(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面上に間隔を隔てて平行に配置された１対のダイポール給電素子と、
前記平面と平行な反射面を有し、前記１対のダイポール給電素子から放射された電波を反射する反射板と、
前記１対のダイポール給電素子を前記反射板との間で挟むように配置されると共に前記平面と平行な同一平面上に平行に配置され、前記１対のダイポール給電素子よりも狭い間隔で離間された１対の第１無給電素子と、
前記１対のダイポール給電素子と前記反射板との間に配置されると共に前記平面と平行な同一平面上に平行に配置され、前記１対のダイポール給電素子よりも広い間隔で離間された１対の第２無給電素子と、
前記反射板を前記１対の第２無給電素子との間で挟むように配置されると共に前記平面と平行な同一平面上に平行に配置され、前記１対の第２無給電素子よりも狭い間隔で離間された１対の第３無給電素子と、
を備えることを特徴とするセクタアンテナ。
【請求項２】
前記第１無給電素子の電気長は、前記１対のダイポール給電素子の共振周波数の波長について１／２波長より短くされる請求項１に記載のセクタアンテナ。
【請求項３】
前記第１無給電素子の電気長は、前記１対のダイポール給電素子の共振周波数の波長について１／２波長の０．８倍以上にされる請求項２に記載のセクタアンテナ。
【請求項４】
前記第２無給電素子の電気長は、前記１対のダイポール給電素子の共振周波数の波長について１／２波長と等しくされる請求項１〜３に記載のセクタアンテナ。
【請求項５】
前記第３無給電素子の電気長は、前記１対のダイポール給電素子の共振周波数の波長について１／２波長と等しくされる請求項１〜４に記載のセクタアンテナ。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定角度のカバーエリアに垂直偏波を放射するセクタアンテナに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
無線通信基地局等におけるアンテナは、所定角度のカバーエリアに垂直偏波を放射するセクタアンテナを複数組み合わせることで、３６０度全方位に亘って無線通信が可能となるように構成される。
【０００３】
図５（ａ），（ｂ）に示すように、セクタアンテナ５０は、平面Ａ上に間隔を隔てて平行に配置された１対のダイポール給電素子５１と、平面Ａと平行な反射面Ｒを有し、１対のダイポール給電素子５１から放射された電波を反射する反射板５２とを備える。
【０００４】
例えば、３セクタ構成（１セクタあたり１２０度のカバーエリア）とする場合は、ビーム幅（半値全幅）が７０度となるように１対のダイポール給電素子５１の間隔を調整し、このように構成したセクタアンテナ５０を３つ組み合わせて３６０度全方位に亘って通信エリアを形成するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２２６１９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、近年の無線通信では、多値変調を用いて通信を高速化している。多値変調には高いＣＮ比（Ｃａｒｒｉｅｒ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  ｒａｔｉｏ；搬送波対雑音比）が必要であり、セクタアンテナには他セクタ方向への放射抑制（干渉波抑制）が求められる。
【０００７】
他のセクタアンテナのカバーエリアへの干渉波の放射を抑制するためには、ビーム幅を狭くすることが有効であるが、これでは各セクタアンテナのカバーエリアが狭くなってしまう。