JP3848575B2 - antenna - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、双指向性を有するアンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術を図２１〜図２４を用いて説明する。
【０００３】
図２１は水平面において双指向性を有するアンテナの一例で、図２２は試作アンテナの一例を示したものである。また、図２３は試作アンテナの入力インピーダンス特性を示したもので、図２４は試作アンテナの放射指向性を示したものである。
【０００４】
図２１において、１１１は給電点、１１２はアンテナ素子、１１３はキャビティ、１１４は線状導体、１１５、１１６が開口である。給電点１１１はキャビティ１１３の底面中央に位置し、アンテナ素子１１２の一端は給電点１１１に接続され、他端は線状導体１１４と電気的に接続されている。
【０００５】
一例として、キャビティ１１３がＺＹ面、ＺＸ面に対して対称に直方体を構成し、線状導体１１４を挟んで同形状の長方形の２個の開口１１５、１１６がキャビティ１１３の上面にＺＹ面に対して対称に配置され、給電点１１１がＸＹ面の原点上に配置され、アンテナ素子１１２がＸＹ面に垂直な導体線で構成され、線状導体１１４とアンテナ素子１１２が半田等で機械的および電気的に接続されている場合を示す。
【０００６】
ここで、キャビティ１１３により囲まれた空間をアンテナ内部と呼び、キャビティ１１３に対してアンテナ内部と反対側の空間をアンテナ外部と呼ぶ。
【０００７】
図２２に試作したアンテナを示す。一例として、キャビティ１１３の底面が中心周波数ｆ０の自由空間波長λ０を基準として１辺が０．８３５×λ０（λ０：自由空間波長）の正方形で、高さが０．０８３５×λ０である。線状導体１１４はＺＹ面上にＹ軸と平行に配置され長さが０．８３５×λ０でありその両端はキャビティ１１３の側面と電気的に接続されている。そして、２つの開口１１５、１１６はＸ軸と平行な辺の長さは０．２０９×λ０でＹ軸に平行な辺の長さが０．８３５×λ０の長方形である。２つの開口１１５、１１６は、アンテナ天井部の中央部に配置されている線状導体１１４を挟んで隣接するように配置されている。本アンテナは、ＺＸ面、ＺＹ面に対して対称構造である。このときのアンテナ素子１１２は導体線で構成され、素子長は０．０８３５×λ０であり、その突端がアンテナ天井部の線状導体１１４と電気的に接続されている。
【０００８】
図２３は試作アンテナの入力インピーダンス特性の５０Ω給電線路に対する電圧定在波比（ＶＳＷＲ：Voltage Standing Wave Ratio）特性を示したものである。横軸は中心周波数ｆ０で規格化している。図中のｆ１はＶＳＷＲが２以下を満足する最低周波数であり、ｆ２はＶＳＷＲが２以下を満足する最高周波数である。このように、ＶＳＷＲが２以下の帯域は比帯域（（ｆ２−ｆ１）／ｆ０）で１８．２％あり、広帯域にわたり反射損失の少ない良好なインピーダンス特性を示していることが分かる。
【０００９】
図２４は一例として中心周波数ｆ０における上記本構造のアンテナの放射指向性を示したものである。放射指向性の目盛りは１間隔が１０ｄＢであり、単位は点波源の放射電力を基準にしたｄＢｉである。図２４に示したように、本アンテナはＹ方向への電波の放射が抑制され、Ｘ方向へ双指向性が得られている。従ってこの例は、廊下等の細長い室内空間に優れた特性を示す。
【００１０】
また、アンテナ素子１１２の高さが０．０８３５×λ０であり、通常の１／４波長アンテナ素子よりも低くなっている。このように本アンテナの構成によれば、アンテナ素子１１２の低背化の効果もあり、アンテナを室内の天井に埋め込むことが不可能な場合、天井からの突起物が小さく人目に付きにくい景観上好ましいアンテナとなる。
【００１１】
更に、今回示した従来の技術においては、本アンテナがＺＹ面、ＺＸ面に対して対称な構造である場合を示したが、この場合、アンテナからの放射電波の指向性がＺＹ面およびＺＸ面に対して対称になるという効果がある。
【００１２】
以上のように、簡単な構造で、所望の双指向性を持つ小形で優れたアンテナが実現できる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図２１に示す従来例には、次のような問題があった。前述のように、本構造では、広帯域なインピーダンス特性を得ることは可能であるが、更に広帯域にわたり良好なインピーダンス特性を有し且つ双指向性を得ることは不可能であった。このため、複数のアプリケーションにより使用する周波数帯域幅が広帯域になる場合、複数個のアンテナが必要であった。
【００１４】
しかしながら、アンテナが複数個になれば設置場所が広くなり、更には複数本の信号伝送線路が必要になり、人目に付き易く景観上好ましくなく、またコストもかかる。
【００１５】
したがって、景観上好ましくまたコストを安くするためには、複数のアプリケーションにより使用する周波数帯域幅が広帯域になる場合、そのような広帯域にわたり双指向性が得られない従来例の構造は不適当といわざるを得なかった。
【００１６】
複数のアプリケーションにより使用する周波数帯域が広帯域になる場合、従来のアンテナ以上に広帯域な周波数で、良好なインピーダンス特性と良好な双指向性を得る必要があるという課題がある。
【００１７】
そこで、本発明は、上記問題に鑑み、アンテナの大きさが小形で、特にアンテナ上側が小形で、広帯域にわたり双指向性を得ることが可能なアンテナを提供することを目的としている。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、第１の本発明（請求項１に対応）は、上方に開口部を少なくとも１つ有する箱形の導電性ケースと、
その内部に収納され底面に設けられたコの字状またはＵ字状またはアーチ状の内部導体と、
前記導電性ケースの内部に収納され、前記導電性ケースの前記底面に設けられた給電部に接続された給電素子とを備え、
前記内部導体は、前記導電性ケースに設置されている部分を除いて前記ケースに接続していないアンテナである。
【００１９】
また、第２の本発明（請求項２に対応）は、前記給電素子は、前記内部導体の天井部分に接続されている第１の本発明のアンテナである。
【００２０】
また、第３の本発明（請求項３に対応）は、前記給電素子と前記内部導体の天井部分との間には、前記給電素子を前記内部導体の給電点に対して電気的に開放するギャップが設けられている第１の本発明のアンテナである。
【００２１】
また、第４の本発明（請求項４に対応）は、前記導線性ケースと電気的に接続された少なくとも１個以上の整合導体を備えた第１の本発明のアンテナである。
【００２２】
また、第５の本発明（請求項５に対応）は、前記整合導体のうち少なくとも１個以上は、前記給電素子と電気的に接続されている第４の本発明のアンテナである。
【００２３】
また、第６の本発明（請求項６に対応）は、前記整合導体のうち少なくとも１個以上は、前記内部導体と電気的に接続されている第４の本発明のアンテナである。
【００２４】
また、第７の本発明（請求項７に対応）は、前記導電性ケースにより囲まれた前記給電素子を含む空間の全部または一部は、誘電体で満たされている第１の本発明のアンテナである。
【００２５】
また、第８の本発明（請求項８に対応）は、前記誘電体とは、誘電体基板であり、
前記導電性ケースは、前記誘電体基板に貼り付けられた金属箔パターン及び／または前記誘電体基板に設けられたビアにより構成され、
前記内部導体の天井部分は、前記誘電体基板上に貼り付けられた金属箔パターンにより構成され、
前記内部導体の側面部分は、前記誘電体基板に設けられたビアにより構成されている第７の本発明のアンテナである。
【００２６】
また、第９の本発明（請求項９に対応）は、前記開口の大きさを調整する開口制御手段を備えた第１の本発明のアンテナである。
【００２７】
また、第１０の本発明（請求項１０に対応）は、前記内部導体の天井部分の大きさを調整する天井導体調整手段を備えた第１の本発明のアンテナである。
【００２８】
また、第１１の本発明（請求項１１に対応）は、前記導電性ケースの前記底面は、円形状である請求項１記載のアンテナである。
【００２９】
また、第１２の本発明（請求項１２に対応）は、前記導電性ケースの前記底面は、直方体の形状である第１の本発明のアンテナである。
【００３０】
また、第１３の本発明（請求項１３に対応）は、前記内部導体がコの字状の場合、前記内部導体の天井部分の長さであって、前記導電性ケースに接地されている部分の一方から他方に向かう方向と平行な方向の長さは、所定の特性以上に良好な特性を有する周波数帯域の上限の周波数の波長の長さより短い第１の本発明のアンテナである。
【００３１】
また、第１４の本発明（請求項１４に対応）は、前記導電性ケースの中心に配置した原点と、前記導電性ケースの前記底面に配置したＸ軸及びＹ軸と、前記底面に直交するＺ軸とを有する直交座標系を用いる場合、前記導電性ケースがその直交座標系のＺＸ面及びＺＹ面で対称であり、
前記給電部は、その直交座標系のＹ軸上に配置されている第１の本発明のアンテナである。
【００３２】
また、第１５の本発明（請求項１５に対応）は、前記内部導体の中心は、前記原点に位置している第１４の本発明のアンテナである。
【００３３】
また、第１６の本発明（請求項１６に対応）は、前記内部導体は、前記ＺＸ面及びＺＹ面で対称である第１４の本発明のアンテナである。
【００３４】
また、第１７の本発明（請求項１７に対応）は、前記Ｘ軸は、電磁波の放射方向である第１４〜１６の本発明のいずれかのアンテナである。
【００３５】
また、第１８の本発明（請求項１８に対応）は、指向性制御導体を少なくとも１つ以上備えた第１の本発明のアンテナである。
【００３６】
また、第１９の本発明（請求項１９に対応）は、前記導電性ケースの中心に配置した原点と、前記導電性ケースの前記底面に配置したＸ軸及びＹ軸と、前記底面に直交するＺ軸とを有する直交座標系を用いる場合、前記指向性制御導体は、その直交座標系のＺＹ面に対称に配置されている第１８の本発明のアンテナである。
【００３７】
また、第２０の本発明（請求項２０に対応）は、前記指向性制御導体は、前記直交座標系のＺＸ面に対称に配置されている第１９の本発明のアンテナである。
【００３８】
また、第２１の本発明（請求項２１に対応）は、前記指向性制御導体のうち少なくとも１つは、前記導電性ケースと接続されている第１８〜２０の本発明のいずれかのアンテナである。
【００３９】
また、第２２の本発明（請求項２２に対応）は、前記内部導体の共振周波数と、前記内部導体と平行で且つ前記導電性ケースの底面と垂直な面における前記導電性ケースの共振周波数と、前記内部導体と垂直で且つ前記導電性ケースの底面と垂直な面における前記導電性ケースの共振周波数とが異なる周波数である第１の本発明のアンテナである。
また、第２３の本発明（請求項２３に対応）は、前記内部導体は、コンデンサを介して前記導電性ケースに接続されている第１の本発明のアンテナである。
【００４０】
また、第２４の本発明（請求項２４に対応）は、前記内部導体は、コイルを介して前記導電性ケースに接続されている第１の本発明のアンテナである。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００４２】
（第１の実施の形態）
まず、本発明の第１の実施の形態について、図１を参照しながら説明する。
【００４３】
図１は本発明の第１の実施の形態におけるアンテナの構成を示したものである。
【００４４】
図１において、１１は給電点、１２はアンテナ素子、１３は天井導体、１４は側面導体、１５はキャビティ、１６は開口である。キャビティ１５の底面はＸＹ平面上にあり、給電点１１はキャビティ１５の表面に位置し、アンテナ素子１２は給電点１１に接続されている。側面導体１４と天井導体１３は電気的に接続され、側面導体１４はキャビティ１５に電気的に接続されている。
【００４５】
一例として、キャビティ１５がＺＹ面、ＺＸ面に対して対称に直方体を構成し、給電点１１がＸＹ面の原点上に配置され、天井導体１３と側面導体１４が長方形であり、ＺＹ面、ＺＸ面に対して対称に配置され、アンテナ素子１２がＸＹ面に垂直な導体線で構成されている場合を示す。但し、放射方向をＸ軸とする。
【００４６】
次に放射に対する動作原理を図２を用いて説明する。
【００４７】
本実施の形態のアンテナにおいて電波の励振はアンテナ素子１２で行われ、天井導体１３と側面導体１４により構成されたコ字型形状導体により双指向性が得られる。
【００４８】
以下に双指向性が得られる動作原理を図２を用いて説明する。アンテナ素子１２により天井導体１３とキャビティ１５の底面の間に生じる電界の向きは図２（ａ）の様にＺＹ面を境にして互いに逆向きとなる。
【００４９】
この電界を磁流に置き換えて説明すると、図２（ｂ）の様にＹ軸と平行で向きが互いに逆方向で且つ振幅が等しい２本の線状磁流源に置き換えることができる。つまり、電波の放射は、この２つの磁流源のアレーによる放射と見ることができる。
【００５０】
一般にアンテナ・アレーにおいて、放射電波の強められる方向はアンテナ素子に給電される電流の位相差とアンテナ素子間隔とにより定まるアレーファクタにより決まる。アンテナ・アレー全体としての放射電波は、このアレーファクタとアンテナ素子単体の放射パターンをかけあわせたものになる。
【００５１】
このアンテナ素子単体の放射パターンを上記の線状磁流源単体による放射パターンに置き換えてやれば、本実施の形態のアンテナの放射パターンは近似的に求まる。
【００５２】
具体的には、上記の２つの磁流源から放射された電波は、磁流源がＺＹ面に対して対称に配置されているので、ＺＹ面上において等振幅で位相が互いに逆相になり相殺される。つまり、ＺＹ面には電波は放射されない。
【００５３】
また、ＺＸ面では２つの磁流源から放射される電波の位相が揃う方向があり、その方向には電波が強められる。一例として磁流源間距離が自由空間で１／２波長である時は、Ｘ軸方向に位相が揃うので＋Ｘ方向および−Ｘ方向に放射電波が強められる。
【００５４】
アンテナが双指向性を有するためには、天井導体１３のＹ軸方向の長さが、所定の特性以上に良好な特性を有する周波数帯の上限の周波数の波長の長さより短いことが必要である。さらに良好な双指向性を有するためには、天井導体１３のＹ軸方向の長さが、この波長の半分の長さに実質上等しいことが望ましい。例えば所定の特性以上に良好な特性を有する周波数帯域として、動作周波数がＶＳＷＲが２以下の周波数帯である場合には、天井導体１３のＹ軸方向の長さが、ＶＳＷＲが２以下になる周波数帯の上限の周波数の波長の長さより短いことが必要であり、さらに良好な双指向性を有するためには、天井導体１３のＹ軸方向の長さが、この波長の半分の長さに実質上等しいことが望ましい。
【００５５】
つまり、本実施の形態の構造により、１つのアンテナ素子でアンテナ・アレーの効果を引き出すことが可能となり、双指向性が得られる。
【００５６】
次に、インピーダンス特性の広帯域化について図３〜図６を用いて説明する。
【００５７】
本実施の形態のアンテナの共振は、図３（ａ）に示すように、アンテナ素子１２と天井導体１３と側面導体１４とキャビティ１５の底面からなるＭ型アンテナと、図３(b)に示すキャビティ１５の２つの共振の和として考えることができる。
【００５８】
図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）にＭ型アンテナとキャビティ１５に流れる電流をそれぞれ示す。図４により、Ｍ型アンテナの共振モードは図５（ａ）に示すように２個のループで表すことができ、キャビティの共振モードは図５（ｂ）、（ｃ）に示すように２つの直交したダイポールとして表現できる。すなわち、図５（ｂ）の共振モードは、天井導体１３と垂直でかつキャビティ１５の底面と垂直な面におけるキャビティ１５の共振モードであり、図５（ｃ）は、天井導体１３と平行でかつキャビティ１５の底面と垂直な面におけるキャビティ１５の共振モードである。
【００５９】
ループの場合、１周したときに位相が揃うことが共振の条件であり、ループの長さはｎ波長（ｎ：正の整数）となる。一方、ダイポールの場合、ダイポールに流れる電流は端で０で且つ給電部で最大となる定在波が立つことが共振の条件であり、ダイポールの長さは０．５・ｎ波長（ｎ：正の整数）となる。
【００６０】
このときのＭ型アンテナの共振周波数とキャビティの共振周波数に差をつけることにより、本実施の形態のアンテナは広帯域なインピーダンス特性を得ることができる。
【００６１】
この様子を、図６に示した反射損失の周波数特性を用いて説明する。図６（ａ）はＭ型アンテナ（ループ）の共振特性を示したもので、周波数ｆｍで共振していることが分かる。図６（ｂ）はキャビティ（ダイポール）の天井導体１３と垂直でかつキャビティ１５の底面と垂直な面におけるキャビティ１５の共振モードにおける共振特性を示したもので、周波数ｆｃｘで共振していることが分かる。図６（ｃ）はキャビティ（ダイポール）の天井導体１３と平行でかつキャビティ１５の底面と垂直な面におけるキャビティ１５の共振モードにおける共振特性を示したもので、周波数ｆｃｙで共振していることが分かる。
【００６２】
今回は、Ｍ型アンテナの共振周波数ｆｍの方がキャビティの共振周波数のうちｆｃｘよりも若干低く、また、キャビティの共振周波数のうちｆｃｘの方がｆｃｙより若干低いときを例に挙げて説明する。本実施の形態のアンテナ共振特性はＭ型アンテナの共振とキャビティの共振の重ね合わせとして求められるため、図６（ｄ）の実線のように広帯域な共振特性が得られる。このように、本実施の形態のアンテナは広帯域にわたり反射損失の少ない良好なインピーダンス特性を有するアンテナとなる。
【００６３】
このように、本実施の形態のアンテナは、Ｍ型アンテナとキャビティを別々に設計することが可能になり、設計の自由度の向上とともに更なるアンテナの広帯域化が実現できる優れたアンテナである。
【００６４】
なお、本実施の形態では、Ｍ型アンテナの共振周波数ｆｍの方がキャビティの共振周波数のうちｆｃｘよりも若干低く、また、キャビティの共振周波数のうちｆｃｘの方がｆｃｙより若干低い場合について説明したが、これに限らない。Ｍ型アンテナの共振周波数ｆｍ、キャビティの共振周波数のｆｃｘ、キャビティの共振周波数ｆｃｘのうち少なくとも２つ以上の共振周波数が異なっていさえいればよい。
【００６５】
次に実際に試作したアンテナを図７に示す。
【００６６】
中心周波数がｆ０であるときの自由空間波長をλ０とする。一例として、キャビティ１５は０．８４７×λ０の正方形で、高さが０．０７０６×λ０であり、天井導体１３がＸ軸と平行な辺の長さが０．１４×λ０でＹ軸に平行な辺の長さが０．６２×λ０の長方形であり、側面導体１４がＸ軸と平行な辺の長さが０．１４×λ０で高さがキャビティ１５と同じ０．０７０６×λ０で、本実施の形態のアンテナがＺＸ面、ＺＹ面に対して対称構造であるときの特性を示す。このときのアンテナ素子１２は直径が０．０１３×λ０の導体線であり素子長は０．０７０６×λ０であり、キャビティ１５底面の中央に位置している給電点１１に接続されている。
【００６７】
図８（ａ）、（ｂ）は、それぞれ本実施の形態の試作器におけるＭ型アンテナとキャビティの共振特性を示したものである。尚、図８（ｃ）にＭ型アンテナの電圧定在波比（ＶＳＷＲ：Voltage Standing Wave Ratio）特性を示す。尚、図８（ｃ）より、Ｍ型アンテナはＶＳＷＲが２以下の帯域幅が比帯域で１２．２％である。ここで、図８に示すすべての図において横軸は、本実施の形態のアンテナの試作例の中心周波数で規格化した周波数で表している。
【００６８】
図８（ａ）、（ｂ）に示したように、キャビティの共振周波数の方がＭ型アンテナの共振周波数よりも高いことが分かる。このとき、図５に示した共振モードで表すと、共振周波数と構造により、Ｍ型アンテナは１λｍループ２個と表すことができ、キャビティは１．５λｃダイポールとなる。ここで、λｍ、λｃは、それぞれ周波数がｆｍ、ｆｃであるときの自由空間波長である。Ｍ型アンテナとキャビティのそれぞれの共振モードを図９（ａ）、（ｂ）に示す。
【００６９】
図１０はそれぞれ本実施の形態のアンテナの入力インピーダンスの５０Ω給電線路に対するＶＳＷＲ特性を示したものである。図において、ｆ１はＶＳＷＲが２以下を満たす最低周波数、ｆ２はＶＳＷＲが２以下を満たす最高周波数、ｆ０は中心周波数である。
【００７０】
図１０より、ＶＳＷＲが２以下の帯域幅の比帯域（（ｆ２−ｆ１）／ｆ０）は２７．１％であり、非常に広帯域に渡り低損失なアンテナを実現していることが分かる。アンテナの帯域幅は、およそアンテナの体積に比例して増加する。そこで、従来例のアンテナと体積比較を行うと、以下に示す数１のようになる。
【００７１】
【数１】

Figure 0003848575
すなわち、数１に示すように、０．８７となり、体積は１３％減少している。一方、比帯域の増加は、以下に示す数２のようになる。
【００７２】
【数２】
Figure 0003848575
すなわち、数２に示すように比帯域の増加は１．４９となり、４９％の増加となっている。従って、体積の減少分を上乗せした本実施の形態の試作例の比帯域増加分は５６％である。
【００７３】
このように、本実施の形態のアンテナにおける試作例は、従来例のアンテナに比べて５６％のインピーダンス特性の広帯域化を実現している。
