JP2022014383A - アンテナ搭載システム - Google Patents

Abstract

【課題】０次共振を利用したアンテナ装置において、アンテナ装置を設置導体板に設置した場合にも、地板垂直方向への不要放射を抑制できるアンテナ搭載システムを提供する。
【解決手段】地板２１と対向導体板２３と短絡ピン２４とを備えたアンテナ装置２０と、アンテナ装置２０が設置される設置導体板３０とを備えたアンテナ搭載システムであって、短絡ピン２４は、アンテナ装置２０から地板垂直方向に放射される電波が、設置導体板３０から地板垂直方向に放射される電波の主偏波面と平行な方向に振動する偏波成分を持ち、かつ、設置導体板３０から地板垂直方向に放射される電波の位相から９０度以上であって２７０度以下ずれている電波となる位置において、対向導体板２３と地板２１とを短絡している。
【選択図】図２

Description

アンテナ搭載システムに関し、特に、０次共振を利用したアンテナ装置が設置導体板に設置されているアンテナ搭載システムに関する。

０次共振を利用したアンテナ装置として、給電ケーブルの外部導体と接続されてグランドとして機能する平板状の地板と、当該地板に対向して配置され、任意の位置に給電点が設けられた平板状の導体板と、地板と導体板とを電気的に接続する短絡部と、を備えるアンテナ装置がある（たとえば特許文献１）。

特開２０１６－１１１６５５号公報

特許文献１にも示されているように、０次共振を利用したアンテナ装置は、アンテナ装置単体であれば、短絡部を導体板中央に配置すると、地板に垂直な方向への放射は生じない。

しかし、アンテナ装置が、車両ボディなどの導体製の設置導体板に設置されている場合、アンテナ装置と設置導体板との電磁結合により、設置導体板にも電流が流れ、この電流により、地板垂直方向への不要な放射が生じてしまう場合があった。

本開示は、この事情に基づいて成されたものであり、その目的とするところは、０次共振を利用したアンテナ装置において、アンテナ装置を設置導体板に設置した場合にも、地板垂直方向への不要放射を抑制できるアンテナ搭載システムを提供することにある。

上記目的は独立請求項に記載の特徴の組み合わせにより達成され、また、下位請求項は更なる有利な具体例を規定する。特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、開示した技術的範囲を限定するものではない。

上記目的を達成するための１つの開示は、
平板状の導体部材である地板（２１）と、
地板と所定の間隔をおいて設置された平板状の導体部材であって、給電線（２５）と電気的に接続する対向導体板（２３）と、
対向導体板と地板とを電気的に接続する短絡ピン（２４）と、を備えたアンテナ装置（２０）と、
アンテナ装置が設置される導体製の設置導体板（３０）と、
を備えたアンテナ搭載システムであって、
短絡ピンは、アンテナ装置から地板垂直方向に放射される電波が、設置導体板から地板垂直方向に放射される電波の主偏波面と平行な方向に振動する偏波成分を持ち、かつ、設置導体板から地板垂直方向に放射される電波の位相から９０度以上であって２７０度以下ずれている電波となる位置において、対向導体板と地板とを短絡している。

このアンテナ搭載システムは、アンテナ装置と設置導体板との電磁結合により、設置導体板にも電流が流れる。この電流により、設置導体板から地板垂直方向に不要な電波が放射される。

しかし、このアンテナ搭載システムでは、アンテナ装置からも、地板垂直方向に電波が放射される。アンテナ装置から地板垂直方向に放射される電波の主偏波面は、対向導体板の中心から見て短絡ピンが接続している方向により調整できる。また、アンテナ装置から地板垂直方向に放射される電波の位相は、対向導体板の中心から短絡ピンまでの距離により調整できる。

このアンテナ搭載システムでは、アンテナ装置が地板垂直方向に放射する電波は、設置導体板から地板垂直方向に放射される電波の主偏波面と平行な方向に振動する偏波成分を持つ。加えて、アンテナ装置が地板垂直方向に放射する電波の位相は、設置導体板が地板垂直方向に放射する電波の位相から９０度以上であって２７０度以下ずれている。この位相差がある場合、合成波の信号強度は、設置導体板からの地板垂直方向に放射される電波の強度よりも低下する。したがって、地板垂直方向への放射が抑制される。

