JP6003811B2

JP6003811B2 - アンテナ装置

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Publication number: JP6003811B2
Application number: JP2013118510A
Authority: JP
Inventors: 直樹磯; 安藤　敏之; 敏之安藤; 延明北野; 小川　智之; 智之小川; 石神　良明; 良明石神
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Hitachi Metals Ltd
Priority date: 2013-06-05
Filing date: 2013-06-05
Publication date: 2016-10-05
Anticipated expiration: 2033-06-05
Also published as: JP2014236456A; CN104241854B; US20140361951A1; US9293823B2; CN104241854A

Description

本発明は、アンテナ装置に関する。

従来のアンテナ装置として、例えば回転形移相器と所定の長さの移相量調整用伝送線路とを組み合わせ、チルト角の変更を回転形移相器の回転角の調整によって行うものがある。このアンテナ装置は、入力端子に入力された励振電力を電力分配器で分配し、この分配された電力を回転形移相器に入力し、回転形移相器の出力を移相調整用伝送線路に入力して、移相調整用伝送線路の出力を給電線路を介してアンテナ素子に給電する構成を有している（例えば、特許文献１参照）。

特許第３２３１９８５号公報

しかし、従来のアンテナ装置は、給電線路として中心導体と外部導体を誘電体で絶縁する同軸ケーブルを用いるため、この同軸ケーブルにおける誘電体損失を無視することができず、アンテナ装置の高効率化には限界があった。また、電力分配器、移相調整用伝送線路、及び給電線路の線路構造が相違しているため、それらの接続部においても無視できない損失が発生する場合があった。またさらに、電力分配器、回転形移相器、及びアンテナ素子がそれぞれ別個に配置されるため、装置全体の設置スペースが大型化していた。

そこで、本発明は、アンテナ素子に電力を供給する給電線路の誘電体損失を低く抑えることができ、かつ小型化が可能なアンテナ装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するため、互いに平行な一対の外部導体の間に中心導体を配置して構成された複数のトリプレート線路と、前記複数のトリプレート線路によって分配された高周波信号を送信可能な複数のアンテナ素子とを備え、前記複数のトリプレート線路は、それぞれの前記中心導体同士が交差して接続されるように所定の角度をもって互いに非平行に配置された第１及び第２のトリプレート線路を含み、前記複数のトリプレート線路は、前記第１のトリプレート線路に対して非平行に配置された第３のトリプレート線路をさらに含み、前記第１のトリプレート線路の前記中心導体と前記第３のトリプレート線路の前記中心導体とが交差して接続され、前記第２のトリプレート線路及び前記第３のトリプレート線路は、前記第１のトリプレート線路の前記一対の外部導体のうち、一方の外部導体側に配置されている、アンテナ装置を提供する。

本発明に係るアンテナ装置によれば、アンテナ素子に電力を供給する給電線路の誘電体損失を低く抑えることができ、かつ小型化が可能となる。

本実施の形態に係る周波数共用アンテナ装置の構成例を示し、（ａ）は、第１の高周波信号の分配及び送信を行うための第１の送信部の構成例を、（ｂ）は、第１の高周波信号とは異なる第２の高周波信号の分配及び送信を行うための第２の送信部の構成例を、それぞれ概念的に示すブロック図である。第１及び第２の送信部が収容されるレドームの外観を示す斜視図である。レドームの内部に配置された複数のトリプレート線路と、これら複数のトリプレート線路によって分配された高周波信号を送信可能なアンテナ素子とを、レドームの軸方向から見た正面図である。複数のトリプレート線路の一部、及びアンテナ素子の図示を省略して示すレドーム２２の内部の構成を示す斜視図である。レドーム内において、第１のトリプレート線路の第１グランド板上に配置された複数の第１及び第２アンテナ素子を示す平面図である。第１グランド板上に配置された複数の第１及び第２アンテナ素子を示す斜視図である。第２のトリプレート線路の水平偏波用トリプレート線路における中心導体等を示す斜視図である。図７の一部を拡大して示す拡大図である。図８のＢ−Ｂ線断面における誘電体挿入型移相器の構成を示す断面図である。第３のトリプレート線路の水平偏波用トリプレート線路における中心導体等を示す斜視図である。第１のトリプレート線路のプリント基板の一部を示す平面図である。第２のトリプレート線路における被支持部の支持構造を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は中心導体の平面図である。変形例に係る周波数共用アンテナ装置の構成例を示し、（ａ）は、第１の高周波信号の分配及び送信を行うための第１の送信部の構成の変形例を、（ｂ）は、第２の高周波信号の分配及び送信を行うための第２の送信部の構成の変形例を、それぞれ概念的に示すブロック図である。

以下、本発明のアンテナ装置の一態様としての周波数共用アンテナ装置を、図１乃至図１２を参照して説明する。なお、以下の説明では、周波数共用アンテナ装置を高周波信号の送信に用いる場合について説明するが、この周波数共用アンテナ装置を受信のために用いることも可能である。

図１は、本実施の形態に係る周波数共用アンテナ装置１の構成例を示し、（ａ）は、第１の高周波信号の分配及び送信を行うための第１の送信部１Ａの構成例を、（ｂ）は、第１の高周波信号とは異なる第２の高周波信号の分配及び送信を行うための第２の送信部１Ｂの構成例を、それぞれ概念的に示すブロック図である。

この周波数共用アンテナ装置１は、例えば携帯電話基地局に用いられる。第１の送信部１Ａは、例えば１．５〜２ＧＨｚ帯（１．５ＧＨｚ帯、１．７ＧＨｚ帯、又は２ＧＨｚ帯）の第１の高周波信号が入力される第１の高周波信号送受信端子１０ａと、第１の高周波信号送受信端子１０ａに入力された高周波信号を分配する第１乃至第４分配線路１０Ａ〜１３Ａと、第１乃至第４分配線路１０Ａ〜１４Ａに設けられた誘電体挿入型移相器１１ａ，１２ａと、１４個の第１アンテナ素子１４ａからなるアンテナ素子アレイ１４Ａとを有する。

