(57)【要約】【課題】簡易な構造で、アンテナ設置を容易にし、水平面で全方向性を得ることができるアンテナ装置を提供する。【解決手段】アンテナ装置は、同一の周波数で動作する一対のアンテナ素子１１ａ，１１ｂを配列した単位アンテナ１１を備え、第１チャンネル（ＣＨ１）を構成する第１アンテナ部と、第１アンテナ部の単位アンテナ１１と組になって、上記同一の周波数で動作する単位アンテナ１２を備え、第１チャンネルと異なる第２チャンネル（ＣＨ２）を構成する第２アンテナ部と、第１チャンネルと第２チャンネルとを選択的に切り換えるスイッチＳＷとを具備し、第１アンテナ部の単位アンテナ１１と、第１アンテナ部の単位アンテナと組になる第２アンテナ部の単位アンテナ１２とが、同一面内で互いに相反する方向に指向するように配置される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一の周波数で動作する一対のアンテナ素子を配列した単位アンテナを備え、第１チャンネルを構成する第１アンテナ部と、
前記第１アンテナ部の単位アンテナと組になって、前記同一の周波数で動作する単位アンテナを備え、前記第１チャンネルと異なる第２チャンネルを構成する第２アンテナ部と、
前記第１チャンネルと前記第２チャンネルとを選択的に切り換えるスイッチと
を具備し、
前記第１アンテナ部の単位アンテナと、前記第１アンテナ部の単位アンテナと組になる前記第２アンテナ部の単位アンテナとが、同一面内で互いに相反する方向に指向するように配置されることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記第１アンテナ部は複数の単位アンテナを備え、前記第２アンテナ部は前記第１アンテナ部の単位アンテナと組になる同数の単位アンテナを備え、前記第１アンテナ部と前記第２アンテナ部の単位アンテナは、組ごとに互いに異なる周波数で動作することを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記一対のアンテナ素子の間隔は、前記周波数の略１／２波長に配列されることを特徴とする請求項１または２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記アンテナ素子は、ダイポールアンテナであることを特徴とする請求項１または２に記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、水平面で全方向性を有するアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、携帯電話や洋上での船舶の通信などアンテナシステムへの要求として、水平方向に全方位性を有するアンテナシステムが必要になることがある。このとき、アンテナを設置する場合に単一の全方向性アンテナを設置するのは設置性から困難であり、複数のアンテナを設置してこれらをスイッチで切り換えて運用するのが一般的である。
【０００３】
しかしながら、従来のシステムでは、アンテナ数が多くなると、アンテナの設置スペースの確保が困難になり、またスイッチで切り換えるチャンネル数が多くなり構成が複雑になるという問題があった。
【０００４】
なお、本願に関連する公知文献として次のようなものがある（例えば、特許文献１を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３０７３３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、従来のシステムでは、アンテナを切り換えるためのチャンネル数の削減及びアンテナ設置の容易性が課題であった。
【０００７】
この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、簡易な構造で、アンテナ設置を容易にし、水平面で全方向性を得ることができるアンテナ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するためにこの発明に係るアンテナ装置は、同一の周波数で動作する一対のアンテナ素子を配列した単位アンテナを備え、第１チャンネルを構成する第１アンテナ部と、前記第１アンテナ部の単位アンテナと組になって、前記同一の周波数で動作する単位アンテナを備え、前記第１チャンネルと異なる第２チャンネルを構成する第２アンテナ部と、前記第１チャンネルと前記第２チャンネルとを選択的に切り換えるスイッチと
を具備し、前記第１アンテナ部の単位アンテナと、前記第１アンテナ部の単位アンテナと組になる前記第２アンテナ部の単位アンテナとが、同一面内で互いに相反する方向に指向するように配置されるものである。
【発明の効果】
【０００９】
したがってこの発明によれば、簡易な構造で、アンテナ設置を容易にし、水平面で全方向性を得ることができるアンテナ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す図。
【図２】図１のアンテナ装置のアンテナ配置の一例を示す図。
【図３】図１のアンテナ装置の水平面の指向性パターンを示す図。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す図。
【図５】従来のアンテナ装置の構成を示す図。
【図６】図５のアンテナ装置の水平面の指向性パターンを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳細に説明する。  
（第１の実施形態）  
