(57)【要約】ダイポールアンテナは、給電部（４０）を有し、基準方向に沿って長い第１放射素子（２０の一部）と、第１放射素子の両端部を接続させ、基準方向に沿って長い第２放射素子（２０の他部）と、第１放射素子の線状部と第２放射素子の線状部とによって形成される平面に対向して配置され、給電部を有しない無給電放射素子（３０等）とを備える。
2008152731.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
給電部を有し、基準方向に沿って相対的に長い第１放射素子と、
前記第１放射素子の両端部を接続させ、前記基準方向に沿って相対的に長い第２放射素子と、
前記第１放射素子の線状部と前記第２放射素子の線状部とによって形成される平面に対向して配置され、
給電部を有しない無給電放射素子と
を備えることを特徴とするダイポールアンテナ。
【請求項２】
前記第１放射素子及び前記第２放射素子によって折り返しダイポールアンテナが構成されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のダイポールアンテナ。
【請求項３】
前記無給電放射素子は、前記第１放射素子、及び前記第２放射素子によって励振されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のダイポールアンテナ。
【請求項４】
前記無給電放射素子は、前記基準方向に沿って相対的に長いことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のダイポールアンテナ。
【請求項５】
前記無給電放射素子として、第１無給電放射素子及び第２無給電放射素子を備え、
前記第１無給電放射素子は、前記平面に含まれないように配置されると共に、前記平面の一方側に配置され、
前記第２無給電放射素子は、前記平面に含まれないように配置されると共に、前記平面の他方側に配置されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のダイポールアンテナ。
【請求項６】
前記第１無給電放射素子における前記基準方向の長さと、前記第２無給電放射素子における前記基準方向の長さとは異なることを特徴とする請求の範囲第５項に記載のダイポールアンテナ。
【請求項７】
前記第１無給電放射素子と、前記第２無給電放射素子とは、前記平面を基準にして対称に配置され、
前記第１無給電放射素子における前記基準方向の長さと、前記第２無給電放射素子における前記基準方向の長さとは同一であることを特徴とする請求の範囲第５項に記載のダイポールアンテナ。
【請求項８】
前記基準方向に沿って相対的に長い、空気中より誘電率の高い絶縁体によって構成される基体を更に備え、
前記第１放射素子、前記第２放射素子及び前記無給電放射素子は、前記基体を取り囲むように配置されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のダイポールアンテナ。
【請求項９】
前記第１放射素子、前記第２放射素子及び前記無給電放射素子は、前記基体の表面におけるフォトエッチング処理によって形成されることを特徴とする請求の範囲第８項に記載のダイポールアンテナ。
【請求項１０】
空気中より誘電率の高い絶縁体によって構成される複数の支持体を更に備え、
前記第１放射素子及び前記第２放射素子と、前記無給電放射素子とは、前記複数の支持体によって連結されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のダイポールアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば車載用の放送受信アンテナ等の、電磁波を送受信可能なダイポールアンテナの技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電磁波を利用した無線通信は、一例として、無線装置やＡＭ（Amplitude Modulation）受信装置（所謂、受信機又はレシーバー（receiver））と、受信アンテナとによって行なわれている。特に、放送受信用の小型アンテナとして、送受信可能な電磁波の周波数帯域が広帯域なダイポールアンテナが求められている。【０００３】
そこで、特許文献１や２等では、広帯域化を図ったダイポールアンテナとして、給電点を有するダイポール放射素子と、このダイポール放射素子を包囲する枠状の無給電放射素子とを備え、ダイポール放射素子によって無給電放射素子が励振されるように構成について開示されている。【０００４】
【特許文献１】特開平５−２８３９２６号公報
【特許文献２】特開２００６−２１７５１１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、上述した特許文献１や特許文献２等では、無給電放射素子と、折り返しダイポールアンテナとの位置関係が制約されるため、アンテナ全体におけるサイズや形状の制約が生じてしまう。よって、形状の平面方向へ拡大化や、形状の自由度の低下が発生し、例えば自動車の室内や、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）などの家電製品の内部等のより小さな空間で設置することが技術的に困難となってしまう。【０００６】
本発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであり、周波数帯域を広帯域化しつつ、小型化が容易なダイポールアンテナを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に記載のダイポールアンテナは、給電部を有し、基準方向に沿って相対的に長い第１放射素子と、前記第１放射素子の両端部を接続させ、前記基準方向に沿って相対的に長い第２放射素子と、前記第１放射素子の線状部と前記第２放射素子の線状部とによって形成される平面に対向して配置され、給電部を有しない無給電放射素子とを備える。【０００８】
