(57)【要約】【課題】５００［ＭＨｚ］前後の周波数に対して用いることができる小型で周波数帯域の広い板状逆Ｆアンテナを提供する。【解決手段】板状の放射導体２０、板状の短絡部３０及び板状の給電部４０を備えた板状逆Ｆアンテナであって、短絡部３０の、縦方向の長さは、給電部４０の、縦方向の長さの１／４であり、給電部４０は、放射導体２０の右端部から直角方向に、放射導体２０の長さに対して１／２以下の位置から延伸されており、さらに、給電部４０の放射導体２０の短絡部３０が配置されている隅端部を含む端部から１／８の位置に給電点４２を設けている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の接地導体に対向配置された板状の放射導体と、
前記板状の放射導体の一端部と前記接地導体とを接続する板状の短絡部と、
前記放射導体から前記接地導体に向けて延伸するように、前記短絡部の板面に平行な板面を有する板状に形成された、前記放射導体への給電を行う給電部と、
を備えたことを特徴とする板状逆Ｆアンテナ。
【請求項２】
請求項１に記載の板状逆Ｆアンテナにおいて、
前記短絡部の板面の、前記接地導体に平行方向の長さは、
前記放射導体の、前記短絡部の板面方向で、かつ、前記接地導体に平行方向の長さの１／４であることを特徴とする板状逆Ｆアンテナ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の板状逆Ｆアンテナにおいて、
前記給電部は、
前記短絡部が設けられている前記放射導体の端部から直角方向に、前記放射導体の長さに対して１／２以下の位置から延伸されていることを特徴とする板状逆Ｆアンテナ。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の板状逆Ｆアンテナにおいて、
前記給電部は、
前記接地導体に平行方向の長さに対し、前記放射導体の前記短絡部が配置されている隅端部を含む端部から１／８の位置に給電点があるように構成されていることを特徴とする板状逆Ｆアンテナ。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の板状逆Ｆアンテナを、アンテナ素子として、行方向及び列方向に各１個以上かつ全体で２個以上配置したことを特徴とするアレイアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、比較的低い周波数において広帯域の周波数特性を得ることができる板状逆Ｆアンテナ及びその板状逆Ｆアンテナを用いたアレイアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電波の漏洩位置等を特定する技術として、測定方向を撮影した画像とアンテナで受信した到来電波の位相情報から極座標空間における到来角度を求めることで電波源の位置を特定する電波源可視化技術がある（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００３】
この技術を用いて電波源を可視化する装置は、複数の電波受信用アンテナ、画像取得装置、電波測定装置、信号制御切替装置、制御・解析用ＰＣから構成されている。このような装置は１［ＧＨｚ］以上の周波数帯に対応しており、外部における測定にも対応できるように運搬できるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２８６５７１号公報
【特許文献２】特開２０１０−４４０２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、実際にはＲＦＩＤタグやＴＶ放送などさまざまな用途で１ＧＨｚ以下の電波が使用されている。そのため、１［ＧＨｚ］以下で使用できる電波受信用アンテナが必要となる。
【０００６】
従来の電波源可視化装置では、広い周波数帯域幅を必要としないため、電波受信用アンテナとして製作が容易で壊れにくいパッチタイプのアンテナを使用していた。しかし、１［ＧＨｚ］以下の周波数帯では、広い周波数帯域幅が必要であり、また、パッチタイプアンテナでは個々のアンテナサイズが大きくなり、アレー化した場合に運搬が困難になり扉などを通れないことが懸念される。
【０００７】