第１分配線路１０Ａは、第１の高周波信号送受信端子１０ａに入力された高周波信号を二分配し、２つの第２分配線路１１Ａに分配する。第１分配線路１０Ａと第２分配線路１１Ａとの境界部には、それぞれ誘電体挿入型移相器１１ａが設けられている。それぞれの第２分配線路１１Ａは、誘電体挿入型移相器１１ａを介して第１分配線路１０Ａによって分配された高周波信号をさらに二分配する。第２分配線路１１Ａによって二分配された高周波信号の一部は、誘電体挿入型移相器１２ａを介して第３分配線路１２Ａに伝搬し、さらに第４分配線路１３Ａにおいて二分配されて第１アンテナ素子１４ａに供給される。また、第２分配線路１１Ａによって二分配された高周波信号の他の一部は、誘電体挿入型移相器１２ａを介することなく第４分配線路１３Ａに伝搬し、第４分配線路１３Ａにおいて二分配されて第１アンテナ素子１４ａに供給される。

第２の送信部１Ｂは、例えば７００〜８００ＭＨｚ帯である第２の高周波信号を送信する。第２の送信部１Ｂは、第２の高周波信号が入力される第２の高周波信号送受信端子１０ｂと、第２の高周波信号送受信端子１０ｂに入力された高周波信号を分配する第１乃至第４分配線路１０Ｂ〜１３Ｂと、第１乃至第４分配線路１０Ｂ〜１４Ｂに設けられた誘電体挿入型移相器１１ｂ，１２ｂと、１０個の第２アンテナ素子１４ｂからなるアンテナ素子アレイ１４Ｂとを有する。

第１分配線路１０Ｂは、第２の高周波信号送受信端子１０ｂに入力された高周波信号を二分配し、２つの第２分配線路１１Ｂに分配する。第１分配線路１０Ｂと第２分配線路１１Ｂとの境界部には、それぞれ誘電体挿入型移相器１１ｂが設けられている。一方の第２分配線路１１Ｂは、誘電体挿入型移相器１１ｂを介して第１分配線路１０Ｂによって分配された高周波信号を、一対の第３分配線路１２Ｂ及び第４分配線路１３Ａにさらに分配する。この一対の第３分配線路１２Ｂには、誘電体挿入型移相器１２ｂを介して高周波信号が伝搬し、この高周波信号が第４分配線路１３Ａに供給される。他方の第２分配線路１１Ｂは、誘電体挿入型移相器１１ｂを介して第１分配線路１０Ｂによって分配された高周波信号を、一対の第３分配線路１２Ｂに分配する。各第４分配線路１３Ｂは、供給された高周波信号をさらに二分配して第２アンテナ素子１４ｂに供給する。

このように、周波数共用アンテナ装置１は、第１の周波数帯域の高周波信号を送信可能な第１のアンテナ素子としての複数の第１アンテナ素子１４ａと、第１の周波数帯域よりも低い周波帯域である第２の周波数帯域の高周波信号を送信可能な第２のアンテナ素子としての複数の第２アンテナ素子１４ｂとを含んでいる。なお、第１の周波数帯域は、第２の周波数帯域よりも高周波帯域であればよく、それぞれの周波数帯域は上記のものに限定されない。

なお、第１の送信部１Ａ及び第２の送信部１Ｂにおける誘電体挿入型移相器１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂならびに第１及び第２アンテナ素子１４ａ，１４ｂの個数及び配置は、図示されている個数及び配置に限定されるものではない。

図２は、第１の送信部１Ａ及び第２の送信部１Ａが収容されるレドーム２２の外観を示す斜視図である。

このレドーム２２は、円筒状であり、両端をアンテナキャップ（不図示）によって閉塞されるものであり、その長手方向が鉛直方向となるように取り付け金具２１ａ，２１ｂによってアンテナ塔等に取り付けられる。アンテナキャップは、後述する直動モータユニットに外部電源を供給するためのコネクタ（不図示）と、第１及び第２の周波数帯域の高周波信号を供給するための同軸コネクタ（不図示）とを有する。この同軸コネクタは、第１及び第２の高周波信号送受信端子１０ａ，１０ｂ（図１に示す）として機能する。

図３は、レドーム２２の内部に配置された複数のトリプレート線路と、これら複数のトリプレート線路によって分配された高周波信号を送信可能なアンテナ素子とを、レドーム２２の軸方向から見た正面図である。図４は、複数のトリプレート線路の一部、及びアンテナ素子の図示を省略して示すレドーム２２の内部の構成を示す斜視図である。

周波数共用アンテナ装置１は、図３に示すように、複数のトリプレート線路として、第１のトリプレート線路３１と、第２のトリプレート線路３２と、第３のトリプレート線路３３とを備えている。第２のトリプレート線路３２は、互いに対向して対をなす水平偏波用トリプレート線路３２Ｈ及び垂直偏波用トリプレート線路３２Ｖとからなる。第３のトリプレート線路３３は、互いに対向して対をなす水平偏波用トリプレート線路３３Ｈ及び垂直偏波用トリプレート線路３３Ｖとからなる。図４では、垂直偏波用トリプレート線路３２Ｖ，３３Ｖの図示を省略している。

第１のトリプレート線路３１、第２のトリプレート線路３２（水平偏波用トリプレート線路３２Ｈ及び垂直偏波用トリプレート線路３２Ｖ）、及び第３のトリプレート線路３３（水平偏波用トリプレート線路３３Ｈ及び垂直偏波用トリプレート線路３３Ｖ）は、それぞれが互いに平行な一対の外部導体の間に中心導体を配置して構成されている。

