JP6189206B2 - 多周波共用アンテナ及びアンテナ装置 - Google Patents

Description

本発明は、多周波共用アンテナ及びアンテナ装置に関するものである。

移動体通信等では、通信に使用される周波数帯として、８００ＭＨｚ帯、２．０ＧＨｚ帯などの複数の周波数帯が割り当てられている。このため、１本のアンテナを複数の周波数で共用できれば有利である。特許文献１には、１本のアンテナを複数の周波数で共用できる多周波共用アンテナが記載されている。

特開２００６−２２９３３７号公報

特許文献１記載の多周波共用アンテナは、それぞれ異なる周波数の電波を放射する複数の直線状のダイポール素子を有している。ダイポール素子は、素子長（ダイポール素子の長手方向長さ）として、通信周波数における１／２波長程度の長さを必要とする。
このため、複数の直線状のダイポール素子を有する多周波共用アンテナでは、ダイポール素子の素子長手方向において、通信に使用される複数の周波数における最大波長の１／２波長程度の長さを持つことになり、大型化しやすい。アンテナが大きくなると受風面積（荷重）が大きくなり、アンテナ取付支柱も強固なものが必要となるという問題がある。

そこで、本発明は、従来に比べて、小型化が可能な多周波共用アンテナを提供することを目的とする。

本発明は、少なくとも２個のアンテナ素子と、内導体及びその外周を覆う外導体を有し、前記各アンテナ素子に給電する同軸給電線と、を備え、前記各アンテナ素子は、一方が前記同軸給電線の内導体と電気的に接続され、他方が前記同軸給電線の外導体と電気的に接続された一対のアンテナ部を有し、これら両アンテナ部が給電点を挟んで互いに偏波方向に並ぶように配置されている多周波共用アンテナであって、前記各アンテナ部は、先端同士が互いに近づくように曲げられた一対のダイポール素子、又はループ状に形成されたループアンテナ素子からなり、前記２個のアンテナ素子のうち、一方のアンテナ素子のアンテナ部が、他方のアンテナ素子のアンテナ部よりも内側に配置され、前記一方のアンテナ素子は、前記他方のアンテナ素子よりも高い周波数で共振するように構成されている多周波共用アンテナである。

他の観点からみた本発明は、上記の多周波共用アンテナを用いた垂直偏波用の第１多周波共用アンテナと、上記の多周波共用アンテナを用いた水平偏波用の第２多周波共用アンテナと、を備え、前記第１多周波共用アンテナ及び第２多周波共用アンテナは、互いに前後方向の位置をずらして配置されているアンテナ装置である。

本発明によれば、多周波共用アンテナの小型化が可能となる。

本発明の第１実施形態に係る多周波共用アンテナの斜視図である。 第１実施形態の多周波共用アンテナの側面図である。 第１実施形態のアンテナ本体の正面図である。 第１比較例に係るアンテナ本体の正面図である。 第１比較例のアンテナのリターンロス特性である。 第１実施形態のアンテナのリターンロス特性である。 第２比較例に係るアンテナ本体の断面図である。 第１実施形態のアンテナ本体の断面図である。 本発明の第２実施形態に係る多周波共用アンテナの斜視図である。 第２実施形態の多周波共用アンテナの側面図である。 第２実施形態のアンテナ本体の正面図である。 本発明の第３実施形態に係るアンテナ装置の斜視図である。 第３実施形態に係るアンテナ装置の側面図である。 第３実施形態の反射素子の正面図である。 本発明の第４実施形態に係る多周波共用アンテナのアンテナ本体の正面図である。 本発明の第５実施形態に係る多周波共用アンテナの斜視図である。 第５実施形態に係る多周波共用アンテナの側面図である。 第５実施形態のアンテナ本体の正面図である。 第５実施形態の第１及び第２の線路と第１アンテナ素子との各接続部分を示す図１８の要部拡大図である。 本発明の第６実施形態に係る多周波共用アンテナの斜視図である。 第６実施形態に係る多周波共用アンテナの側面図である。 第６実施形態のアンテナ本体の正面図である。 従来のアンテナのリターンロス特性である。 第６実施形態のアンテナのリターンロス特性である。 本発明の第７実施形態に係るアンテナ装置の斜視図である。 第７実施形態に係る多周波共用アンテナの側面図である。

［本発明の実施形態の説明］
最初に本発明の実施形態の内容を列記して説明する。
（１）本発明の実施形態に係る多周波共用アンテナは、少なくとも２個のアンテナ素子と、内導体及びその外周を覆う外導体を有し、前記各アンテナ素子に給電する同軸給電線と、を備え、前記各アンテナ素子は、一方が前記同軸給電線の内導体と電気的に接続され、他方が前記同軸給電線の外導体と電気的に接続された一対のアンテナ部を有し、これら両アンテナ部が給電点を挟んで互いに偏波方向に並ぶように配置されている多周波共用アンテナであって、前記各アンテナ部は、先端同士が互いに近づくように曲げられた一対のダイポール素子、又はループ状に形成されたループアンテナ素子からなり、前記２個のアンテナ素子のうち、一方のアンテナ素子のアンテナ部が、他方のアンテナ素子のアンテナ部よりも内側に配置され、前記一方のアンテナ素子が、前記一方のアンテナ素子は、前記他方のアンテナ素子よりも高い周波数で共振するように構成されている。

上記多周波共用アンテナによれば、少なくとも２個のアンテナ素子は、先端が曲げられた一対のダイポール素子、又はループアンテナ素子からなるため、直線状のダイポール素子のみからなる場合に比べて、偏波方向の長さを可及的に短くすることができる。これにより、多周波共用アンテナの小型化が可能となる。

（２）前記（１）の前記２個のアンテナ素子のアンテナ部のうち、少なくとも１つのアンテナ部は、前記一対のダイポール素子からなるのが好ましい。
この場合、少なくとも１つのアンテナ部は、先端が曲げられた一対のダイポール素子からなるため、直線状のダイポール素子のみからなる場合に比べて、偏波方向の長さを可及的に短くすることができる。

（３）前記（１）又は（２）の前記内導体と電気的に接続されているアンテナ部は、基板の一面に形成され、前記外導体と電気的に接続されているアンテナ部は、前記基板の一面と反対側の他面に形成され 前記一対のアンテナ部は、前記基板を挟んで互いに一部重なり合って配置されているのが好ましい。
この場合、両アンテナ部は基板の両面にそれぞれ形成されているため、基板の片面側にまとめて形成される場合に比べて、各アンテナ素子のインピーダンスの整合が容易となる。

（４）前記（３）の前記基板の前記他面は、前記同軸給電線が接続される接続面とされているのが好ましい。この場合、内導体及び外導体にそれぞれ接続される一対のアンテナ部を基板の両面に容易に形成することができる。

（５）前記（１）〜（４）のいずれかの多周波共用アンテナは、前記２個のアンテナ素子のうち、少なくとも１つのアンテナ素子のアンテナ部の偏波方向に延びている部分を覆うように配置された第１無給電素子を更に備え、前記第１無給電素子の偏波方向の長さは、前記少なくとも２個のアンテナ素子のうち最も高い周波数で共振するアンテナ素子の波長の１／２よりも短い長さに設定されているのが好ましい。
この場合、第１無給電素子により覆われたアンテナ素子のリターンロスを改善することができる。

（６）前記（１）〜（５）のいずれかの前記少なくとも２個のアンテナ素子のうち最も低い周波数で共振するアンテナ素子の一対のアンテナ部は、給電点を挟んで互いに偏波方向に隣接して配置されており、前記一対のアンテナ部のうち前記内導体と電気的に接続されているアンテナ部は、前記給電点側から偏波方向に対して傾斜する方向に延びる第１傾斜部を有し、前記一対のアンテナ部のうち前記外導体と電気的に接続されているアンテナ部は、前記給電点側から偏波方向に対して傾斜する方向に延びる第２傾斜部を有し、前記第１傾斜部及び第２傾斜部は、前記給電点から遠ざかるに従って、これら両傾斜部間の偏波方向の離反距離が徐々に長くなるように形成されているのが好ましい。
この場合、最も高い周波数で共振するアンテナ素子のリターンロスを改善することができる。

（７）前記（１）〜（６）のいずれかの前記一対のダイポール素子は、給電点を含み且つ偏波方向に延びる仮想線を挟んで互いに線対称に形成されているのが好ましい。
この場合、各ダイポール素子の先端からそれぞれ放射される不要な電波同士が互いに打ち消し合うため、各ダイポール素子から不要な方向に電波が放射されるのを抑制することができる。

（８）前記（１）〜（７）のいずれかの多周波共用アンテナは、前記他方のアンテナ素子が、２つの周波数で共振するものであり、前記他方のアンテナ素子のアンテナ部よりも外側に配置された第２無給電素子を更に備えているのが好ましい。
この場合、第２無給電素子により前記他方のアンテナ素子のリターンロスを改善することができる。

（９）前記（１）〜（８）のいずれかの前記他方のアンテナ素子が、２つの周波数で共振するものであり、前記他方のアンテナ素子のアンテナ部の偏波方向に沿った部分の素子幅が、当該アンテナ部の給電点側の素子幅よりも太いのが好ましい。
この場合、前記他方のアンテナ素子が２つの周波数で共振するための帯域幅を広くすることができる。

