(57)【要約】【課題】互いに干渉することなく複数の信号の送受が可能な小型のアンテナ装置を提供する。【解決手段】アンテナ装置１は、所定の第１周波数帯に含まれる第１周波数の波長に応じて設定された周方向長さからなる環状部２０と、所定の第２周波数帯に含まれる第２周波数の波長に応じて設定された周方向に沿う長さを有するスリット３０とを有するアンテナエレメント１０と、アンテナエレメント１０のうちスリット３０が形成された周方向に沿う領域に電気的に接続された給電部５０と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の第１周波数帯に含まれる第１周波数の波長に応じて設定された周方向長さからなる環状部と、所定の第２周波数帯に含まれる第２周波数の波長に応じて設定された前記周方向に沿う長さを有するスリットとを有するアンテナエレメントと、
前記アンテナエレメントのうち前記スリットが形成された前記周方向に沿う領域に電気的に接続された給電部と、
を備えるアンテナ装置。
【請求項２】
前記スリットの幅方向中心が、前記アンテナエレメントの幅方向中心部と、前記給電部が接続された前記環状部の外縁部とは異なる他方の外縁部との間に設けられている請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記アンテナエレメントのうち前記スリットが形成された前記周方向に沿う領域に支持部が設けられている請求項１又は２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記アンテナエレメントの径方向内側に、所定の第３周波数帯に含まれる第３周波数の信号の送信及び受信の少なくとも一方を行う、前記アンテナエレメントとは異なる他のアンテナエレメントが備えられ、
前記アンテナエレメントの内形形状と、前記他のアンテナエレメントの外形形状とが相似形状である請求項１から３のいずれか一項に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、複数の周波数帯の信号を送受信することが可能なアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の周波数帯の信号の送受信を一つのアンテナ装置で行う技術が利用されてきた。この種の技術として、例えば特許文献１に記載のものがある。
【０００３】
特許文献１に記載の統合アンテナは、天頂方向に指向性を有する第１のアンテナと、水平方向に指向性を有する第２のアンテナとを備えて構成される。第２のアンテナは、２本の辺部を有するように１本のエレメントを折り返して形成し、２本の辺部が第１のアンテナと略平行となるように配置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１２４０１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の技術は第２のアンテナが折り返して形成され、その結果、第１のアンテナと第２のアンテナとが天頂方向に重複して配置される。このため、第１のアンテナと第２のアンテナとの天頂方向の距離によっては互いに干渉し、アンテナ特性（例えば指向性）が悪化する可能性がある。このような干渉を回避するために、第１のアンテナと第２のアンテナとの天頂方向の距離を大きく設定することが考えられるが、係る場合、サイズが大きくなってしまう。
【０００６】
そこで、複数の信号の送受が可能な小型のアンテナ装置が求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るアンテナ装置の特徴構成は、所定の第１周波数帯に含まれる第１周波数の波長に応じて設定された周方向長さからなる環状部と、所定の第２周波数帯に含まれる第２周波数の波長に応じて設定された前記周方向に沿う長さを有するスリットとを有するアンテナエレメントと、前記アンテナエレメントのうち前記スリットが形成された前記周方向に沿う領域に電気的に接続された給電部と、を備えている点にある。
【０００８】