より具体的には、第１のトリプレート線路３１は、絶縁体からなる樹脂基板に中心導体としての配線パターンが形成されたプリント基板４０と、プリント基板４０を厚さ方向に挟む第１グランド板３０及び第２グランド板５０とを有している。第１グランド板３０及び第２グランド板５０は、図略の配線により接地されている。プリント基板４０と第１グランド板３０との間、及びプリント基板４０と第２グランド板５０との間には、空間が形成されている。プリント基板４０、第１グランド板３０、及び第２グランド板５０は、図１に示す第４分配線路１３Ａ，１３Ｂとして機能する。

第２のトリプレート線路３２における水平偏波用トリプレート線路３２Ｈは、中心導体１２２Ａと、中心導体１２２Ａを挟む一対の外部導体１２１Ａ，１２３Ａと、中心導体１２２Ａと外部導体１２１Ａとの間に配置された誘電体板７１Ａと、中心導体１２２Ａと外部導体１２３Ａとの間に配置された誘電体板７２Ａとを有している。第２のトリプレート線路３２における垂直偏波用トリプレート線路３２Ｖは、水平偏波用トリプレート線路３２Ｈと対称な構成を有し、水平偏波用トリプレート線路３２Ｈと同様に、中心導体１２２Ａと、一対の外部導体１２１Ａ，１２３Ａと、誘電体板７１Ａ，７２Ａとを有している。中心導体１２２Ａ、外部導体１２１Ａ、及び外部導体１２３Ａは、図１に示す第１乃至第３分配線路１０Ａ〜１２Ａとして機能する。

第３のトリプレート線路３３における水平偏波用トリプレート線路３３Ｈは、中心導体１２２Ｂと、中心導体１２２Ｂを挟む一対の外部導体１２１Ｂ，１２３Ｂと、中心導体１２２Ｂと外部導体１２１Ｂとの間に配置された誘電体板７１Ｂと、中心導体１２２Ａと外部導体１２３Ａとの間に配置された誘電体板７２Ｂとを有している。第３のトリプレート線路３３における垂直偏波用トリプレート線路３３Ｖは、水平偏波用トリプレート線路３３Ｈと対称な構成を有し、水平偏波用トリプレート線路３３Ｈと同様に、中心導体１２２Ｂと、一対の外部導体１２１Ｂ，１２３Ｂと、誘電体板７１Ｂ，７２Ｂとを有している。中心導体１２２Ｂ、外部導体１２１Ｂ、及び外部導体１２３Ｂは、図１に示す第１乃至第３分配線路１０Ｂ〜１２Ｂとして機能する。

第１のトリプレート線路３１と、第２のトリプレート線路３２（水平偏波用トリプレート線路３２Ｈ及び垂直偏波用トリプレート線路３２Ｖ）とは、それぞれの中心導体同士（プリント基板４０と中心導体１２２Ａ）が交差して接続されるように、所定の角度をもって互いに非平行に配置されている。本実施の形態では、この所定の角度が９０°であり、第２のトリプレート線路３２が第１のトリプレート線路３１に対して直交するように配置されている。

また、第１のトリプレート線路３１と、第３のトリプレート線路３３（水平偏波用トリプレート線路３３Ｈ及び垂直偏波用トリプレート線路３３Ｖ）とは、それぞれの中心導体同士（プリント基板４０と中心導体１２２Ｂ）が交差して接続されるように、所定の角度をもって互いに非平行に配置されている。本実施の形態では、この所定の角度が９０°であり、第３のトリプレート線路３３が第１のトリプレート線路３１に対して直交するように配置されている。

第１のトリプレート線路３１、第２のトリプレート線路３２（水平偏波用トリプレート線路３２Ｈ及び垂直偏波用トリプレート線路３２Ｖ）、及び第３のトリプレート線路３３（水平偏波用トリプレート線路３３Ｈ及び垂直偏波用トリプレート線路３３Ｖ）は、レドーム２２の中心軸方向に長手方向を有する長方形状に形成されている。

第２のトリプレート線路３２は、第３のトリプレート線路３３に挟まれる位置に配置されている。より具体的には、図３における左側から右側に向かって、第３のトリプレート線路３３の水平偏波用トリプレート線路３３Ｈ、第２のトリプレート線路３２の水平偏波用トリプレート線路３２Ｈ、第２のトリプレート線路３２の垂直偏波用トリプレート線路３２Ｖ、第３のトリプレート線路３３の垂直偏波用トリプレート線路３３Ｖが、この順で配置されている。

第２のトリプレート線路３２及び第３のトリプレート線路３３は、第１のトリプレート線路３１の第１グランド板３０及び第２グランド板５０のうち、第２グランド板５０側に配置されている。第２のトリプレート線路３２の外部導体１２１Ａ，１２３Ａは、第２グランド板５０にボルト５１，５２によって固定され、かつ電気的に接続されている。第３のトリプレート線路３３の外部導体１２１Ｂ，１２３Ｂは、第２グランド板５０にボルト５３，５４によって固定され、かつ電気的に接続されている。

第２のトリプレート線路３２の水平偏波用トリプレート線路３２Ｈと第２のトリプレート線路３２の垂直偏波用トリプレート線路３２Ｖとの間には、第１直動モータユニット５４Ａ、及び第２直動モータユニット５４Ｂ（図４に示す）が配置されている。

第１の直動モータユニット５４Ａは、Ｕ字状の第１駆動部材５３Ａを介して第１連結棒５２Ａを第２のトリプレート線路３２の長手方向に沿って進退移動させる。第１連結棒５２Ａは、第１のトリプレート線路３１の短手方向における第１駆動部材５３Ａの両端部に連結されている（図３参照）。第１連結棒５２Ａは、第１駆動部材５３Ａと第２のトリプレート線路３２の外部導体１２３Ａとの間に配置され、後述する誘電体挿入型移相器１１ａ，１２ａの誘電体板を中心導体１２２Ａに対して移動させる。

