無指向性アンテナ装置及びアレーアンテナ装置
【課題】無給電素子についてその素子長の最適化を容易にし、従来よりも広帯域、高利得な無指向性アンテナ装置を実現することを目的とする。
【解決手段】本発明は、一方の表面に第１の導電層３を備える第１の誘電体基板２と、第１の導電層３に形成されたループ状スロット４と、誘電体基板２の他方の表面において、ループ状スロット４の内側まで延びる給電ライン６を有する給電回路と、第１の導電層３におけるループ状スロット４に囲まれていない部分から構成された接地導体３ｂと、第１の誘電体基板２を挟むように配設した無給電素子５とを備える無指向性アンテナ装置１である。無給電素子５は、その長さ方向における中心部にて分割されている。
【解決手段】本発明は、一方の表面に第１の導電層３を備える第１の誘電体基板２と、第１の導電層３に形成されたループ状スロット４と、誘電体基板２の他方の表面において、ループ状スロット４の内側まで延びる給電ライン６を有する給電回路と、第１の導電層３におけるループ状スロット４に囲まれていない部分から構成された接地導体３ｂと、第１の誘電体基板２を挟むように配設した無給電素子５とを備える無指向性アンテナ装置１である。無給電素子５は、その長さ方向における中心部にて分割されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無指向性アンテナ装置及びアレーアンテナ装置に関し、さらに詳細には、例えば、移動通信システムに用いられるループスロットアンテナ装置及びループスロット・アレーアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、移動通信システムに用いられるアンテナとして、水平面内の指向性が無指向性である垂直偏波アンテナが使用されている。従来の水平面内無指向性アンテナにおいて、特に細径（外径が小さいこと）を目的としたものとしては、ループスロットアンテナが挙げられる。
ループスロットアンテナは、誘電体基板のグランド面に矩形あるいは長円形のループスロットを形成し、これをマイクロストリップラインで電磁結合給電するように構成されている。スロットの長さは通常、電気長が放射波における中心周波数の約１波長となるように設定される。
【０００３】
また、ループスロットアンテナは、水平面内無指向性を実現するために無給電素子を装荷している。無給電素子としては、誘電体基板を囲む筒状金属体が用いられているもの（例えば、特許文献１参照）や、誘電体基板を挟む２枚の板状金属板が用いられているもの（例えば、特許文献２参照）などがある。
【０００４】
しかしながら、これら従来の無給電素子付きループスロットアンテナでは、電圧定在波比（Ｖ．Ｓ．Ｗ．Ｒ．）の周波数帯域が狭く、特に移動通信に使用する周波数帯域で必要な利得が得られないという問題がある。ループスロットや無給電素子のサイズを調整してもこの問題の解消は困難であった。無給電素子については、従来、０．４波長程度の長さが採用されている。なぜなら、従来の無給電素子の構造においては、無給電素子の長さを約０．４波長より大きくすると素子として動作しないからである。約０．４波長という長さは、半波長ダイポールよりも短い長さであるため、得られるアンテナ利得が低い。しかしながら、従来の無給電素子の構造においては、前述のように無給電素子の長さに制限があるため、利得を増加させることを目的として、無給電素子の素子サイズを最適化することは難しいという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−５５０２５号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】横尾、新井、「周波数共用無指向性ループスロットアンテ」、電子情報通信学会論文誌、（社）電子情報通信学会、2005年、Vol.J88-B No.9、p.1718-1727
