JP5814846B2

JP5814846B2 - Array antenna and antenna system

Info

Publication number: JP5814846B2
Application number: JP2012073918A
Authority: JP
Inventors: 晋志中上; 豊久高野; 中野　雅之; 雅之中野; 宏己松野
Original assignee: KDDI Corp; Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: KDDI Corp; Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2012-03-28
Filing date: 2012-03-28
Publication date: 2015-11-17
Anticipated expiration: 2032-03-28
Also published as: JP2013207522A

Description

本発明は、アレイアンテナ、及びアンテナシステムに関する。 The present invention relates to an array antenna and an antenna system.

移動体通信などでは、複数の周波数帯域が通信に使用される。このため、移動体通信用のアンテナとしては、複数の周波数に共振する多周波共用アンテナが用いられることがある（特許文献１参照）。 In mobile communication and the like, a plurality of frequency bands are used for communication. For this reason, a multi-frequency antenna that resonates at a plurality of frequencies may be used as an antenna for mobile communication (see Patent Document 1).

特開２００８−１５３９６７号公報JP 2008-153967 A

アレイアンテナは、複数のアンテナを配置して構成される。アレイアンテナを構成するアンテナとして、多周波共用アンテナを採用した場合、様々な問題が生じる。例えば。多周波共用アンテナを使用すると、その多周波共用アンテナが、複数の周波数で共用されることになるため、多周波共用アンテナが共振する複数の周波数それぞれのチルト角の設定に制約が生じる。 The array antenna is configured by arranging a plurality of antennas. When a multi-frequency shared antenna is employed as the antenna constituting the array antenna, various problems arise. For example. When a multi-frequency shared antenna is used, the multi-frequency shared antenna is shared by a plurality of frequencies, so that restrictions are imposed on the setting of the tilt angles of the plurality of frequencies at which the multi-frequency shared antenna resonates.

また、アレイアンテナを構成する複数のアンテナの間隔が、１波長に近づくか、又は、１波長を越えると、グレーティングローブ（不要方向への放射）が発生し易くなる。したがって、グレーティングローブを抑えたい場合には、アンテナが共振する電波の波長λに応じて、アレイアンテナを構成する複数のアンテナの間隔を適切に設定する必要がある。 Further, when the interval between the plurality of antennas constituting the array antenna approaches one wavelength or exceeds one wavelength, a grating lobe (radiation in an unnecessary direction) is likely to occur. Therefore, when it is desired to suppress the grating lobe, it is necessary to appropriately set the interval between the plurality of antennas constituting the array antenna in accordance with the wavelength λ of the radio wave that resonates with the antenna.

しかし、アレイアンテナを構成する複数のアンテナとして、多周波共用アンテナを採用すると、多周波共用アンテナが共振する複数の周波数のなかで相対的に高い周波数については、多周波共用アンテナの間隔が広すぎる場合がある。
つまり、多周波共用アンテナが共振する複数の周波数のなかで、相対的に高い周波数については、波長λが相対的に短く、相対的に低い周波数については波長λが相対的に長くなる。
したがって、複数の多周波共用アンテナの間隔は、相対的に低い周波数（相対的に長い波長λ）にとっては、適切であっても、相対的に高い周波数（相対的に短い波長λ）にとては、適切な間隔よりも広すぎるおそれがある。 However, when a multi-frequency shared antenna is adopted as a plurality of antennas constituting the array antenna, the interval between the multi-frequency shared antennas is too wide for a relatively high frequency among the multiple frequencies at which the multi-frequency shared antenna resonates. There is a case.
That is, among a plurality of frequencies at which the multi-frequency shared antenna resonates, the wavelength λ is relatively short for a relatively high frequency, and the wavelength λ is relatively long for a relatively low frequency.
Therefore, even if the interval between the multiple multi-frequency antennas is appropriate for a relatively low frequency (relatively long wavelength λ), it is suitable for a relatively high frequency (relatively short wavelength λ). May be too wider than the proper spacing.

この結果、多周波共用アンテナが共振する複数の周波数のなかで相対的に高い周波数については、グレーティングローブが発生し易くなる。 As a result, a grating lobe tends to occur at a relatively high frequency among a plurality of frequencies at which the multi-frequency shared antenna resonates.

そこで、本発明は、多周波共用アンテナを用いてアレイアンテナを構成した場合における上記の問題を解消することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problem when an array antenna is configured using a multi-frequency shared antenna.

（１）本発明は、複数の第１アンテナと、複数の前記第１アンテナの間に配置された１又は複数の第２アンテナと、を含み、前記第１アンテナは、複数の周波数に共振するよう構成された多周波共用アンテナであり、前記第２アンテナは、前記第１アンテナが共振する前記複数の周波数のうち、少なくとも最も低い周波数を除いた、残りの１又は複数の周波数に共振するよう構成されているアレイアンテナである。 (1) The present invention includes a plurality of first antennas and one or more second antennas disposed between the plurality of first antennas, and the first antenna resonates at a plurality of frequencies. The second antenna is configured to resonate with one or more remaining frequencies excluding at least the lowest frequency among the plurality of frequencies with which the first antenna resonates. The array antenna is configured.

第１アンテナが共振する最も低い周波数については、適切なアンテナ間隔が最も広くなり、他の周波数については、適切なアンテナ間隔が相対的に狭くなる。そこで、少なくとも最も低い周波数を除いた残りの周波数に共振する第２アンテナを設けて、少なくとも最も低い周波数を除いた残りの周波数については、アレイアンテナを構成するアンテナ数を増やすことで、アンテナ間隔を小さくすることができる。
このため、周波数に応じて、アンテナ間隔が実質的に異なることになり、多周波共用アンテナを用いてアレイアンテナを構成した場合においても、グレーティングローブの発生を抑えることができる。
しかも、アレイアンテナを構成するアンテナとして、多周波共用アンテナである第１アンテナのほか、第２アンテナを用いることで、単一種類の多周波共用アンテナだけでアレイアンテナを構成する場合に比べて、複数の周波数それぞれのチルト角設定の制約が緩和される。 For the lowest frequency at which the first antenna resonates, the appropriate antenna spacing is the widest, and for other frequencies, the appropriate antenna spacing is relatively narrow. Therefore, by providing a second antenna that resonates with the remaining frequencies excluding at least the lowest frequency, and increasing the number of antennas constituting the array antenna for the remaining frequencies excluding at least the lowest frequency, the antenna interval is reduced. Can be small.
For this reason, the antenna interval is substantially different depending on the frequency, and generation of grating lobes can be suppressed even when an array antenna is configured using a multi-frequency shared antenna.
Moreover, as the antenna constituting the array antenna, in addition to the first antenna which is a multi-frequency shared antenna, the second antenna is used, compared to the case where the array antenna is configured with only a single type of multi-frequency shared antenna, The restriction on the tilt angle setting for each of the plurality of frequencies is eased.

（２）他の観点からみた本発明は、前記（１）項記載のアレイアンテナと、複数の前記第１アンテナそれぞれの間の給電位相差を調整して、ビームのチルト角を変化させる第１位相調整部と、複数の前記第２アンテナそれぞれの間の給電位相差を調整して、ビームのチルト角を変化させる第２位相調整部と、を備え、前記第１位相調整部は、前記第１アンテナに接続された給電線路のうち、前記第１アンテナが共振する前記複数の周波数の信号に共用される部分に設けられているアンテナシステムである。 (2) According to another aspect of the present invention, the present invention provides a first method for adjusting a feed phase difference between the array antenna described in the item (1) and each of the plurality of first antennas to change the tilt angle of the beam. A phase adjustment unit, and a second phase adjustment unit that adjusts a feeding phase difference between each of the plurality of second antennas to change a tilt angle of the beam, wherein the first phase adjustment unit includes the first phase adjustment unit, It is the antenna system provided in the part shared by the signal of the said several frequency with which the said 1st antenna resonates among the feeder lines connected to 1 antenna.

第１アンテナ用の位相調整部と、第２アンテナ用の位相調整部と、を設けることで、第１アンテナのビームのチルト角及び第２アンテナのビームのチルト角を調整することができる。
しかも、第１位相調整部が、第１アンテナに接続された給電線路のうち、前記第１アンテナが共振する前記複数の周波数の信号に共用される部分に設けられていることで、第１アンテナにおける複数の周波数のビームのチルト角をまとめて調整することができる。 By providing the phase adjustment unit for the first antenna and the phase adjustment unit for the second antenna, the tilt angle of the beam of the first antenna and the tilt angle of the beam of the second antenna can be adjusted.
In addition, the first phase adjustment unit is provided in a portion of the feed line connected to the first antenna that is shared by the signals of the plurality of frequencies at which the first antenna resonates. The tilt angles of the beams having a plurality of frequencies can be adjusted together.

（３）前記第２位相調整部は、前記第２アンテナに接続された給電線路のうち、前記第２アンテナが共振する前記複数の周波数の信号が合成された状態で流れる部分に設けられているのが好ましい。この場合、第２アンテナにおける１又は複数の周波数のビームのチルト角を調整することができる。 (3) The second phase adjustment unit is provided in a portion of the feed line connected to the second antenna that flows in a state where the signals of the plurality of frequencies at which the second antenna resonates are combined. Is preferred. In this case, the tilt angle of the beam of one or a plurality of frequencies in the second antenna can be adjusted.

（４）前記ビームのチルト角を制御する制御部を更に備え、前記制御部は、前記給電位相差が変化するように前記第１位相調整部及び第２位相調整部を制御することで、前記第１アンテナが共振する前記複数の周波数それぞれのビームのチルト角を同一角度で変更させるのが好ましい。この場合、複数の周波数それぞれのビームのチルト角を同一角度で変更させることができる。 (4) The apparatus further includes a control unit that controls a tilt angle of the beam, and the control unit controls the first phase adjustment unit and the second phase adjustment unit so that the feeding phase difference is changed. It is preferable that the tilt angles of the beams of the plurality of frequencies at which the first antenna resonates are changed by the same angle. In this case, the tilt angle of each of the plurality of frequencies can be changed by the same angle.

（５）前記ビームのチルト角を制御する制御部を更に備え、前記制御部は、複数の前記第１アンテナそれぞれの間の給電位相差と、複数の前記第２アンテナそれぞれの間の給電位相差と、を独立して制御することで、前記第１アンテナが共振する前記複数の周波数のうち、前記第２アンテナにおいても共振する１又は複数の周波数のビームのチルト角と、それ以外の周波数のビームのチルト角と、を異ならせるのが好ましい。この場合、第２アンテナにおいても共振する１又は複数の周波数のビームと、それ以外の周波数のビームと、で、チルト角を異ならせて、エリアを調整することができる。 (5) The apparatus further includes a control unit that controls the tilt angle of the beam, and the control unit includes a feeding phase difference between each of the plurality of first antennas and a feeding phase difference between each of the plurality of second antennas. And independently controlling the tilt angle of the beam of one or a plurality of frequencies that resonate in the second antenna among the plurality of frequencies that the first antenna resonates, and other frequencies. It is preferable to make the tilt angle of the beam different. In this case, the area of the second antenna can be adjusted by varying the tilt angle between the beam having one or a plurality of frequencies that resonate and the beam having the other frequency.

（６）前記制御部は、前記第１アンテナが共振する前記複数の周波数のうち、前記第２アンテナにおいても共振する１又は複数の周波数のビームが、それ以外の周波数のビームよりも上方を向くように制御するのが好ましい。 (6) In the control unit, of the plurality of frequencies at which the first antenna resonates, a beam having one or a plurality of frequencies that resonate also at the second antenna is directed higher than a beam at other frequencies. It is preferable to control in such a manner.

