(57)【要約】【課題】  利得を増減しても広帯域特性が得られるアンテナ装置を提供すること。【解決手段】  基板１３の表面に細長い形状のホットダイポール素子１０と、矩形状のアースランド１５が形成されている。基板１３の裏面に、ホットダイポール素子１０と基板を介して対面するように折り返し部を備える第１の無給電素子１２ａと第２の無給電素子１２ｂと、アースランド１５と基板を介して上部が対面するアースダイポール素子１１とが形成されている。ホットダイポール素子１０端部とアースランド１５とに同軸ケーブル１６から給電されている。アースダイポール素子１１の長さは、必要とするアンテナ利得に応じた長さに設定されている。【選択図】  図２
2012029042.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
細長い矩形状の絶縁性の基板と、
前記基板の一面における一端部側のほぼ中央に細長い線条に形成されているホットダイポール素子と、
前記ホットダイポール素子と端部が向かい合うように前記基板の一面に形成されたアースランドと、
前記基板の他面の他端部側に形成され、前記アースランドと前記基板を介して上部が対面すると共に、前記アースランドと電気的に接続されているアースダイポール素子と、
前記ホットダイポール素子と前記基板を介して対面するように、前記基板の他面の一端部側に線対称の形状で形成された第１の無給電素子と第２の無給電素子からなる一対の無給電素子と、
前記ホットダイポール素子の端部と前記アースランドとに給電する給電ケーブルとを備え、
前記第１の無給電素子と前記第２の無給電素子とは、それぞれ折り返し部を有していると共に、０ｍｍ以上の所定間隔で対向して配置されており、前記アースダイポール素子の長さが、必要とするアンテナ利得に応じた長さに設定されていることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
同軸ケーブルのシールド部が前記アースランドに電気的に接続され、該同軸ケーブルの芯線が前記ホットダイポール素子の下端に電気的に接続されることにより、給電されるようにしたことを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記アースランドの上辺に、前記同軸ケーブルを位置決めする切欠部が形成されていることを特徴とする請求項２記載のアンテナ装置。
【請求項４】
細長い矩形状の絶縁性の基板と、
前記基板の一面における一端部側のほぼ中央に細長い線条に形成されているホットダイポール素子と、
前記基板の一面の他端部側に、前記ホットダイポール素子と端部が向かい合うように形成されているアースダイポール素子と、
前記ホットダイポール素子と前記基板を介して対面するように、前記基板の他面の一端部側に線対称の形状で形成された第１の無給電素子と第２の無給電素子からなる一対の無給電素子と、
前記ホットダイポール素子の端部と前記アースダイポール素子の端部とに給電する給電ケーブルとを備え、
前記第１の無給電素子と前記第２の無給電素子とは、それぞれ折り返し部を有していると共に、０ｍｍ以上の所定間隔で対向して配置されており、前記アースダイポール素子の長さが、必要とするアンテナ利得に応じた長さに設定されていることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項５】
同軸ケーブルのシールド部が前記アースダイポール素子の上部に電気的に接続され、該同軸ケーブルの芯線が前記ホットダイポール素子の下端に電気的に接続されることにより、給電されるようにしたことを特徴とする請求項４記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記アースダイポール素子の上辺に、前記同軸ケーブルを位置決めする切欠部が形成されていることを特徴とする請求項５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、基板に放射素子がプリントされた小型のアンテナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、無線通信機器に搭載される送受信用のアンテナとして、プリント基板に放射素子をプリントしたプリントダイポールアンテナが知られている。プリントダイポールアンテナを備える従来のアンテナ装置は、基板の表面と裏面とにダイポールアンテナを構成するホットダイポール素子とアースダイポール素子とが細長い矩形状のパターンにより形成されている。ホットダイポール素子の端縁から伝送ラインが引き出されており、その裏面にはグランド部が形成されてストリップラインが構成されている。スルーホールによりアースダイポール素子に接続されているアースランドと、伝送ラインの先端に同軸ケーブルから給電されている。ストリップラインからなる整合回路は、給電部と、上記ダイポールアンテナとのインピーダンスマッチングを行っている。
【０００３】
また、特願２００９−２３６４１８として提案したプリントダイポールアンテナを備えるアンテナ装置１００の構成を示す正面図を図３６に、その背面図を図３７に示す。
これらの図に示すように、提案したアンテナ装置１００はガラスエポキシ基板等の高周波特性の良好な絶縁性の基板１１６の表面と裏面とにプリントパターンとして形成された、ダイポールアンテナを備えている。このダイポールアンテナは、ホットダイポール素子１１０とアースダイポール素子１１１とから構成されている。基板１１６は細長い矩形状とされており、基板１１６の表面の一端から中央部にかけて細長い線条にホットダイポール素子１１０が形成されており、基板１１６の裏面の他端から中央部にかけてアースダイポール素子１１１が形成されている。アースダイポール素子１１１には切欠部１１１ａが形成されており、アースダイポール素子１１１は、基板１１６の両側部に沿って形成された２本の細長い線条の素子と、２本の線条の素子の上部を短絡するよう形成された矩形状の素子とからなり、形状は逆Ｕ字状とされている。また、基板１１６の表面には、ホットダイポール素子１１０の下辺を除く３辺を囲む逆Ｕ字状の無給電素子１１２のパターンが形成されている。無給電素子１１２は、ホットダイポール素子１１０の両側に近接して配置された２本のほぼ平行な素子と、この２本の素子の上端を短絡する素子とにより逆Ｕ字状に構成されている。
【０００４】
さらに、基板１１６の表面には、アースダイポール素子１１１の上部の矩形状の素子と対面するよう矩形のアースランド１１５のパターンが形成されている。このアースランド１１５の両側部には２つのスルーホール１１５ａが形成されており、この２つのスルーホール１１５ａによりアースランド１１５はアースダイポール素子１１１に電気的に接続されている。このアースランド１１５に給電用の同軸ケーブル１１６のシールド部１１６ｂがハンダ付け等により接続され、同軸ケーブル１１６の芯線１１６ａがホットダイポール素子１１０の下端にハンダ付け等により接続されて給電部１１４が構成されている。この給電部１１４により、無線通信機器から同軸ケーブル１１６を介してアンテナ装置１００に給電されるようになる。同軸ケーブル１１６は、アースダイポール素子１１１における切欠部１１１ａのほぼ中心軸上に配置されて、アースダイポール素子１１１と同軸ケーブル１１６とを離隔して電気的な結合を防止している。さらに、基板１１３の表面に所定高さのスペーサ１１７を載置して、このスペーサ１１７上に同軸ケーブル１１６を配置してさらなる電気的な結合を防止している。スペーサ１１７は、スポンジ等の比誘電率が約１とされる発泡体等とされている。
【０００５】
