(57)【要約】【課題】ＶＳＷＲの帯域を広帯域化でき、無指向性で高利得の多点給電シリンダダイポールを提供する。【解決手段】アンテナの支持柱を兼ねる給電線管１には、シリンダダイポール１０を構成する上部放射管２及び下部放射管３が保持基板４、５を介して装着される。下部放射管３の内側には、円板状の２分配整合基板７が配置される。また、給電線管１の内部には、下端部より給電用の同軸ケーブル６が挿入され、その上端部が下部放射管３の近傍に設けられた透孔９より外部に導出される。この同軸ケーブル６の上端部は、２分配整合基板７に接続されて供給電力が２分配される。２分配整合基板７の２分配出力端子には、同軸ケーブル８ａ、８ｂが接続されて下部放射管３の底面３ａ及び上部放射管２の底面２ａに２点給電される。【選択図】　　図１
2004023637.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナの支持柱を兼ねる給電線管と、前記給電線管に装着される下部放射管及び上部放射管からなるシリンダダイポールと、前記給電線管内に挿入され、前記下部放射管の近傍において上端部が給電線管に設けられた透孔を介して外部に導出される給電用同軸ケーブルと、前記下部放射管内に設けられ、前記給電用同軸ケーブルの上端部が接続される多分配整合基板と、前記多分配整合基板で分配された給電電力を前記下部放射管及び上部放射管に多点給電する給電手段とを具備したことを特徴とする多点給電シリンダダイポールアンテナ。
【請求項２】
前記下部放射管及び上部放射管は、直径をほぼλ／４に設定したことを特徴とする請求項１記載の多点給電シリンダダイポールアンテナ。
【請求項３】
アンテナの支持柱を兼ねる並列給電用の給電線管と、前記給電線管に装着される下部放射管及び上部放射管からなる上段シリンダダイポールと、前記上段シリンダダイポールの下側において前記給電線管に装着される下部放射管及び上部放射管からなる下段シリンダダイポールと、前記上段シリンダダイポール及び下段シリンダダイポールの下部放射管内にそれぞれ設けられる多分配整合基板と、前記給電線管内に挿入され、前記下段シリンダダイポールを構成する下部放射管の近傍において上端部が給電線管に設けられた透孔を介して外部に導出される給電用同軸ケーブルと、前記下段シリンダダイポールの下側において前記給電線管に装着され、前記給電用同軸ケーブルの給電電力を２分配する２分配器と、前記２分配器で分配された一方の電力を前記下段シリンダダイポールの下部放射管内に設けられている多分配整合基板に供給する下段アンテナケーブルと、前記２分配器で分配された他方の電力を前記上段シリンダダイポールの下部放射管内に設けられている多分配整合基板に供給する上段アンテナケーブルと、前記各多分配整合基板で分配された電力をそれぞれ対応する下部放射管及び上部放射管に多点給電する給電手段とを具備したことを特徴とする多段シリンダダイポールアンテナ。
【請求項４】
前記請求項３記載の多段シリンダダイポールアンテナを基本単位として更に多段に構成したことを特徴とする多段シリンダダイポールアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無指向性の多点給電シリンダダイポールアンテナ及び多段シリンダダイポールアンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、例えば携帯電話等の移動無線の基地局として、自局エリア内を１つのアンテナでカバーするためにオムニアンテナ（ｏｍｎｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ　ａｎｔｅｎｎａ）で高利得アンテナが多種使用されている。
【０００３】
これらオムニアンテナにおいて、アンテナチルトやビーム成形をするためには並列給電にする必要がある。そのため垂直偏波としては従来からシリンダダイポールが用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにシリンダダイポールを使用し、並列給電することによってアンテナチルトやビーム成形をすることができるが、高周波では並列給電線の影響により広帯域において無指向性、ＶＳＷＲ、高利得の実現が困難になる。また、従来、シリンダダイポールへの給電は１点給電方式が用いられているが、１点給電方式では放射素子上の給電点とその反対側の位置において位相差が発生するために無指向性にならないという問題があった。
【０００５】
