(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体プリント基板と給電線路とから構成され、該誘電体プリント基板は、長い長方形状の誘電体基板の両面に、その長さ方向に沿って、区画ごとに、放射素子と給電マイクロストリップ線路とが、交互に直列に接続、かつ形成されるとともに、前記両面のうちの一方の面に前記放射素子または給電マイクロストリップ線路が形成されるとき、他方の面には、これと逆に前記給電マイクロストリップ線路または放射素子が形成されるアンテナ装置において、
前記区画ごとの長さが、使用周波数の１／２波長より若干短くしたものと、若干長くしたものとが共存して形成されるとともに、
前記給電マイクロストリップ線路が、その線路長を長くするため、前記誘電体プリント基板の長さ方向または幅方向に沿って繰り返し往復し、かつ途中に交点のないひとつの曲線形から形成され、
前記区画ごとの長さと前記給電マイクロストリップ線路の長さとが、それぞれの区画ごとに変えられ、指向性の設計を容易にすることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記使用周波数の１／２波長に代えて、前記周波数の、前記誘電体基板の比誘電率により短縮された波長の１／２波長であることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記誘電体プリント基板の長さ方向における両端部の区画、およびその間の単数または複数区画に形成された前記給電マイクロストリップ線路が、長さ方向に沿った直線形から形成され、前記曲線形の給電マイクロストリップ線路と共存させ、これによって、指向性の設計の自由度を増すようにすることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記曲線形が矩形波形または正弦波形であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記矩形波形または正弦波形曲線形の給電マイクロストリップ線路のうち、単数波または複数波を短絡して、その線路長が調整されることを特徴とする請求項４に記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、陸上における移動通信システム等の基地局に使用されるアンテナ装置に関し、特に、プリント基板に形成された水平面内無指向性のコリニア形のアンテナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、水平面内無指向性を有する移動通信用基地局アンテナ装置として、例えば、図３に示すようなプリント基板に形成されたコリニア形のアンテナ装置があり、その構造が単純で、かつ量産性が良いことから、極めてよく使用されているものの一つとなっている。
【０００３】
図３に示すコリニア形のアンテナ１は、誘電体プリント基板２と同軸給電線３とからなり、図３（ａ）はその正面図、図３（ｂ）はその背面図である。
同図において、前記誘電体プリント基板２は、長い長方形状であり、その両面に、長さ方向に沿って主要部が、使用周波数のほぼ１／２波長ごとに、放射素子４と給電マイクロストリップ線路５とが、交互に直列に接続、かつ形成されている。そして、前記両面のうち、図３（ａ）に示す一方の面には、前記放射素子４または給電マイクロストリップ線路５が形成されるとき、図３（ｂ）に示す他方の面には、これと丁度、逆に前記給電マイクロストリップ線路５または放射素子４が形成されている。そして、前記誘電体プリント基板２の長さ方向に沿った一方の端から、同軸給電線３およびコネクタ６を介して給電される。
【０００４】
近年、このコリニア形アンテナ１について、高所設置に対応した水平面内無指向性で垂直面下向きの指向性をもつようなアンテナが要求されている。その代表的な設置方式は、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、２通りあり、図４（ａ）に示す給電点７が該アンテナ１の下方にある方式と、図４（ｂ）に示す給電点７が該アンテナ１の上方にある方式である。
したがって、前者に対しては、下方へのビームチルトアンテナが、後者に対しては、上方へのビームチルトアンテナがそれぞれ要求されている。
【０００５】
このような要求を満足するアンテナ１として、従来から使用されてきたのは、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すもののうち、放射素子４の長さを、前記プリント基板２上における使用周波数（共振周波数）の短縮された波長λｇのλｇ／２よりもαだけ短く、またはαだけ長くしたプリント化コリニア形のアンテナ１ａまたは１ｃである。ここで、αは、チルト角により一意的に決まる長さである。
すなわち、前記放射素子４の長さを、使用周波数の短縮された波長λｇのλｇ／２よりもαだけ短く、またはαだけ長くすることにより、前記放射素子４、４間の位相差を少なく、または多くして、垂直面内指向性が下方または上方へビームチルトしたアンテナを実現している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記放射素子４の長さを変える方法では、図５（ｃ）に示す上向きチルトの場合、前記放射素子４、４間の位相差を多くしなければならないので、前記アンテナ１ｃの全長が長くなるという問題点があった。
