JPH08186429A - ダイバーシチアンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】片側短絡パッチアンテナを用いて良好なダイバ
ーシチ特性が得られるダイバーシチアンテナを提供す
る。 【構成】長方形状の地導体板１０と、この地導体板１０
に対向して同一面上に配置され、地導体板１０に短絡さ
れた短絡辺１３，１４をそれぞれ有する第１および第２
のアンテナ素子１１，１２からなり、アンテナ素子１１
はその短絡辺１３が地導体板１０の長辺に平行となるよ
うに地導体板１０の長辺方向のほぼ中央部に配置され、
アンテナ素子１２はその短絡辺１４が地導体板１０の短
辺に平行となるように地導体板１０の短辺方向のほぼ中
央部に配置される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は携帯無線装置などに用い
られるダイバーシチアンテナ、特に偏波ダイバーシチア
ンテナに関する。

【０００２】

【従来の技術】アンテナの受信性能を示す一つの指標と
して、偏波効率がある。偏波効率に関して簡単に述べ
る。図１０に示したように、一つのアンテナの遠方放射
電磁界は、その進行方向に対して垂直な成分しか持たな
い。ここでは、この電磁界のうち電界に注目して話しを
進めることにする。図１１は、電界ベクトルを極座標系
に当てはめた場合を示したものである。同図のように電
界ベクトルはθ成分とφ成分に分けられる。これらは一
般に垂直偏波と水平偏波と呼ばれている。これらの成分
をどれだけの割合で放射するかをそのアンテナの偏波特
性と呼ぶ。この特性はアンテナの放射の仕組みや構造に
よって異なる。

【０００３】２つのアンテナの間で送受信を行おうとし
た場合、受信時には到来波のうち各々のアンテナの偏波
ベクトルの内積をとった分しか受信できない。この規格
化された偏波ベクトルどうしの内積の値を偏波効率と呼
ぶ。図１２はその一例を示したものであり、同一平面上
で水平および垂直に置いたモノポールアンテナ間の偏波
効率を計算したものである。水平に置かれたモノポール
アンテナからは、水平面内に対して水平偏波しか放射し
ない。また、垂直に置かれたモノポールアンテナからは
水平面内に対して垂直偏波しか放射しない。従って、こ
のとき偏波効率は０となる。偏波効率が０であるとき受
信電界強度は０であり、これらのアンテナを用いた送受
信は理論的には不可能となる。以上から、アンテナを設
計する場合、送受信の各々のアンテナの偏波の方向を一
致させるように設計を行うのが常識である。

【０００４】アンテナが地上に固定されているような場
合なら、θ成分またはφ成分のどちらかの偏波しかもた
ないアンテナでも、偏波を一致させることは比較的簡単
である。しかしながらアンテナが本体に一体化された携
帯無線機では、このような片方の成分しか偏波成分をも
たないアンテナの偏波を一致させることは、非常に困難
である。例えば、携帯電話などでは、通話時にはもちろ
ん、鞄やポケットに収められている場合でも、通信が可
能であることが条件となっている。このような使用状態
の変化によってアンテナの傾きが様々に変化してしまう
からである。

【０００５】以上をまとめると、携帯無線機は様々な状
態において使用されるため、ある方向に対して一つの偏
波しか送受信できないようにアンテナの偏波特性を定め
ておくと、偏波効率が劣化して受信に支障を来す場合が
生じる事になる。従って、携帯無線機に用いられるアン
テナでは、偏波の方向を可変とできるアンテナが望まれ
る。このような要求を満たすアンテナとして、偏波ダイ
バーシチアンテナがある。このアンテナは偏波の異なる
２つ以上のアンテナを組み合わせて、どちらか受信状態
の良いアンテナの受信信号を用いる方法である。

