(57)【要約】【課題】アンテナ装置が備える２つのアンテナにおけるアイソレーション特性を高めること。【解決手段】アンテナ装置１は、底板（１１）と、底板（１１）の上面に載置された台座（１２）と、底板（１１）の上面及び台座（１２）の側面に沿う地板（１３１）、及び、台座（１２）に沿う放射素子（１３２）を有する第１のアンテナ（１３）と、底板（１１）の上面に沿う地板（１４１）、及び、底板（１１）の上面に起立する放射素子１４２を有する第２のアンテナ（１４）と、を備え、底板（１１）は、絶縁体により構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
底板と、
前記底板の上面に載置された台座と、
前記底板の前記上面及び前記台座の側面に沿う地板、及び、前記台座の前記側面及び前記台座の前記上面に沿う放射素子を有する第１のアンテナと、
前記底板の前記上面に沿う地板、及び、前記底板の前記上面及び前記台座の前記側面の双方に直交する平面に沿う放射素子を有する第２のアンテナと、を備え、
前記底板は、絶縁体により構成されている、
ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記第１のアンテナは、前記底板の前記上面、前記台座の前記側面、及び、前記台座の前記上面に沿うように折り曲げられた基板を更に有しており、
前記第１のアンテナの前記地板及び前記放射素子は、前記第１のアンテナの前記基板の表面に形成された導体パターンにより構成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記第１のアンテナは、前記第１のアンテナの前記地板と前記第１のアンテナの前記放射素子とを短絡する短絡部であって、前記台座の前記側面に沿う短絡部を更に有している、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記第２のアンテナは、表面が前記底板の前記上面と平行になるように、前記底板の前記上面に横置きされた第１の基板、及び、表面が前記底板の前記上面及び前記台座の前記側面の双方と垂直になるように、前記底板の前記上面に縦置きされた第２の基板を更に有しており、
前記第２のアンテナの前記地板は、前記第１の基板の表面に形成された導体パターンにより構成されており、前記第２のアンテナの前記放射素子は、前記第２の基板の表面に形成された導体パターンにより構成されている、
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記第２のアンテナは、前記第２のアンテナの前記地板に短絡され、前記第２のアンテナの前記放射素子から絶縁された整合部であって、上記第２のアンテナの前記放射素子と同一面内に形成された整合部を更に有している、
ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記第１のアンテナと、前記第２のアンテナとは、共通する動作帯域を有し、
前記第１のアンテナの前記地板と前記底板の下面との距離である第１の距離と、前記第２のアンテナの前記地板と前記底板の下面との距離である第２の距離との和は、前記動作帯域に包含される所定の周波数帯域の中心周波数に対応する実効波長の１６分の１以上である、
ことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記第１のアンテナの前記放射素子の給電点である第１の給電点と、前記第２のアンテナの前記放射素子の給電点である第２の給電点との距離は、前記実効波長の３０％以上３６％以下である、
ことを特徴とする請求項６に記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のアンテナを備えたアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、移動通信の普及に伴い、移動体（例えば自動車など）に移動通信用の送受信両用のアンテナ装置が搭載されることが増えている。送受信両用のアンテナ装置は、共通する動作帯域を有する２つのアンテナを備えている。このようなアンテナ装置は、自動車の見栄えをよくするとともに、移動体の空気抵抗を増大させないために、例えばシャークフィンと呼ばれる背びれ状のハウジングなどに収容される。
【０００３】
この背びれ状のハウジングは、自動車のルーフに搭載されるため、搭載可能な位置が限定されている。そのため、背びれ状のハウジングに対しては、コンパクト化の強い要望が寄せられる。それにともない、ハウジングに収容可能なアンテナであって、例えばＬＴＥ（Long Term Evolution）用の周波数帯域において動作可能なアンテナ装置に対しても、コンパクト化の強い要望が寄せられる。
