(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半円状の上部導波板及び下部導波板を所定の間隔を保って対向配置して構成する半円ラジアル導波路と、前記上部導波板及び下部導波板の直線端部を短絡する短絡壁と、前記半円ラジアル導波路に給電する給電手段と、所望の水平面ビーム幅が得られるように上部導波板及び下部導波板の半円中心を前記短絡壁と給電部との間においた前記上部導波板及び下部導波板と、前記下部導波板の外周面内側に形成されるテーパ部とを具備し、前記テーパ部の設定角度により垂直面ビームの放射角度を設定することを特徴とする半円ラジアルアンテナ。
【請求項２】
半円状の上部導波板及び下部導波板を所定の間隔を保って対向配置して構成する半円ラジアル導波路と、前記上部導波板及び下部導波板の直線端部を短絡する短絡壁と、前記半円ラジアル導波路に給電する給電手段と、所望の水平面ビーム幅が得られるように上部導波板及び下部導波板の半円中心を前記短絡壁と給電部との間においた前記上部導波板及び下部導波板と、前記下部導波板の外周面内側に形成されるテーパ部とを具備し、前記上部導波板の半径より下部導波板の半径を短く設定して垂直面ビームの放射角度を下向きに設定することを特徴とする半円ラジアルアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、数ＧＨｚ〜数十ＧＨｚ帯で使用される広角ビームを有する半円ラジアルアンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、数ＧＨｚ〜数十ＧＨｚ帯の電波をビーム状に放射するアンテナとしてホーンアンテナが一般に知られているが、このホーンアンテナは水平面の放射角度が狭いので、最近、広角ビーム特性を有する半円ラジアルアンテナが考えられている。
【０００３】
上記半円ラジアルアンテナは、半円状の上部導波板と下部導波板とを所定の間隔の間隔を保って対向配置すると共に、その基部（直線端部）を短絡壁により短絡して上部導波板と下部導波板との間に半円ラジアル導波路を構成し、上記半円ラジアル導波路に外部から給電するようにしたもので、半値幅１２０°程度の広角ビーム特性とすることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように半円ラジアルアンテナは、広角ビーム特性が得られるものであるが、水平面ビーム幅は固定であり、そのビーム幅を任意に設定することが困難であった。また、垂直面ビームの方向は、正面方向に固定され、放射角度を変えることができないという問題があった。
【０００５】
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、水平面ビーム幅を可変設定でき、また、垂直面ビームの放射角度を変えることができる半円ラジアルアンテナを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係る半円ラジアルアンテナは、半円状の上部導波板及び下部導波板を所定の間隔を保って対向配置して構成する半円ラジアル導波路と、前記上部導波板及び下部導波板の直線端部を短絡する短絡壁と、前記下部導波板の前記短絡壁側中心部より略λ／４離れた位置に設けられる給電部とを具備し、前記上部導波板及び下部導波板の半円中心を前記短絡壁と給電部との間において設定し、所望の水平面ビーム幅が得られるようにしたことを特徴とする。
【０００７】
第２の発明に係る半円ラジアルアンテナは、半円状の上部導波板及び下部導波板を所定の間隔を保って対向配置して構成する半円ラジアル導波路と、前記上部導波板及び下部導波板の直線端部を短絡する短絡壁と、前記半円ラジアル導波路に給電する給電手段と、前記下部導波板の外周面内側に形成されるテーパ部とを具備し、前記テーパ部の設定角度により垂直面ビームの放射角度を設定することを特徴とする。
