(57)【要約】【課題】  小形・低姿勢にすることができると共に、広帯域化を実現し、複数周波数に調整できるショートスタブ付容量装荷型平面アンテナを提供する。【解決手段】  地板２０と、それに平行に設けられるアンテナ素子１０と、アンテナ素子１０と地板２０とを接続する複数のショートスタブ６０と、地板２０の端部に形成された側壁５０とを有して、小形・低姿勢で広帯域化を実現し、ショートスタブ６０の長さを可変にして複数周波数に調整でき、ショートスタブをアンテナ素子１０と一体に形成され、折り曲げ可能な板状のショートスタブ６０′として、構成が簡単で製造が容易なショートスタブ付容量装荷型平面アンテナである。【選択図】        図１
2009290452.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ショートスタブ付容量装荷型平面アンテナであって、
地板と、前記地板に平行に設けられるアンテナ素子と、前記アンテナ素子と前記地板とを接続する複数のショートスタブと、前記地板の端部に形成された側壁とを有することを特徴とするショートスタブ付容量装荷型平面アンテナ。
【請求項２】
ショートスタブの長さを可変にすることで共振周波数を可変にすることを特徴とする請求項１記載のショートスタブ付容量装荷型平面アンテナ。
【請求項３】
ショートスタブは、アンテナ素子と一体に形成され、折り曲げ可能な板状としたことを特徴とする請求項１又は２記載のショートスタブ付容量装荷型平面アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動通信用基地局アンテナの弱電界エリアで用いる小形アンテナに係り、特に、地板の大きさを変更することなく広帯域にすることができるショートスタブ付容量装荷型平面アンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
天井などに設置して使用される移動通信用の屋内中継器には、無指向性でかつ低姿勢で小形の広帯域アンテナが用いられる。
無指向性であるモノポールアンテナを低姿勢化した容量装荷モノポールアンテナは、ポストを複数本配置することで給電線との整合をとることができるようになっている。
【０００３】
［従来の容量装荷型平面アンテナの構成：図１２］
従来の容量装荷型平面アンテナの構成について図１２を参照しながら説明する。図１２は、従来の容量装荷型平面アンテナの概略構成図である。
従来の容量装荷型平面アンテナは、図１２に示すように、アンテナ素子１０と、地板２０と、支持板３０と、ポスト４０とから構成されている。
【０００４】
アンテナ素子１０は、地板２０より小さい円盤状の形状で、地板２０に平行に設置される。
地板２０は、アンテナ素子１０を、支持板３０を介して固定されるもので、更に、アンテナ素子１０と地板２０とを複数のポスト４０で接続している。
【０００５】
［従来のＶＳＷＲ：図１３］
従来の容量装荷型平面アンテナの構成における電圧定在波比（ＶＳＷＲ：Voltage Standing Wave Ratio）を図１３に示す。図１３は、従来のＶＳＷＲの特性を示す図である。
ＶＳＷＲとは、インピーダンス不整合により、反射波が発生している伝送路上に発生する電圧振幅分布の山と谷の比である。
【０００６】
従来の構成におけるＶＳＷＲ特性は、図１３に示すように、例えば、地板２０の大きさ（直径）Ｄｄ＝１６０ｍｍの場合、ＶＳＷＲ＜１．５の帯域幅は５．６％であり、狭帯域であることがわかる。
また、ポスト４０の長さｓｓを、ｓｓ＝１４ｍｍの場合、ＶＳＷＲ＜１．５の帯域幅は２．６％であり、狭帯域であることがわかる。
【０００７】
［従来の垂直面放射指向性：図１４］
従来の構成における垂直面放射指向性を図１４に示す。図１４は、１．９ＧＨｚ，２．０ＧＨｚ，２．１ＧＨｚ，２．２ＧＨｚにおける垂直面放射指向性を示した図である。
【０００８】
［従来の水平面放射指向性：図１５］
従来の構成における水平面放射指向性を図１５に示す。図１５は、１．９ＧＨｚ，２．０ＧＨｚ，２．１ＧＨｚ，２．２ＧＨｚにおける水平面放射指向性を示した図である。
【０００９】
低背型の容量装荷型誘電体モノポールアンテナに関する先行技術には、特開２００３−２２９７１４号公報（特許文献１）がある。
この特許文献１は、容量電極と接地電極を接続し、給電ピンと当接するショートピンの構造を簡単にして、加工、取り扱いを容易にできる平面アンテナが記載されている。
【００１０】
【特許文献１】特開２００３−２２９７１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記従来の広帯域アンテナは、アンテナの設置面積を低減するために、地板は小形でかつアンテナ高は低姿勢である必要があるものの、広帯域に渡って給電線との整合をとるために、地板の大きさを変更しなければならず、また、複数周波数に調整が可能とする必要があるため、構成が複雑になるという問題点があった。
