JP4452081B2

JP4452081B2 - 並列給電コーリニアアンテナ

Info

Publication number: JP4452081B2
Application number: JP2004004365A
Authority: JP
Inventors: 健田中
Original assignee: Yagi Antenna Co Ltd
Current assignee: Kokusai Denki Electric Inc
Priority date: 2004-01-09
Filing date: 2004-01-09
Publication date: 2010-04-21
Anticipated expiration: 2024-01-09
Also published as: JP2005198185A

Description

本発明は、例えば携帯電話等の移動無線通信において、簡易基地局用アンテナとして利用される並列給電コーリニアアンテナに関する。

近年、テレビ電話や高速データ通信を実現する第３世代移動通信サービスとして、国際基準規格IMT-2000（International Mobile Telecommunications 2000）に認定されたW-CDMA（Wideband-Code Division Multiple Access：広帯域CDMA）方式を用いた携帯電話システムが開発され、実用化されている。

上記国際基準規格IMT-2000によるW-CDMA方式を用いた携帯電話では、２ＧＨｚ帯の電波を使用している。２ＧＨｚ帯の電波を使用する簡易基地局用のアンテナとしては、一般に図１１に示すように２本のコーリニアアンテナ１ａ、１ｂを所定の間隔で配置し、アンテナ取付金具２により支柱３の上部に取り付けている。

上記コーリニアアンテナ１ａ、１ｂは、従来では直列給電方式による多段同軸型コーリニアアンテナが用いられている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００３−２４３９２８号公報

しかし、直列給電方式による多段同軸型コーリニアアンテナは、各段のアンテナ素子における同調周波数がずれ、電波の放射方向が水平方向より上方あるいは下方に不規則にチルトされてしまい、良好な指向特性を得ることが困難である。また、直列給電方式によるアンテナは、周波数帯域をあまり広くできないという問題がある。

本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、良好な指向性が得られると共に周波数帯域を広くでき、かつ、放射ビームを電気的にチルトさせることができる並列給電コーリニアアンテナを提供することを目的とする。

第１の発明に係る並列給電コーリニアアンテナは、それぞれ前面垂直方向に複数段の上部素子と下部素子で構成されるダイポールアンテナ素子が基板の中心に対し上下同形、左右対称に形成され、更に補助素子が該上部素子と下部素子の対向端部の間隙に設けられると共に、アースパターンが裏面中央位置に沿って所定の幅で垂直方向に形成され、該裏面のアースパターンと表面のアースパターンが複数のスルーホールで接続されている複数のアンテナ基板と、給電信号を分配する第１の分配器が設けられた分配基板と、前記分配器板及び前記複数のアンテナ基板を垂直方向に単一平面状をなすように直列に連結する連結手段と、前記各アンテナ基板の裏面において上下両端間の略中央に設けられた給電点と、前記第１の分配器により分配された給電信号を前記各アンテナ基板の給電点に並列給電する給電線と、前記各アンテナ基板の前面中央部に前記アンテナ素子間に位置するように設けられ、前記給電点に給電された信号を分配する第２の分配器と、前記各アンテナ基板の前面において前記第２の分配器の上方及び下方に位置する前記各アンテナ素子間に設けられ、前記第２の分配器により分配された信号を前記各アンテナ素子に分配する第３の分配器と、前記分配基板及び前記複数のアンテナ基板を収納するアンテナカバーとを具備し、
前記各アンテナ基板の給電点へ給電する給電線は、前記アンテナ基板の裏面中央位置に沿って形成されたアースパターンに沿わせて配線することを特徴とする。

第２の発明に係る並列給電コーリニアアンテナは、前記第１の発明において、アンテナ基板に形成される第３の分配器は、給電信号を分配する分配回路及び各分配信号の位相を設定する位相回路からなり、前記分配信号の位相を指向性に合わせて設定することを特徴とする。

