JP2009212717A

JP2009212717A - アンテナ装置

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Publication number: JP2009212717A
Application number: JP2008052458A
Authority: JP
Inventors: Yoshiichi Wakao; 伊市若生; Hisamatsu Nakano; 久松中野
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2008-03-03
Filing date: 2008-03-03
Publication date: 2009-09-17
Anticipated expiration: 2028-03-03
Also published as: JP4287492B1; WO2009110131A1

Abstract

【課題】広帯域を利用した無線通信において、小型かつ簡易な構成で干渉等による影響を低減させる。
【解決手段】円環状の無給電電極３とグランド電極１との間は、接続素子４ａ〜４ｄにより等間隔に接続される。接続素子４ａ〜４ｄそれぞれの途中には、スタブ７ａ〜７ｄが設けられる。複数のスタブ７ａ〜７ｄは、動作帯域の一部であって該スタブ７ａ〜７ｄの電気長に対応する周波数に阻止帯域を生じさせるものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、阻止帯域を有するアンテナ装置に関する。

ＵＷＢ（Ultra Wide Band）のように広い周波数帯を利用した高速無線通信システムが実用化されつつあり、この通信方式の全帯域に対応するアンテナ装置の研究・開発が進められている。その一方、ＵＷＢの周波数帯の一部を使用する他の通信（例えば５GHz帯無線LAN）との干渉により、ＵＷＢの通信速度が低下する場合がある。

従来の広帯域アンテナ装置を使用した場合、他の通信との干渉を低減し、通信速度低下を抑制するためには、無線機側に他の通信で使用する周波数帯の急峻な帯域阻止フィルタを必要としていた。

なお、本願に関連する公知文献として、例えば次のようなものが知られている（非特許文献１〜４及び特許文献１を参照。）。
藤田静憲、若生伊市、小沢正彦、岩岡英明、中野久松，「低姿勢広帯域アンテナ」２００６年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会，講演論文集ＢS−１−１１，ｐS-１6 藤田静憲、若生伊市、小沢正彦、中野久松，「低姿勢広帯域アンテナ第２報」２００７年電子情報通信学会総合大会，講演論文集Ｂ−１−８１，ｐ８１田中健、若生伊市、藤田静憲、中野久松，「低姿勢広帯域アンテナ第３報」２００７年電子情報通信学会ソサイエティ大会，講演論文集Ｂ−１−９３，ｐ９３岩岡英明、山内潤治、中野久松，「超広帯域ＰＳＰアンテナ」２００６年電子情報通信学会総合大会，講演論文集Ｂ−１−１００，ｐ１００特開２００７−９７１１５公報

上述したように、従来の広帯域アンテナを用いた場合、外部からの干渉波のみを遮断する急峻な帯域阻止フィルタを必要とし、フィルタを構成するパターンにより基板が大きくなったり、リターンロスが増加する可能性がある。

この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、広帯域を利用した無線通信において、小型かつ簡易な構成で干渉等による影響を低減させることができるアンテナ装置を提供することにある。

上記目的を達成するためにこの発明に係るアンテナ装置は、導体板と、前記導体板に直交する軸に対して対称構造を有し、前記導体板に対向して配置される放射素子と、前記導体板と前記放射素子とを等間隔に接続する複数の接続素子と、前記複数の接続素子それぞれの途中に設けられる複数のスタブとを具備し、前記複数のスタブは、動作帯域の一部であって該スタブの電気長に対応する周波数に阻止帯域を生じさせるものである。

また上記アンテナ装置において、前記放射素子は、複数の線路により放射状に形成され、該放射状中心部に給電部を形成するとともに、前記軸を中心として該放射状の辺縁部に当接する環状素子を有する。

あるいは上記アンテナ装置において、前記放射素子は、前記軸を中心として環状に形成される第１素子と、前記第１素子の環状内側に設けられ、前記軸に対して対称構造を有する第２素子とを備え、前記導体板に設けられる給電点から前記第２素子に向かって拡幅した形状の給電路を具備する。

上記構成によるアンテナ装置では、接続素子それぞれに阻止帯域発生手段となるスタブを設けることで、小型かつ簡易な構成でアンテナ装置の動作帯域の一部の周波数帯を使用する他の通信（例えば５GHz帯無線LAN）等との干渉を低減することが可能となる。

