WO2014115653A1

WO2014115653A1 - アンテナ及びセクタアンテナ

Info

Publication number: WO2014115653A1
Application number: PCT/JP2014/050802
Authority: WO
Inventors: 章煥李; 琳王
Original assignee: Nihon Dengyo Kosaku Co Ltd
Current assignee: Nihon Dengyo Kosaku Co Ltd
Priority date: 2013-01-24
Filing date: 2014-01-17
Publication date: 2014-07-31
Anticipated expiration: 2015-07-24
Also published as: JP2014143590A; CN104904066A

Abstract

ダイポールアンテナ１１０と反射板１２０とを備え、ダイポールアンテナ１１０の素子部１１１、１１２は、それぞれが導電性材料で構成され、点Ｏで点対称に配置されるとともに、点Ｏに向って凸状になった曲線を有する、広帯域な周波数特性を有するアンテナ。

Description

アンテナ及びセクタアンテナ

　本発明は、アンテナ及びセクタアンテナに関する。

　移動体通信の基地局用のアンテナ（基地局アンテナ）には、電波が放射される方向に対応して設定されたセクタ毎に電波を放射するセクタアンテナが複数組み合わせて用いられている。セクタアンテナには、ダイポールアンテナなどのアンテナ素子をアレイ状に並べたアレイアンテナが用いられている。

　特許文献１には、一対の薄片面状アンテナ素子を一直線に関して線対称に配設し、さらに、上記一直線に関して線対称として微小間隙をもって相互に近接して一対の面状給電用脚片を、上記アンテナ素子の相互近接部位から、突出状に形成し、しかも、上記各脚片は、外端方向にしだいに幅寸法が増加する外方拡幅形状である広帯域アンテナが記載されている。
　特許文献２には、鉛直面上に配設される横細長状の略楕円面部と、該略楕円面部の水平方向長軸の一円弧端部から下方へ延設される下方拡幅状の給電用の脚部と、を有する４枚のアンテナ素子を、上記一円弧端部に接近する一鉛直軸心を中心としての９０度回転対称状に配設して、平面視十字状に形成した広帯域アンテナ装置が記載されている。

特開２０１０－９８５６０号公報特開２０１２－１０４９５７号公報

　ところで、アンテナには、１つのアンテナで複数の周波数の電波を送受信することができるように広帯域な周波数特性を有することが求められる。
　本発明の目的は、広帯域な周波数特性を有するアンテナ等を提供することにある。

　かかる目的のもと、本発明が適用されるアンテナは、それぞれが導電性材料で構成され、予め定められた点に対して対称の位置に予め定められた間隔を設けて配置され、この点に対向する部分の縁辺がこの点に向かって凸状となった曲線を有する一対の素子部と、一対の素子部から予め定められた距離に、一対の素子部の表面と対向して設けられた反射板とを備えている。
　この構成によれば、アンテナが無給電素子を備える場合に比較して、より広帯域な周波数特性が得られるとともに、構成要素の数を少なくできる。

　このようなアンテナにおいて、それぞれが導電性材料で構成され、上記の点に対して対称の位置に予め定められた間隔を設けて配置され、この点に対向する部分の縁辺がこの点に向かって凸状となった曲線を有し、一対の素子部が送受信する偏波と直交する偏波を送受信できる他の一対の素子部をさらに備えたことを特徴とすることができる。
　この構成によれば、本構成を有していない場合に比べ、偏波共通のアンテナをより小型に構成できる。

　また、一対の素子部のそれぞれの素子部から反射板までを接続する一対の脚部をさらに備え、一対の素子部と一対の脚部とは、導電性材料により一体で形成されていることを特徴とすることができる。
　この構成によれば、本構成を有していない場合に比べ、アンテナの製作及び組み立ての工数を減らすことができる。

　そして、一対の素子部及び他の一対の素子部のそれぞれの素子部から反射板までを接続する二対の脚部をさらに備え、一対の素子部、他の一対の素子部及び二対の脚部とは、導電性材料により一体で形成されていることを特徴とすることができる。
　この構成によれば、本構成を有していない場合に比べ、偏波共用のアンテナの製作及び組み立ての工数を減らすことができる。

　他の観点から捉えると、本発明が適用されるセクタアンテナは、それぞれが導電性材料で構成され、予め定められた点に対して対称の位置に予め定められた間隔を設けて配置され、この点に対向する部分の縁辺がこの点に向かって凸状となった曲線を有する一対の素子部と、一対の素子部から予め定められた距離に、一対の素子部の表面と対向して設けられた反射板とを備えるアンテナを、複数配列したアレイアンテナと、アレイアンテナを収納するレドームとを備えている。
　この構成によれば、本構成を有していない場合に比べ、広帯域な周波数特性が得られるとともに構成要素の数を少なくできる。

