(57)【要約】【課題】効果的に細径化することができる水平偏波無指向性アンテナ及び基地局を提供する。【解決手段】水平偏波無指向性アンテナ１は、水平面に対して垂直に配置される反射板３と、反射板３から水平方向に離反して配置されるパッチアンテナ素子４と、パッチアンテナ素子４に給電する給電線路５とを備えている。パッチアンテナ素子４は、単体で反射板３を水平回りに２７０°以上４５０°未満の角度範囲で取り囲むように形成されている。また、パッチアンテナ素子４の水平方向の周長Ｌは、設計中心周波数Ｆの波長λの１／４以上３／４未満の長さに設定されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平面に対して垂直に配置される反射板と、前記反射板から水平方向に離反して配置されるパッチアンテナ素子と、前記パッチアンテナ素子に給電する給電線路とを備えた水平偏波無指向性アンテナであって、
前記パッチアンテナ素子は、単体で前記反射板を水平回りに２７０°以上４５０°未満の角度範囲で取り囲むように形成され、
前記パッチアンテナ素子の水平方向の周長が、設計中心周波数の波長の１／４以上３／４未満の長さに設定されていることを特徴とする水平偏波無指向性アンテナ。
【請求項２】
前記角度範囲が２７０°以上４０５°未満である請求項１に記載の水平偏波無指向性アンテナ。
【請求項３】
前記角度範囲が２７０°以上３８２．５°未満である請求項１又は２に記載の水平偏波無指向性アンテナ。
【請求項４】
前記周長が、設計中心周波数の波長の３／８以上５／８未満の長さに設定されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の水平偏波無指向性アンテナ。
【請求項５】
前記周長が、設計中心周波数の波長の約１／２の長さに設定されている請求項１〜４のいずれか一項に記載の水平偏波無指向性アンテナ。
【請求項６】
前記パッチアンテナ素子と前記反射板との最大離反距離が、水平偏波無指向性アンテナに外接する仮想外接円の半径の１／２以上の長さに設定されている請求項１〜５のいずれか一項に記載の水平偏波無指向性アンテナ。
【請求項７】
前記反射板は、その水平断面における外形が扁平状に形成されている請求項１〜６のいずれか一項に記載の水平偏波無指向性アンテナ。
【請求項８】
前記給電線路は、前記扁平状に形成された反射板の短辺部側から水平方向外側に延びて前記パッチアンテナ素子に電気的に接続されている請求項７に記載の水平偏波無指向性アンテナ。
【請求項９】
前記パッチアンテナ素子は、その周長の中央部に前記反射板に近接する近接点を有する請求項７又は８に記載の水平偏波無指向性アンテナ。
【請求項１０】
前記パッチアンテナ素子の近接点と当該パッチアンテナ素子の給電点とが、前記反射板のまわりに約１８０°の角度差をもって配置されている請求項９に記載の水平偏波無指向性アンテナ。
【請求項１１】
前記パッチアンテナ素子は、前記給電線路に電気的に接続される単一の給電素子部と、前記給電線路及び給電素子部と電気的に非接続である単一又は複数の無給電素子部とからなる請求項１〜１０のいずれか一項に記載の水平偏波無指向性アンテナ。
【請求項１２】
少なくとも１個の前記無給電素子部の垂直方向の長さが、前記給電素子部の垂直方向の長さよりも長い請求項１１に記載の水平偏波無指向性アンテナ。
【請求項１３】
少なくとも１個の前記無給電素子部の水平方向の周長が、設計中心周波数の波長の１／４以上の長さに設定されている請求項１１又は１２に記載の水平偏波無指向性アンテナ。
【請求項１４】
前記パッチアンテナ素子を前記反射板から離反した状態で保持する誘電体をさらに備えている請求項１〜１３のいずれか一項に記載の水平偏波無指向性アンテナ。
【請求項１５】
前記パッチアンテナ素子は、その給電点を含む水平面を挟んで対称に形成されている請求項１〜１４のいずれか一項に記載の水平偏波無指向性アンテナ。
【請求項１６】
請求項１に記載の水平偏波無指向性アンテナを備えていることを特徴とする基地局。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水平偏波無指向性アンテナ及び基地局に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話等の移動体通信基地局用のアンテナとして主に利用される水平偏波無指向性アンテナとして、パッチアンテナ素子を用いたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された水平偏波無指向性アンテナは、細径化を図るために、断面コ字状のパッチアンテナ素子を反射板の回りに２個配置し、その全体の周長が１波長となるように構成することによって、アンテナ全体の外径寸法が抑えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−３４０２１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この種の水平偏波無指向性アンテナにあっては、近年、設置されるアンテナ数の増加に伴って、設置時の美観性をより向上させるとともに受風荷重をより低減することができるように、さらなる細径化が要望されている。
本発明は、このような実情に鑑み、効果的に細径化することができる水平偏波無指向性アンテナ及び基地局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】
【０００５】
（１）本発明の水平偏波無指向性アンテナは、水平面に対して垂直に配置される反射板と、前記反射板から水平方向に離反して配置されるパッチアンテナ素子と、前記パッチアンテナ素子に給電する給電線路とを備えた水平偏波無指向性アンテナであって、前記パッチアンテナ素子は、単体で前記反射板を水平回りに２７０°以上４５０°未満の角度範囲で取り囲むように形成され、前記パッチアンテナ素子の水平方向の周長が、設計中心周波数の波長の１／４以上３／４未満の長さに設定されていることを特徴とする。
【０００６】
本発明によれば、パッチアンテナ素子は、単体で反射板を水平回りにほぼ１周取り囲むように形成し、その周長が１波長未満の長さに設定されているため、従来のように断面コ字状のパッチアンテナ素子を２個用いてその周長を１波長とする場合に比べて、アンテナ全体の外径寸法を抑えることができる。これにより、アンテナを効果的に細径化することができる。
【０００７】
（２）前記水平偏波無指向性アンテナにおいて、前記角度範囲は２７０°以上４０５°未満であるのが好ましい。この場合、アンテナの性能を確保しながら、アンテナを効果的に細径化することができる。
【０００８】
（３）前記水平偏波無指向性アンテナにおいて、前記角度範囲は２７０°以上３８２．５°未満であるのがさらに好ましい。この場合、アンテナの性能を効果的に確保しながら、アンテナを効果的に細径化することができる。
【０００９】
（４）前記水平偏波無指向性アンテナにおいて、前記周長は、設計中心周波数の波長の３／８以上５／８未満の長さに設定されていることが好ましい。この場合、アンテナをさらに効果的に細径化することができる。
