JP5704095B2

JP5704095B2 - Array antenna

Info

Publication number: JP5704095B2
Application number: JP2012044071A
Authority: JP
Inventors: 清水　隆行; 隆行清水; 村野　慎介; 慎介村野
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Hitachi Metals Ltd
Priority date: 2012-02-29
Filing date: 2012-02-29
Publication date: 2015-04-22
Anticipated expiration: 2032-02-29
Also published as: CN103296423A; JP2013183204A

Description

本発明は、アンテナ装置を複数備えてなるアレイアンテナに関する。
The present invention relates to an array antenna comprising a plurality of antenna devices.

従来、反射板に立設された誘電体基板にダイポールアンテナ素子を設けた反射板付ダイポールアンテナが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、この種のダイポールアンテナを、１枚の反射板に複数個立設したアレイアンテナが知られている（例えば、特許文献２参照）。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a dipole antenna with a reflector in which a dipole antenna element is provided on a dielectric substrate that is erected on a reflector (see, for example, Patent Document 1). Also, an array antenna is known in which a plurality of dipole antennas of this type are erected on a single reflector (see, for example, Patent Document 2).

特許文献１に記載の反射板付ダイポールアンテナは、誘電体基板の表面に、給電回路を形成する折り返し導体が設けられている。また、誘電体基板の裏面には、給電回路を形成する接地導体、及びダイポールアンテナ素子が設けられている。 In the dipole antenna with a reflector described in Patent Document 1, a folded conductor that forms a feeding circuit is provided on the surface of a dielectric substrate. In addition, a ground conductor and a dipole antenna element that form a feed circuit are provided on the back surface of the dielectric substrate.

誘電体基板の裏面におけるダイポールアンテナ素子は、三角形状の切込みによって２つの部分に分割されている。また、給電回路を形成する接地導体は、その長手方向に形成された切込みによって、ダイポールアンテナ素子側の一部の領域が２つに分割されている。ダイポールアンテナ素子の切込みと給電回路を形成する接地導体の切込みとは連通しており、ダイポールアンテナ素子と接地導体とは、切込みの両側においてそれぞれ接続され、全体としてＴ字状を呈している。すなわち、ダイポールアンテナ素子は、接地導体の一部として構成されている。 The dipole antenna element on the back surface of the dielectric substrate is divided into two parts by a triangular cut. In addition, the ground conductor forming the feeder circuit has a partial area on the dipole antenna element side divided into two by a notch formed in the longitudinal direction. The notch of the dipole antenna element communicates with the notch of the ground conductor forming the feed circuit, and the dipole antenna element and the ground conductor are respectively connected on both sides of the notch and have a T shape as a whole. That is, the dipole antenna element is configured as a part of the ground conductor.

特開平１０−１５０３１９号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-150319 特開２０１１−８７２４１号公報JP 2011-87241 A

特許文献２に記載のように、ダイポールアンテナ素子及び給電回路を形成する接地導体が形成された複数の誘電体基板を反射板に並列させてアレイアンテナを構成した場合には、各誘電体基板の接地導体同士が相互に干渉し、所望の放射特性が得られない場合がある。この相互干渉による放射特性への影響は、例えば利得の低下やＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio：電圧定在波比）の低下、あるいは設計値どおりのビーム幅が得られない等といった現象として表れる。 As described in Patent Document 2, when an array antenna is configured by arranging a plurality of dielectric substrates on which a grounding conductor forming a dipole antenna element and a feeding circuit is formed in parallel with a reflector, The ground conductors may interfere with each other and a desired radiation characteristic may not be obtained. The influence on the radiation characteristics due to the mutual interference appears as a phenomenon such as a decrease in gain, a decrease in VSWR (Voltage Standing Wave Ratio), or a beam width that is not as designed.

この相互干渉による放射特性への影響は、誘電体基板上の接地導体の面積に応じて大きくなることが、本発明者らによって確認されている。 It has been confirmed by the present inventors that the influence on the radiation characteristics due to this mutual interference increases according to the area of the ground conductor on the dielectric substrate.

そこで、本発明は、誘電体基板上の接地導体の面積を小さくすることで、相互干渉を低減することが可能なアレイアンテナを提供することを目的とする。
The present invention, by reducing the area of the ground conductor on the dielectric substrate, and an object thereof is to provide an array antenna that can reduce mutual interference.

本発明は、上記課題を解決することを目的として第１及び第２の主面を有する誘電体基板と、前記誘電体基板の前記第１の主面に設けられ、電気的に接地された接地導体と、前記接地導体との間に前記誘電体基板を挟んで前記第２の主面に設けられ、互いに平行となるように設けられた第１導体部及び第２導体部、ならびに前記第１導体部と前記第２導体部とを接続する第３導体部を有する給電導体と、所定の周波数帯域で共振するアンテナ素子と、を備えた複数のアンテナ装置を有するアレイアンテナであって、前記アンテナ素子は、前記第１導体部に一端が接続されて前記第２の主面に設けられた第１エレメントと、前記第２導体部に一端が接続されて前記第２の主面に設けられた第２エレメントとを有し、前記複数のアンテナ装置は、前記接地導体と前記給電導体とが対向するように共通の反射板に立設されているアレイアンテナを提供する。
In order to solve the above-described problems, the present invention provides a dielectric substrate having first and second main surfaces, and a ground which is provided on the first main surface of the dielectric substrate and is electrically grounded. A first conductor portion and a second conductor portion provided on the second main surface with the dielectric substrate sandwiched between a conductor and the ground conductor, and provided in parallel to each other; An array antenna having a plurality of antenna devices each including a power supply conductor having a third conductor portion that connects a conductor portion and the second conductor portion, and an antenna element that resonates in a predetermined frequency band, the antenna The element has one end connected to the first conductor portion and provided on the second main surface, and one end connected to the second conductor portion and provided on the second main surface. have a second element, said plurality of antenna devices, Provided is an array antenna that is erected on a common reflector so that the ground conductor and the feeding conductor face each other.

