JP2015167337A - Array antenna and sector antenna - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アレイアンテナ及びセクタアンテナに関する。 The present invention relates to an array antenna and a sector antenna.
移動体通信の基地局用のアンテナ(基地局アンテナ)には、電波を送受信する方向に対応して設定されたセクタ毎に電波を送受信するセクタアンテナが複数組み合わせて用いられている。セクタアンテナには、ダイポールアンテナなどのアンテナ素子をアレイ状に並べたアレイアンテナが用いられることがある。 As a mobile communication base station antenna (base station antenna), a plurality of sector antennas that transmit and receive radio waves for each sector set corresponding to the direction of transmitting and receiving radio waves are used in combination. As the sector antenna, an array antenna in which antenna elements such as a dipole antenna are arranged in an array may be used.
特許文献1には、両側部を後方に折返してなる横幅が約0.25波長以下の折返し反射板と、前記折返し反射板上にスペーサを介して設けられる金属板と、前記金属板上に支持部材により所定高さに保持され、前記折返し反射板の前面中央に沿って所定の間隔で直線状に設けられる第1の放射素子及び第2の放射素子と、前記第1の放射素子及び第2の放射素子の両側部にそれぞれ所定の間隔で平行に設けられる無給電の寄生素子と、前記金属板の略中央部に設けられる給電部と、前記金属板上に絶縁して設けられ、前記第1の放射素子及び前記第2の放射素子に前記給電部からの給電信号を供給する給電線路と、前記給電線路に設けられ、前記給電部と前記第1の放射素子及び第2の放射素子との間のインピーダンスを整合するインピーダンス変換部とを具備し、前記折返し反射板と前記第1の放射素子及び第2の放射素子との間隔を約0.09波長に設定した指向性アンテナが記載されている。
In
ところで、異なる周波数帯の電波の送受信ができる小型のアレイアンテナが求められることがある。その際、小型化のために、近接して異なる周波数帯の電波を送受信する複数のアンテナ素子を配置する際、1の周波数帯の電波を送受信するアンテナ素子によって、他の周波数帯の電波の送受信における指向性などに及ぼす影響が少ないことが求められる。
本発明の目的は、複数の周波数帯の電波の送受信にて、1の周波数帯の電波の送受信するアンテナ素子による他の周波数帯における指向性などに対する影響を抑制できるアレイアンテナ及びセクタアンテナを提供することにある。
By the way, a small array antenna capable of transmitting and receiving radio waves in different frequency bands may be required. At that time, when a plurality of antenna elements that transmit and receive radio waves in different frequency bands are arranged close to each other for miniaturization, the antenna elements that transmit and receive radio waves in one frequency band are used to transmit and receive radio waves in other frequency bands. It is required to have little influence on directivity in
An object of the present invention is to provide an array antenna and a sector antenna that can suppress influence on directivity in other frequency bands by an antenna element that transmits and receives radio waves in one frequency band by transmitting and receiving radio waves in a plurality of frequency bands. There is.
かかる目的のもと、本発明が適用されるアレイアンテナは、導電材料で構成された反射板と、反射板から予め定められた第1の距離に、予め定められた偏波の方向と交差する方向に配列され、第1の周波数帯における偏波の電波を送受信する複数の第1のアンテナ素子と、反射板から予め定められた第2の距離に、前記方向において複数の第1のアンテナ素子と混在して配列され、第1の周波数帯より高い第2の周波数帯の偏波の電波を送受信する複数の第2のアンテナ素子と、複数の第2のアンテナ素子のうち、前記方向において隣接する2個の第2のアンテナ素子の間に、複数の第1のアンテナ素子のいずれも配置されない場合に配置され、第2のアンテナ素子が送受信する電波を反射する部材とを備えている。
このようなアレイアンテナにおいて、電波を反射する部材は、偏波の方向に長手方向を有する導電材料で構成された導体であって、反射板から予め定められた第3の距離に設けられている。
導体は、端部に中央部を構成する部材と向きの異なる部材を備え、それぞれの部材は直流的に接続されていてもよい。
For this purpose, an array antenna to which the present invention is applied intersects a predetermined polarization direction at a first predetermined distance from the reflector made of a conductive material and a reflector. A plurality of first antenna elements arranged in a direction and transmitting / receiving polarized waves in the first frequency band, and a plurality of first antenna elements in the direction at a predetermined second distance from the reflector And a plurality of second antenna elements that transmit and receive a polarized wave in a second frequency band higher than the first frequency band, and a plurality of second antenna elements that are adjacent in the direction And a member that reflects radio waves transmitted and received by the second antenna element, when none of the plurality of first antenna elements is disposed between the two second antenna elements.
In such an array antenna, the member that reflects radio waves is a conductor made of a conductive material having a longitudinal direction in the polarization direction, and is provided at a predetermined third distance from the reflector. .
The conductor includes a member having a different direction from a member constituting the central portion at the end, and each member may be connected in a direct current manner.
さらに、本発明が適用されるアレイアンテナは、第1の周波数帯において、偏波と直交する偏波の電波を送受信する第3のアンテナ素子をさらに備えてもよく、第2の周波数帯において、偏波と直交する偏波の電波を送受信する第4のアンテナ素子をさらに備えてもよい。
このようにすることで、偏波共用のアレイアンテナとすることができる。
Furthermore, the array antenna to which the present invention is applied may further include a third antenna element that transmits and receives a radio wave having a polarization orthogonal to the polarization in the first frequency band. In the second frequency band, You may further provide the 4th antenna element which transmits / receives the electromagnetic wave of the polarization orthogonal to polarization.
By doing in this way, it can be set as an array antenna for polarization sharing.
他の観点から捉えると、本発明が適用されるセクタアンテナは、導電材料で構成された反射板と、反射板から予め定められた第1の距離に、予め定められた偏波の方向と交差する方向に配列され、第1の周波数帯における偏波の電波を送受信する複数の第1のアンテナ素子と、反射板から予め定められた第2の距離に、前記方向において複数の第1のアンテナ素子と混在して配列され、第1の周波数帯より高い第2の周波数帯の偏波の電波を送受信する複数の第2のアンテナ素子と、複数の第2のアンテナ素子のうち、前記方向において隣接する2個の第2のアンテナ素子の間に、複数の第1のアンテナ素子のいずれも配置されない場合に配置され、第2のアンテナ素子が送受信する電波を反射する部材と、を備えるアレイアンテナと、アレイアンテナを収納するレドームを備えている。
この構成によれば、この構成を有しない場合に比べ、セクタアンテナをより小型にできる。
From another point of view, the sector antenna to which the present invention is applied crosses a predetermined polarization direction at a first predetermined distance from the reflector made of a conductive material and a reflector. A plurality of first antenna elements arranged in a direction to transmit and receive polarized radio waves in the first frequency band, and a plurality of first antennas in the direction at a predetermined second distance from the reflector. Among the plurality of second antenna elements arranged in a mixed manner with the elements and transmitting / receiving radio waves having a polarized wave in the second frequency band higher than the first frequency band, and the plurality of second antenna elements in the direction An array antenna comprising: a member that is disposed when any of the plurality of first antenna elements is not disposed between two adjacent second antenna elements, and that reflects a radio wave transmitted and received by the second antenna element. And And it includes a radome housing the antenna.
According to this configuration, the sector antenna can be made smaller than in the case without this configuration.
本発明によれば、複数の周波数帯の電波を送受信するアンテナにおいて、1の周波数帯の電波の送受信するアンテナ素子による他の周波数帯における指向性などに対する影響を抑制できるアレイアンテナ及びセクタアンテナを提供する。 According to the present invention, there are provided an array antenna and a sector antenna that can suppress influence on directivity in other frequency bands by an antenna element that transmits and receives radio waves in one frequency band in an antenna that transmits and receives radio waves in a plurality of frequency bands. To do.