　このようなセクタアンテナにおいて、アンテナは、それぞれが導電性材料で構成され、上記の点に対して対称の位置に予め定められた間隔を設けて配置され、この点に対向する部分の縁辺がこの点に向かって凸状となった曲線を有し、一対の素子部が送受信する偏波と直交する偏波を送受信できる他の一対の素子部をさらに備えたことを特徴とすることができる。
　この構成によれば、本構成を有していない場合に比べ、偏波共通のセクタアンテナをより小型に構成できる。

　本発明によれば、広帯域な周波数特性を有するアンテナ等を提供できる。

第１の実施の形態が適用される移動通信用の基地局アンテナの全体構成の一例を示す図である。第１の実施の形態におけるセクタアンテナの構成の一例を示す図である。第１の実施の形態におけるアンテナの構成を説明する図である。第１の実施の形態における偏波共用のための図３のダイポールアンテナと対になるダイポールアンテナの構成を説明する図である。アンテナの特性をシミュレーションするために使用したモデルを示す。図５で示したシミュレーションモデルによって求めた第１の実施の形態におけるアンテナの反射減衰量（リターン・ロス）（ｄＢ）特性を示す図である。図５で示したシミュレーションモデルによって求めた第１の実施の形態におけるアンテナのビーム幅を示す図である。第２の実施の形態におけるダイポールアンテナの構成を説明する平面図である。第２の実施の形態におけるアンテナの反射減衰量（リターン・ロス）（ｄＢ）特性を示す図である。第３の実施の形態におけるダイポールアンテナの構成を説明する平面図である。第４の実施の形態におけるダイポールアンテナの構成を説明する平面図である。

　以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
［第１の実施の形態］
＜基地局アンテナ１＞
　図１は、第１の実施の形態が適用される移動通信用の基地局アンテナ１の全体構成の一例を示す図である。図１（ａ）は、基地局アンテナ１の斜視図であり、図１（ｂ）は、基地局アンテナ１の設置例を説明する図である。
　基地局アンテナ１は、図１（ａ）に示すように、例えば鉄塔２０に保持された複数のセクタアンテナ１０－１～１０－６を備えている。そして、図１（ｂ）に示すように、基地局アンテナ１は、セル２内に電波を到達させる。すなわち、セル２は、基地局アンテナ１が送信する電波が到達する範囲であり、基地局アンテナ１が電波を受信する範囲である。
　セクタアンテナ１０－１～１０－６は、それぞれが円筒状であって、円筒の中心軸が地面に対して垂直（鉛直）に設けられている。

　図１（ｂ）に示すように、セル２は水平面において角度で分割した複数のセクタ３－１～３－６を備えている。セクタ３－１～３－６のそれぞれは、基地局アンテナ１の６個のセクタアンテナ１０－１～１０－６に対応して設けられている。つまり、セクタアンテナ１０－１～１０－６は、それぞれの出力電波の電界が大きいメインローブ１１の方向が、対応するセクタ３－１～３－６に向いている。

　ここで、セクタアンテナ１０－１～１０－６をそれぞれ区別しないときは、セクタアンテナ１０と表記する。また、セクタ３－１～３－６をそれぞれ区別しないときは、セクタ３と表記する。
　なお、図１に例として示した基地局アンテナ１は、６個のセクタアンテナ１０－１～１０－６及びこれらに対応するセクタ３－１～３－６を備えている。しかし、セクタアンテナ１０及びセクタ３は、６以外の予め定められた数であってよい。また、図１（ａ）では、セクタ３は、セル２を６等分に分割（中心角６０°）して構成されているが、等分でなくともよく、いずれか１つのセクタ３が他のセクタ３に比べ広く又は狭く構成されていてもよい。

　そして、それぞれのセクタアンテナ１０は、セクタアンテナ１０が備えるダイポールアンテナ（後述する図２におけるダイポールアンテナ１１０－１～１１０－６参照。それぞれを区別しないときはダイポールアンテナ１１０と表記する。）に送信信号及び受信信号を伝送する送受信ケーブル３１に接続されている。
　送受信ケーブル３１は、基地局（不図示）内に設けられた送信信号の生成及び受信信号を受信する送受信部（不図示）に接続されている。送受信ケーブル３１は、例えば同軸ケーブルである。

　なお、以下では基地局アンテナ１が電波を送信するとして説明するが、アンテナの可逆性により、基地局アンテナ１は電波を受信することができる。電波を受信する場合は、例えば送信信号を受信信号として、信号の流れを逆にすればよい。

　また、セクタアンテナ１０は、セクタアンテナ１０が備える複数のダイポールアンテナ１１０に送信信号の位相を異ならせて供給するための移相器を備えていてもよい。複数のダイポールアンテナ１１０に供給される送信信号の位相を異ならせることで、電波（ビーム）の放射角度を水平面から地上方向に傾けて、電波がセル２外に到達しないように設定できる。

