JPH11340733A

JPH11340733A - 水平偏波無指向性アンテナ装置

Info

Publication number: JPH11340733A
Application number: JP14065498A
Authority: JP
Inventors: Kazushi Komada; 一志駒田; Motohisa Sato; 始久佐藤
Original assignee: Denki Kogyo Co Ltd
Current assignee: DKK Co Ltd
Priority date: 1998-05-22
Filing date: 1998-05-22
Publication date: 1999-12-10
Anticipated expiration: 2018-05-22
Also published as: JP3860664B2

Abstract

(57)【要約】【課題】移動体通信の基地局に使用され、水平偏波の
水平面内での無指向性が得れられるように、指向特性が
改善されたアンテナ装置を提供する。【解決手段】誘電体プリント基板１２の一方の面の金
属箔１２ａ上に形成される細長いスロット１３と、該プ
リント基板１２の他方の面に前記スロット１３の幅方向
に、該スロット１３を横切るように形成されるストリッ
プライン１４とからなる２個のスロットアンテナ素子１
１ａ，１１ｂが、ほぼ直交するように配設されるアンテ
ナ装置１０であり、一方のスロットアンテナ素子１１ｂ
に、ハイブリッド回路１７を介して、他方のスロットア
ンテナ素子１１ａに対しほぼ９０度の位相差を有するよ
うに、前記２個のスロット放射素子１１ａ，１１ｂにそ
れぞれ給電することにより、水平偏波の水平面内無指向
性を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、携帯電話やＰＨＳ
（簡易型携帯電話システム）など、陸上における移動通
信の基地局に使用されるアンテナ装置に関し、特に、水
平偏波の水平面内無指向性アンテナ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のアンテナ装置について
は、近年、前記携帯電話システムの利用者の増加と、移
動通信サービスエリアの拡大に伴い、特に、基地局に使
用される水平偏波の水平面内無指向性アンテナ装置の開
発が、待望されていた。

【０００３】従来、アンテナ装置から放射される水平偏
波で水平面内無指向性を得るには、８の字指向性を有す
る２個のアンテナ素子１ａ，１ｂを直交させ、さらにそ
れぞれのアンテナ素子にほぼ９０度の位相差を有するよ
うな電力を供給して、放射される水平偏波を合成すれば
よいことは知られており、テレビジョン放送などに使用
されている図７に示すスーパターンスタイルアンテナ装
置１をその代表として挙げることができる。

【０００４】しかし、前記アンテナ素子１ａ，１ｂへ給
電する素子電流の不均一や支持柱２の影響などにより、
完全な円形の指向性を得ることは難しく、実際には、図
８に示すように、水平面内における偏差が３ｄＢでも無
指向性としているのが現状である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のアンテナ装置１を、移動体通信の基地局に使用する
には、その指向性を改善しなければならないという問題
点があった。なお、前記携帯電話には、９００ＭＨｚ
帯、ＰＨＳには、１．９ＧＨｚ帯の周波数が割り当てら
れている。また、前記アンテナ装置１は、図７に示すよ
うに、そのアンテナ素子１ａまたは１ｂの両端間の幅
が、使用波長λの０．６５λと大きくなり、アンテナ素
子の小型化が待望される現在では、細径化の必要がある
という問題点があった。

【０００６】本発明はかかる点に鑑みなされたもので、
その目的は前記問題点を解消し、従来の前記アンテナ装
置の指向性を改善し、移動体通信の基地局に使用できる
ような、水平偏波の水平面内での無指向性が得れられる
アンテナ装置を提供することにある。

【０００７】本発明の他の目的は、アンテナ素子の両端
間の幅が小さい、すなわち、細径化された水平偏波無指
向性アンテナ装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明の構成は、誘電体プリント基板の一方の面の金
属箔上に形成される細長いスロットと、該プリント基板
の他方の面に前記スロットの幅方向に、該スロットを横
切るように形成されるストリップラインとからなるスロ
ットアンテナ素子が、２個、ほぼ直交するように配設さ
れるアンテナ装置であり、その詳細な構成は、次のとお
りである。

【０００９】すなわち、前記一方のスロットアンテナ素
子に、移相手段を介して、他方のスロットアンテナ素子
に対しほぼ９０度の位相差を有するような電力を、前記
２個のスロットアンテナ素子にそれぞれ供給することに
より、水平面内に無指向性が得られるようにする。