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施の形態から明らかにされよう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、発明を実施するための最良の形態としての本発明の実施形態に係る、ダイポールアンテナについて説明する。【００１０】
本発明のダイポールアンテナに係る実施形態は、給電部を有し、基準方向に沿って相対的に長い第１放射素子と、前記第１放射素子の両端部を接続させ、前記基準方向に沿って相対的に長い第２放射素子と、前記第１放射素子の線状部と前記第２放射素子の線状部とによって形成される平面に対向して配置され、給電部を有しない無給電放射素子とを備える。【００１１】
本発明に係る「第１放射素子」とは、例えば交流電流が供給される給電部を有すると共に、例えば線状や円柱状などの基準方向に沿って相対的に長い導体を意味する。ここに、本発明に係る「基準方向に沿って相対的に長い」とは、基準方向以外の他の方向に沿った長さと比較して、基準方向に沿った長さが大きいことを意味する。この第１放射素子における断面形状や平面上の形状は、アンテナとしての所望となる機能や性質に対応して、任意に規定してよい。この第１放射素子によって、ダイポールアンテナを構成してよい。【００１２】
また、本発明に係る「第２放射素子」とは、第１放射素子の両端部を接続させ、例えば線状や円柱状などの基準方向に沿って相対的に長い導体を意味する。この第２放射素子における断面形状や平面上の形状は、アンテナとしての所望となる機能や性質に対応して、任意に規定してよい。これらの第１放射素子及び第２放射素子によって、所謂、折り返しダイポールアンテナを構成してよい。【００１３】
また、本発明に係る「第１放射素子の線状部と第２放射素子の線状部とによって形成される平面」とは、基準方向に沿って相対的に長い第１放射素子の線状部と、基準方向に沿って相対的に長い第２放射素子の線状部とによって形成される平面を意味してよい。この平面は、理想的には、空間内において、平行な２つの線によって形成される平面を意味するが、所定の角度の範囲内で、ねじれの位置関係や交差する位置関係にある２つの線によって形成される所定範囲の曲率半径を有する所定の曲平面を含む広義の平面を意味してよい。これら第１放射素子と第２放射素子とは、並んで配置されることが好ましい。或いは、第１放射素子と第２放射素子との位置関係は、平行でなくてもよい。【００１４】
また、本発明に係る「平面に対向する」とは、平面に向かい合うように配置される位置関係になることを意味する。具体的には、「平面に対向する」とは、一の対象物が、この平面に含まれないように配置される位置関係になることを意味してよい。或いは、「平面に対向する」とは、一の対象物が、この平面と異なる他の平面上に配置される位置関係になることを意味してよい。【００１５】
本発明のダイポールアンテナに係る実施形態によれば、第１放射素子と、第２放射素子と、無給電放射素子とを備えるので、無給電放射素子の長さと、第１放射素子又は第２放射素子の長さとを異ならせることで、無給電放射素子の長さを半波長とする共振周波数と、第１放射素子又は第２放射素子の長さを半波長とする共振周波数とを異ならせることが可能である。従って、無給電放射素子、第１放射素子、及び第２放射素子を備えるダイポールアンテナは、複数の共振周波数を有することが可能である。具体的には、無給電放射素子の長さを、第１放射素子又は第２放射素子の長さより小さくすることで、無給電放射素子の長さを半波長とする共振周波数を第１放射素子又は第２放射素子の長さを半波長とする共振周波数よりも高くさせることが可能である。或いは、無給電放射素子の長さを、第１放射素子又は第２放射素子の長さより大きくすることで、無給電放射素子の長さを半波長とする共振周波数を第１放射素子又は第２放射素子の長さを半波長とする共振周波数よりも低くさせることが可能である。【００１６】
この結果、無給電放射素子、第１放射素子、及び第２放射素子を備えるダイポールアンテナにおいて、共振周波数の複数化、ひいては、送受信可能な周波数帯域の広帯域化を実現可能である。【００１７】
特に、上述したように、無給電放射素子は、第１放射素子と第２放射素子とによって形成される平面に対向して配置される（言い換えると、平面に向かい合って配置される、又は、平面に含まれないように配置される）ので、第１放射素子及び第２放射素子に対する無給電放射素子の相対的な位置関係の自由度を顕著に大きくさせることが可能である。具体的には、（i）第１放射素子又は第２放射素子と無給電放射素子との距離、（ii）第１放射素子及び第２放射素子に対して無給電放射素子を配置する際の角度や方向、（iii）無給電放射素子の形状、（iv）無給電放射素子の数などを、共振周波数の複数化または送受信可能な周波数帯域の広帯域化のために、より高精度に最適化させることが可能である。【００１８】
以上の結果、共振周波数の複数化、及び送受信可能な周波数帯域の広帯域化を実現可能であると共に、例えば自動車の室内や、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）などの家電製品の内部等のより小さな空間で容易に設置可能な、形状の自由度が顕著に高く、小型のダイポールアンテナを提供することが可能となる。具体的には、小型であり、形状の自由度が顕著に高いダイポールアンテナは、例えば細身でスティック状の形状を有することで、意匠性やデザイン性をより向上させることが可能である。【００１９】
