JP5444167B2 - 無指向性アンテナ - Google Patents
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Description
上記基地局用アンテナは、基地局設置コストの低減や、受風荷重軽減のために、可能な限り細径化することが望ましい。そこで、上記水平面内無指向性アンテナとしては、細径化が難しい水平偏波アンテナよりも細径化の容易な垂直偏波アンテナを適用することが多い。
垂直偏波と水平偏波の双方を使用する偏波共用アンテナの実現例が少ないのも、水平偏波アンテナは細径化が難しいという上記の理由に基づいている。
上記略半円形素子部材は、弾性を持つ合金を金型等によって打ち抜くことによって成形されるので、素子特性の微調整などを容易に実施することができない。そのため、素子特性を微調整する場合には、そのたびに上記略半円形素子部材を再加工することになり、これは、コストアップの要因になる。
また、特許文献1に係るアンテナは、給電に同軸ケーブルを使用しているため、垂直方向に多段配列して多素子化(アレー化)した場合に、トーナメント式の給電系を構成することが不可能であり、その結果、垂直面指向性の設計の自由度が制限されることになる。
なお、印刷配線技術を用いて金属箔からなるトーナメント式給電回路を形成した給電用誘電体基板を内部に配置することが考えられるが、Haloアンテナは内部スペースが狭いため、所望構成のトーナメント式給電回路を形成することが可能な大きさをもつ給電用誘電体基板を内部に配置することは実際上困難である。
素子用誘電体基板に相対向する形態で形成した金属箔からなる第1、第2のC字型導体、前記第2のC字型導体の中央部に形成した一対の給電点、及び前記第1、第2のC字型導体の対称軸線に沿って延びる形態で前記第1、第2の誘電体基板にそれぞれ形成した切込みを有し、前記第1、第2のC字型導体の開放部における一端相互及び他端相互をそれぞれ導電体で接続した水平偏波用素子ユニットと、
給電用誘電体基板に金属箔からなる給電線路を形成した給電ユニットと、を備える。
そして、前記素子用誘電体基板の前記切込に前記給電用誘電体基板を挿入することによってそれらの誘電体基板が交差結合され、その状態で前記第2のC字型導体の前記各給電点が前記給電線路に接続される。
他の実施の形態では、前記素子用誘電体基板として単一の誘電体基板が使用され、この単一の誘電体基板の一方及び他方の面にそれぞれ前記第1のC字型導体及び前記第2のC字型導体が形成される。
更に別の実施の形態では、帯域特性の向上等を図るために、前記水平偏波用素子ユニットに無給電素子ユニットが併設される。
本実施形態のアンテナにおいて、水平偏波用素子ユニット1は、上側素子部2および下側素子部3を有する。上側素子部2は、図2に示すように、円形の素子用誘電体基板21にC字型素子導体22及び直線状の切込み23を形成した構成を有する。
C字型素子導体22は、誘電体基板21の上面に該誘電体基板21の周縁に沿う形態で形成されている。このC字型素子導体22は、誘電体基板21に貼着された金属箔(例えば銅箔)からなり、写真エッチング処理等が行われる印刷配線パターン形成手法を用いて形成される。
切込み23は、C字型素子導体22の対称軸線に沿って延びている。すなわち、この切込み23は、誘電体基板21の外周端からC字型素子導体22の開放部24を通って該素子導体22の中央部に至る区間に形成されている。
誘電体基板31は、上記誘電体基板21と同じ大きさの円形形状を持つ。C字型素子導体32は、上記C字型素子導体22と同じ径寸法を有し、上記C字型素子導体22と同様に金属箔によって誘電体基板31の下面に形成されている。このC字型素子導体32は、図2示すC字型素子導体22の開放部24に対応する開放部34を有する。そして、このC字型素子導体32は、開放部34と対峙する中央部を切欠き、その切欠き部35の両側に給電点36,37を形成している。
切込み33は、図2の切込み23に対応するものであり、C字型素子導体32の対称軸線に沿って延びている。すなわち、切込み33は、誘電体基板31の外周端から上記開放部34を通って上記切欠き部35に至る区間に形成されている。
このように構成され素子ユニット1は、いわゆるHaloアンテナ素子としての構造を有している。
なお、上記切込み23,33の終端には、誘電体基板41に設けられた切欠き部41の底部縁端が当接する。
本実施形態に係るアンテナによれば、金型等を用いて成形する必要がある金属板や金属棒を用いないので、コストの低減を図れ、また、特性の微調整なども容易となる。
無給電素子ユニット1’の上側素子部2’及び下側素子部3’は、いずれも図1に示す上側素子部2と同じ構成(図2参照)を有する。なぜなら、この無給電素子ユニット1’では図3に示す給電点36,37が不要であるからである。
素子ユニット1と相似な構成を有する無給電素子ユニット1’は、図示のように、スペーサ7を介して素子ユニット1に併設される。無給電素子ユニット1’を備える本実施形態のアンテナは、広帯域な特性を得ることができる。
なお、図4では、図面の煩雑化を避けるためにスペーサ7が一本のみ示されている。
ループスロットアンテナ素子ユニットの2枚の寄生素子103は、ループスロット部101を挟む形態で位置するように図示していないスペーサによって誘電体基板9に支持されている。
