JPS6112104A - Multi-stage crossing type high gain antenna - Google Patents
Multi-stage crossing type high gain antennaInfo
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- JPS6112104A JPS6112104A JP13363584A JP13363584A JPS6112104A JP S6112104 A JPS6112104 A JP S6112104A JP 13363584 A JP13363584 A JP 13363584A JP 13363584 A JP13363584 A JP 13363584A JP S6112104 A JPS6112104 A JP S6112104A
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
- H01Q21/20—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart the units being spaced along or adjacent to a curvilinear path
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- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、多段交差形高利得アンテナに関するものであ
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a multistage intersecting high gain antenna.
自動車無線電話等の基地局においで用いられる垂直偏波
アンテナは、水平面内において無指向性で、垂直面内に
おいては広帯域に亘って水平方向の指向性を有すると共
に、高利得で、耐震性及び耐風速性に優れていることが
要求されるが、このような要求を成る程度満足するアン
テナとして、従来は同軸形ダイポールアンテナ素子を複
数個垂直方向に設け、各アンテナ素子を並列に接続した
ものが実用化されている。Vertically polarized antennas used in base stations such as automobile radio telephones are omnidirectional in the horizontal plane, have horizontal directionality over a wide band in the vertical plane, and have high gain, earthquake resistance, and An antenna that satisfies these requirements to a certain extent is required to have excellent wind speed resistance, but conventional antennas have been constructed by installing multiple coaxial dipole antenna elements vertically and connecting each antenna element in parallel. has been put into practical use.
この従来のアンテナにおいては、各アンテナ素子を垂直
状態を保っで垂直支柱に支持せしめるための機械的固着
個所の数が多く、各アンテナ素子への給電のための電気
的接続個所の数も多いため、製作に比較的多くの時間と
労力を要し、給電のための電気的接続個所における接続
が不安定な場合には、この部分においで微小放電を生じ
、送受信周波数帯に白色雑音的な連続雑音を発生すると
共に、この部分に非直線性成分を生じ、これが原因とな
って微小ではあるが混変調波が発生して送受信周波数帯
に混変調妨害を与えるおそれがある。This conventional antenna has a large number of mechanical fixing points to keep each antenna element in a vertical state and is supported by a vertical support, and a large number of electrical connection points to feed power to each antenna element. , it takes a relatively large amount of time and effort to manufacture, and if the connection at the electrical connection point for power supply is unstable, micro discharges will occur in this part, causing continuous white noise in the transmitting and receiving frequency band. In addition to generating noise, a non-linear component is generated in this portion, which may cause a cross-modulation wave to be generated, albeit a small one, and to cause cross-modulation interference in the transmitting and receiving frequency band.
本発明は、水平面内において無指向性で、垂直面内にお
いては広帯域に亘って水平方向の指向性を有すると共に
、耐震性及び耐風速性に優れ、電気的及び機械的接続部
分の接続を容易確実に行うことが可能で、接続部分の不
安定性に基づく雑音障害及び混変調妨害等の生ずるおそ
れのない大電力用の垂直偏、皮アンテナを実現すること
を目的とする。The present invention is non-directional in the horizontal plane, has horizontal directionality over a wide range in the vertical plane, has excellent earthquake resistance and wind speed resistance, and facilitates the connection of electrical and mechanical connection parts. The object of the present invention is to realize a vertically polarized skin antenna for high power, which can be operated reliably and is free from the risk of noise disturbances and cross-modulation disturbances caused by instability of connection parts.
第1図は、本発明の一実施例を示す側面図、第2図は、
その平面図で、両図において、1は垂直支柱で、例えば
鋼管又は鋼棒等より成る。第1図には示しでいないが、
支柱1の基部は適当な支持体、例えば支持鉄塔の頂部等
fこ固定する。21は上部支持体で、垂直支柱1の上部
に嵌合してねじ止め又は溶着等によって固着したリング
状の基部3と、その外周面に、円周方向に等間隔を以て
突設した支持腕4Iないし麻と、支持腕41ないし4傘
の各外端に取付けたリング状部分51ないし54とより
成る。2−は下部支持体で、上部支持体21と同一構造
を有し、4本の支持腕の突設方向が上部支持体2Iにお
ける支持腕4ノないし4f1の突設方向に一致するよう
にリンク状基部を垂直支柱1の下部に嵌合固着しである
。6Iないし6φは各同−構ング状突起より成る。単位
アンテナ61ないしろ々を上部及び下部支持体2を及び
2コに取付けるには、例えば単位アンテナ6tの頂部を
上部支持体2Iの支持腕41の外端におけるリング状部
分5Iに挿入した後、単位アンテナ6Iの下@部を下部
支持体2−の支持腕の中、上部支持体21の支持腕4F
に対応する支持腕の外端におけるリング状部分に挿入す
ることにより、ストッパ71がこのリング状部分の周縁
に圧着されて単位アンテナ6rが落下することなく、上
部及び下部支持体21及び22を介して垂直支柱1 と
平行に支持せし められる。他の単位アンテナ6コない
しろ4を支持せしめる場合も全く同様である。尚、単位
アンテナと支持腕の外端における1)ング状部分とを適
宜の手段で固着して機械的支持強度を高めるようにして
もよい。8Iないし84は各単位アンテナの給1it、
線、9は4分岐端子、IQは共通給電線である。FIG. 1 is a side view showing one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a side view showing an embodiment of the present invention.
