(57)【要約】【課題】単一周波数のアンテナと同じサイズで、高利得が確保でき、かつ、チルト制御が可能な無指向性タイプの多周波共用アンテナを実現する。【解決手段】アンテナ装置は、放射する電波の周波数ごとに異なり、複数が同一の中心軸に沿って多段に配置されたダイポールアンテナと、周波数の異なるダイポールアンテナごとに設けられて同じ給電位相で給電を行い、それぞれが同一の中心軸に沿ってダイポールアンテナの内側を通るように配置された同軸給電線と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射する電波の周波数ごとに異なり、複数が同一の中心軸に沿って多段に配置されたダイポールアンテナと、
周波数の異なる前記ダイポールアンテナごとに設けられて同じ給電位相で給電を行い、それぞれが前記同一の中心軸に沿って前記ダイポールアンテナの内側を通るように配置された同軸給電線と、
を有することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記同軸給電線は、給電する前記ダイポールアンテナごとに、それぞれ異なる誘電率を有することを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記同軸給電線は、１の同軸給電線が空気を誘電体に含み、他の同軸給電線の誘電体が空気より高い誘電率を持つ物質で構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記１の同軸給電線は、空気及び空気より高い誘電率を持つ物質を誘電体とし、前記物質の量に応じて給電線全体の誘電率を調整可能に構成したことを特徴とする請求項３に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記１の同軸給電線は、前記物質で構成され、所定の位置で内部導体を支持する支持部材を外部導体内に有し、前記支持部材以外の誘電体は空気であることを特徴とする請求項４に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記同軸給電線は、第１周波数の前記ダイポールアンテナに対応する第１同軸給電線が、前記第１周波数より高い第２周波数の前記ダイポールアンテナに対応する第２同軸給電線より誘電率の高いあるいは低い物質を誘電体とし、双方の同軸給電線の給電位相が一致することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記同軸給電線は、前記第１同軸給電線の誘電体がポリエチレンであり、前記第２同軸給電線の誘電体が空気及びテフロンであることを特徴とする請求項６に記載のアンテナ装置。
【請求項８】
前記同軸給電線は、前記第１同軸給電線の誘電体が空気及びテフロンであり、前記第２同軸給電線の誘電体がポリエチレンであることを特徴とする請求項６に記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ装置に関し、特に、無指向性タイプの多周波共用アンテナに好ましく適用される技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
移動無線通信は、その利用の急速な普及とともに、通信容量が大容量化し、通信速度が高速化している。このため、１つの周波数帯では十分な通信容量、通信速度が得られなくなり、各通信業者とも第２、第３の周波数帯を割り当てることで、通信容量、通信速度を確保している。１つの移動無線通信に複数の周波数帯を用いるとき、アンテナを周波数帯ごとに別々に構成して使用するのが好ましいが、基地局の立地条件等から別々に構成するのが困難なことがある。そこで、このような場合に多周波共用アンテナが求められる。
【０００３】
多周波共用アンテナとしては指向性タイプと無指向性タイプの２種類があるが、ＰＨＳ等の基地局では、サービスエリアを扇形のエリアに分割することなく、円形のエリアで形成することが多いことから、基地局周辺に均一に電波を送信するために無指向性タイプが多く採用されている。
【０００４】
また、各通信業者がユーザに対して高品質な通信サービスを提供できるようにするため、移動無線通信に用いるアンテナとしては、高利得が確保でき、所望のチルト角を実現できることが要請されている。
【０００５】
