(57)【要約】【課題】マイクロストリップアレイアンテナの設計法がそのまま使用可能で、Ｆ／Ｂ比を１０ｄＢ以上改善することができ、且つ、風圧加重に耐える小型軽量化形状のアンテナ装置を提供する。【解決手段】短辺と長辺とからなる矩形状の接地板１０の一方の面上に、複数のアンテナ素子２０を配列して構成されたアレイアンテナ２５と、断面が円弧状の略半筒形形状でなり、当該断面の弧に相当する互いに平行な線形端部間の幅が短辺よりも長く形成された導体材を含む反射器６０とを備え、接地板１０の他方の面が反射器６０の凹側内壁面に対向し、且つ、当該接地板１０が反射器６０の各線形端部と同一平面又はほぼ同一平面に位置するようにアレイアンテナ２５を配置する。【選択図】      図１
2008160433.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
短辺と長辺とからなる矩形状の接地板の一方の面上に、複数のアンテナ素子を配列して構成されたアレイアンテナと、
断面が円弧状の略半筒形形状でなり、当該断面の弧に相当する互いに平行な線形端部間の幅が前記短辺よりも長く形成された導体材を含む反射器とを備え、
前記接地板の他方の面が前記反射器の凹側内壁面に対向し、且つ、当該接地板が前記反射器の各前記線形端部と同一平面又はほぼ同一平面に位置するように前記アレイアンテナを配置したことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記反射器が円筒の主軸を含む面で切断した円筒側面で構成され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】
前記アンテナ装置の使用波長をλとしたとき、前記反射器の前記線形端部間の幅をほぼ２λとし、前記接地板の前記短辺の長さをほぼ0.5λ〜1.5λとす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】
前記反射器は、金属板、金属網又は金属を被覆した誘電体で構成されることを特徴とする請求項1乃至３のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記アレイアンテナのみが樹脂性のレドーム内に収容されたことを特徴とする請求項1乃至４のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記アレイアンテナと前記反射器とが共に樹脂性のレドーム内に収容されたことを特徴とする請求項1乃至４のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記反射器が前記レドーム内側に金属を被覆して構成され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】
前記反射器が前記レドームの内側にエッチング形成された金属網で構成され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】
本発明は移動通信における基地局用アンテナに関し、特にセクターゾーンを構成する基地局用アンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
第２世代までの携帯電話機の基地局用アンテナは、セクターゾーンの構成が十分には普及しておらず、水平面指向性はあらゆる方向に電波が放射されかつ受信できる構造が主流であった。一方第３世代以降、セクターゾーンの構成が普及し、基地局用アンテナでは、セクターゾーン間で互いに電波が干渉しないように、水平面指向性がある方向にビームを出力する構造になって来た。第４世代ではセクターゾーンの構成がさらに進み、隣接するセクターゾーンと全く同じ周波数を同じコードで通信する場合があるため、隣接するセクターゾーンに電波の漏れがあると通信できなくなってしまう。
【０００３】
このため、第４世代以降の基地局用アンテナでは、隣接セクタ用アンテナとの干渉は通信品質を低下させたり、ハンドオーバー性能を劣化させる原因になるので、自セクター方向以外のアンテナ利得は可能な限り低いことが望ましい。このような背景より、アンテナ利得最大方向（アンテナの前面）とその逆方向（アンテナの背面）の利得比であるＦ／Ｂ(Front to Back)比を高くすることが必須となっている。
【０００４】