【００１０】前記移相手段が、例えばハイブリッド回
路、または２分配器により、ほぼ９０度の位相差を有す
るような電力を、前記２個のスロットアンテナ素子にそ
れぞれ供給することにより、水平面内に無指向性が得ら
れるようにする。

【００１１】そして、前記ストリップラインが、互いに
直角に配置される２個のストリップライン素子からなる
鈎状のもので、一方のストリップライン素子は、前記ス
ロットをほぼ直角方向に横切るように形成され、他方の
ストリップライン素子は、前記スロットの長軸に平行に
形成され、その一端は前記一方のストリップライン素子
端に接続され、その他端は前記スロットのほぼ中心位置
に対応する位置に給電端を形成するようにする。

【００１２】さらに、前記水平偏波無指向性アンテナ装
置が、垂直方向に複数段に、配設されてなるようにして
いる。

【００１３】本発明は以上のように、誘電体プリント基
板に形成されたスロットアンテナ素子を、２個、該アン
テナ素子に形成された組立用スリットを介して、前記ス
ロットを横切る前記ストリップラインのそれぞれを上下
に配置しながら、互いにほぼ直交するように配設して、
組み立てる。

【００１４】前記組立用スリットは、前記アンテナ素子
の前記スロットの中心からその長軸に沿って、該スロッ
トを横切る前記ストリップラインが形成されていない方
向に直線状に形成されている。なお、前記２個のアンテ
ナ素子のそれぞれについては、組立後、前記組立用スリ
ットにより分断された、前記スロットを形成している部
分の金属箔を、導電材からなる接続部材により互いに溶
着により接続して、前記スロットを完全なものに形成し
ている。

【００１５】そして、前記２個のスロットアンテナ素子
のそれぞれに、互いにほぼ９０度の位相差を有するよう
な電力を供給して、それぞれの指向性を合成することに
より、無指向性で、支持柱の影響の強い、従来のアンテ
ナ装置の指向性を改善している。また、前記誘電体プリ
ント基板に、比誘電率の大きい誘電体基板を採用して、
スロットアンテナ素子の両端間の幅を小さくする、すな
わち、細径化が図られている。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の好
適な実施の形態を詳しく説明する。図１ないし図５は、
本発明の水平偏波無指向性アンテナ装置の一実施の形態
を示す図で、図１は、前記水平偏波無指向性アンテナ装
置１０を構成するスロットアンテナ素子１１ａ，１１ｂ
を示す図で、図１（ａ）はアース側面を示す図、図１
（ｂ）はストリップライン側面を示す図、図２は、該ス
ロットアンテナ素子１１ａ，１１ｂ単体の水平面内指向
性を示す図、図３（ａ）は、前記アンテナ装置１０の組
立を示す図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＢ−Ｂ線によ
る主要部の断面図、図４は、前記アンテナ装置１０に電
力を供給する概略接続図、図５は、図４における前記ア
ンテナ装置１０の水平偏波の水平面内指向性を示す図で
ある。

【００１７】図１（ａ）および図１（ｂ）において、前
記アンテナ装置１０を構成するスロットアンテナ素子１
１ａ（１１ｂ）は、長さＬ１が約０．６λ（ここで、λ
は、使用する波長を示す）以上、幅Ｗ１が約０．２λの
矩形状の誘電体プリント基板１２が使用される。この誘
電体プリント基板１２は、その比誘電率が比較的高いた
め、その幅Ｗ１は約０．２λと小さくなっている。

【００１８】前記スロットアンテナ素子１１ａ（１１
ｂ）は、図１（ａ）に示すように、該プリント基板の一
方の面のアース側を形成する金属箔上に形成される、長
さＬ２が約０．５λ、幅Ｗ２が約０．０６λの細長い矩
形状のスロット１３と、図１（ｂ）に示すように、該プ
リント基板１２の他方の面に、互いに直角に配置される
２個のストリップライン素子１４ａ，１４ｂからなる鈎
状のストリップライン１４が形成されている。

【００１９】前記２個のストリップライン素子１４ａ，
１４ｂの一方のストリップライン素子１４ａは、前記プ
リント基板１２の一方の面に形成されている前記スロッ
ト１３を、ほぼ直角方向（幅方向）に横切るように形成
されおり、他方のストリップライン素子１４ｂは、前記
スロット１３の長軸に平行に形成され、その一端は前記
一方のストリップライン素子１４ａの端に接続され、そ
の他端は、前記スロット１３のほぼ中心位置を平行移動
させた位置に、給電端１５を形成している。なお、前記
スロット１３への給電は、前記ストリップライン１４で
オフセット給電することで、整合をとっている。