【００１０】
（５）前記水平偏波無指向性アンテナにおいて、前記周長は、設計中心周波数の波長の１／２の長さに設定されていることが好ましい。この場合、アンテナをさらに効果的に細径化することができる。
【００１１】
（６）前記水平偏波無指向性アンテナにおいて、前記パッチアンテナ素子と前記反射板との最大離反距離は、水平偏波無指向性アンテナに外接する仮想外接円の半径の１／２以上の長さに設定されていることが好ましい。この場合、アンテナの性能を向上させることできる。
【００１２】
（７）前記反射板は、その水平断面における外形が扁平状に形成されていることが好ましい。この場合、前記扁平状に形成された反射板の内部や表面において、進行波型やトーナメント型の給電線路を配設し易くなるため、生産性を向上させることができる。
【００１３】
（８）前記給電線路は、前記扁平状に形成された反射板の短辺部側から水平方向外側に延びて前記パッチアンテナ素子に電気的に接続されていることが好ましい。この場合、給電線路が反射板の短辺部側から水平方向外側に延びているため、反射板の長辺部から水平方向外側に延びている場合に比べて、反射板からパッチアンテナ素子までの給電線路の長さを短くすることができる。これにより、アンテナの性能をさらに向上させることができる。
【００１４】
（９）前記パッチアンテナ素子は、その周長の中央部に前記反射板に近接する近接点を有することが好ましい。この場合、アンテナの性能をさらに向上させることできる。
【００１５】
（１０）前記水平偏波無指向性アンテナにおいて、前記パッチアンテナ素子の近接点と当該パッチアンテナ素子の給電点とが、前記反射板のまわりに約１８０°の角度差をもって配置されていることが好ましい。この場合、アンテナの性能をさらに向上させることできる。
【００１６】
（１１）前記パッチアンテナ素子は、前記給電線路に電気的に接続される単一の給電素子部と、前記給電線路及び給電素子部と電気的に非接続である単一又は複数の無給電素子部とからなることが好ましい。この場合、アンテナの性能をさらに向上させることできる。
【００１７】
（１２）前記水平偏波無指向性アンテナにおいて、少なくとも１個の前記無給電素子部の垂直方向の長さは、前記給電素子部の垂直方向の長さよりも長いことが好ましい。この場合、アンテナの性能をさらに向上させることできる。
【００１８】
（１３）前記水平偏波無指向性アンテナにおいて、少なくとも１個の前記無給電素子部の水平方向の周長は、設計中心周波数の波長の１／４以上の長さに設定されていることが好ましい。この場合、アンテナの性能をさらに向上させることできる。
【００１９】
（１４）前記水平偏波無指向性アンテナは、前記パッチアンテナ素子を前記反射板から離反した状態で保持する誘電体をさらに備えていることが好ましい。この場合、パッチアンテナ素子と反射板とが短絡するのを防止することができる。
【００２０】
（１５）前記パッチアンテナ素子は、その給電点を含む水平面を挟んで対称に形成されていることが好ましい。この場合、アンテナの性能を向上させることできる。
【００２１】
（１６）他の観点からみた本発明は、前記（１）に記載の水平偏波無指向性アンテナを備えていることを特徴とする基地局である。本発明の基地局によれば、前記（１）の水平偏波無指向性アンテナと同様の作用効果を奏する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、アンテナを効果的に細径化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る水平偏波無指向性アンテナを側方から見た内部構造図である。
【図２】上記水平偏波無指向性アンテナを正面から見た内部構造図である。
【図３】図２のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図４】ストリップラインの正面図である。
【図５】ストリップラインの給電方式を示す給電系統図である。
【図６】他の実施形態に係るストリップラインのトーナメント型の給電方式を示す給電系統図である。
【図７】他の実施形態に係るストリップラインの複合型の給電方式を示す給電系統図である。
【図８】図１の要部を拡大した内部構造図である。
【図９】図１の水平偏波無指向性アンテナの水平面指向性を示すグラフである。
【図１０】図１の水平偏波無指向性アンテナのＶＳＷＲの周波数特性を示すグラフである。
【図１１】進行波型の給電方式における進行波電力及び反射波電力を示す説明図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係る水平偏波無指向性アンテナの側面断面図である。
【図１３】図１２のＣ−Ｃ矢視断面図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態に係る水平偏波無指向性アンテナの側面断面図である。
【図１５】図１４のＤ−Ｄ矢視断面図である。
【図１６】他の実施形態に係る反射板を示す水平断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
［第１の実施形態］
図１は本発明の第１の実施形態に係る水平偏波無指向性アンテナを側方から見た内部構造図である。また、図２はその水平偏波無指向性アンテナを正面から見た内部構造図である。図１及び図２において、水平偏波無指向性アンテナ１は、携帯電話等の移動体通信の基地局（図示省略）において、筒状に形成されたレドーム２内に設置されるものである。この水平偏波無指向性アンテナ１は、反射板３と、反射板３から水平方向に離反して配置された複数（本実施形態では８個）のパッチアンテナ素子４と、各パッチアンテナ素子４に給電する給電線路５とを備えている。
【００２５】
図３は、図２のＡ−Ａ矢視断面図である。図２及び図３において、レドーム２は、例えばＦＲＰによって円筒状に形成されており、その長手方向を水平面に対して垂直な方向に向けた状態で配置されている。レドーム２の内径は、約０．２２λ（λは設計中心周波数Ｆの波長）となるように設定されている。本実施形態では、設計中心周波数Ｆは１９００ＭＨｚ、波長λは１５８ｍｍであり、上記内径は３５ｍｍ（≒０．２２λ）に設定されている。
【００２６】
図３において、反射板３は、例えばアルミニウム合金によって矩形筒状に形成されており、その水平断面における外形は扁平状に形成されている。具体的には、反射板３は、水平方向に対向配置された第１長辺部３ａ及び第２長辺部３ｂと、第１及び第２長辺部３ａ，３ｂの長手方向両端部において相互に対向配置された短辺部である第１短辺部３ｃ及び第２短辺部３ｄとを有している。反射板３は、図１及び図２に示すように、レドーム２内に挿入されることによって、第１及び第２長辺部３ａ，３ｂと第１及び第２短辺部３ｃ，３ｄとが水平面に対して垂直に配置されるようになっている。
【００２７】
