JPH0927714A - Multibeam antenna system - Google Patents
Multibeam antenna systemInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は例えば自動車・携帯
電話方式等の基地局装置に設置して使用されるもので、
水平面内全方向にマルチビームあるいはセクタビームを
形成し、円偏波を送受信することが可能なアンテナ装置
に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is installed and used in a base station device such as an automobile or a mobile phone system.
The present invention relates to an antenna device capable of forming multi-beams or sector beams in all directions in a horizontal plane and transmitting / receiving circularly polarized waves.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、自動車電話移動局のアンテナは図
8に示すように、トランクリッドアンテナ1あるいはル
ーフトップアンテナ2が自動車上に垂直に設置されてお
り、ほとんどの使用電波環境において主要偏波は垂直偏
波A1成分であった。そのため、自動車・携帯電話方式
の基地局装置に設置されるアンテナにおいては、図9に
示すように、素子アンテナとして反射板3を付設した垂
直偏波A1のダイポールアンテナ4が用いられてきた。2. Description of the Related Art Conventionally, as shown in FIG. 8, an antenna of a mobile telephone mobile station has a trunk lid antenna 1 or a roof top antenna 2 installed vertically on a vehicle, and in most radio wave environments, the main polarized wave is used. Was a vertically polarized wave A1 component. Therefore, as shown in FIG. 9, a vertically polarized A1 dipole antenna 4 provided with a reflector 3 as an element antenna has been used in an antenna installed in an automobile / cell phone type base station device.
【0003】しかし、近年、携帯電話の急激な普及によ
り、携帯電話の加入台数が自動車電話の加入台数を上回
ってきたため使用電波環境に変化が生じてきた。すなわ
ち、図10に示すように、この携帯電話機のアンテナ5
aは通話時には必ずしも垂直に立てて使用されてはおら
ず、これから送信される電磁波は、垂直偏波A1のみな
らず水平偏波A2の成分も十分大きく、また、受信にお
いても基地局より送信される電波が垂直偏波A1である
ので、アンテナを斜めにすると十分な効率で受信するこ
とはできなかった。However, in recent years, due to the rapid spread of mobile phones, the number of mobile phone subscribers has exceeded the number of mobile phone subscribers, resulting in a change in the radio wave environment used. That is, as shown in FIG. 10, the antenna 5 of this mobile phone is used.
a is not always used vertically while talking, and the electromagnetic wave to be transmitted from it is sufficiently large not only in the vertically polarized wave A1 but also in the horizontally polarized wave A2, and is also transmitted from the base station in reception. Since the radio waves are vertically polarized waves A1, the antenna could not be received with sufficient efficiency when the antenna was inclined.
【0004】したがって、このような移動局からの電磁
波を受信する、あるいは移動局に向かって送信する場
合、基地局アンテナには垂直偏波成分のみならず水平偏
波成分を送受信できる特性が必要であり、従来の垂直偏
波ダイポールアンテナ4では水平偏波の送信・受信をす
ることは困難であった。一方、利得向上あるいは干渉抑
圧等の高度なゾーン形成のために基地局アンテナにマル
チビームあるいはセクタビーム方式を適用する際、図1
1Aに示すように複数枚の長方形平板アレーアンテナ
6,7及び8を設置することが考えられている。しか
し、1枚の平板アレーアンテナから生成されるビーム
は、図12に示すようにアレー面の正面方向9から斜め
になるにつれて、到来電磁波から見たアンテナの開口面
積は10から11へと小さくなるために利得の劣化を生
じていた。このため、図11Bに示すように、アレーア
ンテナ6,7及び8はそれぞれゾーン6z,7z,8z
を形成するため、方向12,13及び14では利得が低
下して水平面内全方向に均一なゾーンを形成することが
困難であった。ここで、例えば、ゾーン7zは複数のビ
ーム7bにより構成されている。特に、素子アンテナと
して円偏波アンテナを用いた場合、正面方向以外の角度
では円偏波の軸比特性の劣化もあいまって、その利得低
下の傾向は顕著に現れるためアレー構成の改善が望まれ
ていた。Therefore, when receiving or transmitting an electromagnetic wave from such a mobile station to the mobile station, the base station antenna is required to have a characteristic capable of transmitting and receiving a horizontal polarization component as well as a vertical polarization component. However, it is difficult for the conventional vertically polarized dipole antenna 4 to transmit / receive horizontally polarized waves. On the other hand, when applying the multi-beam or sector-beam method to the base station antenna for advanced zone formation such as gain improvement or interference suppression, FIG.
