(57)【要約】【課題】逆コーナー状に配置する反射素子の本数を少なくでき、設置し易いと共に受風荷重を減少でき、反射素子の支持構造を簡易化してコストを低減する。【解決手段】アーム１にスクリーンアーム２ａ、２ｂを約２４０度の角度で逆コーナー状に取付ける。アーム１の先端部近傍には、長さが約λ／２の放射素子４を垂直方向に取付ける。スクリーンアーム２ａ、２ｂには、長さが約０．７λの４本の反射素子６ａ１、６ａ２、６ｂ１、６ｂ２を垂直方向に平行に取付ける。スクリーンアーム２ａ、２ｂによる逆コーナー状に配置される内側配置の反射素子６ａ１、６ａ２から外側配置の反射素子６ｂ１、６ｂ２までの間隔を約０．１８λ、内側配置の反射素子６ａ１と６ａ２を結んだ線と放射素子４との間隔を約０．３３λに設定する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
約半波長の長さの放射素子と、前記放射素子から所定の間隔離して逆コーナー状に平行に配置された所定の長さの複数本の反射素子とを具備し、
前記複数本の反射素子は、逆コーナー状の頂点位置を除いて配置したことを特徴とする指向性アンテナ。
【請求項２】
前記逆コーナー状に配置した反射素子の長さを約０．７波長に設定したことを特徴とする請求項１に記載の指向性アンテナ。
【請求項３】
前記逆コーナー状に配置した反射素子は、４本の反射素子からなり、内側に配置された２本の反射素子と外側に配置された２本の反射素子とを異なる長さに設定したことを特徴とする請求項１に記載の指向性アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体通信の基地局用指向性アンテナに係り、特に指向性と受風荷重を改良した指向性アンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、移動体通信の基地局用指向性アンテナとして、垂直偏波による指向性アンテナが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
図８は、従来の垂直偏波による指向性アンテナの構成例を示す斜視図である。図８において、２１はアーム、２２ａ、２２ｂは上記アーム２１に逆コーナー状に取付けられるスクリーンアームである。上記アーム２１の先端部近傍には、使用周波数に対して約λ／２（λ：波長）の長さを持つ放射素子２３が垂直に取付けられる。また、上記スクリーンアーム２２ａ、２２ｂの頂点位置Ａに１本の反射素子２４が垂直に取付けられると共に、スクリーンアーム２２ａ、２２ｂに沿って複数の反射素子２４が所定の間隔で取付けられる。上記反射素子２４の長さは約１λ、隣り合う反射素子２４どうしの間隔が約０．１５λ、スクリーンアーム２２ａ、２２ｂによって形成される逆コーナーの角度は約２６０度である。
【０００４】
上記のように従来の指向性アンテナは、使用周波数に対して約λ／２の長さを持つ放射素子２３と、この放射素子２３から所定の間隔離して逆コーナー状に平行に配置された複数本（図示したものは７本）の反射素子２４とで構成される。
【０００５】
図９は、上記従来の指向性アンテナの垂直偏波水平面指向性を示したものである。なお、図９はｄＢ目盛の極座標を示している。上記従来の指向性アンテナは、垂直偏波水平面指向性のビーム幅を約±９０度にし、１８０度方向の前方後方比特性を約２０ｄＢとなるようにしている。
【特許文献１】実公昭６１−２８４０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の指向性アンテナは、反射素子２４の長さが１λと非常に長く設定されていると共に、構成する反射素子２４の本数も多いため受風荷重が大きいという問題があった。
【０００７】
また、指向性のビーム幅をおよそ±９０度にしようとすると、０度方向の指向性が１．５〜２ｄＢ落ち込むという問題があった。
【０００８】
更に、従来の指向性アンテナでは、１８０度以外の方向に対してできるだけ感度を高くし、通信が良好にできる特性を得ようとすると、約１８０度±３０度の幅で指向性の感度を抑圧してしまうので、１５０度の方向や２１０度の方向の感度を高くしようとしてもできないという問題があった。
【０００９】
また、逆コーナー状配置の頂点位置Ａに反射素子を取付けるためには、複雑な支持構造にせざるを得なくなり、製造コストが高くなるという問題があった。
【００１０】
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、逆コーナー状に配置する反射素子の本数を少なくして設置が容易であると共に受風荷重を減少でき、反射素子の支持構造を簡易化してコストを低減し得る指向性アンテナを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
第１の発明に係る指向性アンテナは、約半波長の長さの放射素子と、前記放射素子から所定の間隔離して逆コーナー状に平行に配置された所定の長さの複数本の反射素子とを具備し、前記複数本の反射素子は、逆コーナー状の頂点位置を除いて配置したことを特徴とする。
【００１２】
第２の発明は、前記第１の発明に係る指向性アンテナにおいて、逆コーナー状に配置した反射素子の長さを約０．７波長に設定したことを特徴とする。
