(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ローバンド周波数の電波に対応する長さ寸法に設定されて接地導体上で上下方向に延びる第１の放射導体と、この第１の放射導体の下部側領域に対向する位置で平行に延び、コンデンサを介して前記接地導体に接続された第２の放射導体と、この第２の放射導体と前記第１の放射導体との間に介設されたインダクタとを備え、前記第１の放射導体のうち前記第２の放射導体と対向しない上部側領域をハイバンド周波数の電波に対応する長さ寸法に設定し、この第１の放射導体の下端部にローバンド用およびハイバンド用の２種類の高周波信号を給電するようにしたことを特徴とするモノポールアンテナ。
【請求項２】
請求項１の記載において、前記第１の放射導体の下部側領域を中心として略対称な位置にそれぞれ前記第２の放射導体を配設したことを特徴とするモノポールアンテナ。
【請求項３】
請求項１または２の記載において、前記接地導体上で起立する誘電体基板を備え、この誘電体基板の表面に前記第１および第２の放射導体を設けたことを特徴とするモノポールアンテナ。
【請求項４】
請求項１の記載において、前記第１の放射導体の周囲に円筒形状の前記第２の放射導体を配設し、これら第１の放射導体と第２の放射導体との間に誘電体を介設したことを特徴とするモノポールアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、衛星通信や衛星放送の送受信に用いられ、ハイバンドとローバンドの２種類の周波数帯で動作するデュアルバンド用のモノポールアンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
デュアルバンド用のモノポールアンテナは、周波数帯域が例えば８００ＭＨｚと１．９ＧＨｚのいずれの電波にも適用可能なため、利用価値が高く移動通信機器などにおいて広く採用されている。この種のデュアルバンド用モノポールアンテナの従来例としては、金属板等からなる接地導体上に長さ寸法の異なる２本のロッド状の放射導体を所定量離して立設し、各放射導体の全長をそれぞれ対応する電波の自由空間波長の４分の１に設定すると共に、各放射導体の下端部にそれぞれ周波数の異なる高周波信号を給電するという構成のものが一般的である。すなわち、平行に立設した一方の放射導体の全長Ｌ１をハイバンド周波数の電波の波長λ１の４分の１に設定し、かつ、他方の放射導体の全長Ｌ２をローバンド周波数の電波の波長λ２の４分の１に設定しておくというもので、λ１＜λ２であるためＬ１＜Ｌ２となり、ローバンド用放射導体の方がハイバンド用放射導体よりも長くなっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のデュアルバンド用モノポールアンテナは、ローバンド用放射導体とハイバンド用放射導体とを並設した構成になっている関係上、図７に示すように、一方の放射導体Ｈ１から出力される水平方向の放射パターンＰが他方の放射導体Ｈ２に遮られてしまい、無指向性の円形な放射パターンを得にくいという問題があった。また、その結果として、指向性の少ない（円形に近い）放射パターンを得るためには、２本の放射導体Ｈ１，Ｈ２の間隔を広げて相互干渉を低減させる必要があるので、アンテナ全体が大型化してしまうという問題があった。
【０００４】
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、指向性の少ない放射パターンを得られ小型化に好適なデュアルバンド用のモノポールアンテナを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するために、本発明のモノポールアンテナでは、ローバンド周波数の電波に対応する長さ寸法に設定されて接地導体上で上下方向に延びる第１の放射導体と、この第１の放射導体の下部側領域に対向する位置で平行に延び、コンデンサを介して前記接地導体に接続された第２の放射導体と、この第２の放射導体と前記第１の放射導体との間に介設されたインダクタとを備え、前記第１の放射導体のうち前記第２の放射導体と対向しない上部側領域をハイバンド周波数の電波に対応する長さ寸法に設定し、この第１の放射導体の下端部にローバンド用およびハイバンド用の２種類の高周波信号を給電するようにした。
【０００６】
このように構成されたモノポールアンテナにおいて、ハイバンド放射時には周波数の極めて高い信号が給電されるため、第２の放射導体と接地導体間に介設されたコンデンサが導通状態で、かつ第１および第２の放射導体間に介設されたインダクタは非導通状態となるように設定できる。これにより、第２の放射導体が接地部となり、この第２の放射導体と対向する第１の放射導体の下部側領域が、ストリップラインを形成する伝送路と化す傾向が強まる。特に、第２の放射導体を第１の放射導体の下部側領域に近接させた場合、その傾向は一層強まる。したがって、第２の放射導体と対向していない第１の放射導体の上部側領域を、ハイバンド周波数に対応する長さに設定しておくことにより、ハイバンド用の電波を無指向性の円形の放射パターンとして放射させることが可能となる。
【０００７】
