(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
接地導体と、
前記接地導体の表面に位置する給電部と、
前記給電部に接続されたアンテナ素子と、
前記アンテナ素子を含む空間の周囲を前記アンテナ素子から離間して囲む側面導体と、
前記アンテナ素子を挟んで前記接地導体に対向する天井導体と、
前記接地導体と前記側面導体と前記天井導体とのうちの少なくとも前記天井導体に設けた開口と、
を有し、
前記天井導体の端部は前記側面導体に電気的に接続されており、かつ、前記側面導体は前記接地導体に電気的に接続されており、
前記接地導体の面と平行な方向をＸ，Ｙ方向、前記接地導体の垂直方向をＺ方向とすると、前記天井導体に設けられた開口が前記天井導体のＹ方向の両端に亘って形成されている、
ことを特徴とするモノポールアンテナ。
【請求項２】
請求項１のモノポールアンテナにおいて、
前記天井導体の中央部分を円形形状にすることを特徴とするモノポールアンテナ。
【請求項３】
請求項１のモノポールアンテナにおいて、
前記開口の大きさを調整する手段を有することを特徴とするモノポールアンテナ。
【請求項４】
請求項１のモノポールアンテナにおいて、
前記給電部を原点に配置し、前記接地導体をＸＹ平面に配置し、接地導体と前記側面導体とを、ＺＹ平面に対して対称な構造にし、前記開口を、ＺＹ平面に対して対称に配置することを特徴とするモノポールアンテナ。
【請求項５】
請求項４のモノポールアンテナにおいて、
前記接地導体と前記側面導体とを、ＺＸ平面に対して対称な構造にし、前記開口を、ＺＸ平面に対して対称に配置することを特徴とするモノポールアンテナ。
【請求項６】
請求項１のモノポールアンテナにおいて、
前記アンテナ素子を前記天井導体に電気的に接続することを特徴とするモノポールアンテナ。
【請求項７】
請求項１のモノポールアンテナにおいて、
前記接地導体と前記側面導体とに囲まれた空間に、空気より誘電率の高い誘電体を設けることを特徴とするモノポールアンテナ。
【請求項８】
請求項７のモノポールアンテナにおいて、
前記空間を前記誘電体により全て充填することを特徴とするモノポールアンテナ。
【請求項９】
請求項７のモノポールアンテナにおいて、
前記誘電体を、前記側面導体で囲まれた空間の蓋体として構成し、前記接地導体または前記天井導体をこの誘電体上に設けることを特徴とするモノポールアンテナ。
【請求項１０】
請求項７のモノポールアンテナにおいて、
前記側面導体を前記誘導体に形成したバイアホールから構成することを特徴とするモノポールアンテナ。
【請求項１１】
請求項１のモノポールアンテナにおいて、
前記アンテナ素子から離間して配置された少なくとも一つの整合素子を有しこの整合素子を前記接地導体に電気的に接続することを特徴とするモノポールアンテナ。
【請求項１２】
請求項１１のモノポールアンテナにおいて、
前記整合素子のうちの少なくとも一つを、前記アンテナ素子に電気的に接続することを特徴とするモノポールアンテナ。
【請求項１３】
請求項１１のモノポールアンテナにおいて、
前記整合素子のうちの少なくとも一つを、前記天井導体に電気的に接続することを特徴とするモノポールアンテナ。
【請求項１４】
モノポールアンテナと、
前記モノポールアンテナに供給する送信信号と前記モノポールアンテナから供給される受信信号とを増幅する増幅手段と、
送受信信号の周波数を選択する周波数選択手段と、
前記モノポールアンテナと前記増幅手段と前記周波数選択手段とを収納する筺体と、
を有し、
前記モノポールアンテナは、
接地導体と、前記接地導体の表面に位置する給電部と、前記給電部に接続されたアンテナ素子と、前記アンテナ素子を含む空間の周囲を前記アンテナ素子から離間して囲む側面導体と、前記アンテナ素子を挟んで前記接地導体と対向する天井導体と、前記接地導体と前記側面導体とに囲まれた空間に設けられ、空気より誘電率の高い誘電体と、前記接地導体と前記側面導体と前記天井導体とのうちの少なくとも前記天井導体に設けられた開口とを有しており、
前記天井導体の端部は前記側面導体に電気的に接続されており、かつ、前記側面導体は前記接地導体に電気的に接続されており、
前記天井導体に設けられた開口が前記天井導体の幅方向の両端に亘って形成されており、
前記筺体表面に凹部を設け、この凹部に前記モノポールアンテナを収納配置する、
ことを特徴とする無線装置。
【請求項１５】
複数のモノポールアンテナを有し、
これらモノポールアンテナは、接地導体と、前記接地導体の表面に位置する給電部と、前記給電部に接続されたアンテナ素子と、前記アンテナ素子を含む空間の周囲を前記アンテナ素子から離間して囲む側面導体と、前記アンテナ素子を挟んで前記接地導体に対向する天井導体と、前記接地導体と前記側面導体と前記天井導体とのうちの少なくとも前記天井導体に設けた開口とを有しており、
前記天井導体の端部は前記側面導体に電気的に接続されており、かつ、前記側面導体は前記接地導体に電気的に接続されており、
前記天井導体に設けられた開口が前記天井導体の幅方向の両端に亘って形成されており、
各モノポールアンテナの水平面指向性が極小となる方向を一致させてこれらモノポールアンテナを整列配置することを特徴とするモノポールアンテナの配置構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として移動体通信で使用されるモノポールアンテナに関し、特に、基地局用アンテナに最適なモノポールアンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術を図３６、図３７に示す。
【０００３】
まず、図３６に示す第１の従来例を説明する。図３６はアンテナ垂直面の指向性を変化させる技術の一例で、図３７はモノポールアンテナの放射指向性の一例を示したものである。
【０００４】
図３６において１１１は接地導体、１１２は同軸給電部、１１３はアンテナ素子である。アンテナ素子１１３は接地導体１１１上の同軸給電部１１２と接続されている。一例としてモノポールアンテナが軸対称構造、つまり接地導体１１１が円盤状で、同軸給電部１１２が接地導体１１１の表面の中心に位置し、アンテナ素子１１３が接地導体１１１に垂直になるように同軸給電部１１２に接続されている場合を示す。このとき、アンテナの放射電波はアンテナ水平面に無指向となる。
【０００５】
モノポールアンテナにおいて、垂直面の電波の指向性を変化させる方法として接地導体１１１の大きさを変化させる方法がある。モノポールアンテナにおいて接地導体１１１が有限の大きさを有する場合、接地導体１１１の端部から電波の回折が起こる。この回折の大きさは、接地導体１１１の大きさに依存し、接地導体１１１が大きくなればなるほど回折は小さくなり、また、小さくなれば小さくなるほど回折は大きくなる。モノポールアンテナの全放射電波はアンテナ素子１１３からの放射電波と接地導体１１１端部からの回折波の和である。接地導体１１１に対してアンテナ素子１１３のある方をアンテナ上側、アンテナ素子１１３のない方をアンテナ下側とすると、接地導体１１１が大きければ大きいほど、アンテナ下側への電波の回り込みは少なくアンテナ上側への放射が大きくなり、かつ、最大放射方向もアンテナ水平面に近づく。また、接地導体１１１が小さくなれば、アンテナ下側への電波の回り込みが大きくなり、最大放射方向もアンテナ真上方向に近づいていくが、接地導体１１１の直径が１／２波長以下になると、放射電波はアンテナ上側と下側で等しくなり、アンテナ垂直面で８の字指向性になる。このとき最大放射方向はアンテナ水平面である。図３７に一例として接地導体１１１の直径が約１／２波長の時〔図３７Ａ〕、約０．８波長の時〔図３７Ｂ〕、約３波長の時〔図３７Ｃ〕の放射指向性を示す。なお、図３７のＸ、Ｙ方向は、接地導体１１１の面と平行な方向を示し、Ｚ方向は接地導体１１１の垂線方向を示している。放射指向性の目盛りは１間隔は１０ｄＢであり、単位はダイポールアンテナの利得を基準にしたｄＢｄである。
【０００６】
このように、モノポールアンテナは接地導体１１１の大きさを変化させることにより、垂直面の電波の指向性を変化させることが可能なアンテナとなる。
【０００７】
次に図３８に示す第２の従来例を説明する。図３８はアンテナの指向性を変化させる技術の一例を示し、図３８はアンテナ素子を２つ備えたモノポールアンテナアレーを示した図であり、図３９は放射指向性の一例を示す。
【０００８】
図３８において１２１は接地導体、１２２、１２３は同軸給電部、１２４、１２５はアンテナ素子、１２６、１２７は給電線路、１２８は電力分配・合成回路である。アンテナ素子１２４、１２５はそれぞれ接地導体１２１上の同軸給電部１２２、１２３に接続されている。また、同軸給電部１２２、１２３はそれぞれ給電線路１２６、１２７を介して電力分配・合成回路１２８に接続されている。接地導体１２１はＸＹ平面上に設けられている。
【０００９】
一例として、アンテナ素子１２４、１２５が２つで、Ｘ軸方向に放射電波が強くなる場合を示す。
【００１０】
アンテナ素子１２４、１２５は原点に対称にＸ軸上に１／２波長離して配置され、給電される電流の位相差は１８０度である。このとき、アレーファクタは＋Ｘ、−Ｘ方向に共相となり強め合う。特にアンテナの構造がＺＸ面、ＺＹ面に対して対称の場合、放射電波はＺＸ面、ＺＹ面に対して対称になる。放射される電波は、２つのアンテナ素子１２４、１２５からの放射電波の位相が揃う＋Ｘ方向と−Ｘ方向に強くなる。更に、接地導体１２１の大きさやアンテナ素子間距離を変化させることにより、アンテナ垂直面の電波の指向性を変化させることが可能になる。
【００１１】
図３９に一例として、アンテナ素子が１／４波長金属線で構成され、各アンテナ素子に給電される電力比が１対１であり、接地導体が矩形でＸ軸に平行な辺の長さが２．７５波長でＹ軸に平行な辺の長さが２．２５波長の時の放射指向性を示す。なお、図３９のＸ，Ｙ方向は、接地導体１２１の面と平行な方向を示し、Ｚ方向は接地導体１２１の垂線方向を示している。放射指向性の目盛りは１間隔は１０ｄＢであり、単位はダイポールアンテナの利得を基準にしたｄＢｄである。
【００１２】
このように、アンテナ素子をアレー状に配置し、適当な位相差、アンテナ素子間隔、分配する電力比、位相差等を与えることにより放射電波の指向性を変化さることが可能なアンテナとなる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、第１の従来例には、次のような問題があった。すなわち、アンテナ水平方向に沿った放射を強めるためには、平面的に非常に大きな接地導体１１１が必要となり、モノポールアンテナの小型化には適していない。モノポールアンテナの室内における最適設置場所の一つである天井の領域においてアンテナ設置場所として容認される領域はそう広いものではない。したがって、平面的な小型化が困難で、大型にならざるを得ない第１の従来例の構造は不適当といわざるを得ない。
