(57)【要約】【課題】簡単な平面構成で円偏波放射を可能とし、１点給電方式によって複雑な給電回路を不要とし、アンテナ素子の平面的な広がりを低減することにより無線装置への内蔵を容易にするアンテナ装置およびこれを用いた無線装置を提供すること。【解決手段】第１アンテナ素子１および第２アンテナ素子２はいずれも半波長（λ／２）の長さを有する導線で構成され、第１アンテナ素子１と第２アンテナ素子２とを空間的に直交して配置するとともに、第１アンテナ素子１の一端と第２アンテナ素子２の一端を電気的に接続した接点３を備えてＬ字形状となし、第２アンテナ素子２において接点３から略８分の１波長以内の所定の位置に給電部４を設けるように構成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略半波長の第１アンテナ素子と、給電部を有する略半波長の第２アンテナ素子とを備え、前記第１アンテナ素子と第２アンテナ素子とを直交して配置するとともに、前記第１アンテナ素子の一端と第２アンテナ素子の一端とを電気的に接続した接点を有し、前記給電部が前記第２アンテナ素子において前記接点から略３０分の１波長の位置に配置されたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
半波長よりも所定の長さだけ長い第１アンテナ素子と、半波長より所定の長さだけ短い第２アンテナ素子とを備え、前記第１アンテナ素子と前記第２アンテナ素子との長さの和を略１波長とし、前記第１アンテナ素子と前記第２アンテナ素子とをそれぞれの一端が近接するとともに直交して配置し、前記第１アンテナ素子と前記第２アンテナ素子との近接部に給電部を備えたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項３】
略半波長の第１アンテナ素子と、給電部を有する略半波長の第２アンテナ素子とを備え、前記第１アンテナ素子と第２アンテナ素子とを直交して配置するとともに、前記第１アンテナ素子の中点以外の位置に前記第２アンテナ素子の一端を電気的に接続した接点を有し、前記給電部が前記第２アンテナ素子において前記接点から所定の距離に配置され、前記所定の距離は、前記第１のアンテナ素子の一端から前記接点までの距離に基づいて定められた位置であることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項４】
前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子を、導体板に設けられたスロット素子で構成したことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記アンテナ素子または前記導体板およびスロット素子を、誘電体基板上に形成された印刷パターンにより構成することを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記アンテナ素子または前記スロット素子に近接対向して反射素子を設けたことを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれかに記載したアンテナ装置を内蔵したことを特徴とする無線装置。
【請求項８】
表面に表示手段を備え、前記アンテナ装置を前記無線装置内の一角において前記表示手段の外周に配置したことを特徴とする請求項７記載の無線装置。
【請求項９】
前記アンテナ装置を複数内蔵し、前記複数のアンテナ装置を選択する手段、または、前記複数のアンテナ装置からの信号を合成する手段を備えたことを特徴とする請求項７または請求項８記載の無線装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線通信システムに使用され、円偏波を放射するアンテナ装置およびそれを用いた無線装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、アンテナ装置としては、２点給電方式のパッチアンテナが提案されている。この種のアンテナは、直線偏波用のパッチ素子に２つの給電点を備え、ハイブリッドカップラ回路や４分の１波長オフセット回路によって給電することにより、円偏波を放射するようにしたものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、従来のアンテナ装置として、１点給電方式のパッチアンテナも提案されている。この種のアンテナは、直線偏波用のパッチ素子に摂動素子を備え、パッチ素子内部の適切な位置に１点給電することにより、円偏波を放射するようにしたものである（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
また、従来のアンテナ装置として、１点給電方式の線状アンテナも提案されている。この種のアンテナは、Ｌ型をなす２組の導線を同一平面内において十字形状をなすように屈曲部を近接して配置し、この近接部に１点給電することにより、円偏波を放射するようにしたものである（例えば、特許文献３参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２６７８３５号公報（第１頁、図１）