（７）前記（１）項のアレイアンテナ又は前記（２）〜（６）のアンテナシステムにおいて、前記第１アンテナは、前記第１アンテナが共振する前記複数の周波数それぞれに対応して共振する複数のアンテナ素子を備え、前記複数のアンテナ素子として、ダイポール素子と、ループ状のアンテナ素子と、を含み、前記ループ状のアンテナ素子は、前記第１アンテナが共振する前記複数の周波数のうち最も低い周波数で共振するアンテナ素子であり、前記ダイポール素子は、前記ループ状のアンテナ素子の外周側に配置され、前記ループ状のアンテナ素子の内周側には非配置であるのが好ましい。この場合、第１アンテナを小型化することができる。 (7) In the array antenna according to (1) or the antenna system according to (2) to (6), the first antenna includes a plurality of resonates corresponding to the plurality of frequencies at which the first antenna resonates. The antenna element includes a dipole element and a loop antenna element, and the loop antenna element is the lowest of the plurality of frequencies at which the first antenna resonates. It is an antenna element that resonates at a frequency, and the dipole element is preferably disposed on the outer peripheral side of the loop-shaped antenna element and not disposed on the inner peripheral side of the loop-shaped antenna element. In this case, the first antenna can be reduced in size.

（８）前記（１）又は（７）のアレイアンテナ又は前記（２）〜（６）のアンテナシステムにおいて、前記第２アンテナは、前記第２アンテナが共振する前記複数の周波数それぞれに対応して共振する複数のアンテナ素子を備え、前記複数のアンテナ素子として、ダイポール素子と、ループ状のアンテナ素子と、を含み、前記ループ状のアンテナ素子は、前記第２アンテナが共振する前記複数の周波数のうち最も低い周波数で共振するアンテナ素子であり、前記ダイポール素子は、前記ループ状のアンテナ素子の外周側に配置され、前記ループ状のアンテナ素子の内周側には非配置であるのが好ましい。 (8) In the array antenna of (1) or (7) or the antenna system of (2) to (6), the second antenna corresponds to each of the plurality of frequencies at which the second antenna resonates. A plurality of antenna elements that resonate, and each of the plurality of antenna elements includes a dipole element and a loop-shaped antenna element, wherein the loop-shaped antenna element has a plurality of frequencies at which the second antenna resonates. Among them, it is an antenna element that resonates at the lowest frequency, and the dipole element is preferably disposed on the outer peripheral side of the loop-shaped antenna element and is not disposed on the inner peripheral side of the loop-shaped antenna element.

（９）前記第１アンテナが共振する前記複数の周波数のうち最も高い周波数は、前記第１アンテナが共振する前記複数の周波数のうち最も低い周波数の１．５倍以上であるのが好ましい。 (9) Preferably, the highest frequency among the plurality of frequencies at which the first antenna resonates is 1.5 times or more the lowest frequency among the plurality of frequencies at which the first antenna resonates.

本発明によれば、多周波共用アンテナを用いてアレイアンテナを構成した場合におけるグレーティングローブの発生を抑えることができる。また、チルト角の設定の制約も緩和できる。 According to the present invention, it is possible to suppress the occurrence of grating lobes when an array antenna is configured using a multi-frequency antenna. In addition, restrictions on the tilt angle setting can be relaxed.

第１実施形態に係るアンテナシステムの構成図である。It is a block diagram of the antenna system which concerns on 1st Embodiment. 同一チルト角制御（チルト０°）を行った場合の垂直面指向性を示すグラフである。It is a graph which shows the vertical surface directivity at the time of performing the same tilt angle control (tilt 0 degree). 同一チルト角制御（チルト４°）を行った場合の垂直面指向性を示すグラフである。It is a graph which shows the vertical surface directivity at the time of performing the same tilt angle control (tilt 4 degrees). 同一チルト角制御（チルト８°）を行った場合の垂直面指向性を示すグラフである。It is a graph which shows the vertical surface directivity at the time of performing the same tilt angle control (tilt 8 degrees). 非同一チルト角制御を行った場合の垂直面指向性を示すグラフである。It is a graph which shows the vertical surface directivity at the time of performing non-identical tilt angle control. 非同一チルト角制御を行った場合の垂直面指向性を示すグラフである。It is a graph which shows the vertical surface directivity at the time of performing non-identical tilt angle control. 非同一チルト角制御を行った場合の垂直面指向性を示すグラフである。It is a graph which shows the vertical surface directivity at the time of performing non-identical tilt angle control. アレイアンテナの構成図である。It is a block diagram of an array antenna. アレイアンテナの構成図である。It is a block diagram of an array antenna. アレイアンテナの構成図（変形例）である。It is a block diagram (modification) of an array antenna. アレイアンテナの構成図（変形例）である。It is a block diagram (modification) of an array antenna. 第２実施形態に係るアンテナシステムの構成図である。It is a block diagram of the antenna system which concerns on 2nd Embodiment. 参考実施形態に係るアンテナシステムの構成図である。It is a block diagram of the antenna system which concerns on reference embodiment. 参考実施形態に係るアンテナシステムによって同一チルト角制御（チルト０°）を行った場合の垂直面指向性を示すグラフである。It is a graph which shows the vertical surface directivity at the time of performing the same tilt angle control (tilt 0 degree) with the antenna system which concerns on reference embodiment. 参考実施形態に係るアンテナシステムによって同一チルト角制御（チルト４°）を行った場合の垂直面指向性を示すグラフである。It is a graph which shows the vertical surface directivity at the time of performing the same tilt angle control (tilt 4 degrees) by the antenna system which concerns on reference embodiment. 参考実施形態に係るアンテナシステムによって同一チルト角制御（チルト８°）を行った場合の垂直面指向性を示すグラフである。It is a graph which shows the vertical surface directivity at the time of performing the same tilt angle control (tilt 8 degrees) by the antenna system which concerns on reference embodiment. 比較例に係るアンテナシステムである。It is an antenna system concerning a comparative example.

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

［１．第１実施形態（３波共用アンテナ＋２波共用アンテナ）］
図１は、第１実施形態に係るアンテナシステム１を示している。アンテナシステム１は、例えば、移動体通信システムにおける基地局におけるアンテナシステムとして用いられる。以下の説明では、アンテナシステム１は、送受信用として説明するが、送信専用又は受信専用であってもよい。 [1. First Embodiment (3-wave shared antenna + 2-wave shared antenna)]
FIG. 1 shows an antenna system 1 according to the first embodiment. The antenna system 1 is used as an antenna system in a base station in a mobile communication system, for example. In the following description, the antenna system 1 is described as being used for transmission / reception, but may be dedicated for transmission or reception only.

アンテナシステム１は、アレイアンテナ２と、位相調整部３ａ，３ｂと、周波数共用器４ａ，４ｂと、制御部５と、を備えている。アンテナシステム１は、複数の送受信機６ａ，６ｂ，６ｃに接続されている。
本実施形態では、８００ＭＨｚ用の第１送受信機６ａ、１．５ＧＨｚ用の第２送受信機６ｂ、及び、２．０ＧＨｚ用の第３送受信機６ｃの３つの送受信機がアンテナシステム１に接続されている。なお、送受信機の数は、３個に限定されるものではなく、２個でもよいし、又は４個以上であってもよい。また、各送受信機の周波数も特に限定されるものではない。 The antenna system 1 includes an array antenna 2, phase adjustment units 3a and 3b, frequency duplexers 4a and 4b, and a control unit 5. The antenna system 1 is connected to a plurality of transceivers 6a, 6b, 6c.
In the present embodiment, three transceivers, that is, a first transceiver 6 a for 800 MHz, a second transceiver 6 b for 1.5 GHz, and a third transceiver 6 c for 2.0 GHz are connected to the antenna system 1. Yes. The number of transceivers is not limited to three, but may be two or four or more. Further, the frequency of each transceiver is not particularly limited.

各送受信機６ａ，６ｂ，６ｃのアンテナ端子（図示省略）それぞれには、給電線（伝送線路）７ａ，７ｂ，７ｃが接続されている。
１．５ＧＨｚ用の第２送受信機６ｂに接続された給電線７ｂ、及び、２．０ＧＨｚ用の第３送受信機６ｃに接続された給電線７ｃが、周波数共用器（第２周波数共用器）４ｂに接続されている。周波数共用器（第２周波数共用器）４ｂは、１．５ＧＨｚの周波数及び２．０ＧＨｚの周波数の合波又は分波をする。 Feed lines (transmission lines) 7a, 7b, and 7c are connected to antenna terminals (not shown) of the transceivers 6a, 6b, and 6c, respectively.
The power supply line 7b connected to the second transceiver 6b for 1.5 GHz and the power supply line 7c connected to the third transceiver 6c for 2.0 GHz are the frequency duplexer (second frequency sharer) 4b. It is connected to the. The frequency duplexer (second frequency duplexer) 4b combines or demultiplexes the 1.5 GHz frequency and the 2.0 GHz frequency.

８００ＭＨｚ用の第１送受信機６ａに接続された給電線７ａ、及び、第２周波数共用器４ｂからアレイアンテナ２側に延びる給電線８ｂは、周波数共用器（第１周波数共用器）４ａに接続されている。周波数共用器（第１周波数共用器）４ａは、８００ＭＨｚの周波数、１．５ＧＨｚの周波数及び２．０ＧＨｚの周波数の合成又は分波をする。
なお、第２周波数共用器４ｂからアレイアンテナ２側に延びる給電線８ｂは、アレイアンテナ２側に延びる途中で分岐しており、分岐した一方が、第２周波数共用器４ｂに接続され、他方は、アレイアンテナ２側に延びている。 The feeder 7a connected to the first transceiver 6a for 800 MHz and the feeder 8b extending from the second frequency duplexer 4b to the array antenna 2 side are connected to the frequency duplexer (first frequency duplexer) 4a. ing. The frequency duplexer (first frequency duplexer) 4a combines or demultiplexes a frequency of 800 MHz, a frequency of 1.5 GHz, and a frequency of 2.0 GHz.
The feed line 8b extending from the second frequency duplexer 4b to the array antenna 2 side branches in the middle of extending to the array antenna 2 side, one of the branches is connected to the second frequency duplexer 4b, and the other is , Extending to the array antenna 2 side.

第１周波数共用器４ａのアレイアンテナ２側に接続された給電線（第１給電線）８ａは、３つの周波数（８００ＭＨｚ／１．５ＧＨｚ／２．０ＧＨｚ）の信号に共用される。
第２周波数共用器４ｂのアレイアンテナ２側に接続された給電線（第２給電線）８ｂは、２つの周波数（１．５ＧＨｚ／２．０ＧＨｚ）の信号に共用される。 The feed line (first feed line) 8a connected to the array antenna 2 side of the first frequency duplexer 4a is shared by signals of three frequencies (800 MHz / 1.5 GHz / 2.0 GHz).
A feed line (second feed line) 8b connected to the array antenna 2 side of the second frequency duplexer 4b is shared by signals of two frequencies (1.5 GHz / 2.0 GHz).

アレイアンテナ２は、複数の第１アンテナ２１ａ〜２１ｆと、複数の第２アンテナ２２ａ〜２２ｅと、を有している。以下、複数の第１アンテナ２１ａ〜２１ｆそれぞれを特に区別しない場合には、単に、「第１アンテナ２１」という。また、複数の第２アンテナ２２ａ〜２２ｅそれぞれを特に区別しない場合には、単に、「第２アンテナ２２」という。 The array antenna 2 has a plurality of first antennas 21a to 21f and a plurality of second antennas 22a to 22e. Hereinafter, when the first antennas 21a to 21f are not particularly distinguished from each other, they are simply referred to as “first antennas 21”. In addition, when the plurality of second antennas 22a to 22e are not particularly distinguished from each other, they are simply referred to as “second antennas 22”.

第１給電線８ａは、複数（６個）の第１アンテナ２１それぞれに対応して途中で分岐し、複数（６個）の第１アンテナ２１それぞれに接続されている。第２給電線８ｂは、複数（５個）の第２アンテナ２２それぞれに対応して途中で分岐し、複数（５個）の第２アンテナ２２それぞれに接続されている。 The first feeder 8 a branches in the middle corresponding to each of the plurality (six) first antennas 21 and is connected to each of the plurality (six) first antennas 21. The second feeder 8b branches in the middle corresponding to each of the plurality (five) of second antennas 22, and is connected to each of the plurality (five) of second antennas 22.

