(57)【要約】【課題】広帯域で整合をとれ、放射部を小形装置の横から設置するのに適した小形化が可能な広帯域アンテナの提供を目的とする。【解決手段】板状モノポール素子１１を地板１２の横に直交配置し、その対向部を給電ポート１３とした広帯域アンテナ１０は、板状モノポール素子１１における給電側部１１ａのオフセット位置を地板１２における給電側部１２ａのほぼ中央から給電することで、地板１２の長さ２００ｍｍと板状モノポール素子１１における給電側部１１ａの上端１１ａ１から給電位置までの長さＬ＝１２２．５ｍｍとの和が、最低共振周波数０．４６ＧＨｚの約半波長となり、最低整合周波数である０．３９ＧＨｚから２．８ＧＨｚまでの広帯域でリターンロスＳ11を−１０ｄＢ以下に抑えることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対向する二辺の一方を給電位置が設定される給電側部とした板状モノポール素子と、
相対向する二辺の一方を給電位置が設定される給電側部とした地板と、
を備え、
前記板状モノポール素子と地板を直交配置して、両者の給電位置を対向させ給電ポートと成し、
前記地板の給電位置は、給電側部のほぼ中央に設定し、
前記板状モノポール素子の給電位置は、給電側部において給電線とのインピーダンス整合がとれるようにオフセットした、
ことを特徴とする広帯域アンテナ。
【請求項２】
相対向する二辺の一方を給電位置が設定される給電側部とした複数の板状モノポール素子と、
前記板状モノポール素子の数以上の相対向する二辺を有し、各二辺の一方を給電位置が設定される給電側部とした地板と、
を備え、
前記複数の板状モノポール素子を地板に直交配置して、地板における各給電側部の給電位置に板状モノポール素子の給電位置を各々対向させ複数の給電ポートと成し、
前記地板の給電位置は、各給電側部の中央に設定し、
前記複数の板状モノポール素子の給電位置は、給電側部において給電線とのインピーダンス整合がとれるようにオフセットした、
ことを特徴とする広帯域アンテナ。
【請求項３】
前記板状モノポール素子および／または地板は、誘電体基板の一面に導電部を設けたプリント基板で構成するようにしたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の広帯域アンテナ。
【請求項４】
前記地板は、誘電体基板の一面に導電部を設け、誘電体基板の他面に平面回路を設けたプリント基板で構成し、
前記プリント基板に設けた平面回路から前記板状モノポール素子へ給電するようにしたことを特徴とする請求項１に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、広帯域に整合のとれる広帯域アンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年はスマートフォン等の普及により、高速・大容量の伝送を可能にする超広帯域（ＵＷＢ）無線システム、ＵＨＦ帯のホワイトスペースを使った無線システムやコグニティブ無線システム等が注目されている。このような通信システムでは非常に広帯域の周波数を使用することが前提であるため、広帯域特性を有するアンテナが必要となる。
【０００３】
広帯域特性を有するアンテナとして、アンテナエレメントをスパイラル状に形成したスパイラルアンテナが知られているが、基板に形成するアンテナエレメントの形状から縦横がほぼ同寸法の略正方形となってしまうため、小形アンテナとしての収納箇所に制約があり、携帯式通信デバイスで採用するのに適さない場合がある。
【０００４】
また、図１７に示すように、プリント基板１００１の表面に楕円形の放射素子１００２を形成し、プリント基板１００１の裏面にグランド導体１００３を形成することで、広い地板を必要としないモノポールアンテナの技術も提案されている（例えば、非特許文献１を参照）。このモノポールアンテナでは、プリント基板１００１の形状が正方形に制限されることがなく、アンテナ配置箇所の自由度を高めることができ、また、放射素子１００２の楕円における長軸ａと短軸ｂの長さの比を変えることで帯域を若干変化させることができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】倉本，「ワイヤレスＰＡＮを目指した広帯域アンテナ」，電子情報通信学会論文誌  Ｂ  Ｖｏｌ．Ｊ９０−Ｂ  Ｎｏ．９，社団法人情報通信学会，２００７年，ｐ.７９７−８０９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記非特許文献１に記載された発明では、地板とアンテナ素子が同一基板上に形成されるため、基板全体にある程度の大きさが必要となり、十分な小形化を図れるとは言えない。また、複数の周波数帯や複数の通信プロトコルに対応するためには、複数の入出力端子を持たせるマルチポート化が必要になるが、被特許文献１に記載の発明では、マルチポート化に対応できない。
