JPWO2020016995A1 - アンテナ、アレイアンテナ、セクタアンテナ及びダイポールアンテナ - Google Patents

アンテナ、アレイアンテナ、セクタアンテナ及びダイポールアンテナ Download PDF

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Abstract

アンテナは、平面部を有する反射部材と、一対の放射部と、一方側が一対の放射部の対向する部分に接続され他方側が反射部材に接続されるバラン部とを有し、反射部材の平面部に設けられ、一対の放射部により第１の偏波の電波を送受信する第１のダイポールアンテナと、一対の放射部と、一方側が一対の放射部の対向する部分に接続され他方側が反射部材に接続されるバラン部とを有し、反射部材の平面部に設けられ、一対の放射部により第１の偏波と異なる第２の偏波の電波を送受信する第２のダイポールアンテナと、を備え、第１のダイポールアンテナと第２のダイポールアンテナとは、それぞれの一対の放射部の対向する側の反対側が反射部材の平面部側又は平面部側の反対側に折り曲がった折曲部を有し、第１のダイポールアンテナと第２のダイポールアンテナとが、折曲部の有する面状の結合部が対向することにより容量結合する。

Description

本発明は、アンテナ、アレイアンテナ、セクタアンテナ及びダイポールアンテナに関する。
移動体通信の基地局アンテナには、電波が放射される方向に対応して設定されたセクタ毎に電波を放射するセクタアンテナが複数組み合わせて用いられている。セクタアンテナには、ダイポールアンテナなどの放射素子をアレイ状に並べたアレイアンテナが用いられている。
特許文献１には、中心軸線に沿って配列する導波器、放射器及び反射器を用いて直交する第１、第２の偏波を共用する偏波共用八木アンテナであって、前記放射器は、前記第１の偏波の偏波面に沿いかつ前記中心軸線を中心として所定の間隔で対向する一対の第１のダイポールアンテナ素子と、前記第２の偏波の偏波面に沿いかつ前記中心軸線を中心として所定の間隔で対向する一対の第２のダイポールアンテナ素子と、を備える偏波共用八木アンテナが記載されている。
特許文献２には、所定径の円周の０°、９０°、１８０°、２７０°位置においてそれぞれの長手方向中心点が接するように配列する第１、第２、第３、第４の２線式折返しアンテナ素子と、アンテナ素子の給電点に先端がそれぞれ接続された第１〜第４の平衡２線路を備えた偏波共用アンテナ装置が記載されている。
特開２０１６−０４６６２６号公報 特開２０１６−１１９５５１号公報
ところでセクタアンテナには、通信品質の向上／通信容量の増大を狙って、偏波共用のアンテナが用いられることがある。そして、このような偏波共用のアンテナにおいて、小型化に加えて、広帯域化が求められている。
本発明の目的は、広帯域化した偏波共用の小型なアンテナなどを提供することにある。
かかる目的のもと、本発明が適用されるアンテナは、平面部を有する反射部材と、一対の放射部と、一方側が一対の放射部の対向する部分に接続され他方側が反射部材に接続されるバラン部とを有し、反射部材の平面部に設けられ、一対の放射部により第１の偏波の電波を送受信する第１のダイポールアンテナと、一対の放射部と、一方側が一対の放射部の対向する部分に接続され他方側が反射部材に接続されるバラン部とを有し、反射部材の平面部に設けられ、一対の放射部により第１の偏波と異なる第２の偏波の電波を送受信する第２のダイポールアンテナと、を備え、第１のダイポールアンテナと第２のダイポールアンテナとは、それぞれの一対の放射部の対向する側の反対側が反射部材の平面部側又は平面部側の反対側に折り曲がった折曲部を有し、第１のダイポールアンテナと第２のダイポールアンテナとが、折曲部の有する面状の結合部が対向することにより容量結合する。
また、第１のダイポールアンテナ及び第２のダイポールアンテナのそれぞれに近接して配置された２つの無給電素子を備えることを特徴とすることができる。
このようにすることで、周波数帯域を広げることができる。
このようなアンテナにおいて、一対の放射部と、一方側が一対の放射部の対向する部分に接続され他方側が反射部材に接続されるバラン部とを有し、反射部材の平面部に設けられ、一対の放射部により第１の偏波の電波を送受信する第３のダイポールアンテナと、一対の放射部と、一方側が一対の放射部の対向する部分に接続され他方側が反射部材に接続されるバラン部とを有し、反射部材の平面部に設けられ、一対の放射部により第２の偏波の電波を送受信する第４のダイポールアンテナと、をさらに備え、第１のダイポールアンテナ、第２のダイポールアンテナ、第３のダイポールアンテナ及び第４のダイポールアンテナは、それぞれの一対の放射部の対向する側の反対側が反射部材の平面部側又は平面部側の反対側に折り曲がった折曲部を有し、折曲部の有する面状の結合部が対向することにより、互いに容量結合することを特徴とすることができる。
また、第１のダイポールアンテナ、第２のダイポールアンテナ、第３のダイポールアンテナ及び第４のダイポールアンテナは、仮想的に設けられた四角形の角部分に設けられ、第１のダイポールアンテナ、第２のダイポールアンテナ、第３のダイポールアンテナ及び第４のダイポールアンテナのそれぞれの放射部は、四角形の対角線に平行な部分と部分の端部から辺に沿うように屈曲して延伸する部分とを有する延伸部を備えることを特徴とすることができる。
このようにすることで、アンテナの平面形状を小さくできる。
そして、第１のダイポールアンテナ、第２のダイポールアンテナ、第３のダイポールアンテナ及び第４のダイポールアンテナのそれぞれの放射部は、四角形の対角線の方向に沿う偏波の電波を送受信することを特徴とすることができる。
このようにすることで、偏波共用アンテナの指向性を強くすることができる。
さらに、第１のダイポールアンテナ、第２のダイポールアンテナ、第３のダイポールアンテナ及び第４のダイポールアンテナによって囲まれる側に、第１のダイポールアンテナ、第２のダイポールアンテナ、第３のダイポールアンテナ及び第４のダイポールアンテナのそれぞれに近接して配置された４つの無給電素子を備えることを特徴とすることができる。
このようにすることで、周波数帯域を広げることができる。
さらにまた、第１のダイポールアンテナ、第２のダイポールアンテナ、第３のダイポールアンテナ及び第４のダイポールアンテナは、仮想的に設けた四角形の角部分に設けられ、第１のダイポールアンテナ、第２のダイポールアンテナ、第３のダイポールアンテナ及び第４のダイポールアンテナのそれぞれのバラン部は、反射部材に接続される他方側が第１のダイポールアンテナ、第２のダイポールアンテナ、第３のダイポールアンテナ及び第４のダイポールアンテナによって囲まれる側の外側に傾斜して設けられていることを特徴とすることができる。
このようにすることで、アンテナを低姿勢にできる。
また、他の観点から捉えると、本発明が適用されるアレイアンテナは、平面部を有する反射部材と、一対の放射部と、一方側が一対の放射部の対向する部分に接続され他方側が反射部材に接続されるバラン部とを有し、一対の放射部により第１の周波数帯の第１の偏波の電波を送受信する第１のダイポールアンテナ及び第３のダイポールアンテナと、一対の放射部により第１の周波数帯の第１の偏波と異なる第２の偏波の電波を送受信する第２のダイポールアンテナ及び第４のダイポールアンテナと、をそれぞれが備え、反射部材の平面部に列状に配列された複数の第１のアンテナと、複数の第１のアンテナの配列に沿って、反射部材の平面部に対して配列され、第１の周波数帯より高い第２の周波数帯の電波をそれぞれが送受信する複数の第２のアンテナと、を備え、第１のダイポールアンテナ、第２のダイポールアンテナ、第３のダイポールアンテナ及び第４のダイポールアンテナは、それぞれの一対の放射部の対向する側の反対側が反射部材の平面部側又は平面部側の反対側に折り曲がった折曲部を有し、折曲部の有する面状の結合部が対向することにより、互いに容量結合する。