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記に鑑みて本発明は、無給電素子についてその素子長の最適化を容易にし、従来よりも広帯域、高利得な無指向性アンテナ装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、無指向性アンテナ装置に係るものであり、上記目的を達成するために、一方の表面に第１の導電層を備える第１の誘電体基板と、前記第１の導電層に形成されたループ状スロットと、前記第１の誘電体基板の他方の表面において、前記ループ状スロットの内側まで延びる給電ラインを有する給電回路と、前記第１の導電層における前記ループ状スロットに囲まれていない部分から構成された接地導体と、前記第１の誘電体基板を挟むように配設した無給電素子とを備え、前記無給電素子は、その長さ方向における中心部にて分割されている。
【０００９】
一例として、前記無給電素子は、第２の誘電体基板と該第２の誘電体基板に積層された第２の導電層とを備え、前記第２の導電層に、前記第２の誘電体基板の幅方向に延びるスリットを形成することによって、前記無給電素子をその長さ方向における中心部にて分割している。
【００１０】
前記第１の誘電体基板は、前記第１の導電層に形成された漏れ電流抑制用スリットを備え、前記漏れ電流抑制用スリットは、前記第１の誘電体基板の長さ方向に延びる第１のスリット部分と、該第１のスリット部分と所定の距離離れて、前記誘電体基板の長さ方向に延びる第２のスリット部分とを備えるように構成しても良い。
【００１１】
例えば、前記漏れ電流抑制用スリットは、前記第１の誘電体基板の幅方向の位置において、前記ループ状スロットと前記給電ラインの少なくとも一部との間に配置されている。
【００１２】
前記給電ラインと前記漏れ電流抑制用スリットが交差しないように、前記給電ラインが、前記第１のスリット部分と前記第２のスリット部分との間に延びているように構成されている。
【００１３】
一例として、前記給電ラインは、前記ループ状スロットに向かって、前記第１の誘電体基板の幅方向に延びると共に、前記第１のスリット部分と前記第２のスリット部分との間に延びるライン部分を備え、前記誘電体基板の長さ方向において、前記接地導体の一方の端部から前記ライン部分までの前記接地導体の長さは、その電気長が放射波における中心周波数の１／４波長又は約１／４波長である。
【００１４】
本発明は、その一態様において、前述した無指向性アンテナ装置を複数個多段に構成したアレーアンテナ装置である。
【００１５】
本明細書及び請求の範囲において、「スリット」とは、細い隙間、溝、細長い切り口等の一般的な意味を有する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る無指向性アンテナ装置では、無給電素子を長さ方向における中心部にて分割している。分割によって無給電素子は２つの部分に分かれる。この２つの部分間の電気的結合量をある程度保つことで、分割した無給電素子を一つの素子として機能させている。そして、この２つの部分間の距離を大きくして、電気的結合量を低下させると、無給電素子の素子長を長くすることができる。このように、本発明に係る無指向性アンテナ装置では、分割した２つの部分間の距離に応じて電気的結合量が変化するので、無給電素子の素子長の調整が可能となり、素子サイズの最適化が容易になっている。
【００１７】
そして、無給電素子の素子長を従来よりも長く構成することにより、従来よりもアンテナが広帯域化される。さらに、無給電素子の素子長を長くすることによって、波源長が長くなるため、指向性が絞られて利得が増加することになる。このように本発明によって、従来よりも広帯域、高利得な無指向性アンテナ装置が実現している。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１の実施形態に係る無指向性アンテナ装置の斜視図である。
【図２】第１の実施形態に係る誘電体基板の平面図である。
