(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平に向く形態で水平方向に所定の間隔で配列する第１、第２のダイポール素子を備え、
前記第１、第２のダイポール素子は、外側に位置する素子導体の長さを内側に位置する素子導体の長さよりも大きく設定したことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記第１、第２のダイポール素子を同一もしくは個別の誘電体基板に形成したことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記第１、第２のダイポール素子における前記外側に位置する素子導体および内側に位置する素子導体は、それらが傘状をなすように折り曲げられていることを特徴とする請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記外側に位置する素子導体の先端部は、誘電体カバーの内周面に沿うように曲線状に形成されていることを特徴とする請求項３に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記誘電体基板にバランを含む給電系を形成したことを特徴とする請求項２〜４に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
請求項１〜５に記載のアンテナ装置のいずれかを複数個配列してアレー化したことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項７】
垂直に向く形態で水平方向に所定の間隔で配列するように誘電体基板に形成された３個以上のダイポール素子と、分岐点から前記ダイポール素子の配列方向に分岐する形態で前記誘電体基板に形成され、一方の分岐線路に少なくとも１個以上の前記ダイポール素子が接続されるとともに、他方の分岐線路に少なくとも２個以上の前記ダイポール素子が接続された給電線路と、を備えてなる垂直偏波用アンテナ装置を組み合わせたことを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項８】
請求項７に記載のアンテナ装置を複数個配列してアレー化したことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項９】
反射板を併設したことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はアンテナ装置に関し、特に、移動体通信の基地局に適用して好適なアンテナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
移動体通信では、周波数利用効率を向上させるために、１つの基地局がカバーするエリアを扇状のセクタゾーンに分割するようにしている。このようにヱリアゾーンを扇状に分割するためには、基地局用のアンテナ装置として、希望する扇状の範囲のみに電波を放射する指向性アンテナ装置を用いる必要がある。
【０００３】
そこで、６セクタゾーンの構成では、セクタ分割角度（６０°）に対応した水平面のビーム幅（６０°ビーム）を有するアンテナ装置が使用されるが、ユーザ数の増加に伴い、さらなる加入者容量の増大を目的に、基地局用アンテナ装置の水平面のビーム幅を４５°にする研究が行われている（例えば、非特許文献１を参照）。
【０００４】
【非特許文献１】（木村羨子、長敬三、恵比根佳雄「金属導体を近接配置することによる６０°ビームアンテナの水平面内指向性制御」信学技報、AP2004-47、pp,37-42、SAT2004-45)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
水平偏波用アンテナ装置の水平面内のビーム幅を例えば４５°まで狭めるには、約０．５λ0（λ0は使用周波数帯域の中心周波数の波長）の長さを有する２個のダイポール素子を水平方向に約０．７２λ0の聞隔をおいて配列する必要があるので、アンテナ装置の形状が大きくなる。