（１０）前記（９）の前記他方のアンテナ素子のアンテナ部は、その給電点側から偏波方向に沿った部分へ向かうに従って素子幅が徐々に太くなるように形成されているのが好ましい。
この場合、前記他方のアンテナ素子のアンテナ部における給電点側から偏波方向に沿った部分へ向かうに従って、不平衡モードから平衡モードへと伝搬モードを徐々に変換することができる。

（１１）前記（１）〜（１０）のいずれかの前記少なくとも２個のアンテナ素子のうち、一のアンテナ素子のアンテナ部の一部が、他の一のアンテナ素子のアンテナ部よりも内側に配置され、かつ前記一のアンテナ素子のアンテナ部の他の一部が、前記他の一のアンテナ素子のアンテナ部よりも外側に配置されているのが好ましい。
この場合、一のアンテナ素子の全部を他の一のアンテナ素子よりも内側に配置する場合に比べて、これらのアンテナ素子の形状や配置の自由度を高めることができる。

（１２）前記（１）〜（１０）のいずれかの前記少なくとも２個のアンテナ素子のうち、最も高い周波数で共振するアンテナ素子のアンテナ部が最も内側に配置され、最も低い周波数で共振するアンテナ素子のアンテナ部が最も外側に配置されているのが好ましい。
この場合、多周波共用アンテナのさらなる小型化が可能となる。

（１３）他の観点からみた本発明の実施形態に係るアンテナ装置は、前記（１）に記載の多周波共用アンテナを用いた垂直偏波用の第１多周波共用アンテナと、前記（１）に記載の多周波共用アンテナを用いた水平偏波用の第２多周波共用アンテナと、を備え、前記第１多周波共用アンテナ及び第２多周波共用アンテナは、互いに前後方向の位置をずらして配置されている。
上記アンテナ装置によれば、前記（１）の多周波共用アンテナと同様の作用効果を奏する。

（１４）前記（１３）のアンテナ装置は、前記第１多周波共用アンテナ及び第２多周波共用アンテナのうち、前側に配置された多周波共用アンテナにおける一部の周波数の電波、及び後側に配置された多周波共用アンテナにおける全ての周波数の電波を反射させるように形成された単一の反射板と、前記前側に配置された多周波共用アンテナにおける一部の周波数の電波を反射させるように形成された反射素子とを更に備えているのが好ましい。
この場合、反射板と反射素子により、前後方向に配置された第１及び第２多周波共用アンテナの全ての周波数の電波を反射させることができる。

（１５）前記（１４）の前記反射素子の偏波方向の長さは、前記前側に配置された多周波共用アンテナの最も低い周波数で共振するアンテナ素子の波長の１／２の長さよりも短く設定され、かつ当該多周波共用アンテナの最も高い周波数で共振するアンテナ素子の波長の１／２の長さよりも長く設定されているのが好ましい。
この場合、反射板と反射素子により、前後方向に配置された第１及び第２多周波共用アンテナの全ての周波数の電波を効果的に反射させることができる。

（１６）前記（１３）〜（１５）のいずれかのアンテナ装置は、前記第１多周波共用アンテナの同軸給電線の外導体と、前記第２多周波共用アンテナの同軸給電線の外導体とを短絡している短絡導体を更に備えているのが好ましい。この場合、第１多周波共用アンテナと第２多周波共用アンテナとの間のアイソレーションを改善することができる。

［本発明の実施形態の詳細］
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。
［第１実施形態：垂直偏波用アンテナ］
図１及び図２は、本発明の第１実施形態に係る多周波共用アンテナ１を示している。この多周波共用アンテナ１は、携帯電話などの移動端末との間で無線通信を行う基地局のアンテナ（送受信アンテナ）として好適に用いられる。なお、第１実施形態の多周波共用アンテナ１は、垂直偏波用であるが、水平偏波用として用いることも可能である。

多周波共用アンテナ１は、複数のアンテナ素子（放射素子）１１，１２，１３を有するアンテナ本体１０と、このアンテナ本体１０の給電点１５に給電する同軸給電線２０と、アンテナ本体１０の後側に設けられた反射板３０と、アンテナ本体１０の前側に設けられた一対の第１無給電素子４０とを備えている。なお、本実施形態では、後述するＺ軸方向のうち、正方向（図２の上側）を「前側」とし、負方向（図２の下側）を「後側」とする（後述する他の実施形態も同様）。

反射板３０は、主反射板３０ａと、この主反射板３０ａの両側縁の前側において、当該主反射板３０ａに対して垂直に配置された一対の副反射板３０ｂとからなる。副反射板３０ｂは、図示しない止めネジにより主反射板３０ａに固定されている。
同軸給電線２０は、同軸ケーブルからなり、図示しない内導体及びその外周を覆う外導体を有している。なお、同軸給電線２０は、主反射板３０ａから給電点１５に至るように配置されており、複数の周波数の信号が混在した状態で流れる。
なお、図１に示すように、本明細書では、同軸給電線２０が延びる方向をＺ軸方向とし、反射板３０の副反射板３０ｂに沿う方向をＸ軸方向とし、Ｘ軸方向及びＺ軸方向の双方に直交する方向をＹ軸方向とする。

複数のアンテナ素子１１，１２，１３としては、８００ＭＨｚ、１．５ＧＨｚ、２．０ＧＨｚの３つの周波数で共振し、それらの周波数の電波を放射するため、３種類設けられている。そのうち、最も高い周波数（２．０ＧＨｚ帯）に対応した第３アンテナ素子１３は最も内側に配置され、最も低い周波数（８００ＭＨｚ帯）に対応した第１アンテナ素子１１は最も外側に配置されている。したがって、１．５ＧＨｚ帯の周波数に対応した第２アンテナ素子１２は、第１アンテナ素子１１と第３アンテナ素子１３との間に配置されている。なお、アンテナ素子の数は、複数であれば特に限定されるものではない。

各アンテナ素子１１，１２，１３は、同軸給電線２０の内導体と電気的に接続されるとともに同軸給電線２０の外導体と電気的に接続されていない第１アンテナ部１１１，１２１，１３１と、同軸給電線２０の外導体と電気的に接続されるとともに同軸給電線２０の内導体と電気的に接続されていない第２アンテナ部１１２，１２２，１３２とを有している。第１アンテナ部１１１，１２１，１３１と、これに対応する第２アンテナ部１１２，１２２，１３２とは、給電点１５を挟んで互いに偏波方向に並ぶように配置され、かつ互いに対称に形成されている。ここで、本実施形態において「偏波方向」とは、各アンテナ素子１１，１２，１３から電波を放射したときに電界が振動する方向であり（後述する他の実施形態も同様）、本実施形態ではＸ軸方向となる。

図３は、アンテナ本体１０の正面図である。図２及び図３に示すように、アンテナ本体１０を構成するアンテナ素子１１，１２，１３は、平面状の基板１０ａに形成されている。各アンテナ素子１１，１２，１３の第１アンテナ部１１１，１２１，１３１は、基板１０ａの前面（一面）１０ａ１に形成され、第２アンテナ部１１２，１２２，１３２は、基板１０ａの後面（他面）１０ａ２に形成されている。
基板１０ａの後面１０ａ２は、同軸給電線２０が接続される接続面とされている。具体的には、基板１０ａの後面１０ａ２には、同軸給電線２０の外導体が、突き当てられた状態で固定され、第２アンテナ部１１２，１２２，１３２と電気的に接続されている。また、同軸給電線２０の内導体は、基板１０ａを厚さ方向に貫通して前面１０ａ１において第１アンテナ部１１１，１２１，１３１と電気的に接続されている。
なお、第１アンテナ部１１１，１２１，１３１、及び第２アンテナ部１１２，１２２，１３２は、基板１０ａの前後逆に形成されたり、基板１０ａの前後いずれかにまとめて形成されたりしてもよい。

基板１０ａは、主反射板３０ａに取り付けられた支持部５０によって、主反射板３０ａから所定間隔をもって支持されている。なお、図１では、基板１０ａ及び支持部５０は省略されている。

複数のアンテナ素子１１，１２，１３のうち、最も低い周波数（８００ＭＨｚ帯）に対応した第１アンテナ素子１１の第１アンテナ部１１１は、先端同士が互いに近づくように曲げられた一対のダイポール素子からなる。この一対のダイポール素子１１１は、給電点１５を含み且つ偏波方向に延びる仮想線Ｋを挟んで互いに線対称に形成されている。各ダイポール素子１１１は、偏波方向に真っ直ぐ延びる直線部１１１ｂと、直線部１１１ｂの先端から内側に直角に折り曲げられた曲げ部１１１ａと、直線部１１１ｂの基端から当該直線部１１１ｂに対して傾斜するように折り曲げられた傾斜部（第１傾斜部）１１１ｃとからなる。

一対のダイポール素子１１１の各曲げ部１１１ａは、中心線Ｃから偏波方向に約０．１４λ_８００Ｍ（λ_８００Ｍ＝８００ＭＨｚの波長＝３５５ｍｍ）離れた地点で内側に折り曲げられ、その内側に延びる長さは約０．２３λ_８００Ｍに設定されている。ここで、中心線Ｃは、給電点１５を通過するとともに偏波方向と同一面内で直交する方向に延び、各アンテナ素子１１，１２，１３を偏波方向に二等分する線である。