【０００７】
そこで、本発明は、小形装置への設置に適した小形化が可能で、広帯域特性を実現でき、マルチポート化にも対応可能な広帯域アンテナの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、請求項１に係る広帯域アンテナは、相対向する二辺の一方を給電位置が設定される給電側部とした板状モノポール素子と、相対向する二辺の一方を給電位置が設定される給電側部とした地板と、を備え、前記板状モノポール素子と地板を直交配置して、両者の給電位置を対向させ給電ポートと成し、前記地板の給電位置は、給電側部のほぼ中央に設定し、前記板状モノポール素子の給電位置は、給電側部において給電線とのインピーダンス整合がとれるようにオフセットした、ことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項２に係る広帯域アンテナは、相対向する二辺の一方を給電位置が設定される給電側部とした複数の板状モノポール素子と、前記板状モノポール素子の数以上の相対向する二辺を有し、各二辺の一方を給電位置が設定される給電側部とした地板と、を備え、前記複数の板状モノポール素子を地板に直交配置して、地板における各給電側部の給電位置に板状モノポール素子の給電位置を各々対向させ複数の給電ポートと成し、前記地板の給電位置は、各給電側部の中央に設定し、前記複数の板状モノポール素子の給電位置は、給電側部において給電線とのインピーダンス整合がとれるようにオフセットした、ことを特徴とする。
【００１０】
また、請求項３に係る広帯域アンテナは、前記請求項１又は請求項２に記載の広帯域アンテナにおいて、前記板状モノポール素子および／または地板は、誘電体基板の一面に導電部を設けたプリント基板で構成するようにしたことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４に係る広帯域アンテナは、前記請求項１に記載の広帯域アンテナにおいて、前記地板は、誘電体基板の一面に導電部を設け、誘電体基板の他面に平面回路を設けたプリント基板で構成し、前記プリント基板に設けた平面回路から前記板状モノポール素子へ給電するようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に係る発明によれば、板状モノポール素子における給電側部の上端から給電位置までの長さと地板における給電側部から対向辺までの長さとの和が、整合周波数帯域（例えば、リターンロスＳ11が−１０ｄＢ以下となる周波数帯域）の最低共振周波数の約半波長となって、広い周波数帯域でリターンロスが低減されて広帯域化を実現でき、直交配置された板状モノポール素子と地板とから成る構造は、地板を小形装置内に設置し、板状モノポール素子を小形装置横から設置するのに適する。しかも、板状モノポール素子のモノポール長は、最低整合周波数（整合周波数帯域の最低周波数）の約０．２波長とすることができ、通常のモノポールアンテナよりも小形化できる。
【００１３】
また、請求項２に係る発明によれば、板状モノポール素子の数だけマルチポート化が可能となる。
【００１４】
また、請求項３に係る発明によれば、プリント基板の製造技術を使うことで、地板や板状モノポール素子の量産が容易になることに加え、地板や板状モノポール素子に適度な強度を持たせることができる。
【００１５】
また、請求項４に係る発明によれば、板状モノポール素子への給電構造を単純化でき、高い生産性を期待できる。また、地板を設けるプリント基板には、小形装置の送受信機等のデバイスを実装することができる。すなわち、アンテナの地板を送受信機等の回路基板と共用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】（１）は本発明に係る広帯域アンテナの第１実施形態を示す概略構成図である。（２）は板状モノポール素子への給電位置を給電側部の下端とした対比構成例を示す概略構成図である。（３）は板状モノポール素子への給電位置を給電側部の中央とした対比構成例を示す概略構成図である。
