(57)【要約】      （修正有）【課題】小型であるとともに、前方と後方との利得の比（Ｆ／Ｂ比）が大きいアンテナ等を提供する。【解決手段】アンテナ１４０は、反射板１２０と、ダイポールアンテナ１１０と、反射板１２０から遠い側に、ダイポールアンテナ１１０から予め定められた距離の位置に設けられた無給電素子１３０とを備えている。無給電素子１３０は、外形が長方形であるループ状であって、長手方向が、ダイポールアンテナ１１０の第１の素子部１１１および第２の素子部１１２を結ぶ直線方向に設けられるとともに、長手方向の長さｘがダイポールアンテナ１１０の長さＤｗより短く設定されている。【選択図】図６
2013110577.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイポールアンテナと、
前記ダイポールアンテナから予め定められた距離に設けられた反射板と、
前記ダイポールアンテナの前記反射板から遠い側に設けられ、長手方向と短手方向とを有し、当該長手方向が当該ダイポールアンテナの方向に沿って設けられ、当該長手方向の長さが当該ダイポールアンテナの長さより短いループ状の無給電素子と
を備えるアンテナ。
【請求項２】
前記ループ状の無給電素子は、当該ループ状の無給電素子が含まれる仮想面が、前記反射板に垂直な方向と交差するように設けられていることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。
【請求項３】
前記ダイポールアンテナは、当該ダイポールアンテナを構成する第１の導体パタンが、前記反射板から遠い側に凸部を有する第１の誘電体基板に構成され、
前記無給電素子は、当該無給電素子を構成するループ状の第２の導体パタンが、ループ状の当該第２の導体パタンの内側に開口部を有する第２の誘電体基板に構成され、
前記第２の誘電体基板の開口部に、前記第１の誘電体基板の凸部が嵌めこまれていることを特徴とする請求項１または２に記載のアンテナ。
【請求項４】
前記ダイポールアンテナは、当該ダイポールアンテナが使用される自由空間波長λに対して、当該ダイポールアンテナの電気的な長さが大略０．５λであって、当該ダイポールアンテナの長さ方向の前記反射板の幅が大略０．５λであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のアンテナ。
【請求項５】
それぞれが、ダイポールアンテナと、当該ダイポールアンテナから予め定められた距離に設けられた反射板と、当該ダイポールアンテナの当該反射板から遠い側に設けられ、長手方向と短手方向とを有し、当該長手方向が当該ダイポールアンテナの方向に沿って設けられ、当該長手方向の長さが当該ダイポールアンテナの長さより短いループ状の無給電素子とを備える複数のアンテナを配列したアレイアンテナ。
【請求項６】
それぞれが、ダイポールアンテナと、当該ダイポールアンテナから予め定められた距離に設けられた反射板と、当該ダイポールアンテナの当該反射板から遠い側に設けられ、長手方向と短手方向とを有し、当該長手方向が当該ダイポールアンテナの方向に沿って設けられ、当該長手方向の長さが当該ダイポールアンテナの長さより短いループ状の無給電素子とを備える複数のアンテナを配列したアレイアンテナと、
前記アレイアンテナを収納するレドームと
を備えるセクタアンテナ。
【請求項７】
前記複数のアンテナのそれぞれのアンテナに送受信される送受信信号の位相を設定する移相器をさらに備えたことを特徴とする請求項６に記載のセクタアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ、アレイアンテナおよびセクタアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体通信の基地局用のアンテナ（基地局アンテナ）には、電波が放射される方向に対応して設定されたセクタ毎に電波を放射するセクタアンテナが複数組み合わせて用いられている。セクタアンテナには、ダイポールアンテナなどのアンテナ素子をアレイ状に並べたアレイアンテナが用いられている。
【０００３】
特許文献１には、ダイポールアンテナ等の給電アンテナと、これに関連して配置された数波長以下の有限長反射板とを含む有限長反射板付アンテナ素子において、前記給電アンテナを含む仮想平面内で、かつ、そのアンテナを囲むように周囲長が約２波長の無給電ループ素子を設置したアンテナ素子が記載されている。
特許文献２には、平面基板に、互いに直交し、中央で交差するように形成された第１及び第２のダイポールアンテナと、前記平面基板に、前記第１及び第２のダイポールアンテナの周囲を環状に取り囲むように形成された無給電素子とを備える平面アンテナが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５８−４３６０４号公報
