JPH06152234A - アレーアンテナ - Google Patents
アレーアンテナInfo
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- JPH06152234A JPH06152234A JP32756892A JP32756892A JPH06152234A JP H06152234 A JPH06152234 A JP H06152234A JP 32756892 A JP32756892 A JP 32756892A JP 32756892 A JP32756892 A JP 32756892A JP H06152234 A JPH06152234 A JP H06152234A
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- antenna
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 アンテナの鉛直（真下）方向および真下から
遠ざかった位置の電界強度の比を任意に設定可能で、か
つコンパクトな構造で偏波ダイバーシチも可能なアレー
アンテナを得る。 【構成】 金属地板１６上の誘電体１５の表面にマイク
ロストリップアンテナからなる放射素子１１を鉛直軸周
りに回転対称に等間隔で配置し、この放射素子１１のう
ち鉛直軸に対して互いにペアとなる２つの放射素子の給
電点１３に給電分配回路１２により同位相でかつ不等振
幅な信号を給電する。このとき、給電点１３が鉛直軸に
対し互いに回転対称な位置にあるため、鉛直軸に対し向
い合う位置にある放射素子は空間合成時に逆相で励振さ
れたことと等価となり、円錐ビームが得られる。
遠ざかった位置の電界強度の比を任意に設定可能で、か
つコンパクトな構造で偏波ダイバーシチも可能なアレー
アンテナを得る。 【構成】 金属地板１６上の誘電体１５の表面にマイク
ロストリップアンテナからなる放射素子１１を鉛直軸周
りに回転対称に等間隔で配置し、この放射素子１１のう
ち鉛直軸に対して互いにペアとなる２つの放射素子の給
電点１３に給電分配回路１２により同位相でかつ不等振
幅な信号を給電する。このとき、給電点１３が鉛直軸に
対し互いに回転対称な位置にあるため、鉛直軸に対し向
い合う位置にある放射素子は空間合成時に逆相で励振さ
れたことと等価となり、円錐ビームが得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はパーソナル通信，携帯電
話等の移動通信あるいは無線ＬＡＮ等で用いるコンパク
トなアレーアンテナに関し、特に天井設置形あるいは壁
面設置形の基地局用アンテナなどに用いて好適なアレー
アンテナ装置に関するものである。
話等の移動通信あるいは無線ＬＡＮ等で用いるコンパク
トなアレーアンテナに関し、特に天井設置形あるいは壁
面設置形の基地局用アンテナなどに用いて好適なアレー
アンテナ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】天井設置形の基地局アンテナとして、マ
イクロストリップアンテナ等のプリントアンテナが設置
性の観点から有望視されている。しかし、通常のマイク
ロストリップアンテナを天井に設置すると、その指向性
は鉛直方向に主ビームを有しているため、アンテナの設
置されている位置から遠ざかるにつれて、受信電界はア
ンテナの真下に比べて低くなるという欠点がある。
イクロストリップアンテナ等のプリントアンテナが設置
性の観点から有望視されている。しかし、通常のマイク
ロストリップアンテナを天井に設置すると、その指向性
は鉛直方向に主ビームを有しているため、アンテナの設
置されている位置から遠ざかるにつれて、受信電界はア
ンテナの真下に比べて低くなるという欠点がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この欠点を克服する方
法として、高次モードで励振したマイクロストリップア
ンテナのように、円錐ビームを有するアンテナを用いア
ンテナの設置されている位置から遠ざかった位置での受
信電界を高くするということが考えられる。しかし、こ
の場合は、アンテナの真下方向の電界が零となる欠点が
あった。また、高次モードで励振したマイクロストリッ
プアンテナでは、周方向の偏波を励振できないため、垂
直偏波と水平偏波を共用する偏波ダイバシーシチが構成
できないという欠点があった。
法として、高次モードで励振したマイクロストリップア
ンテナのように、円錐ビームを有するアンテナを用いア
ンテナの設置されている位置から遠ざかった位置での受
信電界を高くするということが考えられる。しかし、こ
の場合は、アンテナの真下方向の電界が零となる欠点が
あった。また、高次モードで励振したマイクロストリッ
プアンテナでは、周方向の偏波を励振できないため、垂
直偏波と水平偏波を共用する偏波ダイバシーシチが構成
できないという欠点があった。
【０００４】一方、従来の壁設置形の基地局アンテナと
しては、ダイポールアンテナ等が用いられることが多
い。この場合、アンテナの指向性は、無指向性のビーム
を有しているか、あるいは壁面の影響により壁面に垂直
な方向に主ビームを有している。従って、壁に垂直でな
い方向（例えば、道路脇の壁の場合、道路に沿った方
向）における受信電界は、壁と垂直な方向に比べて低く
なるという欠点があった。
しては、ダイポールアンテナ等が用いられることが多
い。この場合、アンテナの指向性は、無指向性のビーム
を有しているか、あるいは壁面の影響により壁面に垂直