このような特徴構成とすれば、１つのアンテナエレメントで、第１周波数帯の信号と第２周波数帯の信号との送信及び受信の少なくとも一方を行うことができる。また、第１周波数帯のアンテナ長をアンテナエレメントが有する環状部の周方向長さで設定し、第２周波数帯のアンテナ長をアンテナエレメントが有するスリットの長さで設定するので、１つのアンテナエレメントで複数の信号の送受を行うにあたり、サイズが大きくなることもない。したがって複数の信号の送受が可能な小型のアンテナ装置を実現することができる。
【０００９】
また、前記スリットが、前記アンテナエレメントの幅方向中心部と、前記給電部が接続された前記環状部の外縁部とは異なる他方の外縁部との間に設けられていると好適である。
【００１０】
このような構成とすることにより、第２周波数帯におけるアンテナ感度が向上可能であることが見出された。
【００１１】
また、前記アンテナエレメントのうち前記スリットが形成された前記周方向に沿う領域に支持部が設けられていると好適である。
【００１２】
このような構成とすれば、支持部を介して、アンテナエレメントとアンテナ装置のグランド面との結合容量を調整することができる。したがって、アンテナ装置のアンテナ感度を向上することが可能となる。
【００１３】
また、前記アンテナエレメントの径方向内側に、所定の第３周波数帯に含まれる第３周波数の信号の送信及び受信の少なくとも一方を行う、前記アンテナエレメントとは異なる他のアンテナエレメントが備えられ、前記アンテナエレメントの内形形状と、前記他のアンテナエレメントの外形形状とが相似形状であると好適である。
【００１４】
一般的に、環状のアンテナエレメントを用いた場合、アンテナエレメントの径方向内側の電界は、アンテナエレメントの形状に応じて径方向中心部に近くなる程、強度が弱くなることが知られている。そこで、本構成のようにアンテナエレメント（「第１のアンテナエレメント」とする）の内形形状と、当該第１のアンテナエレメントの径方向内側に備えられる他のアンテナエレメント（「第２のアンテナエレメント」とする）の外形形状とを相似形状とすることで、第１のアンテナエレメントの径方向内側の電界強度が一様な領域に第２のアンテナエレメントを備えることができる。したがって、第１のアンテナエレメントと第２のアンテナエレメントとの双方において互いの干渉を抑制し、アンテナ感度の悪化を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】アンテナ装置の構成を模式的に示した図である。
【図２】本実施形態の複数の周波数帯を示す図である。
【図３】第２周波数の設定及びスリットについての説明図である。
【図４】アンテナエレメントの電流分布を示した図である。
【図５】その他の実施形態に係るアンテナ装置の構成を模式的に示した図である。
【図６】その他の実施形態に係るアンテナ装置の構成を模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。図１は、アンテナ装置１の構成を模式的に示した図である。アンテナ装置１は、複数の周波数帯の信号を送受信することが可能に構成されている。本実施形態では、複数の周波数帯とは図２に示されるような所定の第１周波数ｆ１を含む第１周波数帯と、所定の第２周波数ｆ２を含む第２周波数帯との２つの周波数帯であるとして説明する。以下では、第１周波数ｆ１は８００ＭＨｚであり、第２周波数ｆ２は１．８ＧＨｚであるとして説明する。
【００１７】
図１に示されるように、アンテナ装置１はアンテナエレメント１０と給電部５０と支持部４０とを備えて構成される。アンテナエレメント１０は、導体からなる環状部２０と、環状部２０に形成されたスリット３０とを有する。
【００１８】
環状部２０は環状に構成される。本実施形態では、環状とは平面視（図１のＺ軸方向視）が円形状に限定されず、多角形状のものも含まれる。図１では、平面視が正方形である環状部２０が示される。
【００１９】
