JPH02174302A - Tilt antenna - Google Patents

Tilt antenna

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JPH02174302A
JPH02174302A JP32864588A JP32864588A JPH02174302A JP H02174302 A JPH02174302 A JP H02174302A JP 32864588 A JP32864588 A JP 32864588A JP 32864588 A JP32864588 A JP 32864588A JP H02174302 A JPH02174302 A JP H02174302A
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group
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Yoshifusa Yamada
吉英 山田
Makoto Kijima
木島 誠
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Abstract

PURPOSE:To apply the antenna to an antenna for mobile communication base station provided with a radiation characteristic over a wide angular range without deteriorating the low side lobe characteristic by grouping radiation elements of a tilt antenna and giving a phase change for each group. CONSTITUTION:Radiation elements 41-44 for a conventional tilt antenna are grouped, the feeding amplitude and phase are adjusted for each group to realize the low side lobe characteristic of the tilt antenna. In this case, in order to satisfy the low side lobe characteristic, the relation among number M of radiation elements in one group, a beam tilt angle thetaT, radiation element interval (s) and a wavelength lambda is selected so as to be thetaT<=sin<-1>(lambda/Ms) is satisfied thereby satisfying the low side lobe characteristic requested for the antenna for mobile communication base station. Thus, number of cables to be replaced for the tilt antenna is decreased, the antenna feeding section is simplified and the simple handling is attained.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、移動通信用の基地局用のアンテナとして適す
るアレイアンテナで、複数の放射素子を垂直面内に一定
間隔で配列して、各放射素子の励振振幅および位相を調
整して、アンテナの主ビーム方向を水平面下の特定の角
度範囲に制御するチルトアンテナに関する。特に、複数
の放射素子をグループ単位にして、グループごとに放射
素子への給電位相を制御して他の基地局サービスゾーン
との干渉を少なくした低サイドローブ特性のチルトアン
テナに関する。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention is an array antenna suitable as an antenna for a base station for mobile communication, in which a plurality of radiating elements are arranged at regular intervals in a vertical plane, and each The present invention relates to a tilt antenna that controls the main beam direction of the antenna within a specific angular range below the horizontal plane by adjusting the excitation amplitude and phase of a radiating element. In particular, the present invention relates to a tilt antenna with low sidelobe characteristics in which a plurality of radiating elements are grouped and the feeding phase to the radiating elements is controlled for each group to reduce interference with other base station service zones.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第6図は、従来の移動無線、特に自動車電話に利用され
る移動通信用基地局アンテナのビームチルトの説明図で
、その基地局アンテナの使用される状態を示している。
FIG. 6 is an explanatory diagram of the beam tilt of a base station antenna for mobile communication used in a conventional mobile radio, particularly a car telephone, and shows the state in which the base station antenna is used.

第6図で、符号1は一つの基地局3がもつサービスゾー
ンを示す。符号2は離れた位置にある基地局3のサービ
スゾーンを示している。符号4は基地局アンテナであり
、基地局屋上あるいは鉄塔上に鉛直方向に設置されてい
る。破線5は、水平方向を示しアンテナの放射特性を示
す角度θの基線としている。破線6は、この基地局アン
テナ4からサービスゾーン1あるいは2の外縁を見込ん
だ角度を示し、基地局アンテナ4で必要とされるビーム
チルト角θ、に相当する。そして、符号8のビームはこ
の基地局アンテナ4の主ビームを示している。また第6
図で一点鎖線7で示される方向は、同一周波数を使用し
ているサービスゾーンへの干渉波方向を示しており、水
平方向からの角度はθ1で与えられる。
In FIG. 6, reference numeral 1 indicates a service zone that one base station 3 has. Reference numeral 2 indicates a service zone of a base station 3 located at a remote location. Reference numeral 4 denotes a base station antenna, which is installed vertically on the base station roof or on a steel tower. The broken line 5 indicates the horizontal direction and is used as the base line of the angle θ indicating the radiation characteristics of the antenna. A broken line 6 indicates an angle from which the outer edge of the service zone 1 or 2 is viewed from the base station antenna 4, and corresponds to the beam tilt angle θ required by the base station antenna 4. A beam 8 indicates the main beam of this base station antenna 4. Also the 6th
The direction indicated by a dashed line 7 in the figure indicates the direction of interference waves to service zones using the same frequency, and the angle from the horizontal direction is given by θ1.