提案したアンテナ装置１００の使用周波帯域を２．６ＧＨｚ帯とした場合の寸法は、基板１１３の幅が約９．２ｍｍ、長さが約５６．９ｍｍ、厚さが約１．６ｍｍ、比誘電率εｒは約４．９とされる。また、基板１１３の表面の一端側から形成されているホットダイポール素子１１０の幅は約２．３ｍｍ、長さは約３０ｍｍとされる。基板１１３の裏面の他端側から形成されているアースダイポール素子１１１の幅は約８．５ｍｍ、長さは約１５．３ｍｍ、二股状とされた２本の線条の素子の幅は約０．８ｍｍとされる。ホットダイポール素子１１０を囲むように基板１１３の表面に形成されている逆Ｕ字状の無給電素子１１２の幅は約８．５ｍｍ、長さは約３６．９ｍｍ、ホットダイポール素子１１０にほぼ平行な２本の素子の幅は約２．７ｍｍ、この平行な２本の素子の上部を短絡する素子の幅は約２１．５ｍｍ、上記平行な２本の素子とホットダイポール素子１１０との間隔は約０．３ｍｍとされる。基板１１３の表面に形成されているアースランド１１５の幅も約８．５ｍｍとされ、長さは約３．８ｍｍとされる。ホットダイポール素子１１０の下辺と無給電素子１１２の下辺の位置は一致しており、これらの下辺とアースランド１１５との間隔は約１．５ｍｍとされる。
【０００６】
このような寸法とされた提案したアンテナ装置１００の電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の周波数特性を図３８に示す。図３８を参照すると、マーク２で示す２．６ＧＨｚの周波数とされた際にＶＳＷＲが最も小さくなり約１．０７が得られている。また、共振の中心周波数ｆｏはマーク３で示す約２．６９０ＧＨｚとなり、ＶＳＷＲが２．０以下の周波数帯域はマーク１で示す約２．４９５ＧＨｚないしマーク４で示す約２．８８５ＧＨｚの帯域が得られており、その比帯域は約１４．５％が得られている。
また、上記寸法とされた提案したアンテナ装置１００における垂直面のアンテナ放射パターンを図３９に示す。動作周波数は２．６ＧＨｚとされている。図３９においてアンテナ装置１００は破線で示すように０°と１８０°を結ぶ線上に配置されており、図３９に示すアンテナ放射パターンは０ｄＢに正規化されて、最大利得は約１．６ｄＢｉが得られている。図３９を参照すると、アンテナ装置１の放射パターンは基板１１６の横方向に強く放射され、基板１１６の長手方向とされる０°方向および１８０°方向の放射レベルが小さくなっている。この場合、基板１１３に平行な面における長手方向の偏波が放射され、この放射パターンにおける半値角は約１１０ｄｅｇが得られている。さらに、アンテナ装置１００における水平面のアンテナ放射パターンを図４０に示す。動作周波数は２．６ＧＨｚとされている。図４０においてアンテナ装置１００の短辺は破線で示すように９０°と２７０°を結ぶ線上に配置されており、アンテナ放射パターンは０ｄＢに正規化されて、最大利得は約１．０ｄＢｉ得られている。図４０を参照すると、アンテナ装置１の水平面の放射パターンはほぼ無指向性とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−７４３８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来のアンテナでは、一般に最大利得が得られるように各素子のエレメント長等が設定されているが、アンテナのアンテナ利得が規定されている通信システムも存在している。例えば、ＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）では２ｄＢｉ以下のアンテナ利得に規定されている。このような通信システムに用いられるアンテナ装置の場合は、アンテナ装置の利得を減少させなければならないことがあった。この場合、提案したアンテナ装置１００においては、アースダイポール素子１１１の長さを変えることにより、アンテナ装置１００のアンテナ利得を調整することができる。また、アースダイポール素子１１１の長さを変化させると共振周波数がずれるが、ホットダイポール素子１１０の幅を変えることによりアンテナ装置１００のインピーダンスを調整することができる。しかしながら、提案したアンテナ装置における比周波数帯域は約１４．５％となり、広帯域特性が得られないという問題点があった。
そこで、本発明は利得を増減しても広帯域特性が得られるアンテナ装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明のアンテナ装置は、細長い矩形状の絶縁性の基板と、前記基板の一面における一端部側のほぼ中央に細長い線条に形成されているホットダイポール素子と、前記ホットダイポール素子と端部が向かい合うように前記基板の一面に形成されたアースランドと、前記基板の他面の他端部側に形成され、前記アースランドと前記基板を介して上部が対面すると共に、前記アースランドと電気的に接続されているアースダイポール素子と、前記ホットダイポール素子と前記基板を介して対面するように、前記基板の他面の一端部側に線対称の形状で形成された第１の無給電素子と第２の無給電素子からなる一対の無給電素子と、前記ホットダイポール素子の端部と前記アースランドとに給電する給電ケーブルとを備え、前記第１の無給電素子と前記第２の無給電素子とは、それぞれ折り返し部を有していると共に、０ｍｍ以上の所定間隔で対向して配置されており、前記アースダイポール素子の長さが、必要とするアンテナ利得に応じた長さに設定されていることを最も主要な特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のアンテナ装置では、アースダイポール素子の長さが、必要とするアンテナ利得に応じた長さに設定されて、所定のアンテナ利得が得られるようにされている。そして、ホットダイポール素子の長さやアースダイポール素子の長さを調整することにより、アンテナ装置のインピーダンスを調整することができることから、アースダイポール素子の長さを変えてアンテナ利得を調整しても、アンテナ装置のインピーダンス整合をとることができるようになる。また、無給電素子が折り返し部を有していることにより、広帯域化されるようになる。これにより、利得を増減してもインピーダンス整合が取れると共に、広帯域特性が得られるアンテナ装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明にかかる概念的なアンテナ装置の構成を示す正面図および背面図である。
【図２】本発明の第１実施例にかかるアンテナ装置の構成を示す正面図である。
【図３】本発明の第１実施例にかかるアンテナ装置の構成を示す側面図である。
【図４】本発明の第１実施例にかかるアンテナ装置の構成を示す背面図である。
【図５】本発明の第１実施例にかかるアンテナ装置の寸法の表記を示す図である。
【図６】本発明の第１実施例にかかるアンテナ装置の他の寸法の表記を示す図である。
【図７】本発明の第１実施例にかかるアンテナ装置の電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の周波数特性を示す図である。
【図８】本発明の第１実施例にかかるアンテナ装置の垂直面のアンテナ放射パターンを示す図である。
【図９】本発明の第１実施例にかかるアンテナ装置の水平面のアンテナ放射パターンを示す図である。
【図１０】本発明の第１実施例にかかるアンテナ装置のアースダイポール素子の長さを変えた際のアンテナ利得特性を示す図である。
【図１１】本発明の第１実施例にかかるアンテナ装置のホットダイポール素子の長さを変えた際のインピーダンス特性を示す図である。
【図１２】本発明の第１実施例にかかるアンテナ装置のホットダイポール素子の長さを変えた際のＶＳＷＲ特性を示す図である。
【図１３】本発明の第１実施例にかかるアンテナ装置のホットダイポール素子と給電点との間隔を変えた際のインピーダンス特性を示す図である。
【図１４】本発明の第１実施例にかかるアンテナ装置のホットダイポール素子と給電点との間隔を変えた際のＶＳＷＲ特性を示す図である。
【図１５】本発明の第１実施例にかかるアンテナ装置のアースランドと給電点の間隔を変えた際のインピーダンス特性を示す図である。
【図１６】本発明の第１実施例にかかるアンテナ装置のアースランドと給電点の間隔を変えた際のＶＳＷＲ特性を示す図である。
【図１７】本発明の第１実施例にかかるアンテナ装置の第２無給電素子の長さを変えた際のインピーダンス特性を示す図である。
