双频共用天线、多频共用天线和双频或多频共用天线阵

摘要

在双频共用天线中,具有在电介质基板1的表面和背面上分别印刷化而形成的馈电线路7a及7b、与馈电线路连接的内侧辐射元件2a及2b、外侧辐射元件3a及3b、在内侧辐射元件与外侧辐射元件的间隙6a及6b连接两个辐射元件的电感线圈4a及4b。

说明书

技术领域

本发明涉及作为移动通信方式的基站天线等使用的共用相互隔离的2个频带的双频共用印刷化天线、共用相互隔离的多个频带的多频共用印刷化天线和由这些共用印刷化天线构成的双频或多频共用天线阵。

背景技术

例如，对于以为了实现移动通信方式而设置的基站天线等为主的天线，通常设计与所利用的频率一致的天线，并在设置场所个别地配置天线。基站天线设置在大楼的屋顶、铁塔等上，与移动体之间进行通信。最近，由于很多基站的乱建立、多个通信系统的混杂存在以及基站的大规模化等，已难于确保基站的设置场所。另外，用于设置基站天线的铁塔等的建设，需要额外的费用，所以，从降低成本的角度考虑和从美观的角度考虑，都要求减少基站数。

在移动通信用的基站天线中，为了改善通信品质，采用了分集接收。作为分集支路构成法，大多采用空间分集，但是，在该方法中必须将2个天线隔离指定的间隔以上进行设置，从而天线设置空间增大。作为用于减小设置空间的分集中支路，利用不同偏振波间的多重传输特性的偏振波分集是有效的，该方法可以通过分别设置收发垂直偏振波的天线和收发水平偏振波的天线而实现。另外，在雷达用天线中通过利用两偏振波可以实现根据极化波的雷达截面积之差识别物体的测偏振技术。

因此，为了有效地利用空间，在天线中必须共用多个不同的频率，如果可以共用偏振波，就可以实现更高功能化。图1是表示例如特开平8-37419号公报所公开的先有的双频共用印刷化天线的平面图。另外，图2是表示作为具有双频共用天线的角形天线而形成的先有的天线装置的结构的概略图。在这些图中，101是电介质基板、102a是在电介质基板101的背面印刷化而形成的对称振子元件、102b是在电介质基板101的背面印刷化而形成的对称振子元件、103a是印刷在电介质基板101的表面上的馈电线路、103b是印刷在电介质基板101的背面上的馈电线路、104是无馈电的非激励元件、105是相互连结的反射板、106是由连结的2个反射板105构成的角形反射器、107是分别与角形反射器106的两边的侧边缘部连结的副反射板。另外，由左右的对称振子元件102a和102b构成以特定的频率f1动作的对称振子天线102，由馈电线路103a和103b构成平行的双线。非激励元件104具有在比频率f1相对地高的频率f2发生共振的长度。图2所示的天线装置是从侧面看将角形反射器等附加到图1所示的对称振子天线上而构成的装置的图，概略地表示出了对称振子天线102和平行双线103。

下面，说明其工作。

对称振子天线具有比较宽的频带的特性，具有10％以上的带宽。但是，为了得到这样宽的带宽，必须使从反射板到对称振子天线的高度在成为工作对象的电波的波长的约1/4的长度以上。另外，对称振子天线利用反射板的反射形成波束，所以，在到对称振子天线的高度成为1/4波长以上的长度时，就成为正面方向的增益降低的辐射图形。因此，使从辐射板到对称振子天线的高度成为工作对象的电波波长的约1/4的长度是适当的。

在上述先有的天线装置中，从馈电线路103供电的对称振子天线102在频率f1发生共振。另外，在使对称振子天线102在比频率f1高的频率f2动作时，在设置在对称振子天线102的上方的非激励元件104上就发生由于元件间耦合而引起的感应电流，非激励元件104在频率f2发生共振。即，通过设置对称振子天线102和非激励元件104，可以具有双频共用特性。另外，利用角形反射器106和副辐射板107的反射波，可以控制波束宽度。

先有的天线装置就是如以上所述的那样构成的，所以，可以共用频率f1和频率f2，但是，由于在相对高的频率f2工作的非激励元件104设置在在相当低的频率f1动作的对称振子天线102的上方，所以，不能将对称振子天线102和非激励元件104都设置为具有工作频率的电波波长的约1/4的高度，在非激励元件104在频率f2工作时，根据电流在对称振子天线102上流动等影响，控制频率f1和频率f2难于得到相同的波束形状。另外，为了实施波束控制，必须设置角形反射器和副反射板等，所以，结构复杂。

