JP2003078339A - Antenna shared by horizontal and vertical polarizations - Google Patents
Antenna shared by horizontal and vertical polarizationsInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、自動車携
帯電話やＰＨＳ（簡易型携帯電話システム）などの、移
動通信システム等の基地局アンテナとして好適な、水平
偏波および垂直偏波を用いる偏波共用アンテナ装置に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polarized wave using horizontal polarization and vertical polarization, which is suitable as a base station antenna for mobile communication systems such as mobile phones and PHS (simple mobile phone systems). The present invention relates to an antenna device for shared waves.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、この種のアンテナ装置について、
近年、陸上移動通信システムでの基地局アンテナの設置
形態は、電波の受信効率を上げるため、スペースダイバ
ーシチ受信方式を用いており、このため、アンテナ類を
取り付ける鉄塔上部の形状が大きくなっている。従っ
て、基地局の鉄塔設備などは大形で、コストがかかるも
のとなり、さらに美観を損ねていた。2. Description of the Related Art Conventionally, regarding this type of antenna device,
In recent years, a base station antenna in a land mobile communication system uses a space diversity reception method in order to improve reception efficiency of radio waves. Therefore, the shape of the upper part of a steel tower to which the antennas are attached becomes large. Therefore, the tower equipment and the like of the base station are large and costly, further impairing the appearance.
【０００３】しかし、偏波ダイバーシチ受信方式を行う
と、前記鉄塔上部の形状を小さくでき、基地局設備の簡
易化が可能であり、美観の点についても有利な面が多
い。偏波ダイバーシチを行う場合、送信受信とも、同一
エリアを形成するためには、受信用の水平偏波、及び送
受信共用の垂直偏波とも、同一の水平面内指向性半値角
を持った偏波共用アンテナが必要である。However, when the polarization diversity receiving system is used, the shape of the upper part of the steel tower can be reduced, the base station equipment can be simplified, and there are many advantages in terms of aesthetics. When performing polarization diversity, in order to form the same area for both transmission and reception, in order to form the same horizontal polarization for reception and vertical polarization for both transmission and reception, both polarizations with the same horizontal half-plane angle Requires an antenna.
【０００４】例えば、３セクタ構成の場合、水平、垂直
偏波とも水平面内指向性半値角、１２０度の指向性を有
する偏波共用アンテナを配置する必要がある。従来の偏
波共用アンテナとしては、図１０に示すような、金属反
射板１０３の前面に、給電線路１０４により支持、給電
されるダイポールアンテナ１０２，１０２を交差させ、
その一方を水平偏波用とし、他方を垂直偏波用として設
置するクロスダイポールアンテナ１０１などを用いたも
のがある。さらに、前記金属反射板１０３をコーナ反射
板に形成し、その前面に前記クロスダイポールアンテナ
１０１を配置させたものがある。For example, in the case of a three-sector configuration, it is necessary to arrange a dual-polarization antenna having both horizontal and vertical polarizations and a directivity of 120 ° in the horizontal plane. As a conventional dual polarization antenna, as shown in FIG. 10, the dipole antennas 102, 102 supported and fed by the feeding line 104 are crossed on the front surface of the metal reflector 103,
There is one using a cross dipole antenna 101 or the like, one of which is for horizontal polarization and the other is for vertical polarization. Further, there is one in which the metal reflection plate 103 is formed as a corner reflection plate and the cross dipole antenna 101 is arranged on the front surface thereof.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のクロスダイポールアンテナ１０１により、移動通信
システムの基地局でセクタを構成する場合、その送受信
アンテナの指向性は同等であることが要求される。特
に、水平偏波アンテナと垂直偏波アンテナとの両方を、
ともにダイポールアンテナにより構成する場合、該ダイ
ポールアンテナは、電界面と磁界面の指向性が異なるこ
とから、この水平および垂直偏波共用アンテナの水平面
内指向性は、同等にならないという問題点があった。However, when the conventional cross dipole antenna 101 is used to form a sector in a base station of a mobile communication system, it is required that the transmission and reception antennas have the same directivity. In particular, both horizontal and vertical polarization antennas,
When both are configured by dipole antennas, the dipole antennas have different directivities in the electric field plane and the magnetic field plane, so that there is a problem that the horizontal and vertical polarization dual-use antennas do not have the same directivity in the horizontal plane. .
【０００６】また、前記従来のクロスダイポールアンテ
ナ１０１の複数個を、垂直及び水平方向に配設する、い
わゆるアダプティブアレーアンテナとして構成する場
合、それぞれのアンテナ間の水平方向の間隔を、使用周
波数の０．５波長以下にすることができず、全体の幅寸
法を小さくできないという問題点があった。When a plurality of the conventional crossed dipole antennas 101 are arranged in the vertical and horizontal directions as a so-called adaptive array antenna, the horizontal interval between the antennas is set to 0 of the used frequency. There was a problem that the wavelength could not be less than or equal to 0.5 wavelength and the width dimension of the whole could not be reduced.
【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、水平偏波、垂直偏波と
も水平面内指向性が同等になる水平および垂直偏波共用
アンテナ装置を提供することにある。The present invention has been made in view of the above points,
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide an antenna device for both horizontal and vertical polarizations, which has the same directivity in the horizontal plane for both horizontal and vertical polarizations.