【図２】（ａ）は、図１の（１）〜（３）の各構成におけるリターンロスを対比して示した周波数特性図である。（ｂ）は、図２（ａ）における０．３ＧＨｚ〜０．８ＧＨｚの領域を拡大して示した周波数特性図である。
【図３】各周波数における第１実施形態の広帯域アンテナの指向性を示す図である。
【図４】板状モノポール素子と地板における各部の寸法パラメータを示す概略構成図である。
【図５】板状モノポール素子と地板における各部寸法を変化させたときの周波数特性図である。
【図６】板状モノポール素子の給電位置から下端までの距離をパラメータとしたことを示す概略構成図である。
【図７】板状モノポール素子の給電位置から下端までの距離を変化させたときの周波数特性図である。
【図８】地板の給電位置を変化させたオフセット距離を示す概略構成図である。
【図９】地板の給電位置を変化させたときの周波数特性図である。
【図１０】本発明に係る広帯域アンテナを小形装置に設置した一例を示す外観斜視図である。
【図１１】プリント基板を利用して板状モノポール素子と地板を構成した第２実施形態に係る広帯域アンテナの概略構成図である。
【図１２】第２実施形態に係る広帯域アンテナの周波数特性図である。
【図１３】マイクロストリップラインから板状モノポール素子に給電する第３実施形態に係る広帯域アンテナの概略構成図である。
【図１４】第３実施形態に係る広帯域アンテナの周波数特性図である。
【図１５】２ポート化した第４実施形態に係る広帯域アンテナの概略構成図である。
【図１６】第４実施形態の広帯域アンテナにおいて第１板状モノポール素子に信号入力したときのリターンロスおよびアイソレーションを示した周波数特性図である。
【図１７】従来の広帯域モノポールアンテナ例の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、添付図面に基づいて、本発明に係る広帯域アンテナの実施形態につき説明する。
【００１８】
図１（１）は、本発明に係る広帯域アンテナの第１実施形態を示す概略構成図である。広帯域アンテナ１０は、板状モノポール素子１１を地板１２の横に直交配置し、その対向部位に給電ポート１３を設けたものである。
【００１９】
板状モノポール素子１１は、縦方向の相対向する二辺である給電側部１１ａと非給電側部１１ｂを有し、給電側部１１ａに設定される給電位置は、給電ポート１３に接続される給電線とのインピーダンス整合がとれるようにオフセットした。本実施形態における板状モノポール素子の側面形状は、縦１５０ｍｍ×横５０ｍｍの長方形とし、給電側部１１ａの全長が１５０ｍｍで、上端１１ａ１から給電側部１１ａに設けた給電位置までの長さＬは１２２．５ｍｍにオフセットしている。なお、本図の上下は便宜上のもので、例えば、給電側部１１ａの下端１１ａ２から１２２．５ｍｍの位置を給電位置としても良い。また、板状モノポール素子の長方形の各頂点は、適度に角を削りアールを持たせた形状でもよい。
【００２０】
地板１２は、一辺２００ｍｍの正方形であり、相対向する二辺を２組備えるものであり、そのうち一組の相対向する二辺から給電側部１２ａを定め、この給電側部１２ａの中央に給電位置を設定し、この給電位置から対向位置にある非給電側部１２ｂまでの距離は２００ｍｍである。また、地板の正方形の各頂点は、適度に角を削りアールを持たせた形状でもよい。
【００２１】
上述した第１実施形態に係る広帯域アンテナ１０と対比するために、図１（２）に示す第１対比構成例の広帯域アンテナ１０′は、板状モノポール素子１１における給電側部１１ａの下端１１ａ２を給電位置として地板１２と接続したものである。すなわち、広帯域アンテナ１０′においては、板状モノポール素子１１における給電側部１１ａの上端１１ａ１から給電位置までの長さＬは１５０ｍｍとなる。
【００２２】
また、図１（３）に示す第１対比構成例の広帯域アンテナ１０″は、板状モノポール素子１１における給電側部１１ａの中央を給電位置として地板１２と接続したものである。すなわち、広帯域アンテナ１０″においては、板状モノポール素子１１における給電側部１１ａの上端１１ａ１から給電位置までの長さＬは７５ｍｍとなる。
【００２３】