また、前記接地導体は、前記給電導体の第１導体部、第２導体部、及び第３導体部に対応して前記第１の主面に設けられ、前記第１エレメントの他端及び前記第２エレメントの他端に対応する前記第１の主面には設けられていないようにするとよい。 The ground conductor is provided on the first main surface corresponding to the first conductor portion, the second conductor portion, and the third conductor portion of the feeding conductor, and the other end of the first element and the first conductor portion. It is preferable that the first main surface corresponding to the other end of the two elements is not provided.

また、前記誘電体基板は、反射板に立設され、前記第１エレメント及び前記第２エレメントは、前記給電導体の前記第３導体部よりも前記反射板側に設けられているとよい。 The dielectric substrate may be erected on a reflecting plate, and the first element and the second element may be provided on the reflecting plate side with respect to the third conductor portion of the feeding conductor.

また、前記第１導体部の前記反射板側の端部は、前記第１エレメントよりも前記反射板に近いと共に、前記第２導体部の前記反射板側の端部は、前記第２エレメントよりも前記反射板に近いとよい。
The end of the first conductor on the reflector side is closer to the reflector than the first element, and the end of the second conductor on the reflector is closer to the second element. Is preferably close to the reflector.

本発明に係るアレイアンテナによれば、誘電体基板上の接地導体の面積を小さくすることで、相互干渉を低減することが可能となる。

According to engaging luer-array antenna of the present invention, by reducing the area of the ground conductor on the dielectric substrate, it is possible to reduce mutual interference.

本発明の第１の実施の形態に係るアレイアンテナの構成例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structural example of the array antenna which concerns on the 1st Embodiment of this invention. アレイアンテナを構成するアンテナ装置を示し、（ａ）は表面側の平面図、（ｂ）は裏面側の平面図である。The antenna apparatus which comprises an array antenna is shown, (a) is a top view on the surface side, (b) is a top view on the back side. アンテナ装置の周波数ごとの複素インピーダンスの一例を示すスミスチャートである。It is a Smith chart which shows an example of the complex impedance for every frequency of an antenna apparatus. 本発明の第２の実施の形態に係るアンテナ装置を示し、（ａ）は表面側の平面図、（ｂ）は裏面側の平面図である。The antenna apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention is shown, (a) is a top view on the surface side, (b) is a top view on the back side. 本発明の第３の実施の形態に係るアレイアンテナの構成例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structural example of the array antenna which concerns on the 3rd Embodiment of this invention.

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るアレイアンテナの構成例を示す斜視図である。図２は、アレイアンテナを構成するアンテナ装置を示し、（ａ）は表面の平面図、（ｂ）は裏面の平面図である。 [First Embodiment]
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration example of an array antenna according to the first embodiment of the present invention. 2A and 2B show an antenna device constituting an array antenna, where FIG. 2A is a plan view of the front surface, and FIG. 2B is a plan view of the back surface.

このアレイアンテナ１は、図略のアース線に接続され、電気的に接地された反射板１０と、反射板１０の反射面１０ａ側に立設された複数のアンテナ装置２とを備えている。すなわち、複数のアンテナ装置２は、共通の反射板１０に立設されている。アレイアンテナ１は、複数のアンテナ装置２が鉛直方向に沿って並ぶように、アンテナ基地局に設置される。なお、図１に示す例では、水平偏波用のアンテナ装置２のみを示しているが、この他に垂直偏波用のアンテナ素子を設けてもよい。 The array antenna 1 includes a reflective plate 10 connected to a ground wire (not shown) and electrically grounded, and a plurality of antenna devices 2 erected on the reflective surface 10 a side of the reflective plate 10. That is, the plurality of antenna devices 2 are erected on the common reflector 10. The array antenna 1 is installed in the antenna base station so that a plurality of antenna devices 2 are arranged along the vertical direction. In the example shown in FIG. 1, only the antenna device 2 for horizontal polarization is shown, but an antenna element for vertical polarization may be provided.

反射板１０は、板状の金属導体からなり、その長手方向が鉛直方向となるように設置される。反射板１０には、ボルト１１によってＬ字状の複数の固定金具１２が留められている。各アンテナ装置２は、この固定金具１２によって反射板１０に固定されている。本実施の形態では、それぞれのアンテナ装置２が、２つの導電性の固定金具１２によって、互いに平行となるように固定されている。 The reflector 10 is made of a plate-like metal conductor and is installed so that its longitudinal direction is the vertical direction. A plurality of L-shaped fixtures 12 are fastened to the reflector 10 by bolts 11. Each antenna device 2 is fixed to the reflecting plate 10 by the fixing bracket 12. In the present embodiment, each antenna device 2 is fixed by two conductive fixing members 12 so as to be parallel to each other.

アンテナ装置２は、誘電体基板２０と、誘電体基板２０の裏面２０ｂ（第１の主面）に設けられ、反射板１０に接続された接地導体３と、接地導体３との間に誘電体基板２０を挟んで誘電体基板２０の表（おもて）面２０ａ（第２の主面）に設けられた給電導体４と、所定の周波数帯域で共振するアンテナ素子５とを備えている。接地導体３、給電導体４、及びアンテナ素子５は、良導電性の金属箔であり、例えば銅（Ｃｕ）層、及びこの銅層の表面に形成された半田メッキ層又は金（Ａｕ）メッキ層からなる。 The antenna device 2 is provided between the grounding conductor 3 and the grounding conductor 3, which is provided on the dielectric substrate 20 and the back surface 20 b (first main surface) of the dielectric substrate 20 and connected to the reflector 10. A power supply conductor 4 provided on the front surface 20a (second main surface) of the dielectric substrate 20 with the substrate 20 interposed therebetween, and an antenna element 5 that resonates in a predetermined frequency band are provided. The grounding conductor 3, the feeding conductor 4, and the antenna element 5 are highly conductive metal foils, for example, a copper (Cu) layer and a solder plating layer or a gold (Au) plating layer formed on the surface of the copper layer. It consists of.

