JPH10112611A - アンテナ・アレイ - Google Patents

アンテナ・アレイ

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JPH10112611A
JPH10112611A JP9262220A JP26222097A JPH10112611A JP H10112611 A JPH10112611 A JP H10112611A JP 9262220 A JP9262220 A JP 9262220A JP 26222097 A JP26222097 A JP 26222097A JP H10112611 A JPH10112611 A JP H10112611A
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JP
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antenna
antenna array
antenna elements
elements
layer
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JP9262220A
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Inventor
Darrell W Miller
ダブリュ．ミラー ダーレル
Joseph E Wheeler Iii
イー．ホイーラー，ザ サード ジョセフ
Paul C Gilliland
シー．ジリランド ポール
Leslie D Clements
ディー．クレメンツ レスリー
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Texas Instruments Inc
Original Assignee
Texas Instruments Inc
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Publication date
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    • H01Q11/02—Non-resonant antennas, e.g. travelling-wave antenna
    • H01Q11/04—Non-resonant antennas, e.g. travelling-wave antenna with parts bent, folded, shaped, screened or electrically loaded to obtain desired phase relation of radiation from selected sections of the antenna
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
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    • H01Q1/246—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for base stations
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    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
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    • H01Q9/30—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole
    • H01Q9/32—Vertical arrangement of element