傾斜部１１１ｃは、給電点１５側から直線部１１１ｂ側に遠ざかるに従って、第２アンテナ部１１２の傾斜部１１２ｃ（後述）との間における偏波方向の離反距離Ｌが徐々に長くなるように形成されている。本実施形態における傾斜部１１１ｃは、直線部１１１ｂに対して４５度傾斜するように形成されている。なお、ダイポール素子１１１は、全体が折り曲げ形成されているが、円弧状や楕円状に湾曲形成されていてもよい。

第１アンテナ素子１１の第２アンテナ部１１２は、前記中心線Ｃを挟んで第１アンテナ部１１１と対称に形成されている。すなわち、第２アンテナ部１１２は、一対のダイポール素子からなり、各ダイポール素子１１２は、曲げ部１１２ａと、直線部１１２ｂと、傾斜部（第２傾斜部）１１２ｃとからなる。これら曲げ部１１２ａ、直線部１１２ｂ、及び傾斜部（第２傾斜部）１１２ｃは、第１アンテナ部１１１の曲げ部１１１ａ、直線部１１１ｂ、及び傾斜部１１１ｃと同様の構成であるため、詳細な説明は省略する。

複数のアンテナ素子１１，１２，１３のうち、１．５ＧＨｚ帯の周波数に対応した第２アンテナ素子１２の第１アンテナ部１２１は、先端同士が互いに近づくように曲げられた一対のダイポール素子からなる。この一対のダイポール素子１２１は、前記仮想線Ｋを挟んで互いに線対称に形成されている。各ダイポール素子１２１は、偏波方向に真っ直ぐ延びる直線部１２１ｂと、直線部１２１ｂの先端から内側に直角に折り曲げられた曲げ部１２１ａとからなる。

各直線部１２１ｂの基端部は、第１アンテナ素子１１の傾斜部１１１ｃの基端部に接続されている。各曲げ部１２１ａは、前記中心線Ｃから偏波方向に約０．１３λ_１．５Ｇ（λ_１．５Ｇ＝１．５ＧＨｚの波長＝２０３ｍｍ）離れた地点で内側に折り曲げられ、その内側に延びる長さは約０．１２λ_１．５Ｇに設定されている。

第２アンテナ素子１２の第２アンテナ部１２２は、前記中心線Ｃを挟んで第１アンテナ部１２１と対称に形成されている。すなわち、第２アンテナ部１２２は、一対のダイポール素子からなり、各ダイポール素子１２２は、曲げ部１２２ａと直線部１２２ｂとからなる。これら曲げ部１２２ａ及び直線部１２２ｂは、第１アンテナ部１２１の曲げ部１２１ａ及び直線部１２１ｂと同様の構成であるため、詳細な説明は省略する。

複数のアンテナ素子１１，１２，１３のうち、最も高い周波数（２．０ＧＨｚ帯）に対応した第３アンテナ素子１３の第１アンテナ部１３１は、ループ状に形成されたループアンテナ素子からなる。このループアンテナ素子１３１は、１波長ループアンテナである。つまり、第１アンテナ部１３１の周長（ループ１周分の長さ）は、２．０ＧＨｚの約１波長（λ_２．０Ｇ＝１４９．６ｍｍ）分の長さを有している。
図示のループアンテナ素子１３１は、一対の長辺１３１ｄと一対の短辺１３１ｅとにより矩形状のループとして形成されており、各長辺１３１ｄの長さは約０．３９λ_２．０Ｇ、各短辺１３１ｅの長さは約０．１１λ_２．０Ｇに設定されている。一対の長辺１３１ｄのうちの一方は、その長手方向中央部において給電点１５を通過するように、前記中心線Ｃに沿って配置されている。これにより、ループアンテナ素子１３１は、給電点１５を介して同軸給電線２０の内導体と接続されている。

給電点１５を通過する長辺１３１ｄの両端部は、各短辺１３１ｅよりも外側に延び、第２アンテナ素子１２の第１アンテナ部１２１における一対の直線部１２１ｂ、及び第１アンテナ素子１１の第１アンテナ部１１１における一対の傾斜部１１１ｃにそれぞれ接続されている。つまり、給電点１５を通過する長辺１３１ｄは、給電点１５から第１アンテナ素子１１の第１アンテナ部１２１及び第２アンテナ素子１２の第１アンテナ部１２１に給電するための線路として兼用されている。

第３アンテナ素子１３の第２アンテナ部１３２は、前記中心線Ｃを挟んで第１アンテナ部１３１と対称に形成されている。すなわち、第２アンテナ部１３２は、ループアンテナ素子からなり、ループアンテナ素子１３２は、一対の長辺１３２ｄと一対の短辺１３２ｅとからなる。一対の長辺１３２ｄのうちの一方は、その長手方向中央部において給電点１５を通過するように、前記中心線Ｃに沿って配置されている。これにより、ループアンテナ素子１３２は、給電点１５を介して同軸給電線２０の外導体と接続されている。第１及び第２アンテナ部１３１，１３２の給電点１５を通過する長辺１３１ｄ，１３２ｄ同士は、図３の正面視において前後方向に重なり合って配置されている。第２アンテナ部１３２のその他の構成は、第１アンテナ部１３１と同様の構成であるため、詳細な説明は省略する。
なお、ループアンテナ素子１３１，１３２の具体的形状やその寸法は、特に限定されるものではなく、円形状又は楕円状のループなどの他の形状を採用することもできる。また、本実施形態の複数のアンテナ素子１１，１２，１３は、ダイポール素子とループアンテナ素子により構成されているが、ダイポールアンテナ素子のみ、又はループアンテナ素子のみにより構成されていてもよい。

図３に示すように、アンテナ本体１０の前側に設けられた一対の第１無給電素子４０は、給電点１５を挟んで偏波方向と同一面内で直交する方向に互いに対称に配置されている。各第１無給電素子４０は、中心線Ｃを跨いで、第３アンテナ素子１３の偏波方向に延びている部分である短辺１３１ｅ，１３２ｅを覆うように配置されている。第１無給電素子４０は、図２に示すように、基板４１上に形成されている。この基板４１は、アンテナ本体１０が形成されている基板１０ａの前面１０ａ１に取り付けられた支持部４２によって、当該基板１０ａから所定間隔をもって支持されている。

第１無給電素子４０の偏波方向の長さは、最も高い周波数で共振する第３アンテナ素子１３の２．０ＧＨｚの波長（λ_２．０Ｇ）の１／２（＝λ_２．０Ｇ／２＝７５ｍｍ）よりも短い長さに設定されている。本実施形態の第１無給電素子４０の偏波方向の長さは、約０．３３λ_２．０Ｇに設定されている。なお、図１では、基板４１及び支持部４２は省略されている。なお、第１無給電素子４０は、第３アンテナ素子１３の短辺１３１ｅ，１３２ｅを覆っているが、第１アンテナ素子１１の直線部１１１ｂ，１１２ｂ、又は第２アンテナ素子１２の直線部１２１ｂ，１２２ｂを覆うものであってもよい。また、第１無給電素子４０は、アンテナ本体１０の前側に配置されているが、アンテナ本体１０の後側に配置されていてもよい。

以上、第１実施形態の多周波共用アンテナ１によれば、複数のアンテナ素子１１，１２，１３は、先端が曲げられた一対のダイポール素子及びループアンテナ素子からなるため、直線状のダイポール素子のみからなる場合に比べて、偏波方向の長さを可及的に短くすることができる。これにより、多周波共用アンテナ１の小型化が可能となる。

また、各アンテナ素子１１，１２，１３を構成する第１アンテナ部１１１，１２１，１３１及び第２アンテナ部１１２，１２２，１３２は、基板１０ａの前面１０ａ１及び後面１０ａ２にそれぞれ形成されているため、基板１０ａの前面１０ａ１又は後面１０ａ２にまとめて形成される場合に比べて、各アンテナ素子１１，１２，１３のインピーダンスの整合が容易となる。
また、同軸給電線２０の外導体に接続される第２アンテナ部１１２，１２２，１３２を形成した基板１０ａの後面１０ａ２が、同軸給電線２０が接続される接続面とされているため、第１アンテナ部１１１，１２１，１３１及び第２アンテナ部１１２，１２２，１３２を、基板１０ａの両面に容易に形成することができる。

また、第３アンテナ素子１３の偏波方向に延びている一対の短辺１３１ｅ，１３２ｅを覆うように第１無給電素子４０を配置しているため、第３アンテナ素子１３のリターンロスを改善することができる。
また、第１及び第２アンテナ素子１１，１２の一対のダイポール素子は、給電点１５を含み且つ偏波方向に延びる仮想線Ｋを挟んで互いに線対称に形成されているため、各ダイポール素子の先端からそれぞれ放射される不要な電波同士が互いに打ち消し合うことで、各ダイポール素子から不要な方向に電波が放射されるのを抑制することができる。

図４は、第１比較例に係る多周波共用アンテナ１のアンテナ本体１０を示している。第１実施形態と第１比較例とが相違する点は、第１アンテナ素子１１の形状である。第１比較例における第１アンテナ素子１１の第１アンテナ部１１１及び第２アンテナ部１１２は、曲げ部１１１ａ，１１２ａと直線部１１１ｂ，１１２ｂとからなり、第１実施形態のように傾斜部１１１ｃ，１１２ｃを有していない。