【特許文献２】
特開２００１−３３９２３２号公報（第２−４頁、図１−５）
【特許文献３】
特開平１１−３３０８５０号公報（第１頁、図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来例によるアンテナ装置では以下のような課題がある。例えば２点給電方式のアンテナにおいては、給電部の構成が複雑であるという問題があった。また、１点給電方式のパッチアンテナおよび線状アンテナにおいては、パッチ素子および線状素子の占有面積が大きいという問題があった。このことは、例えば、自動車のダッシュボードに固定されるカーナビゲーションシステムやオーディオ装置、パソコンのディスプレイ装置や携帯端末に内蔵する場合に、これら装置の表面に配置する液晶ディスプレイなどの表示装置やその他部品を配置できる面積に制約を与えることになり、アンテナ装置の無線装置への内蔵が困難であるという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記のような従来の問題を解決するものであり、簡単な平面構成で、１点給電方式により円偏波放射が可能であり、複雑な給電回路を不要とし、アンテナ素子の平面的な広がりを低減することにより、無線装置への内蔵を容易にしたアンテナ装置およびこれを用いた無線装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のアンテナ装置は、略半波長の第１アンテナ素子と、給電部を有する略半波長の第２アンテナ素子とを備え、前記第１アンテナ素子と第２アンテナ素子とを直交して配置するとともに、前記第１アンテナ素子の一端と第２アンテナ素子の一端とを電気的に接続した接点を有し、前記給電部が前記第２アンテナ素子において前記接点から略３０分の１波長の位置に配置されたことを特徴とする。この構成により、簡単な平面構成で、１点給電方式により円偏波放射が可能であり、複雑な給電回路を不要とし、線状アンテナ素子の平面的な広がりを低減することにより、無線装置への内蔵を容易に行うことができる。
【０００９】
また、本発明のアンテナ装置は、半波長よりも所定の長さだけ長い第１アンテナ素子と、半波長より所定の長さだけ短い第２アンテナ素子とを備え、前記第１アンテナ素子と前記第２アンテナ素子との長さの和を略１波長とし、前記第１アンテナ素子と前記第２アンテナ素子とをそれぞれの一端が近接するとともに直交して配置し、前記第１アンテナ素子と前記第２アンテナ素子との近接部に給電部を備えたことを特徴とする。この構成により、簡単な平面構成で、１点給電方式により円偏波放射が可能であり、複雑な給電回路を不要とし、線状アンテナ素子の平面的な広がりを低減することにより、無線装置への内蔵を容易に行うことができる。
【００１０】
また、本発明のアンテナ装置は、略半波長の第１アンテナ素子と、給電部を有する略半波長の第２アンテナ素子とを備え、前記第１アンテナ素子と第２アンテナ素子とを直交して配置するとともに、前記第１アンテナ素子の中点以外の位置に前記第２アンテナ素子の一端を電気的に接続した接点を有し、前記給電部が前記第２アンテナ素子において前記接点から所定の距離に配置され、前記所定の距離は、前記第１のアンテナ素子の一端から前記接点までの距離に基づいて定められた位置であることを特徴とする。この構成により、簡単な平面構成で、１点給電方式により円偏波放射が可能であり、複雑な給電回路を不要とし、線状アンテナ素子の平面的な広がりを低減することにより、無線装置への内蔵を容易に行うことができる。
【００１１】
また、本発明のアンテナ装置は、前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子を、導体板に設けられたスロット素子で構成したことを特徴とする。この構成により、アンテナ装置を板状に形成することができる。
【００１２】
また、本発明のアンテナ装置は、前記アンテナ素子または前記導体板およびスロット素子を、誘電体基板上に形成された印刷パターンにより構成することを特徴とする。この構成により、アンテナ装置を誘電体基板上の印刷パターンにより形成することができる。
【００１３】
また、本発明のアンテナ装置は、前記アンテナ素子または前記スロット素子に近接対向して反射素子を設けたことを特徴とする。この構成により、高いアンテナ利得を得ることができる。
【００１４】
また、本発明の無線装置は、上記のいずれかのアンテナ装置を内蔵したことを特徴とするものであり、この構成により無線装置を小型化することができる。
【００１５】
また、本発明の無線装置は、表面に表示手段を備え、前記アンテナ装置を前記無線装置内の一角において前記表示手段の外周に配置したことを特徴とするものであり、直方体形状の無線装置の角に寄せてアンテナ装置を配置することができ、無線装置を一層小型化することができる。
【００１６】
