(57)【要約】【課題】  低姿勢に構成することができるという利点に加えて、より良好な水平面内指向性を得ることができるアンテナ装置を提供する。【解決手段】  素子部２０が、接地板１０の中心軸線の周りに略等しい角度間隔で放射状に配列する３枚以上の同一形状の素子板２１で構成されている。各素子板２１は、接地板１０に対向する縁端と接地板１０とのなす間隔が、接地板１０の中心軸線４０から遠ざかるほど大きくなるように形成される。接地板１０には、段部１１が設けられる【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
接地板の面上に素子部を設け、この素子部の頂端に容量装荷板を配設した容量装荷型アンテナ装置であって、
前記素子部が、前記接地板の中心軸線の周りに略等しい角度間隔で放射状に配列する３枚以上の同一形状の素子板で構成され、
前記各素子板は、前記接地板に対向する縁端と該接地板とのなす間隔が、前記中心軸線から遠ざかるほど大きくなるように形成されていることを特徴とする容量装荷型アンテナ装置。
【請求項２】
前記素子部を構成する素子板が４枚であることを特徴とする請求項1に記載の容量装荷型アンテナ装置。
【請求項３】
前記接地板と容量装荷板との間にショートピンを介在させたことを特徴とする請求項１に記載の容量装荷型アンテナ装置。
【請求項４】
前記接地板の面上に、前記各素子板の共振周波数とは異なる周波数に共振する無給電素子を配設したことを特徴とする請求項１に記載の容量装荷型アンテナ装置。
【請求項５】
前記無給電素子を前記各素子板に対応して設け、各無給電素子は、対応する素子板を含む面内に位置されていることを特徴とする請求項４に記載の容量装荷型アンテナ装置。
【請求項６】
前記接地板に、前記素子部側に突出する段部を形成したことを特徴とする請求項１に記載の容量装荷型アンテナ装置。
【請求項７】
前記段部が多段状に形成されていることを特徴とする請求項６に記載の容量装荷型アンテナ装置。
【請求項８】
前記段部の平面形状が多角形であることを特徴とする請求項６に記載の容量装荷型アンテナ装置。
【請求項９】
前記段部は、前記接地板の周縁端をその周縁端に形成したスリットを利用して折り曲げることにより形成されていることを特徴とする請求項８に記載の容量装荷型アンテナ装置。
【請求項１０】
前記スリットが前記接地板の中心軸線から放射方向に延びるライン上に形成されていることを特徴とする請求項９に記載の容量装荷型アンテナ装置。
【請求項１１】
前記段部の平面形状が円形であることを特徴とする請求項６に記載の容量装荷型アンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、天井などに設置して使用する移動通信用の屋内中継装置として好適な容量装荷型アンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動通信用の屋内中継装置として好適な広帯域かつ低姿勢なアンテナ装置が提案されている。（例えば、特許文献１）
このアンテナ装置は、容量装荷型モノポールアンテナの素子部を、金属板によって形成している。上記金属板は、接地板の中心軸線を対称軸線とする左右対称な形状を有し、かつ前記接地板側に位置する左右の下側縁端が該接地板の外周側に向かうほど該接地板から離れるような形状を有している。
このアンテナ装置によれば、現用の携帯電話システムで使用されている複数の周波数帯をカバーすることが可能な広帯域性が得られ、かつ、低姿勢に構成することができる。
【特許文献１】特開２００３−１９８２３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記先願に係るアンテナ装置は、素子部を構成する金属板が接地板の中心軸線を含む１つの面内に配置されているので、上記金属板の一方および他方の面側における水平面内指向性が該金属板の左右端側のそれよりも若干劣るという問題がある。
