WO2017085871A1 - 給電回路及びアンテナ装置 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a feeding circuit and an antenna device for a dual beam antenna.
  • dual beam antennas also referred to as twin beam antennas
  • twin beam antennas that radiate two beams in different directions using a plurality of common antenna elements arranged in the horizontal direction.
  • the power supply circuit for the dual beam antenna has two power supply terminals to which power supply signals are input, distributes the power supply signals input from the two power supply terminals to each antenna element, and supplies power to each antenna element.
  • the radiation directions and the like of the two beams are adjusted by adjusting the power and phase of the signal, respectively.
  • Patent Documents 1 and 2 disclose a power supply circuit configuration in the case where three, four, or six antenna elements are arranged in the horizontal direction.
  • the communication area is divided into a plurality of sectors to improve the capacity and the communication speed.
  • a communication area is divided every 60 degrees in a horizontal plane to form 6 sectors.
  • An antenna device used for a 6-sector base station has a full width at half maximum of a radiated beam of about 33 degrees, and requires low sidelobe directivity in a horizontal plane so as not to affect communication in other sectors.
  • an object of the present invention is to provide a feeding circuit and an antenna apparatus for a dual beam antenna that can easily realize a full width at half maximum suitable for a 6-sector base station and has a simple structure.
  • the present invention is a power feeding circuit that feeds power to first to fifth antenna elements sequentially arranged in a horizontal direction, and includes two input terminals to which power feeding signals are input, Two output ends, and the power input from the two input ends is equally distributed to be output from the two output ends, and the feeding signal input from one of the input ends is The phase is delayed by 90 degrees with respect to the output end, and the output is output to the other output end, and the feeding signal input from the other input end is delayed by 90 degrees with respect to the other output end.
  • a 90-degree hybrid circuit that outputs to the output terminal, an equal distribution circuit that equally distributes the feed signal output from one of the output terminals and outputs the same to the second and fourth antenna elements, and the other output terminal
  • the power supply signal output from And a distribution circuit that outputs to the first, third, and fifth antenna elements, and the distribution circuit has the same power output to the first and fifth antenna elements, and the first and The sum of the power output to the five antenna elements is distributed so as to be less than or equal to the power output to the third antenna element, and the third antenna element, the second antenna element, and the fourth antenna element
  • a power feeding circuit configured to feed power to either one with the phase reversed.
  • the present invention includes first to fifth antenna elements sequentially arranged in a horizontal direction, and a power feeding circuit that feeds power to each of the antenna elements.
  • a power feeding circuit that feeds power to each of the antenna elements.
  • the power supply signal input from the input terminal is output to the other output terminal with a phase delayed by 90 degrees with respect to one of the output terminals
  • the power supply signal input from the other input terminal is A 90-degree hybrid circuit that delays the phase by 90 degrees with respect to the output terminal and outputs it to one of the output terminals, and the second and fourth antennas by equally distributing the feeding signal output from one of the output terminals
  • Equal distribution circuit that outputs to the element
  • a distribution circuit that distributes the power feeding signal output from the other output end and outputs the power supply signal to the first, third, and fifth antenna elements, and the distribution circuit includes the first and fifth antenna elements.
  • the third antenna element is distributed so that the sum of the power output to the first and fifth antenna elements is equal to or less than the power output to the third antenna element.
  • an antenna device configured to feed power with a phase inverted to one of the second antenna element and the fourth antenna element.
  • the present invention it is possible to easily provide a full width at half maximum suitable for a 6-sector base station, and to provide a feeding circuit and an antenna device for a dual beam antenna with a simple structure.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram schematically illustrating an antenna device according to an embodiment of the present invention. It is sectional drawing which shows schematic structure of an antenna element. It is explanatory drawing which shows the relationship between the slot element in an antenna element, and a feed line. It is explanatory drawing explaining normal electric power feeding of a 1st slot element. It is explanatory drawing explaining the inversion electric power feeding of a 1st slot element. It is explanatory drawing explaining the 6 sector base station using an antenna apparatus. It is a graph which shows the radiation characteristic of an antenna apparatus.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram schematically showing a power feeding circuit according to the present embodiment.
  • the present inventors diligently studied an antenna device capable of realizing a full width at half maximum of about 33 degrees (more specifically, 30 to 33 degrees ⁇ 5 degrees) suitable for a 6-sector base station. It has been found that the full width at half maximum suitable for a 6-sector base station can be easily realized by setting the number of antenna elements to 5 and devising the circuit configuration of the feeder circuit.
  • a power feeding circuit 1 is a circuit that feeds power to five antenna elements 2 arranged in the horizontal direction.
  • the first to fifth antenna elements 2a to 2e are sequentially arranged in the horizontal direction.
  • a specific configuration of the antenna device equipped with the power feeding circuit 1 will be described later.
  • the power feeding circuit 1 includes a 90-degree hybrid circuit 3, an equal distribution circuit 4, and an unequal distribution circuit 5.
  • the 90 degree hybrid circuit (also referred to as 90 degree 3 dB hybrid circuit) 3 has two input terminals 31a and 31b to which a power feeding signal is input and two output terminals 32a and 32b.
  • the 90-degree hybrid circuit 3 is configured to equally distribute the power input from the two input terminals 31a and 31b and output the power from the two output terminals 32a and 32b.
  • the 90-degree hybrid circuit 3 outputs a power feeding signal input from one input end 31a to the other output end 32b with a phase delayed by 90 degrees with respect to the one output end 32a, and the other input
  • the power supply signal input from the end 31b is configured to be output to one output end 32a with a phase delayed by 90 degrees with respect to the other output end 32b.
  • One output end 32 a of the 90-degree hybrid circuit 3 is electrically connected to the input of the equal distribution circuit 4.
  • the other output end 32 b of the 90-degree hybrid circuit 3 is electrically connected to the input of the unequal distribution circuit 5. Note that the specific configuration of the 90-degree hybrid circuit 3 is well-known, and a description thereof will be omitted here.
  • the equal distribution circuit 4 is configured to equally distribute the power feeding signal output from one output end 32a of the 90-degree hybrid circuit 3 and output it to the second and fourth antenna elements 2b and 2d.
  • One output of the equal distribution circuit 4 is electrically connected to the second antenna element 2b, and the other output is electrically connected to the fourth antenna element 2d.
  • the unequal distribution circuit 5 is composed of a 1-input 3-output distribution circuit, and distributes the feeding signal output from the other output end 32b of the 90-degree hybrid circuit 3 to distribute the first, third, and fifth antenna elements 2a, It is configured to output to 2c, 2e.
  • the unequal distribution circuit 5 has the same power output to the first and fifth antenna elements 2a and 2e, and the sum of the power output to the first and fifth antenna elements 2a and 2e is the third antenna element.
  • the power is distributed so as to be less than or equal to the power output to 2c.
  • the equal distribution circuit 4, the unequal distribution circuit 5, the wiring between the circuits 3, 4, 5 and the wiring between the distribution circuits 4, 5 and each antenna element 2 are configured by microstrip lines using a printed circuit board. May be. Moreover, each circuit 3, 4, 5 and the antenna element 2 may be mounted on a common printed circuit board and integrated.
