(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の周波数で動作する第１の線状の一次放射器と、
第２の周波数で動作する第２の線状の一次放射器と、
金属板からなる平面反射板を２つに折曲げて構成され、前記第１及び第２の周波数の電波を反射するＶ形反射板と、
前記第１の周波数の電波を透過し前記第２の周波数の電波を反射する周波数選択反射板とを備え、
前記Ｖ形反射板は、そのＶ形のコーナーが所定の直線と一致し、かつ、Ｖ形反射板を構成する２枚の平面板の前記直線を含む第１の対称面を有し、
前記周波数選択反射板は、一つのエッジが前記直線と一致し、前記Ｖ形反射板を構成する２枚の平面板の一方の平面板と前記直線を含む第２の対称面を有し、
前記第１の線状の一次放射器は、前記直線と平行で、かつ、前記第１の対称面上に配置され、
前記第２の線状の一次放射器は、前記直線と平行で、かつ、前記第２の対称面上に配置されている
ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記周波数選択反射板は、誘電体基板上に設けた周期的な金属箔パターンにより構成されている
ことを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記周波数選択反射板は、金属上または誘電体板に設けた金属箔に空けた周期的な穴により構成されている
ことを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記Ｖ形反射板は、導電性メッシュにより構成されている
ことを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記Ｖ形反射板は、金属格子により構成されている
ことを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項６】
請求項１記載のアンテナ装置を素子アンテナとして前記直線に沿って複数個配置し、各素子アンテナのそれぞれの第１及び第２の線状の一次放射器に移相器を接続したことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項７】
請求項６記載のアンテナ装置を素子アンテナとして前記直線と平行な第２の軸の周りに複数個回転して配置したことを特徴とするアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、無線通信基地局等に用いられる多周波共用のアンテナ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のアンテナ装置について図面を参照しながら説明する。図９は、例えば「電子情報通信学会信学技報Ａ・Ｐ９７−７３（１９９７−０７）」に示された従来のアンテナ装置の構成を示す図である。
【０００３】
図９は、アンテナをできるだけ細くすることを目的として設計した二周波共用基地局アンテナの構造を示したもので、通常のコーナーリフレクタアンテナの先端を折り曲げてレドーム内に収容している。
【０００４】
基地局アンテナは、アレーアンテナ構造としているため機械的な強度は円筒状レドームに持たせている。二周波共用放射素子は、無給電素子付のダイポールアンテナとしている。
【０００５】
つまり、一次放射器として二周波共用放射素子を用い、コーナーリフレクタアンテナ構造を基本とした反射板を用いている。
【０００６】
コーナーリフレクタアンテナは、二周波数で垂直偏波の電波を放射する。二つの周波数でビーム幅を同じにするために、コーナーリフレクタの開き角、反射板の長さ、コーナーからの一次放射器位置を変化させている。設計パラメータが少なく、二つの周波数で所望のビーム幅を得るのは容易ではない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような従来のアンテナ装置では、電気性能を決定する設計パラメータが少なく、二周波数でアンテナのビーム幅を所望な値に設計することが困難であるという問題点があった。
【０００８】