本発明のダイポールアンテナに係る実施形態の一の態様では、前記第１放射素子及び前記第２放射素子によって折り返しダイポールアンテナが構成される。【００２０】
この態様によれば、第１放射素子及び第２放射素子によって構成される折返しダイポールアンテナによって、第１放射素子のみによって構成されるダイポールアンテナと比較して、より高い入力インピーダンスを維持することができる。この結果、本実施形態に係るダイポールアンテナが、例えば回路基板やシールド等の電子部品に近接した場合でも、入力インピーダンスの低下や、放射抵抗の低下を効果的に抑制することが可能であり、より高い放射エネルギー効率を維持することができる。【００２１】
本発明のダイポールアンテナに係る実施形態の他の態様では、前記無給電放射素子は、前記第１放射素子、及び前記第２放射素子によって励振される。【００２２】
この態様によれば、第１放射素子、及び第２放射素子によって励振される無給電放射素子の長さと、第１放射素子又は第２放射素子の長さとを異ならせることで、無給電放射素子の長さを半波長とした電磁波に対応される共振周波数と、第１放射素子又は第２放射素子の長さを半波長とした電磁波に対応される共振周波数とを異ならせることが可能である。言い換えると、無給電放射素子の共振長と、第１放射素子又は第２放射素子の共振長とを異ならせることができる。従って、第１放射素子、及び第２放射素子によって励振される無給電放射素子、第１放射素子、並びに、第２放射素子を備えるダイポールアンテナは、複数の共振周波数を有することが可能である。【００２３】
本発明のダイポールアンテナに係る実施形態の他の態様では、前記無給電放射素子は、前記基準方向に沿って相対的に長い。【００２４】
この態様によれば、基準方向に沿った無給電放射素子の長さを変化させることで、入力インピーダンスの変化や、放射抵抗の変化を最適化することが可能であり、より適切な放射エネルギー効率を維持することができる。【００２５】
本発明のダイポールアンテナに係る実施形態の他の態様では、前記無給電放射素子として、第１無給電放射素子及び第２無給電放射素子を備え、前記第１無給電放射素子は、前記平面に対向しつつ前記平面の一方側に配置され、前記第２無給電放射素子は、前記平面に対向しつつ前記平面の他方側に配置される。【００２６】
この態様によれば、例えば、第１放射素子又は第２放射素子の長さ、第１無給電放射素子における基準方向の長さ、及び、第２無給電放射素子における基準方向の長さに加えて又は代えて、これら複数の放射素子の距離を最適化することで、送受信可能な周波数帯域における、より広帯域化と、アンテナ特性の指向性の度合いとのバランスを適切にすることが可能である。ここに、本発明に係るアンテナ特性とは、放射エネルギー効率等のアンテナの性能に関する性質を意味してよい。この放射エネルギー効率は、入力インピーダンスや放射抵抗等のアンテナが有する電磁気学的な性質よって影響される。【００２７】
この無給電放射素子に係る態様では、前記第１無給電放射素子における前記基準方向の長さと、前記第２無給電放射素子における前記基準方向の長さとは異なるように構成してよい。【００２８】
このように構成すれば、第１放射素子又は第２放射素子の長さ、第１無給電放射素子における基準方向の長さ、及び、第２無給電放射素子における基準方向の長さに加えて又は代えて、これら複数の放射素子の距離を最適化することで、例えば３種類の周波数で共振させることが可能となり、送受信可能な周波数帯域におけるより広帯域化を実現可能である。【００２９】
具体的には、第１放射素子又は第２放射素子の長さを半波長とする１種類目の周波数、第１無給電放射素子における基準方向の長さを半波長とする２種類目の周波数、及び、第２無給電放射素子における基準方向の長さを半波長とする３種類目の周波数によって共振させることが可能である。【００３０】
この無給電放射素子に係る態様では、前記第１無給電放射素子と、前記第２無給電放射素子とは、前記平面を基準にして対称に配置され、前記第１無給電放射素子における前記基準方向の長さと、前記第２無給電放射素子における前記基準方向の長さとは同一であるように構成してよい。【００３１】
このように構成すれば、第１放射素子又は第２放射素子に対する第１無給電放射素子に起因されるアンテナ特性の指向性を、位置関係が対称であると共に、長さが同一である第２無給電放射素子によって打ち消すことが可能であるので、アンテナ特性の指向性の偏りを殆ど又は完全に無くすことが可能である。【００３２】
本発明のダイポールアンテナに係る実施形態の他の態様では、前記基準方向に沿って相対的に長い、空気中より誘電率の高い絶縁体によって構成される基体を更に備え、前記第１放射素子、前記第２放射素子及び前記無給電放射素子は、前記基体を取り囲むように配置される。【００３３】
本実施形態に係る「基体」とは、例えば直方体状の角柱や、円柱や、半円柱などの、基準方向に相対的に長い多面体の形状を有する、空気中より誘電率の高い絶縁体を意味する。この基体は、第１放射素子及び第２放射素子と、無給電放射素子との間の空間を、例えばモールド手法や成型手法によって充填させて、第１放射素子及び第２放射素子と、無給電放射素子とを一体化させてよい。或いは、この基体は、複数個、存在し、第１放射素子及び第２放射素子に対して、無給電放射素子を支持するように配置させて、第１放射素子及び第２放射素子と、無給電放射素子とを一体化させてよい。【００３４】
第１放射素子、第２放射素子及び無給電放射素子が、空気中より誘電率の高い絶縁体である基体を取り囲むように配置することで、受信される電磁波の波長を見かけ上、収縮させること、所謂、波長収縮効果を実現することが可能であり、本実施例に係るダイポールアンテナの更なる小型化を実現可能である。【００３５】