【０００８】本発明の他の目的は、垂直偏波アンテナと
水平偏波アンテナとのビーム幅を同じにし得る水平およ
び垂直偏波共用アンテナ装置を提供することにある。Another object of the present invention is to provide an antenna device for both horizontal and vertical polarizations which can make the beam widths of the vertical polarization antenna and the horizontal polarization antenna the same.
【０００９】本発明のさらに他の目的は、水平方向のア
レーアンテナとして構成する場合、全体のアンテナの垂
直方向の高さを高く、かつ水平方向のそれぞれのアンテ
ナ間の間隔を、従来のアンテナ間の間隔より小さく、全
体の幅寸法が小さい水平および垂直偏波共用アンテナ装
置を提供することにある。Still another object of the present invention is to construct a horizontal array antenna such that the height of the whole antenna in the vertical direction is high and the distance between the respective antennas in the horizontal direction is the same as the conventional antennas. It is an object of the present invention to provide a horizontal and vertical polarization dual-use antenna device having a smaller width and a smaller overall width.
【００１０】[0010]
【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、誘電体基板の一方の面に形成され、
上下左右がほぼ対称形状の金属板からなる平面アンテナ
素子と、該アンテナ素子の放射面に配設され、ほぼ直方
体状の誘電体ブロックと、該誘電体ブロックの放射前面
に、垂直方向に形成される金属板からなる無給電素子
と、前記平面アンテナ素子をほぼ中央位置にして前記誘
電体基板の両側に、放射方向に向けてそれぞれ配設され
る反射板とからなる水平および垂直偏波共用アンテナ装
置で、次のとおりである。The structure of the present invention for achieving the above object is formed on one surface of a dielectric substrate,
A planar antenna element consisting of metal plates whose top, bottom, left, and right are substantially symmetrical, a radiation block of the antenna element, and a substantially rectangular parallelepiped dielectric block, and a vertical direction formed on the radiation front of the dielectric block. Antenna for both horizontal and vertical polarizations, which includes a parasitic element made of a metal plate and reflecting plates respectively arranged on both sides of the dielectric substrate in the radiation direction with the planar antenna element at a substantially central position. The equipment is as follows.
【００１１】前記平面アンテナ素子は、そのほぼ中心か
ら水平方向に所定距離を隔てる第１の位置と、前記中心
から垂直方向に所定距離を隔てる第２の位置とにそれぞ
れ給電されるとともに、前記無給電素子の垂直方向の長
さとその幅との比を選択して、電圧定在波比が変えられ
る水平および垂直偏波共用アンテナ装置である。The planar antenna element is supplied with power to a first position that is horizontally separated from the center by a predetermined distance and a second position that is vertically separated from the center by a predetermined distance. This is an antenna device for both horizontal and vertical polarization, in which the voltage standing wave ratio can be changed by selecting the ratio of the length in the vertical direction of the feed element and its width.
【００１２】前記平面アンテナ素子は、そのほぼ中心か
ら水平方向に所定距離を隔てる第１の位置と、前記中心
から垂直方向に所定距離を隔てる第２の位置とにそれぞ
れ給電されるとともに、前記誘電体ブロックの前面又は
後面のそれぞれの辺が、ほぼ垂直及び水平方向になるよ
うに配設され、かつその縦辺と横辺との比を選択して、
電圧定在波比が変えられる水平および垂直偏波共用アン
テナ装置である。The planar antenna element is supplied with power at a first position which is horizontally separated from the center by a predetermined distance and a second position which is vertically separated from the center by a predetermined distance. Each side of the front or rear surface of the body block is arranged so as to be substantially vertical and horizontal, and the ratio of the vertical side to the horizontal side is selected,
This is an antenna device for both horizontal and vertical polarizations in which the voltage standing wave ratio can be changed.
【００１３】また、前記水平および垂直偏波共用アンテ
ナ装置の複数個が、垂直方向に配設される水平および垂
直偏波共用アンテナ装置である。Also, a plurality of the horizontal and vertical polarized wave common antenna devices are horizontal and vertical polarized wave common antenna devices arranged in the vertical direction.
【００１４】また、前記水平および垂直偏波共用アンテ
ナ装置の複数個が、垂直方向に配設される偏波共用アン
テナ装置の群の複数群が、さらに水平方向に配設され、
水平方向のアレーアンテナとして構成される水平および
垂直偏波共用アンテナ装置である。A plurality of groups of the above-mentioned horizontal and vertical polarization dual-purpose antenna devices are arranged in the vertical direction, and a plurality of groups of the dual-polarization dual-purpose antenna devices are further arranged in the horizontal direction,
It is an antenna device for both horizontal and vertical polarization, which is configured as a horizontal array antenna.
