(57)【要約】      （修正有）【課題】極めて広い周波数帯域に対応可能なアンテナを提供する。【解決手段】一対の薄片面状アンテナ素子１，１を一直線Ｌに関して線対称に配設し、さらに、上記一直線Ｌに関して線対称として微小間隙Ｇをもって相互に近接して一対の面状給電用脚片２，２を、上記アンテナ素子１，１の相互近接部位５，５から、突出状に形成し、しかも、上記各脚片２，２は、外端方向Ｃにしだいに幅寸法Ｗが増加する外方拡幅形状であるので、脚片２，２は特性インピーダンスが徐々に変化する広帯域のインピーダンスの整合回路を構成し、十分に広い周波数帯域に対応可能となり、複数の無線通信システムのアンテナを統合できる。【選択図】図１
2010098560.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の導電性材料から成る薄片面状アンテナ素子 (１)(１) を一直線（Ｌ）に関して線対称に配設し、さらに、上記一直線（Ｌ）に関して線対称として微小間隙（Ｇ）をもって相互に近接して一対の導電性材料から成る面状給電用脚片 (２)(２) を、上記アンテナ素子 (１)(１) の相互近接部位 (５)(５) から、突出状に形成し、しかも、上記各脚片 (２)(２) は、外端方向（Ｃ）にしだいに幅寸法（Ｗ）が増加する外方拡幅形状であることを特徴とする広帯域アンテナ。
【請求項２】
上記アンテナ素子（１）の上記近接部位（５）から最も離れた最外端縁部（10）は、滑らかな円弧状であり、かつ、上記アンテナ素子（１）の上記近接部位（５）は滑らかな円弧状として該円弧状の仮想円弧に接する接線方向から、上記脚片（２）が接合して、接合部（Ｓ）が形成されている請求項１記載の広帯域アンテナ。
【請求項３】
上記アンテナ素子（１）は、中央領域に窓部（３）が形成された閉環状である請求項１又は２記載の広帯域アンテナ。
【請求項４】
上記アンテナ素子（１）は、略楕円形であって、その長軸（Ｌ1 ）が上記一直線（Ｌ）と交わる角度（θ）を40°〜 100°に設定した請求項１，２又は３記載の広帯域アンテナ。
【請求項５】
上記アンテナ素子（１）は、略楕円形であって、上記角度（θ）を約90°として、その長軸（Ｌ1 ）が上記一直線（Ｌ）と、直交するように配設されている請求項４記載の広帯域アンテナ。
【請求項６】
上記アンテナ素子 (１)(１) 及び脚片 (２)(２) は、可視光線の透過率が70％〜95％として、肉眼で透視可能である請求項１，２，３，４又は５記載の広帯域アンテナ。
【請求項７】
自動車のガラス面に張設されている請求項１，２，３，４，５又は６記載の広帯域アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広帯域アンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車用のアンテナにあっては、ＡＭ／ＦＭラジオ、ＶＩＣＳ（Vehicle Infomation and Communication System ）、ＧＰＳ、テレビ（ＶＨＦ／ＵＨＦ帯）、ＥＴＣ等の対象周波数の異なる複数のアンテナを、車内又は車外に設置する必要があった。
これ等の各アンテナは、極力コンパクトに配置されることが望ましいが、アンテナ同士を近接させた場合、結合によるアンテナ相互の干渉のため、両者に影響を及ぼし合って、正常にアンテナとして機能しない虞があった。
【０００３】
そこで、各アンテナの干渉を避ける目的で、各アンテナは適切な間隔やレイアウトを考慮する必要があった。あるいは、各アンテナから各機器への引込線が取付くため、異なるアンテナを使用する複数の無線機器が共存する場合、配線の取り回しが煩雑化するという問題があった。
一方、携帯電話や無線ＬＡＮ等の無線通信に於ても、様々な周波数帯が利用され、特に、近年提唱されているＵＷＢ（Ultra Wide Band ）通信では、 3.1〜10.6ＧHzに亘る、非常に幅広い周波数帯域を使用するため、このような幅広い周波数帯域をカバーできる広帯域アンテナが求められていた。
【０００４】
従来、特許文献１では、ＵＷＢアンテナとして、２枚の菱形や正方形や長方形等の角張った面状アンテナ素子の一角部を相互に接近させて、対称に配設して、上記一角部を給電点となるようにリード線等を接続し、このリード線の他端を電子回路部へ接続していた。
【特許文献１】特開２００５−２７７５０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の上記特許文献１のＵＷＢアンテナでは、一般にアンテナとして求められる−10dB以下の反射減衰量（電圧定在波比 2.0以下に相当する）という性能が得られる周波数帯域が、地上波デジタルテレビの 470ＭHzまでをカバーするほどには、広くないことが実験の結果判明した。
