【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
複数の水平方向に配列された素子アンテナと、
前記複数の素子アンテナに接続され素子アンテナ
に電力を供給する給電回路とから成り、２つの異
なる周波数帯で使用され、かつ水平面内で双峰な
指向特性を有するアンテナ装置において、上記素
子アンテナとして誘電体基板上に設けられた方形
マイクロストリツプアンテナの一辺を地導体側と
短絡して構成したアンテナを用い、かつ第１周波
数帯において共振する第１の素子アンテナと第２
周波数帯において共振する第２の素子アンテナを
誘電体基板上に交互に配列し、さらに給電回路と
して第１の素子アンテナに電力を供給する第１の
不等電力分配器と第２の素子アンテナに電力を供
給する第２の不等電力分配器をそれぞれ独立に有
することを特徴とするアンテナ装置。
２ 誘電体基板としてハニカム基板を用いたこと
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のアンテ
ナ装置。
３ 不等電力分配器として、マイクロストリツプ
線路で構成したラツトレース回路を複数個組み合
わせて構成した回路を用いたことを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載のアンテナ装置。
４ アンテナの保護のため、素子アンテナの前方
に誘電体レドームを設けたことを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載のアンテナ装置。
a plurality of element antennas arranged horizontally;
An antenna device comprising a feeding circuit connected to the plurality of element antennas and supplying power to the element antennas, used in two different frequency bands, and having bimodal directivity in a horizontal plane, wherein the element antenna is a dielectric A first element antenna that resonates in a first frequency band and a second element antenna are used.
Second element antennas resonating in a frequency band are arranged alternately on a dielectric substrate, and a first unequal power divider that supplies power to the first element antenna and a second element antenna serve as a feeding circuit. An antenna device characterized by independently having second unequal power dividers that supply electric power. 2. The antenna device according to claim 1, wherein a honeycomb substrate is used as the dielectric substrate. 3. The antenna device according to claim 1, wherein a circuit constructed by combining a plurality of rattrace circuits constructed of microstrip lines is used as the unequal power divider. 4. The antenna device according to claim 1, characterized in that a dielectric radome is provided in front of the element antenna to protect the antenna.
【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
〔産業上の利用分野〕
この発明は、複数個の素子アンテナを水平方向
に配列したアンテナ装置、特にその小型・軽量化
に関するものである。
〔従来の技術〕
従来のこの種の装置としては、列車無線に用い
られる列車用アンテナ装置があつた。第４図は従
来のアンテナ装置を示す図であり、図において１
はアンテナ装置であり、４つの放射ユニツト４
１，４２，４３，４４及び不等電力分配器６とに
より構成される。各放射ユニツトは、素子アンテ
ナ２，３，４，５及び整合回路４５，４６，４
７，４８からそれぞれ構成されており、素子アン
テナとしてはスロツトアンテナを用いている。ま
た、各放射ユニツトと不等電力分配器の間は同軸
ケーブル７，８，９，１０によつて接続されてい
る。
このアンテナ装置は列車の側面に設置され、沿
線に布設された漏えい同軸ケーブル（以下LCX
という）と対向して使用される。ことろでLCX
は、第５図に示されるように給電方向によつて放
射方向が±θ方向に変化する。そこで、最大放射
方向が＋θ方向となる給電振幅・位相と、最大放
射方向が−θ方向となる給電振幅・位相を重ね合
わせた給電振幅・位相を各素子に与えることによ
り、水平面内の指向性を±θ方向に最大放射方向
を持つ双峰特性とすることによつて、LCXの放
射方向の変化に追従させている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記のような従来のアンテナ装置においては、
素子アンテナとしてスロツトアンテナを用いてい
るために、スロツトの後ろに空洞を必要とする点
と、１つの素子を２つの異なる周波数で共用する
ため、各素子アンテナに対してそれぞれ整合回路
を必要とする点で、外形寸法が大きくなり、重量
も重くなるという欠点があつた。
この発明は、かかる問題点を解決するためにな
