(57)【要約】【課題】広帯域を利用した無線通信において、小型かつ簡易な構成で所望の帯域阻止特性を得ることができるアンテナ装置を実現する。【解決手段】このアンテナ装置は、給電端子１４を有する導体板１１と、複数の線路１６が等角度に放射状に形成され、導体板１１に対向して配置されるアンテナ素子１６と、給電端子１４と放射素子の給電部１８との間を接続する給電路１９と、導体板１１上において、給電路１９から等距離でアンテナ素子１６の隣り合う線路１６間に対応する位置にそれぞれ設けられる複数の無給電素子２１とを具備し、複数の無給電素子２１は、動作帯域の一部であって該無給電素子２１の電気長に対応する周波数に阻止帯域を生じさせるものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
給電端子を有する導体板と、
複数の線路が等角度に放射状に形成され、前記導体板に対向して配置される放射素子と、
前記給電端子と前記放射素子の給電部との間を接続する給電路と、
前記導体板上において、前記給電路から等距離で前記放射素子の隣り合う線路間又は線路直下に対応する位置にそれぞれ設けられる複数のスタブと
を具備し、
前記複数のスタブは、動作帯域の一部であって該スタブの電気長に対応する周波数に阻止帯域を生じさせることを特徴とするアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動作帯域の一部に阻止帯域を有するアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＵＷＢ（Ultra Wide Band）のように広い周波数帯を利用した高速無線通信システムが実用化されつつあり、このシステムに用いられるアンテナ装置は、ＵＷＢ無線システムの全帯域３．１〜１０．６ＧＨｚをカバーする性能を有している。一方、日本でのＵＷＢ無線システムは、ローバンド(３．４〜４．８ＧＨｚ)とハイバンド(７．２５〜１０．２５ＧＨｚ)とに分かれ、先ずローバンドの帯域から使われるだろうと言われている。そこで、ローバンド或いはハイバンドでの使用時に、帯域外の妨害波や不要輻射を抑制するために、アンテナ装置に帯域阻止フィルタを付加する手法が提案されているが、部品点数が増えて大型化してしまうという問題がある（例えば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２００５−２９５３１６公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述したように、ＵＷＢ無線システムに用いるアンテナ装置において、ローバンド或いはハイバンドでの使用時に帯域外の妨害波や不要輻射を抑制するために、帯域阻止フィルタを付加する手法が提案されているが、部品点数が増えて大型化してしまうという問題がある。
【０００４】
この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、広帯域を利用した無線通信において、小型かつ簡易な構成で所望の帯域阻止特性を得ることができるアンテナ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するためにこの発明に係るアンテナ装置は、給電端子を有する導体板と、複数の線路が等角度に放射状に形成され、前記導体板に対向して配置される放射素子と、前記給電端子と前記放射素子の給電部との間を接続する給電路と、前記導体板上において、前記給電路から等距離で前記放射素子の隣り合う線路間又は線路直下に対応する位置にそれぞれ設けられる複数のスタブとを具備し、前記複数のスタブは、動作帯域の一部であって該スタブの電気長に対応する周波数に阻止帯域を生じさせるものである。
【０００６】
上記構成によるアンテナ装置では、導体板上において、放射状に形成された線路間のそれぞれに対応する位置に阻止帯域発生手段となるスタブを設けることで、基板を大型化することなく、所望の帯域阻止特性を得ることが可能となる。
【発明の効果】
【０００７】
したがってこの発明によれば、広帯域を利用した無線通信において、小型かつ簡易な構成で所望の帯域阻止特性を得ることができるアンテナ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照してこの発明の実施形態について詳細に説明する。  
