JP4088388B2 - モノポール・アンテナ - Google Patents
モノポール・アンテナ Download PDFInfo
- Publication number
- JP4088388B2 JP4088388B2 JP14469599A JP14469599A JP4088388B2 JP 4088388 B2 JP4088388 B2 JP 4088388B2 JP 14469599 A JP14469599 A JP 14469599A JP 14469599 A JP14469599 A JP 14469599A JP 4088388 B2 JP4088388 B2 JP 4088388B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- conductor
- monopole antenna
- ring
- antenna
- shaped
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Details Of Aerials (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として移動体通信で使用されるモノポール・アンテナに関し、特に、基地局用アンテナに適したモノポール・アンテナに関する。
【0002】
【従来の技術】
図20に、1つのアンテナ素子からなり、2つの周波数の電波を励振する従来のモノポール・アンテナを示す。図20において、91は円盤状の接地導体、92は接地導体91の中央に位置する給電部、93は線状導体からなるアンテナ素子をそれぞれ示している。アンテナ素子93は、その中央にコイル93aを有しており、このアンテナ素子93の一端は接地導体91の中央に位置する給電部92に接地導体91に垂直となるように電気的に接続されている。
【0003】
この場合、アンテナ素子93においては、アンテナ素子全体で低い方の周波数の電波が励振され、中央のコイル93aによって高い方の周波数の電波がコイル93aの上下において同相で励振される。これにより、異なる周波数で共振する2周波数動作モノポール・アンテナが実現されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来のモノポール・アンテナでは、アンテナ素子93の高さとして低い方の励振周波数の1/4波長、もしくは高い方の励振周波数の3/4波長以上必要であることから、アンテナ素子93の高さが高くなるため、小型化は困難である。また、近い周波数同士の電波の励振は構造上不可能であるため、励振する周波数が制限されてしまう。実用的には、2周波数動作までである。
【0005】
また、上記従来のモノポール・アンテナを室内の天井等に設置する場合、アンテナの電波放射の効率を良好なものとするためには、アンテナ素子93が電波を放射する空間に面するように、アンテナを逆さに吊り下げて床に向けて設置するのが望ましい。また、この場合には、アンテナ素子93と全ての放射空間との間に電波の伝搬を阻害するものが無いのが望ましく、アンテナ素子93から全ての放射対象となる空間が見渡せるのが望ましい。さらには、モノポール・アンテナには、景観上、なるべく目立たなく設置したいという要望があるが、アンテナ素子93が天井からの突起物となり、上記したように、従来のモノポール・アンテナではアンテナ素子93の高さが高くなるため、景観上好ましいものではなかった。
【0006】
本発明は、従来技術における前記課題を解決するためになされたものであり、簡単な構造で複数周波数動作が可能な小型のモノポール・アンテナを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明に係るモノポール・アンテナの構成は、接地導体と、一端が前記接地導体の表面に位置する給電部に接続された直線導体と、前記直線導体の他端に接続された平板状導体と、その内縁部が前記平板状導体の外縁部に***振回路を介して接続された輪状導体とを備え、前記輪状導体は複数の輪状導体からなり、隣接する輪状導体の対向する内縁部と外縁部とが***振回路を介して接続されたことを特徴とする。このモノポール・アンテナの第1の構成によれば、***振回路の共振周波数をf1に設定することにより、周波数f1で***振回路は高インピーダンスとなり、円盤導体と輪状導体とが電気的に遮断されるので、直線導体と平板状導体とからなる系で第1の周波数f1を励振させ、直線導体から輪状導体までの系で第2の周波数f2を励振させることができる。ここで、平板状導体を直線導体に垂直に接続し、輪状導体を平板状導体と同一平面上に配置するようにすれば、直線導体と平板状導体と輪状導体とからなるアンテナ部の高さを低くすることができる。従って、本発明のモノポール・アンテナの構成によれば、コンパクトでかつ簡単な構造で複数周波数動作が可能なモノポール・アンテナを実現することが可能となる。
また、輪状導体が複数の輪状導体からなり、隣接する輪状導体の対向する内縁部と外縁部とが***振回路を介して接続されているので、3周波数以上の複数周波数動作が可能なモノポール・アンテナを実現することができる。
【0008】
また、前記本発明のモノポール・アンテナの構成においては、平板状導体と輪状導体の少なくともいずれか一方が接地導体線によって接地導体に接続されているのが好ましい。この好ましい例によれば、各動作周波数でのアンテナの入力インピーダンスを高くすることができる。その結果、本アンテナの各動作周波数でのアンテナ入力インピーダンスと給電部とのインピーダンスの整合状態が良好となるので、アンテナの特性を改善することができる。
【0009】
また、前記本発明のモノポール・アンテナの構成においては、平板状導体と輪状導体とが同一平面上に配置されていても、平板状導体と輪状導体とが異なる平面上に配置されていても構わない。
【0010】
また、前記本発明のモノポール・アンテナの構成においては、平板状導体及び複数の輪状導体の少なくとも1つが接地導体線によって接地導体に接続されているのが好ましい。尚、インピーダンスの整合が十分とれている輪状導体が存在する場合があり、この場合には、接地導体線によって整合する必要はない。特に、最も内側の平板状導体、輪状導体等についてインピーダンスの整合が十分とれている可能性がある。また、この場合、平板状導体と複数の輪状導体とが同一平面上に配置されていても、複数の輪状導体の少なくとも1つが平板状導体と異なる平面上に配置されていても構わない。
【0011】
また、前記本発明のモノポール・アンテナの構成においては、平板状導体が円盤導体であるのが好ましい。また、この場合には、給電部が接地導体の表面の中央に位置し、直線導体の一端が前記給電部に前記接地導体と垂直に接続され、前記直線導体の他端が平板状導体と垂直に前記平板状導体の中心で接続され、輪状導体が前記平板状導体と同心円状に配置されているのが好ましい。
【0012】
また、前記本発明のモノポール・アンテナの構成においては、***振回路がコイルとコンデンサの並列回路であるのが好ましい。
【0013】
また、前記本発明のモノポール・アンテナの構成においては、***振回路がコイルのみからなる回路であるのが好ましい。この好ましい例によれば、部品点数を削減することができる。
【0014】
また、前記本発明のモノポール・アンテナの構成においては、平板状導体と***振回路と輪状導体とが誘電体基板上にパターン形成されているのが好ましい。この好ましい例によれば、***振回路パターンを調整することにより、希望する周波数において電気的遮断が可能となる。
【0015】
また、前記本発明のモノポール・アンテナの構成においては、接地導体の平板状導体が配置された側と反対側に、前記接地導体との間で空間を介した電気的結合を生じさせる反射導体が設けられているのが好ましい。この好ましい例によれば、次のような作用効果を奏することができる。すなわち、反射導体にも空間を介した電気的結合によって電流が流れるため、反射導体の端部からも電波が放射されることになる。従って、モノポール・アンテナからの電波の放射は、接地導体からの放射と、直線導体と平板状導体と輪状導体とからなるアンテナ本体からの放射と、反射導体からの放射との和となり、接地導体や反射導体の大きさ、あるいは接地導体と反射導体との間の距離を変えることにより、モノポール・アンテナの指向性を変化させることが可能となる。また、この場合には、反射導体が接地導体に電気的に接続されているのが好ましい。この好ましい例によれば、次のような作用効果を奏することができる。すなわち、接地導体に電気的に接続された反射導体は、反射導体としての働きに加えて電気的に接地導体としての働きをもするので、給電部からの電流の漏れを抑制して、アンテナの入力インピーダンスを安定させることができる。また、この場合には、反射導体が複数の反射導体からなり、前記複数の反射導体の少なくとも1つが接地導体に電気的に接続されているのが好ましい。また、この場合には、接地導体及び反射導体が面形状を有すると共に、互いの面を対向させて配置されており、かつ、前記反射導体の面積が前記接地導体の面積よりも大きいのが好ましい。この好ましい例によれば、接地導体と反射導体との間の空間的結合が強まるので、反射導体から効率良く電波を放射させることが可能となる。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態を用いて本発明をさらに具体的に説明する。
