(57)【要約】【課題】２周波共用アンテナ素子と反射板により構成される移動体通信用基地局アンテナにおいて、高周波数帯のビーム幅を狭くする場合、導波器をアンテナ前方に複数個配置するとアンテナ装置の形状が大きくなる問題があった。【解決手段】２周波共用アンテナ素子の左右に、高周波帯で２分の１波長以上で、低周波数帯で２分の１波長の約９０％以下の導体を配置することにより、高周波数帯で反射器、低周波数帯で導波器として作用し、小型で所望のビーム幅を得られるアンテナ装置とした。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略長方形であり何れか１辺が地面に対して略鉛直に配置される地導体と、前記地導体の前方に電流方向が略鉛直に配置される第１の周波数帯とこの第１の周波数帯より高い周波数である第２の周波数帯で動作する２周波共用アンテナ素子とを備えたアンテナ装置において、
前記第２の周波数帯の略２分の１波長より長く、前記第１の周波数帯の略２分の１波長の約９０％以下の長さを有する導体を、長手方向を略鉛直に配置し、前記２周波共用アンテナ素子の左右側の夫々に配置したことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記２周波共用アンテナ素子が、前記第１の周波数帯の略２分の１波長のダイポールアンテナと、前記ダイポールアンテナの前方において前記ダイポールアンテナと略平行に配置される第２の周波数帯の略２分の１波長の長さの第１の導体板と、前記第１の導体板の前方において前記導体板と略平行に配置される第１の導体板より長さが短い第２の導体板を備えた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】
略長方形であり何れか１辺が地面に対して略鉛直に配置される地導体と、前記地導体の前方に略平行に、互いに電流方向が略直交しかつ、一方の電流が鉛直から略４５度傾斜させて配置される第１の周波数帯とこの第１の周波数帯より高い周波数である第２の周波数帯で動作する第１および第２の２周波共用アンテナ素子を備えたアンテナ装置において、
前記第２の周波数帯の略２分の１波長より長く、前記第１の周波数帯の略２分の１波長の約９０％以下の長さを有する導体を、長手方向を略鉛直に配置し、前記第１の２周波共用アンテナ素子と第２の２周波共用アンテナ素子の左右側の夫々に配置したことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項４】
前記第１および第２の２周波共用アンテナ素子が、互いに略直交し、一方の電流方向が鉛直から略４５度傾斜した前記第１の周波数帯の略２分の１波長のダイポールアンテナ対と、前記ダイポールアンテナ対の前方において前記ダイポールアンテナと略平行に配置される第２の周波数帯の略２分の１波長の長さを有する略正方形の第１の導体板と、前記第１の導体板の前方において前記第１の導体板と略平行に配置される第１の導体板より一辺の長さが短い略正方形の第２の導体板を備えたことを特徴とする請求項３記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、携帯無線端末の基地局に用いるための周波数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は、２周波共用放射素子と反射板により構成され、２周波共用放射素子より放射された電磁波を反射板により反射させ、所望のビーム形状を得るものである（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
【非特許文献１】
