(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナにおいて、
アンテナ下面をなす接地導体と、該接地導体に対向して配置されアンテナ上面をなす天井導体と、アンテナ側面をなす側面導体とから構成されてなる筐体と、
上記接地導体上に配置され、外部より所定の給電線路を介して電力供給される給電点と、
一端側で上記給電点に接続される一方、他端側で所定の周波数選択回路を介して上記天井導体と電気的に接続されるとともに、その周囲を側面導体により囲まれたアンテナ素子と、上記アンテナ素子を挟んで対称的な位置に設けられた複数の開口部と、を有し、
上記接地導体と上記天井導体は、上記側面導体を介して電気的に接続されており、
上記周波数選択回路が並列共振回路、ローパスフィルタ又は切替えスイッチのいずれか１つから構成されていることを特徴とするアンテナ。
【請求項２】
アンテナにおいて、
アンテナ下面をなす接地導体と、該接地導体に対向して配置されアンテナ上面をなす天井導体と、アンテナ側面をなす側面導体とから構成されてなる筐体と、
上記接地導体上に配置され、外部より所定の給電線路を介して電力供給される給電点と、
一端側で上記給電点と電気的に接続される一方、他端側で所定の周波数選択回路を介して上記天井導体と接続されるとともに、その周囲を側面導体により囲まれたアンテナ素子と、上記アンテナ素子を挟んで対称的な位置に設けられた複数の開口部と、を有し、
上記接地導体と上記天井導体は、上記側面導体を介して電気的に接続されており、
上記天井導体には、上記アンテナ素子と天井導体との接続部周囲において、略環状の貫通孔が同心円状に複数形成され、上記各貫通孔を構成する上記天井導体の内縁部と外縁部とがそれぞれ別個の周波数選択回路を介して接続され、かつ、
上記それぞれ別個の周波数選択回路は、上記アンテナ素子と上記天井導体との接続部における上記周波数選択回路とは異なっていることを特徴とするアンテナ。
【請求項３】
アンテナにおいて、
アンテナ下面をなす接地導体と、該接地導体に対向して配置されアンテナ上面をなし、
孤立部分とその他の部分からなる天井導体と、アンテナ側面をなす側面導体とから構成されてなる筐体と、
上記接地導体上に配置され、外部より所定の給電線路を介して電力供給される給電点と、
一端側で上記給電点と電気的に接続される一方、他端側で上記天井導体の孤立部分と接続されるとともに、その周囲を側面導体により囲まれたアンテナ素子と、上記アンテナ素子を挟んで対称的な位置に設けられた複数の開口部と、を有し、
上記接地導体と上記天井導体は、上記側面導体を介して電気的に接続されており、
上記天井導体の孤立部分とその他の部分の間には、上記アンテナ素子と天井導体との接続部周囲において、略環状の貫通孔が形成され、該貫通孔を構成する天井導体の内縁部と外縁部とが並列共振回路、ローパスフィルタ又は切替えスイッチのいずれか１つから構成された周波数選択回路を介して接続されていることを特徴とするアンテナ。
【請求項４】
上記開口部は上記天井導体に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一に記載のアンテナ。
【請求項５】
更に、上記天井導体には、上記アンテナ素子と天井導体との接続部周囲において、略環状の貫通孔が形成され、該貫通孔を構成する天井導体の内縁部と外縁部とがアンテナ素子と天井導体との接続部における上記周波数選択回路とは周波数特性の異なる並列共振回路、ローパスフィルタ又は切替えスイッチのいずれか１つから構成された周波数選択回路を介して接続されていることを特徴とする請求項１記載のアンテナ。
【請求項６】
上記略環状の貫通孔が同心円状に複数形成され、各貫通孔を構成する天井導体の内縁部と外縁部とが並列共振回路、ローパスフィルタ又は切替えスイッチのいずれか１つから構成されたそれぞれ周波数特性の異なる周波数選択回路を介して接続されていることを特徴とする請求項５記載のアンテナ。
【請求項７】
上記筐体が、ＸＹＺ直交座標系において、上記接地導体がＸＹ平面上に位置し、上記給電点が原点に位置し、上記接地導体と天井導体と側面導体とがＺＹ平面に対して対称となる構造を有するとともに、上記筐体に設けられた開口部が、ＺＹ平面に対して対称となるように配置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一に記載のアンテナ。
【請求項８】
更に、上記筐体が、ＸＹＺ直交座標系において、上記接地導体と天井導体と側面導体とがＺＸ平面に対して対称となる構造を有するとともに、上記筐体に設けられた開口部が、ＺＸ平面に対して対称になるように配置されていることを特徴とする請求項７記載のアンテナ。
【請求項９】
上記給電線路とのインピーダンス整合を得るための整合導体を備えており、該整合導体が上記接地導体と電気的に接続されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一に記載のアンテナ。
【請求項１０】
上記整合導体が周波数選択回路を介して接地導体と接続されていることを特徴とする請求項９記載のアンテナ。
【請求項１１】
上記整合導体がアンテナ素子と電気的に接続されていることを特徴とする請求項９又は１０に記載のアンテナ。
【請求項１２】
上記筐体の内部空間の一部又は全てが誘電体で充填されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一に記載のアンテナ。
【請求項１３】
上記天井導体が、所定の誘電体基板上に形成された金属パターンからなることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一に記載のアンテナ。
【請求項１４】
上記開口部における電界分布を変化させるための電界調整導体が設けられていることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一に記載のアンテナ。
【請求項１５】
上記電界調整導体が、上記筐体と周波数選択回路を介して接続されていることを特徴とする請求項１４記載のアンテナ。
【請求項１６】
更に、上記筐体に設けられた開口部の開口面積を可変とする開口面積可変手段を有していることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか一に記載のアンテナ。
【請求項１７】
更に、特定の周波数又は周波数帯域の信号を送受信するための送受信回路が設けられており、
上記送受信回路が、一端側で、上記アンテナ素子に接続される一方、他端側で、ベースバンド信号処理を行なう所定のデバイスに連絡する信号伝送ケーブルに接続されていることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか一に記載のアンテナ。
【請求項１８】
上記送受信回路が筐体内に配設され、また、該送受信回路を遮蔽するカバー部材が設けられていることを特徴とする請求項１７記載のアンテナ。
【請求項１９】
上記接地導体に中空の凸部が形成され、上記送受信回路が、接地導体の裏面側にて該凸部により構成される空間部内に収納されていることを特徴とする請求項１７記載のアンテナ。
【請求項２０】
上記接地導体の裏面側にて凸部により構成される空間部を遮蔽するカバー部材が設けられていることを特徴とする請求項１９記載のアンテナ。
【請求項２１】
上記送受信回路が、電源不要な受動素子から構成されていることを特徴とする請求項１７〜２０のいずれか一に記載のアンテナ。
【請求項２２】
上記送受信回路が、送受信対象である信号について周波数変換可能な高周波ＩＣを備えていることを特徴とする請求項１７〜２０のいずれか一に記載のアンテナ。
【請求項２３】
上記送受信回路が、特定の通過周波数帯域をもつフィルタを有していることを特徴とする請求項１７〜２０のいずれか一に記載のアンテナ。
【請求項２４】
上記送受信回路が、互いに異なる通過周波数帯域をもつ複数のフィルタと、これらのフィルタのうちの１つを有効にするように切替動作を行なうフィルタスイッチとを備えたフィルタ切替回路を有していることを特徴とする請求項２３記載のアンテナ。
【請求項２５】
更に、送信用の増幅器及び／又は受信用の増幅器が設けられていることを特徴とする請求項２３又は２４に記載のアンテナ。
【請求項２６】
送信用及び／又は受信用に、互いに異なる増幅率をもつ複数の増幅器が設けられていることを特徴とする請求項２５記載のアンテナ。
【請求項２７】
送信用及び／又は受信用に、互いに異なる動作周波数をもつ複数の増幅器が設けられていることを特徴とする請求項２５記載のアンテナ。
【請求項２８】
上記複数の送信用の増幅器が共に分配器を介して上記信号伝送ケーブルに接続されており、
上記分配器が、該信号伝送ケーブルから入力される１つの信号を複数の信号に分岐させ、上記複数の送信用の増幅器へ出力することを特徴とする請求項２６又は２７に記載のアンテナ。
【請求項２９】
上記複数の受信用の増幅器が共に合成器を介して上記信号伝送ケーブルに接続されており、
上記合成器が、上記受信用の増幅器から入力される複数の信号を１つの信号に合成して、上記信号伝送ケーブルへ出力することを特徴とする請求項２６〜２８のいずれか一に記載のアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３３〜図３６を参照しながら、従来知られたアンテナについて説明する。図３３からよく分かるように、このアンテナ１３０は、アンテナ下面をなす接地導体１３１と、該接地導体１３１に対向して配置され、アンテナ上面をなす天井導体１３５，１３８と、アンテナ側面をなす側面導体１３４とから構成される筐体を備えており、これら接地導体１３１，側面導体１３４，天井導体１３５，１３８は互いに電気的に接続されている。接地導体１３１上には、外部より電力供給される給電点１３２が設けられている。また、導体線からなるアンテナ素子１３３が、その一端部が給電点１３２に電気的に接続される一方、他端部がアンテナ上面の中央に設けられた１本の線状導体１３９に半田等で機械的および電気的に接続されるように設けられている。更に、アンテナ上面では、線状導体１３９の両側に、電波を放射させるための開口部１３６，１３７が対称的に形成されている。
【０００３】
図３４に、アンテナ１３０についての寸法設定の一例を示す。なお、図３３及び図３４では、Ｘ，Ｙ，Ｚの３次元座標空間が設定されており、アンテナ１３０は、その接地導体１３１がＸＹ平面上に位置し、給電点１３２が原点に位置し、更に、線状導体１３９がＹ軸方向に沿って延びるように配置され、ＺＹ平面及びＺＸ平面に対して対称的な構造を有している。この例において、接地導体１３１は正方形状に形成され、自由空間波長を基準として、Ｘ軸及びＹ軸に沿ったその各辺の長さが０．７６×λ（λ：自由空間波長）に設定されている。また、Ｚ軸に沿った側面導体１３４の高さは０．０８×λに設定されている。アンテナ上面では、その中央に配置された線状導体１３９の両側に配置される開口部１３６，１３７のＸ軸に沿った長さが０．１９×λに設定されるとともに、天井導体１３５，１３８のＸ軸方向に沿った辺の長さは０．１９×λに設定されている。Ｚ軸に沿ったアンテナ素子１３３の長さは０．０８×λに設定されている。
