JP2011082951A - 逆ｌ型アンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】小型化に適したアンテナ形状で、かつインピーダンス整合が容易で高利得が得られるようにする。
【解決手段】表面又は裏面の接地電位の接地導体面１０と、その接地導体面１０の所定箇所に基端部２１が接続された外導体と、その外導体で囲まれ外導体とは隙間を開けて配置され外導体よりも先端が伸びた内導体２４とを備える。そして、外導体及び内導体２４を、接地導体面１０に接続した箇所から所定距離離れた箇所２２で折り曲げ、接地導体面１０と近接して平行に配置し、内導体２４に給電する構成とした逆Ｌ型アンテナとした。
【選択図】図１

Description

本発明は、逆Ｌ型アンテナに関し、詳しくは有限導体板上に配置した高利得でインピーダンス整合可能な超低姿勢逆Ｌ型アンテナに関する。

従来、導体板の近傍に水平ダイポールアンテナを配置すれば、導体板によるイメージ素子のため、電磁波は放射されないというのが定説であった。これに対して、非特許文献１に記載された技術では、無限導体板上の高さ１／３０波長の位置に置いた半波長ダイポールアンテナを両端から等距離の２点で逆相給電すれば、入力インピーダンスが５０Ωとなり，８ｄＢ以上の高い指向性利得が得られることが明らかにされている。

図２２は、この非特許文献１に記載された技術に基づいたアンテナの構成例である。
図２２に示したアンテナ構成について説明すると、導体板４に２本の同軸ケーブル５，６を近接して接続し、その接続点から若干離れた箇所で、導体板４の面方向と平行になるように９０°折り曲げてある。この折り曲げる際には、それぞれの同軸ケーブル５，６の先端が反対側を向くように離れた状態で配置し、先端間の長さが送受信する信号の波長の約半波長となるようにする。導体板４から折り曲げる位置までの高さは、例えば約１／３０波長の距離とする。

同軸ケーブル５，６は、中心導体と外導体とで構成されて、外導体は接地電位部である導体板４と電気的に接続させてある。中心導体は外導体とは電気的に接続していない。それぞれの同軸ケーブル５，６は、周辺導体を先端からある程度の長さで切り落としてあり、この点が給電点となる。先端部では中心導体５ａ，６ａが露出した状態としてある。

この図２２の構成のアンテナの給電構成としては、信号源１の出力（例えば２ＧＨｚの周波数の信号）の出力を、カプラ２に供給して、その発振信号そのままの信号（０°の信号）と、位相を９０°遅らせた信号（−９０°の信号）とを得る。さらに、−９０°の信号については、移相器３に供給して、さらに９０°遅らせた信号（−１８０°の信号）とし、相互に位相が反転した０°信号と−１８０°信号とを得る。
このようにして得た０°信号を、同軸ケーブル５の中心導体に供給し、−１８０°の信号を、同軸ケーブル６の中心導体に供給し、２本の同軸ケーブルに逆相給電する。

なお、図２２に示した水平ダイポールアンテナより簡単な構成のアンテナとしては、例えば図２３に示した逆Ｌ型アンテナが知られている。この逆Ｌ型アンテナは、導体板７の上に、逆Ｌ型素子８を取り付けたものである。導体で構成される逆Ｌ型素子８は、接続点８ａから所定高さｈの箇所８ｂで折り曲げてあり、その折り曲げ箇所８ｂから先端８ｃまで、導体板７と平行に配置してある。導体板７は例えば接地電位として、逆Ｌ型素子８には、接続点８ａで給電する構成とする。

A. Thumvichit, T. Takano and Y. Kamata: "Characteristics verification of a half-wave dipole very close to a conducting plane with excellentimpedance matching", IEEE Trans. on Antennas and Propagat., vol. 55, no.1, pp.53-58, Jan. 2007.

この図２２に示したアンテナ構成とすることで、入力インピーダンスが５０Ωとなり、８ｄＢ以上の高い指向性利得が得られることが、非特許文献１に示されている。この図２２に示したアンテナ構成の場合、アンテナの長さが１／２波長必要であり、アンテナの全長が長くなる問題があった。また、図２２に示したように、位相が逆の２つの信号を生成させて給電する必要があり、給電のための構成が複雑である問題があった。

本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、小型化に適したアンテナ形状でかつインピーダンス整合が容易で高利得が得られるようにすることを目的とする。

本発明の逆Ｌ型アンテナは、表面接地電位の有限導体板と、その有限導体板の所定箇所に基端部が接続された外導体と、その外導体で囲まれ外導体とは隙間を開けて配置され外導体よりも先端が伸びた内導体とを備える。
そして、外導体及び内導体を、有限導体板に接続した箇所から所定距離離れた箇所で折り曲げ、有限導体板と近接して平行に配置し、内導体に給電する構成とした逆Ｌ型アンテナとしたものである。

本発明によると、有限導体板上、あるいは、有限導体板と同一面内に、長さが４分の１波長程度の短い長さの導体を配置することで、単純な構造で小型の逆Ｌ型アンテナを構成できる。この構成によると、５０Ω給電線とのインピーダンス整合が可能で、高利得のアンテナを実現することができる。

本発明の第１の実施の形態によるアンテナ構成例を示す斜視図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 本発明の第１の実施の形態によるアンテナの電流発生状態の例を示す説明図である。 アンテナ上の電流、電圧分布を示した特性図である。 本発明の第１の実施の形態によるアンテナの入力インピーダンス特性とリターンロス特性を、従来の逆Ｌ型アンテナと比較して示した特性図である。 本発明の第１の実施の形態によるアンテナの放射電界指向性パターン例を示した特性図である。 従来の逆Ｌ型アンテナの放射電界指向性パターン例を示した特性図である。 本発明の第２の実施の形態によるアンテナ構成例を示す斜視図である。 本発明の第３の実施の形態によるアンテナ構成例を示す斜視図である。 本発明の第４の実施の形態によるアンテナ構成例を示す斜視図である。 本発明の第４の実施の形態によるアンテナ構成例を示す平面図である。 本発明の第５の実施の形態によるアンテナ構成例を示す斜視図である。 本発明の第６の実施の形態によるアンテナ構成例を示す斜視図である。 本発明の第６の実施の形態によるアンテナのリターンロス特性を示した特性図である。 本発明の第７の実施の形態によるアンテナ構成例を示す斜視図である。 本発明の第７の実施の形態によるアンテナの指向性利得（ａ）とリターンロス特性（ｂ）を示した特性図である。 本発明の第８の実施の形態によるアンテナ構成例を示す斜視図である。 本発明の第８の実施の形態によるアンテナのリターンロス特性と軸比特性を示した特性図である。 本発明の第８の実施の形態によるアンテナの放射電界指向性パターン計算値を示した特性図である。 本発明の各実施の形態によるアンテナの配置例を示す説明図である。 本発明の各実施の形態によるアンテナを飛行機に配置する箇所の例を示す説明図である。 従来の水平ダイポールアンテナの例を示した説明図である。 従来の逆Ｌ型アンテナの例を示した説明図である。