【００２０】前記スロットアンテナ素子１１ａ（１１
ｂ）の指向特性は、図２に示すように、ダイポールアン
テナと同様に、８の字指向性である。

【００２１】ところで、前記２個のスロットアンテナ素
子１１ａ，１１ｂを、互いに直交するように組み立て
て、前記アンテナ装置１０にするため、前記２個のスロ
ットアンテナ素子１１ａ，１１ｂのそれぞれに、組立用
スリット１２ｂが形成されている。

【００２２】この組立用スリット１２ｂは、前記それぞ
れのスロットアンテナ素子１１ａ，１１ｂの前記スロッ
ト１３の中心Ｏから長軸１３ａに沿って、該スロット１
３を横切る前記ストリップライン１４が形成されていな
い方向に直線状に延びて形成されるとともに、該スロッ
ト１３の反対側の端部に接して、組立後の他方のスロッ
トアンテナ素子１１ｂ（１１ａ）の分断されたアース側
金属箔１２ａ，１２ａを互いに接続するための接続部材
１６を挿通するスリット１２ｃが形成されている。

【００２３】このような前記２個のスロットアンテナ素
子１１ａ，１１ｂを、図３（ａ）に示すように、それぞ
れのアンテナ素子１１ａ，１１ｂに形成された組立用ス
リット１２ｂ，１２ｂを介して、前記スロットを横切る
前記ストリップライン１４，１４のそれぞれを上下に配
置しながら、ほぼ直交するように配設して、前記アンテ
ナ装置１０に組み立てている。このため、前記アンテナ
装置１０を小型にすることができる。

【００２４】組立後、図３（ｂ）に示すように、前記ス
ロットアンテナ素子１１ａ，１１ｂのそれぞれについ
て、前記組立用スリット１２ｂ，１２ｂにより分断され
た、前記スロット１３，１３をそれぞれ形成している部
分の金属箔１２ａ，１２ａを、断面がＴ字形状の銅系な
どの金属材からなる接続部材１６により、前記スリット
１２ｃに挿通させながら、互いに溶着、接続するととも
に、他方のスロットアンテナ素子１１ｂ，１１ａのアー
ス面を形成している金属箔１２ａをも、同時に溶着、接
続して、前記スロット１３，１３を完全な方形のスロッ
トに形成しながら、前記２個のスロットアンテナ素子１
１ａ，１１ｂを互いに直交するように固着している。

【００２５】前記スロットアンテナ素子１１ａ，１１ｂ
を２個、互いに直交するように組み立てた前記アンテナ
装置１０に対して、該スロットアンテナ素子１１ａ，１
１ｂのそれぞれに、図４に示すように、一方のスロット
放射素子１１ｂに、ハイブリッド回路１７を介して、他
方のスロット放射素子１１ａに対しほぼ９０度の位相差
を有するように、それぞれの給電端１５，１５とアース
側金属箔１２ａ，１２ａとの間に給電すると、図５に示
すように、水平偏波の水平面内無指向性が得られる。す
なわち、水平偏波の水平面内の全周方向において、指向
特性の偏差が１．５ｄＢ以内であることが確認された。

【００２６】図６は、図４の他の例を示す、前記水平偏
波無指向性アンテナ装置１０に電力を供給する概略接続
図である。前述のように組み立てられた前記アンテナ装
置１０に対して、該スロットアンテナ素子１１ａ，１１
ｂのそれぞれに、図６に示すように、一方のスロット放
射素子１１ｂに、２分配器１８を介して、他方のスロッ
ト放射素子１１ａに対しほぼ９０度の位相差が得られる
ように、給電ケーブル１９を使用して、それぞれの給電
端１５，１５とアース側金属箔１２ａ，１２ａとの間に
給電すると、図５と同様に、水平偏波の水平面内無指向
性が得られる。すなわち、水平偏波の水平面内の全周方
向において、指向特性の偏差が１．５ｄＢ以内であるこ
とが確認された。

【００２７】次いで、前記アンテナ装置１０を垂直方向
に複数段に、配設するとともに、該スロットアンテナ素
子１１ａ，１１ａ，１１ｂ，１１ｂのそれぞれに、一方
のスロット放射素子１１ｂ，１１ｂに、前記ハイブリッ
ド回路１７または２分配器１８を介して、他方のスロッ
ト放射素子１１ａ，１１ａに対しほぼ９０度の位相差が
得られるように、それぞれの給電端１５，１５とアース
側金属箔１２ａ，１２ａとの間に給電することもでき
る。

