JP6052344B2 - 3 frequency antenna - Google Patents
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Description
本発明は、例えば携帯電話やPHS(Personal Handy-phone System)、あるいは携帯情報端末等の移動体通信のための基地局に用いられ、3つの異なる周波数帯の電波を放射することが可能な3周波共用アンテナに関する。 The present invention is used in a base station for mobile communication such as a mobile phone, a PHS (Personal Handy-phone System), or a portable information terminal, for example, and can emit radio waves in three different frequency bands. It relates to a frequency sharing antenna.
従来、携帯電話等の移動体通信に使用される基地局アンテナとして、複数の周波数帯域で共用可能であり、基地局を中心とした円形のエリアを通信可能範囲とする無指向性アンテナが知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, as a base station antenna used for mobile communication such as a cellular phone, an omnidirectional antenna that can be shared in a plurality of frequency bands and has a circular area centered on the base station is known. (For example, refer to Patent Document 1).
特許文献1に記載の周波数共用無指向性アンテナは、導電体からなる円筒状の反射器と、反射器を挟んで配置される一対の第1の半波長ダイポールアンテナ素子と、一対の第1の半波長ダイポールアンテナ素子と重ならないように、反射器を挟んで配置される一対の第2の半波長ダイポールアンテナ素子とを備えている。一対の第1の半波長ダイポールアンテナ素子から放射される放射波の使用中心周波数と、一対の第2の半波長ダイポールアンテナ素子から放射される放射波の使用中心周波数とは異なっており、これにより複数の周波数帯域における通信が可能となっている。
The frequency sharing omnidirectional antenna described in
また、本出願人は、設置スペースを小さくすることを主たる目的として、特許文献2に記載の2周波共用無指向性アンテナを提案している。この2周波共用無指向性アンテナは、複数の2周波共用アンテナ素子を有し、上下方向に隣接する2つの2周波共用アンテナ素子が点対称に設けられている。それぞれの2周波共用アンテナ素子は、誘電体基板と、誘電体基板の表面に設けられ、周波数F1で共振するダイポールアンテナと、ダイポールアンテナに対して平行となるように誘電体基板の表面に設けられ、周波数F1よりも高周波となる周波数F2で共振する寄生素子とを備えている。ダイポールアンテナに対する寄生素子の配置位置は、上下方向に隣接する2周波共用アンテナ素子の間で互いに異なっている。 In addition, the present applicant has proposed a dual-frequency omnidirectional antenna described in Patent Document 2 for the main purpose of reducing the installation space. This dual-frequency omnidirectional antenna has a plurality of dual-frequency shared antenna elements, and two dual-frequency shared antenna elements adjacent in the vertical direction are provided point-symmetrically. Each dual-frequency antenna element is provided on the dielectric substrate and the surface of the dielectric substrate, and is provided on the surface of the dielectric substrate so as to be parallel to the dipole antenna that resonates at the frequency F1. And a parasitic element that resonates at a frequency F2 that is higher than the frequency F1. The arrangement positions of the parasitic elements with respect to the dipole antenna are different from each other between the dual-frequency antenna elements adjacent in the vertical direction.
ところで、近年、所謂スマートフォンのような多くの情報を受信する携帯情報端末が普及し、既存の周波数帯域では十分な通信速度を確保できないため、新たな周波数帯域を移動体通信用に割り当てる動きがある。この場合、基地局用のアンテナは、より多くの周波数帯に対応する必要がある。 By the way, in recent years, portable information terminals that receive a lot of information such as so-called smartphones have become widespread, and there is a movement to allocate a new frequency band for mobile communication because a sufficient communication speed cannot be secured in the existing frequency band. . In this case, the antenna for the base station needs to support more frequency bands.
特許文献2に記載の2周波共用無指向性アンテナによれば、特許文献1に記載のものに比較して、設置スペースを小さくすることが可能となるが、放射する電波の周波数帯域を増やすべく、例えば後述する図4(b)に示すように寄生素子を追加する場合には、誘電体基板の幅を広げる必要がある。このため、アンテナの設置スペースが増大してしまう。
According to the dual-frequency omnidirectional antenna described in Patent Document 2, it is possible to reduce the installation space compared to the one described in
そこで、本発明は、誘電体基板の一方の面にダイポールアンテナと平行に2つの寄生素子を配置した場合に比較して、設置スペースを小さくすることが可能な3周波共用アンテナを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a three-frequency shared antenna capable of reducing the installation space as compared with the case where two parasitic elements are arranged in parallel with a dipole antenna on one surface of a dielectric substrate. Objective.