この発明は、前述した問題点を解決するためになされたもので、二周波数で所望のビーム幅を得ることができるアンテナ装置を得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るアンテナ装置は、第１の周波数で動作する第１の線状の一次放射器と、第２の周波数で動作する第２の線状の一次放射器と、金属板からなる平面反射板を２つに折曲げて構成され、前記第１及び第２の周波数の電波を反射するＶ形反射板と、前記第１の周波数の電波を透過し前記第２の周波数の電波を反射する周波数選択反射板とを備え、前記Ｖ形反射板は、そのＶ形のコーナーが所定の直線と一致し、かつ、Ｖ形反射板を構成する２枚の平面板の前記直線を含む第１の対称面を有し、前記周波数選択反射板は、一つのエッジが前記直線と一致し、前記Ｖ形反射板を構成する２枚の平面板の一方の平面板と前記直線を含む第２の対称面を有し、前記第１の線状の一次放射器は、前記直線と平行で、かつ、前記第１の対称面上に配置され、前記第２の線状の一次放射器は、前記直線と平行で、かつ、前記第２の対称面上に配置されているものである。
【００１１】
また、この発明に係るアンテナ装置は、前記周波数選択反射板を、誘電体基板上に設けた周期的な金属箔パターンにより構成したものである。
【００１２】
また、この発明に係るアンテナ装置は、前記周波数選択反射板を、金属上または誘電体板に設けた金属箔に空けた周期的な穴により構成したものである。
【００１３】
また、この発明に係るアンテナ装置は、前記Ｖ形反射板を、導電性メッシュにより構成したものである。
【００１４】
また、この発明に係るアンテナ装置は、前記Ｖ形反射板を、金属格子により構成したものである。
【００１６】
さらに、この発明に係るアンテナ装置は、請求項１記載のアンテナ装置を素子アンテナとして前記直線に沿って複数個配置し、各素子アンテナのそれぞれの第１及び第２の線状の一次放射器に移相器を接続したものである。
【００１８】
さらに、この発明に係るアンテナ装置は、請求項６記載のアンテナ装置を素子アンテナとして前記直線と平行な第２の軸の周りに複数個回転して配置したものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置について図面を参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の構成を示す図である。なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００２０】
図１において、１は第１のＶ形反射板であり、金属板である平面反射板１１、及び１２が直線Ｌ（４）で交差して構成される。２は第２のＶ形反射板であり、周波数選択反射板２１、及び２２を直線Ｌ（４）で交差して構成される。
【００２１】
上記第１及び第２のＶ形反射板１及び２は、それぞれの平面板のなす開き角が異なり、直線Ｌを含む共通の対称面３を有している。
【００２２】
二つの周波数帯（ｆ１、ｆ２、ｆ１＜ｆ２）において、５１は周波数ｆ１で動作する第１の線状の一次放射器、５２は周波数ｆ２で動作する第２の線状の一次放射器である半波長ダイポールアンテナである。
【００２３】
上記第１及び第２の線状の一次放射器５１、５２は、上記対称面３上に配置されている。ここで、周波数選択反射板２１、２２は、周波数ｆ１で透過し、周波数ｆ２で反射するものとし、誘電体基板上に設けた周期的な金属箔パターンにより構成したものである。
【００２４】
つぎに、前述した実施の形態１に係るアンテナ装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【００２５】
送信を例にとり説明する。第１の線状の一次放射器５１により、直線Ｌと平行の垂直偏波で放射された周波数ｆ１の電波は、周波数選択反射板２１、２２を透過し、平面反射板１１、１２で反射されて、直線Ｌと直交し対称面３を含む方向６１の空間に放射される。この反射波の一部は、再び周波数選択反射板２１、２２を透過し上記方向６１の空間に放射される。
【００２６】
一方、第２の線状の一次放射器５２により、直線Ｌと平行の垂直偏波で放射された放射された周波数ｆ２の電波は、周波数選択反射板２１、２２で反射され、上記の方向６１と同じ方向である方向６２の空間に放射される。即ち、周波数ｆ１、周波数ｆ２の電波は、それぞれ開き角の異なるＶ形反射板１、２により反射され、空間に放射される。
【００２７】
ここで、Ｖ形反射板（コーナーリフレクタ）アンテナの放射パターンを決定する設計パラメータについて、図２を用いて説明する。
【００２８】
一次放射器５により放射された電波は、Ｖ形反射板１により反射され、Ｖ形コーナーに直交し、Ｖ形反射板１の対称面３を含む方向６にピークを持つ放射ビームが放射される。但し、設計パラメータによって、上記の方向６に放射パターンのピークが形成されない場合がある。
【００２９】
Ｖ形反射板１を構成する２枚の平面反射板１１、１２の幅Ｗ、高さＨ、開き角α、一次放射器５のＶ形コーナーからの距離Ｓにより、Ｖ形コーナーと一致する直線に垂直な面内（水平面）の放射パターン形状を制御する。Ｖ形コーナーを含む平面内（垂直面）の放射パターン形状は、この平面内の一次放射器５の放射パターン形状と一致する。