アンテナ搭載システム１０の構成を示す図。 アンテナ装置２０の斜視図。 アンテナ搭載システム１０の断面図。 設置導体板３０に流れる電流を概念的に示す図。 対向導体板２３に流れる電流を示す図。 短絡ピン２４のオフセット量δと放射利得の関係を示す図。 短絡ピン２４のオフセット量δと位相差の関係を示す図。 δ＝０ｍｍのときのアンテナ搭載システム１０の放射利得を示す図。 δ＝３ｍｍのときのアンテナ搭載システム１０の放射利得を示す図。 アンテナ設置方向Ｄａを説明する図。 ピン接続方向Ｄｐを説明する図。

以下、実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態のアンテナ搭載システム１０の構成を示す図である。アンテナ搭載システム１０は、アンテナ装置２０が設置導体板３０に設置された構成である。

図１の設置導体板３０は、実験用の鉄製の板であり、縦横の長さが６５０×８０ｍｍの長方形状である。以下、設置導体板３０の長手方向をＸ方向、幅方向をＹ方向、ＸＹ平面に垂直な方向をＺ方向とする。アンテナ装置２０が実際に使用される場合、車両のピラー、車両の屋根板など、種々の導体板を設置導体板３０として用いることができる。

アンテナ装置２０は、設置導体板３０の中心（以下、設置導体板中心）３１からＹ方向に３０ｍｍずれた位置に平面視の中心がある。なお、平面視はＸＹ平面に垂直な方向から見ることを意味する。アンテナ装置２０のＸ方向の設置位置は、設置導体板中心３１と同じである。

図２にアンテナ装置２０の斜視図を示す。アンテナ装置２０は、誘電体製の隔離板４０を介して設置導体板３０の上に搭載されている。隔離板４０の形状は、正方形状の薄板である。隔離板４０は、正方形の１対の辺がＸ軸に平行になり、別の１対の辺がＹ軸に平行である。ただし、図２に示す隔離板４０の形状は一例である。隔離板４０は、アンテナ装置２０と設置導体板３０とを隔離する目的で設けられており、その形状に特に制限はない。また、隔離板４０をなしにして、アンテナ装置２０を設置導体板３０に直接設置してもよい。

アンテナ装置２０は、地板２１、支持板２２、対向導体板２３、短絡ピン２４を備える。地板２１は、銅などの導体を素材とする板状の導体部材である。地板２１は、支持板２２の下側面に沿って設けられている。板状には金属箔のような薄膜状も含まれる。つまり、地板２１はプリント配線板等の樹脂製の板の表面に電気メッキ等によってパターン形成されたものでもよい。この地板２１は、同軸ケーブルの外部導体と電気的に接続されて、グランド電位（換言すれば接地電位）を提供する。なお、以下、特に明記しない場合、接続は電気的な接続を意味する。

地板２１は、平面視で隔離板４０と一致する大きさである。したがって、地板２１は平面で正方形状に形成されている。ただし、地板２１の形状は正方形に限られない。地板２１は、互いに直交する２つの直線のそれぞれを対称の軸として線対称な形状（以降、２方向線対称形状）であることが好ましい。２方向線対称形状とは、ある直線を対称の軸として線対称であって、かつ、その直線と直交する他の直線についても線対称な図形を指す。２方向線対称形状には、たとえば、楕円形や、長方形、円形、正方形、正六角形、正八角形、ひし形などが該当する。地板２１は、直径が１波長の円よりも大きく形成されていることが好ましい。

支持板２２は、平面視で地板２１および隔離板４０に重なる形状である。支持板２２は、地板２１と対向導体板２３とを所定の間隔をおいて互いに対向配置する役割を担う。支持板２２は所定の比誘電率を有する誘電体を用いて実現されている。支持板２２は、ガラスエポキシ樹脂などを基材とするプリント基板を援用することができる。たとえば、支持板２２には比誘電率４．３のガラスエポキシ樹脂を用いることができる。