【０００４】
図３５は、前述のように寸法設定されたアンテナ１３０についての入力インピーダンス特性の５０Ω給電線路に対する電圧定在波比（ＶＳＷＲ：voltage standing wave ratio）特性を示したものである。図の横軸は、共振周波数ｆ０で規格化されている。この図から、ＶＳＷＲが２以下の帯域が１０％以上あり、広帯域にわたり反射損失の少ない良好なインピーダンス特性を示していることが分かる。
【０００５】
また、図３６は、前述のように寸法設定されたアンテナ１３０についての放射指向性を示したものである。放射指向性をあらわす円形チャートの目盛りは１間隔について１０ｄＢであり、単位は点波源の放射電力を基準にしたｄＢｉである。この図から分かるように、アンテナ１３０では、Ｙ方向への電波の放射が抑制され、Ｘ方向へ双指向性が得られる。かかる特性を有するアンテナ１３０は、例えば廊下等の細長い室内空間における利用に非常に有効である。
【０００６】
また、アンテナ１３０では、電波を放射させるための開口部１３６，１３７がアンテナ上面に形成され、電波放射源であるアンテナ素子１３３が接地導体１３１と側面導体１３４とにより囲まれているため、アンテナ側面方向及び下面方向（すなわち配置環境）における放射電波への影響が小さい。この特性により、アンテナ１３０を室内の天井等の設置面に設置する場合には、アンテナ本体を設置面内部に埋め込み、アンテナ上面が放射空間に面するように、設置面と略面一に設置することが可能である。その結果、設置面からの突起物をなくすることができ、人目に付きにくい景観上好ましいアンテナとなる。
【０００７】
更に、アンテナ１３０では、アンテナ素子１３３の高さが０．０８×λに設定され、従来よく知られる１／４波長アンテナ素子よりも低くなっている。これにより、アンテナ本体の小型化を図ることができ、該アンテナ本体を天井等の設置面に埋め込むことが不可能な場合に、設置面からの突起物を小さくすることができ、人目に付きにくい景観上好ましいアンテナとなる。
【０００８】
また、更に、アンテナ１３０は、ＺＹ平面及びＺＸ平面に対して対称的な構造を有しており、この場合には、アンテナからの放射電波の指向性がＺＹ平面及びＺＸ平面に対して対称になるという効果が得られる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した構造を有する従来のアンテナ１３０は、基底動作周波数の奇数倍の周波数でのみ共振可能であり、これを複数の任意の周波数で動作させることは不可能であった。このため、複数の任意の周波数の電波を放射させるには、複数個のアンテナを用意する必要があった。アンテナが複数個になれば、設置に必要なスペースは大きくなり、また、アンテナ数が増えるに伴ない信号伝送線路の数が増え、設置に必要なスペースは更に大きくなる。その結果、設置に必要なスペースが、設置面の受け入れ可能な限度を超える場合には、アンテナ本体を人目に付きにくいように設置することが困難となり、景観上好ましくないアンテナとなる惧れがある。
【００１０】
本発明は、上記技術的課題に鑑みてなされたもので、アンテナ本体の小型化を実現しつつ、比較的簡単な構造で、複数の任意の周波数の電波を放射することが可能なアンテナを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本願の請求項１に係る発明は、アンテナにおいて、アンテナ下面をなす接地導体と、該接地導体に対向して配置されアンテナ上面をなす天井導体と、アンテナ側面をなす側面導体とから構成されてなる筐体と、上記接地導体上に配置され、外部より所定の給電線路を介して電力供給される給電点と、一端側で上記給電点に接続される一方、他端側で所定の周波数選択回路を介して上記天井導体と電気的に接続されるとともに、その周囲を側面導体により囲まれたアンテナ素子と、上記アンテナ素子を挟んで対称的な位置に設けられた複数の開口部と、を有し、上記接地導体と上記天井導体は、上記側面導体を介して電気的に接続されており、上記周波数選択回路が並列共振回路、ローパスフィルタ又は切替えスイッチのいずれか1つから構成されていることを特徴としたものである。
また、本願の請求項２に係る発明は、アンテナにおいて、アンテナ下面をなす接地導体と、該接地導体に対向して配置されアンテナ上面をなす天井導体と、アンテナ側面をなす側面導体とから構成されてなる筐体と、上記接地導体上に配置され、外部より所定の給電線路を介して電力供給される給電点と、一端側で上記給電点と電気的に接続される一方、他端側で所定の周波数選択回路を介して上記天井導体と接続されるとともに、その周囲を側面導体により囲まれたアンテナ素子と、上記アンテナ素子を挟んで対称的な位置に設けられた複数の開口部と、を有し、上記接地導体と上記天井導体は、上記側面導体を介して電気的に接続されており、上記天井導体には、上記アンテナ素子と天井導体との接続部周囲において、略環状の貫通孔が同心円状に複数形成され、上記各貫通孔を構成する上記天井導体の内縁部と外縁部とがそれぞれ別個の周波数選択回路を介して接続され、かつ、上記それぞれ別個の周波数選択回路は、上記アンテナ素子と上記天井導体との接続部における上記周波数選択回路とは異なっていることを特徴としたものである。
また、本願の請求項３に係る発明は、アンテナにおいて、アンテナ下面をなす接地導体と、該接地導体に対向して配置されアンテナ上面をなし、孤立部分とその他の部分からなる天井導体と、アンテナ側面をなす側面導体とから構成されてなる筐体と、上記接地導体上に配置され、外部より所定の給電線路を介して電力供給される給電点と、一端側で上記給電点と電気的に接続される一方、他端側で上記天井導体の孤立部分と接続されるとともに、その周囲を側面導体により囲まれたアンテナ素子と、上記アンテナ素子を挟んで対称的な位置に設けられた複数の開口部と、を有し、上記接地導体と上記天井導体は、上記側面導体を介して電気的に接続されており、上記天井導体の孤立部分とその他の部分の間には、上記アンテナ素子と天井導体との接続部周囲において、略環状の貫通孔が形成され、該貫通孔を構成する天井導体の内縁部と外縁部とが並列共振回路、ローパスフィルタ又は切替えスイッチのいずれか1つから構成された周波数選択回路を介して接続されていることを特徴としたものである。
また、本願の請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれか一に係る発明において、上記開口部は上記天井導体に設けられていることを特徴としたものである。
【００１２】
また、本願の請求項５に係る発明は、請求項１に係る発明において、更に、上記天井導体には、上記アンテナ素子と天井導体との接続部周囲において、略環状の貫通孔が形成され、該貫通孔を構成する天井導体の内縁部と外縁部とがアンテナ素子と天井導体との接続部における上記周波数選択回路とは周波数特性の異なる並列共振回路、ローパスフィルタ又は切替えスイッチのいずれか1つから構成された周波数選択回路を介して接続されていることを特徴としたものである。
【００１３】
更に、本願の請求項６に係る発明は、請求項５に係る発明において、上記略環状の貫通孔が同心円状に複数形成され、各貫通孔を構成する天井導体の内縁部と外縁部とが並列共振回路、ローパスフィルタ又は切替えスイッチのいずれか１つから構成されたそれぞれ周波数特性の異なる周波数選択回路を介して接続されていることを特徴としたものである。
【００１４】
また、更に、本願の請求項７に係る発明は、請求項１〜６に係る発明のいずれか一において、上記筐体が、ＸＹＺ直交座標系において、上記接地導体がＸＹ平面上に位置し、上記給電点が原点に位置し、上記接地導体と天井導体と側面導体とがＺＹ平面に対して対称となる構造を有するとともに、上記筐体に設けられた開口部が、ＺＹ平面に対して対称となるように配置されていることを特徴としたものである。
【００１５】
また、更に、本願の請求項８に係る発明は、請求項７に係る発明において、更に、上記筐体が、ＸＹＺ直交座標系において、上記接地導体と天井導体と側面導体とがＺＸ平面に対して対称となる構造を有するとともに、上記筐体に設けられた開口部が、ＺＸ平面に対して対称になるように配置されていることを特徴としたものである。
【００１９】
また、更に、本願の請求項９に係る発明は、請求項１〜８に係る発明のいずれかにおいて、上記給電線路とのインピーダンス整合を得るための整合導体を備えており、該整合導体が上記接地導体と電気的に接続されていることを特徴としたものである。
【００２０】
また、更に、本願の請求項１０に係る発明は、請求項９に係る発明において、上記整合導体が周波数選択回路を介して接地導体と接続されていることを特徴としたものである。
【００２１】
また、更に、本願の請求項１１に係る発明は、請求項９又は１０に係る発明において、上記整合導体がアンテナ素子と電気的に接続されていることを特徴としたものである。
【００２２】
また、更に、本願の請求項１２に係る発明は、請求項１〜１１に係る発明のいずれかにおいて、上記筐体の内部空間の一部又は全てが誘電体で充填されていることを特徴としたものである。
【００２３】
また、更に、本願の請求項１３に係る発明は、請求項１〜１２に係る発明のいずれかにおいて、上記天井導体が、所定の誘電体基板上に形成される金属パターンからなることを特徴としたものである。
【００２４】
また、更に、本願の請求項１４に係る発明は、請求項１〜１３に係る発明のいずれかにおいて、上記開口部における電界分布を変化させるための電界調整導体が設けられていることを特徴としたものである。
【００２５】
また、更に、本願の請求項１５に係る発明は、請求項１４に係る発明において、上記電界調整導体が、上記筐体と周波数選択回路を介して接続されていることを特徴としたものである。
【００２６】
また、更に、本願の請求項１６に係る発明は、請求項１〜１５に係る発明のいずれかにおいて、更に、上記筐体に設けられた開口部の開口面積を可変とする開口面積可変手段を有していることを特徴としたものである。
【００２８】
また、更に、本願の請求項１７に係る発明は、請求項１〜１６に係る発明のいずれか一において、特定の周波数又は周波数帯域の信号を送受信するための送受信回路が設けられており、上記送受信回路が、一端側で、上記アンテナ素子に接続される一方、他端側で、ベースバンド信号処理を行なう所定のデバイスに連絡する信号伝送ケーブルに接続されていることを特徴としたものである。
【００２９】
また、更に、本願の請求項１８に係る発明は、請求項１７に係る発明において、上記送受信回路が筐体内に配設され、また、該送受信回路を遮蔽するカバー部材が設けられていることを特徴としたものである。