高利得を確保する方法としては、複数のエレメントを上下方向へ多段に積み重ねてアンテナを構成するもの（多段コリニア）がある。多段コリニアとしては、λ（波長、以下同じ）／２のエレメントを同軸給電線で構成し、λ／２おきに同軸給電線の内部導体と外部導体を互い違いになるように接続して構成したもの（同軸交差型多段コリニア）、λ／２の電気長を持つコイルやＵ字型のスタブをλ／２のエレメントに直列に接続して構成したもの（位相反転コイル型多段コリニア）、同軸給電線の外部導体に形成した周方向スロットの周囲に筒形のダイポールアンテナを取り付け、これを多段に重ねて構成したもの（同軸ダイポール型多段コリニア）がある。
【０００６】
例えば引用文献１では、簡単な構成で高利得かつ指向性の良い２周波共用アンテナとして、２つの周波数のアンテナを同軸交差型多段コリニアで構成したものが開示されている。引用文献１による２周波共用アンテナは、それぞれの周波数の電波を放射するアンテナを別々の同軸交差型多段コリニアで構成し、給電点が同じになるように並べて設定され、１つの筒体保護部材内に収容されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−２０６１２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
引用文献１のアンテナは、複数のエレメントを多段に重ねているため確かに高利得は確保できるが、各周波数のアンテナを近距離で並べて配置していることから、それぞれのアンテナが干渉して主ビームが左右アンバランスとなり、無指向性が悪化してしまうという問題がある。
【０００９】
一般に、多周波共用アンテナにおいて、指向性タイプは高利得、所望のチルト角が実現できる。しかし、無指向性タイプでは、各周波数のエレメントを多段化することで高利得を確保できても、周波数帯ごとに位相が異なることから、各周波数のアンテナについてチルトを制御することは非常に困難である。さらに、基地局の立地条件等の事情から、多周波共用アンテナを単一周波数のアンテナと同じサイズで構成することが望ましい。
【００１０】
そこで、本発明は、単一周波数のアンテナと同じサイズで、高利得が確保でき、かつ、チルト制御が可能な無指向性タイプの多周波共用アンテナを実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のアンテナ装置は、放射する電波の周波数ごとに異なり、複数が同一の中心軸に沿って多段に配置されたダイポールアンテナと、周波数の異なるダイポールアンテナごとに設けられて同じ給電位相で給電を行い、それぞれが同一の中心軸に沿ってダイポールアンテナの内側を通るように配置された同軸給電線と、を有する。
【００１２】
また、上記のアンテナ装置において、同軸給電線は、給電するダイポールアンテナごとに、それぞれ異なる誘電率を有するものであってもよい。
【００１３】
また、上記のアンテナ装置において、同軸給電線は、１の同軸給電線が空気を誘電体に含み、他の同軸給電線の誘電体が空気より高い誘電率を持つ物質で構成されているものであってもよい。
【００１４】
また、上記のアンテナ装置において、１の同軸給電線は、空気及び空気より高い誘電率を持つ物質を誘電体とし、該物質の量に応じて給電線全体の誘電率を調整可能に構成したものであってもよい。
【００１５】
また、上記のアンテナ装置において、１の同軸給電線は、空気より高い誘電率を持つ物質で構成され、所定の位置で内部導体を支持する支持部材を外部導体内に有し、支持部材以外の誘電体は空気であるものであってもよい。
【００１６】
また、上記のアンテナ装置において、同軸給電線は、第１周波数のダイポールアンテナに対応する第１同軸給電線が、第１周波数より高い第２周波数のダイポールアンテナに対応する第２同軸給電線より誘電率の高いあるいは低い物質を誘電体とし、双方の同軸給電線の給電位相が一致するものであってもよい。
【００１７】
また、上記のアンテナ装置において、同軸給電線は、第１同軸給電線の誘電体がポリエチレンであり、第２同軸給電線の誘電体が薄膜状のテフロン（登録商標）及び空気であるものであってもよい。
【００１８】