仮に、無給電放射素子が、第１放射素子と第２放射素子とによって形成される平面上に配置される場合、例えば棒状（又はスティック状）である断面積が小さく、基準方向に細長い形状の基体に実装される第１放射素子と第２放射素子との距離は、無給電放射素子の幅や太さより大きくしなければならないというサイズや形状の制約が生じてしまう。よって、形状の平面方向への無用な拡大化や、形状の自由度の低下が発生し、例えば自動車の室内や、ＰＤＰなどの家電製品の内部等のより小さな空間で設置することが技術的に困難となってしまう。【００３６】
これに対して本実施形態によれば、例えば棒状である断面積が小さく、基準方向に細長い形状の基体に対して実装するために、第１放射素子と第２放射素子との距離を小さくした場合でも、上述したように、無給電放射素子は、第１放射素子と第２放射素子とによって形成される平面に対向して配置されるので、基準方向に細長い形状の基体に、第１放射素子、第２放射素子及び無給電放射素子を簡便且つ容易に実装することが可能である。【００３７】
この基体に係る態様では、前記第１放射素子、前記第２放射素子及び前記無給電放射素子は、前記基体の表面にフォトエッチング処理によって形成されるようにしてよい。【００３８】
このように構成すれば、基体の表面におけるフォトエッチング処理によって、同一のアンテナ特性を有する、本発明に係るダイポールアンテナの大量生産が可能となる。【００３９】
具体的には、第１放射素子、第２放射素子及び無給電放射素子は、基体の表面において、感光樹脂を塗布する塗布処理、照射するレーザ光の位置及び光強度を異ならせるマスキング処理、電鋳処理、及びエッチング処理を含むフォトエッチング処理によって、形成された金属の簿膜でよい。【００４０】
以上の結果、同一のアンテナ特性を有する、本発明に係るダイポールアンテナの大量生産が可能となり、低コスト化を実現可能である。【００４１】
本発明のダイポールアンテナに係る実施形態の他の態様では、空気中より誘電率の高い絶縁体によって構成される複数の支持体を更に備え、前記第１放射素子及び前記第２放射素子と、前記無給電放射素子とは、前記複数の支持体によって連結される。【００４２】
この態様によれば、無給電放射素子と、第１放射素子及び第２放射素子との相対的な位置関係における自由度を、無給電放射素子と、第１放射素子及び第２放射素子とを連結する支持体の長さや太さなどの形状を変化させることで、顕著に大きくさせることが可能である。【００４３】
本実施形態のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施例から明らかにされる。【００４４】
以上説明したように、本発明のダイポールアンテナに係る実施形態によれば、第１放射素子と、第２放射素子と、無給電放射素子とを備えて構成されている。この結果、共振周波数の複数化、及び送受信可能な周波数帯域の広帯域化を実現可能であると共に、例えば自動車の室内や、ＰＤＰなどの家電製品の内部等のより小さな空間で容易に設置可能な、形状の自由度が顕著に高く、小型のダイポールアンテナを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明のダイポールアンテナに係る実施例の基本構成についての、正面を基準とした外観斜視図（図１（ａ））と、正面、側面及び平面を示す三面図（図１（ｂ））と、背面を基準とした外観斜視図（図１（ｃ））と、背面、側面及び平面を示す三面図（図１（ｄ））とである。
【図２】本実施例に係る平面に対向する位置関係を示した概念図（図２（ａ））、本発明のダイポールアンテナに係る一の変形例の基本構成についての、正面を基準とした外観斜視図（図２（ｂ））、及び、本発明のダイポールアンテナに係る他の変形例の基本構成についての、正面を基準とした外観斜視図（図２（ｃ））である。
【図３】本実施例に係る、ダイポールアンテナの基本構成を示した概念図（図３（ａ））、折り返しダイポールアンテナの基本構成を示した概念図（図３（ｂ））、及び、折り返しダイポールアンテナを流れる電流の分布を示した概念図（図３（ｃ））である。
【図４】本実施例に係る折返しダイポールアンテナにおける周波数に対応したＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio）、所謂、電圧定在波比の値の変化を示した特性図である。
【図５】本発明のダイポールアンテナに係る他の実施例（その１）の基本構成についての、正面を基準とした外観斜視図（図５（ａ））と、正面、側面及び平面を示す三面図（図５（ｂ））と、背面を基準とした外観斜視図（図５（ｃ））と、背面、側面及び平面を示す三面図（図５（ｄ））とである。
【図６】他の実施例（その１）に係る折返しダイポールアンテナにおける周波数に対応したＶＳＷＲ、所謂、電圧定在波比の値の変化を示した特性図である。
【図７】本発明のダイポールアンテナに係る他の実施例（その２）の基本構成についての、正面を基準とした外観斜視図（図７（ａ））と、正面、側面及び平面を示す三面図（図７（ｂ））と、背面を基準とした外観斜視図（図７（ｃ））と、背面、側面及び平面を示す三面図（図７（ｄ））とである。
【図８】他の実施例（その２）に係る、アンテナ特性の水平方向での指向性を示したグラフ（図８（ａ））、及びアンテナ特性の垂直方向での指向性を示したグラフ（図８（ｂ））である。
【符号の説明】
【００４６】
１０      誘電体
２０      折返しダイポール素子部
３０      無給電素子部
４０      給電部
【実施例】
【００４７】
以下、図面を参照して本発明のダイポールアンテナに係る、好適な実施例について説明する。【００４８】
（１）基本構成
