JP2000022431A - アンテナ装置 - Google Patents

アンテナ装置

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JP2000022431A
JP2000022431A JP10185980A JP18598098A JP2000022431A JP 2000022431 A JP2000022431 A JP 2000022431A JP 10185980 A JP10185980 A JP 10185980A JP 18598098 A JP18598098 A JP 18598098A JP 2000022431 A JP2000022431 A JP 2000022431A
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ground plate
antenna device
radiating
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Futoshi Deguchi
太志 出口
Kazuyuki Nakajima
一幸 中島
Sumio Tate
純生 楯
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のアンテナでは、車両等移動体への装着
を考えた場合、アンテナが車体の導体板に近づくに従い
アンテナのインピーダンスが低下し、アンテナと給電線
路のインピーダンス整合がくずれ、共振周波数がシフト
し、受信または送信出来なかった。 【解決手段】 放射素子２と、給電設備と、グランド板
６と、放射素子２と給電設備を覆うレドーム１１とを備
えたアンテナ装置であって、放射素子２とグランド板６
との間の距離（ｈ）を波長（λ）で割った値を１÷２５
０≦ｈ÷λ≦１÷８０好ましくは１÷２００≦ｈ÷λ≦
１÷１００とした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、小型・薄型で広帯
域な周波数特性を有するアンテナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、航空機、船舶、自動車等の移動体
と通信衛星を利用した移動体衛星通信が普及しつある。
これの普及に伴い小形で高性能のアンテナの要求が一段
と強くなってきている。周知のように、小形化のために
アンテナの放射素子を折れ曲がった構造の線状導体から
構成されるメアンダ型アンテナが提案されている。例え
ば、特開平６−９０１０８に記載のアンテナがその一つ
である。
【０００３】従来、一般にアンテナの周波数帯域幅は比
帯域で数％程度であり、さらに放射素子長を短くして小
形化すると、さらに帯域が狭くなるという問題があっ
た。送信帯域と受信帯域とがその比帯域より大きい場
合、送信用と受信用に複数のアンテナが必要になるとい
う課題があった。
【０００４】図１３（ａ）は従来のアンテナの構成を示
す平面図、図１３（ｂ）（ｃ）は従来のアンテナの取り
付けを示す平面図、図１３（ｄ）は従来のアンテナの共
振特性を示すグラフである。従来（特開平６−９０１０
８号）のアンテナでは、アンテナの共振周波数が単一共
振のため、低軌道周回衛を用い地上−衛星−地上間のデ
ータ通信を行う移動体衛星通信システムにて割り当てら
れた周波数の１３７．０ＭＨｚから１３８．０ＭＨｚの
帯域の下り回線の周波数、１４８．０ＭＨｚから１５
０．０５ＭＨｚの上り回線の複数の周波数帯に対応出来
ない、すなわち、放射素子の長さＬにより共振周波数ｆ
ｒが決定してしまい、単一の周波数に対してしか共振し
ないと言う問題があった。
【０００５】また車両等移動体への装着を考えた場合、
アンテナ開口面に受ける風圧低減、他物体への接触によ
る破損等を考慮するとアンテナ高の低い低姿勢のアンテ
ナが望まれる。特にコンテナに搭載する事を考慮する
と、コンテナの積み重ねにより、上記の様な１／４波長
接地型アンテナを用いても約０．５ｍのアンテナ高さと
なり、搭載は不可能となる。また図１３（ａ）に示す従
来（特開平６−９０１０８）のアンテナを図１３（ｂ）
に示す様に車体に垂直に取り付ける場合、前記帯域幅の
問題とは別に、さらに風圧低減、他物体への接触による
破損等の問題が生じる。また、図１３（ｃ）に示す様に
従来のアンテナを車体に水平に取り付けた場合、アンテ
ナが車体の導体板に近づくに従いアンテナのインピーダ
ンスが低下するとともに、共振周波数がシフトし、アン
テナと給電線路のインピーダンス整合がくずれ、受信ま
たは送信出来ないという大きな問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記のように従来のア
ンテナのアンテナ利得対周波数特性は、比帯域で数％の
帯域幅しかなく、受信周波数帯域と送信周波数帯域が離
れているような衛星通信システムなどで十分な利得が得
られない。また、車両等移動体への装着を考えた場合、
車体に垂直に取り付ける場合、風圧や他物体への接触に
よる破損等の問題が生じる。車体に水平に取り付けた場
合、風圧や他物体への接触による破損等の問題は解決す
るもののアンテナが車体の導体板に近づくに従いアンテ
ナのインピーダンスが低下し、アンテナと給電線路のイ
ンピーダンス整合がくずれ、共振周波数がシフトし、受
信または送信出来ない。という２つの問題があった。
【０００７】本発明は上記従来の課題を解決するもの
で、より多くの周波数に対応し広帯域で小形・低姿勢で
なおかつ車体等の金属筐体の影響をほとんど受けないア
ンテナ装置を提供するを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明のアンテナ装置は、放射素子と、給電手段と、
グランド板と、放射素子と給電手段を覆うカバー部材と
を備え、金属筐体上に載置されグランド板と金属筐体と
を短絡して用いるアンテナ装置であって、放射素子とグ
ランド板との間の距離（ｈ）を波長（λ）で割った値を
１÷２５０≦ｈ÷λ≦１÷８０好ましくは１÷２００≦