【００３０】
図１に示した例では、第１のＶ形反射板１と第２のＶ形反射板２とで、それぞれのＶ形反射板を構成する平面反射板の幅、開き角、一次放射器のＶ形コーナーからの距離を独立に選択できるので、二周波数でアンテナの水平面内のビーム幅を所望な値に設計することが容易になる。
【００３１】
なお、２つのＶ形反射板１、２を構成する平面反射板の幅、及び開き角を適当に選択することにより、第１及び第２の線状の一次放射器５１、５２のＶ形コーナーからの距離を等しくできる。この場合、第１及び第２の線状の一次放射器５１、５２を１つの２周波数帯共用の線状の一次放射器で構成することにより一次放射器が簡素化できる。
【００３２】
また、二つの周波数帯ｆ１、ｆ２を、ｆ１＞ｆ２とし、周波数選択反射鏡２１、２２を金属上または誘電体板に設けた金属箔に設けた周期的な穴により構成した場合についても同様である。
【００３３】
また、第１のＶ形反射板１が金属板である場合について説明したが、導電性メッシュにより構成しても同様である。
【００３４】
また、第１のＶ形反射板１を直線Ｌに平行な金属格子により構成しても同様である。
【００３５】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係るアンテナ装置について図面を参照しながら説明する。図３は、この発明の実施の形態２に係るアンテナ装置の構成を示す図である。
【００３６】
図３において、１はＶ形反射板であり、金属板である平面反射板１１、及び１２が直線Ｌ（４）で交差して構成される。２１は周波数選択反射板であり、その一辺が直線Ｌ（４）と交差して構成される。
【００３７】
上記Ｖ形反射板１は、直線Ｌを含む第１の対称面３１を有している。周波数選択反射板２１と平面反射板１１とにより第２のＶ形反射板を構成し、直線Ｌを含む第２の対称面３２を有している。
【００３８】
二つの周波数帯（ｆ１、ｆ２、ｆ１＜ｆ２）において、５１は周波数ｆ１で動作する第１の線状の一次放射器、５２は周波数ｆ２で動作する第２の線状の一次放射器である半波長ダイポールアンテナである。上記第１及び第２の線状の一次放射器５１、５２は、それぞれ上記第１の対称面３１、第２の対称面３２上に配置されている。ここで、周波数選択反射板２１は、周波数ｆ１で透過し、周波数ｆ２で反射するものとし、誘電体基板上に設けた周期的な金属箔パターンにより構成したものである。
【００３９】
つぎに、前述した実施の形態２に係るアンテナ装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【００４０】
送信を例にとり説明する。第１の線状の一次放射器５１により、直線Ｌと平行の垂直偏波で放射された放射された周波数ｆ１の電波は、周波数選択反射板２１を透過し、平面反射板１１、１２で反射されて、直線Ｌと直交し対称面３１を含む方向６１の空間に放射される。この反射波の一部は、再び周波数選択反射板２１を透過し上記方向６１の空間に放射される。
【００４１】
一方、第２の線状の一次放射器５２により、直線Ｌと平行の垂直偏波で放射された周波数ｆ２の電波は、平面反射板１１及び周波数選択反射板２１で反射され、直線Ｌと直交し対称面３２を含む方向６２の空間に放射される。即ち、周波数ｆ１、周波数ｆ２の電波は、それぞれ開き角の異なるＶ形反射板により反射され、異なる方向の空間に放射される。
【００４２】
図３に示した例では、第１のＶ形反射板と第２のＶ形反射板とで、それぞれのＶ形反射板を構成する平面反射板の開き角、一次放射器のＶ形コーナーからの距離を独立に選択できるので、二周波数でアンテナの水平面内のビーム方向とビーム幅を所望な値に設計することが容易になる。
【００４３】
また、二つの周波数帯ｆ１、ｆ２を、ｆ１＞ｆ２とし、周波数選択反射鏡２１を金属上または誘電体板に設けた金属箔に設けた周期的な穴により構成した場合についても同様である。
【００４４】
また、第１のＶ形反射板が金属板である場合について説明したが、導電性メッシュにより構成しても同様である。
【００４５】
また、第１のＶ形反射板を直線Ｌに平行な金属格子により構成しても同様である。
【００４６】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係るアンテナ装置について図面を参照しながら説明する。図４は、この発明の実施の形態３に係るアンテナ装置の構成を示す図である。
【００４７】