これに対して、ローバンド放射時には周波数の低い信号が給電されるため、前記コンデンサが非導通状態で前記インダクタが導通状態となるように設定でき、第１および第２の放射導体を一体の放射導体として動作させることができる。したがって、第１の放射導体の全長をローバンド周波数に対応する長さに設定しておくことにより、ローバンド用の電波を無指向性の円形の放射パターンとして放射させることが可能となる。また、このように第１の放射導体の下部側領域が第２の放射導体と短絡されていると、一体化された放射導体の誘導領域においてインダクタンスが小さくなるので、共振回路の特性を表す指標であるＱ値が低くなって放射バンド幅が広くなる。すなわち、ローバンド放射時には、共振する周波数帯域が広くなるという利点がある。
【０００８】
しかも、第１の放射導体と第２の放射導体を個別に動作させるわけではなく、これら両放射導体を近接した位置に並設することができるので、アンテナの小型化を促進できるという利点がある。
【０００９】
また、かかる構成において、第１の放射導体の下部側領域を中心として略対称な位置にそれぞれ第２の放射導体を配設しておけば、ハイバンド放射時に懸念される第１の放射導体の下部側領域からの放射を抑制できるので、信頼性の向上が図れる。
【００１０】
さらに、接地導体上で起立する誘電体基板を備え、この誘電体基板の表面に第１および第２の放射導体を設ける構成にしておけば、誘電体基板による波長短縮効果によってアンテナの高さ寸法を低減できるという利点がある。
【００１１】
このほか、第１の放射導体の周囲に円筒形状の第２の放射導体を配設し、これら第１の放射導体と第２の放射導体との間に誘電体を介設するという同軸ケーブル状の構成にした場合には、ハイバンド放射時に懸念される第１の放射導体の下部側領域からの放射を完全に抑制できるので、信頼性が一層向上してアンテナのコンパクト化も図れる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態について図面を参照して説明すると、図１は第１実施形態例に係るデュアルバンド用モノポールアンテナの正面図、図２は該モノポールアンテナのハイバンド放射時の動作説明図、図３は該モノポールアンテナのローバンド放射時の動作説明図である。
【００１３】
図１に示すように、本実施形態例に係るモノポールアンテナは、金属板からなる接地導体１上で上下方向に延びる３本のロッド状の放射導体２〜４を備えており、中央に位置する長寸な放射導体２の下端部に同軸ケ−ブル等の給電線５を介して入力電源６が接続されている。そして、この入力電源６からローバンド用およびハイバンド用の２種類の高周波信号が放射導体２に給電されるようになっている。また、中央の放射導体２とその両側に位置する短寸な放射導体３，４との間には、それぞれインダクタとしてのコイル７，８が介設されており、各放射導体３，４と接地導体１との間には、それぞれコンデンサ９，１０が介設されている。ただし、中央に位置する放射導体２の全長はローバンド周波数の電波に対応する寸法に設定されている。また、残り２本の放射導体３，４の長さは同等であり、これら２本の放射導体３，４と対向していない放射導体２の上部側領域２ａの長さは、ハイバンド周波数の電波に対応する寸法に設定されている。
【００１４】
このように構成されたモノポールアンテナにおいて、ハイバンド放射時には、中央の放射導体２に周波数の極めて高い信号が給電されるため、この放射導体２と両側の放射導体３，４との間に介設されたコイル７，８が非導通状態となり、各放射導体３，４と接地導体１との間に介設されたコンデンサ９，１０が導通状態となる。したがって、図２に示すように、各放射導体３，４は接地導体１に接続された接地部１３，１４と見なせ、これら放射導体３，４と対向する放射導体２の下部側領域２ｂがストリップラインを形成する伝送路と見なせる。そして、各放射導体３，４と対向していない放射導体２の上部側領域２ａの長さが、ハイバンド周波数の電波に対応する寸法に設定してあるため、このモノポールアンテナは、該上部側領域２ａからハイバンド用の電波を無指向性の円形の放射パターンとして放射させることができる。
【００１５】
一方、このモノポールアンテナのローバンド放射時には、中央の放射導体２に周波数の低い信号が給電されるため、上記したハイバンド放射時とは逆に、コイル７，８が導通状態となり、コンデンサ９，１０が非導通状態となる。したがって、図３に示すように、中央の放射導体２と両側の放射導体３，４を一体の放射導体と見なせる。そして、放射導体２の全長がローバンド周波数の電波に対応する長さに設定してあるため、このモノポールアンテナは、ローバンド用の電波を無指向性の円形の放射パターンとして放射させることができる。また、このように放射導体２の下部側領域２ａが放射導体３，４に短絡されていると、一体化された放射導体の誘導領域においてインダクタンスが小さくなる。それゆえ、このモノポールアンテナは、ローバンド放射時に共振回路の特性を表す指標であるＱ値が低くなり、放射バンド幅（共振する周波数帯域）が広くなっている。
【００１６】