以下、本発明の実施の形態の例を、以下の順序で説明する。
１．第１の実施の形態の例（図１〜図７）
２．第２の実施の形態の例（図８）
３．第３の実施の形態の例（図９）
４．第４の実施の形態の例（図１０〜図１１）
５．第５の実施の形態の例（図１２）
６．第６の実施の形態の例（図１３，図１４）
７．第７の実施の形態の例（図１５，図１６）
８．第８の実施の形態の例（図１７〜図１９）
９． 各実施の形態のアンテナの適用例（図２０，図２１）

［１．第１の実施の形態の例（図１〜図７）］
図１は、第１の実施の形態の例のアンテナ構成を示した図である。本実施の形態においては、超低姿勢逆Ｌ型アンテナとして構成したものである。図１に基づいて構成を説明すると、四角形の所定サイズとされた有限導体としての導体板１０を使って、アンテナとして構成してある。導体板１０は、少なくとも表面を接地電位部としてある。導体板１０のサイズについては後述する。

導体板１０の表面の所定箇所には、同軸ケーブル２０の一方の端部を接続した接続点２１を設けてある。この同軸ケーブル２０は、中心導体２４と外導体２６とを備える。図２に断面で示すように、同軸ケーブル２０は、中心に配置された中心導体２４の外側を囲むように絶縁体（誘電体）２５が配置してあり、その絶縁体２５の外側を囲むように外導体２６が配置してある。同軸ケーブル２０は、導体板１０との接続点２１で、接地電位部である導体板１０の表面と外導体２６とを電気的に接続してあり、外導体２６が接地電位部となっている。

この接続部２１に一方の端部が接続された同軸ケーブル２０は、所定距離ｈだけ導体板１０の表面と離れた位置を曲折箇所２２として折り曲げて、その折り曲げられた同軸ケーブル２０の先端側が、導体板１０の表面と平行になるように配置してある。導体板１０の表面と同軸ケーブル２０の中心とを離す距離ｈについては、例えば本例のアンテナで送受信する信号の１波長の約１／３０とする。

曲折箇所２２で折り曲げられて導体板１０と平行に伸びた同軸ケーブル２０は、中心導体２４だけを中心導体端部２４ａまで長さＬ０に伸ばしてあり、外導体２６については、その長さＬ０よりも短い長さＬ１の位置を、外導体端部２３としてある。この外導体端部２３の位置で、絶縁体２５についても端部として、切断してある。この外導体２６を切断した位置が、このアンテナの給電点となる。
曲折箇所２２から中心導体端部２４ａまでの長さＬ_０については、例えばこのアンテナで送受信する信号の１波長の約１／４とする。このように伸ばされた中心導体２４と長さＬ_１の外導体２６が、本例の逆Ｌ型アンテナのアンテナ素子として機能する。外導体２６の長さＬ１については、アンテナのインピーダンスが所望の値（ここでは５０Ω）になるように設定する。これらの値の具体的な例については後述する。

図２に示すように、導体板１０の同軸ケーブル接続部２１には、表面から裏面まで貫通した孔２０ａを設けてあり、その孔２０ａに、同軸ケーブル２０の中心導体２４を通過させてある。このとき、例えば絶縁体２５についても孔２０ａを貫通させて、中心導体２４が導体板１０の表面などと電気的に接触しない構成としてある。
この導体板１０の裏面側に引き出された外導体２６と中心導体２４を使って給電する。図１に示した導体板１０の裏面側から同軸ケーブル接続部２１に向かう破線の矢印は、この裏面側から給電している状態を示しており、送信する場合に送信信号を供給し、受信する場合に受信信号を取り出す。

次に、図３を参照して、本例の逆Ｌ型アンテナの放射原理と、導体板１０のサイズについて説明する。
図３は、本例の導体板１０と同軸ケーブル２０を流れる電流の方向を示している。各部の電流位相が一定であれば、導体板１０の表面上のアンテナ素子の長手方向と平行な水平
方向（図３中のｙ軸方向）の電流Ｉ２と、中心導体２４と外導体２６で構成される水平素子の表面の電流Ｉ１は逆向きとなり打ち消し合って、放射が小さくなる。

また、本例では、導体板１０の表面上の、アンテナ素子（中心導体２４）の長手方向と直交する方向（図３中のｘ軸方向）については、同軸ケーブル接続部２１から一方の端部までの長さｐｘｍと、同軸ケーブル接続部２１から他方の端部までの長さｐｘｐとを、等しくしてある。このようにしたことで、図３に示したｘ軸方向の電流Ｉ３が打ち消し合い、電流Ｉ３による放射を抑制する。但し、長さｐｘｍと長さｐｘｐとを等しくするのは１つの例であり、ｘ軸方向を等しくないサイズとして、同様にｘ軸方向の電流Ｉ３が打ち消し合うようにしてもよい。
その上で、導体板１０のｙ軸方向の長さｐｙｍ，ｐｙｐの設定で、導体板上のｙ軸方向の電流が＋ｙ軸方向に流れるように調整する。ここでの＋ｙ軸方向とは、同軸ケーブル接続部２１から中心導体端部２４ａに向かう方向である。ｙ軸方向の長さｐｙｐは、接続点２１からアンテナ素子（中心導体２４）が伸びた方向の導体板１０の端部までの長さであり、ｙ軸方向の長さｐｙｍは、接続点２１からｘ軸方向の反対方向の端部までの長さである。