【０００４】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、低姿勢に構成することができるという利点に加えて、より良好な水平面内指向性を得ることができるアンテナ装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明は、接地板の面上に素子部を設け、この素子部の頂端に容量装荷板を配設した容量装荷型アンテナ装置であって、前記素子部が、前記接地板の中心軸線の周りに略等しい角度間隔で放射状に配列する３枚以上の同一形状の素子板で構成され、前記各素子板は、前記接地板に対向する縁端と該接地板とのなす間隔が、前記中心軸線から遠ざかるほど大きくなるように形成されていることを特徴としている。
【０００６】
好ましい実施の形態においては、前記素子部が４枚の素子板で構成される。
給電線の特性インピーダンスとの整合性を向上するために、前記接地板と容量装荷板との間にショートピンを介在させることができ、
【０００７】
また、前記接地板の一方の面に、前記各素子板の共振周波数とは異なる周波数に共振する無給電素子を配設することができる。この無給電素子は、前記各素子板に対応して設けることができる。この場合、各無給電素子は、例えば、対応する素子板を含む面内に位置される。
【０００８】
前記接地板には、前記素子部側に突出する段部を形成することができる。この段部は、多段状に形成しても良い。また、この段部は、例えば平面形状が多角形または円形となるように形成することができる。平面形状が多角形の段部は、例えば前記接地板の周縁端をその周縁端に形成したスリットを利用して折り曲げることにより形成することができる。この場合、前記スリットは、前記接地板の中心軸線から放射方向に延びるライン上に形成することが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、低姿勢に構成することができるという利点に加えて、より良好な水平面内指向性を得ることができる。また、各素子板の共振周波数とは異なる周波数に共振する無給電素子を併用することによって、複数の周波数帯に適用することが可能であり、かつ、素子部側に突出する段部を形成することにより、垂直面内指向性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明に係るアンテナ装置を詳細に説明する。図１は、本発明に係るアンテナ装置の実施の形態を示している。このアンテナ装置は、円形の接地板１０の面上に素子部２０を設け、この素子部２０の頂端に円形の容量装荷板３０を配設した容量装荷型モノポールアンテナとしての構成を有する。
【００１１】
上記接地板１０は金属板で形成され、その中央部には、素子部３０側に突出する段部１１が形成されている。この段部１１は、接地板１０の周縁端に設けた４つのスリット１２を利用して該周縁端を折り曲げ加工することにより平面正方形状に形成されている。なお、単なるプレス加工によってこの段部１１を形成することも可能である。
上記各スリット１２は、接地板１０の中心軸線４０から放射方向に延びるライン上に形成されている。各スリット１２が上記ライン上に乗っていなくても、上記折り曲げ加工は可能である。しかし、実験によると、上記の形態で各スリット１２を設けることによって、このスリットがアンテナの特性に与える影響を少なくできることが確認された。
【００１２】
上記段部１１は、正方形状とは異なる多角形状の平面、例えば図３（ａ）に示すような正六角形状の平面を有するように形成しても良く、また、図３（ｂ）に示すような円形状の平面を有するように形成しても良い。さらに、上記段部１１は、２段以上に形成することができる。この場合、各段部は、接地板１０の中心軸線４０に対して同軸状に、かつ、素子部２０に向って山上に積み上げられる形態で形成される。
【００１３】
素子部２０は、接地板１０の中心軸線４０の周りに略等しい角度間隔で放射方向に配列する３枚以上の同一形状の金属製素子板２１で構成され、この実施の形態では、４枚の素子板２１を略９０°間隔で配設することによって構成されている。
図１のＡ−Ａ断面図である図２に示すように、各素子板２１は、接地板１０に対向する縁端と該接地板１とのなす間隔が、該接地板１０の中心軸線４０から遠ざかるほど大きくなるように形成されている。
【００１４】