また、上記のアンテナ装置において、同軸給電線は、第１同軸給電線の誘電体が薄膜状のテフロン（登録商標）及び空気であり、第２同軸給電線の誘電体がポリエチレンであるものであってもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、単一周波数のアンテナと同じサイズで、高利得が確保でき、かつ、チルト制御が可能な無指向性タイプの多周波共用アンテナが実現する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係る多周波共用タイプの同軸ダイポール型多段コリニアアンテナの構成を示した正面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る多周波共用タイプの同軸ダイポール型多段コリニアアンテナの構成を示した断面図である。
【図３】単周波タイプの同軸ダイポール型多段コリニアアンテナで同軸給電線の誘電体を空気とした場合の給電位相を説明する図である。
【図４】単周波タイプの同軸ダイポール型多段コリニアアンテナで同軸給電線の誘電体をポリエチレンとした場合の給電位相を説明する図である。
【図５】多周波共用タイプの同軸ダイポール型多段コリニアアンテナで同軸給電線の誘電体をポリエチレンとした場合の給電位相を説明する図である。
【図６】多周波共用タイプの同軸ダイポール型多段コリニアアンテナで同軸給電線の誘電体をポリエチレンとした場合の指向性を説明する図である。
【図７】本発明の実施形態に係る多周波共用タイプの同軸ダイポール型多段コリニアアンテナにおける給電位相を説明する図である。
【図８】本発明の実施形態に係る多周波共用タイプの同軸ダイポール型多段コリニアアンテナで誘電体を空気及びテフロン（登録商標）とした同軸給電線の内部構造を示した図である。
【図９】本発明の実施形態に係る多周波共用タイプの同軸ダイポール型多段コリニアアンテナにおける給電位相を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２２】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る多周波共用タイプの同軸ダイポール型多段コリニアアンテナの構成を示した正面図である。同軸ダイポールアンテナは、一般的なアンテナ技術として知られており、同軸給電線の外部導体の周方向に設けた励振スロットを挟んで対向して対をなすように金属製で筒型のダイポールアンテナを配置したものである。本発明では、多周波共用タイプのものとして、周波数の異なるダイポールアンテナごとに同軸給電線を設け、かつ、多段化したダイポールアンテナ内をこれら同軸給電線が通るように同軸に配置する構造を採用しており、特徴の１つとなっている。
【００２３】
本実施形態の同軸ダイポール型多段コリニアアンテナ１は、多周波共用タイプとして、１．９ＧＨｚ帯及び２．５ＧＨｚ帯の２つの周波数帯の電波を放射する。そして、１．９ＧＨｚ帯の電波を放射する筒型のダイポールアンテナ素子２０ａ、２．５ＧＨｚ帯の電波を放射する筒型のダイポールアンテナ素子２０ｂが、同一の中心軸に沿って上下方向に多段に配置されている。
【００２４】
また、ダイポールアンテナ素子２０ａに給電するための同軸給電線１０ａ、ダイポールアンテナ素子２０ｂに給電するための同軸給電線１０ｂが、ダイポールアンテナ素子２０ａ及びダイポールアンテナ素子２０ｂの筒内を通るように配置されている。同軸給電線１０ａは、一般的な同軸給電線で、図２に示すように、内部導体１１ａ、誘電体１２ａ、外部導体１３ａからなる（同軸給電線１０ｂも同じ構成である）。
【００２５】
本実施形態においても、一般的な同軸ダイポールアンテナと同様に、ダイポールアンテナ素子２０ａ及びダイポールアンテナ素子２０ｂは、同軸給電線１０ａ及び同軸給電線１０ｂの外部導体の周方向に設けた励振スロット（不図示）を挟んで対向して対をなすように配置されている。そして、本実施形態では、ダイポールアンテナ素子と同じ金属からなる接合フランジ３０、テフロン（登録商標）やポリアセタール等の樹脂材でできた結合部材４０を用いて、同軸ダイポールアンテナとしての配置を実現している。
【００２６】
励振スロットが設けられる間隔は、例えばダイポールアンテナ２０ａにおいて、同軸給電線がポリエチレン等の絶縁体を誘電体とする場合、図４に示すように、放射する電波の波長の０．７倍（０．７λ）である。また、対をなすダイポールアンテナ素子は、同軸ダイポールアンテナの軸方向に対して放射する電波の半波長（λ／２）の長さになるように設けられる。そして、励振スロットが励振波源となって、励振スロットからダイポールアンテナ素子に給電されλの電波が放射される。