【特許文献２】特開２００９−２２５０３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、移動体通信用の基地局用のセクタアンテナには、設置スペースおよび受風荷重が低減できるように小型であるとともに、アンテナの後方および側方への放射が抑制されていることが求められている。
本発明の目的は、小型であるとともに、前方と後方との利得の比（Ｆ／Ｂ比）が大きいアンテナ等を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる目的のもと、本発明が適用されるアンテナは、ダイポールアンテナと、ダイポールアンテナから予め定められた距離に設けられた反射板と、ダイポールアンテナの前記反射板から遠い側に設けられ、長手方向と短手方向とを有し、長手方向がダイポールアンテナの方向に沿って設けられ、長手方向の長さがダイポールアンテナの長さより短いループ状の無給電素子とを備えている。
このようなアンテナにおいて、ループ状の無給電素子は、ループ状の無給電素子が含まれる仮想面が、反射板に垂直な方向と交差するように設けられていることを特徴とする。
また、ダイポールアンテナを構成する第１の導体パタンは、反射板から遠い側に凸部を有する第１の誘電体基板に構成され、無給電素子は、無給電素子を構成するループ状の第２の導体パタンが、ループ状の第２の導体パタンの内側に開口部を有する第２の誘電体基板に構成され、第２の誘電体基板の開口部に、第１の誘電体基板の凸部が嵌めこまれていることを特徴とすることができる。
さらに、ダイポールアンテナは、ダイポールアンテナが使用される自由空間波長λに対して、ダイポールアンテナの電気的な長さが大略０．５λであって、ダイポールアンテナの長さ方向の反射板の幅が大略０．５λであることを特徴とすることができる。
【０００７】
また、他の観点から捉えると、本発明が適用されるアレイアンテナは、それぞれが、ダイポールアンテナと、ダイポールアンテナから予め定められた距離に設けられた反射板と、ダイポールアンテナの反射板から遠い側に設けられ、長手方向と短手方向とを有し、長手方向がダイポールアンテナの方向に沿って設けられ、長手方向の長さがダイポールアンテナの長さより短いループ状の無給電素子とを備える複数のアンテナを配列している。
さらにまた、他の観点から捉えると、本発明が適用されるセクタアンテナは、ダイポールアンテナと、ダイポールアンテナから予め定められた距離に設けられた反射板と、ダイポールアンテナの反射板から遠い側に設けられ、長手方向と短手方向とを有し、長手方向がダイポールアンテナの方向に沿って設けられ、長手方向の長さがダイポールアンテナの長さより短いループ状の無給電素子とを備える複数のアンテナを配列したアレイアンテナと、アレイアンテナを収納するレドームとを備えている。
このようなセクタアンテナにおいて、複数のアンテナのそれぞれのアンテナに送受信される送受信信号の位相を設定する移相器をさらに備えていることを特徴とすることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、小型であるとともに、前方と後方との利得の比（Ｆ／Ｂ比）が大きいアンテナ等を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施の形態が適用される移動通信用の基地局アンテナの全体構成の一例を示す図である。
【図２】第１の実施の形態におけるセクタアンテナの構成の一例を示す図である。
【図３】セクタアンテナにおけるダイポールアンテナと、移相器および制御器との接続関係を示す図である。
【図４】第１の実施の形態におけるアンテナの上面図と断面図とを示す図である。
【図５】ダイポールアンテナと無給電素子とのパタンを示す図である。
【図６】外形が長方形のループ状の無給電素子を用いた場合の、アンテナの指向特性の一例を示す図である。
【図７】無給電素子を設けない場合の、アンテナの指向特性の一例を示す図である。
【図８】直線（棒）状の無給電素子を設けた場合の、アンテナの指向特性の一例を示す図である。
【図９】第２の実施の形態におけるセクタアンテナの構成の一例を示す図である。
【図１０】第２の実施の形態におけるアンテナの上面図と断面図とを示す図である。
【図１１】外形が楕円形のループ状の無給電素子を用いた場合の、アンテナの指向特性の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
［第１の実施の形態］
＜基地局アンテナ１＞
図１は、第１の実施の形態が適用される移動通信用の基地局アンテナ１の全体構成の一例を示す図である。図１（ａ）は、基地局アンテナ１の鳥瞰図であり、図１（ｂ）は、基地局アンテナ１の設置例を説明する図である。