一般に、アンテナ装置は、屋外に設置することを想定して誘電体カバーの中に収納する。そして、風圧荷重を軽減するため、上記誘電体カバーとして円筒形のものを使用することが多い。上記のように、アンテナ装置の形状が大きくなると、上記誘電体カバーとして径の大きなものを必要とし、上記の例では、径が１．２１λ0以上のものを使用することになる。
【０００６】
直径の大きな円筒形のカバーに収納したアンテナ装置は、鉄塔上部など基地局設備の簡易化を阻害し、また風圧荷重も増大させる。そこで、水平偏波用アンテナを小型化するために、上記２個のダイポール素子の配列間隔を狭めることが考えられる。しかし、ダイポール素子の配列間隔と水平面内ビーム幅の関係を示す図１９から明らかなように、上記各ダイポール素子の間隔を狭めると、ビーム幅が拡大して水平面内で４５°ビームを得ることができなくなる。
【０００７】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、形状を大きくすることなくビーム幅の減少を図ることが可能なアンテナ装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るアンテナ装置は、水平に向く形態で水平方向に所定の間隔で配列する第１、第２のダイポール素子を備える。前記第１、第２のダイポール素子は、外側に位置する素子導体の長さを内側に位置する素子導体の長さよりも大きく設定され、これにより上記目的が達成される。
【０００９】
前記第１、第２のダイポール素子は、同一もしくは個別の誘電体基板に形成することができる。この場合、前記第１、第２のダイポール素子における前記外側に位置する素子導体および内側に位置する素子導体は、それらが傘状をなすように折り曲げても良い。そして、前記外側に位置する素子導体の先端部は、誘電体カバーの内周面に沿うように曲線状に形成することができる。さらに、前記誘電体基板には、バランを含む給電系を形成しても良い。
【００１０】
上記アンテナ装置は、複数個配列することによりアレー化することができる。
また、垂直に向く形態で水平方向に所定の間隔で配列するように誘電体基板に形成された３個以上のダイポール素子と、分岐点から前記ダイポール素子の配列方向に分岐する形態で前記誘電体基板に形成され、一方の分岐線路に少なくとも１個以上の前記ダイポール素子が接続されるとともに、他方の分岐線路に少なくとも２個以上の前記ダイポール素子が接続された給電線路と、を備えてなる垂直偏波用アンテナ装置を上記アンテナ装置と組み合わせて、垂直・水平偏波共用アンテナ装置を構成することも可能である。
そして、この垂直・水平偏波共用アンテナ装置も、複数個配列することによりアレー化することができる。
もちろん、上記各アンテナ装置は、反射板を併設して指向性を調整することも可能である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るアンテナ装置は、水平面内ビーム幅の減少と小型化の双方を実現することが可能である。したがって、移動体通信の基地局に用いるアンテナ装置として有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、本発明に係るアンテナ装置の第１の実施形態を示す立面図である。このアンテナ装置１０は、誘電体基板２０にプリント形成した２個のダイポールアンテナ部３０，４０を備えている。
一方のダイポールアンテナ部３０は、誘電体基板２０の一方の面に形成したダイポール素子３１および接地導体３２ａ，３２ｂと、上記誘電体基板２０の他方の面にプリント形成した給電線路導体３３とを備えている。
【００１３】
ダイポール素子３１は、素子導体３１ａ，３１ｂからなり、誘電体基板２０の一端（図における上端）に沿って形成されている。素子導体３１ａ，３１ｂは互いの長さが相違し、本実施形態では、外側（図における左方）の素子導体３１ａの長さＬaが約０．２１λ0（λ0は使用周波数帯域の中心周波数の波長）に、また、内側（図における右方）の素子導体３１ｂの長さＬbが約０．１９λ0にそれぞれ設定されている。