【００１５】本発明は以上のような構成により、前記平
面アンテナ素子は、そのほぼ中心から水平方向に所定距
離を隔てる第１の位置に給電されることにより、水平偏
波を放射するとともに、前記中心から垂直方向に所定距
離を隔てる第２の位置に、前記第１の位置に給電する給
電源とは別の給電源から給電されることにより、垂直偏
波を放射する。前記平面アンテナ素子の形状は、その中
心を通る垂直線及び水平線について、上下左右がほぼ対
称形状、例えば円形状、楕円形状のほか、偶数個の角を
有する正多角形状が好ましく、多少変形していてもよ
い。According to the present invention having the above-mentioned structure, the planar antenna element radiates horizontally polarized waves by being fed to a first position which is horizontally separated from the center by a predetermined distance. Power is supplied from a power supply different from the power supply that supplies power to the first position to a second position that is separated from the center by a predetermined distance in the vertical direction, thereby radiating vertically polarized waves. Regarding the shape of the planar antenna element, a vertical line and a horizontal line passing through the center thereof are substantially symmetrical vertically and horizontally, for example, a circular shape, an elliptical shape, or a regular polygonal shape having an even number of corners is preferable, and is slightly deformed. May be.
【００１６】また、前記給電点としての前記第１及び第
２の位置の、前記中心からの前記所定距離とは、それぞ
れ該中心から前記平面アンテナ素子の端部までの距離の
１０〜１００％の距離が好ましく、給電源側との整合に
より最適位置が選択される。The predetermined distances from the center of the first and second positions as the feeding points are 10 to 100% of the distances from the center to the ends of the planar antenna element, respectively. The distance is preferable, and the optimum position is selected by matching with the power supply side.
【００１７】本発明によれば、水平偏波、垂直偏波とも
水平面内指向性を同等にすることができる。さらに、前
記無給電素子及び前記誘電体ブロックを設け、それぞれ
の垂直方向の長さとその幅との比を変えることにより、
ビーム幅を変えることなく、電圧定在波比を変えること
ができる。According to the present invention, the directivity in the horizontal plane can be made equal for both the horizontally polarized wave and the vertically polarized wave. Further, by providing the parasitic element and the dielectric block, by changing the ratio of the length in the vertical direction and its width,
The voltage standing wave ratio can be changed without changing the beam width.
【００１８】[0018]
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の好
適な実施の形態を詳しく説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Preferred embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【００１９】図１ないし図３は、本発明の水平および垂
直偏波共用アンテナ装置の実施の形態の第１実施例を示
す図で、図１は、該偏波共用アンテナ装置の正面図、図
２は、図１の底面図、図３は、図２のIII-III線による
平面アンテナ素子の形状を示す図である。FIGS. 1 to 3 are views showing a first embodiment of the embodiment of the horizontal and vertical polarization dual-use antenna apparatus of the present invention. FIG. 1 is a front view of the polarization dual-use antenna apparatus. 2 is a bottom view of FIG. 1, and FIG. 3 is a diagram showing the shape of the planar antenna element taken along the line III-III of FIG.
【００２０】図１ないし図３において、前記水平および
垂直偏波共用アンテナ装置１は、垂直方向に配設される
複偏波用のアンテナ部２と、該アンテナ部２の両側で、
電波の放射方向に、かつ前記アンテナ部２の誘電体基板
１１にほぼ垂直方向に配設される２個の金属板の反射板
３，４とからなる。1 to 3, the antenna device 1 for both horizontal and vertical polarizations includes an antenna part 2 for multiple polarizations arranged in the vertical direction and both sides of the antenna part 2.
It is composed of two metal plate reflectors 3 and 4 arranged in the radiation direction of the radio wave and in a direction substantially perpendicular to the dielectric substrate 11 of the antenna part 2.
【００２１】前記複偏波用のアンテナ部２は、縦方向の
長さが約１．１波長（以下、波長は使用周波数の波長と
する）、横方向の長さが約０．３４波長で、長手方向が
垂直方向のほぼ矩形状の誘電体材（比誘電率が約１０、
厚さ２ｍｍ）からなる誘電体基板１１と、該誘電体基板
１１の一方の面のほぼ中央位置に、上下左右がほぼ対称
形状、本実施例ではほぼ円形状の金属板又は金属箔によ
り形成される平面アンテナ素子１２と、該アンテナ素子
１２の放射面に接し、かつ互いの中心を重ね合わせるよ
うに配設され、ほぼ直方体状に形成される誘電体材（比
誘電率が約１０、厚さが約０．１波長）からなる誘電体
ブロック１３と、該誘電体ブロック１３の放射前面の中
心に、長手方向がほぼ垂直方向に形成される、ほぼ矩形
状の金属板又は金属箔からなる無給電素子１４とからな
っている。なお、前記誘電体ブロック１３は、後記給電
板２０とともに前記誘電体基板１１に、合成樹脂材から
なる図示しない締結部材により締結されている。The multi-polarized antenna section 2 has a length in the vertical direction of about 1.1 wavelengths (hereinafter, the wavelength is the wavelength of the used frequency) and a length in the horizontal direction of about 0.34 wavelengths. , A substantially rectangular dielectric material whose longitudinal direction is the vertical direction (relative permittivity is about 10,
It is formed of a dielectric substrate 11 having a thickness of 2 mm) and a metal plate or a metal foil having a substantially vertical and horizontal symmetrical shape, which is a substantially circular shape in this embodiment, at a substantially central position on one surface of the dielectric substrate 11. Plane antenna element 12 and a dielectric material which is disposed in contact with the radiation surface of the antenna element 12 and overlaps the centers of each other, and is formed into a substantially rectangular parallelepiped shape (relative permittivity is about 10, thickness: Of about 0.1 wavelength), and a substantially rectangular metal plate or metal foil formed in the center of the radiation front surface of the dielectric block 13 so that the longitudinal direction is substantially vertical. It is composed of a power feeding element 14. The dielectric block 13 is fastened to the dielectric substrate 11 together with the power feeding plate 20 described later by a fastening member (not shown) made of a synthetic resin material.