即ち、図６に示すように２枚の正方形の薄い金属板から成るアンテナ素子30, 30を一直線31に関して対称に配設し、かつ、アンテナ素子30, 30の一角部32, 32を相互に接近させ、しかも、帯板状脚片33, 33を、上記一直線31に沿っての微小間隙Ｋを形成するように、一角部32, 32から平行に延設する。この脚片33の外端33ａに、リード線35を接続する。つまり、この外端33ａを給電点Ｑとする。36は電子回路部を示す。
【０００６】
図６（Ａ）の各アンテナ素子30は一辺が25mmの正方形（25mm角という）であり、図６（Ｂ）の各アンテナ素子30は一辺が50mmの正方形（50mm角という）である。図７は、この図６（Ａ）と（Ｂ）の２個のアンテナ40Ａ，40Ｂの反射減衰量の実測結果を示すグラフ図である。横幅に周波数（ＧHz）を、縦軸に反射減衰量（dB）を示す。このグラフ図から、−10dB以下の反射減衰量が得られる各々の周波数帯域ＷA ，ＷB は意外に狭小であって、実用性を欠くことが判明した。
【０００７】
そこで、本発明は、従来の図７に示した反射減衰量よりも、十分に広い周波数帯域に於て、アンテナとして十分な実用的な反射減衰量が得られる広帯域アンテナを、簡素な形状と構造をもって提供することを、目的とする。
また、本発明に係るアンテナは、従来のような複数の無線通信システム毎に必要であった多くのアンテナを、統合することを、他の目的とする。さらに、本発明は、この統合によって煩雑な配線の取り回しを簡略化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明に係る広帯域アンテナは、一対の薄片面状アンテナ素子を一直線に関して線対称に配設し、さらに、上記一直線に関して線対称として微小間隙をもって相互に近接して一対の面状給電用脚片を、上記アンテナ素子の相互近接部位から、突出状に形成し、しかも、上記各脚片は、外端方向にしだいに幅寸法が増加する外方拡幅形状である。
また、上記アンテナ素子の上記近接部位から最も離れた最外端縁部は、滑らかな円弧状であり、かつ、上記アンテナ素子の上記近接部位は滑らかな円弧状として該円弧状の仮想円弧に接する接線方向から、上記脚片が接合して、接合部が形成されている。
また、上記アンテナ素子は、中央領域に窓部が形成された閉環状である。
また、上記アンテナ素子は、略楕円形であって、その長軸が上記一直線と交わる角度θを40°〜 100°に設定した。
また、上記アンテナ素子は、略楕円形であって、上記角度を約90°として、その長軸が上記一直線と、直交するように配設されている。
また、上記アンテナ素子及び脚片は、可視光線の透過率が70％〜95％として、肉眼で透視可能である。
また、自動車のガラス面に張設されている。
【発明の効果】
【０００９】
極めて広い周波数帯域にて、優れた反射減衰量特性を示し、ＵＷＢ通信はもとより、さらに低い地上波デジタルテレビにまで、１種類のアンテナにて、対応可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図示の実施の形態に基づいて本発明を詳説すると、図１の第１の実施の形態、及び、図２に示す第２の実施の形態について、まず説明すると、一対の薄片面状アンテナ素子１，１を、一直線Ｌに関して対称に配設し、かつ、一対の薄片面状の給電用脚片２，２を、アンテナ素子１，１の相互近接部位５，５から突出状に、かつ、一体状に、形成する。
【００１１】
一対の脚片２，２は、前記一直線Ｌに関して線対称として、微小間隙Ｇをもって相互に近接している。
しかも、各脚片２は、外端方向Ｃに、しだいに幅寸法Ｗが増加する外方拡幅形状である。また、外方拡幅形状の脚片２と前記アンテナ素子１とは、望ましくは、一枚の金属薄板をもって構成する。具体的には、アンテナ素子１及び脚片２は、厚さ寸法Ｔ（図示せず）が 100μｍ以下のＣｕ，Ａｌ，Ａｇ，Ａｕ等の金属薄板（金属箔）や金属酸化膜（ＩＴＯやＳｎＯ系等）から成り、ガラスや電子基板等に張設して使用できる。
例えば、自動車のフロントガラスや背面ガラスや窓ガラス等のガラス面に張設して使用でき、特に、可視光線の透過率が70％〜95％に設定して、人の肉眼をもって透視可能なメッシュ型又は極めて薄い（例えば0.05μｍの）金属薄片や金属酸化膜から構成するのが好ましい。
なお、張設又は張着とは、ガラス面の外面に接着剤や粘着剤等で張ったり、あるいは、焼付けて積層したり、それ以外にもガラス層の間に挟設・挟着させる場合も、本発明では包含している。
【００１２】
そして、一対の脚片２，２の上記微小間隙Ｇは、外端２Ａ側から、（アンテナ素子１の）近接部位５側へゆくに従って、しだいに増加するテーパ状に形成するのが好ましい。言い換えると、微小間隙Ｇは、近接部位５側から外端方向Ｃへしだいに減少する。
アンテナ素子１の形状は、略楕円形であり、図１では、中央領域に相似状略楕円形窓部３が形成され、閉環状を呈する。図２では、この窓部３が存在しない。
【００１３】
６は電子回路部（アンプやフィルタ）を例示し、導線（リード線）７にて、脚片２の外端２Ａに接続され、Ｅは給電点を示している。この給電点Ｅは、微小間隙Ｇに近い位置（角部）に配設するのが望ましい。