移動通信用基地局アンテナとして要求される機能は、自
基地局のサービスゾーン内では所要の電界レベルを実現
しつつ、他基地局のサービスゾーンへの電波干渉を生じ
ないようにすることである。
The function required of a base station antenna for mobile communication is to achieve a required electric field level within the service zone of its own base station while preventing radio wave interference from occurring in the service zones of other base stations.

この要求を満たすため、移動通信用基地局アンテナの指
向特性を第6図に示すように主ビームを水平面下に傾け
、放射電波を自局サービスゾーンに有効に閉じ込めるよ
うにしている。これをビームチルトという。また、第6
図でθ1に示す角度領域にあるサイドローブのレベルを
十分低くスることにより、他局サービスゾーンへの電波
干渉を低減するようにしている。
In order to meet this requirement, the directivity characteristics of the mobile communication base station antenna are such that the main beam is tilted below the horizontal plane as shown in FIG. 6, so that the radiated radio waves are effectively confined within the service zone of the base station. This is called beam tilt. Also, the 6th
By lowering the level of the side lobe in the angle range indicated by θ1 in the figure to a sufficiently low level, radio wave interference with other stations' service zones is reduced.

このような指向特性を実現するため、移動通信基地局ア
ンテナとして、従来は第7図に示す構成のビームチルト
特性のアレイアンテナが使用されている。
In order to achieve such directivity characteristics, an array antenna with a beam tilt characteristic as shown in FIG. 7 has conventionally been used as a mobile communication base station antenna.

このアンテナ4は、垂直面内に一定間隔で配置された複
数の放射素子9と、この各放射素子の給電位相を決定す
る複数の位相器10と、この各放射素子の給電振幅を決
定する電力分配回路11とを備えたものであり、符号1
2は、このアンテナの給電点を示す。
This antenna 4 includes a plurality of radiating elements 9 arranged at regular intervals in a vertical plane, a plurality of phase shifters 10 that determine the feeding phase of each of the radiating elements, and a power that determines the feeding amplitude of each of the radiating elements. It is equipped with a distribution circuit 11, and is denoted by 1.
2 indicates the feeding point of this antenna.

また、第7図において、符号13の実線は、各放射素子
からの放射波の主ビーム方向を示し、符号14の一点鎖
線で示される面は、放射波の波面を示すものである。
Further, in FIG. 7, the solid line 13 indicates the main beam direction of the radiated wave from each radiating element, and the surface indicated by the dashed-dotted line 14 indicates the wavefront of the radiated wave.

この従来のアレイアンテナの作用について説明する。The operation of this conventional array antenna will be explained.

まず、アンテナ4の主ビームを水平面下にビームチルト
角θ、方向に向けるため、位相器10をそれぞれ調整し
て、放射波の波面を鉛直線に対してビームチルト角θ、
だけ傾けて設定する。
First, in order to direct the main beam of the antenna 4 below the horizontal plane at a beam tilt angle θ, the phase shifter 10 is adjusted respectively, and the wavefront of the radiated wave is set at a beam tilt angle θ with respect to the vertical line.
Tilt only to set.

さらに、低サイドローブ特性は、位相器10および電力
分配回路11の調整により実現する。
Furthermore, low sidelobe characteristics are achieved by adjusting the phase shifter 10 and the power distribution circuit 11.

