(57)【要約】【課題】小型かつ高性能なアンテナを提供する。【解決手段】アンテナ１は、放射器２と導波器３と反射器４とを含む。放射器２は、放射部１４と放射部１４に接続される給電線路１５とを含む放射素子１１とスリーブ導体１２，１３とを含む。放射部１４および給電線路１５は平面導体により一体的に形成される。また、給電線路１４の延在方向（Ｘ方向）に直交する方向（Ｙ方向）を幅方向と定義すると、放射部１４の幅方向の長さは給電線路１５の幅方向の長さよりも大きい。スリーブ導体１２は、幅方向の長さが給電線路１５の幅方向の長さよりも大きい第１の導体板により形成される。スリーブ導体１３は、幅方向の長さが給電線路１５の幅方向の長さよりも大きい第２の導体板により形成され、スリーブ導体１２とともに給電線路１５を挟むように平面導体に対しスリーブ導体１２と反対側に設けられる。【選択図】図１
2010057007.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナであって、
放射部と前記放射部に接続される給電線路とを含む放射素子を備え、
前記放射部および前記給電線路は、平面導体により一体的に形成され、
前記給電線路の延在方向に直交する方向を幅方向と定義すると、前記放射部の前記幅方向の長さは、前記給電線路の前記幅方向の長さよりも大きく、
前記アンテナは、
前記幅方向の長さが前記給電線路の前記幅方向の長さよりも大きい第１の導体板により形成され、前記平面導体の主表面において前記給電線路が形成された領域に対向する第１のスリーブ導体と、
前記幅方向の長さが前記給電線路の前記幅方向の長さよりも大きい第２の導体板により形成され、前記第１のスリーブ導体とともに前記給電線路を挟むように前記平面導体に対して第１のスリーブ導体と反対側に設けられる第２のスリーブ導体と、
前記平面導体に対して前記第１のスリーブ導体と同じ側、かつ前記平面導体に対して前記第１のスリーブ導体よりも外側に設けられる導波器と、
前記平面導体に対して前記第２のスリーブ導体と同じ側、かつ前記平面導体に対して前記第２のスリーブ導体よりも外側に設けられる反射器とをさらに備える、アンテナ。
【請求項２】
前記平面導体から前記導波器までの間の距離は、前記平面導体から前記反射器までの間の距離よりも短い、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項３】
前記第１および第２のスリーブ導体の一方は、
各々が、前記平面導体の主表面に平行に配置されるとともに、前記給電線路の前記延在方向において前記放射部に近い側に位置する第１の端部と前記給電線路の前記延在方向において前記放射部に遠い側に位置する第２の端部とを有する第１および第２の板状部と、
前記第１および第２の板状部が有する前記第１の端部同士を接続する接続部とを含み、
前記第１および第２のスリーブ導体の他方は、
その主表面が前記平面導体と平行に配置され、かつ平板状に形成された導体である、請求項１または２に記載のアンテナ。
【請求項４】
前記第１および第２のスリーブ導体の各々は、
前記平面導体の主表面に平行に各々配置された第１および第２の板状部と、
前記第１および第２の板状部とを接続する接続部とを含み、
前記第１および第２の板状部の各々は、
前記給電線路の前記延在方向において前記放射部に近い側に位置する第１の端部と、
前記給電線路の前記延在方向において前記放射部に遠い側に位置する第２の端部とを有し、
前記接続部は、前記第１および第２の板状部が有する前記第１の端部同士を接続する、請求項１または２に記載のアンテナ。
【請求項５】
前記第１および第２のスリーブ導体の各々は、その主表面が前記平面導体と平行に配置され、かつ平板状に形成された導体である、請求項１または２に記載のアンテナ。
【請求項６】
前記導波器の少なくとも一部は、前記放射部に対向し、かつ、前記幅方向の長さが前記放射部の前記幅方向の長さよりも小さい、請求項１から５のいずれか１項に記載のアンテナ。
【請求項７】
前記導波器は、導体板により形成され、かつ多角形に形成された面を有する、請求項６に記載のアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はアンテナに関し、特に、放射器と導波器と反射器とを備えるアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
八木アンテナ（八木・宇田アンテナとも呼ばれる）はテレビ放送の受信等に広く利用されている。八木アンテナは、１個の放射器と１個以上の反射器および１個以上の導波器から構成された線状配列エンドファイアアンテナ（linear end-fire antenna）と定義されている。したがって八木アンテナの最小構成は、放射器、反射器および導波器を１つずつ備えた構成となる。八木アンテナの素子数は放射器、反射器および導波器の総数であるので、最小構成を有する八木アンテナの素子数は３素子となる（非特許文献１参照）。