また、脚片２の外側端縁は、大きな曲率半径の凹状円弧形に形成される。
さらに、詳しく説明すれば、図１，図２に示すように、アンテナ素子１の近接部位５から最も離れた最外端縁部10は、滑らかな円弧状であり、しかも、上記近接部位５も滑らかな円弧状である。（図１，図２ではアンテナ素子１の外形が略楕円形であるので当然に、最外端縁部10及び近接部位５は、円弧状に形成されているといえる。）
【００１４】
近接部位５の上記円弧状の仮想円弧（仮想曲線）───即ち、略楕円形の小曲率半径部（曲線部）───に接する接線方向から、脚片２の内端部９が接合して、（点線にて示した）接合部Ｓが形成されている。
特に、図１，図２では、アンテナ素子１は略楕円形として、その長軸Ｌ1 が、前記一直線Ｌと交わる角度θを90°に設定している。従って、脚片２は、長軸Ｌ1 と直交する方向から、アンテナ素子１の近接部位５に接合して、滑らかな接合部Ｓを形成し、この接合部Ｓの弧の長さ寸法は、脚片２の幅寸法Ｗの最小値よりも、十分に大きく設定される。
【００１５】
ところで、図１に於て、アンテナ素子１の楕円全体としての面積（即ち図２のアンテナ素子１の面積）をＳ0 とし、窓部３の面積をＳ3 とすると、次の数式１を満たすように、面積の割合（ 100分率表示) に設定する。つまり、下限値に於ては、図2 をも含むものとする。
［数１］
０％≦Ｓ3 ／Ｓ0 ≦35％
【００１６】
次に、図４，図５は、第３・第４の実施の形態を夫々示しており、アンテナ素子１は、その外形が略楕円形として、既述の実施の形態と同様であるが、長軸Ｌ1 が一直線Ｌと交わる角度θを45°に設定している。なお、本発明では、脚片２の外端２Ａ側からアンテナ素子１の方向へ延伸する一直線Ｌの部位と、長軸Ｌ1 との成す角度をθとして表せば、40°≦θ≦ 100°に設定するのが好ましく、θが下限値未満、及び、上限値を越すと、いずれも低周波数領域の特性が急激に低下する。
【００１７】
そして、図４，図５に示した脚片２の（一直線Ｌに沿った）高さ寸法が、図１，図２に比較して小さい。つまり、アンテナ素子１の重心点（中心点）から、脚片２の外端２Ａまでの高さ寸法が、図１，図２と同一に設定した場合、略楕円形のアンテナ素子１が、例えば、図４，図５に示すようにθ＝45°をもって斜め方向から長軸Ｌ1 が（対称軸としての）一直線Ｌと交わると、接合部Ｓが図４，図５の下方へ移動するため、脚片２の高さ寸法が、減少する。また、外側端縁８は、直線辺をもって形成している。このように、各脚片２は外端方向Ｃに急に幅寸法Ｗが増加する略低三角形となる。
【００１８】
図４，図５に示す実施の形態のそれ以外の構成は、図１，図２と同一符号については同様の構成であり、重複説明を省略する。なお、図４，図５では、近接部位５，最外端縁部10は、（長軸Ｌ1 から離れた位置となってはいるが、）円弧状───角張っていない形状───である点で、図１，図２と同様である。
【００１９】
次に、図３に示すグラフ図は、図１に示した実施の形態の構成であって、材質がＣｕ，厚さ寸法35μｍ，アンテナ素子１の長軸Ｌ1 に沿っての長さ寸法を 100mm，短軸寸法を70mm，窓部３の楕円の長軸寸法を70mm、短軸寸法を40mm、Ｓ3 ／Ｓ0 ＝33％、長軸Ｌ1 から脚片２の外端２Ａを50mm，外端２Ａの辺の長さを35mm，外側端縁８の曲率半径を50mm，微小間隙Ｇの外端２Ａ近傍値を 0.5mmとした本発明の実施例の実測データを図示し、横軸に周波数（ＧHz），縦軸に反射減衰量（dB）をとっている。
【００２０】
この図３に於て、（既述の）−10dBの線Ｎ-10 以下の減衰量（dB）を示す周波数帯域Ｗｃ が十分に広いことが判る。即ち、周波数ｆL から高い周波数ｆH にわたる広帯域に於て、−10dBの線Ｎ-10 以下の反射減衰量が得られた。具体的には、ｆL ＝ 0.4ＧHz, ｆH ＝ 7.9ＧHzである。両者の中央の周波数（平均周波数）をｆ0 とすると、本発明にあっては、以下の数式２を充満する場合を、「広帯域」アンテナと定義する。
[数２］
（ｆH −ｆL ）／ｆ0 ≧ 1.0  
そうすると、図３に示した実施例のものは、（ｆH −ｆL ）＝ 7.9− 0.4＝ 7.5, ｆ0 ＝（ 7.9＋ 0.4）÷２＝4.15であるから、（ｆH −ｆL ）／ｆ0 ＝ 7.5÷4.15＝1.81となり、十分に広い周波数帯域にて、−10dB以下の好適な反射減衰特性を示している。
なお、図１又は図２に於て、脚片２の形状と寸法、及び、微小間隙Ｇを最適化することで、図３中に２点鎖線Ｍにて示す如く、ＵＷＢ通信用の10.6ＧHzをもカバーすることが可能である。この点は、本発明者は確認済みである。
【００２１】
さらに、図３について説明すると、横軸のイ〜イ´，ロ，ハ，ニ，ホ，ヘ〜ヘ´の各符号は、現在、我国にて使用されている主な周波数を示し、以下の表１の通りである。
【００２２】
【表１】