【００７４】
図１１（ａ）にｆ１における放射特性を示す。また、図１１（ｂ）にｆ２における放射特性を示す。図１１（ａ）、（ｂ）により周波数がｆ１とｆ２の時において、水平面にほぼ等しい双指向性が得られていることが分かる。このように、本実施の形態のアンテナは広帯域に渡り低損失な特性を有し且つ、放射特性においても広帯域にわたり双指向性を実現していることがわかる。
【００７５】
また、本実施の形態の試作アンテナにおいても、アンテナ素子高は０．０７０６×λ０であり、通常の１／４波長アンテナ素子よりも低くなっている。これは、アンテナの天井導体１３とキャビティ１５の間に容量性の結合が生じ、アンテナ素子１２の突端に容量性負荷を備えているのと等価となり、アンテナ素子１２の高さが低くなっている。従来のアンテナと比較しても、８４．６％の高さであり、約１５％の薄型化を実現している。
【００７６】
このように従来のアンテナの特長を損なうことなく、より広帯域において低損失なインピーダンス特性を実現している。
【００７７】
以上に示した試作例は、小形、薄型形状を維持するとともに広帯域なインピーダンス特性と双指向性を兼ね備えたアンテナの一例を示したが、例えば、アプリケーションが非常に小さな反射損失を必要とする場合、若干のインピーダンスの周波数帯域幅を犠牲にして所望の周波数帯域内で反射損失がきわめて小さくなるように設計することも可能である。
【００７８】
このような設計を行う際には目的に適うように、キャビティ１５の大きさや高さ、開口１６の大きさ、天井導体１３の大きさや側面導体１４の高さ等の各構造パラメータの最適な組み合わせを見いだす必要がある。
【００７９】
また、今回示した実施の形態や試作例においては、本実施の形態のアンテナがＺＹ面、ＺＸ面に対して対称な構造である場合を示したが、この場合、アンテナからの放射電波の指向性がＺＹ面およびＺＸ面に対して対称になるという効果がある。
【００８０】
天井導体１３の中心が原点からずらした場合や、天井導体１３及び側面導体１４がＺＸ面、ＺＹ面に対称でない場合には、それに応じて指向性の最も強い方向がＸ軸からＹ軸方向にずれることになるが、アンテナの設置場所の空間によっては、そのようなアンテナも用いることが出来る。
【００８１】
以上のように、本実施の形態によれば、簡単な構造で広帯域にわたり、低損失な特性を有し且つ、放射特性においても広帯域にわたり双指向性を有する小形なアンテナが実現できる。
【００８２】
尚、本実施の形態においては、本実施の形態のアンテナがＺＹ面、ＺＸ面に対して対称な構造であるアンテナを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のアンテナに限定されるものではない。例えば、所望の放射指向性あるいは入力インピーダンス特性を得るために、ＺＹ面にのみ対称な構造、または、ＺＹ面、ＺＸ面に対して非対称な構造も可能である。また、開口１６のみがＺＹ面に対称、あるいはＺＹ面とＺＸ面に対称な構造も可能である。また、キャビティ１５のみがＺＹ面に対称、あるいはＺＹ面とＺＸ面に対称な構造も可能である。また、天井導体１３のみがＺＹ面に対称、あるいはＺＹ面とＺＸ面に対称な構造も可能である。また、側面導体１４のみがＺＹ面に対称、あるいはＺＹ面とＺＸ面に対称な構造も可能である。また、これらの組み合わせも可能であり、このような構造にすることにより放射対象空間に最適な放射指向性を持つアンテナが実現できる。
【００８３】
尚、本実施の形態においては、開口１６が１つのアンテナを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のアンテナに限定されるものではない。例えば、所望の放射指向性あるいは入力インピーダンス特性を得るために、開口１６が２以上設けられた構造も可能である。
【００８４】
尚、本実施の形態においては、開口１６が長方形であるアンテナを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のアンテナに限定されるものではない。例えば、所望の放射指向あるいは入力インピーダンス特性性を得るために、開口１６が円形あるいは正方形あるいは多角形あるいは半円あるいはこれらの組み合わせあるいは輪状あるいはその他の形状にする構造も可能である。開口１６が円形あるいは楕円形あるいは曲面で構成される場合、放射指向性においては、アンテナ導体部の角部が少なくなることにより、角部での回折効果が少なくなりアンテナからの放射電波の交差偏波変換損失が少なくなるという効果がある。
【００８５】
尚、本実施の形態においては、開口１６がキャビティ１５の天井部に配置された構造のアンテナを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のアンテナに限定されるものではない。例えば、キャビティ１５の天井部に配置した開口１６の他に所望の放射指向性あるいは入力インピーダンス特性を得るためにキャビティ１５の側面にも開口を配置した構造も可能である。
【００８６】
尚、本実施の形態においては、開口１６がキャビティ１５の天井部の一部に設けられた構造のアンテナを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のアンテナに限定されるものではない。例えば、キャビティ１５の天井部が全て解放されており、キャビティ１５の天井部が全て開口１５になっている構造も可能である。
【００８７】
尚、本実施の形態においては、キャビティ１５の底面が正方形で構成された構造のアンテナを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のアンテナに限定されるものではない。例えば、所望の放射指向性あるいは入力インピーダンス特性を得るために、キャビティ１５の底面がその他の多角形あるいは半円あるいはこれらの組み合わせあるいはその他の形状も可能である。また、キャビティ１５の底面が円形あるいは楕円形あるいは曲面あるいはその他の形状にする構造も可能である。これにより、放射指向性においては、アンテナ導体部の角部が少なくなることにより、角部での回折効果が少なくなりアンテナからの放射電波の交差偏波変換損失が少なくなるという効果がある。また、アンテナを天井等に設置する場合、アンテナが目立たないように、アンテナの形状と、天井面の升目あるいは部屋の形状とを揃えてほしいという要望がある。しかしながら、アンテナの形状が長方形やその他の多角形の場合、天井面の升目あるいは部屋の形状は固定のため、アンテナを設置する方向には制限が生じてしまう。そこで、キャビティ１５の底面が円形であり、特にアンテナの底面が円形状である場合、アンテナを天井に設置する際に、天井面の升目あるいは部屋の形状に気を使うことなくアンテナを設置することが可能であるという利点がある。図１２に一例としてキャビティ１５が円筒形状である場合を示す。さらに、アンテナの底面が円形状の場合、アンテナを回転させ取り付け方向を変化させることが可能である。これにより、電波の放射方向を調整することが可能になり、アンテナの設置位置に最適な放射特性を獲得することができる。
【００８８】
尚、本実施の形態においては、天井導体１３が長方形で構成された構造のアンテナを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のアンテナに限定されるものではない。例えば、所望の放射指向性あるいは入力インピーダンス特性を得るために天井導体１３がその他の多角形あるいは半円あるいはこれらの組み合わせあるいは線状あるいはその他の形状も可能である。また、天井導体１３が円形あるいは楕円形あるいは曲面あるいはその他の形状にする構造も可能である。これにより、放射指向性においては、アンテナ導体部の角部が少なくなることにより、角部での回折効果が少なくなりアンテナからの放射電波の交差偏波変換損失が少なくなるという効果がある。
【００８９】
尚、本実施の形態では、側面導体１４と天井導体１３とがコの字状または鎹状などと呼ぶべき形状である構造のアンテナを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のアンテナに限定されるものではない。例えば、側面導体１４と天井導体１３とがＵ字状またはアーチ状である構造も可能である。これにより、放射指向性においては、アンテナ導体部の角部が少なくなることにより、角部での回折効果が少なくなりアンテナからの放射電波の交差偏波変換損失が少なくなるという効果がある。一例として、図２５にこのようなアンテナの構造を示す。図２５の（ａ）は天井導体１３と側面導体１４がＵ字状の構造であるアンテナの例である。また、図２５の（ｂ）は、図２５の（ａ）のアンテナの天井導体１３と側面導体１４の部分をＸ方向から見た場合の図である。図２５の（ｃ）は天井導体１３と側面導体１４とがアーチ状の構造であるアンテナの例である。また、図２５の（ｄ）は、図２５の（ｃ）のアンテナの天井導体１３と側面導体１４の部分をＸ方向から見た場合の図である。
【００９０】
尚、本実施の形態においては、側面導体１４が長方形で構成され天井導体１３と幅が等しい構造のアンテナを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のアンテナに限定されるものではない。例えば、所望の放射指向性あるいは入力インピーダンス特性を得るために側面導体１３がその他の多角形あるいは半円あるいはこれらの組み合わせあるいは線状あるいはその他の形状も可能である。また、側面導体１３の幅が天井導体１３の幅よりも狭い構造あるいは広い構造も可能である。これらにより、インピーダンスの調整パラメータが増加し、アンテナのインピーダンスと給電線路のインピーダンスの整合を良好にすることが可能になる。
【００９１】
尚、本実施の形態においては、開口１６の大きさが固定された構造のアンテナを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のアンテナに限定されるものではない。例えば図１３の様に、開口１６に開口１６の大きさを変化することが可能な開口制御装置１７を備えた構造にすることも可能である。これは、例えば、開口１６に導体板等をスライドさせる装置等を設けることにより、開口１６の大きさを任意に変化させアンテナの放射指向性を変化させ、所望の放射指向性を得ることが可能になる。
【００９２】
尚、本実施の形態においては、天井導体１３の大きさが固定された構造のアンテナを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のアンテナに限定されるものではない。例えば図１４の様に、天井導体１３に天井導体１３の大きさを変化することが可能な天井導体制御装置１８、１９を備えた構造にすることも可能である。これは、例えば、天井導体１３に導体板等をスライドさせる装置等を設けることにより、天井導体１３の大きさを任意に変化させアンテナの放射指向性を変化させ、所望のインピーダンス特性と放射指向性を得ることが可能になる。
【００９３】
尚、本実施の形態では、Ｍ型アンテナの共振周波数の方がキャビティの共振周波数よりも若干低いときを例に挙げて説明したが、これに限らず、Ｍ型アンテナの共振周波数の方がキャビティの共振周波数よりも若干高くても本実施の形態と同等の効果を得ることが出来る。
【００９４】
また、本実施の形態ではアンテナ素子１２を直線導体で構成したが、これを他のアンテナ素子で構成することも可能である。例えば、アンテナ素子１２が螺旋状の導体線で構成されたヘリカル型アンテナ素子である場合も可能である。これにより、アンテナ素子１２が小形・低背になり、アンテナの小形・低背化が可能になる。また、図１５のようにアンテナ素子１２が天井導体１３の一部とギャップにより電気的に開放された構造であることも可能である。これによりインピーダンスが変化し、共振周波数を調整することが可能になる。
【００９５】
また、本実施の形態のアンテナをアレー状に配置し、フェーズドアレーアンテナおよびアダプティブアンテナアレーを構成することも可能である。これにより、更なる放射電波の指向性の制御が可能になる。
【００９６】
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態について説明する。
【００９７】
以下、本発明の第２の実施の形態について、図１６を参照しながら説明する。
【００９８】
図１６は本発明の第２の実施の形態におけるアンテナの構成を示したものである。図１６において、１１は給電点、１２はアンテナ素子、１３は天井導体、１４は側面導体、１５はキャビティ、１６は開口、２１、２２は整合導体である。キャビティ１５の底面はＸＹ平面上にあり、給電点１１はキャビティ１５の表面に位置し、アンテナ素子１２は給電点１１に接続されている。側面導体１４と天井導体１３は電気的に接続され、側面導体１４はキャビティ１５に電気的に接続されている。整合導体２１、２２はキャビティ１５と電気的に接続されている。
【００９９】
一例として、キャビティ１５がＺＹ面、ＺＸ面に対して対称に直方体を構成し、給電点１１がＸＹ面の原点上に配置され、天井導体１３と側面導体１４が長方形であり、ＺＹ面、ＺＸ面に対して対称に配置され、アンテナ素子１２がＸＹ面に垂直な導体線で構成され、整合導体２１、２２が２個原点に対して対称にＹ軸上に配置されている場合を示す。
【０１００】
本実施の形態のアンテナの動作は、上記第１の実施の形態のアンテナの動作と同様である。
【０１０１】
上記第１の実施の形態のアンテナにおいては構造によっては給電点１１との整合状態が悪くなる場合が起こり得る。そして、このように給電部との整合状態が悪くなると、アンテナ素子１２に供給される電力が少なくなり、アンテナの放射効率が低減してしまう。
【０１０２】
このため、アンテナ素子１２の近傍に離間して整合導体２１、２２を設けることよりアンテナのインピーダンスを変化させ給電部との整合状態を良好にしてアンテナの特性を改善することが可能になる。更に、この整合導体２１、２２が天井導体１３と側面導体１４からなるコ字型形状導体及び開口１６の形状に影響を与えないアンテナ構成にした場合、本実施の形態のアンテナの放射指向性は整合導体のない場合と比べてほとんど変化しない。これは、第１の実施の形態で述べたように、本実施の形態のアンテナの実質的な放射源が主にコ字型形状導体と開口部に集中しているためである。つまり、所望の放射特性をほとんど変化させることなく、インピーダンスの整合状態を良好にすることが可能である。
【０１０３】
また、今回示した実施の形態においては、本実施の形態のアンテナがＺＹ面、ＺＸ面に対して対称な構造である場合を示したが、この場合、アンテナからの放射電波の指向性がＺＹ面およびＺＸ面に対して対称になるという効果がある。
【０１０４】
以上のように、本実施の形態によれば、簡単な構造によりインピーダンスの整合状態を良好にでき、広帯域にわたり低損失で且つ双指向性を有する小形なアンテナが実現できる。
【０１０５】
尚、本実施の形態においては、本実施の形態のアンテナがＺＹ面、ＺＸ面に対して対称な構造であるアンテナを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のアンテナに限定されるものではない。例えば、所望の放射指向性あるいは入力インピーダンス特性を得るために、ＺＹ面にのみ対称な構造、または、ＺＹ面、ＺＸ面に対して非対称な構造も可能である。また、開口１６のみがＺＹ面に対称、あるいはＺＹ面とＺＸ面に対称な構造も可能である。また、キャビティ１５のみがＺＹ面に対称、あるいはＺＹ面とＺＸ面に対称な構造も可能である。また、天井導体１３のみがＺＹ面に対称、あるいはＺＹ面とＺＸ面に対称な構造も可能である。また、側面導体１４のみがＺＹ面に対称、あるいはＺＹ面とＺＸ面に対称な構造も可能である。また、これらの組み合わせも可能であり、このような構造にすることにより放射対象空間に最適な放射指向性を持つアンテナが実現できる。
【０１０６】
尚、本実施の形態においては、開口１６が１つのアンテナを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のアンテナに限定されるものではない。例えば、所望の放射指向性あるいは入力インピーダンス特性を得るために、開口１６が２以上にする構造も可能である。
【０１０７】
尚、本実施の形態においては、開口１６が長方形であるアンテナを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のアンテナに限定されるものではない。例えば、所望の放射指向あるいは入力インピーダンス特性性を得るために、開口１６が円形あるいは正方形あるいは多角形あるいは半円あるいはこれらの組み合わせあるいは輪状あるいはその他の形状にする構造も可能である。開口１６が円形あるいは楕円形あるいは曲面で構成される場合、放射指向性においては、アンテナ導体部の角部が少なくなることにより、角部での回折効果が少なくなりアンテナからの放射電波の交差偏波変換損失が少なくなるという効果がある。
【０１０８】
尚、本実施の形態においては、開口１６がキャビティ１５の天井部に配置された構造のアンテナを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のアンテナに限定されるものではない。例えば、キャビティ１５の天井部に配置された開口１６の他に、所望の放射指向性あるいは入力インピーダンス特性を得るために開口をキャビティ側面にも配置した構造も可能である。
【０１０９】
尚、本実施の形態においては、開口１６がキャビティ１５の天井部の一部に設けられた構造のアンテナを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のアンテナに限定されるものではない。例えば、キャビティ１５の天井部が全て解放されており、キャビティ１５の天井部が全て開口１５になっている構造も可能である。
【０１１０】
尚、本実施の形態においては、キャビティ１５の底面が正方形で構成された構造のアンテナを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のアンテナに限定されるものではない。例えば、所望の放射指向性あるいは入力インピーダンス特性を得るために、キャビティ１５の底面がその他の多角形あるいは半円あるいはこれらの組み合わせあるいはその他の形状も可能である。また、キャビティ１５の底面が円形あるいは楕円形あるいは曲面あるいはその他の形状にする構造も可能である。これにより、放射指向性においては、アンテナ導体部の角部が少なくなることにより、角部での回折効果が少なくなりアンテナからの放射電波の交差偏波変換損失が少なくなるという効果がある。
【０１１１】
また、アンテナを天井等に設置する場合、アンテナが目立たないように、アンテナの形状と、天井面の升目あるいは部屋の形状とを揃えてほしいという要望がある。しかしながら、アンテナの形状が長方形やその他の多角形の場合、天井面の升目あるいは部屋の形状は固定のため、アンテナを設置する方向には制限が生じてしまう。そこで、キャビティ１５の底面が円形であり、特にアンテナの底面が円形状である場合、アンテナを天井に設置する際に、天井面の升目あるいは部屋の形状に気を使うことなくアンテナを設置することが可能であるという利点がある。
【０１１２】
図１２に一例としてキャビティ１５が円筒形状である場合を示す。さらに、アンテナの底面が円形状の場合、アンテナを回転させ取り付け方向を変化させることが可能である。これにより、電波の放射方向を調整することが可能になり、アンテナの設置位置に最適な放射特性を獲得することができる。
【０１１３】
尚、本実施の形態においては、天井導体１３が長方形で構成された構造のアンテナを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のアンテナに限定されるものではない。例えば、所望の放射指向性あるいは入力インピーダンス特性を得るために天井導体１３がその他の多角形あるいは半円あるいはこれらの組み合わせあるいは線状あるいはその他の形状も可能である。また、天井導体１３が円形あるいは楕円形あるいは曲面あるいはその他の形状にする構造も可能である。これにより、放射指向性においては、アンテナ導体部の角部が少なくなることにより、角部での回折効果が少なくなりアンテナからの放射電波の交差偏波変換損失が少なくなるという効果がある。
【０１１４】
尚、本実施の形態では、側面導体１４と天井導体１３とがコの字状または鎹状などと呼ぶべき形状である構造のアンテナを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のアンテナに限定されるものではない。例えば、側面導体１４と天井導体１３とがＵ字状またはアーチ状である構造も可能である。これにより、放射指向性においては、アンテナ導体部の角部が少なくなることにより、角部での回折効果が少なくなりアンテナからの放射電波の交差偏波変換損失が少なくなるという効果がある。一例として、図２５にこのようなアンテナの構造を示す。図２５の（ａ）、（ｂ）は天井導体１３と側面導体１４がＵ字状の構造であるアンテナの例であり、図２５の（ｃ）、（ｄ）は天井導体１３と側面導体１４とがアーチ状の構造であるアンテナの例である。
【０１１５】
