(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１円板状導体素子と、半円形であって、前記第１円板状導体素子の面上に半円形の直線部分が電気的に接続され、前記第１円板状導体素子に対して起立した第１板状導体素子と、この第１板状導体素子の先端に電気的に接続された第１給電線路と、前記第１円板状導体素子に対向する第２円板状導体素子と、半円形であって、前記第２円板状導体素子の面上に半円形の直線部分が電気的に接続され、先端が前記第１板状導体素子の先端と対向し、前記第２円板状導体素子に対して起立した第２板状導体素子と、この第２板状導体素子の先端に電気的に接続された第２給電線路と、前記第１板状導体素子に直交し、前記第１円板状導体素子と前記第２円板状導体素子との間に配置され、前記第１板状導体素子よりも小型の板状の第１直交導体素子と、前記第２板状導体素子に直交し、前記第１円板状導体素子と前記第２円板状導体素子との間に配置され、前記第２板状導体素子よりも小型の板状の第２直交導体素子とを備えたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記第１直交導体素子及び前記第２直交導体素子は、円形である請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記第１直交導体素子の直径は、前記第１板状導体素子の半径以下であり、前記第２直交導体素子の直径は、前記第２板状導体素子の半径以下である請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
第１円板状導体素子と、三角形であって、前記第１円板状導体素子の面上に三角形の底辺が電気的に接続され、前記第１円板状導体素子に対して起立した第１板状導体素子と、この第１板状導体素子の先端に電気的に接続された第１給電線路と、前記第１円板状導体素子に対向する第２円板状導体素子と、三角形であって、前記第２円板状導体素子の面上に三角形の底辺が電気的に接続され、先端が前記第１板状導体素子の先端と対向し、前記第２円板状導体素子に対して起立した第２板状導体素子と、この第２板状導体素子の先端に電気的に接続された第２給電線路と、前記第１板状導体素子に直交し、前記第１円板状導体素子と前記第２円板状導体素子との間に配置され、前記第１板状導体素子よりも小型の板状の第１直交導体素子と、前記第２板状導体素子に直交し、前記第１円板状導体素子と前記第２円板状導体素子との間に配置され、前記第２板状導体素子よりも小型の板状の第２直交導体素子とを備えたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項５】
前記第１直交導体素子及び前記第２直交導体素子は、三角形である請求項４に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記第１円板状導体素子又は前記第２円板状導体素子、或いは、前記第１円板状導体素子及び前記第２円板状導体素子は、円周上に導体のリブ壁を有する請求項１〜５のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記リブ壁は、前記円周上から、前記第１板状導体素子及び前記第２板状導体素子の先端側に伸長した請求項６に記載のアンテナ装置。
【請求項８】
第１円板状導体素子と、この第１円板状導体素子に対向する第２円板状導体素子と、前記第１円板状導体素子と前記第２円板状導体素子との間に配置された板状のダイポールアンテナ素子とを備え、前記ダイポールアンテナ素子の給電点に対する反対側の端部が、前記第１円板状導体素子と前記第２円板状導体素子とのそれぞれの面上に電気的に接続され、前記ダイポールアンテナ素子間の空隙が前記給電点であり、前記第１円板状導体素子又は前記第２円板状導体素子、或いは、前記第１円板状導体素子及び前記第２円板状導体素子は、円周上に導体のリブ壁を有し、該リブ壁は前記円周上から前記給電点側に伸長したことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項９】
第１円板状導体素子と、この第１円板状導体素子に対向する第２円板状導体素子と、前記第１円板状導体素子と前記第２円板状導体素子との間に配置され、前記第１円板状導体素子及び前記第２円板状導体素子側が給電点側よりも広い板状のダイポールアンテナ素子とを備え、前記ダイポールアンテナ素子の給電点に対する反対側の端部が、前記第１円板状導体素子と前記第２円板状導体素子とのそれぞれの面上に電気的に接続され、前記ダイポールアンテナ素子間の空隙が前記給電点であり、前記第１円板状導体素子又は前記第２円板状導体素子、或いは、前記第１円板状導体素子及び前記第２円板状導体素子は、円周上に導体のリブ壁を有し、該リブ壁は前記円周上から前記給電点側に伸長したことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項１０】
前記ダイポールアンテナ素子は、半円形又は三角形である請求項８又は９に記載のアンテナ装置。
【請求項１１】
前記ダイポールアンテナ素子は、外形が階段状又はノッチ状である請求項８，９，１０のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項１２】
前記ダイポールアンテナ素子に直交し、前記第１円板状導体素子と前記第２円板状導体素子との間に配置された板状の直交導体素子を有する請求項８〜１１のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項１３】
前記直交導体素子は、円形又は三角形である請求項１２に記載のアンテナ装置。
【請求項１４】
前記直交導体素子は、外形が階段状又はノッチ状である請求項１１又は１２に記載のアンテナ装置。
【請求項１５】
前記ダイポールアンテナ素子は、前記第１円板状導体素子の面上に基端が電気的に接続され、前記第１円板状導体素子に対して起立した第１板状導体素子と、前記第２円板状導体素子の面上に基端が電気的に接続され、先端が前記第１板状導体素子の先端と対向し、前記第２円板状導体素子に対して起立した第２板状導体素子とを具備する請求項８〜１４のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項１６】
前記ダイポールアンテナ素子は、前記第１円板状導体素子の面上に基端が電気的に接続され、前記第１円板状導体素子に対して起立した第１板状導体素子と、前記第２円板状導体素子の面上に基端が電気的に接続され、先端が前記第１板状導体素子の先端と対向し、前記第２円板状導体素子に対して起立した第２板状導体素子とを具備し、前記直交導体素子は、前記第１板状導体素子に直交し、前記第１円板状導体素子と前記第２円板状導体素子との間に配置され、前記第１板状導体素子よりも小型の板状の第１直交導体素子と、前記第２板状導体素子に直交し、前記第１円板状導体素子と前記第２円板状導体素子との間に配置され、前記第２板状導体素子よりも小型の板状の第２直交導体素子となる請求項１２，１３，１４のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項１７】
前記第１板状導体素子及び前記第２板状導体素子は、同一平面内に存在する請求項１〜７，１５，１６のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項１８】
前記第１円板状導体素子を頭頂側で固定し、前記第２円板状導体素子を開口側で固定するレドームを有する請求項１〜１７のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項１９】
前記ダイポールアンテナ素子、又は、前記第１板状導体素子及び前記第２板状導体素子は、誘電体基板の表面又は誘電体基板の内部に形成された請求項１〜１８のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項２０】
前記誘電体基板は、表面又は内部に導波器となる無給電素子が形成された請求項１９に記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、無線装置が具備するアンテナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、アンテナ装置における広帯域化の技術には、切り欠き部を備える半円形状の放射素子をダイポールアンテナとして動作させるものがある（例えば、特許文献１参照）。このようなアンテナ装置において、電波の放射に寄与する電流の多くは、半円形状素子の円周に沿った部分を流れるため、半円形状素子の内側に切り欠き部を設けてもアンテナ特性に与える影響は小さいが、切り欠き部に回路装置や別の放射素子を設けることが可能なスペース効率に優れるという特徴がある。
【０００３】
