(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平面内指向性ビーム幅がおよそ１２０°になる３つの周波数帯を共振する多周波共用垂直偏波アンテナ（以下多周波共用アンテナという）と、
多周波共用アンテナの両側に配された２本の第１の金属導線と、
多周波共用アンテナと上記第１の金属導線との間に配される第２の金属導線とを備え、
これら多周波共用アンテナ、第１の金属導線、第２の金属導線は、多周波共用アンテナの主放射方向と垂直な面内に互いに平行であり、
上記３つの周波数帯の最も高い周波数帯の中心周波数の波長をλとし、
多周波共用アンテナの中心と両第１の金属導線との間隔が０.６６λであり、
多周波共用アンテナの中心と両第２の金属導線との間隔が０.５λであり、両第２の金属導線の長さが０.２λであることを特徴とする多周波共用アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、多周波共用アンテナに関し、特に、多周波共用１２０゜ビームアンテナに対して金属導体柱を２本づつアンテナ素子の主放射方向に関して対称におよそ±９０゜方向の位置に立設した多周波共用アンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
移動通信の基地局の多くは３セクタに分割されていて、１ゾーン当り１２０゜の分割角度によるサービスが実施されている。ここで、基地局アンテナの一部は１ゾーンを多周波共用１２０゜ビームアンテナによりサービスを実施している。ＣＤＭＡ方式において加入者容量を増加するには、セクタ分割角度より狭いビーム幅のアンテナを採用すると好適であると言われているが、既に、アンテナが設置されて基地局の運用がなされているので、この既設の多周波共用１２０゜ビームアンテナを狭いビーム幅のアンテナに交換しない限り、セクタ分割角度より狭いビーム幅のアンテナの運用を実施することができない。
図５を参照するに、これは３周波共用１２０°ビームアンテナの水平面内指向性パターンを示す図である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、多周波共用１２０゜ビームアンテナを狭いビーム幅のアンテナに交換することにより、セクタ分割角度より狭いビーム幅の運用を実施することはできる。しかし、既にサービスが開始されている基地局アンテナの交換を実施する場合、サービスを中断、休止してアンテナ交換を実施しなければならない。その上に、アンテナ交換のコストは大きい。
この発明は、既設の多周波共用１２０゜ビームアンテナに対して金属導体柱を２本づつアンテナ素子の主放射方向に関して対称におよそ±９０゜の方向の位置に立設せしめることにより、多周波共用１２０゜ビームアンテナを多周波共用９０°ビームアンテナに変換して既設アンテナの交換を必要としない、上述の問題を解消した多周波共用アンテナを提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
水平面内指向性ビーム幅がおよそ１２０゜になる２つの周波数帯域或いは３つの周波数帯域を共振する多周波共用垂直偏波用アンテナに対して、第１の金属導線をアンテナ素子と一定距離だけ離隔してアンテナ素子を中心に主放射方向に関して対称におよそ±９０゜方向の位置に立設すると共に第１の金属導線とアンテナ素子との間に第１の金属導線より短い第２の金属導線を立設することにより、多周波数帯域の水平面内指向性ビーム幅がおよそ９０゜の多周波共用アンテナを構成することができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を図１の実施例を参照して説明する。
図１は８００ＭＨｚ、１.５ＧＨｚ、２ＧＨｚ の３周波を送信する３周波共用の多周波共用アンテナの実施例を説明する図である。
３は３周波共用１２０°のビーム幅（ＨＰＢＷ）のアンテナを示し、３’はアンテナ素子を示す。１は第１の金属導線を示し、２は第２の金属導線を示す。これら第１の金属導線１および第２の金属導線２は、アンテナ素子３’の主放射方向に関して対称に、およそ±９０゜方向の位置に立設せしめられる。第２の金属導線２の長さＬは最も高い周波の半波長の近傍の値に設定される。第１の金属導線１としては太さ８ｍｍ程度の導線を使用し、第２の金属導線２としては太さ４ｍｍの導線を使用する。外側の長さの長い方の第１の金属導線１とアンテナ素子３’との間の距離はＳ1 であり、内側の短い方の第２の金属導線２とアンテナ素子３’との間の距離はＳ2 である。そして、距離Ｓ2＜距離Ｓ1としている。
【０００６】
ここで、図１の実施例の数値を適用した具体例を説明する。