本发明就是为了解决上述问题而提案的，目的旨在提供在单一天线中共用多个工作频率时使该天线在各个工作频率工作时可以得到相同的波束形状的双频共用天线、多频共用天线和由这些共用天线构成的双频或多频共用天线阵。

另外，本发明的目的在于提供可以在单一天线中共用多个工作频率的结构简单的双频共用天线、多频共用天线和由这些共用天线构成的双频或多频共用天线阵。

发明的公开

本发明的双频共用天线的特征在于：具有在电介质基板的表面上印刷化而形成的馈电线路和与该馈电线路连接的内侧辐射元件及外侧辐射元件、在电介质基板表面上印刷化而形成的内侧辐射元件与外侧辐射元件的间隙连接两个辐射元件的电感线圈、在电介质基板的背面上印刷化而形成的馈电线路和与该馈电线路连接的内侧辐射元件及外侧辐射元件、以及在电介质基板背面上印刷化而形成的内侧辐射元件与外侧辐射元件的间隙连接两个辐射元件的电感线圈。

这样，就在内侧辐射元件、电感线圈和外侧辐射元件的长度之和为波长的约1/4的频率f1工作，同时，对于内侧辐射元件的长度为波长的约1/4的频率f2，通过使之与由基于间隙的电容性效果的电容和电感线圈构成的并联电路的共振频率一致，也可以使之在比频率f1相对高的频率f2工作。因此，可以使单一的天线起相对于频率f1和频率f2具有各频率的电波波长的约1/2的长度的线状天线的功能，所以，可以得到对不同的2个频率可以实现具有相同的波束形状的辐射方向性的双频共用天线。另外，决定线状天线的共振频率的共振长度包含电感线圈的长度，所以，与在相同的共振频率工作的通常的线状天线比较，可以使线状天线实现小型化。

本发明的多频共用天线的特征在于：具有在电介质基板的表面上印刷化而形成的馈电线路和与该馈电线路连接的内侧辐射元件及相互隔离地配置的其他多个辐射元件、在电介质基板表面上印刷化而形成的相邻的辐射元件的间隙用以连接相邻的两个辐射元件而分别配置的多个电感线圈、在电介质基板的背面上印刷化而形成的馈电线路和与该馈电线路连接的内侧辐射元件及相互隔离地配置的其他多个辐射元件、在电介质基板背面上印刷化而形成的相邻的辐射元件的间隙用以连接相邻的两个辐射元件而分别配置的多个电感线圈。

这样，对于在表面和背面分别对应地配置的任意的一对间隙，对把在表面和背面上配置在该间隙的内侧的1个或多个辐射元件和0个或1个或多个电感线圈视为天线元件部时的线状天线的共振频率f，通过使之与由连接该间隙的电感线圈和与具有电容性的该间隙等价的电容构成的并联电路的共振频率一致，便可使该线状天线在频率f工作。因此，通过对各间隙实施上述设定，便可使之在3个以上的工作频率工作，所以，可以得到对不同的3个以上的频率可以实现具有相同的波束形状的辐射方向性的多频共用天线。另外，决定线状天线的共振频率的共振长度包含电感线圈的长度，所以，与在相同的共振频率工作的通常的线状天线比较，可以使线状天线实现小型化。

本发明的双频共用天线的特征在于：具有作为在电介质基板的表面上形成的内侧辐射元件与外侧辐射元件的间隙连接两个辐射元件的电感线圈使用的在电介质基板的表面上印刷化而形成的条状线路和作为在电介质基板的背面上形成的内侧辐射元件与外侧辐射元件的间隙连接两个辐射元件的电感线圈使用的在电介质基板的背面上印刷化而形成的条状线路。 

这样，便可在电介质基板上使用蚀刻加工而一体地形成线状天线，所以，可以容易而高精度地制作线状天线。

本发明的多频率共用天线的特征在于：具有作为在电介质基板的表面上印刷化而形成的相邻的辐射元件的间隙连接相邻的两个辐射元件的电感线圈使用的分别在电介质基板的表面上印刷化而形成的多个条状线路和作为在电介质基板的背面上印刷化而形成的相邻的辐射元件的间隙连接相邻的两个辐射元件的电感线圈使用的分别在电介质基板的背面上印刷化而形成的多个条状线路。