また、第２の直動モータユニット５４Ｂは、Ｕ字状の第２駆動部材５３Ｂを介して第２連結棒５２Ｂを第３のトリプレート線路３３の長手方向に沿って進退移動させる。第２連結棒５２Ｂは、第１のトリプレート線路３１の短手方向における第２駆動部材５３Ｂの両端部に連結されている（図３参照）。第２連結棒５２Ｂは、第２駆動部材５３Ｂと第３のトリプレート線路３３の外部導体１２３Ｂとの間に配置され、後述する誘電体挿入型移相器１１ｂ，１２ｂの誘電体板を中心導体１２２Ｂに対して移動させる。

複数の第１及び第２アンテナ素子１４ａ，１４ｂ（図３には、最も手前側の１つの第２アンテナ素子１４ｂのみを示す）は、第１のトリプレート線路３１の第１グランド板３０及び第２グランド板５０のうち、第１グランド板３０側に配置されている。第１のトリプレート線路３１の第１グランド板３０には、図４に示すように、長手方向の両端部に支持金具２３ａ，２３ｂが取り付けられている。第１のトリプレート線路３１は、この支持金具２３ａ，２３ｂによってレドーム２２の内部に支持されている。

図５は、レドーム２２内において、第１のトリプレート線路３１の第１グランド板３０上に配置された複数の第１及び第２アンテナ素子１４ａ，１４ｂを示す平面図である。図６は、第１グランド板３０上に配置された複数の第１及び第２アンテナ素子１４ａ，１４ｂを示す斜視図である。

第１及び第２アンテナ素子１４ａ，１４ｂは、樹脂等の絶縁体からなる板状の基板に図略の配線パターンを形成してなり、第１のトリプレート線路３１の第１グランド板３０に立設されている。

第１アンテナ素子１４ａは、第１水平偏波アンテナ素子１４１ａと、第１垂直偏波アンテナ素子１４２ａとを有する。また、第２アンテナ素子１４ｂは、第２水平偏波アンテナ素子１４１ｂと、第２垂直偏波アンテナ素子１４２ｂとを有する。複数（本実施の形態では１４個）の第１アンテナ素子１４ａは、第１のトリプレート線路３１の長手方向に沿って、第１グランド板３０上に等間隔に配置されている。それぞれの第１アンテナ素子１４ａは、第１グランド板３０の幅方向（短手方向）の中央部において、第２アンテナ素子１４ｂの一対の第２垂直偏波アンテナ素子１４２ｂに挟まれて配置されている。

第２アンテナ素子１４ｂの第２水平偏波アンテナ素子１４１ｂは、第１のトリプレート線路３１の長手方向に沿って、第１グランド板３０上に等間隔に配置されている。隣り合う第２水平偏波アンテナ素子１４１ｂの間には、２つの第２垂直偏波アンテナ素子１４２ｂが対向して配置されている。

第１アンテナ素子１４ａの第１水平偏波アンテナ素子１４１ａ及び第１垂直偏波アンテナ素子１４２ａ、ならびに第２アンテナ素子１４ｂの第２水平偏波アンテナ素子１４１ｂ及び第２垂直偏波アンテナ素子１４２ｂは、ボルト３０１及びナット３０２によって第１グランド板３０に固定されたＬ字状の取付金具３０３により、第１グランド板３０に取り付けられている。

図７は、第２のトリプレート線路３２の水平偏波用トリプレート線路３２Ｈにおける中心導体１２２Ａ等を示す斜視図である。図８は、第２グランド板５０の図示を省略し、図７の一部を拡大して示す拡大図である。図９は、図８のＢ−Ｂ線断面における誘電体挿入型移相器１２ａの構成を示す断面図である。なお、図７では、図４と同様に、垂直偏波用トリプレート線路３２Ｖ，３３Ｖの図示を省略している。

水平偏波用トリプレート線路３２Ｈの中心導体１２２Ａは、図１（ａ）に示す第１乃至第３分配線路１０Ａ〜１２Ａとして機能し、誘電体挿入型移相器１２ａとして機能する部分がメアンダ形状（ジグザグに繰り返し折り返す形状）に形成され、この部分が一対の誘電体板７１Ａ，７２Ａによって挟まれて誘電体挿入型移相器１２ａを構成している。なお、誘電体挿入型移相器１１ａも、誘電体挿入型移相器１２ａと同様に構成されている。また、誘電体挿入型移相器１１ａは、誘電体挿入型移相器１２ａの移相量（位相を調節可能な範囲）の２倍の移相量が確保されている。

本実施の形態では、誘電体板７１Ａ，７２Ａが、図８に示すように、３つの連続した三角形を有する構造体の両端に貫通孔７１ａ，７２ａを有して構成されている。３つの連続した三角形は、貫通孔７１ａ側から貫通孔７２ａ側に向かって徐々に幅が広くなる形状である。

貫通孔７１ａ，７２ａには、第１直動モータユニット５４Ａによって駆動される第１連結棒５２Ａに連結された軸状部材（図示せず）が挿入される。第１直動モータユニット５４Ａが作動すると、第１連結棒５２Ａと共に誘電体板７１Ａ，７２Ａが水平偏波用トリプレート線路３２Ｈの長手方向（図８に示す矢印Ａ−Ａ方向）に移動する。図９に示すように、誘電体板７１Ａは中心導体１２２Ａと外部導体１２１Ａとの間に挿入して配置され、かつ誘電体板７２Ａは中心導体１２２Ａと外部導体１２３Ａとの間に挿入して配置されて、誘電体板７１Ａと誘電体板７２Ａとが一体となって中心導体１２２Ａに対して移動する。誘電体板７１Ａ，７２Ａが矢印Ａ−Ａ方向に移動すると、誘電体板７１Ａ，７２Ａと中心導体１２２Ａとが重なる面積が変化することにより、中心導体１２２Ａを伝搬する高周波信号の位相が変化する。