な方向に主ビームを有している。従って、壁に垂直でな
い方向（例えば、道路脇の壁の場合、道路に沿った方
向）における受信電界は、壁と垂直な方向に比べて低く
なるという欠点があった。
【０００５】この欠点を克服する方法として、放射素子
をアレー化し、隣り合う素子を逆相で給電することによ
り双峰性のビームを合成し、壁と垂直でない方向の電界
を高くすることが考えられる。しかし、この場合は、壁
と垂直な方向の電界が零となる欠点があった。また、ダ
イポールアンテナでは、垂直偏波と水平偏波の共用をは
かるためには、もう１本の直交するダイポールアンテナ
を用いなければならない欠点があった。
をアレー化し、隣り合う素子を逆相で給電することによ
り双峰性のビームを合成し、壁と垂直でない方向の電界
を高くすることが考えられる。しかし、この場合は、壁
と垂直な方向の電界が零となる欠点があった。また、ダ
イポールアンテナでは、垂直偏波と水平偏波の共用をは
かるためには、もう１本の直交するダイポールアンテナ
を用いなければならない欠点があった。
【０００６】本発明は以上の点に鑑み、上記のような課
題を解決するためになされたものであり、その目的は、
アンテナの鉛直（真下）方向および真下から遠ざかった
位置の電界強度の比を任意に設定可能にして、その指向
性を向上させたアレーアンテナを提供することにある。
また、本発明の他の目的は、アンテナの鉛直（真下）方
向および真下から遠ざかった位置の電界強度の比を任意
に設定可能で、かつコンパクトな構造で偏波ダイバーシ
チも可能なアレーアンテナを提供することにある。
題を解決するためになされたものであり、その目的は、
アンテナの鉛直（真下）方向および真下から遠ざかった
位置の電界強度の比を任意に設定可能にして、その指向
性を向上させたアレーアンテナを提供することにある。
また、本発明の他の目的は、アンテナの鉛直（真下）方
向および真下から遠ざかった位置の電界強度の比を任意
に設定可能で、かつコンパクトな構造で偏波ダイバーシ
チも可能なアレーアンテナを提供することにある。
【０００７】また、本発明の別の目的は、基地局アンテ
ナの設置面に垂直でない方向および設置面に垂直な方向
の電界強度の比を任意に設定可能にして、その指向性を
向上させたアレーアンテナを提供することにある。ま
た、本発明の別の目的は、基地局アンテナの設置面に垂
直でない方向および設置面に垂直な方向の電界強度の比
を任意に設定可能で、かつコンパクトな構造で偏波ダイ
バーシチも可能なアレーアンテナを提供することにあ
る。
ナの設置面に垂直でない方向および設置面に垂直な方向
の電界強度の比を任意に設定可能にして、その指向性を
向上させたアレーアンテナを提供することにある。ま
た、本発明の別の目的は、基地局アンテナの設置面に垂
直でない方向および設置面に垂直な方向の電界強度の比
を任意に設定可能で、かつコンパクトな構造で偏波ダイ
バーシチも可能なアレーアンテナを提供することにあ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め本発明は、鉛直軸周りに回転対称に等間隔で複数の放
射素子を配置し、これら放射素子のうち、鉛直軸に対し
互いにペアとなる２つの放射素子に同位相でかつ不等振
幅な信号を給電する給電分配回路を有する円形配列のア
レーアンテナを特徴とするものである。また、本発明の
他の発明は、鉛直軸周りに回転対称に等間隔で配置した
放射素子のうち、鉛直軸に対し互いにペアとなる２つの
放射素子に同位相でかつ不等振幅な信号を給電し、かつ
直交する偏波の各々に対して独立に給電分配回路を有す
る円形配列のアレーアンテナを特徴とするものである。
め本発明は、鉛直軸周りに回転対称に等間隔で複数の放
射素子を配置し、これら放射素子のうち、鉛直軸に対し
互いにペアとなる２つの放射素子に同位相でかつ不等振
幅な信号を給電する給電分配回路を有する円形配列のア
レーアンテナを特徴とするものである。また、本発明の
他の発明は、鉛直軸周りに回転対称に等間隔で配置した
放射素子のうち、鉛直軸に対し互いにペアとなる２つの
放射素子に同位相でかつ不等振幅な信号を給電し、かつ
直交する偏波の各々に対して独立に給電分配回路を有す
る円形配列のアレーアンテナを特徴とするものである。
【０００９】さらに、本発明の別の発明は、同じ偏波で
動作する２つの放射素子，あるいは直交する偏波で動作
する２つの放射素子をペアとし、不等振幅かつ逆位相で
励振した２つの放射素子のアレー効果を用いることによ
り、基地局アンテナのサービスエリア周辺の最近端と最
遠端における受信電界強度がほぼ等しくなるように構成
したアレーアンテナを特徴とするものある。
動作する２つの放射素子，あるいは直交する偏波で動作
する２つの放射素子をペアとし、不等振幅かつ逆位相で
励振した２つの放射素子のアレー効果を用いることによ
り、基地局アンテナのサービスエリア周辺の最近端と最
遠端における受信電界強度がほぼ等しくなるように構成
したアレーアンテナを特徴とするものある。
【００１０】
【作用】本発明の作用を図６，図７および図８によって
説明する。図６は、２素子アレーの座標系を、図７は逆
相で励振した２素子アレーの励振振幅を変化したときの
放射指向性の変化を、図８は励振振幅比に対する配列面
に垂直な方向と最大レベル方向のレベル差との関係を示
したものである。図６の座標系において、ｎは放射素子
の配列面に対して垂直なベクトル、ｅrは放射ベクト
ル、ｄは素子間隔、Ａ1およびＡ2は素子の励振振幅であ
る。このとき、逆相励振した２素子アレーの放射指向性
Ｅ（θ）は次式で計算できる。
