(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平衡−不平衡変換回路における平衡出力端の一方の端子に、電気的接続を保って下端部が取り付けられるモノポ−ル素子と、
前記平衡−不平衡変換回路における平衡出力端の他方の端子に、電気的接続を保って各内端が取り付けられ、前記平衡−不平衡変換回路を形成する給電回路部分と前記モノポ−ル素子とによって形成される面に対して対称的に設けられる２本の地線とを備えたことを特徴とする地線付きモノポ−ルアンテナ。
【請求項２】
モノポ−ル素子が、直線状である請求項１に記載の地線付きモノポ−ルアンテナ。
【請求項３】
モノポ−ル素子が、逆Ｌ字形である請求項１に記載の地線付きモノポ−ルアンテナ。
【請求項４】
前記モノポ−ル素子は、一方の端部が前記平衡−不平衡変換回路における平衡出力端の一方の端子に接続される第１の垂直方向素子と、
一方の端部が前記平衡−不平衡変換回路における平衡出力端の他方の端子に接続される第２の垂直方向素子と、
前記第１及び第２の垂直方向素子の他方の端部を連ねる水平方向素子とから成ることを特徴とする請求項１に記載の地線付きモノポ−ルアンテナ。
【請求項５】
前記モノポ−ル素子は、一方の端部が前記平衡−不平衡変換回路における平衡出力端の一方の端子に接続される第１の垂直方向素子と、
第２の垂直方向素子と、
一方の端部が前記平衡−不平衡変換回路における平衡出力端の他方の端子に接続される第３の垂直方向素子と、
前記第１の垂直方向素子の他方の端部と、前記第２の垂直方向素子の一方の端部とを連ねる第１の水平方向素子と、
前記第２の垂直方向素子の他方の端部と、前記第２の垂直方向素子の他方の端部とを連ねる第２の水平方向素子とから成ることを特徴とする請求項１に記載の地線付きモノポ−ルアンテナ。
【請求項６】
２本の地線が、各直線状である請求項１に記載の地線付きモノポ−ルアンテナ。
【請求項７】
２本の地線の各外端が、折り曲げられて成る請求項１に記載の地線付きモノポ−ルアンテナ。
【請求項８】
給電回路を形成する同軸線路と、
前記同軸線路の前端部側において、この同軸線路と平行に設けられ、平衡−不平衡変換回路を形成する分岐導体と、
前記同軸線路の内部導体の前端部と前記分岐導体の前端部とを電気的に接続する接続線と、
前記分岐導体の後端部と前記同軸線路の外部導体とを電気的に接続する短絡板と、
下端部が、前記分岐導体の前端部上面に電気的接続を保って取り付けられるモノポ−ル素子と、
前記同軸線路の外部導体の前端部の左右に電気的接続を保って突設される地線とを備えたことを特徴とする地線付きモノポ−ルアンテナ。
【請求項９】
誘電体基板の表面に設けられ、前半部が縦方向に２分割されて上側の分割接地導体部分と下側の分割接地導体部分とを形成し、後半部が共通の接地導体を形成する帯状の接地導体と、
前記誘電体基板の表面に設けられ、前記上側の分割接地導体部分の前端部に下端部が電気的に接続されてモノポ−ル素子を形成する帯状の導体と、
前記誘電体基板の裏面に設けられ、前記共通の接地導体及び前記下側の分割接地導体部分と共にマイクロストリップ線路より成る給電回路を形成する導体と、前記誘電体基板の裏面に設けられ、前記上側の分割接地導体部分と共にマイクロストリップ線路より成る平衡−不平衡変換回路形成用の分岐導体を形成する導体と、
前記誘電体基板の裏面に設けられ、前記給電回路を形成する導体の前端部と前記分岐導体を形成する導体の前端部とを電気的に接続する導体と、
前記誘電体基板面を貫いて設けられ、長手方向の中心部が前記下側の分割接地導体部分の前端部に電気的に接続される地線とを備えたことを特徴とする地線付きモノポ−ルアンテナ。
【請求項１０】
給電回路を形成する同軸線路と、
前記同軸線路の前端部側において、この同軸線路と同軸状に設けられ、前端部が開放状態に保たれ、後端部が前記同軸線路の外部導体に電気的に接続されて平衡−不平衡変換回路を形成する阻止套菅と、
下端部が、前記同軸線路の内部導体の前端部に電気的に接続されるモノポ−ル素子と、
前記同軸線路の外部導体の前端部の左右に電気的接続を保って突設される地線とを備えたことを特徴とする地線付きモノポ−ルアンテナ。
【請求項１１】
給電回路を形成する同軸線路と、
前記給電回路を形成する同軸線路の前端部側において、この同軸線路と平行に設けられ、平衡−不平衡変換回路を形成する同軸線路と、
前記給電回路を形成する同軸線路の内部導体の前端部と前記平衡−不平衡変換回路を形成する同軸線路の内部導体の前端部とを電気的に接続する接続線と、
前記平衡−不平衡変換回路を形成する同軸線路の外部導体の後端部と前記給電回路を形成する同軸線路の外部導体とを電気的に接続する短絡板と、
第１の垂直方向素子、第２の垂直方向素子、前記第１及び第２の垂直方向素子の各上端部を連ねる水平方向素子より成り、前記第１の垂直方向素子の下端部が、前記平衡−不平衡変換回路を形成する同軸線路の外部導体の前端部上面に電気的接続を保って取り付けられ、前記第２の垂直方向素子の下端部が、前記給電回路を形成する同軸線路の外部導体の前端部上面に電気的接続を保って取り付けられるモノポ−ル素子と、
前記給電回路を形成する同軸線路の外部導体の前端部の左右に電気的接続を保って突設される地線とを備えたことを特徴とする地線付きモノポ−ルアンテナ。
【請求項１２】
給電回路を形成する同軸線路の外部導体の前半部の左右に設けたスリットによって分割形成される上側の分割外部導体部分及び下側の分割外部導体部分と、
前記同軸線路の内部導体の前端部と前記上側の分割外部導体部分の前端部とを電気的に接続する接続線と、
