(57)【要約】【課題】アンテナ装置の設置スペースを抑制しながらＸ，Ｙ，Ｚ方向の偏波を送受信可能とする。【解決手段】略直方体状の電子機器に配置されるアンテナ装置である。このアンテナ装置には、平板状の一対の放射板と、一対の放射板を連結する給電部とを有するユニットが２つ備えられている。一対の放射板のうち、一方の放射板は平面視形状が台形に形成されていて、他方の放射板は平面視形状が半円形に形成されている。一方の放射板と他方の放射板とは給電部を中心に相対的に略直交となるように配置されている。２つのユニットのうち、一方のユニットは、給電部からの一方の放射板の延在方向が電子機器のＸＹ面上でＸ方向に沿うとともに、給電部からの他方の放射板の延在方向が電子機器のＹＺ面上でＺ方向に沿うように、配置されていて、他方のユニットは、一方の放射板若しくは他方の放射板の延在方向が電子機器のＹＺ面上でＹ方向に沿うように配置されている。【選択図】図１
2009100034.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに直交するＸＹ面、ＹＺ面、ＺＸ面にそれぞれ平行な側面を有する略直方体状の電子機器に配置されるアンテナ装置において、
平板状の一対の放射板と、
前記一対の放射板を連結し、当該一対の放射板に対して給電する給電部とを有するユニットを２つ備え、
前記一対の放射板のうち、一方の放射板は平面視形状が台形に形成されていて、他方の放射板は平面視形状が半円形に形成されていて、
前記一方の放射板と前記他方の放射板とは前記給電部を中心に相対的に略直交となるように配置されていて、
２つの前記ユニットのうち、一方のユニットは、前記給電部からの前記一方の放射板の延在方向が前記電子機器のＸＹ面上でＸ方向に沿うとともに、前記給電部からの前記他方の放射板の延在方向が前記電子機器のＹＺ面上でＺ方向に沿うように、配置されていて、他方のユニットは、前記一方の放射板若しくは前記他方の放射板の前記延在方向が前記電子機器のＹＺ面上でＹ方向に沿うように配置されていることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
請求項１記載のアンテナ装置において、
前記給電部は、前記一方の放射板の上底部略中央に接続されるとともに、前記他方の放射板の円弧部略頂点に接続されてい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、アンテナ装置に係り、特に、ＵＷＢ（Ultra Wide Band）用のアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＵＷＢ用のアンテナ装置として、コプレーナ導波路を用いたＵＷＢ用のアンテナ装置が知られている（例えば特許文献１参照）。図１１に示すように、従来のアンテナ装置１００は、支持基板１０１の一面に放射板１０２、中心導体１０３及びグラウンド導体１０４を配置し、中心導体１０３とグラウンド導体１０４との距離が放射板１０２に近づくにつれてほぼ単調に増加するようになっている。このようなアンテナ装置１００によれば、中心導体１０３とグラウンド導体１０４との距離をほぼ単調に変化させることで、インピーダンス整合をとるようになっている。
【特許文献１】特開２０００−３０４９９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
アンテナ装置１００の放射パターンを図示する。図１２は、アンテナ装置１００のＺＹ平面内における放射パターン（３ＧＨｚ帯）を示す図であり、図１３はＺＸ平面内における放射パターンを示す図である。なお、図１２及び図１３において（ａ）はＸ成分の放射パターンを示し、（ｂ）はＺ成分の放射パターンを示す。
図１２では、ＺＹ平面内ではＸ成分の放射は確認できるものの、Ｚ成分の放射は僅かにしか確認できない。一方、図１３では、ＺＸ平面内ではＸ成分、Ｚ成分両者共に放射が確認できるが、Ｚ成分の放射は交差偏波となっていて、通信上好ましくない。つまり、アンテナ装置１００は、当該アンテナ装置１００の長手方向に沿う偏波（Ｘ方向：水平偏波）には対応可能であるものの、アンテナ装置の厚み方向に沿う偏波（Ｚ方向：垂直偏波）に対しては対応が困難なものになっている。さらに、近年においては、Ｘ方向、Ｚ方向だけでなく、これらに直交するＹ方向の偏波に対しても対応可能とすることが望まれているが、前述のアンテナ装置であると各方向毎に専用のアンテナ装置が必要となり、どうしてもアンテナ装置の設置スペースが広範囲にわたるものになっていた。
【０００４】
本発明の課題は、アンテナ装置の設置スペースを抑制しながら、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向の偏波を送受信可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１記載の発明は、
