(57)【要約】【課題】  多周波共用アンテナにおいて、高域側の周波数の垂直面内指向特性における、グレーティングローブを抑制させる技術を提供する。【解決手段】  反射板と、前記反射板の反射面上に配置されるｎ（ｎ≧２）個の半波長ダイポールアンテナ素子と、前記各半波長ダイポールアンテナ素子の前記反射板と反対側に配置されるｎ個の無給電素子と、（ｎ＋１）個の導電板とを備え、前記各半波長ダイポールアンテナ素子は、前記（ｎ＋１）個の導電板の間に配置され、前記各導電板は、一端が、前記各半波長ダイポールアンテナ素子の先端部に対向し、他端が、前記反射板に接続され、前記多周波の中の低域側の使用中心周波数の自由空間波をλｌとするとき、隣接する各半波長ダイポールアンテナ素子の間隔（ｄ）は、０．２５×λｌ≦ｄ＜０．５×λｌを満足する。【選択図】        図１
2007060082.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射板と、
前記反射板の反射面上に配置されるｎ（ｎ≧２）個の半波長ダイポールアンテナ素子と、
前記各半波長ダイポールアンテナ素子の前記反射板と反対側に配置されるｎ個の無給電素子と、
（ｎ＋１）個の導電板とを備える多周波共用アンテナであって、
前記各半波長ダイポールアンテナ素子は、前記（ｎ＋１）個の導電板の間に配置され、
前記各導電板は、一端が、前記各半波長ダイポールアンテナ素子の先端部に対向し、他端が、前記反射板に接続され、
前記多周波の中の低域側の使用中心周波数の自由空間波をλｌとするとき、隣接する各半波長ダイポールアンテナ素子の間隔（ｄ）は、０．２５×λｌ≦ｄ＜０．５×λｌを満足することを特徴とする多周波共用アンテナ。
【請求項２】
前記各半波長ダイポールアンテナ素子の長さ（Ｌｅ）は、０．２５×λｌ≦ｄ＜０．５×λｌを満足し、
前記各導電板の幅（Ｗｌ）は、０．０２×λｌ≦Ｗｌ≦０．１×λｌを満足し、
前記各導電板の前記反射板からの高さ（Ｈｌ）は、０．１×λｌ≦Ｈｌ≦０．３×λｌを満足することを特徴とする請求項１に記載の多周波共用アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動通信の基地局アンテナとして使用される多周波共用アンテナに係り、特に、高域側の周波数の垂直面内指向特性における、グレーティングローブを抑制する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、アレーアンテナのアンテナ素子間隔は、λを使用中心周波数の自由空間波長とするとき、０．５λ〜０．７λに設定される。
一方、従来の多周波共用アンテナにおいて、λｌを、最も低い周波数帯の周波数（ｆｌ）の自由空間波長とするとき、アンテナ素子の間隔は、約０．５×λｌに設定されるが、当該アンテナ素子間隔（即ち、約０．５×λｌ）は、最も高い周波数帯の周波数（ｆｈ）では、約１×λｈとなる。
図１３は、アンテナ素子間隔が１×λのとき垂直面内指向性を示すグラフであり、図１４は、アンテナ素子間隔が０．７×λのときの垂直面内指向性を示グラフである。
図１３と図１４のグラフから、アンテナ素子間隔が１×λのときは、アンテナ素子間隔が０．７×λのときに比べて、グレーティングローブのレベルが高いことが分かる。
図１５は、アンテナ素子間隔が１×λの場合で、２２°とチルト角を深くしたときの垂直面内指向性を示すグラフであり、同図に示すように、チルト角を深くすると、チルト角が０°のときより、さらに高いレベルのグレーティングローブが現れることが分かる。
図１６は、アンテナ素子間隔が０．７×λの場合で、２２°とチルト角を深くしたときの垂直面内指向性を示すグラフである。
図１５と図１６のグラフとを比較すると、図１６のグラフの方が、グレーティングローブレベルが低いことが分かる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前述したように、従来の多周波共用アンテナでは、アンテナ素子の間隔が、最も低い周波数帯の周波数に対して決定されるため、最も高い周波数帯の周波数では高いレベルのグレーティングローブが現れる。