このようにすることで、周波数共用ができる。
このようなアレイアンテナにおいて、複数の第２のアンテナの配列は、反射部材の平面部に対して複数の第１のアンテナの配列と重ねて配置されていることを特徴とすることができる。
このようにすることで、周波数共用アンテナのアレイアンテナが小型化できる。
また、複数の第１のアンテナの配列の間隔は、複数の第２のアンテナの配列の間隔の３倍であることを特徴とすることができる。
そして、第１のアンテナにおける第１のダイポールアンテナ、第２のダイポールアンテナ、第３のダイポールアンテナ及び第４のダイポールアンテナによって囲まれた領域に、２個の第２のアンテナが配置されていることを特徴とすることができる。
このようにすることで、周波数共用アンテナが構成しやすくなる。
さらに、他の観点から捉えると、本発明が適用されるセクタアンテナは、平面部を有する反射部材と、一対の放射部と一方側が一対の放射部の対向する部分に接続され他方側が反射部材に接続されるバラン部とを有し、一対の放射部により第１の偏波の電波を送受信する第１のダイポールアンテナと、一対の放射部により第１の偏波と異なる第２の偏波の電波を送受信する第２のダイポールアンテナと、をそれぞれが備える複数のアンテナが、反射部材の平面部に設けられたアレイアンテナと、アレイアンテナを覆うカバーと、を備え、第１のダイポールアンテナと第２のダイポールアンテナとは、それぞれの一対の放射部の対向する側の反対側が反射部材の平面部側又は平面部側とは反対側に折り曲がった折曲部を有し、第１のダイポールアンテナと第２のダイポールアンテナとが、折曲部の有する面状の結合部が対向することにより容量結合する。
さらにまた、他の観点から捉えると、本発明が適用されるダイポールアンテナは、一対の放射部と、一方側が一対の放射部の対向する部分に接続され他方側が反射部材に接続されるバラン部と、を備え、一対の放射部の対向する側の反対側が反射部材側又は反射部材側の反対側に折り曲がった折曲部を有し、折曲部が隣接して設けられる他の放射部と容量結合する面状の結合部を含む。
このようなダイポールアンテナにおいて、一対の放射部のそれぞれは、対向する部分から反対側に延伸する部分と部分の端部から屈曲して延伸する部分とを有する延伸部を備え、屈曲して延伸する部分の屈曲する方向は、一対の放射部において同じ側であることを特徴とすることができる。
このようにすることで、ダイポールアンテナが小型化できる。
また、一対の放射部のそれぞれは、延伸部の一方の縁から反射部材に延びるように設けられた縁辺部を備えることを特徴とすることができる。
このようにすることで、容量結合を大きくすることができる。
そして、バラン部は、延伸部が屈曲する方向と逆の方向に傾斜する部分を備えることを特徴とすることができる。
このようにすることで、ダイポールアンテナを低姿勢化できる。
本発明によれば、広帯域化した偏波共用の小型なアンテナなどが提供できる。
本実施の形態が適用される移動体通信の基地局アンテナの全体構成の一例を示す図である。（ａ）は、基地局アンテナの斜視図、（ｂ）は、基地局アンテナの設置例を説明する図である。 本実施の形態におけるアレイアンテナの構成の一例を示す図である。（ａ）は、斜視図、（ｂ）は、平面図（ｘ−ｙ面）である。 アンテナモジュールを説明する図である。（ａ）は、斜視図、（ｂ）は、平面図、（ｃ）は、側面図である。 アンテナを説明する図である。（ａ）は、斜視図、（ｂ）は、平面図、（ｃ）は、側面図である。 容量結合の効果を説明するための実施例及び比較例である。（ａ）は、４個のアンテナモジュールからなる実施例、（ｂ）は、１個のアンテナモジュールからなる比較例である。 図５に示した実施例及び比較例におけるリターンロスの評価結果を示す図である。 互いに対向する放射部の折曲部と放射部の折曲部との形状の変形例を説明する図である。（ａ）は、本実施の形態、（ｂ）は、変形例１、（ｃ）は、変形例２、（ｄ）は、変形例３である。
基地局アンテナに使用されるセクタアンテナは、偏波共用であるとともに、複数の周波数帯で使用される周波数共用である場合がある。そして、一例であるが、６９８ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚであった低周波数帯側の周波数帯を、６１７ＭＨｚ〜８９４ＭＨｚなどのように、低周波数側にずらすとともに広帯域化することが求められている。周波数を低くするとダイポールアンテナなどのアンテナ素子の形状が必然的に大きくなる。しかし、セクタアンテナとしては、大きくしないこと、つまり小型なアンテナが求められる。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態（本実施の形態）について詳細に説明する。なお、以下では、周波数共用のセクタアンテナで説明するが、周波数共用でなくともよい。
＜基地局アンテナ１＞
図１は、本実施の形態が適用される移動体通信の基地局アンテナの全体構成の一例を示す図である。図１（ａ）は、基地局アンテナの斜視図、図１（ｂ）は、基地局アンテナの設置例を説明する図である。
基地局アンテナは、図１（ａ）に示すように、例えば地表に対して垂直に設けられた鉄塔２に保持された複数のセクタアンテナ１−１〜１−３（区別しない場合は、セクタアンテナ１と表記）を備える。そして、セクタアンテナ１−１〜１−３は、それぞれがアレイアンテナ３を備える。そして、アレイアンテナ３は、風雨などから保護するためのカバーであるレドーム４で覆われている。すなわち、セクタアンテナ１−１〜１−３の外側はレドーム４であって、レドーム４の内部にアレイアンテナ３が収納されている。図１（ａ）では、レドーム４は、円筒状としたが、他の形状であってもよい。基地局アンテナは、図１（ｂ）に示すセル５内において電波の送受信を行う。
ここで例示するセクタアンテナ１は、後述するように異なる二つの周波数帯のそれぞれにおいて直交する偏波の電波を送受信する偏波共用且つ周波数共用アンテナである。ここで異なる二つの周波数帯を高周波数帯及び低周波数帯と表記する。なお、高周波数帯において設計する周波数を周波数ｆ0H（波長λ0H）、低周波数帯において設計する周波数を周波数ｆ0L（波長λ0L）とする。なお、波長λ0H、λ0Lは自由空間波長である。例えば、高周波数帯は、２ＧＨｚ帯、低周波数帯は、上述したように６１７ＭＨｚ〜８９４ＭＨｚである。ここでは、６１７ＭＨｚ〜８９４ＭＨｚの周波数帯を７００ＭＨｚ帯と表記する。
低周波数数帯が第１の周波数帯の一例、高周波数帯が第２の周波数帯の一例である。
ここでは、図１（ａ）に示すように、セクタアンテナ１−１が備えるアレイアンテナ３に対して、ｘｙｚ座標を設定する。つまり、アレイアンテナ３の上下方向、後述する図２に示すように、アレイアンテナ３における反射板の平面部（後述する図２（ａ）に示す反射板４００の平面部４１０）の長手方向をｙ方向に設定する。そして、アレイアンテナ３における反射板４００の平面部４１０の短手方向に沿ってｘ方向を設け、反射板４００の平面部４１０に垂直な方向にｚ方向を設定する。
ｘ方向、ｙ方向、ｚ方向は互いに直交する。そして、ｘ方向が地表に対して水平方向、ｙ方向が地表に対して垂直方向、ｙ−ｚ面が垂直面、ｘ−ｚ面が水平面となる。
基地局アンテナは、図１（ｂ）に示すように、セル５内において電波の送受信を行う。セル５は、セクタアンテナ１−１〜１−３に対応して複数のセクタ６−１〜６−３（区別しない場合は、セクタ６と表記）に分割されている。そして、セクタアンテナ１−１〜１−３は、それぞれのアレイアンテナ３が送受信する電波のメインローブ７の方向が、対応するセクタ６−１〜６−３に向くように設定されている。
