平面アンテナ
【課題】簡単な構成で低コスト化が可能であると共に、非常に広い帯域特性が得られる平面アンテナを提供する。
【解決手段】矩形の板状素子11a、11bを所定の間隔dを保って平面上に配置し、板状半波長ダイポールアンテナ10を構成する。上記板状素子11a、11bは、例えば全長L(電流方向の長さ=電界方向の長さ)を約0.5λ0、幅H(電流方向に直交する方向の長さ=磁界方向の長さ)を約λ0/3、間隔dを約0.02λ0に設定する。そして、上記板状素子11a、11b間において、磁界方向の長さの中心位置に給電部12を設けて給電する。
【解決手段】矩形の板状素子11a、11bを所定の間隔dを保って平面上に配置し、板状半波長ダイポールアンテナ10を構成する。上記板状素子11a、11bは、例えば全長L(電流方向の長さ=電界方向の長さ)を約0.5λ0、幅H(電流方向に直交する方向の長さ=磁界方向の長さ)を約λ0/3、間隔dを約0.02λ0に設定する。そして、上記板状素子11a、11b間において、磁界方向の長さの中心位置に給電部12を設けて給電する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、広帯域特性を有する無線通信、あるいは1つのアンテナで多数の無線通信領域をカバーできる平面アンテナに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、例えばUHF帯の電波を受信するアンテナとしては、半波長ダイポールアンテナや2線式折返しダイポールアンテナが一般に知られている(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
上記従来のUHF帯受信用アンテナにおける半波長ダイポールアンテナは、導体パイプにより1対のダイポールアンテナ素子を構成し、その中央部分を絶縁材からなる保持基板によって保持している。
【0004】
また、2線式折返しダイポールアンテナは、導体パイプにより構成した2対のダイポールアンテナ素子を所定の間隔で平行に配置し、その中央部分を絶縁材からなる保持基板によって保持し、かつ上記2対のダイポールアンテナ素子の基部間を1対の金属板により導通させている。
【0005】
また、従来、携帯電話機あるいはUHF帯受信用のアンテナとして、矩形状の導体板によりアンテナ素子を形成し、その一辺の中央部から内側に深く切り込んだ窓を設け、この窓の端部から給電するようにしたプレートアンテナが考えられている(例えば、特許文献2参照。)。
【特許文献1】特開2003−273637号公報
【特許文献2】特開2002−246821号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上記従来の半波長ダイポールアンテナは、簡素な構造で構成されるため安価に作成することができるが、広帯域性がなく、また、導体パイプの曲げ加工が非常に困難である。
また、従来の2線式折返しダイポールアンテナは、広帯域性が一般に知られているが、半波長ダイポールアンテナに比較して部品点数が多くなる欠点がある。また、2線式折返しダイポールアンテナにおける給電インピーダンスは、200〜300Ω程度において広帯域性があるので、一般に使用されている50Ωにするためにはインピーダンス変換回路が必要になる。
また、上記従来のプレートアンテナは、構造が比較的簡単で、ある程度の広帯域特性が得られるが、広帯域特性が未だ不十分である。
【0007】
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、簡単な構成で低コスト化が可能であると共に、非常に広い帯域特性が得られる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】
【0008】
第1の発明に係る平面アンテナは、所定の間隔を保って平面上に配置した矩形状の1対の板状素子と、前記1対の板状素子の相対向する部位に設けられた給電部とを具備し、前記1対の板状素子の電界方向の全体の長さを約半波長、磁界方向の長さを約1/3波長に設定したことを特徴とする。
【0009】