本発明は、このような問題に鑑みなされたものであり、電波源可視化技術で使用する１［ＧＨｚ］以下の周波数帯で使用できる広帯域で小型な板状逆Ｆアンテナ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】
【０００８】
この欄においては、発明に対する理解を容易にするため、必要に応じて「発明を実施するための形態」欄において用いた符号を付すが、この符号によって請求の範囲を限定することを意味するものではない。
【０００９】
上記「発明が解決しようとする課題」において述べた問題を解決するためになされた板状逆Ｆアンテナ（５）は、放射導体（２０）、短絡部（３０）及び給電部（４０）を備えている。
【００１０】
放射導体（２０）は、板状の接地導体（１０）に対向配置された板状の導体であり、短絡部（３０）は、板状の放射導体（２０）の一端部と接地導体（１０）とを接続する板状の導体である。
【００１１】
給電部（４０）は、放射導体（２０）から接地導体（１０）に向けて延伸するように、経路長を長くし低周波数で共振させるため、短絡部（３０）の板面に平行な板面を有する板状に形成された、放射導体（２０）への給電を行う導体である。
【００１２】
このような、板状逆Ｆアンテナ（５）は、１［ＧＨｚ］以下、特に、５００［ＭＨｚ］前後の比較的低い周波数における電波を効率よく送受信できる。また、その周波数における周波数帯域は、同じ接地導体（１０）の寸法の従来の板状逆Ｆアンテナ（５）と比較すると、ほぼ同じとすることができる。
【００１３】
通常、同じ特性を保ったまま、使用する周波数を低くすると、アンテナ寸法が大きくなる。これに対し、請求項１に記載の発明は、周波数帯域特性とアンテナ寸法を従来とほぼ同じに保ったまま、使用できる周波数を低くすることができる。
【００１４】
換言すれば、１［ＧＨｚ］以下、特に、５００［ＭＨｚ］前後の周波数に対して用いることができる小型で周波数帯域の広い板状逆Ｆアンテナ（５）とすることができる。
特に、請求項２に記載のように、短絡部（３０）の板面の、接地導体（１０）に平行方向の長さを、放射導体（２０）、短絡部（３０）の板面方向で、かつ、接地導体（１０）に平行方向の長さの１／４とすると、１［ＧＨｚ］以下、特に、５００［ＭＨｚ］前後の周波数の電波を計測できるアンテナとすることができる。
【００１５】
また、請求項３に記載のように、給電部（４０）を、短絡部（３０）が設けられている放射導体（２０）の端部から直角方向に、放射導体（２０）の長さに対して１／２以下の位置から延伸すると、１［ＧＨｚ］以下、特に、５００［ＭＨｚ］前後の周波数の電波を計測できるアンテナとすることができる。
【００１６】
さらに、請求項４に記載のように、給電部（４０）を、接地導体（１０）に平行方向の長さに対し、放射導体（２０）の短絡部（３０）が配置されている隅端部を含む端部から１／８の位置に給電点（４２）があるように構成すると、１［ＧＨｚ］以下、特に、５００［ＭＨｚ］前後の周波数の電波を計測できるアンテナとすることができる。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の板状逆Ｆアンテナ（５）を縦横方向に各１個以上かつ全体で２個以上配置したアレイアンテナ（１）である。
【００１８】
このようなアレイアンテナ（１）は、行方向及び列方向に各１個以上かつ全体で２個以上配置されている。
つまり、１行に複数のアンテナ素子が配置されるか、１列に複数のアンテナ素子が配置されるか、又は、行方向及び列方向にそれぞれ複数のアンテナ素子が配置されたアレイアンテナ（１）となる。
【００１９】
そして各Ｆアンテナ素子は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の板状逆Ｆアンテナ（５）であるため、１［ＧＨｚ］以下、特に、５００［ＭＨｚ］前後の周波数の電波を計測できる小型のアンテナとなっている。
【００２０】
したがって、アレイアンテナ（１）も小型なものとすることができるので、例えば、電波暗室やシールドルームなどの電波の遮蔽性能などを検査するための１［ＧＨｚ］以下、特に、５００［ＭＨｚ］前後の周波数の電波を計測するために、便利なアレイアンテナ（１）とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１実施形態におけるが適用された板状逆Ｆアンテナ５の概略の構造を示す図である。