互いに直交するＸＹ面、ＹＺ面、ＺＸ面にそれぞれ平行な側面を有する略直方体状の電子機器に配置されるアンテナ装置において、
平板状の一対の放射板と、
前記一対の放射板を連結し、当該一対の放射板に対して給電する給電部とを有するユニットを２つ備え、
前記一対の放射板のうち、一方の放射板は平面視形状が台形に形成されていて、他方の放射板は平面視形状が半円形に形成されていて、
前記一方の放射板と前記他方の放射板とは前記給電部を中心に相対的に略直交となるように配置されていて、
２つの前記ユニットのうち、一方のユニットは、前記給電部からの前記一方の放射板の延在方向が前記電子機器のＸＹ面上でＸ方向に沿うとともに、前記給電部からの前記他方の放射板の延在方向が前記電子機器のＹＺ面上でＺ方向に沿うように、配置されていて、他方のユニットは、前記一方の放射板若しくは前記他方の放射板の前記延在方向が前記電子機器のＹＺ面上でＹ方向に沿うように配置されていることを特徴としている。
【０００６】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のアンテナ装置において、
前記給電部は、前記一方の放射板の上底部略中央に接続されるとともに、前記他方の放射板の円弧部略頂点に接続されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明者は、平板状の一対の放射板と、一対の放射板を連結し当該一対の放射板に対して給電する給電部とを備えたアンテナ装置に対して、各種実験、シミュレーションを重ねることで、一対の放射板のうち、一方の放射板と他方の放射板とを、給電部を中心に相対的に略直交となるように配置することで、垂直偏波と水平偏波とが送受信可能となることを見出した。これにより、１つのアンテナ装置で垂直偏波と水平偏波との送受信が実現でき、アンテナ装置の設置スペースを抑制することが可能となる。
そして、一対の放射板と給電部とからなるユニットを２つ設け、これら２つのユニットのうち、一方のユニットは、給電部からの一方の放射板の延在方向が電子機器のＸＹ面上でＸ方向に沿うとともに、給電部からの他方の放射板の延在方向が電子機器のＹＺ面上でＺ方向に沿うように、配置されていて、他方のユニットは、一方の放射板若しくは他方の放射板の延在方向が電子機器のＹＺ面上でＹ方向に沿うように配置されている。これにより、一方のユニットの一方の放射板がＸ方向の偏波に対応可能となり、他方の放射板がＺ方向の偏波に対応可能となる。また、他方のユニットの一方の放射板若しくは他方の放射板がＹ方向の偏波に対応可能となる。つまり、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向のそれぞれに専用のアンテナ装置（ユニット）を設けなくとも、上述した２つのユニットだけで３方向の偏波を送受信することができる。これにより、アンテナ装置の設置スペースを抑制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】
以下に、本発明に係るアンテナ装置について、図面を参照して説明する。なお、図面上に表示したＸＹＺ軸は共通の軸を示すものとする。
【０００９】
図１は本実施形態に係るアンテナ装置１が、扁平な略直方体状の電子機器１０に設置された状態を示す斜視図である。
ここで、電子機器１０は、例えば輝尽性蛍光体シートを収納したカセッテやＦＰＤ等の放射線画像検出器、パーソナルコンピュータ、複写機及びプリンタ装置等の電子機器などが挙げられる。この電子機器１０の周面にある角部の一つには、アンテナ装置１が備えられている。
【００１０】
以下、本実施形態におけるアンテナ装置１の構成について詳述する。その説明において、電子機器１０の下面と直交する方向をＹ方向とし、Ｙ方向と直交な平面における２方向をＸ方向，Ｚ方向とする。また、電子機器１０の周面においてＹＺ面に平行な側面を側面１１とし、電子機器１０の周面においてＸＹ面に平行な側面を側面１２とし、側面１１及び側面１２に挟まれた辺を辺１３とする。ＺＸ面に平行な電子機器の１０の下面を下面１４とし、下面１４及び側面１１に挟まれた辺を辺１５とする。
【００１１】
アンテナ装置１には、それぞれ電波を送受信可能な２つのユニット５１，５２が備えられている。図２は、ユニット５１，５２の概略構成を示す斜視図である。図２に示すように、ユニット５１，５２には、金属からなる平板状の一対の放射板２，３と、一対の放射板２，３を連結し、当該一対の放射板２，３に対して給電する給電部４とが設けられている。
【００１２】
一対の放射板２，３のうち、一方の放射板２は、正面視形状が台形となるように形成されていて、他方の放射板３は、正面視形状が半円形となるように形成されている。
給電部４は、一方の放射板２の上底部２１略中央に接続されるとともに、他方の放射板３の円弧部３１略頂点に接続されている。給電部４によって連結されることで、一対の放射板２，３の間には、所定の間隙が形成されている。