本発明は、上記課題を解決することを目的として、誘電体基板に設けられた複数の3周波共用アンテナ素子が前記誘電体基板の長手方向に並列して設けられた3周波共用アンテナであって、前記3周波共用アンテナ素子は、前記誘電体基板に前記長手方向に沿って設けられ、第1の周波数帯で共振するダイポールアンテナと、前記ダイポールアンテナと平行に前記誘電体基板に設けられ、前記第1の周波数帯とは異なる第2の周波数帯で共振する第1の寄生素子と、前記ダイポールアンテナと平行に前記誘電体基板に設けられ、前記第1の周波数帯及び第2の周波数帯とは異なる第3の周波数帯で共振する第2の寄生素子と、前記ダイポールアンテナに前記第1乃至第3の周波数帯の給電信号を供給する給電線路と、を備え、前記ダイポールアンテナは、前記誘電体基板の表面のみに形成された一対の放射素子を有し、前記給電線路は、前記誘電体基板の裏面のみに形成されていて、前記一対の放射素子、前記第1の寄生素子、及び前記第2の寄生素子と平行に形成されて、前記一対の放射素子と容量結合する結合部を有しており、前記結合部は、前記第2の寄生素子よりも、前記誘電体基板の幅方向の前記第2の寄生素子が設けられている端部から遠い位置に形成されている3周波共用アンテナを提供する。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a three-frequency shared antenna in which a plurality of three-frequency shared antenna elements provided on a dielectric substrate are provided in parallel in the longitudinal direction of the dielectric substrate. The three-frequency shared antenna element is provided on the dielectric substrate along the longitudinal direction, resonates in a first frequency band, and is provided on the dielectric substrate in parallel with the dipole antenna, A first parasitic element that resonates in a second frequency band different from the first frequency band; and provided on the dielectric substrate in parallel with the dipole antenna; and the first frequency band and the second frequency band, Comprising: a second parasitic element that resonates in a different third frequency band; and a feed line that supplies a feed signal in the first to third frequency bands to the dipole antenna. The antenna has a pair of radiating elements formed only on the surface of the dielectric substrate, and the feed line is formed only on the back surface of the dielectric substrate, and the pair of radiating elements, the first radiating element, The coupling element is formed in parallel with the parasitic element and the second parasitic element and capacitively couples with the pair of radiating elements, and the coupling section is more dielectric than the second parasitic element. Provided is a three-frequency shared antenna formed at a position far from an end portion where the second parasitic element is provided in the width direction of a body substrate.
また、前記ダイポールアンテナは、前記長手方向に延びるように前記誘電体基板に設けられた接地部に接続され、前記長手方向に隣り合う2つの前記3周波共用アンテナ素子は、前記接地部に対する前記ダイポールアンテナの位置、ならびに前記ダイポールアンテナに対する前記第1及び第2の寄生素子の位置が互いに逆であるとよい。 The dipole antenna is connected to a grounding portion provided on the dielectric substrate so as to extend in the longitudinal direction, and two of the three frequency sharing antenna elements adjacent in the longitudinal direction are connected to the grounding portion. The position of the antenna and the positions of the first and second parasitic elements with respect to the dipole antenna may be opposite to each other.
また、前記第2及び第3の周波数帯の中心周波数は、前記第1の周波数帯の中心周波数よりも高周波で、かつ前記第1の周波数帯の中心周波数の2倍未満であり、前記長手方向に隣り合う2つの前記3周波共用アンテナ素子の前記長手方向の中心位置の間の間隔が、前記第2及び第3の周波数帯の中心周波数の波長未満であるとよい。 The center frequency of the second and third frequency bands is higher than the center frequency of the first frequency band and less than twice the center frequency of the first frequency band, and the longitudinal direction It is preferable that an interval between the center positions in the longitudinal direction of the two three-frequency shared antenna elements adjacent to each other is less than the wavelength of the center frequency of the second and third frequency bands.
また、前記誘電体基板の短手方向の幅が、前記第1の周波数帯の中心周波数の波長の4分の1未満であるとよい。 The width of the dielectric substrate in the short direction may be less than a quarter of the wavelength of the center frequency of the first frequency band.
また、前記給電線路は、前記長手方向に隣り合う2つの前記3周波共用アンテナ素子に前記給電信号を分配する分配器、及び前記3周波共用アンテナ素子の一方と前記分配器との間に設けられた位相遅延部を有するとよい。 The feeding line is provided between a distributor that distributes the feeding signal to two of the three frequency sharing antenna elements adjacent in the longitudinal direction, and one of the three frequency sharing antenna elements and the distributor. It is preferable to have a phase delay unit.