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
[第1の実施の形態]
<基地局アンテナ1>
図1は、第1の実施の形態が適用される移動体通信用の基地局アンテナ1の全体構成の一例を示す図である。図1(a)は、基地局アンテナ1の斜視図であり、図1(b)は、基地局アンテナ1の設置例を説明する図である。
図1(a)に示すように、基地局アンテナ1は、例えば鉄塔20に保持された3個のセクタアンテナ10−1〜10−3を備えている。そして、図1(b)に示すように、基地局アンテナ1は、セル2内において電波(ビーム)を送受信する。すなわち、セル2は、基地局アンテナ1が送信する電波が到達する範囲であり、基地局アンテナ1が電波を受信する範囲である。
セクタアンテナ10−1〜10−3は、それぞれの外形(後述する図2におけるレドーム500)が例えば円筒状であって、その円筒が大地に対してほぼ垂直に設けられている。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
[First Embodiment]
<
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an overall configuration of a
As shown in FIG. 1A, the
Each of the sector antennas 10-1 to 10-3 has a cylindrical shape (for example, a
図1(b)に示すように、セル2は、垂直方向に直交する水平面において角度で分割した複数のセクタ3−1〜3−3を備えている。セクタ3−1〜3−3のそれぞれは、基地局アンテナ1の3個のセクタアンテナ10−1〜10−3に対応して設けられている。つまり、セクタアンテナ10−1〜10−3が電波を放射する場合、セクタアンテナ10−1〜10−3のそれぞれが出力する電波の電界が大きいメインローブ11の方向が、対応するセクタ3−1〜3−3に向くようになっている。
ここでは、セクタアンテナ10−1〜10−3をそれぞれ区別しないときは、セクタアンテナ10と表記する。また、セクタ3−1〜3−3をそれぞれ区別しないときは、セクタ3と表記する。
As shown in FIG. 1B, the
Here, when the sector antennas 10-1 to 10-3 are not distinguished from each other, they are represented as
なお、図1に例として示した基地局アンテナ1は、3個のセクタアンテナ10−1〜10−3及びこれらに対応するセクタ3−1〜3−3を備えている。しかし、セクタアンテナ10及びセクタ3は、3未満又は3を超える数であってよい。また、図1(b)では、セクタ3は、セル2を3等分に分割(中心角120°)して構成されているが、等分でなくともよく、いずれか1つのセクタ3が他のセクタ3に比べ広く又は狭く構成されていてもよい。
The
そして、それぞれのセクタアンテナ10は、セクタアンテナ10が備える低周波数帯用のダイポール素子(後述する図2における低周波数帯用ダイポール素子110−1〜110−3参照。それぞれを区別しないときは低周波数帯用ダイポール素子110と表記する。)に送信信号及び受信信号(送受信信号)を送受信する送受信ケーブル31を備えている。さらに、高周波数帯用のダイポール素子(後述する図2における高周波数帯用ダイポール素子120−1〜120−6参照。それぞれを区別しないときは高周波数帯用ダイポール素子120と表記する。)に送信信号及び受信信号(送受信信号)を送受信する送受信ケーブル32を備えている。
送受信ケーブル31、32は、基地局(不図示)内に設けられた送受信信号を送受信する送受信部(不図示)に接続されている。送受信ケーブル31、32は、例えば同軸ケーブルである。
Each
The transmission /
なお、以下では主に基地局アンテナ1が電波を送信するとして説明するが、アンテナの可逆性により、基地局アンテナ1は電波を受信することができる。電波を受信する場合は、例えば送信信号を受信信号として、信号の流れを逆にすればよい。
In the following description, it is assumed that the
また、セクタアンテナ10は、セクタアンテナ10が備える複数の低周波数帯用ダイポール素子110のそれぞれに送信する送信信号の位相を互いに異ならせるための移相器を備えていてもよい。さらに、セクタアンテナ10が備える複数の高周波数帯用ダイポール素子120のそれぞれに送信する送信信号の位相を互いに異ならせるための他の移相器を備えていてもよい。
複数の低周波数帯用ダイポール素子110及び/又は高周波数帯用ダイポール素子120に供給する送信信号の位相を異ならせることで、電波(ビーム)の放射方向を水平面から地上方向に傾けて(ビームチルトさせて)、電波がセル2外に到達しないように設定できる。
The
By varying the phase of the transmission signal supplied to the plurality of low frequency band dipole elements 110 and / or the high frequency band dipole elements 120, the radiation direction of the radio wave (beam) is tilted from the horizontal plane to the ground direction (beam tilt). It is possible to set so that the radio wave does not reach outside the
<セクタアンテナ10>
図2は、第1の実施の形態が適用されるセクタアンテナ10の一例を示す斜視図である。図2では、図1に示したセクタアンテナ10−1〜10−3の内の一つを横に置いて、斜めから見た斜視図で示している。
セクタアンテナ10は、アレイアンテナ100とアレイアンテナ100を包むように収納するレドーム500とを備えている。
図2では、レドーム500を破線で示し、レドーム500の内部に設けられたアレイアンテナ100が見えるようにしている。
<
FIG. 2 is a perspective view showing an example of the
The
In FIG. 2, the
アレイアンテナ100は、反射板200と、反射板200上に垂直方向に配列され、第1の周波数帯の一例としての低周波数帯において電波を送受信する第1のアンテナ素子の一例としての低周波数帯用ダイポール素子110−1〜110−3と、同様に反射板200上に垂直方向に配列され、第2の周波数帯の一例としての高周波数帯において電波を送受信する第2のアンテナ素子の一例としての高周波数帯用ダイポール素子120−1〜120−6と、同様に反射板200上に垂直方向に配列された導電材料で構成された導体130−1〜130−4とを備えている。なお、導体130−1〜130−4をそれぞれ区別しないときは、導体130と表記する。
低周波数帯用ダイポール素子110、高周波数帯用ダイポール素子120、導体130は、導電材料で構成されていればよく、例えばAl、Cuなどの金属板が適用できる。また、板状に限らず、Al、Cuなどの金属棒であってもよい。さらに、低周波数帯用ダイポール素子110、高周波数帯用ダイポール素子120、導体130は、ガラスエポキシなどの誘電材料で構成された基板上に設けられたAl、Cuなどの金属層によって構成されたものであってもよい。
図2では、低周波数帯用ダイポール素子110、高周波数帯用ダイポール素子120、導体130は、ガラスエポキシなどの誘電材料で構成された基板上に設けられた金属層を想定して表示している。なお、誘電材料で構成された基板の表記は省略している。他の図でも同様である。
The
The low-frequency band dipole element 110, the high-frequency band dipole element 120, and the conductor 130 may be made of a conductive material. For example, a metal plate such as Al or Cu can be used. Moreover, not only plate shape but metal rods, such as Al and Cu, may be sufficient. Further, the low-frequency band dipole element 110, the high-frequency band dipole element 120, and the conductor 130 are formed of a metal layer such as Al or Cu provided on a substrate formed of a dielectric material such as glass epoxy. It may be.
In FIG. 2, the low-frequency band dipole element 110, the high-frequency band dipole element 120, and the conductor 130 are shown assuming a metal layer provided on a substrate made of a dielectric material such as glass epoxy. . In addition, the description of the board | substrate comprised with the dielectric material is abbreviate | omitted. The same applies to other figures.
反射板200は、導電材料で構成された板状の部材であって、ここでは、長手方向が垂直方向に設けられている。反射板には、例えばAl、Cuなどの金属板が適用できる。また、ガラスエポキシなどの誘電材料で構成された基板上に設けられたAl、Cuなどの金属層であってもよい。
The
低周波数帯用ダイポール素子110(低周波数帯用ダイポール素子110−1〜110−3)は、反射板200から予め定められた第1の距離(後述する図3における距離DL)離れて、垂直方向に間隔PLで配列されている。なお、それぞれの低周波数帯用ダイポール素子110は、一対の素子部が水平方向に並ぶように設けられ、水平偏波を送受信する。
高周波数帯用ダイポール素子120(高周波数帯用ダイポール素子120−1〜120−6)は、反射板200から低周波数帯用ダイポール素子110が設けられた側に、予め定められた第2の距離(後述する図3における距離DH)離れて、垂直方向に間隔PHで配列されている。なお、それぞれの高周波数帯用ダイポール素子120も、一対の素子部が水平方向に並ぶように設けられ、水平偏波を送受信するように配置されている。なお、間隔PL=2×間隔PHである。
低周波数帯用ダイポール素子110−1〜110−3、高周波数帯用ダイポール素子120−1〜120−6には、不図示の給電手段を備え、送受信信号が供給される。
一方、導体130−1〜導体130−4は、反射板200から低周波数帯用ダイポール素子110が設けられた側に、反射板200から予め定められた第3の距離(後述する図3における距離DC)離れて配列されている。なお、それぞれの導体130は、水平方向に設けられた棒状又は板状であって、給電手段は備えていない。
The low-frequency band dipole element 110 (low-frequency band dipole elements 110-1 to 110-3) is separated from the
The high frequency band dipole element 120 (high frequency band dipole elements 120-1 to 120-6) has a predetermined second distance from the
The low-frequency band dipole elements 110-1 to 110-3 and the high-frequency band dipole elements 120-1 to 120-6 are provided with power supply means (not shown) and supplied with transmission / reception signals.