基地局アンテナ１は、図１（ａ）に示すように、例えば鉄塔２０に保持された複数のセクタアンテナ１０−１〜１０−６を備えている。そして、移動通信においては、図１（ｂ）に示すように、基地局アンテナ１からの電波が到達する範囲をセル２とする。そして、基地局アンテナ１を中心として、セル２を水平面内において角度で分割して複数のセクタ３−１〜３−６が構成されている。
【００１１】
図１では、例として６個のセクタアンテナ１０−１〜１０−６を備えている。ここでは、セクタアンテナ１０−１〜１０−６をそれぞれ区別しないときは、セクタアンテナ１０と表記する。また、セクタ３−１〜３−６をそれぞれ区別しないときは、セクタ３と表記する。他の用語についても同様である。
それぞれのセクタアンテナ１０は、図１（ｂ）に示すように、メインローブ１１の方向が予め定められたセクタ３に向くように配置されている。
【００１２】
さらに、それぞれのセクタアンテナ１０には、電波を放射するための送受信信号が供給されるケーブル３１および後述する移相器３００を駆動する制御器４００に制御信号が供給されるケーブル３２が接続されている。
そして、これらのケーブル３１、３２は、基地局（不図示）内に設けられた無線信号を生成する無線装置（不図示）および移相器３００を制御する制御装置（不図示）に接続されている。
なお、送信信号が供給されるケーブル３１は、通常、同軸ケーブルが用いられる。
【００１３】
このようなセクタアンテナ１０では、予め定められたセクタ３内に電波を放射することが好ましく、セクタ３外に電波を放射することは好ましくない。例えば、セクタアンテナ１０−１が、メインローブ１１の方向に対して逆方向のバックローブ１２を有していると、バックローブ１２は、セクタ３−１に対して逆方向に位置するセクタ３−４に電波を放射するセクタアンテナ１０−４の放射する電波（メインローブ１１）と干渉してしまう。よって、セクタアンテナ１０では、後方および側方への放射が抑制されていることが好ましい。
すなわち、放射が最大となる方向（メインローブ１１）と逆方向（バックローブ１２）との利得の比（Ｆ／Ｂ比）が大きいことが求められる。よって、以下ではメインローブ１１とバックローブ１２との利得の比（Ｆ／Ｂ比）で説明する。
【００１４】
また、基地局アンテナ１は、セル２内に電波を放射し、セルの範囲を越えて隣接するセルに電波を放射しないことが好ましい。このため、図１（ａ）に示すように、電波（ビーム）の放射方向を水平面から地上方向に角度θ傾けて（ビーム・チルト角θとして）、セル２外に電波が到達しないようにしている。
【００１５】
＜セクタアンテナ１０＞
図２は、第１の実施の形態におけるセクタアンテナ１０の構成の一例を示す図である。
セクタアンテナ１０は、反射板１２０と、反射板１２０上に配列された複数（ここでは例として５個）のダイポールアンテナ１１０−１〜１１０−５と、それぞれのダイポールアンテナ１１０−１〜１１０−５に対応して設けられたループ状の無給電素子１３０−１〜１３０−５とを備えている。ここでも、ダイポールアンテナ１１０−１〜１１０−５、無給電素子１３０−１〜１３０−５をそれぞれ区別しないときは、ダイポールアンテナ１１０、無給電素子１３０と表記する。
ここでは、反射板１２０と、１つのダイポールアンテナ１１０と、ダイポールアンテナ１１０に対応して設けられた無給電素子１３０とをまとめてアンテナ１４０と表記する。
図２では、反射板１２０は、５個のダイポールアンテナ１１０−１〜１１０−５に共通に設けられているが、ダイポールアンテナ１１０毎に分かれていると考えてもよい。
そして、反射板１２０と複数のダイポールアンテナ１１０と複数の無給電素子１３０とをまとめてアレイアンテナ１００と表記する。
【００１６】
それぞれのダイポールアンテナ１１０は、直線状の第１の素子部１１１と同じく直線状の第２の素子部１１２とを備えている。第１の素子部１１１と第２の素子部１１２とは、予め定められた間隔を介して、直線状に並べられている。そして、第１の素子部１１１および第２の素子部１１２のそれぞれの長さは、同じである。第１の素子部１１１と第２の素子部１１２とで、ダイポールを構成する。そして、第１の素子部１１１と第２の素子部１１２とが対向する部分において、第１の素子部１１１に接続され、第１の素子部１１１を接地電位に設定する接地導体部１１３を備えている。
また、ダイポールアンテナ１１０は、第１の素子部１１１と第２の素子部１１２とが対抗する部分において、第２の素子部１１２に接続され、第２の素子部１１２を接地電位に設定する接地導体部１１４を備えている。
すなわち、第１の素子部１１１と第２の素子部１１２とが「Ｔ」の横棒を、接地導体部１１３、１１４とが「Ｔ」の縦棒を構成している。
第１の素子部１１１、第２の素子部１１２、接地導体部１１３、１１４は、銅などの導体で構成されている。
それぞれの無給電素子１３０は、反射板１２０から遠い側に、ダイポールアンテナ１１０から予め定められた距離の位置に設けられている。無給電素子１３０は、銅などの導体で構成されている。
【００１７】