【図３】第１の実施形態に係る誘電体基板の断面図（図２におけるＡ−Ａ線断面図）である。
【図４】第１の実施形態に係る無給電素子の断面図（図１におけるＢ−Ｂ線断面図）である。
【図５】第１の実施形態における、電圧定在波比と周波数帯域の関係を示すグラフである。
【図６】第１の実施形態における、アンテナの指向特性図である。
【図７】第２の実施形態に係るアレーアンテナ装置の斜視図である。
【図８】図７における、Ｃ部分拡大図である。
【図９】（Ａ）第２の実施形態に係る誘電体基板の第１の表面側を示す模式図である。（Ｂ）第２の実施形態に係る誘電体基板の第２の表面側を示す模式図である。
【図１０】従来技術における、電圧定在波比と周波数帯域の関係を示すグラフである。
【図１１】従来技術における、アンテナの指向特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を添付の図により説明する。図１に第１の実施形態に係る無指向性アンテナ装置１の斜視図を模式的に示す。本実施形態に係る無指向性アンテナ装置１は、誘電体基板２に導電層３を積層して、この導電層３にループ状スロット４を形成した一次放射素子を有し、誘電体基板２を間に挟んで２枚の無給電素子５を備えている。
【００２０】
図２にループ状スロット４が形成された誘電体基板２の平面図を模式的に示し、図３に図２におけるＡ−Ａ線断面図を示す。誘電体基板２は薄型の矩形誘導体基板であり、一例として、比誘電率（εr）が約２．６、長さが２５０ｍｍ、幅が３５ｍｍである。誘電体基板２の一方の表面（以下、第１の表面という）には導電層３として金属薄膜（例えば、銅箔）が積層されている。この金属薄膜を写真エッチング法等にて処理することによって、誘電体基板２の第１の表面に、放射素子としてのループ状スロット４を形成している。本実施形態においては、ループ状スロット４を矩形に形成し、その周囲長を０．６〜１波長としている。
導電層３は、ループ状スロット４に囲まれている部分３ａと、ループ状スロット４に囲まれていない部分３ｂを有している。導電層部分３ｂは接地導体を構成している。
【００２１】
誘電体基板２の他方の表面（以下、第２の表面という）にも、第１の表面と同様に導電層として金属薄膜（例えば、銅箔）が積層されている。この銅箔を写真エッチング法等にて処理して、給電回路を形成している。給電回路は、給電ケーブル１１からループスロットアンテナに給電するために、給電ライン６を備える。給電ライン６と接地導体３ｂによってマイクロストリップラインが構成されている。給電ライン６は、ループ状スロット４の内側まで延びて、電磁結合給電している。
【００２２】
本実施形態においては図２に示すように、ループ状スロット４は、誘電体基板２の右側寄りに位置している。給電ライン６は、誘電体基板２の第２の表面において、第１の表面側に配置された給電ケーブル１１の端部から誘電体基板２の長さ方向に延びる第１のライン部分６ａと、第１のライン部分６ａから連続してループ状スロット４の方に向かって誘導体基板２の幅方向に延びる第２のライン部分６ｂと、第２のライン部分６ｂから連続してループ状スロット４の方に向かって誘導体基板２の長さ方向に延びる第３のライン部分６ｃとを有している。給電ライン６の第１のライン部分６ａは、誘電体基板２の第１の表面方向からみた場合、誘電体基板２の左側寄りに配置されている。
【００２３】
このようなループ状スロット４と給電ライン６の配置は、後述するように、無指向性アンテナ装置１を複数個多段に構成し、トーナメント給電する場合を想定した配置となっている。ループ状スロット４と給電ライン６の配置は図２に示した配置に限定されない。また、給電ケーブル１１の配置も図２に示した配置に限定されない。
【００２４】