本発明によれば、アンテナ基板及び分配基板に形成した印刷パターンにより並列給電コーリニアアンテナを実現でき、軽量化が可能であり、かつ非常に広帯域な特性とすることができる。また、分配基板を備えると共にアンテナ基板に分配器を設けて各アンテナ素子に並列給電することにより、給電線の数を非常に少なくでき、配線工程を簡略化できると共に特性を良好なものとすることができる。更に、アンテナ基板は、表面と裏面を交互に反転して配置すると共に、各基板の裏面側に給電線を配線することにより、給電線の影響を著しく軽減でき、良好な指向性を得ることができる。また、アンテナ基板及び分配基板を分割して形成することにより、各基板の扱いが容易になると共に、基板の折損を防止することができる。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る並列給電コーリニアアンテナの概略構成及び給電系統を示す図である。この実施形態に係る並列給電コーリニアアンテナ１０は、例えば２ＧＨｚの周波数帯で使用されるもので、複数段例えば＃１〜＃１２の１２段のアンテナ素子１１_１〜１１_１２を縦列配置している。上記アンテナ素子１１_１〜１１_１２は、詳細を後述するように複数段例えば４段を１つの単位として、第１ないし第３のアンテナ基板１２ａ〜１２ｃ上に印刷パターンにより構成される。なお、第１のアンテナ基板１２ａは１段目（上段）、第２のアンテナ基板１２ｂは２段目（中段）、第３のアンテナ基板１２ｃは３段目（下段）である。また、上記アンテナ基板１２ａ〜１２ｃとしては、例えば弾性を有する絶縁部材（誘電体）により形成する。

上記第１ないし第３のアンテナ基板１２ａ〜１２ｃは図２に示すように縦列配置されるが、その下側すなわち第３のアンテナ基板１２ｃの下側に分配基板１３が設けられる。また、分配基板１３の下端部には、直接あるいは支持基板（図示せず）を介してコネクタ１８が装着される。上記分配基板１３には、例えば３分配の分配器１４が印刷パターンにより構成される。上記分配器１４は、給電端子１５より上記コネクタ１８を介して送受信機（図示せず）に接続される。

上記分配器１４は、送受信機から給電端子１５に供給される給電信号を３分配し、給電線１６ａ〜１６ｃを介して第１ないし第３のアンテナ基板１２ａ〜１２ｃに給電する。

上記アンテナ基板１２ａ〜１２ｃには、それぞれ給電用の３つの分配器１７ａ〜１７ｃが設けられ、分配器１７ａの信号入力端が各アンテナ基板の給電点となっている。この分配器１７ａの信号入力端は、アンテナ基板１２ａ〜１２ｃの裏面側に設けられる。上記アンテナ基板１２ａ〜１２ｃに設けられる分配器１７ａは、上記給電線１６ａ〜１６ｃにより給電される信号を２分配し、それぞれ給電線２１ａ、２１ｂを介して分配器１７ｂ、１７ｃに入力する。この分配器１７ｂ、１７ｃは、上記給電線２１ａ、２１ｂにより入力された信号を２分配して第１段（＃１）〜第１２段（＃１２）のアンテナ素子１１_１〜１１_１２に給電する。

上記分配器１７ｂ、１７ｃは、分配機能を有すると共に位相器の機能を有している。この位相器の機能としては、例えば信号入力端から信号出力端までの線路長を変えることによって位相を調整する。

上記並列給電コーリニアアンテナ１０の放射ビームをチルト例えば水平方向より下方向にチルトさせる場合、上記分配器１７ａ〜１７ｃにより分配する信号の位相及び給電線１６ａ〜１６ｃの長さＬａ、Ｌｂ、Ｌｃを最適値に調整する。放射ビームを水平方向（チルト角度０°）に設定する場合は、給電線１６ａ〜１６ｃの長さＬａ、Ｌｂ、Ｌｃを「Ｌａ＝Ｌｂ＝Ｌｃ」とするが、放射ビームを水平方向より下方向にチルトさせる場合には、「Ｌａ＜Ｌｂ＜Ｌｃ」の関係に設定する。この場合、チルト角度が大きくなるに従って給電線１６ａ〜１６ｃの長さＬａ、Ｌｂ、Ｌｃの差を大きくする。この結果、給電線１６ｂ、１６ｃの長さがアンテナ基板１２ａ〜１２ｃより長くなるが、その余長分については、下端部を折り重ねて分配基板１３の側部に配置する。

