(57)【要約】従来の円偏波アンテナは、パッチアンテナの工法が複雑になることや、グランドパターンに対してパッチアンテアンを実装している上方向にのみの放射であったが、本発明における円偏波アンテナは、２以上の導電性エレメントと高周波回路とを有するアンテナであって、前記複数の導電性エレメントの内の少なくとも２本のエレメントが、９０°の角度のＶ字型に構成されているため、簡易な構造にて、多方向へ指向性利得を有する円偏波アンテナを実現することができる。
2004109858.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２以上の導電性エレメントと高周波回路とを有するアンテナであって、前記複数の導電性エレメントの内の少なくとも二本のエレメントが、９０°の角度のＶ字型に構成され、複数の方向に円偏波を放射することを特徴とするアンテナ。
【請求項２】
請求項１記載のアンテナであって、さらに給電回路を有し、前記給電回路が、前記Ｖ字型に構成された二本の導電性エレメントに、９０度の位相差をもって等しい信号電力を供給することを特徴とするアンテナ。
【請求項３】
請求項２記載のアンテナであって、前記給電回路がハイブリッド回路で構成されることを特徴とするアンテナ。
【請求項４】
請求項１記載のアンテナであって、前記導電性エレメントが、一端で電気的に接続され、前記一端が前記高周波回路に接続されることを特徴とするアンテナ。
【請求項５】
請求項１記載のアンテナであって、さらにグランドを有し、前記グランドの外側に前記導電性エレメントが設けられることを特徴とするアンテナ。
【請求項６】
請求項５記載のアンテナであって、前記グランドが、９０°の頂角部を有し、前記Ｖ字型に構成された導電性エレメントが、前記頂角部に配置されることを特徴とするアンテナ。
【請求項７】
請求項１記載のアンテナであって、前記導電性エレメントが、ヘリカル形状部またはメアンダ形状部を有することを特徴とするアンテナ。
【請求項８】
請求項１記載のアンテナであって、前記導電性エレメントおよび給電回路の少なくとも一方が高周波プリント基板上の導電性パターンにより形成されることを特徴とするアンテナ。
【請求項９】
請求項１記載のアンテナであって、前記導電性エレメントが誘電体セラミック材料または磁性体材料からなる基体の表面または内層に形成されることを特徴とするアンテナ。
【請求項１０】
請求項１記載のアンテナであって、前記導電性エレメントがλ／２の電気長を有することを特徴とするアンテナ。
【請求項１１】
請求項２記載のアンテナであって、さらに９０°の頂角部を有するグランドを有し、前記頂角部に配置された前記Ｖ字型に構成された導電性エレメントを含む面が前記グランドの面と直交し、前記導電性エレメントがλ／２の電気長を有することを特徴とするアンテナ。
【請求項１２】
請求項４記載のアンテナであって、さらに９０°の頂角部を有するグランドを有し、前記頂角部に配置された前記Ｖ字型に構成された導電性エレメントを含む面が前記グランドの面と直交し、前記導電性エレメントがλ／２の電気長を有することを特徴とするアンテナ。
【請求項１３】
請求項１記載のアンテナを用いることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は移動体等の無線通信機器に用いることが出来るアンテナに関するものである。
【背景技術】  特開２００２−２３２２２７号公報が開示するアンテナを図２２Ａ−Ｃに示す。２４５０ＭＨｚの中心周波数で帯域幅を１００ＭＨｚとする場合には、誘電率８の誘電体基板を、２６ｍｍ角で厚さが６ｍｍの形状に加工し、その表面に２０ｍｍ角のパッチ電極（以下パッチｐａｔｃｈ）１０１を形成してアンテナ素子１００とする。パッチ１０１の対向する二辺の中心点を結び、互いに直交する線上の２つの５０Ω点（パッチ端部でなく、パッチ内部）に各１本の給電ピン１０２が挿通されることにより、Ｘ方向とＹ方向の偏波軸が直交する２つの独立したマイクロストリップアンテナが構成される。配線基板１０３の片側の面には、アンテナ素子１００の給電ピン１０２の位置を非導体部とする外は、全面にグランドパターンを有しており、そのグランドパターンがアンテナ素子１００のグランド導体となる。給電はハイブリッド回路１０５を介して給電端子１０６により行われ、外部回路との接続は同軸線１０４を介して行う。このような構成により、広い周波数範囲にわたり軸比特性の良好な円偏波アンテナを実現できる。
従来のアンテナは、アンテナの工法が複雑な点に問題がある。すなわち、給電点をパッチの端部でなくパッチの内部に有するため、給電ピン１０２が誘電体を貫通する必要があり、それが製造を複雑にする。
また、従来例のアンテナは、グランドパターンに対してパッチアンテナを実装している上面方向にのみ円偏波を放射できるのであって、グランドパターンに対して下面方向へ信号を送信することが不可能である。下面方向へも指向性を有するためには、グランドパターンに対して下面側にもマイクロストリップアンテナを配置する必要があり、そのためには、さらなるコスト増とアンテナサイズの大型化という問題を生じてしまう。
更に、従来のアンテナ素子１００は、実装されていない配線基板１０３の面に形成された導電性パターンにより実現されている。従って、その配線基板１０３上に下面方向の指向性を有するためにパッチアンテナを配置すると、ハイブリッド回路１０５を具現化するスペースがなくなってしまう。その結果、配線基板１０３の内層に計２個のハイブリッド回路１０５を作り込んでいく必要があり、アンテナ構造が更に複雑化し、アンテナの設計が非常に困難となる。
【発明の開示】
本発明は、２以上の導電性エレメントと高周波回路とを有するアンテナであって、前記複数の導電性エレメントの内の少なくとも二本のエレメントが、９０°の角度のＶ字型に構成されており、複数の円偏波を放射することにより、簡易な構造にて多方向へ指向性利得を有する円偏波タイプのアンテナを実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】図１は本発明の実施の形態のアンテナの上面図。
図２Ａは、本発明の実施の形態の導電性エレメント長がλ／２の場合の右旋円偏波放射特性図。
図２Ｂは本発明の実施の形態の導電性エレメント長がλ／２の場合の左旋円偏波放射特性図。
図２Ｃは本発明の実施の形態の導電性エレメント長がλ／２の場合の軸比特性図。
図３Ａは本発明の実施の形態の導電性エレメント長がλ／４の場合の右旋円偏波放射特性図。
図３Ｂは本発明の実施の形態の導電性エレメント長がλ／４の場合の左旋円偏波放射特性図。
図３Ｃは本発明の実施の形態の導電性エレメント長がλ／４の場合の軸比特性図。
図４は本発明の実施の形態のアンテナの上面図。
図５は本発明の実施の形態の放射方向概略図。
図６Ａは本発明の実施の形態の導電性エレメント長がλ／２の場合の右旋円偏波放射特性図。
図６Ｂは本発明の実施の形態の導電性エレメント長がλ／２の場合の左旋円偏波放射特性図。
図６Ｃは本発明の実施の形態の導電性エレメント長がλ／２の場合の軸比特性図。
図７は本発明の実施の形態のアンテナの上面図。
図８Ａは本発明の実施の形態の導電性エレメント長がλ／２の場合の右旋円偏波放射特性図。
図８Ｂは本発明の実施の形態の導電性エレメント長がλ／２の場合の左旋円偏波放射特性図。
図８Ｃは本発明の実施の形態の導電性エレメント長がλ／２の場合の軸比特性図。
図９は本発明の実施の形態の別アンテナの上面図。
図１０Ａは本発明の実施の形態のアンテナの上面図。
図１０Ｂは本発明の実施の形態のアンテナの側面図。
図１１Ａは本発明の実施の形態の別アンテナの上面図。
図１１Ｂは本発明の実施の形態の別アンテナの側面図。
図１２Ａは本発明の実施の形態のアンテナの上面図。
図１２Ｂは本発明の実施の形態のアンテナの側面図。
図１３は本発明の実施の形態のアンテナの斜視図。
図１４は本発明のアンテナを内蔵した通信機器の概略図。
図１５Ａは本発明の実施の形態のアンテナの側面図。
図１５Ｂは本発明の実施の形態のアンテナの側面図。
図１５Ｃは本発明の実施の形態のアンテナの上面図。
図１５Ｄは本発明の実施の形態のアンテナの斜視図。
図１６Ａは本発明の実施の形態の導電性エレメント長がλ／２の場合の右旋円偏波放射特性図。
図１６Ｂは本発明の形態の導電性エレメント長がλ／２の場合の左旋円偏波放射特性図。
図１６Ｃは本発明の実施の形態の導電性エレメント長がλ／２の場合の軸比特性図。
図１７Ａは本発明の実施の形態のアンテナの側面図。
図１７Ｂは本発明の実施の形態のアンテナの側面図。
図１７Ｃは本発明の実施の形態のアンテナの上面図。
図１７Ｄは本発明の実施の形態のアンテナの斜視図。
図１８Ａは本発明の実施の形態の導電性エレメント長がλ／２の場合の右旋円偏波放射特性図。
図１８Ｂは本発明の実施の形態の導電性エレメント長がλ／２の場合の左旋円偏波放射特性図。
図１８Ｃは本発明の実施の形態の導電性エレメント長がλ／２の場合の軸比特性図（Φ＝０°）。
図１８Ｄは本発明の実施の形態の導電性エレメント長がλ／２の場合の軸比特性図（Φ＝４０°）。