このような指向性をもったアンテナとして、例えば特許文献１に示すようなダイポールを基本素子とし、反射板と組み合わせたアレイアンテナがある。しかし、このようなアレイアンテナでは、その給電回路の配置場所や固定方法を適切に選ぶ必要があるなど、設計上の問題と使用上の問題があった。一方、マイクロストリップアレイアンテナは、指向性をもったアンテナとして設計が容易なため広く用いられている。マイクロストリップアレイアンテナは、一般的に平板状の地板にアンテナ素子が取り付けられ、その裏面に給電回路が配置される。このような構造のため、マイクロストリップアレイアンテナは、ダイポールアンテナと比較して給電回路の配置が容易であり設計および製造上の利点がある。
【特許文献１】特開２００１−１９６８３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながらマイクロストリップアレイアンテナにおいて、Ｆ／Ｂ比を高くするためには、その平板状地板を大きくしなければならないが、実用上無限に大きくすることはできないので、結果としてＦ／Ｂ比を２０ｄＢ以上とすることは困難であった。また、セクターゾーンの大きさは世代が新しくなるにしたがって狭くなる傾向にあり、アンテナ装置も取り付け場所が限定されないように小型軽量化が必要である。さらに、屋外に取り付けるので風圧加重が小さくかつ強度確保が容易な形状である必要がある。また、設計・製造および保守が容易なように部品点数が少ない程良い。
【０００６】
本発明はこのような従来技術の課題を解決するためになされたもにであり、その目的は、マイクロストリップアレイアンテナの設計法がそのまま使用可能で、Ｆ／Ｂ比を１０ｄＢ以上改善することができ、且つ、風圧加重に耐える小型軽量化形状のアンテナ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のアンテナ装置は、短辺と長辺とからなる矩形状の接地板の一方の面上に、複数のアンテナ素子を配列して構成されたアレイアンテナと、断面が円弧状の略半筒形形状でなり、当該断面の弧に相当する互いに平行な線形端部間の幅が前記短辺よりも長く形成された導体材を含む反射器とを備え、接地板の他方の面が反射器の凹側内壁面に対向し、且つ、当該接地板が反射器の各線形端部と同一平面又はほぼ同一平面に位置するようにアレイアンテナを配置したことを特徴とする。
【０００８】
本発明のアンテナ装置の反射器は、円筒の主軸を含む面で切断した円筒側面で構成されることを特徴とする。
【０００９】
本発明のアンテナ装置の使用波長をλとしたとき、反射器の線形端部間の幅はほぼ２λとし、接地板の前記短辺の長さはほぼ0.5λ〜1.5λとすることを特徴とする。
【００１０】
本発明のアンテナ装置の反射器は、金属板、金属網又は金属を被覆した誘電体で構成されることを特徴とする。
【００１１】
本発明のアンテナ装置は、アレイアンテナのみが樹脂性のレドーム内に収容されたことを特徴とする。
【００１２】
本発明のアンテナ装置は、アレイアンテナと反射器とが共に樹脂性のレドーム内に収容されたことを特徴とする。
【００１３】
本発明のアンテナ装置の反射器は、レドーム内側に金属を被覆して構成されることを特徴とする。
【００１４】
本発明のアンテナ装置の反射器は、レドームの内側にエッチング形成された金属網で構成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のアンテナ装置によれば、マイクロストリップアレイアンテナの設計法をそのまま使用して設計することが可能で、且つ、Ｆ／Ｂ比を１０ｄＢ以上改善することが可能となる。これにより、小型軽量で、風圧加重に耐える形状のアンテナ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明によるアンテナ装置の実施の形態について図を用いて説明する。図１は、本発明のアンテナ装置の構成を示す基本構成図である。本発明のアンテナ装置１００は、アレイアンテナ２５と反射器６０とから構成されている。アレイアンテナ２５は、短辺と長辺とからなる矩形状の接地板１０の一方の面上に、複数のアンテナ素子２０が保持機構３０により配列され、接地板１０の他方の面には給電回路５０が配備され、複数のアンテナ素子２０と給電回路５０とは給電部４０により接続されて構成されている。アレイアンテナ２５は、円筒の主軸に平行な面で切断した断面の幅が短辺よりも大きい円筒側面で構成された反射器６０の円筒側面の凹側に、接地板１０の他方の面が対向し、且つ断面とほぼ同一面に位置するよう配置されている。
【００１７】
アンテナ装置１００の反射器６０は、円筒の主軸を含む面で切断した円筒側面で構成されることが好ましい。また、反射器６０は、金属板、金属網又は金属を被覆した誘電体で構成される。さらに、アンテナ装置１００の使用波長をλとしたとき、反射器６０の線形端部間の幅はほぼ２λ、接地板１０の短辺の長さはほぼ0.5λ〜1.5λとなるように構成される。そして、短辺の長さは要求されるビーム幅によって決定される。