図４において、７１は実施の形態１で示したアンテナ装置により構成した素子アンテナ、８１は周波数ｆ１の電波を放射する第１の線状の一次放射器５１に接続された移相器、８２は周波数ｆ２の電波を放射する第２の線状の一次放射器５２に接続された移相器である。
【００４８】
上記移相器８１、８２により、各一次放射器の励振位相を同相で給電すれば、周波数ｆ１、周波数ｆ２の電波とも水平面内の同一方向に鋭いビームが放射される。また、各一次放射器に適当な位相差をつけて給電することにより、垂直面内においてビーム方向を偏向することができる。
【００４９】
実施の形態４．
この発明の実施の形態４に係るアンテナ装置について図面を参照しながら説明する。図５は、この発明の実施の形態４に係るアンテナ装置の構成を示す図である。
【００５０】
図５において、７２は実施の形態２で示したアンテナ装置により構成した素子アンテナ、８１は周波数ｆ１の電波を放射する第１の線状の一次放射器５１に接続された移相器、８２は周波数ｆ２の電波を放射する第２の線状の一次放射器５２に接続された移相器である。
【００５１】
上記移相器８１、８２により、各一次放射器の励振位相を同相で給電すれば、周波数ｆ１の電波については実施の形態２で示した方向６１の垂直面内、周波数ｆ２の電波については方向６２の垂直面内に鋭いビームが放射される。また、各一次放射器に適当な位相差をつけて給電することにより、垂直面内においてビームを偏向することができる。
【００５２】
実施の形態５．
この発明の実施の形態５に係るアンテナ装置について図面を参照しながら説明する。図６は、この発明の実施の形態５に係るアンテナ装置の構成を示す図である。
【００５３】
図６において、７２は実施の形態２で示したアンテナ装置により構成した素子アンテナ、７３は実施の形態２で示したアンテナ装置において、周波数選択反射板２１と第２の線状の一次放射器５２を除いたアンテナ装置により構成した素子アンテナである。
【００５４】
また、同図において、８１は周波数ｆ１の電波を放射する第１の線状の一次放射器５１に接続された移相器、８２は周波数ｆ２の電波を放射する第２の線状の一次放射器５２に接続された移相器である。
【００５５】
上記移相器８１、８２により、各一次放射器の励振位相を同相で給電すれば、垂直面内で鋭いビームが放射される。ここで、２つの周波数帯ｆ１、ｆ２においてｆ１≪ｆ２である素子アンテナ９２において、周波数ｆ２の垂直面内のビーム幅が周波数ｆ１の垂直面内のビーム幅に比べて十分に小さい場合、同相で給電したアレー状態での垂直面内ビーム幅を所望の値にするためには、この実施の形態５のようにすべての素子アンテナに周波数ｆ２を放射する一次放射器と周波数選択反射板を設ける必要がない。
【００５６】
図６に示すように、周波数帯ｆ１に対しては６つの素子アンテナ全てを用い、周波数帯ｆ２に対しては３つの素子アンテナを用いることにより、各周波数帯において垂直面内における所望のビーム幅を得ることができる。さらに、各一次放射器に適当な位相差をつけて給電することにより、垂直面内にビーム方向を傾けることができる。
【００５７】
実施の形態６．
この発明の実施の形態６に係るアンテナ装置について図面を参照しながら説明する。図７は、この発明の実施の形態６に係るアンテナ装置の構成を示す図である。
【００５８】
図７において、９１は実施の形態３で示したアンテナ装置を素子アンテナとして構成したものである。また、１００である直線Ｌ’は、各素子アンテナ９１を構成するＶ形反射板のコーナーと一致する直線Ｌに平行である。
【００５９】
本アンテナ装置は、一つの素子アンテナ９１を直線Ｌ’の周りに回転した位置に複数の素子アンテナを配置して構成される。隣接した素子アンテナ９１の各周波数帯の水平面内ビームを適当なクロスオーバーレベルで重ねることにより、水平面内にて概ね無指向性の放射パターンを有するアンテナ装置が得られる。
【００６０】
実施の形態７．
この発明の実施の形態７に係るアンテナ装置について図面を参照しながら説明する。図８は、この発明の実施の形態７に係るアンテナ装置の構成を示す図である。
【００６１】
図８において、９２は実施の形態４で示したアンテナ装置を素子アンテナとして構成したものである。上記の実施の形態６と同様の動作をする。
【００６２】
なお、実施の形態５の素子アンテナ９３を用いても同様の動作をする。
【００６４】
【発明の効果】