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、ＶＳＷＲの帯域を広帯域化でき、無指向性で高利得の多点給電シリンダダイポールアンテナ及び多段シリンダダイポールアンテナを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る多点給電シリンダダイポールアンテナは、アンテナの支持柱を兼ねる給電線管と、前記給電線管に装着される下部放射管及び上部放射管からなるシリンダダイポールと、前記給電線管内に挿入され、前記下部放射管の近傍において上端部が給電線管に設けられた透孔を介して外部に導出される給電用同軸ケーブルと、前記下部放射管内に設けられ、前記給電用同軸ケーブルの上端部が接続される多分配整合基板と、前記多分配整合基板で分配された給電電力を前記下部放射管及び上部放射管に多点給電する給電手段とを具備したことを特徴とする。
【０００７】
上記のようにシリンダダイポールに多点給電して対称構造とすることにより、給電点における位相差を無くして無指向性とすることができ、且つＶＳＷＲの帯域を広帯域化することができる。
【０００８】
また、多分配整合基板を下部放射管内に配置する構成とすることにより、基板の組込み性、省スペース化を実現することができる。
【０００９】
また、本発明に係る多段シリンダダイポールアンテナは、アンテナの支持柱を兼ねる並列給電用の給電線管と、前記給電線管に装着される下部放射管及び上部放射管からなる上段シリンダダイポールと、前記上段シリンダダイポールの下側において前記給電線管に装着される下部放射管及び上部放射管からなる下段シリンダダイポールと、前記上段シリンダダイポール及び下段シリンダダイポールの下部放射管内にそれぞれ設けられる多分配整合基板と、前記給電線管内に挿入され、前記下段シリンダダイポールを構成する下部放射管の近傍において上端部が給電線管に設けられた透孔を介して外部に導出される給電用同軸ケーブルと、前記下段シリンダダイポールの下側において前記給電線管に装着され、前記給電用同軸ケーブルの給電電力を２分配する２分配器と、前記２分配器で分配された一方の電力を前記下段シリンダダイポールの下部放射管内に設けられている多分配整合基板に供給する下段アンテナケーブルと、前記２分配器で分配された他方の電力を前記上段シリンダダイポールの下部放射管内に設けられている多分配整合基板に供給する上段アンテナケーブルと、前記各多分配整合基板で分配された電力をそれぞれ対応する下部放射管及び上部放射管に多点給電する給電手段とを具備したことを特徴とする。
【００１０】
上記のように多点給電を行なうと共に給電線管内に同軸ケーブルを挿入することにより、同軸ケーブルの影響を受けずにシリンダダイポールを容易に多段化することができる。更に、同軸ケーブルを給電線管内に挿入することにより、上段、下段によらずアンテナインピーダンスを一定とすることができ、分配比を容易に算出することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る２点給電シリンダダイポールアンテナの斜視図である。このシリンダダイポールアンテナは、例えば携帯電話等の移動無線の基地局に使用される。また、上記移動無線には、例えば２ＧＨｚ帯の周波数の電波が使用される。
【００１２】
図１において、１はシリンダダイポールアンテナの支持柱を兼ねる並列給電用給電線管で、管内に複数の同軸ケーブルを挿入できるように直径を太く、例えば１５ｍｍ程度の太さに設定している。上記給電線管１には、シリンダダイポール１０を構成する上部放射管２及び下部放射管３が所定の間隔例えば０．０４λの間隔で対向して装着される。上部放射管２及び下部放射管３は、高さがほぼλ／４の有底円筒状に形成され、上部放射管２は上側が開口し、下部放射管３は下側が開口している。上部放射管２及び下部放射管３は、給電線管１を太く設定しているのに伴い、その直径を大きく例えばほぼλ／４に設定している。上記上部放射管２及び下部放射管３は、対向する側が底面２ａ、３ａとなっており、この底面２ａ、３ａの中央に設けられた穴内に給電線管１が挿入される。
【００１３】
上記上部放射管２及び下部放射管３の開口部には、それぞれ絶縁材を用いた円板状の保持基板４、５が設けられる。この保持基板４、５には、中央部に給電線管１を挿通させるための挿通孔が設けられており、この挿通孔部分において給電線管１に装着する。上記のように保持基板４、５を設けることにより、上部放射管２及び下部放射管３と給電線管１との間を絶縁状態に保持する。
【００１４】
上記給電線管１の内部には、下端部より給電用の同軸ケーブル６が挿入され、その上端部が下部放射管３の近傍に設けられた透孔９より外部に導出される。また、下部放射管３の内側には、図２に詳細を示す円板状の２分配整合基板７が配置される。上記同軸ケーブル６の上端部は、２分配整合基板７に接続されて２分配される。２分配整合基板７の２分配出力端子には、同軸ケーブル８ａ、８ｂが接続されて下部放射管３の底面３ａ及び上部放射管２の底面２ａにそれぞれ２点給電される。この２点給電は、給電線管１を間に介して対称となる位置、すなわち、ほぼ１８０°の位置関係を保って行なわれる。この場合、同軸ケーブル８ａ、８ｂの外部導体が下部放射管３の底面３ａに例えばコネクタあるいは接栓（図示せず）を介して接続される。また、同軸ケーブル８ａ、８ｂの中心導体及び絶縁被覆は、下部放射管３の底面３ａに設けられた透孔内を通り、中心導体が上部放射管２の底面２ａに接続される。