As shown in FIG. 1A, it is considered to install a plurality of rectangular flat plate array antennas 6, 7, and 8. However, as shown in FIG. 12, the beam generated from a single flat plate array antenna becomes oblique from the front direction 9 of the array surface, and the aperture area of the antenna seen from the incoming electromagnetic wave decreases from 10 to 11. Therefore, the gain was deteriorated. Therefore, as shown in FIG. 11B, the array antennas 6, 7 and 8 are arranged in zones 6z, 7z and 8z, respectively.
Therefore, it was difficult to form a uniform zone in all directions in the horizontal plane because the gain was lowered in the directions 12, 13 and 14. Here, for example, the zone 7z is composed of a plurality of beams 7b. In particular, when a circularly polarized wave antenna is used as the element antenna, the tendency of the gain decrease becomes noticeable at the angles other than the front direction due to the deterioration of the axially polarized wave characteristic of the circularly polarized wave. Was there.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の要求
を実現するため、基地局において垂直偏波のみならず水
平偏波も同時に送受信できると共に、マルチビームある
いはセクタビームを水平面内全方向にほぼ均一に送受信
できるアレーアンテナを構成することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION In order to realize the above requirements, the present invention enables a base station to simultaneously transmit and receive not only vertically polarized waves but also horizontally polarized waves, and multi-beams or sector beams in all directions in a horizontal plane. The purpose is to construct an array antenna that can transmit and receive almost uniformly.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、良好な円偏波特性を有するヘリカルアン
テナ素子またはクロスダイポールアンテナ素子を円筒面
上周方向及び軸方向にマトリクス状に複数個設置してい
る。これによりゾーン内を均等な利得及び軸比特性を有
するマルチビームで覆うことが可能である。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a helical antenna element or a crossed dipole antenna element having a good circular polarization characteristic in a matrix form on the cylindrical surface in the circumferential direction and the axial direction. I have installed multiple. This makes it possible to cover the inside of the zone with multi-beams having uniform gain and axial ratio characteristics.
【0007】[0007]
(1)請求項1の発明の実施例を図1に示す。円筒金属
反射板15上に軸方向及び周方向にヘリカルアンテナ素
子16をそれぞれほぼ同じピッチ間隔で設置している。
ヘリカルアンテナ16は、図2に示すような円偏波軸モ
ード特性を有する。この軸モードヘリカルアンテナ16
は、軸方向にのみ鋭いビーム17を有しこの方向に対し
ては良好な軸比特性を有する。円筒軸方向に配された複
数のアンテナ素子より成る軸方向アレー16Aは、図3
に示すように、ビームチルト及び利得向上のために設け
られている。ここで、各ヘリカルアンテナ素子16はビ
ームチルトを行うために下方に物理的に傾け(請求項
4)、かつ電気的に位相を変化させて設置するか、ある
いは外周面に直角に、つまり半径方向に(請求項5)、
かつ電気的に位相を変化させて給電している。(1) An embodiment of the invention of claim 1 is shown in FIG. Helical antenna elements 16 are arranged on the cylindrical metal reflector 15 in the axial direction and the circumferential direction at substantially the same pitch intervals.
The helical antenna 16 has a circular polarization axis mode characteristic as shown in FIG. This axial mode helical antenna 16
Has a sharp beam 17 only in the axial direction and has good axial ratio characteristics in this direction. The axial array 16A composed of a plurality of antenna elements arranged in the axial direction of the cylinder is shown in FIG.
As shown in FIG. 5, it is provided for improving the beam tilt and the gain. Here, each helical antenna element 16 is physically tilted downward to perform beam tilt (claim 4), and is installed while electrically changing the phase, or at right angles to the outer peripheral surface, that is, in the radial direction. (Claim 5),
Moreover, the phase is electrically changed to supply power.