また、アンテナ基板１２ａ〜１２ｃは、表面（アンテナ面）と裏面（アース面）を交互に反転して位置させ、その裏面側に沿って給電線１６ａ〜１６ｃを配置する。この場合、アンテナ基板１２ａ〜１２ｃには、図２に示すように上端と下端に切り欠き１９を設け、この切り欠き１８内に給電線１６ａ〜１６ｃが挿通できるようにする。

図３は、上記給電線１６ａ〜１６ｃの配線状態を示したものである。第１ないし第３のアンテナ基板１２ａ〜１２ｃは、上記したように表面（アンテナ面）と裏面（アース面）が交互に反転して配置されるが、図３では第１及び第３のアンテナ基板１２ａ、１２ｃの左側が表面、第２のアンテナ基板１２ｂの右側が表面となっている。また、分配基板１３は、分配器１４の分配出力端子が第３のアンテナ基板１２ｃの裏面側となるように配置される。

上記分配器１４の分配出力端子から出力される給電信号は、給電線１６ａ〜１６ｃを介して第１ないし第３のアンテナ基板１２ａ〜１２ｃの給電点である分配器１７ａに供給される。

このとき給電線１６ｃは、分配器１４の分配出力端子から第３のアンテナ基板１２ｃの裏面側の中央に沿って配線され、図１に示したようにアンテナ基板１２ｃに設けられている分配器１７ａの信号入力端に接続される。この分配器１７ａの分配端子から出力される信号は、給電線２１ａ、２１ｂにより分配器１７ｂ、１７ｃに入力されてそれぞれ２分配され、アンテナ基板１２ｃに設けられている印刷配線を介して第９ないし第１２のアンテナ素子１１_９〜１１_１２に給電される。

また、上記給電線１６ｃと共に分配器１４の分配出力端子に接続された給電線１６ａ、１６ｂは、第３のアンテナ基板１２ｃの裏面側（図３の右側）の中央に沿って配線され、第２のアンテナ基板１２ｂと第３のアンテナ基板１２ｃとの間の切り欠き１９を通って反対側、すなわち図３の左側に導出される。

このとき給電線１６ｂは、切り欠き１９部分から第２のアンテナ基板１２ｂの裏面側の中央に沿って配線され、アンテナ基板１２ｂに設けられている分配器１７ａの信号入力端に接続される。この分配器１７ａの分配端子から出力される信号は、給電線２１ａ、２１ｂにより分配器１７ｂ、１７ｃに入力されてそれぞれ２分配され、アンテナ基板１２ｂに設けられている印刷配線を介して第５ないし第８のアンテナ素子１１_５〜１１_８に給電される（図１参照）。

また、上記給電線１６ｂと共に切り欠き１９を通って図３の左側に導出された給電線１６ａは、第２のアンテナ基板１２ｂの裏面側の中央に沿って配線され、アンテナ基板１２ａ、１２ｂ間の切り欠き１９を通って反対側（図３の右側）に導出される。

上記切り欠き１９を通って第１のアンテナ基板１２ａの右側に導出された給電線１６ａは、切り欠き１９部分からアンテナ基板１２ａの裏面側の中央に沿って配線され、アンテナ基板１２ａに設けられている分配器１７ａの信号入力端に接続される。この分配器１７ａの分配端子から出力される信号は、給電線２１ａ、２１ｂにより分配器１７ｂ、１７ｃに入力されてそれぞれ２分配され、アンテナ基板１２ａに設けられている印刷配線を介して第１ないし第４のアンテナ素子１１_１〜１１_４に給電される（図１参照）。

次に、上記第１ないし第３のアンテナ基板１２ａ〜１２ｃ、分配基板１３、及び印刷パターンの具体的な構成例について説明する。
図４は、分配基板１３及びこの分配基板１３に設けられる分配器１４の構成例を示したもので、（ａ）は表面側の印刷パターンを示し、（ｂ）は裏面側の印刷パターンを示している。分配基板１３には、表面側に３分配の回路パターン３１が設けられ、裏面側にアースパターン３２が設けられる。