【００２７】
本実施形態の同軸ダイポール型多段コリニアアンテナ１は、基本的に、対向した一対のダイポールアンテナ素子を軸方向に多段に積み重ねて構成するが、最下段には、一対ではない各ダイポールアンテナ素子に接合フランジを嵌合して配置する（後述するシュペルトップのため結合部材は嵌合しない）。そして、最下段の各ダイポールアンテナ素子への高周波電流の漏洩阻止のため、該ダイポールアンテナ素子に嵌合した接合フランジを通過する部分において、各同軸給電線の外部導体を露出させ、接合フランジと外部導体を接続する（シュペルトップ）。一方、最上段では、上側のダイポールアンテナ素子に嵌合した接合フランジに同軸給電線の内部導体を接続する。
【００２８】
なお、図１では、最下段において、ダイポールアンテナ素子２０ａ及びダイポールアンテナ素子２０ｂが同じ位置に配置されているが、これらの配置は、高周波電流の漏洩状態に応じて適宜決めることができる。例えば、ダイポールアンテナ素子２０ａをダイポールアンテナ素子２０ｂの上方に離して配置してもよいし、また逆にダイポールアンテナ素子２０ｂをダイポールアンテナ素子２０ａの上方に離して配置してもよい。
【００２９】
最下段の各ダイポールアンテナ素子から先の（ダイポールアンテナ群の配置方向とは逆方向の）同軸給電線１０ａ及び１０ｂは、接続端子５０ａ、接続端子５０ｂとそれぞれ接続される。なお、本実施形態では、２波のアイソレーションを向上させるためのフィルタ部を設けていないが、所望のアイソレーションが得られるようにしたい等の必要に応じて、適宜フィルタ部を配置してもよい。また、本実施形態では、接続端子を同軸給電線ごとに設けたが、２つの同軸給電線を合成する合成回路を用いて接続端子を１つとするように構成してもよい。この場合でも必要に応じてフィルタ部を適宜配置できる。
【００３０】
図２は、本発明の実施形態に係る多周波共用タイプの同軸ダイポール型多段コリニアアンテナの構成を示した断面図である。図２（ａ）はアンテナの軸方向と垂直な面（図１中のＡ−Ａ’線で切断した面）の断面図を表し、図２（ｂ）は２つの同軸給電線に平行する面（図１中のＢ−Ｂ’線で切断した面）の断面図を表す。
【００３１】
接合フランジ３０は、直径の異なる筒状のダイポールアンテナ素子２０ａ及び２０ｂにそれぞれ嵌る嵌合部と、各ダイポールアンテナ素子に給電する同軸給電線が貫通する穴部と、を有する導電性の部材で、周波数の異なる各ダイポールアンテナ素子を決まった位置に固定するとともに、各同軸給電線を支持する。また、接合フランジ３０は、結合部材４０の嵌合を受け付けるため陥没部を有する。
【００３２】
結合部材４０は、接合フランジ３０の陥没部に嵌る嵌合部と、各ダイポールアンテナ素子に給電する同軸給電線が貫通する穴部と、を有する非導電性の部材で、対向する同一周波数のダイポールアンテナ素子同士の接触を防止するとともに、各同軸給電線を支持する。
【００３３】
接合フランジ３０及び結合部材４０の穴部を通る２本の同軸給電線１０は、少なくとも給電部（Ｘ−Ｘ’）において外部導体１３が切り取られており（内部導体１１がむき出しの状態となっており）、中心導体１１に電流が流れるときギャップ給電を行っている。内部導体１１がむき出しとなっている領域は、最大でＹからＹ’までの範囲とすることができる。また、図２では、２本の同軸給電線を離して配置しているが、くっつけて配置してもよい。この場合、同軸パイプ全体の径を小さくでき、アンテナ（同軸ダイポール型多段コリニアアンテナ）を小型化することができる。
【００３４】
なお、本実施形態では、後述するように、２本の同軸給電線の誘電体に誘電率の異なる物質を用いる。同軸給電線１０ａの誘電体１２ａはポリエチレンであり、同軸給電線１０ｂの誘電体１２ｂは主に空気である。同軸給電線１０ｂでは空気を主たる誘電体とするため、内部導体１１ｂと外部導体１３ｂとの接触を防止し、内部導体１１ｂを外部導体１３ｂの中心に位置させるための支持部材（不図示）が所定の位置に配置されている。
【００３５】
本発明では、上述したように、多周波共用タイプのものとして、周波数の異なるダイポールアンテナごとに同軸給電線を設け、かつ、多段化したダイポールアンテナ内をこれら同軸給電線が通るように同軸に配置する構造を採用している。これは本発明特有の構造であり、多周波共有タイプのアンテナでは通常このような構造は用いない。これは、多周波共有タイプのアンテナにおいて給電線を束ねると、各給電点において位相の異なる信号が流れ、相互影響が大きくアンテナ特性が悪化するためである。
