JPH1065433A - 無線基地局アンテナ - Google Patents
無線基地局アンテナInfo
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- JPH1065433A JPH1065433A JP21566396A JP21566396A JPH1065433A JP H1065433 A JPH1065433 A JP H1065433A JP 21566396 A JP21566396 A JP 21566396A JP 21566396 A JP21566396 A JP 21566396A JP H1065433 A JPH1065433 A JP H1065433A
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- radiating
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 マイクロセルを用いた移動通信の無線基地局
のアンテナに関し、任意の方向に主ビームを向けること
のできるアンテナを簡潔な構造で実現することを目的と
する。 【解決手段】 Ｍ個の放射素子からなり、給電分配回路
により所望の振幅及び位相で励振される第１の放射素子
群と、Ｎ個の放射素子からなり、給電分配回路により該
第１の放射素子群と異なる主ビーム方向を与える振幅及
び位相で励振される第２の放射素子群と、該第１の放射
素子群と該第２の放射素子群との間に、一方の面が第１
の放射素子群の方向を指向し、他方の面が第２の放射素
子群の方向を指向するように置かれた幅が使用周波数の
波長以下の金属板と、前記第１の放射素子群と第２の放
射素子群の入出力を合成あるいは分配し、かつ両放射素
子群の入出力の相対位相を調整できる位相回路とを設け
ることにより構成する。
のアンテナに関し、任意の方向に主ビームを向けること
のできるアンテナを簡潔な構造で実現することを目的と
する。 【解決手段】 Ｍ個の放射素子からなり、給電分配回路
により所望の振幅及び位相で励振される第１の放射素子
群と、Ｎ個の放射素子からなり、給電分配回路により該
第１の放射素子群と異なる主ビーム方向を与える振幅及
び位相で励振される第２の放射素子群と、該第１の放射
素子群と該第２の放射素子群との間に、一方の面が第１
の放射素子群の方向を指向し、他方の面が第２の放射素
子群の方向を指向するように置かれた幅が使用周波数の
波長以下の金属板と、前記第１の放射素子群と第２の放
射素子群の入出力を合成あるいは分配し、かつ両放射素
子群の入出力の相対位相を調整できる位相回路とを設け
ることにより構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロセルを用
いた移動通信における無線基地局のアンテナ装置に関
し、特に、任意の方向の主ビームを実現し得る簡潔な構
造の基地局アンテナに係る。
いた移動通信における無線基地局のアンテナ装置に関
し、特に、任意の方向の主ビームを実現し得る簡潔な構
造の基地局アンテナに係る。
【０００２】
【従来の技術】従来のマイクロセルを用いた移動通信に
おいては、基地局アンテナとして、水平面内無指向性の
コリニアアンテナが用いられることが多い。マイクロセ
ルの基地局は、様々な地形のところにおかれるため、場
所に応じていろいろなビーム形状を有するアンテナが要
求される。これに対応して、今までに、主ビーム方向を
下方へビームチルトした水平面内無指向性アンテナや、
ストリートセルに適した双指向性のビームを有するアン
テナ等が提案されている。
おいては、基地局アンテナとして、水平面内無指向性の
コリニアアンテナが用いられることが多い。マイクロセ
ルの基地局は、様々な地形のところにおかれるため、場
所に応じていろいろなビーム形状を有するアンテナが要
求される。これに対応して、今までに、主ビーム方向を
下方へビームチルトした水平面内無指向性アンテナや、
ストリートセルに適した双指向性のビームを有するアン
テナ等が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、移動通信シス
テムを適用する実際の地形としては、急な坂道や、崖っ
ぷち、台地と斜面の境界等、従来のアンテナでは、照射
しにくい場所が多々あり、これらの場所で用いるアンテ
ナの実現が望まれていた。本発明は、従来とほぼ同等の
簡潔な構造のアンテナで、任意の方向に指向性を持つア
ンテナを提供することを目的とする。
テムを適用する実際の地形としては、急な坂道や、崖っ
ぷち、台地と斜面の境界等、従来のアンテナでは、照射
しにくい場所が多々あり、これらの場所で用いるアンテ