第2の発明は、上記第1の発明に係る平面アンテナにおいて、前記1対の板状素子の間隔を約0.02波長とし、給電部の位置を磁界方向の中心付近に設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、矩形状の1対の板状素子を所定の間隔を保って平面上に配置し、前記板状素子の電界方向の全体の長さを約半波長、磁界方向の長さを約1/3波長に設定することにより、広帯域特性を実現することができる。また、構成が非常に簡易であり、極めて容易にかつ安価に製作することができる。本発明に係る平面アンテナにおいて、1対の板状素子の後方に所定の間隔を保って反射板を設け、単方向、高利得とすること、また、上記平面アンテナを複数用いてアレー配置することにより、非常に広帯域の平面アレーアンテナを容易に実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係る平面アンテナの基本的な構成を示す平面図である。図1において、11aは矩形に形成された極性が正の板状素子、11bは矩形に形成された極性が負の板状素子で、所定の間隔dを保って一平面上に配置される。上記1対の板状素子11a、11bは、例えば
全長L(電流方向の長さ=電界方向の長さ):約0.5λ0
幅H(電流方向に直交する方向の長さ=磁界方向の長さ):約λ0/3±0.05λ0
素子間隔d:約0.02λ0±0.005λ0
に設定され、板状半波長ダイポールアンテナ10を構成している。上記λ0は、使用周波数における自由空間波長である。
【0012】
そして、上記板状素子11a、11b間において、磁界方向の長さの中心±0.005λ0の位置に給電部12が設けられる。この給電部12には、給電用コネクタを設けて同軸ケーブルを接続するか、あるいは極性が正の板状素子11a側の給電点に同軸ケーブルの中心導体を接続し、極性が負の板状素子11b側の給電点に同軸ケーブルの外導体を接続して給電する。
【0013】
上記のように構成された板状半波長ダイポールアンテナ10は、極性が正の板状素子11aでは、電荷が矢印aに示すように給電部12から先端に向かって移動し、極性が負の板状素子11bでは電荷が矢印bに示すように先端から給電部12に向かって移動するので、電流Iの方向は2枚の板状素子11a、11b全体を通じて同じになる。
【0014】
この結果、1枚の板状素子に電流Iを流したのと同じ状態になり、板状素子11a、11bからは電波が効率的に放射され、アンテナとして作用する。
また、板状素子11a、11bの全体の長さ、すなわち電流Iが流れる方向の長さを約0.5λ0とすることで、所要の共振周波数が得られる。この場合、通常のダイポールアンテナは共振形アンテナであるので、上記実施形態で示した板状半波長ダイポールアンテナ10に比して周波数特性は狭帯域である。
【0015】
上記実施形態で示した板状半波長ダイポールアンテナ10によれば、従来のダイポールアンテナに比較して広い周波数帯域において安定した広帯域特性が得られる。
【0016】
図2は、上記板状半波長ダイポールアンテナ10において、
全長L(電流方向の長さ=電界方向の長さ):0.5λ0
幅H(電流方向に直交する方向の長さ=磁界方向の長さ):λ0/3
素子間隔d(50Ω系):0.02λ0
給電位置(50Ω系):磁界方向の長さの中心位置
中心周波数:2300MHz
に設定した場合の電圧定在波比(VSWR)の実測値を示したものである。
【0017】
電圧定在波比(VSWR)2以下の帯域で1200〜3200MHzの約2000MHz、比帯域で90%以上の広帯域特性が得られた。
【0018】
また、図3は、上記板状半波長ダイポールアンテナ10の給電部12から見たインピーダンス特性であり、横軸に周波数[MHz]をとり、縦軸にインピーダンス[Ω]をとって示した。また、図3において、実線aは実数部インピーダンス、破線bはリアクタンスである。
【0019】
上記図3の特性から明らかなように、実数部インピーダンスは概ね50Ωとなり、リアクタンスも概ね0Ωの広帯域特性であることが分かる。すなわち、上記の寸法で板状半波長ダイポールアンテナ10を構成すると、実数部インピーダンスはほぼ一定となり、リアクタンスも広帯域に亘って0Ωとなるため、特性インピーダンスが50Ωの同軸ケーブルとの整合も可能であり、アンテナ構成を簡易化して安価に製作することができる。
【0020】
図4は、上記板状半波長ダイポールアンテナ10において、電流方向(電界方向)をx、電流方向xに直交する磁界方向をy、上記x、y方向に直交する方向をzとしたときの周波数低域(1300MHz)におけるx−z面の指向性、図5は周波数中域(2300MHz)におけるx−z面指向性、図6は周波数高域(3200MHz)におけるx−z面指向性を示したものである。上記の指向性は、実際に測定した値(実測値)である。
