JP4825249B2

JP4825249B2 - 無指向性アンテナ

Info

Publication number: JP4825249B2
Application number: JP2008228123A
Authority: JP
Inventors: 弘樹萩原
Original assignee: Nihon Dengyo Kosaku Co Ltd
Current assignee: Nihon Dengyo Kosaku Co Ltd
Priority date: 2008-09-05
Filing date: 2008-09-05
Publication date: 2011-11-30
Anticipated expiration: 2028-09-05
Also published as: JP2010062979A

Description

本発明は、移動通信の基地局アンテナとして使用される無指向性アンテナに係り、特に、構造が簡単で、細径化を図った水平／垂直偏波ダイバーシチ無指向性アンテナに関する。

移動通信の基地局アンテナには、水平面内において無指向性のものが要求される場合がある。
このような無指向性アンテナとして、例えば、下記特許文献１に記載されている無指向性偏波ダイバーシチアンテナが知られている。
前述の特許文献１に記載の無指向性偏波ダイバーシチアンテナでは、地板の両側に配置された垂直偏波用アンテナ素子と、水平偏波用アンテナ素子にそれぞれ同相給電することにより無指向性を実現し、さらに、水平偏波用アンテナ素子を折り曲げて、アンテナカバーに収納することにより細径化を図っている。

なお、本願発明に関連する先行技術文献としては以下のものがある。
特開２０００−１９６３５１号公報

しかしながら、前述の特許文献１に記載の無指向性偏波ダイバーシチアンテナでは、垂直偏波、および水平偏波用に、一対のアンテナ素子が必要であり、構造が複雑になるとともに、コストが高価になるという問題点があった。
さらに、前述の特許文献１に記載の無指向性偏波ダイバーシチアンテナでは、一対のアンテナ素子を折り曲げてアンテナカバーに収納するため、さらなる細径化が困難であるという問題点があった。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、従来の無指向性アンテナよりも、構造が簡単で、細径化を図った無指向性アンテナを提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
（１）矩形形状の誘電体基板と、前記矩形形状の誘電体基板の内側の４つの面上に配置される接地導体と、前記矩形形状の誘電体基板の外側の４つの面上に形成される水平偏波用アンテナ素子と、前記水平偏波用アンテナ素子上に配置される一対の水平偏波用無給電素子とを有する無指向性アンテナであって、前記水平偏波用アンテナ素子は、前記矩形形状の誘電体基板の外側の４つの面上に折り曲げられて形成される１個のパッチアンテナ素子であり、前記一対の水平偏波用無給電素子は、所定の隙間を置いて前記矩形形状の誘電体基板の周囲を覆うように形成されており、前記所定の隙間は、前記矩形形状の誘電体基板の相対向する２面上に位置する。
（２）矩形形状の誘電体基板と、前記矩形形状の誘電体基板の内側の４つの面上に配置される接地導体と、前記矩形形状の誘電体基板の外側の４つの面上に形成される垂直偏波用アンテナ素子と、前記垂直偏波用アンテナ素子上に配置される垂直偏波用無給電素子とを有する無指向性アンテナであって、前記垂直偏波用アンテナ素子とは、前記矩形形状の誘電体基板の外側の４つの面上に折り曲げられて形成される１個のパッチアンテナ素子であり、前記垂直偏波用無給電素子は、前記矩形形状の誘電体基板の周囲を覆うように形成されている。

（３）矩形形状の誘電体基板と、前記矩形形状の誘電体基板の内側の４つの面上に配置される接地導体と、前記矩形形状の誘電体基板の外側の４つの面上に形成される水平偏波用アンテナ素子と、前記矩形形状の誘電体基板の外側の４つの面上に形成される垂直偏波用アンテナ素子と、前記水平偏波用アンテナ素子上に配置される一対の水平偏波用無給電素子と、前記垂直偏波用アンテナ素子上に配置される垂直偏波用無給電素子とを有する無指向性アンテナであって、前記水平偏波用アンテナ素子と前記垂直偏波用アンテナ素子とは、前記矩形形状の誘電体基板の外側の４つの面上に折り曲げられて形成される１個のパッチアンテナ素子であり、前記垂直偏波用無給電素子は、前記矩形形状の誘電体基板の周囲を覆うように形成されており、前記一対の水平偏波用無給電素子は、所定の隙間を置いて前記矩形形状の誘電体基板の周囲を覆うように形成されており、前記所定の隙間は、前記矩形形状の誘電体基板の相対向する２面上に位置する。
（４）矩形形状の誘電体基板と、前記矩形形状の誘電体基板の内側の４つの面上に配置される接地導体と、前記矩形形状の誘電体基板の外側の４つの面上に形成される複数の水平偏波用アンテナ素子と、前記矩形形状の誘電体基板の外側の４つの面上に形成される複数の垂直偏波用アンテナ素子と、前記複数の水平偏波用アンテナ素子のそれぞれのアンテナ素子上に配置される複数対の水平偏波用無給電素子と、前記複数の垂直偏波用アンテナ素子のそれぞれのアンテナ素子上に配置される複数の垂直偏波用無給電素子とを有する無指向性アンテナであって、前記水平偏波用アンテナ素子と前記垂直偏波用アンテナ素子とは、前記矩形形状の誘電体基板の外側の４つの面上に折り曲げられて形成される１個のパッチアンテナ素子であり、前記水平偏波用アンテナ素子と前記垂直偏波用アンテナ素子とは、前記矩形形状の誘電体基板の延長方向に交互に配置され、前記垂直偏波用無給電素子は、前記矩形形状の誘電体基板の周囲を覆うように形成されており、前記一対の水平偏波用無給電素子は、所定の隙間を置いて前記矩形形状の誘電体基板の周囲を覆うように形成されており、前記所定の隙間は、前記矩形形状の誘電体基板の相対向する２面上に位置する。