  • the power feeding circuit 1 is configured to feed power with the phase inverted to the third antenna element 2c and the fourth antenna element 2d.
  • the third antenna element 2c and the fourth antenna element 2d are configured to be fed by inverting feeding to invert the phase. Details of the reverse power feeding will be described later.
  • the present invention is not limited to inverting feeding, and for example, a phase adjusting circuit such as a delay circuit may be inserted so that the third antenna element 2c and the fourth antenna element 2d are fed with their phases reversed.
  • a phase adjusting circuit such as a delay circuit may be inserted so that the third antenna element 2c and the fourth antenna element 2d are fed with their phases reversed.
  • the phase adjusted by the phase adjustment circuit may change depending on the frequency of the power supply signal. It is more desirable to use it.
  • the power output from the output terminals 32a and 32b of the 90-degree hybrid circuit 3 is P1 + P2, and the power of (P1 + P2) / 2 is fed to the second and fourth antenna elements 2b and 2d. .
  • the feeding power is larger for the antenna element arranged at the center, and the feeding power is smaller for the antenna element arranged at the end, thereby suppressing unnecessary radiation and reducing side lobes. It is known that it can be suppressed.
  • the ratio of P1 and P2 can be easily adjusted by the unequal distribution circuit 5, and the ratio of power supplied to each antenna element 2 can be easily adjusted to suppress side lobes. is there.
  • the phase of the power feeding signal fed to the first and fifth antenna elements 2a and 2e is ⁇ 90 degrees, which is the same as the phase of the power feeding signal outputted from the other output end 32b.
  • the phase of the power feeding signal fed to the second antenna element 2b is 0 degrees, which is the same as the phase of the power feeding signal output from the one output end 32a.
  • the phase of the power feeding signal fed to the third antenna element 2c is 90 degrees, which is the phase of the power feeding signal outputted from the other output end 32b. Further, the phase of the power feeding signal fed to the fourth antenna element 2d is obtained by inverting the phase of the power feeding signal outputted from the one output end 32a, and becomes 180 degrees.
  • the phases of the first to fifth antenna elements 2a to 2e are -90 degrees, 0 degrees, 90 degrees, 180 degrees, and -90 degrees (270), respectively.
  • feed signals having phases different from each other by 90 degrees are supplied to each antenna element 2.
  • the beam is emitted in the direction on the left side of the drawing.
  • the phase of the power feeding signal fed to the first and fifth antenna elements 2a and 2e is 0 degrees, which is the same as the phase of the feeding signal outputted from the other output end 32b. Further, the phase of the power feeding signal fed to the second antenna element 2b is ⁇ 90 degrees, which is the same as the phase of the power feeding signal outputted from the one output end 32a.
  • the phase of the power feeding signal fed to the third antenna element 2c is an inversion of the phase of the power feeding signal outputted from the other output end 32b, and is ⁇ 180 degrees (180 degrees). Further, the phase of the power feeding signal fed to the fourth antenna element 2d is obtained by inverting the phase of the power feeding signal outputted from the one output end 32a, and is -270 degrees (90 degrees).
  • the phases of the first to fifth antenna elements 2a to 2e are 0 degree, ⁇ 90 degrees, ⁇ 180 degrees, ⁇ 270 degrees, and 0 degrees, respectively. ⁇ 360 degrees), and feeding signals having phases different from each other by 90 degrees are supplied to each antenna element 2.
  • the beam is emitted in the right direction in the figure.
  • the radiation direction of the beam can be adjusted by the distance between the antenna elements 2.
  • the distance between the antenna elements 2 is set so that the angle formed in the horizontal plane between the radiation directions of the two beams output when power is supplied from both input ends 31a and 31b is about 60 degrees. It is good to adjust.
  • the inverting feed is performed on the third and fourth antenna elements 2c and 2d.
  • the present invention is not limited to this, and the inverting feed is applied to the second and third antenna elements 2b and 2c as shown in FIG. It may be configured to do.
  • the beam is radiated in the direction on the left side of the figure, and when a feed signal is input from the input end 31b on the left side of the figure, the beam is emitted in the direction on the right side of the figure.
  • the radiation direction of the beam is opposite to that in FIG.
  • the unequal distribution circuit 5 having one input and three outputs may be composed of two distribution circuits, ie, an unequal distribution circuit 51 having one input and two outputs and an equal distribution circuit 52.
  • the unequal distribution circuit 51 is configured to output the power of P2 to the third antenna element 2c and output the power of P1 (P1 ⁇ P2, preferably P1 ⁇ P2) to the equal distribution circuit 52.
  • the equal distribution circuit 52 is configured to equally distribute the input P1 power and output it to the first and fifth antenna elements 2a and 2e.
  • the distribution circuits 51 and 52 are connected in multiple stages, and therefore, when applied to an antenna device having a wide use frequency range, each antenna element at a specific frequency due to the influence of reflection or the like. It is also conceivable that the power distribution ratio to 2 deviates from a desired value. In addition, if the distribution circuits 51 and 52 are connected in multiple stages, the circuit may be increased in size. Therefore, it can be said that it is more desirable to use the unequal distribution circuit 5 having one input and three outputs as shown in FIG.
  • FIG. 6A is a schematic configuration diagram showing an arrangement of antenna elements of the antenna device
  • FIG. 6B is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the antenna elements
  • FIG. 6C is an explanatory diagram showing a relationship between the slots and the feed lines.
  • the antenna device 100 is configured by arranging antenna elements 101 in the horizontal direction (left-right direction in the figure) and the vertical direction (up-down direction in the figure).
  • the antenna elements 101 are arranged in the horizontal direction.
  • the number of arrangement in the vertical direction (number of stages) can be set as appropriate, for example, 12 stages, 16 stages, and the like.
  • each antenna element 101 is composed of a slot-coupled patch antenna.
  • the antenna element 101 is composed of a conductor layer formed on the back surface of the dielectric substrate 102, a slot forming layer 104 in which a slot 103 penetrating the conductor layer is formed, and a power feeding element formed on the surface of the dielectric substrate 102. It has a feed line 105 and a rectangular plate-shaped radiating element 106 that is disposed facing and spaced from the surface of the dielectric substrate 102.
  • the shape of the slot 103 is formed in an X shape, and the first slot element 103a inclined 45 degrees with respect to the vertical direction, and the second slot element 103b inclined ⁇ 45 degrees with respect to the vertical direction, , Formed.
  • the feed line 105 includes a first feed line 105a that feeds power to the first slot element 103a and a second feed line 105b that feeds power to the second slot element 103b.
  • the first feed line 105a is formed so as to cross the first slot element 103a in the minor axis direction in a plan view at the center position in the major axis direction of the first slot element 103a.
  • the first slot element 103a is excited and coupled to the radiating element 106 to radiate radio waves.
  • the radio wave radiated at this time is polarized with an inclination of 45 degrees with respect to the vertical direction.
  • the second feed line 105b is formed so as to cross the second slot element 103b in the minor axis direction in plan view at the center position in the major axis direction of the second slot element 103b.
  • the second slot element 103b is excited and coupled to the radiating element 106 to radiate radio waves.
  • the radio wave radiated at this time is polarized with an inclination of ⁇ 45 degrees with respect to the vertical direction.