図２及び図３において、給電線路５は、反射板３の内側に配置された内導体６と、内導体６において垂直方向に所定間隔をあけて固定された複数（本実施形態では４個）のストリップライン７とによって構成されている。内導体６は、例えば真鍮によって形成された角柱部材からなり、その垂直方向の長さは、反射板３の垂直方向の長さとほぼ同一長さに形成されている。また、内導体６の下端部には、図示しない給電部が接続されている。
【００２８】
図４はストリップライン７の正面図である。また、図５はストリップライン７の給電方式を示す給電系統図である。図４及び図５おいて、ストリップライン７は、内導体６から垂直方向に隣接する２個のパッチアンテナ素子４に対して、進行波型の給電方式によって給電するように形成されている。具体的には、ストリップライン７は、例えば真鍮によって一体形成された平板状の固定板部７ａ及び分岐板部７ｂを有している。固定板部７ａは、その長手方向を内導体６の一側面の長手方向（垂直方向）に沿わせた状態で固定されている。
【００２９】
分岐板部７ｂは、固定板部７ａの垂直方向中央部から水平方向に突出して形成された突出部７ｂ１と、この突出部７ｂ１の先端から垂直方向両側に向かって延びる一対の分岐部７ｂ２と、各分岐部７ｂ２の先端から水平方向に屈曲形成された接続部７ｂ３とを有している。分岐部７ｂ２の各接続部７ｂ３は、図３に示すように、反射板３の第１短辺部３ｃに形成された貫通孔３ｃ１を貫通するとともに、径方向外側（水平方向外側）に延びてパッチアンテナ素子４の給電素子部１１（後述）に接続されている。これにより、接続部７ｂ３は、貫通孔３ｃ１内に配置されるため、第１短辺部３ｃとの短絡が防止される。
【００３０】
図６及び図７は、他の実施形態に係るストリップラインの給電方式を示す給電系統図である。図６のストリップライン７は、トーナメント型の給電方式となるように分岐形成されている。図７の実施形態におけるストリップライン７は、進行波型の給電方式となるように分岐形成された第１ストリップライン７１と、トーナメント型の給電方式となるように分岐形成された第２ストリップライン７２とからなり、複合型の給電方式によって各パッチアンテナ素子４に給電するようになっている。
【００３１】
図３において、複数のパッチアンテナ素子４は、反射板３から径方向（水平方向）にそれぞれ離反して配置されるとともに、相互に垂直方向に所定間隔をあけて配置されている。各パッチアンテナ素子４は、ストリップライン７の接続部７ｂ３に電気的に接続された単一の給電素子部１１と、前記接続部７ｂ３及び給電素子部１１と電気的に非接続である単一の無給電素子部１２とによって構成されている。
【００３２】
給電素子部１１は、例えば真鍮によって直線状に折り曲げ形成されており、反射板３の第１短辺部３ｃ、第１長辺部３ａ、第２短辺部３ｄ及び第２長辺部３ｂの径方向外側にそれぞれ離反して配置された第１給電素子１１ａ、第２給電素子１１ｂ、第３給電素子１１ｃ及び第４給電素子１１ｄを有している。第１給電素子１１ａは、第１短辺部３ｃに対して近接した状態で平行に配置されており、その中間部にストリップライン７の接続部７ｂ３が接続された給電点１１ｅを有している。
【００３３】
第２給電素子１１ｂは、断面への字状に折り曲げ形成されており、一端が第１給電素子１１ａに接続され、他端が第３給電素子１１ｃに接続されている。また、第２給電素子１１ｂは、その中間部の折曲部分においてパッチアンテナ素子４が反射板３から径方向外側に最も離反した離反点１１ｆを有している。この離反点１１ｆと給電点１１ｅとは、反射板３のまわりに約９０°の角度差をもって配置されている。ここで、本実施形態における「角度」の進む方向は、給電点１１ｅを起点（角度の始点）として給電素子１１が図３の仮想外接円（後述）の中心Ｘの周りを反時計回り方向に巻く方向を意味する。したがって、本実施形態における離反点１１ｆと給電点１１ｅとの「角度差」とは、前記中心Ｘを角度中心とし、かつ給電点１１ｅを角度の始点として図３の反時計回り方向にまわって、離反点１１ｆを角度の終点として計測された角度を意味する。なお、離反点１１ｆは設計上任意に設定されるものであり、例えば後述する第２無給電素子１２ｂの平行部１２ｂ２が離反点１１ｆとなる場合もある。
【００３４】
また、離反点１１ｆにおけるパッチアンテナ素子４と反射板３との最大離反距離Ｌｍａｘは、水平偏波無指向性アンテナ１に外接する仮想外接円の半径ｒの１／２以上の長さに設定されている。ここで、本明細書において「仮想外接円」とは、平面視において水平偏波無指向性アンテナ１の構成部材（反射板３、パッチアンテナ素子４、後述するボルト１５，１６ａ、ナット１７ｂ等）の全体を包含する最小径の円のことを意味する。なお、前記「仮想外接円」は、水平偏波無指向性アンテナ１におけるボルト１５，１６ａ、ナット１７ｂ等の固定部品を除いた必要最小限の構成部材を包含する最小径の円としてもよい。この場合の仮想外接円の半径は、図３の仮想外接円の半径ｒよりも少し小さくなる。
【００３５】
第３給電素子１１ｃは、第２短辺部３ｄに対して近接した状態で平行に配置されている。第３給電素子１１ｃの中央部には、パッチアンテナ素子４の水平方向の周長Ｌ（後述）の中央部に相当するとともにパッチアンテナ素子４が反射板３に最も近接する近接点１１ｇを有している。この近接点１１ｇと給電点１１ｅとは、反射板３のまわりに約１８０°の角度差をもって配置されている。ここで、本実施形態における近接点１１ｇと給電点１１ｅとの「角度差」とは、図３において仮想外接円の中心Ｘを角度中心とし、かつ給電点１１ｅを角度の始点として反時計回り方向にまわって、近接点１１ｇを角度の終点として計測された角度を意味する。なお、近接点１１ｇは設計上任意に設定されるものであり、例えば給電点１１ｅが反射板３に最も近接する近接点となる場合もある。この場合、近接点１１ｇは、給電点１１ｅの次に反射板３に近接する点となる。
【００３６】
第４給電素子１１ｄは、第２長辺部３ｂに対してその中央部に近接した状態で平行に配置された平行部１１ｄ２と、この平行部１１ｄ２の一端部と第３給電素子１１ｃとを連結する連結部１１ｄ１とを有している。平行部１１ｄ２の図の右端部と第１給電素子１１ａの図の下端部との間には隙間Ｓが形成されている。
【００３７】
図３において、無給電素子部１２は、例えばアルミニウム合金によって直線状に折り曲げ形成されており、前記隙間Ｓを覆うように給電素子部１１の径方向外側に配置されている。具体的には、無給電素子部１２は、給電素子部１１の第３給電素子１１ｃ、第４給電素子１１ｄ及び反射板３の第１短辺部３ｃの径方向外側にそれぞれ離反して配置された第１無給電素子１２ａ、第２無給電素子１２ｂ及び第３無給電素子１２ｃを有している。第１無給電素子１２ａは、第３給電素子１１ｃに対して近接した状態で平行に配置されている。
【００３８】
第２無給電素子１２ｂは、第４給電素子１１ｄと平行に配置された平行部１２ｂ２と、平行部１２ｂ２の一端と第１無給電素子１２ａとを連結する第１連結部１２ｂ１と、平行部１２ｂ２の他端と第３無給電素子１２ｃとを連結する第２連結部１２ｂ３とを有している。第３無給電素子１２ｃは、第１短辺部３ｃに対してその一端部（図３の下端部）に近接した状態で平行に配置されている。
