(57)【要約】【課題】平板状の地板と、地板に直交する方向に、地板から所定の角度で、かつ、所定の長さだけ自体から延出した給電体とを有するアンテナ装置に関し、特に、構成を簡略化でき、小型、薄型のアンテナ装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明は、平板状の地板と、該地板に直交する方向に、地板から所定の角度で、かつ、所定の長さだけ地板から延出した給電部とを有するアンテナ装置であって、地板に、周波数特性に応じた形状に成形された非導電部を有することを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地板と、該地板に直交する方向に、前記地板から所定の角度で、かつ、所定の長さだけ該地板から延出した給電部とを有するアンテナ装置であって、
前記地板に、周波数特性に応じた形状に成形された非導電部を有することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記地板は、平板状の導電体からなり、
前記給電部は、前記地板とは絶縁状態に、かつ、前記地板の表面から延出して成形されており、
前記非導電部は、前記地板の表面から裏面に貫通する貫通孔から構成されたことを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記地板及び前記給電部は、回路基板上に形成された導電パターンから構成され、
前記非導電部は、前記地板の導電パターンの非形成部分であることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記非導電部は、前記地板の中央部に前記導電パターンにより囲まれた領域から構成されたことを特徴とする請求項５記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記非導電部は、前記地板の前記給電部と対向する辺に凹凸を持たせることにより構成されたことを特徴とする請求項５記載のアンテナ装置。
【請求項６】
地板と、該地板に直交する方向に、前記地板から所定の角度で、かつ、所定の長さだけ該地板から延出した給電部と、前記地板に、周波数特性に応じた形状に成形された非導電部とを有するアンテナ装置の調整方法であって、
前記非導電部の形状を調整することにより、前記周波数特性を調整することを特徴とするアンテナ装置の調整方法。
【請求項７】
前記非導電部は、前記地板に形成された孔部から構成され、
前記孔部に、誘電体を注入することにより前記周波数特性を調整することを特徴とする請求項６記載のアンテナ装置の調整方法。
【請求項８】
前記非導電部の形状を非対称とすることにより、指向性を調整することを特徴とする請求項６記載のアンテナ装置の調整方法。
【請求項９】
前記給電部の形状を調整することにより前記周波数特性を調整することを特徴とする請求項６記載のアンテナ装置の調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はアンテナ装置に係り、特に、平板状の地板と、地板に直交する方向に、地板から所定の角度で、かつ、所定の長さだけ地板から延出した給電体とを有するアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、レーダー測位や大伝送容量の通信が可能であることからＵＷＢ（ultra-wide band）を利用した無線通信技術が注目されている。ＵＷＢは、２００２年に米国ＦＣＣ（federal communication commission）により周波数帯域が３．１〜１０．６ＧＨｚでの使用が認可された。
【０００３】
ＵＷＢは、パルス信号を広い帯域の周波数で発信して通信を行う。このため、ＵＷＢに用いられるアンテナには広帯域で受信が可能な構造が求められている。
【０００４】
少なくともＦＣＣで認可された３．１〜１０．６ＧＨｚの周波数帯域での使用を目的としたアンテナとして、地板と給電他から構成されたアンテナが提案されている（非特許文献１）。
【０００５】
図１は従来のアンテナの一例の構成図、図２は従来のアンテナ装置の一例のブロック構成図を示す。
【０００６】
図１（Ａ）に示すアンテナ１０は地板１１上に、円錐を反転させた形状の給電体１２を配置した構成とされている。
【０００７】
なお、給電体１２を構成する円錐は、その側面が地板１１の表面に対して角度θとなるように設定されている。この角度θによって所望能特性が得られる。
【０００８】
図１（Ｂ）に示すアンテナ２０は地板１１上に、円錐体２２ａとそれに内接する球体２２ｂとから構成される涙滴状の給電体２２を配置した構成とされている。
【０００９】
このとき、アンテナ１０、２０の給電体１２は、図２に示すようにフィルタ３１に接続されている。フィルタ３１は、給電体１２で受信した電波のうち、所望の周波数帯域の成分を抽出する。フィルタ３１で抽出された成分は、送受信ユニット３２に供給される。送受信ユニット３２は、受信電波の前処理或いは後処理となる信号処理を行う。