なお、図１では、基地局アンテナは、３個のセクタアンテナ１−１〜１−３及びこれらに対応するセクタ６−１〜６−３を備えるとした。しかし、セクタアンテナ１及びセクタ６は、３以外の予め定められた個数であってよい。また、図１（ｂ）では、セクタ６は、セル５を３等分に分割（中心角１２０°）して構成されているが、等分でなくともよく、いずれか１つのセクタ６が他のセクタ６に比べ広く又は狭く構成されていてもよい。
図１に示すように、それぞれのセクタアンテナ１は、アレイアンテナ３に送信信号及び受信信号を伝送する送受信ケーブル８−１〜８−４に接続されている。なお、送受信ケーブル８−１、８−２は、高周波数帯の互いに直交する偏波の電波の送信信号及び受信信号を伝送する。送受信ケーブル８−３、８−４は、低周波数帯の互いに直交する偏波の電波の送信信号及び受信信号を伝送する。
送受信ケーブル８−１〜８−４は、基地局（不図示）内に設けられた送信信号の生成及び受信信号を受信する送受信部（不図示）に接続されている。送受信ケーブル８−１〜８−４は、例えば同軸ケーブルである。
なお、基地局アンテナ、セクタアンテナ１、アレイアンテナ３などは、アンテナの可逆性により、電波を送信及び受信することができる。
セクタアンテナ１は、アレイアンテナ３が備える複数のアンテナ（後述する図２に示すアンテナ１０−１〜１０−３、２０−１〜２０−１０）に対して送受信信号を分配／合成する分配／合成回路、及び、複数のアンテナ間（図２に示すアンテナ１０−１〜１０−３間、又は／及び、アンテナ２０−１〜２０−１０間）において送受信信号の位相を異ならせる移相器を備えてもよい。アンテナ間において、送受信信号の位相を異ならせることで、電波（ビーム）の放射角度を地上方向に傾ける（チルトさせる）ことができる。
＜アレイアンテナ３＞
図２は、本実施の形態におけるアレイアンテナ３の構成の一例を示す図である。図２（ａ）は、斜視図、図２（ｂ）は、平面図（ｘ−ｙ面）である。ここでは、図１（ａ）に示したセクタアンテナ１−１の備えるアレイアンテナ３を例にしている。
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、アレイアンテナ３は、低周波数帯の互いに直交する偏波の電波を送受信するアンテナ１０−１〜１０−３（区別しない場合は、アンテナ１０と表記）と、高周波数帯の互いに直交する偏波の電波を送受信するアンテナ２０−１〜２０−１０（区別しない場合は、アンテナ２０と表記）とを備える。アンテナ１０及びアンテナ２０は、共通の反射板４００を備える。ここで、アンテナ１０が第１のアンテナの一例、アンテナ２０が第２のアンテナの一例、反射板４００が反射部材の一例である。
反射板４００は、平面部４１０と２個の立上部４２０とを備える。立上部４２０は、平面部４１０のｘ方向の両端から、平面部４１０に垂直（＋ｚ方向）に立ち上がるように設けられている。
反射板４００の平面部４１０の＋ｚ側の表面において、ｙ方向にアンテナ１０−１〜１０−３、２０−１〜２０−１０が列状に配列されている。
反射板４００は、導電性の部材で構成されている。反射板４００は、例えば、アルミニウム、銅、ステンレス鋼などの金属板にて構成されている。そして、立上部４２０は、これらの金属板の端部を折り曲げることにより製作されている。なお、立上部４２０は、平面部４１０と別部材で構成されて、平面部４１０に取り付けられてもよい。立上部４２０は、一般に指向性を調整するために設けられるので、必要に応じて設ければよい。
アンテナ１０、２０の配列について説明する。
低周波数帯のアンテナ１０−１〜１０−３は、反射板４００における平面部４１０のｘ方向の中心において、ｙ方向に等間隔に配列されている。高周波数帯のアンテナ２０−１〜２０−１０も、反射板４００における平面部４１０のｘ方向の中心において、ｙ方向に等間隔に配列されている。つまり、アンテナ２０の配列は、アンテナ１０の配列に重ねて配列されている。一例であるが、隣接する２個のアンテナ２０が、アンテナ１０内に配置され、１個のアンテナ２０が、隣接する２個のアンテナ１０の間に配置されている。つまり、アンテナ２０の配列の間隔は、アンテナ１０の配列の間隔の３倍である。
まず、アンテナ１０をアンテナ１０−１において説明する。以下、アンテナ１０−１をアンテナ１０と表記する。
アンテナ１０は、反射板４００と、反射板４００の平面部４１０上に設けられた４個のアンテナモジュール１００−１〜１００−４（区別しない場合は、アンテナモジュール１００と表記）を備える。それぞれのアンテナモジュール１００は、ダイポールアンテナ２００と無給電素子３００とを備える。無給電素子３００は、ダイポールアンテナ２００に対向するよう、ダイポールアンテナ２００に近接して設けられている。
ここで、アンテナモジュール１００−１におけるダイポールアンテナ２００が第１のダイポールアンテナの一例、アンテナモジュール１００−２におけるダイポールアンテナ２００が第２のダイポールアンテナの一例、アンテナモジュール１００−３におけるダイポールアンテナ２００が第３のダイポールアンテナの一例、アンテナモジュール１００−４におけるダイポールアンテナ２００が第４のダイポールアンテナの一例である。
４個のダイポールアンテナ２００は、破線で示す仮想的な四角形１１の各角部分に配置されている（図２（ｂ）参照）。そして、各ダイポールアンテナ２００の一対の放射部（後述する図３に示す放射部２１０と放射部２２０）がこの四角形１１の４辺に沿うように配置されている。また、４個の無給電素子３００は、４つのダイポールアンテナ２００の作る四角形１１の内側に設けられている。
そして、アンテナモジュール１００−１とアンテナモジュール１００−３とは、互いに対向するように設けられ、低周波数帯の−４５°の偏波を送受信する。一方、アンテナモジュール１００−２とアンテナモジュール１００−４とは、互いに対向するように設けられ、低周波数帯の＋４５°の偏波を送受信する。なお、−４５°とは、ｘ方向からｙ方向に４５°傾いた方向であり、＋４５°とは、−ｘ方向からｙ方向に４５°傾いた方向である。つまり、アンテナモジュール１００は、四角形１１の対角線の方向に沿う偏波を送受信する。ここで、＋４５°の偏波が第１の偏波の一例、−４５°の偏波が第２の偏波の一例である。
アンテナ１０は、４個のアンテナモジュール１００（アンテナモジュール１００−１、１００−２、１００−３、１００−４により、±４５°の両偏波を送受信する。
ダイポールアンテナ２００及び無給電素子３００の構成については、後に詳述する。
次に、アンテナ２０をアンテナ２０−６において説明する。なお、アンテナ２０−６をアンテナ２０と表記する。
アンテナ２０は、反射板４００と、反射板４００の平面部４１０上に設けられたダイポールアンテナ２１−１、２１−２（区別しない場合は、ダイポールアンテナ２１と表記）を備える。ダイポールアンテナ２１−１、２１−２は、互いに交差してクロスダイポール構造を構成している。ダイポールアンテナ２１−１は、高周波数帯の−４５°の偏波を送受信し、ダイポールアンテナ２１−２は、高周波数帯の＋４５°の偏波を送受信する。つまり、アンテナ２０は、クロスダイポール構造を構成する２個のダイポールアンテナ２１により±４５°の両偏波を送受信する。
ダイポールアンテナ２１は、放射部とバラン部とを備える。放射部は、電波を放射する部分であり、バラン部は、反射板４００との距離を設定する部分である。ここでは、放射部とバラン部とを合わせてダイポールアンテナ２１と表記する。