上記図4ないし図6に示した指向性は、広帯域に亘って概ね相似で安定した特性を示している。
【0021】
図7は、上記板状半波長ダイポールアンテナ10の周波数中域(2300MHz)におけるy−z面指向性を示したものである。このy−z面指向性は、全周方向に亘ってレベル変動が約1dB以内の無指向性が得られている。また、図示しないが、周波数低域(1300MHz)、周波数高域(3200MHz)においても、安定したy−z面指向性が得られた。
【0022】
上記板状半波長ダイポールアンテナ10によれば、上記諸特性からも明らかなように安定した広帯域特性が得られるので、広帯域特性を有する無線通信に使用でき、また、1つのアンテナで多数の無線通信領域をカバーすることができる。
【0023】
なお、給電部12の位置は、磁界方向の長さの中心付近で安定した広帯域特性が得られ、中心から外れるほど帯域は狭くなる。但し、使用条件によって構造上、中心位置からの給電が困難である場合や、無線通信条件によって十分な帯域が確保できる場合には、給電位置を端に設置しても良く、そのときの比帯域は、電圧定在波比(VSWR)2以下において約50%の広帯域を確保することができる。
【0024】
(第2実施形態)
次に本発明の第2実施形態に係る平面アンテナについて説明する。
この第2実施形態に係る平面アンテナは、図8に示すように上記第1実施形態に係る板状半波長ダイポールアンテナ10の上下に所定の間隔で無給電素子15a、15bを配置したものである。この無給電素子15a、15bの長さは、板状素子11a、11bの全長Lよりも短い値に設定される。上記無給電素子15a、15bは、板状に形成したものでも、あるいは棒状に形成したものでも良い。
【0025】
上記のように板状半波長ダイポールアンテナ10に無給電素子15a、15bを付加することにより、更に広帯域化が可能になる。
【0026】
(第3実施形態)
次に本発明の第3実施形態に係る平面アンテナについて説明する。
この第3実施形態に係る平面アンテナは、図9に示すように第1実施形態に係る板状半波長ダイポールアンテナ10に反射板(グランド板)を装荷した場合の例を示したものである。
図9において、21はプリント基板(片面プリント基板)で、その上面に上記板状素子11a、11b及び給電部12からなる板状半波長ダイポールアンテナ10を設けている。そして、上記プリント基板21の下面に例えばλ0/4の間隔で反射板22を配置する。この場合、プリント基板21の四隅にスペーサ23を介在させ、ネジ24により反射板22を固定する。
【0027】
上記のように板状半波長ダイポールアンテナ10に対して反射板22を装荷し、プリント基板21と反射板22との間隔を適宜に設定することにより、図10及び図11に示すようにアンテナ上面に単一指向性を持たせることができる。
【0028】
図10は、上記第3実施形態の平面アンテナにおいて、板状半波長ダイポールアンテナ10の寸法を第1実施形態と同じ値に設定し、プリント基板21からλ0/4の間隔で反射板22を配置した場合の周波数中域(2300MHz)におけるx−z面指向性を示し、図11は同周波数中域(2300MHz)におけるy−z面指向性を示している。
上記第3実施形態に係る平面アンテナでは、図10、図11から明らかなように一対一の通信に有効なアンテナ前面(Z方向)に強い放射となっている。
【0029】
なお、上記第3実施形態では、反射板22を平板状に形成した場合について示したが、反射板22の形状を変えることにより、例えばコーナーリフレクタ等の形状とすることにより、ビーム成形を行なうことができる。
【0030】
(第4実施形態)
次に本発明の第4実施形態に係る平面アレーアンテナについて説明する。
この第4実施形態に係る平面アレーアンテナは、図12に示すように第1実施形態に係る板状半波長ダイポールアンテナ10をアレー配置した場合の例を示したものである。
【0031】
図12において、31はプリント基板(両面プリント基板)で、その上面に複数の板状半波長ダイポールアンテナ10がアレー配置される。各板状半波長ダイポールアンテナ10は、第1実施形態で示したように板状素子11a、11b及び給電部12により構成される。板状素子11a、11bは、例えばプリント基板31の上面に金属箔を蒸着することによって形成される。また、給電部12には、図13に示すようにプリント基板31に設けられるマイクロストリップライン、グランド板を介して給電される。