【００１４】
また、第２の従来例においても、アンテナ水平方向に指向性を持たせ放射電波を強めることは可能であるが、それには、給電線路１２６、１２７と電力分配・合成回路１２８とが必要になる。この場合、回路の構成上、本質的に給電線路１２６、１２７と電力分配・合成回路１２８とに損失が生じるのは避けられない。また、一方のアンテナ素子１２４（１２５）から放射された電波をもう一方のアンテナ素子１２５（１２４）が受信してしまうアンテナ素子間のアイソレーションの悪さによる損失が生じる。これらの損失により放射効率が劣化する。特に後者の損失は、アンテナアレー全体として反射損失となり、反射された信号がアンテナに接続されている各装置に逆流し、その結果、各装置の特性にも悪影響を与える恐れがある。そのため、アンテナの特性を良好にするために、前者は給電線路や電力分配・合成回路１２８における損失を軽減させる必要があり、後者はアンテナ素子間のアイソレーションを良好にする必要がある。前者の場合は、給電線路１２６、１２７及び電力分配・合成回路１２８各々に損失の少ないものを選べばよいが、後者の場合は、アンテナ素子間の距離を大きくしなければならない。そのため、第２の従来例に示したアンテナアレーはアンテナの小型化には不向きである。今回一例として、アンテナ素子が２個の場合を示したが、３個以上の場合は更に大きくなることが考えられ、特に大規模なアンテナアレーはアンテナの小型化には不向きである。また、モノポールアンテナの室内における最適設置場所の一つである天井の領域においてアンテナ設置場所として容認される領域はそう広いものではない。したがって、平面的な小型化が困難で、大型にならざるを得ない第２の従来例の構造も不適当といわざるを得ない。
【００１５】
アンテナを天井に設置する場合、電波放射を効率よく行うためには、アンテナ素子が電波を放射する空間に面するように、アンテナ素子を逆さに吊り下げ床に向けて設置することが望ましい。更に、アンテナと全ての放射空間の間に電波の伝搬を阻害するものがないこと、アンテナ素子から全ての放射対象の空間が見渡せることが望ましい。さらには、モノポールアンテナには、景観上、なるべく目立たなく設置したいという要望があるが、図３６〜図３９に示す従来例ではアンテナ素子が天井からの突起物となり、景観上好ましくなく、小型が困難な第１および、第２の従来例の構造はこのような要望に応えることもできなかった。
【００１６】
そこで、本発明は、上記問題に鑑み、アンテナの大きさが小型で、特にアンテナ上側が小型にしたうえで、電波の指向性を変化させることが可能なアンテナを提供することを目的としている。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために、本発明によるモノポールアンテナは、接地導体と、前記接地導体の表面に位置する給電部と、前記給電部に接続されたアンテナ素子と、前記アンテナ素子を含む空間の周囲を前記アンテナ素子から離間して囲む側面導体と、前記アンテナ素子を挟んで前記接地導体に対向する天井導体と、前記接地導体と前記側面導体と前記天井導体とのうちの少なくとも前記天井導体に設けた開口とを有し、前記天井導体の端部は前記側面導体に電気的に接続されており、かつ、前記側面導体は前記接地導体に電気的に接続されており、前記接地導体の面と平行な方向をＸ，Ｙ方向、前記接地導体の垂直方向をＺ方向とすると、前記天井導体に設けられた開口が前記天井導体のＹ方向の両端に亘って形成されていることを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１は、接地導体と、前記接地導体の表面に位置する給電部と、前記給電部に接続されたアンテナ素子と、前記アンテナ素子を含む空間の周囲を前記アンテナ素子から離間して囲む側面導体と、前記アンテナ素子を挟んで前記接地導体に対向する天井導体と、前記接地導体と前記側面導体と前記天井導体とのうちの少なくとも前記天井導体に設けた開口とを有し、前記天井導体の端部は前記側面導体に電気的に接続されており、かつ、前記側面導体は前記接地導体に電気的に接続されており、前記接地導体の面と平行な方向をＸ，Ｙ方向、前記接地導体の垂直方向をＺ方向とすると、前記天井導体に設けられた開口が前記天井導体のＹ方向の両端に亘って形成されており、これにより、平面的な大きさをあまり大きくすることなく、アンテナ水平面に沿った電波放射を強めることができる。これは次のような理由によっている。側面導体が接地導体の周縁部として機能するために、電波の回折を有効に防止してアンテナ水平方向に沿った電波放射を強めることができる。しかも、側面導体は接地導体に対して立ち上がる向きに配置されるので、モノポールアンテナの平面的な大きさはほとんど大きくならない。
【００１９】
また、アンテナ垂直方向に沿った大きさを小さくすることができる。これは次のような理由によっている。天井導体がアンテナ素子の先端部として機能するために、その分、アンテナ素子の長さ寸法を小さくすることができ、それに伴って、アンテナ垂直方向の大きさが小さくなる。
【００２０】
また、水平面に沿った電波の指向性を任意に調整することができる。これは次のような理由によっている。天井導体の端部を側面導体に接続すると、そこから電流が接地導体に向けて漏れる。そのため、天井導体からその接続点に沿って外側に延びる方向には電波がほとんど放射されなくなる。そこで、天井導体と側面導体との接続点をどの方向に沿って設けるかを設定することで水平面に沿った電波の指向性を任意に設定することができる。
また、入力インピーダンスの整合を図ることができる。これは次のような理由によっている。天井導体を設けることで、アンテナ垂直方向の大きさを小さくすると、天井導体と接地導体とが互いに近接して配置されることになり、両者の間に容量成分が生じて入力インピーダンスの不整合が発生する恐れがある。これに対して、本発明では、天井導体が側面導体を介して接地導体に電気的に接続されるために、これら導体の間に導通ループが生じる結果、インダクタンスが発生する。そのため、生したインダクタンスにより前記容量成分が相殺されて、インピーダンスの不整合が解消される。
さらに、開口形成時において開口の位置や大きさ等を任意に調整することにより電波指向性を任意に設定することができる。
【００２１】
本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１のモノポールアンテナにおいて、前記天井導体の中央部分を円形形状にしており、これにより、水平面に沿った電波の指向性をさらに任意に調整することができる。これは次のような理由によっている。天井導体の端部を側面導体に接続すると、その接続点に沿って外側に延びる方向に電波の極小点が形成されることでその指向性を調整できる。しかしながら、場合によっては、電波の極小点における放射レベルが所望レベルより小さくなりすぎることがある。これに対して、天井導体の中央部分を円形形状にすると、その円形部分の全周から電波が放射されるために、その部分での電波放射は、水平面にほぼ無指向となる。そのため、電波の放射は、円形部分からの放射と、それ以外の部分からの放射とを混合したものとなり、電波の極小点を補填することができる。なお、この円形部分からの電波の放射量は、円形部分の大きさを変えることで調整できる。
【００２４】
本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１のモノポールアンテナにおいて、前記開口の大きさを調整する手段を有しており、この調整手段により開口の大きさを調整することで、開口形成後であっても指向性及びインピーダンスを任意に微調整することができる。
【００２５】
本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１のモノポールアンテナにおいて、前記給電部を原点に配置し、前記接地導体をＸＹ平面に配置し、接地導体と前記側面導体とを、ＺＹ平面に対して対称な構造にし、前記開口を、ＺＹ平面に対して対称に配置しており、これにより電波の指向性をＺＹ平面に対して対称にすることができる。
【００２６】
本発明の請求項５に記載の発明は、請求項４のモノポールアンテナにおいて、前記接地導体と前記側面導体とを、ＺＸ平面に対して対称な構造にし、前記開口を、ＺＸ平面に対して対称に配置しており、これにより、電波の指向性をＺＸ平面に対して対称にすることができる。
【００２７】
本発明の請求項６に記載の発明は、請求項１のモノポールアンテナにおいて、前記アンテナ素子を前記天井導体に電気的に接続しており、これにより、モノポールアンテナの構造が安定するうえに、アンテナのインピーダンスも安定になり、アンテナの特性が改善される。
【００２８】
本発明の請求項７に記載の発明は、請求項１のモノポールアンテナにおいて、前記接地導体と前記側面導体とに囲まれた空間に、空気より誘電率の高い誘電体を設けており、これにより、アンテナをより小形、低背な構造にすることができる。
【００２９】
本発明の請求項８に記載の発明は、請求項７のモノポールアンテナにおいて、前記空間を前記誘電体により全て充填しており、これにより、アンテナをより小形、低背な構造にすることができるうえに、アンテナ内部空間に隙間となる空間が存在しなくなるので、アンテナ内部空間に埃が入らなくなるうえに結露も生じにくくなり、信頼性が向上する。
【００３０】
本発明の請求項９に記載の発明は、請求項７のモノポールアンテナにおいて、前記誘電体を、前記側面導体で囲まれた空間の蓋体として構成し、前記接地導体または前記天井導体をこの誘電体上に設けており、これにより、アンテナ内部空間に埃が入らなくなるうえに結露も生じにくくなり、信頼性が向上する。また、誘電体を蓋体とすることでアンテナ内部空間の密封を簡単に行えるようになる。
【００３１】
本発明の請求項１０に記載の発明は、請求項７のモノポールアンテナにおいて、前記側面導体を前記誘導体に形成したバイアホールから構成しており、これにより、側面導体の形成が容易になる。これは、バイアホールが汎用の基板製造方法により比較的簡単に形成することができるためである。
【００３２】