2010098560.tif 000003
【００２３】
この表１と図３から、本発明の実施例に係る広帯域アンテナを使用すれば、地上波デジタルテレビ，ＧＰＳ，無線ＬＡＮ，ＥＴＣ等を統合した１種類のアンテナで済む。例えば、自動車のフロントガラス等に貼って本発明の広帯域アンテナを用いることで、極めて有用であることが判る。なお、従来例を示す図７のグラフ図と比較すれば、本発明の実施例を示す図３のグラフ図が、如何に幅広い周波数帯域をカバーしているかということが判る。図３に２点鎖線Ｍにて示すように、ＵＷＢ通信にも適用可能な広帯域特性を発揮するアンテナとすることも可能である。
【００２４】
本発明は以上述べたように、一対の薄片面状アンテナ素子１，１を一直線Ｌに関して線対称に配設し、さらに、上記一直線Ｌに関して線対称として微小間隙Ｇをもって相互に近接して一対の面状給電用脚片２，２を、上記アンテナ素子１，１の相互近接部位５，５から、突出状に形成し、しかも、上記各脚片２，２は、外端方向Ｃにしだいに幅寸法Ｗが増加する外方拡幅形状であるので、脚片２，２は特性インピーダンスが徐々に変化する広帯域のインピーダンスの整合回路を構成し、十分に広い周波数帯域に対応可能となり、（従来、多数のアンテナが必要であった）複数の無線通信システムのアンテナを統合できる。これによって、煩雑な配線を簡略化できることとなり、ＵＷＢ通信のような、非常に広い周波数帯域を必要とする通信への貢献は著大である。また、薄片面状であるので、自動車のフロントガラス等にも貼着しやすく、実用性も高い。
【００２５】
また、上記アンテナ素子１の上記近接部位５から最も離れた最外端縁部10は、滑らかな円弧状であり、かつ、上記アンテナ素子１の上記近接部位５は滑らかな円弧状として該円弧状の仮想円弧に接する接線方向から、上記脚片２が接合して、接合部Ｓが形成されているので、図３に例示したように、−10dBの線よりも下方の反射減衰量曲線が一部分のみが急峻な山を描いて、−10dBの線より上方へ突き抜けるような特性を示すことがなくなる。従って、安定した反射減衰特性を広い周波数帯域にて示すこととなる。
また、上記アンテナ素子１は、中央領域に窓部３が形成された閉環状であるので、優れた反射減衰特性を幅広い周波数帯域に於て示す。
【００２６】
また、上記アンテナ素子１は、略楕円形であって、その長軸Ｌ1 が上記一直線Ｌと交わる角度θを40°〜 100°に設定したので、簡素な形状であって、安定して広い周波数帯域にて優れた反射減衰特性を示す。
また、上記アンテナ素子１は、略楕円形であって、上記角度θを約90°として、その長軸Ｌ1 が上記一直線Ｌと、直交するように配設されている構成によって、簡素な形状にて極めて広い周波数帯域に於て、優秀な反射減衰特性を示し、ＵＷＢ通信等のように極めて広い周波数帯域を必要とする通信にも適用可能となる。
また、上記アンテナ素子１，１及び脚片２，２は、可視光線の透過率が70％〜95％として、肉眼で透視可能であるので、自動車や窓等の透明ガラス面に張設して使用できる。
また、自動車のガラス面に張設されているので、アンテナが薄い金属片（箔）から成っていても十分に補強されて、耐久性が得られ、さらに、ＥＴＣ，ＧＰＳ，無線ＬＡＮ等の自動車に必須の各種通信を目立たないアンテナによって実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の第１の形態を示す正面図である。
【図２】本発明の実施の第２の形態を示す正面図である。
【図３】本発明の図１に対応した実施例についての実測結果を示すグラフ図である。
【図４】本発明の実施の第３の形態を示す正面図である。
【図５】本発明の実施の第４の形態を示す正面図である。
【図６】従来例を示す正面図である。
【図７】従来例の実測結果を示すグラフ図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  アンテナ素子
２  脚片
２Ａ  外端
５  近接部位
10  最外端縁部
Ｃ  外端方向
Ｇ  微小間隙
Ｌ  一直線
Ｌ1   長軸
Ｓ  接合部
θ  角度
【図１】
2010098560.tif 000004
【図２】
2010098560.tif 000005
【図３】
2010098560.tif 000006
【図４】
2010098560.tif 000007
【図５】
2010098560.tif 000008
【図６】
2010098560.tif 000009
【図７】
2010098560.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成21年8月3日(2009.8.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の導電性材料から成る薄片面状アンテナ素子 (１)(１) を一直線（Ｌ）に関して線対称に配設し、さらに、上記一直線（Ｌ）に関して線対称として微小間隙（Ｇ）をもって相互に近接して一対の導電性材料から成る面状給電用脚片 (２)(２) を、上記アンテナ素子 (１)(１) の相互近接部位 (５)(５) から、突出状に形成し、しかも、上記各脚片 (２)(２) は、外端方向（Ｃ）にしだいに幅寸法（Ｗ）が増加する外方拡幅形状とされ、