第１の垂直方向素子、第２の垂直方向素子、前記第１及び第２の垂直方向素子の各上端部を連ねる水平方向素子より成り、前記第１の垂直方向素子の下端部が、前記上側の分割外部導体部分の前端部上面に電気的接続を保って取り付けられ、前記第２の垂直方向素子の下端部が、前記下側の分割外部導体部分の前端部に電気的接続を保って取り付けられるモノポ−ル素子と、
前記下側の分割外部導体部分の前端部の左右に電気的接続を保って突設される地線とを備えたことを特徴とする地線付きモノポ−ルアンテナ。
【請求項１３】
誘電体基板の表面に設けられ、前半部が縦方向に２分割されて上側の分割接地導体部分と下側の分割接地導体部分とを形成し、後半部が共通の接地導体を形成する帯状の接地導体と、
前記誘電体基板の表面に設けられ、第１の垂直方向素子、第２の垂直方向素子、第３の垂直方向素子、前記第１の垂直方向素子の上端部と前記第２の垂直方向素子の下端部とを連ねる第１の水平方向素子、前記第２及び第３の垂直方向素子の各上端部を連ねる第２の水平方向素子より成り、前記第１の垂直方向素子の下端部が、前記上側の分割接地導体部分の前端部に電気的に接続され、前記第３の垂直方向素子の下端部が前記下側の分割接地導体部分の前端部に電気的に接続されるモノポ−ル素子を形成する帯状の導体と、
前記誘電体基板の裏面に設けられ、前記共通の接地導体及び前記下側の分割接地導体部分と共にマイクロストリップ線路より成る給電回路を形成する導体と、前記誘電体基板の裏面に設けられ、前記上側の分割接地導体部分と共にマイクロストリップ線路より成る平衡−不平衡変換回路形成用の分岐導体を形成する導体と、
前記誘電体基板の裏面に設けられ、前記給電回路を形成する導体の前端部と前記分岐導体を形成する導体の前端部とを電気的に接続する導体と、
前記誘電体基板面を貫いて設けられ、長手方向の中心部が前記下側の分割接地導体部分の前端部に電気的に接続される地線とを備えたことを特徴とする地線付きモノポ−ルアンテナ。
【請求項１４】
誘電体基板の表面に設けられ、前半部が縦方向に２分割されて上側の分割接地導体部分と下側の分割接地導体部分とを形成し、後半部が共通の接地導体を形成する帯状の接地導体と、
前記誘電体基板の表面に設けられ、第１の垂直方向素子、第２の垂直方向素子、第３の垂直方向素子、前記第１の垂直方向素子の上端部と前記第２の垂直方向素子の下端部とを連ねる第１の水平方向素子、前記第２及び第３の垂直方向素子の各上端部を連ねる第２の水平方向素子より成り、前記第１の垂直方向素子の下端部が、前記上側の分割接地導体部分の前端部に電気的に接続され、前記第３の垂直方向素子の下端部が前記下側の分割接地導体部分の前端部に電気的に接続されるモノポ−ル素子を形成する帯状の導体と、
前記誘電体基板の表面に設けられ、下端部が、前記モノポ−ル素子を形成する第３の垂直方向素子の下端部に接続され、上端部が開放状態に保たれる寄生素子を形成する導体と、
前記誘電体基板の裏面に設けられ、前記共通の接地導体及び前記下側の分割接地導体部分と共にマイクロストリップ線路より成る給電回路を形成する導体と、前記誘電体基板の裏面に設けられ、前記上側の分割接地導体部分と共にマイクロストリップ線路より成る平衡−不平衡変換回路形成用の分岐導体を形成する導体と、
前記誘電体基板の裏面に設けられ、前記給電回路を形成する導体の前端部と前記分岐導体を形成する導体の前端部とを電気的に接続する導体と、
前記誘電体基板面を貫いて設けられ、長手方向の中心部が前記下側の分割接地導体部分の前端部に電気的に接続される地線とを備えたことを特徴とする地線付きモノポ−ルアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば移動通信における端末装置としての移動体に取り付けられるアンテナ又は移動通信における基地局用アンテナ、即ち、天井面に取り付けるアンテナ等のように姿勢の低いことが要求される垂直偏波用アンテナとして好適なアンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１５は、移動通信における端末装置としての移動体に取り付ける垂直偏波用アンテナとして従来用いられている地線付きモノポ−ルアンテナ（所謂ブラウンアンテナ）を示す斜視図で、１はモノポ−ル素子で、給電点におけるインピ−ダンスと利得との関係から、その長さを１／４  λないし３／４  λ（λは放射波の自由空間波長）に選んである。２は同軸線路より成る給電回路で、その内部導体２１  の端部をモノポ−ル素子１の下端部に接続してある。
３は同軸接栓、４は同軸接栓３の取り付け用フランジ、５１  ないし５４  は地線で、各内端を同軸線路２の外部導体に取り付けて放射状に設け、同軸線路２の外部導体への放射電流の漏洩を防ぐために、地線５１  ないし５４  がほぼ同一平面に含まれ、隣り合う地線間の角度がすべてほぼ等しくなるように設けてある。
地線５１  ないし５４  の各長さはモノポ−ル素子１の長さに応じて選定するが、モノポ−ル素子１の長さが例えば１／４  λの場合、地線５１  ないし５４  の各長さもまた１／４  λに選定する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
図１５に示した従来のアンテナにおいては、モノポ−ル素子１からの電磁波の放射に応じて地線５１  ないし５４  の各々に電圧定在波を生ずるが、各地線の長さが１／４  λで、先端開放であるから、地線５１  ないし５４  の各内端部の取り付け箇所における電流分布が大で、したがってインピ−ダンスが低く、各地線からの放射エネルギが比較的大となるが、各地線からの放射エネルギは互いに打ち消し合うように作用するため、地線からの不要放射波は効果的に抑えられる。