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 美観及び電気特性を改善したアンテナ。 【解決手段】 アンテナ・アレイが略Ｖ字型のテーパ付
き端部を持つＲＦ透過性ハウジングと、ハウジング内で
ストリップ線路又はマイクロストリップに固定され、各
アンテナ素子が第１の方向に伸びる第１の複数の平行縦
型モノポール・アンテナ素子と、ハウジング内でストリ
ップ線路又はマイクロストリップに固定され、各アンテ
ナ素子が第１の方向に伸びる第２の複数の平行縦型モノ
ポール・アンテナ素子とを含み、第１の複数のものは第
１の方向に第２の複数のものから隔たっている。エネル
ギ給電構造がアンテナ素子に結合され、この構造の上に
誘電体層が配置され、誘電体層の上に大地平面が配置さ
れる。Ｖ字型を２等分する線が第１の方向に対して法線
方向である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は携帯通信システム
（ＰＣＳ）に関連して使われる走査アレイ、更に特定し
て云えば、移動通信システムに関連して使われるコンパ
クトなアンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術及び課題】例えば一般的に８５０ＭＨｚ及
び１９００ＭＨｚの周波数領域で動作する携帯電話シス
テムのような移動通信の分野では、システムのユーザ
が、カバーされる区域内のあらゆる場所でアクセスが出
来るように、システムによってカバーされる区域全体に
亘って多数のアンテナを設ける事が必要である。通信の
質は１つには、アンテナ・アレイの利得、並びにカバー
される区域内のアンテナ・アレイの数及び相互の近接度
に関係する。ユーザからは２１ｄＢｌｉを越える利得が
絶えず要請されている。特に１９００ＭＨｚの周波数領
域では、利得を改善する事が絶えず求められている。従
来、一般的に扁平又は「ビルボード」形のパッチ及びダ
イポール・アンテナが使われており、「ビルボード」の
平面はこの目的では垂直であって、この形式のアンテナ
素子に対して適正なパターンを持たせる為に、アンテナ
素子は水平外向き又は地面と平行に伸びている。一般的
にこういうアンテナ・アレイは、必要な利得を達成する
為に、約３呎（フィート）×約５呎（フィート）又はそ
れ以上の寸法を持っている。
【０００３】システムに対するアクセスを改善する２つ
の方法は、カバーされる区域内のアンテナ・アレイの数
を増やす事、並びに／又はシステムのアンテナ・アレイ
の利得を増加する事であったが、この利得の増加は個々
のアンテナ・アレイの表面積を増加する事によって達成
されている。アンテナ・アレイの面積を増加すると、移
動通信システムのアクセスが改善されるが、このように
面積が一層大きいアンテナ・アレイは寸法の増加と共に
見栄えが次第に悪くなり、特に市内の環境で塔上に用い
る場合にそうであり、こういう環境では、不利な区域規
制も受ける。このような面積が一層大きいアンテナは、
露出面積の増加と共に、風の負荷効果をより強く受け
る。この風の負荷効果は、アンテナの電気特性にも悪い
影響がある。従って、従来の上に述べた問題を無くすか
又は少なくとも最小限にするような改良された形式のア
ンテナ・システムが非常に望ましい事は明らかである。
【０００４】
【課題を解決するための手段及び作用】この発明では、
上に述べた従来の問題が最小限に押さえられる。これ
が、同じ利得を持つ「ビルボード」形アンテナに比べて
高さが低いと共に一層小さい断面積を持ち、形は照明器
具に似ていて美観を改善する、ＰＣＳシステムなどに関
連して使われるアンテナ・アレイを提供する事によって
達成される。
【０００５】簡単に云うと、この発明のアンテナ・アレ
イは、その主軸に対して法線方向にエネルギを発射する
複数個の縦型モノポール・アンテナ素子を利用する。ア
ンテナ・アレイは断面が小さく、高さが低いパッケージ
を持っており、その面積は、従来のビルボード形及びパ
ッチ又はダイポール・アレイと対照的に、垂直又は管状
である。モノポール・アンテナ素子が、従来のように全
部が１つの平面内にあるのではなく、互いに上下の複数
個の平面内に積み重ねられ、地面に対して全体的に法線
方向に上向き並びに／下向きに伸びる事が好ましいが、
アンテナ素子の主軸の主成分が地面に対して法線方向で
ある限り、効率は落ちるがアンテナ・アレイは作用す
る。更に、アレイを収容するラドーム（radome）の１つ
又は更に多くの側部が空気力学的に整形されて、風の抵
抗を最小限に押さえる。
【０００６】アンテナ・アレイが、好ましくは略Ｖ字型
であるテーパ付き端部を持つＲＦに透明なハウジング
と、好ましくはハウジング内にあるストリップ線路又は
マイクロストリップに固定されていて、各々のアンテナ
素子が第１の方向に伸びる第１の複数個の平行な縦型モ
ノポール・アンテナ素子と、ハウジング内にあるストリ
ップ線路又はマイクロストリップに固定されていて、そ
の各々のアンテナ素子が前記第１の方向に伸びる第２の
複数個の平行な縦型モノポール・アンテナ素子とを有
し、第１の複数個は前記第１の方向に前記第２の複数個
から隔たっている。ストリップ線路又はマイクロストリ
ップの形をしたエネルギ給電構造がアンテナ素子に結合
され、この給電構造の上に誘電体層が配置され、誘電体
層の上に大地平面が配置される。テーパ付き端部は、Ｖ
字型を２等分する線が第１の方向に対して法線方向にな
るように配置する事が望ましい。
【０００７】