【非特許文献１】２００３年  電子情報通信学会  B-1-133  FCC認可UWB周波数帯の水平面内無指向性・低VSWRアンテナ、谷口琢也・小林岳彦（東京電機大）（３月22日発表  B201教室）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかるに、従来の広帯域アンテナ装置は、アンテナのほかに送信電波を選別するためのフィルタを設ける必要があった。
【００１１】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、構成を簡略化でき、小型、薄型のアンテナ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、平板状の地板と、該地板に直交する方向に、前記地板から所定の角度で、かつ、所定の長さだけ該地板から延出した給電部とを有するアンテナ装置であって、地板に、周波数特性に応じた形状に成形された非導電部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、地板に、周波数特性に応じた形状に成形された非導電部を設けることにより、地板と給電体との電磁的な相互作用により、所望の周波数成分を抽出でき、後段にフィルタを設ける必要がなくなり、装置の構成を簡略化できるなどの特長を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
〔第１実施例〕
図３は本発明の第１実施例の構成図を示す。
【００１５】
本実施例のアンテナ装置１００は、アンテナ１０１及び送信ユニット１０２から構成される。
【００１６】
図４はアンテナ１０１の構成図を示す。
【００１７】
アンテナ１０１は、給電体１１１、地板１１２から構成されている。給電体１１１は、金属などの導電材から構成されており、球体部１１１ａ、円錐部１１１ｂ、給電部１１１ｃを一体的に成形した構成とされている。球体部１１１ａは、円錐部１１１ｂの底面側に配置されている。球体部１１１ａは、円錐部１１１ｂの底面に埋め込まれるように成形されている。
【００１８】
円錐部１１１ｂは、その側面が地板１１２の表面に対して角度θとなるように設定されている。給電部１１１ｃは、円錐部１１１ｂの頂点から矢印Ｚ１方向に延出されている。給電部１１１ｃは、地板１１２の表面側から中心穴１１２ａを貫通して、地板１１２の裏面側に延出される。給電部１１１ｃは、地板１１２の裏面側で送信ユニット１０２に接続される。
【００１９】
地板１０１は、略円盤状に形成された導電体から構成されおり、接地されている。地板１０１の中心部には、表面側と裏面側とを貫通する中心孔１１２ａが形成されている。中心孔１１２ａには、給電体１１１の給電部１１１ｃが貫通する。このとき、給電部１１１ｃと中心孔１１２ａとの間には、絶縁体が間挿され、給電体１１１と地板１１２とは絶縁状態に維持される。
【００２０】
また、地板１０１には、中心から半径ｒ１の円周上に幅ｗ１の貫通孔１１１ｂが形成されている。貫通孔１１１ｂの内周側と外周側とは９０°毎に設けられたブリッジ部１１１ｃにより結合されている。ブリッジ部１１１ｃにより貫通孔１１１ｂの内周側と外周側とが分離することが防止されている。アンテナ１０１は、給電体１１１と地板１１２との間に生じる電磁波が半径ｒ１及び幅ｗ１の貫通孔１１２ｂに影響されて、透過あるいは遮断する周波数帯域が決定される。
【００２１】
送信ユニット１０２は、給電体１１１に接続されており、給電体１１１に送信信号を供給する。
【００２２】
図５はアンテナ１０１の周波数特性図を示す。図５において、横軸は周波数、縦軸はＶＳＷＲを示す。図５において、実線は地板１０１に貫通孔１１１ｂを有する構造における周波数特性、破線は、地板１０１に貫通孔１１１ｂが形成されていない構造における周波数特性を示す。
【００２３】
図５に示すように貫通孔１１２ｂを設けることにより、周波数ｆ１前後でＶＳＷＲが大きくなっていることがわかる。
【００２４】
〔第２実施例〕
図６は本発明の第２実施例の構成図、図７はアンテナ２０１の構成図を示す。同図中、図３、図４と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００２５】
本実施例のアンテナ装置２００は、アンテナ２０１の構成が第１実施例とは相違する。本実施例のアンテナ２０１は、図７に示すように貫通孔２０１ｂの幅がｗ２（＞ｗ１）に拡大した構成とされている。貫通孔２１２ｂの幅をｗ２（＞ｗ１）に拡大させることにより、周波数特性を第１実施例とは異なる特性とすることができる。
【００２６】
図８はアンテナ２０１の周波数特性図を示す。図８において、横軸は周波数、縦軸はＶＳＷＲを示す。
【００２７】