上記回路パターン３１には、給電点位置にスルーホール３３が設けられ、このスルーホール３３の下方に長さが約λ／４のショートスタブ３４が設けられる。上記λは使用周波数における波長である。上記ショートスタブ３４は、下端部がスルーホール３５によりアースパターン３２に接続される。

また、分配基板１３の裏面側には、上記スルーホール３３に対応する位置に給電点となる入力端子３６が設けられ、上記スルーホール３３を介して回路パターン３１に電気的に接続される。

上記回路パターン３１には、上端側に３分配用の分配パターン３７ａ〜３７ｃが形成され、その先端にスルーホール３８ａ〜３８ｃが設けられる。分配基板１３の裏面側には、上記スルーホール３８ａ〜３８ｃに対応する位置に分配出力端子３９ａ〜３９ｃが設けられ、上記スルーホール３８ａ〜３８ｃを介して分配パターン３７ａ〜３７ｃに接続される。
また、分配基板１３の上下端部には、他の基板に連結するための穴４０が設けられる。

図５は、第３のアンテナ基板１２ｃに設けられる第９ないし第１２のアンテナ素子１１_９〜１１_１２及び分配器１７ａ〜１７ｃの構成例を示したもので、（ａ）は表面側の印刷パターンを示し、（ｂ）は裏面側の印刷パターンを示している。

上記アンテナ素子１１_９〜１１_１２としては、アンテナ基板１２ｃの表面側の両側に例えば長さが約λ／２のダイポールアンテナ４１、４２を設けている。上記ダイポールアンテナ４１、４２は、長さが約λ／４の上部素子及び下部素子からなり、上部素子が「＋」側、下部素子が「−」側となっている。上記ダイポールアンテナ４１、４２は、上部素子と下部素子の対向端部を内側に折り曲げて形成し、その折曲げによってできた間隙に補助素子４１ａ、４１ｂを設けている。

アンテナ基板１２ｃにパターンを印刷してダイポールアンテナ４１、４２を形成した場合、アンテナ基板１２ｃの面に垂直な方向、すなわち前面及び裏面方向に放射される電波に対して側方に放射される電波のレベルが小さくなるので、上記のように補助素子４１ａ、４１ｂを設けて側方に放射される電波のレベルが高くなるようにしている。上記補助素子４１ａ、４１ｂは、導波素子として作用し、ダイポールアンテナ４１、４２から側方へ放射される電波を強くする。

一方、アンテナ基板１２ｃの裏面には、上記ダイポールアンテナ４１、４２の下部素子に対応させてアンテナアースパターン４３、４４が設けられる。このアンテナアースパターン４３、４４は、スルーホールにより上記ダイポールアンテナ４１、４２の下部素子に接続される。

また、アンテナ基板１２ｃの裏面には、上端部と下端部の間において、その中央位置に沿って所定幅のアースパターン４５が設けられる。

また、アンテナ基板１２ｃの表面においても、上端部と下端部の間に、その中央位置に沿って所定幅のアースパターン４６が設けられる。この場合、アースパターン４６は、アンテナ基板１２ｃの表面に形成される回路素子の障害とならないように設けられる。そして、上記アンテナ基板１２ｃの裏面側のアースパターン４５と表面側のアースパターン４６とは、複数のスルーホールによって接続される。すなわち、アースパターンは、面積の大きい方が効果的であるので、アンテナ基板１２ｃの裏面側にアースパターン４５設けるだけでなく、表面側にもアースパターン４６を設けてスルーホールにより接続している。

更に、アンテナ基板１２ｃには、表面の中央部、すなわち、アンテナ素子１１_１０、１１_１１間に分配器１７ａの回路パターン５０が設けられる。この回路パターン５０は、横方向の直線的な線路であり、その右側端部に１つのスルーホール５１が設けられ、左側端部に２つのスルーホール５２ａ、５２ｂが設けられる。また、上記回路パターン５０の上下両側にもアースパターン５３が形成される。

一方、アンテナ基板１２ｃの裏面側には、上記分配器１７ａの回路パターン５０及びアースパターン５３に対応する位置に分配器アースパターン５４が形成され、スルーホールにより上記アースパターン５３に接続される。また、上記分配器アースパターン５４内には、スルーホール５１に対応する位置に入力端子５５が設けられると共に、スルーホール５２ａ、５２ｂに対応する位置に分配出力端子５６ａ、５６ｂが接続され、上記スルーホール５１、５２ａ、５２ｂを介して分配器１７ａの回路パターン５０に接続される。

