JP3439667B2 - Antenna device - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、無線通信システム
において使用するアンテナ装置に係り、特に、必要に応
じたビーム幅及びチルト角を簡易な制御回路により制御
可能とするアンテナ装置の発明に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an antenna device used in a wireless communication system, and more particularly to an invention of an antenna device capable of controlling a beam width and a tilt angle as needed with a simple control circuit.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より、アンテナ装置においては、垂
直面ビームを制御するアンテナ構成を有するものとし
て、各アンテナ素子にそれぞれ移相器を設けてフェーズ
ドアレーアンテナ構成とすることによって垂直面チルト
角を制御するものが知られており、一般的に用いられて
いる。又、特開平6−196927号公報においては、
複数のアンテナを選択使用することで垂直面チルト角を
可変としたアンテナ装置が紹介されている。2. Description of the Related Art Conventionally, an antenna device has an antenna structure for controlling a vertical plane beam, and a phase shifter is provided in each antenna element to form a phased array antenna structure, whereby the vertical plane tilt angle is reduced. Those to control are known and commonly used. Further, in Japanese Patent Laid-Open No. 6-196927,
An antenna device in which the vertical plane tilt angle is variable by selectively using a plurality of antennas has been introduced.
【0003】図4は、同公報にて紹介されている垂直面
チルト角切替アンテナ装置の構成を示す図である。この
図において、20はアンテナ素子、22は移相器、23
は入出力端子、24は電力分配器、25は主ビーム、2
6はアレーアンテナ、27はブロックアレーであり、2
8はハイブリッド回路を示している。このアンテナ装置
では、図中に符号A、Bで示す主ビーム25の垂直面チ
ルト角θt1、θt2のように、異なる垂直面チルト角を有
するアンテナが各ブロックアレー27によって形成され
ており、かかる異なる垂直面チルト角を有するアンテナ
を複数配置し、それらのいずれかを選択使用することに
よって異なる垂直面チルト角を得ている。FIG. 4 is a diagram showing the configuration of a vertical plane tilt angle switching antenna device introduced in the above publication. In this figure, 20 is an antenna element, 22 is a phase shifter, and 23
Is an input / output terminal, 24 is a power distributor, 25 is a main beam, 2
6 is an array antenna, 27 is a block array, and 2
Reference numeral 8 indicates a hybrid circuit. In this antenna device, antennas having different vertical plane tilt angles, such as the vertical plane tilt angles θt1 and θt2 of the main beams 25 shown by reference characters A and B in the figure, are formed by the block arrays 27, respectively. Different vertical plane tilt angles are obtained by arranging a plurality of antennas having vertical plane tilt angles and selectively using any of them.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したフ
ェーズドアレーアンテナ構成のアンテナ装置において
は、全てのアンテナ素子にそれぞれ移相器を設ける必要
がある。このため、アンテナ全体が大型化してしまう上
に、制御形態如何によっては非常に複雑な制御回路が必
要になるという問題点があった。又、同アンテナ装置で
行われるのは基本的に垂直面チルト角のみの制御のみで
あり、ビーム幅を可変とすることが困難であるという問
題もあった。By the way, in the above-described antenna device having the phased array antenna structure, it is necessary to provide a phase shifter for each antenna element. Therefore, there is a problem that the whole antenna becomes large and a very complicated control circuit is required depending on the control mode. Further, basically, only the control of the vertical plane tilt angle is performed by the same antenna device, and it is difficult to make the beam width variable.
【0005】一方、上記公報のアンテナ装置において
は、使用するアンテナを切り替えることによって異なる
垂直面チルト角を得ることとしているので、必要な垂直
面チルト角の数に応じてアンテナを用意しなければなら
ない。このため、このアンテナ装置には、必要な垂直面
チルト角の数が多ければ多いほどアンテナ形状が大型化
するという問題点がある。On the other hand, in the antenna device of the above publication, different vertical plane tilt angles are obtained by switching the antennas to be used. Therefore, the antennas must be prepared according to the required number of vertical plane tilt angles. . Therefore, this antenna device has a problem that the larger the required number of vertical plane tilt angles is, the larger the antenna shape becomes.
【0006】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、装置の大型化や制御部の複雑化等を来すことな
く、簡易な構成で垂直面チルト角及びビーム幅を同時に
可変とすることを可能とすると共に、垂直面の複数のア
ンテナ素子からなるアンテナにも対応することができる
アンテナ装置を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to simultaneously change the vertical plane tilt angle and the beam width with a simple structure without increasing the size of the apparatus or complicating the control section. It is an object of the present invention to provide an antenna device capable of performing the above-mentioned operation and capable of supporting an antenna including a plurality of vertical antenna elements.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
それぞれ少なくとも1つ以上のアンテナ素子からなる複
数のアンテナと、前記複数のアンテナ間を順次直列に接
続し、外部から入力された信号を伝達する給電線路と、
前記給電線路の接続ないし切り離しを行う接続制御手段
と、前記複数のアンテナそれぞれに対応して設けられ、
前記給電線路を介して供給された高周波信号の電力を分
配して対応するアンテナへの給電を行う電力分配手段と
を有し、前記接続制御手段を制御して同時に給電するア
ンテナの数を変化させることを特徴としている。The invention according to claim 1 is
A plurality of antennas each consisting of at least one or more antenna elements, and a power supply line that sequentially connects the plurality of antennas in series and transmits a signal input from the outside,
Connection control means for connecting or disconnecting the power supply line, and provided corresponding to each of the plurality of antennas,
And a power distribution unit that distributes the power of the high-frequency signal supplied through the power supply line to supply power to the corresponding antenna, and controls the connection control unit to change the number of antennas to which power is supplied at the same time. It is characterized by that.
【0008】請求項2記載の発明は、請求項1記載のア
ンテナ装置において、前記接続制御手段は、前記複数の
アンテナ間の給電線路にそれぞれ設けられ、それぞれが
少なくとも2値以上の異なる制御信号のいずれかを供給
されたときに接続を行い、前記給電線路に対し、前記制
御信号を高周波信号に重畳して供給することを特徴とし
ている。According to a second aspect of the present invention, in the antenna device according to the first aspect, the connection control means is provided in each of the power feed lines between the plurality of antennas, and each of the connection control means outputs at least two different control signals. When any one of them is supplied, a connection is made, and the control signal is superimposed on the high frequency signal and supplied to the power supply line.
【0009】請求項3記載の発明は、請求項1又は2記
載のアンテナ装置において、前記複数のアンテナ間の給
電線路における遅延量がそれぞれ異なることを特徴とし
ている。According to a third aspect of the present invention, in the antenna device according to the first or second aspect, the delay amounts in the feed lines between the plurality of antennas are different from each other.
【0010】請求項4記載の発明は、請求項1〜3のい
ずれかの項記載のアンテナ装置において、前記複数のア
ンテナ間の給電線路のうち、同時に給電するアンテナ間
の給電線路における遅延量を、後段のアンテナ間となる
に従って小さくしたことを特徴としている。According to a fourth aspect of the present invention, in the antenna device according to any one of the first to third aspects, among the feed lines between the plurality of antennas, the delay amount in the feed line between the antennas that feed at the same time is set. The feature is that it is made smaller as the distance between the antennas in the subsequent stage increases.
【0011】請求項5記載の発明は、請求項1〜4のい
ずれかの項記載のアンテナ装置において、前記電力分配
手段は、電力の分配点において吸収抵抗を有することを
特徴としている。According to a fifth aspect of the present invention, in the antenna device according to any one of the first to fourth aspects, the power distribution means has an absorption resistance at a power distribution point.