図２（ａ）、（ｂ）に示すダイポールアンテナ２１は、放射部に開口が設けられている。そして、アンテナ２０は、ｘ−ｙ平面における外縁が円形になっている。そして、アンテナ２０は、２個のダイポールアンテナ２１（ダイポールアンテナ２１−１、２１−２）の放射部及びバラン部が一体として、導電性の部材で構成されている。例えば、アンテナ２０は、アルミニウム、銅などの導電性の金属により、ダイキャストなどにより一体に形成されている。
また、図２（ａ）に示すように、アンテナ２０の周囲には、反射板４００上に２個の仕切板４３０及び１１個の仕切板４４０が設けられている。２個の仕切板４３０は、アンテナ２０の配列の両側に＋ｙ方向に延びるように設けられている。また、１１個の仕切板４４０は、アンテナ２０をそれぞれ区切るように、仕切板４３０間において、ｘ方向に設けられている。仕切板４３０、４４０は、反射板４００を構成する部材と同様の部材で構成されている。
なお、高周波数帯のアンテナ２０は、上記の構成のものでなくともよい。例えば、直線状の放射部を有するダイポールアンテナをクロスダイポール構造としたものであってもよい。また、低周波数帯のアンテナ１０と同様に、４個のダイポールアンテナを四角形の各角に配置したものであってもよい。また、仕切板４３０、４４０のいずれか一方又は両方を備えなくてもよい。
（アンテナモジュール１００）
図３は、アンテナモジュール１００を説明する図である。図３（ａ）は、斜視図、図３（ｂ）は、平面図、図３（ｃ）は、側面図である。図３では、図２に示したアレイアンテナ３におけるアンテナ１０から１個のアンテナモジュール１００を取り出して示している。
前述したように、アンテナモジュール１００は、ダイポールアンテナ２００と無給電素子３００とを備える。以下では、ダイポールアンテナ２００と無給電素子３００とを分けて説明する。
（ダイポールアンテナ２００）
ダイポールアンテナ２００は、放射部２１０、２２０とバラン部２３０とを備える。放射部２１０、２２０が、ダイポールを構成し、電波を送受信する。バラン部２３０は、放射部２１０、２２０と反射板４００までの距離を設定する。
（ダイポールアンテナ２００の放射部２１０、２２０）
まず、放射部２１０、２２０を説明する。ここで、放射部２１０と放射部２２０との仮想的な中間点（・で示す）をダイポールアンテナ２００の中心Ｏとする。放射部２１０と放射部２２０とは、ダイポールアンテナ２００の中心Ｏから互いに反対側に分かれて延伸している。
放射部２１０は、中心Ｏ側から延伸部２１１と折曲部２１２を備える。ここでは、延伸部２１１は、中心Ｏ側から反射板４００に平行に延びた部分である。折曲部２１２は、延伸部２１１の中心Ｏ側と反対側の端部から、反射板４００側に折れ曲がった部分である。
同様に、放射部２２０は、中心Ｏ側から延伸部２２１、折曲部２２２を備える。延伸部２２１は、中心Ｏ側から反射板４００に平行に延びた部分である。折曲部２２２は、延伸部２２１の中心Ｏ側と反対側の端部から、反射板４００側に折れ曲がった部分である。
ここで、放射部２１０の延伸部２１１を説明する。
延伸部２１１は、第１延伸部２１１ａと第２延伸部２１１ｂと第１縁辺部２１１ｃと第２縁辺部２１１ｄとを備える。
第１延伸部２１１ａは、表面を反射板４００に平行にした長尺の板状部材で構成され、中心Ｏ側から延伸する。つまり、第１延伸部２１１ａは、板状部材の長手方向の一端部が中心Ｏ側に位置する。第２延伸部２１１ｂは、表面を反射板４００に平行にした長尺の板状部材で構成され、第１延伸部２１１ａの長手方向の他端部に接続されている。つまり、第１延伸部２１１ａ及び第２延伸部２１１ｂは、表面を反射板４００に平行にした幅が同じ板状部材で構成されている。そして、第２延伸部２１１ｂの中心線は、第１延伸部２１１ａの中心線と４５°の角度で交差するように屈曲している。
第１縁辺部２１１ｃは、第１延伸部２１１ａの長手方向の一方側の縁から、反射板４００側に直角に折り曲がるように設けられている。第２縁辺部２１１ｄは、第２延伸部２１１ｂの長手方向の一方側の縁から、反射板４００側に直角に折り曲がるように設けられている。なお、第１延伸部２１１ａの長手方向の一方側及び第２延伸部２１１ｂの長手方向の一方側とは、第１延伸部２１１ａと第２延伸部２１１ｂとが作る角度の小さい側である。そして、第１縁辺部２１１ｃと第２縁辺部２１１ｄとは、連続して設けられている。
なお、第１縁辺部２１１ｃ及び第２縁辺部２１１ｄは、幅Ｗを有している。一例として、幅Ｗは、波長λ0Lに対して、０．０２５λ0Lに相当する電気長に設定されている。
次に、放射部２１０の折曲部２１２について説明する。
折曲部２１２は、第１折曲部２１２ａと第２折曲部２１２ｂとを備える。
第１折曲部２１２ａは、板状部材で構成され、一端部が延伸部２１１の中心Ｏ側と反対側の端部、つまり第２延伸部２１１ｂの端部に接続され、他端部が反射板４００に向けて折り曲がるように構成されている。ここでは、第１折曲部２１２ａの表面は、反射板４００に対して垂直な面になっている。第２折曲部２１２ｂは、板状部材で構成され、第１折曲部２１２ａの他端部に接続され、反射板４００に向けて斜めに折れ曲がるように構成されている。なお、斜めに折れ曲がる方向は、後に説明するバラン部２３０側である。そして、第１折曲部２１２ａは、第２縁辺部２１１ｄと接続されている。
次に、放射部２２０について説明する。
放射部２２０は、前述したように延伸部２２１及び折曲部２２２を備える。
延伸部２２１は、延伸部２１１と同様に、第１延伸部２２１ａと第２延伸部２２１ｂと第１縁辺部２２１ｃと第２縁辺部２２１ｄとを備える。そして、折曲部２２２は、折曲部２１２と同様に、第１折曲部２２２ａと第２折曲部２２２ｂとを備える。
第１延伸部２２１ａは、表面を反射板４００に平行にした長尺の板状部材で構成され、中心Ｏ側から第１延伸部２１１ａの反対側に延伸する。ここでは、第１延伸部２１１ａの中心線と第１延伸部２２１ａの中心線とは、一直線上にある。
そして、第２延伸部２２１ｂ、第１縁辺部２２１ｃ及び第２縁辺部２２１ｄは、第１延伸部２１１ａの中心線と第１延伸部２２１ａの中心線とを結ぶ直線に対する中心Ｏを含む垂直面に対して、前述した第２延伸部２１１ｂ、第１縁辺部２１１ｃ及び第２縁辺部２１１ｄと対称に設けられている。同様に、折曲部２２２は、第１延伸部２１１ａの中心線と第１延伸部２２１ａの中心線とを結ぶ直線に垂直な中心Ｏを含む面に対して、前述した折曲部２１２と対称に設けられている。よって、これらについての説明を省略する。
なお、第１折曲部２２２ａ（第１折曲部２１２ａも同じ）は、長さＬ１を、第２折曲部２２２ｂ（第２折曲部２１２ｂも同じ）は、長さＬ２を有している。一例として、長さＬ１は、波長λ0Lに対して、０．０５１λ0Lに相当する電気長、長さＬ２は、波長λ0Lに対して、０．０４６λ0Lに相当する電気長に設定されている。また、第１折曲部２２２ａ（第１折曲部２１２ａも同じ）と第２折曲部２２２ｂ（第２折曲部２１２ｂも同じ）とは、角度θをなしている。一例として、角度θは、１５０°である。
ここでは、延伸部２１１の第２延伸部２１１ｂの中心線と、延伸部２２１の第２延伸部２２１ｂの中心線とは、９０°で交差する。
そして、放射部２１０の折曲部２１２の先端から、放射部２２０の折曲部２２２の先端までの、放射部２１０（延伸部２１１と折曲部２１２）及び放射部２２０（延伸部２２１と折曲部２２１）に沿った長さは、低周波数帯の波長λ0Lの１／２に相当する電気長に設定されている。なお、放射部２１０（延伸部２１１と折曲部２１２）及び放射部２２０（延伸部２２１、折曲部２２１）に沿った長さとは、中心線の長さをいう。
