(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面における両縁の長手方向に沿って一対形成されたホット素子と、他面における両縁の長手方向に沿って一対形成されたアース素子とで構成された２組のダイポールアンテナが、長手方向に複数段形成されている細長い基板と、
前記２組のダイポールアンテナのそれぞれの中央部を囲むように近接して設置された２つの円弧状の無給電素子と、
前記基板の一面に形成され、給電点のホット側に接続されて、複数段の前記ホット素子に給電する分岐線路と、
前記基板の他面に形成され、前記給電点のアース側に接続されて、複数段の前記アース素子に給電するアース接続線路とを備え、
前記円弧状の２つの無給電素子は、前記基板の中心軸をほぼ中心とする円上に対称に配置されていることを特徴とする広帯域アンテナ。
【請求項２】
一面における両縁の長手方向に沿ってそれぞれ一対形成されたホット素子およびアース素子とで構成された２組のダイポールアンテナが、長手方向に複数段形成されている細長い基板と、
前記２組のダイポールアンテナのそれぞれの中央部を囲むように近接して設置された２つの円弧状の無給電素子と、
前記基板の他面に形成され、給電点のホット側に接続されて、複数段の前記ホット素子に給電する分岐線路と、
前記基板の一面に形成され、前記給電点のアース側に接続されて、複数段の前記アース素子に接続されたアース接続線路とを備え、
前記円弧状の２つの無給電素子は、前記基板の中心軸をほぼ中心とする円上に対称に配置されていることを特徴とする広帯域アンテナ。
【請求項３】
前記ダイポールアンテナと前記無給電素子とで単位素子が構成され、
１つの前記給電点から複数段の前記単位素子へ並列給電されるよう伝送線路が設けられており、前記伝送線路に位相線路が挿入されて放射パターンが前記位相線路の位相量に応じてチルトされることを特徴とする請求項１または２に記載の広帯域アンテナ。
【請求項４】
前記ホット素子は、前記基板における両縁の長手方向に沿って長さの異なる２対が形成され、前記アース素子は、前記基板における両縁の長手方向に沿って、前記長さの異なる２対のホット素子にそれぞれ対向する長さの異なる２対が形成されており、
前記円弧状の無給電素子は、前記対向する２対の前記ホット素子と２対の前記アース素子とからなる２組の前記ダイポールアンテナのそれぞれの中央部を囲むように、近接して２つ設置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の広帯域アンテナ。
【請求項５】
前記円弧状の無給電素子の弧度が、９０°以上で１８０°未満とされていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の広帯域アンテナ。
【請求項６】
一面における両縁の長手方向に沿って一対形成されたホット素子と、他面における両縁の長手方向に沿って一対形成されたアース素子とで構成された２組のダイポールアンテナが、長手方向に複数段形成されている細長い基板と、
前記２組のダイポールアンテナのそれぞれの中央部を囲むように近接して設置された２つの円弧状の無給電素子と、
前記基板の一面に形成され、給電点のホット側に接続されて、複数段の前記ホット素子に給電する分岐線路と、
前記基板の他面に形成され、前記給電点のアース側に接続されて、複数段の前記アース素子に給電するアース接続線路と、
前記基板にほぼ直交して配置された第２基板と、
前記第２基板に設置され、前記基板を囲むＣ形のダイポールアンテナとを備え、
前記円弧状の２つの無給電素子は、前記基板の中心軸をほぼ中心とする円上に対称に配置されており、前記Ｃ形のダイポールアンテナから放射される偏波が、複数段の前記ダイポールアンテナと前記無給電素子とで構成される単位素子から放射される偏波に対して直交していることを特徴とする広帯域アンテナ。
【請求項７】
一面における両縁の長手方向に沿ってそれぞれ一対形成されたホット素子およびアース素子とで構成された２組のダイポールアンテナが、長手方向に複数段形成されている細長い基板と、
前記２組のダイポールアンテナのそれぞれの中央部を囲むように近接して設置された２つの円弧状の無給電素子と、
前記基板の他面に形成され、給電点のホット側に接続されて、複数段の前記ホット素子に給電する分岐線路と、
前記基板の一面に形成され、前記給電点のアース側に接続されて、複数段の前記アース素子に接続されたアース接続線路と、
前記基板にほぼ直交して配置された第２基板と、
前記第２基板に設置され、前記基板を囲むＣ形のダイポールアンテナとを備え、
前記円弧状の２つの無給電素子は、前記基板の中心軸をほぼ中心とする円上に対称に配置されており、前記Ｃ形のダイポールアンテナから放射される偏波が、複数段の前記ダイポールアンテナと前記無給電素子とで構成される単位素子から放射される偏波に対して直交していることを特徴とする広帯域アンテナ。
【請求項８】
前記円弧状の無給電素子の弧度が、９０°以上で１８０°未満とされていることを特徴とする請求項６または７に記載の広帯域アンテナ。
【請求項９】
円筒を半截した形状の第１スペーサと第２スペーサとからなるスペーサを備え、
前記基板に対して前記第２基板を保持するよう前記第１スペーサと前記第２スペーサとがほぼ円筒状になるように、前記第１スペーサに前記第２スペーサを嵌合することを特徴とする請求項６から８のいずれかに記載の広帯域アンテナ。
【請求項１０】
前記第１スペーサおよび前記第２スペーサ内にそれぞれ前記円弧状の無給電素子が収納されることを特徴とする請求項９に記載の広帯域アンテナ。
【請求項１１】
前記基板に対して前記第２基板を保持するよう嵌合された前記第１スペーサと前記第２スペーサとを収納する円筒状ケースを備え、
前記第１スペーサと前記第２スペーサとには、外周面から突出するガイド片が形成されており、前記第１スペーサおよび前記第２スペーサの前記ガイド片の先端が、前記円筒状ケースの内周面に当接されて、前記基板と前記第２基板とが、前記円筒状ケース内のほぼ中心に保持されることを特徴とする請求項９または１０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、主に通信モジュールやブロードバンド通信に利用される小型の広帯域アンテナに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
基地局用アンテナとして複数のアンテナエレメントを直線状に多段配列させ、高利得かつ水平面内無指向特性で尖鋭なビームの放射指向特性が得られるアンテナが知られている。このアンテナには、複数のアンテナエレメントを直列に接続して給電する直列給電型と、電力分配して複数のアンテナエレメントに給電する並列給電型とに区分される。アンテナの指向特性は、各アンテナエレメントへ供給される励振電力量(振幅値)と励振位相とに応じた指向特性となる。
【０００３】
直列給電型のアンテナである従来の２段のコリニアアンテナ２００の構成を示す正面図を図４１（ａ）に、その下面図を図４１（ｂ）に示す。
図４１（ａ）（ｂ）に示す従来の２段のコリニアアンテナ２００は、それぞれダイポールアンテナを構成する１段目スリーブ素子２１０および２段目スリーブ素子２１１がスタックされて構成されている。１段目スリーブ素子２１０は、円筒状の上段スリーブパイプ２１０ａと下段スリーブパイプ２１０ｂとが向き合わされて構成されたダイポールアンテナにより構成されている。２段目スリーブ素子２１１も同様に、円筒状の上段スリーブパイプ２１１ａと下段スリーブパイプ２１１ｂとが向き合わされて構成されたダイポールアンテナにより構成されている。ダイポールアンテナを構成する上段スリーブパイプ２１０ａ，２１１ａと下段スリーブパイプ２１０ｂ，２１１ｂの電気長は、使用周波数の波長をλとした際に約λ／４とされている。また、１段目スリーブ素子２１０および２段目スリーブ素子２１１は、それぞれ異なる周波数の周波数信号を給電する２本の第１給電ケーブル２１２及び第２給電ケーブル２１３により直列給電されている。第１給電ケーブル２１２及び第２給電ケーブル２１３は、１段目スリーブ素子２１０および２段目スリーブ素子２１１内に挿通され、各段のスリーブ素子の給電点間の第１給電ケーブル２１２及び第２給電ケーブル２１３のそれぞれの電気長は、伝送される周波数信号の波長の略整数倍とされている。これにより、１段目スリーブ素子２１０および２段目スリーブ素子２１１がそれぞれ異なる周波数信号で同相給電されることから、２周波において通信に適する放射パターンを得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５０４８０１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のコリニアアンテナ２００は２周波で動作することから広帯域アンテナとなるが、部品点数が多く、組立工数が煩雑であるという問題点があった。
【０００６】
そこで、本発明は、シンプルな構造とされて部品点数が少なく、組立性が向上できると共にコストを低減し、量産時の歩留まりを向上することができる広帯域アンテナを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の広帯域アンテナは、一面における両縁の長手方向に沿って一対形成されたホット素子と、他面における両縁の長手方向に沿って一対形成されたアース素子とで構成された２組のダイポールアンテナが、長手方向に複数段形成されている細長い基板と、前記２組のダイポールアンテナのそれぞれの中央部を囲むように近接して設置された２つの円弧状の無給電素子と、前記基板の一面に形成され、給電点のホット側に接続されて、複数段の前記ホット素子に給電する分岐線路と、前記基板の他面に形成され、前記給電点のアース側に接続されて、複数段の前記アース素子に給電するアース接続線路とを備え、前記円弧状の２つの無給電素子は、前記基板の中心軸をほぼ中心とする円上に対称に配置されていることを最も主要な特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の広帯域アンテナは、一対のホット素子と一対のアース素子とで構成された２組のダイポールアンテナ、分岐線路およびアース接続線路が基板に形成され、２組のダイポールアンテナのそれぞれに近接して設置された２つの円弧状の無給電素子を備え、円弧状の２つの無給電素子は、基板の長手方向の中心を中心とする円上に対称に配置されているシンプルな構造とされていることから、部品点数が少なく、組立性が向上できると共にコストを低減し、量産時の歩留まりを向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施例の広帯域アンテナの構成を示す正面図およびその上面図である。