また、このモノポールアンテナは、各放射導体２〜４を個別に動作させるわけではないので、中央の放射導体２と両側の放射導体３，４との間隔を広げる必要がない。したがって、これら３本の放射導体２〜４を近接した位置に並設することにより、アンテナの小型化を促進できるという利点がある。
【００１７】
なお、本実施形態例のように、放射導体２の下部側領域２ｂを中心として略対称な位置に放射導体３と放射導体４を配設しておけば、ハイバンド放射時に懸念される放射導体２の下部側領域２ｂからの放射を抑制できるので、信頼性の向上を図るうえで好ましい。ただし、放射導体３，４のうちのいずれか一方を省略した構成にしても、本実施形態例とほぼ同様の効果が期待できる。
【００１８】
図４は第２実施形態例に係るデュアルバンド用モノポールアンテナの正面図であり、図１に対応する部分には同一符号を付してある。
【００１９】
図４に示すように、本実施形態例に係るモノポールアンテナは、接地導体１上で起立する誘電体基板１１を備えており、この誘電体基板１１の表面に３本の放射導体２〜４を設けた点が、前述した第１実施形態例と大きく異なっている。かかる誘電体基板１１としては、ＦＲ−４などの安価で比誘電率がやや高い材料（例えばεｒが４．８程度）が好適である。また、本実施形態例においては、誘電体基板１１の全面に設けられた銅箔をエッチングして各放射導体２〜４をパターン形成しているが、印刷によって同形状の放射導体２〜４を形成することも可能である。モノポールアンテナをこのような構成にしておけば、誘電体基板１１による波長短縮効果によりアンテナの高さ寸法を低減できるという利点がある。
【００２０】
図５は第３実施形態例に係るデュアルバンド用モノポールアンテナの縦断面図、図６は該モノポールアンテナの横断面図であり、図１，４と対応する部分には同一符号を付してある。
【００２１】
図５，６に示すように、本実施形態例に係るモノポールアンテナは、中央の長寸な放射導体２の周囲に円筒形状の短寸な放射導体１２を配設し、これら両放射導体２，１２の間に誘電体１５を介在させた同軸ケーブル状の構成となっている。また、前述した第１および第２実施形態例と同様に、中央の放射導体２とその周囲に位置する放射導体１２とをコイル１６を介して接続すると共に、放射導体１２と接地導体１とをコンデンサ１７を介して接続している。そして、中央の放射導体２の全長が、ローバンド周波数の電波に対応する寸法に設定されていると共に、放射導体１２と対向していない放射導体２の上部側領域２ａの長さが、ハイバンド周波数の電波に対応する寸法に設定されている。このような同軸ケーブル状の構成を採用すると、ハイバンド放射時に懸念される放射導体２の下部側領域２ｂからの放射を完全に抑制できるので、信頼性が一層向上する。また、アンテナのコンパクト化を図れるという利点もある。
【００２２】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。
【００２３】
第１の放射導体の下部側領域に対向させて第２の放射導体を設けたモノポールアンテナであり、ハイバンド放射時には、第２の放射導体と接地導体間に介設したコンデンサが導通状態で、かつ第１および第２の放射導体間に介設したインダクタが非導通状態となるように設定できるので、第２の放射導体が接地部となって第１の放射導体の下部側領域をストリップラインと見なすことができる。それゆえ、第１の放射導体の上部側領域から、ハイバンド用の電波を無指向性の円形の放射パターンとして放射させることが可能となる。また、ローバンド放射時には、コンデンサが非導通状態でインダクタが導通状態となるように設定できるので、第１および第２の放射導体が協働して、ローバンド用の電波を無指向性の円形の放射パターンとして放射させることが可能となり、かつ一体化された放射導体の誘導領域においてインダクタンスが小さくなる関係上、Ｑ値が低くなって放射バンド幅が広くなる。さらにまた、第１および第２の放射導体を近接した位置に並設することができるので、アンテナの小型化を促進できる。したがって、指向性の少ない放射パターンが得られ小型化にも好適なデュアルバンド用のモノポールアンテナを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態例に係るモノポールアンテナの正面図である。
【図２】該モノポールアンテナのハイバンド放射時の動作説明図である。
【図３】該モノポールアンテナのローバンド放射時の動作説明図である。
【図４】本発明の第２実施形態例に係るモノポールアンテナの正面図である。
【図５】本発明の第３実施形態例に係るモノポールアンテナの縦断面図である。
【図６】該モノポールアンテナの横断面図である。
【図７】従来技術の問題点を示す説明図である。
【符号の説明】
１  接地導体
２  放射導体（第１の放射導体）
２ａ  上部側領域
２ｂ  下部側領域
３，４，１２  放射導体（第２の放射導体）
５  給電線
６  入力電源
７，８，１６  コイル（インダクタ）
９，１０，１７  コンデンサ
１１  誘電体基板
１５  誘電体
【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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