【０００４】
特許文献１には、背びれ状のハウジング（シャークフィンアンテナハウジング）の内部に収容可能なアンテナであって、２つのアンテナ（平衡アンテナ及び非平衡アンテナ）を備えたアンテナ装置（車両用再構成可能ＭＩＭＯＳＡアンテナ）が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２０１６−５０４７９９号公報（２０１６年２月１２日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、送受信両用のアンテナ装置においては、共通の又は重複する周波数帯域で動作する送信用のアンテナと受信用のアンテナとを、ひとつの筐体内に収容する必要が生じる。このようなアンテナ装置において筐体のコンパクト化を進めると、送信用のアンテナと受信用のアンテナとが近接して配置されることになる。
【０００７】
しかしながら、共通の又は重複する周波数帯域で動作する送信用のアンテナと受信用のアンテナとを近接させて配置させた場合、送信用のアンテナが放射した電磁波の影響を受信用のアンテナが受けてしまい、基地局との通信に支障をきたすという課題があった。受信用のアンテナが正しく基地局と通信するためには、送信用のアンテナが放射した電磁波の影響を受信用のアンテナが受けないように互いのアンテナを電気的に孤立させることが求められる。換言すれば、これら２つのアンテナにおけるアイソレーション特性を高めることが求められる。
【０００８】
本発明は、前記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、共通する動作帯域を有する２つのアンテナを備えたアンテナ装置において、これら２つのアンテナにおけるアイソレーション特性を高めることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るアンテナ装置は、底板と、前記底板の上面に載置された台座と、前記底板の前記上面及び前記台座の側面に沿う地板、及び、前記台座の前記側面及び前記台座の前記上面に沿う放射素子を有する第１のアンテナと、前記底板の前記上面に沿う地板、及び、前記底板の前記上面及び前記台座の前記側面の双方に直交する平面に沿う放射素子を有する第２のアンテナと、を備え、前記底板は、絶縁体により構成されている。
【００１０】
上記の構成によれば、第１のアンテナの地板と第２のアンテナの地板とが、共に絶縁体により構成されている底板の上面に沿って配置されている。そのため、第１のアンテナの地板及び第２のアンテナの各々は、本アンテナ装置の設置対象面（例えば、自動車のルーフ）から底板１１によって絶縁されている。これにより、特許文献１に記載のアンテナ装置のように、第１のアンテナの地板又は第２のアンテナの地板が接地対象面と短絡されている場合と比べて、第１のアンテナと第２のアンテナとのアイソレーション特性が向上する。
【００１１】
本発明の一態様に係るアンテナ装置において、
前記第１のアンテナは、前記底板の前記上面、前記台座の前記側面、及び、前記台座の前記上面に沿うように折り曲げられた基板を更に有しており、
前記第１のアンテナの前記地板及び前記放射素子は、前記第１のアンテナの前記基板の表面に形成された導体パターンにより構成されている、ことが好ましい。
【００１２】
上記の構成によれば、容易に、地板を底板の上面及び台座の側面に沿うように配置し、且つ、放射素子を台座の側面及び台座の上面に沿うように配置することができる。
【００１３】
本発明の一態様に係るアンテナ装置において、前記第１のアンテナは、前記第１のアンテナの前記地板と前記第１のアンテナの前記放射素子とを短絡する短絡部であって、前記台座の前記側面に沿う短絡部を更に有している、ことが好ましい。
【００１４】
上記の構成によれば、第１のアンテナとして逆Ｆ型のアンテナを採用することができる。
【００１５】
本発明の一態様に係るアンテナ装置において、前記第２のアンテナは、表面が前記底板の前記上面と平行になるように、前記底板の前記上面に横置きされた第１の基板、及び、表面が前記底板の前記上面及び前記台座の前記側面の双方と垂直になるように、前記底板の前記上面に縦置きされた第２の基板を更に有しており、前記第２のアンテナの前記地板は、前記第１の基板の表面に形成された導体パターンにより構成されており、前記第２のアンテナの前記放射素子は、前記第２の基板の表面に形成された導体パターンにより構成されている、ことが好ましい。