なお、ダイポールアンテナ１１０は、第１の素子部１１１、第２の素子部１１２、接地導体部１１３、１１４が設けられた側の裏面側に、第１の素子部１１１、第２の素子部１１２、接地導体部１１３、１１４とで平衡・不平衡変換回路（マイクロストリップ線路による平衡・不平衡変換回路）を構成するように形成された折返し導体から給電される。ここでは、折返し導体の記載を省略する。
【００１８】
そして、アレイアンテナ１００では、それぞれのダイポールアンテナ１１０の第１の素子部１１１と第２の素子部１１２とが構成する直線が互いに平行になるとともに、複数のダイポールアンテナ１１０のそれぞれの第１の素子部１１１と第２の素子部１１２との中央の位置が、第１の素子部１１１と第２の素子部１１２とが構成する直線と直交する直線上に並ぶように配列されている。アレイアンテナ１００において、それぞれのダイポールアンテナ１１０は間隔Ｄｐで配置されている。
よって、アレイアンテナ１００は、図１（ａ）から分かるように水平偏波を放射する。
【００１９】
反射板１２０のダイポールアンテナ１１０と対向する部分は、平坦部となっている。反射板１２０のダイポールアンテナ１１０の第１の素子部１１１と第２の素子部１１２とを結ぶ直線方向の両端部は、ダイポールアンテナ１１０と逆の方向に折り曲げられている。反射板１２０は、アルミニウム、銅などの導体で構成されている。
なお、アンテナ１４０の構成については、後に詳述する。
【００２０】
また、セクタアンテナ１０は、複数のダイポールアンテナ１１０のそれぞれに接続され、電波を出射するタイミング（位相）をずらす移相器３００と、移相器３００を制御するための制御器４００とを備えている。なお、平衡・不平衡変換回路をさらに備えていてもよい。
そして、セクタアンテナ１０は、アレイアンテナ１００、移相器３００、制御器４００を覆う円筒状のレドーム２００を備えている。レドーム２００は、円筒状の側面２０１と円筒状の一方の端部を覆う底面２０２と、他方の端部を覆う蓋面２０３とを備えている。レドーム２００は、ＦＲＰ（ｆｉｂｅｒ  ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  ｐｌａｓｔｉｃｓ）などの絶縁性の樹脂で構成されている。
そしてまた、セクタアンテナ１０は、レドーム２００の底面２０２に、移相器３００に送信信号を給電するケーブル３１が接続されるコネクタおよび制御器４００に制御信号を供給するケーブル３２が接続されるコネクタを備えている。
【００２１】
なお、図２に示すセクタアンテナ１０のアレイアンテナ１００は、５個のアンテナ１４０から構成されているが、アンテナ１４０の個数は、５個に限らず、予め定められた個数とすればよい。
また、図２に示すセクタアンテナ１０は、５個のアンテナ１４０を備えた１個のアレイアンテナ１００から構成されているが、複数のアレイアンテナ１００を並べることで構成されてもよい。
【００２２】
また、図２では、アレイアンテナ１００等を覆うレドーム２００は円筒状としたが、断面が方形の筒状であってもよく、方形の一辺が円弧状となった筒状であってもよい。さらに、レドーム２００の側面２０１の一部が開閉可能に構成されていてもよい。
【００２３】
＜移相器３００、制御器４００＞
図３は、セクタアンテナ１０におけるダイポールアンテナ１１０と、移相器３００および制御器４００との接続関係を示す図である。
ここでは、セクタアンテナ１０のアレイアンテナ１００が５個のダイポールアンテナ１１０（１１０−１、１１０−２、…、１１０−５）を備えているとして説明する。
移相器３００には、ケーブル３１を介して、送信信号が供給される。そして、移相器３００から、ケーブル（符号無し）を介して、ダイポールアンテナ１１０−１、１１０−２、…、１１０−５のそれぞれに送信信号が供給される。
また、制御器４００には、ケーブル３２を介して、制御信号が供給される。そして、制御器４００が、移相器３００を制御して、ダイポールアンテナ１１０−１、１１０−２、…、１１０−５のそれぞれに供給される送受信信号の位相を設定する。
【００２４】
移相器３００は、アレイアンテナ１００のそれぞれのダイポールアンテナ１１０−１〜１１０−５に送受信される送受信信号の開始タイミング（位相）をずらす。
送受信信号の開始タイミング（位相）をずらすことで、セクタアンテナ１０から送受信される信号の垂直面内の指向性を制御する。すなわち、図１に示したように、セクタアンテナ１０から放射される送信信号を地上方向に角度θ（ビーム・チルト角θ）傾けることで、セル２外に電波が到達することを抑制する。
【００２５】
移相器３００は、線路長を可変にすることにより、送受信信号が開始するタイミング（位相）を変化させる方式のものでもよく、長さの異なる複数のケーブルを用いてもよい。
また、線路長を可変にする方式の位相器３００に代えて、誘電体の誘電率を利用して位相を可変にする方式のものを用いてもよい。
【００２６】