【００２８】なお、本発明の技術は前記実施の形態にお
ける技術に限定されるものではなく、同様な機能を果た
す他の態様の手段によってもよく、また本発明の技術は
前記構成の範囲内において種々の変更、付加が可能であ
る。

【００２９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明の
水平偏波無指向性アンテナ装置によれば、誘電体プリン
ト基板にそれぞれ形成されるスロットアンテナ素子が、
２個、ほぼ直交するように配設されるアンテナ装置であ
って、前記一方のスロットアンテナ素子に、移相手段を
介して、他方のスロット放射素子に対しほぼ９０度の位
相差を有するような電力を、前記２個のスロットアンテ
ナ素子にそれぞれ供給することにより、水平面内に無指
向性が得られるので、従来の前記アンテナ装置の指向性
を改善し、移動体通信の基地局に使用できるような、水
平偏波の水平面内で無指向性が得れられるとともに、ア
ンテナ素子の両端間の幅を小さく、すなわち、細径化す
ることができる。

【００３０】すなわち、本発明の前記アンテナ装置によ
れば、放送に使用されているアンテナ装置のように支持
柱、例えば鉄塔の影響を受けず、水平偏波の水平面内の
全周方向において、指向性偏差が１．５ｄＢ以内の無指
向性に改善することができ、細径化が可能となる。ま
た、本発明の前記アンテナ装置によれば、携帯電話に限
らずＰＨＳなどの基地局のアンテナ装置に好適で、その
サービスエリアを広げることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の水平偏波無指向性アンテナ装置の一実
施の形態を示す、該アンテナ装置を構成するスロットア
ンテナ素子の図で、図１（ａ）はアース側面を示す図、
図１（ｂ）はストリップライン側面を示す図である。

【図２】図１のスロットアンテナ素子の、周波数が９０
０ＭＨｚ帯における水平面内指向性を示す図である。

【図３】図３（ａ）は、前記水平偏波無指向性アンテナ
装置の組立を示す図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＢ−
Ｂ線による主要部の断面図である。

【図４】前記アンテナ装置に電力を供給する概略接続図
である。

【図５】図４および図６の接続による、周波数が９００
ＭＨｚ帯における前記アンテナ装置の水平偏波の水平面
内指向特性図である。

【図６】図４の他の例を示す、前記アンテナ装置に電力
を供給する概略接続図である。

【図７】従来の水平偏波無指向性アンテナ装置としての
スーパターンスタイルアンテナ装置を示す図である。

【図８】図７のスーパターンスタイルアンテナ装置の指
向特性を示す図である。

【符号の説明】

１０水平偏波無指向性アンテナ装置１１ａ，１１ｂスロットアンテナ素子１２誘電体プリント基板１２ａアース側金属箔１２ｂ組立用スリット１２ｃスリット１３スロット１３ａ長軸１４ストリップライン１４ａ，１４ｂストリップライン素子１５給電端１６接続部材１７ハイブリッド回路１８２分配器１９給電ケーブル（位相差を得るための給電ケーブ
ル）Ｏスロットの中心

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＨ０１Ｑ 19/24 Ｈ０１Ｑ 19/24 21/26 21/26

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】誘電体プリント基板の一方の面の金属箔
上に形成される細長いスロットと、該プリント基板の他
方の面に前記スロットの幅方向に、該スロットを横切る
ように形成されるストリップラインとからなるスロット
アンテナ素子が、２個、ほぼ直交するように配設される
アンテナ装置であって、前記一方のスロットアンテナ素子に、移相手段を介し
て、他方のスロットアンテナ素子に対しほぼ９０度の位
相差を有するような電力を、前記２個のスロットアンテ
ナ素子にそれぞれ供給することにより、水平面内に無指
向性が得られることを特徴とする水平偏波無指向性アン
テナ装置。
【請求項２】前記移相手段が、ハイブリッド回路、ま
たは２分配器であることを特徴とする請求項１に記載の
水平偏波無指向性アンテナ装置。
【請求項３】前記水平偏波無指向性アンテナ装置が、
垂直方向に複数段に、配設されてなることを特徴とする
請求項１または請求項２に記載の水平偏波無指向性アン
テナ装置。