ナの実現が望まれていた。本発明は、従来とほぼ同等の
簡潔な構造のアンテナで、任意の方向に指向性を持つア
ンテナを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、上述の
課題は前記特許請求の範囲に記載した手段により解決さ
れる。
課題は前記特許請求の範囲に記載した手段により解決さ
れる。
【０００５】すなわち、請求項１の発明は、Ｍ個（Ｍは
２以上の整数）の放射素子からなり、給電分配回路によ
り所望の振幅及び位相で励振される第１の放射素子群
と、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の放射素子からなり、給
電分配回路により該第１の放射素子群と異なる主ビーム
方向を与える振幅及び位相で励振される第２の放射素子
群と、
２以上の整数）の放射素子からなり、給電分配回路によ
り所望の振幅及び位相で励振される第１の放射素子群
と、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の放射素子からなり、給
電分配回路により該第１の放射素子群と異なる主ビーム
方向を与える振幅及び位相で励振される第２の放射素子
群と、
【０００６】該第１の放射素子群と該第２の放射素子群
との間に、一方の面が第１の放射素子群の方向を指向
し、他方の面が第２の放射素子群の方向を指向するよう
に置かれた幅が使用周波数の波長以下の金属板と、前記
第１の放射素子群と第２の放射素子群の入出力を合成あ
るいは分配し、かつ両放射素子群の入出力の相対位相を
調整できる位相回路とを設けた無線基地局アンテナであ
る。
との間に、一方の面が第１の放射素子群の方向を指向
し、他方の面が第２の放射素子群の方向を指向するよう
に置かれた幅が使用周波数の波長以下の金属板と、前記
第１の放射素子群と第２の放射素子群の入出力を合成あ
るいは分配し、かつ両放射素子群の入出力の相対位相を
調整できる位相回路とを設けた無線基地局アンテナであ
る。
【０００７】請求項２の発明は、上記請求項１記載の無
線基地局アンテナにおいて、第１の放射素子群と第２の
放射素子群を、それぞれ、鉛直方向に多段に配置された
放射素子で構成すると共に、Ｍ＝Ｎとしたものである。
線基地局アンテナにおいて、第１の放射素子群と第２の
放射素子群を、それぞれ、鉛直方向に多段に配置された
放射素子で構成すると共に、Ｍ＝Ｎとしたものである。
【０００８】請求項３の発明は、上記請求項２記載の無
線基地局アンテナにおいて、隣接素子間の遅れ位相差を
ψ0 とするとき、給電分配回路で作られる第１の放射素
子群と第２の放射素子群の各ｎ番目の素子（１≦ｎ≦
Ｎ）の給電位相ψ1n及びψ2nが、各々ψ1n＝−ψ0 （ｎ
−１）、ψ2n＝ψ0 （ｎ−１）であり、かつ位相回路に
おいて、第２の放射素子群に対する第１の放射素子群の
相対遅れ位相差αが、“数１”をほぼ満足する値に設定
するように構成したものである。
線基地局アンテナにおいて、隣接素子間の遅れ位相差を
ψ0 とするとき、給電分配回路で作られる第１の放射素
子群と第２の放射素子群の各ｎ番目の素子（１≦ｎ≦
Ｎ）の給電位相ψ1n及びψ2nが、各々ψ1n＝−ψ0 （ｎ
−１）、ψ2n＝ψ0 （ｎ−１）であり、かつ位相回路に
おいて、第２の放射素子群に対する第１の放射素子群の
相対遅れ位相差αが、“数１”をほぼ満足する値に設定
するように構成したものである。
【０００９】請求項４の発明は、上記請求項２記載の無
線基地局アンテナにおいて、隣接素子間の遅れ位相差を
ψ0 とするとき、給電分配回路で作られる第１の放射素
子群と第２の放射素子群の各ｎ番目の素子（１≦ｎ≦
Ｎ）の給電位相ψ1n及びψ2nが、各々ψ1n＝−ψ0 （ｎ
−１）、ψ2n＝ψ0 （ｎ−１）であり、かつ位相回路に
おいて、第２の放射素子群に対する第１の放射素子群の
相対遅れ位相差αが、“数２”をほぼ満足する値に設定
するように構成したものである。
線基地局アンテナにおいて、隣接素子間の遅れ位相差を
ψ0 とするとき、給電分配回路で作られる第１の放射素
子群と第２の放射素子群の各ｎ番目の素子（１≦ｎ≦
Ｎ）の給電位相ψ1n及びψ2nが、各々ψ1n＝−ψ0 （ｎ
−１）、ψ2n＝ψ0 （ｎ−１）であり、かつ位相回路に
おいて、第２の放射素子群に対する第１の放射素子群の
相対遅れ位相差αが、“数２”をほぼ満足する値に設定
するように構成したものである。
【００１０】請求項５の発明は、上記請求項２記載の無
線基地局アンテナにおいて、給電分配回路で作られる第
１の放射素子群と第２の放射素子群の、各ｎ番目の素子
（１≦ｎ≦Ｎ）の給電位相ψ1n及びψ2nが、各々ψ1n＝