図２を参照するに、これはアンテナ素子３’と第２の金属導線２との間の距離Ｓ2 とＨＰＢＷおよび利得の前後比（ＦＢ比）の関係を示す図である。但し、外側の長い方の第１の金属導線１とアンテナ素子３’との間の距離Ｓ1 を１２０ｍｍとしている。第１の金属導線１の太さを８ｍｍとしている。そして、短い方の第２の金属導線２の長さＬ＝３０ｍｍとし、太さを４ｍｍとしている。第２の金属導線２とアンテナ素子３’との間の距離Ｓ2を変化調整することにより、１.５ＧＨZの周波と２ＧＨZの周波のビームと利得の前後比が変化することが観察される。
【０００７】
図３を参照するに、これは第２の金属導線２の長さＬとＨＰＢＷおよびＦＢ比の関係を示す図である。但し、アンテナ素子３’と短い方の第２の金属導線２との間の距離Ｓ2 を７５ｍｍとしている。第２の金属導線２の長さＬを変化調整することにより、１.５ＧＨZの周波と２ＧＨZ の周波のビームと利得の前後比が変化することが観察される。
図４を参照するに、これはアンテナ素子３’と第１の金属導線１との間の距離Ｓ1 と水平面内指向性のビーム幅およびＦＢ比の関係を示す図である。但し、図４は第２の金属導線２は設置しない場合の結果を示している。第１の金属導線１とアンテナ素子３’との間の距離Ｓ1 を変化調整することにより、１.５ＧＨZの周波と２ＧＨZの周波のビーム幅と利得の前後比が変化することが観察される。
【０００８】
ところが、最も低い周波数である８００ＭＨZ については、第２の金属導線２第２の金属導線２とアンテナ素子３’との間の距離Ｓ2 を変化調整しても、図２に示される如くビーム幅と利得の前後比の双方について変化は殆んど認識されない。そして、第２の金属導線２の長さＬを変化調整してみても、図３に示される如くビーム幅と利得の前後比の双方について変化は殆ど認識されない。即ち、アンテナ素子３’の近傍に設置された短い方の第２の金属導線２は、８００ＭＨZ の周波には何等の影響も与えない。ここで、第１の金属導線１とアンテナ素子３’との間の距離Ｓ1 を変更調整した図４を参照するに、ビームの値は、Ｓ1 ：６０ｍｍから１４０ｍｍの範囲内で、１０５゜から８０゜に到るまで単調減少している。そして、利得の前後比については、Ｓ1：６０ｍｍ から１４０ｍｍの範囲内で、１４から２２に到るまで単調増加している。
【０００９】
図６を参照するに、これは下記のパラメータを採用した図１の実施例の多周波共用９０゜ビームアンテナの水平面内指向性パターンを示す図である。
但し、
・第１の金属導線１とアンテナ素子３’との間の距離Ｓ1：１００ｍｍ
・第２の金属導線２とアンテナ素子３’との間の距離Ｓ2：７５ｍｍ
・第１の金属導線１の太さ：８ｍｍ
・第２の金属導線２の太さ：４ｍｍ
・第２の金属導線２の長さＬ：３０ｍｍ
ここで、第２の金属導線２の長さＬ：３０ｍｍは最も高い周波２ＧＨｚの半波長より少し短かめに設定した値に相当し、これにより１.５ＧＨZの周波と２ＧＨZ の周波のビーム幅を９０゜程度に狭くすることができる。以上の結果をあわせて、３周波共用１２０゜ビームアンテナから３周波共用９０゜ビームアンテナを構成することができる。
【００１０】
なお、以上のビームパターン、データは、電磁界分布を数値計算するソフトウェアを使用し、アンテナの種類、アンテナの長さ、励振源の励振周波数、反射器の形状、反射器の寸法、給電点、アンテナと反射器との間の位置関係その他の条件を入力して電子計算機により演算処理して求めることができる。
【００１１】
【発明の効果】
以上の通りであって、この発明によれば、多周波共用アンテナのアンテナ素子の両サイドに金属導体を２本ずつ、アンテナを中心に主放射方向に関して対称に並べる。このとき、長い第１の金属導線をアンテナとある程度離隔した位置に配置し、最も高い周波数の半波長程度の長さである第２の金属導線を金属導体とアンテナとの間に配置することにより、多周波共用１２０゜ビームアンテナから多周波共用９０°ビームアンテナに変換することができ。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施例を説明する図。
【図２】アンテナ素子と第２の金属導線との間の距離Ｓ2とＨＰＢＷおよびＦＢ比    の関係を示す図。
【図３】第２の金属導線の長さとＨＰＢＷおよびＦＢ比の関係を示す図。
【図４】アンテナ素子と第１の金属導線との間の距離とＨＰＢＷおよびＦＢ比の関係を示す図。
【図５】従来例の水平面内指向性パターンを説明する図。
【図６】実施例の水平面内指向性パターンを説明する図。
【符号の説明】
１  第１の金属導線            ２  第２の金属導線
３  アンテナ          ３’アンテナ素子
【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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【図６】
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