【００３０】
また、更に、本願の請求項１９に係る発明は、請求項１７に係る発明において、上記接地導体に中空の凸部が形成され、上記送受信回路が、接地導体の裏面側にて該凸部により構成される空間部内に収納されていることを特徴としたものである。
【００３１】
また、更に、本願の請求項２０に係る発明は、請求項１９に係る発明において、上記接地導体の裏面側にて凸部により構成される空間部を遮蔽するカバー部材が設けられていることを特徴としたものである。
【００３２】
また、更に、本願の請求項２１に係る発明は、請求項１７〜２０に係る発明のいずれか一において、上記送受信回路が、電源不要な受動素子から構成されていることを特徴としたものである。
【００３３】
また、更に、本願の請求項２２に係る発明は、請求項１７〜２０に係る発明のいずれか一において、上記送受信回路が、送受信対象である信号について周波数変換可能な高周波ＩＣを備えていることを特徴としたものである。
【００３４】
また、更に、本願の請求項２３に係る発明は、請求項１７〜２０に係る発明のいずれか一において、上記送受信回路が、特定の通過周波数帯域をもつフィルタを有していることを特徴としたものである。
【００３５】
また、更に、本願の請求項２４に係る発明は、請求項２３に係る発明において、上記送受信回路が、互いに異なる通過周波数帯域をもつ複数のフィルタと、これらのフィルタのうちの１つを有効にするように切替動作を行なうフィルタスイッチとを備えたフィルタ切替回路を有していることを特徴としたものである。
【００３６】
また、更に、本願の請求項２５に係る発明は、請求項２３又は２４に係る発明において、送信用の増幅器及び／又は受信用の増幅器が設けられていることを特徴としたものである。
【００３７】
また、更に、本願の請求項２６に係る発明は、請求項２５に係る発明において、送信用及び／又は受信用に、互いに異なる増幅率をもつ複数の増幅器が設けられていることを特徴としたものである。
【００３８】
また、更に、本願の請求項２７に係る発明は、請求項２５に係る発明において、送信用及び／又は受信用に、互いに異なる動作周波数をもつ複数の増幅器が設けられていることを特徴としたものである。
【００３９】
また、更に、本願の請求項２８に係る発明は、請求項２６又は２７に係る発明において、上記複数の送信用の増幅器が共に分配器を介して上記信号伝送ケーブルに接続されており、上記分配器が、該信号伝送ケーブルから入力される１つの信号を複数の信号に分岐させ、上記複数の送信用の増幅器へ出力することを特徴としたものである。
【００４０】
また、更に、本願の請求項２９に係る発明は、請求項２６〜２８に係る発明のいずれか一において、上記複数の受信用の増幅器が共に合成器を介して上記信号伝送ケーブルに接続されており、上記合成器が、上記受信用の増幅器から入力される複数の信号を１つの信号に合成して、上記信号伝送ケーブルへ出力することを特徴としたものである。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るアンテナの構成を示す斜視図である。このアンテナ１０は、アンテナ下面をなす接地導体１１と、該接地導体１１に対向して配置され、アンテナ上面をなす天井導体１５と、アンテナ側面をなす側面導体１４とから構成される筐体を備えている。これら接地導体１１，側面導体１４，天井導体１５は互いに電気的に接続されている。接地導体１１上には、外部より所定の給電線路を介して電力供給されるための給電点１２が設けられている。また、導体線からなるアンテナ素子１３が、その一端部が給電点１２に電気的に接続される一方、他端部が天井導体１５側へ延びるように設けられている。アンテナ素子１３の他端部は、図２を参照して後述するように、天井導体１５の中央に位置する給電部１８を構成する。更に、天井導体１５には、給電部１８が構成される領域を挟み、電波を放射させるための矩形状の開口部１６，１７が対称的に形成されている。
【００４４】
図２に、給電部１８を拡大して示す。この実施の形態１では、天井導体１５において、アンテナ素子１３をその外周部に沿って取り囲む孔部１５ａが形成されている。孔部１５ａの形状及び寸法は、その外縁部とアンテナ素子１３の外周部との間に所定の間隔が確保されるように設定されている。図２では、孔部１５ａを構成する天井導体１５の外縁部とアンテナ素子１３との間のギャップを符号２０であらわす。更に、アンテナ素子１３と孔部１５ａを構成する天井導体１５の外縁部とは周波数選択回路１９を介して接続されている。この実施の形態１では、周波数選択回路１９が、並列共振回路であるＬＣ並列回路から構成されている。
【００４５】
なお、図１及び以下で参照するアンテナ１０の構成を示す斜視図では、Ｘ，Ｙ，Ｚの３次元座標空間が設定されており、アンテナ１０は、その接地導体１１がＸＹ平面上に位置し、給電点１２が原点に位置し、更に、開口部１６，１７がＹ軸方向に沿って延びるように配置され、ＺＹ平面及びＺＸ平面に対して対称的な構造を有するものとする。
【００４６】
かかる構成を備えたアンテナ１０の動作について説明する。アンテナ１０の動作を説明する上で、周波数選択回路１９が所定の導体に置き換えられてなるアンテナ（以下、アンテナＡという）を想定し、そのアンテナの共振周波数をｆ１とする。また、周波数選択回路１９が取り除かれてなるアンテナ（以下、アンテナＢという）を想定し、そのアンテナの共振周波数をｆ２とする。すなわち、アンテナＡは、アンテナ素子１３と天井導体１５とが短絡された構造を有するもので、アンテナＢは、アンテナ素子１３と天井導体１５との間におけるギャップ２０により電気的容量を直列に接続した構造を有するものである。これにより、アンテナＡとアンテナＢとでは、互いに異なる共振周波数をもつことになる。
【００４７】
アンテナ１０に用いられる周波数選択回路１９は、その共振周波数がｆ２であるもので、図８のスミスチャートに示すように、周波数ｆ１で低インピーダンスとなり、周波数ｆ２で高インピーダンスとなる特性を有している。ｆ２が２．１４ＧＨｚである場合には、周波数選択回路１９に用いられるＬＣ並列回路におけるインダクタンスＬ及び容量Ｃの組合せとして、例えば、Ｌ＝１１ｎＨ，Ｃ＝０．５ｐＦの組合せを用いることができる。かかる周波数選択回路１９を用いて、アンテナ素子１３と天井導体１５とを接続すると、周波数ｆ１では周波数選択回路１９は低インピーダンス、つまり短絡に近い状態となり、前述したアンテナＡと同様に動作する。また、一方、周波数ｆ２では周波数選択回路１９は高インピーダンス、つまり開放に近い状態となり、前述したアンテナＢと同様に動作する。このように、アンテナ１０は１つのアンテナ構造で、アンテナＡ及びアンテナＢの動作周波数である２つの周波数で動作するアンテナとなる。
【００４８】
次に、図３を参照して、アンテナ１０による電波の放射原理について説明する。周波数ｆ１及びｆ２のいずれにおいても、電波の励振はアンテナ素子１３で行われて、電波が放射される。この放射された電波が、天井導体１５に形成された２つの開口部１６，１７を通じて外部空間に放射される。このアンテナ１０では、開口部１６，１７が、放射源であるアンテナ素子１３に対して対称的な位置に配置されている。これにより、アンテナ素子１３により開口部１６，１７に励起される電界は同相となるため、図３の（ａ）に示すように、各開口部１６，１７にてＸ方向に沿って生じる電界Ｒの向きは逆向きとなる。開口部１６，１７に励起されるＸ方向の電界Ｒを磁流Ｓに置き換えると、図３の（ｂ）に示すように、各開口部１６，１７の位置におけるＹ軸と平行で互いに逆向きである、振幅の等しい線状磁流源としてあらわすことができる。この場合には、アンテナ１０の電波の放射が、かかる２つの磁流源からの電波の放射であると考えることができる。つまり、アンテナ１０の電波の放射は、この２つの磁流源のアレーによる放射と見ることができる。
【００４９】
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平面に対して対称的に配置されているため、ＺＹ平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平面には電波は放射されない。また、ＺＸ平面では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波長である場合には、Ｘ軸方向に位相が揃うため、＋Ｘ方向および−Ｘ方向に放射電波が強められる。
更に、開口部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。すなわち、開口部１６，１７の長さにより利得を調整することが可能である。
【００５０】
また、一般的に、有限大の接地導体を有するアンテナでは、接地導体の端部において、電波の回折が生じる。すなわち、有限大の接地導体を有する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。このことは、アンテナ１０にも当てはまり、天井導体１５、側面導体１４、接地導体１１における各端部及び屈折箇所において回折が起こる。この実施の形態１では、天井導体１５に開口部１６、１７が形成されており、特に天井導体１５の端部において、回折波の影響が大きくなる。したがって、アンテナ１０による放射電波の指向性は、開口部１６，１７の位置、個数及び寸法に加え、天井導体１５，側面導体１４，接地導体１１の各々の寸法及び形状に依存して変化させられるものである。
【００５１】
図４に、アンテナ１０についての寸法設定の一例を示す。この例において、周波数ｆ２は２．６×ｆ１である。周波数がｆ１であるときの自由空間波長をλ１、周波数がｆ２であるときの自由空間波長をλ２とする。ＸＹ平面上に配置された接地導体１１は長方形状に形成され、各辺がそれぞれ０．７２×λ１、０．５６×λ１に設定されている。また、側面導体１４の高さは０．０６×λ１に設定されている。接地導体１１と対向しＸＹ平面に沿って配置された天井導体１５は、開口部１６，１７に挟まれた領域にて、Ｙ方向に沿って延びる長方形状に形成され、Ｘ軸と平行な辺の長さが０．２６×λ１に設定されるとともに、Ｙ軸に平行な辺の長さが０．５６×λ１に設定されている。また、天井導体１５は、アンテナ上面の両縁部をなす領域にて、Ｙ方向に沿って延びる長方形状に形成され、Ｘ軸と平行な辺の長さが０．０８×λ１に設定されるとともに、Ｙ軸に平行な辺の長さが０．５６×λ１に設定されている。
【００５２】
更に、天井導体１５に形成された２つの開口部１６，１７は、Ｙ方向に沿って延びる長方形状に形成され、共に、そのＸ軸と平行な辺の長さが０．１５×λ１に設定され、Ｙ軸に平行な辺の長さが０．５６×λ１に設定されている。また、更に、アンテナ素子１３はＺ軸上に配置され、その直径が０．０１５×λ１に設定されるとともに、その長さが０．０６×λ１に設定されている。アンテナ１０は、互いに直交するＺＸ平面及びＺＹ平面を基準として対称的な構造を有している。
