(57)【要約】【課題】複数の周波数帯の電波を受信できる多周波帯アンテナを提供する。【解決手段】誘電体基板の下側面の中央部に給電線２を設け、上側面に金属板３を積層して設ける。上記金属板３には、給電線２上に共振周波数の異なるＦ１スロット４ａ、Ｆ２スロット４ｂ、Ｆ３スロット４ｃを給電線２の上部オープン端２ａから各周波数帯のほぼλｇ／４の間隔で形成する。また、Ｆ１スロット４ａ〜Ｆ３スロット４ｃの長さは、それぞれほぼλ／２に設定するが、λはそれぞれＦ１、Ｆ２、Ｆ３の周波数に基づく値を使用する。上記Ｆ１スロット４ａは周波数Ｆ１の信号に共振し、Ｆ２スロット４ｂは周波数Ｆ２の信号に共振し、また、Ｆ３スロット４ｃは周波数Ｆ３の信号に共振して電波を放射する。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端がオープン端となっている給電線と、前記給電線上において前記オープン端から各周波数帯のほぼλｇ／４の位置に設けられる共振周波数の異なる複数のスロットとを具備したことを特徴とする多周波帯アンテナ。
【請求項２】
誘電体基板と、前記誘電体基板の一方の面に設けられる先端がオープン端となっている給電線と、前記誘電体基板の他方の面に設けられる金属板と、前記金属板に前記給電線のオープン端から各周波数帯のほぼλｇ／４の位置に設けられる共振周波数の異なる複数のスロットとを具備したことを特徴とする多周波帯アンテナ。
【請求項３】
前記請求項１又は２記載の多周波帯アンテナにおいて、スロットに使用する周波数帯で反共振する反共振回路を設け、他周波数帯スロットとの干渉を低減することを特徴とする多周波帯アンテナ。
【請求項４】
前記請求項１、２又は３記載の多周波帯アンテナにおいて、各スロットをクロススロットにより構成して円偏波に対応させたことを特徴とする多周波帯アンテナ。
【請求項５】
誘電体基板と、前記誘電体基板の一方の面に設けられる先端がショート端となっている給電線と、前記誘電体基板の他方の面に設けられる金属板と、前記金属板に前記給電線のショート端近傍に設けられ、目的とする周波数帯の最も低い周波数に共振する共用スロットと、前記共用スロットに所望周波数帯に応じたスロット長となる位置に配置される共振回路とを具備し、前記共用スロットを所望周波数帯に対応した位置で短絡することを特徴とする多周波帯アンテナ。
【請求項６】
誘電体基板と、前記誘電体基板の一方の面に設けられる先端がショート端となっている給電線と、前記誘電体基板の他方の面に設けられる金属板と、前記金属板に前記給電線のショート端近傍に設けられ、目的とする周波数帯の最も低い周波数に共振する共用スロットと、前記金属板に前記共用スロットから各周波数帯のほぼλｇの位置に設けられる共振周波数の異なる複数のスロットと、前記共用スロットに前記各周波数帯に応じたスロット長となる位置に配置される共振回路とを具備したことを特徴とする多周波帯アンテナ。
【請求項７】
前記請求項２ないし６の何れかに記載の多周波帯アンテナを多面に配置したことを特徴とする多周波無指向性アンテナ。
【請求項８】
前記請求項７記載の多周波無指向性アンテナにおいて、多面に配置された多周波帯アンテナの各スロット間をそれぞれ導電性の隔壁で仕切って導波管構造とし、前記隔壁の中央部に共通の給電線を絶縁した状態で配設し、前記各多周波帯アンテナに前記導波管構造を介して給電することを特徴とする多周波無指向性アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の周波数帯に対応した多周波帯アンテナ及び多周波無指向性アンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、例えば航空機、船舶、列車、自動車等では、複数の無線通信装置を搭載し、周波数帯の異なる複数の電波を受信することが多くなってきている。例えば自動車では、カー・ナビゲーション・システムや移動無線機を搭載し、ＶＩＣＳ（Ｖｅｈｉｃｌｅ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ：道路交通情報通信システム）から渋滞、事故、交通規制、駐車場などの交通情報を受信したり、移動無線用電波を受信する等、周波数帯の異なる複数の電波を受信している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように無線通信装置により周波数帯の異なる複数の電波を受信する場合、従来ではそれぞれの使用周波数帯に合わせたアンテナを別個に設置している。しかし、自動車等の移動体では、アンテナの設置面積が狭く、複数のアンテナを設置することは好ましくない。
