JPH0823224A - ノッチアンテナ - Google Patents

ノッチアンテナ

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JPH0823224A
JPH0823224A JP15857894A JP15857894A JPH0823224A JP H0823224 A JPH0823224 A JP H0823224A JP 15857894 A JP15857894 A JP 15857894A JP 15857894 A JP15857894 A JP 15857894A JP H0823224 A JPH0823224 A JP H0823224A
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JP
Japan
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slots
dielectric substrate
layers
wavelength
frequency signal
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JP15857894A
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English (en)
Inventor
Yoshio Ebine
佳雄 恵比根
Naohisa Goto
尚久 後藤
Hiroyuki Arai
宏之 新井
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NTT Docomo Inc
NTT Inc
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
NTT Mobile Communications Networks Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、移動通信システムにおいて、トン
ネルその他の不感地に無線ゾーンを拡張するために設置
されるノッチアンテナに関し、特性のバラツキを抑えつ
つ小型化および低廉化をはかることを目的とする。 【構成】 給電される高周波信号の波長に対して半無限
導体平面と見なし得る形状および寸法の複数の層を有す
る誘電体基板と、誘電体基板の複数の層の内、何れかの
単一の層の端面に個別に配置された切り込みにより形成
され、かつ給電点の間隔が波長の半値に設定された一対
のスロットと、誘電体基板の複数の層の内、一対のスロ
ットが形成された層と異なる層に形成され、これらのス
ロットの給電点に高周波信号を逆相で給電する給電線と
を備えて構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、移動通信システムにお
いて、トンネルその他の不感地に無線ゾーンを拡張する
ために設置されるノッチアンテナに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、自動車その他の移動体に対して通
信サービスを提供する移動通信システムが広く普及し、
その通信サービスを提供可能な無線ゾーンを拡大するた
めに多くの無線基地局が設置されている。このような無
線ゾーンは車両にかかわる業務通信用に割り付けられた
400MHz帯、自動車電話その他に割り付けられた90
0MHz帯および1500MHz帯の無線周波数について個
別に形成されるが、多くのトンネルの中では、これらの
無線周波数における電波の直進性によって不感地が形成
されるために、通信サービスが提供されない。
【0003】従来、このような不感地に無線ゾーンを拡
張する方法としては、不感地と所望の無線ゾーンとの間
で無線信号を双方向に直接中継するブースタ方式が採用
され、その不感地に局部的に無線ゾーンを形成するアン
テナとしてはノッチアンテナが用いられている。
【0004】図2は、従来のノッチアンテナの構成例を
示す図である。図において、ケース20の内部には、長
方形の金属板21の対向する各縁の中央に矩形の切欠部
(以下、「スロット」という。)221 、222 を形成
することにより構成された素子23が固設され、かつ一
端がケース20の外部に導かれた給電線24の他端側が
収容される。このような給電線24の他端側は平衡状態
を保ちつつ二方路に分岐され、これらの各方路はそれぞ
れスロット221、222の対向する2つの縁に同じ方向
から交差するように平行に導かれる。さらに、スロット
221 、222 の対向する縁の内、上述した方向に沿っ
た近い縁と遠い縁とには、給電線24の外被および芯線
が接続される。
【0005】このような構成のノッチアンテナでは、給
電線24の他端の分岐点から先端部までの長さは、スロ
ット221 、222 に180°の位相差で所望の無線信
号が給電されるように、その無線信号の周波数に適応し
た値に設定される。なお、ここでは、簡単のため、上述
した分岐点がスロット222 よりスロット221 に近い
位置に形成されているものとする。
【0006】また、スロット221 、222 は、給電線
24を介してオフセット給電され、送信機や受信機のア
ンテナ端子におけるインピーダンス(例えば、50Ω)
との整合がはかられる。
【0007】さらに、素子23がほぼ半無限導体平面と
見なされる場合には、一般に、スロット221 、222
によって形成される電磁界は、素子23と補対の関係に
ある形状のアンテナによって形成される電磁界と双対の
関係にある。
【0008】したがって、スロット221 、222 によ
って個別に放射される電磁波のベクトル和で与えられる
指向性は「8」の字状となり、その指向性は素子23が