上記のにように下部導波板の外周面内側にテーパ部を形成すると、垂直面ビームの放射角度を正面方向に対して所定角度下向きにすることができる。そして、テーパ部の角度を変えることによって垂直面ビームの放射角度を任意に調整することができる。
【０００８】
第３の発明に係る半円ラジアルアンテナは、半円状の上部導波板及び下部導波板を所定の間隔を保って対向配置して構成する半円ラジアル導波路と、前記上部導波板及び下部導波板の直線端部を短絡する短絡壁と、前記半円ラジアル導波路に給電する給電手段と、前記上部導波板の外周面内側に形成される第１のテーパ部と、前記下部導波板の外周面内側に形成され、前記第１のテーパ部より角度の大きい第２のテーパ部とを具備し、前記第１のテーパ部と第２のテーパ部の角度差によって垂直面ビームの放射角度を設定することを特徴とする。
上記のように上部導波板の外周面内側に第１のテーパ部を形成すると共に、下部導波板の外周面内側に第１のテーパ部より角度の大きい第２のテーパ部を形成することによって垂直面ビームの放射角度を下向きに設定することができる。
【０００９】
第４の発明に係る半円ラジアルアンテナは、半円状の上部導波板及び下部導波板を所定の間隔を保って対向配置して構成する半円ラジアル導波路と、前記上部導波板及び下部導波板の直線端部を短絡する短絡壁と、前記半円ラジアル導波路に給電する給電手段と、前記上部導波板の半径より下部導波板の半径を短くして垂直面ビームの放射角度を下向きに設定する手段とを具備したことを特徴とする。
上記のように上部導波板の半径より下部導波板の半径を短くすることにより、垂直面ビームの放射角度を下向きに設定することができる。また、垂直面ビームの放射角度は、上部導波板と下部導波板の半径を相対的に変えることによって調整することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
（第１実施形態）
この第１実施形態に係る半円ラジアルアンテナは、水平面ビーム幅を可変設定する場合の例を示したものである。
図１及び図２は、本発明の第１実施形態に係る半円ラジアルアンテナ１の基本構成図を示したもので、図１は斜視図、図２は同断面図である。図１に示すように半円ラジアルアンテナ１は、半円状の上部導波板２と下部導波板３とを所定の間隔例えばλ／４以下の間隔を保って対向配置すると共に、その基部（直線端部）を短絡壁４により短絡し、上部導波板２と下部導波板３との間に半円ラジアル導波路５を構成している。すなわち、この半円ラジアル導波路５は、基部が短絡壁４により短絡され、円周部が開口した状態に形成される。
【００１１】
そして、下部導波板３には、図２に示すように短絡壁４から一定の間隔ｄ例えばλ／４離れた中心位置に給電部（プローブ）６が設けられる。上記上部導波板２及び下部導波板３は、半径ｒの半円状に形成され、その半径ｒの値は例えば２λ程度に設定される。
【００１２】
上記給電部６としては、例えば図３に示すような同軸コネクタ７が使用され、その中心部より半円ラジアル導波路５内に給電ピンが突出して設けられる。
【００１３】
上記半円状の上部導波板２及び下部導波板３の半円中心（曲率中心）の位置は、給電部６の位置と短絡壁４との間において任意に設定される。上部導波板２及び下部導波板３の半円中心を上記のように可変設定することにより、それに応じて水平面ビーム幅が変化する。
【００１４】
図４（ａ）は、上記上部導波板２及び下部導波板３の半円中心を給電部６の位置に一致させた場合の横断面図、同図（ｂ）は上部導波板２及び下部導波板３の半円中心を短絡壁４の位置に設定した場合の横断面図である。
【００１５】
図４（ａ）では、上部導波板２及び下部導波板３の半円中心と短絡壁４との間隔ｄがλ／４となっている。
【００１６】
図４（ａ）に示すように上部導波板２及び下部導波板３の半円中心を給電部６の位置に一致させ、その半円中心と短絡壁４との間隔ｄをλ／４に設定した場合、水平面ビームの半値幅は１４０°程度となり、また、図４（ｂ）に示すように上部導波板２及び下部導波板３の半円中心を短絡壁４の位置に設定した場合、水平面ビームの半値幅は１１０°程度となる。
