(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直偏波用のアンテナ素子と水平偏波用のアンテナ素子を備えたアンテナ装置において，
前記垂直偏波用のアンテナ素子は，スリーブアンテナ，又は，垂直ダイポールを軸方向に複数段配置してなるコリニアアンテナからなり，
前記水平偏波用のアンテナ素子は，
フォールデッドダイポールアンテナの放射素子である２本の線状導電体を，その先端が相互に接触することのないように湾曲させることにより形成された円形ダイポールアンテナを複数備え，
該複数の円形ダイポールアンテナを，前記線状導電体によって囲まれる領域の中心点を通過する軸線が同一線上となるように，前記円形ダイポールアンテナから放射される電波の略１／２波長又は略１波長の長さだけ離して配設し，各円形ダイポールアンテナの出力を移相合成して出力するよう構成されており，
しかも，前記水平偏波用のアンテナ素子を構成する複数の円形ダイポールアンテナは，給電点の位置が同一方向を向くことのないように配設されていることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記水平偏波用のアンテナ素子は，前記垂直偏波用のアンテナ素子の下側位置に配設され，
当該垂直偏波用のアンテナ素子から引き出される給電線は，前記水平偏波用のアンテナ素子を構成する円形ダイポールアンテナにおいて前記線状導電体によって囲まれる領域の略中心部を通るように配設されていること，
を特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記垂直偏波用のアンテナ素子で受信した信号を出力するか，前記水平偏波用のアンテナ素子で受信した信号を出力するかを選択的に切換可能に構成した偏波切換部を備え，
前記垂直偏波用のアンテナ素子と前記水平偏波用のアンテナ素子と当該偏波切換部とは，同一軸線方向に配設されていること，
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，主に移動体や無線ＬＡＮ等の通信に利用されるアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来，移動体通信用のアンテナとして，水平偏波と垂直偏波に対応するクロスダイポールアンテナをダイバーシティにした偏波ダイバーシティアンテナが知られている。
（例えば，特許文献１の従来技術参照）
また，無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）等に用いるアンテナとしては，垂直偏波や水平電波の信号に対応するよう，垂直偏波無指向性アンテナ若しくは水平偏波８の字指向性アンテナ等の，簡単且つ安価に実現できる構成のアンテナが一般的に使われている現実があった。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１３０１４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし，クロスダイポールアンテナを用いた偏波ダイバーシティアンテナは，外形が大きくなることから，移動体や，携帯端末には使いづらいといった問題があった。
また，近年における多様な通信システムが提供されている現状においては，電波の効率的な使用を行うために，垂直偏波や水平偏波の電波が使用されることがあり，従来から使われている，垂直偏波無指向性アンテナ若しくは水平偏波８の字指向性アンテナのような，簡単な構成で実現できる一般的なアンテナ装置を備えただけの端末装置では，その使用状態や使用する場所などによって，電波が水平偏波であったり垂直偏波であったりで，偏波によって受信レベルが異なることになり通信品質の低下を招くといった問題があった。
本発明は，こうした問題に鑑みなされたものであり，簡単な構成で製造ができ，しかも，所望の性能を有する偏波ダイバーシティアンテナを実現可能な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】
【０００５】
かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は，
垂直偏波用のアンテナ素子と水平偏波用のアンテナ素子を備えたアンテナ装置において，