大地に対して垂直に設置された場合には水平面に形成れ
る。
【0009】このようなノッチアンテナは、施行の容易
性から天井面より壁面に取り付けられる場合が多いトン
ネル等に採用され、かつ偏波が壁面に水平な垂直偏波と
なって自動車に搭載されたアンテナとの間に効率的な無
線伝送路を形成する。さらに、このようなアンテナで
は、上述した指向性によって水平面における指向性のヌ
ル点がアンテナ近傍に形成され、反対にトンネル等に沿
った遠方に対する利得が高い値に設定されるので、距離
に応じた電界強度の分布に著しい低下が生じ難く、道路
に沿った線上の不感地に対して無線ゾーンの拡張が効率
的にはかられる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来のノッチアンテナでは、金属板21にスロット22
1、222を形成してケース20内に固設し、かつこれら
のスロットに給電線24の芯線や外被を接続すると共に
その給電線の一端をケース20の外部に引き出す複数の
工程を経て製造されるために、その製造に多くの工数を
要して効率的な量産化が難しく、かつ組立てや金属板2
1の加工精度に応じて特性のバラツキが生じ易かった。
さらに、取り付けられた状態では、ケース20とそのケ
ースの取り付け面に対する取り付け機構部との厚みの和
が大きいために、その取り付け面が制約されたり、トン
ネル等の壁面から大きく突出して走行中の車両に接触す
る事故が発生する可能性があった。
【0011】本発明は、特性のバラツキを抑えつつ小型
化および低廉化がはかられたノッチアンテナを提供する
ことを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は、給電される高
周波信号の波長に対して半無限導体平面と見なし得る形
状および寸法の複数の層を有する誘電体基板と、誘電体
基板の複数の層の内、何れかの単一の層の端面に個別に
配置された切り込みにより形成され、かつ給電点の間隔
が波長の半値に設定された一対のスロットと、誘電体基
板の複数の層の内、一対のスロットが形成された層と異
なる層に形成され、これらのスロットの給電点に高周波
信号を逆相で給電する給電線とを備えたことを特徴とす
【0013】
【作用】本発明にかかわるノッチアンテナでは、誘電体
基板上にノッチアンテナを形成する一対のスロットとこ
れらのスロットに対する給電線とが一体化して設けられ
る。
【0014】また、このような誘電体基板の各層は何れ
も給電される高周波信号の波長に対して半無限導体平面
と見なし得る形状および寸法を有するので、これらの何
れかの単一の層に形成された一対のスロットから放射さ
れる電磁界は、これらのスロットに補対な板状アンテナ
によって得られる電磁界と双対となる。さらに、これら
のスロットは給電点が上述した波長の半値に設定され、
かつ給電線を介して互いに逆相で給電されるので、道路
にそってその道路の面に垂直に設置された場合には、各
スロットからほぼ等距離となる方向にヌル点が形成さ
れ、かつ「8」の字状の指向特性が得られる。
【0015】すなわち、誘電体基板上に一体化して形成
されることにより加工精度が高められ、かつ製造工程が
簡略化されて厚みが大幅に低減される。したがって、従
来例と同等以上の性能がバラツキを抑えつつ実現され、
かつ取り付け面の制約が緩和されたり、車両等との接触
事故の発生確率が大幅に減少する。
【0016】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例につい
て詳細に説明する。図1は、本発明の一実施例を示す図
である。
【0017】図において、両面に銅箔が貼着された長方
形状の誘電体基板11の一方の面には、その面の対向す
る2つの端面の中央部に矩形状のスロット121 、12
2 がそれぞれホトリソグラフィック技術に基づいて形成
される。
【0018】誘電体基板11の他方の面では、上述した
一方の面においてスロット121 、122 で挟まれた領
域の中央部に対向する位置を頂点とし、かつ上述した2
つの端面の縁に隣接する一方の縁の中央部を底点とする
「T」字状のストリップ線路13が形成される。さら
に、ストリップ線路13のこのような頂部の両端には、
スロット121 、122 の対向する2つの縁の中点に対
応した何れの点でも交差する略「コ」の字状の給電線1
1 、142 が、ストリップ線路13の分岐点に対して
点対称に形成される。なお、上述した底点に対応したス
トリップ線路13の端部は給電端子15となり、誘電体
基板11の一方の面に残っている銅箔部はその給電端子
15を介して行われる給電に際して接地パターン16と
なる。
【0019】以下、本実施例の動作を説明する。ストリ
ップ線路13を介して与えられる高周波信号は、そのス
トリップ線路とインピーダンス整合をはかって接続され
た給電線141 、142 を介して二分され、かつこれら
の給電線に誘電体基板11を介して電磁的に結合された
スロット121 、122 にそれぞれ給電される。
【0020】このようなスロット121 、122 に対す
る高周波信号の給電については、ストリップ線路13の
分岐点に対する給電線141 、142 の線路長が同じで
あっても、上述したように、これらの給電線がその分岐
点に対して点対象に形成されているために、逆相で行わ
れる。
【0021】さらに、スロット121 、122 が有する
対向した2つの縁における給電線141 、142 相互間
の距離dは、予め上述した高周波信号の波長λに対して
1/2λの値に設定される。
【0022】このようにして逆相で給電されるスロット
121 、122 によって形成される電磁界E(φ)は、方
向角φ、上述した距離d、波長λおよび移相定数β(=
λ/2π)に対して E(φ)=cos(0.5d・βcosφ) の式で示される。このような電磁界E(φ)は、本実施例