第１給電線８ａの中途には、第１位相調整部３ａが設けられている。第１位相調整部３ａは、複数の第１アンテナ２１ａ〜２１ｆそれぞれの給電位相を調整する。つまり、第１位相調整部３ａは、第１アンテナ２１にて送受信される８００ＭＨｚ／１．５ＧＨｚ／２．０ＧＨｚの信号の位相調整を行う。 A first phase adjustment unit 3a is provided in the middle of the first power supply line 8a. The first phase adjustment unit 3a adjusts the feeding phase of each of the plurality of first antennas 21a to 21f. That is, the first phase adjustment unit 3 a performs phase adjustment of an 800 MHz / 1.5 GHz / 2.0 GHz signal transmitted / received by the first antenna 21.

第２給電線８ｂの中途には、第２位相調整部３ｂが設けられている。第２位相調整部３ｂは、複数の第２アンテナ２２ａ〜２２ｅそれぞれの給電位相を調整する。つまり、第２位相調整部３ｂは、第２アンテナ２２にて送受信される１．５ＧＨｚ／２．０ＧＨｚの信号の位相調整を行う。 A second phase adjusting unit 3b is provided in the middle of the second feeder 8b. The second phase adjustment unit 3b adjusts the feeding phase of each of the plurality of second antennas 22a to 22e. That is, the second phase adjustment unit 3 b performs phase adjustment of a 1.5 GHz / 2.0 GHz signal transmitted / received by the second antenna 22.

第１位相調整部３ａは、複数（３個）の可変移相器３１ａ，３２ａ，３３ａによって構成されている。第２位相調整部３ｂも、複数（３個）の可変移相器３１ｂ，３２ｂ，３３ｂによって構成されている。
可変移相器３１ａ，３２ａ，３３ａ,３１ｂ，３２ｂ，３３ｂそれぞれは、分配型（２分配型又は３分配型）の可変移相器であり、第１給電線８ａ又は第２給電線８ｂを分岐させるとともに、分岐した複数の第１給電線８ａ又は第２給電線８ｂそれぞれを流れる信号の位相を調整することができる。なお、位相の調整は、分岐した給電線の経路長の調整によって行われる。 The first phase adjustment unit 3a includes a plurality (three) of variable phase shifters 31a, 32a, and 33a. The second phase adjustment unit 3b is also configured by a plurality (three) of variable phase shifters 31b, 32b, and 33b.
Each of the variable phase shifters 31a, 32a, 33a, 31b, 32b, and 33b is a distribution type (two-distribution type or three-distribution type) variable phase shifter, and branches the first feed line 8a or the second feed line 8b. In addition, it is possible to adjust the phase of the signal flowing through each of the plurality of branched first feed lines 8a or second feed lines 8b. The phase is adjusted by adjusting the path length of the branched power supply line.

可変移相器３１ａは、２分配された経路間に、６Ｌの経路差（位相差）を形成する。可変移相器３２ａ，３３ａは、３分配された経路間に、それぞれ２Ｌの経路差（位相差）を形成する。
したがって、６個の第１アンテナ２１ａ〜２１ｆにおいて、隣接する第１アンテナ同士には、２Ｌの経路差（位相差）が形成される。 The variable phase shifter 31a forms a 6L path difference (phase difference) between the two distributed paths. The variable phase shifters 32a and 33a form a 2L path difference (phase difference) between the three distributed paths.
Therefore, in the six first antennas 21a to 21f, a 2L path difference (phase difference) is formed between adjacent first antennas.

可変移相器３１ｂは、２分配された経路間に、６Ｄの経路差（位相差）を形成する。可変移相器３２ｂ，３３ｂは、３分配された経路間に、それぞれ２Ｄの経路差（位相差）を形成する。
したがって、５個の第２アンテナ２２ａ〜２２ｅにおいて、隣接する第２アンテナ同士には、２Ｌの経路差（位相差）が形成される。 The variable phase shifter 31b forms a 6D path difference (phase difference) between the two distributed paths. The variable phase shifters 32b and 33b form a 2D path difference (phase difference) between the three distributed paths.
Therefore, in the five second antennas 22a to 22e, a 2L path difference (phase difference) is formed between adjacent second antennas.

複数の第１アンテナ２１及び複数の第２アンテナ２２に位相調整部３ａ，３ｂが接続されていることで、アレイアンテナ２は、フェーズドアレイアンテナとして構成されていることになり、ビームのチルト角を変化させることができる。
なお、位相調整部３ａ，３ｂは、制御部５によって制御される。詳細は後述する。 Since the phase adjustment units 3a and 3b are connected to the plurality of first antennas 21 and the plurality of second antennas 22, the array antenna 2 is configured as a phased array antenna, and the tilt angle of the beam is reduced. Can be changed.
The phase adjusting units 3a and 3b are controlled by the control unit 5. Details will be described later.

本実施形態において、複数の第１アンテナ２１及び複数の第２アンテナ２２は、それぞれ、多周波共用アンテナによって構成されている。
複数の第１アンテナ２１は、それぞれ、３波共用アンテナであり、８００ＭＨｚ／１．５ＧＨｚ／２．０ＧＨｚの３つの周波数に共振するよう構成されている。
第２アンテナ２２は、それぞれ、２波共用アンテナであり、１．５ＧＨｚ／２．０ＧＨｚの２つの周波数に共振するよう構成されている。 In the present embodiment, the plurality of first antennas 21 and the plurality of second antennas 22 are each configured by a multi-frequency shared antenna.
Each of the plurality of first antennas 21 is a three-wave shared antenna, and is configured to resonate at three frequencies of 800 MHz / 1.5 GHz / 2.0 GHz.
Each of the second antennas 22 is a two-wave shared antenna and is configured to resonate at two frequencies of 1.5 GHz / 2.0 GHz.

アレイアンテナ２は、第１アンテナ２１と第２アンテナ２２とが交互に一列に並んで構成されている。換言すると、複数の第２アンテナ２２は、複数の第１アンテナ２１それぞれの間に配置されている。なお、実施形態では、アレイアンテナ２は、複数のアンテナ２１，２２を、一次元配列して構成されているが、２次元配列して構成されていてもよい。
また、第１アンテナ２１の間に存在する第２アンテナの数は、１個に限らず、複数個であってもよい。
また、第２アンテナ２２は、複数の第１アンテナ２１の間だけに位置している必要はなく、複数の第１アンテナのうちの最上位置にある第１アンテナの上にも存在していてもよいし、複数の第１アンテナのうちの最下位置にある第１アンテナの下にも存在していてもよい。 The array antenna 2 includes first antennas 21 and second antennas 22 alternately arranged in a line. In other words, the plurality of second antennas 22 are disposed between each of the plurality of first antennas 21. In the embodiment, the array antenna 2 is configured by arranging a plurality of antennas 21 and 22 one-dimensionally, but may be configured by arranging two-dimensionally.
Further, the number of the second antennas existing between the first antennas 21 is not limited to one and may be plural.
In addition, the second antenna 22 does not need to be located only between the plurality of first antennas 21, and may exist on the first antenna at the uppermost position among the plurality of first antennas. Alternatively, it may exist below the first antenna at the lowest position among the plurality of first antennas.

本実施形態の第１アンテナ２１及び第２アンテナ２２は、それぞれ、等間隔配置されている。つまり、隣接する第１アンテナ２１及び第２アンテナ２２の間隔Ｗは、一定である。換言すると、第１アンテナ２１同士の間隔は２Ｗであり、第２アンテナ２２同士の間隔も２Ｗである。
なお、第１アンテナ２１及び第２アンテナ２２は、不等間隔で配置されていてもよい。 The 1st antenna 21 and the 2nd antenna 22 of this embodiment are arranged at equal intervals, respectively. That is, the interval W between the adjacent first antenna 21 and second antenna 22 is constant. In other words, the interval between the first antennas 21 is 2 W, and the interval between the second antennas 22 is also 2 W.
Note that the first antenna 21 and the second antenna 22 may be arranged at unequal intervals.

本実施形態のアレイアンテナ２は、計１１個のアンテナ２１，２２を有している。そして、１．５ＧＨｚ／２．０ＧＨｚの周波数に着目すると、１．５ＧＨｚ／２．０ＧＨｚの周波数には第１アンテナ２１及び第２アンテナ２２の双方が共振するため、１１個のアンテナ２１，２２が全て機能する。
しかし、８００ＭＨｚの周波数に着目すると、８００ＭＨｚの周波数に共振するのは第１アンテナ２１だけであるため、６個の第１アンテナ２１だけでアレイアンテナが構成されているのと等価である。 The array antenna 2 of the present embodiment has a total of 11 antennas 21 and 22. When attention is paid to the frequency of 1.5 GHz / 2.0 GHz, both the first antenna 21 and the second antenna 22 resonate at the frequency of 1.5 GHz / 2.0 GHz. Everything works.
However, paying attention to the frequency of 800 MHz, since only the first antenna 21 resonates at the frequency of 800 MHz, it is equivalent to an array antenna configured by only the six first antennas 21.

以下、アンテナ２１，２２間の間隔について考察する。
８００ＭＨｚの周波数に着目すると、アレイアンテナ２において、考慮すべきアンテナ間隔は、８００ＭＨｚの周波数に共振する第１アンテナ２１の間隔である２Ｗである。
ここでは、グレーティングローブの発生を抑制するための適切なアンテナ間隔２Ｗは、８００ＭＨｚの１波長を越えない値、例えば、１波長（λ_８００Ｍ＝約３５６ｍｍ）の０．８倍（０．８λ_８００Ｍ＝約２８５ｍｍ）以下とする。 Hereinafter, the distance between the antennas 21 and 22 will be considered.
Focusing on the frequency of 800 MHz, the antenna interval to be considered in the array antenna 2 is 2 W, which is the interval between the first antennas 21 that resonate at a frequency of 800 MHz.
Here, appropriate antenna spacing 2W for suppressing the occurrence of grating lobes, it is not more than 1 wavelength of 800 MHz, for example, 0.8 times the wavelength (lambda _800M = about 356mm) (0.8λ _800M = About 285 mm) or less.

第１アンテナ２１の間隔（ピッチ）である２Ｗを、０．８λ_８００Ｍ（＝約２８５ｍｍ）以下になるように、例えば、２４０ｍｍに設定したとする。
なお、グレーティングローブの発生を抑制するという観点からは、アンテナの間隔は、０．８λ以下であれば、いくら小さくても良いが、実際には、隣接するアンテナ同士が接触しない程度の間隔を確保する必要があるため、間隔を狭くするのには限界がある。例えば、アンテナをダイポールアンテナで構成した場合、ダイポールアンテナは、０．５λ程度の大きさを持つため、８００ＭＨｚの場合、隣接するアンテナの間隔としては、０．５λ_８００Ｍ（＝１７８ｍｍ）以上、必要となる。 The 2W is the interval (pitch) of the first antenna 21, 0.8λ _800M (= about 285 mm) to be less than, for example, and is set to 240 mm.
From the standpoint of suppressing the generation of grating lobes, the antenna spacing can be as small as 0.8λ or less, but in practice, the spacing between adjacent antennas is secured. Therefore, there is a limit to narrowing the interval. For example, when implementing an antenna with a dipole antenna, dipole antenna, because of its size of about 0.5 [lambda, the case of 800 MHz, as the spacing between adjacent antennas, 0.5λ _800M (= 178mm) or more, it requires Become.

第２アンテナ２２を無視した場合、前述のような第１アンテナ２１の間隔２Ｗ（＝２４０ｍｍ）は、１．５ＧＨｚ／２．０ＧＨｚの周波数にとっては、不適切な間隔である。
つまり、１．５ＧＨｚの周波数にとって、グレーティングローブの発生を抑制するための適切なアンテナ間隔は、１．５ＧＨｚの１波長（λ_１．５Ｇ＝約２０４ｍｍ）の０．８倍（０．８λ_１．５Ｇ＝約１６３ｍｍ）以下であり、第１アンテナ２１の間隔（２４０ｍｍ）は広すぎ不適切である。
また、２．０ＧＨｚの周波数にとって、グレーティングローブの発生を抑制するための適切なアンテナ間隔は、２．０ＧＨｚの１波長（λ_２．０Ｇ＝約１５６ｍｍ）の０．８倍（０．８λ_２．０Ｇ＝約１２５ｍｍ）以下であり、第１アンテナ２１の間隔（２４０ｍｍ）は広すぎ不適切である。 When the second antenna 22 is ignored, the interval 2W (= 240 mm) of the first antenna 21 as described above is an inappropriate interval for a frequency of 1.5 GHz / 2.0 GHz.
That is, for a 1.5GHz frequency, appropriate antenna spacing for suppressing the generation of grating lobes, 0.8 times the 1.5GHz of one wavelength (lambda _1.5G = about 204mm) (0.8λ _{1. 5G} = about 163 mm) or less, and the distance (240 mm) between the first antennas 21 is too wide and inappropriate.
Further, for the frequency of 2.0GHz, appropriate antenna spacing for suppressing the generation of grating lobes, 0.8 times the wavelength of 2.0GHz (λ _2.0G = about 156mm) (0.8λ _{2. 0G} = about 125 mm) or less, and the distance (240 mm) between the first antennas 21 is too wide and inappropriate.