上記中心軸線４０の左右に位置する一対の素子板２１は、頂角θの二等辺三角形の左右頂部を上記接地板１０の中心軸線４０に平行なラインで切断した５角形状を有している。上記頂角θは、素子部２０の立ち上げ角である。この立ち上げ角θは、９０°〜１５０°の範囲に設定することが望ましく、この実施の形態では約１２０°に設定されている。
上記素子板２１の寸法および形状は、共振周波数を勘案して設定され、この実施の形態では、その共振周波数ｆ1が携帯電話システムの使用周波数である約８００ＭＨｚになるようにその寸法および形状が設定されている
【００１５】
各素子板２１の上部縁端は、容量装荷板３０の径線上に当接され、かつ半田付等の手段により該容量装荷板３０に接合されている。また、接地板１０の中心軸線４０上に位置した素子部２０の立ち上げ部（給電点）２２は、入出力コネクタ６０に接続されている。
【００１６】
接地板１０と容量装荷板３０の縁端との間には、４本のショートピン５０が介在されている。これらのショートピン５０は、上記入出力コネクタ６０を介して接続される図示していない給電線の特性インピーダンス（例えば、５０Ω）との整合を取るために設けたものである。
各ショートピン５０は、隣接する素子板２１の中間に位置するように、上記接地板１０の中心軸線４０の周りにほぼ均等な角度間隔で配列している。しかし、各ショートピン７の位置は、上記の位置に限定されず、上記インピーダンスの整合調整が可能な適宜な位置に設定することが可能である。この実施の形態では、ショートピン５０を金属板で形成しているが、金属ワイヤ等でこのショートピン５０を形成することも可能である。
【００１７】
一方、接地板１０の周縁部には、４本の無給電素子７０が立設されている。これらの無給電素子７０は、前記各素子板２１の共振周波数ｆ1とは異なる第２の周波数ｆ2（ｆ2＞ｆ1であり、この実施の形態では携帯電話システムの使用周波数である約２ＧＨｚ）に共振するようにその長さ等が設定されている。
各無給電素子７０は、それぞれ各素子板２１を含む面内、具体的には、この各素子板２１の外側縁端近傍に位置されている。しかし、これらの無給電素子７０の配設位置は、上記の位置に限定されず、上記第２の周波数ｆ2についての共振を生じさせ得る適宜な位置に設定することが可能である。
なお、４本よりも多い数の無給電素子７０を設けてもよく、また、周波数ｆ2に共振する無給電素子７０に加えて、周波数ｆ1，ｆ2とは異なる１〜複数の周波数にそれぞれ共振する無給電素子を適数本設けることも可能である。
【００１８】
この実施の形態に係るアンテナ装置は、例えば建物の天井に取付けられる。その場合、接地板１０が天井面とほぼ面一になる態様で設置され、かつ、図１に示すカバー８０が接地板１０に固定される。したがって、このアンテナ装置が天井に実装された状態では、上記カバー８０のみが視認されることになる。
【００１９】
上記アンテナ装置には、コネクタ６０を介して使用周波数帯の電力が給電される。この給電状態では、容量装荷板３０に流れる電流がいわゆるイメージ電流によって打ち消されるので、素子部２０および無給電素子７０が放射に寄与することになる。
このアンテナ装置は、基本的に容量装荷型モノポールアンテナとしての構成を有するので、姿勢を低くする（高さを低く設定する）ことができ、しかも、実用上十分な広帯域特性を示す。
【００２０】
すなわち、この実施の形態に係るアンテナ装置は、図４に示すような良好なリターンロス特性を有する。理解を容易にするため、図４のグラフ上には、Ｖ．Ｓ．Ｗ．Ｒ２．０のラインａが描かれている。前記素子板２１の共振周波数ｆ1および前記無給電素子７０の共振周波数ｆ2のいずれについても、Ｖ．Ｓ．Ｗ．Ｒが２．０以下となる帯域幅が充分に広く確保されており、これは、本実施形態のアンテナ装置が実用上十分な広帯域特性を有することを示唆している。なお、この帯域特性を比帯域で表現すれば、周波数ｆ1に関しては２７％程度であり、また、周波数ｆ2に関しては３８％程度である。
【００２１】
図５および図６は、周波数ｆ1およびｆ2を中心周波数とする周波数帯での本実施形態に係るアンテナ装置の水平面内指向性をそれぞれ示している。これらの図から明らかなように、このアンテナ装置によれば、ｆ1およびｆ2の周波数帯のいずれにおいてもきわめて良好な水平面内指向性を得ることができる。これは、前記素子部２０の構成によってもたらされたものである。