恵比根佳雄著「移動通信用基地局２周波共用１２０°ビームアンテナの設計」電子情報通信学会技術報告Ａ・Ｐ９７−７３、１９９７年７月、ｐ１７〜２４。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のアンテナでは、所望のビーム幅を得るために反射板形状と素子の位置を変更して所望のビーム幅を得ようとしているが、高周波帯のビーム幅を狭くするような場合、所望のビーム幅を得ることは難しい。この様な場合、高周波帯の２分の１波長以下の導体からなる導波器を複数個アンテナ前面に配置することで可能となるが、アンテナ形状が大きくなるという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、小形で所望のビーム幅を有する２周波共用アンテナ素子を備えたアンテナ装置を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明によるアンテナ装置は、略長方形であり何れか１辺が地面に対して略鉛直に配置される地導体と、地導体の前方に電流方向が略鉛直に配置される第１の周波数帯とこの第１の周波数帯より高い周波数である第２の周波数帯で動作する２周波共用アンテナ素子とを備えたアンテナ装置において、第２の周波数帯の略２分の１波長より長く、第１の周波数帯の略２分の１波長の約９０％以下の長さを有する導体を、長手方向を略鉛直に配置し、２周波共用アンテナ素子の左右側の夫々に配置したものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１を示すアンテナ装置である。図１において、１は地導体、２は第１の周波数帯の約２分の１波長で第１の周波数帯で動作するダイポールアンテナ、３は第１の周波数帯より高い周波数である第２の周波数帯の約２分の１波長の第１の導体板、４は第１の導体板３より長さの短い第２の導体板、５はダイポールアンテナ２を給電する給電線、６は第２の周波数帯の２分の１波長より長く、かつ第１の周波数帯の２分の１波長の約９０％以下の長さの第３の導体板、７はダイポールアンテナの電流方向、８は第１の導体板３、第２の導体板４、第３の導体板６を支える誘電体支持柱である。
【０００８】
次に動作について説明する。図２は、第１の周波数帯の動作を説明する図である。給電線５により給電された電波は、第１の周波数帯では、第１の周波数帯で動作するダイポールアンテナ２より放射され、一部は地導体１により反射されほぼ前方にピークを持つ第３の導体板６のない時の放射パターン１１となる。また、横方向に放射された電波９は、第３の導体板６が第１の周波数帯では２分の１波長の約９０％以下であり、導波器として動作することによりさらに横方向に導波された電波１０となるため、第３の導体板６がある時の放射パターン１２のように第３の導体板６がない時の放射パターン１１に対しビーム幅の広い放射パターンとなる。
【０００９】
図３は、第２の周波数帯の動作を説明する図である。給電線５により給電された電波は、第２の周波数帯では、第１の導体板３が第１の周波数帯で動作するダイポールアンテナ２に近接する事により電磁結合し、第２の周波数帯の電波を放射する。ここで地導体１および第２の導体板４が、第１の導体板３より長さが短いため導波器として作用することにより、ほぼ前方にピークを持つ第３の導体板６のない時の放射パターン１４となる。また、横方向に放射された電波９は、第３の導体板６が第２の周波数帯では２分の１波長以上の長さであり、反射器として動作するため、前方に反射された電波１３となる。そのため、第３の導体板６がある時の放射パターン１５のように第３の導体板６がない時の放射パターン１４に対しビーム幅の狭い放射パターンとなる。
【００１０】
この実施の形態によれば、ダイポールアンテナ２と地導体１の距離を小さくでき、かつアンテナ前面に複数の導波器を配置することなく所望の放射パターンを得られるため、アンテナ装置の小型化が可能となる。
【００１１】
実施の形態２．
図４は、この発明の実施の形態２を示すアンテナ装置である。図４において、１は地導体、２（２ａ、２ｂ）は地導体１の前方にあり、略平行で鉛直から略４５度に傾斜させて配置した、第１の周波数帯の約２分の１波長のダイポールアンテナ、５（５ａ、５ｂ）はダイポールアンテナ２を給電する給電線、６（６ａ、６ｂ）は第１の周波数帯より高い周波数である第２の周波数帯の２分の１波長より長く、かつ第１の周波数帯の２分の１波長の約９０％以下の長さの第３の導体板、７（７ａ、７ｂ）はダイポールアンテナの電流方向、１６は略正方形で第２の周波数帯の概略２分の１波長の第４の導体板、１７は第４の導体板１６より小さい略正方形の第５の導体板、８は第３の導体板６、第４の導体板１６、第５の導体板１７を支持する誘電体支持柱である。