On the other hand, the conductors 130-1 to 130-4 have a predetermined third distance from the
低周波数帯用ダイポール素子110、高周波数帯用ダイポール素子120、導体130は、それぞれの中点から反射板200に下した垂線が反射板200と交わる点が、反射板200上において、垂直方向の一直線上に並ぶように配置されている。
そして、2個の低周波数帯用ダイポール素子110の間に、2個の高周波数帯用ダイポール素子120が配置されている。例えば、低周波数帯用ダイポール素子110−1と低周波数帯用ダイポール素子110−2との間に、高周波数帯用ダイポール素子120−2、120−3が設けられている。
また、導体130は、2個の低周波数帯用ダイポール素子110の間に設けられた2個の高周波数帯用ダイポール素子120の間に配置されている。例えば、導体130−2は、2個の低周波数帯用ダイポール素子110−1、110−2の間に設けられた高周波数帯用ダイポール素子120−2と高周波数帯用ダイポール素子120−3との間に設けられている。導体130−2は、高周波数帯用ダイポール素子120−2、120−3のそれぞれから間隔PH/2離れて配置されている。
すなわち、低周波数帯用ダイポール素子110、高周波数帯用ダイポール素子120とは混在して配列されている。このように配列することにより、それぞれを別に配列する場合に比べ、アレイアンテナ100の垂直方向の長さを短くすることができる。
The low-frequency band dipole element 110, the high-frequency band dipole element 120, and the conductor 130 are perpendicular to each other at the point where the perpendicular line extending from the midpoint to the
Two high frequency band dipole elements 120 are arranged between the two low frequency band dipole elements 110. For example, high frequency band dipole elements 120-2 and 120-3 are provided between the low frequency band dipole element 110-1 and the low frequency band dipole element 110-2.
The conductor 130 is disposed between two high-frequency band dipole elements 120 provided between the two low-frequency band dipole elements 110. For example, the conductor 130-2 includes a high frequency band dipole element 120-2 and a high frequency band dipole element 120-3 provided between two low frequency band dipole elements 110-1 and 110-2. It is provided between. The conductor 130-2 is disposed at a distance P H / 2 from each of the high frequency band dipole elements 120-2 and 120-3.
That is, the low frequency band dipole element 110 and the high frequency band dipole element 120 are mixedly arranged. By arranging in this way, the length of the
導体130は、高周波数帯用ダイポール素子120の低周波数帯用ダイポール素子110が配置されていない側に配置されている。すなわち、高周波数帯用ダイポール素子120は、低周波数帯用ダイポール素子110と導体130とに挟まれている。
以上のように、アレイアンテナ100では、垂直方向に、低周波数帯用ダイポール素子110、高周波数帯用ダイポール素子120、導体130、高周波数帯用ダイポール素子120、低周波数帯用ダイポール素子110が、繰り返すように配列されている。
The conductor 130 is disposed on the side of the high frequency band dipole element 120 where the low frequency band dipole element 110 is not disposed. That is, the high frequency band dipole element 120 is sandwiched between the low frequency band dipole element 110 and the conductor 130.
As described above, in the
すなわち、隣接する2個の低周波数帯用ダイポール素子110の間に、2個の高周波数帯用ダイポール素子120が挟まれている。高周波数帯用ダイポール素子120から見ると、垂直方向の一方に低周波数帯用ダイポール素子110が配置されているが、他方には低周波数帯用ダイポール素子110が設けられていない。すなわち、高周波数帯用ダイポール素子120の上下で非対称になっている。そして、高周波数帯用ダイポール素子120の低周波数帯用ダイポール素子110が設けられていない側に、導体130が設けられている。
なお、高周波数帯用ダイポール素子120と低周波数帯用ダイポール素子110との間隔は、場所ごとに異なっていてもよい。
そして、隣接する2個の低周波数帯用ダイポール素子110の間に、3個以上の高周波数帯用ダイポール素子120が挟まれていてもよい。この場合、高周波数帯用ダイポール素子120の垂直方向の上下において、高周波数帯用ダイポール素子120が設けられていない場合には、共に導体130を設ければよい。
That is, two high frequency band dipole elements 120 are sandwiched between two adjacent low frequency band dipole elements 110. When viewed from the high-frequency band dipole element 120, the low-frequency band dipole element 110 is disposed on one side in the vertical direction, but the low-frequency band dipole element 110 is not disposed on the other side. That is, they are asymmetrical above and below the high frequency band dipole element 120. A conductor 130 is provided on the side of the high frequency band dipole element 120 where the low frequency band dipole element 110 is not provided.
Note that the interval between the high frequency band dipole element 120 and the low frequency band dipole element 110 may be different for each location.
Three or more high-frequency band dipole elements 120 may be sandwiched between two adjacent low-frequency band dipole elements 110. In this case, if the high frequency band dipole element 120 is not provided above and below the high frequency band dipole element 120 in the vertical direction, the conductor 130 may be provided for both.
図2において、反射板200の垂直方向の上端部と下端部とには、導体130−1及び導体130−4が設けられている。すなわち、上記の低周波数帯用ダイポール素子110、高周波数帯用ダイポール素子120、導体130、高周波数帯用ダイポール素子120、低周波数帯用ダイポール素子110の配列の繰り返しにおいて、導体130が上端部及び下端部に残るように切られた配列になっている。
なお、低周波数帯用ダイポール素子110が上端部及び下端部に残るように切られた配列でもよい。また、低周波数帯用ダイポール素子110が上端部又は下端部の一方に残り、導体130が上端部又は下端部の他方に残るように切られた配列としてもよい。
しかし、後述するように、指向性におけるサイドローブの発生を抑制するためには、高周波数帯用ダイポール素子120が上端部及び下端部のいずれにおいても残らないのが好ましい。
In FIG. 2, the conductor 130-1 and the conductor 130-4 are provided in the upper end part and lower end part of the
The low frequency band dipole element 110 may be cut so as to remain at the upper end and the lower end. Alternatively, the low frequency band dipole element 110 may be cut off so as to remain on one of the upper end and the lower end, and the conductor 130 may remain on the other of the upper end and the lower end.
However, as will be described later, in order to suppress the occurrence of side lobes in directivity, it is preferable that the high-frequency band dipole element 120 does not remain at either the upper end or the lower end.
なお、低周波数帯用ダイポール素子110、高周波数帯用ダイポール素子120、導体130の個数は上記の数値に限定されない。 The numbers of the low-frequency band dipole element 110, the high-frequency band dipole element 120, and the conductors 130 are not limited to the above values.
レドーム500は、例えば円筒状であって、壁部501、蓋部502、底部503を備え、壁部501、蓋部502、底部503で囲まれた内部に、アレイアンテナ100を格納している。
The
セクタアンテナ10は、低周波数帯の水平偏波を送受信する低周波数帯用ダイポール素子110と高周波数帯の水平偏波を送受信する高周波数帯用ダイポール素子120とを備えることから、周波数共用である。なお、「低周波」及び「高周波」の用語は、2種類のアンテナ素子を区別するために使用する。
Since the
<アレイアンテナ100>
図3は、第1の実施の形態が適用されるセクタアンテナ10におけるアレイアンテナ100を反射板200に対して垂線方向から見た平面図及び反射板200の垂線方向の断面図である。図3(a)は、平面図を示し、図3(b)は、図3(a)のIIIb−IIIb線での断面図を示す。
低周波数帯用ダイポール素子110は長さWL、高周波数帯用ダイポール素子120は長さWH、導体130は長さWCである。
なお、前述した低周波数帯用ダイポール素子110の反射板200からの距離DLは、反射板200に立てた垂線における反射板200の表面から低周波数帯用ダイポール素子110の垂線方向の中心までの長さである。同様に、前述した高周波数帯用ダイポール素子120の反射板200からの距離DHは、反射板200に立てた垂線における反射板200の表面から高周波数帯用ダイポール素子120の垂線方向の中心までの長さである。さらに同様に、前述した導体130の反射板200からの距離DCは、反射板200に立てた垂線における反射板200の表面から導体130の垂線方向の中心までの長さである。
<
FIG. 3 is a plan view of the
The low-frequency band dipole element 110 has a length W L , the high-frequency band dipole element 120 has a length W H , and the conductor 130 has a length W C.
The distance D L from the
ここで、低周波数帯の自由空間における波長λL、高周波数帯の自由空間における波長λHの場合に、低周波数帯用ダイポール素子110の長さWLなどのパラメータについて数値の一例を説明する。
低周波数帯用ダイポール素子110は、長さWLが約0.45λL、反射板200からの距離DLが約0.2λLである。
高周波数帯用ダイポール素子120は、長さWHが約0.45λH、反射板200からの距離DHが約0.25λHである。そして、高周波数帯用ダイポール素子120の間隔PHが約0.75λHである。
よって、低周波数帯用ダイポール素子110の間隔PLは、2×間隔PHの場合、約1.5λHである。
そして、導体130は、長さWCが約0.55λH、反射板200からの距離DCが約0.25λHである。
ここでは、高周波数帯用ダイポール素子120の反射板200からの距離DHと、導体130の反射板200からの距離DCとが等しく設定されている。なお、距離DHと距離DCとが異なっていてもよい。
なお、上記のパラメータは、上記以外の数値に設定されてもよい。
Here, the wavelength lambda L in a free space of the low-frequency band, in the case of the wavelength lambda H in a free space of the high-frequency band, an example of numerical values the parameters such as the length W L of the dipole elements 110 for the low frequency band .
Low-frequency-band dipole element 110 has a length W L about 0.45Ramuda L, the distance D L from the reflecting
The high frequency band dipole element 120 has a length WH of about 0.45λ H and a distance DH from the
Therefore, the interval P L between the low-frequency band dipole elements 110 is about 1.5λ H in the case of 2 × interval P H.
