JPH05191129A - チルトビームアンテナ - Google Patents

チルトビームアンテナ

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JPH05191129A
JPH05191129A JP421792A JP421792A JPH05191129A JP H05191129 A JPH05191129 A JP H05191129A JP 421792 A JP421792 A JP 421792A JP 421792 A JP421792 A JP 421792A JP H05191129 A JPH05191129 A JP H05191129A
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JP
Japan
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feeding
phase difference
beam antenna
stage
phase
Prior art date
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Pending
Application number
JP421792A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshikazu Hori
俊和 堀
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Publication of JPH05191129A publication Critical patent/JPH05191129A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、アレーアンテナにおいて、本来の
ビーム放射方向(ブロードサイド方向)と異なる方向に
主ビームを放射するチルトビームアンテナに関し、給電
分配回路および位相調整回路を一体にして対称構造化を
図り、コンパクトで優れた特性を得ることを目的とす
る。 【構成】 トーナメント形の分配線路により給電電力の
分配を行い、かつ複数の放射素子に与える給電電力の位
相を調整してビームチルティングを行うチルトビームア
ンテナにおいて、放射素子数をJ、各放射素子への給電
位相の最大位相差をφmax 、給電点から放射素子に至る
最大分岐数をnとしたときに、i段目(1≦i≦n)の
分岐により2分配され、i+1段目へ至る左右の給電線
路の一方に、相対位相差φi がφi =Jφmax /(J−
1)/2i となる固定移相器を配置したことを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、無線通信に用いられる
アンテナとして鋭い指向性と高い利得が得られるアレー
アンテナにおいて、本来のビーム放射方向(ブロードサ
イド方向)と異なる方向に主ビームを放射するチルトビ
ームアンテナに関する。
【0002】
【従来の技術】従来のチルトビームアンテナは、給電分
配回路により給電電力を分割して複数の放射素子を同時
に励振させるアレーアンテナにおいて、各放射素子への
給電位相を少しずつずらす位相調整回路を給電分配回路
と放射素子との間に配置してビームチルティングを行う
構成になっている。なお、チルトビームアンテナは、図
4に示すように、ビームを下方に向けることにより遠方
への電波をより減衰させることができるので、特に移動
通信の基地局において、同一周波数の繰り返し利用可能
距離を近づけて周波数利用率を向上させるために利用さ
れている。
【0003】図5は、従来のチルトビームアンテナの構
成例を示す図である。図において、符号51は複数の放
射素子である。符号52はトーナメント形の分配線路に
より給電電力の分配を行う給電分配回路である。なお、
給電分配回路52は対称構造で給電点から各分配点まで
はすべて等距離であるために、周波数によらずに常に同
位相で給電電力の分配が行われる。符号53は、給電分
配回路52で分配された各給電電力に所定の位相差を与
えて複数の放射素子51に接続する位相調整回路であ
る。なお、位相調整回路53は各放射素子対応に長さの
異なる線路で構成されており、非対称構造になってい
る。
【0004】ここで、放射素子数をJ、給電位相の最大
位相差をφmax としたときに、j番目(1≦j≦J)の
放射素子の給電位相θj は、 θj =(j−1)φmax/(J−1) …(1) となるが、位相調整回路53の各線路の長さはこの各放
射素子の給電位相θj に応じて決定される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のチル
トビームアンテナでは、給電分配回路52および位相調
整回路53をプリント化する場合に、位相調整回路53
が各給電位相を設定する線路を個別にもつ構成であるこ