ｈ÷λ≦１÷１００とするという構成を有している。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、放射素子と、放射素子に給電する給電手段と、放射
素子と電気的に離間して設けられたグランド板と、放射
素子と給電手段を覆うカバー部材とを備えたアンテナ装
置であって、放射素子とグランド板との間の距離（ｈ）
を波長（λ）で割った値が１÷２５０≦ｈ÷λ≦１÷８
０好ましくは１÷２００≦ｈ÷λ≦１÷１００であるこ
とにより、アンテナインピーダンスの低下を抑制しつつ
アンテナ全体の損失を抑制することができる。
【００１０】請求項２に記載の発明は、放射素子が複数
の周波数に対応するように形成されていることにより、
より広い周波数に対応することができる広帯域のアンテ
ナを実現できる。
【００１１】請求項３に記載の発明は、放射素子に１つ
の給電手段から給電することにより給電点の数を減らす
ことができるとともに放射素子及び給電設備が形成され
るアンテナ基板の構成を簡略化・小型化することができ
る。
【００１２】請求項４に記載の発明は、放射素子がメア
ンダラインで形成されていることにより、アンテナにお
ける放射素子の厚みを薄くすることができるので、アン
テナ全体の薄型化が可能になる。
【００１３】請求項５に記載の発明は、放射素子の長さ
が対応する波長によって異なることにより、送受信を常
に最適な放射素子から行うことが可能なので、アンテナ
特性を良好なものとすることができる。
【００１４】請求項６に記載の発明は、放射素子の線路
長を所望の複数の周波数に対応する、複数の線路波長の
各々約１／４の長さに設定したことにより、複数の波長
に対応した最適な送受信が可能になるとともにアンテナ
の偏波特性を良好にすることができる。
【００１５】請求項７に記載の発明は、放射素子の主偏
波方向の放射素子幅をそれと直交する偏波方向の放射素
子幅に対し広くしたことにより、互いに相殺される紙面
に垂直な方向への垂直偏波の電波の放射を更に効率よく
抑制しつつ、紙面に平行な水平偏波の放射を更に大きく
することができる。
【００１６】請求項８に記載の発明は、放射素子の先端
解放部分にインダクタンス素子を装荷することにより、
等価的にアンテナの実効長を長くして、これにより放射
に寄与する主偏波方向すなわち紙面の左右方向の平行し
て走る２線の放射素子の電流の振幅を大きくすることが
できる。
【００１７】請求項９に記載の発明は、グランド板に取
り付け穴を設けたことにより、アンテナを設置対象物に
直接取り付けることができる。
【００１８】請求項１０に記載の発明は、放射素子をグ
ランド板よりもカバー部材寄りに配置したことにより、
放射素子をグランド板からより遠ざけることができる。
【００１９】請求項１１に記載の発明は、線路長の各々
異なる２つ以上のメアンダライン対を備えた放射素子
と、前記放射素子の中央部分にて、一つの給電設備によ
り給電することにより、アンテナの更なる薄型化及び構
成の簡略化が可能になるので、狭スペースへの配置が可
能になるとともにアンテナ装置の生産性も向上させるこ
とができる。
【００２０】請求項１２に記載の発明は、放射素子と、
前記放射素子に給電する給電手段と、前記放射素子と電
気的に離間して設けられたグランド板と、前記放射素子
と前記給電手段を覆うカバー部材とを備え、前記放射素
子と前記グランド板との間の距離（ｈ）を波長（λ）で
割った値が１÷２５０≦ｈ÷λ≦１÷８０好ましくは１
÷２００≦ｈ÷λ≦１÷１００であるアンテナ装置であ
って、前記放射素子が形成されたアンテナ基板と前記グ
ランド板との間に支持部材を設けたことにより、アンテ
ナ基板とグランド板との間隔を正確に保持できる。
【００２１】請求項１３に記載の発明は、アンテナ基板
をグランド板よりもカバー部材寄りに配置したことによ
り、アンテナ基板をグランド板からより遠ざけることが
できるので、アンテナ特性の向上を図ることができる。
【００２２】以下、本発明の実施の形態について説明す
る。 （実施の形態１）本発明の実施の形態１におけるアンテ
ナについて図面を用いて説明する。
【００２３】図１は本発明の実施の形態１におけるアン
テナの斜視図、図２は本発明の実施の形態１におけるア
ンテナの斜視図である。また図３は本発明の実施の形態
１におけるアンテナ基板に形成された放射素子の構成を
示す平面図である。
【００２４】図１において、１はアンテナ基板であり、
アンテナ基板１は誘電体材料から構成されており、厚さ
ｔを有している。またアンテナ基板１は、プリント基板
あるいはＰＥＴフィルム基板等から構成されることが多
い。更にアンテナ基板１上には各種の素子が形成・載置
されるので、以下それらについて説明する。
【００２５】２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは放射素子であ
り、放射素子２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄはアンテナ基板１
の片面もしくは両面には、エッチング，フォトリソグラ
フィ、スパッタリング等の方法により形成されている。
本実施の形態では、複数の波長を送受信可能にするため
に、１つの波長に対して一対の放射素子を対応させてお
り、短波長（λｇ１）に対しては放射素子２ａ，２ｂに
より構成された放射素子対２ｅが、長波長（λｇ２）に
対しては放射素子２ｃ，２ｄとにより構成された放射素
子対２ｆが対応している。
【００２６】ここで放射素子２ａ，２ｂは互いにアンテ
ナ基板１の長手方向ａに略対称に形成されており、同様
に放射素子２ｃ，２ｄも互いにアンテナ基板１の長手方
向ａに略対称に形成されている。更に放射素子対２ｅと
放射素子対２ｆとは互いにアンテナ基板１の短手方向ｂ
に略対称に形成されている。
【００２７】また放射素子２ａと放射素子２ｃとはアン
テナ基板１の中央付近で互いに接続されており、更に放
射素子２ｂと放射素子２ｄとはアンテナ基板１の中央付
近で、放射素子２ａと放射素子２ｃとは独立に、互いに
接続されている。
【００２８】放射素子２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは、それ
