JP2002271135A

JP2002271135A - コリニアアンテナ

Info

Publication number: JP2002271135A
Application number: JP2001063005A
Authority: JP
Inventors: Tadao Takahashi; 忠生高橋; Kimio Maruta; 公夫丸田; Hironobu Takahashi; 宏信高橋; Yasutaka Kobayashi; 泰登小林
Original assignee: Ueda Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Ueda Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2001-03-07
Filing date: 2001-03-07
Publication date: 2002-09-20

Abstract

(57)【要約】【課題】部品点数を減して製造コストを削減し、また
各ダイポールアンテナの寸法精度および位置精度の高い
コリニアアンテナを得る。【解決手段】ダイポールアンテナ１６のエレメント
（１６ａ，１６ｂ）は、誘電体基板１２の表面および裏
面にそれぞれ形成されるとともに、レッヘル線路１４の
形成位置Ｐの両側（すなわち右側および左側）にそれぞ
れ形成される。レッヘル線路１４（１４ａ，１４ｂ），
ダイポールアンテナ１６（１６ａ，１６ｂ），および接
続路（１８ａ，１８ｂ）は、誘電体基板１２上に予め形
成された導体薄膜からエッチングすることによって形成
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、携帯電話，ＰＨＳ
等の移動通信システムの基地局等で用いられるコリニア
アンテナに関し、誘電体基板上に導波路を形成したアン
テナに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、移動通信システムでは、基地
局アンテナとして、水平面内では無指向性、また垂直面
内では狭ビームの特性を備えたコリニアアンテナが用い
られている。ここで、従来のコリニアアンテナ４０につ
いて図８を参照して説明する。多段同軸ダイポールアン
テナとして構成されるコリニアアンテナ４０は、垂直方
向に延設される同軸給電線４２と、同軸給電線４２の周
囲に設けられた金属製の筒型ダイポール４４と、を備
え、この筒型ダイポール４４を垂直方向に多段に縦列配
置し、これらに直列給電することで垂直面内の指向性を
鋭くしている。ここで筒型ダイポール４４の垂直方向の
長さは約λ／２（λ：波長）、またこれらの縦列配置さ
れる間隔は約０．７λとされ、これらはそれぞれ波長に
応じた長さに設定される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のコリニアアンテナは部品点数が多く、また構造が複
雑であるため、製造に際して手間がかかるとともにコス
トが高くなってしまうという問題があった。

【０００４】また、マイクロ波帯等、比較的周波数の高
い帯域でこのアンテナを使用する場合には、波長が小さ
くなる分、筒型ダイポールの長さあるいは配置間隔等を
小さくして小型化する必要が生じる。しかしながら、上
記従来の構成では、そうした小型化に対応できる部品加
工精度あるいは組み付け位置精度を確保するのが難し
く、その結果、アンテナとして所望の特性を得るのが難
しくなってしまうという問題があった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題に鑑み、本発明
のコリニアアンテナは、誘電体基板の表面および裏面に
それぞれ形成された導線からなるレッヘル線路と、前記
レッヘル線路に接続され、前記誘電体基板の表面および
裏面のそれぞれに前記レッヘル線路と平行に形成された
エレメントからなるダイポールアンテナと、を備え、前
記ダイポールアンテナが前記レッヘル線路に沿って複数
段縦列配置される。このような構成によれば、例えば誘
電体プリント基板上に形成された薄膜状の導体をエッチ
ングすることにより一体的なダイポールアンテナおよび
レッヘル線路を形成することができるので、従来に比し
て、部品点数を削減することができるとともに、これら
の位置精度および寸法精度を向上することができる。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。図１は、本実施形態にかかる
コリニアアンテナ１０の正面図、図２は、その背面図、
図３は、その平面図、また図４は、コリニアアンテナ１
０のアンテナベース２０の側面図である。