そして、地線５１  ないし５４  の各内端部の取り付け箇所から地線側を見たインピ−ダンスは４本の地線による並列インピ−ダンスで十分に低いこと前記のとおりであるが、地線５１  ないし５４  の各内端部の取り付け箇所から同軸線路２側を見たインピ−ダンスは１本の同軸線路によるインピ−ダンスで比較的高く、したがって、同軸線路２に流れ込もうとする放射電流が比較的小となるから、不要な放射を或る程度抑えることができる。
然しながら、このような不要放射の抑圧作用は、同軸線路２が、地線５１  ないし５４  によって形成される平面を挟んでモノポ−ル素子１と反対側において、この平面とほぼ直交する状態に保たれた場合に呈される作用であって、同軸線路２が地線５１  ないし５４  によって形成される平面と斜交して同軸線路２が地線５１  ないし５４  によって形成される平面に近付いた状態においては、地線５１  ないし５４  に流れる電流に乱れを生じ、各地線に流れる電流の打ち消し作用が不十分となって、不要放射の抑圧機能が損なわれることとなる。
このような機能障害を防ぐためには、同軸線路２を適当な軸長に亙って地線５１  ないし５４  が形成する面と直交するように保って、地線電流に乱れの生ずるのを防ぐ必要があるから、放射素子としてモノポ−ル素子を用いているにも拘わらずアンテナ全体の姿勢を十分には低くすることができない。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、平衡−不平衡変換回路における平衡出力端の一方の端子に、電気的接続を保って下端部が取り付けられるモノポ−ル素子と、平衡−不平衡変換回路における平衡出力端の他方の端子に、電気的接続を保って各内端が取り付けられ、平衡−不平衡変換回路を形成する給電回路部分とモノポ−ル素子とによって形成される面に対して対称的に設けられる２本の地線とを備えたアンテナを実現することによって、従来のアンテナの欠点を除こうとするもので、このように構成した本発明アンテナにおいては、モノポ−ル素子１からの電磁波の放射に応じて、２本の地線の各々に電圧定在波が生ずるが、各地線の長さを１／４  λに選ぶと、各地線の先端が開放状態に保たれているから、各地線の内端部における電流分布が大で、この部分におけるインピ−ダンスが十分に低くなるから、平衡−不平衡変換回路を形成する給電回路部分と２本の地線によって形成される面が、接地面と等価となる。
又、各地線から放射される電磁波は互いに打ち消されるので、不要放射が抑圧され、更に、平衡−不平衡変換回路に流れようとする電流と給電回路に流れようとする電流が互いに逆向きで、互いに打ち消し合うように作用するため、給電回路への放射電流が効果的に抑えられる。
即ち、本発明アンテナにおいては、平衡−不平衡変換回路を形成する給電回路部分及び２本の地線がほぼ同一平面に含まれるように形成してアンテナ全体の姿勢を極めて低く構成した場合においても不要放射を確実に抑えることができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施例を示す斜視図で、１はモノポ−ル素子で、給電点のインピ−ダンスと利得との関係からその長さを１／４  λないし３／４  λに選び、管、線、板又は条等の形状を有する導電性の良好な金属で形成する。
２は同軸線路より成る給電回路、３は同軸接栓、４は同軸接栓３の取り付け用フランジ、５１  及び５２  は地線で、モノポ−ル素子１と同様の材料より成り、各内端を同軸線路２の外部導体の前端部（同軸接栓３の取り付け端部と反対側の端部）に取り付け、地線５１  及び５２  の各中心軸をほぼ一致させ、同軸線路２の中心軸と地線５１  及び５２  の各中心軸がほぼ直交し、したがって、同軸線路２と地線５１  及び５２  とがほぼ同一平面に含まれるように形成してある。
地線５１  及び５２  の各長さは、モノポ−ル素子１の長さに応じて選定するが、モノポ−ル素子１の長さが、例えば１／４  λの場合、地線５１  及び５２  の各長さもまた１／４  λに選定する。
同軸線路２の外部導体に地線５１  及び５２  の各内端を取り付けるに当たっては、例えば地線５１  及び５２  の各内端に螺子を刻み、この螺子を同軸線路２の外部導体に設けた螺子孔に螺合させるか、地線５１  及び５２  の各内端を同軸線路２の外部導体に熔着する。
６は、平衡−不平衡変換回路を形成するための分岐導体で、同軸線路２の外径とほぼ同一外径を有する棒状又は管状導体より成る。
分岐導体６の前端部（同軸線路２の前端部と同じ側の端部）にモノポ−ル素子１を取り付けるに当たっては、モノポ−ル素子１の中心軸が、同軸線路２と地線５１  及び５２  が含まれる平面にほぼ直交するように設け、モノポ−ル素子１の下端部を分岐導体６の前端部上面に固着する手段としては、同軸線路２の外部導体に地線５１  及び５２  の各内端を固着する手段と同様の手段を用いる。
７は接続線で、分岐導体６の前端面と同軸線路２の内部導体２１  の前端部とを、同軸線路２の外部導体に接触することなく接続する。
分岐導体６を管状体で形成した場合には、分岐導体６の前端部に導体より成る端壁を取り付け、この端壁面と同軸線路２の内部導体２１  の前端部とを接続線７で接続する。
接続線７は、線、板、条又は管状の導体で形成するか、同軸線路２の内部導体２１  の延長部分で形成してもよい。
８は短絡板で、分岐導体６の後端部と同軸線路２の外部導体とを短絡接続するもので、分岐導体６を棒状導体で形成する場合には、分岐導体６の後端面に短絡板８を螺子止め又は熔着し、短絡板８と同軸線路２の外部導体との間も熔着によって固着する。