図５は、第１比較例の多周波共用アンテナ１のリターンロス特性を示している。また、図６は、第１実施形態の多周波共用アンテナ１のリターンロス特性を示している。
図５に示すように、第１比較例では、２．０ＧＨz帯におけるリターンロスは、−６〜−２ｄＢ程度となっており、特性が悪いのが分かる。一方、図６に示すように、第１実施形態では、２．０ＧＨz帯におけるリターンロスは、−３９〜−１２ｄＢ程度となっており、特性が改善しているのが分かる。
つまり、第１比較例のように、第１アンテナ素子１１の第１及び第２アンテナ部１１１，１１２に傾斜部１１１ｃ，１１２ｃを設けていない場合は、２．０ＧＨz用の第３アンテナ素子１３のリターン特性が劣化するのに対し、第１実施形態のように、第１アンテナ素子１１の第１及び第２アンテナ部１１１，１１２に傾斜部１１１ｃ，１１２ｃを設けることで、２．０ＧＨz用の第３アンテナ素子１３のリターン特性を改善することができる。

図７は、第２比較例に係るアンテナ本体１０のＸＺ面の断面図である。また、図８は、第１実施形態のアンテナ本体１０のＸＺ面の断面図である。第１実施形態と第２比較例とが相違する点は、第３アンテナ素子１３における第１アンテナ部１３１の給電点１５を通過する長辺１３１ｄと、第２アンテナ部１３２の給電点１５を通過する長辺１３２ｄとの形成位置である。

図７に示すように、第２比較例における第３アンテナ素子１３の第１アンテナ部１３１及び第２アンテナ部１３２は、基板１０ａの前面１０ａ１に並べて配置されている。この場合、第１及び第２アンテナ部１３１，１３２は、図７の断面視において互いに平行線となる対向面１３１ｄ１，１３２ｄ１を有する（図中の矢印は電界方向を示している）。複数のアンテナ素子１１，１２，１３は、給電点１５から第１及び第２アンテナ部１３１，１３２を介して同位相で給電されるため、各アンテナ素子１１，１２，１３のインピーダンスを前記平行線の特性インピーダンスと整合させる必要がある。しかし、前記対向面１３１ｄ１，１３２ｄ１同士の対向面積は小さいため、前記平行線の特性インピーダンスが高くなり、各アンテナ素子１１，１２，１３のインピーダンスの整合が困難となる。

一方、図８に示すように、第１実施形態では、基板１０ａの前面１０ａ１及び後面１０ａ２に、第１アンテナ部１３１及び第２アンテナ部１３２を個別に配置し、図８の断面視において互いに平行線となる対向面１３１ｄ２，１３２ｄ２を有している（図中の矢印は電界方向を示している）。この対向面１３１ｄ２，１３２ｄ２同士の対向面積は、第２比較例の対向面積と比べて大きいため、平行線の特性インピーダンスを低くすることができる。
つまり、第２比較例のように、複数のアンテナ素子１１，１２，１３に給電される線路として用いられる第１及び第２アンテナ部１３１，１３２の各長辺１３１ｄ，１３２ｄを、基板１０ａの一面にまとめて配置する場合は、各アンテナ素子１１，１２，１３のインピーダンスの整合が困難となるのに対し、第１実施形態のように、各長辺１３１ｄ，１３２ｄを基板１０ａの両面に互いに重なり合うように配置することで、各アンテナ素子１１，１２，１３のインピーダンスの整合が容易となる。
なお、図８では、一方の対向面１３１ｄ２を他方の対向面１３２ｄ２の真上に配置しているが、これらの対向面積が図７の対向面積よりも大きくなっていれば、両対向面１３１ｄ２，１３２ｄ２を図８の左右方向にずらして配置してもよい。

［第２実施形態：水平偏波用アンテナ］
図９及び図１０は、本発明の第２実施形態に係る多周波共用アンテナ１を示している。また、図１１は、そのアンテナ１のアンテナ本体１０の正面図である。第１実施形態と第２実施形態とが主に相違する点は、アンテナ本体１０の複数のアンテナ素子１１，１２，１３の構成である。なお、第２実施形態の多周波共用アンテナ１は、水平偏波用であるが、垂直偏波用として用いることも可能である。

図１１に示すように、複数のアンテナ素子１１，１２，１３のうち、最も低い周波数（８００ＭＨｚ帯）に対応した第１アンテナ素子１１の第１及び第２アンテナ部１１１，１１２は、先端同士が互いに近づくように曲げられた一対のダイポール素子からなる。ダイポール素子１１１，１１２の各曲げ部１１１ａ，１１２ａは、給電点１５を通過する中心線Ｃから、偏波方向（本実施形態ではＹ軸方向）に約０．１７λ_８００Ｍ離れた地点で内側に折り曲げられ、その内側に延びる長さは約０．０４λ_８００Ｍに設定されている。

複数のアンテナ素子１１，１２，１３のうち、１．５ＧＨｚ帯の周波数に対応した第２アンテナ素子１２の第１及び第２アンテナ部１２１，１２２は、先端同士が互いに近づくように曲げられた一対のダイポール素子からなる。ダイポール素子１２１，１２２の各曲げ部１２１ａは、前記中心線Ｃから偏波方向に約０．１５λ_１．５Ｇ離れた地点で内側に折り曲げられ、その内側に延びる長さは約０．１０λ_１．５Ｇに設定されている。

複数のアンテナ素子１１，１２，１３のうち、最も高い周波数（２．０ＧＨｚ帯）に対応した第３アンテナ素子１３の第１アンテナ部１３１は、先端同士が互いに近づくように曲げられた一対のダイポール素子からなる。この一対のダイポール素子１３１は、給電点１５を含み且つ偏波方向に延びる仮想線Ｋを挟んで互いに線対称に形成されている。各ダイポール素子１３１は、偏波方向に真っ直ぐ延びる直線部１３１ｂと、直線部１３１ｂの先端から内側に直角に折り曲げられた曲げ部１３１ａとからなる。
各曲げ部１３１ａは、前記中心線Ｃから偏波方向に約０．１７λ_２．０Ｇ離れた地点で内側に折り曲げられ、その内側に延びる長さは約０．１４λ_２．０Ｇに設定されている。

第３アンテナ素子１３の第２アンテナ部１３２は、前記中心線Ｃを挟んで第１アンテナ部１３１と対称に形成されている。すなわち、第２アンテナ部１３２は、一対のダイポール素子からなり、各ダイポール素子１３２は、曲げ部１３２ａと直線部１３２ｂとからなる。これら曲げ部１３２ａ及び直線部１３２ｂは、第１アンテナ部１３１の曲げ部１３１ａ及び直線部１３１ｂと同様の構成であるため、詳細な説明は省略する。なお、本実施形態の複数のアンテナ素子１１，１２，１３は、いずれもダイポール素子により構成されているが、そのうちの一部又は全部がループ状に形成されたループアンテナ素子により構成されていてもよい。

図１１に示すように、アンテナ本体１０は、給電点１５から各第１アンテナ部１１１，１２１，１３１に向けて延び、各第１アンテナ部１１１，１２１，１３１に接続される一対の第１の線路１６と、給電点１５から各第２アンテナ部１１２，１２２，１３２に向けて延び、各第２アンテナ部１１２，１２２，１３２に接続される一対の第２の線路１７とを備えている。第１の線路１６と第２の線路１７とは、中心線Ｃを挟んで互いに対称に形成されている。

一対の第１の線路１６は、基板１０ａの前面１０ａ１において、給電点１５を挟んで偏波方向と同一面内で直交する方向に互いに対称に形成され、給電点１５を介して同軸給電線２０の内導体と接続されている。第１の線路１６は、給電点１５を起点として、第３アンテナ素子１３の第１アンテナ部１３１の直線部１３１ｂ、第２アンテナ素子１２の第１アンテナ部１２１の直線部１２１ｂ、第１アンテナ素子１１の第１アンテナ部１１１の傾斜部１１１ｃに至る。本実施形態の第１の線路１６は、給電点１５から遠ざかるに従って、中心線Ｃから離反するように、当該中心線Ｃに対して若干傾斜するように形成されている。

一対の第２の線路１７は、基板１０ａの後面１０ａ２において、給電点１５を挟んで偏波方向と同一面内で直交する方向に互いに対称に形成され、給電点１５を介して同軸給電線２０の外導体と接続されている。第２の線路１７は、給電点１５を起点として、第３アンテナ素子１３の第２アンテナ部１３２の直線部１３２ｂ、第２アンテナ素子１２の第２アンテナ部１２２の直線部１２２ｂ、第１アンテナ素子１１の第２アンテナ部１１２の傾斜部１１２ｃに至る。本実施形態の第２の線路１７は、第１の線路１６と同様に、中心線Ｃに対して若干傾斜するように形成されており、給電点１５付近において第１の線路１６と前後方向に互いに重なり合って配置されている。

図１１に示すように、アンテナ本体１０の前側に設けられた一対の第１無給電素子４０は、中心線Ｃを跨いで、第３アンテナ素子１３の第１及び第２アンテナ部１３１，１３２の各直線部１３１ｂ，１３２ｂを覆うように配置されている。第１無給電素子４０の偏波方向の長さは、約０．３０λ_２．０Ｇに設定されている。
なお、第２実施形態において説明を省略した点は、第１実施形態と同様である。

［第３実施形態：水平・垂直偏波用アンテナ］
図１２及び図１３は、水平偏波及び垂直偏波に対応したアンテナ装置１００を示している。アンテナ装置１００は、機能的には、第１実施形態の多周波共用アンテナ１と第２実施形態の多周波共用アンテナ１とを二つ組み合わせたものに相当する。つまり、アンテナ装置１００は、垂直偏波用の第１多周波共用アンテナ１−１と、水平偏波用の第２多周波共用アンテナ１−２とを、前後方向の位置をずらして組み合わせたものである。