  • the five first slot elements 103a arranged in the horizontal direction correspond to the first to fifth antenna elements 2a to 2e in FIG. 1, and the five first slot elements 103a are included in the present embodiment.
  • the power feeding circuit 1 according to is connected.
  • the first slot elements 103a corresponding to the third and fourth antenna elements 2c and 2d (first slot elements 103a of the third and fourth antenna elements 101 from the left in FIG. 6A). ) Is reversely fed.
  • the normal feeding of the first slot element 103a has a structure in which the first feeding line 105a extends from the upper left to the lower right and intersects the first slot element 103a as shown in FIG. 7A.
  • the first feed line 105a extends from the lower right to the upper left and intersects the first slot element 103a, so that the direction of the current of the feed signal is opposite to that in FIG. 7A. Inversion power feeding can be realized.
  • the five second slot elements 103b arranged in the horizontal direction correspond to the first to fifth antenna elements 2a to 2e in FIG. 1, and the five first slot elements 103a are connected to the first slot element 103a.
  • the power feeding circuit 1 according to the embodiment is connected.
  • the second slot elements 103b corresponding to the third and fourth antenna elements 2c and 2d are configured to be fed in an inverted manner.
  • the five slot elements 103a and 103b arranged in the horizontal direction are each treated as one set, and the feed circuit 1 is connected to each set of the slot elements 103a and 103b. Yes.
  • each power feeding circuit 1 the power and phase of the power feeding signal are distributed to each set of antenna elements 101 arranged in the vertical direction and supplied to each set of antenna elements 101.
  • An upstream power supply circuit is provided for adjusting the power. By adjusting the power and phase of the feed signal supplied to each set of antenna elements 101 by this upstream feed circuit, the beam radiation direction in the vertical direction, that is, the electrical tilt angle can be adjusted.
  • the antenna device 100 is a dual beam antenna that can radiate beams in two directions, and can cover two sectors. Therefore, by using three antenna devices 100 as shown in FIG. An antenna device can be easily realized. In FIG. 8, the range in which the beam is radiated is schematically shown by broken lines.
  • the radiation characteristics of the antenna device 100 are shown in FIG. 9, the left beam is emitted when a power feed signal is input from the left input end 31a in FIG. 1, and the beam emitted when a feed signal is input from the right input end 31b in FIG. Shown as a beam.
  • the side lobes of both the left and right beams are as low as ⁇ 20 dB or less, and the 3 dB beam width (full width at half maximum) is about 30 degrees. It is suitable as a device.
  • the power feeding circuit 1 is configured to feed power to the first to fifth antenna elements 2a to 2e that are sequentially arranged in the horizontal direction, and a feed signal is input 2
  • a feed signal is input 2
  • the power supply signal input from the input end 31a is output to the other output end 32b with a phase delayed by 90 degrees with respect to the one output end 32a, and the power supply signal input from the other input end 31b is
  • the 90-degree hybrid circuit 3 that delays the phase by 90 degrees with respect to the other output end 32b and outputs it to the one output end 32a, and the power supply signal output from the one output end 32a are equally distributed
  • the equal distribution circuit 4 that outputs to the two elements 2b and 2d and the unequal distribution that distributes the feeding signal output from the other output terminal 32b and outputs the same to the first, third, and fifth antenna elements 2a, 2c, and 2e.
  • the unequal distribution circuit 5 has the same power output to the first and fifth antenna elements 2a and 2e and the sum of the power output to the first and fifth antenna elements 2a and 2e.
  • the power is distributed so as to be less than or equal to the power output to the third antenna element 2c, and the phase is inverted to the third antenna element 2c and one of the second antenna element 2b and the fourth antenna element 2d. Power supply.
  • the power supply circuit 1 for the dual beam antenna device having a simple structure can be realized.
  • the power supply circuit 1 has a simple circuit configuration, it is possible to suppress an increase in circuit size and to suppress internal loss.
  • the power feeding circuit 1 can easily adjust the power distribution ratio supplied to each antenna element 2 by adjusting the power distribution ratio in the unequal distribution circuit 5, and the degree of freedom of the power distribution ratio is high. , Low side lobe directivity can be easily realized.
  • the power fed to the first and fifth antenna elements 2a and 2e is equal, the power fed to the second and fourth antenna elements 2b and 2d is equal, and the power distribution ratio is always symmetrical. Therefore, a symmetric radiation directivity can be obtained.
  • a feeding circuit (1) that feeds power to first to fifth antenna elements (2a to 2e) that are sequentially arranged in the horizontal direction, and has two input terminals (31a, 31b) to which a feeding signal is input And two output terminals (32a, 32b), and the power input from the two input terminals (31a, 31b) is equally distributed and output from the two output terminals (32a, 32b).
  • the feeding signal input from one of the input ends (31a) is output to the other output end (32b) with a phase delayed by 90 degrees with respect to the one output end (32a), and the other end A 90 degree hybrid circuit (3) for outputting a power feeding signal inputted from the input end (31b) to one output end (32a) with a phase delayed by 90 degrees with respect to the other output end (32b); From one of the output ends (32a) An equal distribution circuit (4) that equally distributes the supplied power supply signal and outputs it to the second and fourth antenna elements (2b, 2d) and a power supply signal output from the other output terminal (32b) And a distribution circuit (5) for outputting to the first, third, and fifth antenna elements (2a, 2c, 2e), and the distribution circuit (5) includes the first and fifth antenna elements ( 2a, 2e) are equal in power, and the sum of the powers output to the first and fifth antenna elements (2a, 2e) is less than or equal to the power output to the third antenna element (2c). So that power is supplied to
  • the distribution circuit (5) distributes so that the sum of the power output to the first and fifth antenna elements (2a, 2e) is smaller than the power output to the third antenna element (2c).
  • the power feeding circuit (1) according to any one of [1] to [3], configured to perform:
  • the power feeding circuit (1) has two input terminals (31a, 31b) to which a power feeding signal is input and two output terminals (32a, 32b), and is input from the two input terminals (31a, 31b).
  • the power is equally distributed and output from the two output terminals (32a, 32b), and the feeding signal input from one of the input terminals (31a) is phase-shifted with respect to the one output terminal (32a).
  • the third antenna element (2c), the second antenna element (2b), and the fourth antenna element (2d) are distributed so as to be less than or equal to the power output to the third antenna element (2c). ) With either one of By rolling and is configured to feed, the antenna device (100).
  • the antenna element 101 is a dipole antenna. It may be.
  • reception is performed from the level difference and phase difference of the reception signals output from the input terminals 31a and 31b by using the antenna device to which the feeder circuit 1 of the present invention is applied. It is also possible to realize an arrival wave direction estimation system that estimates the arrival direction of radio waves.

