(57)【要約】【課題】従来のセクタアンテナに比べて、より鋭い指向性をもったセクタアンテナを実現する。【解決手段】反射素子と導波素子とで1組の無給電素子群とするとき、共通の給電素子と、複数の無給電素子群と、を備え、給電素子と任意の無給電素子群との組み合わせで、それぞれ八木宇田アンテナを構成できるようにする。反射素子または導波素子は、それぞれ1対のアンテナ素子導体、又は１つの連続した導体とその電気的鏡像からなり、長い順に反射素子、給電素子、導波素子とする。また、上記アンテナ素子導体間のインピーダンスをスイッチで切換えて、導波素子や反射素子としての機能をオン、オフする。また、選択した無給電素子群をオンにし、他をオフにすることで、指向性の切換を行ない、予め決められた周波数帯の電波に対して等価的に八木宇田アンテナと見做せるセクタアンテナとする。【選択図】図１
2009094696.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め決められた周波数帯の電波に対して等価的に八木宇田アンテナとなるセクタアンテナであって、
反射素子と単数あるいは複数の導波素子とを1組の無給電素子群とするとき、
共通の給電素子と、複数の無給電素子群と、を備え、該給電素子と上記任意の無給電素子群との組み合わせで、予め決められた周波数帯の電波に対して、それぞれ異なる方向に指向性をもつ八木宇田アンテナを構成することが可能であり、
それぞれの上記反射素子あるいは導波素子は、それぞれ1対の連続した導体、あるいは、ひとつの連続した導体とその電気的鏡像からなり、
上記反射素子あるいは導波素子は、上記連続した導体間あるいは上記連続した導体とその電気的鏡像間のインピーダンスを切換えるスイッチと、上記スイッチの断続により、上記導波素子あるいは反射素子としての機能を断続する構成とを備え、
上記反射素子の最大長は、上記給電素子の最大長よりも大きく、且つ、上記導波素子の最大長は、上記給電素子の最大長よりも小さく、
さらに、上記複数の無給電素子群から選択した無給電素子群の導波素子の機能と反射素子の機能を有効にし、他の無給電素子群の導波素子の機能と反射素子の機能を無効にする切換手段を備え、
上記切換手段で無給電素子群を選択することによって、指向性の切換を行なうこと、を、特徴とするセクタアンテナ。
【請求項２】
請求項１に記載のセクタアンテナにおいて、上記の、1対の連続した導体、あるいは、ひとつの連続した導体とその電気的鏡像は、
ダイポールアンテナを構成することができるものであること、を、特徴とするセクタアンテナ。
【請求項３】
上記の無給電素子群のいずれかの導波素子は、複数であること、を、特徴とする請求項２に記載のセクタアンテナ。
【請求項４】
上記セクタアンテナは、３組以上の無給電素子群で構成され、
上記共通の給電素子を中心として、１つの無給電素子群の上記反射素子と共通の給電素子と導波素子とを、それぞれ動径方向に沿って放射状に配置し、しかも異なる無給電素子群がつくる中心角を概略均しくすることにより、
概略等しい角度差の指向性からいずれか１つの指向性を設定することを可能ならしめたこと、を、特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載のセクタアンテナ。
【請求項５】
上記セクタアンテナは、３組以上の無給電素子群で構成され、上記共通の給電素子を中心とする全周角上に概略等間隔に配置すること、を、特長とする請求項１から３のいずれか１つに記載のセクタアンテナ。
【請求項６】
上記1対の連続した導体間、あるいは、ひとつの連続した導体とその電気的鏡像間のインピーダンスを切換える手段は、
上記の、1対の連続した導体間、あるいは、ひとつの連続した導体とその電気的鏡像間の接続を断続するスイッチであること、を、特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載のセクタアンテナ。