そして、一方の放射板２と他方の放射板３とは給電部４を中心に相対的に略直交となるように配置されている。つまり、一方の放射板２の高さ方向（給電部４からの延在方向）と、他方の放射板３の高さ方向（給電部４からの延在方向）とが略直交することになり、ユニット５１，５２は水平偏波及び垂直偏波を送受信可能となっている。
なお、一方の放射板２と他方の放射板３とが成す角度は、９０度であることが好ましいが、水平偏波及び垂直偏波を好適に送受信可能な範囲であれば９０度でなくともよい。なお、少なくとも９０度以上であれば、放射板２，３が互いに干渉してしまうことを防止することができ、好ましい。
【００１３】
そして、図１に示すように一方のユニット５１は、一方の放射板２の上底部２１が電子機器１０の側面１１側を向くように側面１２に取り付けられている。また、一方のユニット５１の他方の放射板３は、その円弧部３１が電子機器１０の側面１２側を向くように側面１１に取り付けられている。そして、一方のユニット５１の給電部４は、電子機器１０の辺１３上に配置されている。これにより、一方の放射板２の延在方向が側面１２上でＸ方向に沿うとともに、他方の放射板３の延在方向が側面１１上でＺ方向に沿うことになるために、ユニット５１はＸ方向の偏波及びＺ方向の偏波を送受信可能となっている。
【００１４】
また、他方のユニット５２は、一方の放射板２の上底部２１が電子機器１０の側面１１側を向くように下面１４に取り付けられている。また、他方のユニット５２の他方の放射板３は、その円弧部３１が電子機器１０の下面１４側を向くように側面１１に取り付けられている。そして、他方のユニット５２の給電部４は、電子機器１０の辺１５上に配置されている。これにより、一方の放射板２の延在方向が下面１４上でＸ方向に沿うとともに、他方の放射板３の延在方向が側面１１上でＹ方向に沿うことになるために、ユニット５１はＸ方向の偏波及びＹ方向の偏波を送受信可能となっている。
【００１５】
次に、本実施形態のアンテナ装置１の通信作用について説明する。
所定の周波数の電波が外部機器より送信されると、アンテナ装置１は、ユニット５１，５２両者の一対の放射板２，３のそれぞれにより当該電波を受信する。電波が受信されると、給電部４に向かって受信した電波に応じた振幅及び位相の電圧電流が発生し、給電部４に供給された電流は、図示しない無線通信回路に伝達され、電気信号として処理される。
一方、アンテナ装置１が電波を送信する場合、図示しない無線通信回路からの電気信号に基づいて、ユニット５１，５２両者の給電部４に所定の振幅及び位相で電流が供給される。給電部４に供給された電流は、一対の放射板２，３のそれぞれに供給され、当該放射板２，３に電流が流れる。そして、一対の放射板２，３にそれぞれ電流が流れると、アンテナ装置１から外部機器に対して電波が送信される。
【００１６】
次に、本実施形態におけるアンテナ装置１のアンテナ特性について説明する。なお、図３にあるようにユニット５１，５２の一対の放射板２，３が相対的に平らに配置された場合を例示して説明する。ここで、アンテナ特性を示す指標の一つとして、入力電力と反射電力の比から求められるリターンロス特性が知られている。リターンロスは反射係数ともいい、その値が小さいほどアンテナ装置としてマッチングがとれていることを示し、一般にはその値が−１０ｄＢ以下の範囲が使用帯域として好ましいとされている。
【００１７】
図３のユニット５１，５２の共振周波数は給電部４から一対の放射板２，３のそれぞれの端部までの距離に基づいて決定される。つまり、給電部４から一方の放射板２の下底部までに至る距離Ｌ２、給電部４から他方の放射板３の直線部までに至る距離Ｌ３に基づいて共振点の１／２波長が決定される。
また、一方の放射板２の下底部から他方の放射板３の直線部までに至る距離Ｌ１に基づいて、共振点の１／２波長が決定される。そして、共振点の１／２波長を決定する部分間距離である距離Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の相違量が大きくなるほどこれらの共振点の周波数が分散し、より広い周波数領域でリターンロスが低減されることになる。
【００１８】
そして、例えば図４に示すリターンロス周波数特性Ｓ１，Ｓ２のユニット５１，５２を備えたアンテナ装置１における各ピーク値（２．８ＧＨｚ、４．９ＧＨｚ）での放射パターンを以下に示す。
【００１９】
図５はアンテナ装置１のＸＹ平面内における放射パターン（２．８ＧＨｚ帯）を示す図であり、図６はＹＺ平面内における放射パターンを示す図、図７はＺＸ平面内における放射パターンを示す図である。なお、下記の説明において各図ともに（ａ）はＸ成分の放射パターンを示し、（ｂ）はＹ成分の放射パターン、（ｃ）はＺ成分の放射パターンを示す。
【００２０】
図５〜図７に示すように、アンテナ装置１であると、ＸＹ平面内、ＹＺ平面内、ＺＸ平面内のいずれにおいてもＸ成分、Ｙ成分及びＺ成分の放射が確認でき、さらには交差偏波にもなっていないため、２．８ＧＨｚ帯におけるＸ方向の偏波、Ｙ方向の偏波、Ｚ方向の偏波を受信可能となっていることがわかる。