されたもので、従来の装置よりも小型・軽量なア
ンテナ装置を得ることを目的としている。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係るアンテナ装置は、素子アンテナ
として誘電体基板に設けた方形マイクロストリツ
プアンテナの１辺を地導体側と短絡したアンテナ
を用い、かつ２つの異なるそれぞれの周波数で共
振する２種類の素子アンテナを交互に配列し、そ
れぞれの素子アンテナに電力を供給する２種類の
不等電力分配器とで構成したものである。
〔作用〕
この発明においては、素子アンテナとして方形
マイクロストリツプアンテナを用いているから、
裏側に空洞を必要とせず、さらにそれぞれの周波
数で共振する２種類の素子アンテナを用いている
ために特別な整合回路を必要とせず、アンテナ装
置の小型・軽量化が可能である。
〔実施例〕
第１図は、この発明の一実施例を示す断面図で
あり、１はこの発明によるアンテナ装置、２ａ〜
５ａは第１週波数帯で共振する第１の素子アンテ
ナ、２ｂ〜５ｂは第２周波数帯で共振する第２の
素子アンテナ、６ａは第１の不等電力分配器、６
ｂは第２の不等電力分配器であり、素子アンテナ
と不等電力分配器の間は同軸ケーブル７ａ〜１０
ａ，７ｂ〜１０ｂによつて接続されている。１１
は誘電体基板、１２はレドームである。
第２図は、この実施例における素子アンテナの
配列を示す図であり、第１の素子アンテナ２ａ〜
５ａと第２の素子アンテナ２ｂ〜５ｂが交互に一
直線上に配列されている。
第３図は、各素子アンテナ２ａ〜５ａ，２ｂ〜
５ｂの断面構成図であり、この実施例では誘電体
基板としてハニカム基板を用いた場合について示
している。図において、ハニカムコア３１を２枚
のスキン３２で挾んだ基板の片側の面には地導体
３３があり、反対側には方形の放射素子３４が設
けられている。地導体３３と放射素子３４の一辺
が短絡板３５によつて電気的に短絡されている。
３６は同軸接栓座であり、その内導体３７は放射
素子３４に接続されている。素子アンテナの入力
インピーダンスは給電位置によつて変化するた
め、ここでは給電位置を入力インピータンスが同
軸ケーブルのインピーダンスに整合する位置に選
んでいる。また、この発明では第１の周波数で共
振する素子アンテナと、第２の周波数で共振する
素子アンテナを分けているため、それぞれの素子
アンテナについて、独立に整合をとることが可能
である。
このアンテナ装置において、素子アンテナの給
電位置をアンテナの入力インピーダンスか同軸ケ
ーブルのインピータンスに整合する位置に選べば
特別な整合回路を必要としないため、アンテナ装
置の小型化が可能であり、第１図の縦方向の寸法
は従来装置の約半分となる。さらに、素子アンテ
ナが非常に薄い構造であるために、アンテナ装置
の奥行きを従来の装置とほぼ同程度に保つたまま
不等電力分配器を基板の裏側に内蔵することがで
き、アンテナ装置の横方向の寸法も小さくなり、
占有面積としては従来装置の1/2以下となる。
また、LCXの放射角は周波数によつて変化す
るが、この発明においては２つの周波数に対する
不等電力分配器と素子アンテナが独立であるか
ら、それぞれの周波数に対して最大放射方向を
LCXの放射方向に適合させることが可能である。
すなわち、第１の周波数におけるLCXの放射角
を±θ1、第２の周波数におけるLCXの放射角を
±θ2とすれば、第１の周波数に対しては最大放射
方向が＋θ1方向となる給電振幅・位相と、−θ1方
向となる給電振幅・位相を重ね合わせた給電振
幅・位相を第１の不等電力分配器によつて第１の
素子アンテナに与えることによつて、最大放射方
向が±θ1方向となる双峰特性をもたせることがで
きる。第２の周波数に対しても同様にして最大放
射方向が±θ2方向となる双峰特性をもたせること
ができる。
なお、誘電体基板としてハニカム基板を使用す
れば、大幅な軽量化が可能である。また、不等電
力分配器としては、マイクロストリツプ線略で構
成したラツトレース回路を複数個組み合わせて構
成した回路を用いることも可能である。
また、この実施例で示したように、素子アンテ
ナを保護するために、素子アンテナの前方にレド
ームをつけても構わない。
〔発明の効果〕
以上のようにこの発明は、素子アンテナとして
誘電体基板上に設けられた方形マイクロストリツ
プアンテナの一辺を地導体側と短絡したアンテナ
を用い、２つの異なる周波数で共振する素子アン
テナを交互に配列することによつて、アンテナ装
置の小型・軽量化を図れるという効果がある。
また、２つの周波数で不等電力分配器と素子ア
ンテナが独立であるから、それぞれの周波数につ
いて最適な指向性が得られるという効果がある。
[Industrial Field of Application] The present invention relates to an antenna device in which a plurality of element antennas are arranged horizontally, and particularly to reduction in size and weight thereof. [Prior Art] A conventional device of this type is a train antenna device used for train radio. FIG. 4 is a diagram showing a conventional antenna device.
is an antenna device with four radiation units 4
1, 42, 43, 44 and an unequal power divider 6. Each radiation unit includes element antennas 2, 3, 4, 5 and matching circuits 45, 46, 4.
7 and 48, respectively, and a slot antenna is used as the element antenna. Further, each radiation unit and the unequal power divider are connected by coaxial cables 7, 8, 9, and 10. This antenna device is installed on the side of the train, and is connected to leaky coaxial cables (LCX) installed along the tracks.