例えば放射素子9が20個で、その各放射素子間隔を0
.8波長間隔に配置したてレイアンテナでは、第8図に
示す給電振幅および位相をビームチルト角θ、方向の位
相量に重畳すれば、第9図に示される放射特性を実現す
ることができる。なお、第9図での放射最大利得は14
.5dBである。ここで、第9図の放射角度θは、ビー
ムチルト角θ7方向からの変化量を示している。第9図
で放射角度θのプラス符号方向が自基地局のサービスゾ
ーン内に当り、マイナス符号の方向が干渉ゾーン方向に
対応する。上述の給電振幅および位相の調整により、第
9図に示すように、干渉ゾーン方向のサイドローブレベ
ルを一30dB程度まで低減でき、同一周波数を使用す
るサービスゾーンを近接することが可能となる。
For example, if there are 20 radiating elements 9, the interval between each radiating element is 0.
.. In a vertical ray antenna arranged at 8 wavelength intervals, the radiation characteristics shown in FIG. 9 can be realized by superimposing the feeding amplitude and phase shown in FIG. 8 on the beam tilt angle θ and the phase amount in the direction. In addition, the maximum radiation gain in Fig. 9 is 14
.. It is 5dB. Here, the radiation angle θ in FIG. 9 indicates the amount of change from the beam tilt angle θ7 direction. In FIG. 9, the plus sign direction of the radiation angle θ corresponds to the service zone of the own base station, and the minus sign direction corresponds to the interference zone direction. By adjusting the feeding amplitude and phase as described above, the side lobe level in the interference zone direction can be reduced to about -30 dB, as shown in FIG. 9, and service zones using the same frequency can be brought closer together.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

この従来のチルトアンテナでは、ビームチルト角θ、を
変化させる方法として、給電位相調整を簡便なものとす
るため、各位相量に応じた必要な長さのケーブルを用意
して、これを取り替える方法で行われている。
In this conventional tilt antenna, the method of changing the beam tilt angle θ is to prepare a cable of the necessary length according to each phase amount and replace it in order to simplify the feeding phase adjustment. It is being carried out in

しかし、基地局の高さの種々の変化に応じてビームチル
ト角0丁を変化させるためには、位相器10のケーブル
のすべてを取り替える必要があり、放射素子9の数が多
くなると、この作業が甚だ煩雑であるばかりでなく、ア
ンテナの価格の上昇につながる欠点があった。
However, in order to change the beam tilt angle according to various changes in the height of the base station, it is necessary to replace all the cables of the phase shifter 10, and as the number of radiating elements 9 increases, this task becomes more difficult. Not only is this extremely complicated, but it also has the disadvantage of increasing the price of the antenna.

本発明は、上述の欠点に鑑み、チルトアンテナの取替ケ
ーブル数を減少させて、アンテナの給電部を簡素化して
アンテナ価格を低減し取り扱いを簡易化することができ
るチルトアンテナを提供することを目的とする。
In view of the above-mentioned drawbacks, it is an object of the present invention to provide a tilt antenna that can reduce the number of replacement cables of the tilt antenna, simplify the power feeding part of the antenna, reduce the antenna cost, and simplify handling. purpose.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明は、複数の放射素子が一定間隔で垂直面内に一直
線状に配列されたアレイ構造であり、このアレイ構造の
放射サイドローブレベルが十分低くなるように各放射素
子の振幅および位相を調整する手段を備え、アレイアン
テナの放射特性の主ビーム方向が水平面下の特定の角度
範囲にわたり可変に制御されるチルトアンテナにおいて
、上記複数の各放射素子を複数のグループに分割し、こ
のグループ単位毎に上記各放射素子の位相を変化させる
位相制御手段を備え、与えられた波長をλ、上記主ビー
ムの水平面下−の特定の角度範囲をθT1T1耐放射素
子間隔をS、一つのグループを構成する放射素子数をM
とするとき、θT≦sin  1(λ/ M s )と
なるようにグループ内の放射素子数が選定されたことを
特徴とする。
The present invention has an array structure in which a plurality of radiating elements are arranged in a straight line in a vertical plane at regular intervals, and the amplitude and phase of each radiating element are adjusted so that the radiation side lobe level of this array structure is sufficiently low. In the tilt antenna, the main beam direction of the radiation characteristic of the array antenna is variably controlled over a specific angular range below the horizontal plane. is provided with a phase control means for changing the phase of each of the radiation elements, and a given wavelength is λ, a specific angular range below the horizontal plane of the main beam is θT1T1, and an interval between the anti-radiation elements is S, forming one group. The number of radiating elements is M
It is characterized in that the number of radiating elements in a group is selected so that θT≦sin 1 (λ/M s ).

本発明のチルトアンテナを構成する放射素子、この放射
素子の振幅および位相を調整する手段およびグループ単
位で位相を制御する手段は、すべて双方向性であって、
本発明のチルトアンテナは送受信双方に使用することが
できる。
The radiating element constituting the tilt antenna of the present invention, the means for adjusting the amplitude and phase of this radiating element, and the means for controlling the phase in groups are all bidirectional, and
The tilt antenna of the present invention can be used for both transmission and reception.