図１８Ｅは本発明の実施の形態の導電性エレメント長がλ／２の場合の軸比特性図（Φ＝１４０°）。
図１９Ａは本発明の実施の形態のアンテナの側面図。
図１９Ｂは本発明の実施の形態のアンテナの側面図。
図１９Ｃは本発明の実施の形態のアンテナの上面図。
図１９Ｄは本発明の実施の形態のアンテナの斜視図。
図２０Ａは本発明の実施の形態の導電性エレメント長がλ／２の場合の右旋円偏波放射特性図。
図２０Ｂは本発明の実施の形態の導電性エレメント長がλ／２の場合の左旋円偏波放射特性図。
図２０Ｃは本発明の実施の形態の導電性エレメント長がλ／２の場合の軸比特性図（Φ＝０°）。
図２０Ｄは本発明の実施の形態の導電性エレメント長がλ／２の場合の軸比特性図（Φ＝３０°）。
図２０Ｅは本発明の実施の形態の導電性エレメント長がλ／２の場合の軸比特性図（Φ＝１５０°）。
図２１Ａは本発明の実施の形態のアンテナの側面図。
図２１Ｂは本発明の実施の形態のアンテナの側面図。
図２１Ｃは本発明の実施の形態のアンテナの上面図。
図２１Ｄは本発明の実施の形態のアンテナの斜視図。
図２２Ａは従来のアンテナの上面図。
図２２Ｂは従来のアンテナの正面図。
図２２Ｃは従来のアンテナの下面図。
【発明を実施するための最良の形態】  本発明のアンテナは、２以上の導電性エレメントと高周波回路とを有するアンテナであって、前記複数の導電性エレメントの内の少なくとも二本のエレメントが、９０°の角度のＶ字型に構成され、複数の円偏波を放射することが出来る。
また、本発明のアンテナは、９０°の角度のＶ字型に構成された２本の導電性エレメントを有し、それぞれの導電性エレメントに９０°の位相差をもって等しい信号電力を供給する給電回路と高周波回路からなるアンテナである。上記構成のアンテナは、導電性エレメントが９０°の角度をもって配置され、それぞれの導電性エレメントに９０°の位相差をもって給電されるため、２本の導電性エレメントが存在する面に対して直交する方向（以下、便宜上、上下方向と呼ぶ）に円偏波を放射させることが可能となる。
また、本発明のアンテナの給電回路をハイブリッド回路で構成すると、２本の導電性エレメントに同じ信号電力で、且つ、９０°の位相差をもって給電することが出来る。すなわち、ハイブリッド回路を採用することにより、ハイブリッド回路を高周波プリント基板上の導電性パターンにより具現化でき、また、２本の導電性エレメントについても高周波プリント基板上の導電性パターンにより具現化できることから、簡易な構造で安価に製造可能な上下方向に円偏波を放射することができるアンテナを実現できる。
また、本発明のアンテナは、９０°の角度のＶ字型に構成された２本の導電性エレメントを有し、Ｖ字型の基部で２本の導電性エレメントが電気的に接続され、接続された一端を高周波回路と接続するアンテナである。２本の導電性エレメントの先端を結ぶ直線方向をＸ軸とし、２本の導電性エレメントが存在する面に対して垂直方向をＺ軸としたときに、Ｘ軸からＺ軸方向への仰角が略３０°〜６０°、１２０°〜１５０°、−３０°〜−６０°、−１２０°〜−１５０°において、同相にて給電された２本の導電性エレメントから放射されるそれぞれの信号が位相差９０°にて空間合成されるとともに、それぞれの信号の当該空間における電界ベクトルの向きが直交しているため、その各仰角方向において円偏波を放射することができる。つまり、４つの方向に円偏波を放射することができるアンテナを、ハイブリッド回路を用いることなく簡易に実現することができる。
また、本発明のアンテナは、高周波回路が有するグランドの端部に導電性エレメントを配置したアンテナである。グランドの端部以外の部位に放射エレメントを配置した場合と比較して、グランドと導電性エレメントの間の電磁結合を低減することが可能となり、良好な軸比特性が実現できる。
また、本発明のアンテナは、高周波回路が有するグランドのコーナーで、且つ、そのコーナーの角度が略９０°である頂角部に、Ｖ字型に構成された２本の導電性エレメントの基部を配置したアンテナであり、各導電性エレメントの放射パターンは、導電性エレメントの軸に対して垂直方向において最も利得が高くなることにより、最も利得の高い方向にグランドが配置されないような位置関係になるように、２本の導電性エレメントをグランド端部の角度が略９０°となる角部先端に配置し、グランドと導電性エレメントの電磁結合を低減し、良好な軸比特性を実現したものである。
また、本発明のアンテナは、導電性エレメントがヘリカル形状、メアンダ形状またはジグザク形状のアンテナであり、導電性エレメントをヘリカル形状またはメアンダ形状などとすることによりアンテナの小型化を図ることが可能となる。
また、本発明のアンテナは、導電性エレメントおよび給電回路の少なくとも一方を高周波プリント基板上の導電性パターンにより構成したアンテナである。導電性エレメントの端部を研磨して長さを調整することにより、アンテナのインピーダンス特性と軸比特性の調整を容易に行えるとともに、高周波プリント基板上にてハイブリッド回路を含めて円偏波タイプのアンテナを具現化できるため、安価で調整の容易な円偏波タイプのアンテナを実現できる。
また、本発明のアンテナは、誘電体セラミック材料または磁性体材料の基体の表面または内層に導電性エレメントを形成したアンテナである。比誘電率および比透磁率の高い材料、例えば、Ｂｉ−Ｎｂ−Ｏ，Ｂｉ−Ｃａ−Ｎｂ−Ｏ，Ｂａ−Ｎｂ−Ｔｉ−Ｏ，Ｂｉ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｎｂ−Ｏ，Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｍ−Ｏ等を用いることにより、物理的な導電性エレメント長を短くすることが可能となり、円偏波タイプのアンテナの小型化を図ることが可能となる。
また、本発明のアンテナは、導電性エレメントの電気長を略λ／２とするアンテナである。導電性エレメントとして略λ／２を採用することにより、グランドに共振電流が流れにくいため、供給された信号の大部分が導電性エレメントから放射されることでグランドからの放射を抑圧できることにより、良好な軸比特性を有した円偏波タイプのアンテナを１つのアンテナのみにより実現できる。
また、本発明のアンテナは、高周波回路を有するグランドの端部に配置された２本の導電性エレメントが、グランドの有する面と直交する面上に配置されることを特長とするアンテナである。グランドと導電性エレメントが直交する位置関係で配置されるため、相互の結合が少なく、グランドからの不要な放射電力を低く抑えることができ、結果、良好な軸比特性を実現することができる。
また、本発明の電子機器は、本発明のアンテナを用いるもので、簡易な構造で上下方向または水平面に対して仰角±４５°、±１３５°の４方向に円偏波を放射可能な安価なアンテナを電子機器に用いることにより、安価で小型な電子機器を実現することが可能となる。例えば、マルチパスフェージングの影響を低減するために、直線偏波だけでなく円偏波を用いたワイヤレスＬＡＮの送信側アンテナとして使用する場合に有効である。
（実施の形態）
以下、本発明のアンテナ及びそれを用いた電子機器について、実施の形態を用いて説明する。実施例１〜９は何れも複数の円偏波を放射させることが可能な本発明の一実施の形態を具体的に説明する。
図１は、本発明の第１の実施例のアンテナＡ０１を示す。アンテナＡ０１は、略９０°の角度でＶ字型に配置された直線状の２本の導電性エレメント１および２と、アンテナ側端子３１，３２を介して２本の導電性エレメント１および２に信号を供給するハイブリッド回路３と、そのハイブリッド回路３と一定の間隔をもって配置されるグランド板４を有する。２本の導電性エレメント１および２をグランド板４の外側に配置しているので、導電性エレメント１乃至２とグランド板との電磁結合が緩和される構成になっている。ハイブリッド回路３の回路側端子３５，３６へは、終端器５と給電線路６が接続され、給電線路６の他端は高周波回路７と接続されている。  なお、給電線路６はグランド板４と一定間隔をもって絶縁状態で配置されている。具体的にはマイクロストリップライン等により給電線路６が構成される。また、終端器５の他の端部はグランド板４へ短絡されている。アンテナ側端子３１および３２からそれぞれ導電性エレメント１および２へ供給される信号は、電力については互いに略同等であるが、信号の位相差が９０°である。例えば、導電性エレメント１の信号が導電性エレメント２の信号に対して９０°位相が進んでいる場合には、＋Ｚ軸方向へ右旋円偏波が放射され、−Ｚ軸方向へ左旋円偏波が放射されることとなる。
図２Ａ−Ｃに導電性エレメント１および２の電気長を略λ／２とした場合のＹＺ面の放射特性を示す。図２Ａが右旋円偏波の放射パターン、図２Ｂが左旋円偏波の放射パターンであり、これらの図より、水平方向を除く略全方位へ円偏波を放射していることが分かる。また、同図２ＣにＹＺ面における軸比特性を示すが、Ｙ軸近傍を除く広い範囲において良好な軸比特性を実現していることがわかる。以上より、直線上の導電性エレメント２本のみの簡易なアンテナ構造により、広い角度範囲で円偏波を放射できるアンテナを実現できる。