誘電体基板２０は、例えば液晶ポリマーやガラスエポキシ等の平板状の誘電体からなる。本実施の形態では、誘電体基板２０が、反射板１０の反射面１０ａに平行な方向に長辺を有し、かつ反射面１０ａに垂直な方向に短辺を有する長方形状に形成されている。また、誘電体基板２０は、表面２０ａ側及び裏面２０ｂ側の２つの固定金具によって反射板１０に固定されている。以下、誘電体基板２０の長辺に平行な方向を「誘電体基板２０の長手方向」といい、誘電体基板２０の短辺に平行な方向を「誘電体基板２０の短手方向」という。 The dielectric substrate 20 is made of a flat dielectric such as a liquid crystal polymer or glass epoxy. In the present embodiment, dielectric substrate 20 is formed in a rectangular shape having a long side in a direction parallel to reflecting surface 10a of reflecting plate 10 and a short side in a direction perpendicular to reflecting surface 10a. . The dielectric substrate 20 is fixed to the reflecting plate 10 by two fixing brackets on the front surface 20a side and the back surface 20b side. Hereinafter, the direction parallel to the long side of the dielectric substrate 20 is referred to as “longitudinal direction of the dielectric substrate 20”, and the direction parallel to the short side of the dielectric substrate 20 is referred to as “short direction of the dielectric substrate 20”.

接地導体３は、固定金具１２によって反射板１０に接続され、電気的に接地されている。接地導体３は、誘電体基板２０の裏面２０ｂ側の固定金具１２に接続された第１基端部３１と、表面２０ａ側の固定金具１２に接続された第２基端部３２と、第１基端部３１に連続して誘電体基板２０の短手方向に延びる第１接地導体部３３と、第２基端部３２に連続して誘電体基板２０の短手方向に延びる第２接地導体部３４と、第１接地導体部３３と第２接地導体部３４とを接続する第３接地導体部３５とを有している。 The ground conductor 3 is connected to the reflecting plate 10 by a fixing metal 12 and is electrically grounded. The ground conductor 3 includes a first base end portion 31 connected to the fixing bracket 12 on the back surface 20b side of the dielectric substrate 20, a second base end portion 32 connected to the fixing bracket 12 on the front surface 20a side, A first ground conductor portion 33 extending in the short direction of the dielectric substrate 20 continuously to the base end portion 31 and a second ground conductor extending in the short direction of the dielectric substrate 20 continuously to the second base end portion 32. Part 34, and a third ground conductor part 35 that connects the first ground conductor part 33 and the second ground conductor part 34.

第１接地導体部３３及び第２接地導体部３４は、互いに平行であり、第１接地導体部３３と第２接地導体部３４との間には、導体が設けられていないスリット部３０が形成されている。第１接地導体部３３及び第２接地導体部３４は、一端が第１基端部３１及び第２基端部３２に接続され、その反対側の他端が第３接地導体部３５に接続されている。 The first ground conductor portion 33 and the second ground conductor portion 34 are parallel to each other, and a slit portion 30 where no conductor is provided is formed between the first ground conductor portion 33 and the second ground conductor portion 34. Has been. One end of the first ground conductor portion 33 and the second ground conductor portion 34 is connected to the first base end portion 31 and the second base end portion 32, and the other end on the opposite side is connected to the third ground conductor portion 35. ing.

第１基端部３１には、誘電体基板２０を厚さ方向に貫通する貫通孔２１が開口している。この貫通孔２１には、図略の同軸ケーブルの中心導体が裏面２０ｂから表面２０ａに向かって挿通される。同軸ケーブルの外部導体は、貫通孔２１に挿通されず、貫通孔２１の開口周辺部における第１基端部３１に半田付けされる。 A through hole 21 that penetrates the dielectric substrate 20 in the thickness direction is opened in the first base end portion 31. A center conductor of an unillustrated coaxial cable is inserted into the through hole 21 from the back surface 20b toward the front surface 20a. The outer conductor of the coaxial cable is not inserted into the through hole 21 but is soldered to the first base end portion 31 in the periphery of the opening of the through hole 21.

給電導体４は、互いに平行となるように設けられた第１導体部４１及び第２導体部４２、ならびに第１導体部４１と第２導体部４２とを接続する第３導体部４３を有している。第１導体部４１及び第２導体部４２は、誘電体基板２０の短手方向に沿って互いに平行に延びるように形成されている。つまり、第１導体部４１と第２導体部４２とは、誘電体基板２０の長手方向に沿って、所定の間隔を有して並列している。第３導体部４３は、誘電体基板２０の長手方向に沿って延びるように形成され、その一端に第１導体部４１が接続され、他端に第２導体部４２が接続されている。 The power supply conductor 4 includes a first conductor portion 41 and a second conductor portion 42 provided so as to be parallel to each other, and a third conductor portion 43 that connects the first conductor portion 41 and the second conductor portion 42. ing. The first conductor portion 41 and the second conductor portion 42 are formed to extend in parallel to each other along the short direction of the dielectric substrate 20. That is, the first conductor portion 41 and the second conductor portion 42 are arranged in parallel along the longitudinal direction of the dielectric substrate 20 with a predetermined interval. The third conductor portion 43 is formed so as to extend along the longitudinal direction of the dielectric substrate 20, the first conductor portion 41 is connected to one end thereof, and the second conductor portion 42 is connected to the other end thereof.