送受信時の電流の向きについて、より詳しく説明すると、同軸ケーブル２０の内部では、中心導体２４と外導体２６とには逆向きの電流が流れる。そして、外導体２６が配置された位置の同軸ケーブル２０は、その外導体２６で遮蔽されているので、電磁波は放射されない。
一方、外導体端部２３から中心導体２４を外部に延ばすことで、そこから電流が流れ出る。それと等量の電流が外導体２６の表面から同軸ケーブル２０内部に流れ込む。もし、外導体端部２３から中心導体２４が延長されていなければ、外導体端部２３から放射される電磁界はほぼ零となる。
アンテナで受信する場合には、外導体端部２３から延長された中心導体２４と同軸ケーブル２０の外導体２６の表面に電流が誘起する。両者によって、外導体端部２３での中心導体２４と外導体２６の間に電位差（電圧）が生じ、それによって、同軸ケーブル２０内部に電流が流れ込み、受信が行われる。

図３によれば、ｙ＜０の領域では、電流は導体板の端ｙ＝−ｐｙｍで反射して、＋ｙ軸方向の電流と−ｙ軸方向の電流が打ち消し合っている。ｙ＞０の領域では、逆Ｌアンテナの基部から遠ざかるにつれて導体板上の電流が急激に減衰している。なお、水平素子と水平素子直下の導体板上の電流はほぼ逆位相となっている。

ここで、本実施の形態のアンテナの具体的な形状の例と、その形状で計算した特性について、図５〜図７に示す。
アンテナの形状パラメータとして、以下のように設定した。
アンテナ素子を構成する同軸ケーブルの半径として、接続点２１から外導体端部２３（給電点）までの半径を１．０９５ｍｍとし、給電点から先端までの中心導体２４の半径を０．２５５ｍｍとする。
また、図１に示したｘ軸方向の長さとして、ｐｘｍ＝ｐｘｐ＝１５ｍｍとし、ｙ軸方向の長さとして、ｐｙｍ＝１０ｍｍ，ｐｙｐ＝５０ｍｍとする。
さらに、アンテナ素子の長さ及び高さとして、Ｌ０＝３１．６ｍｍ，Ｌ１＝２２．８ｍｍ，ｈ＝４．０ｍｍとする。

このパラメータを設定した上で、このアンテナが扱う中心周波数を２．４５ＧＨｚとして、特性を求めた。
得られたアンテナ特性は、リターンロス１０ｄＢ以上となる周波数帯域幅の計算値、測定値は２．７１％，指向性利得の計算値は４．１４ｄＢｉとなった。

また、上述したアンテナ素子の長さＬ０及びＬ１の設定で、本例のアンテナの入力インピーダンスを５０Ωとすることができる。この入力インピーダンスの値は、同軸ケーブル２０の外導体端部２３の位置（即ち給電点の位置）の設定により調整することができる。
この給電点の位置の調整により、入力インピーダンスを調整できる点について説明する。
図４に、一般的な逆Ｌ型アンテナの電流・電圧分布を示す。図４に示すように導体板１０上に素子２４を配置した逆Ｌ型アンテナを動作させるためには、アンテナ上に大きい電流を流さなければならない。逆Ｌ型アンテナの水平素子長がほぼ４分の１波長のとき、電流は最大となる。アンテナ上のある点で給電するとき、給電点の両端の電圧差電位差は両端の長さが異なれば大きくなる。給電点をアンテナ先端にとれば、電圧は最大となる。給電点での入力インピーダンスは、次式で定義される。
給電点での入力インピーダンス＝給電点での電圧／電流
従って、逆Ｌ型アンテナの基部で給電すれば、入力抵抗は小さく、先端にいくほど大きくなる。

この特性を利用して、本例ではアンテナ素子の長さＬ０及びＬ１の設定で、本例のアンテナの入力インピーダンスを５０Ωとした。

次に、本実施の形態の例の超低姿勢逆Ｌ型アンテナ（不平衡給電逆Ｌ型アンテナ）と、比較例としてアンテナ素子だけを逆Ｌ型とした従来の逆Ｌ型アンテナ（図２３に示したアンテナ）との特性について、以下、説明する。
ここでのそれぞれのアンテナの形状パラメータは、次の通りである。
ｘ軸方向の長さｐｘｍ＝ｐｘｐ＝１５ｍｍ、ｙ軸方向の接続点からの一方の端部までの長さｐｙｍ＝１０ｍｍ、ｙ軸方向の接続点からの他方の端部までの長さｐｙｐ＝５０．０ｍｍ、アンテナ素子の曲折位置から先端までの長さＬ０＝３１．６ｍｍ、不平衡給電逆Ｌ型アンテナでの外導体の長さＬ１＝２２．８ｍｍ、高さｈ＝４．０ｍｍである。
また、本実施の形態の例の不平衡給電逆Ｌ型アンテナの素子を構成する同軸ケーブルの半径として、外導体を有する給電点までを１．０９５ｍｍとし、中心導体だけの給電点から先端までを０．２５５ｍｍとする。さらに、比較例である従来の逆Ｌ型アンテナの放射素子の半径は１．０９５ｍｍとする。

図５は、このようなパラメータとして、本実施の形態の例の不平衡給電逆Ｌ型アンテナと比較例の逆Ｌ型アンテナの、入力インピーダンス特性（図５（ａ））とリターンロス特性計算値（図５（ｂ））を示したものである。
図５（ａ）及び（ｂ）において、特性ａは本実施の形態の例の不平衡給電逆Ｌ型アンテナの特性であり、特性ｂは比較例の逆Ｌ型アンテナの特性である。
図５から判るように、通常の逆Ｌ型アンテナの入力抵抗は数Ωであるのに対し、不平衡給電逆Ｌ型アンテナの入力抵抗は、設計周波数２．４５ＧＨｚで５０Ωとなっている。

図６は、図５と同じパラメータ設定での、不平衡給電逆Ｌ型アンテナの放射電界指向性パターン計算値を示す。図７は、同じく図５と同じパラメータ設定での、比較例の逆Ｌ型アンテナの放射電界指向性パターン計算値を示す。これら図６及び図７は、ｘｚ面で見たパターン（ａ）及びｙｚ面で見たパターン（ｂ）であり、Ｅφ，Ｅθで示してある。
両者の放射電界指向性パターンは、ほぼ同じである。しかしながら、逆Ｌ型アンテナでは、給電点での入力インピーダンスが給電線の特性インピーダンスと整合がとれていないため、送信の場合には、アンテナへの供給電力が小さくなり、アンテナからの電磁波の放射が小さくなる。受信の場合には、アンテナから受信電力を取り出せにくくなる。
一方、本実施の形態の例の不平衡給電逆Ｌ型アンテナの場合には、給電点での入力インピーダンスが給電線の特性インピーダンスと整合した５０Ωであるため、送信時にアンテ
ナへの供給電力が小さくなることがなく、受信時にアンテナから受信電力を効率よく取り出すことができる。