図1、図4に示したアンテナをアレー化した場合には、誘電体基板4にいわゆるトーナメント式の給電線路を形成して各水平偏波用アンテナ素子ユニット1への給電を行うことができる。
また、図5に示したアンテナをアレー化した場合には、誘電体基板8に各水平偏波用アンテナ素子ユニット1用のトーナメント式給電線路が形成されるとともに、誘電体基板9に各垂直偏波素子ユニット10用のトーナメント式給電線路が形成される。
このようなトーナメント式給電線路を使用すれば、垂直面のビーム成形が可能となる。
図7は、上記アレーアンテナの水平偏波に係るVSWR特性を示す。このアレーアンテナは、水平偏波に関してもVSWRが2.0以下を満足している。
図8は、上記アレーアンテナの、偏波間アイソレーション特性である。このアレーアンテナは、800MHz帯において使用する帯域内において、偏波間のアイソレーションが25dB以下を満足している。
図9は上記アレーアンテナの垂直偏波の水平面指向性パターンを、また、図10は上記アレーアンテナの水平偏波の水平面指向性パターンをそれぞれ示している。これらの図から明らかなように、いずれの偏波についても良好な水平面無指向性が得られている。
(1)図1等に示すアンテナ素子ユニット1では、誘電体基板21にC字型素子導体22を形成し、誘電体基板31にC字型素子導体32を形成しているが、1枚の誘電体基板の一方の面及び他方の面にそれぞれC字型素子導体22及びC字型素子導体32を形成するようにしても良い。この場合、図1に示す導電体6に代えていわゆるスルーホールを適用することができる。
アンテナ素子ユニット1を上記のように構成する場合、無給電素子ユニット1’も同様に構成することができる。
(2)図1等に示すアンテナ素子ユニット1では、C字型素子導体22、32が円に沿う形状を有しているが、所望の特性を得ることができるのであれば、他の形状、例えば、楕円や多角形に沿う形状を有していても良い。もちろん、その場合、誘電体基板はC字型素子導体22、32の形状に沿った形状のものを使用することができる。
アンテナ素子ユニット1を上記のように構成する場合、無給電素子ユニット1’も同様に構成することができる。
(3)図5に示す偏波共用アンテナは、図4に示すアンテナに垂直偏波素子ユニット10を併用した構成を有するが、もちろん、無給電素子ユニット1’を有していない図1に示すアンテナに垂直偏波素子ユニット10を併用して偏波共用アンテナを構成することも可能である。
1’ 水平偏波用無給電素子ユニット
2 上側素子部
3 下側素子部
4 給電ユニット
5,7 スペーサ
6 導電体
8,9,41 給電用誘電体基板
10 垂直偏波素子ユニット
21、31 素子用誘電体基板
22、32 C字型素子導体
23、33 切込み
24、34 開放部
36、37 給電点
42 切欠き
43,102 給電導体
101 ループスロット部
103 垂直偏波用寄生素子
Claims (9)
- 素子用誘電体基板に相対向する形態で形成した金属箔からなる第1、第2のC字型導体、前記第2のC字型導体の中央部に形成した一対の給電点、及び前記第1、第2のC字型導体の対称軸線に沿って延びる形態で前記第1、第2の誘電体基板にそれぞれ形成した切込みを有し、前記第1、第2のC字型導体の開放部における一端相互及び他端相互をそれぞれ導電体で接続した水平偏波用素子ユニットと、
給電用誘電体基板に金属箔からなる給電線路を形成した給電ユニットと、を備え、
前記素子用誘電体基板の前記切込に前記給電用誘電体基板を挿入することによってそれらの誘電体基板を交差結合し、前記第2のC字型導体の前記各給電点を前記給電線路に接続したことを特徴とする無指向性アンテナ。 - 前記素子用誘電体基板として平行する第1、第2の誘電体基板が使用され、この第1、第2の誘電体基板のうちの一方及び他方にそれぞれ前記第1のC字型導体及び前記第2のC字型導体が形成されることを特徴とする請求項1に記載の無指向性アンテナ。
- 前記素子用誘電体基板として単一の誘電体基板が使用され、この単一の誘電体基板の一方及び他方の面にそれぞれ前記第1のC字型導体及び前記第2のC字型導体が形成されることを特徴とする請求項1に記載の無指向性アンテナ。
- 前記水平偏波用素子ユニットに無給電素子ユニットを併設したことを特徴とする請求項1に記載の無指向性アンテナ。
- 垂直偏波用の素子ユニットを更に備えることを特徴とする請求項1に記載の無指向性アンテナ。
- 前記垂直偏波用の素子ユニットは、寄生素子付きループスロットアンテナを構成する素子ユニットであることを特徴とする請求項5に記載の無指向性アンテナ。
- 前記ループスロットアンテナを構成する素子ユニットは、ループスロット部及び給電導体が前記給電用誘電体基板に形成されていることを特徴とする請求項6に記載の無指向性アンテナ。
- 前記給電用誘電体基板は、一方の面に金属箔からなる接地導体面をそれぞれ形成した幅狭の第1の誘電体基板と幅広の第2の誘電体基板とを相互の前記接地導体が密着するように重合した構成を有し、前記第2の誘電体基板に前記ループスロット部及び給電導体を形成したことを特徴とする請求項7に記載の無指向性アンテナ。
- 請求項1〜8のいずれかに記載の無指向性アンテナを垂直方向に多段配列したことを特徴とする無指向性アンテナ。
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