【００２１】
図８はアンテナ装置１のＸＹ平面内における放射パターン（４．９ＧＨｚ帯）を示す図であり、図９はＹＺ平面内における放射パターンを示す図、図１０はＺＸ平面内における放射パターンを示す図である。
【００２２】
図８〜図１０に示すように、アンテナ装置１であると、ＸＹ平面内、ＹＺ平面内、ＺＸ平面内のいずれにおいてもＸ成分、Ｙ成分及びＺ成分の放射が確認でき、さらには交差偏波にもなっていないため、４．９ＧＨｚ帯におけるＸ方向の偏波、Ｙ方向の偏波、Ｚ方向の偏波を受信可能となっていることがわかる。
【００２３】
以上のように、本実施形態に係るアンテナ装置１であれば、一対の放射板２，３と給電部４とからなるユニット５１，５２を２つ設け、これら２つのユニット５１，５２のうち、一方のユニット５１は、給電部４からの一方の放射板２の延在方向が電子機器１０の側面１２上でＸ方向に沿うとともに、給電部４からの他方の放射板３の延在方向が電子機器１０の側面１１上でＺ方向に沿うように、配置されていて、他方のユニット５２は、他方の放射板３の延在方向が電子機器１０の側面１１上でＹ方向に沿うように配置されている。これにより、一方のユニット５１の一方の放射板２がＸ方向の偏波に対応可能となり、他方の放射板３がＺ方向の偏波に対応可能となる。また、他方のユニット５２の他方の放射板３がＹ方向の偏波に対応可能となる。つまり、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向のそれぞれに専用のアンテナ装置（ユニット）を設けなくとも、上述した２つのユニット５１，５２だけで直交する３方向の偏波を送受信することができる。これにより、アンテナ装置の設置スペースを抑制することが可能となる。
なお、本発明が上記実施の形態に限らず適宜変更可能であるのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本実施形態のアンテナ装置と当該アンテナ装置が搭載された電子機器の概略構成を示す斜視図である。
【図２】図１のアンテナ装置に備わるユニットの概略構成を示す斜視図である。
【図３】図２のユニットにおける一対の放射板が相対的に平らに配置された状態を示す正面図である。
【図４】図３に示すユニットにおけるリターンロス周波数特性の一例を示す特性曲線である。
【図５】図１のアンテナ装置のＸＹ平面における２．８ＧＨｚ帯の放射パターンを示す図であり、（ａ）はＸ成分（ｂ）はＹ成分、（ｃ）はＺ成分の偏波を示している。
【図６】図１のアンテナ装置のＹＺ平面における２．８ＧＨｚ帯の放射パターンを示す図であり、（ａ）はＸ成分（ｂ）はＹ成分、（ｃ）はＺ成分の偏波を示している。
【図７】図１のアンテナ装置のＺＸ平面における２．８ＧＨｚ帯の放射パターンを示す図であり、（ａ）はＸ成分（ｂ）はＹ成分、（ｃ）はＺ成分の偏波を示している。
【図８】図１のアンテナ装置のＸＹ平面における４．９ＧＨｚ帯の放射パターンを示す図であり、（ａ）はＸ成分（ｂ）はＹ成分、（ｃ）はＺ成分の偏波を示している。
【図９】図１のアンテナ装置のＹＺ平面における４．９ＧＨｚ帯の放射パターンを示す図であり、（ａ）はＸ成分（ｂ）はＹ成分、（ｃ）はＺ成分の偏波を示している。
【図１０】図１のアンテナ装置のＺＸ平面における４．９ＧＨｚ帯の放射パターンを示す図であり、（ａ）はＸ成分（ｂ）はＹ成分、（ｃ）はＺ成分の偏波を示している。
【図１１】従来のアンテナ装置の概略構成を示す斜視図である。
【図１２】図１１のアンテナ装置のＺＹ平面における３ＧＨｚ帯の放射パターンを示す図であり、（ａ）はＸ成分（ｂ）はＺ成分の偏波を示している。
【図１３】図１１のアンテナ装置のＺＸ平面における３ＧＨｚ帯の放射パターンを示す図であり、（ａ）はＸ成分（ｂ）はＺ成分の偏波を示している。
【符号の説明】
【００２５】
１      アンテナ装置
２，３  放射板
４      給電部
１０      電子機器
２１      上底部
３１      円弧部
５１，５２  ユニット
【図１】
2009100034.tif 000003
【図２】
2009100034.tif 000004
【図３】
2009100034.tif 000005
【図４】
2009100034.tif 000006
【図５】
2009100034.tif 000007
【図６】
2009100034.tif 000008
【図７】
2009100034.tif 000009
【図８】
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【図９】
2009100034.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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