【００３６】
一般的には、上記の問題を解消するために、給電線をできるだけ離して並列に配置したり、基板上で位相を変換する素子（パターン）を設けて位相を揃えたりしている。一方、本発明では、もう１つの特徴として、周波数の異なるダイポールアンテナごとに設けられ、該アンテナの中心軸に沿って配置した各同軸給電線が、同じ給電位相で各ダイポールアンテナに給電する構成をとっており、この構成により上記の問題を解消する。以下、この構成について説明する。
【００３７】
図３は単周波タイプの同軸ダイポール型多段コリニアアンテナで同軸給電線の誘電体を空気とした場合の給電位相を説明する図、図４は単周波タイプの同軸ダイポール型多段コリニアアンテナで同軸給電線の誘電体をポリエチレンとした場合の給電位相を説明する図である。
【００３８】
図３に示すように、同軸給電線の誘電体を空気とした場合、波長短縮率は約１００％であることから、給電位相の０°の位置に対応する励振スロット（電波放射位置）の間隔（エレメント間隔）は１λとなる。ここで、波長短縮率とは、同軸給電線を流れる電流の波長（放射しようとする電波の波長）が短縮する割合である。また、図４に示すように、同軸給電線の誘電体をポリエチレンとした場合、波長短縮率は約６６％であることから、給電位相の０°の位置に対応する励振スロット（電波放射位置）の間隔（エレメント間隔）は０．７λとなる。
【００３９】
図５は、多周波共用タイプの同軸ダイポール型多段コリニアアンテナで同軸給電線の誘電体をポリエチレンとした場合の給電位相を説明する図である。１．９ＧＨｚ帯と２．５ＧＨｚ帯とでは波長が異なり、各同軸給電線の誘電体を同じポリエチレンとしているため、給電位相は１．９ＧＨｚ帯と２．５ＧＨｚ帯とで揃わないことになる。図５では、１．９ＧＨｚ帯の給電位相が０°の位置に励振スロット（電波放射位置）がくるように各ダイポールアンテナ素子を配置しており、この励振スロット（電波放射位置）に対応する位置の２．５ＧＨｚ帯の給電位相は、８６．４°、１７２．８°というように、０°から徐々にずれが生じる。
【００４０】
このため、図６に示すように、１．９ＧＨｚ帯では指向性のある良好なビーム特性が得られるものの、２．５ＧＨｚ帯ではメインローブが割れてしまい良好なビーム特性が得られない。これが、上述した問題（それぞれの給電線に位相の異なる信号が流れ、相互影響が大きくアンテナ特性が悪化してしまう問題）である。
【００４１】
この問題に対して、本発明では、各同軸給電線の誘電体を異なる物質とすることで、波長短縮率を調整し、異なる周波数のダイポールアンテナへの給電位相を一致させるようにする。図７は、本発明の実施形態に係る多周波共用タイプの同軸ダイポール型多段コリニアアンテナにおける給電位相を説明する図である。
【００４２】
本実施形態における同軸給電線１０ａは誘電体としてポリエチレンを用い、同軸給電線１０ｂは誘電体として空気及びテフロン（登録商標）を用いる。１．９ＧＨｚ帯のλ１は、光の速度と周波数の関係から算出した０．１５７７（＝３００／１９０２．２５）に波長短縮率０．６６を乗じた０．１０４０（＝０．１５７７×０．６６）ｍとなる。一方、２．５ＧＨｚ帯のλ２は、光の速度と周波数の関係から算出した０．１１６５（＝３００／２５７５）に波長短縮率０．８９を乗じた０．１０３６（＝０．１１６５×０．８９）ｍとなる。このように、両周波数の波長はほぼ等しくなり、各同軸給電線の給電位相を揃えることが可能となる。
【００４３】
本実施形態では同軸給電線１０ｂが誘電体として空気及びテフロン（登録商標）を用いているが、本発明において重要なポイントは、一方の同軸給電線の主たる誘電体を空気としていることである。つまり、一方の同軸給電線について、空気を主たる誘電体としつつ、適当な物質を適当な形状、量だけ加えることで、給電経路全体の誘電率が他方の同軸給電線よりも高くならないように、波長短縮率の細かい調整を可能とする。なお、空気とともに用いる誘電体の例としてテフロン（登録商標）を挙げたが、もちろんこれに限られず他の物質であってもよい。
【００４４】