放射部２１０と放射部２２０とが直線状であるダイポールアンテナでは、両先端間の長さは、波長λ0Lの１／２に相当する電気長に設定される。しかし、周波数が低くなると波長λ0Lが長くなるため、ダイポールアンテナの放射部２１０と放射部２２０との両先端間の長さが大きくなってしまう。このため、ダイポールアンテナ２００の平面形状が大きくなり、アンテナモジュール１００の平面形状が大きくなってしまう。つまり、アンテナ１０の平面形状が大きくなってしまう。
本実施の形態のダイポールアンテナ２００では、放射部２１０において、延伸部２１１に第１延伸部２１１ａから屈曲させた第２延伸部２１１ｂを設けるとともに、折曲部２１２を設けている。同様に、放射部２２０において、延伸部２２１に第１延伸部２２１ａから屈曲させた第２延伸部２２１ｂを設けるとともに、折曲部２２２を設けている。これにより、ダイポールアンテナ２００の放射部２１０と放射部２２０との両先端間を低周波数帯の波長λ0Lの１／２に相当する電気長としつつ、ダイポールアンテナ２００の平面形状を小さくして、アンテナモジュール１００の平面形状を小さくしている。
ここでは、放射部２１０において、第１延伸部２１１ａ、第２延伸部２１１ｂ、第１縁辺部２１１ｃ及び第２縁辺部２１１ｄを設けたが、第１延伸部２１１ａ、第２延伸部２１１ｂと第１縁辺部２１１ｃ、第２縁辺部２１１ｄとの一方のみを設けてもよい。放射部２２０においても同様である。
（ダイポールアンテナ２００のバラン部２３０）
次に、バラン部２３０を説明する。
バラン部２３０は、支持部２３１、２３２と固定部２３３とを備える。
支持部２３１は、垂直部２３１ａと傾斜部２３１ｂと縁辺部２３１ｃとを備える。垂直部２３１ａは、板状の部材で構成され、一端部が放射部２１０の延伸部２１１の中心Ｏ側の端部に接続され、反射板４００側に９０°折れ曲がった部分である。傾斜部２３１ｂは、垂直部２３１ａの他端部に接続され、反射板４００の表面に対して傾斜しながら反射板４００側に延びる部分である。縁辺部２３１ｃは、垂直部２３１ａ及び傾斜部２３１ｂの一方の縁に沿って、垂直部２３１ａ及び傾斜部２３１ｂに対して垂直に設けられた部分である。なお、垂直部２３１ａ及び傾斜部２３１ｂの一方の縁とは、支持部２３２が設けられる側の反対側である。縁辺部２３１ｃは、放射部２１０の第１縁辺部２１１ｃに接続されている。
つまり、バラン部２３０は、一方側が放射部２１０、２２０側に接続され、他方側が反射板４００の平面部４１０に接続されている。
支持部２３２は、垂直部２３２ａと傾斜部２３２ｂと縁辺部２３２ｃとを備える。垂直部２３２ａ、傾斜部２３２ｂ及び縁辺部２３２ｃは、前述した第１延伸部２１１ａの中心線と第１延伸部２２１ａの中心線とを結ぶ直線に垂直な中心Ｏを含む面に対して、垂直部２３１ａ、傾斜部２３１ｂ及び縁辺部２３１ｃと対称に設けられている。よって、これらについての説明を省略する。
そして、支持部２３１、２３２は、反射板４００側の端部が板状の固定部２３３により接続されている。固定部２３３は、ダイポールアンテナ２００を反射板４００に固定するための部材である。
バラン部２３０の長さは、放射部２１０又は放射部２２０と反射板４００までの長さを設定する。バラン部２３０は、放射部２１０から放射部２２０までの長さが、波長λ0Lの１／２の電気長に相当するように設定される。しかし、周波数が低くなると波長λ0Lが長くなる。よって、バラン部２３０の支持部２３１、２３２が反射板４００に対して垂直に構成されていると、バラン部２３０が高くなってしまう。つまり、ダイポールアンテナ２００の反射板４００からの高さが高くなり、アンテナモジュール１００が高くなってしまう。
そこで、本実施の形態のダイポールアンテナ２００では、バラン部２３０の支持部２３１に傾斜部２３１ｂを、支持部２３２に傾斜部２３２ｂを設けている。これにより、ダイポールアンテナ２００のバラン部２３０の電気長を低周波数帯の波長λ0Lの１／２に相当する値としつつ、ダイポールアンテナ２００を低姿勢とし、アンテナモジュール１００の高さが高くならないようにしている。なお、傾斜部２３１ｂ、２３２ｂの傾斜の向きについては、後述する。なお、支持部２３１における垂直部２３１ａ及び支持部２３２における垂直部２３２ａを設けず、支持部２３１を傾斜部２３１ｂ及び支持部２３２を傾斜部２３２ｂで構成してもよい。
ここでは、ダイポールアンテナ２００は、放射部２１０、２２０、バラン部２３０が一体として、導電性の部材で構成されている。例えば、ダイポールアンテナ２００は、アルミニウム、銅などの導電性の金属により、ダイキャストなどにより一体に形成されている。この場合、固定部２３３に設けた開口と、反射板４００に設けた開口とに、ボルトを貫通させてダイポールアンテナ２００を反射板４００に固定する。このようにすることで、ダイポールアンテナ２００の反射板４００への固定が容易になる。
なお、バラン部２３０の支持部２３１には、垂直部２３１ａと傾斜部２３１ｂと縁辺部２３１ｃを設けたが、垂直部２３１ａと傾斜部２３１ｂとを設け、縁辺部２３１ｃを設けなくともよく、縁辺部２３１ｃを設け、垂直部２３１ａと傾斜部２３１ｂとを設けなくともよい。支持部２３２においても同様である。
ダイポールアンテナ２００への給電は、次のようにして行われる。
反射板４００に設けられた開口（不図示）を介して、反射板４００の裏面側から、信号の送受信に用いられる同軸ケーブルが挿入される。同軸ケーブルは、バラン部２３０における支持部２３１の縁辺部２３１ｃに沿って配置される。そして、同軸ケーブルの外導体は、放射部２１０の延伸部２１１（第１延伸部２１１ａ）に設けられた開口（不図示）に接続される。一方、同軸ケーブルの内導体は、延伸部２１１に設けられた開口を通過して、放射部２２０に設けられた接続端子２４０に導電性の部材（図２（ａ）の接続部材２５０）を介して接続される。このようにして、ダイポールアンテナ２００には、同軸ケーブルにより信号が給電される。
なお、上記は、−４５°偏波を送受信するアンテナモジュール１００−１、１００−３の場合であって、＋４５°偏波を送受信するアンテナモジュール１００−３、１００−４では、給電の仕方が逆になる。
（無給電素子３００）
無給電素子３００は、表面を反射板４００に平行にした板状部材で構成され、第１延伸部３１０と第２延伸部３２０と第３延伸部３３０とを備える。
図３（ａ）、（ｂ）から分かるように、無給電素子３００は、ダイポールアンテナ２００の放射部２１０、２２０に近接して設けられている。ここでは、無給電素子３００は、放射部２１０の第１延伸部２１１ａ、第２延伸部２１１ｂ、及び、放射部２２０の第１延伸部２２１ａ、第２延伸部２２１ｂと同一面内に設けられている。なお、無給電素子３００は、これらと同一の面内に設けられなくともよい。
第３（ｂ）に示すように、無給電素子３００の第１延伸部３１０は、ダイポールアンテナ２００の放射部２１０における延伸部２１１の第１延伸部２１１ａと、放射部２２０における延伸部２２１の第１延伸部２２１ａとに平行に設けられている。無給電素子３００の第２延伸部３２０は、放射部２１０における延伸部２１１の第２延伸部２１１ｂに平行に設けられている。無給電素子３００の第３延伸部３３０は、放射部２２０における延伸部２２１の第２延伸部２２１ｂに平行に設けられている。つまり、無給電素子３００における第２延伸部３２０及び第３延伸部３３０は、ダイポールアンテナ２００の放射部２１０において屈曲した第２延伸部２１１ｂ及び放射部２２０において屈曲した第２延伸部２２１ｂに追従するように、第１延伸部３１０から屈曲して設けられている。
なお、無給電素子３００は、導電性の部材で構成されている。例えば、アルミニウム、銅などの金属板で形成されてもよく、ガラスエポキシ、ガラスポリイミド基板、フッ素基板、セラミック基板などの絶縁性の基板上に設けられた銅箔などで形成されてもよい。
（アンテナ１０）
次に、アンテナ１０を詳細に説明する。