また、本発明の無線装置は、前記アンテナ装置を複数内蔵し、前記複数のアンテナ装置を選択する手段、または、前記複数のアンテナ装置からの信号を合成する手段を備えたことを特徴とする。この構成により、ダイバーシチ方式を採用することができ、無線通信を良好に行うことができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
（実施の形態１）
まず、本発明の第１の実施の形態におけるアンテナ装置の構成について図１から図５を用いて説明する。図１は本発明の第1の実施の形態におけるアンテナ装置の基本的構成を示す図、図２は図１のアンテナ装置の原型である１波長ダイポールアンテナにおける電流分布を示す図、図３は図１のアンテナ装置の動作を説明する電流分布の時間変化を示す図、図４は図１のアンテナ装置の放射パターンを示す特性図、図５は図１のアンテナ装置の軸比パターンを示す特性図である。
【００１８】
図１において、第１アンテナ素子１および第２アンテナ素子２は、いずれも半波長（λ／２）の長さを有する導線で構成され、第１アンテナ素子１と第２アンテナ素子２とを空間的に直交して配置するとともに、第１アンテナ素子１の一端と第２アンテナ素子２の一端とを電気的に接続して接点３としたＬ字形状に形成されている。また、第２アンテナ素子２において接点３から例えば３０分の１波長（λ／３０）の位置にギャップを備え、このギャップに給電部４が設けられる。例えば、アンテナの動作周波数を２．４ＧＨｚに設定した場合、第１アンテナ素子１および第２アンテナ素子２の長さは、それぞれ約６０ｍｍとなり、給電部４は接点３から約４ｍｍの位置に設定される。
【００１９】
ここで、本実施の形態１におけるアンテナ装置の原型である１波長ダイポールアンテナの構成および動作について説明する。図２は基本的な１波長ダイポールアンテナを示し、図２（ａ）は給電部４を１波長ダイポール素子の中点に、図２（ｂ）は給電部４を１波長ダイポール素子の一端から４分の１波長の位置に設けている。それぞれの１波長ダイポールアンテナを２つの半波長ダイポールアンテナと見なした場合、図２（ａ）においては、電流分布５と６の位相差がゼロ、図２（ｂ）においては、電流分布７と８の位相差が１８０度となる。したがって、図２（ａ）の給電部４の位置と図２（ｂ）の給電部４の位置との間の中点Ｐに給電部を設けると位相差が９０度となり、この状態の１波長ダイポール素子を真中で９０度屈曲した状態が、図１に示すアンテナ装置と同様な構成となる。
【００２０】
次に、本実施の形態におけるアンテナ装置の動作について図３から図５を用いて説明する。図３（ａ）から図３（ｈ）は、図１のアンテナ装置の第１アンテナ素子１と第２アンテナ素子２における電流分布の時間変化を１周期（Ｔ）を８等分して示した図である。また、矢印９から１６は各時間における第１アンテナ素子１と第２アンテナ素子２の各電流分布を合成した電流ベクトルを示している。第１アンテナ素子１と第２アンテナ素子２は、空間的に直交し、給電部４の位置を適切に選択することで、第１アンテナ素子１と第２アンテナ素子２の位相差が約９０度となり、この電流ベクトルは絶対値がいずれの時間でも等しく、Ｚ方向に向かって右回りに周期的に回転するため、Ｚ方向において右旋円偏波、−Ｚ方向において左旋円偏波が放射され、Z方向および−Ｚ方向で放射が最大となり、円偏波指向性利得は約２ｄＢとなる。
【００２１】
図４（ａ）は図１のアンテナ装置のＸＺ面放射パターン、図４（ｂ）はＹＺ面放射パターンであり、実線１７および実線１９は右旋円偏波、破線１８および２０は左旋円偏波の放射パターンである。図４（ｃ）は座標系を示す図であり、以下の実施の形態においてもこの座標系を用いる。なお、横軸が放射角で０度がＺ軸方向を示し、縦軸は最大放射方向のレベルで正規化した放射レベル相対値を示す。利得半値幅（放射レベル相対値が−３ｄＢ以上となる放射角の幅）は、ＸＺ面およびＹＺ面のいずれの面においても約９０度である。
【００２２】
図５（ａ）の実線２１は、図１のアンテナ装置のＸＺ面軸比パターン、図５（ｂ）の実線２２は、ＹＺ面軸比パターンであり、放射角０度および±１８０度すなわちＺ軸および−Ｚ軸方向において軸比が最小の１ｄＢ未満、軸比半値幅（軸比が３ｄＢ以下となる放射角の幅）は、ＸＺ面およびＹＺ面のいずれの面においても約２５度である。
【００２３】
このように、本実施の形態１のアンテナ装置によれば、略半波長の第１アンテナ素子１と第２アンテナ素子２とを直交して配置するとともに、それぞれの一端を電気的に接続して接点３とし、給電部４を第２アンテナ素子２の接点３から３０分の１波長の位置に設けたので、従来の円偏波を放射するアンテナよりも簡単な平面構成であるにも拘らず、図４および図５に示したように、十分な円偏波放射特性を得ることができる。また、複雑な給電回路を不要とし、線状アンテナ素子の平面的な広がりを低減することにより、無線装置への内蔵を容易に行うことができる。特に直方体形状の無線装置に内蔵する場合は、その角に寄せて配置できるので、部品の配置上の制約を小さくすることができる。
【００２４】