しかし、本実施形態では、１．５ＧＨｚ／２．０ＧＨｚの周波数については、第１アンテナ２１だけでなく、第２アンテナ２２も共振する。したがって、１．５ＧＨｚ／２．０ＧＨｚの周波数については、第１アンテナ２１同士の間隔２Ｗではなく、隣接する第１アンテナ２１と第２アンテナ２２との間隔Ｗ（１２０ｍｍ）に着目すべきことになる。
そして、隣接する第１アンテナ２１と第２アンテナ２２との間隔Ｗ（１２０ｍｍ）は、０．８λ_１．５Ｇ（＝約１６３ｍｍ）以下であるとともに、０．８λ_２．０Ｇ（＝約１２５ｍｍ）以下であり、１．５ＧＨｚ／２．０ＧＨｚの双方の周波数からみて、グレーティングローブの発生を抑制するための適切なアンテナ間隔となっている。 However, in the present embodiment, not only the first antenna 21 but also the second antenna 22 resonates at a frequency of 1.5 GHz / 2.0 GHz. Therefore, for the frequency of 1.5 GHz / 2.0 GHz, attention should be paid to the interval W (120 mm) between the adjacent first antenna 21 and the second antenna 22 instead of the interval 2 W between the first antennas 21. .
The distance W (120 mm) between the adjacent first antenna 21 and second antenna 22 is 0.8λ _{1.5 G} (= about 163 mm) or less and 0.8λ _{2.0 G} (= about 125 mm) or less. In view of both frequencies of 1.5 GHz / 2.0 GHz, the antenna spacing is appropriate for suppressing the generation of grating lobes.

このように、本実施形態では、アレイアンテナ２を構成する複数のアンテナ２１，２２の間隔Ｗは、一定であるが、複数の周波数（８００ＭＨｚ／１．５ＧＨｚ／２．０ＧＨｚ）のうち、８００ＭＨｚと１．５ＧＨｚ／２．０ＧＨｚとでは、アンテナ２１，２２の間隔が、実質的には、異なったものとなっている。
これにより、複数の多周波共用アンテナ２１，２２の各段の間隔Ｗは、全ての周波数（８００ＭＨｚ／１．５ＧＨｚ／２．０ＧＨｚ）について同一であるものの、実質的には、周波数に応じた適切なアンテナ間隔（２Ｗ又はＷ）が得られ、グレーティングローブの発生を抑制することができる。 Thus, in the present embodiment, the interval W between the plurality of antennas 21 and 22 constituting the array antenna 2 is constant, but among the plurality of frequencies (800 MHz / 1.5 GHz / 2.0 GHz), 800 MHz At 1.5 GHz / 2.0 GHz, the distance between the antennas 21 and 22 is substantially different.
Thereby, although the interval W between each stage of the multiple multi-frequency antennas 21 and 22 is the same for all frequencies (800 MHz / 1.5 GHz / 2.0 GHz), it is substantially appropriate depending on the frequency. Antenna spacing (2 W or W) can be obtained, and the generation of grating lobes can be suppressed.

なお、第２アンテナ２２は、第１アンテナが共振する複数の周波数のうち少なくとも最も低い周波数を除いた残りの周波数に共振するものであればよい。したがって、第２アンテナ２２は、多周波共用アンテナである必要はなく、一つの周波数に共振する一波アンテナであってもよい。例えば、第１アンテナ２１が、８００ＭＨｚ／１．５ＧＨｚ／２．０ＧＨｚの周波数に共振するものである場合において、第２アンテナ２２を、２．０ＧＨｚの周波数に共振するものとしてもよい。 The second antenna 22 only needs to resonate with the remaining frequencies except for at least the lowest frequency among the plurality of frequencies with which the first antenna resonates. Therefore, the second antenna 22 does not need to be a multi-frequency shared antenna, and may be a single-wave antenna that resonates at one frequency. For example, when the first antenna 21 resonates at a frequency of 800 MHz / 1.5 GHz / 2.0 GHz, the second antenna 22 may resonate at a frequency of 2.0 GHz.

続いて、制御部５によるビームのチルト制御について説明する。
制御部５は、２種類の制御を実行可能である。一つ目の制御は、複数の周波数（８００ＭＨｚ／１．５ＧＨｚ／２．０ＧＨｚ）全てのビームのチルト角を同一角度で変更させる制御（同一チルト角制御）であり、二つ目の制御は、周波数によってビームのチルト角を異ならせる制御（非同一チルト角制御）である。 Next, beam tilt control by the control unit 5 will be described.
The control unit 5 can execute two types of control. The first control is a control (same tilt angle control) for changing the tilt angles of all the beams of a plurality of frequencies (800 MHz / 1.5 GHz / 2.0 GHz) at the same angle. This is a control (non-identical tilt angle control) in which the tilt angle of the beam varies with the frequency.

同一チルト角制御では、第１位相調整部３ａによって調整される給電位相差（第１アンテナ２１間の位相差）と、第２位相調整部３ｂによって調整される給電位相差（第２アンテナ２２間の位相差）と、が同じになるように制御（位相の同時制御）される。
同一チルト角制御では、制御部５は、チルト角を変更するため、第１位相調整部３ａによる位相差の変更と、第２位相調整部３ｂによる位相差の変更を同時に行う。また、可変移相器３１ｂによって形成される位相差（６Ｄ）は、可変移相器３１ａによって形成される位相差（６Ｌ）と同一とされ（６Ｌ＝６Ｄ）、可変移相器３２ｂ，３３ｂによって形成される位相差（２Ｄ）は、可変移相器３２ａ，３３ａによって形成される位相差（２Ｌ）と同一とされる（２Ｌ＝２Ｄ）。 In the same tilt angle control, the feeding phase difference adjusted by the first phase adjustment unit 3a (phase difference between the first antennas 21) and the feeding phase difference adjusted by the second phase adjustment unit 3b (between the second antennas 22). Are controlled to be the same (the phase is simultaneously controlled).
In the same tilt angle control, the control unit 5 simultaneously changes the phase difference by the first phase adjustment unit 3a and the phase difference by the second phase adjustment unit 3b in order to change the tilt angle. The phase difference (6D) formed by the variable phase shifter 31b is the same as the phase difference (6L) formed by the variable phase shifter 31a (6L = 6D), and the phase shifters 32b and 33b The formed phase difference (2D) is the same as the phase difference (2L) formed by the variable phase shifters 32a and 33a (2L = 2D).

つまり、同一チルト角制御では、Ｌ＝Ｄとなり、
第１アンテナ２１ａと第２アンテナ２２ａの位相差＝Ｌ、
第１アンテナ２１ａと第１アンテナ２１ｂの位相差＝２Ｌ、
第１アンテナ２１ａと第２アンテナ２２ｂの位相差＝３Ｌ、
第１アンテナ２１ａと第１アンテナ２１ｃの位相差＝４Ｌ、
第１アンテナ２１ａと第２アンテナ２２ｃの位相差＝５Ｌ、
第１アンテナ２１ａと第１アンテナ２１ｄの位相差＝６Ｌ、
第１アンテナ２１ａと第２アンテナ２２ｄの位相差＝７Ｌ、
第１アンテナ２１ａと第１アンテナ２１ｅの位相差＝８Ｌ、
第１アンテナ２１ａと第２アンテナ２２ｅの位相差＝９Ｌ、
第１アンテナ２１ａと第１アンテナ２１ｆの位相差＝１０Ｌ、
となるように制御される。 That is, in the same tilt angle control, L = D,
Phase difference between the first antenna 21a and the second antenna 22a = L,
The phase difference between the first antenna 21a and the first antenna 21b = 2L,
Phase difference between the first antenna 21a and the second antenna 22b = 3L,
Phase difference between the first antenna 21a and the first antenna 21c = 4L,
Phase difference between the first antenna 21a and the second antenna 22c = 5L,
The phase difference between the first antenna 21a and the first antenna 21d = 6L,
Phase difference between the first antenna 21a and the second antenna 22d = 7L,
The phase difference between the first antenna 21a and the first antenna 21e = 8L,
The phase difference between the first antenna 21a and the second antenna 22e = 9L,
The phase difference between the first antenna 21a and the first antenna 21f = 10L,
It is controlled to become.

Ｌの値は、所望のチルト角に応じて決定される。チルト角は、Ｌの大きさに依存して変化し、Ｌ＝０のときは、ビームは水平方向となり、Ｌを大きくするほど、ビームを下向きにすることができる。なお、アンテナ間隔（Ｗ，２Ｗ）が不等間隔である場合には、Ｌ＝０であっても、ビームは水平方向に対して傾いたものとなる。 The value of L is determined according to a desired tilt angle. The tilt angle changes depending on the magnitude of L. When L = 0, the beam is in the horizontal direction, and as L is increased, the beam can be directed downward. When the antenna intervals (W, 2W) are unequal, the beam is inclined with respect to the horizontal direction even if L = 0.

図２〜図４は、同一チルト角制御を行った結果を示している。図２〜図４において、０［ｄｅｇ］は、Ｌ＝Ｄ＝０の場合における８００ＭＨｚ（８４５ＭＨｚ）のビームのピーク方向である。また、図２〜図４に示す垂直面指向性の各グラフの横軸の右側が地上側であり、左側が天空側である。 2 to 4 show the results of performing the same tilt angle control. 2 to 4, 0 [deg] is the peak direction of a beam of 800 MHz (845 MHz) when L = D = 0. Moreover, the right side of the horizontal axis of each graph of the vertical plane directivity shown in FIGS. 2 to 4 is the ground side, and the left side is the sky side.

Ｌ＝０の場合、図２に示すように８００ＭＨｚ（８４５ＭＨｚ）、１．５ＧＨｚ（１４６５ＭＨｚ）、及び２．０ＧＨｚ（２０２５ＭＨｚ）のすべてにおいて、チルト角＝０°となっている。 In the case of L = 0, as shown in FIG. 2, the tilt angle = 0 ° in all of 800 MHz (845 MHz), 1.5 GHz (1465 MHz), and 2.0 GHz (2025 MHz).

Ｌ＝Ｄ＝０．０１７λ_８００Ｍの場合、図３に示すように、８００ＭＨｚのビームのチルト角が地上側へ４°となっているだけでなく、１．５ＧＨｚ及び２．０ＧＨｚのビームのチルト角も地上側へ４°となっている。 For L = D = 0.017λ _800M, as shown in FIG. 3, not only the tilt angle of the beam of 800MHz has become 4 ° to the ground side, the tilt angle of 1.5GHz and 2.0GHz beams Is 4 ° to the ground side.

また、Ｌ＝Ｄ＝０．０１７λ_８００Ｍの場合、図４に示すように、８００ＭＨｚのビームのチルト角が地上側へ８°となっているだけでなく、１．５ＧＨｚ及び２．０ＧＨｚのビームのチルト角も地上側へ８°となっている。 Also, in the case of L = D = 0.017λ _800M, as shown in FIG. 4, the tilt angle of the beam of 800MHz is not only a 8 ° to the ground side, of 1.5GHz and 2.0GHz beams The tilt angle is 8 ° to the ground side.