また、移相器３００が線路長を可変にして送受信信号が開始するタイミング（位相）を変化させる方式のものである場合、または誘電体の誘電率を利用して位相を可変にする方式のものである場合に、制御器４００は、基地局が制御信号を供給するケーブル３２に接続され、移相器３００の位相を制御する。
【００２７】
＜アンテナ１４０＞
図４は、第１の実施の形態におけるアンテナ１４０の上面図と断面図とを示す図である。図４（ａ）は、アンテナ１４０の上面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＩＶＢ−ＩＶＢ線での断面図である。
以下では、使用中心周波数における自由空間波長をλとする。
ダイポールアンテナ１１０の第１の素子部１１１と第２の素子部１１２とを結ぶ直線の長さＤｗは、大略０．５λである。すなわち、ダイポールアンテナ１１０は、０．５波長ダイポールアンテナを基本にしている。なお、インピーダンスマッチングの関係から、ダイポールアンテナ１１０の長さＤｗは、０．５λより若干小さい値に設定されている。
反射板１２０からダイポールアンテナ１１０の第１の素子部１１１および第２の素子部１１２の幅方向の中央までは、距離Ｄｈである。距離Ｄｈは、例えば０．２５λである。
また、第１の素子部１１１と第２の素子部１１２とを結ぶ直線方向における、反射板１２０の平坦部幅は、幅Ｒｗである。幅Ｒｗは、例えば０．５λである。
そして、第１の素子部１１１と第２の素子部１１２とを結ぶ直線方向における、反射板１２０の両端部の折り曲げ部は、ダイポールアンテナ１１０と反対側に幅Ｒｈで折り曲げられている。折り曲げ部の幅Ｒｈは、例えば０．０５λである。
【００２８】
無給電素子１３０は、反射板１２０に対して逆の側に、ダイポールアンテナ１１０の第１の素子部１１１および第２の素子部１１２の幅方向の中央から距離Ｎｄ離れた位置に設けられている。距離Ｎｄは、波長λに比べて十分小さい値であって、例えば０．１λである。
そして、無給電素子１３０は、外形が長方形であるループ状（幅Ｌｗ）であって、長手方向（長さｘ）が、ダイポールアンテナ１１０の第１の素子部１１１および第２の素子部１１２を結ぶ直線方向に沿って設けられている。一方、無給電素子１３０の短手方向（長さｙ）が、ダイポールアンテナ１１０の第１の素子部１１１および第２の素子部１１２を結ぶ直線方向と直交する方向に設けられている。そして、短手方向の中央に第１の素子部１１１および第２の素子部１１２が位置するように設けられている。
さらに、ループ状の無給電素子１３０の外形の長方形が含まれる面は、反射板１２０の平坦部に平行に設けられている。
なお、ループ状の無給電素子１３０の長手方向の長さｘは、例えばダイポールアンテナ１１０の長さＤｗより短く設定されている（ｘ＜Ｄｗ）。また、無給電素子１３０の短手方向の長さｙは、波長λに比べ十分に小さい値となっている。無給電素子１３０の短手方向の長さｙは、例えば０．１λ前後である。
【００２９】
無給電素子１３０は、ダイポールアンテナ１１０から電磁誘導で電力が供給され、波源となって電波を放射する。
なお、無給電素子１３０の長手方向の長さｘが、ダイポールアンテナ１１０の長さＤｗに近づくと、ダイポールアンテナ１１０から放射された電波が反射されるので好ましくない。また、無給電素子１３０の長手方向の長さｘが、ダイポールアンテナ１１０の長さＤｗに比べて小さすぎると、無給電素子１３０に電力が供給されなくなって、Ｆ／Ｂ比は大きくならない。
【００３０】
また、無給電素子１３０の幅Ｌｗは、広すぎるとループの内部（開口部）を塞ぐようになってしまうし、細すぎると電流が流れにくくなる。よって、無給電素子１３０の幅Ｌｗの好ましい値は、１ｍｍ〜１０ｍｍであって、特に好ましいのは２ｍｍ〜７ｍｍである。後述する無給電素子１３０の製造の点からも好ましい。
【００３１】
そして、反射板１２０、ダイポールアンテナ１１０および無給電素子１３０を取り囲む内径Ｄｄのレドーム２００が設けられている。
上記の例（Ｒｗ＝０．５λ、Ｒｈ＝０．０５λ、Ｄｗ≒０．５λ、Ｄｈ＝０．２５λ）であれば、レドーム２００の内径Ｄｄは、０．５８λ以下に設定できる。
すなわち、ダイポールアンテナ１１０の電気的な長さＤｗと反射板１２０の幅Ｒｗとが０．５λの大きさであって、反射板１２０とダイポールアンテナ１１０の第１の素子部１１１および第２の素子部１１２との距離Ｄｈを０．２５λに設定しているので、レドーム２００の内径Ｄｄを小さく設定することができる。
【００３２】
次に、ダイポールアンテナ１１０および無給電素子１３０の製造方法と組み立て方法を説明する。
図５は、ダイポールアンテナ１１０と無給電素子１３０とのパタンを示す図である。図５（ａ）はダイポールアンテナ１１０のパタンを示す図、図５（ｂ）は無給電素子１３０のパタンを示す図、図５（ｃ）はダイポールアンテナ１１０と無給電素子１３０とを組み合わせた図である。
【００３３】