【図２】従来の板状逆ＦアンテナのＶＳＷＲ特性を示す図である。
【図３】従来の広帯域板状逆ＦアンテナのＶＳＷＲ特性を示す図である。
【図４】第１実施形態における板状逆Ｆアンテナ５のＶＳＷＲ特性を示す図である。
【図５】従来の広帯域板状逆Ｆアンテナの指向性を示す図である。
【図６】第１実施形態における板状逆Ｆアンテナ５の指向性を示す図である。
【図７】Ｙ−Ｚ平面、Ｚ−Ｘ平面、Ｅφ（電界の水平成分）及びＥθ（電界の垂直成分）の定義を示す図である。
【図８】短絡部３０の縦方向を変化させた場合の板状逆Ｆアンテナ５の規格化された周波数特性を示す図である。
【図９】給電部４０の延伸位置を変化させた場合の板状逆Ｆアンテナ５の規格化された周波数特性を示す図である。
【図１０】給電点４２の位置を変化させた場合の板状逆Ｆアンテナ５の規格化された周波数特性を示す図である。
【図１１】第２実施形態におけるアレイアンテナ１の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明が適用された実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明の実施の形態は、下記の実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採りうる。
【００２３】
図１は、本発明が適用された板状逆Ｆアンテナ５の概略の構造を示す図である。板状逆Ｆアンテナ５は、図１に示すように、接地導体１０、放射導体２０、短絡部３０及び給電部４０を備えている。
【００２４】
放射導体２０は、板状の接地導体１０に対向配置された板状の導体板であり、本第１実施形態では、銅板やアルミ板などの金属板材を縦１０４［ｍｍ］（ｒ0）、横１２０［ｍｍ］（ｄ0）（図１において奥行き方向を縦、左右方向を横と呼ぶ）の長方形状に切断して形成している。
【００２５】
短絡部３０は、板状の放射導体２０の一端部と接地導体１０とを接続する板状の導体板であり、銅板やアルミ板などの金属板材を長方形に形成し、図１に示すように、放射導体２０の右奥の隅端部に配置している。
【００２６】
短絡部３０の、接地導体１０に対する平行方向の長さ、つまり、図１中の縦方向の長さ（ｒ1）が、給電部４０の、縦方向の長さ（ｒ0）より短くなっている。具体的には、短絡部３０の、縦方向の長さ（ｒ1）は、給電部４０の、縦方向の長さ（ｒ0）の１／４の２６［ｍｍ］である。
【００２７】
また、給電部４０の接地導体１０に対する垂直方向の長さ、つまり、図１中の高さ（ｈ）は、放射導体２０の、短絡部３０が設けられている端部から直角方向の長さ、つまり、放射導体２０の縦方向の長さ（ｒ0）に対して１／２の５２［ｍｍ］である。
【００２８】
給電部４０は、放射導体２０から接地導体１０に向けて延伸するように板状に形成され、短絡部３０に平行に配置された、放射導体２０への給電を行う銅板やアルミ板などの金属板材で形成された導体板である。
【００２９】
給電部４０は、短絡部３０が設けられている放射導体２０の端部から直角方向（図１中左右方向）に、放射導体２０の長さ（ｄ0）に対して１／２以下の位置（本第１実施形態では、１／２の６０［ｍｍ］）（ｄ1）から延伸されている。
【００３０】
また、給電部４０は、接地導体１０に平行方向の長さ（図１中奥行き方向）に対し、放射導体２０の短絡部３０が配置されている隅端部を含む端部（図１中放射導体の奥側の端部）から１／８以下（本第１実施形態では、１／８の１３［ｍｍ］）の位置（Ｗ1）に給電点４２があるように構成されている。
【００３１】
（板状逆Ｆアンテナ５の特徴）
以上に説明した板状逆Ｆアンテナ５の特徴について、図２〜図１０に基づいて説明する。図２は、従来の板状逆ＦアンテナのＶＳＷＲ（Ｖｏｌｔａｇｅ−Ｓｔａｎｄｉｎｇ  Ｗａｖｅ  Ｒａｔｉｏ：電圧定在波比）特性を示し、図３は、従来の広帯域板状逆ＦアンテナのＶＳＷＲ特性を示し、図４は、本第１実施形態における板状逆Ｆアンテナ５のＶＳＷＲ特性を示している。また、図５は、従来の広帯域板状逆Ｆアンテナの指向性を示し、図６は、板状逆Ｆアンテナ５の指向性を示している。
【００３２】
なお、図２〜図４において、図中の横軸は、周波数を示し、縦軸はＶＳＷＲを示している。
