アンテナ及びアンテナシステム
【課題】 複数の無線機器に同時に適用でき、安定した通信を実現できる広帯域且つ高利得補償のアンテナ及びアンテナシステムを提供すること。
【解決手段】 本発明の一実施形態に係るアンテナシステムは、第１及び第２のアンテナと、第１及び第２のアンテナに接続されたケーブルであってケーブル内の導線が第１及び第２のアンテナに接続されたケーブルと、を備え、第１及び第２のアンテナが対向して配置され、それぞれの偏波面が概略直交するように配置されている。
【解決手段】 本発明の一実施形態に係るアンテナシステムは、第１及び第２のアンテナと、第１及び第２のアンテナに接続されたケーブルであってケーブル内の導線が第１及び第２のアンテナに接続されたケーブルと、を備え、第１及び第２のアンテナが対向して配置され、それぞれの偏波面が概略直交するように配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ及びそのアンテナを用いたアンテナシステムに関する。特に、テレビジョン信号やラジオ信号の受信、及び携帯電話や無線LAN等の双方向の情報通信のためのアンテナシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話や無線ＬＡＮをはじめとして様々な無線機器が普及してきている。現在、携帯電話、無線ＬＡＮ等に使用されているアンテナは、それらの機器が使用する周波数帯（ＭＨｚからＧＨｚ）に適合するように専用アンテナとして設計されている。例えば、無線ＬＡＮの規格であるＩＥＥＥ８０２．１１ｂの仕様を満たすアンテナは、２．４ＧＨｚの周波数帯の電波の送受信に適合するように設計されており、原則として、２．４ＧＨｚ以外の周波数帯の電波を送受信するには不向きである。
【０００３】
そこで、携帯電話、無線ＬＡＮ、ＧＰＳ等の機器それぞれの規格に適合したアンテナが必要になってくる。このようなアンテナでは、必ずしも送受信効率が十分ではないため、受信距離に制限があり、また送信電力も十分ではないという問題がある。
【０００４】
従来用いられている代表的なアンテナとしては、ホイップアンテナや内蔵型パターンアンテナが普及している。ホイップアンテナは、その長さを適用する特定周波数帯の波長の１／４程度の長さにすることにより、当該特定周波数帯における利得を上げることができる。しかしながら、上述のとおり、従来のホイップアンテナは、汎用性に乏しく、複数の無線機器のそれぞれについてアンテナを共用できないという問題を抱えている。
【０００５】
また、一般的なホイップアンテナや内蔵型パターンアンテナを用いた携帯電話は、高層ビルの上層階で使用すると、基地局から受信する電波又は基地局へ送信する電波を遮る障害物が少ないにもかかわらず、高層干渉のために通信状態が悪化し、最悪の場合は通信が遮断されることが多い。
【０００６】
これは、ホイップアンテナや内蔵型パターンアンテナを用いた携帯電話は、可能なかぎり、あらゆる角度の到来電波を送受信出来るように設計されており、複数の基地局から同じ周波数の電波を受信したり、長距離の多重反射による符号間干渉のため、受信信号劣化が大きくなり、安定した通信ができない状態に陥ることが多いからである。
【特許文献１】特開平９−８３２３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
現在、この高層干渉による通信状態の悪化を避ける手段は、携帯電話機の使用者がこの影響を受けにくい場所を探して対応している。しかし、この場所は常時使用している利用者は把握可能であるが、不特定多数が利用する高層階の部屋では通信状態のよい場所を探すことは不可能に近い。
【０００８】
また、同一基地局からの多重波の問題を解決する手段としては、ディジタル信号処理による等価方式があるが、信号劣化が大きい場合、その改善効果が少なく、場合によっては誤りを拡大することもある。このディジタル信号処理技術は同一周波数を共有する他の基地局からの干渉には改善効果が無い。
【０００９】
一般的に、ディジタル信号のビットエラーレートは希望波と雑音の比（S／N）においてＳ／Ｎが１ｄＢ上がると、ビットエラーレートは１／１０改善する特性を示す。雑音は熱雑音と干渉波雑音の合成電力で示される。高層階においては希望波と干渉波は共に強い受信電力があり、それぞれの受信電力が同一レベルに近い場合、強受信電力にもかかわらず、受信信号が正常に復調されぬこととなる。
【００１０】
一方、密集したオフィス街の低層階では伝播路が多重回折波や反射波で構成され携帯電話のサービスができる範囲が限定される場合が多い。この問題を解決するために、無線中継器があるが、高価で、且つ、無線中継器を設置するに当たり、移動体通信システムの安定性及び他の通信への影響調査を行わねばならず、公共の地下道・トンネル等に限定して使用され、汎用的には使用されていない。
【００１１】
この課題は８００ＭＨｚ帯、１．５／１．９／２．０ＧＨｚ帯の移動体通信システム共通課題であり、この異なった無線帯域を単純な方式で解決する手段が求められている。広帯域のアンテナの例であるディスコーンアンテナは、広帯域という優れた特性を持っており、複数のサービスを一つのアンテナで利用することが可能であるが、専用アンテナに比べて利得が低くなる傾向がある。
【００１２】
図２９は、従来のディスコーンアンテナの一例を示す図である。金属導体からなる円錐体（コーン）１８１、金属導体からなる円盤（ディスク）１８２、給電線１８３、給電点１８４の構造を有する。Ｌは円錐体１８１の円錐傾斜面に沿った長さ（円錐長）、Ｄは円盤１８２の半径である。従来のディスコーンアンテナは、円錐長Ｌの約４倍の波長である周波数が最低共振周波数となる特性を持っており、また、円盤１８２の半径Ｄの値が小さくなると最低共振周波数が高くなる傾向がある。
【００１３】
図３０は、特許文献１に開示されたアンテナである。該アンテナは、円錐体１９１の周面上にスパイラル状導電素子１９２ａ、１９２ｂを形成し、円盤１９３の平面上にメアンダ状導電素子１９４を形成することにより、最低共振周波数が円錐長Ｌに決定されずに、小型で最低共振周波数を従来のディスコーンアンテナより低くすることが可能で、かつ、多共振化が図られている。しかしながら、円盤１９３の平面上に形成するメアンダ状導電素子１９４は複雑な構造となり、多数の共振点を得ることができるものの、該アンテナでは広帯域にわたり平坦な周波数特性は実現できず、電圧定在波比（ＶＳＷＲ：Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｔａｎｄｉｎｇ−Ｗａｖｅ Ｒａｔｉｏ）が高くなる周波数帯が出てしまう。
【００１４】
図３１は特許文献１に開示されたアンテナの電圧定在波比（ＶＳＷＲ）対周波数特性の実測結果を示す図である。図３１で示すとおり特許文献１に開示されたアンテナは、多数の共振点を得ることができ、共振点では電圧定在波比（ＶＳＷＲ）は低い値を示すものの、他方で、該アンテナでは広帯域にわたり平坦な電圧定在波比（ＶＳＷＲ）対周波数特性を実現することができず、電圧定在波比（ＶＳＷＲ）が高くなる周波数帯が出てしまうという欠点がある。
【００１５】
このように、従来のディスコーンアンテナは、円錐長Ｌの約４倍の波長である周波数が最低共振周波数となるため、小型の形状では低い周波数までの実用が困難であった。そのため円錐体の周面上にスパイラル状導電素子を形成し、円盤の平面上にメアンダ状導電素子を形成する等の形態により、小型化を図る必要があったが、円盤の平面上に形成するメアンダ状導電素子は複雑な構造となり、多数の共振点を得ることができるものの、該アンテナでは広帯域にわたり平坦な電圧定在波比（ＶＳＷＲ）対周波数特性を実現することができず、共振点では電圧定在波比（ＶＳＷＲ）は低い値を示すものの、他方で高くなる周波数帯が出てしまうという欠点があった。
【００１６】
そこで、本発明は、上述の問題を解決すべくなされたものであり、複数の無線機器に同時に適用でき、安定した通信を実現できる広帯域且つ高利得補償のアンテナ、及びこのアンテナを用いたアンテナシステムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の一実施形態によれば、第１及び第２のアンテナと、前記第１及び第２のアンテナに接続されたケーブルであって前記ケーブル内の導線が前記第１及び第２のアンテナに接続されたケーブルと、を備え、前記第１及び第２のアンテナが対向して配置され、それぞれの偏波面が概略直交するように配置されていることを特徴とするアンテナ装置が提供される。
【００１８】
また、この実施形態に係るアンテナ装置においては、前記第１及び第２のアンテナの偏波面の一方の給電点から他方までの距離は、受信する電波の波長の１／２の奇数倍であるようにしてもよい。
【００１９】
本発明の一実施形態によれば、第１及び第２のアンテナと、前記第１及び第２のアンテナに接続されたケーブルであって前記ケーブル内の導線が前記第１及び第２のアンテナに接続されたケーブルと、前記第１及び第２のアンテナが格納された筐体部と、前記筐体部に連結された支柱部と、を備え、前記第１及び第２のアンテナが対向して配置され、それぞれの偏波面が概略直交するように配置されていることを特徴とするアンテナ装置が提供される。
【００２０】
また、この実施形態に係るアンテナ装置においては、前記第１及び第２のアンテナの偏波面の一方の給電点から他方までの距離は、受信する電波の波長の１／２の奇数倍であるようにしてもよい。
【００２１】
また、この実施形態に係るアンテナ装置においては、前記支柱部は、前記第１及び第２のアンテナのそれぞれの前記偏波面の中心を含む平面と前記支柱部とがなす角度を調整可能な手段と、前記支柱部に連結された前記筐体部が前記支柱部の主軸に対して回転可能な手段と、を有するようにしてもよい。
【００２２】
また、この実施形態に係るアンテナ装置においては、前記支柱部は、前記第１及び第２のアンテナに接続される前記ケーブル内の導線の中心を含む平面と前記支柱部とがなす角度を調整可能な手段と、前記支柱部に連結された前記筐体部が前記支柱部の主軸に対して回転可能な手段と、を有するようにしてもよい。
【００２３】
本発明の一実施形態によれば、頂点部分及び底面を有する２つのコーンと、前記２つのコーンのそれぞれの前記頂点部分に対向して配置されたディスクであってそれぞれの面方位が概略直交するように配置されている２つのディスクと、前記２つのコーンの内部に配置されたケーブルであって前記ケーブル内の導線が前記２つのディスクに接続されたケーブルと、をそれぞれ有する第１及び第２のアンテナと、前記第１及び第２のアンテナが格納された筐体部と、前記筐体部に連結された支柱部と、を備えることを特徴とするアンテナ装置が提供される。
【００２４】
また、この実施形態に係るアンテナ装置においては、前記２つのディスクの一方の給電点から他方までの距離は、受信する電波の波長の１／２の奇数倍であるようにしてもよい。
【００２５】
また、この実施形態に係るアンテナ装置においては、前記支柱部は、前記第１及び第２のアンテナのそれぞれの前記ディスクの中心を含む平面と前記支柱部とがなす角度を調整可能な手段と、前記支柱部に連結された前記筐体部が前記支柱部の主軸に対して回転可能な手段と、を有するようにしてもよい。
【００２６】
また、この実施形態に係るアンテナ装置においては、前記支柱部は、前記第１及び第２のアンテナのそれぞれの前記コーンの中心線を含む平面と前記支柱部とがなす角度を調整可能な手段と、前記支柱部に連結された前記筐体部が前記支柱部の主軸に対して回転可能な手段と、を有するようにしてもよい。
【００２７】
本発明の一実施形態によれば、頂点部分及び底面を有する２つのコーンと、前記２つのコーンのそれぞれの前記頂点部分に対向して配置されたディスクであってそれぞれの面方位が概略直交するように配置されている２つのディスクと、前記２つのコーンの前記底面に接続された導線を内部に有するケーブルと、をそれぞれ有する第１及び第２のアンテナと、前記第１及び第２のアンテナが格納された筐体部と、前記筐体部に連結された支柱部と、を備えることを特徴とするアンテナ装置が提供される。
【００２８】
また、この実施形態に係るアンテナ装置においては、前記２つのディスクの一方の給電点から他方までの距離は、受信する電波の波長の１／２の奇数倍であるようにしてもよい。
【００２９】
また、この実施形態に係るアンテナ装置においては、前記支柱部は、前記第１及び第２のアンテナのそれぞれの前記ディスクの中心を含む平面と前記支柱部とがなす角度を調整可能な手段と、前記支柱部に連結された前記筐体部が前記支柱部の主軸に対して回転可能な手段と、を有するようにしてもよい。
【００３０】
また、この実施形態に係るアンテナ装置においては、前記支柱部は、前記第１及び第２のアンテナのそれぞれの前記コーンの中心線を含む平面と前記支柱部とがなす角度を調整可能な手段と、前記支柱部に連結された前記筐体部が前記支柱部の主軸に対して回転可能な手段と、を有するようにしてもよい。
【００３１】
本発明の一実施形態によれば、上底部分と下底部分を有する２つの台形状の構成要素と、前記２つの台形状の構成要素のそれぞれの前記上底部分に対向して配置された直方体状の構成要素であってそれぞれの前記直方体状の構成要素の一方の長辺の延長線が他方の長辺の延長線と概略直交するように配置されている２つの直方体状の構成要素と、前記２つの台形状の構成要素の内部に配置されたケーブルであって前記ケーブル内の導線が前記２つの直方体状の構成要素に接続されたケーブルと、をそれぞれ有する第１及び第２のアンテナと、前記第１及び第２のアンテナが格納された筐体部と、前記筐体部に連結された支柱部と、を備えることを特徴とするアンテナ装置が提供される。
【００３２】
また、この実施形態に係るアンテナ装置においては、前記２つの直方体状の構成要素の一方の給電点から他方までの距離は、受信する電波の波長の１／２の奇数倍であるようにしてもよい。
【００３３】
また、この実施形態に係るアンテナ装置においては、前記支柱部は、前記第１及び第２のアンテナのそれぞれの前記直方体状の構成要素の中心を含む平面と前記支柱部とがなす角度を調整可能な手段と、前記支柱部に連結された前記筐体部が前記支柱部の主軸に対して回転可能な手段と、を有するようにしてもよい。
【００３４】
また、この実施形態に係るアンテナ装置においては、前記支柱部は、前記第１及び第２のアンテナのそれぞれの前記台形状の構成要素の中心線を含む平面と前記支柱部とがなす角度を調整可能な手段と、前記支柱部と連結された前記筐体部が前記支柱部の主軸に対して回転可能な手段と、を有するようにしてもよい。
【００３５】
本発明の一実施形態によれば、上底部分と下底部分を有する２つの台形状の構成要素と、前記２つの台形状の構成要素のそれぞれの前記上底部分に対向して配置された直方体状の構成要素であってそれぞれの前記直方体状の構成要素の一方の長辺の延長線が他方の長辺の延長線と概略直交するように配置されている２つの直方体状の構成要素と、前記２つの台形状の構成要素の前記下底部分に接続された導線を内部に有するケーブルと、をそれぞれ有する第１及び第２のアンテナと、前記第１及び第２のアンテナが格納された筐体部と、前記筐体部に連結された支柱部と、を備えることを特徴とするアンテナ装置が提供される。
