JP2004015365A - Multi-frequency shared antenna - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、多周波共用アンテナに関し、特に、多周波共用120゜ビームアンテナに対して金属導体柱を2本づつアンテナ素子の主放射方向に関して対称におよそ±90゜方向の位置に立設した多周波共用アンテナに関する。
【0002】
【従来の技術】
移動通信の基地局の多くは3セクタに分割されていて、1ゾーン当り120゜の分割角度によるサービスが実施されている。ここで、基地局アンテナの一部は1ゾーンを多周波共用120゜ビームアンテナによりサービスを実施している。CDMA方式において加入者容量を増加するには、セクタ分割角度より狭いビーム幅のアンテナを採用すると好適であると言われているが、既に、アンテナが設置されて基地局の運用がなされているので、この既設の多周波共用120゜ビームアンテナを狭いビーム幅のアンテナに交換しない限り、セクタ分割角度より狭いビーム幅のアンテナの運用を実施することができない。
図5を参照するに、これは3周波共用120°ビームアンテナの水平面内指向性パターンを示す図である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、多周波共用120゜ビームアンテナを狭いビーム幅のアンテナに交換することにより、セクタ分割角度より狭いビーム幅の運用を実施することはできる。しかし、既にサービスが開始されている基地局アンテナの交換を実施する場合、サービスを中断、休止してアンテナ交換を実施しなければならない。その上に、アンテナ交換のコストは大きい。
この発明は、既設の多周波共用120゜ビームアンテナに対して金属導体柱を2本づつアンテナ素子の主放射方向に関して対称におよそ±90゜の方向の位置に立設せしめることにより、多周波共用120゜ビームアンテナを多周波共用90°ビームアンテナに変換して既設アンテナの交換を必要としない、上述の問題を解消した多周波共用アンテナを提供するものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】
水平面内指向性ビーム幅がおよそ120゜になる2つの周波数帯域或いは3つの周波数帯域を共振する多周波共用垂直偏波用アンテナに対して、第1の金属導線をアンテナ素子と一定距離だけ離隔してアンテナ素子を中心に主放射方向に関して対称におよそ±90゜方向の位置に立設すると共に第1の金属導線とアンテナ素子との間に第1の金属導線より短い第2の金属導線を立設することにより、多周波数帯域の水平面内指向性ビーム幅がおよそ90゜の多周波共用アンテナを構成することができる。
【0005】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を図1の実施例を参照して説明する。
図1は800MHz、1.5GHz、2GHzの3周波を送信する3周波共用の多周波共用アンテナの実施例を説明する図である。
3は3周波共用120°のビーム幅(HPBW)のアンテナを示し、3’はアンテナ素子を示す。1は第1の金属導線を示し、2は第2の金属導線を示す。これら第1の金属導線1および第2の金属導線2は、アンテナ素子3’の主放射方向に関して対称に、およそ±90゜方向の位置に立設せしめられる。第2の金属導線2の長さLは最も高い周波の半波長の近傍の値に設定される。第1の金属導線1としては太さ8mm程度の導線を使用し、第2の金属導線2としては太さ4mmの導線を使用する。外側の長さの長い方の第1の金属導線1とアンテナ素子3’との間の距離はS1であり、内側の短い方の第2の金属導線2とアンテナ素子3’との間の距離はS2である。そして、距離S2<距離S1としている。
【0006】
ここで、図1の実施例の数値を適用した具体例を説明する。
図2を参照するに、これはアンテナ素子3’と第2の金属導線2との間の距離S2とHPBWおよび利得の前後比(FB比)の関係を示す図である。但し、外側の長い方の第1の金属導線1とアンテナ素子3’との間の距離S1を120mmとしている。第1の金属導線1の太さを8mmとしている。そして、短い方の第2の金属導線2の長さL=30mmとし、太さを4mmとしている。第2の金属導線2とアンテナ素子3’との間の距離S2を変化調整することにより、1.5GHZの周波と2GHZの周波のビームと利得の前後比が変化することが観察される。
【0007】
図3を参照するに、これは第2の金属導線2の長さLとHPBWおよびFB比の関係を示す図である。但し、アンテナ素子3’と短い方の第2の金属導線2との間の距離S2を75mmとしている。第2の金属導線2の長さLを変化調整することにより、1.5GHZの周波と2GHZの周波のビームと利得の前後比が変化することが観察される。
図4を参照するに、これはアンテナ素子3’と第1の金属導線1との間の距離S1と水平面内指向性のビーム幅およびFB比の関係を示す図である。但し、図4は第2の金属導線2は設置しない場合の結果を示している。第1の金属導線1とアンテナ素子3’との間の距離S1を変化調整することにより、1.5GHZの周波と2GHZの周波のビーム幅と利得の前後比が変化することが観察される。
【0008】
ところが、最も低い周波数である800MHZについては、第2の金属導線2第2の金属導線2とアンテナ素子3’との間の距離S2を変化調整しても、図2に示される如くビーム幅と利得の前後比の双方について変化は殆んど認識されない。そして、第2の金属導線2の長さLを変化調整してみても、図3に示される如くビーム幅と利得の前後比の双方について変化は殆ど認識されない。即ち、アンテナ素子3’の近傍に設置された短い方の第2の金属導線2は、800MHZの周波には何等の影響も与えない。ここで、第1の金属導線1とアンテナ素子3’との間の距離S1を変更調整した図4を参照するに、ビームの値は、S1:60mmから140mmの範囲内で、105゜から80゜に到るまで単調減少している。そして、利得の前後比については、S1:60mmから140mmの範囲内で、14から22に到るまで単調増加している。
【0009】