【0024】
〈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、図2、図3を参照しながら説明する。
【0025】
図1は本発明の第1の実施の形態におけるモノポール・アンテナを示す概略斜視図である。図1において、11は円盤状の接地導体、12は接地導体11の中心に位置する同軸給電部(以下単に『給電部』という。)、13はアンテナ素子をそれぞれ示している。給電部12は接地導体11の表面上に位置しており、アンテナ素子13は接地導体11と垂直に給電部12に電気的に接続されている。
【0026】
図2は図1におけるアンテナ素子を示す概略斜視図である。ここでは、一例として、3周波数動作モノポール・アンテナの場合を示している。図2において、21は直線導体、22は円盤導体、23は***振回路、24は輪状導体、25は***振回路、26は輪状導体をそれぞれ示している。ここで、円盤導体22、輪状導体24及び輪状導体26は、同一平面上に配置されていると共に、内側から順に同心円状に配置されている。円盤導体22の中心には、直線導体21の上端部が円盤導体22に垂直に電気的に接続されており、円盤導体22の外縁部は***振回路23を介して輪状導体24の内縁部に接続されている。さらに、輪状導体24の外縁部は***振回路25を介して輪状導体26の内縁部に接続されている。
【0027】
***振回路23、25は、例えば図3に示すように、コイル31とコンデンサ32の並列回路によって構成されている。
【0028】
以下に、上記のような構成を有するモノポール・アンテナの動作について説明する。
【0029】
まず、モノポール・アンテナの動作(アンテナ素子の複数周波数動作)について説明する前に、本モノポール・アンテナの基本構成をなすトップローディング型モノポール・アンテナについて説明する。
【0030】
図5(a)はトップローディング型モノポール・アンテナを示す概略斜視図、図5(b)は図5(a)におけるアンテナ素子を示す概略斜視図である。図5(a)において、11は接地導体、12は給電部、13はアンテナ素子をそれぞれ示している。また、図5(b)において、21は直線導体、22は円盤導体をそれぞれ示している。
【0031】
図5(b)に示すように、トップローディング型モノポール・アンテナのアンテナ素子13は、直線導体21と円盤導体22とにより構成されている。この場合、円盤導体22の中心に、直線導体21の上端部が円盤導体22に垂直に電気的に接続されている。円盤導体22は接地導体11との間でコンデンサを形成していると考えられ、この場合のアンテナ素子13は、直線導体21の上端部に容量性の負荷が接続されているものと等価になる。この様子を図6に示す。図6中、51は等価コンデンサ、52、53は伝送線路をそれぞれ示している。また、図6において、λは自由空間波長、fは周波数、伝送線路53の長さh’はアンテナ素子13がトップローディングによって低くなった部分の長さをそれぞれ示している。図6に示すように、トップローディング型モノポール・アンテナのアンテナ素子13は容量Cのコンデンサ51が接続された伝送線路52として表すことができ、通常の1/4波長モノポール・アンテナ素子は終端が開放の線路長h’の伝送線路53が接続された伝送線路52として表すことができる。つまり、伝送線路52からコンデンサ51を見たインピーダンスと、伝送線路52から伝送線路53を見たインピーダンスとが等しくなるように、アンテナ素子13がトップローディングによって低くなる部分の長さh’が決められる。トップローディング型モノポール・アンテナのアンテナ素子13の容量Cは円盤導体22の直径に比例するので、この考え方に基づいて、共振周波数を一定にしたときの円盤導体22の直径とアンテナ素子13の高さとの関係を示せば、図7のようになる。図7に示すように、円盤導体22の大きさを大きくすることにより、アンテナ素子13の高さを低くすることができる。
【0032】
本実施の形態のモノポール・アンテナは、上記のような設計法によって設計された所定の周波数で共振する複数のトップローディング型モノポール・アンテナを1つにまとめたものである。
【0033】
電波の励振は、第1の周波数f1 が直線導体21と円盤導体22とからなる系で、第2の周波数f2 が直線導体21から輪状導体24までの系で、第3の周波数f3 が直線導体21から輪状導体26までの系でそれぞれ行われる。この場合、第1の周波数f1 が最も高く、次に第2の周波数f2 が高く、第3の周波数f3 が最も低い。
【0034】
上記のように電波を励振させるためには、第1の周波数f1 で輪状導体24、26を直線導体21と円盤導体22とからなる系から電気的に遮断し、第2の周波数f2 で輪状導体26を直線導体21から輪状導体24までの系から電気的に遮断する必要がある。このため、円盤導体22の外縁部と輪状導体24の内縁部との接続に***振回路23が用いられており、輪状導体24の外縁部と輪状導体26の内縁部との接続に***振回路25が用いられている。そして、***振回路23の共振周波数は第1の周波数f1 に合わされている。その結果、第1の周波数f1 で***振回路23は高インピーダンスとなり、円盤導体22と輪状導体24とが電気的に遮断される。従って、直線導体21と円盤導体22とにより、第1の周波数f1 で共振するアンテナが実現される。尚、第1の周波数f1 よりも低い周波数では***振回路23は低インピーダンスとなり、円盤導体22と輪状導体24とはほぼ導通状態となる。
【0035】
同様に、***振回路25の共振周波数を第2の周波数f2 に合わせ、第2の周波数f2 で輪状導体24と輪状導体26とを電気的に遮断すれば、直線導体21から輪状導体24までの系により、第2の周波数f2 で共振するアンテナが実現される。尚、第2の周波数f2 よりも低い周波数では***振回路25は低インピーダンスとなり、輪状導体24と輪状導体26とはほぼ導通状態となる。
【0036】
以上により、異なる周波数f1 、f2 、f3 で動作する複数周波数動作モノポール・アンテナが実現される。
【0037】
また、本実施の形態のモノポール・アンテナにおいては、給電部12が円盤状の接地導体11の表面の中央に位置し、直線導体21が円盤導体22と垂直に円盤導体22の中心で接続され、輪状導体24、26が円盤導体22と同心円状に配置されることによって、軸対称な構造となっているので、アンテナ横方向に無指向の放射とすることが可能になる。
【0038】
図8に、本実施の形態におけるモノポール・アンテナのアンテナ特性を示す。図8(a)は、試作アンテナの入力インピーダンスのVSWR特性を示したものであり、図8(b)は試作アンテナの放射特性を示したものである。
【0039】
図8(a)に示すように、本モノポール・アンテナは、周波数f1 、f2 、f3 で共振している。
【0040】
図8(b)では、一例として、周波数f1 、f2 での通常のモノポール・アンテナ単体の放射特性と本モノポール・アンテナの放射特性を、比較して示している。図8(b)に示すように、本モノポール・アンテナは、複数の周波数で動作可能であり、さらに各動作周波数においてモノポール・アンテナ単体での特性と等しい特性を有するアンテナとなっている。
【0041】
以上のように、本実施の形態によれば、コンパクトでかつ簡単な構造で複数周波数動作が可能であると共に、各動作周波数でモノポール・アンテナ単体での特性と等しい特性を示す優れたモノポール・アンテナを実現することができる。
【0042】
また、本実施の形態においては、***振回路23、25をコイル31とコンデンサ32の並列回路によって構成したが、***振回路23、25は必ずしもこの構成に限定されるものではない。
【0043】
また、本実施の形態においては、すべての***振回路23、25をコイル31とコンデンサ32の並列回路によって構成したが、必ずしもこの構成に限定されるものではなく、いずれかの***振回路23又は25をコイル31とコンデンサ32の並列回路によって構成し、残りの***振回路25又は23をコイル31のみによって構成してもよい。
【0044】
〈第2の実施の形態〉
次に、本発明の第2の実施の形態について、図1、図2、図4を参照しながら説明する。
【0045】