また、半円形状素子を直交に組み合わせることで、広帯域にわたり水平面のアンテナパターン（放射パターン）の無指向性を確保できる。さらに、半円形状素子による共振周波数よりも低い周波数で動作する共振体を切り欠き部に形成することで、アンテナの高さ寸法を変えることなく、最低共振周波数を下げることが可能なものである。なお、放射素子の寸法を小さくするために、誘電体基板上に放射素子を形成することが一般的である（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２２３９２１号公報（第１図、第２図、第７図、第１６図、第２１図など）
【特許文献２】特開２００２−２４６８３９号公報（第１〜４図、第７図など）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載のアンテナ装置では、半円形状素子による共振周波数よりも低い周波数で動作する共振体を切り欠き部に設けることで、広帯域化を図ることができるが、共振体の大きさを半円形状素子より小さくする必要があるため、共振体の保有する帯域は狭いという課題があった。
【０００６】
また、特許文献１に記載のアンテナ装置では、放射に寄与する電流の多くも半円形状素子の円周に沿った部分を流れるために、半円形状素子の切り欠き部に設けられた共振体への流れこみは小さく、アンテナ全体に対する共振体の寄与量も小さい。そのため、共振体による最低共振周波数の拡大帯域は狭く、その効果も小さいものとなるという課題もあった。
【０００７】
さらに、広帯域に高い周波数まで使用した場合、アンテナ（放射素子）上の電流分布に節が生じて、仰角面のアンテナパターンは乱れる。そのため、仰角面に直交する水平面では、アンテナ利得の低くなる周波数が生じ、放射素子に半円形状素子を直交に組み合わせて、広帯域に水平面無指向性を確保しても、利得の低い状態のまま無指向性を維持することとなるという課題もあった。
【０００８】
この発明は、上記のような課題を解消するためになされたもので、アンテナの全長に大きな影響を与えることなく、最低共振周波数の拡大効果を高め、水平面の利得を高く確保したまま広帯域に無指向性を得られることの可能性を高めた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】
【０００９】
請求項１の発明に係るアンテナ装置は、第１円板状導体素子と、半円形であって、前記第１円板状導体素子の面上に半円形の直線部分が電気的に接続され、前記第１円板状導体素子に対して起立した第１板状導体素子と、この第１板状導体素子の先端に電気的に接続された第１給電線路と、前記第１円板状導体素子に対向する第２円板状導体素子と、半円形であって、前記第２円板状導体素子の面上に半円形の直線部分が電気的に接続され、先端が前記第１板状導体素子の先端と対向し、前記第２円板状導体素子に対して起立した第２板状導体素子と、この第２板状導体素子の先端に電気的に接続された第２給電線路と、前記第１板状導体素子に直交し、前記第１円板状導体素子と前記第２円板状導体素子との間に配置され、前記第１板状導体素子よりも小型の板状の第１直交導体素子と、前記第２板状導体素子に直交し、前記第１円板状導体素子と前記第２円板状導体素子との間に配置され、前記第２板状導体素子よりも小型の板状の第２直交導体素子とを備えたことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２の発明に係るアンテナ装置は、前記第１直交導体素子及び前記第２直交導体素子が、円形である請求項１に記載のものである。
【００１１】
請求項３の発明に係るアンテナ装置は、前記第１直交導体素子の直径が、前記第１板状導体素子の半径以下であり、前記第２直交導体素子の直径が、前記第２板状導体素子の半径以下である請求項２に記載のものである。
【００１２】
請求項４の発明に係るアンテナ装置は、第１円板状導体素子と、三角形であって、前記第１円板状導体素子の面上に三角形の底辺が電気的に接続され、前記第１円板状導体素子に対して起立した第１板状導体素子と、この第１板状導体素子の先端に電気的に接続された第１給電線路と、前記第１円板状導体素子に対向する第２円板状導体素子と、三角形であって、前記第２円板状導体素子の面上に三角形の底辺が電気的に接続され、先端が前記第１板状導体素子の先端と対向し、前記第２円板状導体素子に対して起立した第２板状導体素子と、この第２板状導体素子の先端に電気的に接続された第２給電線路と、前記第１板状導体素子に直交し、前記第１円板状導体素子と前記第２円板状導体素子との間に配置され、前記第１板状導体素子よりも小型の板状の第１直交導体素子と、前記第２板状導体素子に直交し、前記第１円板状導体素子と前記第２円板状導体素子との間に配置され、前記第２板状導体素子よりも小型の板状の第２直交導体素子とを備えたことを特徴とするものである。
【００１３】
請求項５の発明に係るアンテナ装置は、前記第１直交導体素子及び前記第２直交導体素子が、三角形である請求項４に記載のものである。
【００１４】
請求項６の発明に係るアンテナ装置は、前記第１円板状導体素子又は前記第２円板状導体素子、或いは、前記第１円板状導体素子及び前記第２円板状導体素子が、円周上に導体のリブ壁を有する請求項１〜５のいずれかに記載のものである。
【００１５】
請求項７の発明に係るアンテナ装置は、前記リブ壁は、前記円周上から、前記第１板状導体素子及び前記第２板状導体素子の先端側に伸長した請求項６に記載のものである。
【００１６】
請求項８の発明に係るアンテナ装置は、第１円板状導体素子と、この第１円板状導体素子に対向する第２円板状導体素子と、前記第１円板状導体素子と前記第２円板状導体素子との間に配置された板状のダイポールアンテナ素子とを備え、前記ダイポールアンテナ素子の給電点に対する反対側の端部が、前記第１円板状導体素子と前記第２円板状導体素子とのそれぞれの面上に電気的に接続され、前記ダイポールアンテナ素子間の空隙が前記給電点であり、前記第１円板状導体素子又は前記第２円板状導体素子、或いは、前記第１円板状導体素子及び前記第２円板状導体素子は、円周上に導体のリブ壁を有し、該リブ壁は前記円周上から前記給電点側に伸長したことを特徴とするものである。
【００１７】
請求項９の発明に係るアンテナ装置は、第１円板状導体素子と、この第１円板状導体素子に対向する第２円板状導体素子と、前記第１円板状導体素子と前記第２円板状導体素子との間に配置され、前記第１円板状導体素子及び前記第２円板状導体素子側が給電点側よりも広い板状のダイポールアンテナ素子とを備え、前記ダイポールアンテナ素子の給電点に対する反対側の端部が、前記第１円板状導体素子と前記第２円板状導体素子とのそれぞれの面上に電気的に接続され、前記ダイポールアンテナ素子間の空隙が前記給電点であり、前記第１円板状導体素子又は前記第２円板状導体素子、或いは、前記第１円板状導体素子及び前記第２円板状導体素子は、円周上に導体のリブ壁を有し、該リブ壁は前記円周上から前記給電点側に伸長したことを特徴とするものである。
【００１８】
請求項１０の発明に係るアンテナ装置は、前記ダイポールアンテナ素子が、半円形又は三角形である請求項８又は９に記載のものである。
【００１９】
請求項１１の発明に係るアンテナ装置は、前記ダイポールアンテナ素子が、外形が階段状又はノッチ状である請求項８，９，１０のいずれかに記載のものである。
【００２０】
請求項１２の発明に係るアンテナ装置は、前記ダイポールアンテナ素子に直交し、前記第１円板状導体素子と前記第２円板状導体素子との間に配置された板状の直交導体素子を有する請求項８〜１１のいずれかに記載のものである。
【００２１】
請求項１３の発明に係るアンテナ装置は、前記直交導体素子が、円形又は三角形である請求項１２に記載のものである。
【００２２】
請求項１４の発明に係るアンテナ装置は、前記直交導体素子が、外形が階段状又はノッチ状である請求項１１又は１２に記載のものである。
【００２３】
請求項１５の発明に係るアンテナ装置は、前記ダイポールアンテナ素子が、前記第１円板状導体素子の面上に基端が電気的に接続され、前記第１円板状導体素子に対して起立した第１板状導体素子と、前記第２円板状導体素子の面上に基端が電気的に接続され、先端が前記第１板状導体素子の先端と対向し、前記第２円板状導体素子に対して起立した第２板状導体素子とを具備する請求項８〜１４のいずれかに記載のものである。
【００２４】
請求項１６の発明に係るアンテナ装置は、前記ダイポールアンテナ素子が、前記第１円板状導体素子の面上に基端が電気的に接続され、前記第１円板状導体素子に対して起立した第１板状導体素子と、前記第２円板状導体素子の面上に基端が電気的に接続され、先端が前記第１板状導体素子の先端と対向し、前記第２円板状導体素子に対して起立した第２板状導体素子とを具備し、前記直交導体素子が、前記第１板状導体素子に直交し、前記第１円板状導体素子と前記第２円板状導体素子との間に配置され、前記第１板状導体素子よりも小型の板状の第１直交導体素子と、前記第２板状導体素子に直交し、前記第１円板状導体素子と前記第２円板状導体素子との間に配置され、前記第２板状導体素子よりも小型の板状の第２直交導体素子となる請求項１２，１３，１４のいずれかに記載のものである。