【０００４】
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、複数の周波数帯の電波を受信することができる多周波帯アンテナ及び多周波無指向性アンテナを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る多周波帯アンテナは、先端がオープン端となっている給電線と、前記給電線上において前記オープン端から各周波数帯のほぼλｇ／４の位置に設けられる共振周波数の異なる複数のスロットとを具備したことを特徴とする。　具体的には、誘電体基板と、前記誘電体基板の一方の面に設けられる先端がオープン端となっている給電線と、前記誘電体基板の他方の面に設けられる金属板と、前記金属板に前記給電線のオープン端から各周波数帯のほぼλｇ／４の位置に設けられる共振周波数の異なる複数のスロットとを具備したことを特徴とする。
上記の構成とすることにより、１つのアンテナで複数の周波数帯の電波を受信することができる。
【０００６】
また、本発明に係る多周波無指向性アンテナは、前記多周波帯アンテナを多面に配置したことを特徴とする。
上記のように複数のスロットからなる多周波帯アンテナを多面に配置することにより、無指向性とすることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【０００８】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係る多周波帯アンテナの平面図、図２は図１のＡ−Ａ線矢視断面図である。
図２において、１は例えば方形状の誘電体基板で、その下側面の中央部に給電線２を設け、上側面に金属箔あるいは金属板３を積層して設けている。上記給電線２としては、例えばマイクロストリップ線路、あるいはトリプレート線路等が使用され、上端がオープン端２ａとなっている。
【０００９】
そして、上記金属板３には、図１に示すように上記給電線２上に共振周波数の異なる複数のスロット、例えば周波数Ｆ１〜Ｆ３に対応させた長さのＦ１スロット４ａ、Ｆ２スロット４ｂ、Ｆ３スロット４ｃを給電線２のオープン端２ａから各周波数帯のほぼλｇ／４の位置に形成する。周波数Ｆ１〜Ｆ３は、例えばＶＨＦ帯、ＵＨＦ帯、ＳＨＦ帯の中から選択して使用することができる。
【００１０】
また、Ｆ１スロット４ａ〜Ｆ３スロット４ｃの長さは、それぞれほぼλ／２に設定する。この場合のλは、それぞれＦ１、Ｆ２、Ｆ３の周波数に基づく値を使用する。
【００１１】
そして、上記給電線２にＦ１、Ｆ２、Ｆ３の信号を順次切替えて供給し、Ｆ１スロット４ａ〜Ｆ３スロット４ｃに給電する。この場合、給電線２にＦ１、Ｆ２、Ｆ３の信号を重畳して供給するようにしても良い。
【００１２】
上記給電線２によりＦ１スロット４ａ〜Ｆ３スロット４ｃに給電することにより、Ｆ１スロット４ａは周波数Ｆ１の信号に共振し、Ｆ２スロット４ｂは周波数Ｆ２の信号に共振し、また、Ｆ３スロット４ｃは周波数Ｆ３の信号に共振して上下両側面に電波を放射する。
【００１３】
上記のように１つの給電線２上に共振周波数の異なる複数のスロット４ａ〜４ｃを設けることにより、各スロット４ａ〜４ｃからそれぞれ異なる周波数帯の電波を放射でき、多周波帯アンテナ１０とすることができる。
【００１４】
なお、上記第１実施形態では、Ｆ１スロット４ａ〜Ｆ３スロット４ｃの上下両面から電波を放射する場合について示したが、給電線２側に所定の間隔を保って反射板を配置し、Ｆ１スロット４ａ〜Ｆ３スロット４ｃから下方向に放射された電波を反射板で上方に反射させるようにしても良い。このような構成とした場合には、アンテナの一方の面からのみ電波が放射されるようになり、アンテナ利得を向上することができる。
