(57)【要約】【課題】  大地に対する水平面内の指向特性として、より円形に近い指向特性が得られる周波数共用無指向性アンテナを提供する。【解決手段】  筒状の反射器と、ｎを３以上の整数とするとき、前記筒状の反射器の中心点を中心とする円の円周上に配置されるｎ個以上のアンテナ素子と、給電線を介して供給される励振電力をｎ分配して前記各アンテナ素子に供給するｎ分配手段とを備える周波数共用無指向性アンテナであって、前記各アンテナ素子は、低周波数帯の電波を放射する半波長ダイポールアンテナ素子と、高周波帯の電波を放射する無給電素子とを有し、前記給電線は、前記筒状の反射器の内部に配置される。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の反射器と、
ｎを３以上の整数とするとき、前記筒状の反射器の中心点を中心とする円の円周上に配置されるｎ個以上のアンテナ素子と、
給電線を介して供給される励振電力をｎ分配して前記各アンテナ素子に供給するｎ分配手段とを備える周波数共用無指向性アンテナであって、
前記各アンテナ素子は、低周波数帯の電波を放射する半波長ダイポールアンテナ素子と、
高周波帯の電波を放射する無給電素子とを有し、
前記給電線は、前記筒状の反射器の内部に配置されることを特徴とする周波数共用無指向性アンテナ。
【請求項２】
前記ｎは４であり、
前記反射器は、軸長方向と直交する面で切断したときの断面形状がリング形状であることを特徴とする請求項１に記載の周波数共用無指向性アンテナ。
【請求項３】
前記ｎは４であり、
前記反射器は、軸長方向と直交する面で切断したときの断面形状が四角形形状であり、
前記４個のアンテナ素子は、前記反射器の４面上に配置されることを特徴とする請求項１に記載の周波数共用無指向性アンテナ。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の周波数共用無指向性アンテナを、前記筒状の反射器の軸長方向に複数段に配置したことを特徴とするアレイアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周波数共用無指向性アンテナおよびアレイアンテナに係わり、特に、移動通信システム等に使用される水平面内において無指向性のアンテナに適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話に代表される移動通信システムに使用される移動通信用基地局アンテナとしては、基地局を中心とした円形のエリアを受け持つ無指向性アンテナ、即ち、大地に対する水平面内の指向特性（以下、単に、水平面内指向特性という）が無指向性の垂直偏波アンテナが使用されることがある。
移動通信システムに使用される移動通信用基地局アンテナは、多くの場合送受共用アンテナである。即ち、移動通信用基地局アンテナは、送信周波数帯域と受信周波数帯域との両方をカバーしなければならない。
そのため、この移動通信用基地局アンテナの帯域幅として広帯域特性が要求される。例えば、８００ＭＨｚ帯の携帯電話基地局用アンテナでは、比帯域幅１７％の帯域幅が要求される。
一方、近年、Ｗ−ＣＤＭＡ方式の導入に伴い、離れた周波数帯、例えば、８００ＭＨｚ帯と、２ＧＨｚ帯とで共用できる周波数共用型の無指向性アンテナが要求されている。
前述したような要望に応えるべく、本願の出願人は、８００ＭＨｚ帯と、２ＧＨｚ帯とで共用できる周波数共用無指向性アンテナを提案している（下記特許文献１参照）。
【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２００２−１９８７３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述の特許文献１に記載されている周波数共用無指向性アンテナでは、水平面内指向特性が楕円形状となり、水平面内指向特性として、より円形に近い水平面内指向特性を要求される場合には不十分であった。
本発明の目的は、大地に対する水平面内の指向特性として、より円形に近い指向特性が得られる周波数共用無指向性アンテナおよびアレイアンテナを提供することにある。
