(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主ループ素子と、
少なくとも１個の副ループ素子とを有し、
前記主ループ素子が配置される面に直交する方向から見たとき、前記少なくとも１個の副ループ素子は、前記主ループ素子の内側に配置される多周波共用アンテナであって、
前記主ループ素子は、第１の点が給電線に接続されるとともに、前記第１の点とは異なる位置の第２の点が接地され、
前記少なくとも１個の副ループ素子は、一点で前記主ループ素子に接続されるとともに、当該一点において給電線に接続され、一部に容量素子の電極となる電極パターンが形成されていることを特徴とする多周波共用アンテナ。
【請求項２】
前記主ループ素子の前記第２の点は、２つ以上の点であり、
前記２つ以上の点は、前記主ループ素子の任意の一辺上の点であることを特徴とする請求項１に記載の多周波共用アンテナ。
【請求項３】
前記主ループ素子に対して、所定の間隔を置いて配置される反射板を有し、
前記主ループ素子の前記第２点は、短絡導体を介して前記反射板に接続され、前記主ループ素子の前記第２点が接地されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の多周波共用アンテナ。
【請求項４】
前記反射板に対して所定の間隔を置いて配置される誘電体基板を有し、
前記主ループ素子と前記少なくとも１個の副ループ素子とは、前記誘電体基板の第１面に配置されることを特徴とする請求項３に記載の多周波共用アンテナ。
【請求項５】
前記反射板に対して所定の間隔を置いて配置される誘電体基板を有し、
前記主ループ素子は、前記誘電体基板の第１面に配置され、
前記少なくとも１個の副ループ素子は、前記誘電体基板の第１面と反対側の第２面に配置されることを特徴とする請求項３に記載の多周波共用アンテナ。
【請求項６】
前記誘電体基板は、矩形形状の誘電体基板であり、
前記主ループ素子は、前記矩形形状の前記誘電体基板の４辺の端部に配置され、
前記主ループ素子は、前記矩形形状の前記誘電体基板の中の４つの角部の中の１つの角部側で前記給電線に接続され、
前記少なくとも１個の副ループ素子の電極パターンは、矩形形状の電極パターンであり、
前記電極パターンは、前記主ループ素子が前記給電線に接続される角部と対向する角部側に配置されることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の多周波共用アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多周波共用アンテナに係わり、特に、衛星通信方式などに使用される小型のアンテナに適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ループアンテナ素子を用いる多周波共用アンテナが、例えば、下記特許文献１に開示されている。
前述の特許文献１に記載されている多周波共用アンテナは、多重ループと、前記多重ループの内部に配置した１ループとを直列に接続し、前記１ループの切れ目相当箇所にそれぞれコイルを挿入接続すると共に、その各ループ単体を、前記コイル接続部の両端位置にて互いにコンデンサを介して電気的接続したものである。
【０００３】
なお、本願発明に関連する先行技術文献としては以下のものがある。
【特許文献１】特開平８−１６２８３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述の特許文献１に記載されている多周波共用アンテナは、２２ＫＨｚと、８．２ＭＨｚの２つの周波数を放射するものであり、例えば、１３０ＭＨｚと１４０ＭＨｚとの間の周波数帯域と、１５０ＭＨｚの周波数帯域のような、近接した２つの周波数の電波を放射できないという問題点があった。
さらに、前述の特許文献１に記載されている多周波共用アンテナは、２２ＫＨｚの電波を放射するために、外形寸法が大きくなり、小型、かつ低姿勢な多周波共用アンテナを実現することが困難であるという問題点もあった。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、小型、かつ低姿勢で、近接した２つ以上の周波数帯域に共用可能な多周波共用アンテナを提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
（１）主ループ素子と、少なくとも１個の副ループ素子とを有し、前記主ループ素子が配置される面に直交する方向から見たとき、前記少なくとも１個の副ループ素子は、前記主ループ素子の内側に配置される多周波共用アンテナであって、前記主ループ素子は、第１の点が給電線に接続されるとともに、前記第１の点とは異なる位置の第２の点が接地され、前記少なくとも１個の副ループ素子は、一点で前記主ループ素子に接続されるとともに、当該一点において給電線に接続され、一部に容量素子の電極となる電極パターンが形成されている。