【図１８】本発明の第１実施例にかかるアンテナ装置の第２無給電素子の長さを変えた際のＶＳＷＲ特性を示す図である。
【図１９】本発明の第１実施例にかかるアンテナ装置の第１無給電素子と第２無給電素子との間隔を変えた際のインピーダンス特性を示す図である。
【図２０】本発明の第１実施例にかかるアンテナ装置の第１無給電素子と第２無給電素子との間隔を変えた際のＶＳＷＲ特性を示す図である。
【図２１】本発明の第１実施例にかかるアンテナ装置の無給電素子の折り返しの長さを変えた際のインピーダンス特性を示す図である。
【図２２】本発明の第１実施例にかかるアンテナ装置の無給電素子の折り返しの長さを変えた際のＶＳＷＲ特性を示す図である。
【図２３】本発明の第１実施例にかかるアンテナ装置の無給電素子と給電点との間隔を変えた際のインピーダンス特性を示す図である。
【図２４】本発明の第１実施例にかかるアンテナ装置の無給電素子と給電点との間隔を変えた際のＶＳＷＲ特性を示す図である。
【図２５】本発明の第１実施例にかかるアンテナ装置のアースダイポール素子と給電点との間隔を変えた際のインピーダンス特性を示す図である。
【図２６】本発明の第１実施例にかかるアンテナ装置のアースダイポール素子と給電点との間隔を変えた際のＶＳＷＲ特性を示す図である。
【図２７】本発明の第１実施例にかかるアンテナ装置のアースダイポール素子の長さを変えた際のインピーダンス特性を示す図である。
【図２８】本発明の第１実施例にかかるアンテナ装置のアースダイポール素子の長さを変えた際のＶＳＷＲ特性を示す図である。
【図２９】本発明の第２実施例にかかるアンテナ装置の構成を示す正面図である。
【図３０】本発明の第２実施例にかかるアンテナ装置の構成を示す背面図である。
【図３１】本発明の第２実施例にかかるアンテナ装置の電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の周波数特性を示す図である。
【図３２】本発明の第２実施例にかかるアンテナ装置の垂直面のアンテナ放射パターンを示す図である。
【図３３】本発明の第２実施例にかかるアンテナ装置の水平面のアンテナ放射パターンを示す図である。
【図３４】本発明の第３実施例にかかるアンテナ装置の構成を示す正面図である。
【図３５】本発明の第３実施例にかかるアンテナ装置の構成を示す背面図である。
【図３６】従来のアンテナ装置の構成示す正面図である。
【図３７】従来のアンテナ装置の構成示す背面図である。
【図３８】従来のアンテナ装置のＶＳＷＲの周波数特性を示す図である。
【図３９】従来のアンテナ装置の垂直面の放射パターンを示す図である。
【図４０】従来のアンテナ装置の水平面の放射パターンを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明にかかる概念的な実施例のアンテナ装置０の構成を示す正面図を図１（ａ）に、その背面図を図１（ｂ）に示す。
これらの図に示すアンテナ装置０は、ダイポールアンテナとして動作するアンテナ装置とされており、細長い線条のホットダイポール素子０１０と、ホットダイポール素子０１０と給電部０１４を介して端部が向かい合うように一軸上に配置された細長い線条のアースダイポール素子０１１とを備えている。ホットダイポール素子０１０の端部と、この端部に向かい合っているアースダイポール素子０１１の端部とに給電部０１４から給電されている。本発明にかかるアンテナ装置０において特徴的な構成は、ホットダイポール素子０１０の背面に所定間隔をおいて対面する第１無給電素子０１２ａおよび第２無給電素子０１２ｂの２本の無給電素子が配置された構成とされている。第１無給電素子０１２ａは、ホットダイポール素子０１０と平行に延伸された細長い本体部０１２ａ１と、本体部０１２ａ１の先端を折り返した折り返し部０１２ａ２とからなる。
【００１３】
第２無給電素子０１２ｂは、第１無給電素子０１２ａ１と線対称の形状とされ、本体部０１２ａ１に対向して平行に延伸された細長い本体部０１２ｂ１と、本体部０１２ｂ１の先端を折り返した折り返し部０１２ｂ２とからなる。ホットダイポール素子０１０は、対向して配置されている第１無給電素子０１２ａおよび第２無給電素子０１２ｂのほぼ中央と所定間隔を有して対面している。このような構成とされた本発明のアンテナ装置０において、アースダイポール素子０１１の長さを調整することにより、アンテナ装置０のアンテナ利得を増減することができる。そして、ホットダイポール素子０１０の長さや給電部０１４との間隔等を調整することにより、アンテナ装置０のインピーダンスを調整することができる。従って、アンテナ装置０のアンテナ利得を増減しても、アンテナ装置０のインピーダンス整合をとることができるようになる。また、第１無給電素子０１２ａ１と第２無給電素子０１２ｂとが、それぞれ折り返し部０１２ａ２、０１２ｂ２を有している構成とされていることから、広帯域化されたアンテナ装置０となる。
【００１４】
次に、アンテナ装置０を具現化した本発明の第１実施例のアンテナ装置１の構成を図２ないし図４に示す。なお、図２は本発明にかかるアンテナ装置１の構成を示す正面図であり、図３は本発明にかかるアンテナ装置１の構成を示す側面図であり、図４は本発明にかかるアンテナ装置１の構成を示す背面図である。
これらの図に示すように、第１実施例のアンテナ装置１はガラスエポキシ基板等の高周波特性の良好な絶縁性の基板１３の表面と裏面とにプリントパターンとして形成された、ダイポールアンテナを構成するホットダイポール素子１０とアースダイポール素子１１とを備えている。この場合、基板１３は細長い矩形状とされており、基板１３の表面の一端から中央部にかけて細長い線条にホットダイポール素子１０が形成されており、基板１３の裏面の他端から中央部にかけてアースダイポール素子１１が形成されている。アースダイポール素子１１は矩形状の頭部１１ａと、頭部１１ａから基板１３の両側に沿って延伸された２本の細長い線条の脚部１１ｂとからなり、逆Ｕ字状の形状とされている。
【００１５】
また、基板１３の裏面には、ホットダイポール素子１０と基板１３を介して対面するよう配置された第１無給電素子１２ａおよび第２無給電素子１２ｂのパターンが形成されている。第１無給電素子１２ａは、基板１３の長手方向に延伸された本体部１２ａ１と、本体部１２ａ１の先端を折り返した折り返し部１２ａ２とから構成されている。折り返し部１２ａ２より下に位置する本体部１２ａ１の幅は拡幅されているが、折り返し部１２ａ２に対向する本体部１２ａ１の幅は狭く形成されている。また、第２無給電素子１２ｂは、第１無給電素子１２ａ１と線対称の形状とされて平行に配置されている。第２無給電素子１２ｂは、第１無給電素子１２ａより長さが長く形成されており、基板１３の長手方向に延伸された本体部１２ｂ１と、本体部１２ｂ１の先端を折り返した折り返し部１２ｂ２とから構成されている。基板１３の裏面に形成されている第１無給電素子１２ａおよび第２無給電素子１２ｂのほぼ中央と、基板１３の厚さＨ１の間隔を介してホットダイポール素子１０が対面している。
【００１６】
さらに、基板１３の表面には、アースダイポール素子１１の矩形状の頭部１１ａと基板１３を介して対面するよう矩形のアースランド１５のパターンが形成されている。このアースランド１５の両側部には２つのスルーホール１５ａが形成されており、この２つのスルーホール１５ａによりアースランド１５はアースダイポール素子１１に電気的に接続されている。このアースランド１５に給電用の同軸ケーブル１６のシールド部１６ｂがハンダ付け等により接続され、同軸ケーブル１６の芯線１６ａがホットダイポール素子１０の下端にハンダ付け等により接続されて給電部１４が構成されている。この給電部１４により、無線通信機器から同軸ケーブル１６を介してアンテナ装置１に給電されるようになる。同軸ケーブル１６は、アースダイポール素子１１における脚部１１ｂ間のほぼ中央に配置されて、アースダイポール素子１１と同軸ケーブル１６とを離隔して電気的な結合を防止している。さらに、基板１３の表面に所定高さのスペーサ１７を載置して、このスペーサ１７上に同軸ケーブル１６を配置することにより、さらなる電気的な結合を防止している。スペーサ１７は、スポンジ等の比誘電率が約１とされる発泡体等とするのが好適であるが、比誘電率が１以上であってもよい。