【０００６】この偏波ダイバーシチアンテナを携帯無線
機に用いる場合は、周波数によってはアンテナの大きさ
が制限されることになる。周波数が低くなると、アンテ
ナは大きくなる。しかしながら、携帯無線機は可搬性を
考慮すると、当然のことながら小形のほうが都合が良
く、従ってアンテナも小形の方が良いことが多い。

【０００７】小形で異なった偏波特性を有する２つのダ
イバーシチアンテナを構成する方法として、片側短絡パ
ッチアンテナを用いる方法が考えられる。片側短絡パッ
チアンテナは、図１３に示すように地導体板１０１上に
パッチアンテナと呼ばれるアンテナ素子１０２を形成
し、さらにアンテナ素子１０２に短絡面１０３を設ける
ことによって、半分の大きさで済ませられるようにした
ものである。１０４はアンテナ素子１０２の給電点であ
る。

【０００８】図１４は、図１３の片側短絡パッチアンテ
ナのアンテナ素子部分を上から見た図である。同図に示
したようにアンテナ素子１０２は１辺が地導体板１０に
短絡されており、またこの短絡された辺に隣接する２つ
の辺の長さはλ／４（λ：波長）となっている。図中の
矢印Ａ，Ｂ，Ｃはアンテナ素子１０２が動作状態となっ
たときの磁流の向きと振幅を示しており、振幅は矢印の
太さで表現している。この図からわかる通り、短絡され
た辺に隣接する矢印Ａ，Ｂを付した２辺では、磁流が互
いに逆方向で同振幅となっており、互いに打ち消しあっ
てしまうことから放射には寄与しない。従って、短絡さ
れた辺に対向する矢印Ｃを付した辺だけが放射に寄与す
る。この辺は放射端と呼ばれ、他の矢印Ａ，Ｂを付した
２辺は非放射端と呼ばれる。

【０００９】上述したように、片側短絡パッチアンテナ
の放射端は線状の磁流源となっている。これを２つ使っ
て放射端を直交させて組み合わせることにより、偏波ダ
イバーシチアンテナを構成することができると考えられ
る。このような片側短絡パッチアンテナを携帯無線機に
用いた例は、既に電気情報通信学会昭和６０年度総合全
国大会２４１１「９００Ｈｚ帯ニューメリックページ
ャ」において報告されている。しかしながら、この報告
ならびに他の公知例をみても、この片側短絡パッチアン
テナを用いた偏波ダイバーシチアンテナに関しては、提
案されていない。

【００１０】発明者らは、片側短絡パッチアンテナを偏
波ダイバーシチアンテナに適用する場合について種々シ
ュミレーションを行った結果、次のような問題点が生じ
る可能性があることが見出だした。小形の偏波ダイバー
シチアンテナを実現するためには、２つのアンテナが異
なった偏波を有することが期待されている。しかしなが
ら、両アンテナの配置方法によっては、偏波成分の中に
共通の成分が生じ、これによってダイバーシチ特性が劣
化する。

【００１１】図１５および図１６は、シミュレーション
に用いた片側短絡パッチアンテナの構成例であり、各部
の寸法および配置は図中に示した通りである。図１７お
よび図１８は、それぞれ図１５および図１６のアンテナ
の放射パターンの計算値である。図１５のアンテナは、
その放射端（短絡辺に対向する辺）がｚ軸と平行になっ
ていることからφ成分のみを放射することが期待され
る。しかしながら、図１７に示されるように２つの偏波
成分であるθ成分とφ成分の最大指向性利得の差は３ｄ
Ｂ以内となっており、しかも最大指向性の方向もほぼ一
致している。つまり、予想に反して、このアンテナの放
射特性の偏波成分は、θ成分とφ成分を両方有している
ことになる。一方、図１６のアンテナは図１５のアンテ
ナと直交させて、つまり放射端がｘ軸に平行となるよう
に配置したものであり、このアンテナの放射パターンは
図１８に示されるようにθ成分しか放射されていない。
すなわち、図１５および図１６に示した２つのアンテナ
を組み合わせてダイバーシチアンテナを構成した場合、
θ成分が共通となってしまう。