図２（ａ）は、広帯域アンテナ１０，１０′，１０″の各リターンロスＳ11を対比して示した周波数特性図であり、図２（ｂ）は、その０．３〜０．８〔ＧＨｚ〕の周波数範囲を拡大して示したものである。ここでは、板状モノポール素子１１および地板１２の銅厚さを３２μｍとし，給電ポート１３で地板１２から板状モノポール素子１１を直接給電するモデルを設定し、ＨＦＳＳを用いて計算した。
【００２４】
広帯域アンテナ１０′のように板状モノポール素子１１の下端１１ａ２から給電すると、リターンロスＳ11を−１０ｄＢ以下に抑えられる周波数範囲を広くとることができない。広帯域アンテナ１０″のように板状モノポール素子１１の中央から給電すると、０．８ＧＨｚ〜１．７ＧＨｚの範囲でリターンロスＳ11が約−１０ｄＢを上回り、整合が良くない。すなわち、図１７に示した従来の広帯域モノポールアンテナのようにモノポール素子を中央から給電するのでは良い広帯域整合が得られないことが分かる。
【００２５】
一方、第１実施形態に係る広帯域アンテナ１０のように、適切なオフセット位置（Ｌ＝１２２．５ｍｍ）から給電することにより、０．３９ＧＨｚ〜２．８ＧＨｚ（比帯域１５０％）の広帯域で、リターンロスＳ11が−１０ｄＢ以下の整合を得られることが分かる。
【００２６】
なお、リターンロスＳ11が−１０ｄＢ以下となる最低周波数は、板状モノポール素子１１における長さＬが長いほど低くなっていることが、図２（ａ），（ｂ）の周波数特性図からわかる。
【００２７】
ここで、Ｌ＝１２２．５ｍｍとオフセットした広帯域アンテナ１０においては、リターンロスＳ11が−１０ｄＢ以下となる最低共振周波数が約０．４６ＧＨｚであり、その半波長は約３２６ｍｍである。これは、広帯域アンテナ１０における地板１２の長さ（給電側部１３ａから非給電側部１３ｂまでの長さ）２００ｍｍと板状モノポール素子１１における給電側部１１ａの上端１１ａ１から給電位置までの長さＬ＝１２２．５ｍｍとの和である３２２．５ｍｍにほぼ一致する。
【００２８】
また、Ｌ＝１５０ｍｍとした広帯域アンテナ１０′においては、最低共振周波数が０．３９ＧＨｚ付近であり、その半波長３８５ｍｍに対し、地板１２の長さ２００と板状モノポール素子１１のＬ＝１５０ｍｍの和は３５０ｍｍとなり、両値を近似値と看做し得る。Ｌ＝７５ｍｍとした広帯域アンテナ１０″においては、最低共振周波数が０．５４ＧＨｚ付近であり、その半波長２７８ｍｍに対し、地板１２の長さ２００ｍｍと板状モノポール素子１１のＬ＝７５ｍｍの和は２７５ｍｍとなり、両値はほぼ一致する。
【００２９】
このように、板状モノポール素子１１と地板１２を直交配置して対向部位に設けた給電ポート１３より給電する構造の広帯域アンテナ１０，１０′，１０″においては、板状モノポール素子１１における給電側部１１ａの上端１１ａ１から給電位置までの長さＬと地板１２における給電側部１２ａから非給電側部１２ｂまでの長さとの和が、最低共振周波数の約半波長となるので、板状モノポール素子１１におけるＬを長くして地板１２の長さを短くしたり、逆に板状モノポール素子１１におけるＬを短くして地板１２の長さを長くしたりして、最低共振周波数を変えずに（最低整合周波数を変えずに）ある程度アンテナ寸法を変えることができ、装置内のアンテナ収容部の形状に適合させやすいという利点がある。
【００３０】
しかも、板状モノポール素子１１における給電位置をオフセットした本実施形態に係る広帯域アンテナ１０においては、その最低整合周波数から比帯域１５０％の広い帯域で良好な整合を実現できる。しかも、板状モノポール素子１１のモノポール長は、最低整合周波数の波長の約０．２波長になるので、ＵＨＦ帯の通信アンテナとしても小形に構成できる。
【００３１】
なお、図３は、広帯域アンテナ１０の全電力（偏波で分離していない電力）での指向性を周波数毎に示したものである。０．５ＧＨｚ以下では水平ダイポールパターンのようにｙ軸にヌルが形成され（図３（ａ），（ｂ），（ｃ）を参照）、板状モノポール素子１１と地板１２とでダイポールのような動作をしていると思われる。一方、０．８ＧＨｚ以上では垂直モノポールパターンのようにｚ軸にヌルが形成されるものとなり（図３（ｆ），（ｇ），（ｈ）を参照）、主に板状モノポール素子１１が放射部として動作していると思われる。
【００３２】
ここで、板状モノポール素子や地板の各部寸法を変化させたときにどのような特性変化が起きるか、いくつか例示する。
【００３３】