説明する。図６は、２素子アレーの座標系を、図７は逆
相で励振した２素子アレーの励振振幅を変化したときの
放射指向性の変化を、図８は励振振幅比に対する配列面
に垂直な方向と最大レベル方向のレベル差との関係を示
したものである。図６の座標系において、ｎは放射素子
の配列面に対して垂直なベクトル、ｅrは放射ベクト
ル、ｄは素子間隔、Ａ1およびＡ2は素子の励振振幅であ
る。このとき、逆相励振した２素子アレーの放射指向性
Ｅ（θ）は次式で計算できる。
【００１１】 Ｅ（θ）＝｜ｇ（θ）・ｆ（θ）｜ ・・・(1)
【００１２】ここで、ｇ（θ）は素子指向性（エレメン
トパターン）、ｆ（θ）は配列指向性（アレーファク
タ）を示しており、ｆ（θ）は次式で与えられる。 ｆ（θ）＝Ａ1＋Ａ2exp（ｊｋｄsinθ） ・・・(2) ただし、ｋは自由空間中の伝搬定数を示している。
トパターン）、ｆ（θ）は配列指向性（アレーファク
タ）を示しており、ｆ（θ）は次式で与えられる。 ｆ（θ）＝Ａ1＋Ａ2exp（ｊｋｄsinθ） ・・・(2) ただし、ｋは自由空間中の伝搬定数を示している。
【００１３】図７は、式(1)および式(2)を用いて計算し
た逆相励振時の２素子アレーの放射指向性Ｅ（θ）を示
している。ここで、ｇ（θ）はcos1.2θとしている。図
７中のパラメータは励振振幅比であり、これをＰ1〜Ｐ6
としたとき、１：１〜１：０へ変化させた場合である。
図７から求めた、配列面に垂直な方向と最大レベル方向
とのレベル差に対する励振振幅比の関係を図８に示す。
図８から明かなように、励振振幅比を１：１から１：０
へ変化させることにより、レベル差が大きく変化するこ
とがわかる。
た逆相励振時の２素子アレーの放射指向性Ｅ（θ）を示
している。ここで、ｇ（θ）はcos1.2θとしている。図
７中のパラメータは励振振幅比であり、これをＰ1〜Ｐ6
としたとき、１：１〜１：０へ変化させた場合である。
図７から求めた、配列面に垂直な方向と最大レベル方向
とのレベル差に対する励振振幅比の関係を図８に示す。
図８から明かなように、励振振幅比を１：１から１：０
へ変化させることにより、レベル差が大きく変化するこ
とがわかる。
【００１４】本発明は、この不等振幅かつ逆位相で励振
した２つの放射素子のアレー効果を用いたものであり、
この２素子をペアとして、鉛直軸周りに回転対称に配置
することにより、円錐ビームが得られる。このときの放
射指向性Ｅａ（θ，φ）は次式で計算できる。
した２つの放射素子のアレー効果を用いたものであり、
この２素子をペアとして、鉛直軸周りに回転対称に配置
することにより、円錐ビームが得られる。このときの放
射指向性Ｅａ（θ，φ）は次式で計算できる。
【００１５】
【数１】
【００１６】ここで、ｇc（θ，φ）は素子指向性（エ
レメントパターン）である。また、 ｅr＝（sinθcosφ，sinθsinφ，cosθ） ・・・(4) ｅp＝（ｄscosψn，ｄssinψn，０） ・・・(5) であり、ｄsは配列半径、ψnはｎ番目の素子の配列角度
位置を示し次式で与えられる。
レメントパターン）である。また、 ｅr＝（sinθcosφ，sinθsinφ，cosθ） ・・・(4) ｅp＝（ｄscosψn，ｄssinψn，０） ・・・(5) であり、ｄsは配列半径、ψnはｎ番目の素子の配列角度
位置を示し次式で与えられる。
【００１７】 ψn＝〔２π（ｎ−１）〕／Ｎ ・・・(6) ここで、鉛直軸周りに回転対称に配置した放射素子の給
電点は、鉛直軸に対し互いに回転対称な位置にあるた
め、鉛直軸に対し向い合う位置にある放射素子に対して
同相で給電すれば、空間合成時に逆相で励振されたこと
と等価になる。
電点は、鉛直軸に対し互いに回転対称な位置にあるた
め、鉛直軸に対し向い合う位置にある放射素子に対して
同相で給電すれば、空間合成時に逆相で励振されたこと
と等価になる。
【００１８】ところで、道路脇の壁面にアンテナを設置
した場合を考える。このとき、サービスエリア周辺まで
の伝搬損失は、道路の両側の壁での多重反射の効果によ
り、自由空間損失に比べてかなり少なくなることが知ら
れている。道路形状，建物形状，サービスエリア形状等
によってもちろん異なるが、通常、道路対面の最近端の
地点と、道路に沿ったサービスエリアの最遠端の地点と
の伝搬損失の差は、５〜３５ｄＢ程度の範囲にあると考
えられる。
した場合を考える。このとき、サービスエリア周辺まで
の伝搬損失は、道路の両側の壁での多重反射の効果によ
り、自由空間損失に比べてかなり少なくなることが知ら
れている。道路形状，建物形状，サービスエリア形状等
によってもちろん異なるが、通常、道路対面の最近端の
地点と、道路に沿ったサービスエリアの最遠端の地点と
の伝搬損失の差は、５〜３５ｄＢ程度の範囲にあると考
えられる。
【００１９】従って、本発明の別の発明においては、前
述した不等振幅かつ逆位相で励振する２つの放射素子の
アレー効果を利用して、図８から明かなように、アンテ
ナの励振振幅比をほぼ１：０．４〜１：０．９８の範囲
内の適当な値に選ぶことにより、基地局アンテナのサー
ビスエリア周辺の最近端と最遠端における受信電界強度
を等しくできる。
述した不等振幅かつ逆位相で励振する２つの放射素子の
アレー効果を利用して、図８から明かなように、アンテ
ナの励振振幅比をほぼ１：０．４〜１：０．９８の範囲
内の適当な値に選ぶことにより、基地局アンテナのサー
ビスエリア周辺の最近端と最遠端における受信電界強度
を等しくできる。
【００２０】