上記分配器１７ａの入力端子５５には、図１、図３、図４で説明したように分配器１４の分配出力端子３９ｃから出力される信号が給電線１６ｃを介して入力される。上記分配器１７ａは、入力端子５５に入力された信号を２分配し、分配出力端子５６ａ、５６ｂから出力する。

また、アンテナ基板１２ｃには、アンテナ素子１１_９、１１_１０間に分配器１７ｂの回路パターン６０が形成されると共に、その中心位置にスルーホール６１が設けられる。また、回路パターン６０の周囲にアースパターン６２が形成される。スルーホール６１は、アンテナ基板１２ｃの裏面側に設けられる分配器入力端子６３に接続される。この分配器入力端子６３の周囲には、分配器アースパターン６４が形成される。この分配器アースパターン６４は、複数のスルーホールにより上記基板表面側のアースパターン６２に接続される。上記分配器入力端子６３には、上記分配器１７ａの分配出力端子５６ａから出力される信号が図１、図３で説明した給電線２１ａを介して供給される。

上記回路パターン６０は、上下方向に向かう所定幅の線路で、中心位置のスルーホール６１から上方に向かう分配線路６０ａと下方に向かう分配線路６０ｂからなり、この分配線路６０ａ、６０ｂの長さによって給電信号の位相を設定する。この場合、分配線路６０ａ、６０ｂの線路長は、直線の状態が最短であり、折り曲げることによって長さを調整する。

上記分配器１７ｂは、分配器入力端子６３に入力される信号を分配線路６０ａ、６０ｂにより２分配し、一方の分配線路６０ａから出力される信号を線路パターン６６を介して第９のアンテナ素子１１_９に給電し、他方の分配線路６０ｂから出力される信号を線路パターン６７を介して第１０のアンテナ素子１１_１０に給電する。

また、アンテナ基板１２ｃには、アンテナ素子１１_１１、１１_１２間に分配器１７ｃの回路パターン７０が形成されると共に、その中心位置にスルーホール７１が設けられる。また、回路パターン７０の周囲に方形状のアースパターン７２が形成される。スルーホール７１は、アンテナ基板１２ｃの裏面側に設けられる分配器入力端子７３に接続される。この分配器入力端子７３の周囲には、方形状の分配器アースパターン７４が形成される。この分配器アースパターン７４は、複数のスルーホールにより上記基板表面側のアースパターン７２に接続される。上記分配器入力端子７３には、上記分配器１７ａの分配出力端子５６ｂから出力される信号が図１、図３で説明した給電線２１ｂを介して供給される。

上記回路パターン７０は、上下方向に向かう所定幅の線路で、中心位置のスルーホール７１から上方に向かう分配線路７０ａと下方に向かう分配線路７０ｂからなり、この分配線路７０ａ、７０ｂの長さによって給電信号の位相を設定する。この場合、分配線路７０ａは、直線状に形成されており、第３のアンテナ基板１２ｃ及び他のアンテナ基板１２ａ、１２ｂに対する給電位相の基準となっている。

上記分配器１７ｃは、分配器入力端子７３に入力される信号を分配線路７０ａ、７０ｂにより２分配し、一方の分配線路７０ａから出力される信号を線路パターン７６を介して第１１のアンテナ素子１１_１１に給電し、他方の分配線路７０ｂから出力される信号を線路パターン７７を介して第１２のアンテナ素子１１_１２に給電する。

そして、上記アンテナ基板１２ｃには、中央部に沿って設けられたアースパターン４５、４６の両側に複数の穴８１が設けられる。この穴８１は、アースパターン４５に沿って配置される給電線１６ａ〜１６ｃ、２１ａ、２１ｂを絶縁性の紐状部材によって結束するためのものである。