本発明に係る3周波共用アンテナによれば、誘電体基板の一方の面にダイポールアンテナと平行に2つの寄生素子を配置した場合に比較して、設置スペースを小さくすることが可能となる。 According to the three-frequency shared antenna according to the present invention, the installation space can be reduced as compared with the case where two parasitic elements are arranged in parallel with the dipole antenna on one surface of the dielectric substrate.
図1は、本実施の形態に係る3周波共用アンテナの要部を示し、(a)は表(おもて)面を、(b)はその反対側の裏面を、それぞれ示す。(b)では、表面におけるアンテナ素子等の形状を破線で示している。図2(a)は図1(a)のA−A線断面図、図2(b)は図1(a)のB−B線断面図である。図2(a),(b)では、説明のために、各部の厚さ方向の寸法を誇張して表している。 FIG. 1 shows the main part of a three-frequency shared antenna according to the present embodiment, where (a) shows the front (front) surface and (b) shows the opposite back surface. In (b), the shape of the antenna element or the like on the surface is indicated by a broken line. 2A is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1A, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. In FIGS. 2A and 2B, the thickness dimension of each part is exaggerated for the sake of explanation.
3周波共用アンテナ100は、3周波共用アンテナ素子としての第1のアンテナ素子1及び第2のアンテナ素子2と、誘電体基板3とを備えている。誘電体基板3は、例えばフッ素樹脂(PTFE)やポリフェニレンエーテル(PPE)等の誘電体からなり、長尺な板状を呈している。第1のアンテナ素子1及び第2のアンテナ素子2は、誘電体基板3に、その長手方向に並列して設けられている。また、誘電体基板3には、長手方向に延びる接地部4及び給電線路5が設けられている。
The three-frequency shared
第1のアンテナ素子1は、ダイポールアンテナ10と、第1の寄生素子11と、第2の寄生素子12とを有している。ダイポールアンテナ10及び第1の寄生素子11は、誘電体基板3の表面3aに設けられている。また、第2の寄生素子12は、誘電体基板3の裏面3bに設けられている。
The
ダイポールアンテナ10は、一対の放射素子10a,10bからなる。放射素子10a及び放射素子10bは、ギャップ部10cを挟んで、それぞれが誘電体基板3の長手方向に沿って延びるように形成されている。放射素子10aにおけるギャップ部10c側の一端は、誘電体基板3の短手方向に沿って延びる接続部10dによって接地部4に接続されている。また、放射素子10bにおけるギャップ部10c側の一端は、誘電体基板3の短手方向に沿って延びる接続部10eによって接地部4に接続されている。
The dipole antenna 10 includes a pair of
第1の寄生素子11は、ダイポールアンテナ10の一対の放射素子10a,10bと平行に、直線状に設けられている。この第1の寄生素子11は、誘電体基板3の短手方向における接地部4との間に、一対の放射素子10a,10bを挟む位置に設けられている。誘電体基板3の長手方向における第1の寄生素子11の長さは、ダイポールアンテナ10の長さ(誘電体基板3の長手方向における一対の放射素子10a,10b及びギャップ部10cの長さ)よりも短く、かつダイポールアンテナ10の長さの2分の1以上である。
The first
第2の寄生素子12は、ダイポールアンテナ10の一対の放射素子10a,10b、及び第1の寄生素子11と平行に、直線状に設けられている。この第2の寄生素子12は、図1(b)及び図2(a)に示すように、誘電体基板3を挟んで第1の寄生素子11に対向する位置に設けられている。図1に示す例では、第2の寄生素子12の全体が誘電体基板3を挟んで第1の寄生素子11に対向しているが、第2の寄生素子12の一部が誘電体基板3を挟んで第1の寄生素子11に対向していてもよい。誘電体基板3の長手方向における第2の寄生素子12の長さは、第1の寄生素子11の長さよりも短い。
The second
第2のアンテナ素子2は、第1のアンテナ素子1と同様の構成を有している。つまり、第2のアンテナ素子2は、ダイポールアンテナ20と、第1の寄生素子21と、第2の寄生素子22とを有し、ダイポールアンテナ20はダイポールアンテナ10と合同であり、第1の寄生素子21は第1の寄生素子11と合同であり、第2の寄生素子22は第2の寄生素子12と合同である。ダイポールアンテナ20及び第1の寄生素子21は、誘電体基板3の表面3aに設けられている。第2の寄生素子22は、誘電体基板3の裏面3bに、第1の寄生素子21と誘電体基板3を挟んで向かい合うように設けられている。
The second antenna element 2 has a configuration similar to that of the