〔作用〕[Effect]

本発明は、従来のチルトアンテナの各放射素子をグルー
プ化し、グループ毎にその給電振幅および位相を調整し
て、チルトアンテナの低サイドローブ特性を実現する。
The present invention realizes low sidelobe characteristics of the tilt antenna by grouping each radiating element of a conventional tilt antenna and adjusting the feeding amplitude and phase for each group.

この際に低サイドローブ特性を満たすために、一つのグ
ループ内の放射素子数Mと、ビームチルト角θT1放射
素子間隔S1波長λとの関係をθT≦5in−1(λ/
 M s ) となるように選定して、移動通信用基地局アンテナに要
求される低サイドローブ特性を満たすようにしている。
At this time, in order to satisfy the low sidelobe characteristic, the relationship between the number M of radiating elements in one group and beam tilt angle θT1 radiating element spacing S1 wavelength λ is set as θT≦5in-1 (λ/
M s ) is selected to satisfy the low sidelobe characteristics required of a base station antenna for mobile communication.

〔実施例〕〔Example〕

以下、図面を参照して本発明実施例を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明一実施例のチルトアンテナの構成を示す
図である。
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a tilt antenna according to an embodiment of the present invention.

本実施例のチルトアンテナは、複数の放射素子9と、各
放射素子9の給電位相を決定する位相器10と、各放射
素子9の給電振幅を決定する電力分配回路11とを備え
、この各放射素子9、各位相器10、電力分配回路11
の幾つかをグループとしてまとめ、このグループ化され
たアンテナ4.〜4゜の各放射素子の位ト目をまとめて
調整する位相器15゜〜154 とを備え、この位相器
1s、〜154 に給電点12から給電される構成とな
っている。
The tilt antenna of this embodiment includes a plurality of radiating elements 9, a phase shifter 10 that determines the feeding phase of each radiating element 9, and a power distribution circuit 11 that determines the feeding amplitude of each radiating element 9. Radiating element 9, each phase shifter 10, power distribution circuit 11
Some of them are grouped together, and the grouped antennas 4. It is equipped with phase shifters 15.about.154 for collectively adjusting the positions of the respective radiating elements of .about.4.degree., and power is supplied to these phase shifters 1s, .about.154 from a feeding point 12.

この第1図に示すチルトアンテナでは、各グループ毎の
放射素子9の位相を調整する位相器15により主ビーム
方向を角度θ′、に向けた状態に調整できる。破線17
に示す面は、角度θ′アに応じた波面を示し、実線16
で示される面が実際に実現される波面を示す。このよう
に、各放射素子9をグループ化して給電する方式では、
第1図に示すように、主ビーム角θ′7と実際の放射波
面との間に2δの位相誤差が存在する。
In the tilt antenna shown in FIG. 1, the main beam direction can be adjusted to the angle θ' by a phase shifter 15 that adjusts the phase of the radiating elements 9 for each group. Broken line 17
The surface shown in shows the wavefront according to the angle θ′a, and the solid line 16
The surface shown by represents the actually realized wavefront. In this way, in the method of feeding power by grouping each radiating element 9,
As shown in FIG. 1, there is a phase error of 2δ between the main beam angle θ'7 and the actual radiation wavefront.

この位相誤差2δの存在により、低サイドローブ特性が
劣化されることが考えられるが、本発明では、この劣化
特性を定量化し、ビームチルト角θア、1グループ内の
放射素子数M、放射素子間隔S、波長λとを一定の関係
とすることにより、低サイドローブ特性の劣化を防止し
ている。
It is thought that the presence of this phase error 2δ degrades the low sidelobe characteristics, but in the present invention, this deterioration characteristic is quantified, and the beam tilt angle θa, the number of radiating elements in one group M, and the number of radiating elements By setting the distance S and the wavelength λ in a constant relationship, deterioration of the low sidelobe characteristics is prevented.

まず、第2図(a)ないしくd)に、放射素子をグルー
プ化した場合のアンテナ特性におけるサイドローブ劣化
の計算結果を示す。
First, FIGS. 2(a) to 2(d) show calculation results of sidelobe deterioration in antenna characteristics when radiating elements are grouped.