また、図６は本発明の第１の実施の形態における別のアンテナ装置の基本的構成を示す図である。図６のアンテナ装置において、第１アンテナ素子６９は、半波長よりも所定の長さだけ長く（例えば、０．５３波長）、第２アンテナ素子７０は、半波長よりも所定の長さだけ短く（例えば、０．４７波長）、第１アンテナ素子６９と第２アンテナ素子７０との長さの和が約１波長で、第１アンテナ素子６９と第２アンテナ素子７０とをそれぞれの一端が近接するとともに空間的に直交してＬ字形状に配置し、第１アンテナ素子６９と第２アンテナ素子７０との接点７１に給電部７２を備える。アンテナの動作周波数を２．４ＧＨｚに設定した場合、第１アンテナ素子６９の長さは約６４ｍｍ、第２アンテナ素子７０の長さは約５６ｍｍに設定される。このアンテナの動作は、図１に示したアンテナ装置と同様であるため、同様な作用効果を得ることができる。したがって、図１のアンテナ装置における素子形状を基準とした上記の説明は、図６のアンテナ装置に対しても適用可能であり、作用効果に変化はない。
【００２５】
（実施の形態２）
次に、本発明の第２の実施の形態におけるアンテナ装置について説明する。図７は本発明の第２の実施の形態におけるアンテナ装置の基本的な構成を示している。図７において、第１アンテナ素子としての第１スロット素子２４および第２アンテナ素子としての第２スロット素子２５は、それぞれ四角形の導体板２３に設けられた開口部であり、いずれも半波長（λ／２）の長さに構成され、第１スロット素子２４と第２スロット素子２５とを導体板２３の面上において直交して配置するとともに、第１スロット素子２４の一端と第２スロット素子２５の一端とを連結して接点２６としたＬ字形状に形成され、第２スロット素子２５において接点２６から例えば３０分の１波長の位置に給電部２７が設けられる。アンテナの動作周波数を２．４ＧＨｚに設定した場合、第１スロット素子２４および第２スロット素子２５の長さは、それぞれ約６０ｍｍとなり、給電部２７は接点２６から約４ｍｍの位置に設定される。
【００２６】
次に、本実施の形態２におけるアンテナ装置の動作について説明する。図７において、上記のように構成されたアンテナ装置は、図１に示した実施の形態１におけるアンテナ装置と補対の関係となり、図３における各アンテナ素子における電流分布および合成電流ベクトルを、図７における各スロット素子における磁流分布および合成磁流ベクトルに置換して、同様にその動作を説明することができる。図７においても、Ｚ方向において右旋円偏波、−Ｚ方向において左旋円偏波が放射され、Z方向および−Ｚ方向で放射が最大となり、円偏波指向性利得は約２ｄＢとなり、実施の形態１と同様となるので、重複した説明は省略する。
【００２７】
このように、本実施の形態２のアンテナ装置によれば、導体板２３上に略半波長の第１スロット素子２４と第２スロット素子２５とを直交して配置するとともに、それぞれの一端を連結して接点２６とし、給電部２７を第２スロット素子２５の接点２６から３０分の１波長の位置に設けたので、簡単な平面構成で、１点給電方式により円偏波放射が可能であり、複雑な給電回路を不要とし、線状アンテナ素子の平面的な広がりを低減することにより、無線装置への内蔵を容易に行うことができ、さらにアンテナ装置を板状に構成することができる。
【００２８】
（実施の形態３）
次に、本発明の第３の実施の形態におけるアンテナ装置について図８から図１０を用いて説明する。図８は本発明の実施の形態３におけるアンテナ装置の基本的な構成を示す図、図９は図のアンテナ装置の放射パターンを示す特性図、図１０は図８のアンテナ装置の軸比パターンを示す特性図である。本実施の形態３におけるアンテナ装置は、図１のアンテナ装置の構成を変更したものである。図８において、第１アンテナ素子２８および第２アンテナ素子２９は、いずれも半波長（λ／２）の長さを有する導線で構成され、第１アンテナ素子２８と第２アンテナ素子２９とを空間的に直交して配置するとともに、第１アンテナ素子２８の一端から８分の１波長（λ／８）の位置に第２アンテナ素子２９の一端を電気的に接続した接点３０を有する非対称Ｔ字形状に形成されている。また、第２アンテナ素子２９において接点３０から例えば２０分の１波長（λ／２０）の位置にギャップを備え、このギャップに給電部３１が設けられる。例えば、アンテナの動作周波数を２．４ＧＨｚに設定した場合、第１アンテナ素子２８および第２アンテナ素子２９の長さは、それぞれ約６０ｍｍとなり、給電部３１は接点３０から約６ｍｍの位置に設定される。
【００２９】
次に、本実施の形態３におけるアンテナ装置の動作について図８から図１０を用いて説明する。上記のように構成されたアンテナ装置は、実施の形態１における図１のアンテナ装置と同様にその動作を説明することができる。図８においても、Ｚ方向において右旋円偏波、−Ｚ方向において左旋円偏波が放射され、Z方向および−Ｚ方向で放射が最大となり、円偏波指向性利得は約２ｄＢとなる。図９（ａ）は図８のアンテナ装置のＸＺ面放射パターン、図９（ｂ）はＹＺ面放射パターンであり、実線３２および実線３４は右旋円偏波、破線３３および３５は左旋円偏波の放射パターンである。利得半値幅はＸＺ面において約１１０度、ＹＺ面において約９０度である。図１０（ａ）の実線３６は図８のアンテナ装置のＸＺ面軸比パターン、図１０（ｂ）の実線３７はＹＺ面軸比パターンであり、放射角０度および±１８０度すなわちＺ軸および−Ｚ軸方向において軸比が最小の１ｄＢ未満、軸比半値幅はＸＺ面において約５５度、ＹＺ面において約２５度である。実施の形態１のアンテナ装置に比べて、ＸＺ面の利得半値幅が約２０度広く、ＸＺ面の軸比半値幅が２倍以上広い。