【請求項７】
上記1対の連続した導体間、あるいは、ひとつの連続した導体とその電気的鏡像間のインピーダンスを切換える手段は、
上記の、1対の連続した導体間、あるいは、ひとつの連続した導体とその電気的鏡像間を接続するインダクタを短絡するスイッチであり、
上記インダクタを短絡することで、上記導波素子の機能あるいは上記反射素子の機能を有効にし、短絡を外すことで無効にすること、を、特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載のセクタアンテナ。
【請求項８】
上記1対の連続した導体間、あるいは、ひとつの連続した導体とその電気的鏡像間のインピーダンスを切換える手段は、
上記の、1対の連続した導体間、あるいは、ひとつの連続した導体とその電気的鏡像間を短絡するかインダクタで接続するかを切換えるスイッチであり、
上記アンテナ素子導体間を短絡することで、上記導波素子の機能あるいは上記反射素子の機能を有効にし、インダクタを接続することで無効にすること、を、特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載のセクタアンテナ。
【請求項９】
上記のセクタアンテナに、さらに、
上記共通の給電素子を中心として、それぞれの無給電素子群の外側に、それぞれの動径方向上に、連続した導体からなる導波素子を配置したこと、を、特徴とする請求項１から８のいずれか１つに記載のセクタアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、等価的に八木宇田アンテナとなり、しかもアンテナ自体を回転することなくその指向性を複数のいずれかの方向に設定することが出来るセクタアンテナに関している。
【背景技術】
【０００２】
移動体通信においては、無線通信領域をそれぞれが小さい領域であるセルに分割して各セルに基地局を設置したり、基地局からみた角度で各セルを複数のセクタにさらに分割したりして、周波数資源の有効利用が図られている。セクタアンテナは、後者の方式において用いられるものである。隣接領域との干渉なしにセクタ数を増やすために、あるいは、マルチパスフェージングなどの影響を抑制するために、指向性の高いセクタアンテナが求められている。
【０００３】
セクタアンテナとして、（１）全体では放射状の指向性をもつ多数のアンテナからひとつを選択して用いるものや、（２）能動素子や受動素子を多数配置して、それぞれの放射特性の合成としてのアンテナ特性をもつアレーアンテナ、などが知られている。
【０００４】
例えば、特許文献１（特開２００１−１２７５４０号公報）には、屋内無線通信に用いられる水平面内の全周を複数の指向性ビームで網羅するセクタアンテナに関し、アンテナ装置の直径を小さく構成することの可能な棒状セクタアンテナの実現を目的とするアンテナ装置が開示されている。これは、水平面内の全周を複数の指向性ビームで網羅するように構成されたセクタアンテナであって、給電素子を具備すると共に、該給電素子を中心とする円周上に少なくとも２本以上の棒状導体を配置し、該棒状導体は、それぞれ、少なくとも２個の長さの異なる短い棒状導体をスイッチング素子を介して連接して１本の棒状導体とした構造であって、前記スイッチング素子を駆動するための制御部への接続手段を有し、制御部が任意の前記スイッチング素子を駆動して当該スイッチング素子を開閉する手段を設けることにより構成するものである。
【０００５】
また、特許文献２（特開２００１−２４４３１号公報）には、従来技術に比較して構成が簡単であって製造コストを大幅に軽減でき、しかも指向特性の制御が容易であることを目的とするアレーアンテナ装置が開示されている。このアレーアンテナ装置においては、無線信号が給電される放射素子と、放射素子から所定の間隔だけ離れて設けられ、無線信号が給電されない少なくとも１個の非励振素子とを備えて構成され、非励振素子に可変リアクタンス素子が接続される。ここで、可変リアクタンス素子のリアクタンス値を変化させることにより、アレーアンテナ装置の指向特性を変化させる。このアレーアンテナ装置においては、無給電可変リアクタンス素子ＡＡ１乃至ＡＡ６が導波器又は反射器として有効に機能する旨記載されている。
