JPH11284425A - 双指向性切替アンテナ装置 - Google Patents

双指向性切替アンテナ装置

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JPH11284425A
JPH11284425A JP8117998A JP8117998A JPH11284425A JP H11284425 A JPH11284425 A JP H11284425A JP 8117998 A JP8117998 A JP 8117998A JP 8117998 A JP8117998 A JP 8117998A JP H11284425 A JPH11284425 A JP H11284425A
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JP
Japan
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antenna device
bidirectional switching
hybrid circuit
switching antenna
printed dipole
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Application number
JP8117998A
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English (en)
Inventor
Shigeo Fukuda
繁雄 福田
Toshihiro Seki
智弘 関
Toshikazu Hori
俊和 堀
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NTT Inc
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、双指向性切替アンテナ装置におい
て、装置の小型化及び低コスト化を実現するとともに、
構成を複雑にすることなく水平面の全ての方向に対する
送受信に利用可能な放射特性を得ることを主な目的とす
る。 【解決手段】 水平面の指向性がほぼ無指向性の素子ア
ンテナを複数組み合わせて構成される双指向性切替アン
テナ装置において、使用周波数の自由空間波長のほぼ半
波長の間隔で、水平方向に並べて配置された少なくとも
2つの素子アンテナ12,13,15,16と、前記2
つの素子アンテナの一方に接続された90度移相器14
と、2つの出力端子が前記2つの素子アンテナの入力と
それぞれ接続された90度ハイブリッド回路17とを設
けたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、水平面の指向性が
ほぼ無指向性の素子アンテナを複数組み合わせて構成さ
れる双指向性切替アンテナ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】この種のアンテナ装置の従来例として
は、特開平7−183724号公報のプリントアンテナ
が知られている。すなわち、それぞれの指向性が水平面
内でほぼ無指向性の単一のプリントダイポールアンテナ
を2つ組み合わせて双指向性アンテナ装置を構成してい
る。
【0003】このプリントアンテナにおいては、双指向
性の比較的均一な放射パターンが形成される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】例えば、無線基地局が
使用するアンテナには水平面の全周に渡って均一な放射
特性が要求される。
【0005】全周に渡って均一な放射特性を実現するた
めには、従来の双指向性アンテナ装置を用いる場合であ
っても、水平面において互いに配置方向を90度ずらし
た2組のアンテナを組み合わせて用いる必要がある。従
って、アンテナの数が増えてしまうという欠点がある。
また、2組のアンテナを必要とするため、アンテナ全体
の形状が大型化する。また、製造コストも高くなる。
【0006】本発明は、双指向性切替アンテナ装置にお
いて、装置の小型化及び低コスト化を実現するととも
に、構成を複雑にすることなく水平面の全ての方向に対
する送受信に利用可能な放射特性を得ることを主な目的
とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1の双指向性切替
アンテナ装置は、水平面の指向性がほぼ無指向性の素子
アンテナを複数組み合わせて構成される双指向性切替ア
ンテナ装置において、使用周波数の自由空間波長のほぼ
半波長の間隔で、水平方向に並べて配置された少なくと
も2つの素子アンテナと、前記2つの素子アンテナの一
方に接続された90度移相器と、2つの出力端子が前記
2つの素子アンテナの入力とそれぞれ接続された90度
