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JP3133684B2 - Omnidirectional antenna - Google Patents
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JP3133684B2 - Omnidirectional antenna - Google Patents

Omnidirectional antenna

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JP3133684B2
JP3133684B2 JP08267713A JP26771396A JP3133684B2 JP 3133684 B2 JP3133684 B2 JP 3133684B2 JP 08267713 A JP08267713 A JP 08267713A JP 26771396 A JP26771396 A JP 26771396A JP 3133684 B2 JP3133684 B2 JP 3133684B2
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radiating element
cylindrical
cylindrical radiating
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omnidirectional antenna
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俊明 本間
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、基地局等に設置さ
れる広帯域の無指向性アンテナに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a broadband omnidirectional antenna installed in a base station or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】移動無線の基地局等に設置されるアンテ
ナとしては、従来、広帯域・高利得の得られる無指向性
アンテナが使用されていた。広帯域のアンテナを必要と
するのは、送信と受信とが異なるチャンネル周波数とさ
れていることと、複数のチャンネルが必要とされるから
である。また、無指向性とするのは相手側が移動するか
らである。従来の高利得の無指向性アンテナの例を図1
3(a)(b)(c)(d)(e)に示す。
2. Description of the Related Art As an antenna installed in a mobile radio base station or the like, an omnidirectional antenna capable of obtaining a wide band and a high gain has conventionally been used. Broadband antennas are required because transmission and reception are at different channel frequencies and multiple channels are required. The non-directionality is set because the other party moves. FIG. 1 shows an example of a conventional high-gain omnidirectional antenna.
3 (a), (b), (c), (d), and (e).

【0003】図13(a)は、コーリニア型のアンテナ
を示しており、先端に避雷針100が取り付けられた支
柱101の側面に、少なくとも3段に折り返しダイポー
ルからなる放射素子102が取り付けられている。この
放射素子102は互いに120°の角度差を持って支柱
101の側面に配設されている。これは、放射素子10
2である折り返しダイポールが支柱101に近接して取
り付けられることから水平面内の指向性に偏差を生じる
ようになるので、120°の角度差を持って支柱101
の側面に配設させることにより、偏差を補償するように
して無指向性とするためである。なお、放射素子102
の長さは、λ/2の電気長とされる。ただし、λは動作
周波数帯域の中心周波数の波長である。
FIG. 13A shows a collinear type antenna. A radiating element 102 composed of a folded dipole is attached to at least three stages on a side surface of a support 101 having a lightning rod 100 attached to a tip thereof. The radiating elements 102 are arranged on the side surface of the support 101 with an angle difference of 120 ° from each other. This is the radiating element 10
Since the folded dipole 2 is mounted close to the column 101, a deviation occurs in the directivity in the horizontal plane. Therefore, the column 101 has an angle difference of 120 °.
By arranging them on the side surfaces, the deviations are compensated for to be non-directional. The radiating element 102
Is an electrical length of λ / 2. Here, λ is the wavelength of the center frequency of the operating frequency band.

【0004】図13(b)(c)は、従来の他の高利得
無指向性アンテナの構成を示しており、同軸積み重ね型
といわれるアンテナである。この同軸積み重ね型アンテ
ナは、その名の通り同軸構造とされた放射素子102が
多段に積み重ねられている。放射素子102の長さは、
λ/2の電気長とされているが、放射素子102から放
射される電磁波の位相を同相とするために、放射素子1
02同士の接続は、同図(b)に示すように芯線とアー
ス部とを接続して、アース部と芯線とを接続するように
している。
FIGS. 13 (b) and 13 (c) show the configuration of another conventional high-gain omnidirectional antenna, which is a coaxial stacked antenna. In this coaxial stacked antenna, as the name implies, radiating elements 102 having a coaxial structure are stacked in multiple stages. The length of the radiating element 102 is
Although the electrical length is λ / 2, the radiating element 1 is used to make the phase of the electromagnetic wave radiated from the radiating element 102 in-phase.
As shown in FIG. 2B, the connection between the cores 02 is made by connecting the core wire to the grounding portion and connecting the grounding portion to the core wire.