図４は、アンテナ１０を説明する図である。図４（ａ）は、斜視図、図４（ｂ）は、平面図、図４（ｃ）は、側面図である。図４では、図２に示したアレイアンテナ３からアンテナ１０−１を取り出して示している。以下では、アンテナ１０−１をアンテナ１０と表記する。
図４（ｂ）に示すように、アンテナ１０は、４個のアンテナモジュール１００（アンテナモジュール１００−１〜１００−４）を備える。そして、４個のアンテナモジュール１００は、破線で示す仮想的な四角形１１の各角に配置されている。前述したように、ダイポールアンテナ２００における放射部２１０の第２延伸部２１１ｂの中心線と放射部２２０の第２延伸部２２１ｂの中心線とは、９０°をなすことから、ダイポールアンテナ２００における放射部２１０の第２延伸部２１１ｂ及び放射部２２０の第２延伸部２２１ｂは、四角形１１の辺に平行に配置される。つまり、放射部２１０の第２延伸部２１１ｂを第１延伸部２１１ａから屈曲させ、放射部２２０の第２延伸部２２１ｂを第１延伸部２２１ａから屈曲させることで、屈曲させない場合に比べて、アンテナ１０の平面形状が小さくなっている。
そして、４個の無給電素子３００は、４個のダイポールアンテナ２００の放射部２１０、２２０が構成する四角形の内側に設けられている。
さらに、図４（ｃ）に示すように、アンテナモジュール１００−１の放射部２１０における折曲部２１２と、隣接するアンテナモジュール１００−２の放射部２２０における折曲部２２２とは、互いに対向する。特に、アンテナモジュール１００−１の放射部２１０における折曲部２１２の第１折曲部２１２ａは、反射板４００に垂直な面状、ここでは平面となっている。また、アンテナモジュール１００−２の放射部２２０における折曲部２２２の第１折曲部２２２ａは、反射板４００に垂直な面を有している。よって、アンテナモジュール１００−１の放射部２１０における折曲部２１２の第１折曲部２１２ａは、アンテナモジュール１００−２の放射部２２０における折曲部２２２の第１折曲部２２２ａとは、平面が平行状態になって対向して容量結合する。ここで、放射部２１０における折曲部２１２の第１折曲部２１２ａ及び放射部２２０における折曲部２２２の第１折曲部２２２ａは、結合部の一例である。
なお、図４（ａ）から分かるように、アンテナモジュール１００−１と、アンテナモジュール１００−２とは、互いに異なる偏波を送受信する。つまり、隣接するアンテナモジュール１００は、異なる偏波を送受信するダイポールアンテナ２００を介して容量結合する。
そして、図４（ｃ）に示すように、ダイポールアンテナ２００のバラン部２３０は、支持部２３１の傾斜部２３１ｂ、支持部２３２の傾斜部２３２ｂが４個のダイポールアンテナ２００の外縁が作る四角形１１において、外側に向いて傾斜するようになっている。
このようにすることで、４個のアンテナモジュール１００が囲う領域が広くなるようにしている。これにより、図２に示したように、高周波数帯のアンテナ２０を低周波数帯のアンテナ１０の囲う領域に配置しやすくしている。
なお、アンテナモジュール１００に含まれる４個のダイポールアンテナ２００を一体として、導電性の部材で構成することが考えられる。しかし、４個のダイポールアンテナ２００を一体として構成すると、組み合わせて用いる高周波数帯のアンテナ２０が制約を受けるおそれが生じる。つまり、４個のアンテナモジュール１００が囲う領域が固定されることから、アンテナ２０の大きさや配置のピッチが変更しづらくなる。そこで、４個のダイポールアンテナ２００を個別に構成することにより、低周波数帯側のアンテナモジュール１００を配置する位置を調整可能にし、組み合わせる高周波数帯のアンテナ２０の大きさや配列の変更に適合させられるようにしている。
次に、アンテナモジュール１００間の容量結合の効果を説明する。
図５は、容量結合の効果を説明するための実施例及び比較例である。図５（ａ）は、４個のアンテナモジュール１００からなる実施例、図５（ｂ）は、１個のアンテナモジュール１００からなる比較例である。
実施例は、４個のアンテナモジュール１００を備える本実施の形態におけるアンテナ１０、比較例は、１個のアンテナモジュール１００（図４（ａ）のアンテナモジュール１００−４）を備えるアンテナ１０′である。
図６は、図５に示した実施例及び比較例におけるリターンロスの評価結果を示す図である。ここでは、ダイポールアンテナ２００に給電した際の、入力波に対する反射波の比であるＳパラメータＳ１１を評価した。なお、図５（ａ）の実施例では、４組のアンテナモジュール１００の内、１個のダイポールアンテナ２００に給電した。
図６に示すように、実施例では、比較例に比べて、Ｓ１１が大幅に低下している。そして、実施例では、７００ＭＨｚ帯（６１１ＭＨｚから８９７ＭＨｚの範囲）において、Ｓ１１が−１４ｄＢ以下が得られている。これは、電圧定在波比（ＶＳＷＲ）が１．５以下となる周波数帯域である。よって、ＶＳＷＲが１．５以下（ＶＳＷＲ≦１．５）における比帯域幅が３８％であることを示している。
これに対して、比較例では、６１１ＭＨｚから８９７ＭＨｚの範囲におけるＳ１１は、−７ｄＢ以下である。
実施例において、Ｓ１１が低下したのは、隣接するアンテナモジュール１００におけるダイポールアンテナ２００間を互いに容量結合させたことによる。
特に、アンテナモジュール１００におけるダイポールアンテナ２００の放射部２１０における折曲部２１２の第１折曲部２１２ａと、隣接するアンテナモジュール１００におけるダイポールアンテナ２００の放射部２２０における折曲部２２２の第１折曲部２２２ａとを面が平行状態になるように構成し、容量結合しやすくしていることによる。
なお、容量結合が強くなりすぎると、偏波結合特性が悪化するおそれがある。このため、図３（ａ）、（ｃ）や、図４（ｃ）に示すように、容量結合が強くなりすぎることを抑制するために、ダイポールアンテナ２００の放射部２１０における折曲部２１２に第２折曲部２１２ｂと、隣接するダイポールアンテナ２００の放射部２２０における折曲部２２２に第２折曲部２２２ｂとを設け、互いの距離が離れていくようにしている。これにより、放射部２１０と放射部２２０とで構成されるダイポールアンテナ２００の電気長を波長λ0Lの１／２に設定するとともに、容量結合量を調整可能にしている。つまり、平行状態で対向する第１折曲部２１２ａ、２２２ａの面積を調整することで、容量結合量が調整される。なお、第２折曲部２１２ｂ、２２２ｂは、必要に応じて設ければよく、設けなくともよい。
また、隣接する２組のダイポールアンテナ２００間の容量結合には、放射部２１０の第１縁辺部２１１ｃ、第２縁辺部２１１ｄ及び放射部２２０の第１縁辺部２２１ｃ、第２縁辺部２２１ｄも関連する。よって、第１縁辺部２１１ｃ、第２縁辺部２１１ｄ及び第１縁辺部２２１ｃ、第２縁辺部２２１ｄの幅Ｗを調整して、隣接するダイポールアンテナ２００間の容量結合量を調整してもよい。
図７は、互いに対向する放射部２１０の折曲部２１２と放射部２２０の折曲部２２２との形状の変形例を説明する図である。図７（ａ）は、これまで説明した本実施の形態、図７（ｂ）は、変形例１、図７（ｃ）は、変形例２、図７（ｄ）は、変形例３である。ここでは、隣接するアンテナモジュール１００−１、１００−２におけるダイポールアンテナ２００の折曲部２１２、２２２を示している。
図７（ｂ）に示す変形例１では、図７（ａ）において、折曲部２１２における第１折曲部２１２ａと第２折曲部２１２ｂとを入れ替え、折曲部２２２における第１折曲部２２２ａと第２折曲部２２２ｂとを入れ替えている。このようにしても、放射部２１０、２２０の電気長を予め定められた値に設定するとともに、容量結合させられる。