ぞれ線路幅ｗ≒λ／２００〜λ／４００，素子間隔ｄ≒
λ／１００〜λ／２００，素子幅ｌ≒λ／１０〜λ／２
０の周期的に折曲げたメアンダラインにより形成されて
いる。ここで放射素子対２ｅを構成する放射素子２ａと
放射素子２ｂとはほぼ同一の線路長に形成されており、
放射素子対２ｆを構成する放射素子２ｃと放射素子２ｄ
とも、ほぼ同一の線路長に形成されている。
【００２９】また一方異なる放射素子対を構成する放射
素子同士は（例えば放射素子２ａと放射素子２ｃ）線路
長が異なっている。即ち放射素子対２ｅを構成する放射
素子２ａ，２ｂの長さＬ１はそれぞれＬ１≒（λｇ１）
／４で構成されており、放射素子対２ｆを構成する放射
素子２ｃ，２ｄの長さＬ２はそれぞれＬ２≒（λｇ２）
／４で構成されている。
【００３０】この様に対応波長が異なる放射素子を同一
基板上に形成したことにより、別々に設ける場合に比べ
てアンテナの構成を簡略化、生産性を向上させることが
できるとともにアンテナ小型化・薄型化を実現すること
ができる。また線路長を異ならせたことにより複数の波
長の送受信が可能になる。特に線路長を対応波長の２５
％とすることにより、それぞれの波長に対応した最適な
送受信が可能になるとともにアンテナの偏波特性を良好
にすることができる。
【００３１】なお放射素子２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの配
置は本実施の形態のものに限定されるものではない。放
射素子２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの各種の素子配列を図１
４〜図２６に示している。図１４〜図２６はいずれも本
発明におけるアンテナ基板に形成された放射素子の構成
を示す平面図である。
【００３２】図１４，図１５に示す配列では、アンテナ
幅及び素子幅が共に一定になっている。そして図１４
（ａ）に示す配列では、放射素子の形状が左右対称で、
上下に非対称であり、左右に給電している。この様に、
給電部と反対側の端部で素子長を異ならせるだけで、波
長の異なる電波を送信もしくは受信可能になるので、放
射素子の設計が容易である。また左右に給電しているの
で、長さの異なる放射素子の双方における給電状態を同
じにできるので、給電状態の違いによるアンテナ特性の
差を最小限に抑制することができる。
【００３３】図１４（ｂ）に示す配列では、放射素子の
形状が中心対称で、上下に非対称であり、左右に給電し
ている。
【００３４】図１５（ａ）に示す配列では、放射素子の
形状が左右対称で、上下に非対称であり、上下に給電し
ている。この場合には給電を上下に行っているので、そ
れぞれの対応する波長が同一である放射素子の給電状態
を同一条件にできるので、アンテナ基板上での対応周波
数同一の放射素子によるアンテナ特性のバラツキを最小
限に抑制することができる。
【００３５】図１５（ｂ）に示す配列では、放射素子の
形状が中心対称で、上下に非対称であり、上下に給電し
ている。これにより実質的な素子長を長くすることがで
きるので、アンテナ装置の長手方向の幅をより小さくす
ることができる。
【００３６】図１６〜図１７に示す配列では、アンテナ
幅を一定として、素子幅を異ならせている。そして図１
６（ａ）では、放射素子の形状が左右対称で、上下非対
称になっており、給電は左右に行われている。図１６
（ｂ）では、放射素子の形状が中心対称で、上下非対称
になっており、給電は左右に行われている。図１７
（ａ）では、放射素子の形状が左右対称で、上下非対称
になっており、給電は上下に行われている。図１７
（ｂ）では、放射素子の形状が中心対称で、上下非対称
になっており、給電は上下に行われている。
【００３７】図１８〜図１９に示す配列では、アンテナ
幅、素子幅をともに異ならせている。そして図１８
（ａ）では、放射素子の形状が左右対称で、上下非対称
になっており、給電は左右に行われている。図１８
（ｂ）では、放射素子の形状が中心対称で、上下非対称
になっており、給電は左右に行われている。図１９
（ａ）では、放射素子の形状が左右対称で、上下非対称
になっており、給電は上下に行われている。図１９
（ｂ）では、放射素子の形状が中心対称で、上下非対称
になっており、給電は上下に行われている。
【００３８】図２０〜図２１に示す配列では、図１４，
図１５に示すものにグランド板を設けた例である。
【００３９】図２２〜図２３に示す配列では、図１６，
図１７に示すものにグランド板を設けた例である。
【００４０】図２４〜図２５に示す配列では、図１８，
図１９に示すものにグランド板を設けた例である。
【００４１】図２６（ａ）に示す配列では、アンテナ
幅、素子幅を共に一定にして、放射素子対の数を４つに
増やし、それぞれを回転対称に配置しアレー化した例で
ある。この様な配列とすることにより、３以上の周波数
に対応することもできるアンテナ装置を簡単な構成で実
現することができる。また複数の素子対を同一周波数に
対応させることもできるので、アンテナ特性が良好にな
るとともに、それぞれの放射素子対の向きを異ならせる
ことにより受信範囲がより広いアンテナ装置を実現でき
る。
【００４２】図２６（ｂ）に示す配列では、アンテナ
幅、素子幅を共に一定にして、それぞれの放射素子対を
回転非対称に配置し、更にグランド板を設けた例であ
る。
【００４３】３は給電部であり、放射素子２に対して高
周波電力を供給する働きを有しており、アンテナ基板１
の中央付近に放射素子が形成されている面もしくはその
裏面に形成されている。本実施の形態においては、アン
テナ基板１の給電部３ａは、互いに接合されている放射
素子２ａ，２ｃの接合点付近に形成されており、放射素
子２ａ，２ｃ給電する。また給電部３ｂは、互いに接合
されている放射素子２ｂ，２ｄの結合点付近に形成され
ており、放射素子２ｂ，２ｄに給電を行っている。
【００４４】４は整合回路、５は伝送線路であり、共に
給電部３に対して所定の高周波電力を効率よく供給する
働きを有している。伝送線路５としては、同軸ケーブル
やマイクロストリップ線路等を用いることができる。