なお、数値は一例であり、その数値を含む所定の範囲内で許容されるものである。  
（第１実施形態）  
第１の実施形態は、導体板において、アンテナ素子の隣り合う線路間に対応する位置にそれぞれ１本の無給電素子を設けたものである。
【０００９】
図１は、本発明の第１実施形態に係るアンテナ装置の構造を示す斜視図である。  
図１において、導体板１１の中央部には、給電端子１４として例えばＮＪ型の同軸コネクタが装着され、この給電端子１４に無線装置のアンテナ入力回路からの給電用同軸ケーブル（図示せず）が接続される。
【００１０】
導体板１１の上側には、アンテナ素子１６を配設する。アンテナ素子１６は、複数の線路１６ａ〜１６ｄを等角度で放射状に設け、導体板１１上に高さＨの間隔で配置されている。線路１６ａ〜１６ｄは、幅Ｗとし、端部に突出部が形成される。この突出部は、例えば、平板十字形素子の先端の角部を正方形に切り取って形成する。また、線路１６ａ〜１６ｄの各終端部には、例えば板状の短絡素子１７ａ〜１７ｄが導体板１１に対して垂直となるように設けられる。また、導体板１１には、整合板２０ａ〜２０ｄが形成される。整合板２０ａ〜２０ｄは、線路１６ａ〜１６ｄの中央部と短絡箇所とを結ぶ直線の延長線上に設けられる。
【００１１】
給電路１９は、アンテナ素子１６の下面に設けられ、その中心の給電部１８と上記給電端子１４との間を接続する。給電路１９は、給電端子１４側の端部（下端）に比して給電部１８側の端部（上端）が拡幅された形状に形成される。図１に示す形状の他にも、外周面を指数関数曲線や半楕円形状、あるいはそれらに近似させた形状としてもよい。下側に位置する頂部を導体板１１の上部に導出した給電端子１４の中心導体に半田付け等により接続する。
【００１２】
具体的な寸法例としては、図１において、線路１６ａ〜１６ｄの端部（終端）間の長さＬは６２ｍｍ、短絡素子間の長さＬＳＷは４７ｍｍ、短絡素子の幅ＳＷは２ｍｍ、突出部の一辺は５ｍｍに設定される。また、線路１６ａ〜１６ｄの導体板１１からの高さＨは７ｍｍに設定される。給電路１９は、上側円形部の直径は１４ｍｍ、下側円形部の直径は６ｍｍ、高さ６ｍｍで形成される。なお、導体板１１の一辺の長さは９０ｍｍ、厚さ２ｍｍに設定される。整合板２０ａ〜２０ｄの幅Ｇｗは、導体板１１の一辺の長さの約１５±５％に設定する。例えば、幅Ｇｗは１０ｍｍ、高さＧｈは７ｍｍに形成される。
【００１３】
さらに、このアンテナ装置には、逆Ｌ字形の無給電素子２１ａ〜２１ｄを、隣り合う線路１６ａ〜１６ｄの間、即ちφｎｆ＝４５，１３５，２２５，３１５°の位置に対応する導体板１１上に配置する。この無給電素子２１ａ〜２１ｄはスタブとして作用するもので、全長Ｈｎｆ＋Ｍｎｆは、例えば、阻止したい周波数５．８ＧＨｚの真空中での電磁波の４分の１波長である１３ｍｍに設定する。無給電素子２１ａ〜２１ｄの取り付け位置間の距離Ｌｎｆは、４７ｍｍに設定される。なお、この無給電素子２１ａ〜２１ｄの全長は、所望の阻止周波数にあわせて任意に設定できる。
【００１４】
図２は、Ｈｎｆ＋Ｍｎｆ＝１３ｍｍ一定としてＭｎｆを変化させたときのＶＳＷＲ−周波数特性図である。図２において、実線はＭｎｆ＝０ｍｍ、破線はＭｎｆ＝７ｍｍ、一点鎖線はＭｎｆ＝１０ｍｍとした場合に相当する。Ｍｎｆ＝０ｍｍの場合は、図３に示すように、無給電素子２１はＩ字に形成される。
【００１５】
いずれの場合も周波数５．８ＧＨｚを中心に帯域阻止特性が得られ、ローバンドとハイバンドを分離した特性をもつアンテナを実現できる。特に、Ｍｎｆを大きくすると帯域阻止特性がより鋭くなり、Ｍｎｆ＝１０ｍｍのとき、周波数５．８ＧＨｚを中心に帯域幅２００ＭＨｚでＶＳＷＲが１０を超える急峻な帯域阻止特性が得られる。
【００１６】
また、図４は、Ｍｎｆ＝１０ｍｍで無給電素子の位置Ｌｎｆを変化させたＶＳＷＲ−周波数特性図である。図４において、破線はＬｎｆ＝４７．４、実線はＬｎｆ＝−１０%、二点鎖線はＬｎｆ＝＋１０％とした場合に相当する。Ｌｎｆを±１０%程度変化させても同等の特性が得られるので、無給電素子２１ａ〜２１ｄの取り付け位置の精度を厳しくしなくてもよく、取り付け加工を容易にできる。
【００１７】
（第２の実施形態）  