図７に示すように、中心導体１２２Ａには、第１水平偏波用同軸ケーブル５５Ａの芯線が接続され、この接続部から第１の周波数帯域の高周波信号が供給される。水平偏波用トリプレート線路３２Ｈは、供給された高周波信号を分配し、かつ誘電体挿入型移相器１１ａ，１２ａによって位相を調節する。中心導体１２２Ａの先端部は、第２グランド板５０に形成された開口５０ａ（図７に示す）を貫通し、図８において第２グランド板５０の図示を省略して示すように、接続部４０Ａにおいてプリント基板４０の配線パターン４０１に電気的に接続されている。中心導体１２２Ａと配線パターン４０１との接続は、例えば半田付けや溶接、あるいは加締め等によって行うことができる。なお、図示は省略するが、第３のトリプレート線路３３の中心導体１２２Ｂも、同様の構成によってプリント基板４０の配線パターン４０１に接続されている。

また、中心導体１２２Ａは、複数箇所に形成された被支持部１１０において外部導体１２１Ａ，１２３Ａの間に支持されている。この中心導体１２２Ａの支持構造については後述する。

図１０は、第３のトリプレート線路３３の水平偏波用トリプレート線路３３Ｈにおける中心導体１２２Ｂ等を示す斜視図である。なお、図１０では、図４及び図７と同様に、垂直偏波用トリプレート線路３２Ｖ，３３Ｖの図示を省略している。

水平偏波用トリプレート線路３３Ｈの中心導体１２２Ｂは、図１（ｂ）に示す第１乃至第３分配線路１０Ｂ〜１２Ｂとして機能し、誘電体挿入型移相器１１ｂ，１２ｂとして機能する部分がミランダ形状（ジグザグに繰り返し折り返す形状）に形成され、この部分が一対の誘電体板７１Ｂ，７２Ｂによって挟まれて誘電体挿入型移相器１１ｂ，１２ｂを構成している。

誘電体板７１Ｂ，７２Ｂは、３つの連続した三角形を有する構造体の両端に貫通孔７１ｂ，７２ｂを有して構成され、３つの連続した三角形は、貫通孔７１ｂ側から貫通孔７２ｂ側に向かって徐々に幅が広くなる形状である。貫通孔７１ｂ，７２ｂには、第２直動モータユニット５４Ｂによって駆動される第２連結棒５２Ｂに連結された軸状部材（図示せず）が挿入される。第２直動モータユニット５４Ｂが作動すると、第２連結棒５２Ｂと共に誘電体板７１Ｂ，７２Ｂが水平偏波用トリプレート線路３３Ｈの長手方向に移動し、誘電体板７１Ｂ，７２Ｂと中心導体１２２Ｂとが重なる面積が変化することにより、中心導体１２２Ｂを伝搬する高周波信号の位相が変化する。

中心導体１２２Ｂには、第２水平偏波用同軸ケーブル５５Ｂの芯線が接続され、この接続部から第２の周波数帯域の高周波信号が供給される。水平偏波用トリプレート線路３３Ｈは、供給された高周波信号を分配し、かつ誘電体挿入型移相器１１ｂ，１２ｂによって位相を調節する。

図１１は、第１のトリプレート線路３１のプリント基板４０の一部を示す平面図である。

プリント基板４０は、絶縁体からなる樹脂基板４００に中心導体としての複数の配線パターン４０１が形成されている。プリント基板４０は、樹脂基板４００を貫通して形成されたボルト挿通孔４００ａに挿通されたボルト４０２、及びボルト４０２に螺合するナット４０３（図８に示す）によって第１グランド板３０と第２グランド板５０との間に空間を介して固定されている。

本実施の形態では、第１のトリプレート線路３１には移相器が設けられておらず、第１のトリプレート線路３１は、第１及び第２アンテナ素子１４ａ，１４ｂへの高周波信号の分配のみを行う。より具体的には、第１のトリプレート線路３１は、図１に示すように、第４分配線路１３Ａ，１３Ｂとして、第１及び第２アンテナ素子１４ａ，１４ｂへの高周波信号の最終的な二分配を行う。

図１２は、第２のトリプレート線路３２における被支持部１１０の支持構造を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は中心導体１２２Ａの平面図である。

中心導体１２２Ａは、その延伸方向に直交する断面が矩形状であり、その厚さは、例えば１ｍｍである。また、外部導体１２１Ａ，１２３Ａの間隔は、例えば５ｍｍである。ただし、中心導体１２２Ａの断面形状や厚さ、及び外部導体１２１Ａ，１２３Ａの間隔は、第１乃至第３分配線路１０Ａ〜１２Ａの特性インピーダンスの目標値などを考慮して適宜設定することができる。

中心導体１２２Ａは、被支持部１１０の一側（入力側）に形成された第１高インピーダンス部１１０ａと、中心導体１２２Ａの延伸方向に沿って被支持部１１０の他側（出力側）に形成された第２高インピーダンス部１１０ｂとを有している。被支持部１１０には、その中央部に中心導体１２２Ａを厚さ方向に貫通する貫通孔１２２ａが形成されている。

中心導体１２２Ａの延伸方向（図１２（ａ）及び（ｂ）の左右方向）に直交する幅方向における線路幅の寸法は、第１高インピーダンス部１１０ａ及び第２高インピーダンス部１１０ｂにおいて被支持部１１０よりも狭く形成されている。被支持部１１０の線路幅Ｗ_２は、例えば、４〜６ｍｍであり、第１高インピーダンス部１１０ａの線路幅Ｗ_１及び第２高インピーダンス部１１０ｂの線路幅Ｗ_３は、例えば、２〜３ｍｍである。また、被支持部１１０に形成された貫通孔１２２ａの直径は、例えば、２〜３ｍｍである。

誘電体スペーサ６０は、図１２（ａ）に示すように、第１スペーサ部材１０１と、第２スペーサ部材１０２とを組み合わせてなる。第１スペーサ部材１０１は、円板状の基部２１０と、基部２１０に突設された円柱状の突部２１１とを一体に有している。第２スペーサ部材１０２は、第１スペーサ部材１０１の突部２１１が嵌合する嵌合孔１０２ａを中心部に有する円板状である。