例えば筒体状の誘電体を同軸給電線に（外部導体内いっぱいに）充填した場合には、その誘電体の誘電率で給電線全体の波長短縮率が決まってしまい、数％単位での細かい調整ができない。また、同軸給電線に筒体状の誘電体を充填する場合、給電位置で誘電体をはがす作業が必要となり製造コストの観点からも好ましくない。これに対して、空気とともに誘電体として用いる物質を、後述するようなリング形状で構成した場合、常に管のセンターを保持でき、安定した電気特性（インピーダンスや短縮率）が実現できる。
【００４５】
また、空気を主たる誘電体とすることから、同軸給電線内で外部導体と内部導体の接触が懸念されるが、これを防止するための支持部材を設けることが必要である。当該支持部材は、空気とともに一方の同軸給電線の誘電体を構成するため、例えばテフロン（登録商標）で構成してもよい。
【００４６】
図８は、本発明の実施形態に係る多周波共用タイプの同軸ダイポール型多段コリニアアンテナで誘電体を空気及びテフロン（登録商標）とした同軸給電線の内部構造を示した図である。ここでの同軸給電線１０は、中心導体１１の一部にテフロン（登録商標）薄膜１２２を被せ、支持部材１２３で内部導体１１を空気１２１中（同軸給電線の中心）に位置させて外部導体１３に接触しないように支持している。
【００４７】
ここでは、支持部材１２３をリング形状としているが、例えば内部導体の貫通路を設けた円柱状、球状、楕円状といった他の形状でもよい。ただ、空気を主たる誘電体として同軸給電線全体の誘電率を低くしたいたいことを考えると、できるだけ小型で場所のとらないものがよく、またインピーダンスの乱れを考慮すると、図８のようなリング形状の支持部材を所定の場所に均等間隔で配置することが望ましい。また、テフロン（登録商標）薄膜を内部導体１１の全てに覆う構成としている（ただし給電部付近は覆わない）が、部分的に被覆するようにしてもよい。
【００４８】
このように、テフロン（登録商標）薄膜の長さや厚さ、また支持部材の形状や数は、狙いとする波長短縮率に応じて適宜変更することが可能である。空気を含まずテフロン（登録商標）のみを同軸給電線の誘電体とした場合、波長短縮率は約８６％だが、薄膜のテフロン（登録商標）を用いて空気の割合を増やすことで波長短縮率は大きくなる。
【００４９】
図８において、テフロン（登録商標）薄膜１２２や支持部材１２３が、同軸給電線１０の空気以外の誘電体となる。図８に示したもののほか、テフロン（登録商標）薄膜１２２のみで同軸給電線１０の空気以外の誘電体を構成してもよいし、またテフロン（登録商標）を含む任意の物質からなる支持部材１２３のみで該誘電体を構成してもよい。いずれにせよ、誘電体として用いる物質、該物質の形状や量に応じて、一方の同軸給電線の波長短縮率を細かく調整することが可能である。例えば狙いとする波長短縮率を実現する支持部材を数種類用意しておき、これらの支持部材を外部導体内に挿入して同軸給電線を製作すれば、アンテナ製造においてコスト及び作業上のメリットが大きい。
【００５０】
また、同軸給電線の誘電体を空気及びテフロン（登録商標）とした場合の内部導体の支持部材は、図８のように構成するほか、図１及び図２に示す結合部材４０にこれを兼ねさせてもよい。すなわち、結合部材４０について、内部導体１１を支持できる直径に形成し、内部導体１１を固定するとともに同軸給電線１０を固定できるように構成してもよい。
【００５１】
ところで、多周波共用アンテナでチルト制御を行う際に周波数帯ごとの給電位相の不一致が問題となるのは先に（発明を解決するための課題で）述べたとおりだが、本発明では、各周波数帯の同軸給電線の誘電体を選択して波長短縮率を調整することで給電位相の一致を実現し、チルト制御に必要な状態を作り出すことに成功している。そして、チルト制御の方法としては、位相差を発生させることでチルト角を生じさせることができることが知られている。
【００５２】
図７の例では、同軸給電線の誘電体としてポリエチレンを用いており、励振スロットの間隔（図３、図４のエレメント間隔）が上記で算出した０．１０４０ｍであれば位相差は０°である。例えばチルト角５°をつけたい場合には、位相差が−２８°程度となるように励振スロットの間隔を短くすればよい。ここでは、１．９ＧＨｚ帯と２．５ＧＨｚ帯の給電位相は一致しており、ともに位相差が−２８°程度となっていることから、両周波数帯の電波のチルト角は５°となる。
【００５３】