第２の実施形態は、導体板において、逆Ｌ字形の無給電素子を、線路の間の１２箇所、即ちφ=２２．５，４５，６７．５，１１２．５，１３５，１５７．５，２０２．５，２２５，２４７．５，２９２．５，３１５，３３７．５°に対応する位置に配置したものである。  
図５は、第２の実施形態に係るアンテナ装置の構造の４分割モデルを示す斜視図である。なお、図５において上記図１と同一部分には同一符号を付し、詳しい説明は省略する。
【００１８】
図５に示すように、導体板１１上において、無給電素子２１を線路１６の間の１２箇所、即ちφ=２２．５，４５，６７．５，１１２．５，１３５，１５７．５，２０２．５，２２５，２４７．５，２９２．５，３１５，３３７．５°に配置する。なお、無給電素子２１の全長Ｈｎｆ＋Ｍｎｆは、周波数５．８ＧＨｚの真空中での電磁波の４分の１波長である１３ｍｍに設定する。
【００１９】
図６は、無給電素子２１の本数Ｎｎｆをパラメータとして変化させた場合のＶＳＷＲ−周波数特性図である。図６において、実線はＮｎｆ＝４本、破線はＮｎｆ＝１２本とした場合に相当する。図６に示すように、本数Ｎｎｆを４本から１２本を増やした場合、つまり図１の４箇所以外に無給電素子２１を有する場合でも個々の無給電素子２１の長さに対応した周波数での阻止特性を得ることができる。
【００２０】
（第３の実施形態）  
第３の実施形態は、逆Ｌ字形の無給電素子を、線路の直下、即ちφ=０，９０，１８０，２７０°の位置に配置したものである。  
図７は、第３の実施形態に係るアンテナ装置の構造の４分割モデルを示す斜視図である。なお、図７において上記図１と同一部分には同一符号を付し、詳しい説明は省略する。
【００２１】
図７に示すように、逆Ｌ字形の無給電素子２１を、各線路１６の直下、即ちφ=０，９０，１８０，２７０°の位置に配置する。第1の実施形態と同様に、無給電素子２１の全長Ｈｎｆ＋Ｍｎｆは、周波数５．８ＧＨｚの真空中での電磁波の４分の１波長である１３ｍｍに設定する。無給電素子２１ａ〜２１ｄの取り付け位置間の距離Ｌｎｆは、３１ｍｍに設定される。
【００２２】
図８の実線は第３の実施形態のＶＳＷＲ−周波数特性である。第３の実施形態も上記第１及び第２の実施形態と同様に周波数５．８ＧＨｚを中心に帯域阻止特性が得られ、ローバンドとハイバンドを分離した動作特性をもつアンテナを実現できる。また、図８は、第３の実施形態において無給電素子２１の位置Ｌｎｆを変化させたＶＳＷＲ−周波数特性であり、破線は位置Ｌｎｆを３５ｍｍに、二点鎖線は位置Ｌｎｆを３９ｍｍにそれぞれ変化させた場合の特性である。このように、位置Ｌｎｆを変化させると第１の実施形態よりも阻止帯域の幅の変化が少し大きいが、同等の特性が得られるので、第１の実施形態と同様に取り付け加工を容易にできる。
【００２３】
以上述べたように、上記各実施形態によれば、ＵＷＢ無線システム等の広帯域を利用した無線通信において、小型かつ簡易な構成で動作帯域の一部に所望の帯域阻止特性を得ることができるアンテナ装置を提供できる。
【００２４】
なお、この発明は、上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、各実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１の実施形態に係るアンテナ装置の構造を示す斜視図。
【図２】同実施形態に係るアンテナ装置のＶＳＷＲの周波数特性図。
【図３】同実施形態に係るアンテナ装置の他の構成例を示す図。
【図４】同実施形態に係るアンテナ装置のＶＳＷＲの周波数特性図。
【図５】第２の実施形態に係るアンテナ装置の構造の４分割モデルを示す斜視図。
【図６】同実施形態に係るアンテナ装置のＶＳＷＲの周波数特性図。
【図７】第３の実施形態に係るアンテナ装置の構造の４分割モデルを示す斜視図。
【図８】同実施形態に係るアンテナ装置のＶＳＷＲの周波数特性図。
【符号の説明】
【００２６】
１１…導体板、１４…給電端子、１６…アンテナ素子、１６ａ〜１６ｄ…線路、１７ａ〜１７ｄ…短絡素子、１８…給電部、１９…給電路、２０ａ〜２０ｄ…整合板、２１ａ〜２１ｄ…無給電素子。
【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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