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Abstract

【課題】６セクタ基地局に好適な半値全幅を容易に実現でき、構造が簡単なデュアルビームアンテナ用の給電回路及びアンテナ装置を提供する。 【解決手段】水平方向に順次配置された第１～第５アンテナ素子２ａ～２ｅに給電を行う給電回路１であって、２つの入力端３１ａ，３１ｂと２つの出力端３２ａ，３２ｂとを有する９０度ハイブリッド回路３と、出力端３２ａから出力された給電信号を等分配して第２，４アンテナ素子２ｂ、２ｄに出力する等分配回路４と、出力端３２ｂから出力された給電信号を、第１，５アンテナ素子２ａ，２ｅに出力する電力が等しく、第１，５アンテナ素子２ａ，２ｅに出力する電力の和が第３アンテナ素子２ｃに出力する電力以下となるように分配する分配回路５と、を備え、第３アンテナ素子２ｃと、第２，４アンテナ素子２ｄの何れか一方とに、位相を反転させて給電するように構成されている。

Description

給電回路及びアンテナ装置
　本発明は、デュアルビームアンテナ用の給電回路及びアンテナ装置に関する。
　従来、水平方向に配列された共通の複数のアンテナ素子を用いて、２つのビームを異なる方向に放射するデュアルビームアンテナ（ツインビームアンテナともいう）が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。
　デュアルビームアンテナ用の給電回路では、給電信号が入力される給電端子を２つ有し、当該２つの給電端子から入力された給電信号を各アンテナ素子に分配すると共に、各アンテナ素子に供給する給電信号の電力と位相をそれぞれ調整することで、２つのビームの放射方向等を調整することが行われている。
　特許文献１，２では、水平方向に３つ、４つ、または６つのアンテナ素子を配列する場合の給電回路構成が開示されている。
特許第５３２４０１４号公報 国際公開第２０１０／０５９１８６号
　ところで、近年、特に都市部に適用される移動体通信用の基地局アンテナでは、通信エリアを複数のセクタに分割し、収容能力や通信速度を向上させることが行われている。例えば、６セクタ基地局では、水平面内で６０度ごとに通信エリアを分割し、６つのセクタを形成している。
　６セクタ基地局に用いるアンテナ装置では、放射するビームの半値全幅が約３３度であり、他のセクタでの通信に影響を与えないように低サイドローブな水平面内指向性が要求される。
　しかしながら、特許文献１，２のように水平方向に配列されるアンテナ素子数を３，４とした場合、ビーム幅が広くなりすぎ、６セクタ基地局に適した半値全幅を実現することは困難であった。
　また、水平方向に配列されるアンテナ素子数を６とした場合、給電回路の構成が複雑となり、回路大型化や内部損失増加のおそれがあった。
　そこで、本発明は、６セクタ基地局に好適な半値全幅を容易に実現でき、構造が簡単なデュアルビームアンテナ用の給電回路及びアンテナ装置を提供することを目的とする。
　本発明は、上記課題を解決することを目的として、水平方向に順次配置された第１～第５アンテナ素子に給電を行う給電回路であって、給電信号が入力される２つの入力端と、２つの出力端とを有し、２つの前記入力端から入力された電力を等分配して２つの前記出力端から出力すると共に、一方の前記入力端から入力された給電信号を、一方の前記出力端に対して位相を９０度遅らせて他方の前記出力端に出力し、かつ、他方の前記入力端から入力された給電信号を、他方の前記出力端に対して位相を９０度遅らせて一方の前記出力端に出力する９０度ハイブリッド回路と、一方の前記出力端から出力された給電信号を等分配して前記第２および第４アンテナ素子に出力する等分配回路と、他方の前記出力端から出力された給電信号を分配して前記第１、第３、第５アンテナ素子に出力する分配回路と、を備え、前記分配回路は、前記第１および第５アンテナ素子に出力する電力が等しく、かつ、前記第１および第５アンテナ素子に出力する電力の和が、前記第３アンテナ素子に出力する電力以下となるように分配するよう構成され、前記第３アンテナ素子と、前記第２アンテナ素子と前記第４アンテナ素子の何れか一方とに、位相を反転させて給電するように構成されている、給電回路を提供する。
　また、本発明は、上記課題を解決することを目的として、水平方向に順次配置された第１～第５アンテナ素子と、前記各アンテナ素子に給電を行う給電回路と、を備え、前記給電回路は、給電信号が入力される２つの入力端と、２つの出力端とを有し、２つの前記入力端から入力された電力を等分配して２つの前記出力端から出力すると共に、一方の前記入力端から入力された給電信号を、一方の前記出力端に対して位相を９０度遅らせて他方の前記出力端に出力し、かつ、他方の前記入力端から入力された給電信号を、他方の前記出力端に対して位相を９０度遅らせて一方の前記出力端に出力する９０度ハイブリッド回路と、一方の前記出力端から出力された給電信号を等分配して前記第２および第４アンテナ素子に出力する等分配回路と、他方の前記出力端から出力された給電信号を分配して前記第１、第３、第５アンテナ素子に出力する分配回路と、を備え、前記分配回路は、前記第１および第５アンテナ素子に出力する電力が等しく、かつ、前記第１および第５アンテナ素子に出力する電力の和が、前記第３アンテナ素子に出力する電力以下となるように分配するよう構成され、前記第３アンテナ素子と、前記第２アンテナ素子と前記第４アンテナ素子の何れか一方とに、位相を反転させて給電するように構成されている、アンテナ装置を提供する。
　本発明によれば、６セクタ基地局に好適な半値全幅を容易に実現でき、構造が簡単なデュアルビームアンテナ用の給電回路及びアンテナ装置を提供できる。
本発明の一実施の形態に係る給電回路を模式的に示す概略構成図である。 一方の入力端から給電信号を入力した際において、各アンテナ素子２に給電される給電信号の位相を説明する説明図である。 一方の入力端から給電信号を入力した際のビームの放射方向を説明する説明図である。 他方の入力端から給電信号を入力した際において、各アンテナ素子２に給電される給電信号の位相を説明する説明図である。 他方の入力端から給電信号を入力した際のビームの放射方向を説明する説明図である。 本発明の一変形例に係る給電回路を模式的に示す概略構成図である。 本発明の一変形例に係る給電回路を模式的に示す概略構成図である。 本発明の一実施の形態に係るアンテナ装置を模式的に示す概略構成図である。 アンテナ素子の概略構成を示す断面図である。 アンテナ素子におけるスロット素子と給電線路の関係を示す説明図である。 第１スロット素子の通常給電を説明する説明図である。 第１スロット素子の反転給電を説明する説明図である。 アンテナ装置を用いた６セクタ基地局を説明する説明図である。 アンテナ装置の放射特性を示すグラフ図である。
［実施の形態］
　以下、本発明の実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
（給電回路）
　図１は、本実施の形態に係る給電回路を模式的に示す概略構成図である。
　本発明者らは、６セクタ基地局に好適な約３３度（より具体的には３０～３３度±５度）の半値全幅を実現可能なアンテナ装置について鋭意検討したところ、水平方向に配列するアンテナ素子数を５とし、給電回路の回路構成を工夫することで、６セクタ基地局に好適な半値全幅を容易に実現できることを見出した。