図７（ｃ）に示す変形例２では、図７（ｂ）に示した変形例１における折曲部２１２、２２２をｚ方向に反転させている。このようにしても、放射部２１０、２２０の電気長を予め定められた値に設定するとともに、容量結合させられる。ただし、アンテナ１０の高さ（ｚ方向の長さ）が高くなる。
図７（ｄ）に示す変形例３では、図７（ａ）に示した本実施の形態における折曲部２１２、２２２をｚ方向に反転させている。このようにしても、放射部２１０、２２０の電気長を予め定められた値に設定するとともに、容量結合させられる。ただし、アンテナ１０の高さ（ｚ方向の長さ）が高くなる。
本明細書では、アレイアンテナ３、アンテナ１０、２０、アンテナモジュール１００などを、±４５°偏波の電波を送受信する偏波共用アンテナとして説明したが、アンテナ１０、２０、アンテナモジュール１００の向きを変更して、垂直偏波及び水平偏波の電波を送受信する偏波共用アンテナとしてもよい。
さらに、本発明の趣旨に反しない限りにおいて様々な変形を行っても構わない。
１、１−１〜１−３…セクタアンテナ、２…鉄塔、３…アレイアンテナ、４…レドーム、５…セル、６、６−１〜６−３…セクタ、８、８−１〜８−４…送受信ケーブル、１０、１０′、１０−１〜１０−３、２０、２０−１〜２０−１０…アンテナ、２１、２１−１、２１−２、２００…ダイポールアンテナ、１００、１００−１〜１００−４…アンテナモジュール、２１０、２２０…放射部、２１１、２２１…延伸部、２１１ａ、２２１ａ…第１延伸部、２１１ｂ、２２１ｂ…第２延伸部、２１１ｃ、２２１ｃ…第１縁辺部、２１１ｄ、２２１ｄ…第２縁辺部、２１２、２２２…折曲部、２１２ａ、２２２ａ…第１折曲部、２１２ｂ、２２２ｂ…第２折曲部、２３０…バラン部、２３１、２３２…支持部、２３１ａ、２３２ａ…垂直部、２３１ｂ、２３２ｂ…傾斜部、２３３…固定部、２４０…接続端子、２５０…接続部材、３００…無給電素子、４００…反射板、４１０…平面部、４２０…立上部
かかる目的のもと、本発明が適用されるアンテナは、平面部を有する反射部材と、一対の放射部と、一方側が一対の放射部の対向する部分に接続され他方側が反射部材に接続されるバラン部とを有し、反射部材の平面部に設けられ、一対の放射部により第１の偏波の電波を送受信する第１のダイポールアンテナと、一対の放射部と、一方側が一対の放射部の対向する部分に接続され他方側が反射部材に接続されるバラン部とを有し、反射部材の平面部に設けられ、一対の放射部により第１の偏波と異なる第２の偏波の電波を送受信する第２のダイポールアンテナと、を備え、第１のダイポールアンテナと第２のダイポールアンテナとは、それぞれの一対の放射部の対向する側の反対側が反射部材の平面部側又は平面部側の反対側に折り曲がった折曲部を有し、折曲部は、第１のダイポールアンテナと第２のダイポールアンテナとが、折曲部の有する面状の結合部が対向することにより容量結合する面状の第１折曲部と、反射部材に対してバラン部側に斜めに折り曲がる第２折曲部とを含む。
このようなアンテナにおいて、一対の放射部と、一方側が一対の放射部の対向する部分に接続され他方側が反射部材に接続されるバラン部とを有し、反射部材の平面部に設けられ、一対の放射部により第１の偏波の電波を送受信する第３のダイポールアンテナと、一対の放射部と、一方側が一対の放射部の対向する部分に接続され他方側が反射部材に接続されるバラン部とを有し、反射部材の平面部に設けられ、一対の放射部により第２の偏波の電波を送受信する第４のダイポールアンテナと、をさらに備え、第１のダイポールアンテナ、第２のダイポールアンテナ、第３のダイポールアンテナ及び第４のダイポールアンテナは、それぞれの一対の放射部の対向する側の反対側が反射部材の平面部側又は平面部側の反対側に折り曲がった折曲部を有し、折曲部は、対向することにより互いに容量結合する面状の第１折曲部と、反射部材に対してバラン部側に斜めに折り曲がる第２折曲部とを含むことを特徴とすることができる。
さらに、他の観点から捉えると、本発明が適用されるセクタアンテナは、平面部を有する反射部材と、一対の放射部と一方側が一対の放射部の対向する部分に接続され他方側が反射部材に接続されるバラン部とを有し、一対の放射部により第１の偏波の電波を送受信する第１のダイポールアンテナと、一対の放射部により第１の偏波と異なる第２の偏波の電波を送受信する第２のダイポールアンテナと、をそれぞれが備える複数のアンテナが、反射部材の平面部に設けられたアレイアンテナと、アレイアンテナを覆うカバーと、を備え、第１のダイポールアンテナと第２のダイポールアンテナとは、それぞれの一対の放射部の対向する側の反対側が反射部材の平面部側又は平面部側とは反対側に折り曲がった折曲部を有し、折曲部は、第１のダイポールアンテナと第２のダイポールアンテナとが対向することにより容量結合する面状の第１折曲部と、反射部材に対してバラン部側に斜めに折り曲がる第２折曲部とを含む。
さらにまた、他の観点から捉えると、本発明が適用されるダイポールアンテナは、一対の放射部と、一方側が一対の放射部の対向する部分に接続され他方側が反射部材に接続されるバラン部と、を備え、一対の放射部の対向する側の反対側が反射部材側又は反射部材側の反対側に折り曲がった折曲部を有し、折曲部は、隣接して設けられる他の放射部と対向することにより容量結合する面状の第１折曲部と、反射部材に対してバラン部側に斜めに折り曲がる第２折曲部とを含む。
＜基地局アンテナ＞
図１は、本実施の形態が適用される移動体通信の基地局アンテナの全体構成の一例を示す図である。図１（ａ）は、基地局アンテナの斜視図、図１（ｂ）は、基地局アンテナの設置例を説明する図である。
基地局アンテナは、図１（ａ）に示すように、例えば地表に対して垂直に設けられた鉄塔２に保持された複数のセクタアンテナ１−１〜１−３（区別しない場合は、セクタアンテナ１と表記）を備える。そして、セクタアンテナ１−１〜１−３は、それぞれがアレイアンテナ３を備える。そして、アレイアンテナ３は、風雨などから保護するためのカバーであるレドーム４で覆われている。すなわち、セクタアンテナ１−１〜１−３の外側はレドーム４であって、レドーム４の内部にアレイアンテナ３が収納されている。図１（ａ）では、レドーム４は、円筒状としたが、他の形状であってもよい。基地局アンテナは、図１（ｂ）に示すセル５内において電波の送受信を行う。
図３（ｂ）に示すように、無給電素子３００の第１延伸部３１０は、ダイポールアンテナ２００の放射部２１０における延伸部２１１の第１延伸部２１１ａと、放射部２２０における延伸部２２１の第１延伸部２２１ａとに平行に設けられている。無給電素子３００の第２延伸部３２０は、放射部２１０における延伸部２１１の第２延伸部２１１ｂに平行に設けられている。無給電素子３００の第３延伸部３３０は、放射部２２０における延伸部２２１の第２延伸部２２１ｂに平行に設けられている。つまり、無給電素子３００における第２延伸部３２０及び第３延伸部３３０は、ダイポールアンテナ２００の放射部２１０において屈曲した第２延伸部２１１ｂ及び放射部２２０において屈曲した第２延伸部２２１ｂに追従するように、第１延伸部３１０から屈曲して設けられている。

Claims (16)

  1. 平面部を有する反射部材と、
    一対の放射部と、一方側が一対の当該放射部の対向する部分に接続され他方側が前記反射部材に接続されるバラン部とを有し、当該反射部材の前記平面部に設けられ、一対の当該放射部により第１の偏波の電波を送受信する第１のダイポールアンテナと、
    一対の放射部と、一方側が一対の当該放射部の対向する部分に接続され他方側が前記反射部材に接続されるバラン部とを有し、当該反射部材の前記平面部に設けられ、一対の当該放射部により前記第１の偏波と異なる第２の偏波の電波を送受信する第２のダイポールアンテナと、を備え、