接地導体３２ａ，３２ｂは、素子導体３１ａ，３１ｂの給電点部位を始端としてそれぞれ該素子導体３１ａ，３１ｂ対して直角な方向（図における下方向）に延びている。すなわち、この接地導体３２ａ，３２ｂは、それら間に長さ約０．２５λのスリット３４が形成されるように、誘電体基板２０の他端（図における下端）まで延びている。
【００１４】
給電線路導体３３は、接地導体３２ｂの背面に対向する形態で誘電体基板２０の下端から素子導体３１ｂの給電点部位の背後まで延び、さらに、そこから先の部分が素子導体３１ａ側に折れ曲がって上記スリット３４の上部を横切った後、誘電体基板２０の下端に向って延びるように形成されている。つまり、給電線路導体３３は、ダイポール素子３１の中心部分を頂上として折返す略逆Ｕ字形状を有している。この給電線路導体３３において、素子導体３１ｂの給電点部位からその先端に至る長さは約０．２５λ0に設定されている。なお、給電線路導体３３の先端側半部は、折返すことなく素子導体３１ａに沿って延設しても良い。この場合、給電線路導体３３がＬ字形を有することになる。
【００１５】
他方のダイポールアンテナ部４０は、上記ダイポールアンテナ部３０のダイポール素子３１、接地導体３２ａ，３２ｂ、給電線路導体３３およびスリット３４に対応するダイポール素子４１、接地導体４２ａ，４２ｂ、給電線路導体４３およびスリット４４を誘電体基板２０に形成した構成を有し、ダイポールアンテナ３０から水平方向にＤだけ間隔を置いて設けられている。この実施の形態において、上記間隔Ｄは約０．５λ0に設定されている。
ダイポール素子４１の素子導体４１ａ，４１ｂは、ダイポール素子３１の素子導体３１ａ，３１ｂに対して線対称に位置し、したがって、長い側の素子導体４１ａが外側（誘電体基板２０の右端側）に位置するとともに、短い側の素子導体４１ｂが内側（第１のダイポールアンテナ部３０側）に位置している。
【００１６】
上記誘電体基板２０は、その下端が図示していない給電用の誘電体基板に対して鉛直に当接される。そして、この給電用の誘電体基板にプリント形成された２分配給電線路に上記給電線路導体３３，４３の基端が接続されるとともに、該誘電体基板にプリント形成された接地導体に上記接地導体３２ａ，３２ｂおよび４２ａ，４２ｂが接続される。このように、上記ダイポールアンテナ部３０および４０は、給電用の誘電体基板を介して給電される。
【００１７】
本実施形態におけるダイポールアンテナ部３０は、接地導体３２ａ，３２ｂがスリット３４によって分けられているので、これらの接地導体３２ａ，３２ｂに流れる電流の向きが逆になる。そして、接地導体３２ａ，３２ｂの基端部には電流が流れないので、該接地導体３２ａ，３２ｂと給電線路導体３３からなる給電系は、電位を変換するバラン（平衡・不平衡変換器）を含むことになる。他方のダイポールアンテナ部４０の対応する給電系も同様である。上記給電系は、オープンバラン構成ではなくて、交差給電構成でも良い。
【００１８】
なお、ダイポールアンテナ部３０，４０を１つの誘電体基板２０に設ける代わりに、これらを個別の誘電体基板に設けるようにしても良い。また、必要に応じて、上記給電用の誘電体基板の背部に平坦な形状もしくは両端部をダイポールアンテナ部３０および４０側に立ち上げた断面コ字状の反射板（図示せず）を配設することができる。
【００１９】
次に、本実施形態に係るアンテナ装置１０の作用について説明する。このアンテナ装置１０は、水平偏波を送受するように、誘電体基板２０が水平になる形態で実装される。
図２は、比較例として上記ダイポールアンテナ部３０，４０の配列間隔ＤをＤ≒０．５λ0に設定し、上記素子導体長Ｌa，ＬbをＬa＝Ｌb≒０．２５λ0に設定したアンテナ装置の水平面内の合成指向性を例示し、図３および図４は、同条件での各ダイポールアンテナ部３０，４０単体の水平面内の振幅指向性および位相指向性をそれぞれ例示している。
また、図５は、上記ダイポールアンテナ部３０，４０の配列間隔ＤをＤ≒０．５λに設定し、上記素子導体長Ｌa，ＬbをＬa≒０．２１λ0，Ｌb≒０．１９λ0に設定した本実施形態に係るアンテナ装置１０の水平面内の合成指向性を例示し、図６および図７は、同条件での各ダイポールアンテナ部３０，４０単体の水平面内の振幅指向性および位相指向性をそれぞれ例示したものである。