次に、図３Ａ−Ｃには導電性エレメントの電気長を略λ／４とした場合のＹＺ面の放射パターンを示す。図３Ａが右旋円偏波の放射パターン、図３Ｂが左旋円偏波の放射パターンであり、図２Ａ，Ｂの放射パターンと比較して−Ｙ軸方向の放射利得が大きくなっていることが分かる。これは、電気長λ／２の導電性エレメント１および２を用いた場合に比べてグランド板４上に流れる共振電流の量が増加したためである。それに対して、電気長λ／２の導電性エレメント１および２を用いた場合はグランド板４上の共振電流の量が小さく、供給電力の大部分が導電性エレメント１および２上に流れるため、＋Ｙ軸方向の放射利得が大きくなっている（図２Ａ，２Ｂ参照）。
また、図３Ｃは電気長λ／４の導電性エレメント１および２を使用した場合のＹＺ面における軸比特性を示している。図３Ｃの軸比特性は、図２Ｃの軸比特性に比べて特性が劣化していることが分かるが、これはグランド板４に流れる共振電流からの放射により、軸比特性が劣化したものと考えられる。
以上より、アンテナが配置される領域に余裕がある場合には、電気長λ／２の導電性エレメント１，２を使用したほうが広い角度範囲にわたって良好な軸比特性を実現できることが分かる。
図４に本発明の第２の実施例を示す。図４のアンテナＡ０２は、略９０°の開き角を持つＶ字型に配置される電気長が略λ／２の導電性エレメント１および２を有し、さらに、その導電性エレメント１および２の一端を電気的に接続する接続点３３と、その接続点３３に接続される高周波回路７を有する。また、グランド板４の外側に、２本の導電性エレメント１乃至２をグランド板４と絶縁して配置することにより、２本の導電性エレメント１および２とグランド板４の電磁結合の低減を図っている。電気長λ／２の導電性エレメントを採用していることにより、グランド板４上には共振電流は流れにくく、供給された信号電力の大部分は導電性エレメント１および２上を流れることとなる。この場合、各導電性エレメント１および２上の電流分布は導電性エレメントの略中央部分（図４中１ｃおよび２ｃ）が最も大きくなり、両端部が小さくなる。
図５は、図４の直線Ｘ１における放射方向の概略図を示したものである。図５には、２本の導電性エレメント１および２のそれぞれの中点１ｃおよび２ｃの間の距離Ｄと、点１ｃ、２ｃから同相で放射される電磁波が角度θの方向において有する各電磁波の差分距離Ｌが示される。距離Ｌがアンテナの使用周波数のλ／４の距離になる時の角度θにおいて、点１ｃ、２ｃからの信号の位相が９０°ずれることとなる。上記の条件を満たす角度θは全部で４つ存在し、それぞれの角度において、点１ｃ、２ｃからの電磁波は空間において位相差９０°で合成されると共に、それぞれの電磁波のベクトルは略直交しているため、円偏波を放射できることとなる。上記の動作原理により、図４に示したようにハイブリッド回路を用いない簡易な構造により、４つの方向に円偏波を放射できるアンテナを実現できる。
図６Ａ−Ｃに、図４のアンテナのＺＸ面における放射特性を示す。図６Ａが右旋円偏波の放射パターン、図６Ｂが左旋円偏波の放射パターンであり、略９０°の角度を隔てて、右旋と左旋の円偏波が放射されていることが分かる。また、図６ＣにＺＸ面における軸比特性を示す。図６Ｃからも、Ｘ軸、Ｚ軸を除く広範囲な領域において良好な軸比特性を実現できていることが分かる。
図７に本発明の第３の実施例を示す。図７のアンテナＡ０３は、第２の実施例のアンテナＡ０２と同様な構成要素からなるが、２本の導電性エレメント１および２の接続点３３近傍のグランド板４の形状が異なる。図７に示すようにグランド板４が、接続点３３に向かって尖った三角形状部を有することにより、グランド板４と導電性エレメント１および２の電磁結合の低減が図られる。各導電性エレメント１、２からの放射利得が最大となるのは、各導電性エレメント１，２の軸と直交する方向である。従って、その直交方向にグランド板４が極力配置されないような構成とするためには、図７に示すようなグランド板４の形状を採用することが効果的である。
図８Ａ−Ｃに、図７のアンテナのＺＸ面における放射特性を示す。図８Ａが右旋円偏波の放射パターン、図８Ｂが左旋円偏波の放射パターンであり、図８Ｃが軸比特性をそれぞれ示す。図６Ａ−Ｃと比較して、軸比特性の改善が図られていることがわかる。これは、グランド板４との電磁結合が低減されたことにより、グランド板４に誘起されて発生した共振電流からの放射が小さくなったことに起因するものと考えられる。
第３の実施例と同様の考え方により、導電性エレメント１および２の配置位置を図９のようにグランド板４の角部（コーナー）とした場合も、良好な軸比特性が得られることは言うまでも無い。図９の構成のアンテナＡ０３１にすることで、導電性エレメント１および２を含む面をグランド板４の存在する面に対して直交するように配置しても、電磁結合を低減する効果が得られる。
図１０Ａ、Ｂに本発明の第４の実施例のアンテナＡ０４を示す。図１０Ａ、ＢのアンテナＡ０４は、第２の実施例のアンテナＡ０２を、高周波プリント基板８を用いて作成したものである。つまり、高周波プリント基板８の上面に導電性エレメント１および２と、高周波回路７を配置し、裏面にグランド板４を形成した構成である。このような構成とすることにより、４方向に円偏波を放射可能なアンテナを簡易かつ安価に実現できる。同様に、図１１Ａ、ＢのアンテナＡ０４１は、実施例１のアンテナＡ０１を、高周波プリント基板８を用いて作成したものである。
図１２Ａ、Ｂに本発明の第５の実施例を示す。図１２Ａ、Ｂに示すアンテナＡ０４２は、第４の実施例で用いた導電性エレメント１および２の先端部分の形状をメアンダ形状９として、各導電性エレメント１，２の物理的な形状の小型化を図ったものである。
また、図１３は、導電性エレメント１および２をセラミック等により具現化したアンテナＡ０５を示している。図１３において、セラミック基体１０の上面には導電性エレメント１および２が導電性ペーストを焼成することにより形成される。セラミック基体１０の端部には導電性エレメント１および２の一端と接続される給電導体（図示せず）が形成され、導電性エレメント１，２と接続されていない他端が高周波回路（図示せず）と接続されることにより、導電性エレメント１および２に信号が供給される。
このようにセラミック基体１０の表面上でアンテナを形成すると、セラミックの比誘電率により波長短縮を図ることができるため、小型化を実現することが可能となる。尚、導電性エレメント１および２の開放端付近のエレメント幅Ｗ１をそれ以外の部分のエレメント幅Ｗ２より幅広くしている。このようにすることで開放端部分のインピーダンスを低減させられるので、導電性エレメントの物理的な長さを短くすることが可能となる。また、本実施例５においてはセラミック基体１０の表面上にエレメント１，２を形成したが、基板内部にエレメント１，２を形成しても同様の効果が得られると共に、セラミックに代えて磁性体材料を用いても良いことは言うまでもない。
図１４に本実施の形態のアンテナを通信機器に用いた例を示す。本発明のアンテナ１２を搭載したアクセスポイント１１が映像情報を送信し、右旋円偏波および左旋円偏波のアンテナが搭載されたＰＤＰや液晶テレビなどのＡＶ機器１３がその信号を受信し、映像等を再生するものである。ＡＶ機器１３が使用される家庭環境においては、壁、床、天井、人等により、電磁波が反射、回折等されるため、ＰＤＰや液晶テレビ１３が受信する信号は様々なパス（以下、マルチパスと呼ぶ）を通ってきた信号の合成波となる。このため、各信号の位相の反転等により、受信信号のレベルが著しく劣化し、映像を受信できなくなる現象が発生する場合もある。
このような現象を低減するためには、受信するマルチパス波のパスの数を少なくし、受信信号の位相の反転による受信電力の劣化を低減する必要がある。例えば、円偏波を無線通信に使用した場合、壁等の反射体により円偏波が反射された場合、右旋円偏波だったものは左旋円偏波へ変換され、また左旋円偏波だったものは右旋円偏波へ変換される。つまり、送信側から右旋円偏波を送信し、右旋円偏波アンテナで受信する場合、１回、反射体にて反射された反射波は左旋円偏波となっているため受信されず、直接波である右旋円偏波のみを受信でき、マルチパス波を減らして受信電力の劣化を低減することが可能となる。
但し、この場合、送信アンテナとして、無指向性に近い放射パターンを持った円偏波アンテナを用いる必要がある。すなわち、簡易移動が可能な液晶テレビ等については、特定の位置に固定されることが少ないため、映像データを送信するアクセスポイントのアンテナを無指向性とすることが望ましい。本発明の円偏波タイプのアンテナを使用することにより、１つの円偏波タイプのアンテナのみで所望の特性を実現でき、無線通信機器を安価に提供することができる。図１４においては、ＳＴＢ（セット・トップ・ボックス）等のアクセスポイント１１に内蔵された本発明のアンテナから送信された円偏波を、液晶テレビなどのＡＶ機器１３に内蔵された右旋円偏波アンテナ１４および左旋円偏波アンテナ１５によるダイバーシティアンテナにて受信することにより、ＡＶ機器１３を室内の任意の位置に移動しても、良好な映像受信が可能となる。