【００４５】これらの伝送線路５，整合回路４，給電部
３により給電設備が構成されている。
【００４６】この様に伝送線路５，整合回路４，給電部
３を備えた１つの給電設備を介して複数の放射素子２
ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに給電するような構成としたこと
により、複数の放射素子２に対して一つの給電設備によ
り給電することができるので、アンテナ基板１上で給電
設備の占める面積を小さくすることができ、アンテナ基
板１を小型化することができる。また、放射素子対２
ｅ，２ｆのいずれに対しても同一の給電設備で給電する
ことにより、放射素子対２ｅ，２ｆに対する給電条件を
同一にすることができるので、放射素子対２ｅ，２ｆが
対応する周波数ｆ１，ｆ２のいずれに対しても優れたア
ンテナ特性を有する信頼性の高いアンテナとすることが
できる。
【００４７】更にアンテナ基板１に接続される伝送線路
５を１つとしたことにより、それぞれの放射素子対に対
して１つずつの伝送線路を設けた場合に比べて、アンテ
ナの構成を簡素化することができるので、アンテナの生
産性を向上させることができる。またアンテナ外部に対
して貫通した伝送線路の引き込み口をより少なくするこ
とができるので、引き込み口からの水や異物の進入を最
小限に抑制することができるので、これに起因して発生
するアンテナの不具合を抑制でき、信頼性の高いアンテ
ナを実現することができる。
【００４８】ここで、放射素子２，給電部３，整合回路
４は、アンテナ基板１上に同一面上に形成してもよい
し、放射素子２を片面に形成し、給電部３及び整合回路
４を他の面に形成してもよい。この時同一面上に放射素
子２，給電部３，整合回路４を形成することにより、ア
ンテナ基板１の構成を簡略化することができるので、ア
ンテナ基板１の加工・形成工程を短縮することができ、
アンテナ基板１の生産性を向上させることができる。ま
たアンテナ基板上１に形成される各種の回路を同時に形
成することができるので、同様に生産性を向上させるこ
とができる。
【００４９】また放射素子２のうち、一方の放射素子対
２ｅを片面に形成して、他方の放射素子対２ｆを他の面
に形成することもできる。この様な構成とすることによ
り、放射素子対２ｅ−グランド板６間の距離と、放射素
子対２ｆ−グランド板６間の距離をアンテナ基板１の厚
さｔの分だけ、異ならせることができるので、それぞれ
の放射素子対に要求されるアンテナ特性が異なっている
場合などに、それぞれの放射素子対に要求される特性に
最適化することも可能である。
【００５０】更に放射素子２，給電部３，整合回路４
は、アンテナ基板１上に同一面上に形成した場合には、
形成された放射素子２等をグランド板６側、即ちアンテ
ナ装置の内側に向けることが好ましい。これによりアン
テナ装置全体の厚みを薄くすることができる。
【００５１】グランド板６は、アルミニウム，ステンレ
ス，メッキ鋼等の金属導体で形成されている。
【００５２】このときアンテナ基板１とグランド板６と
の間には高さｈの隙間９が形成されている。隙間９には
全体に誘電体板を挿入してもよいし、いくつかの支持手
段（図示せず）でアンテナ基板１とグランド板６との間
を支えるように構成してもよい。なお支持手段を用いて
隙間９を形成した場合には隙間９は空気で満たされるこ
とになる。
【００５３】次に以上のように形成されたアンテナにつ
いてその動作を説明する。まず、伝送線路５より供給さ
れた高周波電力は、整合回路４を経由して放射素子２
ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに供給される。この場合、放射素
子２ａと２ｂ、２ｃと２ｄの各部の寸法を適宜に選定す
る事により、放射素子は、所望の共振周波数にて電波を
空中へ放射することが可能になる。ここでは放射素子２
ａと２ｂの長さがＬ１，放射素子２ｃと２ｄの長さがＬ
２であり、アンテナ基板１を構成する誘電体の比誘電率
をε１、アンテナ基板１の厚みをｔ、アンテナ基板１と
グランド板５との間の隙間９の比誘電率をε２、光の速
さをＣとするとアンテナの共振周波数ｆ１、ｆ２は、 ｆ１ ≒ Ｃ／２Ｌ１√ε ・・・・・・・（式３） ｆ２ ≒ Ｃ／２Ｌ２√ε ・・・・・・・（式４） ただし、 ε≒（ε１×ε２（ｔ＋ｈ））／（ε１×ｈ＋ε２×ｔ）・（式５） で近似され、図１１に示すような複数の共振特性（この
場合は２周波）を示す。図１１は本発明の実施の形態１
におけるアンテナの共振特性を示すグラフである。
【００５４】更にこの場合のアンテナの電流分布につい
て、図１２（ａ）、図１２（ｂ）を用いて説明する。図
１２は、本発明の実施の形態１におけるアンテナの電流
分布を示す図である。なお図１２（ａ），図１２（ｂ）
には簡単のため放射素子対２ｆのみが記載されている。
【００５５】図に示すように、放射素子２ｃ、２ｄの素
子線路長がＬ１を、所望の周波数ｆ１に対応する、二つ
の線路波長λｇ１の各々約１／４の長さに設定する事に
より、アンテナには、所望の周波数ｆ１において給電部
３付近が振幅最大となり、放射素子２ａ，２ｂの先端部
分が振幅最小になるようなほぼ正弦波状に電流が分布す
る。図中の矢印（→）で示す様に、紙面の上下斜め方向
の平行して走る２線の電流の向きは互いに逆向きで、こ
の電流により起因する垂直偏波の電波は互いに相殺する
ので、紙面に垂直な方向への垂直偏波の電波の放射をほ
とんどなくすことができる。また紙面の左右方向の平行
して走る２線の電流の向きは互いに同じ向きで、この電
流により起因する水平偏波の電波が紙面に水平な方向へ
の放射される。これにより偏波識別特性の優れ、且つ、
小型なアンテナを提供することができる。
【００５６】なお図５に示すように放射素子２の先端部
分に空芯コイルやマイクロストリップラインにより構成
されたインダクタンス素子を装荷することもできる。図
５は本発明の実施の形態１におけるアンテナ基板に形成
された放射素子の構成を示す平面図である。
【００５７】これにより、等価的にアンテナの実効長を
長くして、これにより放射に寄与する主偏波方向すなわ
ち紙面の左右方向の平行して走る２線の放射素子の電流