上記アンテナ素子（１）の上記近接部位（５）から最も離れた最外端縁部（10）は、滑らかな円弧状であり、かつ、上記アンテナ素子（１）の上記近接部位（５）は滑らかな円弧状として該円弧状の仮想円弧に接する接線方向から、上記脚片（２）が接合して、接合部（Ｓ）が形成され、
さらに、一対の上記アンテナ素子（１）（１）を略楕円形に形成すると共に、該略楕円形の長軸（Ｌ1 ）が上記一直線（Ｌ）と交わる角度（θ）を40°〜 100°に設定したことを特徴とする広帯域アンテナ。
【請求項２】
一対の導電性材料から成る薄片面状アンテナ素子 (１)(１) を一直線（Ｌ）に関して線対称に配設し、さらに、上記一直線（Ｌ）に関して線対称として微小間隙（Ｇ）をもって相互に近接して一対の導電性材料から成る面状給電用脚片 (２)(２) を、上記アンテナ素子 (１)(１) の相互近接部位 (５)(５) から、突出状に形成し、
上記アンテナ素子（１）の上記近接部位（５）から最も離れた最外端縁部（10）は、滑らかな円弧状であり、かつ、上記アンテナ素子（１）の上記近接部位（５）は滑らかな円弧状として該円弧状の仮想円弧に接する接線方向から、上記脚片（２）が接合して、接合部（Ｓ）が形成され、
しかも、上記各脚片 (２)(２) は、外側端縁（８）（８）を凹状円弧形状に形成して、外端方向（Ｃ）にしだいに幅寸法（Ｗ）が増加する外方拡幅形状であることを特徴とする広帯域アンテナ。
【請求項３】
上記アンテナ素子（１）は、中央領域に窓部（３）が形成された閉環状である請求項１又は２記載の広帯域アンテナ。
【請求項４】
上記アンテナ素子（１）は、上記角度（θ）を約90°として、上記長軸（Ｌ1 ）が上記一直線（Ｌ）と、直交するように配設されている請求項１記載の広帯域アンテナ。
【請求項５】
上記微小間隙（Ｇ）は、上記脚片（２）の外端（２Ａ）側から上記近傍部位（５）側へゆくに従って、しだいに増加するテーパ状に形成されている請求項１，２，３又は４記載の広帯域アンテナ。
【請求項６】
上記アンテナ素子 (１)(１) 及び脚片 (２)(２) は、可視光線の透過率が70％〜95％として、肉眼で透視可能である請求項１，２，３，４又は５記載の広帯域アンテナ。
【請求項７】
自動車のガラス面に張設されている請求項１，２，３，４，５又は６記載の広帯域アンテナ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広帯域アンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車用のアンテナにあっては、ＡＭ／ＦＭラジオ、ＶＩＣＳ（Vehicle Info
mation and Communication System ）、ＧＰＳ、テレビ（ＶＨＦ／ＵＨＦ帯）、ＥＴＣ等の対象周波数の異なる複数のアンテナを、車内又は車外に設置する必要があった。
これ等の各アンテナは、極力コンパクトに配置されることが望ましいが、アンテナ同士を近接させた場合、結合によるアンテナ相互の干渉のため、両者に影響を及ぼし合って、正常にアンテナとして機能しない虞があった。
【０００３】
そこで、各アンテナの干渉を避ける目的で、各アンテナは適切な間隔やレイアウトを考慮する必要があった。あるいは、各アンテナから各機器への引込線が取付くため、異なるアンテナを使用する複数の無線機器が共存する場合、配線の取り回しが煩雑化するという問題があった。
一方、携帯電話や無線ＬＡＮ等の無線通信に於ても、様々な周波数帯が利用され、特に、近年提唱されているＵＷＢ（Ultra Wide Band ）通信では、 3.1〜10.6ＧHzに亘る、非常に幅広い周波数帯域を使用するため、このような幅広い周波数帯域をカバーできる広帯域アンテナが求められていた。
【０００４】
従来、特許文献１では、ＵＷＢアンテナとして、２枚の菱形や正方形や長方形等の角張った面状アンテナ素子の一角部を相互に接近させて、対称に配設して、上記一角部を給電点となるようにリード線等を接続し、このリード線の他端を電子回路部へ接続していた。
【特許文献１】特開２００５−２７７５０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の上記特許文献１のＵＷＢアンテナでは、一般にアンテナとして求められる−10dB以下の反射減衰量（電圧定在波比 2.0以下に相当する）という性能が得られる周波数帯域が、地上波デジタルテレビの 470ＭHzまでをカバーするほどには、広くないことが実験の結果判明した。
