JPH09232858A - V/h偏波ダイバシティアンテナ及びそのアレーアンテナ - Google Patents

V/h偏波ダイバシティアンテナ及びそのアレーアンテナ

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JPH09232858A
JPH09232858A JP8058406A JP5840696A JPH09232858A JP H09232858 A JPH09232858 A JP H09232858A JP 8058406 A JP8058406 A JP 8058406A JP 5840696 A JP5840696 A JP 5840696A JP H09232858 A JPH09232858 A JP H09232858A
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JP
Japan
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antenna
polarization
polarization diversity
square
directivity
Prior art date
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Pending
Application number
JP8058406A
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English (en)
Inventor
Hitoshi Tanno
均 丹野
Yasuyuki Saito
保之 斉藤
Toru Morio
透 森尾
Hidefumi Nakano
秀文 中野
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ANTEN KK
Original Assignee
ANTEN KK
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Publication date
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  • Radio Transmission System (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、水平面の指向性を水平偏波、垂直
偏波ともに同一とすることができ、また水平面指向性の
3dB低下点の角度をある程度自由に設計することが出
来るV/H偏波ダイバシティアンテナ及びそのアレーア
ンテナを提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明のV/H偏波ダイバシティアンテ
ナ1は、金属地板7に平行に配置される正方形金属素子
3と、この正方形金属素子3の隣り合う2辺にそれぞれ
設けられる2つの給電点5と、正方形金属素子3の相対
する2辺の中央外側の金属地板7に垂直に立設される2
本の無給電のホイップアンテナ9とを備えて構成され
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、パッチアンテナを
使用したV/H偏波ダイバシティアンテナ及びそのアレ
ーアンテナに関し、特に水平面指向性が垂直偏波、水平
偏波ともに同一で、かつその指向性を変化させることの
出来るV/H偏波ダイバシティアンテナ及びそのアレー
アンテナに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、自動車電話基地局および携帯電話
基地局で使用されているセクタアンテナにおいては、2
本の垂直偏波(V偏波)のアレーアンテナを所定の間隔
をあけて配置したスペースダイバシティ方式で電波の送
受信を行うようにしていた。
【0003】昨今、携帯電話の需要が急激に伸びている
が、これら携帯端末よりの電波は、垂直偏波だけでなく
水平偏波(H偏波)成分も含んでおり、そのため偏波ダ
イバシティが有効であることが判り、パッチアンテナを
使用したV/H偏波ダイバシティアンテナが検討されて
いる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
パッチアンテナでV/H偏波ダイバシティアンテナを構
成しても、水平面内の指向性(セクタ面)が水平偏波と
垂直偏波では異なってしまい効率的なV/H偏波ダイバ
シティセクタアンテナを提供することが出来なかった。
例えば、図10乃至図13に示す従来のパッチアンテナ
101の水平面内の指向性特性は、垂直偏波水平面指向
性(図12を参照)と、水平偏波水平面指向性(図13
を参照)からも明らかなように水平偏波と垂直偏波では
全く異なっている。すなわち、水平偏波の水平面指向性
が、垂直偏波水平面指向性よりも狭く、例えばアンテナ
正面より45度向いた方向から到来する電波は、水平偏