＜セクタアンテナ１０＞
　図２は、第１の実施の形態におけるセクタアンテナ１０の構成の一例を示す図である。図２では、セクタアンテナ１０を横に置いて、斜め横から見た斜視図で示している。
　セクタアンテナ１０は、反射板１２０と、反射板１２０上に配列された複数（ここでは例として６個）のダイポールアンテナ１１０－１～１１０－６とを備えたアレイアンテナ１００と、アレイアンテナ１００を包むように収納するレドーム５００とを備えている。図２では、レドーム５００を破線で示し、レドーム５００の内部に設けられたアレイアンテナ１００が見えるようにしている。

　奇数番号のダイポールアンテナ１１０－１、１１０－３、１１０－５は、長径の方向がそれぞれ鉛直方向から４５°ずれた楕円形状の一対の素子部１１１ａ、１１２ａを備えている。そして、鉛直方向から４５°ずれた偏波を送受信する。なお、素子部１１１ａ、１１２ａは点Ｏに対して点対称の位置に配置されている。
　偶数番号のダイポールアンテナ１１０－２、１１０－４、１１０－６は、長径の方向がそれぞれ鉛直方向から－４５°ずれた楕円形状の他の一対の素子部１１１ｂ、１１２ｂを備えている。そして、鉛直方向から－４５°ずれた偏波を送受信する。素子部１１１ｂ、１１２ｂも点Ｏに対して点対称の位置に配置されている。

　そして、ダイポールアンテナ１１０－１とダイポールアンテナ１１０－２とが、ダイポールアンテナ１１０－１の素子部１１１ａ、１１２ａが点対称に配置される点Ｏと、ダイポールアンテナ１１０－２の素子部１１１ｂ、１１２ｂが点対称に配置される点Ｏとが共通になるように組み合わされ、対を構成している。さらに、ダイポールアンテナ１１０－３とダイポールアンテナ１１０－４とが、ダイポールアンテナ１１０－５とダイポールアンテナ１１０－６とが同様に組み合わされ、対を構成している。
　このようにすることで、セクタアンテナ１０は、±４５°の偏波を送受信できる偏波共用となっている。
　なお、素子部１１１ａ、１１１ｂをそれぞれ区別しないときは素子部１１１と、素子部１１２ａ、１１２ｂをそれぞれ区別しないときは、素子部１１２と表記する。

　これらのダイポールアンテナ１１０－１～１１０～６はそれぞれ独立して動作する。よって、以下では、ダイポールアンテナ１１０－１～１１０－６の一つを取り出して、ダイポールアンテナ１１０として説明する。
　なお、図２では、±４５°の偏波を送受信するとしたが、ダイポールアンテナ１１０を点Ｏの周りに４５°回転させることにより、水平及び垂直の偏波を送受信するようにできる。

　反射板１２０は、ダイポールアンテナ１１０が送信する電波を反射するとともに、ダイポールアンテナ１１０を保持する。図２では、それぞれが２個のダイポールアンテナ１１０で構成された３対が、反射板１２０上において間隔Ｄｐで配置され、アレイを構成している（アレイアンテナ１００）。
　反射板１２０において、ダイポールアンテナ１１０の素子部１１１、１１２が対向する正面反射部１２０ａは平坦になっている。反射板１２０のダイポールアンテナ１１０のアレイの方向と交差する方向の両端部は、ダイポールアンテナ１１０側に折り曲げられた側面反射部１２０ｂとなっている。この折り曲げられた側面反射部１２０ｂは、アレイアンテナ１００のビーム幅を設定する。
　なお、図２では、側面反射部１２０ｂは、ダイポールアンテナ１１０側に折り曲げられているが、ダイポールアンテナ１１０側とは反対側に折り曲げられていてもよい。また、図２では、側面反射部１２０ｂは、反射板１２０のそれぞれの端部に１個設けられているが、複数個設けられていてもよい。
　側面反射部１２０ｂは、アレイアンテナ１００のビーム幅を設定するので、予め定められたビーム幅が得られるように設定すればよい。
　反射板１２０は、導体、例えばアルミニウム、銅などで構成されている。

　図２では、反射板１２０は、６個のダイポールアンテナ１１０－１～１１０－６に共通に設けられているが、ダイポールアンテナ１１０毎又は対にした２個のダイポールアンテナ１１０毎に分かれていると考えてもよい。

　ここでは、ダイポールアンテナ１１０とそれに対応する反射板１２０とを含めてアンテナ１３０と表記する。対にした２個のダイポールアンテナ１１０の場合も、対にした２個のダイポールアンテナ１１０とそれに対応する反射板１２０とを含めてアンテナ１３０と表記する。