这样，便可在电介质基板上使用蚀刻加工而一体地形成线状天线，所以，可以容易而高精度地制作线状天线。

本发明的双频共用天线的特征在于：在电介质基板的表面上形成的内侧辐射元件与馈电线路的交叉部位和在电介质基板的背面上形成的内侧辐射元件与馈电线路的交叉部位分别形成切口部。

这样，便可改变在内侧辐射元件上流动的电流的路径，所以，几乎不使其他工作频率变化就可以使把内侧辐射元件视为天线元件部时的线状天线的工作频率的值移位到低频区。

本发明的多频共用天线的特征在于：在电介质基板的表面上形成的内侧辐射元件与馈电线路的交叉部位和在电介质基板的背面上形成的内侧辐射元件与馈电线路的交叉部位分别形成切口部。

这样，便可改变在内侧辐射元件上流动的电流的路径，所以，几乎不使其他工作频率变化就可以使把内侧辐射元件视为天线元件部时的线状天线的工作频率的值移位到低频区。

本发明的双频共用天线的特征在于：使由在电介质基板的表面上形成的内侧辐射元件、电感线圈和外侧辐射元件构成的天线元件部与由在电介质基板的背面上形成的内侧辐射元件、电感线圈和外侧辐射元件构成的天线元件部在馈电线路侧形成的角度小于180度，构成∧字形的线状天线，或者使在电介质表面上形成的上述天线元件部与在电介质背面上形成的上述天线元件部在馈电线路侧形成的角度大于180度，构成V字形的线状天线。

这样，便可根据用途适当地将在相对低的工作频率f1和在相对高的工作频率f2工作时的线状天线的波束宽度调整宽或窄。

本发明的多频率共用天线的特征在于：使由在电介质表面上形成的多个辐射元件和多个电感线圈构成的天线元件部与由在电介质背面上形成的多个辐射元件和多个电感线圈构成的天线元件部在馈电线路侧形成的角度小于180度，构成∧字形的线状天线，或者使在电介质表面上形成的上述天线元件部与在电介质背面上形成的上述天线元件部在馈电线路侧形成的角度大于180度，构成V字形的线状天线。

这样，便可根据用途适当地将在相对低的工作频率f1和在相对高的工作频率f2工作时的线状天线的波束宽度调整宽或窄。

本发明的双频共用天线的特征在于：具有平面或曲面状的地导体和平面或曲面上的频率选择板，线状天线设置在距离地导体为具有相对低的工作频率f1的电波波长的约1/4的长度的位置，频率选择板与地导体基本上平行地在地导体侧设置在距离线状天线为具有相对高的工作频率f2的电波波长的约1/4的长度的位置。

这样，对于各工作频率f1和f2，线状天线的高度就成为具有各工作频率的电波波长的约1/4，所以，在两个工作频率可以使天线正面方向的增益为最大。

本发明的双频共用天线阵的特征在于：通过将上述双频共用天线在同一方向或正交的2个方向排列多个而构成。

这样，对于双频共用天线，可以得到对上述例如不同的2个频率可以实现具有相同的波束形状的辐射方向性的单一偏振波用或正交的2个偏振波用的双频共用天线阵。

本发明的多频共用天线阵的特征在于：通过将上述多频共用天线在同一方向或正交的2个方向排列多个而构成。

这样，对于多频共用天线，可以得到对上述例如不同的3个频率以上的频率可以实现具有相同的波束形状的辐射方向性的单一偏振波用或正交的2个偏振波用的多频共用天线阵。

附图的简单说明

图1是表示先有的双频共用印刷化天线的平面图。

图2是表示先有的角形反射器天线的结构的概略图。

图3是表示本发明实施例1的双频共用天线阵的结构的图。

图4是表示沿图3所示的A-A线的剖面图。

图5是表示对在图3中虚线包围的B部分的电气等效电路的图。

图6是表示偶极天线上的电流分布的图。

图7是表示本发明实施例2的双频共用天线阵的结构的一例的图。

图8是表示本发明实施例2的双频共用天线阵的结构的其他例的图。

图9是表示偶极天线的输入阻抗特性的一例的图。

图10是表示本发明实施例3的双频共用天线阵的结构的图。

图11是表示本发明实施例4的双频天线阵的结构的图。

图12是表示本发明实施例5的3频共用天线阵的结构的图。

图13是表示本发明实施例6的双频共用天线阵的结构的图。

图14是沿图13所示的A-A线的剖面图。

图15是表示本发明实施例7的双频或多频共用天线阵的结构的图。

图16是表示本发明实施例8的双频或多频共用天线阵的结构的图。

实施发明的最佳形式

下面，为了更详细地说明本发明，参照附图说明实施本发明的最佳形式。

实施例1.