【非特許文献１】電子情報通信学会編、「アンテナ工学ハンドブック」、第１版、オーム社、昭和５５年１０月３０日、P.116-119
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
３素子八木アンテナの放射器には、半波長ダイポールアンテナあるいは折返しダイポールアンテナが通常用いられる。従来の３素子八木アンテナではその全長がλ／２となる。（λはアンテナの共振波長を示す）。この長さは、利得等の性能を良好にする観点から定められる。したがって、従来の３素子八木アンテナの構成によれば、アンテナの全長をλ／２よりも短くしつつ良好な性能を得ることは困難である。
【０００４】
また、上記した半波長ダイポールアンテナあるいは折返しダイポールアンテナは平衡給電型の放射器である。一方、給電線として一般的に使用される同軸ケーブルは不平衡給電型の給電線である。したがって同軸ケーブルを平衡給電型の放射器に接続する場合には、平衡給電と不平衡給電とを変換するために整合器が必要となる。しかしながら、放射器と同軸ケーブルとの間に整合器を挿入することにより、整合器の挿入損失が発生する。
【０００５】
本発明は上述の課題を解決するためのものであって、その目的は、小型かつ高性能なアンテナを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は要約すれば、アンテナであって、放射部と放射部に接続される給電線路とを含む放射素子を備える。放射部および給電線路は、平面導体により一体的に形成される。給電線路の延在方向に直交する方向を幅方向と定義すると、放射部の幅方向の長さは、給電線路の幅方向の長さよりも大きい。アンテナは、第１のスリーブ導体と、第２のスリーブ導体と、導波器と、反射器とをさらに備える。第１のスリーブ導体は、幅方向の長さが給電線路の幅方向の長さよりも大きい第１の導体板により形成され、平面導体の主表面において給電線路が形成された領域に対向する。第２のスリーブ導体は、幅方向の長さが給電線路の幅方向の長さよりも大きい第２の導体板により形成され、第１のスリーブ導体とともに給電線路を挟むように平面導体に対して第１のスリーブ導体と反対側に設けられる。導波器は、平面導体に対して第１のスリーブ導体と同じ側、かつ平面導体に対して第１のスリーブ導体よりも外側に設けられる。反射器は、平面導体に対して第２のスリーブ導体と同じ側、かつ平面導体に対して第２のスリーブ導体よりも外側に設けられる。
【０００７】
好ましくは、平面導体から導波器までの間の距離は、平面導体から反射器までの間の距離よりも短い。
【０００８】
好ましくは、第１および第２のスリーブ導体の一方は、第１および第２の板状部と、接続部とを含む。第１および第２の板状部の各々は、平面導体の主表面に平行に配置されるとともに、給電線路の延在方向において放射部に近い側に位置する第１の端部と給電線路の延在方向において放射部に遠い側に位置する第２の端部とを有する。接続部は、第１および第２の板状部が有する第１の端部同士を接続する。第１および第２のスリーブ導体の他方は、その主表面が平面導体と平行に配置され、かつ平板状に形成された導体である。
【０００９】
好ましくは、第１および第２のスリーブ導体の各々は、平面導体の主表面に平行に各々配置された第１および第２の板状部と、第１および第２の板状部とを接続する接続部とを含む。第１および第２の板状部の各々は、給電線路の延在方向において放射部に近い側に位置する第１の端部と、給電線路の延在方向において放射部に遠い側に位置する第２の端部とを有する。接続部は、第１および第２の板状部が有する第１の端部同士を接続する。
【００１０】
好ましくは、第１および第２のスリーブ導体の各々は、その主表面が平面導体と平行に配置され、かつ平板状に形成された導体である。
【００１１】
好ましくは、導波器の少なくとも一部は、放射部に対向し、かつ、幅方向の長さが放射部の幅方向の長さよりも小さい。
【００１２】
好ましくは、導波器は、導体板により形成され、かつ多角形に形成された面を有する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、小型かつ高性能なアンテナを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰返さないものとする。
【００１５】
図１は、本発明の実施の形態に係るアンテナ１の斜視図である。図２は、図１に示したアンテナ１の側面図である。図３は、図１に示したアンテナ１を構成する素子を示す平面図である。図１から図３を参照しながら本実施形態に係るアンテナについて以下に詳しく説明する。
【００１６】