また、アンテナ基板１２ｃの上下端部には、上記切り欠き１９が設けられると共に、穴８２が設けられる。この穴８２は、他の基板に連結するためのものである。更に、第３のアンテナ基板１２ｃの上端部には、切り欠き１９の両側に、この基板が何段目に組み込むものであるかを示す位置指示穴８３が設けられる。このアンテナ基板１２ｃは、３段目に組み込まれるので、例えば位置指示穴８３が３つ設けられる。なお、上記位置指示穴８３は、第１のアンテナ基板１２ａでは１つ、第２のアンテナ基板１２ｂでは２つ設けられる。また、位置指示穴８３は、この位置指示穴８３の設けられている側がアンテナ基板１２ｃの上方向側であることも示している。

上記図５では、第３のアンテナ基板１２ｃについて説明したが、第１のアンテナ基板１２ａ及び第２のアンテナ基板１２ｂにおいても、第３のアンテナ基板１２ｃと同様の構成であるので、詳細な説明は省略する。第１のアンテナ基板１２ａ及び第２のアンテナ基板１２ｂでは、分配器１７ｂ、１７ｃにより分配される給電信号の位相がそれぞれ異なる値に設定される。

上記のように構成された第１ないし第３のアンテナ基板１２ａ〜１２ｃ及び分配基板１３は、縦列配置し、各基板の上下端部に設けられている穴８２、４０を利用して絶縁性紐状部材により連結する。上記各アンテナ基板１２ａ〜１２ｃの各連結部分は、その周囲を弾性部材により保持する。なお、第１ないし第３のアンテナ基板１２ａ〜１２ｃは、上記したように表面と裏面を交互に反転して配置する。

そして、図３において説明したように第１ないし第３のアンテナ基板１２ａ〜１２ｃの各分配器１７ａと分配基板１３の分配器１４との間を給電線１６ａ〜１６ｃにより接続し、更に、各アンテナ基板１２ａ〜１２ｃの分配器１７ａと分配器１７ｂ、１７ｃとの間を給電線２１ａ、２１ｂにより接続する。

上記のようにして連結した第１ないし第３のアンテナ基板１２ａ〜１２ｃ及び分配基板１３は、図６に示すように円筒状のアンテナカバー９１内に収納した保護する。上記アンテナカバー９１は、基部９２とアンテナ部９３からなり、基部９２の下端部にコネクタ１８が装着され、アンテナ部９３の上端にキャップ９４が装着される。上記アンテナカバー９１の基部９２内に分配基板１３が収納され、アンテナ部９３内に第１ないし第３のアンテナ基板１２ａ〜１２ｃが収納される。また、上記基部９２内には、必要に応じて例えば金属製の支持板（図示せず）を設け、この支持板により上記分配基板１３を支持する。

上記並列給電コーリニアアンテナにおいて、第１ないし第３のアンテナ基板１２ａ〜１２ｃは、分配器１７ｂ、１７ｃの位相回路部における位相設定、及び給電線１６ａ〜１６ｃ、２１ａ、２１ｂの長さ等を調整することによって放射ビームを電気的に所定方向にチルト、例えば水平方向より下方向に所定角度、例えば１°、３°、５°等にチルトすることができる。

上記アンテナ基板１２ａ〜１２ｃは、各チルト角度に対応した設定としても良いが、各チルト角度に適合できるように共通化することも可能である。上記アンテナ基板１２ａ〜１２ｃを各チルト角度に適合できるように共通化する場合には、最大チルト角度、この場合には５°のチルト角度に合わせて分配器１７ｂ、１７ｃにおける分配信号の位相等を設定する。このチルト角度５°に適合させたアンテナ基板１２ａ〜１２ｃを他の１°、３°のチルト角度に合わせる場合には、給電線１６ａ〜１６ｃの長さＬａ、Ｌｂ、Ｌｃを調節する。

給電線１６ａ〜１６ｃの長さＬａ、Ｌｂ、Ｌｃは、前述したように「Ｌａ＜Ｌｂ＜Ｌｃ」の関係に設定するが、チルト角度が大きくなるに従って給電線１６ａ〜１６ｃの長さＬａ、Ｌｂ、Ｌｃの差を大きくする。従って、３°のチルト角度に合わせる場合には、給電線１６ａ〜１６ｃの長さＬａ、Ｌｂ、Ｌｃの差をチルト角度５°の場合より小さく設定する。また、１°のチルト角度に合わせる場合には、給電線１６ａ〜１６ｃの長さＬａ、Ｌｂ、Ｌｃの差をチルト角度３°の場合より更に小さく設定する。