第１スペーサ部材１０１の突部２１１は、中心導体１２２Ａの被支持部１１０における貫通孔１２２ａを挿通して第２スペーサ部材１０２の嵌合孔１０２ａに嵌合する。第１スペーサ部材１０１の基部２１０は、外部導体１２３Ａと中心導体１２２Ａとの間に配置される。第２スペーサ部材１０２は、外部導体１２１Ａと中心導体１２２Ａとの間に配置される。

このように、誘電体スペーサ６０によって支持されることにより特性インピーダンスが低下する被支持部１１０の入力側及び出力側に、被支持部１１０における特性インピーダンスＺ_２よりもインピーダンスの高い第１高インピーダンス部１１０ａ及び第２高インピーダンス部１１０ｂを設けてインピーダンスを整合させることで、高周波信号の反射を抑制できる。

以上の構成において、例えば１．５〜２ＧＨｚ帯の第１の高周波信号が第１高周波信号送受信端子１０ａ（図１（ａ）に示す）に供給されると、第１の高周波信号の水平偏波成分及び垂直偏波成分が第２のトリプレート線路３２の水平偏波用トリプレート線路３２Ｈ及び垂直偏波用トリプレート線路３２Ｖにそれぞれ供給され、これら水平偏波用トリプレート線路３２Ｈ及び垂直偏波用トリプレート線路３２Ｖにおいて分配及び位相の調節がなされ、第１のトリプレート線路３１を介して第１アンテナ素子１４ａの第１水平偏波アンテナ素子１４１ａ及び第１垂直偏波アンテナ素子１４２ａに給電される。

また、例えば７００〜８００ＭＨｚ帯の第２の高周波信号が第２高周波信号送受信端子１０ｂ（図１（ｂ）参照）に供給されると、第２の高周波信号の水平偏波成分及び垂直偏波成分が第３のトリプレート線路３３の水平偏波用トリプレート線路３３Ｈ及び垂直偏波用トリプレート線路３３Ｖにそれぞれ供給され、これら水平偏波用トリプレート線路３３Ｈ及び垂直偏波用トリプレート線路３３Ｖにおいて分配及び位相の調節がなされ、第１のトリプレート線路３１を介して第２アンテナ素子１４ｂの第１水平偏波アンテナ素子１４１ｂ及び第１垂直偏波アンテナ素子１４２ｂに給電される。

そして、第１及び第２アンテナ素子１４ａ，１４ｂから第１及び第２の高周波信号が電磁波として送出される。

（本実施の形態の作用及び効果）
以上説明した本実施の形態によれば、以下の作用及び効果を奏する。

（１）第２及び第３のトリプレート線路３２，３３は、第１のトリプレート線路３１に対して交差するように配置されているので、例えば一つの平板状のトリプレート線路に第１乃至第４分配線路１０Ａ〜１３Ａ，１０Ｂ〜１３Ｂの機能を持たせた場合に比較して、高密度に各線路を配置することができる。これにより、レドーム２２の直径を小さくすることができ、周波数共用アンテナ装置１の全体を小型化することが可能となる。

（２）第２及び第３のトリプレート線路３２，３３は、それぞれの中心導体１２２Ａ，１２２Ｂが第１のトリプレート線路３１のプリント基板４０（配線パターン４０１）に対して交差して接続されるので、例えば同軸ケーブル等の配線部材を介することなく、中心導体同士を直接的に接続することができる。これにより、トリプレート線路間の接続箇所における損失を抑制することが可能となる。

（３）第２及び第３のトリプレート線路３２，３３は、第１のトリプレート線路３１の第２グランド板５０側に、第１及び第２アンテナ素子１４ａ，１４ｂは、第１のトリプレート線路３１の第１グランド板３０側に、それぞれ配置されているので、平板状に構成された第１のトリプレート線路３１の両面と円筒状のレドーム２２の内面との空間を有効に利用して、第２及び第３のトリプレート線路３２，３３、ならびに第１及び第２アンテナ素子１４ａ，１４ｂを配置することができる。これにより、周波数共用アンテナ装置１をより小型化することが可能となる。

（４）周波数帯域が異なる２つの高周波信号を第１及び第２アンテナ素子１４ａ，１４ｂから送出することができるので、例えば周波数帯域ごとにアンテナ装置を設ける場合に比較して、アンテナ装置の設置スペース及びコストを削減することが可能となる。

（５）比較的数が多い複数の第１アンテナ素子１４ａに高周波信号を分配する第２のトリプレート線路３２の水平偏波用トリプレート線路３２Ｈ及び垂直偏波用トリプレート線路３２Ｖを、第２アンテナ素子１４ｂに高周波信号を分配する第３のトリプレート線路３３の水平偏波用トリプレート線路３３Ｈ及び垂直偏波用トリプレート線路３３Ｖの間に配置したので、第１のトリプレート線路３１のプリント基板４０の配線パターン４０１の引き回しが容易となり、プリント基板４０を小型化することができる。つまり、仮に第２のトリプレート線路３２と第３のトリプレート線路３３の配置を逆にした場合には、第１アンテナ素子１４ａへの分配のための線路を第３のトリプレート線路３３及び第２アンテナ素子１４ｂが配置された領域を跨いで設ける必要があり、配線パターン４０１の引き回しが複雑化してプリント基板４０が大型化してしまうおそれがあるが、本実施の形態によれば、この大型化を回避してプリント基板４０の小型化、ひいては周波数共用アンテナ装置１の小型化に寄与することができる。

（６）第１の高周波信号及び第２の高周波信号は、誘電体挿入型移相器１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂによって位相が調節されるので、例えば一般的に用いられている回転形移相器を用いる場合に比較して、周波数共用アンテナ装置１を小型化できると共に、信号の損失を抑制することが可能となる。