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、所定のビーム幅を維持したまま、他のセクタアンテナのカバーエリアへの干渉波の放射を抑制することができるセクタアンテナを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的を達成するために創案された本発明は、平面上に間隔を隔てて平行に配置された１対のダイポール給電素子と、前記平面と平行な反射面を有し、前記１対のダイポール給電素子から放射された電波を反射する反射板と、前記１対のダイポール給電素子を前記反射板との間で挟むように配置されると共に前記平面と平行な同一平面上に平行に配置され、前記１対のダイポール給電素子よりも狭い間隔で離間された１対の第１無給電素子と、前記１対のダイポール給電素子と前記反射板との間に配置されると共に前記平面と平行な同一平面上に平行に配置され、前記１対のダイポール給電素子よりも広い間隔で離間された１対の第２無給電素子と、前記反射板を前記１対の第２無給電素子との間で挟むように配置されると共に前記平面と平行な同一平面上に平行に配置され、前記１対の第２無給電素子よりも狭い間隔で離間された１対の第３無給電素子と、を備えるセクタアンテナである。
【００１０】
前記第１無給電素子の電気長は、前記１対のダイポール給電素子の共振周波数の波長について１／２波長より短くされると良い。
【００１１】
前記第１無給電素子の電気長は、前記１対のダイポール給電素子の共振周波数の波長について１／２波長の０．８倍以上にされると良い。
【００１３】
前記第２無給電素子の電気長は、前記１対のダイポール給電素子の共振周波数の波長について１／２波長と等しくされると良い。
【００１５】
前記第３無給電素子の電気長は、前記１対のダイポール給電素子の共振周波数の波長について１／２波長と等しくされると良い。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、所定のビーム幅を維持したまま、他のセクタアンテナのカバーエリアへの干渉波の放射を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係るセクタアンテナを示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）はＸ1−Ｘ1線断面図であり、（ｃ）は平面図である。
【図２】図１のセクタアンテナの寸法例を示す図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は本発明に係るセクタアンテナの効果を説明する図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は本発明に係るセクタアンテナの効果を説明する図である。
【図５】従来のセクタアンテナを示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）はＸ2−Ｘ2線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明のセクタアンテナは、少なくとも、平面上に間隔を隔てて平行に配置された１対のダイポール給電素子と、１対のダイポール給電素子が配置される平面と平行な反射面を有し、１対のダイポール給電素子から放射された電波を反射する反射板と、１対のダイポール給電素子を反射板との間で挟むように配置されると共に１対のダイポール給電素子が配置される平面と平行な同一平面上に平行に配置され、１対のダイポール給電素子よりも狭い間隔で離間された１対の無給電素子と、を備えるものである。
【００１９】
無給電素子は、他のセクタアンテナのカバーエリアへの干渉波の放射を抑制するためのものである。無給電素子の電気長は、１対のダイポール給電素子の共振周波数の波長について１／２波長より短くされると良く、好ましくは１対のダイポール給電素子の共振周波数の波長について１／２波長より短く１対のダイポール給電素子の共振周波数の波長について１／２波長の０．８倍以上にされると良く、より好ましくは１対のダイポール給電素子の共振周波数の波長について１／２波長の０．９倍にされると良い。無給電素子の電気長を１対のダイポール給電素子の共振周波数の波長について１／２波長より短くすることで、ダイポール給電素子の放射指向性が無給電素子に引き寄せられ、他のセクタアンテナのカバーエリアへの干渉波の放射を抑制することができる。
【００２０】
このような構成のセクタアンテナによれば、他のセクタアンテナのカバーエリアへの干渉波の放射を抑制する無給電素子を備えるため、所定のビーム幅を維持したまま、他のセクタアンテナのカバーエリアへの干渉波の放射を抑制することができる。
【００２１】