貫通孔１１１ｂの幅をｗ２（＞ｗ１）に拡大させることにより、図７に示すように周波数ｆ２（＜ｆ１）でＶＳＷＲが大きくなることがわかる。また、ＶＳＷＲの大きさも大きくなっていることがわかる。
【００２８】
このように、貫通孔１１２ｂ、２１２ｂの幅ｗ１によって所望の周波数特性を得ることが可能である。したがって、本実施例によれば、フィルタなどを設けることなく、所望の周波数の電波を送信することが可能となる。
【００２９】
このように、第１、第２実施例によれば、貫通孔１１２ｂ、２１２ｂのサイズを変更することにより、周波数特性を変更可能となる。
【００３０】
なお、貫通孔１１２ｂ、２１２ｂに導電体あるいは誘電体を挿入することにより、周波数特性を微調整することが可能となる。
【００３１】
〔アンテナ装置の調整方法〕
図９は本発明の第１実施例の周波数特性の調整方法を説明するための図を示す。
【００３２】
図９（Ａ）に示すように貫通孔１１２ｂに導電体からなる導電体片１３１を測定結果などに応じて装着することにより、貫通孔１１２ｂの大きさを変えて、周波数特性を調整してもよい。本実施例によれば、貫通孔１１２ｂに導電体片１３１を装着することにより周波数特性の微調整を行うことができる。
【００３３】
また、図９（Ｂ）に示すように貫通孔１１２ｂを樹脂などの誘電体からなるモールド樹脂１３２でモールドすることにより、周囲と誘電率が異ならせることができるため、波長短縮効果をもたせることができる。また、周波数特性を調整することも可能となる。
【００３４】
図１０は本発明の第１実施例の指向性の調整方法を説明するための図を示す。
【００３５】
図１０に示すように貫通孔１１２ｂの形状と貫通孔１３３の形状とを非対称とすることにより、アンテナの特性を方向により不平衡にすることができるため、送出電波の指向性を調整することが可能となる。
〔第３実施例〕
図１１は本発明の第３実施例の斜視図、図１２は本発明の第３実施例の構成図を示す。
【００３６】
本実施例のアンテナ装置３００は、給電部３０１、地板部３０２、送信ユニット部３０３をプリント配線板３０４上に搭載した構成とされている。
【００３７】
給電部３０１は、プリント配線板３０４上に導電パターン３１１により形成されている。導電パターン３１１は、図３、図４に示すアンテナ１０１の中心部を地板１０２に直交する面で切断した切断面の形状に相当しており、円形パターン３２１、三角形パターン３２２、給電パターン３２３から構成される。円形パターン３２１は、第１、第２実施例の給電部１１１の球体部１１１ａに相当した部位であり、その円周の一部が三角部３２２の底辺側と結合された形状とされている。
【００３８】
三角形パターン３２２は、第１、第２実施例の給電部１１１の円錐部１１１ｂに相当した部位であり、頂点が地板部３０２に対向するように配置されている。給電パターン３２３は、三角形パターン３２２の頂点と送信ユニット部３０３との間に地板部３０２とは絶縁された状態で配線されており、送信ユニット部３０３から出力された送信信号を給電部１１１に供給するパターンである。
【００３９】
地板部３０２は、給電部３０１と送信ユニット部３０３との間に長さＬ31、幅Ｗ31に亘って形成されている。地板部３０２には、送信電波の周波数を選別するためのフィルタ部３３１と給電パターン３２３を貫通させるための貫通部３３２を含む構成とされている。
【００４０】
フィルタ部３３１は非導電パターンであり、地板部３０２の略中央に長さＬ32に亘って形成されている。フィルタ部３３１により、地板部３０２と給電部３０１との間の電磁的な相互作用が影響され、特定の周波数成分でＶＳＷＲが変化する。
【００４１】
図１３は本発明の第３実施例の周波数特性図を示す。同図中、横軸は周波数、縦軸はＶＳＷＲを示す。
【００４２】
図１３に示す特性は、Ｌ31＝２５ｍｍ、Ｌ32＝７ｍｍ、Ｗ31＝５０ｍｍとしたときの、特性である。本実施例によれば、図１３に示すように周波数ｆ31、ｆ32、ｆ33、ｆ34でＶＳＷＲが大きくなっており、特に周波数ｆ31、ｆ34でＶＳＷＲが特に大きくなっていることがわかる。
【００４３】
本実施例によれば、プリント配線板３０４上に導電パターン３２３でアンテナ装置３００を構成でき、さらに、送信ユニット部３０３もプリント配線板３０４上に搭載できるため、小型、薄型化が可能となる。
【００４４】
〔第４実施例〕
図１４は本発明の第４実施例の斜視図、図１５は本発明の第４実施例の構成図を示す。
【００４５】
本実施例のアンテナ装置４００は、地板部４０２をプリント配線板３０４の裏面側に配置した構成とされている。
【００４６】
地板部４０２は、プリント配線板３０４の裏面側において給電部３０１と送信ユニット部３０３との間に長さＬ31、幅Ｗ31に亘って形成されている。地板部３０２には、送信電波の周波数を選別するためのフィルタ部４３１を有する。
【００４７】
フィルタ部４３１は非導電パターンであり、地板部４０２の略中央に長さＬ32に亘って形成されている。フィルタ部４３１により、地板部４０２は、給電部３０１と電磁的に相互作用する。このとき、フィルタ部４３１により電磁的な相互作用が影響され、特定の周波数成分でＶＳＷＲが変化する。