第１位相調整部３ａ及び第２位相調整部３ｂを、複数の信号が合成された状態で流れる部分に設けることで、８００ＭＨｚのビームのチルト角を調整すべく、位相差を調整するだけで、１．５ＧＨｚ及び２．０ＧＨｚのビームのチルト角も、８００ＭＨｚのビームのチルト角と同一角度で変化することを本発明者らは発見した。同一チルト角制御は、かかる発見に鑑みて創出されたものである。
同一チルト角制御では、複数の周波数についてまとめてチルト角の変更をできる。しかも、複数の周波数毎に位相差を調整する必要がなく、可変移相器の数を少なくでき、アンテナシステム１の構成も簡素化できる。 By providing the first phase adjustment unit 3a and the second phase adjustment unit 3b in a portion where a plurality of signals flow in a synthesized state, just adjusting the phase difference to adjust the tilt angle of the 800 MHz beam, The inventors have discovered that the tilt angles of the 1.5 GHz and 2.0 GHz beams also change at the same angle as the 800 MHz beam tilt angle. The same tilt angle control has been created in view of this discovery.
With the same tilt angle control, the tilt angle can be changed for a plurality of frequencies at once. Moreover, there is no need to adjust the phase difference for each of a plurality of frequencies, the number of variable phase shifters can be reduced, and the configuration of the antenna system 1 can be simplified.

非同一チルト角制御では、第１位相調整部３ａによって調整される給電位相差（第１アンテナ２１の間の位相差）と、第２位相調整部３ｂによって調整される給電位相差（第２アンテナ２２間の位相差）と、が独立して制御（位相の独立制御）される。 In non-identical tilt angle control, the feeding phase difference adjusted by the first phase adjustment unit 3a (phase difference between the first antennas 21) and the feeding phase difference adjusted by the second phase adjustment unit 3b (second antenna) Are controlled independently (phase independent control).

つまり、非同一チルト角制御では、Ｌ≠Ｄとなり、
第１アンテナ２１ａと第１アンテナ２１ｂの位相差＝２Ｌ
第２アンテナ２２ａと第２アンテナ２２ｂの位相差＝２Ｄ
第１アンテナ２１ｂと第１アンテナ２１ｃの位相差＝２Ｌ
第２アンテナ２２ｂと第２アンテナ２２ｃの位相差＝２Ｄ
第１アンテナ２１ｃと第１アンテナ２１ｄの位相差＝２Ｌ
第２アンテナ２２ｃと第２アンテナ２２ｄの位相差＝２Ｄ
第１アンテナ２１ｄと第１アンテナ２１ｅの位相差＝２Ｌ
第２アンテナ２２ｄと第２アンテナ２２ｅの位相差＝２Ｄ
第１アンテナ２１ｅと第１アンテナ２１ｆの位相差＝２Ｌ
となるように制御される。 That is, in non-identical tilt angle control, L ≠ D,
Phase difference between first antenna 21a and first antenna 21b = 2L
Phase difference between second antenna 22a and second antenna 22b = 2D
Phase difference between first antenna 21b and first antenna 21c = 2L
Phase difference between second antenna 22b and second antenna 22c = 2D
Phase difference between first antenna 21c and first antenna 21d = 2L
Phase difference between second antenna 22c and second antenna 22d = 2D
Phase difference between first antenna 21d and first antenna 21e = 2L
Phase difference between second antenna 22d and second antenna 22e = 2D
Phase difference between first antenna 21e and first antenna 21f = 2L
It is controlled to become.

図５〜図７は、非同一チルト角制御を行った結果を示している。図５〜図７においても、０［ｄｅｇ］は、Ｌ＝Ｄ＝０の場合における８００ＭＨｚ（８４５ＭＨｚ）のビームのピーク方向である。また、図５〜図７の垂直面指向性を示す各グラフの横軸の右側が地上側であり、左側が天空側である。 5 to 7 show results of performing non-identical tilt angle control. 5 to 7, 0 [deg] is the peak direction of the beam of 800 MHz (845 MHz) when L = D = 0. Moreover, the right side of the horizontal axis of each graph which shows the vertical surface directivity of FIGS. 5-7 is the ground side, and the left side is the sky side.

２Ｌ＝２Ｄ＝０．０６７λ_８００Ｍの場合（Ｌ＝Ｄ）、図５に示すように、８００Ｍ（８４５ＭＨｚ）、１．５ＧＨｚ（１４６５ＭＨｚ）、及び２．０ＧＨｚ（２０２５ＭＨｚ）のすべてにおいて、チルト角＝８°となっている。 For _{2L = 2D = 0.067λ 800M (L} = D), as shown in FIG. 5, 800M (845MHz), in all of 1.5GHz (1465MHz), and 2.0GHz (2025 MHz), the tilt angle = 8 It is °.

一方、第１位相調整部３ａによる位相差２Ｌ＝０．０６７λ_８００Ｍとし、第２位相調整部３ｂによる位相差２Ｄ＝０．０１６λ_８００Ｍとした場合（Ｌ≠Ｄ）、図６に示すように、８００ＭＨｚについては、図５と同様に、チルト角＝８°となっているのに対し、１．５ＧＨｚ及び２．０ＧＨｚについては、チルト角＝７°となっており、８００ＭＨｚよりもビームが上向きとなっている。 On the other hand, when the phase difference 2L = 0.067λ _800M by the first phase adjustment portion 3a, and the phase difference 2D = 0.016λ _800M of the second phase adjusting section 3b (L ≠ D), as shown in FIG. 6, For 800 MHz, the tilt angle is 8 °, as in FIG. 5, whereas for 1.5 GHz and 2.0 GHz, the tilt angle is 7 °, and the beam is upward from 800 MHz. It has become.

このように、位相差Ｄを、位相差Ｌよりも小さくすることで、第１アンテナ２１及び第２アンテナ２２にて送受信される１．５ＧＨｚ及び２．０ＧＨｚの周波数のビームは、第１アンテナ２１だけで送受信される８００ＭＨｚの周波数のビームよりも上向きとなる。相対的に高い周波数の電波は、減衰しやすいため、相対的に低い周波数よりもビームを上向きにしておくことで、電波の到達可能範囲を広くすることができる。 In this way, by making the phase difference D smaller than the phase difference L, the beams having the frequencies of 1.5 GHz and 2.0 GHz transmitted and received by the first antenna 21 and the second antenna 22 are transmitted to the first antenna 21. Only the beam with a frequency of 800 MHz transmitted / received alone is directed upward. Since radio waves having a relatively high frequency are easily attenuated, the reachable range of the radio waves can be widened by making the beam face upward from a relatively low frequency.

また、第１位相調整部３ａによる位相差２Ｌ＝０．０６７λ_８００Ｍとし、第２位相調整部３ｂによる位相差２Ｄ＝０．００４６λ_８００Ｍとして、Ｄを更に小さくした場合、図７に示すように、８００ＭＨｚについては、図５と同様に、チルト角＝８°となっているのに対し、１．５ＧＨｚについては、チルト角＝６．５°となっている。また、２．０ＧＨｚについては、−１．５°と９．５°の２方向にてピークが生じる。 Further, the phase difference 2L = 0.067λ _800M by the first phase adjustment portion 3a, as the phase difference 2D = 0.0046λ _800M of the second phase adjusting unit 3b, when further small D, as shown in FIG. 7, For 800 MHz, the tilt angle = 8 °, as in FIG. 5, whereas for 1.5 GHz, the tilt angle = 6.5 °. For 2.0 GHz, peaks occur in two directions of −1.5 ° and 9.5 °.

１．５ＧＨｚと２．０ＧＨｚについては、位相が独立して調整された第１アンテナ２１及び第２アンテナ２２双方からのビームがあるため、両アンテナ２１，２２のビームを合成したものが、各周波数のビームとなる。
図６の１．５ＧＨｚ及び２．０ＧＨｚならびに図７の１．５ＧＨｚの場合、両アンテナ２１，２２のビームそれぞれの向きが比較的近いため、合成されたビームのピークは一つとなる。これに対し、図７の２．０ＧＨｚの場合、両アンテナ２１，２２のビームそれぞれの向きが比較的離れているため、合成されたビームのピークは二つとなる。 For 1.5 GHz and 2.0 GHz, since there are beams from both the first antenna 21 and the second antenna 22 whose phases are adjusted independently, a combination of the beams of both antennas 21 and 22 is used for each frequency. It becomes the beam of.
In the case of 1.5 GHz and 2.0 GHz in FIG. 6 and 1.5 GHz in FIG. 7, since the directions of the beams of both antennas 21 and 22 are relatively close, the combined beam has one peak. On the other hand, in the case of 2.0 GHz in FIG. 7, the directions of the beams of the two antennas 21 and 22 are relatively far apart, so that there are two peaks of the combined beam.

つまり、ＬとＤの差を十分に大きくすることで、第１アンテナ２１及び第２アンテナの双方が共振する周波数については、ビームのピークを二つに分けることができる。また、アンテナ２１，２２の種類を３以上にすることで、ビームのピークを三以上に分けることもできる。 That is, by sufficiently increasing the difference between L and D, the peak of the beam can be divided into two for the frequency at which both the first antenna 21 and the second antenna resonate. Further, by setting the types of the antennas 21 and 22 to 3 or more, the peak of the beam can be divided into three or more.

同一周波数のビームのピークを複数に分けることで、同一周波数のビームを、アンテナからの水平方向距離が異なる位置、又は、アンテナからの垂直方向距離が異なる位置に、向けることができる。例えば、同一周波数のビームを、地面側を狙った下方、及び、高層ビルなどを狙った上方それぞれに対して、ビーム形成することができる。
なお、ビームのピークを複数の方向に指向させるという着想は、第１アンテナ２１及び第２アンテナ２２が多周波共用アンテナではない場合にも利用することができる。 By dividing the peak of the beam of the same frequency into a plurality, the beam of the same frequency can be directed to a position where the horizontal distance from the antenna is different or a position where the vertical distance from the antenna is different. For example, a beam having the same frequency can be formed on the lower side aiming at the ground side and the upper side aiming at a high-rise building.
The idea of directing the beam peak in a plurality of directions can also be used when the first antenna 21 and the second antenna 22 are not multi-frequency antennas.

図８は、水平偏波用のアレイアンテナ２を構成する第１アンテナ２１ａ，２１ｂ及び第２アンテナ２２ａの具体例を示している。なお、図８において、アレイアンテナ２を構成する他のアンテナ（第１アンテナ２１ｃ〜２１ｆ及び第２アンテナ２２ｂ〜２２ｅ）については、図示省略したが、図８に示す第１アンテナ及び第２アンテナと同様である。 FIG. 8 shows a specific example of the first antennas 21a and 21b and the second antenna 22a constituting the array antenna 2 for horizontal polarization. In FIG. 8, the other antennas (the first antennas 21c to 21f and the second antennas 22b to 22e) constituting the array antenna 2 are not shown, but the first antenna and the second antenna shown in FIG. It is the same.

３波共用アンテナである第１アンテナ２１ａ，２１ｂは、複数のアンテナ素子（放射素子）１１，１２，１３を有するアンテナ本体１０、複数のアンテナ素子１１，１２，１３を有するアンテナ本体１０の給電点１５へ給電する給電部２０を備えている。アンテナ本体１０の背後には、反射板３０が設けられている。なお、給電部２０は、給電線８ａ，８ｂに接続されており、反射板３０の背後から反射板３０を貫通して、給電点１５に至るように配置される。 The first antennas 21a and 21b, which are three-wave shared antennas, include an antenna body 10 having a plurality of antenna elements (radiating elements) 11, 12, and 13, and a feeding point of the antenna body 10 having a plurality of antenna elements 11, 12, and 13 15 is provided. A reflector 30 is provided behind the antenna body 10. The power feeding unit 20 is connected to the power feeding lines 8 a and 8 b and is disposed so as to penetrate the reflecting plate 30 from behind the reflecting plate 30 and reach the feeding point 15.

複数のアンテナ素子１１，１２，１３としては、８００ＭＨｚ、１．５ＧＨｚ、２．０ＧＨｚの３つの周波数で共振し、それらの周波数の電波を放射するため、３種類設けられている。 The plurality of antenna elements 11, 12, and 13 are provided in three types in order to resonate at three frequencies of 800 MHz, 1.5 GHz, and 2.0 GHz and radiate radio waves of those frequencies.