In both figures, reference numeral 1 denotes a vertical support made of, for example, a steel pipe or a steel rod. Although not shown in Figure 1,
The base of the column 1 is fixed to a suitable support, such as the top of a support tower. Reference numeral 21 denotes an upper support body, which includes a ring-shaped base 3 that fits onto the upper part of the vertical support 1 and is fixed by screwing or welding, and support arms 4I that protrude from the outer peripheral surface of the base 3 at equal intervals in the circumferential direction. or hemp, and ring-shaped parts 51 to 54 attached to the outer ends of each of the supporting arms 41 to 4. 2- is a lower support, which has the same structure as the upper support 21, and is linked so that the protruding direction of the four support arms matches the protrusion direction of the support arms 4-4f1 on the upper support 2I. The shaped base is fitted and fixed to the lower part of the vertical support 1. 6I to 6φ each consist of a same-shaped protrusion. To attach the unit antenna 61 to the upper and lower supports 2 and 2, for example, after inserting the top of the unit antenna 6t into the ring-shaped portion 5I at the outer end of the support arm 41 of the upper support 2I, The lower part of the unit antenna 6I is placed in the support arm 4F of the upper support 21 in the support arm 2- of the lower support 2-.
By inserting the stopper 71 into the ring-shaped part at the outer end of the support arm corresponding to the ring-shaped part, the stopper 71 is crimped to the periphery of this ring-shaped part, and the unit antenna 6r can be inserted through the upper and lower supports 21 and 22 without falling. It is supported parallel to the vertical support 1. The same applies to the case where other unit antennas 6 or 4 are supported. Incidentally, the mechanical support strength may be increased by fixing the unit antenna and the ring-shaped portion at the outer end of the support arm by appropriate means. 8I to 84 are each unit antenna feed 1it,
9 is a four-branch terminal, and IQ is a common feed line.
第2図には横断面の形状が円形の中空管を以て垂直支柱
1を形成した場合を例示したが、第3図に要部を示すよ
うに、横断面の形状が正方形の中空管、又は第4図に要
部を示すように、側壁面が内側に凹んだ弧状を成す方形
類似の中空管を以て垂直支柱1を形成してもよく、何れ
の場合も中空管の代りに棒状体を以て形成してもよい。Although FIG. 2 shows an example in which the vertical support 1 is formed of a hollow tube with a circular cross-sectional shape, as shown in FIG. Alternatively, as shown in FIG. 4, the vertical support 1 may be formed of a rectangular-like hollow tube with an inwardly concave arc-shaped side wall. It may also be formed using the body.
第1図及び第2図には単位アンテナを4本設けた場合を
例示したが、3本又は5本以上の単位アンチらしめるか
、支柱と単位アンテナの距離を大ならしめ、垂直支柱1
の断面形状が方形の場合には、単位アンテナが3本の際
は三角形となし、単位アンテナが5本以上の場合には、
支柱の断、面形状を単位アンテナの数に応じた多角形に
形成することが望ましい。Although Figures 1 and 2 show an example in which four unit antennas are provided, it is possible to use three or five or more unit antennas, or to increase the distance between the vertical support and the unit antenna.
If the cross-sectional shape of
It is desirable that the cross-section and surface shape of the pillar be formed into a polygon according to the number of unit antennas.
各単位アンテナの構成はすべて同一であること前述の通
りであるが、次に単位アンテナの具体構成を説明する。As mentioned above, the configuration of each unit antenna is the same. Next, the specific configuration of the unit antenna will be explained.
第5図は、単位アンテナの構成の一例を示す図で、11
1ないしII+oは金属円筒体で、各軸長を送受信波長
のけぼ%又はAより多少短く形成し、各軸方向を垂直方
向に保持しである。12は剛体より成る外部導体を有す
る同軸伝送線路で、例えば同軸管又は七ミリジットケー
ブル等より成るが、以下、同軸管を用いた場合について
説明する。同軸管12は、これを金属円筒体II+ %
113% lb、11り及びI+、に共通に挿通し、
これらの金属円筒体と同軸管の間に適宜の誘電体(例え
ばポリエチレン)を充てんするか、適当な絶縁スペーサ
等を介在せしめて金属円筒体とこれらの金属円筒体内に
おける同軸管の外部導体部分とによって同軸形ダイポー
ルアンテナ素子を形成すると共に、同軸管12によって
金属円筒体111ないし119を垂直方向に適宜間隔を
隔てて機械的に支持せしめである。13は金属支持棒で
、金属円筒体11a。FIG. 5 is a diagram showing an example of the configuration of a unit antenna.
1 to II+o are metal cylindrical bodies, each axial length of which is formed to be slightly shorter than the datum of the transmitting/receiving wavelength or A, and each axial direction is maintained perpendicularly. Reference numeral 12 denotes a coaxial transmission line having an outer conductor made of a rigid body, and is made of, for example, a coaxial tube or a 7 millimeter cable. Hereinafter, a case in which a coaxial tube is used will be explained. The coaxial tube 12 is made of metal cylinder II + %
Commonly inserted into 113% lb, 11ri and I+,
These metal cylinders and the coaxial tube are filled with an appropriate dielectric material (for example, polyethylene), or an appropriate insulating spacer is interposed between the metal cylinder and the outer conductor portion of the coaxial tube within these metal cylinders. This forms a coaxial dipole antenna element, and the metal cylinders 111 to 119 are mechanically supported by the coaxial tube 12 at appropriate intervals in the vertical direction. 13 is a metal support rod, which is a metal cylindrical body 11a.
