(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の共振周波数で動作し、第１の偏波を輻射する第１のアンテナ素子と第１の偏波と直交する第２の偏波を輻射する第２のアンテナ素子からなり、該第１のアンテナ素子と第２のアンテナ素子を複数個、一列に配置した第１のアレイアンテナと、
第２の共振周波数で動作し、上記第１の偏波と同じ偏波を輻射する第３のアンテナ素子と上記第２の偏波と同じ偏波を輻射する第４のアンテナ素子からなり、該第３のアンテナ素子と第４のアンテナ素子を複数個、上記第１のアレイアンテナと同列上に配置した第２のアレイアンテナからなり、
上記第１のアレイアンテナの第１のアンテナ素子と第２のアンテナ素子は一定の間隔ｄ０で配置され、
上記第２のアレイアンテナの第３のアンテナ素子はｄ１、ｄ２（ｄ１＜ｄ０＜ｄ２）の間隔で交互に配置され、
上記第２のアレイアンテナの第４のアンテナ素子はｄ２、ｄ１の間隔で交互に配置され、
上記第１のアンテナ素子から見て該第１のアンテナ素子を挟む上記第３のアンテナ素子は等間隔に配置され、
上記第２のアンテナ素子から見て該第２のアンテナ素子を挟む上記第４のアンテナ素子は等間隔に配置されることを特徴とする２周波共用アレイアンテナ。
【請求項２】
上記第１のアンテナ素子と第２のアンテナ素子は直交する偏波を輻射するスロット共振型アンテナ素子からなり、
上記第３のアンテナ素子と第４のアンテナ素子はダイポールアンテナ素子からなることを特徴とする請求項１記載の２周波共用アレイアンテナ。
【請求項３】
上記スロット共振型アンテナ素子は第１の偏波のスロットと第２の偏波のスロットと無給電素子からなり、
上記無給電素子から見て該無給電素子を挟む上記第３のアンテナ素子および第４のアンテナ素子はそれぞれ等間隔に配置されることを特徴とする請求項２記載の２周波共用アレイアンテナ。
【請求項４】
上記スロット共振型アンテナ素子の共振周波数が２ＧＨｚ帯であり、上記ダイポールアンテナ素子の共振周波数が１．５ＧＨｚ帯である請求項２または３に記載の２周波共用アレイアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２周波共用アレイアンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
２つの異なる周波数で共用できるアレイアンテナを構成するため、アンテナ素子を同一平面上に配置する場合、２共振（二つの共振周波数を有する）アンテナ素子を使用する方法と、異なる周波数で共振する半波長ダイポールアンテナ素子を使用する方法とが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、２共振アンテナ素子の場合、共振する二つの周波数帯でのアイソレーションが十分とれないことが多い。したがって十分なアイソレーションをとるためには、フィルタを使用して二つの周波数帯域間のアイソレーションを取らなければならない。また、この場合、アンテナ素子の給電点が共通のため、給電回路も共通に使用しなければならず、異なる放射軸角度（電気チルト）が必要なアレイアンテナを構成する素子としては不向きである。
【０００４】
一方、異なる周波数で共振するアンテナ素子（例えば半波長ダイポールアンテナ）を使用する場合でも、偏波ダイバーシティ機能を有し、かつ２周波数で共用できるアレイアンテナとするためには、アンテナ素子を密集して配置する必要があり、隣接するアンテナ素子同士が干渉するため、電気的特性が劣化するという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、互いに干渉することなく、直交する偏波ダイバーシティ機能を有する２周波共用アレイアンテナを提供することにある。
【０００６】
【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の２周波共用アレイアンテナは、第１の共振周波数で動作し、第１の偏波を輻射する第１のアンテナ素子と第１の偏波と直交する第２の偏波を輻射する第２のアンテナ素子からなり、該第１のアンテナ素子と第２のアンテナ素子を複数個、一列に配置した第１のアレイアンテナと、第２の共振周波数で動作し、上記第１の偏波と同じ偏波を輻射する第３のアンテナ素子と上記第２の偏波と同じ偏波を輻射する第４のアンテナ素子からなり、該第３のアンテナ素子と第４のアンテナ素子を複数個、上記第１のアレイアンテナと同列上に配置した第２のアレイアンテナからなり、上記第１のアレイアンテナの第１のアンテナ素子と第２のアンテナ素子は一定の間隔ｄ０で配置され、上記第２のアレイアンテナの第３のアンテナ素子はｄ１、ｄ２（ｄ１＜ｄ０＜ｄ２）の間隔で交互に配置され、上記第２のアレイアンテナの第４のアンテナ素子はｄ２、ｄ１の間隔で交互に配置され、上記第１のアンテナ素子から見て該第１のアンテナ素子を挟む上記第３のアンテナ素子は等間隔に配置され、上記第２のアンテナ素子から見て該第２のアンテナ素子を挟む上記第４のアンテナ素子は等間隔に配置されるものである。