本実施形態に係る無指向性アンテナ装置１は、誘電体基板２の第１の表面において、漏れ電流抑制用スリット７を備えている。漏れ電流抑制用スリット７は、誘電体基板２の一方の端部から他方の端部へ向かって、誘電体基板２の長さ方向に延びている。この漏れ電流抑制用スリット７は、ループ状スロットと同様、導電層３を構成する金属薄膜を写真エッチング等することによって形成される。本実施形態において漏れ電流抑制用スリット７は、第１の漏れ電流抑制用スリット部分７ａと第２の漏れ電流抑制用スリット部分７ｂを有している。漏れ電流抑制用スリット７は給電ライン６と交差しないように形成される。したがって、第１の漏れ電流抑制用スリット部分７ａは、誘電体基板２の第１の表面の一方の端部から、第２の表面において給電ライン６の第２のライン部分６ｂが位置する部分の手前まで延びている。第２の漏れ電流抑制用スリット部分７ｂは、誘電体基板２の第１の表面の他方の端部から、第２の表面において給電ライン６の第２のライン部分６ｂが位置する部分の手前まで延びている。
【００２５】
本実施形態において、第１の漏れ電流抑制用スリット部分７ａが形成されている側の誘電体基板２の縁端（すなわち、接地導体３ｂの縁端）から、給電ライン６の第２のライン部分６ｂまでの接地導体面の長さＬは、その電気長が放射波における中心周波数の約１／４波長である。前述のように、漏れ電流抑制用スリット７は給電ライン６と交差しないように形成されるため、誘電体基板２の第１の表面の一方の端部から延びる第１の漏れ電流抑制用スリット部分７ａの長さも約１／４波長になる。誘電体基板２の長さ方向において、第１の漏れ電流抑制用スリット部分７ａと第２の漏れ電流抑制用スリット部分７ｂとの間隔は、一例として８ｍｍである。
【００２６】
板状の無給電素子５は、誘電体基板２の第１の表面側と第２の表面側にそれぞれ１枚ずつ、誘電体基板２を挟み込むように、かつ、誘電体基板２と平行に対向して配設されている。これらの無給電素子５は、図示しない適当な絶縁部材によって、誘電体基板２と連結されている。
図４に無給電素子５の模式的断面図（図１におけるＢ−Ｂ線断面図）を示す。本実施形態において無給電素子５は板状に形成されていて、誘電体基板８に導電層９としての金属薄膜（例えば、銅箔）を積層して構成している。一例として、誘電体基板８の比誘電率（εr）は約２．６、幅は３０ｍｍ、そして長さは、後述するように、従来の素子長よりも長い１７７ｍｍ（０．５波長）である。
【００２７】
本実施形態において、導電層９は、誘電体基板８の表面のうち、外側の表面（すなわち、ループ状スロット４が形成された誘電体基板２に向かい合わない方の表面）にのみ積層している。なお、これは、無給電素子５を誘電体基板２に取り付け易いように考慮したものであって、導電層９は誘電体基板８の表面のどちら側に積層してもよい。この導電層９を写真エッチング等することによって、無給電素子５の長さ方向における中心部において、無給電素子５の幅方向に延びるスリット１０を形成している。
【００２８】
このスリット１０によって、無給電素子５は、その長さ方向における中心部にて分割されている。本発明に係る無給電素子５では、素子を分割し、分割部分の電気的結合量をある程度保つことで、一つの素子として機能させている。ここで、スリット１０のスリット幅を大きくして電気的結合量を低下させれば、無給電素子の素子長を長くすることが可能である。前述のように、従来の無給電素子の構造においては、その電気長が０．４波長を超えると素子として機能しないという問題があった。しかしながら、本発明に係る無給電素子５では、電気的には０．４波長の素子と同じ共振周波数を０．４波長より長い素子によって得ることができる。なお、分割部分の電気的結合が少なくなり過ぎると、アンテナ素子の特性が悪化するため、スリット１０のスリット幅は１〜２ｍｍ程度が望ましい。
【００２９】
本実施形態における無指向性アンテナ装置１においては、給電ケーブル１１が給電ライン６の端部に接続されて、励振電力が給電され、それによって、一次放射素子が励振される。そして、この放射素子から放射された電磁波によって、無給電素子５の外側表面（導電層９）に高周波電流が誘起され、その結果、無給電素子５からの放射が行なわれる。
【００３０】