また、前記放射素子４と給電マイクロストリップ線路５とは、区画ごとに、かつ両面同位置に形成されているので、前記放射素子４の長さを変えることは、同時に前記給電線路５の長さを変えることになり、前記放射素子４の励振位相と前記放射素子４の長さを、自由に選ぶことができない。したがって、所要の指向性を得ることが難しいという問題点があった。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、その目的は前記問題点を解消し、アンテナ全長を長くせずに、水平面内無指向性で、所要の垂直面内指向性が容易に得られ、かつ構造が簡単で量産化が可能な誘電体プリント基板を使用したコリニア形のアンテナ装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明の構成は、誘電体プリント基板と給電線路とから構成され、該誘電体プリント基板は、長い長方形状の誘電体基板の両面に、その長さ方向に沿って、区画ごとに、放射素子と給電マイクロストリップ線路とが、交互に直列に接続、かつ形成されるとともに、前記両面のうちの一方の面に前記放射素子または給電マイクロストリップ線路が形成されるとき、他方の面には、これと逆に前記給電マイクロストリップ線路または放射素子が形成されるアンテナ装置において、次のとおりである。
【０００９】
（１）  前記区画ごとの長さが、使用周波数の１／２波長より若干短くしたものと、若干長くしたものとが共存して形成されるとともに、前記給電マイクロストリップ線路が、その線路長を長くするため、前記誘電体プリント基板の長さ方向または幅方向に沿って繰り返し往復し、かつ途中に交点のないひとつの曲線形から形成され、前記区画ごとの長さと前記給電マイクロストリップ線路の長さとが、それぞれの区画ごとに変えられ、指向性の設計を容易にすることを特徴とする。
【００１０】
（２）  前記（１）において、前記使用周波数の１／２波長に代えて、前記周波数の、前記誘電体基板の比誘電率により短縮された波長の１／２波長であることを特徴とする。
【００１１】
（３）   前記（１）において、前記誘電体プリント基板の長さ方向における両端部の区画、およびその間の単数または複数区画に形成された前記給電マイクロストリップ線路が、長さ方向に沿った直線形から形成され、前記曲線形の給電マイクロストリップ線路と共存させ、これによって、指向性の設計の自由度を増すようにすることを特徴とする。
【００１２】
（４）  前記（１）または（２）において、前記曲線形が矩形波形または正弦波形であることを特徴とする。
【００１３】
（５）  前記（４）において、前記矩形波形または正弦波形曲線形の給電マイクロストリップ線路のうち、単数波または複数波を短絡して、その線路長が調整されることを特徴とする。
【００１４】
本発明は、以上のように構成されているので、アンテナ装置を構成する誘電体プリント基板の全長を、決められた長さに保持しつつ、水平面内無指向性で、垂直面内における所要の上向きチルト指向性を実現することができる。したがって、前記アンテナ装置に対し、給電点を上方にした設置方式に対応することができる。
さらに、垂直面内におけるビーム形成が容易になったことから、指向性に対する様々な要求に対応することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。
図１は、本発明のアンテナ装置の一実施例を示す図で、図１（ａ）はその正面図、図１（ｂ）はその背面図であり、図３（ａ）および図３（ｂ）と同一部材には同一符号を付して、その説明を省略する。
【００１６】
図１（ａ）および図１（ｂ）において、このコリニア形のアンテナ装置１１は、放射素子が形成される誘電体プリント基板１２と、同軸給電線３とから構成されている。
【００１７】
前記誘電体プリント基板１２は、例えば４弗化エチレン樹脂（商標名：テフロン）からなる長い長方形の誘電体基板１２ａで、両面に金属箔の回路が形成されたプリント基板であり、その両面に、長さ方向に沿って、区画ごとに、かつ両面同位置に、放射素子１３と給電マイクロストリップ線路１４とが、交互に直列に接続、かつ形成されている。前記区画ごとの長さは、通常、使用周波数の短縮された波長λｇのλｇ／２より若干短くしたものと、、または若干長くしたものとが、共存して形成されている。
【００１８】
なお、本実施例においては、前記プリント基板１２の全長を短くするため、その長さ方向に沿って、その両端部、両面に形成されたそれぞれの一区画を除くほかは、前記プリント基板１２上における使用周波数の短縮された波長λｇのλｇ／２より若干短くした長さごとに、かつ両面同位置に、放射素子１３と給電マイクロストリップ線路１４とが、交互に直列に接続、かつ形成されている。
そして、前記プリント基板１２の両方の面のうち、図１（ａ）に示す一方の表面に、前記放射素子１３または給電マイクロストリップ線路１４が形成されるとき、図１（ｂ）に示す他方の裏面には、これと丁度逆に、前記給電マイクロストリップ線路１４または放射素子１３が形成されている。