Then, the conductor 130 has a length W C of about 0.55Ramuda H, the distance D C from the
Here, a distance D H from the reflecting
Note that the above parameters may be set to other numerical values.
また、図2、図3では、水平偏波と低周波数帯用ダイポール素子110、高周波数帯用ダイポール素子120、導体130の配列方向とが直交するとしたが、交差してもよい。 2 and 3, the horizontal polarization and the arrangement direction of the low-frequency band dipole element 110, the high-frequency band dipole element 120, and the conductor 130 are orthogonal to each other.
図4は、第1の実施の形態が適用されるアレイアンテナ100において、2個の低周波数帯用ダイポール素子110の間に挟まれた2個の高周波数帯用ダイポール素子120のそれぞれの垂直面内指向性を示す図である。図4(a)は、垂直方向上側に配置された高周波数帯用ダイポール素子120の指向性を示し、図4(b)は、垂直方向下側に配置された高周波数帯用ダイポール素子120の指向性を示す。なお、本明細書では、指向性のグラフにおいて、垂直方向を0°とし、反射板200から低周波数帯用ダイポール素子110、高周波数帯用ダイポール素子120、導体130が配置されている方向を90°としている。
FIG. 4 shows vertical planes of two high-frequency band dipole elements 120 sandwiched between two low-frequency band dipole elements 110 in the
図4に示した高周波数帯用ダイポール素子120の垂直面内指向性について、図2、図3で説明する。2個の低周波数帯用ダイポール素子110の間に挟まれた2個の高周波数帯用ダイポール素子120とは、例えば、低周波数帯用ダイポール素子110−1と低周波数帯用ダイポール素子110−2とに挟まれた、高周波数帯用ダイポール素子120−2及び高周波数帯用ダイポール素子120−3である。そして、高周波数帯用ダイポール素子120−3が垂直方向上側に配置された高周波数帯用ダイポール素子120であり、高周波数帯用ダイポール素子120−2が垂直方向下側に配置された高周波数帯用ダイポール素子120である。 The vertical in-plane directivity of the high frequency band dipole element 120 shown in FIG. 4 will be described with reference to FIGS. Two high frequency band dipole elements 120 sandwiched between two low frequency band dipole elements 110 are, for example, a low frequency band dipole element 110-1 and a low frequency band dipole element 110-2. A high-frequency band dipole element 120-2 and a high-frequency band dipole element 120-3. The high frequency band dipole element 120-3 is arranged on the upper side in the vertical direction, and the high frequency band dipole element 120-2 is arranged on the lower side in the vertical direction. The dipole element 120 for use.
図4(a)、(b)に示すように、垂直方向上側に配置された高周波数帯用ダイポール素子120(例えば、高周波数帯用ダイポール素子120−3)の指向性と垂直方向下側に配置された高周波数帯用ダイポール素子120(例えば、高周波数帯用ダイポール素子120−2)の指向性とで差が、後述する図8で示す第1の実施の形態が適用されないアレイアンテナ100の高周波数帯用ダイポール素子120に比べて小さい。
これは、後述するように、2個の高周波数帯用ダイポール素子120(例えば、高周波数帯用ダイポール素子120−2、120−3)の間に導体130(例えば、導体130−2)を設けていることによる。
As shown in FIGS. 4A and 4B, the directivity of the high-frequency band dipole element 120 (for example, the high-frequency band dipole element 120-3) arranged on the upper side in the vertical direction and the lower side in the vertical direction. The difference in the directivity of the arranged high frequency band dipole element 120 (for example, the high frequency band dipole element 120-2) is that of the
As will be described later, a conductor 130 (for example, a conductor 130-2) is provided between two high frequency band dipole elements 120 (for example, high frequency band dipole elements 120-2 and 120-3). It depends on.
図5は、第1の実施の形態が適用されるアレイアンテナ100における、高周波数帯の水平偏波における垂直面内指向性と、低周波数帯の水平偏波における垂直面内指向性とを示す図である。図5(a)は、高周波数帯の水平偏波における垂直面内指向性を示し、図5(b)は、低周波数帯の水平偏波における垂直面内指向性を示す。
なお、図5(a)に示す高周波数帯の水平偏波における垂直面内指向性は、図4(a)、(b)に示した高周波数帯用ダイポール素子120を12個合成した指向性である。
FIG. 5 shows the vertical in-plane directivity in the horizontal polarization in the high frequency band and the vertical in-plane directivity in the horizontal polarization in the low frequency band in the
The vertical in-plane directivity in the horizontal polarization in the high frequency band shown in FIG. 5A is a directivity obtained by synthesizing 12 high frequency band dipole elements 120 shown in FIGS. 4A and 4B. It is.
図5(a)、(b)に示すように、高周波数帯の水平偏波における垂直面内指向性及び低周波数帯の水平偏波における垂直面内指向性は、いずれも90°方向に鋭いピークを有している。
特に、図5(a)に示す高周波数帯の水平偏波における垂直面内指向性は、後述する図9(a)で示す第1の実施の形態が適用されないアレイアンテナ100の場合に比べてサイドローブが小さく抑制されている。
As shown in FIGS. 5A and 5B, the vertical in-plane directivity in the horizontal polarization in the high frequency band and the vertical in-plane directivity in the horizontal polarization in the low frequency band are both sharp in the 90 ° direction. Has a peak.
In particular, the vertical in-plane directivity in the horizontal polarization in the high frequency band shown in FIG. 5A is compared with the
図6は、第1の実施の形態が適用されないセクタアンテナ10の一例を示す斜視図である。図6に示す第1の実施の形態が適用されないセクタアンテナ10は、図2に示した第1の実施の形態が適用されるセクタアンテナ10のアレイアンテナ100における導体130を備えていない。他の構成は、図2に示した第1の実施の形態が適用されるセクタアンテナ10と同様であるので、同じ符号を付して説明を省略する。
FIG. 6 is a perspective view showing an example of the
図7は、第1の実施の形態が適用されないセクタアンテナ10におけるアレイアンテナ100を反射板200の垂線方向から見た平面図及び反射板200の垂線方向の断面図である。図7(a)は、平面図を示し、図7(b)は、VIIb−VIIb線での断面図を示す。
図7に示す第1の実施の形態が適用されないアレイアンテナ100は、図3に示した第1の実施の形態が適用されるアレイアンテナ100における導体130を備えていない。他の構成は、図3に示した第1の実施の形態が適用されるアレイアンテナ100と同様であるので、同じ符号を付して説明を省略する。
FIG. 7 is a plan view of the
The
図8は、第1の実施の形態が適用されないアレイアンテナ100において、2個の低周波数帯用ダイポール素子110の間に挟まれた2個の高周波数帯用ダイポール素子120のそれぞれの垂直面内指向性を示す図である。図8(a)は、垂直方向上側に配置された高周波数帯用ダイポール素子120の指向性を示し、図8(b)は、垂直方向下側に配置された高周波数帯用ダイポール素子120の指向性を示す。
FIG. 8 shows in the vertical plane of each of the two high-frequency band dipole elements 120 sandwiched between the two low-frequency band dipole elements 110 in the
図8に示した高周波数帯用ダイポール素子120の垂直面内指向性について、図6、図7で説明する。2個の低周波数帯用ダイポール素子110の間に挟まれた2個の高周波数帯用ダイポール素子120とは、例えば、低周波数帯用ダイポール素子110−1と低周波数帯用ダイポール素子110−2とに挟まれた、高周波数帯用ダイポール素子120−2及び高周波数帯用ダイポール素子120−3である。そして、高周波数帯用ダイポール素子120−3が垂直方向上側に配置された高周波数帯用ダイポール素子120であり、高周波数帯用ダイポール素子120−2が垂直方向下側に配置された高周波数帯用ダイポール素子120である。 The vertical in-plane directivity of the high frequency band dipole element 120 shown in FIG. 8 will be described with reference to FIGS. Two high frequency band dipole elements 120 sandwiched between two low frequency band dipole elements 110 are, for example, a low frequency band dipole element 110-1 and a low frequency band dipole element 110-2. A high-frequency band dipole element 120-2 and a high-frequency band dipole element 120-3. The high frequency band dipole element 120-3 is arranged on the upper side in the vertical direction, and the high frequency band dipole element 120-2 is arranged on the lower side in the vertical direction. The dipole element 120 for use.
図8(a)、(b)に示すように、垂直方向上側に配置された高周波数帯用ダイポール素子120(例えば、高周波数帯用ダイポール素子120−3)の指向性と垂直方向下側に配置された高周波数帯用ダイポール素子120(例えば、高周波数帯用ダイポール素子120−2)の指向性とで差がある。
すなわち、図8(a)に示す垂直方向上側に配置された高周波数帯用ダイポール素子120では、135°方向にピークを有する指向性を示している。
一方、図8(b)に示す垂直方向下側に配置された高周波数帯用ダイポール素子120では、45°方向にピークを有する指向性を示している。
これらの指向性は、図4に示した、第1の実施の形態が適用されるアレイアンテナ100における高周波数帯用ダイポール素子120の指向性と異なっている。
As shown in FIGS. 8A and 8B, the directivity of the high-frequency band dipole element 120 (for example, the high-frequency band dipole element 120-3) disposed on the upper side in the vertical direction and the lower side in the vertical direction. There is a difference between the directivity of the arranged high frequency band dipole element 120 (for example, the high frequency band dipole element 120-2).