即ち、図６に示すように２枚の正方形の薄い金属板から成るアンテナ素子30, 30を一直線31に関して対称に配設し、かつ、アンテナ素子30, 30の一角部32, 32を相互に接近させ、しかも、帯板状脚片33, 33を、上記一直線31に沿っての微小間隙Ｋを形成するように、一角部32, 32から平行に延設する。この脚片33の外端33ａに、リード線35を接続する。つまり、この外端33ａを給電点Ｑとする。36は電子回路部を示す。
【０００６】
図６（Ａ）の各アンテナ素子30は一辺が25mmの正方形（25mm角という）であり、図６（Ｂ）の各アンテナ素子30は一辺が50mmの正方形（50mm角という）である。図７は、この図６（Ａ）と（Ｂ）の２個のアンテナ40Ａ，40Ｂの反射減衰量の実測結果を示すグラフ図である。横幅に周波数（ＧHz）を、縦軸に反射減衰量（dB）を示す。このグラフ図から、−10dB以下の反射減衰量が得られる各々の周波数帯域ＷA ，ＷB は意外に狭小であって、実用性を欠くことが判明した。
【０００７】
そこで、本発明は、従来の図７に示した反射減衰量よりも、十分に広い周波数帯域に於て、アンテナとして十分な実用的な反射減衰量が得られる広帯域アンテナを、簡素な形状と構造をもって提供することを、目的とする。
また、本発明に係るアンテナは、従来のような複数の無線通信システム毎に必要であった多くのアンテナを、統合することを、他の目的とする。さらに、本発明は、この統合によって煩雑な配線の取り回しを簡略化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明に係る広帯域アンテナは、一対の導電性材料から成る薄片面状アンテナ素子を一直線に関して線対称に配設し、さらに、上記一直線に関して線対称として微小間隙をもって相互に近接して一対の導電性材料から成る面状給電用脚片を、上記アンテナ素子の相互近接部位から、突出状に形成し、しかも、上記各脚片は、外端方向にしだいに幅寸法が増加する外方拡幅形状とされ、上記アンテナ素子の上記近接部位から最も離れた最外端縁部は、滑らかな円弧状であり、かつ、上記アンテナ素子の上記近接部位は滑らかな円弧状として該円弧状の仮想円弧に接する接線方向から、上記脚片が接合して、接合部が形成され、さらに、一対の上記アンテナ素子を略楕円形に形成すると共に、該略楕円形の長軸が上記一直線と交わる角度を40°〜 100°に設定した。
また、一対の導電性材料から成る薄片面状アンテナ素子 を一直線に関して線対称に配設し、さらに、上記一直線に関して線対称として微小間隙をもって相互に近接して一対の導電性材料から成る面状給電用脚片を、上記アンテナ素子の相互近接部位から、突出状に形成し、上記アンテナ素子の上記近接部位から最も離れた最外端縁部は、滑らかな円弧状であり、かつ、上記アンテナ素子の上記近接部位は滑らかな円弧状として該円弧状の仮想円弧に接する接線方向から、上記脚片が接合して、接合部が形成され、しかも、上記各脚片は、外側端縁を凹状円弧形状に形成して、外端方向にしだいに幅寸法が増加する外方拡幅形状である。
また、上記アンテナ素子は、中央領域に窓部が形成された閉環状である。
また、上記アンテナ素子は、上記角度を約90°として、上記長軸が上記一直線と、直交するように配設されている。
また、上記微小間隙は、上記脚片の外端側から上記近傍部位側へゆくに従って、しだいに増加するテーパ状に形成されている。
また、上記アンテナ素子及び脚片は、可視光線の透過率が70％〜95％として、肉眼で透視可能である。
また、自動車のガラス面に張設されている。
【発明の効果】
【０００９】
極めて広い周波数帯域にて、優れた反射減衰量特性を示し、ＵＷＢ通信はもとより、さらに低い地上波デジタルテレビにまで、１種類のアンテナにて、対応可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図示の実施の形態に基づいて本発明を詳説すると、図１の第１の実施の形態、及び、図２に示す第２の実施の形態について、まず説明すると、一対の薄片面状アンテナ素子１，１を、一直線Ｌに関して対称に配設し、かつ、一対の薄片面状の給電用脚片２，２を、アンテナ素子１，１の相互近接部位５，５から突出状に、かつ、一体状に、形成する。
【００１１】
一対の脚片２，２は、前記一直線Ｌに関して線対称として、微小間隙Ｇをもって相互に近接している。
しかも、各脚片２は、外端方向Ｃに、しだいに幅寸法Ｗが増加する外方拡幅形状である。また、外方拡幅形状の脚片２と前記アンテナ素子１とは、望ましくは、一枚の金属薄板をもって構成する。具体的には、アンテナ素子１及び脚片２は、厚さ寸法Ｔ（図示せず）が 100μｍ以下のＣｕ，Ａｌ，Ａｇ，Ａｕ等の金属薄板（金属箔）や金属酸化膜（ＩＴＯやＳｎＯ系等）から成り、ガラスや電子基板等に張設して使用できる。
例えば、自動車のフロントガラスや背面ガラスや窓ガラス等のガラス面に張設して使用でき、特に、可視光線の透過率が70％〜95％に設定して、人の肉眼をもって透視可能なメッシュ型又は極めて薄い（例えば0.05μｍの）金属薄片や金属酸化膜から構成するのが好ましい。