本実施の形態のモノポール・アンテナの構成は、上記第1の実施の形態の構成と同様である(図1参照)。また、本実施の形態のアンテナ部の構成も、上記第1の実施の形態の構成と同様である(図2参照)。但し、本実施の形態においては、***振回路23、25は、例えば図4に示すように、コイル41のみによって構成されている。
【0046】
本実施の形態のモノポール・アンテナの動作は、上記第1の実施の形態のモノポール・アンテナの動作と同様であるが、本実施の形態のモノポール・アンテナにおいては、コイル41の高域遮断特性が利用されている。すなわち、適当な大きさのコイル41を選ぶことにより、コイル41が希望の周波数で高インピーダンスとなり、図2における円盤導体22と輪状導体24、輪状導体24と輪状導体26をほぼ電気的に遮断することができる。また、それよりも低い周波数ではコイル41は低インピーダンスとなり、ほぼ導通状態となる。これにより、複数の周波数で動作可能なモノポール・アンテナを実現することができる。
【0047】
また、本実施の形態によれば、***振回路23、25をコイル41のみによって構成するようにしたので、部品点数を削減することができる。
【0048】
以上のように、本実施の形態によれば、非常に簡単な構造で複数周波数動作が可能であると共に、各動作周波数でモノポール・アンテナ単体での特性と等しい特性を示す優れたモノポール・アンテナを実現することができる。
【0049】
尚、本実施の形態においては、すべての***振回路23、25をコイル41のみによって構成したが、必ずしもこの構成に限定されるものではなく、いずれかの***振回路23又は25をコイル41のみによって構成し、残りの***振回路25又は23をコイル41とコンデンサの並列回路によって構成してもよい。
【0050】
〈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1、図3、図9を参照しながら説明する。
【0051】
本実施の形態のモノポール・アンテナの構成は、上記第1の実施の形態の構成と同様である(図1参照)。
【0052】
図9は図1におけるアンテナ素子を示す概略斜視図である。ここでは、一例として、3周波数動作モノポール・アンテナの場合を示す。図9において、21は直線導体、22は円盤導体、23は***振回路、24は輪状導体、25は***振回路、26は輪状導体、61、62、63は接地導体線をそれぞれ示している。ここで、円盤導体22、輪状導体24及び輪状導体26は、同一平面上に配置されていると共に、内側から順に同心円状に配置されている。円盤導体22の中心には、直線導体21の端部が垂直に接続されており、円盤導体22の外縁部は***振回路23を介して輪状導体24の内縁部に接続されている。さらに、輪状導体24の外縁部は***振回路25を介して輪状導体26の内縁部に接続されている。さらに、円盤導体22、輪状導体24及び輪状導体26は、それぞれ接地導体線61、接地導体線62及び接地導体線63によって接地導体11(図1参照)に接続されている。
【0053】
***振回路23、25は、例えば図3に示すように、コイル31とコンデンサ32の並列回路によって構成されている。
【0054】
本実施の形態のモノポール・アンテナの動作は、上記第1の実施の形態のモノポール・アンテナの動作と同様である。
【0055】
上記第1の実施の形態のモノポール・アンテナにおいては、アンテナ素子13に円盤導体22や輪状導体24、26を用いることによってアンテナ高が低く抑えられている。しかし、このような構成を採用した場合、アンテナの各動作周波数においてアンテナの入力インピーダンスが低下し、給電部12とのインピーダンス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12とのインピーダンスの整合状態が悪くなると、アンテナ素子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下してしまう。
【0056】
この場合には、各動作周波数でアンテナの入力インピーダンスを高くすることにより、給電部12とのインピーダンスの整合状態を良好にし、アンテナの特性を改善する必要がある。
【0057】
このため、円盤導体22と輪状導体24、26は、それぞれ接地導体線61、62、63によって接地導体11に接続されている。これにより、各動作周波数で本アンテナの入力インピーダンスが高くなり、その結果、本アンテナの各動作周波数でのアンテナ入力インピーダンスと給電部12とのインピーダンスの整合状態が良好となって、アンテナの特性が改善される。
【0058】
以上のように、本実施の形態によれば、アンテナの入力インピーダンスと給電部とのインピーダンスの整合状態を良好にすることができ、アンテナの放射効率の優れた複数の周波数でモノポール・アンテナ動作が可能なモノポール・アンテナを実現することができる。
【0059】
また、本実施の形態のモノポール・アンテナにおいては、給電部12が円盤状の接地導体11の表面の中心に位置し、直線導体21が円盤導体22と垂直に円盤導体22の中心で接続され、輪状導体24、26が円盤導体22と同心円状に配置されることによって、軸対称な構造となっているので、アンテナ横方向に無指向の放射とすることが可能となる。
【0060】
また、本実施の形態においては、***振回路23、25をコイル31とコンデンサ32の並列回路によって構成したが、***振回路23、25は必ずしもこの構成に限定されるものではない。
【0061】
また、本実施の形態においては、すべての***振回路23、25をコイル31とコンデンサ32の並列回路によって構成したが、必ずしもこの構成に限定されるものではなく、いずれかの***振回路23又は25をコイル31とコンデンサ32の並列回路によって構成し、残りの***振回路25又は23をコイル31のみによって構成してもよい。
【0062】
また、本実施の形態においては、円盤導体22と輪状導体24、26をすべて接地導体11に接地しているが、円盤導体22、輪状導体24、26の少なくとも1つが接地導体11に接地されていればよい。
【0063】
〈第4の実施の形態〉
次に、本発明の第4の実施の形態について、図1、図4、図9を参照しながら説明する。
【0064】
本実施の形態のモノポール・アンテナの構成は、上記第1の実施の形態の構成と同様である(図1参照)。また、本実施の形態のアンテナ素子の構成は、上記第3の実施の形態の構成と同様である(図9参照)。
【0065】
***振回路23、25は、例えば図4に示すように、コイル41のみによって構成されている。
【0066】
本実施の形態のモノポール・アンテナの動作は、上記第3の実施の形態のモノポール・アンテナの動作と同様であるが、本実施の形態のモノポール・アンテナにおいては、コイル41の高域遮断特性が利用されている。すなわち、適当な大きさのコイル41を選ぶことにより、コイル41が希望の周波数で高インピーダンスとなり、図9における円盤導体22と輪状導体24、輪状導体24と輪状導体26をほぼ電気的に遮断することができる。また、それよりも低い周波数ではコイル41は低インピーダンスとなり、ほぼ導通状態となる。これにより、複数の周波数で動作可能なモノポール・アンテナを実現することができる。
【0067】
また、本実施の形態によれば、***振回路23、25をコイル41のみによって構成するようにしたので、部品点数を削減することができる。
【0068】
以上のように、本実施の形態によれば、非常に簡単な構造で複数周波数動作が可能であると共に、各動作周波数でモノポール・アンテナ単体での特性と等しい特性を示し放射効率の良好な優れたモノポール・アンテナを実現することができる。
【0069】
尚、本実施の形態においては、円盤導体22と輪状導体24、26をすべて接地導体11に接地しているが、円盤導体22、輪状導体24、26の少なくとも1つが接地導体11に接地されていればよい。
【0070】
〈第5の実施の形態〉
次に、本発明の第5の実施の形態について、図1、図10、図11を参照しながら説明する。
【0071】
本実施の形態のモノポール・アンテナの構成は、上記第1の実施の形態の構成と同様である(図1参照)。
【0072】
図10は図1におけるアンテナ素子を示す概略斜視図である。ここでは、一例として、3周波数動作モノポール・アンテナの場合を示す。図10において、21は直線導体、22は円盤導体、23は***振回路、24は輪状導体、25は***振回路、26は輪状導体、71は誘電体基板をそれぞれ示している。ここで、円盤導体22、輪状導体24及び輪状導体26は、同一平面上に配置されていると共に、内側から順に同心円状に配置されている。円盤導体22の中心には、直線導体21の端部が垂直に接続されており、円盤導体22の外縁部は***振回路23を介して輪状導体24の内縁部に接続されている。さらに、輪状導体24の外縁部は***振回路25を介して輪状導体26の内縁部に接続されている。尚、円盤導体22、輪状導体24、26、***振回路23、25は、誘電体基板71上にパターン形成されている。