特に、加入者の多い都市部では、チルト角を深くし、エリアを狭くするために高チルトアンテナが使用されるが、従来の多周波共用アンテナでは、チルト角を深くすると、さらに高いレベルのグレーティングローブが現れる。
グレーティングローブを抑制するためには、図１６のグラフから分かるように、アンテナ素子間隔を狭くすればよい。
しかしながら、従来の多周波共用アンテナにおいて、アンテナ素子間隔を狭くすると、以下のような問題点があった。
（１）アンテナ素子間隔を、最も高い周波数帯の周波数（ｆｈ）に合わせて狭くすると、最も低い周波数帯域の周波数（ｆｌ）では、アンテナ素子間隔がかなり近くなるので、隣接するアンテナ素子との結合が強くなる。そのため、隣接するアンテナ素子による入力インピーダンスヘの影響が大きくなり、インピーダンスの整合がとりにくくなる。
（２）一般的に、ダイポール素子の長さは半波長である。図１７（ａ）に示すように、アンテナ素子間隔を、最も高い周波数帯の周波数（ｆｈ）に合わせて狭くすると、低い周波数帯の周波数用の半波長ダイポールアンテナ素子は、並べられなくなる。
そのため、図１７（ｂ）に示すように、半波長ダイポールアンテナ素子の長さを短くする必要があるが、アンテナ素子の長さを短くすることで、インピーダンスの整合がとれなくなる。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、多周波共用アンテナにおいて、高域側の周波数の垂直面内指向特性における、グレーティングローブを抑制させる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
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。
前述の課題を解決するために、本発明は、反射板と、前記反射板の反射面上に配置されるｎ（ｎ≧２）個の半波長ダイポールアンテナ素子と、前記各半波長ダイポールアンテナ素子の前記反射板と反対側に配置されるｎ個の無給電素子と、（ｎ＋１）個の導電板とを備える多周波共用アンテナであって、前記各半波長ダイポールアンテナ素子は、前記（ｎ＋１）個の導電板の間に配置され、前記各導電板は、一端が、前記各半波長ダイポールアンテナ素子の先端部に対向し、他端が、前記反射板に接続され、前記多周波の中の低域側の使用中心周波数の自由空間波をλｌとするとき、隣接する各半波長ダイポールアンテナ素子の間隔（ｄ）は、０．２５×λｌ≦ｄ＜０．５×λｌを満足することを特徴とする。
ここで、前記各半波長ダイポールアンテナ素子の長さ（Ｌｅ）は、０．２５×λｌ≦ｄ＜０．５×λｌを満足し、前記各導電板の幅（Ｗｌ）は、０．０２×λｌ≦Ｗｌ≦０．１×λｌを満足し、前記各導電板の前記反射板からの高さ（Ｈｌ）は、０．１×λｌ≦Ｈｌ≦０．３×λｌを満足する。
【発明の効果】
【０００５】
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。
本発明の多周波共用アンテナによれば、高域側の周波数の垂直面内指向特性における、グレーティングローブを抑制させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
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。
図１は、本発明の実施例の多周波共用アンテナを示す概略構成を示す模式斜視図である。
図１において、１は反射板であり、この反射板１の反射面上に、２個の半波長ダイポールアンテナ素子２が配置される。ここで、２個の半波長ダイポールアンテナ素子２は、３個の導電板４の間に配置される。
前記各半波長ダイポールアンテナ素子上（即ち、各半波長ダイポールアンテナ素子２の反射板１と反対側）に２個の無給電素子３が配置される。ここで、無給電素子３は、例えば、誘電体基板上にプリント配線板で用いるエッチング手法等により形成される。