前記垂直偏波用のアンテナ素子は，スリーブアンテナ，又は，垂直ダイポールを軸方向に複数段配置してなるコリニアアンテナからなり，
前記水平偏波用のアンテナ素子は，
フォールデッドダイポールアンテナの放射素子である２本の線状導電体を，その先端が相互に接触することのないように湾曲させることにより形成された円形ダイポールアンテナを複数備え，
該複数の円形ダイポールアンテナを，前記線状導電体によって囲まれる領域の中心点を通過する軸線が同一線上となるように，前記円形ダイポールアンテナから放射される電波の略１／２波長又は略１波長の長さだけ離して配設し，各円形ダイポールアンテナの出力を移相合成して出力するよう構成されており，
しかも，前記水平偏波用のアンテナ素子を構成する複数の円形ダイポールアンテナは，給電点の位置が同一方向を向くことのないように配設されていることを特徴とする。
【０００８】
また，請求項２に記載の発明は，請求項１に記載のアンテナ装置において，前記水平偏波用のアンテナ素子は，前記垂直偏波用のアンテナ素子の下側位置に配設され，当該垂直偏波用のアンテナ素子から引き出される給電線は，前記水平偏波用のアンテナ素子を構成する円形ダイポールアンテナにおいて前記線状導電体によって囲まれる領域の略中心部を通るように配設されていることを特徴とする。
【０００９】
また次に，請求項３に記載の発明は，請求項１又は請求項２に記載のアンテナ装置において，
前記垂直偏波用のアンテナ素子で受信した信号を出力するか，前記水平偏波用のアンテナ素子で受信した信号を出力するかを選択的に切換可能に構成した偏波切換部を備え，
前記垂直偏波用のアンテナ素子と前記水平偏波用のアンテナ素子と当該偏波切換部とは，同一軸線方向に配設されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に記載のアンテナ装置によれば，垂直偏波用のアンテナ素子が，スリーブアンテナ，又は，垂直ダイポールを軸方向に複数段配置してなるコリニアアンテナにより，垂直偏波無指向性アンテナ素子として構成され，水平偏波用のアンテナ素子が，フォールデッドダイポールアンテナの放射素子である２本の線状導電体を，その先端が相互に接触することのないように湾曲させることにより形成された円形ダイポールアンテナにより，水平偏波無指向性アンテナ素子として構成されている。
このため，請求項１に記載のアンテナ装置によれば，簡単な構成で製造ができ，延いては製品の価格を安価にできる。また，各アンテナ素子を，無指向性にすることができるので，水平面の指向特性を改善した偏波ダイバーシティアンテナを提供することができる。
【００１１】
また，請求項１に記載のアンテナ装置によれば，水平偏波用のアンテナ素子が，複数の円形ダイポールアンテナを，線状導電体によって囲まれる領域の中心点を通過する軸線が同一線上となるように，円形ダイポールアンテナから放射される電波の略１／２波長又は略１波長の長さだけ離して配設し，各円形ダイポールアンテナの出力を移相合成して出力するよう構成されているので，水平偏波用のアンテナ素子の利得を高くすることができる。
また更に，請求項１に記載のアンテナ装置によれば，水平偏波用のアンテナ素子を構成する複数の円形ダイポールアンテナが，給電点の位置が同一方向を向くことのないように配設されることから，水平面の指向特性をより改善することができる。
【００１２】
次に，請求項２に記載のアンテナ装置によれば，水平偏波用のアンテナ素子が，垂直偏波用のアンテナ素子の下側位置に配設され，垂直偏波用のアンテナ素子から引き出される給電線は，水平偏波用アンテナ素子の線状導電体によって囲まれる領域の略中心部を通るように配設される。このため，水平偏波用のアンテナ素子の特性が，垂直偏波用のアンテナ素子から引き出される給電線の影響を受けるのを少なくすることができ，これによって所望の性能を有する偏波ダイバーシティアンテナを提供できる。
【００１３】
また，請求項３に記載のアンテナ装置によれば，垂直偏波用のアンテナ素子で受信した信号を出力するか，水平偏波用のアンテナ素子で受信した信号を出力するかを選択的に切換可能に構成した偏波切換部を備え，垂直偏波用のアンテナ素子と水平偏波用のアンテナ素子と偏波切換部とは，同一軸線方向に配設されていることから，アンテナの外形が細くスマートで，所望の性能を有する偏波ダイバーシティアンテナを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に，本発明を具体化した実施形態の例を，図面を基に詳細に説明する。