波と垂直偏波とでは受信レベル差が2〜3dBも出てし
まいダイバシティ効果も低下してしまう。また、自動
車、携帯電話における基地局用のアンテナとして偏波ダ
イバシティアンテナを利用するためには、水平面指向性
がセクタ方式を用いているために、例えば水平面指向性
が90度、120度のように、もっと広い指向性を持っ
たアンテナが要求される。しかしながら、このように広
い水平面指向性を持った偏波ダイバシティアンテナは従
来技術では提供できなかった。また、従来、V/H偏波
ダイバシティのブロードサイドアレーアンテナにあって
は、水平面指向性が垂直偏波、水平偏波ともに同一で、
かつ水平面指向性の3dB低下点の角度幅を自由に設計
し得るV/H偏波ダイバシティアンテナは皆無であっ
た。本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、水平
面の指向性を水平偏波、垂直偏波ともに同一とすること
ができ、また水平面指向性の3dB低下点の角度を自由
に設計することが出来るV/H偏波ダイバシティアンテ
ナ及びそのアレーアンテナを提供することを目的とす
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本願第1の発明は、金属地板に平行に配置される正
方形金属素子と、前記正方形金属素子の隣り合う2辺に
それぞれ設けられる2つの給電点と、前記正方形金属素
子の相対する2辺の中央外側の前記金属地板に垂直に立
設される2本の無給電のホイップアンテナとを具備する
ことを特徴とする。また、前記ホイップアンテナの長さ
を送受信する電波の約1/4波長とすると、使用周波数
において効率良く励振し、水平偏波の水平面指向性を改
善できることから好ましい。すなわち、正方形金属素子
(正方形パッチアンテナ)の隣り合う2辺にそれぞれ設
けられる2つの給電点に給電端子を介して給電を行い、
この2点給電パッチアンテナに2本の無給電ホイップア
ンテナを付加することにより、本願のV/H偏波ダイバ
シティアンテナのパッチアンテナとしての指向性を変化
させることが出来る。
【0006】また、本願第3の発明は、金属地板に平行
に配置される正方形金属素子と、前記正方形金属素子の
隣り合う2辺にそれぞれ設けられる2つの給電点と、前
記正方形金属素子の相対する2辺の中央外側の前記金属
地板に垂直に立設される2本の無給電のホイップアンテ
ナとを具備するV/H偏波ダイバシティアンテナを、大
地に対し垂直に多段に配設したことを特徴とする。これ
により、このアンテナを垂直方向に多段配置したブロー
ドサイドアレーアンテナとして、1つの給電点は垂直偏
波、もう一方の給電点は水平偏波となるよう給電するこ
とにより、水平面(セクタ面)の指向性を、垂直偏波、
水平偏波ともに同一指向性とすることができ、優れた自
動車電話、携帯電話の基地局用偏波ダイバシティセクタ
アンテナを構成することができる。また、これら各段の
V/H偏波ダイバシティアンテナのそれぞれを1段ごと
に求める水平面指向性により左右に傾けてることで水平
方向に所定の角度を持たせて配設することにより水平面
(セクタ面)指向性を、60度、90度、120度、1
80度と自由に設定できるV/H偏波ダイバシティアン
テナを提供することができる。さらに、正方形金属素子
(パッチアンテナ)の2つの給電点にそれぞれ同位相、
同振幅の高周波電力を給電し、無給電のホイップアンテ
ナの長さ、位置を調整すると、水平面指向性が、水平偏
波、垂直偏波共にそれぞれ同一となり、効率の良いV/
H偏波ダイバシティアレーアンテナを実現できる。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明に係
る実施形態を説明する。図1に本発明に係る第1の実施
形態としてのV/H偏波ダイバシティアンテナ1の斜視
図を示す。図1において、本実施形態のV/H偏波ダイ
バシティアンテナ1は、正方形金属素子3をアンテナ素
子として用い、この正方形金属素子3の隣り合う2辺に
2つの給電点5、すなわち垂直偏波に対する給電点5V
と水平偏波に対する給電点5Hとをそれぞれ設け、さら
にこの正方形金属素子3を金属地板7に対して間隔Dを
隔てて平行に配置して構成される2点給電の正方形パッ
チアンテナと、この正方形パッチアンテナの正方形金属
素子3の水平方向の左右相対する辺からそれぞれ間隔E
の距離を隔てて立設される2本の無給電のホイップアン
テナ9R,9Lとにより構成される。この2本の無給電
のホイップアンテナ9R,9Lは、そのアンテナ長さが
送受信する電波の約1/4波長に等しくされ、また金属
地板7に垂直に立設される、その一端は金属地板7と電
気的に接続される。
【0008】次に、本実施形態のV/H偏波ダイバシテ
ィアンテナ1における特性について説明する。ここで
は、図2に示す構成のV/H偏波ダイバシティアンテナ
1を用いて測定を行った。この図2においては、インピ
ーダンスマッチングのためにパラスチックエレメント1
1が正方形金属素子3の前方に金属地板7に対して所定