本実施例の多周波共用アンテナは、少なくとも、（ｆｌ）の周波数と、（ｆｍ）の周波数と、（ｆｈ；ｆｌ＜ｆｍ＜ｆｈ）の周波数の３つの周波数の電波を放射する。ここで、（ｆｌ）の周波数は、最も低い周波数帯域の使用中心周波数であり、（ｆｈ）の周波数は、最も高い周波数帯域の使用中心周波数である。
この場合に、（ｆｈ）の周波数は、無給電素子３から放射され、（ｆｌ）の周波数は、半波長ダイポールアンテナ素子２から放射される。
【０００７】
図２は、図１に示す半波長ダイポールアンテナ素子２の大きさを説明するための図である。
図２に示すように、半波長ダイポールアンテナ素子２の長さ（図２のＬｅ）と、幅（図２のＷｅ）は、下記（１）式の値とされる。
０．２×λｌ≦Ｌｅ＜０．５×λｌ 
０．０２×λｌ≦Ｗｅ≦０．１×λｌ    ・・・・・・・・・・・・・・  （１）
ここで、λｌは、使用中心周波数（ｆｌ）の自由空間波である。
図３は、図１に示す導電板４の大きさを説明するための図である。
図３に示すように、導電板４の反射板からの高さ（図３のＨｌ）と、幅（図３のＷｌ）は、下記（２）式の値とされる。
０．１×λｌ≦Ｈｌ≦０．３×λｌ 
０．０２×λｌ≦Ｗｌ≦０．１×λｌ    ・・・・・・・・・・・・・・  （２）
図４は、図１に示す無給電素子３の大きさを説明するための図である。
図４に示すように、無給電素子３の長さ（図４のＬｈ）と、幅（図４のＷｈ）は、下記（３）式の値とされる。
０．１×λｌ≦Ｌｈ≦０．２×λｌ 
０．０５×λｌ≦Ｗｈ≦０．１×λｌ    ・・・・・・・・・・・・・・  （３）
【０００８】
本実施例では、図１に示す半波長ダイポールアンテナ素子２、無給電素子３、導電板４の形状を前述した値とすることにより、半波長ダイポールアンテナ素子２の間隔（図１のｄ）を、０．２５×λｌ≦ｄ＜０．５×λｌとすることができる。
これにより、本実施例では、最も高い周波数帯の使用中心周波数（ｆｈ）におけるアンテナ素子の間隔（図１では、無給電素子３の間隔）を、１×λｈ以下、例えば、０．７×λｈとすることができる。
したがって、前述の図１４で説明したように、最も高い周波数帯の使用中心周波数（ｆｈ）において、前述の図１３で説明した従来の多周波アンテナよりも、グレーティングローブのレベルを抑圧することができる。これは、図１６で説明したチルト角を深くした場合も同様である。
【０００９】
図５は、本実施例の多周波共用アンテナの一例の反射減衰量を示すグラフであり、図１８は、従来の多周波共用アンテナの一例の反射減衰量を示すグラフである。
図５は、本実施例の多周波共用アンテナにおいて、最も高い周波数帯の使用中心周波数（ｆｈ）におけるアンテナ素子の間隔（図１の無給電素子３の間隔）を、０．７λｈとした場合の反射減衰量を示すグラフである。また、図１８は、従来の多周波共用アンテナにおいて、最も高い周波数帯の使用中心周波数（ｆｈ）におけるアンテナ素子の間隔を、０．７λｈとした場合の反射減衰量を示すグラフである。
なお、本実施例において、最も高い周波数帯の使用中心周波数（ｆｈ）におけるアンテナ素子の間隔は、半波長ダイポールアンテナ素子２の間隔（図１のｄ）に等しいことは言うまでもない。
図１８に示すように、従来の多周波共用アンテナにおいて、最も低い周波数帯の使用中心周波数（ｆｌ）における反射減衰量が大きくなっており、インピーダンスの整合がとりにくくなっていることが分かる。
これに対して、図５に示すように、本実施例の多周波共用アンテナでは、最も低い周波数帯の使用中心周波数（ｆｌ）における反射減衰量が極めて小さくなっており、インピーダンスの整合がとれていることが分かる。
【００１０】
この理由の一つに、図１に示す導電板４の大きさを、前述の（２）式に示す値とすることにより、隣接する半波長ダイポールアンテナ素子２の結合を小さくして、隣接する半波長ダイポールアンテナ素子２に入力インピーダンスヘの影響を小さくできることが考えられる。
図６は、本実施例の多周波共用アンテナの一例の、ｆｌの周波数（８００ＭＨｚ帯の周波数）の水平面内（図１に示すＸ−Ｙ面内）指向特性を示す図である。図６において、水平面内放射ビームの半値幅は１２４．３°である。