【００２２】
図７および図８は、前述した特開２００３−１９８２３６号公報に記載のアンテナ装置の同様の水平面内指向性をそれぞれ示している。これらの図と図５および図６との対比から明らかなように、素子部を構成する金属板が１つの面内に配置された特開２００３−１９８２３６号公報に記載のアンテナ装置は、その素子部に面した側の水平面内指向性が本実施の形態の水平面内指向性よりも劣っている。
【００２３】
次に、上記段部１１について説明する。本実施形態に係るアンテナ装置において、接地板１０に段部１１を形成しない場合、このアンテナ装置の垂直面内指向性は、周波数ｆ1およびｆ2に関してそれぞれ図１１および図１２に示すようになる。すなわち、周波数ｆ1に関しての垂直面内指向性は概ね良好であるものの、周波数ｆ2に関しての垂直面内指向性は±９０°方向のレベルが若干低下している。
上記レベル低下の理由は以下のとおりである。すなわち、本実施形態に係るアンテナ装置においては、周波数ｆ1に対しても十分な整合性が得られるように上記接地板１０の面積を設定している。１／４波長モノポールアンテナの垂直面内指向性は接地板の面積によって変化するので、上記のように周波数ｆ1に対する整合性をも考慮して接地板１０の面積を設定した場合、周波数ｆ2の垂直面内指向性に影響を与えることがあり、上記垂直面内指向性のレベル低下はこの影響によるものである。
一方、接地板１０に段部１１を形成した場合には、図９および図１０に示すような垂直面内指向性が得られる。すなわち、図１０と図１２との対比から明らかなように、特に周波数ｆ2に関しての垂直面内指向性が改善される。
【００２４】
上記段部１１を設けることは、素子部２０を等価的にバイコニカルアンテナの構成に近づけることを意味し、これが前記周波数ｆ2に関しての垂直面内指向性に寄与している。
なお、接地板に段部を設けて垂直面内指向性を改善する技術は、接地板の中心部に直線状の垂直素子を設けた標準的な１／４波長モノポールアンテナや、既存の容量装荷型モノポールアンテナにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る容量装荷型アンテナ装置の実施の形態を示す斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ平面正六角形状の段部および平面円形状の段部を形成した接地板の平面図である。
【図４】本発明に係る容量装荷型アンテナ装置のリターンロス特性を例示したグラフである。
【図５】本発明に係る容量装荷型アンテナ装置の第１の周波数帯に関する水平面内指向性を示すグラフである。
【図６】本発明に係る容量装荷型アンテナ装置の第２の周波数帯に関する水平面内指向性を示すグラフである。
【図７】従来のアンテナの第１の周波数帯に関する水平面内指向性を示すグラフである。
【図８】従来のアンテナの第２の周波数帯に関する水平面内指向性を示すグラフである。
【図９】本発明に係るアンテナ装置において接地板に段部を設けた場合の第１の周波数帯に関する垂直面内指向性を示すグラフである。
【図１０】本発明に係るアンテナ装置において接地板に段部を設けた場合の第２の周波数帯に関する垂直面内指向性を示すグラフである。
【図１１】本発明に係るアンテナ装置において接地板に段部を設けない場合の第１の周波数帯に関する垂直面内指向性を示すグラフである。
【図１２】本発明に係るアンテナ装置において接地板に段部を設けない場合の第２の周波数帯に関する垂直面内指向性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２６】
１０   接地板
１１  段部
１２  スリット
２０  素子部
２１  素子板
２２  立ち上げ部
３０  容量装荷板
５０  ショートピン
６０  コネクタ
７０  無給電素子
８０  カバー
【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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