【0008】周方向アレー16Bは、図4に示すよう
に、マルチビームあるいはセクタビーム構成のために設
けられている。図4では、半値幅30°でビーム数12
個のマルチビームを構成している。この場合、30°ビ
ームを有する軸モードヘリカルアンテナを周方向に均等
に12個配置している。このような配置にすることによ
り、移動局が任意方向に存在していても、偏差3dB以
内で基地局ビームを捕らえることができ、また、任意の
隣接する複数個のビームを利用して適応的にビーム成形
する場合にも、図5に示すように、移動局から見込む開
口面積18及び19は常に一定に保つことができる。つ
まり、水平面内全方向において均一に円偏波を送受信で
きるゾーン形成が可能となる。その他、半値幅15°、
ビーム数24ビームなどのように、半値幅とビーム数の
積が360°になるように構成することができる。 (2)請求項2の発明の実施例を図6に示す。円筒金属
反射板15上に軸方向及び周方向にマトリクス状にクロ
スダイポールアンテナ素子20を設置している。クロス
ダイポールアンテナ素子20は、図7に示すような円偏
波軸モード特性を有する。素子アンテナが異なる点以外
は、実施例(1)と同様の構成であり、ほぼ同様のビー
ム特性を有する。The circumferential array 16B is provided for a multi-beam or sector beam configuration, as shown in FIG. In FIG. 4, the half width is 30 ° and the number of beams is 12
The individual multi-beams are configured. In this case, 12 axial mode helical antennas having a 30 ° beam are evenly arranged in the circumferential direction. With such an arrangement, the base station beam can be captured within a deviation of 3 dB even if the mobile station exists in an arbitrary direction, and adaptively using a plurality of arbitrary adjacent beams. Even in the case of beam-forming, the aperture areas 18 and 19 seen from the mobile station can be always kept constant as shown in FIG. That is, it is possible to form a zone in which circularly polarized waves can be uniformly transmitted and received in all directions in the horizontal plane. Others, half-width of 15 °
It can be configured such that the product of the half width and the number of beams is 360 °, such as the number of 24 beams. (2) An embodiment of the invention of claim 2 is shown in FIG. The crossed dipole antenna elements 20 are arranged on the cylindrical metal reflector 15 in a matrix in the axial direction and the circumferential direction. The cross dipole antenna element 20 has circular polarization axis mode characteristics as shown in FIG. Except that the element antennas are different, the configuration is similar to that of the embodiment (1), and the beam characteristics are almost the same.
【0009】[0009]
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、所
定のゾーン内で均一な円偏波マルチビームあるいはセク
タビームが得られるため、弱電界地域や水平偏波成分の
微弱な地域が少なくなり、また垂直偏波のみならず水平
偏波も受信可能であるため、自動車電話のみならず携帯
電話使用時においても良好な通話品質を常時保つことが
できる。As described above, according to the present invention, since a uniform circularly polarized multi-beam or sector beam can be obtained within a predetermined zone, a weak electric field region or a region with a weak horizontal polarization component is generated. In addition, since it is possible to receive not only the vertically polarized wave but also the horizontally polarized wave, it is possible to always maintain good call quality not only when using a mobile phone but also when using a mobile phone.
【図1】請求項1の発明の実施例を示す斜視図。FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of the present invention.
【図2】軸モードを有するヘリカルアンテナとその偏波
を説明するための図。FIG. 2 is a diagram for explaining a helical antenna having an axial mode and its polarization.
【図3】軸方向アレーとビームチルトを説明するための
図。FIG. 3 is a diagram for explaining an axial array and a beam tilt.
【図4】周方向アレーとマルチビームを説明するための
図。FIG. 4 is a diagram for explaining a circumferential array and multi-beams.
【図5】周方向アレーと開口面積を説明するための図。FIG. 5 is a view for explaining a circumferential array and an opening area.
【図6】請求項2の発明の実施例を示す斜視図。FIG. 6 is a perspective view showing an embodiment of the invention of claim 2;
【図7】クロスダイポールアンテナと偏波を説明するた
めの図。FIG. 7 is a diagram for explaining a crossed dipole antenna and polarized waves.
【図8】自動車電話移動局のアンテナ及びその偏波を説
明すための図。FIG. 8 is a diagram for explaining an antenna of a mobile telephone mobile station and its polarized wave.