【実施例】図１には、この発明による典型的なアンテナ
・アレイが示されている。アンテナ・アレイ１が、地面
５に係止されたポール３の上に配置される。アンテナ１
は、通信システムに標準的な形で結合されるが、この通
信システムはこの発明の１部分を構成するものではな
く、ここでは説明しない。アンテナ１が複数個の垂直に
伸びるダイポール・アンテナ素子７を持つが、これはこ
れから更に詳しく説明する。
【０００８】アンテナ１が図２ａ及び２ｂに更に詳しく
示されており、例えばガラス繊維のように、関係のある
範囲内のＲＦに対して透過な誘電体材料で作られたラド
ーム部分９を持ち、これがダイポール・アンテナ素子７
を保持する１対の多層領域１１、１３に固定されてい
る。ダイポール・アンテナ素子７の設計周波数範囲は、
周知のように、その高さによって決定される。ラドーム
部分９及び多層部分１１はＶ字型であって、ダイポール
・アンテナ素子７が多層領域１１から垂直方向上向きに
伸びると共に、多層領域１３から垂直方向下向きに伸び
ている。ラドーム部分は空気力学的に整形され、Ｖ字型
の湾曲部分又は底部は、必ずしもそうしなくても良い
が、とがった形にして、風の抵抗を最小限にする事が好
ましい。ラドーム部分は、ある縁又は全部の縁を、あら
ゆる方向の風の抵抗を最小限に押さえるように配置する
事が出来る事を承知されたい。
【０００９】多層領域１１、１３が部分的に図３に更に
詳しく示されており、各々の多層領域が、電気導体、好
ましくは銅で形成された第１の給電層１５を持つ事が示
されており、層１５は例えばはんだ２１により、ダイポ
ール・アンテナ素子７に固定されたマイクロストリップ
又はストリップ線路である事が好ましい。ダイポール・
アンテナ素子７が好ましくは銅の大地平面１７から隔た
っており、この大地平面は任意の標準的な誘電体材料の
層１９により、給電層１５からも隔たっている。ダイポ
ール・アンテナ素子７は、ダイポール・アンテナ素子の
長さに沿った垂直方向に伸びる主軸を持っている。
【００１０】好ましい実施例では、アンテナ・アレイが
Ｖ字型で示されているが、その形にする事が不可欠では
ない事を承知されたい。アレイは、Ｗ形、又は２つ又は
更に多くのＶを一緒に接続した形、又はこじんまりした
形を持ち、好ましくは風の抵抗を一層小さくするその他
の任意の形のように、何回も折り返してもよい。
【００１１】この発明を特定の好ましい実施例について
説明したが、当業者には種々の変更が容易に考えられよ
う。従って、特許請求の範囲は、従来に鑑み、このよう
な全ての変更を含むように可能な限り広く解釈されるべ
きであると考えられる。
【００１２】以上の説明に関し、更に以下の項目を開示
する。 （１） 全てのアンテナ素子の主軸が他のアンテナ素子
の主軸と平行であるような複数個の縦型モノポール・ア
ンテナ素子と、該アンテナ素子に対する複数個の相隔た
る給電素子とを有し、各々の給電素子は相異なる小さい
複数個の前記アンテナ素子の各々に対して法線方向に結
合されており、前記各々の小さい複数個のアンテナ素子
が異なる平面内にあるアンテナ・アレイ。
【００１３】（２） 第１項に記載のアンテナ・アレイ
に於いて、各々のアンテナ素子の主軸が地表に対して略
法線方向に配置された主成分を有するアンテナ・アレ
イ。 （３） 第１項に記載のアンテナ・アレイに於いて、前
記複数個の相隔たる給電素子の各々が、少なくとも部分
的に一方又は他方の給電素子のすぐ上又は下にある平面
内に配置されているアンテナ・アレイ。
【００１４】（４） 第２項に記載のアンテナ・アレイ
に於いて、前記複数個の相隔たる給電素子の各々が、少
なくとも部分的に一方又は他方の給電素子のすぐ上又は
下にある平面内に配置されているアンテナ・アレイ。
【００１５】（５） 第１項に記載のアンテナ・アレイ
に於いて、前記給電素子が前記アンテナ素子に結合され
たマイクロストリップ又はストリップ線路の一方、該マ
イクロストリップ又はストリップ線路の一方の上にある
誘電体層、及び該誘電体層の上にあって前記マイクロス
トリップ又はストリップ線路から隔たる大地平面を含む
アンテナ・アレイ。
【００１６】（６） 第２項に記載のアンテナ・アレイ
に於いて、前記給電素子が前記アンテナ素子に結合され
たマイクロストリップ又はストリップ線路の一方、該マ
イクロストリップ又はストリップ線路の一方の上にある
誘電体層、及び該誘電体層の上にあって前記マイクロス
トリップ又はストリップ線路から隔たる大地平面を含む
アンテナ・アレイ。
【００１７】（７） 第３項に記載のアンテナ・アレイ
に於いて、前記給電素子が前記アンテナ素子に結合され
たマイクロストリップ又はストリップ線路の一方、該マ
イクロストリップ又はストリップ線路の一方の上にある
誘電体層、及び該誘電体層の上にあって前記マイクロス
トリップ又はストリップ線路から隔たる大地平面を含む
アンテナ・アレイ。
【００１８】（８） 第４項に記載のアンテナ・アレイ
に於いて、前記給電素子が前記アンテナ素子に結合され
たマイクロストリップ又はストリップ線路の一方、該マ
イクロストリップ又はストリップ線路の一方の上にある
誘電体層、及び該誘電体層の上にあって前記マイクロス
トリップ又はストリップ線路から隔たる大地平面を含む
アンテナ・アレイ。
【００１９】（９） テーパ付き端部を持つハウジング
と、その各々のアンテナ素子が第１の方向に伸び、前記
ハウジング内にある固定手段に固定された第１の複数個
の平行な縦型モノポール・アンテナ素子と、その各々の
アンテナ素子が前記第１の方向に伸び、前記ハウジング