なお、図３、図４、図６、図７においては、ダイポールアンテナ部３０についての特性を実線で、また、ダイポールアンテナ部４０についての特性を点線でそれぞれ示している。
【００２０】
図４と図７の対比から明らかなように、素子導体長Ｌa，ＬbをＬa＞Ｌbに設定した本実施形態に係るアンテナ装置１０によれば、左右のダイポールアンテナ部３０，４０の位相指向性の差が、主ビーム方向付近で上記比較例に係るアンテナ装置でのそれよりも大きくなる。
合成指向性は、各ダイポールアンテナ部３０，４０の振幅指向性と位相指向性により変化するので、ある角度において該各ダイポールアンテナ部３０，４０の振幅値が同様の場合、逆相に近づくと、その合成指向性が弱くなる。このため、図４の振幅指向性および図４の位相指向性をもつ比較例のアンテナ装置に比して、図７の振幅指向性および図７の位相指向性をもつ本実施形態に係るアンテナ装置１０の方が各アンテナ部の合成指向性のビーム幅が狭くなる。すなわち、比較例についてのビーム幅は約５３°（図２参照）であるが、本実施形態に係るアンテナ装置のビーム幅は約４５°（図５参照）になる。
【００２１】
以上の説明から明らかなように、本実施形態に係るアンテナ装置１０によれば、各ダイポールアンテナ部３０，４０の配列間隔Ｄを大きくすることなく狭いビーム幅を得ることができるので、小径（例えば、１．０２λ程度）の円筒形カバーに収納することが可能となる。これは、基地局設備の簡易化と風圧荷重の低減を図る上で有利である。
また、本実施形態に係るアンテナ装置１０によれば、素子導体長Ｌa，Ｌbの調整による各ダイポールアンテナ部３０，４０の位相指向性の変化により、図８に示すような比帯域約２５％（＜１．５）を満足する良好なＶＳＷＲ（定在波比）特性を実現すること、つまり、広帯域化を図ることが可能となる。
【００２２】
なお、誘電体基板２０の取付け手段（ブラケット、ネジ等）や接続ケーブルなどの影響のために、各ダイポールアンテナ部３０，４０の電気的特性が非対称になって、水平面内指向性に歪みを生じるおそれがある。しかし、このような問題は、上記水平面内指向性の歪みが補正されるように予めダイポール素子３１，４１の素子導体長Ｌa，Ｌbを個別に調整しておくことによって解決される。
【００２３】
図９は、本発明に係るアンテナ装置の第２の実施形態を示す。本実施形態のアンテナ装置５０は、誘電体基板６０にダイポールアンテナ部７０、８０を設けた構成を有する。
ダイポールアンテナ部７０，８０は、そのダイポール素子７１，８１の形状が図1に示すダイポールアンテナ部３０，４０のダイポール素子３１，４１と相違する。すなわち、一方のダイポール素子７１は、それを構成する外側の素子導体７１ａおよび内側の素子導体７１ｂが傘状をなすように誘電体基板６０の下端側にそれぞれ折り曲げられ、他方のダイポール素子８１の素子導体８１ａおよび８１ｂも同様の形態で折り曲げられている。そして、上記外側素子導体７１ａ，８１ａは、その先端部外縁が曲線状に形成されている。
上記誘電体基板６０は、素子導体７１ａ，８１ａの外側縁形状に沿うようにその角部が整形されている。
【００２４】
この実施形態においては、素子導体７１ａ，７１ｂおよび８１ａ，８１ｂの折り曲げ角θが３０°に設定されているが、これに限定されない。また、この実施形態では、外側の素子導体７１ａ，８１ａの長さＬaが約０．２１λ0に、内側の素子導体７１ｂ，８１ｂの長さＬbが約０．１９λ0に、ダイポールアンテナ部７０，８０の配列間隔が約０．５λ0にそれぞれ設定されている。なお、上記の長さＬa，Ｌbは、図９の紙面における水平方向ラインへの投影長である。
ダイポールアンテナ部７０，８０は、ダイポール素子７１，８１を上記のように形成した点を除き、図１に示すダイポールアンテナ部３０，４０と共通した構成を有している。  そこで、その共通した構成の部位の各要素には、図１に示す参照符号に対応する参照符号を付してその説明を省略する。
【００２５】