　レドーム５００は、円筒５０１と、円筒５０１の上側の端部を覆う上蓋５０２と、円筒５０１の下側の端部を覆う下蓋５０３とを備えている。そして、レドーム５００は、アレイアンテナ１００を内部に格納している。
　そして、レドーム５００の下蓋５０３には、コネクタ（不図示）が設けられ、アレイアンテナ１００のダイポールアンテナ１１０に送信信号及び受信信号を伝送する送受信ケーブル３１が接続されている。なお、図２においては、送受信ケーブル３１とダイポールアンテナ１１０との接続の表記を省略している。
　レドーム５００は、例えばＦＲＰ（ｆｉｂｅｒ　ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　ｐｌａｓｔｉｃｓ）などの絶縁性の樹脂で構成されている。

　なお、図２に示すセクタアンテナ１０のアレイアンテナ１００は、６個のダイポールアンテナ１１０から構成されているが、ダイポールアンテナ１１０の個数は６個に限らず、予め定められた個数とすればよい。
　また、図２に示すセクタアンテナ１０は、６個のダイポールアンテナ１１０を備えた１個のアレイアンテナ１００から構成されているが、複数のアレイアンテナ１００を並べることで構成されてもよい。

　さらに、図２では、アレイアンテナ１００等を覆うレドーム５００は上蓋５０２と下蓋５０３を備えた円筒５０１としたが、断面が方形の筒であってもよく、断面の方形の一辺が円弧状となっていてもよい。

＜アンテナ１３０の構成＞
　図３は、第１の実施の形態におけるアンテナ１３０の構成を説明する図である。図３（ａ）は、平面図であって、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＩＩＩＢ－ＩＩＩＢ線での断面図である。
　アンテナ１３０は、ダイポールアンテナ１１０と反射板１２０とを備えている。

　ダイポールアンテナ１１０は、素子部１１１、１１２、素子部１１１、１１２からそれぞれ延びた一対の脚部１１３、１１４、脚部１１３、１１４が固定される台部１１５を備えている。なお、台部１１５を備えなくともよい。

　ダイポールアンテナ１１０の素子部１１１、１１２は、図３（ａ）に示すように、それぞれが短径Ｌ１と長径Ｌ２とを有する楕円状の縁辺で囲まれた導電性材料で構成された部材である。そして、素子部１１１と素子部１１２とは、点Ｏで点対称に配置されるとともに、それぞれの長径Ｌ２が一直線に並ぶように、間隔Ｄを挟んで対向している。
　そして、図３（ｂ）に示すように、素子部１１１には、点Ｏ側に円形の開口が設けられ、開口につなげて円筒状の脚部１１３が接続されている。一方、素子部１１２についても、点Ｏ側に円形の開口が設けられ、開口につなげて円筒状の脚部１１４が接続されている。なお、素子部１１２には、開口を設けなくともよく、脚部１１４が円柱状であってもよい。
　脚部１１３、１１４は、表面形状が円形の台部１１５に接続されている。なお、台部１１５には、円筒状の脚部１１３に対向して開口が設けられている。すなわち、素子部１１１の開口から台部１１５の開口まで、円筒状の中空部になっている。

　第１の実施の形態では、素子部１１１、１１２、脚部１１３、１１４、台部１１５は、導電性材料により一体で構成されている。なお、素子部１１１、１１２、脚部１１３、１１４、台部１１５がそれぞれ個別又は一部が一体で構成され、ネジなどにより組み立てられていてもよい。
　素子部１１１、１１２、脚部１１３、１１４、台部１１５は、例えば銅、アルミニウムなどの金属又はそれらを含む合金で構成されている。

　台部１１５は、反射板１２０の正面反射部１２０ａに不図示のネジなどにより固定されている。そして、ダイポールアンテナ１１０の素子部１１１、１１２の表面は、反射板１２０の正面反射部１２０ａと平行になるように構成されている。
　なお、反射板１２０のダイポールアンテナ１１０側の表面から、素子部１１１、１１２の厚さ方向の中央までが高さＨとなっている。

　素子部１１１の開口から台部１１５の開口まで続く円筒状の中空部に、中心に導体１１６を備えた絶縁体１１７が埋め込まれている。なお、絶縁体１１７は、中空部の全体に埋め込まれていてもよく、あるいは一部分に埋め込まれていてもよい。
　そして、素子部１１１側における導体１１６の端部は、９０°折り曲げられ素子部１１２の点Ｏに近接する端部（矢印Ａの部分）に接続されている。なお、接続は例えばハンダなどで行う。
　そして、導体１１６の台部１１５側の端部は、反射板１２０に設けられた開口を通って、送受信ケーブル３１の内部導体と接続されている。また、反射板１２０は、送受信ケーブル３１の外部導体に接続されている。

　導体１１６は、断面が円の導線であってもよいが、９０°に折り曲げにくいため、金属板をＬ字に切り出して構成してもよい。導体１１６は、例えば銅、アルミニウムなどの金属又はそれらを含む合金で構成されている。
　また、絶縁体１１７は、例えば高周波特性に優れたポリテトラフルオロエチレンなどで構成されている。
　なお、９０°折り曲げた導体１１６が、素子部１１２に接しないように、素子部１１２の点Ｏ側の端部（矢印Ｂの部分）を、切り下げておくことが好ましい。