このように本実施の形態の例の逆Ｌ型アンテナによると、図２２に示した従来の低姿勢水平ダイポールアンテナに比べて小型で、かつ構成が簡単で高効率なものが得られ、また一般的な従来の逆Ｌ型アンテナよりも効率のよいもの得られる。即ち、アンテナ素子である中心導体２４を水平に配置する長さとしては、１／４波長の長さでよく、図２２に示した従来の低姿勢水平ダイポールアンテナの１／２波長の長さに比べて約半分でよい。また、１つの中心導体２４に給電するだけでよく、移相器などを必要としない簡単な給電構成とすることができる。
そして、利得についても高利得であり、インピーダンスについても接続されるケーブルに合わせた５０Ωなどとすることが可能であり、従来、アンテナを回路に接続させる際に必要であったインピーダンスの整合回路が必要なくなり、それだけ簡単な構成で効率のよいアンテナが得られる。

ここで、本実施の形態の例のアンテナの接地導体の形状とアンテナ素子の高さを変えた場合のアンテナ特性の変化例を、表１及び表２に示す。

この表１は、アンテナ素子と接地電位導体との高さｈを変化させた場合の特性例である。この表１では、高さｈ以外のパラメータとして、ｐｘｐ＝ｐｘｍ＝１５ｍｍ，ｐｙｍ＝１０ｍｍ，ｐｙｐ＝Ｌ０＋１８．４ｍｍとした例である。
この表１から判るように、アンテナ素子と接地電位導体との高さｈを小さくして両者の間隔を狭くすることで、アンテナ素子と接地電位導体との結合が強くなり、無線通信可能な帯域が狭くなるが、利得が高くなる。一方、高さｈを大きくして間隔を開けることで結合が弱くなり、無線通信可能な帯域が広くなるが、利得が低くなる。この表１に示したように、１波長λの１／３０である４．０ｍｍとした場合には、リターンロス−１０ｄＢで、２．７１％の帯域幅（Bandwidth）が確保され、指向性利得(Gain)４．１４ｄＢｉが確
保され、比較的広い帯域と良好な利得が確保されていることが判る。なお、アンテナ素子全体の長さＬ０と接地素子の長さＬ１とは、それぞれの値とした場合にインピーダンスが５０Ωとなる値を示したものである。

この表２は、アンテナ素子の長手方向と直交する方向の接地導体部の長さであるｐｘｐ＝ｐｘｍを変化させた場合の特性例である。この表２は、高さｈ以外のパラメータとして、ｈ＝４．０ｍｍ，ｐｙｍ＝１０ｍｍ，ｐｙｐ＝Ｌ０＋１８．４ｍｍとした例である。
この表２から判るように、ｐｘｐ及びｐｘｍの値が最も小さい５．０ｍｍのとき、帯域幅が最も広く、利得が低くなり、値が大きくなるに従って、帯域幅が狭くなり、利得が上がっていることが判る。表２においても、アンテナ素子全体の長さＬ０と接地素子の長さＬ１とは、それぞれの値とした場合にインピーダンスが５０Ωとなる値を示したものである。

ここで、本実施の形態のアンテナが高効率であることについて説明する。
図１６に示した従来の低姿勢逆Ｌ型アンテナの場合には、アンテナへの供給電力が小さくなるために、結果として、アンテナから放射される電力が小さくなってしまう。アンテナを効率よく使うためには、アンテナを共振させること、つまり電流を大きくすることと、アンテナへの供給電力を大きくすることが重要である。アンテナへの供給電力を大きくするためには、まず、アンテナ給電点での入力インピーダンスを給電線の特性インピーダンス（本例の場合には５０Ω）に近づけることが必要である。入力インピーダンスは、「給電点での線間電圧／給電点電流」で定義される。電流は先端で零、アンテナ素子の中央で最大となるので、入力抵抗（入力インピーダンスの実部）は中央で数オームと低く、給電位置を中央から先端方向に移動すれば、入力抵抗が高くなり、給電線の特性インピーダンスに一致する点で電力を最大供給することができる。
従って、本実施の形態のアンテナのように、給電位置を任意に変えることができれば、インピーダンスを調整することができ、結果として、アンテナに供給する電力を大きくすることができ、高効率のアンテナとすることができる。また従来のインピーダンス整合が必要なアンテナに比べて構成を簡単にすることができる。

［２．第２の実施の形態の例（図８）］
次に、本発明の超低姿勢逆Ｌ型アンテナの第２の実施の形態の例について、図８を参照して説明する。
図１〜図３に示した第１の実施の形態の例では、アンテナ素子を構成する同軸ケーブルの中心導体を、導体板１０の表面上に、その表面と平行に配置したが、図８の例では、導体板１０の端面と平行に、同軸ケーブルの中心導体を配置し、アンテナ素子を構成する導体を導体板と同一面内に配置した例とした。

即ち、図８に示すように、導体板１０′の端面１１の所定箇所に、同軸ケーブル２０の接続点２１を設け、その接続点２１に取り付けられた同軸ケーブル２０を曲折箇所２２で９０°折り曲げて、中心導体２４などを端面１１と一定の間隔を開けて平行に配置する。その間隔は、例えば送受信する信号の１波長の約１／３０とする。曲折箇所２２から中心導体２４の先端までの長さｐｙ２については、例えば送受信する信号の１波長の約１／４とする。
この場合の同軸ケーブル２０についても、図８に示したように、先端側では中心導体２４だけを露出させて、外導体２６については途中で切断させてある。同軸ケーブル２０の外導体２６については、接地電位部である導体板１０′の端面１１と電気的に接続させてあり、その端面や表面と同様に同軸ケーブル２０の外導体を接地電位部としてある。