【００１５】
また、第１実施形態では、誘電体基板１を設けた場合について示したが、給電線２と各スロット４ａ〜４ｃとの位置関係を予め設定した位置に保持する構成とすることにより、特に誘電体基板１を設けなくても良い。
【００１６】
（第２実施形態）
図３は本発明の第２実施形態に係る多周波帯アンテナの平面図である。
この第２実施形態は、図１に示した第１実施形態において、スロット長が一番長いＦ３スロット４ｃの中央部にＦ３反共振回路６を設けたものである。このＦ３反共振回路６は、図４に示すようにＦ３スロット４ｃの中央部に高周波コイル７とコンデンサ８を並列に接続して周波数Ｆ３に並列共振させたものである。この場合、高周波コイル７及びコンデンサ８の両端は、Ｆ３スロット４ｃの両側の金属板３に半田付け等により接続する。
【００１７】
スロット長が一番長い低周波帯のＦ３スロット４ｃに対して他のスロット長が短いＦ１スロット４ａ、Ｆ２スロット４ｂが結合し易いという特性があるが、上記のようにＦ３スロット４ｃにＦ３反共振回路６を設けることにより、Ｆ１スロット４ａ及びＦ２スロット４ｂの結合を阻止することができる。すなわち、Ｆ３反共振回路６は、周波数Ｆ２に対しては並列共振状態にあり、そのインピーダンスが高いので、Ｆ３スロット４ｃに影響を与えることはない。一方、Ｆ３以外の周波数、この場合にはＦ１、Ｆ２に周波数では、Ｆ３反共振回路６のインピーダンスが低くなり、Ｆ３スロット４ｃの長さは、見掛け上ほぼ１／２になる。この結果、Ｆ３スロット４ｃに対するＦ１スロット４ａ及びＦ２スロット４ｂの結合を阻止することができる。
【００１８】
なお、上記第１実施形態では、スロット長が一番長いＦ３スロット４ｃにＦ３反共振回路６を設けた場合について説明したが、その他のスロットに反共振回路を設けて他周波数帯スロットとの干渉を防止するようにしても良い。
【００１９】
また、上記第１実施形態及び第２実施形態では、直線状のスロットを用いた場合について説明したが、その他、例えば図５に示すようにＸ状のクロススロット９を用いて円偏波に対応するアンテナを構成しても良い。
【００２０】
（第３実施形態）
図６は本発明の第３実施形態に係る多周波帯アンテナの平面図である。
この第３実施形態は、図１に示した第１実施形態において、Ｆ１スロット４ａの上端側にＦ３スロット４ｃと長さの等しい共用スロット１１を設ける。この場合、共用スロット１１から各周波数帯のλｇの位置にＦ１スロット４ａ、Ｆ２スロット４ｂ、Ｆ３スロット４ｃを配置する。そして、上記共用スロット１１上において、Ｆ１スロット４ａの両端に対応する位置にＦ１共振回路１２ａ、１２ｂを配置すると共に、Ｆ２スロット４ｂの両端に対応する位置にＦ２共振回路１３ａ、１３ｂを設ける。
【００２１】
上記Ｆ１共振回路１２ａ、１２ｂは、高周波コイルとコンデンサを直列に接続して周波数Ｆ１に直列共振させたもので、Ｆ１スロット４ａに跨設してその両端を金属板３に半田付け等により接続する。また、Ｆ２共振回路１３ａ、１３ｂは、高周波コイルとコンデンサを直列に接続して周波数Ｆ２に直列共振させたもので、Ｆ２スロット４ｂに跨設して両端を金属板３に半田付け等により接続する。また、給電線２は、上端を共用スロット１１の先まで延長し、その先端部を図示しないがショートピン（ショートスタブ）により金属板３に接続してショート端２ｂとする。この場合、上記ショートピンは、誘電体基板１内を挿通させて給電線２の先端と金属板３との間を接続する。
【００２２】
上記の構成において、共用スロット１１は、Ｆ１の周波数に対してはＦ１共振回路１２ａ、１２ｂが共振して短絡（ショート）された状態となって見掛け上Ｆ１スロット４ａの長さと同じになり、Ｆ２の周波数に対してはＦ２共振回路１３ａ、１３ｂが共振して短絡された状態となって見掛け上Ｆ２スロット４ｂの長さと同じになる。また、共用スロット１１は、Ｆ３の周波数ではＦ１共振回路１２ａ、１２ｂ及びＦ２共振回路１３ａ、１３ｂの何れも共振しないので、Ｆ３スロット４ｃと同じ長さとなる。
【００２３】