【００３６】
また、この実施形態に係るアンテナ装置においては、前記２つの直方体状の構成要素の一方の給電点から他方までの距離は、受信する電波の波長の１／２の奇数倍であるようにしてもよい。
【００３７】
また、この実施形態に係るアンテナ装置においては、前記支柱部は、前記第１及び第２のアンテナのそれぞれの前記直方体状の構成要素の中心を含む平面と前記支柱部とがなす角度を調整可能な手段と、前記支柱部に連結された前記筐体部が前記支柱部の主軸に対して回転可能な手段と、を有するようにしてもよい。
【００３８】
また、この実施形態に係るアンテナ装置においては、前記支柱部は、前記第１及び第２のアンテナのそれぞれの前記台形状の構成要素の中心線を含む平面と前記支柱部とがなす角度を調整可能な手段と、前記支柱部と連結された前記筐体部が前記支柱部の主軸に対して回転可能な手段と、を有するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００３９】
本発明の一実施形態に係るアンテナ及びアンテナシステムによると、弱電界サービス内では、最も受信電界の強いエリヤにアンテナシステムを設置することにより、無給電中継器として動作し、微弱電波エリヤの電界強度を上げることができる。また、高層干渉を起こしている高層階の部屋の窓際にアンテナシステムを設置することにより、部屋内全体の指向特性を可変することにより干渉波を軽減できる。これらの機能は複数の無線機器に同時に適用でき、安定した通信を実現できる広帯域且つ高利得補償のアンテナシステムが実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
本発明の実施の形態について、以下、図面を参照して説明する。なお、実施形態においては、本発明の一実施形態に係るアンテナ及びアンテナシステムの例を示しており、本発明のアンテナ及びアンテナシステムは、それら実施形態に限定されるわけではない。すなわち、また、以下の実施形態において参照する図面では、同一部分又は同様な機能を有する部分に同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略するものとする。
【００４１】
以下の実施形態に係るアンテナシステムにおいては、ディスコーンアンテナを例に説明するが、本発明のアンテナシステムはこれに限定されるわけではなく、例えばダイポールアンテナ等、ディスコーンアンテナ以外のアンテナを用いることが可能である。
【００４２】
（実施形態１）
図１を参照する。図１には、本発明のアンテナシステムに用いるディスコーンタイプのアンテナ（以下、「ディスコーンアンテナ」という。）１００の斜視図が示されている。
【００４３】
ディスコーンアンテナ１００は、コーン１０１、ディスク１０２、給電ケーブル１０３及び絶縁体１０５を有している。コーン１０１は、頂点部分１０１−１及び底面１０１−２を有している。給電ケーブル１０３は、絶縁性の被膜に被覆された中心導線１０３−１を有している。
【００４４】
図１に示すとおり、ディスク１０２は、コーン１０１の頂点部分１０１−１に絶縁体１０５を挟んで配置されている。給電ケーブル１０３は、コーン１０１の内部を貫通して配置されている。給電ケーブル１０３の導線１０３−１は、コーン１０１の外部へ突出しており、ディスク１０２まで延在し、ディスク１０２に電気的に接続されている。
【００４５】
本実施形態１においては、給電ケーブル１０３には、同軸ケーブルを用いており、同軸ケーブルの中心導線が導線１０３−１に相当する。また、本実施形態１においては、同軸ケーブルの中心導線を取り囲む網組線（シールド線）はコーンの底面１０１−２に接続された端子１０４に接続されるようにしている。なお、中心導線１０３−１はコーン１０１とは絶縁されており、電気的に接続されていない。
【００４６】
ここで、図２を参照する。図２には、本実施形態１のディスコーンアンテナ１００の概略断面図が示されている。本実施形態１のディスコーンアンテナ１００におけるコーン１０１の底面１０１−２の直径（コーン１０１の最大直径）をＣ１、頂点部分１０１−１の直径（コーン１０１の最小直径）をＣ２、斜面の長さをＬ、斜面の傾きをφとし、ディスク１０２の直径をＤ、またディスク１０２とコーン１０１との間隔をＳとする。本実施形態１のアンテナ１００の設計パラメータＣ１、Ｃ２、Ｌ、φ、Ｓ及びＤには、実験結果に基づく最適値として、以下の数式を満たす関係が成立する。なお、本実施形態１のディスコーンアンテナ１００の設計パラメータＣ１、Ｃ２、Ｌ、φ、Ｓ及びＤの決定には、J. J. Nail著、Designing Discone Type Antennas、 Electronics、 August 1953、 pp 167-169を参考にすることができる。
【００４７】
ディスク１０２とコーン１０１との間隔Ｓ＝０．３×Ｃ２ （数式１）
ディスク１０２の直径Ｄ＝０．７×Ｃ１ （数式２）
コーン１０２の斜面の傾きφ＝６０° （数式３）
【００４８】
ディスコーンアンテナの帯域幅は、通常、電圧定在波比（ＶＳＷＲ）で評価され、例えば、電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の値が２以下である周波数領域をアンテナの帯域幅という。この帯域幅の最小周波数は、およそコーンの斜面の長さＬの４倍に等しい波長に相当する周波数である。また、コーンの最小直径C２は、周波数の帯域幅に逆比例することが知られており、帯域の最大周波数の要求値から決定される。さらに、コーンの斜面の傾きφは、電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の周波数特性の形状を決めるもので、実用的には、６０°が採用される。なお、コーンの斜面の傾きφは、４０°〜７０°にすればよく、本実施形態１においては、φ＝６０°とした。
【００４９】
なお、本実施形態１においては、給電ケーブル１０３には同軸ケーブルを用いたが、図３に示すように、中心導線１０３−１が絶縁性の被膜に被覆された単純な構成のケーブル１０３を用いても良く、その場合も、中心導線１０３−１はコーンとは絶縁されて電気的に接続されていない状態になるようにする。図３に示すアンテナ１００の断面図を図４に示す。図３に示すとおり、コーン１００の頂点部分１０１−１の直径（コーン１０１の最小直径）は、同様にＣ２として定義される。
【００５０】
また、本実施形態１においては、コーン１０１とディスク１０２との間隔を安定して保持するために絶縁体１０５を用いているが、絶縁体１０５を用いなくてもコーン１０１とディスク１０２との間隔を安定して保持できる場合は、絶縁体１０５を用いないようにしても良い。
【００５１】
図５を参照する。図５は、ディスコーンアンテナ１００の１００ＭＨｚから２ＧＨｚの広帯域にわたり計測した電圧定在波比（ＶＳＷＲ）対周波数特性の実測結果を示している。２３０．３１ＭＨｚの電圧定在波比（ＶＳＷＲ）は２．０９９２ｄＢ、４７０．０９ＭＨｚの電圧定在波比（ＶＳＷＲ）は１．８４６８ｄＢ、６２０．１８９ＭＨｚの電圧定在波比（ＶＳＷＲ）は１．６１０５ｄＢ、７７０．６７ＭＨｚの電圧定在波比（ＶＳＷＲ）は１．４４９８ｄＢであり、ディスコーンアンテナ１００によれば、広帯域にわたり実用可能な電圧定在波比（ＶＳＷＲ）が実現されている。また、共振点がないためＶＳＷＲの周波数特性も広帯域にわたり３ｄＢ以下の平坦な特性を示している。実測した上限周波数は、２ＧＨｚであるが、この図５の実測結果からするとさらに高い周波数でも３ｄＢ以下の値を得ることが可能であると予想される。
【００５２】
図６を参照する。図６は、ディスコーンアンテナ１００を円錐体の長軸が地面に対し垂直に円盤が地面に対し水平となるよう設置し、４７０ＭＨｚ、６２０ＭＨｚ及び７７０ＭＨｚの各周波数について垂直偏波の指向特性を計測した結果を示している。この実測結果によると、各周波数において、いずれも均一の指向性を維持しており、周波数特性が良好であることが分かる。つまり、図６に示す実測結果からは、ディスコーンアンテナ１００の垂直偏波の指向特性が無指向性であることが分かる。
【００５３】
なお、ディスコーンアンテナ１００は、金、銅、アルミニウム、ステンレス、真鍮等、アンテナ特性を発揮できる物質を用いて形成されており、その内部は、その物質で充填されていても良いし、中空であってもよい。
【００５４】
以上説明したとおり、本実施形態１のディスコーンアンテナ１００は、従来のディスコーンアンテナと比較して、高利得補償を得ながら広帯域特性を実現できる。
【００５５】
次に、ディスコーンアンテナ１００を用いたアンテナシステムについて説明する。
【００５６】
図７及び図８を参照する。図７に示すように、本実施形態１のアンテナシステム１０００は、図１に示す本発明のディスコーンアンテナ１００（１００＿１及び１００＿２として示す）２つを中心導線１１０によって接続し、且つ一方のディスコーンアンテナ１００＿１と他方のディスコーンアンテナ１００＿２とが、それぞれ９０°回転して配置される構成を採っている。つまり、一方のディスコーンアンテナ１００＿１のディスク１０２＿１の延長線と他方のディスコーンアンテナ１００＿２のディスク１０２＿２とが概略直交して配置される構成を採っている。
【００５７】
また、図７に示すとおり、アンテナシステム１０００は、一方のアンテナ１００＿１のディスク１０２＿１の端部から他方のアンテナ１００＿２のディスク１０２＿２までの距離Ｌｃは、用いる周波数の波長の１／２の奇数倍とすることが好ましい。
【００５８】
つまり、本実施形態１のアンテナシステム１０００は、一方のディスコーンアンテナ１００＿１のディスク１０２＿１の延長線と他方のディスコーンアンテナ１００＿２のディスク１０２＿２とが概略直交するように配置され、かつ、一方のアンテナ１００＿１のディスク１０２＿１の端部から他方のアンテナ１００＿２のディスク１０２＿２までの距離Ｌｃが、用いる周波数の波長の１／２の奇数倍となるように配置される構成がとられていれば、例えば、図８に示すようにアンテナを配置することも可能である。
【００５９】
本実施形態１のアンテナシステム１０００は、例えば、アンテナ１００＿１で受信した電波をアンテナ１００＿２で輻射し、且つ同時にアンテナ１００＿２で受信した電波をアンテナ１００＿１で輻射する。さらに、２つのアンテナの設置軸上の方向から到来した電波は、まず最初にアンテナ１００＿１で受信し２分の１波長ケーブルで遅延した後、アンテナ１００＿２で輻射し、その輻射電波は一定のアンテナ結合損失と２分の１波長遅延した後に、再びアンテナ１００＿１で受信することを繰り返す。
【００６０】
また、アンテナシステム１０００は、強制的に電波を増幅する中継器、回線補償器の類とは異なり、その動作に電力を必要としない。そのため、アンテナシステム１０００は、電源コンセントの場所に左右されずに設置することが可能である。
【００６１】
以上に説明したアンテナシステム１０００によると、弱電界サービス内では、最も受信電界の強いエリヤにアンテナシステムを設置することにより、無給電中継器として動作し、微弱電波エリヤの電界強度を上げることができる。また、高層干渉を起こしている高層階の部屋の窓際にアンテナシステムを設置することにより、部屋内全体の指向特性を可変することにより干渉波を軽減できる。これらの機能は複数の無線機器に同時に適用でき、安定した通信を実現できる広帯域且つ高利得補償のアンテナシステムが実現できる。
【００６２】
また、本実施形態１のアンテナシステム１０００は、筐体（ケース）に格納して用いることが可能である。これまでも、本発明と同様のアンテナシステムにおいても筐体に格納して用いることが可能なものもあった。しかし、従来の筐体には支柱部のような部材がなく据え置きでの利用に限られていた。これに対し、本実施形態１の筐体部５００は支柱部６００に連結し、筐体部５００を所望の角度及び方向に固定した状態で用いることが可能である。そこで、以下、本実施形態１のアンテナシステム１０００を格納する筐体部５００及びこれに連結される支柱部６００について説明する。
【００６３】
図９及び図１０を参照する。図９は、本実施形態１のアンテナシステム１０００を格納する筐体部５００のデザインの一例を示したものである。図９で示す筐体部５００は、上蓋部５０１−１と下蓋部５０１−２とが嵌合又は螺合するように構成され、また、筐体部５００の側面に筐体部５００と支柱部６００とが連結するための開口部５０３が設けられている。
【００６４】
また、図１０は、本実施形態１の筐体部５００の模式図である。図１０（Ａ）、は連結される支柱部６００に対し垂直方向の模式図、図１０（Ｂ）は、連結される支柱部６００に対し水平方向の模式図である。図１０（Ａ）に示すとおり、ディスコーンアンテナ１００＿１は、下蓋部５０１−２外表面の水平部分と一定角度斜めになるように配置され、また、ディスコーンアンテナ１００＿２も、上蓋部５０１−１外表面の水平部分と一定角度斜め方向になるように配置されている。これに伴い、図９及び図１０に示す筐体部５００の形状も、直方体を斜め方向に変形したような形状となっている。また、図１０（Ｂ）においては、筐体部５００におけるディスコーンアンテナ１００の位置関係、及び筐体部５００と支柱部６００とが連結するための螺合部５０２の配置箇所が示されている。
【００６５】
なお、筐体部５００の寸法及び形状については、アンテナシステム１０００を格納できるようなものであれば、図１０に示すものに限られるものでないことは言うまでもない。ただし、筐体部５００の重量については、支柱部６００が、螺合した天井等との連結状態及び筐体部との連結状態を保持できる範囲内のものであることを必要とする。また、筐体部５００の材質についても、通常はプラスチック材が用いられるが、アンテナシステム１０００の動作に支障がなければ、他の材料を用いることも可能である。
【００６６】
次に、本実施形態１の支柱部６００について説明する。図１１乃至図１２を参照する。図１１は、支柱部６００を構成する各部材を示したものである。図１１で示すとおり、支柱部６００は、天井等に螺合する桶状の固定台部６１０（天井等と螺合される固定台６１１、固定台６１１と主軸部６２０とを螺合するナット６１２、固定台を天井等に螺合する螺子６１３）と、その一端が固定台部６１０に螺合し、他端が保持部６３０と接合する円筒形の主軸部６２０と、主軸部６２０に接合する円筒形の保持部６３０（内部に可動部６４０の一部を保持する保持部６３１、保持部６３１と主軸部６２０とを螺合する螺子６３２）と、球体状の部材に略棒状の部材が結合する可動部６４０と、可動部６４０に連結される接合部６５０（螺合部５０２と連結される接合部６５１、可動部６４０と接合部６５１とを螺合するナット６５２、接合部６５０と螺合部５０２を螺合する螺子６５３）と、からなる。これらの部材を用いて組み立てて完成させた場合の支柱部を図１２に示す。また、筐体部５００と支柱部６００とが螺合され、さらに固定台部６１０と天井が螺子６１３で螺合された場合の一例を図１３に示す。