I 1m % + 14 % l It及び+ 111
1に共通に挿通し、これらの金属円筒体と金属支持棒の
間に適宜の誘電体を充てんするか、適当な絶縁スペーサ
等を介在せしめて金属円筒体とこれらの金属円筒体内に
おける金属支持棒とによって同軸形ダイポールアンテナ
素子を形成すると共に、金属支持棒13によって金属円
筒体11゜ないしIl+oを垂直方向に適宜間隔を隔て
て機械的に支持せしめ、更に、金属支持棒13の下端を
金属円筒体111に固着し、金属円筒体11Jslli
、117及び目9を金属円筒体11.、+14、目6.
118及びll+oの各間に露出している金属支持棒1
3の部分に固着すると共に、金属円筒体111.11g
5 Ila、118及びILoを金属円筒体111%l
b、11!、11り及び11テの各間及び119の上方
に露出しでいる同軸管12の外部導体に固着することに
よって、すべでの金属円筒体11.ないしlI+oを同
軸管12及び金属支持棒+3によって垂直方向に交差形
C;、かつ、一体に支持せしめである。I 1m % + 14 % l It and + 111
1, and fill the space between these metal cylinders and the metal support rod with an appropriate dielectric, or interpose an appropriate insulating spacer, etc. to connect the metal cylinders and the metal support rods in these metal cylinders. A coaxial dipole antenna element is formed by the metal support rod 13, and the metal cylinders 11° to Il+o are mechanically supported at appropriate intervals in the vertical direction, and the lower end of the metal support rod 13 is connected to the metal cylinder. It is fixed to the body 111, and the metal cylindrical body 11Jslli
, 117 and the eye 9 are connected to the metal cylindrical body 11. , +14, eyes 6.
Metal support rod 1 exposed between each of 118 and ll+o
It is fixed to the part 3 and the metal cylindrical body 111.11g
5 Ila, 118 and ILo in a metal cylinder 111%l
b, 11! , 11 and 11 and to the outer conductor of the coaxial tube 12 exposed above 119. to lI+o are vertically intersected by a coaxial tube 12 and a metal support rod +3, and are integrally supported.
14I及び+4Jは短絡板で、14.は金属円筒体I1
1の軸長のほぼ%の個所に内装されて金属円筒体Ifと
同軸管12の外部導体間を短絡し、金属円筒体II+の
下方へ信号が漏れるのを防ぎ、14aは金属円筒体11
+oの軸長のほぼ%の個所に内装されて金属円筒体I
I+oと金属支持棒13間を短絡し、金属円筒体111
oの上方へ信号が漏れるのを防止する。15は給電点で
、同軸管12の内部導体を金属円筒体1にの上端に接続
することにより給電点を形成しである。この給電点15
から上方における同軸管+2の内部導体は、これを完全
1こ取除くか、給電点15かも瓦(勺は管内波長)又は
その奇数倍の長さだけ上方に隔てた個所において同軸管
12の内外導体間を短絡するか、或は給電点15から■
又はその整数倍の長さだけ上方へ隔てた個所において同
軸管12の内部導体を切断して開放状態となすことによ
り、給電点15から上方における同軸管12の内部を電
気的に遮断状態に保っである。16はシュベルトツブで
、はぼ瓦の軸長を有する金属スリーブより成り、その下
端縁と同軸管12の外部導体間を短絡してこの外部導体
に不要電流の流れるのを阻止する。14I and +4J are short circuit plates; 14. is the metal cylinder I1
1 to short-circuit between the metal cylindrical body If and the outer conductor of the coaxial tube 12 to prevent the signal from leaking downward to the metal cylindrical body II+.
The metal cylindrical body I is internally installed at a location approximately % of the axial length of +o.
I+o and the metal support rod 13 are short-circuited, and the metal cylindrical body 111
o Prevents the signal from leaking upward. Reference numeral 15 denotes a power feeding point, which is formed by connecting the internal conductor of the coaxial tube 12 to the upper end of the metal cylinder 1. This feeding point 15
The internal conductor of the coaxial pipe +2 above can be removed completely, or the internal conductor of the coaxial pipe 12 can be connected to the inside and outside of the coaxial pipe 12 at a point separated upward by the length of the feeding point 15 (where the inner conductor is the wavelength within the pipe) or an odd number multiple of the length. Short-circuit between the conductors or from the feed point 15■
Or, by cutting the internal conductor of the coaxial pipe 12 to open it at a point separated upward by an integral multiple of the length, the inside of the coaxial pipe 12 above the power feeding point 15 is kept electrically disconnected. It is. Reference numeral 16 denotes a Schwartz tube, which is made of a metal sleeve having the axial length of a roof tile, and short-circuits between its lower edge and the outer conductor of the coaxial tube 12 to prevent unnecessary current from flowing through the outer conductor.