ハイブリッド回路とを設けたことを特徴とする。
【0008】例えば送信の場合には、90度ハイブリッ
ド回路に入力される電力は、2等分されて90度ハイブ
リッド回路の2つの出力端子に現れる。また、2つの出
力端子の信号の間には互いに90度の位相差が発生す
る。
【0009】90度ハイブリッド回路の一方の入力端子
から給電する場合には、一方の素子アンテナに供給され
る信号には、90度移相器によって90度の位相差が発
生するとともに、他方の素子アンテナに供給される信号
には、90度ハイブリッド回路により90度の位相差が
発生するので、2つの素子アンテナには互いに同相で給
電される。
【0010】一方、90度ハイブリッド回路の他方の入
力端子から給電する場合には、一方の素子アンテナに供
給される信号には、90度ハイブリッド回路で90度の
位相差が発生し、更に90度移相器によって90度の位
相差が発生するので180度の位相差が発生する。他方
の素子アンテナに供給される信号の位相差は0度なの
で、2つの素子アンテナには互いに逆相で給電される。
【0011】2つの素子アンテナには互いに同相で給電
する場合と逆相で給電する場合とでは、2つの素子アン
テナによって形成される放射パターンの向きが約90度
ずれる。従って、必要に応じて90度ハイブリッド回路
の入力端子を切り替えることにより、必要な放射パター
ンが得られる。請求項2は、請求項1記載の双指向性切
替アンテナ装置において、前記素子アンテナを誘電体で
なる基板上に形成された箔状のダイポールアンテナで構
成し、前記90度移相器及びハイブリッド回路を、前記
基板上に形成された箔状の導電体で構成したことを特徴
とする。
【0012】基板及び箔状導電体だけで双指向性切替ア
ンテナ装置を構成できるので、厚みの低減が実現する。
特に、複数の基板を並べたり組み合わせる必要がないの
で、極めて薄い双指向性切替アンテナ装置を構成でき
る。請求項3は、請求項2記載の双指向性切替アンテナ
装置において、前記ダイポールアンテナを前記基板の表
面に沿って形成された第1の箔状の導電体と裏面に沿っ
て形成された第2の箔状の導電体とで構成したことを特
徴とする。
【0013】基板の両方の面に形成される導電体パター
ンを対として利用することにより、各部のインピーダン
ス特性が安定する。すなわち、表と裏の2つの導電体パ
ターンの間に基板だけが存在するので、インピーダンス
が変動しにくい。
【0014】
【発明の実施の形態】(第1の実施の形態)この形態の
双指向性切替アンテナ装置の構成及び動作を図1〜図3
に示す。この形態は、請求項1に対応する。
【0015】図1は双指向性切替アンテナ装置の正面図
である。図2は図1の双指向性切替アンテナ装置の背面
図である。図3は図1の双指向性切替アンテナ装置の水
平面の放射特性を示すグラフである。この形態では、請
求項1の2つの素子アンテナは、表面プリントダイポー
ル素子12,15及び裏面プリントダイポール素子1
3,16に対応し、請求項1の90度移相器及び90度
ハイブリッド回路は、それぞれ90度移相器14及びハ
イブリッド回路17に対応する。
【0016】図1及び図2に示すアンテナ基板11は、
誘電体で構成され厚みが一定に形成された矩形の基板で
ある。また、予めアンテナ基板11の両面にそれぞれ張
り付けられた金属箔の導電体をエッチングなどで処理す
ることにより、表側の面には図1に示すように表面プリ
ントダイポール素子12,15を含むパターンが形成さ
れている。
【0017】また、アンテナ基板11の裏側の面には、
図2に示すように裏面プリントダイポール素子13,1
6を含むパターンが形成されている。表面プリントダイ
ポール素子12,15及び裏面プリントダイポール素子
13,16は互いに分離されている。この例では、表面
プリントダイポール素子12及び裏面プリントダイポー
ル素子13が1つのダイポールアンテナを構成し、表面
プリントダイポール素子15及び裏面プリントダイポー
ル素子16がもう1つのダイポールアンテナを構成す
る。
【0018】表面プリントダイポール素子12と表面プ
リントダイポール素子15との間隔並びに裏面プリント
ダイポール素子13と裏面プリントダイポール素子16
との間隔は、この双指向性切替アンテナ装置が利用する
周波数の自由空間波長の0.5波長(0.5λo)とほぼ
一致するように定めてある。図1に示すようにアンテナ
基板11の表側には、90度移相器14及びハイブリッ
ド回路17が設けてある。ハイブリッド回路17は3d
Bハイブリッド回路であり、2つの入力端子A1,A2
と2つの出力端子B1,B2を備えている。
【0019】ハイブリッド回路17の出力端子B1は、
90度移相器14を介して表面プリントダイポール素子
12と接続されている。図1及び図2に示す双指向性切
替アンテナ装置の動作について説明する。ハイブリッド
回路17の一方の入力端子A1と裏面の端子E1との間