【０００６】
上記のアンテナ装置は、給電素子あるいは放射素子を中心とする１つの円周上に、複数の非給電素子を配置したものである。したがって、上記のアンテナ装置で八木宇田アンテナと等価になるように構成する場合、利用できる反射器と導波器はそれぞれ最大１つずつである。
【０００７】
上記のように、アンテナの指向性をより鋭くすることによって、セクタ数を増加させることができ、また、マルチパスフェージング等の干渉効果を抑制することができる。このため、より指向性の鋭いアンテナ装置が求められている。
【０００８】
【非特許文献１】特開２００１−１２７５４０号公報
【非特許文献２】特開２００１−２４４３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来のセクタアンテナに比べて、より鋭い指向性をもったセクタアンテナを実現する。
【発明の効果】
【００１０】
この発明により、鋭い指向性をもったセクタアンテナを実現でき、これにより、セクタ数を増加させて電波資源をより有効に利用することができる。また、マルチパスフェージング等の干渉効果を抑制することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、予め決められた周波数帯の電波に対して等価的に八木宇田アンテナとなるセクタアンテナであって、
反射素子と単数あるいは複数の導波素子とを1組の無給電素子群とするとき、
共通の給電素子と、複数の無給電素子群と、を備え、該給電素子と上記任意の無給電素子群との組み合わせで、それぞれ異なる方向に指向性をもつ八木宇田アンテナを構成することが可能なものである。
それぞれの上記反射素子あるいは導波素子は、それぞれ1対の連続した導体、あるいは、ひとつの連続した導体とその電気的鏡像からなり、
上記反射素子あるいは導波素子は、上記連続した導体間あるいは上記連続した導体とその電気的鏡像間のインピーダンスを切換えるスイッチを含み、また、上記スイッチの断続により、上記導波素子あるいは反射素子としての機能を断続する構成を備える。
上記反射素子の最大長は、上記給電素子の最大長よりも大きく、且つ、上記導波素子の最大長は、上記給電素子の最大長よりも小さいものとする。
さらに、上記複数の無給電素子群から選択した無給電素子群の導波素子の機能と反射素子の機能を有効にし、他の無給電素子群の導波素子の機能と反射素子の機能を無効にする切換手段を備え、
上記切換手段で無給電素子群を選択することによって、指向性の切換を行なう。
【００１２】
上記の1対の連続した導体、あるいは、ひとつの連続した導体とその電気的鏡像は、ダイポールアンテナを構成することができるものであるとすることで、設計がより容易になる。
【００１３】
上記の無給電素子群のいずれかの導波素子は、複数であってもよい。それぞれのセクタむけの八木宇田アンテナは、必ずしも同じ特性のものを用いる必然はない。例えば、異なる長さの導波素子あるいは反射素子であってもよい。
【００１４】
上記セクタアンテナを、３組以上の無給電素子群で構成し、
上記共通の給電素子を中心として、１つの無給電素子群の上記反射素子と共通の給電素子と導波素子とを、それぞれ動径方向に沿って放射状に配置し、しかも異なる無給電素子群がつくる中心角を概略均しくすることにより、概略等しい角度差の指向性からいずれか１つの指向性を設定することで、セクタアンテナから見た角度的には、ほぼ均等なセクタを設定することができる。
【００１５】
上記セクタアンテナを、３組以上の無給電素子群で構成し、上記共通の給電素子を中心とする全周角上に概略等間隔に配置することで、全方位をカバーするセクタアンテナとすることができる。
