(57)【要約】【課題】  銀行等のＡＴＭ、あるいは、病院内の携帯電話禁止エリアにおいて、指向性および受信感度（ゲイン）に優れた携帯電話あるいは携帯型の電波発信端末の放射電波を検知するアンテナを提供することにある。【解決手段】樹脂部材の表面に金属メッキした棒状部材からなる導波部材（３）をエレメント（２）の前方、その長手方向がエレメント（２）に直交する方向、且つ、反射部材（４）をエレメント（２）の前方を除いたエレメント（２）の後方、エレメント（２）を包囲するよう配置する。エレメント（２）は水平（Ｈ）偏波と垂直（Ｖ）偏波の両方向の偏波に対応するため、Ｌ字形状とした。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナエレメント、該アンテナエレメントの前方に配置された導波部材、および該アンテナエレメントの後方に配置された反射部材が、樹脂カバーの内部に収納されていることを特徴とするアンテナ。 
【請求項２】
該反射部材が、凹状曲面で構成される樹脂カバーの一部をなし且つその反射面が金属メッキ層で構成された請求項１に記載のアンテナ。
【請求項３】
該樹脂カバーが球状、楕円状、または円筒状のいずれかの曲面で構成された請求項１または２に記載のアンテナ。
【請求項４】
該導波部材が樹脂部材の表面に金属メッキした棒状部材であり、その長手方向が該アンテナエレメントに直交している請求項１〜３のいずれかに記載のアンテナ。
【請求項５】
該導波部材が、その長手方向に直交するＬ字状枝部を有し、これにより、Ｈ偏波とＶ偏波の両方向の偏波に対応可能とした請求項４に記載のアンテナ。
【請求項６】
該アンテナエレメントが、該Ｌ字状枝部に対応したＬ字形状を有し且つ該Ｌ字状枝部と面平行に配置されている請求項５に記載のアンテナ。
【請求項７】
該樹脂カバーに方位可変機構および傾斜角可変機構が付加された請求項１〜６のいずれかに記載のアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話あるいは携帯型の電波発信端末の放射電波を検知するアンテナに関する。さらに詳しくは、本発明は、銀行等のＡＴＭ、あるいは、病院内の携帯電話禁止エリア等で携帯電話の使用を制限するのに適したアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、銀行等ＡＴＭにおいて、携帯電話を悪用した振り込め詐欺が急増している。この問題に対処するための対策の一つとして、監視カメラによる監視がある。この対策はＡＴＭ周辺の様子を画像で捉えるという利点があるものの、複数の人がＡＴＭ端末を使用している場合には、どの人が携帯を使用しているのか判別し難いという欠点がある。さらに、この対策は、不審な携帯使用者に対しては、使用禁止の警報を出し、あるいは携帯使用禁止のメッセージを表示する機能は有していないので、振込め詐欺防止には十分に機能していない。
【０００３】
別の対策として、携帯電話の電波を検知するアンテナがある。しかし、このアンテナは広角受信タイプであるので、ピンポイントでの受信感度が不十分で、現実にはピンポイント検知ができない。さらに、このアンテナは、指向性が悪く、隣の端末まで誤検知してしまう。その結果、特定の端末近傍での携帯電話使用者を特定できないという問題がある。
【０００４】
このように、上記のアンテナでは当時、使用範囲を狭める必要性も無かった背景とも相俟って、不審な携帯使用者に対して、使用禁止の警報を出し、あるいは携帯電話使用禁止のメッセージを表示できなかった。したがって、受信感度（以下、ゲイン）および指向性に優れ、しかも限られたエリアでのピンポイントでの検知を可能とするアンテナが待ち望まれている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、本発明の課題は、銀行等のＡＴＭ、あるいは、病院内の携帯電話禁止エリアにおいて、ゲインおよび指向性に優れた携帯電話あるいは携帯型の電波発信端末の放射電波を確実に検知し得るアンテナを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、導波部材の選択的な電波受信機能、すなわち前方以外の方向から渡来してくる不要電波を排除する機能に着目した結果、該導波部材にアンテナエレメントと反射部材とを併用することで、指向性およびゲインに優れたアンテナを実現するに至った。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のアンテナによれば、以下の効果が奏される。