【００１７】
図２ないし図４に示す第１実施例のアンテナ装置１の使用周波帯域を２．６ＧＨｚ帯とした場合の寸法の一例を、図５および図６に示す寸法の表記にしたがって次に示す。ここで、２．６ＧＨｚの自由空間の波長をλ’とし、基板１３の比誘電率の影響を受けて波長短縮された波長をλとしている。波長λは、
λ＝λ’／（√εｒ／２）          （１）
で算出される。ただし、εｒは基板１３の比誘電率であり、比誘電率εｒは例えば約３．７とされている。この場合、周波数２．６ＧＨｚの自由空間における波長λ’は約１１５．３８ｍｍとなり、波長短縮された波長λは約８４．８ｍｍとなる。（１）式において（εｒ／２）としているのは、基板１３の片面にしかパターンが形成されていない（パターンはほぼ重ならないように形成されている）ことから、簡易的に比誘電率εｒの影響を１／２としているからである。以下の記載におけるλは、上記（１）式により算出されたλとされている。
【００１８】
第１実施例のアンテナ装置１において、基板１３の幅Ｗ１は約０．１１８λ（約１０ｍｍ）、長さＬ１は約０．６１３λ（約５２ｍｍ）、厚さＨ１は約１．６ｍｍ、基板１３の表面の一端側から形成されているホットダイポール素子１０の幅Ｅｗｈは約０．０１２λ（約１ｍｍ）、長さＥＬｈは約０．２３８λ（約２０．２ｍｍ）とされる。基板１３の裏面の他端側から形成されているアースダイポール素子１１の幅Ｗ４は約０．１０２λ（約８．６ｍｍ）、長さＥＬｇは約０．１８０λ（約１５．３ｍｍ）、二股状とされた２本の脚部１１ｂの幅Ｗ５は約０．０１８λ（約１．５ｍｍ）、頭部１１ａの長さＬ８は約０．０４５λ（約３．８ｍｍ）とされる。また、基板１３の下端とアースダイポール素子１１の脚部１１ｂの下端との間隔Ｄ３は約０．０１２λ（約１ｍｍ）とされる。基板１３の表面に形成されているアースランド１５の幅はアースダイポール素子１１の幅Ｗ４と同じとされ、長さＬ５は約０．０３９λ（約３．３ｍｍ）、基板１３の下端とアースランド１５の下端との長さＬ３は約０．１４７λ（約１２．５ｍｍ）とされる。また、ホットダイポール素子１０の下端と給電点との間隔Ｆｇは約０．０２７λ（２．３ｍｍ）、アースランド１５の上端と給電点との間隔Ｆｇｆは約０．０２０λ（約１．７ｍｍ）、アースランド１５の下端と給電点との間隔Ｄ１は約０．０５９λ（約５ｍｍ）とされている。なお、給電点の位置は、同軸ケーブル１６におけるシールド部１６ｂの先端位置とされている。
【００１９】
また、基板１３の裏面に形成されている第１無給電素子１２ａと第２無給電素子１２ｂとの外側の幅Ｗ２は約０．１０２λ（約８．６ｍｍ）、両無給電素子間の間隔Ｃｇは約０．００３λ（０．２５ｍｍ）とされている。第１無給電素子１２ａの長さＥＬｐＬは約０．３４０λ（約２８．８ｍｍ）、折り返し部１２ａ２の長さＥＬｐｒＬは約０．１２２λ（約１０．３ｍｍ）、本体部１２ａ１と折り返し部１２ａ２を連結する部位の幅Ｃｐｒｔは約０．０２７λ（約２．３ｍｍ）、折り返し部１２ａ２の下端と本体部１２ａ１の拡幅された部位の先端との間隔Ｇｐｒｂは約０．０６８λ（約５．８ｍｍ）とされている。また、第２無給電素子１２ｂの長さＥＬｐＲは約０．３５４λ（約３０ｍｍ）、折り返し部１２ｂ２の長さＬ６は約０．１３６λ（約１１．５ｍｍ）、本体部１２ｂ１と折り返し部１２ｂ２を連結する部位の幅Ｌ７は約０．０４１λ（約３．５ｍｍ）、折り返し部１２ｂ２の下端と本体部１２ｂ１の拡幅された部位の先端との間隔Ｇｐｒｂは約０．０６８λ（約５．８ｍｍ）とされている。また、第１無給電素子０１２ａおよび第２無給電素子０１２ｂの下端と、アースダイポール素子１１の上端との間隔Ｄ２は約０．０４１λ（約３．５ｍｍ）とされている。第１無給電素子１２ａおよび第２無給電素子１２ｂの下端と給電点との間隔Ｆｇｂｕは約０．０２７λ（約２．３ｍｍ）、アースダイポール素子１１の上端と給電点との間隔Ｆｇｂｂは約０．０１４λ（約１．２ｍｍ）とされる。さらに、スペーサ１７の高さＨ２は約１ｍｍ、長さＬ４が約０．１１８λ（１０ｍｍ）、幅Ｗ６が約０．０５９λ（約５ｍｍ）とされて、同軸ケーブル１６の上面から基板１３の裏面までのアンテナ装置１の高さＨ３は約５ｍｍとされる。
【００２０】
上記寸法とされた本発明の第１実施例にかかるアンテナ装置１の電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の周波数特性を図７に示す。図７を参照すると、マーク２で示す２．６ＧＨｚの周波数とされた際にＶＳＷＲが最も小さくなり約１．０６の良好な値が得られている。また、共振の中心周波数はマーク３で示す約２．８２４ＧＨｚとなり、ＶＳＷＲが２．０以下の周波数帯域はマーク１で示す約２．５００ＧＨｚないしマーク４で示す約３．１４８ＧＨｚの帯域が得られており、その比帯域は約２２．９５％、その帯域幅ｆｗは約０．６４８ＧＨｚもの広帯域が得られている。このように広帯域の特性が得られるのは、第１無給電素子１２ａ１と第２無給電素子１２ｂとが、それぞれ折り返し部１２ａ２、１２ｂ２を有している構成としたこと、および、第１無給電素子１２ａ１より第２無給電素子１２ｂの長さを長くして、両無給電素子の長さを変えた構成による作用と考えられる。なお、第１実施例にかかるアンテナ装置１において、第１無給電素子１２ａ１と第２無給電素子１２ｂとの長さを同じとして、その長さＥＬｐＬを約０．３４０λ（約２８．８ｍｍ）とした場合は、比帯域として約２２．５４％が得られ、その帯域幅ｆｗとしては約０．６４０ＧＨｚが得られる。
【００２１】
また、上記寸法とされた第１実施例のアンテナ装置１における垂直面のアンテナ放射パターンを図８に示す。動作周波数は２．６ＧＨｚとされている。図８においてアンテナ装置１は破線で示すように０°と１８０°を結ぶ線上に配置されており、図８に示すアンテナ放射パターンは０ｄＢに正規化されており、最大利得は約１．４ｄＢｉが得られている。図８を参照すると、アンテナ装置１の放射パターンは基板１３の両側の横方向に強く放射され、基板１３の長手方向とされる０°方向および１８０°方向の放射レベルが小さくなっている。この場合、基板１３に平行な面における長手方向の偏波が放射され、この放射パターンにおける半値角は約１０３ｄｅｇが得られている。さらに、アンテナ装置１における水平面のアンテナ放射パターンを図９に示す。動作周波数は２．６ＧＨｚとされている。図９においてアンテナ装置１の短辺は破線で示すように９０°と２７０°を結ぶ線上に垂直方向に配置されており、アンテナ放射パターンは０ｄＢに正規化されて、最大利得は約１．０ｄＢｉ得られている。図９を参照すると、アンテナ装置１の水平面の放射パターンはほぼ無指向性とされて、全方向に同様の放射レベルで放射されていることがわかる。
【００２２】
次に、本発明の第１実施例のアンテナ装置１において、アースダイポール素子１１の長さＥＬｇを変えた際の水平面のアンテナ利得特性を図１０に示す。動作周波数は２．６ＧＨｚとされている。
図１０は、アースダイポール素子１１の長さＥＬｇを０．１λ〜０．３λまで変えた際のアンテナ利得特性とされている。図１０を参照すると、長さＥＬｇを長くするにつれてアンテナ利得が増大していくことが分かる。長さＥＬｇをマーク１で示す０．１８０λ（約１５．３ｍｍ）とした際に、水平面のアンテナ利得として＋１ｄＢｉが得られ、長さＥＬｇを約０．２６λ（約２２．０ｍｍ）とした際に、水平面のアンテナ利得として約＋２ｄＢｉが得られる。このように、アースダイポール素子１１の長さＥＬｇを変えることにより、アンテナ装置１のアンテナ利得を調整できることが分かる。
【００２３】
次に、本発明の第１実施例のアンテナ装置１において、ホットダイポール素子１０の長さＥＬｈを０．０５λ〜０．３０λまで変えた際のアンテナ装置１のインピーダンス特性を図１１に、ＶＳＷＲ特性を図１２に示す。動作周波数は２．６ＧＨｚとされている。