【0032】
図13は、プリント基板31の要部を断面して示したものである。プリント基板31は、例えば第1、第2の2層のプリント基板31a、31bによって構成され、第1のプリント基板31aの上面に各板状半波長ダイポールアンテナ10の板状素子11a、11bが形成される。そして、第1のプリント基板31aの下面に金属箔によりグランド板32が形成され、このグランド板32と極性が負の板状素子11bの給電部12との間がスルーホール33により電気的に接続される。
【0033】
更に、第2のプリント基板31bの給電用のマイクロストリップライン34が形成され、このマイクロストリップライン34と極性が正の板状素子11aの給電部12との間がスルーホール35により電気的に接続される。この場合、グランド板32には、スルーホール35を絶縁した状態で挿通させるための透孔36が設けられる。また、上記プリント基板31a、31bには、図示しないが給電用コネクタが装着され、この給電用コネクタに上記マイクロストリップライン34及びグランド板32が接続される。そして、上記給電用コネクタに対して同軸ケーブルを介して給電される。
【0034】
上記のように複数の板状半波長ダイポールアンテナ10を用いて構成したアレーアンテナによれば、単体の板状半波長ダイポールアンテナ10と同様に広帯域特性とすることができる。すなわち、アレーアンテナの電気特性は、アンテナ単体の特性に左右されるものであり、従って、上記実施形態によるアレーアンテナによれば、第1実施形態で示した板状半波長ダイポールアンテナ10と同様に広帯域特性が得られる。
【0035】
なお、上記実施形態に係る平面アンテナでは、中心周波数を約2300MHzに設定した場合について説明したが、その他の周波数帯に合わせて設定することも可能である。また、UHF帯のテレビ受信用アンテナとしても実施でき、広帯域特性とすることができる。
【0036】
また、上記板状半波長ダイポールアンテナ10は、八木式アンテナの放射器としても使用でき、広帯域特性とすることができる。
【0037】
また、本発明は、上記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ものである。
【図面の簡単な説明】
【0038】
【図1】本発明の第1実施形態に係る平面アンテナの構成を示す平面図である。
【図2】同実施形態に係る平面アンテナの電圧定在波比(VSWR)特性図である。
【図3】同実施形態に係る平面アンテナの給電部から見たインピーダンス特性図である。
【図4】同実施形態に係る平面アンテナの周波数低域のx−z面指向性を示す図である。
【図5】同実施形態に係る平面アンテナの周波数中域のx−z面指向性を示す図である。
【図6】同実施形態に係る平面アンテナの周波数高域のx−z面指向性を示す図である。
【図7】同実施形態に係る平面アンテナの周波数中域のy−z面指向性を示す図である。
【図8】本発明の第2実施形態に係る平面アンテナの構成を示す平面図である。
【図9】本発明の第3実施形態に係る平面アンテナの構成を示す斜視図である。
【図10】同実施形態に係る平面アンテナの周波数中域のx−z面指向性を示す図である。
【図11】同実施形態に係る平面アンテナの周波数中域のy−z面指向性を示す図である。
【図12】本発明の第4実施形態に係る平面アレーアンテナの構成を示す斜視図である。
【図13】同実施形態における要部の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【0039】
10…板状半波長ダイポールアンテナ、11a、11b…板状素子、12…給電部、15a、15b…無給電素子、21…プリント基板、22…反射板、23…スペーサ、24…ネジ、31、31a、31b…プリント基板、32…グランド板、33…スルーホール、34…マイクロストリップライン、35…スルーホール、36…透孔。
【技術分野】
【0001】
本発明は、広帯域特性を有する無線通信、あるいは1つのアンテナで多数の無線通信領域をカバーできる平面アンテナに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、例えばUHF帯の電波を受信するアンテナとしては、半波長ダイポールアンテナや2線式折返しダイポールアンテナが一般に知られている(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