複数のアンテナ素子１１，１２，１３のうち、最も低い周波数（８００ＭＨｚ）に対応した第１アンテナ素子１１は、ループ状のアンテナ素子（ループアンテナ素子）として形成されている。このループアンテナ素子１１は、１波長ループアンテナである。つまり、第１アンテナ素子１１の周長（ループ１周分の長さ）は、８００ＭＨｚの約１波長（λ_８００Ｍ＝３５６ｍｍ）分の長さを有している。
図示のループアンテナ素子１１は、矩形状のループとして形成されており、短辺１１ａの長さが６０ｍｍ、長辺１１ｂの長さが１１８ｍｍに設定されている。
なお、ループアンテナ素子１１の具体的形状やその寸法は、特に限定されるものではなく、円形状又は楕円状のループなどの他の形状を採用することもできる。 Of the plurality of antenna elements 11, 12, and 13, the first antenna element 11 corresponding to the lowest frequency (800 MHz) is formed as a loop antenna element (loop antenna element). This loop antenna element 11 is a one-wavelength loop antenna. That is, the circumference of the first antenna element 11 (the length of one loop) has a length corresponding to about one wavelength of 800 MHz (λ _800M = 356 mm).
The illustrated loop antenna element 11 is formed as a rectangular loop, and the length of the short side 11a is set to 60 mm, and the length of the long side 11b is set to 118 mm.
Note that the specific shape and dimensions of the loop antenna element 11 are not particularly limited, and other shapes such as a circular or elliptical loop may be employed.

アンテナ本体１０は、ループアンテナ素子である第１アンテナ素子１１の内側（第１アンテナ素子１１のほぼ中央）に、給電点１５を有している。給電点１５には、給電部（給電線）２０が接続される。図示の給電線２０は、平行２線タイプであるが、同軸ケーブルなどであってもよい。なお、給電部２０では、複数の周波数の信号が、混在した状態で流れる。
アンテナ本体１０を構成するアンテナ素子１１，１２，１３、給電点１５、及び後述の線路１６は、平面状の基板上に形成されている。 The antenna body 10 has a feeding point 15 inside the first antenna element 11 that is a loop antenna element (almost the center of the first antenna element 11). A power feeding part (feeding line) 20 is connected to the power feeding point 15. The illustrated feeder 20 is a parallel two-wire type, but may be a coaxial cable or the like. In the power supply unit 20, signals having a plurality of frequencies flow in a mixed state.
Antenna elements 11, 12, 13, a feeding point 15, and a later-described line 16 constituting the antenna body 10 are formed on a planar substrate.

第１アンテナ２１ａ，２１ｂにおいて、複数のアンテナ素子１１，１２，１３における他のアンテナ素子である第２及び第３アンテナ素子１２，１３は、ダイポール素子として形成されている。 In the first antennas 21a and 21b, the second and third antenna elements 12 and 13, which are other antenna elements in the plurality of antenna elements 11, 12, and 13, are formed as dipole elements.

第２アンテナ素子１２は、１．５ＧＨｚの周波数に対応したものである。第２アンテナ素子１２は、ループアンテナ素子１１である第１アンテナ素子１１の両側（上下）に対をなして配置されている。ダイポール素子である第２アンテナ素子１２は、その長手方向長さ（素子長）が、１．５ＧＨｚの波長（λ_１．５Ｇ）の約１／２（＝λ_１．５Ｇ／２＝１０２ｍｍ）である。 The second antenna element 12 corresponds to a frequency of 1.5 GHz. The second antenna elements 12 are arranged in pairs on both sides (up and down) of the first antenna element 11 that is the loop antenna element 11. The second antenna element 12, which is a dipole element, has a length in the longitudinal direction (element length) of about ½ (= λ _1.5G / 2 = 102 mm) of a wavelength (λ _1.5G ) of _1.5 GHz. is there.

第３アンテナ素子１３は、２．０ＧＨｚの周波数に対応したものである。第３アンテナ素子１３も、第１アンテナ素子１１の両側に対をなして配置されている。ダイポール素子である第３アンテナ素子１３は、その長手方向長さ（素子長）が、２．０ＧＨｚの波長（λ_２．０Ｇ）の約１／２（＝λ_２．０Ｇ／２＝７８ｍｍ）である。
第３アンテナ素子１３は、ループ状の第１アンテナ素子１１と、ダイポール素子である第２アンテナ素子１２との間に配置されている。 The third antenna element 13 corresponds to a frequency of 2.0 GHz. The third antenna element 13 is also arranged in pairs on both sides of the first antenna element 11. The third antenna element 13, which is a dipole element, has a length in the longitudinal direction (element length) of about ½ (= λ _2.0G / 2 = 78 mm) of a wavelength (λ _2.0G ) of _2.0 GHz. is there.
The third antenna element 13 is disposed between the loop-shaped first antenna element 11 and the second antenna element 12 that is a dipole element.

アンテナ本体１０は、給電点１５から各アンテナ素子１１，１２，１３に向けて延び、各アンテナ素子１１，１２，１３に接続される線路１６を備えている。線路１６は、給電点１５を起点として、アンテナ本体１０の最外に位置する対の第２アンテナ素子１２，１２それぞれにまで至る。本実施形態の線路１６は、直線状に形成されている。
線路１６の全長（一方の第２アンテナ素子１２から他方の第２アンテナ素子１２までの長さ＝第２アンテナ素子１２，１２の素子間隔）は、λ_１．５Ｇ／２＝１０２ｍｍである。なお、給電点１５から一方の第２アンテナ素子１２までの長さ、及び、給電点１５から他方の第２アンテナ素子１２までの長さは、λ_１．５Ｇ／４＝５１ｍｍである。 The antenna body 10 includes a line 16 that extends from the feeding point 15 toward the antenna elements 11, 12, and 13 and is connected to the antenna elements 11, 12, and 13. The line 16 starts from the feeding point 15 and reaches each of the pair of second antenna elements 12 and 12 located on the outermost side of the antenna body 10. The line 16 of this embodiment is formed in a straight line.
The total length of the line 16 (the length from one second antenna element 12 to the other second antenna element 12 = the element interval between the second antenna elements 12 and 12) is λ _1.5G / 2 = 102 mm. The length from the feeding point 15 to one of the second antenna elements 12 and the length from the feeding point 15 to the other second antenna element 12 are λ _1.5G / 4 = 51 mm.

対の第３アンテナ素子１３は、それぞれ、線路１６上における、給電点１５からλ_２．０Ｇ／４＝４２ｍｍの位置に設けられている。つまり、一方の第３アンテナ素子１３から他方の第３アンテナ素子１３までの長さ（第３アンテナ素子１３，１３の素子間隔）は、λ_２．０Ｇ／２＝８４ｍｍである。 The pair of third antenna elements 13 is provided on the line 16 at a position of λ _2.0G / 4 = 42 mm from the feeding point 15. That is, the length from one third antenna element 13 to the other third antenna element 13 (element spacing between the third antenna elements 13 and 13) is λ _2.0G / 2 = 84 mm.

ループ状の第１アンテナ素子１１は、複数のダイポール素子１２，１３のうち最も高い周波数（２．０ＧＨｚ）に対応した対の第３アンテナ素子１３，１３の間に設けられている。
対の第３アンテナ素子１３，１３の間に設けられている矩形ループ状の第１アンテナ素子１１は、その矩形短辺１１ａに沿った方向と、線路１６の長手方向と、が一致するように形成されている。そして、矩形短辺１１ａの長さは、前述のように６０ｍｍである。
なお、線路１６の長手方向に沿ってみたときに、給電点１５からループ状の第１アンテナ素子１１における対向する２点１６ｃ，１６ｃそれぞれまでの距離は、矩形状ループの短辺の長さの１／２＝３０ｍｍに等しい。 The loop-shaped first antenna element 11 is provided between the pair of third antenna elements 13 and 13 corresponding to the highest frequency (2.0 GHz) of the plurality of dipole elements 12 and 13.
The rectangular loop-shaped first antenna element 11 provided between the pair of third antenna elements 13 and 13 is arranged such that the direction along the rectangular short side 11a coincides with the longitudinal direction of the line 16. Is formed. The length of the rectangular short side 11a is 60 mm as described above.
When viewed along the longitudinal direction of the line 16, the distance from the feeding point 15 to each of the two opposing points 16c, 16c in the loop-shaped first antenna element 11 is the length of the short side of the rectangular loop. 1/2 = equal to 30 mm.

第１アンテナ２１のアンテナ本体１０の全体の大きさは、線路１６の長手方向（垂直方向）に関しては、線路１６の全長（第２アンテナ素子１２，１２の素子間隔＝λ_１．５Ｇ／２＝１０２ｍｍ）で規定され、線路１６の長手方向に直交する方向に関しては、矩形ループ状の第１アンテナ素子１１の長辺長さ（＝１１８ｍｍ）で規定される。 The overall size of the antenna body 10 of the first antenna 21 is the total length of the line 16 (element spacing of the second antenna elements 12 and 12 = λ _1.5G / 2 = in the longitudinal direction (vertical direction) of the line 16. 102 mm), and the direction orthogonal to the longitudinal direction of the line 16 is defined by the long side length (= 118 mm) of the first antenna element 11 having a rectangular loop shape.

仮に、８００ＭＨｚ、１．５ＧＨｚ、２．０ＧＨｚの３つの周波数用のアンテナ素子をすべてダイポール素子で構成した場合、図８における対の１．５ＧＨｚ用ダイポール素子（第２アンテナ素子）１２，１２のさらに両外側（上下）に、８００ＭＨｚ用ダイポール素子を設ける必要がある。
したがって、線路１６の全長は、対をなす８００ＭＨｚ用ダイポール素子同士の間隔に等しくなる。その間隔は、λ_８００Ｍ／２＝１７８ｍｍとなる。
また、８００ＭＨｚ用ダイポール素子の素子長は、λ_８００Ｍ／２＝１７８ｍｍであり、複数のダイポール素子の中で最も長くなる。
したがって、多周波共用アンテナである第１アンテナ２１ａ，２１ｂが大型化する。 If the antenna elements for three frequencies of 800 MHz, 1.5 GHz, and 2.0 GHz are all configured by dipole elements, the pair of 1.5 GHz dipole elements (second antenna elements) 12 and 12 in FIG. It is necessary to provide a dipole element for 800 MHz on both outer sides (upper and lower sides).
Therefore, the total length of the line 16 is equal to the distance between the paired 800 MHz dipole elements. The interval is λ _800M / 2 = 178 mm.
The element length of the 800 MHz dipole element is λ _800M / 2 = 178 mm, which is the longest among the plurality of dipole elements.
Therefore, the first antennas 21a and 21b which are multi-frequency shared antennas are increased in size.

その結果、複数のアンテナ素子をすべてダイポール素子で構成した多周波共用アンテナの場合、第１アンテナ２１ａ，２１ｂの間隔（ピッチ）２Ｗ＝２４０ｍｍとしても、第１アンテナ２１ａ，２１ｂ間に第２アンテナ２２ａを配置するためのスペースは、６２ｍｍ（＝２４０ｍｍ−１７８ｍｍ）しか残らず、第２アンテナ２２ａの設置が困難となる。 As a result, in the case of a multi-frequency shared antenna in which a plurality of antenna elements are all constituted by dipole elements, even if the interval (pitch) 2W = 240 mm between the first antennas 21a and 21b is 2nd, Only 62 mm (= 240 mm-178 mm) remains for arranging the second antenna 22a, making it difficult to install the second antenna 22a.

これに対し、図８に示す第１アンテナ２１ａ，２１ｂでは、複数のアンテナ素子をすべてダイポール素子で構成した多周波共用アンテナの場合において、その大きさを規定することとなる８００ＭＨｚ用のダイポール素子を廃止したため、小型化されている。
つまり、大型化の原因となる最小周波数（ここでは、８００ＭＨｚ）用のアンテナ素子１１として、第１アンテナ２１ａ，２１ｂでは、ダイポール素子ではなく、ループアンテナを用い、ダイポール素子１２，１３の内側に配置した。
これにより、線路１６の長手方向両端に位置するはずの８００ＭＨｚ用ダイポール素子が存在しない分、線路１６の長手方向におけるアンテナ本体１０の大きさ（１０２ｍｍ）を小さくでき、第２アンテナ２２ａを配置するのが容易となる。 On the other hand, in the first antennas 21a and 21b shown in FIG. 8, in the case of a multi-frequency shared antenna in which a plurality of antenna elements are all composed of dipole elements, a dipole element for 800 MHz that defines the size of the antenna is used. Since it was abolished, it was downsized.
That is, as the antenna element 11 for the minimum frequency (here, 800 MHz) that causes an increase in size, the first antennas 21a and 21b use loop antennas instead of dipole elements and are arranged inside the dipole elements 12 and 13. did.
As a result, the size (102 mm) of the antenna body 10 in the longitudinal direction of the line 16 can be reduced, and the second antenna 22a is disposed, because there is no 800 MHz dipole element that should be located at both ends of the line 16 in the longitudinal direction. Becomes easy.