【0005】図13(d)(e)は、従来の他の高利得
無指向性アンテナの構成を示しており、多段スリーブ型
といわれるアンテナである。この多段スリーブ型アンテ
ナは、その名の通りスリーブ状の放射素子102が多段
に積み重ねられている。放射素子102の長さは、λ/
2の電気長とされているが、放射素子102から放射さ
れる電磁波の位相を同相とするために、放射素子102
を構成するスリーブは、同図(d)に示すように折り返
されている。
FIGS. 13D and 13E show the configuration of another conventional high-gain omnidirectional antenna, which is an antenna called a multistage sleeve type. In this multi-sleeve type antenna, as the name suggests, the sleeve-shaped radiating elements 102 are stacked in multiple stages. The length of the radiating element 102 is λ /
Although the electrical length of the radiating element 102 is set to 2 in order to make the phase of the electromagnetic wave radiated from the radiating element 102 the same,
Is folded back as shown in FIG.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】前記したコーリニア型
アンテナにおいては、金属製の支柱101を有している
ため、必要とされる場合は避雷設備を設置することがで
きるが、支柱101に近接して放射素子102が取り付
けられるため、アンテナインピーダンスが低くなる欠点
があった。このため、放射素子102を折り返し構造と
してアンテナインピーダンスを大きくするようにしてい
るが、機構的に二線あるいは三線の折り返し数が限度で
あって、アンテナインピーダンスをあまり大きくするこ
とができないという問題点があった。このため、段数を
重ねていくと、良好な電圧定在波比(VSWR)の周波
数帯域が狭くなるという問題点があった。さらに、放射
素子102を120°の角度差を持って支柱101の側
面に配設させることにより、偏差を補償するようにして
いるものの、完全には無指向性とすることができず、約
2dB程度の偏差が残るという問題点があった。
Since the above collinear antenna has the metal pillar 101, a lightning arrester can be installed if necessary. Therefore, there is a disadvantage that the antenna impedance is reduced because the radiating element 102 is attached. For this reason, the radiating element 102 has a folded structure to increase the antenna impedance. However, there is a problem that the number of folded lines of two or three lines is limited mechanically and the antenna impedance cannot be increased too much. there were. Therefore, when the number of stages is increased, there is a problem that the frequency band of a good voltage standing wave ratio (VSWR) becomes narrow. Further, by arranging the radiating element 102 on the side surface of the column 101 with an angle difference of 120 ° to compensate for the deviation, it cannot be made completely omnidirectional and about 2 dB. There has been a problem that a degree of deviation remains.

【0007】また、前記した同軸積み重ね型アンテナお
よび多段スリーブ型アンテナでは、支柱とアンテナが兼
用されていることから、避雷設備が必要な場合であって
も避雷設備を設けることができないという問題点があっ
た。さらに、これらのアンテナにおいては多段に配置さ
れた放射素子に直列給電を行っているため、周波数帯域
の上側と下側とではビームチルト量が異なるようにな
り、水平面内利得が周波数帯域内において一様にならな
いという問題点がある。特に、放射素子の段数を増加す
るとこの欠点は顕著になる。さらにまた、多段スリーブ
アンテナでは段数を増加させると、良好な電圧定在波比
(VSWR)の周波数帯域が狭くなるという問題点があ
った。
Further, in the coaxial stacked antenna and the multi-sleeve antenna described above, since the support and the antenna are also used, there is a problem that the lightning arrester cannot be provided even when the lightning arrester is required. there were. Further, in these antennas, since the radiating elements arranged in multiple stages are fed in series, the amount of beam tilt differs between the upper side and the lower side of the frequency band, and the gain in the horizontal plane is one in the frequency band. There is a problem that does not happen. In particular, when the number of stages of the radiating element is increased, this disadvantage becomes remarkable. Furthermore, in the multi-stage sleeve antenna, when the number of stages is increased, there is a problem that a frequency band of a favorable voltage standing wave ratio (VSWR) is narrowed.

【0008】そこで、本発明は、水平面内指向性が良好
であるとともに、任意のアンテナインピーダンスを得る
ことのできる広帯域の無指向性アンテナを提供すること
を目的としている。さらに、本発明は、必要な場合に避
雷設備を設けることのできる無指向性アンテナを提供す
ることを目的としている。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a broadband omnidirectional antenna which has good directivity in a horizontal plane and can obtain an arbitrary antenna impedance. A further object of the present invention is to provide an omnidirectional antenna in which a lightning arrester can be provided when necessary.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記第1の目的を達成す
るために、本発明の無指向性アンテナは、円筒形の金属
筒体からなり、該金属筒体の側面部の軸線方向に細長い
任意の数の折り返し素子と、ラジエターとが形成され、
該ラジエターに同軸給電ケーブルから給電されるように
している。
In order to achieve the first object, an omnidirectional antenna according to the present invention comprises a cylindrical metal cylinder, and is elongated in the axial direction of a side surface of the metal cylinder. Any number of folded elements and radiators are formed,
The radiator is supplied with power from a coaxial power supply cable.

【0010】さらに、上記無指向性アンテナにおいて、
前記同軸ケーブルのシールド線が接続されるアース部
が、スリーブ状に形成されていてもよい。
Further, in the above omnidirectional antenna,
The grounding portion to which the shield wire of the coaxial cable is connected may be formed in a sleeve shape.

【0011】また、上記第2の目的を達成するために、
本発明の他のアンテナは、先端に避雷針が取り付けられ
た支柱と、円筒形の金属筒体からなり、該金属筒体の側
面部の軸線方向に細長い任意の数の折り返し素子と、ラ
ジエターとが形成されている筒体状放射素子と、該筒体
状放射素子の前記ラジエターに給電する同軸ケーブルと
を備え、前記筒体状放射素子は、前記支柱に嵌入されて
前記支柱に取り付けられており、前記同軸ケーブルは前
記支柱内に挿通されている。
In order to achieve the second object,
Another antenna of the present invention includes a support column having a lightning rod attached to the tip thereof, a cylindrical metal cylinder, and an arbitrary number of folded elements that are elongated in the axial direction of the side surface of the metal cylinder, and a radiator. A cylindrical radiating element that is formed, and a coaxial cable that supplies power to the radiator of the cylindrical radiating element, wherein the cylindrical radiating element is fitted to the column and attached to the column. The coaxial cable is inserted into the support.