【００１２】
本発明は上記実情に鑑みて為されたもので、小形・低姿勢にすることができると共に、広帯域化を実現し、複数周波数に調整できるショートスタブ付容量装荷型平面アンテナを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、ショートスタブ付容量装荷型平面アンテナであって、地板と、地板に平行に設けられるアンテナ素子と、アンテナ素子と地板とを接続する複数のショートスタブと、地板の端部に形成された側壁とを有することを特徴とする。
【００１４】
本発明は、上記ショートスタブ付容量装荷型平面アンテナにおいて、ショートスタブの長さを可変にすることで共振周波数を可変にすることを特徴とする。
【００１５】
本発明は、上記ショートスタブ付容量装荷型平面アンテナにおいて、ショートスタブが、アンテナ素子と一体に形成され、折り曲げ可能な板状としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、地板と、地板に平行に設けられるアンテナ素子と、アンテナ素子と地板とを接続する複数のショートスタブと、地板の端部に形成された側壁とを有するショートスタブ付容量装荷型平面アンテナとしているので、小形・低姿勢にすることができると共に、広帯域化を実現できる効果がある。
【００１７】
本発明によれば、ショートスタブの長さを可変にすることで共振周波数を可変にする上記ショートスタブ付容量装荷型平面アンテナとしているので、複数周波数に調整できる効果がある。
【００１８】
本発明によれば、ショートスタブが、アンテナ素子と一体に形成され、折り曲げ可能な板状とした上記ショートスタブ付容量装荷型平面アンテナとしているので、構成を簡単にして製造を容易にできる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
［実施の形態の概要］
本発明の実施の形態に係るショートスタブ付容量装荷型平面アンテナは、地板と、アンテナ素子と、アンテナ素子と地板とを接続する複数のショートスタブと、地板の端部に形成された側壁とを有する構成としたものであり、小形・低姿勢にすることができると共に、広帯域化を実現できるものである。
【００２０】
また、本発明の実施の形態に係るショートスタブ付容量装荷型平面アンテナは、上記構成に、ショートスタブの長さを可変にするものであり、共振周波数を可変にし、複数周波数に調整できるものである。
【００２１】
また、本発明の実施の形態に係るショートスタブ付容量装荷型平面アンテナは、上記構成に、ショートスタブが、アンテナ素子と一体に形成され、折り曲げ可能な板状としたものであり、構成を簡単にして製造を容易にできるものである。
【００２２】
［本アンテナの構成：図１，２］
本発明の実施の形態に係るショートスタブ付容量装荷型平面アンテナ（本アンテナ）の構成について、図１，２を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態に係るショートスタブ付容量装荷型平面アンテナの概略構成図であり、図２は、（ａ）が平面図、（ｂ）が側面図である。
本アンテナは、図１，２に示すように、アンテナ素子１０と、地板２０と、支持板３０と、側壁５０と、ショートピン（ショートスタブ）６０とから構成されている。
【００２３】
［各部］
アンテナ素子１０、地板２０、支持板３０は、従来と同様の構成である。尚、アンテナ素子１０と地板２０は円盤状としているが、正多角形であってもよい。
【００２４】
［側壁５０］
側壁５０は、地板２０の周辺端部に垂直方向に形成されている。
側壁５０の最適な高さは、地板２０の大きさ（直径）Ｄｄに依存する。例えば、Ｄｄ＝１６０ｍｍの場合、側壁４０の高さｈｏ＜０．１７λの範囲で高帯域化が図られ、ｈｏ＝０．１３λのとき帯域幅の最大値３２．４％を実現できる。
【００２５】
尚、側壁５０の厚みは、約１ｍｍ程度を予定しているが、これにこだわらない。
また、別の例として、アンテナ素子１０の直径ｄを０．３６０λとし、地板２０の直径Ｄｄを１．０６７λとした場合に、側壁５０の高さｈは、０．０６７λとしてもよい。
【００２６】
［ショートピン６０］
ショートピン（ショートスタブ）６０は、従来のポスト４０に比べて、地板２０に対して垂直方向に設置されるのではなく、図１に示すように、地板２０に対して斜め方向にアンテナ素子１０と地板２０とを接続する細いピンが設けられている。
ショートピン６０は、その長さを可変にすることで、共振周波数を可変にして、複数の周波数に対応可能とするものである。
また、ショートピン６０の形状は、直線に限らず曲線であってもよく、また、細いピン形状に限らず、帯状であってもよい。
【００２７】
［垂直面放射指向性：図３］