導体板１０′の端面１１に取り付けられた同軸ケーブル２０は、図１の例と同様に、例えば中心導体２４だけを導体板１０′の裏面などに引き出して、給電する構成とする。或いは、導体板１０′の表面上に、アンテナ接続用の回路部品を配置し、その回路部品を接地電位部とは絶縁された状態で中心導体２４と接続させる構成としてもよい。
図８では給電点から中心導体２４が引き出される構成については省略してある。
この図８に示した場合の導体板１０′のｙ軸方向の長さｐｙ及びｘ軸方向の長さｐｘと、折り曲げ箇所２２から中心導体２４の先端までの長さｐｙ２についても、図３に示したアンテナの電流特性と同様の特性になるようなサイズで構成する。

図８に示した第２の実施の形態の構成の超低姿勢逆Ｌ型アンテナの場合にも、同軸ケーブル２０の中心導体２４の長さと外導体２６の長さの設定でインピーダンス調整が可能であり、通信回路に接続するのに適した５０Ωとすることができる。従って、第１の実施の形態のアンテナと同様の良好な特性が得られると共に、整合回路を必要としない簡単な構成が実現できる。

［３．第３の実施の形態の例（図９）］
次に、本発明の超低姿勢逆Ｌ型アンテナの第３の実施の形態の例について、図９を参照して説明する。
図９に示した第３の実施の形態の例の超低姿勢逆Ｌ型アンテナは、誘電体である基板３０の表面３１に、接地導体板とアンテナ素子とを平面的に形成し、アンテナ素子として同軸ケーブルを使う代りに、コプレーナ線路を使った例としたものである。
即ち、図９に示すように、基板３０の表面３１に、比較的大きな面積の接地電位部４０を設け、その接地電位部４０の一方の端（図９では右端側）に、接地電位部４０がない箇所を表面３１に設ける。その接地電位部４０がない箇所に、接地電位部４０と接続箇所４０ａ，４０ｂで接続された導電パターン４１，４２を平行に配置すると共に、その２本の接地電位の導電パターン４１，４２の間に、アンテナ素子を構成する導電パターン５１を配置する。

各導電パターン４１，４２，５１は、曲折箇所４１ａ，４２ａ，５１ａで９０°曲折させて、接地電位部４０の端の面と平行に配置させる。そして、アンテナ素子を構成する導電パターン５１の先端部５１ｂを、その両脇の導電パターン４１，４２の先端部４１ｂ，４１ｂよりも長くする。
アンテナ素子を構成する導電パターン５１は、接地電位部４０と近接した接続箇所５１ｃで、図示しないアンテナ接続回路と接続させてある。例えば、基板３０の表面３１や裏面に、アンテナ接続回路部を配置し、その回路部と接続箇所５１ｃで導電パターン５１と接続させる。

このように構成し、接地電位部４０の端の面と、導電パターン５１との間隔ｈを、第１の実施の形態での高さｈと同様の値とし、アンテナ素子を構成する導電パターン５１を平行に配置する長さＬ０と、接地電位の導電パターン４１，４２を平行に配置する長さＬ１とを、第１の実施の形態での長さＬ０，Ｌ１と同様に調整することで、インピーダンスを５０Ωなどに設定することが可能となる。また長さＬ０は、例えば送受信する信号の１波長の約１／４とする。
なお、導電パターン５１の接続箇所５１ｃと接地電位部４０の一方の端までの長さｐｙｍ及び他方の端までの長さｐｙｐについても、第１の実施の形態で説明した長さと同様の関係になるようにするのが好ましい。

この第３の実施の形態の構成の場合にも、第１の実施の形態のアンテナと同様の良好な特性が得られると共に、整合回路を必要としない簡単な構成が実現できる。また、第３の実施の形態の構成の場合には、基板３０の表面３１上の同一面に各導電パターンが構成されるので、比較的簡単に接地電位部４０と各導電パターン４１，４２，５１を構成させることができる。例えば、パーソナルコンピュータ装置のカードスロットに装着されるＰＣカードなどの回路基板上に、良好な特性のアンテナを簡単に配置できるようになる。

［４．第４の実施の形態の例（図１０〜図１１）］
次に、本発明の超低姿勢逆Ｌ型アンテナの第４の実施の形態の例について、図１０及び図１１を参照して説明する。図１０は斜視図で示し、図１１は上側から見た平面図で示したものである。
図１０及び図１１に示した第４の実施の形態の例の超低姿勢逆Ｌ型アンテナは、基本的に第３の実施の形態と同様に、基板上の接地導部の脇にアンテナ素子を配置したものであるが、接地電位部を基板の裏面側とし、アンテナ素子側を基板の表面側に配置したものである。
即ち、図１０に示すように、基板６０の表面６１に、所定パターンのマイクロストリップライン７０を配置し、そのマイクロストリップライン７０を、基板６０の端まで伸ばして、アンテナ素子部７１としたものである。アンテナ素子部７１は、途中に曲折部７１ａを設けてあり、その曲折部７１ａで９０°曲折させてある。

そして基板６０の裏面６２側には、破線で示したように比較的大きな面積の接地電位部８０が配置してあり、その接地電位部４０と接続された導電パターン８１，８２を平行に配置し、導電パターン８１，８２についても曲折箇所８１ａ，８２ａで９０°曲折させてある。
そして、図１１に平面的に示されるように、接地電位の導電パターン８１，８２の間に、アンテナ素子を構成する導電パターン７１が配置されるようにする。曲折部７１ａから導電パターン７１の先端部７１ｂまでの長さＬ０は、導電パターン８１，８２の先端部８１ｂ，８２ｂまでの長さＬ１よりも長くし、その長さの調整でインピーダンスを５０Ωなどの決められた値とする。また長さＬ０は、例えば送受信する信号の１波長の約１／４とする。
接地電位部８０の端の面と、導電パターン７１との間隔ｈを、第３の実施の形態での間隔ｈと同様の値とし、導電パターン７１の曲折部７１ａと接地電位部８０の一方の端までの長さｐｙｍ及び他方の端までの長さｐｙｐについても、第１の実施の形態で説明した長さと同様の関係になるようにするのが好ましい。
この第４の実施の形態の構成の場合にも、第３の実施の形態のアンテナとほぼ同様の良好な特性が得られると共に、整合回路を必要としない簡単な構成が実現できる。なお、図１０に示した導電パターン７１に接続されるマイクロストリップライン７０の配置状態は一例であり、接続させる回路部品の配置状態に対応して、様々の配置状態が考えられる。