第6図は、金属円筒体111ないしILo、同軸管12
及び金属支持棒13より成る同軸形ダイポールアンテナ
素子の電気的接続を示す図で、金属円筒体111を金属
円筒体11−の内部導体に接続し、金属円筒体11+の
内部導体を金属円筒体11−に接続するように、同軸形
ダイポールアンテナ素子を形成する外部導体と内部導体
とを交互に交差して縦続接続し、同軸管12の一部を給
電線に兼用すると共に、その給電点15を10個の同軸
形ダイポールアンテナ素子の中間点に選んであるので、
等何回路は第7図によって示される。FIG. 6 shows the metal cylinder 111 to ILo and the coaxial tube 12.
and a metal support rod 13, in which the metal cylinder 111 is connected to the internal conductor of the metal cylinder 11-, and the internal conductor of the metal cylinder 11+ is connected to the metal cylinder 11. -, the outer conductor and the inner conductor forming the coaxial dipole antenna element are alternately crossed and connected in cascade, and a part of the coaxial tube 12 is also used as a feed line, and its feed point 15 is Since it is selected as the midpoint of 10 coaxial dipole antenna elements,
The equal circuit is illustrated by FIG.
第7図において、U;ないしIf;o は同軸形ダイポ
ールアンテナ素子、12′は給電線、14′1及び14
゛aは短絡点、15は給電点、17は信号源である。In FIG. 7, U; to If;o are coaxial dipole antenna elements, 12' is a feeder line, 14'1 and 14
``a'' is a short circuit point, 15 is a feeding point, and 17 is a signal source.
この単位アンテナにおいては、給電点15の上下に設け
た同数のアンテナ素子が給電点15に対して電気的に並
列に接続されているから、下部のアンテナ素子が11贅
、11′4.11′3、II−及び111の方向で順次
励振されると同時に、上部のアンテナ素子が111.1
1り、Il’gxll′I及びll’Ioの方向に順次
励振されることとなり、励振電力の周波数が設計周波数
、例えば820MHzの場合には垂直面内における指向
性は、第8図に示すように水平方向にビームを生ずる。In this unit antenna, the same number of antenna elements provided above and below the feed point 15 are electrically connected in parallel to the feed point 15, so that the lower antenna element is 11 mm, 11'4, 11' 3, II- and 111 directions, and at the same time the upper antenna element is excited in the 111.1 direction.
1, it will be excited sequentially in the directions of Il'gxll'I and ll'Io, and if the frequency of the excitation power is the design frequency, for example 820 MHz, the directivity in the vertical plane will be as shown in Figure 8. produces a beam in the horizontal direction.
設計周波数以外の周波数、例えば790MHzにおいて
は、給電点15より上方のアンテナ素子11′6ないし
lI’+oによる垂直面内の指向性は、第9図に一点鎖
線を以て示すように、水平方向よりも上向きの角度方向
にビームを生じ、給電点15の下部におけるアンテナ素
子11気ないし11;に」る垂直面内の指向性は、第9
図に破線を以て示すように、水平方向よりも下向きの角
度方向にビームを生ずるが、袷電占15の上部における
アンテナ素子群による指向性と給電点15の下部におけ
るアンテナ素子君羊による手旨向1生とが合成されて、
第9図に実線で示すように、垂直面内において水平方向
にビームを生ずることとなる。股言士周波数より高い周
波数、例えば840MHzにおいては第10図に一点鎖
線を以て示すように、給電点15の上部におけるアンテ
ナ素子群による垂直面内における指向性は、水平方向よ
り下向きの角度方向にビームを生じ、給電点15の下部
におけるアンテナ素子群による垂直面内における指向性
は、第10図に破線を以て示すように、水平方向より上
向きの角度方向にビームを生ずるが、この場合にも給電
点15の上下におけるアンテナ素子群の各指向性が合成
されで、第10図に実線で示すように、垂直面内におい
て水平方向にビームを生ずることとなる。At a frequency other than the design frequency, for example 790 MHz, the directivity in the vertical plane due to the antenna elements 11'6 to lI'+o above the feed point 15 is smaller than that in the horizontal direction, as shown by the dashed line in FIG. The beam is produced in an upward angular direction, and the directivity in the vertical plane of the antenna elements 11 to 11 at the bottom of the feed point 15 is as follows.
As shown by the broken line in the figure, a beam is generated in a downward angular direction from the horizontal direction, but the directivity due to the antenna element group at the top of the feed point 15 and the direction due to the antenna element control at the bottom of the feed point 15 are generated. 1 student is synthesized,
As shown by the solid line in FIG. 9, a beam is generated in the horizontal direction within the vertical plane. At a frequency higher than the transmitter frequency, for example 840 MHz, the directivity in the vertical plane by the antenna element group at the top of the feeding point 15 is such that the beam is directed downward in the angular direction from the horizontal direction, as shown by the dashed line in FIG. The directivity in the vertical plane by the antenna element group at the bottom of the feeding point 15 produces a beam in an angular direction upward from the horizontal direction, as shown by the broken line in FIG. The directivities of the antenna element groups above and below 15 are combined to produce a beam in the horizontal direction within the vertical plane, as shown by the solid line in FIG.
即ち、この単位アンテナは、垂直面内における指向性の
周波数特性が広帯域に亘って良好で、所要の利得に応じ
てアンテナ素子の数を増減する場合においても給電点1
5の上下におけるアンテナ素子の数を等しく選ぶことに
よQ5上記と同様、給電点15の上下におけるアンテナ
素子群の指向性が合成され、垂直面内において水平方向
にビームを生ずることとなる。尚、水平面内における指
向性は、無指向特性を呈する。In other words, this unit antenna has good directivity frequency characteristics in the vertical plane over a wide band, and even when the number of antenna elements is increased or decreased according to the required gain, the feeding point 1
By selecting the same number of antenna elements above and below Q5, the directivities of the antenna element groups above and below the feeding point 15 are combined to produce a beam in the horizontal direction within the vertical plane. Note that the directivity in the horizontal plane exhibits non-directional characteristics.