本アンテナの垂直面放射指向性について図３を参照しながら説明する。図３は、本アンテナの垂直面放射指向性を示す図である。図３において、１．９ＧＨｚ，２．０ＧＨｚ，２．１ＧＨｚ，２．２ＧＨｚの場合を示している。
【００２８】
本アンテナの垂直面放射指向性は、図３に示すように、図１４の従来のアンテナにおける垂直面放射指向性と比較して、指向性のパターンは、基本的にはあまり変わらないが、利得が１ｄＢぐらい上がっている。
【００２９】
［水平面放射指向性：図４］
本アンテナの水平面放射指向性について図４を参照しながら説明する。図４は、本アンテナの水平面放射指向性を示す図である。図４において、１．９ＧＨｚ，２．０ＧＨｚ，２．１ＧＨｚ，２．２ＧＨｚの場合を示している。
【００３０】
本アンテナの水平面放射指向性は、図４に示すように、図１５の従来のアンテナにおける水平面放射指向性と比較して、指向性のパターンは、基本的にはあまり変わらないものとなっている。
【００３１】
［側壁の高さ変化時の帯域幅：図５］
次に、側壁の高さが変化した時の帯域幅について図５を参照しながら説明する。図５は、側壁の高さ変化時のＶＳＷＲ＜１．５の帯域幅を示す図である。
図５では、縦軸が帯域幅（Bandwidth［％］）で、横軸が側壁の高さ（ｈｏ／λ）であり、地板２０の直径Ｄｄが１５０，１６０，１７０，１８０ｍｍの４つの場合を示している。
【００３２】
つまり、図５において、ｈｏ／λ＝０（左端）は、側壁の高さゼロを示し、右に行くほど高さが高くなる。
図５に示すように、Ｄｄ＝１６０ｍｍ又は１７０ｍｍであれば、概ね０．１＜ｈｏ／λ＜０．１５の範囲で、高い割合の帯域幅が得られることがわかる。地板２０の大きさに応じて側壁５０の高さを適正に設定すれば、広い帯域幅が得られる。
【００３３】
［ショートスタブの長さを可変としたときのＶＳＷＲ：図６］
次に、ショートスタブの長さを可変としたときのＶＳＷＲについて図６を参照しながら説明する。図６は、ショートスタブの長さを可変としたときのＶＳＷＲを示す図である。図６において、縦軸はＶＳＷＲ、横軸は周波数［ＧＨｚ］である。
【００３４】
尚、図６における曲線ａは、本アンテナにおいて側壁５０を備えるがショートピン６０が地板２０に対して垂直の場合であり、曲線ｂは、本アンテナにおいて側壁５０を備え、ショートピン６０が地板２０に対して斜めに接続されている場合である。
【００３５】
図６から、側壁２０があっても、ショートピン６０が従来のポストと同様に垂直に接続する構成に比べて、ショートピン６０が地板２０に対して斜めに接続する構成の方が、帯域が広くなっている。
【００３６】
［ショートスタブの形状：図７］
次に、ショートスタブの形状について図７を参照しながら説明する。図７は、ショートスタブの３つの構成を示した図である。
図７（ａ）では、地板２０に対して凹状の曲線となった例を示している。図７（ｂ）では、地板２０に対して凸状の曲線となった例を示している。図７（ｃ）では、波線の形状となった例を示している。
このように、ショートスタブ（ショートピン）が地板２０に垂直に接続する場合より、斜めに直線又は曲線で長くすることで、広帯域化できるものである。
【００３７】
［ショートスタブの長さを可変としたときの帯域幅：図８］
次に、ショートスタブの長さを可変としたときの帯域幅について図８を参照しながら説明する。図８は、ショートスタブの長さを可変としたときのＶＳＷＲ＜１．５の帯域幅を示す図である。図８において、縦軸は帯域幅（Bandwidth［％］）、横軸はショートスタブの長さｓをｓ／λで示している。
【００３８】
尚、図８では、平行に配置されたアンテナ素子１０と地板２０との垂直方向の距離ｓｓを１２ｍｍ，１４ｍｍ，１６ｍｍした場合に、ショートスタブの長さｓを短くしていった場合の帯域幅を示している。よって、図８の右端は、ｓ＝ｓｓ（従来技術）となっている。
ｓ／λが概ね０〜０．０６の範囲で、良好な帯域幅が得られることがわかる。
【００３９】
例えば、距離ｓｓ＝１４ｍｍの場合、従来の構成では、ＶＳＷＲ＜１．５の帯域幅は、２．６％であったものが、ｓ＜０．０９λの範囲で広帯域化が図られ、ｓ＝０のとき最大値２４．５％を実現できる。
【００４０】
［ショートスタブの長さを可変としたときの共振周波数：図９］
また、ショートスタブの長さを可変としたときの共振周波数について図９を参照しながら説明する。図９は、ショートスタブの長さを可変としたときの共振周波数を示す図である。図９において、縦軸は周波数（Frequency［ＧＨｚ］）、横軸はショートスタブの長さｓをｓ／λで示している。
【００４１】
そして、図９では、平行に配置されたアンテナ素子１０と地板２０との垂直方向の距離ｓｓを１２ｍｍ，１４ｍｍ，１６ｍｍした場合に、ショートスタブの長さｓを短くしていった場合の周波数特性を示している。
ｓ／λが概ね０〜０．０４の範囲で、良好な周波数特性が得られることがわかる。
