(57)【要約】【課題】風切り音を抑え、かつ、水平方向利得を高める。【解決手段】本願明細書に開示される技術に関するアンテナ装置は、基板（１１）の第２の面に形成され、第７の端部（４６）が第２の平面導体（１３）と接続し、かつ、第８の端部が開放端である、第２の先端開放線路（２２）を備え、第１の平面導体（１２）には、離間領域（１００）から柱状導体（６）に近づく方向に延びるスリット（１６）が形成され、スリットは、平面視で、第１の先端開放線路（２１）と第２の先端開放線路とに挟まれる位置に形成される。【選択図】図２
2020048145.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
グランド導体板と、
前記グランド導体板と連結される基板と、
前記基板の第１の面に形成され、かつ、前記基板の前記グランド導体板と連結される端部とは反対側に位置する第１の平面導体と、
前記基板の前記第１の面に形成され、前記第１の平面導体とは離間し、かつ、前記グランド導体板に接触する第２の平面導体と、
前記基板の、前記グランド導体板と連結される端部とは反対側に配置される柱状導体と、
前記基板の前記第１の面とは反対側の面である第２の面に形成され、第１の端部が無線端子を介して前記グランド導体板に接続され、かつ、前記第１の端部とは反対側の端部である第２の端部が平面視で前記第１の平面導体と重なる位置に配置される開放端である、第１の先端開放線路と、
前記基板の前記第２の面に形成され、第３の端部が架線電圧検知端子を介して前記グランド導体板に接続され、かつ、前記第３の端部とは反対側の端部である第４の端部が前記第１の平面導体と短絡する短絡端である、第１の先端短絡線路と、
前記基板の前記第２の面に形成され、第５の端部が接続導体を介して前記柱状導体に接続され、かつ、前記第５の端部とは反対側の端部である第６の端部が前記第１の平面導体と短絡する短絡端である、第２の先端短絡線路と、
前記基板の前記第２の面に形成され、第７の端部が前記第２の平面導体と接続し、かつ、前記第７の端部とは反対側の端部である第８の端部が平面視で前記第１の平面導体と重なる位置に配置される開放端である、第２の先端開放線路とを備え、
前記第１の平面導体と前記第２の平面導体とを離間する領域を離間領域とし、
前記第１の平面導体には、前記離間領域から前記柱状導体に近づく方向に延びるスリットが形成され、
前記スリットは、平面視で、前記第１の先端開放線路と前記第２の先端開放線路とに挟まれる位置に形成される、
アンテナ装置。
【請求項２】
第１の周波数の信号が入力された場合、前記第１の先端開放線路、および、前記第２の先端開放線路が遮断され、かつ、前記第１の先端短絡線路、および、前記第２の先端短絡線路が導通し、
前記第１の周波数よりも高い周波数である第２の周波数の信号が入力された場合、前記第１の先端開放線路、および、前記第２の先端開放線路が導通し、かつ、前記第１の先端短絡線路、および、前記第２の先端短絡線路が遮断される、
請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記第１の先端短絡線路および前記第２の先端短絡線路は、平面視で渦巻き形状であり、
前記第１の先端短絡線路は、前記架線電圧検知端子の近傍に位置し、
前記第２の先端短絡線路は、前記接続導体の近傍に位置する、
請求項１または請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記基板の前記第２の面に形成され、第９の端部が前記第１の先端開放線路に接続され、かつ、前記第９の端部とは反対側の端部である第１０の端部が前記第２の平面導体と短絡する短絡端である、第３の先端短絡線路と、
前記基板の前記第２の面に形成され、第１１の端部が前記第１の先端開放線路に接続され、かつ、前記第１１の端部とは反対側の端部である第１２の端部が平面視で前記第２の平面導体と重なる位置に配置される開放端である、第３の先端開放線路とをさらに備える、
請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記柱状導体の長さが、前記第２の周波数において０．２波長以下である、
請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記柱状導体と前記グランド導体板との間の距離が、前記第２の周波数において０．２波長以下である、
請求項２または請求項５に記載のアンテナ装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のうちのいずれか１項に記載のアンテナ装置を備える、
鉄道車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願明細書に開示される技術は、アンテナ装置、および、鉄道車両に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
架線電圧検知および無線通信の共用アンテナは、電車の屋根の上に搭載される。当該共用アンテナには、架線電圧検知システム向けの用途と無線通信システム向けの用途とがある。
【０００３】
架線電圧検知システムは、電車の上方に配線される架線の電圧が加圧状態であることを確認するためのシステムである。架線電圧検知システムは、交流電源を用いる場合に使用される。
【０００４】
一方で、無線通信システムは、地上側の基地局と車両側の移動局との間の通信、または、緊急事態発生時の防護無線を、車両に搭載されたアンテナで受信する用途などに使用される。当該通信に使用される周波数帯は、たとえば、ＶＨＦ帯またはＵＨＦ帯などである。
【０００５】
架線電圧検知および無線通信の共用アンテナは、平面導体と、柱状導体とを備える（たとえば、非特許文献１を参照）。
【０００６】
柱状導体および平面導体には、架線との間に発生する静電容量によって、架線電源周波数で交流電圧がそれぞれ誘起される。そして、平面導体は、無線周波数においてモノポールアンテナとして動作する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】黒田忠光、久保田肇、永岡栄、喜連川隆、武市吉博、「東海道新幹線架線電圧検知・構内無線共用アンテナ」、三菱電機技報、Ｖｏｌ．３８  Ｎｏ．４、１９６４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、非特許文献１に示されるような構成では、柱状導体の長さＬが０．２５波長に相当しており、比較的長い。そのため、電車走行時の風切り音が大きいという課題があった。
【０００９】
さらに、上記のように柱状導体の長さＬが比較的長いために、柱状導体は、無線周波数で平面導体と電磁界結合している。そうすると、柱状導体に高周波電流が流れる。
【００１０】
このため、柱状導体に流れる高周波電流からの天頂方向への放射が大きくなり、水平方向の利得が低下するという課題があった。
【００１１】