　このダイポールアンテナ１１０は、例えば素子部１１１、１１２の短径Ｌ１が２１ｍｍ、長径Ｌ２が３０ｍｍ、素子部１１１、１１２の間隔Ｄが１２ｍｍである。素子部１１１、１１２の厚さ方向の中心から反射板１２０までの高さＨが３８．５ｍｍである。
　この高さＨは、アレイアンテナ１００の中心周波数ｆｃを２ＧＨｚとした場合の約１／４波長に設定されている。よって、素子部１１１、１１２から見た場合、台部１１５において素子部１１１と素子部１１２とが短絡されているが、電流は流れない。すなわち、このダイポールアンテナ１１０は、ショートタイプのダイポールアンテナである。

　なお、脚部１１３、１１４は円筒状又は円柱状としたが、外側の形状は、円筒状又は円柱状でなくてもよく、角柱状であってもよい。
　脚部１１３、１１４の形状は、素子部１１１、１１２、脚部１１３、１１４、台部１１５をダイキャストなどの方法で一体成型する場合、成型しやすい形状であればよい。
　そして、脚部１１３には、素子部１１１から台部１１５に至る円筒状の中空部が設けられていればよい。

　また、ダイポールアンテナ１１０の２個を対にして偏波共用とする場合、台部１１５を共通に構成すればよい。一体として構成することにより、ダイポールアンテナ１１０を一括して生産でき、量産性に優れる。なお、２個のダイポールアンテナ１１０を対とする場合、それぞれのダイポールアンテナ１１０がそれぞれ一対の脚部１１３、１１４を備えるので、二対の脚部１１３、１１４を一体として構成することになる。

　ただし、図３に示したダイポールアンテナ１１０の２つを対にして組み合わせると、導体１１６が接触してしまう。
　図４は、第１の実施の形態における偏波共用のための図３のダイポールアンテナ１１０と対になるダイポールアンテナ１１０の構成を説明する図である。図４（ａ）は、平面図であって、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＩＶＢ－ＩＶＢ線での断面図である。
　図４では、図３のダイポールアンテナ１１０を素子部１１１ａ、１１２ａとした場合に、素子部１１１ｂ、１１２ｂとするダイポールアンテナ１１０を示している（図２参照）。よって、同様な部分の説明を省略し、異なる部分を説明する。
　図４のダイポールアンテナ１１０では、図４に示すダイポールアンテナ１１０の導体１１６が図３のダイポールアンテナ１１０の導体１１６と接触しないように、点Ｏ側の矢印Ａ’の部分及び矢印Ｂ’の部分が、図３のダイポールアンテナ１１０の場合よりも、深く切り下げられている。このようにすることで、２個のダイポールアンテナ１１０のそれぞれの導体１１６が、空中において立体的に交差するようにし、接触することを抑制している。
　なお、このダイポールアンテナ１１０において、矢印Ａ’の部分において、素子部１１２ｂと導体１１６とが接続されている。接続は例えばハンダなどで行う。

　前述したように、ダイポールアンテナ１１０は台部１１５を備えなくともよい。この場合には、脚部１１３、１１４を台部１１５の厚さに相当する長さ分、長くすればよい。そして、脚部１１３、１１４を反射板１２０の正面反射部１２０ａに固定すればよい。
　なお、台部１１５を設けた場合、ダイポールアンテナ１１０と反射板１２０とを、台部１１５と反射板１２０とをネジなどで固定することで固定できるので、アレイアンテナ１００の組み立てが容易になる。

　なお、以上では、素子部１１１、１１２の表面が、反射板１２０の正面反射部１２０ａに対して平行であるとして説明したが平行でなくともよい。例えば、素子部１１１、１１２の点Ｏに近い側が遠い側より反射板１２０の正面反射部１２０ａに近づいていてもよい。また、逆に遠くなっていてもよい。
　すなわち、素子部１１１と素子部１１２は、点Ｏと点Ｏを反射板１２０の正面反射部１２０ａに垂直に投影した点Ｏ’とを結ぶ軸ＯＯ’に対して対称であってもよい。
　さらに、軸ＯＯ’は反射板１２０の正面反射部１２０ａに垂直でなくともよく、傾いていてもよい。

＜アンテナ１３０の特性＞
　図５は、アンテナ１３０の特性をシミュレーションするために用いたモデルを示す。６個のダイポールアンテナ１１０－１～１１０－６を用い、奇数番号と偶数番号とをそれぞれ対にして偏波共用とした。
　そして、ダイポールアンテナ１１０－３とダイポールアンテナ１１０－４の対に電波を送信するための送信信号を供給した。ダイポールアンテナ１１０－１、１１０－２及びダイポールアンテナ１１０－５、１１０－６には送信信号を供給しないで、ダミーとした。