【００１７】
図５は、上記半円ラジアルアンテナ１の受信中心周波数を２６ＧＨｚとし、図４（ａ）に示すように上部導波板２及び下部導波板３の半円中心と短絡壁４との間隔ｄをλ／４に設定した場合における水平面指向性を示したもので、水平面ビームの半値幅はほぼ１４０°となっている。なお、図５は、横軸に角度（ｄｅｇ）、縦軸に相対電力値（ｄＢ）を取って示した。
【００１８】
図６は、上記半円ラジアルアンテナ１の受信中心周波数を２６ＧＨｚとし、図４（ｂ）に示すように上部導波板２及び下部導波板３の半円中心を短絡壁４の位置に設定した場合における水平面指向性を示したもので、水平面ビームの半値幅はほぼ１１０°となっている。
【００１９】
上記のように上部導波板２及び下部導波板３の半円中心を給電部６と短絡壁４との間において可変設定することにより、水平面ビーム幅を変化させることができる。
【００２０】
従って、上部導波板２及び下部導波板３の基部を二重にしてスライドできるように、すなわち短絡壁４と一体的に設けられる上部導波板基部及び下部導波板基部に対し、半円状の可動側の上部導波板及び下部導波板をそれぞれ重ね合わせてスライドできるように構成し、可動側の上部導波板及び下部導波板の半円中心の位置を可変設定できるようにする。これにより、水平面ビーム幅を任意に調整することができる。なお、上部導波板２及び下部導波板３の位置を調整した後は、例えばボルト及びナット等により締め付けて固定する。
【００２１】
（第２実施形態）
次に本発明の第２実施形態に係る半円ラジアルアンテナについて説明する。
この第２実施形態に係る半円ラジアルアンテナは、垂直面ビームの方向を可変設定する場合の例について示したものである。
図７ないし図１０は、それぞれ本発明の第２実施形態に係る半円ラジアルアンテナ１の構成例を示す断面図である。図７に示す半円ラジアルアンテナ１は、下部導波板３の外周面内側にテーパ部１１を形成し、垂直面ビームが所定角度下方向に向くように構成したものである。その他の構成は、図１に示した半円ラジアルアンテナ１と同様の構成であるので、詳細な説明は省略する。
上記のように下部導波板３の外周面内側にテーパ部１１を形成し、このテーパ部１１の角度αを変えることによって垂直面ビームの下方向への角度を可変設定することができる。
【００２２】
図８は、下部導波板３の外周面内側にテーパ部１１を形成すると共に、上部導波板２の外周面内側にテーパ部１２を形成し、テーパ部１１の角度αをテーパ部１２の角度βよりも大きく設定したものである。
【００２３】
上記のように下部導波板３及び上部導波板２にテーパ部１１、１２を形成し、その角度α、βに差を設けることによっても、その角度差に応じて垂直面ビームの下方向への角度を可変設定することができる。
【００２４】
図９は、上部導波板２の半径ｒに対し、下部導波板３の半径ｒａを短く形成したものである。
【００２５】
上記のように上部導波板２の半径ｒより下部導波板３の半径ｒａを短く形成することによっても、その半径差に応じて垂直面ビームの下方向への角度を可変設定することができる。例えば上部導波板２の半径ｒを２λ、下部導波板３の半径ｒａを１．５λに形成した場合、垂直面ビームの角度を４５°程度下に向けることができる。
【００２６】
図１０は、図９に示したように上部導波板２の半径ｒより下部導波板３の半径ｒａを短く形成すると共に、更に下部導波板３の外周面内側に図７に示したようにテーパ部１１を形成したものである。
【００２７】
上記のように短く形成した下部導波板３の外周面内側にテーパ部１１を形成することにより、垂直面ビームの角度をより確実に可変設定することができる。
【００２８】
図１１は、図１０に示した半円ラジアルアンテナ１において、上部導波板２の半径ｒを３０ｍｍ、下部導波板３の半径ｒａを２５ｍｍ、給電部６とテーパ部１１の内側端までの距離Ｌを２２ｍｍとし、受信中心周波数を２６ＧＨｚに設定した場合における垂直面指向性を示したものである。また、図１１は横軸に放射ビームの角度（ｄｅｇ）、横軸に相対電力値（ｄＢ）を取って示した。なお、横軸の放射ビームの角度（ｄｅｇ）は、０°が正面方向、負（−）の値が下向きの角度を表している。