图3是表示本发明实施例1的双频共用天线的结构的平面图。图4是沿图3所示的A-A线的剖面图。在这些图中，1是电介质基板、2a是在电介质基板1的表面上印刷化而形成的内侧辐射元件、2b是在电介质基板1的背面上印刷化而形成的内侧辐射元件、3a是在电介质基板1的表面上印刷化而形成的外侧辐射元件、2b是在电介质基板1的背面上印刷化而形成的外侧辐射元件、4a是连接内侧辐射元件2a和外侧辐射元件3a的片状电感线圈(电感线圈)、4b是连接内侧辐射元件2b和外侧辐射元件3b的片状电感线圈(电感线圈)、5a是由内侧辐射元件2a和片状电感线圈4a及外侧辐射元件3a在电介质基板1的表面上构成的偶极元件(天线元件部)、5b是由内侧辐射元件2b和片状电感线圈4b及外侧辐射元件3b在电介质基板1的背面上构成的偶极元件(天线元件部)、6a是内侧辐射元件2a与外侧辐射元件3a间的间隙、6b是内侧辐射元件2b与外侧辐射元件3b间的间隙、7a是在电介质基板1的表面上印刷化而形成的馈电线路、7b是在电介质基板1的背面上印刷化而形成的馈电线路。由在电介质基板1的表面和背面上分别形成的偶极元件5a和偶极元件5b构成偶极天线(线状天线)。另外，由馈电线路7a和馈电线路7b构成平行的双线。间隙6a和间隙6b的宽度，窄到具有电容性而该间隙起电容器的功能的程度。

内侧辐射元件2a、片状电感线圈4a和外侧辐射元件3a的长度(电气长度)之和以及内侧辐射元件2b、片状电感线圈4b和外侧辐射元件3b的长度(电气长度)之和设定为具有特定的频率f1的电波波长的约1/4的长度。另外，内侧辐射元件2a的长度和内侧辐射元件2b的长度设定为具有比频率f1相对高的特定的频率f2的电波波长的约1/4的长度。

下面，说明其动作。

使实施例1的双频共用天线在频率f1工作时，由于由内侧辐射元件2a、片状电感线圈4a和外侧辐射元件3a组成的偶极元件5a与由内侧辐射元件2b、片状电感线圈4b和外侧辐射元件3b组成的偶极元件5b构成的偶极天线5的全长(电气长度)为具有频率f1的电波波长的约1/2的长度，所以，偶极天线5发生共振，作为通常的偶极天线而工作。

下面，说明在比频率f1相对高的频率f2工作时的情况。图5是表示对在图3中由虚线包围的B部分的电气等效电路的图。图中，8是具有与片状电感线圈4a相同的电感的线圈、9是具有与内侧辐射元件2a和外侧辐射元件3a间的具有电容性的间隙6a相同的电容的电容器。即，B部分在电气上可以视为线圈8和电容器9的并联电路。并且，对该并联电路设定线圈8的电感和电容器9的电容使之在比频率f1相对高的频率f2发生共振。因此，在使上述双频共用天线在频率f2工作时，由于上述等效电路(B部分)共振，所以，流过辐射元件2a、2b的电流到达不到辐射元件3a和3b。此外，内侧辐射元件2a和外侧辐射元件2b的长度之和设定为具有频率f2的电波波长的约1/2的长度，所以，由内侧辐射元件2a和内侧辐射元件2b构成的偶极子发生共振，从而构成对频率f2工作的偶极天线。图6是表示偶极天线在相对低的频率f1和相对高的频率f2工作时的电流分布的图。如图所示，由于并联电路的工作，在频率f2，在外侧辐射元件3a和3b上几乎没有电流分布。即，偶极天线5起双频共用天线的功能。