尚、本実施の形態においては、側面導体１４が長方形で構成され天井導体１３と幅が等しい構造のアンテナを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のアンテナに限定されるものではない。例えば、所望の放射指向性あるいは入力インピーダンス特性を得るために側面導体１４がその他の多角形あるいは半円あるいはこれらの組み合わせあるいは線状あるいはその他の形状も可能である。また、側面導体１４の幅が天井導体１３の幅よりも狭い構造あるいは広い構造も可能である。これらにより、インピーダンスの調整パラメータが増加し、アンテナのインピーダンスと給電線路のインピーダンスの整合を良好にすることが可能になる。
【０１１６】
尚、本実施の形態においては、開口１６の大きさが固定された構造のアンテナを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のアンテナに限定されるものではない。例えば図１３の様に、開口１６に開口１６の大きさを変化することが可能な開口制御装置１７を備えた構造にすることも可能である。これは、例えば、開口１６に導体板等をスライドさせる装置等を設けることにより、開口１６の大きさを任意に変化させアンテナの放射指向性を変化させ、所望の放射指向性を得ることが可能になる。
【０１１７】
尚、本実施の形態においては、天井導体１３の大きさが固定された構造のアンテナを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のアンテナに限定されるものではない。例えば図１４の様に、天井導体１３に天井導体１３の大きさを変化することが可能な天井導体制御装置１８、１９を備えた構造にすることも可能である。これは、例えば、天井導体１３に導体板等をスライドさせる装置等を設けることにより、天井導体１３の大きさを任意に変化させアンテナの放射指向性を変化させ、所望のインピーダンス特性と放射指向性を得ることが可能になる。
【０１１８】
また、本実施の形態ではアンテナ素子１２を直線導体で構成したが、これを他のアンテナ素子１２で構成することも可能である。例えば、アンテナ素子１２が螺旋状の導体線で構成されたヘリカル型アンテナ素子である場合も可能である。これにより、アンテナ素子１２が小形・低背になり、アンテナの小形・低背化が可能になる。また、図１５のようにアンテナ素子１２が天井導体１３の一部とギャップにより電気的に開放された構造であることも可能である。これによりインピーダンスが変化し、共振周波数を調整することが可能になる。
【０１１９】
尚、本実施の形態では整合導体２１、２２が２個である構造のアンテナを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のアンテナに限定されるものではない。例えば、１個あるいは３個以上で構成することも可能である。このような構成にすることにより、構造の自由度が増え給電部との整合状態を更に良好にすることが可能になる。
【０１２０】
尚、本実施の形態では整合導体２１、２２をアンテナ素子と離間してＹ軸上に配置した構造のアンテナを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のアンテナに限定されるものではない。例えば、整合導体２１、２２は接地導体上のＸＹ面上の任意の位置に配置することも可能である。このような構成にすることにより、構造の自由度が増え給電部との整合状態を更に良好にすることが可能になる。
【０１２１】
尚、本実施の形態では整合導体２１、２２を直線導体で構成したが、これを他の形状の導体で構成することも可能である。例えば、螺旋状の導体線で構成されたヘリカル型整合導体で構成されている場合も可能であり、Ｌ字型に折れ曲がった導体線で構成されている場合も可能である。これにより、小形・低背な整合導体２１、２２が可能となり、アンテナの小形・低背化が可能になる。
【０１２２】
尚、本実施の形態では整合導体２１、２２をアンテナ素子１２と離間して配置した構造のアンテナを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のアンテナに限定されるものではない。例えば、図１７に示すように、一部あるいは全ての整合導体２１、２２の一端をアンテナ素子の途中において電気的に接続する構成することも可能である。このような構成にすることによりアンテナのインピーダンスを高くすることが可能になり、特にアンテナのインピーダンスが低い場合に給電部との整合状態を良好にすることが可能になる。
【０１２３】
尚、本実施の形態では整合導体２１、２２を天井導体１３と接続されていない構造のアンテナを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のアンテナに限定されるものではない。例えば、図１８に示すように、一部あるいは全ての整合導体２１、２２の一端を天井導体１３と電気的に接続する構成することも可能である。このような構成にすることによりアンテナのインピーダンスが高くすることが可能になり、アンテナのインピーダンスが低い場合に給電部との整合状態を良好にすることが可能になる。
【０１２４】
また、本実施の形態のアンテナをアレー状に配置し、フェーズドアレーアンテナおよびアダプティブアンテナアレーを構成することも可能である。これにより、更なる放射電波の指向性の制御が可能になる。
【０１２５】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態について、図１９を参照しながら説明する。
【０１２６】
図１９は本発明の第３の実施の形態におけるアンテナの構成を示したものである。
【０１２７】
図１９において、１１は給電点、１２はアンテナ素子、１３は天井導体、１４は側面導体、１５はキャビティ、１６は開口、３１は誘電体である。キャビティ１５の底面はＸＹ平面上にあり、給電点１１はキャビティ１５の表面に位置し、アンテナ素子１２は給電点１１に接続されている。側面導体１４と天井導体１３は電気的に接続され、側面導体１４はキャビティに電気的に接続されている。整合導体（図示せず）はキャビティ１５と電気的に接続されている。
【０１２８】
一例として、キャビティ１５がＺＹ面、ＺＸ面に対して対称に直方体を構成し、給電点１１がＸＹ面の原点上に配置され、天井導体１３と側面導体１４が長方形であり、ＺＹ面、ＺＸ面に対して対称に配置され、アンテナ素子１２がＸＹ面に垂直な導体線で構成され、整合導体が２個原点に対して対称にＹ軸上に配置されている場合を示す。
【０１２９】
ここで、キャビティ１５で囲まれた空間をアンテナ内部と呼び、キャビティ１５に対してアンテナ内部と反対側の空間をアンテナ外部と呼ぶ。
【０１３０】
本実施の形態のアンテナの動作は、上記第１の実施の形態のアンテナの動作と同様である。
【０１３１】
本実施の形態のアンテナはアンテナ内に誘電体３１を挿入している。真空での誘電率ε０に対する誘電体３１の誘電率の比（比誘電率）をεｒとすると、誘電体３１内での波長は、真空中の波長に比べて１／√εｒ倍となる。εｒは１以上であるから誘電体３１内では波長は短くなる。このため、誘電体３１をアンテナ内に挿入することにより、アンテナをより小形、薄型な構造にすることができる。
【０１３２】
さらに本実施の形態のアンテナは誘電体基板をアンテナ内部に挿入した構造になっているので、両面に導体箔が張られている誘電体基板用いて作成することが可能である。
【０１３３】
例えば、誘電体基板を切断し、導体箔部の片面を例えばエッチングあるいは機械加工で導体箔を削ることによりキャビティ１５の天井部の導体と天井導体１３と開口１６を作成する。このとき基板のもう一方の導体箔部がキャビティの底面となる。
【０１３４】
さらにキャビティの底面に適当な穴をあけ同軸給電部１１を作成し、同軸給電部１１の内導体から延長した導体線の突端を天井導体１３から基板外部に突き出させるように誘電体基板に穴を開け、天井導体１３と導体線の突端を半田等で天井導体と電気的に接続する。
【０１３５】
そして基板の側面をビアあるいは導体で覆いキャビティ１５の側面導体を形成する。更にビアにより側面導体１４を形成する。
【０１３６】
図２０にビアによりキャビティ１５の側面と側面導体１４を構成した図を示す。図２０において、１１は給電点、１２はアンテナ素子、１３は天井導体、１４は側面導体、１５はキャビティ、１６は開口、３１は誘電体、３２はビアである。
【０１３７】
このようなエッチング加工等のような工作精度のよい基板加工を行うことによりアンテナの製作精度が向上し、さらには量産によるコストの削減が可能になる。
【０１３８】
また、従来例のアンテナでは、開口が存在するため、アンテナの設置環境により、開口からアンテナ内部に埃や湿気の多い空気が入り込み、アンテナの特性が劣化するおそれがあったが、誘電体３１をアンテナ内部に満たすことにより埃や湿気の多い空気が入り込むことによる特性の劣化を防ぐことが可能になる。
【０１３９】
以上のように、本実施の形態によれば、簡単な構造で小形で薄型な形状で且つ工作精度が良くアンテナの特性の劣化の少ない、広帯域にわたり低損失な特性を有し且つ放射特性においても広帯域にわたり双指向性を有する小形なアンテナが実現できる。
【０１４０】
尚、本実施の形態においては、導体で囲まれたアンテナ内部が誘電体３１によりすべて満たされている構造のアンテナを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のアンテナに限定されるものでなく、アンテナ内部の一部に誘電体３１が存在する場合も可能である。例えば、片面に導体箔が張られた誘電体基板を用いてエッチングあるいは機械加工で導体箔を削ることにより、キャビティ１５の全てあるいは一部、あるいは天井導体１３あるいは側面導体１４あるいは開口１６を作成し、これらを張り合わせてアンテナを構成することも可能である。このように開口１６のある導体部を、誘電体基板を用いて作製することにより、アンテナ内部に埃や湿気の多い空気が入り込むことによる特性の劣化を防ぐことが可能になる。
【０１４１】
（第４の実施の形態）
次に、第４の実施の形態について説明する。
【０１４２】
以下、本発明の第４の実施の形態について、図２６を参照しながら説明する。
【０１４３】
図２６は本発明の第４の実施の形態におけるアンテナの構成を示したものである。図２６において、１１は給電点、１２はアンテナ素子、１３は天井導体、１４は側面導体、１５はキャビティ、１６は開口、４１、４２は指向性制御導体である。キャビティ１５の底面はＸＹ平面上にあり、給電点１１はキャビティ１５の表面に位置し、アンテナ素子１２は給電点１１に接続されている。側面導体１４と天井導体１３は電気的に接続され、側面導体１４はキャビティ１５に電気的に接続されている。指向性制御導体４１、４２は、キャビティ１５の底面に電気的に接続され、Ｘ軸上の原点から互いに等しい距離の位置に配置されている。
【０１４４】
一例として、キャビティ１５がＺＹ面、ＺＸ面に対して対称に直方体を構成し、給電点１１がＸＹ面の原点上に配置され、天井導体１３と側面導体１４が長方形であり、ＺＹ面、ＺＸ面に対して対称に配置され、アンテナ素子１２がＸＹ面に垂直な導体線で構成されている場合を示す。
【０１４５】
本実施の形態のアンテナの動作は、上記第１の実施の形態のアンテナの動作と基本的には、同様である。
【０１４６】
第１の実施の形態との相違点は、指向性制御導体４１、４２により、アンテナの指向性を制御することが出来る。すなわち、指向性制御導体４１、４２をＸ軸上の原点から互いに等距離の位置に配置したので、双指向性を保ったままで第１の実施の形態のアンテナよりＸ方向の指向性を強くすることが出来る。このように本実施の形態のアンテナは、垂直面の指向性を制御することが出来る。
【０１４７】
例えば廊下などの水平方向に長く高さが低い空間にアンテナを設置する場合には、水平方向に電波を強く放射する必要がある。従って、本実施の形態のアンテナは、このような廊下などの水平方向に長く高さが低い空間に設置するのに適している。
【０１４８】
このように指向性制御導体４１、４２をＺＹ面に対称に配置し、また、ＺＸ面に対称に配置することにより、双指向性を保ったままＸ方向に指向性を強くすることが出来る。
【０１４９】
なお、本実施の形態指向性制御導体４１、４２はＸ軸上に配置されているとして説明したが、これに限らない。指向性制御導体４１、４２をＹ方向にずらすとそれに応じてアンテナの指向性もその移動向きに向く。従って、アンテナを設置する現場にアンテナを設置する際に、指向性制御導体４１、４２の位置を調整するだけで、最適な指向性を得ることが出来るように簡単にアンテナを調整することが出来る。
【０１５０】
この場合、予めキャビティ１５の底面に指向性制御導体４１、４２を支持するための穴または指示部を複数設けておき、現場でアンテナを設置する際に、指向性制御導体４１、４２をこれらの穴または支持部に差し込むだけでアンテナの指向性が制御出来る。このように、指向性制御導体４１、４２を用いることによって、アンテナ製造時ではなく現場にアンテナを設置する際に簡単にアンテナの指向性を調整することが出来る。
【０１５１】
さらに、本実施の形態の指向性制御導体４１、４２は、図２６に示すように垂直方向の導体であるとして説明したが、これに限らない。キャビティ１５に対して水平でも構わないし、斜めでも構わない。また、キャビティ１５に接続していなくても構わない。また、図２６のように棒状になていなくてもよく、円形などの任意の形状の導体であっても構わない。
【０１５２】
さらに、本実施の形態の指向性制御導体４１、４２は、図２６では２つ配置されているが、４つ、６つなど任意の個数配置しても構わない。
【０１５３】
（第５の実施の形態）
次に、第５の実施の形態について説明する。
【０１５４】
以下、本発明の第５の実施の形態について、図２７を参照しながら説明する。
【０１５５】
図２７は本発明の第５の実施の形態におけるアンテナの構成を示したものである。図２７において、１１は給電点、１２はアンテナ素子、１３は天井導体、１４は側面導体、１５はキャビティ、１６は開口である。キャビティ１５の底面はＸＹ平面上にあり、給電点１１はキャビティ１５の表面に位置し、アンテナ素子１２は給電点１１に接続されている。側面導体１４と天井導体１３は電気的に接続され、側面導体１４とキャビティ１５との間には、コンデンサ４３、４４が挿入されている。
【０１５６】
一例として、キャビティ１５がＺＹ面、ＺＸ面に対して対称に直方体を構成し、給電点１１がＸＹ面の原点上に配置され、天井導体１３と側面導体１４が長方形であり、ＺＹ面、ＺＸ面に対して対称に配置され、アンテナ素子１２がＸＹ面に垂直な導体線で構成されている場合を示す。
【０１５７】
本実施の形態のアンテナの動作は、上記第１の実施の形態のアンテナの動作と基本的には、同様である。
【０１５８】
第１の実施の形態との相違点は、側面導体１４とキャビティ１５の底面との間にコンデンサ４３、４４を挿入することにより、キャビティ１５の底面から天井導体１３までの高さを低くすることが出来る点である。このように、コンデンサ４３、４４を用いることにより、アンテナの高さが高すぎる場合等には、アンテナを低背化することが出来る。
【０１５９】
また、図２８は、図２７のアンテナのコンデンサ４３、４４の部分をコイル４５、４６に置き換えたものである。コイル４５、４６を用いることにより、アンテナの高さが低すぎる場合等に、アンテナの高さを高くすることが出来る。
【０１６０】
尚、本実施の形態においては、本実施の形態のアンテナがＺＹ面、ＺＸ面に対して対称な構造であるアンテナを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のアンテナに限定されるものではない。例えば、所望の放射指向性あるいは入力インピーダンス特性を得るために、ＺＹ面にのみ対称な構造、または、ＺＹ面、ＺＸ面に対して非対称な構造も可能である。また、開口１６のみがＺＹ面に対称、あるいはＺＹ面とＺＸ面に対称な構造も可能である。また、キャビティ１５のみがＺＹ面に対称、あるいはＺＹ面とＺＸ面に対称な構造も可能である。また、天井導体１３のみがＺＹ面に対称、あるいはＺＹ面とＺＸ面に対称な構造も可能である。また、側面導体１４のみがＺＹ面に対称、あるいはＺＹ面とＺＸ面に対称な構造も可能である。また、これらの組み合わせも可能であり、このような構造にすることにより放射対象空間に最適な放射指向性を持つアンテナが実現できる。
【０１６１】
尚、本実施の形態においては、開口１６が１つのアンテナを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のアンテナに限定されるものではない。例えば、所望の放射指向性あるいは入力インピーダンス特性を得るために、開口１６が２以上にする構造も可能である。
【０１６２】
尚、本実施の形態においては、開口１６が長方形であるアンテナを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のアンテナに限定されるものではない。例えば、所望の放射指向あるいは入力インピーダンス特性性を得るために、開口１６が円形あるいは正方形あるいは多角形あるいは半円あるいはこれらの組み合わせあるいは輪状あるいはその他の形状にする構造も可能である。開口１６が円形あるいは楕円形あるいは曲面で構成される場合、放射指向性においては、アンテナ導体部の角部が少なくなることにより、角部での回折効果が少なくなりアンテナからの放射電波の交差偏波変換損失が少なくなるという効果がある。
【０１６３】
尚、本実施の形態では、側面導体１４と天井導体１３とがコの字状または鎹状などと呼ぶべき形状である構造のアンテナを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のアンテナに限定されるものではない。例えば、側面導体１４と天井導体１３とがＵ字状またはアーチ状である構造も可能である。これにより、放射指向性においては、アンテナ導体部の角部が少なくなることにより、角部での回折効果が少なくなりアンテナからの放射電波の交差偏波変換損失が少なくなるという効果がある。一例として、図２５にこのようなアンテナの構造を示す。図２５の（ａ）、（ｂ）は天井導体１３と側面導体１４がＵ字状の構造であるアンテナの例であり、図２５の（ｃ）、（ｄ）は天井導体１３と側面導体１４とがアーチ状の構造であるアンテナの例である。
【０１６４】
尚、本実施の形態においては、開口１６がキャビティ天井部に配置された構造のアンテナを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のアンテナに限定されるものではない。例えば、所望の放射指向性あるいは入力インピーダンス特性を得るためにキャビティ１５の天井部に配置された開口１６の他にキャビティ１５の側面にも開口が配置された構造も可能である。
【０１６５】
尚、本実施の形態においては、開口１６がキャビティ１５の天井部の一部に設けられた構造のアンテナを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のアンテナに限定されるものではない。例えば、キャビティ１５の天井部が全て解放されており、キャビティ１５の天井部が全て開口１５になっている構造も可能である。
【０１６６】
尚、本実施の形態においては、キャビティ１５の底面が正方形で構成された構造のアンテナを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のアンテナに限定されるものではない。例えば、所望の放射指向性あるいは入力インピーダンス特性を得るために、キャビティ１５の底面がその他の多角形あるいは半円あるいはこれらの組み合わせあるいはその他の形状も可能である。また、キャビティ１５の底面が円形あるいは楕円形あるいは曲面あるいはその他の形状にする構造も可能である。これにより、放射指向性においては、アンテナ導体部の角部が少なくなることにより、角部での回折効果が少なくなりアンテナからの放射電波の交差偏波変換損失が少なくなるという効果がある。
【０１６７】
また、アンテナを天井等に設置する場合、アンテナが目立たないように、アンテナの形状と、天井面の升目あるいは部屋の形状とを揃えてほしいという要望がある。しかしながら、アンテナの形状が長方形やその他の多角形の場合、天井面の升目あるいは部屋の形状は固定のため、アンテナを設置する方向には制限が生じてしまう。そこで、キャビティ１５の底面が円形であり、特にアンテナの底面が円形状である場合、アンテナを天井に設置する際に、天井面の升目あるいは部屋の形状に気を使うことなくアンテナを設置することが可能であるという利点がある。
【０１６８】
図１２に一例としてキャビティ１５が円筒形状である場合を示す。さらに、アンテナの底面が円形状の場合、アンテナを回転させ取り付け方向を変化させることが可能である。これにより、電波の放射方向を調整することが可能になり、アンテナの設置位置に最適な放射特性を獲得することができる。
【０１６９】
尚、本実施の形態においては、天井導体１３が長方形で構成された構造のアンテナを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のアンテナに限定されるものではない。例えば、所望の放射指向性あるいは入力インピーダンス特性を得るために天井導体１３がその他の多角形あるいは半円あるいはこれらの組み合わせあるいは線状あるいはその他の形状も可能である。また、天井導体１３が円形あるいは楕円形あるいは曲面あるいはその他の形状にする構造も可能である。これにより、放射指向性においては、アンテナ導体部の角部が少なくなることにより、角部での回折効果が少なくなりアンテナからの放射電波の交差偏波変換損失が少なくなるという効果がある。