【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。 実施例１ 図１は、本発明によるアレーアンテナの第１の実施例を
示す基本的な構成図であり、円形マイクロストリップア
ンテナを素子として、鉛直軸周りに６素子配列した例を
示している。同図において、放射素子１１は円形状の金
属地板１６上に積層した誘電体１５の表面に等間隔で６
素子配列して形成された円形マイクロストリップアンテ
ナであり、その鉛直軸上のコネクタ１４から給電分配回
路１２を介して給電点１３にそれぞれ給電されている。
る。 実施例１ 図１は、本発明によるアレーアンテナの第１の実施例を
示す基本的な構成図であり、円形マイクロストリップア
ンテナを素子として、鉛直軸周りに６素子配列した例を
示している。同図において、放射素子１１は円形状の金
属地板１６上に積層した誘電体１５の表面に等間隔で６
素子配列して形成された円形マイクロストリップアンテ
ナであり、その鉛直軸上のコネクタ１４から給電分配回
路１２を介して給電点１３にそれぞれ給電されている。
【００２１】この給電分配回路１２は、マイクロストリ
ップ線路を用いた分岐回路で構成されており、鉛直軸に
対して互いに向い合う２つの放射素子１１に対し不等振
幅の信号を分配するように線路幅を変えている。また、
鉛直軸に対し互いに回転対称な位置にある素子１１まで
の電気長が等しくなるように構成されており、給電点１
３が鉛直軸に対し互いに回転対称な位置にあるため、鉛
直軸に対し向い合う位置にある放射素子１１は、空間合
成時に逆相で励振されたことと等価になる。このとき、
給電分配回路１２による振幅比に応じて、鉛直軸を含む
面内の指向性が、作用の項で述べたような特性（図７参
照）として得られる。なお、図１中符号１７は放射素子
１１のアース点を示しているが、これは省いてもよい。
ップ線路を用いた分岐回路で構成されており、鉛直軸に
対して互いに向い合う２つの放射素子１１に対し不等振
幅の信号を分配するように線路幅を変えている。また、
鉛直軸に対し互いに回転対称な位置にある素子１１まで
の電気長が等しくなるように構成されており、給電点１
３が鉛直軸に対し互いに回転対称な位置にあるため、鉛
直軸に対し向い合う位置にある放射素子１１は、空間合
成時に逆相で励振されたことと等価になる。このとき、
給電分配回路１２による振幅比に応じて、鉛直軸を含む
面内の指向性が、作用の項で述べたような特性（図７参
照）として得られる。なお、図１中符号１７は放射素子
１１のアース点を示しているが、これは省いてもよい。
【００２２】ここで、給電分配回路１２としてＴ分岐回
路を用いた場合を示したが、ウィルキンソン形分岐回路
等の他の形式の電力分岐回路を用いても、またトリプレ
ート線路，スロット線路等を用いても実現できることは
言うまでもない。さらに、この振幅比を可変とするため
には、２個のハイブリッド間に可変位相器を設けた電力
分配回路を用いれば実現できる。
路を用いた場合を示したが、ウィルキンソン形分岐回路
等の他の形式の電力分岐回路を用いても、またトリプレ
ート線路，スロット線路等を用いても実現できることは
言うまでもない。さらに、この振幅比を可変とするため
には、２個のハイブリッド間に可変位相器を設けた電力
分配回路を用いれば実現できる。
【００２３】また、放射素子１１として、同一平面内で
マイクロストリップ線路で給電された円形マイクロスト
リップアンテナを用いた場合を示したが、背面給電およ
び電磁結合給電等の他の給電方法を含む他の形状のマイ
クロストリップアンテナ，さらに他の形式のアンテナ放
射素子を用いても本発明が実現できることは言うまでも
ない。
マイクロストリップ線路で給電された円形マイクロスト
リップアンテナを用いた場合を示したが、背面給電およ
び電磁結合給電等の他の給電方法を含む他の形状のマイ
クロストリップアンテナ，さらに他の形式のアンテナ放
射素子を用いても本発明が実現できることは言うまでも
ない。
【００２４】実施例２ 図２は、本発明の第２の実施例を示す図１相当の基本構
成図であり、直交偏波共用を可能としたものである。こ
の実施例において図１のものと異なるのは、円形マイク
ロストリップアンテナからなる放射素子１１に対し、直
交する２つの給電点１３1，１３2から給電する構成と
し、この２点に対して各コネクタ１４1 ，１４2から各
々別の給電分配回路１２1および１２2 より同位相で不
等振幅な信号を給電するようにしたことである。このと
き、給電分配回路１２1，１２2は、放射素子１１を形成
する誘電体１５の上下両面にそれぞれ形成され、図１の
給電分配回路１２と同様のものである。
成図であり、直交偏波共用を可能としたものである。こ
の実施例において図１のものと異なるのは、円形マイク
ロストリップアンテナからなる放射素子１１に対し、直
交する２つの給電点１３1，１３2から給電する構成と
し、この２点に対して各コネクタ１４1 ，１４2から各
々別の給電分配回路１２1および１２2 より同位相で不
等振幅な信号を給電するようにしたことである。このと
き、給電分配回路１２1，１２2は、放射素子１１を形成
する誘電体１５の上下両面にそれぞれ形成され、図１の
給電分配回路１２と同様のものである。
【００２５】このように本実施例によると、鉛直軸に対
して互いに向い合う放射素子１１の直交する２つの給電
点１３1，１３2に同相で不等振幅な信号を給電分配回路
１２ 1，１２2からそれぞれ給電することにより、直交す
る垂直偏波，水平偏波の各々について、給電分配回路に
よる振幅比に応じて、作用の項で述べたような特性（図
７参照）が得られる。また、このときコネクタ１４1お