　図１に示すように、本実施の形態に係る給電回路１は、水平方向に配列された５つのアンテナ素子２に給電を行う回路である。ここでは、水平方向に第１～第５アンテナ素子２ａ～２ｅが順次配置されているとする。なお、給電回路１を搭載したアンテナ装置の具体的な構成については、後述する。
　給電回路１は、９０度ハイブリッド回路３と、等分配回路４と、不等分配回路５と、を備えて構成される。
　９０度ハイブリッド回路（９０度３ｄＢハイブリッド回路ともいう）３は、給電信号が入力される２つの入力端３１ａ，３１ｂと、２つの出力端３２ａ，３２ｂと、を有している。
　９０度ハイブリッド回路３は、２つの入力端３１ａ，３１ｂから入力された電力を等分配して２つの出力端３２ａ，３２ｂから出力するように構成されている。
　また、９０度ハイブリッド回路３は、一方の入力端３１ａから入力された給電信号を、一方の出力端３２ａに対して位相を９０度遅らせて他方の出力端３２ｂに出力し、かつ、他方の入力端３１ｂから入力された給電信号を、他方の出力端３２ｂに対して位相を９０度遅らせて一方の出力端３２ａに出力するように構成されている。
　９０度ハイブリッド回路３の一方の出力端３２ａは、等分配回路４の入力に電気的に接続されている。９０度ハイブリッド回路３の他方の出力端３２ｂは、不等分配回路５の入力に電気的に接続されている。なお、９０度ハイブリッド回路３の具体的な構成は公知であるため、ここでは説明を省略する。
　等分配回路４は、９０度ハイブリッド回路３の一方の出力端３２ａから出力された給電信号を等分配して、第２および第４アンテナ素子２ｂ，２ｄに出力するように構成されている。等分配回路４の一方の出力は第２アンテナ素子２ｂに電気的に接続され、他方の出力は第４アンテナ素子２ｄに電気的に接続されている。
　不等分配回路５は、１入力３出力の分配回路からなり、９０度ハイブリッド回路３の他方の出力端３２ｂから出力された給電信号を分配して第１、第３、第５アンテナ素子２ａ，２ｃ，２ｅに出力するように構成されている。
　また、不等分配回路５は、第１および第５アンテナ素子２ａ，２ｅに出力する電力が等しく、かつ、第１および第５アンテナ素子２ａ，２ｅに出力する電力の和が、第３アンテナ素子２ｃに出力する電力以下となるように分配するよう構成されている。
　等分配回路４、不等分配回路５、各回路３，４，５間の配線、および、分配回路４，５と各アンテナ素子２間の配線は、プリント基板を用いたマイクロストリップ線路で構成されてもよい。また、各回路３，４，５とアンテナ素子２とが共通のプリント基板に搭載され一体構成となっていてもよい。
　さらに、給電回路１では、第３アンテナ素子２ｃと第４アンテナ素子２ｄに、位相を反転させて給電するように構成されている。ここでは、
第３アンテナ素子２ｃと第４アンテナ素子２ｄに反転給電を行うことで、位相を反転させて給電するように構成した。反転給電の詳細については後述する。
　なお、反転給電に限らず、例えば、遅延回路等の位相調整回路を挿入することにより、第３アンテナ素子２ｃと第４アンテナ素子２ｄに、位相を反転させて給電するよう構成してもよい。ただし、この場合、位相調整回路で調整される位相が給電信号の周波数によって変化するおそれがあるため、特に使用周波数範囲が広いアンテナ装置に適用する場合には、確実に位相を反転できる反転給電を用いることがより望ましいといえる。
　ここで、各アンテナ素子２に給電される給電信号の電力について説明する。
　不等分配回路５から第１および第５アンテナ素子２ａ，２ｅに出力する電力をＰ１／２、不等分配回路５から第３アンテナ素子２ｃに出力する電力をＰ２とすると、Ｐ１≦Ｐ２の関係が成立する。
　この場合、９０度ハイブリッド回路３の出力端３２ａ，３２ｂから出力される電力はＰ１＋Ｐ２となり、第２および第４アンテナ素子２ｂ，２ｄには、（Ｐ１＋Ｐ２）／２の電力が給電されることになる。
　つまり、給電回路１では、（第３アンテナ素子２ｃに供給される電力（＝Ｐ２））≧（第２，４アンテナ素子２ｂ、２ｄに供給される電力（＝（Ｐ１＋Ｐ２）／２））＞（第１，５アンテナ素子２ａ，２ｅに供給される電力（＝Ｐ１／２））の関係が成り立ち、中央に配置されたアンテナ素子２（第３アンテナ素子２ｃ）に供給される電力が最も大きく、端に配置されたアンテナ素子２（第１，５アンテナ素子２ａ，２ｅ）に供給される電力が最も小さくなる。
　一般に、水平方向に配列されるアンテナ素子において、中央に配置されるアンテナ素子ほど給電電力を大きく、端に配置されるアンテナ素子ほど給電電力を小さくすることで、不要な放射を抑え、サイドローブを抑制できることが知られている。給電回路１では、Ｐ１とＰ２の比率を不等分配回路５にて容易に調整可能であり、各アンテナ素子２に供給する電力の割合を容易に調整し、サイドローブを抑制することが可能である。
　サイドローブをより抑制するためには、Ｐ１＜Ｐ２とし、（第３アンテナ素子２ｃに供給される電力）＞（第２，４アンテナ素子２ｂ、２ｄに供給される電力）＞（第１，５アンテナ素子２ａ，２ｅに供給される電力）とすることがより望ましい。
　次に、各アンテナ素子２に給電される給電信号の位相について説明する。
　図２Ａに示すように、図示左側の入力端３１ａから給電信号を入力した場合、９０度ハイブリッド回路３の一方の出力端３２ａから出力される給電信号の位相を０度とすると、他方の出力端３２ｂから出力される給電信号の位相は―９０度となる。
　第１，第５アンテナ素子２ａ，２ｅに給電される給電信号の位相は、他方の出力端３２ｂから出力される給電信号の位相と同じ－９０度となる。また、第２アンテナ素子２ｂに給電される給電信号の位相は、一方の出力端３２ａから出力される給電信号の位相と同じ０度となる。
　第３アンテナ素子２ｃに給電される給電信号の位相は、他方の出力端３２ｂから出力される給電信号の位相を反転したものとなり、９０度となる。また、第４アンテナ素子２ｄに給電される給電信号の位相は、一方の出力端３２ａから出力される給電信号の位相を反転したものとなり、１８０度となる。
　よって、図示左側の入力端３１ａから給電信号を入力した場合、第１～第５アンテナ素子２ａ～２ｅの位相は、それぞれ、－９０度、０度、９０度、１８０度、－９０度（２７０度）となり、各アンテナ素子２に９０度ずつ異なる位相の給電信号が供給される。この場合、図２Ｂに示すように、図示左側の方向にビームが放射されることになる。
　他方、図３Ａに示すように、図示右側の入力端３１ｂから給電信号を入力した場合、９０度ハイブリッド回路３の他方の出力端３２ｂから出力される給電信号の位相を０度とすると、一方の出力端３２ａから出力される給電信号の位相は―９０度となる。
　第１，第５アンテナ素子２ａ，２ｅに給電される給電信号の位相は、他方の出力端３２ｂから出力される給電信号の位相と同じ０度となる。また、第２アンテナ素子２ｂに給電される給電信号の位相は、一方の出力端３２ａから出力される給電信号の位相と同じ－９０度となる。
　第３アンテナ素子２ｃに給電される給電信号の位相は、他方の出力端３２ｂから出力される給電信号の位相を反転したものとなり、－１８０度（１８０度）となる。また、第４アンテナ素子２ｄに給電される給電信号の位相は、一方の出力端３２ａから出力される給電信号の位相を反転したものとなり、－２７０度（９０度）となる。
　よって、図示右側の入力端３１ｂから給電信号を入力した場合、第１～第５アンテナ素子２ａ～２ｅの位相は、それぞれ、０度、－９０度、－１８０度、－２７０度、０度（－３６０度）となり、各アンテナ素子２に９０度ずつ異なる位相の給電信号が供給される。この場合、図３Ｂに示すように、図示右側の方向にビームが放射されることになる。