本発明の請求項１１に記載の発明は、請求項１のモノポールアンテナにおいて、前記アンテナ素子から離間して配置された少なくとも一つの整合素子を有しこの整合素子を前記接地導体に電気的に接続しており、これにより、アンテナのインピーダンスを変化させて整合状態を良好にすることができる。
【００３３】
本発明の請求項１２に記載の発明は、請求項１１のモノポールアンテナにおいて、前記整合素子のうちの少なくとも一つを、前記アンテナ素子に電気的に接続しており、これにより、モノポールアンテナの入力インピーダンスを高くすることが可能になる。
【００３４】
本発明の請求項１３に記載の発明は、請求項１１のモノポールアンテナにおいて、前記整合素子のうちの少なくとも一つを、前記天井導体に電気的に接続しており、これにより、モノポールアンテナのインピーダンスを変化させることが可能となる。
【００３５】
本発明の請求項１４に記載の発明は、モノポールアンテナと、前記モノポールアンテナに供給する送信信号と前記モノポールアンテナから供給される受信信号とを増幅する増幅手段と、送受信信号の周波数を選択する周波数選択手段と、前記モノポールアンテナと前記増幅手段と前記周波数選択手段とを収納する筺体と、を有し、前記モノポールアンテナは、接地導体と、前記接地導体の表面に位置する給電部と、前記給電部に接続されたアンテナ素子と、前記アンテナ素子を含む空間の周囲を前記アンテナ素子から離間して囲む側面導体と、前記アンテナ素子を挟んで前記接地導体と対向する天井導体と、前記接地導体と前記側面導体とに囲まれた空間に設けられ、空気より誘電率の高い誘電体と、前記接地導体と前記側面導体と前記天井導体とのうちの少なくとも前記天井導体に設けられた開口とを有し、前記天井導体の端部は前記側面導体に電気的に接続されており、かつ、前記側面導体は前記接地導体に電気的に接続されており、前記天井導体に設けられた開口が前記天井導体の幅方向の両端に亘って形成されており、前記筺体表面に凹部を設け、この凹部に前記モノポールアンテナを収納配置して無線装置を構成しており、これにより、小型低背化を維持向上させたうえで、景観上、優れた無線装置を構成できるようになる。これは、次のような理由によっている。モノポールアンテナを筺体表面の凹部に収納するので、モノポールアンテナが外側から見えにくくなるためである。さらには、この無線装置が有するモノポールアンテナは、上述した請求項７に記載したものと同様、小型低背化が促進されたものとなっているので、モノポールアンテナを一体に組み込んだにもかかわらず、無線装置の小型低背化を妨げることはほとんどない。
【００３６】
本発明の請求項１５に記載の発明は、複数のモノポールアンテナを有し、これらモノポールアンテナは、接地導体と、前記接地導体の表面に位置する給電部と、前記給電部に接続されたアンテナ素子と、前記アンテナ素子を含む空間の周囲を前記アンテナ素子から離間して囲む側面導体と、前記アンテナ素子を挟んで前記接地導体に対向する天井導体と、前記接地導体と前記側面導体と前記天井導体とのうちの少なくとも前記天井導体に設けた開口とを有し、前記天井導体の端部は前記側面導体に電気的に接続されており、かつ、前記側面導体は前記接地導体に電気的に接続されており、前記天井導体に設けられた開口が前記天井導体の幅方向の両端に亘って形成されており、各モノポールアンテナの水平面指向性が極小となる方向を一致させてこれらモノポールアンテナを整列配置することで、モノポールアンテナの配置構造を構成しており、これにより、隣接するモノポールアンテナそれぞれが行う電波送受信による相互影響が最小となり、両者のアイソレーションが良好になる。
【００３７】
以下、本発明の詳細について図面を参照して説明する。
【００３８】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１におけるモノポールアンテナは、図１Ａ、図１Ｂで示される。図１Ａは、モノポールアンテナの概観斜視図、図１Ｂは、その断面図である。図１Ａ、図１Ｂにおいて、１１は接地導体、１２は給電部の１例である同軸給電部、１３はアンテナ素子、１４は側面導体、１５は天井導体、１６，１７は開口である。
【００３９】
上記要素を有するこのモノポールアンテナは、次のように構成されている。すなわち、接地導体１１はＸＹ平面上に配置されている。接地導体１１と側面導体１４と天井導体１５とは互いに連結して電気的に接続し合うことでＺＹ平面、ＺＸ平面に対してそれぞれ対称な直方体を構成している。天井導体１５は、側面導体１４により囲まれた接地導体１１上の開口全面を覆う形状を有しておらず、Ｘ軸方向に沿った天井導体１１の側端と側面導体１４との間には、互いに同形状となった矩形状の一対の開口１６，１７が形成されている。開口１６、１７はＺＹ平面に対して対称に形成されている。同軸給電部１２は原点上に配置されている。アンテナ素子１３はＺ軸の＋軸上に沿ってモノポールアンテナ内部に収納配置された導電線から構成されており、アンテナ素子１３の一端は同軸給電部１２に接続されている。これにより開口１６，１７はアンテナ素子１３に対して対称な位置に配置されている。
【００４０】
次に動作を、図２を参照して説明する。
【００４１】
アンテナ素子１３から周波数ｆ０の電波が放射される。放射された電波が２個の開口１６，１７を通って外部空間に放射される。本実施形態の場合、２個の開口１６，１７は電波放射源であるアンテナ素子１３に対して対称な位置に配置されており、アンテナ素子１３により開口１６，１７に励起される電界の向きは、図２Ａに示すように開口１６と開口１７とで逆向きとなる。開口１６，１７それぞれに励起される電界を磁流に置き換えて説明すると、図２Ｂに示すように、２つの開口１６，１７の位置それぞれには、Ｙ軸と平行で互いに向きが逆となった振幅の等しい線状磁流源が生じる。
【００４２】
このモノポールアンテナにおける電波の放射は、この２つの磁流源からの電波の放射と考えることができる。つまり、このモノポールアンテナの電波の放射は、この２つの磁流源を並列配置してなるアンテナアレーによる混合放射と見ることができる。
【００４３】
一般にアンテナアレーにおいて、放射電波の強められる方向はアンテナ素子に給電される電流の位相差とアンテナ素子間隔とにより決まるアレーファクタにより決定される。アンテナアレー全体としての放射電波は、このアレーファクタとアンテナ素子単体の放射パターンとをかけあわせたものになる。このアンテナ素子単体の放射パターンを上記した線状磁流源単体による放射パターンに置き換えてやれば、このアンテナの放射パターンは近似的に求まる。
【００４４】
具体的には、上記の２つの磁流源から放射された電波は、磁流源がＺＹ平面に対して対称に配置されているので、ＺＹ平面と平行な面上において等振幅で位相が互いに逆相になり相殺される。つまり、ＺＹ平面と平行な方向には電波はほとんど放射されない。また、ＺＸ平面と平行な面では２つの磁流源から放射される電波の位相が揃う方向があり、その方向には電波が強められる。一例として磁流源間距離が自由空間で１／２波長である時は、Ｘ軸方向に位相が揃うので＋Ｘ方向および−Ｘ方向に放射電波が強められる。
【００４５】
つまり、このモノポールアンテナの構造により、１つのアンテナ素子でアンテナアレーの効果を引き出すことができ、モノポールアンテナの指向性を変化させることが可能になる。
【００４６】
更に開口１６，１７のＹ方向の長さを長くすると磁流源が長くなり、その結果、Ｘ方向への放射が絞られ利得が大きくなる。つまり、開口１６，１７の長さにより利得を調整できる。
【００４７】
また、一般に有限大の接地導体を有するモノポールアンテナは接地導体の端部で電波の回折がおこる。つまり、有限大の接地導体を有するモノポールアンテナによる放射電波は、アンテナ素子による放射電波と接地導体の端部における回折波との和となる。
【００４８】
このことは本実施形態のモノポールアンテナにおいても同様のことがいえる。天井導体１５、側面導体１４、接地導体１１の全ての端部及び屈折箇所において回折が起こる。本実施形態のように、天井導体１５に開口１６，１７がある場合では、特に天井導体１５の端部での回折波の影響が大きくなる。
【００４９】
以上説明したように、本実施形態のモノポールアンテナでは、開口１６、１７の位置や個数、大きさに加え、天井導体１５、側面導体１４、接地導体１１各々の大きさや形状により放射電波の指向性を変化させることが可能になる。
【００５０】
次に実際に試作したアンテナを図３に示し、放射指向性を図４に、入力インピーダンス特性を図５に示す。
【００５１】
ここでは、その一例として次のものを試作した。すなわち、自由空間波長を基準として接地導体１１を、１辺が０．７６波長の正方形形状とした。側面導体１４の高さを０．１９波長とした。天井導体１５を、Ｘ軸と平行な辺の長さが０．５０波長で、Ｙ軸に平行な辺の長さが０．７６波長である長方形形状とした。２つの開口１６，１７は、Ｘ軸と平行な辺の長さが０．１３波長で、Ｙ軸に平行な辺の長さが０．７６波長である長方形形状とした。このように構成された開口１６，１７を天井導体１５のＸ軸方向に沿った両端に、ＺＹ平面に対して対称に配置した。同軸給電部１２は原点に配置した。アンテナ素子１３はＺ軸に沿って配置した導体線から構成し、その素子長は０．１８波長とした。以上のように構成されたモノポールアンテナは、ＺＸ平面、ＺＹ平面に対して対称な構造となる。
【００５２】
図４は上記構成を備えたモノポールアンテナの放射指向性を示したものである。放射指向性の目盛りは１間隔が１０ｄＢであり、単位はダイポールアンテナの利得を基準にしたｄＢｄである。
【００５３】
このモノポールアンテナはＹ方向への電波の放射が抑制され、Ｘ方向への電波の放射が強められている。図３７Ｂに示した従来のモノポールアンテナの特性と比較しても最大放射方向に約２．４ｄＢだけ放射が強められているのがわかる。また、このアンテナはアンテナ下側には電波をほとんど放射せず、アンテナ上側に非常に強い電波を放射している。そして、特にアンテナ斜め横方向に強い電波を放射しており、この方向に指向性が強いのがわかる。つまり、アンテナ素子１３の周囲を囲む側面導体１４と接地導体１１とにより、アンテナ下側つまり−Ｚ方向への放射を小さくさせている。従ってこのモノポールアンテナは、廊下等の細長い室内空間に優れた特性を有している。
【００５４】