このアンテナ特性の計算では、ビームチルト角θアの可
変範囲を5°ないし12°と想定し、ビームチルト角9
°方向で全放射素子9の位相が揃うように、各放射素子
9の位相が調整されているものとする。すなわち、ビー
ムチルト角9°以外のビームチルト角においては、第1
図に示したグループ化に伴う2δの位相誤差が存在する
In calculating this antenna characteristic, it is assumed that the variable range of the beam tilt angle θa is 5° to 12°, and the beam tilt angle 9
It is assumed that the phase of each radiating element 9 is adjusted so that the phases of all the radiating elements 9 are aligned in the ° direction. That is, at beam tilt angles other than 9°, the first
There is a phase error of 2δ associated with the grouping shown in the figure.

第2図は、ビームチルト角θ′7が11°の場合に、各
グループに含まれる放射素子9の数Mを変えた場合の放
射特性の変化の様子を示すものである。放射素子9の数
は20とし、素子間隔を0.8波長として、アンテナの
放射特性を計算した。
FIG. 2 shows how the radiation characteristics change when the number M of radiating elements 9 included in each group is changed when the beam tilt angle θ'7 is 11°. The radiation characteristics of the antenna were calculated by setting the number of radiating elements 9 to 20 and setting the element spacing to 0.8 wavelength.

なお、各グループ内の放射素子数Mは、20の約数であ
る離散的な数値となり、このアンテナの放射特性で注目
すべき角度領域は、主ビームから水平面0°の近傍まで
の角度範囲であり、そのサイドローブレベルの劣化度を
大きくすることある。
The number M of radiating elements in each group is a discrete number that is a divisor of 20, and the angular range that should be noted in the radiation characteristics of this antenna is the angular range from the main beam to near the horizontal plane 0°. This may increase the degree of sidelobe level deterioration.

第2図(a)は、放射素子を2分割して、各グループの
放射素子数Mを10とした場合、第2図ら)は、Mを5
とした場合、第2図(C)は、Mを4とした場合、第2
図(d)はMを2とした場合である。
In Fig. 2(a), when the radiating element is divided into two and the number of radiating elements in each group is set to 10, M is 5.
In this case, Fig. 2 (C) shows that when M is 4, the second
Figure (d) shows the case where M is set to 2.

この第2図(a)ないしくd)に示されるアンテナのサ
イドローブ特性で顕著な事項は、各図の矢印に示す位置
でローブが突出することであり、またそのローブの突出
する位置は、グループ内の放射素子数Mが大きくなるに
したがって主ビームに近づくことである。
What is remarkable about the side lobe characteristics of the antennas shown in FIGS. 2(a) to d) is that the lobes protrude at the positions indicated by the arrows in each figure, and the positions at which the lobes protrude are as follows: As the number M of radiating elements in a group increases, they approach the main beam.

すなわち、第2図(a)に示すようにM=10では、は
ぼ主ビームに隣接する位置に突出したローブが存在する
こととなり、他の基地局のサービスゾーンとの干渉角度
範囲でのサイドローブ特性を著しく劣化させる。ところ
が、第2図わ)のようにM=5とすると、突出したロー
ブは干渉角度範囲の外に存在しゾーン構成上の問題は無
くなる。一方、主ビームと突出したローブに挟まれた角
度領域でのサイドローブレベルは、若干劣化するものの
約−25dB程度のレベルを維持しており、実用上は十
分低いレベルとなっている。
In other words, as shown in Fig. 2(a), when M = 10, there is a protruding lobe at a position adjacent to the main beam, and the side lobe in the interference angle range with the service zone of other base stations. Significantly deteriorates lobe characteristics. However, when M=5 as shown in FIG. 2), the protruding lobe exists outside the interference angle range, and the problem regarding the zone configuration disappears. On the other hand, the side lobe level in the angular region between the main beam and the protruding lobe, although slightly degraded, maintains a level of about -25 dB, which is a sufficiently low level for practical use.