［５．第５の実施の形態の例（図１２）］
次に、本発明の超低姿勢逆Ｌ型アンテナの第５の実施の形態の例について、図１２を参照して説明する。
図１２に示した第５の実施の形態の例の超低姿勢逆Ｌ型アンテナは、誘電体である基板９０の表面３１に、接地導体板を配置し、その接地導体板から高さｈだけ基板の厚さ方向に離れた位置に、導電パターンを配置した例としたものである。
即ち、図１２に示すように、基板９０の表面９１のほぼ全面に比較的大きな面積の接地電位部９２を設け、その接地電位部９２の所定箇所に、接地電位部９２に導通した２本の導電パターン９４，９５を直立した状態で平行に配置すると共に、その２本の接地電位の導電パターン９４，９５の間に、アンテナ素子を構成する導電パターン９３を直立した状態で配置する。

導電パターン９４，９５は、接続箇所９４ｃ，９５ｃで接地電位部９２と直接接続させてある。また導電パターン９３の接続箇所９３ｃは、接地電位部９２とは接続させず、図示しないマイクロストリップラインなどで、通信回路部などと接続させてある。
そして、各導電パターン９３，９４，９５は、曲折部９３ａ，９４ａ，９５ａで、接地電位部９２の面方向と高さｈで平行になるように曲折させてある。さらに、導電パターン９４，９５の先端部９４ｂ，９５ｂは、導電パターン９３の先端部９３ｂよりも短くしてある。

このように構成したことで、図１２に示すように、導電パターン９３の接続箇所９３ｃから導電パターン９３の先端部９３ｂまでの長さＬ０と、導電パターン９４，９５の先端９４ｂ，９５ｂまでの長さＬ１とを調整して、インピーダンスを５０Ωなど調整できる。また長さＬ０は、例えば送受信する信号の１波長の約１／４とする。また、接地電位部９２の各サイズｐｙｍ，ｐｙｐ，ｐｘｍ，ｐｘｐの設定で、良好な特性とすることができる。但し本例の場合には、導電パターン９３の長手方向と直交するｘ軸方向の長さｐｘｍ，ｐｘｐが等しくなく、そのｘ軸方向の長さが均等でないことによる特性の劣化がないように、各パラメータを適切に選定する必要がある。

なお、ここまで説明したそれぞれの実施の形態の例において、例えば接地電位の導体板の表面にスリットを設ける等して、導体板上の電流を制御することで、アンテナ特性を改善するようにしてもよい。

［６．第６の実施の形態の例（図１３，図１４）］
次に、本発明の超低姿勢逆Ｌ型アンテナの第６の実施の形態の例について、図１３及び図１４を参照して説明する。第６の実施の形態では、接地電位部を平板状とせず、導体棒を組み立てた構造としたものであり、同軸ケーブルの構成は図１の例と同様である。

即ち、図１３に示すように、３本平行に配置された接地導体棒３１１，３１２，３１３と直交する接地導体棒３１４とで、平行導線フレーム３１０を構成する。３本の接地導体棒３１１，３１２，３１３は、同じ長さとしてある。そして、その平行導体フレーム３１０の接地導体棒３１１と接地導体棒３１４との交点を接続箇所３１５として、同軸ケーブル３２０の一端を接続してある。同軸ケーブルは接続箇所３１５で貫通させ、さらに下方に延長し（図示せず）、送受信回路（図示せず）を接続する。この接続箇所３１５で、同軸ケーブル３２０の外導体３２４を接地導体棒３１１側と接続させて、接地電位としてある。中心導体３２２は、送受信回路（図示せず）の給電部と接続してある。

同軸ケーブル３２０は、曲折箇所３２３で９０°曲折させて、先端側が接地導体棒３１１と平行になるようにしてある。そして、接地導体棒３１１と平行になった同軸ケーブル３２０は、外導体３２４の端部３２１から中心導体３２２を伸ばした構成としてある。
なお、図１３例のアンテナは、同軸ケーブル３２０の中心導体３２２と接地導体棒３１１との間隔（高さ）ｈや、各長さＬ_０，Ｌ_１，ｐｙｐ，ｐｙｍ，ｐｘｐ，ｐｘｍについては、図１と同様の条件で設定する。２ａは、各導体棒３１１〜３１４の直径（ａは半径）である。

図１３例のアンテナの各長さの一例を示すと、ｐｘｐ＝ｐｘｍ＝３５．０ｍｍ、ｐｙｐ＝１１５．０ｍｍ、ｐｙｍ＝２３．０ｍｍ、ｈ＝９．０ｍｍ、Ｌ_０＝７２．２ｍｍ、Ｌ_１＝３９．３ｍｍ、ａ＝１．５ｍｍ、外導体３２４の半径１．０９５ｍｍ、中心導体３２２の半径０．２５５ｍｍとする。

このサイズで製作した図１３に示したアンテナのリターンロス特性の例を示したのが、図１４である。横軸が周波数（ＧＨｚ）で、縦軸がリターンロス特性（ｄＢ）である。この図１４の例では、１．０６ＧＨｚ付近を中心周波数とした特性を有するアンテナとして構成させた場合の例である。
この図１３例のアンテナのように、接地電位部を平板状とせず、導体棒を組み立てた構造とすることでも、良好な特性とすることができる。

［７．第７の実施の形態の例（図１５，図１６）］
次に、本発明の超低姿勢逆Ｌ型アンテナの第７の実施の形態の例について、図１５及び図１６を参照して説明する。第７の実施の形態では、第６の実施の形態のアンテナを、さらに地上デジタルテレビジョン放送受信用のアンテナとして発展させた例である。
即ち、図１５に示したように、３本平行に配置された接地導体棒４１１，４１２，４１３と直交する接地導体棒４１４とで、平行導線フレーム４１０を構成する。３本の接地導体棒４１１，４１２，４１３は、同じ長さとしてある。そして、その平行導体フレーム４１０の接地導体棒４１１と接地導体棒４１４との交点を接続箇所４１５として、同軸ケーブル４２０の一端を接続してある。この接続箇所４１５で、同軸ケーブル４２０の外導体４２４を接地導体棒４１１側と接続させて、接地電位としてある。中心導体４２２は、受信回路（図示せず）の給電部と接続してある。