【0012】請求項6に記載の発明は、それぞれ少なく
とも1つ以上のアンテナ素子からなる複数のアンテナ
と、前記各アンテナに対応して設けられ、高周波信号の
電力を分配し、前記各アンテナに電力を供給する方向性
結合器であって、第1の入力端子が高周波信号の給電線
路に接続され、第2の入力端子および第2の出力端子が
それぞれ使用周波数においてほぼ無反射となる無反射線
路に接続され、第1の出力端子が前記アンテナと接続さ
れた方向性結合器と、前記各方向性結合器の第2の出力
端子に接続された前記無反射線路の端部と、次段の前記
方向性結合器の第1の入力端子の間に接続された各ダイ
オードスイッチとを具備し、次段の前記方向性結合器の
第1の入力端子と前記方向性結合器の第1の出力端子と
を抵抗器を介して直流的に、または直接接続し、かつ、
前記第1の方向性結合器の第1の出力端子を直流的に地
板に接続し、前記各ダイオードスイッチの端部へ、1値
または異なる複数の直流電圧値の直流電圧信号を供給し
て前記各ダイオードスイッチのオン/オフを制御するこ
とを特徴としている。The invention according to claim 6 is less
Multiple antennas each consisting of one or more antenna elements
And is provided corresponding to each of the antennas,
Directionality for distributing power and supplying power to each antenna
A coupler, the first input terminal of which is a high-frequency signal feed line
A second input terminal and a second output terminal connected to the
Non-reflective line that is almost non-reflective at each used frequency
Connected to the antenna and the first output terminal is connected to the antenna.
Directional couplers and a second output of each said directional coupler
The end of the non-reflective line connected to the terminal and the next stage
Each die connected between the first input terminals of the directional coupler
An ode switch, and the directional coupler of the next stage
A first input terminal and a first output terminal of the directional coupler;
Is connected directly or directly via a resistor, and
The first output terminal of the first directional coupler is galvanically grounded.
Connect to the board and add 1 value to the end of each diode switch.
Or supply DC voltage signals with different DC voltage values.
It is characterized and this <br/> for controlling an on / off of the respective diode switch Te.
【0013】請求項7記載の発明は、請求項1〜6のい
ずれかの項記載のアンテナ装置において、前記アンテナ
はマイクロストリップアンテナであり、前記給電線路、
接続制御手段及び電力分配手段を平面構造で構成し、ア
ンテナ放射部及び給電回路を平面パターンで構成したこ
とを特徴としている。According to a seventh aspect of the present invention, in the antenna device according to any one of the first to sixth aspects, the antenna is a microstrip antenna, the feed line,
It is characterized in that the connection control means and the power distribution means have a planar structure, and the antenna radiating portion and the feeding circuit have a planar pattern.
【0014】[0014]
【発明の実施の形態】<第1実施形態>以下、図面を参
照して本発明の実施の形態について説明する。図1は、
本発明の第1の実施形態によるアンテナ装置の構成を示
す概略図である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION <First Embodiment> An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. Figure 1
It is a schematic diagram showing composition of an antenna device by a 1st embodiment of the present invention.
【0015】図1において、1−1、1−2、…、1−
Nは、それぞれスイッチ回路2−1、2−2、…、2−
Nを介して供給される電力により励振される直列に配置
されたアンテナ素子であり、これらのアンテナ素子によ
って本アンテナ装置におけるアレーアンテナが構成され
る。In FIG. 1, 1-1, 1-2, ..., 1-
N are switch circuits 2-1, 2-2, ..., 2-, respectively.
These are antenna elements arranged in series that are excited by electric power supplied via N, and these antenna elements form an array antenna in the present antenna device.
【0016】スイッチ回路2−1、2−2、…、2−N
は、給電線路3中に順次縦続接続されたスイッチ回路で
あり、それぞれ、ON状態の時に入出力端子4から給電
線路3を介して供給される高周波信号の電力を分配し、
同電力の一部をそれぞれが接続されたアンテナ素子へ供
給すると共に、前段の給電線路3を次段のスイッチ回路
側の給電線路3と接続して当該一部以外の電力を同スイ
ッチ回路側へ供給する。これらスイッチ回路2−1〜2
−NのON/OFF動作は、制御回路5から出力される
電圧レベルによってOFF状態からON状態へ切り替わ
る動作電圧レベルがそれぞれ個別に決定され、給電線路
3に供給される電圧信号のレベルに応じて制御される
(この制御動作の詳細は後述)。尚、OFF状態となっ
ている時のスイッチ回路2−1、2−2、…、2−Nは
アンテナ素子への電力供給を行わず、給電線路3の接続
も行わずにこれを切り離した状態のままとする。Switch circuits 2-1, 2-2, ..., 2-N
Are switch circuits that are sequentially connected in cascade in the power supply line 3, and each distributes the power of the high-frequency signal supplied from the input / output terminal 4 via the power supply line 3 in the ON state,
While supplying a part of the same power to the antenna elements to which they are respectively connected, the power feeding line 3 of the previous stage is connected to the power feeding line 3 of the switch circuit side of the next stage, and the power other than the part is fed to the switch circuit side. Supply. These switch circuits 2-1 to 2
In the ON / OFF operation of -N, the operating voltage level for switching from the OFF state to the ON state is individually determined according to the voltage level output from the control circuit 5, and the ON / OFF operation is performed according to the level of the voltage signal supplied to the power feeding line 3. It is controlled (details of this control operation will be described later). It is to be noted that the switch circuits 2-1, 2-2, ..., 2-N in the OFF state do not supply power to the antenna element and disconnect the feeder line 3 without connecting it. Leave as it is.
【0017】給電線路3は、上記各スイッチ回路を介し
て各アンテナ素子間を接続する線路であり、入出力端子
4へ入力された信号ないし同端子へ出力される信号を伝
達する。The power supply line 3 is a line connecting between the antenna elements via the switch circuits, and transmits a signal input to the input / output terminal 4 or a signal output to the same terminal.
【0018】入出力端子4は、図示せぬ所定の信号生成
装置や信号処理装置等と接続される端子であり、送信時
には信号が入力され、受信時には受信された信号が出力
される。ここで、送信時に入出力端子4へ入力する信号
は、アンテナ素子1−1〜1−Nによって空中に放射す
る高周波信号にスイッチ回路2−1〜2−NのON/O
FF動作を制御するための電圧信号(以下、この電圧信
号を「スイッチ制御信号」という。)を重畳したものと
なるようにする。この信号の供給形態については後述の
動作説明で具体例等を挙げて明らかにする。The input / output terminal 4 is a terminal connected to a predetermined signal generator, signal processor, or the like (not shown). The signal is input during transmission and the received signal is output during reception. Here, the signal input to the input / output terminal 4 at the time of transmission is a high-frequency signal radiated into the air by the antenna elements 1-1 to 1-N and is turned on / off by the switch circuits 2-1 to 2-N.
A voltage signal for controlling the FF operation (hereinafter, this voltage signal is referred to as a "switch control signal") is superposed. The supply form of this signal will be clarified by giving a specific example in the operation description below.
【0019】制御回路5は、制御端子6から供給される
信号に応じてスイッチ回路2−1、2−2、…、2−N
のそれぞれに対する電圧信号を出力し、それらの電圧信
号のレベルによって各スイッチ回路の上記動作電圧レベ
ルを設定する。The control circuit 5 switches the switch circuits 2-1, 2-2, ..., 2-N according to the signal supplied from the control terminal 6.
To output the voltage signal for each of the above, and set the operating voltage level of each switch circuit according to the level of those voltage signals.