次に、上述の第2図(a)ないしくd)に示した結果か
ら、放射素子9をグループ化した場合の低サイドローブ
特性を維持しつつ大きなチルト角を実現するための、ビ
ームチルト角θT、グループ内の素子数Mの関係を求め
る。
Next, from the results shown in FIGS. 2(a) to 2(d) above, we will determine the beam tilt angle in order to achieve a large tilt angle while maintaining low sidelobe characteristics when the radiating elements 9 are grouped. The relationship between θT and the number of elements M in the group is determined.

まず、第2図に示したサイドローブの生成原因を検討す
るため、アレイアンテナの放射特性計算の座標を第3図
のように定義する。アンテナの長さをLとし、各放射素
子間隔をSとし、全放射素子数をnとする。このとき、
アンテナの放射強度を重(θ)とすると、全放射素子の
給電振幅および位相が全放射素子にわたり同一とした場
合、次の表示式で表すことができる。
First, in order to examine the cause of the generation of the side lobes shown in FIG. 2, the coordinates for calculating the radiation characteristics of the array antenna are defined as shown in FIG. 3. The length of the antenna is L, the interval between each radiating element is S, and the total number of radiating elements is n. At this time,
Letting the radiation intensity of the antenna be weight (θ), it can be expressed by the following expression when the feeding amplitude and phase of all the radiating elements are the same over all the radiating elements.

ここで、λは波長を示す。Here, λ indicates the wavelength.

この(1)式の分子の値の変化の周期については、(n
πS・sin θ)/λ=πを満足するθの角度間隔で
与えられ、第2図の各ローブに相当する細かな放射特性
変化を表す。一方、(1)式の分母の周期は、(π5−
sin θ)/λ=πを満足する角度間隔θ、であるか
ら、 θP= 5irr1(λ/s )          
 −(2)となる。これは(1)式の分子のn倍となる
。今、アレイアンテナで良く選定されるように、S=λ
とすると、θ、=90°となる。また、S=2λとする
と、θ、=30°となり、第2図に示した突出ローブ角
度に近い値を示すようになる。
Regarding the period of change in the value of the numerator in equation (1), (n
It is given by an angular interval of θ that satisfies πS·sin θ)/λ=π, and represents a fine radiation characteristic change corresponding to each lobe in FIG. On the other hand, the period of the denominator in equation (1) is (π5−
Since the angular interval θ satisfies sin θ)/λ=π, θP= 5irr1(λ/s)
−(2). This is n times the numerator of formula (1). Now, as is often selected for array antennas, S=λ
Then, θ=90°. Further, when S=2λ, θ=30°, which shows a value close to the protruding lobe angle shown in FIG.

アレイアンテナの放射素子9をM個の放射素子単位でグ
ループに分割して給電した場合の放射特性は、アレイア
ンテナの指向性の積の原理から、M個の放射素子アンテ
ナの放射特性と(1)式でSをMsと置き換えた指向性
との積で表される。この場合の(2)式に相当する成分
の周期は、やはり(2)式のSをMsと置き換えて次の
(3)式で求められる。
The radiation characteristics when the radiating elements 9 of the array antenna are divided into groups of M radiating elements and fed are calculated by the radiation characteristics of the M radiating elements antenna and (1 ) is expressed as the product of the directivity obtained by replacing S with Ms. In this case, the period of the component corresponding to equation (2) can be found by the following equation (3) by replacing S in equation (2) with Ms.

θ、 = sin J λ/Ms)(3)第4図には、
Sをパラメータとして、Mとθ。
θ, = sin J λ/Ms) (3) In Figure 4,
M and θ, with S as a parameter.

との関係を(3)式により計算した結果を示す。この第
8図の図中の丸印は、第2図(a)ないしくd)の突出
ローブ位置である。この(3)式の表示式の特徴は、θ
Pがアンテナの全長とは無関係に単にグループ化した放
射素子数のみで決定されることである。
The results of calculating the relationship between . The circles in FIG. 8 are the positions of the protruding lobes in FIGS. 2(a) to 2d). The characteristics of this expression (3) are that θ
P is determined simply by the number of grouped radiating elements, regardless of the total length of the antenna.

ビームチルト角の最大値θアが与えられた場合の設計法
としては、θ、が00以上となるように位置させる必要
があり、次の条件式を満たす必要がある。
As a design method when the maximum value θa of the beam tilt angle is given, it is necessary to position the beam so that θ is 00 or more, and it is necessary to satisfy the following conditional expression.