【００２２】前記反射板３，４の電波放射方向の長さ
は、約０．１１波長であるが、該長さを適宜変えて、放
射される水平偏波及び垂直偏波の電波のそれぞれのビー
ム幅が、ほぼ同じにすることができる。The length of the reflection plates 3 and 4 in the radio wave radiation direction is about 0.11 wavelength. The length is appropriately changed to change the length of each of the horizontally polarized wave and the vertically polarized wave. The beam width can be about the same.
【００２３】前記平面アンテナ素子１２の形状は、その
中心１５を通る垂直線Ｖ及び水平線Ｈについて、上下及
び左右がほぼ対称的に形成されていればよく、本実施例
では、ほぼ円形状である。前記平面アンテナ素子１２へ
の給電点としては、前記水平線Ｈの、該中心１５から水
平方向に右又は左方向（本実施例では、右方向）に所定
距離Ｌ1を隔てる第１の給電位置１６と、前記垂直線Ｖ
の、中心１５から垂直方向の上又は下方向（本実施例で
は、下方向）に所定距離Ｌ2を隔てる第２の給電位置１
７とがあり、該第１，第２の給電位置１６，１７に、そ
れぞれ図示しないそれぞれ別の給電源から同一周波数の
電力が給電される。図２で、１８，１９は、前記それぞ
れの給電源と接続するコネクタ、２０は、給電線路が形
成される給電板である。The planar antenna element 12 need only be formed so that the vertical line V and the horizontal line H passing through the center 15 thereof are formed substantially symmetrically in the vertical and horizontal directions. In the present embodiment, the planar antenna element 12 has a substantially circular shape. . The feeding point to the planar antenna element 12 is a first feeding position 16 that is separated from the center 15 of the horizontal line H in the horizontal direction by a predetermined distance L1 in the right or left direction (right direction in this embodiment). , The vertical line V
Of the second feeding position 1 which is vertically or vertically (downward in this embodiment) a predetermined distance L2 from the center 15.
7, and power of the same frequency is supplied to the first and second power supply positions 16 and 17 from different power supply sources (not shown). In FIG. 2, 18 and 19 are connectors for connecting to the respective power sources, and 20 is a power feeding plate on which a power feeding line is formed.
【００２４】前記平面アンテナ素子１２の給電点として
の前記第１及び第２の位置１６，１７の、前記中心１５
からの前記所定距離とは、前記垂直線Ｖ及び水平線Ｈ上
でそれぞれ該中心１５から前記平面アンテナ素子の端部
までの距離の１０〜１００％の距離が好ましく、本実施
例では、それぞれ約７５％の距離にある。前記それぞれ
の給電位置１６，１７は、前記給電源側とのインピーダ
ンス整合等の条件により、最適位置が選択される。The center 15 of the first and second positions 16 and 17 as the feeding points of the planar antenna element 12.
Is preferably 10 to 100% of the distance from the center 15 to the end of the planar antenna element on the vertical line V and the horizontal line H, respectively, and in the present embodiment, about 75%. It is in the distance of%. Optimum positions are selected for the power feeding positions 16 and 17 depending on conditions such as impedance matching with the power supply side.
【００２５】前記平面アンテナ素子１２は、前記第１の
位置１６に前記給電源から給電されることにより、水平
偏波を放射するとともに、前記第２の位置に、前記第１
の位置に給電する前記給電源とは別の給電源から給電さ
れることにより、垂直偏波を放射する。なお、前記平面
アンテナ素子１２は、その中心１５を通る前記水平線Ｈ
及び垂直線Ｖを、前記第１及び第２の給電位置１６，１
７とともに、前記中心１５を中心にある角度（鋭角）傾
ければ、前記水平及び垂直偏波は、前記角度だけ偏波さ
れるが、両偏波間の偏波角度は９０度である。The planar antenna element 12 radiates a horizontally polarized wave by being fed from the power supply to the first position 16, and at the second position, the first antenna 16 is placed at the first position.
When the power is supplied from a power supply different from the power supply that supplies power to the position, vertically polarized waves are radiated. The plane antenna element 12 has the horizontal line H passing through the center 15 thereof.
And the vertical line V to the first and second feeding positions 16, 1
7 and 7, when the center 15 is tilted at an angle (acute angle), the horizontal and vertical polarized waves are polarized by the angle, but the polarization angle between both polarized waves is 90 degrees.