次に、図１５Ａ−Ｄおよび図１６Ａ−Ｃを用いて本発明の第６の実施例のアンテナＡ０６を示す。図１５Ａ−Ｄは、本発明の動作を理解するために簡略化したアンテナＡ０６の３面図である。図では、第１の導電性エレメント１および第２の導電性エレメント２が一端で電気的に接続され、接続部分とグランド４との間に給電部１１が接続されている。このアンテナモデルにおいて、第１の導電性エレメント１および第２の導電性エレメント２のエレメント長はそれぞれ２８ｍｍであり、グランド４の寸法は８０ｍｍ×４８ｍｍであり、給電部１１が接続される部分が三角形（頂点が９０°の角度を有する）に加工されたグランド（高さ１０ｍｍ）が接続されている。図１５Ｄは、アンテナＡ０６の斜視図を示す。図１６に本実施例の４．８５ＧＨｚにおけるアンテナＡ０６のアンテナ特性を示す。図１６Ａ、Ｂは、それぞれ、右旋円偏波成分、左旋円偏波成分の放射パターン（ＸＺ面）であり、それぞれの放射利得のピークが９０°づつシフトした形で、円偏波が放射されることが理解できる。また、図１６ＣにＺＸ面での軸比特性を示す。これらの結果より、４つの方向において、良好な軸比特性が実現できていることがわかる。４つの方向とは、ＺＸ面において±４５°、±１３５°の方向である。
以上より、図１５に示したような簡単なアンテナ構造で、４つの方向に円偏波を放射させることが可能となり、安価で概ね無指向性の円偏波アンテナを提供できる。
図１７Ａ−Ｄ、図１８Ａ−Ｅに本発明の第７の実施例のアンテナＡ０７を示す。なお、実施例６で説明したアンテナＡ０６と同様の構成については、同一符号を付し、その説明を省略する。図１７Ａ、Ｂ、Ｃは、本発明の動作を理解するための簡略アンテナモデルの３面図である。アンテナＡ０７は、３本の導電性エレメントを有する。第１の導電性エレメント１はＺ軸と平行な軸方向に配置され、第２の導電性エレメント２および第３の導電性エレメント１２はそれぞれ±Ｙ軸方向に配置され、それぞれの一端で給電部１１と接続されている。導電性エレメント１，２，１２の長さは何れも２８ｍｍである。図１７Ｄに当該モデルの斜視図を示す。図１８には図１７に示したアンテナモデルの５．１５ＧＨｚのアンテナ特性を示す。図１８Ａ、Ｂは、それぞれ、右旋円偏波成分、左旋円偏波成分の放射パターン（ＸＺ面）であり、それぞれの放射利得のピークが９０°づつシフトした形で、円偏波が放射されることが理解できる。また、図１８Ｃ、Ｄ、Ｅには、それぞれΦ＝０°、４０°、１４０°方向の軸比特性を示す。ここで、角度Φは、図１７Ｄに説明するように、ＸＹ面上で、Ｘ軸に対してなす角をいう。
図１８Ｃより、Φ＝０°においては、Ｘ軸およびＺ軸を除いて良好な軸比特性が実現できていることがわかる。また、図１８Ｄ，Ｅより、Φ＝４０°、１４０°においても、それぞれ低い軸比特性を実現できている。これは、互いに９０°の角度で配置された第１の導電性エレメント１と第２の導電性エレメント２による第一の組合せ、および、互いに９０°の角度を持って配置された第１の導電性エレメント１と第３の導電性エレメント１２による第二の組合せ、の二種類のエレメントの組み合わせからそれぞれ円偏波が放射されることにより、多くの方向において軸比良好な特性を実現できたと考えられる。以上より、図１７に示したアンテナＡ０７は簡単な構造で、多数方向へ円偏波を放射させることできる。第７の実施例のアンテナＡ０７について、導電性エレメント１、２または１２の先端部分の形状をヘリカル形状や、メアンダ形状またはジグザグ形状にしてもよい。
図１９Ａ−Ｄおよび図２０Ａ−Ｅを用いて、本発明の第８の実施例のアンテナＡ０８を説明する。なお、実施例６のアンテナＡ０６と同様の構成を有するものについては、同一符号を付しその説明を省略する。図１９Ａ、Ｂ、Ｃは本発明の動作を理解するための簡略アンテナモデルの３面図である。第１の導電性エレメント１および第２の導電性エレメント２は、実施例２のアンテナＡ０２と同様に配置されており、さらに、第３の導電性エレメント１２と第４の導電性エレメント１３がそれぞれ±Ｙ軸方向にそれぞれの端部を給電部１１に接続する形で設置されている。図１９Ｄに当該アンテナモデルの斜視図を示す。図２０Ａ−Ｅには、アンテナＡ０８の４．８５ＧＨｚにおける放射特性を示す。図２０Ａ、Ｂはそれぞれ、右旋円偏波成分、左旋円偏波成分の放射パターン（ＸＺ面）であり、それぞれの放射利得のピークが９０°づつシフトした形で、円偏波が放射されることが理解できる。また、図２０Ｃ、Ｄ、Ｅは、それぞれ、Φ＝０°、３０°、１５０°の軸比特性を示す。ここで、角度Φは、図１９Ｄに説明するように、ＸＹ面上で、Ｘ軸に対してなす角をいう。
図２０Ｃが示すように、Φ＝０°においては、Ｘ軸およびＺ軸を除いて良好な軸比特性が実現できていることがわかる。また、図２０Ｄ、Ｅより、Φ＝３０°、１５０°においても、それぞれ低い軸比特性を実現できている。これは、第１の導電性エレメント１と第２の導電性エレメント２との第１の組合せ、第３の導電性エレメント１２と第１の導電性エレメント１との第２の組合せ、第３の導電性エレメント１２と第２の導電性エレメント２との第３の組合せ、第４の導電性エレメント１３と第１の導電性エレメント１との第４の組合せ、および第４の導電性エレメント１３と第２の導電性エレメント２との第５の組合せに属する各エレメントが互いに９０°の角度で配置され、これらの５つの導電性エレメントの組み合わせからそれぞれ円偏波が放射されるため、より多くの方向において軸比良好な特性を実現できたと考えられる。以上より、図１９に示したアンテナＡ０８は簡単な構造で、多数方向へ円偏波を放射させることできる。
４本の導電性エレメントを用いた実施例９のアンテナＡ０９の構成の一例を、図２１Ａ−Ｄに示す。なお、アンテナＡ０６の構成と同様の構成を有するものについては、同一符号を付しその説明を省略する。図２１Ａ、Ｂ、Ｃは当該アンテナの３面図である。第１の導電性エレメント１および第２の導電性エレメント２は、実施例２のアンテナＡ０２と同様な位置に設置される。また、第３の導電性エレメント１２および第４の導電性エレメント１３は、実施例６に示すアンテナＡ０６の第１の導電性エレメント１および第２の導電性エレメント２と同様な位置に設置される。実施例９に示すアンテナ構成によっても、多数方向に軸比特性の良好な円偏波を放射することが可能である。
【産業上の利用可能性】  本発明に係るアンテナ、及びそれを用いた電子機器は、２本の導電性エレメントを９０°の角度をもって配置し、それぞれの導電性エレメントに９０°の位相差をもって等しい信号電力を供給すると共に一端が高周波回路と接続される給電回路の他端を、それぞれの導電性エレメントの端部に接続してなるアンテナであり、導電性エレメントが９０°の角度をもって配置され、それぞれの導電性エレメントに９０°の位相差をもって給電されるため、簡単な構造で安価でありながら２本の導電性エレメントが存在する面に対して直交する方向に円偏波を放射させることが可能となるという効果を有し、マルチパスフェージングに強いアンテナとして有用である。
図面の参照符号の一覧表
Ａ０１−Ａ０９  アンテナ
２，１２，１３  導電性エレメント
３  ハイブリッド回路
４  グランド板
５  終端器
６  給電線路
７  高周波回路
８  高周波プリント基板
９  メアンダ形状  ｍｅａｎｄｅｒ  ｓｈａｐｅ
１０  セラミック基体
１１  給電点
【図１】
2004109858.tif 000003
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2004109858.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図９】
2004109858.tif 000011
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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年10月7日(2004.10.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２以上の導電性エレメントと高周波回路とを有するアンテナであって、前記複数の導電性エレメントの内の少なくとも二本のエレメントが、９０°の角度のＶ字型に構成され、複数の方向に円偏波を放射することを特徴とするアンテナ。
【請求項２】
請求項１記載のアンテナであって、さらに給電回路を有し、前記給電回路が、前記Ｖ字型に構成された二本の導電性エレメントに、９０度の位相差をもって等しい信号電力を供給することを特徴とするアンテナ。
【請求項３】
請求項２記載のアンテナであって、前記給電回路がハイブリッド回路で構成されることを特徴とするアンテナ。
【請求項４】
請求項１記載のアンテナであって、前記導電性エレメントが、一端で電気的に接続され、前記一端が前記高周波回路に接続されることを特徴とするアンテナ。
【請求項５】