θ、 ≦ sin −五 (λ/Ms>       
       (4)グループを構成する放射素子数M
としては、(4)式で最大の値を採用すれば、ビームチ
ルトのための可変部品数を最小にできる。例えば第4図
において、θ丁=14°、S=0.8 λの場合、(4
)式よりMの最大値を求めるとM=5となる。
θ, ≦ sin −5 (λ/Ms>
(4) Number M of radiating elements constituting a group
If the maximum value is adopted in equation (4), the number of variable parts for beam tilt can be minimized. For example, in Fig. 4, when θ = 14° and S = 0.8 λ, (4
), the maximum value of M is found to be M=5.

さらに、第5図に、ビームチルト角を種々に変化させた
場合の、水平面下のサイドローブレベルとアンテナ利得
の変化の様子を表す。給電分割数を4グループとし、各
グループ内の放射素子数を5とした場合まで少なくして
も、ビームチルト角が5°ないし12°の範囲で、−1
2dB以下のサイドローブ特性が得られることがわかる
。また、アンテナ利得の変化幅も、1.5dB以下で問
題とならない値となっている。
Furthermore, FIG. 5 shows how the sidelobe level below the horizontal plane and the antenna gain change when the beam tilt angle is varied. Even if the number of feeding divisions is reduced to 4 groups and the number of radiating elements in each group is 5, -1 in the beam tilt angle range of 5° to 12°.
It can be seen that side lobe characteristics of 2 dB or less can be obtained. Further, the variation width of the antenna gain is 1.5 dB or less, which is a value that does not cause any problem.

なお、上記実施例では、放射素子9、位相器10、電力
分配回路11、位相器15、給電点12について、その
動作で放射あるいは給電という言葉を使用したが、これ
らのチルトアンテナ構成素子はすべて双方向性のある素
子であり、本発明のチルトアンテナは送信のみでなく、
受信にも使用されるものである。
In the above embodiment, the words "radiating" or "feeding" are used for the operations of the radiating element 9, phase shifter 10, power distribution circuit 11, phase shifter 15, and feeding point 12, but all of these tilt antenna components Being a bidirectional element, the tilt antenna of the present invention can be used not only for transmission but also for transmission.
It is also used for reception.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べたように、本発明は、チルトアンテナの放射素
子をグループに分割して、グループ毎に位相変化を与え
るようにすることにより、低サイドローブ特性を劣化さ
せることなく、広い角度範囲の放射特性を備えた移動通
信基地局用アンテナに適するチルトアンテナを実現でき
る。
As described above, the present invention divides the radiating elements of a tilt antenna into groups and gives a phase change to each group, thereby allowing radiation over a wide angular range without deteriorating the low sidelobe characteristics. A tilt antenna suitable for a mobile communication base station antenna with characteristics can be realized.