【００３０】
このように、本実施の形態３のアンテナ装置によれば、略半波長の第１アンテナ素子２８と第２アンテナ素子２９とを直交して配置するとともに、第１アンテナ素子２８の一端から８分の１波長（λ／８）の位置に第２アンテナ素子２９の一端を電気的に接続して接点３０とし、給電部３１を第２アンテナ素子２９の接点３０から２０分の１波長（λ／２０）の位置に配置したので、簡単な平面構成で、１点給電方式により円偏波放射が可能で、複雑な給電回路を不要とし、線状アンテナ素子の平面的な広がりを低減することにより、無線装置への内蔵を容易に行うことができる。
【００３１】
なお、本実施の形態３において、一例として、給電部３１を第２アンテナ素子２９の接点３０から２０分の１波長の位置に設けたのは、Ｚ軸方向において軸比を最小とするためであるが、給電部３１を接点３０から８分の１波長以内の適切な位置に配置することで、同様な作用効果が得られる。また、第１アンテナ素子２８の中点以外の位置に第２アンテナ素子２９の一端を電気的に接続して接点３０としているが、接点３０として第１アンテナ素子２８の中点を避けるのは、第１アンテナ素子２８の一端から４分の１波長の電流分布と他端から４分の１波長の電流分布が互いに打ち消しあうために円偏波となり得ないためである。また、接点３０を第１アンテナ素子２８の中点に近づけた場合は、Ｚ軸および−Ｚ軸方向において軸比を最小とするために、第２アンテナ素子２９の接点３０から給電部３１までの距離を２０分の１波長の位置から８分の１波長の位置まで離せばよい。この関係を図１１（ａ）に示す。図１１（ａ）において、横軸は第１アンテナ素子２８の第２アンテナ素子２９側の一端（右端）から第２アンテナ素子２９との接点３０までの距離であり、縦軸は第２アンテナ素子２９上にある給電部３１の接点３０からの距離である。図１１（ａ）は、第１アンテナ素子２８の右端から中央へ向けて、接点３０の位置を変えて設置した場合に、その第１アンテナ素子２８の右端から接点３０までの距離に基づいて、給電部３１の位置を示したものである。接点３０と給電部３１との位置関係が、この図１１（ａ）に示した距離の関係であれば、このアンテナ装置から輻射される電波は円偏波となり、図９および図１０の特性を得ることができる。例を図１１（ｂ）および（ｃ）に示す。図１１（ｂ）では、図１１（ａ）におけるＡ点は、第１アンテナ素子２８の右端から接点３０までの距離が約１０ｍｍであるときの給電部３１の位置は、接点３０から約５ｍｍであることが分かる。図１１（ｃ）では、図１１（ａ）におけるＢ点は、第１アンテナ素子２８の右端から接点３０までの距離が約２０ｍｍであるときの給電部３１の位置は、接点３０から約１２ｍｍであることが分かる。つまり、第１アンテナ素子２８の右端から接点３０までの距離に基づいて、給電部３１の距離が定められるのである。これに伴ってＸＺ面における利得半値幅と軸比半値幅はいずれも広角となる。
【００３２】
（実施の形態４）
次に、本発明の第４の実施の形態におけるアンテナ装置について説明する。図１２は本発明の実施の形態４におけるアンテナ装置の基本的な構成を示す図である。本実施の形態４におけるアンテナ装置は、図７に示した実施の形態２におけるアンテナ装置の構成を変更したものである。図１２において、四角形の導体板３８の右角部には、それぞれ略半波長（λ／２）の長さを有する第１アンテナ素子としての第１スロット素子３９および第２アンテナ素子としての第２スロット素子４０が、直交する開口として形成されるとともに、第１スロット素子３９の一端から８分の１波長（λ／８）の位置に第２スロット素子４０の一端を連結して接点４１とした非対称Ｔ字形状に形成されている。第２スロット素子４０において接点２６から例えば２０分の１波長（λ／２０）の位置に給電部４２が設けられる。例えば、アンテナの動作周波数を２．４ＧＨｚに設定した場合、第１スロット素子３９および第２スロット素子４０の長さは、それぞれ約６０ｍｍとなり、給電部４２は接点４１から約６ｍｍの位置に設定される。
【００３３】
次に、本実施の形態４におけるアンテナ装置の動作について図１２を用いて説明する。上記のように構成されたアンテナ装置は、実施の形態３における図８のアンテナ装置と補対の関係となり、同様にその動作を説明することができる。図１２においても、Ｚ方向において右旋円偏波、−Ｚ方向において左旋円偏波が放射され、Z方向および−Ｚ方向で放射が最大となり、円偏波指向性利得は約２ｄＢとなる。したがって、重複した説明は省略する。
【００３４】