【０００７】図１に示すように、帯状（例えば長方形
状）の誘電体基板１２の表面には、その中央で長手方向
（すなわち垂直方向）に直線状に伸びる帯状の導線１４
ａが設けられる。また、この表面には、所定長（例えば
λ／４；λ：波長）の短冊状のエレメント１６ａが、導
線１４ａから間隔ｄだけ離れた位置に、かつこの導線１
４ａと平行に設けられる。このエレメント１６ａは、長
手方向に所定間隔（例えば０．７λ）で複数設けられ
る。このエレメント１６ａの上側端部と導線１４ａとの
間にはこれらを水平方向に接続する接続路１８ａが設け
られ、この接続路１８ａを介して、導線１４ａから各エ
レメント１６ａに給電が行われる。

【０００８】また図２に示すように、誘電体基板１２の
裏面には、その中央で長手方向に直線状に伸びる導線１
４ｂが設けられる。また、この裏面には、所定長（例え
ばλ／４；λ：波長）の帯状のエレメント１６ｂが、導
線１４ｂから間隔ｄだけ離れた位置に、かつこの導線１
４ｂと平行に設けられる。このエレメント１６ｂは、長
手方向に所定間隔（例えば０．７λ）で複数設けられ
る。なお、この間隔ｄは、表面のエレメント１６ａと導
線１４ａとの間隔ｄと同じ値である。そして、このエレ
メント１６ｂの下側端部と導線１４ｂとの間にはこれら
を水平方向に接続する接続路１８ｂが設けられ、この接
続路１８ｂを介して、導線１４ｂから各エレメント１６
ｂに給電が行われる。

【０００９】導線（１４ａ，１４ｂ）は、表裏面それぞ
れの中央（短手方向の中央位置）に、表裏面で互いに対
向する位置に設けられ、これらによりレッヘル線路１４
が構成される。また、図１および図２に破線で示すよう
に、表面のエレメント１６ａおよび裏面のエレメント１
６ｂは、長手方向のほぼ同じ位置に設けられた接続路
（１８ａ，１８ｂ）によって各導線（１４ａ，１４ｂ）
にそれぞれ接続されるとともに、表面のエレメント１６
ａは接続路１８ａから下向きに、また裏面のエレメント
１６ｂは対応する接続路１８ｂから上向きに伸びるよう
に設けられる。このような構成により、長手方向に互い
に対応する位置に設けられる表面のエレメント１６ａと
裏面のエレメント１６ｂとによってダイポールアンテナ
１６が構成されている。このダイポールアンテナ１６は
レッヘル線路１４に沿って所定間隔で複数段縦列配置さ
れ、これによりコリニアアンテナ１０が構成されてい
る。

【００１０】本実施形態にかかるコリニアアンテナ１０
では、表面および裏面のエレメント（１６ａ，１６ｂ）
は、レッヘル線路１４の側方であって、誘電体基板１２
におけるレッヘル線路１４の形成部位を挟んで対向する
側に、それぞれ設けられている。図１を参照してこれを
より具体的に説明すると、表面のエレメント１６ａは、
レッヘル線路１４の形成部位を示す二点鎖線Ｐより左側
に、また裏面のエレメント１６ｂは、その二点鎖線Ｐの
反対側（すなわち右側）に、それぞれ設けられる。さら
に、これを図１の誘電体基板１２を上側から見た図（平
面図；図３）を参照するとより明らかなように、本実施
形態では、エレメント（１６ａ，１６ｂ）は、誘電体基
板１２の表面および裏面にそれぞれ設けられるととも
に、レッヘル線路１４の形成位置Ｐの両側（すなわち右
側および左側）にそれぞれ設けられている。このような
構成により、本実施形態にかかるコリニアアンテナ１０
は、水平面内では方向によらずより均一な電界強度で電
波が輻射されるようにしている。その原理については後
に詳しく述べる。なお、レッヘル線路１４の形成位置Ｐ
から各エレメント（１６ａ，１６ｂ）の形成位置Ｑまで
の水平方向距離ｒ１、および前記位置Ｑから近い側の誘
電体基板１２の縁までの距離ｒ２は、表裏面でそれぞれ
同じ値とするのが好適である。