【００２５】
請求項１７の発明に係るアンテナ装置は、前記第１板状導体素子及び前記第２板状導体素子が、同一平面内に存在する請求項１〜７，１５，１６のいずれかに記載のものである。
【００２６】
請求項１８の発明に係るアンテナ装置は、前記第１円板状導体素子を頭頂側で固定し、前記第２円板状導体素子を開口側で固定するレドームを有する請求項１〜１７のいずれかに記載のものである。
【００２７】
請求項１９の発明に係るアンテナ装置は、前記ダイポールアンテナ素子、又は、前記第１板状導体素子及び前記第２板状導体素子が、誘電体基板の表面又は誘電体基板の内部に形成された請求項１〜１８のいずれかに記載のものである。
【００２８】
請求項２０の発明に係るアンテナ装置は、前記誘電体基板が、表面又は内部に導波器となる無給電素子が形成された請求項１９に記載のものである。
【発明の効果】
【００２９】
以上のように、この発明によれば、対向する第１円板状導体素子と第２円板状導体素子との間に板状の素子を配置したことにより、アンテナの全長に大きな影響を与えることなく、最低共振周波数の拡大効果をより高め、かつ、水平面の利得を高いアンテナ装置を得ることができ、
加えて、板状の第１直交導体素子又は板状の第２直交導体素子により、高い周波数領域であっても水平面の利得を高く確保したまま広帯域に無指向性を有するアンテナ装置を得ることができる。若しくは、第１円板状導体素子又は第２円板状導体素子、或いは、第１円板状導体素子及び第２円板状導体素子は、円周上に導体のリブ壁を形成し、該リブ壁は前記円周上から前記給電点側（第１板状導体素子及び第２板状導体素子の先端側）に伸長させることで、電流の経路がさらに長くなるため、より低い周波数領域まで使用が可能となるアンテナ装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置構成図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置構成図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置構成図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置構成図である。
【図６】この発明の実施の形態２に係るアンテナ装置構成図である。
【図７】この発明の実施の形態１及び２に係るアンテナ装置の動作利得図である。
【図８】この発明の実施の形態３に係るアンテナ装置構成図である。
【図９】この発明の実施の形態３に係るアンテナ装置構成図である。
【図１０】この発明の実施の形態３に係るアンテナ装置構成図である。
【図１１】この発明の実施の形態３に係るアンテナ装置の断面図である。
【図１２】この発明の実施の形態３に係るアンテナ装置構成図である。
【図１３】この発明の実施の形態３に係るアンテナ装置の断面図である。
【図１４】この発明の実施の形態４に係るアンテナ装置構成図である。
【図１５】この発明の実施の形態４に係るアンテナ装置の基板構成図である。
【図１６】この発明の実施の形態４に係るアンテナ装置の基板構成図である。
【図１７】この発明の実施の形態４に係るアンテナ装置構成図である。
【図１８】この発明の実施の形態４に係るアンテナ装置構成図である。
【図１９】この発明の実施の形態４に係るアンテナ装置構成図である。
【図２０】この発明の実施の形態４に係るアンテナ装置の模式断面図である。
【図２１】この発明の実施の形態４に係るアンテナ装置構成図である。
【図２２】この発明の実施の形態４に係るアンテナ装置の模式断面図である。
【図２３】この発明の実施の形態４に係るアンテナ装置構成図である。
【図２４】この発明の実施の形態５に係るアンテナ装置構成図である。
【図２５】この発明の実施の形態５に係るアンテナ装置構成図である。
【図２６】この発明の実施の形態５に係るアンテナ装置構成図である。
【図２７】この発明の実施の形態６に係るアンテナ装置構成図である。
【図２８】この発明の実施の形態１及び６に係るアンテナ装置の動作利得図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。構成品には図中に番号を併記し、各実施の形態において、同一構成品には説明を繰り返さない。これは、各実施の形態の構成を適宜入れ替えることを制限しない。つまり、各実施の形態で共通的な構成は、上位の実施の形態で説明が済んでおれば下位の実施の形態で再掲しない。なお、各実施の形態に記載する本発明の構成はその１例であり、実施の形態に示すもののみに本発明が拘束されるものではない。図面中のＸ、Ｙ、Ｚの表記は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸がそれぞれ相互に直交する極座標空間を示すものとする。また、この極座標空間の原点に本願に係るアンテナ装置が配置されているとする。ＹＺ平面を水平面とし、その水平面に対して仰角面が直交しているものとする。
【００３４】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１について図１〜５を用いて説明する。図１（ａ）はアンテナ装置のＺ軸方向から見た側面図、図１（ｂ）はアンテナ装置のＹ軸方向から見た側面図、図１（ｃ）はアンテナ装置のＸ軸方向からＹＺ平面を見た上面図、図２（ａ）はアンテナ装置のＺ軸方向から見た側面図、図２（ｂ）はアンテナ装置のＹ軸方向から見た側面図、図３（ａ）はアンテナ装置のＺ軸方向から見た側面透視図、図３（ｂ）はアンテナ装置のＺ軸方向から見た側面図、図４（ａ）はアンテナ装置のＺ軸方向から見た側面図、図４（ｂ）はアンテナ装置のＹ軸方向から見た側面図、図４（ｃ）はアンテナ装置のＸ軸方向からＹＺ平面を見た上面図、図５（ａ）はアンテナ装置のＺ軸方向から見た側面図、図５（ｂ）はアンテナ装置のＹ軸方向から見た側面図、図５（ｃ）はアンテナ装置のＸ軸方向からＹＺ平面を見た上面図である。
【００３５】
図１〜５において、１は円板状の導体である第１円板状導体素子、２は第１円板状導体素子１の面上に基端が電気的に接続され（導通）、第１円板状導体素子１に対して起立した半円板状の導体である第１板状導体素子、３は第１板状導体素子２の先端に電気的に接続された第１給電線路（同軸線路の芯線（中心導体））、４は第１円板状導体素子１に対向する円板状の導体である第２円板状導体素子、５は第２円板状導体素子４の面上に基端が電気的に接続され、先端が第１板状導体素子２の先端と対向し、第２円板状導体素子４に対して起立した半円板状の導体である第２板状導体素子、６は第２板状導体素子５の先端に電気的に接続され、第１給電線路と共に同軸線路を形成して第２板状導体素子５上に配置された第２給電線路（同軸線路の外導体）、７は第２板状導体素子４に固定され、第１給電線路３と第２給電線路６とから構成される同軸線路と接続されたＳＭＡ型の同軸コネクタである。なお、第１給電線路３と第２給電線路６とから構成される同軸線路は、セミリジットケーブルなどの同軸ケーブルを用いればよく、第１板状導体素子２と第２板状導体素子５との空隙にある給電点に電気的に接続できるようなもの、つまり、空隙がアンテナの給電点として動作できるようなものであれば、第２板状導体素子５上に配置する必要はない。また、第１円板状導体素子１や第１円板状導体素子２などの各種板状導体素子は、アルミ、銅などの板状金属を用いて形成すればよい。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。
【００３６】
第１円板状導体素子１と第２円板状導体素子４との半径は、同一又は略同一であり、第１板状導体素子（半円）２と第２板状導体素子５（半円）との半径は、同一又は略同一であるように、設計するとアンテナパターンが良好なアンテナ装置を得ることができる。また、第１板状導体素子（半円）及び第２板状導体素子５（半円）の半径は、第１円板状導体素子１及び第２円板状導体素子４の半径と同一、若干長い、若干短いなどの場合が想定される。
【００３７】
図１〜５において、８はＬ字状に屈曲した導体板でボルトを挿入する孔を有し、第１円板状導体素子１と第１板状導体素子２とにそれぞれボルトで締め付けれ、第１円板状導体素子１上に対して垂直に第１板状導体素子２を起立した状態を保つＬ型アングル、９はＬ字状に屈曲した導体板でボルトを挿入する孔を有し、第２円板状導体素子４と第２板状導体素子５とにそれぞれボルトで締め付けれ、第２円板状導体素子４上に対して垂直に第２板状導体素子４を起立した状態を保つＬ型アングルである。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。
【００３８】