図には、短絡板８に穿った円形の孔隙に同軸線路２を挿通して一体に結合させた場合を例示したが、円形の孔隙を穿つ代わりに、短絡板８の下縁に例えば半円形の凹部を設け、この凹部に同軸線路２の外部導体の一部を嵌入して両者を接続するようにしてもよい。
以上は、モノポ−ル素子１、地線５１  及び５２  、分岐導体６、接続線７及び短絡板８等を導体で形成した場合について説明したが、これらの素子及び同軸線路２の外部導体を、適当な合成樹脂等を用いて連続一体に形成し、その表面に金属薄層を付着させるようにしてもよい。
【０００６】
分岐導体６の軸長を１／４  λに選定すると、接続線７側から短絡板８側を見たインピ−ダンス、即ち、分岐導体６と同軸線路２の外部導体とより成る平行線のインピ−ダンスが無限大となるため、モノポ−ル素子１と地線５１  及び５２  とより成る放射系に同軸線路２が接続されたことと等価となる。
分岐導体６の軸長を１／４  λと異なる適宜の長さに選ぶことにより、接続線７側から短絡板８側を見たインピ−ダンス、即ち、分岐導体６と同軸線路２の外部導体より成る平行線のインピ−ダンスを無限大と異なる適宜の大きさに定めることが可能で、モノポ−ル素子１と給電回路間のインピ−ダンス整合回路として作用させることができる。
分岐導体６の軸長を１／４  λ以下の適宜の長さに選び、接続線７の垂直部分と短絡板８との間隔を１／４  λと異なる適宜の長さに選んだ場合にも、分岐導体６の軸長を１／４  λと異なる適宜の長さに選んだ場合と同様、接続線７側から見た、分岐導体６と同軸線路２の外部導体より成る平行線のインピ−ダンスを無限大と異なる適宜の大きさに定めてモノポ−ル素子１と給電回路間の整合回路として作用させることができる。
上記のように構成した本発明アンテナにおいては、モノポ−ル素子１からの電磁波の放射に応じて、地線５１  及び５２  の各々に電圧定在波が生ずるが、各地線の長さが１／４  λで、各地線の先端が開放状態に保たれているから、各地線の内端部における電流分布が大で、この部分におけるインピ−ダンスが十分に低くなるから、平衡−不平衡変換回路を形成する同軸線路２の部分と地線５１  及び５２  によって形成される面が、接地面と等価となる。
又、地線５１  及び５２  から放射される電磁波は互いに打ち消されるので、不要放射が抑圧され、更に、平衡−不平衡変換回路に流れようとする電流と同軸線路２に流れようとする電流が互いに逆向きで、互いに打ち消し合うように作用するため、同軸線路２への放射電流が効果的に抑えられる。
即ち、本発明アンテナにおいては、平衡−不平衡変換回路を形成する同軸線路２の部分及び２本の地線５１  及び５２  がほぼ同一平面に含まれるように形成して、アンテナ全体の姿勢を極めて低く構成した場合においても不要放射を確実に抑えることができる。
【０００７】
図１に示した実施例においては、分岐導体６を棒状体又は管状体で形成した場合を例示したが、分岐導体６を同軸線路で形成し、その外部導体の前端部上面にモノポ−ル素子１を取り付けると共に、分岐導体６を形成する同軸線路の内部導体の前端部を接続線７を介して同軸線路２の内部導体２１  の前端部に接続し、分岐導体６を形成する同軸線路における外部導体の後端部のみを短絡板８を介して同軸線路２の外部導体に接続するように構成しても本発明を実施することができる。
図１には、モノポ−ル素子１の下端部を分岐導体６の前端部、即ち、平衡−不平衡変換回路における平衡出力端の一方の端子に取り付けるに当たって、モノポ−ル素子１の中心軸と平衡−不平衡変換回路を形成する同軸線路２の部分の中心軸とがほぼ直交するように取り付けた場合を例示したが、モノポ−ル素子１の中心軸及び平衡−不平衡変換回路を形成する同軸線路２の部分の中心軸とが適宜の角度で斜交するように取り付けても本発明を実施することができる。
又、図１には、地線５１  及び５２  の各内端を、同軸線路２の前端部、即ち、平衡−不平衡変換回路における平衡出力端の他方の端子に取り付けるに当たって、地線５１  及び５２  が一直線をなし、地線５１  及び５２  の共通の中心軸が、モノポ−ル素子１と同軸線路２の一部が含まれる面とほぼ直交するように設けた場合を例示したが、地線５１  及び５２  の各中心軸が、モノポ−ル素子１と同軸線路２の一部が含まれる面と適宜の角度で斜交し、かつ、地線５１  及び５２  の各中心軸が、モノポ−ル素子１と同軸線路２の一部が含まれる面に対してほぼ対称となるように設けても本発明を実施することができる。
上記、モノポ−ル素子１の平衡−不平衡変換回路における平衡出力端への取り付け態様、地線５１  及び５２  の平衡−不平衡変換回路における平衡出力端への取り付け態様については、後述する本発明の他の実施例においても同様である。
【０００８】
図２（ａ）は、本発明の他の実施例を示す斜視図、図２（ｂ）は、図２（ａ）の裏側から見た斜視図で、１０は誘電体基板、１１はモノポ−ル素子を形成する導体、１２は共通の接地導体で、その前半部を長手方向に２分割して下側の分割接地導体部分１２１  と上側の分割接地導体部分１６１  とを形成し、上側の分割接地導体部分１６１  の前端部をモノポ−ル素子を形成する導体１１の下端部に接続してある。３は同軸接栓、４は同軸接栓３の取り付け用フランジで、このフランジ４を介して共通の接地導体１２の後端部を同軸接栓３の外部導体に接続してある。
１５は地線で、１本の棒状導体より成り、誘電体基板１０の前縁と下縁とが交差する隅部の近傍に穿った孔隙に挿通し、その長手方向の中心部を下側の分割接地導体部分１２１  の前端部に電気的に接続し、地線１５の長手方向の中心部と誘電体基板１０とを機械的に結合してある。