【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。
即ち、本発明は、筒状の反射器と、ｎを３以上の整数とするとき、前記筒状の反射器の中心点を中心とする円の円周上に配置されるｎ個以上のアンテナ素子と、給電線を介して供給される励振電力をｎ分配して前記各アンテナ素子に供給するｎ分配手段とを備える周波数共用無指向性アンテナであって、前記各アンテナ素子は、低周波数帯の電波を放射する半波長ダイポールアンテナ素子と、高周波帯の電波を放射する無給電素子とを有し、前記給電線は、前記筒状の反射器の内部に配置されることを特徴とする。
また、本発明では、前記ｎは４であり、前記反射器は、軸長方向と直交する面で切断したときの断面形状がリング形状である。
また、本発明では、前記ｎは４であり、前記反射器は、軸長方向と直交する面で切断したときの断面形状が四角形形状であり、前記４個のアンテナ素子は、前記反射器の４面上に配置される。
また、本発明は、前述の周波数共用無指向性アンテナを、前記筒状の反射器の軸長方向に複数段に配置したアレイアンテナである。
【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、８００ＭＨｚ帯と、２ＧＨｚ帯との２つの周波数帯で動作し、大地に対する水平面内の指向特性として、より円形に近い指向特性が得られる周波数共用無指向性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、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
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。
［実施例１］
図１は、本発明の実施例１の周波数共用無指向性アンテナの概略構成を示す模式斜視図、図２は、図１に示す周波数共用無指向性アンテナを、上方向（図１の矢印Ａ方向）から見た図である。
図１、図２において、１０は導電体から成る円筒状の反射器１０であり、この反射器１０は、板状でも、あるいは、メッシュ状でもよい。
１１〜１４は、アンテナ素子であり、このアンテナ素子（１１〜１４）は、低周波数帯（８００〜９００ＭＨｚ帯）の電波を放射する垂直偏波用の半波長ダイポールアンテナ素子（２１〜２４）と、高周波帯（２ＧＨｚ帯）の電波を放射する無給電素子（３１〜３４）とで構成される。
ここで、半波長ダイポールアンテナ素子（２１〜２４）は、一対の放射素子（１１１，１１２）で構成され、この半波長ダイポールアンテナ素子（２１〜２４）の共振特性と、無給電素子（３１〜３４）の共振特性とが電磁的に結合し、複同調の原理に基づいて、無給電素子（３１〜３４）から高周波帯の電波が放射される。
【０００８】
各アンテナ素子（１１〜１４）は、円筒状の反射器１０の中心点を中心とする円の円周上に配置される。
本実施例では、アンテナ素子（１１〜１４）は、アンテナ素子１１とアンテナ素子１３を結ぶ直線と、アンテナ素子１２とアンテナ素子１４を結ぶ直線とが直交するように、円筒状の反射器１０の中心点を中心とする円の同一円周上に配置される。
給電ケーブルを介して供給される励振電力は、４分配器５により４分割され、それぞれ各アンテナ素子（１１〜１４）に供給される。
なお、図示は省略しているが、給電ケーブルは、円筒状の反射器１０の内部に配置される。これにより、給電ケーブルがアンテナの指向性を乱したり、ＶＳＷＲ特性に影響を与えるのを防止することが可能となる。
このように、本実施例では、４個のアンテナ素子（１１〜１４）を、円筒状の反射器上に配置するようにしたので、水平面内指向特性を、より円形に近いものにすることができる。
【０００９】
［実施例２］
図３は、本発明の実施例２の周波数共用無指向性アンテナの概略構成を示す模式斜視図、図４は、図３に示す周波数共用無指向性アンテナを、上方向（図１の矢印Ａ方向）から見た図である。
本実施例は、反射器１０が、軸長方向と直交する面で切断したときの断面形状が四角形の筒状の反射器１０である点で、前述の実施例１と相異する。
本実施例でも、アンテナ素子（１１〜１４）は、アンテナ素子１１とアンテナ素子１３を結ぶ直線と、アンテナ素子１２とアンテナ素子１４を結ぶ直線とが直交するように、断面形状が四角形の筒状の反射器１０の中心点を中心とする円の同一円周上に配置される。