０、ψ2n＝３６０°（ｎ−１）であり、かつ位相回路に
おいて、第２の放射素子群に対する第１の放射素子群の
相対遅れ位相差αが、ほぼ１８０°の値に設定されるよ
うに構成したものである。
線基地局アンテナにおいて、給電分配回路で作られる第
１の放射素子群と第２の放射素子群の、各ｎ番目の素子
（１≦ｎ≦Ｎ）の給電位相ψ1n及びψ2nが、各々ψ1n＝
０、ψ2n＝３６０°（ｎ−１）であり、かつ位相回路に
おいて、第２の放射素子群に対する第１の放射素子群の
相対遅れ位相差αが、ほぼ１８０°の値に設定されるよ
うに構成したものである。
【００１１】一般に、アレーアンテナの指向性は、アレ
ーアンテナを構成する放射素子の励振振幅と励振位相を
制御することにより任意に決定できる。従って、異なる
指向性を合わせ持つアンテナを実現するためには、異な
る２種のアレーアンテナを合成して所望の棒状アンテナ
を構成するのが簡単である。２種のアンテナの放射指向
性が互いにｙ軸を境に半空間のみにしか存在しない場合
は、それぞれの指向性を合成することにより所望の放射
指向性が実現できる。しかし、両アンテナの相互結合に
より、通常は、所望の特性を得ることは難しい。
ーアンテナを構成する放射素子の励振振幅と励振位相を
制御することにより任意に決定できる。従って、異なる
指向性を合わせ持つアンテナを実現するためには、異な
る２種のアレーアンテナを合成して所望の棒状アンテナ
を構成するのが簡単である。２種のアンテナの放射指向
性が互いにｙ軸を境に半空間のみにしか存在しない場合
は、それぞれの指向性を合成することにより所望の放射
指向性が実現できる。しかし、両アンテナの相互結合に
より、通常は、所望の特性を得ることは難しい。
【００１２】今、第１の放射素子群の給電分配回路で作
られる第ｍ番目の素子（１≦ｍ≦Ｍ）の給電位相ψ1mを
ψ1m＝ψ1o（ｍ−１）、第２の放射素子群の給電分配回
路で作られる第ｎ番目の素子（１≦ｎ≦Ｎ）の給電位相
ψ2nをψ2n＝ψ2o（ｎ−１）とする。ここで、ψ1o及び
ψ2oは各々第１及び第２の放射素子群の隣接素子間の遅
れ位相差である。ここで、第１と第２の放射素子群を合
成するとき、第１と第２の放射素子群の相対遅れ位相差
αの変化によって、合成された放射指向性は大きく変化
する。従って、本発明の構成により相対遅れ位相差αを
最適な値に選ぶことにより、所望の放射指向性を得るこ
とが可能となる。
られる第ｍ番目の素子（１≦ｍ≦Ｍ）の給電位相ψ1mを
ψ1m＝ψ1o（ｍ−１）、第２の放射素子群の給電分配回
路で作られる第ｎ番目の素子（１≦ｎ≦Ｎ）の給電位相
ψ2nをψ2n＝ψ2o（ｎ−１）とする。ここで、ψ1o及び
ψ2oは各々第１及び第２の放射素子群の隣接素子間の遅
れ位相差である。ここで、第１と第２の放射素子群を合
成するとき、第１と第２の放射素子群の相対遅れ位相差
αの変化によって、合成された放射指向性は大きく変化
する。従って、本発明の構成により相対遅れ位相差αを
最適な値に選ぶことにより、所望の放射指向性を得るこ
とが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例の形態について説明する。図１にこの発明の実施の
形態の第１の例を示す。同図は、細幅の金属板の前後に
放射素子群として４素子のダイポールアレーを配置し、
斜め双方向にビームを持つ例について示している。同図
において、数字符号１−１は第１のダイポールアレー、
１−２は第２のダイポールアレー、１−３は細幅の金属
板、１−４は第１のダイポールアレーの給電分配回路、
１−５は第２のダイポールアレーの給電分配回路、１−
６は第１及び第２のダイポールアレーの入出力を合成あ
るいは分配し、かつ両ダイポールアレーの入出力の相対
位相を調整する位相回路である。
施例の形態について説明する。図１にこの発明の実施の
形態の第１の例を示す。同図は、細幅の金属板の前後に
放射素子群として４素子のダイポールアレーを配置し、
斜め双方向にビームを持つ例について示している。同図
において、数字符号１−１は第１のダイポールアレー、
１−２は第２のダイポールアレー、１−３は細幅の金属
板、１−４は第１のダイポールアレーの給電分配回路、
１−５は第２のダイポールアレーの給電分配回路、１−
６は第１及び第２のダイポールアレーの入出力を合成あ
るいは分配し、かつ両ダイポールアレーの入出力の相対
位相を調整する位相回路である。
【００１４】金属板の幅は一般的には使用周波数の波長
以下であり、後述する図２の特性の計算では０．２波長
としている。また、金属板の長さは、第１の放射素子群
の放射素子と第２の放射素子群の放射素子と直接の結合