为了调整频率f2，可以调节偶级元件5a、5b的分割位置即设置片状电感线圈4a和4b的位置。另外，为了调整并联电路的电容器的电容，可以调节分割偶极元件5a、5b时发生的间隙6a、6b的宽度。

如上所述，按照实施例1，在电介质基板1的表面和背面上，分别相隔间隙6a、6b形成内侧辐射元件2a、2b和外侧辐射元件3a、3b，同时通过用片状电感线圈4a、4b将内侧辐射元件2a、2b与外侧辐射元件3a、3b连接，形成偶极元件5a、5b，从而由表面和背面的偶极元件5a、5b构成偶极天线5，所以，在内侧辐射元件2a(2b)、片状电感线圈4a(4b)和外侧辐射元件3a(3b)的长度之和为波长的约1/4的频率f1工作，同时，对内侧辐射元件4a(4b)的长度为波长的岳1/4的频率f2，通过使之与由基于间隙6a(6b)的电容性的效果的电容器和片状电感线圈4a(4b)构成的并联电路的共振频率一致，可以在比频率f1相对高的频率f2工作。因此，可以使单一的天线对频率f1和频率f2起具有各频率的电波波长的约1/2的长度的偶极天线的功能，所以，对不同的频率可以实现具有相同的波束形状的辐射方向性。

另外，在频率f1工作的偶极天线5包含片状电感线圈的长度，保持对频率f1的共振长度，所以，与在频率f1工作的通常的偶极天线比较，可以使偶极天线实现小型化。

实施例2。

图7是表示本发明实施例2的双频共用天线的结构的一例的图。图中，和图3相同的符号表示相同或相当的部分，所以，省略其说明。10a是连接在电介质基板1的表面上印刷化而形成的内侧辐射元件2a和外侧辐射元件3a的弯曲形状的条形线路(条形线路)、10b是连接在电介质基板1的背面上印刷化而形成的内侧辐射元件2b和外侧辐射元件3b的弯曲形状的条形线路(条形线路)。图中，分割的偶极天线的间隙6a、6b画得宽，但是，实际上窄到具有电容性的程度。此外，印刷化形成弯曲形状的条形线路10a、10b的位置不限定分割的偶极天线的间隙6a、6b的上侧，也可以例如在间隙的下侧形成条形线路。

下面，说明其动作。

通过在电介质基板(印刷电路板)1上利用蚀刻加工一体地形成内侧辐射元件2a及2b、外侧辐射元件3a及3b、条形线路10a及10b和馈电线路7a及7b，制作偶极天线。另外，对于使双频共用天线在频率f1工作和在频率f2工作的情况，和实施例1相同，所以，省略其说明。

另外，对于条形线路10a(10b)和具有电容性的间隙6a(6b)，为了调整由等效电容器构成的并联电路的电容，可以调节间隙6a(6b)的宽度。另外，为了调整并联电路的电感，可以调节弯曲形状的条形线路10a、10b的线路长度。

在图7所示的实施例2的偶极天线中，使用弯曲形状的条形线路取代片状电感线圈来连接内侧辐射元件和外侧辐射元件，但是，使用图8所示的曲柄状条形线路11a、11b(条形线路)连接，也可以获得同样的作用效果。图9是表示具有曲柄状的条形线路而构成的偶极天线的输入阻抗特性的一例的图。

如上所述，按照实施例2，可以汉和实施例1同样的效果，同时，用弯曲形状的条形线路10a、10b连接在电介质基板1的表面和背面上分别相隔间隙6a、6b而形成的内侧辐射元件2a、2b和外侧辐射元件3a、3b，所以，可以使用蚀刻加工在电介质基板1上一体地形成偶极天线，所以，可以容易而高精度地制作偶极天线。

实施例3.