【００１６】
上記の構成によれば、第２のアンテナとして、底板の上面に対して起立したモノポールアンテナを採用することができる。
【００１７】
本発明の一態様に係るアンテナ装置において、前記第２のアンテナは、前記第２のアンテナの前記地板に短絡され、前記第２のアンテナの前記放射素子から絶縁された整合部であって、上記第２のアンテナの前記放射素子と同一面内に形成された整合部を更に有している、ことが好ましい。
【００１８】
上記の構成によれば、動作帯域中に含まれる所定の周波数帯域において、第２のアンテナのＶＳＷＲが低下することを防止することができる。
【００１９】
本発明の一態様に係るアンテナ装置において、前記第１のアンテナと、前記第２のアンテナとは、共通する動作帯域を有し、前記第１のアンテナの前記地板と前記底板の下面との距離である第１の距離と、前記第２のアンテナの前記地板と前記底板の下面との距離である第２の距２との和は、前記動作帯域に包含される所定の周波数帯域の中心周波数に対応する実効波長の１６分の１以上である、ことが好ましい。
【００２０】
上記の構成によれば、第１のアンテナと第２のアンテナとのアイソレーション特性を更に向上させることができる。
【００２１】
本発明の一態様に係るアンテナ装置において、前記第１のアンテナの前記放射素子の給電点である第１の給電点と、前記第２のアンテナの前記放射素子の給電点である第２の給電点との距離は、前記実効波長の３０％以上３６％以下である、ことが好ましい。
【００２２】
上記の構成によれば、動作帯域中に含まれる所定の周波数帯域において、第１のアンテナと第２のアンテナとのアイソレーション特性を更に向上させることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は、共通する動作帯域を有する２つのアンテナを備えたアンテナ装置において、これら２つのアンテナにおけるアイソレーション特性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態１に係るアンテナ装置の三面図である。
【図２】図１に示したアンテナ装置が備える第１のアンテナと第２のアンテナとの位置関係を示す図である。
【図３】本発明の実施例であるアンテナ装置が備える第１のアンテナの地板及び放射素子の展開図である。
【図４】本発明の実施例であるアンテナ装置が備える第２のアンテナの放射素子及び整合部の平面図である。
【図５】（ａ）は、本発明の実施例であるアンテナ装置が備えている第１のアンテナの利得及びＶＳＷＲを示すグラフである。（ｂ）は、本発明の実施例であるアンテナ装置が備えている第２のアンテナの利得及びＶＳＷＲを示すグラフである。
【図６】（ａ）は、図５に示した実施例のアンテナ装置、及び、本発明の第１〜第３の変形例であるアンテナ装置のアイソレーション特性を示すグラフである。（ｂ）は、（ａ）に示したグラフを一部拡大したグラフである。
【図７】本発明の比較例であるアンテナ装置のアイソレーション特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
〔第１の実施形態〕
本発明の一実施形態に係るアンテナ装置１の構成について、図１及び図２を参照して説明する。図１は、アンテナ装置１の構成を示す三面図（左上：左側面図、左下：上面図、右下：背面図）であり、図２は、アンテナ装置１が備える第１のアンテナ１３と第２のアンテナ１４との位置関係を示す斜視図である。
【００２６】
アンテナ装置１は、図１に示すように、底板１１、台座１２、第１のアンテナ１３、及び第２のアンテナ１４を備えている。アンテナ装置１は、例えば、自動車のルーフに載置されるルーフアンテナとして利用される。この場合、アンテナ装置１の設置対象面は、自動車のルーフである。また、この場合、図１に示した構成に、第１のアンテナ１３及び第２のアンテナ１４を覆い、底板１１と共にアンテナ１の外殻を構成するレドーム（不図示）が付加される。
【００２７】
なお、以降の説明では、アンテナ装置１が載置される自動車の前進方向（図１におけるｙ軸正方向）を「前方」と称し、その後進方向（図１におけるｙ軸負方向）を「後方」と称する。また、車体１の右手方向（図１におけるｘ軸正方向）を「右方」と称し、車体１の左手方向（図１におけるｘ軸負方向）を「左方」と称する。また、自動車のシャシーからルーフへと向かう方向（図１におけるｚ軸正方向）を「上方」と称し、車体１のルーフからシャシーへと向かう方向（図１におけるｚ軸負方向）を「下方」と称する。