支持板２２の厚さを調整することで、対向導体板２３と地板２１との間隔を調整すると同時に、短絡ピン２４の長さを調整することができる。対向導体板２３と地板２１との間隔および短絡ピン２４の長さが変化すると、アンテナ装置２０が送受信する電波の周波数が変化する。支持板２２の厚さの具体的な値は、アンテナ装置２０が送受信する電波の周波数が所望の周波数になるように、シミュレーションや試験によって適宜決定されればよい。アンテナ装置２０が送受信する電波の周波数が２．４５ＧＨｚである場合、支持板２２の厚さは、たとえば、１～３ｍｍ程度になる。この厚さは、アンテナ装置２０が送受信する電波の波長の１／１０よりもずっと短い。

なお、本実施形態において地板２１と対向導体板２３の間は、支持板２２としての樹脂が充填された構成を採用するが、これに限らない。地板２１と対向導体板２３の間は、中空や真空となっていてもよい。さらに、樹脂と空間とが組み合わされていてもよい。

対向導体板２３は、銅などの導体を素材とする板状の導体部材である。ここでの板状には、前述の通り、銅箔などの薄膜状も含まれる。対向導体板２３は、支持板２２を介し、地板２１と対向するように配置されている。対向導体板２３もまた地板２１と同様にプリント配線板等の、樹脂製の板の表面にパターン形成されたものでもよい。また、ここでの平行とは完全な平行に限らない。数度から十度程度傾いていてもよい。つまり概ね平行である状態（いわゆる略平行な状態）を含みうる。

対向導体板２３と地板２１とは、互いに対向配置されることで、対向導体板２３の面積や、対向導体板２３と地板２１との間隔に応じた静電容量を形成する。対向導体板２３は、短絡ピン２４などの電流経路が備えるインダクタンスと、所定の対象周波数において並列共振する静電容量を形成する大きさに形成されている。対象周波数は、送受信の対象とする周波数を指す。

対向導体板２３の面積は、所望の静電容量を提供するように（ひいては対象周波数で動作するように）適宜設計されればよい。たとえば対向導体板２３は、一辺が１３ｍｍの正方形状に形成されている。この一辺の長さは、支持板２２の波長短縮効果を考慮すると、電気的に０．２λに相当する。もちろん、対向導体板２３の一辺の長さは適宜変更可能である。

なお、ここでは一例として対向導体板２３の形状は正方形とするが、その他の構成として、対向導体板２３の平面形状は、円形や、正八角形、正六角形などであってもよい。また、対向導体板２３は、長方形状や長楕円形などであってもよい。対向導体板２３は２方向線対称形状であることが好ましい。また、対向導体板２３は、円形や正方形、長方形、平行四辺形など、点対称な図形であることがより好ましい。

なお、対向導体板２３には、スリットが設けられたり、角部を丸められたりしていてもよい。対向導体板２３の縁部は、部分的にまたは全体的にミアンダ形状に形成されていてもよい。２方向線対称形状には、その縁部に微小な（数ｍｍ程度の）凹凸が設けられている形状も含まれる。対向導体板２３の縁部に設けられた、動作に影響を与えない程度の凹凸は無視して取り扱うことができる。当該対向導体板２３の平面形状に対する技術思想は、前述の地板２１についても同様である。

対向導体板２３には給電線２５が接続されている。本実施形態において、給電線２５が対向導体板２３に接続している位置は、対向導体板２３の中心を通り、対向導体板２３を半分に分割する線上である。図２において、直線Ｌｘ、Ｌｙは、それぞれ、対向導体板２３の中心を通り、対向導体板２３を半分に分割する線であって直線ＬｘはＸ軸に平行、直線ＬｙはＹ軸に平行である。これら２つの直線Ｌｘ、Ｌｙの交点が対向導体板２３の中心である。

なお、給電線２５が対向導体板２３に接続される位置は、対向導体板２３に対する入出力インピーダンスが整合する位置に設けられればよい。給電線２５が対向導体板２３に接続される位置は、たとえば対向導体板２３の縁部や中央領域などである。