【０１７０】
尚、本実施の形態においては、側面導体１４が長方形で構成され天井導体１３と幅が等しい構造のアンテナを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のアンテナに限定されるものではない。例えば、所望の放射指向性あるいは入力インピーダンス特性を得るために側面導体１４がその他の多角形あるいは半円あるいはこれらの組み合わせあるいは線状あるいはその他の形状も可能である。また、側面導体１４の幅が天井導体１３の幅よりも狭い構造あるいは広い構造も可能である。これらにより、インピーダンスの調整パラメータが増加し、アンテナのインピーダンスと給電線路のインピーダンスの整合を良好にすることが可能になる。
【０１７１】
尚、本実施の形態においては、開口１６の大きさが固定された構造のアンテナを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のアンテナに限定されるものではない。例えば図１３の様に、開口１６に開口１６の大きさを変化することが可能な開口制御装置１７を備えた構造にすることも可能である。これは、例えば、開口１６に導体板等をスライドさせる装置等を設けることにより、開口１６の大きさを任意に変化させアンテナの放射指向性を変化させ、所望の放射指向性を得ることが可能になる。
【０１７２】
尚、本実施の形態においては、天井導体１３の大きさが固定された構造のアンテナを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のアンテナに限定されるものではない。例えば図１４の様に、天井導体１３に天井導体１３の大きさを変化することが可能な天井導体制御装置１８、１９を備えた構造にすることも可能である。これは、例えば、天井導体１３に導体板等をスライドさせる装置等を設けることにより、天井導体１３の大きさを任意に変化させアンテナの放射指向性を変化させ、所望のインピーダンス特性と放射指向性を得ることが可能になる。
【０１７３】
また、本実施の形態ではアンテナ素子１２を直線導体で構成したが、これを他のアンテナ素子で構成することも可能である。例えば、アンテナ素子１２が螺旋状の導体線で構成されたヘリカル型アンテナ素子である場合も可能である。これにより、アンテナ素子１２が小形・低背になり、アンテナの小形・低背化が可能になる。また、図１５のようにアンテナ素子１２が天井導体１３の一部とギャップにより電気的に開放された構造であることも可能である。これによりインピーダンスが変化し、共振周波数を調整することが可能になる。
【０１７４】
また、本実施の形態のアンテナをアレー状に配置し、フェーズドアレーアンテナおよびアダプティブアンテナアレーを構成することも可能である。これにより、更なる放射電波の指向性の制御が可能になる。
【０１７５】
尚、本実施の形態のキャビティ１５は本発明の導電性ケースの例であり、本実施の形態の側面導体１４と天井導体１３とは本発明の内部導体の例であり、本実施の形態のアンテナ素子１２は本発明の給電素子の例であり、本実施の形態のアンテナ素子１２と天井導体１３との接続点は本発明の給電点の例であり、本実施の形態のアンテナ素子１２と天井導体１３との間にギャップが設けられている場合には、本実施の形態の天井導体制御装置１８、１９は本発明の天井導体調整手段の例であり、本実施の形態の開口制御装置１７は本発明の開口制御手段の例であり、本実施の携帯の給電点１１は本発明の給電部の例である。
【０１７６】
以上のように、本実施の形態によれば、キャビティ１５の内部に、側面導体１４と天井導体１３で囲まれたアンテナ素子１２を配置することにより、簡単な構造で広帯域に渡り損失が少なく且つ双指向性を得ることが可能なアンテナを実現できるものである。
【０１７７】
【発明の効果】
以上説明したところから明らかなように、本発明は、アンテナの大きさが小形で、特にアンテナ上側が小形で、広帯域にわたり双指向性を得ることが可能なアンテナを提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態におけるアンテナの構成の一例を示す図
【図２】 （ａ）本発明の第１の実施の形態におけるアンテナの構成の一例の動作原理を示すものであり、アンテナ素子１２により天井導体１３とキャビティ１５の底面の間に生じる電界の向きを示す図
（ｂ）本発明の第１の実施の形態におけるアンテナの構成の一例の動作原理を示すものであり、（ａ）に示す電界を磁流に置き換えた図
【図３】 （ａ）本発明の第１の実施の形態におけるアンテナの構成の一例の動作原理を示すものであり、アンテナ素子１２と天井導体１３と側面導体１４とキャビティ１５の底面からなるＭ型アンテナを示す図
（ｂ）本発明の第１の実施の形態におけるアンテナの構成の一例の動作原理を示すものであり、キャビティ１５からなるアンテナを示す図
【図４】 （ａ）本発明の第１の実施の形態におけるアンテナの構成の一例の動作原理を示すものであり、Ｍ型アンテナに流れる電流を示す図
（ｂ）本発明の第１の実施の形態におけるアンテナの構成の一例の動作原理を示すものであり、キャビティに流れる電流を示す図
（ｃ）本発明の第１の実施の形態におけるアンテナの構成の一例の動作原理を示すものであり、キャビティに流れる電流を示す図
【図５】 （ａ）本発明の第１の実施の形態におけるアンテナの構成の一例の動作原理を示すものであり、Ｍ型アンテナの共振モードを示す図
（ｂ）本発明の第１の実施の形態におけるアンテナの構成の一例の動作原理を示すものであり、キャビティの共振モードを示す図
（ｃ）本発明の第１の実施の形態におけるアンテナの構成の一例の動作原理を示すものであり、キャビティの共振モードを示す図
【図６】 （ａ）本発明の第１の実施の形態におけるアンテナの構成の一例の動作原理を示すものであり、Ｍ型アンテナ（ループ）の反射損失の周波数特性を示す図
（ｂ）本発明の第１の実施の形態におけるアンテナの構成の一例の動作原理を示すものであり、キャビティ（ダイポール）の反射損失の周波数特性を示す図
（ｃ）本発明の第１の実施の形態におけるアンテナの構成の一例の動作原理を示すものであり、キャビティ（ダイポール）の反射損失の周波数特定を示す図
（ｄ）本発明の第１の実施の形態におけるアンテナの構成の一例の動作原理を示すものであり、本実施の形態のアンテナの反射損失の周波数特性を示す図
【図７】 本発明の第１の実施の形態におけるアンテナの試作器の一例を示す図
【図８】 （ａ）本発明の第１の実施の形態におけるアンテナの試作器の構成の一例の動作原理を示すものであり、試作器におけるＭ型アンテナの反射損失の周波数特性を示す図
（ｂ）本発明の第１の実施の形態におけるアンテナの試作器の構成の一例の動作原理を示すものであり、試作器におけるキャビティの反射損失の周波数特性を示す図
（ｃ）本発明の第１の実施の形態におけるアンテナの試作器の構成の一例の動作原理を示すものであり、試作器におけるＭ型アンテナの電圧定在波比特性を示す図
【図９】 （ａ）本発明の第１の実施の形態におけるアンテナの試作器の構成の一例の動作原理を示すものであり、試作器におけるＭ型アンテナの共振モードを示す図
（ｂ）本発明の第１の実施の形態におけるアンテナの試作器の構成の一例の動作原理を示すものであり、試作器におけるキャビティの共振モードを示す図
【図１０】 本発明の第１の実施の形態におけるアンテナの試作器のインピーダンス特性の一例を示す図
【図１１】 （ａ）本発明の第１の実施の形態におけるアンテナの試作器の放射放射指向性の一例を示すものであり、ｆ１における放射特性を示す図
（ｂ）本発明の第１の実施の形態におけるアンテナの試作器の放射放射指向性の一例を示すものであり、ｆ２における放射特性を示す図
【図１２】 本発明の実施の形態１、２、３におけるアンテナの構成の一例を示す図
【図１３】 本発明の第１、２、および３の実施の形態におけるアンテナの開口制御装置の構成の一例を示す図
【図１４】 本発明の第１、２、および３の実施の形態におけるアンテナの天井導体制御装置の構成の一例を示す図
【図１５】 本発明の第１、２、および３の実施の形態におけるアンテナの構成の一例を示す図
【図１６】 本発明の第２の実施の形態におけるアンテナの構成の一例を示す図
【図１７】 本発明の第２の実施の形態におけるアンテナの構成の一例を示す図
【図１８】 本発明の第２の実施の形態におけるアンテナの構成の一例を示す図
【図１９】 本発明の第３の実施の形態におけるアンテナの構成の一例を示す図
【図２０】 本発明の第３の実施の形態におけるアンテナの構成の一例を示す図
【図２１】 従来例のアンテナの構成を示す図
【図２２】 従来例のアンテナの試作器の一例を示す図
【図２３】 従来例のアンテナの試作器のインピーダンス特性を示す図
【図２４】 従来例のアンテナの試作器の放射特性を示す図
【図２５】 （ａ）本発明の第１の実施の形態における天井導体１３と側面導体１４とがＵ字状の構造を持つアンテナの一例を示す図
（ｂ）（ａ）のアンテナの天井導体１３と側面導体１４の部分をＸ方向から見た図
（ｃ）本発明の第１の実施の形態における天井導体１３と側面導体１４とがアーチ状の構造を持つアンテナの一例を示す図
（ｄ）（ｃ）のアンテナの天井導体１３と側面導体１４の部分をＸ方向から見た図
【図２６】 本発明の第４の実施の形態におけるアンテナの構成の一例を示す図
【図２７】 本発明の第５の実施の形態におけるアンテナの構成の一例を示す図
【図２８】 本発明の第５の実施の形態におけるアンテナの構成の一例を示す図[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a bidirectional antenna.
[0002]
[Prior art]
A conventional technique will be described with reference to FIGS.
[0003]
FIG. 21 shows an example of a bi-directional antenna on a horizontal plane, and FIG. 22 shows an example of a prototype antenna. FIG. 23 shows the input impedance characteristics of the prototype antenna, and FIG. 24 shows the radiation directivity of the prototype antenna.
[0004]
In FIG. 21, 111 is a feeding point, 112 is an antenna element, 113 is a cavity, 114 is a linear conductor, and 115 and 116 are openings. The feeding point 111 is located at the bottom center of the cavity 113, one end of the antenna element 112 is connected to the feeding point 111, and the other end is electrically connected to the linear conductor 114.
[0005]
As an example, the cavity 113 forms a rectangular parallelepiped symmetrically with respect to the ZY plane and the ZX plane, and two rectangular openings 115 and 116 of the same shape sandwiching the linear conductor 114 with respect to the ZY plane. Are arranged symmetrically, the feeding point 111 is arranged on the origin of the XY plane, the antenna element 112 is composed of a conductor wire perpendicular to the XY plane, and the linear conductor 114 and the antenna element 112 are mechanically and electrically connected with solder or the like. Shows the case of being connected.
[0006]
Here, the space surrounded by the cavity 113 is called the inside of the antenna, and the space opposite to the inside of the antenna with respect to the cavity 113 is called the outside of the antenna.
[0007]
FIG. 22 shows a prototype antenna. As an example, the bottom surface of the cavity 113 is a square having a side of 0.835 × λ0 (λ0: free space wavelength) with a free space wavelength λ0 having a center frequency f0 as a reference, and the height is 0.0835 × λ0. The linear conductor 114 is arranged on the ZY plane in parallel with the Y axis, has a length of 0.835 × λ0, and both ends thereof are electrically connected to the side surface of the cavity 113. The two openings 115 and 116 are rectangles whose side parallel to the X axis is 0.209 × λ0 and whose side parallel to the Y axis is 0.835 × λ0. The two openings 115 and 116 are disposed so as to be adjacent to each other with the linear conductor 114 disposed in the center portion of the antenna ceiling. This antenna has a symmetrical structure with respect to the ZX plane and the ZY plane. At this time, the antenna element 112 is composed of a conductor wire, the element length is 0.0835 × λ0, and the protruding end is electrically connected to the linear conductor 114 of the antenna ceiling.
[0008]
FIG. 23 shows the voltage standing wave ratio (VSWR) characteristic of the prototype antenna with respect to the input impedance characteristic of the 50Ω feed line. The horizontal axis is normalized by the center frequency f0. In the figure, f1 is the lowest frequency that satisfies VSWR of 2 or less, and f2 is the highest frequency that satisfies VSWR of 2 or less. Thus, it can be seen that the band where VSWR is 2 or less is 18.2% in the specific band ((f2-f1) / f0), and shows a good impedance characteristic with a small reflection loss over a wide band.
[0009]
FIG. 24 shows the radiation directivity of the antenna of the present structure at the center frequency f0 as an example. The scale of radiation directivity is 10 dB at one interval, and the unit is dBi based on the radiation power of the point wave source. As shown in FIG. 24, this antenna suppresses the emission of radio waves in the Y direction, and bi-directionality is obtained in the X direction. Therefore, this example shows excellent characteristics in a narrow indoor space such as a corridor.
[0010]
Further, the height of the antenna element 112 is 0.0835 × λ0, which is lower than that of a normal ¼ wavelength antenna element. As described above, according to the configuration of the antenna, there is also an effect of reducing the height of the antenna element 112, and when the antenna cannot be embedded in the ceiling of the room, the projection from the ceiling is small and is not easily noticeable on the landscape. This is a preferred antenna.
[0011]
Furthermore, in the conventional technique shown this time, the case where the present antenna has a symmetric structure with respect to the ZY plane and the ZX plane has been shown. In this case, the directivity of the radiated radio wave from the antenna is ZY plane and ZX plane. Has the effect of being symmetric.
[0012]
As described above, a small and excellent antenna with a desired structure and a desired bidirectionality can be realized.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional example shown in FIG. 21 has the following problems. As described above, with this structure, it is possible to obtain a wide band impedance characteristic, but it is impossible to obtain a good impedance characteristic over a wide band and to obtain a bidirectionality. For this reason, when the frequency bandwidth used by a plurality of applications is wide, a plurality of antennas are required.