第１導体部４１は、第１接地導体部３３の表面２０ａ側に設けられている。つまり、第１導体部４１は、裏面２０ｂに設けられた第１接地導体部３３との間に誘電体基板２０を挟む位置に設けられている。同様に、第２導体部４２は、第２接地導体部３４の表面２０ａ側に設けられている。また、第３導体部４３は、第３接地導体部３５の表面２０ａ側に設けられている。すなわち、接地導体３は、給電導体４の第１導体部４１、第２導体部４２、及び第３導体部４３に対応して裏面２０ｂに設けられ、マイクロストリップ線路を形成している。本実施の形態では、第１接地導体部３３、第２接地導体部３４、第３接地導体部３５が、それぞれ第１導体部４１、第２導体部４２、第３導体部４３よりも幅広に形成されている。 The first conductor portion 41 is provided on the surface 20 a side of the first ground conductor portion 33. That is, the first conductor portion 41 is provided at a position where the dielectric substrate 20 is sandwiched between the first conductor portion 41 and the first ground conductor portion 33 provided on the back surface 20b. Similarly, the second conductor portion 42 is provided on the surface 20 a side of the second ground conductor portion 34. The third conductor portion 43 is provided on the surface 20 a side of the third ground conductor portion 35. That is, the ground conductor 3 is provided on the back surface 20 b corresponding to the first conductor portion 41, the second conductor portion 42, and the third conductor portion 43 of the power supply conductor 4 to form a microstrip line. In the present embodiment, the first ground conductor portion 33, the second ground conductor portion 34, and the third ground conductor portion 35 are wider than the first conductor portion 41, the second conductor portion 42, and the third conductor portion 43, respectively. Is formed.

第１導体部４１の延伸方向の長さは、第２導体部４２の延伸方向の長さよりも長く形成されている。第２導体部４２の延伸方向の長さは、例えば第１導体部４１の延伸方向の長さの半分以下である。第１導体部４１の一端には、貫通孔２１が開口し、この開口周辺部に同軸ケーブルの中心導体が半田付けされる。 The length of the first conductor portion 41 in the extending direction is longer than the length of the second conductor portion 42 in the extending direction. The length of the second conductor portion 42 in the extending direction is, for example, half or less of the length of the first conductor portion 41 in the extending direction. The through hole 21 is opened at one end of the first conductor portion 41, and the central conductor of the coaxial cable is soldered to the periphery of the opening.

アンテナ素子５は、第１導体部４１に一端が接続されて誘電体基板２０の表面２０ａに設けられた第１エレメント５１と、第２導体部４２に一端が接続されて誘電体基板２０の表面２０ａに設けられた第２エレメント５２とを有している。 The antenna element 5 has one end connected to the first conductor portion 41 and provided on the surface 20 a of the dielectric substrate 20, and one end connected to the second conductor portion 42 and the surface of the dielectric substrate 20. And a second element 52 provided at 20a.

第１エレメント５１及び第２エレメント５２は、反射板１０の反射面１０ａとの間に所定の距離を保って、反射面１０ａと平行に延びるように形成されている。また、第１エレメント５１及び第２エレメント５２は、第３導体部４３よりも反射板１０側に設けられている。本実施の形態では、第１エレメント５１及び第２エレメント５２の長さ（誘電体基板２０の長手方向の長さ）及び幅（誘電体基板２０の短手方向の幅）が互いに共通である。 The first element 51 and the second element 52 are formed so as to extend in parallel to the reflecting surface 10a while maintaining a predetermined distance between the reflecting surface 10a and the reflecting surface 10a. Further, the first element 51 and the second element 52 are provided closer to the reflector 10 than the third conductor portion 43. In the present embodiment, the first element 51 and the second element 52 have a common length (length in the longitudinal direction of the dielectric substrate 20) and width (width in the short direction of the dielectric substrate 20).

第１エレメント５１は、第１導体部４１に接続された一端部を除き、その裏面２０ｂ側に接地導体３が設けられていない。また同様に、第２エレメント５２は、第２導体部４２に接続された一端部を除き、その裏面２０ｂ側に接地導体３が設けられていない。つまり、接地導体３は、第１エレメント５１の他端及び第２エレメント５２の他端に対応する裏面２０ｂには設けられていない。なお、第１導体部４１及び第２導体部４２の幅を第１接地導体部３３及び第２接地導体部３４の幅と同一にし、第１エレメント５１及び第２エレメント５２の全体について、その裏面２０ｂ側に接地導体３が設けられていないように構成してもよい。 The first element 51 is not provided with the ground conductor 3 on the back surface 20b side except for one end connected to the first conductor portion 41. Similarly, the grounding conductor 3 is not provided on the back surface 20b side of the second element 52 except for one end connected to the second conductor portion. That is, the ground conductor 3 is not provided on the back surface 20 b corresponding to the other end of the first element 51 and the other end of the second element 52. The widths of the first conductor portion 41 and the second conductor portion 42 are made the same as the widths of the first ground conductor portion 33 and the second ground conductor portion 34, and the back surfaces of the first element 51 and the second element 52 are the back side. You may comprise so that the grounding conductor 3 may not be provided in the 20b side.

誘電体基板２０の長手方向におけるアンテナ素子５の長さ（第１エレメント５１の他端から第２エレメント５２の他端までの長さ）Ｌ_１は、アンテナ素子５が共振する周波数帯域の中心周波数ｆ_０の波長をλ_０（λ_０（ｍ）＝ｖ／ｆ_０（Ｈｚ）；ｖ＝電波の伝搬速度（ｍ／秒））とすると、λ_０／２（２分の１波長）と等しい（Ｌ_１＝λ_０／２）。 The length of the antenna element 5 in the longitudinal direction of the dielectric substrate 20 L ₁ (the length from the other end to the other end of the second element 52 of the first element 51), the center frequency of the frequency band the antenna element 5 resonates the wavelength of _{_{_{f 0 λ 0 (λ 0 (}}} m) = v / f 0 (Hz); v = radio wave propagation velocity (m / sec)) When equal to λ _0/2 (1-half wavelength) _{_{(L 1 = λ 0/2}} ).

また、誘電体基板２０の反射板１０に向かい合う端面を端面２０ｃとし、端面２０ｃとは反対側の端面を端面２０ｄとしたとき、第３導体部４３の端面２０ｄ側の縁部とアンテナ素子５の端面２０ｄ側の縁部との間の距離Ｌ_２は、第１エレメント５１と第２エレメント５２とで共通である。また、端面２０ｃとアンテナ素子５の端面２０ｃ側の縁部との間の距離Ｌ_３は、第１エレメント５１と第２エレメント５２とで共通である。 Further, when the end face of the dielectric substrate 20 facing the reflector 10 is an end face 20c and the end face opposite to the end face 20c is the end face 20d, the edge of the third conductor portion 43 on the end face 20d side and the antenna element 5 The distance L ₂ between the edge on the end face 20 d side is common to the first element 51 and the second element 52. The distance L ₃ between the end face 20 c and the edge of the antenna element 5 on the end face 20 c side is common to the first element 51 and the second element 52.