図４に示すように、板状モノポール素子１１における給電位置から上端までの長さａ１（＝Ｌ）を１２２．５ｍｍ、給電位置から下端までの長さａ２を２７．５ｍｍ、幅ｂを５０ｍｍとし、地板１２の給電側部および非給電側部の長さＡを２００ｍｍ、これに直交する辺の長さＢを２００ｍｍとしたとき、各部位の長さをその基本寸法から１０ｍｍ長くしたときの周波数特性を図５に示す。どの部位を変化させても、周波数特性に変化が生ずることが分かる。特に、板状モノポール素子におけるａ１は最低共振周波数（図中、ｆ1で示す周波数帯域を参照）を低めるように関与し、板状モノポール素子におけるａ２は２番目に低い共振周波数（図中、ｆ2で示す周波数帯域を参照）を低めるように関与していると思われる。
【００３４】
図６に示す広帯域アンテナは、板状モノポール素子１１における給電位置から下端までの長さａ２を変化させたときの特性をみるための構成で、板状モノポール素子１１における給電位置から上端までの長さａ１を１２２．５ｍｍ、幅ｂを５０ｍｍとし、地板１２の給電側部および非給電側部の長さＡを２００ｍｍ、これに直交する辺の長さＢを２００ｍｍとした。この構成で、ａ２を変化させたときの周波数特性が図７である。ａ２が長くなるほど、２番目に低い共振周波数が低くなって行くことが分かる。また、前述した第１実施形態の広帯域アンテナ１０における板状モノポール素子１１の場合に相当するａ２＝２７．５ｍｍよりも長くすると、２番目に低い共振周波数以上での整合が劣化し、２７．５ｍｍよりも短くすると、最低共振周波数から２番目に低い共振周波数までの間で整合が劣化している。このことから、上述した第１実施形態に係る広帯域アンテナ１０のように、板状モノポール素子１１では給電位置を適切にオフセットすることが広帯域特性を得る上で重要と分かる。
【００３５】
図８に示す広帯域アンテナは、地板１２における給電位置を給電側部の中央から図の手前側へずらしたときの特性を見るための構成で、板状モノポール素子１１における給電位置から上端までの長さａ１を１２２．５ｍｍ、給電位置から下端までの長さａ２を２２．５ｍｍ、幅ｂを５０ｍｍとし、地板１２の給電側部および非給電側部の長さＡを２００ｍｍ、これに直交する辺の長さＢを２００ｍｍとした。この構成で、地板１２の給電位置を変化させたときの周波数特性が図９である。オフセット距離１０ｍｍ（図８中、板状モノポール素子を破線で示す位置）では、顕著な整合劣化は生じていないが、オフセット距離５０ｍｍ（図８中、板状モノポール素子を点線で示す位置）では、最低共振周波数から２番目に低い共振周波数までの間で整合が劣化している。このことから、地板１２の給電位置である給電側部の中央とは、厳密にＡ／２のみに限定されるのでなく、顕著な整合劣化が生じない許容範囲を含むものである。
【００３６】
図１０は、上述した広帯域アンテナ１０を実装したアンテナ装置１００の外観を示すものである。略正方形の地板１２を装置本体１０１内に収納し、その側部へ着脱可能な放射部１０２内に板状モノポール素子１１が収容される。第１実施形態のアンテナ装置１０であれば、装置本体１０１のサイズは縦２００ｍｍ×横２００ｍｍ×高さ５０ｍｍ程度と小形に形成でき、放射部１０２のサイズも縦１５０ｍｍ×横５０ｍｍ×厚さ５ｍｍ程度に形成できる。装置本体１０１と放射部１０２を着脱可能とすることで、アンテナ装置１００の可搬性を高めることができる。また、装置本体１０１内に設ける平面状の導体部分を地板１２として利用することもできる。たとえば、装置本体１０１に設ける表示用の液晶画面は導体とみなせるので、これを地板１２として利用することができる。
【００３７】
上述した第１実施形態の広帯域アンテナ１０は、板状モノポール素子１１および地板１２が３２μｍ厚の銅板で形成したので、扱いが難しい。そこで、図１１に示す第２実施形態に係る広帯域アンテナ２０は、アンテナ用プリント基板２１と地板用プリント基板２２から構成することで、量産を容易にすると共に、地板や板状モノポール素子に適度な強度を持たせた。
【００３８】
アンテナ用プリント基板２１は、約１ｍｍ厚の誘電体基板２１ａの一側面に導電層を形成あるいは導電膜を貼着して板状モノポール素子２１ｂとしたものであり、地板用プリント基板２２は、約１ｍｍ厚の誘電体基板２２ａの一側面に導電層を形成あるいは導電膜を貼着して地板２２ｂとしたものである。なお、アンテナ用プリント基板２１と地板用プリント基板２２の誘電体基板２１ａ，２２ａは、それぞれ板状モノポール素子２１ｂや地板２２ｂより広くしてもよい。
【００３９】