図１〜５において、１０はレドームである。レドーム１０は頭頂部が封鎖された笠状の円筒であり、第１円板状導体素子１を頭頂側で固定し、第２円板状導体素子４を開口側で固定するものである。もちろん、第１円板状導体素子１及び第２円板状導体素子４のいずれか一方だけを固定していてもよい。第１板状導体素子２及び第２板状導体素子５を後述する誘電体基板に形成せずに、アルミ、銅などの板状金属を用いたものである場合は、第１板状導体素子２及び第２板状導体素子５そのものの支持と第１板状導体素子２及び第２板状導体素子５との間にある空隙の維持をレドーム１０によって行ってもよい。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。
【００３９】
図１〜５において、１ａは第１円板状導体素子１の代替素子であり、円板状の第１円板状導体素子１における内部を円状に切り欠いた第１円板状導体素子（内部に円状の切り欠き）、４ａは第２円板状導体素子４の代替素子であり、円板状の第２円板状導体素子４における内部を円状に切り欠いた第２円板状導体素子（内部に円状の切り欠き）、２ａは第１板状導体素子２の代替素子であり、半円状の第１板状導体素子２における第１円板状導体素子１寄りの部分の一部を半円状に切り欠いた第１板状導体素子（半円状の切り欠き）、５ａは第２板状導体素子５の代替素子であり、半円状の第２板状導体素子５における第２円板状導体素子４寄りの部分の一部を半円状に切り欠いた第２板状導体素子（半円状の切り欠き）である。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。
【００４０】
図４及び５において、第１円板状導体素子１ａ及び第２円板状導体素子４ａは、内部に、外形の円と同心の円状の切り欠き（孔）を有しているが、任意の形状でもよい。また、第１板状導体素子２ａと第２板状導体素子５ａは、その円形の外形（第１板状導体素子２及び第２板状導体素子５の外形、つまり、弧に相当する部分）と同心の半円状の切り欠きを内部（「内部」とは、第１板状導体素子２（２ａ）及び第２板状導体素子５（５ａ）に孔状に形成されたものと、第１板状導体素子２（２ａ）及び第２板状導体素子５（５ａ）の直線部分（基端）側から切り欠かれたものとの両方を指すとする）に有している。なお、半円状の切り欠きは、任意の形状でもよい。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。
【００４１】
第１板状導体素子２ａと第２板状導体素子５ａとは、その円形の外形と同心の半円状の切り欠きを内部に有しているので、それぞれ第１円板状導体素子１（１ａ）と第２円板状導体素子４（４ａ）との接触部分が少なくなっている。よって、第１板状導体素子２ａ（第２板状導体素子５ａ）を第１円板状導体素子１（１ａ）（第２円板状導体素子４（４ａ））の面上に基端が電気的に接続され、第１円板状導体素子１（１ａ）（第２円板状導体素子４（４ａ））に対して起立させるため、それぞれ第１円板状導体素子１（１ａ）（第２円板状導体素子４（４ａ））に切り欠き又は孔を形成して、第１板状導体素子２ａと第２板状導体素子５ａを差し込むようにしてもよい。
【００４２】
図１に記載のアンテナ装置において、第１板状導体素子２、第２板状導体素子５は、それぞれ同一の垂直面であるＸＹ平面内に形成され、円弧の頂点（先端）が隙間をもって向き合うように配置される。第１円板状導体素子１、第２円板状導体素子４は、それぞれ異なる水平面（ＹＺ平面）に配置され、第１円板状導体素子１の面上における最大半径となる部分で第１板状導体素子２の直線部分（基端）とが電気的に接続され、第２円板状導体素子４の面上における最大半径となる部分で第２板状導体素子５の直線部分（基端）とが電気的に接続される。同軸線路の第１給電線路３は第１板状導体素子２の円弧の頂点部（先端）に電気的に接続され、同軸線路の第２給電線路６の先端は第２板状導体素子５の円弧の頂点部（先端）で導通が確保される。また、同軸コネクタ７は第２円板状導体素子４にネジなどの固定手段で固定される。
【００４３】
第１円板状導体素子１及び第２円板状導体素子４と第１板状導体素子２の直線部分（基端）及び第２板状導体素子５の直線部分（基端）との電気的な接続は、第１円板状導体素子１及び第２円板状導体素子４の最大半径となる部分でなくても、第１円板状導体素子１及び第２円板状導体素子４の中心や第１円板状導体素子１及び第２円板状導体素子４が歪な形の場合の重心と第１板状導体素子２の直線部分（基端）及び第２板状導体素子５の直線部分（基端）とが接触しておればよい。これは、第１円板状導体素子１及び第２円板状導体素子４（アンテナ拡張素子：第１アンテナ拡張導体素子及び第２アンテナ拡張導体素子）の形状が三角形や四角形の場合（後述）の中心や重心でも同じことがいえる。つまり、第１アンテナ拡張導体素子及び第２アンテナ拡張導体素子と第１板状導体素子２の直線部分（基端）及び第２板状導体素子５の直線部分（基端）との電気的な接続は、第１アンテナ拡張導体素子及び第２アンテナ拡張導体素子の中心や重心と第１板状導体素子２の直線部分（基端）及び第２板状導体素子５の直線部分（基端）とが接触しておればよい。なお、最大半径での接続がよりよい理由は、最大半径に近づけば近づくほどアンテナ性能が向上するというものである。また、第１板状導体素子２の直線部分（基端）及び第２板状導体素子５の直線部分（基端）の端部が第１円板状導体素子１及び第２円板状導体素子４の円周上（第１円板状導体素子１及び第２円板状導体素子４が円形以外の場合は外形上）に、配置されること（所謂、面一）が理想的であるが、多少、第１板状導体素子２の直線部分（基端）及び第２板状導体素子５の直線部分（基端）の端部が第１円板状導体素子１及び第２円板状導体素子４の内部に引っ込んでいてもよい（例えば、後述する図１２に記載のアンテナ装置）。
【００４４】
次に、動作原理について説明する。第１板状導体素子２と第２板状導体素子５とのそれぞれの円弧の頂点に、同軸線路の第１給電線路３と第２給電線路６がそれぞれ接続されることで、第１板状導体素子２、第２板状導体素子５の隙間が給電点として動作し、アンテナの放射に寄与する電流が第１板状導体素子２及び第１円板状導体素子１、第２板状導体素子５及び第２円板状導体素子４に流れ、実施の形態１に係るアンテナ装置はダイポールアンテナとして動作する。つまり、ダイポールアンテナ素子が保有する空隙が給電点となる。実施の形態１に係るアンテナ装置は、第１板状導体素子２及び第１円板状導体素子１、第２板状導体素子５及び第２円板状導体素子４がダイポールアンテナ素子といえるが、第１板状導体素子２及び第２板状導体素子５を基本のダイポールアンテナ素子として、第１板状導体素子２と電気的に接続された第１円板状導体素子１と、第２板状導体素子５と電気的に接続された第２円板状導体素子４とは、それぞれ第１板状導体素子２及び第２板状導体素子５を拡張するアンテナ素子である素子拡張板といえる。換言すると、素子拡張板である第１円板状導体素子１と第２円板状導体素子４との間に、第１円板状導体素子１及び第２円板状導体素子４側が給電点側よりも広い板状のダイポールアンテナ素子（半円状の導体）が配置されている。
【００４５】
特許文献１に記載のような従来技術のアンテナ装置は、低域周波数特性の改善のため、低域周波数向けの共振体を板状素子の切り欠き部内に設けていたが、スペース的に十分な共振長が確保しにくいことや、元々電流が流れにくいところに共振体を設置するために、その効果は小さいものであったが、実施の形態１に係るアンテナ装置は、板状素子（第１板状導体素子２、第２板状導体素子５）及び素子拡張板（第１円板状導体素子１、第２円板状導体素子４）を流れる電流は、円周部付近を多く流れるため、一般的な線状ダイポールアンテナと比較し、アンテナの高さは同じであっても、電流経路は長く確保でき、使用可能周波数が低域側に拡張される広帯域アンテナとしての特性を得ることができる。
【００４６】
実施の形態１に係るアンテナ装置は、低域周波数特性を改善するための構造物として、素子拡張板（第１円板状導体素子１、第２円板状導体素子４）を付加している。素子拡張板は、それぞれ板状素子（第１板状導体素子２、第２板状導体素子５）の円周端又は円周端周辺に電気的に接続するので、板状素子に流れる電流を素子拡張板に伝達するのに都合が良い。また、板状素子の切り欠き内部に共振体を設けていた従来の手法（例えば、特許文献１参照）と比較し、素子拡張板は寸法を大きくすることが容易であるため、低域周波数の帯域拡大効果が高まる。さらに、素子拡張板は板状素子と直交する面に形成しているため、アンテナ構造の両端に容量性構造が付加されているのと等価となり、アンテナ装置の実効長が長くなり、低域周波数の帯域拡大効果はさらに高くなる利点も併せ持つ。
【００４７】
これらのように、実施の形態１に係るアンテナ装置の高さは、従来技術と比較しても同等や同等以下に設定しても、低域周波数特性の改善効果の大きいアンテナを得ることが可能である。これは、第１円板状導体素子１と第２円板状導体素子４とがＸＹ平面（水平面）に配置されるため、第１円板状導体素子１と第２円板状導体素子４との厚み分だけしか、アンテナ装置の全長が伸びないためである。