【００３９】
以上のように、単一の給電素子部１１と単一の無給電素子部１２とによって構成された単体のパッチアンテナ素子４は、反射板３を水平回りに所定の角度範囲でほぼ１周取り囲むように形成されている。ここで、本実施形態における「角度範囲」とは、図３の仮想外接円の中心Ｘを角度中心とする角度範囲をいう。なお、前記角度中心（以下、本明細書に記載の角度中心についても同じ）は、レドーム２の中心としてもよい。また、本実施形態におけるパッチアンテナ素子４の「１周」とは、図３において仮想外接円の中心Ｘを角度中心とし、かつ第１給電素子１１ａの下端を角度の始点として反時計回り方向にまわって、無給電素子１２ｃの上端を角度の終点として計測された角度範囲をいう。そして、本明細書において「ほぼ１周」とは、２７０°以上４５０°未満の角度範囲であり、より好ましくは２７０°以上４０５°未満の角度範囲、さらに好ましくは２７０°以上３８２．５°未満の角度範囲である。本実施形態におけるパッチアンテナ素子４は、反射板３を水平回りに３６０°で１周して取り囲んでいる。
【００４０】
また、パッチアンテナ素子４の水平方向の周長Ｌは、設計中心周波数Ｆの波長λの１／４以上３／４未満（より好ましくは３／８以上５／８未満、さらに好ましくは約１／２）の長さに設定されている。本実施形態における周長Ｌは、設計中心周波数Ｆの波長λの約１／２の長さに設定されている。前記周長Ｌは、下記式（１）によって算出することができる。
Ｌ＝Ｌ１＋Ｌ２−Ｌ３  ・・・（１）
ここで、Ｌ１は第１〜第４給電素子１１ａ〜１１ｄの各水平方向の周長の総和（給電素子部１１の水平方向の周長）、Ｌ２は第１〜第３無給電素子１２ａ〜１２ｃの各水平方向の周長の総和（無給電素子部１２の水平方向の周長）、Ｌ３は仮想外接円の中心Ｘを角度中心とし、かつ給電点１１ｅを角度の始点として反時計回り方向に９０°以上まわったときに、最初に給電素子部１１と無給電素子部１２とが互いに重複する部分における給電素子部１１の水平方向の長さである。本実施形態において、Ｌ３は、第３給電素子１１ｃの前記重複する部分の水平方向の長さと、第４給電素子１１ｄの連結部１１ｄ１及び平行部１１ｄ２の各水平方向の長さとの総和となる。また、周長Ｌは、上記式（１）により８０ｍｍ（＝０．５λ）に設定されている。
さらに、無給電素子部１２の水平方向の周長Ｌ２は、設計中心周波数Ｆの波長λの１／４以上の長さに設定されている。
【００４１】
図８は、図１の要部を拡大した水平偏波無指向性アンテナ１の内部構造図である。図８において、各パッチアンテナ素子４は、給電点１１ｅを含む水平面Ｂを挟んで垂直方向に対称に形成されている。各パッチアンテナ素子４の無給電素子部１２の垂直方向の長さＬ６は、給電素子部１１全体の垂直方向の長さＬ５よりも長く形成されている。前記長さＬ５は、具体的には第２給電素子１１ｂの垂直方向の長さであり、図示しないが第３及び第４給電素子１１ｃ，１１ｄの垂直方向の長さも、第２給電素子１１ｂの垂直方向の長さＬ５と同一長さに形成されている。また、第１給電素子１１ａの垂直方向の長さＬ４は、第２給電素子１１ｂの長さＬ５よりも短く形成されている。
なお、前記垂直方向の各長さＬ４〜Ｌ６の寸法関係は、設計上任意に設定されるものであり、上述の寸法関係に限定されるものではない。また、垂直方向の長さＬ５は、第２給電素子１１ｂから第４給電素子１１ｄまでの水平方向において一定の長さに設定されているが、各給電素子１１ｂ〜１１ｄ毎に異なる長さに設定するなど、水平方向においてその長さが変化するように設定されていてもよい。
【００４２】
図３において、水平偏波無指向性アンテナ１は、パッチアンテナ素子４を反射板３から離反した状態で保持する第１〜第６誘電体８ａ〜８ｆをさらに備えている。第１〜第４誘電体８ａ〜８ｄは、いずれも高密度ポリエチレン等の合成樹脂材料によって平板状に形成されている。また、第５及び第６誘電体８ｅ〜８ｆは、いずれも高密度ポリエチレン等の合成樹脂材料によって円筒状に形成されている。
第１誘電体８ａは、反射板３の第１短辺部３ｃと第１給電素子１１ａとの間に固定され、第１短辺部３ｃと第１給電素子１１ａとが短絡するのを防止している。第１誘電体８ａの中間部には、その厚み方向にストリップライン７の接続部７ｂ３を貫通して固定するための貫通孔８ａ１が形成されている。また、この貫通孔８ａ１によって接続部７ｂ３を位置決めすることができる。
【００４３】
第２誘電体８ｂは、第１誘電体８ａの一端部（図３の下端部）に径方向外側に突出して固定されており、第２誘電体８ｂの径方向外側には、第３無給電素子１２ｃがボルト１５によって固定されている。これにより、反射板３の第１短辺部３ｃと第３無給電素子１２ｃとが短絡するのを防止している。
【００４４】
第３誘電体８ｃは、第２短辺部３ｄと第３給電素子１１ｃとの間に介在され、第２短辺部３ｄと第３給電素子１１ｃとが短絡するのを防止している。第３誘電体８ｃの長手方向の長さは、第２短辺部３ｄの長手方向の長さよりも長く形成されており、図３に示すように、第３誘電体８ｃの長手方向両端部は、第２短辺部３ｄの長手方向両端部よりもそれぞれ長手方向外側に突出するように配置されている。これにより、第２短辺部３ｄと第３給電素子１１ｃとの短絡を確実に防止している。
第４誘電体８ｄは、第３給電素子１１ｃと第１無給電素子１２ａとの間に介在され、第３給電素子１１ｃと第１無給電素子１２ａとが短絡するのを防止している。
第３誘電体８ｃ及び第４誘電体８ｄは、合成樹脂製のボルト１６ａ及びナット１６ｂによって、第３給電素子１１ｃ及び第１無給電素子１２ａとともに第２短辺部３ｄに固定されている。なお、図示しないが、図３に示すナット１６ｂをボルトに替えて、そのボルトを第２短辺部３ｄに形成されたボルト孔に螺合することで、第３給電素子１１ｃ及び第１無給電素子１２ａを第２短辺部３ｄに固定するようにしてもよい。
【００４５】
第５誘電体８ｅは、第２長辺部３ｂに対して第４給電素子１１ｄの平行部１１ｄ２を径方向外側に離反した状態で位置決め及び固定するために、第２長辺部３ｂと平行部１１ｄ２との間に介在されている。これにより、第２長辺部３ｂと第４給電素子１１ｄとが短絡するのを防止している。
第６誘電体８ｆは、第４給電素子１１ｄの平行部１１ｄ２に対して第２無給電素子１２ｂの平行部１２ｂ２を径方向外側に離反した状態で位置決め及び固定するために、両平行部１１ｄ２，１２ｂ２の間に介在されている。これにより、第４給電素子１１ｄと第２無給電素子１２ｂとが短絡するのを防止している。
第５誘電体８ｅ及び第６誘電体８ｆは、合成樹脂製のボルト１７ａ及びナット１７ｂによって、平行部１１ｄ２，１２ｂ２とともに第２長辺部３ｂに固定されている。なお、図示しないが、図３に示すナット１７ｂをボルトに替えて、そのボルトを第２長辺部３ｂに形成されたボルト孔に螺合することで、平行部１１ｄ２，１２ｂ２等を第２長辺部３ｂに固定するようにしてもよい。
【００４６】
図９は、本実施形態の水平偏波無指向性アンテナ１の水平面指向性を示すグラフである。図９に示すように、絶対利得の最大値は約４．６ｄＢｉ、絶対利得の最小値は約２．３ｄＢｉとなっている。したがって、無指向性の偏差（絶対利得の最大値と最小値との差）は、約２．３ｄＢ（＝４．６−２．３）であり、許容範囲の３ｄＢ以内であることが分かる。