又、この単位アンテナにおいでは、給電のための接続点
は給電点15の1個所のみで115r′)、金属円筒体
111ないし1110の各内部導体が共通の同軸管12
及び共通の金属支持棒13より成り、構成部品が少ない
から製作が容易で、コストを低下せしめ得る。In addition, in this unit antenna, there is only one connection point for feeding power, the feeding point 15 (115r'), and the internal conductors of the metal cylinders 111 to 1110 are connected to a common coaxial tube 12.
and a common metal support rod 13, and since the number of component parts is small, manufacturing is easy and costs can be reduced.
尚、この単位アンテナにおけるアンテナ素子111ない
しlla の各外部導体と内部導体間(こ、例えばポリ
エチレン等の誘電体を充てんした場合には、アンテナ素
子の内部を伝ばんする高周波電圧(又は電流)とアンテ
ナ素子の外部を伝ばんする高周波電圧(又は電流)との
間に位相差を生ずるが、アンテナ素子の軸長を、以下説
明する長ざにほぼ一致せしめて前記位相差を(よぼ90
°ならしめると、設計周波数において更に良好な指向特
性をもたせることが出来る。It should be noted that between each outer conductor and inner conductor of antenna elements 111 to 11a in this unit antenna (for example, when filled with a dielectric material such as polyethylene, the high frequency voltage (or current) propagating inside the antenna element) A phase difference occurs between the antenna element and the high-frequency voltage (or current) propagating outside, but the phase difference can be reduced by making the axial length of the antenna element almost match the length described below.
By adjusting the angle, it is possible to provide even better directivity characteristics at the design frequency.
一般に同軸管の内外導体間に誘電率さなる誘電体を充て
んした場合、管内波長入3と自由空間波長入の問には、
なる関係があるから、同軸管の外側と内側を伝ばんする
信号間に96、(瓦)の位相差を生せしめるためには、
同軸管の軸長ノを、
に選ぶ必要がある。Generally, when a dielectric material with a high permittivity is filled between the inner and outer conductors of a coaxial pipe, there is a relationship between the wavelength input in the pipe and the free space wavelength, so the signal propagating between the outside and the inside of the coaxial pipe is In order to create a phase difference of 96, (tiles) between the
It is necessary to choose the axial length of the coaxial tube.
同軸管の内外導体間に例えばポリエチレン?充てんした
場合には、その誘電率はほぼ2.3であるから、(3)
式は、
となる。For example, polyethylene between the inner and outer conductors of a coaxial pipe? When filled, the dielectric constant is approximately 2.3, so (3)
The formula is:
本発明アンテナにおける単位アンテナを構成する同軸形
ダイポールアンテナ素子においても、コーナ効果のため
にその実際の軸長を理論値よりも短縮する必要が、15
’)、本発明者等が試作品についで行った実験結果によ
れば、アンテナ素子の軸長ノを、ノー0.31 人
・・・・・・ (4)に選、3
ミことによQ水平面内において無指向性で、垂直面内に
おいで水平方向に鋭いビームを生ずると共に、高利得の
単位アンテナを得ることが出来た。Even in the coaxial dipole antenna element constituting the unit antenna in the antenna of the present invention, it is necessary to shorten the actual axial length from the theoretical value due to the corner effect.
According to the results of experiments conducted by the present inventors on the prototype, the axial length of the antenna element was set at no.
・・・・・・ Selected as (4), 3
In particular, we were able to obtain a unit antenna that was omnidirectional in the Q horizontal plane, produced a sharp beam in the horizontal direction in the vertical plane, and had a high gain.
以上は給電点の上下に同数の同軸形ダイポールアンテナ
素子を設けた場合について説明したが、アンテナ素子の
数が多い場合には、給電点の上下におけるアンテナ素子
の数【多少異ならしめても良好な指向性をもたせること
が出来る。The above explanation is based on the case where the same number of coaxial dipole antenna elements are provided above and below the feeding point. However, when there are many antenna elements, it is necessary to It can have sex.
尚、第5図には示していないが同軸形ダイポールアンテ
ナ素子を構成する金属円筒体111ないしIl+。Although not shown in FIG. 5, the metal cylinders 111 to Il+ constitute the coaxial dipole antenna element.
及びシュペルトップ16の外側に繊維強化プラスチック
(F、R,P、)等より成る有底筒形のアンテナカバ
ツバ7、ないし74を取付け、第1図について説明した
ようにして上部及び下部支持体21及び2コに支持せし
バを設け、垂直支柱1との間を絶縁を保つようにして金
属円筒体11+vを上部支持体21に支持せしめ、シュ
ペルトップ16又は金属円筒体1!【を下部支持体2゜
に支持せしめるようにしてもよい。又、第5図における
同軸管12の下端部を第1図に示した給電線8Iないし
84の何れかに接続する。A bottomed cylindrical antenna cover 7 or 74 made of fiber-reinforced plastic (F, R, P, etc.) is attached to the outside of the super top 16, and the upper and lower parts are supported as explained with reference to FIG. Support bars are provided on the bodies 21 and 2, and the metal cylindrical body 11+v is supported on the upper support body 21 while maintaining insulation between it and the vertical support 1, and the super top 16 or the metal cylindrical body 1! [ may be supported by the lower support 2°. Further, the lower end of the coaxial tube 12 in FIG. 5 is connected to any one of the power supply lines 8I to 84 shown in FIG. 1.