【００５３】
このように寸法設定されたアンテナ１０のインピーダンス特性及び放射指向性について説明する。図５（ａ），（ｂ）及び図６は、それぞれ、前述したように寸法設定されたアンテナ１０が、入力インピーダンスの５０Ω給電線路に対するＶＳＷＲ特性を示したものである。
図５の（ａ）では、周波数選択回路１９が導体に置き換えられてなるアンテナＡのインピーダンス特性が示されており、この特性から、中心周波数ｆ１で共振していることが分かる。また、図５の（ｂ）では、周波数選択回路１９が取り除かれてなるアンテナＢのインピーダンス特性が示されており、この特性から、中心周波数ｆ２で共振していることが分かる。いずれのアンテナもＶＳＷＲが２以下の周波数帯域が比帯域で１０％以上であり、インピーダンス特性は広帯域にわたり反射損失の少ない良好な特性を示している。
【００５４】
一方、図６では、周波数選択回路１９としてＬＣ並列回路を用いたアンテナ１０の入力インピーダンス特性が示されている。この特性から、周波数ｆ１とｆ２の２つの周波数で共振していることが分かる。このように、アンテナ１０は、２つの周波数で反射損失の少ない良好なインピーダンス特性を有するアンテナであることが分かる。
【００５５】
アンテナ１０では、アンテナ素子１３の高さが０．０６×λ１（０．１６×λ２）と設定されており、従来よく知られた１／４波長アンテナ素子よりも低くなっている。これは、アンテナ１０の天井導体１５と接地導体１１との間に容量性の結合が生じ、アンテナ素子１３の先端側に容量性負荷を備えている場合と等価となることによる。すなわち、この実施の形態１に係るアンテナ１０では、アンテナ本体の小型化（厳密には薄型化）を図ることができるという従来のアンテナの長所を損なうことなく、複数の周波数での共振を実現することができる。
【００５６】
図７は、アンテナ１０の放射指向性を示したものである。図７の（ａ）には、ｆ１における放射指向性が示され、また、図７の（ｂ）には、ｆ２における放射指向性が示されている。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。なお、アンテナの利得を表す単位としては、また、点波源の放射電力に対する利得であるｄＢｉ（＝−２．１５ｄＢｄ）を用いてもよい。図７の（ａ）に示すように、ｆ１におけるＸＹ平面の放射指向性では、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。これに対して、図７の（ｂ）に示すように、ｆ２におけるＸＹ平面の放射指向性では、Ｙ方向への電波の放射が抑制されるものの、６方向に強く放射している。これは、アンテナ１０の奥行きが１．４３×λ２（０．５６×λ１）に設定されて、図３（ｂ）を参照して説明した等価磁流源が１波長以上となり、グレーディングローブが生じるためである。
【００５７】
また、いずれの周波数においても、アンテナ１０は、アンテナ下面側に電波をほとんど放射せず、アンテナ上面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。つまり、アンテナ素子１３の周囲を取り囲む側面導体１４及び接地導体１１により、アンテナ下面側、つまり−Ｚ方向への放射を小さくさせている。かかる特性を有するアンテナ１０は、例えば廊下等の細長い室内空間における利用に非常に有効である。
【００５８】
更に、アンテナ１０では、電波を放射させるための開口部１６，１７がアンテナ上面に形成され、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アンテナ下面方向（すなわち配置環境）における放射電波への影響が小さい。すなわち、アンテナ１０を室内の天井等の設置面に設置する場合、アンテナを設置面内部に埋め込み、アンテナ上面が放射空間に面するように設置面と略面一に設置することが可能である。これにより、設置面からの突起物をなくすることができ、人目に付きにくい景観上好ましいアンテナとなる。また、アンテナ本体がアンテナを設置面内部に埋め込むことが不可能な場合にも、設置面からの突起物が抑制されることにより、一層人目に付きにくいアンテナとなる。
また、更に、アンテナ１０が互いに直交する２平面（ＺＹ平面及びＺＸ平面）に対して対称的な構造を有しているため、アンテナ１０からの放射電波の指向性が上記２平面に対して対称になるという効果が得られる。
【００５９】
以上のように、本実施の形態１に係るアンテナ１０は、比較的簡単な且つ小型の構造で、任意の２つ以上の周波数で共振するとともに、所望の指向性を有することができる。
【００６０】
なお、実施の形態１では、アンテナ１０がＺＹ平面、ＺＸ平面に対して対称的な構造を有する場合を例に挙げて説明したが、これに限定されることなく、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、アンテナが、例えば、ＺＹ平面にのみ対称的な構造を有するもの、若しくは、ＺＹ平面及びＺＸ平面に対して非対称な構造を有するものであってもよい。また、電波を放射するための開口部１６及び１７，接地導体１１又は天井導体１５若しくは側面導体１４のそれぞれについてのみ、ＺＹ平面に対して対称的な構造を有する、若しくは、ＺＹ平面及びＺＸ平面に対して対称的な構造を有するものであってもよい。更に、これらの組合せも可能であり、アンテナがこのような対称的な構造を有することにより、放射対象空間に最適な放射指向性を有することができる。
【００６１】
また、実施の形態１では、周波数選択回路１９としてＬＣ並列回路が用いられる場合を例に挙げて説明したが、これに限定されることなく、例えば、所望の特性を得るために、周波数選択回路１９としては、ローパスフィルタ、切替えスイッチを用いてもよい。ローパスフィルタを用いることにより、ＬＣ並列回路に比較して、通過時と遮断時の周波数特性がより急峻にすることが可能であり、周波数間隔の近い周波数の選択が可能となるという効果が得られる。他方、切替えスイッチを用いることにより、時分割方式の異なる動作周波数の異なるシステムに対してアンテナを動作させることが可能となる。この場合には、動作していないシステムの動作周波数に対する抑制フィルタが不要となる若しくは軽減される効果が得られる。
【００６２】
更に、実施の形態１では、接地導体１１と側面導体１４と天井導体１５と互いに電気的に接続されている場合を例に挙げて説明したが、これに限定されることなく、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、アンテナが、例えば、天井導体１５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とが電気的に開放されている構造、若しくは、接地導体１１と側面導体１４と天井導体１５とが電気的に開放されている構造を有するものであってもよい。
【００６３】
また、更に、実施の形態１では、２つの開口部１６，１７が形成された場合を例に挙げて説明したが、これに限定されることなく、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、アンテナが、開口部が１つのみ形成された構造若しくは開口部が３つ以上形成された構造を有するものであってもよい。
【００６４】
また、更に、実施の形態１では、開口部１６，１７が長方形状に形成された場合を例に挙げて説明したが、これに限定されることなく、所望の放射指向あるいは入力インピーダンス特性を得るために、例えば、アンテナが、開口部が円形，正方形，多角形，楕円形，半円又はこれらの組合せ若しくは輪状あるいはその他の形状に形成された構造を有するものであってもよい。特に開口部が円形又は楕円形若しくは曲面で形成される場合には、アンテナの導体部分における角部が少なくなり、角部での回折効果が少なくなることにより、放射指向性について、アンテナからの放射電波の交差偏波変換損失が抑制されるという効果が得られる。
【００６５】
また、更に、実施の形態１では、開口部１６，１７がアンテナ上面に形成された場合を例に挙げて説明したが、これに限定されることなく、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、例えば、アンテナが、開口部が側面導体１４に形成された構造、若しくは、開口部が接地導体１１に形成された構造、あるいは、これらを組み合わせた構造を有するものであってもよい。
【００６６】
また、更に、実施の形態１では、接地導体１１及び天井導体１５が長方形状に形成された場合を例に挙げて説明したが、これに限定されることなく、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、例えば、アンテナが、接地導体１１及び天井導体１５が、その他の多角形，半円若しくはこれらの組合せあるいはその他の形状に形成された構造を有するものであってもよい。特に接地導体１１及び天井導体１５が円形，楕円形又は曲面でその他の形状に形成される場合には、アンテナの導体部分における角部が少なくなり、角部での回折効果が少なくなることにより、放射指向性について、アンテナからの放射電波の交差偏波変換損失が抑制されるという効果が得られる。
【００６７】
アンテナを天井等の設置面に設置する場合には、アンテナが目立たないように、アンテナの形状を、天井の升目又は部屋の形状と揃えてほしいという要望があるが、天井の升目又は部屋の形状は固定されるため、アンテナの形状が長方形やその他の多角形であると、アンテナを設置する方向には制限が生じてしまう。これに対して、特にアンテナ下面をなす接地導体が円形状であると、アンテナを設置面に設置する際に、天井の升目又は部屋の形状に配慮することなく、アンテナを設置することが可能である。
【００６８】
また、更に、実施の形態１では、側面導体１４が接地導体１１に対して垂直である場合を例に挙げて説明したが、これに限定されることなく、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、アンテナは、側面導体１４が接地導体１１に対して所定角度だけ傾斜させられている構造を有するものであってもよい。
【００６９】
また、更に、実施の形態１では、側面導体１４が接地導体１１の輪郭に沿って形成された場合を例に挙げて説明したが、これに限定されることなく、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、アンテナは、側面導体が接地導体の輪郭と比較して大きな構造又は小さな構造、あるいは天井導体より大きい構造や小さい構造も可能である。
【００７０】
