(57)【要約】【課題】異なる指向性を有する複数のアンテナが簡単に構成できる多指向性基板型アンテナを提供する。【解決手段】誘電体基板２にマイクロストリップ線路からなる給電線３，４とマイクロストリップ線路からなるアンテナ素子５とを形成した基板型アンテナ１を一列に複数個並べ、この並びの方向に沿って反射板６を設置し、この反射板６に対する各基板２の傾斜角αを基板２毎に異ならせた。【選択図】        図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体基板にマイクロストリップ線路からなる給電線とマイクロストリップ線路からなるアンテナ素子とを形成した基板型アンテナを一列に複数個並べ、この並びの方向に沿って反射板を設置すると共にこの反射板に対する各基板の傾斜角を基板毎に異ならせたことを特徴とする多指向性基板型アンテナ。
【請求項２】
上記アンテナ素子が楕円形指向性を有することを特徴とする請求項１記載の多指向性基板型アンテナ。
【請求項３】
上記反射板に直交する複数の副反射板を設置し、各基板がそれぞれ２つの副反射板で挟まれるようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の多指向性基板型アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体通信の基地局アンテナなどに用いる基板型アンテナに係り、特に、異なる指向性を有する複数のアンテナが簡単に構成できる多指向性基板型アンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
移動体通信の基地局アンテナは、その基地局アンテナから移動局に対し通信サービスを提供できるサービスエリアがその基地局アンテナの水平面上指向性に大きく影響されるものである。基地局アンテナを設置する際には、提供したいサービスエリアを漏れなくかつ無駄なく提供できる最善の場所に設置するのが望ましい。つまり移動局が存在し得ないエリアに電力を届けてもエネルギの無駄であるし、移動局が存在しているエリアに電力が届かないと困る。
【０００３】
サービスエリアが基地局アンテナを中心として円形であるならば、基地局アンテナの水平面上での指向性を無指向性（円形指向性）とすれば、上記の要望は満足できる。
【０００４】
特許文献１には、基板にマイクロストリップ線路からなる給電線とマイクロストリップ線路からなるアンテナ素子とを形成した基板型アンテナにより、比較的広帯域にわたり無指向性を得る技術が開示されている。従って、この基板型アンテナを用いることにより円形のサービスエリアを過不足偏りなくサービスすることができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−３１９１５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
近年では、移動局機器の普及により狭いエリア内に存在する移動局の数が増加しているが、上記のように無指向性のアンテナを用いた基地局アンテナを設置してサービスエリアを円形にしてしまうと、１つの基地局で提供できるチャンネルの数に限界があるため、移動局の数に対して十分な数のチャンネルを確保できなくなる。そこで、比較的狭い指向性を有するアンテナを複数個同じ場所に異なる方向を向けて設置した多指向性のアンテナが考えられている。この多指向性アンテナは、それぞれのアンテナで異なる方向をサービスエリアとするので、十分な数のチャンネルを確保することができる。例えば、指向角１２０°のアンテナを３個同じ場所に設置して１２０°ずつ異なる方向を向いた扇形のサービスエリアを分担すれば、１つのアンテナで円形のサービスエリアにした場合の３倍の数のチャンネルを確保することができる。
【０００７】
しかしながら、３個のアンテナをそれぞれ異なる方向に向けて設置すると、基地局アンテナが全体的に構造が複雑化したり大型化してしまい、それに応じて支柱の耐久荷重も増大することになる。個々のアンテナの指向角をさらに狭くし、アンテナの個数をさらに多くしてサービスエリアを細分化する場合、基地局アンテナの構造はいっそう複雑化・大型化することになる。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、異なる指向性を有する複数のアンテナが簡単に構成できる多指向性基板型アンテナを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、誘電体基板にマイクロストリップ線路からなる給電線とマイクロストリップ線路からなるアンテナ素子とを形成した基板型アンテナを一列に複数個並べ、この並びの方向に沿って反射板を設置すると共にこの反射板に対する各基板の傾斜角を基板毎に異ならせたものである。
【００１０】
上記アンテナ素子が楕円形指向性を有してもよい。
【００１１】
上記反射板に直交する複数の副反射板を設置し、各基板がそれぞれ２つの副反射板で挟まれるようにしてもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１３】