【００６７】
図１４を参照する。図１４は、本実施形態１の支柱部６００の可動範囲を示した図である。図１４に示すとおり、本実施形態１に係る支柱部６００の構成によれば、筐体部５００の角度及び方向、すなわちアンテナシステム１０００の角度及び方向を所望の状態に調整することが可能である。すなわち、筐体部５００の動きに合わせて接合部６５０に連結された可動部６４０が自在に動く。可動部６４０は、連結された筐体部５００を主軸部６２０に対して３６０度方向に回転させることが可能であり、また、ディスコーンアンテナ１００のそれぞれのディスクの中心を含む平面と支柱部６００とがなす角度（又は、ディスコーンアンテナ１００のそれぞれのコーンの中心線を含む平面と支柱部６００とがなす角度）を一定範囲内で変えることが可能である。筐体部５００の角度及び方向を決めて保持部６３０の螺子６３２を締めれば、螺子６３２が主軸部６２０の先端の窪みを押圧し、次いで主軸部６２０は可動部６４０を押圧して、主軸部６２０と保持部６３０とで可動部６４０を挟持する状態となる。こうして、可動部６４０の動きが固定されるため、螺子６３２を締めることで、筐体部５００を所望の角度及び方向で固定することが可能となる。また、螺子６３２を緩めれば、角度及び方向を再度調整することが可能である。
【００６８】
なお、筐体部５００及び支柱部６００の構成は、本実施形態１において説明したものに限られるものではない。
【００６９】
以上に説明したとおり、本実施形態１の筐体部５００及び支柱部６００によれば、アンテナシステム１０００を所望の角度及び方向に固定した状態で利用することが可能となる。筐体部５００の角度及び方向の調整が可能となることで、アンテナシステム１０００の広帯域性、高利得補償性を一段と向上させることが可能となる。また、天井付近部分はデッドスペースとなりがちなところ、本実施形態の筐体部５００及び支柱部６００によれば、このようなスペースの有効利用を図ることも可能となる。
【００７０】
（実施形態２）
本実施形態２においては、一定の場所でアンテナシステム１０００を用いた場合の携帯電話機の電界強度値の変化について説明する。なお、本実施形態２においては、アンテナシステム１０００を筐体部５００に格納し、この筐体部５００に支柱部６００を連結した状態で用いている。
【００７１】
図１５を参照する。図１５（Ａ）は、携帯電話機に内蔵される一般的な受信機における、入力される電界強度値（ｄＢｍ）と出力されるＲＳＳＩ（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ：受信信号強度）値との対応関係の一例が示されている。これによれば、受信機に入力される電界強度値（ｄＢｍ）が−１００ｄＢｍから−４０ｄＢｍへ増加するにしたがってＲＳＳＩの出力値も増加するという対応関係にあることが分かる。
【００７２】
また、図１５（Ｂ）は、携帯電話機電界強度値表示計における電界強度値を示したものである。本実施形態２の携帯電話機電界強度値表示計においては、受信機に入力される電界強度値（ｄＢｍ）が−１００ｄＢｍから−４０ｄＢｍにおけるＲＳＳＩの出力値を１５分割した場合の対応関係が示されている。なお、本実施形態２の携帯電話機電界強度値表示計は、株式会社ココモ・エムビー・コミュニケーションズ製のＡＶＣ−３２２２を用いている。
【００７３】
図１５（Ｃ）は、電界強度値表示計と一般的な携帯電話機のディスプレイにおける受信レベル（アンテナ本数）の表示との対応関係を示したものである。電界強度値表示計の数値が１以下であれば携帯電話機では圏外と表示され、電界強度値表示計の数値が２乃至５であれば携帯電話機ではアンテナ０本と表示され、電界強度値表示計の数値が６乃至８であれば携帯電話機ではアンテナ１本と表示され、電界強度値表示計の数値が９乃至１１であれば携帯電話機ではアンテナ２本と表示され、電界強度値表示計の数値が１２乃至１５であれば携帯電話機ではアンテナ３本と表示されるという対応関係となっている。アンテナ本数が多く表示されるにしたがって、通話品質はより良好な状態となる。
【００７４】
図１５（Ａ）乃至（Ｃ）に示す数値相互の対応関係を示すと、図１６のとおりとなる。
【００７５】
図１７乃至図１９を参照する。図１７は、本実施形態２に係る実験場所の見取り図、電界強度値の主な計測ポイント及びアンテナ設置箇所を示したものである。実験場所の大きさは概略で示している。
【００７６】
本実施形態２においては、実験場所を東京都文京区にあるオフィスビル５階部分とし、Ａ２乃至Ａ４、Ｂ２、Ｒ２とＲ３との中間地点及びＲ３の計６箇所にアンテナシステム１０００を配置した場合の、Ａ１乃至Ａ４、Ｂ１乃至Ｂ３、Ｃ１及びＣ２、そしてＲ１乃至Ｒ３の合計１２の各ポイント及びその近傍における携帯電話機の電界強度値及び受発信の通話状況を測定した。なお、本実施形態２の携帯電話機は、株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ社製のＰ２５１ｉＳを用いた。
【００７７】
また、図１８は、アンテナシステム１０００を設置する前の実験場所における携帯電話機の電界強度値の実測結果を示したものである。また、図１９は、アンテナシステム１０００を設置した後の実験場所における携帯電話機の電界強度値の実測結果を示したものである。なお、図１８及び図１９において、計測ポイントで示した数値は、本実施形態２で用いる電界強度値表示計の数値によっている。
【００７８】
図１８及び図１９に示すとおり、アンテナシステム１０００の設置前後では、アンテナシステム１０００を設置した後の方が、携帯電話の電界強度値が軒並み向上している。例えば、ポイントＢ３付近においては、アンテナシステム１０００の設置前の携帯電話機の電界強度値は７であったが、アンテナシステム１０００の設置後の携帯電話機の電界強度値は１５に上昇している。また、ポイントＲ２付近においても、アンテナシステムの設置前後で携帯電話の電界強度値は、１から９へ、又は２から１１へと上昇している。
【００７９】
携帯電話機の具体的な通話状況について説明すると、例えば、アンテナシステム１０００を設置する前は、ポイントＣ１及びＣ２においては、受信した場合は支障なく通話ができたものの、発信した場合は、音質が悪く、時折通話が途切れることが多かった。これに対し、アンテナシステム１０００を設置した後は、ポイントＣ１及びＣ２において、受発信ともに支障なく通話をすることが可能となった。また、ポイントＲ２においても、アンテナシステム１０００を設置する前は、受信した場合は、一度は通話がつながるもののすぐに電話が切れてしまい、発信した場合も、通話当事者双方において通話内容がよく聞こえず、通話の途中で電話が切れてしまうというように、受発信ともに通話が困難な状況にあった。これに対し、アンテナシステム１０００を設置した後は、ポイントＲ２において、受発信ともに支障なく通話をすることが可能となった。
【００８０】
以上説明したとおり、本実施形態２のアンテナシステム１０００は、ディスコーンアンテナ１００を用いることにより、従来のアンテナシステムと比較して、広帯域且つ高利得補償のアンテナシステムを実現できる。
【００８１】
（実施形態３）
本実施形態３においては、アンテナシステム１０００に用いるディスコーンアンテナの別の例について説明する。
【００８２】
図２０を参照する。図２０には、本実施形態３のディスコーンアンテナが示されている。図２０において、図１に示すディスコーンアンテナ１００と同じ構成要素については、ディスコーンアンテナ１００と同じ符号を付してあるので、ここでは改めて説明はしない。１０３−２は、給電ケーブル１０３（本実施形態３においては同軸ケーブル）の内部の絶縁体であり、外側のシールド配線と内側の導線１０３−１とを絶縁するためのものである。
【００８３】
図２０に示すとおり、本実施形態３では、給電ケーブル１０３の内部の絶縁体１０３−２が、コーン１０３から突出して外側まで延びている。給電ケーブルから一部剥き出しになった中心導線１０３−１は、ディスク１０２に接触するまで延在し、ディスク１０２に電気的に接続されている。また、給電ケーブルから剥き出しになった中心導線１０３−１の一部を絶縁体で覆うようにしても良い。
【００８４】
なお、ディスコーンアンテナ１００は、金、銅、アルミニウム、ステンレス、真鍮等、アンテナ特性を発揮できる物質を用いて形成されており、その内部は、その物質で充填されていても良いし、中空であってもよい。
【００８５】
以上に説明した本実施形態３のディスコーンアンテナ１００を、アンテナシステム１０００に用いると、広帯域且つ高利得補償のアンテナシステムを実現できる。
【００８６】
（実施形態４）
本実施形態４においては、アンテナシステム１０００に用いるディスコーンアンテナの別の例について説明する。
【００８７】
図２１を参照する。図２１には、本実施形態４のディスコーンアンテナが示されている。図２１において、図１に示すディスコーンアンテナ１００と同じ構成要素については、ディスコーンアンテナ１００と同じ符号を付してあるので、ここでは改めて説明はしない。
【００８８】
図２１に示すとおり、本実施形態４のディスコーンアンテナ１００は、コーン１０１の内部にケーブルが存在せず、導線１０３−１がコーン１０１の底面１０１−２に電気的に接続されている。また、導線１０３−１は、ディスク１０２に電気的に接続されていない。
【００８９】
図２１に示す本実施形態４のディスコーンアンテナ１００の概略断面図を図２２に示す。図２２に示すとおり、本実施形態４のディスコーンアンテナ１００の設計パラメータＣ１、Ｃ２、Ｌ、φ、Ｓ及びＤは図２に示す例と同様に定義され、上述の数式１〜３を満たすように設定するのが好ましい。
【００９０】
また、本実施形態４においては、コーン１０１とディスク１０２との間隔を安定して保持するために絶縁体１０５を用いているが、絶縁体１０５を用いなくてもコーン１０１とディスク１０２との間隔を安定して保持できる場合は、絶縁体１０５を用いないようにしても良い。
【００９１】
また、図２３に示すように、頂点部分１０１−１が小さい純円錐状のコーン１０１を用いるようにしても良い。図２３のアンテナの断面図を図２４に示す。図２３に示すディスコーンアンテナ１００においても、図２４に示すとおり、コーン１００の頂点部分１０１−１の直径（コーン１０１の最小直径）は、同様にＣ２として定義される。
【００９２】
なお、ディスコーンアンテナ１００は、金、銅、アルミニウム、ステンレス、真鍮等、アンテナ特性を発揮できる物質を用いて形成されており、その内部は、その物質で充填されていても良いし、中空であってもよい。
【００９３】
本実施形態４のディスコーンアンテナ１００を、アンテナシステム１０００に用いると、広帯域且つ高利得補償のアンテナシステムを実現できる。
【００９４】
（実施形態５）
本実施形態５においては、図２５及び図２６を参照し、上述の実施形態で説明した図１乃至図４に示されるアンテナ１００を平面化したアンテナ（以下「平面化アンテナ」という。）について説明する。
【００９５】
図２５には、本実施形態５の平面化アンテナ２００の斜視図が示されている。本実施形態５の平面化アンテナ２００は、図１に示すアンテナ１００をスライスした様な形状を有している。即ち、本実施形態５の平面化アンテナ２００は、厚みを有する台形状の構成要素２０１と、台形状の構成要素２０１の上底部分２０１−１に対向して設けられた直方体状の構成要素２０２を有している。また、台形状の構成要素２０１の内部には、ケーブル２０３を備えており、ケーブル２０３の導線２０３−１が台形状の構成要素２０１から突出し、直方体状の構成要素２０２まで延在して直方体状の構成要素２０２と電気的に接続されている。
【００９６】
本実施形態５においては、ケーブル２０３には、同軸ケーブルを用いており、同軸ケーブルの中心導線が導線２０３−１に相当する。また、本実施形態５においては、同軸ケーブルの中心導線を取り囲む網組線（シールド線）は、台形状の構成要素の下底部分２０１−２に接続された端子２０４に接続されるようにしている。なお、導線２０３−１は台形状の構成要素２０１とは絶縁されており、電気的に接続されていない。
【００９７】
なお、図２５に示すように、ケーブル２０３の絶縁体が台形状の構成要素２０１から突出しないようにしても良いし、図２０に示す例と同様に、ケーブル２０３の絶縁体が台形状の構成要素２０１から突出するようにしてもよい。
【００９８】
また、台形状の構成要素２０１の上底部分２０１−１と直方体状の構成要素２０２との間に絶縁体を挟むようにしてもよい。
【００９９】
ここで、図２６に、図２５の平面化アンテナ２００の上面図を示す。図２６に示すように、台形状の構成要素２０１及び直方体状の構成要素２０２の設計パラメータは、図２に示す本発明のアンテナ１００の各設計パラメータＣ１、Ｃ２、Ｌ、φ、Ｓ及びＤにそれぞれ対応して考えることができる。即ち、図１に示すディスク１０２とコーン１０１との間隔Ｓは、本実施形態５の直方体状の構成要素２０２と台形状の構成要素２０１との間隔に相当し、ディスク１０２の直径Ｄは直方体状の構成要素２０２の長さに相当し、コーン１０１の斜面の傾きφは台形状の構成要素２０１の傾斜角に相当し、コーン１０１の最大直径Ｃ１は台形状の構成要素２０１の下底２０１−２の長さに相当し、且つコーン１０１の最小直径C２は台形状の構成要素２０１の上底２０１−１の長さに相当する。
【０１００】
また、本実施形態５の平面化アンテナの設計パラメータＣ１、Ｃ２、Ｌ、φ、Ｓ及びＤには、図１のディスコーンアンテナ１００と同様に、実験結果に基づく最適値として、以下の数式を満たす関係が成立する。
【０１０１】
直方体状の構成要素２０２と台形状の構成要素２０１との間隔Ｓ
＝０．３×Ｃ２ （数式４）
直方体状の構成要素２０２の長さＤ＝０．７×Ｃ１ （数式５）
台形状の構成要素２０１の傾斜角φ＝６０° （数式６）
【０１０２】
また、本実施形態５においては、ケーブル２０３には同軸ケーブルを用いたが、図２０の例で用いたケーブルと同様、導線２０３−１が絶縁性の被膜に被覆された単純な構成のケーブルを用いても良い。その場合も、導線２０３−１はコーンとは絶縁されて電気的に接続されていない状態になるようにする。
【０１０３】
なお、本実施形態５の平面化アンテナ２００は、金、銅、アルミニウム、ステンレス、真鍮等、アンテナ特性を発揮できる物質を用いて形成されており、その台形状の構成要素の内部は、その物質で充填されているが、その台形状の構成要素の内部は中空であっても良いし、また台形状の構成要素が外枠のみからなるようにしても良い。
【０１０４】
また、本実施形態５の平面化アンテナ２００に用いる棒状の構成要素２０２は、図２５においては、直方体状のものを用いたが、これに限定されるわけではなく、円柱状、多角形状としても良く、また棒状の構成要素２０２に導線を用いても良い。
【０１０５】