上記の構成を有するこの第２の実施形態に係るアンテナ装置５０は、前記第１の実施形態に係るアンテナ装置１０と同様に、図示していない給電用の誘電体基板にプリント形成された２分配給電線路を介して給電することができる。
そして、このアンテナ装置５０は、前記アンテナ装置１０と同等に作用するので、該装置１０と同様の効果（位相指向性の変化によるビーム幅の狭幅化等）を奏する。
【００２６】
上記アンテナ装置５０も、図１０に示すような円筒状の誘電体カバー９０（レドーム）に収容されるが、その際、ダイポールアンテナ部７０、８０の外側の素子導体７１ａ，８１ａが傘状に折り曲げられかつその外側縁が曲線状に形成されていることから、その素子導体７１ａ，８１ａを誘電体カバー９０の内周面に接近させることができる。このように、素子導体７１ａ，８１ａを誘電体カバー９０の内周面に接近させると、該カバー９０を形成する誘電体が素子導体７１ａ，８１ａを電気的に大きく見せるような影響を与えるので、該素子導体７１ａ，８１ａを延長したのと等価な効果が得られる。これは、素子導体７１ａ，８１ａの長さＬaを上記の長さ（約０．２１λ0）よりも短縮して、誘電体カバー９０の径をさらに縮小化できることを意味している。
【００２７】
なお、誘電体基板６０の取付け手段（ブラケット、ネジ等）や接続ケーブルなどが各ダイポールアンテナ部３０，４０の特性に影響を与える場合には、該ダイポールアンテナ部３０，４０のそれぞれに対する影響度に応じて、その影響が除去されるように上記素子導体７１ａ，８１ａの一方もしくは双方の長さを適宜微調整することができる。
また、ダイポールアンテナ部７０，８０を１つの誘電体基板２０に設ける代わりに、これらを個別の誘電体基板に設けるようにしても良い。そして、必要に応じて、上記給電用の誘電体基板の背部に平坦な形状もしくは両端部をダイポールアンテナ部３０および４０側に立ち上げた断面コ字状の反射板（図示せず）を配設することができる。
【００２８】
図１に示したアンテナ装置１０および図２に示したアンテナ装置５０は、アレー化することができ、図１１は後者のアンテナ装置５０の適数個（この例では３個）を所定の間隔で平行配列した本発明の一実施形態に係るアレー構成アンテナ装置１００を示している。
このアレー構成アンテナ装置１００は、図示していない分配給電線路をプリント形成した給電用誘電体基板１１０を備え、この給電用誘電体基板１１０上に個々のアンテナ装置５０を立設してある。したがって、個々のアンテナ装置５０は、上記分配給電線路を介して同時に給電される。なお、給電用誘電体基板１１０の背部には、必要に応じて、反射板１２０が配置される。この反射板１２０は、両端部に副反射版２０ａが立ち上げ形成されている。
【００２９】
図１に示したアンテナ装置１０および図９に示した水平偏波用のアンテナ装置５０は、偏波共用アンテナ装置を構成するために、垂直偏波用アンテナ装置と組み合わせることができる。図１２は、図９に示した水平偏波用のアンテナ装置５０に垂直偏波用アンテナ装置１３０を組み合わせた本発明の一実施形態に係る偏波共用アンテナ装置１４０を示している。垂直偏波用アンテナ装置１３０は、水平偏波用のアンテナ装置５０から垂直方向（アンテナ装置５０の誘電体基板６０に垂直な方向）に約０．３２５λ0離れた位置に配設されている。
【００３０】
垂直偏波用アンテナ装置１３０は、誘電体基板１５０，１６０を備えている。誘電体基板１５０には、４個のダイポール素子１５１〜１５４と給電線路１５５とがプリント形成され、また誘電体基板１６０には、図示していない給電線路１６１がプリント形成されている。
誘電体基板１５０は、ダイポール素子１５１〜１５４の長手軸線がアンテナ装置５０の誘電体基板６０に直交する形態で該誘電体基板６０に鉛直に当接している。
【００３１】
ダイポール素子１５１〜１５４は、互いに平行する形態で配列し、これらの内、外側のダイポール素子１５１，１５４の長さは約λa／２に、また、内側のダイポール素子１５２，１５３の長さは約λb／２にそれぞれ設定されている。λaは、使用周波数帯域の下限周波数を０．８７ｆ0、上限周波数を１．１３ｆ0とした場合における、中心周波数ｆ0と下限周波数０．８７ｆ0の中間の周波数ｆaの波長である。またλaは、上記中心周波数ｆ0と上限周波数１．１３ｆ0の中間の周波数ｆbの波長である。