【0020】制御端子6は、各スイッチ回路の動作電圧
レベルを指示する信号が供給される端子である。この制
御端子6に供給する指示信号は、スイッチ回路2−1〜
2−Nの動作電圧レベルを少なくとも2種以上の異なる
電圧値とするように指示するものとする。例えば、スイ
ッチ回路2−1の動作電圧レベルをv、スイッチ回路2
−2の動作電圧レベルを2vとする指示信号を供給し、
これにより制御回路5がスイッチ回路2−1に対しては
電圧値vの電圧信号を出力し、スイッチ回路2−2に対
しては電圧値2vの電圧信号を出力するようにする。こ
のようにして少なくとも2種以上の異なる電圧値のいず
れかが各スイッチ回路の動作電圧レベルとして設定され
るようにする。The control terminal 6 is a terminal to which a signal indicating the operating voltage level of each switch circuit is supplied. The instruction signals supplied to the control terminal 6 are switch circuits 2-1 to 2-1.
It is instructed to set the operation voltage level of 2-N to at least two kinds of different voltage values. For example, the operating voltage level of the switch circuit 2-1 is v, the switch circuit 2
Supply an instruction signal to set the operating voltage level of -2 to 2v,
As a result, the control circuit 5 outputs the voltage signal of the voltage value v to the switch circuit 2-1 and the voltage signal of the voltage value 2v to the switch circuit 2-2. In this way, one of at least two different voltage values is set as the operating voltage level of each switch circuit.
【0021】7−2、7−3、…、7−Nは、給電線路
3中に介挿接続された移相器であり、それぞれ2段目以
降のスイッチ回路2−2、2−3、…、2−Nへの信号
入力側に設けられている。これらの移相器により各スイ
ッチ回路間の給電線路3を伝達する信号の遅延量が制御
される。.., 7-N are phase shifters inserted and connected in the feed line 3, respectively, and switch circuits 2-2, 2-3, and 2nd and subsequent stages, respectively. ..., provided on the signal input side to 2-N. These phase shifters control the delay amount of the signal transmitted through the power supply line 3 between the switch circuits.
【0022】次に、上記構成による動作について説明す
る。まず、入出力端子4に信号を入力する。ここで入力
する信号は、送信する高周波信号に各スイッチ回路を制
御するためのスイッチ制御信号を重畳したものとする。Next, the operation of the above configuration will be described. First, a signal is input to the input / output terminal 4. The signal to be input here is assumed to be a high frequency signal to be transmitted and a switch control signal for controlling each switch circuit superimposed thereon.
【0023】すると、入力された信号はまず初めにスイ
ッチ回路2−1へ入力され、これに重畳されたスイッチ
制御信号がスイッチ回路2−1の動作電圧レベル以上で
あればスイッチ回路2−1が動作する。これにより、高
周波信号は、電力分配されて一部がアンテナ素子1−1
へ供給されると同時に、スイッチ回路2−2側の給電線
路3との接続がなされて次段へと供給される。Then, the input signal is first input to the switch circuit 2-1. If the switch control signal superposed on the signal is equal to or higher than the operating voltage level of the switch circuit 2-1, the switch circuit 2-1 outputs the signal. Operate. As a result, the high-frequency signal is power-distributed and a part of the high-frequency signal is fed to the antenna element 1-1.
At the same time, the power supply line 3 on the switch circuit 2-2 side is connected and supplied to the next stage.
【0024】次いで、スイッチ回路2−2へ信号が入力
され、重畳されたスイッチ制御信号がスイッチ回路2−
2の動作電圧レベル以上であれば上記同様にスイッチ回
路2−2が動作し、アンテナ素子1−2への高周波信号
の電力分配とスイッチ回路2−3側の給電線路3との接
続及び電力供給がなされる。Next, a signal is input to the switch circuit 2-2, and the superimposed switch control signal is output to the switch circuit 2-.
If the operating voltage level is equal to or higher than 2, the switch circuit 2-2 operates in the same manner as described above, power distribution of the high frequency signal to the antenna element 1-2, connection with the power supply line 3 on the switch circuit 2-3 side, and power supply. Is done.
【0025】以後、スイッチ回路2−3、2−4、…、
2−Nまでの各スイッチ回路についても同様に、入力信
号に重畳されたスイッチ制御信号に応じて動作が制御さ
れる。これにより、スイッチ制御信号が動作電圧レベル
以上のレベルに相当することとなるスイッチ回路に接続
されたアンテナ素子のみから高周波信号が放射される。Thereafter, the switch circuits 2-3, 2-4, ...
Similarly, the operation of each switch circuit up to 2-N is controlled according to the switch control signal superimposed on the input signal. As a result, the high-frequency signal is radiated only from the antenna element connected to the switch circuit in which the switch control signal corresponds to a level equal to or higher than the operating voltage level.
【0026】ここで、本アンテナ装置においては、上述
したように制御回路5から出力された電圧信号レベルに
より各スイッチ回路の動作電圧レベルを個別に決定する
こととしている。そして、それぞれのスイッチ回路が動
作電圧レベルを少なくとも2種以上の電圧値のうちのい
ずれかとして動作するものとし、それらを組み合わせて
用いることにしている。In the present antenna device, the operating voltage level of each switch circuit is individually determined based on the voltage signal level output from the control circuit 5 as described above. Then, each switch circuit operates at an operating voltage level of at least one of at least two kinds of voltage values, and they are used in combination.
【0027】そこで、例えば、スイッチ制御信号に相当
する直流電圧を給電線路3に印加しておき、その状態で
入出力端子4から高周波信号を入力する構成とする。こ
のとき、上述した例のようにスイッチ回路2−1の動作
電圧レベルをv、スイッチ回路2−2の動作電圧レベル
を2vとしたとすると、給電線路3にスイッチ制御信号
として直流電圧vを加えた場合にはスイッチ回路2−1
に接続されたアンテナ素子1−1のみが動作する。一
方、給電線路3にスイッチ制御信号として直流電圧2v
を加えた場合にはスイッチ回路2−1に接続されたアン
テナ素子1−1以外にスイッチ回路2−2に接続された
アンテナ素子1−2も動作する。Therefore, for example, a DC voltage corresponding to a switch control signal is applied to the power supply line 3, and a high frequency signal is input from the input / output terminal 4 in that state. At this time, assuming that the operating voltage level of the switch circuit 2-1 is v and the operating voltage level of the switch circuit 2-2 is 2v as in the above-described example, the DC voltage v is applied to the power supply line 3 as a switch control signal. Switch circuit 2-1
Only the antenna element 1-1 connected to is operated. On the other hand, a DC voltage 2v is applied to the power supply line 3 as a switch control signal.
In the case of adding, the antenna element 1-2 connected to the switch circuit 2-2 also operates in addition to the antenna element 1-1 connected to the switch circuit 2-1.
【0028】これにより、1つのアンテナ素子1−1の
み動作させた場合と2つのアンテナ素子1−1及び1−
2を動作させた場合とでアンテナの垂直面ビーム幅を変
化させることができる。又、1つのアンテナ素子1−1
のみを動作させた場合に対し、スイッチ回路2−1と2
−2との間の給電線路3や移相器7−2での遅延量によ
り、2つのアンテナ素子1−1及び1−2を動作させた
場合の垂直面チルト角を変化させることもできる。As a result, a case where only one antenna element 1-1 is operated and two antenna elements 1-1 and 1-
The beam width of the vertical plane of the antenna can be changed depending on the case where 2 is operated. Also, one antenna element 1-1
As compared with the case where only one is operated, the switch circuits 2-1 and 2
-2, the vertical plane tilt angle when the two antenna elements 1-1 and 1-2 are operated can be changed by the delay amount in the power feed line 3 and the phase shifter 7-2.