That is, the high frequency band dipole element 120 arranged on the upper side in the vertical direction shown in FIG. 8A shows directivity having a peak in the 135 ° direction.
On the other hand, the high-frequency band dipole element 120 arranged on the lower side in the vertical direction shown in FIG. 8B shows directivity having a peak in the 45 ° direction.
These directivities are different from the directivities of the high-frequency band dipole elements 120 in the
図9は、第1の実施の形態が適用されないアレイアンテナ100における、高周波数帯の水平偏波における垂直面内指向性と、低周波数帯の水平偏波における垂直面内指向性を示す図である。図9(a)は、高周波数帯の水平偏波における垂直面内指向性を示し、図9(b)は、低周波数帯の水平偏波における垂直面内指向性を示す。
なお、図9(a)に示す高周波数帯の水平偏波における垂直面内指向性は、図8(a)、(b)に示した高周波数帯用ダイポール素子120を12個合成した指向性である。
FIG. 9 is a diagram illustrating the vertical in-plane directivity in the high-frequency band horizontal polarization and the vertical in-plane directivity in the low-frequency band horizontal polarization in the
The vertical in-plane directivity in the horizontal polarization in the high frequency band shown in FIG. 9A is a directivity obtained by synthesizing 12 high frequency band dipole elements 120 shown in FIGS. 8A and 8B. It is.
図9(a)に示すように、高周波数帯の水平偏波は、垂直面内において、90°方向に強いピークを有するが、50°方向及び130°方向に大きなサイドローブが発生している。これは、図8(a)、(b)に示した2個の高周波数帯用ダイポール素子120が45°方向及び135°方向にピークを有していたことによる。この指向性は、図5(a)に示した第1の実施の形態が適用されるアレイアンテナ100における高周波数帯の水平偏波における垂直面内指向性と異なっている。
一方、図9(b)に示す低周波数帯の水平偏波における垂直面内指向性は、図5(b)に示した第1の実施の形態が適用されるアレイアンテナ100における低周波数帯の水平偏波における垂直面内指向性との差が少ない。
As shown in FIG. 9A, the horizontal polarization of the high frequency band has a strong peak in the 90 ° direction in the vertical plane, but large side lobes are generated in the 50 ° and 130 ° directions. . This is because the two high frequency band dipole elements 120 shown in FIGS. 8A and 8B have peaks in the 45 ° direction and the 135 ° direction. This directivity is different from the vertical in-plane directivity in the high frequency band horizontal polarization in the
On the other hand, the vertical in-plane directivity in the horizontal polarization in the low frequency band shown in FIG. 9B is the low frequency band in the
次に、第1の実施の形態が適用されるアレイアンテナ100と第1の実施の形態が適用されないアレイアンテナ100とで、高周波数帯の水平偏波において、指向性が異なる要因について説明する。
図10は、第1の実施の形態が適用されるアレイアンテナ100と第1の実施の形態が適用されないアレイアンテナ100とで、高周波数帯の水平偏波における垂直面内指向性が異なる要因について説明する図である。図10(a)は、第1の実施の形態が適用されるアレイアンテナ100を示し、図10(b)は、第1の実施の形態が適用されないアレイアンテナ100を示す。
図10(a)、(b)は、ともに断面図であって、図10(a)は図3(b)における低周波数帯用ダイポール素子110−1と低周波数帯用ダイポール素子110−2とで挟まれた範囲を示し、図10(b)は図7(b)における低周波数帯用ダイポール素子110−1と低周波数帯用ダイポール素子110−2とで挟まれた範囲を示している。
Next, a description will be given of factors in which directivity differs between the
FIG. 10 is a diagram showing factors that cause differences in vertical in-plane directivity in horizontal polarization in a high frequency band between the
10A and 10B are cross-sectional views, and FIG. 10A shows the low-frequency band dipole element 110-1 and the low-frequency band dipole element 110-2 in FIG. 10 (b) shows the range sandwiched between the low frequency band dipole element 110-1 and the low frequency band dipole element 110-2 in FIG. 7 (b).
図10(a)に示す第1の実施の形態が適用されるアレイアンテナ100では、例えば、高周波数帯用ダイポール素子120−2から出射された電波の一部αは、低周波数帯用ダイポール素子110−1によって反射された後、反射板200から遠い側に向かう。また、高周波数帯用ダイポール素子120−2から出射された電波の他の一部βは、導体130−2によって反射された後、反射板200から遠い側に向かう。
第1の実施の形態が適用されるアレイアンテナ100では、高周波数帯用ダイポール素子120−2に対して、垂直方向に対称の位置又は対象に近い位置に低周波数帯用ダイポール素子110−1及び導体130−2が設けられている。これにより、高周波数帯用ダイポール素子120−2が出射する電波の指向性が、図4(b)に示したように、垂直面内において、上下対称に近くなる。
高周波数帯用ダイポール素子120−3においても同様である。
In the
In the
The same applies to the high-frequency band dipole element 120-3.
これに対して、図10(b)に示す第1の実施の形態が適用されないアレイアンテナ100では、例えば、高周波数帯用ダイポール素子120−2から出射された電波の一部αは、低周波数帯用ダイポール素子110−1によって反射された後、反射板200から遠い側に向かう。しかし、高周波数帯用ダイポール素子120−2から出射された電波の他の一部βは、導体130−2が設けられていないので、そのまま直進し、反射板200から遠い側に向かう。
第1の実施の形態が適用されないアレイアンテナ100では、高周波数帯用ダイポール素子120−2が出射する電波の指向性が、図8(b)に示したように、垂直面内において、上下対称にならない。
高周波数帯用ダイポール素子120−3においても同様である。
On the other hand, in the
In the
The same applies to the high-frequency band dipole element 120-3.
以上説明したように、第1の実施の形態が適用されるアレイアンテナ100では、2個の低周波数帯用ダイポール素子110の間に挟まれた2個の高周波数帯用ダイポール素子120の間に、低周波数帯用ダイポール素子110と同様に、高周波数帯用ダイポール素子120から出射された電波を反射する機能を有する導体130を設けることで、垂直面内指向性を、垂直方向において上下対称になるようにしている。
これにより、アレイアンテナ100の高周波数帯の水平偏波において垂直面内指向性にサイドローブが発生することを抑制している。
As described above, in the
This suppresses the occurrence of side lobes in the vertical in-plane directivity in the horizontal polarization of the
よって、導体130の反射板200からの距離DCは、アレイアンテナ100の高周波数帯の水平偏波における垂直面内指向性に、サイドローブが発生することが抑制できる位置であればよい。
上記においては、導体130の反射板200からの距離DCは、高周波数帯用ダイポール素子120の反射板200からの距離DHと同じとしたが、低周波数帯用ダイポール素子110の反射板200からの距離DLと同じであってもよく、距離DHと距離DLとの間であってもよい。さらに、距離DHより小さくともよく、距離DLより大きくともよい。
Therefore, the distance D C from the
In the above, the distance D C from the
[第2の実施の形態]
第1の実施の形態では、セクタアンテナ10(アレイアンテナ100)は、低周波数帯及び高周波数帯の水平偏波を送受信する周波数共用とした。
第2の実施の形態では、セクタアンテナ10(アレイアンテナ100)は、低周波数帯及び高周波数帯において、水平偏波及び垂直偏波を送受信する周波数共用且つ偏波共用である。
以下では、第1の実施の形態と異なるセクタアンテナ10及びアレイアンテナ100を説明する。
[Second Embodiment]
In the first embodiment, the sector antenna 10 (array antenna 100) is configured to share frequencies for transmitting and receiving horizontal polarization in the low frequency band and the high frequency band.
In the second embodiment, the sector antenna 10 (array antenna 100) is frequency sharing and polarization sharing for transmitting and receiving horizontal polarization and vertical polarization in the low frequency band and the high frequency band.