図１および図２に示すように、アンテナ１は、放射器２と、導波器３と、反射器４とを備える。アンテナ１は、自身に向かって到来する電波５を受信する受信アンテナとして使用することも可能である一方、電波６を放射する送信アンテナとして使用することも可能である。
【００１７】
放射器２は、放射素子１１とスリーブ導体１２，１３とを含む。放射素子１１は、電波を放射（または受信）する部分である放射部１４と、給電線路１５とを含む。給電線路１５は放射部１４に接続される。放射部１４および給電線路１５は、平面導体により一体的に形成される。「平面導体」とは、具体的には導体板あるいは誘電体基板上の導体薄膜であり、二次元方向の長さに比較して、その二次元方向に垂直な方向の長さ（厚み）が十分に小さい導体である。なお本実施の形態では、放射素子１１（すなわち放射部１４および給電線路１５）は導体板により形成される。
【００１８】
さらに本実施の形態ではスリーブ導体１２，１３も導体板により形成される。具体的には、スリーブ導体１２は１枚の導体板を折返す（１枚の導体板を直角方向に２回折り曲げる）ことにより形成される。スリーブ導体１２は、放射素子１１を形成する平面導体の主表面において、給電線路１５が形成された領域に対向するよう配置される。スリーブ導体１３は、スリーブ導体１２とともに給電線路１５を挟むように放射素子１１（平面導体）に対してスリーブ導体１２と反対側に設けられる。すなわちスリーブ導体１３は給電線路１５に対してスリーブ導体１２と反対側に設けられ、かつ給電線路１５と対向する。なおスリーブ導体１２，１３を、誘電体基板上の導体薄膜により形成してもよい。
【００１９】
なお、図１に示したＸ方向は給電線路１５の延在方向を示す。Ｙ方向は、平面導体（放射素子１１）に平行、かつＸ方向に直交する方向を示す。なおＹ方向は、給電線路１５の幅方向に相当する。したがって、以下の説明ではＹ方向を「幅方向」と呼ぶ場合がある。
また、Ｚ方向はＸ方向およびＹ方向の両方に直交する方向であり、放射器２、導波器３、および反射器４の配置方向に対応する。
【００２０】
図２に示すように、放射素子１１は同軸線路７に接続される。具体的には、給電線路１５が同軸線路７の内部導体８に接続され、スリーブ導体１２，１３は共に同軸線路７の外部導体９に接続される。
【００２１】
導波器３は、導体板により形成される。導波器３は、アンテナ１を受信アンテナとして使用する場合には、アンテナ１に到来する電波５を放射素子１１に導く機能を実現する。一方、アンテナ１を送信アンテナとして使用する場合には、導波器３は、放射素子１１から放射される電波６をアンテナ１の前方に導く機能を実現する。
【００２２】
反射器４は、導体板により形成される。アンテナ１を受信アンテナとして使用する場合には、反射器４はアンテナ１に到来した電波を反射して放射素子１１に導く機能を実現する。一方、アンテナ１が送信アンテナとして使用される場合には、反射器４は放射素子１１から放射される電波を反射して導波器３の方向に導く機能を実現する。
【００２３】
図２は、図１に示すＹ方向からアンテナ１を見た状態を示している。図２に示すように導波器３と反射器４との距離をｄとし、導波器３と放射素子１１との間の距離をｄ１とし、放射素子１１と反射器４との間の距離をｄ２とする。本実施の形態では、距離ｄは約１／４λに設定される。さらに、距離ｄ１は距離ｄ２よりも小さく定められる。なおλはアンテナ１の共振波長を示す。
【００２４】
スリーブ導体１２の構成を詳細に説明すると、スリーブ導体１２は平面導体（放射素子１１）の主表面に平行に配置される板状部１６，１７と、板状部１６，１７を接続する接続部１８とを含む。板状部１６と給電線路１５との間の最短距離はｄ３である。
【００２５】
板状部１６は、Ｘ方向において放射部１４に近い側に位置する端部１６ａと、Ｘ方向において放射部１４に遠い側に位置する端部１６ｂとを含む。板状部１７は、Ｘ方向において放射部１４に近い側に位置する端部１７ａと、Ｘ方向において放射部１４に遠い側に位置する端部１７ｂとを含む。
【００２６】
接続部１８は、板状部１６，１７の各々が有する放射部１４に近い側の端部、すなわち端部１６ａ，１７ａを接続する。一方、板状部１６，１７の各々の放射部１４に遠い側の端部、すなわち端部１６ｂ，１７ｂは互いに非接続とされている。なお、端部１６ｂは同軸線路７の外部導体９に接続される。
【００２７】
スリーブ導体１３は、平板状に形成され、Ｘ方向において放射部１４に近い側に位置する端部１３ａと、Ｘ方向において放射部１４に遠い側に位置する端部１３ｂとを含む。端部１３ａは電気的に開放され、端部１３ｂは同軸線路７の外部導体９に接続される。スリーブ導体１３と給電線路１５との間の最短距離はｄ４である。また、スリーブ導体１３と反射器４との間の最短距離ｄ５は、アンテナ１の性能が良好となるよう設定された所定の長さである。