本願明細書に開示される技術は、以上に記載されたような問題を解決するためになされたものであり、風切り音を抑え、かつ、水平方向利得を高める技術を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願明細書に開示される技術の第１の態様は、グランド導体板と、前記グランド導体板と連結される基板と、前記基板の第１の面に形成され、かつ、前記基板の前記グランド導体板と連結される端部とは反対側に位置する第１の平面導体と、前記基板の前記第１の面に形成され、前記第１の平面導体とは離間し、かつ、前記グランド導体板に接触する第２の平面導体と、前記基板の、前記グランド導体板と連結される端部とは反対側に配置される柱状導体と、前記基板の前記第１の面とは反対側の面である第２の面に形成され、第１の端部が無線端子を介して前記グランド導体板に接続され、かつ、前記第１の端部とは反対側の端部である第２の端部が平面視で前記第１の平面導体と重なる位置に配置される開放端である、第１の先端開放線路と、前記基板の前記第２の面に形成され、第３の端部が架線電圧検知端子を介して前記グランド導体板に接続され、かつ、前記第３の端部とは反対側の端部である第４の端部が前記第１の平面導体と短絡する短絡端である、第１の先端短絡線路と、前記基板の前記第２の面に形成され、第５の端部が接続導体を介して前記柱状導体に接続され、かつ、前記第５の端部とは反対側の端部である第６の端部が前記第１の平面導体と短絡する短絡端である、第２の先端短絡線路と、前記基板の前記第２の面に形成され、第７の端部が前記第２の平面導体と接続し、かつ、前記第７の端部とは反対側の端部である第８の端部が平面視で前記第１の平面導体と重なる位置に配置される開放端である、第２の先端開放線路とを備え、前記第１の平面導体と前記第２の平面導体とを離間する領域を離間領域とし、前記第１の平面導体には、前記離間領域から前記柱状導体に近づく方向に延びるスリットが形成され、前記スリットは、平面視で、前記第１の先端開放線路と前記第２の先端開放線路とに挟まれる位置に形成される。
【００１３】
また、本願明細書に開示される技術の第２の態様は、上記の態様に関するアンテナ装置を備える。
【発明の効果】
【００１４】
本願明細書に開示される技術の第１の態様は、グランド導体板と、前記グランド導体板と連結される基板と、前記基板の第１の面に形成され、かつ、前記基板の前記グランド導体板と連結される端部とは反対側に位置する第１の平面導体と、前記基板の前記第１の面に形成され、前記第１の平面導体とは離間し、かつ、前記グランド導体板に接触する第２の平面導体と、前記基板の、前記グランド導体板と連結される端部とは反対側に配置される柱状導体と、前記基板の前記第１の面とは反対側の面である第２の面に形成され、第１の端部が無線端子を介して前記グランド導体板に接続され、かつ、前記第１の端部とは反対側の端部である第２の端部が平面視で前記第１の平面導体と重なる位置に配置される開放端である、第１の先端開放線路と、前記基板の前記第２の面に形成され、第３の端部が架線電圧検知端子を介して前記グランド導体板に接続され、かつ、前記第３の端部とは反対側の端部である第４の端部が前記第１の平面導体と短絡する短絡端である、第１の先端短絡線路と、前記基板の前記第２の面に形成され、第５の端部が接続導体を介して前記柱状導体に接続され、かつ、前記第５の端部とは反対側の端部である第６の端部が前記第１の平面導体と短絡する短絡端である、第２の先端短絡線路と、前記基板の前記第２の面に形成され、第７の端部が前記第２の平面導体と接続し、かつ、前記第７の端部とは反対側の端部である第８の端部が平面視で前記第１の平面導体と重なる位置に配置される開放端である、第２の先端開放線路とを備え、前記第１の平面導体と前記第２の平面導体とを離間する領域を離間領域とし、前記第１の平面導体には、前記離間領域から前記柱状導体に近づく方向に延びるスリットが形成され、前記スリットは、平面視で、前記第１の先端開放線路と前記第２の先端開放線路とに挟まれる位置に形成される。このような構成によれば、スリットが、平面視で、第１の先端開放線路と第２の先端開放線路とに挟まれる位置に形成されることによって、風切り音を抑え、かつ、水平方向利得を高めるために柱状導体の長さを短くする場合であっても、適切にインピーダンスを整合させることができる。
【００１５】
また、本願明細書に開示される技術の第２の態様は、上記の態様に関するアンテナ装置を備える。このような構成によれば、風切り音を抑え、かつ、水平方向利得を高めるために柱状導体の長さを短くする場合であっても、適切にインピーダンスを整合させることができる。
【００１６】
また、本願明細書に開示される技術に関する目的と、特徴と、局面と、利点とは、以下に示される詳細な説明と添付図面とによって、さらに明白となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】架線電圧検知および無線通信の共用アンテナの構成の例を概略的に示す図である。
【図２】実施の形態に関する、アンテナ装置の構成の例を概略的に示す図である。
【図３】実施の形態に関する、アンテナ装置の無線周波数における等価回路の例を示す図である。
【図４】実施の形態に関するアンテナ装置の、無線周波数での動作の例を示す図である。
【図５】スリットおよび先端開放線路を有さない、通常のモノポール構造の例を示す図である。
【図６】実施の形態に関するアンテナ装置の、無線端子から見た入力インピーダンスの計算結果を示す図である。
【図７】実施の形態に関するアンテナ装置の、ｆｌにおける垂直偏波の水平面での放射パターンの計算結果を示す図である。
【図８】実施の形態に関するアンテナ装置の、ｆｈにおける垂直偏波の水平面での放射パターンの計算結果を示す図である。
【図９】実施の形態に関する、アンテナ装置の構成の例を概略的に示す図である。
【図１０】実施の形態に関する、アンテナ装置の無線周波数における等価回路の例を示す図である。
【図１１】実施の形態に関するアンテナ装置の、無線端子から見た入力インピーダンスの計算結果を示す図である。
【図１２】実施の形態に関する、アンテナ装置の構成の例を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付される図面を参照しながら実施の形態について説明する。
【００１９】
なお、図面は概略的に示されるものであり、説明の便宜のため、適宜、構成の省略、または、構成の簡略化がなされるものである。また、異なる図面にそれぞれ示される構成などの大きさおよび位置の相互関係は、必ずしも正確に記載されるものではなく、適宜変更され得るものである。また、断面図ではない平面図などの図面においても、実施の形態の内容を理解することを容易にするために、ハッチングが付される場合がある。
【００２０】
また、以下に示される説明では、同様の構成要素には同じ符号を付して図示し、それらの名称と機能とについても同様のものとする。したがって、それらについての詳細な説明を、重複を避けるために省略する場合がある。
【００２１】