[0014]
However, if there are a plurality of antennas, the installation location becomes wider, and moreover, a plurality of signal transmission lines are required.
[0015]
Therefore, in order to reduce the cost preferably in view of the landscape, when the frequency bandwidth used by a plurality of applications is wide, it is said that the structure of the conventional example in which bi-directionality cannot be obtained over such a wide band is inappropriate. I had to.
[0016]
When a frequency band used by a plurality of applications becomes a wide band, there is a problem that it is necessary to obtain a good impedance characteristic and a good bidirectionality at a frequency wider than that of a conventional antenna.
[0017]
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an antenna that is small in size, particularly small on the upper side of the antenna, and capable of obtaining bidirectionality over a wide band.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above-described problem, a first aspect of the present invention (corresponding to claim 1) includes a box-shaped conductive case having at least one opening on the upper side,
  U-shaped or U-shaped or housed in the bottomAA torch-shaped inner conductor,
  A power feeding element housed inside the conductive case and connected to a power feeding portion provided on the bottom surface of the conductive case;
  The inner conductor is an antenna that is not connected to the case except for a portion installed in the conductive case.
[0019]
A second aspect of the present invention (corresponding to claim 2) is the antenna according to the first aspect of the present invention, wherein the feeding element is connected to a ceiling portion of the internal conductor.
[0020]
According to a third aspect of the present invention (corresponding to claim 3), the feeding element is electrically opened to the feeding point of the inner conductor between the feeding element and the ceiling portion of the inner conductor. It is an antenna of the first present invention provided with a gap.
[0021]
A fourth aspect of the present invention (corresponding to claim 4) is the antenna according to the first aspect of the present invention, comprising at least one matching conductor electrically connected to the conductive case.
[0022]
A fifth aspect of the present invention (corresponding to claim 5) is the antenna according to the fourth aspect of the present invention, wherein at least one of the matching conductors is electrically connected to the feeding element.
[0023]
According to a sixth aspect of the present invention (corresponding to claim 6), at least one of the matching conductors is the antenna of the fourth aspect of the present invention electrically connected to the inner conductor.
[0024]
According to a seventh aspect of the present invention (corresponding to claim 7), all or part of the space including the power feeding element surrounded by the conductive case is filled with a dielectric. It is an antenna.
[0025]
According to an eighth aspect of the present invention (corresponding to claim 8), the dielectric is a dielectric substrate.
The conductive case is composed of a metal foil pattern attached to the dielectric substrate and / or a via provided in the dielectric substrate,
The ceiling portion of the inner conductor is constituted by a metal foil pattern attached on the dielectric substrate,
The side portion of the inner conductor is the antenna according to the seventh aspect of the present invention, which is configured by a via provided in the dielectric substrate.
[0026]
The ninth aspect of the present invention (corresponding to claim 9) is the antenna of the first aspect of the present invention provided with an opening control means for adjusting the size of the opening.
[0027]
A tenth aspect of the present invention (corresponding to claim 10) is the antenna according to the first aspect of the present invention, comprising a ceiling conductor adjusting means for adjusting the size of the ceiling portion of the internal conductor.
[0028]
An eleventh aspect of the present invention (corresponding to claim 11) is the antenna according to claim 1, wherein the bottom surface of the conductive case is circular.
[0029]
A twelfth aspect of the present invention (corresponding to claim 12) is the antenna according to the first aspect of the present invention, wherein the bottom surface of the conductive case has a rectangular parallelepiped shape.
[0030]
Further, in a thirteenth aspect of the present invention (corresponding to claim 13), when the inner conductor is U-shaped, it is the length of the ceiling portion of the inner conductor and is grounded to the conductive case The antenna according to the first aspect of the present invention has a length in a direction parallel to a direction from one side to the other of the antenna, which is shorter than a wavelength length of an upper limit frequency of a frequency band having characteristics better than predetermined characteristics.
[0031]
According to a fourteenth aspect of the present invention (corresponding to claim 14), the origin disposed at the center of the conductive case, the X and Y axes disposed at the bottom surface of the conductive case, and the bottom surface are orthogonal to each other. When using a Cartesian coordinate system having a Z axis, the conductive case is symmetric in the ZX plane and the ZY plane of the Cartesian coordinate system;
The power feeding unit is the antenna of the first aspect of the present invention disposed on the Y axis of the orthogonal coordinate system.
[0032]
The fifteenth aspect of the present invention (corresponding to claim 15) is the antenna according to the fourteenth aspect of the present invention, wherein the center of the inner conductor is located at the origin.
[0033]
A sixteenth aspect of the present invention (corresponding to claim 16) is the antenna according to the fourteenth aspect of the present invention, wherein the inner conductor is symmetrical with respect to the ZX plane and the ZY plane.
[0034]
A seventeenth aspect of the present invention (corresponding to claim 17) is the antenna according to any one of the fourteenth to sixteenth aspects of the present invention, wherein the X-axis is a radiation direction of electromagnetic waves.
[0035]
The 18th aspect of the present invention (corresponding to claim 18) is the antenna according to the 1st aspect of the present invention, comprising at least one directivity control conductor.
[0036]
According to a nineteenth aspect of the present invention (corresponding to claim 19), the origin disposed at the center of the conductive case, the X and Y axes disposed at the bottom surface of the conductive case, and the bottom surface are orthogonal to each other. When an orthogonal coordinate system having a Z-axis is used, the directivity control conductor is the antenna according to the 18th aspect of the present invention that is symmetrically arranged on the ZY plane of the orthogonal coordinate system.
[0037]
A twentieth aspect of the present invention (corresponding to claim 20) is the antenna according to the nineteenth aspect of the present invention, wherein the directivity control conductors are arranged symmetrically on the ZX plane of the orthogonal coordinate system.
[0038]
According to a twenty-first aspect of the present invention (corresponding to claim 21), at least one of the directivity control conductors is an antenna according to any of the eighteenth to twentieth aspects of the present invention connected to the conductive case. is there.
[0039]
  According to a twenty-second aspect of the present invention (corresponding to claim 22), the resonance frequency of the inner conductor and the resonance frequency of the conductive case in a plane parallel to the inner conductor and perpendicular to the bottom surface of the conductive case. The antenna according to the first aspect of the present invention, wherein the resonance frequency of the conductive case in a plane perpendicular to the inner conductor and perpendicular to the bottom surface of the conductive case is different.
According to a twenty-third aspect of the present invention (corresponding to claim 23), the inner conductor is connected to the conductive case via a capacitor.AIt is an antenna.
[0040]
A twenty-fourth aspect of the present invention (corresponding to claim 24) is the antenna according to the first aspect of the present invention, wherein the inner conductor is connected to the conductive case via a coil.
[0041]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0042]
(First embodiment)
First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
[0043]
FIG. 1 shows the configuration of an antenna according to the first embodiment of the present invention.
[0044]
In FIG. 1, 11 is a feeding point, 12 is an antenna element, 13 is a ceiling conductor, 14 is a side conductor, 15 is a cavity, and 16 is an opening. The bottom surface of the cavity 15 is on the XY plane, the feeding point 11 is located on the surface of the cavity 15, and the antenna element 12 is connected to the feeding point 11. The side conductor 14 and the ceiling conductor 13 are electrically connected, and the side conductor 14 is electrically connected to the cavity 15.
[0045]
As an example, the cavity 15 forms a rectangular parallelepiped symmetrically with respect to the ZY plane and the ZX plane, the feeding point 11 is disposed on the origin of the XY plane, the ceiling conductor 13 and the side conductor 14 are rectangular, and the ZY plane, ZX plane The case where it arrange | positions symmetrically with respect to a surface and the antenna element 12 is comprised with the conductor wire perpendicular | vertical to XY plane is shown. However, the radiation direction is taken as the X axis.
[0046]
Next, the principle of operation for radiation will be described with reference to FIG.
[0047]
In the antenna of the present embodiment, radio wave excitation is performed by the antenna element 12, and bi-directionality is obtained by the U-shaped conductor constituted by the ceiling conductor 13 and the side conductor 14.
[0048]
Hereinafter, the principle of operation with which bidirectionality can be obtained will be described with reference to FIG. The directions of the electric field generated between the ceiling conductor 13 and the bottom surface of the cavity 15 by the antenna element 12 are opposite to each other with the ZY plane as a boundary as shown in FIG.
[0049]
When this electric field is replaced with a magnetic current, it can be replaced with two linear magnetic current sources parallel to the Y axis, opposite in direction and equal in amplitude, as shown in FIG. In other words, radio wave radiation can be viewed as radiation from the array of these two magnetic current sources.
[0050]
In general, in an antenna array, the direction in which radiated radio waves are strengthened is determined by an array factor determined by the phase difference of the current fed to the antenna elements and the antenna element spacing. The radiated radio waves of the antenna array as a whole are the product of this array factor and the radiation pattern of the antenna element alone.
[0051]
If the radiation pattern of the antenna element alone is replaced with the radiation pattern of the linear magnetic current source alone, the radiation pattern of the antenna of this embodiment can be obtained approximately.
[0052]
Specifically, the radio waves radiated from the above two magnetic current sources are arranged in phase with each other with equal amplitude on the ZY plane because the magnetic current sources are arranged symmetrically with respect to the ZY plane. Offset. That is, no radio wave is radiated on the ZY plane.
[0053]
Further, the ZX plane has a direction in which the phases of radio waves radiated from the two magnetic current sources are aligned, and the radio waves are strengthened in that direction. As an example, when the distance between the magnetic current sources is ½ wavelength in free space, radiated radio waves are strengthened in the + X direction and the −X direction because the phases are aligned in the X-axis direction.
[0054]
In order for the antenna to be bi-directional, the length of the ceiling conductor 13 in the Y-axis direction needs to be shorter than the length of the wavelength of the upper limit frequency of the frequency band having characteristics better than the predetermined characteristics. . In order to have better bidirectionality, it is desirable that the length of the ceiling conductor 13 in the Y-axis direction is substantially equal to half the length of this wavelength. For example, when the operating frequency is a frequency band in which the VSWR is 2 or less as a frequency band having a characteristic better than a predetermined characteristic, the length of the ceiling conductor 13 in the Y-axis direction is a frequency at which the VSWR is 2 or less. It is necessary to be shorter than the length of the wavelength of the upper limit frequency of the band, and in order to have better bidirectionality, the length of the ceiling conductor 13 in the Y-axis direction is substantially half of this wavelength. It is desirable that the top is equal.
[0055]
In other words, the structure of this embodiment makes it possible to bring out the antenna array effect with a single antenna element, and bi-directionality can be obtained.
[0056]
Next, the widening of the impedance characteristics will be described with reference to FIGS.
[0057]
As shown in FIG. 3A, the resonance of the antenna according to the present embodiment is shown in FIG. 3B, an M-type antenna including the antenna element 12, the ceiling conductor 13, the side conductor 14, and the bottom surface of the cavity 15. It can be considered as the sum of the two resonances of the cavity 15.
[0058]
4A, 4B, and 4C show currents flowing through the M-type antenna and the cavity 15, respectively. According to FIG. 4, the resonance mode of the M-type antenna can be represented by two loops as shown in FIG. 5A, and the resonance mode of the cavity has two resonance modes as shown in FIGS. 5B and 5C. It can be expressed as an orthogonal dipole. That is, the resonance mode of FIG. 5B is the resonance mode of the cavity 15 in a plane perpendicular to the ceiling conductor 13 and perpendicular to the bottom surface of the cavity 15, and FIG. 5C is parallel to the ceiling conductor 13 and This is a resonance mode of the cavity 15 in a plane perpendicular to the bottom surface of the cavity 15.
[0059]
In the case of a loop, the condition for resonance is that the phases are aligned after one round, and the length of the loop is n wavelengths (n: positive integer). On the other hand, in the case of a dipole, the resonance condition is that the current flowing in the dipole is 0 at the end and a standing wave that is maximum at the power feeding portion is established, and the length of the dipole is 0.5 · n wavelength (n: positive Integer).
[0060]
By making a difference between the resonance frequency of the M-type antenna and the resonance frequency of the cavity at this time, the antenna of the present embodiment can obtain a broadband impedance characteristic.
[0061]
This will be described using the frequency characteristics of reflection loss shown in FIG. FIG. 6A shows the resonance characteristics of the M-type antenna (loop), and it can be seen that resonance occurs at the frequency fm. FIG. 6B shows the resonance characteristics in the resonance mode of the cavity 15 in a plane perpendicular to the ceiling conductor 13 of the cavity (dipole) and perpendicular to the bottom surface of the cavity 15, and resonates at the frequency fcx. I understand. FIG. 6C shows the resonance characteristics in the resonance mode of the cavity 15 in a plane parallel to the ceiling conductor 13 of the cavity (dipole) and perpendicular to the bottom surface of the cavity 15, and resonates at the frequency fcy. I understand.
[0062]
This time, the case where the resonance frequency fm of the M-type antenna is slightly lower than fcx among the resonance frequencies of the cavity and fcx is slightly lower than fcy among the resonance frequencies of the cavity will be described as an example. Since the antenna resonance characteristic of the present embodiment is obtained as a superposition of the resonance of the M-type antenna and the resonance of the cavity, a broadband resonance characteristic can be obtained as shown by the solid line in FIG. As described above, the antenna of this embodiment is an antenna having a good impedance characteristic with a small reflection loss over a wide band.
[0063]
As described above, the antenna of this embodiment can be designed separately for the M-type antenna and the cavity, and is an excellent antenna that can realize a wider band of the antenna while improving the degree of design freedom.
[0064]
In the present embodiment, the case where the resonance frequency fm of the M-type antenna is slightly lower than fcx among the resonance frequencies of the cavity and fcx is slightly lower than fcy among the resonance frequencies of the cavity has been described. However, it is not limited to this. It is only necessary that at least two resonance frequencies of the resonance frequency fm of the M-type antenna, the resonance frequency fcx of the cavity, and the resonance frequency fcx of the cavity are different.
[0065]
Next, an actually manufactured antenna is shown in FIG.
[0066]
Let λ0 be the free space wavelength when the center frequency is f0. As an example, the cavity 15 is a square of 0.847 × λ0, the height is 0.0706 × λ0, and the length of the side parallel to the X axis of the ceiling conductor 13 is 0.14 × λ0 and parallel to the Y axis. The side length of the side conductor 14 is 0.14 × λ0 parallel to the X axis and the height is 0.0706 × λ0, which is the same as the cavity 15. The characteristics when the antenna of this embodiment has a symmetrical structure with respect to the ZX plane and the ZY plane are shown. At this time, the antenna element 12 is a conductor wire having a diameter of 0.013 × λ 0, an element length of 0.0706 × λ 0, and is connected to a feeding point 11 located at the center of the bottom surface of the cavity 15.
[0067]
FIGS. 8A and 8B show resonance characteristics of the M-type antenna and the cavity in the prototype of the present embodiment, respectively. FIG. 8C shows the voltage standing wave ratio (VSWR) characteristics of the M-type antenna. From FIG. 8 (c), the bandwidth of the M-type antenna having a VSWR of 2 or less is 12.2% as a specific band. Here, in all the diagrams shown in FIG. 8, the horizontal axis represents the frequency normalized by the center frequency of the prototype of the antenna according to the present embodiment.
[0068]
As shown in FIGS. 8A and 8B, it can be seen that the resonant frequency of the cavity is higher than the resonant frequency of the M-type antenna. At this time, when expressed in the resonance mode shown in FIG. 5, the M-type antenna can be expressed as two 1λm loops depending on the resonance frequency and structure, and the cavity is a 1.5λc dipole. Here, λm and λc are free space wavelengths when the frequencies are fm and fc, respectively. Resonant modes of the M-type antenna and the cavity are shown in FIGS. 9 (a) and 9 (b).
[0069]
FIG. 10 shows the VSWR characteristics for the 50Ω feed line of the input impedance of the antenna of this embodiment. In the figure, f1 is the lowest frequency that satisfies VSWR of 2 or less, f2 is the highest frequency that satisfies VSWR of 2 or less, and f0 is the center frequency.
[0070]
FIG. 10 shows that the ratio band ((f2−f1) / f0) of the bandwidth with VSWR of 2 or less is 27.1%, realizing an antenna with a very low loss over a very wide band. The bandwidth of the antenna increases approximately in proportion to the volume of the antenna. Therefore, when volume comparison is made with the conventional antenna, the following equation 1 is obtained.
[0071]
[Expression 1]
Figure 0003848575
That is, as shown in Equation 1, it is 0.87, and the volume is reduced by 13%. On the other hand, the increase in the ratio band is as shown in Equation 2 below.
[0072]
[Expression 2]
Figure 0003848575
That is, as shown in Equation 2, the increase in the ratio band is 1.49, which is an increase of 49%. Therefore, the increase in the specific bandwidth of the prototype of the present embodiment, in which the decrease in volume is added, is 56%.
[0073]
As described above, the prototype of the antenna according to the present embodiment realizes a broadband impedance characteristic of 56% as compared with the conventional antenna.
[0074]
FIG. 11A shows the radiation characteristic at f1. FIG. 11B shows the radiation characteristics at f2. 11 (a) and 11 (b), it can be seen that when the frequencies are f1 and f2, bidirectionality substantially equal to the horizontal plane is obtained. Thus, it can be seen that the antenna according to the present embodiment has a low-loss characteristic over a wide band and also realizes bi-directionality over a wide band in the radiation characteristic.
[0075]
Also in the prototype antenna of the present embodiment, the antenna element height is 0.0706 × λ0, which is lower than that of a normal ¼ wavelength antenna element. This is because capacitive coupling occurs between the ceiling conductor 13 and the cavity 15 of the antenna, which is equivalent to having a capacitive load at the projecting end of the antenna element 12, and the height of the antenna element 12 is reduced. . Compared to the conventional antenna, the height is 84.6%, and the thickness is reduced by about 15%.
[0076]
In this way, low loss impedance characteristics are realized in a wider band without impairing the features of the conventional antenna.
[0077]
Although the prototype shown above shows an example of an antenna that maintains a small and thin shape and has a wide impedance characteristic and bidirectionality, for example, when an application requires a very small reflection loss, It is also possible to design the reflection loss to be extremely small within the desired frequency band at the expense of some impedance frequency bandwidth.
[0078]
When such a design is performed, an optimum combination of structural parameters such as the size and height of the cavity 15, the size of the opening 16, the size of the ceiling conductor 13 and the height of the side conductors 14 is suitable for the purpose. It is necessary to find out.