垂直偏波用のアンテナ本体１０と水平偏波用のアンテナ本体１０とを前後方向にずらした場合において、単一の反射板３０しか設けない場合、２つのアンテナ本体１０，１０のうちの一方が、反射板３０との間の間隔が不適切になる。そこで、本実施形態のアンテナ装置１００は、反射板３０とは別に、反射板として機能する反射素子３１を備えている。
反射板３０は、垂直偏波用のアンテナ本体１０の全てのアンテナ素子１１，１２，１３、及び水平偏波用のアンテナ本体１０の第１アンテナ素子１１の反射板として機能している。

図１４は、反射素子３１の正面図である。図１３及び図１４に示すように、反射素子３１は、基板３３上に所定間隔をもって一対形成されている。各反射素子３１は、水平偏波用の第２アンテナ素子１２の直線部１２１ｂ，１２２ｂ、及び第３アンテナ素子１３の直線部１３１ｂ，１３２ｂの後側に配置されるように、偏波方向に延びて形成されている。これにより、一対の反射素子３１は、水平偏波用の第２及び第３アンテナ素子１２，１３の反射板として機能している。

反射素子３１の偏波方向の長さは、水平偏波用の第１アンテナ素子１１の８００ＭＨｚの波長（λ_８００Ｍ）の１／２（＝λ_８００Ｍ／２＝１７７．５ｍｍ）の長さよりも短く設定され、かつ水平偏波用の第３アンテナ素子１３の波長（λ_２．０Ｇ）の１／２（＝λ_２．０Ｇ／２＝７５ｍｍ）の長さよりも長く設定されている。本実施形態の反射素子３１の偏波方向の長さは、約０．６７λ_２．０Ｇに設定されている。
なお、基板３３の一対の反射素子３１の間には、後述する第１及び第２同軸給電線２１，２２を貫通して配置するための貫通孔３３ａが形成されている。

図１３に示すように、アンテナ装置１００は、反射板３０の前側に、反射素子３１、垂直偏波用のアンテナ本体１０、及び水平偏波用のアンテナ本体１０がこの順に配置されて構成されている。なお、垂直偏波用のアンテナ本体１０及び水平偏波用のアンテナ本体１０は、前後逆に配置されていてもよい。この場合、反射素子３１は、その長手方向の向きを９０度変えて、前側に配置された垂直偏波用のアンテナ本体１０の偏波方向に沿うように配置することで、当該アンテナ本体１０の第１アンテナ素子１１の反射板として機能する。

反射素子３１が形成されている基板３３は、第１支持部５１によって反射板３０から所定間隔をもって支持されている。また、垂直偏波用のアンテナ本体１０の基板１０ａは、第２支持部５２によって前記基板３３から所定間隔をもって支持されている。さらに、水平偏波用のアンテナ本体１０の基板１０ａは、第３支持部５３によって垂直偏波用の基板１０ａから所定間隔をもって支持されている。なお、図１２では、基板１０ａ，３３、第１〜第３支持部５１〜５３は省略されている。

図１３に示すように、アンテナ装置１００は、垂直偏波用のアンテナ本体１０の給電点１５に給電する第１同軸給電線２１と、水平偏波用のアンテナ本体１０の給電点１５に給電する第２同軸給電線２２とを備えている。第１及び第２同軸給電線２１，２２は、いずれも同軸ケーブルからなり、図示しない内導体及びその外周を覆う外導体を有している。第１同軸給電線２１は、反射板３０から基板３３を貫通して、垂直偏波用のアンテナ本体１０の給電点１５に至るように配置されている。第２同軸給電線２２は、反射板３０の第１同軸給電線２１に隣接する位置から、基板３３及び垂直偏波用の基板１０ａを貫通して、水平偏波用のアンテナ本体１０の給電点１５に至るように配置されている。

アンテナ装置１００は、第１多周波共用アンテナ１−１と第２多周波共用アンテナ１−２との間のアイソレーションを改善するために、第１同軸給電線２１の外導体と第２同軸給電線２２の外導体とを短絡させる短絡導体２３を備えている。短絡導体２３は、垂直偏波用の基板１０ａの後側において、第１同軸給電線２１の外導体と第２同軸給電線２２の外導体とを連結するように配置されている。
なお、第３実施形態において、説明を省略した点については、第１及び第２実施形態と同様である。

［第４実施形態：水平偏波用アンテナ］
図１５は、本発明の第４実施形態に係る多周波共用アンテナ１のアンテナ本体１０を示している。この多周波共用アンテナ１は、第２実施形態の多周波共用アンテナ１の変形例であり、アンテナ素子を２個にした点で、第２実施形態の多周波共用アンテナ１と相違する。具体的には、第４実施形態における多周波共用アンテナ１は、２つのアンテナ素子１１，１２を備え、第２実施形態におけるアンテナ素子１３（図１１参照）を備えていない。なお、第４実施形態の多周波共用アンテナ１は、水平偏波用であるが、垂直偏波用として用いることも可能である。

２つのアンテナ素子１１，１２のうち、高い周波数（１．５ＧＨｚ帯）に対応した第２アンテナ素子１２は、低い周波数（８００ＭＨｚ帯）に対応した第１アンテナ素子１１よりも内側に配置されている。具体的には、第２アンテナ素子１２のアンテナ部１２１は、第１アンテナ素子１１のアンテナ部１１１よりも内側に配置され、第２アンテナ素子１２のアンテナ部１２２は、第１アンテナ素子１１のアンテナ部１１２よりも内側に配置されている。また、アンテナ本体１０の前側に設けられた一対の無給電素子４０は、中心線Ｃを跨いで、第２アンテナ素子１２の第１及び第２アンテナ部１２１，１２２の各直線部１２１ｂ，１２２ｂを覆うように配置されている。
なお、第４実施形態において説明を省略した点については、第２実施形態と同様である。

［第５実施形態：水平偏波用アンテナ］
図１６及び図１７は、本発明の第５実施形態に係る多周波共用アンテナ１を示している。この多周波共用アンテナ１は、第４実施形態の多周波共用アンテナ１の変形例であり、１つのアンテナ素子が２つの周波数で共振するようになっている点で、第４実施形態の多周波共用アンテナ１と相違する。なお、第５実施形態の多周波共用アンテナ１は、水平偏波用であるが、垂直偏波用として用いることも可能である。

２つのアンテナ素子１１，１２としては、７００ＭＨｚ、８００ＭＨｚ、１．５ＧＨｚ及び２．０ＧＨｚの４つの周波数で共振し、それらの周波数の電波を放射するため、２種類設けられている。そのうち、第２アンテナ素子１２は、第１アンテナ素子１１よりも内側に配置されており、２つの高い周波数（１．５ＧＨｚ帯及び２．０ＧＨｚ帯）で共振するようになっている。また、第１アンテナ素子１１は、他の２つの低い周波数（７００ＭＨｚ帯及び８００ＭＨｚ帯）で共振するようになっている。

各アンテナ素子１１，１２は、同軸給電線２０の内導体と電気的に接続されるとともに同軸給電線２０の外導体と電気的に接続されていない第１アンテナ部１１１，１２１と、同軸給電線２０の外導体と電気的に接続されるとともに同軸給電線２０の内導体と電気的に接続されていない第２アンテナ部１１２，１２２とを有している。第１アンテナ部１１１，１２１と、これに対応する第２アンテナ部１１２，１２２とは、給電点１５を挟んで互いに偏波方向（本実施形態ではＹ軸方向）に並ぶように配置され、かつ互いに対称に形成されている。

図１８は、アンテナ素子１１，１２により構成されるアンテナ本体１０の正面図である。図１８に示すように、２つのアンテナ素子１１，１２のうち、低い周波数（７００ＭＨｚ帯及び８００ＭＨｚ帯）に対応した第１アンテナ素子１１の第１アンテナ部１１１は、先端同士が互いに近づくように曲げられた一対のダイポール素子からなる。この一対のダイポール素子１１１は、給電点１５を含み且つ偏波方向に延びる仮想線Ｋを挟んで互いに線対称に形成されている。各ダイポール素子１１１は、偏波方向に真っ直ぐ延びる直線部１１１ｂと、直線部１３１ｂの先端から内側に直角に折り曲げられた曲げ部１１１ａと、直線部１１１ｂの基端から当該直線部１１１ｂに対して傾斜するように折り曲げられた傾斜部（第１傾斜部）１１１ｃとからなる。傾斜部１１１ｃは、給電点１５側から直線部１１１ｂ側に遠ざかるに従って、第２アンテナ部１１２の傾斜部１１２ｃ（後述）との間における偏波方向の離反距離Ｌが徐々に長くなるように形成されている。

第１アンテナ素子１１の第２アンテナ部１１２は、前記中心線Ｃを挟んで第１アンテナ部１１１と対称に形成されている。すなわち、第２アンテナ部１１２は、一対のダイポール素子からなり、各ダイポール素子１１２は、曲げ部１１２ａと、直線部１１２ｂと、傾斜部（第２傾斜部）１１２ｃとからなる。これら曲げ部１１２ａ、直線部１１２ｂ、及び傾斜部（第２傾斜部）１１２ｃは、第１アンテナ部１１１の曲げ部１１１ａ、直線部１１１ｂ、及び傾斜部１１１ｃと同様の構成であるため、詳細な説明は省略する。なお、本実施形態のアンテナ素子１１，１２は、いずれもダイポール素子により構成されているが、そのうちの一部又は全部がループ状に形成されたループアンテナ素子により構成されていてもよい。