【００４８】
実施の形態１に係るアンテナ装置（図１）においては、電気的な接続手段に半田付けなどの一般的な手法を利用できるが、第１円板状導体素子１と第１板状導体素子２との電気的な接続（第２円板状導体素子４と第２板状導体素子５との電気的な接続）は、強度を考慮して、図２に示すようにＬ型アングル８（Ｌ型アングル９）を用いて行ってもよい。図２に記載のアンテナ装置は、第１円板状導体素子１と第１板状導体素子２とにそれぞれボルトを挿入する孔を開けて、その孔にＬ型アングル８を介してボルトを挿入して締め付け、Ｌ型アングル８及びボルトによって、第１円板状導体素子１と第１板状導体素子２とを固定することによって電気的な接続を得る。同じく、第２円板状導体素子４と第２板状導体素子５とにそれぞれボルトを挿入する孔を開けて、その孔にＬ型アングル９を介してボルトを挿入して締め付け、Ｌ型アングル９及びボルトによって、第２円板状導体素子１と第２板状導体素子２とを固定することによって電気的な接続を得る。
【００４９】
実施の形態１に係るアンテナ装置に使用するＬ型アングル８（Ｌ型アングル９）は、半田付けと併用してもよい。また、Ｌ型アングル８（Ｌ型アングル９）は、図２（ｂ）に示すように、第１円板状導体素子１（第２円板状導体素子４）の両面へ設けずに片面だけに設けてもよい。さらに、図２ではＬ型アングル８とＬ型アングル９とが、それぞれ２箇所に接地されているが、３箇所以上に形成してもよいし、垂直に交差する板状の導体部分の全体に亘って配置される長い形状のものを用いていもよい。
【００５０】
図１及び２を用いて説明した実施の形態１に係るアンテナ装置は、レドーム１０により覆ってもよい。図３に記載のアンテナ装置は、レドーム１０によって周囲の大部分が覆われている。レドーム１０は、第１円板状導体素子１を頭頂側で固定し、第２円板状導体素子４を開口側で固定することにより、第１板状導体素子２と第２板状導体素子５とが板状の導体で形成されている場合や、それぞれ別の誘電体基板上に形成されている場合であっても、第１板状導体素子２と第２板状導体素子５との距離（間隔、隙間、空隙）を維持することが容易である。もちろん、第１板状導体素子２と第２板状導体素子５とが一つの誘電体基板に形成される場合や、別の部材により第１板状導体素子２と第２板状導体素子５との距離（間隔、空隙）を維持している場合でも、アンテナ装置にレドーム１０を適用してもよい。
【００５１】
図１〜３を用いて説明した実施の形態１に係るアンテナ装置は、アンテナ素子の放射に寄与する電流が、板状素子（第１板状導体素子２、第２板状導体素子５）及び素子拡張板（第１円板状導体素子１、第２円板状導体素子５）の円周部付近を多く流れるため、板状素子、および素子拡張板には切り欠き部を設けてもアンテナ特性に与える影響は小さい。そのため、アンテナ構造内に回路部品などを配置するスペースを確保したい場合や、アンテナを軽量化したい場合は、図４に示すアンテナ装置のように、板状素子として第１板状導体素子２ａ、第２板状導体素子５ａを用い、素子拡張板として第１円板状導体素子１ａ、第２円板状導体素子５ａを用いるとよい。もちろん、図５に示すアンテナ装置のように、板状素子として第１板状導体素子２ａ、第２板状導体素子５ａを用い、素子拡張板として第１円板状導体素子１、第２円板状導体素子５を用いてもよいし、図示は省略するが、板状素子として第１板状導体素子２、第２板状導体素子５を用い、素子拡張板として第１円板状導体素子１ａ、第２円板状導体素子５ａを用いてもよい。
【００５２】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２について図６及び７を用いて説明する。実施の形態２に係るアンテナ装置は、実施の形態１に係るアンテナ装置のダイポールアンテナ素子に直交し、第１円板状導体素子１と第２円板状導体素子４との間に配置された板状の直交導体素子（板状サブ素子）を有するものである。図６（ａ）はアンテナ装置のＺ軸方向から見た側面図、図６（ｂ）はアンテナ装置のＹ軸方向から見た側面図、図７は実施の形態１及び２に係るアンテナ装置の動作利得図である。図６において、１１は第１板状導体素子２に直交し、第１円板状導体素子１と第２円板状導体素子４との間に配置された円形の板状の第１直交導体素子、１２は第２板状導体素子５に直交し、第１円板状導体素子１と第２円板状導体素子４との間に配置された円形の板状の第２直交導体素子である。第１直交導体素子１１と第２直交導体素子１２とは、共にＸＺ平面内に配置されている。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。
【００５３】
図６に記載のアンテナ装置の第１直交導体素子１１は、第１板状導体素子２の半径以下となる直径を有する半円形状の二つの導体（アルミ、銅などの板状金属）が半円の直線部分で向き合うように同一の垂直面内（ＸＺ平面）に配置され、第１板状導体素子２に対して垂直に固定され、電気的に接続されている（半田付け、Ｌ型アングルなど）。つまり、第１直交導体素子１１は第１板状導体素子２に直交している。なお、第１直交導体素子１１が分割された構造でなく、第１板状導体素子２の方が分割された構造を採用してもよい。同じく、第２直交導体素子１２は、第２板状導体素子５の半径以下となる直径を有する半円形状の二つの導体（アルミ、銅などの板状金属）が半円の直線部分で向き合うように同一の垂直面内（ＸＺ平面）に配置され、第２板状導体素子５に対して垂直に固定され、電気的に接続されている（半田付け、Ｌ型アングルなど）。つまり、第２直交導体素子１２は第２板状導体素子５に直交している。なお、第２直交導体素子１２が分割された構造でなく、第２板状導体素子５の方が分割された構造を採用してもよい。さらに、第１直交導体素子１１及び第２直交導体素子１２は、第１板状導体素子２及び第２板状導体素子５に直交する誘電体基板（後述する誘電体基板１６）に形成してもよい。
【００５４】
次に、動作原理に関して説明する。実施の形態１に係るアンテナ装置では、第１板状導体素子２及び第２板状導体素子５が平面形状であることに起因して、高い周波数領域においては水平面のアンテナパターンを無指向性に確保するために、板状サブ素子が必要となる。実施の形態２は、その板状サブ素子を有するアンテナ装置である。高い周波数領域で動作しやすい小型の第１直交導体素子１１及び第２直交導体素子１２を付加することで、高い周波数領域においては第１直交導体素子１１及び第２直交導体素子１２がメインアンテナとして動作し、高い周波数領域でも無指向性が確保可能となる。つまり、実施の形態１に係るアンテナ装置は、実施の形態２に係るアンテナ装置のような板状サブ素子を形成することが容易な構造といえる。
【００５５】
つまり、実施の形態２に係るアンテナ装置は、板状素子と素子拡張板とによるメインアンテナと、直交導体素子によるサブアンテナが組み合わされた複合アンテナとして動作する。低い周波数領域での水平面無指向特性が良好なメインアンテナと、高い周波数領域での水平面無指向特性が良好なサブアンテナの組み合わせにより、実施の形態１に係るアンテナ装置と比較し、より高い周波数領域まで水平面のアンテナパターンが無指向性となる広帯域アンテナを得ることができる。さらに、メインアンテナとサブアンテナは給電点を共用するため、アンテナ装置の給電系が複雑になることはない。
【００５６】
図７は、実施の形態１に係るアンテナ装置（図１に記載の構造）と実施の形態２に係るアンテナ装置（図５に記載の構造）との角度ごとの所定周波数ｆ１における動作利得を示している。それぞれ、供試品の計測値と計算機シミュレーションによる計算値を掲示している。なお、計算機シミュレーションには、有限差分時間領域法（ＦＤＴＤ法、Ｆｉｎｉｔｅ−ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ  Ｔｉｍｅ−ｄｏｍａｉｎ  ｍｅｔｈｏｄ）を用いた。図７から実施の形態２に係るアンテナ装置は、実測値、計算値共に、第１直交導体素子１１及び第２直交導体素子１２により、実施の形態１に係るアンテナ装置が持つ、角度によって生じるリップル状の動作利得の変動が改善されていることが分かるので、無指向性が向上しているといえる。なお、実測値、計算値ともに、第１板状素子２と第２板状素子５は誘電体基板（図１及び図５では記載していない）上に形成されたものを使った。
【００５７】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３について図８〜１３を用いて説明する。実施の形態３に係るアンテナ装置は、実施の形態２に係るアンテナ装置における第１円板状導体素子１又は第２円板状導体素子４、或いは、第１円板状導体素子１及び前記第２円板状導体素子４の円周上にリブ壁（円周リブ壁）を有するものである。図８（ａ）はアンテナ装置のＺ軸方向から見た側面図、図８（ｂ）はアンテナ装置のＹ軸方向から見た側面図、図８（ｃ）はアンテナ装置のＸ軸方向からＹＺ平面を見た上面図、図９、１０、１２は、図８（ａ）に記載の点線ＡＢから下側のアンテナ装置を示す模式図、図１１及び１３は、図８（ａ）に記載の点線ＡＢによる断面図でコネクタ７側を見た模式図である。また、図中に円周リブ壁を半透明で記している場合がある。