の振幅が大きくなり、電流の振幅の増加によりアンテナ
効率が向上する。
【００５８】また図６に示すように、放射素子対２ｅ，
２ｆを複数有しつつ給電設備を１つとして、１つのアン
テナ基板上に複数のアンテナを構成することもできる。
図６は本発明の実施の形態１におけるアンテナ基板に形
成された放射素子の構成を示す平面図である。
【００５９】なお本実施の形態においてはアンテナの下
方にグランド板６を設けていたが、グランド板６をアン
テナ基板１の近傍に設ける必要がない場合には、図２に
示す様に放射素子２，給電部３及び整合回路４が形成さ
れたアンテナ基板１及び伝送線路５によりアンテナを形
成することが可能である。この場合にはアンテナの更な
る薄型化及び構成の簡略化が可能になるので、狭スペー
スへの配置が可能になるとともにアンテナ装置の生産性
も向上させることができる。
【００６０】（実施の形態２）さらに好ましい放射素子
２の配置について説明する。なお放射素子の配置以外は
実施の形態１と同様の構成を有している。図４は本発明
の実施の形態２におけるアンテナ基板に形成された放射
素子の構成を示す平面図である。図４に示すように、本
実施の形態の放射素子２においては、主偏波方向すなわ
ち紙面の左右方向の平行して走る２線の放射素子幅Ｗ１
を、それと直交する偏波方向すなわち紙面に垂直な方向
の放射素子幅Ｗ２に対し幅広く形成している。一般にグ
ランド板の上面にマイクロストリップライン等の伝送線
路を設けた場合、その伝送線路から放射する電波の量
は、グランド板６と放射素子２との距離ｈが一定の場
合、放射素子２の線路幅が大きい程放射される電波の量
が大きく、逆に放射素子２の線路幅が小さい程放射され
る電波の量が少なくなる。よって主偏波方向すなわち紙
面の左右方向の平行して走る平行な２線の放射素子幅Ｗ
１をより大きくし、それと直交する偏波方向すなわち紙
面に垂直な方向の放射素子幅Ｗ２をＷ１よりも小さくす
ることにより、互いに相殺される紙面に垂直な方向への
垂直偏波の電波の放射を更に効率よく抑制しつつ、紙面
に平行な水平偏波の放射を更に大きくすることができる
ので、必要な水平偏波の利得が高くなるとともに不必要
な垂直偏波による放射損失の低減が図れ、大幅なアンテ
ナ効率の向上を実現することができる。
【００６１】（実施の形態３）次に本発明の実施の形態
３について図面を参照しながら説明する。図７は本発明
の実施の形態３におけるアンテナの構成を示す斜視図で
あり、実施の形態１の図面に示したアンテナと同一の部
材については同一の番号を付加している。
【００６２】本実施の形態に示すアンテナは、放射素子
２，給電部３，整合回路４が形成されたアンテナ基板１
と、グランド板６は基本的に実施の形態１と同様に構成
を有している。
【００６３】１０はスペーサーで、スペーサー１０は、
ゴムや樹脂等の弾性を有する材料で形成され、アンテナ
基板１とグランド板６の間に支持部材として挿入されて
おり、アンテナ基板１とグランド板６との間隔を正確に
高さｈに保持できるように形成されている。スペーサ１
０の取付位置としては、グランド板１上に放射素子２が
形成されていない部分であることが、アンテナ特性に影
響を与えるグランド板６とアンテナ基板１間の誘電率の
変化を最小限に抑制できるので好ましい。
【００６４】また図示していないが、取付位置の確定が
容易に行えるように、グランド板６もしくはアンテナ基
板１の少なくとも一方に取り付け用の凹部を設け、スペ
ーサー１０がその凹部に嵌合するように形成することが
好ましい。この様な構成とすることにより、スペーサー
１０の取り付け時のずれがなくなり、放射素子２が形成
されている部分にスペーサー１０が挿入されてることに
よるアンテナ特性の変化がほとんどなくなり、信頼性の
高いアンテナを実現することができる。
【００６５】なお、グランド板６もしくはアンテナ基板
１の少なくとも一方に凸部を設け、スペーサー１０にそ
れと嵌合する凹部を設けてもよいし、グランド板６もし
くはアンテナ基板１の少なくとも一方に貫通孔を設けて
ネジ止めしてもよい。
【００６６】また本実施の形態ではスペーサー１０をア
ンテナ基板１とグランド板６の間に設けていたが、スペ
ーサー１０をアンテナ基板１とグランド板６との間及び
グランド板６とレドーム１１の間の双方に設けてもよ
い。この場合はアンテナ基板１とグランド板６との間に
設けられるスペーサーの高さを、グランド板６とレドー
ム１１の間に設けられるスペーサーの高さよりも高くす
ることが、アンテナ基板１をグランド板６からより遠ざ
けることができるので、アンテナ特性の向上のために好
ましい。
【００６７】また複数のスペーサを用いない場合でも、
同様の理由により、アンテナ基板１はグランド板６より
もレドーム１１に近づけて配置することが好ましい。
【００６８】なおスペーサの弾性は、接している面がア
ンテナ基板１の表面か裏面かで異ならせることが好まし
い。具体的にはアンテナ基板１の放射素子２が形成され
ている面に接している方で弾性を大きくし、放射素子２
が形成されていない面に接している方では小さくするこ
とが、アンテナ基板１が振動等でずれた際に放射素子２
がスペーサーにより損傷する可能性を低減できるので好
ましい。
【００６９】また同様の理由により、アンテナ基板１を
直接レドーム１１に接触させるような場合には、放射素
子２が形成される面はグランド基板６側を向いているこ
とが好ましい。
【００７０】レドーム１１は、各種回路等が形成された
アンテナ基板１を覆うように設けられており、樹脂等の
耐候性を有する材料で形成されることが好ましい。この
レドーム１１とグランド板６とにより、アンテナ基板１
及びスペーサー１０等は収納され、レドーム１１とグラ
ンド板６とは接合材により接合するか、ボルト等により
ネジ止めする等により固定される。このレドーム１１と
グランド板６との境界部分は、防水シールもしくはＯリ
ング等により、水分に対して密閉されることが、アンテ
ナ内部への水分の進入に伴うアンテナ特性の劣化やアン
テナの誤動作を防止できるので好ましい。
【００７１】またさらに好ましくは、アンテナ内部を完
全に密閉して、乾燥空気や窒素ガス等の不活性ガスを封