【0029】このように、本アンテナ装置においては、
給電線路3に供給するスイッチ制御信号によって同時に
励振するアンテナ素子の数を変化させることができ、こ
れにより垂直面ビーム幅を可変とすることができる。
又、励振条件を変化させることも可能となり、垂直面チ
ルト角を可変とすることができる。Thus, in the present antenna device,
The number of antenna elements excited at the same time can be changed by the switch control signal supplied to the power feeding line 3, whereby the vertical plane beam width can be made variable.
Further, it becomes possible to change the excitation condition, and the vertical plane tilt angle can be made variable.
【0030】<第2実施形態>次に、本発明の第2の実
施形態によるアンテナ装置について説明する。本実施形
態によるアンテナ装置は、上述した図1のアンテナ装置
において、移相器7−2〜7−Nの移相値をそれぞれ異
なる値としたアンテナ装置である。<Second Embodiment> Next, an antenna device according to a second embodiment of the present invention will be described. The antenna device according to the present embodiment is an antenna device in which the phase shift values of the phase shifters 7-2 to 7-N are different from each other in the antenna device of FIG. 1 described above.
【0031】同時励振される複数のアンテナ素子によっ
て構成される一つのアレーアンテナで用いる複数の移相
器の移相値をそれぞれ異なる値とし、各アンテナ素子間
を接続する給電線路3における遅延量を異なるものとす
る。これにより、上述したように同時励振アンテナ素子
数を変化させることができる上に、一つのアレーアンテ
ナにおける垂直面ビーム幅及び走査角を変化させること
ができるアンテナ装置を実現することができる。The phase shift values of a plurality of phase shifters used in one array antenna composed of a plurality of simultaneously excited antenna elements are set to different values, and the delay amount in the feed line 3 connecting the respective antenna elements is calculated. Be different. As a result, it is possible to realize an antenna device that can change the number of simultaneously excited antenna elements as described above, and can also change the vertical plane beam width and scanning angle in one array antenna.
【0032】<第3実施形態>次に、本発明の第3の実
施形態によるアンテナ装置について説明する。本実施形
態によるアンテナ装置は、上述した第1実施形態又は第
2実施形態のアンテナ装置において、同時に励振するア
ンテナ素子間を接続する給電線路の線路長を基本的に使
用する予定の信号周波数の1波長の整数倍に相当する長
さとし、かつ、それらの線路長を後段のアンテナ素子間
となるに従って短くしていくことによって構成する。<Third Embodiment> Next, an antenna device according to a third embodiment of the present invention will be described. The antenna device according to the present embodiment is basically the same as the antenna device according to the first or second embodiment described above, except that the line length of the feed line connecting the antenna elements that are excited at the same time is 1 The length is set to an integral multiple of the wavelength, and the line lengths thereof are shortened as the distance between the antenna elements in the subsequent stages increases.
【0033】これは、同時励振する複数のアンテナ素子
間の遅延量を後段のアンテナ素子間へいくにつれて短く
する構成に相当するものである。従って、この構成は、
具体的には給電線路中に設けた移相器で各アンテナ素子
間の遅延量を制御することによって実現することができ
る。すなわち、図1中の移相器7−2、7−3、…で設
定する移相値を後段の移相器となるに従って小さくする
ことにより本実施形態のアンテナ装置を構成する。This corresponds to a configuration in which the delay amount between a plurality of simultaneously excited antenna elements is shortened toward the antenna elements in the subsequent stage. Therefore, this configuration
Specifically, it can be realized by controlling the delay amount between the antenna elements with a phase shifter provided in the feed line. That is, the antenna device of the present embodiment is configured by reducing the phase shift values set by the phase shifters 7-2, 7-3, ... In FIG.
【0034】そして、動作時には、何段目までのアンテ
ナ素子を同時励振するかによってスイッチ制御信号を変
化させ、同時励振しようとするアンテナ素子が接続され
た各スイッチ回路の動作電圧レベル以上のスイッチ制御
信号を給電線路3に供給することとした上で、それに重
ねて高周波信号を供給する。During operation, the switch control signal is changed depending on the number of stages up to which the antenna elements are excited at the same time, and the switch control above the operating voltage level of each switch circuit to which the antenna elements to be simultaneously excited is connected. A signal is supplied to the power supply line 3, and then a high frequency signal is supplied in an overlapping manner.
【0035】このような構成によれば、同時励振アンテ
ナ素子数が少ない場合には垂直面ビーム幅が大きく、同
時に垂直面チルト角は大きい。しかし、同時励振アンテ
ナ素子数が多くなるとアンテナの開口面積が増加するた
め、垂直面ビーム幅は狭くなり、同時に垂直面チルト角
は小さくなる。これにより、本実施形態のアンテナ装置
を高所に設置した基地局アンテナに用いた場合には、近
距離用に垂直面ビーム幅が大きくかつ垂直面チルト角が
大きいビームを用い、遠距離用に垂直面ビーム幅をしぼ
った垂直面チルト角の小さなビームを用いる等、スイッ
チ制御信号の電圧制御のみで使い分け可能な異なるアン
テナを実現することができる。According to this structure, when the number of simultaneously excited antenna elements is small, the vertical plane beam width is large and at the same time the vertical plane tilt angle is large. However, as the number of simultaneously excited antenna elements increases, the aperture area of the antenna increases, so the vertical plane beam width becomes narrower, and at the same time the vertical plane tilt angle becomes smaller. As a result, when the antenna device of the present embodiment is used for a base station antenna installed at a high place, a beam having a large vertical plane beam width and a large vertical plane tilt angle is used for a short distance, and a beam for a long distance is used. It is possible to realize different antennas that can be selectively used only by controlling the voltage of the switch control signal, such as using a beam with a small vertical plane beam width and a small vertical plane tilt angle.
【0036】<第4実施形態>次に、本発明の第4の実
施形態によるアンテナ装置について説明する。図2は、
同アンテナ装置の構成を示す概略図である。このアンテ
ナ装置は、スイッチ回路の設計性を改善するために吸収
抵抗器付きの電力分配器を使用したものとなっている。
尚、図中、上述した図1における構成要素と同様の構成
要素については同一符号を付して説明を省略する。又、
以下の各実施形態においては、少なくとも一つ以上のア
ンテナ素子を動作させることを前提として1段目のスイ
ッチ回路(上記スイッチ回路2−1に相当するもの)を
省略することとする。<Fourth Embodiment> Next, an antenna device according to a fourth embodiment of the present invention will be described. Figure 2
It is a schematic diagram showing the composition of the antenna device. This antenna device uses a power divider with an absorption resistor in order to improve the designability of the switch circuit.
In the figure, the same components as those in FIG. 1 described above are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. or,
In each of the following embodiments, the first-stage switch circuit (corresponding to the switch circuit 2-1) will be omitted on the assumption that at least one antenna element is operated.
【0037】本アンテナ装置の構成が上述した各アンテ
ナ装置と異なっている部分は、上記スイッチ回路2−2
〜2−Nに代えてスイッチ回路2′−2〜2′−Nを設
けると共に、それら各スイッチ回路の前段側にそれぞれ
電力分配器8−1〜8−Nを設けることとしたところで
ある。その他の部分は上記図1の構成と同様となってい
る。The difference between the present antenna device and each of the above antenna devices is the switching circuit 2-2.
2 to 2-N, switch circuits 2'-2 to 2'-N are provided, and power distributors 8-1 to 8-N are provided in front of the respective switch circuits. The other parts are the same as the configuration of FIG.