ＶＳＷＲは、放射した電波に対する入射した電波の比であるため、その値が１に近いほどアンテナとしての効率がよいことになる、従来の板状逆ＦアンテナのＶＳＷＲ特性は、図２中に実線で示すように、周波数が４００［ＭＨｚ］の点で最も効率が良く、比較の基準としてＶＳＷＲを５とした場合には、図２中に破線で示すように、周波数帯域が約３６０〜４１０［ＭＨｚ］の約５０［ＭＨｚ］程度と狭い。
【００３３】
また、図３中に実線で示すように、従来の広帯域板状逆Ｆアンテナは、周波数が１［ＧＨｚ］以下、特に、５００［ＭＨｚ］の点で最も効率がよく、図３中に破線で示すように、ＶＳＷＲが５以上となる周波数帯域は、４４０〜７１０「ＭＨｚ］の約２７０［ＭＨｚ］となっており、従来の板状逆Ｆアンテナより広い周波数帯域特性を有している。
【００３４】
これに対し、本第１実施形態における板状逆Ｆアンテナ５は、図４中に実線で示すように、４５０〜５００［ＭＨｚ］で最も効率がよく、図４中に破線で示すように、ＶＳＷＲが５以上となる周波数帯域は、約４００〜６８０［ＭＨｚ］の約２８０［ＭＨｚ］であり、従来の広帯域板状逆Ｆアンテナに対し、ほぼ同じ周波数帯域特性を有し、かつ、使用できる周波数が低くなっている。
【００３５】
このように、板状逆Ｆアンテナ５は、５００［ＭＨｚ］前後の比較的低い周波数において、使用できる周波数帯域は、同じ接地導体１０の寸法の従来の板状逆Ｆアンテナ５と比較すると、広く、従来の広帯域板状逆Ｆアンテナとほぼ同じであり、また、使用できる周波数が従来の広帯域板状逆Ｆアンテナに対し、低くすることができる。
【００３６】
通常、同じ特性を保ったまま、使用する周波数を低くすると、アンテナ寸法が大きくなる。これに対し、本第１実施形態の板状逆Ｆアンテナ５は、周波数帯域特性とアンテナ寸法を従来とほぼ同じに保ったまま、使用できる周波数を低くすることができる。
【００３７】
換言すれば、５００［ＭＨｚ］前後の周波数に対して用いることができる小型で周波数帯域の広い板状逆Ｆアンテナ５とすることができる。
次に、従来の広帯域板状逆Ｆアンテナと板状逆Ｆアンテナ５の指向性を図５及び図６に基づき比較する。
【００３８】
図５（ａ）は、従来の広帯域板状逆Ｆアンテナの、周波数５００［ＭＨｚ］におけるＹ−Ｚ面における指向性を示し、図５（ｂ）は、Ｚ−Ｘ面における指向性を示している。また、図６（ａ）は、板状逆Ｆアンテナ５の、周波数５００［ＭＨｚ］におけるＹ−Ｚ面における指向性を示し、図６（ｂ）は、Ｚ−Ｘ面における指向性を示している。
【００３９】
なお、Ｙ−Ｚ平面、Ｚ−Ｘ平面、Ｅφ（電界の水平成分）及びＥθ（電界の垂直成分）の定義を図７に示している。
従来の広帯域板状逆Ｆアンテナは、図５に示すように、Ｅφ成分（電界の水平成分）の指向性がほぼないのに対し、板状逆Ｆアンテナ５は、図６に示すように、Ｅφ（電界の水平成分）の指向性が得られる。したがって、電波の到来方向を計測するための受信アンテナとして用いた場合に有効である。
【００４０】
また、板状逆Ｆアンテナ５の短絡部３０の縦方向の長さを、給電部４０の縦方向の長さの１／４にしているので、５００［ＭＨｚ］前後の周波数を受信することができるアンテナとすることができる。
【００４１】
これを、図８を用いて説明する。図８は、短絡部３０の縦方向を変化させた場合の板状逆Ｆアンテナ５の規格化された周波数特性を示す図であり、横軸は、給電部４０の縦方向の長さ（ｒ0）に対する短絡部３０の縦方向の長さ（ｒ1）である。
【００４２】
また、図８中、棒グラフは、左縦軸の周波数に対応する規格化された周波数特性であり、▲印の折れ線は、右縦軸に対応する比帯域幅である。（以下、図９及び図１０においても同様）。
【００４３】
図８に示すように、ｒ1＝０．２５ｒ0（つまり、ｒ1がｒ0の１／４）であると、使用できる周波数が最も低くなるため、５００［ＭＨｚ］前後の周波数に対して良好な特性を得ることができる。
【００４４】
また、板状逆Ｆアンテナ５の給電部４０を、短絡部３０が設けられている放射導体２０の端部から直角方向に、放射導体２０の長さに対して１／２以下の位置から延伸させているので、５００［ＭＨｚ］前後の周波数に対し良好な特性を得ることができる。
【００４５】
これを、図９を用いて説明する。図９は、給電部４０の延伸位置を変化させた場合の板状逆Ｆアンテナ５の規格化された周波数特性を示す図であり、横軸は、放射導体２０の横方向の長さ（ｄ0）に対する給電部４０の右端からの長さ（ｄ1）である。