よび１４2からの出力は独立に取り出せるため、これら
でダイバーシチを行うことが可能であり、偏波ダイパー
シチアンテナを構成できる。
して互いに向い合う放射素子１１の直交する２つの給電
点１３1，１３2に同相で不等振幅な信号を給電分配回路
１２ 1，１２2からそれぞれ給電することにより、直交す
る垂直偏波，水平偏波の各々について、給電分配回路に
よる振幅比に応じて、作用の項で述べたような特性（図
７参照）が得られる。また、このときコネクタ１４1お
よび１４2からの出力は独立に取り出せるため、これら
でダイバーシチを行うことが可能であり、偏波ダイパー
シチアンテナを構成できる。
【００２６】なお、上記実施例１，２では、放射素子が
６素子の１重の円形配列の場合について述べたが、素子
数を変えた場合、さらに円形配列を２重以上にした場合
も同様に動作することは言うまでもない。このとき、素
子数は、放射パターンの形状を考慮して決定される。
６素子の１重の円形配列の場合について述べたが、素子
数を変えた場合、さらに円形配列を２重以上にした場合
も同様に動作することは言うまでもない。このとき、素
子数は、放射パターンの形状を考慮して決定される。
【００２７】また、本発明においては、コンパクトなア
ンテナ構成を実現することから、放射素子を鉛直軸に対
して回転対称に配置することにより、等位相長の給電回
路を用いたが、給電位相については、鉛直軸に対し互い
に回転対称な位置にある素子が空間合成時に逆相合成さ
れれば良く、給電回路は複雑になるが実現は可能であ
る。
ンテナ構成を実現することから、放射素子を鉛直軸に対
して回転対称に配置することにより、等位相長の給電回
路を用いたが、給電位相については、鉛直軸に対し互い
に回転対称な位置にある素子が空間合成時に逆相合成さ
れれば良く、給電回路は複雑になるが実現は可能であ
る。
【００２８】実施例３ 図３は本発明の第３の実施例を示す基本的な構成図であ
り、方形マイクロストリップアンテナを素子として、素
子の電界面と直交する面内（紙面に対して横面内）に配
列した場合（通常、Ｈ面配列と呼ぶ）の例を示してい
る。同図(a)，(b)において、放射素子２１および２２は
方形状の金属地板２６上に積層した誘電体２５の表面に
形成された方形マイクロストリップアンテナであり、コ
ネクタ２４から給電分配回路２３を介して給電されてい
る。
り、方形マイクロストリップアンテナを素子として、素
子の電界面と直交する面内（紙面に対して横面内）に配
列した場合（通常、Ｈ面配列と呼ぶ）の例を示してい
る。同図(a)，(b)において、放射素子２１および２２は
方形状の金属地板２６上に積層した誘電体２５の表面に
形成された方形マイクロストリップアンテナであり、コ
ネクタ２４から給電分配回路２３を介して給電されてい
る。
【００２９】この給電分配回路２３は、マイクロストリ
ップ線路を用いたＴ分岐回路で構成され、各放射素子２
１および２２に対し不等振幅の信号を分配するように線
路幅を変えて形成するとともに、各々の素子までの電気
長は互いに１８０°の位相差を持つように構成されてお
り、これらの放射素子２１，２２が逆相給電されてい
る。
ップ線路を用いたＴ分岐回路で構成され、各放射素子２
１および２２に対し不等振幅の信号を分配するように線
路幅を変えて形成するとともに、各々の素子までの電気
長は互いに１８０°の位相差を持つように構成されてお
り、これらの放射素子２１，２２が逆相給電されてい
る。
【００３０】このとき、給電分配回路２３は放射素子２
１および２２の励振振幅比をほぼ１：０．４から１：
０．９８の範囲内の値に選択するようになっており、こ
の給電分配回路による振幅比に応じて、素子の電界面と
直交する面内（Ｈ面内）の指向性が、作用の項で述べた
ような特性（図７，図８参照）として得られる。従っ
て、基地局アンテナのサービスエリア周辺の最近端と最
遠端における受信電界強度をほぼ等しくすることができ
る。
１および２２の励振振幅比をほぼ１：０．４から１：
０．９８の範囲内の値に選択するようになっており、こ
の給電分配回路による振幅比に応じて、素子の電界面と
直交する面内（Ｈ面内）の指向性が、作用の項で述べた
ような特性（図７，図８参照）として得られる。従っ
て、基地局アンテナのサービスエリア周辺の最近端と最
遠端における受信電界強度をほぼ等しくすることができ
る。
【００３１】ここで、給電分配回路２３としてＴ分岐回
路を用いた場合を示したが、ウィルキンソン形分岐回路
等の他の形式の電力分岐回路を用いても実現できること
は言うまでもない。さらに、この振幅比を可変とするた
めには、２個のハイブリッド間に可変位相器を設けた電
力分配回路を用いれば実現できる。
路を用いた場合を示したが、ウィルキンソン形分岐回路
等の他の形式の電力分岐回路を用いても実現できること
は言うまでもない。さらに、この振幅比を可変とするた
めには、２個のハイブリッド間に可変位相器を設けた電
力分配回路を用いれば実現できる。
【００３２】また、放射素子２１および２２として、同
一平面内でマイクロストリップ線路で給電された方形マ
イクロストリップアンテナを用いた場合を示したが、背
面給電および電磁結合給電等の他の給電方法を含む他の
形状のマイクロストリップアンテナ，さらには他の形式
のアンテナ放射素子を用いても本発明が実現できること
は言うまでもない。
一平面内でマイクロストリップ線路で給電された方形マ
イクロストリップアンテナを用いた場合を示したが、背
面給電および電磁結合給電等の他の給電方法を含む他の
形状のマイクロストリップアンテナ，さらには他の形式