图10是表示本发明实施例3的双频共用天线的结构的图。图中，和图3相同的符号表示相同或相当的部分，所以，省略其说明。12是在内侧辐射元件2a(2b)与馈电线路7a(7b)的交叉部位形成的倾斜的切口部。

下面，说明其动作。

通过在内侧辐射元件2a(2b)与馈电线路7a(7b)的交叉部位形成适当的切口部12，可以改变在内侧辐射元件2a(2b)上流动的电流的路径，所以，在作为双频共用天线的共振频率(工作频率)的频率f1和频率f2中，可以调整特别是相对高的频率f2的值。另外，对于使双频共用天线在频率f1工作和在频率f2工作的情况，和实施例1相同，所以，省略其说明。切口部的形状，不限定图10所示的倾斜的形状，在可以改变在内侧辐射元件2a(2b)上流动的电流的路径的范围内，可以进行各种变形。

如上所述，按照实施例3，可以获得和实施例2相同的效果，同时，在内侧辐射元件2a(2b)与馈电线路7a(7b)的交叉部位设置切口部，所以，可以改变在内侧辐射元件2a(2b)上流动的电流的路径，从而可以使频率f1几乎不变化而使相对高的频率f2的值移位到低频区。

实施例4.

图11是表示本发明实施例4的双频共用天线的结构的图。图中，与图3和图7相同的符号表示相同或相当的部分，所以，省略其说明。13a是由内侧辐射元件2a、弯曲形状的条形线路10a和外侧辐射元件3a构成的相对于馈电线路7a倾斜地在电介质基板1的表面上印刷化而形成的偶极元件(天线元件部)、13b是由内侧辐射元件2b、弯曲形状的条形线路10b和外侧辐射元件3b构成的相对于馈电线路7b倾斜地在电介质基板1的背面上印刷化而形成的偶极元件(天线元件部)。由偶极元件13a和偶极元件13b构成∧字形的偶极天线13(线状天线)。

下面，说明其动作。

对于使双频共用天线在频率f1工作和在频率f2工作的情况，和实施例1相同，所以，省略其说明。但是，由于偶极天线13具有在馈电线路侧形成的角度小于180度的∧字形的形状，所以，在频率f1和频率f2的偶极天线的辐射方向性，在图11所示的天线正面方向成为波束宽度宽的形状。

另外，如果使偶极天线13具有在馈电线路侧形成的角度大于180度的V字形的形状，在频率f1和频率f2的偶极天线的辐射方向性，在图11所示的天线正面方向成为波束宽度窄的形状。通过这样改变偶极天线的形状，可以适当地调整辐射方向性，偶极天线的形状不限定上述∧字形和V字形，可以采用各种形状。

如上所述，按照实施例4，使偶极天线的形状成为∧字形或V字形，所以，可以根据用途适当地将在频率f1和频率f2工作时的偶极天线的波束宽度调整宽或窄。

实施例5.图12是表示本发明实施例5的3频共用天线的结构的图。图中，与图7和图8相同的符号表示相同或相当的部分，所以，省略其说明。图中，14a是在电介质基板1的表面上内侧辐射元件2a与外侧辐射元件3a之间印刷化而形成的中间辐射元件、14b是在电介质基板1的背面上内侧辐射元件2b与外侧辐射元件3b之间印刷化而形成的中间辐射元件、15a是内侧辐射元件2a与中间辐射元件14a间的间隙、15b是内侧辐射元件2b与中间辐射元件14b间的间隙、16a是中间辐射元件14a与外侧辐射元件3a间的间隙、16b是中间辐射元件14b与外侧辐射元件3b间的间隙。图中，分割的偶极天线的间隙16a、16b画得宽，但是，实际上窄到具有电容性的程度。另外，内侧辐射元件2a和中间辐射元件14a利用曲柄状条形线路11a连接，内侧辐射元件2b和中间辐射元件14b利用曲柄状条形线路11b连接。中间辐射元件14a和外侧辐射元件3a利用弯曲状条形线路10a连接，中间辐射元件14b和外侧辐射元件3b利用弯曲状条形线路10b连接。 

17是分别将内侧辐射元件2a和内侧辐射元件2b作为偶极元件而构成的偶极子，18是由内侧辐射元件2a、条形线路11a及中间辐射元件14a组成的偶极元件和由内侧辐射元件2b、条形线路11b及中间辐射元件14b组成的偶极元件构成的偶极子，19是由内侧辐射元件2a、条形线路11a、中间辐射元件14a、条形线路10a、外侧辐射元件3a组成的偶极元件和由内侧辐射元件2b、条形线路11b、中间辐射元件14b、条形线路10b和外侧辐射元件3b组成的偶极元件构成的偶极子。偶极子17的全长设定为在特定的频率fH工作，偶极子18的全长设定为在比频率fH相对低的频率fM工作，偶极子19的全长设定为在比频率fM相对低的频率fL工作。另外，条形线路的电感和电容器的电容设定为由条形线路11a(11b)和与具有电容性的间隙15a(15b)等价的电容构成的并联电路在频率fH发生共振。此外，条形线路的电感和电容器的电容设定为由条形线路10a(10b)和与具有电容性的间隙16a(16b)等价的电容器构成的并联电路在频率fM发生共振。电感和电容的设定，可以用和在实施例2中所述的方法相同的方法进行。