以下、このセクタアンテナを基礎とした本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。なお、前述のセクタアンテナにおける無給電素子は、以下で説明する実施の形態においては第１無給電素子に相当する。
【００２２】
図１は、本発明の好適な実施の形態に係るセクタアンテナを示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）はＸ1−Ｘ1線断面図であり、（ｃ）は平面図である。
【００２３】
図１（ａ），（ｂ）に示すように、本実施の形態に係るセクタアンテナ１０は、平面Ａ上に間隔を隔てて平行に配置された１対のダイポール給電素子１１と、平面Ａと平行な反射面Ｒを有し、１対のダイポール給電素子１１から放射された電波を反射する反射板１２と、１対のダイポール給電素子１１を反射板１２との間で挟むように配置されると共に平面Ａと平行な同一平面Ｂ上に平行に配置され、１対のダイポール給電素子１１よりも狭い間隔で離間された１対の第１無給電素子１３と、１対のダイポール給電素子１１と反射板１２との間に配置されると共に平面Ａと平行な同一平面Ｃ上に平行に配置され、１対のダイポール給電素子１１よりも広い間隔で離間された１対の第２無給電素子１４と、反射板１２を１対の第２無給電素子１４との間で挟むように配置されると共に平面Ａと平行な同一平面Ｄ上に平行に配置され、１対の第２無給電素子１４よりも狭い間隔で離間された１対の第３無給電素子１５と、を備える。
【００２４】
１対のダイポール給電素子１１、１対の第１無給電素子１３、１対の第２無給電素子１４、１対の第３無給電素子１５が１セットになっており、これが反射板１２の長手方向に沿って所定の間隔で複数セット（図１（ａ）では４セット）配置される。
【００２５】
ダイポール給電素子１１は、ダイポール型のアンテナであり、直線状に配置された２つの棒状の放射素子１６の中央に給電部１７を設けてなる。給電部１７に電力を供給することで、２つの放射素子１６から所定波長の垂直偏波が放射される。
【００２６】
反射板１２は、リフレクタとも呼ばれ、ダイポール給電素子１１から放射された電波を反射面Ｒにて反射して、所定方向に主放射方向（図１（ｂ）では矢印１８の方向）を形成するためのものである。
【００２７】
反射板１２の両側部１９は、他のセクタアンテナのカバーエリアへの干渉波の放射を抑制すべく、主放射方向側に折り曲げられており、ダイポール給電素子１１から放射された電波が反射板１２の反射面Ｒと反対の面（裏面）へ回り込むのを抑制するように構成される。
【００２８】
第１無給電素子１３は、前述したように、他のセクタアンテナのカバーエリアへの干渉波の放射を抑制するためのものであり、その電気長は、１対のダイポール給電素子１１の共振周波数の波長について１／２波長より短くされると良く、好ましくは１対のダイポール給電素子１１の共振周波数の波長について１／２波長より短く１対のダイポール給電素子１１の共振周波数の波長について１／２波長の０．８倍以上にされると良く、より好ましくは１対のダイポール給電素子１１の共振周波数の波長について１／２波長の０．９倍にされると良い。
【００２９】
第２無給電素子１４は、他のセクタアンテナが放射する電波に与える影響を低減すべく、他のセクタアンテナのカバーエリアにヌル点を形成するためのものである。第２無給電素子１４の電気長は、１対のダイポール給電素子１１の共振周波数の波長について１／２波長と等しくされると良い。なお、本明細書における「ヌル」とは、放射利得がゼロである場合に限られず、できるだけ放射利得を小さくすることを意味することとする。
【００３０】
第３無給電素子１５は、ダイポール給電素子１１から放射された電波が反射板１２の裏面へ回り込むのを抑制するためのものである。第３無給電素子１５の電気長は、１対のダイポール給電素子１１の共振周波数の波長について１／２波長と等しくされると良い。
【００３１】
これらダイポール給電素子１１、第１無給電素子１３、第２無給電素子１４、第３無給電素子１５は、図示しない絶縁性樹脂等により支えられ、図１（ｃ）に示すように、それぞれの中心が揃うように配置される。
【００３２】
このセクタアンテナ１０は、図１（ｂ）に示すように、断面円形の筒状のレドーム２０内に収容されて無線通信基地局等に設置される。
【００３３】