【００１１】上記レッヘル線路１４（導線１４ａ，１４
ｂ），ダイポールアンテナ１６（エレメント１６ａ，１
６ｂ）および接続路（１８ａ，１８ｂ）は、誘電体基板
１２の表面および裏面に予め形成された導体膜を所定の
パターンでマスキングしてエッチングする所謂プリント
基板の製造技術を用いて製造することができる。これに
より、より寸法精度の高いアンテナをより少ない工程数
で製造することができる。また、部品点数を低減するこ
とができる。

【００１２】また図４に示すように、誘電体基板１２
は、アンテナベース２０の基部２０ａから上方に突出し
た基板取付部材２０ｂに、その裏面と取付面２０ｃとが
密着するように固定される。基板取付部材２０ｂは、導
体金属（例えばアルミニウム）で構成され、取付面２０
ｃと誘電体基板１２の裏面との密着により、裏面の導線
１４ｂと電気的に接続される。また基部２０ａには、絶
縁被覆を備えた内部導体（芯線）２２を貫通させる貫通
孔２０ｄが設けられる。そして同軸給電線（図示せず）
に装着可能な同軸コネクタ２６がこのアンテナベース２
０に装着され、同軸給電線の外部導体（図示せず）は基
板取付部材２０ｂに電気的に接続され、また内部導体２
２は誘電体基板１２の表面の導線１４ａに電気的に接続
される。また、アンテナベース２０には例えばＦＲＰか
らなるカバー２８が装着される。

【００１３】次に、本発明の第二の実施形態にかかるコ
リニアアンテナ３０について図を参照して説明する。図
５は、本実施形態にかかるコリニアアンテナ３０の正面
図、図６は、その背面図である。

【００１４】図５および図６に示すように、本実施形態
にかかるコリニアアンテナ３０では、表面および裏面の
エレメント（１６ａ，１６ｂ）は、レッヘル線路１４
（１４ａ，１４ｂ）にそれぞれ平行に設けられるととも
に、レッヘル線路１４の側方であって、誘電体基板１２
におけるレッヘル線路１４の形成部位に対して同じ側
で、表裏対向するように設けられている。より具体的に
は、例えば表面のエレメント１６ａは、図５に示すよう
に、レッヘル線路１４の形成部位を示す二点鎖線Ｐより
左側に、また裏面のエレメント１６ｂも、その二点鎖線
Ｐの同じ側（すなわち左側）に、それぞれ設けられる。
なお、エレメント（１６ａ，１６ｂ）あるいは導線（１
４ａ，１４ｂ）の寸法，配置間隔等は第一の実施形態と
同様である。このような構成によってもダイポールアン
テナ１６の寸法精度および位置精度を向上することがで
きる。

【００１５】ここで、上記二つの実施形態にかかるコリ
ニアアンテナ１０，３０の水平面内での指向性について
図７を参照して説明する。図７は、コリニアアンテナ
（１０，３０）の設置点Ｏ（レッヘル線路の形成部位Ｐ
に相当）に対し、水平面内の各角度方向に輻射される電
界強度パターン（実線ｐ１：コリニアアンテナ１０のパ
ターン，および破線ｐ２：コリニアアンテナ３０のパタ
ーン）を示す図である。この図では、電界強度パターン
が半径方向外側にあるほど電界強度が強いことを示し、
電界強度が真円に近いほど水平面内における均一性が高
い（全方向に均一な電界強度で輻射されている）ことを
意味する。なお、図７は、各コリニアアンテナ１０，３
０の誘電体基板１２の表面が左側、かつ裏面が右側とな
るように配置した場合の図である。