したがってこの発明によれば、広帯域を利用した無線通信において、小型かつ簡易な構成で干渉等による影響を低減させることができるアンテナ装置を提供することができる。

以下、図面を参照してこの発明の実施形態について詳細に説明する。
なお、数値は一例であり、その数値を含む所定の範囲内で許容されるものである。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るパッチアンテナの基本構造を模式的に示す斜視図である。また、図２Ａは同アンテナの平面図、図２Ｂは図２ＡのＡ−Ａ線矢視断面図である。
図１及び図２Ａに示すように、第１実施形態に係るパッチアンテナは、グランド電極１と、グランド電極１上に設けられた放射電極２と、放射電極２を取り囲むようにグランド電極１上に設けられたリング状の無給電電極３と、接続電極４ａ〜４ｄと、給電点５と、この給電点５と放射電極２とを接続する給電路６と、接続電極４ａ〜４ｄに併設されるスタブ７ａ〜７ｄを備えている。

グランド電極１は、所定のｘｙ平面上に形成された円盤状の導電性の平面板であり、少なくとも無給電電極３の外径Dout_ringよりも大きな直径Ｄ_GPを有する。グランド電極１の面積は大きいほど指向性の面で好ましいが、実用上は無給電電極３の外側の直径の３〜４倍程度あればよい。

放射電極２は、グランド電極１から距離Ｈ離れたｘｙ平面上に形成された円盤状の導電性の平面板であり、グランド電極１と同じ中心軸を有し、無給電電極３の外径Dout_ring若しくは平均径の０．２〜０．５倍程度の直径Ｄ_Rを有する。距離（高さ）Ｈは、外径Dout_ringの０．３〜０．５倍程度である。

無給電電極３は、放射電極２を取り囲むように、放射電極２と同一平面かつ同一中心軸上に設けられた円環状の導電性の平面板であり、外径Dout_ringを有する。Dout_ringは、基本的には、無給電電極３の外周長が、本アンテナの使用周波数帯における最低周波数の波長λＬに概ね一致するように設定され、ＵＷＢに使用する場合も周波数帯域を適切にカバーするように設定される。

また円環の内径Din_ringは、基本的には、無給電電極３の内周長が、前記波長λの半分程度になるよう（即ちDout_ringの１／２に）設定され、無給電電極３と放射電極２の間には所定の空隙が生じる。無給電電極３は、コニカルビームの形成に本質的に作用すると共に、放射電極２に対するインピーダンス整合を容易にする。

接続電極４ａ〜４ｄは、無給電電極３の外周端を、その直下のグランド電極１にそれぞれ接続する。接続電極４ａ〜４ｄの一端は、外周端を４等分した箇所にそれぞれ接続される。これにより、周波数帯域が拡大するという効果が得られる。

給電点５は、グランド電極１の中心付近に設けられ、同軸ケーブル等の給電ライン（図示せず）からの給電を受ける。図２Ｂに示すように、給電ラインがグランド電極１の背面にある場合、グランド電極１の背面中央部に同軸コネクタ１２が装着され、この同軸コネクタ１２に給電ラインが接続される。同軸コネクタ１２は、外導体１３及び中心導体１４を備える。外導体１３はグランド電極１に電気的に接続される。中心導体１４は、グランド電極１の中央部に設けられた貫通穴を通り、給電路６の下側に位置する指数関数曲線の頂部に半田付け等により接続される。

給電路６は、紡錘形を２分したようなカップ形状の導体であり、放射電極２等と同一中心軸上に設けられ、カップの底部（紡錘の先端）を給電点とし、カップの上端は放射電極２と同じ直径を有して放射電極２と接合し、一体化している。この紡錘形状は、不均一分布定数線路を用いたλ／４トランス（例えば特開昭５９−１４６２０１）や、テーパード・スロットアンテナなどと同様、指数関数的にするのが一般的であり、給電路６の広帯域化に貢献している。

図３は、給電路６の側面図である。給電路６の外周面は、下式によって求められる母線を鉛直軸回りに回転させることによって得られる。

ｘ＝−［ｅｘｐ｛−ａ（ｚ−ｚ１）｝−１］＋ｘ１
但し、図３に示すように給電路６の上側における（ｘ，ｚ）座標位置を（ｘ１，ｚ１）、下側頂点の（ｘ，ｚ）座標位置を（０，ｚ２）とする。また、ａは定数である。