上記従来のUHF帯受信用アンテナにおける半波長ダイポールアンテナは、導体パイプにより1対のダイポールアンテナ素子を構成し、その中央部分を絶縁材からなる保持基板によって保持している。
【0004】
また、2線式折返しダイポールアンテナは、導体パイプにより構成した2対のダイポールアンテナ素子を所定の間隔で平行に配置し、その中央部分を絶縁材からなる保持基板によって保持し、かつ上記2対のダイポールアンテナ素子の基部間を1対の金属板により導通させている。
【0005】
また、従来、携帯電話機あるいはUHF帯受信用のアンテナとして、矩形状の導体板によりアンテナ素子を形成し、その一辺の中央部から内側に深く切り込んだ窓を設け、この窓の端部から給電するようにしたプレートアンテナが考えられている(例えば、特許文献2参照。)。
【特許文献1】特開2003−273637号公報
【特許文献2】特開2002−246821号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上記従来の半波長ダイポールアンテナは、簡素な構造で構成されるため安価に作成することができるが、広帯域性がなく、また、導体パイプの曲げ加工が非常に困難である。
また、従来の2線式折返しダイポールアンテナは、広帯域性が一般に知られているが、半波長ダイポールアンテナに比較して部品点数が多くなる欠点がある。また、2線式折返しダイポールアンテナにおける給電インピーダンスは、200〜300Ω程度において広帯域性があるので、一般に使用されている50Ωにするためにはインピーダンス変換回路が必要になる。
また、上記従来のプレートアンテナは、構造が比較的簡単で、ある程度の広帯域特性が得られるが、広帯域特性が未だ不十分である。
【0007】
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、簡単な構成で低コスト化が可能であると共に、非常に広い帯域特性が得られる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】
【0008】
第1の発明に係る平面アンテナは、所定の間隔を保って平面上に配置した矩形状の1対の板状素子と、前記1対の板状素子の相対向する部位に設けられた給電部とを具備し、前記1対の板状素子の電界方向の全体の長さを約半波長、磁界方向の長さを約1/3波長に設定したことを特徴とする。
【0009】
第2の発明は、上記第1の発明に係る平面アンテナにおいて、前記1対の板状素子の間隔を約0.02波長とし、給電部の位置を磁界方向の中心付近に設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、矩形状の1対の板状素子を所定の間隔を保って平面上に配置し、前記板状素子の電界方向の全体の長さを約半波長、磁界方向の長さを約1/3波長に設定することにより、広帯域特性を実現することができる。また、構成が非常に簡易であり、極めて容易にかつ安価に製作することができる。本発明に係る平面アンテナにおいて、1対の板状素子の後方に所定の間隔を保って反射板を設け、単方向、高利得とすること、また、上記平面アンテナを複数用いてアレー配置することにより、非常に広帯域の平面アレーアンテナを容易に実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係る平面アンテナの基本的な構成を示す平面図である。図1において、11aは矩形に形成された極性が正の板状素子、11bは矩形に形成された極性が負の板状素子で、所定の間隔dを保って一平面上に配置される。上記1対の板状素子11a、11bは、例えば
全長L(電流方向の長さ=電界方向の長さ):約0.5λ0
幅H(電流方向に直交する方向の長さ=磁界方向の長さ):約λ0/3±0.05λ0
素子間隔d:約0.02λ0±0.005λ0
に設定され、板状半波長ダイポールアンテナ10を構成している。上記λ0は、使用周波数における自由空間波長である。
【0012】
そして、上記板状素子11a、11b間において、磁界方向の長さの中心±0.005λ0の位置に給電部12が設けられる。この給電部12には、給電用コネクタを設けて同軸ケーブルを接続するか、あるいは極性が正の板状素子11a側の給電点に同軸ケーブルの中心導体を接続し、極性が負の板状素子11b側の給電点に同軸ケーブルの外導体を接続して給電する。
【0013】