【００４７】
図１０は、本実施形態の水平偏波無指向性アンテナ１において、単一のストリップライン７から給電される２個のパッチアンテナ素子４のＶＳＷＲ（電圧定在波比）の周波数特性を示すグラフである。前記ＶＳＷＲは下記式（２）及び（３）により算出したものである。
Γ＝√（Ｐｒｅ）／√（Ｐｉｎ）  ・・・（２）
ＶＳＷＲ＝（１＋｜Γ｜）／（１−｜Γ｜）  ・・・（３）
ここで、Γは反射係数、Ｐｉｎは進行波電力、Ｐｒｅは反射波電力である。
【００４８】
図１０に示すように、周波数帯域（１８８０〜１９２０ＭＨｚ）の全域に亘って、ＶＳＷＲが１．２４以下であって良好な周波数特性を得ているのが分かる。これは、前記２個のパッチアンテナ素子４が進行波型の給電方式によって給電されていることに起因すると考えられる。具体的には、図１１に示すように、進行波型の給電方式であるストリップライン７から２個のパッチアンテナ素子４に給電する際に、進行波電力Ｐｉｎを１．０とすると、進行波電力Ｐｉｎのほとんど（約０．９Ｐｉｎ）は前記２個のパッチアンテナ素子４よりも上段側に配置されたパッチアンテナ素子４へ伝達される。このため、前記２個のパッチアンテナ素子４には少量（約０．１Ｐｉｎ）の電力のみが入力されることになるので、反射波電力Ｐｒｅは進行波電力Ｐｉｎよりも小さい値（約０．０１Ｐｉｎ）となる。したがって、反射係数Γは上記式（２）で算出することにより小さい値となるため、進行波型の給電方式によるＶＳＷＲは、上記式（３）で算出することにより、１に近い良好な値を示すことになる。これにより、進行波型の給電方式は、トーナメント型（図６参照）や複合型（図７参照）の給電方式よりも、良好なＶＳＷＲの周波数特性を得ることが分かる。
【００４９】
以上、本実施形態に係る水平偏波無指向性アンテナ１によれば、パッチアンテナ素子４は、単体で反射板３を水平回りに２７０°以上４５０°未満の角度範囲でほぼ１周取り囲むように形成し、その周長Ｌが設計中心周波数Ｆの波長λの１／４以上３／４未満とされ１波長未満の長さに設定されている。このため、従来のように断面コ字状のパッチアンテナ素子を２個用いてその周長を１波長とする場合に比べて、アンテナ全体の外径寸法を抑えることができる。これにより、アンテナを効果的に細径化することができる。
【００５０】
また、パッチアンテナ素子４は、反射板３を水平回りに３６０°で取り囲むように形成されているため、アンテナの性能を効果的に確保しながら、アンテナを効果的に細径化することができる。
また、パッチアンテナ素子４の水平方向の周長Ｌは、設計中心周波数Ｆの波長λの約１／２の長さに設定されているため、アンテナをさらに効果的に細径化することができる。
【００５１】
また、パッチアンテナ素子４と反射板３との最大離反距離Ｌｍａｘが、水平偏波無指向性アンテナ１に外接する仮想外接円の半径ｒの１／２以上の長さに設定されているため、アンテナの性能を向上させることできる。
また、反射板３は、その水平断面における外形が扁平状に形成されているため、反射板３の内部や表面において、進行波型やトーナメント型の給電線路５を配設し易くなる。これにより、アンテナの生産性を向上させることができる。
【００５２】
また、ストリップライン７の接続部７ｂ３は、反射板３の短辺部（第１短辺部３ｃ）から水平方向外側に延びてパッチアンテナ素子４に接続されているため、反射板３の長辺部（第１長辺部３ａ又は第２長辺部３ｂ）から水平方向外側に延びている場合に比べて、反射板３からパッチアンテナ素子４までの接続部７ｂ３の長さを短くすることができる。これにより、アンテナの性能をさらに向上させることができる。
【００５３】
また、パッチアンテナ素子４は、その周長Ｌの中央部に反射板３に近接する近接点１１ｇを有しているため、アンテナの性能をさらに向上させることできる。
また、パッチアンテナ素子４の近接点１１ｇと給電点１１ｅとが、反射板３のまわりに約１８０°の角度差をもって配置されているため、アンテナの性能をさらに向上させることできる。
【００５４】
また、パッチアンテナ素子４は、給電線路５に電気的に接続される給電素子部１１と、給電線路５及び給電素子部１１と電気的に非接続である無給電素子部１２とからなるため、アンテナの性能をさらに向上させることできる。
また、無給電素子部１２の垂直方向の長さＬ６が、給電素子部１１の垂直方向の長さＬ５よりも長いため、アンテナの性能をさらに向上させることできる。
また、無給電素子部１２の水平方向の周長Ｌ２が、設計中心周波数Ｆの波長λの１／４以上の長さに設定されているため、アンテナの性能をさらに向上させることできる。
【００５５】
また、水平偏波無指向性アンテナ１は、パッチアンテナ素子４を反射板３から離反した状態で保持する第１〜第６誘電体８ａ〜８ｆを備えているため、パッチアンテナ素子４と反射板３とが短絡するのを防止することができる。
また、パッチアンテナ素子４は、その給電点１１ｅを含む水平面Ｂを挟んで対称に形成されているため、アンテナの性能を向上させることできる。
【００５６】
［第２の実施形態］
図１２は本発明の第２の実施形態に係る水平偏波無指向性アンテナの側面断面図である。また、図１３は図１２のＣ−Ｃ矢視断面図である。本実施形態と第１の実施形態とが相違する点は、パッチアンテナ素子４、給電線路５及び誘電体の各構成が異なる点である。図１２及び図１３において、本実施形態の給電線路５は、反射板３の内側に配置されたプリント基板３１の表面に貼付された銅箔等の金属箔からなる内導体６によって構成されている。プリント基板３１の一端部（図１３の左端部）には、その一部が径方向外側に突出した突出部３１ａが形成されており、この突出部３１ａは、反射板３の第２短辺部３ｄに形成された貫通孔３ｄ１を貫通して第１給電素子１１ａ（後述）の一端部に接続されている。また、内導体６は、突出部３１ａの表面に沿って径方向外側に延び、第１給電素子１１ａ（後述）の一端部に接続されている。これにより、内導体６は、貫通孔３ｄ１内に配置されるため、第２短辺部３ｄとの短絡が防止される。
【００５７】
図１３において、本実施形態のパッチアンテナ素子４は、単一の給電素子部１１のみによって構成されている。給電素子部１１は、例えば真鍮によって直線状に折り曲げ形成されており、反射板３の第２短辺部３ｄ、第１長辺部３ａ、第１短辺部３ｃ及び第２長辺部３ｂの径方向外側にそれぞれ離反して配置された第１給電素子１１ａ、第２給電素子１１ｂ、第３給電素子１１ｃ及び第４給電素子１１ｄを有している。
【００５８】
第１給電素子１１ａは、第２短辺部３ｄに近接した状態で第２短辺部３ｄの中央部から一端部（図１３の上端部）に向かって平行に延びて形成されており、その一端部に内導体６の先端部が接続された給電点１１ｅを有している。第２給電素子１１ｂは、第１長辺部３ａと平行に配置された平行部１１ｂ２と、この平行部１１ｂ２の一端と第１給電素子１１ａとを連結する第１連結部１１ｂ１と、平行部１１ｂ２の他端と第３給電素子１１ｃとを連結する第２連結部１１ｂ３とを有している。