この発明に係るアンテナ装置は、以上説明したとおり、第１の周波数で動作する第１の線状の一次放射器と、第２の周波数で動作する第２の線状の一次放射器と、金属板からなる平面反射板を２つに折曲げて構成され、前記第１及び第２の周波数の電波を反射するＶ形反射板と、前記第１の周波数の電波を透過し前記第２の周波数の電波を反射する周波数選択反射板とを備え、前記Ｖ形反射板は、そのＶ形のコーナーが所定の直線と一致し、かつ、Ｖ形反射板を構成する２枚の平面板の前記直線を含む第１の対称面を有し、前記周波数選択反射板は、一つのエッジが前記直線と一致し、前記Ｖ形反射板を構成する２枚の平面板の一方の平面板と前記直線を含む第２の対称面を有し、前記第１の線状の一次放射器は、前記直線と平行で、かつ、前記第１の対称面上に配置され、前記第２の線状の一次放射器は、前記直線と平行で、かつ、前記第２の対称面上に配置されているので、二周波数でアンテナの水平面内のビーム方向とビーム幅を所望な値に設計することが容易になるという効果を奏する。
【００６５】
また、この発明に係るアンテナ装置は、以上説明したとおり、前記周波数選択反射板を、誘電体基板上に設けた周期的な金属箔パターンにより構成したので、二周波数でアンテナの水平面内のビーム幅を所望な値に設計することが容易になるという効果を奏する。
【００６６】
また、この発明に係るアンテナ装置は、以上説明したとおり、前記周波数選択反射板を、金属上または誘電体板に設けた金属箔に空けた周期的な穴により構成したので、二周波数でアンテナの水平面内のビーム幅を所望な値に設計することが容易になるという効果を奏する。
【００６７】
また、この発明に係るアンテナ装置は、以上説明したとおり、前記Ｖ形反射板を、導電性メッシュにより構成したので、二周波数でアンテナの水平面内のビーム幅を所望な値に設計することが容易になるという効果を奏する。
【００６８】
また、この発明に係るアンテナ装置は、以上説明したとおり、前記Ｖ形反射板を、金属格子により構成したので、二周波数でアンテナの水平面内のビーム幅を所望な値に設計することが容易になるという効果を奏する。
【００７０】
さらに、この発明に係るアンテナ装置は、以上説明したとおり、請求項１記載のアンテナ装置を素子アンテナとして前記直線に沿って複数個配置し、各素子アンテナのそれぞれの第１及び第２の線状の一次放射器に移相器を接続したので、二周波数でアンテナの水平面内のビームを色々と設計することが容易になるという効果を奏する。
【００７２】
さらに、この発明に係るアンテナ装置は、以上説明したとおり、請求項６記載のアンテナ装置を素子アンテナとして前記直線と平行な第２の軸の周りに複数個回転して配置したので、二周波数でアンテナの水平面内のビームを色々と設計することが容易になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の構成を示す図である。
【図２】  この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置において、Ｖ形反射板（コーナーリフレクタ）アンテナの放射パターンを決定する設計パラメータを説明するための図である。
【図３】  この発明の実施の形態２に係るアンテナ装置の構成を示す図である。
【図４】  この発明の実施の形態３に係るアンテナ装置の構成を示す図である。
【図５】  この発明の実施の形態４に係るアンテナ装置の構成を示す図である。
【図６】  この発明の実施の形態５に係るアンテナ装置の構成を示す図である。
【図７】  この発明の実施の形態６に係るアンテナ装置の構成を示す図である。
【図８】  この発明の実施の形態７に係るアンテナ装置の構成を示す図である。
【図９】  従来のアンテナ装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１  Ｖ形反射板、１１  平面反射板、１２  平面反射板、２  Ｖ形反射板、２１  周波数選択反射板、２２  周波数選択反射板、３  対称面、３１  対称面、３２  対称面、５  一次放射器、５１  一次放射器、５２  一次放射器、７１  素子アンテナ、７２  素子アンテナ、７３  素子アンテナ、８１  位相器、８２位相器、９１  素子アンテナ、９２  素子アンテナ、９３  素子アンテナ。
【図１】
0003695973.tif 000002
【図２】
0003695973.tif 000003
【図３】
0003695973.tif 000004
【図４】
0003695973.tif 000005
【図５】
0003695973.tif 000006
【図６】
0003695973.tif 000007
【図７】
0003695973.tif 000008
【図８】
0003695973.tif 000009
【図９】
0003695973.tif 000010