が遮られる程度であれば良い。図右上方に示す座標の
θ，φなどの表示は図２と対応しており、また、矢印を
付した線で示す○Ｐは観測点の方向を示すベクトルを表
わしている。これは後述する図４についても同様であ
る。
以下であり、後述する図２の特性の計算では０．２波長
としている。また、金属板の長さは、第１の放射素子群
の放射素子と第２の放射素子群の放射素子と直接の結合
が遮られる程度であれば良い。図右上方に示す座標の
θ，φなどの表示は図２と対応しており、また、矢印を
付した線で示す○Ｐは観測点の方向を示すベクトルを表
わしている。これは後述する図４についても同様であ
る。
【００１５】図１において、第１のダイポールアレー１
−１及び第２のダイポールアレー１−２の各々の給電分
配回路で作られる第ｎ番目の放射素子（１≦ｎ≦Ｎ）の
給電位相ψ1n及びψ2nを、各々ψ1n＝−ψo （ｎ−
１）、ψ2n＝ψo （ｎ−１）で与える。ここで、ψo は
隣接素子間の遅れ位相差であり、素子番号（Ｎ01〜
Ｎ04）は上から下へ順に付けている。第１及び第２のダ
イポールアレーは、単独では、各々下及び上方向にビー
ムチルトした水平面内無指向性のパターンを有してい
る。この第１及び第２のダイポールアレーを細幅の金属
板１−３の両面に配置し、各々のダイポールアレーの入
出力の相対位相を調整する位相回路に接続する。
−１及び第２のダイポールアレー１−２の各々の給電分
配回路で作られる第ｎ番目の放射素子（１≦ｎ≦Ｎ）の
給電位相ψ1n及びψ2nを、各々ψ1n＝−ψo （ｎ−
１）、ψ2n＝ψo （ｎ−１）で与える。ここで、ψo は
隣接素子間の遅れ位相差であり、素子番号（Ｎ01〜
Ｎ04）は上から下へ順に付けている。第１及び第２のダ
イポールアレーは、単独では、各々下及び上方向にビー
ムチルトした水平面内無指向性のパターンを有してい
る。この第１及び第２のダイポールアレーを細幅の金属
板１−３の両面に配置し、各々のダイポールアレーの入
出力の相対位相を調整する位相回路に接続する。
【００１６】位相回路１−６において、第２のダイポー
ルアレーに対する第１のダイポールアレーの相対遅れ位
相量をαとする。この位相回路１−６を用いたとき、実
際に、第１及び第２のダイポールアレーの第ｎ番目の放
射素子に給電される遅れ位相は、各々α−ψo （ｎ−
１）、ψo （ｎ−１）となる。また、図１に示した無線
基地局アンテナにおいて、素子数Ｎ、隣接素子間の位相
差ψo 及び、素子間隔の値を変化させることによって、
垂直面内の主ビーム方向を任意の方向へ向けることが可
能となる。
ルアレーに対する第１のダイポールアレーの相対遅れ位
相量をαとする。この位相回路１−６を用いたとき、実
際に、第１及び第２のダイポールアレーの第ｎ番目の放
射素子に給電される遅れ位相は、各々α−ψo （ｎ−
１）、ψo （ｎ−１）となる。また、図１に示した無線
基地局アンテナにおいて、素子数Ｎ、隣接素子間の位相
差ψo 及び、素子間隔の値を変化させることによって、
垂直面内の主ビーム方向を任意の方向へ向けることが可
能となる。
【００１７】図 2は、位相回路１−６の相対遅れ位相差
αを変化したときの、主ビーム方向の利得、金属板面
（ｙｚ面）内及び水平面（ｘｙ面）内の最大レベルの計
算値を示したものである。ここで、隣接素子間の遅れ位
相差ψo は３０°、素子間隔は０．７波長としている。
また、金属板の幅は０．２波長、ダイポールアレーの金
属板からの距離は０．１波長としている。図２から、第
２のダイポールアレーに対する第１のダイポールアレー
の相対遅れ位相差αの変化により、指向性利得が大きく
変化することが分かる。
αを変化したときの、主ビーム方向の利得、金属板面
（ｙｚ面）内及び水平面（ｘｙ面）内の最大レベルの計
算値を示したものである。ここで、隣接素子間の遅れ位
相差ψo は３０°、素子間隔は０．７波長としている。
また、金属板の幅は０．２波長、ダイポールアレーの金
属板からの距離は０．１波長としている。図２から、第
２のダイポールアレーに対する第１のダイポールアレー
の相対遅れ位相差αの変化により、指向性利得が大きく
変化することが分かる。
【００１８】図３、図４に、図１に示した無線基地局ア
ンテナの代表的な例として、水平面内指向性が無指向性
及び、８の字指向性となる場合について相対遅れ位相差
αが９０°と２７０°のときの放射指向性の計算値を示
す。図３に示すように、相対遅れ位相差αが９０°のと
き、水平面（ｘｙ面）とθo ＝８°をなす面内でほぼ無
指向性の放射指向性が実現できている。ここでθo は、
隣接素子間遅れ位相差ψo に対応するビーム変位量であ
る。このとき、相対遅れ位相差αと給電分配回路で作ら
