennas. Therefore, in a directional antenna device using a monopole antenna, a dipole antenna, and a slot antenna having sufficient mechanical strength (diameter) as element antennas, an antenna device having planar directivity satisfying sufficient back lobe characteristics is provided. It becomes possible to provide. As a result, it is possible to provide a directional antenna that is low-cost, lightweight, has a small wind receiving area, and has sufficient mechanical strength and sufficient back lobe characteristics.
以上、本発明によるアンテナ装置およびセクタアンテナ装置の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上述した第2乃至第6実施例では、コリニアアンテナ7は、ダイポールアンテナ1を軸10方向に2つ配設しているが、2つ以上のダイポールアンテナ1を配設したコリニアアンテナ7としてもよい。
また、上記の第6の実施例では、セクタアンテナ装置11dは2つのセクタアンテナ8によって構成されているが、セクタアンテナ装置11dに2つ以上のセクタアンテナ8を配設してもよい。
Although the embodiments of the antenna device and the sector antenna device according to the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately changed without departing from the scope of the present invention.
For example, in the above-described second to sixth embodiments, the
In the sixth embodiment, the sector antenna device 11d is composed of the two
1 ダイポールアンテナ
7 コリニアアンテナ
8 セクタアンテナ
9 平面
10 軸
11a、11b、11c アンテナ装置
11d セクタアンテナ装置
d1、d2 間隔
1
Claims (7)
前記セクタアンテナは、
2つの前記素子アンテナが、その軸方向に直交する方向に互いに間隔をあけて軸方向に対する位置をあわせて平行に配設されると共に、励振条件が励振振幅比を1未満の正数とし、
複数の前記セクタアンテナは前記平面に直交する方向に互いに間隔をあけて配列され、前記素子アンテナの軸方向に対する位置が互いにずれている
ことを特徴とするセクタアンテナ装置 Any one of two monopole antennas, dipole antennas, or slot antennas is used as an element antenna. The element antennas are arranged on the same plane to form a sector antenna, and a plurality of the sector antennas are arranged. A sector antenna device,
The sector antenna is
The two element antennas are arranged in parallel with a position in the axial direction spaced apart from each other in a direction perpendicular to the axial direction, and the excitation condition is a positive number whose excitation amplitude ratio is less than 1 .
The plurality of the sector antennas are arranged spaced from one another in a direction perpendicular to the plane, the sector antenna apparatus characterized by position relative to the axial direction of the antenna elements are shifted from each other
前記セクタアンテナは、
複数の前記素子アンテナが同一直線上に配設されてコリニアアンテナを構成し、
2つの前記コリニアアンテナが、その軸方向に直交する方向に互いに間隔をあけて軸方向に対する位置をあわせて平行に配設されると共に、励振条件が励振振幅比を1未満の正数とし、
複数の前記セクタアンテナは前記平面に直交する方向に互いに間隔をあけて配列され、前記素子アンテナの軸方向に対する位置が互いにずれている
ことを特徴とするセクタアンテナ装置。 Any one of two monopole antennas, dipole antennas, or slot antennas is used as an element antenna. The element antennas are arranged on the same plane to form a sector antenna, and a plurality of the sector antennas are arranged. A sector antenna device,
The sector antenna is
A plurality of the element antennas are arranged on the same straight line to constitute a collinear antenna,
The two collinear antennas are arranged parallel to each other in the direction orthogonal to the axial direction and in parallel with the position in the axial direction, and the excitation condition is a positive number whose excitation amplitude ratio is less than 1 .
A plurality of said sector antenna are arranged spaced from one another in a direction perpendicular to the plane, the sector antenna apparatus positioned with respect to the axial direction, characterized in that are offset from each other of said element antennas.
前記セクタアンテナにおける前記素子アンテナの平行間隔は適用する周波数における自由空間波長の0.125倍以上0.25倍以下とし、かつ2つの前記素子アンテナの励振条件は、励振振幅比が10分の1以上1.9分の1以下とし、励振位相差が20度以上100度以下とする
ことを特徴とするセクタアンテナ装置。 The sector antenna apparatus according to claim 1 or 2,
The parallel spacing of the element antennas in the sector antenna is 0.125 times or more and 0.25 times or less of the free space wavelength at the applied frequency, and the excitation condition of the two element antennas is an excitation amplitude ratio of 1/10. The sector antenna apparatus characterized in that it is 1.9 or less and the excitation phase difference is 20 degrees or more and 100 degrees or less.
前記セクタアンテナにおける前記素子アンテナの平行間隔は適用する周波数における自由空間波長の0.125倍とし、かつ2つの前記素子アンテナの励振条件は、励振振幅比が6分の1以上2.7分の1以下とし、励振位相差が35度以上80度以下とする
ことを特徴とするセクタアンテナ装置。 The sector antenna apparatus according to claim 1 or 2,
The parallel spacing of the element antennas in the sector antenna is 0.125 times the free space wavelength at the applied frequency, and the excitation condition of the two element antennas is that the excitation amplitude ratio is 1/6 or more and 2.7 minutes and 1 or less, the sector antenna apparatus excitation phase difference, characterized in that the 80 degrees or less than 35 degrees.
前記セクタアンテナにおける前記素子アンテナの平行間隔は適用する周波数における自由空間波長の0.25倍とし、かつ2つの前記素子アンテナの励振条件は、励振振幅比が4.3分の1以上2.1分の1以下とし、励振位相差が32度以上70度以下とする
ことを特徴とするセクタアンテナ装置。 The sector antenna apparatus according to claim 1 or 2,
The parallel spacing of the element antennas in the sector antenna is 0.25 times the free space wavelength at the applied frequency, and the excitation condition of the two element antennas is an excitation amplitude ratio of 4.3 / 3 or more 2.1. and min 1 below, the sector antenna apparatus characterized by excitation phase difference is less 70 degrees 32 degrees.
配列された前記セクタアンテナは、前記平面に直交する方向の間隔が自由空間波長の0.5倍であり、かつ前記素子アンテナの軸方向に対する位置のずれが自由空間波長の0.2倍以上1.0倍以下、もしくは0.38倍以上0.7倍以下である
ことを特徴とするセクタアンテナ装置。 In the sector antenna device according to any one of claims 1 to 5 ,
In the arrayed sector antennas, the interval in the direction orthogonal to the plane is 0.5 times the free space wavelength, and the positional deviation of the element antenna with respect to the axial direction is 0.2 times or more the free space wavelength 1 A sector antenna device characterized in that it is 0 times or less, or 0.38 times or more and 0.7 times or less.
前記セクタアンテナは2つとし、かつ、一方の前記セクタアンテナの励振振幅は0であることを特徴とするセクタアンテナ装置。 In the sector antenna device according to any one of claims 1 to 6 ,
It said sector antenna 2 Tsutoshi, and the sector antenna apparatus characterized by excitation amplitude of one of said sector antenna is 0.
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