また、更に、実施の形態１では、第１の共振周波数ｆ１又は第２の共振周波数ｆ２において十分なインピーダンス整合が得られない周波数の組合せとなる場合もある。これに対処すべく、図９に示すアンテナ２１が考えられる。このアンテナ２１では、上記実施の形態１に係るアンテナ１０の構成に加えて、接地導体１１上に一対の整合導体２２，２２が設けられている。これにより、アンテナ２１のインピーダンスと給電線路（不図示）のインピーダンスとの整合が得られる。また、特にインピーダンスが低い場合には、図１０に示すアンテナ２４のように、整合導体２２とアンテナ素子１３と導体２５を介して接続することにより、インピーダンスを高くして、整合状態を良好にすることが可能である。
【００７１】
また、更に、周波数の組合せによっては、ｆ１のみ又はｆ２のみのインピーダンスを調整したい場合がある。これに対処すべく、図１１に示すアンテナ２７が考えられる。このアンテナ２７では、整合導体２２，２２が周波数選択回路２２ａ，２２ｂを介して接地導体１１と接続されており、この構成により、ｆ１のみ又はｆ２のみのインピーダンスを調整することが可能となる。具体的には、ｆ１のみ変化させたい場合、つまりｆ２をそれほど変化させたくない場合には、周波数選択回路２２ａ，２２ｂを、ｆ１で低抵抗となるように、他方、ｆ２で開放となるように調整すればよい。逆に、ｆ２のみ変化させたい場合、つまりｆ１をそれほど変化させたくない場合には、周波数選択回路２２ａ，２２ｂを、ｆ２で低抵抗となるように、ｆ１で開放となるように調整すればよい。
【００７２】
また、更に、実施の形態１では、開口部１６，１７の開口面積が一定である場合を例に挙げて説明したが、これに限定されることなく、アンテナが、図１２に示すように、開口部１６，１７に開口面積を可変とする開口面積可変手段２３を備えた構造を有するものであってもよい。この開口面積可変手段２３は、開口部１６，１７上でスライド可能な導体板からなるもので、この導体板をスライドさせることで、開口部１６，１７の開口面積を変化させることができる。これにより、アンテナの放射指向性を変化させ、所望の放射指向性を得ることが可能になる。
【００７３】
また、更に、実施の形態１では、アンテナ素子１３が直線導体からなるが、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、アンテナ素子としては、螺旋状の導体線で構成されたヘリカル型アンテナ素子を用いてもよい。この場合には、アンテナ素子が小型・低背になり、すなわち、アンテナの小型化・低背化を図ることができる。
【００７４】
また、更に、実施の形態１では、アンテナ素子１３が天井導体１５に直接に接続されない場合を例に挙げて説明したが、これに限定されることなく、例えば、図１３に示すアンテナ２８も有用である。このアンテナ２８では、アンテナ素子１３が、その他端側で、他の部分から孤立した天井導体１５の一部（符号２９であらわし、以下、孤立部分という）に直接に接続されるとともに、天井導体１５の孤立部分２９とその他の部分とが、周波数選択回路１９を介して互いに接続されている（所謂トップローディング型）。この構成により、共振周波数ｆ２を調整することができる。
【００７５】
また、実施の形態１に係るアンテナ１０をアレー状に配置して、フェーズドアレーアンテナ又は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。これらの場合には、更なる放射電波の指向性の制御が可能になる。
なお、これら実施の形態１において付記した変形例は、後述する実施の形態２〜１０においても適用可能である。
【００７６】
次に、本発明の別の実施の形態について説明する。なお、以下では、上記実施の形態１における場合と同じものについては、同一の符号を付し、それ以上の説明を省略する。
実施の形態２．
図１４は、本発明の実施の形態２に係るアンテナの構成を示す斜視図である。
このアンテナ３０は、上記実施の形態１に係るアンテナ１０の構成と略同じ構成を有するもので、この実施の形態２では、更に、天井導体１５において、上記アンテナ素子１３と天井導体１５との接続部周囲において、略環状の貫通孔３４が形成されている。そして、貫通孔３４を構成する天井導体１５の内縁部と外縁部とが周波数選択回路３５を介して接続されている。なお、ここでは、給電部１８の詳細については、上記実施の形態１に係るアンテナ１０の構成と同じであるため、図２を参照する。
【００７７】
かかる構成を備えたアンテナ３０は、上記第１の実施の形態のアンテナと同様に、複数の周波数（この実施の形態２では３つの周波数）で動作するものである。アンテナ３０の動作を説明する上で、周波数選択回路１９，３５が導体に置き換えられてなるアンテナ（以下、アンテナＡという）を想定し、そのアンテナの共振周波数をｆ１とする。また、周波数選択回路３５が取り除かれてなるアンテナ（以下、アンテナＢという）を想定し、そのアンテナの共振周波数をｆ２とする。更に、周波数選択回路１９が取り除かれてなるアンテナ（以下、アンテナＣという）を想定し、そのアンテナの共振周波数をｆ３とする。
【００７８】
このとき、周波数の低い順に、ｆ１，ｆ２，ｆ３である。アンテナＣは、アンテナＡにおいて、アンテナ素子１３と天井導体１５との間におけるギャップ２０により電気的容量を直列に接続した構造を有するものと考えられる。これにより、アンテナＡとアンテナＣとでは、互いに異なる共振周波数をもつことになる。また、アンテナＢは、アンテナＡにおいて貫通孔３４のギャップにより天井導体１５の中に電気容量を直列に接続した構造を有するものと考えられる。従って、この貫通孔３４の大きさを変化させる、すなわち、貫通孔３４の内側にある天井導体１５の大きさを変化させることにより、ｆ２は、ｆ１とｆ３との間の任意の周波数で共振することができる。このように、アンテナＡとアンテナＢとアンテナＣで、互いに異なる共振周波数をもつ。
【００７９】
周波数選択回路３５はｆ１で低インピーダンスとなり、ｆ２で高インピーダンスとなる特性を有するものとする。また、周波数選択回路１９はｆ１、ｆ２で低インピーダンスとなり、ｆ３で高インピーダンスとなる特性を有するものとする。これら周波数選択回路１９，３５を用いることにより、アンテナ３０は１つのアンテナ構造で、ｆ１とｆ２とｆ３の３つの周波数で動作するアンテナとなる。
【００８０】
また、アンテナ３０は、電波を放射させるための開口部１６，１７がアンテナ上面に形成され、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アンテナ下面方向（すなわち配置環境）における放射電波への影響が小さい。つまり、アンテナ３０を室内の天井等の設置面に設置する場合には、アンテナを設置面内部に埋め込み、アンテナ上面が放射空間に面するように、設置面と面一に設置することが可能である。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。また、アンテナ本体がアンテナを設置面内部に埋め込むことが不可能な場合にも、設置面からの突起物が抑制されることにより、一層人目に付きにくいアンテナとなる。
また、更に、この実施の形態２では、アンテナ３０が互いに直交する２平面（ＺＹ平面及びＺＸ平面）に対して対称的な構造を有しているため、アンテナ３０からの放射電波の指向性が上記２平面に対して対称になるという効果が得られる。
【００８１】
以上のように、本実施の形態２に係るアンテナ３０は、比較的簡単な且つ小型の構造で、任意の３つ以上の周波数で共振するとともに、所望の指向性を有することができる。
【００８２】
実施の形態３．
図１５は、本発明の実施の形態３に係るアンテナの構成を示す斜視図である。このアンテナ４０は、上記実施の形態１に係るアンテナ１０の構成と略同じ構成を有するもので、これに加え、実施の形態３では、更に、開口部１６，１７における電界分布を変化させるための電界調整導体４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄが設けられている。これらの電界調整導体４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄは、それぞれ、一端側で接地導体１１に接続される一方、他端側で天井導体１５に接続されている。アンテナ４０の動作は、上記実施の形態１係るアンテナ１０の動作と同様である。
【００８３】
ところで、上記実施の形態１に係るアンテナ１０では、周波数ｆ２においてＸＹ平面指向性にグレーディングローブが生じてしまう構造になることがある。このようにｆ１のＸＹ平面指向性とｆ２のＸＹ平面指向性とが全く異なる場合には、システムを構成する上でｆ１の指向性に適するアンテナの配置とｆ２の指向性に適するアンテナの配置が異なってしまい、複数の周波数で動作するというアンテナの利点が損なわれる惧れがある。これに対処すべく、アンテナ４０では、ｆ２におけるグレーディングローブを抑制することを目的として、電界調整導体４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄが設けられている。かかる構成により、ｆ２における開口部の電界分布が変化し、グレーディングローブを抑制することが可能になる。つまり、ｆ２の指向性が改善される。
【００８４】
アンテナ４０についての寸法設定としては、上記実施の形態１に係るアンテナ１０の構成と同じ構成に関し、図４を参照して説明した寸法設定を適用することができる。また、電界調整導体４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄは、それらの高さが０．１６×λ２に設定されており、接地導体１１上で、原点における給電点１２からＸ方向に±０．３２×λ２，Ｙ方向に±０．５×λ２だけ離れた点（計４点）に配置され、その他端側で天井導体１５に接続されている。給電部１８における周波数選択回路１９としては、共振周波数がｆ２であるＬＣ並列回路が用いられている。アンテナ４０の共振周波数の設計値は、ｆ１及びｆ２である。
【００８５】
図１６は、このように寸法設定されたアンテナ４０の放射指向性を示したものである。図１６の（ａ）はｆ１における放射放射指向性、図１６の（ｂ）はｆ２における放射放射指向性である。放射放射指向性の目盛りは１間隔が１０ｄＢであり、単位は点波源の放射電力に対する利得のｄＢｉである。この図１６に示すように、アンテナ４０では、ｆ１及びｆ２の両周波数において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。このように、ｆ２においてもグレーディングローブが抑制されることが分かる。また、アンテナ４０では、いずれの周波数においても、アンテナ下面方向には電波をほとんど放射せず、アンテナ上面方向に非常に強い電波を放射し、特にアンテナ斜め横方向に放射指向性が強い。つまり、アンテナ素子１３の周囲を囲む側面導体１４及び接地導体１１により、アンテナ下面方向つまり−Ｚ方向への放射を小さくさせている。かかる特性を有するアンテナ４０は、例えば廊下等の細長い室内空間における利用に非常に有効である。
【００８６】