【0073】
図11は図10における***振回路23、25の誘電体基板71上の金属導体パターンを示したものであり、81が誘電体基板71上の金属パターンである。***振回路23、25のパターンは、例えば図11に示すように、コイル・パターン82とコンデンサ・パターン83の並列回路によって構成されている。そして、コイル・パターン82及びコンデンサ・パターン83を調整することにより、希望する周波数において電気的遮断が可能となり、本モノポール・アンテナを複数周波数動作が可能なモノポール・アンテナとして動作させることが可能となる。
【0074】
以上のように、本実施の形態によれば、アンテナ素子の作製精度及び安定性が向上し、複数周波数動作可能な優れたモノポール・アンテナを実現することができる。
【0075】
尚、本実施の形態においては、すべての***振回路23、25のパターンをコイル・パターン82とコンデンサ・パターン83の並列回路によって構成しているが、必ずしもこの構成に限定されるものではなく、いずれかの***振回路23又は25のパターンをコイル・パターン82とコンデンサ・パターン83の並列回路によって構成し、残りの***振回路25又は23のパターンをコイル・パターン82のみによって構成してもよい。
【0076】
また、本実施の形態においては、すべての***振回路23、25が誘電体基板71上にパターン形成されているが、いずれかの***振回路23又は25を誘電体基板71上にパターン形成し、残りの***振回路25又は23を誘電体基板71上にパターン形成しない構成を採ることもできる。
【0077】
また、上記第1〜第5の各実施の形態においては、3周波数動作モノポール・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モノポール・アンテナに限定されるものではない。例えば、輪状導体を1個とすることによって2周波数動作モノポール・アンテナを実現することもでき、輪状導体を3個以上とすることによって4周波数以上の複数周波数動作モノポール・アンテナを実現することもできる。
【0078】
また、上記第1〜第5の各実施の形態においては、円盤状の接地導体11を備えたモノポール・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モノポール・アンテナに限定されるものではない。接地導体としては、例えば、楕円形、あるいは三角形のような多角形等、いかなる輪郭形状のものを用いてもよい。
【0079】
また、上記第1〜第5の各実施の形態においては、平板状導体として円盤導体22を用い、輪状導体として円盤導体22と同心円状に配置され輪状導体24、26を用いたモノポール・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モノポール・アンテナに限定されるものではない。平板状導体あるいは輪状導体としては、例えば、楕円形、あるいは三角形のような多角形等、いかなる輪郭形状のものを用いてもよい。
【0080】
また、上記第1〜第5の各実施の形態においては、軸対称構造を有するモノポール・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モノポール・アンテナに限定されるものではない。例えば、給電部12が接地導体11の中心以外の点に位置する構成であってもよい。この構成を採用することにより、アンテナの放射電波に偏りを生じさせることができ、水平面の一方向に強い指向性を有するモノポール・アンテナを実現することが可能となる。
【0081】
また、上記第1〜第5の各実施の形態においては、円盤導体22が線状導体21に垂直に接続されたモノポール・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モノポール・アンテナに限定されるものではない。例えば、円盤導体22が線状導体21に対して斜めに接続された構成であってもよい。この構成を採用することにより、入力インピーダンスの大きさを変えて給電部12との整合状態を良好なものとすることが可能となる。
【0082】
また、上記第1〜第5の各実施の形態においては、円盤導体22と輪状導体24、26とが同一平面上に配置されたモノポール・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モノポール・アンテナに限定されるものではない。例えば、円盤導体22と輪状導体24、26とが異なる平面上に配置された構成、あるいは複数の輪状導体24、26の少なくとも1つが円盤導体22と異なる平面上に配置された構成を採用することも可能である。具体例として、図12(a)、(b)に、円盤導体22と輪状導体24と輪状導体26とがすべて異なる平面上に配置されている場合を示している。図12(a)は輪状導体24、26が円盤導体22よりも低い平面上に配置されている場合を示しており、図12(b)は輪状導体24、26が円盤導体22よりも高い平面上に配置されている場合を示している。輪状導体24、26を支持するための支えを必要とする場合には、例えば絶縁体、テフロン、ガラエポ等の誘電体からなる支持棒を用いることができる。
【0083】
また、上記第1〜第5の各実施の形態においては、一端が接地導体11の表面に位置する給電部12に接続された直線導体21と、直線導体21の他端に接続された円盤導体22と、その内縁部が円盤導体22の外縁部に***振回路23を介して接続された輪状導体24と、その内縁部が輪状導体24の外縁部に***振回路25を介して接続された輪状導体26とからなるアンテナ素子を備えたモノポール・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モノポール・アンテナに限定されるものではない。例えば図13に示すように、一端が接地導体の表面に位置する給電部に接続された直線導体21と、その内縁部が直線導体21の他端に***振回路23を介して接続された輪状導体24と、その内縁部が輪状導体24の外縁部に***振回路25を介して接続された輪状導体26とからなるアンテナ部を備えた構成とすることも可能である。この場合、***振回路23の共振周波数をf1 に、***振回路25の共振周波数をf2 (f1 >f2 )にそれぞれ設定することにより、直線導体21のみによって周波数f1 を励振させ、直線導体21から輪状導体24までの系で周波数f2 を励振させ、直線導体21から輪状導体26までの系で周波数f3 を励振させることができる。
【0084】
〈第6の実施の形態〉
次に、本発明の第6の実施の形態について、図14を参照しながら説明する。
【0085】
図14は本発明の第6の実施の形態におけるモノポール・アンテナを示す概略斜視図である。図14において、11は有限の大きさを有する円盤状の接地導体、12は接地導体11の中心に位置する給電部、16は直線導体からなるアンテナ素子、14は円盤状の反射導体をそれぞれ示している。給電部12は接地導体11の表面上に位置しており、アンテナ素子16は接地導体11と垂直に給電部12に電気的に接続されている。反射導体14は、接地導体11との間で空間を介した電気的結合を生じさせるように、接地導体11のアンテナ素子16が配置された側と反対側に接地導体11と対向して平行にかつ同心円状に配置されている。尚、接地導体11と反射導体14は、例えば絶縁体、あるいはテフロン、ガラエポ等の誘電体からなる支持棒15によって連結されている。
【0086】
以上のように、本モノポール・アンテナ1は、軸対称構造となっている。このため、アンテナ横方向に無指向の放射とすることが可能となる。
【0087】
以下に、上記のような構成を有するモノポール・アンテナの動作について説明する。
【0088】
電波の励振は、アンテナ素子16で行われる。すなわち、アンテナ素子16に共振周波数f0 の電流の定在波が立ち、これにより周波数f0 の電波の放射が行われる。このとき、接地導体11に逆相の電流が流れ、接地導体11の端部からも電波が放射される。このモノポール・アンテナ1は有限の大きさを有する接地導体11を備えているので、その電波放射は、それぞれ電波の放射源となっているアンテナ素子16からの放射と接地導体11の端部からの放射との和になる。さらに、このモノポール・アンテナ1は、接地導体11との間で空間を介した電気的結合を生じさせるように、接地導体11のアンテナ素子16が配置された側と反対側に接地導体11と対向して配置された反射導体14を備えているので、反射導体14にも空間を介した電気的結合によって電流が流れ、反射導体14の端部からも電波が放射される。従って、このモノポール・アンテナ1による電波の放射は、アンテナ素子16からの放射と、接地導体11の端部からの放射と、反射導体14の端部からの放射との和になる。このため、接地導体11や反射導体14の大きさ、あるいは接地導体11と反射導体14との間の距離を変えることにより、モノポール・アンテナ1の指向性を変化させることが可能となる。