れる各給電位相との間に、“数３”の関係がある。
ンテナの代表的な例として、水平面内指向性が無指向性
及び、８の字指向性となる場合について相対遅れ位相差
αが９０°と２７０°のときの放射指向性の計算値を示
す。図３に示すように、相対遅れ位相差αが９０°のと
き、水平面（ｘｙ面）とθo ＝８°をなす面内でほぼ無
指向性の放射指向性が実現できている。ここでθo は、
隣接素子間遅れ位相差ψo に対応するビーム変位量であ
る。このとき、相対遅れ位相差αと給電分配回路で作ら
れる各給電位相との間に、“数３”の関係がある。
【００１９】
【数３】
【００２０】一方、図４に示すように、相対遅れ位相差
αが２７０°のとき、双指向性の放射指向性が実現でき
ている。主ビームのビーム変位量θo は５°である。こ
のとき、相対遅れ位相差αと給電分配回路で作られる各
給電移相とのあいだに、“数４”の関係がある。
αが２７０°のとき、双指向性の放射指向性が実現でき
ている。主ビームのビーム変位量θo は５°である。こ
のとき、相対遅れ位相差αと給電分配回路で作られる各
給電移相とのあいだに、“数４”の関係がある。
【００２１】
【数４】
【００２２】上記の実施の形態の第１の例においては、
素子数が４素子、素子間隔０．７波長の場合で、隣接素
子間の遅れ位相差ψo が３０°の場合について示した
が、素子数Ｎ、素子間隔、隣接素子間の遅れ位相差ψo
が別の値であっても、同様に最適な相対遅れ位相差αを
決定することが可能であり、本発明の効果が得られるこ
とは明らかである。なお、本実施例においては、振幅分
布について言及しなかったが、均一分布は言うまでもな
く、チェビシェフ分布等の分布に対しても同様の結果が
得られる。
素子数が４素子、素子間隔０．７波長の場合で、隣接素
子間の遅れ位相差ψo が３０°の場合について示した
が、素子数Ｎ、素子間隔、隣接素子間の遅れ位相差ψo
が別の値であっても、同様に最適な相対遅れ位相差αを
決定することが可能であり、本発明の効果が得られるこ
とは明らかである。なお、本実施例においては、振幅分
布について言及しなかったが、均一分布は言うまでもな
く、チェビシェフ分布等の分布に対しても同様の結果が
得られる。
【００２３】放射素子についても、図１に示した無線基
地局アンテナにおいては、水平面内無指向性のダイポー
ルアンテナについて述べたが、水平面内無指向性のスリ
ーブアンテナはもちろんのこと、単一指向性を有するプ
リントアンテナをはじめとするどんなアンテナ素子につ
いても、同様の効果があることは言うまでもない。
地局アンテナにおいては、水平面内無指向性のダイポー
ルアンテナについて述べたが、水平面内無指向性のスリ
ーブアンテナはもちろんのこと、単一指向性を有するプ
リントアンテナをはじめとするどんなアンテナ素子につ
いても、同様の効果があることは言うまでもない。
【００２４】また、上述の例においては、鉛直方向に多
段配置したアレーアンテナについて述べたが、２次元あ
るいは３次元的に配置されたアンテナについても、金属
板を間に置いて配置し、最適な相対位相差αを決定する
ことにより、本発明と同様の効果を得ることが可能であ
る。
段配置したアレーアンテナについて述べたが、２次元あ
るいは３次元的に配置されたアンテナについても、金属
板を間に置いて配置し、最適な相対位相差αを決定する
ことにより、本発明と同様の効果を得ることが可能であ
る。
【００２５】なお、金属板の幅を０．２波長、ダイポー
ルアンテナの金属板からの距離を０．１とした場合につ
いての計算結果を示したが、これらの値が波長に比べて
非常に大きくない範囲においては、十分に同じ結果が得
られる。
ルアンテナの金属板からの距離を０．１とした場合につ
いての計算結果を示したが、これらの値が波長に比べて
非常に大きくない範囲においては、十分に同じ結果が得
られる。
【００２６】図５にこの発明の実施の形態の第２の例を
示す。図５では、細幅の金属板の前後に６素子のダイポ
ールアレーを配置し、水平方向と斜め方向にビームを持
つ例を示す。同図において、数字符号４−１は第１のダ
イポールアレー、４−２は第２のダイポールアレー、４
−３は細幅の金属板、４−４は第１のダイポールアレー
の給電分配回路、４−５は第２のダイポールアレーの給
電分配回路、４−６は第１及び第２のダイポールアレー
の入出力を合成あるいは分配し、かつ、両ダイポールア
レーの入出力の相対位相を調整する位相回路である。
示す。図５では、細幅の金属板の前後に６素子のダイポ
ールアレーを配置し、水平方向と斜め方向にビームを持
つ例を示す。同図において、数字符号４−１は第１のダ
イポールアレー、４−２は第２のダイポールアレー、４
−３は細幅の金属板、４−４は第１のダイポールアレー