にかかわるスロットアンテナが大地に対して垂直に設置
された場合には、水平面におけるそのスロットアッテナ
の指向性を示し、 φ=0 である場合には、E(φ)の値が「0」となってヌル点が
形成され、かつ「8」の字特性が得られる。
【0023】このように本実施例によれば、両面に銅箔
が貼着された誘電体基板11にホトリソグラヒィック技
術に基づきスロット121 、122 、給電線141 、1
2およびこれらの給電線に分岐して接続されたストリ
ップ線路13を一体化して形成することにより、従来例
に比べて厚みを低減しつつ高い加工精度により従来例と
同等以上の性能を有するノッチアンテナが実現される。
【0024】なお、本実施例では、誘電体基板11が長
方形状の2つの(外)層を有しているが、本発明はこの
ような形状や層を有する誘電体基板に限定されず、給電
される高周波信号の波長に対して半無限導体平面と見な
し得る形状および寸法の層を2つ以上有するならば同様
にして適用可能である。
【0025】また、このような誘電体基板については、
スロット121 、122 や給電線141、142がホトリ
ソグラヒィック技術に基づいて形成された銅箔で構成さ
れているが、本発明は、このような技術や銅箔に限定さ
れず、誘電体基板の各層に所望の精度で確実にパターン
が形成されるならば、スパッタリングその他の如何なる
技術を適用してもよく、かつこのような技術に基づいて
インピーダンス整合、周波数特性その他の要求される性
能が得られるならば、どのような金属を用いて箔を形成
してもよい。
【0026】さらに、本実施例では、スロット121
122の形状が矩形となっているが、本発明はこのよう
な形状のスロットに限定されず、指向性、利得、周波数
特性その他の所望の性能が確実に得られるならばどのよ
うな形状のスロットを形成してもよい。
【0027】また、本実施例では、給電端子15と給電
線141 、142 との間にこれらの給電線に対する給電
路の分岐をはかるストリップ線路13が形成されている
が、本発明はこのような構成に限定されず、例えば、ス
ロット121 、122 に個別に対応した給電路によって
給電が行われる場合には、ストリップ線路13を形成せ
ず、かつこれらの給電路を延長してスロット121 、1
2 に対する給電位相を逆相に設定するために、給電線
141 、142 を設けてもよい。
【0028】さらに、本実施例では、給電線141 、1
2 がそれぞれスロット121 、122 に逆方向から給
電することにより、これらのスロットに対する給電位相
が逆相に設定されているが、本発明はこのような構成に
限定されず、例えば、誘電体基板11の上においてスロ
ット121、122にそれぞれ導かれる給電線141 、1
2 の方向を揃え、これらの給電線の長さを調整するこ
とにより同様に逆相給電を行ってもよい。
【0029】また、本実施例では、給電線141 、14
2 が誘電体基板11の反対側の面からスロット121
122 に対向した領域に導かれ、かつこれらのスロット
に個別に誘電体基板11の素材を介して電磁的に結合し
ているが、本発明はこのような構成に限定されず、例え
ば、スルーホールを介してスロット121 、122 の縁
に対応した銅箔部分に接続してもよい。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように本発明では、誘電体
基板上に給電点が半波長隔たった一対のスロットとこれ
らの給電点に逆相で給電する給電線とを一体化して形成
することにより、製造工程の簡略化をはかりつつ特性の
バラツキおよび厚みが抑えられる。
【0031】すなわち、従来例に比べて低廉化および小
型化がはかられるので、本発明にかかわるノッチアンテ
ナを適用することにより無線ゾーンの拡張がはかられる
移動通信システムでは、サテライト基地局の設置に関す
る物理的な制約に柔軟に対応しつつコストが削減され、
かつ車両等との接触事故の発生確率が大幅に減少して安
全性が高められる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す図である。
【図2】従来のノッチアンテナの構成例を示す図であ
る。
【符号の説明】
11 誘電体基板 12 スロット 13 ストリップ線路 14 給電線 15 給電端子 16 接地パターン 20 ケース 21 金属板 22 切欠部 23 素子 24 給電線
フロントページの続き (72)発明者 恵比根 佳雄 東京都港区虎ノ門2丁目10番1号 エヌ・ ティ・ティ移動通信網株式会社内 (72)発明者 後藤 尚久 神奈川県川崎市宮前区土橋6−15−1 宮 前平パームハウスA−514 (72)発明者 新井 宏之 神奈川県横浜市旭区今宿東町615−11

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 給電される高周波信号の波長に対して半
    無限導体平面と見なし得る形状および寸法の複数の層を
    有する誘電体基板と、 前記誘電体基板の複数の層の内、何れかの単一の層の端
    面に個別に配置された切り込みにより形成され、かつ給
    電点の間隔が前記波長の半値に設定された一対のスロッ
    トと、 前記誘電体基板11の複数の層の内、前記一対のスロッ
    トが形成された層と異なる層に形成され、これらのスロ
    ットの給電点に前記高周波信号を逆相で給電する給電線
    とを備えたことを特徴とするノッチアンテナ。
JP15857894A 1994-07-11 1994-07-11 ノッチアンテナ Pending JPH0823224A (ja)

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