(57)【要約】【課題】高い周波数帯域でリターンロス特性が良好で安定し、高利得で、かつ通常のホイッブアンテナでも移動通信方式の周波数が共用できる。【解決手段】２つの周波数帯を共用するために、誘電体基板１１上に任意の幅を有する金属箔によるダイポール素子１２ａ、１２ｂからなるダイポール１２であり、前記ダイポール素子の両端間の幾何学的中心点Ｃ０から該ダイポール素子の長さ方向にある長さずらした位置を前記ダイポール１２の給電中心点Ｃとし、前記ダイポール１２が該給電中心点Ｃを介して共通の給電線路１５ａ、１５ｂから給電する周波数ｆ１で共振されるアンテナ装置１０であるとともに、前記給電中心点Ｃを介して前記給電線路から給電し、前記ダイポール素子のうち短い方のダイポール素子１２ａの該ダイポール素子長を周波数ｆ２（ｆ２＞ｆ１）で共振させ、かつ動作モードをホイップアンテナにするアンテナ装置である。【選択図】            図１
2004165942.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの周波数帯を共用するために、誘電体基板上に任意の幅を有する金属箔、又は任意の幅を有する金属平板によるダイポール素子からなるダイポールを形成し、前記ダイポール素子の両端間の幾何学的中心から該ダイポール素子の長さ方向にある長さずらした位置を前記ダイポールの給電中心点とし、前記ダイポールが該給電中心点を介して共通の給電線路から給電する第１の周波数ｆ１で共振されるダイポールアンテナであるとともに、前記給電中心点を介して前記給電線路から給電し、前記ダイポール素子のうち短い方の前記ダイポール素子長にて第２の周波数ｆ２（ｆ２＞ｆ１）で共振させ、かつ動作モードをホイップアンテナにすることを特徴とする２周波共用アンテナ装置。
【請求項２】
前記ある長さは、前記幾何学的中心から、前記短い方のダイポール素子の端から前記第２の周波数ｆ２の波長の１／４の位置までの長さであることを特徴とする請求項１に記載の２周波共用アンテナ装置。
【請求項３】
前記ダイポールアンテナのダイポール素子が同一の前記誘電体基板に複数対が形成され、ダイバーシチアンテナとして動作させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の２周波共用アンテナ装置。
【請求項４】
前記給電線路が平衡回路、平衡不平衡変換回路、不平衡回路のマイクロストリップ線路又はバランにより構成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の２周波共用アンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば移動通信方式における移動局用アンテナ装置に関し、特に、２つの周波数帯域で共用特性が要求される、ダイポールアンテナとホイップアンテナとからなる２周波共用アンテナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の２周波共用アンテナ装置については、例えば、図６に示すような、ホイップアンテナ型のものがある。
図６において、前記２周波共用アンテナ装置１には、そのアンテナ素子２の途中に直列に挿入される、コイル等が用いられたトラップ回路３と、前記アンテナ装置１の給電点に２周波共用の給電整合回路４とを有する。５は給電線路である。
【０００３】
前記給電整合回路４は、整合回路のローデイングコイルＬ１とコンデンサＣ１とからなる。この場合、給電点の構造はローデイングコイルＬ１があり、２周波でインピーダンスの整合を行うために、所望する高い周波数帯域においてローディングコイルＬ１のインダクタンス分を少なくする働きの前記コンデンサＣ１を該コイルＬ１の途中から並列に配置して、２周波で共振させるものが多い。
【０００４】
前記ローディングコイルＬ１は、周波数が低い場合は、前記コイルＬ１及びその製作精度をそれほど必要としないでインピーダンスを整合させることができるが、周波数が１ＧＨｚ以上になると、２周波共用を実現させるためには、前記コイルＬ１及び前記コンデンサＣ１の接合精度及び前記コイルＬ１部分の損失等を無視できないものとなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年の移動通信システムにおいては、同一エリア内で複数の周波数を受信可能な移動体通信用端末が普及してきている。これは、ある周波数帯が混み入っている場合、違う周波数帯に振り分けるといったシステムである。