入することが好ましい。この様な構成により、野ざらし
の状態で使用される可能性があるアンテナ内部での結露
の発生を抑制することができるので、それに伴うアンテ
ナ特性の劣化やアンテナの誤動作を防止できるので好ま
しい。
【００７２】１２はグランド板６の端部に設けられた取
り付け穴で、この取り付け穴１２によりアンテナのグラ
ンド板６は車やコンテナの金属筐体に直接取り付けるこ
とができる。この様な構成により、本実施の形態のアン
テナ装置はグランド板６を底面として直接設置対象物に
直接取り付けられるので、アンテナ設置部材等を介して
設置する場合に比べてアンテナ装置の設置面からの高さ
をより低くすることができる。
【００７３】なお本実施の形態では取り付け穴はアンテ
ナの短手方向にのみ設けていたが、長手方向にのみ設け
てもよいし、アンテナを取り囲むように短手方向と長手
方向の双方に設けてもよい。
【００７４】またアンテナのグランド板６と設置対象の
金属筐体との間を導電性接合材等で接合する場合には取
り付け穴１２は設けなくともよい。
【００７５】次にアンテナ基板１の取り付けについて説
明する。本実施の形態では、アンテナ基板１は、グラン
ド板６との間に設けられているスペーサ１０によりレド
ーム１１の内側の面に押し付けられるように固定されて
いる。この時スペーサ１０はある程度の弾性を有してい
るとともにレドーム１１の内側の面はアンテナ組立終了
後にグランド板６と略平行になるように構成されてお
り、アンテナ基板１及びスペーサ１０をグランド板６に
対して予め所定の位置に配置した状態でレドーム１１を
グランド板６に取り付けることにより、スペーサ１０の
アンテナ基板１及びグランド板６への取り付け・固定、
アンテナ基板１のグランド板６に対する相対的な固定を
行うことができるので、アンテナの組立・取り付け工程
を減らすことができる生産性の高いアンテナとすること
ができる。アンテナ基板１をレドーム１１に押し付ける
ことにより、簡単な構成でアンテナ基板１の平面性が良
好なものになるので、アンテナ特性に特に大きな影響を
与えるグランド板６との間の距離の差をほぼ一定にする
ことができる。これにより、優れたアンテナ特性と生産
性を両立した複数の周波数に対応できるアンテナを実現
することができる。
【００７６】なおレドーム１１とグランド板６との間の
固定には、レドーム１１の取り付け穴１２と対抗する位
置に取り付け穴を設けて、取り付け部材を共用するよう
にしてもよいし、レドーム１１に取り付け穴を設け、グ
ランド板６のレドーム１１の取り付け穴に対抗する位置
に取付部を設けて、ネジ等の固定部材で固定するように
してもよい。なおグランド板６に取付部を設ける場合に
は、アンテナの外側に向かって凸部が形成されないよう
にすることが、アンテナ装置の高さをより低くすること
ができるとともに、アンテナ装置の設置対象への取付面
となるグランド板６の平面性を確保することができるの
で、取付作業が容易で、安定性が良好なアンテナ装置を
実現することができる。
【００７７】以上の様な構成を有するアンテナの設置対
象への取り付けについて、特に車（トラック）に設置す
る場合について図面を参照しながら説明する。
【００７８】図８は本発明の実施の形態３におけるアン
テナの車への取り付けを示す平面図で、図９は本発明の
実施の形態３におけるアンテナ取り付け部分の拡大平面
図である。
【００７９】１３は設置対象である車体で、車体１３の
上部の金属筐体１３ａには上述のアンテナ１４が設置さ
れている。具体的には、金属筐体１３ａのアンテナ１４
の取り付け穴１２に貫通孔１３ｂを設け、固定手段１５
として用いられるボルト１５ａを取り付け穴１２及び貫
通孔１３ｂを貫通させ、ボルトの先端をナット１５ｂを
用いて締め上げて、アンテナ１４を車体１３に取り付け
る。
【００８０】この時アンテナ１４のグランド板６と車体
１３の金属筐体１３ａとは、直接接触していることが好
ましい。以下この点について説明する。本実施の形態に
示すアンテナ１４は自動車やコンテナなどの金属筐体を
有する設置対象の載置面に平行に載置されることが多
い。一般に車体やコンテナ等の金属筐体上にごく近傍に
アンテナを設置した場合、アンテナの特性を予め所定の
周波数で最適になるように設定していても、設置対象上
に載置するとアンテナの特性が悪化してしまうことが多
い。これはアンテナが設置される金属筐体からの影響を
受けて、アンテナインピーダンスが低くなり、給電線の
インピーダンスとのミスマッチにより損失が増加するた
めである。
【００８１】この様なアンテナ特性の変化を防止するた
めに、アンテナ１４では、グランド板６が露出してお
り、これと車体１３の金属筐体１３ａとが直接接触する
ように形成されている。これにより、アンテナ１４のグ
ランド板６と金属筐体１３ａとを同電位とすることがで
きるので、金属筐体１３ａの影響によるアンテナ特性の
変化をほとんどなくすことができる。なおアンテナ１４
のグランド板６と金属筐体１３ａは電気的に接触してい
ればよいので、固定手段１５を用いる替わりに、グラン
ド板６と金属筐体１３ａの間を導電性の接合材を用いて
接合してもよい。この場合にはアンテナ１４の車体１３
への取り付け作業を容易に行えると共にグランド板６か
ら取り付け穴１２をなくすことができるので、グランド
板６の構造を簡略化することができ、高生産性・低コス
トで更に使いやすいアンテナを実現することができる。
【００８２】なお図示していないが、アンテナ１４と車
体１３との間に緩衝材を設けてもよい。この場合には、
自動車もしくはそれに積まれるコンテナ等で移動中に絶
えない振動に起因した衝撃がアンテナ１４に直接伝わら
ないので、アンテナ１４の衝撃による破損等が起こら
ず、アンテナ１４の信頼性を高めることができる。
【００８３】また固定手段１５は金属材料で形成されて
いることが、グランド板６と金属筐体１３ａとを確実に
電気的に接触させることができるので好ましい。特にア
ンテナ１４と車体１３間に緩衝材を挟んだ場合や、アン
テナ１４と車体１３間を直接接触させていない場合など
には有効である。
【００８４】１６は固定手段補助部材で、固定手段補助