【００２８】
図３に示したＸ方向およびＹ方向は、図１に示したＸ方向およびＹ方向にそれぞれ対応する。図１および図３を参照して、導波器３は、中央部３１と、中央部３１から突出するように設けられる突出部３２，３３とを含む。すなわち導波器３である導体板の主表面は十字形である。
【００２９】
中央部３１のＹ方向の長さをＷａとし、突出部３２，３３のＹ方向の長さをＷｂとすると、ＷｂはＷａよりも小さい。すなわち突出部３２，３３の幅方向の長さ（Ｗｂ）は中央部３１の幅方向の長さ（Ｗａ）より小さい。
【００３０】
また、スリーブ導体１２のＸ方向の長さをＬ１とし、スリーブ導体１２のＹ方向の長さをＷｃとする。長さＬ１は、所定の長さ（たとえば約λ／４）に定められる。Ｗｃは、給電線路１５のＹ方向の長さ（幅Ｗ２）よりも大きく定められる。さらに放射部１４のＹ方向（幅方向）の長さをＷ１とすると、Ｗ１は給電線路１５のＹ方向の長さ（Ｗ２）よりも大きい。幅Ｗ２および図２に示した距離ｄ３，ｄ４は、給電線路１５のインピーダンスが同軸線路７のインピーダンスにほぼ一致するように定められる。上記インピーダンスの値は、たとえば７５Ωあるいは５０Ωである。
【００３１】
さらに、放射部１４のＸ方向の長さＬ２は所定の長さ（たとえば約λ／４）に定められる。また給電線路１５のＸ方向の長さＬ３は、特に限定されるものではないが、たとえば同軸線路７と給電線路１５との接続に好適な長さに定められる。
【００３２】
スリーブ導体１３のＸ方向の長さをＬ４とし、スリーブ導体１３のＹ方向の長さをＷｄとする。Ｗｄは、給電線路１５の幅Ｗ２よりも大きく定められる。なお、本実施の形態では、Ｗｄはスリーブ導体１２のＹ方向の長さ（Ｗｃ）と等しく定められ、Ｌ４はＬ１と同じ長さ（たとえば約λ／４）に定められる。
【００３３】
図１から図３に示すように、放射器２は各々が導体板により構成された放射素子１１、スリーブ導体１２，１３を含む。放射素子１１、およびスリーブ導体１２，１３は導体板の厚み方向すなわち図１のＺ方向に沿って配置される。これにより本実施の形態によれば小型化かつ高性能のアンテナを実現することができる。この点について、以下に詳しく説明する。
【００３４】
まず、図１に示した放射器２の構成についてさらに詳しく説明する。放射器２は、いわゆるスリーブアンテナと等価な構成を有する。
【００３５】
図４は、本実施の形態に係るアンテナ１の比較例であるスリーブアンテナの１つの形態を示した図である。図４を参照して、スリーブアンテナ２Ａは、内部導体４１および外部導体４２を含む同軸線路４０と、スリーブ導体４３とを備える。内部導体４１は直線状の導体である。外部導体４２は、内部導体４１と同方向に延在する円筒状に形成され、かつその中心軸が内部導体４１の中心軸と一致するように配置される。内部導体４１と外部導体４２とを電気的に絶縁するため、これらの間にはたとえば空隙が設けられてもよいし、絶縁物が充填されてもよい。
【００３６】
内部導体４１は、２つの端部４４，４５を有する。外部導体４２は、内部導体４１の一部に対向する内表面４６と、内部導体４１の端部４４，４５の間に位置する端部４７と、端部４７に対して反対側、すなわち内部導体４１の端部４５側に位置する端部４８とを有する。スリーブアンテナ２Ａの共振波長をλとすると、内部導体４１のうち、その端部４４から約λ／４の長さの部分は外部導体４２に覆われずに露出し、残りの部分は外部導体４２の内表面４６に対向する。すなわち、外部導体４２の端部４７は、内部導体４１の端部４４から約λ／４離れた位置にある。
【００３７】
スリーブ導体４３は、同軸線路４０の外側に配置され、外部導体４２の端部４７において外部導体４２と電気的に接続される。スリーブ導体４３は、外部導体４２の端部４７から端部４８に向かう向きに延在し、約λ／４の長さを有する。外部導体４２の端部４７から約λ／４だけ離れた位置にあるスリーブ導体４３の端部は電気的に開放される。
【００３８】
外部導体４２およびスリーブ導体４３はシュペルトップを構成する。内部導体４１において外部導体４２に覆われずに露出した部分、すなわち内部導体４１において外部導体４２の端部４７の位置から端部４４までの部分を１／４波長ナノポールアンテナとして機能させた場合に、外部導体４２およびスリーブ導体４３により構成されたシュペルトップは、外部導体４２の表面に定在波電流（漏洩電流）が流れることを防止する。
【００３９】
図５は、本実施の形態に係るアンテナ１の比較例であるスリーブアンテナの別の形態を示した図である。図５を参照して、スリーブアンテナ２Ｂは、スリーブ導体４３に代えて分岐導体４９を備える点においてスリーブアンテナ２Ａと異なる。分岐導体４９の長さは約λ／４である。分岐導体４９は外部導体４２の端部４７の位置において外部導体４２に電気的に接続され、分岐導体４９の反対側の端部は電気的に開放される。
【００４０】