給電ケーブルを介して供給される励振電力は、４分配器５により４分割され、それぞれ分岐ケーブル６により、各アンテナ素子（１１〜１４）の給電回路を構成する折り返し導体（１６１，１６２，１６４）に供給される。
図３に示すように、４分配器５は、誘電体基板７の一面に形成された２分岐導体９１と、２分岐導体９１の後段に接続される２分岐導体９２とで構成される。
なお、図示は省略しているが、給電ケーブルは、円筒状の反射器１０の内部に配置される。これにより、給電ケーブルがアンテナの指向性を乱したり、ＶＳＷＲ特性に影響を与えるのを防止することが可能となる。
【００１０】
図５は、本実施例のアンテナ素子（１１〜１４）の一例の概略構成を示す図である。
図５において、１１１，１１２は、半波長ダイポールアンテナ素子（２１〜２４）を構成する１対の放射素子、１５は給電回路を形成する接地導体で、これらは誘電体基板１２の裏面（または表面）に設けられる。
図５（ｂ）に示すように、接地導体１５には、長手方向のスリット２０が形成され、このスリットで分割された接地導体の先端部に、それぞれ放射素子（１１１，１１２）が接続される。
１６は給電回路を形成する折返し導体、３は無給電素子であり、これらは図５（ａ）に示すように、誘電体基板１２の表面（または裏面）に設けられる。
折り返し導体１６は、誘電体基板１２の裏面（または表面）に設けられた接地導体１５とともに、分岐導体による平衡−不平衡変換回路をマイクロストリップ線路によって形成する。
折り返し導体１６には、誘電体基板１２に形成された孔２１を通り、分岐ケーブル６が接続される。
【００１１】
図６、図７は、本実施例の周波数共用無指向性アンテナの一例の水平面内指向特性を示すグラフである。
図６は、周波数が、８８５ＭＨｚのときの水平面内指向特性、図７は、周波数が２．０４５ＧＨｚのときの水平面内指向特性を示している。
これらのグラフから明らかなように、本実施例の周波数共用無指向性アンテナでは、周波数が、８８５ＭＨｚのときの水平面内指向特性はほぼ円形の無指向性の指向特性を有し、さらに、周波数が２．０４５ＧＨｚのときの水平面内指向特性も、より円形に近い無指向性の指向特性を有している。
図８、図９は、本実施例の周波数共用無指向性アンテナの一例のＶＳＷＲ特性を示すグラフである。
図８は、周波数が、８００〜９００ＭＨｚ帯のときのＶＳＷＲ特性、図９は、周波数が２ＧＨｚ帯のときのＶＳＷＲ特性を示している。
これらのグラフから明らかなように、本実施例の周波数共用無指向性アンテナでは、低周波数帯、および高周波数帯の両方で広帯域のＶＳＷＲ特性を有している。
なお、図６〜図９のグラフは、図３、図４に示す周波数共用無指向性アンテナの各部の寸法が、以下に示す寸法のときの水平面内指向特性およびＶＳＷＲ特性を示している。
（１）半波長ダイポールアンテナ素子（２１〜２４）の長さが、０．５λ０．８（λ０．８は、周波数が８８５ＭＨｚのときの自由空間波長）
（２）無給電素子（３１〜３４）の長さが、０．４λ２．０（λ２．０は、周波数が２．０４５ＧＨｚのときの自由空間波長）
（３）反射器１０の一面から、半波長ダイポールアンテナ素子（２１〜２４）の幅方向の中心までの距離が０．０６λ０．９（λ０．９は、周波数が９００ＭＨｚのときの自由空間波長）
（４）反射器１０の一面から、無給電素子（３１〜３４）の幅方向の中心までの距離が０．２λ２．０
【００１２】
［実施例３］
図１０は、本発明の実施例３のアレイアンテナの概略構成を示す模式斜視図である。
本実施例のアレイアンテナは、前述の実施例２の周波数共用無指向性アンテナを、軸長方向と直交する面で切断したときの断面形状が四角形の筒状の反射器１０の軸長方向に複数段（図１０では、８段）に配置したアレイアンテナである。
なお、本実施例では、反射器１０の４面上に、各段のアンテナ素子として、４個のアンテナ素子（１１〜１４）が配置されるが、図１０では、各段のアンテナ素子は、アンテナ素子１１のみを１個図示し、その他のアンテナ素子（１２〜１４）の図示は省略している。
また、本実施例では、４段の各アンテナ素子（１１）と、４分配器５を１ユニットとし、図１０では、２ユニットを反射器１０に配置している。