図１は、本発明の第１の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す図である。このアンテナ装置は、第１チャンネル（ＣＨ１）を構成する第１アンテナ部と、ＣＨ１と異なる第２チャンネル（ＣＨ２）を構成する第２アンテナ部と、ＣＨ１とＣＨ２とを選択的に切り換えるスイッチＳＷとを備える。第１アンテナ部は、同一の周波数で動作する一対のアンテナ素子１１ａ，１１ｂを配列した単位アンテナ１１を備える。第２アンテナ部は、上記第１アンテナ部の単位アンテナ１１と組になって、同一の周波数で動作する単位アンテナ１２を備える。
【００１２】
図２に示すように、単位アンテナ１１は、２つの導体面が構成するエッジもしくは任意の曲面の近傍に２つのアンテナ素子１１ａ，１１ｂを動作周波数の略１／２波長の間隔で各面上に設置し、給電線路に合成回路を有する。この単位アンテナ１１と、単位アンテナ１１と組となる単位アンテナ１２を、水平面内で互いに相反する方向を向くように配置し、それぞれの給電線路をスイッチＳＷに接続する。
【００１３】
このように構成されたアンテナ装置の動作について説明する。  
上記図２に示したように、２つの導体面（ここでは平面）が構成するエッジ近傍に２つのアンテナ（ここではダイポールアンテナ）を配置する。ダイポールアンテナは単体において水平方向には全方向性である。ここで、図１のようにアンテナを配置することで一対のアンテナ素子１１ａ，１１ｂを単位アンテナ１１として合成する。単位アンテナ１１と組になる単位アンテナ１２とを、互いが水平面内で互いに相反する方向に指向するように配置する。そして、この２組の単位アンテナ１１，１２を２ＣＨ１，ＣＨ２としてスイッチＳＷにより排他的に動作させる。
【００１４】
図３に、上記第１の実施形態のアンテナ装置の水平面での指向性パターンを示す。アレイ化されたことで単一のアンテナ素子の無指向性アンテナよりも利得が増加した。また、各単位アンテナは水平面半周で無指向性を得ており、単位アンテナを２組用いて同一面内で互いに相反する方向に指向するように配置することで、時分割では水平面の全方位をカバーできる。また、本実施形態のような断面が矩形でなくとも多角形や円柱の構造体でも同様の効果を得ることができ、上記の効果を任意の構造物で実現できる。
【００１５】
（第２の実施形態）  
本発明の第２の実施形態は、上記第１アンテナ部及び第２アンテナ部に複数の単位アンテナを設け、組ごとに互いに異なる周波数で動作するようにすることで、広帯域化を実現するものである。
【００１６】
図４は、本発明の第２の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す図である。なお、上記図１と同様の構成については詳しい説明を省略する。このアンテナ装置において、第１アンテナ部は複数の単位アンテナ１１１，１１２，１１３を備え、第２アンテナ部は第１アンテナ部の単位アンテナ１１１，１１２，１１３と組になる同数の単位アンテナ１２１，１２２，１２３を備える。そして、単位アンテナ１１１と１２１は周波数ｆ１、単位アンテナ１１２と１２２は周波数ｆ２、単位アンテナ１１３と１２３は周波数ｆ３で動作する。
【００１７】
また、図４に示すように、動作周波数の異なる単位アンテナを周波数の高いものから順にエッジ近傍に配置する。つまり、周波数ｆ１＞ｆ２＞ｆ３とすると、エッジに近い方から順に、単位アンテナ１１１と１２１、単位アンテナ１１２と１２２、単位アンテナ１１３と１２３を配置する。これは、一対のアンテナ素子の間隔を動作周波数に対して一定の素子間隔（λ／ｋmm（ｋは定数））にするためである。図４では、ｋ＝２とし、第１アンテナ部の単位アンテナ１１１〜１１３について、アンテナ素子１１１ａと１１１ｂとの間をλ１／２、アンテナ素子１１２ａと１１２ｂとの間をλ２／２、アンテナ素子１１３ａと１１３ｂとの間をλ３／２とし、第２アンテナ部の単位アンテナ１２１〜１２３についても同様に配置する。
【００１８】
このように構成しても、上記図３に示したような水平面内での指向性パターンが得られる。さらに、第２の実施形態の構成については、広帯域化を目的としており、単体で広帯域のアンテナを配置することなく、安価な狭い帯域のアンテナを帯域ごとに用意すればよい。それぞれは動作周波数が異なり素子間隔が異なるため、それぞれの設置場所が重複することがなく小スペースで配置でき、その結果、低コストで多周波の帯域を同時に動作させることができる。
【００１９】
従来では、水平面内での全方向性を得るために、例えば図５のように矩形の構造物の各側面に４つのアンテナ素子をそれぞれ配置し、４つのアンテナ素子をスイッチで切り換えていた。図５の場合の水平面内での指向性パターンを図６に示す。これに対し、上記各実施形態では、２つのアンテナ素子をアレイ化したものを単位アンテナとして、１組の単位アンテナを同一面内で互いに相反する方向に指向するように配置する。このようにすることで、簡易な構造で、アンテナ設置を容易にし、アンテナの動作周波数が高い場合、すなわち、構造物の大きさに対して波長が短い場合でも水平面での全方向性が得られるアンテナ装置を実現できる。
【００２０】
なお、この発明は、上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、各実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【符号の説明】
【００２１】
１１，１２…単位アンテナ、１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂ…アンテナ素子、ＳＷ…スイッチ、１１１〜１１３，１２１〜１２３…単位アンテナ、１１１ａ，１１１ｂ，１１２ａ，１１２ｂ，１１３ａ，１１３ｂ，１２１ａ，１２１ｂ，１２２ａ，１２２ｂ，１２３ａ，１２３ｂ…アンテナ素子。
【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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