また、対向導体板２３への給電方式としては、本実施形態の給電方式である直結給電方式のほか、電磁結合方式など多様な方式を採用可能である。電磁結合方式は、給電用のマイクロストリップ線路等と対向導体板２３との電磁結合を利用した給電方式である。

対向導体板２３は、ある１組の対辺がＸ軸と平行となり、かつ、他の組の対辺がＹ軸に平行となる姿勢で地板２１と対向配置されている。また、本実施形態では、対向導体板２３は、地板２１の中心と対向導体板２３の中心とが平面視で重なるように配置されている。

短絡ピン２４は、地板２１と対向導体板２３とを接続する導電性の部材である。図３は、直線Ｌｙを通り、対向導体板２３および地板２１に垂直な平面でアンテナ搭載システム１０を切断した断面図である。短絡ピン２４は、一端が対向導体板２３に接続しており、他端が地板２１に接続している。短絡ピン２４は、たとえば支持板２２としてのプリント基板に設けられたビアを用いて実現されている。短絡ピン２４は、導電性のピンを用いて実現されていてもよい。短絡ピン２４の長さや径を調整することによって、短絡ピン２４が備えるインダクタンスを調整することができる。

また、短絡ピン２４の位置を調整することで、アンテナ装置２０が地板垂直方向に放射する電波の強度と位相を調整することができる。図２に示すように、短絡ピン２４は、対向導体板２３の中心から見て、Ｙ軸方向であって設置導体板３０の幅方向中心に向かう方向にずれた位置において、対向導体板２３と接続している。本実施形態では、短絡ピン２４の位置を、対向導体板２３の中心から３ｍｍずれた位置としている。この理由は、図７を用いて後述する。

〔アンテナ搭載システム１０の作動〕
次に、このように構成されたアンテナ搭載システム１０の作動を説明する。対向導体板２３と地板２１は短絡ピン２４で短絡されており、アンテナ装置２０は、短絡ピン２４などが備えるインダクタンスと、対向導体板２３と地板２１との間の静電容量とにより定まる共振周波数にてＬＣ並列共振する。対向導体板２３と地板２１との距離、すなわち支持板２２の厚さは、前述したように、アンテナ装置２０が送受信する電波の波長よりもずっと短い。この共振が０次共振である。

このＬＣ並列共振により、地板２１と対向導体板２３との間には、地板２１および対向導体板２３に垂直な電界が発生する。この垂直電界は、短絡ピン２４から対向導体板２３の縁部に向かって伝搬していき、対向導体板２３の縁部において地板垂直偏波になって空間を伝搬していく。地板垂直偏波とは、電界の振動方向が地板２１や対向導体板２３に垂直な電波を指す。アンテナ装置２０が水平面に平行な姿勢で使用されている場合、地板垂直偏波は地面に垂直な偏波（つまり通常の垂直偏波）を指す。

加えて、上記ＬＣ並列共振が生じるとき、設置導体板３０と対向導体板２３との間にも電界が発生する。この電界に起因して、設置導体板３０には電流が流れる。図４には、設置導体板３０に流れる電流を概念的に示している。図４において、ｉ１～ｉ７は、設置導体板３０に流れる電流の方向を示している。

設置導体板３０に発生する電圧は、アンテナ装置２０の直下において最小となるので、図４に示しているように、設置導体板３０には、アンテナ装置２０の直下に向かう電流が流れる。

そして、設置導体板３０に電流が流れることにより、設置導体板３０から電波が放射される。設置導体板３０から放射される電波は、設置導体板３０から見て垂直方向にも放射される。本実施形態のアンテナ搭載システム１０において、設置導体板３０から見て垂直方向への放射は不要であるとする。

矢印ｉ１、ｉ７は、ともに、設置導体板３０の長手方向の一方の辺に沿った電流を示しており、アンテナ装置２０が設置されている位置を中心として対称である。これら矢印ｉ１、ｉ７が示す電流は、大きさが同じで向きが相互に１８０度異なる。その理由は、アンテナ装置２０が設置導体板３０に設置されている位置が、設置導体板３０の長手方向の中心であって、かつ、幅方向の端だからである。