また、以下に記載される説明において、「上」、「下」、「左」、「右」、「側」、「底」、「表」または「裏」などの特定の位置と方向とを意味する用語が用いられる場合があっても、これらの用語は、実施の形態の内容を理解することを容易にするために便宜上用いられるものであり、実際に実施される際の方向とは関係しないものである。
【００２２】
また、以下に記載される説明において、「第１の」、または、「第２の」などの序数が用いられる場合があっても、これらの用語は、実施の形態の内容を理解することを容易にするために便宜上用いられるものであり、これらの序数によって生じ得る順序などに限定されるものではない。
【００２３】
＜第１の実施の形態＞
以下、本実施の形態に関するアンテナ装置、および、鉄道車両について説明する。説明の便宜上、まず、柱状導体の長さが比較的長いアンテナ装置の構成について説明する。
【００２４】
＜アンテナ装置の構成について＞
図１は、架線電圧検知および無線通信の共用アンテナの構成の例を概略的に示す図である。図１に例が示されるように、共用アンテナは、平面導体１２ａと、柱状導体６とを備える。
【００２５】
より具体的には、共用アンテナは、無線端子１と、架線電圧検知端子２と、柱状導体６と、基板１１と、平面導体１２ａと、先端開放線路２１と、先端短絡線路３１ａ、先端短絡線路３２と、短絡点４１と、短絡点４２と、グランド導体板５１と、接続導体６１とを備える。
【００２６】
平面導体１２ａは、グランド導体板５１に対して略垂直に設置された基板１１の裏面（すなわち、紙面奥側の面）に形成されている。また、先端開放線路２１と、先端短絡線路３１ａと、先端短絡線路３２とは、基板１１の表面（紙面手前側の面）に形成されている。
【００２７】
柱状導体６は、基板１１の上方近傍において、基板１１に略平行に設置される。通常、架線１０１が、柱状導体６の上方に間隔を空けて設置される。
【００２８】
先端開放線路２１の一端は、無線端子１と接続される、また、先端短絡線路３１ａの短絡点４１とは反対側の端部は、架線電圧検知端子２と接続される。
【００２９】
架線電圧検知端子２は、先端短絡線路３１ａの一端とグランド導体板５１との間に設置される。架線電圧検知端子２は、架線検知電圧を検出する。先端短絡線路３２の一端は、接続導体６１を介して、柱状導体６と接続される。
【００３０】
先端短絡線路３１ａの他端は、短絡点４１によって平面導体１２ａに短絡されている。また、先端短絡線路３２の他端は、短絡点４２によって平面導体１２ａに短絡されている。
【００３１】
先端開放線路２１は、無線周波数で約１／４波長の電気長であり、無線端子１と平面導体１２ａとを、架線電源周波数で遮断させ、かつ、無線周波数で短絡させるために設置されている。
【００３２】
先端短絡線路３１ａは、無線周波数で約１／４波長の電気長であり、架線電圧検知端子２と平面導体１２ａとを、架線電源周波数で導通させ、かつ、無線周波数で遮断させるために設置されている。
【００３３】
先端短絡線路３２は、無線周波数で約１／４波長の電気長であり、平面導体１２ａと柱状導体６とを、架線電源周波数で導通させ、かつ、無線周波数で遮断させるために設置されている。
【００３４】
柱状導体６は、架線電圧検知用の導体として動作する。一方で、平面導体１２ａは、無線通信用の放射素子としての機能と、架線電圧検知用の導体としての機能とを有する。
【００３５】
柱状導体６および平面導体１２ａには、架線１０１との間に発生する静電容量７１によって、架線電源周波数で交流電圧がそれぞれ誘起される。そして、平面導体１２ａは、無線周波数においてモノポールアンテナとして動作する。
【００３６】
図２は、本実施の形態に関する、アンテナ装置の構成の例を概略的に示す図である。また、図３は、本実施の形態に関する、アンテナ装置の無線周波数における等価回路の例を示す図である。
【００３７】
また、図４は、本実施の形態に関するアンテナ装置の、無線周波数での動作の例を示す図である。また、図５は、スリットおよび先端開放線路を有さない、通常のモノポール構造の例を示す図である。
【００３８】
また、図６は、本実施の形態に関するアンテナ装置の、無線端子から見た入力インピーダンスの計算結果を示す図である。また、図７は、本実施の形態に関するアンテナ装置の、ｆｌにおける垂直偏波の水平面での放射パターンの計算結果を示す図である。また、図８は、本実施の形態に関するアンテナ装置の、ｆｈにおける垂直偏波の水平面での放射パターンの計算結果を示す図である。
【００３９】
図２に例が示されるように、本実施の形態に関するアンテナ装置は、無線端子１と、架線電圧検知端子２と、柱状導体６と、基板１１と、平面導体１２、平面導体１３と、スリット１６と、先端開放線路２１と、先端開放線路２２と、先端短絡線路３１と、先端短絡線路３２と、短絡点４１と、短絡点４２と、接続点４６と、グランド導体板５１と、接続導体６１とを備える。
【００４０】
本実施の形態に関するアンテナ装置は、架線電圧検知および無線通信の共用アンテナである。架線電源の周波数は、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚなどが用いられる。無線信号の周波数としては、ＶＨＦ帯またはＵＨＦ帯などが用いられる。ここで、使用される無線信号の周波数帯域の中心周波数をｆ０、下限周波数をｆｌ、上限周波数をｆｈとする。
【００４１】
グランド導体板５１は板状の導体であり、たとえば、電車の屋根をグランド導体板５１として使用することが考えられる。ここでは、グランド導体板５１は、水平面（すなわち、図２のｘｙ平面）に略平行であるものとする。
【００４２】
基板１１は、グランド導体板５１に略垂直に連結される。そして、平面導体１２および平面導体１３は、それぞれ基板１１の裏面（すなわち、図２の紙面奥側の面）に形成されている。
【００４３】
平面導体１２は、基板１１の裏面における＋ｚ側、すなわち、グランド導体板５１と連結される端部とは反対側に位置する。
【００４４】
柱状導体６は、基板１１の上方近傍において、基板１１に略平行に設置される。すなわち、柱状導体６は、基板１１の、グランド導体板５１と連結される端部とは反対側に配置される。柱状導体６の長さＬは、ｆ０において０．２波長以下の長さとする。
【００４５】
平面導体１３は、基板１１の下部、すなわち、基板１１のグランド導体板５１に近接する部分に配置される。そして、平面導体１３は、グランド導体板５１に接触している。
【００４６】
平面導体１２は、平面導体１３の上部において平面導体１２の近傍に設置されているが、平面導体１３と接続されてはいない。すなわち、平面導体１２と平面導体１３とは、離間領域１００を隔てて離間して配置される。
【００４７】
また、平面導体１２の下辺からは、スリット１６が上方に向けて形成されている。すなわち、平面導体１２には、離間領域１００から柱状導体６に近づく方向に延びるスリット１６が形成される。
【００４８】
スリット１６の長さは、ｆ０で約１／４波長の電気長（すなわち、基板１１による波長短縮を考慮した実効波長で約１／４波長）である。
【００４９】