    前記第１のダイポールアンテナと前記第２のダイポールアンテナとは、それぞれの一対の前記放射部の対向する側の反対側が前記反射部材の前記平面部側又は当該平面部側の反対側に折り曲がった折曲部を有し、当該第１のダイポールアンテナと当該第２のダイポールアンテナとが、当該折曲部の有する面状の結合部が対向することにより容量結合することを特徴とするアンテナ。
  2. 前記第１のダイポールアンテナ及び前記第２のダイポールアンテナのそれぞれに近接して配置された２つの無給電素子を備えることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。
  3. 一対の放射部と、一方側が一対の当該放射部の対向する部分に接続され他方側が前記反射部材に接続されるバラン部とを有し、当該反射部材の前記平面部に設けられ、一対の当該放射部により前記第１の偏波の電波を送受信する第３のダイポールアンテナと、
    一対の放射部と、一方側が一対の当該放射部の対向する部分に接続され他方側が前記反射部材に接続されるバラン部とを有し、当該反射部材の前記平面部に設けられ、一対の当該放射部により前記第２の偏波の電波を送受信する第４のダイポールアンテナと、をさらに備え、
    前記第１のダイポールアンテナ、前記第２のダイポールアンテナ、前記第３のダイポールアンテナ及び前記第４のダイポールアンテナは、それぞれの一対の前記放射部の対向する側の反対側が前記反射部材の前記平面部側又は当該平面部側の反対側に折り曲がった折曲部を有し、当該折曲部の有する面状の結合部が対向することにより、互いに容量結合することを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。
  4. 前記第１のダイポールアンテナ、前記第２のダイポールアンテナ、前記第３のダイポールアンテナ及び前記第４のダイポールアンテナは、仮想的に設けられた四角形の角部分に設けられ、
    前記第１のダイポールアンテナ、前記第２のダイポールアンテナ、前記第３のダイポールアンテナ及び前記第４のダイポールアンテナのそれぞれの前記放射部は、前記四角形の対角線に平行な部分と当該部分の端部から辺に沿うように屈曲して延伸する部分とを有する延伸部を備えることを特徴とする請求項３に記載のアンテナ。
  5. 前記第１のダイポールアンテナ、前記第２のダイポールアンテナ、前記第３のダイポールアンテナ及び前記第４のダイポールアンテナのそれぞれの前記放射部は、前記四角形の対角線の方向に沿う偏波の電波を送受信することを特徴とする請求項４に記載のアンテナ。
  6. 前記第１のダイポールアンテナ、前記第２のダイポールアンテナ、前記第３のダイポールアンテナ及び前記第４のダイポールアンテナによって囲まれる側に、当該第１のダイポールアンテナ、当該第２のダイポールアンテナ、当該第３のダイポールアンテナ及び当該第４のダイポールアンテナのそれぞれに近接して配置された４つの無給電素子を備えることを特徴とする請求項４に記載のアンテナ。
  7. 前記第１のダイポールアンテナ、前記第２のダイポールアンテナ、前記第３のダイポールアンテナ及び前記第４のダイポールアンテナは、仮想的に設けた四角形の角部分に設けられ、
    前記第１のダイポールアンテナ、前記第２のダイポールアンテナ、前記第３のダイポールアンテナ及び前記第４のダイポールアンテナのそれぞれの前記バラン部は、前記反射部材に接続される他方側が当該第１のダイポールアンテナ、当該第２のダイポールアンテナ、当該第３のダイポールアンテナ及び当該第４のダイポールアンテナによって囲まれる側の外側に傾斜して設けられていることを特徴とする請求項３に記載のアンテナ。
  8. 平面部を有する反射部材と、
    一対の放射部と、一方側が一対の当該放射部の対向する部分に接続され他方側が前記反射部材に接続されるバラン部とを有し、一対の当該放射部により第１の周波数帯の第１の偏波の電波を送受信する第１のダイポールアンテナ及び第３のダイポールアンテナと、一対の当該放射部により当該第１の周波数帯の当該第１の偏波と異なる第２の偏波の電波を送受信する第２のダイポールアンテナ及び第４のダイポールアンテナと、をそれぞれが備え、当該反射部材の前記平面部に列状に配列された複数の第１のアンテナと、
    複数の前記第１のアンテナの配列に沿って、前記反射部材の前記平面部に対して配列され、前記第１の周波数帯より高い第２の周波数帯の電波をそれぞれが送受信する複数の第２のアンテナと、を備え、
    前記第１のダイポールアンテナ、前記第２のダイポールアンテナ、前記第３のダイポールアンテナ及び前記第４のダイポールアンテナは、それぞれの一対の前記放射部の対向する側の反対側が前記反射部材の前記平面部側又は当該平面部側の反対側に折り曲がった折曲部を有し、当該折曲部の有する面状の結合部が対向することにより、互いに容量結合することを特徴とするアレイアンテナ。
  9. 複数の前記第２のアンテナの配列は、前記反射部材の前記平面部に対して複数の前記第１のアンテナの配列と重ねて配置されていることを特徴とする請求項８に記載のアレイアンテナ。
  10. 複数の前記第１のアンテナの配列の間隔は、複数の前記第２のアンテナの配列の間隔の３倍であることを特徴とする請求項９に記載のアレイアンテナ。
  11. 前記第１のアンテナにおける前記第１のダイポールアンテナ、前記第２のダイポールアンテナ、前記第３のダイポールアンテナ及び前記第４のダイポールアンテナによって囲まれた領域に、２個の前記第２のアンテナが配置されていることを特徴とする請求項９又は１０に記載のアレイアンテナ。
  12. 平面部を有する反射部材と、一対の放射部と一方側が一対の当該放射部の対向する部分に接続され他方側が当該反射部材に接続されるバラン部とを有し、一対の当該放射部により第１の偏波の電波を送受信する第１のダイポールアンテナと、一対の当該放射部により前記第１の偏波と異なる第２の偏波の電波を送受信する第２のダイポールアンテナと、をそれぞれが備える複数のアンテナが、当該反射部材の当該平面部に設けられたアレイアンテナと、
    前記アレイアンテナを覆うカバーと、を備え、
    前記第１のダイポールアンテナと前記第２のダイポールアンテナとは、それぞれの一対の前記放射部の対向する側の反対側が前記反射部材の前記平面部側又は当該平面部側とは反対側に折り曲がった折曲部を有し、当該第１のダイポールアンテナと当該第２のダイポールアンテナとが、当該折曲部の有する面状の結合部が対向することにより容量結合することを特徴とするセクタアンテナ。
  13. 一対の放射部と、
    一方側が一対の前記放射部の対向する部分に接続され他方側が反射部材に接続されるバラン部と、を備え、
    一対の前記放射部の対向する側の反対側が前記反射部材側又は当該反射部材側の反対側に折り曲がった折曲部を有し、当該折曲部が隣接して設けられる他の放射部と容量結合する面状の結合部を含むことを特徴とするダイポールアンテナ。
  14. 一対の前記放射部のそれぞれは、対向する部分から反対側に延伸する部分と当該部分の端部から屈曲して延伸する部分とを有する延伸部を備え、
    前記屈曲して延伸する部分の屈曲する方向は、一対の前記放射部において同じ側であることを特徴とする請求項１３に記載のダイポールアンテナ。
  15. 一対の前記放射部のそれぞれは、前記延伸部の一方の縁から前記反射部材に延びるように設けられた縁辺部を備えることを特徴とする請求項１４に記載のダイポールアンテナ。
  16. 前記バラン部は、前記延伸部が屈曲する方向と逆の方向に傾斜する部分を備えることを特徴とする請求項１４に記載のダイポールアンテナ。
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