【図２】本発明の第１実施例の広帯域アンテナの構成を示す側面図およびその上面図である。
【図３】本発明の第１実施例の広帯域アンテナの構成を示す背面図およびその上面図である。
【図４】本発明の第１実施例の広帯域アンテナにおける基板の構成を示す正面図である。
【図５】本発明の第１実施例の広帯域アンテナにおける基板の構成を示す側面図である。
【図６】本発明の第１実施例の広帯域アンテナにおける基板の構成を示す背面図である。
【図７】本発明の第２実施例の広帯域アンテナの構成を示す正面図およびその上面図である。
【図８】本発明の第２実施例の広帯域アンテナの構成を示す背面図である。
【図９】本発明の第２実施例の広帯域アンテナにおける基板の構成を示す背面図である。
【図１０】本発明の第３実施例の広帯域アンテナの構成を示す図である。
【図１１】本発明の第４実施例の広帯域アンテナの構成を示す正面図およびその上面図である。
【図１２】本発明の第４実施例の広帯域アンテナの構成を示す側面図である。
【図１３】本発明の第４実施例の広帯域アンテナの構成を示す背面図である。
【図１４】本発明の第５実施例の広帯域アンテナの構成を示す正面図およびその上面図である。
【図１５】本発明の第５実施例の広帯域アンテナの構成を示す背面図である。
【図１６】本発明の第６実施例の広帯域アンテナにおいて弧度を約１２０°とした際の垂直偏波におけるＶＳＷＲの周波数特性を示す図である。
【図１７】本発明の第６実施例の広帯域アンテナにおいて弧度を約１２０°とした際の垂直面内の垂直偏波の放射パターンを示す図である。
【図１８】本発明の第６実施例の広帯域アンテナにおいて弧度を約１２０°とした際の水平面内の垂直偏波の放射パターンを示す図である。
【図１９】本発明の第６実施例の広帯域アンテナにおいて弧度を約９０°とした際の垂直面内の垂直偏波の放射パターンを示す図である。
【図２０】本発明の第６実施例の広帯域アンテナにおいて弧度を約１８０°とした際の垂直面内の垂直偏波の放射パターンを示す図である。
【図２１】本発明の第６実施例の広帯域アンテナにおいて弧度を約１２０°とした際の垂直偏波におけるＶＳＷＲの他の周波数特性を示す図である。
【図２２】本発明の第６実施例の広帯域アンテナにおいて弧度を約１２０°とした際の垂直面内の垂直偏波の放射パターンを示す図である。
【図２３】本発明の第６実施例の広帯域アンテナにおいて弧度を約１２０°とした際の水平面内の垂直偏波の放射パターンを示す図である。
【図２４】本発明の第７実施例の広帯域アンテナにおいて弧度を約１２０°とした際の水平偏波におけるＶＳＷＲの周波数特性を示す図である。
【図２５】本発明の第７実施例の広帯域アンテナにおいて弧度を約１２０°とした際の垂直面内の水平偏波の放射パターンを示す図である。
【図２６】本発明の第７実施例の広帯域アンテナにおいて弧度を約１２０°とした際の水平面内の水平偏波の放射パターンを示す図である。
【図２７】本発明の第７実施例の広帯域アンテナにおいて弧度を約９０°とした際の垂直面内の水平偏波の放射パターンを示す図である。
【図２８】本発明の第７実施例の広帯域アンテナにおいて弧度を約１８０°とした際の垂直面内の水平偏波の放射パターンを示す図である。
【図２９】本発明の第８実施例の広帯域アンテナの構成を示す図である。
【図３０】本発明の第８実施例の広帯域アンテナのＡ部の構成を拡大して断面図で示す正面図、Ａ部の構成を拡大して断面図で示す側面図である。
【図３１】本発明の第８実施例の広帯域アンテナの組立工程を示す図である。
【図３２】本発明の第８実施例の広帯域アンテナにおける第１スペーサの構成を示す正面図、背面図、側面図、下面図である。
【図３３】本発明の第８実施例の広帯域アンテナにおける第２スペーサの構成を示す正面図、背面図、側面図、下面図である。
【図３４】本発明の第９実施例の広帯域アンテナの構成の概要を示す正面図および保持具の構成を示す上面図である。
【図３５】本発明の第９実施例の広帯域アンテナの構成の概要を示す側面図である。
【図３６】本発明の第１０実施例の広帯域アンテナの構成の概要を示す正面図である。
【図３７】本発明の第１０実施例の広帯域アンテナの構成の概要を示す側面図である。
【図３８】本発明の第１１実施例の広帯域アンテナの構成を示す正面図および上面図である。
【図３９】本発明の第１１実施例の広帯域アンテナの構成を示す背面図である。
【図４０】本発明の第１１実施例の広帯域アンテナにおける基板の構成を示す正面図および背面図である。
【図４１】従来の広帯域アンテナであるコリニアアンテナの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の第１実施例の広帯域アンテナ１の構成を示す正面図を図１（ａ）に、その上面図を図１（ｂ）に、第１実施例の広帯域アンテナ１の構成を側面図を図２（ａ）に、その上面図を図２（ｂ）に、第１実施例の広帯域アンテナ１の構成を示す背面図を図３（ａ）に、その上面図を図３（ｂ）に、第１実施例の広帯域アンテナ１における基板の構成を示す正面図を図４に、第１実施例の広帯域アンテナ１における基板の構成を示す側面図を図５に、第１実施例の広帯域アンテナ１における基板の構成を示す背面図を図６に示す。
これらの図に示す本発明の第１実施例の広帯域アンテナ１は、それぞれダイポールアンテナで構成される１段目素子１１と２段目素子１２とが２段にスタックされて構成されている。１段目素子１１および２段目素子１２とは高周波特性の良好なフッ素樹脂基板などの基板１０上に形成されている。すなわち、縦に細長い矩形状とされた基板１０の表面の下部には、１段目素子１１を構成する２本のホット素子１１ａ，１１ｂが両縁の長手方向に沿って縦に細長い矩形状で一対形成されている。また、基板１０の表面の中央より上部には、２段目素子１２を構成する２本のホット素子１２ａ，１２ｂが両縁の長手方向に沿って縦に細長い矩形状で一対形成されている。さらに、基板１０の裏面の中央より下部には、１段目素子１１を構成する２本のアース素子１１ｃ，１１ｄが両縁の長手方向に沿って縦に細長い矩形状で一対形成されている。また、基板１０の裏面の上部には、２段目素子１２を構成する２本のアース素子１２ｃ，１２ｄが両縁の長手方向に沿って縦に細長い矩形状で一対形成されている。１段目素子１１において、ホット素子１１ａとアース素子１１ｃ、および、ホット素子１１ｂとアース素子１１ｄとが、互いに対向して形成されて、２組のダイポールアンテナが構成されている。また、２段目素子１２において、ホット素子１２ａとアース素子１２ｃ、および、ホット素子１２ｂとアース素子１２ｄとが、互いに対向して形成されて、２組のダイポールアンテナが構成されている。
【００１１】
１段目素子１１において、ホット素子１１ａとアース素子１１ｃとからなるダイポールアンテナを囲むように、半径がｒ１で弧度がθ１とされた円弧状の無給電素子１１ｅが近接配置され、ホット素子１１ｂとアース素子１１ｄとからなるダイポールアンテナを囲むように、半径がｒ１で弧度がθ１とされた円弧状の無給電素子１１ｆが近接配置されている。また、２段目素子１２において、ホット素子１２ａとアース素子１２ｃとからなるダイポールアンテナを囲むように、半径がｒ１で弧度がθ１とされた円弧状の無給電素子１２ｅが近接配置され、ホット素子１２ｂとアース素子１２ｄとからなるダイポールアンテナを囲むように、半径がｒ１で弧度がθ１とされた円弧状の無給電素子１２ｆが近接配置されている。このように構成された１段目素子１１，２段目素子１２の各段の素子を、以下の説明では単位素子と呼ぶ。
【００１２】
基板１０のほぼ中央に給電点１３が配置されて、この給電点１３のホット側に接続されている第１分岐線路１４ａと第２分岐線路１４ｂが、基板１０の表面において、その長手方向の中心線にほぼ沿って上下に延伸するよう形成されている。給電点１３から下側に延伸する第１分岐線路１４ａに、上端部が互いに相向かうようにＬ字状に折曲された１段目素子１１のホット素子１１ａ，１１ｂの先端が接続され、給電点１３から上側に延伸する第２分岐線路１４ｂに、上端部が互いに相向かうようにＬ字状に折曲された２段目素子１２のホット素子１２ａ，１２ｂの先端が接続されている。また、給電点１３のアース側に接続されているアース線路１４ｃが、基板１０の裏面において、その長手方向の中心線にほぼ沿って上下に延伸するよう幅広に形成されている。給電点１３から下側に延伸するアース線路１４ｃに、下端部が互いに相向かうようにＬ字状に折曲された１段目素子１１のアース素子１１ｃ，１１ｄの先端が接続され、給電点１３から上側に延伸するアース線路１４ｃに、下端部が互いに相向かうようにＬ字状に折曲された２段目素子１２のアース素子１２ｃ，１２ｄの先端が接続されている。これにより、第１分岐線路１４ａと第２分岐線路１４ｂおよびアース線路１４ｃからなる伝送線路を介して、給電点１３から１段目素子１１および２段目素子１２に並列給電される。
なお、基板１０の表面に形成された第１分岐線路１４ａと第２分岐線路１４ｂとは、基板１０の裏面に形成された幅広のアース線路１４ｃ上に形成されており、上記伝送線路はストリップ線路とされている。このストリップ線路により、給電点１３から１段目素子１１および２段目素子１２に並列に給電されている。
【００１３】