ここで、阻止帯域発生手段となるスタブ７ａ〜７ｄについて説明する。
スタブ７ａは、図１及び図２Ｂに示すように、その一端が接続電極４ａの途中の箇所に接続され、そこからＺ軸に向かって（接続電極４ａと垂直に）間隔Ｓだけ立ち上がり、その後Ｚ軸方向（無給電電極３のある方向）に長さｈだけ伸び、その先端は無給電電極３と接触することなく開放になっている。間隔Ｓは阻止帯域の幅に作用する。またスタブ長ｈ（若しくは間隔Ｓとスタブ長ｈの和）は、阻止帯域の中心周波数における波長λ_Ｓの約１／４とする。従って、接続電極４ａの高さＨは少なくともｈより大きくなければならない。スタブ７ｂ〜７ｄも同様である。このスタブ７ａ〜７ｄの電気長を調整することで動作帯域の一部の任意の周波数帯に阻止帯域を生じさせることが可能となる。

この第１実施形態のパッチアンテナは、全体としてＺ軸を中心軸とする４回（９０度）回転対称構造になっており、接続電極４とスタブ７を除けば、完全な軸対象（任意の回転対称）になっている。なお、デザイン等の理由で、接続電極４とスタブ７以外の要素も、４回もしくはそれ以上（９０度もしくはそれ以下）の回転対称構造（例えば６角形状）にすることもできる。またグランド電極１からＺ軸方向に高さＨだけ任意の誘電体を詰めてもよい（すなわち誘電体円板の各面にグランド電極１や放射電極２等を設けても良い）。その際、高さＨは比誘電率に応じて薄くなる。

図４は、第１実施形態によるパッチアンテナのＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio）の周波数特性である。
グランド電極１の直径Ｄ_GP＝約１３７ｍｍ、Dout_ring＝約４０ｍｍ、放射電極２の直径Ｄ_R＝約７ｍｍ、Ｈ＝約１５ｍｍ、ｈ＝約１３ｍｍとして、Ｓを１．６７ｍｍ、１．２５ｍｍ及び０．８３ｍｍと変化させた。ＶＳＷＲ＞１０となる阻止帯域（ストップバンド）が、無線ＬＡＮの５ＧＨｚ帯に形成されると共に、それ以外の周波数では２〜１０ＧＨｚ超に亘ってＶＳＷＲ＜２が得られることが確認できる。また、Ｓを小さくするほど阻止帯域が狭くなり、その中心周波数が若干高周波側にシフトする傾向がある。Ｓ＝０．８３ｍｍの時、阻止帯域幅（比帯域）は８％程度となる。

図５は、第１実施形態によるパッチアンテナの放射パターンである。阻止帯域外である３ＧＨｚ（図５（ａ）（ｂ））及び１０．６ＧＨｚ（図５（ｃ）（ｄ））において、ｚ−ｘ平面でのコニカル指向性や、ｘ−ｙ平面での無指向性が確認できる。

以上述べたように、上記第１実施形態では、円環状の無給電電極３とグランド電極１との間は、接続素子４ａ〜４ｄにより等間隔に接続され、接続素子４ａ〜４ｄそれぞれの途中には、阻止帯域発生手段となるスタブ７ａ〜７ｄが設けられる。このスタブ７ａ〜７ｄは、動作帯域の一部であって該スタブ７ａ〜７ｄの電気長に対応する周波数に阻止帯域を生じさせる。

したがって、上記第１実施形態によれば、スタブ７ａ〜７ｄの電気長に対応する任意の周波数帯に阻止帯域を生じさせることが可能となる。これにより、既存の無線通信（例えば５GHz帯無線LAN）等の使用周波数に阻止帯域を発生させることが可能となり、干渉を低減することが可能となる。また、従来、既存の通信システムとの干渉を低減させるために設けられていた急峻な帯域阻止フィルタが不要となるため、小型かつ簡易な構成で実現できる。