図４および図５に示したスリーブアンテナは、同軸線路（たとえば同軸ケーブル）を加工することにより形成される。この場合、同軸ケーブルの内部導体および編組線（細い銅線を編んだもの）が内部導体４１および外部導体４２にそれぞれ対応する。しかしながら、同軸ケーブルを加工することにより図４あるいは図５に示したスリーブアンテナを製造するには加工に要する手間が多くなり、したがって製造コストが上昇すると考えられる。これに対し、本実施の形態に係るアンテナ１は、導体板により形成された放射素子１１、スリーブ導体１２，１３を含む。本実施の形態によれば、たとえばプレス加工など周知の加工方法を用いて金属板を加工することにより、放射器２を構成する各素子を容易に形成できる。さらに、導波器３および反射器４も導体板により形成されるので、これらの素子も容易に形成できる。よって、本実施の形態によれば、アンテナの製造に要するコストを低減することができる。
【００４１】
また、図４および図５に示したスリーブアンテナでは、内部導体４１の太さは、外部導体４２に覆われている部分と外部導体４２から露出した部分とでは同じである。これに対し、本実施の形態では放射部１４の幅方向の長さ（Ｗ１）を給電線路１５の幅方向の長さ（Ｗ２）よりも大きくする。図４および図５に示したスリーブアンテナの周波数帯域は比較的狭いのに対し、放射素子１１を上記のように構成することで、図４および図５に示すスリーブアンテナよりも周波数帯域を広げることができる。この点については後に詳しく説明する。なお、本明細書では、周波数帯域とは定在波比（一般にＳＷＲ（Standing Wave Ratio)またはＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio)と呼ばれる）を示す値が所定値以下となる周波数範囲であると定義する。
【００４２】
図６は、本実施の形態に係るアンテナ１の他の比較例である３素子八木アンテナを示した図である。図６を参照して、３素子八木アンテナ２Ｃは、放射器５２と、導波器５３と、反射器５４とを備える。なお、図６に示した形態では、放射器５２として半波長ダイポールアンテナが用いられているが、八木アンテナでは放射器に折返しダイポールアンテナが用いられることも多い。図６に示すように、３素子八木アンテナでは、通常、放射器と導波器との間の距離および放射器と反射器との間の距離はいずれもλ／４に定められる。したがって、３素子八木アンテナ２Ｃの全長、すなわち導波器５３と反射器５４との間の距離は約λ／２となる。
【００４３】
一方、本実施の形態によれば、導波器３と反射器４との間の距離ｄは約λ／４である。すなわち本実施の形態によれば、使用周波数帯が同じであれば、アンテナの全長を３素子八木アンテナの全長の半分程度に短縮できる。
【００４４】
また、一般的な八木アンテナでは放射器として半波長ダイポールアンテナあるいは折返しダイポールアンテナが用いられる。これらのアンテナは平衡給電型のアンテナである。一方、給電線として一般的に用いられる同軸ケーブルは不平衡給電型の給電線である。したがって半波長ダイポールアンテナ（あるいは折返しダイポールアンテナ）と同軸ケーブルとを接続するためにはこれらの間に整合器を挿入する必要がある。しかしながら整合器において損失（挿入損失）が生じる。これに対し、本実施の形態では給電線路１５のインピーダンスが同軸線路７のインピーダンスとほぼ同じとなるように給電線路１５の幅Ｗ２および給電線路１５とスリーブ導体との間隔（距離ｄ３，ｄ４）が定められる。これにより同軸線路を給電線路１５およびスリーブ導体１２，１３に直結できるので整合器を不要とすることができる。すなわち整合器による挿入損失が発生しない。したがって、本実施の形態によれば３素子八木アンテナよりも良好な性能を得ることができる。
【００４５】
次に、本実施の形態に係るアンテナ１の性能を具体的に説明する。なお、以下に説明するアンテナ１の性能は、日本におけるＵＨＦテレビ放送の周波数帯（４７０〜７７０ＭＨｚ）の電波が送受信可能なようにアンテナ１を構成することによって得られたものである。具体的には、アンテナ１が上記ＵＨＦ帯の電波の送受信に適したアンテナとなるよう、図２および図３に示す長さ、幅、および距離のパラメータを設計した。なお、この周波数帯は日本における地上デジタル放送の周波数帯（４７０〜７１０ＭＨｚ）を含む。
【００４６】
また、以下では、アンテナ１の性能として利得、ＶＳＷＲ、前後比および半値幅を示す。利得を示す数値が高いほどアンテナの性能が優れていることを示す。また、ＶＳＷＲを示す数値が低いほどアンテナの特性が優れていることを示す。
【００４７】
前後比とは、指定方向（角度０度の方向）の放射電界と、その方向に対して１８０度±６０度の範囲の方向にある最大放射電界との比と定義される。前後比が高いことはアンテナの０度方向の利得が大きくなり、したがってアンテナの指向性がその方向に強くなることを示している。半値幅とは、放射強度（放射電力）が最大値の１／２になる角度幅である。