このように構成された本発明の第１実施例の広帯域アンテナ１は、図１に示すように、無給電素子１１ｅ，１１ｆ，１２ｅ，１２ｆの長さがＬ１、１段目素子１１の無給電素子１１ｅ，１１ｆの上端から、２段目素子１２の無給電素子１２ｅ，１２ｆの下端までの間隔がＬ２とされている。また、図３，図４に示すように、ホット素子１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂの長さがＬ５でその幅がＬ７、アース素子１１ｃ，１１ｄ，１２ｃ，１２ｄの長さがＬ５でその幅がＬ７、１段目素子１１のホット素子１１ａ，１１ｂの上端から、２段目素子１２のホット素子１２ａ，１２ｂの下端までの間隔がＬ６、１段目素子１１のアース素子１１ｃ，１１ｄの上端から、２段目素子１２のアース素子１２ｃ，１２ｄの下端までの間隔がＬ６、ホット素子１１ａとホット素子１１ｂ間の間隔と、ホット素子１２ａとホット素子１２ｂ間の間隔がＬ８、アース素子１１ｃとアース素子１１ｄ間の間隔と、アース素子１２ｃとアース素子１２ｄ間の間隔がＬ８とされている。また、第１分岐線路１４ａおよび第２分岐線路１４ｂの幅がＬ９とされ、図６に示すように、アース線路１４ｃの幅がＬ１０とされている。
【００１４】
このように構成された本発明の第１実施例の広帯域アンテナ１が立設されて垂直面内に置かれることにより、１段目素子１１におけるホット素子１１ａ，１１ｂとアース素子１１ｃ，１１ｄにより構成された２組のダイポールアンテナが垂直偏波アンテナとして動作すると共に、２段目素子１２におけるホット素子１２ａ，１２ｂとアース素子１２ｃ，１２ｄにより構成された２組のダイポールアンテナが垂直偏波アンテナとして動作する。１段目素子１１の垂直偏波アンテナに近接して２つの無給電素子１１ｅ，１１ｆを配置すると共に、２段目素子１２の垂直偏波アンテナに近接して２つの無給電素子１２ｅ，１２ｆを配置することにより、１段目素子１１および２段目素子１２は複共振を生じて広帯域化されるようになる。ここで、長さＬ１を約３０ｍｍ、長さＬ２を約６０ｍｍ、長さＬ５を約２３ｍｍ、長さＬ６を約５５．５ｍｍ、長さＬ７を約３ｍｍ、長さＬ８を約１２．５ｍｍ、長さＬ９を約１ｍｍ、長さＬ１０を約８ｍｍとし、弧度θ１を約１２０°、半径ｒ１を約１０．５ｍｍとした時に、約２５００ＭＨｚ〜約２６５０ＭＨｚの周波数帯域において約１．５以下の電圧定在波比（ＶＳＷＲ）を得ることができる。この周波数帯域の中心周波数は２５７５ＭＨｚとなる。
【００１５】
次に、本発明の第２実施例の広帯域アンテナ２の構成を図７，図８，図９に示す。図７は、第２実施例の広帯域アンテナ２の構成を示す正面図およびその上面図であり、図８は、第２実施例の広帯域アンテナ２の構成を示す背面図であり、図９は、第２実施例の広帯域アンテナ２における基板２０の構成を示す背面図である。
これらの図に示すように、本発明の第２実施例の広帯域アンテナ２は、フッ素樹脂基板等の高周波特性の良好な細長い矩形状の基板２０の裏面おいて、その両縁の長手方向に沿って１段目素子２１における２本のホット素子２１ａ，２１ｂと２本のアース素子２１ｃ，２１ｄ、および、２段目素子２２における２本のホット素子２２ａ，２２ｂと２本のアース素子２２ｃ，２２ｄがそれぞれ一対づつ形成されている。ホット素子２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂは、第１実施例の広帯域アンテナ１におけるホット素子１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂと同形状とされ、基板２０の裏面ではあるが同位置に形成されている。また、アース素子２１ｃ，２１ｄ，２２ｃ，２２ｄは、第１実施例の広帯域アンテナ１におけるアース素子１１ｃ，１１ｄ，１２ｃ，１２ｄと同形状とされ、基板２０の裏面の同位置に形成されている。単位素子である１段目素子２１において、ホット素子２１ａとアース素子２１ｃとからなるダイポールアンテナを囲むように、円弧状の無給電素子１１ｅが近接配置され、ホット素子２１ｂとアース素子２１ｄとからなるダイポールアンテナを囲むように、円弧状の無給電素子１１ｆが近接配置されている。また、単位素子である２段目素子２２において、ホット素子２２ａとアース素子２２ｃとからなるダイポールアンテナを囲むように、円弧状の無給電素子１２ｅが近接配置され、ホット素子２２ｂとアース素子２２ｄとからなるダイポールアンテナを囲むように、円弧状の無給電素子１２ｆが近接配置されている。無給電素子１１ｅ，１１ｆ，１２ｅ，１２ｆは、第１実施例の広帯域アンテナ１において説明した通りであり、半径がｒ１で弧度がθ１とされている。
【００１６】
基板２０のほぼ中央より若干上に給電点２３が配置されて、この給電点２３のホット側に接続されている第１分岐線路２４ａと第２分岐線路２４ｂが、基板２０の表面において、その長手方向の中心線にほぼ沿って上下に延伸するよう形成されている。給電点２３から下側に延伸する第１分岐線路２４ａの先端はＴ字状に形成されて、さらに、その先が下方向に折曲され、その先端がスルーホール２５ａ，２５ｂを介して１段目素子２１のホット素子２１ａ，２１ｂに接続されている。また、給電点２３から上側に延伸する第２分岐線路２４ｂの先端はＴ字状に形成されて、さらに、その先が下方向に折曲され、その先端がスルーホール２６ａ，２６ｂを介して２段目素子２２のホット素子２２ａ，２２ｂに接続されている。また、給電点２３のアース側に接続されている幅広のアース線路２４ｃが、基板２０の裏面において、その長手方向の中心線にほぼ沿って上下に延伸するよう形成されている。給電点２３から下側に延伸するアース線路２４ｃに、下端部が互いに相向かうようにＬ字状に折曲された１段目素子２１のアース素子２１ｃ，２１ｄの端部が接続され、給電点２３から上側に延伸するアース線路２４ｃに、下端部が互いに相向かうようにＬ字状に折曲された２段目素子２２のアース素子２２ｃ，２２ｄの端部が接続されている。これにより、第１分岐線路２４ａと第２分岐線路２４ｂおよびアース線路２４ｃからなる伝送線路を介して、給電点２３から１段目素子２１および２段目素子２２に並列給電される。
なお、基板２０の表面に形成された第１分岐線路２４ａと第２分岐線路２４ｂとは、基板２０の裏面に形成された幅広のアース線路２４ｃ上に形成されて、上記伝送線路はストリップ線路とされている。このストリップ線路により、給電点２３から１段目素子２１および２段目素子２２に並列に給電されている。また、１段目素子２１のホット素子２１ａ，２１ｂおよび２段目素子２２のホット素子２２ａ，２２ｂの上端部は互いに相向かうようにＬ字状に折曲され、その先端がアース線路２４ｃに接続されている。
【００１７】
このように構成された本発明の第２実施例の広帯域アンテナ２は、図７に示すように、無給電素子１１ｅ，１１ｆ，１２ｅ，１２ｆの長さがＬ１、１段目素子２１の無給電素子１１ｅ，１１ｆの上端から、２段目素子２２の無給電素子１２ｅ，１２ｆの下端までの間隔がＬ１１とされている。また、図９に示すように、ホット素子２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂの長さがＬ５でその幅がＬ７、アース素子２１ｃ，２１ｄ，２２ｃ，２２ｄの長さがＬ５でその幅がＬ７、１段目素子２１のホット素子２１ａ，２１ｂの上端からアース素子２１ｃ，２１ｄの下端までの間隔がＬ１２、２段目素子２２のホット素子２２ａ，２２ｂの上端からアース素子２２ｃ，２２ｄの下端までの間隔がＬ１２、１段目素子２１のアース素子２１ｃ，２１ｄの上端から２段目素子１２のホット素子２２ａ，２２ｂの下端までの間隔がＬ１３、ホット素子２１ａとホット素子２１ｂ間の間隔と、ホット素子２２ａとホット素子２２ｂ間の間隔がＬ８、アース素子２１ｃとアース素子２１ｄ間の間隔と、アース素子２２ｃとアース素子２２ｄ間の間隔がＬ８とされている。また、給電点２３からの第１分岐線路２４ａおよび第２分岐線路２４ｂの長さがＬ１４、第１分岐線路２４ａおよび第２分岐線路２４ｂの幅がＬ１６とされ、アース線路２４ｃの幅がＬ１７とされている。
【００１８】
このように構成された本発明の第２実施例の広帯域アンテナ２が立設されて垂直面内に置かれることにより、１段目素子２１におけるホット素子２１ａ，２１ｂとアース素子２１ｃ，２１ｄにより構成された２組のダイポールアンテナが垂直偏波アンテナとして動作すると共に、２段目素子２２におけるホット素子２２ａ，２２ｂとアース素子２２ｃ，２２ｄにより構成された２組のダイポールアンテナが垂直偏波アンテナとして動作する。１段目素子２１の垂直偏波アンテナに近接して２つの無給電素子１１ｅ，１１ｆを近接配置し、２段目素子１２の垂直偏波アンテナに近接して２つの無給電素子１２ｅ，１２ｆを近接配置することにより、１段目素子２１および２段目素子２２は複共振を生じて広帯域化されるようになる。ここで、長さＬ１を約３０ｍｍ、長さＬ１１を約５８ｍｍ、長さＬ５を約２３ｍｍ、長さＬ１３を約３３ｍｍ、長さＬ７を約３ｍｍ、長さＬ８を約１２．５ｍｍ、長さＬ１２を約３．５ｍｍ、長さＬ１４を約３９．５ｍｍ、長さＬ１５を約６．５ｍｍ、長さＬ１６を約１ｍｍ、長さＬ１７を約１２．５ｍｍとし、弧度θ１を約１２０°、半径ｒ１を約１０．５ｍｍとした時に、約２５００ＭＨｚ〜約２６５０ＭＨｚの周波数帯域において約１．５以下の電圧定在波比（ＶＳＷＲ）を得ることができる。この周波数帯域の中心周波数は２５７５ＭＨｚとなる。なお、スルーホール２５ａ，２５ｂ間の間隔およびスルーホール２６ａ，２６ｂ間の間隔は約１５．３ｍｍとされている。
【００１９】
次に、本発明の第３実施例の広帯域アンテナ３の構成を図１０に示す。
図１０に示すように、本発明の第３実施例の広帯域アンテナ３は、単位素子を８段スタックして構成されている。１段目素子３１ないし８段目素子３８の各単位素子は、２本のホット素子と２本のアース素子からなる２つのダイポールアンテナと、各ダイポールアンテナを囲むように近接配置された２つの無給電素子から構成されている。この単位素子は、第１実施例の広帯域アンテナ１における１段目素子１１（２段目素子１２)あるいは第２実施例の広帯域アンテナ２における１段目素子２１（２段目素子２２）とすることができる。すなわち、１段目素子３１と２段目素子３２とを、１段目素子１１と２段目素子１２（１段目素子２１と２段目素子２２）とにより構成し、同様に、３段目素子３３と４段目素子３４、５段目素子３５と６段目素子３６、７段目素子３７と８段目素子３８とを、１段目素子１１と２段目素子１２（１段目素子２１と２段目素子２２）とにより構成することができる。このことから、各段の詳細構成の説明は省略する。