上記のように構成されたアンテナ装置２が電波を放射する場合、同軸ケーブルによって伝送された高周波信号が接地導体３及び給電導体４を介してアンテナ素子５に供給される。すなわち、第１〜第３接地導体部３３〜３５及び第１〜第３導体部４１〜４３がアンテナ素子５に給電する給電線路として機能すると共に、第１〜第３導体部４１〜４３が平衡−不平衡変換を行うバランとしても機能する。また、アンテナ素子５は、ダイポールアンテナ素子として機能し、供給された高周波信号に応じて所定の周波数帯域の電波を放射する。 When the antenna device 2 configured as described above radiates radio waves, a high-frequency signal transmitted by a coaxial cable is supplied to the antenna element 5 via the ground conductor 3 and the feed conductor 4. That is, the first to third ground conductor portions 33 to 35 and the first to third conductor portions 41 to 43 function as a feeding line that feeds power to the antenna element 5, and the first to third conductor portions 41 to 43 are balanced. -Also functions as a balun that performs unbalanced conversion. The antenna element 5 functions as a dipole antenna element and radiates radio waves in a predetermined frequency band according to the supplied high frequency signal.

また、アンテナ装置２が電波を吸収する場合、アンテナ素子５が吸収した電波に応じた電気信号が、接地導体３及び給電導体４を介して同軸ケーブルに出力される。 When the antenna device 2 absorbs radio waves, an electrical signal corresponding to the radio waves absorbed by the antenna element 5 is output to the coaxial cable via the ground conductor 3 and the feed conductor 4.

図３は、アンテナ装置２の周波数ごとの複素インピーダンスの一例を示すスミスチャートである。このスミスチャートでは、アンテナ素子５が放射（送信）又は吸収（受信）する電波の周波数帯域の下限の周波数における複素インピーダンスを▽１で、上限の周波数における複素インピーダンスを▽３で、中心周波数における複素インピーダンスを▽２で、それぞれ示している。 FIG. 3 is a Smith chart showing an example of the complex impedance for each frequency of the antenna device 2. In this Smith chart, the complex impedance at the lower limit frequency of the frequency band of the radio wave radiated (transmitted) or absorbed (received) by the antenna element 5 is ▽ 1, the complex impedance at the upper limit frequency is ▽ 3, and the complex impedance at the center frequency is The impedance is indicated by ▽ 2.

図３に示すように、周波数帯域における複素インピーダンスを示す曲線がスミスチャートの中心座標（１，０）を周回するような軌跡を描き、インピーダンス整合が適切に行われていることが判読できる。アンテナ装置２では、このインピーダンス調整を、距離Ｌ_２の（図２（ａ）参照）によって行うことができる。すなわち、アンテナ装置２は、距離Ｌ_２を加減することによってインピーダンスマッチングがなされている。 As shown in FIG. 3, it can be understood that the impedance matching is appropriately performed by drawing a trajectory in which the curve indicating the complex impedance in the frequency band goes around the center coordinate (1, 0) of the Smith chart. In the antenna device 2, the impedance adjustment, the distance L ₂ may be performed by (see FIG. 2 (a)). That is, the antenna device 2, the impedance matching is done by adjusting the distance L _2.

より具体的には、距離Ｌ_２を短くすると複素インピーダンスを示す曲線がスミスチャートの下方に移動し、距離Ｌ_２を長くするとこの曲線がスミスチャートの上方に移動する。従って、所望の周波数帯域における複素インピーダンスを示す曲線がスミスチャートの中心座標（１，０）を巻き込むような位置に来るように距離Ｌ_２を調整することで、適切にインピーダンスマッチングを行うことができる。 More specifically, the curve showing the complex impedance moves downward of the Smith chart when the distance L ₂ is shortened, increasing the distance L ₂ this curve moves upward of the Smith chart. Therefore, by the curve showing the complex impedance at a desired frequency band to adjust the distance L ₂ to come to a position that will involve the center coordinates of the Smith chart (1,0), can be appropriately impedance matching .

また、アンテナ装置２の指向性のビーム幅の調整は、距離Ｌ_３（図２（ａ）参照）によって行うことができる。つまり、距離Ｌ_３が短いと（アンテナ素子５を反射板１０に近づけると）、ビーム幅が広くなり、距離Ｌ_３が長いと（アンテナ素子５を反射板１０から遠ざけると）、ビーム幅が狭くなる。このように、距離Ｌ_３を加減することにより、所望のビーム幅のアンテナ装置２を得ることができる。 Further, the directivity beam width of the antenna device 2 can be adjusted by the distance L ₃ (see FIG. 2A). That is, the distance L ₃ is short (the closer the antenna element 5 to the reflecting plate 10), the beam width becomes wider, the distance L ₃ is long (when away antenna element 5 from the reflecting plate 10), the beam width is narrow Become. Thus, by adjusting the distance L _3, it is possible to obtain an antenna device 2 of the desired beam width.

（第１の実施の形態の作用及び効果）
以上説明した第１の実施の形態によれば、以下のような効果が得られる。 (Operation and effect of the first embodiment)
According to the first embodiment described above, the following effects can be obtained.