この無指向性アンテナ装置１の特徴の一つは、前述のように、無給電素子５をその長さ方向における中心部にて分割したことである。以下、従来技術と比較しながら、無指向性アンテナ装置１の利点について述べる。
まず、前述のように、スリット１０のスリット幅によって電気的結合量が変化するので、無給電素子５の素子長の調整が可能となり、素子サイズの最適化が容易である。これにより、前述のように、無給電素子の素子長を従来よりも長く構成することができる。
【００３１】
無給電素子の素子長を従来よりも長く構成することによって、無指向性アンテナ装置１は従来アンテナよりも広帯域化することが可能である。図１０は、従来のループスロットアンテナ装置における、電圧定在波比（Ｖ．Ｓ．Ｗ．Ｒ．）と周波数帯域の関係を示すグラフである。この従来のループスロットアンテナ装置は、本発明と同様に、板状の２枚の無給電素子を備えており、無給電素子の素子長は１３０ｍｍ（０．３７波長）である。図１０に示すように、電圧定在波比２以下の周波数帯域幅は比帯域５パーセントと狭い。
【００３２】
これに対して、本実施形態の無指向性アンテナ装置１における、電圧定在波比（Ｖ．Ｓ．Ｗ．Ｒ．）と周波数帯域の関係を示すグラフを図５に示す。無指向性アンテナ装置１における無給電素子５の素子長は１７７ｍｍ（０．５波長）である。図５に示すように、電圧定在波比２以下の周波数帯域幅は比帯域７パーセントとなり、図１０に示す従来例よりも広帯域化を実現している。これは、無給電素子５の素子長が増加したことによってアンテナの体積（又は容積）が増加したことに起因している。
さらに、無指向性アンテナ装置１においては、無給電素子の素子長を長くすることによって、波源長を長くすることができる。波源長が長くなると指向性が絞られるため、その分、従来アンテナよりも利得が増加する。
【００３３】
次に、本発明のもう一つの特徴である漏れ電流抑制用スリット７について、その利点を説明する。スロットアンテナは、本来、漏れ電流抑制のために十分な広さの接地導体が必要なアンテナである。しかしながら、アンテナを細径化すると接地導体の面積が狭くなってしまう。接地導体は、誘電体基板上への漏れ電流を抑える役目を持つので、上記面積の減少は、漏れ電流の増加を招く。漏れ電流抑制用スリット７はこの問題を解消するために設けられている。
【００３４】
説明のために図２において、漏れ電流抑制用スリット７の左側を給電回路側と呼び、漏れ電流抑制用スリット７の右側をループ状スロット側と呼ぶ。
本実施形態においては、漏れ電流抑制用スリット７によって、基板幅の約３／４がループ状スロット側、残りの約１／４が給電回路側に振り分けられている。
図２に示すように、ループ状スロット４の周辺から発生する漏れ電流ｉ1は、第１の漏れ電流抑制用スリット部分７ａと第２の漏れ電流抑制用スリット部分７ｂとの間の導電層３ｂを介して給電回路側に流れ込む。また、ループ状スロット４の周辺から発生して、接地導体３ｂの下方縁端まで流れ、反射して戻ってくる漏れ電流ｉ２も存在する。この漏れ電流ｉ２も導電層３ｂを介して給電回路側に流れ込む。ここで、前述のように、接地導体面の長さＬは約１／４波長である。したがって、第１の漏れ電流抑制用スリット部分７ａと第２の漏れ電流抑制用スリット部分７ｂとの間の導電層３ｂにおいて、漏れ電流ｉ１と漏れ電流ｉ２とが互いに逆相となるため、互いに打ち消しあって、ループ状スロット側から給電回路側に流れ込む漏れ電流が減少する。これにより、全体として誘電体基板２への漏れ電流も減少することになる。さらに、ループ状スロット側から給電回路側に流れ込む漏れ電流が減少することにより、給電回路側に設けられた給電ケーブル１１への漏れ電流も減少することになる。
【００３５】
無指向性アンテナ装置１において、無給電素子５の素子長を従来よりも長く構成することに加えて、上記漏れ電流抑制用スリット７を設けることにより生じる利点は、以下に示す指向特性図からも明らかである。