) is used in opposition to Kotoro de LCX
As shown in FIG. 5, the radiation direction changes in the ±θ direction depending on the feeding direction. Therefore, by giving each element a feeding amplitude and phase that is a superposition of the feeding amplitude and phase whose maximum radiation direction is in the +θ direction and the feeding amplitude and phase whose maximum radiation direction is in the -θ direction, we can improve the directivity in the horizontal plane. By making it a bimodal characteristic with the maximum radiation direction in the ±θ direction, it is made to follow changes in the radiation direction of LCX. [Problems to be solved by the invention] In the conventional antenna device as described above,
Since a slot antenna is used as the element antenna, a cavity is required behind the slot, and since one element is shared by two different frequencies, a matching circuit is required for each element antenna. In this respect, there were drawbacks such as increased external dimensions and increased weight. This invention was made to solve these problems, and aims to provide an antenna device that is smaller and lighter than conventional devices. [Means for Solving the Problems] The antenna device according to the present invention uses an antenna in which one side of a rectangular microstrip antenna provided on a dielectric substrate is shorted to the ground conductor side as an element antenna, and It consists of two types of element antennas that resonate at different frequencies arranged alternately and two types of unequal power dividers that supply power to each element antenna. [Operation] In this invention, since a rectangular microstrip antenna is used as the element antenna,
Since there is no need for a cavity on the back side, and two types of element antennas that resonate at respective frequencies are used, no special matching circuit is required, and the antenna device can be made smaller and lighter. [Embodiment] FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the present invention, in which 1 is an antenna device according to the present invention, 2a to 2 are
5a is a first element antenna that resonates in the first wave number band; 2b to 5b are second element antennas that resonate in the second frequency band; 6a is a first unequal power divider;
b is a second unequal power divider, and coaxial cables 7a to 10 are connected between the element antenna and the unequal power divider.
a, 7b to 10b. 11
1 is a dielectric substrate, and 12 is a radome. FIG. 2 is a diagram showing the arrangement of the element antennas in this embodiment, and shows the arrangement of the element antennas 2a to 2a.