また、このモノポールアンテナは、電波を放射させるための開口１６，１７がアンテナ天井部に配置され、放射源であるアンテナ素子１３が接地導体１１と側面導体１４とにより囲まれているため、アンテナ側面方向及び下側のアンテナ配置環境による放射電波への影響が小さい。そのため、このモノポールアンテナを室内の天井等に設置する場合、アンテナの天井部を下向きにした状態でモノポールアンテナを室内の天井に埋め込み、天井導体１５が放射空間である室内の天井と同一平面となるように設置することが可能となる。これにより天井等から突起物がなくなり、人目に付きにくい景観上好ましいアンテナとなる。
【００５５】
図５は入力インピーダンスが５０Ωで整合した時におけるこのモノポールアンテナのＶＳＷＲ（電圧定在波比）特性を示している。図５に示すように、このモノポールアンテナは周波数ｆ０で共振し、さらに、ＶＳＷＲが２以下となった周波数帯域を比帯域で約１０％有している。このように、このモノポールアンテナはインピーダンス特性的にも非常に良好な特性を示している。
【００５６】
また、このモノポールアンテナでは、アンテナ素子高が０．１８波長であり、通常の１／４波長モノポールアンテナ素子よりも低くなっている。これは次のような理由によっている。すなわち、天井導体１５が高さ０．１９波長のところにあってアンテナ素子１３の先端と非常に近接して配置されている。そのため、両者の間に容量性の結合が生じ、アンテナ素子１３の先端に容量性負荷を備えているのと等価となる。これによりトップローディング効果が生じ、その結果としてアンテナ素子高を低くすることができる。
【００５７】
また、特にこのモノポールアンテナでは、アンテナ素子１３と天井導体１５との間の離間距離が非常に近接して配置されている。そのため、入力インピーダンスは、アンテナ素子１３と天井導体１５との間の離間距離の微小な増減によっても、その影響で不安定になる。そこで、アンテナ素子１３と天井導体１５との間に絶縁物、誘電体等からなるスペーサーを配置して両者の間隔を固定化すれば、入力インピーダンス特性を安定化させることができる。
【００５８】
このようにこのモノポールアンテナの構成によれば、アンテナ素子１３を低背化できる効果もあり、モノポールアンテナを室内の天井に埋め込む場合において、人目に付きにくい景観上好ましい形態となる。
【００５９】
また、本実施形態においては、モノポールアンテナがＺＹ平面、ＺＸ平面に対して対称な構造である場合を示したが、この場合、アンテナからの放射電波の指向性がＺＹ平面やＺＸ平面に対して対称になる。
【００６０】
以上のように、実施の形態１によれば、簡単な構造で、所望の指向性を持つ小型で優れたモノポールアンテナが実現できる。
【００６１】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２について、図６を参照しながら説明する。なお、図６では、図１と同一ないし同様の部分には同一の符号を付している。
【００６２】
実施の形態２のモノポールアンテナは、アンテナ素子１３に特徴がある。すなわち、アンテナ素子１３は、その一端が同軸給電部１２に電気的に接続される一方、その他端が天井導体１５に電気的に接続されている。
【００６３】
このモノポールアンテナの動作は、実施の形態１のモノポールアンテナの動作と同様である。
【００６４】
実施の形態１のモノポールアンテナにおいては、天井導体１５とアンテナ素子１３の先端とが互いに非常に近接して配置される場合がある。この場合、天井導体１５とアンテナ素子１３との間の距離の変化により本アンテナの入力インピーダンスが変化してしまい、同軸給電部１２との整合状態が悪くなる場合が起こり得る。そして、このように同軸給電部１２との整合状態が悪くなると、アンテナ素子１３に供給される電力が少なくなり、アンテナの放射効率が低減してしまう。
【００６５】
本実施形態では、天井導体１５とアンテナ素子１３との間の電気的かつ機械的関係を安定にするために、天井導体１５とアンテナ素子１３とを半田等で接続して両者を機械的および電気的に接続している。このような構成にすることにより、アンテナの構造的な安定度が増すうえに、アンテナのインピーダンスが安定になり、その特性が改善される。
【００６６】
実施の形態１で記したように絶縁体や誘電体からなるスペーサーを備えることも可能であるが、構造の簡単化による製作上の容易性を考えた場合、実施の形態２の構造の方が優れている場合がある。
【００６７】
次に実際に試作したアンテナを図７に示し、その放射指向性を図８に、その入力インピーダンス特性を図９に示す。
【００６８】
ここでは、一例として次のものを試作した。すなわち、自由空間波長を基準として接地導体１１を、１辺が０．７６波長の正方形形状とした。側面導体１４の高さを０．０８波長とした。天井導体１５を、１本の線状導体１５Ａと２個の長方形導体１５Ｂとで構成した。同軸給電部１２を原点に配置した。線状導体１５Ａを長さが０．７６波長として、天井導体１５Ａ、１５Ｂと平行にかつＹ軸と平行に配置した。線状導体１５Ａの両端を側面導体１４に電気的に接続した。長方形導体１５ＢはいずれもＸ軸と平行な辺の長さを０．１９波長としＹ軸と平行な辺の長さを０．７６波長とした。このような形状の長方形導体１５Ｂをアンテナ天井部のＸ方向両端に配置した。長方形導体１５Ｂと線状導体１５Ａとの間に開口１６，１７を形成した。開口１６、１７は、Ｘ軸と平行な辺の長さが０．１９波長で、Ｙ軸に平行な辺の長さが０．７６波長の長方形とした。アンテナ素子１３の先端を線状導体１５Ａの長さ方向の中央部に電気的に接続した。アンテナ素子１３はＺ軸に沿って配置した導体線であり、その素子長は０．０８波長とした。以上のように構成されたモノポールアンテナはＺＸ平面、ＺＹ平面に対して対称な構造となる。
【００６９】
図８は上記構成を備えたモノポールアンテナの放射指向性を示したものである。放射指向性の目盛りは１間隔が１０ｄＢであり、単位はダイポールアンテナの利得を基準にしたｄＢｄである。
【００７０】
このモノポールアンテナはＹ方向への電波の放射が抑制され、Ｘ方向への電波の放射が強められている。図３７Ｂに示した従来のモノポールアンテナの特性と比較しても最大放射方向に約４ｄＢだけ放射が強められている。また、図８より、本アンテナはアンテナ下側には電波をほとんど放射せず、アンテナ上側に非常に強い電波を放射している。そして、特にアンテナ斜め横方向に強い電波を放射しており、この方向に指向性が強い。つまり、アンテナ素子１３の周囲を囲む側面導体１４と接地導体１１とにより、アンテナ下側つまり−Ｚ方向への放射を小さくさせている。従ってこの例は、廊下等の細長い室内空間に優れた特性を示す。
【００７１】
また、このモノポールアンテナは、実施の形態１と同様の理由により、アンテナ側面方向及び下側のアンテナ配置環境による放射電波への影響が小さいために、アンテナの天井部が放射空間に面するように室内の天井と揃えて設置することが可能となり、そのために天井等から突起物がなくなり、人目に付きにくい景観上好ましいアンテナとなる。
【００７２】
図９は入力インピーダンスが５０Ωで整合した時におけるこのモノポールアンテナのＶＳＷＲ特性を示している。図９に示すように、このモノポールアンテナは周波数ｆ０で共振し、さらに、ＶＳＷＲが２以下となった周波数帯域を比帯域で約１０％有している。このように、このモノポールアンテナはインピーダンス特性的にも非常に良好な特性を示している。
【００７３】
また、アンテナ素子高が０．０８波長であり、通常の１／４波長モノポールアンテナ素子よりも低くなっている。これは、実施の形態１と同様にトップローディング効果によるものである。
【００７４】
このように本アンテナの構成によれば、アンテナ素子の低背化の効果もあり、アンテナを室内の天井に埋め込むことが不可能な場合、天井からの突起物より小さく人目に付きにくい景観上好ましいアンテナとなる。
【００７５】
また、実施の形態２においても、実施の形態１と同様、このアンテナがＺＹ平面、ＺＸ平面に対して対称と構造とすることで、アンテナからの放射電波の指向性がＺＹ平面に平行な各面およびＺＸ平面に平行な各面に対して対称になるという効果がある。
【００７６】
以上のように、実施の形態２によれば、簡単な構造で、所望の指向性を持つ小型で優れたモノポールアンテナが実現できる。
【００７７】
（実施の形態３）
以下、本発明の実施の形態３について、図１０Ａ、図１０Ｂを参照しながら説明する。なお、図１０Ａ、図１０Ｂでは、図１と同一ないし同様の部分には同一の符号を付している。
【００７８】
実施の形態３におけるモノポールアンテナは、整合導体１８，１９を備えることに特徴がある。整合導体１８，１９は直線導体で構成されており、ＺＹ平面においてＺ軸と平行に配置されている。また、整合導体１８、１９は、＋のＺ軸上に配置されたアンテナ素子１３に対して対称となるように配置されている。整合導体１８、１９の一端は、接地導体１１に電気的に接続されている。
【００７９】
このモノポールアンテナの動作は、実施の形態１のモノポールアンテナのそれと同様である。
【００８０】
実施の形態１、２のモノポールアンテナにおいては、場合によっては同軸給電部１２とモノポールアンテナとの間の整合状態が悪くなる場合が起こり得る。その場合、アンテナ素子１３に供給される電力が少なくなり、アンテナの放射効率が悪化してしまう。
【００８１】
これに対して、本実施形態のモノポールアンテナは、アンテナ素子１３の近傍に離間して整合導体１８，１９を設けることよりアンテナのインピーダンスを変化させて同軸給電部１２との整合状態を良好にすることができる。整合状態を良好にすればアンテナの特性を改善することが可能となる。
【００８２】
更には、開口１６，１７の形状に影響を与えないように整合導体１８、１９を配置することにより、整合導体１８、１９がある場合の放射指向性を、ない場合と同等にすることができる。これは、実施の形態１で述べたように、このモノポールアンテナの実質的な放射源が主に開口１６、１７に集中しているためである。つまり、このモノポールアンテナによれば、所望の放射指向性をほとんど変化させることなく、インピーダンスの整合状態を良好にすることが可能となる。
【００８３】
また、実施の形態３においても、実施の形態１と同様、このアンテナがＺＹ平面、ＺＸ平面に対して対称な構造とすることで、アンテナからの放射電波の指向性がＺＹ平面およびＺＸ平面に対して対称になる。
【００８４】
以上のように、実施の形態３によれば、簡単な構造で、所望の指向性を持つ小型で優れたモノポールアンテナが実現できる。
【００８５】
（実施形態４）
以下、本発明の実施の形態４について、図１１Ａ、図１１Ｂを参照しながら説明する。なお、図１１Ａ、図１１Ｂでは、図１と同一ないし同様の部分には同一の符号を付している。
【００８６】