【００２６】前記誘電体ブロック１３は、ほぼ直方体状
に形成され、その前面又は後面のそれぞれの辺が、前記
垂直線Ｖ及び水平線Ｈにほぼ平行になるように配設され
ている。そして、それぞれの辺の長さを０．３４〜０．
１６波長とし、その縦辺（垂直方向の長さ）と横辺（水
平方向の長さ）との比を選択することにより、前記水平
及び垂直偏波の電圧定在波比を変えることができる。ま
た、前記誘電体ブロック１３の前面に形成される前記無
給電素子１４の垂直方向の長さを約０．１５波長とし、
該垂直方向の長さと水平方向の幅との比を選択すること
により、周波数特性が変えられとともに、電圧定在波比
を変えることができる。The dielectric block 13 is formed in a substantially rectangular parallelepiped shape, and is arranged such that each side of the front surface or the rear surface thereof is substantially parallel to the vertical line V and the horizontal line H. The length of each side is 0.34 to 0.
It is possible to change the voltage standing wave ratio of the horizontal and vertical polarizations by selecting 16 wavelengths and selecting the ratio of the vertical side (vertical length) to the horizontal side (horizontal length). . In addition, the vertical length of the parasitic element 14 formed on the front surface of the dielectric block 13 is about 0.15 wavelength,
By selecting the ratio of the length in the vertical direction to the width in the horizontal direction, the frequency characteristic can be changed and the voltage standing wave ratio can be changed.
【００２７】これは、前記誘電体ブロック１３の誘電体
の形の大きさにより、実効誘電率が変化する。そのた
め、垂直方向の長さにより垂直偏波アンテナの共振点
と、水平方向の長さにより水平偏波アンテナの共振点と
が、主に変化する。前記電圧定在波比を変えるには、前
記誘電体ブロック１３の誘電体の大きさ、および前記無
給電素子１４の寸法の両方で行うことができる。The effective dielectric constant changes depending on the size of the shape of the dielectric of the dielectric block 13. Therefore, the resonance point of the vertically polarized antenna changes depending on the length in the vertical direction, and the resonance point of the horizontally polarized antenna changes mainly depending on the length in the horizontal direction. The voltage standing wave ratio can be changed by both the size of the dielectric of the dielectric block 13 and the size of the parasitic element 14.
【００２８】図４および図５は、前記偏波共用アンテナ
装置１の前記水平偏波アンテナとしての周波数に対する
反射減衰量の特性図と、前記垂直偏波アンテナとしての
周波数に対する反射減衰量の特性図を示す。FIG. 4 and FIG. 5 are characteristic diagrams of the return loss with respect to the frequency as the horizontal polarization antenna and the return loss with respect to the frequency as the vertical polarization antenna of the dual polarization antenna apparatus 1. Indicates.
【００２９】図６（ａ）及び図６（ｂ）は、本発明の水
平および垂直偏波共用アンテナ装置の実施の形態の第２
実施例を示す図で、図６（ａ）は、前記偏波共用アンテ
ナ装置１を、垂直方向に複数段（本実施例では４段）配
設した正面図、図６（ｂ）は、その後面に配設される、
給電線路が形成された誘電体基板（比誘電率２．６、厚
さ０．８ｍｍ）からなる給電板の図である。FIGS. 6 (a) and 6 (b) show the second embodiment of the horizontal and vertical polarization antenna device of the present invention.
FIG. 6A is a front view showing the polarization-sharing antenna device 1 arranged in a plurality of stages (four stages in this embodiment) in the vertical direction, and FIG. Placed on the surface,
It is a figure of the feed plate which consists of a dielectric substrate (relative permittivity 2.6, thickness 0.8 mm) in which the feed line was formed.
【００３０】前記垂直偏波共用アンテナ装置１を垂直方
向に、（０．７〜０．８）波長の間隔で４段、配設した
水平および垂直偏波共用アンテナ装置２１は、単素子と
しての前記偏波共用アンテナ装置１のそれぞれの、前記
平面アンテナ素子１２，１２の前記第１、第２の位置１
６，１７，１６，１７のそれぞれに給電する前記給電板
２３は、誘電体基板２２の後面に配設されるとともに、
該給電板２３に形成される給電線路２４により、コーポ
レート（トーナメント形線図）給電方式にて給電する。The horizontal and vertical polarized wave common antenna device 21 in which the vertical polarized wave common antenna device 1 is arranged in four stages in the vertical direction at intervals of (0.7 to 0.8) wavelength is a single element. Each of the first and second positions 1 of the planar antenna elements 12, 12 of the dual-polarized antenna device 1
The power supply plate 23 for supplying power to each of 6, 17, 16, 17 is disposed on the rear surface of the dielectric substrate 22, and
Power is fed by a corporate (tournament diagram) power feeding system by a power feeding line 24 formed on the power feeding plate 23.