【0038】図2において、スイッチ回路2′−2、
2′−3、…、2′−Nは、それぞれ、前段の電力分配
器を介して供給される信号を次段の電力分配器へ供給す
るかどうかを制御するスイッチ回路であり、上記実施形
態におけるスイッチ回路の次段との接続機能のみを有
し、電力分配機能を有しないものに相当する。これらス
イッチ回路2′−2〜2′−NのON/OFF動作も制
御回路5から出力される電圧レベルによって動作電圧レ
ベルがそれぞれ個別に決定され、給電線路3に供給され
るスイッチ制御信号に応じて制御される。In FIG. 2, the switch circuit 2'-2,
2′-3, ..., 2′-N are switch circuits for controlling whether or not the signal supplied via the power distributor of the previous stage is supplied to the power distributor of the next stage, respectively. It has only the connection function with the next stage of the switch circuit in, and does not have the power distribution function. Regarding the ON / OFF operation of these switch circuits 2'-2 to 2'-N, the operating voltage level is individually determined by the voltage level output from the control circuit 5, and according to the switch control signal supplied to the power feeding line 3. Controlled.
【0039】電力分配器8−1、8−2、…、8−N
は、Wilkinsonデバイダ等の吸収抵抗器付きの無反射分
配器であり、給電線路3を介して供給される高周波信号
の電力を分配して同電力の一部をそれぞれが接続された
アンテナ素子へ供給し、当該一部以外の電力を次段へ供
給する。Power distributors 8-1, 8-2, ..., 8-N
Is a non-reflective distributor with an absorption resistor such as a Wilkinson divider, which distributes the power of the high-frequency signal supplied via the feed line 3 and supplies a part of the power to the antenna elements to which they are connected. Then, power other than the part is supplied to the next stage.
【0040】この構成において、高周波信号にスイッチ
制御信号を重畳した信号を入出力端子4へ入力すると、
上記同様にスイッチ制御信号が動作電圧レベル以上のレ
ベルに相当することとなるスイッチ回路に接続されたア
ンテナ素子のみから高周波信号が放射される。In this configuration, when a signal obtained by superimposing a switch control signal on a high frequency signal is input to the input / output terminal 4,
Similarly to the above, the high frequency signal is radiated only from the antenna element connected to the switch circuit in which the switch control signal corresponds to the level equal to or higher than the operating voltage level.
【0041】ここで、本アンテナ装置では、スイッチ回
路2′−i(i=2、3、…、N)のON/OFFで次
段への信号供給を制御する前に、あらかじめ前段の電力
分配器8−j(j=i−1)で信号の電力を分配してい
る。このため、電力損失は大きいが、アンテナの放射特
性としてはビーム幅を絞ることで余分な電波を放射ない
し受信しなくてすむようにすることができるという利点
がある。Here, in the present antenna device, before the signal supply to the next stage is controlled by turning on / off the switch circuits 2'-i (i = 2, 3, ..., N), the power distribution of the previous stage is preliminarily performed. The power of the signal is distributed by the device 8-j (j = i-1). Therefore, although the power loss is large, the radiation characteristic of the antenna is that there is an advantage that it is possible to avoid radiating or receiving extra radio waves by narrowing the beam width.
【0042】又、本アンテナ装置では、スイッチ回路
2′−iをOFF状態とした場合、前段の電力分配器8
−jから供給される信号によりスイッチ回路2′−iに
おいて反射波が生じる。そこで、電力分配器として上述
したようなWilkinsonデバイダ等の吸収抵抗器付きの無
反射分配器を用いることにより反射波を全て抵抗器で熱
吸収し、反射波による影響を除去することとしている。In addition, in the present antenna device, when the switch circuit 2'-i is turned off, the power distributor 8 in the preceding stage is used.
A reflected wave is generated in the switch circuit 2'-i by the signal supplied from -j. Therefore, by using a non-reflective distributor with an absorption resistor such as the above-mentioned Wilkinson divider as the power distributor, all the reflected waves are thermally absorbed by the resistors and the influence of the reflected waves is eliminated.
【0043】このように、本実施形態のアンテナ装置
は、吸収抵抗器付きの電力分配器を使用することでスイ
ッチ回路の設計性を改善し、かつ、その電力分配器を無
反射のものとしてあらかじめ無反射分配器により電力を
分配した後に切り替えスイッチ回路により使用するアン
テナ素子数を制御するものである。この構成を採用する
ことにより、アンテナへの給電回路が容易に設計可能と
なる。As described above, in the antenna device of this embodiment, the designability of the switch circuit is improved by using the power divider with the absorption resistor, and the power divider is made non-reflective in advance. The number of antenna elements used is controlled by the changeover switch circuit after the electric power is distributed by the non-reflective distributor. By adopting this configuration, it becomes possible to easily design a power feeding circuit for the antenna.
【0044】<第5実施形態>次に、本発明の第5の実
施形態によるアンテナ装置について説明する。図3は、
同アンテナ装置の構成を示す概略図である。このアンテ
ナ装置は、平面基板のみで構成でき、量産に適したもの
となっている。尚、図中、上述した図1における構成要
素と同様の構成要素については同一符号を付して説明を
省略する。<Fifth Embodiment> Next, an antenna device according to a fifth embodiment of the present invention will be described. Figure 3
It is a schematic diagram showing the composition of the antenna device. This antenna device can be configured only with a flat substrate and is suitable for mass production. In the figure, the same components as those in FIG. 1 described above are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
【0045】図3において、9−2、9−3、…、9−
Nは、シリーズに接続されたダイオードスイッチであ
り、それぞれON状態のときに方向性結合器10−1、
10−2、…、10−(N−1)を介して供給された信
号を次段へ伝達する(但し、ダイオードスイッチ9−
N、方向性結合器10−(N−1)は図示略。以下、N
段目付近の他の構成要素についても同様に図示は省略す
る。)。In FIG. 3, 9-2, 9-3, ..., 9-
N is a diode switch connected in series, and when each is in the ON state, the directional coupler 10-1,
The signal supplied via 10-2, ..., 10- (N-1) is transmitted to the next stage (however, the diode switch 9-
N, the directional coupler 10- (N-1) is not shown. Below, N
The illustration of the other components near the stage is similarly omitted. ).
【0046】方向性結合器10−1、10−2、…、1
0−(N−1)は、後段との結合を担うカップラであ
り、それぞれ給電線路3を介して供給される高周波信号
の電力を分配して同電力の一部をアンテナ素子へ供給
し、当該一部以外の電力を次段へ供給する。これらの方
向性結合器は、それぞれ入力端子と出力端子を2つずつ
有しており、それらの各入出力端子が次のように接続さ
れている。すなわち、高周波信号が伝達供給される給電
線路3に第1の入力端子が接続され、第2の入力端子は
使用周波数においてほぼ無反射線路となる線路若しくは
終端器に接続されている。又、第1の出力端子はアンテ
ナ素子に接続され、第2の出力端子は使用周波数におい
てほぼ無反射線路となる線路若しくは終端器に接続され
ている。Directional couplers 10-1, 10-2, ..., 1
Reference numeral 0- (N-1) is a coupler responsible for coupling with the subsequent stage, and distributes the power of the high-frequency signal supplied via the power feeding line 3 and supplies a part of the power to the antenna element. Power other than a part is supplied to the next stage. Each of these directional couplers has two input terminals and two output terminals, and their respective input / output terminals are connected as follows. That is, the first input terminal is connected to the power feeding line 3 to which a high frequency signal is transmitted and supplied, and the second input terminal is connected to a line or a terminator that is a substantially non-reflective line at the used frequency. Also, the first output terminal is connected to the antenna element, and the second output terminal is connected to a line or a terminator that is a substantially non-reflective line at the used frequency.