それに伴い、前記移動体端末の補助アンテナとして、小型で２周波を共用するアンテナが必要とされる場所の存在が期待又は待望されていた。
【０００６】
また、５００ＭＨｚ帯以下の車載アンテナに比べて、携帯電話の周波数帯は高いため、通常のホイッブアンテナでは周波数を共用することが難しく、実現したとしてもコストがかさんでしまい現実的ではないという問題点があった。よって、高い周波数帯域でのリターンロス特性が良好で安定し、かつ安価なアンテナが必要とされてきた。
【０００７】
本発明はかかる点に鑑みなされたもので、その目的は前記問題点を解消し、高い周波数帯域でのリターンロス特性が良好で安定し、高利得で、かつ通常のホイッブアンテナでも移動通信方式の周波数が共用できる安価な、２周波共用アンテナ装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明の２周波共用アンテナ装置の構成は、２つの周波数帯を共用するために、誘電体基板上に任意の幅を有する金属箔、又は任意の幅を有する金属平板によるダイポール素子からなるダイポールを形成し、前記ダイポール素子の両端間の幾何学的中心から該ダイポール素子の長さ方向にある長さずらした位置を前記ダイポールの給電中心点とし、前記ダイポールが該給電中心点を介して共通の給電線路から給電する第１の周波数ｆ１で共振されるダイポールアンテナであるとともに、前記給電中心点を介して前記給電線路から給電し、前記ダイポール素子のうち短い方の前記ダイポール素子長にて第２の周波数ｆ２（ｆ２＞ｆ１）で共振させ、かつ動作モードをホイップアンテナにする２周波共用アンテナ装置である。
【０００９】
前記ある長さは、前記幾何学的中心から、前記短い方のダイポール素子の端から前記第２の周波数ｆ２の波長の１／４の位置までの長さである２周波共用アンテナ装置である。
【００１０】
前記ダイポールアンテナのダイポール素子が同一の前記誘電体基板に複数対が形成され、ダイバーシチアンテナとして動作させる２周波共用アンテナ装置である。
【００１１】
前記給電線路が平衡回路、平衡不平衡変換回路、不平衡回路のマイクロストリップ線路又はバランにより構成される２周波共用アンテナ装置である。
【００１２】
本発明の２周波共用アンテナ装置は、２つの周波数帯を共用するために、以上のように構成されているので、低い第１の周波数ｆ１でダイポールアンテナとして共振、動作させるとともに、それぞれの長さの異なる２個の前記ダイポール素子のうち、主として短い方のダイポール素子長において高い第２の周波数ｆ２（ｆ２＞ｆ１）で共振させ、かつホイップアンテナとして動作させている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。図１及び図２は、本発明の２周波共用アンテナ装置の一実施の形態を示す図で、図１は、前記２周波共用アンテナ装置の構成を示す正面構成図、図２は、前記アンテナ装置が２周波のうち低い第１の周波数ｆ１と、高い第２の周波数ｆ２とでそれぞれ共振するときの点線で電流分布を示す図である。
【００１４】
図１において、、前記２周波共用アンテナ装置１は、誘電体基板１１の一方の面に形成された任意の幅を有する金属箔からなり、第１の周波数ｆ１が０．８ＧＨｚ帯（その波長はλ１）、第２の周波数ｆ２が１．５ＧＨｚ帯（その波長はλ２）に使用される２周波共用のアンテナの場合を示し、第１のダイポール１２を構成する直線状に形成される２個のダイポール素子１２ａ，１２ｂは、前記周波数ｆ１に共振するように、その両端間の長さが約（λ１）／２に形成される。
【００１５】
前記ダイポール素子１２ａ，１２ｂの両端間の長さの、前記周波数ｆ１の約（λ１）／２の幾何学的中心点Ｃ０から該ダイポール素子１２ａ，１２ｂの長さ方向で、一方の該ダイポール素子１２ａの端から前記周波数ｆ２の約（λ２）／４にある点までずらした位置を前記アンテナ装置１０の給電中心点Ｃとし、前記ダイポール素子１２ａ，１２ｂのうち短い方の、長さが約（λ２）／４の前記ダイポール素子１２ａを、前記周波数ｆ２で共振させている。
【００１６】