１２２  は、共通の接地導体１２及び下側の分割接地導体部分１２１  と共にマイクロストリップ線路より成る給電回路を形成する導体、１６２  は、上側の分割接地導体部分１６１  と共にマイクロストリップ線路より成る分岐導体を形成する導体、１７は接続線を形成する導体である。
図２に示した本発明アンテナを製作するに当たっては、基板１０を適当な絶縁板で形成し、導体１１、１２、１２１  及び１６１  を所要形状を有する連続一体の適宜の厚さの導体板を基板１０の一面に貼付し、導体１２２  、１６２  及び１７もまた所要形状を有する連続一体の適宜厚さの導体板を基板１０の他面に貼付して形成するか、基板１０を印刷配線用の基板で形成し、上記各導体を印刷配線と同様の手法によって基板１０の各面に設けた金属薄層で形成するようにしてもよい。
このように構成した本実施例においては、導体１１によってモノポ−ル素子が形成され、共通の接地導体１２、下側の分割接地導体部分１２１  及び導体１２２  によってマイクロストリップ線路より成る給電回路が形成され、上側の分割接地導体部分１６１  及び導体１６２  によってマイクロストリップ線路より成る平衡−不平衡変換回路形成用の分岐導体が形成され、共通の接地導体１２の前端部によって図１における短絡板８に対応する部分が形成され、上記のように形成された給電回路の一部、分岐導体、接続線及び短絡板に対応する部分によって平衡−不平衡変換回路が形成される。
本実施例における作用は、前実施例と同様である。
【０００９】
図３もまた本発明の他の実施例を示す斜視図で、１はモノポ−ル素子、２は給電回路を形成する同軸線路、３は同軸接栓、４は同軸接栓３の取り付け用フランジ、５１  及び５２  は地線で、これらは図１に示したものと同様のものであるが、本実施例においては、モノポ−ル素子１の下端部を同軸線路２の内部導体２１  の前端部に接続し、同軸線路２の前端部側の外周に１／４  λの軸長を有する阻止套菅９を同軸状に設け、その後端部を同軸線路２の外部導体に電気的に短絡接続し、阻止套菅９の前端部を開放状態に保ってある。
阻止套菅９を同軸線路２と同軸状に保持するため、必要に応じて同軸線路２の外部導体と阻止套菅９の間に、例えば固体誘電体より成るスペ−サを介在させてもよい。
本実施例においては、阻止套菅９の内表面に流れようとする電流と同軸線路２の外部導体の外表面に流れようとする電流とが互いに打ち消しあうことによって、平衡−不平衡変換作用が営まれることとなる。
上記阻止套菅９の作用から明らかなように、阻止套菅９の横断面の形状は円形に限ることなく、楕円形、正方形、矩形等任意の形状に形成して本発明を実施することができる。
本実施例における他の作用は、図１に示した実施例と同様である。
【００１０】
図４もまた本発明の他の実施例を示す斜視図で、本実施例においては、モノポ−ル素子を第１の垂直方向素子１１  、第２の垂直方向素子１３  及び第１及び第２の垂直方向素子１１  及び１３  の各上端部を連ねる水平方向素子１２  より成る折返し形に形成し、第１の垂直方向素子１１  の下端部を、分岐導体６１  を形成する同軸線路の外部導体の前端部上面に電気的接続を保って取り付け、第２の垂直方向素子１３  の下端部を、給電回路を形成する同軸線路２の外部導体の前端部上面に電気的接続を保って取り付けると共に、同軸線路２の内部導体の前端部と分岐導体６１  を形成する同軸線路の内部導体の前端部とを接続線７で接続してある。
分岐導体６１  を同軸線路で形成する代わりに、図１に示した分岐導体６と同様のもので形成した場合には、同軸線路２の内部導体の前端部と分岐導体６１  の前端部とを接続線７で接続する。
他の符号及び構成は、図１に示した実施例と同様である。
本実施例においては、折返し形モノポ−ル素子上の電流が、第１の垂直方向素子１１  と第２の垂直方向素子１３  とに分流するため、第１の垂直方向素子１１  の入力インピ−ダンスを高くすることができる。
図４に示した実施例においても、図２に示した実施例と同様の手法、即ち、固体誘電体より成る基板の表面及び裏面に所要の形状を有する適宜厚さの導体板を貼付するか、所要箇所に所要形状の金属薄層を付着させてモノポ−ル素子の第１の垂直方向素子１１  、水平方向素子１２  、第２の垂直方向素子１３  を形成し、マイクロストリップ線路より成る給電回路及び分岐導体を形成し、給電回路及び分岐導体の各前端部を接続する接続線を形成し、地線５１  及び５２  を形成する棒状導体、同軸接栓３及びフランジ４を外付けすることによって本発明を実施することができる。
【００１１】
図５もまた本発明の他の実施例を示す斜視図で、本実施例においては同軸線路２の外部導体のうち、内部導体に対して対称となる左右の２箇所に、外部導体の前端から軸方向に１／４  λの長さに亙ってスリット９１  及び９２  （９２  は図には現われていない）を設け、スリット９１  及び９２  によって分割形成された上側の分割外部導体部分６２  の前端部と、同軸線路２の内部導体２１  の前端部とを接続線７で接続し、折返し形モノポ−ル素子を形成する第１の垂直方向素子１１  の下端部を上側の分割外部導体部分６２  の前端部上面に電気的接続を保って取り付け、スリット９１  及び９２  によって分割形成された下側の分割外部導体部分２２  の前端部の左右に地線５１  及び５２  の各内端を電気的接続を保って取り付け、折返し形モノポ−ル素子を形成する第２の垂直方向素子１３  の下端部を接続線７１  を介して下側の分割外部導体部分２２  の前端部に接続してある。
他の符号及び構成は、図１に示した実施例と同様である。