【0047】これを例えば図中1段目の方向性結合器1
0−1についてみると、第1の入力端子H1i1が給電線
路3と接続され、第2の入力端子H1i2と第2の出力端
子H1o2がオープンスタブ11−1と接続され、第1の
出力端子H1o1がアンテナ素子1−1と接続され、これ
により上記接続形態が形成されていることが示されてい
る。ここで、オープンスタブ11−1は使用周波数にお
いてほぼ無反射となる線路を形成するものであり、他の
段に設けられた11−2、11−3、…、11−(N−
1)も同様のオープンスタブでそれぞれの方向性結合器
の第2の入力端子と第2の出力端子の接続部に無反射線
路を形成している。This is, for example, the directional coupler 1 in the first stage in the figure.
Regarding 0-1, the first input terminal H1i1 is connected to the feed line 3, the second input terminal H1i2 and the second output terminal H1o2 are connected to the open stub 11-1, and the first output terminal H1o1 is connected. Is connected to the antenna element 1-1, thereby forming the above connection form. Here, the open stub 11-1 forms a line that is substantially non-reflective at the used frequency, and 11-2, 11-3, ..., 11- (N- provided on the other stages.
In 1), the same open stub is used to form a non-reflective line at the connection between the second input terminal and the second output terminal of each directional coupler.
【0048】尚、上記ダイオードスイッチ9−2〜9−
Nは、これらのうちの第2の出力端子側に形成された無
反射線路の端部に一端(順方向入力側)が接続され、他
端(順方向出力側)が次段の方向性結合器の第1の入力
端子と接続されており、ON状態の時に前段の方向性結
合器から分配出力された電力を後段の方向性結合器へ入
力するようになっている。The above diode switches 9-2 to 9-
N has one end (forward input side) connected to the end of the non-reflective line formed on the second output terminal side among these, and has the other end (forward output side) at the next stage of directional coupling. It is connected to the first input terminal of the power supply device, and when it is in the ON state, the power distributed and output from the directional coupler in the front stage is input to the directional coupler in the rear stage.
【0049】12はダイオードスイッチ9−2〜9−N
のON/OFFを制御する制御電圧を印加する制御端子
である。本アンテナ装置においては、上述した各アンテ
ナ装置のように各スイッチ回路の動作電圧レベルを設定
しておいてスイッチ制御信号により給電線路の接続状態
を決定するのではなく、制御端子12に印加する制御電
圧によりダイオードスイッチ9−2〜9−NをON/O
FFして給電線路の接続状態を直接制御する。12 is a diode switch 9-2 to 9-N
This is a control terminal for applying a control voltage for controlling ON / OFF of. In this antenna device, the operating voltage level of each switch circuit is set and the connection state of the power feeding line is not determined by the switch control signal as in the above-described antenna devices, but the control applied to the control terminal 12 is controlled. ON / O of diode switches 9-2 to 9-N depending on voltage
FF is used to directly control the connection state of the power supply line.
【0050】13は高周波遮断用のチョークコイルであ
り、制御端子12をダイオードスイッチ9−2〜9−N
と直流的に接続するものである。14−1、14−2、
…、14−Nも高周波遮断用のチョークコイルであり、
各アンテナ素子と他の段との高周波信号伝達を遮断する
ものである。ここで、チョークコイル14−1は接地さ
れ、チョークコイル14−2〜14−Nは次段の給電線
路3と接続されている。又、3段目以降のチョークコイ
ル14−3、14−4、…、14−Nには、それぞれダ
イオードスイッチ9−3、9−4、…、9−Nが動作す
る制御電圧のレベルを決定する所定の抵抗値を有する抵
抗器15−3、15−4、…、15−Nが直列に接続さ
れ、アンテナ素子と給電線路との間にローパスフィルタ
を形成している。Reference numeral 13 is a choke coil for cutting off high frequencies, and the control terminal 12 is connected to diode switches 9-2 to 9-N.
Is to be connected in a direct current manner. 14-1, 14-2,
..., 14-N is also a choke coil for high frequency cutoff,
It blocks high-frequency signal transmission between each antenna element and the other stages. Here, the choke coil 14-1 is grounded, and the choke coils 14-2 to 14-N are connected to the feed line 3 of the next stage. Further, for the choke coils 14-3, 14-4, ..., 14-N of the third and subsequent stages, the level of the control voltage at which the diode switches 9-3, 9-4 ,. , 15-N having a predetermined resistance value are connected in series to form a low-pass filter between the antenna element and the feed line.
【0051】これにより、各アンテナ素子間は、交流的
には方向性結合器、ダイオードスイッチ、移相器及び給
電線路を介する信号伝達経路のみによって接続されるこ
とになる。又、直流的には、それぞれのダイオードスイ
ッチの一端が制御端子12と接続され、それらダイオー
ドスイッチの他端の電圧が徐々に増大していくことにな
り、制御端子12へ印加する直流電圧(制御電圧)の大
きさによって何段目のアンテナ素子までを接続するか制
御できるようになっている。As a result, the respective antenna elements are connected to each other only in terms of alternating current by the signal transmission path through the directional coupler, the diode switch, the phase shifter and the power feeding line. In terms of direct current, one end of each diode switch is connected to the control terminal 12, and the voltage at the other end of these diode switches gradually increases. It is possible to control how many stages of antenna elements are connected depending on the magnitude of voltage.
【0052】この構成において、入出力端子4へ高周波
信号を入力すると共に制御端子12へ制御電圧を印加す
ると、制御電圧の大きさに応じた段数までのダイオード
スイッチがON状態となり、それらON状態となったダ
イオードスイッチと移相器及び給電線路を介して接続さ
れたアンテナ素子のみから高周波信号が放射される。In this configuration, when a high frequency signal is input to the input / output terminal 4 and a control voltage is applied to the control terminal 12, the diode switches up to the number of stages corresponding to the magnitude of the control voltage are turned on, and the diode switches are turned on. The high-frequency signal is radiated only from the antenna element connected to the diode switch and the phase shifter and the feeding line.
【0053】例えば、1個のダイオードスイッチがON
状態となる電圧レベルをvとし、制御端子12に加える
電圧レベルを2vとすると、ダイオードスイッチ9−2
と9−3までがON状態となる。これにより、アンテナ
素子は3段目までが接続され、アンテナ素子1−1〜1
−3から高周波信号が放射されることになる。For example, one diode switch is ON
Assuming that the voltage level of the state is v and the voltage level applied to the control terminal 12 is 2v, the diode switch 9-2
And 9-9 is turned on. As a result, the antenna elements are connected up to the third stage, and the antenna elements 1-1 to 1
A high frequency signal is emitted from -3.
【0054】このように、本実施形態のアンテナ装置
は、後段へとつながるアンテナ素子への電力供給をカッ
プラにより実現し、より後段の線路に行くに従いダイオ
ードスイッチがシリーズに接続されているものである。
この構成は平面基板のみで実現することができ、量産に
むいた構成となっている。又、電力分配器に方向性結合
器を用いることにより、任意の電力分配を設定すること
が可能となり、不等電力アレーアンテナを容易に実現す
ることが可能となる。As described above, in the antenna device of this embodiment, power is supplied to the antenna element connected to the subsequent stage by the coupler, and the diode switches are connected in series as the line on the subsequent stage progresses. .
This structure can be realized only with a flat substrate and is suitable for mass production. Further, by using the directional coupler as the power distributor, it is possible to set arbitrary power distribution, and it is possible to easily realize the unequal power array antenna.