5a and second element antennas 2b to 5b are alternately arranged in a straight line. FIG. 3 shows each element antenna 2a to 5a, 2b to
5b, and this example shows a case where a honeycomb substrate is used as the dielectric substrate. In the figure, a ground conductor 33 is provided on one side of a substrate in which a honeycomb core 31 is sandwiched between two skins 32, and a rectangular radiating element 34 is provided on the opposite side. One side of the ground conductor 33 and the radiating element 34 are electrically short-circuited by a short-circuit plate 35.
36 is a coaxial connector seat, the inner conductor 37 of which is connected to the radiating element 34. Since the input impedance of the element antenna changes depending on the feeding position, the feeding position is selected here so that the input impedance matches the impedance of the coaxial cable. Further, in this invention, since the element antenna that resonates at the first frequency and the element antenna that resonates at the second frequency are separated, it is possible to independently match each element antenna. In this antenna device, if the feeding position of the element antenna is selected to match the input impedance of the antenna or the impedance of the coaxial cable, there is no need for a special matching circuit, so it is possible to downsize the antenna device. The vertical dimension in the figure is about half that of the conventional device. Furthermore, because the element antenna has a very thin structure, the unequal power divider can be built into the back side of the board while keeping the depth of the antenna device approximately the same as conventional devices, allowing it to be placed next to the antenna device. The dimension in the direction is also smaller,
The area occupied is less than half that of conventional equipment. Furthermore, the radiation angle of the LCX changes depending on the frequency, but in this invention, the unequal power divider and element antenna for the two frequencies are independent, so the maximum radiation direction for each frequency can be determined.
It is possible to adapt it to the radial direction of the LCX.
In other words, if the radiation angle of LCX at the first frequency is ±θ 1 and the radiation angle of LCX at the second frequency is ±θ 2 , then the maximum radiation direction for the first frequency is +θ 1 direction. The maximum radiation can be achieved by applying the feeding amplitude/phase, which is a superposition of the feeding amplitude/phase and the feeding amplitude/phase in the -θ 1 direction, to the first element antenna by the first unequal power divider. It is possible to provide a bimodal characteristic in which the directions are in the ±θ 1 direction. Similarly, the second frequency can have a bimodal characteristic in which the maximum radiation direction is in the ±θ 2 directions. Note that if a honeycomb substrate is used as the dielectric substrate, it is possible to significantly reduce the weight. Furthermore, as the unequal power divider, it is also possible to use a circuit constructed by combining a plurality of rattrace circuits constructed of microstrip wires. Further, as shown in this embodiment, a radome may be attached in front of the element antenna in order to protect the element antenna. [Effects of the Invention] As described above, the present invention uses a rectangular microstrip antenna provided on a dielectric substrate as an element antenna, in which one side of the antenna is shorted to the ground conductor side, and resonates at two different frequencies. By arranging the element antennas alternately, there is an effect that the antenna device can be made smaller and lighter. Furthermore, since the unequal power divider and the element antenna are independent for the two frequencies, there is an effect that optimum directivity can be obtained for each frequency.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]
第１図はこの発明の一実施例を示す断面図、第
２図は実施例の素子アンテナの配列を示す図、第
３図は実施例に用いられる素子アンテナの断面
図、第４図は従来の装置を示す図、第５図は
LCXの放射方向を示す図である。
図中、１はアンテナ装置、２ａ〜５ａ，２ｂ〜
５ｂは素子アンテナ、６ａ，６ｂは不等電力分配
器、７ａ〜１０ａ，７ｂ〜１０ｂは同軸ケーブ
ル、１１は誘電体基板、１２はレドームである。
なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す
ものとする。
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing the arrangement of the element antenna of the embodiment, FIG. 3 is a sectional view of the element antenna used in the embodiment, and FIG. 4 is a conventional one. Figure 5 shows the device of
FIG. 3 is a diagram showing the radiation direction of LCX. In the figure, 1 is an antenna device, 2a to 5a, 2b to
5b is an element antenna, 6a and 6b are unequal power dividers, 7a to 10a and 7b to 10b are coaxial cables, 11 is a dielectric substrate, and 12 is a radome.
Note that the same reference numerals in the figures indicate the same or corresponding parts.