ダイポールアンテナ１１０は、図５（ａ）に示すように、第１の誘電体基板１１５上に設けられた銅箔の導体膜を、第１の素子部１１１、第２の素子部１１２、接地導体部１１３、１１４のパタン形状に加工することで形成される。なお、第１の誘電体基板１１５の第１の素子部１１１、第２の素子部１１２が設けられた側に、凸部１１６が設けられている。ここで、第１の素子部１１１、第２の素子部１１２、接地導体部１１３、１１４のパタン形状が第１の導体パタンの一例である。
【００３４】
一方、無給電素子１３０は、図５（ｂ）に示すように、第２の誘電体基板１３１上に設けられた銅箔の導体膜を、ループ状の無給電素子１３０のパタン形状に加工することで形成される。そして、第２の誘電体基板１３１のループ状の無給電素子１３０の内部に、開口部（スリット）１３２が設けられている。ここで、ループ状の無給電素子１３０のパタン形状が第２の導体パタンの一例である。
【００３５】
そして、図５（ｃ）に示すように、ダイポールアンテナ１１０を形成した第１の誘電体基板１１５の凸部１１６を、無給電素子１３０が形成された第２の誘電体基板１３１に設けられた開口部１３２に嵌め込むことでダイポールアンテナ１１０と無給電素子１３０とが組み立てられる。
なお、図５では、凸部１１６および開口部１３２をそれぞれ１つ設けたが、複数の凸部１１６および複数の開口部１３２を設けてもよい。
また、ダイポールアンテナ１１０と無給電素子１３０とを位置がずれないように固定するため、ダイポールアンテナ１１０を形成した第１の誘電体基板１１５と、無給電素子１３０を形成した第２の誘電体基板１３１とをハンダにより固定できるように、接続部（図における１３３）を設けてもよい。
このようにすることで、ダイポールアンテナ１１０に対して予め定められた位置に、無給電素子１３０を容易に設けることができる。
【００３６】
なお、同様にして、ダイポールアンテナ１１０を、反射板１２０に対して組立てればよい。すなわち、第１の誘電体基板１１５の接地導体部１１３、１１４が形成された側を嵌め込むことができる開口部を反射板１２０に設け、第１の誘電体基板１１５を嵌め込めばよい。なお、ダイポールアンテナ１１０の接地導体部１１３、１１４が反射板１２０に接触しないように、反射板１２０には孔を設けておくのが好ましい。
【００３７】
以上説明したように、ダイポールアンテナ１１０および無給電素子１３０を、それぞれ第１の誘電体基板１１５、第２の誘電体基板１３１上に設けられた銅箔の導体膜を加工して製造することにより、量産を可能とするとともに、パタン精度のばらつきが低減できる。また、容易に平衡・不平衡変換回路も製造することができる。
【００３８】
なお、第１の素子部１１１、第２の素子部１１２、接地導体部１１３、１１４は、銅（銅箔）で形成したが、これに限られるものではなく、アルミニウム、銀、金などであってもよい。
【００３９】
次に、第１の実施の形態におけるアンテナ１４０の指向特性について説明する。なお、指向特性はシミュレーションおよび一部は実測によって求めた。
図６は、外形が長方形のループ状の無給電素子１３０を用いた場合の、アンテナ１４０の指向特性の一例を示す図である。図６（ａ）は、アンテナ１４０の上面図、図６（ｂ）はアンテナ１４０の断面図および図６（ｃ）はアンテナ１４０の指向特性を示している。
図６（ａ）、（ｂ）において、ダイポールアンテナ１１０の長さＤｗを０．４７λ、ダイポールアンテナ１１０の第１の素子部１１１および第２の放射導体の中心から無給電素子１３０までの距離Ｎｄを０．１λ、無給電素子１３０の外形における長手方向の長さｘを０．３９λ、短手方向の長さｙを０．１１λとした場合の指向特性を求めた。
なお、前述したように、反射板１２０の平坦部の幅Ｒｗは０．５λ、折曲げ部の幅Ｒｈは０．０５λ、ダイポールアンテナ１１０の第１の素子部１１１および第２の素子部１１２の中心から反射板１２０までの距離Ｄｈは０．２５λである。
そして、図６（ｂ）に示すように、反射板１２０に対してダイポールアンテナ１１０がある側が０（°）の方向、反射板１２０側が１８０（°）の方向である。これらの方向が図６（ｃ）の指向特性を示す図の外周に記載されている。なお、図６（ｃ）の指向特性は、外周を０ｄＢとし、内側に行くほど利得が小さくなるとして表記している。そして、中心が−３０ｄＢである。これらの方向および利得の表記は、以下に示す他の例でも同様である。
【００４０】
図６（ｃ）に示すように、アンテナ１４０のＦ／Ｂ比は２７．３ｄＢ、利得がピークから３ｄＢ下がった角度から求めたビーム幅は６１．８°であった。
また、このアンテナ１４０を内径０．５８λのレドーム２００に入れた時のＦ／Ｂ比は２９．９ｄＢ、ビーム幅は６２．４°であった。
なお、同一の形状のアンテナ１４０（レドーム２００なし）で実測したときのＦ／Ｂ比は２５ｄＢ、ビーム幅は６２°であった。シミュレーションと実測とはほぼ一致している。
【００４１】