図１１を参照すると、長さＥＬｈを変えていくとレジスタンス成分は約４０Ωでほぼ一定となる。また、リアクタンス成分は長さＥＬｈがマーク１で示す約０．１４３λとされたときに約−３８Ωとなるが、長さＥＬｈが長くなるにつれて負の値が小さくなっていく。そして、長さＥＬｈが約０．２４λの長さとされた際にほぼ０Ωとなり、さらに長くなっていくと正のリアクタンスとなって上昇していき、長さＥＬｈの長さがマーク３で示す約０．２９２λとされた際に約+３６．Ωとなる。そして、長さＥＬｈがマーク２で示す約０．２３８λ（約２０．２ｍｍ）とされた時に、アンテナ装置１のインピーダンスは約４７．９２−ｊ１．９７Ωが得られて、５０Ωの特性インピーダンスに整合される。このように、アンテナ装置１のインピーダンスをホットダイポール素子１０の長さＥＬｈを変えることにより調整できることが分かる。
【００２４】
また、図１２を参照すると、ホットダイポール素子１０の長さＥＬｈを変えていくと、長さＥＬｈがマーク２で示す約０．２３８λ（約２０．２ｍｍ）とされた際にＶＳＷＲが最も小さくなり約１．０６の良好な値が得られている。また、ＶＳＷＲが２．０以下の長さＥＬｈの範囲はマーク１で示す約０．１４３λないしマーク３で示す約０．２９２λとされる。このように、ホットダイポール素子１０の長さＥＬｈを変えることによりアンテナ装置１のインピーダンス整合を行えることが分かる。
【００２５】
次に、本発明の第１実施例のアンテナ装置１において、ホットダイポール素子１０の下端と給電点との間隔Ｆｇを−０．０２λ〜０．１４λまで変えた際のアンテナ装置１のインピーダンス特性を図１３に、ＶＳＷＲ特性を図１４に示す。動作周波数は２．６ＧＨｚとされている。
図１３を参照すると、間隔Ｆｇを変えていくとレジスタンス成分は間隔Ｆｇが約０λとされるまでは若干上昇して約＋５０Ωとなるが、間隔Ｆｇが大きくなるにつれて緩やかに下降していき間隔Ｆｇがマーク２で示す約０．０８８λとされた時に約+３８Ωとなる。また、リアクタンス成分は間隔Ｆｇが大きくなるにつれて緩やかに上昇していき、約０λとされたときに約−１９Ωとなり、約０．０３λとされた際に０Ωとなる。また、間隔Ｆｇマーク２で示す約０．０８８λとされた時に約+２２Ωとなって、その後は大きな変化率で上昇していく。そして、長さＥＬｈをマーク１で示す約０．０２７λ（約２．３ｍｍ）とした時に、アンテナ装置１のインピーダンスは約４７．９２−ｊ１．９７Ωが得られて、５０Ωの特性インピーダンスに整合される。このように、アンテナ装置１のインピーダンスをホットダイポール素子１０の下端と給電点との間隔Ｆｇを変えることにより調整できることが分かる。
【００２６】
また、図１４を参照すると、ホットダイポール素子１０の下端と給電点との間隔Ｆｇを変えていくと、間隔Ｆｇがマーク２で示す約０．０２７λ（約２．３ｍｍ）とされた際にＶＳＷＲが最も小さくなり約１．０６の良好な値が得られている。また、ＶＳＷＲが２．０以下の間隔Ｆｇの範囲はマーク３で示す約０．０８８λ以下とされ、間隔Ｆｇが少なくとも−０．０１５λまではＶＳＷＲが２．０以下となる。このように、ホットダイポール素子１０の下端と給電点との間隔Ｆｇを変えることによりアンテナ装置１のインピーダンス整合を行えることが分かる。
【００２７】
次に、本発明の第１実施例のアンテナ装置１において、アースランド１５の上端と給電点との間隔Ｆｇｆを−０．０２０λ〜０．０３０λまで変えた際のアンテナ装置１のインピーダンス特性を図１５に、ＶＳＷＲ特性を図１６に示す。動作周波数は２．６ＧＨｚとされている。
図１５を参照すると、間隔Ｆｇｆを変えていくとレジスタンス成分はほぼ一定となり、間隔Ｆｇｆがマーク１で示す−０．０２０λとされた時に約＋２７Ωとなる。間隔Ｆｇｆが０になり、０から大きくなってもほとんど変化せず間隔Ｆｇｆがマーク２で示す０．０２０λとされた時に約＋４７．９２Ωとなる。また、リアクタンス成分は間隔Ｆｇｆがマーク１で示す−０．０２０λとされたときに約−２０Ωとなるが、間隔Ｆｇｆが０になり、０から大きくなるにつれて緩やかに上昇して間隔Ｆｇｆが約０．０１０λとされた時に０Ωとなる。そして、間隔Ｆｇｆをマーク２で示す約０．０２０λ（約１．７ｍｍ）とした時に、アンテナ装置１のインピーダンスは約４９．５９−ｊ３．１８Ωが得られて、５０Ωの特性インピーダンスに整合される。このように、アンテナ装置１のインピーダンスをアースランド１５の上端と給電点との間隔Ｆｇｆを変えることにより調整できることが分かる。
【００２８】
また、図１６を参照すると、アースランド１５の上端と給電点との間隔Ｆｇｆを変えていくと、間隔Ｆｇｆがマーク２で示す約０．０２０λ（約１．７ｍｍ）とされた際にＶＳＷＲが最も小さくなり約１．０６の良好な値が得られている。また、ＶＳＷＲが２．０以下の間隔Ｆｇｆの範囲はマーク１で示す約−０．０２０λから０までの範囲と、０以上の長さとされ、間隔Ｆｇｆが少なくとも０．０３０λまではＶＳＷＲが２．０以下となる。このように、アースランド１５の上端と給電点との間隔Ｆｇｆを変えることによりアンテナ装置１のインピーダンス整合を行えることが分かる。
【００２９】
次に、本発明の第１実施例のアンテナ装置１において、第２無給電素子１２ｂの長さＥＬｐＲを０．３５λ〜０．４５λまで変えた際のアンテナ装置１のインピーダンス特性を図１７に、ＶＳＷＲ特性を図１８に示す。動作周波数は２．６ＧＨｚとされている。
図１７を参照すると、長さＥＬｐＲを長くしていくとレジスタンス成分は緩やかかに上昇していく。レジスタンス成分は、長さＥＬｐＲがマーク１で示す０．３５４λ（約３０ｍｍ）とされた時に約４７．９２Ωとなり、長さＥＬｐＲを長くして行くにつれて緩やかに上昇して、長さＥＬｐＲがマーク２で示す０．４２２λとされた時に約６９Ωとなる。また、リアクタンス成分は長さＥＬｐＲがマーク１で示す約０．３５４λ（約３０ｍｍ）とされたときに約−１．９７Ωとなるが、長さＥＬｐＲが長くなるにつれて下降していく。そして、長さＥＬｐＲがマーク２で示す約０．４２２λの長さとされた際に約−３０Ωとなり、さらに長さＥＬｐＲが長くなっていくとさらに下降していく。そして、長さＥＬｐＲがマーク１で示す約０．３５４λ（約３０ｍｍ）とされた時に、アンテナ装置１のインピーダンスは約４７．９２−ｊ１．９７Ωが得られて、５０Ωの特性インピーダンスに整合される。このように、アンテナ装置１のインピーダンスを第２無給電素子１２ｂの長さＥＬｐＲを変えることにより調整できることが分かる。
【００３０】
また、図１８を参照すると、第２無給電素子１２ｂの長さＥＬｐＲを変えていくと、長さＥＬｐＲがマーク１で示す約０．３５４λ（約３０ｍｍ）とされた際にＶＳＷＲが最も小さくなり約１．０６の良好な値が得られている。また、ＶＳＷＲが２．０以下の長さＥＬｐＲの範囲はマーク２で示す約０．４２２λ以下とされ、長さＥＬｐＲが少なくとも０．３５λまではＶＳＷＲが２．０以下となる。このように、第２無給電素子１２ｂの長さＥＬｐＲを変えることによりアンテナ装置１のインピーダンス整合を行えることが分かる。
【００３１】
次に、本発明の第１実施例のアンテナ装置１において、第１無給電素子１２ａと第２無給電素子１２ｂとの間隔Ｃｇを０λ〜０．０５０λまで変えた際のアンテナ装置１のインピーダンス特性を図１９に、ＶＳＷＲ特性を図２０に示す。動作周波数は２．６ＧＨｚとされている。
図１９を参照すると、間隔Ｃｇを大きくしていくとレジスタンス成分は小さい範囲では変化するもののほぼ一定となる。レジスタンス成分は、間隔Ｃｇがマーク１で示す０．００３λとされた時に約＋４７．９２Ωとなる。また、リアクタンス成分は間隔Ｃｇがマーク１で示す０．００３λとされたときに約−１．９７Ωとなるが、間隔Ｃｇが小さい範囲では若干下降して上昇するようになるが、大きくは変化しない。そして、間隔Ｃｇをマーク１で示す約０．００３λ（約０．２５ｍｍ）とした時に、アンテナ装置１のインピーダンスは約４９．５９−ｊ３．１８Ωが得られて、５０Ωの特性インピーダンスに整合される。しかし、第１無給電素子１２ａと第２無給電素子１２ｂとの間隔Ｃｇを変えてもアンテナ装置１のインピーダンスは余り変わらないようになる。
【００３２】