【0012】さらに、前記無指向性アンテナにおいて、
前記支柱に、前記筒体状放射素子が多段に取り付けられ
ており、該多段の筒体状放射素子に前記同軸ケーブルか
ら並列に給電されてもよいものである。さらにまた、前
記筒体状放射素子において、前記同軸ケーブルのシール
ド線が接続されるアース部が、スリーブ状に形成されて
いてもよい。
Further, in the omnidirectional antenna,
The cylindrical radiating element may be attached to the support in multiple stages, and the multi-stage cylindrical radiating element may be fed in parallel from the coaxial cable. Further, in the cylindrical radiating element, an earth portion to which a shield wire of the coaxial cable is connected may be formed in a sleeve shape.

【0013】このような本発明によれば、放射素子の形
状が円筒形とされているので、水平面内無指向性とする
ことができる。また、折り返し素子数を、その構造上多
数本設けることができるので、アンテナインピーダンス
を折り返し素子数およびその幅を調整することにより所
望の値とすることができる。
According to the present invention, since the radiating element has a cylindrical shape, it can be made omnidirectional in a horizontal plane. Further, since a large number of folded elements can be provided due to its structure, the antenna impedance can be set to a desired value by adjusting the number of folded elements and the width thereof.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】本発明の無指向性アンテナの実施
の形態の構成を図1に示す。図1に示す無指向性アンテ
ナは、筒体状放射素子1からなるアンテナであり、その
外形は図示するように円筒状とされている。筒体状放射
素子1の、円筒状の側面には3本の細長い切り欠きが形
成されており、これにより細長い2本の折り返し素子2
と、細長いラジエター3とが形成されている。この場
合、筒体状放射素子1の上端部および下端部はリング状
に形成されており、この上端部および下端部のリング状
部間が折り返し素子2とラジエター3とで接続されてい
る。この筒体状放射素子1の軸線方向の長さは、動作中
心周波数の波長λの略λ/2とされる。また、ラジエタ
ー3は折り返し素子2をほぼ半切した形状とされてお
り、ラジエター3の端部の給電点4に同軸ケーブル5が
接続されて給電されている。
FIG. 1 shows the configuration of an omnidirectional antenna according to an embodiment of the present invention. The omnidirectional antenna shown in FIG. 1 is an antenna including a cylindrical radiating element 1, and has an outer shape of a cylinder as shown in the figure. Three elongated notches are formed in the cylindrical side surface of the cylindrical radiating element 1, whereby two elongated folding elements 2 are formed.
And an elongated radiator 3 are formed. In this case, the upper end and the lower end of the cylindrical radiating element 1 are formed in a ring shape, and the upper end and the lower end of the ring-shaped part are connected by the folded element 2 and the radiator 3. The length in the axial direction of the cylindrical radiating element 1 is approximately λ / 2 of the wavelength λ of the operating center frequency. The radiator 3 has a shape in which the folded element 2 is substantially cut in half, and a coaxial cable 5 is connected to a power supply point 4 at an end of the radiator 3 to supply power.

【0015】この給電は、同軸ケーブル5の芯線5ー1
がホット側のラジエター3に接続され、シールド線5ー
2がアース側に接続されることにより行われる。このよ
うに構成された筒体状放射素子1のアンテナインピーダ
ンスは、折り返し素子2の本数と、その幅の寸法により
決定されるようになる。従って、所望のアンテナインピ
ーダンスを得るには、折り返し素子2の本数と、その幅
を調整するようにすればよい。なお、折り返し素子2と
ラジエター3とは略等間隔で配置されている。例えば、
ラジエター3と折り返し素子2の本数が3本とされてい
ると、アンテナインピーダンスは約70〜80Ωとな
り、ラジエター3と折り返し素子2の本数が4本とされ
ていると、アンテナインピーダンスは約100Ω近辺と
なり、ラジエター3と折り返し素子2の本数が5本とさ
れていると、アンテナインピーダンスは約130〜15
0Ωとなる。
This power is supplied from the core 5-1 of the coaxial cable 5.
Is connected to the radiator 3 on the hot side, and the shield wire 5-2 is connected to the ground side. The antenna impedance of the tubular radiating element 1 configured as described above is determined by the number of the folded elements 2 and the width thereof. Therefore, in order to obtain a desired antenna impedance, the number and the width of the folded elements 2 may be adjusted. Note that the folded element 2 and the radiator 3 are arranged at substantially equal intervals. For example,
When the number of the radiator 3 and the folding element 2 is three, the antenna impedance becomes about 70 to 80Ω, and when the number of the radiator 3 and the folding element 2 is four, the antenna impedance becomes about 100Ω. If the number of the radiator 3 and the folded element 2 is five, the antenna impedance is about 130 to 15
It becomes 0Ω.