ここで、セクタアンテナ１０の好ましい寸法の一例を説明する。ここでは、動作周波数を８６０ＭＨｚとしたときの寸法を説明する。
【００３４】
セクタアンテナ１０は、その中心線Ｏを境にして線対称に形成されている。ダイポール給電素子１１は、中心線Ｏからの距離が６７ｍｍ、反射板１２からの距離が５８ｍｍとなるように配置される。
【００３５】
反射板１２は、幅１８４ｍｍ、両側部１９の高さ５ｍｍに形成される。反射板１２の長さは、長ければ長いほど良い。
【００３６】
第１無給電素子１３は、中心線Ｏからの距離が５３ｍｍ、反射板１２からの距離が８２ｍｍとなるように配置される。第１無給電素子１３の長さは、１４８ｍｍにされる。
【００３７】
第２無給電素子１４は、中心線Ｏからの距離が９２ｍｍ（１８４ｍｍ÷２）、反射板１２からの距離が１０ｍｍとなるように配置される。第２無給電素子１４の長さは、１６６ｍｍにされる。
【００３８】
第３無給電素子１５は、中心線Ｏからの距離が７５ｍｍ、反射板１２からの距離が４１ｍｍとなるように配置される。第３無給電素子１５の長さは、１６６ｍｍにされる。
【００３９】
この寸法のセクタアンテナ１０は、１２０度のカバーエリアに垂直偏波を放射するものである。
【００４０】
次に、本発明の作用を説明する。
【００４１】
各種セクタアンテナを用いて、主放射方向を０度として規格化放射利得を評価した。ここで規格化放射利得とは、各種セクタアンテナの主放射方向における放射利得を０ｄＢとして規格化した放射利得のことである。
【００４２】
図３（ａ）に示すように、カバーエリアが１２０度となるように構成した、従来のセクタアンテナ５０、本実施の形態のセクタアンテナ１０、セクタアンテナ１０から第２無給電素子１４及び第３無給電素子１５を無くしたもの、セクタアンテナ１０から第３無給電素子１５を無くしたものを用いて評価を行った。その結果を図３（ｂ）に示す。
【００４３】
図３（ｂ）から分かるように、従来のセクタアンテナ５０の構成に第１〜第３無給電素子１３，１４，１５を付加することで、他のセクタアンテナのカバーエリア、即ち、非カバーエリアへの干渉波の放射を抑制することができる。
【００４４】
第１無給電素子１３を付加した構成では、所定のビーム幅を維持したまま、非カバーエリアにおける放射利得が大幅に減少している。また、第２及び第３無給電素子１４，１５を付加した構成では、非カバーエリアをカバーするセクタアンテナの主放射方向（−１２０度及び１２０度の方向）における放射利得が大きく減少している。
【００４５】
更に、従来のセクタアンテナ５０と本実施の形態に係るセクタアンテナ１０の電界強度分布を計算により調べたところ、図４（ａ）に示すように、従来のセクタアンテナ５０では、反射板５２の両側部から裏面側への電界回り込みが大きかったが、図４（ｂ）に示すように、本実施の形態に係るセクタアンテナ１０では、反射板１２の両側部１９から裏面側への電界回り込みが抑制されていた。これは、本実施の形態に係るセクタアンテナ１０では、従来のセクタアンテナ５０に比べて他セクタへの干渉波の放射が抑制されていることを意味する。
【００４６】
以上の結果から分かるように、本発明のセクタアンテナによれば、所定のビーム幅を維持したまま、他のセクタアンテナのカバーエリアへの干渉波の放射を抑制することができる。
【００４７】
また、本発明のセクタアンテナでは、反射板から離れた位置に配置されるほど給電素子同士、或いは無給電素子同士の配置間隔を狭めた構成としているため、断面円形の筒状のレドームに収容する際に、小さな径のレドームを用いることができ、セクタアンテナの小型化という副次的な効果も得られる。
【符号の説明】
【００４８】
１０  セクタアンテナ
１１  ダイポール給電素子
１２  反射板
１３  第１無給電素子
１４  第２無給電素子
１５  第３無給電素子
１６  放射素子
１７  給電部
１８  主放射方向を示す矢印
１９  反射板の両側部
２０  レドーム
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ  平面
Ｒ  反射面
Ｏ  中心線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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