上記のように垂直支柱の周りに単位アンテナ、即ち、第
5図ないし第10図について説明した中央給電多段交差
形垂直アンテナより成る単位アンテナを複数個配設して
構成した本発明アンテナにおける垂直面内の指向特性、
即ち、十分遠方における垂直面内の指向特性の総合パタ
ーンについて説明すると、今、垂直支柱の中心軸に直角
な同一水平面上で、垂直支柱の中心軸を中心とする同一
円周上において円周方向に等間隔を隔てた複数個所の各
個所に同軸形ダイポールアンテナ素子を1個ずつ垂直を
保って設け、各アンテナ素子を同相で励振した場合にお
ける十分遠方の指向特性の総合パターンD(θ、Φ)は
次式で与えられる。The vertical plane of the antenna of the present invention is constructed by arranging a plurality of unit antennas around a vertical support, that is, a plurality of unit antennas each consisting of a centrally fed multi-stage intersecting vertical antenna as explained with reference to FIGS. 5 to 10, as described above. Directional characteristics within,
In other words, to explain the overall pattern of directivity in the vertical plane at a sufficiently far distance, on the same horizontal plane perpendicular to the central axis of the vertical support, on the same circumference centered on the central axis of the vertical support, in the circumferential direction. Comprehensive pattern D (θ, Φ ) is given by the following equation.
・・・・(5)
但し、
N:垂直支柱の中心軸に直角な同一水平面上で、垂直支
柱の中心軸を中心とする同一円周上において円周方向に
等間隔を隔てた複数個所に各1個ずつ設けたアンテナ素
子の総数
θ:前記水平面を基準とする伏角又は仰角Φ:前記水平
面内における方位角
a:垂直支柱の半径
b:垂直支柱とアンテナ素子との中心間隔2π
に二□
人
入 :自由空間波長
置方内角度
εア:m=Oのときεニー1
田=1,2,3.・・・・・・のと@鴫=2H’m(x
) =Jm(x) −jYm(x) :第2種m位ノ
\ンケル関数
J工(x):m位ベツ七ル関数
Y、(x) :m位ノイマン関数
j :虚数単位
水平面内における指向特性の総、合パターンは、(5)
式においてe =Q 、即ち、cose=l +!:す
ることによって求められる。...(5) However, N: On the same horizontal plane perpendicular to the central axis of the vertical support, at multiple locations equally spaced in the circumferential direction on the same circumference centered on the central axis of the vertical support. Total number of antenna elements (one each) θ: Angle of inclination or elevation with respect to the horizontal plane Φ: Azimuth angle in the horizontal plane a: Radius of the vertical support b: Center distance between the vertical support and the antenna element 2π to 2□ Person entry: Free space wavelength position internal angle εA: When m=O, ε knee 1 Field=1, 2, 3.・・・・・・Noto@Suzuku=2H'm(x
) = Jm(x) -jYm(x) : m-order \Nkel function of the second kind J (x) : m-order Betz function Y, (x) : m-order Neumann function j : imaginary unit in the horizontal plane The total pattern of directional characteristics is (5)
In the formula e = Q, ie cose=l +! : Required by doing.
前記のように、垂直支柱の周りに各1個の同軸形クイボ
ールアンテナ素子を設けた各個所に、第5図ないし第1
0図について説明した単位アンテナを設けた場合の十分
遠方における指向特性の総合ノ\ターンDt(+3+Φ
)は(5)式のD(θ、Φ)にアレイファクタを乗じた
ものとなり、次式で与えられる。As mentioned above, at each location where one coaxial Quiball antenna element is provided around the vertical support,
The total no.\turn Dt(+3+Φ
) is obtained by multiplying D(θ, Φ) in equation (5) by the array factor, and is given by the following equation.
・・・・・・(6)
但し、
M:単4iアンテナにおけるアンテナ素子の個数(段数
)
d 二jtL 位アンテナにおけるアンテナ素子の中、
隣接するアンテナ素子の中心間隔
第11図ないし第13図は、設計周波数800MHz、
垂直支柱の半径肌25波長、単位アンテナの数4個の場
合の理論計算に基づく水平面内における指向特性の総合
パターンを示すもので、第11図は、垂直支柱と単位ア
ンテナの中心間隔がO04波長の場合、第12図は、中
心間隔が0.45波畏の場合、第13図は、中心間隔が
0.5波長の場合である。......(6) However, M: Number of antenna elements (number of stages) in the AAA antenna d2jtL Among the antenna elements in the antenna,
The center spacing between adjacent antenna elements in Figures 11 to 13 is based on a design frequency of 800MHz,
This shows the overall pattern of directivity in the horizontal plane based on theoretical calculations when the radius of the vertical strut is 25 wavelengths and the number of unit antennas is four. In this case, FIG. 12 shows the case where the center spacing is 0.45 wavelengths, and FIG. 13 shows the case where the center spacing is 0.5 wavelengths.
指向特性の検討に当って電界強度の変化が±3clB以
内の場合は、同一電界強度とみなすから、第11図ない
し第13図の各パターンは何れもは(I無指向性とみな
すことが出来る。When examining directivity characteristics, if the change in electric field strength is within ±3 clB, it is assumed that the electric field strength is the same, so each pattern in Figures 11 to 13 can be regarded as non-directional. .