【0016】このような筒体状放射素子1が支柱11に
取り付けられた態様を図2に示す。図2に示すように金
属製の支柱11の先端には避雷針10が取り付けられて
おり、筒体状放射素子1はリング状の絶縁スペーサ12
を介して、支柱11に嵌挿されるように取り付けられ
る。これにより、金属製の支柱11の影響を筒体状放射
素子1が受けることを極力防止することができる。図2
に示す無指向性アンテナの上面図を図3に示すが、図3
(a)はラジエター3と折り返し素子2の本数が3本と
されている場合であり、図3(b)はラジエター3と折
り返し素子2の本数が4本とされている場合を示してい
る。なお、筒体状放射素子1は円筒状をしていることか
ら、水平面内指向性がほぼ円形の無指向性となる。
FIG. 2 shows an embodiment in which such a tubular radiating element 1 is attached to a support 11. As shown in FIG. 2, a lightning rod 10 is attached to the tip of a metal support 11, and the cylindrical radiating element 1 is a ring-shaped insulating spacer 12.
Is attached so as to be inserted into the support column 11 via. Accordingly, it is possible to prevent the cylindrical radiating element 1 from being affected by the metal support 11 as much as possible. FIG.
3 is a top view of the omnidirectional antenna shown in FIG.
3A shows a case where the number of the radiator 3 and the folding element 2 is three, and FIG. 3B shows a case where the number of the radiator 3 and the folding element 2 is four. Since the cylindrical radiating element 1 has a cylindrical shape, the directivity in the horizontal plane is substantially omnidirectional.

【0017】図2および図3に示す筒体状放射素子1か
らなる本発明の無指向性アンテナのアンテナインピーダ
ンスは、上述したように折り返し素子2の本数と、その
幅を調整することにより所望の値とすることができる。
次に、筒体状放射素子1の変形例を図4に示す。変形例
においては、筒体状放射素子1のアース側がスリーブ素
子6で構成される。この場合においても折り返し素子2
の本数と、その幅を調整することによりアンテナインピ
ーダンスを所望の値とすることができる。変形例の筒体
状放射素子1への給電は、同軸ケーブル5の芯線5ー1
がホット側のラジエター3に接続され、シールド線5ー
2がスリーブ素子6で構成されたアース側に接続される
ことにより行われる。変形例の筒体状放射素子1の軸線
方向の長さは、動作中心周波数の波長λの略λ/2とさ
れる。
The antenna impedance of the omnidirectional antenna of the present invention comprising the cylindrical radiating element 1 shown in FIGS. 2 and 3 can be adjusted to a desired value by adjusting the number and the width of the folded elements 2 as described above. It can be a value.
Next, a modified example of the cylindrical radiating element 1 is shown in FIG. In the modification, the ground side of the cylindrical radiating element 1 is constituted by the sleeve element 6. Also in this case, the folded element 2
The antenna impedance can be set to a desired value by adjusting the number and the width thereof. Power is supplied to the cylindrical radiating element 1 of the modified example by the core 5-1 of the coaxial cable 5.
Is connected to the radiator 3 on the hot side, and the shield wire 5-2 is connected to the ground side constituted by the sleeve element 6. The axial length of the cylindrical radiating element 1 of the modified example is approximately λ / 2 of the wavelength λ of the operating center frequency.

【0018】次に、上述した筒体状放射素子1により構
成された本発明の無指向性アンテナの外観を図5(a)
に、その給電方法を図5(a)に示す。図5(a)に示
す給電方法は、筒体状放射素子1を2段スタックした場
合であり、2段の筒体状放射素子1を同軸ケーブル5で
並列に接続して給電する並列給電を行っている。この場
合、同軸ケーブル5の特性インピーダンスを50Ωとす
ると、2段の筒体状放射素子1が並列に接続されること
から、筒体状放射素子1のアンテナインピーダンスを約
100Ωとすると、同軸ケーブル5とのインピーダンス
マッチングがとれるようになる。
Next, the appearance of the omnidirectional antenna of the present invention constituted by the above-mentioned cylindrical radiating element 1 is shown in FIG.
FIG. 5A shows the power supply method. The power feeding method shown in FIG. 5A is a case in which the cylindrical radiating elements 1 are stacked in two stages, and the parallel power feeding in which the two-stage cylindrical radiating elements 1 are connected in parallel by the coaxial cable 5 to feed power is performed. Is going. In this case, if the characteristic impedance of the coaxial cable 5 is 50Ω, the two-stage cylindrical radiating element 1 is connected in parallel. Therefore, if the antenna impedance of the cylindrical radiating element 1 is about 100Ω, the coaxial cable 5 Impedance matching can be obtained.

【0019】なお、2段スタックされた筒体状放射素子
1間の間隔は、動作中心周波数の波長λの略0.9λ、
筒体状放射素子1の軸線方向の長さは、動作中心周波数
の波長λの略λ/2とされ、筒体状放射素子1と並列接
続点までの電気長(距離)は、動作中心周波数の波長λ
の略λ/2の整数倍の長さとされる。ただし、本発明の
無指向性アンテナはこの寸法に限らず、たとえば、スタ
ックされた筒体状放射素子1間の間隔は任意とすること
ができる。しかし、多少ゲインは低下することになる。
上記したように、スタックされた筒体状放射素子1は並
列給電されるため、従来の直列給電のように動作周波数
帯域内でのビームチルトの変化が生じることはない。
The interval between the cylindrical radiating elements 1 stacked in two stages is approximately 0.9λ of the wavelength λ of the operating center frequency,
The axial length of the cylindrical radiating element 1 is approximately λ / 2 of the wavelength λ of the operating center frequency, and the electrical length (distance) between the cylindrical radiating element 1 and the parallel connection point is the operating center frequency. Wavelength λ
Is an integral multiple of approximately λ / 2. However, the omnidirectional antenna of the present invention is not limited to this size, and, for example, the interval between the stacked cylindrical radiating elements 1 can be arbitrary. However, the gain will decrease somewhat.
As described above, since the stacked cylindrical radiating elements 1 are fed in parallel, there is no change in the beam tilt within the operating frequency band unlike the conventional series feeding.