内にある固定手段に固定された第２の複数個の平行な縦
型モノポール・アンテナ素子とを有し、前記第１の複数
個が前記第１の方向に前記第２の複数個から隔たってい
るアンテナ・アレイ。
【００２０】（１０） 第９項に記載のアンテナ・アレ
イに於いて、前記ハウジングが、少なくとも所定のＲＦ
範囲内でＲＦに対して透過であるアンテナ・アレイ。 （１１） 第９項に記載のアンテナ・アレイに於いて、
前記アンテナ素子に結合されたエネルギ給電手段、該エ
ネルギ給電手段の上に配置された誘電体層、及び該誘電
体層の上に配置されていて前記エネルギ給電手段から隔
たる大地平面を含むアンテナ・アレイ。
【００２１】（１２） 第１０項に記載のアンテナ・ア
レイに於いて、前記アンテナ素子に結合されたエネルギ
給電手段、該エネルギ給電手段の上に配置された誘電体
層、及び該誘電体層の上に配置されていて前記エネルギ
給電手段から隔たる大地平面を含むアンテナ・アレイ。 （１３） 第９項に記載のアンテナ・アレイに於いて、
前記テーパ付き端部が略Ｖ字型であり、該Ｖ字型を略２
等分する線が前記第１の方向に対して略法線方向である
アンテナ・アレイ。
【００２２】（１４） 第１０項に記載のアンテナ・ア
レイに於いて、前記テーパ付き端部が略Ｖ字型であり、
該Ｖ字型を略２等分する線が前記第１の方向に対して略
法線方向であるアンテナ・アレイ。 （１５） 第１１項に記載のアンテナ・アレイに於い
て、前記テーパ付き端部が略Ｖ字型であり、該Ｖ字型を
略２等分する線が前記第１の方向に対して略法線方向で
あるアンテナ・アレイ。 （１６） 第１２項に記載のアンテナ・アレイに於い
て、前記テーパ付き端部が略Ｖ字型であり、該Ｖ字型を
略２等分する線が前記第１の方向に対して略法線方向で
あるアンテナ・アレイ。
【００２３】（１７） 縦型モノポール・アレイが小さ
い断面で高さの低いパッケージとして設けられ、その面
積は垂直又は管状である。風の抵抗を最小限に押さえる
ために、アレイの１つ又は更に多くの側部は空気力学的
に整形する。アンテナ・アレイが略Ｖ字型のテーパ付き
端部を持つＲＦ透過性ハウジングと、ハウジング内でス
トリップ線路又はマイクロストリップに固定され、各ア
ンテナ素子が第１の方向に伸びる第１の複数の平行縦型
モノポール・アンテナ素子と、ハウジング内でストリッ
プ線路又はマイクロストリップに固定され、各アンテナ
素子が第１の方向に伸びる第２の複数の平行縦型モノポ
ール・アンテナ素子とを含み、第１の複数のものは第１
の方向に第２の複数のものから隔たっている。エネルギ
給電構造がアンテナ素子に結合され、この構造の上に誘
電体層が配置され、誘電体層の上に大地平面が配置され
る。Ｖ字型を２等分する線が第１の方向に対して法線方
向である。
【図面の簡単な説明】
【図１】動作位置に配置されたこの発明のアンテナ・ア
レイの略図。
【図２】ａは、この発明のアンテナ・アレイの斜視図。
ｂは、図２ａの線２ｂ−２ｂで切った断面図。
【図３】図２ｂの線３−３で切った断面図。
【符号の説明】
７ ダイポール・アンテナ素子 １１、１３ 多層領域 １５ 給電層
フロントページの続き (72)発明者 ポール シー．ジリランド アメリカ合衆国テキサス州アレン，カント リー レーン 1109 (72)発明者 レスリー ディー．クレメンツ アメリカ合衆国テキサス州アレン，クロケ ット コート 24

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 全てのアンテナ素子の主軸が他のアンテ
    ナ素子の主軸と平行であるような複数個の縦型モノポー
    ル・アンテナ素子と、 前記アンテナ素子に対する複数個の相隔たる給電素子と
    を有し、各々の給電素子は相異なる小さい複数個の前記
    アンテナ素子の各々に対して法線方向に結合されてお
    り、前記各々の小さい複数個のアンテナ素子が異なる平
    面内にあるアンテナ・アレイ。
JP9262220A 1996-09-26 1997-09-26 アンテナ・アレイ Pending JPH10112611A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US2676896P 1996-09-26 1996-09-26
US026768 1996-09-26

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JPH10112611A true JPH10112611A (ja) 1998-04-28

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ID=21833693

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9262220A Pending JPH10112611A (ja) 1996-09-26 1997-09-26 アンテナ・アレイ

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US (1) US6111550A (ja)
EP (1) EP0833404A3 (ja)
JP (1) JPH10112611A (ja)
FI (1) FI973785A (ja)
TW (1) TW347602B (ja)

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