【００３２】
上記外側のダイポール素子１５１，１５４の一方の素子導体１５１ａ，１５４ａおよび他方の素子導体１５１ｂ，１５４ｂは、それぞれ誘電体基板１５０の表面および裏面に形成されている。また、上記内側のダイポール素子１５２，１５３の一方の素子導体１５２ａ，１５３ａおよび他方の素子導体１５１ｂ，１５４ｂは、それぞれ誘電体基板１５０の裏面および表面に形成されている。
【００３３】
給電線路１５５は、誘電体基板１５０の表面および裏面にプリント形成された互いに対向する線路導体からなり、それらの線路導体は、それぞれ分岐点１５６からダイポール素子１５１，１５２側とダイポール素子１５３，１５４側とに２分岐している。
そして、ダイポール素子１５１，１５２側に延びる表面側の分岐線路導体は、素子導体１５１ａ，１５２ｂの給電点に接続され、また、ダイポール素子１５３，１５４側に延びる表面側の分岐線路導体は、素子導体１５３ｂ，１５４ａの給電点に接続されている。一方、ダイポール素子１５１，１５２側に延びる裏面側の分岐線路導体は、素子導体１５１ｂ，１５２ａの給電点に接続され、また、ダイポール素子１５３，１５４側に延びる裏面側の分岐線路導体は、素子導体１５３ａ，１５４ｂの給電点に接続されている。
【００３４】
上記外側のダイポール素子１５１，１５４相互と、内側のダイポール素子１５２，１５３相互は、それぞれ上記分岐点１５６を挟んで対称に位置されている。そして、水平面のビーム幅を約４５°にするため、外側のダイポール素子１５１，１５４の間隔は約０．８４λ0に、内側のダイポール素子１５２，１５３の間隔は約０．４２λ0にそれぞれ設定されている。したがって、ダイポール素子１５１，１５２の間隔およびダイポール素子１５３，１５４の間隔は、それぞれ約０．２１λ0である。
【００３５】
誘電体基板１６０は、誘電体基板１５０に直交し、かつ、ダイポール素子１５１〜１５４に沿う形態で該誘電体基板１５０の裏面中央部に当接している。この誘電体基板１６０には、前記給電線路１５５の分岐点１５６に接続された図示していない給電線路が図１２における上下方向にプリント形成されている。本実施形態では、この誘電体基板１６０の給電線路として特性インピーダンス５０Ωのものを使用している。
【００３６】
この偏波共用アンテナ装置１４０は、誘電体基板１６０を挟んで誘電体基板１５０に対向する誘電体基板１７０と、該誘電体基板１７０の背部に設けた反射板１８０とをさらに備えている。誘電体基板１７０には、誘電体基板１６０が当接するとともに、前記アンテナ装置５０の誘電体基板６０も当接している。この誘電体基板１７０には、図示していない給電線路がプリント形成されており、上記アンテナ装置５０および１３０は、この給電線路を介して給電される。反射板１８０は、両アンテナ装置５０，１３０の背部に位置、その両端部には、副反射板１８０ａが立ち上げ形成されている。
【００３７】
ところで、移動体通信に適用するアンテナ装置では、1つの入力信号を２つ以上の信号に変換するときの分岐器として、使用有端数帯域の中心周波数の波長の約１／４の長さと適切な特性インピーダンスとを持つインピーダンス整合回路を有した電力分配器を使用する。上記１／４波長インピーダンス整合回路の帯域幅は、アンテナ装置のＶＳＷＲ特性を良好に保つために、だいたいＶＳＷＲ１．１以下程度に設計される。１段の１／４波長整合回路の比帯域は、約１７％程度であるので、目的の比帯域約２５％を実現するには、２段の１／４波長整合回路を使用しなければいけない。
【００３８】
しかし、２段の１／４波長整合回路を使用すると、個々の分岐線路における整合回路の長さが約１／２λ0となるので、各分岐線路を含む線路における整合回路の総長が１λ0相当にもなる。このような整合回路を確実に挿入することは、実際上困難である。特に、図１２に示す構造のアンテナ装置１３０では、ダイポール素子１５１〜１５４の配置形態にもよるが、給電線路１５５において１段の１／４波長整合回路も構成できないことがあり得る。
【００３９】