【００１３】
第３の発明は、前記第１の発明に係る指向性アンテナにおいて、逆コーナー状に配置した反射素子は、４本の反射素子からなり、内側に配置された２本の反射素子と外側に配置された２本の反射素子とを異なる長さに設定したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、垂直偏波水平面指向性のビーム幅約±９０度と、前方後方比特性約２０ｄＢの特性を確保した上で、逆コーナー状に配置する反射素子の本数を少なくでき、受風荷重を減少することができる。また、逆コーナー状に反射素子を配置する際に、逆コーナーの頂点位置に反射素子を配置する必要がなく、反射素子の支持構造を比較的簡単にすることができ、材料、加工、組込み、輸送梱包サイズ等、従来のアンテナよりコストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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実施形態に係る垂直偏波指向性アンテナの構成例を示す斜視図である。  
図１において、１はアームで、このアーム１にはスクリーンアーム２ａ、２ｂがスクリーンアーム取付金具３により、指向方向からみて逆コーナー状に取付けられる。上記スクリーンアーム２ａ、２ｂの逆コーナー状となる角度αは、例えば２３０〜２６０度の範囲、好ましくは約２４０度に設定される。
【００１６】
上記アーム１の先端部近傍には、例えばダイポールアンテナ等の放射素子４が素子取付金具５により垂直方向に取付けられる。上記放射素子４の長さは、使用周波数に対して約λ／２（λ：波長）の長さに設定される。上記放射素子４としてダイポールアンテナを用いた場合、中央部分が絶縁材１０により絶縁される。また、上記放射素子４には、給電端子１１が設けられている。
【００１７】
そして、上記スクリーンアーム２ａ、２ｂには、その頂点位置Ａを除いて、所定長さを有する複数本例えば４本の反射素子６ａ１、６ａ２、６ｂ１、６ｂ２が素子取付金具７により垂直方向に平行に取付けられる。この場合、反射素子６ａ１、６ａ２は内側に配置され、反射素子６ｂ１、６ｂ２は外側に配置される。上記４本の反射素子６ａ１、６ａ２、６ｂ１、６ｂ２の長さは、約０．７λに設定される。
【００１８】
次に、上記放射素子４及び反射素子６ａ１、６ａ２、６ｂ１、６ｂ２の位置関係について、図２を参照して説明する。図２は、図１に示した指向性アンテナを上面からみた図で、模式的に示したものである。
【００１９】
図２に示すように、スクリーンアーム２ａ、２ｂにより逆コーナー状に配置される内側配置の反射素子６ａ１、６ａ２から外側配置の反射素子６ｂ１、６ｂ２までの間隔をｄ１、内側配置の反射素子６ａ１と６ａ２の間隔をｄ２、上記反射素子６ａ１と６ａ２を結んだ線と放射素子４との間隔をｄ３、外側配置の反射素子６ｂ１と６ｂ２の間隔をｄ４、上記反射素子６ｂ１と６ｂ２を結んだ線と放射素子４との間隔をｄ５としたとき、ｄ１〜ｄ５の値を次のように設定する。
【００２０】
ｄ１：約０．１８λ
ｄ２：約０．３２λ
ｄ３：約０．３３λ
ｄ４：約０．６４λ
ｄ５：約０．４２λ
また、上記したように放射素子４の長さは約λ／２、反射素子６ａ１、６ａ２、６ｂ１、６ｂ２の長さは約０．７λ、スクリーンアーム２ａ、２ｂにより形成される逆コーナーの角度、すなわち反射素子６ａ１、６ｂ１と反射素子６ａ２、６ｂ２により形成される逆コーナーの角度αは約２４０度である。上記指向性アンテナは、例えば１５０ＭＨｚ帯、４００ＭＨｚ帯等で使用される。
【００２１】
図３は、上記第１実施形態に係る指向性アンテナの垂直偏波水平面指向性を示したものである。なお、図３はｄＢ目盛の極座標を示している。同図から明らかなように、指向性のビーム幅が約±９０度で、１８０度方向の前方後方比特性が約２０ｄＢとなっていることが分かる。
【００２２】
従来の指向性アンテナに比較し、指向特性を維持したまま逆コーナー状に配置する反射素子数を４本に減らすことが可能となり、また、反射素子の長さを長さを短くできるので、受風荷重の小さい指向性アンテナを実現することができる。
【００２３】
また、水平面指向性においては、１２０〜１５０度及び２１０〜２４０度では従来の指向性アンテナより約３ｄＢ高くなっており、９０〜１５０度や２１０〜２７０度では従来の指向性アンテナより感度の高いアンテナを提供することができる。
【００２４】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る指向性アンテナについて説明する。  
図４は、本発明の第２実施形態に係る指向性アンテナの構成例を示す斜視図である。この第２実施形態に係る指向性アンテナは、図１に示した第１実施形態において、内側の反射素子６ａ１、６ａ２に代えて長さが約０．７λの反射素子１６ａ１、１６ａ２を使用すると共に、外側の反射素子６ｂ１、６ｂ２に代えて長さが約０．６λの反射素子１６ｂ１、１６ｂ２を使用したものである。
【００２５】