大きさが同じで、向きが相互に１８０度異なる電流からそれぞれ放射される電波は、大きさが同じで、向きが互いに逆向きになる。したがって、矢印ｉ１が示す電流により設置導体板３０から垂直方向に放射される電波と、矢印ｉ７が示す電流により設置導体板３０から垂直方向に放射される電波は互いに打ち消し合う。矢印ｉ１、ｉ７と同じ理由により、矢印ｉ２と矢印ｉ６のＸ成分、矢印ｉ３と矢印ｉ５のＸ成分に起因する電波も、互いに打ち消し合う。

しかし、矢印ｉ２、ｉ３、ｉ５、ｉ６のＹ成分や、Ｙ軸に平行な矢印ｉ４が示している電流に起因して設置導体板３０の垂直方向に放射される電波については、設置導体板３０からは、打ち消す電波は放射されない。

Ｙ軸に平行な電流成分に起因して設置導体板３０の垂直方向に放射される電波は、電界の振動方向がＹ軸に平行な直線偏波である。この直線偏波の主偏波面は、地板２１および対向導体板２３に垂直な平面であって、かつ、Ｙ軸に平行、すなわちＹＺ平面に平行である。以下、Ｚ軸方向に放射され、電界の振動方向がＹ軸に平行な直線偏波をＹ軸平行偏波とする。

矢印ｉ１～ｉ７は、設置導体板３０に流れる電流の一部を示しているのみである。しかし、矢印ｉ１～ｉ７のＸ成分により設置導体板３０の垂直方向に放射される電波と同じ理由により、設置導体板３０に流れる電流のＸ成分により設置導体板３０の垂直方向に放射される電波は互いに打ち消される。

一方、設置導体板３０に流れる電流のＹ成分により設置導体板３０の垂直方向に放射される電波については、設置導体板３０からは、打ち消す電波は放射されない。そこで、本実施形態では、設置導体板３０から放射されるＹ軸平行偏波を打ち消す電波を、アンテナ装置２０から放射させる。

図５には、対向導体板２３に流れる電流を示している。短絡ピン２４は、対向導体板２３の中心からずれた位置において対向導体板２３と短絡している。そのため、図５の（Ａ）に示すように対向導体板２３に流れる電流分布の対称性が崩れる。

詳しくは、短絡ピン２４は、対向導体板２３の中心からＹ軸方向にずれた位置において、対向導体板２３と接続している。そのため、対向導体板２３を流れる電流は、Ｙ軸方向において、対向導体板２３を中心として非対称になる。

その結果、同図（Ｂ）に示すように、対向導体板２３を流れるＹ軸方向の電流成分が放射する電波が打ち消されずに残る。そのため、電界振動方向がＹ軸に平行な直線偏波が、対向導体板２３から、対向導体板２３に垂直な方向に向けて放射される。つまり、本実施形態では、アンテナ装置２０からもＹ軸平行偏波が放射される。

なお、Ｘ軸方向の電流成分は対称性が維持されるため、Ｙ軸方向に電界が振動する直線偏波は打ち消し合う。したがって、対向導体板２３から放射される、電界の振動方向がＸ軸に平行な直線偏波は無視できるレベルとなる。

このアンテナ装置２０とは異なり、短絡ピン２４が対向導体板２３の中心から見てＸ軸方向にずれている場合、電界振動方向がＸ軸に平行な直線偏波が、対向導体板２３から、対向導体板２３に垂直な方向に向けて放射される。

上記説明から分かるように、短絡ピン２４が対向導体板２３の中心からずれている場合、電界の振動方向が対向導体板２３の中心から見て短絡ピン２４が接続している方向に平行である直線偏波が、対向導体板２３から放射される。つまり、短絡ピン２４が対向導体板２３の中心からずれている場合、電界の振動方向が対向導体板２３に平行である直線偏波が対向導体板２３から放射される。

また、アンテナ装置２０から放射される上記直線偏波の主偏波面は、対向導体板２３の中心から短絡ピン２４が接続している方向を含み、ＸＹ平面に垂直な平面になる。たとえば、上述のように、短絡ピン２４が対向導体板２３の中心から見てＹ軸に平行な方向にあれば、上記主偏波面はＹＺ平面と平行になる。