【００１６】
上記1対の連続した導体間、あるいは、ひとつの連続した導体とその電気的鏡像間のインピーダンスを切換えるには、それらの間をスイッチで断続すればよい。
【００１７】
上記1対の連続した導体間、あるいは、ひとつの連続した導体とその電気的鏡像間のインピーダンスを切換えるには、（１）それらの間をインダクタで接続している場合は、そのインダクタを導体で短絡するスイッチを用いるか、または、（２）それらの間を切断している場合は、それらの間をインダクタを挟んで接続するスイッチ、を用いることができる。
【００１８】
上記のセクタアンテナに、さらに、上記共通の給電素子を中心として、それぞれの無給電素子群の外側に、それぞれの動径方向上に、連続した導体からなる導波素子を配置することで、指向性を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、この発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の説明においては、同じ機能あるいは類似の機能をもった装置に、特別な理由がない場合には、同じ符号を用いるものとする。
【実施例１】
【００２０】
図１に本発明のセクタアンテナの例を示す。これは、電気的透明化を利用したセクタアンテナの構造を示す図である。この例では、複数の八木宇田アンテナを、給電素子は共通に用いることにして配置する。反射素子や導波素子である各無給電ダイポールには、図２に示すように、各ダイポールを電気的透明化する値のインダクタンスと短絡状態を切り替えるようにスイッチを接続する。なお、固定のインダクタンス値は分布定数線路で構成することもできる。上記のスイッチは、インダクタンス切換制御器からの遠隔操作で切換ができるものであることが望ましい。
【００２１】
この構造は、利得を向上させるために、通常のエスパアンテナの外周に無給電素子を追加した構造である、とも見ることができるが、反射素子や導波素子の役割が明確化されている点で、異なっている。つまり、反射素子は給電素子より長く、給電素子は導波素子より長い、という点で上記のエスパアンテナとは異なっている。
【００２２】
また、反射素子や導波素子には、可変リアクタではなく、スイッチが接続される点に於いても異なっている。このスイッチについては、１つの八木宇田アンテナに装荷されるスイッチのみをオン（つまり短絡状態に）にし、残りをオフにする。これにより、上記八木宇田アンテナの志向性方向にビームを形成することができる。このように、オンにする八木宇田アンテナを換えることにで、セクタビームを切り替えることができる。
【００２３】
一般に、八木宇田アンテナは、反射素子、給電素子、導波素子の並び方向にメインローブをもったエンドファイアアレーである。このため、図１に示す配置を複数の八木宇田アンテナから成るものとみた場合、他のビームのアンテナに物理的に干渉することなく、複数のアンテナを、給電素子を共通にして配置できる、という特長を有する。ただし、利得に相当する開口面積を有するので、各八木宇田アンテナは電気的には干渉する。そこで、スイッチをオンにする八木宇田アンテナ以外は、注目する周波数の電波に対してダイポールの電気的透明化を引き起こし、その結果、障害となるダイポール素子については、実質的に、電気的に取り除くことを行なう。
【００２４】
この様に、本発明では、基本構造に八木宇田アンテナを用いる。これをアレーアンテナとしてみた場合、電波の合成は空間を介して行なっていることになり、従って、合波器などを用いる場合に比べて損失が少ない。また、反射素子、導波素子には、それぞれのスイッチを用いるが、給電素子にはスイッチを用いていない。従って給電素子損失は、通常の八木宇田アンテナと同様であり、また、電気的透明化をした無給電素子には大きな電流が流れないので、スイッチによる損失が少ないと考えられる。
【００２５】