とからコンパクト化することが困難であった。さらに、
位相調整回路53が非対称構造であるので各放射素子へ
の給電位相差のバラツキを小さくすることが容易ではな
かった。
【0006】本発明は、給電分配回路および位相調整回
路を一体にして対称構造化を図り、コンパクトで特性の
優れたチルトビームアンテナを提供することを目的とす
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、トーナメント形の分配線路により給電電力の分配を
行い、かつ複数の放射素子に与える給電電力の位相を調
整してビームチルティングを行うチルトビームアンテナ
において、放射素子数をJ、各放射素子への給電位相の
最大位相差をφmax 、給電点から放射素子に至る最大分
岐数をnとしたときに、i段目(1≦i≦n)の分岐に
より2分配され、i+1段目へ至る左右の給電線路の一
方に、相対位相差φi が φi =Jφmax /(J−1)/2i となる固定移相器を配置したことを特徴とする。
【0008】請求項2に記載の発明は、トーナメント形
の分配線路により給電電力の分配を行い、かつ複数の放
射素子に与える給電電力の位相を調整してビームチルテ
ィングを行うチルトビームアンテナにおいて、放射素子
数をJ、各放射素子への給電位相の最大位相差を
φmax 、給電点から放射素子に至る最大分岐数をnとし
たときに、m段目(2≦m≦n)の分岐以前について
は、i段目(1≦i≦m−1)の分岐により2分配さ
れ、i+1段目へ至る左右の給電線路の一方に、相対位
相差φi が φi =Jφmax /(J−1)/2i となる固定移相器を配置し、m段目の分岐以降について
は、i段目(m≦i≦n)の分岐により2分配され、i
+1段目へ至る左右の給電線路の相対位相差を0とした
ことを特徴とする。
【0009】
【作用】図1は、請求項1に記載の発明のチルトビーム
アンテナの基本構成を示す図である。
【0010】図において、本発明のチルトビームアンテ
ナは、複数の放射素子11と、給電分配回路12とによ
り構成される。給電分配回路12は、従来と同様にトー
ナメント形の分配線路により給電電力の分配を行う構成
であるが、各分岐点で2分配される左右の給電線路の一
方に固定移相器13i を配置することを特徴とする。
【0011】ここで、放射素子数をJ、各放射素子への
給電位相の最大位相差をφmax 、給電点から放射素子に
至る最大分岐数をnとすると、i段目(1≦i≦n)で
2分配されてi+1段目へ至る左右の給電線路の一方に
配置される固定移相器13i により設定される相対位相
差φi を φi =Jφmax /(J−1)/2i …(2) とする。すなわち、1段目と2段目の分岐の間にある固
定移相器131 により設定される相対位相差φ1 は、 φ1 =Jφmax /(J−1)/2 …(3) で与えられ、以下順次 φ2 =Jφmax /(J−1)/4 …(4) φ3 =Jφmax /(J−1)/8 …(5) φ4 =Jφmax /(J−1)/16 …(6) ・ ・ ・ φn-1=Jφmax /(J−1)/2n-1 …(7) φn =Jφmax /(J−1)/2n …(8) とする。
【0012】このとき、放射素子11の位置は給電分配
回路12においてn+1段目となるが、そのJ素子の内
のj番目(1≦j≦J)の放射素子の給電位相θj は、
各分配線路に応じてそれぞれの相対位相差が加算され
て、(1) 式に示す θj =(j−1)φmax/(J−1) とすることができる。
【0013】このように、本発明のチルトビームアンテ
ナに用いられる給電分配回路12は従来の位相調整回路
を含む構造となるが、対称構造とすることができるので
各放射素子への給電位相の位相誤差を小さくすることが
容易である。さらに、上段の相対位相差がその下段の相
対位相差の一部として共通に利用できる構造となるため
に、チルトビームアンテナ全体では従来の位相調整回路
に比べて、固定移相器の占有部分を大幅に削減すること
ができ、コンパクトな構造とすることができる。
【0014】
【実施例】図2は、請求項1に記載のチルトビームアン
テナの一実施例を示す図である。図において、本実施例
のチルトビームアンテナは、8素子の放射素子21と、
給電分配回路22とにより構成される。したがって、給
電分配回路22の最大分岐数nは3となる。
【0015】本実施例では、各放射素子への給電位相の
最大位相差φmax を 315°とすると、1段目から2段目
へ至る左右の給電線路の一方に配置される固定移相器2
1 により設定される相対位相差φ1 は、 φ1 =8・315 /7/2=180 …(9) となり、2段目から3段目へ至る左右の給電線路の一方
に配置される固定移相器232 により設定される相対位
相差φ2 は、 φ2 =8・315 /7/4= 90 …(10) となり、3段目から4段目(各放射素子)へ至る左右の
給電線路の一方に配置される固定移相器233 により設