本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
本発明の無指向性アンテナによれば、従来の無指向性アンテナよりも、構造が簡単で、細径化を図ることが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
図１は、本発明の実施例の水平／垂直偏波ダイバーシチ無指向性アンテナのアンテナ素子を説明するための斜視図である。
図１において、１_１〜１_４は誘電体基板、２は水平偏波用パッチアンテナ素子、３は垂直偏波用パッチアンテナ素子である。
本実施例では、４枚の誘電体基板（１_１〜１_４）は、それぞれの誘電体基板に形成された凸部７を、隣接する誘電体基板に形成された孔８に挿入することにより、矩形形状に配置される。そして、矩形形状に配置された４枚の誘電体基板（１_１〜１_４）は、ネジ孔９に挿入されるネジにより、矩形形状に配置された４枚の誘電体基板（１_１〜１_４）の内側に配置される金属の角筒（図示せず）に固定される。なお、矩形形状に配置された４枚の誘電体基板（１_１〜１_４）の内側の面（裏面）に接地導体を形成するようにしてもよい。
また、矩形形状に配置された４枚の誘電体基板（１_１〜１_４）の外側の面（表面）には、水平偏波用パッチアンテナ素子２と、垂直偏波用パッチアンテナ素子３とが形成される。

図２は、図１に示す水平偏波用パッチアンテナ素子２、あるいは、垂直偏波用パッチアンテナ素子３を説明するための図である。なお、図２は、図１に示す４枚の誘電体基板（１_１〜１_４）を平面上に展開した状態を模式的に示す図であり、点線は４枚の誘電体基板（１_１〜１_４）の境界を示す。
図２（ａ）に示すように、本実施例の水平偏波用パッチアンテナ素子２と、垂直偏波用パッチアンテナ素子３とは、４枚の誘電体基板（１_１〜１_４）の外側の４つの面上に折り曲げられて形成される１個のパッチアンテナで構成される。なお、各誘電体基板（１_１〜１_４）上に形成されるパッチアンテナは、隣接する誘電体基板の境界において電気的に接続されていることはいうまでもない。
ここで、図２（ａ）に示すパッチアンテナは、一辺の長さが、Ｌｐの正方形形状のパッチアンテナである。なお、パッチアンテナの一辺の長さ（Ｌｐ）は、０．２２λ_０≦Ｌｐ≦０．２８λ_０とされる。ここで、λｏは、使用周波数の中心周波数（ｆｏ）の自由空間波長である。
また、正方形形状のパッチアンテナに代えて、図２（ｂ）に示す直径がＬｐの円形状のパッチアンテナを使用することも可能である。