（１）導波部材がアンテナエレメントの前方の限られた方向（エリア）からの電波のみを受信するので、高度の指向性が得られ、しかも該導波部材と反射部材との集波効果とが相俟って、ゲインが格段に改善される。
（２）樹脂カバーにより、アンテナが外的損傷から保護される。
（３）部材点数が少ないので、構成が簡単かつ低コストである。この効果は、特に、該樹脂カバーの後方部が反射部材を兼ねるときに向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明を、添付図面に基づいて説明する。
【０００９】
図１は、本発明に係るアンテナの一様態を示す部分破断斜視図である。
図２は、本発明に係るアンテナの別の態様を示す部分破断斜視図である。
図３は、図１のアンテナのＨ偏波特性（以下、Ｈ特性）に関して、ゲインおよび指向性を示すレーダーチャートである。
図４は、図２のアンテナのＨ特性およびＶ偏波特性（以下、Ｖ特性）に関して、ゲインおよび指向性を示すレーダーチャートである。
図５は、本発明に係るアンテナをＡＴＭ近傍に設置した取付例を示す斜視図である。
【００１０】
図１に示す本発明のアンテナについて、ダイポールアンテナを例にとって述べる。（１）はアンテナ、（２）は携帯電話から電波を受信する、Ｈ偏波用の長辺状アンテナエレメント、（３）はアンテナエレメント（２）の前方に在って、その長手方向がアンテナエレメント（２）に直交する導波部材、（４）はアンテナエレメント（２）の後方に在って、アンテナエレメント（２）を包囲するように配置されている反射部材、（５）はアンテナエレメント（２）、導波部材（３）および反射部材（４）を収納する樹脂カバー、（６）は検知した電波をＡＴＭ機器に送信するための高周波同軸ケーブルである。尚、本例では、樹脂カバー（５）の後方部分が反射部材（4）を兼ねている。
【００１１】
図２には、本発明に係るアンテナの別の態様が示されている。該図において、（１）、（２）、（３）、（４）、（５）、（６）の符号は図１の場合と同じである。本例では、導波部材（３）には、その端部および途中にそれぞれＬ字状枝部（３ａ）、（３ｂ）が該Ｌ字状アンテナエレメント（２）に平行に設けられている。このＬ字状枝状部（３ａ）、（３ｂ）のいずれか一つでもよいが、図示したように、複数個あると感度がより向上する。さらに、図１の長辺状アンテナエレメント（２）も、Ｌ字状枝状部（３ａ）、（３ｂ）に対応して、Ｈ偏波用エレメント（２ａ）とＶ偏波用エレメント（２ｂ）とからなるＬ字状に変形されている。これら枝状部（３ａ）、（３ｂ）は、それぞれに、Ｈ偏波用エレメント（２ａ）およびＶ偏波用エレメント（２ｂ）に互いに面平行で、Ｈ偏波用エレメント（２ａ）とＶ偏波用エレメント（２ｂ）とが重なり合う位相で互いに一定の間隔で配置される。                
【００１２】
図３は、図１のアンテナのＨ特性に関して、指向特性およびゲインを示すレーダーチャートである（後揚の実施例１）。ここで、使用した周波数帯域は、ＷＡＮ帯域の１．７１ＧＨｚ〜２．２ＧＨｚ（中心周波数１．９８ＧＨｚ）である。この図３から、本発明のアンテナエレメントを使用したアンテナにあっては、優れたゲイン特性並びに指向特性が実現されることが判る。
【００１３】
図４は、図２のアンテナのＨ特性およびＶ特性に関して、ゲインおよび指向性を示すレーダーチャートである（後揚の実施例２）。この図２のアンテナエレメントを使用したアンテナにあっては、さらに優れたゲイン特性並びに指向特性が実現されることが判る。ここで、使用した周波数帯域は、ＷＡＮ帯域の０．８２４ＧＨｚ〜０．９６ＧＨｚおよび１．７１ＧＨｚ〜２．２ＧＨｚ（中心周波数１．９８ＧＨｚ）である。
【００１４】
図５は本発明に係るアンテナ（１）をＡＴＭ近傍に設置した取付例である。ここで（７）はアンテナ（１）の外部に設けられた方位可変機構で、図示するように、方位調整軸（７ａ）を支点として回動する。（８）は傾斜角可変機構で、図示するように、傾斜角調整回転軸（８ａ）を支点として回動する。（９）はアンテナを載置・固定する天井板、そして、（１０）はＡＴＭ端末である。この例では、アンテナ（１）は、特定の携帯電話から電波をピンポイントで受信し、その受信信号を警報信号としてＡＴＭ等の現金引出端末に送る結果、該警報信号を受信したＡＴＭの表示画面には、携帯電話使用禁止の警報あるいは携帯電話使用禁止のメッセージが表示される。