第２実施形態に係る広帯域アンテナ２０においては、板状モノポール素子２１ｂと地板２２ｂとに誘電体が接触することとなるため、その影響で広帯域特性が損なわれるようでは問題がある。図１２は、誘電体基板として比誘電率２．１７のテフロン（登録商標）を用いた場合の周波数特性と、比誘電率４．４のガラスエポキシマルチ（ＦＲ４）を用いた場合の周波数特性を示すものである。誘電体基板を設けない場合（比誘電率１の空気が接触しているものとみなす）と対比して、１．３ＧＨｚ以下では、何れの特性もほとんど変わらず、２．８ＧＨｚまでリターンロスを約−１０ｄＢ以下に抑制できている。このことから、広帯域アンテナ２０のように、アンテナ用プリント基板２１と地板用プリント基板２２を用いても、広帯域特性を保持できることが分かる。
【００４０】
図１３は、第３実施形態に係る広帯域アンテナ３０を示すもので、約１ｍｍ厚の誘電体基板３１ａの一側面に導電層を形成あるいは導電膜を貼着して板状モノポール素子３１ｂとしたアンテナ用プリント基板３１と、約１ｍｍ厚の誘電体基板３２ａの一側面に導電層を形成あるいは導電膜を貼着して地板３２ｂとし、他側面には給電用の平面回路として導体帯を形成あるいは導電膜を貼着してマイクロストリップライン３２ｃとした地板用プリント基板３２とから構成した。
【００４１】
すなわち、第３実施形態に係る広帯域アンテナ３０では、マイクロストリップライン３２ｃを板状アンテナ素子３１ｂの給電位置で電気的に接続することで、給電構造を単純化でき、地板用プリント基板３２上に送受信回路を設けた場合には、送受信回路との接続性を良くすることができる。なお、マイクロストリップライン３２ｃに代えて、同軸線路から給電する構造としても良い。この場合、同軸線路の中心導体を板状モノポール素子に電気的に接続し、同軸線路の外皮導体を地板に電気的に接続する。
【００４２】
図１４は、第３実施形態の広帯域アンテナ３０のようにマイクロストリップライン３２ｃで板状モノポール素子３１ｂへ給電する場合と、第１実施形態の広帯域アンテナ１０のように給電ポートで板状モノポール素子１１と地板１２へ直接給電（キャップ給電モデル）する場合とを対比させた周波数特性である。プリント基板の誘電体はテフロン（登録商標）で厚さは１ｍｍとして計算した。マイクロストリップライン３２ｃによる給電では、およそ０．７ＧＨｚ以上になるとリターンロスが−１０ｄＢを上回り、ギャップ給電モデルによる広帯域アンテナ１０よりリターンロスは増加している。しかしながら、給電ポート３３の構造の工夫などにより整合特性の改善が可能であり、量産に適した給電構造であり実用的である。
【００４３】
次に、マルチポート化した第４実施形態に係る広帯域アンテナ４０の構造について、図１５に基づき説明する。
【００４４】
広帯域アンテナ４０は、第１板状モノポール素子４１を地板４２の第１給電側部４２ａに直交配置して、その対向部位に第１給電ポート４３を設け、更に、地板４２の第２給電側部４２ｃに第２板状モノポール素子４４を直交配置して、その対向部位に第２給電ポート４５を設けたものである。
【００４５】
第１板状モノポール素子４１は、縦方向の相対向する二辺である給電側部４１ａと非給電側部４１ｂを有し、給電側部４１ａに設定される給電位置は、給電ポート４３に接続される給電線とのインピーダンス整合がとれるようにオフセットした。また、第２板状モノポール素子４４は、縦方向の相対向する二辺である給電側部４４ａと非給電側部４４ｂを有し、給電側部４４ａに設定される給電位置は、給電ポート４５に接続される給電線とのインピーダンス整合がとれるようにオフセットした。なお、第１，第２板状モノポール素子４１，４４の側面形状は、縦１５０ｍｍ×横５０ｍｍの長方形とし、給電側部４１ａ，４４ａの全長が１５０ｍｍで、給電側部４１ａ，４４ａに設定した給電位置であるオフセット位置から上端４１ａ１，４４ａ１までの長さＬは１２２．５ｍｍである。なお、本図の上下は便宜上のもので、例えば、給電側部４１ａ，４４ａの下端４１ａ２，４４ａ２から１２２．５ｍｍの位置を給電位置としても良い。
【００４６】
地板４２は、一辺２００ｍｍの正方形であり、相対向する二辺として第１給電側部４２ａと第１非給電側部４２ｂ、第２給電側部４２ｃと第２非給電側部４２ｄを備える。第１給電側部４２ａの中央には第１給電位置を設定し、第１板状モノポール素子４１の給電位置と対向させて第１給電ポート４３より給電される。同様に、第２給電側部４２ｃの中央には第２給電位置を設定し、第２板状モノポール素子４４の給電位置と対向させて第２給電ポート４５より給電される。