に送信電力を供給する場合には、入力端子A1の位相に
対する位相差は、出力端子B1では0度になる。そし
て、90度移相器14を経由するので表面プリントダイ
ポール素子12の給電点の位置では90度の位相差が発
生する。
【0020】一方、ハイブリッド回路17の出力端子B
2では90度の位相差が生じる。表面プリントダイポー
ル素子15の給電点にはハイブリッド回路17の出力端
子B2と同相の信号が現れるので、表面プリントダイポ
ール素子15の給電点にも90度の位相差が生じる。従
って、ハイブリッド回路17の入力端子A1から給電す
る場合には、2つの表面プリントダイポール素子12及
び15が互いに同相で給電される。
【0021】ハイブリッド回路17のもう一方の入力端
子A2と裏面の端子E2との間に送信電力を供給する場
合には、入力端子A2の位相に対する位相差は、出力端
子B1では90度になる。そして、90度移相器14を
経由するので表面プリントダイポール素子12の給電点
の位置では180度の位相差が発生する。
【0022】一方、ハイブリッド回路17の出力端子B
2では位相差は0度になる。表面プリントダイポール素
子15の給電点にはハイブリッド回路17の出力端子B
2と同相の信号が現れるので、表面プリントダイポール
素子15の給電点の位相差も0度になる。従って、ハイ
ブリッド回路17の入力端子A2から給電する場合に
は、2つの表面プリントダイポール素子12及び15が
互いに逆相、すなわち180度の位相差で給電される。
【0023】つまり、給電に利用する2つの入力端子A
1,A2を切り替えることにより、2つの表面プリント
ダイポール素子12及び15に対する相対的な給電信号
の位相を同相にするか逆相にするか選択できる。この双
指向性切替アンテナ装置によって形成される放射パター
ンは図3の通りである。図3は、図1に示す双指向性切
替アンテナ装置を図3の紙面に垂直に立てた場合の水平
面の放射パターンを示している。つまり、図3の紙面に
垂直な方向と図1のY軸方向とが一致する。
【0024】図3に示すように、この双指向性切替アン
テナ装置の放射パターンは、給電信号の同相/逆相の違
いに応じて大幅に変化する。特に放射パターンの方向に
は互いにほぼ90度の違いが生じる。すなわち、ハイブ
リッド回路17と90度移相器14とを組み合わせるこ
とにより、2種類の双指向性放射パターンの形成が可能
になる。必要に応じて給電に使用する入力端子A1,A
2の切替制御を実施すれば、水平方向の全ての方向に対
して送受信が可能になる。
【0025】また、1種類の双指向性切替アンテナ装置
で2種類のアンテナ装置に相当する放射パターンが得ら
れるため、低コスト化を実現できるという利点がある。
なお、この例では水平面内の無指向性を実現するアンテ
ナの例としてダイポールアンテナを用いたが、ホイップ
アンテナ,へリカルアンテナ又はコリニアアンテナ等を
代わりに用いてもよい。
【0026】(第2の実施の形態)この形態の双指向性
切替アンテナ装置の構成を図4及び図5に示す。この形
態は全ての請求項に対応する。図4はこの形態の双指向
性切替アンテナ装置の正面図である。図5は図4の双指
向性切替アンテナ装置の背面図である。
【0027】この形態では、請求項1の2つの素子アン
テナは、表面プリントダイポール素子32,35及び裏
面プリントダイポール素子33,36に対応し、請求項
1の90度移相器及び90度ハイブリッド回路は、それ
ぞれマイクロストリップ90度移相器34及びマイクロ
ストリップハイブリッド回路37に対応する。この形態
は、第1の実施の形態の変形例であり、双指向性切替ア
ンテナ装置全体を平面回路のみで構成してある。第1の
実施の形態と比べて機能上の大きな違いはないが、この
形態では更に小型化された双指向性切替アンテナ装置が
実現される。
【0028】図4及び図5に示すアンテナ基板31は、
誘電体で構成され厚みが一定に形成された矩形の基板で
ある。また、予めアンテナ基板31の両面にそれぞれ張
り付けられた金属箔の導電体をエッチングなどで処理す
ることにより、表側の面には図1に示すように表面プリ
ントダイポール素子32,35を含むパターンが形成さ
れている。
【0029】また、アンテナ基板31の裏側の面には、
図5に示すように裏面プリントダイポール素子33,3
6を含むパターンが形成されている。表面プリントダイ
ポール素子32,35及び裏面プリントダイポール素子
33,36は互いに分離されている。
【0030】この例では、表面プリントダイポール素子
32及び裏面プリントダイポール素子33が1つのダイ
ポールアンテナを構成し、表面プリントダイポール素子
35及び裏面プリントダイポール素子36がもう1つの
ダイポールアンテナを構成する。表面プリントダイポー
ル素子32と表面プリントダイポール素子35との間隔
並びに裏面プリントダイポール素子33と裏面プリント