この結果、共用スロット１１は、Ｆ１スロット４ａ、Ｆ２スロット４ｂ、Ｆ３スロット４ｃの何れに対しても同じ周波数帯で動作し、２つのスロットから電波を放射するためアンテナ利得を向上することができる。
【００２４】
なお、上記第３実施形態では、共用スロット１１上にＦ１共振回路１２ａ、１２ｂ及びＦ２共振回路１３ａ、１３ｂを設けた場合について説明したが、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３の周波数がある程度離れている場合には、共振回路の代わりにコンデンサによるハイパス回路を用いることが可能である。
【００２５】
また、上記第３実施形態では、共用スロット１１とＦ１〜Ｆ３のスロット４ａ〜４ｃと組み合わせた場合について示したが、スロット４ａ〜４ｃを設けずに、共用スロット１１を単独で設けた場合でも多周波帯アンテナを構成することができる。
【００２６】
（第４実施形態）
図７は本発明の第４実施形態に係る多周波帯アンテナの平面図である。
この第４実施形態は、図１に示した第１実施形態において、Ｆ１スロット４ａの上方に、Ｆ１スロット４ａ、Ｆ２スロット４ｂ、Ｆ３スロット４ｃに対応するＦ１スロット１６ａ、Ｆ２スロット１６ｂ、Ｆ３スロット１６ｃを対称となるように設けたものである。この場合、Ｆ１スロット１６ａ、Ｆ２スロット１６ｂ、Ｆ３スロット１６ｃは、給電線を設けずに無給電としている。また、対応するスロットの間隔、すなわちＦ１スロット４ａと１６ａ、Ｆ２スロット４ｂと１６ｂ、Ｆ３スロット４ｃと１６ｃとの間隔は、それぞれ各周波数帯のほぼλｇに設定する。
【００２７】
上記の構成によれば、無給電のＦ１スロット１６ａ、Ｆ２スロット１６ｂ、Ｆ３スロット１６ｃがそれぞれ対応するＦ１スロット４ａ、Ｆ２スロット４ｂ、Ｆ３スロット４ｃに結合して電波を放射するようになるので、アンテナ利得を向上することができる。
【００２８】
（第５実施形態）
次に本発明の第５実施形態に係る多周波帯アンテナについて説明する。
上記図１に示した第１実施形態では、誘電体基板１及び金属板３を方形状に形成したが、この第５実施形態に係る多周波帯アンテナ１０Ａは、図８に示すように誘電体基板１及び金属板３をほぼ三角形状に形成している。すなわち、スロット４ａ〜４ｃは、Ｆ３スロット４ｃの長さが一番長く、次いでＦ２スロット４ｂ、Ｆ１スロット４ａと順次短くなるので、誘電体基板１及び金属板３のＦ３スロット４ｃ側の幅を広く、Ｆ１スロット４ａ側の幅が順次狭くなるように三角形状に形成したものである。
上記のように誘電体基板１及び金属板３を三角形状に形成そすることによって多周波帯アンテナ１０Ａを小形化することができる。また、誘電体基板１及び金属板３は、三角形状の限らず、その他、例えば台形状等に形成しても良い。
【００２９】
（第６実施形態）
次に本発明の第６実施形態について説明する。
この第６実施形態は、上記図８の第５実施形態で示した三角形状の多周波帯アンテナ１０Ａを複数用いて例えば図９に示すように三角推状に形成し、多周波無指向性アンテナ２１を構成したものである。また、多周波無指向性アンテナ２１は、上記三角形状の多周波帯アンテナ１０Ａにより四角錐状など更に多面に形成しても良い。
【００３０】
また、第１実施形態に示した方形状の多周波帯アンテナ１０を例えば図１０に示すように４面に形成して角筒状の多周波無指向性アンテナ２１Ａとしても良い。更に、方形状の多周波帯アンテナ１０を３面あるいは５面以上の多面に形成しても良い。
【００３１】
また、第１実施形態で示した誘電体基板１及び金属板３を図１１に示すように円筒状に形成し、金属板３の外周面に沿ってスロット４ａ〜４ｃを複数形成し、円筒状の多周波無指向性アンテナ２１Ｂとしても良い。この場合、各スロット４ａ〜４ｃに対しては、誘電体基板１の内側面に給電線２をそれぞれ形成する。
【００３２】
（第７実施形態）
次に本発明の第７実施形態に係る多周波無指向性アンテナについて説明する。
【００３３】