図１は本発明の参考例となる偏波ダイバーシティアンテナの構成（実施例１）を表し，図２はその変形例を表す。また，図３は本発明の前提となる偏波ダイバーシティアンテナの構成（実施例２）を表し，図４は本発明が適用された偏波ダイバーシティアンテナの構成（実施例３）を表す。
【実施例１】
【００１５】
図１は本発明の参考例となる偏波ダイバーシティアンテナ２の構成例を示す図であり，同一軸線方向に上から垂直偏波受信用のアンテナ素子としてのスリーブアンテナ１０，水平偏波受信用のアンテナ素子としての円筒スロットアンテナ２０が配置されている。
【００１６】
前記スリーブアンテナ１０は，中心導体１２を装着した内部絶縁体１３と，当該内部絶縁体１３を覆うように導電材料で形成された外部導体１５とからなる給電線１１の先端を給電点１４として，そこから上方に向けて１／４波長の前記中心導体１２を露出させたエレメント部１２ａを形成し，下方に向けては，上端が前記外部導体１５の先端部に接続された１／４波長の長さを有する同軸円管１６（スリーブ）を，給電線１１の外側にかぶせたものであり，図の如く配置した場合のスリーブアンテナ１０の指向性は，垂直偏波に対して無指向性となる。
尚，前記給電線１１は外部導体１５として金属パイプを用いた例を示したが，合成樹脂材からなる外部絶縁体を有した所謂同軸ケーブルを用いて形成してもよいし，プリント配線板等を用いても良く，特にその構成は実施例に限定されるものではない。
【００１７】
前記円筒スロットアンテナ２０は，導電性材料で形成され両端を開放した筒状の同軸円管２６に，該同軸円管２６の軸線方向に長さが１／２波長の長孔のスロット２８を形成したものであり，そのスロット２８の長辺側の略中央部に給電点２４，２４を設け，同軸円管２６の下方向から同軸円管２６に挿通された給電線２１の中心導体と外部導体を，夫々前記給電点２４，２４に接続してなるように構成されたものであり，図の如く配置した場合の円筒スロットアンテナ２０の指向性は，水平偏波に対して無指向性となる。
【００１８】
前記スリーブアンテナ１０を構成すると共に，このアンテナ素子から引き出される給電線１１は，前記円形スロットアンテナ２０の同軸円管２６の略中央部を挿通して下方向に所定の長さ引き出されている。
この時，前記同軸円管２６の内周面に所定の方法で保持されると共に，前記給電線１１を保持するための保持部材を備えさせれば，前記スリーブアンテナ１０と円形スロットアンテナ２０とを所定の寸法（１／４波長以下）だけ離して，該円形スロットアンテナ２０は給電線１１と固着することができる。
【００１９】
前記スロットアンテナ１０の給電線１１と，円形スロットアンテナ２０の給電線２１の他方端側は，偏波切換部５０に所定の方法で接続されている。
この偏波切換部５０は，例えば高周波リレーや電子スイッチからなる２系統の伝送経路を選択的に切換可能に構成された経路選択手段５１を備えており，該経路選択手段５１の接続端５１ａには前記スリーブアンテナ１０からの給電線１１が，経路選択手段５１の接続端５１ｂには前記円形スロットアンテナ２０からの給電線２１が夫々接続され，経路選択手段５１の接続端５１ｃはアンテナ１の接続端子５に接続されている。
５３は前記経路選択手段５１の制御手段であり，図には示されない，例えば，前記出力端子に接続された伝送線路に端末側から重畳されてくる電源信号を高周波信号から分離するための電源信号分離フィルタと，該電源信号分離フィルタによって分離された電源信号に基づいて前記経路選択手段５１を切換制御するための制御信号を生成する，例えばトランジスタやオペアンプ等から構成される制御信号生成回路とから構成されている。
尚，本発明の実施例においては，偏波切換部５０はアンテナに内蔵させた例を示したが，特にこの実施例に限定されるものではなく，例えば当該偏波切換部５０を，このアンテナを接続する機器（無線ＬＡＮ等）側に内蔵させて切換えるようにしても良い。この場合，このアンテナは図２に示すように，垂直偏波用と水平偏波用の２つの接続端子６，７を有する構成されるので，垂直偏波と水平偏波の電波を使って同時に通信するような使い方にも対応できる。
また，２周波用のアンテナとして構成させてもよい。
【実施例２】
【００２０】