【００４８】
図７は、アンテナ１の利得およびＶＳＷＲ特性の測定結果を示す図である。図７を参照して、実線Ａは利得の周波数特性を示し、破線ＢはＶＳＷＲの周波数特性を示す。４７０〜７７０ＭＨｚの周波数範囲において、利得は約４．０（ｄＢ）程度、あるいはそれ以上である。また、この周波数範囲においてＶＳＷＲは概ね２．０程度である。
【００４９】
図８は、アンテナ１の前後比および半値幅の測定結果を示す図である。図８を参照して、実線Ｃは前後比を示し、破線Ｄは半値幅を示す。４７０〜７７０ＭＨｚの周波数範囲において前後比は約９．０（ｄＢ）以上であり、半値幅は約７０度より小さい。
【００５０】
図９は、本実施の形態に係るアンテナ１と図６に示す３素子八木アンテナとで利得を比較した結果を示す図である。図９を参照して、曲線Ｅはアンテナ１の利得を示し、曲線Ｆは３素子八木アンテナ２Ｃの利得を示す。４７０〜７７０ＭＨｚの周波数範囲において、本実施の形態に係るアンテナ１の方が３素子八木アンテナよりも高い利得を得ることができる。このことは一般的な３素子八木アンテナに比較して本実施の形態に係るアンテナ１が高性能であることを示している。さらに、本実施の形態に係るアンテナ１の全長（約λ／４）は一般的な３素子八木アンテナの全長（約λ／２）より短い。したがって図９から本実施の形態によれば、一般的な３素子八木アンテナに比較して小型かつ高性能のアンテナを実現できることがわかる。
【００５１】
なお、図９に示した３素子八木アンテナの利得とは、放射器と同軸ケーブルとの間に整合器を挿入した状態において得られたものである。整合器の挿入損失は一般的に約０．５（ｄＢ）程度である。したがって仮に整合器の挿入損失がなければ、３素子八木アンテナの利得は図９に示した値よりも０．５（ｄＢ）高くなると考えられる。しかし図９に示した利得の測定結果は、整合器の挿入損失がないと仮定しても、本実施の形態に係るアンテナ１によれば、通常の３素子八木アンテナよりも高い利得が得られることを示している。
【００５２】
また、本実施の形態によれば、図４および図５に示したスリーブアンテナよりもアンテナの周波数帯域を広げることができる。図４および図５に示したλ／４スリーブアンテナの特性は、理論上は、λ／４モノポールアンテナあるいは半波長ダイポールアンテナの特性と等価である。したがって以下では半波長ダイポールアンテナの特性を検証した結果について説明する。
【００５３】
図１０は、半波長ダイポールアンテナの概略図である。図１０を参照して、半波長ダイポールアンテナ２Ｄは、同一直線上に配置された直線状の放射素子ＤＡ，ＤＢを備える。放射素子ＤＡの先端から放射素子ＤＢの先端までの間の距離を半波長ダイポールアンテナ２Ｄの全長Ｌｄとする。Ｌｄは半波長ダイポールアンテナの共振波長の約１／２の大きさとなる。
【００５４】
図１１は、図１０に示した半波長ダイポールアンテナ２ＤのＶＳＷＲ特性を示した図である。図１１（Ａ）は、図１０に示すＬｄを約２８０ｍｍに設定したときの半波長ダイポールアンテナ２ＤのＶＳＷＲ特性を示す図である。図１１（Ｂ）は、Ｌｄを約２３０ｍｍに設定したときの半波長ダイポールアンテナ２ＤのＶＳＷＲ特性を示す図である。図１１（Ｃ）は、図１０に示すＬｄを約２００ｍｍに設定したときの半波長ダイポールアンテナ２ＤのＶＳＷＲ特性を示す図である。
【００５５】
ＶＳＷＲの値が３．０以下となる周波数範囲がアンテナの実用的な周波数範囲となるので、この周波数範囲をアンテナの周波数帯域と定義する。図１１（Ａ）〜図１１（Ｃ）に示されるように、日本におけるＵＨＦテレビ放送の周波数帯（４７０〜７７０ＭＨｚ）においてＶＳＷＲの値を３．０以下とするためには、互いに長さの異なる３種類の半波長ダイポールアンテナが必要となる。
【００５６】
一方、図７に示されるように、本実施の形態によれば、１種類のアンテナを用いて、上記ＵＨＦ帯（４７０〜７７０ＭＨｚ）にわたり、ＶＳＷＲを３．０以下にすることができる。つまり本実施の形態のアンテナによれば、従来のλ／４スリーブアンテナ（半波長ダイポールアンテナあるいはλ／４モノポールアンテナも同様）よりも周波数帯域を広げることができる。
【００５７】
（本実施形態のアンテナの変形例）
図１２は、本実施形態のアンテナの第１の変形例を示す図である。図１２（Ａ）は、第１の変形例に従うアンテナ１Ａの斜視図である。図１２（Ｂ）はアンテナ１Ａの側面図である。
【００５８】
図１２を参照して、アンテナ１Ａは、放射器２に代えて放射器２１を備える点でアンテナ１と異なる。放射器２１は、スリーブ導体１３に代えてスリーブ導体６３を含む点において放射器２と異なる。アンテナ１Ａの他の部分の構成はアンテナ１の対応する部分の構成と同様であるので以後の説明は繰返さない。