　ビームの放射方向は、アンテナ素子２の間隔により調整することができる。６セクタ基地局に適用する場合、両入力端３１ａ，３１ｂから給電された際に出力される２つのビームの放射方向が水平面内でなす角度が６０度程度となるように、アンテナ素子２の間隔を調整するとよい。
（給電回路１の変形例）
　本実施の形態では、第３および第４アンテナ素子２ｃ，２ｄに反転給電を行ったが、これに限らず、図４に示すように、第２および第３アンテナ素子２ｂ，２ｃに反転給電を行うように構成してもよい。この場合、図示右側の入力端３１ａから給電信号を入力した際には図示左側の方向にビームが放射され、図示左側の入力端３１ｂから給電信号を入力した際には図示右側の方向にビームが放射されることになり、ビームの放射方向が図１の場合と反対になる。
　また、図５に示すように、１入力３出力の不等分配回路５を、１入力２出力の不等分配回路５１と等分配回路５２の２つの分配回路で構成してもよい。この場合、不等分配回路５１は、Ｐ２の電力を第３アンテナ素子２ｃに出力し、Ｐ１（Ｐ１≦Ｐ２、好ましくはＰ１＜Ｐ２）の電力を等分配回路５２に出力するように構成され、等分配回路５２は、入力されたＰ１の電力を等分配して第１および第５アンテナ素子２ａ，２ｅに出力するように構成される。
　ただし、図５の構成では、分配回路５１，５２を多段に接続する構成となるため、特に使用周波数範囲が広いアンテナ装置に適用する場合には、反射等の影響により特定の周波数において各アンテナ素子２への電力分配比が所望の値からずれてしまうことも考えられる。また、分配回路５１，５２を多段に接続する構成とすることで、回路の大型化につながるおそれもある。よって、特に使用周波数範囲が広いアンテナ装置に適用する場合には、図１に示したように、１入力３出力の不等分配回路５を用いることがより望ましいといえる。
（アンテナ装置の構成）
　次に、給電回路１を搭載するアンテナ装置について説明する。図６Ａはアンテナ装置のアンテナ素子の配置を示す概略構成図、図６Ｂはアンテナ素子の概略構成を示す断面図、図６Ｃはスロットと給電線路との関係を示す説明図である。
　図６Ａに示すように、アンテナ装置１００は、水平方向（図示左右方向）および鉛直方向（図示上下方向）に、アンテナ素子１０１を整列配置して構成されている。本実施の形態では、水平方向に５つのアンテナ素子１０１が配列されている。鉛直方向の配列数（段数）は、例えば、１２段、１６段など、適宜設定可能である。
　図６Ｂおよび図６Ｃに示すように、本実施の形態では、各アンテナ素子１０１は、スロット結合型のパッチアンテナから構成されている。アンテナ素子１０１は、誘電体基板１０２の裏面に形成された導体層からなり当該導体層を貫通するスロット１０３が形成されたスロット形成層１０４と、誘電体基板１０２の表面に形成された給電用の給電線路１０５と、誘電体基板１０２の表面に対して離間して対向配置された矩形の板状の放射素子１０６と、を有している。
　本実施の形態では、スロット１０３の形状をＸ字状に形成し、鉛直方向に対して４５度傾斜した第１スロット素子１０３ａと、鉛直方向に対して－４５度傾斜した第２スロット素子１０３ｂと、を形成した。
　給電線路１０５は、第１スロット素子１０３ａに給電を行う第１給電線路１０５ａと、第２スロット素子１０３ｂに給電を行う第２給電線路１０５ｂと、を備えている。
　第１給電線路１０５ａは、第１スロット素子１０３ａの長軸方向における中心位置において、平面視で第１スロット素子１０３ａを短軸方向に横切るように形成されている。第１給電線路１０５ａに給電を行うと、第１スロット素子１０３ａが励振され、放射素子１０６と結合して電波が放射される。このとき放射される電波は、鉛直方向に対して４５度傾斜した偏波となる。
　同様に、第２給電線路１０５ｂは、第２スロット素子１０３ｂの長軸方向における中心位置において、平面視で第２スロット素子１０３ｂを短軸方向に横切るように形成されている。第２給電線路１０５ｂに給電を行うと、第２スロット素子１０３ｂが励振され、放射素子１０６と結合して電波が放射される。このとき放射される電波は、鉛直方向に対して－４５度傾斜した偏波となる。
　水平方向に配置された５つの第１スロット素子１０３ａは、図１における第１～第５アンテナ素子２ａ～２ｅに対応するものであり、これらに５つの第１スロット素子１０３ａに、本実施の形態に係る給電回路１が接続されている。
　また、５つの第１スロット素子１０３ａのうち、第３および第４アンテナ素子２ｃ，２ｄに相当する第１スロット素子１０３ａ（図６Ａにおける左から３，４番目のアンテナ素子１０１の第１スロット素子１０３ａ）には、反転給電がなされている。
　例えば、第１スロット素子１０３ａの通常の給電が、図７Ａに示すように、第１スロット素子１０３ａに対して第１給電線路１０５ａを左上から右下へと延出し交差させる構造となっている場合、図７Ｂに示すように、第１スロット素子１０３ａに対して第１給電線路１０５ａを右下から左上へと延出し交差させることで、図７Ａの場合に対して給電信号の電流の向きを反対とし、反転給電を実現することができる。
　同様に、水平方向に配置された５つの第２スロット素子１０３ｂは、図１における第１～第５アンテナ素子２ａ～２ｅに対応するものであり、これらに５つの第１スロット素子１０３ａに、本実施の形態に係る給電回路１が接続されている。５つの第２スロット素子１０３ｂのうち、第３および第４アンテナ素子２ｃ，２ｄに相当する第２スロット素子１０３ｂには、反転給電がなされる構成となっている。
　このように、アンテナ装置１００では、水平方向に配置された５つのスロット素子１０３ａ，１０３ｂがそれぞれ１組として扱われており、各組のスロット素子１０３ａ，１０３ｂに、それぞれ給電回路１が接続されている。
　図示していないが、各給電回路１の上流側には、鉛直方向に配置された各組のアンテナ素子１０１に給電信号を分配し、各組のアンテナ素子１０１に供給する給電信号の電力、位相を調整する上流側給電回路が設けられている。この上流側給電回路にて各組のアンテナ素子１０１に供給する給電信号の電力、位相を調整することで、鉛直方向におけるビームの放射方向、すなわち電気チルト角を調整することができる。
　アンテナ装置１００は、２方向にビームを放射可能なデュアルビームアンテナであり、２つのセクタをカバーできるため、図８に示すように、３つのアンテナ装置１００を用いることで、６セクタ基地局用のアンテナ装置を容易に実現することができる。なお、図８では、ビームが放射される範囲を破線にて模式的に示している。
　アンテナ装置１００の放射特性を図９に示す。図９では、図１における左側の入力端３１ａから給電信号を入力した際に放射されるビームを左ビーム、図１における右側の入力端３１ｂから給電信号を入力した際に放射されるビームを右ビームとして示している。また、給電信号の周波数は１９４０ＭＨｚとし、Ｐ１：Ｐ２＝０．３２：１、アンテナ素子１０１の水平方向および鉛直方向の間隔を６５ｍｍとした。
　図９に示すように、アンテナ装置１００では、左右のビーム共にサイドローブが－２０ｄＢ以下と低く、また、３ｄＢビーム幅（半値全幅）が約３０度となっており、６セクタ基地局に用いるアンテナ装置として好適である。
（実施の形態の作用及び効果）