（１）アンテナ素子５は、接地導体３が設けられた裏面２０ｂではなく、その反対側の表面２０ａに設けられている。例えば特許文献１に示す従来のダイポールアンテナでは、ダイポールアンテナ素子が、給電回路を形成する接地導体に接続されているため、実質的にダイポールアンテナ素子が接地されていたが、本実施の形態では、アンテナ素子５が接地導体３に接続されていない。これにより、誘電体基板２０の表面２０ａ及び裏面２０ｂに形成された金属箔のうち、電気的に接地された金属箔の面積が減少する。つまり、接地導体の面積が減少するので、複数のアンテナ装置２を反射板１０に並べた際のアンテナ装置２同士の相互干渉を低減することが可能となる。 (1) The antenna element 5 is provided not on the back surface 20b on which the ground conductor 3 is provided, but on the surface 20a on the opposite side. For example, in the conventional dipole antenna shown in Patent Document 1, since the dipole antenna element is connected to the ground conductor forming the feeder circuit, the dipole antenna element is substantially grounded. The antenna element 5 is not connected to the ground conductor 3. Thereby, the area of the metal foil electrically grounded among the metal foils formed on the front surface 20a and the back surface 20b of the dielectric substrate 20 is reduced. That is, since the area of the ground conductor is reduced, it is possible to reduce mutual interference between the antenna devices 2 when the plurality of antenna devices 2 are arranged on the reflection plate 10.

（２）誘電体基板２０の裏面２０ｂにおける接地導体３は、第１エレメント５１及び第２エレメント５２の他端（誘電体基板２０の長手方向におけるアンテナ素子５の両端）に対応する裏面２０ｂには設けられていないので、例えば第１エレメント５１及び第２エレメント５２の裏面２０ｂ側の全体に接地導体３が設けられた場合に比較して、接地導体３の面積を小さくすることができ、アンテナ装置２同士の相互干渉をさらに低減することが可能となる。 (2) The ground conductor 3 on the back surface 20b of the dielectric substrate 20 is on the back surface 20b corresponding to the other ends of the first element 51 and the second element 52 (both ends of the antenna element 5 in the longitudinal direction of the dielectric substrate 20). Since it is not provided, for example, the area of the ground conductor 3 can be reduced compared with the case where the ground conductor 3 is provided on the entire back surface 20b side of the first element 51 and the second element 52, and the antenna device It becomes possible to further reduce the mutual interference between the two.

（３）第１エレメント５１及び第２エレメント５２は、第３導体部４３よりも反射板１０側に設けられている。つまり、距離Ｌ_２（図２（ａ）参照）が０より大きな値であるので、この距離Ｌ_２によってアンテナ装置２のインピーダンス調整を適切に行うことができる。 (3) The first element 51 and the second element 52 are provided closer to the reflector 10 than the third conductor portion 43. That is, since the distance L ₂ (see FIG. 2A) is a value larger than 0, the impedance adjustment of the antenna device 2 can be appropriately performed by the distance L ₂ .

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。 [Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described.

図４は、本実施の形態に係るアンテナ装置２Ａを示し、（ａ）は表面２０ａ側の平面図、（ｂ）は裏面２０ｂ側の平面図である。このアンテナ装置２Ａは、接地導体３Ａ及び給電導体４Ａの形状が、第１の実施の形態に係るアンテナ装置２の接地導体３及び給電導体４の形状と異なり、その他はアンテナ装置２と共通である。アンテナ装置２Ａの構成要素のうち、アンテナ装置２と共通するものについては、同一の符号を付して重複した説明を省略する。 4A and 4B show the antenna device 2A according to the present embodiment, where FIG. 4A is a plan view on the front surface 20a side, and FIG. 4B is a plan view on the back surface 20b side. In this antenna device 2A, the shapes of the ground conductor 3A and the feed conductor 4A are different from the shapes of the ground conductor 3 and the feed conductor 4 of the antenna device 2 according to the first embodiment, and the others are common to the antenna device 2. . Among the components of the antenna device 2A, the same components as those of the antenna device 2 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

給電導体４Ａは、第１導体部４１Ａ、第２導体部４２Ａ、及び第３導体部４３Ａからなり、第１導体部４１Ａと第２導体部４２Ａとは、互いに平行である。第１導体部４１Ａ及び第２導体部４２Ａは、誘電体基板２０の短手方向に延びるように形成され、第３導体部４３Ａは、誘電体基板２０の長手方向に延びるように形成されている。第１導体部４１Ａは第２導体部４２Ａよりも長く、第１導体部４１Ａと第２導体部４２Ａとは、第３導体部４３Ａによって接続されている。 The power supply conductor 4A includes a first conductor portion 41A, a second conductor portion 42A, and a third conductor portion 43A, and the first conductor portion 41A and the second conductor portion 42A are parallel to each other. The first conductor portion 41A and the second conductor portion 42A are formed so as to extend in the short direction of the dielectric substrate 20, and the third conductor portion 43A is formed so as to extend in the longitudinal direction of the dielectric substrate 20. . The first conductor portion 41A is longer than the second conductor portion 42A, and the first conductor portion 41A and the second conductor portion 42A are connected by the third conductor portion 43A.

接地導体３Ａは、給電導体４Ａの第１導体部４１Ａ、第２導体部４２Ａ、及び第３導体部４３Ａに対応して、誘電体基板２０の裏面２０ｂに設けられている。本実施の形態では、接地導体３Ａの全体が、誘電体基板２０の短手方向に長辺を有する長方形状に形成されている。また、接地導体３Ａには、貫通孔２１の開口が形成されている。貫通孔２１の開口周辺部には、図略の同軸ケーブルの外部導体が半田付けされ、これにより接地導体３Ａが電気的に接地される。 The ground conductor 3A is provided on the back surface 20b of the dielectric substrate 20 corresponding to the first conductor portion 41A, the second conductor portion 42A, and the third conductor portion 43A of the power supply conductor 4A. In the present embodiment, the entire ground conductor 3 </ b> A is formed in a rectangular shape having long sides in the short direction of the dielectric substrate 20. In addition, an opening of the through hole 21 is formed in the ground conductor 3A. An outer conductor of a coaxial cable (not shown) is soldered to the periphery of the opening of the through hole 21, thereby electrically grounding the ground conductor 3 </ b> A.