図３は、本発明の実施例の水平／垂直偏波ダイバーシチ無指向性アンテナの水平偏波用無給電素子と垂直偏波用無給電素子を説明するための斜視図である。
図３に示すように、本実施例では、垂直偏波用パッチアンテナ素子３上には、４枚の誘電体基板（１_１〜１_４）の周囲を覆うように配置される筒状の導電体５で構成される垂直偏波用無給電素子が配置される。ここで、筒状の導電体５は、その切断面の形状は、４角形、あるいは、円形とされる。
また、図３に示すように、本実施例では、水平偏波用パッチアンテナ素子２には、１対のコの字状導電体（４_１，４_２）で構成される水平偏波用無給電素子が配置される。
１対のコの字状導電体（４_１，４_２）は、所定の隙間６を開けて、４枚の誘電体基板（１_１〜１_４）の周囲を覆うように形成されている。
なお、図４に示すように、水平偏波用無給電素子は、コの字状導電体のコーナー部を面取りした一対の面取りコの字状導電体（４_３，４_４）で構成することも可能である。
ここで、垂直偏波用無給電素子を、切断面の形状が４角形の筒状の導電体５で構成した場合、４角形の一辺の長さ（Ｌｖ）は、０．１２λｏ≦Ｌｖ≦０．１８λｏ、筒状の導電体５の高さ（Ｈｖ）は、０．３２λｏ≦Ｈｖ≦０．４８λｏとされる。
また、水平偏波用無給電素子を構成する一対のコの字状導電体（４_１，４_２）の長辺の長さ（Ｌｈ）は、０．１３６λｏ≦Ｌｈ≦０．２０４λｏとされる。また、一対のコの字状導電体（４_１，４_２）の高さ（Ｈｈ）は、０．１６λｏ≦Ｈｈ≦０．２４λｏとされる。
さらに、一対のコの字状導電体（４_１，４_２）の長辺の間の距離は、一対のコの字状導電体（４_１，４_２）の長辺の長さ（Ｌｈ）と同じにされる。したがって、一対のコの字状導電体（４_１，４_２）は、切断面の形状が４角形（一辺の長さがＬｈ）である筒状の導電体を２分割したような位置に配置される。

図５は、本発明の実施例の水平／垂直偏波ダイバーシチ無指向性アンテナを説明するための斜視図である。
図５に示すように、本実施例の水平／垂直偏波ダイバーシチ無指向性アンテナは、水平偏波用アンテナ素子と垂直偏波用アンテナ素子とを交互に配置して構成される。なお、図５は、図４に示す水平偏波用アンテナ素子と垂直偏波用アンテナ素子とを交互に配置した場合を図示している。
また、図６に示すように、垂直偏波用アンテナ素子を挟んで配置される２つの水平偏波用アンテナ素子に対応する一対のコの字状導電体（４_１，４_２）を、隙間６が９０°ずれるように配置するようにしてもよい。なお、図６は、図３に示す水平偏波用アンテナ素子と垂直偏波用アンテナ素子とを交互に配置した場合を図示している。
本実施例の水平偏波用アンテナ素子の単体の指向性では、２〜３ｄＢの指向性偏差があるが、図６に示すように一対のコの字状導電体（４_１，４_２）を配置することにより、水平偏波用アンテナ素子の指向性偏差を１ｄＢ程度に改善することができる。
図７は、本実施例の水平／垂直偏波ダイバーシチ無指向性アンテナの水平偏波、垂直偏波の指向性を示すグラフである。なお、この図７のグラフは、図６に示す水平／垂直偏波ダイバーシチ無指向性アンテナの一例の指向性を示すグラフである。
図７において、図７（ａ）が、水平偏波の水垂直面内指向性を、図７（ｂ）が、垂直偏波の垂直面内指向性を、図７（ｃ）が、水平偏波の水平面内指向性を、図７（ｄ）が、垂直偏波の水平面内指向性を示す。
図７（ｃ）、図７（ｄ）に示すように、本実施例では、水平偏波の水平面内指向性、垂直偏波の水平面内指向性として、良好な無指向性が得られているのが分かる。

以上説明したように、本実施例では、水平偏波用、及び、垂直偏波用に、それぞれ単一のアンテナ素子を使用して、水平／垂直偏波ダイバーシチ無指向性アンテナを構成するようにしたので、前述の特許文献１に記載の無指向性偏波ダイバーシチアンテナに比して、構造が簡単で、しかも、コストを低減することが可能となる。
その上、本実施例では、水平偏波用、及び、垂直偏波用に、それぞれ単一のアンテナ素子を使用し、当該単一のアンテナ素子を４枚の誘電体基板外側の４つの面上に折り曲げて形成するようにしたので、前述の特許文献１に記載の無指向性偏波ダイバーシチアンテナに比して、さらなる細径化を図ることが可能である。
例えば、図３に示すＬｈが、０．１７λｏとするとき、本実施例の水平／垂直偏波ダイバーシチ無指向性アンテナは、直径が０．２５λｏの円筒状のアンテナカバー内に収納することが可能である。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。

本発明の実施例の水平／垂直偏波ダイバーシチ無指向性アンテナのアンテナ素子を説明するための斜視図である。図１に示す水平偏波用パッチアンテナ素子、あるいは、垂直偏波用パッチアンテナ素子を説明するための図である。本発明の実施例の水平／垂直偏波ダイバーシチ無指向性アンテナの水平偏波用無給電素子と垂直偏波用無給電素子を説明するための斜視図である。本発明の実施例の水平／垂直偏波ダイバーシチ無指向性アンテナの水平偏波用無給電素子の変形例を説明するための斜視図である。本発明の実施例の水平／垂直偏波ダイバーシチ無指向性アンテナを説明するための斜視図である。本発明の実施例の水平／垂直偏波ダイバーシチ無指向性アンテナの変形例を説明するための斜視図である。本発明の実施例の水平／垂直偏波ダイバーシチ無指向性アンテナの指向性を示すグラフである。