【００４７】
図１６は、第４実施形態に係る広帯域アンテナ４０において、第１板状モノポール素子４１側の第１給電ポート４３におけるリターンロスＳ11と、第２板状モノポール素子４４側の第２給電ポート４５に対するアイソレーションＳ21を示した周波数特性図である。参考に、第２板状モノポール素子４４を設けない場合のリターンロスＳ11（図２におけるＬ＝１２２．５ｍｍのときの周波数特性と同じ）を点線で示した。第２板状モノポール４４を設けない場合に比べて、Ｓ11が多少特性劣化する周波数は認められるものの、広帯域での使用に充分耐えうるものである。
【００４８】
また、２ポート化した広帯域アンテナ４０においては、０．４ＧＨｚ以上の周波数帯でＳ21が−１０ｄＢ以下となり、十分なアイソレーションがとれていることから、地板２２に第１，第２板状モノポール素子４１，４４を設置してマルチポート化しても、広帯域での使用が充分可能である。また、図４においては、高周波ほどアイソレーションＳ21が良い傾向にあり、高周波帯での使用に好適である。なお、マルチポート化により、アレーアンテナあるいはダイバーシチアンテナとしての利用が可能となる。
【００４９】
第４実施形態においては、地板４２の形状として、相対向する二辺を２組備える四角形を選定したが、例えば、六角形、八角形のように、相対向する二辺を３組以上備える形状の地板を用いれば、更に多くの多ポート化を期せる。また、前述した第２実施形態の広帯域アンテナ２０と同様に、誘電体基板の一側に第１板状モノポール素子を設けた第１アンテナ用プリント基板と、誘電体基板の一側に第２板状モノポール素子を設けた第２アンテナ用プリント基板と、誘電体基板の一側に地板を設けた地板用プリント基板とからマルチポートの広帯域アンテナを構成することで、量産を容易にすると共に、地板や板状モノポール素子に適度な強度を持たせるようにしても良い。
【００５０】
以上、本発明に係る広帯域アンテナを幾つかの実施形態に基づき説明したが、本発明は、これらの実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の構成を変更しない限りにおいて実現可能な全ての広帯域アンテナを権利範囲として包摂するものである。
【符号の説明】
【００５１】
１０      広帯域アンテナ（第１実施形態）
１１      板状モノポール素子
１１ａ    給電側部
１１ａ１  上端
１１ａ２  下端
１１ｂ    非給電側部
１２      地板
１２ａ    給電側部
１２ｂ    非給電側部
１３      給電ポート
２０      広帯域アンテナ（第２実施形態）
２１      アンテナ用プリント基板
２１ａ    誘電体基板
２１ｂ    板状モノポール素子
２２      地板用プリント基板
２２ａ    誘電体基板
２２ｂ    地板
２３      給電ポート
３０      広帯域アンテナ（第３実施形態）
３１      アンテナ用プリント基板
３１ａ    誘電体基板
３１ｂ    板状モノポール素子
３２      地板用プリント基板
３２ａ    誘電体基板
３２ｂ    地板
３２ｃ    マイクロストリップライン
３３      給電ポート
４０      広帯域アンテナ（第４実施形態）
４１      第１板状モノポール素子
４１ａ    給電側部
４１ａ１  上端
４１ａ２  下端
４１ｂ    非給電側部
４２      地板
４２ａ    第１給電側部
４２ｂ    第１非給電側部
４２ｃ    第２給電側部
４２ｄ    第２非給電側部
４３      第１給電ポート
４４      第２板状モノポール素子
４４ａ    給電側部
４４ａ１  上端
４４ａ２  下端
４４ｂ    非給電側部
４５      第２給電ポート
【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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【図１６】
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【図１７】
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