　図６は、図５で示したシミュレーションモデルによって求めた第１の実施の形態におけるアンテナ１３０の反射減衰量（リターン・ロス）（ｄＢ）特性を示す図である。アンテナ１３０のダイポールアンテナ１１０は、素子部１１１、１１２の短径Ｌ１が２１ｍｍ、長径Ｌ２が３０ｍｍ、素子部１１１、１１２の間隔Ｄが１２ｍｍである。素子部１１１、１１２の厚さ方向の中心から反射板１２０までの高さＨが３８．５ｍｍである。
　反射減衰量－１０ｄＢ以下（ＶＳＷＲ≦２）となる周波数範囲は、下限周波数ｆＬが１．６ＧＨｚ、上限周波数ｆＨが３ＧＨｚである。比帯域幅は６１％である。

　素子部１１１、１１２が棒状であるダイポールアンテナを用いたアンテナでは、比帯域幅は約２５％である。このダイポールアンテナに無給電素子を付加して広帯域化しても、比帯域幅は約４０％である。
　よって、第１の実施の形態のアンテナ１３０は、無給電素子を付加した棒状の素子部１１１、１１２を有するダイポールアンテナ１１０を用いたアンテナに比べ、さらに広帯域になっている。
　また、第１の実施の形態のアンテナ１３０は、無給電素子を付加する複雑な構成のダイポールアンテナ１１０を用いたアンテナに比べ、構成要素が少なく、製作が容易である。

　図７は、図５で示したシミュレーションモデルによって求めた第１の実施の形態におけるアンテナ１３０のビーム幅を示す図ある。ここでは、周波数ｆが２ＧＨｚの場合を示している。図７に示すように、ビーム幅は６５°である。
　前述したように、ビーム幅は、側面反射部１２０ｂにより設定することができる。よって、反射板の１２０の横幅、側面反射部１２０ｂの形状、数などを調整することにより、ビーム幅を調整することができる。

　表１は、シミュレーションによって求めた、図３に示す素子部１１１、１１２の短径Ｌ１を変化させた場合のアンテナ１３０の入力インピーダンス（Ω）を示す。
　このシミュレーションでは、給電線路である送受信ケーブル３１のインピーダンスを変化させるとともに、図３に示す脚部１１３の中空部に設けられた導体１１６と絶縁体１１７とからなる部分のインピーダンスを合わせて変化させ、反射減衰量－１０ｄＢ以下の比帯域幅がもっとも広くなるインピーダンスを、アンテナ１３０の入力インピーダンスとした。すなわち、給電線路からダイポールアンテナ１１０の素子部１１１、１１２に至る経路においてインピーダンスがマッチングするように設定されている。
　ここでは、長径Ｌ２が３０ｍｍ、素子部１１１、１１２の間隔Ｄが１２ｍｍ、素子部１１１、１１２の厚さ方向の中心から反射板１２０までの高さＨが３８．５ｍｍである。

　表１に示すように、アンテナ１３０の入力インピーダンスは、短径Ｌ１が大きいほど小さくなり、例えば短径Ｌ１が２１ｍｍでは１００Ωとなる。逆に、短径Ｌ１が小さいほど大きくなり、例えば短径Ｌ１が１５ｍｍでは１７５Ωとなる。
　すなわち、第１の実施の形態では、楕円形の素子部１１１、１１２の短径Ｌ１により、アンテナ１３０の入力インピーダンスを設定できる。

　素子部１１１、１１２が棒状であるダイポールアンテナを用いたアンテナでは、棒の幅を変えても第１の実施の形態のアンテナ１３０のようにインピーダンスを変化させることができない。

　表２は、シミュレーションによって求めた、図３に示す素子部１１１、１１２の厚さ方向の中心から反射板１２０までの高さＨを変化させた場合のアンテナ１３０の入力インピーダンス（Ω）を示す。
　このシミュレーションでも、給電線路である送受信ケーブル３１のインピーダンスを変化させるとともに、図３に示す脚部１１３の中空部に設けられた導体１１６と絶縁体１１７とからなる部分のインピーダンスを合わせて変化させ、反射減衰量－１０ｄＢ以下の比帯域幅がもっとも広くなるインピーダンスを、アンテナ１３０の入力インピーダンスとした。すなわち、給電線路からダイポールアンテナ１１０の素子部１１１、１１２に至る経路においてインピーダンスがマッチングするように設定されている。
　ここでは、短径Ｌ１が２１ｍｍ、長径Ｌ２が３０ｍｍ、素子部１１１、１１２の間隔Ｄが１０ｍｍである。