【００１８】
図２は、アンテナ素子２０が電波を放射するための給電方法を示したアンテナ素子給電構成図である。図２において、接地板１０の一方の面上には、保持機構３０が接着され、その上にアンテナ素子２０が接着されている。保持機構３０は金属でも絶縁体でもよい。接地板１０の他方の面には、給電回路５０が絶縁層を介して接着されている。接地板１０は、給電部４０が貫通できる構造をしており、給電部４０は、接地板１０を貫通してアンテナ素子２０と給電回路５０とを接続している。このアンテナ素子２０が、接地板１０の長辺に沿って複数個配列されてアレイアンテナ２５が構成される。
【００１９】
図３は、本発明によるアンテナ装置の斜視図である。図３において、アンテナ装置１００は、複数のアンテナ素子２０が接地板１０上に配列されたアレイアンテナ２５と、反射器６０とが組み合わされて構成されている。アレイアンテナ２５は、図の上方向に強い指向性を示したメインローブを形成し、サイドローブおよびバックローブがそれに付随して形成される特性を示す。このため反射器６０がメインローブの特性に大きな影響を与えることはなく、サイドローブおよびバックローブの減衰手段として利用できる。したがってこの構成は、放射電波のメインローブに影響をほとんど与えないことから、アンテナ素子２０の形状寸法と個数や配置間隔、接地板１０のサイズ、アレイアンテナ２５と接地板１０との間隔等は、放射電波の周波数、出力電力、要求されるビームパターン等から、マイクロストリップアレイアンテナの設計法を用いて求めることが可能となる。
【００２０】
図４は、周波数３．８ＧＨｚにおいて、本発明のアンテナ装置のＦ／Ｂ比を示す特性図である。破線は反射器のないアレイアンテナの場合で、実線が本発明のアンテナ装置の特性である。反射器のないアレイアンテナの場合は、左右９０度を過ぎると、サイドローブおよびバックローブの影響が現れ、Ｆ／Ｂ特性を２０ｄＢ以下に抑えることができない。本発明のアンテナ装置においては、メインローブにおいて６０度を越えた辺りから、わずかの減衰が見られるものの、９０度を過ぎたサイドローブおよびバックローブの影響を３０ｄＢ以下に抑えることができ、１０ｄＢ以上の改善効果が見られる。
【００２１】
図５は、本発明のアンテナ装置の実装の構成を示す実装構成図である。図５ａにおいて、アレイアンテナ２５は、樹脂性のレドーム７０に収容され、反射器６０と組み合わされて一体化され、アンテナ装置１００を構成している。この実装構成によると、既設のアレイアンテナ２５とレドーム７０で構成されたアンテナ装置に、反射器６０とを取り付けることで、容易にＦ／Ｂ特性を改善できる。図５ｂにおいては、アレイアンテナ２５と反射器６０とが、共に樹脂性のレドーム７０に収容されて一体化され、アンテナ装置１００を構成している。この実装構成により、風圧加重に耐える小型軽量のアンテナ装置を提供することができる。反射器６０は、レドーム７０の内側に金属を被覆して構成されても良い。また、レドーム７０の内側にエッチング形成された金属網で構成されても良い。
【００２２】
以上説明したとおり、本発明によると、マイクロストリップアレイアンテナの設計法をそのまま使用してアンテナ装置を設計することが可能となる。また本発明のアンテナ装置の構成により、Ｆ／Ｂ比を１０ｄＢ以上改善することが可能となる。これにより、小型軽量で、風圧加重に耐えるアンテナ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明のアンテナ装置の構成を示す基本構成図。
【図２】アンテナ素子への給電方法を示したアンテナ素子給電構成図。
【図３】本発明によるアンテナ装置の斜視図。
【図４】本発明のアンテナ装置のＦ／Ｂ比を示す特性図。
【図５】本発明のアンテナ装置の実装の構成を示す実装構成図。
【符号の説明】
【００２４】
１０  接地板
２０  アンテナ素子
２５  アレイアンテナ
３０  保持機構
４０  給電部
５０  給電回路
６０  反射器
７０  レドーム
１００  アンテナ装置
【図１】
2008160433.tif 000003
【図２】
2008160433.tif 000004
【図３】
2008160433.tif 000005
【図４】
2008160433.tif 000006
【図５】
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