の間隔を隔てて平行に配設されている。また、このパラ
スチックエレメント11は、付加した2本の無給電のホ
イップアンテナ9R,9Lによるインピーダンスの変動
を補正するために、縦(垂直)方向と横(水平)方向の
寸法が異なる。具体的には、図10に示すホイップアン
テナの無い従来のパッチアンテナ101の場合には、パ
ラスチックエレメントは縦、横共に83mmであるが、
図2では縦83mmに対して、横80mmとして、イン
ピーダンスの補正を行った。また、金属地板7の大きさ
を150×150とし、正方形金属素子3の大きさを9
9×99とした。また、金属地板7と正方形金属素子3
との離間距離(D)を7mmとし、正方形金属素子3と
パラスチックエレメント11との離間距離を10mmと
した。
【0009】また、ホイップアンテナ9R,9Lは、金
属地板7面からの長さを37mmとし、正方形金属素子
3からの最短距離(E)を10mmとなるように構成し
た。このような構成のV/H偏波ダイバシティアンテナ
1の垂直偏波水平面指向性と水平偏波水平面指向性を図
3乃至図7に示す。図4は周波数1471[MHz]に
おける垂直偏波水平面指向性実測結果を示し、図5は周
波数1513[MHz]における垂直偏波水平面指向性
実測結果を示し、図6は周波数1471[MHz]にお
ける水平偏波水平面指向性実測結果を示し、図7は周波
数1513[MHz]における水平偏波水平面指向性実
測結果を示す図である。上記図4乃至図7に示されるよ
うに、図4と図6と、図5と図7とはそれぞれ同一の指
向性を示し、偏波ダイバシティとして使用しても水平面
指向性は、水平偏波、垂直偏波ともに同じであるため十
分にダイバシティ効果のあるアンテナとなっている。
【0010】次に、図8を参照して本発明に係る第2の
実施形態としてのV/H偏波ダイバシティアンテナにつ
いて説明する。図8は、広い水平面指向性を持つ偏波ダ
イバシティアンテナの斜視図である。図8に示す偏波ダ
イバシティアンテナは、図1で示したV/H偏波ダイバ
シティアンテナ1を上下2段に重ねたものであることか
ら、同一の構成部分には同一の符号を付して詳細な説明
を省約する。図8に示すように上段のV/H偏波ダイバ
シティアンテナ1Aと下段のV/H偏波ダイバシティア
ンテナ1Bとは通り角度θを付して配設されており、こ
れらを同位相、同振幅で合成することにより、広い水平
面指向性を持った偏波ダイバシティアンテナを実現する
ことが出来る。
【0011】次に、図9を参照して本発明に係る第3の
実施形態としてのV/H偏波ダイバシティアレーアンテ
ナについて説明する。図9に示すV/H偏波ダイバシテ
ィアレーアンテナ21は筒状の筐体15内に、縦長の共
通金属地板17に取り付けられる多数のV/H偏波ダイ
バシティアンテナを収容したものである。これにより、
これらの偏波ダイバシティアンテナの利得を高くするこ
とも可能であり、また、このとき各アンテナの位相、振
幅を変化させたアレーアンテナも実現することが出来る
のは当然である。また、このアンテナを垂直方向に多段
配置したブロードサイドアレーアンテナとして、1つの
給電点は垂直偏波、もう一方の給電点は水平偏波となる
よう給電することにより、水平面(セクタ面)の指向性
を、垂直偏波、水平偏波ともに同一指向性とすることが
出来、優れた自動車電話、携帯電話の基地局用偏波ダイ
バシティセクタアンテナを構成することができる。ま
た、多段に配置するときに、例えば図8に示すように各
V/H偏波ダイバシティアレーアンテナにある角度を持
たせてアレーアンテナを構成することにより水平面(セ
クタ面)指向性を、60度、90度、120度、180
度と自由に設定でき、自動車電話及び携帯電話の基地局
用アンテナとして利用し得る偏波ダイバシティアレーア
ンテナを提供することができる。以上のように構成し
て、パッチアンテナの2つの給電点にそれぞれ同位相、
同振幅の高周波電力を給電し、無給電のホイップアンテ
ナの長さ、位置を調整すると、水平面指向性は、水平偏
波、垂直偏波それぞれ同一となり、効率の良いブロード
サイド偏波ダイバシティアレーアンテナを実現できる。
【0012】
【発明の効果】以上のとおり本発明は、金属地板に平行
に配置される正方形金属素子の隣り合う2辺にそれぞれ
2つの給電点を設け、相対する2辺の中央外側に2本の
無給電のホイップアンテナを立設したので、2つの給電
点に給電を行い、この2点給電パッチアンテナに2本の
無給電ホイップアンテナを付加することにより、V/H
偏波ダイバシティアンテナのパッチアンテナとしての指
向性を変化させることができ、水平面の指向性を水平偏
波、垂直偏波ともに同一とすることもできる。また、水
平面指向性の3dB低下点の角度をある程度自由に設計
することができる。また請求項1記載のV/H偏波ダイ
バシティアンテナを、大地に対し垂直に多段に配設した
ので、ブロードサイドアレーアンテナとして、1つの給
電点は垂直偏波、もう一方の給電点は水平偏波となるよ
う給電することにより、水平面の指向性を垂直偏波、水