【００２０】
第３実施例の広帯域アンテナ３では、１〜８段目給電点３９から２分岐されて１〜４段目給電点３９ａと５〜８段目給電点３９ｂに給電され、１〜４段目給電点３９ａから２分岐されて１〜２段目給電点３９ｃと３〜４段目給電点３９ｄに給電されると共に、５〜８段目給電点３９ｂから２分岐されて５〜６段目給電点３９ｅと７〜８段目給電点３９ｆに給電される。このように、１段目素子３１ないし８段目素子３８は、１〜８段目給電点３９から電力分配されて並列給電されることになり、８段スタックとされていることから本発明の第３実施例の広帯域アンテナ３を立設して垂直面内に置いた時に、垂直面内においてシャープな放射パターンを得ることができる。また、各段を構成する単位素子が広帯域化されていることから、第３実施例の広帯域アンテナ３は広帯域で動作する。
【００２１】
次に、本発明の第４実施例の広帯域アンテナ４の構成を図１１，図１２，図１３に示す。図１１は、第４実施例の広帯域アンテナ４の構成を示す正面図およびその上面図であり、図１２は、第４実施例の広帯域アンテナ４の構成を示す側面図であり、図１３は、第４実施例の広帯域アンテナ４の構成を示す背面図である。
これらの図に示すように、本発明の第４実施例の広帯域アンテナ４は、垂直偏波アンテナ４ａと水平偏波アンテナ４ｂとを備えるアンテナとされている。垂直偏波アンテナ４ａは、第１垂直偏波素子４１と第２垂直偏波素子４２との単位素子がスタックされて構成され、第１垂直偏波素子４１と第２垂直偏波素子４２とを、第１実施例の広帯域アンテナ１における単位素子あるいは第２実施例の広帯域アンテナ２における単位素子で構成することができる。なお、第１垂直偏波素子４１と第２垂直偏波素子４２とは、フッ素樹脂基板等の高周波特性の良好な細長い矩形状の基板４０に設けられている。
【００２２】
また、水平偏波アンテナ４ｂは、基板４０にほぼ直交して配置されたフッ素樹脂基板等の高周波特性の良好な細長い矩形状の第２基板４５に設置されている。第２基板４５は所定間隔毎に外側に屈曲されており、外側に屈曲された２つの部位に第１水平偏波素子４６ａと第２水平偏波素子４６ｂとが設けられ、第２基板４５の表面に水平偏波用給電線路４７ａが形成されると共に、その裏面には水平偏波用給電線路４７ｂが形成されている。第１水平偏波素子４６ａと第２水平偏波素子４６ｂとは、第１垂直偏波素子４１と第２垂直偏波素子４２との間に設置され、第２基板４５の長軸に垂直な面内に位置すると共にＣ形の同形状とされている。Ｃ形の第１水平偏波素子４６ａと第２水平偏波素子４６ｂとは、細長い金属板を円弧状に折曲して形成されており、図１１（ｂ）に示すように弧度がθ２とされ、半径がｒ２の２つの円弧状の素子からなるダイポールアンテナとされている。２つの円弧状の素子の一端は、それぞれ水平偏波用給電線路４７ａおよび水平偏波用給電線路４７ｂに接続され、円弧状の素子の他端は開放されて間隙４６ｃを持って対向している。半径ｒ２は、第２垂直偏波素子４２の無給電素子１２ｅ，１２ｆの半径ｒ１を超える大きさとされている。水平偏波用給電線路４７ａと水平偏波用給電線路４７ｂの下端に水平偏波用給電点４８が設けられており、この水平偏波用給電点４８から水平偏波用給電線路４７ａおよび水平偏波用給電線路４７ｂを介して、第１水平偏波素子４６ａおよび第２水平偏波素子４６ｂに直列給電されている。この水平偏波アンテナ４ｂは、水平偏波用給電点４８から給電された垂直偏波アンテナ４ａが動作する周波数帯域より低い周波数帯域で動作させており、第１水平偏波素子４６ａおよび第２水平偏波素子４６ｂの長さは、該動作する周波数帯域に応じた長さとされている。例えば、水平偏波素子４６ａ，４６ｂの弧度θ２は約１６９°、半径ｒ２は約１３．５ｍｍとされている。また、第１実施例の広帯域アンテナ１あるいは第２実施例の広帯域アンテナ２を適用することができる垂直偏波アンテナ４ａは、上記したように広帯域で動作する。
【００２３】
次に、本発明の第５実施例の広帯域アンテナ５の構成を図１４，図１５に示す。図１４は、第５実施例の広帯域アンテナ５の構成を示す正面図およびその上面図であり、図１５は、第５実施例の広帯域アンテナ５の基板５０の構成を示す背面図である。
これらの図に示すように、本発明の第５実施例の広帯域アンテナ５は、上記説明した本発明の第２実施例の広帯域アンテナ２において放射パターンをチルトするようにしたものである。このため、第１分岐線路５４ａに位相線路５７が挿入されている。
【００２４】
第５実施例の広帯域アンテナ５の概要を説明すると、フッ素樹脂基板等の高周波特性の良好な細長い矩形状の基板５０の裏面において、その両縁の長手方向に沿って単位素子である１段目素子５１における２本のホット素子２１ａ，２１ｂと２本のアース素子２１ｃ，２１ｄ、および、単位素子である２段目素子５２における２本のホット素子２２ａ，２２ｂと２本のアース素子２２ｃ，２２ｄが一対づつ形成されている。ホット素子２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ、および、アース素子２１ｃ，２１ｄ，２２ｃ，２２ｄは、第２実施例の広帯域アンテナ２において説明した通りの構成とされている。１段目素子５１において、ホット素子２１ａとアース素子２１ｃとからなるダイポールアンテナを囲むように、円弧状の無給電素子１１ｅが近接配置され、ホット素子２１ｂとアース素子２１ｄとからなるダイポールアンテナを囲むように、円弧状の無給電素子１１ｆが近接配置されている。また、２段目素子５２において、ホット素子２２ａとアース素子２２ｃとからなるダイポールアンテナを囲むように、円弧状の無給電素子１２ｅが近接配置され、ホット素子２２ｂとアース素子２２ｄとからなるダイポールアンテナを囲むように、円弧状の無給電素子１２ｆが近接配置されている。無給電素子１１ｅ，１１ｆ，１２ｅ，１２ｆは、第１実施例の広帯域アンテナ１において説明した通りであり、半径がｒ１で弧度がθ１とされている。
【００２５】
基板５０のほぼ中央より若干上に給電点５３が配置されて、この給電点５３のホット側に接続されている位相線路５７が挿入された第１分岐線路５４ａと第２分岐線路５４ｂが、基板５０の表面において、その長手方向の中心線にほぼ沿って上下に延伸するよう形成されている。位相線路５７は、メアンダライン状に屈曲されて構成されているが、分布定数や集中定数により実現しても良い。給電点５３から位相線路５７を介して下側に延伸する第１分岐線路５４ａの先端はＴ字状に形成されて、さらに、その先が下方向に折曲され、その先端がスルーホール５５ａ，５５ｂを介して１段目素子５１のホット素子２１ａ，２１ｂに接続されている。また、給電点５３から上側に延伸する第２分岐線路５４ｂの先端はＴ字状に形成されて、さらに、その先が下方向に折曲され、その先端がスルーホール５６ａ，５６ｂを介して２段目素子５２のホット素子２２ａ，２２ｂに接続されている。また、給電点５３のアース側に接続されている幅広のアース線路５４ｃが、基板５０の裏面において、その長手方向の中心線にほぼ沿って上下に延伸するよう形成されている。給電点５３から下側に延伸するアース線路５４ｃに、下端部が互いに相向かうようにＬ字状に折曲された１段目素子５１のアース素子２１ｃ，２１ｄの端部が接続され、給電点５３から上側に延伸するアース線路５４ｃに、下端部が互いに相向かうようにＬ字状に折曲された２段目素子５２のアース素子２２ｃ，２２ｄが接続されている。これにより、位相線路５７が挿入された第１分岐線路５４ａと第２分岐線路５４ｂおよびアース線路５４ｃからなる伝送線路を介して、給電点５３から１段目素子５１および２段目素子５２に給電される。
【００２６】
なお、基板５０の表面に形成された位相線路５７および第１分岐線路５４ａと第２分岐線路５４ｂとは、基板５０の裏面に形成された幅広のアース線路５４ｃ上に形成されて、上記伝送線路はストリップ線路とされている。このストリップ線路により、給電点５３から１段目素子５１および２段目素子５２に並列に給電されている。この場合、１段目素子５１には、２段目素子５２より位相線路５７の位相量だけ遅れて給電される。これにより、第５実施例の広帯域アンテナ５が立設されて垂直面内に置かれた際に、放射パターンが位相線路５７の位相量に応じて下向きにチルトするようになる。
なお、本発明の第５実施例の広帯域アンテナ５では、１段目素子５１におけるホット素子２１ａ，２１ｂとアース素子２１ｃ，２１ｄにより構成された２組のダイポールアンテナが垂直偏波アンテナとして動作すると共に、２段目素子５２におけるホット素子２２ａ，２２ｂとアース素子２２ｃ，２２ｄにより構成された２組のダイポールアンテナが垂直偏波アンテナとして動作する。そして、第５実施例の広帯域アンテナ５の寸法は第２実施例の広帯域アンテナ２の寸法と同様とされ、１段目素子５１と２段目素子５２の配置位置は１段目素子２１と２段目素子２２の配置位置と同様となる。これにより、約２５００ＭＨｚ〜約２６５０ＭＨｚの周波数帯域において約１．５以下の電圧定在波比（ＶＳＷＲ）を得ることができる。
【００２７】
ここで、本発明にかかる広帯域アンテナのアンテナ特性を図１６ないし図２３に示す。これらの図に示すアンテナ特性は、本発明の第５実施例の広帯域アンテナ５における単位素子を１６段スタックして構成した第６実施例の広帯域アンテナ６のアンテナ特性とされている。広帯域アンテナ６は、立設されて垂直面内に置かれており、そのＶＳＷＲの周波数特性を図１６に、単位素子における無給電素子の弧度θ１を約１２０°、周波数を２５７０ＭＨｚとした時の垂直面内の放射パターンを図１７に、単位素子における無給電素子の弧度θ１を約１２０°、周波数を２５７０ＭＨｚとした時の水平面内の放射パターンを図１８に、単位素子における無給電素子の弧度θ１を約９０°、周波数を２５７０ＭＨｚとした時の垂直面内の放射パターンを図１９に、単位素子における無給電素子の弧度θ１を約１８０°、周波数を２５７０ＭＨｚとした時の垂直面内の放射パターンを図２０に、広帯域アンテナ６のＶＳＷＲの他の周波数特性を図２１に、単位素子における無給電素子の弧度θ１を約１２０°、周波数を３６００ＭＨｚとした時の垂直面内の放射パターンを図２２に、単位素子における無給電素子の弧度θ１を約１２０°、周波数を３６００ＭＨｚとした時の水平面内の放射パターンを図２３に示す。