先端開放線路２１と、先端開放線路２２と、先端短絡線路３１と、先端短絡線路３２とは、基板１１の表面（すなわち、図２の紙面手前側の面）に形成されている。
【００５０】
無線端子１は、先端開放線路２１の一端とグランド導体板５１との間に設置される。無線端子１によって、無線信号が送受信される。
【００５１】
先端開放線路２２の一端は、接続点４６において平面導体１３と接続される。先端開放線路２１の他端、および、先端開放線路２２の他端は平面視で平面導体１２と重なる位置に配置される開放端である。先端開放線路２２は、平面導体１２において、スリット１６から見て先端開放線路２１が位置する側とは反対側に設置される。
【００５２】
架線電圧検知端子２は、先端短絡線路３１の一端とグランド導体板５１との間に設置される。そして、架線電圧検知端子２によって、架線電圧が検出される。先端短絡線路３２の一端は、接続導体６１を介して、柱状導体６と接続される。
【００５３】
先端短絡線路３１の他端は、短絡点４１によって平面導体１２に短絡されている。先端短絡線路３２の他端は、短絡点４２によって平面導体１２に短絡されている。
【００５４】
先端開放線路２１および先端短絡線路３１は、その一端においては平面導体１３をグランドとする伝送線路であり、かつ、その他端においては平面導体１２をグランドとする伝送線路である。
【００５５】
一方で、先端開放線路２２および先端短絡線路３２は、平面導体１２をグランドとする伝送線路である。
【００５６】
先端開放線路２１は、無線端子１と平面導体１２とを、架線電源周波数で遮断させるために設置されている。
【００５７】
先端開放線路２２は、ｆ０で約１／４波長の電気長（すなわち、基板１１による波長短縮を考慮した実効波長で約１／４波長）であり、平面導体１２と平面導体１３とを、架線電源周波数で遮断させ、かつ、無線周波数で短絡させるために設置されている。
【００５８】
先端短絡線路３１は、ｆ０で約１／４波長の電気長であり、架線電圧検知端子２と平面導体１２とを、架線電源周波数で導通させ、かつ、無線周波数で遮断させるために設置されている。
【００５９】
先端短絡線路３２は、ｆ０で約１／４波長の電気長であり、平面導体１２と柱状導体６とを、架線電源周波数で導通させ、かつ、無線周波数で遮断させるために設置されている。
【００６０】
＜アンテナ装置の動作について＞
次に、図２から図８を参照しつつ、本実施の形態に関するアンテナ装置の動作について説明する。
【００６１】
まず、架線電圧検知機能について説明する。通常、架線１０１は、柱状導体６の上方に間隔を空けて設置される。そして、架線１０１と柱状導体６との間、および、架線１０１と平面導体１２との間には、静電容量が発生する。
【００６２】
ここで、柱状導体６と平面導体１２との間は、架線電源周波数において先端短絡線路３２によって導通している。また、平面導体１２は、架線電源周波数において、無線端子１、グランド導体板５１、および、平面導体１３とは遮断されており、かつ、先端短絡線路３１によって架線電圧検知端子２とは導通している。
【００６３】
一方で、無線端子１と平面導体１２との間は、架線電源周波数において先端開放線路２１によって遮断されている。また、平面導体１２と平面導体１３との間も、架線電源周波数において先端開放線路２２によって遮断されている。
【００６４】
したがって、柱状導体６および平面導体１２には、架線１０１との間に発生する静電容量によって、架線電源周波数で交流電圧が誘起される。そして、この交流電圧は、架線電圧検知端子２によって検出することができる。
【００６５】
架線検知電圧を高くするためには、架線１０１と柱状導体６との間、および、架線１０１と平面導体１２との間に発生する静電容量を大きくする必要がある。
【００６６】
静電容量は、柱状導体６の長さを長くする、または、平面導体１２のサイズを大きくすることによって、大きくすることができる。
【００６７】
次に、無線通信機能について説明する。無線端子１によって無線周波数において電気信号が入力されると、先端開放線路２１に高周波電流が流れる。
【００６８】
先端開放線路２１は、無線端子１と平面導体１２との間に直列に接続されたリアクタンスと見なすことができる。そのため、先端開放線路２１を介して、平面導体１２に主として図２のｚ軸方向に高周波電流が流れ、平面導体１２がモノポールとして共振することによって、平面導体１２から電磁波が放射される。
【００６９】
ここで、平面導体１２と架線電圧検知端子２との間は、無線周波数において、先端短絡線路３１によって遮断されている。また、平面導体１２と柱状導体６との間は、無線周波数において、先端短絡線路３２によって遮断されている。
【００７０】
図３は、本実施の形態に関するアンテナ装置の、無線周波数における等価回路の例を示す図である。平面導体１２の共振は、図３におけるキャパシタンス２０２、インダクタンス２０３、および、抵抗２０４からなる直列共振回路２０１と見なすことができる。
【００７１】
先端開放線路２１の電気長が約１／４波長であれば、無線端子１と平面導体１２とが短絡していると見なすことができる。
【００７２】
また、先端開放線路２１の電気長が１／４波長以下であれば、先端開放線路２１を、無線端子１と平面導体１２との間に直列に接続されたキャパシタンスと見なすことができる。
【００７３】
また、先端開放線路２１の電気長が１／４波長以上であれば、先端開放線路２１を、無線端子１と平面導体１２との間に直列に接続されたインダクタンスと見なすことができる。
【００７４】
したがって、先端開放線路２１の長さを変化させることによって、アンテナの入力インピーダンスの虚部がｆ０においておおむね０となるように調整することができる。
【００７５】
また、本実施の形態に関するアンテナ装置では、柱状導体６の長さＬをｆ０で０．２波長以下と短くすることによって、平面導体１２と柱状導体６との電磁界結合量を抑制する。そうすることによって、柱状導体６に流れる高周波電流を低減させることができる。
【００７６】
したがって、柱状導体６に流れる高周波電流からの天頂方向（すなわち、図２の＋ｚ方向）への放射を抑制することができるため、結果として、平面導体１２に流れる高周波電流からの放射が大きくなり、水平方向（すなわち、図２のｘｙ面）の利得を向上させることができる。
【００７７】
一方、柱状導体６の長さＬがｆ０で０．２５波長よりも短くなると、アンテナ装置の入力インピーダンスの実部が低くなる。そのため、インピーダンス整合を維持することが困難となる。
【００７８】
ここで、柱状導体６の長さＬがｆ０で０．２５波長程度であった場合には、平面導体１２がモノポールとして共振するモードの他に、平面導体１２と柱状導体６とが電磁界結合し、柱状導体６と平面導体１２の上部とがダイポールとして共振するモードが存在する。
【００７９】
この２つの共振モードによって、２共振特性となるため、アンテナ装置の入力インピーダンス実部を高くして、インピーダンス整合を実現することができていた。
【００８０】