（第２実施形態）
図６は、本発明の第２実施形態に係るアンテナ装置の基本構成を示す斜視図である。図７は図６のＡ−Ａ線矢視断面図である。

図６及び図７において、導体板１１は例えば正方形状の接地板で形成され、その一辺の長さＷ１は約０．５λ_Ｌ以上（λ_Lは使用周波数帯における最低周波数の波長）に設定される。

上記導体板１１の下面中央部には、給電端子として例えばＮＪ型の同軸コネクタ１２が装着される。この同軸コネクタ１２には、図示しないが無線装置のアンテナ入力回路からの給電用同軸ケーブルが接続される。上記同軸コネクタ１２は、外導体１３及び中心導体１４を備える。外導体１３は導体板１１に電気的に接続される。中心導体１４は、導体板１１の中央部に設けられた透孔内を通り、導体板１１と絶縁した状態で上方に所定長さ突出して設けられ、給電路として使用される。

そして、上記導体板１１の上側にはアンテナ素子１５が設けられる。このアンテナ素子１５は、２本以上例えば４本の放射素子１６ａ〜１６ｄを有する。放射素子１６ａ〜１６ｄは等角度または略等角度で放射状に設けられ、放射状中心部すなわち放射素子１６ａ〜１６ｄの始端側に給電点１８が設けられる。アンテナ素子１５が４本の放射素子１６ａ〜１６ｄを有する場合、各素子の配置角度は９０°となり、十字形状に形成される。上記放射素子１６ａ〜１６ｄは、例えば幅Ｗ２、長さＬの板状素子を用いて形成したもので、幅Ｗ２は約０．０５５λ_Lに設定される。また、放射素子１６ａ〜１６ｄの長さＬは、基本的には約λ_L／４に設定されるが、好ましくは約λ_L／４より１０％程度長い０．２７５λ_L程度に設定される。

また、放射素子１６ａ〜１６ｄの各終端には、例えば板状の短絡素子１７ａ〜１７ｄが導体板１１に対して垂直となるように設けられる。上記短絡素子１７ａ〜１７ｄは、例えば放射素子１６ａ〜１６ｄの終端を下方に直角に折り曲げる等の手段により形成したもので、図６では放射素子１６ａ〜１６ｄの幅Ｗ２と同じ幅を有している。但し、これらの幅は必ずしも同一に設定する必要はない。上記短絡素子１７ａ〜１７ｄは、先端が導体板１１に溶着あるいはネジ止め等によって接続され、その高さＨは約λ_L／１０〜λ_L／１６程
度に設定される。

上記のように放射素子１６ａ〜１６ｄは、導体板１１と対向して、より詳しくは平行に設けられ、給電点１８に上記同軸コネクタ１２の中心導体１４がネジ止め、あるいは半田付け等によって接続される。この場合、放射素子１６ａ〜１６ｄは、短絡素子１７ａ〜１７ｄ側の先端部を例えば導体板１１の各角部（四隅）に対応して設け、導体板１１をなるべく小さく形成できるようにしている。

また本実施形態の特徴として、図７に示すように、スタブ２１ａ〜２１ｄが、短絡素子１７ａ〜１７ｄの中間部に設けられる。図７においてスタブ２１ａ〜２１ｄは、第１実施形態に示したスタブ７ａ〜７ｄと同様に導体板１１とアンテナ素子１５との間の空間に、Ｚ軸方向に伸びているが、λ_Ｓ／４の電気長を有して実質的にオープンスタブとなれば、どのように設けても良く、例えば同軸コネクタ１２のある中心部に向けて伸ばしても良い。あるいは、図８に示すように途中で屈曲させて、所定の間隔を保って放射素子１５もしくは短絡素子１７に這わせてもよい。スタブ２１ａ〜２１ｄを短絡素子１７ａ〜１７ｄに接続する箇所は、アンテナの特性を損なわず、かつ阻止帯域におけるＶＳＷＲが大きくなるよう、試行により決定すればよい。

上記アンテナ素子１５の具体的な寸法例としては、例えば使用周波数帯における最低周波数を仮に４７０ＭＨｚとした場合、導体板１１の一辺の長さＷ１が３００〜４００ｍｍ、放射素子１６ａ〜１６ｄの幅Ｗ２が約３５ｍｍ、高さＨが約４０ｍｍに設定される。