ここで、各無給電素子に、可変リアクタで無くスイッチを装荷するメリットを以下に記す。（１）各素子にバラクタを装荷する場合、可変自由度（つまり分割数）を増すことができる。しかし、リアクタンス値の可変幅は高周波になるほど小さくなり、上記の自由度は低下する。また、構成部品数が増えるので、リアクタンス値を最適化するまでの手間がかかる。さらに、実装に於いて、最適な素子寸法と配列を設計するのが困難になる。
（２）一方、スイッチ方式では、大きなリアクタンス可変幅が得られる。また、所望方向のセクタビームを形成する八木宇田アンテナだけをスイッチオンにすれば良いので、制御が簡単である。さらに、素子の寸法と配置の設計に関しては、所望特性を満たすように、通常の八木宇田アンテナ単体を設計すれば良いので、アンテナ構造の設計も容易である。また、スイッチ方式でも、セクタ数を増やしたい場合、ダイポールの電気的透明化が充分でなくなるまで、アレー数を増やして細かいセクタ間隔を実現できる。
【００２６】
このリアクタンス値あるいはインピーダンス値を切換える回路例を図３に示す。図３（ａ）は、一対の導体間を電気的にあるいは高周波信号的に断続するものであり、インピーダンスを切換える回路である。また、図３（ｂ）は、一対の導体間に接続されたリアクタを電気的にあるいは高周波信号的に短絡するものであり、図３（ｃ）は、一対の導体間を電気的にあるいは高周波信号的に短絡するか、インダクタを通して接続するものである。ここで用いるスイッチとしては、手動スイッチや、高周波導波路を用いた高周波信号用のスイッチの他に、通常のリレースイッチやトランジスタやダイオードを用いたスイッチ等を用いることができ、また、遠隔制御を行うことは容易である。
【実施例２】
【００２７】
次に、図１に示すカバーエリアが有限のＴｙｐｅ１と全方位のＴｙｐｅ２のセクタビーム形成能力について説明する。ここでは、それぞれの八木宇田アンテナの配置角度間隔Δφは、均一であるとしている。
（１）Ｔｙｐｅ１では反射器の集まりと導波器の集まりを分離して配置することができる。Δφを１５度とし、９セクタとする。
（２）Ｔｙｐｅ２では、反射器（＃−１）と第１導波器（＃１）との干渉を抑制するために、セクタ数を奇数の１５とし、従ってΔφは２４度とする。
【００２８】
また、それぞれの八木宇田アンテナ単体は６素子アレーとし、高利得が得られるように図４（ａ）のような寸法とした。モーメント法を用いｆ０＝５９５ＭＨｚで計算した、単体での絶対利得指向性の周波数特性を図５に示す。設計周波数ｆ０で、１３．５６ｄＢｉの絶対利得Ｇａと３８度のビーム半値角θ1/2が得られる。なお、主ビーム利得を高くする設計であるため、後方への放射が強く、また、入力インピーダンスＺｉｎ＝Ｒｉｎ＋ｊＸｉｎは、１０．０４３＋ｊ３．３４３、であり、５０Ωに整合されていない。
【００２９】
一般に、各ダイポール素子を電気的透明化するために最適なインピーダンス値は、ほぼダイポール素子の寸法により決まる。また、素子間隔が狭い場合には、その配置にも依存する。図４（ｂ）、（ｃ）に各ダイポール素子を電気的透明化することを目的に計算したインピーダンス値を示す。ただし、ここでは；
（１）Ｔｙｐｅ１では周方向の位置にも依存するが、セクタ中央の八木宇田アンテナ（％０）に関して計算した値を用いる。
（２）Ｔｙｐｅ２では第１導波器（＃１）を電気的透明化するインピーダンスが、−１７２＋ｊ２９４Ωと、無視できない抵抗成分を持つ結果となった。これは、反射器（＃−１）と接近しており、その間の結合が大きいためと考えられる。負の抵抗（−１７２Ω）は実現できないので、流れる電流を小さくするようにするため、開放にすることにし、計算では大きな抵抗値１０10Ωを与えている。
【００３０】