ただし、第1のアンテナ素子1と第2のアンテナ素子2は、接地部4に対するダイポールアンテナ10,20の位置、ならびにダイポールアンテナ10,20に対する第1の寄生素子11,21及び第2の寄生素子12,22の位置が互いに逆である。つまり、図1(a)に示すように表面3a側から見た場合、第1のアンテナ素子1のダイポールアンテナ10は、接地部4の右側に設けられ、第1の寄生素子11及び第2の寄生素子12は、ダイポールアンテナ10のさらに右側に設けられている。一方、第2のアンテナ素子2のダイポールアンテナ20は、接地部4の左側に設けられ、第1の寄生素子21及び第2の寄生素子22は、ダイポールアンテナ20のさらに左側に設けられている。
However, the
本実施の形態では、第1のアンテナ素子1と第2のアンテナ素子2が、3周波共用アンテナ100の一点(図1(a)に対称中心点Pで示す)を中心とする点対称に設けられている。換言すれば、第1のアンテナ素子1を対称中心点Pを中心として180°回転させると、第2のアンテナ素子2に重なる。
In the present embodiment, the
また、前述のように第1の寄生素子11,21の長さがダイポールアンテナ10,20の長さよりも短く、第2の寄生素子12,22の長さが第1の寄生素子11,21の長さよりもさらに短いので、ダイポールアンテナ10,20が第1の周波数帯B1で共振し、第1の寄生素子11,21が第2の周波数帯B2で共振し、第2の寄生素子12,22が第3の周波数帯B3で共振する場合、第1の周波数帯B1,第2の周波数帯B2,及び第3の周波数帯B3は互いに異なり、第2の周波数帯B2は第1の周波数帯B1よりも高周波であり、第3の周波数帯B3は第2の周波数帯B2よりもさらに高周波である。
Further, as described above, the length of the first
また、第2及び第3の周波数帯B2,B3の中心周波数は、第1の周波数帯B1の中心周波数よりも高周波で、かつ第1の周波数帯B1の中心周波数の2倍未満である。第1〜第3の周波数帯B1,B2,B3は、例えば1.9GHz帯,2.1GHz帯、2.5GHz帯である。また、第1〜第3の周波数帯B1,B2,B3として、1.5GHz帯,1.9GHz帯、2.1GHz帯、又は1.7GHz帯,1.9GHz帯、2.1GHz帯を割り当ててもよい。 The center frequency of the second and third frequency band B 2, B 3 is a frequency higher than the first center frequency of the frequency band B 1, and less than 2 times the first center frequency of the frequency band B 1 It is. The first to third frequency bands B 1 , B 2 , and B 3 are, for example, a 1.9 GHz band, a 2.1 GHz band, and a 2.5 GHz band. The first to third frequency bands B 1 , B 2 , and B 3 are 1.5 GHz band, 1.9 GHz band, 2.1 GHz band, or 1.7 GHz band, 1.9 GHz band, 2.1 GHz band. May be assigned.
また、本実施の形態では、誘電体基板3の長手方向における第1のアンテナ素子1の中心位置と第2のアンテナ素子2の中心位置との間隔(図1(a)に示す距離D)が、第2及び第3の周波数帯B2,B3の中心周波数の波長未満である。また、誘電体基板3の短手方向の幅W1は、第1の周波数帯B1の中心周波数の波長の4分の1未満である。
In the present embodiment, the distance between the center position of the
接地部4は、第1のアンテナ素子1及び第2のアンテナ素子2が設けられた領域をよけるように、ジグザグ形状を呈している。つまり、第1のアンテナ素子1と誘電体基板3の短手方向に隣り合う領域では、接地部4が誘電体基板3の一側(図1(a)の左側)に寄って設けられている。また、第2のアンテナ素子2と誘電体基板3の短手方向に隣り合う領域では接地部4が誘電体基板3の他側(図1(a)の右側)に寄って接地部4が設けられている。
The grounding
また、接地部4が設けられた領域の1箇所に、接地部4及び誘電体基板3を厚さ方向に貫通する貫通孔30が形成されている。貫通孔30の周辺部における接地部4には、無線機に接続された図略の同軸ケーブルの外部導体が接続され、この外部導体を介して接地部4が接地される。
In addition, a through
給電線路5には、上記同軸ケーブルの中心導体が接続される給電点50が形成されている。また、給電線路5は、給電点50から供給される給電信号を第1のアンテナ素子1及び第2のアンテナ素子2に分配する広帯域二分配器51と、第1のアンテナ素子1側の結合部5a及び第2のアンテナ素子2側の結合部5bと、広帯域二分配器51と結合部5bとの間に設けられた位相遅延部52と、を有している。
A feed point 50 to which the central conductor of the coaxial cable is connected is formed on the
給電点50には、第1〜第3の周波数帯B1,B2,B3の給電信号が給電される。つまり、給電点50には、ダイポールアンテナ10,20から放射される第1の周波数帯B1の信号、第1の寄生素子11,21から放射される第2の周波数帯B2の信号、及び第2の寄生素子12,22から放射される第3の周波数帯B3の信号が重畳された給電信号が給電される。
The feed point 50 is fed with feed signals of the first to third frequency bands B 1 , B 2 , and B 3 . That is, the feed point 50 includes a signal in the first frequency band B 1 radiated from the