【0089】
図15に、実際に試作した本実施の形態におけるモノポール・アンテナ1のアンテナ特性を示す。試作したモノポール・アンテナ11、12、1’は、それぞれアンテナ素子13として1/4波長の直線導体を備えた軸対称構造のものであって、図15(a)、(b)は、反射導体14を備えた本実施の形態のモノポール・アンテナ11,12の放射指向性を示したものであり、図15(c)は、反射導体のない従来のモノポール・アンテナ1’の放射指向性を示したものである。さらに具体的には、図15(a)は、アンテナ素子16の共振周波数の1波長の直径を有する円盤状の接地導体11と、アンテナ素子16の共振周波数の2波長の直径を有する円盤状の反射導体14とを備え、接地導体11と反射導体14との間の距離をアンテナ素子16の共振周波数の1/4波長とした本実施の形態のモノポール・アンテナ11の放射指向性を示している。また、図15(b)は、アンテナ素子16の共振周波数の1.25波長の直径を有する円盤状の接地導体11と、アンテナ素子13の共振周波数の2波長の直径を有する円盤状の反射導体14とを備え、接地導体11と反射導体14との間の距離をアンテナ素子16の共振周波数の1/4波長とした本実施の形態のモノポール・アンテナ12の放射指向性を示している。また、図15(c)は、アンテナ素子16の共振周波数の2波長の直径を有する円盤状の接地導体11を備えた従来のモノポール・アンテナ1’の放射指向性を示している。尚、図15(d)に示すように、図のx、y方向は、接地導体11や反射導体14の面と平行な方向を示し、z方向は接地導体11や反射導体14の垂線方向を示している。放射指向性の目盛りは1間隔が10dBであり、単位はダイポール・アンテナの利得を基準にしたdBdである。
【0090】
図15(a)に示すように、モノポール・アンテナ11は、アンテナ上側(アンテナ素子16が設けられた側)、特にその真上方向で非常に強い放射指向性を示しており、アンテナ下側(反射導体14が設けられた側)では、放射指向性が極端に弱くなっている。すなわち、このモノポール・アンテナ11は、例えば、ホールやビルの吹き抜け等の高さ方向に広がりを持った空間、あるいは空中を浮遊する気球等と地上との間で電波の送受波を行う場合に適したものとなる。特に、アンテナ横方向に無指向の放射とすることが可能であるため、空からの放射に優れたものとなる。
【0091】
図15(b)に示すように、モノポール・アンテナ12は、アンテナ上側(アンテナ素子16が設けられた側)に非常に強い放射指向性を示しており、アンテナ下側(反射導体14が設けられた側)では、放射指向性が極端に弱くなっている。さらに、アンテナ上側においても、斜め横方向に対する放射指向性が強くなっている。すなわち、このモノポール・アンテナ12は、通常の横方向に広がりを持った室内空間に適したものとなる。特に、アンテナ横方向に無指向の放射とすることが可能であるため、室内の天井の中央に設置することにより、非常に広い空間への放射に優れたものとなる。
【0092】
図15(c)に示すように、従来のモノポール・アンテナ1’は、本実施の形態のモノポール・アンテナ11、12に比べて、アンテナ下側(反射導体が設けられていない側)の放射指向性も比較的高くなっている。すなわち、このモノポール・アンテナ1’は、アンテナ下側に対する電波の漏れが比較的大きく、室内の天井に設置するのに適さないものとなっている。
【0093】
以上のことから明らかなように、反射導体14を設けたモノポール・アンテナ11、12では、アンテナ下側に放射されていた電波が反射導体14によって反射されて、アンテナ上側の放射が強まっている。
【0094】
また、本実施の形態のモノポール・アンテナ1を室内の天井に取り付ける場合には、図16に示すように、反射導体14を天井80の内部(天井裏)81に収納した状態で接地導体11を天井80の面に当接させて設置すればよいので、設置した状態では、天井80からアンテナ素子16のみが床に向かって突出し、しかも、直線導体からなるアンテナ素子16を用いれば目立ちにくいので、景観上邪魔になることはない。
【0095】
さらに、直線導体からなるアンテナ素子16の代わりに、直線導体の上端に円盤導体の中心を垂直に接続して構成したアンテナ素子を用い、直線導体の下端を接地導体11の中心に位置する給電部12に接続することも可能である。このような構成を採用すれば、軸対称構造を保ちつつ、逆Lアンテナと同様にアンテナ素子の高さを低くすることができるので、景観上、さらに好ましいものとなる。
【0096】
このように本実施の形態によれば、反射導体14を備えることにより、モノポール・アンテナ1の放射指向性を変えることができる。さらに、接地導体11や反射導体14の大きさ、あるいは接地導体11と反射導体14との間の距離を任意に設定することにより、所望の放射指向性を実現することができる。従って、本実施の形態によれば、簡単な構造で、所望の放射指向性を有するモノポール・アンテナ1を実現することができ、さらに、軸対称構造とすることにより、アンテナ横方向に一様な放射指向性を有する優れたモノポール・アンテナ1を実現することができる。
【0097】
また、本実施の形態の構成を採用した場合には、接地導体11の直径を、アンテナ素子16の共振周波数の1/2波長以上とすることにより、入力インピーダンスを安定化させることができる。以下、このことについて説明する。
【0098】
円盤状の接地導体11を備えたモノポール・アンテナ1には、一般に、接地導体11の直径を、アンテナ素子16の共振周波数の波長の1/2よりも小さくすると、アンテナ入力部の同軸外導体の外側に電流が漏れ、入力インピーダンスが不安定になってしまうという特徴がある。そこで、本実施の形態においては、接地導体11の直径を、アンテナ素子16の共振周波数の1/2波長以上にすることにより、アンテナ入力部の同軸外導体の外側への電流の漏れを防止し、入力インピーダンスを安定化させて、送信動作の安定化を図っている。
【0099】
〈第7の実施の形態〉
次に、本発明の第7の実施の形態について、図17を参照しながら説明する。
【0100】
図17は本発明の第7の実施の形態におけるモノポール・アンテナを示す概略斜視図である。図17において、11は接地導体、12は給電部、16はアンテナ素子、14は反射導体、27は接続導体をそれぞれ示している。接続導体27以外の構成は上記第6の実施の形態と同様であるので、接続導体27以外の部材については上記第6の実施の形態と同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。本実施の形態のモノポール・アンテナ20は、接地導体11と反射導体14とが接続導体27によって電気的に接続されている点に特徴がある。接地導体11と反射導体14との接続構造は種々考えられるが、本実施の形態においては、共に円盤状の接地導体11と反射導体14との中心位置にこれら接地導体11、反射導体14の垂線方向に沿って柱状の接続導体27を配設することにより、両導体11、14を電気的に接続すると共に、機械的にも連結するようにされている。さらに、反射導体14の直径は、アンテナ素子16の共振周波数の波長の1/2以上に設定されている。
【0101】
以下に、上記のような構成を有するモノポール・アンテナの動作について説明する。
【0102】
モノポール・アンテナ20の動作は、上記第6の実施の形態のモノポール・アンテナ1の動作と同様であるが、このモノポール・アンテナ20は、そのような動作に加えて、次のような動作をも行う。すなわち、このモノポール・アンテナ20を室内の天井に設置する場合、図16を参照しながら説明したように、反射導体14を天井80の内部(天井裏)81に収納することができるが、接地導体11が天井80から室内側に露出することは避けられない。そのため、人目につく接地導体11をできるたけ小さくしたいという要望があった場合には、円盤状の接地導体11の直径がアンテナ素子16の共振周波数の1/2波長以下になってしまうことも考えられる。しかし、そのような構成にすると、アンテナ入力部の同軸外導体の外側に電流が漏れ、入力インピーダンスが不安定になることは避けられない。
【0103】
これに対して、本実施の形態においては、次のような構成が採用されている。
【0104】
第1に、反射導体14が接地導体11に電気的に接続されている。このため、反射導体14は、反射導体としての働き(電波放射方向を制御する働き)に加えて、電気的に接地導体11と同様の働きをすることになる。これにより、反射導体14は、反射導体本来の働きをしつつ、電流の漏れを抑制して入力インピーダンスを安定させる働きをすることになる。従って、接地導体11の直径をアンテナ素子16の共振周波数の1/2波長以下という小さなものにしても、漏れ電流が生じて入力インピーダンスが不安定になるといった不都合が生じることを防止することができる。