先ず、図１を参照して、本発明のダイポールアンテナに係る実施例の基本構成について説明する。ここに、図１は、本発明のダイポールアンテナに係る実施例の基本構成についての、正面を基準とした外観斜視図（図１（ａ））と、正面、側面及び平面を示す三面図（図１（ｂ））と、背面を基準とした外観斜視図（図１（ｃ））と、背面、側面及び平面を示す三面図（図１（ｄ））とである。図２は、本実施例に係る平面に対向する位置関係を示した概念図（図２（ａ））、本発明のダイポールアンテナに係る一の変形例の基本構成についての、正面を基準とした外観斜視図（図２（ｂ））、及び、本発明のダイポールアンテナに係る他の変形例の基本構成についての、正面を基準とした外観斜視図（図２（ｃ））である。【００４９】
尚、図１（ａ）中のＸ軸とＹ軸とによって形成される平面、所謂、Ｘ−Ｙ平面は、直方体の形状の誘電体１０の平面を示す。図１（ａ）中のＸ軸とＺ軸との平面は、直方体の形状の誘電体１０の側面を示す。図１（ａ）中のＹ軸とＺ軸との平面は、直方体の形状の誘電体１０の正面を示す。特に、図１（ａ）中のＸ軸上、マイナス側からプラス側へ向かって、誘電体１０を見ることによって、正面を見ることができる。概ね同様にして、図１（ｃ）中のＸ軸上、プラス側からマイナス側へ向かって、誘電体１０を見ることによって、背面を見ることができる。【００５０】
図１（ａ）から図１（ｄ）に示されるように、本実施例に係るダイポールアンテナは、誘電体１０、誘電体１０の正面、側面、背面に形成された折返しダイポール素子部２０、無給電素子部３０、及び、給電部４０を備えて構成されている。【００５１】
誘電体１０は、所望の波長収縮効果が得られるように規定された所定の誘電率を有し、直方体の形状をしている。この誘電体１０によって、本発明に係る基体の一具体例が構成されている。【００５２】
折返しダイポール素子部２０は、誘電体１０の正面、側面、背面に形成された導体でよい。例えば、誘電体１０の正面に形成された折返しダイポール素子部２０の一部によって、本発明に係る第１放射素子の一具体例が構成され、誘電体１０の背面に形成された折返しダイポール素子部２０の他部によって、本発明に係る第２放射素子の一具体例が構成されてよい。【００５３】
無給電素子部３０は、誘電体１０の平面に形成された導体でよい。この無給電素子部３０によって、本発明に係る無給電放射素子の一具体例が構成されている。【００５４】
給電部４０は、図１（ｃ）に示されるように、誘電体１０の背面に形成された折返しダイポール素子部２０の両端部である。この給電部４０は、外部に設けられた給電回路と接続され、例えば給電部４０に交流電源を供給することができる。従って、外部に設けられた給電回路に接続されていない無給電素子部３０は、給電される折返しダイポール素子部２０によって励振可能である。【００５５】
この結果、無給電素子部３０は、折返しダイポール素子部２０によって形成される平面より垂直方向（即ち、Ｚ軸方向）、上側（即ち、プラス側）に、この平面に対向しつつ配置されている。ここに、本実施例に係る「平面に対向する」とは、平面に向かい合うように配置される位置関係になることを意味する。具体的には、「平面に対向する」とは、図２（ａ）の左側に示されるように、一の対象物Ｆ１が、平面に含まれないように配置される位置関係になることを意味してよい。これに対して、図２（ａ）の右側に示されるように、一の対象物Ｆ１は、平面に含まれているので、一の対象物Ｆ１は、平面に対向していないことになる。【００５６】
尚、折返しダイポール素子部２０によって形成される平面によって、本発明に係る「第１放射素子と第２放射素子とによって形成される平面」の一具体例が構成されている。【００５７】
特に、本実施例では、折返しダイポール素子部２０の素子長と、無給電素子部３０の素子長が異なる場合について説明する。折返しダイポール素子部２０の素子長は、波長λ１の電磁波と共振するための素子長を意味し、無給電素子部３０の素子長は、波長λ２（但し、λ１＞λ２）の電磁波と共振するための素子長を意味する。【００５８】
尚、本実施例は、無給電素子部３０が折返しダイポール素子部２０によって形成される平面に対向しつつ配置されている全ての形状を有するダイポールアンテナに適用可能である。誘電体１０は、図２（ｂ）に示されるように、基準方向に相対的に長い四角柱の形状の代わりに、基準方向に相対的に長い円柱の形状であってよい。この結果、樹脂などでモールドされた一般的な棒状アンテナのデザインに適合し易い形状とすることができる。【００５９】
或いは、誘電体１０は、図２（ｃ）に示されるように、基準方向に相対的に長い四角柱の形状の代わりに、基準方向に相対的に長い半円柱の形状であってよい。この結果、車室内のダッシュボード上など、平面部分の上に配置し易い形状とすることができる。【００６０】
（１−１）ダイポールアンテナと折り返しダイポールアンテナ
次に、図３を参照して、本実施例に係るダイポールアンテナ及び折り返しダイポールアンテナについて説明する。ここに、図３は、本実施例に係る、ダイポールアンテナの基本構成を示した概念図（図３（ａ））、折り返しダイポールアンテナの基本構成を示した概念図（図３（ｂ））、及び、折り返しダイポールアンテナを流れる電流の分布を示した概念図（図３（ｃ））である。【００６１】
図３（ａ）に示されるように、本実施例に係るダイポールアンテナは、使用する周波数の電磁波の波長λの「１／２」倍の素子長を有す。このため、別名「半波長ダイポールアンテナ」とも呼ばれる。その入力インピーダンス（即ち、Ｚ＝Ｒ＋ｊＸ）は、共振周波数において、リアクタンス部（即ち、ｊＸ）が「０」となり、その際の、実部（即ち、放射抵抗Ｒの値は「７３．１３」Ωとなる。但し、エネルギ損失は、殆ど無いと仮定する。【００６２】