（７）誘電体挿入型移相器１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂは、第２及び第３のトリプレート線路３２，３３に設けられているので、誘電体板７１Ａ，７２Ａを第１連結棒５２Ａによって移動させるための構成、及び誘電体板７１Ｂ，７２Ｂを第２連結棒５２Ｂによって移動させるための構成を簡素化し、周波数共用アンテナ装置１を小型化することが可能となる。

（実施の形態の変形例）
図１３は、実施の形態の変形例に係る周波数共用アンテナ装置１の構成例を示し、（ａ）は、第１の高周波信号の分配及び送信を行うための第１の送信部１Ａの構成の変形例を、（ｂ）は、第２の高周波信号の分配及び送信を行うための第２の送信部１Ｂの構成の変形例を、それぞれ概念的に示すブロック図である。

図１に示す実施の形態では、第１分配線路１０Ａ，１０Ｂがそれぞれ２つの第２分配線路に高周波信号を分配するように構成されていたが、本変形例では、第１分配線路１０Ａ，１０Ｂによって分配された一部の高周波信号が第２分配線路１１Ａ，１１Ｂ及び第３分配線路１２Ａ，１２Ｂを介することなく、直接的に第４分配線路１３Ａ，１３Ｂに伝搬する。また、本変形例では、図１（ａ）に示す第１の送信部１Ａにおける第３分配線路１２Ａが多段階（二段階）に構成され、一部の第１アンテナ素子１４ａには、２つの誘電体挿入型移相器１２ａによって位相が調節された高周波信号が供給される。

図１３に示すように周波数共用アンテナ装置１の第１の送信部１Ａ及び第２の送信部１Ｂを構成しても、上記の作用及び効果と同様の作用及び効果が得られる。

以上、本発明の実施の形態及びその変形例を説明したが、上記に記載した実施の形態及びその変形例は、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、実施の形態及びその変形例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。

また、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態では、周波数共用アンテナ装置１が送信用に用いられる場合について説明したが、この周波数共用アンテナ装置１を受信用としても用いることが可能である。また、携帯電話基地局用に限らず、様々な用途のアンテナ装置に本発明を適用することが可能である。

また、上記実施の形態では、第１のトリプレート線路３１の第１グランド板３０，第２グランド板５０，プリント基板４０がそれぞれ平板状であり、また第２及び第３のトリプレート線路３２，３３の外部導体１２１Ａ，１２３Ａ，１２１Ｂ，１２３Ｂ及び中心導体１２２Ａ，１２２Ｂが平板状である場合について説明したが、これに限らず、湾曲していてもよい。

（実施の形態のまとめ）
次に、以上説明した実施の形態から把握される技術思想について、実施の形態における符号等を援用して記載する。ただし、以下の記載における各符号は、特許請求の範囲における構成要素を実施の形態に具体的に示した部材等に限定するものではない。

［１］互いに平行な一対の外部導体（３０，５０／１２１Ａ，１２３Ａ）の間に中心導体（４０１／１２２Ａ）を配置して構成された複数のトリプレート線路（３１，３２）と、前記複数のトリプレート線路（３１，３２）によって分配された高周波信号を送信可能な複数のアンテナ素子（１４ａ）とを備え、前記複数のトリプレート線路（３１，３２）は、それぞれの前記中心導体（４０１／１２２Ａ）同士が交差して接続されるように所定の角度をもって互いに非平行に配置された第１及び第２のトリプレート線路（３１，３２）を含む、アンテナ装置（１）。

［２］前記複数のトリプレート線路は、前記第１のトリプレート線路（３１）に対して非平行に配置された第３のトリプレート線路（３３）をさらに含み、前記第１のトリプレート線路（３１）の前記中心導体（４０１）と前記第３のトリプレート線路（３３）の前記中心導体（１２２Ｂ）とが交差して接続され、前記第２のトリプレート線路（３２）及び前記第３のトリプレート線路（３３）は、前記第１のトリプレート線路（３１）の前記一対の外部導体（３０，５０）のうち、一方の外部導体（５０）側に配置されている、［１］に記載のアンテナ装置（１）。

［３］前記複数のアンテナ素子（１４ａ，１４ｂ）は、前記第１のトリプレート線路（３１）の前記一対の外部導体（３０，５０）のうち、前記一方の外部導体（５０）とは異なる他方の外部導体（３０）側に配置されている、［２］に記載のアンテナ装置（１）。

［４］前記複数のアンテナ素子（１４ａ，１４ｂ）は、第１の周波数帯域の高周波信号を送信可能な第１のアンテナ素子（１４ａ）と、前記第１の周波数帯域とは異なる第２の周波数帯域の高周波信号を送信可能な第２のアンテナ素子（１４ｂ）とを含む、［３］に記載のアンテナ装置（１）。

［５］前記第２のトリプレート線路（３２）は、前記第１の周波数帯域の水平偏波及び垂直偏波用の一対のトリプレート線路（３２Ｈ，３２Ｖ）からなり、前記第３のトリプレート線路（３３）は、前記第２の周波数帯域の水平偏波及び垂直偏波用の一対のトリプレート線路（３３Ｈ，３３Ｖ）からなり、前記第１の周波数帯域は、前記第２の周波数帯域よりも高周波帯域であり、前記第２のトリプレート線路（３２）の前記一対のトリプレート線路（３２Ｈ，３２Ｖ）は、前記第３のトリプレート線路（３３）の前記一対のトリプレート線路（３３Ｈ，３３Ｖ）に挟まれる位置に配置されている、［４］に記載のアンテナ装置（１）。