実施の形態４のモノポールアンテナは、接地導体１１、側面導体１４、天井導体１５が囲まれたアンテナ内部空間を、誘電体３１で充填していることに特徴がある。ここで、真空での誘電率ε０に対するその誘電体の誘電率の比（比誘電率）をεｒとすると、誘電体内での波長は、真空中の波長に比べて１／√εｒ倍となる。εｒは１以上であるから誘電体内では波長は短くなる。このため、誘電体３１をアンテナ内に挿入することにより、アンテナをより小形、低背な構造にすることができる。
【００８７】
次に実際に試作したアンテナを図１２に示し、その放射指向性を図１３に示し、その入力インピーダンスの５０Ω整合時のＶＳＷＲ（電圧定在波比）特性を図１４に示す。
【００８８】
ここでは、一例として、誘電体３１の比誘電率εｒを３．６とした。接地導体１１を自由空間波長を基準として長辺が０．７６波長、短辺が０．２７波長の長方形形状とした。側面導体１４の高さを０．００６７波長とした。天井導体１５を、Ｘ軸と平行な辺の長さが０．３８波長でＹ軸に平行な辺の長さが０．２７波長の長方形形状とした。開口１６'，１７'は、誘電体３１の表面に天井導体１５として形成される導体膜を誘電体３１から剥離することで形成した。開口１６'、１７'はともにＸ軸と平行な辺の長さが０．１９波長でＹ軸に平行な辺の長さが０．２７波長の長方形とした。このように構成した開口１６'、１７'を、天井導体１５のＸ軸方向に沿った両端に、ＺＹ平面に対して対称に配置した。アンテナ素子１３は導体線であり、その素子長は０．００６７波長とした。また、同軸給電部１２を原点に配置し、アンテナ素子１３の一端を天井導体１５に電気的に接続した。以上のように構成したモノポールアテナはＺＸ平面、ＺＹ平面に対して対称な構造となる。
【００８９】
図１３において放射指向性の目盛りは１間隔が１０ｄＢであり、最大値で規格化してある。このモノポールアンテナは、アンテナ下側には電波をほとんど放射せず、アンテナ上側に非常に強い電波を放射し、特にアンテナ斜め横方向に指向性が強いので廊下等の細長い室内空間に優れた特性を示す。
【００９０】
また、図１４に示すように、このモノポールアンテナは周波数ｆ０で共振し、さらには、ＶＳＷＲが２以下となった周波数帯域を比帯域で約２％有している。このように、このモノポールアンテナははインピーダンス特性の点でも、中心周波数において良好な特性を示している。
【００９１】
また、このモノポールアンテナではアンテナ素子高を０．００６７波長にすることでできる。これは２ＧＨｚの信号を送受信する場合においては、１ｍｍに相当し、従来の１／４波長モノポールアンテナ素子よりも高さ寸法が十分に低くなっており、さらには上記した実施の形態１〜３の構造に比べても低くなっている。これはアンテナ内部に誘電体３１を充填しているためである。
【００９２】
アンテナを室内の天井や壁に設置する場合において、特にアンテナを天井や壁に埋め込むことが不可能な場合には、高さ寸法を小さくできるこのモノポールアンテナは天井や壁からの突起部分が極めて低く人目に付きにくい景観上好ましい形態となる。
【００９３】
また、本実施形態においては、ＺＹ平面、ＺＸ平面に対して対称な構造を有するモノポールアンテナとしたが、この場合、アンテナからの放射電波の指向性がＺＹ平面に平行な各面およびＺＸ平面に平行な各面に対して対称になるという効果がある。
【００９４】
さらにこのモノポールアンテナは誘電体３１をアンテナ内部に充填配置した構造になっているので、両面に銅箔などの導体箔が張られている誘電体基板を用いてこのモノポールアンテナを作製することができる。例えば、次のように作製することができる。すなわち、両面に銅箔などの導体箔が張られた厚さ０．００６７波長の誘電体基板を、長辺０．７６波長×０．２７波長の長方形に切断して誘電体３１とする。そして、上記導体箔のうちの一方を例えばエッチングあるいは機械加工で削ることにより天井導体１５と開口１６'、１７'を作成する。このとき削除しない誘電体３１の他方の導体箔は接地導体１１となる。さらに接地導体１１の所定の位置（例えば、平面方向中心位置）に適当な穴をあけ同軸給電部１２を作成する。そして、同軸給電部１２から誘電体３１の天井面に至る穴をエッチングやドリル加工により形成する。この穴に、同軸給電部１２の内導体から延長した導体線の先端を挿入して天井導体１５から基板外部に突き出させる。この導体線がアンテナ素子１３となる。そして、アンテナ素子１３と天井導体１５とを半田等で電気的に接続する。さらに誘電体３１の側面に接着剤等により銅箔を貼り付けることで側面導体１４を形成する。
【００９５】
以上の製造方法によれば、開口１６'、１７'をエッチング加工等のような工作精度の高い加工法により作製することによりアンテナの製作精度が向上し、さらには量産によるコストの削減が可能になる。
【００９６】
また、誘電体３１を有さない実施の形態１〜３のモノポールアンテナでは、開口１６、１７によりアンテナ内部空間が外部に連通しているため、アンテナの設置環境により、開口１６、１７からアンテナ内部に埃や湿気の多い空気が入り込み、アンテナの特性が劣化するおそれがある。このモノポールアンテナでは、誘電体３１を設けることにより埃や湿気の多い空気が入り込むことによる特性の劣化を防いで、信頼性を長期にわたって維持することが可能になる。
【００９７】
以上のように、実施の形態４によれば、簡単な構造で、所望の指向性を持つ小型で優れたモノポールアンテナが実現できる。
【００９８】
なお、実施の形態４においては、図１５に示すように、側面導体１４の代わりに複数本の導体棒３２によりアンテナ内部とアンテナ外部とを電気的に遮断することもできる。導体棒３２は例えば次のように形成できる。すなわち、複数の誘電体３１のマザー基板となる大型の誘電体基板に接地導体１１と天井導体１５ととなる導体パターンを形成する。そして、この誘電体基板に、各誘電体３１の分割線に沿った穴を貫通形成する。穴は、互いに所定間隔離間して複数形成する。さらに形成した穴に導体棒３２を挿入し接地導体１１と導体棒３２とを、また、天井導体１５と導体棒３２とをそれぞれ互いに電気的に接続する。導体棒３２を形成したのち、誘電体基板を各誘電体３１毎に分割する。導体棒３２は、例えば、バイアホールから構成することができる。バイアホールは、上記穴にスルーホールエッチングを施したり、導電体を充填することで形成できる。
【００９９】
図１５の構成によれば、隣接する導体棒３２間の離間間隔が波長に比べて十分狭い場合、導体棒３２は側面導体１４と同様の効果を発揮する。導体棒３２の構成と、前述のエッチング加工等による天井導体１５の加工技術とをあわせれば、工作精度が良く量産性に優れたモノポールアンテナを実現できる。
【０１００】
なお、実施の形態４においては、導体で囲まれたアンテナ内部が誘電体３１によりすべて満たされている構造のモノポールアンテナを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のモノポールアンテナに限定されるものでなく、アンテナ内部の一部に誘電体３１が存在する場合も実施可能である。例えば、片面に導体箔が張られた誘電体基板を用いてエッチングあるいは機械加工で導体箔を削ることにより、
・天井導体１５と開口１６'、１７'とを有する誘電体基板、
・側面導体１４を有する誘電体基板、
・接地導体１１を有する誘電体基板、
をそれぞれ作成し、これらを張り合わせてモノポールアンテナを構成することも可能である。なお、側面導体１４を有する誘電体基板は、全ての側面に側面導体１４が形成された単一の誘電体基板としてもよいし、表面に側面導体１４を形成した複数の誘電体基板を枠状に貼り合わせて構成しても良い。
【０１０１】
（実施の形態５）
以下、本発明の実施の形態５について、図１６Ａ、図１６Ｂを参照しながら説明する。図１６Ａは、モノポールアンテナの概観斜視図であり、図１６Ｂは、図１６ＡのＺＹ平面に沿った断面図である。実施の形態５のモノポールアンテナは、基本的には実施の形態４のものと同様の構成を備えているが、実施の形態３と同様、接地導体１１に電気的に接続された整合導体１８、１９を備えていることに特徴がある。整合導体１８、１９は、ＺＹ平面上において、＋のＺ軸上に配置されたアンテナ素子１３に対して対称となるように配置されている。整合導体１８，１９の一端は、接地導体１１に電気的に接続されている。
【０１０２】
実施の形態５では、アンテナ素子１３の近傍に離間して整合導体１８，１９を設けることよりアンテナのインピーダンスを変化させて同軸給電部１２との整合状態を良好にすることができる。整合状態を良好にすればアンテナの特性を改善することが可能となる。さらには、実施の形態３と同様、所望の放射指向性をほとんど変化させることなく、インピーダンスの整合状態を良好にすることが可能となる。
【０１０３】
以上のように、実施の形態５によれば、簡単な構造で、所望の指向性を持ちインピーダンスの整合状態が良好な小型で優れたモノポールアンテナが実現できる。
【０１０４】
（実施の形態６）
以下、本発明の実施の形態６について、図１７Ａ、図１７Ｂを参照しながら説明する。図１７Ａは、モノポールアンテナの概観斜視図であり、図１７Ｂは、図１７ＡのＺＹ平面に沿った断面図である。
【０１０５】
この実施の形態のモノポールアンテナは基本的には実施の形態４の構成と同様の構成を備えているが、このモノポールアンテナは、アンテナ内部空間全域を満たすことなく、その一部を満たす平板状の誘電体３１'を備えていることに特徴がある。誘電体３１'の表面には、導体膜からなる膜天井導体１５と、導体膜を除去してなる開口１６'、１７'とが形成されている。そして、側面導体１４により囲まれたアンテナ内部空間の天井側開口端に誘電体３１'が配置されており、このモノポールアンテナの内部空間は誘電体３１'が蓋となって密封されている。
【０１０６】
このように、前記した実施の形態４の構造によるおける防塵、防湿効果は、本実施の形態に示すように、アンテナ内部空間の天井側開口端を誘電体３１'により蓋をすることでも十分発揮することができる。なお、本実施形態では、誘電体３１'をアンテナ天井側に設けたが、アンテナ底部側に誘電体３１'を設けることも可能である。その場合、接地導体１１は誘電体３１'上に形成される。
【０１０７】
（実施の形態７）
以下、本発明の実施の形態７について、図１８Ａ、１８Ｂを参照しながら説明する。図１８Ａは、モノポールアンテナの概観斜視図であり、図１８Ｂは、図１８ＡのＺＹ平面に沿った断面図である。実施の形態７のモノポールアンテナにおいては、実施の形態６の構成に、さらに、実施の形態５の整合導体１８，１９を備えたものであり、これにより実施の形態５と同様、インピーダンスの整合を図ることができる。