【００１２】ダイバーシチアンテナでは、互いのアンテ
ナの受信信号の相関が小さいほどダイバーシチ特性に優
れているといえる。上記のように２つのアンテナが共通
の偏波成分（上の例ではθ成分）を有するということ
は、信号の相関が大きく、従ってダイバーシチ特性が悪
いということであり、無線機の受信特性を劣化させるこ
とにつながる。このように、片側短絡パッチアンテナを
用いて偏波ダイバーシチアンテナを構成する場合、ダイ
バーシチ特性の劣化が問題となる。

【００１３】図１５に示したアンテナのように、予想し
なかった偏波成分が生じてしまう一つの原因は、地導体
板１０１上からの放射が無視できなくなることによるも
のと考えられる。すなわち、アンテナから地導体板１０
１上へと流れ出た電流が地導体板１０１の長手方向へと
流れ、この電流成分によって生じる非所望のθ成分が放
射されるのである。しかしながら、このような問題点が
生じることを明らかにした報告は発明者らの知るところ
では存在せず、従ってまた当然のことながら、このよう
な問題点を解決しようとした報告もなされていない。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上述したように従来、
片側短絡パッチアンテナは小形に構成できるという利点
から、これを携帯無線機用アンテナに使用されている
が、携帯無線機用アンテナとして特に望まれる偏波ダイ
バーシチアンテナに適用した例はない。また、この片側
短絡パッチアンテナを単純に偏波ダイバーシチアンテナ
に用いた場合には、ダイバーシチ特性が劣化するという
問題がある。本発明は、片側短絡パッチアンテナを用い
て良好なダイバーシチ特性が得られるダイバーシチアン
テナを提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明に係るダイバーシチアンテナは、矩形状の地
導体板と、この地導体板に対向して同一面上に配置さ
れ、地導体板に短絡された短絡辺をそれぞれ有する第１
および第２のアンテナ素子とを有する。そして、第１の
アンテナ素子は、その短絡辺が地導体板の第１の辺に平
行となるように地導体板の第１の辺の方向のほぼ中央部
に配置され、第２のアンテナ素子は、その短絡辺が地導
体板の第１の辺に隣接する第２の辺に平行となるように
地導体板の第２の辺の方向のほぼ中央部に配置されるこ
とを特徴とする。なお、地導体板の形状は長方形状であ
ることが特に望ましい。

【００１６】また、本発明に係るダイバーシチアンテナ
は、第１および第２のアンテナ素子の各々の給電点を選
択的に受信回路系へ接続するためのスイッチと、このス
イッチを受信回路系からの信号に基づいて制御する制御
回路とをさらに有することを特徴とする。

【００１７】

【作用】本発明に係るダイバーシチアンテナは、２つの
片側短絡パッチアンテナのアンテナ素子を同一の地導体
板上に有し、それぞれの放射端、つまり短絡辺と対向す
る辺が地導体板の隣接する２辺とそれぞれ平行となるよ
うに配置されている。従って、互いに直交する、アンテ
ナ素子からの偏波成分と地導体板からの偏波成分とが放
射されると考えることができる。この場合、２つの片側
短絡パッチアンテナのいずれか一方に給電を行ったとき
に地導体板から放射される偏波成分は、他方の片側短絡
パッチアンテナのアンテナ素子から放射される偏波成分
と同じとなることから、ダイバーシチ特性の劣化を考慮
する必要がある。

【００１８】ここで、本発明のように２つの片側短絡パ
ッチアンテナを構成するアンテナ素子の配置位置を地導
体板の隣接する２辺の中央部とすると、非所望の偏波成
分である地導体板からの放射が抑制される。これによ
り、片側短絡パッチアンテナを用いてダイバーシチアン
テナを構成する場合に問題となっていたダイバーシチ特
性の劣化を防ぐことができる。