[0079]
In the embodiment and the prototype shown here, the antenna of the present embodiment has a symmetric structure with respect to the ZY plane and the ZX plane. In this case, the direction of the radiated radio wave from the antenna is shown. There is an effect that the property becomes symmetrical with respect to the ZY plane and the ZX plane.
[0080]
When the center of the ceiling conductor 13 is shifted from the origin, or when the ceiling conductor 13 and the side conductors 14 are not symmetrical with respect to the ZX plane and the ZY plane, the direction with the strongest directivity is correspondingly changed from the X axis to the Y axis direction. Although it will shift | deviate, such an antenna can also be used depending on the space of the installation place of an antenna.
[0081]
As described above, according to the present embodiment, it is possible to realize a small antenna having a simple structure with a wide band and low loss characteristics, and also having a radiation characteristic with a bidirectional characteristic over a wide band.
[0082]
In the present embodiment, the antenna according to the present embodiment is described as an example of an antenna having a symmetrical structure with respect to the ZY plane and the ZX plane. However, the present invention is not necessarily limited to the antenna having this configuration. It is not something. For example, in order to obtain a desired radiation directivity or input impedance characteristic, a structure that is symmetric only with respect to the ZY plane or a structure that is asymmetric with respect to the ZY plane or the ZX plane is possible. Further, a structure in which only the opening 16 is symmetric with respect to the ZY plane or symmetrical with respect to the ZY plane and the ZX plane is also possible. Further, a structure in which only the cavity 15 is symmetric with respect to the ZY plane or symmetrical with respect to the ZY plane and the ZX plane is also possible. Further, a structure in which only the ceiling conductor 13 is symmetric with respect to the ZY plane or symmetrical with respect to the ZY plane and the ZX plane is also possible. Further, a structure in which only the side conductors 14 are symmetric with respect to the ZY plane or symmetrical with respect to the ZY plane and the ZX plane is also possible. Moreover, these combinations are also possible, and by having such a structure, an antenna having an optimal radiation directivity in the radiation target space can be realized.
[0083]
In the present embodiment, an antenna having one opening 16 has been described as an example. However, the present invention is not necessarily limited to an antenna having this configuration. For example, in order to obtain a desired radiation directivity or input impedance characteristic, a structure in which two or more openings 16 are provided is also possible.
[0084]
In the present embodiment, the antenna having the rectangular opening 16 has been described as an example. However, the present invention is not necessarily limited to the antenna having this configuration. For example, in order to obtain a desired radiation directivity or input impedance characteristic, it is possible to form the opening 16 in a circular shape, a square shape, a polygonal shape, a semicircular shape, a combination thereof, a ring shape, or other shapes. When the opening 16 is formed of a circle, an ellipse, or a curved surface, in the radiation directivity, since the corner portion of the antenna conductor portion is reduced, the diffraction effect at the corner portion is reduced and the cross-polarization of the radiated radio wave from the antenna is reduced. There is an effect that the wave conversion loss is reduced.
[0085]
In the present embodiment, the antenna having the structure in which the opening 16 is disposed in the ceiling portion of the cavity 15 has been described as an example. However, the present invention is not necessarily limited to the antenna having this configuration. For example, in addition to the opening 16 disposed on the ceiling portion of the cavity 15, a structure in which an opening is disposed on the side surface of the cavity 15 in order to obtain a desired radiation directivity or input impedance characteristic is also possible.
[0086]
In the present embodiment, the antenna having a structure in which the opening 16 is provided in a part of the ceiling of the cavity 15 has been described as an example. However, the present invention is not necessarily limited to the antenna having this configuration. Absent. For example, a structure in which the ceiling portion of the cavity 15 is all open and the ceiling portion of the cavity 15 is the opening 15 is also possible.
[0087]
In the present embodiment, the antenna having a structure in which the bottom surface of the cavity 15 is a square is described as an example. However, the present invention is not necessarily limited to the antenna having this configuration. For example, in order to obtain a desired radiation directivity or input impedance characteristic, the bottom surface of the cavity 15 may be other polygons, semicircles, combinations thereof, or other shapes. Also, a structure in which the bottom surface of the cavity 15 is circular, elliptical, curved, or other shapes is possible. Thereby, in the radiation directivity, there is an effect that the diffraction effect at the corner portion is reduced and the cross polarization conversion loss of the radiated radio wave from the antenna is reduced by reducing the corner portion of the antenna conductor portion. In addition, when the antenna is installed on a ceiling or the like, there is a demand for matching the shape of the antenna with that of the ceiling surface or the shape of the room so that the antenna does not stand out. However, when the shape of the antenna is a rectangle or other polygons, the ceiling grid or room shape is fixed, so that the antenna installation direction is limited. Therefore, when the bottom surface of the cavity 15 is circular, and particularly when the bottom surface of the antenna is circular, when installing the antenna on the ceiling, the antenna should be installed without paying attention to the shape of the ceiling or the room. There is an advantage that is possible. FIG. 12 shows a case where the cavity 15 has a cylindrical shape as an example. Furthermore, when the bottom surface of the antenna is circular, the antenna can be rotated to change the mounting direction. As a result, it is possible to adjust the radiation direction of the radio wave, and it is possible to obtain the optimum radiation characteristic for the installation position of the antenna.
[0088]
In the present embodiment, the antenna having a structure in which the ceiling conductor 13 is formed in a rectangular shape has been described as an example. However, the present invention is not necessarily limited to the antenna having this configuration. For example, in order to obtain a desired radiation directivity or input impedance characteristic, the ceiling conductor 13 can be other polygons, semicircles, combinations thereof, lines, or other shapes. Also, a structure in which the ceiling conductor 13 is circular, elliptical, curved, or other shapes is possible. Thereby, in the radiation directivity, there is an effect that the diffraction effect at the corner portion is reduced and the cross polarization conversion loss of the radiated radio wave from the antenna is reduced by reducing the corner portion of the antenna conductor portion.
[0089]
  In the present embodiment, the side conductor 14 and the ceiling conductor 13 are U-shaped.Or a shape that should be called a bowlAlthough the antenna having the above structure has been described as an example, the present invention is not necessarily limited to the antenna having this configuration. For example, the side conductor 14 and the ceiling conductor 13 are U-shaped orAA torch-like structure is also possible. Thereby, in the radiation directivity, there is an effect that the diffraction effect at the corner portion is reduced and the cross polarization conversion loss of the radiated radio wave from the antenna is reduced by reducing the corner portion of the antenna conductor portion. As an example, FIG. 25 shows the structure of such an antenna. In FIG. 25A, the ceiling conductor 13 and the side conductor 14 are U-shaped.ofIt is an example of the antenna which is a structure. FIG. 25 (b) is a view when the portions of the ceiling conductor 13 and the side conductors 14 of the antenna of FIG. 25 (a) are viewed from the X direction. In FIG. 25 (c), the ceiling conductor 13 and the side conductor 14 are arched.ofIt is an example of the antenna which is a structure. FIG. 25D is a view when the portions of the ceiling conductor 13 and the side conductors 14 of the antenna of FIG. 25C are viewed from the X direction.
[0090]
In the present embodiment, the side conductor 14 is rectangular and the antenna has the same structure as the ceiling conductor 13 as an example. However, the present invention is not necessarily limited to the antenna having this configuration. Absent. For example, in order to obtain a desired radiation directivity or input impedance characteristic, the side conductors 13 can be other polygons, semicircles, combinations thereof, lines, or other shapes. Further, a structure in which the width of the side conductor 13 is narrower or wider than the width of the ceiling conductor 13 is also possible. As a result, the impedance adjustment parameter is increased, and the impedance of the antenna and the impedance of the feeder line can be well matched.
[0091]
In the present embodiment, the antenna having a structure in which the size of the opening 16 is fixed has been described as an example. However, the present invention is not necessarily limited to the antenna having this configuration. For example, as shown in FIG. 13, it is possible to adopt a structure provided with an opening control device 17 capable of changing the size of the opening 16 in the opening 16. For example, by providing a device that slides a conductor plate or the like in the opening 16, it is possible to arbitrarily change the size of the opening 16 and change the radiation directivity of the antenna to obtain a desired radiation directivity. become.
[0092]
In the present embodiment, the antenna having a structure in which the size of the ceiling conductor 13 is fixed has been described as an example. However, the present invention is not necessarily limited to the antenna having this configuration. For example, as shown in FIG. 14, the ceiling conductor 13 may be provided with ceiling conductor control devices 18 and 19 that can change the size of the ceiling conductor 13. For example, by providing a device for sliding a conductor plate or the like on the ceiling conductor 13, the size of the ceiling conductor 13 can be arbitrarily changed to change the radiation directivity of the antenna, so that desired impedance characteristics and radiation directivity can be obtained. Can be obtained.
[0093]
In this embodiment, the case where the resonance frequency of the M-type antenna is slightly lower than the resonance frequency of the cavity has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. Even if it is slightly higher than the resonance frequency, an effect equivalent to that of the present embodiment can be obtained.
[0094]
Further, in the present embodiment, the antenna element 12 is constituted by a straight conductor, but it can also be constituted by other antenna elements. For example, the antenna element 12 may be a helical antenna element configured with a spiral conductor wire. Thereby, the antenna element 12 becomes small and low-profile, and the antenna can be small and low-profile. Further, as shown in FIG. 15, the antenna element 12 may be electrically opened by a gap from a part of the ceiling conductor 13. As a result, the impedance changes and the resonance frequency can be adjusted.
[0095]
It is also possible to arrange the antennas of this embodiment in an array and configure a phased array antenna and an adaptive antenna array. Thereby, it is possible to further control the directivity of the radiated radio wave.
[0096]
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described.
[0097]
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
[0098]
FIG. 16 shows the configuration of the antenna according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 16, 11 is a feeding point, 12 is an antenna element, 13 is a ceiling conductor, 14 is a side conductor, 15 is a cavity, 16 is an opening, and 21 and 22 are matching conductors. The bottom surface of the cavity 15 is on the XY plane, the feeding point 11 is located on the surface of the cavity 15, and the antenna element 12 is connected to the feeding point 11. The side conductor 14 and the ceiling conductor 13 are electrically connected, and the side conductor 14 is electrically connected to the cavity 15. The matching conductors 21 and 22 are electrically connected to the cavity 15.
[0099]
As an example, the cavity 15 forms a rectangular parallelepiped symmetrically with respect to the ZY plane and the ZX plane, the feeding point 11 is disposed on the origin of the XY plane, the ceiling conductor 13 and the side conductor 14 are rectangular, and the ZY plane, ZX plane The case where the antenna element 12 is configured by a conductor line perpendicular to the XY plane and the matching conductors 21 and 22 are arranged on the Y axis symmetrically with respect to the origin is shown.
[0100]
The operation of the antenna of the present embodiment is the same as the operation of the antenna of the first embodiment.
[0101]
In the antenna according to the first embodiment, the matching state with the feeding point 11 may be deteriorated depending on the structure. If the matching state with the power feeding unit is deteriorated in this way, the power supplied to the antenna element 12 is reduced, and the radiation efficiency of the antenna is reduced.
[0102]
For this reason, by providing the matching conductors 21 and 22 apart in the vicinity of the antenna element 12, it is possible to change the impedance of the antenna, improve the matching state with the feeding portion, and improve the antenna characteristics. Further, when the matching conductors 21 and 22 are configured to have an antenna configuration that does not affect the shape of the U-shaped conductor formed of the ceiling conductor 13 and the side conductor 14 and the shape of the opening 16, the radiation directivity of the antenna of the present embodiment is There is almost no change compared to the case without matching conductors. This is because, as described in the first embodiment, the substantial radiation source of the antenna of this embodiment is mainly concentrated on the U-shaped conductor and the opening. That is, it is possible to improve the impedance matching state with almost no change in desired radiation characteristics.
[0103]
In the embodiment shown this time, the antenna of this embodiment has a symmetric structure with respect to the ZY plane and the ZX plane. In this case, the directivity of the radiated radio wave from the antenna is ZY. This has the effect of being symmetric with respect to the plane and the ZX plane.
[0104]
As described above, according to this embodiment, the impedance matching state can be improved with a simple structure, and a small antenna having low loss and bidirectionality can be realized over a wide band.
[0105]
In the present embodiment, the antenna according to the present embodiment is described as an example of an antenna having a symmetrical structure with respect to the ZY plane and the ZX plane. However, the present invention is not necessarily limited to the antenna having this configuration. It is not something. For example, in order to obtain a desired radiation directivity or input impedance characteristic, a structure that is symmetric only with respect to the ZY plane or a structure that is asymmetric with respect to the ZY plane or the ZX plane is possible. Further, a structure in which only the opening 16 is symmetric with respect to the ZY plane or symmetrical with respect to the ZY plane and the ZX plane is also possible. Further, a structure in which only the cavity 15 is symmetric with respect to the ZY plane or symmetrical with respect to the ZY plane and the ZX plane is also possible. Further, a structure in which only the ceiling conductor 13 is symmetric with respect to the ZY plane or symmetrical with respect to the ZY plane and the ZX plane is also possible. Further, a structure in which only the side conductors 14 are symmetric with respect to the ZY plane or symmetrical with respect to the ZY plane and the ZX plane is also possible. Moreover, these combinations are also possible, and by having such a structure, an antenna having an optimal radiation directivity in the radiation target space can be realized.
[0106]
In the present embodiment, an antenna having one opening 16 has been described as an example. However, the present invention is not necessarily limited to an antenna having this configuration. For example, in order to obtain a desired radiation directivity or input impedance characteristic, a structure in which the opening 16 is 2 or more is also possible.
[0107]
In the present embodiment, the antenna having the rectangular opening 16 has been described as an example. However, the present invention is not necessarily limited to the antenna having this configuration. For example, in order to obtain a desired radiation directivity or input impedance characteristic, it is possible to form the opening 16 in a circular shape, a square shape, a polygonal shape, a semicircular shape, a combination thereof, a ring shape, or other shapes. When the opening 16 is formed of a circle, an ellipse, or a curved surface, in the radiation directivity, since the corner portion of the antenna conductor portion is reduced, the diffraction effect at the corner portion is reduced and the cross-polarization of the radiated radio wave from the antenna is reduced. There is an effect that the wave conversion loss is reduced.
[0108]
In the present embodiment, the antenna having the structure in which the opening 16 is disposed in the ceiling portion of the cavity 15 has been described as an example. However, the present invention is not necessarily limited to the antenna having this configuration. For example, in addition to the opening 16 disposed in the ceiling portion of the cavity 15, a structure in which the opening is also disposed on the side surface of the cavity in order to obtain a desired radiation directivity or input impedance characteristic is also possible.
[0109]
In the present embodiment, the antenna having a structure in which the opening 16 is provided in a part of the ceiling of the cavity 15 has been described as an example. However, the present invention is not necessarily limited to the antenna having this configuration. Absent. For example, a structure in which the ceiling portion of the cavity 15 is all open and the ceiling portion of the cavity 15 is the opening 15 is also possible.
[0110]
In the present embodiment, the antenna having a structure in which the bottom surface of the cavity 15 is a square is described as an example. However, the present invention is not necessarily limited to the antenna having this configuration. For example, in order to obtain a desired radiation directivity or input impedance characteristic, the bottom surface of the cavity 15 may be other polygons, semicircles, combinations thereof, or other shapes. Also, a structure in which the bottom surface of the cavity 15 is circular, elliptical, curved, or other shapes is possible. Thereby, in the radiation directivity, there is an effect that the diffraction effect at the corner portion is reduced and the cross polarization conversion loss of the radiated radio wave from the antenna is reduced by reducing the corner portion of the antenna conductor portion.
[0111]
In addition, when the antenna is installed on a ceiling or the like, there is a demand for matching the shape of the antenna with that of the ceiling surface or the shape of the room so that the antenna does not stand out. However, when the shape of the antenna is a rectangle or other polygons, the ceiling grid or room shape is fixed, so that the antenna installation direction is limited. Therefore, when the bottom surface of the cavity 15 is circular, and particularly when the bottom surface of the antenna is circular, when installing the antenna on the ceiling, the antenna should be installed without paying attention to the shape of the ceiling or the room. There is an advantage that is possible.
[0112]
FIG. 12 shows a case where the cavity 15 has a cylindrical shape as an example. Furthermore, when the bottom surface of the antenna is circular, the antenna can be rotated to change the mounting direction. As a result, it is possible to adjust the radiation direction of the radio wave, and it is possible to obtain the optimum radiation characteristic for the installation position of the antenna.
[0113]
In the present embodiment, the antenna having a structure in which the ceiling conductor 13 is formed in a rectangular shape has been described as an example. However, the present invention is not necessarily limited to the antenna having this configuration. For example, in order to obtain a desired radiation directivity or input impedance characteristic, the ceiling conductor 13 can be other polygons, semicircles, combinations thereof, lines, or other shapes. Also, a structure in which the ceiling conductor 13 is circular, elliptical, curved, or other shapes is possible. Thereby, in the radiation directivity, there is an effect that the diffraction effect at the corner portion is reduced and the cross polarization conversion loss of the radiated radio wave from the antenna is reduced by reducing the corner portion of the antenna conductor portion.
[0114]
  In the present embodiment, the side conductor 14 and the ceiling conductor 13 are U-shaped.Or a shape that should be called a bowlAlthough the antenna having the above structure has been described as an example, the present invention is not necessarily limited to the antenna having this configuration. For example, the side conductor 14 and the ceiling conductor 13 are U-shaped orAA torch-like structure is also possible. Thereby, in the radiation directivity, there is an effect that the diffraction effect at the corner portion is reduced and the cross polarization conversion loss of the radiated radio wave from the antenna is reduced by reducing the corner portion of the antenna conductor portion. As an example, FIG. 25 shows the structure of such an antenna. 25A and 25B, the ceiling conductor 13 and the side conductor 14 are U-shaped.ofIt is an example of the antenna which is a structure, (c), (d) of FIG. 25 is that the ceiling conductor 13 and the side conductor 14 are arched.ofIt is an example of the antenna which is a structure.
[0115]
In the present embodiment, the side conductor 14 is rectangular and the antenna has the same structure as the ceiling conductor 13 as an example. However, the present invention is not necessarily limited to the antenna having this configuration. Absent. For example, in order to obtain a desired radiation directivity or input impedance characteristic, the side conductors 14 may be other polygons, semicircles, combinations thereof, lines, or other shapes. Further, a structure in which the width of the side conductor 14 is narrower or wider than the width of the ceiling conductor 13 is also possible. As a result, the impedance adjustment parameter is increased, and the impedance of the antenna and the impedance of the feeder line can be well matched.