の給電分配回路、４−５は第２のダイポールアレーの給
電分配回路、４−６は第１及び第２のダイポールアレー
の入出力を合成あるいは分配し、かつ、両ダイポールア
レーの入出力の相対位相を調整する位相回路である。
【００２７】図５において、第１及び第２のダイポール
アレーの給電分配回路で作られる第ｎ番目の素子（１≦
ｍ≦Ｎ）の給電位相ψ1n及びψ2nを、各々ψ1n＝０、ψ
2n＝３６０°（ｎ−１）／Ｎで与える。このとき、第１
のダイポールアレーの放射素子は同相で給電されている
ため、主ビームは水平方向（配列面に直交方向）を向
き、一方、第２のダイポールアレーは、隣接素子間の位
相差ψo を３６０°／Ｎとしたことにより、第１ナルが
水平方向（配列面に直交方向）を向く。
アレーの給電分配回路で作られる第ｎ番目の素子（１≦
ｍ≦Ｎ）の給電位相ψ1n及びψ2nを、各々ψ1n＝０、ψ
2n＝３６０°（ｎ−１）／Ｎで与える。このとき、第１
のダイポールアレーの放射素子は同相で給電されている
ため、主ビームは水平方向（配列面に直交方向）を向
き、一方、第２のダイポールアレーは、隣接素子間の位
相差ψo を３６０°／Ｎとしたことにより、第１ナルが
水平方向（配列面に直交方向）を向く。
【００２８】この第１及び第２のダイポールアレーを細
幅の金属板４−３の両面に配置し、各々のダイポールア
レーの入出力の相対位相を調整する位相回路に接続す
る。位相回路４−６において、第２のダイポールアレー
に対する第１のダイポールアレーの相対遅れ位相量をα
とする。この位相回路４−６を用いたとき、実際に、第
１及び第２のダイポールアレーの第ｎ番目の放射素子に
給電される位相は、各々α、３６０°（ｎ−１）／Ｎと
なる。
幅の金属板４−３の両面に配置し、各々のダイポールア
レーの入出力の相対位相を調整する位相回路に接続す
る。位相回路４−６において、第２のダイポールアレー
に対する第１のダイポールアレーの相対遅れ位相量をα
とする。この位相回路４−６を用いたとき、実際に、第
１及び第２のダイポールアレーの第ｎ番目の放射素子に
給電される位相は、各々α、３６０°（ｎ−１）／Ｎと
なる。
【００２９】図６は、第１の実施の形態の例と同様に、
位相回路４−６の相対遅れ位相差αを変化したときの、
主ビーム方向の利得、金属板面（ｙｚ面）内及び水平面
（ｘｙ面）内の最大レベルの計算値を示したものであ
る。ここでは、６素子アレーを考えているため、隣接素
子間の遅れ位相差ψo は６０°としている。素子間隔は
０．７波長としている。
位相回路４−６の相対遅れ位相差αを変化したときの、
主ビーム方向の利得、金属板面（ｙｚ面）内及び水平面
（ｘｙ面）内の最大レベルの計算値を示したものであ
る。ここでは、６素子アレーを考えているため、隣接素
子間の遅れ位相差ψo は６０°としている。素子間隔は
０．７波長としている。
【００３０】また、金属板の幅は０．２波長、ダイポー
ルアレーの金属板からの距離は０．１波長としている。
図６から、第２のダイポールアレーに対する第１のダイ
ポールアレーの相対遅れ位相差αの変化により、指向性
利得が大きく変化することが分かる。また、図６におい
て、相対遅れ位相差αが１８０°近辺で、θ＝９０°方
向の主ビーム（第１のダイポールアレーの主ビーム）の
利得が最大になっている。
ルアレーの金属板からの距離は０．１波長としている。
図６から、第２のダイポールアレーに対する第１のダイ
ポールアレーの相対遅れ位相差αの変化により、指向性
利得が大きく変化することが分かる。また、図６におい
て、相対遅れ位相差αが１８０°近辺で、θ＝９０°方
向の主ビーム（第１のダイポールアレーの主ビーム）の
利得が最大になっている。
【００３１】図７に、相対遅れ位相差αが１８０°のと
きの放射指向性の計算値を示す。図７に示すように、水
平方向（θ＝９０°）と、斜め方向（θo ＝１４°）に
主ビームが向いたアンテナが実現できている。
きの放射指向性の計算値を示す。図７に示すように、水
平方向（θ＝９０°）と、斜め方向（θo ＝１４°）に
主ビームが向いたアンテナが実現できている。
【００３２】上記の第２の実施の形態の例においては、
素子数が６素子、素子間隔０．７波長の場合について示
したが、素子数Ｎ、素子間隔が別の値であっても、ま
た、金属板の前後で異なる値であっても同様に、本発明
の効果がある。なお、以上の説明においては、振幅分布
について言及しなかったが、均一分布は言うまでもな
く、チェビシェフ分布等の分布に対しても同様の結果が
得られる。
素子数が６素子、素子間隔０．７波長の場合について示
したが、素子数Ｎ、素子間隔が別の値であっても、ま
た、金属板の前後で異なる値であっても同様に、本発明