図７は、本実施例の多周波共用アンテナの一例の、ｆｍの周波数（１.５ＧＨｚ帯の周波数）の水平面内指向特性を示す図である。図７において、水平面内放射ビームの半値幅は１１４．３°である。
図８は、本実施例の多周波共用アンテナの一例の、ｆｈの周波数（２.０ＧＨｚ帯の周波数）の水平面内指向特性を示す図である。図８において、水平面内放射ビームの半値幅は１０８．１°であり、サイドローブのレベルは、−１８．５ｄＢである。
【００１１】
本実施例の多周波共用アンテナにおいて、半波長ダイポールアンテナ素子２は、誘電体基板上にプリント配線板で用いるエッチング手法等により形成することができる。
図９は、半波長ダイポールアンテナ素子２を誘電体基板上に形成した場合の、本発明の実施例の多周波共用アンテナの側面図（図１に示すＡの方向から見た図）である。
また、図１０は、図９のＡ−Ａ’切断線で切断した断面形状を示す断面図、図１１は、図９のＢ−Ｂ’切断線で切断した断面形状を示す断面図である。
さらに、図１２は、半波長ダイポールアンテナ素子２が形成された誘電体基板を説明するための図である。
図９ないし図１２において、１は反射板、２は半波長ダイポールアンテナ素子、３は四角形状の無給電素子、４は導電板、５は誘電体基板、１０１，１０２は一対の放射素子、１１は折り返し導体、１２は接地導体である。
誘電体基板５の表面（または、裏面）には、半波長ダイポールアンテナ素子２を構成する一対の放射素子（１０１，１０２）と、接地導体１２とが形成され、誘電体基板５の裏面（または、表面）上には、折り返し導体１１が形成される。折り返し導体１１と、接地導体１２とは、一対の放射素子（１０１，１０２）への給電回路を構成する。
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】
【００１２】
【図１】本発明の実施例の多周波共用アンテナを示す概略構成を示す模式斜視図である。
【図２】図１に示す半波長ダイポールアンテナ素子の大きさを説明するための図である。
【図３】図１に示す導電板の大きさを説明するための図である。
【図４】図１に示す無給電素子の大きさを説明するための図である。
【図５】本発明の実施例の多周波共用アンテナの一例の反射減衰量を示すグラフである。
【図６】本発明の実施例の多周波共用アンテナの一例の、ｆｌの周波数（８００ＭＨｚ帯の周波数）の水平面内（図１に示すＸ−Ｙ面内）指向特性を示す図である。
【図７】本発明の実施例の多周波共用アンテナの一例の、ｆｍの周波数（１.５ＧＨｚ帯の周波数）の水平面内指向特性を示す図である。
【図８】本発明の実施例の多周波共用アンテナの一例の、ｆｈの周波数（２.０ＧＨｚ帯の周波数）の水平面内指向特性を示す図である。
【図９】半波長ダイポールアンテナ素子を誘電体基板上に形成した場合の、本発明の実施例の多周波共用アンテナの側面図（図１に示すＡの方向から見た図）である。
【図１０】図９のＡ−Ａ’切断線で切断した断面形状を示す断面図である。
【図１１】図９のＢ−Ｂ’切断線で切断した断面形状を示す断面図である。
【図１２】半波長ダイポールアンテナ素子が形成された誘電体基板を説明するための図である。
【図１３】アンテナ素子間隔が、１λのとき垂直面内指向性を示すグラフである。
【図１４】アンテナ素子間隔が、０．７λのときの垂直面内指向性を示グラフである。
【図１５】アンテナ素子間隔が１λのときに、チルト角を深くしたときの垂直面内指向性を示すグラフである。
【図１６】アンテナ素子間隔が０．７λのときに、チルト角を深くしたときの垂直面内指向性を示すグラフである。
【図１７】アンテナ素子間隔を、高い周波数帯（ｆｈ）に合わせて狭くしたときの問題点を説明するための図である。
【図１８】従来の多周波共用アンテナの一例の反射減衰量を示すグラフである。
【符号の説明】
【００１３】
１  反射板
２  半波長ダイポールアンテナ素子
３  四角形状の無給電素子
４  導電板
５  誘電体基板
１０１，１０２  一対の放射素子
１１  折り返し導体
１２  接地導体
【図１】
2007060082.tif 000003
【図２】