前記アンテナ装置１０の前記給電中心点Ｃから、前記ダイポール素子１２ａ，１２ｂに垂直方向（図１の下方垂直方向）の中心線Ｃ１上に設けられた長さＬのスリット１９の両側に、任意の幅を有する金属箔からなるＵ字形状のダイポールＵ字形バラン部分１３ａが形成されるとともに、それぞれの端１３ｂ，１３ｃは前記ダイポール素子１２ａ，１２ｂのそれぞれの端に接続されるように形成されている。
【００１７】
したがって、第２のダイポール１３は、前記ダイポール素子１２ａ，１２ｂと前記ダイポールＵ字形バラン部分１３ａとから形成され、前記ダイポール素子１２ａを前記周波数ｆ２で共振させている。
また、前記第２のダイポール１３を形成する、前記ダイポール素子１２ａ，１２ｂと前記ダイポールＵ字形バラン部分１３ａとの全長は、図２に示すように、前記周波数ｆ２の波長λ２の約１．５倍であり、前記スリット１９の長さＬは、前記周波数ｆ２の約（λ２）／４以上で、後記バラン１４とのインピーダンス整合により決められるか、又は、後記中央給電点２０から前記周波数ｆ２の波長λ２の約１／４にしている。
【００１８】
前記第１及び第２のダイポール１２，１３へ給電するための給電線路は、前記誘電体基板１１の他方の面側に形成される給電線路１５ａと前記ダイポールＵ字形バラン部分１３ａのＵ字の底部が給電線路１５ｂを形成する。
【００１９】
前記誘電体基板１１の他方の面（図１で裏側）に形成される給電線路１５ａは、その一方は、前記中心線Ｃ１上に設けられる前記スリット１９の一方の側（図１で左側）に沿って形成されるとともに、前記中央給電点２０付近において逆「Ｕ」字形状に方向を反転し、再び前記スリット１９の他方の側（図１で右側）に沿ってバラン１４を形成し、その他方は、前記誘電体基板１１の下端にある給電端に接続されている。
【００２０】
前記バラン１４は、その長さを、前記中央給電点２０から前記第２の周波数ｆ２の約（λ２）／４に形成して整合をとっている。そして、前記第１、第２のダイポール１２，１３のそれぞれの放射素子としての、前記ダイポール素子１２ａ，１２ｂ；１２ａ，１２ｂ，１３ａには、前記給電線路１５ａ，１５ｂから前記中央給電点２０を介して、前記所定周波数の電力が給電されている。
【００２１】
このように、前記バラン１４の構造はオープン構造である。なお、前記給電線路１５ａ，１５ｂを含む前記バラン１４を、給電バラン部１７として、図１の鎖線で囲む部分を示す。
【００２２】
そして、前記ダイポール素子１２ａをホイップアンテナとして動作させている。この場合、前記アンテナ装置１０の該ダイポール素子１２ａによるホイップアンテナは、接地板などのアースを必要としないアンテナとなる。
なお、図２に示すように、前記第２の周波数ｆ２による電流分布が、その波長λ２の３／２の長さにわたるホイップアンテナは、該アンテナの下方に接地板などのアースを必要とせず、それでいて垂直面の指向性において、水平方向に放射することが可能となるアンテナである。
【００２３】
前記アンテナ装置１０は、前記中央給電点２０からみると、左右非対称な変形ダイポールアンテナ装置である。
また、前記アンテナ装置１０は、前記ダイポール素子１２ａ，１２ｂ，１３ａを同一の前記誘電体基板１１に複数対を上下方向に形成して、２周波共用のダイバーシチアンテナとして動作させることができる。
【００２４】
本実施の形態では、前記第１及び第２のダイポール１２，１３を、前記誘電体基板１１の一方の面に、金属箔により形成する例について説明したが、これに代えて、金属平板から形成させてもよい。
また、本実施の形態において、使用される一方の周波数ｆ１を０．８ＧＨｚ帯、他方の周波数ｆ２を１．５ＧＨｚ帯にしているが、本発明は、これに限定されずに、他の周波数でも勿論よいが、好ましくは、前記周波数ｆ２は、前記周波数ｆ１の約２倍である。
【００２５】
このような、前記２周波共用アンテナ装置１０についての、各周波数帯、すなわち第１の周波数ｆ１＝０．８ＧＨｚ帯、第２の周波数ｆ２＝１．５ＧＨｚ帯における、周波数対反射減衰量特性は、図３に示すように広帯域特性が得られている。
【００２６】
また、前記２周波共用アンテナ装置１０について、前記ダイポール素子１２ａをホイップアンテナとして動作させたときの水平面内指向特性図で、第１の周波数ｆ１＝０．８ＧＨｚ帯、第２の周波数ｆ２＝１．５ＧＨｚ帯における、磁界面内指向特性を、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示す。