【００５９】
第３給電素子１１ｃは、第１短辺部３ｃに対して近接した状態で平行に配置されている。第３給電素子１１ｃの中央部には、パッチアンテナ素子４の水平方向の周長Ｌの中央部に相当するとともにパッチアンテナ素子４が反射板３に最も近接する近接点１１ｇを有している。この近接点１１ｇと給電点１１ｅとは、反射板３のまわりに約１８０°の角度差をもって配置されている。ここで、本実施形態における「角度」の進む方向は、給電点１１ｅを起点（角度の始点）として給電素子１１が図１３の仮想外接円（後述）の中心Ｘの周りを時計回り方向に巻く方向を意味する。したがって、本実施形態における近接点１１ｇと給電点１１ｅとの「角度差」とは、前記中心Ｘを角度中心とし、かつ給電点１１ｅを角度の始点として時計回り方向にまわって、近接点１１ｇを角度の終点として計測された角度を意味する。なお、近接点１１ｇは設計上任意に設定されるものであり、例えば給電点１１ｅが反射板３に最も近接する近接点となる場合もある。この場合、近接点１１ｇは、給電点１１ｅの次に反射板３に近接する点となる。
【００６０】
第４給電素子１１ｄは、第２長辺部３ｂと平行に配置された平行部１１ｄ２と、この平行部１１ｄ２の一端と第３給電素子１１ｃとを連結する連結部１１ｄ１と、平行部１１ｄ２の他端から第１給電素子１１ａの給電点１１ｅに向かって延びる延長部１１ｄ３とを有している。延長部１１ｄ３の図の左端部と第１給電素子１１ａの図の下端部との間には隙間Ｓが形成されている。
【００６１】
第４給電素子１１ｄの平行部１１ｄ２の中間部には、パッチアンテナ素子４が反射板３から径方向外側に最も離反した離反点１１ｆを有している。この離反点１１ｆと給電点１１ｅとは、反射板３のまわりに約２７０°の角度差をもって配置されている。ここで、離反点１１ｆと給電点１１ｅとの「角度差」とは、後述する仮想外接円の中心Ｘを角度中心とし、かつ給電点１１ｅを角度の始点として図１３の時計回り方向にまわって、離反点１１ｆを角度の終点として計測された角度を意味する。なお、離反点１１ｆは設計上任意に設定されるものであり、例えば第２給電素子１１ｂの平行部１１ｂ２が離反点１１ｆとなる場合もある。
また、離反点１１ｆにおけるパッチアンテナ素子４と反射板３との最大離反距離Ｌｍａｘは、水平偏波無指向性アンテナ１に外接する仮想外接円の半径ｒの１／２以上の長さに設定されている。
【００６２】
以上のように、単一の給電素子部１１によって構成された単体のパッチアンテナ素子４は、反射板３を水平回りに所定の角度範囲でほぼ１周取り囲むように形成されている。ここで、本実施形態における「角度範囲」とは、図１３の仮想外接円の中心Ｘを角度中心とする角度範囲をいう。また、本実施形態におけるパッチアンテナ素子４の「１周」とは、図１３において仮想外接円の中心Ｘを角度中心とし、かつ第１給電素子１１ａの下端を角度の始点として時計回り方向にまわって、第４給電素子１１ｄの延長部１１ｄ３の上端を角度の終点として計測された角度範囲をいう。本実施形態におけるパッチアンテナ素子４は、反射板３を水平回りに約３４０°で１周して取り囲んでいる。
また、パッチアンテナ素子４の水平方向の周長Ｌは、設計中心周波数Ｆの波長λの約１／２の長さに設定されている。これに対応して、レドーム２の内径は、約０．１６λとなるように設定されている。具体的には、本実施形態では設計中心周波数Ｆは１４６７ＭＨｚ、波長λは２０４ｍｍであり、上記内径は３２ｍｍ（≒０．１６λ）に設定されている。また、図１２に示すように、パッチアンテナ素子４は、第１の実施形態のパッチアンテナ素子４に比べて垂直方向に長く形成されており、給電点１１ｅを含む水平面Ｂを挟んで垂直方向に対称に形成されている。
【００６３】
図１３において、本実施形態の水平偏波無指向性アンテナ１は、第１誘電体８ａと第２誘電体８ｂとを備えている。第１及び第２誘電体８ａ，８ｂは、いずれも高密度ポリエチレン等の合成樹脂材料によって直方体状に形成されている。なお、第１及び第２誘電体８ａ，８ｂは、円筒体等の他の形状であってもよい。
第１誘電体８ａは、反射板３の第１長辺部３ａに対して第２給電素子１１ｂの平行部１１ｂ２を径方向外側に離反した状態で位置決め及び固定するために、第１長辺部３ａと平行部１１ｂ２との間に介在されている。これにより、第１長辺部３ａと第２給電素子１１ｂとが短絡するのを防止している。また、第１誘電体８ａは、図示しないボルト及びナットによって、第２給電素子１１ｂの平行部１１ｂ２とともに第１長辺部３ａに固定されている。
第２誘電体８ｂは、反射板３の第２長辺部３ｂに対して第４給電素子１１ｄの平行部１１ｄ２を径方向外側に離反した状態で位置決め及び固定するために、第２長辺部３ｂと平行部１１ｄ２との間に介在されている。これにより、第２長辺部３ｂと第４給電素子１１ｄとが短絡するのを防止している。また、第２誘電体８ｂは、図示しないボルト及びナットによって、第４給電素子１１ｄの平行部１１ｄ２とともに第２長辺部３ｂに固定されている。
なお、本実施形態の反射板３の構成については、第１の実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
【００６４】
本実施形態の水平偏波無指向性アンテナ１においても、パッチアンテナ素子４は、単体で反射板３を水平回りに２７０°以上４５０°未満の角度範囲でほぼ１周取り囲むように形成し、その周長Ｌが設計中心周波数Ｆの波長λの１／４以上３／４未満とされ１波長未満の長さに設定されている。このため、従来のように断面コ字状のパッチアンテナ素子を２個用いてその周長を１波長とする場合に比べて、アンテナ全体の外径寸法を抑えることができる。これにより、アンテナを効果的に細径化することができる。
【００６５】
また、パッチアンテナ素子４は、反射板３を水平回りに約３４０°で取り囲むように形成されているため、アンテナの性能を効果的に確保しながら、アンテナを効果的に細径化することができる。
また、パッチアンテナ素子４の水平方向の周長Ｌは、設計中心周波数Ｆの波長λの約１／２の長さに設定されているため、アンテナをさらに効果的に細径化することができる。
【００６６】
また、パッチアンテナ素子４と反射板３との最大離反距離Ｌｍａｘが、水平偏波無指向性アンテナ１に外接する仮想外接円の半径ｒの１／２以上の長さに設定されているため、アンテナの性能を向上させることできる。
また、反射板３は、その水平断面における外形が扁平状に形成されているため、反射板３の内部や表面において、進行波型やトーナメント型の給電線路５を配設し易くなる。これにより、アンテナの生産性を向上させることができる。
【００６７】
また、給電線路５の内導体６は、反射板３の短辺部（第２短辺部３ｄ）から水平方向外側に延びてパッチアンテナ素子４に接続されているため、反射板３の長辺部（第１長辺部３ａ又は第２長辺部３ｂ）から水平方向外側に延びている場合に比べて、反射板３からパッチアンテナ素子４までの内導体６の長さを短くすることができる。これにより、アンテナの性能をさらに向上させることができる。
【００６８】