2007060082.tif 000004
【図３】
2007060082.tif 000005
【図４】
2007060082.tif 000006
【図５】
2007060082.tif 000007
【図６】
2007060082.tif 000008
【図７】
2007060082.tif 000009
【図８】
2007060082.tif 000010
【図９】
2007060082.tif 000011
【図１０】
2007060082.tif 000012
【図１１】
2007060082.tif 000013
【図１２】
2007060082.tif 000014
【図１３】
2007060082.tif 000015
【図１４】
2007060082.tif 000016
【図１５】
2007060082.tif 000017
【図１６】
2007060082.tif 000018
【図１７】
2007060082.tif 000019
【図１８】
2007060082.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成18年8月7日(2006.8.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射板と、
前記反射板の反射面上に配置されるｎ（ｎ≧２）個のダイポールアンテナ素子と、
前記各ダイポールアンテナ素子の前記反射板と反対側に配置されるｎ個の無給電素子と、
（ｎ＋１）個の導電板とを備える多周波共用アンテナであって、
前記各無給電素子は、中心が前記各ダイポールアンテナ素子の中心と一致するように配置され、
前記各ダイポールアンテナ素子は、前記（ｎ＋１）個の導電板の間に配置され、
前記各導電板は、一端が前記各ダイポールアンテナ素子の先端部に対向し、他端が前記反射板に接続され、
前記多周波の中の低域側の使用中心周波数の自由空間波をλｌ、前記多周波の中の高域側の使用中心周波数の自由空間波をλｈとするとき、隣接する各ダイポールアンテナ素子の中心の間隔（ｄ）は、０．２５×λｌ≦ｄ＜０．５×λｌを満足し、
隣接する各無給電素子の中心の間隔は、（１×λｈ）よりも小さいことを特徴とする多周波共用アンテナ。
【請求項２】
前記各ダイポールアンテナ素子の長さ（Ｌｅ）は、０．２５×λｌ≦Ｌｅ＜０．５×λｌを満足し、
前記各導電板の幅（Ｗｌ）は、０．０２×λｌ≦Ｗｌ≦０．１×λｌを満足し、
前記各導電板の前記反射板からの高さ（Ｈｌ）は、０．１×λｌ≦Ｈｌ≦０．３×λｌを満足することを特徴とする請求項１に記載の多周波共用アンテナ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
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。
前述の課題を解決するために、本発明は、反射板と、前記反射板の反射面上に配置されるｎ（ｎ≧２）個のダイポールアンテナ素子と、前記各ダイポールアンテナ素子の前記反射板と反対側に配置されるｎ個の無給電素子と、（ｎ＋１）個の導電板とを備える多周波共用アンテナであって、前記各無給電素子は、中心が前記各ダイポールアンテナ素子の中心と一致するように配置され、前記各ダイポールアンテナ素子は、前記（ｎ＋１）個の導電板の間に配置され、前記各導電板は、一端が前記各ダイポールアンテナ素子の先端部に対向し、他端が前記反射板に接続され、前記多周波の中の低域側の使用中心周波数の自由空間波をλｌ、前記多周波の中の高域側の使用中心周波数の自由空間波をλｈとするとき、隣接する各ダイポールアンテナ素子の中心の間隔（ｄ）は、０．２５×λｌ≦ｄ＜０．５×λｌを満足し、隣接する各無給電素子の中心の間隔は、（１×λｈ）よりも小さいことを特徴とする。
ここで、前記各ダイポールアンテナ素子の長さ（Ｌｅ）は、０．２５×λｌ≦Ｌｅ＜０．５×λｌを満足し、前記各導電板の幅（Ｗｌ）は、０．０２×λｌ≦Ｗｌ≦０．１×λｌを満足し、前記各導電板の前記反射板からの高さ（Ｈｌ）は、０．１×λｌ≦Ｈｌ≦０．３×λｌを満足する。