請求項１記載のアンテナであって、さらにグランドを有し、前記グランドの外側に前記導電性エレメントが設けられることを特徴とするアンテナ。
【請求項６】
請求項５記載のアンテナであって、前記グランドが、９０°の頂角部を有し、前記Ｖ字型に構成された導電性エレメントが、前記頂角部に配置されることを特徴とするアンテナ。
【請求項７】
請求項１記載のアンテナであって、前記導電性エレメントが、ヘリカル形状部またはメアンダ形状部を有することを特徴とするアンテナ。
【請求項８】
請求項１記載のアンテナであって、前記導電性エレメントおよび給電回路の少なくとも一方が高周波プリント基板上の導電性パターンにより形成されることを特徴とするアンテナ。
【請求項９】
請求項１記載のアンテナであって、前記導電性エレメントが誘電体セラミック材料または磁性体材料からなる基体の表面または内層に形成されることを特徴とするアンテナ。
【請求項１０】
請求項１記載のアンテナであって、前記導電性エレメントがλ/２の電気長を有することを特徴とするアンテナ。
【請求項１１】
請求項２記載のアンテナであって、さらに９０°の頂角部を有するグランドを有し、前記頂角部に配置された前記Ｖ字型に構成された導電性エレメントを含む面が前記グランドの面と直交し、前記導電性エレメントがλ/２の電気長を有することを特徴とするアンテナ。
【請求項１２】
請求項４記載のアンテナであって、さらに９０°の頂角部を有するグランドを有し、前記頂角部に配置された前記Ｖ字型に構成された導電性エレメントを含む面が前記グランドの面と直交し、前記導電性エレメントがλ/２の電気長を有することを特徴とするアンテナ。
【請求項１３】
請求項１記載のアンテナを用いることを特徴とする電子機器。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は移動体等の無線通信機器に用いることが出来るアンテナに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特開２００２−２３２２２７号公報が開示するアンテナを図２２Ａ−Ｃに示す。２４５０ＭＨｚの中心周波数で帯域幅を１００ＭＨｚとする場合には、誘電率８の誘電体基板を、２６ｍｍ角で厚さが６ｍｍの形状に加工し、その表面に２０ｍｍ角のパッチ電極(以下パッチpatch)１０１を形成してアンテナ素子１００とする。パッチ１０１の対向する二辺の中心点を結び、互いに直交する線上の２つの５０Ω点（パッチ端部でなく、パッチ内部）に各１本の給電ピン１０２が挿通されることにより、Ｘ方向とＹ方向の偏波軸が直交する２つの独立したマイクロストリップアンテナが構成される。配線基板１０３の片側の面には、アンテナ素子１００の給電ピン１０２の位置を非導体部とする外は、全面にグランドパターンを有しており、そのグランドパターンがアンテナ素子１００のグランド導体となる。給電はハイブリッド回路１０５を介して給電端子１０６により行われ、外部回路との接続は同軸線１０４を介して行う。このような構成により、広い周波数範囲にわたり軸比特性の良好な円偏波アンテナを実現できる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のアンテナは、アンテナの工法が複雑な点に問題がある。すなわち、給電点をパッチの端部でなくパッチの内部に有するため、給電ピン１０２が誘電体を貫通する必要があり、それが製造を複雑にする。
【０００４】
また、従来例のアンテナは、グランドパターンに対してパッチアンテナを実装している上面方向にのみ円偏波を放射できるのであって、グランドパターンに対して下面方向へ信号を送信することが不可能である。下面方向へも指向性を有するためには、グランドパターンに対して下面側にもマイクロストリップアンテナを配置する必要があり、そのためには、さらなるコスト増とアンテナサイズの大型化という問題を生じてしまう。
【０００５】
更に、従来のアンテナ素子１００は、実装されていない配線基板１０３の面に形成された導電性パターンにより実現されている。従って、その配線基板１０３上に下面方向の指向性を有するためにパッチアンテナを配置すると、ハイブリッド回路１０５を具現化するスペースがなくなってしまう。その結果、配線基板１０３の内層に計２個のハイブリッド回路１０５を作り込んでいく必要があり、アンテナ構造が更に複雑化し、アンテナの設計が非常に困難となる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、２以上の導電性エレメントと高周波回路とを有するアンテナであって、前記複数の導電性エレメントの内の少なくとも二本のエレメントが、９０°の角度のＶ字型に構成されており、複数の円偏波を放射することにより、簡易な構造にて多方向へ指向性利得を有する円偏波タイプのアンテナを実現することが出来る。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係るアンテナ、及びそれを用いた電子機器は、２本の導電性エレメントを９０°の角度をもって配置し、それぞれの導電性エレメントに９０°の位相差をもって等しい信号電力を供給すると共に一端が高周波回路と接続される給電回路の他端を、それぞれの導電性エレメントの端部に接続してなるアンテナであり、導電性エレメントが９０°の角度をもって配置され、それぞれの導電性エレメントに９０°の位相差をもって給電されるため、簡単な構造で安価でありながら２本の導電性エレメントが存在する面に対して直交する方向に円偏波を放射させることが可能となるという効果を有し、マルチパスフェージングに強いアンテナとして有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明のアンテナは、２以上の導電性エレメントと高周波回路とを有するアンテナであって、前記複数の導電性エレメントの内の少なくとも二本のエレメントが、９０°の角度のＶ字型に構成され、複数の円偏波を放射することが出来る。
【０００９】
また、本発明のアンテナは、９０°の角度のＶ字型に構成された２本の導電性エレメントを有し、それぞれの導電性エレメントに９０°の位相差をもって等しい信号電力を供給する給電回路と高周波回路からなるアンテナである。上記構成のアンテナは、導電性エレメントが９０°の角度をもって配置され、それぞれの導電性エレメントに９０°の位相差をもって給電されるため、２本の導電性エレメントが存在する面に対して直交する方向（以下、便宜上、上下方向と呼ぶ）に円偏波を放射させることが可能となる。
【００１０】
また、本発明のアンテナの給電回路をハイブリッド回路で構成すると、２本の導電性エレメントに同じ信号電力で、且つ、９０°の位相差をもって給電することが出来る。すなわち、ハイブリッド回路を採用することにより、ハイブリッド回路を高周波プリント基板上の導電性パターンにより具現化でき、また、２本の導電性エレメントについても高周波プリント基板上の導電性パターンにより具現化できることから、簡易な構造で安価に製造可能な上下方向に円偏波を放射することができるアンテナを実現できる。
【００１１】
また、本発明のアンテナは、９０°の角度のＶ字型に構成された２本の導電性エレメントを有し、Ｖ字型の基部で２本の導電性エレメントが電気的に接続され、接続された一端を高周波回路と接続するアンテナである。２本の導電性エレメントの先端を結ぶ直線方向をＸ軸とし、２本の導電性エレメントが存在する面に対して垂直方向をＺ軸としたときに、Ｘ軸からＺ軸方向への仰角が略３０°〜６０°、１２０°〜１５０°、−３０°〜−６０°、−１２０°〜−１５０°において、同相にて給電された２本の導電性エレメントから放射されるそれぞれの信号が位相差９０°にて空間合成されるとともに、それぞれの信号の当該空間における電界ベクトルの向きが直交しているため、その各仰角方向において円偏波を放射することができる。つまり、４つの方向に円偏波を放射することができるアンテナを、ハイブリッド回路を用いることなく簡易に実現することができる。
【００１２】
また、本発明のアンテナは、高周波回路が有するグランドの端部に導電性エレメントを配置したアンテナである。グランドの端部以外の部位に放射エレメントを配置した場合と比較して、グランドと導電性エレメントの間の電磁結合を低減することが可能となり、良好な軸比特性が実現できる。
【００１３】
また、本発明のアンテナは、高周波回路が有するグランドのコーナーで、且つ、そのコーナーの角度が略９０°である頂角部に、Ｖ字型に構成された２本の導電性エレメントの基部を配置したアンテナであり、各導電性エレメントの放射パターンは、導電性エレメントの軸に対して垂直方向において最も利得が高くなることにより、最も利得の高い方向にグランドが配置されないような位置関係になるように、２本の導電性エレメントをグランド端部の角度が略９０°となる角部先端に配置し、グランドと導電性エレメントの電磁結合を低減し、良好な軸比特性を実現したものである。
【００１４】
また、本発明のアンテナは、導電性エレメントがヘリカル形状、メアンダ形状またはジグザク形状のアンテナであり、導電性エレメントをヘリカル形状またはメアンダ形状などとすることによりアンテナの小型化を図ることが可能となる。