【００２８】
また、アンテナ装置１が載置される対象物は、自動車の車両に限定されるものではない。また、図１においては、底板１１の上面がｘｙ平面（水平面）に沿い、第２のアンテナ１４の放射素子１４２が水平面に起立するように（天頂方向に沿うように）、アンテナ装置１は、設置対象面に対して載置されている。しかし、アンテナ装置１を載置する向きは、図１に示した態様に限定されるものではなく、任意である。
【００２９】
底板１１は、絶縁体（誘電体）により構成された板状部材である。本実施形態においては、上面及び下面がスタジアム型の板状部材を、曲面により構成される２つの端面が前方及び後方を向き、平面により構成される２つの端面が右方及び左方を向くように配置し、これを底板１１として用いる。底板１１の材料は、絶縁体であれば何でもよいが、本実施形態においては、樹脂により構成された底板１１を用いる。
【００３０】
台座１２は、底板１１の上面に載置された柱状部材である。本実施形態においては、上面及び下面が長方形の柱状部材を、４つの側面が前方、後方、右方、及び左方を向くように配置し、これを台座１２として用いる。台座１２の材料は、絶縁体（誘電体）であってもよいし、導体であってもよいが、本実施形態においては、絶縁体に構成された台座１２、特に、樹脂により構成された台座１２を用いる。
【００３１】
第１のアンテナ１３は、フレキシブル基板１３０、地板１３１、放射素子１３２、及び短絡部１３３を備えている。地板１３１、放射素子１３２、及び短絡部１３３は、何れもフレキシブル基板１３０の表面に形成された導体パターンである。地板１３１、放射素子１３２、及び短絡部１３３は、逆Ｆアンテナを構成している（第１のアンテナ１３において、地板１３１と放射素子１３２とは、短絡部１３３を介して互いに短絡されている）。
【００３２】
フレキシブル基板１３０は、地板１３１が底板１１の上面及び台座１２の前側面に沿い、放射素子１３２が台座１２の前側面及び上面に沿い、短絡部１３３が主に台座１２の前側面に沿うように、折り曲げられて台座１２に貼り付けられている。放射素子１３２は、（１）台座１２の上面の左縁前端から右方に延伸する第１矩形部１３２ａと、（２）第１矩形部１３２ａの後縁左端から後方に延伸する第２矩形部１３２ｂと、（３）第１矩形部１３２ａの前縁中央から下方に延伸する第３矩形部１３２ｃとにより構成されている。
【００３３】
第３矩形部１３２ｃの下端を給電点１３４（第１の給電点）として、給電点１３４がコネクタ１３５の中心導体を介して同軸ケーブルの内側導体に接続される。地板１３１は、第３矩形部１３２ｃの下端近傍、すなわち、給電点１３４近傍において、底板１１を貫通するコネクタ１３５の外部導体を介して同軸ケーブル（不図示）の外側導体に接続される。
【００３４】
第２のアンテナ１４は、第１のリジッド基板１４０ａ、第２のリジッド基板１４０ｂ、地板１４１、放射素子１４２、及び整合部１４３を備えている。地板１４１は、第１のリジッド基板１４０ａの表面に形成された導体パターンであり、放射素子１４２及び整合部１４３は、第２のリジッド基板１４０ｂの表面に形成された導体パターンである。地板１４１及び放射素子１４２は、モノポールアンテナを構成している（第２のアンテナ１４において、地板１４１と放射素子１４２とは、互いに絶縁されている）。
【００３５】
第１のリジッド基板１４０ａは、その表面が底板１１の上面と平行になるように、底板１１の上面に横置き（平置き）され、第２のリジッド基板１４０ｂは、その表面が底板１１の上面及び台座１２の前側面の双方と直交するように、底板１１の上面に縦置きされる。放射素子１４２は、（１）リジッド基板１４０ｂの下縁前端から上方に延伸する第１略矩形部１４２ａと、（２）リジッド基板１４０ｂの下縁中央から上方斜め後ろに延伸する、延伸長が第１略矩形部１４２ａの延伸長よりも長い第２略矩形部１４２ｂと、（３）第１略矩形部１４２ａと第２略矩形部１４２ｂとの間の隙間を埋める、高さが第１略矩形部１４２ａの延伸長よりも小さい逆三角形部１４２ｃと、（４）第２略矩形部１４２ｂの後縁上端から下方斜め前に延伸する、延伸長が第２略矩形部１４２ｂの延伸長よりも短い第３略矩形部１４２ｄとにより構成されている。
【００３６】
第１略矩形部１４２ａの下縁後端（すなわち、第２略矩形部１４２ｂの下縁前端）を給電点１４４（第２の給電点）として、給電点１４４がコネクタ１４５の中心導体を介して同軸ケーブル（不図示）の内側導体に接続される。地板１４１は、第１略矩形部１４２ａの下縁後端近傍、すなわち給電点１４４近傍において、コネクタ１４５の外部導体を介して同軸ケーブルの外側導体に接続される。
【００３７】
以上のように構成された第１のアンテナ１３及び第２のアンテナ１４は、共通する動作帯域を有するように構成されている。本実施形態において、第１のアンテナ１３及び第２のアンテナ１４の動作帯域は、６９８ＭＨｚ以上２６９０ＭＨｚ以下の周波数帯域である。
【００３８】
ＬＴＥ用の、送受信両用のアンテナ装置においては、その周波数帯域のうち低周波側の周波数帯域（６９８ＭＨｚ以上９６０ＭＨｚ以下の周波数帯域）におけるアイソレーション特性が重視され、６９８ＭＨｚ以上８００ＭＨｚ以下の周波数帯域におけるアイソレーション特性が特に重視される。本実施形態において、６９８ＭＨｚ以上２６９０ＭＨｚ以下の周波数帯域に包含される６９８ＭＨｚ以上８００ＭＨｚ以下の周波数帯域は、請求の範囲に記載の所定の周波数帯域に対応する。したがって、所定の周波数帯域の中心周波数は７４９ＭＨｚである。アンテナ装置１において、７４９ＭＨｚに対応する実効波長λｇは、λｇ＝２７５ｍｍである。
【００３９】
整合部１４３は、リジッド基板１４０ｂの下縁後端から上方斜め後ろに延伸し、その前縁が放射素子１４２の第２略矩形部１４２ｂの後縁と対向し、その上縁が放射素子１４２の第３略矩形部１４２ｄの下縁と対向する。放射素子１４２と整合部１４３との間隔は、第２のアンテナ１４のインピーダンスが同軸ケーブルのインピーダンスと整合するように決められる。
【００４０】
本実施形態に係るアンテナ装置１において注目すべき点は、第１のアンテナ１３の地板１３１と第２のアンテナ１４の地板１４１とが、共に底板１１の上面に沿って配置されており、アンテナ装置１の設置対象面（例えば、自動車のルーフ）から底板１１によって絶縁されている点である。これにより、第１のアンテナ１３の地板１３１又は第２のアンテナ１４の地板１４１が接地対象面と短絡されている場合と比べて、第１のアンテナ１３と第２のアンテナ１４とのアイソレーション特性が向上する。
【００４１】
整合部１４３は、動作帯域に含まれる所定の周波数帯域においてＶＳＷＲが低下することを防止できる。上述したように、第１のアンテナ１３及び第２のアンテナ１４の動作帯域がＬＴＥ用の周波数帯域（６９８ＭＨｚ以上２６９０ＭＨｚ以下）である。整合部１４３は、ＬＴＥ用の周波数帯域のうち高周波側の周波数帯域（２０００ＭＨｚ近傍の周波数帯域）において、第２のアンテナ１４のＶＳＷＲが低下すること防止し、ＶＳＷＲの周波数依存性に谷間が生じることを防止することができる。
【００４２】
本実施形態において、底板１１の厚さは均一であるため、第１のアンテナ１３の地板１３１と底板１１の下面との距離Ｄ１（第１の距離）と、第２のアンテナ１４の地板１４１と底板１１の下面との距離Ｄ２（第２の距離）とは、共通して１２ｍｍである。したがって、距離Ｄ１と距離Ｄ２との和は、２４ｍｍであり、実効波長λｇの１６分の１（＝１７．２ｍｍ）以上となるように構成されている。
【００４３】
この構成によれば、アンテナ装置１におけるアイソレーション特性を向上させることができる。
【００４４】
本実施形態において、給電点１３４と給電点１４４との距離Ｄ（図２参照）は、９０ｍｍに設定されている。すなわち、本実施形態において、距離Ｄは、実効波長λｇの３２．７％に設定されている。なお、距離Ｄは、９０ｍｍに限定されるものではなく、実効波長λｇの２５％以上３７％以下の範囲内に含まれるように設定されていることが好ましく、３０％以上３６％以下の範囲内に含まれるように設定されていることがより好ましい。距離Ｄが２５％以上３７％以下の範囲内に含まれるように設定されていることによって、６９８ＭＨｚ以上８００ＭＨｚ以下の周波数帯域において、｜Ｓ２１｜が−２０ｄＢｉ以下である良好なアンテナ装置を得ることができる。また、距離Ｄが３０％以上３６％以下の範囲内に含まれるように設定されていることによって、６９８ＭＨｚ以上９６０ＭＨｚ以下の周波数帯域の全域においてバランスがとれたアンテナ装置１を得ることができる。
【００４５】
〔実施例の構成〕
図３は、第１の実施形態に係るアンテナ装置１の実施例であるアンテナ装置１が備えている第１のアンテナ１３の放射素子１３２を構成する導体パターンの展開図である。図４は、本実施例のアンテナ装置１が備えている第２のアンテナ１４の放射素子１４２及び整合部１４３を構成する導体パターンの平面図である。
【００４６】
本実施例において、放射素子１３２を構成する導体パターンは、図３に示した形状にパターニングされており、放射素子１４２及び整合部１４３を構成する導体パターンは、図４に示した形状にパターニングされている。
【００４７】
本実施例において、アンテナ装置１を構成する上述した導体パターン以外の各部については、以下の構成を採用した。
【００４８】
底板１１として、ＡＢＳ樹脂製であるＡＢＳ板をスタジアム型に成形した板状部材を用いた。底板１１の厚さは、１２ｍｍで均一である。底板１１の比誘電率は、３．１である。
【００４９】
台座１２として、ＡＢＳ樹脂製であるＡＢＳ板を直方体形状に成形したブロック部材を用いた。すなあち、台座１２の上面と下面とは平行である。台座１２の比誘電率は、３．１である。
【００５０】
フレキシブル基板１３０として、ポリイミド樹脂製であるポリイミドフィルムを用いた。このポリイミドフィルムの厚さは、１００μｍであり、比誘電率は、３．３である。
【００５１】
リジッド基板１４０ａ，１４０ｂの各々は、ガラスエポキシ樹脂製であるガラスエポキシ基板を用いた。このガラスエポキシ基板の厚さは、１．６ｍｍであり、比誘電率は、４．４である。本実施例において、リジッド基板１４０ｂは、底板１１の上面及び台座１２の側面の双方と垂直に配置されている。
【００５２】
アンテナ１３とアンテナ１４との間隔ＤがＤ＝９０ｍｍとなるように、アンテナ１３及びアンテナ１４の各々を配置した。
【００５３】
本実施例のアンテナ装置１を用いて、利得及びＶＳＷＲ、並びに、アンテナ１３とアンテナ１４とにおけるアイソレーション特性を測定した。本実施例においては、アンテナ１３とアンテナ１４とにおける｜Ｓ２１｜を測定することによってアイソレーション特性を評価した。｜Ｓ２１｜が小さいほど、アンテナ１３とアンテナ１４とがよくアイソレーションされている、換言すれば、アンテナ装置１のアイソレーション特性が高いと言える。
【００５４】
なお、円形のアルミニウム合金製のアルミ円盤の中央にアンテナ装置１を配置して利得、ＶＳＷＲ、及び｜Ｓ２１｜を測定した。アルミ円盤の直径は、５００ｍｍである。
【００５５】
本実施例では、アンテナ装置１を自動車のルーフ上に搭載することを想定している。円盤は、自動車のルーフを模したものである。なお、円盤１００の中心付近には、アンテナ１３のコネクタ１３５に接続する同軸ケーブル、及び、アンテナ１４のコネクタ１４５に接続する同軸ケーブルを通すための貫通孔が設けられている。
【００５６】
アンテナ１３のコネクタ１３５及びアンテナ１４のコネクタ１４５には、実施する測定の種類に応じて送信回路又は受信回路が、同軸ケーブルを介して接続される。
【００５７】
〔第１〜第３の変形例の構成〕
本実施例のアンテナ装置１における間隔Ｄを、それぞれ、Ｄ＝７０ｍｍ，８０ｍｍ，１００ｍｍと変更することによって得られたアンテナ装置１の各々を、それぞれ、第１〜第３の変形例とする。すなわち、本実施例のアンテナ装置１は、Ｄ＝９０ｍｍであり、第１の変形例であるアンテナ装置１は、Ｄ＝７０ｍｍであり、第２の変形例であるアンテナ装置１は、Ｄ＝８０ｍｍであり、第１の変形例であるアンテナ装置１は、Ｄ＝１００ｍｍである。
【００５８】
（利得及びＶＳＷＲ）
図５の（ａ）及び（ｂ）の各々は、それぞれ、本実施例のアンテナ装置１が備えているアンテナ１３及び１４の利得とＶＳＷＲとを示すグラフである。
【００５９】
図５の（ａ）に示した利得を参照すれば、本実施例のアンテナ装置１に搭載されたアンテナ１３は、７５０ＭＨｚ近傍の周波数、及び、２０００ＭＨｚ近傍の周波数を除いた７００ＭＨｚ以上２６９０ＭＨｚ以下の幅広い周波数帯域において、おおむね−４ｄＢｉ以下の良好な利得を示すことがわかった。
【００６０】
また、図５の（ａ）に示したＶＳＷＲを参照すれば、１２００ＭＨｚ以上１３００ＭＨｚ以下の周波数帯域、及び、２０００ＭＨｚ近傍の周波数帯域を除いて、本実施例のアンテナ１３は、３以下の良好なＶＳＷＲを示すことが分かった。
【００６１】
１２００ＭＨｚ以上１３００ＭＨｚを下回る周波数帯域において、本実施例のアンテナ１３のＶＳＷＲは、３を上回る。しかし、この周波数帯域は、ＬＴＥ用の周波数帯域における不使用帯域である。
【００６２】
図５の（ｂ）に示した利得を参照すれば、本実施例のアンテナ装置１に搭載されたアンテナ１４は、９００ＭＨｚ以上２６９０ＭＨｚ以下の幅広い周波数帯域において、おおむね−４ｄＢｉ以下の良好な利得を示すことがわかった。
【００６３】
また、図５の（ｂ）に示したＶＳＷＲを参照すれば、１０００ＭＨｚを上回り１２００ＭＨｚを下回る周波数帯域を除いて、本実施例のアンテナ１４は、３以下の良好なＶＳＷＲを示すことが分かった。
【００６４】
１０００ＭＨｚを上回り１２００ＭＨｚを下回る周波数帯域において、本実施例のアンテナ１４のＶＳＷＲは、３を上回る。しかし、この周波数帯域は、ＬＴＥ用の周波数帯域における不使用帯域である。
【００６５】
アンテナ１３，１４では、図３，図４に示したように地板１３１，１４１、放射素子１３２，１４２、及び整合部１４３を構成する導体パターンの形状を定め、かつ、地板１３１，１４１の各々がアンテナ装置１の設置対象領域である上記円盤から絶縁されている構成を採用したことによって、−４ｄＢｉ以下の利得と３以下のＶＳＷＲとを幅広い周波数帯域において実現することができた。また、ＶＳＷＲが３を上回る周波数帯域がわずかに生じる場合であっても、その周波数帯域を不使用帯域内に設定することができた。したがって、ＶＳＷＲが３を上回る周波数帯域は、アンテナ１０，２０をＬＴＥ用のアンテナとして用いる場合に問題とならない。このように、アンテナ１０，２０は、ＬＴＥ用のアンテナとして好適に用いることができる。
【００６６】
（アイソレーション特性）
図６の（ａ）及び（ｂ）は、本実施例のアンテナ装置１及び第１〜第３の変形例のアンテナ装置１におけるアイソレーション特性（｜Ｓ２１｜の周波数依存性）を示すグラフである。図６の（ｂ）は、図６の（ａ）に示した５００ＭＨｚ以上３０００ＭＨｚ以下の周波数帯域のうち、６００ＭＨｚ以上１２００ＭＨｚ以下の周波数帯域（図６の（ａ）に図示した一点鎖線で挟まれた周波数帯域）を拡大したグラフである。
【００６７】
図６の（ａ）及び（ｂ）において、本実施例のアンテナ装置１（Ｄ＝９０ｍｍ）のアイソレーション特性を実線で示し、第１〜第３の変形例であるアンテナ装置１（Ｄ＝７０ｍｍ，８０ｍｍ，１００ｍｍ）の各々のアイソレーション測定を、それぞれ、二点鎖線、一点鎖線、及び破線で示した。
【００６８】
ＬＴＥ用の、送受信両用のアンテナ装置においては、低周波側の周波数帯域（６９８ＭＨｚ以上９６０ＭＨｚ以下の周波数帯域）におけるアイソレーション特性が重視され、６９８ＭＨｚ以上８００ＭＨｚ以下の周波数帯域におけるアイソレーション特性が特に重視される。これは、アンテナ１３とアンテナ１４との間に生じる混信は、ＬＴＥ用の周波数帯域の低周波側の帯域においてアイソレーションが不足していることの影響をより強く受けるためである。以下において、６９８ＭＨｚ以上８００ＭＨｚ以下の周波数帯域のことを第１の周波数帯域と称し、８００ＭＨｚを上回り９６０ＭＨｚ以下の周波数帯域のことを第２の周波数帯域と称する。
【００６９】
そこで、アンテナ装置１においても、低周波側の周波数帯域におけるアイソレーション特性に着目し、特に第１の周波数帯域におけるアイソレーション特性に着目する。図６の（ｂ）においては、６９８ＭＨｚ、８００ＭＨｚ、及び９６０ＭＨｚに相当する位置を一点鎖線にて示している。
【００７０】
ＬＴＥ用のアンテナにおいては、｜Ｓ２１｜は、−２０ｄＢｉ以下であることが好ましいとされている。そこで、本明細書では、６９８ＭＨｚ以上８００ＭＨｚ以下の周波数帯域において、｜Ｓ２１｜が−２０ｄＢｉ以下であるアンテナ装置のことをアイソレーション特性が良好なアンテナ装置と判定する。
【００７１】
図６の（ｂ）を参照すれば、本実施例のアンテナ装置１及び第１〜第３の変形例のアンテナ装置１は、いずれも、第１の周波数帯域の全域において−２０ｄＢｉ以下である｜Ｓ２１｜を示した。したがって、本実施例のアンテナ装置１及び第１〜第３の変形例のアンテナ装置１は、いずれも、良好なアンテナ装置である。
【００７２】
また、第１の周波数帯域においては、距離Ｄを７０ｍｍから１００ｍｍへ拡大するにしたがって、｜Ｓ２１｜が増大することが分かった。すなわち、アイソレーション特性が低下することが分かった。
【００７３】
一方、第２の周波数帯域においては、距離Ｄを７０ｍｍから１００ｍｍへ拡大するにしたがって、｜Ｓ２１｜が減少することが分かった。すなわち、アイソレーション特性が向上することが分かった。
【００７４】
以上のように、第１の周波数帯域と、第２の周波数帯域とでは、アイソレーション特性が互いにトレードオフの関係にあることが分かった。
【００７５】
例えば、第１の周波数帯域におけるアイソレーション特性をなによりも重視する場合には、である第１又は第２の変形例のアンテナ装置１を用いることが好ましい。第１及び第２の変形例のアンテナ装置１の各々は、第１の周波数帯域の全域において−２２．５ｄＢｉ以下の｜Ｓ２１｜を実現している。
【００７６】
第１及び第２の変形例のアンテナ装置１の各々を比較した場合、第１の変形例のアンテナ装置１は、第２の周波数帯域におけるアイソレーション特性の増大が顕著であり、８８０ＭＨｚを上回る周波数帯域において、｜Ｓ２１｜は、−２０ｄＢを上回った。一方、第２の変形例のアンテナ装置１は、第２の周波数帯域の全域において−２０ｄＢ以下の｜Ｓ２１｜を実現していることが分かった。
【００７７】
以上の結果より、第１の周波数帯域におけるアイソレーション特性をなによりも重視する場合、すなわち、第１の周波数帯域に特化したアイソレーション特性を望む場合、Ｄ＝８０ｍｍであるアンテナ装置１を選択することが好ましい。
【００７８】
第２の周波数帯域におけるアイソレーション特性に着目した場合、上述したように本実施例及び第３の変形例のアンテナ装置１は、第１及び第２の変形例のアンテナ装置よりも良好なアイソレーション特性を示した。本実施例及び第３の変形例のアンテナ装置１の各々は、第２の周波数帯域のほぼ全域において−２５ｄＢｉ以下のとても良好なアイソレーション特性を示した。
【００７９】
本実施例及び第３の変形例のアンテナ装置１の各々を比較した場合、本実施例のアンテナ装置１は、第３の変形例のアンテナ装置１と比較して、｜Ｓ２１｜が−２５ｄＢｉ以下となる比帯域幅が広い。
【００８０】
以上の結果より、第１の周波数帯域におけるアイソレーション特性と、第２の周波数帯域におけるアイソレーション特性との両立を目指す場合、すなわち、第１及び第２の周波数帯域の各々においてバランスのとれたアイソレーション特性を望む場合、Ｄ＝９０ｍｍであるアンテナ装置１を選択することが好ましい。
【００８１】
〔比較例〕
上述した実施例のアンテナ装置１において、第１のアンテナ１３の給電点に接続されているコネクタ１３５の外部導体を、アンテナ装置１の設置対象領域である円盤に短絡させた。このように構成されたアンテナ装置を、比較例のアンテナ装置とした。すなわち、比較例のアンテナ装置は、（１）２つのアンテナを備えており、（２）その２つのアンテナのうちの一方のアンテナを構成する地板がアンテナ装置の設置対象領域に短絡されている、という２点において、特許文献１に記載されているＭＩＭＯアンテナと同様に構成されている。
【００８２】
特許文献１の図１Ａ〜図１Ｃに図示されたＭＩＭＯアンテナにおいては、平衡アンテナの接地面（地板）が三角形ＰＣＢの第２の表面（裏面）に設けられている。したがって、このＭＩＭＯアンテナを設置対象領域である導体板（例えば自動車のルーフ）状に載置した場合、ＭＩＭＯアンテナの地板は、設置対象領域に短絡される。
【００８３】
図７は、比較例のアンテナ装置におけるアイソレーション特性（｜Ｓ２１｜の周波数依存性）を示すグラフである。図７においても、図６の（ｂ）と同様に、６９８ＭＨｚ、８００ＭＨｚ、及び９６０ＭＨｚに相当する位置を一点鎖線にて示している。
【００８４】
図７を参照すれば、比較例のアンテナ装置の｜Ｓ２１｜は、７５０ＭＨｚを上回り９００ＭＨｚを下回る周波数帯域において−２０ｄＢｉを上回ることが分かった。したがって、比較例のアンテナ装置は、７５０ＭＨｚ以上９００ＭＨｚ以下の周波数帯域において良好なアンテナ装置とは言えない。
【００８５】
以上のことから、本発明の実施例であるアンテナ、及び、第１〜第３の変形例であるアンテナの各々は、第１のアンテナ１３の地板１３１及び第２のアンテナ１４の地板１４１の各々がそれぞれ上記設置対象面から絶縁されるように構成されていることによって、第１の周波数帯域におけるアイソレーション特性を向上させることができることが分かった。
【００８６】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００８７】
１        アンテナ装置
１１      底板
１２      台座
１３      第１のアンテナ
１３０    フレキシブル基板（第１のアンテナの基板）
１３１    地板
１３２    放射素子
１３２ａ  第１矩形部
１３２ｂ  第２矩形部
１３２ｃ  第３矩形部
１３３    短絡部
１３４    給電点（第１の給電点）
１３５    コネクタ
１４      第２のアンテナ
１４０ａ  第１のリジッド基板（第２のアンテナの第１の基板）
１４０ｂ  第２のリジッド基板（第２のアンテナの第２の基板）
１４１    地板
１４２    放射素子
１４２ａ  第１略矩形部
１４２ｂ  第２略矩形部
１４２ｃ  逆三角形部
１４２ｄ  第３略矩形部
１４３    整合部
１４４    給電点（第２の給電点）
１４５    コネクタ
【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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