Hereinafter, the
<セクタアンテナ10>
図11は、第2の実施の形態が適用されるセクタアンテナ10の一例を示す斜視図である。
第2の実施の形態が適用されるセクタアンテナ10は、図2に示した第1の実施の形態が適用されるセクタアンテナ10とは、アレイアンテナ100が異なっている。以下では、異なる部分を説明し、同様な部分は同じ符号を付して説明を省略する。
<
FIG. 11 is a perspective view showing an example of the
The
第2の実施の形態が適用されるセクタアンテナ10におけるアレイアンテナ100は、図2に示した第1の実施の形態が適用されるセクタアンテナ10が備える、水平偏波を送受信する低周波数帯用ダイポール素子110−1〜110−3、高周波数帯用ダイポール素子120−1〜120−6、導体130−1〜130−4に加え、垂直偏波を送受信する第3のアンテナ素子の一例としての低周波数帯用ダイポール素子111−1〜111−3、低周波数帯用ダイポール素子112−1〜112−3、第4のアンテナ素子の一例としての高周波数帯用ダイポール素子121−1〜121−6を備えている。なお、低周波数帯用ダイポール素子111−1〜111−3をそれぞれ区別しないときは低周波数帯用ダイポール素子111と、低周波数帯用ダイポール素子112−1〜112−3をそれぞれ区別しないときは低周波数帯用ダイポール素子112と、高周波数帯用ダイポール素子121−1〜121−6をそれぞれ区別しないときは高周波数帯用ダイポール素子121と表記する。
The
そして、低周波数帯用ダイポール素子111と低周波数帯用ダイポール素子112とは、それぞれが垂直方向に並べて設けられた一対の素子部を備え、低周波数帯用ダイポール素子110の水平方向の一端部と他端部とに設けられている。例えば、低周波数帯用ダイポール素子111−1と低周波数帯用ダイポール素子112−1は、低周波数帯用ダイポール素子110−1の一端部と他端部とに設けられている。
一方、高周波数帯用ダイポール素子121は、垂直方向に並べて設けられた一対の素子部を備え、高周波数帯用ダイポール素子120と、十字状に組み合わされて設けられている。例えば、高周波数帯用ダイポール素子121−1は、高周波数帯用ダイポール素子120−1と、十字状に組み合わされて設けられている。
The low-frequency band dipole element 111 and the low-frequency band dipole element 112 each include a pair of element portions arranged in the vertical direction, and one end portion in the horizontal direction of the low-frequency band dipole element 110. It is provided at the other end. For example, the low-frequency band dipole element 111-1 and the low-frequency band dipole element 112-1 are provided at one end and the other end of the low-frequency band dipole element 110-1.
On the other hand, the high-frequency band dipole element 121 includes a pair of element portions arranged side by side in the vertical direction, and is combined with the high-frequency band dipole element 120 in a cross shape. For example, the high frequency band dipole element 121-1 is provided in combination with the high frequency band dipole element 120-1 in a cross shape.
低周波数帯用ダイポール素子111、低周波数帯用ダイポール素子112、高周波数帯用ダイポール素子121は、低周波数帯用ダイポール素子110、高周波数帯用ダイポール素子120、導体130と同様に、導電材料で構成されていればよく、例えばAl、Cuなどの金属板が適用できる。また、板状に限らず、Al、Cuなどの金属棒であってもよい。さらに、低周波数帯用ダイポール素子110、高周波数帯用ダイポール素子120、導体130と同様に、低周波数帯用ダイポール素子111、低周波数帯用ダイポール素子112、高周波数帯用ダイポール素子121は、ガラスエポキシなどの誘電材料で構成された基板上に設けられたAl、Cuなどの金属層によって構成されたものであってもよい。 The low-frequency band dipole element 111, the low-frequency band dipole element 112, and the high-frequency band dipole element 121 are made of a conductive material, like the low-frequency band dipole element 110, the high-frequency band dipole element 120, and the conductor 130. For example, a metal plate such as Al or Cu can be applied. Moreover, not only plate shape but metal rods, such as Al and Cu, may be sufficient. Further, similarly to the low frequency band dipole element 110, the high frequency band dipole element 120, and the conductor 130, the low frequency band dipole element 111, the low frequency band dipole element 112, and the high frequency band dipole element 121 are made of glass. It may be constituted by a metal layer such as Al or Cu provided on a substrate made of a dielectric material such as epoxy.
そして、セクタアンテナ10は、第1の実施の形態の低周波数帯及び高周波数帯の水平偏波の送受信ケーブル31、32に加えて、低周波数帯及び高周波数帯の垂直偏波の送受信ケーブル33、34を備えている。
なお、低周波数帯用ダイポール素子110、111、112、高周波数帯用ダイポール素子120、121、導体130の個数は上記の数値に限定されない。
The
Note that the numbers of the low-frequency band dipole elements 110, 111, and 112, the high-frequency band dipole elements 120 and 121, and the conductors 130 are not limited to the above values.
<アレイアンテナ100>
図12は、第2の実施の形態が適用されるセクタアンテナ10におけるアレイアンテナ100を反射板200の垂線方向から見た平面図及び反射板200の垂線方向の断面図である。図12(a)は、平面図を示し、図12(b)は、図12(a)におけるXIIb−XIIb線での断面図を示す。
低周波数帯用ダイポール素子110、高周波数帯用ダイポール素子120、導体130のパラメータ(低周波数帯用ダイポール素子110の長さWLなど)は第1の実施の形態と同様である。
そして、低周波数帯用ダイポール素子111と低周波数帯用ダイポール素子112は、低周波数帯用ダイポール素子110と同様に長さWLであって、反射板200から距離DLに設けられている。
高周波数帯用ダイポール素子121は、高周波数帯用ダイポール素子120と同様に長さWHであって、反射板200から距離DHに設けられている。
<
FIG. 12 is a plan view of the
Low-frequency-band dipole element 110, the dipole elements 120 for high frequency band, (such as the length W L of the low frequency band dipole element 110) parameters of the conductor 130 is the same as in the first embodiment.
Then, a low frequency band dipole element 111 low-frequency-band dipole element 112 is a low as well as the frequency band dipole element 110 length W L, provided from the
High-frequency-band dipole element 121 is a similarly long W H dipole element 120 for high-frequency bands, provided from the
第2の実施の形態におけるアレイアンテナ100においても、高周波数帯用ダイポール素子120、121は、垂直方向に、低周波数帯用ダイポール素子110と導体130とで挟まれている。よって、垂直方向において、水平偏波の出射する電波が対称に反射させることができる。
これにより、アレイアンテナ100の高周波数帯の水平偏波における垂直面内指向性にサイドローブが発生することを抑制できる。
Also in the
Thereby, it can suppress that a side lobe generate | occur | produces in the vertical in-plane directivity in the horizontal polarization of the high frequency band of the
ここでは、低周波数帯及び高周波数帯において偏波共用としたが、一方のみを偏波共用としてもよい。また、低周波数帯用ダイポール素子111及び低周波数帯用ダイポール素子112の反射板200から距離は、必ずしも低周波数帯用ダイポール素子110の反射板200から距離DLと同じでなくてもよく、距離DLと異なる距離DL′としてもよい。同様に、高周波数帯用ダイポール素子121の反射板200から距離は、必ずしも高周波数帯用ダイポール素子120の反射板200から距離DHと同じでなくてもよく、距離DHと異なる距離DH′としてもよい。
Here, the polarization is shared in the low frequency band and the high frequency band, but only one of the polarizations may be shared. The distance from the
[第3の実施の形態]
第3の実施の形態が適用されるセクタアンテナ10(アレイアンテナ100)は、第2の実施の形態が適用されるセクタアンテナ10(アレイアンテナ100)と同様に低周波数帯及び高周波数帯の垂直偏波及び水平偏波を送受信する周波数共用且つ偏波共用である。
第3の実施の形態が適用されるセクタアンテナ10は、図11に示した第2の実施の形態が適用されるセクタアンテナ10と、アレイアンテナ100が異なっている。以下では、異なる部分を説明し、同様な部分は同じ符号を付して説明を省略する。
[Third Embodiment]
Similar to the sector antenna 10 (array antenna 100) to which the second embodiment is applied, the sector antenna 10 (array antenna 100) to which the third embodiment is applied is vertical in the low frequency band and the high frequency band. Frequency sharing and polarization sharing for transmitting and receiving polarization and horizontal polarization.
The
<セクタアンテナ10>
図13は、第3の実施の形態が適用されるセクタアンテナ10の一例を示す斜視図である。
第3の実施の形態が適用されるセクタアンテナ10におけるアレイアンテナ100は、
図2に示した第1の実施の形態における水平偏波を送受信する低周波数帯用ダイポール素子110−1〜110−3、高周波数帯用ダイポール素子120−1〜120−6を備えている。なお、高周波数帯用ダイポール素子120−1〜120−6は、第1の実施の形態と異なって、水平方向にずらして配置されている。
そして、高周波数帯用ダイポール素子120−1〜120−6と同様に、それぞれが水平方向に並べられた一対の素子部を備えて垂直方向に配置され、水平偏波を送受信する第2のアンテナ素子の他の一例としての高周波数帯用ダイポール素子122−1〜122−6を備えている。
高周波数帯用ダイポール素子120−1〜120−6と高周波数帯用ダイポール素子122−1〜122−6とは、添字(−1など)が同じものが、水平方向に並べて設けられている。
<
FIG. 13 is a perspective view showing an example of the
The
The low frequency band dipole elements 110-1 to 110-3 and the high frequency band dipole elements 120-1 to 120-6 that transmit and receive horizontal polarization in the first embodiment shown in FIG. 2 are provided. Unlike the first embodiment, the high frequency band dipole elements 120-1 to 120-6 are arranged so as to be shifted in the horizontal direction.