下面，说明其动作。

使实施例5的3频共用天线在最低的工作频率即频率fL工作时，偶极子19的全部长(电气长度)具有频率为fL的电波波长的约1/2的长度，所以，偶极子19发生共振，作为通常的偶极天线而工作。

其次，使之在比频率fL相对高的频率fM工作时，由条形线路10a(10b)和与间隙16a(16b)等价的电容器构成的并联电路发生共振，所以，在中间辐射元件14a、14b上流动的电流到达不了外侧辐射元件3a、3b。此外，偶极子18的全长(电气长度)具有频率为fM的电波波长的约1/2的长度，所以，偶极子18发生共振，其在频率fM工作的偶极天线的功能。

并且，使之在比频率fM相对高的频率fH工作时，由条形线路11a(11b)和与间隙15a(15b)等价的电容器构成的并联电路发生共振，所以，在内侧辐射元件2a、2b上流动的电流到达不了中间辐射元件14a、14b。此外，偶极子17的全长(电气长度)具有频率为fH的电波波长的约1/2的长度，所以，偶极子17发生共振，其在频率fH工作的偶极天线的功能。

在图12所示的实施例5的3频共用天线中，作为位于在频率fL工作的偶极子中的条形线路，混合使用弯曲形状的条形线路和曲柄形状的条形线路，但是，也可以将使用的条形线路统一为某一种形状的条形线路。另外，如果是具有电感性的，也可以使用上述形状以外的条形线路。此外，也可以使用片状电感线圈取代条形线路。

如上所述，按照实施例5，可以获得和实施例2相同的效果，同时，在电介质基板的表面和背面上左右对称地分别形成内侧辐射元件2a及2b、中间辐射元件14a及14b、外侧辐射元件3a及3b，用条形线路11a及11b将内侧辐射元件2a将2b与中间辐射元件14a及14b连接，同时用条形线路10a及10b将中间辐射元件14a及14b与外侧辐射元件3a及3b连接，将与条形线路11a(11b)和间隙15a(15b)等价的并联电路的共振频率设定为与分别将内侧辐射元件2a及2b作为偶极元件而构成的偶极子17的共振频率fH相等，将与条形线路10a(10b)和间隙16a(16b)等价的并联电路的共振频率设定为分别将内侧辐射元件2a及2b、条形线路11a及11b、中间辐射元件14a及14b作为偶极元件而构成的偶极子18的共振频率fM相等，所以，构成共用在频率fH工作的偶极子17、在频率fM工作的偶极子18和在频率fL工作的偶极子19的3频共用天线，对各个频率可以得到具有相同的波束宽度的辐射方向性。

在上述实施例中，以3频共用天线为例进行了说明，但是，使用同样的方法可以构成4频以上的多频共用天线。即，在电介质基板的表面和背面上分别印刷化而形成的偶极元件上形成条状的间隙，分割为多个辐射元件，用电感线圈将相邻的辐射元件连接。并且，对于将配置在任意的间隙s的内侧的1个或多个辐射元件和0个或1个或多个电感线圈作为偶极元件而构成的偶极在子的共振频率f，使之与由连接相隔该间隙s而相邻的辐射元件的电感线圈和与具有电容性的间隙s等价的电容器构成的并联电路的共振频率一致。这样，由间隙s的内侧的偶极元件构成的偶极子就起在频率f工作的偶极天线的功能，所以，为了得到所希望的工作频率。通过设置多个上述那样设定的间隙s，便可构成多频共用天线。

此外，对于上述3频以上的多频共用天线，如果在内侧辐射元件与馈电线路的交叉部位设置切口部，便可和实施例3一样使多个工作频率中最高的工作频率的值移位到低频区。另外，如果使偶极天线的形状成为∧字形或V字形，就可以和实施例4一样，根据用途将在各个频率工作时的偶极天线的波束宽度适当地调整宽或窄。

实施例6.