上記のように構成されたアンテナ装置は、カバーしたい通信エリアの広がる面に、ｘ−ｙ平面を平行にして用いるとよく、通常は地面に平行に設置する。一例としてテレビ局など建物の天井に設置する場合には、アンテナ素子１５を下側、導体板１１を上側にして数十ｍの間隔で複数設置される。この場合、アンテナ装置には、アンテナ素子１５を保護する保護カバー（レドーム）が必要に応じて設けられる。そして、テレビカメラから送信されたＵＷＢの映像信号を受信したり、ビューファインダに映すためのリターン映像信号をテレビカメラに向けて送信したりする。

あるいは他の例として、ビデオプロジェクタのような可搬型（携帯）機器に内蔵されたアンテナであって、卓上に設置され、その周囲（真横でも良い）にあるパソコンから送信されたＵＷＢ映像信号を受信する。本アンテナ装置では、水平面指向性に関してはほぼ無指向が得られる。また垂直指向性に関しては、Ｚ軸方向の指向性が最も弱く、Ｚ軸を０度として４５〜９０度（９０度の時はｘ−ｙ平面方向と同じ）の範囲でほぼ一定の最大利得が得られる。

通信可能エリアを広くするには、単純に利得が高い（指向性の強い）ことよりも、むしろ遠くの通信対象に対して利得が高くなるようなビームパターンが望まれる。そして広帯域に亘りＶＳＷＲ、及びアンテナ自体による損失（誘電損）が抑えられている必要がある。第２実施形態によれば、そのような理想に近いアンテナ装置を実現することができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係るアンテナ装置について説明する。
図９は第３実施形態に係るアンテナ装置の斜視図、図１０は同アンテナ装置の無給電素子部分を示す斜視図である。本実施形態は、上記第２実施形態に係るアンテナ装置の放射素子１６ａ〜１６ｄそれぞれの隣り合う端部間を接続する線路をさらに備えた点などで第２実施形態と異なる。放射素子１６ａ〜１６ｄの上部に例えば円形のリング型素子２５を導体板１１と平行に設け、より広帯域に亘って良好なインピーダンス特性を得られるようにしたものである。

なお第３実施形態では、上記第２実施形態で示した短絡素子１７ａ〜１７ｄに代えてショートピン１９ａ〜１９ｄを使用している。このショートピン１９ａ〜１９ｄの直径は、例えば放射素子１６ａ〜１６ｄの幅Ｗ２の約１／２に設定される。上記ショートピン１９ａ〜１９ｄは、ネジ止めあるいは溶着等によって放射素子１６ａ〜１６ｄと導体板１１との間に設けられる。上記短絡素子１７ａ〜１７ｄとショートピン１９ａ〜１９ｄは、電気的に同等の作用を有しているので、何れを使用しても良い。

上記リング型素子２５は、放射素子１６ａ〜１６ｄの上側に配置され、例えばショートピン１９ａ〜１９ｄの上端部分において、ネジ止めあるいは溶着等によって固着される。その他の構成は、第２実施形態と同様の構成であるので、同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

上記リング型素子２５は、金属板を使用してリング状に形成したもので、その寸法は例えば内径が約０．３０３λ_L、外径が約０．３５９λ_Lに設定される。リング型素子２５の幅は、放射素子１６ａ〜１６ｄの幅Ｗ２と同じ、または略同じ値に設定される。

さらに、この第３実施形態は、給電部、すなわち導体板１１上に突出させた同軸コネクタ１２の中心導体１４を中心として、その同心円上に１個以上例えば４個の整合用の無給電素子２２ａ〜２２ｄを等間隔（等角度）に設ける。

無給電素子２２ａ〜２２ｄを中心導体１４の近傍に配置することで、無給電素子２２ａ〜２２ｄの垂直部分と中心導体１４との間が電磁結合される。また、上記無給電素子２２ａ〜２２ｄは、水平部２３ａ〜２３ｄを備えている。水平部２３ａ〜２３ｄは、放射素子１６ａ〜１６ｄそれぞれの短絡箇所と給電点１８とを結ぶ線路に容量結合されるように、各線路上またはその近傍に形成される。例えば、図１０に示すように、水平部２３ａ〜２３ｄは、金属板を使用して上部を外側方向、すなわち、中心導体１４とは反対方向に約９０°折り返して逆Ｌ字状に形成したものである。