上記並列給電コーリニアアンテナ１０は、例えば図１１に示したように携帯電話の簡易基地局用アンテナとして用いられるもので、送信周波数が２１５０〜２１７０ＭＨｚ、受信周波数が１９６０〜１９８０ＭＨｚ等の周波数帯域で使用される。

図７〜図９は、上記並列給電コーリニアアンテナ１０において、アンテナ基板１２ａ〜１２ｃにおける設定内容を５°のチルト角度に適合させ、給電線１６ａ〜１６ｃの長さを調整することによって、チルト角度を１°、３°、５°に設定した場合の垂直偏波による垂直面及び水平面指向性を示したものである。また、図７〜図９は、１９６０ＭＨｚの周波数に対する特性を示し、特性Ａは垂直面指向性、特性Ｂは水平面指向性である。

上記チルト角度１°、３°、５°における垂直面指向性Ａは、−３ｄＢにおけるビーム幅６°、天空側第１サイドローブ「−１５ｄＢ」以下、大地側第１サイドローブ「−１５ｄＢ」以上を十分に満足し、水平面指向性Ｂは、偏差が３ｄＢ以内の無指向性となっている。

また、図１０は、上記並列給電コーリニアアンテナ１０の定在波比特性を示したもので、横軸に周波数［ＭＨｚ］をとり、縦軸に定在波比をとって示した。上記並列給電コーリニアアンテナ１０における定在波比は、上記図１０からも明らかなように、１９００〜２２００ＭＨｚの範囲においても１．２５以下であり、受信周波数範囲である例えばａ−ｂ点（１９６０〜１９８０ＭＨｚ）、及び送信周波数範囲であるｃ−ｄ点（２１５０〜２１７０ＭＨｚ）では、１．２以下となっており、広帯域特性を十分に満足している。

上記実施形態で示したように、アンテナ基板１２ａ〜１２ｃ及び分配基板１３に形成した印刷パターンにより並列給電コーリニアアンテナを実現でき、軽量化が可能であり、かつ非常に広帯域な特性とすることができる。また、分配基板１３を備えると共に、アンテナ基板１２ａ〜１２ｃに分配器１７ａ〜１７ｃを設けて各アンテナ素子１１_１〜１１_１２に並列給電することにより、給電線の数を非常に少なくでき、配線工程を簡略化できると共に特性を良好なものとすることができる。また、各アンテナ基板１２ａ〜１２ｃに分配器１７ａ〜１７ｃを設けることにより、分配基板１３に設ける分配器１４の分配数を低減することができる。

更に、上記分配器１７ｂ、１７ｃは、分配した信号の位相を調整できるようにしているので、チルト角度が異なるアンテナに対しても、アンテナ基板１２ａ〜１２ｃを共通化することが可能である。

また、アンテナ基板１２ａ〜１２ｃは、表面と裏面を交互に反転して配置すると共に、各基板の裏面側に給電線を配線することにより、給電線の影響を著しく軽減でき、良好な指向性を得ることができる。

また、アンテナ基板１２ａ〜１２ｃ及び分配基板１３を分割して形成しているので、各基板の扱いが容易になると共に、基板の折損を防止することができる。更に、基板に弾性を持たせることにより、基板の折損をより確実に防止することができる。

なお、上記実施形態では、１２段のアンテナ素子により並列給電コーリニアアンテナ１０を構成した場合について示したが、その他の段数としても良いことは勿論である。

また、上記実施形態では、各アンテナ基板１２ａ〜１２ｃにそれぞれ４段のアンテナ素子を設けた場合について示したが、４段に限定されるものではなく、任意の段数に設定することが可能である。