定される相対位相差φ3 は、 φ3 =8・315 /7/8= 45 …(11) となる。なお、固定移相器23は、通常は線路長差で実
現される。
【0016】このとき、8素子の内のj番目(1≦j≦
8)の放射素子の給電位相θj は、各分配線路に応じて
それぞれの相対位相差が加算されて、(1) 式に示すよう
に、 θj =(j−1)・315 /7 とすることができる。
【0017】なお、本実施例では、8素子のチルトビー
ムアンテナについて示したが、素子数は任意であり、ま
た各放射素子の給電振幅についても本発明の構成は任意
の振幅分布に適用することができる。
【0018】図3は、請求項2に記載のチルトビームア
ンテナの一実施例を示す図である。図において、本発明
のチルトビームアンテナは、複数の放射素子31と、給
電分配回路32とにより構成される。給電分配回路32
は、トーナメント形の分配線路により給電電力の分配を
行う構成であり、m(ここではm=n)段目の分岐以前
については、i段目(1≦i≦m−1)とi+1段目と
の間の給電線路の一方に固定移相器33i を配置する。
このとき、固定移相器33i により設定される相対位相
差φi は φi =Jφmax /(J−1)/2i …(12) とする。すなわち、1段目と2段目の分岐の間にある固
定移相器331 により設定される相対位相差φ1 は、 φ1 =Jφmax /(J−1)/2 …(13) とし、以下順次 φ2 =Jφmax /(J−1)/4 …(14) φ3 =Jφmax /(J−1)/8 …(15) ・ ・ ・ φm-1=Jφmax /(J−1)/2m-1 …(16) とする。
【0019】本実施例では、m(=n)段目の分岐以降
の給電分配回路は同相としているので、m−1(=n−
1)段目の分岐出力端で与えられた位相差がそのまま放
射素子31の給電位相となる。したがって、n+1段目
の分岐位置にあるJ素子の内のj番目(1≦j≦J)の
放射素子の給電位相θj は、各分配線路に応じてそれぞ
れの相対位相差が加算されて、(1) 式に示す θj =(j−1)φmax/(J−1) とすることができる。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、トーナメ
ント形の給電分配回路にその分配端で相対位相差を与え
る機能を含めることにより、従来の位相調整回路を合わ
せて給電分配回路を対称構造とすることができ、コンパ
クトで特性の優れたチルトビームアンテナを実現するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1に記載の発明のチルトビームアンテナ
の基本構成を示す図である。
【図2】請求項1に記載のチルトビームアンテナの一実
施例を示す図である。
【図3】請求項2に記載のチルトビームアンテナの一実
施例を示す図である。
【図4】チルトビームアンテナの機能を説明する図であ
る。
【図5】従来のチルトビームアンテナの構成例を示す図
である。
【符号の説明】
11,21,31 放射素子 12,22,32 給電分配回路 51 放射素子 52 給電分配回路 53 位相調整回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 トーナメント形の分配線路により給電電
    力の分配を行い、かつ複数の放射素子に与える給電電力
    の位相を調整してビームチルティングを行うチルトビー
    ムアンテナにおいて、 放射素子数をJ、各放射素子への給電位相の最大位相差
    をφmax 、給電点から放射素子に至る最大分岐数をnと
    したときに、i段目(1≦i≦n)の分岐により2分配
    され、i+1段目へ至る左右の給電線路の一方に、相対
    位相差φi が φi =Jφmax /(J−1)/2i となる固定移相器を配置したことを特徴とするチルトビ
    ームアンテナ。
  2. 【請求項2】 トーナメント形の分配線路により給電電
    力の分配を行い、かつ複数の放射素子に与える給電電力
    の位相を調整してビームチルティングを行うチルトビー
    ムアンテナにおいて、 放射素子数をJ、各放射素子への給電位相の最大位相差
    をφmax 、給電点から放射素子に至る最大分岐数をnと
    したときに、m段目(2≦m≦n)の分岐以前について
    は、i段目(1≦i≦m−1)の分岐により2分配さ
    れ、i+1段目へ至る左右の給電線路の一方に、相対位
    相差φi が φi =Jφmax /(J−1)/2i となる固定移相器を配置し、 m段目の分岐以降については、i段目(m≦i≦n)の
    分岐により2分配され、i+1段目へ至る左右の給電線
    路の相対位相差を0としたことを特徴とするチルトビー
    ムアンテナ。
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