結合部5aは、一対の放射素子10a,10bの裏面3b側にて誘電体基板3の長手方向に沿って直線状に形成され、ダイポールアンテナ10の一対の放射素子10a,10bと容量結合する。結合部5bは、ダイポールアンテナ20の一対の放射素子20a,20bの裏面3b側にて誘電体基板3の長手方向に沿って直線状に形成され、一対の放射素子20a,20bと容量結合する。
The
第1の寄生素子11,21には、ダイポールアンテナ10,20との電磁的結合により、第2の周波数帯B2の信号が給電される。また、第2の寄生素子12,22には、ダイポールアンテナ10,20との電磁的結合により、第3の周波数帯B3の信号が給電される。
The first
位相遅延部52は、給電線路5の一部を複数回屈曲させて線路長を長くしたものであり、この位相遅延部52によって、第2のアンテナ素子2に供給される信号の位相が第1のアンテナ素子1に供給される信号の位相よりも遅延する。これにより、第1のアンテナ素子1が第2のアンテナ素子2よりも鉛直方向の上方に位置するように3周波共用アンテナ100を基地局に設置した場合、3周波共用アンテナ100の垂直面指向性が水平方向よりも下向きとなる。
The phase delay unit 52 is obtained by bending a part of the
ダイポールアンテナ10,20、第1の寄生素子11,21、第2の寄生素子12,22、接地部4、及び給電線路5は、誘電体基板3の表面3a及び裏面3bに形成された金属膜として設けられている。つまり、第1のアンテナ素子1、第2のアンテナ素子2、接地部4、及び給電線路5は、誘電体基板3の表面3a及び裏面3bに形成された金属膜をエッチングして形成されている。
図3は、第1〜第3の周波数帯B1,B2,B3を1.9GHz帯,2.1GHz帯、2.5GHz帯とした場合の3周波共用アンテナ100のVSWR(Voltage Standing Wave Ratio:電圧定在波比)を示すグラフである。このグラフでは、横軸に周波数を、縦軸にVSWRを示している。VSWRは、電力効率の指標であり、この値が小さいほど電力効率が高く、VSWRが1.5のとき、電力損失は約4%となる。このグラフにより、第1〜第3の周波数帯B1,B2,B3において、効率よく電波が放射されていることが分かる。
FIG. 3 shows a VSWR (Voltage Standing Wave) of the three-frequency shared
図4は、本実施の形態に係る3周波共用アンテナ100の効果を説明するための説明図であり、(a)は3周波共用アンテナ100を示し、(b)は比較例としての3周波共用アンテナ100Aを示している。なお、(a)では、説明のために、第2の寄生素子12,22を実線で、その他の素子等を破線で示している。また、図示は省略しているが、3周波共用アンテナ100Aにも、3周波共用アンテナ100と同様の給電線路5が設けられている。
4A and 4B are explanatory diagrams for explaining the effect of the three-frequency shared
3周波共用アンテナ100Aは、第1のアンテナ素子1A及び第2のアンテナ素子2Aの第2の寄生素子12A,22Aがダイポールアンテナ10,20及び第1の寄生素子11,21と同じ面に設けられ、これに伴って誘電体基板3Aの幅が誘電体基板3の幅よりも大きくなっている他は、3周波共用アンテナ100と共通の構成である。3周波共用アンテナ100Aにおいて、3周波共用アンテナ100と共通する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
In the three-frequency shared
図4(b)に示すように、3周波共用アンテナ100Aの第2の寄生素子12Aは、第1の寄生素子11の右側(ダイポールアンテナ10とは反対側)に設けられている。つまり、ダイポールアンテナ10,第1の寄生素子11,及び第2の寄生素子12Aが、誘電体基板3Aの同じ面に、この順序で並んで配置されている。また、3周波共用アンテナ100Aの第2の寄生素子22Aは、第1の寄生素子21の左側(ダイポールアンテナ20とは反対側)に設けられている。つまり、ダイポールアンテナ20,第1の寄生素子21,及び第2の寄生素子22Aが、誘電体基板3Aの同じ面に、この順序で並んで配置されている。なお、第2の寄生素子12A,22Aの大きさや形状は、3周波共用アンテナ100の第2の寄生素子12,22と同じである。
As shown in FIG. 4B, the second
これにより、誘電体基板3Aの短手方向の幅W2が、3周波共用アンテナ100の誘電体基板3の短手方向の幅W1よりも、第2の寄生素子12A,22Aを設けるために必要な分、大きくなっている。
Thus, the width W 2 in the lateral direction of the
また、誘電体基板3の長手方向に平行で、かつ誘電体基板3の短手方向(図4(a)の右方向)に第2の寄生素子12から距離D1だけ離間した直線を仮想線L1とし、誘電体基板3Aの長手方向に平行で、かつ誘電体基板3Aの短手方向(図4(b)の右方向)に第2の寄生素子12Aから同じく距離D1だけ離間した直線を仮想線L2としたとき、仮想線L1から第2の寄生素子22までの距離D2は、仮想線L2から第2の寄生素子22Aまでの距離D3よりも短い(D1<D2<D3)。
Further, parallel to the longitudinal direction of the
3周波共用アンテナ100において、距離D1と距離D2との差は、第2の寄生素子12から放射される電波と第2の寄生素子22から放射される電波の位相差Δp1に影響する。また、3周波共用アンテナ100Aにおいて、距離D1と距離D3との差は、第2の寄生素子12Aから放射される電波と第2の寄生素子22Aから放射される電波の位相差Δp2に影響する。距離D3は距離D2よりも長いので、3周波共用アンテナ100における位相差Δp1と、3周波共用アンテナ100Aにおける位相差Δp2との間に差異が生じる。