上記のように構成された板状半波長ダイポールアンテナ10は、極性が正の板状素子11aでは、電荷が矢印aに示すように給電部12から先端に向かって移動し、極性が負の板状素子11bでは電荷が矢印bに示すように先端から給電部12に向かって移動するので、電流Iの方向は2枚の板状素子11a、11b全体を通じて同じになる。
【0014】
この結果、1枚の板状素子に電流Iを流したのと同じ状態になり、板状素子11a、11bからは電波が効率的に放射され、アンテナとして作用する。
また、板状素子11a、11bの全体の長さ、すなわち電流Iが流れる方向の長さを約0.5λ0とすることで、所要の共振周波数が得られる。この場合、通常のダイポールアンテナは共振形アンテナであるので、上記実施形態で示した板状半波長ダイポールアンテナ10に比して周波数特性は狭帯域である。
【0015】
上記実施形態で示した板状半波長ダイポールアンテナ10によれば、従来のダイポールアンテナに比較して広い周波数帯域において安定した広帯域特性が得られる。
【0016】
図2は、上記板状半波長ダイポールアンテナ10において、
全長L(電流方向の長さ=電界方向の長さ):0.5λ0
幅H(電流方向に直交する方向の長さ=磁界方向の長さ):λ0/3
素子間隔d(50Ω系):0.02λ0
給電位置(50Ω系):磁界方向の長さの中心位置
中心周波数:2300MHz
に設定した場合の電圧定在波比(VSWR)の実測値を示したものである。
【0017】
電圧定在波比(VSWR)2以下の帯域で1200〜3200MHzの約2000MHz、比帯域で90%以上の広帯域特性が得られた。
【0018】
また、図3は、上記板状半波長ダイポールアンテナ10の給電部12から見たインピーダンス特性であり、横軸に周波数[MHz]をとり、縦軸にインピーダンス[Ω]をとって示した。また、図3において、実線aは実数部インピーダンス、破線bはリアクタンスである。
【0019】
上記図3の特性から明らかなように、実数部インピーダンスは概ね50Ωとなり、リアクタンスも概ね0Ωの広帯域特性であることが分かる。すなわち、上記の寸法で板状半波長ダイポールアンテナ10を構成すると、実数部インピーダンスはほぼ一定となり、リアクタンスも広帯域に亘って0Ωとなるため、特性インピーダンスが50Ωの同軸ケーブルとの整合も可能であり、アンテナ構成を簡易化して安価に製作することができる。
【0020】
図4は、上記板状半波長ダイポールアンテナ10において、電流方向(電界方向)をx、電流方向xに直交する磁界方向をy、上記x、y方向に直交する方向をzとしたときの周波数低域(1300MHz)におけるx−z面の指向性、図5は周波数中域(2300MHz)におけるx−z面指向性、図6は周波数高域(3200MHz)におけるx−z面指向性を示したものである。上記の指向性は、実際に測定した値(実測値)である。
上記図4ないし図6に示した指向性は、広帯域に亘って概ね相似で安定した特性を示している。
【0021】
図7は、上記板状半波長ダイポールアンテナ10の周波数中域(2300MHz)におけるy−z面指向性を示したものである。このy−z面指向性は、全周方向に亘ってレベル変動が約1dB以内の無指向性が得られている。また、図示しないが、周波数低域(1300MHz)、周波数高域(3200MHz)においても、安定したy−z面指向性が得られた。
【0022】
上記板状半波長ダイポールアンテナ10によれば、上記諸特性からも明らかなように安定した広帯域特性が得られるので、広帯域特性を有する無線通信に使用でき、また、1つのアンテナで多数の無線通信領域をカバーすることができる。
【0023】
なお、給電部12の位置は、磁界方向の長さの中心付近で安定した広帯域特性が得られ、中心から外れるほど帯域は狭くなる。但し、使用条件によって構造上、中心位置からの給電が困難である場合や、無線通信条件によって十分な帯域が確保できる場合には、給電位置を端に設置しても良く、そのときの比帯域は、電圧定在波比(VSWR)2以下において約50%の広帯域を確保することができる。
【0024】
(第2実施形態)
次に本発明の第2実施形態に係る平面アンテナについて説明する。
この第2実施形態に係る平面アンテナは、図8に示すように上記第1実施形態に係る板状半波長ダイポールアンテナ10の上下に所定の間隔で無給電素子15a、15bを配置したものである。この無給電素子15a、15bの長さは、板状素子11a、11bの全長Lよりも短い値に設定される。上記無給電素子15a、15bは、板状に形成したものでも、あるいは棒状に形成したものでも良い。