のアンテナ放射素子を用いても本発明が実現できること
は言うまでもない。
【００３３】実施例４ 図４は本発明の第４の実施例を示す図３相当の基本構成
図であり、方形マイクロストリップアンテナを素子とし
て、素子の電界面内（紙面に対して横面内）に配列した
場合（通常、Ｅ面配列と呼ぶ）の例を示している。この
実施例は、図３と同様に、放射素子２１および２２が金
属地板２６上の誘電体２５の表面に形成された方形マイ
クロストリップアンテナから構成され、コネクタ２８か
ら給電分配回路２７を介して給電されている。
図であり、方形マイクロストリップアンテナを素子とし
て、素子の電界面内（紙面に対して横面内）に配列した
場合（通常、Ｅ面配列と呼ぶ）の例を示している。この
実施例は、図３と同様に、放射素子２１および２２が金
属地板２６上の誘電体２５の表面に形成された方形マイ
クロストリップアンテナから構成され、コネクタ２８か
ら給電分配回路２７を介して給電されている。
【００３４】そして、マイクロストリップ線路を用いた
Ｔ分岐回路で構成される給電回路２７は、放射素子２１
および２２に対し、不等振幅の信号を分配するように設
計する。また、各々の素子までの電気長は等しく構成さ
れており、互いの素子の反対側から給電されているた
め、逆相給電したことと等価になる。
Ｔ分岐回路で構成される給電回路２７は、放射素子２１
および２２に対し、不等振幅の信号を分配するように設
計する。また、各々の素子までの電気長は等しく構成さ
れており、互いの素子の反対側から給電されているた
め、逆相給電したことと等価になる。
【００３５】このとき、給電分配回路２７は、図４の給
電分配回路２３と同様に、励振振幅比をほぼ１：０．４
〜１：０．９８の範囲内の値に選択するようになってお
り、この給電分配回路による振幅比に応じて、素子の電
界面内（Ｅ面内）の指向性が、作用の項で述べたような
特性（図７，図８参照）として得られる。従って、基地
局アンテナのサービスエリア周辺の最近端と最遠端にお
ける受信電界強度をほぼ等しくすることができる。ここ
で、各放射素子２１，２２および給電分配回路２７につ
いては、上記実施例３で示したように、他の回路および
他の放射素子を用いても本発明が実現できる。
電分配回路２３と同様に、励振振幅比をほぼ１：０．４
〜１：０．９８の範囲内の値に選択するようになってお
り、この給電分配回路による振幅比に応じて、素子の電
界面内（Ｅ面内）の指向性が、作用の項で述べたような
特性（図７，図８参照）として得られる。従って、基地
局アンテナのサービスエリア周辺の最近端と最遠端にお
ける受信電界強度をほぼ等しくすることができる。ここ
で、各放射素子２１，２２および給電分配回路２７につ
いては、上記実施例３で示したように、他の回路および
他の放射素子を用いても本発明が実現できる。
【００３６】実施例５ 図５は本発明の第５の実施例を示す基本構成図であり、
図４および図５に示した実施例を組み合わせて、垂直偏
波と水平偏波の両偏波共用を可能としたものである。す
なわち、この実施例は、方形マイクロストリップアンテ
ナからなる放射素子２１，２２に対し直交する２点から
給電する構成とし、この２点に対して各コネクタ２４，
２８から各々別の給電分配回路２３および２７により不
等振幅で逆位相の信号を給電するようになっている。な
お、同図において図３，図４と同一または相当のものは
同一符号を付記している。
図４および図５に示した実施例を組み合わせて、垂直偏
波と水平偏波の両偏波共用を可能としたものである。す
なわち、この実施例は、方形マイクロストリップアンテ
ナからなる放射素子２１，２２に対し直交する２点から
給電する構成とし、この２点に対して各コネクタ２４，
２８から各々別の給電分配回路２３および２７により不
等振幅で逆位相の信号を給電するようになっている。な
お、同図において図３，図４と同一または相当のものは
同一符号を付記している。
【００３７】このように本実施例によると、直交する偏
波で動作する２つに放射素子２１，２２に同相で不等振
幅な信号を給電分配回路２３および２７から給電するこ
とにより、垂直偏波と水平偏波の各々について、給電分
配回路２３，２７による振幅比に応じて、上記実施例と
同様に作用の項で述べたような特性が得られる。従っ
て、垂直偏波と水平偏波の各々について、基地局アンテ
ナのサービスエリア周辺の最近端と最遠端における受信
電界強度をほぼ等しくすることができる。また、コネク
タ２４および２８からの出力は独立に取り出せるため、
これらでダイバーシチを行うことが可能であり、偏波ダ
イパーシチアンテナを構成できる。
波で動作する２つに放射素子２１，２２に同相で不等振
幅な信号を給電分配回路２３および２７から給電するこ
とにより、垂直偏波と水平偏波の各々について、給電分
配回路２３，２７による振幅比に応じて、上記実施例と
同様に作用の項で述べたような特性が得られる。従っ
て、垂直偏波と水平偏波の各々について、基地局アンテ
ナのサービスエリア周辺の最近端と最遠端における受信
電界強度をほぼ等しくすることができる。また、コネク
タ２４および２８からの出力は独立に取り出せるため、
これらでダイバーシチを行うことが可能であり、偏波ダ
イパーシチアンテナを構成できる。
【００３８】なお、上記実施例３〜５では、放射素子が
２素子の場合について述べたが、この２素子をペアとし
て、複数素子配列した場合も同様に動作することは言う
までもない。このとき、素子数は、利得と放射パターン
の形状を考慮して決定する。
２素子の場合について述べたが、この２素子をペアとし
て、複数素子配列した場合も同様に動作することは言う