本発明は、図１及び図２、図５及び図６に示したアンテナを基礎にしている。そこで、まず図１及び図２を説明すると、図１及び図２に示したアンテナは、基板２の一方の面に基板２の長手方向に伸びるマイクロストリップ線路からなる給電線３（３は先端開放線ともいう）と、マイクロストリップ線路からなるアンテナ素子５と、前記給電線３とアンテナ素子５とを接続するマイクロストリップ線路からなる給電線４とが形成され、基板２の他方の面に接地導体１０が形成されている。アンテナ素子５は、長手方向に電気長１／２波長の長さを有する。また、接地導体１０は給電線３の裏側に位置し、図示しない外部の送受信機器から基板まで給電するための同軸ケーブル９が、接地導体１０に沿わせて配置されている。なお、本実施形態の基板型アンテナは、アンテナ素子５が形成された面反対面の前記アンテナ５に対応する位置に無給電素子９を設けているが、アンテナ素子５と同一面上でアンテナ素子と平行になるように配置したり、適宜変更することが可能である。
【００１４】
図中ｚ軸で示した方向が水平面に対して垂直な方向である。即ち、この基板型アンテナ１は基板２の長手方向を水平面に対して垂直に設置される。この基板型アンテナ１の指向性を決定付ける給電線４及びアンテナ素子５の寸法要素としては、給電線４の長さ（先端開放線３とアンテナ素子５との間隔）、基板２の長手方向に隣接する２本の給電線４の先端開放線３上での距離（基板２の長手方向に隣接する２本のアンテナ素子５の間隔）などがあるが、これらの寸法要素は使用周波数λの整数倍或いは簡単な整数分の整数倍とすることにより、水平面上で無指向性（円形指向性）が得られる。詳しくは特許文献１に記載のとおりである。この円形指向性の一例を図３に示す。０°（図１のｘ軸方向）の利得に対して±１８０°（図１のｘ軸反対方向）の利得は若干小さいが実験誤差の程度である。
【００１５】
本実施形態では、上記無指向性が得られる寸法要素からわざと逸脱させ、例えば、使用周波数λから単純に得られない値を使用して、水平面上で楕円形指向性が得られる寸法要素を採用している。例えば、基板２の長手方向に隣接する２本のアンテナ素子５の間隔を変化させる。このようにして得られた楕円形指向性の一例を図４に示す。図示のように０°（図１のｘ軸方向）の利得に対して±１８０°の利得は１ｄＢ程度小さく±９０°（図１のｙ軸方向）の利得は４ｄＢ程度小さい。
【００１６】
図１、図２に戻り、基板型アンテナ１には、基板２に対し水平面上で所定の傾斜角αを持たせて反射板６が設置される。この例では、傾斜角α＝９０°である。反射板６は、基板２から適宜に離して設置してある。アンテナ素子５から反射板６までのｘ軸方向の距離は、図４の指向性が良好に得られるように調整するとよい。反射板６のｙ軸方向の幅は、図４の指向性が良好に得られるように調整するとよい。反射板６のｚ軸方向の長さは基板２のｚ軸方向の長さとほぼ同等にする。なお、図１では、アンテナ素子５をｚ軸方向に４段だけ示したが実際には４段より多段あるいは少段に設けてもよい。
【００１７】
次に、図５及び図６に示したアンテナは、図１及び図２のアンテナ同様に基板２、給電線３，４、アンテナ素子５からなる基板型アンテナ１に反射板６を付加したものである。基板２に対する反射板６の傾斜角は０°、即ち、基板２と反射板６が平行である。
【００１８】
図７に、図１のアンテナの水平面上指向性を示す。図示のように、０°を含む側の半円に大きく偏った指向性が得られている。利得が最大となる約０°の利得を基準に−３ｄＢとなる角度を見ると、約±８０°である。即ち、１６０°の指向角が得られている。
【００１９】
図８に、図５のアンテナの水平面上指向性を示す。図示のように、０°を含む側の半円に大きく偏った指向性が得られている。利得が最大となる約０°の利得を基準に−３ｄＢとなる角度を見ると、±４５°である。即ち、９０°の指向角が得られている。
【００２０】
基板２に対する反射板６の傾斜角αは、３６０°中の任意の値に設定することができる。図９（ａ）に、傾斜角αを＋４５°としたときの水平面上指向性を示す。図示のように、利得が最大となる角度が約１０°にずれており、−３ｄＢとなる角度も−４０°及び＋７０°となり、指向性が全体的に＋角度側に寄っていることが分かる。図９（ｂ）に、傾斜角αを−４５°としたときの水平面上指向性を示す。図示のように、利得が最大となる角度が約−１０°にずれており、−３ｄＢとなる角度も＋４０°及び−７０°となり、指向性が全体的に−角度側に寄っていることが分かる。
【００２１】
図９の特性からわかるように、基板２に対する反射板６の傾斜角αを変化させると、指向性の向きを変えることができる。また、基板２に対する反射板６の距離を変化させても指向性の向きを変えることができる。
【００２２】
さて、ここまで説明した基礎を踏まえ、本発明に係る多指向性基板型アンテナを説明する。
【００２３】