【００５８】
図８〜１３において、１ｂは第１円板状導体素子１の代替素子であり、円周上に第１円周リブ壁１３を有する第１円板状導体素子、４ｂは第２円板状導体素子４の代替素子であり、円周上に第２円周リブ壁１４を有する第２円板状導体素子、５ｂは第２板状導体素子５の代替素子であり、半円の直線部分（基端）の両端部が第２円周リブ壁１４と電気的に接続されている（２ｂは第１板状導体素子２の代替素子であり、半円の直線部分（基端）の両端部が第１円周リブ壁１３と電気的に接続されているが図示は省略する）。５ｃは第２板状導体素子５の代替素子であり、半円の直線部分（基端）の両端部が第２円周リブ壁１４と接触していない（２ｃは第１板状導体素子２の代替素子であり、半円の直線部分（基端）の両端部が第１円周リブ壁１３と接触していないが図示は省略する）。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。
【００５９】
図６に記載のアンテナ装置（実施の形態２）による第１円板状導体素子１及び第２円板状導体素子４は、水平面（ＹＺ平面）に形成される板状のものであったが、図８に記載のアンテナ装置は、素子拡張板の円の周囲をアンテナの内側に向けて伸長するリブ形状（リム形状）の第１円周リブ壁１３及び第２円周リブ壁１４とすることで、素子拡張板を流れる電流の経路がさらに長くなるため、アンテナの高さを変えずとも、より低い周波数領域まで使用が可能となる。また、アンテナに円筒状のカバーや笠状のレドーム１０をつける場合も、リブ部分（リム部分）を利用することにより、固定が容易になるため、この構造は機構面でも有利となる。
【００６０】
素子拡張板（第１円板状導体素子１ｂ及び第２円板状導体素子４ｂ）の伸長に関しては、図８〜１３に示した円の全周を伸長させるリブ形状（リム形状）以外に、円周の一部、あるいは複数個所だけを伸長させてもよい。また、伸長部分は素子拡張板の円周のみに限定されるものではなく、円周から内側に寄った部位を伸長しても構わない。伸長部は図８に示す平面部分の第１円板状導体素子１ｂ（第２円板状導体素子４ｂ）に、円環状の金具を接続したり、導体棒やネジを接続したりして構成しても構わない。
【００６１】
次に、第１円板状導体素子１ｂ及び第２円板状導体素子４ｂと第１板状導体素子及び第２板状導体素子との電気的な接続の変形例を説明する。給電点（給電部）や給電線路である同軸線路（同軸コネクタ７を含む）以外の構成は、図８（ａ）の点線ＡＢに対して、ほぼ線対称であるので、第２円板状導体素子４ｂと第２板状導体素子とを用いて説明する。図９は実施の形態２係るアンテナ装置に第２円板状導体素子４ｂを適用したものであり、変形例との対比用の構成である。その構成は第２円板状導体素子４ｂが、その平面上で第２板状導体素子５の半円の直線部分（基端）と電気的に接続され、第２円周リブ壁１４に第２板状導体素子５の半円の直線部分（基端）の両端部が電気的に接続されている。
【００６２】
変形例を説明する。図１０及び１１に記載のアンテナ装置は、第２円板状導体素子４ｂが、その平面上で第２板状導体素子５ｂの半円の直線部分（基端）との間が電気的に接続されずに空間を有している。第２円周リブ壁１４に第２板状導体素子５ｂの半円の直線部分（基端）の両端部が電気的に接続されている。よって、その空間を、図４に記載のアンテナ装置（実施の形態１）と同様に、アンテナ構造内に回路部品などを配置するスペースを確保したい場合や、アンテナを軽量化したい場合に利用することができる。また、図１２及び１３に記載のアンテナ装置は、第２円板状導体素子４ｂが、その平面上で第２板状導体素子５ｃの半円の直線部分（基端）と電気的に接続され、第２円周リブ壁１４に第２板状導体素子５ｃの半円の直線部分（基端）の両端部が電気的に接続されていない。つまり、第２板状導体素子５ｃの半径は、第２円板状導体素子４ｂの半径よりも、若干小さい。よって、第２円周リブ壁１４と第２板状導体素子５ｃとの製造公差を大きく設定することができる。なお、図１２に示すアンテナ装置は、第１円周リブ壁１３及び第２円周リブ壁１４が無い構成でも実施可能である。
【００６３】
実施の形態４．
この発明の実施の形態４について図１４〜２３を用いて説明する。実施の形態４に係るアンテナ装置は、実施の形態２に係るアンテナ装置に誘電体基板を用いたものである。図１４（ａ）はアンテナ装置のＺ軸方向から見た側面図、図１４（ｂ）はアンテナ装置のＹ軸方向から見た側面図、図１５（ａ）（ｂ）は導体パターン形成前の誘電体基板構成図、図１５（ｃ）（ｄ）は導体パターン形成後の誘電体基板構成図、図１６（ａ）は導体パターン及びスルーホール形成後の誘電体基板構成図（一方の主面）、図１６（ｂ）は導体パターン及びスルーホール形成後の誘電体基板構成図（他方の主面）、図１６（ｃ）は第１板状導体素子及び第２板状導体素子へ第１直交導体素子及び第２直交導体素子を接続する前のイメージ図、図１６（ｄ）はアンテナ装置のＺ軸方向から見た側面図（図１４（ｂ）と同じ図であるが、誘電体基板にスルーホールが形成されている。）、図１７（ａ）はアンテナ装置のＺ軸方向から見た側面図、図１７（ｂ）はアンテナ装置のＹ軸方向から見た側面図、図１８（ａ）はアンテナ装置のＺ軸方向から見た側面図、図１８（ｂ）はアンテナ装置のＹ軸方向から見た側面図、図１９（ａ）はアンテナ装置のＺ軸方向から見た側面図、図１９（ｂ）はアンテナ装置のＹ軸方向から見た側面図である。
【００６４】
図１４〜２３において、１１ａは第１直交導体素子１１の代替素子であり、第１直交導体素子１１及び第２直交導体素子１２よりも小径の第１直交導体素子、１５は第１板状導体素子２及び第２板状導体素子５が表面又は内部に形成された誘電体基板、１６は第１直交導体素子１１及び第２直交導体素子１２が表面又は内部に形成された誘電体基板である。誘電体基板１５及び誘電体基板１６は両面に対応の導体パターンによる導体素子が形成されてもよい。１７は誘電体基板１５又は誘電体基板１６の基板内部を貫通して一方の主面と他方の主面とのそれぞれに開口を有し、内面が半田などでメタライズされたスルーホール、１７ｐはスルーホール１７が形成された誘電体基板１５又は誘電体基板１６の他方の主面に形成された導体パターンであり、スルーホール１７の開口周辺に形成され、スルーホール１７と電気的に連続した導体パッドである。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。
【００６５】
図１４〜２３において、１７ａは誘電体基板１５の基板内部を貫通して一方の主面と他方の主面とのそれぞれに開口を有し、内面が半田などでメタライズされたもので、誘電体基板１５の両面へ面対称の配置で第１板状導体素子２及び第２板状導体素子５が形成された互いのパターンの導通をとるスルーホール、１７ｂは誘電体基板１６の基板内部を貫通して一方の主面と他方の主面とのそれぞれに開口を有し、内面が半田などでメタライズされたもので、誘電体基板１６の両面へ面対称の配置で第１直交導体素子１６及び第２直交導体素子１７が形成された互いのパターンの導通をとるスルーホールである。スルーホール１７ａは、第１板状導体素子２及び第２板状導体素子５の外形周辺に形成され、スルーホール１７ｂは、第１直交導体素子１６及び第２直交導体素子１７の外形周辺に形成される。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。
【００６６】
図１４は、実施の形態４に係るアンテナ装置の構成図であり、実施の形態２に係るアンテナ装置との相違点は、板状素子を誘電体基板１５に、板状サブ素子を誘電体基板１６にそれぞれ形成した点である。誘電体基板１５及び誘電体基板１６はフッ素樹脂やガラスエポキシなどの誘電体表面に、銅箔などの薄膜金属が貼り付けられているプリント基板である。この薄膜金属により板状素子や板状サブ素子が形成される。動作原理は、実施の形態２に示すものと同じである。板状素子や板状サブ素子を誘電体基板上に形成しているため、誘電体の波長短縮効果により電気的な寸法は物理寸法よりも大きくなるため、さらに低域周波数特性の向上が可能となる。
【００６７】
誘電体基板１５と誘電体基板１６とを直交させる方法としては、図１５（ａ）（ｂ）にそれぞれ示す切り欠きを有した誘電体基板１５及び誘電体基板１６に板状素子（第１板状導体素子２及び第２板状導体素子５）や板状サブ素子（第１直交導体素子１１及び第２直交導体素子１２）の導体パターンを形成してから、切り欠き同士を嵌合して交差させる場合や、実施の形態２及び３の誘電体基板を用いないアンテナ装置のように、板状素子（第１板状導体素子２及び第２板状導体素子５）又は板状サブ素子（第１直交導体素子１１及び第２直交導体素子１２）の少なくともいずれか一方をＸ軸方向に分断したものを用いればよい。