このように構成した本実施例においては、スリット９１  及び９２  によって分割された同軸線路２の上側の分割外部導体部分６２  、下側の分割外部導体部分２２  、接続線７、同軸線路２の共通の外部導体の前端部（図１における短絡板８に対応する部分）によって平衡−不平衡変換回路が形成され、他の作用は図４に示した実施例と同様である。
【００１２】
図６（ａ）は、本発明の他の実施例を示す斜視図、図６（ｂ）は、図６（ａ）の裏側から見た斜視図で、本実施例においては、図２（ａ）に示したモノポ−ル素子１１を折返し形に形成したもので、第１の垂直方向素子１１１  、第１の水平方向素子１１２  、第２の垂直方向素子１１３  、第２の水平方向素子１１４  及び第３の垂直方向素子１１５  を連続一体の適宜厚さを有する導体板又は金属薄層で形成し、第１の垂直方向素子１１１  の下端部を上側の分割接地導体部分１６１  の前端部に接続し、第３の垂直方向素子１１５  の下端部を下側の分割接地導体部分１２１  の前端部に接続してある。
他の符号及び構成は、図２と同様である。
本実施例においては、モノポ−ル素子を折返し形に形成してあるので、モノポ−ル素子上の電流が、第１の垂直方向素子１１１  側と第３の垂直方向素子１１５  側とに分流するため、第１の垂直方向素子１１１  の入力インピ−ダンスを高くすることができると共に、折返し形モノポ−ル素子の一部に分割接地導体部分１６１  と平行となる部分、即ち、第１の水平方向素子１１２  及び第２の水平方向素子１１４  を含むように形成してあるため、図２に示したアンテナに較べて、アンテナ全体の姿勢を更に低くすることができる。
【００１３】
図７は、図６に示した本発明アンテナにおける反射減衰量の周波数特性を示す曲線図で、横軸は設計周波数ｆＯ  と任意の周波数ｆとの比周波数（ｆ／ｆＯ  ）、縦軸は反射減衰量（ｄＢ）である。
図７から明らかなように、図６に示したアンテナは、折返し形モノポ−ル素子を更に折り曲げ形に形成してアンテナ全体の姿勢を低くしたにも拘わらず、電圧定在波比（ＶＳＷＲ）が１．５以下における比帯域幅が３．５％程度を示している。
図８（ａ）は、図６に示した本発明アンテナの磁界面内における指向性（図６における地線１５と下側の分割接地導体部分１２１  とを含む面内における指向性）の実測結果を示すもので、折返し形モノポ−ル素子を更に折り曲げ形に形成したことによる影響及び給電回路の影響を受けることなく、ほぼ理想的な無指向性を呈している。
図８（ｂ）は、図６に示した本発明アンテナの電界面内における指向性（図６における地線１５とモノポ−ル素子を形成する第３の垂直方向素子１１５  とを含む面内における指向性）の実測結果を示す図で、ほぼ完全な８の字形特性を呈している。
尚、図８（ａ）及び（ｂ）において、半径方向は相対電界強度（ｄＢ）である。
【００１４】
図４及び図５に示した本発明アンテナにおいても、折返し形に形成したモノポ−ル素子を更に逆Ｌ字形に折り曲げて、図６に示した実施例におけるモノポ−ル素子と同様に、第１の垂直方向素子、第１の水平方向素子、第２の垂直方向素子、第２の水平方向素子及び第３の垂直方向素子によってモノポ−ル素子を形成し、第１の垂直方向素子の下端部を、分岐導体６１  の前端部（図４）又は上側の分割外部導体部分６２  の前端部（図５）に接続すると共に、第３の垂直方向素子の下端部を、同軸線路２の外部導体の前端部（図４）又は下側の分割外部導体部分２２  の前端部（図５）に接続することによって、図６に示したアンテナと同様、モノポ−ル素子の入力インピ−ダンスを高くすることが可能となると共に、アンテナ全体の姿勢を更に低くすることができる。
図１又は図３に示したモノポ−ル素子１或は図２に示したモノポ−ル素子１１を、それぞれ中間部から折り曲げて逆Ｌ字形のモノポ−ル素子に形成することによって、アンテナ全体の姿勢を更に低くすることができる。
図４に示した本発明アンテナにおいても、図３に示した阻止套菅９を用いて平衡−不平衡変換回路を形成して、本発明を実施することができる。
即ち、分岐導体６１  の代わりに同軸線路２の前半部における外部導体の外周に阻止套菅９を同軸状に設け、その前端部を開放状態に保つと共に、後端部を同軸線路２の外部導体に短絡接続し、モノポ−ル素子を形成する第１の垂直方向素子１１  の下端部を同軸線路２の外部導体の前端部上面に取り付け、第２の垂直方向素子１３  の下端部を同軸線路２の内部導体２１  の前端部に接続する。
図２に示した実施例におけるモノポ−ル素子１１を、第１の垂直方向素子１１１  、第１の水平方向素子１１２  及び第２の垂直方向素子１１３  より成る折返し形モノポ−ル素子に形成し、第１の垂直方向素子１１１  の下端部を上側の分割接地導体部分１６１  の前端部に接続し、第２の垂直方向素子１１３  の下端部を下側の分割接地導体部分１２１  の前端部に接続するようにしても本発明を実施することができる。
【００１５】
図９（ａ）は、本発明の他の実施例を示す斜視図、図９（ｂ）は、図９（ａ）の裏側から見た斜視図で、１８は寄生素子（例えばダイポ−ルアンテナにおける無給電素子と同様の素子）で、その長さを１／４  λより適宜短く選び、その下端部をモノポ−ル素子における第３の垂直方向素子１１５  の下端部に接続し、第３の垂直方向素子１１５  及び第２の水平方向素子１１４  と適宜間隔を隔ててこれらの素子１１５  及び１１４  とほぼ平行となるように設けてある。
他の符号及び構成は、図６と同様である。
このように構成した本実施例におけるアンテナは、反射減衰量の広帯域化を実現することができる。
図１０は、図９に示した本発明アンテナにおける反射減衰量の周波数特性を実測結果に基づいて示す曲線図で、横軸は設計周波数ｆＯ  と任意の周波数ｆとの比周波数（ｆ／ｆＯ  ）、縦軸は反射減衰量（ｄＢ）である。