なお、張設又は張着とは、ガラス面の外面に接着剤や粘着剤等で張ったり、あるいは、焼付けて積層したり、それ以外にもガラス層の間に挟設・挟着させる場合も、本発明では包含している。
【００１２】
そして、一対の脚片２，２の上記微小間隙Ｇは、外端２Ａ側から、（アンテナ素子１の）近接部位５側へゆくに従って、しだいに増加するテーパ状に形成するのが好ましい。言い換えると、微小間隙Ｇは、近接部位５側から外端方向Ｃへしだいに減少する。
アンテナ素子１の形状は、略楕円形であり、図１では、中央領域に相似状略楕円形窓部３が形成され、閉環状を呈する。図２では、この窓部３が存在しない。
【００１３】
６は電子回路部（アンプやフィルタ）を例示し、導線（リード線）７にて、脚片２の外端２Ａに接続され、Ｅは給電点を示している。この給電点Ｅは、微小間隙Ｇに近い位置（角部）に配設するのが望ましい。
また、脚片２の外側端縁８は、大きな曲率半径の凹状円弧形に形成される。
さらに、詳しく説明すれば、図１，図２に示すように、アンテナ素子１の近接部位５から最も離れた最外端縁部10は、滑らかな円弧状であり、しかも、上記近接部位５も滑らかな円弧状である。（図１，図２ではアンテナ素子１の外形が略楕円形であるので当然に、最外端縁部10及び近接部位５は、円弧状に形成されているといえる。）
【００１４】
近接部位５の上記円弧状の仮想円弧（仮想曲線）───即ち、略楕円形の小曲率半径部（曲線部）───に接する接線方向から、脚片２の内端部９が接合して、（点線にて示した）接合部Ｓが形成されている。
特に、図１，図２では、アンテナ素子１は略楕円形として、その長軸Ｌ1 が、前記一直線Ｌと交わる角度θを90°に設定している。従って、脚片２は、長軸Ｌ1 と直交する方向から、アンテナ素子１の近接部位５に接合して、滑らかな接合部Ｓを形成し、この接合部Ｓの弧の長さ寸法は、脚片２の幅寸法Ｗの最小値よりも、十分に大きく設定される。
【００１５】
ところで、図１に於て、アンテナ素子１の楕円全体としての面積（即ち図２のアンテナ素子１の面積）をＳ0 とし、窓部３の面積をＳ3 とすると、次の数式１を満たすように、面積の割合（ 100分率表示) に設定する。つまり、下限値に於ては、図2 をも含むものとする。
［数１］
０％≦Ｓ3 ／Ｓ0 ≦35％
【００１６】
次に、図４，図５は、第３・第４の実施の形態を夫々示しており、アンテナ素子１は、その外形が略楕円形として、既述の実施の形態と同様であるが、長軸Ｌ1 が一直線Ｌと交わる角度θを45°に設定している。なお、本発明では、脚片２の外端２Ａ側からアンテナ素子１の方向へ延伸する一直線Ｌの部位と、長軸Ｌ1 との成す角度をθとして表せば、40°≦θ≦ 100°に設定するのが好ましく、θが下限値未満、及び、上限値を越すと、いずれも低周波数領域の特性が急激に低下する。
【００１７】
そして、図４，図５に示した脚片２の（一直線Ｌに沿った）高さ寸法が、図１，図２に比較して小さい。つまり、アンテナ素子１の重心点（中心点）から、脚片２の外端２Ａまでの高さ寸法が、図１，図２と同一に設定した場合、略楕円形のアンテナ素子１が、例えば、図４，図５に示すようにθ＝45°をもって斜め方向から長軸Ｌ1 が（対称軸としての）一直線Ｌと交わると、接合部Ｓが図４，図５の下方へ移動するため、脚片２の高さ寸法が、減少する。また、外側端縁８は、直線辺をもって形成している。このように、各脚片２は外端方向Ｃに急に幅寸法Ｗが増加する略低三角形となる。
【００１８】
図４，図５に示す実施の形態のそれ以外の構成は、図１，図２と同一符号については同様の構成であり、重複説明を省略する。なお、図４，図５では、近接部位５，最外端縁部10は、（長軸Ｌ1 から離れた位置となってはいるが、）円弧状───角張っていない形状───である点で、図１，図２と同様である。
【００１９】
次に、図３に示すグラフ図は、図１に示した実施の形態の構成であって、材質がＣｕ，厚さ寸法35μｍ，アンテナ素子１の長軸Ｌ1 に沿っての長さ寸法を100mm，短軸寸法を70
mm，窓部３の楕円の長軸寸法を70mm、短軸寸法を40mm、Ｓ3 ／Ｓ0 ＝33％、長軸Ｌ1 から脚片２の外端２Ａを50mm，外端２Ａの辺の長さを35mm，外側端縁８の曲率半径を50mm，微小間隙Ｇの外端２Ａ近傍値を 0.5mmとした本発明の実施例の実測データを図示し、横軸に周波数（ＧHz），縦軸に反射減衰量（dB）をとっている。
【００２０】
この図３に於て、（既述の）−10dBの線Ｎ-10 以下の減衰量（dB）を示す周波数帯域Ｗｃが十分に広いことが判る。即ち、周波数ｆL から高い周波数ｆH にわたる広帯域に於て、−10dBの線Ｎ-10 以下の反射減衰量が得られた。具体的には、ｆL ＝ 0.4ＧHz, ｆH ＝ 7.9ＧHzである。両者の中央の周波数（平均周波数）をｆ0 とすると、本発明にあっては、以下の数式２を充満する場合を、「広帯域」アンテナと定義する。
[数２］