〔短絡ピン２４の位置と直線偏波の利得〕
図６には、短絡ピン２４のオフセット量δと、アンテナ装置２０が対向導体板２３から放射する直線偏波の放射利得の関係を示している。なお、図６は、設置導体板３０に設置していないアンテナ装置２０の単体での利得である。オフセット量δは、対向導体板２３の中心からＹ方向に、短絡ピン２４の接続位置を移動させた長さである。また、プラス側は、設置導体板中心３１がある方向である。

図６に示すように、オフセット量δの絶対値が大きくなると放射利得が高くなる。この理由は、対向導体板２３において、短絡ピン２４よりもＹ軸プラス方向に流れる電流と、短絡ピン２４よりもＹ軸マイナス方向に流れる電流との差が大きくなるからである。図６において、－５ｄＢｉは、アンテナ搭載システム１０において設置導体板３０が放射する直線偏波の放射利得であり、別途、測定した値である。

図６を見ると、設置導体板３０が放射するＹ軸平行偏波を、アンテナ装置２０が放射するＹ軸平行偏波で相殺するには、オフセット量δを±３ｍｍあるいは±５．５ｍｍにすればよいことが分かる。

ただし、適切なオフセット量δは、アンテナ搭載システム１０において設置導体板３０が放射する直線偏波の放射利得により変化する。そして、設置導体板３０が放射する直線偏波の放射利得は、設置導体板３０に流れる電流の大きさにより変化する。設置導体板３０に流れる電流の大きさは、設置導体板３０の大きさ、設置導体板３０におけるアンテナ装置２０の位置などにより変化する。したがって、適切なオフセット量δは、適宜、測定等により決定する必要がある。

〔短絡ピン２４の位置と直線偏波の位相〕
図７には、短絡ピン２４のオフセット量δと、オフセット量δ＝０のときの位相に対する位相差を示している。図７も、アンテナ装置２０の単体でのデータである。オフセット量δがマイナス側を見ると、オフセット量δの絶対値が大きくなるほど位相差が大きくなる。換言すれば、オフセット量δがマイナス側では、オフセット量δが０に近くづくほど位相差が小さくなる。

オフセット量δがプラスである側の位相差は、同じ絶対値のマイナス側の位相差に１８０度を加えた値になっている。オフセットする方向が異なると、電流の向きが逆になるからである。オフセット量δがプラスである側の位相差も、オフセット量δの絶対値が大きくなるほど位相差が大きくなる。

オフセット量δの絶対値が大きくなるほど、オフセット量δ＝０ｍｍの場合の位相との位相差が大きくなる理由は、オフセット量δの絶対値が大きくなるほどインダクタンスが増えるからである。

設置導体板３０が放射するＹ軸平行偏波をアンテナ装置２０が放射するＹ軸平行偏波で打ち消すためには、アンテナ装置２０が放射するＹ軸平行偏波の位相と、設置導体板３０が放射するＹ軸平行偏波の位相との位相差が１８０度になることが最も好ましい。オフセット量δ＝０ｍｍのときに上記位相差が０度であるとすると、図７から、オフセット量δは３ｍｍが好ましいことが分かる。

図６に示した放射利得と異なり、オフセット量δの絶対値が同じでも、符号が異なると位相差が異なる理由は、前述したように、オフセットする方向が異なると、電流の向きが逆になるからである。図７におけるオフセット量δがプラス側は、対向導体板２３の中心から短絡ピン２４が接続されている方向が、設置導体板中心３１から見てアンテナ装置２０が設置されている方向とは正反対になる方向である。

なお、オフセット量δと位相差との関係も、対向導体板２３が持つインダクタンスにより変化する。したがって、位相差の観点でも、適切なオフセット量δは、適宜、測定等により決定する必要がある。

今回の実験条件において、放射利得に加えて位相差を考慮すると、オフセット量δは３ｍｍが好ましい。図８、図９を用いて実施形態の効果を説明する。図８、図９においてＧ（φ）はＹ軸平行偏波の利得であり、Ｇ（θ）は地板垂直偏波の利得である。図８はオフセット量δ＝０ｍｍのときのアンテナ搭載システム１０の放射利得である。図９はオフセット量δ＝３ｍｍのときのアンテナ搭載システム１０の放射利得である。