【0105】
第2に、反射導体14の直径が、アンテナ素子16の共振周波数の波長の1/2以上に設定されている。これにより、電流の漏れをさらに確実に抑えて、入力インピーダンスのさらなる安定化を図ることが可能となっている。
【0106】
以上のような理由により、接地導体11の直径を、アンテナ素子13の共振周波数の1/2波長以下という、漏れ電流の生じる可能性の高い値に設定しても、予期される漏れ電流を確実に抑制することができる。従って、本実施の形態の構成を採用することにより、接地導体11の小型化と入力ピーダンスの安定化とを両立させることが可能となる。
【0107】
尚、本実施の形態の構成を採用した場合、反射導体14は、アンテナ素子16の共振周波数の1/2波長以上という、比較的大きなものになるが、通常、本モノポール・アンテナ20を室内の天井に取り付ける場合、反射導体14は天井の内部(天井裏)に収納されることになるので、反射導体14の大きさが多少大きくなっても、室内に露出するアンテナ部分の大きさが大きくなることはない。
【0108】
このように、本実施の形態のモノポール・アンテナ20は、入力インピーダンスの安定化と小型化とを両立させることができるという特徴を有するが、さらには、接地導体11と反射導体14とを接続導体27によって機械的に連結することにより、アンテナの構造的な安定度を増すことができるという特徴も有している。
【0109】
以上のように、本実施の形態によれば、非常に簡単な構造で、放射指向性を変化させることが可能なモノポール・アンテナを実現することができると共に、アンテナ動作上及び構造上、より安定な構造を有する優れたモノポール・アンテナを実現することができる。
【0110】
尚、本実施の形態においては、単一の接地導体11と単一の反射導体14とを備えたモノポール・アンテナ20を例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のモノポール・アンテナに限定されるものではない。複数の反射導体を備え、こられ複数の反射導体をすべて接続導体によって接地導体11に電気的に接続するようにしてもよい。また、複数の反射導体を備え、これら複数の反射導体のうちの少なくとも1つを接続導体によって選択的に接地導体11に電気的に接続するようにしてもよい。
【0111】
また、上記第6又は第7の実施の形態においては、単一の反射導体14を備え、かつ、軸対称構造を有するモノポール・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モノポール・アンテナに限定されるものではない。接地導体11の形状及び大きさ、反射導体の個数と各々の形状及び大きさ、さらには、接地導体11と反射導体の位置を、任意に設定することにより、所望の放射指向性を有するモノポール・アンテナを実現することができる。
【0112】
また、上記第6又は第7の実施の形態においては、直線導体からなるアンテナ素子16を備えたモノポール・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モノポール・アンテナに限定されるものではない。例えば、直線導体の上端に円盤導体の中心を接続してアンテナ素子を構成し、これら直線導体の長さと円盤導体の半径との和を、アンテナ素子16の長さと同等に設定することもできる。これにより、モノポール・アンテナの高さをさらに低くすることが可能となる。また、アンテナ素子として上記第1〜第5の実施の形態のアンテナ素子13(直線導体21、円盤導体22、輪状導体24、26、***振回路23、25からなるアンテナ素子あるいは直線導体、輪状導体、***振回路からなるアンテナ素子)を用いれば、上記第1〜第5の実施の形態による効果と相俟ってさらに優れた特性を有するモノポール・アンテナを実現することが可能となる。
【0113】
〈第8の実施の形態〉
次に、本発明の第8の実施の形態について、図18を参照しながら説明する。
【0114】
図18は本発明の第8の実施の形態におけるモノポール・アンテナを示す概略斜視図である。図18において、11は接地導体、12は給電部、31はアンテナ素子、14A、14Bは反射導体をそれぞれ示している。反射導体14A、14B及びアンテナ素子31以外の構成は上記第6の実施の形態と同様であるので、反射導体14A、14B及びアンテナ素子31以外の部材については上記第6の実施の形態と同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。本実施の形態のモノポール・アンテナ30は、複数の共振周波数で励振する(複数周波数で動作する)アンテナ素子31を備えている。アンテナ素子31は、接地導体11と垂直に接地導体11の中心に位置する給電部12に電気的に接続されている。反射導体14A、14Bは円盤状に形成され、互いに平行に、かつ、接地導体11にも平行に配置されている。さらに、反射導体14A、14Bは、接地導体11に対して同軸に配置されている。尚、接地導体11と反射導体14A、及び反射導体14Aと反射導体14Bは、それぞれ、例えば絶縁体、あるいはテフロン、ガラエポ等の誘電体からなる支持棒15によって連結されている。
【0115】
また、本実施の形態のモノポール・アンテナ30においては、アンテナ素子31が2つの共振周波数で励振するようにされていると共に、それに応じて反射導体が2つ(反射導体14A、14B)備わった軸対称構造となっている。
【0116】
以下に、上記のような構成を有するモノポール・アンテナの動作について説明する。
【0117】
このモノポール・アンテナ30の動作は、基本的には、上記第6の実施の形態のモノポール・アンテナ1の動作と同様であるが、このモノポール・アンテナ30においては、アンテナ素子31が2つの共振周波数f0 、f1 の電波を励振する。この場合、波長に対する接地導体11及び反射導体14A、14Bの大きさがそれぞれの共振周波数によって異なり、放射指向性もそれぞれ異なったものとなる。このため、それぞれの共振周波数f0 、f1 に対応した接地導体11及び反射導体14A、14Bの各々の形状及び大きさ、接地導体11と反射導体14A、14Bとの間の距離を任意に設定することにより、各共振周波数f0 、f1 において所望の放射指向性を実現することができる。
【0118】
また、このモノポール・アンテナ30においては、上記第6の実施の形態と同様に、接地導体11の直径を、アンテナ素子31の低い方の共振周波数の1/2波長以上に設定することにより、入力インピーダンスを安定化させることができる。
【0119】
〈第9の実施の形態〉
次に、本発明の第9の実施の形態について、図19を参照しながら説明する。
【0120】
図19は本発明の第9の実施の形態におけるモノポール・アンテナを示す概略斜視図である。図19において、11は接地導体、12は給電部、31はアンテナ素子、14A、14Bは反射導体、41A、41Bは接続導体をそれぞれ示している。接続導体41A、41B以外の構成は上記第8の実施の形態と同様であるので、接続導体41A、41B以外の部材については上記第8の実施の形態と同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。本実施の形態のモノポール・アンテナ40は、接地導体11と反射導体14Aとが接続導体41Aによって電気的に接続されており、さらに、反射導体14Aと反射導体14Bとが接続導体41Bによって電気的に接続されている点に特徴がある。接地導体11と反射導体14Aとの接続構造、及び反射導体14Aと反射導体14Bとの接続構造は種々考えられるが、本実施の形態においては、共に円盤状の接地導体11と反射導体14Aとの中心位置にこれら接地導体11、反射導体14Aの垂線方向に沿って柱状の接続導体41Aを配設することにより、両導体11、14Aを電気的に接続すると共に、機械的にも連結するようにされている。同様に、共に円盤状の反射導体14Aと反射導体14Bとの中心位置にこれら反射導体14A、14Bの垂線方向に沿って柱状の接続導体41Bを配設することにより、両導体14A、14Bを電気的に接続すると共に、機械的にも連結するようにされている。さらに、複数設けられた反射導体41A、41Bのうちの大きさが大きい方(図19においては、接地導体11側の反射導体14A)の直径は、アンテナ素子31の低い方の共振周波数の1/2波長以上に設定されている。
【0121】
以下に、上記のような構成を有するモノポール・アンテナの動作について説明する。
【0122】