そこで、上記アンテナ装置１３０では、給電線路１５５の分岐点１５６から分岐する一方および他方の分岐線路導体の特性インピーダンスがそれぞれ上記分岐点１５６の特性インピーダンスに固定されるように給電線路１５５を構成している。
すなわち、上記給電線路１５５は、上記一方および他方の分岐線路導体の特性インピーダンスが、前記誘電体基板１６０に設けられた給電線路の特性インピーダンスの約２倍になるように構成されている。従って、誘電体基板１６０の給電線路の特性インピーダンスが５０Ωである場合、給電線路１５５の一方および他方の分岐線路導体の特性インピーダンスがそれぞれ約１００Ωに固定されることになる。
これにより、アレイ化されたダイポール素子１５１〜１５４への分岐給電が１／４波長整合回路を使用することなく可能になる。
【００４０】
このような構成を有する垂直偏波アンテナ装置１３０は、誘電体基板１６０に設けられた給電線路を介して中心周波数ｆ0の高周波信号を入力することによって上記各ダイポール素子１５１〜１５４を励振することができる。
このアンテナ装置１３０によれば、ダイポール素子１５１〜１５４を水平方向に平行配列（アレイ化）しているので、水平面のビーム幅を狭く（約４５°)しているにも拘わらず、サイドローブレベルの劣化を伴うことなく小型化を図ることができる。以下、その理由について説明する。
【００４１】
アレイ化されていない従来のアンテナ装置は、アンテナ装置１３０のダイポール素子１５２，１５３を取り除いた構成に準じた構成を有する。この従来のアンテナ装置もバックローブを低減するために反射板を設けているが、水平面のビーム幅を例えば約４５°程度まで狭くすべく２つのダイポール素子の間隔を拡げた場合、サイドローブレベルの劣化をもたらし、かつ、アンテナ全体の大きさを増加させる。
これに対して、上記アンテナ装置１３０によれば、水平方向にアレイ化することによって水平面のビーム幅を狭くしているので、サイドローブレベルが該反射板の大きさに依存しなくなる。したがって、図示のような小面積の反射板を使用しても、サイドローブレベルの劣化を生じず、その結果、ビーム幅を狭くした場合でも小型化が可能である。
【００４２】
また、上記アンテナ装置１３０によれば、前記したように、給電線路１５５の各分岐線路導体の特性インピーダンスが誘電体基板１６０に設けられた給電線路の特性インピーダンスの約２倍に設定されているので、上記給電線路１５５が周波数特性を持たないことになって広帯域化される。すなわち、図１３に示すような比帯域約２５％（＜１．５）を満足する良好なＶＳＷＲ（定在波比）特性を実現することが可能となる。
なお、このアンテナ装置１３０は、ダイポール素子１５１，１５４およびダイポール素子１５２，１５３をそれぞれ前記中間の周波数ｆaおよびｆbに共振するように構成しているが、これも広帯域化に寄与する。すなわち、この構成によれば、全てのダイポール素子１５１〜１５４を上記中心周波数ｆ0に共振させる場合よりも広帯域化される。もちろん、全てのダイポール素子１５１〜１５４を中心周波数ｆ0に共振させるようにしても、実用上十分な広帯域性を得ることが可能である。
【００４３】
なお、希望するビーム幅によっては上記ダイポール素子１５１〜１５４の配列数を変更しても良く。その場合、その配列数に適合するようにそれらのダイポール素子の共振長が設定される。また、給電線路１５５の分岐点１５６を中心とする一方および他方の分岐給電導体に同数のダイポール素子を設ける必要はなく、例えば、一方の分岐給電導体に２個のダイポール素子を設け、他方の分岐給電導体に３個のダイポール素子を設けることも可能である。さらに、上記垂直偏波アンテナ装置１３０は、外側のダイポール素子１５１，１５４と内側のダイポール素子１５２，１５３とを逆相に給電するように構成しているが、これらを、同相に給電するように構成しても良い。
【００４４】
図１４は、上記垂直偏波アンテナ装置１３０は、周波数０．８７ｆ0について図１４のような水平面内指向性を示し、また、周波数１．１３ｆ0について図１５のような水平面内指向性を示す。なお，各図において、実線は計算値に基づくものであり、また、点線は実測値に基づくものである。これらの図から明らかなように、このアンテナ装置１３０によれば、上記各周波数についての水平面のビーム幅を４５°近傍まで狭くすることが可能である。