これに対して、本実施例に係る折返しダイポールアンテナは、図３（ｂ）に示されるように、使用する周波数の電磁波の波長λの「１／２」倍の素子長を有する第１放射素子と、波長λの「１／２」倍の素子長を有する第２放射素子とを備える。第１放射素子の両端部と、第２放射素子の両端部とは、夫々接続される。第１放射素子の中央部の付近で給電可能である。従って、アンテナとしての長手方向（即ち、基準方向）に沿った長さは「１／２λ」となる。従って、電磁波の半波長に相当する周波数で給電した場合、給電部を有する第１放射素子と、第２放射素子とに流れる電流が同位相となる。これにより、図３（ｃ）に示されるように、折返しダイポールアンテナは、給電部での電流が約２倍になった半波長ダイポールアンテナと等価とみなすことができる。詳細には、半波長ダイポールアンテナの放射抵抗をＲｄとすると、電流が約２倍になるため、放射電力は「Ｒｄ」と、「（２Ｉ）の２乗」との積、即ち「４×Ｒｄ」と、「Ｉの２乗」との積となる。給電部での電流は「Ｉ」なので、この「Ｒｄ」と「４×Ｒｄ」との関係から放射抵抗は４倍に増加する。即ち、放射抵抗Ｒの値は約「３００」Ωとなることが判明している。【００６３】
この結果、折返しダイポールアンテナは、ダイポールアンテナと比較して、高い入力インピーダンスを有している。このため、例えば回路基板やシールド等の電子部品に近接した場合でも、入力インピーダンスの低下や、放射抵抗の低下を効果的に抑制することが可能であり、より高い放射エネルギー効率を維持することができる。具体的には、この折返しダイポールアンテナは、例えば、車載用のフィルムアンテナに適用することができる。【００６４】
（２）周波数帯域の広帯域化  
次に、図４を参照して、本実施例に係るダイポールアンテナにおいて、実現可能な送受信可能な周波数帯域の広帯域化について定量的及び定性的に検討する。ここに、図４は、本実施例に係る折返しダイポールアンテナにおける周波数に対応したＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio）、所謂、電圧定在波比の値の変化を示した特性図である。【００６５】
先ず、ＶＳＷＲを定量化するための反射係数について説明する。この反射係数は、アンテナに供給された電力（もしくはアンテナが受信した電力）がどの程度有効に放射されるか（もしくは取り出せるか）を示す指標として定義されている。この反射係数は、このアンテナの入力インピーダンスＺｉｎと給電線の特性インピーダンスＺ０より、次の式（１）のように計算される。【００６６】
τ＝（Ｚｉｎ−Ｚ）／（Ｚｉｎ＋Ｚ０）  ……  （１）
ＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio）は、この反射係数を用いて、次の式（２）に示されるように定義される。【００６７】
ＶＳＷＲ＝（１＋｜τ｜）／（１−｜τ｜）  ……  （２）
このＶＳＷＲは、アンテナの動作帯域を評価する指標と考えて良く、一般的にはこの値が約「３．０」以下となる周波数帯域を「アンテナの帯域幅」として規定される。尚、このＶＳＷＲによって、本発明に係るアンテナ特性の一具体例が構成されている。【００６８】
続いて、本実施例に係るダイポールアンテナにおいて、実現可能な送受信可能な周波数帯域の広帯域化について定量的及び定性的に検討する。【００６９】
図４に示されるように、ＶＳＷＲの値が概ね「３．０」以下となっている部分「Ａ」（以下、適宜、第１共振部分「Ａ」と称す）では、電磁波を送受信可能な、折返しダイポールアンテナによる共振が主として発生している。また、ＶＳＷＲの値が概ね「３．０」以下となっている部分「Ｂ」（以下、適宜、第２共振部分「Ｂ」と称す）では、無給電放射素子による共振が主として発生している。仮に、無給電素子部３０を配置しない場合、第２共振部分「Ｂ」に対応される共振周波数は発生しないので、第１共振部分「Ａ」に対応される共振周波数を一つ有するダイポールアンテナ、所謂、単一共振型のダイポールアンテナとなってしまう。【００７０】
これに対して、本実施例によれば、折返しダイポール素子部２０に加えて、無給電素子部３０を有するので、ダイポールアンテナにおいて、共振周波数の複数化、ひいては、送受信可能な周波数帯域の広帯域化を実現可能である。【００７１】
特に、上述したように、無給電素子部３０は、折返しダイポール素子部２０によって形成される平面に対向して配置されるので、折返しダイポール素子部２０に対する無給電素子部３０の相対的な位置関係の自由度を顕著に大きくさせることが可能である。具体的には、（i）折返しダイポール素子部２０と無給電素子部３０との距離、（ii）折返しダイポール素子部２０に対して無給電素子部３０を配置する際の角度や方向、（iii）無給電素子部３０の形状、（iv）無給電素子部３０の数などを、共振周波数の複数化または送受信可能な周波数帯域の広帯域化のために、より高精度に最適化させることが可能である。【００７２】
以上の結果、共振周波数の複数化、及び送受信可能な周波数帯域の広帯域化を実現可能であると共に、例えば自動車の室内や、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）などの家電製品の内部等のより小さな空間で容易に設置可能な、形状の自由度が顕著に高く、小型のダイポールアンテナを提供することが可能となる。具体的には、小型であり、形状の自由度が顕著に高いダイポールアンテナは、例えば細身でスティック状の形状を有することで、意匠性やデザイン性をより向上させることが可能である。【００７３】
（３）他の実施例（その１）
次に、図５及び図６を参照して、本発明のダイポールアンテナに係る他の実施例（その１）について説明する。【００７４】
（３−１）基本構成  
先ず、図５を参照して、本発明のダイポールアンテナに係る他の実施例（その１）の基本構成について説明する。ここに、図５は、本発明のダイポールアンテナに係る他の実施例（その１）の基本構成についての、正面を基準とした外観斜視図（図５（ａ））と、正面、側面及び平面を示す三面図（図５（ｂ））と、背面を基準とした外観斜視図（図５（ｃ））と、背面、側面及び平面を示す三面図（図５（ｄ））とである。【００７５】