【図9】自動車・携帯電話方式の基地局装置に設置され
る従来のダイポールアンテナ及びその偏波を説明するた
めの図。FIG. 9 is a diagram for explaining a conventional dipole antenna installed in an automobile / mobile phone type base station device and its polarization.
【図10】通話時の携帯電話のアンテナを説明するため
の図。FIG. 10 is a diagram illustrating an antenna of a mobile phone during a call.
【図11】Aは従来の基地局マルチビームアンテナの原
理的な斜視図、BはAのゾーンを説明するための平面
図。11A is a perspective view showing the principle of a conventional base station multi-beam antenna, and FIG. 11B is a plan view for explaining the zone of A. FIG.
【図12】Aは垂直に立てられた平板アレーアンテナの
平面図、Bはそのアンテナ利得の角度依存性を説明する
ためのグラフ。FIG. 12A is a plan view of a vertically arranged flat plate array antenna, and B is a graph for explaining the angle dependence of the antenna gain.
Claims (5)
に、その周方向及び軸方向に沿ってマトリクス状に複数
のヘリカルアンテナ素子が配されていることを特徴とす
るマルチビームアンテナ装置。1. A multi-beam antenna device, wherein a plurality of helical antenna elements are arranged in a matrix along a circumferential direction and an axial direction on an outer peripheral surface of a vertically arranged cylindrical metal reflector. .
に、その周方向及び軸方向に沿ってマトリクス状に複数
のクロスダイポールアンテナ素子が配されていることを
特徴とするマルチビームアンテナ装置。2. A multi-beam antenna characterized in that a plurality of crossed dipole antenna elements are arranged in a matrix along a circumferential direction and an axial direction on an outer peripheral surface of a vertically arranged cylindrical metal reflector. apparatus.
ヘリカルアンテナ素子またはクロスダイポールアンテナ
素子が前記周方向及び軸方向にそれぞれほぼ一定のピッ
チで配されることを特徴とするマルチビームアンテナ装
置。3. The multi-beam antenna device according to claim 1, wherein the plurality of helical antenna elements or the crossed dipole antenna elements are arranged at substantially constant pitches in the circumferential direction and the axial direction, respectively.
ナ素子の軸線が前記円筒金属反射板の半径方向に対して
下方斜めに配されていることを特徴とするマルチビーム
アンテナ装置。4. The multi-beam antenna device according to claim 1, wherein the axis of the helical antenna element is arranged obliquely downward with respect to the radial direction of the cylindrical metal reflector.
ナ素子の軸線が前記円筒金属反射板の半径方向に配され
ていることを特徴とするマルチビームアンテナ装置。5. The multi-beam antenna device according to claim 1, wherein an axis of the helical antenna element is arranged in a radial direction of the cylindrical metal reflector.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17489395A JPH0927714A (en) | 1995-07-11 | 1995-07-11 | Multibeam antenna system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17489395A JPH0927714A (en) | 1995-07-11 | 1995-07-11 | Multibeam antenna system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0927714A true JPH0927714A (en) | 1997-01-28 |
Family
ID=15986533
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17489395A Pending JPH0927714A (en) | 1995-07-11 | 1995-07-11 | Multibeam antenna system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0927714A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1998056069A1 (en) * | 1997-06-02 | 1998-12-10 | Ntt Mobile Communications Network Inc. | Adaptive array antenna |
US6512934B2 (en) | 1997-06-02 | 2003-01-28 | Ntt Mobile Communications Network, Inc. | Adaptive array antenna |
JP2008219125A (en) * | 2007-02-28 | 2008-09-18 | Toyota Central R&D Labs Inc | Radio wave reflecting plate and antenna |
-
1995
- 1995-07-11 JP JP17489395A patent/JPH0927714A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1998056069A1 (en) * | 1997-06-02 | 1998-12-10 | Ntt Mobile Communications Network Inc. | Adaptive array antenna |
US6512934B2 (en) | 1997-06-02 | 2003-01-28 | Ntt Mobile Communications Network, Inc. | Adaptive array antenna |
JP2008219125A (en) * | 2007-02-28 | 2008-09-18 | Toyota Central R&D Labs Inc | Radio wave reflecting plate and antenna |
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