アンテナ本体１０は、給電点１５から各第１アンテナ部１１１，１２１に向けて延び、各第１アンテナ部１１１，１２１に接続される一対の第１の線路１６と、給電点１５から各第２アンテナ部１１２，１２２に向けて延び、各第２アンテナ部１１２，１２２に接続される一対の第２の線路１７とを備えている。第１の線路１６と第２の線路１７とは、中心線Ｃを挟んで互いに対称に形成されている。

図１９は、第１及び第２の線路１６，１７と第１アンテナ素子１１との各接続部分を示す図１８の要部拡大図である。図１９に示すように、第１の線路１６の線路幅Ｄ１は、インピーダンスを高くするために、第１アンテナ素子１１の第１アンテナ部１１１における直線部１１１ｂの素子幅Ｗｂ１よりも細く形成されている。同様に、第２の線路１７の線路幅Ｄ２は、インピーダンスを高くするために、第１アンテナ素子１１の第２アンテナ部１１２における直線部１１２ｂの素子幅Ｗｂ２よりも細く形成されている。

第１アンテナ素子１１の第１アンテナ部１１１における傾斜部１１１ｃは、その給電点１５側である第１の線路１６との接続端部１１１ｃ１から、偏波方向に沿った部分である直線部１１１ｂへ向かうに従って、素子幅Ｗｃ１が徐々に太くなるように形成されている。これにより、第１アンテナ素子１１の第１アンテナ部１１１の偏波方向に沿った部分（直線部１１１ｂ）の素子幅Ｗｂ１は、第１アンテナ部１１１の給電点１５側（接続端部１１１ｃ１）の素子幅Ｗｃ１よりも太くなっている。

第１アンテナ素子１１の第２アンテナ部１１２における傾斜部１１２ｃは、傾斜部１１１ｃと同様に、その給電点１５側である第２の線路１７との接続端部１１２ｃ１から、偏波方向に沿った部分である直線部１１２ｂへ向かうに従って、素子幅Ｗｃ２が徐々に太くなるように形成されている。これにより、第１アンテナ素子１１の第２アンテナ部１１２の偏波方向に沿った部分（直線部１１２ｂ）の素子幅Ｗｂ２は第２アンテナ部１１２の給電点１５側（接続端部１１２ｃ１）の素子幅Ｗｃ１よりも太くなっている。
また、第１アンテナ素子１１の第１アンテナ部１１１における曲げ部１１１ａの素子幅Ｗａ１は、給電点１５側の素子幅Ｗｃ１よりも太く形成されている。同様に、第１アンテナ素子１１の第２アンテナ部１１２における曲げ部１１２ａの素子幅Ｗａ２は、給電点１５側の素子幅Ｗｃ２よりも太く形成されている。

以上のように、第１アンテナ素子１１の各アンテナ部１１１，１１２の偏波方向に沿った部分の素子幅Ｗｂ１，Ｗｂ２は、給電点１５側の素子幅Ｗｃ１，Ｗｃ２よりも太いため、第１アンテナ素子１１が２つの周波数（７００ＭＨｚ帯及び８００ＭＨｚ帯）で共振するための帯域幅を広くすることができる。
また、第１アンテナ素子１１の各アンテナ部１１１，１１２における曲げ部１１１ａ，１１２ａの素子幅Ｗａ１，Ｗａ２は、給電点１５側の素子幅Ｗｃ１，Ｗｃ２よりも太いため、第１アンテナ素子１１が２つの周波数（７００ＭＨｚ帯及び８００ＭＨｚ帯）で共振するための帯域幅をさらに広くすることができる。
また、第１アンテナ素子１１の第１アンテナ素子１１の各アンテナ部１１１，１１２は、その給電点側から偏波方向に沿った部分へ向かうに従って素子幅が徐々に太くなるように形成されているため、各アンテナ部１１１，１１２における給電点１５側から偏波方向に沿った部分へ向かうに従って、不平衡モードから平衡モードへと伝搬モードを徐々に変換することができる。

２つのアンテナ素子１１，１２のうち、高い周波数（１．５ＧＨｚ帯及び２．０ＧＨｚ帯）に対応した第２アンテナ素子１２の第１アンテナ部１２１は、先端同士が互いに近づくように曲げられた一対のダイポール素子からなる。この一対のダイポール素子１２１は、前記仮想線Ｋを挟んで互いに線対称に形成されている。各ダイポール素子１２１は、偏波方向に真っ直ぐ延びる直線部１２１ｂと、直線部１２１ｂの先端から内側に直角に折り曲げられた曲げ部１２１ａとからなる。

第２アンテナ素子１２の第２アンテナ部１２２は、前記中心線Ｃを挟んで第１アンテナ部１２１と対称に形成されている。すなわち、第２アンテナ部１２２は、一対のダイポール素子からなり、各ダイポール素子１２２は、曲げ部１２２ａと直線部１２２ｂとからなる。これら曲げ部１２２ａ及び直線部１２２ｂは、第１アンテナ部１２１の曲げ部１２１ａ及び直線部１２１ｂと同様の構成であるため、詳細な説明は省略する。

図１６及び図１８に示すように、アンテナ本体１０の前側に設けられた一対の第１無給電素子４０は、中心線Ｃを跨いで、第１アンテナ素子１１の第１及び第２アンテナ部１１１，１１２の各直線部１１１ｂ，１１２ｂと、第２アンテナ素子１２の第１及び第２アンテナ部１２１，１２２の各直線部１２１ｂ，１２２ｂとの間において、偏波方向に延びて配置されている。
なお、第５実施形態において説明を省略した点については、第２実施形態と同様である。

［第６実施形態：垂直偏波用アンテナ］
図２０及び図２１は、本発明の第６実施形態に係る多周波共用アンテナ１を示している。この多周波共用アンテナ１は、第１実施形態の多周波共用アンテナ１の変形例であり、アンテナ本体１０の複数のアンテナ素子１１，１２，１３の構成が異なる点で、第１実施形態の多周波共用アンテナ１と相違する。なお、第６実施形態の多周波共用アンテナ１は、垂直偏波用であるが、水平偏波用として用いることも可能である。

複数のアンテナ素子１１，１２，１３としては、７００ＭＨｚ、８００ＭＨｚ、１．５ＧＨｚ及び２．０ＧＨｚの４つの周波数で共振し、それらの周波数の電波を放射するため、３種類設けられている。そのうち、第２及び第３アンテナ素子１２，１３は、第１アンテナ素子１１よりも内側に配置されており、それぞれ高い周波数である１．５ＧＨｚ帯及び２．０ＧＨｚ帯で共振するようになっている。また、第１アンテナ素子１１は、単体で他の２つの低い周波数（７００ＭＨｚ帯及び８００ＭＨｚ帯）で共振するようになっている。

各アンテナ素子１１，１２，１３は、同軸給電線２０の内導体と電気的に接続されるとともに同軸給電線２０の外導体と電気的に接続されていない第１アンテナ部１１１，１２１，１３１と、同軸給電線２０の外導体と電気的に接続されるとともに同軸給電線２０の内導体と電気的に接続されていない第２アンテナ部１１２，１２２，１３２とを有している。第１アンテナ部１１１，１２１，１３１と、これに対応する第２アンテナ部１１２，１２２，１３２とは、給電点１５を挟んで互いに偏波方向（本実施形態ではＸ軸方向）に並ぶように配置され、かつ互いに対称に形成されている。

図２２は、アンテナ素子１１，１２，１３により構成されるアンテナ本体１０の正面図である。図２２に示すように、複数のアンテナ素子１１，１２，１３のうち、低い周波数（７００ＭＨｚ帯及び８００ＭＨｚ帯）に対応した第１アンテナ素子１１の第１アンテナ部１１１は、先端同士が互いに近づくように曲げられた一対のダイポール素子からなる。この一対のダイポール素子１１１は、給電点１５を含み且つ偏波方向に延びる仮想線Ｋを挟んで互いに線対称に形成されている。各ダイポール素子１１１は、偏波方向に真っ直ぐ延びる直線部１１１ｂと、直線部１３１ｂの先端から内側に直角に折り曲げられた曲げ部１１１ａと、直線部１１１ｂの基端から当該直線部１１１ｂに対して傾斜するように折り曲げられた傾斜部（第１傾斜部）１１１ｃとからなる。傾斜部１１１ｃは、給電点１５側から直線部１１１ｂ側に遠ざかるに従って、第２アンテナ部１１２の傾斜部１１２ｃ（後述）との間における偏波方向の離反距離Ｌが徐々に長くなるように形成されている。

第１アンテナ素子１１の第２アンテナ部１１２は、前記中心線Ｃを挟んで第１アンテナ部１１１と対称に形成されている。すなわち、第２アンテナ部１１２は、一対のダイポール素子からなり、各ダイポール素子１１２は、曲げ部１１２ａと、直線部１１２ｂと、傾斜部（第２傾斜部）１１２ｃとからなる。これら曲げ部１１２ａ、直線部１１２ｂ、及び傾斜部（第２傾斜部）１１２ｃは、第１アンテナ部１１１の曲げ部１１１ａ、直線部１１１ｂ、及び傾斜部１１１ｃと同様の構成であるため、詳細な説明は省略する。