２波共用アンテナである第２アンテナ２２ａも、複数のアンテナ素子（放射素子）１２，１３を有するアンテナ本体１０、複数のアンテナ素子１２，１３を有するアンテナ本体１０の給電点１５へ給電する給電部２０を備えている。
複数のアンテナ素子１２，１３としては、１．５ＧＨｚ、２．０ＧＨｚの２つの周波数で共振し、それらの周波数の電波を放射するため、２種類設けられている。
２波共用アンテナである第２アンテナ２２ａは、３波共用アンテナである第１アンテナ２１ａ，２１ｂから、ループアンテナ素子である第１アンテナ素子１１を除いたものに相当する。 The second antenna 22a, which is a two-wave shared antenna, also feeds power to the antenna body 10 having a plurality of antenna elements (radiating elements) 12 and 13, and the feeding point 15 of the antenna body 10 having the plurality of antenna elements 12 and 13. 20 is provided.
The plurality of antenna elements 12 and 13 are provided in two types in order to resonate at two frequencies of 1.5 GHz and 2.0 GHz and radiate radio waves of those frequencies.
The second antenna 22a, which is a two-wave shared antenna, corresponds to the first antenna 21a, 21b, which is a three-wave shared antenna, except for the first antenna element 11 that is a loop antenna element.

つまり、第２アンテナ２２ａは、１．５ＧＨｚの周波数に対応したアンテナ素子（第ポール素子）１２と、２．０ＧＨｚの周波数に対応したアンテナ素子（ダイポール素子）１３と、を備えて構成されている。
第２アンテナ２２ａは、第１アンテナ２１ａ，２１ｂから、最内側の第１アンテナ素子１１を除いたものであるので、全体の大きさは、第１アンテナ２１ａ，２１ｂと同様である。
第２アンテナ２２ａに関し、説明を省略した点については、第１アンテナ２１ａ，２１ｂと同様である。 That is, the second antenna 22a includes an antenna element (first pole element) 12 corresponding to a frequency of 1.5 GHz and an antenna element (dipole element) 13 corresponding to a frequency of 2.0 GHz. .
Since the second antenna 22a is obtained by removing the innermost first antenna element 11 from the first antennas 21a and 21b, the overall size is the same as that of the first antennas 21a and 21b.
The second antenna 22a is the same as the first antennas 21a and 21b in that the explanation is omitted.

なお、図９に示すように、第１アンテナ２１ａ，２１ｂ及び第２アンテナ２２ａを、給電点１５を中心に９０°回転させることで、垂直偏波用のアレイアンテナ２を構成することもできる。
また、図８のアレイアンテナ２及び図９のアレイアンテナ２を組み合わせることで、水平偏波及び垂直偏波に対応したアレイアンテナを構成することができる。 As shown in FIG. 9, the vertically polarized array antenna 2 can be configured by rotating the first antennas 21 a and 21 b and the second antenna 22 a by 90 ° about the feeding point 15.
Further, by combining the array antenna 2 of FIG. 8 and the array antenna 2 of FIG. 9, an array antenna corresponding to horizontal polarization and vertical polarization can be configured.

図１０は、図８に示す第２アンテナ２２ａにおいて、１．５ＧＨｚに対応したアンテナ素子１２を、ダイポール素子ではなく、ループアンテナ素子として形成したものである。
このループアンテナ素子１２は、１波長ループアンテナである。つまり、ループアンテナ素子１２の周長（ループ１周分の長さ）は、１．５ＧＨｚの約１波長（λ_１．５Ｇ＝２０４ｍｍ）分の長さを有している。
図示のループアンテナ素子１２は、矩形状のループとして形成されており、短辺１１ａの長さが３５ｍｍ、長辺１２ｂの長さが６７ｍｍに設定されている。
なお、ループアンテナ素子１２の具体的形状やその寸法は、特に限定されるものではなく、円形状又は楕円状のループなどの他の形状を採用することもできる。 FIG. 10 shows the second antenna 22a shown in FIG. 8 in which the antenna element 12 corresponding to 1.5 GHz is formed as a loop antenna element instead of a dipole element.
This loop antenna element 12 is a one-wavelength loop antenna. That is, the circumferential length of the loop antenna element 12 (the length of one loop) has a length corresponding to about one wavelength of 1.5 GHz (λ _1.5G = 204 mm).
The illustrated loop antenna element 12 is formed as a rectangular loop, and the length of the short side 11a is set to 35 mm, and the length of the long side 12b is set to 67 mm.
Note that the specific shape and dimensions of the loop antenna element 12 are not particularly limited, and other shapes such as a circular or elliptical loop may be employed.

図１０において、２．０ＧＨｚの周波数に対応したアンテナ素子１３は、ダイポール素子として形成されている。アンテナ素子１３は、ループアンテナ素子１２の両側に対をなして配置されている。ダイポール素子であるアンテナ素子１３は、その長手方向長さ（素子長）が、２．０ＧＨｚの波長（λ_２．０Ｇ）の約１／２（＝λ_２．０Ｇ／２＝７８ｍｍ）である。
第２アンテナ２２ａの線路１６の全長（一方のアンテナ素子１３から他方のアンテナ素子１３までの長さ＝アンテナ素子１３，１３の素子間隔）は、λ_２．０Ｇ／２＝８４ｍｍである。
したがって、図１０では、第２アンテナ２２ａも小型化されており、第１アンテナ２１ａ，２１ｂの間に配置することがさらに容易となっている。 In FIG. 10, the antenna element 13 corresponding to a frequency of 2.0 GHz is formed as a dipole element. The antenna elements 13 are arranged in pairs on both sides of the loop antenna element 12. The antenna element 13 which is a dipole element has a length in the longitudinal direction (element length) that is about ½ (= λ _2.0G / 2 = 78 mm) of a wavelength (λ _2.0G ) of _2.0 GHz.
The total length of the line 16 of the second antenna 22a (length from one antenna element 13 to the other antenna element 13 = element spacing of the antenna elements 13 and 13) is λ _2.0G / 2 = 84 mm.
Therefore, in FIG. 10, the second antenna 22a is also miniaturized, and it is easier to arrange between the first antennas 21a and 21b.

なお、図１１に示すように、図１０に示す第１アンテナ２１ａ，２１ｂ及び第２アンテナ２２ａを、給電点１５を中心に９０°回転させることで、垂直偏波用のアレイアンテナ２を構成することもできる。
また、図１０のアレイアンテナ２及び図１１のアレイアンテナ２を組み合わせることで、水平偏波及び垂直偏波に対応したアレイアンテナを構成することができる。 As shown in FIG. 11, the first antennas 21a and 21b and the second antenna 22a shown in FIG. 10 are rotated by 90 ° about the feeding point 15, thereby forming the vertically polarized array antenna 2. You can also
Further, by combining the array antenna 2 of FIG. 10 and the array antenna 2 of FIG. 11, an array antenna corresponding to horizontal polarization and vertical polarization can be configured.

［２．第２実施形態（２波共用アンテナ＋１波アンテナ）］
図１２は、第２実施形態として、アレイアンテナ２を構成する第１アンテナ２１を、２波共用アンテナ（８００ＭＨｚ／２．０ＧＨｚ）とし、第２アンテナ２２を、１波アンテナ（２．０ＧＨｚ）としたものを示している。
第２実施形態では、第１アンテナ２１の間には、二つの第２アンテナ２２が設けられている。 [2. Second Embodiment (2-wave shared antenna + 1-wave antenna)]
In FIG. 12, as the second embodiment, the first antenna 21 configuring the array antenna 2 is a two-wave shared antenna (800 MHz / 2.0 GHz), and the second antenna 22 is a one-wave antenna (2.0 GHz). Shows what you did.
In the second embodiment, two second antennas 22 are provided between the first antennas 21.

第２実施形態においても、第２アンテナ２２は、第１アンテナが共振する複数の周波数（８００ＭＨｚ／２．０ＧＨｚ）のうち、最も低い周波数（８００ＭＨｚ）を除いた残りの周波数（２．０ＧＨｚ）に共振するよう構成されている。
また、第２実施形態においても、第１実施形態と同様の位相調整を行うことができる。 Also in the second embodiment, the second antenna 22 has a remaining frequency (2.0 GHz) excluding the lowest frequency (800 MHz) among a plurality of frequencies (800 MHz / 2.0 GHz) at which the first antenna resonates. It is configured to resonate.
Also in the second embodiment, the same phase adjustment as in the first embodiment can be performed.

なお、第２実施形態において、２．０ＧＨｚに代えて、１．５ＧＨｚを採用してもよい。すなわち、第２アンテナ２２は、第１アンテナが共振する複数の周波数（８００ＭＨｚ／１．５ＧＨｚ）のうち、最も低い周波数（８００ＭＨｚ）を除いた残りの周波数（１．５ＧＨｚ）に共振するよう構成してもよい。 In the second embodiment, 1.5 GHz may be employed instead of 2.0 GHz. That is, the second antenna 22 is configured to resonate at the remaining frequency (1.5 GHz) excluding the lowest frequency (800 MHz) among a plurality of frequencies (800 MHz / 1.5 GHz) at which the first antenna resonates. May be.

［３．参考実施形態（チルト制御）］
図１３は、アンテナシステム１のアレイアンテナ２を、１種類の多周波共用アンテナ（３波共用アンテナ；第１アンテナ）２１だけで構成したものを示している。 [3. Reference embodiment (tilt control)]
FIG. 13 shows a configuration in which the array antenna 2 of the antenna system 1 is configured with only one type of multi-frequency shared antenna (three-wave shared antenna; first antenna) 21.

前述の同一チルト角制御は、第１実施形態のように、アレイアンテナ２を、２種類の多周波共用アンテナ２１，２２によって構成した場合だけでなく、参考実施形態のように、アレイアンテナ２を、１種類の多周波共用アンテナ２１によって構成した場合でも、実行可能であり、図２〜図４と同様の結果が得られることを、本発明者らは見出した。 The above-described same tilt angle control is performed not only when the array antenna 2 is configured by two types of multi-frequency shared antennas 21 and 22 as in the first embodiment, but also as in the reference embodiment. The present inventors have found that even when configured with one type of multi-frequency shared antenna 21, the present invention can be executed and the same results as in FIGS.

つまり、隣接する多周波共用アンテナ２１間の位相差Ｌ＝０の場合、図１４に示すように８００ＭＨｚ（８４５ＭＨｚ）、１．５ＧＨｚ（１４６５ＭＨｚ）、及び２．０ＧＨｚ（２０２５ＭＨｚ）のすべてにおいて、チルト角＝０°となっている。 That is, in the case where the phase difference L = 0 between the adjacent multi-frequency antennas 21 adjacent to each other, as shown in FIG. 14, the tilt angle at all of 800 MHz (845 MHz), 1.5 GHz (1465 MHz), and 2.0 GHz (2025 MHz). = 0 °.

そして、Ｌ＝Ｄ＝０．０１７λ_８００Ｍの場合、図１５に示すように、８００ＭＨｚのビームのチルト角が地上側へ４°となっているだけでなく、１．５ＧＨｚ及び２．０ＧＨｚのビームのチルト角も地上側へ４°となっている。 In the case of L = D = 0.017λ _800M, as shown in FIG. 15, the tilt angle of the beam of 800MHz is not only a 4 ° to the ground side, of 1.5GHz and 2.0GHz beams The tilt angle is 4 ° toward the ground.

