(57)【要約】【課題】  幅広の無給電素子を有し、広帯域化を図ったアンテナを提供する。【解決手段】  半波長ダイポールアンテナ素子と、前記半波長ダイポールアンテナ素子上に配置される幅広の無給電素子とを有するアンテナであって、前記半波長ダイポールアンテナ素子の使用中心周波数における自由空間波長をλｏ、前記無給電素子の前記半波長ダイポールアンテナ素子の延長方向と同一方向の長さをＨ０、前記無給電素子の幅をＷ０、前記無給電素子と前記半波長ダイポールアンテナ素子との間の間隔をＴ０とするとき、下記式を満足する。      ０．１×λｏ≦Ｈ０≦０．５×λｏ      １．０×Ｈ０≦Ｗ０≦２．５×Ｈ０      ０．０１×λｏ≦Ｔ０≦０．２×λｏ【選択図】        図１
2006191331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半波長ダイポールアンテナ素子と、
前記半波長ダイポールアンテナ素子上に配置される幅広の無給電素子とを有するアンテナであって、
前記半波長ダイポールアンテナ素子の使用中心周波数における自由空間波長をλｏ、前記無給電素子の前記半波長ダイポールアンテナ素子の延長方向と同一方向の長さをＨ０、前記無給電素子の幅をＷ０、前記無給電素子と前記半波長ダイポールアンテナ素子との間の間隔をＴ０とするとき、下記式を満足することを特徴とするアンテナ。
０．１×λｏ≦Ｈ０≦０．５×λｏ
１．０×Ｈ０≦Ｗ０≦２．５×Ｈ０
０．０１×λｏ≦Ｔ０≦０．２×λｏ
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナに係り、特に、移動通信用の基地局に使用される基地局アンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体通信用の基地局アンテナには、電気的調整の容易性、量産性に優れる等の理由から、放射素子にプリントダイポールアンテナ素子を用いたコーナリフレクタアンテナが採用されることが多い。
基地局アンテナは、設置スペースの逼迫した状況や鉄塔など設備の搭載容量の問題から、できる限り小型なものが望ましい。
しかし限られたスペース内でビーム幅を細くしようとすると、反射板と放射素子との距離を近づける必要があり整合をとるのが困難となる。
アンテナの広帯域化を図る場合、アンテナ素子の近傍に無給電素子を配置することで実現可能である。
一般に、半波長ダイポールアンテナでは、この無給電素子として、半波長ダイポールアンテナ素子の近傍に配置される線状の無給電素子が使用されるが、幅広の無給電素子を用いたコーナリフレクタアンテナが、下記特許文献１に開示されている。
【０００３】
なお、本願発明に関連する先行技術文献としては以下のものがある。
【特許文献１】特開２００２−３２５０１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述の特許文献１に記載されたコーナリフレクタアンテナでは、２つ折りの反射板のそれぞれに斜めから放射素子基板を差し込み、別の誘電体基板上に作成された無給電素子をその放射素子基板前方に配置することにより、指向性を正面方向に対して左右対称とし、インピーダンス整合を取り易くするとともに、小型化を可能とし、風圧加重を低減するようにしている。
しかしながら、前述の特許文献１には、幅広の無給電素子を用いることにより広帯域化が可能である点、さらに、当該広帯域化を図る上での幅広の無給電素子の最適な条件（寸法など）は何ら開示されていない。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、幅広の無給電素子を有し、広帯域化を図ったアンテナを提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
前述の目的を達成するために、本発明は、半波長ダイポールアンテナ素子と、前記半波長ダイポールアンテナ素子上に配置される幅広の無給電素子とを有するアンテナであって、前記半波長ダイポールアンテナ素子の使用中心周波数における自由空間波長をλｏ、前記無給電素子の前記半波長ダイポールアンテナ素子の延長方向と同一方向の長さをＨ０、前記無給電素子の幅をＷ０、前記無給電素子と前記半波長ダイポールアンテナ素子との間の間隔をＴ０とするとき、下記（１）式を満足することを特徴とする。
［数１］
０．１×λｏ≦Ｈ０≦０．５×λｏ