このモノポール・アンテナ40の動作は、基本的には、上記第6の実施の形態のモノポール・アンテナ1の動作と同様であるが、このモノポール・アンテナ40においては、アンテナ素子41が2つの共振周波数f0 、f1 の電波を励振する。この場合、波長に対する接地導体11及び反射導体14A、14Bの大きさがそれぞれの共振周波数によって異なり、放射指向性もそれぞれ異なったものとなる。このため、それぞれの共振周波数f0 、f1 に対応した接地導体11及び反射導体14A、14Bの各々の形状及び大きさ、接地導体11と反射導体14A、14Bとの間の距離を任意に設定することにより、各共振周波数f0 、f1 において所望の放射指向性を実現することができる。
【0123】
また、このモノポール・アンテナ40においては、反射導体14A、14Bが接続導体41A、41Bを介して接地導体11に電気的に接続され、さらに、複数設けられた反射導体41A、41Bのうちの大きさが大きい方(図19においては、接地導体11側の反射導体14A)の直径が、アンテナ素子31の低い方の共振周波数の1/2波長以上に設定されている。このため、接地導体11の直径を、アンテナ素子31の低い方の共振周波数の1/2波長以下という、漏れ電流の生じる可能性の高い値に設定しても、予期される漏れ電流を確実に抑制することができる。従って、本実施の形態の構成を採用することにより、接地導体11の小型化と入力ピーダンスの安定化とを両立させることが可能となる。尚、このような効果が得られる理由は上記第7の実施の形態で説明したのと同様であるので、ここではその詳細な説明は省略する。
【0124】
また、本実施の形態においては、接地導体11と反射導体14Aとを接続導体41Aによって機械的に連結し、さらに、反射導体14Aと反射導体14Bとを接続導体41Bによって機械的に連結することにより、アンテナの構造的な安定度を増すこともできる。
【0125】
以上のように、本実施の形態によれば、簡単な構造で、放射指向性を変化させることが可能なモノポール・アンテナを実現することができると共に、アンテナ動作上及び構造上、より安定な構造を有する優れたモノポール・アンテナを実現することができる。
【0126】
尚、本実施の形態においては、2つの反射導体14A、14Bと2つの接続導体41A、41Bとを備えたモノポール・アンテナ40を例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のモノポール・アンテナに限定されるものではない。3つ以上の反射導体を備え、これらの反射導体をすべて接続導体によって接地導体11に電気的に接続するようにしてもよい。また、3つ以上の反射導体を備え、これらの反射導体のうちの少なくとも1つを接続導体によって選択的に接地導体11に電気的に接続するようにしてもよい。
【0127】
また、上記第8又は第9の実施の形態においては、アンテナ素子31が2つの共振周波数f0 、f1 で励振するようにされていると共に、それに応じて反射導体が2つ(反射導体14A、14B)備わった軸対称構造のモノポール・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モノポール・アンテナに限定されるものではなく、単一の反射導体を用いて構成してもよい。この場合であっても、接地導体11及び反射導体の各々の形状及び大きさ、接地導体11と反射導体との間の距離を任意に設定することにより、所望の放射指向性を実現することができる。また、各共振周波数ごとの放射指向性を複数の反射導体の組み合わせによって変化させる構成としてもよい。例えば、それぞれの共振周波数において、反射導体の個数と各々の形状、大きさ及び位置を適当に設定することにより、所望の放射指向性を実現することが可能となる。
【0128】
また、上記第8又は第9の実施の形態において、複数の共振周波数で励振する(複数周波数で動作する)アンテナ素子31の代わりに、上記第1〜第5の実施の形態のアンテナ素子13(直線導体21、円盤導体22、輪状導体24、26、***振回路23、25からなるアンテナ素子あるいは直線導体、輪状導体、***振回路からなるアンテナ素子)を用いれば、上記第1〜第5の実施の形態による効果と相俟ってさらに優れた特性を有するモノポール・アンテナを実現することが可能となる。
【0129】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、簡単な構造で複数周波数動作が可能な小型のモノポール・アンテナを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態におけるモノポール・アンテナを示す概略斜視図
【図2】本発明の第1及び第2の実施の形態におけるアンテナ素子を示す概略斜視図
【図3】本発明の第1及び第3の実施の形態におけるアンテナ素子の***振回路の一例を示す図
【図4】本発明の第2及び第4の実施の形態におけるアンテナ素子の***振回路の一例を示す図
【図5】(a)は本発明の第1の実施の形態におけるトップローディング型モノポール・アンテナの一例を示す概略斜視図、(b)はそのアンテナ素子を示す概略斜視図
【図6】本発明の第1の実施の形態におけるトップローディング型モノポール・アンテナの低背化を説明するための図
【図7】本発明の第1の実施の形態におけるトップローディング型モノポール・アンテナの共振周波数一定時の円盤導体の直径とアンテナ素子の高さとの関係を示す図
【図8】本発明の第1の実施の形態におけるモノポール・アンテナの特性の一例を示す図
【図9】本発明の第3及び第4の実施の形態におけるアンテナ素子を示す概略斜視図
【図10】本発明の第5の実施の形態におけるアンテナ素子を示す概略斜視図
【図11】本発明の第5の実施の形態におけるアンテナ素子の***振回路の一例を示す図
【図12】円盤導体と輪状導体が異なる平面上に配置されたアンテナ素子を示す概略斜視図
【図13】直線導体と輪状導体とにより構成されたアンテナ素子を示す概略斜視図
【図14】本発明の第6の実施の形態におけるモノポール・アンテナを示す概略斜視図
【図15】本発明の第6の実施の形態におけるモノポール・アンテナ及び従来のモノポール・アンテナの特性の一例を示す図
【図16】本発明の第6の実施の形態におけるモノポール・アンテナの配置例を示す図
【図17】本発明の第7の実施の形態におけるモノポール・アンテナを示す概略斜視図
【図18】本発明の第8の実施の形態におけるモノポール・アンテナを示す概略斜視図
【図19】本発明の第9の実施の形態におけるモノポール・アンテナを示す概略斜視図
【図20】従来技術におけるモノポール・アンテナを示す概略斜視図
【符号の説明】
1、20、30、40 モノポール・アンテナ
11 接地導体
12 同軸給電部
13、16 アンテナ素子
14、14A、14B 反射導体
15 支持棒
21 直線導体
22 円盤導体
23、25 ***振回路
24、26 輪状導体
27、41A、41B 接続導体
31、41 コイル
32 コンデンサ
51 等価コンデンサ
52、53 伝送線路
61、62、63 接地導体線
71 誘電体基板
81 金属パターン
82 コイル・パターン
83 コンデンサ・パターン
Claims (16)
- 接地導体と、一端が前記接地導体の表面に位置する給電部に接続された直線導体と、前記直線導体の他端に接続された平板状導体と、その内縁部が前記平板状導体の外縁部に***振回路を介して接続された輪状導体とを備え、
前記輪状導体は複数の輪状導体からなり、隣接する輪状導体の対向する内縁部と外縁部とが***振回路を介して接続されたモノポール・アンテナ。 - 平板状導体と輪状導体の少なくともいずれか一方が接地導体線によって接地導体に接続された請求項1に記載のモノポール・アンテナ。
- 平板状導体と輪状導体とが同一平面上に配置された請求項1に記載のモノポール・アンテナ。
- 平板状導体と輪状導体とが異なる平面上に配置された請求項1に記載のモノポール・アンテナ。
- 平板状導体及び複数の輪状導体の少なくとも1つが接地導体線によって接地導体に接続された請求項1に記載のモノポール・アンテナ。
- 平板状導体と複数の輪状導体とが同一平面上に配置された請求項1に記載のモノポール・アンテナ。
- 複数の輪状導体の少なくとも1つが平板状導体と異なる平面上に配置された請求項1に記載のモノポール・アンテナ。
- 平板状導体が円盤導体である請求項1に記載のモノポール・アンテナ。
- 給電部が接地導体の表面の中央に位置し、直線導体の一端が前記給電部に前記接地導体と垂直に接続され、前記直線導体の他端が平板状導体と垂直に前記平板状導体の中心で接続され、輪状導体が前記平板状導体と同心円状に配置された請求項8に記載のモノポール・アンテナ。
- ***振回路がコイルとコンデンサの並列回路である請求項1に記載のモノポール・アンテナ。
- ***振回路がコイルのみからなる回路である請求項1に記載のモノポール・アンテナ。