一方、図１６および図１７は、それぞれ図１５および図１６に対応する水平偏波アンテナ装置５０の水平面内指向性を示している。これらの図から明らかなように、この水平偏波アンテナ装置５０も、上記各周波数についての水平面のビーム幅を４５°近傍まで狭くすることができる。
したがって、アンテナ装置５０，１３０を組み合わせてなるこの実施の形態に係る偏波共用アンテナ装置１４０は、移動体通信の基地局に適用する偏波ダイバーシチアンテナ装置として好適である。
【００４５】
図１８は、上記偏波共用アンテナ装置１４０を適数個（この例では３個）配列した本発明の一実施形態に係るアレー構成アンテナ装置２００を示している。
このアレー構成アンテナ装置２００は、各アンテナ装置１４０を垂直方向（アンテナ装置５０の誘電体基板６０に垂直な方向）に約０．６５λ0間隔で配列させた構成を有し、かつ、図１２に示す誘電体基板１７０および反射板１８０に対応する誘電体基板２１０および反射板２２０を備えている。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明に係るアンテナ装置の第１の実施形態を示す立面図である。
【図２】比較例に係るアンテナ装置の合成指向性を示すグラフである。
【図３】比較例に係るアンテナ装置の各アンテナ部の振幅指向性を示すグラフである。
【図４】比較例に係るアンテナ装置の各アンテナ部の位相指向性を示すグラフである。
【図５】図１のアンテナ装置の合成指向性を示すグラフである。
【図６】図１のアンテナ装置の各アンテナ部の振幅指向性を示すグラフである。
【図７】図１のアンテナ装置の各アンテナ部の位相指向性を示すグラフである。
【図８】図１のアンテナ装置のＶＳＷＲ特性を示すグラフである。
【図９】本発明に係るアンテナ装置の第２の実施形態を示す立面図である。
【図１０】図９のアンテナ装置の誘電体カバー内への実装形態を示す平面図である。
【図１１】図９のアンテナ装置を用いたアレー構成のアンテナ装置を示す斜視図である。
【図１２】図９のアンテナ装置を組み込んだ偏波共用アンテナ装置を示す斜視図である。
【図１３】図１２のアンテナ装置における垂直偏波用アンテナ装置のＶＳＷＲ特性を示すグラフである。
【図１４】上記垂直偏波用アンテナ装置の所定下限周波数についての水平面内指向性を示すグラフである。
【図１５】上記垂直偏波用アンテナ装置の所定上限周波数についての水平面内指向性を示すグラフである。
【図１６】図１２のアンテナ装置における水平偏波用アンテナ装置の所定下限周波数についての水平面内指向性を示すグラフである。
【図１７】上記水平偏波用アンテナ装置の所定上限周波数についての水平面内指向性を示すグラフである。
【図１８】図１２のアンテナ装置を用いたアレー構成のアンテナ装置を示す斜視図である。
【図１９】ダイポール素子の配列間隔と水平面内ビーム幅の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４７】
１０，５０，１００，２００  アンテナ装置
３１，４１，７１，８１  ダイポール素子
３０，４０，７０，８０  アンテナ部
９０  誘電体カバー
１２０，１８０，２２０  反射板
【図１】
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【図２】
0004579186.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
0004579186.tif 000006
【図６】
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【図７】
0004579186.tif 000008
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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