【００５９】
スリーブ導体６３は、１枚の導体板を折返すことによりスリーブ導体１２と同様の形状に形成される。スリーブ導体６３の構成を詳細に説明すると、スリーブ導体６３は、平面導体の主表面（板状部１６に対向する面と反対側の面）に平行に各々配置された板状部６６，６７と、板状部６６，６７を接続する接続部６８とを含む。
【００６０】
板状部６６は、Ｘ方向において放射部１４に近い側に位置する端部６６ａと、Ｘ方向において放射部１４に遠い側に位置する端部６６ｂとを含む。板状部６７は、Ｘ方向において放射部１４に近い側に位置する端部６７ａと、Ｘ方向において放射部１４に遠い側に位置する端部６７ｂとを含む。接続部６８は、板状部６６，６７の放射部１４に近い側の端部、すなわち端部６６ａ，６７ａを接続する。一方、端部６６ｂ，６７ｂは互いに非接続とされている。なお図１２（Ｂ）には示していないが、同軸線路の外部導体をスリーブ導体１２，６３に接続する場合には、その外部導体はスリーブ導体１２の端部１６ｂおよびスリーブ導体６３の端部６６ｂに接続される。
【００６１】
図１２に示した構成によれば、アンテナ１と同程度の特性を得るために、板状部６７と反射器４との間の最短距離（ｄ６）を図２に示した距離ｄ５（スリーブ導体１３と反射器４との間の最短距離）と同程度に設定することが考えられる。この場合、放射素子１１と反射器４との間の最短距離ｄ２が図２に示す構成により定まるｄ２より多少大きくなるため、アンテナ１Ａの全長（導波器３と反射器４との間の距離ｄ）がアンテナ１の全長よりも若干大きくなるが、アンテナ１Ａの全長はλ／４程度である。また、距離ｄ１は距離ｄ２よりも小さく定められている。上述のように、この変形例によるアンテナ１Ａはアンテナ１と同等の性能を得ることができる。したがって第１の変形例によっても小型かつ高性能のアンテナを得ることができる。
【００６２】
図１３は、本実施形態のアンテナの第２の変形例を示す図である。図１３（Ａ）は、第２の変形例に従うアンテナ１Ｂの斜視図である。図１３（Ｂ）は、アンテナ１Ｂの側面図である。
【００６３】
図１３を参照して、アンテナ１Ｂは、放射器２に代えて放射器２２を備える点でアンテナ１と異なる。放射器２２は、スリーブ導体１２，１３の配置が放射器２におけるスリーブ導体１２，１３の配置と入れ替わっている点で放射器２と異なる。また、スリーブ導体１２，１３は平行に配置され、かつ平板状に形成されている。なおアンテナ１Ｂの他の部分の構成はアンテナ１の対応する部分の構成と同様であるので以後の説明は繰返さない。図１２に示したアンテナ１Ａと同様に、このような構成においてもアンテナ１Ｂの全長（距離ｄ）はアンテナ１の全長（距離ｄ）に比べて若干大きくなるものの、その長さは約λ／４程度である。また、距離ｄ１は距離ｄ２よりも小さく定められている。したがって第２の変形例によっても、小型かつ高性能のアンテナを実現できる。
【００６４】
図１４は、本実施形態のアンテナの第３の変形例を示す図である。図１４（Ａ）は、第３の変形例に従うアンテナ１Ｃの斜視図である。図１４（Ｂ）は、アンテナ１Ｃの側面図である。
【００６５】
図１４を参照して、アンテナ１Ｃは、放射器２に代えて放射器２３を備える点においてアンテナ１と異なる。放射器２３は、スリーブ導体１２に代えてスリーブ導体６２を含む点において放射器２と異なる。アンテナ１Ｃの他の部分の構成はアンテナ１の対応する部分の構成と同様であるので以後の説明は繰返さない。
【００６６】
スリーブ導体６２は、スリーブ導体１３と同様に平板状に形成され、平行に配置される。なお、スリーブ導体６２は、Ｘ方向において放射部１４に近い側に位置する端部６２ａとＸ方向において放射部１４に遠い側に位置する端部６２ｂとを有する。端部６２ａは電気的に開放される。また、スリーブ導体１３の端部１３ａも電気的に開放される。図示しないが、端部６２ｂおよび１３ｂは同軸線路の外部導体に接続される。また、距離ｄ１は距離ｄ２よりも小さく定められている。このような構成によっても、アンテナ１，１Ａ，１Ｂと同様に、小型かつ高性能のアンテナを実現できる。
【００６７】
図１５は、本実施形態のアンテナの第４の変形例を示す図である。図１５を参照して、アンテナ１Ｄは、導波器３に代えて導波器３Ａを備える点においてアンテナ１と異なる。アンテナ１Ｄの他の部分の構成は、アンテナ１の対応する部分の構成と同様であるので以後の説明は繰返さない。
【００６８】
導波器３Ａは、導波器３と同様に導体板によって構成され、かつ長方形状を有する。導波器３Ａの幅方向（Ｙ方向）の長さを幅Ｗｅとすると、幅Ｗｅは放射部１４の幅方向の長さ（図１５に示すＷｆ）以下であることが好ましい。これにより、アンテナ１と同程度の性能を確保することが可能となる。この変形例によれば、アンテナ１，１Ａ〜１Ｃと同様に小型かつ高性能のアンテナを実現できる。