そして、図５に示すように、スクリーンアーム２ａ、２ｂにより逆コーナー状に配置される内側配置の反射素子１６ａ１、１６ａ２から外側配置の反射素子１６ｂ１、１６ｂ２までの間隔をｄ１、内側配置の反射素子１６ａ１と１６ａ２の間隔をｄ２、上記反射素子１６ａ１と１６ａ２を結んだ線と放射素子４との間隔をｄ３、外側配置の反射素子１６ｂ１と１６ｂ２の間隔をｄ４、上記反射素子１６ｂ１と１６ｂ２を結んだ線と放射素子４との間隔をｄ５としたとき、ｄ１〜ｄ５の値を次のように設定する。
【００２６】
ｄ１：約０．１８λ
ｄ２：約０．３２λ
ｄ３：約０．３４λ
ｄ４：約０．６４λ
ｄ５：約０．４３λ
また、放射素子４の長さは約λ／２、反射素子１６ａ１、１６ｂ１と反射素子１６ａ２、１６ｂ２により形成される逆コーナーの角度αは約２４０度である。
【００２７】
図６は、第２実施形態に係る指向性アンテナの垂直偏波水平面指向性を示したもので、指向性のビーム幅が約±９０度、１８０度方向の前方後方比特性が約２０ｄＢとなっている。
【００２８】
上記第２実施形態に係る指向性アンテナでは、外側配置の反射素子１６ｂ１、１６ｂ２の長さを第１実施形態の場合より更に短くすることができる。
【００２９】
図７は、上記第２実施形態に係る指向性アンテナにおいて、反射素子長や間隔等を別の条件にした場合、すなわち、内側配置の２本の反射素子１６ａ１、１６ａ２の長さを約０．７λ、外側配置の２本の反射素子１６ｂ１、１６ｂ２の長さを約０．６λに設定すると共に、各素子間隔ｄ１〜ｄ５を次のように設定した場合の垂直偏波水平面指向性を示したものである。
【００３０】
ｄ１：約０．１８λ
ｄ２：約０．４２λ
ｄ３：約０．３８λ
ｄ４：約０．７４λ
ｄ５：約０．４７λ
図７に示すように１８０度方向の前方後方比特性を約１５ｄＢにすると、指向性で０±１２０度の範囲で指向性偏差を約３ｄＢにすることができる。すなわち、水平面指向性上で特定の特定の方向のみ妨害を与えない、あるいは妨害を受けないように感度を抑圧し、特定方向±６０度方向以外はほぼ無指向性アンテナのように使用することが可能になる。
【００３１】
上記実施形態で示した構成とすることにより、垂直偏波水平面指向性のビーム幅約±９０度と、前方後方比特性約２０ｄＢの特性を確保した上で、逆コーナー状に配置する反射素子の本数を４本と少なくでき、受風荷重を減少することができる。
【００３２】
また、逆コーナー状に反射素子を配置する際に、逆コーナーの頂点位置Ａに反射素子を配置する必要がなく、反射素子の支持構造を比較的簡単にすることができ、材料、加工、組込み、輸送梱包サイズ等、従来のアンテナよりコストを低減することができる。
【００３３】
更に、垂直偏波水平面指向性において、指向性感度を抑圧する角度調整をできるだけ狭くし、残りの角度は無指向性アンテナのように指向性偏差を少なくすることができる。すなわち、同一周波数を使用したシステム等の中継局用アンテナとして妨害干渉を抑圧しながら、できるだけ広い範囲に感度を持たせることができる。
【００３４】
また、放射素子としてダイポールアンテナを使用した場合は、上記の指向性を維持したまま５％程度の帯域を持つ広帯域アンテナとして使用することができる。
【００３５】
また、放射素子として例えばスリーブアンテナやホイップアンテナ等の垂直偏波水平面が無指向性の素子を使用すれば、同様の特性の指向性アンテナとすることができる。
【００３６】
なお、上記実施形態では、４本の反射素子を用いた場合について示したが、更に多数の反射素子を用いても良いことは勿論である。
【００３７】
また、上記実施形態では、垂直偏波の指向性アンテナとして実施した場合について示したが、水平偏波用の指向性アンテナとしても使用することができる。
【００３８】
また、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る指向性アンテナの斜視図である。
【図２】同実施形態に係る指向性アンテナの放射素子及び反射素子の位置関係を示す図である。
【図３】同実施形態に係る指向性アンテナの垂直偏波水平面指向性を示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る指向性アンテナの斜視図である。
【図５】同実施形態に係る指向性アンテナの放射素子及び反射素子の位置関係を示す図である。
【図６】同実施形態に係る指向性アンテナの垂直偏波水平面指向性を示す図である。
【図７】同実施形態に係る指向性アンテナの他の設定例における垂直偏波水平面指向性を示す図である。
【図８】従来の指向性アンテナの構成を示す斜視図である。
【図９】従来の指向性アンテナの垂直偏波水平面指向性を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１…アーム、２ａ、２ｂ…スクリーンアーム、３…スクリーンアーム取付金具、４…放射素子、５…素子取付金具、６ａ１、６ａ２…反射素子、６ｂ１、６ｂ２…反射素子、７…素子取付金具、１０…絶縁材、１１…給電端子、１６ａ１、１６ａ２…反射素子、１６ｂ１．１６ｂ２…反射素子。
【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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