次に本発明の前提となる参考例の偏波ダイバーシティアンテナについて，図３を参照して説明する。尚，以下の説明では，上記参考例（実施例１）のアンテナと同様の構成要素については時に明記しない限り同一符号を付与し，詳細な説明は省略する。
【００２１】
図３に示すように，本参考例の偏波ダイバーシティアンテナ２は，水平偏波用のアンテナ素子として，円形ダイポールアンテナ３０を用いて構成したものである。この円形ダイポールアンテナ３０は長さが略１／２波長のフォールデッドダイポールアンテナから構成されており，このフォールデッドダイポールアンテナの放射素子である各線状導電体３２，３３を，前記フォールデッドダイポールアンテナの先端部が相互に接触することのないように湾曲に形成して，互いに対抗配置すると共に，前記フォールデッドダイポールアンテナの先端部とこのダイポールアンテナの給電点３４，３４とが互いに対向配置するように構成されており，図の如く配置した場合の円形ダイポールアンテナ３０の指向性は，水平偏波に対して無指向性となる。
【００２２】
この円形ダイポールアンテナ３０の給電点３４，３４には給電線３１が接続され，該給電線３１の先端側は偏波切換部５０に接続されている。該偏波切換部５０には整合回路５５が備えられており，アンテナ素子からの前記給電線３１のインピーダンスを７５Ω又は５０Ωのような所望のインピーダンスに変換した後に，経路選択手段５１の接続端５１ｂに接続されている。
また，前記円形ダイポールアンテナ３０の上方には，前記スリーブアンテナ１０が１／４波長と同じか狭い間隔で配設されており，該スリーブアンテナ１０から引き出された給電線１１は，前記円形ダイポールアンテナ３０の前記線状導体３２，３３により囲まれる領域の略中心部を挿通させてから，前記偏波切換部５０に接続している。
尚，本参考例においても，図１，２に示した参考例と同様に，前記偏波切換部５０はアンテナに内蔵させても良いし，内蔵させなくてもよい。
【実施例３】
【００２３】
次に図４を用いて本発明が適用された実施形態の偏波ダイバーシティアンテナについて説明する。
図４に示すように，本実施形態の偏波ダイバーシティアンテナ３において，垂直偏波用のアンテナ素子は，略１／２波長の長さの垂直ダイポールを多段に接続し電力合成したコリニアアンテナ４０からなる。
この垂直ダイポールは，中心導体４２を装着した内部絶縁体４３と，当該内部絶縁体４３を覆うように金属パイプのような導電材料で形成された外部導体４５の同軸構造からなり，本実施形態では３つの垂直ダイポール４０ａ，４０ｂ，４０ｃを多段に組んだ例を示している。
１００はシュペルトップであり，中心導体１０２を装着した内部絶縁体１０３と，当該内部絶縁体１０３を覆うように金属パイプのような導電材料で形成された外部導体１０５とからなる給電線１０１の先端を給電点として，前記コリニアアンテナと接続され，下方に向けては，上端が前記外部導体１０５に接続された略１／４波長の長さを有する同軸円管１０６（スリーブ）を，前記外部導体１０５の上端と接続させて給電線１０１の外側にかぶせたものである。
このように構成されたコリニアアンテナ４０を図の如く配置した場合の指向性は，垂直偏波に対して無指向性となる。
尚，本実施形態では，コリニアアンテナを，金属パイプを用いた同軸構造の伝送線路を用いて構成した例を示したが，合成樹脂材からなる外部絶縁体を有した，所謂同軸ケーブルを用いて形成してもよいし，プリント配線板等を用いても良く，特にその構成は本実施形態に限定されるものではない。
【００２４】
次に，水平偏波用のアンテナ素子として，図３に示した円形ダイポールアンテナ３０を多段に接続した物を備える。
すなわち，本実施形態では，３つの円形ダイポールアンテナ３０ａ，３０ｂ，３０ｃを備え，各円形ダイポールアンテナ３０ａ，３０ｂ，３０ｃによって囲まれる領域の中心点を通過する軸線が同一線上となるように，各円形ダイポールアンテナ３０ａ，３０ｂ，３０ｃを，各円形ダイポールアンテナ３０ａ，３０ｂ，３０ｃから放射される放射波の略１／２波長の長さだけ夫々離して配設することにより，水平偏波用のアンテナ素子が構成されている。
また，図３では，夫々の円形ダイポールアンテナ３０ａ，３０ｂ，３０ｃの給電点３４ａ，３４ｂ，３４ｃの位置が同一方向を向く位置に配設されているが，実際には，各円形ダイポールアンテナ３０ａ，３０ｂ，３０ｃは，給電点３４ａ，３４ｂ，３４ｃの位置が同一方向を向かないように，等間隔ずつ異なる向きに配設される。