以上のように、本実施の形態３に係るアンテナ４０は、比較的簡単な且つ小型の構造で、２つ以上の任意の周波数で共振するとともに、所望の指向性を有することができ、更に、安定したアンテナ構成でグレーディングローブを抑制することができる。
【００８７】
実施の形態４．
ところで、図１７から分かるように、上記実施の形態３に係るアンテナ４０では、共振周波数がｆ１から若干ずれる傾向がある。これに対処し得る例として、図１８に、本発明の実施の形態４に係るアンテナ５０を示す。このアンテナ５０では、各電界調整導体４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄと天井導体１５とが、それぞれ、周波数選択回路５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄを介して接続されている。この構成により、図１９の（ａ）から分かるように、共振周波数はｆ１となる。また、図１９の（ｂ）から分かるように、第２の共振周波数ｆ２は変わらない。かかる構成にすれば、２つの周波数において共に反射損失が少なく、水平面に双指向特性を示すアンテナを実現することができる。
【００８８】
なお、実施の形態３及び４に係るアンテナ４０及び５０としては、周波数選択回路５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄが電界調整導体４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄと天井導体１５との間に介在させられる場合を例に挙げて説明したが、これに限定されることなく、アンテナは、周波数選択回路が電界調整導体と接地導体１１との間に介在させられる構造、若しくは、周波数選択回路が電界調整導体と天井導体との間、及び、電界調整導体と接地導体との間の両方に介在させられる構造を有するものであってもよい。
【００８９】
また、アンテナ４０及び５０としては、４本の電界調整導体が給電点に対して対称に配置された構成を有する場合を例に挙げて説明したが、これに限定されることなく、所望の放射指向性あるいは共振周波数を得るために、電界調整導体の本数は４本でなくてもよく、また、その配置は非対称的なものであってもよい。
【００９０】
実施の形態５．
図２０は、本発明の実施の形態５に係るアンテナの構成を示す斜視図である。このアンテナ６０は、上記実施の形態１に係るアンテナ１０の構成と略同じ構成を有するもので、この実施の形態５では、更に、接地導体１１と側面導体１４と天井導体１５とにより囲まれてなる筐体の内部空間に誘電体６２が充填されている。アンテナ６０の動作は、上記実施の形態１係るアンテナ１０の動作と同様である。
【００９１】
実施の形態１に係るアンテナ１０については、さらに人目に付かないように低背な構造が望まれることがある。そこで、この実施の形態５では、接地導体１１と側面導体１４と天井導体１５とにより囲まれた空間に誘電体を充填することにより、アンテナを小型・低背な構造にすることができる。ここで、真空の誘電率ε０に対する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。これにより、アンテナ本体の小型化・低背化を図ることができる。
【００９２】
このアンテナ６０では、アンテナ上面に設けられた開口部１６，１７からアンテナ内部に湿気や埃の多い空気が入り込みアンテナの特性が劣化する惧れがなく、長期にわたり安定して信頼性を確保することができる。
【００９３】
また、特に図示しないが、天井導体１５及び接地導体１１を誘電体基板上の金属パターンにより形成するとともに、側面導体１４を導体ビアにより形成するようにしてもよい。かかる構成を有することにより、開口部１６，１７を有する天井導体１５は、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製作されることが可能となり、その結果、アンテナの製作精度の向上及び量産によるコストの削減を実現することができる。
【００９４】
更に、この場合には、開口部１６，１７の形成される導体面のみを誘電体基板で構成することも可能である。具体的には、片面のみ金属箔が張られた誘電体基板を使用して、導体部分を基板上の金属箔により形成し、開口部１６，１７は導体箔を取り除くことで構成する。この場合には、誘電体板が蓋となり、アンテナ内部に湿気や埃の多い空気が入り込むことによる特性の劣化が抑制され、長期にわたり安定して信頼性を維持することができる。更に、導体と開口部は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製作することが可能となり、アンテナの製作精度の向上及び量産によるコストの削減を実現することができる。この場合には、接地導体１１と側面導体１４と天井導体１５とにより囲まれた空間の全てに誘電体が充填されているわけではないので、アンテナが軽量になるといった利点も得られる。
【００９５】
実施の形態６．
図２１は、本発明の実施の形態６に係るアンテナの構成を示す斜視図である。このアンテナ７０は、上記実施の形態２に係るアンテナ３０の構成とほぼ同じ構成を有するもので、この実施の形態６では、天井導体１５において、複数の略環状の貫通孔７１ａ，７１ｂ，７１ｃが、上記アンテナ素子１３の先端部を中心として同心円状に形成されている。そして、貫通孔７１ａ，７１ｂ，７１ｃを構成する天井導体１５の内縁部と外縁部とが、周波数選択回路７２ａ，７２ｂ，７２ｃを介して接続されている。
なお、給電部１８の詳細については、上記実施の形態１に係るアンテナ１０の構成と同じで、図２に示すように、アンテナ素子１３と孔部１５ａを構成する天井導体１５の外縁部とは周波数選択回路１９を介して接続されている。
【００９６】
かかる構成を備えたアンテナ７０は、４つの周波数選択回路１９，７２ａ，７２ｂ，７２ｃを用いることにより、１つのアンテナ構造で、５つの周波数で動作するアンテナとなる。また、この実施の形態６では、アンテナ７０が互いに直交する２平面（ＺＹ平面及びＺＸ平面）に対して対称的な構造を有しているため、アンテナ７０からの放射電波の指向性がこれら２平面に対して対称になるという効果が得られる。
【００９７】
このように、本実施の形態６に係るアンテナ７０は、比較的簡単な且つ小型の構造で、任意の５つ以上の周波数で共振するとともに、所望の指向性を有することができる。
【００９８】
なお、実施の形態６では、天井導体１５の中心まわりに３組の環状の貫通孔及び周波数選択回路を設け、アンテナの共振周波数を５つとした場合を例に挙げて説明したが、これに限定されることなく、それ以上の組の貫通孔および周波数選択回路を設けることにより、更に多くの周波数で共振するアンテナを実現することができる。
【００９９】
実施の形態７．
図２２は、本発明の実施の形態７に係るアンテナの組立構造をあらわす分解斜視図である。このアンテナ８０は、上記実施の形態６における場合と同じ構造の天井導体１５を有するもので、この実施の形態７では、更に、特定の周波数又は周波数帯域の信号を送受信する送受信回路８１が、アンテナの一構成として組み込まれている。送受信回路８１は、各種構成が１枚の回路基板８２上に載置されてなる構造を有し、回路基板８２が接地導体１１に取り付けられることにより、接地導体１１上に配設される。また、この送受信回路８１に対しては、アンテナ素子１３が、回路基板８２から上方に延び、その先端側で給電部１８のほぼ中心に位置するように取り付けられる。
【０１００】
一般に、送受信回路８１が組み込まれたアンテナ８０は、図２３に示すように、信号伝送ケーブル８７を介して、ベースバンド信号処理を行なう制御部８８と接続される。制御部８８は、その基本動作として、アンテナ８０で受信された高周波信号を復調し、そこから伝送情報であるベースバンド信号を抽出し、また、一方、ベースバンド信号をその振幅，周波数又は位相について変調した上でアンテナ８０へ伝送する。
【０１０１】
図２４に、送受信回路８１の構成を示す。送受信回路８１は、フィルタスイッチ８４と通過周波数帯域の互いに異なる２つのフィルタ８５ａ，８５ｂとを備えたフィルタ切替回路８３と、送信用の増幅器８６Ａ及び受信用の増幅器８６Ｂとを有している。送受信回路８１に対して取り付けられるアンテナ素子１３は、フィルタ切替回路８３内のフィルタスイッチ８４に接続されている。フィルタ切替回路８３では、フィルタスイッチ８４が、例えば一定時間周期で、フィルタ８５ａ，８５ｂを交互に切り替え、アンテナ素子１３と接続させる。フィルタ切替回路８３を用いることにより、フィルタスイッチの切替動作に応じて、送受信対象とする信号の周波数を変えることができ、種々の周波数又は周波数帯域をカバーすることが可能である。
【０１０２】
かかる構成を備えた送受信回路８１では、送信時に、制御部８８（図２３参照）から送信用の信号伝送ケーブル８７Ａを通じて送られてきた信号が、送信用の増幅器８６Ａにおいて増幅された上で、フィルタ切替回路８３に入力される。フィルタ切替回路８３では、アンテナ素子１３と接続するフィルタとして、フィルタスイッチ８４により、フィルタ８５ａ及び８５ｂのいずれかが選択され、選択されたフィルタを通じて、そのフィルタの通過周波数帯域に対応する信号が、入力信号から取り出される。そして、取り出された信号が、アンテナ素子１３へ送られる。
【０１０３】
また、一方、受信時には、アンテナ素子１３から受信された信号から、フィルタ切替回路８３においてフィルタスイッチ８４により選択されたフィルタを通じて、そのフィルタの通過周波数帯域に対応する信号が取り出され、増幅器８６Ｂにより増幅された上で、受信用の信号伝送ケーブル８７Ｂを通じて制御部８８（図２３参照）へ送られる。
【０１０４】
アンテナに組み込まれる送受信回路としては、図２４に示す構成と別の構成を備えたものを用いてもよい。例えば、信号の周波数を変換し得る高周波ＩＣを備えた送受信回路を用いてもよい。この場合、周波数変換により、所望の周波数を備えた信号が得られる。更に、図２５〜２９を参照して、図２４に示す構成と異なる送受信回路の構成の例について説明する。
【０１０５】
図２５に示す送受信回路９１では、フィルタ切替回路８３において、通過周波数帯域の互いに異なる４つのフィルタ８５ａ，８５ｂ，８５ｃ，８５ｄが設けられるとともに、それぞれ２つの送信用の増幅器８６Ａ，８６Ａ’及び受信用の増幅器８６Ｂ，８６Ｂ’が設けられている。送信用の増幅器８６Ａ，８６Ａ’は互いに異なる増幅率を有しており、また、同様に、受信用の増幅器８６Ｂ，８６Ｂ’も互いに異なる増幅率を有している。送信用の増幅器８６Ａ，８６Ａ’及び受信用の増幅器８６Ｂ，８６Ｂ’は、それぞれ、送信用の信号伝送ケーブル８７Ａ，８７Ａ及び受信用の信号伝送ケーブル８７Ｂ，８７Ｂに接続されている。
【０１０６】
かかる送受信回路９１によれば、送信用及び受信用の各々について、互いに異なる増幅率をもつ増幅器が設けられることにより、送信に際して、各種の強さの送信電波を実現することができ、また、受信に際しては、強さの異なる受信電波から所望の強さの信号を実現することができる。