（２）（１）において、前記主ループ素子の前記第２の点は、２つ以上の点であり、前記２つ以上の点は、前記主ループ素子の任意の一辺上の点である。
（３）（１）または（２）において、前記主ループ素子に対して、所定の間隔を置いて配置される反射板を有し、前記主ループ素子の前記第２点は、短絡導体を介して前記反射板に接続され、前記主ループ素子の前記第２点が接地されている。
【０００６】
（４）（３）において、前記反射板に対して所定の間隔を置いて配置される誘電体基板を有し、前記主ループ素子と前記少なくとも１個の副ループ素子とは、前記誘電体基板の第１面に配置される。
（５）（３）において、前記反射板に対して所定の間隔を置いて配置される誘電体基板を有し、前記主ループ素子は、前記誘電体基板の第１面に配置され、前記少なくとも１個の副ループ素子は、前記誘電体基板の第１面と反対側の第２面に配置される。
（６）（４）または（５）において、前記誘電体基板は、矩形形状の誘電体基板であり、前記主ループ素子は、前記矩形形状の前記誘電体基板の４辺の端部に配置され、前記主ループ素子は、前記矩形形状の前記誘電体基板の中の４つの角部の中の１つの角部側で前記給電線に接続され、前記少なくとも１個の副ループ素子の電極パターンは、矩形形状の電極パターンであり、前記電極パターンは、前記主ループ素子が前記給電線に接続される角部と対向する角部側に配置される。
【発明の効果】
【０００７】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
本発明によれば、小型、かつ低姿勢で、近接した２つ以上の周波数帯域に共用可能な多周波共用アンテナを提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
図１は、本発明の実施例の多周波共用アンテナの概略構成を示す斜視図である。
図１において、１は反射板、２は誘電体基板、３は主ループ素子、４は副ループ素子、５、６は短絡導体、７は給電線である。反射板１と誘電体基板２との間隔（ｄ）は、（４×λｏ／５００）≦ｄ≦（６×λｏ／５００）とされる。ここで、λｏは、設計周波数ｆｏにおける波長を示す。
図２は、図１に示す誘電体基板２を、誘電体基板２と直交する方向から見た平面図である。図２に示すように、副ループ素子４は、主ループ素子３の内側に配置される。ここで、主ループ素子３と副ループ素子４は、プリント配線板の回路形成手法によるエッチングを施して、誘電体基板２上に形成される。
主ループ素子３は、第１の点（Ａ）が給電線７を介して給電点に接続され、さらに、第１の点（Ａ）から所定の距離離れた位置の第２、３の点（Ｂ、Ｃ）が短絡導体（５，６）を介して反射板１に接続される。
主ループ素子３は、矩形形状の誘電体基板２の４辺の端部に配置される。したがって、主ループ素子３は矩形形状のループ素子となる。また、主ループ素子３の各辺の長さ（Ｌ）は同じであり、ここで、主ループ素子３の全長（４×Ｌ）は、（４×λｏ／１０）≦４×Ｌ≦（６×λｏ／１０）とされる。
【０００９】
矩形形状の誘電体基板２の４辺の中の２辺の端部に形成される主ループ素子３の幅（Ｗ１）は、残りの２辺の端部に形成される主ループ素子３の幅（Ｗ２）の２倍（Ｗ１＝２×Ｗ２）とされる。
副ループ素子４は、一点が給電線７に接続されるとともに、その一部に容量素子の電極となる電極パターン８が形成されている。ここで、電極パターン８は矩形形状とされ、また、電極パターン８は、給電線７が設けられる角部と対向する角部側に配置される。なお、図２では、電極パターン８は矩形形状とされているが、電極パターン８の形状は、図４に示す形状、あるいは、円、楕円などの形状であってもよい。
副ループ素子４は、主ループ素子３の２辺に平行な、４１，４２の部分と、少なくとも１個の副ループ素子４の４１，４２の部分と給電線７とを接続する４３，４４の部分とで構成される。ここで、副ループ素子４の４１，４２の部分の幅（Ｗ３）は、副ループ素子４の４３，４４の部分の幅（Ｗ４）の２倍（Ｗ３＝２×Ｗ４）とされる。なお、主ループ素子３の２辺の幅（Ｗ１）と、副ループ素子４の４３，４４の部分の幅（Ｗ３）とは同一（Ｗ１＝Ｗ４）とされる。なお、図１では、短絡導体（５，６）は２本設けられているが、３本以上設けてもよい。
【００１０】
以下、本発明を成すまでの経緯について説明する。
図７は、本発明を成す前に本発明者らによって検討された垂直偏波アンテナの概略構成を示す斜視図である。