【００１９】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
するが、その前に本発明の原理を述べる。本発明におい
ては、２つの片側短絡パッチアンテナを構成するアンテ
ナ素子の配置位置を地導体板の隣接する２辺の方向のそ
れぞれの中央部とすることによって、片側短絡パッチア
ンテナを用いたダイバーシチアンテナで問題となる地導
体板からの放射が抑制される。

【００２０】図１は、地導体板上の片側短絡パッチアン
テナを構成するアンテナ素子の位置（図中の距離ｌ）と
φ，θの２つの偏波成分の放射電力の比Ｐθ／Ｐφの関
係をグラフ化して示したものであり、これは発明者らが
今回初めて明らかにしたものである。この例では、アン
テナ素子の放射端（短絡辺と対向する辺）はｚ軸と平行
となっているので、アンテナ素子から放射される偏波成
分はφ成分となると予想されるが、図１中のグラフから
明らかなように、アンテナ素子の位置が地導体板の端に
ある場合、非所望の偏波成分であるθ成分も放射されて
いる。しかしながら、アンテナ素子を地導体板の端から
中央に移動してゆくことによって、この非所望の偏波成
分であるθ成分が小さくなり、本発明に従い中央部（図
の例ではｌ＝３９ｍｍの位置）にアンテナ素子を配置す
ると、このθ成分は最小となることが分かる。このよう
にアンテナ素子を地導体板の中央部に配置することで地
導体板からの非所望の偏波成分が最小となる理由は、次
のように説明できる。

【００２１】図２は、（ａ）のように地導体板１の隅角
部に、短絡辺３を有するアンテナ素子２が配置されてい
る片側短絡パッチアンテナ表面のＡ−Ａ′線上の電流分
布の計算値であり、（ｂ）は電流の振幅、（ｃ）は位相
である。この図を見ると、アンテナ素子２の近傍に強い
電流分布が生じており、またアンテナ素子２上の電流の
位相はアンテナ素子２の一端から他端へ向かって徐々に
逆相となるように変化している。位相差が１８０°つけ
ば、そこからの放射に打ち消し合いが生じるため、放射
レベルが低下する。この電流分布のグラフから、アンテ
ナ素子２上に分布する電流からの放射にある程度の打ち
消し合いが生じることは明らかであるが、完全に打ち消
し合いが生じることはない。また、地導体板１上に分布
する電流からの放射はそのまま残ることになる。

【００２２】これに対し、図３は（ａ）のように地導体
板１の長手方向中央にアンテナ素子２が配置されている
片側短絡パッチアンテナ表面のＡ−Ａ′線上の電流分布
の計算値であり、図２と同様に（ｂ）は電流の振幅、
（ｃ）は位相である。電流分布を見ると、アンテナ素子
２の中央部を境にして左右対称に電流の振幅が分布して
いる。一方、電流の位相分布に着目すると、振幅分布と
同様に左右対称の形ではあるが、１８０°の位相差が生
じている。この場合、ほとんどの電流で打ち消し合いが
生じ、放射電力は著しく減衰することになる。

【００２３】すなわち、図１で示した不要放射の低下
は、アンテナ素子および地導体板上の電流分布の打ち消
し合いによるものであると考えられる。また、これは地
導体板の形状によらず、アンテナ素子を中心として見た
ときに地導体板が対称な形となるようにアンテナ素子を
配置することによって同様の効果が生じるものと考えら
れる。

【００２４】以上から、本発明のように２つの片側短絡
パッチアンテナを構成するアンテナ素子を地導体板の隣
接する２辺の方向のそれぞれの中央部に配置することに
よって、地導体板からの非所望の偏波成分の放射が抑制
され、ダイバーシチ特性の劣化を防止できることが分か
る。以下、本発明に係るダイバーシチアンテナの具体的
な構成法について説明する。