部材１６としては、固定手段１５をつたって水分が設置
対象物の内部に進入することを防止できるように防水性
を有するゴム等のある程度の弾性を有する材料を用いて
リング状に形成されていることが、水分の進入を効果的
に抑制することができるので好ましい。具体的にはゴム
製のワッシャー等を用いることができる。
【００８５】次に金属筐体１３ａ上に載置されるアンテ
ナ１４の厚さについて検討する。図１０は本発明の実施
の形態３における放射素子とグランド板との間の距離と
アンテナ損失との相関を示すグラフである。
【００８６】本実施の実施の形態のように、アンテナ基
板１とグランド板６との距離が接近しているアンテナの
場合には、銅体損失（銅体の熱損による損失，図中Ｂ）
は放射素子２の幅を一定とするとグランド板６と放射素
子２との間の距離ｈ（以下距離ｈと略す）に反比例し、
距離ｈが大きくなればなるほど損失は減少し、放射損失
（放射による損失，図中Ａ）は放射素子２の幅を一定と
するとグランド板６と放射素子２との間の距離ｈに比例
し、距離ｈが大きくなればなるほど損失も大きくなる。
目的とする電波の強度や対応周波数によっても多少変化
するが、普通アンテナの受信感度は外的要因により大き
く変化するので、いかなる状況下でも使用可能な状態と
しておくために外的要因以外の内部損失（銅体損失と放
射損失の和，図中Ａ＋Ｂ）は最小限に抑制しておく必要
がある。一般に許容される内部損失としては１ｄＢ以
下、特に衛星通信等の微弱な電波を送受信する場合には
０．５ｄＢ以下であることを鑑みると、距離ｈは波長λ
とすると、１÷２５０≦ｈ÷λ≦１÷８０、好ましくは
１÷２００≦ｈ÷λ≦１÷１００とすることにより、ア
ンテナ効率を良好にすることができるので、広範な使用
条件下で確実に動作する信頼性の高いアンテナを提供す
ることができる。
【００８７】例えばこのアンテナ１４を、低軌道周回衛
星を用い地上−衛星−地上間のデータ通信を行う移動体
衛星通信システムにおいてＷＡＲＣ’９２（世界無線通
信主管庁会議、１９９２年）にて割り当てられた周波数
ＶＨＦ帯の１３７．０ＭＨｚから１３８．０．０ＭＨｚ
の帯域の下り回線の周波数、１４８．０ＭＨｚから１５
０．０５ＭＨｚの上り回線の周波数であり、オーブコム
通信に用いたとすると、波長（λ）の変動領域は２００
０≦λ≦２１９０（ｍｍ）であるので、最も波長の短い
λ＝２０００のときのｈの範囲と最も波長の長いλ＝２
１９０のときのｈの範囲との重なる範囲で全ての波長帯
で良好なアンテナ特性を実現できる。その範囲は、８．
７６≦ｈ≦２５（ｍｍ）、好ましくは、１０．９５≦ｈ
≦２０（ｍｍ）であることが好ましいことがわかる。
【００８８】距離ｈを上記範囲とすることにより、放射
損失と銅体損失との和を最小限に抑制することができる
ので、全体として損失の少ない優れたアンテナ特性を有
するアンテナを実現することができる。またアンテナ１
４の厚みを非常に薄くなるので、コンテナ等の積み重ね
を前提として使用されるものへのアンテナ１４の載置が
より容易に行える。具体的にオーブコム用のアンテナと
して利用した場合には、貨物用コンテナを積載した際に
コンテナ間にできる隙間はせいぜい１〜２インチほどで
あるが、アンテナ１４全体厚みを容易にこの範囲に収め
ることができるので、コンテナに装着した状態でコンテ
ナの積み重ねが可能なアンテナを実現することができる
とともにグランド板６とコンテナの金属筐体とを短絡さ
せておくことにより、アンテナ１４上にコンテナが積み
重ねられた状態でもアンテナインピーダンスの変化を最
小限に抑制することができるので、積み重ねた状態でも
アンテナ特性が良好なアンテナを実現することができ
る。
【００８９】
【発明の効果】以上、説明したように本発明は、放射素
子と、放射素子に給電する給電手段と、放射素子と電気
的に離間して設けられたグランド板と、放射素子と給電
手段を覆うカバー部材とを備え、金属筐体上に載置され
グランド板と金属筐体とを短絡して用いるアンテナ装置
であって、放射素子とグランド板との間の距離（ｈ）を
波長（λ）で割った値が１÷２５０≦ｈ÷λ≦１÷８０
好ましくは１÷２００≦ｈ÷λ≦１÷１００であること
により、アンテナインピーダンスの低下を抑制しつつア
ンテナ全体の損失を抑制することができるので、広範な
使用条件下で確実に動作する信頼性の高いアンテナを提
供することができる。
【００９０】また同一のアンテナ基板上に複数の放射素
子及び給電設備を設けたことにより、別々に設ける場合
に比べてアンテナの構成を簡略化、生産性を向上させる
ことができるとともにアンテナ小型化・薄型化を実現す
ることができる。さらに線路長を異ならせたことにより
複数の波長の送受信が可能になる。
【００９１】特に線路長を対応波長の２５％とすること
により、それぞれの波長に対応した最適な送受信が可能
になるとともにアンテナの偏波特性を良好にすることが
できる。
【００９２】また複数の放射素子に対して一つの給電設
備により給電することにより、アンテナ基板上で給電設
備の占める面積を小さくすることができ、アンテナ基板
を小型化することができる。また、複数の放射素子のい
ずれに対しても同一の給電設備で給電することにより、
複数の放射素子に対する給電条件を同一にすることがで
きるので、複数の放射素子が対応するそれぞれの周波数
のいずれに対しても優れたアンテナ特性を有する信頼性
の高いアンテナとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１におけるアンテナの斜視
図
【図２】本発明の実施の形態１におけるアンテナの斜視
図
【図３】本発明の実施の形態１におけるアンテナ基板に
形成された放射素子の構成を示す平面図
【図４】本発明の実施の形態２におけるアンテナ基板に
形成された放射素子の構成を示す平面図
【図５】本発明の実施の形態１におけるアンテナ基板に
形成された放射素子の構成を示す平面図
【図６】本発明の実施の形態１におけるアンテナ基板に
形成された放射素子の構成を示す平面図
【図７】本発明の実施の形態３におけるアンテナの構成
を示す斜視図
【図８】本発明の実施の形態３におけるアンテナの車へ