上記のＴｙｐｅ１、２のそれぞれについて、０度方向（％０の方向）にビームを形成した場合の絶対利得パターンを図６（ａ）、（ｂ）に、また、入力インピーダンスを図７に示す。比較のため、電気的透明化すべき素子に図４（ｂ）、（ｃ）のリアクタンス値を装荷（load）する代わりに、短絡(Short)、開放(Open)するのに相当して０、１０10Ωの抵抗を装荷した場合の特性を、％０の八木宇田アンテナ単体(Alone)の特性とともに示す。図６から分かるように、図４（ｂ）、（ｃ）のインピーダンス装荷により、ほとんど単体の特性と等しい特性が得られることが分かる。
【００３１】
なお、Ｔｙｐｅ２について、第１導波器（＃１）に、電気的透明化するインピーダンスが（−１７２＋ｊ２９４Ω）の純リアクタンス成分のｊ２９４Ωを与えた場合（Load（#1：２９４ｊ）との比較を図６（ｂ）に示す。開放とした場合(Open)の方が単体(Alone)に近い特性が得られることが分かる。
【００３２】
Ｔｙｐｅ１の場合、他の方向に関しては、
（１）％０以外の％−４、−３、−２、−１、１，２，３，４に、図４（ｂ）の値を与え、（２）％１以外の％−４、−３、−２、−１、０，２，３，４に、図４（ｂ）の値を与え、（３）％２以外の％−４、−３、−２、−１、０、１，３，４に、図４（ｂ）の値を与え、（４）％３以外の％−４、−３、−２、−１、０、１，２，４に、図４（ｂ）の値を与え、（５）％４以外の％−４、−３、−２、−１、０、１，２、３に、図４（ｂ）の値を与えた場合の絶対利得指向性を図８に、入力インピーダンスを図９に、示す。これらの図から上記の電気的透明化により、メインローブとなるビームを切り替えられることが分かる。また、Ｔｙｐｅ１は、対称構造なので、図８の左側でも同様であり、従って、−６７．５から６７．５  の角度範囲で１３ｄＢｉの利得をカバーできることが分かる。また、各八木宇田アンテナでインダクタンス値を変えることなく、共通のインダクタンス値のインダクタのオンオフを行う制御でも、メインローブを切り換えができることが分かる。また、入力インピーダンス変化もほとんどないので、固定の整合回路でセクタ切り替えに対してインピーダンス整合をとれることが分かる。
【００３３】
また、Ｔｙｐｅ２の場合は、回転対称性があることから、容易に以下のことが理解できる。つまり、図６（ｂ）の結果よりＧａ（１２）は１２．４８ｄＢｉであり、Ｔｙｐｅ２の回転対称性より、全方位を１２．４８ｄＢｉ以上の絶対利得でカバーできることが分かる。
【００３４】
次に、周波数特性について説明する。
絶対利得Ｇａ（０）、半値角φ1/2、セクタ切り換えに相当する角度８度と１２度の絶対利得Ｇａ（８）、Ｇａ（１２）、および入力インピーダンスＲｉｎ＋ｊＸｉｎ  の周波数特性を、八木宇田アンテナ単体について図１０に、Ｔｙｐｅ１について図１１に、Ｔｙｐｅ２について図１２に示す。また、０度方向セクタ絶対利得指向性Ｇａ（φ）の周波数特性を、Ｔｙｐｅ１について図１３（ａ）に、Ｔｙｐｅ２について図１３（ｂ）に示す。ここでは、図４（ｂ）、（ｃ）のインダクタンス値に相当するインダクタＬを装荷すると仮定して周波数特性を計算した。セクタ内で１０ｄＢｉの絶対利得をカバーできる周波数がＴｙｐｅ１では０．９４８ｆ０−１．０１３ｆ０（比帯域：６．７％  ）、Ｔｙｐｅ２では０．９７０ｆ０−１．０１７ｆ０（比帯域：４．７％  ）であることが分かる。指向性に関しては、高周波数の方の利得低下が急であるなど、八木宇田アンテナが単体のときの特性がほぼ得られている。
【００３５】
このことから、八木宇田アンテナ単体の広帯域化を行えば、本発明のセクタアンテナもより広帯域化が可能と考えられる。例えば、現行のテレビ放送での地上放送では、ＵＨＦ帯で、比帯域約５０％のアンテナが実用化されている。その設計法を八木宇田アンテナ単体に用いれば、比帯域約５０％の広帯域セクタアンテナが実現可能と考えられる。また、図１のようなセクタアンテナを、近接した複数の周波数で設計し、給電素子を共通にして配置して、動作する八木宇田アンテナを周波数帯域で切り替えることにより広帯域化が可能である。
【実施例３】
【００３６】