また、図２０を参照すると、第１無給電素子１２ａと第２無給電素子１２ｂとの間隔Ｃｇを変えていくと、間隔Ｃｇがマーク１で示す約０．００３λ（約０．２５ｍｍ）とされた際にＶＳＷＲが最も小さくなり約１．０６の良好な値が得られている。また、０λ〜０．０５０λまで変えてもＶＳＷＲは２．０以下となり、ＶＳＷＲが２．０以下の間隔Ｃｇの範囲は、少なくとも０λ〜０．０５０λとなる。このように、第１無給電素子１２ａと第２無給電素子１２ｂとの間隔Ｃｇを変えてもアンテナ装置１のインピーダンスには余り影響を与えないことが分かる。
図１９および図２０を参照すると、第１無給電素子１２ａと第２無給電素子１２ｂとの間隔Ｃｇを０λ、すなわち、間隔Ｃｇをなくして第１無給電素子１２ａと第２無給電素子１２ｂとを一体としても第１実施例のアンテナ装置１は十分動作するようになる。このように、第１実施例のアンテナ装置１においては、第１無給電素子１２ａと第２無給電素子１２ｂとを一体として、一つの無給電素子としても良い。
【００３３】
次に、本発明の第１実施例のアンテナ装置１において、第１無給電素子１２ａの折り返し部１２ａ２の長さＥＬｐｒＬを０λ〜０．２０λまで変えた際のアンテナ装置１のインピーダンス特性を図２１に、ＶＳＷＲ特性を図２２に示す。動作周波数は２．６ＧＨｚとされている。
図２１を参照すると、長さＥＬｐｒＬを約０．０１０λより長くしていくとレジスタンス成分は次第に上昇していく。レジスタンス成分は、長さＥＬｐｒＬがマーク１で示す０．１２２λ（約１０．３ｍｍ）とされた時に約４７．９２Ωとなり、長さＥＬｐｒＬをマーク２で示す０．１９３λとされた時に約８０Ωとなる。また、リアクタンス成分は長さＥＬｐｒＬがマーク１で示す約０．１２２λ（約１０．３ｍｍ）とされたときに約−１．９７Ωとなるが、長さＥＬｐｒＬが約０．１３λを超えると下降していく。そして、長さＥＬｐｒＬがマーク２で示す約０．１９３λの長さとされた際に約−３０Ωとなり、さらに長さＥＬｐｒＬが長くなっていくとさらに下降していく。そして、長さＥＬｐｒＬがマーク１で示す約０．１２２λ（約１０．３ｍｍ）とされた時に、アンテナ装置１のインピーダンスは約４７．９２−ｊ１．９７Ωが得られて、５０Ωの特性インピーダンスに整合される。このように、アンテナ装置１のインピーダンスを第２無給電素子１２ｂの長さＥＬｐＲを変えることにより調整できることが分かる。
【００３４】
また、図２２を参照すると、第１無給電素子１２ａの折り返し部１２ａ２の長さＥＬｐｒＬを変えていくと、長さＥＬｐｒＬがマーク１で示す約０．１２２λ（約１０．３ｍｍ）とされた際にＶＳＷＲが最も小さくなり約１．０６の良好な値が得られている。また、ＶＳＷＲが２．０以下の長さＥＬｐｒＬの範囲はマーク２で示す約０．１９３λ以下とされる。このように、第１無給電素子１２ａの折り返し部１２ａ２の長さＥＬｐｒＬを変えることによりアンテナ装置１のインピーダンス整合を行えることが分かる。
【００３５】
次に、本発明の第１実施例のアンテナ装置１において、第１無給電素子１２ａおよび第２無給電素子１２ｂの下端と給電点との間隔Ｆｇｂｕを０λ〜０．１０λまで変えた際のアンテナ装置１のインピーダンス特性を図２３に、ＶＳＷＲ特性を図２４に示す。動作周波数は２．６ＧＨｚとされている。
図２３を参照すると、間隔Ｆｇｂｕを変えていくとレジスタンス成分は、間隔Ｆｇｂｕが大きくなるにつれて上昇していく。例えば、間隔Ｆｇｂｕがマーク１で示す０．００５λとされた時に約＋２０Ωであったレジスタンス成分が、間隔Ｆｇｂｕがマーク３で示す０．０７５λとされた時に約＋１００Ωまで上昇する。また、リアクタンス成分は間隔Ｆｇｂｕを変えてもほぼ一定であり、間隔Ｆｇｂｕが大きくなるにつれてわずか下降する。例えば、間隔Ｆｇｂｕがマーク１で示す０．００５λとされた時に約０Ωであったリアクタンス成分が、間隔Ｆｇｂｕがマーク３で示す０．０７５λとされたときに約−５Ωとなる。そして、間隔Ｆｇｂｕをマーク２で示す約０．０２７λ（約２．３ｍｍ）とした時に、アンテナ装置１のインピーダンスは約４９．５９−ｊ３．１８Ωが得られて、５０Ωの特性インピーダンスに整合される。となる。このように、アンテナ装置１のインピーダンスを第１無給電素子１２ａおよび第２無給電素子１２ｂの下端と給電点との間隔Ｆｇｂｕを変えることにより調整できることが分かる。
【００３６】
また、図２４を参照すると、第１無給電素子１２ａおよび第２無給電素子１２ｂの下端と給電点との間隔Ｆｇｂｕを変えていくと、間隔Ｆｇｂｕがマーク２で示す約０．０２７λ（約２．３ｍｍ）とされた際にＶＳＷＲが最も小さくなり約１．０６の良好な値が得られている。また、ＶＳＷＲが２．０以下の間隔Ｆｇｂｕの範囲はマーク１で示す約０．００５λからマーク３で示す約０．０７５λの長さとされる。このように、第１無給電素子１２ａおよび第２無給電素子１２ｂの下端と給電点との間隔Ｆｇｂｕを変えることによりアンテナ装置１のインピーダンス整合を行えることが分かる。
【００３７】
次に、本発明の第１実施例のアンテナ装置１において、アースダイポール素子１１の上端と給電点との間隔Ｆｇｂｂを−０．０１０λ〜０．０３０λまで変えた際のアンテナ装置１のインピーダンス特性を図２５に、ＶＳＷＲ特性を図２６に示す。動作周波数は２．６ＧＨｚとされている。
図２５を参照すると、間隔Ｆｇｂｂを変えていくとレジスタンス成分は、間隔Ｆｇｂｂが大きくなるにつれて上昇していく。例えば、間隔Ｆｇｂｂがマーク１で示す−０．００５λとされた時に約＋２５Ωであったレジスタンス成分が、間隔Ｆｇｂｂがマーク２で示す０．０１４λとされた時に約＋４７．９２Ωまで上昇する。また、リアクタンス成分は間隔Ｆｇｂｂが約０．０１３λくらいまではほぼ一定となり、その後は緩やかに上昇していく。例えば、間隔Ｆｇｂｂがマーク１で示す−０．００５λとされた時に約−５Ωであったリアクタンス成分が、間隔Ｆｇｂｂがマーク２で示す０．０１４λとされたときに約−１．９７Ωとなる。そして、間隔Ｆｇｂｂをマーク２で示す約０．０１４λ（約１．２ｍｍ）とした時に、アンテナ装置１のインピーダンスは約４９．５９−ｊ３．１８Ωが得られて、５０Ωの特性インピーダンスに整合される。となる。このように、アンテナ装置１のインピーダンスをアースダイポール素子１１の上端と給電点との間隔Ｆｇｂｂを変えることにより調整できることが分かる。
【００３８】
また、図２６を参照すると、アースダイポール素子１１の上端と給電点との間隔Ｆｇｂｂを変えていくと、間隔Ｆｇｂｂがマーク２で示す約０．０１４λ（約１．２ｍｍ）とされた際にＶＳＷＲが最も小さくなり約１．０６の良好な値が得られている。また、ＶＳＷＲが２．０以下の間隔Ｆｇｂｂの範囲は、マーク１で示す約０．００５λ以上の長さととなり、間隔Ｆｇｂｂが少なくとも０．０３０λまではＶＳＷＲが２．０以下となる。このように、アースダイポール素子１１の上端と給電点との間隔Ｆｇｂｂを変えることによりアンテナ装置１のインピーダンス整合を行えることが分かる。
【００３９】
次に、本発明の第１実施例のアンテナ装置１において、アースダイポール素子１１の長さＥＬｇを０λ〜０．３０λまで変えた際のアンテナ装置１のインピーダンス特性を図２７に、ＶＳＷＲ特性を図２８に示す。動作周波数は２．６ＧＨｚとされている。
図２７を参照すると、長さＥＬｇを変えていくとレジスタンス成分は、長さＥＬｇが約０．１０λくらいまでは一定となるが、０．１０λを超えていくと上昇していき、約０．２４５λにおいてピーク値を示すようになる。例えば、長さＥＬｇがマーク１で示す０．１５６λとされた時に約＋３０Ωであったレジスタンス成分が、長さＥＬｇがマーク３で示す０．２１３λとされた時に約＋１００Ωまで上昇する。また、リアクタンス成分も長さＥＬｇを変えていくとピークを有するように変化する。例えば、長さＥＬｇがマーク１で示す約０．１５６λとされたときに約−１８Ωとなるが、長さＥＬｇが約０．１９０λにおいてピーク値となり、長さＥＬｇがマーク３で示す０．２１３λの長さとされた時に約−５Ωとなり、さらに長くなっていくと急激に下降していく。そして、長さＥＬｇがマーク２で示す約０．１８０λ（約１５．３ｍｍ）とされた時に、アンテナ装置１のインピーダンスは約４７．９２−ｊ１．９７Ωが得られて、５０Ωの特性インピーダンスに整合される。