【００１５】
図１のアンテナに特徴的なことは、アンテナエレメント（２）の前方に設けた導波部材（３）により、アンテナエレメントの前方の限られた方向（エリア）からの電波のみを受信できるので、指向性が改善されるとともに、導波部材（３）と反射部材（４）との集波効果に加えて、導波部材（３）で前方以外の方向から渡来してくる不要電波が排除されことから、高度のゲインが得られることにある。
【００１６】
さらに、図２のアンテナでは、Ｈ偏波とＶ偏波の両方向の偏波に対応したＬ字状枝部を導波部材に設けるとともに該Ｌ字状枝部に対応したＬ字形状アンテナエレメントを採用することにより、指向性および受信感度がさらに改善される。つまり、導波部材（３）の端部あるいは途中に、該部材（３）の軸方向と直交する枝状部（３ａ）、（３ｂ）を設けることにより、方向による感度ばらつきが解消され且つ集波効果も向上する。同時に、Ｈ偏波用エレメント（２ａ）とＶ偏波用エレメント（２ｂ）の独立した２つのエレメントを設けることで、方向による感度ばらつきが解消される。
【００１７】
さらに、これらアンテナに方位可変機構（７）および傾斜角可変機構（８）を設けることで、アンテナの最適位置と感度調整とができる。
【００１８】
以下に、本発明の各要件について述べる。
【００１９】
アンテナエレメント（２）の形状については特段の制約は無く、板状、線状、あるいは棒状等が挙げられる。エレメント共振方式についても、モノポール方式、ダイポール方式、パッチ方式、スリット（スロット）方式等の中から適宜選択すればよい。ここでは、ダイポール方式とし、周波数帯域についても、携帯電話等で使用されているＷＡＮ帯域（０．８２４ＧＨｚ〜０．９６ＧＨｚおよび１．７１ＧＨｚ〜２．２ＧＨｚ）を例にとると、アンテナエレメント（２）長さは使用波長の２分の１近傍に設定すればよい。
【００２０】
アンテナエレメント（２）の材質としては、洋白（白銅）、銅、鉄、または黄銅等の導電性の金属、あるいは樹脂基材（エポキシ基板）上に銅箔を積層した樹脂基板をエッチングしエレメントを形成したタイプ等があるが、その中でも、導電性の金属が好ましく採用される。このエレメントの作成にあたっては、金属の一枚板を放電加工等により打ち抜いて、作成すればよい。その際、エレメント幅は１ｍｍ〜６ｍｍであることが好ましく、特に２ｍｍ〜４ｍｍの範囲で設定するのが好ましい。一方、エレメント（２）の厚さについては格段の制約はなく、強度を考慮した適切な厚さとすればよい。
【００２１】
導波部材（３）は、アンテナ前方から到来して来る携帯電話使用時の電波を集波する機能を有する。換言すれば、導波管と言える。この導波部材（３）は、金属製の導波管、樹脂管あるいは棒状の樹脂外表面に金属メッキを施したものでもよく、アンテナの軽量化の上では後者が好ましい。その断面形状も導波機能を有する形状であれば、円筒形、方形等の形状を問わない。また、その長さについては、十分な集波効果を得る為、使用波長の４分の1波長近傍に設定することが好ましい。
【００２２】
反射部材（４）は、アンテナ前方から到来した電波の内、導波部材（３）で捕らえることができず、アンテナエレメント（２）を通過してしまった電波を再度集波する機能を有するとともに、隣のＡＴＭ端末機器近辺にて使用している携帯電話からの電波、あるいはエレメントの後方から到来する不要電波を遮蔽する機能をも有している。この反射部材（４）はエレメント（２）の前方を除いてエレメント（２）のほぼ全部材を包囲するよう配置されることから、前方への開口角がアンテナの指向性を決める要因となる。このときの開口角（θ）は１２０度〜１８０度が好ましい。
【００２３】
ここで、反射部材（４）は、その受信感度特性が左右アンバランスにならないようにするため、アンテナエレメント（２）の中心と同心上に配置される。その材質についても金属板、金属メッキ等電波を反射する部材であればよく、後述する樹脂カバー（５）の後方内面に金属メッキを施して一部材化したもの、あるいは別部材のいずれでもよい。実用上は、前者の方が部品点数、組み立て性の面から好ましく採用される。
【００２４】