Similarly to the high-frequency band dipole elements 120-1 to 120-6, the second antenna is provided with a pair of element units arranged in the horizontal direction and arranged in the vertical direction to transmit and receive horizontal polarization. High frequency band dipole elements 122-1 to 122-6 are provided as other examples of the elements.
The high-frequency band dipole elements 120-1 to 120-6 and the high-frequency band dipole elements 122-1 to 122-6 are provided with the same suffixes (such as -1) arranged in the horizontal direction.
そして、垂直偏波を送受信するために、第3のアンテナ素子の他の一例としての低周波数帯用ダイポール素子113−1〜113−3、第4のアンテナ素子の他の一例としての高周波数帯用ダイポール素子121−1〜121−6、高周波数帯用ダイポール素子123−1〜123−6を備えている。
さらに、第1の実施の形態及び第2の実施の形態における導体130−1〜130−4に代えて、導体131−1〜131−4、導体132−1〜132−4が設けられている。
低周波数帯用ダイポール素子113−1〜113−3、高周波数帯用ダイポール素子122−1〜122−6、高周波数帯用ダイポール素子123−1〜123−6をそれぞれ区別しないときは、低周波数帯用ダイポール素子113、高周波数帯用ダイポール素子122、高周波数帯用ダイポール素子123と表記する。また、導体131−1〜131−4、導体132−1〜132−4をそれぞれ区別しないときは、導体131、導体132と表記する。
In order to transmit and receive vertically polarized waves, the low-frequency band dipole elements 113-1 to 113-3 as another example of the third antenna element, and the high-frequency band as another example of the fourth antenna element Dipole elements 121-1 to 121-6 for high frequency and dipole elements 123-1 to 123-6 for high frequency bands.
Further, conductors 131-1 to 131-4 and conductors 132-1 to 132-4 are provided instead of the conductors 130-1 to 130-4 in the first embodiment and the second embodiment. .
When the low frequency band dipole elements 113-1 to 113-3, the high frequency band dipole elements 122-1 to 122-6 and the high frequency band dipole elements 123-1 to 123-6 are not distinguished from each other, the low frequency band It is expressed as a band dipole element 113, a high frequency band dipole element 122, and a high frequency band dipole element 123. When the conductors 131-1 to 131-4 and the conductors 132-1 to 132-4 are not distinguished from each other, they are referred to as the conductor 131 and the conductor 132, respectively.
低周波数帯用ダイポール素子113、高周波数帯用ダイポール素子121、高周波数帯用ダイポール素子122、高周波数帯用ダイポール素子123、導体131、導体132は、低周波数帯用ダイポール素子110、高周波数帯用ダイポール素子120と同様に、導電材料で構成されていればよく、例えばAl、Cuなどの金属板が適用できる。また、板状に限らず、Al、Cuなどの金属棒であってもよい。さらに、低周波数帯用ダイポール素子110、高周波数帯用ダイポール素子120と同様に、低周波数帯用ダイポール素子113、高周波数帯用ダイポール素子121、高周波数帯用ダイポール素子122、高周波数帯用ダイポール素子123、導体131、導体132は、ガラスエポキシなどの誘電材料で構成された基板上に設けられたAl、Cuなどの金属層によって構成されたものであってもよい。 The low-frequency band dipole element 113, the high-frequency band dipole element 121, the high-frequency band dipole element 122, the high-frequency band dipole element 123, the conductor 131, and the conductor 132 are the low-frequency band dipole element 110 and the high-frequency band. Similarly to the dipole element 120 for a metal, it may be made of a conductive material, and for example, a metal plate such as Al or Cu can be applied. Moreover, not only plate shape but metal rods, such as Al and Cu, may be sufficient. Further, similarly to the low frequency band dipole element 110 and the high frequency band dipole element 120, the low frequency band dipole element 113, the high frequency band dipole element 121, the high frequency band dipole element 122, and the high frequency band dipole. The element 123, the conductor 131, and the conductor 132 may be configured by a metal layer such as Al or Cu provided on a substrate configured by a dielectric material such as glass epoxy.
低周波数帯用ダイポール素子113は、低周波数帯用ダイポール素子110と十字状に組み合わされて設けられている。例えば、低周波数帯用ダイポール素子113−1は、低周波数帯用ダイポール素子110−1と、十字状に組み合わされて設けられている。
高周波数帯用ダイポール素子121は、第2の実施の形態と同様に、高周波数帯用ダイポール素子120と、十字状に組み合わされて設けられている。例えば、高周波数帯用ダイポール素子121−1は、高周波数帯用ダイポール素子120−1と、十字状に組み合わされて設けられている。
さらに、高周波数帯用ダイポール素子123は、高周波数帯用ダイポール素子122と、十字状に組み合わされて設けられている。例えば、高周波数帯用ダイポール素子123−1は、高周波数帯用ダイポール素子122−1と、十字状に組み合わされて設けられている。
The low frequency band dipole element 113 is combined with the low frequency band dipole element 110 in a cross shape. For example, the low-frequency band dipole element 113-1 is provided in combination with the low-frequency band dipole element 110-1 in a cross shape.
Similarly to the second embodiment, the high frequency band dipole element 121 is combined with the high frequency band dipole element 120 in a cross shape. For example, the high frequency band dipole element 121-1 is provided in combination with the high frequency band dipole element 120-1 in a cross shape.
Further, the high frequency band dipole element 123 is provided in combination with the high frequency band dipole element 122 in a cross shape. For example, the high-frequency band dipole element 123-1 is provided in combination with the high-frequency band dipole element 122-1 in a cross shape.
さらに、導体131は、反射板200を含む面と平行な面における平面形状がH字状であって、2個の低周波数帯用ダイポール素子110の間に設けられた2個の高周波数帯用ダイポール素子120の間に設けられている。例えば、低周波数帯用ダイポール素子110−1と低周波数帯用ダイポール素子110−2との間に設けられた高周波数帯用ダイポール素子120−2と高周波数帯用ダイポール素子120−3との間に、導体131−2が設けられている。
導体132は、導体131と同様に反射板200を含む面と平行な面における平面形状がH字状であって、2個の低周波数帯用ダイポール素子110の間に設けられた2個の高周波数帯用ダイポール素子122の間に設けられている。例えば、低周波数帯用ダイポール素子110−1と低周波数帯用ダイポール素子110−2との間に設けられた高周波数帯用ダイポール素子122−2と高周波数帯用ダイポール素子122−3との間に、導体132−2が設けられている。
Further, the conductor 131 has an H-shaped planar shape in a plane parallel to the plane including the
The conductor 132 has an H-shaped planar shape in a plane parallel to the plane including the
そして、セクタアンテナ10は、第1の実施の形態の低周波数帯及び高周波数帯の水平偏波の送受信ケーブル31、32に加えて、低周波数帯及び高周波数帯の垂直偏波の送受信ケーブル33、34を備えている。
なお、低周波数帯用ダイポール素子110、113、高周波数帯用ダイポール素子120、121、122、123、導体131、132の個数は上記の数値に限定されない。
また、導体131と導体132とを含む面は、必ずしも反射板200と平行でなくともよく、例えば、反射板200に対して垂直方向や、45度に回転した面であってもよい。
そして、導体131と導体132は、面状ではなく、棒状の導体をH字状やコの字状に曲げたものであってもよい。さらに、端部に中央部を構成する部材と向きが異なる部材を備えた形状であってもよい。このとき、これらの部材が直流的に接続されていることが好ましい。
The
The numbers of the low-frequency band dipole elements 110 and 113, the high-frequency band dipole elements 120, 121, 122, and 123, and the conductors 131 and 132 are not limited to the above values.
Further, the surface including the conductor 131 and the conductor 132 is not necessarily parallel to the reflecting
The conductor 131 and the conductor 132 may be formed by bending a rod-shaped conductor into an H shape or a U shape instead of a planar shape. Furthermore, the shape provided with the member in which direction differs from the member which comprises a center part in the edge part may be sufficient. At this time, these members are preferably connected in a direct current manner.
<アレイアンテナ100>
図14は、第3の実施の形態が適用されるセクタアンテナ10におけるアレイアンテナ100を反射板200の垂線方向から見た平面図及び反射板200の垂線方向の断面図である。図14(a)は、平面図を示し、図14(b)は、図14(a)のXIVb−XIVb線での断面図を示す。
低周波数帯用ダイポール素子110、高周波数帯用ダイポール素子120のパラメータ(低周波数帯用ダイポール素子110の長さWLなど)は第1の実施の形態と同様である。
さらに、低周波数帯用ダイポール素子113のパラメータは、低周波数帯用ダイポール素子110と同じであり、高周波数帯用ダイポール素子121、122、123のパラメータは、高周波数帯用ダイポール素子120と同じである。
そして、導体131、132は、反射板200から距離DCの位置に設けられている。
<
FIG. 14 is a plan view of the
Low-frequency-band dipole element 110, (such as the length W L of the low frequency band dipole element 110) parameter of the higher frequency band dipole element 120 is the same as in the first embodiment.