【0020】また、筒体状放射素子1を4段スタックし
た場合の外観を図6(a)に、その給電方法を図6
(b)に示す。図6(b)に示す給電方法は、筒体状放
射素子1を4段スタックした場合を示しており、4段の
筒体状放射素子1を2段づつ同軸ケーブル5で並列に接
続し、さらに整合器13で分岐して給電する並列給電を
行っている。この場合、同軸ケーブル5の特性インピー
ダンスを50Ωとすると、2段づつの筒体状放射素子1
が並列に接続されることから、筒体状放射素子1のアン
テナインピーダンスを約100Ωとすると、同軸ケーブ
ル5とのインピーダンスマッチングがとれるようにな
る。
FIG. 6A shows the external appearance of the cylindrical radiating element 1 in the case where the cylindrical radiating element 1 is stacked in four stages, and FIG.
(B). The power supply method shown in FIG. 6B shows a case where the cylindrical radiating elements 1 are stacked in four stages, and the four cylindrical radiating elements 1 are connected in parallel by the coaxial cable 5 two by two, Further, parallel feeding is performed in which the power is branched by the matching unit 13. In this case, assuming that the characteristic impedance of the coaxial cable 5 is 50Ω, the cylindrical radiating element 1 having two stages is provided.
Are connected in parallel, and if the antenna impedance of the cylindrical radiating element 1 is set to about 100Ω, impedance matching with the coaxial cable 5 can be achieved.

【0021】なお、4段スタックされた筒体状放射素子
1間の間隔は、動作中心周波数の波長λの略0.9λ、
筒体状放射素子1の軸線方向の長さは、動作中心周波数
の波長λの略λ/2とされ、筒体状放射素子1と並列接
続点までの電気長(距離)は、動作中心周波数の波長λ
の略λ/2の整数倍の長さとされる。ただし、前述した
ように本発明の無指向性アンテナはこの寸法に限ること
はない。上記したように、4段スタックされた筒体状放
射素子1は並列給電されるため、従来の直列給電のよう
に動作周波数帯域内でのビームチルトの変化が生じるこ
とはない。
The interval between the cylindrical radiating elements 1 stacked in four stages is approximately 0.9λ of the wavelength λ of the operating center frequency,
The axial length of the cylindrical radiating element 1 is approximately λ / 2 of the wavelength λ of the operating center frequency, and the electrical length (distance) between the cylindrical radiating element 1 and the parallel connection point is the operating center frequency. Wavelength λ
Is an integral multiple of approximately λ / 2. However, as described above, the omnidirectional antenna of the present invention is not limited to this size. As described above, since the cylindrical radiating elements 1 stacked in four stages are fed in parallel, the beam tilt does not change in the operating frequency band unlike the conventional series feeding.

【0022】なお、図5および図6のようにスタックさ
れた無指向性アンテナにおいて、支柱11の先端には避
雷針10が取り付けられて、避雷針10に落雷したとき
は、支柱11を介して地中にその電流を流すことにより
避雷している。また、円筒状放射素子1としては、図1
あるいは図4に示す円筒状放射素子1のいずれを採用し
てもよい。この場合の、円筒状放射素子1の支柱11へ
の取り付けは前記図2に示すように絶縁スペーサ12を
介して取り付けられる。
In the omnidirectional antennas stacked as shown in FIGS. 5 and 6, a lightning rod 10 is attached to the tip of the pole 11, and when lightning strikes the lightning rod 10, the lightning rod 10 passes through the ground through the pole 11. The lightning is applied by passing the current through it. As the cylindrical radiating element 1, FIG.
Alternatively, any of the cylindrical radiating elements 1 shown in FIG. 4 may be employed. In this case, the cylindrical radiating element 1 is mounted on the column 11 via the insulating spacer 12 as shown in FIG.

【0023】次に、図7に折り返し素子2とラジエター
3との本数を3本、4本、5本としたときの周波数に対
するアンテナインピーダンスの変化を図7に示す。この
場合の中心周波数は、385MHzである。この図に示
すように、ラジエター3と折り返し素子2の本数が3本
の時は、アンテナインピーダンスは約70〜80Ωとな
り、ラジエター3と折り返し素子2の本数が4本の時
は、アンテナインピーダンスは約100Ω近辺となり、
ラジエター3と折り返し素子2の本数が5本の時は、ア
ンテナインピーダンスは約130〜150Ωとなること
がわかる。
Next, FIG. 7 shows the change of the antenna impedance with respect to the frequency when the number of the folded elements 2 and the radiators 3 is 3, 4, and 5. The center frequency in this case is 385 MHz. As shown in the figure, when the number of the radiator 3 and the folding element 2 is three, the antenna impedance is about 70 to 80Ω, and when the number of the radiator 3 and the folding element 2 is four, the antenna impedance is about Around 100Ω,
It can be seen that when the number of radiators 3 and folded elements 2 is 5, the antenna impedance is about 130 to 150Ω.