【００６８】
図１５に記載の誘電体基板１５及び誘電体基板１６を図１４に記載のアンテナ装置に適用するとき、このような二通りの場合でも、第１板状導体素子２及び第１直交導体素子１１、第２板状導体素子５及び第２直交導体素子１２との給電点が、それぞれ一致するように、誘電体基板１５及び誘電体基板１６にスルーホール１７などの構成を追加する必要がある。これは、第１板状導体素子２及び第２板状導体素子５が誘電体基板１５の片面（一方の主面）にのみ形成する場合は、他方の主面に接触する第１直交導体素子１１及び第２直交導体素子１２（誘電体基板１６に形成）と第１板状導体素子２及び第２板状導体素子５との導通がとれないためである。第１直交導体素子１１及び第２直交導体素子１２が誘電体基板１６の片面（一方の主面）にのみ形成する場合も同様である。スルーホール１７の例は次に別の直交させる方法とともに一例を説明する。
【００６９】
別の誘電体基板１５と誘電体基板１６とを直交させる方法としては、図１６に示すようなものがある。まず、図１６（ａ）（ｂ）に示すように、誘電体基板１５に形成された第１板状導体素子２及び第２板状導体素子５が線対称となる位置に直線状に複数のスルーホール１７を形成する。第１板状導体素子２及び第２板状導体素子５が形成された面に対向する面には、導体パッド１７ｐが形成されている。次に、図１６（ｃ）に示すように、第１直交導体素子１１及び第２直交導体素子１２が形成された誘電体基板１６を第１直交導体素子１１及び第２直交導体素子１２が線対称となる位置で分割したような二つの誘電体基板１６を作成し、一方の誘電体基板１６の第１直交導体素子１１及び第２直交導体素子１２が誘電体基板１５における一方の面のスルーホール１７へ接触させ、他方の誘電体基板１６の第１直交導体素子１１及び第２直交導体素子１２が誘電体基板１５における他方の面のスルーホール１７（導体パッド１７ｐ）へ接触させてから、誘電体基板１５と誘電体基板１６とを半田やＬ型アングル８（Ｌ型アングル９）で固定することにより、図１６（ｄ）に示すようなアンテナ装置を得る。なお、図１６（ｄ）では、導体パッド１７ｐの図示は省略している。
【００７０】
図１６に記載のスルーホール１７と導体パッド１７ｐとを用いる手法は、第１直交導体素子１１及び第２直交導体素子１２を形成した誘電体基板１６に用いてもよい。その場合は、誘電体基板１５を第１板状導体素子２及び第２板状導体素子５が線対称となる位置で分割したような二つの誘電体基板１５を作成する。また、スルーホール１７と導体パッド１７ｐを用いる手法は、図１５を用いて説明した切り欠きを有する誘電体基板１５及び誘電体基板１６に適用してもよい。この場合、それぞれの切り欠きの延長線上に、直線状に配列された複数のスルーホール１７（複数の導体パッド１７ｐ）を形成すればよい。
【００７１】
次に、実施の形態４の変形例を説明する。使用する誘電体基板１５及び誘電体基板１６は、図１５及び１６に記載のものでよい。図１７は、図１４に記載のアンテナ装置とは異なり、誘電体基板１５の両面に板状素子（第１板状導体素子２及び第２板状導体素子５）が形成されたアンテナ装置である。両面に形成された第１板状導体素子２及び第２板状導体素子５は、それぞれスルーホール１７ａにて導通させてもよい。図１８は、図１４及び１７に記載されたアンテナ装置と異なり、誘電体基板１６を用いていないアンテナ装置である。なお、誘電体基板１５の片面に板状素子（第１板状導体素子２及び第２板状導体素子５）が形成されている。図１９は、図１４及び１８に記載のアンテナ装置とは異なり、誘電体基板１５の両面に板状素子（第１板状導体素子２及び第２板状導体素子５）が形成され、誘電体基板１６を用いていないアンテナ装置である。図２０は、図１９に記載のアンテナ装置の誘電体基板１５内に形成されたスルーホール１７の模式断面図である。図２０は、ＸＹ平面の断面図であるが、スルーホール１７ａが誘電体基板１５を貫通している箇所を選択して図示しているイメージ図であり、実際は、必ずしも一つの平面に全てのスルーホール１７ａがあるわけでない。
【００７２】
続いて、図２１は、図１７〜１９に記載のアンテナ装置と異なり、誘電体基板１５の両面に板状素子（第１板状導体素子２及び第２板状導体素子５）が形成され、誘電体基板１６の両面に直交導体素子（第１直交導体素子１６及び第２直交導体素子１７）が形成されたアンテナ装置である。図２２（ａ）は、図２１に記載のアンテナ装置の誘電体基板１５内に形成されたスルーホール１７の模式断面図である。図２２（ｂ）は、図２１に記載のアンテナ装置の誘電体基板１５内に形成されたスルーホール１７の模式断面図である。図２２（ａ）は、ＸＹ平面の断面図であるが、スルーホール１７ａが誘電体基板１５を貫通している箇所を選択して図示しているイメージ図であり、実際は、必ずしも一つの平面に全てのスルーホール１７ａがあるわけでない。同じく、図２２（ｂ）は、ＸＺ平面の断面図であるが、スルーホール１７ｂが誘電体基板１６を貫通している箇所を選択して図示しているイメージ図であり、実際は、必ずしも一つの平面に全てのスルーホール１７ｂがあるわけでない。
【００７３】
図２３に記載のアンテナ装置は、実施の形態２〜３では、板状サブ素子を全て同じ寸法で示しているが、図２３に示すように上側の直交導体素子（第１直交導体素子１１ａ）と、下側の直交導体素子（第２直交導体素子１２）とに異なる寸法を与えてもよい。この場合、高い周波数領域では仰角パターンが非対称となるので、所望の仰角方向にアンテナ放射を強めることが可能となる。この内容は第１板状導体素子２、第２板状導体素子５や第１円板状導体素子１、第２円板状導体素子４に関しても適用できるものである。
【００７４】
図１４〜２３を用いて説明した実施の形態４では、第１板状導体素子２、第２板状導体素子５と第１直交導体素子１１、第２直交導体素子１２を誘電体基板１５と誘電体基板１６とに形成しているが、第１円板状導体素子１、第２円板状導体素子４も誘電体基板に形成しても構わない。また、多層基板を用いて誘電体内部に形成しても良く、この場合は波長短縮効果がさらに高まるため、より低域周波数特性の向上が実現できる。なお、誘電体はプリント基板に限定するものではなく、任意の誘電体材料を使用しても構わない。
【００７５】
実施の形態５．
この発明の実施の形態５について図２４〜２６を用いて説明する。実施の形態５に係るアンテナ装置は、実施の形態１〜４では、円形や半円であった板状素子（第１板状導体素子２及び第２板状導体素子５）や板状サブ素子（第１直交導体素子１１及び第２直交導体素子１２）の別構造を適用したものである。板状素子や板状サブ素子は、四角形の板でもよいが、面積の拡大を避けつつ、効率よく電流経路を長くするためには、第１円板状導体素子１及び第２円板状導体素子４側が給電点（給電部）側よりも広い板状の素子の方がよい。図２４（ａ）はアンテナ装置のＺ軸方向から見た側面図、図２４（ｂ）はアンテナ装置のＹ軸方向から見た側面図、図２５（ａ）はアンテナ装置のＺ軸方向から見た側面図、図２５（ｂ）はアンテナ装置のＹ軸方向から見た側面図、図２６（ａ）はアンテナ装置のＺ軸方向から見た側面図、図２６（ｂ）はアンテナ装置のＹ軸方向から見た側面図である。
【００７６】
図２４〜２６において、２ｔは第１円板状導体素子１の面上に基端（詳しくは、二等辺三角形の底辺、）が電気的に接続され、第１円板状導体素子１に対して起立した三角形状の導体である第１板状導体素子、５ｔは第２円板状導体素子４の面上に基端（詳しくは、二等辺三角形の底辺）が電気的に接続され、先端（詳しくは、基端とした三角形の底辺に対向する頂点）が第１板状導体素子２ｔの先端（詳しくは、基端とした三角形の底辺に対向する頂点）と対向し、第２円板状導体素子４に対して起立した三角形状の導体である第２板状導体素子である。第１板状導体素子２ｔ及び第２板状導体素子５ｔは誘電体基板１５の表面又は内部に形成されている。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。
【００７７】
図２４〜２６において、１１ｔは第１板状導体素子２ｔに直交し、第１円板状導体素子１と第２円板状導体素子４との間に配置された三角形（二等辺三角形）の板状の第１直交導体素子、１２は第２板状導体素子５に直交し、第１円板状導体素子１と第２円板状導体素子４との間に配置された三角形（二等辺三角形）の板状の第２直交導体素子である。第１直交導体素子１１と第２直交導体素子１２とは、共にＸＺ平面内に配置される。また、第１直交導体素子１１ｔの底辺は第１円板状導体素子１の面上に電気的に接続され、第２直交導体素子１２ｔの底辺は第２円板状導体素子４の面上に電気的に接続されている。つまり、これらの２素子は、第１板状導体素子２ｔ及び第２板状導体素子５ｔと同様に、第１円板状導体素子１及び第２円板状導体素子４の面上に起立した状態になっている。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。