誘電体にポリエチレンのみを用いる１．９ＧＨｚ帯では波長短縮率が決まってしまうため、位相差を生じさせるには上記のように励振スロットの間隔で調整することが必要である。一方、２．５ＧＨｚ帯では、誘電体に空気及びテフロン（登録商標）を用いるようにしており、テフロン（登録商標）の割合や支持部材の形状や数を調整することで波長短縮率を変更することができるため、励振スロットの間隔を変えることなく位相差を生じさせることができる。つまり、励振スロットの間隔を変えるとともにポリエチレンの割合を調整することで、１．９ＧＨｚ帯と２．５ＧＨｚ帯について異なるチルト角を与えることが可能となる。
【００５４】
本発明の第１実施形態によれば、同一中心軸に沿って異なる周波数帯のダイポールアンテナを多段化し、各アンテナに給電する同軸給電線を配置するように構成したため、単一周波数用アンテナと同じサイズで多周波共用アンテナを実現することができる。
【００５５】
また、本発明の第１実施形態によれば、異なる周波数帯の同軸給電線を同一中心軸に沿って配置したことで生じる給電位相の不一致について、同軸給電線の誘電体を変えることでこれを揃えるように構成したため、異なる周波数帯の同軸給電線の給電位相が一致し、チルト制御が容易となる。
【００５６】
さらに、本発明の第１実施形態によれば、一方の同軸給電線の誘電体について空気を主体とし、相対的に誘電率の低い物質を適当な形状、量だけ加えることで該給電線の波長短縮率の細かい調整をできるように構成したため、各周波数帯で異なるチルト角を与えるようにすることが可能である。また、空気を誘電体の主体とした場合、アンテナ特性の良好な電波が得られる。
【００５７】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態は、第１実施形態と同様に、各同軸給電線の誘電体を異なる物質とすることで、波長短縮率を調整し、異なる周波数のダイポールアンテナへの給電位相を一致させるようにしたものだが、第１実施形態とは異なり、同軸給電線の誘電体として、１．９ＧＨｚ帯に空気及びテフロン（登録商標）を用い、２．５ＧＨｚ帯にポリエチレンを用いている。
【００５８】
図９は、本発明の実施形態に係る多周波共用タイプの同軸ダイポール型多段コリニアアンテナにおける給電位相を説明する図である。本実施形態における同軸給電線１０ａは誘電体として空気及びテフロン（登録商標）を用い、同軸給電線１０ｂは誘電体としてポリエチレンを用いる。１．９ＧＨｚ帯のλ１は、光の速度と周波数の関係から算出した０．１５７７（＝３００／１９０２．２５）に波長短縮率０．９８を乗じた０．１５４５（＝０．１５７７×０．９８）ｍとなる。一方、２．５ＧＨｚ帯のλ２は、光の速度と周波数の関係から算出した０．１１６５（＝３００／２５７５）に波長短縮率０．６６を乗じた０．０７６９（＝０．１１６５×０．６６）ｍとなる。このように、波長λ１は波長λ２の２倍（０．１５３８＝０．０７６９×２）とほぼ等しく、各同軸給電線の給電点の位相が０°となり、各周波数帯の給電位相を揃えることが可能となる。
【００５９】
図９に示すように、１．９ＧＨｚ帯の位相１周期に対して２．５ＧＨｚ帯の位相２周期となるため、厳密な意味で両位相は一致していないが、給電点が０°で揃っているため、チルト制御に際しては問題ない。空気を主たる誘電体とすることやチルト制御については第１実施形態と同様であり、１．９ＧＨｚ帯はポリエチレンの割合を変えて波長短縮率の細かな調整を行うことで、また２．５ＧＨｚ帯は励振スロットの間隔を変えることで、各周波数帯で異なる位相差を生じさせ、それぞれ狙いとするチルト角を与えることが可能である。
【００６０】
なお、上述する実施形態は、本発明の好適な実施形態であり、上記実施形態のみに本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を施した形態での実施が可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１    同軸ダイポール型多段コリニアアンテナ
１０    同軸給電線
１１    内部導体
１２    誘電体
１３    外部導体
２０    ダイポールアンテナ素子
３０    接合フランジ
４０    結合部材
５０    接続端子
１２１    空気
１２２    テフロン（登録商標）薄膜
１２３    支持部材
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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