本実施形態５の平面化アンテナ２００は、上述のディスクとコーンとを有するディスコーンアンテナ１００と比較して非常にコンパクトであるにも拘わらず、アンテナシステム１０００に用いると、広帯域且つ高利得補償のアンテナシステムを実現できる。
【０１０６】
（実施形態６）
本実施形態６においては、図２７及び図２８を参照し、図２１乃至図２４に示されるディスコーンアンテナ１００を平面化した平面化アンテナについて説明する。
【０１０７】
図２７には、本実施形態６の平面化アンテナの斜視図が示されている。本実施形態６の平面化アンテナ２００は、図２１に示すディスコーンアンテナ１００をスライスした様な形状を有している。即ち、本実施形態６の平面化アンテナ２００は、厚みを有する台形状の構成要素２０１と、台形状の構成要素２０１の上底部分２０１−１に対向して設けられた直方体状の構成要素２０２を有している。また、台形状の構成要素２０１の下底２０１−２には、導線２０３−１が電気的に接続されている。
【０１０８】
ここで、図２８に、図２７の平面化アンテナ２００の上面図を示す。図２８に示すように、本実施形態６のアンテナ２００の設計パラメータＣ１、Ｃ２、Ｌ、φ、Ｓ及びＤは図２６に示す平面化アンテナの例と同様に定義され、上述の数式４〜６を満たすように設定するのが好ましい。
【０１０９】
また、台形状の構成要素２０１及び棒状の構成要素２０２の厚みを薄くし、銅箔のような厚さの薄い材料を用いた平面化アンテナ２００としてもよい。この場合においても、図２８に示すとおり、各設計パラメータは、図２６に示すアンテナと同様、実験結果に基づく最適値として、上述の数式４〜６を満たす関係が成立する。
【０１１０】
なお、本実施形態６の平面化アンテナ２００の台形状の構成要素２０１の替わりに、上底部分２０１−１を備えない、つまり三角形の構成要素を用いたアンテナとしてもよい。この場合は、図２３に示すディスコーンアンテナ１００をスライスした様な形状となる。
【０１１１】
なお、本実施形態６の平面化アンテナ２００は、金、銅、アルミニウム、ステンレス、真鍮等、アンテナ特性を発揮できる物質を用いて形成されており、その台形状の構成要素の内部は、その物質で充填されているが、その台形状の構成要素の内部は中空であっても良いし、また台形状の構成要素が外枠のみからなるようにしても良い。
【０１１２】
また、本実施形態６の平面化アンテナ２００に用いる棒状の構成要素２０２は、図２７においては、直方体状のものを用いたが、これに限定されるわけではなく、円柱状、多角形状としても良く、また棒状の構成要素２０２に導線を用いても良い。
【０１１３】
本実施形態６の平面化アンテナ２００は、上述のディスクとコーンとを有するディスコーンアンテナ１００と比較して非常にコンパクトであるにも拘わらず、アンテナシステム１０００に用いると、広帯域且つ高利得補償のアンテナシステムを実現できる。
【０１１４】
（実施形態７）
上述の実施形態において説明した本発明のアンテナシステムは、ビル内のオフィス、病院、工場、スタジアム、トンネル、電車、自動車、航空機、船舶等をはじめ、あらゆる構造物内又は構内で用いることができる。また、ＰＨＳの構内交換機用のアンテナとして用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】本発明のアンテナシステムに用いるディスコーンアンテナの斜視図である。
【図２】本発明のアンテナシステムに用いるディスコーンアンテナの断面図である。
【図３】本発明のアンテナシステムに用いるディスコーンアンテナの斜視図である。
【図４】本発明のアンテナシステムに用いるディスコーンアンテナの断面図である。
【図５】本発明のアンテナシステムに用いるディスコーンアンテナの電圧定在波比（ＶＳＷＲ）対周波数特性の実測結果を示した図である。
【図６】本発明のアンテナシステムに用いるディスコーンアンテナの垂直偏波の指向特性を計測した結果を示した図である。
【図７】本発明のアンテナシステムの一実施形態の構成図である。
【図８】本発明のアンテナシステムの一実施形態の構成図である。
【図９】本発明のアンテナシステムを格納する筐体部の一例を示す斜視図である。
【図１０】（A）は本発明のアンテナシステムを格納する筐体部の垂直方向の模式図であり、（B）は本発明のアンテナシステムを格納する筐体部の水平方向の模式図である。
【図１１】本発明の筐体部に連結する支柱部に用いる部材を示した斜視図である
【図１２】本発明の筐体部に連結する支柱部の断面図である。
【図１３】本発明の筐体部と支柱部とが連結された場合の一例を示す斜視図である。
【図１４】本発明の支柱部の可動範囲を示した図である。
【図１５】（A）は携帯電話機に内蔵される一般的な受信機における、入力される電界強度値（ｄＢｍ）と出力されるＲＳＳＩ値との対応関係の一例を示した図であり、（Ｂ）は本発明の一実施形態において用いた携帯電話機電界強度値表示計における電界強度値を示した図であり、（C）は本発明の一実施形態において用いた携帯電話機電界強度値表示計と携帯電話機における受信レベル（アンテナ本数）とを示した図である。
【図１６】図１５（Ａ）乃至（Ｃ）で示したそれぞれの値の対応関係を示した図である。
【図１７】本発明のアンテナシステムを設置した実験場所の見取り図、電界強度値の主要な計測ポイント及びアンテナ設置場所を示した図である。
【図１８】本発明のアンテナシステムを設置する前の実験場所における携帯電話機の電界強度値の実測結果を示した図である。
【図１９】本発明のアンテナシステムを設置した後の実験場所における携帯電話機の電界強度値の実測結果を示した図である。
【図２０】本発明のアンテナシステムに用いるディスコーンアンテナの断面図である。
【図２１】本発明のアンテナシステムに用いるディスコーンアンテナの斜視図である。
【図２２】本発明のアンテナシステムに用いるディスコーンアンテナの断面図である。
【図２３】本発明のアンテナシステムに用いるディスコーンアンテナの斜視図である。
【図２４】本発明のアンテナシステムに用いるディスコーンアンテナの断面図である。
【図２５】本発明のアンテナシステムに用いる平面化アンテナの斜視図である。
【図２６】本発明のアンテナシステムに用いる平面化アンテナの断面図である。
【図２７】本発明のアンテナシステムに用いる平面化アンテナの斜視図である。
【図２８】本発明のアンテナシステムに用いる平面化アンテナの断面図である。
【図２９】従来のディスコーンアンテナの構成図である。
【図３０】従来のアンテナの構成図である。
【図３１】従来のアンテナのＶＳＷＲ対周波数特の実測値を示す図である。
【符号の説明】
【０１１６】
１００＿１ アンテナ
１００＿２ アンテナ
１０３−１＿１ 導線
１０３−１＿２ 導線
１１０ 中心導線
１０００ アンテナシステム
５００ 筐体部
６００ 支柱部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ及びそのアンテナを用いたアンテナシステムに関する。特に、テレビジョン信号やラジオ信号の受信、及び携帯電話や無線LAN等の双方向の情報通信のためのアンテナシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話や無線ＬＡＮをはじめとして様々な無線機器が普及してきている。現在、携帯電話、無線ＬＡＮ等に使用されているアンテナは、それらの機器が使用する周波数帯（ＭＨｚからＧＨｚ）に適合するように専用アンテナとして設計されている。例えば、無線ＬＡＮの規格であるＩＥＥＥ８０２．１１ｂの仕様を満たすアンテナは、２．４ＧＨｚの周波数帯の電波の送受信に適合するように設計されており、原則として、２．４ＧＨｚ以外の周波数帯の電波を送受信するには不向きである。
【０００３】
そこで、携帯電話、無線ＬＡＮ、ＧＰＳ等の機器それぞれの規格に適合したアンテナが必要になってくる。このようなアンテナでは、必ずしも送受信効率が十分ではないため、受信距離に制限があり、また送信電力も十分ではないという問題がある。
【０００４】
従来用いられている代表的なアンテナとしては、ホイップアンテナや内蔵型パターンアンテナが普及している。ホイップアンテナは、その長さを適用する特定周波数帯の波長の１／４程度の長さにすることにより、当該特定周波数帯における利得を上げることができる。しかしながら、上述のとおり、従来のホイップアンテナは、汎用性に乏しく、複数の無線機器のそれぞれについてアンテナを共用できないという問題を抱えている。
【０００５】
また、一般的なホイップアンテナや内蔵型パターンアンテナを用いた携帯電話は、高層ビルの上層階で使用すると、基地局から受信する電波又は基地局へ送信する電波を遮る障害物が少ないにもかかわらず、高層干渉のために通信状態が悪化し、最悪の場合は通信が遮断されることが多い。
【０００６】
これは、ホイップアンテナや内蔵型パターンアンテナを用いた携帯電話は、可能なかぎり、あらゆる角度の到来電波を送受信出来るように設計されており、複数の基地局から同じ周波数の電波を受信したり、長距離の多重反射による符号間干渉のため、受信信号劣化が大きくなり、安定した通信ができない状態に陥ることが多いからである。
【特許文献１】特開平９−８３２３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
現在、この高層干渉による通信状態の悪化を避ける手段は、携帯電話機の使用者がこの影響を受けにくい場所を探して対応している。しかし、この場所は常時使用している利用者は把握可能であるが、不特定多数が利用する高層階の部屋では通信状態のよい場所を探すことは不可能に近い。
【０００８】
また、同一基地局からの多重波の問題を解決する手段としては、ディジタル信号処理による等価方式があるが、信号劣化が大きい場合、その改善効果が少なく、場合によっては誤りを拡大することもある。このディジタル信号処理技術は同一周波数を共有する他の基地局からの干渉には改善効果が無い。
【０００９】
一般的に、ディジタル信号のビットエラーレートは希望波と雑音の比（S／N）においてＳ／Ｎが１ｄＢ上がると、ビットエラーレートは１／１０改善する特性を示す。雑音は熱雑音と干渉波雑音の合成電力で示される。高層階においては希望波と干渉波は共に強い受信電力があり、それぞれの受信電力が同一レベルに近い場合、強受信電力にもかかわらず、受信信号が正常に復調されぬこととなる。
【００１０】
一方、密集したオフィス街の低層階では伝播路が多重回折波や反射波で構成され携帯電話のサービスができる範囲が限定される場合が多い。この問題を解決するために、無線中継器があるが、高価で、且つ、無線中継器を設置するに当たり、移動体通信システムの安定性及び他の通信への影響調査を行わねばならず、公共の地下道・トンネル等に限定して使用され、汎用的には使用されていない。
【００１１】
この課題は８００ＭＨｚ帯、１．５／１．９／２．０ＧＨｚ帯の移動体通信システム共通課題であり、この異なった無線帯域を単純な方式で解決する手段が求められている。広帯域のアンテナの例であるディスコーンアンテナは、広帯域という優れた特性を持っており、複数のサービスを一つのアンテナで利用することが可能であるが、専用アンテナに比べて利得が低くなる傾向がある。
【００１２】
図２９は、従来のディスコーンアンテナの一例を示す図である。金属導体からなる円錐体（コーン）１８１、金属導体からなる円盤（ディスク）１８２、給電線１８３、給電点１８４の構造を有する。Ｌは円錐体１８１の円錐傾斜面に沿った長さ（円錐長）、Ｄは円盤１８２の半径である。従来のディスコーンアンテナは、円錐長Ｌの約４倍の波長である周波数が最低共振周波数となる特性を持っており、また、円盤１８２の半径Ｄの値が小さくなると最低共振周波数が高くなる傾向がある。
【００１３】
図３０は、特許文献１に開示されたアンテナである。該アンテナは、円錐体１９１の周面上にスパイラル状導電素子１９２ａ、１９２ｂを形成し、円盤１９３の平面上にメアンダ状導電素子１９４を形成することにより、最低共振周波数が円錐長Ｌに決定されずに、小型で最低共振周波数を従来のディスコーンアンテナより低くすることが可能で、かつ、多共振化が図られている。しかしながら、円盤１９３の平面上に形成するメアンダ状導電素子１９４は複雑な構造となり、多数の共振点を得ることができるものの、該アンテナでは広帯域にわたり平坦な周波数特性は実現できず、電圧定在波比（ＶＳＷＲ：Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｔａｎｄｉｎｇ−Ｗａｖｅ Ｒａｔｉｏ）が高くなる周波数帯が出てしまう。
【００１４】
図３１は特許文献１に開示されたアンテナの電圧定在波比（ＶＳＷＲ）対周波数特性の実測結果を示す図である。図３１で示すとおり特許文献１に開示されたアンテナは、多数の共振点を得ることができ、共振点では電圧定在波比（ＶＳＷＲ）は低い値を示すものの、他方で、該アンテナでは広帯域にわたり平坦な電圧定在波比（ＶＳＷＲ）対周波数特性を実現することができず、電圧定在波比（ＶＳＷＲ）が高くなる周波数帯が出てしまうという欠点がある。
【００１５】
このように、従来のディスコーンアンテナは、円錐長Ｌの約４倍の波長である周波数が最低共振周波数となるため、小型の形状では低い周波数までの実用が困難であった。そのため円錐体の周面上にスパイラル状導電素子を形成し、円盤の平面上にメアンダ状導電素子を形成する等の形態により、小型化を図る必要があったが、円盤の平面上に形成するメアンダ状導電素子は複雑な構造となり、多数の共振点を得ることができるものの、該アンテナでは広帯域にわたり平坦な電圧定在波比（ＶＳＷＲ）対周波数特性を実現することができず、共振点では電圧定在波比（ＶＳＷＲ）は低い値を示すものの、他方で高くなる周波数帯が出てしまうという欠点があった。
【００１６】
そこで、本発明は、上述の問題を解決すべくなされたものであり、複数の無線機器に同時に適用でき、安定した通信を実現できる広帯域且つ高利得補償のアンテナ、及びこのアンテナを用いたアンテナシステムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の一実施形態によれば、第１及び第２のアンテナと、前記第１及び第２のアンテナに接続されたケーブルであって前記ケーブル内の導線が前記第１及び第２のアンテナに接続されたケーブルと、を備え、前記第１及び第２のアンテナが対向して配置され、それぞれの偏波面が概略直交するように配置されていることを特徴とするアンテナ装置が提供される。
【００１８】
また、この実施形態に係るアンテナ装置においては、前記第１及び第２のアンテナの偏波面の一方の給電点から他方までの距離は、受信する電波の波長の１／２の奇数倍であるようにしてもよい。
【００１９】
本発明の一実施形態によれば、第１及び第２のアンテナと、前記第１及び第２のアンテナに接続されたケーブルであって前記ケーブル内の導線が前記第１及び第２のアンテナに接続されたケーブルと、前記第１及び第２のアンテナが格納された筐体部と、前記筐体部に連結された支柱部と、を備え、前記第１及び第２のアンテナが対向して配置され、それぞれの偏波面が概略直交するように配置されていることを特徴とするアンテナ装置が提供される。