尚、垂直支柱の断面形状を例えば第4図示のように凹み
を有する方形に形成しで、その表面におIjる電磁波の
反射を利用することにより、水平面内の無指向性を更に
完全なものとすることが出来る。In addition, by forming the cross-sectional shape of the vertical support into a rectangular shape with a recess as shown in the fourth figure, and by utilizing the reflection of the electromagnetic waves on the surface, omnidirectionality in the horizontal plane can be made even more perfect. It can be done.
第14図は、6個の単位アンテナを、第15図は、8個
の単位アンテナをそれぞれ円周方向に等間隔を以て配設
すると共に、垂直支柱と単位アンテナの中心間隔を0.
5波長に選び、垂直支柱の半径及び設計周波数は第11
図ないし第13図と同様となした場合の水平面内1こお
ける指向特性の総合パターンで、両図から明らかなよう
に、単位アンテナの数が増すにしたがって完全な無指向
性に近づくこととなる。FIG. 14 shows six unit antennas, and FIG. 15 shows eight unit antennas arranged at equal intervals in the circumferential direction, and the center distance between the vertical support and the unit antennas is set to 0.
5 wavelengths, and the radius of the vertical support and the design frequency are the 11th wavelength.
This is the overall pattern of the directivity characteristics at one point in the horizontal plane when the pattern is similar to that shown in Figures 1 to 13. As is clear from both figures, as the number of unit antennas increases, it approaches complete omnidirectionality. .
単位アンテナを円周方向に等間隔を以て配設する代りに
、垂直支柱から任意方向に集中的に単位アンテナを配設
することにより任意方向に指向性を呈せしめイ等る。Instead of arranging the unit antennas at equal intervals in the circumferential direction, by arranging the unit antennas in a concentrated manner in any direction from the vertical support, directivity can be provided in any direction.
本発明アンテナにおいては、1位アンテナを構成する金
属円筒体I11ないし1iOb同軸管12の外部導体、
金属支持棒13等の間の固着部分及び給電部の接続部分
を半田付は等によって確実に固着接続し得ると共に、各
単位アンテナと垂直支柱間を絶樟物を介しでa@的【こ
結合しであるので、雑音障害又は混変調妨害を生ずるお
それなく、又、各単位アンテナを鋼管等より成る支柱に
支持せしめであるので、単位アンテナにおける電気的接
続部分及び機械的固着部分の確実性と相まっで耐震性及
び耐風速性に優れ、指向特性も良好で、単位アンテナの
数の倍数だけ送受信電力を高め得るもので、自動車無線
電話等の基地局におけるアンテナとして好適である。In the antenna of the present invention, the outer conductor of the metal cylindrical body I11 or the 1iOb coaxial tube 12 constituting the first antenna,
The fixed part between the metal support rods 13 etc. and the connection part of the power feeding part can be firmly connected by soldering or the like, and the connection between each unit antenna and the vertical support can be made via a solid material. Therefore, there is no risk of noise interference or cross-modulation interference, and since each unit antenna is supported by a support made of steel pipes, etc., the reliability of the electrical connection and mechanically fixed parts of the unit antenna is improved. In combination, it has excellent earthquake resistance and wind speed resistance, has good directivity characteristics, and can increase transmission and reception power by a multiple of the number of unit antennas, making it suitable as an antenna for base stations such as automobile radio telephones.
第1図は、本発明の一実施例を示す側面図、第2図は、
その平面図、第3図及び第4図は、要部構造の他の例を
示す断面図、第5図は、本発明の要部たる単位アンテナ
の構成の一例を示す図、第6図は、その電気的結線を示
す図、第7図は、その等価回路図、第8図ないし第10
図は、その指向特性を説明する図、第11図ないし第1
5図は、本発明アンテナの指向特性を説明する図で、1
:垂直支柱、21及び2aニ一支持体、3:リング状基
部、41ないし4傘:支持腕、51ないし54:リング
状部分、6/ないしろ41:単位アンテナ、7+ないし
74:ストッパ、8ノないし81:給電線、9:4分岐
端子、10:共通給電線、11IないしlI+o:金属
円筒体、12:同軸伝送線路、13:金属支持棒、14
+及び142:短絡板、15:給電点、16:シュベル
トップ、!7:信号源、11′1ないしII’+o:ア
ンテナ素子、12′:給電線、14′1及び+4’J:
短絡点である。FIG. 1 is a side view showing one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a side view showing an embodiment of the present invention.
The plan view, FIGS. 3 and 4 are cross-sectional views showing other examples of the main structure, FIG. 5 is a view showing an example of the structure of the unit antenna which is the main part of the present invention, and FIG. , a diagram showing its electrical connection, FIG. 7 is its equivalent circuit diagram, and FIGS. 8 to 10.
The figures are diagrams explaining the directional characteristics, Figures 11 to 1.
Figure 5 is a diagram explaining the directional characteristics of the antenna of the present invention.
: Vertical support, 21 and 2a double support, 3: Ring-shaped base, 41 to 4 umbrellas: Support arm, 51 to 54: Ring-shaped part, 6/or 41: Unit antenna, 7+ to 74: Stopper, 8 No to 81: Power feed line, 9: 4 branch terminal, 10: Common power feed line, 11I to lI+o: Metal cylinder, 12: Coaxial transmission line, 13: Metal support rod, 14
+ and 142: Short circuit board, 15: Feeding point, 16: Chevel top, ! 7: signal source, 11'1 to II'+o: antenna element, 12': feed line, 14'1 and +4'J:
It is a short circuit point.