そして，各円形ダイポールアンテナ３０ａ，３０ｂ，３０ｃは，夫々位相を反転するように接続される。この結果，水平面の指向特性がよく，利得の高い円形ダイポールアンテナ３０が得られるようになる。
【００２５】
尚，前記円形ダイポールアンテナ３０ａ，３０ｂ，３０ｃを上述のようにシリーズ給電する方法としては，各アンテナ間の間隔を略１波長の長さだけ離して配設して同相で移相合成してもよい等，特に上記実施形態に限定されるものではない。
そして，前記コリニアアンテナ４０から引き出された給電線１０５は，上述の実施例と同様に前記円形ダイポールアンテナ３０の線状導体３２，３３が形成する領域の略中心部を挿通させてから，前記偏波切換部５０に接続されている。
尚，この実施形態においても，上記参考例と同様に，前記偏波切換部５０はアンテナに内蔵させても良いし，内蔵させなくてもよい。
【００２６】
このように本実施形態によれば，垂直偏波用のアンテナ素子が，スリーブアンテナ若しくはコリニアアンテナからなる垂直偏波無指向性アンテナ素子にて構成され，水平偏波用のアンテナ素子が，円形ダイポールからなる水平偏波無指向性アンテナ素子にて構成され，水平偏波用のアンテナ素子を垂直偏波用のアンテナ素子の下側に配設し，垂直偏波用のアンテナ素子から引き出される給電線を，円形ダイポールアンテナの線状素子が形成する領域の略中心部を挿通させているので，その給電線が水平偏波用のアンテナ素子の特性に与える影響を少なくすることができ，これによって所望の性能を有する偏波ダイバーシティアンテナを提供できる。
また，水平偏波用のアンテナ素子と，垂直偏波用のアンテナ素子とを同一軸線上となるように配置しているので，外形のスマートな偏波ダイバーシティアンテナを提供できる。
【００２７】
また，本実施形態によれば，垂直偏波用のアンテナ素子で受信した信号を出力するか，水平偏波用のアンテナ素子で受信した信号を出力するかを選択的に切換可能に構成した偏波切換部を備え，垂直偏波用のアンテナ素子と前記水平偏波用のアンテナ素子と当該偏波切換部とは，同一軸線方向に配設されているので，外形が細くスマートで，所望の性能を有する無指向性の偏波ダイバーシティアンテナを提供できるのである。
また，アンテナの軸線方向に直交する断面の，最大外形となる断面形状が略円形となっていることから，該アンテナに取付けるレドームの径を細く形成することができ，デザイン的にも，風などに対する耐久性にも優れたアンテナを提供できる。
尚，本発明は上記実施形態に限定されるものではなく，本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各部の構成を適宜に変更して実施することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】参考例の偏波ダイバーシティアンテナの構成を表す構成図である。
【図２】図１の変形例を表す説明図である。
【図３】本発明の前提となる偏波ダイバーシティアンテナの構成を表す構成図である。
【図４】実施形態の偏波ダイバーシティアンテナの構成を表す構成図である。
【符号の説明】
【００２９】
１，２，３…アンテナ装置，５，６，７…出力端子，１０…スリーブアンテナ，１１…給電線，１２…中心導体，１２ａ…エレメント部，１３…内部絶縁体，１４…給電点，１５…外部導体，１６…同軸円管（スリーブ），２０…円形スロットアンテナ，２１…給電線，２５…給電点，２８…スロット，３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ…円形ダイポールアンテナ，３１…給電線，３２…線状導体，３３…線状導体，３４，３４ａ，３４ｂ，３４ｃ…給電点，４０…コリニアアンテナ，４２…中心導体，４３…内部絶縁体，４５…外部導体，５０…偏波切換部，５１…経路選択手段，５１ａ・５１ｂ・５１ｃ…接続端，５３…制御手段，５５…整合回路，１００…シュペルトップ，１０１…給電線，１０２…中心導体，１０３…内部絶縁体，１０５…外部導体，１０６…同軸円管。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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