【００２５】（実施例１）図４は、本発明の一実施例に
係るダイバーシチアンテナの構成を示す斜視図であり、
（ａ）は表面側、（ｂ）は裏面側から見た図である。

【００２６】図４（ａ）において、地導体板１０は長方
形であり、従って長辺と短辺を有する。使用波長（動作
周波数での波長）をλとすると、長辺の長さはλ／２〜
λ／４程度、短辺の長さはλ／３〜λ／４程度であれば
よい。この地導体板１０の長辺方向のほぼ中央部に第１
のアンテナ素子１１が配置され、また短辺方向のほぼ中
央部に第２のアンテナ素子１２が配置されている。アン
テナ素子１１，１２はいずれも矩形状の導体板からな
る。

【００２７】第１および第２のアンテナ素子１１，１２
は、地導体板１０と共に第１および第２の片側短絡パッ
チアンテナを構成するものであり、アンテナ素子１１の
地導体板１０の長辺方向に平行な一辺およびアンテナ素
子１２の地導体板１０の長辺方向に平行な一辺は、それ
ぞれ短絡素子１３，１４によって地導体板１０と短絡さ
れた短絡辺となっている。短絡素子１３，１４は、この
例では一方の側が地導体板１０の長辺および短辺に連続
して形成され、ここからほぼ９０°折れ曲がる形で形成
された導体板からなる。また、短絡素子１３，１４の他
方の側はアンテナ素子１１，１２にそれぞれ連続して形
成されている。すなわち、この例では地導体板１０、ア
ンテナ素子１１，１２および短絡素子１３，１４は、一
つの導体板によって一体に構成されている。

【００２８】アンテナ素子１１の地導体板１０の短辺方
向に平行な方向の長さ、およびアンテナ素子１２の地導
体板１０の長辺方向と平行な方向の長さは、いずれもλ
／４とする。短絡素子１３は地導体板１０の長辺方向に
平行な２つの辺のうちの一方に設ければよく、また短絡
素子１４は地導体板１０の短辺方向に平行な２つの辺の
うちの一方に設ければよい。すなわち、図では短絡素子
１３，１４のいずれも外側つまり地導体板１０の長辺上
および短辺上の辺に設けているが、これらと反対側つま
り内側の辺に短絡素子を設けてもよい。

【００２９】短絡素子１３，１４の長さは、アンテナ素
子１１，１２の放射端の長さと同じであり、また短絡素
子１３，１４の幅はアンテナ素子１１，１２の地導体板
１０からの高さに相当する。これらのパラメータは、ア
ンテナの入力インピーダンスを決定する一因となる。短
絡素子１３，１４の長さはλ／４〜λ／２０、幅はλ／
３０以上であればよい。

【００３０】地導体板１０とアンテナ素子１１，１２と
の間は、給電線１５，１６によってそれぞれ結合されて
いる。アンテナ素子１１，１２の給電点の位置によっ
て、アンテナの入力インピーダンスが変化するので、こ
れらの位置は給電線１５，１６のインピーダンスとアン
テナのインピーダンスとの整合がとれるように決定する
ことが望ましい。

【００３１】地導体板１０、アンテナ素子１１、短絡素
子１３および給電線１５によって第１の片側短絡パッチ
アンテナが構成され、地導体板１０、アンテナ素子１
２、短絡素子１４および給電線１６によって第２の片側
短絡パッチアンテナが構成される。そして、これら２つ
の片側短絡パッチアンテナを用いてダイバーシチアンテ
ナが構成される。本実施例のダイバーシチアンテナは、
図５（ａ）に示す形状の一枚の導体板を図５（ｂ）のよ
うに折り曲げて加工することで作成することが可能であ
る。