［６］前記中心導体（１２２Ａ／１２２Ｂ）と前記一対の外部導体（１２１Ａ，１２３Ａ／１２１Ｂ，１２３Ｂ）との間に挿入して配置される誘電体（７１Ａ，７２Ａ／７１Ｂ，７２Ｂ）を有し、前記誘電体（７１Ａ，７２Ａ／７１Ｂ，７２Ｂ）が前記中心導体（１２２Ａ／１２２Ｂ）に対して移動することで、前記アンテナ素子（１４ａ，１４ｂ）に分配される前記高周波信号の位相を変化させることが可能な誘電体挿入型の移相器（１１ａ，１２ａ／１１ｂ，１２ｂ）をさらに備えた、［１］乃至［５］の何れか１つに記載のアンテナ装置（１）。

［７］前記誘電体挿入型の移相器（１１ａ，１２ａ／１１ｂ，１２ｂ）は、前記第２及び第３のトリプレート線路（３２，３３）に設けられている、［２］及び［６］に記載のアンテナ装置（１）。

１…周波数共用アンテナ装置、１Ａ…第１の送信部、１Ｂ…第２の送信部、１０ａ，１０ｂ…高周波信号送受信端子、１０Ａ，１０Ｂ…第１分配線路、１１Ａ，１１Ｂ…第２分配線路、１２Ａ，１２Ｂ…第３分配線路、１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂ…誘電体挿入型移相器、１３Ａ，１３Ｂ…第４分配線路、１４Ａ，１４Ｂ…アンテナ素子アレイ、１４ａ…第１アンテナ素子、１４ｂ…第２アンテナ素子、２１ａ，２１ｂ…取り付け金具、２２…レドーム、２３ａ，２３ｂ…支持金具、３０…第１グランド板、３１…第１のトリプレート線路、３２…第２のトリプレート線路、３３…第３のトリプレート線路、３２Ｈ，３３Ｈ…水平偏波用トリプレート線路、３２Ｖ，３３Ｖ…垂直偏波用トリプレート線路、４０…プリント基板、４０Ａ…接続部、５０…第２グランド板、５０ａ…開口、５１，５２…ボルト、５２Ａ…第１連結棒、５２Ｂ…第２連結棒、５３，５４…ボルト、５３Ａ…第１駆動部材、５３Ｂ…第２駆動部材、５４Ａ，５４Ｂ…直動モータユニット、５５Ａ，５５Ｂ…水平偏波用同軸ケーブル、６０…誘電体スペーサ、７１Ａ，７２Ａ…誘電体板、７１Ｂ，７２Ｂ…誘電体板、７１ａ，７２ａ…貫通孔、７２Ａ，７２Ｂ…誘電体板、１０１…第１スペーサ部材、１０２…第２スペーサ部材、１０２ａ…嵌合孔、１１０…被支持部、１１０ａ…第１高インピーダンス部、１１０ｂ…第２高インピーダンス部、１２１Ａ，１２３Ａ，１２１Ｂ，１２３Ｂ…外部導体、１２２Ａ，１２２Ｂ…中心導体、１２２ａ…貫通孔、１４１ａ，１４１ｂ…水平偏波アンテナ素子、１４２ａ，１４２ｂ…垂直偏波アンテナ素子、２１０…基部、２１１…突部、３０１…ボルト、３０２…ナット、３０３…取付金具、４００…樹脂基板、４００ａ…ボルト挿通孔、４０１…配線パターン、４０２…ボルト、４０３…ナット

Claims

互いに平行な一対の外部導体の間に中心導体を配置して構成された複数のトリプレート線路と、
前記複数のトリプレート線路によって分配された高周波信号を送信可能な複数のアンテナ素子とを備え、
前記複数のトリプレート線路は、それぞれの前記中心導体同士が交差して接続されるように所定の角度をもって互いに非平行に配置された第１及び第２のトリプレート線路を含み、
前記複数のトリプレート線路は、前記第１のトリプレート線路に対して非平行に配置された第３のトリプレート線路をさらに含み、前記第１のトリプレート線路の前記中心導体と前記第３のトリプレート線路の前記中心導体とが交差して接続され、
前記第２のトリプレート線路及び前記第３のトリプレート線路は、前記第１のトリプレート線路の前記一対の外部導体のうち、一方の外部導体側に配置されている、
アンテナ装置。
前記複数のアンテナ素子は、前記第１のトリプレート線路の前記一対の外部導体のうち、前記一方の外部導体とは異なる他方の外部導体側に配置されている、
請求項１に記載のアンテナ装置。
前記複数のアンテナ素子は、第１の周波数帯域の高周波信号を送信可能な第１のアンテナ素子と、前記第１の周波数帯域とは異なる第２の周波数帯域の高周波信号を送信可能な第２のアンテナ素子とを含む、
請求項２に記載のアンテナ装置。
前記第２のトリプレート線路は、前記第１の周波数帯域の水平偏波及び垂直偏波用の一対のトリプレート線路からなり、
前記第３のトリプレート線路は、前記第２の周波数帯域の水平偏波及び垂直偏波用の一対のトリプレート線路からなり、
前記第１の周波数帯域は、前記第２の周波数帯域よりも高周波帯域であり、
前記第２のトリプレート線路の前記一対のトリプレート線路は、前記第３のトリプレート線路の前記一対のトリプレート線路に挟まれる位置に配置されている、
請求項３に記載のアンテナ装置。
前記中心導体と前記一対の外部導体との間に挿入して配置される誘電体を有し、前記誘電体が前記中心導体に対して移動することで、前記アンテナ素子に分配される前記高周波信号の位相を変化させることが可能な誘電体挿入型の移相器をさらに備えた、
請求項１乃至４の何れか１項に記載のアンテナ装置。
前記中心導体と前記一対の外部導体との間に挿入して配置される誘電体を有し、前記誘電体が前記中心導体に対して移動することで、前記アンテナ素子に分配される前記高周波信号の位相を変化させることが可能な誘電体挿入型の移相器をさらに備え、
前記誘電体挿入型の移相器は、前記第２及び第３のトリプレート線路に設けられている、
請求項１乃至５の何れか１項に記載のアンテナ装置。