符号の説明

１_１〜１_４誘電体基板
２水平偏波用パッチアンテナ素子
３垂直偏波用パッチアンテナ素子
４_１，４_２一対のコの字状導電体
４_３，４_４一対の面取りコの字状導電体
５筒状の導電体
６隙間
７凸部
８孔
９ネジ孔

Claims

矩形形状の誘電体基板と、
前記矩形形状の誘電体基板の内側の４つの面上に配置される接地導体と、
前記矩形形状の誘電体基板の外側の４つの面上に形成される水平偏波用アンテナ素子と、
前記水平偏波用アンテナ素子上に配置される一対の水平偏波用無給電素子とを有する無指向性アンテナであって、
前記水平偏波用アンテナ素子は、前記矩形形状の誘電体基板の外側の４つの面上に折り曲げられて形成される１個のパッチアンテナ素子であり、
前記一対の水平偏波用無給電素子は、所定の隙間を置いて前記矩形形状の誘電体基板の周囲を覆うように形成されており、
前記所定の隙間は、前記矩形形状の誘電体基板の相対向する２面上に位置することを特徴とする無指向性アンテナ。
矩形形状の誘電体基板と、
前記矩形形状の誘電体基板の内側の４つの面上に配置される接地導体と、
前記矩形形状の誘電体基板の外側の４つの面上に形成される垂直偏波用アンテナ素子と、
前記垂直偏波用アンテナ素子上に配置される垂直偏波用無給電素子とを有する無指向性アンテナであって、
前記垂直偏波用アンテナ素子とは、前記矩形形状の誘電体基板の外側の４つの面上に折り曲げられて形成される１個のパッチアンテナ素子であり、
前記垂直偏波用無給電素子は、前記矩形形状の誘電体基板の周囲を覆うように形成されていることを特徴とする無指向性アンテナ。
矩形形状の誘電体基板と、
前記矩形形状の誘電体基板の内側の４つの面上に配置される接地導体と、
前記矩形形状の誘電体基板の外側の４つの面上に形成される水平偏波用アンテナ素子と、
前記矩形形状の誘電体基板の外側の４つの面上に形成される垂直偏波用アンテナ素子と、
前記水平偏波用アンテナ素子上に配置される一対の水平偏波用無給電素子と、
前記垂直偏波用アンテナ素子上に配置される垂直偏波用無給電素子とを有する無指向性アンテナであって、
前記水平偏波用アンテナ素子と前記垂直偏波用アンテナ素子とは、前記矩形形状の誘電体基板の外側の４つの面上に折り曲げられて形成される１個のパッチアンテナ素子であり、
前記垂直偏波用無給電素子は、前記矩形形状の誘電体基板の周囲を覆うように形成されており、
前記一対の水平偏波用無給電素子は、所定の隙間を置いて前記矩形形状の誘電体基板の周囲を覆うように形成されており、
前記所定の隙間は、前記矩形形状の誘電体基板の相対向する２面上に位置することを特徴とする無指向性アンテナ。
矩形形状の誘電体基板と、
前記矩形形状の誘電体基板の内側の４つの面上に配置される接地導体と、
前記矩形形状の誘電体基板の外側の４つの面上に形成される複数の水平偏波用アンテナ素子と、
前記矩形形状の誘電体基板の外側の４つの面上に形成される複数の垂直偏波用アンテナ素子と、
前記複数の水平偏波用アンテナ素子のそれぞれのアンテナ素子上に配置される複数対の水平偏波用無給電素子と、
前記複数の垂直偏波用アンテナ素子のそれぞれのアンテナ素子上に配置される複数の垂直偏波用無給電素子とを有する無指向性アンテナであって、
前記水平偏波用アンテナ素子と前記垂直偏波用アンテナ素子とは、前記矩形形状の誘電体基板の外側の４つの面上に折り曲げられて形成される１個のパッチアンテナ素子であり、
前記水平偏波用アンテナ素子と前記垂直偏波用アンテナ素子とは、前記矩形形状の誘電体基板の延長方向に交互に配置され、
前記垂直偏波用無給電素子は、前記矩形形状の誘電体基板の周囲を覆うように形成されており、
前記一対の水平偏波用無給電素子は、所定の隙間を置いて前記矩形形状の誘電体基板の周囲を覆うように形成されており、
前記所定の隙間は、前記矩形形状の誘電体基板の相対向する２面上に位置することを特徴とする無指向性アンテナ。