　以上説明したように、本実施の形態に係る給電回路１では、水平方向に順次配置された第１～第５アンテナ素子２ａ～２ｅに給電を行うように構成され、給電信号が入力される２つの入力端３１ａ，３１ｂと、２つの出力端３２ａ，３２ｂとを有し、２つの入力端３１ａ，３１ｂから入力された電力を等分配して２つの出力端３２ａ，３２ｂから出力すると共に、一方の入力端３１ａから入力された給電信号を、一方の出力端３２ａに対して位相を９０度遅らせて他方の出力端３２ｂに出力し、かつ、他方の入力端３１ｂから入力された給電信号を、他方の出力端３２ｂに対して位相を９０度遅らせて一方の出力端３２ａに出力する９０度ハイブリッド回路３と、一方の出力端３２ａから出力された給電信号を等分配して第２および第４アンテナ素子２ｂ，２ｄに出力する等分配回路４と、他方の出力端３２ｂから出力された給電信号を分配して第１、第３、第５アンテナ素子２ａ，２ｃ，２ｅに出力する不等分配回路５と、を備え、不等分配回路５は、第１および第５アンテナ素子２ａ，２ｅに出力する電力が等しく、かつ、第１および第５アンテナ素子２ａ，２ｅに出力する電力の和が、第３アンテナ素子２ｃに出力する電力以下となるように分配するよう構成され、第３アンテナ素子２ｃと、第２アンテナ素子２ｂと第４アンテナ素子２ｄの何れか一方とに、位相を反転させて給電するように構成されている。
　このように構成することで、簡単な回路構成で５つのアンテナ素子２に給電を行うことが可能となり、６セクタ基地局に好適な半値全幅（３０～３３度±５度）を容易に実現でき、構造が簡単なデュアルビームアンテナ装置用の給電回路１を実現できる。
　給電回路１では、回路構成が簡単であるため、回路の大型化を抑制でき、内部損失を抑制することが可能である。
　また、給電回路１は、不等分配回路５での電力分配比を調整することで、各アンテナ素子２に給電される電力分配比を容易に調整可能であり、電力分配比の自由度が高く、低サイドローブな指向性を容易に実現できる。
　さらに、給電回路１では、第１，５アンテナ素子２ａ，２ｅに給電される電力が等しく、また第２，４アンテナ素子２ｂ，２ｄに給電される電力が等しくなり、電力分配比が必ず対称となるため、対称な放射指向性が得られる。
（実施の形態のまとめ）
　次に、以上説明した実施の形態から把握される技術思想について、実施の形態における符号等を援用して記載する。ただし、以下の記載における各符号等は、特許請求の範囲における構成要素を実施の形態に具体的に示した部材等に限定するものではない。
［１］水平方向に順次配置された第１～第５アンテナ素子（２ａ～２ｅ）に給電を行う給電回路（１）であって、給電信号が入力される２つの入力端（３１ａ，３１ｂ）と、２つの出力端（３２ａ，３２ｂ）とを有し、２つの前記入力端（３１ａ，３１ｂ）から入力された電力を等分配して２つの前記出力端（３２ａ，３２ｂ）から出力すると共に、一方の前記入力端（３１ａ）から入力された給電信号を、一方の前記出力端（３２ａ）に対して位相を９０度遅らせて他方の前記出力端（３２ｂ）に出力し、かつ、他方の前記入力端（３１ｂ）から入力された給電信号を、他方の前記出力端（３２ｂ）に対して位相を９０度遅らせて一方の前記出力端（３２ａ）に出力する９０度ハイブリッド回路（３）と、一方の前記出力端（３２ａ）から出力された給電信号を等分配して前記第２および第４アンテナ素子（２ｂ、２ｄ）に出力する等分配回路（４）と、他方の前記出力端（３２ｂ）から出力された給電信号を分配して前記第１、第３、第５アンテナ素子（２ａ，２ｃ，２ｅ）に出力する分配回路（５）と、を備え、前記分配回路（５）は、前記第１および第５アンテナ素子（２ａ，２ｅ）に出力する電力が等しく、かつ、前記第１および第５アンテナ素子（２ａ，２ｅ）に出力する電力の和が、前記第３アンテナ素子（２ｃ）に出力する電力以下となるように分配するよう構成され、前記第３アンテナ素子（２ｃ）と、前記第２アンテナ素子（２ｂ）と前記第４アンテナ素子（２ｄ）の何れか一方とに、位相を反転させて給電するように構成されている、給電回路（１）。
［２］前記分配回路（５）は、１入力３出力の１つの不等分配回路（５）から構成される、［１］に記載の給電回路（１）。
［３］前記第３アンテナ素子（２ｃ）と、前記第２アンテナ素子（２ｂ）と前記第４アンテナ素子（２ｄ）の何れか一方とに、反転給電を行うことで、位相を反転させて給電するように構成されている、［１］または［２］に記載の給電回路（１）。
［４］前記分配回路（５）は、前記第１および第５アンテナ素子（２ａ，２ｅ）に出力する電力の和が、前記第３アンテナ素子（２ｃ）に出力する電力より小さくなるように分配するよう構成されている、［１］乃至［３］の何れか１項に記載の給電回路（１）。
［５］水平方向に順次配置された第１～第５アンテナ素子（２ａ～２ｅ）と、前記各アンテナ素子（２ａ～２ｅ）に給電を行う給電回路（１）と、を備え、前記給電回路（１）は、給電信号が入力される２つの入力端（３１ａ，３１ｂ）と、２つの出力端（３２ａ，３２ｂ）とを有し、２つの前記入力端（３１ａ，３１ｂ）から入力された電力を等分配して２つの前記出力端（３２ａ，３２ｂ）から出力すると共に、一方の前記入力端（３１ａ）から入力された給電信号を、一方の前記出力端（３２ａ）に対して位相を９０度遅らせて他方の前記出力端（３２ｂ）に出力し、かつ、他方の前記入力端（３１ｂ）から入力された給電信号を、他方の前記出力端（３２ｂ）に対して位相を９０度遅らせて一方の前記出力端（３２ａ）に出力する９０度ハイブリッド回路（３）と、一方の前記出力端（３２ａ）から出力された給電信号を等分配して前記第２および第４アンテナ素子（２ｂ、２ｄ）に出力する等分配回路（４）と、他方の前記出力端（３２ｂ）から出力された給電信号を分配して前記第１、第３、第５アンテナ素子（２ａ，２ｃ，２ｅ）に出力する分配回路（５）と、を備え、前記分配回路（５）は、前記第１および第５アンテナ素子（２ａ，２ｅ）に出力する電力が等しく、かつ、前記第１および第５アンテナ素子（２ａ，２ｅ）に出力する電力の和が、前記第３アンテナ素子（２ｃ）に出力する電力以下となるように分配するよう構成され、前記第３アンテナ素子（２ｃ）と、前記第２アンテナ素子（２ｂ）と前記第４アンテナ素子（２ｄ）の何れか一方とに、位相を反転させて給電するように構成されている、アンテナ装置（１００）。
　以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
　本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。
　例えば、上記実施の形態では、アンテナ素子１０１としてスロット結合型のパッチアンテナを用いる場合を説明したが、アンテナ素子１０１の具体的な形状等はこれに限定されず、例えば、アンテナ素子１０１はダイポールアンテナであってもよい。
　また、上記実施の形態では言及しなかったが、本発明の給電回路１を適用したアンテナ装置を用いることにより、入力端３１ａ，３１ｂから出力される受信信号のレベル差および位相差から、受信した電波の到来方向を推定する到来波方向推定システムを実現することも可能である。
１…給電回路
２…アンテナ素子
２ａ…第１アンテナ素子
２ｂ…第２アンテナ素子
２ｃ…第３アンテナ素子
２ｄ…第４アンテナ素子
２ｅ…第５アンテナ素子
３…９０度ハイブリッド回路
３１ａ，３１ｂ…入力端
３２ａ，３２ｂ…出力端
４…等分配回路
５…不等分配回路（分配回路）

Claims (5)

  1. 　水平方向に順次配置された第１～第５アンテナ素子に給電を行う給電回路であって、
    　給電信号が入力される２つの入力端と、２つの出力端とを有し、２つの前記入力端から入力された電力を等分配して２つの前記出力端から出力すると共に、一方の前記入力端から入力された給電信号を、一方の前記出力端に対して位相を９０度遅らせて他方の前記出力端に出力し、かつ、他方の前記入力端から入力された給電信号を、他方の前記出力端に対して位相を９０度遅らせて一方の前記出力端に出力する９０度ハイブリッド回路と、