- 平板状導体と***振回路と輪状導体とが誘電体基板上にパターン形成された請求項1に記載のモノポール・アンテナ。
- 接地導体の平板状導体が配置された側と反対側に、前記接地導体との間で空間を介した電気的結合を生じさせる反射導体が設けられた請求項1に記載のモノポール・アンテナ。
- 反射導体が接地導体に電気的に接続された請求項13に記載のモノポール・アンテナ。
- 反射導体が複数の反射導体からなり、前記複数の反射導体の少なくとも1つが接地導体に電気的に接続された請求項13に記載のモノポール・アンテナ。
- 接地導体及び反射導体が面形状を有すると共に、互いの面を対向させて配置されており、かつ、前記反射導体の面積が前記接地導体の面積よりも大きい請求項13に記載のモノポール・アンテナ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14469599A JP4088388B2 (ja) | 1998-06-04 | 1999-05-25 | モノポール・アンテナ |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15620998 | 1998-06-04 | ||
JP10-156209 | 1998-06-04 | ||
JP14469599A JP4088388B2 (ja) | 1998-06-04 | 1999-05-25 | モノポール・アンテナ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000059129A JP2000059129A (ja) | 2000-02-25 |
JP4088388B2 true JP4088388B2 (ja) | 2008-05-21 |
Family
ID=26476035
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14469599A Expired - Fee Related JP4088388B2 (ja) | 1998-06-04 | 1999-05-25 | モノポール・アンテナ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4088388B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20230187827A1 (en) * | 2020-04-06 | 2023-06-15 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Dual Mode Antenna Arrangement |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100474694C (zh) | 2004-03-04 | 2009-04-01 | 松下电器产业株式会社 | 单极天线 |
EP1947736A4 (en) * | 2005-11-08 | 2012-12-05 | Panasonic Corp | COMPOSITE ANTENNA AND PORTABLE TERMINAL USING THE SAME |
JP5442362B2 (ja) * | 2009-08-27 | 2014-03-12 | 京セラ株式会社 | 携帯通信機器 |
JP5656779B2 (ja) * | 2011-09-01 | 2015-01-21 | 三菱電機株式会社 | アンテナ装置 |
JP6435829B2 (ja) | 2014-12-10 | 2018-12-12 | 株式会社Soken | アンテナ装置 |
TWI834231B (zh) * | 2022-07-28 | 2024-03-01 | 明泰科技股份有限公司 | 多頻天線 |
-
1999
- 1999-05-25 JP JP14469599A patent/JP4088388B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20230187827A1 (en) * | 2020-04-06 | 2023-06-15 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Dual Mode Antenna Arrangement |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2000059129A (ja) | 2000-02-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6133882A (en) | Multiple parasitic coupling to an outer antenna patch element from inner patch elements | |
ES2289826T3 (es) | Antena de resonador dielectrico con polarizacion circular. | |
US7843389B2 (en) | Complementary wideband antenna | |
US6188366B1 (en) | Monopole antenna | |
JP2006519545A (ja) | マルチバンド分岐放射器アンテナ素子(multibandbranchradiatorantennaelement) | |
JP3189735B2 (ja) | ヘリカルアンテナ | |
WO2009133448A2 (en) | Broadband micropatch antenna system with reduced sensitivity to multipath reception | |
JP2002359515A (ja) | M型アンテナ装置 | |
JP4088388B2 (ja) | モノポール・アンテナ | |
US6429820B1 (en) | High gain, frequency tunable variable impedance transmission line loaded antenna providing multi-band operation | |
US6753816B1 (en) | Dual band/dual mode meander line antenna | |
JPH05299925A (ja) | 移動体アンテナ装置 | |
JP2000134026A (ja) | モノポール・アンテナ | |
JPH1168446A (ja) | 半波長ダイポールアンテナ、水平偏波用アンテナおよびアレイアンテナ | |
JP3483096B2 (ja) | モノポールアンテナ | |
JP4224055B2 (ja) | アンテナ | |
JP3848575B2 (ja) | アンテナ | |
CN114651374B (zh) | 利用具有无源元件的智能天线实现的波束分集 | |
CN108539390B (zh) | 一种平面双向圆极化天线 | |
JPWO2004004070A1 (ja) | アンテナ装置およびその指向性利得調整方法 | |
CN114287085B (zh) | 不含无源元件的智能天线的波束分集 | |
JP2001185944A (ja) | アンテナ装置 | |
JPH04347911A (ja) | 衛星通信用移動局アンテナ | |
Sakamoto et al. | A Low Back-lobe Miniaturized Circular Polarized Antenna with Spiral Elements | |
JPH11168318A (ja) | 多周波共用セクタアンテナ装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060213 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20071010 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20071030 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071227 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080131 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080225 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110228 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |