(57)【要約】【課題】  高さ、幅を小さくすることを目的とし、周波数帯によって素子間隔を最適化することで、小型な多周波モノポールアンテナを提供することである。【解決手段】  周波数ｆｎに対し、波長をλｎと記載した場合に、放射素子は、基台５の中央に配置され、０．２λ１以下の高さＨ１に設定されたｆ１素子２ａと、給電点４からの高さＹが０．０５λ１の素子分岐箇所７においてｆ１素子２ａら素子収納径Ｒが０．０５λ１の範囲で径方向へ枝分かれされて配置された４本のｆ２素子２ｂと、２本のｆ３素子２ｃと、２本のｆ４素子２ｄとを有し、ｆ２素子２ｂは、素子分岐箇所７からの高さＨ２が０．２λ２、ｆ３素子２ｃは、素子分岐箇所７からの高さＨ３が０．２λ３、ｆ４素子２ｄは、素子分岐箇所７からの高さＨ４が０．１９λ４にそれぞれ設定され、ｆ２素子２ｂとｆ３素子２ｃとの開き角Ｓは、６０度に設定されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
最低動作周波数ｆ１に対し、ｆ２＝１．８ｆ１、ｆ３＝２．４ｆ１、ｆ４＝３．１ｆ１にそれぞれ設定された４周波数に対応する放射素子、およびＧＮＤ板で構成され、
中央に給電点が設けられた基台を有し、前記放射素子は素子支持台を通じて前記基台から支持されている多周波モノポールアンテナであって、
周波数ｆｎに対し、波長をλｎと記載した場合に、前記放射素子は、前記基台の中央に配置され、０．２λ１以下の高さＨ１に設定されたｆ１素子と、
前記給電点からの高さＹが０．０５λ１の素子分岐箇所において前記ｆ１素子から素子収納径Ｒが０．０５λ１の範囲で径方向へ枝分かれされて配置された４本のｆ２素子と、２本のｆ３素子と、２本のｆ４素子とを有し、
前記ｆ２素子は、前記素子分岐箇所からの高さＨ２が０．２λ２、前記ｆ３素子は、前記素子分岐箇所からの高さＨ３が０．２λ３、前記ｆ４素子は、前記素子分岐箇所からの高さＨ４が０．１９λ４にそれぞれ設定され、
前記ｆ２素子と前記ｆ３素子との開き角Ｓは、６０度に設定されている多周波モノポールアンテナ。
【請求項２】
前記ｆ１素子は、上部に矩形平板状の幅広部を有し、
前記幅広部の上に前記ｆ１素子の軸線方向と直交する方向に平板状の頭頂板が延設され、
前記幅広部の上部両側に下向きに伸びる第１の折返し素子、前記頭頂板の両側に下向きに伸びる第２の折返し素子がそれぞれ屈曲形成され、
前記第１の折返し素子の高さＨａ１が、０．０４λ１、前記第２の折返し素子の高さＨｂ１が、０．０１λ１にそれぞれ設定されている請求項１に記載の多周波モノポールアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、移動体通信、ローカル・エリア・ネットワーク、ＴＶ放送等に使用する多周波モノポールアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
アンテナを設置するとき、アンテナの突き出し長や、受風面積が小さいものが、一般的に求められる。逆に、電磁界理論からは動作周波数の波長によって最適の大きさが決まる。複数の帯域に対応する多周波アンテナを構成する場合には、各周波数に対応した複数ある放射素子部分の距離を離す事で、各周波数が独立して動作する事により、容易に実現される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５２７５４１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
多周波モノポールアンテナにおいてアンテナを小さく、かつ多周波にて動作させることは、一般的に難しい。たとえば、特許文献１の「多周波共用アンテナ装置」では、もっとも形態が小さくなる場合において、その大きさが最低動作周波数の波長の０．２１倍の高さと、０．１４倍の幅を持つ。
【０００５】
本発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的は、高さ、幅を小さくすることを目的とし、周波数帯によって素子間隔を最適化することで、小型な多周波モノポールアンテナを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一局面の態様は、最低動作周波数ｆ１に対し、ｆ２＝１．８ｆ１、ｆ３＝２．４ｆ１、ｆ４＝３．１ｆ１にそれぞれ設定された４周波数に対応する放射素子、およびＧＮＤ板で構成され、中央に給電点が設けられた基台を有し、前記放射素子は素子支持台を通じて前記基台から支持されている多周波モノポールアンテナであって、周波数ｆｎに対し、波長をλｎと記載した場合に、前記放射素子は、前記基台の中央に配置され、０．２λ１以下の高さＨ１に設定されたｆ１素子と、前記給電点からの高さＹが０．０５λ１の素子分岐箇所において前記ｆ１素子から素子収納径Ｒが０．０５λ１の範囲で径方向へ枝分かれされて配置された４本のｆ２素子と、２本のｆ３素子と、２本のｆ４素子とを有し、前記ｆ２素子は、前記素子分岐箇所からの高さＨ２が０．２λ２、前記ｆ３素子は、前記素子分岐箇所からの高さＨ３が０．２λ３、前記ｆ４素子は、前記素子分岐箇所からの高さＨ４が０．１９λ４にそれぞれ設定され、前記ｆ２素子と前記ｆ３素子との開き角Ｓは、６０度に設定されている多周波モノポールアンテナである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、高さ、幅を小さくすることを目的とし、周波数帯によって素子間隔を最適化することで、小型な多周波モノポールアンテナを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施の形態の多周波モノポールアンテナの全体の概略構成を示す斜視図。
【図２】第１の実施の形態の多周波モノポールアンテナの全体の概略構成を示す側面図。
【図３】第１の実施の形態の多周波モノポールアンテナの平面図。
【図４】第１の実施の形態の多周波モノポールアンテナの放射素子の配置状態を示す平面図。
【図５】第１の実施の形態の多周波モノポールアンテナのＶＳＷＲ特性図。
【図６】第１の実施の形態の多周波モノポールアンテナの垂直面指向性を示す特性図。
【図７】２周波モノポールアンテナを示す概略構成図。
【図８】図７の２周波モノポールアンテナで素子間隔ｄのみを変化させた場合の特性を示すＶＳＷＲ特性図。
【図９】４周波モノポールアンテナを示す概略構成図。
【図１０】図９の４周波モノポールアンテナで素子間隔ｄのみを変化させた場合の特性を示すＶＳＷＲ特性図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［第１の実施の形態］  
（構成）  
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。  
図１乃至図６は、本発明の第１の実施の形態を示す。図１は、第１の実施の形態の多周波モノポールアンテナ１の全体の概略構成を示す斜視図、図２は側面図である。本実施の形態の多周波モノポールアンテナ１は、最低動作周波数ｆ１に対し、ｆ２＝１．８ｆ１、ｆ３＝２．４ｆ１、ｆ４＝３．１ｆ１にそれぞれ設定された４周波数に対応する放射素子（ｆ１素子２ａ、ｆ２素子２ｂ、ｆ３素子２ｃ、ｆ４素子２ｄ）、およびＧＮＤ板３で構成されている。なお、周波数ｆｎに対し、波長をλｎと記載している。
【００１０】
さらに、本実施の形態の多周波モノポールアンテナ１は、中央に給電点４が設けられた基台５を有し、前記ｆ１素子２ａ〜ｆ４素子２ｄは、絶縁体からなる素子支持台６を通じてねじ等を用いて前記基台５から支持されている。
【００１１】
ｆ１素子２ａは、最低動作周波数ｆ１に対応する放射素子で、前記基台５の中央に鉛直方向に向けて配置された棒状の素子本体２ａ１を有する。この素子本体２ａ１の高さＨ１は、０．２λ１以下に設定されている。
【００１２】
ｆ２素子２ｂは、ｆ２＝１．８ｆ１に対応する放射素子で、鉛直方向に向けて配置された幅０．０１λ１程度の棒状の４本のｆ２素子本体２ｂ１〜２ｂ４を有する。ここで、４本のうちの２本のｆ２素子本体２ｂ１と２ｂ３との下端部間は、水平方向に延設された棒状の第１の連結部２ｂ５を介して連結されている。残りの２本のｆ２素子本体２ｂ２と２ｂ４との下端部間は、水平方向に延設された棒状の第２の連結部２ｂ６を介して連結されている。
【００１３】
ｆ３素子２ｃは、ｆ３＝２．４ｆ１に対応する放射素子で、鉛直方向に向けて配置された幅０．０１λ１程度の棒状の２本のｆ３素子本体２ｃ１、２ｃ２を有する。２本のｆ３素子本体２ｃ１と２ｃ２との下端部間は、水平方向に延設された棒状の第３の連結部２ｃ３を介して連結されている。
【００１４】
ｆ４素子２ｄは、ｆ４＝３．１ｆ１に対応する放射素子で、鉛直方向に向けて配置された幅０．０１λ１程度の棒状の２本のｆ４素子本体２ｄ１、２ｄ２を有する。２本のｆ４素子本体２ｄ１と２ｄ２との下端部間は、水平方向に延設された棒状の第４の連結部２ｄ３を介して連結されている。
【００１５】
図２に示すようにｆ１素子２ａにおける給電点４からの高さＹが０．０５λ１の位置に素子分岐箇所７が設けられている。図４に示すように４本のｆ２素子本体２ｂ１〜２ｂ４と、２本のｆ３素子本体２ｃ１、２ｃ２と、２本のｆ４素子本体２ｄ１、２ｄ２は、この素子分岐箇所７においてｆ１素子２ａから径方向へ枝分かれされて配置されている。すなわち、この素子分岐箇所７には、２本のｆ２素子本体２ｂ１と２ｂ３との下端部間の第１の連結部２ｂ５と、２本のｆ２素子本体２ｂ２と２ｂ４との下端部間の第２の連結部２ｂ６と、２本のｆ３素子本体２ｃ１と２ｃ２との下端部間の第３の連結部２ｃ３と、２本のｆ４素子本体２ｄ１と２ｄ２との下端部間の第４の連結部２ｄ３とがそれぞれ中心部をｆ１素子２ａに重ね合わせた状態で、放射状に枝分かれされて配置されている。これら４本のｆ２素子本体２ｂ１〜２ｂ４と、２本のｆ３素子本体２ｃ１、２ｃ２と、２本のｆ４素子本体２ｄ１、２ｄ２とは、ｆ１素子２ａから素子収納径Ｒが０．０５λ１の範囲で配置されている。
【００１６】
また、４本のｆ２素子本体２ｂ１〜２ｂ４は、素子分岐箇所７からの高さＨ２が０．２λ２に設定されている。２本のｆ３素子本体２ｃ１、２ｃ２は、素子分岐箇所７からの高さＨ３が０．２λ３に設定されている。２本のｆ４素子本体２ｄ１、２ｄ２は、素子分岐箇所７からの高さＨ４が０．１９λ４に設定されている。さらに、ｆ２素子２ｂとｆ３素子２ｃとの開き角Ｓは、６０度に設定されている。
【００１７】
また、ｆ１素子２ａの素子本体２ａ１の上部には、矩形平板状の幅広部２ａ２を有する。この幅広部２ａ２の上には、図３に示すようにｆ１素子２ａの軸線方向と直交する方向に平板状の頭頂板２ａ３が延設されている。この頭頂板２ａ３は、ｆ１素子２ａの軸線方向と直交する方向の幅Ｌが、０．０４λ１に設定されている。
【００１８】
さらに、幅広部２ａ２の上部両側には、下向きに伸びる第１の折返し素子８ａ、８ｂがそれぞれ屈曲形成されている。これらの第１の折返し素子８ａ、８ｂの高さＨａ１は、０．０４λ１にそれぞれ設定されている。頭頂板２ａ３の両側部には、下向きに伸びる第２の折返し素子９ａ、９ｂがそれぞれ屈曲形成されている。これらの第２の折返し素子９ａ、９ｂの高さＨｂ１は、０．０１λ１にそれぞれ設定されている。
【００１９】
（作用・効果）
次に、上記構成の作用について説明する。本実施の形態の多周波モノポールアンテナ１で達成された特性を説明する。図５は、本実施の形態の多周波モノポールアンテナ１のＶＳＷＲ特性図、図６は、本実施の形態の多周波モノポールアンテナ１の垂直面指向性を示す特性図である。本実施の形態の多周波モノポールアンテナ１では、図５に示すとおりｆ１〜ｆ４の４周波による動作を実現している。また、ｆ２〜ｆ４では、素子を複数配置する事で、磁界面無指向性を持つ。
【００２０】
図７は、２周波モノポールアンテナを示す。図７中で、１１は、ＧＮＤ板、１２はｆ１の周波数帯域に対応した、約１／４波長のｆ１素子、１３はｆ２の周波数帯域に対応した、約１／４波長のｆ２素子である。ｆ１素子１２とｆ２素子１３は、長さの異なる導体である。このとき、ｆ１素子１２とｆ２素子１３との素子間隔ｄのみを変化させた場合の特性は図８に示す通りである。ここで、ｄａ＝２０ｍｍ、ｄｂ＝４０ｍｍ、ｄｃ＝８０ｍｍ、ｄｄ＝１６０ｍｍである。図８に示すようにｆ２では素子間隔により大きく帯域幅が変化していることが分かる。このように、素子間隔ｄよって、励振素子の中心周波数と帯域幅は変化する。
【００２１】
図９は、４周波モノポールアンテナを示す。長さの異なる４本の素子２１〜２４は、それぞれの周波数帯域に対応している。この例では、励振周波数が隣り合う素子は、配置上は隣り合わないようにしている。このとき、素子間隔ｄ（＝ｄ１＝ｄ２＝ｄ３）のみを変化させた場合の特性は図１０のようになる。このように、素子間隔ｄによって、励振素子の中心周波数と帯域幅は変化するが、４素子であっても必要な４つの帯域に応じた、最適な素子間隔が存在することがわかる。
【００２２】
本実施の形態の多周波モノポールアンテナ１では、図２と図４などに示すとおり、アンテナ全体の高さＨ１が０．２λ１、素子収納径Ｒが０．０５λ１の範囲となっている。すなわち、本実施の形態の多周波モノポールアンテナ１では、従来の手法に比べ小型なアンテナを得られる。磁界面無指向性の偏差特性が良い。安価に製作できるアンテナである。最低周波数の波長に対して小型であるため、屋内の設置に適し、または耐風速の面でも有利である。難燃性・耐熱性設計に対応できるため、地下施設やトンネルなどの耐火規定のある環境に適する。
【００２３】
さらに、この構成は汎用な金属板加工により製作可能であり、樹脂材料や可燃性のある材質を必要としないため、安価であり、耐熱、耐火性能に優れたアンテナとすることが可能である。
【００２４】
したがって、本発明によれば、高さ、幅を小さくすることを目的とし、周波数帯によって素子間隔を最適化することで、小型な多周波モノポールアンテナを提供することができる。
【００２５】
さらに、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施できることは勿論である。
【符号の説明】
【００２６】
２ａ…ｆ１素子、２ｂ…ｆ２素子、２ｃ…ｆ３素子、２ｄ…ｆ４素子、３…ＧＮＤ板、４…給電点、５…基台、７…素子分岐箇所、Ｓ…開き角。
【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１】
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