【０１０８】
なお、実施の形態７では整合導体１８，１９をアンテナ素子１３と離間して配置した構造のモノポールアンテナを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のモノポールアンテナに限定されるものではない。例えば、図１９Ａ、図１９Ｂに示すように、一部あるいは全ての整合導体１８，１９の一端をアンテナ素子１３の一端あるいは中途部において電気的に接続する構成とすることも可能である。このような構成にすることによりアンテナのインピーダンスを高くすることが可能になり、特にアンテナのインピーダンスが低い場合に同軸給電部１２との整合状態を良好にすることが可能になる。
【０１０９】
なお、実施の形態７では整合導体１８，１９をアンテナ素子１３と離間して配置した構造のモノポールアンテナを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のモノポールアンテナに限定されるものではない。例えば、図２０Ａ、図２０Ｂに示すように、一部あるいは全ての整合導体１８，１９の一端を天井導体１５と電気的に接続する構成することも可能である。このような構成にすることによりアンテナのインピーダンスを変化することが可能になり、同軸給電部１２との整合状態を良好にすることが可能になる。
【０１１０】
（実施の形態８）
以下、本発明の実施の形態８について、図２１〜図２６を参照しながら説明する。
【０１１１】
図２１は本発明の実施の形態８における無線装置のシステム構成を示したものである。図２１において、３５は無線装置、３３は信号伝送ケーブル、３４は制御部である。無線装置３５と制御部３４とは信号伝送ケーブル３３を介して双方向に信号を伝達している。制御部３４において信号処理を行い、無線装置３５により電波の放射および受信を行う。なお、図２１では、制御部３４に対して単一の無線装置３５を接続していたが、通常、制御部３４に対して、複数の無線装置３５が接続される。
【０１１２】
図２２、図２３は実施の形態８における無線装置の構成を示したものである。これらの図において、３３は信号伝送ケーブル、４１、４２はアンテナ、４３、４４は周波数選択手段の一例であるフィルタ、４５、４６は増幅回路、４７は筐体、４８は凹部である。フィルタ４３、４４と増幅回路４５、４６は筐体４７の内部に配置されている。凹部４８は筐体４７の表面に形成されており、図２３に示すようにアンテナ４１、４２が筐体４７の凹部４８に埋め込むように備えられている。また、アンテナ４１、４２は実施の形態１から実施の形態７に記載したアンテナである。信号伝送ケーブル３３は、例えば同軸ケーブルのような電気信号伝送ケーブルにより構成されている。
【０１１３】
次に動作を説明する。
【０１１４】
図２１において、制御部３４から信号を無線装置に送り無線装置のアンテナ４１から電波を送信する回路系を下り系と呼び、無線装置のアンテナ４２から電波を受信して制御部３４に信号を送る回路系を上り系と呼ぶ。図２２は図２１における無線装置の構成例を示したものであり、下り系では、アンテナ４１の給電部はフィルタ４３に接続され、フィルタ４３は増幅回路４５に接続されている。一方、上り系では、同様にアンテナ４２の給電部はフィルタ４４に接続され、フィルタ４４は増幅回路４６に接続されている。
【０１１５】
信号の流れは、下り系では、制御部３４で信号処理された信号が電気信号伝送ケーブル３３を介して無線装置内の増幅回路４５に送られ、増幅回路４５で電力増幅された後、フィルタ４３においてフィルタ４３の通過帯域制限により使用周波数帯の信号のみをアンテナ４１に送り、アンテナ４１から電波として空間に放射される。
【０１１６】
一方、上り系における信号の流れは、アンテナ４２から受信された信号はフィルタ４４に送られフィルタ４４の通過帯域制限により使用周波数帯の信号のみが増幅回路４６に送られ、増幅回路４６で電力増幅された後、電気信号伝送ケーブル３３を介して制御部３４に送られる。
【０１１７】
実施の形態１〜７に示したモノポールアンテナは、電波を放射させるための開口１６、１７がアンテナ天井部に配置され、放射源であるアンテナ素子１３が接地導体１１と側面導体１４により囲まれているため、アンテナ側面方向及び下側のアンテナ配置環境による放射電波への影響が小さい。つまり、筐体４７を埋め込んで設置することが難しい室内に、無線装置３２を設置する場合、アンテナ（実施の形態１〜７のモノポールアンテナ）を凹部４８に埋め込むことで、筐体４７からの突起部分をなくしアンテナを目立たなくすることが可能になり、景観上より優れた無線装置となる。
【０１１８】
なお、実施の形態８では上り系、下り系の２つのアンテナ４１、４２と２つのフィルタ４３、４４で構成される場合を例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこのような構成の無線装置に限定されるものではない。例えば、図２４に示すように、上り系の使用周波数帯域と下り系の使用周波数帯域の２つの周波数帯域で動作するアンテナ４１'と共用器４９とにより構成することも可能である。これにより、アンテナ４１'とフィルタ（共用器４９）がそれぞれ１つになり、無線装置がより小形になる。
【０１１９】
なお、実施の形態８においては、信号伝送ケーブル３３が電気信号伝送ケーブルにより構成されている場合を例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成の無線装置に限定されるものではない。例えば、図２５に示すように、信号伝送ケーブルが光ファイバといった光信号伝送ケーブル３３'により構成されている場合も可能である。図２５は一例として、共用器４８を用いた場合を示したが、図２２に示すような一対のフィルタ４３、４４を用いた構成にしても良い。この場合、電気信号を光信号に変換して信号を伝送する必要がある。従って図２５に示すように下り系の光信号伝送ケーブル３３'と増幅回路４５の間に光信号を電気信号に変換するフォトダイオード５１と、上り系の増幅回路４７と光信号伝送ケーブル３３'との間に電気信号を光信号に変換するレーザ５２が必要になる。また、制御部３４においては逆に、上り系の光信号伝送ケーブル３３'との接続にはフォトダイオード（図示省略）、下り系の光信号伝送ケーブル３３'との接続にはレーザ（図示省略）が必要になる。このような構成にすることにより、光信号伝送ケーブル３３'の設置コストの軽減や、光信号伝送ケーブル３３'の伝送長による信号の減衰が軽減されより長距離の信号伝送が可能になる。更に、上り系と下り系で異なる波長の光信号を用い、波長多重を行うことにより一本の光ファイバで光信号伝送ケーブル５０を構成することが可能になる。この場合、光信号伝送ケーブル３３'とレーザ５２との間と、光信号伝送ケーブル３３'とフォトダイオード５１との間に、光カプラ６０を設ける必要がある。
【０１２０】
光カプラ６０は、図２６に示すように、３つの端子６１、６２、６３を備えている。端子６１は光信号伝送ケーブル３３'に接続されている。端子６２はフォトダイオード５１に接続されている。端子６３はレーザ５２に接続されている。光カプラ６０を備えることで下がり系、上がり系の各光信号は次のように伝送される。すなわち、アンテナ４1、４１'で受信された下り系の伝送信号はレーザ５２で光信号に変換されたのち、光カプラ６０を介して光信号伝送ケーブル３３'に送られる。一方、上り系の伝送信号は、光信号伝送ケーブル３３'から光カプラ６０を介してフォトダイオード５１に送られ、ここで電気信号に変換されたのち、アンテナ４２、４１'に送られる。このような構成にすることにより光信号伝送ケーブルの本数を１本にすることができ、伝送に要する光信号伝送ケーブル自体のコストや敷設コストを低減できる。
【０１２１】
上記した各実施形態においては、以下のように種々の変形が考えられる。
【０１２２】
（１）上記した実施形態１〜７においては、アンテナがＺＹ平面、ＺＸ平面に対して対称な構造であるモノポールアンテナを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のモノポールアンテナに限定されるものではない。例えば、所望の放射指向性あるいは入力インピーダンス特性を得るために、ＺＹ平面にのみ対称な構造、または、ＺＹ平面、ＺＸ平面に対して非対称な構造も可能である。また、開口１６、１７のみがＺＹ平面に対称、あるいはＺＹ平面とＺＸ平面とに対称な構造も可能である。また、接地導体１１のみがＺＹ平面に対称、あるいはＺＹ平面とＺＸ平面に対称な構造も可能である。また、天井導体１５のみがＺＹ平面に対称、あるいはＺＹ平面とＺＸ平面に対称な構造も可能である。また、側面導体１４のみがＺＹ平面に対称、あるいはＺＹ平面とＺＸ平面に対称な構造も可能である。また、これらの組み合わせも可能であり、このような構造にすることにより放射対象空間に最適な放射指向性を持つアンテナを実現することができる。
【０１２３】
（２）上記した実施形態１〜７においては、接地導体１１と側面導体１４と天井導体１５とが互いに電気的に接続された構造のモノポールアンテナを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のモノポールアンテナに限定されるものではない。例えば、所望の放射指向性あるいは入力インピーダンス特性を得るために天井導体１５と側面導体１４とが互いに電気的に開放されている構造、あるいは接地導体１１と側面導体１４とが電気的に開放されている構造、あるいは接地導体１１と側面導体１４と天井導体１５とが全て互いに電気的に開放されている構造も可能である。
【０１２４】
（３）上記した実施形態１〜７においては、開口１６、１７が２つのモノポールアンテナを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のモノポールアンテナに限定されるものではない。例えば、所望の放射指向性あるいは入力インピーダンス特性を得るために、開口１６、１７が１つの場合や３つ以上にする構造も可能である。
【０１２５】
（４）上記した実施形態１〜７においては、開口１６、１７を長方形形状にしたモノポールアンテナを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のモノポールアンテナに限定されるものではない。例えば、所望の放射指向あるいは入力インピーダンス特性性を得るために、開口１６、１７が円形形状あるいは正方形形状あるいは多角形形状あるいは半円形状、あるいはこれらの組み合わせ、あるいは輪状あるいはその他の形状にすることも可能である。開口１６、１７が円形形状あるいは楕円形形状あるいは曲面形状で構成される場合、放射指向性においては、アンテナを構成する導体部分に形成される角部が丸くなる結果、角部での回折効果が少なくなって放射電波の交差偏波変換損失が少なくなるという効果がある。