以上のように、本実施の形態４のアンテナ装置によれば、導体板３８上に略半波長の第１スロット素子３９と第２スロット素子４０とを直交して配置するとともに、第１スロット素子３９の一端から８分の１波長（λ／８）の位置に第２スロット素子４０の一端を連結して接点４１とし、給電部４２を第２スロット素子４０の接点４１から２０分の１波長（λ／２０）の位置に設けたので、簡単な平面構成で、１点給電方式により円偏波放射が可能で、複雑な給電回路を不要とし、線状アンテナ素子の平面的な広がりを低減することにより、無線装置への内蔵を容易に行うことができる。
【００３５】
（実施の形態５）
次に、本発明の第５の実施の形態におけるアンテナ装置について説明する。図１３は本実施の形態５におけるアンテナ装置の基本的な構成を示す図である。本実施の形態５におけるアンテナ装置は、図１の実施の形態１におけるアンテナ装置の構成を変更したものである。図１３において、第１アンテナ素子としての第１アンテナパターン４４および第２アンテナ素子としての第２アンテナパターン４５は、いずれも誘電体基板４３上に形成された印刷パターンで構成され、誘電体基板４３上で半波長（λ／２）の実効長を有するように設定されている。第１アンテナパターン４４と第２アンテナパターン４５とは、空間的に直交して配置されるとともに、第１アンテナパターン４４の一端に第２アンテナ素子４５の一端を電気的に接続して接点４６としたＬ字形状に形成されている。また、第２アンテナパターン４５の接点４６から例えば３０分の１波長（λ／３０）の位置にギャップを備え、このギャップに給電部４７が設けられる。例えば、誘電体基板４３の比誘電率が４．４である場合、誘電体基板４３上の波長は自由空間の約７０％に短縮されるため、アンテナの動作周波数を２．４ＧＨｚに設定した場合、第１アンテナパターン４４および第２アンテナパターン４５の長さは、それぞれ約４２ｍｍとなり、給電部４７は接点４６から約３ｍｍの位置に設定される。
【００３６】
次に、本実施の形態５におけるアンテナ装置の動作について図１３を用いて説明する。上記のように構成されたアンテナ装置において、給電部４７に高周波信号を励振すると、実施の形態１における図１のアンテナ装置と同様に動作する。図１３においても、Ｚ方向において右旋円偏波、−Ｚ方向において左旋円偏波が放射され、Z方向および−Ｚ方向で放射が最大となり、円偏波指向性利得は約２ｄＢとなる。したがって重複した説明は省略する。
【００３７】
このように、本実施の形態５のアンテナ装置によれば、略半波長の第１アンテナパターン４４と第２アンテナパターン４５とを誘電体基板４３上に直交して配置するとともに、第１アンテナパターン４４の一端と第２アンテナパターン４５の一端を電気的に接続して接点４６とし、給電部４７を第２アンテナパターン４５の接点４６から３０分の１波長（λ／３０）の位置に設けたので、アンテナ装置を誘電体基板上に印刷パターンにより形成製することができ、簡単な平面構成で、１点給電方式により円偏波放射が可能で、複雑な給電回路を不要とし、線状アンテナ素子の平面的な広がりを低減することにより、無線装置への内蔵を容易に行うことができる。
【００３８】
なお、本実施の形態５は、誘電体基板４３上に図１に示したアンテナ装置を構成した例であるが、誘電体基板上に図７、図８、図１２にそれぞれ示したアンテナ装置を印刷パターンにより構成しても、同様な効果を得ることができる。
【００３９】
（実施の形態６）
次に、本発明の第６の実施の形態におけるアンテナ装置について説明する。図１４は本実施の形態６におけるアンテナ装置の基本的な構成を示す図、図１５は図１４のアンテナ装置の放射パターンを示す特性図、図１６は図１４のアンテナ装置の軸比パターンを示す特性図である。本実施の形態６におけるアンテナ装置は、図１に示したアンテナ装置の構成を変更したものである。図１４において、第１アンテナ素子４９および第２アンテナ素子５０、接点５１、給電部５２は、実施の形態１における図１の各部と同一の構成のため詳細な説明を省略する。反射板５３は、第１のアンテナ素子４９および第２のアンテナ素子５０に対し間隔Ｌを隔てて−Ｚ方向に対向配置され、１辺が半波長以上である。
【００４０】
次に、本実施の形態６におけるアンテナ装置の動作について図１４から図１６を用いて説明する。上記のように構成されたアンテナ装置において、アンテナ素子４９および５０から−Ｚ方向への放射は、反射板５３により反射されてＺ方向に放射される。例えば間隔Ｌを４分の１波長（λ／４）に設定した場合、Ｚ方向において右旋円偏波が放射され、Z方向で放射が最大となり、円偏波指向性利得は約９ｄＢとなる。図１５（ａ）は図１４のアンテナ装置のＸＺ面放射パターン、図１５（ｂ）はＹＺ面放射パターンであり、実線５５および実線５７は右旋円偏波、破線５６および５８は左旋円偏波の放射パターンである。利得半値幅はＸＺ面およびＹＺ面のいずれの面においても約８０度である。図１６（ａ）の実線５９は図１４のアンテナ装置のＸＺ面軸比パターン、図１６（ｂ）の実線６０はＹＺ面軸比パターンであり、放射角０度すなわちＺ軸方向において軸比が最小の１ｄＢ未満、軸比半値幅はＸＺ面およびＹＺ面のいずれの面においても約２５度である。
【００４１】