In the three-
このことは、第1のアンテナ素子1,1Aが第2のアンテナ素子2,2Aよりも上方に位置するように3周波共用アンテナ100,100Aを鉛直方向に沿って基地局に設置した場合における垂直面指向性に影響を及ぼす。つまり、第1のアンテナ素子1,1Aと第2のアンテナ素子2,2Aとの信号の位相差は、位相遅延部52(図1(b)に示す)によって調整されているが、距離D1と距離D3との違いにより、3周波共用アンテナ100Aでは、位相遅延部52によって調整された位相差に対し、D1−D3の距離だけ位相がずれてしまう。この位相のずれは、3周波共用アンテナ100の場合における距離D1と距離D2との違いによる位相のずれよりも大きくなる。
This is vertical when the three-frequency shared
より具体的には、図4の図示の場合、3周波共用アンテナ100Aの位相差Δp2は、3周波共用アンテナ100の位相差Δp1よりも大きくなり、これにより、3周波共用アンテナ100Aの第3の周波数帯B3の垂直面指向性が、3周波共用アンテナ100の第3の周波数帯B3の垂直面指向性よりも下向きとなる。これにより、例えば3周波共用アンテナ100Aが例えばビル等の建造物の屋上や電波塔等の高所に設置された場合、地上に電波が届く範囲(通信可能範囲)が狭くなる。また、仮想線L1,L2の位置を、それぞれのアンテナの左側にとった場合には、前述とは逆に、垂直面指向性が上向きとなるのは自明である。
More specifically, in the case of FIG. 4, the phase difference Δp 2 of the three-frequency shared
このように、3周波共用アンテナ100では、第2の寄生素子12,22を誘電体基板3の裏面3bに設けたことにより、誘電体基板3の幅の増大を抑制するとともに、放射される電波の垂直面指向性が適正化されている。
As described above, in the three-
次に、本実施の形態に係る3周波共用アンテナ100によって得られる上記以外の効果について説明する。
Next, effects other than the above obtained by the three-frequency shared
(1)第2の寄生素子12,22が誘電体基板3の裏面3bに設けられるので、第1の寄生素子11,21との物理的な干渉を問題とすることなく、ダイポールアンテナ10,20と第2の寄生素子12,22との間隔を電磁的結合に適した寸法に設定することができる。つまり、比較例として挙げた3周波共用アンテナ100Aでは、ダイポールアンテナ10,20と第2の寄生素子12A,22Aとの間に第1の寄生素子11,21が介在するので、ダイポールアンテナ10,20と第2の寄生素子12A,22Aとの距離を狭くすることに制約があり、両者の電磁的結合が弱くなる場合があるが、本実施の形態に係る3周波共用アンテナ100では、このような問題がない。
(1) Since the second
(2)第1のアンテナ素子1と第2のアンテナ素子2とは、接地部4に対するダイポールアンテナ10,20の位置、ならびにダイポールアンテナ10,20に対する第1の寄生素子11,21及び第2の寄生素子12,22の位置が互いに逆であるので、3周波共用アンテナ100の水平面指向性を無指向性に近づけることができる。つまり、第1のアンテナ素子1及び第2のアンテナ素子2の側方(誘電体基板3の短手方向の一側)に設けられた接地部4は、電波の反射板としても作用してしまうので、接地部4とは反対側の方向における指向性が強くなる。つまり、第1のアンテナ素子1は、図1(a)の右方に強い指向性を有し、第2のアンテナ素子2は、図1(a)の左方に強い指向性を有する。従って、上記のようにダイポールアンテナ10,20、第1の寄生素子11,21、及び第2の寄生素子12,22を配置することにより、第1のアンテナ素子1及び第2のアンテナ素子2の指向性を相互に補完して、3周波共用アンテナ100の水平面指向性を無指向性に近づけることができる。
(2) The
(3)第2の寄生素子12,22は、誘電体基板3を挟んで第1の寄生素子11,21に対向するので、誘電体基板3の幅の増大を招来することなく、第2の寄生素子12,22を設けることが可能となる。
(3) Since the second
(4)第1のアンテナ素子1の中心位置と第2のアンテナ素子2の中心位置との間隔(距離D:図1(a)参照)が、第2及び第3の周波数帯B2,B3の中心周波数の波長未満であるので、第2及び第3の周波数帯B2,B3の垂直面指向性においてグレーティングローブの発生を抑制することができる。つまり、距離Dが第2及び第3の周波数帯B2,B3の中心周波数の波長と等しいと、誘電体基板3の長手方向(基地局に設置した際の上下方向)で等位相面が揃い、不要な強い放射が発生して利得が下がるが、上記のように距離Dを設定することで、グレーティングローブの発生を抑制しながら、3周波共用アンテナ100の長手方向の寸法の増大を抑制することができる。
(4) The distance between the center position of the
(5)誘電体基板3の短手方向の幅W1は、第1の周波数帯B1の中心周波数の波長の4分の1未満であるので、誘電体基板3の短手方向における第1のアンテナ素子1のダイポールアンテナ10,第1の寄生素子11,及び第2の寄生素子12と、第2のアンテナ素子2のダイポールアンテナ20,第1の寄生素子21,及び第2の寄生素子22との間隔が狭くなり、垂直面指向性におけるサイドローブを小さくすることができる。
(5) Since the width W 1 of the
(6)給電線路5には、広帯域二分配器51と結合部5aとの間に位相遅延部52が設けられているので、第1のアンテナ素子1に給電される信号と第2のアンテナ素子2に給電される信号との位相差を適切に調整することができる。
(6) Since the phase delay unit 52 is provided in the