図１０から明らかなように、図９に示した本発明アンテナにおいては、電圧定在波比（ＶＳＷＲ）が１．５以下における比帯域幅がほぼ２０％で、図６に示した本発明アンテナに比し大幅に改善されている。
図１及び図３に示したモノポ−ル素子１の下端部、図２に示したモノポ−ル素子１１の下端部、図４及び図５に示した第２の垂直方向素子１３  の下端部、図６に示した第３の垂直方向素子１１５  の下端部に、それぞれ図９に示したものと同様の寄生素子の下端部を接続することによって、何れの場合にも、反射減衰量の周波数特性を改善することができる。
【００１６】
図１１（ａ）は、本発明アンテナを用いて形成したアレイアンテナの一例を示す斜視図、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の裏側から見た斜視図で、１０は誘電体基板又は印刷配線用の基板、１１１１及び１１２１は第１の垂直方向素子、１１１２及び１１２２は第１の水平方向素子、１１１３及び１１２３は第２の垂直方向素子、１１１４及び１１２４は第２の水平方向素子、１１１５及び１１２５は第３の垂直方向素子で、これらの素子によって第１及び第２の折返し形モノポ−ル素子が形成される。
１２は共通の接地導体、１２１１及び１２２１は下側の分割接地導体部分、１６１１及び１６２１は上側の分割接地導体部分、３Ｃ  は共通の同軸接栓、４Ｃ  は共通の同軸接栓３Ｃ  の取り付け用フランジ、１２Ｃ  は、共通の接地導体１２と共にマイクロストリップ線路より成る共通の給電回路を形成する導体、１２１２及び１２２２は、接地導体１２１１及び１２２１と共にマイクロストリップ線路より成る第１及び第２の分岐給電回路を形成する導体、１６１２及び１６２２は、接地導体１６１１及び１６２１と共にマイクロストリップ線路より成る第１及び第２の分岐導体を形成する導体、１７１  及び１７２  は第１及び第２の接続線を形成する導体、１５１  及び１５２  は地線で、これらによって、図６に示した本発明アンテナを２個組み合わせて成るアレイアンテナが構成される。
図１２は、図１１に示した本発明アレイアンテナにおける第１及び第２のモノポ−ル素子の対向間隔（第１の垂直方向素子１１１１と第３の垂直方向素子１１１５の対向間隙の長手方向の中心線と、第１の垂直方向素子１１２１と第３の垂直方向素子１１２５の対向間隙の長手方向の中心線との対向間隔）を１／２  λに選び、第１及び第２のモノポ−ル素子を同相かつ同電力で励振した際の磁界面の指向性（地線１５１  及び１５２  、下側の分割接地導体部分１２１１及び１２２１を含む面内における指向性）を実測結果に基づいて示すもので、第１の垂直方向素子１１１１、第１の水平方向素子１１１２、第２の垂直方向素子１１１３、第２の水平方向素子１１１４及び第３の垂直方向素子１１１５より成る第１の折返し形モノポ−ル素子が−９０°に対応している。
図１２から明らかなように、無指向性の波源と配列による指向性を乗じた所謂指向性の積の原理に基づく指向性を呈している。
図１２に示した指向性は、２個のモノポ−ル素子により構成されるアレイアンテナの指向性であるが、モノポ−ル素子の数が２個以上の任意の数より成るアレイアンテナの場合にも同様の指向性を得ることができる。
尚、図１２において、半径方向は相対電界強度（ｄＢ）である。
【００１７】
図１１には、第１及び第２の折返し形モノポ−ル素子を同相で励振するように構成した場合を例示してあるが、給電回路を図１３に示すように構成することによって、逆相で励振することができる。
図１３（ａ）は、図１１（ａ）と同様の斜視図、図１３（ｂ）は、図１１（ｂ）と同様の斜視図で、図に示すように、共通の接地導体１２、下側の分割接地導体部分１２１１及び１２２１、上側の分割接地導体部分１６１１及び１６２１、導体１２Ｃ  、１２１２、１２２２、１６１２、１６２２、１７１  及び１７２  より成る給電回路をＳ字形に形成することによって、第１及び第２のモノポ−ル素子を互いに逆相で励振することができる。
図１１及び図１３に示した何れの給電回路においても、第１及び第２の分岐給電回路を形成する導体（１２１２及び１２２２）の幅を互いに異ならせることにより給電電力の分配比を変えることができ、又、共通の同軸接栓３Ｃ  から第１及び第２のモノポ−ル素子の給電点（第３の垂直方向素子１１１５及び１１２５の各下端部）までの給電回路の長さを互いに異ならせることによって励振位相を互いに異ならせることができるから、第１及び第２の給電回路の幅及び長さを適当に調整することにより、アレイアンテナとしての指向性を制御することができる。
【００１８】
図１４（ａ）は、本発明アンテナを用いて形成したアレイアンテナの他の例を示す斜視図、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）の裏側から見た斜視図で、１５Ｂ１ないし１５Ｂ４は折り曲げ形に形成した地線で、例えば地線１５Ｂ１及び１５Ｂ２を形成するに当たって、１本の棒状体を基板１０に穿った孔隙に挿通し、その中心部を基板１０と機械的に結合させると共に、下側の分割接地導体部分１２１１と電気的に接続した後、基板１０から適宜間隔を隔てた箇所から折り曲げて地線１５Ｂ１及び１５Ｂ２を形成する。地線１５Ｂ３及び１５Ｂ４を形成する場合も同様である。
１本の棒状体を折り曲げる代わりに、１本の棒状体の両端部に基板１０の板面と平行な棒状体を熔着して地線を形成してもよい。
他の符号及び構成は、図１２と同様である。