図１１は、従来のループスロットアンテナ装置における、アンテナの水平面内及び垂直面内指向特性図である。この従来のループスロットアンテナ装置は、従来構成による２枚の無給電素子を備えており、無給電素子の素子長は１３０ｍｍ（０．３７波長）である。無指向性アンテナ装置１と同様、ループ状スロットが形成された誘電体基板の給電回路側に、給電ケーブルが設置されている。図１１に示すように、従来のループスロットアンテナでは、給電ケーブルの影響によって、アンテナ指向性の水平面については偏差が大きくなっている。また、給電ケーブル及び誘電体基板上への漏れ電流の影響によって、垂直面については計算上得られるべき８の字型パターンに崩れを生じている。
【００３６】
これに対して、本実施形態の無指向性アンテナ装置１における、アンテナの水平面内及び垂直面内指向特性を図６に示す。無指向性アンテナ装置１における無給電素子５の素子長は前述のように、１７７ｍｍ（０．５波長）である。図６に示すように、無指向性アンテナ装置１によれば、アンテナ指向性における水平面の偏差が少なくなっている。このことから、アンテナ指向性に対する給電ケーブル１１の影響が減少していることが分かる。これは、無給電素５の素子長が従来よりも長くなったことにより、無給電素子５が給電ケーブル１１を覆う面積が増加したからである。また、図６に示すように、無指向性アンテナ装置１では、垂直面について崩れのない８の字型パターンが得られている。このことから、給電ケーブル１１及び誘電体基板２への漏れ電流の影響が抑制されていることが分かる。これは、前述のように、漏れ電流抑制用スリット７によって、給電回路側へ流れ込む漏れ電流が抑制されたからである。
【００３７】
図７に第２の実施形態に係るアレーアンテナ装置２０の斜視図を模式的に示す。アレーアンテナ装置２０は、第１の実施形態に係る無指向性アンテナ装置１を垂直方向に複数個多段配列したものである。このように、無指向性アンテナ装置１を垂直方向にアレー配列することによって、さらに高利得なアンテナが構成される。アレーアンテナ装置２０は、連続した１枚の誘電体基板２１の表面上に導電層２２を形成し、この導電層２２の幅方向に形成したスリット２３によって、各アンテナ間を区切っている。このスリット２３は、第１の実施形態において説明したように、接地導体面の長さＬ（図２参照）が、放射波における中心周波数の約１／４波長となる位置に設けられている。
【００３８】
図８に図７のＣ部分拡大図を示す。誘電体基板２１、導電層２２、ループ状スロット２４、無給電素子２５、漏れ電流抑制用スリット２６、給電ライン２８は、それぞれ、第１の実施形態における、誘電体基板２、導電層３、ループ状スロット４、無給電素子５、漏れ電流抑制用スリット７、給電ライン６と対応している。図８に図示した誘電体基板２１の第１の表面側を図９（Ａ）に、第２の表面側を図９（Ｂ）にそれぞれ示す。図９（Ａ）に示すように、誘電体基板２１の第１の表面側において、第１の漏れ電流抑制用スリット部分２６ａと第２の漏れ電流抑制用スリット部分２６ｂとが、それぞれ、スリット２３と連続して形成されている。これらのスリットは写真エッチング法等によって、導電層２２上に同時に形成される。なお、図９（Ａ）に示すように、アレーアンテナ装置２０においては、１つのアンテナ素子の第２の漏れ電流抑制用スリット部分２６ｂの上端は、そのアンテナ素子の上側に位置するアンテナ素子の第１の漏れ電流抑制用スリット部分２６ａの下端と連続して形成されている。
【００３９】
説明のために、図９（Ａ）において、漏れ電流抑制用スリット２６の左側を給電回路側と呼び、漏れ電流抑制用スリット２６の右側をループ状スロット側と呼ぶ。
給電回路側には、給電ケーブル２７が誘電体基板２１の長さ方向に沿って配置されている。本実施形態においてはアンテナをアレー化しているため、省スペースの点からも、給電ケーブル２７を誘電体基板２１に密着するように配置することになる。図９（Ｂ）に示すように、誘電体基板２１の第２の表面には給電ライン２８が形成されていて、給電ライン２８は、給電点２９を有している。給電ケーブル２７は、誘電体基板２１の第１の表面側において、誘電体基板２１の一方の端部から給電点２９まで延び、誘電体基板２１を介して、給電点２９に励振電力を給電している。