【００３１】前記水平および垂直偏波共用アンテナ装置
２１の垂直方向に配設される、前記偏波共用アンテナ装
置１のそれぞれの前記誘電体ブロック１３は、互いに分
離されているため、前記平面アンテナ素子１２，１２の
相互間の結合が抑えられている。さらに、前記反射板
３，４の電波の放射方向の長さを変えることにより、水
平偏波、垂直偏波のビーム幅の統一を行っている。Since the dielectric blocks 13 of the dual-polarization antenna device 1 arranged in the vertical direction of the dual-purpose horizontal and vertical polarization antenna device 21 are separated from each other, the planar antenna element is provided. The coupling between 12 and 12 is suppressed. Further, the beam widths of the horizontal polarization and the vertical polarization are unified by changing the lengths of the reflection plates 3 and 4 in the radiation direction of radio waves.
【００３２】図７及び図８は、前記単素子の偏波共用ア
ンテナ装置１を、垂直方向に４段配設したものを１群と
し、さらに垂直方向に７群、配設した水平および垂直偏
波共用アンテナ装置（合計２８素子）の、水平偏波アン
テナとしての水平面内指向特性と、前記垂直偏波アンテ
ナとしての水平面内指向特性とを示し、該偏波共用アン
テナ装置の正面方向を０度とする方位角に対する相対電
界強度（ｄＢ）を示す。同図から分かるように、両偏波
アンテナの水平面内指向特性は、ほぼ同一になってお
り、また同時に、それぞれの半値角は、１０６．５゜及
び１０４．０゜とほぼ同一になっている。In FIGS. 7 and 8, the single-element dual-polarization antenna device 1 is arranged in four stages in the vertical direction as one group, and seven groups in the vertical direction are further arranged. The wave-direction antenna device (28 elements in total) shows horizontal directional characteristics as a horizontal polarization antenna and horizontal directional characteristics as the vertical polarization antenna, and the front direction of the polarization common antenna apparatus is 0 degree. Shows the relative electric field strength (dB) with respect to the azimuth angle. As can be seen from the figure, the directional characteristics of the both polarization antennas in the horizontal plane are almost the same, and at the same time, the half-value angles of the two are almost the same as 106.5 ° and 104.0 °. .
【００３３】図９は、図６（ａ）に示す前記偏波共用ア
ンテナ装置２１の他例を示す水平および垂直偏波共用ア
ンテナ装置３１の正面図で、前記単素子の偏波共用アン
テナ装置１を、垂直方向に４段配設したものを１群と
し、さらに水平方向に複数群（本例では、４群）を配設
し、水平方向のアレーアンテナとして構成される水平お
よび垂直偏波共用アンテナ装置（合計１６素子）であ
る。このように構成される前記偏波共用アンテナ装置３
１によれば、アンテナ装置の垂直方向の高さを高く、か
つ、それぞれの前記誘電体ブロック１３に高誘電率の誘
電体材が使用されるため、水平方向のそれぞれのアンテ
ナ素子間の間隔を、使用周波数の０．５波長以下にする
ことができ、アンテナ装置全体としての幅寸法を小さく
することができる。FIG. 9 is a front view of a horizontal and vertical polarized wave common antenna device 31 showing another example of the polarized wave common antenna device 21 shown in FIG. Are arranged in four stages in the vertical direction as one group, and a plurality of groups (four groups in this example) are further arranged in the horizontal direction to form a horizontal array antenna for horizontal and vertical polarization. It is an antenna device (16 elements in total). The dual polarization antenna device 3 configured as described above
According to 1, the height of the antenna device in the vertical direction is increased, and the dielectric material having a high dielectric constant is used for each of the dielectric blocks 13. Therefore, the distance between the antenna elements in the horizontal direction is increased. The frequency used can be 0.5 wavelengths or less, and the width of the antenna device as a whole can be reduced.
【００３４】なお、本発明の技術は前記実施の形態にお
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。The technique of the present invention is not limited to the technique in the above-mentioned embodiment, and means of another aspect having the same function may be used, and the technique of the present invention is within the scope of the above configuration. Various changes and additions are possible.
【００３５】[0035]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明の
水平および垂直偏波共用アンテナ装置によれば、平面ア
ンテナ素子は、そのほぼ中心から水平方向に所定距離を
隔てる第１の位置と、前記中心から垂直方向に所定距離
を隔てる第２の位置とにそれぞれ給電されるとともに、
無給電素子の垂直方向の長さとその幅との比を選択し
て、電圧定在波比が変えられ、または、誘電体ブロック
の前面又は後面のそれぞれの辺が、ほぼ垂直及び水平方
向になるように配設され、かつその縦辺と横辺との比を
選択して、電圧定在波比が変えられるので、水平偏波、
垂直偏波とも水平面内指向性が同等にすることができ
る。As is apparent from the above description, according to the horizontal and vertical polarization dual-use antenna device of the present invention, the planar antenna element has a first position that is horizontally separated from the center by a predetermined distance. Electric power is supplied to a second position vertically spaced from the center by a predetermined distance, and
The ratio of the vertical length of the parasitic element to its width is selected to change the voltage standing wave ratio, or each side of the front surface or the rear surface of the dielectric block becomes substantially vertical and horizontal. Since the voltage standing wave ratio can be changed by selecting the ratio of the vertical side and the horizontal side, the horizontal polarization,
Both the vertically polarized waves can have the same directivity in the horizontal plane.