【０００７】
本発明の２周波共用アレイアンテナは、第１のアンテナ素子と第２のアンテナ素子は直交する偏波を輻射するスロット共振型アンテナ素子からなり、第３のアンテナ素子と第４のアンテナ素子はダイポールアンテナ素子からなるものである。
【０００８】
本発明の２周波共用アレイアンテナは、スロット共振型アンテナ素子は第１の偏波のスロットと第２の偏波のスロットと無給電素子からなり、無給電素子から見て該無給電素子を挟む第３のアンテナ素子および第４のアンテナ素子はそれぞれ等間隔に配置されるものである。
【０００９】
上記構成に加え本発明の２周波共用アレイアンテナは、スロット共振型アンテナ素子の共振周波数が２ＧＨｚ帯であり、ダイポールアンテナ素子の共振周波数が１．５ＧＨｚ帯であるのが好ましい。
【００１０】
本発明によれば、共振周波数の異なるアンテナ素子を異なる間隔でほぼ同一平面上に配置したことにより、互いに干渉することなく、直交する偏波ダイバーシティ機能を有する２周波共用アレイアンテナを実現することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１２】
図１は本発明の２周波共用アレイアンテナの一実施の形態を示す平面図である。図２は図１の部分拡大図である。
【００１３】
図１に示す２周波共用アレイアンテナ１は、共通グランド板２の一方の面（表面）上に一定の間隔ｄ0 を隔てて絶縁体（図示せず。）を介して設けられ直交する偏波を輻射する複数（図では８つ）のスロット共振型アンテナ素子３−１〜３−４と、共通グランド板２の一方の面上の各スロット共振アンテナ素子３−１〜３−４の一方のスロット４−１〜４−４と平行で、ｄ1 、ｄ2 （ｄ1 ＜ｄ0 ＜ｄ2 ）の間隔で交互にスロット共振アンテナ素子３−１〜３−４の列に配置された第一のダイポールアンテナ素子５−１〜５−４と、共通グランド板２の他方の面（裏面）上にスロット共振アンテナ素子３−１〜３−４の他方のスロット６−１〜６−４と平行で、交互に第一のダイポールアンテナ素子５−１〜５−４の近傍に交互に配置された第二のダイポールアンテナ素子７−１〜７−４とで構成されたものである。
【００１４】
第一のダイポールアンテナ素子５−１〜５−４は共通グランド板２の表側に絶縁体（図示せず。）を介して形成され、第二のダイポールアンテナ素子７−１〜７−４は共通グランド板２の裏側に絶縁体（図示せず）を介して形成されている。尚、８−１〜８−４はスロット共振アンテナ素子３−１〜３−４の無給電素子を示す。
【００１５】
間隔ｄ1 、ｄ2 は、ダイポールアンテナ素子５−１〜５−４、７−１〜７−４の形状に合せ、機械的干渉のない範囲で極力ｄ0 に近づけることが望ましい。また、ダイポールアンテナ素子５−１〜５−４、７−１〜７−４への給電は、配置間隔の違いを補正するため、給電位相を調整する必要がある。
【００１６】
このように、共振周波数の異なるアンテナ素子３−１〜３−４とアンテナ素子５−１〜５−４、７−１〜７−４を異なる間隔でほぼ同一平面上に配置したことにより、互いに干渉することなく、直交する偏波ダイバーシティ機能を有する２周波共用アレイアンテナ１を実現することができる。
【００１７】
尚、本実施の形態ではスロット及び無給電素子からなるアンテナ素子を用いた場合で説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、マイクロストリップアンテナを用いてもよい。
【００１８】
【実施例】
（実施例）
図１に示す２周波共用アレイアンテナを用い、ダイポールアンテナ素子５−１〜５−４、７−１〜７−４を１．５ＧＨｚ帯で共振する半波長ダイポールアンテナ素子とし、スロット共振アンテナ素子３−１〜３−４を２ＧＨｚ帯で共振するスロット４−１〜４−４、６−１〜６−４及びスロット４−１〜４−４、６−１〜６−４によって励振される無給電素子８−１〜８−４からなるスロットアンテナとする。
【００１９】
ここで、１．５ＧＨｚ帯の波長をλ1.5G、２ＧＨｚ帯の波長をλ2Gとすると、１．５ＧＨｚ帯半波長ダイポールアンテナ素子５−１〜５−４、７−１〜７−４の長さは約１００ｍｍ（約λ1.5G／２）となり、２ＧＨｚ帯スロットアンテナ３−１〜３−４の無給電素子８−１〜８−４の対角線の長さは約７０ｍｍ（約λ2G／２）となる。スロット共振アンテナ素子３−１〜３−４を一方（図では上方）のスロット４−１〜４−４が０．８５λ2G（１２７．５ｍｍ）間隔になるように配置し、半波長ダイポールアンテナ素子５−１〜５−４、７−１〜７−４を間隔ｄ1 、ｄ2 で交互に配置する。