また、Ｌ＝Ｄ＝０．０１７λ_８００Ｍの場合、図１６に示すように、８００ＭＨｚのビームのチルト角が地上側へ８°となっているだけでなく、１．５ＧＨｚ及び２．０ＧＨｚのビームのチルト角も地上側へ８°となっている。 Also, in the case of L = D = 0.017λ _800M, as shown in FIG. 16, the tilt angle of the beam of 800MHz is not only a 8 ° to the ground side, of 1.5GHz and 2.0GHz beams The tilt angle is 8 ° to the ground side.

参考実施形態においても、第１位相調整部３ａが、複数の周波数の信号が合成された状態で流れる部分に設けられていることで、位相差を調整すると、８００ＭＨｚ、１．５ＧＨｚ及び２．０ＧＨｚ全てのビームのチルト角が、同一角度で変化する。
チルト角は、アンテナ２１間の位相差Ｌに依存して決まるため、複数の周波数の信号が合成された状態で流れる部分において位相差を調整することで、複数の周波数全てのチルト角を調整できる。 Also in the reference embodiment, when the phase difference is adjusted by providing the first phase adjustment unit 3a in a portion that flows in a state where a plurality of frequency signals are combined, 800 MHz, 1.5 GHz, and 2.0 GHz The tilt angle of all beams changes at the same angle.
Since the tilt angle is determined depending on the phase difference L between the antennas 21, it is possible to adjust the tilt angle of all of the plurality of frequencies by adjusting the phase difference in a portion where signals of a plurality of frequencies flow in a synthesized state. .

ここで、複数の周波数それぞれのチルト角を制御しようとする場合、図１７に示すように、各周波数用のアンテナ２１，２２，２３を設けておき、複数の周波数毎に位相差を調整するための位相調整部（可変移相器）３ａ，３ｂ，３ｃを設けることが考えられる。 Here, in order to control the tilt angle of each of a plurality of frequencies, as shown in FIG. 17, antennas 21, 22, and 23 for each frequency are provided, and the phase difference is adjusted for each of the plurality of frequencies. It is conceivable to provide phase adjusters (variable phase shifters) 3a, 3b, 3c.

しかし、多周波共用アンテナ２１を用いるとともに、複数の周波数の信号を周波数共用器４ａにてまとめておくと、複数の周波数の信号が合成された状態で流れる部分において位相差を調整することができ、複数の周波数毎に個別に位相差を調整しなくても、複数の周波数全てのチルト角を同一角度で調整することができる。したがって、図１７のように、アンテナシステムの構成を複雑にすることなく、簡易な構成で、複数の周波数全てのチルト角を調整することができる。 However, when the multi-frequency antenna 21 is used and signals of a plurality of frequencies are collected by the frequency sharer 4a, the phase difference can be adjusted in a portion where the signals of the plurality of frequencies flow in a synthesized state. Even if the phase difference is not adjusted individually for each of the plurality of frequencies, the tilt angles of all of the plurality of frequencies can be adjusted by the same angle. Therefore, as shown in FIG. 17, the tilt angles of all the plurality of frequencies can be adjusted with a simple configuration without complicating the configuration of the antenna system.

しかも、多周波共用アンテナ２１が共振する複数の周波数のうち、最も高い周波数（２．０ＧＨｚ）が、最も低い周波数（８００ＭＨｚ）の１．５倍以上の周波数（より好ましくは、２倍以上の周波数）であることで、多様な周波数への対応が可能となる。 Moreover, the highest frequency (2.0 GHz) among the plurality of frequencies at which the multi-frequency shared antenna 21 resonates is 1.5 times or more the frequency (more preferably, 2 times or more) the lowest frequency (800 MHz). ), It is possible to deal with various frequencies.

［４．付記］
［４．１付記１］
本発明に関して、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 [4. Addendum]
[4.1 Appendix 1]
With respect to the present invention, the embodiments disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is not meant to be described above, but is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims.

［４．２付記２］
ビームを複数の方向に指向させることができるアンテナシステムの構成は次の通りである。アンテナシステムは、複数の第１アンテナと、前記複数の第１アンテナの間に配置された１又は複数の第２アンテナと、を含むアレイアンテナを備え、複数の前記第１アンテナそれぞれの間の給電位相差と、複数の前記第２アンテナそれぞれの間の給電位相差と、が異なっていることで、前記アレイアンテナにおけるビームが複数の方向に指向している。 [4.2 Appendix 2]
The configuration of the antenna system that can direct the beam in a plurality of directions is as follows. The antenna system includes an array antenna including a plurality of first antennas and one or more second antennas arranged between the plurality of first antennas, and feeding between each of the plurality of first antennas. Since the phase difference and the feeding phase difference between each of the plurality of second antennas are different, the beam in the array antenna is directed in a plurality of directions.

［４．３付記３］
アレイアンテナのチルト角制御に関する発明は、次のとおりである。アンテナシステムは、複数のアンテナを有するアレイアンテナと、前記複数のアンテナそれぞれの間の給電位相差を調整して、ビームのチルト角を変化させる位相調整部と、を備え、前記複数のアンテナは、それぞれ、複数の周波数に共振するよう構成された多周波共用アンテナであり、前記位相調整部は、前記多周波共用アンテナに接続された給電線路のうち、前記複数の周波数の信号に共用される部分に設けられている。 [4.3 Appendix 3]
The invention relating to the tilt angle control of the array antenna is as follows. The antenna system includes: an array antenna having a plurality of antennas; and a phase adjustment unit that adjusts a feeding phase difference between each of the plurality of antennas to change a tilt angle of the beam. Each is a multi-frequency shared antenna configured to resonate at a plurality of frequencies, and the phase adjustment unit is a portion shared by the signals of the plurality of frequencies among the feed lines connected to the multi-frequency shared antenna Is provided.

前記ビームのチルト角を制御する制御部を更に備え、前記制御部は、前記給電位相差が変化するように前記位相調整部を制御することで、前記複数の周波数それぞれのビームのチルト角を同一角度で変更させるのが好ましい。 The apparatus further includes a control unit that controls the tilt angle of the beam, and the control unit controls the phase adjustment unit so that the feeding phase difference changes, so that the beam tilt angles of the plurality of frequencies are the same. It is preferable to change the angle.

また、アンテナシステムにおけるビームのチルトを制御する方法において、前記アンテナシステムは、複数のアンテナを有するアレイアンテナと、前記複数のアンテナ間の給電位相差を調整して、ビームのチルト角を変化させる位相調整部と、を備え、前記複数のアンテナは、それぞれ、複数の周波数に共振するよう構成された多周波共用アンテナであり、前記多周波共用アンテナに接続された給電線路のうち前記複数の周波数の信号に共用される部分で、給電位相差を調整することで、前記複数の周波数それぞれのビームのチルト角を同一角度で変更させる。 Further, in the method for controlling the tilt of the beam in the antenna system, the antenna system adjusts a feed phase difference between the plurality of antennas and an array antenna having a plurality of antennas to change a tilt angle of the beam. And a plurality of antennas each configured to resonate at a plurality of frequencies, and each of the plurality of frequencies out of a feed line connected to the multi-frequency antenna. By adjusting the feeding phase difference in the portion shared by the signals, the tilt angles of the beams of the plurality of frequencies are changed by the same angle.

１アンテナシステム
２アレイアンテナ
３ａ第１位相調整部
３ｂ第２位相調整部
４ａ第１周波数共用器
４ｂ第２周波数共用器
５制御部
６ａ，６ｂ，６ｃ送受信機
７ａ，７ｂ，７ｃ給電線
８ａ，８ｂ給電線
１１第１アンテナ素子
１２第２アンテナ素子
１３第３アンテナ素子
２１ａ〜２１ｆ第１アンテナ（多周波共用アンテナ）
２２ａ〜２２ｅ第２アンテナ（多周波共用アンテナ）
３１ａ，３２ａ，３３ａ可変移相器
３１ｂ，３２ｂ，３３ｂ可変移相器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Antenna system 2 Array antenna 3a 1st phase adjustment part 3b 2nd phase adjustment part 4a 1st frequency sharing device 4b 2nd frequency sharing device 5 Control part 6a, 6b, 6c Transceiver 7a, 7b, 7c Feeding line 8a, 8b Feed line 11 First antenna element 12 Second antenna element 13 Third antenna elements 21a to 21f First antenna (multi-frequency antenna)
22a-22e 2nd antenna (multi-frequency common antenna)
31a, 32a, 33a Variable phase shifters 31b, 32b, 33b Variable phase shifters

Claims

A plurality of first antenna, anda multiple second antennas arranged one or between a plurality of said first antenna, said first antenna, multi-frequency configured to resonate in a plurality of frequency An array antenna which is a shared antenna, and wherein the second antenna is configured to resonate with one or more remaining frequencies excluding at least the lowest frequency among the plurality of frequencies with which the first antenna resonates. When,
A first phase adjusting unit that adjusts a feeding phase difference between each of the plurality of first antennas to change a tilt angle of the beam;
A second phase adjustment unit that adjusts a feeding phase difference between each of the plurality of second antennas to change a tilt angle of the beam;
A control unit for controlling the tilt angle of the beam;
With
The control unit controls the first antenna by controlling the feeding phase difference between each of the plurality of first antennas to be the same as the feeding phase difference between each of the plurality of second antennas. Among the plurality of frequencies that resonate, the tilt angle of the beam having one or more frequencies that resonate also in the second antenna and the tilt angle of the beam having other frequencies are changed by the same angle.
Antenna system .

A plurality of first antenna, anda multiple second antennas arranged one or between a plurality of said first antenna, said first antenna, multi-frequency configured to resonate in a plurality of frequency An array antenna which is a shared antenna, and wherein the second antenna is configured to resonate with one or more remaining frequencies excluding at least the lowest frequency among the plurality of frequencies with which the first antenna resonates. When,
A first phase adjusting unit that adjusts a feeding phase difference between each of the plurality of first antennas to change a tilt angle of the beam;
A second phase adjustment unit that adjusts a feeding phase difference between each of the plurality of second antennas to change a tilt angle of the beam;
A control unit for controlling the tilt angle of the beam;
With
The control unit independently controls a feeding phase difference between each of the plurality of first antennas and a feeding phase difference between each of the plurality of second antennas, so that the first antenna resonates. Among the plurality of frequencies, the tilt angle of the beam having one or more frequencies that resonate also in the second antenna is different from the tilt angle of the beam having other frequencies.
Antenna system .

The first phase adjuster before SL, of the first antenna connected to the feed line, wherein the first antenna is provided in a portion that is shared by signals of the plurality of frequency resonating
The antenna system according to claim 1 or 2 .

The second phase adjustment unit is configured of the attached feed line to the second antenna, the second antenna according to claim signals of said plurality of frequencies to resonate is provided in a portion that flows in the state of being synthesized 3 The described antenna system.

The control unit performs control so that, of the plurality of frequencies at which the first antenna resonates, a beam having one or a plurality of frequencies that resonate also at the second antenna is directed upward from a beam at other frequencies. The antenna system according to claim 2 .

The first antenna includes a plurality of antenna elements that resonate corresponding to the plurality of frequencies at which the first antenna resonates,
As the plurality of antenna elements, including a dipole element and a loop-shaped antenna element,
The loop-shaped antenna element is an antenna element that resonates at a lowest frequency among the plurality of frequencies at which the first antenna resonates,
The array antenna system according to claim 1, wherein the dipole element is disposed on an outer peripheral side of the loop-shaped antenna element and is not disposed on an inner peripheral side of the loop-shaped antenna element. .

The second antenna includes a plurality of antenna elements that resonate corresponding to the plurality of frequencies at which the second antenna resonates,
As the plurality of antenna elements, including a dipole element and a loop-shaped antenna element,
The loop-shaped antenna element is an antenna element that resonates at the lowest frequency among the plurality of frequencies at which the second antenna resonates,
The array antenna system according to claim 1, wherein the dipole element is disposed on an outer peripheral side of the loop-shaped antenna element and is not disposed on an inner peripheral side of the loop-shaped antenna element. .

The highest frequency among the plurality of frequency first antenna resonates, claim 1-7 wherein the first antenna is not less than 1.5 times the lowest frequency among the plurality of frequency resonating 2. The array antenna system according to item 1 .