図6を参照するに、これは下記のパラメータを採用した図1の実施例の多周波共用90゜ビームアンテナの水平面内指向性パターンを示す図である。
但し、
・第1の金属導線1とアンテナ素子3’との間の距離S1:100mm
・第2の金属導線2とアンテナ素子3’との間の距離S2:75mm
・第1の金属導線1の太さ:8mm
・第2の金属導線2の太さ:4mm
・第2の金属導線2の長さL:30mm
ここで、第2の金属導線2の長さL:30mmは最も高い周波2GHzの半波長より少し短かめに設定した値に相当し、これにより1.5GHZの周波と2GHZの周波のビーム幅を90゜程度に狭くすることができる。以上の結果をあわせて、3周波共用120゜ビームアンテナから3周波共用90゜ビームアンテナを構成することができる。
【0010】
なお、以上のビームパターン、データは、電磁界分布を数値計算するソフトウェアを使用し、アンテナの種類、アンテナの長さ、励振源の励振周波数、反射器の形状、反射器の寸法、給電点、アンテナと反射器との間の位置関係その他の条件を入力して電子計算機により演算処理して求めることができる。
【0011】
【発明の効果】
以上の通りであって、この発明によれば、多周波共用アンテナのアンテナ素子の両サイドに金属導体を2本ずつ、アンテナを中心に主放射方向に関して対称に並べる。このとき、長い第1の金属導線をアンテナとある程度離隔した位置に配置し、最も高い周波数の半波長程度の長さである第2の金属導線を金属導体とアンテナとの間に配置することにより、多周波共用120゜ビームアンテナから多周波共用90°ビームアンテナに変換することができ。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例を説明する図。
【図2】アンテナ素子と第2の金属導線との間の距離S2とHPBWおよびFB比 の関係を示す図。
【図3】第2の金属導線の長さとHPBWおよびFB比の関係を示す図。
【図4】アンテナ素子と第1の金属導線との間の距離とHPBWおよびFB比の関係を示す図。
【図5】従来例の水平面内指向性パターンを説明する図。
【図6】実施例の水平面内指向性パターンを説明する図。
【符号の説明】
1 第1の金属導線 2 第2の金属導線
3 アンテナ 3’アンテナ素子[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a multi-frequency antenna, and more particularly, to a multi-frequency 120 ° beam antenna in which two metal conductor columns are erected at approximately ± 90 ° directions symmetrically with respect to the main radiation direction of the antenna element. It relates to a frequency shared antenna.
[0002]
[Prior art]
Most mobile communication base stations are divided into three sectors, and a service is provided at a division angle of 120 ° per zone. Here, a part of the base station antenna performs a service in one zone using a multi-frequency 120 ° beam antenna. In order to increase the subscriber capacity in the CDMA system, it is said that it is preferable to use an antenna having a beam width smaller than the sector division angle. However, since the antenna is already installed and the base station is operated, Unless the existing multi-frequency 120 ° beam antenna is replaced with an antenna having a narrow beam width, operation of an antenna having a beam width smaller than the sector division angle cannot be performed.
Referring to FIG. 5, this is a diagram showing a directivity pattern in a horizontal plane of a 120 ° beam antenna sharing three frequencies.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By replacing the multi-frequency 120 ° beam antenna with an antenna having a narrow beam width, it is possible to operate a beam width narrower than the sector division angle. However, when exchanging a base station antenna for which a service has already been started, the service must be interrupted and suspended to perform the antenna exchange. In addition, the cost of antenna replacement is high.