樹脂カバー（５）は、上述したアンテナエレメント（２）、導波部材（３）、あるいは反射部材（４）を内部に収納し、アンテナを外的な損傷から保護する機能を有する。その形状については特段の制約な無いが、スペース効率、外観上からは樹脂カバーの少なくとも一部が球状、楕円状、円筒状等のいずれかの曲面で構成されている形状が好ましい。なお、樹脂カバー（５）の材質としては、特段の制約は無く、ＡＢＳ樹脂あるいはＰＣ（ポリカーボネイト）等、汎用の樹脂を使用すればよい。
【００２５】
上述したアンテナエレメント（２）、導波部材（３）、反射部材（４）との配置位置について述べる。エレメント（２）と導波部材（３）との距離（Ｌ１）、導波部材（３）と反射部材（４）との距離（Ｌ２）のいずれも使用波長の４分の１近傍とするのが適当である。
【００２６】
本発明に係るアンテナをＡＴＭ近傍に設置した取付例について、図５を参照しながら述べる。前述したように、（７）はアンテナの外部に設けられた方位可変機構、（８）は傾斜角可変機構、（９）はアンテナを天井に固定する固定板、（１０）はＡＴＭ端末機器である。ここで、方位可変機構（７）および傾斜角可変機構（８）は互いに、固定板（９）上にて接続されている。
【００２７】
アンテナ（１）の方位は、方位可変機構（７）の中心に位置する方位調整回転軸（７ａ）により、図示するように、自由に全周３６０度回転可能である。一方、傾斜角についても、傾斜角可変機構（８）に設けられた傾斜角調整回転軸（８ａ）により、図示するように、自由に３６０度回転できる。通常は導波部材（３）側をＡＴＭ端末機器（１０）側に向けて調整することになる。これにより、いかなる方位並びに傾斜角であっても両方が独立して自由に調整できるので、最適なゲインと指向性が得られる。
【００２８】
ここで、方位可変機構（７）および傾斜角可変機構（８）は、携帯からの電波の障害にならないよう、できるだけ細い線材を使用してコンパクトに、且つ、電波を反射しない、あるいは電波吸収率の低いプラスチック等の素材にて構成するのが好ましい。また、上記の説明では、方位可変機構（７）と傾斜角可変機構（８）を別部材にて構成した例であるが、ジョイスティックのように、方位と傾斜角が同時に調整できる方位可変機構（７）と傾斜角可変機構（８）とが一部材となったものを採用してもよい。
【実施例】
【００２９】
〔実施例１〕
以下は、図１に示すアンテナ（１）について、ＷＡＮ帯域（１．７１ＧＨｚ〜２．２ＧＨｚ（中心周波数１．９８ＧＨｚ））での受信を実現した具体例である。
【００３０】
縦５０ｍｍ、横５０ｍｍ、厚さ０．４ｍｍの洋白からなる長方形の平板を放電加工機にて加工して、縦４０ｍｍ、横４０ｍｍのアンテナエレメント（２）を得た。導波部材（３）としては、長さ４５ｍｍ、外径４ｍｍの円筒状樹脂（ＡＢＳ）の表面に厚さ１０μｍの銅メッキを施したものを用いた。このときの両者の距離（Ｌ１）は２３ｍｍとした。
【００３１】
反射部材（４）としては、半球形（外径１００ｍｍ）のＡＢＳからなる樹脂カバー（厚み２ｍｍ）の内面に厚さ１０μｍの銅メッキを施したものを用いた。ついで、外径が１００ｍｍで長さが２０ｍｍの円筒体(厚み２ｍｍ)の後端に前記の反射板（４）を、そして、その前端にメッキ無しの半球形の樹脂カバーを接続して、樹脂カバー（５）を得た。この際、アンテナエレメント（１）との距離（Ｌ２）は２３ｍｍとした。
【００３２】
上記の樹脂カバー（５）に、アンテナエレメント（２）と導波部材（３）を収納して、アンテナとした。この際、アンテナエレメント（２）と導波部材（３）との距離（Ｌ１）、アンテナエレメント（２）と反射板（４）との距離（Ｌ２）のいずれも２３ｍｍとした。また、アンテナエレメントの中心部に、外径１．３７ｍｍ、導体径０．２４ｍｍのフッ素樹脂（ＰＦＡ）被覆の高周波同軸ケーブル（６）を接続した。
【００３３】
このアンテナ（１）に、方位可変機構（７）および傾斜角可変機構（８）を取り付けてから、ＡＴＭ端末近傍の固定板（９）に固定（図５）した。そして、アンテナ（１）が最適な感度となるように方位調整回転軸（７ａ）および傾斜角調整回転軸（８ａ）を調整後、携帯電話の電波の受信を行なった。
【００３４】
この結果が、図３のレーダーチャートに示すＷＡＮ帯域１．７１ＧＨｚ〜２．２ＧＨｚ（中心周波数１．９８ＧＨｚ）でのゲインおよび指向特性であり、両者共にＨ特性が？改善されていることが分かる。
【００３５】
〔実施例２〕