【0055】<第6実施形態>次に、本発明の第6の実
施形態によるアンテナ装置について説明する。本実施形
態は、上述した図3のアンテナ装置を構成する場合の具
体例である。<Sixth Embodiment> Next, an antenna device according to a sixth embodiment of the present invention will be described. The present embodiment is a specific example in the case of configuring the antenna device of FIG. 3 described above.
【0056】アンテナ素子1−1〜1−Nは、誘電体基
板上に金属をプリントして構成されるマイクロストリッ
プアンテナによって形成することとする。そして、方向
性結合器10−1〜10−(N−1)として90度ハイ
ブリッド回路を用い、それらをブランチライン型ハイブ
リッド回路、ラットレース回路又は電磁結合型方向性結
合器等の平面構造で構成可能なものによって形成する。The antenna elements 1-1 to 1-N are formed by microstrip antennas formed by printing metal on a dielectric substrate. A 90-degree hybrid circuit is used as the directional couplers 10-1 to 10- (N-1), and they are configured in a planar structure such as a branch line hybrid circuit, a rat race circuit, or an electromagnetic coupling type directional coupler. Form by what is possible.
【0057】このようにしてアンテナ放射部及び給電回
路を平面パターンで構成する。これにより、用いる回路
部品を平面構成の回路、すなわちブランチラインハイブ
リットやマイクロストリップ線路及びマイクロストリッ
プアンテナ等のみとして構成し、フォトリソグラフィの
みで実現できる量産にむいたアンテナ装置を実現するこ
とができる。In this way, the antenna radiating section and the feeding circuit are formed in a plane pattern. As a result, it is possible to realize an antenna device suitable for mass production, in which the circuit components to be used are configured only as a circuit having a planar structure, that is, a branch line hybrid, a microstrip line, a microstrip antenna, etc., and can be realized only by photolithography.
【0058】以上、本発明の実施形態について説明した
が、本発明は上述した実施形態のアンテナ装置に限られ
るものではない。例えば、上記実施形態では各段のアン
テナを単一のアンテナ素子からなるものとしたが、これ
らはそれぞれ複数のアンテナ素子からなるアレーアンテ
ナによって構成することとしてもよい。Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the antenna devices of the above-described embodiments. For example, in the above embodiment, the antennas at each stage are made up of a single antenna element, but they may be made up of array antennas made up of a plurality of antenna elements.
【0059】[0059]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、複
数のアンテナ間を順次直列に接続する給電線路を接続な
いし切り離す接続制御手段を制御しつつ高周波信号の電
力を分配してアンテナへの給電を行う電力分配手段へ信
号を供給し、同時に給電するアンテナの数を変化させる
こととしたので、垂直面チルト角及びビーム幅を同時に
可変とすることが可能となるという効果が得られる。As described above, according to the present invention, the power of the high frequency signal is distributed to the antennas by controlling the connection control means for connecting or disconnecting the feeding lines which sequentially connect the plurality of antennas in series. Since the signal is supplied to the power distribution means that supplies power and the number of antennas that supply power at the same time is changed, the vertical plane tilt angle and the beam width can be made variable at the same time.
【0060】ここで、請求項2記載の発明によれば、前
記接続制御手段をアンテナ間の給電線路それぞれ設け、
それぞれが少なくとも2値以上の異なる制御信号のいず
れかを供給されたときに接続を行うものとし、給電線路
に対して制御信号を高周波信号に重畳して供給すること
としたので、その重畳供給する制御信号によって同時に
励振するアンテナの数を変化させることが可能となる。
これにより、垂直面ビーム幅を可変とすることができ、
簡易な制御回路により通信相手に応じたビーム形成を実
現できる。According to the second aspect of the present invention, the connection control means is provided for each of the feed lines between the antennas.
Connection is made when each of them is supplied with at least one of two or more different control signals, and the control signal is superimposed on the high frequency signal and supplied to the power supply line. The control signal makes it possible to change the number of antennas excited at the same time.
This allows the vertical plane beam width to be variable,
Beam formation according to the communication partner can be realized by a simple control circuit.
【0061】又、請求項3記載の発明によれば、複数の
アンテナ間の給電線路における遅延量をそれぞれ異なる
ものとしたので、同時励振するアンテナの数を変えると
同時に励振条件を変えることが可能となる。これによ
り、垂直面ビーム幅を変化させると同時に垂直面チルト
角を変化させることが可能となる。よって、用途に応じ
て垂直面チルト角及び垂直面ビーム幅を制御することが
可能となる。According to the third aspect of the invention, since the delay amounts in the feed lines between the plurality of antennas are different from each other, it is possible to change the number of antennas to be simultaneously excited and the excitation condition at the same time. Becomes This makes it possible to change the vertical plane beam width and simultaneously change the vertical plane tilt angle. Therefore, the vertical plane tilt angle and the vertical plane beam width can be controlled according to the application.
【0062】更に、請求項4記載の発明によれば、複数
のアンテナ間の給電線路のうち、同時に給電するアンテ
ナ間の給電線路における遅延量を後段のアンテナ間とな
るに従って小さくしたので、基地局等に適した垂直面ビ
ーム幅及び垂直面チルト角を得ることができる。すなわ
ち、基地局から近い端末局に対してはブロードでかつ垂
直面チルト角の大きいビームを形成し、一方、基地局か
ら離れた端末局に対してはシャープでかつ垂直面チルト
角の小さいビームを形成するアンテナを容易に実現する
ことができる。Further, according to the invention as set forth in claim 4, among the feed lines between the plurality of antennas, the delay amount in the feed line between the antennas that feed at the same time is made smaller between the antennas in the subsequent stages. It is possible to obtain a vertical plane beam width and a vertical plane tilt angle suitable for the above. That is, a beam with a broad vertical tilt angle is formed for a terminal station close to the base station, while a sharp beam with a small vertical tilt angle is formed for a terminal station away from the base station. The antenna to be formed can be easily realized.
【0063】加えて、請求項5記載の発明によれば、電
力分配手段を電力の分配点において吸収抵抗を有するも
のとしたので、線路の不連続部等で生じた反射波成分を
その吸収抵抗によって吸収させることができる。これに
より、線路間に実装等した接続制御手段によるインピー
ダンスの変化を吸収することが可能となり、接続制御手
段や電力分配手段等からなる電力分配部の設計が容易と
なる。In addition, according to the fifth aspect of the invention, since the power distribution means has absorption resistance at the power distribution point, the reflected wave component generated at the discontinuity of the line or the like is absorbed by the absorption resistance. Can be absorbed by. This makes it possible to absorb a change in impedance due to the connection control means mounted between the lines, which facilitates the design of the power distribution unit including the connection control means and the power distribution means.
【0064】一方、請求項6記載の発明によれば、前記
電力分配手段を入力端子及び出力端子が所定の形態で接
続された方向性結合器とし、前記接続制御手段をそれら
の端子のうちの所定の端子が接続された部分に設け、直
流電圧信号と、次段の給電線路と直流的に接続された端
子における電圧とによって制御することとしたので、供
給する直流電圧信号によって垂直面チルト角及びビーム
幅を変化させることができる。そして、方向性結合器に
より電力分配を行っているので、接続制御手段による給
電線路の切り離しに対して特にインピーダンス変換器の
切り換え等をすることなく対応することが可能となる。
これにより、容易にアンテナ素子数の変化に対応可能と
なり、用途に応じて適切なアンテナ構成を設計すること
ができる。On the other hand, according to the invention of claim 6, the power distribution means is a directional coupler in which an input terminal and an output terminal are connected in a predetermined form, and the connection control means is one of those terminals. The vertical plane tilt angle is controlled by the DC voltage signal to be provided because it is provided in the portion to which the predetermined terminal is connected and is controlled by the DC voltage signal and the voltage at the terminal DC-connected to the power feeding line in the next stage. Also, the beam width can be changed. Since the power is distributed by the directional coupler, it is possible to deal with the disconnection of the power supply line by the connection control means without particularly switching the impedance converter.