【００２９】
上記図１０の実施形態に示した半円ラジアルアンテナ１は、図１１の垂直面指向性から明らかなようにほぼ「−２５°〜−８０°」の範囲で利得が高くなっており、垂直面の放射ビームが下向きとなっていることが分かる。
【００３０】
上記のように上部導波板２の半径ｒより下部導波板３の半径ｒａを短く形成することによって垂直面ビームを下向きとすることができるものであり、また、下部導波板３の半径ｒａを変えることによって垂直面ビームの下向き角度を可変することができる。
【００３３】
上記のように垂直面ビームの放射方向を可変設定できるようにした半円ラジアルアンテナは、例えばビル内の駐車場等において、携帯電話用アンテナとして使用でき、高い性能を発揮することができる。すなわち、ビル内に携帯電話用アンテナを設置する場合には、壁面の上部等、なるべく高い位置に設置されるので、垂直面ビームの放射角度を下方向に向ける必要がある。このような場合に本発明による半円ラジアルアンテナでは、駐車場の設置条件等に合わせて垂直面ビームの放射方向を任意に可変設定でき、また、水平面ビーム幅も駐車場の大きさ等に合わせて任意に設定することができるので、高い性能を発揮することができる。
【００３４】
なお、上記各実施形態では、上部導波板２及び下部導波板３を半円状に形成した場合について説明したが、半円に近似した多角形としても同様の効果を得ることができる。
【００３５】
また、１つの半円ラジアルアンテナに対し、第１実施形態で示した水平面ビーム幅の調整機能と、第２実施形態で示した垂直面ビームの放射角度の調整機能を合わせて持たせるようにしても良いことは勿論である。
【００３６】
【発明の効果】
以上詳記したように本発明によれば、半円状の上部導波板と下部導波板とを所定の間隔を保って対向配置すると共に、その基部を短絡壁により短絡して上部導波板と下部導波板との間に半円ラジアル導波路を構成し、この半円ラジアル導波路に外部から給電するようにした半円ラジアルアンテナにおいて、上部導波板及び下部導波板の半円中心を可変設定するようにしたので、上記半円中心の設定位置に応じて水平面ビーム幅を任意に調整することができる。
【００３７】
また、本発明は、半円ラジアルアンテナにおいて、下部導波板の外周面内側にテーパ部を形成し、あるいは上部導波板及び下部導波板の外周面内側に角度の異なるテーパ部を形成するようにしたので、テーパ部の角度に応じて垂直面ビームの方向を任意に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る半円ラジアルアンテナの基本構成を示す斜視図。
【図２】同実施形態における断面図。
【図３】同実施形態における給電部分を示す図。
【図４】同実施形態における半円ラジアルアンテナの横断面図。
【図５】同実施形態において、上部導波板及び下部導波板の半円中心を給電点位置に設定した場合の水平面指向性を示す図。
【図６】同実施形態において、上部導波板及び下部導波板の半円中心を短絡壁位置に設定した場合の水平面指向性を示す図。
【図７】本発明の第２実施形態に係る半円ラジアルアンテナの構成例を示す断面図。
【図８】同実施形態における半円ラジアルアンテナの他の構成例を示す断面図。
【図９】同実施形態における半円ラジアルアンテナの他の構成例を示す断面図。
【図１０】同実施形態における半円ラジアルアンテナの他の構成例を示す断面図。
【図１１】図１０における半円ラジアルアンテナの垂直面指向性を示す図。
【符号の説明】
１…半円ラジアルアンテナ
２…上部導波板
３…下部導波板
４…短絡壁
５…半円ラジアル導波路
６…給電部
７…同軸コネクタ
１１、１２…テーパ部
【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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