【0024】そして、単体での筒体状放射素子1のアン
テナインピーダンスを約100Ωに調整する(折り返し
素子2とラジエター3との本数は3本となる。)と、リ
アクタンス成分は中心周波数に対し低い周波数帯域では
容量性となり、高い周波数帯域では誘導性となる。そし
て、2段の筒体状放射素子1を並列に接続する接続点ま
での同軸ケーブル5の給電線長をλ/2の整数倍とする
と、接続点からみたリアクタンスは、同軸ケーブル5に
より中心周波数に対し低い周波数帯域では誘導性成分
が、高い周波数帯域では容量性成分が付加されるように
なり、リアクタンスの周波数に対する変化率が、図8に
示すように小さくなる。
When the antenna impedance of the cylindrical radiating element 1 as a single element is adjusted to about 100Ω (the number of the folded elements 2 and the radiators 3 becomes three), the reactance component is lower than the center frequency. It becomes capacitive in frequency bands and inductive in higher frequency bands. If the feed line length of the coaxial cable 5 up to the connection point where the two cylindrical radiating elements 1 are connected in parallel is set to an integral multiple of λ / 2, the reactance as viewed from the connection point is changed to the center frequency by the coaxial cable 5. On the other hand, an inductive component is added in a low frequency band, and a capacitive component is added in a high frequency band, and the rate of change of the reactance with respect to the frequency is reduced as shown in FIG.

【0025】これにより、スタックされた本発明の無指
向性アンテナを広帯域化することができる。また、整合
器13は2段の筒体状放射素子1を並列接続する場合に
は必要とせず、並列接続された給電線同士を接続する場
合にだけ必要なので、給電構造を簡易にすることができ
る。図9に2段スタックした場合の並列接続点での周波
数に対するインピーダンスの変化を示す。この図におい
て、周波数が370MHzにおけるインピーダンスは約
57オーム、周波数が380MHzにおけるインピーダ
ンスは約41.3Ω、周波数が390MHzにおけるイ
ンピーダンスは約45.9Ω、周波数が400MHzに
おけるインピーダンスは約52.8Ωとなり、370M
Hzないし400MHzの周波数帯域において、ほぼ5
0Ωの同軸ケーブル5にインピーダンスマッチングされ
ていることになる。
As a result, the stacked omnidirectional antenna of the present invention can have a wide band. Further, the matching unit 13 is not required when the two-stage cylindrical radiating elements 1 are connected in parallel, but only when connecting the feed lines connected in parallel, so that the feeding structure can be simplified. it can. FIG. 9 shows a change in impedance with respect to frequency at a parallel connection point when two stages are stacked. In this figure, the impedance at a frequency of 370 MHz is about 57 ohms, the impedance at a frequency of 380 MHz is about 41.3 Ω, the impedance at a frequency of 390 MHz is about 45.9 Ω, and the impedance at a frequency of 400 MHz is about 52.8 Ω.
Hz to 400 MHz, almost 5
This means that the impedance is matched to the 0Ω coaxial cable 5.

【0026】次に、図10に円筒状放射素子1を2段ス
タックした場合と、4段スタックした場合の電圧定在波
比(VSWR)の周波数特性を示す。この図に示すよう
に、中心周波数が385MHzの周波数帯域に対して、
VSWRが1.5以下の周波数帯域は約40MHzもの
広い周波数帯域が得られる。従来は、VSWRが1.5
以下の周波数帯域は中心周波数の約5%程度しか得られ
ないのに対し、本発明の無指向性アンテナでは約10%
の周波数帯域が得られていることから、本発明の無指向
性アンテナの動作周波数帯域が広いことがわかる。
Next, FIG. 10 shows the frequency characteristics of the voltage standing wave ratio (VSWR) when the cylindrical radiating elements 1 are stacked in two stages and when the cylindrical radiating elements 1 are stacked in four stages. As shown in this figure, for a frequency band having a center frequency of 385 MHz,
A frequency band having a VSWR of 1.5 or less provides a wide frequency band of about 40 MHz. Conventionally, VSWR is 1.5
In the following frequency band, only about 5% of the center frequency can be obtained, whereas in the omnidirectional antenna of the present invention, about 10%
It can be seen from the above that the operating frequency band of the omnidirectional antenna of the present invention is wide.

【0027】次に、図11に本発明の無指向性アンテナ
の水平面内指向性を示す。ただし、この場合は筒体状放
射素子1は4段スタックされている。この図に示されて
いるように、360MHzないし400MHzの周波数
帯域において、その偏差は約1dB以内とされており、
良好なほぼ円形の無指向性の水平面内指向性が得られて
いる。また、図12に本発明の無指向性アンテナの垂直
面内指向性を示す。この場合も、筒体状放射素子1は4
段スタックされている。この図に示されているように、
360MHzないし400MHzの周波数帯域におい
て、ビームチルトは全くない良好な垂直面内指向性が得
られている。従って、例えば動作周波数帯域の上側を送
信用周波数に割り当て、下側を受信用周波数に割り当て
るようにしても、送信と受信のアンテナゲインは変化せ
ず良好な通信を行えるようになる。
Next, FIG. 11 shows the directivity in the horizontal plane of the omnidirectional antenna of the present invention. However, in this case, the cylindrical radiating elements 1 are stacked in four stages. As shown in this figure, in the frequency band of 360 MHz to 400 MHz, the deviation is within about 1 dB,
A good substantially circular omnidirectional directivity in the horizontal plane is obtained. FIG. 12 shows the directivity in the vertical plane of the omnidirectional antenna of the present invention. Also in this case, the cylindrical radiating element 1
Stacked. As shown in this figure,
In the frequency band from 360 MHz to 400 MHz, good in-plane directivity with no beam tilt is obtained. Therefore, even if, for example, the upper side of the operating frequency band is allocated to the transmission frequency and the lower side is allocated to the reception frequency, good communication can be performed without changing the antenna gain for transmission and reception.