図７は、無給電素子１３０を設けない場合の、アンテナ１４０の指向特性の一例を示す図である。図７（ａ）は、アンテナ１４０の上面図、図７（ｂ）はアンテナ１４０の断面図および図７（ｃ）はアンテナ１４０の指向特性を示している。ダイポールアンテナ１１０、反射板１２０の形状は、図６に示したアンテナ１４０と同様である。
図７（ｃ）に示すように、アンテナ１４０のＦ／Ｂ比は１２．４ｄＢ、ビーム幅は７０．４°であった。
すなわち、ループ状の無給電素子１３０を設けることにより、ビーム幅を狭く制御しつつ、Ｆ／Ｂ比を大幅に向上できた。
【００４２】
図８は、直線（棒）状の無給電素子１５０を設けた場合の、アンテナ１４０の指向特性の一例を示す図である。図８（ａ）は、アンテナ１４０の上面図、図８（ｂ）はアンテナ１４０の断面図および図８（ｃ）はアンテナ１４０の指向特性を示している。ダイポールアンテナ１１０、反射板１２０の形状は、図６に示したアンテナ１４０と同様である。
図８（ａ）、（ｂ）において、無給電素子１５０の長手方向の長さｘは、図６に示した場合と同様に０．３９λであり、第１の素子部１１１および第２の素子部１１２の幅方向の中心から無給電素子１５０の下端までの距離Ｎｄは、図６に示した場合と同様に０．１λである。
図８（ｃ）に示すように、アンテナ１４０のＦ／Ｂ比は１６．６ｄＢ、ビーム幅は６７．７°であった。
なお、同一の形状のアンテナ１４０で実測したときのＦ／Ｂ比は１５ｄＢ、ビーム幅は６５°であった。シミュレーションと実測とはほぼ一致している。
すなわち、ループ状の無給電素子１３０を設けることにより、直線状の無給電素子１５０を設けた場合に比べ、ビーム幅を６０°と狭く制御しつつ、Ｆ／Ｂ比を向上できた。
【００４３】
なお、ループ状の無給電素子１３０を設ける代わりに、反射板１２０の幅Ｒｗを大きくする方法により、Ｆ／Ｂ比を向上させることができることが知られている。しかし、この方法では、反射板１２０の幅Ｒｗが大きくなって、円筒状のレドーム２００の内径Ｄｄ（径）が大きくなってしまう。レドーム２００の径が大きくなると、セクタアンテナ１０の設置容積が大きくなるとともに、受風面積が大きくなって好ましくない。
これに対し、本実施の形態のアンテナ１４０では、反射板１２０の幅Ｒｗを小さく設定できるため、レドーム２００の径を小さく設定することができる。これにより、セクタアンテナ１０の設置容積および受風面積を抑制しうる。
【００４４】
以上説明したように、外形が長方形のループ状の無給電素子１３０を設けることにより、反射板１２０の幅Ｒｗを抑制しつつ、Ｆ／Ｂ比を向上させることができる。
外形が長方形のループ状の無給電素子１３０の長手方向の長さｘと短手方向の長さｙとは式（１）、（２）で示された範囲にあるのが好ましい。
０．９０λ  ＜  ２×（ｘ＋ｙ）  ＜  ０．９６λ        （１）
０．０９λ  ＜  ｙ  ＜  ０．１５λ                    （２）
【００４５】
［第２の実施の形態］
第１の実施の形態のアンテナ１４０では、外形が長方形のループ状の無給電素子１３０を用いた。第２の実施の形態のアンテナ１４０では、外形が楕円形のループ状の無給電素子１６０を用いる。以下では、第１の実施の形態と異なる部分を説明し、同一の部分の説明を省略する。
【００４６】
＜セクタアンテナ１０＞
図９は、第２の実施の形態におけるセクタアンテナ１０の構成の一例を示す図である。
第２の実施の形態のアンテナ１４０は、外形が楕円形のループ状の無給電素子１６０を備えている。
【００４７】
＜アンテナ１４０＞
図１０は、第２の実施の形態におけるアンテナ１４０の上面図と断面図とを示す図である。図１０（ａ）は、アンテナ１４０の上面図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＸＢ−ＸＢ線での断面図である。
ダイポールアンテナ１１０は、第１の実施の形態と同様である。
無給電素子１６０は、外形が楕円形であるループ状であって、長手方向（長さｘ）が、ダイポールアンテナ１１０の第１の素子部１１１および第２の素子部１１２を結ぶ直線方向に沿って設けられている。一方、無給電素子１６０の短手方向（長さｙ）が、ダイポールアンテナ１１０の第１の素子部１１１および第２の素子部１１２を結ぶ直線方向と直交する方向に設けられている。そして、短手方向の中央に第１の素子部１１１および第２の素子部１１２が位置するように設けられている。
さらに、楕円形であるループ状の無給電素子１６０の外形の楕円形が含まれる面は、反射板１２０の平坦部に平行に設けられている。
【００４８】
なお、第１の実施の形態での無給電素子１３０と同様に、無給電素子１６０の長手方向の長さｘは、例えばダイポールアンテナ１１０の長さＤｗより短く設定されている（ｘ＜Ｄｗ）。また、無給電素子１６０の短手方向の長さｙは、波長λに比べ十分に小さい値となっている。無給電素子１６０の短手方向の長さｙは、例えば０．１λ前後である。