【００３２】一方、図４（ｂ）に示すように、地導体板
１０の裏面側には、高周波スイッチ２１、高周波受信回
路を含む無線回路２２および制御回路２３が配置され、
さらに無線信号の伝送を行うための同軸線からなる高周
波ケーブル２４，２５，２６と、低周波の信号線２７，
２８が配置されている。高周波ケーブル２４，２５はア
ンテナ素子１１，１２の給電点と高周波スイッチ２１を
それぞれ接続し、高周波ケーブル２６は高周波スイッチ
２１と無線回路２２を接続する。信号線２７は無線回路
２２と制御回路２３を接続し、信号線２８は制御回路２
３と高周波スイッチ２８を接続する。

【００３３】図６は、図４のダイバーシチアンテナをブ
ロック図に書き直したものである。但し、Ａ１，Ａ２は
図４（ａ）を用いて説明した第１および第２の片側短絡
パッチアンテナを示している。この例では、アンテナ切
り替えダイバーシチ受信を行う場合を前提としている。
この図６を用いてその動作を簡単に述べる。

【００３４】まず、高周波スイッチ２１は制御回路２３
からの制御信号により片側短絡パッチアンテナＡ１，Ａ
２のいずれか一方を無線回路２２に選択的に接続する。
例えば、ここでアンテナＡ１が選択されたとすれば、無
線回路２２ではアンテナ素子Ａ１からの信号を復調し
て、検波を行う。このとき、無線回路２２ではある一定
時間にわたって検波を行い、その時間平均レベルを制御
回路２３に送る。次に、制御回路２３は高周波スイッチ
２１に送る制御信号を例えば反転させることにより、今
度はアンテナＡ２を無線回路２２に接続する。このと
き、無線回路２２で得られた検波信号の時間平均レベル
も制御回路２３に送られる。制御回路２３では、これら
の２つの検波信号の時間平均レベルを比較し、そのレベ
ルの大小関係によって受信するアンテナを決定し、それ
に基づいて高周波スイッチ２１に決定したアンテナを無
線回路２１と接続するように制御信号を送る。以上の動
作をある一定時間間隔で行うことによって、２つの片側
短絡パッチアンテナＡ１，Ａ２を用いたアンテナ切り替
えダイバーシチを行うことができる。

【００３５】上述した本実施例のダイバーシチアンテナ
では、地導体板１０に対してアンテナ素子１１，１２を
図４のような配置にすることによって、図１〜図３で説
明したように地導体板１０に発生する電流による不要な
偏波の放射を抑制することができる。これにより、第１
および第２の片側短絡パッチアンテナの放射パターンの
偏波成分を直交させることができるので、これらの片側
短絡パッチアンテナを用いてダイバーシチアンテナを構
成することによって、ダイバーシチ特性の良好な偏波ダ
イバーシチアンテナを実現することができる。

【００３６】（実施例２）図７は、本発明の他の実施例
に係るダイバーシチアンテナであり、片側短絡パッチア
ンテナと高周波スイッチの部分のみを示している。前述
した実施例１との相違点は、第１にアンテナ素子１１，
１２の短絡辺を地導体板１０と短絡する手段として、そ
れぞれ複数本の短絡ピン３３，３４が用いられている点
である。これらの短絡ピン３３，３４の間隔および太さ
は、アンテナの共振周波数を変えることになる。従っ
て、パラメータは所望の動作周波数に合わせて設定され
る。

【００３７】実施例１との相違点の第２は、誘電体基板
３０の一方の面に地導体板１０が形成され、他方の面に
アンテナ素子１１，１２が形成されていることである。
誘電体基板３０は、例えばテフロン（登録商標）などの
高周波用の基板を用いる。誘電体基板３０の厚さは、１
〜５ｍｍ程度とすればよい。また、誘電体基板３０のア
ンテナ素子１１，１２が形成された面と同一面上に高周
波スイッチ３１が配置され、さらにストリップ線路３
５，３６，３７，３８とグランド面３９が形成されてい
る。