【００４６】
図９に示すように、ｄ1＝０．５ｄ0以下（つまり、ｄ1がｄ0の１／２以下）であると、使用できる周波数が最も低くなるため、５００［ＭＨｚ］前後の周波数に対して良好な特性を得ることができる。
【００４７】
さらに、板状逆Ｆアンテナ５の給電部４０における給電点４２の位置を、給電部４０の長さに対して、給電部４０の奥側端部から１／８の位置から延伸させているので、５００［ＭＨｚ］前後の周波数に対し良好な特性を得ることができる。
【００４８】
これを、図１０を用いて説明する。図１０は、給電点４２の位置を変化させた場合の板状逆Ｆアンテナ５の規格化された周波数特性を示す図であり、横軸は、給電部４０の長さ（Ｗ0）に対する給電点４２の給電部４０の奥側端からの長さ（Ｗ1）である。
【００４９】
図１０に示すように、Ｗ1＝０．１２５Ｗ0（つまり、Ｗ1がＷ0の１／８）であると、使用できる周波数が最も低くなるため、５００［ＭＨｚ］前後の周波数に対して良好な特性を得ることができる。
［第２実施形態］
次に、アレイアンテナ１について、図１１に基づき説明する。図１１は、アレイアンテナ１の正面図である。
【００５０】
図１１に示すように、アレイアンテナ１は、第１実施形態における板状逆Ｆアンテナを４行×４列のマトリクス状に配置したアレイアンテナである。
このような、アレイアンテナ１は、アンテナ素子として、第１実施形態で説明した小型の板状逆Ｆアンテナ５を使用していので、５００［ＭＨｚ］前後の周波数の電波を受信できる小型のアレイアンテナとすることができる。
【００５１】
さらに、板状逆Ｆアンテナ５をアルミ板で構成すると、アンテナ素子が軽量となるので、アレイアンテナ１も軽量化することができる。
このように、第２実施形態におけるアレイアンテナ１は、小型軽量なアレイアンテナとすることができるので、例えば、電波暗室やシールドルームなどの電波の遮蔽性能などを検査するための５００［ＭＨｚ］前後の周波数の電波を計測することができるとともに、アレイアンテナを計測装置と共に移動させたり、上下左右方向に向きを変化させたりする必要がある場合に、取り扱いのし易い、便利なアレイアンテナとすることができる。
［その他の実施形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の態様を採ることができる。
【００５２】
（１）第１実施形態では、板状逆Ｆアンテナ５の各部寸法（ｒ0，ｒ1，ｄ0，ｄ1，ｗ0，ｗ1）を、５００［ＭＨｚ］前後の周波数の電波を受信できるようなとしていたが、板状逆Ｆアンテナ５の各部の寸法を変化させることにより、他の周波数を受信することができる広帯域アンテナとすることができる。
【００５３】
つまり、図８〜図１０において規格化された周波数特性を示しているように、第１実施形態では、５００［ＭＨｚ］前後の比較的低い周波数が受信できるように、板状逆Ｆアンテナ５の各部の寸法（ｒ0，ｒ1，ｄ0，ｄ1，ｗ0，ｗ1）を決定していたが、当該各部の寸法を変更することによって、例えば、ｒ0，ｄ0，ｗ0を大きくすることで広帯域アンテナとすることができる。
【００５４】
（２）第２実施形態では、アンテナ素子（板状逆Ｆアンテナ５）を４×４のマトリクス状に配置してアレイアンテナ１としていたが、アンテナ素子の数を変更してもよい。
（３）上記実施形態では、板状逆Ｆアンテナ５及びアレイアンテナ１を受信用アンテナとして用いたが、アンテナには可逆性があるので、送信用アンテナとして用いても同様な特性を得ることができる。
【符号の説明】
【００５５】
１…アレイアンテナ、５…板状逆Ｆアンテナ、１０…接地導体、２０…放射導体、３０…短絡部、４０…給電部、４２…給電点。
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図１１】
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【図１】
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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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