給電素子を中心とする同心円の外周に位置する導波素子において、インダクタンスを切換えるスイッチを削減する例を示す。この根拠は、外周になるほど、同円周上の隣の素子との間隔が離れるので、他の八木宇田アンテナの素子との相互結合が弱いことである。以下では、外周部の導波素子のインダクタンスを固定した場合の特性変化について説明する。
【００３７】
ます、Ｔｙｐｅ１の場合で、セクタ中央の八木宇田アンテナ（％１）のみをスイッチオンとした場合の、指向性の変化を図１４に、また、設計周波数ｆ０における絶対利得Ｇａ（０）、Ｇａ（８）、半値角φ1/2、入力インピーダンスＲｉｎ＋ｊＸｉｎ、の変化を図１５に示す。全てにスイッチを装荷する場合（no save）、スイッチを省略して固定導波器とする素子を＃４(save %4)、＃４と＃３(save %4,%3)、＃４〜＃２(save %4,%3,%2)  とした場合の特性を順に横軸に示す。最外周の４番目（＃４）の導波器にはスイッチを設けなくても、ほぼメインビームは維持できることが分かる。
【００３８】
これから、４番目より外側に固定導波器を追加することによって、更なる高利得のセクタが実現できる可能性があることが分かる。また、３番目と４番目にスイッチを設けなくても、セクタ（±７．５度）内で１１．５ｄＢｉ以上の絶対利得（設計周波数）が得られることが分かる。
【実施例４】
【００３９】
上記の例では、反射素子や導波素子に、ダイポールアンテナを構成可能な一対の導体素子を用いている。この場合の導体素子は、同じ規格のものを用いる。例えば、図１６のセクタアンテナを構成する八木宇田アンテナ１では、それぞれ対称な反射素子１ｒ１や導波素子１ｄ１〜１ｄ３を用いている。ここで、図１６のインピーダンス切換部は、例えば、図３に示す構成を持つが、そのスイッチは、インピーダンス切換制御器から遠隔で操作することができることが望ましい。
【００４０】
しかし、反射素子や導波素子に求められる特性は、セクタアンテナで実質的な八木宇田アンテナを構成する場合は、一対の導体素子が一連の導体素子になることであり、また、それを構成しない場合は、決められた周波数の電波に対して、実質的に透明であることである。このため、一対の導体素子には、例えば異なる長さの導体を用いることができる。例えば、図１６のセクタアンテナを構成する八木宇田アンテナ２では、非対称な反射素子２ｒ１と、非対称な導波素子２ｄ１、２ｄ２、さらにスイッチを持たない導波素子２ｄ３を用いたものである。また、同図の八木宇田アンテナ１では、非対称な反射素子３ｒ１と、対称な導波素子３ｄ１、非対称な導波素子を３ｄ２、３ｄ３、を用いている。
【実施例５】
【００４１】
また、図１７に示す様に、地板に垂直なモノポールアンテナは、その電気的鏡像が生じることで、実質的には、ダイポールアンテナとして機能することが知られている。図１７（ａ）は、導体とその電気的鏡像間を電気的にあるいは高周波信号的に断続するものであり、インピーダンスを切換える回路である。また、図１７（ｂ）は、導体とその電気的鏡像間に接続されたリアクタを電気的にあるいは高周波信号的に短絡するものであり、図１７（ｃ）は、導体とその電気的鏡像間を電気的にあるいは高周波信号的に短絡するか、インダクタを通して接続するものである。
【００４２】
図１８は、図１７に示す構成を、反射素子、給電素子、導波素子に適用して、セクタアンテナを構成した例である。八木宇田アンテナ１１は１３に比べて、反射素子と導波素子に、僅かに短い素子を用いたものであり、僅かに高い周波数帯で用いることができる。また、八木宇田アンテナ１２では、最も外側の導波素子に、インピーダンス切換を行なわない導波素子を用いている。ここで、図１８のインピーダンス切換部は、図１７に示す構成を持つが、そのスイッチは、インピーダンス切換制御器から遠隔で操作することができることが望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、セクタ方式の携帯電話の基地局用アンテナとして用いることができる。また、ＵＨＦ帯でのテレビ放送の受信アンテナとして用いることもできる。さらに、データ通信における無線ＬＡＮに用いた場合、混信等による通信速度の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明のセクタアンテナの実施形態を示す図である。