【０１２６】
（５）上記した実施形態１〜７においては、開口１６、１７がアンテナ天井部に配置された構成のモノポールアンテナを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のモノポールアンテナに限定されるものではない。例えば、所望の放射指向性あるいは入力インピーダンス特性を得るために開口１６、１７が側面導体１４に配置された構造、あるいは開口１６、１７が接地導体１１に配置された構造、あるいはこれらを組み合わせた構造も可能である。
【０１２７】
（６）上記した実施形態１〜７においては、接地導体１１が方形形状をしたモノポールアンテナを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のモノポールアンテナに限定されるものではない。例えば、所望の放射指向性あるいは入力インピーダンス特性を得るために、接地導体１１がその他の多角形形状あるいは半円形状あるいはこれらの組み合わせあるいはその他の形状にすることも可能である。また、接地導体１１が円形形状あるいは楕円形形状あるいは曲面形状あるいはその他の形状にすることも可能である。これにより、放射指向性においては、アンテナを構成する導体部分の角部が丸くなる結果、角部での回折効果が少なくなってアンテナからの放射電波の交差偏波変換損失が少なくなるという効果がある。
【０１２８】
（７）上記した実施形態１〜７においては、天井導体１５が方形形状をしたモノポールアンテナを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のモノポールアンテナに限定されるものではない。例えば、所望の放射指向性あるいは入力インピーダンス特性を得るために天井導体１５がその他の多角形形状あるいは半円形状あるいはこれらの組み合わせあるいはその他の形状とすることも可能である。また、天井導体１５が円形形状あるいは楕円形形状あるいは曲面形状あるいはその他の形状にする構造も可能である。これにより、放射指向性においては、アンテナを構成する導体部分の角部が丸くなる結果、角部での回折効果が少なくなりアンテナからの放射電波の交差偏波変換損失が少なくなるという効果がある。さらには、モノポールアンテナの全体構造を平面視円形形状とした場合には、次のような利点がある。すなわち、モノポールアンテナの設置環境は千差万別であるために、実際に設置すると設計通りの放射指向性を発揮できない場合がある。その場合、モノポールアンテナの設置方向を水平方向に沿って調整することが行われる。これに対して、所望の放射指向性は、モノポールアンテナの４側面の方向を、設置環境で規定される基本方向（室内であれば、側壁の面方向等）に揃えた状態で発揮できるように、通常は設計されている。そのため、設置方向を微妙に調整すると、モノポールアンテナの４側面方向が設置環境での基本方向からずれてしまい、景観上、好ましくない設置形態になってしまう場合がある。これに対して、モノポールアンテナの外観形状を円形にすれば、モノポールアンテナの側面に一定の方向が生じることがなくなり、設置方向を微妙に調整しても、モノポールアンテナの側面方向が設置環境での基本方向からずれてしまうことが生じなくなる。
【０１２９】
（８）上記した実施形態１〜７においては、側面導体１４が接地導体１１と垂直な構造のモノポールアンテナを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のモノポールアンテナに限定されるものではない。例えば、所望の放射指向性あるいは入力インピーダンス特性を得るために、側面導体１４が接地導体１１に対して斜めになっている構造も可能である。
【０１３０】
（９）上記した実施形態１〜７においては、側面導体１４が接地導体１１の輪郭に沿って形成される枠上に設けられた構造のモノポールアンテナを例に挙げて説明した。換言すれば、各実施形態においては、側面導体１４が形成する枠と接地導体１１の大きさとが略一致していた。しかしながら、本発明は必ずしもこの構成のモノポールアンテナに限定されるものではない。例えば、所望の放射指向性あるいは入力インピーダンス特性を得るために、側面導体１４で形成される枠が接地導体１１より大きい構造や小さい構造、あるいは上記枠が天井導体１５より大きい構造や小さい構造も可能である。
【０１３１】
（１０）上記した実施形態１〜７においては、開口１６、１７の大きさが固定された構造のモノポールアンテナを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のモノポールアンテナに限定されるものではない。例えば図２７に示すように、開口１６、１７に、その大きさを変化させることが可能な開口調整装置２０を備えた構造にすることも可能である。開口調整装置２０は、例えば、開口１６、１７に沿ってその大きさを調整する導体板２０ａをスライド可能に設けることにより実現できる。開口調整装置２０により開口１６、１７の大きさを任意に変化させることにより放射指向性を変化させて、所望の放射指向性を得ることが可能になる。
【０１３２】
（１１）上記した実施形態１〜７ではアンテナ素子１３を直線導体で構成したが、これを他のアンテナ素子で構成することも可能である。例えば、アンテナ素子が螺旋状の導体線で構成されたヘリカル型モノポールアンテナ素子にしてもよいし、導体線をＬ字型に折り曲げた逆Ｌ型あるいは逆Ｆ型モノポールアンテナ素子にしてもよい。また、導体線の先端に導体平板等の容量性負荷等を備えたトップローディング型モノポールアンテナ素子、あるいは、これらの組み合わせによるアンテナ素子にしてもよい。以上のようなアンテナ素子にすることで、アンテナ素子が小形、低背になり、全体しても小形、低背化が可能になる。
【０１３３】
（１２）上記した実施形態１〜７では、モノポールアンテナを、接地導体１１と天井導体１５と側面導体１４とアンテナ素子１３と同軸給電部１２と開口１６、１７とを備えて構成したが、必ずしもこのような構成のモノポールアンテナに限定されるものではない。例えば、所望の放射指向性あるいは入力インピーダンス特性を得るために、天井導体１５がなくアンテナ天井部が全て開口である構成としてもよい。これにより、ＺＹ平面、ＺＸ平面に対して対称な構造である場合、アンテナ垂直面の指向性を変化させかつアンテナ水平面にほぼ無指向な特性が得られる。さらに、開口１６、１７が接地導体１１と側面導体１４にある構成も可能である。この場合、所望の放射指向性あるいは入力インピーダンス特性を得るために、モノポールアンテナをＺＹ平面、ＺＸ平面に対して対称な構造にすることも可能であり、ＺＹ平面にのみ対称な構造、または、ＺＹ平面、ＺＸ平面に対して非対称な構造にすることも可能である。また、開口１６、１７のみがＺＹ平面に対称、あるいはＺＹ平面とＺＸ平面に対称な構造も可能である。また、接地導体１１のみがＺＹ平面に対称、あるいはＺＹ平面とＺＸ平面に対称な構造も可能である。また、側面導体１４のみがＺＹ平面に対称、あるいはＺＹ平面とＺＸ平面に対称な構造も可能である。また、これらの組み合わせも可能であり、このような構造にすることにより放射対称空間に最適な放射指向性を持つアンテナが実現できる。
【０１３４】
（１３）上記した実施形態１〜７で説明したモノポールアンテナを、アレー状に配置し、フェーズドアレーアンテナおよびアダプティブアンテナアレーを構成することも可能である。これにより、更なる放射電波の指向性の制御が可能になる。
【０１３５】
（１４）上記した実施の形態３ではアンテナ素子１３を天井導体１５から電気的に開放している構成を例にして説明したが、実施の形態３に示される本発明は必ずしもこの構成のモノポールアンテナに限定されるものではない。例えば、図２８Ａ、図２８Ｂに示すように、アンテナ素子１３の一端を天井導体１５と電気的に接続する構成としてもよい。この場合、アンテナ素子１３は直線導体に限られるものではなく、例えば螺旋状の導体線で構成してヘリカル型モノポールアンテナ素子でもよい。このようなアンテナ素子にすることにより、アンテナ素子１３を小形、低背にすることができ、その分、全体の小形、低背化が可能になる。
【０１３６】
（１５）上記した実施の形態３では整合導体１８、１９を２つ有するモノポールアンテナを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のモノポールアンテナに限定されるものではない。整合素子１８、１９は、例えば、１個あるいは３個以上で構成することも可能である。このような構成にすることにより、構造の自由度が増え同軸給電部１２との整合状態を更に良好にすることが可能になる。
【０１３７】
（１６）上記した実施の形態３では２つの整合導体１８、１９をアンテナ素子１３から離間してＺＹ平面上に配置した構造のモノポールアンテナを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のモノポールアンテナに限定されるものではない。例えば、整合導体１８、１９をＺ軸と平行な任意の位置に配置することも可能である。このような構成にすることにより、構造の自由度が増え同軸給電部１２との整合状態を更に良好にすることが可能になる。
【０１３８】
（１７）上記した実施の形態３では整合導体１８、１９を直線導体で構成したが、これを他の形状の導体で構成することも可能である。例えば、螺旋状の導体線で構成されたヘリカル型整合導体で構成されている場合も可能であり、Ｌ字型に折れ曲がった導体線で構成されている場合も可能である。これにより、小形、低背な整合導体が可能となり、アンテナの小形、低背化が可能になる。
【０１３９】
（１８）上記した実施の形態３では整合導体１８、１９をアンテナ素子１３と離間して配置した構造のモノポールアンテナを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のモノポールアンテナに限定されるものではない。例えば、図２９Ａ、図２９Ｂに示すように、一部あるいは全ての整合導体１８、１９の一端をアンテナ素子１３の一端あるいは中途部に電気的に接続する構成することも可能である。このような構成にすることにより、モノポールアンテナのインピーダンスを高くすることが可能になり、特にインピーダンスが低い場合に、モノポールアンテナと同軸給電部１２との整合状態を良好にすることが可能になる。