【００１２】
次に動作について説明する。２ａおよび２ｂは、第１の周波数帯で動作するダイポールアンテナでかつそれぞれお互いに約９０度の相対角度を持って構成されているため、互いに干渉が小さく独立に動作する。第４の導体板１６は、ダイポールアンテナ２ａおよび２ｂに近接する事により、それぞれ独立に電磁結合し第２の周波数帯で動作する。また、第５の導体板１７は、第１の導体板３より長さが短いため第２の周波数帯で導波器として動作する。また、第３の導体板６は、第１の周波数帯では２分の１波長の約９０％であり導波器として動作し、第２の周波数帯では２分の１波長以上の長さであるため反射器として動作する。
【００１３】
よって、給電線５ａまたは５ｂより給電された電波は、第１および第２の周波数帯においてダイポールアンテナ２ａまたは２ｂ及び第４の導体板１６により放射され、一部は地導体１により反射され、地導体１と反対方向に反射する。また、アンテナの横方向に放射した電波は、垂直の成分のみしか持たないため、実施の形態１と同様の効果を持つ。
【００１４】
第１の周波数帯では、図５に示すように第３の導体板６が導波器として動作するため、横方向に放射された電波９が第３の導体板６によりさらに横方向に導波された電波１０となるため、第３の導体板６がある時の放射パターン１２のように第３の導体板６がない時の放射パターン１１に対し、ビーム幅の広い放射パターンを得る事ができ、第２の周波数帯では図６に示すように第３の導体板６が反射器として動作するため、横方向に放射された電波９が第３の導体板６により反射され前方に反射された電波１３となり、第３の導体板６がある時の放射パターン１５のように第３の導体板６がない時の放射パターン１４に対し、ビーム幅の狭い放射パターンを得ることが出来る。
【００１５】
この実施の形態によれば、ダイポールアンテナ２と地導体１の距離を小さくでき、かつアンテナ前面に複数の導波器を配置することなく所望の放射パターンを得られるため、アンテナ装置の小型化が図ることが出来ると共に、２周波共用でかつ偏波共用のアンテナ装置を得る事ができる。
【００１６】
【発明の効果】
この発明によれば、第３の導体板６により第３の導体板６が無い場合に対して、第１の周波数帯ではビーム幅を広くできるため、地導体１からダイポールアンテナ２の距離を小さくすることができる。また、第２の周波数帯ではビーム幅を狭くすることができるため、ダイポールアンテナ前面に複数の導波器を配置する必要がないため、アンテナ装置の小形化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるアンテナ装置の実施の形態１を示す図である。
【図２】この発明によるアンテナ装置の実施の形態１の第１の周波数帯の動作を示す図である。
【図３】この発明によるアンテナ装置の実施の形態１の第２の周波数帯の動作を示す図である。
【図４】この発明によるアンテナ装置の実施の形態２を示す図である。
【図５】この発明によるアンテナ装置の実施の形態２の第１の周波数帯の動作を示す図である。
【図６】この発明によるアンテナ装置の実施の形態２の第２の周波数帯の動作を示す図である。
【符号の説明】
１  地導体、２（２ａ、２ｂ）  第１の周波数帯で動作するダイポールアンテナ、３  第１の導体板、４  第２の導体板、５（５ａ、５ｂ）  給電線、６（６ａ、６ｂ）  第３の導体板、７（７ａ、７ｂ）  ダイポールアンテナの電流方向、８  誘電体支持柱、９（９ａ、９ｂ）  横方向に放射された電波、１０（１０ａ、１０ｂ）  横方向に導波された電波、１１（１１ａ、１１ｂ）  第３の導体板がない時の放射パターン、１２  第３の導体板がある時の放射パターン、１３（１３ａ、１３ｂ）  正面方向に反射された電波、１４  第３の導体板がない時の放射パターン、１５  第３の導体板がある時の放射パターン、１６  略正方形の第４の導体板、１７  略正方形の第５の導体板、１８  反射板、１９  ２周波共用アンテナ素子、２０  導波器。
【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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