【0028】以上説明した本発明において、筒体状放射
素子1のスタック段数は、2段あるいは4段に限らず何
段にしてもよいが、並列給電のし易さから偶数段スタッ
クするのが好適である。また、筒体状放射素子1を取り
付ける支柱11は、避雷針10を地中にアースする導体
の役目を兼ねている。また、2段のスタックされた筒体
状放射素子1を並列接続する接続点までの給電線長は、
動作周波数帯域の中心周波数の波長λに限らず、λ/2
の整数倍の給電線長であればよい。さらにまた、整合器
13としてはQマッチを利用した整合をとることができ
る。なお、以上の説明では、スタックされた筒体状放射
素子1に並列給電するようにしたが、直列給電するよう
にしてもよい。ただし、この場合は、周波数帯域内にお
いてビームチルト量が変化することになる。
In the present invention described above, the number of stacking stages of the cylindrical radiating element 1 is not limited to two or four, but may be any number. It is suitable. Further, the column 11 to which the cylindrical radiating element 1 is attached also functions as a conductor for grounding the lightning rod 10 to the ground. In addition, the feed line length up to the connection point where the two stacked cylindrical radiating elements 1 are connected in parallel is
Not limited to the wavelength λ of the center frequency of the operating frequency band, λ / 2
The feed line length may be an integral multiple of the following. Furthermore, the matching device 13 can perform matching using a Q match. In the above description, power is supplied in parallel to the stacked cylindrical radiating elements 1, but power may be supplied in series. However, in this case, the beam tilt amount changes within the frequency band.

【0029】[0029]

【発明の効果】本発明は以上説明したように、放射素子
の形状が円筒形とされているので、水平面内指向性を無
指向性とすることができる。また、折り返し素子数を、
その構造上多数本設けることができるので、アンテナイ
ンピーダンスを折り返し素子数およびその幅を調整する
ことにより所望の値とすることができる。従って、多段
にスタックしてもインピーダンスを容易にマッチングさ
せることができる。この場合、スタックした筒体状放射
素子に並列に給電するようにしたので、動作周波数帯域
内において、ビームチルト量が変化することを防止する
ことができる。また、動作周波数帯域幅を広帯域化する
ことができるので、多数のチャンネルの通信を1本のア
ンテナで行うことが可能となる。
According to the present invention, as described above, since the radiating element has a cylindrical shape, the directivity in the horizontal plane can be made non-directional. Also, the number of folded elements is
Since a large number can be provided on the structure, the antenna impedance can be set to a desired value by adjusting the number of folded elements and the width thereof. Therefore, the impedance can be easily matched even when stacked in multiple stages. In this case, since power is supplied in parallel to the stacked cylindrical radiating elements, it is possible to prevent a change in the amount of beam tilt within the operating frequency band. In addition, since the operating frequency bandwidth can be widened, communication of many channels can be performed with one antenna.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の無指向性アンテナの実施の形態である
筒体状放射素子の構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a cylindrical radiating element which is an embodiment of an omnidirectional antenna of the present invention.

【図2】図1に示す筒体状放射素子を支柱に取り付ける
ようにした本発明の無指向性アンテナの構成を示す図で
ある。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an omnidirectional antenna of the present invention in which the cylindrical radiating element shown in FIG. 1 is attached to a column.

【図3】図2に示す本発明の無指向性アンテナの上面図
である。
FIG. 3 is a top view of the omnidirectional antenna of the present invention shown in FIG. 2;

【図4】本発明の無指向性アンテナの実施の形態である
筒体状放射素子の変形例の構成を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a modified example of a cylindrical radiating element which is an embodiment of the omnidirectional antenna of the present invention.

【図5】筒体状放射素子を2段スタックした本発明の無
指向性アンテナの外観および給電方法を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an external appearance and a feeding method of the omnidirectional antenna of the present invention in which cylindrical radiating elements are stacked in two stages.

【図6】筒体状放射素子を4段スタックした本発明の無
指向性アンテナの外観および給電方法を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing the appearance and feeding method of the omnidirectional antenna of the present invention in which cylindrical radiating elements are stacked in four stages.

【図7】本発明の無指向性アンテナにおける筒体状放射
素子の折り返し素子の本数に対するアンテナインピーダ
ンスの変化を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a change in antenna impedance with respect to the number of folded elements of the cylindrical radiating element in the omnidirectional antenna of the present invention.

【図8】本発明の無指向性アンテナにおけるスタックさ
れた筒体状放射素子の接続点側からみたアンテナインピ
ーダンスの変化を示す図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating a change in antenna impedance as viewed from a connection point side of a stacked cylindrical radiating element in the omnidirectional antenna of the present invention.