ダイポール素子36との間隔は、この双指向性切替アン
テナ装置が利用する周波数の自由空間波長の0.5波長
(0.5λo)とほぼ一致するように定めてある。
【0031】図4に示すようにアンテナ基板11の表側
には、マイクロストリップ90度移相器34及びマイク
ロストリップハイブリッド回路37が設けてある。マイ
クロストリップハイブリッド回路37はマイクロストリ
ップ線路で構成される3dBハイブリッド回路である。
ハイブリッド回路17の出力端子D1は、マイクロスト
リップ90度移相器34を介して表面プリントダイポー
ル素子32と接続され、出力端子D2は表面プリントダ
イポール素子35と接続されている。
【0032】誘電体で構成されるアンテナ基板31を挟
んでその両面に配置された表面プリントダイポール素子
32及び裏面プリントダイポール素子33によって1つ
のプリントダイポールアンテナが形成されている。同様
に、表面プリントダイポール素子35及び裏面プリント
ダイポール素子36によってもう1つのプリントダイポ
ールアンテナが形成されている。
【0033】また、マイクロストリップ90度移相器3
4及びマイクロストリップハイブリッド回路37につい
ても、それぞれ両面基板であるアンテナ基板31の一方
の面の箔状導体を地板として構成されるマイクロストリ
ップ線路を用いているので、1枚の基板上に全て構成す
ることができる。なお、マイクロストリップハイブリッ
ド回路37は、実際にはブランチラインハイブリッド回
路又はラットレースハイブリッド回路として構成され
る。これにより、給電回路を含む双指向性切替アンテナ
装置の全体をプリント技術のみで製作できるため、量産
が容易になり低コスト化も可能になる。
【0034】
【発明の効果】本発明によれば、ハイブリッド回路の2
つの入力端子を選択して給電することにより、2つの素
子アンテナを同相励振又は逆相励振することができる。
これにより、水平面内において、指向方向が90度ずれ
た2種類の双指向性パターンを1組のアンテナの端子を
選択するだけで実現できる。よって、1つのアンテナの
切替制御により全周を網羅することができる。
【0035】また、本発明では1枚の両面基板上に全て
のコンポーネントが構成可能である。すなわち、プリン
ト技術のみで製作可能であり、品質が良く、しかも量産
に適したアンテナが実現する。低コスト化も容易であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態の双指向性切替アンテナ装置
の正面図である。
【図2】図1の双指向性切替アンテナ装置の背面図であ
る。
【図3】図1の双指向性切替アンテナ装置の水平面の放
射特性を示すグラフである。
【図4】第2の実施の形態の双指向性切替アンテナ装置
の正面図である。
【図5】図4の双指向性切替アンテナ装置の背面図であ
る。
【符号の説明】
11 アンテナ基板 12,15 表面プリントダイポール素子 13,16 裏面プリントダイポール素子 14 90度移相器 17 ハイブリッド回路 31 アンテナ基板 32,35 表面プリントダイポール素子 33,36 裏面プリントダイポール素子 34 マイクロストリップ90度移相器 37 マイクロストリップハイブリッド回路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水平面の指向性がほぼ無指向性の素子ア
    ンテナを複数組み合わせて構成される双指向性切替アン
    テナ装置において、 使用周波数の自由空間波長のほぼ半波長の間隔で、水平
    方向に並べて配置された少なくとも2つの素子アンテナ
    と、 前記2つの素子アンテナの一方に接続された90度移相
    器と、 2つの出力端子が前記2つの素子アンテナの入力とそれ
    ぞれ接続された90度ハイブリッド回路とを設けたこと
    を特徴とする双指向性切替アンテナ装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の双指向性切替アンテナ装
    置において、前記素子アンテナを誘電体でなる基板上に
    形成された箔状のダイポールアンテナで構成し、前記9
    0度移相器及びハイブリッド回路を、前記基板上に形成
    された箔状の導電体で構成したことを特徴とする双指向
    性切替アンテナ装置。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の双指向性切替アンテナ装
    置において、前記ダイポールアンテナを前記基板の表面
    に沿って形成された第1の箔状の導電体と裏面に沿って
    形成された第2の箔状の導電体とで構成したことを特徴
    とする双指向性切替アンテナ装置。
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