図７において、１は反射板、２は誘電体基板、３は主ループ素子、５は短絡導体、７は給電線である。反射板１と誘電体基板２との間隔（ｄ）は、λｏ／１００（ｄ＝λｏ／１００）程度とされる。また、主ループ素子３の長さは、約λｏ／２とされる。ここで、λｏは、設計周波数ｆｏにおける波長を示す。
図８は、図７に示す垂直偏波アンテナのアンテナパターンを示す図であり、図７に示す誘電体を電体基板２を、誘電体基板２と直交する方向から見た平面図である。
図８（ａ）に示すように、主ループ素子３は、点Ａの位置において給電線７を介して給電点に接続されるとともに、点Ｂにおいて短絡導体５を介して反射板１に接続される。
今、図８（ａ）に示すように、点Ｂと点Ｄとの間の間隔は、（λｏ／４）とされる。この場合、点Ｂと点Ｄとの間の線路は先端短絡の（λｏ／４）線路となるので、点Ｄから点Ｂを見たときのインピーダンスは無限大となる。
したがって、図７に示す垂直偏波アンテナは、図８（ｂ）に示す逆Ｆ型アンテナと等価なアンテナである。
図９は、図７に示す垂直偏波アンテナの一例の反射減衰量特性を示すグラフである。この図９のグラフから、１３０ＭＨｚと１４０ＭＨｚとの間の周波数帯域で共振していることが分かる。
しかしながら、図７に示す垂直偏波アンテナは共振帯域が狭く、例えば、１３０ＭＨｚと１４０ＭＨｚとの間の周波数帯域と、１５０ＭＨｚの周波数帯域との２つの周波数帯域が必要な通信方式には適用できない。
【００１１】
図１０は、本発明を成す前に、図７に示す垂直偏波アンテナの次に、本発明者らによって検討された垂直偏波アンテナのアンテナパターンを示す図である。
図１０において、１は反射板、２は誘電体基板、３は主ループ素子、５は短絡導体、７は給電線、９は無給電素子である。
図１０に示す垂直偏波アンテナは、図７に示す垂直偏波アンテナにおいて、主ループ素子３の内部にループ状の無給電素子９を追加したものである。
図１１は、図１０に示す垂直偏波アンテナの一例の反射減衰量特性を示すグラフである。この図１１のグラフから、図１０に示す垂直偏波アンテナは、１３０ＭＨｚと１４０ＭＨｚとの間（以下、共振Ａ）と、２３０ＭＨｚと２４０ＭＨｚとの間（以下、共振Ｂ）の、２つの周波数帯域で共振していることが分かる。
このように、図１０に示す垂直偏波アンテナは、共振Ａと、共振Ｂの２つの周波数帯域で共振するようになったが、共振Ａと、共振Ｂの２つの周波数帯域が離れており、例えば、１３０ＭＨｚと１４０ＭＨｚとの間の周波数帯域と、１５０ＭＨｚの周波数帯域との２つの周波数帯域が必要な通信方式には適用できない。
また、この図１０に示す垂直偏波アンテナにおいて、無給電素子９の長さを長くしていくと、図７に示す垂直偏波アンテナのように、１共振特性となってしまう。
【００１２】
図１２は、本発明を成す前に、図１０に示す垂直偏波アンテナの次に、本発明者らによって検討された垂直偏波アンテナのアンテナパターンを示す図である。
図１０において、１は反射板、２は誘電体基板、３は主ループ素子、４は副ループ素子、５は短絡導体、７は給電線である。
図１２に示す垂直偏波アンテナは、図７に示す垂直偏波アンテナにおいて、主ループ素子３の内部に、一点が給電線７に接続される副ループ素子４を追加したものである。
図１３は、図１２に示す垂直偏波アンテナの一例の反射減衰量特性を示すグラフである。この図１３のグラフから、図１２に示す垂直偏波アンテナは、１３０ＭＨｚと１４０ＭＨｚとの間（以下、共振Ａ）と、１９０ＭＨｚと２００ＭＨｚとの間（以下、共振Ｃ）の、２つの周波数帯域で共振していることが分かる。
図１２に示す垂直偏波アンテナは、共振Ａと、共振Ｂの２つの周波数帯域で共振し、図１０に示す垂直偏波アンテナと比して、共振Ａと、共振Ｃの２つの周波数帯域は近づいているが、依然として、例えば、１３０ＭＨｚと１４０ＭＨｚとの間の周波数帯域と、１５０ＭＨｚの周波数帯域との２つの周波数帯域が必要な通信方式には適用できない。
また、この図１２に示す垂直偏波アンテナにおいて、副ループ素子４の長さを長くしていくと、図７に示す垂直偏波アンテナのように、１共振特性となってしまう。
【００１３】
本実施例の多周波共用アンテナは、図１２に示すアンテナにおいて、副ループ素子４の一部に容量素子の電極となる電極パターン８を追加したものである。
図３は、本実施例の多周波共用アンテナの一例の反射減衰量特性を示すグラフである。この図３のグラフから、本実施例の多周波共用アンテナでは、１３０ＭＨｚと１４０ＭＨｚとの間の周波数帯域と、１５０ＭＨｚの周波数帯域の２つの周波数帯域で共振していることが分かる。