の効果がある。なお、以上の説明においては、振幅分布
について言及しなかったが、均一分布は言うまでもな
く、チェビシェフ分布等の分布に対しても同様の結果が
得られる。
【００３３】放射素子についても、第１の実施の形態の
例においては、水平面内無指向性のダイポールアンテナ
を取り上げて述べたが、水平面内無指向性のスリーブア
ンテナはもちろんのこと、単一指向性を有するプリント
アンテナをはじめとする各種アンテナ素子についても、
同様の効果があることは言うまでもない。
例においては、水平面内無指向性のダイポールアンテナ
を取り上げて述べたが、水平面内無指向性のスリーブア
ンテナはもちろんのこと、単一指向性を有するプリント
アンテナをはじめとする各種アンテナ素子についても、
同様の効果があることは言うまでもない。
【００３４】また、第１の実施の形態の例と同様に第２
の実施の形態の例においては、鉛直方向に多段配置した
アレーアンテナについて述べたが、２次元あるいは３次
元的に配置されたアンテナについても、金属板を介して
配置し、最適な相対位相差αを決定することにより、本
発明と同様の効果を得ることが可能である。
の実施の形態の例においては、鉛直方向に多段配置した
アレーアンテナについて述べたが、２次元あるいは３次
元的に配置されたアンテナについても、金属板を介して
配置し、最適な相対位相差αを決定することにより、本
発明と同様の効果を得ることが可能である。
【００３５】なお、図６においては、第１の実施の形態
の例の場合と同様に、金属板の幅を０．２波長、ダイポ
ールアレーの金属板からの距離を０．１波長とした場合
についての計算結果を示したが、これらの値が波長に比
べて非常に大きくない範囲においては、ほぼ同じ結果が
得られる。
の例の場合と同様に、金属板の幅を０．２波長、ダイポ
ールアレーの金属板からの距離を０．１波長とした場合
についての計算結果を示したが、これらの値が波長に比
べて非常に大きくない範囲においては、ほぼ同じ結果が
得られる。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来の基地局アンテナとほぼ同様の簡潔な形状のまま
で、任意の方向に指向性を有するアンテナを実現できる
利点がある。
従来の基地局アンテナとほぼ同様の簡潔な形状のまま
で、任意の方向に指向性を有するアンテナを実現できる
利点がある。
【図１】本発明の実施の形態の第１の例を示す図であ
る。
る。
【図２】本発明のアンテナの指向性利得の例を示す図で
ある。
ある。
【図３】本発明のアンテナの放射指向性の例を示す図で
ある。
ある。
【図４】本発明のアンテナの放射指向性の例を示す図で
ある。
ある。
【図５】本発明の実施の形態の第２の例を示す図であ
る。
る。
【図６】本発明のアンテナの指向性利得の例を示す図で
ある。
ある。
【図７】本発明のアンテナの放射指向性の例を示す図で
ある。
ある。
１−１，４−１ 第１のダイポールアレー １−２，４−２ 第２のダイポールアレー １−３，４−３ 金属板 １−４，１−５，４−４，４−５ 給電分配回路 １−６，４−６ 位相回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安藤 篤也 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】 Ｍ個（Ｍは２以上の整数）の放射素子か
らなり、給電分配回路により所望の振幅及び位相で励振
される第１の放射素子群と、 Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の放射素子からなり、給電分
配回路により該第１の放射素子群と異なる主ビーム方向
を与える振幅及び位相で励振される第２の放射素子群
と、 該第１の放射素子群と該第２の放射素子群との間に、一
方の面が第１の放射素子群の方向を指向し、他方の面が
第２の放射素子群の方向を指向するように置かれた幅が
使用周波数の波長以下の金属板と、 前記第１の放射素子群と第２の放射素子群の入出力を合
成あるいは分配し、かつ両放射素子群の入出力の相対位
相を調整できる位相回路とを設けたことを特徴とする無
線基地局アンテナ。 - 【請求項２】 第１の放射素子群と第２の放射素子群
が、ともに鉛直方向に多段に配置された放射素子で構成
され、Ｍ＝Ｎであることを特徴とする請求項１記載の無
線基地局アンテナ。 - 【請求項３】 隣接素子間の遅れ位相差をψ0 とすると
き、給電分配回路で作られる第１の放射素子群と第２の
放射素子群の各ｎ番目の素子（１≦ｎ≦Ｎ）の給電位相
ψ1n及びψ2nが、各々ψ1n＝−ψ0 （ｎ−１）、ψ2n＝