【００１５】
また、本発明のアンテナは、導電性エレメントおよび給電回路の少なくとも一方を高周波プリント基板上の導電性パターンにより構成したアンテナである。導電性エレメントの端部を研磨して長さを調整することにより、アンテナのインピーダンス特性と軸比特性の調整を容易に行えるとともに、高周波プリント基板上にてハイブリッド回路を含めて円偏波タイプのアンテナを具現化できるため、安価で調整の容易な円偏波タイプのアンテナを実現できる。
【００１６】
また、本発明のアンテナは、誘電体セラミック材料または磁性体材料の基体の表面または内層に導電性エレメントを形成したアンテナである。比誘電率および比透磁率の高い材料、例えば、Ｂｉ−Ｎｂ−Ｏ，Ｂｉ−Ｃａ−Ｎｂ−Ｏ，Ｂａ−Ｎｂ−Ｔｉ−Ｏ，Ｂｉ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｎｂ−Ｏ，Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｍ−Ｏ等を用いることにより、物理的な導電性エレメント長を短くすることが可能となり、円偏波タイプのアンテナの小型化を図ることが可能となる。
【００１７】
また、本発明のアンテナは、導電性エレメントの電気長を略λ/２とするアンテナである。導電性エレメントとして略λ/２を採用することにより、グランドに共振電流が流れにくいため、供給された信号の大部分が導電性エレメントから放射されることでグランドからの放射を抑圧できることにより、良好な軸比特性を有した円偏波タイプのアンテナを１つのアンテナのみにより実現できる。
【００１８】
また、本発明のアンテナは、高周波回路を有するグランドの端部に配置された２本の導電性エレメントが、グランドの有する面と直交する面上に配置されることを特長とするアンテナである。グランドと導電性エレメントが直交する位置関係で配置されるため、相互の結合が少なく、グランドからの不要な放射電力を低く抑えることができ、結果、良好な軸比特性を実現することができる。
【００１９】
また、本発明の電子機器は、本発明のアンテナを用いるもので、簡易な構造で上下方向または水平面に対して仰角±４５°、±１３５°の４方向に円偏波を放射可能な安価なアンテナを電子機器に用いることにより、安価で小型な電子機器を実現することが可能となる。例えば、マルチパスフェージングの影響を低減するために、直線偏波だけでなく円偏波を用いたワイヤレスＬＡＮの送信側アンテナとして使用する場合に有効である。
【００２０】
（実施の形態）
以下、本発明のアンテナ及びそれを用いた電子機器について、実施の形態を用いて説明する。実施例１〜９は何れも複数の円偏波を放射させることが可能な本発明の一実施の形態を具体的に説明する。
【００２１】
図１は、本発明の第１の実施例のアンテナＡ０１を示す。アンテナＡ０１は、略９０°の角度でＶ字型に配置された直線状の２本の導電性エレメント１および２と、アンテナ側端子３１，３２を介して２本の導電性エレメント１および２に信号を供給するハイブリッド回路３と、そのハイブリッド回路３と一定の間隔をもって配置されるグランド板４を有する。２本の導電性エレメント１および２をグランド板４の外側に配置しているので、導電性エレメント１乃至２とグランド板との電磁結合が緩和される構成になっている。ハイブリッド回路３の回路側端子３５，３６へは、終端器５と給電線路６が接続され、給電線路６の他端は高周波回路７と接続されている。なお、給電線路６はグランド板４と一定間隔をもって絶縁状態で配置されている。具体的にはマイクロストリップライン等により給電線路６が構成される。また、終端器５の他の端部はグランド板４へ短絡されている。アンテナ側端子３１および３２からそれぞれ導電性エレメント１および２へ供給される信号は、電力については互いに略同等であるが、信号の位相差が９０°である。例えば、導電性エレメント１の信号が導電性エレメント２の信号に対して９０°位相が進んでいる場合には、＋Ｚ軸方向へ右旋円偏波が放射され、−Ｚ軸方向へ左旋円偏波が放射されることとなる。
【００２２】
図２Ａ−Ｃに導電性エレメント１および２の電気長を略λ／２とした場合のＹＺ面の放射特性を示す。図２Ａが右旋円偏波の放射パターン、図２Ｂが左旋円偏波の放射パターンであり、これらの図より、水平方向を除く略全方位へ円偏波を放射していることが分かる。また、同図２ＣにＹＺ面における軸比特性を示すが、Ｙ軸近傍を除く広い範囲において良好な軸比特性を実現していることがわかる。以上より、直線上の導電性エレメント２本のみの簡易なアンテナ構造により、広い角度範囲で円偏波を放射できるアンテナを実現できる。
【００２３】
次に、図３Ａ−Ｃには導電性エレメントの電気長を略λ／４とした場合のＹＺ面の放射パターンを示す。図３Ａが右旋円偏波の放射パターン、図３Ｂが左旋円偏波の放射パターンであり、図２Ａ，Ｂの放射パターンと比較して−Ｙ軸方向の放射利得が大きくなっていることが分かる。これは、電気長λ／２の導電性エレメント１および２を用いた場合に比べてグランド板４上に流れる共振電流の量が増加したためである。それに対して、電気長λ／２の導電性エレメント１および２を用いた場合はグランド板４上の共振電流の量が小さく、供給電力の大部分が導電性エレメント１および２上に流れるため、＋Ｙ軸方向の放射利得が大きくなっている（図２Ａ，２Ｂ参照）。
【００２４】
また、図３Ｃは電気長λ／４の導電性エレメント１および２を使用した場合のＹＺ面における軸比特性を示している。図３Ｃの軸比特性は、図２Ｃの軸比特性に比べて特性が劣化していることが分かるが、これはグランド板４に流れる共振電流からの放射により、軸比特性が劣化したものと考えられる。
【００２５】
以上より、アンテナが配置される領域に余裕がある場合には、電気長λ／２の導電性エレメント１，２を使用したほうが広い角度範囲にわたって良好な軸比特性を実現できることが分かる。
【００２６】
図４に本発明の第２の実施例を示す。図４のアンテナＡ０２は、略９０°の開き角を持つＶ字型に配置される電気長が略λ／２の導電性エレメント１および２を有し、さらに、その導電性エレメント１および２の一端を電気的に接続する接続点３３と、その接続点３３に接続される高周波回路７を有する。また、グランド板４の外側に、２本の導電性エレメント１乃至２をグランド板４と絶縁して配置することにより、２本の導電性エレメント１および２とグランド板４の電磁結合の低減を図っている。電気長λ／２の導電性エレメントを採用していることにより、グランド板４上には共振電流は流れにくく、供給された信号電力の大部分は導電性エレメント１および２上を流れることとなる。この場合、各導電性エレメント１および２上の電流分布は導電性エレメントの略中央部分（図４中１ｃおよび２ｃ）が最も大きくなり、両端部が小さくなる。
【００２７】
図５は、図４の直線Ｘ１における放射方向の概略図を示したものである。図５には、２本の導電性エレメント１および２のそれぞれの中点１ｃおよび２ｃの間の距離Ｄと、点１ｃ、２ｃから同相で放射される電磁波が角度θの方向において有する各電磁波の差分距離Ｌが示される。距離Ｌがアンテナの使用周波数のλ／４の距離になる時の角度θにおいて、点１ｃ、２ｃからの信号の位相が９０°ずれることとなる。上記の条件を満たす角度θは全部で４つ存在し、それぞれの角度において、点１ｃ、２ｃからの電磁波は空間において位相差９０°で合成されると共に、それぞれの電磁波のベクトルは略直交しているため、円偏波を放射できることとなる。上記の動作原理により、図４に示したようにハイブリッド回路を用いない簡易な構造により、４つの方向に円偏波を放射できるアンテナを実現できる。
【００２８】
図６Ａ−Ｃに、図４のアンテナのＺＸ面における放射特性を示す。図６Ａが右旋円偏波の放射パターン、図６Ｂが左旋円偏波の放射パターンであり、略９０°の角度を隔てて、右旋と左旋の円偏波が放射されていることが分かる。また、図６ＣにＺＸ面における軸比特性を示す。図６Ｃからも、Ｘ軸、Ｚ軸を除く広範囲な領域において良好な軸比特性を実現できていることが分かる。
【００２９】
図７に本発明の第３の実施例を示す。図７のアンテナＡ０３は、第２の実施例のアンテナＡ０２と同様な構成要素からなるが、２本の導電性エレメント１および２の接続点３３近傍のグランド板４の形状が異なる。図７に示すようにグランド板４が、接続点３３に向かって尖った三角形状部を有することにより、グランド板４と導電性エレメント１および２の電磁結合の低減が図られる。各導電性エレメント１、２からの放射利得が最大となるのは、各導電性エレメント１，２の軸と直交する方向である。従って、その直交方向にグランド板４が極力配置されないような構成とするためには、図７に示すようなグランド板４の形状を採用することが効果的である。
【００３０】
図８Ａ−Ｃに、図７のアンテナのＺＸ面における放射特性を示す。図８Ａが右旋円偏波の放射パターン、図８Ｂが左旋円偏波の放射パターンであり、図８Ｃが軸比特性をそれぞれ示す。図６Ａ−Ｃと比較して、軸比特性の改善が図られていることがわかる。これは、グランド板４との電磁結合が低減されたことにより、グランド板４に誘起されて発生した共振電流からの放射が小さくなったことに起因するものと考えられる。