までもない。このとき、素子数は、利得と放射パターン
の形状を考慮して決定する。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、不
等振幅かつ逆相で励振する２つの放射素子のアレー効果
を用い、この２素子をペアとして鉛直軸の周りに回転対
称に配置したので、コンパクトな構造でアンテナの鉛直
（真下）方向および真下から遠ざかった位置の電界強度
の比を任意に設定でき、放射指向性を向上させることが
できる。
等振幅かつ逆相で励振する２つの放射素子のアレー効果
を用い、この２素子をペアとして鉛直軸の周りに回転対
称に配置したので、コンパクトな構造でアンテナの鉛直
（真下）方向および真下から遠ざかった位置の電界強度
の比を任意に設定でき、放射指向性を向上させることが
できる。
【００４０】また、本発明の他の発明によれば、上記発
明のものにおいて、ペアをなす放射素子に対し直交する
２つの給電点から給電する構成とし、この直交する偏波
の各々に対して独立に不等振幅かつ逆相で励振するよう
にしたので、上記発明の効果に加えて、偏波ダイバーシ
チも可能なアレーアンテナを容易に実現できるという利
点がある。
明のものにおいて、ペアをなす放射素子に対し直交する
２つの給電点から給電する構成とし、この直交する偏波
の各々に対して独立に不等振幅かつ逆相で励振するよう
にしたので、上記発明の効果に加えて、偏波ダイバーシ
チも可能なアレーアンテナを容易に実現できるという利
点がある。
【００４１】また、本発明の別の発明によれば、同じ偏
波で動作する２つの放射素子，あるいは直交する偏波で
動作する２つの放射素子をペアとして平面配列し、不等
振幅かつ逆位相で励振した２つの放射素子のアレー効果
を用いることにより、コンパクトな構造で、壁に垂直な
方向と道路に沿った方向のサービスエリア周辺の電界強
度の比を任意に設定できる。
波で動作する２つの放射素子，あるいは直交する偏波で
動作する２つの放射素子をペアとして平面配列し、不等
振幅かつ逆位相で励振した２つの放射素子のアレー効果
を用いることにより、コンパクトな構造で、壁に垂直な
方向と道路に沿った方向のサービスエリア周辺の電界強
度の比を任意に設定できる。
【００４２】そのため、アンテナの励振振幅比をほぼ
１：０．４〜１：０．９８の範囲内の適当な値に選ぶこ
とによって、道路対面の最近端の地点と、道路に沿った
サービスエリアの最遠端の地点との伝搬損失の差を相殺
でき、基地局アンテナのサービスエリア周辺の最近端と
最遠端における受信電界強度を等しくすることができ
る。従って、壁面あるいは天井面に設置したとき、サー
ビスエリアの形状に応じてサービスエリア周辺の受信電
界強度を調整することが可能となる。また、ダイバーシ
チも可能なアレーアンテナを容易に実現できるという利
点がある。
１：０．４〜１：０．９８の範囲内の適当な値に選ぶこ
とによって、道路対面の最近端の地点と、道路に沿った
サービスエリアの最遠端の地点との伝搬損失の差を相殺
でき、基地局アンテナのサービスエリア周辺の最近端と
最遠端における受信電界強度を等しくすることができ
る。従って、壁面あるいは天井面に設置したとき、サー
ビスエリアの形状に応じてサービスエリア周辺の受信電
界強度を調整することが可能となる。また、ダイバーシ
チも可能なアレーアンテナを容易に実現できるという利
点がある。
【図１】本発明のアレーアンテナの第１の実施例を示す
基本構成図である。
基本構成図である。
【図２】本発明のアレーアンテナの第２の実施例を示す
基本構成図である。
基本構成図である。
【図３】本発明のアレーアンテナの第３の実施例を示す
基本構成図で、(a) は側面図、(b)は平面図ある。
基本構成図で、(a) は側面図、(b)は平面図ある。
【図４】本発明のアレーアンテナの第４の実施例を示す
基本構成図で、(a) は側面図、(b)は平面図である。
基本構成図で、(a) は側面図、(b)は平面図である。
【図５】本発明のアレーアンテナの第５の実施例を示す
基本構成図で、(a) は側面図、(b)は平面図である。
基本構成図で、(a) は側面図、(b)は平面図である。
【図６】本発明の説明に供する２素子アレーの座標系を
示す図である。
示す図である。
【図７】本発明の説明に供する、逆相で励振した２素子
アレーの励振振幅を変化したときの放射指向性の変化を
示す図である。
アレーの励振振幅を変化したときの放射指向性の変化を
示す図である。
【図８】本発明の説明に供する、励振振幅比に対する配
列面に垂直な方向と最大レベル方向のレベル差との関係
を示す図である。
列面に垂直な方向と最大レベル方向のレベル差との関係
を示す図である。
１１，２１，２２ 放射素子 １２，１２1，１２2，２３，２７ 給電分配回路 １３，１３1，１３2， 給電点 １４，１４1，１４2，２４，２８ コネクタ １５，２５ 誘電体 １６，２６ 金属地板
Claims (4)
- 【請求項１】 単一偏波で動作する偶数の放射素子から
なる円形配列のアレーアンテナにおいて、 前記単一偏波で動作するための単一あるいは複数の給電
点を有する放射素子が、円形配列の中心を通る鉛直軸に
対して回転対称に等間隔で配置され、 前記放射素子の給電点に接続される給電分配回路が、鉛
直軸に対して互いに向い合う２つの放射素子に同位相で
不等振幅な信号を給電するように構成されていることを
特徴とするアレーアンテナ。 - 【請求項２】 直交する偏波で動作する偶数の放射素子
からなる円形配列のアレーアンテナにおいて、 前記直交偏波で動作するための複数の給電点を有する放