【００１５】
図２は上記２分配整合基板７の詳細を示したもので、（ａ）は上面図、（ｂ）は底面図である。図２において、１１は円板状の絶縁基板で、その両面に上側導体板１２及び下側導体板１３が設けられる。上記上側導体板１２及び下側導体板１３は、その外周及び内周に沿って所定の間隔で設けられた多数のスルーホール１４により電気的に接続される。
【００１６】
上記下側導体板１３には、上記同軸ケーブル６が接続される給電点１５が設けられる。また、下側導体板１３には、給電点１５の両側に所定長さの分岐・整合ストリップライン１６、１７が設けられる。
【００１７】
一方、上側導体板１２には、上記給電点１５に対応する位置を中心として所定長さのストリップライン１８が設けられる。このストリップライン１８は、中心部に設けたスルーホール１９により給電点１５に接続されると共に、両先端部に設けたスルーホール２１、２２により下側導体板１３の分岐・整合ストリップライン１６、１７に接続される。
【００１８】
また、上側導体板１２には、ストリップライン１８の中心より左右９０°の位置にアンテナ給電用分岐端子２３、２４が設けられる。従って、アンテナ給電用分岐端子２３、２４は、１８０°の位置関係を保って設けられる。上記アンテナ給電用分岐端子２３、２４は、下側導体板１３の分岐・整合ストリップライン１６、１７にスルーホール２５、２６により接続される。
【００１９】
そして、上記アンテナ給電用分岐端子２３、２４に上記同軸ケーブル８ａ、８ｂが接続される。
【００２０】
上記の構成において、同軸ケーブル６により給電された電力は、２分配整合基板７の下側導体板１３に設けられた給電点１５に入力され、上側導体板１２に設けられたストリップライン１８により分岐・整合ストリップライン１６、１７に２分岐されて整合される。この分岐・整合ストリップライン１６、１７で整合された電力は、アンテナ給電用分岐端子２３、２４から同軸ケーブル８ａ、８ｂを介して下部放射管３の底面３ａ及び上部放射管２の底面２ａに２点給電される。
【００２１】
上記のようにシリンダダイポール１０に２点給電して対称構造とすることにより、給電点における位相差を無くして無指向性とすることができ、且つＶＳＷＲの帯域を広帯域化することができた。
【００２２】
また、２分配整合基板７を円状に形成することにより、アンテナ内部、すなわち下部放射管３内に配置することができ、基板の組込み性、省スペース化を実現することができる。更に、アンテナの直下に２分配整合基板７を配置することが可能となり、２分配整合基板７とアンテナ間に発生する損失を減少することができる。
【００２３】
更に、２分配整合基板７の中央部に設けた穴に径の太い給電線管１を挿通させることができるので、この給電線管１内に複数の給電用同軸ケーブルを挿入でき、シリンダダイポール１０を多段に構成することが可能となる。
【００２４】
なお、上記第１実施形態では、シリンダダイポール１０に２点給電する場合について説明したが、２分配整合基板７を例えば４分配、８分配構成として４点給電、８点給電等、多点給電としても良い。
【００２５】
（第２実施形態）
次に本発明の第２実施形態について説明する。
図３は、上記第１実施形態に示したシリンダダイポール１０を多段に構成する場合の基本構成（２段構成）を示す側面図である。
【００２６】
シリンダダイポールを多段に構成する場合、図３に示すように２組のシリンダダイポール、すなわち、上段シリンダダイポール１０ａと下段シリンダダイポール１０ｂが基本構成となり、その下側に２分配器３１が設けられる。上段シリンダダイポール１０ａと下段シリンダダイポール１０ｂは、第１実施形態で示したシリンダダイポール１０と同様の構成となっている。
【００２７】
上記２分配器３１は、２分配整合基板７と同様に円板状に形成され、下段シリンダダイポール１０ｂの下側において、給電線管１に装着される。給電線管１内に挿入された同軸ケーブル６は、２分配器３１の近傍で給電線管１に設けられた透孔９より外部に導出され、上端部が２分配器３１に接続される。また、２分配器３１の分配出力端子に下段アンテナケーブル３２ａ及び上段アンテナケーブル３２ｂの下端部が接続される。
【００２８】
下段アンテナケーブル３２ａは、給電線管１に沿って下段シリンダダイポール１０ｂに導かれ、下部放射管３に設けられている２分配整合基板７の給電点１５（図２（ｂ）参照）に接続される。すなわち、下段アンテナケーブル３２ａは、下部放射管３に設けられている保持基板５と給電線管１との間隙を通って２分配整合基板７の給電点１５に接続される。