【００３１】
第３の実施例と同様の考え方により、導電性エレメント１および２の配置位置を図９のようにグランド板４の角部(コーナー)とした場合も、良好な軸比特性が得られることは言うまでも無い。図９の構成のアンテナＡ０３１にすることで、導電性エレメント１および２を含む面をグランド板４の存在する面に対して直交するように配置しても、電磁結合を低減する効果が得られる。
【００３２】
図１０Ａ、Ｂに本発明の第４の実施例のアンテナＡ０４を示す。図１０Ａ、ＢのアンテナＡ０４は、第２の実施例のアンテナＡ０２を、高周波プリント基板８を用いて作成したものである。つまり、高周波プリント基板８の上面に導電性エレメント１および２と、高周波回路７を配置し、裏面にグランド板４を形成した構成である。このような構成とすることにより、４方向に円偏波を放射可能なアンテナを簡易かつ安価に実現できる。同様に、図１１Ａ、ＢのアンテナＡ０４１は、実施例１のアンテナＡ０１を、高周波プリント基板８を用いて作成したものである。
【００３３】
図１２Ａ、Ｂに本発明の第５の実施例を示す。図１２Ａ、Ｂに示すアンテナＡ０４２は、第４の実施例で用いた導電性エレメント１および２の先端部分の形状をメアンダ形状９として、各導電性エレメント１，２の物理的な形状の小型化を図ったものである。
【００３４】
また、図１３は、導電性エレメント１および２をセラミック等により具現化したアンテナＡ０５を示している。図１３において、セラミック基体１０の上面には導電性エレメント１および２が導電性ペーストを焼成することにより形成される。セラミック基体１０の端部には導電性エレメント１および２の一端と接続される給電導体（図示せず）が形成され、導電性エレメント１，２と接続されていない他端が高周波回路（図示せず）と接続されることにより、導電性エレメント１および２に信号が供給される。
【００３５】
このようにセラミック基体１０の表面上でアンテナを形成すると、セラミックの比誘電率により波長短縮を図ることができるため、小型化を実現することが可能となる。尚、導電性エレメント１および２の開放端付近のエレメント幅Ｗ１をそれ以外の部分のエレメント幅Ｗ２より幅広くしている。このようにすることで開放端部分のインピーダンスを低減させられるので、導電性エレメントの物理的な長さを短くすることが可能となる。また、本実施例５においてはセラミック基体１０の表面上にエレメント１，２を形成したが、基板内部にエレメント１，２を形成しても同様の効果が得られると共に、セラミックに代えて磁性体材料を用いても良いことは言うまでもない。
【００３６】
図１４に本実施の形態のアンテナを通信機器に用いた例を示す。本発明のアンテナ１２を搭載したアクセスポイント１１が映像情報を送信し、右旋円偏波および左旋円偏波のアンテナが搭載されたＰＤＰや液晶テレビなどのＡＶ機器１３がその信号を受信し、映像等を再生するものである。ＡＶ機器１３が使用される家庭環境においては、壁、床、天井、人等により、電磁波が反射、回折等されるため、ＰＤＰや液晶テレビ１３が受信する信号は様々なパス（以下、マルチパスと呼ぶ）を通ってきた信号の合成波となる。このため、各信号の位相の反転等により、受信信号のレベルが著しく劣化し、映像を受信できなくなる現象が発生する場合もある。
【００３７】
このような現象を低減するためには、受信するマルチパス波のパスの数を少なくし、受信信号の位相の反転による受信電力の劣化を低減する必要がある。例えば、円偏波を無線通信に使用した場合、壁等の反射体により円偏波が反射された場合、右旋円偏波だったものは左旋円偏波へ変換され、また左旋円偏波だったものは右旋円偏波へ変換される。つまり、送信側から右旋円偏波を送信し、右旋円偏波アンテナで受信する場合、１回、反射体にて反射された反射波は左旋円偏波となっているため受信されず、直接波である右旋円偏波のみを受信でき、マルチパス波を減らして受信電力の劣化を低減することが可能となる。
【００３８】
但し、この場合、送信アンテナとして、無指向性に近い放射パターンを持った円偏波アンテナを用いる必要がある。すなわち、簡易移動が可能な液晶テレビ等については、特定の位置に固定されることが少ないため、映像データを送信するアクセスポイントのアンテナを無指向性とすることが望ましい。本発明の円偏波タイプのアンテナを使用することにより、１つの円偏波タイプのアンテナのみで所望の特性を実現でき、無線通信機器を安価に提供することができる。図１４においては、ＳＴＢ（セット・トップ・ボックス）等のアクセスポイント１１に内蔵された本発明のアンテナから送信された円偏波を、液晶テレビなどのＡＶ機器１３に内蔵された右旋円偏波アンテナ１４および左旋円偏波アンテナ１５によるダイバーシティアンテナにて受信することにより、ＡＶ機器１３を室内の任意の位置に移動しても、良好な映像受信が可能となる。
【００３９】
次に、図１５Ａ−Ｄおよび図１６Ａ−Ｃを用いて本発明の第６の実施例のアンテナＡ０６を示す。図１５Ａ−Ｄは、本発明の動作を理解するために簡略化したアンテナＡ０６の３面図である。図では、第１の導電性エレメント１および第２の導電性エレメント２が一端で電気的に接続され、接続部分とグランド４との間に給電部１１が接続されている。このアンテナモデルにおいて、第１の導電性エレメント１および第２の導電性エレメント２のエレメント長はそれぞれ２８ｍｍであり、グランド４の寸法は８０ｍｍ×４８ｍｍであり、給電部１１が接続される部分が三角形（頂点が９０°の角度を有する）に加工されたグランド（高さ１０ｍｍ）が接続されている。図１５Ｄは、アンテナＡ０６の斜視図を示す。図１６に本実施例の４．８５ＧＨｚにおけるアンテナＡ０６のアンテナ特性を示す。図１６Ａ、Ｂは、それぞれ、右旋円偏波成分、左旋円偏波成分の放射パターン（ＸＺ面）であり、それぞれの放射利得のピークが９０°づつシフトした形で、円偏波が放射されることが理解できる。また、図１６ＣにＺＸ面での軸比特性を示す。これらの結果より、４つの方向において、良好な軸比特性が実現できていることがわかる。４つの方向とは、ＺＸ面において±４５°、±１３５°の方向である。
【００４０】
以上より、図１５に示したような簡単なアンテナ構造で、４つの方向に円偏波を放射させることが可能となり、安価で概ね無指向性の円偏波アンテナを提供できる。
【００４１】
図１７Ａ−Ｄ、図１８Ａ−Ｅに本発明の第７の実施例のアンテナＡ０７を示す。なお、実施例６で説明したアンテナＡ０６と同様の構成については、同一符号を付し、その説明を省略する。図１７Ａ、Ｂ、Ｃは、本発明の動作を理解するための簡略アンテナモデルの３面図である。アンテナＡ０７は、３本の導電性エレメントを有する。第１の導電性エレメント１はＺ軸と平行な軸方向に配置され、第２の導電性エレメント２および第３の導電性エレメント１２はそれぞれ±Ｙ軸方向に配置され、それぞれの一端で給電部１１と接続されている。導電性エレメント１，２，１２の長さは何れも２８ｍｍである。図１７Ｄに当該モデルの斜視図を示す。図１８には図１７に示したアンテナモデルの５．１５ＧＨｚのアンテナ特性を示す。図１８Ａ、Ｂは、それぞれ、右旋円偏波成分、左旋円偏波成分の放射パターン（ＸＺ面）であり、それぞれの放射利得のピークが９０°づつシフトした形で、円偏波が放射されることが理解できる。また、図１８Ｃ、Ｄ、Ｅには、それぞれΦ＝０°、４０°、１４０°方向の軸比特性を示す。ここで、角度Φは、図１７Ｄに説明するように、ＸＹ面上で、Ｘ軸に対してなす角をいう。
【００４２】
図１８Ｃより、Φ＝０°においては、Ｘ軸およびＺ軸を除いて良好な軸比特性が実現できていることがわかる。また、図１８Ｄ,Ｅより、Φ＝４０°、１４０°においても、それぞれ低い軸比特性を実現できている。これは、互いに９０°の角度で配置された第１の導電性エレメント１と第２の導電性エレメント２による第一の組合せ、および、互いに９０°の角度を持って配置された第１の導電性エレメント１と第３の導電性エレメント１２による第二の組合せ、の二種類のエレメントの組み合わせからそれぞれ円偏波が放射されることにより、多くの方向において軸比良好な特性を実現できたと考えられる。以上より、図１７に示したアンテナＡ０７は簡単な構造で、多数方向へ円偏波を放射させることできる。第７の実施例のアンテナＡ０７について、導電性エレメント１、２または１２の先端部分の形状をヘリカル形状や、メアンダ形状またはジグザグ形状にしてもよい。
【００４３】