图13是表示本发明实施例6的双频共用天线的结构的图。图中，和图3相同的符号表示相同或相当的部分，所以，省略其说明。20是与电介质基板1垂直地设置的地导体、21是与电介质基板1同样垂直地设置的频率选择板。在该双频共用天线中，频率选择板21具有使相对低的工作频率f1的电波透过而使相对高的工作频率f2的电波反射的特性。另外，偶极天线5距离地导体20的高度设置为频率f1的电波波长的约1/4的长度，频率选择板21到偶极天线5的距离设置在地导体50侧设置为频率f2的电波波长的约1/4的长度。

下面，说明其动作。

如对先有的双频共用天线说明的那样，偶极天线利用地导体或反射板的反射形成波束时，偶极天线到地导体等的高度为频率为工作频率的电波波长的1/4以上时，就成为天线正面方向的增益降低的辐射方向性，所以，使偶极天线的高度为频率为工作频率的电波波长的约1/4的长度是适当的。在实施例6的双频共用天线中，频率f1的电波透过频率选择板21而由地导体20反射，所以，在频率f1工作的偶极子的高度和偶极天线5与地导体20间的距离相当。另外，频率f2的电波由频率选择板21反射，所以，在频率f2工作的偶极子的高度和偶极天线5与频率选择板21间的距离相当。因此，在各个工作频率f1、f2工作的偶极子的高度是频率为各个工作频率的电波波长的约1/4，从而在两个工作频率天线正面方向的增益降低。

如上所述，按照实施例6，在距离地导体为频率为相对低的工作频率f1的电波波长的约1/4的长度的位置设置双频共用天线，同时，在地导体侧距离该双频共用天线为频率为相对高的频率f2的电波波长的约1/4的长度的位置设置使频率为相对低的工作频率f1的电波透过而使频率为相对高的工作频率f2的电波反射的频率选择板，所以，对于各个工作频率f1、f2，偶极子的高度为频率为各个工作频率的电波波长的约1/4，所以，在两个工作频率可以使天线正面方向的增益为最大。

实施例7.

图15是表示本发明实施例7的双频共用天线的结构的图。图中，22是上述实施例1～实施例6所示的双频共用天线或多频共用天线。

在本实施例中，将各个双频共用天线或多频共用天线作为单元天线，通过将多个单元天线在同一方向有规则地正确地排列，构成单一偏振波用的双频率共用或多频共用天线阵。图15表示水平偏振波用天线阵。

如上所述，按照本发明实施例7的双频或多频共用天线阵，将双频共用天线或多频共用天线作为单元天线，将多个单元天线在同一方向有规则地正确地排列，所以，可以得到使用具有实施例1～实施例6所述的效果的双频共用天线或多频共用天线的单一偏振波用天线阵。

实施例8。图16是表示本发明实施例8的双频共用或多频咕天线阵的结构的图。图中，22是水平偏振波用的双频共用天线或多频共用天线，23是垂直偏振波用的双频共用天线或多频共用天线。

在本实施例中，将各个双频共用天线或多频共用天线22、23作为单元天线，通过将多个水平偏振波用的共用天线22在水平方向有规则地正确地排列，同时将多个垂直偏振波用的共用天线23在垂直方向有规则地正确地排列，构成正交的2个偏振波用的双频共用或多频共用天线阵。

图16表示将正交的2个偏振波作为水平偏振波和垂直偏振波时的天线阵，但是，对于正交的任意的2个偏振波，也可以应用本实施例的天线阵。另外，图16表示将水平偏振波用的单元天线与垂直偏振波用的单元天线交叉的配置形式，但是，也可以将相对的配置位置错开，使用例如T字形那样的其他配置形式。

如上所述，按照本发明实施例8的双频共用或多频共用天线阵，将双频共用天线或多频共用天线作为单元天线，将多个水平偏振波用的单元天线在水平方向有规则地正确地排列，同时将多个垂直偏振波用的单元天线在垂直方向有规则地正确地排列，所以，可以得到使用具有实施例1～实施例6所述的效果的双频共用天线或多频共用天线的正交的2个偏振波用的天线阵。

产业上利用的可能性

如上所述，本发明的双频共用天线或多频共用天线等适合于使用单一的天线在多个工作频率得到同样的波束形状。