この無給電素子２２ａ〜２２ｄは、例えば中心からの間隔ＳＤが約０．０２６λ_Ｌ、幅ＳＷが０．０１９λ_Ｌ、高さＳＨが約０．０５５λ_Ｌ、水平部２３ａ〜２３ｄの長さＳＬが約０．０２３λ_Ｌに設定される。上記無給電素子２２ａ〜２２ｄは、同心円上であれば回転した位置に設置しても問題はなく、任意の位置に設置することができる。無給電素子２２ａ〜２２ｄは、その設置位置によって特性を微調整することが可能である。

上記無給電素子２２ａ〜２２ｄの具体的な寸法例としては、例えば使用周波数帯における最低周波数が４７０ＭＨｚの場合、中心からの間隔ＳＤが約１７ｍｍ、幅ＳＷが１２ｍｍ、高さＳＨが約３６ｍｍ、水平部の長さＳＬが約１５ｍｍに設定される。

この第３実施形態に係るアンテナ装置では、無給電素子２２ａ〜２２ｄがスタブとして作用する。すなわち、無給電素子２２ａ〜２２ｄを設けることで、水平部２３ａ〜２３ｄと放射素子を流れる電流線路と容量結合させることができる。また、無給電素子２２ａ〜２２ｄを中心導体１４の近傍に配置することで、無給電素子２２ａ〜２２ｄの垂直部分と中心導体１４とを電磁結合させることができる。これにより、インピーダンス特性を決定する設定パラメータの数が増加することとなり、広帯域に亘って安定した状態に保持することが可能となる。

なお、上記第３実施形態では、リング型素子２５を円形に形成した場合について示したが、その他、方形や多角形等、任意の形状に形成し得るものである。また、無給電素子２２ａ〜２２ｄの水平部２３ａ〜２３ｄを方形状に形成した場合について示したが、例えば三角形、扇形等、他の形状に形成しても良い。また、無給電素子２２ａ〜２２ｄは、例えばＴ字状に形成しても良い。

以上述べたように、上記第３実施形態に係るアンテナ装置の構成においても、上記第２実施形態同様の効果を得ることができ、さらに、インピーダンス特性を決定する設定パラメータの数が増加することとなり、広帯域に亘って安定した状態に保持することが可能となる。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態に係るアンテナ装置について説明する。
図１１は第４実施形態に係るアンテナ装置の斜視図である。このアンテナ装置は、上記各実施形態、例えば第２実施形態で図６に示したアンテナ装置において、各放射素子１６ａ〜１６ｄを導体板１１側に傾斜させて配置し、その先端を導体板１１に直接接続して短絡素子１７ａ〜１７ｄを省略するようにしたものである。さらに本実施形態の特徴として、阻止帯域発生手段であるスタブ２１ａ〜２１ｄを、放射素子１６ａ〜１６ｄの幅方向と同一面に設ける。その他の構成は上記各実施形態と同様の構成であるので、詳細な説明は省略する。

このようにスタブ２１ａ〜２１ｄの配置は給電側方向に限定されない。また、各放射素子の両側に同一形状もしくは異なる素子周波数用のスタブを追加して設けてもよい。

また、上記第２実施形態ないし第４実施形態に、第１実施形態で用いた給電路６を適用することができる。第１実施形態では、給電路６として、外周面を指数関数曲線形成したものを示したが、それに限らず、例えば半楕円形状に構成してもよい。あるいは、図１２に示すように、直径の異なる円形の板状部材３０ａ、３０ｂ、…を複数枚重ねて外周面が指数関数曲線または半楕円形状に近似した（下端３１Ｂａよりも上端３１Ｂｂを拡幅させた）形状の給電路３１Ｂを形成することもできる。さらに、給電路６として、図１３に示すように、外周面を指数関数の曲線に形成した、別言すれば下端３１Ｃａよりも上端３１Ｃｂを拡幅した複数枚例えば４枚の金属板３２ａ〜３２ｄからなる給電路３１Ｃを使用してもよい。図１２及び図１３のように構成しても、上記第１実施形態に示したアンテナ装置と略同様の特性を得ることができる。