本実施例においては、地線１５Ｂ１ないし１５Ｂ４を折り曲げ形に形成してあるため、アンテナ全体を小形化することが可能なばかりでなく、地線１５Ｂ１ないし１５Ｂ４の各長さをほぼ１／４  λに選ぶことによって、モノポ−ル素子を形成する第３の垂直方向素子１１１５及び１１２５と地線１５Ｂ１ないし１５Ｂ４との電気的接続部のインピ−ダンスを低下させることができるため、図１３に示したように、直線状の地線を取り付けた場合と同様の効果を得ることができる。
又、地線１５Ｂ１ないし１５Ｂ４から各放射される電磁界が互いに打ち消し合うように作用するため、不要放射を低減させることができる。
図１以下の各図に示した実施例における本発明アンテナにおいても、地線の形状を折返し形に形成することによって前記と同様の効果を収めることができ、又、前記各実施例に示した本発明アンテナを素子アンテナとしてアレイアンテナを構成することが可能で、何れのアンテナを素子アンテナとした場合においても地線の形状を直線状又は折返し形に形成することができる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明アンテナにおいては、給電回路を形成する同軸線路又はマイクロストリップ線路に流れようとする電流が阻止される構成であるため、地線と給電回路とをほぼ同一平面に設けることが可能で、従来のアンテナに比し、アンテナの姿勢を低くすることができ、モノポ−ル素子を折り曲げ形に形成することによってアンテナ全体の姿勢を更に低くすることが可能であるから、移動通信における移動体に取り付けるための垂直偏波用アンテナとして好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す斜視図である。
【図２】本発明の他の実施例を示す斜視図である。
【図３】本発明の他の実施例を示す斜視図である。
【図４】本発明の他の実施例を示す斜視図である。
【図５】本発明の他の実施例を示す斜視図である。
【図６】本発明の他の実施例を示す斜視図である。
【図７】本発明アンテナにおける反射減衰量の周波数特性を示す図である。
【図８】本発明アンテナの指向性を示す図である。
【図９】本発明の他の実施例を示す斜視図である。
【図１０】本発明アンテナにおける反射減衰量の周波数特性を示す図である。
【図１１】本発明アンテナを用いて形成したアレイアンテナを示す斜視図である。
【図１２】本発明アンテナを用いて形成したアレイアンテナの指向性を示す図である。
【図１３】本発明アンテナを用いて形成したアレイアンテナを示す斜視図である。
【図１４】本発明アンテナを用いて形成したアレイアンテナを示す斜視図である。
【図１５】従来のアンテナを示す斜視図である。
【符号の説明】
１              モノポ−ル素子
２              給電回路
３              同軸接栓
４              同軸接栓の取り付け用フランジ
５１  、５２        地線
６              分岐導体
７              接続線
８              短絡板
１０            誘電体基板
１１            モノポ−ル素子を形成する導体
１２            共通の接地導体
１２１            下側の分割接地導体部分
１６１            上側の分割接地導体部分
１５            地線
１２２            給電回路を形成する導体
１６２            分岐導体を形成する導体
１７            接続線を形成する導体
９              阻止套菅
１１              モノポ−ル素子における第１の垂直方向素子
１２              モノポ−ル素子における水平方向素子
１３              モノポ−ル素子における第２の垂直方向素子
６１              分岐導体
９１              スリット
６２              上側の分割外部導体部分
２２              下側の分割外部導体部分
７１              接続線
１１１            モノポ−ル素子における第１の垂直方向素子
１１２            モノポ−ル素子における第１の水平方向素子
１１３            モノポ−ル素子における第２の垂直方向素子
１１４            モノポ−ル素子における第２の水平方向素子
１１５            モノポ−ル素子における第３の垂直方向素子
１８            寄生素子
１１１１、１１２１  モノポ−ル素子における第１の垂直方向素子
１１１２、１１２２  モノポ−ル素子における第１の水平方向素子
１１１３、１１２３  モノポ−ル素子における第２の垂直方向素子
１１１４、１１２４  モノポ−ル素子における第２の水平方向素子
１１１５、１１２５  モノポ−ル素子における第３の垂直方向素子
１２１１、１２２１  下側の分割接地導体部分
１６１１、１６２１  上側の分割接地導体部分
３Ｃ              共通の同軸接栓
４Ｃ              共通の同軸接栓取り付け用フランジ
１２Ｃ            共通の給電回路を形成する導体
１２１２、１２２２    分岐給電回路を形成する導体
１６１２、１６２２    分岐導体を形成する導体
１７１  、１７２    接続線を形成する導体
１５Ｂ１〜１５Ｂ４  地線
５１  〜５４        地線
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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