【００３６】また、前記無給電素子及び前記誘電体ブロ
ックを設け、それぞれの垂直方向の長さとその幅との比
を変えることにより、ビーム幅を変えることなく、電圧
定在波比を変えることができるという優れた効果を奏す
る。Further, by providing the parasitic element and the dielectric block and changing the ratio of the vertical length and the width thereof, the voltage standing wave ratio can be changed without changing the beam width. It has an excellent effect that it can be done.
【００３７】さらに、水平方向のアレーアンテナとして
構成する場合、全体のアンテナの垂直方向の高さを高
く、かつ水平方向のそれぞれのアンテナ間の間隔を、従
来のアンテナ間の間隔より小さくでき、全体としての幅
寸法を小さくすることができる。Further, in the case of being configured as a horizontal array antenna, the height of all the antennas in the vertical direction can be increased, and the distance between the respective antennas in the horizontal direction can be made smaller than the distance between the conventional antennas. As a result, the width dimension can be reduced.
【図１】本発明の水平および垂直偏波共用アンテナ装置
の実施の形態の第１実施例を示す正面図である。FIG. 1 is a front view showing a first example of an embodiment of a horizontal and vertical polarization dual-use antenna device of the present invention.
【図２】図１の底面図である。FIG. 2 is a bottom view of FIG.
【図３】図２のIII-III線による平面アンテナ素子の形
状を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a shape of a planar antenna element taken along line III-III of FIG.
【図４】図１の偏波共用アンテナ装置の水平偏波アンテ
ナとしての周波数に対する反射減衰量の特性図である。FIG. 4 is a characteristic diagram of return loss with respect to frequency as a horizontally polarized antenna of the dual polarization antenna apparatus of FIG.
【図５】図１の偏波共用アンテナ装置の垂直偏波アンテ
ナとしての周波数に対する反射減衰量の特性図である。5 is a characteristic diagram of return loss with respect to frequency as a vertically polarized antenna of the dual polarization antenna apparatus of FIG.
【図６】本発明の第２実施例を示す図で、図６（ａ）
は、図１の偏波共用アンテナ装置を、垂直方向に複数段
（本実施例では４段）配設した正面図、図６（ｂ）は、
その後面に配設される、給電線路が形成される給電板の
図である。FIG. 6 is a diagram showing a second embodiment of the present invention, and FIG.
Is a front view in which the dual polarization antenna device of FIG. 1 is vertically arranged in a plurality of stages (four stages in this embodiment), and FIG.
It is a figure of the electric power feeding plate which is arrange | positioned at the rear surface and in which the electric power feeding line is formed.
【図７】図１の偏波共用アンテナ装置を、垂直方向に４
段配設したものを１群とし、さらに垂直方向に７群、配
設した水平および垂直偏波共用アンテナ装置の水平偏波
アンテナとしての水平面内指向特性図である。FIG. 7 is a plan view of the dual polarization antenna device of FIG.
FIG. 6 is a directional characteristic diagram in the horizontal plane as a horizontally polarized antenna of the horizontal and vertical polarized wave common antenna device in which the ones arranged in stages are further arranged and seven groups are further arranged in the vertical direction.
【図８】図７の水平および垂直偏波共用アンテナ装置の
垂直偏波アンテナとしての水平面内指向特性図である。8 is a directional characteristic diagram in a horizontal plane as a vertically polarized antenna of the horizontal and vertical polarized antenna device of FIG.
【図９】図６の偏波共用アンテナ装置の他例を示す、水
平方向のアレーアンテナとして構成される水平および垂
直偏波共用アンテナ装置の正面図である。9 is a front view of a horizontal and vertical polarization dual antenna device configured as a horizontal array antenna, showing another example of the dual polarization antenna device of FIG.
【図１０】従来の偏波共用アンテナとしてのクロスダイ
ポールアンテナの斜視図である。FIG. 10 is a perspective view of a cross dipole antenna as a conventional dual polarization antenna.