【００３８】ストリップ線路３５，３６は高周波用であ
り、その特性インピーダンスは線路幅によって変化す
る。例えば、この特性インピーダンスを通常使用される
５０Ωとするためには、誘電体基板３０の比誘電率が２
で、厚さが１ｍｍ程度ならば、ストリップ線路３５，３
６の幅を１〜２ｍｍとすればよい。ストリップ線路３
５，３６の各一端は、アンテナ素子１１，１２にそれぞ
れ接続されている。この接続位置によってアンテナの入
力インピーダンスが変化することから、アンテナとスト
リップ線路３５，３６のインピーダンス整合がとれるよ
うに配置を工夫することが望ましい。

【００３９】ストリップ線路３７は図示しない無線回路
と高周波スイッチ３１を接続し、無線信号の伝送に用い
られる。ストリップ線路３５，３６，３７は高周波用で
あるのに対して、もう一つのストリップ線路３８は低周
波用であり、図示しない制御回路と高周波スイッチ３１
を接続し、制御信号の伝送を行う。グランド面３９は高
周波スイッチ３１の接地用であり、短絡ピン４０によっ
て地導体板１０と接続される。

【００４０】このように本実施例では、誘電体基板３０
を用いてアンテナの各部を構成することにより、アンテ
ナ素子１１，１２やストリップ線路３５，３６，３７，
３８およびグランド面３９などをエッチングによって一
度に作ることができるため、量産性が向上する。さら
に、実施例１では空気を誘電体として用いていたのに対
し、本実施例のように誘電体基板３０を用いてアンテナ
を構成すると、アンテナの大きさを小形化できる利点が
ある。例えば、誘電体基板３０の比誘電率が２程度なら
ば、自由空間長でλ／４必要であったアンテナの幅を２
λ／３〜λ／６程度まで縮めることができる。

【００４１】（実施例３）図８は、本発明の別の実施例
であり、アンテナ部分のみを示している。図７の実施例
と同様に、誘電体基板３０上にエッチングによってアン
テナ素子１１，１２が形成され、これらのアンテナ素子
１１，１２は短絡ピン３３，３４によって地導体板１０
に短絡されている。本実施例では、誘電体基板３０上に
アンテナ素子１１，１２と同様の形状の導体板４１が形
成され、かつこれが短絡ピン４２によって地導体板１０
に短絡されている点が図４の実施例と異なっている。こ
れら導体板４１および短絡ピン４２を設けたことによる
効果は次の通りである。

【００４２】一般に、２つのアンテナが近接して置かれ
た場合、両アンテナ間に電磁界的な結合が生じる。これ
によって、一方のアンテナに給電が行われていると、他
方のアンテナが給電されていなくとも、その無給電のア
ンテナからも放射が生じる場合がある。

【００４３】ここで、アンテナ素子１１を含む第１の片
側短絡パッチアンテナを中心として考えると、地導体板
１０上にアンテナ素子１２のみしか存在しないとすれ
ば、このアンテナ素子１２の存在によって、誘電体基板
３０および地導体板１０の長手方向に見てアンテナの幾
何学的構造が左右非対称となってしまう。しかも、先に
述べた電磁界的な結合が生じていると考えると、アンテ
ナ素子１２を含む第２の片側短絡パッチアンテナからも
放射が生じることが予想される。従って、地導体板１０
からの不要偏波の放射は打ち消せたとしても、第２の片
側短絡パッチアンテナからの放射が残ってしまうことに
なる。しかも、この第２の片側短絡パッチアンテナは、
直交する偏波成分を放射するように構成されているた
め、第１の片側短絡パッチアンテナにとって交差偏波を
生じるように働くことになる。

【００４４】本実施例で新たに設けられた導体板４１
は、アンテナ素子１１に対してアンテナ素子１２と対称
となるようにその形状および配置が定められている。従
って、アンテナ素子１１の給電点（給電線１５の接続
点）に給電が行われたとき、図９に示すようにアンテナ
素子１２と導体板４１に電磁界結合によって互いに逆向
き電流が誘起されるため、これらの電流によって生じる
交差偏波成分を低減することができる。