【００２０】
また、この実施形態に係るアンテナ装置においては、前記第１及び第２のアンテナの偏波面の一方の給電点から他方までの距離は、受信する電波の波長の１／２の奇数倍であるようにしてもよい。
【００２１】
また、この実施形態に係るアンテナ装置においては、前記支柱部は、前記第１及び第２のアンテナのそれぞれの前記偏波面の中心を含む平面と前記支柱部とがなす角度を調整可能な手段と、前記支柱部に連結された前記筐体部が前記支柱部の主軸に対して回転可能な手段と、を有するようにしてもよい。
【００２２】
また、この実施形態に係るアンテナ装置においては、前記支柱部は、前記第１及び第２のアンテナに接続される前記ケーブル内の導線の中心を含む平面と前記支柱部とがなす角度を調整可能な手段と、前記支柱部に連結された前記筐体部が前記支柱部の主軸に対して回転可能な手段と、を有するようにしてもよい。
【００２３】
本発明の一実施形態によれば、頂点部分及び底面を有する２つのコーンと、前記２つのコーンのそれぞれの前記頂点部分に対向して配置されたディスクであってそれぞれの面方位が概略直交するように配置されている２つのディスクと、前記２つのコーンの内部に配置されたケーブルであって前記ケーブル内の導線が前記２つのディスクに接続されたケーブルと、をそれぞれ有する第１及び第２のアンテナと、前記第１及び第２のアンテナが格納された筐体部と、前記筐体部に連結された支柱部と、を備えることを特徴とするアンテナ装置が提供される。
【００２４】
また、この実施形態に係るアンテナ装置においては、前記２つのディスクの一方の給電点から他方までの距離は、受信する電波の波長の１／２の奇数倍であるようにしてもよい。
【００２５】
また、この実施形態に係るアンテナ装置においては、前記支柱部は、前記第１及び第２のアンテナのそれぞれの前記ディスクの中心を含む平面と前記支柱部とがなす角度を調整可能な手段と、前記支柱部に連結された前記筐体部が前記支柱部の主軸に対して回転可能な手段と、を有するようにしてもよい。
【００２６】
また、この実施形態に係るアンテナ装置においては、前記支柱部は、前記第１及び第２のアンテナのそれぞれの前記コーンの中心線を含む平面と前記支柱部とがなす角度を調整可能な手段と、前記支柱部に連結された前記筐体部が前記支柱部の主軸に対して回転可能な手段と、を有するようにしてもよい。
【００２７】
本発明の一実施形態によれば、頂点部分及び底面を有する２つのコーンと、前記２つのコーンのそれぞれの前記頂点部分に対向して配置されたディスクであってそれぞれの面方位が概略直交するように配置されている２つのディスクと、前記２つのコーンの前記底面に接続された導線を内部に有するケーブルと、をそれぞれ有する第１及び第２のアンテナと、前記第１及び第２のアンテナが格納された筐体部と、前記筐体部に連結された支柱部と、を備えることを特徴とするアンテナ装置が提供される。
【００２８】
また、この実施形態に係るアンテナ装置においては、前記２つのディスクの一方の給電点から他方までの距離は、受信する電波の波長の１／２の奇数倍であるようにしてもよい。
【００２９】
また、この実施形態に係るアンテナ装置においては、前記支柱部は、前記第１及び第２のアンテナのそれぞれの前記ディスクの中心を含む平面と前記支柱部とがなす角度を調整可能な手段と、前記支柱部に連結された前記筐体部が前記支柱部の主軸に対して回転可能な手段と、を有するようにしてもよい。
【００３０】
また、この実施形態に係るアンテナ装置においては、前記支柱部は、前記第１及び第２のアンテナのそれぞれの前記コーンの中心線を含む平面と前記支柱部とがなす角度を調整可能な手段と、前記支柱部に連結された前記筐体部が前記支柱部の主軸に対して回転可能な手段と、を有するようにしてもよい。
【００３１】
本発明の一実施形態によれば、上底部分と下底部分を有する２つの台形状の構成要素と、前記２つの台形状の構成要素のそれぞれの前記上底部分に対向して配置された直方体状の構成要素であってそれぞれの前記直方体状の構成要素の一方の長辺の延長線が他方の長辺の延長線と概略直交するように配置されている２つの直方体状の構成要素と、前記２つの台形状の構成要素の内部に配置されたケーブルであって前記ケーブル内の導線が前記２つの直方体状の構成要素に接続されたケーブルと、をそれぞれ有する第１及び第２のアンテナと、前記第１及び第２のアンテナが格納された筐体部と、前記筐体部に連結された支柱部と、を備えることを特徴とするアンテナ装置が提供される。
【００３２】
また、この実施形態に係るアンテナ装置においては、前記２つの直方体状の構成要素の一方の給電点から他方までの距離は、受信する電波の波長の１／２の奇数倍であるようにしてもよい。
【００３３】
また、この実施形態に係るアンテナ装置においては、前記支柱部は、前記第１及び第２のアンテナのそれぞれの前記直方体状の構成要素の中心を含む平面と前記支柱部とがなす角度を調整可能な手段と、前記支柱部に連結された前記筐体部が前記支柱部の主軸に対して回転可能な手段と、を有するようにしてもよい。
【００３４】
また、この実施形態に係るアンテナ装置においては、前記支柱部は、前記第１及び第２のアンテナのそれぞれの前記台形状の構成要素の中心線を含む平面と前記支柱部とがなす角度を調整可能な手段と、前記支柱部と連結された前記筐体部が前記支柱部の主軸に対して回転可能な手段と、を有するようにしてもよい。
【００３５】
本発明の一実施形態によれば、上底部分と下底部分を有する２つの台形状の構成要素と、前記２つの台形状の構成要素のそれぞれの前記上底部分に対向して配置された直方体状の構成要素であってそれぞれの前記直方体状の構成要素の一方の長辺の延長線が他方の長辺の延長線と概略直交するように配置されている２つの直方体状の構成要素と、前記２つの台形状の構成要素の前記下底部分に接続された導線を内部に有するケーブルと、をそれぞれ有する第１及び第２のアンテナと、前記第１及び第２のアンテナが格納された筐体部と、前記筐体部に連結された支柱部と、を備えることを特徴とするアンテナ装置が提供される。
【００３６】
また、この実施形態に係るアンテナ装置においては、前記２つの直方体状の構成要素の一方の給電点から他方までの距離は、受信する電波の波長の１／２の奇数倍であるようにしてもよい。
【００３７】
また、この実施形態に係るアンテナ装置においては、前記支柱部は、前記第１及び第２のアンテナのそれぞれの前記直方体状の構成要素の中心を含む平面と前記支柱部とがなす角度を調整可能な手段と、前記支柱部に連結された前記筐体部が前記支柱部の主軸に対して回転可能な手段と、を有するようにしてもよい。
【００３８】
また、この実施形態に係るアンテナ装置においては、前記支柱部は、前記第１及び第２のアンテナのそれぞれの前記台形状の構成要素の中心線を含む平面と前記支柱部とがなす角度を調整可能な手段と、前記支柱部と連結された前記筐体部が前記支柱部の主軸に対して回転可能な手段と、を有するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００３９】
本発明の一実施形態に係るアンテナ及びアンテナシステムによると、弱電界サービス内では、最も受信電界の強いエリヤにアンテナシステムを設置することにより、無給電中継器として動作し、微弱電波エリヤの電界強度を上げることができる。また、高層干渉を起こしている高層階の部屋の窓際にアンテナシステムを設置することにより、部屋内全体の指向特性を可変することにより干渉波を軽減できる。これらの機能は複数の無線機器に同時に適用でき、安定した通信を実現できる広帯域且つ高利得補償のアンテナシステムが実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
本発明の実施の形態について、以下、図面を参照して説明する。なお、実施形態においては、本発明の一実施形態に係るアンテナ及びアンテナシステムの例を示しており、本発明のアンテナ及びアンテナシステムは、それら実施形態に限定されるわけではない。すなわち、また、以下の実施形態において参照する図面では、同一部分又は同様な機能を有する部分に同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略するものとする。
【００４１】
以下の実施形態に係るアンテナシステムにおいては、ディスコーンアンテナを例に説明するが、本発明のアンテナシステムはこれに限定されるわけではなく、例えばダイポールアンテナ等、ディスコーンアンテナ以外のアンテナを用いることが可能である。
【００４２】
（実施形態１）
図１を参照する。図１には、本発明のアンテナシステムに用いるディスコーンタイプのアンテナ（以下、「ディスコーンアンテナ」という。）１００の斜視図が示されている。
【００４３】
ディスコーンアンテナ１００は、コーン１０１、ディスク１０２、給電ケーブル１０３及び絶縁体１０５を有している。コーン１０１は、頂点部分１０１−１及び底面１０１−２を有している。給電ケーブル１０３は、絶縁性の被膜に被覆された中心導線１０３−１を有している。
【００４４】
図１に示すとおり、ディスク１０２は、コーン１０１の頂点部分１０１−１に絶縁体１０５を挟んで配置されている。給電ケーブル１０３は、コーン１０１の内部を貫通して配置されている。給電ケーブル１０３の導線１０３−１は、コーン１０１の外部へ突出しており、ディスク１０２まで延在し、ディスク１０２に電気的に接続されている。
【００４５】
本実施形態１においては、給電ケーブル１０３には、同軸ケーブルを用いており、同軸ケーブルの中心導線が導線１０３−１に相当する。また、本実施形態１においては、同軸ケーブルの中心導線を取り囲む網組線（シールド線）はコーンの底面１０１−２に接続された端子１０４に接続されるようにしている。なお、中心導線１０３−１はコーン１０１とは絶縁されており、電気的に接続されていない。
【００４６】
ここで、図２を参照する。図２には、本実施形態１のディスコーンアンテナ１００の概略断面図が示されている。本実施形態１のディスコーンアンテナ１００におけるコーン１０１の底面１０１−２の直径（コーン１０１の最大直径）をＣ１、頂点部分１０１−１の直径（コーン１０１の最小直径）をＣ２、斜面の長さをＬ、斜面の傾きをφとし、ディスク１０２の直径をＤ、またディスク１０２とコーン１０１との間隔をＳとする。本実施形態１のアンテナ１００の設計パラメータＣ１、Ｃ２、Ｌ、φ、Ｓ及びＤには、実験結果に基づく最適値として、以下の数式を満たす関係が成立する。なお、本実施形態１のディスコーンアンテナ１００の設計パラメータＣ１、Ｃ２、Ｌ、φ、Ｓ及びＤの決定には、J. J. Nail著、Designing Discone Type Antennas、 Electronics、 August 1953、 pp 167-169を参考にすることができる。
【００４７】
ディスク１０２とコーン１０１との間隔Ｓ＝０．３×Ｃ２ （数式１）
ディスク１０２の直径Ｄ＝０．７×Ｃ１ （数式２）
コーン１０２の斜面の傾きφ＝６０° （数式３）
【００４８】
ディスコーンアンテナの帯域幅は、通常、電圧定在波比（ＶＳＷＲ）で評価され、例えば、電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の値が２以下である周波数領域をアンテナの帯域幅という。この帯域幅の最小周波数は、およそコーンの斜面の長さＬの４倍に等しい波長に相当する周波数である。また、コーンの最小直径C２は、周波数の帯域幅に逆比例することが知られており、帯域の最大周波数の要求値から決定される。さらに、コーンの斜面の傾きφは、電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の周波数特性の形状を決めるもので、実用的には、６０°が採用される。なお、コーンの斜面の傾きφは、４０°〜７０°にすればよく、本実施形態１においては、φ＝６０°とした。
【００４９】
なお、本実施形態１においては、給電ケーブル１０３には同軸ケーブルを用いたが、図３に示すように、中心導線１０３−１が絶縁性の被膜に被覆された単純な構成のケーブル１０３を用いても良く、その場合も、中心導線１０３−１はコーンとは絶縁されて電気的に接続されていない状態になるようにする。図３に示すアンテナ１００の断面図を図４に示す。図３に示すとおり、コーン１００の頂点部分１０１−１の直径（コーン１０１の最小直径）は、同様にＣ２として定義される。
【００５０】
また、本実施形態１においては、コーン１０１とディスク１０２との間隔を安定して保持するために絶縁体１０５を用いているが、絶縁体１０５を用いなくてもコーン１０１とディスク１０２との間隔を安定して保持できる場合は、絶縁体１０５を用いないようにしても良い。
【００５１】
図５を参照する。図５は、ディスコーンアンテナ１００の１００ＭＨｚから２ＧＨｚの広帯域にわたり計測した電圧定在波比（ＶＳＷＲ）対周波数特性の実測結果を示している。２３０．３１ＭＨｚの電圧定在波比（ＶＳＷＲ）は２．０９９２ｄＢ、４７０．０９ＭＨｚの電圧定在波比（ＶＳＷＲ）は１．８４６８ｄＢ、６２０．１８９ＭＨｚの電圧定在波比（ＶＳＷＲ）は１．６１０５ｄＢ、７７０．６７ＭＨｚの電圧定在波比（ＶＳＷＲ）は１．４４９８ｄＢであり、ディスコーンアンテナ１００によれば、広帯域にわたり実用可能な電圧定在波比（ＶＳＷＲ）が実現されている。また、共振点がないためＶＳＷＲの周波数特性も広帯域にわたり３ｄＢ以下の平坦な特性を示している。実測した上限周波数は、２ＧＨｚであるが、この図５の実測結果からするとさらに高い周波数でも３ｄＢ以下の値を得ることが可能であると予想される。
【００５２】
図６を参照する。図６は、ディスコーンアンテナ１００を円錐体の長軸が地面に対し垂直に円盤が地面に対し水平となるよう設置し、４７０ＭＨｚ、６２０ＭＨｚ及び７７０ＭＨｚの各周波数について垂直偏波の指向特性を計測した結果を示している。この実測結果によると、各周波数において、いずれも均一の指向性を維持しており、周波数特性が良好であることが分かる。つまり、図６に示す実測結果からは、ディスコーンアンテナ１００の垂直偏波の指向特性が無指向性であることが分かる。
【００５３】
なお、ディスコーンアンテナ１００は、金、銅、アルミニウム、ステンレス、真鍮等、アンテナ特性を発揮できる物質を用いて形成されており、その内部は、その物質で充填されていても良いし、中空であってもよい。
【００５４】
以上説明したとおり、本実施形態１のディスコーンアンテナ１００は、従来のディスコーンアンテナと比較して、高利得補償を得ながら広帯域特性を実現できる。
【００５５】
次に、ディスコーンアンテナ１００を用いたアンテナシステムについて説明する。
【００５６】
図７及び図８を参照する。図７に示すように、本実施形態１のアンテナシステム１０００は、図１に示す本発明のディスコーンアンテナ１００（１００＿１及び１００＿２として示す）２つを中心導線１１０によって接続し、且つ一方のディスコーンアンテナ１００＿１と他方のディスコーンアンテナ１００＿２とが、それぞれ９０°回転して配置される構成を採っている。つまり、一方のディスコーンアンテナ１００＿１のディスク１０２＿１の延長線と他方のディスコーンアンテナ１００＿２のディスク１０２＿２とが概略直交して配置される構成を採っている。