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、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、第2の寄生素子12,22が共振する第2の周波数帯域B3が、第1の寄生素子11,21が共振する第2の周波数帯域B2よりも高周波である場合について説明したが、第2の周波数帯域B3が第2の周波数帯域B2よりも低周波であってもよい。
Further, the present invention can be appropriately modified and implemented without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiments, the second frequency band B 3 to the second
また、3周波共用アンテナ100に、第1のアンテナ素子1及び第2のアンテナ素子2が複数組設けられていてもよい。また、第1のアンテナ素子1及び第2のアンテナ素子2を構成する素子として、誘電体基板3の表面3a又は裏面3bにさらなる寄生素子を備えてもよい。つまり、第1のアンテナ素子1及び第2のアンテナ素子2を構成する複数の寄生素子のうち、少なくとも1つが裏面3bに設けられていれば、上記したものと同様の効果を得ることができる。
In addition, the three-frequency shared
1,1A…第1のアンテナ素子(3周波共用アンテナ素子)、2,2A…第2のアンテナ素子(3周波共用アンテナ素子)、3,3A…誘電体基板、3a…表面、3b…裏面、4…接地部、5…給電線路、5a,5b…結合部、10,20…ダイポールアンテナ、10a,10b,20a,20b…放射素子、10c,20c…ギャップ部、10d,10e,20d,20e…接続部、11,21…第1の寄生素子、12,22,12A,22A…第2の寄生素子、30…貫通孔、50…給電点、51…広帯域二分配器、52…位相遅延部、100,100A…3周波共用アンテナ、L1,L2…仮想線、P…対称中心点
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記3周波共用アンテナ素子は、
前記誘電体基板に前記長手方向に沿って設けられ、第1の周波数帯で共振するダイポールアンテナと、
前記ダイポールアンテナと平行に前記誘電体基板の表面に設けられ、前記第1の周波数帯とは異なる第2の周波数帯で共振する第1の寄生素子と、
前記ダイポールアンテナと平行に前記誘電体基板の裏面に設けられ、前記第1の周波数帯及び第2の周波数帯とは異なる第3の周波数帯で共振する第2の寄生素子と、
前記ダイポールアンテナに前記第1乃至第3の周波数帯の給電信号を供給する給電線路と、
を備え、
前記ダイポールアンテナは、前記誘電体基板の表面のみに形成された一対の放射素子を有し、
前記給電線路は、前記誘電体基板の裏面のみに形成されていて、前記一対の放射素子、前記第1の寄生素子、及び前記第2の寄生素子と平行に形成されて、前記一対の放射素子と容量結合する結合部を有しており、
前記結合部は、前記第2の寄生素子よりも、前記誘電体基板の幅方向の前記第2の寄生素子が設けられている端部から遠い位置に形成されており、
前記第1の寄生素子と前記第2の寄生素子とは、前記誘電体基板を挟んで対向しており、
前記一対の放射素子の中心と前記第1の寄生素子の距離と、前記一対の放射素子の中心と前記第2の寄生素子と距離と、が異なる
3周波共用アンテナ。 A plurality of three-frequency shared antenna elements provided on a dielectric substrate is a three-frequency shared antenna provided in parallel in the longitudinal direction of the dielectric substrate,
The three-frequency shared antenna element is
A dipole antenna provided along the longitudinal direction on the dielectric substrate and resonating in a first frequency band;
A first parasitic element provided on the surface of the dielectric substrate in parallel with the dipole antenna and resonating in a second frequency band different from the first frequency band;
A second parasitic element provided on the back surface of the dielectric substrate in parallel with the dipole antenna and resonating in a third frequency band different from the first frequency band and the second frequency band;
A feed line for supplying feed signals of the first to third frequency bands to the dipole antenna;
With
The dipole antenna has a pair of radiating elements formed only on the surface of the dielectric substrate,