【0025】
上記のように板状半波長ダイポールアンテナ10に無給電素子15a、15bを付加することにより、更に広帯域化が可能になる。
【0026】
(第3実施形態)
次に本発明の第3実施形態に係る平面アンテナについて説明する。
この第3実施形態に係る平面アンテナは、図9に示すように第1実施形態に係る板状半波長ダイポールアンテナ10に反射板(グランド板)を装荷した場合の例を示したものである。
図9において、21はプリント基板(片面プリント基板)で、その上面に上記板状素子11a、11b及び給電部12からなる板状半波長ダイポールアンテナ10を設けている。そして、上記プリント基板21の下面に例えばλ0/4の間隔で反射板22を配置する。この場合、プリント基板21の四隅にスペーサ23を介在させ、ネジ24により反射板22を固定する。
【0027】
上記のように板状半波長ダイポールアンテナ10に対して反射板22を装荷し、プリント基板21と反射板22との間隔を適宜に設定することにより、図10及び図11に示すようにアンテナ上面に単一指向性を持たせることができる。
【0028】
図10は、上記第3実施形態の平面アンテナにおいて、板状半波長ダイポールアンテナ10の寸法を第1実施形態と同じ値に設定し、プリント基板21からλ0/4の間隔で反射板22を配置した場合の周波数中域(2300MHz)におけるx−z面指向性を示し、図11は同周波数中域(2300MHz)におけるy−z面指向性を示している。
上記第3実施形態に係る平面アンテナでは、図10、図11から明らかなように一対一の通信に有効なアンテナ前面(Z方向)に強い放射となっている。
【0029】
なお、上記第3実施形態では、反射板22を平板状に形成した場合について示したが、反射板22の形状を変えることにより、例えばコーナーリフレクタ等の形状とすることにより、ビーム成形を行なうことができる。
【0030】
(第4実施形態)
次に本発明の第4実施形態に係る平面アレーアンテナについて説明する。
この第4実施形態に係る平面アレーアンテナは、図12に示すように第1実施形態に係る板状半波長ダイポールアンテナ10をアレー配置した場合の例を示したものである。
【0031】
図12において、31はプリント基板(両面プリント基板)で、その上面に複数の板状半波長ダイポールアンテナ10がアレー配置される。各板状半波長ダイポールアンテナ10は、第1実施形態で示したように板状素子11a、11b及び給電部12により構成される。板状素子11a、11bは、例えばプリント基板31の上面に金属箔を蒸着することによって形成される。また、給電部12には、図13に示すようにプリント基板31に設けられるマイクロストリップライン、グランド板を介して給電される。
【0032】
図13は、プリント基板31の要部を断面して示したものである。プリント基板31は、例えば第1、第2の2層のプリント基板31a、31bによって構成され、第1のプリント基板31aの上面に各板状半波長ダイポールアンテナ10の板状素子11a、11bが形成される。そして、第1のプリント基板31aの下面に金属箔によりグランド板32が形成され、このグランド板32と極性が負の板状素子11bの給電部12との間がスルーホール33により電気的に接続される。
【0033】
更に、第2のプリント基板31bの給電用のマイクロストリップライン34が形成され、このマイクロストリップライン34と極性が正の板状素子11aの給電部12との間がスルーホール35により電気的に接続される。この場合、グランド板32には、スルーホール35を絶縁した状態で挿通させるための透孔36が設けられる。また、上記プリント基板31a、31bには、図示しないが給電用コネクタが装着され、この給電用コネクタに上記マイクロストリップライン34及びグランド板32が接続される。そして、上記給電用コネクタに対して同軸ケーブルを介して給電される。
【0034】
上記のように複数の板状半波長ダイポールアンテナ10を用いて構成したアレーアンテナによれば、単体の板状半波長ダイポールアンテナ10と同様に広帯域特性とすることができる。すなわち、アレーアンテナの電気特性は、アンテナ単体の特性に左右されるものであり、従って、上記実施形態によるアレーアンテナによれば、第1実施形態で示した板状半波長ダイポールアンテナ10と同様に広帯域特性が得られる。
【0035】