【００５７】
また、図７に示すとおり、アンテナシステム１０００は、一方のアンテナ１００＿１のディスク１０２＿１の端部から他方のアンテナ１００＿２のディスク１０２＿２までの距離Ｌｃは、用いる周波数の波長の１／２の奇数倍とすることが好ましい。
【００５８】
つまり、本実施形態１のアンテナシステム１０００は、一方のディスコーンアンテナ１００＿１のディスク１０２＿１の延長線と他方のディスコーンアンテナ１００＿２のディスク１０２＿２とが概略直交するように配置され、かつ、一方のアンテナ１００＿１のディスク１０２＿１の端部から他方のアンテナ１００＿２のディスク１０２＿２までの距離Ｌｃが、用いる周波数の波長の１／２の奇数倍となるように配置される構成がとられていれば、例えば、図８に示すようにアンテナを配置することも可能である。
【００５９】
本実施形態１のアンテナシステム１０００は、例えば、アンテナ１００＿１で受信した電波をアンテナ１００＿２で輻射し、且つ同時にアンテナ１００＿２で受信した電波をアンテナ１００＿１で輻射する。さらに、２つのアンテナの設置軸上の方向から到来した電波は、まず最初にアンテナ１００＿１で受信し２分の１波長ケーブルで遅延した後、アンテナ１００＿２で輻射し、その輻射電波は一定のアンテナ結合損失と２分の１波長遅延した後に、再びアンテナ１００＿１で受信することを繰り返す。
【００６０】
また、アンテナシステム１０００は、強制的に電波を増幅する中継器、回線補償器の類とは異なり、その動作に電力を必要としない。そのため、アンテナシステム１０００は、電源コンセントの場所に左右されずに設置することが可能である。
【００６１】
以上に説明したアンテナシステム１０００によると、弱電界サービス内では、最も受信電界の強いエリヤにアンテナシステムを設置することにより、無給電中継器として動作し、微弱電波エリヤの電界強度を上げることができる。また、高層干渉を起こしている高層階の部屋の窓際にアンテナシステムを設置することにより、部屋内全体の指向特性を可変することにより干渉波を軽減できる。これらの機能は複数の無線機器に同時に適用でき、安定した通信を実現できる広帯域且つ高利得補償のアンテナシステムが実現できる。
【００６２】
また、本実施形態１のアンテナシステム１０００は、筐体（ケース）に格納して用いることが可能である。これまでも、本発明と同様のアンテナシステムにおいても筐体に格納して用いることが可能なものもあった。しかし、従来の筐体には支柱部のような部材がなく据え置きでの利用に限られていた。これに対し、本実施形態１の筐体部５００は支柱部６００に連結し、筐体部５００を所望の角度及び方向に固定した状態で用いることが可能である。そこで、以下、本実施形態１のアンテナシステム１０００を格納する筐体部５００及びこれに連結される支柱部６００について説明する。
【００６３】
図９及び図１０を参照する。図９は、本実施形態１のアンテナシステム１０００を格納する筐体部５００のデザインの一例を示したものである。図９で示す筐体部５００は、上蓋部５０１−１と下蓋部５０１−２とが嵌合又は螺合するように構成され、また、筐体部５００の側面に筐体部５００と支柱部６００とが連結するための開口部５０３が設けられている。
【００６４】
また、図１０は、本実施形態１の筐体部５００の模式図である。図１０（Ａ）、は連結される支柱部６００に対し垂直方向の模式図、図１０（Ｂ）は、連結される支柱部６００に対し水平方向の模式図である。図１０（Ａ）に示すとおり、ディスコーンアンテナ１００＿１は、下蓋部５０１−２外表面の水平部分と一定角度斜めになるように配置され、また、ディスコーンアンテナ１００＿２も、上蓋部５０１−１外表面の水平部分と一定角度斜め方向になるように配置されている。これに伴い、図９及び図１０に示す筐体部５００の形状も、直方体を斜め方向に変形したような形状となっている。また、図１０（Ｂ）においては、筐体部５００におけるディスコーンアンテナ１００の位置関係、及び筐体部５００と支柱部６００とが連結するための螺合部５０２の配置箇所が示されている。
【００６５】
なお、筐体部５００の寸法及び形状については、アンテナシステム１０００を格納できるようなものであれば、図１０に示すものに限られるものでないことは言うまでもない。ただし、筐体部５００の重量については、支柱部６００が、螺合した天井等との連結状態及び筐体部との連結状態を保持できる範囲内のものであることを必要とする。また、筐体部５００の材質についても、通常はプラスチック材が用いられるが、アンテナシステム１０００の動作に支障がなければ、他の材料を用いることも可能である。
【００６６】
次に、本実施形態１の支柱部６００について説明する。図１１乃至図１２を参照する。図１１は、支柱部６００を構成する各部材を示したものである。図１１で示すとおり、支柱部６００は、天井等に螺合する桶状の固定台部６１０（天井等と螺合される固定台６１１、固定台６１１と主軸部６２０とを螺合するナット６１２、固定台を天井等に螺合する螺子６１３）と、その一端が固定台部６１０に螺合し、他端が保持部６３０と接合する円筒形の主軸部６２０と、主軸部６２０に接合する円筒形の保持部６３０（内部に可動部６４０の一部を保持する保持部６３１、保持部６３１と主軸部６２０とを螺合する螺子６３２）と、球体状の部材に略棒状の部材が結合する可動部６４０と、可動部６４０に連結される接合部６５０（螺合部５０２と連結される接合部６５１、可動部６４０と接合部６５１とを螺合するナット６５２、接合部６５０と螺合部５０２を螺合する螺子６５３）と、からなる。これらの部材を用いて組み立てて完成させた場合の支柱部を図１２に示す。また、筐体部５００と支柱部６００とが螺合され、さらに固定台部６１０と天井が螺子６１３で螺合された場合の一例を図１３に示す。
【００６７】
図１４を参照する。図１４は、本実施形態１の支柱部６００の可動範囲を示した図である。図１４に示すとおり、本実施形態１に係る支柱部６００の構成によれば、筐体部５００の角度及び方向、すなわちアンテナシステム１０００の角度及び方向を所望の状態に調整することが可能である。すなわち、筐体部５００の動きに合わせて接合部６５０に連結された可動部６４０が自在に動く。可動部６４０は、連結された筐体部５００を主軸部６２０に対して３６０度方向に回転させることが可能であり、また、ディスコーンアンテナ１００のそれぞれのディスクの中心を含む平面と支柱部６００とがなす角度（又は、ディスコーンアンテナ１００のそれぞれのコーンの中心線を含む平面と支柱部６００とがなす角度）を一定範囲内で変えることが可能である。筐体部５００の角度及び方向を決めて保持部６３０の螺子６３２を締めれば、螺子６３２が主軸部６２０の先端の窪みを押圧し、次いで主軸部６２０は可動部６４０を押圧して、主軸部６２０と保持部６３０とで可動部６４０を挟持する状態となる。こうして、可動部６４０の動きが固定されるため、螺子６３２を締めることで、筐体部５００を所望の角度及び方向で固定することが可能となる。また、螺子６３２を緩めれば、角度及び方向を再度調整することが可能である。
【００６８】
なお、筐体部５００及び支柱部６００の構成は、本実施形態１において説明したものに限られるものではない。
【００６９】
以上に説明したとおり、本実施形態１の筐体部５００及び支柱部６００によれば、アンテナシステム１０００を所望の角度及び方向に固定した状態で利用することが可能となる。筐体部５００の角度及び方向の調整が可能となることで、アンテナシステム１０００の広帯域性、高利得補償性を一段と向上させることが可能となる。また、天井付近部分はデッドスペースとなりがちなところ、本実施形態の筐体部５００及び支柱部６００によれば、このようなスペースの有効利用を図ることも可能となる。
【００７０】
（実施形態２）
本実施形態２においては、一定の場所でアンテナシステム１０００を用いた場合の携帯電話機の電界強度値の変化について説明する。なお、本実施形態２においては、アンテナシステム１０００を筐体部５００に格納し、この筐体部５００に支柱部６００を連結した状態で用いている。
【００７１】
図１５を参照する。図１５（Ａ）は、携帯電話機に内蔵される一般的な受信機における、入力される電界強度値（ｄＢｍ）と出力されるＲＳＳＩ（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ：受信信号強度）値との対応関係の一例が示されている。これによれば、受信機に入力される電界強度値（ｄＢｍ）が−１００ｄＢｍから−４０ｄＢｍへ増加するにしたがってＲＳＳＩの出力値も増加するという対応関係にあることが分かる。
【００７２】
また、図１５（Ｂ）は、携帯電話機電界強度値表示計における電界強度値を示したものである。本実施形態２の携帯電話機電界強度値表示計においては、受信機に入力される電界強度値（ｄＢｍ）が−１００ｄＢｍから−４０ｄＢｍにおけるＲＳＳＩの出力値を１５分割した場合の対応関係が示されている。なお、本実施形態２の携帯電話機電界強度値表示計は、株式会社ココモ・エムビー・コミュニケーションズ製のＡＶＣ−３２２２を用いている。
【００７３】
図１５（Ｃ）は、電界強度値表示計と一般的な携帯電話機のディスプレイにおける受信レベル（アンテナ本数）の表示との対応関係を示したものである。電界強度値表示計の数値が１以下であれば携帯電話機では圏外と表示され、電界強度値表示計の数値が２乃至５であれば携帯電話機ではアンテナ０本と表示され、電界強度値表示計の数値が６乃至８であれば携帯電話機ではアンテナ１本と表示され、電界強度値表示計の数値が９乃至１１であれば携帯電話機ではアンテナ２本と表示され、電界強度値表示計の数値が１２乃至１５であれば携帯電話機ではアンテナ３本と表示されるという対応関係となっている。アンテナ本数が多く表示されるにしたがって、通話品質はより良好な状態となる。
【００７４】
図１５（Ａ）乃至（Ｃ）に示す数値相互の対応関係を示すと、図１６のとおりとなる。
【００７５】
図１７乃至図１９を参照する。図１７は、本実施形態２に係る実験場所の見取り図、電界強度値の主な計測ポイント及びアンテナ設置箇所を示したものである。実験場所の大きさは概略で示している。
【００７６】
本実施形態２においては、実験場所を東京都文京区にあるオフィスビル５階部分とし、Ａ２乃至Ａ４、Ｂ２、Ｒ２とＲ３との中間地点及びＲ３の計６箇所にアンテナシステム１０００を配置した場合の、Ａ１乃至Ａ４、Ｂ１乃至Ｂ３、Ｃ１及びＣ２、そしてＲ１乃至Ｒ３の合計１２の各ポイント及びその近傍における携帯電話機の電界強度値及び受発信の通話状況を測定した。なお、本実施形態２の携帯電話機は、株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ社製のＰ２５１ｉＳを用いた。
【００７７】
また、図１８は、アンテナシステム１０００を設置する前の実験場所における携帯電話機の電界強度値の実測結果を示したものである。また、図１９は、アンテナシステム１０００を設置した後の実験場所における携帯電話機の電界強度値の実測結果を示したものである。なお、図１８及び図１９において、計測ポイントで示した数値は、本実施形態２で用いる電界強度値表示計の数値によっている。
【００７８】
図１８及び図１９に示すとおり、アンテナシステム１０００の設置前後では、アンテナシステム１０００を設置した後の方が、携帯電話の電界強度値が軒並み向上している。例えば、ポイントＢ３付近においては、アンテナシステム１０００の設置前の携帯電話機の電界強度値は７であったが、アンテナシステム１０００の設置後の携帯電話機の電界強度値は１５に上昇している。また、ポイントＲ２付近においても、アンテナシステムの設置前後で携帯電話の電界強度値は、１から９へ、又は２から１１へと上昇している。
【００７９】
携帯電話機の具体的な通話状況について説明すると、例えば、アンテナシステム１０００を設置する前は、ポイントＣ１及びＣ２においては、受信した場合は支障なく通話ができたものの、発信した場合は、音質が悪く、時折通話が途切れることが多かった。これに対し、アンテナシステム１０００を設置した後は、ポイントＣ１及びＣ２において、受発信ともに支障なく通話をすることが可能となった。また、ポイントＲ２においても、アンテナシステム１０００を設置する前は、受信した場合は、一度は通話がつながるもののすぐに電話が切れてしまい、発信した場合も、通話当事者双方において通話内容がよく聞こえず、通話の途中で電話が切れてしまうというように、受発信ともに通話が困難な状況にあった。これに対し、アンテナシステム１０００を設置した後は、ポイントＲ２において、受発信ともに支障なく通話をすることが可能となった。
【００８０】
以上説明したとおり、本実施形態２のアンテナシステム１０００は、ディスコーンアンテナ１００を用いることにより、従来のアンテナシステムと比較して、広帯域且つ高利得補償のアンテナシステムを実現できる。
【００８１】
（実施形態３）
本実施形態３においては、アンテナシステム１０００に用いるディスコーンアンテナの別の例について説明する。
【００８２】
図２０を参照する。図２０には、本実施形態３のディスコーンアンテナが示されている。図２０において、図１に示すディスコーンアンテナ１００と同じ構成要素については、ディスコーンアンテナ１００と同じ符号を付してあるので、ここでは改めて説明はしない。１０３−２は、給電ケーブル１０３（本実施形態３においては同軸ケーブル）の内部の絶縁体であり、外側のシールド配線と内側の導線１０３−１とを絶縁するためのものである。
【００８３】
図２０に示すとおり、本実施形態３では、給電ケーブル１０３の内部の絶縁体１０３−２が、コーン１０３から突出して外側まで延びている。給電ケーブルから一部剥き出しになった中心導線１０３−１は、ディスク１０２に接触するまで延在し、ディスク１０２に電気的に接続されている。また、給電ケーブルから剥き出しになった中心導線１０３−１の一部を絶縁体で覆うようにしても良い。
【００８４】
なお、ディスコーンアンテナ１００は、金、銅、アルミニウム、ステンレス、真鍮等、アンテナ特性を発揮できる物質を用いて形成されており、その内部は、その物質で充填されていても良いし、中空であってもよい。
【００８５】
以上に説明した本実施形態３のディスコーンアンテナ１００を、アンテナシステム１０００に用いると、広帯域且つ高利得補償のアンテナシステムを実現できる。
【００８６】
（実施形態４）
本実施形態４においては、アンテナシステム１０００に用いるディスコーンアンテナの別の例について説明する。
【００８７】
図２１を参照する。図２１には、本実施形態４のディスコーンアンテナが示されている。図２１において、図１に示すディスコーンアンテナ１００と同じ構成要素については、ディスコーンアンテナ１００と同じ符号を付してあるので、ここでは改めて説明はしない。