図１０に示されるように、本発明に係る多指向性基板型アンテナ１０１は、基板２にマイクロストリップ線路からなる給電線３，４とマイクロストリップ線路からなるアンテナ素子５とを形成し、基板２の長手方向が水平面に対して垂直になるように設置した基板型アンテナ１を水平方向に距離を隔てて一列に複数個並べ、この並びの方向に沿って反射板６を設置すると共に、この反射板６に対する各基板２の水平面上での傾斜角をアンテナ１毎に異ならせたものである。
【００２４】
図９までで説明したように、基板２に対する反射板６の傾斜角αにより基板型アンテナ１の指向性の向きが異なる。図１０のアンテナ１０１は、それぞれの基板型アンテナ１の指向性を重ね合わせた特性を有する。
【００２５】
図１１に示されるように、本発明に係る多指向性基板型アンテナ１０２には、複数の副反射板８が設けられている。副反射板８は反射板６に対して水平面上で直交し、一端が反射板６に接するよう設けられている。なお、図示上では、反射板６を所定間隔で分断し、分断された反射板６で副反射板８の一端を挟み付けたようになっているが、このように構成してもよい。副反射板８は、反射板６の両端と基板型アンテナ１の配置の中間位置に設けられており、このため各基板型アンテナ１の基板２がそれぞれ２つの副反射板８で挟まれる構造となっている。
【００２６】
図１１のアンテナ１０２では３つの基板型アンテナ１が反射板６に対して傾斜角αが異なるように配置されており、アンテナ素子５を有する面と反射板６との傾斜角αが図示右の基板型アンテナ１で約４５°、図示中央の基板型アンテナ１で９０°、図示左の基板型アンテナ１で約−４５°となっている。
【００２７】
図１２に示したアンテナ１０３は図１１のアンテナ１０２の傾斜角αを変えたものである。即ち、図示中央の基板型アンテナ１で傾斜角αは０°である。図示左右の基板型アンテナ１で傾斜角αは−４５°、４５°である。
【００２８】
図１３に、図１２のアンテナ１０３の水平面上指向性を示す。図１３を見ると、図１２のアンテナ１０３は、指向角がそれぞれ約６０°で最大利得の方向が約４５°、０°、−４５°方向の３つの異なる指向性を持つことがわかる。これら３つの異なる指向性は、図１２のそれぞれの基板型アンテナ１の指向性である。各基板型アンテナ１において、傾斜角α、反射板６や副反射板８の大きさ、反射板６と副反射板８と基板２の相対的な位置などを調整することにより、指向角や最大利得方向を適宜に変更することができる。
【００２９】
以上のように、本発明では、一列に並べた複数個の基板型アンテナ１を反射板６に対して傾斜角αが異なるように配置したので、それぞれの基板型アンテナ１と反射板６による指向性を重畳させて多指向性を実現することができる。これらのアンテナ１０１〜１０３は、反射板６に沿って複数個の基板型アンテナ１が一列に並んでいる平面的な構造を有する。従って、指向性が揃っている個々のアンテナをそれぞれ異なる方向に向けて設置する場合に比べ、構造が単純であり、占有するスペース（体積）も小さくなる。個々のアンテナの指向角をさらに狭くし、アンテナの個数をさらに多くする場合でも、反射板６に沿って並べる基板型アンテナ１の個数が増えるだけで、構造は複雑化しない。
【００３０】
【発明の効果】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００３１】
（１）多指向性アンテナの構成が簡素になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基礎となるアンテナの斜視図である。
【図２】図１のアンテナの平面図である。
【図３】基板型アンテナ（本発明の反射板がない状態）から得られる円形指向性を示す特性図である。
【図４】基板型アンテナ（本発明の反射板がない状態）から得られる円形指向性を示す特性図である。
【図５】本発明の基礎となるアンテナの斜視図である。
【図６】図５のアンテナの平面図である。
【図７】図１のアンテナの水平面上指向性を示す特性図である。
【図８】図５のアンテナの水平面上指向性を示す特性図である。
【図９】（ａ）は、図１のアンテナの傾斜角αを４５°としたときの水平面上指向性を示す特性図、（ｂ）は、図１のアンテナの傾斜角αを−４５°としたときの水平面上指向性を示す特性図である。
【図１０】本発明の一実施形態を示す多指向性基板型アンテナの斜視図である。
【図１１】本発明の一実施形態を示す多指向性基板型アンテナの平面図である。
【図１２】本発明の一実施形態を示す多指向性基板型アンテナの平面図である。
【図１３】図１２のアンテナの水平面上指向性を示す特性図である。
【符号の説明】
１  基板型アンテナ
２  基板
３  給電線
４  給電線
５  アンテナ素子
６  反射板
８  副反射板
【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】
2005045450.tif 000009
【図８】
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【図９】
2005045450.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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