このように、本実施の形態６によれば、第１アンテナ素子４９および第２アンテナ素子５０に近接対向して反射板５３を設けたので、高いアンテナ利得を得ることができ、簡単な平面構成で、１点給電方式により円偏波放射が可能で、複雑な給電回路を不要とし、線状アンテナ素子の平面的な広がりを低減することにより、無線装置への内蔵を容易に行うことができる。
【００４２】
なお、本実施の形態６において、反射板５３を、第１のアンテナ素子４９および第２のアンテナ素子５０に対し間隔Ｌを隔ててＺ方向に配置すれば、−Ｚ方向において左旋円偏波が放射され、−Z方向で放射が最大となり、円偏波指向性利得は約９ｄＢとなる。また、反射素子として反射板５３ではなく、第１のアンテナ素子４９および第２のアンテナ素子５０と同様な線状または板状で、Ｌ型の反射素子としてもよく、同様な作用効果が得られる。
【００４３】
また、本実施の形態６は、反射板５３を図１に示したアンテナ装置に近接対向させて構成した例であるが、反射板５３を図７、図８、図１２、図１３にそれぞれ示したアンテナ装置に近接対向させて構成しても、同様な作用効果を得ることができる。
【００４４】
（実施の形態７）
次に、本発明の第７の実施の形態における無線装置について説明する。図１７（ａ）は本実施の形態７における無線装置の基本的な構成を示す概略正面図、図１７（ｂ）はその概略平面図である。図１７において、液晶ディスプレイ装置６１は、自動車のダッシュボードに固定されるカーナビゲーションシステムの表示手段であり、周囲にフロントパネル６２を備えている。アンテナ装置６３は、図１３の実施の形態５におけるアンテナ装置と同様の構成であり、高周波ケーブル６４によって無線回路部６５と接続される。無線回路部６５は、誘電体基板６６においてアンテナ装置６３を配置した側と反対の面に実装される。誘電体基板６６上においてアンテナ装置６３を配置した側の印刷パターンおよび液晶ディスプレイ６１の表示部６１ａによって反射板が構成され、この反射板はアンテナ装置６３から所定の間隔（例えば４分の１波長）で配置される。アンテナ装置６３はＬ字形状であり、直方体形状のフロントパネル６２内の一角において液晶ディスプレイ６１の外周に配置される。なお、アンテナ装置６３、表示部６１ａと誘電体基板６６はいずれも平行に配置される。
【００４５】
次に、本実施の形態７における無線装置の動作について図１７を用いて説明する。上記のように構成された無線装置において、アンテナ装置６３からの放射は、誘電体基板６６および液晶ディスプレイ６１の表示部６１ａで構成される反射板によってＺ方向に集中し、約９ｄＢの円偏波指向性利得を得ることができ、車室内方向において利得が高く軸比が良好となる。また、反射板によって、アンテナ装置６３と無線回路部６５は相互の影響を軽減できる。また、アンテナ装置６３はＬ字形状であるためフロントパネル６２内部の角に配置することで平面的な広がりを抑えることができ、液晶ディスプレイ６１の表示部６１ａの面積に与える制約を低減することができる。よって、フロントパネル６２への内蔵が容易となり、装置全体を小型化できる。また、上記無線装置と車室内に持ち込まれた携帯端末との通信を想定した場合、携帯端末のアンテナ装置の偏波が一意には定まらないため、ダッシュボードに固定される無線装置の偏波としては円偏波が有効である。
【００４６】
このように、本実施の形態７の無線装置によれば、自動車のダッシュボードに固定されるカーナビゲーションシステムの液晶ディスプレイ６１のフロントパネル６２内に、高周波ケーブル６４によって無線回路部６５に接続されたアンテナ装置６３を備えているので、アンテナ装置６３が液晶ディスプレイ６１の表示部６１ａの面積に与える制約を低減することができる。したがって、フロントパネル６２への内蔵が容易となり、無線装置全体を小型化することができる。
【００４７】
なお、本実施の形態７において、無線装置およびアンテナ装置の構成は本実施の形態に限るものではなく、無線装置としては例えば携帯端末であってもよく、同様な構成であれば同様な効果が得られる。また、アンテナ装置は前述の実施の形態１から６におけるいずれのアンテナ装置であってもよく、自動車の車室内寸法は一般に車高よりも車幅方向に広いため、図８の実施の形態３におけるアンテナ装置または図１２の実施の形態４におけるアンテナ装置であれば、車幅方向において利得半値幅と軸比半値幅をいずれも広げることができる。また、フロントパネル６２が樹脂ではなく金属からなる場合は、このフロントパネルに開口を設けて図７の実施の形態２おけるスロットアンテナの構成としても同様の効果が得られる。
【００４８】
（実施の形態８）
次に、本発明の第８の実施の形態における無線装置について図１８および図１９を用いて説明する。図１８は本実施の形態８における無線装置の基本的な構成を示す図、図１９は図１８の無線装置の基本的構成を示すブロック図である。図１８において、上記実施の形態７における図１７の無線装置と同一の構成要素については同一の符号を付して詳細な説明は省略する。本実施の形態８では、アンテナ装置６３と左右対称に、フロントパネル６１の内部において液晶ディスプレイ装置６１の外周に配置したアンテナ装置６７を備えている。図１９において、選択スイッチ６８は、アンテナ装置６３または６７のいずれかを選択する手段である。