図８と図９において、破線で囲んだ部分を比較すると、オフセット量δ＝３ｍｍとすることで、Ｚ軸方向の利得を低減できていることが分かる。

〔実施形態のまとめ〕
このアンテナ搭載システム１０は、アンテナ装置２０と設置導体板３０との電磁結合により、設置導体板３０にも電流が流れる。この電流により、設置導体板３０から地板垂直方向に不要な電波が放射される。本実施形態において、設置導体板３０から地板垂直方向に放射される不要な電波はＹ軸平行偏波である。

アンテナ装置２０は、この不要な電波の一部を打ち消す電波を放射する構成を備える。具体的には、アンテナ装置２０は、短絡ピン２４が対向導体板２３の中心からずれた方向において対向導体板２３と地板２１とを短絡している。これにより、アンテナ装置２０からも、地板垂直方向に電波が放射される。

アンテナ装置２０から地板垂直方向に放射される電波の主偏波面は、対向導体板２３の中心から見て短絡ピン２４が接続している位置をどの方向にするかで調整できる。本実施形態では、短絡ピン２４を、対向導体板２３の中心から見てＹ軸に平行な方向に位置させている。これにより、設置導体板３０から放射される電波と同様、アンテナ装置２０からも、Ｙ軸平行偏波が放射される。

また、アンテナ装置２０から地板垂直方向に放射される電波の位相は、対向導体板２３の中心から短絡ピン２４までの距離により調整できる。そこで、本実施形態では、この距離を調整して、アンテナ装置２０が放射するＹ軸平行偏波の位相を、設置導体板３０が放射するＹ軸平行偏波の位相から１８０度ずれた位相としている。

１８０度の位相差があることにより、設置導体板３０が放射するＹ軸平行偏波と、アンテナ装置２０が放射するＹ軸平行偏波の合成波の信号強度は、設置導体板３０が放射するＹ軸平行偏波の強度よりも低下する。したがって、不要放射である地板垂直方向への放射が抑制される。

以上、実施形態を説明したが、開示した技術は上述の実施形態に限定されるものではなく、次の変形例も開示した範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。

＜変形例１＞
［アンテナの位置と短絡ピンの位置の他の形態］
実施形態では、アンテナ装置２０を設置導体板中心３１からＹ軸方向にのみ移動させていた。しかし、アンテナ装置２０の設置位置は任意である。図１０に、設置導体板中心３１からＹ軸方向にもＸ軸方向にも移動した位置に、アンテナ装置２０を設置した例を示している。設置導体板中心３１から見て設置導体板３０上においてアンテナ装置２０の中心へ向かう方向をアンテナ設置方向Ｄａとする。

図１１には、ピン接続方向Ｄｐを示している。ピン接続方向Ｄｐは対向導体板２３の中心から対向導体板２３において短絡ピン２４が接続している位置へ向かう方向である。また、図１１に示す例では、アンテナ設置方向Ｄａとピン接続方向Ｄｐの角度差ΔＤは１８０度である。アンテナ設置方向Ｄａとピン接続方向Ｄｐの角度差ΔＤは、図１１に示すように、アンテナ設置方向Ｄａとピン接続方向Ｄｐの始点を揃えたときに、アンテナ設置方向Ｄａを示す矢印とピン接続方向Ｄｐを示す矢印との角度の差のうち小さい側である。

アンテナ設置方向Ｄａは、設置導体板３０が放射する電波の主偏波面の方向を意味している。また、ピン接続方向Ｄｐは、アンテナ装置２０が対向導体板２３から放射する電波の主偏波面の方向を意味している。したがって、ピン接続方向Ｄｐがアンテナ設置方向Ｄａに直交しない限り、アンテナ装置２０から地板垂直方向に放射される電波は、設置導体板３０から地板垂直方向に放射される電波の主偏波面と平行な方向に振動する偏波成分を持つ。