The feeder line is formed only on the back surface of the dielectric substrate, and is formed in parallel with the pair of radiating elements, the first parasitic element, and the second parasitic element, and the pair of radiating elements. And a coupling portion that capacitively couples with
The coupling portion is formed at a position farther from the end where the second parasitic element in the width direction of the dielectric substrate is provided than the second parasitic element ;
The first parasitic element and the second parasitic element are opposed to each other across the dielectric substrate,
The three-frequency shared antenna in which the distance between the center of the pair of radiating elements and the first parasitic element is different from the distance between the center of the pair of radiating elements and the second parasitic element .
前記長手方向に隣り合う2つの前記3周波共用アンテナ素子は、前記接地部に対する前記ダイポールアンテナの位置、ならびに前記ダイポールアンテナに対する前記第1及び第2の寄生素子の位置が互いに逆である、
請求項1に記載の3周波共用アンテナ。 The dipole antenna is connected to a grounding portion provided on the dielectric substrate so as to extend in the longitudinal direction,
In the two three-frequency shared antenna elements adjacent to each other in the longitudinal direction, the position of the dipole antenna with respect to the ground portion and the positions of the first and second parasitic elements with respect to the dipole antenna are opposite to each other.
The three-frequency shared antenna according to claim 1.
前記長手方向に隣り合う2つの前記3周波共用アンテナ素子の前記長手方向の中心位置の間の間隔が、前記第2及び第3の周波数帯の中心周波数の波長未満である、
請求項1又は2に記載の3周波共用アンテナ。 The center frequency of the second and third frequency bands is higher than the center frequency of the first frequency band and less than twice the center frequency of the first frequency band,
The distance between the longitudinal center positions of two of the three frequency sharing antenna elements adjacent in the longitudinal direction is less than the wavelength of the center frequency of the second and third frequency bands.
The three-frequency shared antenna according to claim 1 or 2.
請求項1乃至3の何れかに1項に記載の3周波共用アンテナ。 The width in the short direction of the dielectric substrate is less than a quarter of the wavelength of the center frequency of the first frequency band.
The three-frequency shared antenna according to any one of claims 1 to 3.
請求項1乃至4の何れかに1項に記載の3周波共用アンテナ。 The feed line is a distributor that distributes the feed signal to two of the three frequency sharing antenna elements adjacent in the longitudinal direction, and a phase provided between one of the three frequency sharing antenna elements and the distributor. Having a delay part,
The three-frequency shared antenna according to any one of claims 1 to 4.
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