１．０×Ｈ０≦Ｗ０≦２．５×Ｈ０
０．０１×λｏ≦Ｔ０≦０．２×λｏ      ・・・・・・・・・・・・  （１）
【発明の効果】
【０００６】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
本発明によれば、幅広の無給電素子を有し、広帯域化を図ったアンテナを提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明をコーナリフレクタアンテナに適用した実施例を図面を参照して詳細に説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
図１は、本発明の実施例のコーナリフレクタアンテナを示す図であり、同図（ａ）は斜視図、同図（ｂ）は上から見た図である。
同図において、１１，１２は反射板、２は誘電体基板、３は半波長ダイポールアンテナ素子、６は幅広の無給電素子である。
本実施例では、２組の平面反射板（１１，１２）を、その開き角（図１（ａ）のθ）が１２０°となるように配置する。
ここで、２組の平面反射板（１１，１２）の長さ（図１（ａ）のＨ１）、２組の平面反射板（１１，１２）の幅（図１（ａ）のＷ１）、および、半波長ダイポールアンテナ素子３の幅方向の中心と反射板（１１，１２）との間隔（図１（ｂ）のＴ１）は、下記（２）式の値とされる。
［数２］
Ｈ１＝２×λｏ
Ｗ１＝０．３２×λｏ
Ｔ１＝０．１８×λｏ        ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・  （２）
なお、λｏは、図１に示す半波長ダイポールアンテナ素子３の使用中心周波数（ｆｏ）の自由空間波長である。
また、コーナリフレクタアンテナでは、設置スペースの容量や、風圧加重などの問題から細径のものが望まれるため、前述のＷ１，Ｔ１の値は、９０°の水平面内ビーム幅を得るために必要となる最小の値として決定されている。
【０００８】
本実施例において、無給電素子６は、半波長ダイポールアンテナ素子３が形成される誘電体基板２の近傍に設けられる。なお、図１では、図１（ｂ）に示すように、無給電素子６は、誘電体基板２に直交するように設けられる。
また、無給電素子６は、誘電体基板２とは別の誘電体基板上に、プリント配線板で用いるエッチング手法等により形成される。
ここで、無給電素子６の半波長ダイポールアンテナ素子３の延長方向と同一方向の長さ（図１（ａ）のＨ０）と、無給電素子６の幅（図１（ａ）のＷ０）、および、無給電素子６と半波長ダイポールアンテナ素子３の幅方向の中心との間隔（図１（ｂ）のＴ０）は、下記（３）式の値とされる。
［数３］
０．１×λｏ≦Ｈ０≦０．５×λｏ
１．０×Ｈ０≦Ｗ０≦２．５×Ｈ０
０．０１×λｏ≦Ｔ０≦０．２×λｏ      ・・・・・・・・・・・・  （３）
【０００９】
図２は、図１に示す半波長ダイポールアンテナ素子３を説明するための図である。
図２において、１３１，１３２は、一対の放射素子、４は給電回路を形成する接地導体、５は、給電回路を構成する折返し導体である。
半波長ダイポールアンテナ素子３を構成する導体の長さはλｏ／２の電気長とされる。
図２に示すように、誘電体基板２の一方の面側（例えば、裏面側）に、ダイポールアンテナ素子３を構成する一対の放射素子（１３１，１３２）と接地導体４が設けられ、誘電体基板２の他方の面側（例えば、表面側）に、折返し導体５が設けられる。ここで、誘電体基板２は、比誘電率が３．５（εｒ＝３．５）で、基板厚さが１．２ｍｍである。
一対の放射素子（１３１，１３２）、接地導体４、および、折返し導体５は、プリント配線板で用いるエッチング手法等により形成される。
接地導体４の前端部には、長手方向のスロット２１が設けられ、ダイポールアンテナ素子３の一対の放射素子（１３１，１３２）のそれぞれは、長手方向のスロット２１により分割された接地導体４の分割前端部に接続される。
折り返し導体５は、接地導体４の一部とともに、平衡−不平衡変換回路（マイクロストリップ線路による平衡−不平衡変換回路）を構成する。
【００１０】
図３は、本実施例のコーナリフレクタアンテナの一例のＶＳＷＲ特性を示すグラフである。なお、図３は、以下の（１）〜（４）条件下の時のＶＳＷＲ特性を示すグラフである。
（１）無給電素子６が形成される誘電体基板の比誘電率が３．５（εｒ＝３．５）で、基板厚さが１．２ｍｍ