　表２に示すように、アンテナ１３０の入力インピーダンスは、素子部１１１、１１２の厚さ方向の中心から反射板１２０までの高さＨが小さいほど大きくなり、例えば高さＨが３２．５ｍｍでは１５０Ωとなる。逆に、高さＨが小さいほど大きくなり、例えば高さＨが４２．５ｍｍでは７５Ωとなる。
　すなわち、第１の実施の形態では、素子部１１１、１１２の厚さ方向の中心から反射板１２０までの高さＨを変化させても、アンテナ１３０の入力インピーダンスを設定できる。

　さらに、素子部１１１、１１２の長径Ｌ２、素子部１１１、１１２の間隔Ｄを変化させても、アンテナ１３０の入力インピーダンスを設定できる。

　図６で示したように、第１の実施の形態のアンテナ１３０では、２つの共振周波数が見られる。低周波数側の共振周波数は１．８ＧＨｚ付近にある。また、高周波数側の共振周波数は２．６ＧＨｚ付近にある。
　そして、素子部１１１、１１２の形状を変えたデータから、低周波数側の共振周波数は、ダイポールアンテナ１１０の素子部１１１、１１２の外縁の長さに依存し、高周波数側の共振周波数はダイポールアンテナ１１０の素子部１１１、１１２の短径Ｌ１に依存する傾向にあることが分かった。
　よって、素子部１１１、１１２の外縁の長さ及び短径Ｌ１を変化させることで、予め定められた反射減衰量以下となる周波数範囲を設定することができる。
　また、素子部１１１、１１２の外縁の長さ及び短径Ｌ１を同じとすれば、楕円形状でなくとも、反射減衰量以下となる周波数範囲を同様に設定したダイポールアンテナ１１０を用いたアンテナ１３０とすることができる。

［第２の実施の形態］
　第１の実施の形態では、アンテナ１３０におけるダイポールアンテナ１１０の素子部１１１、１１２の形状が楕円形であった。第２の実施の形態では、アンテナ１３０におけるダイポールアンテナ１１０の素子部１１１、１１２の形状を半楕円形に５角形を接続した形状とした。
　他の構成は第１の実施の形態と同様であるので、同様の部分の説明を省略して、異なる部分であるダイポールアンテナ１１０の構成を説明する。

＜ダイポールアンテナ１１０の構成＞
　図８は、第２の実施の形態におけるダイポールアンテナ１１０の構成を説明する平面図である。
　図８のダイポールアンテナ１１０では、素子部１１１及び素子部１１２の外縁が、点Ｏに近い部分（境界を破線で示す）では楕円形状であって、点Ｏから離れた部分では一頂点が点Ｏから離れる方向に飛び出した五角形状となっている。
　ダイポールアンテナ１１０がこのような形状になっていても、アンテナ１３０は広帯域な特性となる。

　図９は、第２の実施の形態におけるアンテナ１３０の反射減衰量（リターン・ロス）（ｄＢ）特性を示す図である。この特性は、図８に示すダイポールアンテナ１１０を用いて構成したアンテナ１３０について、第１の実施の形態の図５で示したシミュレーションモデルによって求めた。
　反射減衰量－１０ｄＢ以下（ＶＳＷＲ≦２）となる周波数範囲は、下限周波数ｆＬが１．６ＧＨｚ、上限周波数ｆＨ（不図示）が３ＧＨｚ以上である。図７で示した第１の実施の形態におけるアンテナ１３０よりも広帯域になっている。

［第３の実施の形態］
　第３の実施の形態では、第２の実施の形態と同様に、第１の実施の形態のアンテナ１３０におけるダイポールアンテナ１１０の素子部１１１、１１２の形状を変化させた。
　他の構成は第１の実施の形態と同様であるので、同様の部分の説明を省略して、異なる部分であるダイポールアンテナ１１０の構成を説明する。

＜ダイポールアンテナ１１０の構成＞
　図１０は、第３の実施の形態におけるダイポールアンテナ１１０の構成を説明する平面図である。
　図１０のダイポールアンテナ１１０では、素子部１１１及び素子部１１２の外縁が、点Ｏに近い部分（境界を破線で示す）では楕円形状であって、点Ｏから離れた部分では一頂点が点Ｏから離れる方向に飛び出した三角形状となっている。
　ダイポールアンテナ１１０がこのような形状になっていても、アンテナ１３０は広帯域な特性となる。

［第４の実施の形態］
　第４の実施の形態では、第２の実施の形態、第３の実施の形態と同様に、第１の実施の形態のアンテナ１３０におけるダイポールアンテナ１１０の素子部１１１、１１２の形状を変化させた。
　他の構成は第１の実施の形態と同様であるので、同様の部分の説明を省略して、異なる部分であるダイポールアンテナ１１０の構成を説明する。