そして、前記アンテナ装置１１は、前記プリント基板１２の長さ方向に沿った一方の端から、同軸給電線３およびコネクタ６を介して給電される。
【００１９】
前記給電マイクロストリップ線路１４のうちの給電マイクロストリップ線路１４ａは、その線路長を長くするため、前記誘電体プリント基板１２の長さ方向または幅方向（本実施例は幅方向を示す）に沿って、繰り返し往復しながら、かつ途中に交点のないひとつの矩形波曲線から形成される。前記繰り返しは、規則的でも、不規則的でもよく、また前記矩形波曲線のほか、正弦波曲線などでもよい。
これは、前記プリント基板１２の全長を、決められた長さに保持しつつ、水平面内無指向性で、垂直面内における所要のチルト指向性を得るため、前記放射素子１３、１３間の励振位相差を多くするためである。
【００２０】
前記矩形波曲線形の給電マイクロストリップ線路１４ａのうち、その単数波または複数波を、はんだなどにより短絡して、その線路長を調整して、前記放射素子１３、１３間の励振位相差を調整することができる。
このため、必要により、前記矩形波曲線形の給電マイクロストリップ線路１４ａのうち、単数または複数区画に形成されたものを、直線形の給電マイクロストリップ線路１４ｂに代えることができる。この場合、前記矩形波曲線形の給電マイクロストリップ線路１４ａと、直線形の給電マイクロストリップ線路１４ｂとが、前記プリント基板１２上に、共存して形成されることになる。
【００２１】
前記プリント基板１２の長さ方向に沿って、その両端部に形成されたそれぞれの一区画１２ｂには、直線形の給電マイクロストリップ線路１４ｂが形成されている。これは、垂直面内指向性におけるサイドローブなどを抑制するためである。
【００２２】
次いで、図１（ａ）および（ｂ）に示される本実施例のアンテナ装置１１は、上向きチルトの指向性を有し、サイドローブおよび水平方向レベルをなるべく低くしたものであり、図２に、該アンテナ装置１１の設計周波数における垂直偏波の垂直面内指向性を示す。
図２から明らかなように、上向きにチルトした指向性が得られている。また、サイドローブおよび水平方向レベルも低く抑えられている。
【００２３】
前述にように、前記アンテナ装置１１によれば、前記誘電体基板１２の全長を長くせずに、水平面内無指向性で、垂直面上向きチルトの指向性を持たせることができるとともに、前記放射素子１３，１３間の励振位相および前記各放射素子１３の長さを、前記各放射素子１３ごとに、変えられるという設計の自由度が増し、所要の指向性を容易に得ることができる。
【００２４】
なお、本発明の技術は前記実施例における技術に限定されるものではなく、同様な機能を果たす他の態様の手段によってもよく、また本発明の技術は前記構成の範囲内において種々の変更、付加が可能である。
【００２５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明のアンテナ装置によれば、誘電体プリント基板と給電線路とから構成され、該誘電体プリント基板は、長い長方形状の誘電体基板の両面に、その長さ方向に沿って、区画ごとに、放射素子と給電マイクロストリップ線路とが、交互に直列に接続、かつ形成されたアンテナ装置において、前記区画ごとの長さが、使用周波数の１／２波長より若干短くしたものと、若干長くしたものとが共存して形成されるとともに、前記給電マイクロストリップ線路が、その線路長を長くするため、前記誘電体プリント基板の長さ方向または幅方向に沿って繰り返し往復し、かつ途中に交点のないひとつの曲線形から形成されるので、前記アンテナ全長を長くせずに、水平面内無指向性で、所要の垂直面内指向性が容易に得られる。
また、前記アンテナ装置には、誘電体プリント基板が使用されるので、構造が簡単になるとともに、陸上における移動通信システム用として、容易に量産化ができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のアンテナ装置の一実施例を示す図で、図１（ａ）はその正面図、図１（ｂ）はその背面図である。
【図２】図１のアンテナ装置の設計周波数における垂直面内指向性を示す図である。
【図３】従来のコリニア形のアンテナで、図３（ａ）はその正面図、図３（ｂ）はその背面図である。
【図４】移動通信用基地局アンテナ装置として使用されるコリニア形アンテナの設置例を示す図である。
【図５】従来のプリント化されたコリニア形アンテナの放射素子の長さと垂直面内指向性との関係を示す図で、図５（ａ）は下向き指向性を有するアンテナ、図５（ｂ）は水平向き指向性を有するアンテナ、図５（ｃ）は上向き指向性を有するアンテナを、それぞれ示す図である。
【符号の説明】
１，１１  アンテナ装置
２，１２  誘電体プリント基板
３  同軸給電線
４，１３  放射素子
５，１４  給電マイクロストリップ線路
６  コネクタ
１２ａ  誘電体基板
１２ｂ  端部区画
１４ａ  矩形波形給電マイクロストリップ線路
１４ｂ  直線形給電マイクロストリップ線路
【図１】
0003790570.tif 000002
【図２】
0003790570.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003790570.tif 000005
【図５】
0003790570.tif 000006