図１９Ａ−Ｄおよび図２０Ａ−Ｅを用いて、本発明の第８の実施例のアンテナＡ０８を説明する。なお、実施例６のアンテナＡ０６と同様の構成を有するものについては、同一符号を付しその説明を省略する。図１９Ａ、Ｂ、Ｃは本発明の動作を理解するための簡略アンテナモデルの３面図である。第１の導電性エレメント１および第２の導電性エレメント２は、実施例２のアンテナＡ０２と同様に配置されており、さらに、第３の導電性エレメント１２と第４の導電性エレメント１３がそれぞれ±Ｙ軸方向にそれぞれの端部を給電部１１に接続する形で設置されている。図１９Ｄに当該アンテナモデルの斜視図を示す。図２０Ａ−Ｅには、アンテナＡ０８の４．８５ＧＨｚにおける放射特性を示す。図２０Ａ、Ｂはそれぞれ、右旋円偏波成分、左旋円偏波成分の放射パターン（ＸＺ面）であり、それぞれの放射利得のピークが９０°づつシフトした形で、円偏波が放射されることが理解できる。また、図２０Ｃ、Ｄ、Ｅは、それぞれ、Φ＝０°、３０°、１５０°の軸比特性を示す。ここで、角度Φは、図１９Ｄに説明するように、ＸＹ面上で、Ｘ軸に対してなす角をいう。
【００４４】
図２０Ｃが示すように、Φ＝０°においては、Ｘ軸およびＺ軸を除いて良好な軸比特性が実現できていることがわかる。また、図２０Ｄ、Ｅより、Φ＝３０°、１５０°においても、それぞれ低い軸比特性を実現できている。これは、第１の導電性エレメント１と第２の導電性エレメント２との第１の組合せ、第３の導電性エレメント１２と第１の導電性エレメント１との第２の組合せ、第３の導電性エレメント１２と第２の導電性エレメント２との第３の組合せ、第４の導電性エレメント１３と第１の導電性エレメント１との第４の組合せ、および第４の導電性エレメント１３と第２の導電性エレメント２との第５の組合せに属する各エレメントが互いに９０°の角度で配置され、これらの５つの導電性エレメントの組み合わせからそれぞれ円偏波が放射されるため、より多くの方向において軸比良好な特性を実現できたと考えられる。以上より、図１９に示したアンテナＡ０８は簡単な構造で、多数方向へ円偏波を放射させることできる。
【００４５】
４本の導電性エレメントを用いた実施例９のアンテナＡ０９の構成の一例を、図２１Ａ−Ｄに示す。なお、アンテナＡ０６の構成と同様の構成を有するものについては、同一符号を付しその説明を省略する。図２１Ａ、Ｂ、Ｃは当該アンテナの３面図である。第１の導電性エレメント１および第２の導電性エレメント２は、実施例２のアンテナＡ０２と同様な位置に設置される。また、第３の導電性エレメント１２および第４の導電性エレメント１３は、実施例６に示すアンテナＡ０６の第１の導電性エレメント１および第２の導電性エレメント２と同様な位置に設置される。実施例９に示すアンテナ構成によっても、多数方向に軸比特性の良好な円偏波を放射することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明に係るアンテナ、及びそれを用いた電子機器は、２本の導電性エレメントを９０°の角度をもって配置し、それぞれの導電性エレメントに９０°の位相差をもって等しい信号電力を供給すると共に一端が高周波回路と接続される給電回路の他端を、それぞれの導電性エレメントの端部に接続してなるアンテナであり、導電性エレメントが９０°の角度をもって配置され、それぞれの導電性エレメントに９０°の位相差をもって給電されるため、簡単な構造で安価でありながら２本の導電性エレメントが存在する面に対して直交する方向に円偏波を放射させることが可能となるという効果を有し、マルチパスフェージングに強いアンテナとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施の形態のアンテナの上面図
【図２】Ａは本発明の実施の形態の導電性エレメント長がλ／２の場合の右旋円偏波放射特性図、Ｂは本発明の実施の形態の導電性エレメント長がλ／２の場合の左旋円偏波放射特性図、Ｃは本発明の実施の形態の導電性エレメント長がλ／２の場合の軸比特性図
【図３】Ａは本発明の実施の形態の導電性エレメント長がλ／４の場合の右旋円偏波放射特性図、Ｂは本発明の実施の形態の導電性エレメント長がλ／４の場合の左旋円偏波放射特性図、Ｃは本発明の実施の形態の導電性エレメント長がλ／４の場合の軸比特性図
【図４】本発明の実施の形態のアンテナの上面図
【図５】本発明の実施の形態の放射方向概略図
【図６】Ａは本発明の実施の形態の導電性エレメント長がλ／２の場合の右旋円偏波放射特性図、Ｂは本発明の実施の形態の導電性エレメント長がλ／２の場合の左旋円偏波放射特性図、Ｃは本発明の実施の形態の導電性エレメント長がλ／２の場合の軸比特性図
【図７】本発明の実施の形態のアンテナの上面図
【図８】Ａは本発明の実施の形態の導電性エレメント長がλ／２の場合の右旋円偏波放射特性図、Ｂは本発明の実施の形態の導電性エレメント長がλ／２の場合の左旋円偏波放射特性図、Ｃは本発明の実施の形態の導電性エレメント長がλ／２の場合の軸比特性図
【図９】本発明の実施の形態の別アンテナの上面図
【図１０】Ａは本発明の実施の形態のアンテナの上面図、Ｂは本発明の実施の形態のアンテナの側面図
【図１１】Ａは本発明の実施の形態の別アンテナの上面図、Ｂは本発明の実施の形態の別アンテナの側面図
【図１２】Ａは本発明の実施の形態のアンテナの上面図、Ｂは本発明の実施の形態のアンテナの側面図
【図１３】本発明の実施の形態のアンテナの斜視図
【図１４】本発明のアンテナを内蔵した通信機器の概略図
【図１５】Ａは本発明の実施の形態のアンテナの側面図、Ｂは本発明の実施の形態のアンテナの側面図、Ｃは本発明の実施の形態のアンテナの上面図、Ｄは本発明の実施の形態のアンテナの斜視図
【図１６】Ａは本発明の実施の形態の導電性エレメント長がλ／２の場合の右旋円偏波放射特性図、Ｂは本発明の形態の導電性エレメント長がλ／２の場合の左旋円偏波放射特性図、Ｃは本発明の実施の形態の導電性エレメント長がλ／２の場合の軸比特性図
【図１７】Ａは本発明の実施の形態のアンテナの側面図、Ｂは本発明の実施の形態のアンテナの側面図、Ｃは本発明の実施の形態のアンテナの上面図、Ｄは本発明の実施の形態のアンテナの斜視図
【図１８】Ａは本発明の実施の形態の導電性エレメント長がλ／２の場合の右旋円偏波放射特性図、Ｂは本発明の実施の形態の導電性エレメント長がλ／２の場合の左旋円偏波放射特性図、Ｃは本発明の実施の形態の導電性エレメント長がλ／２の場合の軸比特性図（Φ＝０°）、Ｄは本発明の実施の形態の導電性エレメント長がλ／２の場合の軸比特性図（Φ＝４０°）、Ｅは本発明の実施の形態の導電性エレメント長がλ／２の場合の軸比特性図（Φ＝１４０°）
【図１９】Ａは本発明の実施の形態のアンテナの側面図、Ｂは本発明の実施の形態のアンテナの側面図、Ｃは本発明の実施の形態のアンテナの上面図、Ｄは本発明の実施の形態のアンテナの斜視図
【図２０】Ａは本発明の実施の形態の導電性エレメント長がλ／２の場合の右旋円偏波放射特性図、Ｂは本発明の実施の形態の導電性エレメント長がλ／２の場合の左旋円偏波放射特性図、Ｃは本発明の実施の形態の導電性エレメント長がλ／２の場合の軸比特性図（Φ＝０°）、Ｄは本発明の実施の形態の導電性エレメント長がλ／２の場合の軸比特性図（Φ＝３０°）、Ｅは本発明の実施の形態の導電性エレメント長がλ／２の場合の軸比特性図（Φ＝１５０°）
【図２１】Ａは本発明の実施の形態のアンテナの側面図、Ｂは本発明の実施の形態のアンテナの側面図、Ｃは本発明の実施の形態のアンテナの上面図、Ｄは本発明の実施の形態のアンテナの斜視図
【図２２】Ａは従来のアンテナの上面図、Ｂは従来のアンテナの正面図、Ｃは従来のアンテナの下面図
【符号の説明】
【００４８】
Ａ０１−Ａ０９  アンテナ
２,１２,１３  導電性エレメント
３  ハイブリッド回路
４  グランド板
５  終端器
６  給電線路
７  高周波回路
８  高周波プリント基板
９  メアンダ形状 meander shape
１０  セラミック基体
１１  給電点
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2004109858.tif 000027
【図２】
2004109858.tif 000028
【図３】
2004109858.tif 000029
【図４】
2004109858.tif 000030
【図５】
2004109858.tif 000031
【図６】
2004109858.tif 000032
【図７】
2004109858.tif 000033
【図８】
2004109858.tif 000034
【図９】
2004109858.tif 000035
【図１０】
2004109858.tif 000036
【図１１】
2004109858.tif 000037
【図１２】
2004109858.tif 000038
【図１３】
2004109858.tif 000039
【図１４】
2004109858.tif 000040
【図１５】
2004109858.tif 000041
【図１６】
2004109858.tif 000042
【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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【国際調査報告】
2004109858.tif 000049
2004109858.tif 000050
2004109858.tif 000051
2004109858.tif 000052