Claims (6)
ナより成る単位アンテナを複数個配設して成ることを特
徴とする多段交差形高利得アンテナ。(1) A multi-stage cross-type high-gain antenna characterized in that a plurality of unit antennas each consisting of a center-fed multi-stage cross-type vertical antenna are arranged around a vertical column.
、円周方向に等間隔を隔てた各点に設けた特許請求の範
囲第1項記載の多段交差形高利得アンテナ。(2) A multi-stage cross-type high gain antenna according to claim 1, wherein the unit antennas are provided at points equally spaced in the circumferential direction on a circumference centered on a vertical support.
設けた特許請求の範囲第1項記載の多段交差形高利得ア
ンテナ。(3) The multi-stage cross-type high gain antenna according to claim 1, wherein the unit antennas are centrally provided in any direction from the vertical support.
テナ素子を垂直方向に配設すると共に、隣接する同軸形
ダイポールアンテナ素子の一方のアンテナ素子における
外部導体を他方のアンテナ素子における内部導体に接続
し、前記一方のアンテナ素子における内部導体を前記他
方のアンテナ素子における外部導体に接続するようにし
て前記複数個の同軸形ダイポールアンテナ素子を縦続接
続し、前記複数個の同軸形ダイポールアンテナ素子のほ
ぼ中央における縦続接続線に給電するように構成した特
許請求の範囲第1項ないし第3項の何れかに記載の多段
交差形高利得アンテナ。(4) A unit antenna is constructed by arranging a plurality of coaxial dipole antenna elements vertically and connecting the outer conductor of one antenna element of the adjacent coaxial dipole antenna elements to the inner conductor of the other antenna element. , the plurality of coaxial dipole antenna elements are connected in cascade such that the inner conductor of the one antenna element is connected to the outer conductor of the other antenna element, and the plurality of coaxial dipole antenna elements are connected approximately at the center of the plurality of coaxial dipole antenna elements. A multi-stage cross-type high gain antenna according to any one of claims 1 to 3, configured to feed power to a cascade connection line.
部導体を共通の同軸伝送線路を以て形成し、この同軸伝
送線路の中、給電点から上方部分における内部を電気的
に遮断状態に保ち、給電点から下方部分を給電線に兼用
すると共に、前記同軸伝送線路によって前記1個おきの
同軸形ダイポールアンテナ素子を支持せしめた特許請求
の範囲第4項記載の多段交差形高利得アンテナ。(5) Each inner conductor of every other coaxial dipole antenna element is formed with a common coaxial transmission line, and the inside of this coaxial transmission line in the upper part from the feeding point is kept electrically disconnected, and the feeding point is 5. The multi-stage cross-type high gain antenna according to claim 4, wherein a portion below the point is also used as a feed line, and said every other coaxial dipole antenna element is supported by said coaxial transmission line.
部導体を共通の同軸伝送線路を以て形成し、この同軸伝
送線路の中、給電点から上方部分における内部を電気的
に遮断状態に保ち、給電点から下方部分を給電線に兼用
すると共に、前記同軸伝送線路によって前記1個おきの
同軸形ダイポールアンテナ素子を支持せしめ、前記1個
おきの同軸形ダイポールアンテナ素子以外の同軸形ダイ
ポールアンテナ素子の各内部導体を共通の金属棒を以て
形成すると共に、この金属棒によって前記1個おきの同
軸形ダイポールアンテナ素子以外の同軸形ダイポールア
ンテナ素子を支持せしめた特許請求の範囲第4項記載の
多段交差形高利得アンテナ。(6) Each internal conductor of every other coaxial dipole antenna element is formed with a common coaxial transmission line, and the inside of the coaxial transmission line above the feeding point is kept electrically disconnected, and the feeding point is The portion below the point is also used as a feed line, and the coaxial transmission line supports every other coaxial dipole antenna element, and each of the coaxial dipole antenna elements other than the every other coaxial dipole antenna element 4. The multi-stage intersecting antenna element according to claim 4, wherein the internal conductor is formed of a common metal rod, and the metal rod supports coaxial dipole antenna elements other than every other coaxial dipole antenna element. gain antenna.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13363584A JPS6112104A (en) | 1984-06-28 | 1984-06-28 | Multi-stage crossing type high gain antenna |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13363584A JPS6112104A (en) | 1984-06-28 | 1984-06-28 | Multi-stage crossing type high gain antenna |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6112104A true JPS6112104A (en) | 1986-01-20 |
Family
ID=15109426
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13363584A Pending JPS6112104A (en) | 1984-06-28 | 1984-06-28 | Multi-stage crossing type high gain antenna |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6112104A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03126290A (en) * | 1989-10-12 | 1991-05-29 | Nippondenso Co Ltd | Printed wiring board |
JP5073206B2 (en) * | 2003-12-16 | 2012-11-14 | 三菱電機株式会社 | Wireless communication device |
WO2024041735A1 (en) * | 2022-08-25 | 2024-02-29 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) | Radiator, antenna as well as a device |
-
1984
- 1984-06-28 JP JP13363584A patent/JPS6112104A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03126290A (en) * | 1989-10-12 | 1991-05-29 | Nippondenso Co Ltd | Printed wiring board |
JP5073206B2 (en) * | 2003-12-16 | 2012-11-14 | 三菱電機株式会社 | Wireless communication device |
WO2024041735A1 (en) * | 2022-08-25 | 2024-02-29 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) | Radiator, antenna as well as a device |
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