【図9】本発明の無指向性アンテナにおける2段筒体状
放射素子をスタックした場合の接続点におけるインピー
ダンスの変化を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a change in impedance at a connection point when a two-stage cylindrical radiating element is stacked in the omnidirectional antenna of the present invention.

【図10】本発明の無指向性アンテナにおける2段筒体
状放射素子をスタックした場合、および4段筒体状放射
素子をスタックした場合におけるVSWRの周波数特性
を示す図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating frequency characteristics of VSWR in a case where a two-stage cylindrical radiating element is stacked and in a case where a four-stage cylindrical radiating element is stacked in the omnidirectional antenna of the present invention.

【図11】本発明の無指向性アンテナにおける4段筒体
状放射素子をスタックした場合の水平面内指向性を示す
図である。
FIG. 11 is a diagram showing directivity in a horizontal plane when four-stage cylindrical radiating elements are stacked in the omnidirectional antenna of the present invention.

【図12】本発明の無指向性アンテナにおける4段筒体
状放射素子をスタックした場合の垂直面内指向性を示す
図である。
FIG. 12 is a diagram showing directivity in a vertical plane when four-stage cylindrical radiating elements are stacked in the omnidirectional antenna of the present invention.

【図13】従来の無指向性のアンテナの構成例を示す図
である。
FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration example of a conventional omnidirectional antenna.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 筒体状放射素子 2 折り返し素子 3 ラジエター 4 給電点 5 同軸ケーブル 5ー1 芯線 5ー2 シールド線 6 スリーブ素子 10 避雷針 11 支柱 12 絶縁スペーサ 13 整合器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cylindrical radiation element 2 Folding element 3 Radiator 4 Feeding point 5 Coaxial cable 5-1 Core wire 5-2 Shield wire 6 Sleeve element 10 Lightning rod 11 Strut 12 Insulating spacer 13 Matching device

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−153405(JP,A) 特開 平4−86004(JP,A) 特開 昭61−125206(JP,A) 特開 昭63−35239(JP,A) 特開 昭55−57163(JP,A) 実開 平4−85807(JP,U) 実開 昭61−189610(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01Q 9/16 - 9/28 H01Q 1/00 - 1/10 H01Q 1/27 - 1/52 Continuation of the front page (56) References JP-A-58-153405 (JP, A) JP-A-4-86004 (JP, A) JP-A-61-125206 (JP, A) JP-A-63-35239 (JP, A) JP-A-55-57163 (JP, A) JP-A-4-85807 (JP, U) JP-A-61-189610 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB H01Q 9/16-9/28 H01Q 1/00-1/10 H01Q 1/27-1/52

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 円筒形の金属筒体からなり、該金属筒体
の側面部の軸線方向に細長い任意の数の折り返し素子
と、ラジエターとが形成され、該ラジエターに同軸給電
ケーブルから給電されていることを特徴とする無指向性
アンテナ。
1. An arbitrary number of folded elements which are formed in a cylindrical metal cylinder and which are elongated in the axial direction of a side surface of the metal cylinder, and a radiator are formed, and power is supplied to the radiator from a coaxial power supply cable. An omnidirectional antenna characterized by the following.
【請求項2】 前記同軸給電ケーブルのシールド線が接
続されるアース部が、スリーブ状に形成されていること
を特徴とする請求項1記載の無指向性アンテナ。
2. The omnidirectional antenna according to claim 1, wherein an earth portion to which a shield wire of the coaxial power supply cable is connected is formed in a sleeve shape.
【請求項3】 先端に避雷針が取り付けられた支柱と、 円筒形の金属筒体からなり、該金属筒体の側面部の軸線
方向に細長い任意の数の折り返し素子と、ラジエターと
が形成されている筒体状放射素子と、 該筒体状放射素子の前記ラジエターに給電する同軸ケー
ブルとを備え、 前記筒体状放射素子は、前記支柱に嵌入されて前記支柱
に取り付けられており、前記同軸ケーブルは前記支柱内
に挿通されていることを特徴とする無指向性アンテナ。
3. A support having a lightning rod attached to the tip thereof, a cylindrical metal cylinder, and an arbitrary number of folded elements elongated in the axial direction of a side surface of the metal cylinder, and a radiator. A cylindrical radiating element, and a coaxial cable for supplying power to the radiator of the cylindrical radiating element, wherein the cylindrical radiating element is fitted to the support and attached to the support, and the coaxial cable An omnidirectional antenna, wherein a cable is inserted into the support.
【請求項4】前記支柱に、前記筒体状放射素子が多段に
取り付けられており、該多段の筒体状放射素子に前記同
軸ケーブルから並列に給電されることを特徴とする請求
項3記載の無指向性アンテナ。
4. The multi-stage cylindrical radiating element is mounted on the column in multiple stages, and power is supplied to the multi-stage cylindrical radiating element in parallel from the coaxial cable. Omnidirectional antenna.
【請求項5】前記筒体状放射素子において、前記同軸ケ
ーブルのシールド線が接続されるアース部が、スリーブ
状に形成されていることを特徴とする請求項3記載の無
指向性アンテナ。
5. The omnidirectional antenna according to claim 3, wherein in the cylindrical radiating element, an earth portion to which a shield wire of the coaxial cable is connected is formed in a sleeve shape.
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