また、無給電素子１６０は、反射板１２０に対して逆の側に、ダイポールアンテナ１１０の第１の素子部１１１および第２の素子部１１２の幅方向の中央から距離Ｎｄ離れた位置に設けられている。距離Ｎｄは、波長λに比べて十分小さい値であって、例えば０．１λである。
【００４９】
無給電素子１６０の幅Ｌｗは、広すぎるとループの内部（開口部）を塞ぐようになるし、細すぎると電流が流れにくくなる。よって、第１の実施の形態における無給電素子１３０と同様に、無給電素子１６０の幅Ｌｗの好ましい値は、１ｍｍ〜１０ｍｍであって、特に好ましいのは２ｍｍ〜７ｍｍである。無給電素子１６０の製造の点からも好ましい。
【００５０】
そして、反射板１２０、ダイポールアンテナ１１０および無給電素子１６０を取り囲むレドーム２００の内径Ｄｄも、第１の実施の形態と同様に、０．５８λ以下に設定できる。
すなわち、外形が楕円形のループ状の無給電素子１６０を用いても、外形が長方形のループ状の無給電素子１３０を用いた第１の実施の形態と同様に、レドーム２００の内径Ｄｄを小さく設定することができる。
なお、外形が楕円形のループ状の無給電素子１６０の製造および無給電素子１６０とダイポールアンテナ１１０との組み立ては、第１の実施の形態と同様に行うことができる。
【００５１】
次に、第２の実施の形態におけるアンテナ１４０の指向特性について説明する。なお、指向特性はシミュレーションによって求めた。
図１１は、外形が楕円形のループ状の無給電素子１６０を用いた場合の、アンテナ１４０の指向特性の一例を示す図である。図１１（ａ）は、アンテナ１４０の上面図、図１１（ｂ）はアンテナ１４０の断面図および図１１（ｃ）はアンテナ１４０の指向特性を示している。
図１１（ａ）、（ｂ）において、ダイポールアンテナ１１０の長さＤｗを０．４７λ、ダイポールアンテナ１１０の第１の素子部１１１および第２の素子部１１２の中心から無給電素子１６０までの距離Ｎｄを０．１λ、無給電素子１６０の外形における長手方向の長さｘを０．４３λ、短手方向の長さｙを０．０９λとした場合の指向特性を求めた。
【００５２】
図１１（ｃ）に示すように、アンテナ１４０のＦ／Ｂ比は２８．４ｄＢ、ビーム幅は６２．１°であった。
すなわち、外形が楕円形のループ状の無給電素子１６０を用いても、第１の実施の形態で説明した外形が長方形のループ状の無給電素子１３０を用いた場合と同様に、ビーム幅を小さく制御しつつ、Ｆ／Ｂ比を大幅に向上できた。
【００５３】
上記のように、外形が楕円形のループ状の無給電素子１６０を設けることにより、反射板１２０の幅Ｒｗを抑制しつつ、Ｆ／Ｂ比を向上させることができる。
外形が楕円形のループ状の無給電素子１６０の長手方向の長さｘと短手方向の長さｙとは式（３）、（４）で示された範囲にあるのが好ましい。
１．０８λ  ＜  ２×（ｘ＋ｙ）  ＜  １．１８λ    （３）
０．０７λ  ＜  ｙ  ＜  ０．２１λ                （４）
【００５４】
以上説明したように、第１の実施の形態では、外形が長方形のループ状の無給電素子１３０を用いた。第２の実施の形態では、外形が楕円形のループ状の無給電素子１６０を用いた。これらのことから、無給電素子はループ状であればよい。なお、外形の大きさ（ｘ、ｙ）は、アンテナ１４０等の指向特性を考慮して設定すればよい。
【００５５】
以上の説明では、１ＧＨｚ付近の周波数帯域の水平偏波による電波を送受信するアンテナ１４０等の例を説明した。なお、アンテナ等の寸法を中心周波数に応じて変更することにより、他の周波数帯の送信用のアンテナ等に適用できる。また、アンテナの可逆性により、受信用のアンテナ等にも適用できる。さらに、水平偏波に限られるものではなく、アンテナ等を垂直面において９０°回転させることにより、垂直偏波を送受信できるようにしてもよい。
さらに、偏波方向の異なるアンテナを複数配列することにより、偏波共用のアレイアンテナ、セクタアンテナとしてもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１…基地局アンテナ、２…セル、３、３−１〜３−６…セクタ、１０、１０−１〜１０−６…セクタアンテナ、１１…メインローブ、１２…バックローブ、２０…鉄塔、１００…アレイアンテナ、１１０…ダイポールアンテナ、１２０…反射板、１３０、１５０、１６０…無給電素子、１４０…アンテナ、２００…レドーム、３００…移相器、４００…制御器
【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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【図１０】
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【図１１】
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