本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できるものである。

本発明の一実施形態に係る並列給電コーリニアアンテナの概略構成及び給電系統を示す図である。同実施形態におけるアンテナ基板及び分配基板の配列構成を示す図である。同実施形態における各アンテナ基板に対する給電線の配線状態を示す図である。同実施形態における分配基板の印刷パターン例を示す図である。同実施形態における第３のアンテナ基板に設けられるアンテナ素子及び分配器の印刷パターン例を示す図である。同実施形態における並列給電コーリニアアンテナの外観構成図である。同実施形態における電気チルト角１°の場合の垂直偏波垂直面及び水平面指向性を示す図である。同実施形態における電気チルト角３°の場合の垂直偏波垂直面及び水平面指向性を示す図である。同実施形態における電気チルト角５°の場合の垂直偏波垂直面及び水平面指向性を示す図である。同実施形態における定在波比特性を示す図である。簡易基地局用のアンテナの一般的な設置例を示す図である。

符号の説明

１０…並列給電コーリニアアンテナ、１１_１〜１１_１２…第１ないし第１２のアンテナ素子、１２ａ〜１２ｃ…第１ないし第３のアンテナ基板、１３…分配基板、１４…分配器、１５…給電端子、１６ａ〜１６ｃ…給電線、１７ａ〜１７ｃ…分配器、１８…コネクタ、２１ａ、２１ｂ…給電線、３１…回路パターン、３２…アースパターン、３３…スルーホール、３４…ショートスタブ、３５…スルーホール、３６…入力端子、３７ａ〜３７ｃ…分配パターン、３８ａ〜３８ｃ…スルーホール、３９ａ〜３９ｃ…分配出力端子、４０…穴、４１ａ、４１ｂ…補助素子、４１、４２…ダイポールアンテナ、４３、４４…アンテナアースパターン、４５、４６…アースパターン、５０…回路パターン、５１、５２ａ、５２ｂ…スルーホール、５３…アースパターン、５４…分配器アースパターン、５５…入力端子、５６ａ、５６ｂ…分配出力端子、６０…回路パターン、６０ａ、６０ｂ…分配線路、６１…スルーホール、６２…アースパターン、６３…分配器入力端子、６４…分配器アースパターン、６６、６７…線路パターン、７０…回路パターン、７０ａ、７０ｂ…分配線路、７１…スルーホール、７２…アースパターン、７３…分配器入力端子、７４…分配器アースパターン、７６、７７…線路パターン、８１、８２…穴、８２、４０…穴、８３…位置指示穴、９１…アンテナカバー、９２…基部、９３…アンテナ部、９４…キャップ。

Claims

それぞれ前面垂直方向に複数段の上部素子と下部素子で構成されるダイポールアンテナ素子が基板の中心に対し上下同形、左右対称に形成され、更に補助素子が該上部素子と下部素子の対向端部の間隙に設けられると共に、アースパターンが裏面中央位置に沿って所定の幅で垂直方向に形成され、該裏面のアースパターンと表面のアースパターンが複数のスルーホールで接続されている複数のアンテナ基板と、給電信号を分配する第１の分配器が設けられた分配基板と、前記分配器板及び前記複数のアンテナ基板を垂直方向に単一平面状をなすように直列に連結する連結手段と、前記各アンテナ基板の裏面において上下両端間の略中央に設けられた給電点と、前記第１の分配器により分配された給電信号を前記各アンテナ基板の給電点に並列給電する給電線と、前記各アンテナ基板の前面中央部に前記アンテナ素子間に位置するように設けられ、前記給電点に給電された信号を分配する第２の分配器と、前記各アンテナ基板の前面において前記第２の分配器の上方及び下方に位置する前記各アンテナ素子間に設けられ、前記第２の分配器により分配された信号を前記各アンテナ素子に分配する第３の分配器と、前記分配基板及び前記複数のアンテナ基板を収納するアンテナカバーとを具備し、
前記各アンテナ基板の給電点へ給電する給電線は、前記アンテナ基板の裏面中央位置に沿って形成されたアースパターンに沿わせて配線することを特徴とする並列給電コーリニアアンテナ。
前記アンテナ基板に形成される第３の分配器は、給電信号を分配する分配回路及び各分配信号の位相を設定する位相回路からなり、前記分配信号の位相を指向性に合わせて設定することを特徴とする請求項１に記載の並列給電コーリニアアンテナ。