また、パッチアンテナ素子４は、その周長Ｌの中央部に反射板３に近接する近接点１１ｇを有しているため、アンテナの性能をさらに向上させることできる。
また、パッチアンテナ素子４の近接点１１ｇと給電点１１ｅとが、反射板３のまわりに約１８０°の角度差をもって配置されているため、アンテナの性能をさらに向上させることできる。
【００６９】
また、水平偏波無指向性アンテナ１は、パッチアンテナ素子４を反射板３から離反した状態で保持する第１及び第２誘電体８ａ，８ｂを備えているため、パッチアンテナ素子４と反射板３とが短絡するのを防止することができる。
また、パッチアンテナ素子４は、その給電点１１ｅを含む水平面Ｂを挟んで対称に形成されているため、アンテナの性能を向上させることできる。
【００７０】
［第３の実施形態］
図１４は本発明の第３の実施形態に係る水平偏波無指向性アンテナの側面断面図である。また、図１５は図１４のＤ−Ｄ矢視断面図である。本実施形態と第１の実施形態とが相違する点は、パッチアンテナ素子４及び給電線路５の各構成が異なる点である。図１４及び図１５において、本実施形態の給電線路５は、反射板３の内側に配置されたプリント基板３１の表面に貼付された銅箔等の金属箔からなる内導体６と、内導体６に突設された給電ピン２２とによって構成されている。
【００７１】
図１４の一点鎖線部の拡大図に示すように、給電ピン２２は、反射板３の第１長辺部３ａに形成された貫通孔３ａ１を貫通して配置されている。これにより、給電ピン２２は、貫通孔３ａ１内に配置されるため、第１長辺部３ａとの短絡が防止される。また、給電ピン２２は、垂直方向に互いに隣接する２個のパッチアンテナ素子４の間に配置されている。給電ピン２２の先端部には、垂直方向両側に分岐する一対の分岐部２２ａ，２２ｂが形成されている。各分岐部２２ａ，２２ｂは、前記隣接する２個のパッチアンテナ素子４の端部にそれぞれ接続されている。
【００７２】
図１５において、本実施形態のパッチアンテナ素子４は、給電ピン２２に電気的に接続された単一の給電素子部１１と、給電ピン２２及び給電素子部１１と電気的に非接続である単一の無給電素子部１２とによって構成されている。給電素子部１１は、例えば真鍮によって直線状に折り曲げ形成されており、反射板３の第１長辺部３ａ、第１短辺部３ｃ、第２長辺部３ｂ及び第２短辺部３ｄの径方向外側にそれぞれ離反して配置された第１給電素子１１ａ、第２給電素子１１ｂ、第３給電素子１１ｃ、第４給電素子１１ｄ及び第５給電素子１１ｈを有している。
【００７３】
第１給電素子１１ａは、第１長辺部３ａに対してその中央部から一端部（図１５の右端部）に向かって平行に延びて形成されている。図１４に示すように、上側に配置されたパッチアンテナ素子４の第１給電素子１１ａの下端部、及び下側に配置されたパッチアンテナ素子４の第１給電素子１１ａの上端部には、給電ピン２２の分岐部２２ａ，２２ｂがそれぞれ接続されている。給電ピン２２の両分岐部２２ａ，２２ｂの分岐点は、上下に配置された各第１給電素子１１ａに給電される給電点１１ｅとなっている。この給電点１１ｅは、図１５の平面視では、第１給電素子１１ａの一端部（図１５の左端部）に配置されている。
図１５において、第２給電素子１１ｂは、第１短辺部３ｃに対して近接した状態で平行に配置された平行部１１ｂ２と、平行部１１ｂ２の一端と第１給電素子１１ａとを連結する第１連結部１１ｂ１と、平行部１１ｂ２の他端と第３給電素子１１ｃとを連結する第２連結部１１ｂ３とを有している。平行部１１ｂ２の中央部には、パッチアンテナ素子４が反射板３に最も近接する近接点１１ｇ１を有している。
【００７４】
第３給電素子１１ｃは、第２長辺部３ｂに対して平行に配置されている。第４給電素子１１ｄは、第２短辺部３ｄに対して近接した状態で平行に配置された平行部１１ｄ２と、平行部１１ｄ２の一端と第３給電素子１１ｃとを連結する第１連結部１１ｄ１と、平行部１１ｄ２の他端と第５給電素子１１ｈとを連結する第２連結部１１ｄ３とを有している。
【００７５】
第４給電素子１１ｄの平行部１１ｄ２の中央部には、パッチアンテナ素子４が反射板３に最も近接する近接点１１ｇ２を有している。第２給電素子１１ｂの近接点１１ｇ１と、第３給電素子１１ｃの近接点１１ｇ２とは、反射板３のまわりに約１８０°の角度差をもって配置されている。ここで、本実施形態における「角度」の進む方向は、給電点１１ｅを起点（角度の始点）として給電素子１１が図１５の仮想外接円（後述）の中心Ｘの周りを反時計回り方向に巻く方向を意味する。したがって、本実施形態における近接点１１ｇ１と近接点１１ｇ２との「角度差」とは、前記中心Ｘを角度中心とし、かつ近接点１１ｇ１を角度の始点として図１５の時計回り方向にまわって、近接点１１ｇ２を角度の終点として計測された角度を意味する。
また、各近接点１１ｇ１，１１ｇ２は、給電点１１ｅに対して反射板３のまわりに約９０°，約２７０°の角度差をもってそれぞれ配置されている。ここで、各近接点１１ｇ１，１１ｇ２と給電点１１ｅとの「角度差」とは、後述する仮想外接円の中心Ｘを角度中心とし、かつ給電点１１ｅを角度の始点として図１５の時計回り方向にまわって、各近接点１１ｇ１，１１ｇ２を角度の終点として計測された角度を意味する。なお、近接点１１ｇは設計上任意に設定されるものであり、例えば第２給電素子１１ｂ及び第４給電素子１１ｄのうちの一方のみが近接点１１ｇとなる場合もある。
【００７６】
第５給電素子１１ｈは、第１長辺部３ａに対してその他端部（図１５の左端部）から中央部に向かって平行に延びて形成されており、第５給電素子１１ｈの図の右端部と第１給電素子１１ｅの図の左端部との間には隙間Ｓが形成されている。第５給電素子１１ｈと第１長辺部３ａとの離反距離は、第１給電素子１１ａと第１長辺部３ａとの離反距離と同一長さに設定されている。
【００７７】
図１５において、無給電素子部１２は、例えばアルミニウム合金によって直線状に折り曲げ形成されており、前記隙間Ｓを覆うように給電素子部１１の第５給電素子１１ｈ及び第１給電素子１１ａの径方向外側に配置されている。具体的には、無給電素子部１２は、第１給電素子１１ａと平行に配置された第２無給電素子１２ｂと、第２無給電素子１２ｂの一端部から周方向一方側に向かって延びる第１無給電素子１２ａと、第２無給電素子１２ｂの他端部から周方向他方側に向かって延びる第３無給電素子１２ｃとを有している。
【００７８】
第２無給電素子１２ｂの中央部には、パッチアンテナ素子４が反射板３から径方向外側に最も離反した離反点１１ｆを有している。この離反点１１ｆと給電点１１ｅとは、反射板３のまわりに同一の角度差をもって配置されている。ここで、離反点１１ｆと給電点１１ｅとの「角度差」とは、後述する仮想外接円の中心Ｘを角度中心とし、かつ給電点１１ｅを角度の始点として図１５の時計回り方向にまわって、離反点１１ｆを角度の終点として計測された角度を意味する。なお、離反点１１ｆは設計上任意に設定されるものであり、例えば第３給電素子１１ｃが離反点１１ｆとなる場合もある。この場合、離反点１１ｆと給電点１１ｅとの角度差は１８０°となる。