【００２９】
また、上段アンテナケーブル３２ｂは、下段アンテナケーブル３２ａと同様に給電線管１に沿って下段シリンダダイポール１０ｂ内を通り、上段シリンダダイポール１０ａの下部放射管３内に導かれ、この下部放射管３に設けられている２分配整合基板７の給電点１５に接続される。
【００３０】
上記のように同軸ケーブル６により供給される電力は、２分配器３１で２分配され、下段アンテナケーブル３２ａ、上段アンテナケーブル３２ｂにより、下段シリンダダイポール１０ｂ及び上段シリンダダイポール１０ａに給電される。
【００３１】
上記図３に示した２段のシリンダダイポールを基本となり、これを多段配置することにより、４段、８段等の多段のアンテナが構成される。この場合、給電線管１内には、アンテナ段数に応じて複数本の同軸ケーブル６が設けられる。
【００３２】
図４は、８段のシリンダダイポールを構成した場合の給電回路の構成例を示したものである。
【００３３】
給電部４０から同軸ケーブル４１を介して供給される電力は、例えばアンテナ基部に設けられる４分配器４２で４分配され、移相器４３ａ〜４３ｄを介して同軸ケーブル６ａ〜６ｄにより２分配器３１ａ〜３１ｄに供給される。この各２分配器３１ａ〜３１ｄにより２分配された電力が８段（＃１〜＃８）のシリンダダイポール１０−１〜１０−８に供給される。この場合、８段のシリンダダイポール１０−１〜１０−８は、図３で説明したように２段を１組として各２分配器３１ａ〜３１ｄから供給される。なお、移相器４３ａ〜４３ｄは、図３では示されていないが、４分配器４２の近傍に設けられる。
【００３４】
上記のように直径の大きい給電線管１及び放射管２、３を使用して給電線管１内に複数本の同軸ケーブル６ａ〜６ｄを挿入できるように構成することにより、同軸ケーブルの影響を受けずにシリンダダイポールを容易に多段化することができる。更に、複数本の同軸ケーブル６ａ〜６ｄを給電線管１内に挿入することにより、上段、下段によらずアンテナインピーダンスを一定とすることができ、分配比を容易に算出することができる。また、シリンダダイポール１０に２点給電して対称構造とすることにより、給電線管１内に複数の同軸ケーブルを挿入した場合においても、その影響をなくして無指向性とすることができる。
【００３５】
なお、図４において、４分配器４２及び２分配器３１ａ〜３１ｄは、等電力分配だけでなく異電力分配としても良い。４分配器４２及び２分配器３１ａ〜３１ｄで異電力分配を行なうことにより、指向性の調整が可能になる。
【００３６】
【発明の効果】
以上詳記したように本発明によれば、シリンダダイポールに多点給電して対称構造とすることにより、給電点における位相差を無くして無指向性とすることができ、且つＶＳＷＲの帯域を広帯域化することができる。また、多分配整合基板を下部放射管内に配置する構成とすることにより、基板の組込み性、省スペース化を実現することができる。
【００３７】
また、多点給電を行なうと共に給電線管内に同軸ケーブルを挿入することにより、同軸ケーブルの影響を受けずにシリンダダイポールを容易に多段化することができ、且つ、上段、下段によらずアンテナインピーダンスを一定とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る２点給電シリンダダイポールの構成を示す斜視図。
【図２】同実施形態における２分配整合基板の詳細を示す構成図。
【図３】本発明の第２実施形態に係る２点給電シリンダダイポールを多段に構成する場合の基本構成を示す側面図。
【図４】同実施形態において、８段のシリンダダイポールを構成した場合の給電回路の構成例を示す図。
【符号の説明】
１…給電線管
２…上部放射管
２ａ…上部放射管の底面
３…下部放射管
３ａ…下部放射管の底面
４、５…保持基板
６、６ａ〜６ｄ…同軸ケーブル
７…２分配整合基板
８ａ、ｂ…同軸ケーブル
９…透孔
１０…シリンダダイポール
１０ａ…上段シリンダダイポール
１０ｂ…下段シリンダダイポール
１１…絶縁基板
１２…上側導体板
１３…下側導体板
１４…スルーホール
１５…給電点
１６、１７…分岐・整合ストリップライン
１８…ストリップライン
１９…スルーホール
２１、２２…スルーホール
２３、２４…アンテナ給電用分岐端子
２５、２６…スルーホール
３１、３１ａ〜３１ｄ…２分配器
３２ａ…下段アンテナケーブル
３２ｂ…上段アンテナケーブル
４０…給電部
４１…同軸ケーブル
４２…４分配器
４３ａ〜４３ｄ…移相器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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