ψ0 （ｎ−１）であり、 かつ位相回路において、第２の放射素子群に対する第１
の放射素子群の相対遅れ位相差αが、“数１”をほぼ満
足する値に設定されていることを特徴とする請求項２記
載の無線基地局アンテナ。 【数１】 - 【請求項４】 隣接素子間の遅れ位相差をψ0 とすると
き、給電分配回路で作られる第１の放射素子群と第２の
放射素子群の各ｎ番目の素子（１≦ｎ≦Ｎ）の給電位相
ψ1n及びψ2nが、各々ψ1n＝−ψ0 （ｎ−１）、ψ2n＝
ψ0 （ｎ−１）であり、 かつ位相回路において、第２の放射素子群に対する第１
の放射素子群の相対遅れ位相差αが“数２”をほぼ満足
する値に設定されていることを特徴とする請求項２記載
の無線基地局アンテナ。 【数２】 - 【請求項５】 給電分配回路で作られる第１の放射素子
群と第２の放射素子群の各ｎ番目の素子（１≦ｎ≦Ｎ）
の給電位相ψ1n及びψ2nが、各々ψ1n＝０、ψ2n＝３６
０°（ｎ−１）であり、 かつ位相回路において、第２の放射素子群に対する第１
の放射素子群の相対遅れ位相差αが、ほぼ１８０°の値
に設定されていることを特徴とする請求項２記載の無線
基地局アンテナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21566396A JP3547568B2 (ja) | 1996-08-15 | 1996-08-15 | 無線基地局アンテナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21566396A JP3547568B2 (ja) | 1996-08-15 | 1996-08-15 | 無線基地局アンテナ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1065433A true JPH1065433A (ja) | 1998-03-06 |
| JP3547568B2 JP3547568B2 (ja) | 2004-07-28 |
Family
ID=16676122
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21566396A Expired - Fee Related JP3547568B2 (ja) | 1996-08-15 | 1996-08-15 | 無線基地局アンテナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3547568B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001320233A (ja) * | 2000-05-11 | 2001-11-16 | Dx Antenna Co Ltd | アンテナ装置 |
| JP2011030189A (ja) * | 2009-03-03 | 2011-02-10 | Hitachi Cable Ltd | 移動通信用基地局アンテナ |
| JP2011166334A (ja) * | 2010-02-08 | 2011-08-25 | Hitachi Cable Ltd | 移動通信用基地局アンテナ |
| JP7153758B1 (ja) * | 2021-04-13 | 2022-10-14 | 電気興業株式会社 | 非常用可変指向性アンテナシステム |
-
1996
- 1996-08-15 JP JP21566396A patent/JP3547568B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001320233A (ja) * | 2000-05-11 | 2001-11-16 | Dx Antenna Co Ltd | アンテナ装置 |
| JP2011030189A (ja) * | 2009-03-03 | 2011-02-10 | Hitachi Cable Ltd | 移動通信用基地局アンテナ |
| JP2011166334A (ja) * | 2010-02-08 | 2011-08-25 | Hitachi Cable Ltd | 移動通信用基地局アンテナ |
| JP7153758B1 (ja) * | 2021-04-13 | 2022-10-14 | 電気興業株式会社 | 非常用可変指向性アンテナシステム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3547568B2 (ja) | 2004-07-28 |
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