また、離反点１１ｆにおけるパッチアンテナ素子４と反射板３との最大離反距離Ｌｍａｘは、水平偏波無指向性アンテナ１に外接する仮想外接円の半径ｒの１／２以上の長さに設定されている。
【００７９】
以上のように、単一の給電素子部１１と単一の無給電素子部１２とによって構成された単体のパッチアンテナ素子４は、反射板３を水平回りに所定の角度範囲でほぼ１周取り囲むように形成されている。ここで、本実施形態における「角度範囲」とは、図１５の仮想外接円の中心Ｘを角度中心とする角度範囲をいう。また、本実施形態におけるパッチアンテナ素子４の「１周」とは、図１５において仮想外接円の中心Ｘを角度中心とし、かつ第１給電素子１１ａの左端を角度の始点として時計回り方向にまわって、第３無給電素子１２ｃの右端を角度の終点として計測された角度範囲をいう。本実施形態におけるパッチアンテナ素子４は、反射板３を水平回りに約３９０°で１周して取り囲んでいる。
また、パッチアンテナ素子４の水平方向の周長Ｌは、設計中心周波数Ｆの波長λの約１／２の長さに設定されている。これに対応して、レドーム２の内径は、約０．１６λとなるように設定されている。具体的には、本実施形態では設計中心周波数Ｆは１４６２ＭＨｚ、波長λは２０５ｍｍであり、上記内径は３４ｍｍ（≒０．１６λ）に設定されている。
【００８０】
図１４に示すように、垂直方向に隣り合うパッチアンテナ素子４同士は、第１の実施形態に比べて垂直方向の間隔を狭くした状態で配置されている。また、給電素子部１１の垂直方向の長さＬ５は、無給電素子部１２の垂直方向の長さＬ６よりも長く形成されている。前記各長さＬ４，Ｌ５の寸法関係は、設計上任意に設定されるものであり、上述の寸法関係に限定されるものではない。
なお、本実施形態の反射板３の構成については、第１の実施形態と同様であるため、その説明を省略する。また、本実施形態では誘電体を設けていないが、第１の実施形態と同様に、反射板３と給電素子部１１との間、及び給電素子部１１と無給電素子部１２との間に配置してもよい。
【００８１】
本実施形態の水平偏波無指向性アンテナ１においても、パッチアンテナ素子４は、単体で反射板３を水平回りに２７０°以上４５０°未満の角度範囲でほぼ１周取り囲むように形成し、その周長Ｌが設計中心周波数Ｆの波長λの１／４以上３／４未満とされ１波長未満の長さに設定されている。このため、従来のように断面コ字状のパッチアンテナ素子を２個用いてその周長を１波長とする場合に比べて、アンテナ全体の外径寸法を抑えることができる。これにより、アンテナを効果的に細径化することができる。
【００８２】
また、パッチアンテナ素子４は、反射板３を水平回りに約３９０°で取り囲むように形成されているため、アンテナの性能を効果的に確保しながら、アンテナを効果的に細径化することができる。
また、パッチアンテナ素子４の水平方向の周長Ｌは、設計中心周波数Ｆの波長λの約１／２の長さに設定されているため、アンテナをさらに効果的に細径化することができる。
【００８３】
また、パッチアンテナ素子４と反射板３との最大離反距離Ｌｍａｘが、水平偏波無指向性アンテナ１に外接する仮想外接円の半径ｒの１／２以上の長さに設定されているため、アンテナの性能を向上させることができる。
また、反射板３は、その水平断面における外形が扁平状に形成されているため、反射板３の内部や表面において、進行波型やトーナメント型の給電線路５を配設し易くなる。これにより、アンテナの生産性を向上させることができる。
また、パッチアンテナ素子４は、給電線路５に電気的に接続される給電素子部１１と、給電線路５及び給電素子部１１と電気的に非接続である無給電素子部１２とからなるため、アンテナの性能をさらに向上させることできる。
【００８４】
〔その他の変形例〕
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００８５】
例えば、上記各実施形態において、パッチアンテナ素子４は、直線状に折り曲げ形成されているが、円弧状に形成されていてもよい。また、パッチアンテナ素子４は、厚みの薄い基板（ＦＰＣ等）で構成してもよい。また、第１及び第３の実施形態におけるパッチアンテナ素子４は、単一の無給電素子部１２を有しているが、複数の無給電素子部１２を有していてもよい。さらに、パッチアンテナ素子４と反射板３との最大離反距離Ｌｍａｘは、アンテナの性能を確保することができれば、仮想外接円の半径ｒの１／２未満の長さに設定されていてもよい。
【００８６】
また、反射板３は、その水平断面における外形が扁平状となるように矩形筒状に形成されているが、図１６（ａ）〜（ｃ）に示すように形成されていてもよい。具体的には、図１６（ａ）の反射板３は、楕円筒状に形成されており、図の左右両端部に短辺部である第１短辺部３ｃ及び第２短辺部３ｄを有している。図１６（ｂ）の反射板３は、二枚の平板部材３１，３２を近接して配置させることによって全体として扁平状に形成されている。この場合、各平板部材３１，３２における図の左右両端部に短辺部である第１短辺部３ｃ及び第２短辺部３ｄを有している。図１６（ｃ）の反射板３は、一枚の平板部材のみによって扁平状に形成されており、図の左右両端部に第１短辺部３ｃ及び第２短辺部３ｄを有している。この場合、反射板３の表面に給電線路（銅箔等の金属箔）を有するプリント基板を固定すればよい。
【００８７】
また、反射板３は、必ずしも扁平状に形成されていなくてもよく、多角筒状、真円筒状、多角柱状又は真円柱状に形成されていてもよい。
また、第１の実施形態における給電線路５の各ストリップライン７は、垂直方向に隣接する２個のパッチアンテナ素子４に分岐して給電するようになっているが、単体のパッチアンテナ素子４に給電するようにしてもよい。但し、利得を向上させることができるという点、及びカップリングを用いてＶＳＷＲの周波数特性を調整することができるという点では、ストリップライン７から前記２個のパッチアンテナ素子４に給電するほうがよい。
また、第１の実施形態における給電線路５の内導体６及びストリップライン７は、第２及び第３の実施形態のように、プリント基板３１上に貼付される銅箔等の金属箔により一体に構成されていてもよい。
また、第２及び第３の実施形態における給電線路５は、プリント基板３１上に貼付された銅箔（内導体６）からなるが、第１の実施形態のように、真鍮等の金属部品（内導体６及びストリップライン７）で構成するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００８８】
１    水平偏波無指向性アンテナ
３    反射板
３ｃ  第１短辺部
３ｄ  第２短辺部
４    パッチアンテナ素子
５    給電線路
８ａ  第１誘電体
８ｂ  第２誘電体
８ｃ  第３誘電体
８ｄ  第４誘電体
８ｅ  第５誘電体
８ｆ  第６誘電体
１１    給電素子部
１１ｅ  給電点
１１ｇ  近接点
１２    無給電素子部
【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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