[0116]
In the present embodiment, the antenna having a structure in which the size of the opening 16 is fixed has been described as an example. However, the present invention is not necessarily limited to the antenna having this configuration. For example, as shown in FIG. 13, it is possible to adopt a structure provided with an opening control device 17 capable of changing the size of the opening 16 in the opening 16. For example, by providing a device that slides a conductor plate or the like in the opening 16, it is possible to arbitrarily change the size of the opening 16 and change the radiation directivity of the antenna to obtain a desired radiation directivity. become.
[0117]
In the present embodiment, the antenna having a structure in which the size of the ceiling conductor 13 is fixed has been described as an example. However, the present invention is not necessarily limited to the antenna having this configuration. For example, as shown in FIG. 14, the ceiling conductor 13 may be provided with ceiling conductor control devices 18 and 19 that can change the size of the ceiling conductor 13. For example, by providing a device for sliding a conductor plate or the like on the ceiling conductor 13, the size of the ceiling conductor 13 can be arbitrarily changed to change the radiation directivity of the antenna, so that desired impedance characteristics and radiation directivity can be obtained. Can be obtained.
[0118]
Further, in the present embodiment, the antenna element 12 is constituted by a straight conductor, but this may be constituted by another antenna element 12. For example, the antenna element 12 may be a helical antenna element configured with a spiral conductor wire. Thereby, the antenna element 12 becomes small and low-profile, and the antenna can be small and low-profile. Further, as shown in FIG. 15, the antenna element 12 may be electrically opened by a gap from a part of the ceiling conductor 13. As a result, the impedance changes and the resonance frequency can be adjusted.
[0119]
In the present embodiment, the antenna having two matching conductors 21 and 22 has been described as an example. However, the present invention is not necessarily limited to the antenna having this configuration. For example, it may be configured by one or three or more. By adopting such a configuration, the degree of freedom of the structure increases and it becomes possible to further improve the matching state with the power feeding unit.
[0120]
In the present embodiment, the antenna having the structure in which the matching conductors 21 and 22 are arranged on the Y axis apart from the antenna element has been described as an example. However, the present invention is not necessarily limited to the antenna having this configuration. is not. For example, the matching conductors 21 and 22 can be arranged at arbitrary positions on the XY plane on the ground conductor. By adopting such a configuration, the degree of freedom of the structure increases and it becomes possible to further improve the matching state with the power feeding unit.
[0121]
In the present embodiment, the matching conductors 21 and 22 are constituted by straight conductors, but may be constituted by conductors of other shapes. For example, it may be configured by a helical matching conductor configured by a helical conductor wire, or may be configured by a conductor wire bent in an L shape. Thereby, the small and low-profile matching conductors 21 and 22 are possible, and the antenna can be small and low-profile.
[0122]
In the present embodiment, the antenna having the structure in which the matching conductors 21 and 22 are arranged apart from the antenna element 12 has been described as an example. However, the present invention is not necessarily limited to the antenna having this configuration. For example, as shown in FIG. 17, it is possible to electrically connect one end of some or all of the matching conductors 21 and 22 in the middle of the antenna element. By adopting such a configuration, it becomes possible to increase the impedance of the antenna, and in particular, when the antenna impedance is low, it is possible to improve the matching state with the power feeding unit.
[0123]
In the present embodiment, the matching conductors 21 and 22 are described as an example of an antenna in which the ceiling conductor 13 is not connected. However, the present invention is not necessarily limited to the antenna having this configuration. For example, as shown in FIG. 18, it is also possible to configure one or all of the matching conductors 21 and 22 to be electrically connected to the ceiling conductor 13. With such a configuration, the impedance of the antenna can be increased, and when the antenna impedance is low, the matching state with the power feeding unit can be improved.
[0124]
It is also possible to arrange the antennas of this embodiment in an array and configure a phased array antenna and an adaptive antenna array. Thereby, it is possible to further control the directivity of the radiated radio wave.
[0125]
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
[0126]
FIG. 19 shows the configuration of the antenna according to the third embodiment of the present invention.
[0127]
  In FIG. 19, 11 is a feeding point, 12 is an antenna element, 13 is a ceiling conductor, 14 is a side conductor, 15 is a cavity, 16 is an opening, and 31 is a dielectric. The bottom surface of the cavity 15 is on the XY plane, the feeding point 11 is located on the surface of the cavity 15, and the antenna element 12 is connected to the feeding point 11. The side conductor 14 and the ceiling conductor 13 are electrically connected, and the side conductor 14 is electrically connected to the cavity. Matching conductor(Not shown)Is electrically connected to the cavity 15.
[0128]
As an example, the cavity 15 forms a rectangular parallelepiped symmetrically with respect to the ZY plane and the ZX plane, the feeding point 11 is disposed on the origin of the XY plane, the ceiling conductor 13 and the side conductor 14 are rectangular, and the ZY plane, ZX plane A case is shown in which the antenna element 12 is configured by a conductor line perpendicular to the XY plane, and two matching conductors are symmetrically arranged on the Y axis with respect to the origin.
[0129]
Here, the space surrounded by the cavity 15 is called the inside of the antenna, and the space opposite to the inside of the antenna with respect to the cavity 15 is called the outside of the antenna.
[0130]
The operation of the antenna of the present embodiment is the same as the operation of the antenna of the first embodiment.
[0131]
In the antenna of this embodiment, a dielectric 31 is inserted in the antenna. When the ratio of the dielectric constant of the dielectric 31 to the dielectric constant ε0 in vacuum (relative dielectric constant) is εr, the wavelength in the dielectric 31 is 1 / √εr times the wavelength in vacuum. Since εr is 1 or more, the wavelength is shortened in the dielectric 31. For this reason, the antenna can be made smaller and thinner by inserting the dielectric 31 into the antenna.
[0132]
Furthermore, since the antenna of this embodiment has a structure in which a dielectric substrate is inserted inside the antenna, it can be manufactured using a dielectric substrate in which a conductive foil is stretched on both sides.
[0133]
For example, the dielectric substrate is cut, and the conductor foil, the ceiling conductor 13, and the opening 16 are created by cutting the conductor foil on one side of the conductor foil portion, for example, by etching or machining. At this time, the other conductive foil portion of the substrate becomes the bottom surface of the cavity.
[0134]
Further, an appropriate hole is made in the bottom surface of the cavity to create the coaxial feeding portion 11, and a hole is formed in the dielectric substrate so that the protruding end of the conductor wire extending from the inner conductor of the coaxial feeding portion 11 protrudes from the ceiling conductor 13 to the outside of the substrate. The ceiling conductor 13 and the protruding end of the conductor wire are electrically connected to the ceiling conductor with solder or the like.
[0135]
Then, the side surface of the substrate is covered with a via or a conductor to form a side conductor of the cavity 15. Further, the side conductors 14 are formed by vias.
[0136]
FIG. 20 shows a diagram in which the side surfaces of the cavity 15 and the side conductors 14 are configured by vias. In FIG. 20, 11 is a feeding point, 12 is an antenna element, 13 is a ceiling conductor, 14 is a side conductor, 15 is a cavity, 16 is an opening, 31 is a dielectric, and 32 is a via.
[0137]
By performing substrate processing with high machining accuracy such as etching processing, the manufacturing accuracy of the antenna is improved, and further, the cost can be reduced by mass production.
[0138]
In addition, since the antenna of the conventional example has an opening, there is a risk that dust or moisture in the antenna may enter the antenna from the opening depending on the installation environment of the antenna, and the characteristics of the antenna may be deteriorated. By filling the inside of the antenna, it is possible to prevent the deterioration of characteristics due to the entry of dust and humid air.
[0139]
As described above, according to the present embodiment, a small and thin shape with a simple structure, good work accuracy, little deterioration of antenna characteristics, low loss characteristics over a wide band, and even radiation characteristics. A small antenna having bidirectionality over a wide band can be realized.
[0140]
In the present embodiment, the antenna having a structure in which the inside of the antenna surrounded by the conductor is completely filled with the dielectric 31 has been described as an example. However, the present invention is not necessarily limited to the antenna having this configuration. In addition, the dielectric 31 may be present in a part of the antenna. For example, all or a part of the cavity 15, the ceiling conductor 13, the side conductor 14, or the opening 16 is created by cutting the conductor foil by etching or machining using a dielectric substrate with a conductor foil stretched on one side. It is also possible to construct an antenna by sticking them together. By producing the conductor portion having the opening 16 using a dielectric substrate in this manner, it is possible to prevent the deterioration of characteristics due to dust and humid air entering the antenna.
[0141]
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment will be described.
[0142]
Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
[0143]
FIG. 26 shows the configuration of the antenna according to the fourth embodiment of the present invention. In FIG. 26, 11 is a feeding point, 12 is an antenna element, 13 is a ceiling conductor, 14 is a side conductor, 15 is a cavity, 16 is an opening, and 41 and 42 are directivity control conductors. The bottom surface of the cavity 15 is on the XY plane, the feeding point 11 is located on the surface of the cavity 15, and the antenna element 12 is connected to the feeding point 11. The side conductor 14 and the ceiling conductor 13 are electrically connected, and the side conductor 14 is electrically connected to the cavity 15. The directivity control conductors 41 and 42 are electrically connected to the bottom surface of the cavity 15, and are disposed at equal distances from the origin on the X axis.
[0144]
As an example, the cavity 15 forms a rectangular parallelepiped symmetrically with respect to the ZY plane and the ZX plane, the feeding point 11 is disposed on the origin of the XY plane, the ceiling conductor 13 and the side conductor 14 are rectangular, and the ZY plane, ZX plane The case where it arrange | positions symmetrically with respect to a surface and the antenna element 12 is comprised with the conductor wire perpendicular | vertical to XY plane is shown.
[0145]
The operation of the antenna of this embodiment is basically the same as that of the antenna of the first embodiment.
[0146]
The difference from the first embodiment is that the directivity of the antenna can be controlled by the directivity control conductors 41 and 42. That is, since the directivity control conductors 41 and 42 are arranged at equidistant positions from the origin on the X axis, the directivity in the X direction is made stronger than the antenna of the first embodiment while maintaining the bidirectionality. I can do it. Thus, the antenna of this embodiment can control the directivity of the vertical plane.
[0147]
For example, when an antenna is installed in a space that is long and low in the horizontal direction, such as a corridor, it is necessary to radiate radio waves strongly in the horizontal direction. Therefore, the antenna of this embodiment is suitable for installation in a space that is long in the horizontal direction and low in height, such as a corridor.
[0148]
By thus arranging the directivity control conductors 41 and 42 symmetrically on the ZY plane and symmetrically on the ZX plane, the directivity can be strengthened in the X direction while maintaining the bidirectionality.
[0149]
Although the directivity control conductors 41 and 42 of the present embodiment are described as being arranged on the X axis, the present invention is not limited to this. When the directivity control conductors 41 and 42 are shifted in the Y direction, the directivity of the antenna is also directed in the moving direction accordingly. Therefore, when the antenna is installed at the site where the antenna is installed, the antenna can be easily adjusted so as to obtain the optimum directivity only by adjusting the positions of the directivity control conductors 41 and 42. .
[0150]
In this case, a plurality of holes or indicating portions for supporting the directivity control conductors 41 and 42 are provided in advance on the bottom surface of the cavity 15, and when the antenna is installed on the site, the directivity control conductors 41 and 42 are not connected to these. The antenna directivity can be controlled simply by inserting it into the hole or support. As described above, by using the directivity control conductors 41 and 42, it is possible to easily adjust the directivity of the antenna when the antenna is installed on the site rather than at the time of manufacturing the antenna.
[0151]
Furthermore, although the directivity control conductors 41 and 42 of the present embodiment have been described as conductors in the vertical direction as shown in FIG. 26, the present invention is not limited to this. It may be horizontal with respect to the cavity 15 or may be oblique. Further, it may not be connected to the cavity 15. Moreover, it does not need to be rod-shaped as shown in FIG. 26, and may be a conductor having an arbitrary shape such as a circle.
[0152]
Furthermore, although the two directivity control conductors 41 and 42 of the present embodiment are arranged in FIG. 26, an arbitrary number such as four or six may be arranged.
[0153]
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment will be described.
[0154]
Hereinafter, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
[0155]
FIG. 27 shows the configuration of the antenna according to the fifth embodiment of the present invention. In FIG. 27, 11 is a feeding point, 12 is an antenna element, 13 is a ceiling conductor, 14 is a side conductor, 15 is a cavity, and 16 is an opening. The bottom surface of the cavity 15 is on the XY plane, the feeding point 11 is located on the surface of the cavity 15, and the antenna element 12 is connected to the feeding point 11. The side conductor 14 and the ceiling conductor 13 are electrically connected, and capacitors 43 and 44 are inserted between the side conductor 14 and the cavity 15.
[0156]
As an example, the cavity 15 forms a rectangular parallelepiped symmetrically with respect to the ZY plane and the ZX plane, the feeding point 11 is disposed on the origin of the XY plane, the ceiling conductor 13 and the side conductor 14 are rectangular, and the ZY plane, ZX plane The case where it arrange | positions symmetrically with respect to a surface and the antenna element 12 is comprised with the conductor wire perpendicular | vertical to XY plane is shown.
[0157]
The operation of the antenna of this embodiment is basically the same as that of the antenna of the first embodiment.
[0158]
The difference from the first embodiment is that the height from the bottom surface of the cavity 15 to the ceiling conductor 13 is lowered by inserting capacitors 43 and 44 between the side conductor 14 and the bottom surface of the cavity 15. It is a point that can be. Thus, by using the capacitors 43 and 44, when the height of the antenna is too high, the height of the antenna can be reduced.
[0159]
Further, FIG. 28 is obtained by replacing the portions of the capacitors 43 and 44 of the antenna of FIG. By using the coils 45 and 46, when the height of the antenna is too low, the height of the antenna can be increased.
[0160]
In the present embodiment, the antenna according to the present embodiment is described as an example of an antenna having a symmetrical structure with respect to the ZY plane and the ZX plane. However, the present invention is not necessarily limited to the antenna having this configuration. It is not something. For example, in order to obtain a desired radiation directivity or input impedance characteristic, a structure that is symmetric only with respect to the ZY plane or a structure that is asymmetric with respect to the ZY plane or the ZX plane is possible. Further, a structure in which only the opening 16 is symmetric with respect to the ZY plane or symmetrical with respect to the ZY plane and the ZX plane is also possible. Further, a structure in which only the cavity 15 is symmetric with respect to the ZY plane or symmetrical with respect to the ZY plane and the ZX plane is also possible. Further, a structure in which only the ceiling conductor 13 is symmetric with respect to the ZY plane or symmetrical with respect to the ZY plane and the ZX plane is also possible. Further, a structure in which only the side conductors 14 are symmetric with respect to the ZY plane or symmetrical with respect to the ZY plane and the ZX plane is also possible. Moreover, these combinations are also possible, and by having such a structure, an antenna having an optimal radiation directivity in the radiation target space can be realized.
[0161]
In the present embodiment, an antenna having one opening 16 has been described as an example. However, the present invention is not necessarily limited to an antenna having this configuration. For example, in order to obtain a desired radiation directivity or input impedance characteristic, a structure in which the opening 16 is 2 or more is also possible.
[0162]
In the present embodiment, the antenna having the rectangular opening 16 has been described as an example. However, the present invention is not necessarily limited to the antenna having this configuration. For example, in order to obtain a desired radiation directivity or input impedance characteristic, it is possible to form the opening 16 in a circular shape, a square shape, a polygonal shape, a semicircular shape, a combination thereof, a ring shape, or other shapes. When the opening 16 is formed of a circle, an ellipse, or a curved surface, in the radiation directivity, since the corner portion of the antenna conductor portion is reduced, the diffraction effect at the corner portion is reduced and the cross-polarization of the radiated radio wave from the antenna is reduced. There is an effect that the wave conversion loss is reduced.
[0163]
  In the present embodiment, the side conductor 14 and the ceiling conductor 13 are U-shaped.Or a shape that should be called a bowlAlthough the antenna having the above structure has been described as an example, the present invention is not necessarily limited to the antenna having this configuration. For example, the side conductor 14 and the ceiling conductor 13 are U-shaped orAA torch-like structure is also possible. Thereby, in the radiation directivity, there is an effect that the diffraction effect at the corner portion is reduced and the cross polarization conversion loss of the radiated radio wave from the antenna is reduced by reducing the corner portion of the antenna conductor portion. As an example, FIG. 25 shows the structure of such an antenna. 25A and 25B, the ceiling conductor 13 and the side conductor 14 are U-shaped.ofIt is an example of the antenna which is a structure, (c), (d) of FIG. 25 is that the ceiling conductor 13 and the side conductor 14 are arched.ofIt is an example of the antenna which is a structure.
[0164]
In the present embodiment, an antenna having a structure in which the opening 16 is disposed in the cavity ceiling has been described as an example. However, the present invention is not necessarily limited to the antenna having this configuration. For example, in order to obtain a desired radiation directivity or input impedance characteristic, a structure in which an opening is arranged on the side surface of the cavity 15 in addition to the opening 16 arranged on the ceiling portion of the cavity 15 is also possible.
[0165]
In the present embodiment, the antenna having a structure in which the opening 16 is provided in a part of the ceiling of the cavity 15 has been described as an example. However, the present invention is not necessarily limited to the antenna having this configuration. Absent. For example, a structure in which the ceiling portion of the cavity 15 is all open and the ceiling portion of the cavity 15 is the opening 15 is also possible.
[0166]
In the present embodiment, the antenna having a structure in which the bottom surface of the cavity 15 is a square is described as an example. However, the present invention is not necessarily limited to the antenna having this configuration. For example, in order to obtain a desired radiation directivity or input impedance characteristic, the bottom surface of the cavity 15 may be other polygons, semicircles, combinations thereof, or other shapes. Also, a structure in which the bottom surface of the cavity 15 is circular, elliptical, curved, or other shapes is possible. Thereby, in the radiation directivity, there is an effect that the diffraction effect at the corner portion is reduced and the cross polarization conversion loss of the radiated radio wave from the antenna is reduced by reducing the corner portion of the antenna conductor portion.