アンテナ本体１０は、給電点１５から各第１アンテナ部１１１，１２１，１３１に向けて延び、各第１アンテナ部１１１，１２１，１３１に接続される一対の第１の線路１６と、給電点１５から各第２アンテナ部１１２，１２２，１３２に向けて延び、各第２アンテナ部１１２，１２２，１３２に接続される一対の第２の線路１７とを備えている。第１の線路１６と第２の線路１７とは、図２２の正面視において前後方向に重なり合って配置されている。

複数のアンテナ素子１１，１２，１３のうち、１．５ＧＨｚ帯の周波数に対応した第２アンテナ素子１２の第１及び第２アンテナ部１２１，１２２は、先端同士が互いに近づくように曲げられた一対のダイポール素子からなる。これら一対のダイポール素子１２１，１２２は、前記仮想線Ｋを挟んで互いに線対称に形成されている。各ダイポール素子１２１，１２２は、偏波方向に真っ直ぐ延びる直線部１２１ｂ，１２２ｂと、直線部１２１ｂの先端から内側に直角に折り曲げられた曲げ部１２１ａ，１２２ａとからなる。

複数のアンテナ素子１１，１２，１３のうち、最も高い周波数（２．０ＧＨｚ帯）に対応した第３アンテナ素子１３の第１アンテナ部１３１は、先端同士が互いに近づくように曲げられた一対のダイポール素子からなる。この一対のダイポール素子１３１は、前記仮想線Ｋを挟んで互いに線対称に形成されている。各ダイポール素子１３１は、偏波方向に真っ直ぐ延びる直線部１３１ｂと、直線部１３１ｂの先端から内側に直角に折り曲げられた曲げ部１３１ａとからなる。各直線部１３１ｂは、その中間部１３１ｂ１において第２アンテナ素子１２のアンテナ部１２１の曲げ部１２１ａと交差するように配置されている。これにより、各直線部１３１ｂの中間部１３１ｂ１よりも基端部側は、第２アンテナ素子１２のアンテナ部１２１よりも内側に配置され、当該アンテナ部１２１の直線部１２１ｂと互いに密着して配置されている。また、各直線部１３１ｂの中間部１３１ｂ１よりも先端部側は、第２アンテナ素子１２のアンテナ部１２１よりも外側に配置されている。

第３アンテナ素子１３の第２アンテナ部１３２は、前記中心線Ｃを挟んで第１アンテナ部１３１と対称に形成されている。すなわち、第２アンテナ部１３２は、一対のダイポール素子からなり、各ダイポール素子１３２は、曲げ部１３２ａと直線部１３２ｂとからなる。各直線部１３２ｂは、その中間部１３２ｂ１において第２アンテナ素子１２のアンテナ部１２２の曲げ部１２２ａと交差するように配置されている。これら曲げ部１３２ａ及び直線部１３２ｂは、第１アンテナ部１３１の曲げ部１３１ａ及び直線部１３１ｂと同様の構成であるため、詳細な説明は省略する。

以上のように、第３アンテナ素子１３のアンテナ部１３１，１３２の一部を、第２アンテナ素子１２のアンテナ部１２１，１２２よりも内側に配置し、第３アンテナ素子１３のアンテナ部１３１，１３２の他の一部を、第２アンテナ素子１２のアンテナ部１２１，１２２よりも外側に配置しているため、第３アンテナ素子１３のアンテナ部１３１，１３２の全部を第２アンテナ素子１２のアンテナ部１２１，１２２よりも内側に配置する場合に比べて、第２アンテナ素子１２及び第３アンテナ素子１３の形状や配置の自由度を高めることができる。

なお、本実施形態の複数のアンテナ素子１１，１２，１３は、いずれもダイポール素子により構成されているが、そのうちの一部又は全部がループ状に形成されたループアンテナ素子により構成されていてもよい。
また、本実施形態のアンテナ素子１１は、２つの周波数に対応しているが、これらの各周波数にそれぞれ対応した２個のアンテナ素子を設けるようにしてもよい。この場合、前記２個のアンテナ素子は、本実施形態の第２アンテナ素子１２及び第３アンテナ素子１３のように、互いにアンテナ素子の一部を交差するように配置してもよい。

図２１及び図２２に示すように、アンテナ本体１０の前側に設けられた一対の第１無給電素子４０は、中心線Ｃを跨いで、第２アンテナ素子１２の第１及び第２アンテナ部１２１，１２２の各直線部１２１ｂ，１２２ｂを覆うように配置されている。また、基板１０ａの前面１０ａ１上には、第１アンテナ素子１１のアンテナ部１１１，１１２よりも外側に、一対の第２無給電素子４５がそれぞれ配置されている。一対の第２無給電素子４５は、給電点１５を挟んで偏波方向と同一面内で直交する方向に互いに対称に配置されている。各第２無給電素子４５は、アンテナ部１１１，１１２の直線部１１１ｂ，１１２ｂの外側に所定間隔をおいて配置され、中心線Ｃを跨いで偏波方向に延びている。第２無給電素子４５の偏波方向の長さは、第１アンテナ素子１１の周波数の波長に対して０．３波長の長さに設定されている。
なお、第６実施形態において説明を省略した点については、第２実施形態と同様である。

図２３は、従来の第２無給電素子４５を備えていない多周波共用アンテナのリターンロス特性を示している。また、図２４は、第６実施形態の多周波共用アンテナ１のリターンロス特性を示している。
図２３に示すように、従来の多周波共用アンテナでは、８００ＭＨｚ帯におけるリターンロスは、−２２〜−１０ｄＢ程度となっており、良好な特性を示しているが、７００ＭＨｚ帯におけるリターンロスは、−４〜−１ｄＢ程度となっており、特性が悪いのが分かる。一方、図２４に示すように、第６実施形態の多周波共用アンテナ１では、８００ＭＨｚ帯におけるリターンロスは、従来とほぼ変わらずに良好な特性を示しており、且つ７００ＭＨｚ帯におけるリターンロスは、−３６〜−１０ｄＢ程度となっており、従来よりも特性が改善しているのが分かる。

すなわち、従来のように、第２無給電素子４５を備えていない場合は、７００ＭＨｚ帯及び８００ＭＨｚ帯の２つの周波数で共振する第１アンテナ素子１１の７００ＭＨｚ帯のリターンロス特性が劣化しているのに対し、第６実施形態のように、第２無給電素子４５を備えることで、第１アンテナ素子１１において、８００ＭＨｚ帯のリターンロス特性を維持しつつ、７００ＭＨｚ帯のリターンロス特性を改善することができる。

［第７実施形態：水平・垂直偏波用アンテナ］
図２５及び図２６は、水平偏波及び垂直偏波に対応したアンテナ装置１００を示している。このアンテナ装置１００は、第３実施形態のアンテナ装置１００の変形例であり、機能的には、第６実施形態の多周波共用アンテナ１と第５実施形態の多周波共用アンテナ１とを二つ組み合わせたものに相当する。つまり、アンテナ装置１００は、垂直偏波用の第１多周波共用アンテナ１−１と、水平偏波用の第２多周波共用アンテナ１−２とを、前後方向の位置をずらして組み合わせたものである。

図２６に示すように、アンテナ装置１００は、反射板３０の前側に、反射素子３１、垂直偏波用のアンテナ本体１０、及び水平偏波用のアンテナ本体１０がこの順に配置されて構成されている。なお、垂直偏波用のアンテナ本体１０及び水平偏波用のアンテナ本体１０は、前後逆に配置されていてもよい。この場合、反射素子３１は、その長手方向の向きを９０度変えて、前側に配置された垂直偏波用のアンテナ本体１０の偏波方向に沿うように配置することで、当該アンテナ本体１０の第１アンテナ素子１１の反射板として機能する。
なお、第７実施形態において説明を省略した点については、第３実施形態と同様である。

なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 多周波共用アンテナ
１０ アンテナ本体
１０ａ 基板
１０ａ１ 前面（一面）
１０ａ２ 後面（他面）
１１ 第１アンテナ素子
１２ 第２アンテナ素子
１３ 第３アンテナ素子
１５ 給電点
１６ 第１の線路
１７ 第２の線路
２０ 同軸給電線
２１ 第１同軸給電線
２２ 第２同軸給電線
２３ 短絡導体
３０ 反射板
３０ａ 主反射板
３０ｂ 副反射板
３１ 反射素子
３３ 基板
３３ａ 貫通孔
４０ 第１無給電素子
４１ 基板
４２ 支持部
４５ 第２無給電素子
５０ 支持部
５１ 第１支持部
５２ 第２支持部
５３ 第３支持部
１００ アンテナ装置
１１１ 第１アンテナ部
１１１ａ 曲げ部
１１１ｂ 直線部
１１１ｃ 傾斜部（第１傾斜部）
１１１ｃ１ 接続端部
１１２ 第２アンテナ部
１１２ａ 曲げ部
１１２ｂ 直線部
１１２ｃ 傾斜部（第２傾斜部）
１１２ｃ１ 接続端部
１２１ 第１アンテナ部
１２１ａ 曲げ部
１２１ｂ 直線部
１２２ 第２アンテナ部
１２２ａ 曲げ部
１２２ｂ 直線部
１３１ 第１アンテナ部
１３１ａ 曲げ部
１３１ｂ 直線部
１３１ｂ１ 中間部
１３１ｄ 長辺
１３１ｄ１ 対向面
１３１ｄ２ 対向面
１３１ｅ 短辺
１３２ 第２アンテナ部
１３２ａ 曲げ部
１３２ｂ 直線部
１３２ｂ１ 中間部
１３２ｄ 長辺
１３２ｄ１ 対向面
１３２ｄ２ 対向面
１３２ｅ 短辺
１−１ 第１多周波共用アンテナ
１−２ 第２多周波共用アンテナ
Ｃ 中心線
Ｄ１ 線路幅
Ｄ２ 線路幅
Ｋ 仮想線
Ｌ 離反距離
Ｗａ１ 素子幅
Ｗａ２ 素子幅
Ｗｂ１ 素子幅
Ｗｂ２ 素子幅
Ｗｃ１ 素子幅
Ｗｃ２ 素子幅