すなわち、給電路６は、給電点５（同軸コネクタ１２）側の端部に比して放射電極２の側の端部が拡幅された形状であれば、上述した形状以外の他の形状であっても良い。図１４及び図１５は給電路６のその他の構成例を示す斜視図であり、図１４（ａ）は給電路６を円錐状（側面視三角形状）に形成した場合、同図（ｂ）は給電路６を半球状（側面視半円状）、同図（ｃ）は拡幅部と垂直部を組み合わせて側面視が略五角形状となるように形成した場合である。

図１５は、給電路６を上面視が多角形となるような多角錐に形成した場合の形状例を示す図であり、（ａ）は上面視三角形状（三角錐形状）、（ｂ）は上面視三角形状（四角錐形状）に形成した場合である。図１５の給電路６は、給電端子側の端部に比して放射電極２の側の端部が拡幅された形状に形成するが、例えば下端から上端までの間の一部の幅が狭くなっていても良い。

図１５の（ａ）もしくは（ｂ）に示した給電路６を用いた場合、放射素子１２の数は３本もしくは４本とするとよい。すなわち、図１５（ａ）の三角錐形状の給電路６を用いた場合は３本の放射素子１２を設け、図１５（ｂ）の四角錐形状の給電路６を用いた場合は４本の放射素子を設けると、水平面指向性の対称性（無指向性）が良くなる。より一般的に言えば、多角錐の角数と同数の放射素子１２を設け、中心軸（Ｚ軸）に対し、多角錐の角と放射素子の配置が同じ、もしくは互い違いの位置に配置し、多角錐と同じ回転対称性が保たれるようにする。但し、放射素子の本数と給電路の角数は、必ずしも一致させる必要はない。

なお、この発明は、上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、各実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

第１実施形態に係るパッチアンテナの基本構造を模式的に示す斜視図。同実施形態に係るアンテナ装置の平面図。同実施形態に係るアンテナ装置の側面図。同実施形態に係るアンテナ装置の給電路の側面図。同実施形態に係るパッチアンテナのＶＳＷＲの周波数特性図。同実施形態に係るパッチアンテナの放射パターンを示す図。第２実施形態に係るアンテナ装置の斜視図。同実施形態に係るアンテナ装置の側面図。同実施形態に係るアンテナ装置のスタブの他の構成例の側面図。第３実施形態に係るアンテナ装置の斜視図。同実施形態に係るアンテナ装置の無給電素子部分の配置構成を示す斜視図。第４実施形態に係るアンテナ装置の斜視図。給電路６の他の構成例の斜視図および側面図。給電路６の他の構成例の斜視図。給電路６の他の構成例の斜視図。給電路６の他の構成例の下面図および斜視図。

符号の説明

１…グランド電極、２…放射電極、３…無給電電極、４ａ〜４ｄ…接続電極、５…給電点、６…給電路、７ａ〜７ｄ…スタブ、１２…同軸コネクタ、１３…外導体、１４…中心導体、１１…導体板、１５…アンテナ素子、１６ａ〜１６ｄ…放射素子、１７ａ〜１７ｄ…短絡素子、１８…給電点、２１ａ〜２１ｄ…スタブ、１９ａ〜１９ｄ…ショートピン、２２ａ〜２２ｄ…無給電素子、２５…リング形素子、３１Ｂ、３１Ｃ…給電路。

Claims

導体板と、
前記導体板に直交する軸に対して対称構造を有し、前記導体板に対向して配置される放射素子と、
前記導体板と前記放射素子とを等間隔に接続する複数の接続素子と、
前記複数の接続素子それぞれの途中に設けられる複数のスタブと
を具備し、
前記複数のスタブは、動作帯域の一部であって該スタブの電気長に対応する周波数に阻止帯域を生じさせることを特徴とするアンテナ装置。
前記放射素子は、複数の線路により放射状に形成され、該放射状中心部に給電部を形成するとともに、前記軸を中心として該放射状の辺縁部に当接する環状素子を有することを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
前記放射素子は、前記軸を中心として環状に形成される第１素子と、前記第１素子の環状内側に設けられ、前記軸に対して対称構造を有する第２素子とを備え、
前記導体板に設けられる給電点から前記第２素子に向かって拡幅した形状の給電路を具備することを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。