【００４８】
なお、本実施例では、Ｌ31＝２５ｍｍ、Ｌ32＝７ｍｍ、Ｗ31＝５０ｍｍとしたとき、図１１と略同様な周波数特性を示す。
【００４９】
〔第５実施例〕
図１６は本発明の第５実施例の斜視図、図１７は本発明の第５実施例の構成図を示す。
【００５０】
本実施例のアンテナ装置５００は、給電部５０１、地板部５０２、送信ユニット部５０３から構成される。
【００５１】
給電部５０１及び地板部５０２は、プリント配線板５０４上に厚さｔの導電パターンにより形成されている。給電部５０１は、第３、第４実施例の給電部３０１の円形部３２１を矢印Ｙ方向の両端で、矢印Ｘ方向に平行に切断した形状とされている。給電部５０１は、長さＬ51、幅Ｗ51とされている。
【００５２】
給電部５０１は、三角形部３２２の頂点が給電点ｐとされており、この給電点ｐに送信ユニット部５０３が接続されている。
【００５３】
地板部５０２は、長さＬ52、幅Ｗ52に亘って形成され、接地に接続されている。地板部５０２には、給電点ｐを中心として矢印Ｙ方向の両側に凹部５３１、５３２が形成されている。
【００５４】
凹部５３１、５３２は、地板部５０２の中心から幅Ｗ53の外側と幅Ｗ54の内側との間に形成されている。地板部５０２は、給電部５０１と電磁的に相互作用する。このとき、凹部５３１、５３２により地板部５０２と給電部５０１とでの電磁的な相互作用が影響され、特定の周波数成分でＶＳＷＲが変化する。
【００５５】
図１８は本発明の第５実施例の周波数特性図を示す。同図中、横軸は周波数、縦軸はＶＳＷＲを示す。
【００５６】
図１８に示す特性は、ｔ＝０．８ｍｍ、Ｌ51＝２５．１ｍｍ、Ｌ52＝２５．０ｍｍ、Ｌ53＝１２．５ｍｍ、Ｗ51＝１６ｍｍ、Ｗ52＝５０ｍｍ、Ｗ53＝５ｍｍ、Ｗ54＝１０ｍｍとしたときの周波数特性である。本実施例によれば、図１８に示すように周波数ｆ51〜ｆ52の周波数帯域でＶＳＷＲが大きくなっていることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】従来のアンテナ装置の一例の構成図である。
【図２】従来のアンテナ装置の一例のブロック構成図である。
【図３】本発明の第１実施例の構成図である。
【図４】アンテナ１０１の構成図である。
【図５】アンテナ１０１の周波数特性図である。
【図６】本発明の第２実施例の構成図である。
【図７】アンテナ２０１の構成図である。
【図８】アンテナ２０１の周波数特性図である。
【図９】本発明の第１実施例の周波数特性の調整方法を説明するための図である。
【図１０】本発明の第１実施例の指向性の調整方法を説明するための図である。
【図１１】本発明の第３実施例の斜視図である。
【図１２】本発明の第３実施例の構成図である。
【図１３】本発明の第３実施例の周波数特性図である。
【図１４】本発明の第４実施例の斜視図である。
【図１５】本発明の第４実施例の構成図である。
【図１６】本発明の第５実施例の斜視図である。
【図１７】本発明の第５実施例の構成図である。
【図１８】本発明の第５実施例の周波数特性図である。
【符号の説明】
【００５８】
１００、２００、３００、４００、５００  アンテナ装置
１０１、２０１  アンテナ
１１１  給電体、１１２  地板
１１１ａ  球体部、１１１ｂ  円錐部、１１１ｃ  給電部
１１２ａ  中心孔、１１２ｂ、２１２ｂ  貫通孔、１１２ｃ  ブリッジ部
１３１  導電体片、１３２  モールド樹脂、１３３  貫通孔
３０１  給電部、３０２、４０２  地板部、３０３  送信ユニット部
３１１  導電パターン、
３２１  円形パターン、３２２  三角形パターン、３２３  給電パターン
【図１】
2005260365.tif 000003
【図２】
2005260365.tif 000004
【図３】
2005260365.tif 000005
【図４】
2005260365.tif 000006
【図５】
2005260365.tif 000007
【図６】
2005260365.tif 000008
【図７】
2005260365.tif 000009
【図８】
2005260365.tif 000010
【図９】
2005260365.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2005260365.tif 000013
【図１２】
2005260365.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2005260365.tif 000017
【図１６】
2005260365.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
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