同様に、垂直面内指向特性図で、第１の周波数ｆ１＝０．８ＧＨｚ帯、第２の周波数ｆ２＝１．５ＧＨｚ帯における、電界面内指向特性を、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示す。
【００２７】
前記２周波共用アンテナ装置１０は、前記給電線路１５ａ，１５ｂに、平衡回路、平衡不平衡変換回路、不平衡回路のマイクロスロリップ線路、又はバランなどを、それぞれを接続し構成することができる。
【００２８】
なお、本発明の技術は前記実施例における技術に限定されるものではなく、同様な機能を果たす他の態様の手段によってもよく、また本発明の技術は前記構成の範囲内において種々の変更、付加が可能である。
【００２９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明の２周波共用アンテナ装置によれば、２つの周波数帯を共用するために、誘電体基板上にダイポールを形成し、そのダイポール素子の両端間の幾何学的中心から該ダイポール素子の長さ方向にある長さずらした位置を前記ダイポールの給電中心点とし、前記ダイポールが該給電中心点を介して共通の給電線路から給電する第１の周波数ｆ１で共振されるダイポールアンテナであるとともに、前記給電中心点を介して前記給電線路から給電し、前記ダイポール素子のうち短い方の前記ダイポール素子長にて第２の周波数ｆ２（ｆ２＞ｆ１）で共振させ、かつ動作モードをホイップアンテナにするので、高い周波数帯域でのリターンロス特性が良好で安定し、高利得で、かつ通常のホイッブアンテナでも移動通信方式の周波数が共用できるとともに、小型化が可能な安価な、２周波共用ダイポールアンテナ装置が得られるという優れた効果を奏する。
【００３０】
また、本発明によれば、従来のものに比べて、前記トラップ回路及び給電点において整合素子等を使用することなく、すなわちインダクタンス部分（前記コイル）及び容量部分を必要とせずに、誘電体基板上に前記ダイポール素子を構成することができるため、製作精度が高く、量産するのに非常に効率的である。コイルにおける損失等がないため、高い利得を安定して得ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の２周波共用アンテナ装置の一実施の形態を示す図で、前記２周波共用アンテナ装置の構成を示す正面構成図である。
【図２】図１の前記アンテナ装置のダイポールが２周波のうち低い第１の周波数ｆ１と、高い第２の周波数ｆ２とでそれぞれ共振するときの点線で電流分布を示す図である。
【図３】図１の２周波共用アンテナ装置の周波数対反射減衰量特性図である。
【図４】図１の２周波共用アンテナ装置の水平面内指向特性図で、図４（ａ）は、第１の周波数ｆ１＝０．８ＧＨｚにおける磁界面内指向特性図、図４（ｂ）は、第２の周波数ｆ２＝１．５ＧＨｚにおける磁界面内指向特性図である。
【図５】図１の２周波共用アンテナ装置の垂直面内指向特性図で、図５（ａ）は、第１の周波数ｆ１＝０．８ＧＨｚにおける電界面内指向特性図、図５（ｂ）は、第２の周波数ｆ２＝１．５ＧＨｚにおける電界面内指向特性図である。
【図６】従来の２周波共用アンテナ装置の例で、ホイップアンテナ型のアンテナ装置の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
１０  ２周波共用アンテナ装置
１１  誘電体基板
１２  第１のダイポール
１２ａ，１２ｂ  ダイポール素子
１３  第２のダイポール
１３ａ    ダイポールＵ字形バラン部分
１３ｂ，１３ｃ  端
１４  バラン
１５，１５ａ，１５ｂ  給電線路
１７  給電バラン部
１９  スリット
２０  中央給電点
Ｃ      給電中心点
Ｃ０      幾何学的中心点
Ｃ１      中心線
ｆ１，ｆ２  周波数
【図１】
2004165942.tif 000003
【図２】
2004165942.tif 000004
【図３】
2004165942.tif 000005
【図４】
2004165942.tif 000006
【図５】
2004165942.tif 000007
【図６】
2004165942.tif 000008