なお、上記実施形態に係る平面アンテナでは、中心周波数を約2300MHzに設定した場合について説明したが、その他の周波数帯に合わせて設定することも可能である。また、UHF帯のテレビ受信用アンテナとしても実施でき、広帯域特性とすることができる。
【0036】
また、上記板状半波長ダイポールアンテナ10は、八木式アンテナの放射器としても使用でき、広帯域特性とすることができる。
【0037】
また、本発明は、上記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ものである。
【図面の簡単な説明】
【0038】
【図1】本発明の第1実施形態に係る平面アンテナの構成を示す平面図である。
【図2】同実施形態に係る平面アンテナの電圧定在波比(VSWR)特性図である。
【図3】同実施形態に係る平面アンテナの給電部から見たインピーダンス特性図である。
【図4】同実施形態に係る平面アンテナの周波数低域のx−z面指向性を示す図である。
【図5】同実施形態に係る平面アンテナの周波数中域のx−z面指向性を示す図である。
【図6】同実施形態に係る平面アンテナの周波数高域のx−z面指向性を示す図である。
【図7】同実施形態に係る平面アンテナの周波数中域のy−z面指向性を示す図である。
【図8】本発明の第2実施形態に係る平面アンテナの構成を示す平面図である。
【図9】本発明の第3実施形態に係る平面アンテナの構成を示す斜視図である。
【図10】同実施形態に係る平面アンテナの周波数中域のx−z面指向性を示す図である。
【図11】同実施形態に係る平面アンテナの周波数中域のy−z面指向性を示す図である。
【図12】本発明の第4実施形態に係る平面アレーアンテナの構成を示す斜視図である。
【図13】同実施形態における要部の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【0039】
10…板状半波長ダイポールアンテナ、11a、11b…板状素子、12…給電部、15a、15b…無給電素子、21…プリント基板、22…反射板、23…スペーサ、24…ネジ、31、31a、31b…プリント基板、32…グランド板、33…スルーホール、34…マイクロストリップライン、35…スルーホール、36…透孔。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
所定の間隔を保って平面上に配置した矩形状の1対の板状素子と、前記1対の板状素子の相対向する部位に設けられた給電部とを具備し、
前記1対の板状素子の電界方向の全体の長さを約半波長、磁界方向の長さを約1/3波長に設定したことを特徴とする平面アンテナ。
【請求項2】
前記1対の板状素子の間隔を約0.02波長とし、給電部の位置を磁界方向の中心付近に設けたことを特徴とする請求項1に記載の平面アンテナ。
【請求項1】
所定の間隔を保って平面上に配置した矩形状の1対の板状素子と、前記1対の板状素子の相対向する部位に設けられた給電部とを具備し、
前記1対の板状素子の電界方向の全体の長さを約半波長、磁界方向の長さを約1/3波長に設定したことを特徴とする平面アンテナ。
【請求項2】
前記1対の板状素子の間隔を約0.02波長とし、給電部の位置を磁界方向の中心付近に設けたことを特徴とする請求項1に記載の平面アンテナ。
【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2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【公開番号】特開2006−14152(P2006−14152A)
【公開日】平成18年1月12日(2006.1.12)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2004−191157(P2004−191157)
【出願日】平成16年6月29日(2004.6.29)
【出願人】(504378814)八木アンテナ株式会社 (190)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成18年1月12日(2006.1.12)
【国際特許分類】
【出願日】平成16年6月29日(2004.6.29)
【出願人】(504378814)八木アンテナ株式会社 (190)
【Fターム(参考)】
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