【００２８】
図１６を参照すると弧度θ１を約１２０°とした時に、２５００ＭＨｚ〜２６５０ＭＨｚとされる２．５ＧＨｚ帯の周波数帯域において約１．５以下の良好なＶＳＷＲが得られている。この時の中心周波数ｆ０は２５７５ＭＨｚとなる。図１７に示す放射パターンはグラフの最外周に正規化されており、図１７を参照すると周波数を２５７０ＭＨｚ、弧度θ１を約１２０°とした時に、半値角が約４°のシャープな放射パターンとされており、放射パターンのピークは、水平面から下方へ約８°チルトした方向となっていることがわかる。また、図１８を参照すると周波数を２５７０ＭＨｚ、弧度θ１を約１２０°とした時に、水平面内の放射パターンにおける最大値と最小値の偏差は約０．５ｄＢとされた無指向性とされていることが分かる。また、図１９を参照すると周波数を２５７０ＭＨｚ、弧度θ１を約９０°とした時に、半値角が約５°のシャープな放射パターンとされており、放射パターンのピークは、水平面から下方へ約８°チルトした方向となっていることがわかる。そして、約−９８°方向に比べて約９８°方向の放射パターンは約−０．６ｄＢの僅かな差となっている。また、図２０を参照すると周波数を２５７０ＭＨｚ、弧度θ１を約１８０°とした時に、半値角が約４°のシャープな放射パターンとされており、放射パターンのピークは、水平面から下方へ約８°チルトした方向となっていることがわかる。そして、約−９８°方向に比べて約９８°方向の放射パターンは約−０．７ｄＢの僅かな差となっている。
【００２９】
図２１を参照すると弧度θ１を約１２０°とした時に、３２００ＭＨｚ〜３７５０ＭＨｚとされる３．５ＧＨｚ帯の周波数帯域において約１．５以下の良好なＶＳＷＲが得られている。この時の中心周波数ｆ０は３４７５ＭＨｚとなる。図２２に示す放射パターンはグラフの最外周に正規化されており、図２２を参照すると周波数を３６００ＭＨｚ、弧度θ１を約１２０°とした時に、半値角が約３°又は約４°のシャープな放射パターンとされており、放射パターンのピークは、水平面から下方へ約８°チルトした方向となっていることがわかる。また、図２３を参照すると周波数を３６００ＭＨｚ、弧度θ１を約１２０°とした時に、水平面内の放射パターンにおける最大値と最小値の偏差は約１．０ｄＢとされた無指向性とされていることが分かる。
第６実施例の広帯域アンテナ６は垂直偏波アンテナであり、上記のように、２．５ＧＨｚ帯および３．５ＧＨｚ帯において動作する広帯域アンテナとなる。これは、それぞれの段の単位素子における２組のダイポールアンテナを囲むように無給電素子を近接配置したことで広帯域化されたものである。また、第６実施例の広帯域アンテナ６の無給電素子の弧度θ１を狭くして約９０°としても、弧度θ１を広くして約１８０°としても、弧度θ１を約１２０°とした場合と同等のアンテナ特性が得られており、本発明にかかる広帯域アンテナにおいては、無給電素子の弧度を約９０°〜約１８０°とすることができる。なお、弧度θ１を約１８０°とした時には、無給電素子の端部同士が接触しないように配置する。
【００３０】
次に、垂直偏波アンテナとされる本発明の実施例５の広帯域アンテナ５において、実施例４の広帯域アンテナ４における水平偏波アンテナ４ｂを備えた実施例７の広帯域アンテナ７のアンテナ特性を図２４ないし図２８に示す。すなわち、実施例７の広帯域アンテナ７は垂直偏波アンテナと水平偏波アンテナとを備えている。ただし、水平偏波素子は２０段スタックされて直列給電されており、２０段の水平偏波素子には放射パターンが下方向にチルトするよう位相を異ならせて給電されている。また、水平偏波素子の弧度θ２は約１６９°、半径ｒ２は約１３．５ｍｍとされている。広帯域アンテナ７における水平偏波アンテナのＶＳＷＲの周波数特性を図２４に、広帯域アンテナ７の垂直偏波アンテナにおける無給電素子の弧度θ１を約１２０°、周波数を１９００ＭＨｚとした時の水平偏波アンテナの垂直面内の放射パターンを図２５に、広帯域アンテナ７における無給電素子の弧度θ１を約１２０°、周波数を１９００ＭＨｚとした時の水平偏波アンテナの水平面内の放射パターンを図２６に、広帯域アンテナ７における無給電素子の弧度θ１を約９０°、周波数を１９００ＭＨｚとした時の水平偏波アンテナの垂直面内の放射パターンを図２７に、広帯域アンテナ７における無給電素子の弧度θ１を約１８０°、周波数を１９００ＭＨｚとした時の水平偏波アンテナの垂直面内の放射パターンを図２８に示す。
【００３１】
図２４を参照すると弧度θ１を約１２０°とした時に、１８４０ＭＨｚ〜１９６０ＭＨｚとされる１．９ＧＨｚ帯の周波数帯域において約１．５以下の良好なＶＳＷＲが得られている。この時の中心周波数ｆ０は１９００ＭＨｚとなる。図２５に示す放射パターンはグラフの最外周に正規化されており、図２５を参照すると周波数を１９００ＭＨｚ、弧度θ１を約１２０°とした時に、半値角が約５°のシャープな放射パターンとされており、放射パターンのピークは、水平面から下方へ約８°チルトした方向となっていることがわかる。また、図２６を参照すると周波数を１９００ＭＨｚ、弧度θ１を約１２０°とした時に、水平面内の放射パターンにおける最大値と最小値の偏差は約０．６ｄＢとされた無指向性とされていることが分かる。また、図２７を参照すると周波数を１９００ＭＨｚ、弧度θ１を約９０°とした時に、半値角が約５°のシャープな放射パターンとされており、放射パターンのピークは、水平面から下方へ約８°チルトした方向となっていることがわかる。そして、約９８°方向に比べて約−９８°方向の放射パターンは約−０．２ｄＢの僅かな差となっている。また、図２８を参照すると周波数を１９００ＭＨｚ、弧度θ１を約１８０°とした時に、半値角が約４°のシャープな放射パターンとされており、放射パターンのピークは、水平面から下方へ約８°チルトした方向となっていることがわかる。そして、約−９８°方向に比べて約９８°方向の放射パターンは約−１．８ｄＢの差となっている。
以上のことから、広帯域アンテナ７の垂直偏波アンテナにおける無給電素子の弧度θ１によっては、垂直偏波アンテナの無給電素子とＣ型の水平偏波素子が電磁結合を起こし、アンテナ特性に影響を与えることが分かる。この場合、無給電素子の弧度θ１が約１８０°未満の場合は、垂直偏波アンテナの無給電素子とＣ型の水平偏波素子との電磁結合の影響が小さいことから、無給電素子の弧度θ１を約９０°以上で約１８０°未満とすることにより、水平偏波アンテナの放射パターン性能を高品質で維持することができる。
【００３２】
次に、本発明の第８実施例の広帯域アンテナ８の構成を図２９に示し、そのＡ部を拡大して断面図で示す正面図を図３０（ａ）に、Ａ部の構成を拡大して断面図で示す側面図を図３０（ｂ）に示す。また、第８実施例の広帯域アンテナ８の組立工程を図３１（ａ）〜（ｄ）に示し、第８実施例の広帯域アンテナ８における第１スペーサ９０の構成を図３２（ａ）〜（ｄ）に示し、第２スペーサ９１の構成を図３３（ａ）〜（ｄ）に示す。
本発明の第８実施例の広帯域アンテナ８は、図２９に示す径が細くされた円筒状の円筒状ケース８０を備えており、この円筒状ケース８０は、比誘電率が１に近い電磁波の透過性が良好な合成樹脂製とされている。この円筒状ケース８０内に、第４実施例の広帯域アンテナ４の垂直偏波素子および水平偏波素子を多段にスタックした広帯域アンテナが収納されている。スタックされる段数は、好適には８段ないし１８段とされる。すなわち、１５段ないし２５段の垂直偏波素子が形成された基板４０と、１５段ないし２５段にスタックされた水平偏波素子が設けられている第２基板４５とがほぼ直交して円筒状ケース８０内に収納されている。
【００３３】
第８実施例の広帯域アンテナ８において特徴的な構成は、図３０（ａ）（ｂ）に示すように無給電素子を所定位置に保持する無給電素子部８１が、上記基板４０と上記第２基板４５とをほぼ直交するよう取り付ける固着具を兼用している構成である。無給電素子部８１は、円筒を半截した半円状の形状とされた第１スペーサ９０および第２スペーサ９１から構成されている。第１スペーサ９０および第２スペーサ９１は、電磁波の透過性が良好な合成樹脂製とされている。
【００３４】
第１スペーサ９０の構成を示す正面図を図３２（ａ）に、その背面図を図３２（ｂ）に、その側面図を図３２（ｃ）に、その下面図を図３２（ｄ）に示す。これらの図に示すように、第１スペーサ９０は、円筒を半截した半円状の形状とされ、その内部は収納スペース９０ｄとされて、円弧状の無給電素子を収納できるようにされている。左右の縁の外周面の上下には一対の挿入部９０ｃが突出して形成され、一対の挿入部９０ｃの間に先端面が丸みを帯びた矩形状のガイド片９０ｂが突出して形成されている。このガイド片９０ｂは、外周面のほぼ中央にも突出して形成されている。また、挿入部９０ｃは矩形の挿入孔を有する門型に形成されている。さらに、半円形状の立設片９０ｅが第１スペーサ９０の内周面において上面より若干下に形成されていると共に、内周面の下面より若干上にそれぞれ形成されて、収納スペース９０ｄの上下が立設片９０ｅにより塞がれている。これにより、収納スペース９０ｄに円弧状の無給電素子を収納した際に、第１スペーサ９０内から無給電素子が脱落しないようになる。また、立設片９０ｅのほぼ中央に第２基板４５の厚さとほぼ同様の幅とされた溝部９０ｆが形成されている。
【００３５】