（ｆH −ｆL ）／ｆ0 ≧ 1.0
そうすると、図３に示した実施例のものは、（ｆH −ｆL ）＝ 7.9− 0.4＝ 7.5, ｆ0 ＝（ 7.9＋ 0.4）÷２＝4.15であるから、（ｆH −ｆL ）／ｆ0 ＝ 7.5÷4.15＝1.81となり、十分に広い周波数帯域にて、−10dB以下の好適な反射減衰特性を示している。
なお、図１又は図２に於て、脚片２の形状と寸法、及び、微小間隙Ｇを最適化することで、図３中に２点鎖線Ｍにて示す如く、ＵＷＢ通信用の10.6ＧHzをもカバーすることが可能である。この点は、本発明者は確認済みである。
【００２１】
さらに、図３について説明すると、横軸のイ〜イ´，ロ，ハ，ニ，ホ，ヘ〜ヘ´の各符号は、現在、我国にて使用されている主な周波数を示し、以下の表１の通りである。
【００２２】
【表１】
2010098560.tif 000011
【００２３】
この表１と図３から、本発明の実施例に係る広帯域アンテナを使用すれば、地上波デジタルテレビ，ＧＰＳ，無線ＬＡＮ，ＥＴＣ等を統合した１種類のアンテナで済む。例えば、自動車のフロントガラス等に貼って本発明の広帯域アンテナを用いることで、極めて有用であることが判る。なお、従来例を示す図７のグラフ図と比較すれば、本発明の実施例を示す図３のグラフ図が、如何に幅広い周波数帯域をカバーしているかということが判る。図３に２点鎖線Ｍにて示すように、ＵＷＢ通信にも適用可能な広帯域特性を発揮するアンテナとすることも可能である。
【００２４】
本発明は以上述べたように、一対の薄片面状アンテナ素子１，１を一直線Ｌに関して線対称に配設し、さらに、上記一直線Ｌに関して線対称として微小間隙Ｇをもって相互に近接して一対の面状給電用脚片２，２を、上記アンテナ素子１，１の相互近接部位５，５から、突出状に形成し、しかも、上記各脚片２，２は、外端方向Ｃにしだいに幅寸法Ｗが増加する外方拡幅形状であるので、脚片２，２は特性インピーダンスが徐々に変化する広帯域のインピーダンスの整合回路を構成し、十分に広い周波数帯域に対応可能となり、（従来、多数のアンテナが必要であった）複数の無線通信システムのアンテナを統合できる。これによって、煩雑な配線を簡略化できることとなり、ＵＷＢ通信のような、非常に広い周波数帯域を必要とする通信への貢献は著大である。また、薄片面状であるので、自動車のフロントガラス等にも貼着しやすく、実用性も高い。
【００２５】
また、上記アンテナ素子１の上記近接部位５から最も離れた最外端縁部10は、滑らかな円弧状であり、かつ、上記アンテナ素子１の上記近接部位５は滑らかな円弧状として該円弧状の仮想円弧に接する接線方向から、上記脚片２が接合して、接合部Ｓが形成されているので、図３に例示したように、−10dBの線よりも下方の反射減衰量曲線が一部分のみが急峻な山を描いて、−10dBの線より上方へ突き抜けるような特性を示すことがなくなる。従って、安定した反射減衰特性を広い周波数帯域にて示すこととなる。
また、上記アンテナ素子１は、中央領域に窓部３が形成された閉環状であるので、優れた反射減衰特性を幅広い周波数帯域に於て示す。
【００２６】
また、上記アンテナ素子１は、略楕円形であって、その長軸Ｌ1 が上記一直線Ｌと交わる角度θを40°〜 100°に設定したので、簡素な形状であって、安定して広い周波数帯域にて優れた反射減衰特性を示す。
また、上記アンテナ素子１は、略楕円形であって、上記角度θを約90°として、その長軸Ｌ1 が上記一直線Ｌと、直交するように配設されている構成によって、簡素な形状にて極めて広い周波数帯域に於て、優秀な反射減衰特性を示し、ＵＷＢ通信等のように極めて広い周波数帯域を必要とする通信にも適用可能となる。
また、上記アンテナ素子１，１及び脚片２，２は、可視光線の透過率が70％〜95％として、肉眼で透視可能であるので、自動車や窓等の透明ガラス面に張設して使用できる。
また、自動車のガラス面に張設されているので、アンテナが薄い金属片（箔）から成っていても十分に補強されて、耐久性が得られ、さらに、ＥＴＣ，ＧＰＳ，無線ＬＡＮ等の自動車に必須の各種通信を目立たないアンテナによって実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の第１の形態を示す正面図である。
【図２】本発明の実施の第２の形態を示す正面図である。
【図３】本発明の図１に対応した実施例についての実測結果を示すグラフ図である。
【図４】本発明の実施の第３の形態を示す正面図である。
【図５】本発明の実施の第４の形態を示す正面図である。
【図６】従来例を示す正面図である。
【図７】従来例の実測結果を示すグラフ図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  アンテナ素子
２  脚片
２Ａ  外端
５  近接部位
８ 外側端縁
10  最外端縁部
Ｃ  外端方向
Ｇ  微小間隙
Ｌ  一直線
Ｌ1   長軸
Ｓ  接合部
Ｗ 幅寸法
θ  角度