＜ダイポールアンテナ１１０の構成＞
　図１１は、第４の実施の形態におけるダイポールアンテナ１１０の構成を説明する平面図である。
　図１１のダイポールアンテナ１１０では、素子部１１１及び素子部１１２の外縁が、点Ｏに近い部分（境界を破線で示す）では楕円形状であって、点Ｏから離れた部分では点Ｏから離れる方向に飛び出した四角形状となっている。
　ダイポールアンテナ１１０がこのような形状になっていても、アンテナ１３０は広帯域な特性となる。

　第１の実施の形態から第４の実施の形態において説明したように、ダイポールアンテナ１１０の素子部１１１及び素子部１１２が導電性材料で構成され、その外縁が楕円などの曲線を含む形状とすることにより、予め定められた反射減衰量以下となる周波数範囲が広いアンテナ１３０が得られる。
　特に、ダイポールアンテナ１１０の素子部１１１と素子部１１２とを点対称に配置する点Ｏに近い部分を、点Ｏに向けて凸状となった楕円形状などの曲線とすることで、このダイポールアンテナ１１０の送受信する電波の偏波と直交する偏波を送受信する対になるダイポールアンテナ１１０とを点Ｏを共通にして対にして偏波共用とする場合に、対にした２つのダイポールアンテナ１１０が互いに重なり合うことなく、容易に組み合わせることができる。

　また、前述したように、素子部１１１、１１２の外縁の長さ及び短径Ｌ１を変化させることで、予め定められた反射減衰量以下となる周波数範囲を設定することができるので、素子部１１１、１１２の平面形状を選択して用いることができる。よって、２つのダイポールアンテナ１１０を対にして偏波共用とする場合に、相互に重ならない形状に設定することが容易になる。

　なお、第１の実施の形態から第４の実施の形態では、ダイポールアンテナ１１０における素子部１１１、１１２、脚部１１３、１１４、台部１１５は、金属などの導電性材料により一体又は個別に構成されているとした。しかし、素子部１１１、１１２を絶縁性の基板に貼り付けた金属箔などで構成してもよい。この場合、脚部１１３、１１４を金属の棒で構成し、金属箔などで構成された素子部１１１、１１２と反射板１２０の正面反射部１２０ａとを接続すればよい。そして、同軸ケーブルなどにより、素子部１１２に電波を送信するための信号を供給（給電）すればよい。

１…基地局アンテナ、２…セル、３、３－１～３－６…セクタ、１０、１０－１～１０－６…セクタアンテナ、１１…メインローブ、２０…鉄塔、３１…送受信ケーブル、１００…アレイアンテナ、１１０、１１０－１～１１０－６…ダイポールアンテナ、１１１、１１１ａ、１１１ｂ、１１２、１１２ａ、１１２ｂ…素子部、１１３、１１４…脚部、１１５…台部、１２０…反射板、１２０ａ…正面反射部、１２０ｂ…側面反射部、１３０…アンテナ、５００…レドーム

Claims

　それぞれが導電性材料で構成され、予め定められた点に対して対称の位置に予め定められた間隔を設けて配置され、当該点に対向する部分の縁辺が当該点に向かって凸状となった曲線を有する一対の素子部と、
　前記一対の素子部から予め定められた距離に、当該一対の素子部の表面と対向して設けられた反射板と
　を備えるアンテナ。
　それぞれが導電性材料で構成され、前記点に対して対称の位置に予め定められた間隔を設けて配置され、当該点に対向する部分の縁辺が当該点に向かって凸状となった曲線を有し、前記一対の素子部が送受信する偏波と直交する偏波を送受信できる他の一対の素子部をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。
　前記一対の素子部のそれぞれの素子部から前記反射板までを接続する一対の脚部をさらに備え、
　前記一対の素子部と前記一対の脚部とは、導電性材料により一体で形成されていることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。
　前記一対の素子部及び前記他の一対の素子部のそれぞれの素子部から前記反射板までを接続する二対の脚部をさらに備え、
　前記一対の素子部、前記他の一対の素子部及び前記二対の脚部とは、導電性材料により一体で形成されていることを特徴とする請求項２に記載のアンテナ。
　それぞれが導電性材料で構成され、予め定められた点に対して対称の位置に予め定められた間隔を設けて配置され、当該点に対向する部分の縁辺が当該点に向かって凸状となった曲線を有する一対の素子部と、当該一対の素子部から予め定められた距離に、当該一対の素子部の表面と対向して設けられた反射板とを備えるアンテナを、複数配列したアレイアンテナと、
　前記アレイアンテナを収納するレドームと
　を備えるセクタアンテナ。
　前記アンテナは、それぞれが導電性材料で構成され、前記点に対して対称の位置に予め定められた間隔を設けて配置され、当該点に対向する部分の縁辺が当該点に向かって凸状となった曲線を有し、前記一対の素子部が送受信する偏波と直交する偏波を送受信できる他の一対の素子部をさらに備えたことを特徴とする請求項５に記載のセクタアンテナ。