第２スペーサ９１の構成を示す正面図を図３３（ａ）に、その背面図を図３３（ｂ）に、その側面図を図３３（ｃ）に、その下面図を図３３（ｄ）に示す。これらの図に示すように、第２スペーサ９１は、円筒を半截した半円状の形状とされ、その内部は収納スペース９１ｄとされて、円弧状の無給電素子を収納できるようにされている。左右の縁の外周面の上下には一対の係合片９１ｃが接線方向に突出して形成されている。また、外周面のほぼ中央から突出して先端面が丸みを帯びた矩形状のガイド片９１ｂが形成されている。第１スペーサ９０と第２スペーサ９１とを嵌合した際に、係合片９１ｃは、挿入部９０ｃの挿入孔に挿入される部位であり、挿入しやすいように先端が斜面とされ、抜け止めのために斜面に続いて段部が形成されている。さらに、半円形状の立設片９１ｅが第２スペーサ９１の内周面において上面より若干下に形成されていると共に、内周面の下面より若干上にそれぞれ形成されて、収納スペース９１ｄの上下が立設片９１ｅにより塞がれている。これにより、収納スペース９１ｄに円弧状の無給電素子を収納した際に、第２スペーサ９１内から無給電素子が脱落しないようになる。また、立設片９１ｅのほぼ中央に第２基板４５の厚さとほぼ同様の幅とされた溝部９１ｆが形成されている。
【００３６】
第８実施例の広帯域アンテナ８の組立工程を説明すると、まず、図３１（ａ）に示すように第１スペーサ９０の収納スペース９０ｄに円弧状の無給電素子１２ｆを収納する。次いで、図３１（ｂ）に示すように第２スペーサ９１の収納スペース９１ｄに円弧状の無給電素子１２ｅを収納する。そして、図３１（ｃ）に示すように第４実施例の広帯域アンテナ４の基板４０に第１スペーサ９０を位置合わせして、基板４０の上部を第１スペーサ９０の溝部９０ｆを挿入していくと共に、第４実施例の広帯域アンテナ４の基板４０の反対側から第２スペーサ９１を位置合わせして、基板４０の下部を第２スペーサ９１の溝部９１ｆに挿入していく。そして、第１スペーサ９０と第２スペーサ９１とを嵌合すべく、第２スペーサ９１の一対の係合片９１ｃを、第１スペーサ９０の一対の挿入部９０ｃに形成されている挿入孔にそれぞれ挿入していくと、係合片９１ｃが挿入孔から抜け出ないように嵌合されるようになる。この場合、基板４０が第１スペーサ９０の溝部９０ｆおよび第２スペーサ９１の溝部９１ｆに挿入されて保持されると共に、向き合っている第１スペーサ９０の立設片９０ｅと第２スペーサ９１の立設片９１ｅとの間に第２基板４５が挟持されて保持される。これにより、図３０（ａ）（ｂ）に示すように、第２基板４５は基板４０に対してほぼ直交して保持されるようになると共に、第１スペーサ９０に収納された無給電素子１２ｆと、第２スペーサ９１に収納された無給電素子１２ｅは、第ｎ垂直偏波素子４６ｎにおけるダイポールアンテナに近接配置されるようになる。そして、第１スペーサ９０に第２スペーサ９１が嵌合されて組み立てられた無給電素子部８１は、第ｎ水平偏波素子４６ｎとその下に隣接して配置された図示しない第（ｎ−１）水平偏波素子４６（ｎ−１）とのほぼ中間位置に配置される。図３０（ａ）に示す広帯域アンテナ８の上面図が図３１（ｄ）に示されている。また、組み立て後の無給電素子部８１においては、断面形状がほぼ円筒状とされ、第１スペーサ９０に形成されている３つのガイド片９０ｂと第２スペーサ９１に形成されているガイド片９１ｂの先端面が円筒状ケース８０の内周面に当接される。これにより、基板４０および第２基板４５が円筒状ケース８０内のほぼ中央に直交するよう確実に保持されるようになる。
【００３７】
なお、円筒状ケース８０内にスタックした第４実施例の広帯域アンテナ４を収納するようにしたが、これに限ることはなく、第１実施例ないし第３実施例の広帯域アンテナあるいは第５実施例ないし第７実施例の広帯域アンテナのいずれかを収納するようにしてもよい。この場合においても、収納された広帯域アンテナの基板を無給電素子部８１により円筒状ケース８０内のほぼ中央に位置するよう保持することができる。
以上のように、２つに分割した第１スペーサ９０および第２スペーサ９１にそれぞれ無給電素子を収納し、基板４０および第２基板４５を側面から挟み込むように第１スペーサ９０に第２スペーサ９１を嵌合すればよく、組立工数が削減できると共に、組立時の部品変形や破損を防止することができる。特に、複数段の垂直偏波素子を備える基板４０に複数段の水平偏波素子を備える第２基板４５を連結した状態で、円筒状ケース８０内を長い距離滑らせて挿入し、更に定位置に固定することは困難となり、量産時の歩留まり劣化の要因となるが、本発明の第８実施例の広帯域アンテナ８においては、この問題を以上説明したように解決することができる。
【００３８】
次に、本発明の第９実施例の広帯域アンテナ９の構成を図３４および図３５に示す。図３４は、第９実施例の広帯域アンテナ９の構成の概要を示す正面図および保持具１２０の構成を示す上面図であり、図３５は、第９実施例の広帯域アンテナ９の構成の概要を示す側面図である。
これらの図に示すように、本発明の第９実施例の広帯域アンテナ９は、垂直偏波アンテナと水平偏波アンテナとを備えるアンテナとされている。垂直偏波アンテナは、垂直偏波１段目素子１１１、垂直偏波２段目素子１１２、垂直偏波３段目素子１１３、垂直偏波４段目素子１１４の４段をスタックして構成している。垂直偏波１段目素子１１１ないし垂直偏波４段目素子１４は単位素子とされ、基板１１０の表面に形成された１対のホット素子と、このホット素子とダイポールアンテナを構成し、基板１１０の裏面に形成された１対のアース素子と、２つのダイポールアンテナにそれぞれ近接して配置された無給電素子とから構成されている。
【００３９】
また、水平偏波アンテナは、水平偏波１段目素子１０１、水平偏波２段目素子１０２、水平偏波３段目素子１０３、水平偏波４段目素子１０４の４段をスタックして構成している。この水平偏波１段目素子１０１ないし水平偏波４段目素子１０４は、フッ素樹脂基板等の高周波特性の良好な細長い矩形状の第２基板１００に長軸に垂直な面内に位置するよう設けられており、垂直偏波１段目素子１１１ないし垂直偏波４段目素子１１４は、フッ素樹脂基板等の高周波特性の良好な細長い矩形状の基板１１０に設けられている。この第２基板１００の水平偏波３段目素子１０３と水平偏波４段目素子１０４との間から上端までの上部が基板１１０の垂直偏波１段目素子１１１の中途から下端までの下部と重なっており、この重なる部位における基板同士が直交するように保持具１２０および垂直偏波４段目素子１０４の無給電素子部により固着されている。保持具１２０は合成樹脂製とされ、図３４（ｂ）に示すように基板１１０の断面形状とほぼ同じ形状の細長い矩形状の第１保持部１２０ａと、この第１保持部１２０ａとほぼ直交し、第２基板１００の厚さより若干狭い幅の溝とされた第２保持部１２０ｂとが形成されており、第１保持部１２０ａと第２保持部１２０ｂとでＴ字状の溝が形成されている。この第１保持部１２０ａに基板１１０が挿入されて保持されると共に、第２保持部１２０ｂで第２基板１００が挟持されることにより、基板１１０と第２基板１００とが直交するように保持される。また、垂直偏波４段目素子１０４の無給電素子部は、第８実施例で説明した第１スペーサおよび第２スペーサとを備え、上記説明したように基板１１０と第２基板１００とを直交するように保持している。
【００４０】
第９実施例の広帯域アンテナ９における垂直偏波アンテナでは、垂直偏波用給電点１１５から２分岐されて１，２段目給電点１１５ａと３，４段目給電点１１５ｂに給電され、１，２段目給電点１１５ａから２分岐されて垂直偏波１段目素子１１１と垂直偏波２段目素子１１２に給電されると共に、３，４段目給電点１１５ｂから２分岐されて垂直偏波３段目素子１１３と垂直偏波４段目素子１１４に給電される。このように、垂直偏波１段目素子１１１ないし垂直偏波４段目素子１１４は、垂直偏波用給電点１１５から電力分配されて並列給電されることになる。
この垂直偏波アンテナの各段を構成する単位素子の寸法は第２実施例の広帯域アンテナ２の寸法と同様とされ、２５００ＭＨｚ〜２６５０ＭＨｚとされる２．５ＧＨｚ帯の周波数帯域、３２００ＭＨｚ〜３７５０ＭＨｚとされる３．５ＧＨｚ帯の周波数帯域における２周波の垂直偏波アンテナとして動作する。
【００４１】
第２基板１００は所定間隔毎に外側に屈曲されており、外側に屈曲された４つの部位に水平偏波１段目素子１０１ないし水平偏波４段目素子１０４がそれぞれ設けられ、第２基板１００の表面に給電線路１０６が形成されると共に、図示しないがその裏面にも給電線路１０６が形成されている。水平偏波１段目素子１０１ないし水平偏波４段目素子１０４は、垂直偏波１段目素子１１１の下側に設置され、それぞれ細長い金属板を円弧状に折曲して形成したＣ形の形状とされている。Ｃ形の水平偏波１段目素子１０１ないし水平偏波４段目素子１０４は、第４実施例における水平偏波アンテナ４ｂにおける水平偏波素子と同じ構成とされ、図１１（ｂ）に示すように弧度がθ２とされ、半径がｒ２の２つの円弧状の素子からなるダイポールアンテナとされている。２つの円弧状の素子の一端は、給電線路１０６にそれぞれ接続され、円弧状の素子の他端は開放されて間隙を持って対向している。第２基板１００の表裏に設けられた給電線路１０６の下端に水平偏波用給電点１０５が設けられており、この水平偏波用給電点１０５から給電線路１０６を介して、水平偏波１段目素子１０１ないし水平偏波４段目素子１０４が直列給電されている。
【００４２】
この水平偏波アンテナは、水平偏波用給電点１０５から給電され、水平偏波１段目素子１０１ないし水平偏波４段目素子１０４の長さは、動作する周波数帯域に応じた長さとされている。例えば、水平偏波１段目素子１０１ないし水平偏波４段目素子１０４の弧度θ２は約１６９°、半径ｒ２は約１３．５ｍｍとされている。動作する周波数帯域は、垂直偏波アンテナが動作する周波数帯域より低い１８４０ＭＨｚ〜１９６０ＭＨｚとされる１．９ＧＨｚ帯の周波数帯域とされている。なお、広帯域アンテナ９における水平偏波の放射パターンが下方向にチルトするように、水平偏波１段目素子１０１ないし水平偏波４段目素子１０４には、素子間の給電線路１０６の長さが調整されて上段にいくほど位相が進むように給電されている。
【００４３】