各ユニットの４分配器５は、前述したように、誘電体基板７の一面に形成された２分岐導体９１と、２分岐導体９１の後段に接続される２分岐導体９２とを有するが、これらの２分岐導体（９１，９２）は、図１０では、誘電体基板７の裏面側に形成される。
給電ケーブル１７１は、反射器１０の内部を通り、反射器１０に設けられた孔（図示せず）から反射器１０の外側に取り出され、給電ケーブル１７１の内部導体は、下側のユニットの４分波器５の誘電体基板７に形成された孔（図示せず）を通り、４分波器５の誘電体基板７の裏面側に形成された２分岐導体９１に接続される。
給電ケーブル１７２は、反射器１０の内部を通り、反射器１０に設けられた孔（図示せず）から反射器１０の外側に取り出され、給電ケーブル１７２の内部導体は、上側のユニットの４分波器５の誘電体基板７に形成された孔（図示せず）を通り、４分波器５の誘電体基板７の裏面側に形成された２分岐導体９１に接続される。
【００１３】
４分波器５で分割された励振電力は、分岐ケーブル６と、各折り返し導体１６１と分岐ケーブル６とを接続する導体１９を介して、各段のアンテナ素子１１に供給される。
本実施例では、１本の分岐ケーブル６と導体１９を介して、励振電力が、各段のアンテナ素子１１の折り返し導体１６１に供給されるため、アレイアンテナから放射される電波は、所定のチルト角が付与されることになる。
なお、本実施例では、アンテナ素子１１を、反射器１０の軸長方向に８段に配置した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、１ユニット構成のアンテナ素子（１１）と４分配器５を、即ち、４段の各アンテナ素子（１１）と、１個の４分配器５を、反射器１０の軸長方向に配置するようにしてもよい。
また、１ユニット内のアンテナ素子１１は、４個に限定されるものではなく、１ユニット内のアンテナ素子１１は、２個以上あればよい。
さらに、本実施例において、アレイアンテナから放射される電波に、チルト角を付与する必要がない場合には、各ユニット内のアンテナ素子１１に同相の励振電力を供給すればよい。
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】
【００１４】
【図１】本発明の実施例１の周波数共用無指向性アンテナの概略構成を示す模式斜視図である。
【図２】図１に示す周波数共用無指向性アンテナを、上方向（図１の矢印Ａ方向）から見た図である。
【図３】本発明の実施例２の周波数共用無指向性アンテナの概略構成を示す模式斜視図である。
【図４】図３に示す周波数共用無指向性アンテナを、上方向（図１の矢印Ａ方向）から見た図である。
【図５】本発明の実施例２のアンテナ素子（１１〜１４）の一例の概略構成を示す図である。
【図６】本発明の実施例２の周波数共用無指向性アンテナの一例の水平面内指向特性を示すグラフである。
【図７】本発明の実施例２の周波数共用無指向性アンテナの一例の水平面内指向特性を示すグラフである。
【図８】本発明の実施例２の周波数共用無指向性アンテナの一例のＶＳＷＲ特性を示すグラフである。
【図９】本発明の実施例２の周波数共用無指向性アンテナの一例のＶＳＷＲ特性を示すグラフである。
【図１０】本発明の実施例３のアレイアンテナの概略構成を示す模式斜視図である。
【符号の説明】
【００１５】
１１〜１４  アンテナ素子
２１〜２４  ダイポールアンテナ素子
３，３１〜３４  無給電素子
５  ４分配器
６  分岐ケーブル
７  誘電体基板
９１，９２  ２分岐導体
１０  反射器
１１１，１１２  １対の放射素子
１２  誘電体基板
１５  接地導体
１６，１６１，１６２，１６４  折り返し導体
１７１，１７２  給電ケーブル
１９  導体
２０  スリット
２１  孔
【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】
2005117493.tif 000009
【図８】
2005117493.tif 000010
【図９】
2005117493.tif 000011
【図１０】
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