尚、他の実施例（その１）に係る基本構成は、上述した無給電素子部３０の代わりに、長手方向に相対的に短い無給電素子部３０ｔ及び長手方向に相対的に長い無給電素子部３０ｂを備えて構成されている。また、上述した実施例と概ね同様の要素には、同一の符号番号を付し、それらの説明は適宜省略する。【００７６】
この無給電素子部３０ｔは、誘電体１０の上側の平面、即ち、上面に形成された導体でよい。この無給電素子部３０ｔによって、本発明に係る第１無給電放射素子の一具体例が構成されている。また、この無給電素子部３０ｂは、誘電体１０の下側の平面、即ち、下面に形成された導体でよい。この無給電素子部３０ｂによって、本発明に係る第２無給電放射素子の一具体例が構成されている。【００７７】
（３−２）周波数帯域の広帯域化  
次に、図６を参照して、他の実施例（その１）係るダイポールアンテナにおいて、実現可能な送受信可能な周波数帯域の広帯域化について定量的及び定性的に検討する。ここに、図６は、他の実施例（その１）に係る折返しダイポールアンテナにおける周波数に対応したＶＳＷＲ、所謂、電圧定在波比の値の変化を示した特性図である。【００７８】
図６に示されるように、ＶＳＷＲの値が概ね「３．０」以下となっている部分「Ａ」（以下、適宜、第１共振部分「Ａ」と称す）では、電磁波を送受信可能な、折返しダイポールアンテナによる共振が主として発生している。また、ＶＳＷＲの値が概ね「３．０」以下となっている部分「Ｂ」（以下、適宜、第２共振部分「Ｂ」と称す）では、長手方向に相対的に短い無給電素子部３０ｔによる共振が主として発生している。また、ＶＳＷＲの値が概ね「３．０」以下となっている部分「Ｃ」（以下、適宜、第３共振部分「Ｃ」と称す）では、長手方向に相対的に長い無給電素子部３０ｂによる共振が主として発生している。【００７９】
この結果、折返しダイポールアンテナの長手方向の長さ、無給電素子部３０ｔにおける長手方向の長さ、及び、無給電素子部３０ｂにおける長手方向の長さに加えて又は代えて、これら複数の放射素子の距離を最適化することで、例えば３種類の周波数で共振させることが可能となり、送受信可能な周波数帯域におけるより広帯域化を実現可能である。【００８０】
具体的には、折返しダイポールアンテナの長手方向の長さを半波長とする１種類目の周波数、無給電素子部３０ｔにおける長手方向の長さを半波長とする２種類目の周波数、及び、無給電素子部３０ｂにおける長手方向の長さを半波長とする３種類目の周波数によって共振させることが可能である。【００８１】
（４）他の実施例（その２）
次に、図７及び図８を参照して、本発明のダイポールアンテナに係る他の実施例（その２）について説明する。【００８２】
（４−１）基本構成  
先ず、図７を参照して、本発明のダイポールアンテナに係る他の実施例（その２）の基本構成について説明する。ここに、図７は、本発明のダイポールアンテナに係る他の実施例（その２）の基本構成についての、正面を基準とした外観斜視図（図７（ａ））と、正面、側面及び平面を示す三面図（図７（ｂ））と、背面を基準とした外観斜視図（図７（ｃ））と、背面、側面及び平面を示す三面図（図７（ｄ））とである。【００８３】
尚、他の実施例（その２）に係る基本構成は、上述した無給電素子部３０の代わりに、長手方向に同一の長さを有する無給電素子部３５ｔ及び無給電素子部３５ｂを備えて構成されている。また、上述した実施例と概ね同様の要素には、同一の符号番号を付し、それらの説明は適宜省略する。【００８４】
この無給電素子部３５ｔは、誘電体１０の上側の平面、即ち、上面に形成された導体でよい。この無給電素子部３５ｔによって、本発明に係る第１無給電放射素子の他の具体例が構成されている。また、この無給電素子部３５ｂは、誘電体１０の下側の平面、即ち、下面に形成された導体でよい。この無給電素子部３５ｂによって、本発明に係る第２無給電放射素子の他の具体例が構成されている。【００８５】
（４−２）指向性の変化  
次に、図８を参照して、他の実施例（その２）係るダイポールアンテナにおいて、実現可能な指向性の変化について定量的及び定性的に検討する。ここに、図８は、他の実施例（その２）に係る、アンテナ特性の水平方向での指向性を示したグラフ（図８（ａ））、及びアンテナ特性の垂直方向での指向性を示したグラフ（図８（ｂ））である。尚、図８（ａ）及び図８（ｂ）中の点線で示された、円の半径の大きさは、アンテナ特性のレベルの大きさをデシベル（ｄＢ：decibel）を単位として示す。図８（ａ）中の角度は、水平方向での方角を示す。図８（ｂ）中の角度は、垂直面での水平面を基準にした角度を示す。また、図８中の太い実線は、他の実施例に係るアンテナ特性に対応され、図８中の一点鎖線は、比較例に係るアンテナ特性に対応される。【００８６】
比較例は、折返しダイポール素子部２０によって形成される平面より垂直方向、上側において、無給電素子部を備えている具体例である。具体的には、図８（ｂ）中の一点鎖線に示されるように、比較例に係る垂直面でのアンテナ特性は、完全な半円ではなく、垂直方向、上側においてアンテナ特性のレベルの分布が偏った指向性の度合いが高くなることが判明している。【００８７】
これに対して、他の実施例（その２）では、折返しダイポール素子部２０によって形成される平面より垂直方向、上側において、無給電素子部３５ｔを備えると共に、折返しダイポールアンテナによって形成される平面より垂直方向、下側において、無給電素子部３５ｂを備えて構成されている。具体的には、図８（ｂ）中の太い実線に示されるように、他の実施例に係る垂直面でのアンテナ特性は、略完全な半円となっており、垂直方向においてアンテナ特性のレベルの分布が均等となっており、垂直面でのアンテナ特性の指向性の偏りを殆ど又は完全に無くすことをできることが判明している。【００８８】