アンテナ装置２０が対向導体板２３から放射する電波で、設置導体板３０が放射する電波を打ち消すためには、互いの電波の主偏波面が平行であることが好ましい。したがって、ピン接続方向Ｄｐとアンテナ設置方向Ｄａが平行に近いほど好ましく、ピン接続方向Ｄｐがアンテナ設置方向Ｄａに平行であることが最も好ましい。この観点から、角度差ΔＤが０度以上３０度以下、または、１５０度以上１８０度以下であることが好ましい。図１１には、この好ましい角度差ΔＤの範囲を図示している。

さらに、位相差の観点からは、図７に示されているように、短絡ピン２４をオフセットする方向が、設置導体板中心３１から見てアンテナ装置２０が設置されている方向とは反対になる方向が好ましい。つまり、上記角度差ΔＤは１５０度以上１８０度以下であることが特に好ましい。さらには、より狭い角度範囲、たとえば、角度差ΔＤが１６５度以上１８０度以下が好ましい。

＜変形例２＞
［位相差の他の形態］
実施形態では、アンテナ装置２０の対向導体板２３が放射する電波の位相と、設置導体板３０が放射する電波の位相との位相差が１８０度であった。合成波の信号強度を弱くするためには位相差は１８０度が最も好ましい。しかし、位相差が１８０度でなくても、合成波の信号強度を設置導体板３０が放射する電波よりも弱くすることはできる。

位相差が１８０度よりも小さくなるにつれ、アンテナ装置２０の対向導体板２３が放射する電波が、設置導体板３０が放射する電波を打ち消す程度が減少するとともに、ある位相範囲では、互いの電波が強め合う。そして、位相差が０度であると、合成波は最も強め合う。

これらのことから、位相差が１８０度を基準として±９０度であれば合成波の信号強度を設置導体板３０が放射する電波よりも弱くすることができる。すなわち、設置導体板３０が放射する電波の位相から、アンテナ装置２０の対向導体板２３が放射する電波の位相が９０度以上であって２７０度以下ずれている場合に、合成波の信号強度を設置導体板３０が放射する電波よりも弱くできる。もちろん位相差が１８０度に近いほど好ましいので、たとえば、位相差が１３５度以上２２５度以下であることが好ましい。

１０：アンテナ搭載システム ２０：アンテナ装置 ２１：地板 ２２：支持板 ２３：対向導体板 ２４：短絡ピン ２５：給電線 ３０：設置導体板 ３１：設置導体板中心 ４０：隔離板 Ｄａ：アンテナ設置方向 Ｄｐ：ピン接続方向 ΔＤ：角度差 δ：オフセット量

Claims (3)

1. 平板状の導体部材である地板（２１）と、
   前記地板と所定の間隔をおいて設置された平板状の導体部材であって、給電線（２５）と電気的に接続する対向導体板（２３）と、
   前記対向導体板と前記地板とを電気的に接続する短絡ピン（２４）と、を備えたアンテナ装置（２０）と、
   前記アンテナ装置が設置される導体製の設置導体板（３０）と、
   を備えたアンテナ搭載システムであって、
   前記短絡ピンは、前記アンテナ装置から地板垂直方向に放射される電波が、前記設置導体板から前記地板垂直方向に放射される電波の主偏波面と平行な方向に振動する偏波成分を持ち、かつ、前記設置導体板から前記地板垂直方向に放射される電波の位相から９０度以上であって２７０度以下ずれている電波となる位置において、前記対向導体板と前記地板とを短絡している、アンテナ搭載システム。
2. 請求項１に記載のアンテナ搭載システムであって、
   前記設置導体板の中心から前記アンテナ装置が設置されている位置へ向かう方向であるアンテナ設置方向（Ｄａ）と、前記対向導体板の中心から前記対向導体板において前記短絡ピンが接続している位置へ向かう方向であるピン接続方向（Ｄｐ）との角度差が、０度以上３０度以下、または、１５０度以上１８０度以下である、アンテナ搭載システム。
3. 請求項２に記載のアンテナ搭載システムであって、
   前記アンテナ設置方向と前記ピン接続方向との角度差が、１５０度以上１８０度以下である、アンテナ搭載システム。

Images