この第７実施形態に係る多周波無指向性アンテナは、上記図９の第６実施形態に示した三角錐状の多周波無指向性アンテナ２１において、図１２に示すように各多周波帯アンテナ１０Ａの内側に各スロット４ａ、４ｂ、４ｃ間を仕切るように導電性すなわち金属板による隔壁２２を設ける。そして、隔壁２２の中央部に透孔２３を設け、その透孔２３内に給電線２４を挿通させている。この場合、上記透孔を給電線２４の直径より大きく形成し、隔壁２２と給電線２４との間を絶縁状態に保持している。なお、上記隔壁２２と給電線２４との間に絶縁材を設けても良い。上記のように多面に配置される各多周波帯アンテナ１０Ａに対して給電線２４を共通に設けたもので、各多周波帯アンテナ１０Ａに対する給電線２を省略している。
【００３４】
上記のように各スロット４ａ、４ｂ、４ｃ間を隔壁２２で仕切って導波管構造とすることにより、給電線２４と各スロット４ａ、４ｂ、４ｃとの間が上記導波管構造によって結合される。これにより給電線２４から各スロット４ａ、４ｂ、４ｃに給電することができる。
【００３５】
上記図１２では、三角錐状の多周波無指向性アンテナ２１に実施した場合について示したが、四角錐あるいはそれ以上の多面の多周波無指向性アンテナにおいても、図１２と同様にして実施することができる。
【００３６】
また、図１０に示した角筒状の多周波無指向性アンテナ２１Ａ、あるいは図１１に示した円筒状の多周波無指向性アンテナ２１Ｂにおいても、図１２に示した多周波無指向性アンテナ２１と同様に、上下開口面及び各スロット間に導電性の隔壁を設け、その中央部に配置した給電線２４から給電するようにしても良い。
【００３７】
なお、上記各実施形態では、３つのスロット４ａ〜４ｃを設けた場合について示したが、２つのスロットを設けた場合、あるいは４つ以上のスロットを設けた場合においても、上記各実施形態と同様にして実施し得ることは勿論である。
【００３８】
【発明の効果】
以上詳記したように本発明によれば、基板上にそれぞれ長さの異なる複数のスロットを設けてそれぞれ目的とする周波数に共振させると共に、各スロットに対して共通の給電線を設けて給電することにより、１つのアンテナで複数の周波数帯の電波を受信することができる。また、上記複数のスロットからなる多周波帯アンテナを多面に配置することにより、無指向性とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る多周波帯アンテナの平面図。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線矢視断面図。
【図３】本発明の第２実施形態に係る多周波帯アンテナの平面図。
【図４】同実施形態における反共振回路部分の詳細を示す図。
【図５】アンテナのスロットとしてクロススロットを用いて円偏波に対応させる場合の例を示す図。
【図６】本発明の第３実施形態に係る多周波帯アンテナの平面図。
【図７】本発明の第４実施形態に係る多周波帯アンテナの平面図。
【図８】本発明の第５実施形態に係る多周波帯アンテナの平面図。
【図９】本発明の第６実施形態に係る多周波無指向性アンテナの斜視図。
【図１０】同実施形態において、角筒状の多周波無指向性アンテナを構成した場合の例を示す斜視図。
【図１１】同実施形態において、円筒状の多周波無指向性アンテナを構成した場合の例を示す斜視図。
【図１２】本発明の第７実施形態に係る多周波無指向性アンテナの断面図。
【符号の説明】
１…誘電体基板
２…給電線
２ａ…オープン端
２ｂ…ショート端
３…金属板
４ａ…Ｆ１スロット
４ｂ…Ｆ２スロット
４ｃ…Ｆ３スロット
６…反共振回路
７…高周波コイル
８…コンデンサ
９…クロススロット
１０、１０Ａ…多周波帯アンテナ
１１…共用スロット
１２ａ、１２ｂ…Ｆ１共振回路
１３ａ、１３ｂ…Ｆ２共振回路
１６ａ…Ｆ１スロット
１６ｂ…Ｆ２スロット
１６ｃ…Ｆ３スロット
２１…多周波無指向性アンテナ
２１Ａ…角筒状の多周波無指向性アンテナ
２１Ｂ…円筒状の多周波無指向性アンテナ
２２…隔壁
２３…透孔
２４…給電線
【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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