環状部２０は、第１周波数ｆ１の波長に応じて設定された周方向長さで構成される。本実施形態では、第１周波数ｆ１は８００ＭＨｚであるので、波長λは３７．５ｃｍとなる。周方向長さとは、環状部２０の外周に沿った長さである。このため、本実施形態では図１に示されるように、環状部２０の外周Ｌ１がλ／２となるように設定される。ここで、本実施形態では、環状部２０は平面視が正方形で構成される。よって、環状部２０の一辺の長さが約４．７ｃｍ程度となるように構成すると良い。このような環状部２０は、長さがＬ１の導体（例えば銅性の薄板）を折り曲げ、周方向の端部を例えば半田で接合して構成することが可能である。
【００２０】
このように、環状部２０を構成することにより、環状部２０を用いて第１周波数ｆ１を含む第１周波数帯の信号を送受信することが可能となる。なお、アンテナエレメント１０は地板９０と容量結合をするが、この容量結合による結合容量に応じて環状部２０の一辺の長さは上述した値よりも短く設定すると好適である。また、環状部２０の幅（図１のＺ軸方向の長さ）は、所期の帯域幅に応じて設定することが可能である。具体的には、環状部２０の幅を狭くすると帯域幅を狭くすることができ、環状部２０の幅を広くすると帯域幅を広くすることができる。
【００２１】
スリット３０は、第２周波数ｆ２の波長に応じて設定された周方向に沿う長さに構成される。このように、環状部２０にスリット３０を設けることにより、アンテナエレメント１０の大きさを変更することなく、第２周波数ｆ２を含む第２周波数帯の信号の送受が可能である。「周方向に沿う長さ」とは、環状部２０の周方向に沿った長さ、すなわち外周Ｌ１に沿った長さである。したがって、スリット３０を長尺状に形成する場合には、スリット３０の長辺が環状部２０の外周Ｌ１に沿うように設けると良い。好ましくは、スリット３０の長辺と環状部２０の外周Ｌ１とが互いに平行になるように設けると良い。
【００２２】
本実施形態では、第２周波数ｆ２は１．８ＧＨｚであるので、波長λは約１６．７ｃｍとなる。本実施形態では、図１及び図３に示されるようなスリット３０の長さＬ２がλ／２となる約８．４ｃｍに設定される。このようなスリット３０を環状部２０に構成することにより、第２周波数ｆ２を含む第２周波数帯の信号をアンテナ装置１で送受信することが可能となる。ここで、図３は、アンテナエレメント１０をスリット３０の正面から見た図である。
【００２３】
給電部５０は、アンテナエレメント１０をアンテナとして利用するために電力供給を行う。本実施形態では、給電部５０は図１に示されるように例えば同軸ケーブルを用いて構成される。同軸ケーブルを用いる場合には、芯線５０Ａが給電部５０に相当し、当該芯線５０Ａがアンテナエレメント１０に接続される。同軸ケーブルの外導体５０Ｂは地板９０に接続される。地板９０は、アンテナ装置１におけるグランド面とされる。
【００２４】
給電部５０は、アンテナエレメント１０のうちスリット３０が形成された周方向に沿う領域に電気的に接続される。「アンテナエレメント１０のうちスリット３０が形成された周方向に沿う領域」とは、アンテナエレメント１０の外周面のうち、スリット３０における環状部２０の周方向に沿った両端部の夫々を通るように、環状部２０の軸方向に沿って仕切った領域である。具体的には、図３においてハッチングが付された領域Ｒが該当する。
【００２５】
また、給電部５０は、環状部２０の外縁部２３に接続して設けられる。外縁部２３とは、環状部２０の軸方向両側の端部のみを意味するのではなく、本実施形態では端部近傍も含まれる。ここで、給電部５０は、スリット３０における周方向に沿った端部に近づく程、アンテナ装置１の性能が悪化する。このため、給電部５０は、図３に示されるように、領域Ｒの境界線Ｓよりも領域Ｒにおける、環状部２０の周方向に沿った中央Ｔの側に設けると良い。すなわち、給電部５０は領域Ｒにおける領域Ｒの境界線Ｓを含まない部分（スリット３０のＺ軸方向に沿った下方）に設けると良い。好ましくは、給電部５０は、スリット３０における周方向に沿った端部から離れた位置に設けると良い。このような位置に給電部５０を設けることにより、第２周波数帯における送受信の感度が向上可能であることが見出された。
【００２６】