【００８８】
図２１に示すとおり、本実施形態４のディスコーンアンテナ１００は、コーン１０１の内部にケーブルが存在せず、導線１０３−１がコーン１０１の底面１０１−２に電気的に接続されている。また、導線１０３−１は、ディスク１０２に電気的に接続されていない。
【００８９】
図２１に示す本実施形態４のディスコーンアンテナ１００の概略断面図を図２２に示す。図２２に示すとおり、本実施形態４のディスコーンアンテナ１００の設計パラメータＣ１、Ｃ２、Ｌ、φ、Ｓ及びＤは図２に示す例と同様に定義され、上述の数式１〜３を満たすように設定するのが好ましい。
【００９０】
また、本実施形態４においては、コーン１０１とディスク１０２との間隔を安定して保持するために絶縁体１０５を用いているが、絶縁体１０５を用いなくてもコーン１０１とディスク１０２との間隔を安定して保持できる場合は、絶縁体１０５を用いないようにしても良い。
【００９１】
また、図２３に示すように、頂点部分１０１−１が小さい純円錐状のコーン１０１を用いるようにしても良い。図２３のアンテナの断面図を図２４に示す。図２３に示すディスコーンアンテナ１００においても、図２４に示すとおり、コーン１００の頂点部分１０１−１の直径（コーン１０１の最小直径）は、同様にＣ２として定義される。
【００９２】
なお、ディスコーンアンテナ１００は、金、銅、アルミニウム、ステンレス、真鍮等、アンテナ特性を発揮できる物質を用いて形成されており、その内部は、その物質で充填されていても良いし、中空であってもよい。
【００９３】
本実施形態４のディスコーンアンテナ１００を、アンテナシステム１０００に用いると、広帯域且つ高利得補償のアンテナシステムを実現できる。
【００９４】
（実施形態５）
本実施形態５においては、図２５及び図２６を参照し、上述の実施形態で説明した図１乃至図４に示されるアンテナ１００を平面化したアンテナ（以下「平面化アンテナ」という。）について説明する。
【００９５】
図２５には、本実施形態５の平面化アンテナ２００の斜視図が示されている。本実施形態５の平面化アンテナ２００は、図１に示すアンテナ１００をスライスした様な形状を有している。即ち、本実施形態５の平面化アンテナ２００は、厚みを有する台形状の構成要素２０１と、台形状の構成要素２０１の上底部分２０１−１に対向して設けられた直方体状の構成要素２０２を有している。また、台形状の構成要素２０１の内部には、ケーブル２０３を備えており、ケーブル２０３の導線２０３−１が台形状の構成要素２０１から突出し、直方体状の構成要素２０２まで延在して直方体状の構成要素２０２と電気的に接続されている。
【００９６】
本実施形態５においては、ケーブル２０３には、同軸ケーブルを用いており、同軸ケーブルの中心導線が導線２０３−１に相当する。また、本実施形態５においては、同軸ケーブルの中心導線を取り囲む網組線（シールド線）は、台形状の構成要素の下底部分２０１−２に接続された端子２０４に接続されるようにしている。なお、導線２０３−１は台形状の構成要素２０１とは絶縁されており、電気的に接続されていない。
【００９７】
なお、図２５に示すように、ケーブル２０３の絶縁体が台形状の構成要素２０１から突出しないようにしても良いし、図２０に示す例と同様に、ケーブル２０３の絶縁体が台形状の構成要素２０１から突出するようにしてもよい。
【００９８】
また、台形状の構成要素２０１の上底部分２０１−１と直方体状の構成要素２０２との間に絶縁体を挟むようにしてもよい。
【００９９】
ここで、図２６に、図２５の平面化アンテナ２００の上面図を示す。図２６に示すように、台形状の構成要素２０１及び直方体状の構成要素２０２の設計パラメータは、図２に示す本発明のアンテナ１００の各設計パラメータＣ１、Ｃ２、Ｌ、φ、Ｓ及びＤにそれぞれ対応して考えることができる。即ち、図１に示すディスク１０２とコーン１０１との間隔Ｓは、本実施形態５の直方体状の構成要素２０２と台形状の構成要素２０１との間隔に相当し、ディスク１０２の直径Ｄは直方体状の構成要素２０２の長さに相当し、コーン１０１の斜面の傾きφは台形状の構成要素２０１の傾斜角に相当し、コーン１０１の最大直径Ｃ１は台形状の構成要素２０１の下底２０１−２の長さに相当し、且つコーン１０１の最小直径C２は台形状の構成要素２０１の上底２０１−１の長さに相当する。
【０１００】
また、本実施形態５の平面化アンテナの設計パラメータＣ１、Ｃ２、Ｌ、φ、Ｓ及びＤには、図１のディスコーンアンテナ１００と同様に、実験結果に基づく最適値として、以下の数式を満たす関係が成立する。
【０１０１】
直方体状の構成要素２０２と台形状の構成要素２０１との間隔Ｓ
＝０．３×Ｃ２ （数式４）
直方体状の構成要素２０２の長さＤ＝０．７×Ｃ１ （数式５）
台形状の構成要素２０１の傾斜角φ＝６０° （数式６）
【０１０２】
また、本実施形態５においては、ケーブル２０３には同軸ケーブルを用いたが、図２０の例で用いたケーブルと同様、導線２０３−１が絶縁性の被膜に被覆された単純な構成のケーブルを用いても良い。その場合も、導線２０３−１はコーンとは絶縁されて電気的に接続されていない状態になるようにする。
【０１０３】
なお、本実施形態５の平面化アンテナ２００は、金、銅、アルミニウム、ステンレス、真鍮等、アンテナ特性を発揮できる物質を用いて形成されており、その台形状の構成要素の内部は、その物質で充填されているが、その台形状の構成要素の内部は中空であっても良いし、また台形状の構成要素が外枠のみからなるようにしても良い。
【０１０４】
また、本実施形態５の平面化アンテナ２００に用いる棒状の構成要素２０２は、図２５においては、直方体状のものを用いたが、これに限定されるわけではなく、円柱状、多角形状としても良く、また棒状の構成要素２０２に導線を用いても良い。
【０１０５】
本実施形態５の平面化アンテナ２００は、上述のディスクとコーンとを有するディスコーンアンテナ１００と比較して非常にコンパクトであるにも拘わらず、アンテナシステム１０００に用いると、広帯域且つ高利得補償のアンテナシステムを実現できる。
【０１０６】
（実施形態６）
本実施形態６においては、図２７及び図２８を参照し、図２１乃至図２４に示されるディスコーンアンテナ１００を平面化した平面化アンテナについて説明する。
【０１０７】
図２７には、本実施形態６の平面化アンテナの斜視図が示されている。本実施形態６の平面化アンテナ２００は、図２１に示すディスコーンアンテナ１００をスライスした様な形状を有している。即ち、本実施形態６の平面化アンテナ２００は、厚みを有する台形状の構成要素２０１と、台形状の構成要素２０１の上底部分２０１−１に対向して設けられた直方体状の構成要素２０２を有している。また、台形状の構成要素２０１の下底２０１−２には、導線２０３−１が電気的に接続されている。
【０１０８】
ここで、図２８に、図２７の平面化アンテナ２００の上面図を示す。図２８に示すように、本実施形態６のアンテナ２００の設計パラメータＣ１、Ｃ２、Ｌ、φ、Ｓ及びＤは図２６に示す平面化アンテナの例と同様に定義され、上述の数式４〜６を満たすように設定するのが好ましい。
【０１０９】
また、台形状の構成要素２０１及び棒状の構成要素２０２の厚みを薄くし、銅箔のような厚さの薄い材料を用いた平面化アンテナ２００としてもよい。この場合においても、図２８に示すとおり、各設計パラメータは、図２６に示すアンテナと同様、実験結果に基づく最適値として、上述の数式４〜６を満たす関係が成立する。
【０１１０】
なお、本実施形態６の平面化アンテナ２００の台形状の構成要素２０１の替わりに、上底部分２０１−１を備えない、つまり三角形の構成要素を用いたアンテナとしてもよい。この場合は、図２３に示すディスコーンアンテナ１００をスライスした様な形状となる。
【０１１１】
なお、本実施形態６の平面化アンテナ２００は、金、銅、アルミニウム、ステンレス、真鍮等、アンテナ特性を発揮できる物質を用いて形成されており、その台形状の構成要素の内部は、その物質で充填されているが、その台形状の構成要素の内部は中空であっても良いし、また台形状の構成要素が外枠のみからなるようにしても良い。
【０１１２】
また、本実施形態６の平面化アンテナ２００に用いる棒状の構成要素２０２は、図２７においては、直方体状のものを用いたが、これに限定されるわけではなく、円柱状、多角形状としても良く、また棒状の構成要素２０２に導線を用いても良い。
【０１１３】
本実施形態６の平面化アンテナ２００は、上述のディスクとコーンとを有するディスコーンアンテナ１００と比較して非常にコンパクトであるにも拘わらず、アンテナシステム１０００に用いると、広帯域且つ高利得補償のアンテナシステムを実現できる。
【０１１４】
（実施形態７）
上述の実施形態において説明した本発明のアンテナシステムは、ビル内のオフィス、病院、工場、スタジアム、トンネル、電車、自動車、航空機、船舶等をはじめ、あらゆる構造物内又は構内で用いることができる。また、ＰＨＳの構内交換機用のアンテナとして用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】本発明のアンテナシステムに用いるディスコーンアンテナの斜視図である。
【図２】本発明のアンテナシステムに用いるディスコーンアンテナの断面図である。
【図３】本発明のアンテナシステムに用いるディスコーンアンテナの斜視図である。
【図４】本発明のアンテナシステムに用いるディスコーンアンテナの断面図である。
【図５】本発明のアンテナシステムに用いるディスコーンアンテナの電圧定在波比（ＶＳＷＲ）対周波数特性の実測結果を示した図である。
【図６】本発明のアンテナシステムに用いるディスコーンアンテナの垂直偏波の指向特性を計測した結果を示した図である。
【図７】本発明のアンテナシステムの一実施形態の構成図である。
【図８】本発明のアンテナシステムの一実施形態の構成図である。
【図９】本発明のアンテナシステムを格納する筐体部の一例を示す斜視図である。
【図１０】（A）は本発明のアンテナシステムを格納する筐体部の垂直方向の模式図であり、（B）は本発明のアンテナシステムを格納する筐体部の水平方向の模式図である。
【図１１】本発明の筐体部に連結する支柱部に用いる部材を示した斜視図である
【図１２】本発明の筐体部に連結する支柱部の断面図である。
【図１３】本発明の筐体部と支柱部とが連結された場合の一例を示す斜視図である。
【図１４】本発明の支柱部の可動範囲を示した図である。
【図１５】（A）は携帯電話機に内蔵される一般的な受信機における、入力される電界強度値（ｄＢｍ）と出力されるＲＳＳＩ値との対応関係の一例を示した図であり、（Ｂ）は本発明の一実施形態において用いた携帯電話機電界強度値表示計における電界強度値を示した図であり、（C）は本発明の一実施形態において用いた携帯電話機電界強度値表示計と携帯電話機における受信レベル（アンテナ本数）とを示した図である。
【図１６】図１５（Ａ）乃至（Ｃ）で示したそれぞれの値の対応関係を示した図である。
【図１７】本発明のアンテナシステムを設置した実験場所の見取り図、電界強度値の主要な計測ポイント及びアンテナ設置場所を示した図である。
【図１８】本発明のアンテナシステムを設置する前の実験場所における携帯電話機の電界強度値の実測結果を示した図である。
【図１９】本発明のアンテナシステムを設置した後の実験場所における携帯電話機の電界強度値の実測結果を示した図である。
【図２０】本発明のアンテナシステムに用いるディスコーンアンテナの断面図である。
【図２１】本発明のアンテナシステムに用いるディスコーンアンテナの斜視図である。
【図２２】本発明のアンテナシステムに用いるディスコーンアンテナの断面図である。
【図２３】本発明のアンテナシステムに用いるディスコーンアンテナの斜視図である。
【図２４】本発明のアンテナシステムに用いるディスコーンアンテナの断面図である。
【図２５】本発明のアンテナシステムに用いる平面化アンテナの斜視図である。
【図２６】本発明のアンテナシステムに用いる平面化アンテナの断面図である。
【図２７】本発明のアンテナシステムに用いる平面化アンテナの斜視図である。
【図２８】本発明のアンテナシステムに用いる平面化アンテナの断面図である。
【図２９】従来のディスコーンアンテナの構成図である。
【図３０】従来のアンテナの構成図である。
【図３１】従来のアンテナのＶＳＷＲ対周波数特の実測値を示す図である。
【符号の説明】
【０１１６】
１００＿１ アンテナ
１００＿２ アンテナ
１０３−１＿１ 導線
１０３−１＿２ 導線
１１０ 中心導線
１０００ アンテナシステム
５００ 筐体部
６００ 支柱部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２のアンテナと、
前記第１及び第２のアンテナに接続されたケーブルであって前記ケーブル内の導線が前記第１及び第２のアンテナに接続されたケーブルと、を備え、
前記第１及び第２のアンテナが対向して配置され、それぞれの偏波面が概略直交する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】
前記第１及び第２のアンテナの偏波面の一方の給電点から他方までの距離は、受信する電波の波長の１／２の奇数倍であることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
第１及び第２のアンテナと、
前記第１及び第２のアンテナに接続されたケーブルであって前記ケーブル内の導線が前記第１及び第２のアンテナに接続されたケーブルと、
前記第１及び第２のアンテナが格納された筐体部と、
前記筐体部に連結された支柱部と、を備え、
前記第１及び第２のアンテナが対向して配置され、それぞれの偏波面が概略直交する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４】
前記第１及び第２のアンテナの偏波面の一方の給電点から他方までの距離は、受信する電波の波長の１／２の奇数倍であることを特徴とする請求項３に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記支柱部は、前記第１及び第２のアンテナのそれぞれの前記偏波面の中心を含む平面と前記支柱部とがなす角度を調整可能な手段と、
前記支柱部に連結された前記筐体部が前記支柱部の主軸に対して回転可能な手段と、を有することを特徴とする請求項３に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記支柱部は、前記第１及び第２のアンテナに接続される前記ケーブル内の導線の中心を含む平面と前記支柱部とがなす角度を調整可能な手段と、
前記支柱部に連結された前記筐体部が前記支柱部の主軸に対して回転可能な手段と、を有することを特徴とする請求項３に記載のアンテナ装置。
【請求項７】
頂点部分及び底面を有する２つのコーンと、
前記２つのコーンのそれぞれの前記頂点部分に対向して配置されたディスクであってそれぞれの面方位が概略直交するように配置されている２つのディスクと、