Further, the parameters of the low-frequency band dipole element 113 are the same as those of the low-frequency band dipole element 110, and the parameters of the high-frequency band dipole elements 121, 122, and 123 are the same as those of the high-frequency band dipole element 120. is there.
Then, the conductor 131 and 132 are provided at a distance D C from the reflecting
導体131、132のH字型の平面形状は、導体131、132の電気的な長さを等価的に長くするためである。長くすることで、導体131、132を反射器として動作させ、高周波数帯用ダイポール素子120が出射する電波の、低周波数帯用ダイポール素子110による反射と、導体131又は導体132による反射とのバランスを取って、垂直面内の上側と下側とで指向性の対称性を確保するためである。これにより、アレイアンテナ100において、高周波数帯の水平偏波における垂直面内指向性に発生するサイドローブを抑制している。
The H-shaped planar shape of the conductors 131 and 132 is to increase the electrical length of the conductors 131 and 132 equivalently. By increasing the length, the conductors 131 and 132 are operated as reflectors, and the balance between the reflection by the low-frequency band dipole element 110 and the reflection by the conductor 131 or the conductor 132 of the radio wave emitted from the high-frequency band dipole element 120. This is to ensure the symmetry of directivity between the upper side and the lower side in the vertical plane. Thereby, in the
以上説明したように、第3の実施の形態が適用されるアレイアンテナ100においても、水平偏波の送受信に用いられる高周波数帯用ダイポール素子120は、垂直方向の両側に、低周波数帯用ダイポール素子110又は導体131のいずれか一方が隣接する。同様に、高周波数帯用ダイポール素子122は、垂直方向の両側に、低周波数帯用ダイポール素子110又は導体132のいずれか一方が隣接する。よって、アレイアンテナ100において、高周波数帯の水平偏波における垂直面内指向性に発生するサイドローブが抑制されている。
As described above, also in the
第3の実施の形態におけるアレイアンテナ100においても、高周波数帯用ダイポール素子120は、垂直方向には、低周波数帯用ダイポール素子110と導体131とで挟まれている。また、高周波数帯用ダイポール素子122は、垂直方向には、低周波数帯用ダイポール素子110と導体132とで挟まれている。
よって、アレイアンテナ100の高周波数帯の水平偏波における垂直面内指向性のサイドローブのレベルを抑制できる。
Also in the
Therefore, the level of the side lobe of the vertical in-plane directivity in the horizontal polarization of the high frequency band of the
ここでは、低周波数帯及び高周波数帯において偏波共用としたが、一方のみを偏波共用としてもよい。
また、第1の実施の形態及び第2の実施の形態における導体130の平面形状をH字状又はコの字状としてもよい。
Here, the polarization is shared in the low frequency band and the high frequency band, but only one of the polarizations may be shared.
The planar shape of the conductor 130 in the first embodiment and the second embodiment may be an H shape or a U shape.
第1の実施の形態乃至第3の実施の形態において、導体130、131、132は導電材料で構成された導体であるとしたが、電波を反射する機能を有するものであればよく、金属材料より電気伝導度が低い炭素材料などを使用できる。 In the first to third embodiments, the conductors 130, 131, and 132 are conductors made of a conductive material. However, any conductor having a function of reflecting radio waves may be used. Carbon materials having lower electrical conductivity can be used.
第1の実施の形態乃至第3の実施の形態において、反射板200は、平坦な板状としたが、水平方向の両端部が、低周波数帯用ダイポール素子110、高周波数帯用ダイポール素子120などが設けられた側に折り曲げられていてもよく、高周波数帯用ダイポール素子120などが設けられた側と反対側に折り曲げられていてもよい。
さらに、第1の実施の形態及び第2の実施の形態の導体130、第3の実施の形態におの導体131、132は、無給電であって、いずれにも接続されていないとしたが、反射板200に電気的に接続されていてもよい。
In the first to third embodiments, the
Furthermore, the conductor 130 in the first and second embodiments and the conductors 131 and 132 in the third embodiment are parasitic and are not connected to either. The
さらに、第1の実施の形態の低周波数帯用ダイポール素子110、高周波数帯用ダイポール素子120、第2の実施の形態の低周波数帯用ダイポール素子110、111、112、高周波数帯用ダイポール素子120、121、第3の実施の形態の低周波数帯用ダイポール素子110、113、高周波数帯用ダイポール素子120、121、122、123の一部又は全てに、反射板200から遠い側に電圧定在波比(VSWR)や指向性などの特性を調整するための無給電素子が設けられていてもよい。
Further, the low-frequency band dipole element 110, the high-frequency band dipole element 120 according to the first embodiment, the low-frequency band dipole elements 110, 111, and 112 according to the second embodiment, and the high-frequency band dipole element. 120, 121, a part of or all of the low frequency band dipole elements 110, 113 and the high frequency band dipole elements 120, 121, 122, 123 of the third embodiment, and a voltage constant on the side far from the
第2の実施の形態及び第3の実施の形態では、垂直偏波及び水平偏波を送受信するとした。
しかし、第2の実施の形態においては、添字(−1など)が等しい低周波数帯用ダイポール素子110、111、112を組にして低周波数帯用ダイポール素子110の中心で45°回転させるとともに、添字(−1など)が等しい高周波数帯用ダイポール素子120、121を組にして、高周波数帯用ダイポール素子120、121の中心で45°回転させることで、±45°の偏波を送受信することができる。
このとき、アレイアンテナ100は、垂直偏波及び水平偏波でなく、±45°の偏波を送受信することになる。よって、「垂直」、「水平」を「45°」、「−45°」と読み替えればよい。他の角度の偏波であっても同様である。
In the second embodiment and the third embodiment, vertical polarization and horizontal polarization are transmitted and received.
However, in the second embodiment, the low-frequency band dipole elements 110, 111, and 112 having the same subscript (such as -1) are rotated by 45 ° at the center of the low-frequency band dipole element 110, and A pair of high-frequency band dipole elements 120 and 121 having the same subscript (−1, etc.) is paired and rotated by 45 ° at the center of the high-frequency band dipole elements 120 and 121 to transmit and receive ± 45 ° polarized waves. be able to.
At this time, the
本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified as appropriate without departing from the gist of the present invention.
1…基地局アンテナ、2…セル、3、3−1〜3−3…セクタ、10、10−1〜10−3…セクタアンテナ、11…メインローブ、20…鉄塔、31、32、33、34…送受信ケーブル、100…アレイアンテナ、110、110−1〜110−3、111、111−1〜111−3、112、112−1〜112−3、113、113−1〜113−3…低周波数帯用ダイポール素子、120、120−1〜120−6、121、121−1〜121−6、122、122−1〜122−6、123、123−1〜123−6…高周波数帯用ダイポール素子、130、130−1〜130−4、131、131−1〜131−4、132、132−1〜132−4…導体、200…反射板、500…レドーム
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記反射板から予め定められた第1の距離に、予め定められた偏波の方向と交差する方向に配列され、第1の周波数帯における当該偏波の電波を送受信する複数の第1のアンテナ素子と、
前記反射板から予め定められた第2の距離に、前記方向において前記複数の第1のアンテナ素子と混在して配列され、前記第1の周波数帯より高い第2の周波数帯の前記偏波の電波を送受信する複数の第2のアンテナ素子と、
前記複数の第2のアンテナ素子のうち、前記方向において隣接する2個の第2のアンテナ素子の間に、前記複数の第1のアンテナ素子のいずれも配置されない場合に配置され、当該第2のアンテナ素子が送受信する電波を反射する部材と
を備えるアレイアンテナ。 A reflector made of a conductive material;
A plurality of first antennas arranged in a direction intersecting with a predetermined polarization direction at a predetermined first distance from the reflecting plate and transmitting / receiving radio waves of the polarization in the first frequency band Elements,
The polarization of the second frequency band higher than the first frequency band is arranged at a predetermined second distance from the reflector in a mixed manner with the plurality of first antenna elements in the direction. A plurality of second antenna elements for transmitting and receiving radio waves;
Among the plurality of second antenna elements, the second antenna element is disposed between the two second antenna elements adjacent in the direction when none of the plurality of first antenna elements is disposed. An array antenna comprising a member that reflects radio waves transmitted and received by an antenna element.
前記アレイアンテナを収納するレドームと
を備えるセクタアンテナ。 A reflection plate made of a conductive material, and arranged in a direction intersecting a predetermined polarization direction at a predetermined first distance from the reflection plate, and the polarization of the polarization in the first frequency band A plurality of first antenna elements for transmitting and receiving radio waves and a predetermined second distance from the reflector, and arranged in a mixed manner with the plurality of first antenna elements in the direction, the first frequency A plurality of second antenna elements for transmitting and receiving radio waves of the polarization in a second frequency band higher than the band, and two second antenna elements adjacent in the direction among the plurality of second antenna elements An array antenna comprising a member that reflects a radio wave transmitted and received by the second antenna element, which is disposed when none of the plurality of first antenna elements is disposed between,
A sector antenna comprising a radome that houses the array antenna.
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