以下は、図２に示すアンテナについて、ＷＡＮ帯域の０．８２４ＧＨｚ〜０．９６ＧＨｚおよび１．７１ＧＨｚ〜２．２ＧＨｚ（中心周波数１．９８ＧＨｚ）での受信を実現した具体例である。
【００３６】
実施例１において、アンテナエレメントの形状をＬ字形状に変更し、且つ導波部材（３）にＬ字状枝部（３ａ）、３ｂ）を設ける以外は、同様の操作を繰り返した。実施例１で用いた洋白からなる長方形の平板を放電加工機にて加工して、図２に示すＬ字形状のアンテナエレメント（２）を得た。アンテナエレメント（２ａ）の長さは、Ｌ字が外側部で４０ｍｍ、アンテナエレメント（２ｂ）の長さは、Ｌ字が外側部で４０ｍｍとし、横（横幅）は両者共に１０ｍｍとした。
【００３７】
図２において、ｘｙ軸方向のアンテナエレメント（２ａ）がＨ偏波受信用エレメント、ｚ軸方向アンテナエレメント（２ｂ）がＶ偏波受信用エレメントで、共にダイポールアンテナ共振構成となっている。したがって、各エレメントの中央には高周波同軸ケーブル（６）が接続されている。
【００３８】
導波部材（３）の中央部とエレメント側端面には、ｘｙ方向とｚ方向にＬ字形状をなす枝状部（３ａ）および（３ｂ）を接続した。この際、枝状部（３ａ）および（３ｂ）はそれぞれエレメント（２ａ）およびエレメント（２ｂ）に平行となるよう位相を合わせて配置した。枝状部（３ａ）は長さ１５ｍｍ、外径４ｍｍ、枝状部（３ｂ）は長さ１０ｍｍ、外径４ｍｍとし、枝状部（３ａ）、枝状部（３ｂ）共に、実施例１の導電部材（３）と同様に円筒状樹脂（ＡＢＳ）の表面に厚さ１０μｍの銅メッキを施したものを用いた。
【００３９】
実施例１と同様にして、携帯電話の電波の受信を行なった結果が、図４のレーダーチャートに示すＷＡＮ帯域の０．８２４ＧＨｚ〜０．９６ＧＨｚおよび１．７１ＧＨｚ〜２．２ＧＨｚ（中心周波数１．９８ＧＨｚ）でのゲインおよび指向特性である。図４（ａ）は０．８２４ＧＨｚでのＨ特性、図４（ｂ）は０．８２４ＧＨｚでのＶ特性、さらに、図４（ｃ）は１．９８ＧＨｚでのＨ特性、そして、図４（ｄ）は１．９８ＧＨｚでのＶ特性で、いずれの帯域においてもＨおよびＶ両方向共に十分な感度が得られていることが分かる。同時に指向特性に関してもＨおよびＶ方向共に十分な指向性が得られている。
【００４０】
上記の実施例２では、ＷＡＮ帯域の周波数帯域（０．８２４ＧＨｚ〜０．９６ＧＨｚ）での０．８２４ＧＨｚおよび周波数帯域１．７１ＧＨｚ〜２．１７ＧＨｚの中心周波数１．９８ＧＨｚを例に挙げたが、本発明は、携帯電話で使用するＷＡＮ帯域全域（０．８ＧＨＺ〜２．２ＧＨＺ）において十分なゲインおよび指向性が得られていることは言うまでもない。さらに、アンテナエレメントについてもダイポールの例で説明したが、これは、本発明の一例に過ぎず、本発明の思想の範囲内であれば、種種の変更および応用が可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明のアンテナは携帯電話の電波受信のみならず電波を使った情報家電製品にも展開できる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係るアンテナの一様態を示す部分破断斜視図
【図２】本発明に係るアンテナの別の様態を示す部分破断斜視図
【図３】図１のアンテナの受信感度（ゲイン）および指向性を示すレーダーチャート。
【図４】図２のアンテナのＨ偏波特性（Ｈ特性）およびＶ偏波特性（Ｖ特性）に関して、受信感度（ゲイン）および指向性を示すレーダーチャート。
【図５】本発明に係るアンテナをＡＴＭ近傍に設置した取付例を示す斜視図。
【符号の説明】
【００４３】
１          アンテナ
２          エレメント  
２ａ        Ｈ偏波用エレメント
２ｂ        Ｖ偏波用エレメント
３            導波部材
３ａ、３ｂ  Ｌ字状枝部  
４          反射部材
５          樹脂カバー
６          高周波同軸ケーブル
７          方位可変機構
８          傾斜角可変機構
Ｌ１        アンテナエレメント（２）と導波部材（３）との距離    
Ｌ２        アンテナエレメント（２）と反射部材（４）との距離
【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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