しかしながら、柱状導体６の長さＬがｆ０で０．２波長以下であり短い場合には、平面導体１２と柱状導体６との電磁界結合量が小さい。そのため、平面導体１２がモノポールとして共振するモードのみとなる。これによって、アンテナ装置の入力インピーダンスの実部が低くなり、インピーダンス整合を維持することが困難となる。
【００８１】
また、一方で、柱状導体６の長さＬを短くしてアンテナ装置を小型化する場合、架線電圧検知性能を確保するためには、平面導体１２のサイズを大きくすることが望ましい。
【００８２】
そこで、平面導体１２にスリット１６を形成して、平面導体１２の、スリット１６から見て先端開放線路２１が位置する側とは反対側に先端開放線路２２を配置する。
【００８３】
図４は、本実施の形態に関するアンテナ装置の、無線周波数での動作の例を示す図である。この場合、図２における先端開放線路２２が、無線周波数で平面導体１２と平面導体１３とを短絡させることによって、平面導体１２と平面導体１３とが短絡点１４３で短絡されていると見なすことができる（図４においては、短絡している状態の先端開放線路２２は図示が省略されている）。なお、図５は、スリットおよび先端開放線路を有さない、通常のモノポール構造の例を示す図である。
【００８４】
したがって、本実施の形態に関するアンテナ装置は、等価的に折り返しモノポール構造と見なすことができる。
【００８５】
折り返しモノポール構造とすると、図５に例が示される通常のモノポール構造と比較して、アンテナの入力インピーダンス実部を高くすることができる。これは、無線端子１の電流が短絡点１４３に分散され、給電電流が小さくなることによる。
【００８６】
また、図２のアンテナ装置において、スリット１６の位置を左右方向（すなわち、図２の±ｘ方向）に変化させることによって、アンテナの入力インピーダンス実部を制御することが可能である。
【００８７】
スリット１６を左方向（すなわち、図２の＋ｘ方向）に動かすとインピーダンス実部が高くなり、また、右方向（すなわち、図２の−ｘ方向）に動かすとインピーダンス実部が低くなる。したがって、スリット１６の位置を調整すれば、インピーダンス整合を実現することができる。
【００８８】
以下に計算結果の例を示す。本実施の形態に関するアンテナ装置において、ｆ０でＨ＝０．１７波長とし、Ｌ＝０．１７波長とした場合に、有限要素法を用いて計算を行う。ここで、平面導体１２の横幅はｆ０でＬａ＝０．２５波長とする。
【００８９】
図６は、実施の形態に関するアンテナ装置の、無線端子１から見た入力インピーダンスの計算結果を示す図である。ここで、規格化インピーダンスは５０Ωである。
【００９０】
図６を参照すれば、使用周波数帯域（すなわち、ｆｌ、ｆ０およびｆｈを含む帯域）において、ｖｏｌｔａｇｅ  ｓｔａｎｄｉｎｇ  ｗａｖｅ  ｒａｔｉｏ（ＶＳＷＲ）は２以下となっている。すなわち、インピーダンス整合が取れていることを確認することができる。
【００９１】
図７は、実施の形態に関するアンテナ装置の、ｆｌにおける垂直偏波の水平面（すなわち、図２のｘｙ平面）での放射パターンの計算結果を示す図である。また、図８は、実施の形態に関するアンテナ装置の、ｆｈにおける垂直偏波の水平面（すなわち、図２のｘｙ平面）での放射パターンの計算結果を示す図である。
【００９２】
図１におけるアンテナ装置は、図１においてｆ０でＨ＝０．１８波長、Ｌ＝０．２５波長とした場合の計算結果が示されている。
【００９３】
図７および図８を参照すれば、図２における本実施の形態に関するアンテナ装置の構成によって、ｆｌおよびｆｈにおける水平面内の利得が、図１におけるアンテナ装置における場合よりも向上していることを確認することができる。
【００９４】
なお、平面導体１２の形状は、本実施の形態において示された形状に限定されるものではない。ただし、平面導体１２のサイズを大きくした場合には、架線１０１との間の静電容量が大きくなるため、架線検知電圧を高くすることができる。
【００９５】
また、平面導体１３の形状も、本実施の形態において示された形状に限定されるものではない。平面導体１３は、接続点４６が設けられる程度の高さを有していればよい。たとえば、平面導体１３は、ｆ０で０．０１波長の高さがあればよい。
【００９６】
基板１１の形状は、平面導体１２および平面導体１３が基板１１の裏面において形成することができる形状であればよい。ただし、基板１１の形状は、風切り音の音量が所望の値以下となる形状である必要がある。
【００９７】
また、通常のモノポール構造では、アンテナの高さＨが低くなるにつれて、アンテナの入力インピーダンスの実部が低くなる。そのため、インピーダンス整合が困難となる。
【００９８】
したがって、本実施の形態に関するアンテナ装置の構成は、アンテナの高さＨがｆ０で０．２波長より低い場合、特に有効となる。
【００９９】
先端開放線路２１の幅、先端開放線路２２の幅、先端短絡線路３１の幅、および、先端短絡線路３２の幅は、本実施の形態に示される態様に限定されるものではない。しかしながら、たとえば、線路の特性インピーダンスが５０Ωとなる幅とすることができる。
【０１００】
また、先端開放線路２１、先端開放線路２２、先端短絡線路３１および先端短絡線路３２の這い回し経路は、本実施の形態に示される態様に限定されるものではない。しかしながら、たとえば、基板１１の表面に形成することができるように、経路が途中で折り曲げられてもよい。
【０１０１】
以上のように、アンテナ装置を、柱状導体６と、基板１１と、平面導体１２、平面導体１３と、スリット１６と、先端開放線路２１と、先端開放線路２２と、先端短絡線路３１と、先端短絡線路３２とを備える構成とすることによって、風切り音が小さく、水平方向利得が高く、かつ、小型の、架線電圧検知および無線通信の共用アンテナを得ることができる。
【０１０２】
＜第２の実施の形態＞
本実施の形態に関するアンテナ装置、および、鉄道車両について説明する。なお、以下の説明においては、以上に記載された実施の形態で説明された構成要素と同様の構成要素については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略するものとする。
【０１０３】
＜アンテナ装置の構成について＞
本実施の形態では、第１の実施の形態に関するアンテナ装置に、さらに、先端開放線路２３および先端短絡線路３３が追加された場合の構成について説明する。
【０１０４】
図９は、本実施の形態に関する、アンテナ装置の構成の例を概略的に示す図である。また、図１０は、本実施の形態に関する、アンテナ装置の無線周波数における等価回路の例を示す図である。
【０１０５】
また、図１１は、本実施の形態に関するアンテナ装置の、無線端子から見た入力インピーダンスの計算結果を示す図である。
【０１０６】
図９に例が示されるように、本実施の形態に関するアンテナ装置は、無線端子１と、架線電圧検知端子２と、柱状導体６と、基板１１と、平面導体１２、平面導体１３と、スリット１６と、先端開放線路２１と、先端開放線路２２と、先端開放線路２３と、先端短絡線路３１と、先端短絡線路３２と、先端短絡線路３３と、短絡点４１と、短絡点４２と、短絡点４３と、接続点４６と、グランド導体板５１と、接続導体６１とを備える。