１，２１，３１ 水平および垂直偏波共用アンテナ装置 ２ アンテナ部 ３，４ 反射板 １１，２２ 誘電体基板 １２ 平面アンテナ素子 １３ 誘電体ブロック １４ 無給電素子 １５ 中心 １６ 第１の給電位置 １７ 第２の給電位置 １８，１９ コネクタ ２０，２３ 給電板 ２４ 給電線路 Ｈ 水平線 Ｖ 垂直線 1,21,31 Horizontal and vertical polarization dual antenna device 2 antenna 3,4 reflector 11,22 Dielectric substrate 12 Planar antenna element 13 Dielectric block 14 Parasitic element 15 center 16 First power supply position 17 Second power supply position 18, 19 connector 20,23 Power supply plate 24 feeder lines H horizon V vertical line
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 克守 東京都千代田区丸の内３丁目３番１号 電 気興業株式会社内 (72)発明者 長 敬三 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 小宮 一公 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 Ｆターム(参考） 5J020 AA03 BA04 BA06 BC13 DA03 DA06 5J021 AA01 AA05 AA06 AB06 FA32 GA08 HA05 HA10 JA05 5J045 AA12 AA14 AA21 DA10 HA03 JA04 NA01 5J046 AA04 AB13 QA02 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Katsumori Sasaki 3-3-1 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Ki Kogyo Co., Ltd. (72) Inventor Keizo 2-3-1, Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo Inside Telegraph and Telephone Corporation (72) Inventor Kamiya Komiya 2-3-1, Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo Inside Telegraph and Telephone Corporation F term (reference) 5J020 AA03 BA04 BA06 BC13 DA03 DA06 5J021 AA01 AA05 AA06 AB06 FA32 GA08 HA05 HA10 JA05 5J045 AA12 AA14 AA21 DA10 HA03 JA04 NA01 5J046 AA04 AB13 QA02
Claims (4)
左右がほぼ対称形状の金属板からなる平面アンテナ素子
と、該アンテナ素子の放射面に配設され、ほぼ直方体状
の誘電体ブロックと、該誘電体ブロックの放射前面に、
垂直方向に形成される金属板からなる無給電素子と、前
記平面アンテナ素子をほぼ中央位置にして前記誘電体基
板の両側に、放射方向に向けてそれぞれ配設される反射
板とからなり、 前記平面アンテナ素子は、そのほぼ中心から水平方向に
所定距離を隔てる第１の位置と、前記中心から垂直方向
に所定距離を隔てる第２の位置とにそれぞれ給電される
とともに、 前記無給電素子の垂直方向の長さとその幅との比を選択
して、電圧定在波比が変えられることを特徴とする水平
および垂直偏波共用アンテナ装置。1. A planar antenna element which is formed on one surface of a dielectric substrate and is made of a metal plate whose top, bottom, left and right sides are substantially symmetrical, and a dielectric block which is arranged on the radiation surface of the antenna element and has a substantially rectangular parallelepiped shape. And on the radiation front side of the dielectric block,
A parasitic element formed of a metal plate formed in a vertical direction, and a reflecting plate disposed on both sides of the dielectric substrate with the planar antenna element substantially at a central position, respectively, in a radiation direction, The planar antenna element is fed to a first position that is horizontally separated from the center by a predetermined distance and a second position that is vertically separated from the center by a predetermined distance. An antenna device for both horizontal and vertical polarization, characterized in that a voltage standing wave ratio can be changed by selecting a ratio between a length in a direction and a width thereof.
左右がほぼ対称形状の金属板からなる平面アンテナ素子
と、該アンテナ素子の放射面に配設され、ほぼ直方体状
の誘電体ブロックと、該誘電体ブロックの放射前面に、
垂直方向に形成される金属板からなる無給電素子と、前
記平面アンテナ素子をほぼ中央位置にして前記誘電体基
板の両側に、放射方向に向けてそれぞれ配設される反射
板とならなり、 前記平面アンテナ素子は、そのほぼ中心から水平方向に
所定距離を隔てる第１の位置と、前記中心から垂直方向
に所定距離を隔てる第２の位置とにそれぞれ給電される
とともに、 前記誘電体ブロックの前面又は後面のそれぞれの辺が、
ほぼ垂直及び水平方向になるように配設され、かつその
縦辺と横辺との比を選択して、電圧定在波比が変えられ
ることを特徴とする水平および垂直偏波共用アンテナ装
置。2. A planar antenna element which is formed on one surface of a dielectric substrate and is made of a metal plate whose top, bottom, left and right sides are substantially symmetrical, and a dielectric block which is arranged on the radiation surface of the antenna element and has a substantially rectangular parallelepiped shape. And on the radiation front side of the dielectric block,
A parasitic element formed of a metal plate formed in a vertical direction, and a reflecting plate disposed on both sides of the dielectric substrate with the planar antenna element at a substantially central position in the radiation direction, respectively, The planar antenna element is fed to a first position that is horizontally separated from the center by a predetermined distance and a second position that is vertically separated from the center by a predetermined distance, and the front surface of the dielectric block. Or each side of the back surface
An antenna device for both horizontal and vertical polarization, characterized in that the voltage standing wave ratio is changed so as to be arranged substantially in the vertical and horizontal directions and the ratio of the vertical side to the horizontal side is selected.
置の複数個が、垂直方向に配設されることを特徴とする
請求項１又は請求項２に記載の水平および垂直偏波共用
アンテナ装置。3. The horizontal and vertical polarized wave common antenna device according to claim 1, wherein a plurality of the horizontal and vertical polarized wave common antenna devices are arranged in a vertical direction.
置の複数個が、垂直方向に配設される偏波共用アンテナ
装置の群の複数群が、さらに水平方向に配設され、水平
方向のアレーアンテナとして構成されることを特徴とす
る請求項１又は請求項２に記載の水平および垂直偏波共
用アンテナ装置。4. A plurality of groups of the above-mentioned horizontal and vertical dual-polarization antenna devices are arranged in the vertical direction, and a plurality of groups of the dual-polarization dual-purpose antenna devices are further arranged in the horizontal direction. The horizontal and vertical polarization dual-use antenna device according to claim 1 or 2, which is configured as an antenna.
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|---|---|---|---|
| JP2001263405A JP2003078339A (en) | 2001-08-31 | 2001-08-31 | Antenna shared by horizontal and vertical polarizations |
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|---|---|
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| JP (1) | JP2003078339A (en) |
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