（２）無給電素子６の長さ（図１（ａ）のＨ０）が０．２×λｏ（Ｈ０＝０．２×λｏ）
（３）無給電素子６の幅（図１（ａ）のＷ０）が０．２６×λｏ（Ｗ０＝０．２６×λｏ）
（４）無給電素子６と半波長ダイポールアンテナ素子３の幅方向の中心と間隔（図１（ｂ）のＴ０）が０．０３５×λｏ（Ｔ０＝０．０３５×λｏ）
図３に示すグラフにおいて、ＶＳＷＲ≦１．５となる比帯域幅は、２７．５％（０．９９４≦ｆ／ｆｏ≦１．３１１）となる。
図７は、半波長ダイポールアンテナ素子単体の場合のＶＳＷＲ特性を示すグラフである。なお、この場合のアンテナは、図１に示すコーナリフレクタアンテナにおいて、無給電素子６を取り除いた構造と等価である。
図７に示すグラフにおいて、ＶＳＷＲ≦１．５となる比帯域幅は、１．３％（０．９９２≦ｆ／ｆｏ≦１．００５）となる。
図９は、図８に示すように、半波長ダイポールアンテナ素子３の近傍に線状の無給電素子７を配置した場合のＶＳＷＲ特性を示す。
図９に示すグラフにおいて、ＶＳＷＲ≦１．５となる比帯域幅は、１３．８％（０．９８９≦ｆ／ｆｏ≦１．１３５）となる。
これらのグラフから、本実施例では、半波長ダイポールアンテナ素子単体の場合の約２１倍、線状の無給電素子７を配置した場合の約２倍の広帯域化が図られていることが分かる。
【００１１】
図４は、本実施例のコーナリフレクタアンテナの一例の水平面内（図１に示すＸ−Ｙ面）指向特性を示すグラフであり、水平面内ビーム幅は８８．５°である。
図５は、本実施例のコーナリフレクタアンテナの一例の垂直面内（図１に示すＸ−Ｚ面）指向特性を示すグラフであり、垂直面内ビーム幅は５２．５°となっている。また、図４、図５のグラフにおいて、実線は正偏波成分、点線は交差偏波成分である。
図６は、本発明の実施例のコーナリフレクタアンテナの変形例を示す斜視図である。この図６は、図１に示すアンテナを複数個アレイ状に配置したものである。なお、図６では、半波長ダイポールアンテナ素子３は、線状の半波長ダイポールアンテナ素子として図示している。
以上説明したように、本実施例によれば、幅広の無給電素子６の形状を最適化することにより、広帯域化を図ることが可能となる。
なお、前述の説明では、本発明をコーナリフレクタアンテナに適用した実施例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、反射板の形状は、平面の反射板であっても、半円筒形の反射板であってもよい。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例のコーナリフレクタアンテナを示す図である。
【図２】図１に示す半波長ダイポールアンテナ素子を説明するための図である。
【図３】本発明の実施例のコーナリフレクタアンテナの一例のＶＳＷＲ特性を示すグラフである。
【図４】本発明の実施例のコーナリフレクタアンテナの一例の水平面内（図１に示すＸ−Ｙ面）指向特性を示すグラフである。
【図５】本発明の実施例のコーナリフレクタアンテナの一例の垂直面内（図１に示すＸ−Ｚ面）指向特性を示すグラフである。
【図６】本発明の実施例のコーナリフレクタアンテナの変形例を示す斜視図である。
【図７】半波長ダイポールアンテナ素子単体の場合のＶＳＷＲ特性を示すグラフである。
【図８】近傍に線状の無給電素子を配置した半波長ダイポールアンテナ素子を説明するための図である。
【図９】半波長ダイポールアンテナ素子の近傍に線状の無給電素子を配置した場合のＶＳＷＲ特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００１３】
１１，１２  反射板
２  誘電体基板
３  ダイポールアンテナ素子
４  接地導体
５  折返し導体
６，７  無給電素子
１３１，１３２  放射素子
２１  長手方向のスロット
【図１】
2006191331.tif 000003
【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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【図７】
2006191331.tif 000009
【図８】
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【図９】
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