スリット３０の幅方向中心は、アンテナエレメント１０の幅方向中心部１１と、このような給電部５０が接続された環状部２０の外縁部２３とは異なる他方の外縁部２４との間に設けられる。スリット３０の幅方向中心とは、スリット３０におけるＺ軸方向（図３参照）の中心部である。アンテナエレメント１０の幅方向中心部１１とは、環状部２０におけるＺ軸方向（図３参照）の中心部である。外縁部２３とは異なる他方の外縁部２４とは、環状部２０の軸方向一方側の端部を外縁部２３とした場合に、軸方向他方側の端部である。上述したように本実施形態では、給電部５０は外縁部２３に設けられる。したがって、スリット３０の幅方向中心は、幅方向中心部１１よりも、外縁部２４側に設けられることになる。このような位置にスリット３０を設けることにより、第２周波数帯における送受信の感度が向上可能であることが見出された。なお、スリット３０の幅（Ｚ軸方向の長さ）は、アンテナ装置１の性能（例えば送受信の感度）には影響を与えない。
【００２７】
支持部４０は、アンテナエレメント１０の外縁部２３に付設され、アンテナエレメント１０を支持する。支持部４０が環状部２０と同電位となるように構成する場合には、支持部４０は地板９０と絶縁して構成される。一方、支持部４０が地板９０と同電位となるように構成する場合には、支持部４０は環状部２０と絶縁して構成される。いずれにしても、支持部４０は、当該支持部４０が付設されていないアンテナエレメント１０の部分を地板９０に対して浮いた状態で支持するので所定の強度を有する部材で構成すると良い。
【００２８】
また、本実施形態では、支持部４０はアンテナエレメント１０のうちスリット３０が形成された周方向に沿う領域に設けられる。「アンテナエレメント１０のうちスリット３０が形成された周方向に沿う領域」とは、上述したように図３においてハッチングが付された領域Ｒである。したがって、支持部４０は、このような領域Ｒに設けられ、環状部２０を支持する。このような位置に支持部４０を設け、環状部２０を支持することにより、第２周波数帯における送受信の感度が向上可能であることが見出された。
【００２９】
図４には、アンテナエレメント１０の電流分布が示される。図４は、アンテナエレメント１０を鉛直上方から見た図であり、スリット３０は位置を分かりやすくするために白線で示している。図４に示されるように、平面視が四角形となるようにアンテナエレメント１０を構成した場合には、電流分布の強度も同様の形状で変化する。この時、アンテナエレメント１０が有する辺のうち、スリット３０が設けられた辺の周囲の電流分布の強度が、スリット３０が設けられていない辺の周囲の電流分布の強度よりも強くなる。
【００３０】
〔その他の実施形態〕
上記実施形態では、アンテナ装置１は、第１周波数ｆ１を含む第１周波数帯の信号の送信及び受信の少なくとも一方と、第２周波数ｆ２を含む第２周波数帯の信号の送信及び受信の少なくとも一方とを行う例を挙げて説明した。しかしながら、アンテナ装置１が、更に第３周波数を含む第３周波数帯の信号の送信及び受信の少なくとも一方を行うように構成することも可能である。このような場合には、図５に示されるように、アンテナ装置１が、アンテナエレメント１０の径方向内側に、アンテナエレメント１０とは異なる他のアンテナエレメント６０を備えると良い。以下では、理解を容易にするために、アンテナエレメント１０を第１のアンテナエレメント１０とし、他のアンテナエレメント６０を第２のアンテナエレメント６０として説明する。
【００３１】
第２のアンテナエレメント６０は、図５に示されるような四角形の導電性の薄板で構成される。第２のアンテナエレメント６０の中央部には給電点６２が設けられる。また、第２のアンテナエレメント６０は、四角柱状の誘電体６１の上面に載置される。これらの第２のアンテナエレメント６０及び誘電体６１には第２のアンテナエレメント６０により送信する信号、或いは受信した信号を伝達するケーブル９１が導出される。ケーブル９１は同軸ケーブルで構成すると良い。ケーブル９１から給電点６２へは誘電体６１の中を絶縁して接続される。もちろん、誘電体６１の外側にケーブル９１を沿わせて接続することも可能である。
【００３２】
この第２のアンテナエレメント６０は、第３周波数を含む所定の第３周波数帯の信号の送信及び受信の少なくとも一方を行うように構成される。このような第２のアンテナエレメント６０の構成は、公知であるので説明は省略する。これにより、アンテナ装置１は、第１周波数帯、第２周波数帯、及び第３周波数帯の３つの周波数帯の信号の送受信に用いることが可能となる。