第９実施例の広帯域アンテナ９では、垂直偏波１段目素子１１１ないし垂直偏波４段目素子１１４の各段の距離は水平偏波１段目素子１０１ないし水平偏波４段目素子１０４の間隔によらず自由に設定できるため、所望の特性に合った垂直偏波アンテナが構成できる。例えば、垂直偏波１段目素子１１１素子ないし垂直偏波４段目素子１１４の各段の無給電素子は、実施例４の広帯域アンテナ４の垂直偏波アンテナに比べて約８６％の距離とすることができる。同様に、水平偏波１段目素子１０１ないし水平偏波４段目素子１０４の各段の距離も垂直偏波１段目素子１１１ないし垂直偏波４段目素子１１４の間隔によらず自由に設定できる。例えば、水平偏波１段目素子１０１ないし水平偏波４段目素子１０４の各段の素子間隔は、実施例４の広帯域アンテナ４における水平偏波アンテナに比べて約１５７％の距離とすることができる。
上記したように、第９実施例の広帯域アンテナ９では、垂直偏波アンテナと水平偏波アンテナとはそれぞれ独立したアンテナとされて、上下に離間して配置されていることから、両アンテナが互いにおよぼす影響が低減されている。このことから、垂直偏波アンテナと水平偏波アンテナとは良好な無指向性の放射パターンを示すようになる。この場合、放射パターンはいずれの偏波の周波数帯域においても約８°下向きにチルトするようになる。また、本発明の第９実施例の広帯域アンテナ９では、上記した周波数帯域において良好なＶＳＷＲを得ることができる。
なお、第８実施例の広帯域アンテナ８における円筒状ケース８０内に第９実施例の広帯域アンテナ９を収納するようにしても良い。この場合、収納された広帯域アンテナ９の基板１１０および第２基板１００を第１スペーサ９０および第２スペーサ９１からなる無給電素子部により挟持して円筒状ケース８０内のほぼ中央に位置するよう保持することができる。
【００４４】
次に、本発明の第１０実施例の広帯域アンテナ１０の構成を図３６および図３７に示す。図３６は、第１０実施例の広帯域アンテナ１０の構成の概要を示す正面図であり、図３７は、第１０実施例の広帯域アンテナ１０の構成の概要を示す側面図である。
これらの図に示す本発明の第１０実施例の広帯域アンテナ１０は、第９実施例の広帯域アンテナ９において、第２基板１００と基板１１０との重なりを長くした構成とされており、具体的には第２基板１００の上半分と基板１１０の下半分とが重なる構成とされている。他の構成は第９実施例の広帯域アンテナ９と同様とされていることから、上記した構成以外についての説明は省略する。
第１０実施例の広帯域アンテナ１０では、第２基板１００の水平偏波３段目素子１０３と水平偏波２段目素子１０２との間から上端までの上半分が、基板１１０の垂直偏波２段目素子１１２の中途から下端までの下半分に直交して重なるよう配置され、第２基板１００の上部と基板１１０の垂直偏波２段目素子１１２が設けられている部位とが垂直偏波２段目素子１１２の無給電素子部により直交するよう固着され、第２基板１００の水平偏波３段目素子１０３と水平偏波４段目素子１０４との間と基板１１０の垂直偏波１段目素子１１１が設けられている部位とが、垂直偏波１段目素子１１１の無給電素子部により直交するよう固着され、第２基板１００のほぼ中央である水平偏波２段目素子１０２と水平偏波３段目素子１０３との間と基板１１０の下端部とが、保持具１２０により直交するよう固着されている。
【００４５】
第１０実施例の広帯域アンテナ１０においても、垂直偏波１段目素子１１１ないし垂直偏波４段目素子１１４の各段の距離は水平偏波１段目素子１０１ないし水平偏波４段目素子１０４の間隔によらず自由に設定できるようになり、所望の特性に合った垂直偏波アンテナが構成できる。同様に、水平偏波１段目素子１０１ないし水平偏波４段目素子１０４の各段の距離も垂直偏波１段目素子１１１ないし垂直偏波４段目素子１１４の間隔によらず自由に設定できる。第１０実施例の広帯域アンテナ１０の放射パターンおよびアンテナ特性は、第９実施例の広帯域アンテナ９における放射パターンおよびアンテナ特性とほぼ同様となる。
なお、第８実施例の広帯域アンテナ８における円筒状ケース８０内に第１０実施例の広帯域アンテナ１０を収納するようにしても良い。この場合、収納された広帯域アンテナ１０の基板１１０および第２基板１００を第１スペーサ９０および第２スペーサ９１からなる無給電素子部により挟持して円筒状ケース８０内のほぼ中央に位置するよう保持することができる。また、第２基板１００と基板１１０との重なりの程度は任意の長さで重なるようにすることができる。
【００４６】
次に、本発明の第１１実施例の広帯域アンテナ１１の構成を図３８ないし図４０に示す。図３８は、第１１実施例の広帯域アンテナ１１の構成を示す正面図および上面図であり、図３９は、第１１実施例の広帯域アンテナ１１の構成を示す背面図であり、図４０は、第１１実施例の広帯域アンテナ１１における基板の構成を示す正面図および背面図である。
これらの図に示す本発明の第１１実施例の広帯域アンテナ１１は、上記説明した本発明の第５実施例の広帯域アンテナ５おいて３周波で動作するようにしたものである。本発明の第１１実施例の広帯域アンテナ１１における基板１４０には、１段目素子１４１および２段目素子１４２が設けられており、１段目素子１４１および２段目素子１４２は同じ構成の単位素子から構成されている。基板１４０はフッ素樹脂基板等の高周波特性の良好な細長い矩形状とされ、基板１４０の裏面において、その両縁の長手方向に沿って１段目素子１４１におけるそれぞれ２本の第１ホット素子１４１ａ，１４１ｃと第２ホット素子１４１ｂ，１４１ｄ、それぞれ２本の第１アース素子１４１ｅ，１４１ｇと第２アース素子１４１ｆ，１４１ｈ、および、２段目素子１４２におけるそれぞれ２本の第１ホット素子１４２ａ，１４２ｃと第２ホット素子１４２ｂ，１４２ｄ、それぞれ２本の第１アース素子１４２ｅ，１４２ｇと第２アース素子１４２ｆ，１４２ｈが形成されている。第１ホット素子１４１ａ，１４１ｃ（１４２ａ，１４２ｃ）および第１アース素子１４１ｅ，１４１ｇ（１４２ｅ，１４２ｇ）とで構成される１対のダイポールアンテナは、第２ホット素子１４１ｂ，１４１ｄ（１４２ｂ，１４２ｄ）および第２アース素子１４１ｆ，１４１ｈ（１４２ｆ，１４２ｈ）とで構成される１対のダイポールアンテナより素子長が長くされて、動作する周波数帯域が低くされている。この１段目素子１４１および２段目素子１４２における素子長の異なる２対のダイポールアンテナにより、２周波で動作させることができる。
【００４７】
また、１段目素子１４１の上記した２対のダイポールアンテナが形成されている基板１４０の両縁のそれぞれを囲むように、円弧状の無給電素子１４１ｉ，１４１ｊが近接配置されている。また、２段目素子１４２においても同様に上記した２対のダイポールアンテナが形成されている基板１４０の両縁のそれぞれを囲むように、円弧状の無給電素子１４２ｉ，１４２ｊが近接配置されている。無給電素子１４１ｉ，１４１ｊ，１４２ｉ，１４２ｊは、第１実施例の広帯域アンテナ１において説明した通りであり、半径がｒ１で弧度がθ１とされている。この無給電素子１４１ｉ，１４１ｊ，１４２ｉ，１４２ｊの作用により、１段目素子１４１および２段目素子１４２は、３周波の垂直偏波アンテナとして動作するようになる。
【００４８】
基板１４０のほぼ中央より若干上に１，２段目給電点１４５ａが配置されて、この給電点１４５ａのホット側に接続されている位相線路１４７が挿入された第１分岐線路１４６ａと第２分岐線路１４６ｂが、基板１４０の表面において、その長手方向の中心線にほぼ沿って上下に延伸するよう形成されている。位相線路１４７は、メアンダライン状に屈曲されて構成されているが、分布定数や集中定数により実現しても良い。給電点１４５ａから位相線路１４７を介して下側に延伸する第１分岐線路１４６ａの先端はＴ字状に形成されて、さらに、その先が下方向に折曲され、その折曲された角にスルーホール１４８ａ，１４８ｂが形成され、スルーホール１４８ａ，１４８ｂを介して１段目素子１４１の第１ホット素子１４１ａ，１４１ｃと第２ホット素子１４１ｂ，１４１ｄが給電されている。また、給電点１４５ａから上側に延伸する第２分岐線路１４６ｂの先端はＴ字状に形成されて、さらに、その先が下方向に折曲され、その先端にスルーホール１４９ａ，１４９ｂが形成され、スルーホール１４９ａ，１４９ｂを介して２段目素子１４２の第１ホット素子１４２ａ，１４２ｃと第２ホット素子１４２ｂ，１４２ｄが給電されている。また、給電点１４５ａのアース側に接続されている幅広のアース線路１４６ｃが、基板１４０の裏面において、その長手方向の中心線にほぼ沿って上下に延伸するよう形成されている。給電点１４５ａから下側に延伸するアース線路１４６ｃに、下端部が互いに相向かうようにＬ字状に折曲された１段目素子１４１の第１アース素子１４１ｅ，１４１ｇと第２アース素子１４１ｆ，１４１ｈの端部が接続され、給電点１４５ａから上側に延伸するアース線路１４６ｃに、下端部が互いに相向かうようにＬ字状に折曲された２段目素子１４２の第１アース素子１４２ｅ，１４２ｇと第２アース素子１４２ｆ，１４２ｈが接続されている。これにより、位相線路１４７が挿入された第１分岐線路１４６ａと第２分岐線路１４６ｂおよびアース線路１４６ｃからなる伝送線路を介して、給電点１４５ａから１段目素子１４１および２段目素子１４２に給電される。
【００４９】
なお、基板１４０の表面に形成された位相線路１４７および第１分岐線路１４６ａと第２分岐線路１４６ｂとは、基板１４０の裏面に形成された幅広のアース線路１４６ｃ上に形成されて、上記伝送線路はストリップ線路とされている。このストリップ線路により、給電点１４５ａから１段目素子１４１および２段目素子１４２に並列に給電されている。この場合、１段目素子１４１には、２段目素子１４２より位相線路１４７の位相量だけ遅れて給電される。これにより、第１１実施例の広帯域アンテナ１１が立設されて垂直面内に置かれた際に、放射パターンが位相線路１４７の位相量に応じて下向きにチルトするようになる。
【００５０】
なお、本発明の第１１実施例の広帯域アンテナ１１では、１８４０ＭＨｚ〜１９６０ＭＨｚとされる１．９ＧＨｚ帯の周波数帯域、２５００ＭＨｚ〜２６５０ＭＨｚとされる２．５ＧＨｚ帯の周波数帯域、３２００ＭＨｚ〜３７５０ＭＨｚとされる３．５ＧＨｚ帯の周波数帯域における３周波の垂直偏波アンテナとして動作する。第１ホット素子１４１ａ，１４１ｃ（１４２ａ，１４２ｃ）および第１アース素子１４１ｅ，１４１ｇ（１４２ｅ，１４２ｇ）の寸法を除く垂直偏波アンテナの寸法は第２実施例の広帯域アンテナ２の寸法と同様とされており、上記した周波数帯域において第１１実施例の広帯域アンテナ１１は良好なＶＳＷＲを得ることができる。なお、第１ホット素子１４１ａ，１４１ｃ（１４２ａ，１４２ｃ）および第１アース素子１４１ｅ，１４１ｇ（１４２ｅ，１４２ｇ）の寸法は、１８４０ＭＨｚ〜１９６０ＭＨｚとされる１．９ＧＨｚ帯の周波数帯域で動作する長さに設定されている。