この１５０ＭＨｚの周波数帯域の共振は、副ループ素子４と、電極パターン８で形成される容量素子によるものある。そのため、例えば、１３０ＭＨｚと１４０ＭＨｚとの間の周波数帯域と、１５０ＭＨｚの周波数帯域との２つの周波数帯域が必要な通信方式に、本実施例の多周波共用アンテナを適用することが可能である。
なお、図３に示す２つの共振帯域は、主ループ素子３の幅（Ｗ１，Ｗ２）、副ループ素子４の幅（Ｗ３、Ｗ４）、電極パターン８の形状、または、短絡導体（５，６）の間隔、あるいは、短絡導体の本数（図２では、２本）を可変することで調整可能である。また、本実施例の多周波共用アンテナの特性は、垂直偏波無指向性アンテナとなっている。
【００１４】
前述の実施例では、主ループ素子３と副ループ素子４は、誘電体基板２の一面（反射板１と反対側の面）に形成したが、図５に示すように、主ループ素子３（または、副ループ素子４）は、誘電体基板２の第１の面（反射板１と反対側の面）に形成し、副ループ素子４（または、主ループ素子３）は、誘電体基板２の第２の面（反射板側の面）に形成してもよい。
また、主ループ素子３と副ループ素子４を、金属の線、条、板、管等で構成し、主ループ素子３と副ループ素子４とを、固体誘電体、あるいは、適当な材質からなるスペーサを介して、反射板１上に固定するようにしてもよい。
また、前述の実施例では、主ループ素子３と反射板１との間隔と、副ループ素子４と反射板１との間隔は同一であったが、図６に示すように、主ループ素子３と反射板１との間隔と、副ループ素子４と反射板１との間隔を異ならせ、例えば、副ループ素子４と反射板１との間隔を、主ループ素子３と反射板１との間隔よりも大きくするようにしてもよい。
さらに、前述の実施例では、副ループ素子４が１個の場合について説明したが、副ループ素子４は、主ループ素子３の内側に、２個以上配置することも可能であり、この場合には、図３に示す共振点を、副ループ素子４の数だけ増加させることが可能となる。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本
発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例の多周波共用アンテナの概略構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示す誘電体基板を、誘電体基板と直交する方向から見た平面図である。
【図３】本発明の実施例の多周波共用アンテナの一例の反射減衰量特性を示すグラフである。
【図４】本発明の実施例の電極パターンの変形例を示す図である。
【図５】本発明の実施例の変形例の誘電体基板を、誘電体基板と直交する方向から見た平面図である。
【図６】本発明の実施例の変形例の多周波共用アンテナの概略構成を示す断面図である。
【図７】本発明を成す前に本発明者らによって検討された垂直偏波アンテナの概略構成を示す斜視図である。
【図８（ａ）】図７に示す垂直偏波アンテナのアンテナパターンを示す図である。
【図８（ｂ）】図７に示す垂直偏波アンテナと等価な逆Ｆ型アンテナを示す図である。
【図９】図７に示す垂直偏波アンテナの一例の反射減衰量特性を示すグラフである。
【図１０】本発明を成す前に、図７に示す垂直偏波アンテナの次に、本発明者らによって検討された垂直偏波アンテナのアンテナパターンを示す図である。
【図１１】図１０に示す垂直偏波アンテナの一例の反射減衰量特性を示すグラフである。
【図１２】本発明を成す前に、図１０に示す垂直偏波アンテナの次に、本発明者らによって検討された垂直偏波アンテナのアンテナパターンを示す図である。
【図１３】図１２に示す垂直偏波アンテナの一例の反射減衰量特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００１６】
１  反射板
２  誘電体基板
３  主ループ素子
４  副ループ素子
５，６  短絡導体
７  給電線
８  電極パターン
９  無給電素子
【図１】
0005083897.tif 000002
【図２】
0005083897.tif 000003
【図３】
0005083897.tif 000004
【図４】
0005083897.tif 000005
【図５】
0005083897.tif 000006
【図６】
0005083897.tif 000007
【図７】
0005083897.tif 000008
【図８（ａ）】
0005083897.tif 000009
【図８（ｂ）】
0005083897.tif 000010
【図９】
0005083897.tif 000011
【図１０】
0005083897.tif 000012
【図１１】
0005083897.tif 000013
【図１２】
0005083897.tif 000014
【図１３】
0005083897.tif 000015