なお、増幅器８６Ａ，８６Ａ’又は８６Ｂ，８６Ｂ’の代わりに、互いに異なる動作周波数をもつ複数の増幅器が用いられてもよい。この場合には、送受信に際して、各種周波数の電波を実現することができる。
【０１０７】
図２６に示す送受信回路９２では、図２５に示す送受信回路９１の構成に加え、２つの送信用の増幅器８６Ａ，８６Ａ’が、分配器９３Ａを介して、送信用の信号伝送ケーブル８７Ａに接続され、他方、２つの受信用の増幅器８６Ｂ，８６Ｂ’が、合成器９３Ｂを介して、受信用の信号伝送ケーブル８７Ｂに接続されている。分配器９３Ａは、信号伝送ケーブル８７Ａを通じて伝送されてきた１つの信号を２つの送信用の増幅器８６Ａ，８６Ａ’に分岐させる。合成器９３Ｂは、２つの受信用の増幅器８６Ｂ，８６Ｂ’から入力される２つの信号を１つの信号に合成する。
【０１０８】
図２７に示す送受信回路９４では、図２４に示す送受信回路８１の構成に加え、送信用の増幅器８６Ａが、フォトダイオード９５Ａを介して、送信用の信号伝送ケーブル８７Ａに接続され、他方、受信用の増幅器８６Ｂが、レーザダイオード９５Ｂを介して、受信用の信号伝送ケーブル８７Ｂに接続されている。また、この例では、送信用及び受信用の信号伝送ケーブル８７Ａ，８７Ｂが、広帯域で低損失の信号伝送を実現する光ファイバである。フォトダイオード９５Ａは、光ファイバ８７Ａを通じて伝送されてきた光信号を光−電気変換した上で、増幅器８６Ａへ出力する。レーザダイオード９５Ｂは、受信用の増幅器８６Ｂから入力される信号を電気−光変換した上で、光ファイバ８７Ｂを通じて出力する。なお、フォトダイオード９５Ａの代わりに、フォトトランジスタを用いるようにしてもよい。
【０１０９】
図２８に示す送受信回路９６では、図２６に示す送受信回路９２の構成に加え、送信用の増幅器８６Ａ，８６Ａ’に対応して設けられた分配器９３Ａが、フォトダイオード９５Ａを介して、送信用の信号伝送ケーブル８７Ａに接続され、他方、受信用の増幅器８６Ｂ，８６Ｂ’に対応して設けられた合成器９３Ｂが、レーザダイオード９５Ｂを介して、受信用の信号伝送ケーブル８７Ｂに接続されている。この例では、図２６に示す場合と同様に、送信用及び受信用の信号伝送ケーブル８７Ａ，８７Ｂが光ファイバである。
【０１１０】
図２９に示す送受信回路９７では、図２７又は図２８に示すようなフォトダイオード９５Ａ及びレーザダイオード９５Ｂがそれぞれ接続される送信用及び受信用の光ファイバ８７Ａ，８７Ｂに対して、フォトカプラ９８が設けられている。フォトカプラ９８は、２本の光ファイバ８７Ａ，８７Ｂと、双方向の伝送が可能な１本の光ファイバ９９とを連結している。
かかるフォトカプラ９８を設けることにより、ベースバンド信号処理を行なう制御部８８（図２３参照）と送受信回路９７との間の信号伝送が、１本の光ファイバ９９で行なえるようになり、構成の簡略化が図れる。
なお、前述した送受信回路の構成の例は、後述する実施の形態８〜１０においても適用可能である。
【０１１１】
実施の形態８．
図３０は、本発明の実施の形態８に係るアンテナの組立構造を示す分解斜視図である。アンテナ１００は、上記実施の形態７における場合と同じ構成を備えるもので、この実施の形態８では、更に、筐体内部で接地導体１１上に配設される送受信回路８１を遮蔽するカバー部材１０２が設けられる。カバー部材１０２の上面には、回路基板８２から上方へ延びるアンテナ素子１３を挿通させるための孔１０２ａが形成されている。
【０１１２】
このカバー部材１０２を設けることにより、送受信回路８１を外部環境から保護し、埃や湿気による送受信回路８１の影響を抑制することができる。また、カバー部材１０２が金属からなる場合には、アンテナ１００で送受信される電波が、送受信回路８１の回路動作に影響することを防止することができる。
【０１１３】
実施の形態９．
図３１は、本発明の実施の形態９に係るアンテナの組立構造を示す分解斜視図である。上記実施の形態７及び８では、送受信回路８１が、筐体内にて接地導体１１上に配設されたが、この実施の形態９に係るアンテナ１１０では、接地導体１１に中空の凸部１１２が形成され、送受信回路８１が、接地導体１１の裏面側にて凸部１１２により構成される空間部内に収納される。凸部１１２の上面には、回路基板８２から上方へ延びるアンテナ素子１３を挿通させるための孔１１２ａが形成されている。
【０１１４】
実施の形態１０．
図３２は、本発明の実施の形態１０に係るアンテナの組立構造を示す分解斜視図である。アンテナ１２０は、上記実施の形態９における場合と同じ構成を備えるもので、この実施の形態１０では、更に、接地導体１１の裏面側で凸部１１２により構成された空間部を遮蔽するカバー部材１２１が設けられる。
【０１１５】
このカバー部材１２１を設けることにより、接地導体１１の裏面側にて凸部１１２により構成された空間部内に収納される送受信回路８１を、外部環境から保護し、埃や湿気による送受信回路８１の影響を抑制することができる。また、カバー部材１２１が金属からなる場合には、アンテナ１２０で送受信される電波が、送受信回路８１の回路動作に影響することを防止することができる。
【０１１６】
なお、本発明は、例示された実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計上の変更が可能であることは言うまでもない。
【０１１７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本願の請求項１に係る発明によれば、アンテナにおいて、アンテナ下面をなす接地導体と、該接地導体に対向して配置されアンテナ上面をなす天井導体と、アンテナ側面をなす側面導体とから構成されてなる筐体と、上記接地導体上に配置され、外部より所定の給電線路を介して電力供給される給電点と、一端側で上記給電点に接続される一方、他端側で所定の周波数選択回路を介して上記天井導体と電気的に接続されるとともに、その周囲を側面導体により囲まれたアンテナ素子と、上記アンテナ素子を挟んで対称的な位置に設けられた複数の開口部と、を有し、上記接地導体と上記天井導体は、上記側面導体を介して電気的に接続されており、上記周波数選択回路が並列共振回路、ローパスフィルタ又は切替えスイッチのいずれか1つから構成されているので、比較的簡単な且つ小型の構造で、複数の任意の周波数で共振しつつ、所望の放射指向性を得ることができる。更に、周波数選択回路を並列共振回路から構成することで、複数の周波数で反射損失の少ない良好なインピーダンス特性を得ることができる。更に、上記周波数選択回路をローパスフィルタから構成することで、共振並列回路と比較して、通過時と遮断時の周波数特性をより急峻にすることが可能となり、周波数間隔の近い周波数の選択が可能となる。更に、上記周波数選択回路を切替えスイッチから構成することで、時分割方式の異なる動作周波数の異なるシステムに対してアンテナを動作させることが可能となり、動作していないシステムの動作周波数に対する抑制フィルタが不要となる若しくは軽減される。
また、本願の請求項２に係る発明によれば、アンテナにおいて、アンテナ下面をなす接地導体と、該接地導体に対向して配置されアンテナ上面をなす天井導体と、アンテナ側面をなす側面導体とから構成されてなる筐体と、上記接地導体上に配置され、外部より所定の給電線路を介して電力供給される給電点と、一端側で上記給電点と電気的に接続される一方、他端側で所定の周波数選択回路を介して上記天井導体と接続されるとともに、その周囲を側面導体により囲まれたアンテナ素子と、上記アンテナ素子を挟んで対称的な位置に設けられた複数の開口部と、を有し、上記接地導体と上記天井導体は、上記側面導体を介して電気的に接続されており、上記天井導体には、上記アンテナ素子と天井導体との接続部周囲において、略環状の貫通孔が同心円状に複数形成され、上記各貫通孔を構成する上記天井導体の内縁部と外縁部とがそれぞれ別個の周波数選択回路を介して接続され、かつ、上記それぞれ別個の周波数選択回路は、上記アンテナ素子と上記天井導体との接続部における上記周波数選択回路とは異なっているので、比較的簡単な且つ小型の構造で、複数の任意の周波数で共振しつつ、所望の放射指向性を得ることができる。また、多くの周波数で共振することが可能であり、各周波数に対応して、複数の放射指向性を実現することができる。
【０１１８】
また、本願の請求項５に係る発明によれば、本願の請求項１に係る発明の効果に加え、上記天井導体には、上記アンテナ素子と天井導体との接続部周囲において、略環状の貫通孔が形成され、該貫通孔を構成する天井導体の内縁部と外縁部とがアンテナ素子と天井導体との接続部における上記周波数選択回路とは周波数特性の異なる並列共振回路、ローパスフィルタ又は切替えスイッチのいずれか1つから構成された周波数選択回路を介して接続されているので、アンテナは、少なくとも３つ以上の周波数で共振することが可能であり、各周波数に対応して、複数の放射指向性を実現することができる。
【０１１９】
更に、本願の請求項６に係る発明によれば、本願の請求項５係る発明の効果に加え、上記略環状の貫通孔が同心円状に複数形成され、各貫通孔を構成する天井導体の内縁部と外縁部とが並列共振回路、ローパスフィルタ又は切替えスイッチのいずれか1つから構成されたそれぞれ周波数特性の異なる周波数選択回路を介して接続されているので、アンテナは、更に多くの周波数で共振することが可能であり、各周波数に対応して、複数の放射指向性を実現することができる。
【０１２０】
更に、また、本願の請求項７に係る発明によれば、上記筐体が、ＸＹＺ直交座標系において、上記接地導体がＸＹ平面上に位置し、上記給電点が原点に位置し、上記接地導体と天井導体と側面導体とがＺＹ平面に対して対称となる構造を有するとともに、上記筐体に設けられた開口部が、ＺＹ平面に対して対称となるように配置されるので、アンテナでは、ＺＹ平面に対して対称的な電波の放射指向性を得ることができる。
【０１２１】
更に、また、本願の請求項８に係る発明によれば、上記筐体が、ＸＹＺ直交座標系において、上記接地導体と天井導体と側面導体とがＺＸ平面に対して対称となる構造を有するとともに、上記筐体に設けられた開口部が、ＺＸ平面に対して対称になるように配置されているので、更に、アンテナでは、ＺＹ平面及びＺＸ平面の両方に対して対称的な電波の放射指向性を得ることができる。
【０１２５】
また、更に、本願の請求項９に係る発明によれば、整合導体が接地導体と電気的に接続されているので、アンテナのインピーダンスと給電線路のインピーダンスとの整合が得られる。
【０１２６】
また、更に、本願の請求項１０に係る発明によれば、上記整合導体が周波数選択回路を介して接地導体と接続されているので、所望の周波数のみのインピーダンスを変化させて調整することができる。
【０１２７】