【００４５】なお、本発明は上述した実施例に限られる
ものではなく、種々変形して実施することができる。例
えば上述した実施例ではアンテナ素子が矩形状の場合に
ついて述べてきたが、本発明は任意の形状を有するパッ
チアンテナ素子を用いた場合について有効である。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、従
来問題となっていた片側短絡パッアンテナでの非所望偏
波の不要放射を抑圧することが可能であり、ダイバーシ
チ特性の良好な、片側短絡パッチアンテナを用いた携帯
無線機用に好適なダイバーシチアンテナを提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】片側短絡パッチアンテナにおけるアンテナ素子
の配置と交差偏波成分電力との関係を示す図

【図２】片側短絡パッチアンテナにおけるアンテナ素子
の配置とアンテナ上の電流分布の振幅および位相の関係
の一例を示す図

【図３】片側短絡パッチアンテナにおけるアンテナ素子
の配置とアンテナ上の電流分布の振幅および位相の関係
の他の例を示す図

【図４】本発明の一実施例に係るダイバーシチアンテナ
の概略構成を示す表面側および裏面側から見た斜視図

【図５】図４のダイバーシチアンテナの製造方法をの一
例を示す図

【図６】図４のダイバーシチアンテナの回路構成を示す
ブロック図

【図７】本発明の他の実施例に係るダイバーシチアンテ
ナの概略構成を示す斜視図

【図８】本発明の別の実施例に係るダイバーシチアンテ
ナの概略構成を示す斜視図

【図９】図８のダイバーシチアンテナにおける第１のア
ンテナ素子に給電を行ったときの電流の流れを示す図

【図１０】自由空間中を平面波が伝搬する様子を示す図

【図１１】電界の偏波と座標系を示す図

【図１２】互いに直交するダイポールアンテナによる放
射界と偏波効率を示す図

【図１３】片側短絡パッチアンテナの概略構成を示す図

【図１４】図１３の片側短絡パッチアンテナの磁流分布
の様子を示す図

【図１５】片側短絡パッチアンテナにおけるアンテナ素
子の配置例を示す図

【図１６】片側短絡パッチアンテナにおけるアンテナ素
子の他の配置例を示す図

【図１７】図１６の片側短絡パッチアンテナの放射特性
の一例を示す図

【図１８】図１７の片側短絡パッチアンテナの放射特性
の一例を示す図

【符号の説明】

１…地導体板 ２…アンテナ素子 １０…地導体板 １１，１２…アンテナ素子 １３，１４…短絡素子 １５，１６…給電線 ２１…高周波スイッチ ２２…無線回路 ２３…制御回路 ２４，２５，２６…高周波ケーブル ２７，２８…低周波信号線 ３０…誘電体基板 ３１…高周波スイッチ ３３，３４…短絡ピン ３５，３６，３７，３８…ストリップ線路 ３９…グランド面 ４０…短絡ピン ４１…導体板 ４２…短絡ピン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩崎 久雄 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 鈴木 康夫 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】矩形状の地導体板と、 この地導体板に対向して同一面上に配置され、前記地導
   体板に短絡された短絡辺をそれぞれ有する第１および第
   ２のアンテナ素子とを備え、 前記第１のアンテナ素子は、その短絡辺が前記地導体板
   の第１の辺に平行となるように前記地導体板の第１の辺
   の方向のほぼ中央部に配置され、前記第２のアンテナ素
   子は、その短絡辺が前記地導体板の前記第１の辺に隣接
   する第２の辺に平行となるように前記地導体板の第２の
   辺の方向のほぼ中央部に配置されていることを特徴とす
   るダイバーシチアンテナ。
2. 【請求項２】前記第１および第２のアンテナ素子の各々
   の給電点を選択的に受信回路系へ接続するためのスイッ
   チと、このスイッチを前記受信回路系からの信号に基づ
   いて制御する制御回路とをさらに有することを特徴とす
   る請求項１記載のダイバーシチアンテナ。