【００７８】
図２４〜２６において、２ｔ１は第１板状導体素子２ｔの底辺以外の二辺が階段状になっている第１板状導体素子、５ｔ１は第２板状導体素子５ｔの底辺以外の二辺が階段状になっている第２板状導体素子、２ｔ２は第１板状導体素子２ｔの底辺以外の二辺に溝形状（ノッチ状）の切り欠きを有する第１板状導体素子、５ｔ２は第２板状導体素子５ｔの底辺以外の二辺に溝形状（ノッチ状）の切り欠きを有する第２板状導体素子である。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。
【００７９】
図２４に記載のアンテナ装置の第１直交導体素子１１ｔは、三角形の第１板状導体素子２ｔと同じ高さを有する直角三角形の二つの導体（アルミ、銅などの板状金属）の底辺と直角に結ばれている辺同士で向き合うように同一の垂直面内（ＸＺ平面）に配置され、第１板状導体素子２ｔに対して垂直に固定され、電気的に接続されている（半田付け、Ｌ型アングルなど）。つまり、第１直交導体素子１１ｔは第１板状導体素子２ｔに直交している。なお、第１直交導体素子１１ｔが分割された構造でなく、第１板状導体素子２ｔの方が分割された構造を採用してもよい。同じく、第２直交導体素子１２ｔは、三角形の第２板状導体素子５ｔと同じ高さを有する直角三角形の二つの導体（アルミ、銅などの板状金属）の底辺と直角に結ばれている辺同士で向き合うように同一の垂直面内（ＸＺ平面）に配置され、第２板状導体素子５ｔに対して垂直に固定され、電気的に接続されている（半田付け、Ｌ型アングルなど）。つまり、第２直交導体素子１２ｔは第２板状導体素子５ｔに直交している。なお、第２直交導体素子１２ｔが分割された構造でなく、第２板状導体素子５ｔの方が分割された構造を採用してもよい。さらに、第１直交導体素子１１ｔ及び第２直交導体素子１２ｔは、第１板状導体素子２ｔ及び第２板状導体素子５ｔに直交する誘電体基板１６に形成してもよい。
【００８０】
実施の形態２〜４に係るアンテナ装置では、第１板状導体素子２、第２板状導体素子５と第１直交導体素子１１、第２直交導体素子とを円形・半円形状としているが、形状は半円形状に限定されるものではなく、図２４に示す実施の形態５に係るアンテナ装置のように、三角形状などにしてもよい。これは第１円形板状導体素子１、第２円形板状導体素子４に関しても同様であり、円形状の他に四角形状などにしても構わない。これらの内容は他の実施の形態に関しても同様である。
【００８１】
さらには、図２５、図２６に示すように、第１板状導体素子２ｔ、第２板状導体素子５ｔの周囲を階段状にしたり、溝形状を設けたりして電流経路を長くする工夫を施しても良く、この場合は低域周波数特性のさらなる改善に効果がある。図２５に示すアンテナ装置は、第１板状導体素子２ｔ１、第２板状導体素子５ｔ１の底辺を除く二辺が階段状（段切り状）になっており、第１板状導体素子２ｔ、第２板状導体素子５ｔよりも電流経路が長くなっている。図２６に示すアンテナ装置は、第１板状導体素子２ｔ２、第２板状導体素子５ｔ２の底辺を除く二辺に溝（切り欠き）を複数有しており、第１板状導体素子２ｔ、第２板状導体素子５ｔよりも電流経路が長くなっている。当然これらの工夫は素子拡張板（第１円板状導体素子、第２円板状導体素子）や直交導体素子（第１直交導体素子、第２直交導体素子）に対して施してもよい。これらの複雑な形状に対しても、誘電体基板１５・誘電体基板１６（誘電体によるプリント基板）を使用すれば容易に対応することができる。
【００８２】
実施の形態６．
この発明の実施の形態６について図２７及び２８を用いて説明する。実施の形態６に係る装置は、実施の形態１〜５（特に、実施の形態２〜５）に係るアンテナ装置に導波器を付加したものである。図２７（ａ）はアンテナ装置のＺ軸方向から見た側面図、図２７（ｂ）はアンテナ装置のＹ軸方向から見た側面図、図２８は実施の形態１及び６に係るアンテナ装置の動作利得図である。図２７において、１８は誘電体基板１６に形成された導波器である。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。
【００８３】
図２７に記載のアンテナ装置と図１４に記載のアンテナ装置（実施の形態４）との相違点は、誘電体基板１６に二つの導波器１８４が形成されている点である。次に、動作原理に関して説明する。第１直交導体素子１１及び第２直交導体素子１２により高い周波数領域での特性が良好となる実施の形態４と基本的な動作原理は同じであるが、二つの導波器１８が付加されたことで、導波器１８が動作する周波数では、給電部から導波器を結ぶ直線方向にアンテナの放射が強められる特性を得られる。導波器の動作原理・寸法による動作周波数・配置位置は、一般的に知られる八木・宇田アンテナによるものと同じである（例えば、特許文献２）。
【００８４】
図２８は、実施の形態１に係るアンテナ装置（図１に記載の構造）と実施の形態６に係るアンテナ装置（図２７に記載の構造）との角度ごとの所定周波数ｆ２（所定周波数ｆ１よりも高い周波数）における動作利得を示している。それぞれ、供試品の計測値と計算機シミュレーションによる計算値を掲示している。なお、計算機シミュレーションには、有限差分時間領域法（ＦＤＴＤ法、Ｆｉｎｉｔｅ−ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ  Ｔｉｍｅ−ｄｏｍａｉｎ  ｍｅｔｈｏｄ）を用いた。図２８から実施の形態６に係るアンテナ装置は、実測値、計算値共に、第１直交導体素子１１及び第２直交導体素子１２及び導波器１８により、実施の形態１に係るアンテナ装置が持つ、角度によって生じるリップル状の動作利得の変動が改善されていることが分かるので、無指向性が向上しているといえる。なお、図１に記載のアンテナ装置は、実測値、計算値ともに、第１板状素子２と第２板状素子５は誘電体基板１５上に形成されたものを使った。
【００８５】
導波器１８の動作する周波数を第１直交導体素子１１及び第２直交導体素子１２の動作周波数より高く設定すれば、実施の形態４と比較し、さらに高い周波数領域まで良好な特性を得られる広帯域アンテナが実現できる。また、図２７による実施の形態６では、導波器１８を誘電体基板１６上に形成しているが、導波器１８の設置位置は誘電体基板１６上に限定されるものではなく、個数も二つに限定されるものではない。もちろん、誘電体基板１６を用いないアンテナ装置や誘電体基板１６を有してはいるが、導波器１８を設けるスペースがないアンテナ装置においては、導波器１８が導波器として動作する位置に導体パターンや棒状の導体を配置して、その位置が維持できるように固定すればよい。例えば、レドーム１０に導波器１８を形成する。第１円板状導体素子１や第２円板状導体素子４に、絶縁性の物質を介して導波器１８を固定するなどが考えられる。
【符号の説明】
【００８６】
１・・第１円板状導体素子、１ａ・・第１円板状導体素子（内部に円状の切り欠き）、１ｂ・・第１円板状導体素子、２・・第１板状導体素子、２ａ・・第１板状導体素子（半円状の切り欠き）、２ｂ・・第１板状導体素子、２ｃ・・第１板状導体素子、２ｔ・・第１板状導体素子、２ｔ１・・第１板状導体素子、２ｔ２・・第１板状導体素子、３・・第１給電線路（同軸線路の中心導体）、４・・第２円板状導体素子、４ａ・・第２円板状導体素子（内部に円状の切り欠き）、４ｃ・・第２円板状導体素子、５・・第２板状導体素子、５ａ・・第２板状導体素子（半円状の切り欠き）、５ｂ・・第２板状導体素子、５ｃ・・第２板状導体素子、５ｔ・・第２板状導体素子、５ｔ１・・第２板状導体素子、５ｔ２・・第２板状導体素子、６・・第２給電線路（同軸線路の外導体）、７・・同軸コネクタ、８・・Ｌ型アングル、９・・Ｌ型アングル、１０・・レドーム、１１・・第１直交導体素子、１１ａ・・第１直交導体素子（小径）、１１ｔ・・第１直交導体素子、１２・・第２直交導体素子、１２ｔ・・第２直交導体素子、１３・・第１円周リブ壁、１４・・第２円周リブ壁、１５・・誘電体基板、１６・・誘電体基板、１７・・スルーホール、１７ｐ・・導体パッド、１７ａ・・スルーホール、１７ｂ・・スルーホール、１８・・導波器。
【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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【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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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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