[0167]
In addition, when the antenna is installed on a ceiling or the like, there is a demand for matching the shape of the antenna with that of the ceiling surface or the shape of the room so that the antenna does not stand out. However, when the shape of the antenna is a rectangle or other polygons, the ceiling grid or room shape is fixed, so that the antenna installation direction is limited. Therefore, when the bottom surface of the cavity 15 is circular, and particularly when the bottom surface of the antenna is circular, when installing the antenna on the ceiling, the antenna should be installed without paying attention to the shape of the ceiling or the room. There is an advantage that is possible.
[0168]
FIG. 12 shows a case where the cavity 15 has a cylindrical shape as an example. Furthermore, when the bottom surface of the antenna is circular, the antenna can be rotated to change the mounting direction. As a result, it is possible to adjust the radiation direction of the radio wave, and it is possible to obtain the optimum radiation characteristic for the installation position of the antenna.
[0169]
In the present embodiment, the antenna having a structure in which the ceiling conductor 13 is formed in a rectangular shape has been described as an example. However, the present invention is not necessarily limited to the antenna having this configuration. For example, in order to obtain a desired radiation directivity or input impedance characteristic, the ceiling conductor 13 can be other polygons, semicircles, combinations thereof, lines, or other shapes. Also, a structure in which the ceiling conductor 13 is circular, elliptical, curved, or other shapes is possible. Thereby, in the radiation directivity, there is an effect that the diffraction effect at the corner portion is reduced and the cross polarization conversion loss of the radiated radio wave from the antenna is reduced by reducing the corner portion of the antenna conductor portion.
[0170]
In the present embodiment, the side conductor 14 is rectangular and the antenna has the same structure as the ceiling conductor 13 as an example. However, the present invention is not necessarily limited to the antenna having this configuration. Absent. For example, in order to obtain a desired radiation directivity or input impedance characteristic, the side conductors 14 may be other polygons, semicircles, combinations thereof, lines, or other shapes. Further, a structure in which the width of the side conductor 14 is narrower or wider than the width of the ceiling conductor 13 is also possible. As a result, the impedance adjustment parameter is increased, and the impedance of the antenna and the impedance of the feeder line can be well matched.
[0171]
In the present embodiment, the antenna having a structure in which the size of the opening 16 is fixed has been described as an example. However, the present invention is not necessarily limited to the antenna having this configuration. For example, as shown in FIG. 13, it is possible to adopt a structure provided with an opening control device 17 capable of changing the size of the opening 16 in the opening 16. For example, by providing a device that slides a conductor plate or the like in the opening 16, it is possible to arbitrarily change the size of the opening 16 and change the radiation directivity of the antenna to obtain a desired radiation directivity. become.
[0172]
In the present embodiment, the antenna having a structure in which the size of the ceiling conductor 13 is fixed has been described as an example. However, the present invention is not necessarily limited to the antenna having this configuration. For example, as shown in FIG. 14, the ceiling conductor 13 may be provided with ceiling conductor control devices 18 and 19 that can change the size of the ceiling conductor 13. For example, by providing a device for sliding a conductor plate or the like on the ceiling conductor 13, the size of the ceiling conductor 13 can be arbitrarily changed to change the radiation directivity of the antenna, so that desired impedance characteristics and radiation directivity can be obtained. Can be obtained.
[0173]
Further, in the present embodiment, the antenna element 12 is constituted by a straight conductor, but it can also be constituted by other antenna elements. For example, the antenna element 12 may be a helical antenna element configured with a spiral conductor wire. Thereby, the antenna element 12 becomes small and low-profile, and the antenna can be small and low-profile. Further, as shown in FIG. 15, the antenna element 12 may be electrically opened by a gap from a part of the ceiling conductor 13. As a result, the impedance changes and the resonance frequency can be adjusted.
[0174]
It is also possible to arrange the antennas of this embodiment in an array and configure a phased array antenna and an adaptive antenna array. Thereby, it is possible to further control the directivity of the radiated radio wave.
[0175]
The cavity 15 of the present embodiment is an example of the conductive case of the present invention, and the side conductor 14 and the ceiling conductor 13 of the present embodiment are examples of the inner conductor of the present invention. The antenna element 12 is an example of the feeding element of the present invention, and the connection point between the antenna element 12 of the present embodiment and the ceiling conductor 13 is an example of the feeding point of the present invention, and the antenna element 12 of the present embodiment When a gap is provided between the ceiling conductor 13 and the ceiling conductor control devices 18 and 19 of the present embodiment, the ceiling conductor adjustment means of the present invention is an example, and the opening control device of the present embodiment. Reference numeral 17 denotes an example of the opening control means of the present invention, and the portable feeding point 11 of the present embodiment is an example of the feeding unit of the present invention.
[0176]
As described above, according to the present embodiment, by disposing the antenna element 12 surrounded by the side conductor 14 and the ceiling conductor 13 inside the cavity 15, the loss is reduced over a wide band with a simple structure and An antenna capable of obtaining bi-directionality can be realized.
[0177]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, the present invention can provide an antenna having a small antenna size, in particular, a small antenna on the upper side and capable of obtaining bidirectionality over a wide band.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an example of a configuration of an antenna according to a first embodiment of the present invention
FIG. 2A shows an operation principle of an example of the configuration of the antenna according to the first embodiment of the present invention, and the direction of an electric field generated between the ceiling conductor 13 and the bottom surface of the cavity 15 by the antenna element 12; Figure showing
  (B) The operational principle of an example of the structure of the antenna in the 1st Embodiment of this invention is shown, The figure which replaced the electric field shown to (a) by the magnetic current
FIG. 3 (a) shows an operation principle of an example of the configuration of the antenna according to the first embodiment of the present invention, and M composed of an antenna element 12, a ceiling conductor 13, a side conductor 14, and a bottom surface of a cavity 15. Figure showing a type antenna
  (B) The figure which shows the principle of operation of an example of the structure of the antenna in the 1st Embodiment of this invention, and shows the antenna which consists of the cavity 15
FIG. 4A is a diagram illustrating an operation principle of an example of the configuration of the antenna according to the first embodiment of the present invention, and is a diagram illustrating a current flowing through an M-type antenna;
  (B) The figure which shows the operation principle of an example of the structure of the antenna in the 1st Embodiment of this invention, and shows the electric current which flows into a cavity
  (C) The figure which shows the operation principle of an example of the structure of the antenna in the 1st Embodiment of this invention, and shows the electric current which flows into a cavity
FIG. 5A is a diagram illustrating an operation principle of an example of the configuration of the antenna according to the first embodiment of the present invention, and illustrating a resonance mode of an M-type antenna;
  (B) The operational principle of an example of the structure of the antenna in the 1st Embodiment of this invention is shown, and the figure which shows the resonance mode of a cavity
  (C) The operational principle of an example of the structure of the antenna in the 1st Embodiment of this invention is shown, and the figure which shows the resonance mode of a cavity
6A is a diagram illustrating the operating principle of an example of the configuration of the antenna according to the first embodiment of the present invention, and is a diagram illustrating the frequency characteristics of the reflection loss of the M-type antenna (loop). FIG.
  (B) The operational principle of an example of the structure of the antenna in the 1st Embodiment of this invention is shown, and the figure which shows the frequency characteristic of the reflection loss of a cavity (dipole)
  (C) The figure shows the operating principle of an example of the configuration of the antenna in the first embodiment of the present invention, and shows the frequency specification of the reflection loss of the cavity (dipole)
  (D) The figure shows the operating principle of an example of the configuration of the antenna according to the first embodiment of the present invention, and shows the frequency characteristics of the reflection loss of the antenna according to the present embodiment.
FIG. 7 is a diagram showing an example of an antenna prototype according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 8A shows the operating principle of an example of the configuration of the prototype of the antenna according to the first embodiment of the present invention, and shows the frequency characteristics of the reflection loss of the M-type antenna in the prototype.
  (B) The operational principle of an example of the configuration of the prototype of the antenna according to the first embodiment of the present invention is shown and is a diagram showing the frequency characteristics of the reflection loss of the cavity in the prototype.
  (C) The figure shows the operating principle of an example of the configuration of the prototype of the antenna according to the first embodiment of the present invention, and shows the voltage standing wave ratio characteristic of the M-type antenna in the prototype.
FIG. 9A is a diagram illustrating an operation principle of an example of the configuration of an antenna prototype according to the first embodiment of the present invention, and is a diagram illustrating a resonance mode of an M-type antenna in the prototype.
  (B) The operational principle of an example of the configuration of the prototype of the antenna according to the first embodiment of the present invention is shown, and is a diagram showing the resonance mode of the cavity in the prototype
FIG. 10 is a diagram showing an example of impedance characteristics of the prototype antenna according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 11A shows an example of radiation radiation directivity of the antenna prototype according to the first embodiment of the present invention, and shows radiation characteristics at f1.
  (B) An example of radiation radiation directivity of the antenna prototype according to the first embodiment of the present invention, showing a radiation characteristic at f2.
FIG. 12 is a diagram showing an example of the configuration of an antenna according to Embodiments 1, 2, and 3 of the present invention
FIG. 13 is a diagram showing an example of the configuration of an antenna aperture control device in the first, second, and third embodiments of the present invention.
FIG. 14 is a diagram showing an example of the configuration of the antenna ceiling conductor control device according to the first, second, and third embodiments of the present invention;
FIG. 15 is a diagram showing an example of the configuration of an antenna in the first, second, and third embodiments of the present invention.
FIG. 16 is a diagram illustrating an example of a configuration of an antenna according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a diagram illustrating an example of a configuration of an antenna according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a diagram illustrating an example of a configuration of an antenna according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a diagram illustrating an example of a configuration of an antenna according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 20 is a diagram illustrating an example of a configuration of an antenna according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 21 is a diagram showing a configuration of a conventional antenna.
FIG. 22 is a diagram showing an example of a prototype of an antenna according to a conventional example.
FIG. 23 is a diagram showing impedance characteristics of a prototype of an antenna according to a conventional example.
FIG. 24 is a diagram showing the radiation characteristics of a prototype of a conventional antenna.
FIG. 25 (a) shows that the ceiling conductor 13 and the side conductors 14 in the first embodiment of the present inventionUThe figure which shows an example of the antenna which has a character-like structure
  (B) The figure which looked at the part of the ceiling conductor 13 and the side conductor 14 of the antenna of (a) from the X direction.
  (C) The ceiling conductor 13 and the side conductor 14 in the first embodiment of the present inventionAFigure showing an example of an antenna having a torch-like structure
  (D)The figure which looked at the part of the ceiling conductor 13 and the side conductor 14 of the antenna of (c) from the X direction
FIG. 26 is a diagram illustrating an example of a configuration of an antenna according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 27 is a diagram showing an example of a configuration of an antenna according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 28 is a diagram illustrating an example of a configuration of an antenna according to a fifth embodiment of the present invention.

Claims (24)

上方に開口部を少なくとも１つ有する箱形の導電性ケースと、
その内部に収納され底面に設けられたコの字状またはＵ字状またはアーチ状の内部導体と、
前記導電性ケースの内部に収納され、前記導電性ケースの前記底面に設けられた給電部に接続された給電素子とを備え、
前記内部導体は、前記導電性ケースに設置されている部分を除いて前記ケースに接続していないアンテナ。A box-shaped conductive case having at least one opening on the upper side;
A shaped or U-shaped or A over switch shaped inner conductor of the co-formed on the bottom surface is contained therein,
A power feeding element housed inside the conductive case and connected to a power feeding portion provided on the bottom surface of the conductive case;
The internal conductor is an antenna that is not connected to the case except for a portion installed in the conductive case. 前記給電素子は、前記内部導体の天井部分に接続されている請求項１記載のアンテナ。The antenna according to claim 1, wherein the feeding element is connected to a ceiling portion of the inner conductor. 前記給電素子と前記内部導体の天井部分との間には、前記給電素子を前記内部導体の給電点に対して電気的に開放するギャップが設けられている請求項１記載のアンテナ。The antenna according to claim 1, wherein a gap is provided between the feeding element and a ceiling portion of the inner conductor to electrically open the feeding element with respect to a feeding point of the inner conductor. 前記導線性ケースと電気的に接続された少なくとも１個以上の整合導体を備えた請求項１記載のアンテナ。The antenna according to claim 1, further comprising at least one matching conductor electrically connected to the conductive case. 前記整合導体のうち少なくとも１個以上は、前記給電素子と電気的に接続されている請求項４記載のアンテナ。The antenna according to claim 4, wherein at least one of the matching conductors is electrically connected to the feeding element. 前記整合導体のうち少なくとも１個以上は、前記内部導体と電気的に接続されている請求項４記載のアンテナ。The antenna according to claim 4, wherein at least one of the matching conductors is electrically connected to the inner conductor. 前記導電性ケースにより囲まれた前記給電素子を含む空間の全部または一部は、誘電体で満たされている請求項１記載のアンテナ。The antenna according to claim 1, wherein all or part of a space including the power feeding element surrounded by the conductive case is filled with a dielectric. 前記誘電体とは、誘電体基板であり、
前記導電性ケースは、前記誘電体基板に貼り付けられた金属箔パターン及び／または前記誘電体基板に設けられたビアにより構成され、
前記内部導体の天井部分は、前記誘電体基板上に貼り付けられた金属箔パターンにより構成され、
前記内部導体の側面部分は、前記誘電体基板に設けられたビアにより構成されている請求項７記載のアンテナ。The dielectric is a dielectric substrate,
The conductive case is constituted by a metal foil pattern attached to the dielectric substrate and / or vias provided in the dielectric substrate,
The ceiling portion of the inner conductor is constituted by a metal foil pattern attached on the dielectric substrate,
The antenna according to claim 7, wherein the side portion of the inner conductor is configured by a via provided in the dielectric substrate. 前記開口の大きさを調整する開口制御手段を備えた請求項１記載のアンテナ。The antenna according to claim 1, further comprising aperture control means for adjusting a size of the aperture. 前記内部導体の天井部分の大きさを調整する天井導体調整手段を備えた請求項１記載のアンテナ。The antenna according to claim 1, further comprising a ceiling conductor adjusting means for adjusting a size of a ceiling portion of the inner conductor. 前記導電性ケースの前記底面は、円形状である請求項１記載のアンテナ。The antenna according to claim 1, wherein the bottom surface of the conductive case has a circular shape. 前記導電性ケースの前記底面は、直方体の形状である請求項１記載のアンテナ。The antenna according to claim 1, wherein the bottom surface of the conductive case has a rectangular parallelepiped shape. 前記内部導体がコの字状の場合、前記内部導体の天井部分の長さであって、前記導電性ケースに接地されている部分の一方から他方に向かう方向と平行な方向の長さは、所定の特性以上に良好な特性を有する周波数帯域の上限の周波数の波長の長さより短い請求項１記載のアンテナ。When the inner conductor is U-shaped, it is the length of the ceiling portion of the inner conductor, and the length in the direction parallel to the direction from one of the portions grounded to the conductive case to the other, The antenna according to claim 1, wherein the antenna has a wavelength shorter than an upper limit frequency of a frequency band having characteristics better than a predetermined characteristic. 前記導電性ケースの中心に配置した原点と、前記導電性ケースの前記底面に配置したＸ軸及びＹ軸と、前記底面に直交するＺ軸とを有する直交座標系を用いる場合、前記導電性ケースがその直交座標系のＺＸ面及びＺＹ面で対称であり、
前記給電部は、その直交座標系のＹ軸上に配置されている請求項１記載のアンテナ。When using an orthogonal coordinate system having an origin disposed at the center of the conductive case, an X axis and a Y axis disposed on the bottom surface of the conductive case, and a Z axis perpendicular to the bottom surface, the conductive case Is symmetric in the ZX and ZY planes of the Cartesian coordinate system,
The antenna according to claim 1, wherein the power feeding unit is disposed on a Y axis of the orthogonal coordinate system. 前記内部導体の中心は、前記原点に位置している請求項１４記載のアンテナ。The antenna according to claim 14, wherein a center of the inner conductor is located at the origin. 前記内部導体は、前記ＺＸ面及びＺＹ面で対称である請求項１４記載のアンテナ。The antenna according to claim 14, wherein the inner conductor is symmetric with respect to the ZX plane and the ZY plane. 前記Ｘ軸は、電磁波の放射方向である請求項１４〜１６のいずれかに記載のアンテナ。The antenna according to claim 14, wherein the X axis is a radiation direction of electromagnetic waves. 指向性制御導体を少なくとも１つ以上備えた請求項１記載のアンテナ。The antenna according to claim 1, further comprising at least one directivity control conductor. 前記導電性ケースの中心に配置した原点と、前記導電性ケースの前記底面に配置したＸ軸及びＹ軸と、前記底面に直交するＺ軸とを有する直交座標系を用いる場合、前記指向性制御導体は、その直交座標系のＺＹ面に対称に配置されている請求項１８記載のアンテナ。When using an orthogonal coordinate system having an origin arranged at the center of the conductive case, an X axis and a Y axis arranged on the bottom surface of the conductive case, and a Z axis orthogonal to the bottom surface, the directivity control is performed. The antenna according to claim 18, wherein the conductors are arranged symmetrically on the ZY plane of the orthogonal coordinate system. 前記指向性制御導体は、前記直交座標系のＺＸ面に対称に配置されている請求項１９記載のアンテナ。The antenna according to claim 19, wherein the directivity control conductors are arranged symmetrically on a ZX plane of the orthogonal coordinate system. 前記指向性制御導体のうち少なくとも１つは、前記導電性ケースと接続されている請求項１８〜２０のいずれかに記載のアンテナ。The antenna according to any one of claims 18 to 20, wherein at least one of the directivity control conductors is connected to the conductive case. 前記内部導体の共振周波数と、前記内部導体と平行で且つ前記導電性ケースの底面と垂直な面における前記導電性ケースの共振周波数と、前記内部導体と垂直で且つ前記導電性ケースの底面と垂直な面における前記導電性ケースの共振周波数とが異なる周波数である請求項１記載のアンテナ。The resonance frequency of the inner conductor, the resonance frequency of the conductive case in a plane parallel to the inner conductor and perpendicular to the bottom surface of the conductive case, and perpendicular to the inner conductor and perpendicular to the bottom surface of the conductive case The antenna according to claim 1, wherein the resonant frequency of the conductive case on a rough surface is a different frequency. 前記内部導体は、コンデンサを介して前記導電性ケースに接続されている請求項１記載のアンテナ。The inner conductor antenna of claim 1, wherein connected to the conductive case via a capacitor. 前記内部導体は、コイルを介して前記導電性ケースに接続されている請求項１記載のアンテナ。The antenna according to claim 1, wherein the inner conductor is connected to the conductive case via a coil.
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