Claims (14)

1. 少なくとも２個のアンテナ素子と、
   内導体及びその外周を覆う外導体を有し、前記各アンテナ素子に給電する同軸給電線と、を備え、
   前記各アンテナ素子は、一方が前記同軸給電線の内導体と電気的に接続され、他方が前記同軸給電線の外導体と電気的に接続された一対のアンテナ部を有し、これら両アンテナ部が給電点を挟んで互いに偏波方向に並ぶように配置されている多周波共用アンテナであって、
   前記各アンテナ部は、先端同士が互いに近づくように曲げられた一対のダイポール素子、又はループ状に形成されたループアンテナ素子からなり、
   前記２個のアンテナ素子のうち、一方のアンテナ素子のアンテナ部が、他方のアンテナ素子のアンテナ部よりも内側に配置され、
   前記一方のアンテナ素子は、前記他方のアンテナ素子よりも高い周波数で共振するように構成されており、
   前記他方のアンテナ素子が、２つの周波数で共振するものであり、
   前記他方のアンテナ素子のアンテナ部よりも外側に配置された第２無給電素子を更に備えている多周波共用アンテナ。
2. 少なくとも２個のアンテナ素子と、
   内導体及びその外周を覆う外導体を有し、前記各アンテナ素子に給電する同軸給電線と、を備え、
   前記各アンテナ素子は、一方が前記同軸給電線の内導体と電気的に接続され、他方が前記同軸給電線の外導体と電気的に接続された一対のアンテナ部を有し、これら両アンテナ部が給電点を挟んで互いに偏波方向に並ぶように配置されている多周波共用アンテナであって、
   前記各アンテナ部は、先端同士が互いに近づくように曲げられた一対のダイポール素子、又はループ状に形成されたループアンテナ素子からなり、
   前記２個のアンテナ素子のうち、一方のアンテナ素子のアンテナ部が、他方のアンテナ素子のアンテナ部よりも内側に配置され、
   前記一方のアンテナ素子は、前記他方のアンテナ素子よりも高い周波数で共振するように構成されており、
   前記他方のアンテナ素子が、２つの周波数で共振するものであり、
   前記他方のアンテナ素子のアンテナ部の偏波方向に沿った部分の素子幅が、当該アンテナ部の給電点側の素子幅よりも太い多周波共用アンテナ。
3. 前記２個のアンテナ素子のアンテナ部のうち、少なくとも１つのアンテナ部は、前記一対のダイポール素子からなる請求項１又は２に記載の多周波共用アンテナ。
4. 前記内導体と電気的に接続されているアンテナ部は、基板の一面に形成され、
   前記外導体と電気的に接続されているアンテナ部は、前記基板の一面と反対側の他面に形成され、
   前記一対のアンテナ部は、前記基板を挟んで互いに一部重なり合って配置されている請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の多周波共用アンテナ。
5. 前記基板の前記他面は、前記同軸給電線が接続される接続面とされている請求項４に記載の多周波共用アンテナ。
6. 前記２個のアンテナ素子のうち、少なくとも１つのアンテナ素子のアンテナ部の偏波方向に延びている部分を覆うように配置された第１無給電素子を更に備え、
   前記第１無給電素子の偏波方向の長さは、前記少なくとも２個のアンテナ素子のうち最も高い周波数で共振するアンテナ素子の波長の１／２よりも短い長さに設定されている請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の多周波共用アンテナ。
7. 前記少なくとも２個のアンテナ素子のうち最も低い周波数で共振するアンテナ素子の一対のアンテナ部は、給電点を挟んで互いに偏波方向に隣接して配置されており、
   前記一対のアンテナ部のうち前記内導体と電気的に接続されているアンテナ部は、前記給電点側から偏波方向に対して傾斜する方向に延びる第１傾斜部を有し、
   前記一対のアンテナ部のうち前記外導体と電気的に接続されているアンテナ部は、前記給電点側から偏波方向に対して傾斜する方向に延びる第２傾斜部を有し、
   前記第１傾斜部及び第２傾斜部は、前記給電点から遠ざかるに従って、これら両傾斜部間の偏波方向の離反距離が徐々に長くなるように形成されている請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の多周波共用アンテナ。
8. 前記一対のダイポール素子は、給電点を含み且つ偏波方向に延びる仮想線を挟んで互いに線対称に形成されている請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の多周波共用アンテナ。
9. 前記他方のアンテナ素子のアンテナ部は、その給電点側から偏波方向に沿った部分へ向かうに従って素子幅が徐々に太くなるように形成されている請求項２に記載の多周波共用アンテナ。
10. 前記少なくとも２個のアンテナ素子のうち、一のアンテナ素子のアンテナ部の一部が、他の一のアンテナ素子のアンテナ部よりも内側に配置され、かつ前記一のアンテナ素子のアンテナ部の他の一部が、前記他の一のアンテナ素子のアンテナ部よりも外側に配置されている請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の多周波共用アンテナ。
11. 前記少なくとも２個のアンテナ素子のうち、最も高い周波数で共振するアンテナ素子のアンテナ部が最も内側に配置され、最も低い周波数で共振するアンテナ素子のアンテナ部が最も外側に配置されている請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の多周波共用アンテナ。
12. 少なくとも２個の垂直偏波用のアンテナ素子と、内導体及びその外周を覆う外導体を有しており前記垂直偏波用の各アンテナ素子に給電する垂直偏波用の同軸給電線と、を備え、前記垂直偏波用の各アンテナ素子は、一方が前記垂直偏波用の同軸給電線の内導体と電気的に接続され、他方が前記垂直偏波用の同軸給電線の外導体と電気的に接続された一対の垂直偏波用のアンテナ部を有し、これら垂直偏波用の両アンテナ部が給電点を挟んで互いに偏波方向に並ぶように配置されている垂直偏波用の第１多周波共用アンテナと、
    少なくとも２個の水平偏波用のアンテナ素子と、内導体及びその外周を覆う外導体を有しており前記水平偏波用の各アンテナ素子に給電する水平偏波用の同軸給電線と、を備え、前記水平偏波用の各アンテナ素子は、一方が前記水平偏波用の同軸給電線の内導体と電気的に接続され、他方が前記水平偏波用の同軸給電線の外導体と電気的に接続された一対の水平偏波用のアンテナ部を有し、これら水平偏波用の両アンテナ部が給電点を挟んで互いに偏波方向に並ぶように配置されている水平偏波用の第２多周波共用アンテナと、を備え、
    前記第１多周波共用アンテナ及び第２多周波共用アンテナは、互いに前後方向の位置をずらして配置されているアンテナ装置であって、
    前記垂直偏波用の各アンテナ部は、先端同士が互いに近づくように曲げられた一対のダイポール素子、又はループ状に形成されたループアンテナ素子からなり、
    前記２個の垂直偏波用のアンテナ素子のうち、一方の垂直偏波用のアンテナ素子のアンテナ部が、他方の垂直偏波用のアンテナ素子のアンテナ部よりも内側に配置され、
    前記一方の垂直偏波用のアンテナ素子は、前記他方の垂直偏波用のアンテナ素子よりも高い周波数で共振するように構成されており、
    前記水平偏波用の各アンテナ部は、先端同士が互いに近づくように曲げられた一対のダイポール素子、又はループ状に形成されたループアンテナ素子からなり、
    前記２個の水平偏波用のアンテナ素子のうち、一方の水平偏波用のアンテナ素子のアンテナ部が、他方の水平偏波用のアンテナ素子のアンテナ部よりも内側に配置され、
    前記一方の水平偏波用のアンテナ素子は、前記他方の水平偏波用のアンテナ素子よりも高い周波数で共振するように構成されており、
    前記第１多周波共用アンテナの同軸給電線の外導体と、前記第２多周波共用アンテナの同軸給電線の外導体とを短絡している短絡導体を更に備えているアンテナ装置。
13. 前記第１多周波共用アンテナ及び第２多周波共用アンテナのうち、前側に配置された多周波共用アンテナにおける一部の周波数の電波、及び後側に配置された多周波共用アンテナにおける全ての周波数の電波を反射させるように形成された単一の反射板と、
    前記前側に配置された多周波共用アンテナにおける他の周波数の電波を反射させるように形成された反射素子とを更に備えている請求項１２に記載のアンテナ装置。
14. 前記反射素子の偏波方向の長さは、前記前側に配置された多周波共用アンテナの最も低い周波数で共振するアンテナ素子の波長の１／２の長さよりも短く設定され、かつ当該多周波共用アンテナの最も高い周波数で共振するアンテナ素子の波長の１／２の長さよりも長く設定されている請求項１３に記載のアンテナ装置。

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