誘電体基板２０の表面２０ａには、第１エレメント５１Ａ及び第２エレメント５２Ａからなるアンテナ素子５Ａが設けられ、第１エレメント５１Ａの一端が第１導体部４１Ａに、第２エレメント５２Ａの一端が第２導体部４２Ａに、それぞれ接続されている。本実施の形態では、第２エレメント５２Ａが、第２導体部４２Ａの先端部（端面２０ｃ側の端部）に設けられ、第１エレメント５１Ａは、誘電体基板２０の端面２０ｃとの間隔（距離Ｌ_３）が第２エレメント５２Ａと等しくなるように設けられている。 The antenna element 5A including the first element 51A and the second element 52A is provided on the surface 20a of the dielectric substrate 20, and one end of the first element 51A is the first conductor portion 41A and one end of the second element 52A is the first. The two conductor portions 42A are connected to each other. In the present embodiment, the second element 52A is provided at the distal end portion (end portion on the end surface 20c side) of the second conductor portion 42A, and the first element 51A is spaced from the end surface 20c of the dielectric substrate 20 (distance). L ₃ ) is provided to be equal to the second element 52A.

接地導体３Ａの短辺の長さは、誘電体基板２０の長手方向における給電導体４Ａの幅に対応した長さであり、第１エレメント５１Ａの他端、及び第２エレメント５２Ａの他端に対応する裏面２０ｂには、接地導体３Ａが設けられていない。 The length of the short side of the ground conductor 3A is a length corresponding to the width of the power supply conductor 4A in the longitudinal direction of the dielectric substrate 20, and corresponds to the other end of the first element 51A and the other end of the second element 52A. The ground conductor 3A is not provided on the back surface 20b.

本実施の形態に係るアンテナ装置２Ａにおいても、第３導体部４３Ａの端面２０ｄ側の縁部とアンテナ素子５Ａの端面２０ｄ側の縁部との間の距離Ｌ_２（Ｌ_２＞０）を変えることにより、すなわち第２導体部４２Ａの長さを変えることにより、インピーダンスマッチングを行うことができる。また、端面２０ｃとアンテナ素子５Ａの端面２０ｃ側の縁部との間の距離Ｌ_３を変えることにより、アンテナ装置２Ａの指向性のビーム幅を調整することができる。なお、アンテナ素子５Ａの誘電体基板２０の長手方向における長さＬ_１は、アンテナ素子５Ａが共振する周波数帯域の中心周波数に対応する波長の約２分の１の長さである。 Also in the antenna device 2A according to the present embodiment, the distance L ₂ (L ₂ > 0) between the edge on the end face 20d side of the third conductor portion 43A and the edge on the end face 20d side of the antenna element 5A is changed. Therefore, that is, impedance matching can be performed by changing the length of the second conductor portion 42A. Further, by changing the distance L ₃ between the end surface 20c side of the edge of the end face 20c and the antenna element 5A, it is possible to adjust the directivity of the beam width of the antenna device 2A. The length L ₁ in the longitudinal direction of the dielectric substrate 20 of the antenna element 5A is a length of about one-half of a wavelength of the antenna elements 5A corresponds to the center frequency of the frequency band resonating.

（第２の実施の形態の作用及び効果）
本実施の形態によっても、第１の実施の形態について説明したものと同様の作用及び効果が得られる。 (Operation and effect of the second embodiment)
Also according to the present embodiment, the same operations and effects as those described for the first embodiment can be obtained.

［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。 [Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described.

図５は、本発明の第３の実施の形態に係るアレイアンテナ１Ａの構成例を示す斜視図である。第１の実施の形態では、共通の諸元を有する複数のアンテナ装置２を共通の反射板１０に配列してアレイアンテナ１を構成したが、本実施の形態に係るアレイアンテナ１Ａは、放射又は吸収する電波の周波数帯域が異なる複数のアンテナ装置及び反射板１０によって、アレイアンテナ１Ａが構成されている。 FIG. 5 is a perspective view showing a configuration example of an array antenna 1A according to the third embodiment of the present invention. In the first embodiment, the array antenna 1 is configured by arranging a plurality of antenna devices 2 having common specifications on the common reflector 10, but the array antenna 1A according to the present embodiment is configured to emit or The array antenna 1 </ b> A is configured by a plurality of antenna devices and reflectors 10 having different frequency bands of radio waves to be absorbed.

アレイアンテナ１Ａの反射板１０には、第１〜第４のアンテナ装置２Ｂ〜２Ｅがそれぞれ複数（図５に示す例では２個ずつ）固定されている。より具体的には、反射板１０には、長手方向の一端（図５の右側）から順に、第１のアンテナ装置２Ｂ，第２のアンテナ装置２Ｃ，第３のアンテナ装置２Ｄ，第４のアンテナ装置２Ｅ，第２のアンテナ装置２Ｃ，第３のアンテナ装置２Ｄ，第１のアンテナ装置２Ｂ，第４のアンテナ装置２Ｅがこの順に並んで固定されている。 A plurality (two in the example shown in FIG. 5) of first to fourth antenna devices 2B to 2E are fixed to the reflecting plate 10 of the array antenna 1A. More specifically, the reflecting plate 10 has a first antenna device 2B, a second antenna device 2C, a third antenna device 2D, and a fourth antenna in order from one end in the longitudinal direction (the right side in FIG. 5). The device 2E, the second antenna device 2C, the third antenna device 2D, the first antenna device 2B, and the fourth antenna device 2E are fixed in this order.

第１のアンテナ装置２Ｂは、８００ＭＨｚ帯の水平偏波用のアンテナ装置である。第２のアンテナ装置２Ｃは、１．５ＧＨｚ帯の水平偏波ならびに２ＧＨｚ帯の水平及び垂直偏波の共用アンテナ装置である。第３のアンテナ装置２Ｄは、１．５ＧＨｚ帯の垂直偏波用のアンテナ装置である。第４のアンテナ装置２Ｅは、８００ＭＨｚ帯の垂直偏波用のアンテナ装置である。 The first antenna device 2B is an 800 MHz band horizontally polarized antenna device. The second antenna device 2 </ b> C is a shared antenna device for horizontal polarization of 1.5 GHz band and horizontal and vertical polarization of 2 GHz band. The third antenna device 2D is a 1.5 GHz band vertically polarized antenna device. The fourth antenna device 2E is an 800 MHz band vertically polarized antenna device.