【００４９】
次に、本実施の形態８における無線装置の動作について図１８および図１９を用いて説明する。上記のように構成された無線装置において、アンテナ装置６３からの放射は、Ｚ方向において右旋円偏波、アンテナ装置６７からの放射は、Ｚ方向において左旋円偏波となる。選択スイッチ６８は無線回路部６５の受信レベルが高くなるようにアンテナ装置６３または６７のいずれかを選択する。これによって、右左旋円偏波ダイバーシチ受信ができる。
【００５０】
この説明のように、本実施の形態８の無線装置によれば、自動車のダッシュボードに固定されるカーナビゲーションシステムの液晶ディスプレイ６１のフロントパネル６２内に、高周波ケーブル６４によって無線回路部６５に接続された左右一対のアンテナ装置６３、６７を備え、これらアンテナ装置６３、６７を選択スイッチ６８により選択するようにしたので、ダイバーシチ受信によって無線通信を良好に行うことができる。
【００５１】
なお、本実施の形態８において、無線装置およびアンテナ装置の構成は本実施の形態に限るものではなく、例えばアンテナ装置の数は３以上であってもよく、複数のアンテナ装置をいずれも右旋円偏波としてスペースダイバーシチの構成としてもよく、同様な構成であれば同様な効果が得られる。また、複数のアンテナ装置から１つを選択する構成について述べたが、複数のアンテナ装置からの複数の信号を合成する合成手段を備えるように構成してもよい。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、簡単な平面構成で円偏波放射が可能であり、１点給電方式により複雑な給電回路を不要とし、線状アンテナ素子の平面的な広がりを低減することにより、無線装置への内蔵を容易にできるアンテナ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるアンテナ装置の基本的な構成を示す正面図
【図２】図１のアンテナ装置の原型である１波長ダイポールアンテナにおける電流分布を示す模式図
【図３】図１のアンテナ装置の動作を説明する電流分布の時間変化を示す模式図
【図４】図１のアンテナ装置の放射パターンを示す特性図
【図５】図１のアンテナ装置の軸比パターンを示す特性図
【図６】本発明の第１の実施の形態における別のアンテナ装置の基本的な構成を示す正面図
【図７】本発明の第２の実施の形態におけるスロットアンテナ装置の基本的な構成を示す正面図
【図８】本発明の第３の実施の形態におけるアンテナ装置の基本的な構成を示す正面図
【図９】図８のアンテナ装置の放射パターンを示す特性図
【図１０】図８のアンテナ装置の軸比パターンを示す特性図
【図１１】（ａ）本発明の第３の実施の形態におけるアンテナ装置の第１アンテナ素子における第２アンテナ素子との接点（第１アンテナ素子の一端からの距離）と給電点位置（第１アンテナ素子と第２アンテナ素子の接点からの距離）との関係を示す特性図
（ｂ）本発明の第３の実施の形態における接点位置と給電点位置との例を示す図
（ｃ）本発明の第３の実施の形態における接点位置と給電点位置との例を示す図
【図１２】本発明の第４の実施の形態におけるスロットアンテナ装置の基本的な構成を示す正面図
【図１３】（ａ）本発明の第５の実施の形態におけるアンテナ装置の基本的構成を示す正面図
（ｂ）本発明の第５の実施の形態におけるアンテナ装置の基本的構成を示す底面図
【図１４】（ａ）本発明の第６の実施の形態におけるアンテナ装置の基本的な構成を示す正面図
（ｂ）本発明の第６の実施の形態におけるアンテナ素子と誘電体基板との関係を示す底面図
【図１５】図１４のアンテナ装置の放射パターンを示す特性図
【図１６】図１４のアンテナ装置の軸比パターンを示す特性図
【図１７】（ａ）本発明の第７の実施の形態における無線装置の基本的な構成を示す概略正面図
（ｂ）本発明の第７の実施の形態における無線装置の基本的な構成を示す概略平面図
【図１８】本発明の第８の実施の形態における無線装置の基本的な構成を示す正面図
【図１９】図１８の無線装置の基本的構成を示すブロック図
【符号の説明】
１、２８、４９、６９  第１アンテナ素子
２、２９、５０、７０  第２アンテナ素子
３、３０、５１、７１  接点
４、３１、５２、７２  給電部
２３、３８  導電体
２４、３９  第１スロット素子（第１アンテナ素子）
２５、４０  第２スロット素子（第２アンテナ素子）
２６、４１  接点
２７、４２  給電部
４３  誘電体基板
４４  第１アンテナパターン
４５  第２アンテナパターン
４６  接点
４７  給電部
５３  反射板
６１  液晶ディスプレイ装置
６２  フロントパネル
６３  アンテナ装置
６４  高周波ケーブル
６５  無線回路部
６６  誘電体基板
６７  アンテナ装置
６８  選択スイッチ
【図１】
2004194218.tif 000003
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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