【００４２】
［ショートスタブの別の形状１：図１０］
ショートスタブの別の形状について図１０を参照しながら説明する。図１０は、ショートスタブの別の形状１を示す図である。尚、図１０（ａ）では平面図を示し、図１０（ｂ）では側面図を示している。
【００４３】
図１０（ａ）に示すように、対向する１組のショートスタブを板状のショートスタブ６０′とし、アンテナ素子１０と一体に形成したものである。そして、アンテナ素子１０と板状のショートスタブ６０′の境部分を地板２０側に折り曲げて、アンテナ素子１０を地板２０に設置し、その後、ショートピン６０を形成する。
このように、板状のショートスタブ６０′をアンテナ素子１０と一体に形成することで、アンテナ素子１０を地板２０への取り付けを容易にできる。
【００４４】
［ショートスタブの別の形状２：図１１］
更に、図１に示すようなショートスタブの構成であってもよい。図１１は、ショートスタブの別の形状２を示す図である。尚、図１１（ａ）では平面図を示し、図１１（ｂ）では側面図を示している。
【００４５】
図１１（ａ）に示すように、全てのショートスタブを板状のショートスタブ６０′とし、アンテナ素子１０と一体に形成したものである。そして、アンテナ素子１０と板状のショートスタブ６０′の境部分を地板２０側に折り曲げて、アンテナ素子１０を地板２０に設置する。
このように、板状のショートスタブ６０′をアンテナ素子１０と一体に形成することで、アンテナ素子１０を地板２０への取り付けを容易にできる。
【００４６】
［実施の形態の効果］
本アンテナによれば、アンテナ素子１０と地板２０とを接続する複数のショートスタブ６０と、地板２０の端部に形成された側壁５０とを有するものであり、小形・低姿勢にすることができると共に、広帯域化を実現できる効果がある。
【００４７】
また、本アンテナによれば、ショートスタブ６０の長さを可変にするようにしているので、共振周波数を可変にし、複数周波数に調整できる効果がある。
【００４８】
また、本アンテナによれば、ショートスタブを、アンテナ素子１０と一体に形成され、折り曲げ可能な板状のショートスタブ６０′としているので、構成を簡単にして製造を容易にできる効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、小形・低姿勢にすることができると共に、広帯域化を実現し、複数周波数に調整できるショートスタブ付容量装荷型平面アンテナに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施の形態に係るショートスタブ付容量装荷型平面アンテナの概略構成図である。
【図２】（ａ）が平面図、（ｂ）が側面図である。
【図３】本アンテナの垂直面放射指向性を示す図である。
【図４】本アンテナの水平面放射指向性を示す図である。
【図５】側壁の高さ変化時のＶＳＷＲ＜１．５の帯域幅を示す図である。
【図６】ショートスタブの長さを可変としたときのＶＳＷＲを示す図である。
【図７】ショートスタブの３つの構成を示した図である。
【図８】ショートスタブの長さを可変としたときのＶＳＷＲ＜１．５の帯域幅を示す図である。
【図９】ショートスタブの長さを可変としたときの共振周波数を示す図である。
【図１０】ショートスタブの別の形状１を示す図である。
【図１１】ショートスタブの別の形状２を示す図である。
【図１２】従来の容量装荷型平面アンテナの概略構成図である。
【図１３】従来のＶＳＷＲの特性を示す図である。
【図１４】従来の垂直面放射指向性を示した図である。
【図１５】従来の水平面放射指向性を示した図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０…アンテナ素子、  ２０…地板、  ３０…支持板、  ４０…ポスト、  ５０…側壁、  ６０…ショートピン、  ６０′…板状のショートスタブ
【図１】
2009290452.tif 000003
【図２】
2009290452.tif 000004
【図３】
2009290452.tif 000005
【図４】
2009290452.tif 000006
【図５】
2009290452.tif 000007
【図６】
2009290452.tif 000008
【図７】
2009290452.tif 000009
【図８】
2009290452.tif 000010
【図９】
2009290452.tif 000011
【図１０】
2009290452.tif 000012
【図１１】
2009290452.tif 000013
【図１２】
2009290452.tif 000014
【図１３】
2009290452.tif 000015
【図１４】
2009290452.tif 000016
【図１５】
2009290452.tif 000017