射素子が、円形配列の中心を通る鉛直軸に対して回転対
称に等間隔で配置され、 前記放射素子の給電点に接続される給電分配回路が、鉛
直軸に対して互いに向い合う２つの放射素子に同位相で
不等振幅な信号を給電するように構成され、かつ直交す
る偏波の各々に対して独立に設けられていることを特徴
とするアレーアンテナ。 - 【請求項３】 サービスエリアを照射する基地局用のア
レーアンテナにおいて、 前記アレーアンテナは、同じ偏波で動作する２つの放射
素子をペアとする複数の放射素子が平面配列された構成
とし、 前記ペアとなる２つの放射素子は、この放射素子の給電
点に接続される給電分配回路により不等振幅かつ逆位相
で励振され、かつその振幅の比がほぼ１：０．４〜１：
０．９８の範囲内に決定されていることを特徴とするア
レーアンテナ。 - 【請求項４】 サービスエリアを照射する基地局用のア
レーアンテナにおいて、 前記アレーアンテナは、直交する偏波で動作する２つの
放射素子をペアとする複数の放射素子が平面配列された
構成とし、 前記放射素子の給電点に接続される給電分配回路は、直
交する偏波の各々に対し独立に設け、 前記のペアとなる２つの放射素子は、前記給電分配回路
により不等振幅かつ逆位相で励振され、かつその振幅の
比がほぼ１：０．４〜１：０．９８の範囲内に決定され
ていることを特徴とするアレーアンテナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32756892A JPH06152234A (ja) | 1992-11-13 | 1992-11-13 | アレーアンテナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32756892A JPH06152234A (ja) | 1992-11-13 | 1992-11-13 | アレーアンテナ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06152234A true JPH06152234A (ja) | 1994-05-31 |
Family
ID=18200523
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32756892A Pending JPH06152234A (ja) | 1992-11-13 | 1992-11-13 | アレーアンテナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06152234A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08195620A (ja) * | 1995-01-12 | 1996-07-30 | Nec Corp | アンテナ装置 |
| JP2007104211A (ja) * | 2005-10-03 | 2007-04-19 | Denso Corp | アンテナ、無線装置、アンテナの設計方法、及びアンテナの動作周波数測定方法 |
| WO2017064856A1 (ja) * | 2015-10-14 | 2017-04-20 | 日本電気株式会社 | パッチアレーアンテナ及びその指向性制御方法並びにパッチアレーアンテナを用いた無線装置 |
| US10511102B2 (en) | 2015-07-30 | 2019-12-17 | Mitsubishi Electric Corporation | Feeder circuit |
-
1992
- 1992-11-13 JP JP32756892A patent/JPH06152234A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08195620A (ja) * | 1995-01-12 | 1996-07-30 | Nec Corp | アンテナ装置 |
| JP2007104211A (ja) * | 2005-10-03 | 2007-04-19 | Denso Corp | アンテナ、無線装置、アンテナの設計方法、及びアンテナの動作周波数測定方法 |
| JP4557169B2 (ja) * | 2005-10-03 | 2010-10-06 | 株式会社デンソー | アンテナ |
| US10511102B2 (en) | 2015-07-30 | 2019-12-17 | Mitsubishi Electric Corporation | Feeder circuit |
| WO2017064856A1 (ja) * | 2015-10-14 | 2017-04-20 | 日本電気株式会社 | パッチアレーアンテナ及びその指向性制御方法並びにパッチアレーアンテナを用いた無線装置 |
| JPWO2017064856A1 (ja) * | 2015-10-14 | 2018-07-05 | 日本電気株式会社 | パッチアレーアンテナ及びその指向性制御方法並びにパッチアレーアンテナを用いた無線装置 |
| US10693227B2 (en) | 2015-10-14 | 2020-06-23 | Nec Corporation | Patch array antenna, directivity control method therefor and wireless device using patch array antenna |
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