【００４０】
また、図１２を参照すると、アースダイポール素子１１の長さＥＬｇを変えていくと、長さＥＬｇがマーク２で示す約０．１８０λ（約１５．３ｍｍ）とされた際にＶＳＷＲが最も小さくなり約１．０６の良好な値が得られている。また、ＶＳＷＲが２．０以下の長さＥＬｇの範囲はマーク１で示す約０．１５６λないしマーク３で示す約０．２１３λとされる。このように、アンテナ装置１のアースダイポール素子１１の長さＥＬｇを変えることによりアンテナ利得を調整する際には、インピーダンスが変化してしまうことが分かる。そして、インピーダンスが変化してもホットダイポール素子１０の長さＥＬｈ等を調整することにより、インピーダンス整合することができる。
【００４１】
上記したように、本発明の第１実施例のアンテナ装置１においては、アースダイポール素子１１の長さＥＬｇを変えることにより、アンテナ装置１のアンテナ利得を所定のアンテナ利得になるように調整することができる。また、アースダイポール素子１１の長さＥＬｇを変えたことにより、インピーダンスが変化したとしても、ホットダイポール素子１０の長さＥＬｈを変えることによりインピーダンス整合することができる。この場合、ホットダイポール素子１０の長さＥＬｈを変えることで、インピーダンスを大幅に調整することができ、ホットダイポール素子１０の下端と給電点との間隔Ｆｇ、第２無給電素子１２ｂの長さＥＬｐＲ、第１無給電素子１２ａの折り返し部１２ａ２の長さＥＬｐｒＬ、第１無給電素子１２ａおよび第２無給電素子１２ｂの下端と給電点との間隔Ｆｇｂｕ、アースダイポール素子１１の上端と給電点との間隔Ｆｇｂｂを変化させることにより、インピーダンスを微調整することができる。
【００４２】
次に、アンテナ装置０を具現化した本発明の第２実施例のアンテナ装置２の構成を示す正面図を図２９（ａ）に、その特徴的な部位の構成のみを図２９（ｂ）に、本発明の第２実施例のアンテナ装置２の構成を示す背面図を図３０（ａ）に、その特徴的な部位の構成のみを図３０（ｂ）に示す。
これらの図に示すように、第２実施例のアンテナ装置２はガラスエポキシ基板等の高周波特性の良好な絶縁性の基板２３の表面と裏面とにプリントパターンとして形成された、ダイポールアンテナを構成するホットダイポール素子２０とアースダイポール素子２１とを備えている。この場合、基板２３は細長い矩形状とされており、基板２３の表面の一端から中央部にかけて細長い線条にホットダイポール素子２０が形成されており、基板２３の裏面の他端から中央部にかけてアースダイポール素子２１が形成されている。ホットダイポール素子２０の下部には孔部２０ａが形成されている。また、アースダイポール素子２１は上辺に切欠２１ｃが形成されている矩形状の頭部２１ａと、頭部２１ａから基板２３の両側に沿って延伸された２本の細長い線条の脚部２１ｂとからなり、逆Ｕ字状の形状とされている。
【００４３】
また、基板２３の裏面には、ホットダイポール素子２０と対面するよう配置された第１無給電素子２２ａおよび第２無給電素子２２ｂのパターンが形成されている。第１無給電素子２２ａは、基板２３の長手方向に延伸された本体部２２ａ１と、本体部２２ａ１の先端を折り返した折り返し部２２ａ２とから構成されている。折り返し部２２ａ２より下に位置する本体部２２ａ１の幅は拡幅されており、内側下部の角部に切欠２２ｄが形成されている。また、折り返し部２２ａ２に対向する本体部２２ａ１の幅は狭く形成されている。第２無給電素子２２ｂは、第１無給電素子２２ａ１と線対称の形状とされて平行に配置されている。第２無給電素子２２ｂは、第１無給電素子２２ａより長さが長く形成されており、基板２３の長手方向に延伸された本体部２２ｂ１と、本体部２２ｂ１の先端を折り返した折り返し部２２ｂ２とから構成されている。第２無給電素子２２ｂの本体部２２ｂ１の内側下部の角部には切欠２２ｃが形成されている。ホットダイポール素子２０は、基板２３の裏面に対向して配置されている第１無給電素子２２ａおよび第２無給電素子２２ｂのほぼ中央と、基板２３の厚さＨ１の間隔を介して対面している。
【００４４】
さらに、基板２３の表面には、アースダイポール素子２１の矩形状の頭部２１ａと基板２３を介して対面するよう矩形のアースランド２５のパターンが形成されている。このアースランド２５の上辺から２つの凸部２５ｂが突出して形成されており、２つの凸部２５ｂ間に切欠部２３ａが形成されている。また、アースランド２５の両側部にはそれぞれスルーホール２５ａが形成されており、この２つのスルーホール２５ａによりアースランド２５はアースダイポール素子２１に電気的に接続されている。同軸ケーブル２６によりアンテナ装置２に給電する場合は、同軸ケーブル２６におけるシールド部２６ｂの先端を切欠部２３ａ内に位置させる。これにより、同軸ケーブル２６をアンテナ装置２に対して位置決めすることができる。位置決めした同軸ケーブル２６のシールド部２６ｂは、アースランド２５にハンダ付け等により接続され、同軸ケーブル２６の芯線２６ａはホットダイポール素子１０の下部に形成されている孔部２０ａに位置決めされるよう挿通されてハンダ付け等により接続される。これにより、給電部２４が構成されている。
【００４５】
このように、第２実施例のアンテナ装置２においては、給電部２４において同軸ケーブル２６の芯線２６ａおよびシールド部２６ｂを位置決めすることができることから、第２実施例のアンテナ装置２の量産化を図れるようになる。切欠部２３ａ等の寸法を図２９（ｂ）を参照して説明すると、２つの凸部２５ｂの高さＷ９は約０．０１２λ（約１ｍｍ）とされ、２つの凸部２５ｂの外側の長さＬ９は約０．０５９λ（約５ｍｍ）とされる。また、切欠部２３ａの横幅Ｗ７は約０．０１２λ（約１ｍｍ）とされて、位置決め用の切欠部２３ａは約１ｍｍ□の切欠となる。
第２実施例のアンテナ装置２において、第１無給電素子２２ａに切欠２２ｄを、第２無給電素子２２ｂに切欠２２ｃを設けると共に、アースダイポール素子２１の上端に切欠２１ｃを設けることにより、広帯域化をさらに図れるようになる。なお、切欠２２ｃ、切欠２２ｄにより、同軸ケーブル２６の芯線２６ａが無給電素子２２ａ、２２ｂに接触しないようになる。切欠２１ｃおよび切欠２２ｃ、切欠２２ｄの寸法を図３０（ｂ）を参照して説明すると、切欠２２ｃ、切欠２２ｄの長さＬ１０は約０．０５９λ（約５ｍｍ）とされ、切欠２２ｃ、切欠２２ｄの２つを合わせた幅Ｗ１０は約０．０３９λ（約３．３ｍｍ）とされる。また、切欠２２ｃ、切欠２２ｄを形成したことにより残される第１無給電素子１２ａ１と第２無給電素子１２ｂとの幅Ｗ１１は約０．０３１λ（約２．６ｍｍ）とされる。さらに、切欠２１ｃの深さＷ１２は約０．０１２λ（約１ｍｍ）とされる。
【００４６】
第２実施例のアンテナ装置２においては、給電部２４により、無線通信機器から同軸ケーブル２６を介してアンテナ装置２に給電されるようになる。同軸ケーブル２６は、アースダイポール素子２１における脚部２１ｂ間のほぼ中央に配置されて、アースダイポール素子２１と同軸ケーブル２６とを離隔して電気的な結合を防止している。さらに、基板２３の表面に所定高さのスペーサ２７を載置して、このスペーサ２７上に同軸ケーブル２６を配置してさらなる電気的な結合を防止している。スペーサ２７は、スポンジ等の比誘電率が約１とされる発泡体等とするのが好適であるが、比誘電率が１以上であってもよい。
【００４７】
第２実施例のアンテナ装置２においては、上記した寸法以外の部分の寸法は第１実施例のアンテナ装置１と同様とされ、このような寸法とされた本発明の第２実施例にかかるアンテナ装置２の電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の周波数特性を図３１に示す。図３１を参照すると、マーク２で示す２．６ＧＨｚの周波数とされた際にＶＳＷＲが最も小さくなり約１．２５の良好な値が得られている。また、共振の中心周波数はマーク３で示す約２．８３３ＧＨｚとなり、ＶＳＷＲが２．０以下の周波数帯域はマーク１で示す約２．４８４ＧＨｚないしマーク４で示す約３．１８２ＧＨｚの帯域が得られており、その比帯域は約２４．６４％、その帯域幅ｆｗは約０．６９８ＧＨｚもの広帯域が得られている。このように第１実施例のアンテナ装置１より広帯域の特性が得られるのは、上記したように第１無給電素子２２ａに切欠２２ｄを、第２無給電素子２２ｂに切欠２２ｃを設けると共に、アースダイポール素子２１の上端に切欠２１ｃを設けた構成による作用と考えられる。