【００１６】図７に示すように、第一の実施形態にかか
るコリニアアンテナ１０の電界強度パターンｐ１は、第
二の実施形態にかかるコリニアアンテナ３０の電界強度
パターンｐ２よりも真円に近い形であり、コリニアアン
テナ１０の方が、より水平面内での均一性が高いことが
わかる。ダイポールアンテナ１６から放射される電波
は、誘電体基板１２によって減衰する。第二の実施形態
にかかるコリニアアンテナ３０では、ダイポールアンテ
ナ１６をなす両エレメント（１６ａ，１６ｂ）を、誘電
体基板１２上のレッヘル線路１４の形成部位Ｐに対して
同じ側方（図５では左側）で表裏対向するように設けて
おり、このため、エレメント（１６ａ，１６ｂ）から誘
電体基板１２のレッヘル線路１４側（同右側）の縁まで
の水平方向距離ｒ２１（図５）が、その反対側（同左
側）の縁までの水平方向距離ｒ２２（図５）より長くな
っている。このため、ダイポールアンテナ１６から放射
された電波は、レッヘル線路１４側の誘電体基板１２に
沿った方向でより大きく減衰されてしまい、電界強度の
水平面内での均一性が若干損なわれることになる。

【００１７】これに対し、第一の実施形態にかかるコリ
ニアアンテナ１０では、レッヘル線路１４の側方であっ
て誘電体基板１２のレッヘル線路１４の形成部位Ｐを挟
んで対向する側にエレメント（１６ａ，１６ｂ）が設け
られる。すなわち、エレメント（１６ａ，１６ｂ）を、
表面側では、誘電体基板１２に沿った水平方向のうちい
ずれか一方側（図１では左側）に、また裏面側ではその
他方側（図１では右側）にそれぞれ配置することで、第
二の実施形態の場合より、これら二つの方向における誘
電体基板１２による電界強度の減衰度の差が低減され、
水平面内で電界強度の均一性が向上する。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
コリニアアンテナにおいて、部品点数を減らして製造コ
ストを削減することができる。また各ダイポールアンテ
ナの位置精度および寸法精度を向上することができるの
で、より高周波数帯域の電波の送受信アンテナとして用
いることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施形態にかかるコリニアア
ンテナの正面図である。

【図２】本発明の第一の実施形態にかかるコリニアア
ンテナの背面図である。

【図３】本発明の第一の実施形態にかかるコリニアア
ンテナの平面図である。

【図４】本発明の第一の実施形態にかかるコリニアア
ンテナのアンテナベースの側面図（図１の矢視Ａ；一部
断面図）である。

【図５】本発明の第二の実施形態にかかるコリニアア
ンテナの正面図である。

【図６】本発明の第二の実施形態にかかるコリニアア
ンテナの背面図である。

【図７】本発明の第一および第二の実施形態にかかる
コリニアアンテナの水平面内の指向性を示す図である。

【図８】従来のコリニアアンテナ（多段同軸ダイポー
ルアンテナ）の垂直断面図（正面図）である。

【符号の説明】

１０コリニアアンテナ、１２誘電体基板、１４レ
ッヘル線路、１４ａ，１４ｂ導線、１６ダイポール
アンテナ、１６ａ，１６ｂエレメント、１８ａ，１８
ｂ接続路、２０アンテナベース、２０ａ基部、２
０ｂ基板取付部材、２０ｃ取付面、２０ｄ貫通
孔、２２内部導体、２６同軸コネクタ、２８カバ
ー。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高橋宏信長野県上田市踏入２丁目10番19号上田日本無線株式会社内 (72)発明者小林泰登長野県上田市踏入２丁目10番19号上田日本無線株式会社内Ｆターム(参考） 5J021 AA05 AA07 AA11 AB03 CA01 HA05 HA10 5J046 AA07 AA08 AA19 AB07 PA07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】誘電体基板の表面および裏面にそれぞれ
形成された導線からなるレッヘル線路と、前記レッヘル線路に接続され、前記誘電体基板の表面お
よび裏面のそれぞれに前記レッヘル線路と平行に形成さ
れたエレメントからなるダイポールアンテナと、を備え、前記ダイポールアンテナが前記レッヘル線路に沿って複
数段縦列配置されるコリニアアンテナ。
【請求項２】前記ダイポールアンテナの表面側および
裏面側のエレメントは、前記レッヘル線路の側方であっ
て前記誘電体基板のレッヘル線路の形成部位を挟んで対
向する側にそれぞれ形成されることを特徴とする請求項
１に記載のコリニアアンテナ。