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】
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】
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
[0005]
As an example, the
[0006]
Here, the space surrounded by the
[0007]
FIG. 22 shows a prototype antenna. As an example, the bottom surface of the
[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
[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
[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
[0045]
As an example, the
[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
[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
[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
[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
[0058]
4A, 4B, and 4C show currents flowing through the M-type antenna and the
[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
[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
[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
[0071]
[Expression 1]
That is, as shown in
[0072]
[Expression 2]
That is, as shown in
[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
[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
[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
[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
[0083]
In the present embodiment, an antenna having one
[0084]
In the present embodiment, the antenna having the
[0085]
In the present embodiment, the antenna having the structure in which the
[0086]
In the present embodiment, the antenna having a structure in which the
[0087]
In the present embodiment, the antenna having a structure in which the bottom surface of the
[0088]
In the present embodiment, the antenna having a structure in which the
[0089]
In the present embodiment, the
[0090]
In the present embodiment, the
[0091]
In the present embodiment, the antenna having a structure in which the size of the
[0092]
In the present embodiment, the antenna having a structure in which the size of the
[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
[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
[0099]
As an example, the
[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
[0102]
For this reason, by providing the matching
[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
[0106]
In the present embodiment, an antenna having one
[0107]
In the present embodiment, the antenna having the
[0108]
In the present embodiment, the antenna having the structure in which the
[0109]
In the present embodiment, the antenna having a structure in which the
[0110]
In the present embodiment, the antenna having a structure in which the bottom surface of the
[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
[0112]
FIG. 12 shows a case where the
[0113]
In the present embodiment, the antenna having a structure in which the
[0114]
In the present embodiment, the
[0115]
In the present embodiment, the
[0116]
In the present embodiment, the antenna having a structure in which the size of the
[0117]
In the present embodiment, the antenna having a structure in which the size of the
[0118]
Further, in the present embodiment, the
[0119]
In the present embodiment, the antenna having two matching
[0120]
In the present embodiment, the antenna having the structure in which the matching
[0121]
In the present embodiment, the matching
[0122]
In the present embodiment, the antenna having the structure in which the matching
[0123]
In the present embodiment, the matching
[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
[0128]
As an example, the
[0129]
Here, the space surrounded by the
[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
[0134]
Further, an appropriate hole is made in the bottom surface of the cavity to create the
[0135]
Then, the side surface of the substrate is covered with a via or a conductor to form a side conductor of the
[0136]
FIG. 20 shows a diagram in which the side surfaces of the
[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
[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
[0144]
As an example, the
[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
[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
[0149]
Although the
[0150]
In this case, a plurality of holes or indicating portions for supporting the
[0151]
Furthermore, although the
[0152]
Furthermore, although the two
[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
[0156]
As an example, the
[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
[0159]
Further, FIG. 28 is obtained by replacing the portions of the
[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
[0161]
In the present embodiment, an antenna having one
[0162]
In the present embodiment, the antenna having the
[0163]
In the present embodiment, the
[0164]
In the present embodiment, an antenna having a structure in which the
[0165]
In the present embodiment, the antenna having a structure in which the
[0166]
In the present embodiment, the antenna having a structure in which the bottom surface of the
[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
[0168]
FIG. 12 shows a case where the
[0169]
In the present embodiment, the antenna having a structure in which the
[0170]
In the present embodiment, the
[0171]
In the present embodiment, the antenna having a structure in which the size of the
[0172]
In the present embodiment, the antenna having a structure in which the size of the
[0173]
Further, in the present embodiment, the
[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
[0176]
As described above, according to the present embodiment, by disposing the
[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
(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
(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
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
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
(B) The figure which looked at the part of the
(C) The
(D)The figure which looked at the part of the
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)
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.
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