【０１０７】
先端開放線路２３および先端短絡線路３３は、基板１１の表面（すなわち、図９の紙面手前側の面）に形成されている。
【０１０８】
先端開放線路２３および先端短絡線路３３は、平面視において平面導体１３に対応する位置に配置される。先端開放線路２３および先端短絡線路３３は、平面導体１３をグランドとする伝送線路である。
【０１０９】
先端開放線路２３の一端は先端開放線路２１と接続され、先端短絡線路３３の一端は先端開放線路２１と接続されている。
【０１１０】
一方で、先端開放線路２３の他端は平面視で平面導体１３と重なる位置に配置される開放端である。また、先端短絡線路３３の他端は、短絡点４３によって平面導体１３に短絡されている。
【０１１１】
図１０は、本実施の形態に関するアンテナ装置の、無線周波数における等価回路の例を示す図である。平面導体１２の共振は、図１０におけるキャパシタンス２０２、インダクタンス２０３、および、抵抗２０４からなる直列共振回路２０１と見なすことができる。
【０１１２】
先端開放線路２３の電気長が１／４波長以下である場合には、先端開放線路２３は、先端開放線路２１に並列に接続されたキャパシタンス２１２として動作する。
【０１１３】
先端短絡線路３３の電気長が１／４波長以下の場合には、先端短絡線路３３は、先端開放線路２１に並列に接続されたインダクタンス２１３として動作する。
【０１１４】
したがって、先端開放線路２３および先端短絡線路３３は、先端開放線路２１に並列に接続された並列共振回路２１１と見なすことができる。
【０１１５】
図１０の等価回路において、並列共振回路２１１の共振周波数をｆ０とし、キャパシタンス２１２をＣｒとし、インダクタンス２１３をＬｒとすれば、ｆ０は以下のように示すことができる。
【０１１６】
【数１】
2020048145.tif 000003
【０１１７】
上記の式において、ｆ０はあらかじめ定められているため、Ｃｒを決定すれば、Ｌｒを求めることができる。Ｃｒを調整すれば、並列共振回路２１１のＱ値が変化し、アンテナの入力インピーダンスを２重共振として広帯域化することができる。
【０１１８】
また、先端開放線路２３の長さおよび先端開放線路２３の幅（すなわち、特性インピーダンス）を調整することによって、無線周波数において所望のキャパシタンス２１２を実現することができる。
【０１１９】
同様に、先端短絡線路３３の長さおよび先端短絡線路３３の幅（すなわち、特性インピーダンス）を調整することによって、無線周波数において所望のインダクタンス２１３を実現することができる。
【０１２０】
図１１は、無線端子１から見た入力インピーダンスの計算結果を示す図である。図９に例が示されたアンテナ装置において、ｆ０でＨ＝０．１７波長とし、Ｌ＝０．１７波長とし、Ｌａ＝０．２５波長とし、規格化インピーダンスは５０Ωとする。
【０１２１】
図１１を参照すれば、インピーダンス軌跡にキンク（すなわち、結び目状の軌跡）があり、入力インピーダンスが広帯域化されていることを確認することができる。
【０１２２】
また、図６に示された先端開放線路２３と先端短絡線路３３とを有さないアンテナ装置の場合と比較して、使用周波数帯域（すなわち、ｆｌ、ｆ０およびｆｈを含む帯域）において、ＶＳＷＲが改善していることが分かる。
【０１２３】
先端開放線路２３および先端短絡線路３３の這い回し経路は、本実施の形態に示される態様に限定されるものではない。すなわち、たとえば、基板１１の表面に形成することができるように、経路が途中で折り曲げられてもよい。
【０１２４】
また、平面導体１３の形状も、本実施の形態において示された形状に限定されるものではない。平面導体１３は、先端開放線路２３、先端短絡線路３３および接続点４６が設けられる程度の高さを有していればよい。たとえば、平面導体１３は、ｆ０で０．０１波長の高さがあればよい。
【０１２５】
以上のように、アンテナ装置を、柱状導体６と、基板１１と、平面導体１２、平面導体１３と、スリット１６と、先端開放線路２１と、先端開放線路２２と、先端開放線路２３と、先端短絡線路３１と、先端短絡線路３２と、先端短絡線路３３とを備える構成とすることによって、風切り音が小さく、水平方向利得が高く、広帯域に対応し、かつ、小型の、架線電圧検知および無線通信の共用アンテナを得ることができる。
【０１２６】
＜第３の実施の形態＞
本実施の形態に関するアンテナ装置、および、鉄道車両について説明する。なお、以下の説明においては、以上に記載された実施の形態で説明された構成要素と同様の構成要素については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略するものとする。
【０１２７】
＜アンテナ装置の構成について＞
本実施の形態では、第２の実施の形態に関するアンテナ装置において、先端短絡線路３１および先端短絡線路３２を削除し、代わりに、スパイラル状導体８１およびスパイラル状導体８２を備える構成について説明する。
【０１２８】
図１２は、本実施の形態に関する、アンテナ装置の構成の例を概略的に示す図である。
【０１２９】
図１２に例が示されるように、本実施の形態に関するアンテナ装置は、無線端子１と、架線電圧検知端子２と、柱状導体６と、基板１１と、平面導体１２、平面導体１３と、スリット１６と、先端開放線路２１と、先端開放線路２２と、先端開放線路２３と、先端短絡線路３３と、短絡点４３と、接続点４６と、グランド導体板５１と、接続導体６１と、平面視で渦巻き形状の導体であるスパイラル状導体８１と、平面視で渦巻き形状の導体であるスパイラル状導体８２とを備える。
【０１３０】
スパイラル状導体８１およびスパイラル状導体８２は、基板１１の表面（すなわち、図１２の紙面手前側の面）に形成されている。
【０１３１】
スパイラル状導体８１は、架線電圧検知端子２の近傍に形成される。架線電圧検知端子２は、スパイラル状導体８１の一端とグランド導体板５１との間に配置されている。スパイラル状導体８１の他端は、平面導体１２に接続される。
【０１３２】
スパイラル状導体８２は、柱状導体６の近傍に形成される。スパイラル状導体８２の一端は、接続導体６１を介して柱状導体６と接続される。スパイラル状導体８２の他端は、平面導体１２に接続される。
【０１３３】
スパイラル状導体８１およびスパイラル状導体８２は、インダクタンスとして動作する。スパイラル状導体８１は、架線電圧検知端子２と平面導体１２とを架線電源周波数で導通させ、かつ、無線周波数で遮断させる。スパイラル状導体８２は、平面導体１２と柱状導体６とを架線電源周波数で導通させ、かつ、無線周波数で遮断させる。
【０１３４】
たとえば、図９において、基板１１の表面における先端短絡線路３１および先端短絡線路３２と、基板１１の背面における平面導体１２とには、逆相の電流だけではなく同相の電流も少し流れる。そのため、無線周波数における電流の遮断性能が十分ではない。
【０１３５】