また、更に、本願の請求項１１に係る発明によれば、上記整合導体がアンテナ素子と電気的に接続されているので、特にインピーダンスが低い場合にも、インピーダンスを高くして、整合状態を良好にすることが可能である。
【０１２８】
また、更に、本願の請求項１２に係る発明によれば、上記筐体の内部空間の一部又は全てが誘電体で充填されているので、開口部からアンテナ内部に湿気や埃の多い空気が入り込みアンテナの特性が劣化する惧れがなく、長期にわたり安定して信頼性を確保することができる。
【０１２９】
また、更に、本願の請求項１３に係る発明によれば、上記天井導体は、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製作されることが可能となり、その結果、アンテナの製作精度の向上及び量産によるコストの削減を実現することができる。
【０１３０】
また、更に、本願の請求項１４に係る発明によれば、上記開口部における電界分布を変化させるための電界調整導体が設けられているので、アンテナ内のグレーディングローブを抑制することができる。
【０１３１】
また、更に、本願の請求項１５に係る発明によれば、上記電界調整導体が、上記筐体と周波数選択回路を介して接続されているので、複数の周波数において共に反射損失が少なく、水平面に双指向特性を示すアンテナを実現することができる。
【０１３２】
また、更に、本願の請求項１６に係る発明によれば、更に、上記筐体に設けられた開口部の開口面積を可変とする開口面積可変手段を有しているので、開口部の変化に伴ない、アンテナの放射指向性を変化させ、所望の放射指向性を得ることができる。
【０１３４】
また、更に、本願の請求項１７に係る発明によれば、特定の周波数又は周波数帯域の信号を送受信するための送受信回路が設けられ、該送受信回路が、一端側で、上記アンテナ素子に接続される一方、他端側で、ベースバンド信号処理を行なう所定のデバイスに連絡する信号伝送ケーブルに接続されているので、アンテナ素子を介して、特定の周波数又は周波数帯域の信号の送受信が可能である。
【０１３５】
また、更に、本願の請求項１８に係る発明によれば、上記送受信回路が上記接地導体上に配設され、該送受信回路の上面及び側面を覆う遮蔽導体が設けられるので、アンテナ素子が送受信する電波が上記送受信回路における各構成の動作に影響する惧れをなくすることができる。
【０１３６】
また、更に、本願の請求項１９に係る発明によれば、上記接地導体に中空の凸部が形成され、上記送受信回路が該凸部内に収納されるように上記接地導体の裏面側に配設されるので、上記筐体の外形がなす範囲内に上記送受信回路を納めることができ、アンテナ本体の小型化を図ることができる。
【０１３７】
また、更に、本願の請求項２０に係る発明によれば、上記接地導体の裏面側で上記凸部に対応する開口部を覆う遮蔽カバーが設けられるので、該空間部内へ埃や湿気が入り込むのを防止し、上記凸部内に収納された送受信回路に対する外部環境からの影響を抑制することができる。また、遮蔽カバーが金属からなる場合には、アンテナ素子が送受信する電波が上記送受信回路の動作に影響する惧れをなくすることができる。
【０１３８】
また、更に、本願の請求項２１に係る発明によれば、上記送受信回路が、電源不要な受動素子から構成されているので、回路自体が簡単な構成で済み、これにより、回路の小型化及び低コスト化が可能となる。
【０１３９】
また、更に、本願の請求項２２に係る発明によれば、上記送受信回路が、送受信対象である信号について周波数変換可能な高周波ＩＣを備えているので、アンテナ内で、信号周波数を変換することで、所望の周波数を備えた信号が得られる。
【０１４０】
また、更に、本願の請求項２３に係る発明によれば、上記送受信回路が、特定の通過周波数帯域をもつフィルタを有しているので、フィルタをその通過周波数帯域に基づき選択することで、必要な周波数信号を得ることができる。
【０１４１】
また、更に、本願の請求項２４に係る発明によれば、上記送受信回路が、互いに異なる通過周波数帯域をもつ複数のフィルタと、これらのフィルタのうちの１つを有効にするように切替動作を行なうフィルタスイッチとを備えたフィルタ切替回路を有しているので、フィルタスイッチの切替動作に応じて、送受信対象とする信号の周波数を変えることができ、種々の周波数又は周波数帯域をカバーすることが可能である。
【０１４２】
また、更に、本願の請求項２５に係る発明によれば、送信用の増幅器及び／又は受信用の増幅器により、送受信に際して、所望の強さの信号を実現することができる。
【０１４３】
また、更に、本願の請求項２６に係る発明によれば、送信用及び／又は受信用に、互いに異なる増幅率をもつ複数の増幅器が設けられているので、送信に際して、各種の強さの送信電波を実現することができ、また、受信に際しては、強さの異なる受信電波から所望の強さの信号を実現することができる。
【０１４４】
また、更に、本願の請求項２７に係る発明によれば、送信用及び／又は受信用に、互いに異なる動作周波数をもつ複数の増幅器が設けられているので、送受信に際して、各種の周波数の電波を実現することができる。
【０１４５】
また、更に、本願の請求項２８に係る発明によれば、上記複数の送信用の増幅器が共に分配器を介して上記信号伝送ケーブルに接続されており、該分配器が、信号伝送ケーブルから入力される１つの信号を複数の信号に分岐させ、上記複数の送信用の増幅器へ出力するので、ベースバンド信号処理を行なうデバイスと送受信回路との間で、信号伝送ケーブルの本数を削減することができ、構成の簡略化が図れる。
【０１４６】
また、更に、本願の請求項２９に係る発明によれば、上記複数の受信用の増幅器が共に合成器を介して上記信号伝送ケーブルに接続されており、該合成器が、上記受信用の増幅器から入力される複数の信号を１つの信号に合成して、上記信号伝送ケーブルへ出力するので、ベースバンド信号処理を行なうデバイスと送受信回路との間で、信号伝送ケーブルの本数を削減することができ、構成の簡略化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態１に係るアンテナの構成を示す。
【図２】  上記アンテナにおける給電部を拡大して示す。
【図３】  上記アンテナによる電波の放射原理についての説明図である。
【図４】  上記アンテナについての寸法設定の一例を示す。
【図５】  （ａ）上記アンテナの周波数選択回路が導体に置き換えられてなるアンテナＡについてのインピーダンス特性を示す。
（ｂ）上記アンテナの周波数選択回路が取り除かれてなるアンテナＢについてのインピーダンス特性を示す。
【図６】  周波数選択回路としてＬＣ並列回路を用いたアンテナについてのインピーダンス特性を示す。
【図７】  上記アンテナの放射指向性を示す。
【図８】  アンテナに用いられる周波数選択回路についてのスミスチャートである。
【図９】  上記実施の形態１に係るアンテナの構成に加えて、接地導体上に一対の整合導体が設けられたアンテナの構成を示す。
【図１０】  上記整合導体とアンテナ素子とが導体を介して接続されているアンテナの構成を示す。
【図１１】  上記整合導体と接地導体とが周波数選択回路を介して接続されているアンテナの構成を示す。
【図１２】  アンテナに設けられた開口部の開口面積を可変とする開口面積可変手段を示す。
【図１３】  アンテナ素子が、その他端側で、他の部分から孤立した天井導体の一部に直接に接続されるとともに、天井導体の孤立部分とその他の部分とが、周波数選択回路を介して互いに接続される構造を備えたアンテナの構成を示す。
【図１４】  本発明の実施の形態２に係るアンテナの構成を示す。
【図１５】  本発明の実施の形態３に係るアンテナの構成を示す。
【図１６】  上記実施の形態３に係るアンテナの放射指向性を示す。
【図１７】  上記実施の形態３に係るアンテナについての入力インピーダンス特性を示す。
【図１８】  天井導体と周波数選択回路を介して接続された電界調整導体を備えた、本発明の実施の形態４に係るアンテナの構成を示す。
【図１９】  （ａ）  図１８のアンテナについて、周波数ｆ１である場合のインピーダンス特性を示す。
（ｂ）  図１８のアンテナについて、周波数ｆ２である場合のインピーダンス特性を示す。
【図２０】  本発明の実施の形態５に係るアンテナの構成を示す。
【図２１】  本発明の実施の形態６に係るアンテナの構成を示す。
【図２２】  本発明の実施の形態７に係るアンテナの組立構造を分解して示す。
【図２３】  信号伝送ケーブルを介して接続されるアンテナ−制御部を示す。
【図２４】  上記実施の形態７に係るアンテナに装備される送受信回路の構成を示すブロック図。
【図２５】  図２４に示す構成と異なる送受信回路の構成の第１の例を示す。
【図２６】  図２４に示す構成と異なる送受信回路の構成の第２の例を示す。
【図２７】  図２４に示す構成と異なる送受信回路の構成の第３の例を示す。
【図２８】  図２４に示す構成と異なる送受信回路の第４の変形例を示す。
【図２９】  図２４に示す構成と異なる送受信回路の第５の変形例を示す。
【図３０】  本発明の実施の形態８に係るアンテナの組立構造を分解して示す。
【図３１】  本発明の実施の形態９に係るアンテナの組立構造を分解して示す。
【図３２】  本発明の実施の形態１０に係るアンテナの組立構造を分解して示す。
【図３３】  従来のアンテナの構成を示す。
【図３４】  従来のアンテナについての寸法設定の一例を示す。
【図３５】  従来のアンテナについてのインピーダンス特性を示す。
【図３６】  従来のアンテナの放射指向性を示す。
【符号の説明】
１０…アンテナ
１１…接地導体
１２…給電点
１３…アンテナ素子
１４…側面導体
１５…天井導体
１５ａ…孔部
１６，１７…開口部
１８…給電部
１９…周波数選択回路
２０…ギャップ
２２…整合導体
２２ａ，２２ｂ…周波数選択回路
２３…開口面積可変手段
３４…貫通孔
３５…周波数選択回路
４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄ…電界調整導体
５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ…周波数選択回路
６２…誘電体
７１ａ，７１ｂ，７１ｃ…貫通孔
７２ａ，７２ｂ，７２ｃ…周波数選択回路
８１…送受信回路
８４…フィルタスイッチ
８５ａ，８５ｂ，８５ｃ，８５ｄ…フィルタ
８６Ａ，８６Ａ’…送信用増幅器
８６Ｂ，８６Ｂ’…受信用増幅器
８７，８７Ａ，８７Ｂ…信号伝送ケーブル
８８…制御部
９３Ａ…分配器
９３Ｂ…合成器
９５Ａ…フォトダイオード
９５Ｂ…レーザダイオード
９８…フォトカプラ
９９…光ファイバ
【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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