平偏波ともに同一指向性とすることができ、優れた自動
車電話、携帯電話の基地局用偏波ダイバシティセクタア
ンテナを構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る第1の実施形態としてのV/H偏
波ダイバシティアンテナの基本的な構成を示す斜視図で
ある。
【図2】(a)(b)及び(c)は図1に示した第1の
実施形態に係り垂直偏波水平面指向特性及び水平偏波水
平面指向特性の測定に使用したV/H偏波ダイバシティ
アンテナの構成を示す図である。
【図3】(a)(b)及び(c)は図2に示すV/H偏
波ダイバシティアンテナにおける測定結果を示す図であ
る。
【図4】第1の実施形態に係り周波数1471[MH
z]における指向性実測結果を示す図である。
【図5】第1の実施形態に係り周波数1513[MH
z]における指向性実測結果を示す図である。
【図6】第1の実施形態に係り周波数1471[MH
z]における指向性実測結果を示す図である。
【図7】第1の実施形態に係り周波数1513[MH
z]における指向性実測結果を示す図である。
【図8】本発明に係る第2の実施形態としてのV/H偏
波ダイバシティアレーアンテナの基本的な構成を示す斜
視図である。
【図9】本発明に係る第2の実施形態としてのV/H偏
波ダイバシティアレーアンテナの基本的な構成を示す斜
視図である。
【図10】(a)及び(b)は従来のV/H偏波ダイバ
シティアンテナにおける垂直偏波水平面指向特性及び水
平偏波水平面指向特性の測定に使用したアンテナの構成
を示す図である。
【図11】(a)乃至(e)は図10に示すV/H偏波
ダイバシティアンテナにおける測定結果を示す図であ
る。
【図12】従来の周波数1471[MHz]における指
向性実測結果を示す図である。
【図13】従来の周波数1471[MHz]における指
向性実測結果を示す図である。
【符号の説明】
1 V/H偏波ダイバシティアンテナ、3 正方形金属
素子、5 給電点(給電点)、7 金属地板、9 ホイ
ップアンテナ(無給電)。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中野 秀文 東京都調布市上石原3丁目50番地1 アン テン株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属地板に平行に配置される正方形金属
    素子と、 前記正方形金属素子の隣り合う2辺にそれぞれ設けられ
    る2つの給電点と、 前記正方形金属素子の相対する2辺の中央外側の前記金
    属地板に垂直に立設される2本の無給電のホイップアン
    テナとを具備することを特徴とするV/H偏波ダイバシ
    ティアンテナ。
  2. 【請求項2】 前記ホイップアンテナは、その長さが送
    受信する電波の約1/4波長であることを特徴とする請
    求項1記載のV/H偏波ダイバシティアンテナ。
  3. 【請求項3】 金属地板に平行に配置される正方形金属
    素子と、前記正方形金属素子の隣り合う2辺にそれぞれ
    設けられる2つの給電点と、前記正方形金属素子の相対
    する2辺の中央外側の前記金属地板に垂直に立設される
    2本の無給電のホイップアンテナとを具備するV/H偏
    波ダイバシティアンテナを、大地に対し垂直に多段に配
    設したことを特徴とするV/H偏波ダイバシティアレー
    アンテナ。
  4. 【請求項4】 前記各段のV/H偏波ダイバシティアン
    テナのそれぞれを水平方向に所定の角度を持たせて配設
    したことを特徴とする請求項3記載のV/H偏波ダイバ
    シティアレーアンテナ。
  5. 【請求項5】 前記ホイップアンテナは、その長さが受
    信する電波の約1/4波長であることを特徴とする請求
    項3または4記載のV/H偏波ダイバシティアレーアン
    テナ。
JP8058406A 1996-02-21 1996-02-21 V/h偏波ダイバシティアンテナ及びそのアレーアンテナ Pending JPH09232858A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003008337A (ja) * 2001-06-18 2003-01-10 Maspro Denkoh Corp マイクロストリップアンテナ
GB2416246A (en) * 2004-07-08 2006-01-18 Matsushita Electric Industrial Co Ltd Polarisation diversity antenna structure for mobile telecommunications
WO2018154676A1 (ja) * 2017-02-23 2018-08-30 日本電業工作株式会社 アンテナ及びセクタアンテナ

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