【図２】セクタアンテナの基本となる八木宇田アンテナを示す図である。
【図３】リアクタンス値あるいはインピーダンス値を切換える回路例を示す図である。
【図４】各ダイポール素子を電気的透明化することを目的に計算したインピーダンス値を示す図である。
【図５】八木宇田アンテナ単体の絶対利得指向性の周波数特性をモーメント法を用いて計算した例を示す図である。
【図６】０度方向（％０の方向）にビームを形成した場合の絶対利得パターン例を示す図である。
【図７】図６の場合の入力インピーダンスの例を示す図である。
【図８】％１、％２、％３、％４の方向に図４の値を適用した場合の絶対利得指向性の例を示す図である。
【図９】図８の場合の入力インピーダンスの例を示す図である。
【図１０】八木宇田アンテナ単体についての、絶対利得Ｇａ（０）、半値角φ1/2、セクタ切り換えに相当する角度８度と１２度の絶対利得Ｇａ（８）、Ｇａ（１２）、および入力インピーダンスＲｉｎ＋ｊＸｉｎ  の周波数特性を示す図である。
【図１１】Ｔｙｐｅ１についての、絶対利得Ｇａ（０）、半値角φ1/2、セクタ切り換えに相当する角度８度と１２度の絶対利得Ｇａ（８）、Ｇａ（１２）、および入力インピーダンスＲｉｎ＋ｊＸｉｎ  の周波数特性を示す図である。
【図１２】Ｔｙｐｅ２についての、絶対利得Ｇａ（０）、半値角φ1/2、セクタ切り換えに相当する角度８度と１２度の絶対利得Ｇａ（８）、Ｇａ（１２）、および入力インピーダンスＲｉｎ＋ｊＸｉｎ  の周波数特性を示す図である。
【図１３】０度方向セクタ絶対利得指向性Ｇａ（φ）の周波数特性を、（ａ）Ｔｙｐｅ１について、（ｂ）Ｔｙｐｅ２について、示す図である。
【図１４】セクタ中央の八木宇田アンテナ（％１）のみをスイッチオンとした場合の、指向性の変化を示す図である。
【図１５】設計周波数ｆ０における絶対利得Ｇａ（０）、Ｇａ（８）、半値角φ1/2、入力インピーダンスＲｉｎ＋ｊＸｉｎ、の変化を示す図である。
【図１６】本発明のセクタアンテナの実施形態を示す図である。
【図１７】地板に垂直なモノポールアンテナは、その電気的鏡像が生じることで、実質的には、ダイポールアンテナとして機能することを示す図である。
【図１８】図１７に示す構成を、反射素子、給電素子、導波素子に適用して構成したセクタアンテナを示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１、２、３  セクタアンテナを構成する八木宇田アンテナ
１ｄ１、１ｄ２、１ｄ３、２ｄ１、２ｄ２、２ｄ３、３ｄ１、３ｄ２、３ｄ３  導波素子
１ｒ１、２ｒ１、３ｒ１  反射素子
４  給電素子
１１、１２、１３  セクタアンテナを構成する八木宇田アンテナ
１１ｄ１、１１ｄ２、１１ｄ３、１２ｄ１、１２ｄ２、１２ｄ３、１３ｄ１、１３ｄ２、１３ｄ３  導波素子
１１ｒ１、１２ｒ１、１３ｒ１  反射素子
１４  給電素子
【図１】
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【図２】
2009094696.tif 000004
【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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【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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