同軸ケーブル４２０は、曲折箇所４２３で９０°曲折させて、先端側が接地導体棒４１１と平行になるようにしてある。そして、接地導体棒４１１と平行になった同軸ケーブル４２０は、外導体の端部４２１から中心導体４２２を伸ばした構成としてある。
ここまでは、図１３に示したアンテナと同様の構成であるが、さらに本実施の形態においては、導波器４３１と反射器４３２を前後に配置してある。即ち、図１５に示したｚ軸方向に、接地導体棒４１１と間隔Ｄｚで導波器４３１を配置し、ｚ軸方向の反対方向に、接地導体棒４１１と間隔Ｒｚで反射器４３２を配置してある。導波器４３１と反射器４３２は、図示しない支持体により平行導線フレーム４１０側と固定させる。接地導体棒４１１を配置した位置から見て、導波器４３１を配置した側が、地上デジタルテレビジョン放送の送信局側である。
図１５では、導波器４３１の長さをＤｙ、反射器４３２の長さをＲｙとしてある。

図１５例のアンテナの各長さの一例を示すと、放送周波数４７０ＭＨｚ〜７１０ＭＨｚの信号を受信する場合の例として、ｐｘｐ＝ｐｘｍ＝４０ｍｍ、ｐｙｐ＝２１０ｍｍ、ｐｙｍ＝４４ｍｍ、ｈ＝２４．５ｍｍ、Ｌ_０＝１３０ｍｍ、Ｌ_１＝４１ｍｍ、ａ＝１．５ｍｍ、Ｄｙ＝２０８ｍｍ、Ｄｚ＝８０ｍｍ、Ｒｙ＝３２０ｍｍ、Ｒｚ＝８２ｍｍとする。

この図１５のアンテナの指向性特性を示したのが図１６（ａ）で、リターンロス特性の計算値を示したのが図１６（ｂ）である。
これらの図１６の特性から判るように、地上デジタルテレビジョン放送の送信周波数帯域である４７０ＭＨｚ〜７１０ＭＨｚで、十分な利得が得られている。
なお、図１５の例では、導波器４３１と反射器４３２とを、それぞれ１本ずつ配置した例としたが、例えば導波器４３１を、一定の間隔を開けて複数本配置してもよい。あるいは反射器４３２を複数本配置してもよい。

［８．第８の実施の形態の例（図１７〜図１９）］
次に、本発明の超低姿勢逆Ｌ型アンテナの第８の実施の形態の例について、図１７〜図１９を参照して説明する。第８の実施の形態では、ＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentification）用の円偏波アンテナとした例で、例えば２．４ＧＨｚ帯の円偏波信号を扱うアンテナとした例である。
表面が接地電位部の導体板５１０を用意し、導体板５１０の表面の所定箇所に、同軸ケーブル５２０の一方の端部を接続した接続点５２１を設けてある。この同軸ケーブル５２０は、中心導体５２４と外導体５２７とを備え、外導体５２７を接地電位部と電気的に接続させてある。

この接続部５２１に一方の端部が接続された同軸ケーブル５２０は、所定距離ｈだけ導体板５１０の表面と離れた位置を曲折箇所５２２として９０°折り曲げて、その折り曲げられた同軸ケーブル５２０の先端側が、導体板５１０の表面と平行になるように配置してある。

曲折箇所５２２で折り曲げられて導体板５１０と平行に伸びた同軸ケーブル５２０は、中心導体５２４だけを外導体端部５２３から引き出して伸ばし、さらに、その引き出された中心導体５２４の途中の曲折箇所５２５で９０°水平に曲折させて、中心導体先端部５２６を曲げた位置としてある。水平に曲折させてあることで、外導体端部５２３から先の中心導体５２４は、導体板５１０との平行は維持された状態である。図１７では、曲折箇所５２５から中心導体先端部５２６までの長さをａとしてある。

そして、この同軸ケーブル５２０とは別に、導体板５１０の接続箇所５３１に、導体棒５３０の一端を接続してある。導体棒５３０は、導体板５１０の表面の接地電位部と電気的に接続させてある。
この導体棒５３０は、曲折箇所５３２で水平に９０°曲折させてあり、曲折箇所５３２より先を平行部５３３として、中心導体５２４の先端部５２６と平行になるようにしてある。導体棒５３０を曲折箇所５３２で曲折させる高さは、例えば同軸ケーブル５２０の高さｈと等しくする。曲折箇所５３２から平行部５３３の先端までの長さをＬ_２とし、平行部５３３と、中心導体５２４の先端部５２６との間隔をＣ_１とする。

図１７例のアンテナの各長さの一例を示すと、ｐｘｐ＝２３．０ｍｍ、ｐｘｍ＝３１．２ｍｍ、ｐｙｐ＝４６．０ｍｍ、ｐｙｍ＝６．０ｍｍ、ｈ＝５．５ｍｍ、Ｌ_０＝２７．５ｍｍ、Ｌ_１＝１９．５ｍｍ、Ｌ_２＝２５．２ｍｍ、ａ＝３．５ｍｍ、Ｃ_１＝１２．５ｍｍとする。

このサイズで製作した図１７に示したアンテナのリターンロス特性と軸比特性の例を示したのが、図１８である。横軸が周波数（ＧＨｚ）で、縦軸の左側がリターンロス特性（ｄＢ）で、縦軸の右側が軸比特性（ｄＢ）である。図中の細い実線は計算で得たリターンロス特性を示し、太い実線は計測したリターンロス特性を示し、破線は軸比特性計算値を示す。
図１９は、２．４５ＧＨｚでの放射電界指向性パターン計算値を示す。ＲＨＣＰは右旋円偏波を、ＬＨＣＰは左旋円偏波を表す。これらの特性から判るように、円偏波アンテナとして良好な特性のものが得られる。