前記２つのコーンの内部に配置されたケーブルであって前記ケーブル内の導線が前記２つのディスクに接続されたケーブルと、をそれぞれ有する第１及び第２のアンテナと、
前記第１及び第２のアンテナが格納された筐体部と、
前記筐体部に連結された支柱部と、を備えることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項８】
前記２つのディスクの一方の給電点から他方までの距離は、受信する電波の波長の１／２の奇数倍であることを特徴とする請求項７に記載のアンテナ装置。
【請求項９】
前記支柱部は、前記第１及び第２のアンテナのそれぞれの前記ディスクの中心を含む平面と前記支柱部とがなす角度を調整可能な手段と、
前記支柱部に連結された前記筐体部が前記支柱部の主軸に対して回転可能な手段と、を有することを特徴とする請求項７に記載のアンテナ装置。
【請求項１０】
前記支柱部は、前記第１及び第２のアンテナのそれぞれの前記コーンの中心線を含む平面と前記支柱部とがなす角度を調整可能な手段と、
前記支柱部に連結された前記筐体部が前記支柱部の主軸に対して回転可能な手段と、を有することを特徴とする請求項７に記載のアンテナ装置。
【請求項１１】
頂点部分及び底面を有する２つのコーンと、
前記２つのコーンのそれぞれの前記頂点部分に対向して配置されたディスクであってそれぞれの面方位が概略直交するように配置されている２つのディスクと、
前記２つのコーンの前記底面に接続された導線を内部に有するケーブルと、をそれぞれ有する第１及び第２のアンテナと、
前記第１及び第２のアンテナが格納された筐体部と、
前記筐体部に連結された支柱部と、を備えることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項１２】
前記２つのディスクの一方の給電点から他方までの距離は、受信する電波の波長の１／２の奇数倍であることを特徴とする請求項１１に記載のアンテナ装置。
【請求項１３】
前記支柱部は、前記第１及び第２のアンテナのそれぞれの前記ディスクの中心を含む平面と前記支柱部とがなす角度を調整可能な手段と、
前記支柱部に連結された前記筐体部が前記支柱部の主軸に対して回転可能な手段と、を有することを特徴とする請求項１１に記載のアンテナ装置。
【請求項１４】
前記支柱部は、前記第１及び第２のアンテナのそれぞれの前記コーンの中心線を含む平面と前記支柱部とがなす角度を調整可能な手段と、
前記支柱部に連結された前記筐体部が前記支柱部の主軸に対して回転可能な手段と、を有することを特徴とする請求項１１に記載のアンテナ装置。
【請求項１５】
上底部分と下底部分を有する２つの台形状の構成要素と、
前記２つの台形状の構成要素のそれぞれの前記上底部分に対向して配置された直方体状の構成要素であってそれぞれの前記直方体状の構成要素の一方の長辺の延長線が他方の長辺の延長線と概略直交するように配置されている２つの直方体状の構成要素と、
前記２つの台形状の構成要素の内部に配置されたケーブルであって前記ケーブル内の導線が前記２つの直方体状の構成要素に接続されたケーブルと、をそれぞれ有する第１及び第２のアンテナと、
前記第１及び第２のアンテナが格納された筐体部と、
前記筐体部に連結された支柱部と、を備えることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項１６】
前記２つの直方体状の構成要素の一方の給電点から他方までの距離は、受信する電波の波長の１／２の奇数倍であることを特徴とする請求項１５に記載のアンテナ装置。
【請求項１７】
前記支柱部は、前記第１及び第２のアンテナのそれぞれの前記直方体状の構成要素の中心を含む平面と前記支柱部とがなす角度を調整可能な手段と、
前記支柱部に連結された前記筐体部が前記支柱部の主軸に対して回転可能な手段と、を有することを特徴とする請求項１５に記載のアンテナ装置。
【請求項１８】
前記支柱部は、前記第１及び第２のアンテナのそれぞれの前記台形状の構成要素の中心線を含む平面と前記支柱部とがなす角度を調整可能な手段と、
前記支柱部と連結された前記筐体部が前記支柱部の主軸に対して回転可能な手段と、を有することを特徴とする請求項１５に記載のアンテナ装置。
【請求項１９】
上底部分と下底部分を有する２つの台形状の構成要素と、
前記２つの台形状の構成要素のそれぞれの前記上底部分に対向して配置された
直方体状の構成要素であってそれぞれの前記直方体状の構成要素の一方の長辺の延長線が他方の長辺の延長線と概略直交するように配置されている２つの直方体状の構成要素と、
前記２つの台形状の構成要素の前記下底部分に接続された導線を内部に有するケーブルと、をそれぞれ有する第１及び第２のアンテナと、
前記第１及び第２のアンテナが格納された筐体部と、
前記筐体部に連結された支柱部と、を備えることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２０】
前記２つの直方体状の構成要素の一方の給電点から他方までの距離は、受信する電波の波長の１／２の奇数倍であることを特徴とする請求項１９に記載のアンテナ装置。
【請求項２１】
前記支柱部は、前記第１及び第２のアンテナのそれぞれの前記直方体状の構成要素の中心を含む平面と前記支柱部とがなす角度を調整可能な手段と、
前記支柱部に連結された前記筐体部が前記支柱部の主軸に対して回転可能な手段と、を有することを特徴とする請求項１９に記載のアンテナ装置。
【請求項２２】
前記支柱部は、前記第１及び第２のアンテナのそれぞれの前記台形状の構成要素の中心線を含む平面と前記支柱部とがなす角度を調整可能な手段と、
前記支柱部と連結された前記筐体部が前記支柱部の主軸に対して回転可能な手段と、を有することを特徴とする請求項１９に記載のアンテナ装置。
【請求項１】
第１及び第２のアンテナと、
前記第１及び第２のアンテナに接続されたケーブルであって前記ケーブル内の導線が前記第１及び第２のアンテナに接続されたケーブルと、を備え、
前記第１及び第２のアンテナが対向して配置され、それぞれの偏波面が概略直交する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】
前記第１及び第２のアンテナの偏波面の一方の給電点から他方までの距離は、受信する電波の波長の１／２の奇数倍であることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
第１及び第２のアンテナと、
前記第１及び第２のアンテナに接続されたケーブルであって前記ケーブル内の導線が前記第１及び第２のアンテナに接続されたケーブルと、
前記第１及び第２のアンテナが格納された筐体部と、
前記筐体部に連結された支柱部と、を備え、
前記第１及び第２のアンテナが対向して配置され、それぞれの偏波面が概略直交する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４】
前記第１及び第２のアンテナの偏波面の一方の給電点から他方までの距離は、受信する電波の波長の１／２の奇数倍であることを特徴とする請求項３に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記支柱部は、前記第１及び第２のアンテナのそれぞれの前記偏波面の中心を含む平面と前記支柱部とがなす角度を調整可能な手段と、
前記支柱部に連結された前記筐体部が前記支柱部の主軸に対して回転可能な手段と、を有することを特徴とする請求項３に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記支柱部は、前記第１及び第２のアンテナに接続される前記ケーブル内の導線の中心を含む平面と前記支柱部とがなす角度を調整可能な手段と、
前記支柱部に連結された前記筐体部が前記支柱部の主軸に対して回転可能な手段と、を有することを特徴とする請求項３に記載のアンテナ装置。
【請求項７】
頂点部分及び底面を有する２つのコーンと、
前記２つのコーンのそれぞれの前記頂点部分に対向して配置されたディスクであってそれぞれの面方位が概略直交するように配置されている２つのディスクと、
前記２つのコーンの内部に配置されたケーブルであって前記ケーブル内の導線が前記２つのディスクに接続されたケーブルと、をそれぞれ有する第１及び第２のアンテナと、
前記第１及び第２のアンテナが格納された筐体部と、
前記筐体部に連結された支柱部と、を備えることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項８】
前記２つのディスクの一方の給電点から他方までの距離は、受信する電波の波長の１／２の奇数倍であることを特徴とする請求項７に記載のアンテナ装置。
【請求項９】
前記支柱部は、前記第１及び第２のアンテナのそれぞれの前記ディスクの中心を含む平面と前記支柱部とがなす角度を調整可能な手段と、
前記支柱部に連結された前記筐体部が前記支柱部の主軸に対して回転可能な手段と、を有することを特徴とする請求項７に記載のアンテナ装置。
【請求項１０】
前記支柱部は、前記第１及び第２のアンテナのそれぞれの前記コーンの中心線を含む平面と前記支柱部とがなす角度を調整可能な手段と、
前記支柱部に連結された前記筐体部が前記支柱部の主軸に対して回転可能な手段と、を有することを特徴とする請求項７に記載のアンテナ装置。
【請求項１１】
頂点部分及び底面を有する２つのコーンと、
前記２つのコーンのそれぞれの前記頂点部分に対向して配置されたディスクであってそれぞれの面方位が概略直交するように配置されている２つのディスクと、
前記２つのコーンの前記底面に接続された導線を内部に有するケーブルと、をそれぞれ有する第１及び第２のアンテナと、
前記第１及び第２のアンテナが格納された筐体部と、
前記筐体部に連結された支柱部と、を備えることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項１２】
前記２つのディスクの一方の給電点から他方までの距離は、受信する電波の波長の１／２の奇数倍であることを特徴とする請求項１１に記載のアンテナ装置。
【請求項１３】
前記支柱部は、前記第１及び第２のアンテナのそれぞれの前記ディスクの中心を含む平面と前記支柱部とがなす角度を調整可能な手段と、
前記支柱部に連結された前記筐体部が前記支柱部の主軸に対して回転可能な手段と、を有することを特徴とする請求項１１に記載のアンテナ装置。
【請求項１４】
前記支柱部は、前記第１及び第２のアンテナのそれぞれの前記コーンの中心線を含む平面と前記支柱部とがなす角度を調整可能な手段と、
前記支柱部に連結された前記筐体部が前記支柱部の主軸に対して回転可能な手段と、を有することを特徴とする請求項１１に記載のアンテナ装置。
【請求項１５】
上底部分と下底部分を有する２つの台形状の構成要素と、
前記２つの台形状の構成要素のそれぞれの前記上底部分に対向して配置された直方体状の構成要素であってそれぞれの前記直方体状の構成要素の一方の長辺の延長線が他方の長辺の延長線と概略直交するように配置されている２つの直方体状の構成要素と、
前記２つの台形状の構成要素の内部に配置されたケーブルであって前記ケーブル内の導線が前記２つの直方体状の構成要素に接続されたケーブルと、をそれぞれ有する第１及び第２のアンテナと、
前記第１及び第２のアンテナが格納された筐体部と、
前記筐体部に連結された支柱部と、を備えることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項１６】
前記２つの直方体状の構成要素の一方の給電点から他方までの距離は、受信する電波の波長の１／２の奇数倍であることを特徴とする請求項１５に記載のアンテナ装置。
【請求項１７】
前記支柱部は、前記第１及び第２のアンテナのそれぞれの前記直方体状の構成要素の中心を含む平面と前記支柱部とがなす角度を調整可能な手段と、
前記支柱部に連結された前記筐体部が前記支柱部の主軸に対して回転可能な手段と、を有することを特徴とする請求項１５に記載のアンテナ装置。
【請求項１８】
前記支柱部は、前記第１及び第２のアンテナのそれぞれの前記台形状の構成要素の中心線を含む平面と前記支柱部とがなす角度を調整可能な手段と、
前記支柱部と連結された前記筐体部が前記支柱部の主軸に対して回転可能な手段と、を有することを特徴とする請求項１５に記載のアンテナ装置。
【請求項１９】
上底部分と下底部分を有する２つの台形状の構成要素と、
前記２つの台形状の構成要素のそれぞれの前記上底部分に対向して配置された
直方体状の構成要素であってそれぞれの前記直方体状の構成要素の一方の長辺の延長線が他方の長辺の延長線と概略直交するように配置されている２つの直方体状の構成要素と、
前記２つの台形状の構成要素の前記下底部分に接続された導線を内部に有するケーブルと、をそれぞれ有する第１及び第２のアンテナと、
前記第１及び第２のアンテナが格納された筐体部と、
前記筐体部に連結された支柱部と、を備えることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２０】
前記２つの直方体状の構成要素の一方の給電点から他方までの距離は、受信する電波の波長の１／２の奇数倍であることを特徴とする請求項１９に記載のアンテナ装置。
【請求項２１】
前記支柱部は、前記第１及び第２のアンテナのそれぞれの前記直方体状の構成要素の中心を含む平面と前記支柱部とがなす角度を調整可能な手段と、
前記支柱部に連結された前記筐体部が前記支柱部の主軸に対して回転可能な手段と、を有することを特徴とする請求項１９に記載のアンテナ装置。
【請求項２２】
前記支柱部は、前記第１及び第２のアンテナのそれぞれの前記台形状の構成要素の中心線を含む平面と前記支柱部とがなす角度を調整可能な手段と、
前記支柱部と連結された前記筐体部が前記支柱部の主軸に対して回転可能な手段と、を有することを特徴とする請求項１９に記載のアンテナ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【公開番号】特開２００８−４７９９４（Ｐ２００８−４７９９４Ａ）
【公開日】平成２０年２月２８日（２００８．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２１９１７８（Ｐ２００６−２１９１７８）
【出願日】平成１８年８月１１日（２００６．８．１１）
【出願人】（３０１０４９４２３）株式会社ココモ・エムビー・コミュニケーションズ (9)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月２８日（２００８．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月１１日（２００６．８．１１）
【出願人】（３０１０４９４２３）株式会社ココモ・エムビー・コミュニケーションズ (9)
【Ｆターム（参考）】
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