なお、第１１実施例の広帯域アンテナ１１における３周波で動作する単位素子を、本発明の他の実施例の広帯域アンテナが備える単位素子に適用して、当該広帯域アンテナにおいて３周波で動作するようにしても良い。また、第１１実施例の広帯域アンテナ１１を多段にスタックして、円筒状ケース８０内に収納するようにしても良い。この場合、収納された広帯域アンテナ１１の基板１４０を第１スペーサ９０および第２スペーサ９１により挟持して円筒状ケース８０内のほぼ中央に位置するよう保持することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
以上説明した本発明にかかる広帯域アンテナでは、ダイポールアンテナに近接して円弧状の無給電素子が配置されて単位素子が構成され、この単位素子を複数段スタックすることができる。段数は、８段ないし１８段スタックするのが好適とされる。この本発明にかかる広帯域アンテナは、複数の周波数帯において動作する広帯域アンテナとなる。また、垂直偏波アンテナと水平偏波アンテナとを備える本発明にかかる広帯域アンテナにおいては、垂直偏波アンテナとされる単位素子を複数段スタックすることができると共に、水平偏波アンテナを構成する水平偏波素子を複数段スタックすることができる。この水平偏波素子をスタックする段数は、１５段ないし２５段スタックするのが好適とされる。
また、垂直偏波アンテナと水平偏波アンテナとを備える本発明にかかる広帯域アンテナにおいては、垂直偏波アンテナとされる単位素子と、水平偏波アンテナを構成するＣ形の水平偏波素子とが電磁結合して、アンテナ特性に影響をおよぼす場合がある。そこで、円弧状の無給電素子の弧度を約９０°以上で約１８０°未満とすることにより、垂直偏波アンテナのアンテナ特性を維持しながら、水平偏波アンテナにおよぼす影響を軽減することができる。
なお、本発明にかかる広帯域アンテナの単位素子におけるホット素子およびアース素子の電気長は、使用周波数帯域に応じた長さとされる。例えば、使用周波数帯域の中心周波数の波長の１／４波長とするのが一般的である。この場合、基板の誘電率による波長短縮率を考慮して物理長が決定される。また、無給電素子の長さは、ホット素子およびアース素子からなるダイポールアンテナに近接配置した際に広帯域化される長さとされる。
また、第１１実施例の広帯域アンテナにおいては、各段において、基板の両縁の長手方向に沿ってそれぞれ長さが異なる２対のホット素子と２対のアース素子とを対向するよう設けて、単位素子が３周波で動作するようにしているが、他の実施例における単位素子に適用して他の実施例における単位素子が３周波で動作するようにしても良い。
また、以上説明した本発明にかかる広帯域アンテナの各実施例ではチルト角は８°としたが、これに限ることはなく、任意のチルト角（例えば、３°，５°，・・・）とすることができる。
【符号の説明】
【００５２】
１〜１１  広帯域アンテナ、４ａ  垂直偏波アンテナ、４ｂ  水平偏波アンテナ、１０  基板、１１  １段目素子、１１ａ，１１ｂ  ホット素子、１１ｃ，１１ｄ  アース素子、１１ｅ，１１ｆ  無給電素子、１２  ２段目素子、１２ａ，１２ｂ  ホット素子、１２ｃ，１２ｄ  アース素子、１２ｅ、１２ｆ  無給電素子、１３  給電点、１４ａ  第１分岐線路、１４ｂ  第２分岐線路、１４ｃ  アース線路、２０  基板、２１  １段目素子、２１ａ，２１ｂ  ホット素子、２１ｃ，２１ｄ  アース素子、２１ｅ，２１ｆ，２２ｅ，２２ｆ  無給電素子、２２  ２段目素子、２２ａ，２２ｂ  ホット素子、２２ｃ、２２ｄ  アース素子、２３  給電点、２４ａ  第１分岐線路、２４ｂ  第２分岐線路、２４ｃ  アース線路、２５ａ，２６ａ  スルーホール、３１  １段目素子、３２  ２段目素子、３３  ３段目素子、３４  ４段目素子、３５  ５段目素子、３６  ６段目素子、３７  ７段目素子、３８  ８段目素子、３９  １〜８段目給電点、３９ａ  １〜４段目給電点、３９ｂ  ５〜８段目給電点、３９ｃ  １〜２段目給電点、３９ｄ  ３〜４段目給電点、３９ｅ  ５〜６段目給電点、３９ｆ  ７〜８段目給電点、４０  基板、４１  第１垂直偏波素子、４２  第２垂直偏波素子、４５  第２基板、４６ａ  第１水平偏波素子、４６ｂ  第２水平偏波素子、４６ｃ  間隙、４７ａ  水平偏波用給電線路、４７ｂ  水平偏波用給電線路、４８  水平偏波用給電点、５０  基板、５１  １段目素子、５２  ２段目素子、５３  給電点、５４ａ  第１分岐線路、５４ｂ  第２分岐線路、５４ｃ  アース線路、５５ａ，５６ａ  スルーホール、５７  位相線路、８０  円筒状ケース、８１  無給電素子部、９０  第１スペーサ、９０ｂ  ガイド片、９０ｃ  挿入部、９０ｄ  収納スペース、９０ｅ  立設片、９０ｆ  溝部、９１  第２スペーサ、９１ｂ  ガイド片、９１ｃ  係合片、９１ｄ  収納スペース、９１ｅ  立設片、９１ｆ  溝部、１００  第２基板、１０１  水平偏波１段目素子、１０２  水平偏波２段目素子、１０３  水平偏波３段目素子、１０４  水平偏波４段目素子、１０５  水平偏波用給電点、１０６  給電線路、１１０  基板、１１１  垂直偏波１段目素子、１１２  垂直偏波２段目素子、１１３  垂直偏波３段目素子、１１４  垂直偏波４段目素子、１２０  保持具、１４０  基板、１４１ａ，１４１ｃ  第１ホット素子、１４１ｂ，１４１ｄ  第２ホット素子、１４１ｅ，１４１ｇ  第１アース素子、１４１ｆ，１４１ｈ  第２アース素子、１４１ｉ，１４１ｊ  無給電素子、１４２ａ，１４２ｃ  第１ホット素子、１４２ｂ，１４２ｄ  第２ホット素子、１４２ｅ，１４２ｇ  第１アース素子、１４２ｆ，１４２ｈ  第２アース素子、１４２ｉ，１４２ｊ  無給電素子、１４５ａ  １，２段目給電点、１４６ａ  第１分岐線路、１４６ｂ  第２分岐線路、１４６ｃ  アース線路、１４７  位相線路、１４８ａ，１４８ｂ  スルーホール、１４９ａ，１４９ｂ  スルーホール、２００  コリニアアンテナ、２１０  １段目スリーブ素子、２１０ａ  上段スリーブパイプ、２１０ｂ  下段スリーブパイプ、２１１  ２段目スリーブ素子、２１１ａ  上段スリーブパイプ、２１１ｂ  下段スリーブパイプ、２１２  給電ケーブル、２１３  給電ケーブル
【要約】
【課題】  シンプルな構造とされて部品点数が少なく、組立性が向上できると共にコストを低減し、量産時の歩留まりを向上する。
【解決手段】  細長い基板１０の表面にホット素子１１ａ，１１ｂが形成され、裏面にアース素子１１ｃ，１１ｄが形成され、無給電素子１１ｅ，１１ｆが近接配置されて１段目素子１１が構成され、２段目素子１２も同様に構成されている。給電点１３から、１段目素子１１および２段目素子１２のホット素子に給電する第１分岐線路１４ａ，第２分岐線路１４ｂが表面に形成され、１段目素子１１および２段目素子１２のアース素子に給電するアース線路１４ｃが裏面に形成されている。ホット素子とアース素子とでダイポールアンテナが構成され、該ダイポールアンテナに無給電素子が近接配置されることにより、広帯域化される。
【選択図】  図１【図１】
0005964487.tif 000002
【図２】
0005964487.tif 000003
【図３】
0005964487.tif 000004
【図４】
0005964487.tif 000005
【図５】
0005964487.tif 000006
【図６】
0005964487.tif 000007
【図７】
0005964487.tif 000008
【図８】
0005964487.tif 000009
【図９】
0005964487.tif 000010
【図１０】
0005964487.tif 000011
【図１１】
0005964487.tif 000012
【図１２】
0005964487.tif 000013
【図１３】
0005964487.tif 000014
【図１４】
0005964487.tif 000015
【図１５】
0005964487.tif 000016
【図１６】
0005964487.tif 000017
【図１７】
0005964487.tif 000018
【図１８】
0005964487.tif 000019
【図１９】
0005964487.tif 000020
【図２０】
0005964487.tif 000021
【図２１】
0005964487.tif 000022
【図２２】
0005964487.tif 000023
【図２３】
0005964487.tif 000024
【図２４】
0005964487.tif 000025
【図２５】
0005964487.tif 000026
【図２６】
0005964487.tif 000027
【図２７】
0005964487.tif 000028
【図２８】
0005964487.tif 000029
【図２９】
0005964487.tif 000030
【図３０】
0005964487.tif 000031
【図３１】
0005964487.tif 000032
【図３２】
0005964487.tif 000033
【図３３】
0005964487.tif 000034
【図３４】
0005964487.tif 000035
【図３５】
0005964487.tif 000036
【図３６】
0005964487.tif 000037
【図３７】
0005964487.tif 000038
【図３８】
0005964487.tif 000039
【図３９】
0005964487.tif 000040
【図４０】
0005964487.tif 000041
【図４１】
0005964487.tif 000042