第２実施例のアンテナ装置２においても、アースダイポール素子２１の長さを変えることにより、アンテナ装置２のアンテナ利得を調整することができ、ホットダイポール素子２０の長さ等を調整することによりインピーダンス整合することができることは、第１実施例のアンテナ装置１と同様とされる。
【００４８】
また、上記寸法とされた第２実施例のアンテナ装置２における垂直面のアンテナ放射パターンを図３２に示す。動作周波数は２．６ＧＨｚとされている。図３２においてアンテナ装置２は破線で示すように０°と１８０°を結ぶ線上に配置されており、図３２に示すアンテナ放射パターンは０ｄＢに正規化されており、最大利得は約１．４ｄＢｉが得られている。図３２を参照すると、アンテナ装置２の放射パターンは基板２３の両側の横方向に強く放射され、基板２３の長手方向とされる０°方向および１８０°方向の放射レベルが小さくなっている。この場合、基板２３に平行な面における長手方向の偏波が放射され、この放射パターンにおける半値角は約１０４ｄｅｇが得られている。さらに、アンテナ装置２における水平面のアンテナ放射パターンを図３３に示す。動作周波数は２．６ＧＨｚとされている。図３３においてアンテナ装置１の短辺は破線で示すように９０°と２７０°を結ぶ線上に垂直方向に配置されており、アンテナ放射パターンは０ｄＢに正規化されて、最大利得は約１．０ｄＢｉ得られている。図３３を参照すると、アンテナ装置１の水平面の放射パターンはほぼ無指向性とされて、全方向に同様の放射レベルで放射されていることがわかる。
【００４９】
次に、アンテナ装置０を具現化した本発明の第３実施例のアンテナ装置３の構成を示す正面図を図３４に、本発明の第３実施例のアンテナ装置３の構成を示す背面図を図３５に示す。
第３実施例のアンテナ装置３は、第２実施例のアンテナ装置２の変形例とされており、アースダイポール素子３１に関する構成は異なるが、他の構成は同様とされている。そこで、アースダイポール素子３１に関する説明だけを行い、他の説明は省略する。
図３４，図３５に示すように、第３実施例のアンテナ装置３では、基板２３の表面にホットダイポール素子２０とアースダイポール素子３１とが形成されている。アースダイポール素子３１は上辺に２つの凸部３１ｃが形成されている矩形状の頭部３１ａと、頭部３１ａから基板２３の両側に沿って延伸された２本の細長い線条の脚部３１ｂとからなり、逆Ｕ字状の形状とされている。第３実施例のアンテナ装置３では、アースダイポール素子３１が基板２３の表面に形成されていることから、アースランドは省略されている。
【００５０】
第３実施例のアンテナ装置３においては、アースダイポール素子３１の上辺に形成されている２つの凸部３１ｃ間に位置決め用の切欠部が形成される。給電部３４においては、この切欠部と孔部２０ａにより、同軸ケーブル２６の芯線２６ａおよびシールド部２６ｂを位置決めすることができることから、第３実施例のアンテナ装置３においても量産化を図れるようになる。同軸ケーブル２６はアースダイポール素子３１における脚部３１ｂ間のほぼ中央に配置されて、アースダイポール素子３１と同軸ケーブル２６とを離隔して電気的な結合を防止している。この場合、アースダイポール素子３１と同軸ケーブル２６とが結合してしまう場合は、基板２３の表面に所定高さのスペーサを載置して、このスペーサ上に同軸ケーブル２６を配置すればよい。また、アースダイポール素子３１と同軸ケーブル２６とが疎結合とされている場合は、スペーサを省略することができる。なお、第３実施例のアンテナ装置３ではアースランドおよびスルーホールを省略することができる。
第３実施例のアンテナ装置３における各部の寸法は第２実施例のアンテナ装置２と同様の寸法とされ、第２実施例のアンテナ装置２と同様の広帯域の特性が得られる。また、第３実施例のアンテナ装置３においても、アースダイポール素子３１の長さを変えることにより、アンテナ装置３のアンテナ利得を調整することができ、ホットダイポール素子２０の長さ等を調整することによりインピーダンス整合することができることは、第１実施例のアンテナ装置１と同様とされる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
以上説明した本発明のアンテナ装置の形状や寸法は、一例であって上記した以外の形状や寸法としても良い。また、同軸ケーブルは、セミリジットケーブル、セミフレキシブルケーブル、フレキシブルケーブルなどのケーブルを使用することができ、その特性インピーダンスは７５Ω、あるいは、他の特性インピーダンスとすることができる。さらに、ホットダイポール素子およびアースダイポール素子が形成されている基板の比誘電率は３．７以外の誘電率とすることができ、ホットダイポール素子およびアースダイポール素子をミアンダ状に形成してアンテナ装置をより小型化することもできる。さらにまた、アンテナ装置の動作周波数帯域を２．６ＧＨｚ帯以外の周波数帯域とすることができる。
以上説明した第１実施例ないし第３実施例のアンテナ装置において、第１無給電素子と第２無給電素子との長さを同じとしてもよい。このようにしても、広帯域の特性を得ることができる。また、第１実施例ないし第３実施例のアンテナ装置において、第１無給電素子と第２無給電素子とを一体として、一つの無給電素子としても良い。
【符号の説明】
【００５２】
０  アンテナ装置、０１０  ホットダイポール素子、０１１  アースダイポール素子、０１２ａ  第１無給電素子、０１２ａ１  本体部、０１２ａ１  第２無給電素子、０１２ａ２  折り返し部、０１２ｂ  第２無給電素子、０１２ｂ１  本体部、０１２ｂ２  折り返し部、０１４  給電部、１  アンテナ装置、２  アンテナ装置、３  アンテナ装置、１０  ホットダイポール素子、１１  アースダイポール素子、１１ａ  頭部、１１ｂ  脚部、１２ａ  第１無給電素子、１２ａ１  本体部、１２ａ２  折り返し部、１２ｂ  第２無給電素子、１２ｂ１  本体部、１２ｂ２  折り返し部、１３  基板、１４  給電部、１５  アースランド、１５ａ  スルーホール、１６  同軸ケーブル、１６ａ  芯線、１６ｂ  シールド部、１７  スペーサ、２０  ホットダイポール素子、２０ａ  孔部、２１  アースダイポール素子、２１ａ  頭部、２１ｂ  脚部、２１ｃ  切欠、２２ａ  第１無給電素子、２２ａ１  本体部、２２ａ２  折り返し部、２２ｂ  第２無給電素子、２２ｂ１  本体部、２２ｂ２  折り返し部、２２ｃ  切欠、２２ｄ  切欠、２３  基板、２３ａ  切欠部、２４  給電部、２５  アースランド、２５ａ  スルーホール、２５ｂ  凸部、２６  同軸ケーブル、２６ａ  芯線、２６ｂ  シールド部、２７  スペーサ、３１  アースダイポール素子、３１ａ  頭部、３１ｂ  脚部、３１ｃ  凸部、３４  給電部、１００  アンテナ装置、１１０  ホットダイポール素子、１１１  アースダイポール素子、１１１ａ  切欠部、１１２  無給電素子、１１３  基板、１１４  給電部、１１５  アースランド、１１５ａ  スルーホール、１１６  同軸ケーブル、１１６  基板、１１６ａ  芯線、１１６ｂ  シールド部、１１７  スペーサ
【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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【図４０】
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