【００３３】
この時、第１のアンテナエレメント１０の内形形状と、第２のアンテナエレメント６０の外形形状とが相似形状となるように構成すると良い。すなわち、環状部２０の平面視を、図５に示されるように正方形で構成する場合には、第２のアンテナエレメント６０の平面視も正方形で構成すると良い。もちろん、環状部２０が他の形状で構成する場合には、第２のアンテナエレメント６０も同様の形状で構成することが可能である。これにより、第１のアンテナエレメント１０と第２のアンテナエレメント６０との互いの干渉を抑制できる。もちろん、第１のアンテナエレメント１０の内形形状と、第２のアンテナエレメント６０の外形形状とは相似形状でなくても良い。
【００３４】
上記実施形態では、環状部２０は、平面視が正方形で構成されるとして説明したが、長方形であっても良い。また、三角形でも頂点が５つ以上の多角形であっても良い。更には、円形であっても良い。
【００３５】
上記実施形態では、スリット３０が、アンテナエレメント１０の幅方向中心部１１と、環状部２０の外縁部２４との間に設けられるとして説明した。しかしながら、スリット３０はアンテナエレメント１０の幅方向中心部１１と環状部２０の外縁部２４との間以外の位置に設けることも可能である。
【００３６】
上記実施系形態では、支持部４０がアンテナエレメント１０における領域Ｒに設けられるとして説明したが、支持部４０はアンテナエレメント１０における領域Ｒ以外の位置に設けることも可能である。
【００３７】
上記実施形態では、環状部２０は、長さがＬ１の導体（例えば銅性の薄板）を折り曲げて、周方向の端部を例えば半田で接合して構成することが可能であると説明した。しかしながら、環状部２０は、図６に示されるように、１本の導線を環状に接続し、一部を周方向に割いてスリット３０を形成することによる構成することも可能である。この時、スリット３０は、アンテナエレメント１０の幅方向中心部１１と、給電部５０が接続された環状部２０の外縁部２３とは異なる他方の外縁部２４との間に形成すると良い。
【００３８】
上記実施形態では、第１周波数ｆ１は８００ＭＨｚであり、第２周波数ｆ２は１．８ＧＨｚであるとして説明した。しかしながら、第１周波数ｆ１及び第２周波数ｆ２は、環状部２０の外周Ｌ１及びスリット３０の長さを調整することで、夫々異なる周波数に設定することも可能である。
【００３９】
上記実施形態では、図１において、スリット３０がアンテナエレメント１０のエッジを通るように（すなわち、２つの辺の部分に跨るように）構成されているものとして示したが、スリット３０はアンテナエレメント１０のエッジを通らないように（すなわち、１つの辺の部分のみに）構成しても良い。
【００４０】
上記実施形態では、アンテナエレメント１０に１つのスリット３０が設けられている場合の例を挙げて説明したが、アンテナエレメント１０に複数のスリット３０を設けることも可能である。例えば２つのスリット３０を設ける場合には、第１周波数ｆ１は環状部２０の外周Ｌで設定し、第２周波数ｆ２は一方のスリット３０の長さで設定し、第４周波数３は他方のスリット３０の長さで設定することが可能である。ただし、この場合でも、給電部５０は、アンテナエレメント１０のうちスリット３０が形成された周方向に沿う領域に設けると良い。
【００４１】
本発明は、複数の周波数帯の信号を送受信することが可能なアンテナ装置に用いることが可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１：アンテナ装置
１０：アンテナエレメント
１１：幅方向中心部
２０：環状部
２３：外縁部
２４：外縁部（他方の外縁部）
３０：スリット
４０：支持部
５０：給電部
６０：アンテナエレメント（他のアンテナエレメント）
ｆ１：第１周波数
ｆ２：第２周波数
【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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