【００２０】
半波長ダイポールアンテナ素子５−１〜５−４と半波長ダイポールアンテナ素子７−１〜７−４とは互いに直交するため、偏波ダイバーシティアンテナとして機能するのに必要な偏波間のアイソレーションを取ることが可能である。同様に、２ＧＨｚ帯として共振するスロット４−１〜４−４とスロット６−１〜６−４とを直交して配置することにより、無給電素子８−１〜８−４を共有しても十分な偏波間アイソレーションを取ることが可能である。
【００２１】
複数（図では８つであるが限定されない。）のスロット共振型アンテナ素子３−１〜３−４からなるアレイアンテナにおける各スロット共振型アンテナ素子３−１〜３−４の配置間隔は、サイドローブを抑制する場合、１波長以下に抑える必要がある。
【００２２】
ここで、図２に示すように一方のスロット４−１より輻射された＋４５°偏波は、偏波方向（矢印９−１方向）が同一の半波長ダイポールアンテナ素子７−１、７−２の影響を受ける。しかし、無給電素子８−１から見て半波長ダイポールアンテナ素子７−１、７−２は等間隔に配置されているため、半波長ダイポールアンテナ素子７−１、７−２で反射した電波は正面方向に輻射され、主ビームの方向が曲がることはない。また、他方のスロット６−１から輻射された−４５°偏波は偏波方向（矢印９−２）が半波長ダイポールアンテナ素子７−１、７−２と直交するため、電気的な影響を受けない。
【００２３】
したがって互いに干渉することなく、直交する偏波ダイバーシティ機能を有する２周波共用アレイアンテナの提供を実現することができる。
【００２４】
（比較例）
図３は２周波共用アレイアンテナの比較例を示す平面図であり、図４は図３の部分拡大図である。
【００２５】
図３に示す２周波共用アレイアンテナ１０は、直交する偏波を輻射すると共に共通グランド板１１の一方の面上に一定の間隔ｄ0 で配置されたスロット共振アンテナ素子１２−１〜１２−４と、共通グランド板１１の一方の面（表面）上の各スロット共振アンテナ素子１２−１〜１２−４と交互で各スロット共振アンテナ素子１２−１〜１２−４の一方のスロット１３−１〜１３−４と平行かつ、一定の間隔ｄ0 で配置された半波長の第一のダイポールアンテナ素子１４−１〜１４−４と、共通グランド板１１の他方の面（裏面）上にスロット共振アンテナ素子１２−１〜１２−４と交互で各スロット共振アンテナ素子１２−１〜１２−４の他方のスロット１５−１〜１５−４と平行かつ、一定の間隔ｄ0 で配置された半波長の第二のダイポールアンテナ素子１６−１〜１６−４とで構成されている。尚、１７−１〜１７−４は無給電素子を示す。
【００２６】
スロット共振アンテナ素子１２−１〜１２−４を一方のスロット１３−１〜１３−４が０．８５λ2G（１２７．５ｍｍ）間隔となるように配置し、各ダイポールアンテナ素子１４−１〜１４−４、１６−１〜１６−４を同一間隔ｄ0 で配置すると、０．６１λ1.5G（１２２ｍｍ）間隔となり、サイドローブ抑制の条件となる１波長での配置が可能となる。
【００２７】
しかし、無給電素子１７−１の一方の側（図では右側）にのみダイポールアンテナ素子１４−２、１６−２が近接することになる。図４に示すように、一方のスロット１３−１より輻射された＋４５°偏波は、偏波方向１８−１が同一の半波長ダイポールアンテナ素子１６−１の影響を受け、この半波長ダイポールアンテナ素子１６−１が反射器として作用し、主ビーム方向が曲がってしまう。同様に他方のスロット１５−１から輻射された−４５°偏波は、偏波方向１８−２が同一のダイポールアンテナ素子１４−２の影響を受けてしまう。したがって、互いに干渉することなく、直交する偏波ダイバーシティ機能を有する２周波共用アレイアンテナの実現ができない。
【００２８】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、次のような優れた効果を発揮する。
【００２９】
互いに干渉することなく、直交する偏波ダイバーシティ機能を有する２周波共用アレイアンテナの提供を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の２周波共用アレイアンテナの一実施の形態を示す平面図である。
【図２】図１の部分拡大図である。
【図３】２周波共用アレイアンテナの比較例を示す平面図である。
【図４】図３の部分拡大図である。
【符号の説明】
１  ２周波共用アレイアンテナ
２  共通グランド板
３−１〜３−４  スロット共振型アンテナ素子
５−１〜５−４  第一のダイポールアンテナ素子
７−１〜７−４  第二のダイポールアンテナ素子
【図１】
0004161530.tif 000002
【図２】
0004161530.tif 000003
【図３】
0004161530.tif 000004
【図４】
0004161530.tif 000005