As a result, it becomes possible to easily cope with a change in the number of antenna elements, and an appropriate antenna configuration can be designed according to the application.
【0065】又、請求項7記載の発明によれば、アンテ
ナをマイクロストリップアンテナとすると共に、給電線
路、接続制御手段及び電力分配手段を平面構造で構成
し、アンテナ放射部及び給電回路を平面パターンで構成
することとしたので、プリント技術のみで本アンテナ装
置を製造することが可能となる。これにより、量産が容
易となり、生産時のコストを抑えることができる。According to the invention described in claim 7, the antenna is a microstrip antenna, and the feed line, the connection control means and the power distribution means are constructed in a plane structure, and the antenna radiating portion and the feed circuit are formed in a plane pattern. Since the above configuration is adopted, the present antenna device can be manufactured only by the printing technique. As a result, mass production becomes easy, and the cost at the time of production can be suppressed.
【図1】 本発明の第1の実施形態によるアンテナ装置
の構成を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an antenna device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】 本発明の第4の実施形態によるアンテナ装置
の構成を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration of an antenna device according to a fourth embodiment of the present invention.
【図3】 本発明の第5の実施形態によるアンテナ装置
の構成を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing a configuration of an antenna device according to a fifth embodiment of the present invention.
【図4】 従来のアンテナ装置の構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a conventional antenna device.
1−1〜1−N アンテナ素子 2−1〜2−N、2′−2〜2′−N スイッチ回路 3 給電線路 4 入出力端子 5 制御回路 6、12 制御端子 7−2〜7−N 移相器 8−1〜8−N 電力分配器 9−2〜9−4 ダイオードスイッチ 10−1〜10−3 方向性結合器 11−1〜11−3 オープンスタブ 1-1 to 1-N Antenna element 2-1 to 2-N, 2'-2 to 2'-N switch circuit 3 feeder lines 4 input / output terminals 5 control circuit 6, 12 control terminals 7-2 to 7-N Phase shifter 8-1 to 8-N power distributor 9-2 to 9-4 Diode switch 10-1 to 10-3 Directional coupler 11-1 to 11-3 Open stub
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−196927(JP,A) 特開 平4−150303(JP,A) 特開 昭58−151704(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01Q 3/30 H01Q 3/24 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-6-196927 (JP, A) JP-A-4-150303 (JP, A) JP-A-58-151704 (JP, A) (58) Field (Int.Cl. 7 , DB name) H01Q 3/30 H01Q 3/24
Claims (7)
素子からなる複数のアンテナと、 前記複数のアンテナ間を順次直列に接続し、外部から入
力された信号を伝達する給電線路と、 前記給電線路の接続ないし切り離しを行う接続制御手段
と、 前記複数のアンテナそれぞれに対応して設けられ、前記
給電線路を介して供給された高周波信号の電力を分配し
て対応するアンテナへの給電を行う電力分配手段とを有
し、 前記接続制御手段を制御して同時に給電するアンテナの
数を変化させることを特徴とするアンテナ装置。1. A plurality of antennas each consisting of at least one or more antenna elements, a power feeding line for sequentially connecting the plurality of antennas in series and transmitting a signal input from the outside, and a connection of the power feeding lines. Or a connection control means for disconnecting, and a power distribution means provided corresponding to each of the plurality of antennas, for distributing the power of the high-frequency signal supplied via the power supply line to supply power to the corresponding antennas. An antenna device, comprising: controlling the connection control means to change the number of antennas to be fed simultaneously.
にそれぞれ設けられ、それぞれが少なくとも2値以上の
異なる制御信号のいずれかを供給されたときに接続を行
い、 前記給電線路に対し、前記制御信号を高周波信号に重畳
して供給することを特徴とするアンテナ装置。2. The antenna device according to claim 1, wherein the connection control means is provided on each of power feed lines between the plurality of antennas, and each of them is supplied with at least one of two or more different control signals. An antenna device, characterized in that the control signal is superposed on a high-frequency signal and supplied to the power supply line.
いて、 前記複数のアンテナ間の給電線路における遅延量がそれ
ぞれ異なることを特徴とするアンテナ装置。3. The antenna device according to claim 1, wherein delay amounts in feed lines between the plurality of antennas are different from each other.
テナ装置において、 前記複数のアンテナ間の給電線路のうち、同時に給電す
るアンテナ間の給電線路における遅延量を、後段のアン
テナ間となるに従って小さくしたことを特徴とするアン
テナ装置。4. The antenna device according to claim 1, wherein among the feed lines between the plurality of antennas, the delay amount in the feed line between the antennas that feed at the same time is set between the antennas in the subsequent stages. An antenna device characterized by being made smaller as it gets closer.
テナ装置において、 前記電力分配手段は、電力の分配点において吸収抵抗を
有することを特徴とするアンテナ装置。5. The antenna device according to any one of claims 1 to 4, wherein the power distribution means has an absorption resistance at a power distribution point.
素子からなる複数のアンテナと、 前記各アンテナに対応して設けられ、高周波信号の電力
を分配し、前記各アンテナに電力を供給する方向性結合
器であって、第1の入力端子が高周波信号の給電線路に
接続され、第2の入力端子および第2の出力端子がそれ
ぞれ使用周波数においてほぼ無反射となる無反射線路に
接続され、第1の出力端子が前記アンテナと接続された
方向性結合器と、 前記各方向性結合器の第2の出力端子に接続された前記
無反射線路の端部と、次段の前記方向性結合器の第1の
入力端子の間に接続された各ダイオードスイッチとを具
備し、 次段の前記方向性結合器の第1の入力端子と前記方向性
結合器の第1の出力端子とを抵抗器を介して直流的に、
または直接接続し、かつ、前記第1の方向性結合器の第
1の出力端子を直流的に地板に接続し、 前記各ダイオードスイッチの端部へ、1値または異なる
複数の直流電圧値の直流電圧信号を供給して前記各ダイ
オードスイッチのオン/オフを制御する ことを特徴とす
るアンテナ装置。6. At least one or more antennas each
A plurality of antennas consisting of elements and the power of high frequency signals provided corresponding to each antenna
And directional coupling for distributing power to each of the antennas
And the first input terminal is a power line for high-frequency signals.
A second input terminal and a second output terminal
For non-reflective lines that are almost non-reflective at each used frequency
Connected, and the first output terminal was connected to the antenna
Directional couplers, and the directional couplers connected to the second output terminals of the directional couplers
The end of the non-reflective line and the first of the directional coupler of the next stage
With each diode switch connected between the input terminals
The first input terminal of the directional coupler in the next stage and the directional
The first output terminal of the coupler is connected to the first output terminal via a resistor in a direct current,
Or directly connected to the first directional coupler
Connect the output terminal of 1 to the ground plane in direct current, and connect it to the end of each diode switch by one value or different
The DC voltage signals of a plurality of DC voltage values are supplied to each die.
An antenna device characterized by controlling on / off of an ode switch .
テナ装置において、 前記アンテナはマイクロストリップアンテナであり、 前記給電線路、接続制御手段及び電力分配手段を平面構
造で構成し、 アンテナ放射部及び給電回路を平面パターンで構成した
ことを特徴とするアンテナ装置。7. The antenna device according to any one of claims 1 to 6, wherein the antenna is a microstrip antenna, and the feed line, connection control means, and power distribution means have a planar structure. An antenna device characterized in that the unit and the feeding circuit are configured in a plane pattern.
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