【０１４０】
（１９）上記した実施の形態３では整合導体１８、１９を天井導体１５から離間して配置したモノポールアンテナを例に挙げて本発明を説明したが、本発明は必ずしもこの構成のモノポールアンテナに限定されるものではない。例えば、図２９Ａ、図２９Ｂに示すように、一部あるいは全ての整合導体１８、１９の一端を天井導体１５に電気的に接続する構成することも可能である。このような構成にすることによりモノポールアンテナのインピーダンスを変化させることが可能になり、モノポールアンテナと同軸給電部１２との整合状態を良好にすることが可能になる。
【０１４１】
（２０）上記した実施形態１〜７では、天井導体１５の両端を側面導体１４に電気的に接続していた。そのため、水平面の放射指向性において、天井導体１５の両端を結ぶ方向に沿って極小点が形成されてしまう。これは、天井導体１５と側面導体１４との接続点から電流が漏れるために、その方向には電波をほとんど送受波できないためである。アンテナ設計上、このような極小点をなくす必要がある場合には、図３０に示すように、天井導体１５に円形部１５aを形成すればよい。円形部１５aは、天井導体１５の両端を結ぶ方向の中央部に設ける。円形部１５aは、その周縁全周から電波が放射されるので、水平面に沿ってほぼ無指向な状態で電波を放射できる。そのため、天井導体１５全体としては、極小点を有する電波の放射と水平面に無指向な電波の放射とを混合した放射となる。そのため、上記極小点においても電波の放射を行うことが可能となり、図３１に示すように、水平面に沿って楕円形形状をした放射指向性となる。なお、極小点における電波の放射量を調整するには、円形部１５ａの大きさを変えればよい。
【０１４２】
（２１）上記した実施形態１〜７のモノポールアンテナで電波の送受信を行う場合には、複数（例えば、２つ）のモノポールアンテナが並列配置される。この場合、隣り合うモノポールアンテナどうしのアイソレーションを確実に確保する必要がある。通常、アンテナのアイソレーションを確保するためには、フィルタ等のアイソレーション用素子を設けることが実施されるが、次のようにすれば、アイソレーションを確保しやすくなる。すなわち、モノポールアンテナ、特に本発明のものでは、水平面指向性に極小点が形成される。極小点は天井導体１５と側面導体１４との接続点に沿った向きに形成される。そこで、隣り合うモノポールアンテナを、電波の極小点の形成方向が互いに同列になるように整列配置する。これにより、モノポールアンテナどうしの送受波の相互影響が最小限となり、アイソレーションを確保しやすくなる。例えば、図７に示す構造のモノポールアンテナでは、天井導体１５の長手方向両端が側面導体１４に電気的に接続されているために、天井導体１５の長手方向が電波の極小点の形成方向となる。そこで、図３２に示すように、隣り合うモノポールアンテナを、その天井導体１５の長手方向が同列になるように整列配置する。これにより、モノポールアンテナどうしの電波の相互影響が最小限となり、アイソレーションを確保しやすくなる。
【０１４３】
上記のようにモノポールアンテナを整列配置した場合（以下、影響排除配列という）のアイソレーヘションを測定した。同様に、隣り合うモノポールアンテを、その天井導体１５の長手方向と直交する向きに沿って整列配置した場合（以下、影響非排除配列という）のアイソレーションを測定した。これらの測定結果を図３３に示す。図３３中、黒四角が、影響排除配列の測定結果であり、黒丸が影響非排除配列の測定結果である。図中、横軸が隣接するモノポールアンテナの離間間隔（ｍｍ）であり、縦軸がアイソレーションの測定結果（ｄＢ）である。
【０１４４】
図３３より明らかなように、影響排除配列の方がアイソレーションにおいて優れているのがわかる。そのため、影響排除配列にした場合におけるアイソレーションが確保しやすくなり、その分、アイソレーション用素子（フィルタ等）として性能の低いものを用いても、十分、アイソレーションを確保することができ、製造コストの低減を図ることができる。
【０１４５】
なお、複数のモノポールアンテナを配置する場合には、構造を強固にする等の目的のために、これらモノポールアンテナを金属ベース板上に配置することが行われる。しかしながら、その場合には接地導体１１どうしが金属ベース板により短絡されるために、上記影響排除配列を採用してもそのアイソレーションが悪化する。そのため、金属ベース板は用いない方がよい。
【０１４６】
（２１）上記した実施形態１〜７では、モノポールアンテナをＺＸ平面およびＺＹ平面にそれぞれに対して対称な形状を有するモノポールアンテナを備え、さらにこのような構成のモノポールアンテナにおいて、同軸給電点１２を原点に配置することで、水平面に沿った放射指向性を無指向状態にした。しかしながら、本願発明は、このような構成に限るものではなく、同軸給電点１２を、水平面方向に原点から位置ずれした位置に配置することもできる。これにより、水平面に沿った電波の指向性を調整することができる。例えば、図３４に示すように、同軸給電点１２をＸ軸に沿ってその＋方向に若干位置ずれされると、その水平面に沿った指向性は、図３５に示すようになる。すなわち、ＺＸ平面に沿った指向性は、ＺＹ平面に対して対称とはならず、その第２象限と第４象限とを結ぶやや斜めとなった方向に対して対称な形態となる。
【０１４７】
なお、以上の説明では、本発明の作用効果を電波の送信において説明したが、本発明は電波の受信においても同様の作用効果があるのはいうまでもない。
【０１４８】
【発明の効果】
以上のように、本発明は、簡単な構造で放射指向性を変化させることが可能で工作精度に優れたモノポールアンテナおよび無線装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１におけるモノポールアンテナの構成の一例を示す図であって、図１Ａはその概観斜視図、図１Ｂはその断面図である。
【図２】実施の形態１の動作原理を示す図である。
【図３】実施の形態１の試作例を示す概観斜視図である。
【図４】実施の形態１の試作例の放射指向性を示す図である。
【図５】実施の形態１の試作例のインピーダンス特性を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態２におけるモノポールアンテナの構成の一例を示す図であって、図６Ａはその概観斜視図、図６Ｂはその断面図である。
【図７】実施の形態２の試作例を示す概観斜視図である。
【図８】実施の形態２の試作例の放射指向性を示す図である。
【図９】実施の形態２の試作例のインピーダンス特性を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態３におけるモノポールアンテナの構成の一例を示す図であって、図１０Ａはその概観斜視図、図１０Ｂはその断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態４におけるモノポールアンテナの構成の一例を示す図であって、図１１Ａはその概観斜視図、図１１Ｂはその断面図である。
【図１２】実施の形態４の試作例を示す概観斜視図である。
【図１３】実施の形態４の試作例の放射指向性を示す図である。
【図１４】実施の形態４の試作例のインピーダンス特性を示す図である。
【図１５】実施の形態４の変形例を示す概観斜視図である。
【図１６】本発明の実施の形態５におけるモノポールアンテナの構成の一例を示す図であって、図１６Ａはその概観斜視図、図１６Ｂはその断面図である。
【図１７】本発明の実施の形態６におけるモノポールアンテナの構成の一例を示す図であって、図１７Ａはその概観斜視図、図１７Ｂはその断面図である。
【図１８】本発明の実施の形態７におけるモノポールアンテナの構成の一例を示す図であって、図１８Ａはその概観斜視図、図１８Ｂはその断面図である。
【図１９】実施の形態７の第１の変形例を示す図であって、図１９Ａはその概観斜視図、図１９Ｂはその断面図である。
【図２０】実施の形態７の第２の変形例を示す図であって、図２０Ａはその概観斜視図、図２０Ｂはその断面図である。
【図２１】本発明の実施の形態８における無線装置のシステム構成の一例を示す図である。
【図２２】実施の形態８における無線装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図２３】実施の形態８における無線装置の構成を示す分解斜視図である。
【図２４】実施の形態８における無線装置の構成の他の例を示すブロック図である。
【図２５】実施の形態８における無線装置の構成のさらに他の例を示すブロック図である。
【図２６】実施の形態８の無線装置に組み込まれる光カプラの構成の一例を示すブロック図である。
【図２７】本発明の各実施の形態のモノポールアンテナに組み込まれる開口制御装置の構成の一例を示す図である。
【図２８】本発明の変形例を示す図であって、図２８Ａは概観斜視図、図２８Ｂは断面図である。
【図２９】本発明の他の変形例を示す図であって、図２９Ａは概観斜視図、図２９Ｂは断面図である。
【図３０】本発明のさらに他の変形例を示す概観斜視図である。
【図３１】図３１の変形例の放射指向性を示す図である。
【図３２】本発明のモノポールアンテナの配置例を示す斜視図である。
【図３３】図３２の配置例におけるアイソレーションの測定結果を示す図である。
【図３４】本発明のさらに他の変形例を示す概観斜視図である。
【図３５】図３４の変形例の放射指向性を示す図である。
【図３６】第１の従来例のモノポールアンテナの構成を示す概観斜視図である。
【図３７】第１の従来例のモノポールアンテナの放射指向性を示す図である。
【図３８】第２の従来例のモノポールアンテナの構成を示す概観斜視図である。
【図３９】第２の従来例のモノポールアンテナの放射指向性を示す図である。
【符号の説明】
１１  接地導体
１２  同軸給電部
１３  アンテナ素子
１４  側面導体
１５  天井導体
１６，１７  開口空間
１８，１９  整合導体
２０  開口制御装置
【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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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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