第１〜第４のアンテナ装置２Ｂ〜２Ｅは、周波数帯域の違い等に応じて、その形状や大きさがそれぞれ異なっているが、誘電体基板の表面に給電導体及びアンテナ素子が設けられ、裏面に接地導体が設けられた構成は、第１及び第２の実施の形態に係るアンテナ装置２，２Ａと共通である。この構成により、第１〜第４のアンテナ装置２Ｂ〜２Ｅに設けられた接地導体の面積を小さくすることができ、第１〜第４のアンテナ装置２Ｂ〜２Ｅの間の相互干渉を低減することが可能となる。すなわち、放射又は吸収する電波の周波数帯域が互いに異なる複数のアンテナ装置を組み合わせてアレイアンテナを構成する場合でも、第１の実施の形態について説明したものと同様の作用及び効果を得ることができる。 The first to fourth antenna devices 2B to 2E have different shapes and sizes depending on the difference in frequency band, etc., but the power supply conductor and the antenna element are provided on the surface of the dielectric substrate, and the back surface. The ground conductor is provided in common with the antenna devices 2 and 2A according to the first and second embodiments. With this configuration, the area of the ground conductor provided in the first to fourth antenna devices 2B to 2E can be reduced, and the mutual interference between the first to fourth antenna devices 2B to 2E can be reduced. Is possible. That is, even when the array antenna is configured by combining a plurality of antenna devices having different frequency bands of radiated or absorbed radio waves, the same operations and effects as those described in the first embodiment can be obtained.

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。 While the embodiments of the present invention have been described above, the embodiments described above do not limit the invention according to the claims. In addition, it should be noted that not all the combinations of features described in the embodiments are essential to the means for solving the problems of the invention.

また、本発明は上記第１乃至第３の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。例えば、第１及び第２の実施の形態に係るアンテナ装置２，２Ａに、ビーム幅を絞るための寄生素子を追加して設けてもよい。また、誘電体基板２０は、長方形状に限らず、例えば接地導体３，３Ａ、給電導体４，４Ａ、及びアンテナ素子５，５Ａが設けられていない領域を切り欠いてもよい。この場合には、誘電体基板２０の重量を軽減することができる。 The present invention is not limited to the first to third embodiments described above, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof. For example, a parasitic element for narrowing the beam width may be additionally provided in the antenna devices 2 and 2A according to the first and second embodiments. In addition, the dielectric substrate 20 is not limited to a rectangular shape, and for example, a region where the ground conductors 3 and 3A, the feed conductors 4 and 4A, and the antenna elements 5 and 5A are not provided may be cut out. In this case, the weight of the dielectric substrate 20 can be reduced.

１，１Ａ…アレイアンテナ、２，２Ａ…アンテナ装置、２Ｂ〜２Ｅ…第１〜第４のアンテナ装置、３，３Ａ…接地導体、４，４Ａ…給電導体、５，５Ａ…アンテナ素子、１０…反射板、１０ａ…反射面、１１…ボルト、１２…固定金具、２０…誘電体基板、２０ａ…表面、２０ｂ…裏面、２０ｃ，２０ｄ…端面、２１…貫通孔、３０…スリット部、３１…第１基端部、３２…第２基端部、３３…第１接地導体部、３４…第２接地導体部、３５…第３接地導体部、４１，４１Ａ…第１導体部、４２，４２Ａ…第２導体部、４３，４３Ａ…第３導体部、５１，５１Ａ…第１エレメント、５２，５２Ａ…第２エレメント DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,1A ... Array antenna, 2, 2A ... Antenna apparatus, 2B-2E ... 1st-4th antenna apparatus, 3, 3A ... Ground conductor, 4, 4A ... Feeding conductor, 5, 5A ... Antenna element, 10 ... Reflector plate, 10a ... reflecting surface, 11 ... bolt, 12 ... fixing bracket, 20 ... dielectric substrate, 20a ... front surface, 20b ... back surface, 20c, 20d ... end face, 21 ... through hole, 30 ... slit part, 31st 1 base end portion, 32 ... second base end portion, 33 ... first ground conductor portion, 34 ... second ground conductor portion, 35 ... third ground conductor portion, 41, 41A ... first conductor portion, 42, 42A ... 2nd conductor part, 43, 43A ... 3rd conductor part, 51, 51A ... 1st element, 52, 52A ... 2nd element

Claims

A dielectric substrate having first and second major surfaces;
A ground conductor provided on the first main surface of the dielectric substrate and electrically grounded;
A first conductor portion and a second conductor portion provided on the second main surface with the dielectric substrate sandwiched between the ground conductor and parallel to each other; and the first conductor portion; A feed conductor having a third conductor portion connecting the second conductor portion;
An array antenna having a plurality of antenna devices including an antenna element that resonates in a predetermined frequency band ,
The antenna element has one end connected to the first conductor portion and provided on the second main surface, and one end connected to the second conductor portion and provided on the second main surface. have a second element, which is,
The plurality of antenna devices are erected on a common reflector so that the ground conductor and the feeding conductor face each other.
Array antenna .

The ground conductor is provided on the first main surface corresponding to the first conductor portion, the second conductor portion, and the third conductor portion of the power supply conductor, and the other end of the first element and the second element. Is not provided on the first main surface corresponding to the other end of
The array antenna according to claim 1.

The dielectric substrate is erected on a reflector,
The first element and the second element are provided closer to the reflector than the third conductor portion of the power supply conductor,
The array antenna according to claim 1 or 2.

The end of the first conductor portion on the reflector side is closer to the reflector than the first element, and the end of the second conductor portion on the reflector side is closer to the second element than the second element. Close to reflector
The array antenna according to claim 1 .