一方で、本実施の形態においては、先端短絡線路３１および先端短絡線路３２の代わりに、スパイラル状導体８１およびスパイラル状導体８２が備えられている。
【０１３６】
たとえば、スパイラル状導体８１のサイズおよびスパイラル状導体８２のサイズを２０．４ｍｍ×２０．４ｍｍ、巻き数を１４とする場合、インダクタンスは２．４μＨとなる。
【０１３７】
架線電源の周波数を６０Ｈｚ、無線周波数帯域の中心周波数を１６０ＭＨｚとする場合、スパイラル状導体８１のリアクタンス、および、スパイラル状導体８２のリアクタンスはそれぞれ、６０Ｈｚで０．９ｍΩとなり、１６０ＭＨｚで２．４ｋΩとなる。
【０１３８】
したがって、６０Ｈｚにおいては、スパイラル状導体８１のリアクタンスおよびスパイラル状導体８２のリアクタンスは無視することができるほど小さく、一方で、１６０ＭＨｚにおいては、ほぼ開放と見なすことができる。
【０１３９】
このように、先端短絡線路３１および先端短絡線路３２の代わりに、スパイラル状導体８１およびスパイラル状導体８２を備えることによって、無線周波数における電流の遮断性能を向上させることができる。
【０１４０】
これによって、平面導体１２から架線電圧検知端子２と柱状導体６とに流れる高周波電流を十分に遮断することができるので、無線周波数における水平方向の利得を改善させることができる。
【０１４１】
なお、スパイラル状導体８１およびスパイラル状導体８２は、基板１１の表面（すなわち、図１２の紙面手前側の面）、および裏面（すなわち、図１２の紙面奥側の面）のどちらに形成されてもよく、さらには、基板１１の両面に形成されてもよい。
【０１４２】
また、スパイラル状導体８１の形状およびスパイラル状導体８２の形状は、本実施の形態で示された態様に限定されるものではなく、たとえば、その外形として方形または円形などが想定される。
【０１４３】
また、スパイラル状導体８１およびスパイラル状導体８２それぞれのサイズおよび巻き数は、そのリアクタンスが、架線電源周波数では無視することができるほど小さく、かつ、無線周波数ではほぼ開放と見なせるように調整する。
【０１４４】
また、スパイラル状導体８１およびスパイラル状導体８２を基板１１の表面に形成した場合には、基板１１の裏面には平面視でスパイラル状導体８１およびスパイラル状導体８２のある部分に導体を形成しないことが望ましい。同様に、スパイラル状導体８１およびスパイラル状導体８２を基板１１の裏面に形成した場合には、基板１１の表面には平面視でスパイラル状導体８１およびスパイラル状導体８２のある部分に導体を形成しないことが望ましい。これは、スパイラル状導体８１およびスパイラル状導体８２に他の導体が近接すると、インダクタンスが低下するためである。
【０１４５】
以上のように、アンテナ装置を、柱状導体６と、基板１１と、平面導体１２、平面導体１３と、スリット１６と、先端開放線路２１と、先端開放線路２２と、先端開放線路２３と、先端短絡線路３３と、スパイラル状導体８１と、スパイラル状導体８２とを備える構成とすることによって、風切り音が小さく、水平方向利得が高く、広帯域に対応し、かつ、小型の、架線電圧検知および無線通信の共用アンテナを得ることができる。
【０１４６】
なお、スパイラル状導体８１およびスパイラル状導体８２は、たとえば、図２において先端短絡線路３１および先端短絡線路３２の代わりに備えられてもよい。
【０１４７】
＜以上に記載された実施の形態によって生じる効果について＞
次に、以上に記載された実施の形態によって生じる効果の例を示す。なお、以下の説明においては、以上に記載された実施の形態に例が示された具体的な構成に基づいて当該効果が記載されるが、同様の効果が生じる範囲で、本願明細書に例が示される他の具体的な構成と置き換えられてもよい。
【０１４８】
また、当該置き換えは、複数の実施の形態に跨ってなされてもよい。すなわち、異なる実施の形態において例が示されたそれぞれの構成が組み合わされて、同様の効果が生じる場合であってもよい。
【０１４９】
以上に記載された実施の形態によれば、アンテナ装置は、グランド導体板５１と、基板１１と、第１の平面導体と、第２の平面導体と、柱状導体６と、第１の先端開放線路と、第１の先端短絡線路と、第２の先端短絡線路と、第２の先端開放線路とを備える。ここで、第１の平面導体は、たとえば、平面導体１２に対応するものである。また、第２の平面導体は、たとえば、平面導体１３に対応するものである。また、第１の先端開放線路は、たとえば、先端開放線路２１に対応するものである。また、第１の先端短絡線路は、たとえば、先端短絡線路３１およびスパイラル状導体８１のうちの少なくとも１つに対応するものである。また、第２の先端短絡線路は、たとえば、先端短絡線路３２およびスパイラル状導体８２のうちの少なくとも１つに対応するものである。また、第２の先端開放線路は、たとえば、先端開放線路２２に対応するものである。基板１１は、グランド導体板５１と連結される。平面導体１２は、基板１１の第１の面（たとえば、基板１１の裏面）に形成される。また、平面導体１２は、基板１１のグランド導体板５１と連結される端部とは反対側に位置する。平面導体１３は、基板１１の第１の面（たとえば、基板１１の裏面）に形成される。また、平面導体１３は、平面導体１２とは離間し、かつ、グランド導体板５１に接触する。柱状導体６は、基板１１の、グランド導体板５１と連結される端部とは反対側に配置される。先端開放線路２１は、基板１１の第１の面とは反対側の面である第２の面（たとえば、基板１１の表面）に形成される。また、先端開放線路２１は、第１の端部が無線端子１を介してグランド導体板５１に接続され、かつ、第１の端部とは反対側の端部である第２の端部が平面視で平面導体１２と重なる位置に配置される開放端である。先端短絡線路３１は、基板１１の第２の面（たとえば、基板１１の表面）に形成される。また、先端短絡線路３１は、第３の端部が架線電圧検知端子２を介してグランド導体板５１に接続され、かつ、第３の端部とは反対側の端部である第４の端部が平面導体１２と短絡する短絡端である。ここで、第４の端部は、たとえば、短絡点４１に対応するものである。先端短絡線路３２は、基板１１の第２の面（たとえば、基板１１の表面）に形成される。また、先端短絡線路３２は、第５の端部が接続導体６１を介して柱状導体６に接続され、かつ、第５の端部とは反対側の端部である第６の端部が平面導体１２と短絡する短絡端である。ここで、第６の端部は、たとえば、短絡点４２に対応するものである。先端開放線路２２は、基板１１の第２の面（たとえば、基板１１の表面）に形成される。また、先端開放線路２２は、第７の端部が平面導体１３と接続し、かつ、第７の端部とは反対側の端部である第８の端部が平面視で平面導体１２と重なる位置に配置される開放端である。ここで、第７の端部は、たとえば、接続点４６に対応するものである。そして、平面導体１２と平面導体１３とを離間する領域と離間領域１００とする場合、平面導体１２には、離間領域１００から柱状導体６に近づく方向に延びるスリット１６が形成される。そして、スリット１６は、平面視で、先端開放線路２１と先端開放線路２２とに挟まれる位置に形成される。