    　一方の前記出力端から出力された給電信号を等分配して前記第２および第４アンテナ素子に出力する等分配回路と、
    　他方の前記出力端から出力された給電信号を分配して前記第１、第３、第５アンテナ素子に出力する分配回路と、を備え、
    　前記分配回路は、前記第１および第５アンテナ素子に出力する電力が等しく、かつ、前記第１および第５アンテナ素子に出力する電力の和が、前記第３アンテナ素子に出力する電力以下となるように分配するよう構成され、
    　前記第３アンテナ素子と、前記第２アンテナ素子と前記第４アンテナ素子の何れか一方とに、位相を反転させて給電するように構成されている、
    　給電回路。
  2. 　前記分配回路は、１入力３出力の１つの不等分配回路から構成される、
    　請求項１に記載の給電回路。
  3. 　前記第３アンテナ素子と、前記第２アンテナ素子と前記第４アンテナ素子の何れか一方とに、反転給電を行うことで、位相を反転させて給電するように構成されている、
    　請求項１または２に記載の給電回路。
  4. 　前記分配回路は、前記第１および第５アンテナ素子に出力する電力の和が、前記第３アンテナ素子に出力する電力より小さくなるように分配するよう構成されている、
    　請求項１乃至３の何れか１項に記載の給電回路。
  5. 　水平方向に順次配置された第１～第５アンテナ素子と、
    　前記各アンテナ素子に給電を行う給電回路と、を備え、
    　前記給電回路は、
    　給電信号が入力される２つの入力端と、２つの出力端とを有し、２つの前記入力端から入力された電力を等分配して２つの前記出力端から出力すると共に、一方の前記入力端から入力された給電信号を、一方の前記出力端に対して位相を９０度遅らせて他方の前記出力端に出力し、かつ、他方の前記入力端から入力された給電信号を、他方の前記出力端に対して位相を９０度遅らせて一方の前記出力端に出力する９０度ハイブリッド回路と、
    　一方の前記出力端から出力された給電信号を等分配して前記第２および第４アンテナ素子に出力する等分配回路と、
    　他方の前記出力端から出力された給電信号を分配して前記第１、第３、第５アンテナ素子に出力する分配回路と、を備え、
    　前記分配回路は、前記第１および第５アンテナ素子に出力する電力が等しく、かつ、前記第１および第５アンテナ素子に出力する電力の和が、前記第３アンテナ素子に出力する電力以下となるように分配するよう構成され、
    　前記第３アンテナ素子と、前記第２アンテナ素子と前記第４アンテナ素子の何れか一方とに、位相を反転させて給電するように構成されている、
    　アンテナ装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USD982375S1 (en) 2019-06-06 2023-04-04 Sharkninja Operating Llc Food preparation device
JPWO2023248550A1 (ja) * 2022-06-23 2023-12-28

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110011027A (zh) * 2018-12-28 2019-07-12 瑞声科技(新加坡)有限公司 一种天线、天线阵列和基站
US11431110B2 (en) * 2019-09-30 2022-08-30 Qualcomm Incorporated Multi-band antenna system
US12057646B2 (en) * 2021-07-06 2024-08-06 The Florida International University Board Of Trustees Decoupled multi-band microstrip patch antennas
TWI911460B (zh) * 2022-06-23 2026-01-11 方略電子股份有限公司 天線裝置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030112172A1 (en) * 2001-12-18 2003-06-19 Hitachi, Ltd. Monopulse radar system
EP2538578A2 (en) * 2012-04-20 2012-12-26 Huawei Technologies Co., Ltd. Antenna, base station and beam processing method

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003248055A (ja) * 2001-12-18 2003-09-05 Hitachi Ltd モノパルスレーダシステム
WO2010059186A2 (en) 2008-11-19 2010-05-27 Andrew Llc Dual-beam sector antenna and array
CN102157767B (zh) * 2011-03-28 2014-06-11 京信通信系统（中国）有限公司 同轴介质移相系统、移相器及移相驱动装置
WO2012103855A2 (zh) * 2012-04-20 2012-08-09 华为技术有限公司 天线及基站
WO2015000519A1 (en) * 2013-07-04 2015-01-08 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) A multi-beam antenna arrangement
CN103633452B (zh) * 2013-11-28 2016-09-28 华为技术有限公司 一种天线及无线信号发送、接收方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030112172A1 (en) * 2001-12-18 2003-06-19 Hitachi, Ltd. Monopulse radar system
EP2538578A2 (en) * 2012-04-20 2012-12-26 Huawei Technologies Co., Ltd. Antenna, base station and beam processing method

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USD982375S1 (en) 2019-06-06 2023-04-04 Sharkninja Operating Llc Food preparation device
JPWO2023248550A1 (ja) * 2022-06-23 2023-12-28
WO2023248550A1 (ja) * 2022-06-23 2023-12-28 株式会社村田製作所 アンテナモジュールおよびそれを搭載した通信装置
JP7768377B2 (ja) 2022-06-23 2025-11-12 株式会社村田製作所 アンテナモジュールおよびそれを搭載した通信装置

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