上述したように、実施例では、折返しダイポール素子部２０の平面上の形状は、基準方向に相対的に長い長方形であるが、基準方向に相対的に長い三角形や菱形や台形や楕円などの他の多角形の形状でよい。上述したように、無給電素子部は、折返しダイポール素子部２０が形成する平面に平行に配置されてよい。或いは、無給電素子部は、所定の角度で、折返しダイポール素子部２０が形成する平面に交わるようにしてよい。【００８９】
また、上述したように、実施例では、例えば、基準方向に相対的に長い四角柱の形状とした誘電体１０の、基準方向、所謂、長軸方向に並行に位置する２つの正面と、長軸方向に垂直に位置する２つの側面の合計４つの面に折返しダイポール素子部２０を形成している。加えて、折返しダイポール素子部２０が形成されない長軸方向に平行に位置する平面に無給電素子部３０を一個又は二個、配置した基本構成を有する。しかしながら、本実施例は、無給電素子部３０が折返しダイポール素子部２０によって形成される平面に対向しつつ配置されている（言い換えると、平面に含まれないように配置されている）全ての形状を有するダイポールアンテナに適用可能である。例えば誘電体１０は、基準方向に相対的に長い四角柱や円柱や半円柱の形状の代わりに、基準方向に相対的に長いレモン形状であってよい。【００９０】
上述した実施例では、例えば家庭用、車載用の、無線装置やレシーバーや送信機に搭載可能であるアンテナや、地上デジタル放送受信用のアンテナについて説明したが、本発明は、例えば、ＰＤＰ、ＤＶＤレコーダなどの家庭用の映像機器や通信機器、或いは、業務用の通信機器や通信装置などの、電磁波を利用した全ての通信装置に搭載可能なアンテナに適用可能である。【００９１】
本発明は、上述した実施例に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う、ダイポールアンテナもまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明に係るダイポールは、例えば家庭用、車載用の、無線装置やレシーバーや送信機に搭載可能であるアンテナに利用可能である。また、例えば、家庭用の映像機器や通信機器、或いは、業務用の通信機器や通信装置などの、電磁波を利用した全ての通信装置搭載可能であるアンテナにも利用可能である。
【図１】
2008152731.tif 000003
【図２】
2008152731.tif 000004
【図３】
2008152731.tif 000005
【図４】
2008152731.tif 000006
【図５】
2008152731.tif 000007
【図６】
2008152731.tif 000008
【図７】
2008152731.tif 000009
【図８】
2008152731.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成21年12月11日(2009.12.11)
【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】
給電部を有し、基準方向に沿って相対的に長い第１放射素子と、
前記第１放射素子の両端部を接続させ、前記基準方向に沿って相対的に長い第２放射素子と、
前記第１放射素子の線状部と前記第２放射素子の線状部とによって形成される平面に対向して配置され、給電部を有しない無給電放射素子と
を備えることを特徴とするダイポールアンテナ。
【請求項２】
前記第１放射素子及び前記第２放射素子によって折り返しダイポールアンテナが構成されることを特徴とする請求項１に記載のダイポールアンテナ。
【請求項３】
前記無給電放射素子は、前記第１放射素子、及び前記第２放射素子によって励振されることを特徴とする請求項１又は２に記載のダイポールアンテナ。
【請求項４】
前記無給電放射素子は、前記基準方向に沿って相対的に長いことを特徴とする請求項１から３のうちいずれか一項に記載のダイポールアンテナ。
【請求項５】
前記無給電放射素子として、第１無給電放射素子及び第２無給電放射素子を備え、
前記第１無給電放射素子は、前記平面に含まれないように配置されると共に、前記平面の一方側に配置され、
前記第２無給電放射素子は、前記平面に含まれないように配置されると共に、前記平面の他方側に配置されることを特徴とする請求項１から４のうちいずれか一項に記載のダイポールアンテナ。
【請求項６】
前記第１無給電放射素子における前記基準方向の長さと、前記第２無給電放射素子における前記基準方向の長さとは異なることを特徴とする請求項５に記載のダイポールアンテナ。
【請求項７】
前記第１無給電放射素子と、前記第２無給電放射素子とは、前記平面を基準にして対称に配置され、
前記第１無給電放射素子における前記基準方向の長さと、前記第２無給電放射素子における前記基準方向の長さとは同一であることを特徴とする請求項５に記載のダイポールアンテナ。
【請求項８】
前記基準方向に沿って相対的に長い、空気中より誘電率の高い絶縁体によって構成される基体を更に備え、
前記第１放射素子、前記第２放射素子及び前記無給電放射素子は、前記基体を取り囲むように配置されることを特徴とする請求項１から７のうちいずれか一項に記載のダイポールアンテナ。
【請求項９】
前記第１放射素子、前記第２放射素子及び前記無給電放射素子は、前記基体の表面におけるフォトエッチング処理によって形成されることを特徴とする請求項８に記載のダイポールアンテナ。
【請求項１０】
空気中より誘電率の高い絶縁体によって構成される複数の支持体を更に備え、
前記第１放射素子及び前記第２放射素子と、前記無給電放射素子とは、前記複数の支持体によって連結されることを特徴とする請求項１から９のうちいずれか一項に記載のダイポールアンテナ。
【国際調査報告】
2008152731.tif 000011
2008152731.tif 000012
2008152731.tif 000013
2008152731.tif 000014