According to the present invention, a multi-frequency shared 120 ° beam antenna is provided by arranging two metal conductor columns symmetrically with respect to the main radiation direction of the antenna element at a position of approximately ± 90 ° with respect to the existing 120 ° beam antenna. An object of the present invention is to provide a multi-frequency antenna which converts a 120 ° beam antenna into a multi-frequency 90 ° beam antenna and does not require replacement of an existing antenna, and which solves the above-mentioned problem.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The first metal conductor is separated from the antenna element by a fixed distance with respect to the antenna for multi-frequency shared vertical polarization that resonates two frequency bands or three frequency bands in which the directional beam width in the horizontal plane is approximately 120 °. The antenna is erected symmetrically with respect to the main radiation direction about the antenna element at a position of about ± 90 °, and a second metal conductor shorter than the first metal conductor is erected between the first metal conductor and the antenna element. With this configuration, it is possible to configure a multi-frequency antenna having a directional beam width in a horizontal plane of about 90 ° in a multi-frequency band.
[0005]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to the embodiment of FIG.
FIG. 1 is a diagram for explaining an embodiment of a multi-frequency shared antenna for transmitting three frequencies of 800 MHz, 1.5 GHz and 2 GHz.
Numeral 3 denotes an antenna having a beam width (HPBW) of 120 ° for three frequencies, and 3 ′ denotes an antenna element. 1 indicates a first metal conductor, and 2 indicates a second metal conductor. The
[0006]
Here, a specific example in which the numerical values of the embodiment of FIG. 1 are applied will be described.
Referring to FIG. 2, this is a diagram showing the relationship between the distance S2 between the antenna element 3 'and the second metal conductor 2 , HPBW, and the front-to-back ratio (FB ratio) of the gain. However, the distance S 1 between the outer the longer
[0007]
Referring to FIG. 3, this is a diagram showing the relationship between the length L of the
Referring to FIG. 4, which is a diagram showing the relationship between the distance S 1 and Horizontal Pattern beam width and FB ratio between the
[0008]
However, for the lowest frequency 800MHZ, it is varied adjusting the distance S 2 between the
[0009]
Referring to FIG. 6, this is a diagram showing a directivity pattern in a horizontal plane of the multi-frequency 90 ° beam antenna of the embodiment of FIG. 1 employing the following parameters.
However,
A distance S 1 between the
A distance S 2 between the
-Thickness of first metal conductor 1: 8 mm
-Thickness of second metal conductor 2: 4 mm
-Length L of the second metal conductor 2: 30 mm
Here, the length L: 30 mm of the second metal
[0010]
In addition, the above beam pattern and data use software that numerically calculates the electromagnetic field distribution, the type of antenna, the length of the antenna, the excitation frequency of the excitation source, the shape of the reflector, the dimensions of the reflector, the feeding point, The positional relationship between the antenna and the reflector and other conditions can be input and calculated by an electronic computer.
[0011]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, two metal conductors are arranged on both sides of the antenna element of the multi-frequency antenna symmetrically with respect to the main radiation direction about the antenna. At this time, a long first metal conductor is arranged at a position separated from the antenna to some extent, and a second metal conductor having a length of about a half wavelength of the highest frequency is arranged between the metal conductor and the antenna. It is possible to convert from a multi-frequency 120 ° beam antenna to a multi-frequency 90 ° beam antenna.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 illustrates an embodiment.
Figure 2 is a graph showing a relation of a distance S 2 and HPBW and FB ratio between the antenna element and the second metal conductor.
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the length of a second metal conductor and HPBW and FB ratio.
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a distance between an antenna element and a first metal conductor and HPBW and FB ratio.
FIG. 5 is a diagram illustrating a directivity pattern in a horizontal plane according to a conventional example.
FIG. 6 is a diagram illustrating a directivity pattern in a horizontal plane according to the embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (2)
第2の金属導線の長さを最も高い周波数の波長の約半波長の長さに設定したことを特徴とする多周波共用アンテナ。The multi-frequency antenna according to claim 1,
A multi-frequency antenna wherein the length of the second metal conductor is set to about half the wavelength of the wavelength of the highest frequency.
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EP1675276A1 (en) | 2004-12-27 | 2006-06-28 | NTT DoCoMo, Inc. | Antenna arrangement comprising dipoles and four metal conductors |
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