［６．各実施の形態のアンテナの適用例（図２０，図２１）］
図２０及び図２１は、本実施の形態の各例の低姿勢逆Ｌ型アンテナの配置状態を示した図である。
図２０は、無線ＬＡＮ用基地局が備えるアンテナ装置に適用した例である。
この図２０の例の場合には、無線ＬＡＮ用基地局アンテナ１００として、円筒部１１０と、その円筒部１１０の周囲に配置した複数の突起状板部１２０とで構成されるとする。このとき、円筒部１１０の周囲に、同軸ケーブル１１１を図１などに示した状態で配置して、中心導体１１２を露出させて、円筒部１１０の周囲と平行に配置させる。この配置状態は、例えば図１に示した配置状態である。
また、突起状板部１２０の端面に、同軸ケーブル１２１を配置し、中心導体１２２を露出させて、突起状板部１２０の端面と平行に配置させる。この配置状態は、例えば図４に示した配置状態である。
このように構成して、無線ＬＡＮ用基地局アンテナ１００の周囲に複数のアンテナを配置することが可能である。なお、図２０の例の場合にも、それぞれの同軸ケーブルの代りに、コプナール線路やマイクロストリップラインで同様の構成としてもよい。

図２１は、飛行機２００に本実施の形態の各例のアンテナを配置する位置の例を示したものである。
図２１に示した例では、飛行機２００の胴体の上部や下部のアンテナ取り付け位置２０１、２０２や、主翼又は尾翼の先端のアンテナ取り付け位置２０３，２０４としてもよい。或いは、その他の位置に設置してもよい。
図２０や図２１は、適用例の好適な例を示したものであり、その他の各種無線通信用アンテナに、本実施の形態の例のアンテナを適用できることは勿論である。

１…信号源、２…カプラ、３…移相器、４…導体板、５，６…同軸ケーブル、５ａ，６ａ…中心導体、７…導体板、８…逆Ｌ型素子、１０…導体板、１１…導体板端面、２０…同軸ケーブル、２０ａ…孔、２１…接続点、２２…曲折箇所、２３…外導体端部、２４…中心導体、２４ａ…中心導体先端部、２５…絶縁体、２６…外導体、３０…基板（誘電体）、３１…表面、４０…接地電位部、４０ａ，４０ｂ…接続箇所、４１，４２…導電パターン（接地電位部）、４１ａ，４２ａ…曲折箇所、４１ｂ，４１ｂ…先端部、５１…導電パターン、５１ａ…曲折箇所、５１ｂ…先端部、５１ｃ…接続箇所、６０…基板、６１…表面、６２…裏面、７０…マイクロストリップライン、７１…アンテナ素子部、７１ａ…曲折部、７１ｂ…先端部、８０…接地電位部、８０ａ，８０ｂ…接続箇所、８１，８２…導電パターン（接地電位部）、８１ａ，８２ａ…曲折箇所、８１ｂ，８２ｂ…先端部、９０…基板、９１…表面、９２…接地電位部、９３，９４，９５…導電パターン、９３ａ，９４ａ，９５ａ…曲折部、９３ｂ，９４ｂ，９５ｂ…先端部、９３ｃ，９４ｃ，９５ｃ…接続箇所、１００…無線ＬＡＮ用基地局アンテナ、１１０…円筒部、１１１…同軸ケーブル、１１２…中心導体、１２０…突起状板部、１２１…同軸ケーブル、１２２…中心導体、２００…飛行機、２０１，２０２，２０３，２０４…アンテナ取り付け位置、３１０…平行導線フレーム、３１１，３１２，３１３，３１４…接地導体棒、３１５…接続箇所、３２０…同軸ケーブル、３２１…外導体端部、３２２…中心導体、３２３…曲折箇所、３２４…外導体、４１０…平行導線フレーム、４１１，４１２，４１３，４１４…接地導体棒、４１５…接続箇所、４２０…同軸ケーブル、４２１…外導体端部、４２２…中心導体、４２３…曲折箇所、４２４…外導体、４３１…導波器、４３２…反射器、５１０…導体板、５２０…同軸ケーブル、５２１…接続箇所、５２２…曲折箇所、５２３…外導体端部、５２４…中心導体、５２５…曲折箇所、５２６…先端部、５３０…導体棒、５３１…接続箇所、５３２…曲折箇所、５３３…平行部

Claims (9)

1. 表面又は裏面に設けた接地導体面と、
   前記接地導体面の所定箇所に基端部が接続された外導体と、前記外導体で挟まれ前記外導体とは隙間を開けて配置され前記外導体よりも先端が伸びた内導体とを備え、
   前記外導体及び内導体を、前記接地導体面の所定箇所から所定距離離れた箇所で折り曲げて、前記接地導体面と近接して平行に配置し、
   前記内導体に給電する構成とした逆Ｌ型アンテナ。
2. 請求項１記載の逆Ｌ型アンテナにおいて、
   前記外導体と前記内導体は、内導体と外導体とを所定の間隔を開けて配置したコプレーナ線路あるいはマイクロストリップラインで構成した逆Ｌ型アンテナ。
3. 請求項１記載の逆Ｌ型アンテナにおいて、
   前記外導体と前記内導体は、同軸ケーブルの外導体及び内導体で構成した逆Ｌ型アンテナ。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の逆Ｌ型アンテナにおいて、
   前記接地導体面と前記外導体とを接続する所定箇所は、前記接地導体面の端面とした逆Ｌ型アンテナ。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の逆Ｌ型アンテナにおいて、
   前記内導体の折り曲げ位置から先端までの長さは、送信又は受信する信号の１波長の約１／４の長さとし、
   前記接地導体面は、前記内導体の長手方向と平行な方向の長さとして、前記所定箇所から前記内導体の先端側に向かう一方の端部までの長さと、前記所定箇所から前記内導体の先端側に向かう側と反対側の他方の端部までの長さを、前記内導体の折り曲げた箇所から先端に向かう方向に電流が流れるように設定した逆Ｌ型アンテナ。
6. 請求項５記載の逆Ｌ型アンテナにおいて、
   前記内導体の長手方向と直交する方向の前記接地導体面の長さとして、前記所定箇所から一方の端部及び他方の端部までの長さを等しくした逆Ｌ型アンテナ。
7. 請求項１記載の逆Ｌ型アンテナにおいて、
   前記接地導体面として、複数の導体棒を組み合わせて構成した逆Ｌ型アンテナ。
8. 請求項７記載の逆Ｌ型アンテナにおいて、
   複数の導体棒を組み合わせて構成した接地導体面に対して前後となる位置に導波器及び反射器を配置した逆Ｌ型アンテナ。
9. 請求項１記載の逆Ｌ型アンテナにおいて、
   前記内導体の先端を水平に曲折させ、その曲折した内導体と平行に、前記外導体及び前記内導体とは別の導体を配置した逆Ｌ型アンテナ。

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