【００６９】
なお、以上の説明においては導波器を形成する導体板の主表面の形状は、十字形あるいは長方形であるとしたが、導波器の形状はこれに限定されるものではなく、多角形であればよい。ただし、導波器の形状（導体板の主表面の形状）は、放射部１４と対向する部分の幅方向の長さが放射部１４の幅方向の長さよりも小さくなる部分を含む多角形であることが好ましい。これによりアンテナ１の性能を高めることができる。
【００７０】
以上の説明に基づき、本実施の形態に係るアンテナの構成を総括的に説明すると、アンテナは、放射器と導波器と反射器とを含む。放射器は、放射部と放射部に接続される給電線路とを含む放射素子と第１および第２のスリーブ導体とを含む。放射部および給電線路は平面導体により一体的に形成される。また、給電線路の延在方向に直交する方向を幅方向と定義すると、放射部の幅方向の長さは、給電線路の幅方向の長さよりも大きい。第１のスリーブ導体は、幅方向の長さが給電線路の幅方向の長さよりも大きい第１の導体板により形成され、平面導体の主表面において給電線路が形成された領域に対向する。第２のスリーブ導体は、幅方向の長さが給電線路の幅方向の長さよりも大きい第２の導体板により形成され、第１のスリーブ導体とともに給電線路を挟むように平面導体に対して第１のスリーブ導体と反対側に設けられる。本実施の形態に係るアンテナは、上記構成を有することにより、小型であり、かつ高い性能を有する。
【００７１】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明でなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施の形態に係るアンテナ１の斜視図である。
【図２】図１に示したアンテナ１の側面図である。
【図３】図１に示したアンテナ１を構成する素子を示した平面図である。
【図４】本実施の形態に係るアンテナ１の比較例であるスリーブアンテナの１つの形態を示した図である。
【図５】本実施の形態に係るアンテナ１の比較例であるスリーブアンテナの別の形態を示した図である。
【図６】本実施の形態に係るアンテナ１の他の比較例である３素子八木アンテナを示した図である。
【図７】アンテナ１の利得およびＶＳＷＲ特性の測定結果を示す図である。
【図８】アンテナ１の前後比および半値幅の測定結果を示す図である。
【図９】本実施の形態に係るアンテナ１と図６に示す３素子八木アンテナとで利得を比較した結果を示す図である。
【図１０】半波長ダイポールアンテナの概略図である。
【図１１】図１０に示した半波長ダイポールアンテナ２ＤのＶＳＷＲ特性を示した図である。
【図１２】本実施形態のアンテナの第１の変形例を示す図である。
【図１３】本実施形態のアンテナの第２の変形例を示す図である。
【図１４】本実施形態のアンテナの第３の変形例を示す図である。
【図１５】本実施形態のアンテナの第４の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００７３】
１，１Ａ〜１Ｄ  アンテナ、２，２１〜２３，５２  放射器、２Ａ，２Ｂ  スリーブアンテナ、２Ｃ  ３素子八木アンテナ、２Ｄ  半波長ダイポールアンテナ、３，３Ａ，５３  導波器、４，５４  反射器、５，６  電波、７，４０  同軸線路、８，４１  内部導体、９，４２  外部導体、１１  放射素子、１２，１３，４３，６２，６３  スリーブ導体、１３ａ，１３ｂ，１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂ，４４，４５，４７，４８，６２ａ，６２ｂ  端部、１４  放射部、１５  給電線路、１６，１７，６６，６７  板状部、１８，６８  接続部、３１  中央部、３２，３３  突出部、４６  内表面、４９  分岐導体、６６ａ，６６ｂ，６７ａ，６７ｂ  端部、ＤＡ，ＤＢ  放射素子。
【図１】
2010057007.tif 000003
【図２】
2010057007.tif 000004
【図３】
2010057007.tif 000005
【図４】
2010057007.tif 000006
【図５】
2010057007.tif 000007
【図６】
2010057007.tif 000008
【図７】
2010057007.tif 000009
【図８】
2010057007.tif 000010
【図９】
2010057007.tif 000011
【図１０】
2010057007.tif 000012
【図１１】
2010057007.tif 000013
【図１２】
2010057007.tif 000014
【図１３】
2010057007.tif 000015
【図１４】
2010057007.tif 000016
【図１５】
2010057007.tif 000017