【０１５０】
このような構成によれば、スリット１６が、平面視で、先端開放線路２１と先端開放線路２２とに挟まれる位置に形成されることによって、柱状導体６の長さが短く、かつ、小型のアンテナ装置であっても、風切り音を抑え、かつ、水平方向利得を高めることができる。
【０１５１】
なお、これらの構成以外の本願明細書に例が示される他の構成については適宜省略することができる。すなわち、少なくともこれらの構成を備えていれば、以上に記載された効果を生じさせることができる。
【０１５２】
しかしながら、本願明細書に例が示される他の構成のうちの少なくとも１つを、以上に記載された構成に適宜追加した場合、すなわち、以上に記載された構成としては言及されなかった本願明細書に例が示される他の構成が適宜追加された場合であっても、同様の効果を生じさせることができる。
【０１５３】
また、以上に記載された実施の形態によれば、第１の周波数（たとえば、架線電源周波数）の信号が入力された場合、先端開放線路２１、および、先端開放線路２２が遮断され、かつ、先端短絡線路３１、および、先端短絡線路３２が導通する。また、第１の周波数よりも高い周波数である第２の周波数（たとえば、無線周波数）の信号が入力された場合、先端開放線路２１、および、先端開放線路２２が導通し、かつ、先端短絡線路３１、および、先端短絡線路３２が遮断される。このような構成によれば、架線電源の周波数の信号が入力された場合には、架線電圧を検知することができる。また、無線信号の周波数の信号が入力された場合には、無線通信を行うことができる。
【０１５４】
また、以上に記載された実施の形態によれば、スパイラル状導体８１およびスパイラル状導体８２は、平面視で渦巻き形状である。そして、スパイラル状導体８１は、架線電圧検知端子２の近傍に位置する。また、スパイラル状導体８２は、接続導体６１の近傍に位置する。このような構成によれば、無線周波数における電流の遮断性能を向上させることができる。これによって、平面導体１２から架線電圧検知端子２と柱状導体６とに流れる高周波電流を十分に遮断することができるので、無線周波数における水平方向の利得を改善させることができる。
【０１５５】
また、以上に記載された実施の形態によれば、アンテナ装置は、第３の先端短絡線路と、第３の先端開放線路とを備える。ここで、第３の先端短絡線路は、たとえば、先端短絡線路３３に対応するものである。また、第３の先端開放線路は、たとえば、先端開放線路２３に対応するものである。先端短絡線路３３は、基板１１の第２の面（たとえば、基板１１の表面）に形成される。また、先端短絡線路３３は、第９の端部が先端開放線路２１に接続され、かつ、第９の端部とは反対側の端部である第１０の端部が平面導体１３と短絡する短絡端である。ここで、第１０の端部は、たとえば、短絡点４３に対応するものである。先端開放線路２３は、基板１１の第２の面（たとえば、基板１１の表面）に形成される。また、先端開放線路２３は、第１１の端部が先端開放線路２１に接続され、かつ、第１１の端部とは反対側の端部である第１２の端部が平面視で平面導体１３と重なる位置に配置される開放端である。このような構成によれば、特に、直列共振回路２０１と並列共振回路２１１とを用いて２重共振となるように調整すれば、アンテナの入力インピーダンスを広帯域化することができる。
【０１５６】
また、以上に記載された実施の形態によれば、柱状導体６の長さが、第２の周波数において０．２波長以下である。このような構成によれば、平面導体１２と柱状導体６との電磁界結合量を抑制することができる。そうすることによって、柱状導体６に流れる高周波電流を低減させることができる。
【０１５７】
また、以上に記載された実施の形態によれば、柱状導体６とグランド導体板５１との間の距離が、第２の周波数において０．２波長以下である。このような構成によれば、アンテナ装置を小型化しつつ、インピーダンス整合を実現することができる。
【０１５８】
また、以上に記載された実施の形態によれば、鉄道車両は、上記のアンテナ装置を備える。このような構成によれば、風切り音を抑え、かつ、水平方向利得を高めるために柱状導体の長さを短くする場合であっても、適切にインピーダンスを整合させることができる。
【０１５９】
＜以上に記載された実施の形態における変形例について＞
以上に記載された実施の形態では、それぞれの構成要素の材質、材料、寸法、形状、相対的配置関係または実施の条件などについても記載する場合があるが、これらはすべての局面においてひとつの例であって、本願明細書に記載されたものに限られることはないものとする。
【０１６０】
したがって、例が示されていない無数の変形例、および、均等物が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。たとえば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの実施の形態における少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
【０１６１】
また、矛盾が生じない限り、以上に記載された実施の形態において「１つ」備えられるものとして記載された構成要素は、「１つ以上」備えられていてもよいものとする。
【０１６２】
さらに、以上に記載された実施の形態におけるそれぞれの構成要素は概念的な単位であって、本願明細書に開示される技術の範囲内には、１つの構成要素が複数の構造物から成る場合と、１つの構成要素がある構造物の一部に対応する場合と、さらには、複数の構成要素が１つの構造物に備えられる場合とを含むものとする。
【０１６３】
また、以上に記載された実施の形態におけるそれぞれの構成要素には、同一の機能を発揮する限り、他の構造または形状を有する構造物が含まれるものとする。
【０１６４】
また、本願明細書における説明は、本技術に関するすべての目的のために参照され、いずれも、従来技術であると認めるものではない。
【０１６５】
また、以上に記載された実施の形態において、特に指定されずに材料名などが記載された場合は、矛盾が生じない限り、当該材料に他の添加物が含まれた、たとえば、合金などが含まれるものとする。
【符号の説明】
【０１６６】
１  無線端子、２  架線電圧検知端子、６  柱状導体、１１  基板、１２，１２ａ，１３  平面導体、１６  スリット、２１，２２，２３  先端開放線路、３１，３１ａ，３２，３３  先端短絡線路、４１，４２，４３，１４３  短絡点、４６  接続点、５１  グランド導体板、６１  接続導体、７１  静電容量、８１，８２  スパイラル状導体、１００  離間領域、１０１  架線、２０１  直列共振回路、２０２，２１２  キャパシタンス、２０３，２１３  インダクタンス、２０４  抵抗、２１１  並列共振回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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