このチルトアンテナの構造は、ビームチルト角変化を実
施するための給電ケーブル等の取替部品を減少できるた
め、構成を簡素化してアンテナを経済化することができ
、また位相調整工数を減少でき取扱の簡易化を図ること
ができる。
The structure of this tilt antenna reduces the need for replacement parts such as power supply cables to change the beam tilt angle, which simplifies the configuration and makes the antenna more economical.It also reduces the number of man-hours required for phase adjustment and handling. can be simplified.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明一実施例のチルトアンテナの構成を示す
図。 第2図は放射素子をグループ化したときの放射特性の変
化を示す。 第3図は本実施例での放射特性計算のためのアンテナの
座標系を示す図。 第4図はグループ化された放射素子数と突出ローブ位置
との関係を示す図。 第5図はビームチルト角を変化させた場合のサイドロー
ブおよびアンテナの利得の変化の様子を示す図。 第6図は移動通信基地局におけるビームチルトの説明図
。 第7図は従来例チルトアンテナの構成を示す図。 第8図は従来例チルトアンテナの給電振幅および位相の
調整例。 第9図は従来例の低サイドローブアンテナの放射特性を
示す図。 ■、2・・・サービスゾーン、3・・・無線基地局、4
・・・アンテナ、5・・・水平方向を示す線、6・・・
ビームチルト角度を示す線、7・・・同一周波数を使用
しているサービスゾーンへの干渉方向を示す図。8・・
・主ビーム、9・・・放射素子、10.15・・・位相
器、11・・・電力分配回路、12・・・アンテナの給
電点、13・・・アンテナからの放射波、14.16・
・・放射波の波面。 特許出願人 日本電信電話株式会社 代理人 弁理士 井 出 直 孝 ′?F41 回 角度 (deg ) (O)2分割0う合(M:IO) ―雇(deg ) (b)4分割ny%8(M=5) 角度(deg ) (C)5分割04合(M=4) 角度 (cleg ) ((1) 10勺割の場合(M:2) 肩 図 扇 ビームチルト角 (deg ) 昂 回 1り゛ルーフ゛+: @a IIL6棄+委ξM尾 ビーム十ルト既明図 肩 6 旧 肩 肩 図 試射肉屋・G (cleg) ?f19  図
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a tilt antenna according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 shows changes in radiation characteristics when radiating elements are grouped. FIG. 3 is a diagram showing an antenna coordinate system for calculating radiation characteristics in this embodiment. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the number of grouped radiating elements and the position of the protruding lobe. FIG. 5 is a diagram showing changes in side lobes and antenna gain when the beam tilt angle is changed. FIG. 6 is an explanatory diagram of beam tilt in a mobile communication base station. FIG. 7 is a diagram showing the configuration of a conventional tilt antenna. FIG. 8 is an example of adjusting the feeding amplitude and phase of a conventional tilt antenna. FIG. 9 is a diagram showing the radiation characteristics of a conventional low sidelobe antenna. ■, 2...Service zone, 3...Wireless base station, 4
... Antenna, 5... Line indicating the horizontal direction, 6...
A line indicating the beam tilt angle, 7...A diagram indicating the direction of interference with service zones using the same frequency. 8...
・Main beam, 9... Radiation element, 10.15... Phase shifter, 11... Power distribution circuit, 12... Antenna feeding point, 13... Radiation wave from the antenna, 14.16・
...wavefront of radiation waves. Patent applicant: Nippon Telegraph and Telephone Corporation Representative: Patent attorney: Naotaka Ide'? F41 angle (deg) (O) 2-division 0-go (M:IO) - hire (deg) (b) 4-division ny%8 (M=5) angle (deg) (C) 5-division 0-4 go (M = 4) Angle (cleg) ((1) In the case of 10x split (M: 2) Shoulder view fan beam tilt angle (deg) Rotation 1st roof +: @a IIL6 + rotation ξM tail beam already tilted Meizu Shoulder 6 Old Shoulder Shoulder Diagram Test Shooting Butcher G (cleg) ?f19 Diagram

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、複数の放射素子が一定間隔で垂直面内に一直線状に
配列されたアレイ構造であり、 このアレイ構造の放射サイドローブレベルが十分低くな
るように各放射素子の振幅および位相を調整する手段を
備え、 アレイアンテナの放射特性の主ビーム方向が水平面下の
特定の角度範囲にわたり可変に制御されるチルトアンテ
ナにおいて、 上記複数の各放射素子を複数のグループに分割し、この
グループ単位毎に上記各放射素子の位相を変化させる位
相制御手段を備え、 与えられた波長をλ、上記主ビームの水平面下の特定の
角度範囲をθ_T、各放射素子間の間隔をs、一つのグ
ループを構成する放射素子数をMとするとき、 θ_T≦sin^−^1(λ/Ms) となるようにグループ内の放射素子数が選定されたこと
を特徴とするチルトアンテナ。
[Claims] 1. An array structure in which a plurality of radiating elements are arranged in a straight line in a vertical plane at regular intervals, and the amplitude of each radiating element is adjusted such that the radiation side lobe level of this array structure is sufficiently low. and a means for adjusting the phase, and in a tilt antenna in which the main beam direction of the radiation characteristic of the array antenna is variably controlled over a specific angular range below the horizontal plane, each of the plurality of radiating elements is divided into a plurality of groups, A phase control means is provided for changing the phase of each of the radiating elements for each group, and the given wavelength is λ, the specific angular range under the horizontal plane of the main beam is θ_T, the interval between each radiating element is s, A tilt antenna characterized in that the number of radiating elements in a group is selected so that θ_T≦sin^−^1 (λ/Ms), where M is the number of radiating elements constituting one group.
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