の取り付けを示す平面図
【図９】本発明の実施の形態３におけるアンテナ取り付
け部分の拡大平面図
【図１０】本発明の実施の形態３における極板間距離と
アンテナ損失との相関を示すグラフ
【図１１】本発明の実施の形態１におけるアンテナの共
振特性を示すグラフ
【図１２】本発明の実施の形態１におけるアンテナの電
流分布を示すグラフ
【図１３】（ａ）従来のアンテナの構成を示す平面図 （ｂ）従来のアンテナの取り付けを示す平面図 （ｃ）従来のアンテナの取り付けを示す平面図 （ｄ）従来のアンテナの共振特性を示すグラフ
【図１４】本発明におけるアンテナ基板に形成された放
射素子の構成を示す平面図
【図１５】本発明におけるアンテナ基板に形成された放
射素子の構成を示す平面図
【図１６】本発明におけるアンテナ基板に形成された放
射素子の構成を示す平面図
【図１７】本発明におけるアンテナ基板に形成された放
射素子の構成を示す平面図
【図１８】本発明におけるアンテナ基板に形成された放
射素子の構成を示す平面図
【図１９】本発明におけるアンテナ基板に形成された放
射素子の構成を示す平面図
【図２０】本発明におけるアンテナ基板に形成された放
射素子の構成を示す平面図
【図２１】本発明におけるアンテナ基板に形成された放
射素子の構成を示す平面図
【図２２】本発明におけるアンテナ基板に形成された放
射素子の構成を示す平面図
【図２３】本発明におけるアンテナ基板に形成された放
射素子の構成を示す平面図
【図２４】本発明におけるアンテナ基板に形成された放
射素子の構成を示す平面図
【図２５】本発明におけるアンテナ基板に形成された放
射素子の構成を示す平面図
【図２６】本発明におけるアンテナ基板に形成された放
射素子の構成を示す平面図
【符号の説明】 １ アンテナ基板 ２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ 放射素子 ２ｅ，２ｆ 放射素子対 ３，３ａ，３ｂ 給電部 ４ 整合回路 ５ 伝送線路 ６ グランド板 ７ 無線機器 ８ インダクタンス素子 ９ 隙間 １０ スペーサ １１ レドーム １２ 取り付け穴 １３ 車体 １３ａ 金属筐体 １４ アンテナ １５ 固定手段 １５ａ ボルト １５ｂ ナット １６ 固定手段補助部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 楯 純生 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5J046 AA02 AA03 AA05 AA07 AA09 AA12 AA15 AB07 MA09 MA12 MA16 PA04 RA03 RA12 5J047 AA02 AA03 AA05 AA07 AA09 AA12 AA15 AB07 EB01

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】放射素子と、前記放射素子に給電する給電
    手段と、前記放射素子と電気的に離間して設けられたグ
    ランド板と、前記放射素子と前記給電手段を覆うカバー
    部材とを備えたアンテナ装置であって、前記放射素子と
    前記グランド板との間の距離（ｈ）を波長（λ）で割っ
    た値が１÷２５０≦ｈ÷λ≦１÷８０好ましくは１÷２
    ００≦ｈ÷λ≦１÷１００であることを特徴とするアン
    テナ装置。
  2. 【請求項２】放射素子が複数の周波数に対応するように
    形成されていることを特徴とする請求項１記載のアンテ
    ナ装置。
  3. 【請求項３】放射素子に１つの給電手段から給電するこ
    とを特徴とする請求項２記載のアンテナ装置。
  4. 【請求項４】放射素子がメアンダラインで形成されてい
    ることを特徴とする請求項１〜３いずれか１記載のアン
    テナ装置。
  5. 【請求項５】メアンダラインの長さが対応する波長によ
    って異なることを特徴とする請求項４記載のアンテナ装
    置。
  6. 【請求項６】メアンダラインの線路長を所望の複数の周
    波数に対応する複数の線路波長の各々約１／４の長さに
    設定した事を特徴とする請求項４，５いずれか１記載の
    アンテナ装置。
  7. 【請求項７】メアンダラインの主偏波方向の放射素子幅
    をそれと直交する偏波方向の放射素子幅に対し広くした
    事を特徴とす請求項４〜６いずれか１記載のアンテナ装
    置。
  8. 【請求項８】メアンダラインの先端解放部分にインダク
    タンス素子を装荷する事を特徴とした請求項４〜７いず
    れか１記載のアンテナ装置。
  9. 【請求項９】グランド板に取り付け穴を設けたことを特
    徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
  10. 【請求項１０】放射素子をグランド板よりもカバー部材
    寄りに配置したことを特徴とする請求項１記載のアンテ
    ナ装置。
  11. 【請求項１１】線路長の各々異なる２つ以上のメアンダ
    ライン対を備えた放射素子と、前記放射素子の中央部分
    にて、一つの給電点により給電することを特徴としたア
    ンテナ装置。
  12. 【請求項１２】放射素子と、前記放射素子に給電する給
    電手段と、前記放射素子と電気的に離間して設けられた
    グランド板と、前記放射素子と前記給電手段を覆うカバ
    ー部材とを備え、前記放射素子と前記グランド板との間
    の距離（ｈ）を波長（λ）で割った値が１÷２５０≦ｈ
    ÷λ≦１÷８０好ましくは１÷２００≦ｈ÷λ≦１÷１
    ００であるアンテナ装置であって、前記放射素子が形成
    されたアンテナ基板と前記グランド板との間に支持部材
    を設けたことを特徴とするアンテナ装置。
  13. 【請求項１３】アンテナ基板をグランド板よりもカバー
    部材寄りに配置したことを特徴とする請求項１２記載の
    アンテナ装置。
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