【００４０】
給電点２９からは、図７において上側に図示された３素子に給電される。図７において下側に図示された２素子については、図示しない他の一つの給電点から給電される。上側に図示された３素子と同様に、誘電体基板２１の一方の端部から図示しない給電点に給電するように図示しない給電ケーブルを配置している。このように、本実施形態において、アレーアンテナ装置２０は、同一の給電点から複数のアンテナ素子に給電するトーナメント給電方式を採用している。
【００４１】
図８に示すように、給電ライン２８は、誘電体基板２１の幅方向に折り返してループ状スロットの内側に誘電体基板２１を介して延びている部分を除いて、漏れ電流抑制用スリット２６の左側に位置している（なお、図８においては、給電ケーブル２７の図示を省略している）。
したがって、給電ケーブル２７と給電ライン２８の大部分は、漏れ電流抑制用スリット２６によって区切られた給電回路側に位置することになる。
図９（Ａ）に示す漏れ電流抑制用スリット部分２６ａ,２６ｂは、第１の実施形態における漏れ電流抑制用スリット部分７ａ,７ｂに対応している。第１の漏れ電流抑制用スリット部分２６ａと第２の漏れ電流抑制用スリット部分２６ｂとの間において、ループ状スロット側から給電回路側に流れ込む漏れ電流が減少するため、給電ケーブル２７及び誘電体基板２１への漏れ電流が抑制されている。
【００４２】
無給電素子２５は、第１の実施形態における無給電素子５（図４参照）と同様に、その長さ方向における中央にて、幅方向に延びるスリット３０によって分割されている。この無給電素子２５においても、従来の無給電素子より素子長を長くすることが可能である。
この無給電素子２５と漏れ電流抑制用スリット２６によって、アレーアンテナ装置２０は、第１の実施形態における無指向性アンテナ装置１について前述した利点と同様の利点を有する。
【００４３】
また、アンテナのアレー化に際しては、給電ケーブルを誘電体基板の接地導体側表面における給電回路側に、誘電体基板に密着するように配置することになる。第１の実施形態において説明したように、無給電素子及び漏れ電流抑制用スリットにより、アンテナの指向性における給電ケーブルの影響と、給電ケーブル及び誘電体基板上への漏れ電流の影響とが抑制される。したがって同様に、アレーアンテナ装置２０においても、アンテナ指向性におけるこれらの悪影響を排除することができる。このように、本発明に係る無指向性アンテナ装置はアレー化に適したアンテナ装置を実現している。
【符号の説明】
【００４４】
１ 無指向性アンテナ装置
２，２１ 誘電体基板（第１の誘電体基板）
３，２２ 導電層（第１の導電層）
４，２４ ループ状スロット
５，２５ 無給電素子
６，２８ 給電ライン
７，２６ 漏れ電流抑制用スリット
８ 誘電体基板（第２の誘電体基板）
９ 導電層（第２の導電層）
１０，３０ スリット
１１，２７ 給電ケーブル
２０ アレーアンテナ装置
２３ スリット
２９ 給電点
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無指向性アンテナ装置及びアレーアンテナ装置に関し、さらに詳細には、例えば、移動通信システムに用いられるループスロットアンテナ装置及びループスロット・アレーアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、移動通信システムに用いられるアンテナとして、水平面内の指向性が無指向性である垂直偏波アンテナが使用されている。従来の水平面内無指向性アンテナにおいて、特に細径（外径が小さいこと）を目的としたものとしては、ループスロットアンテナが挙げられる。
ループスロットアンテナは、誘電体基板のグランド面に矩形あるいは長円形のループスロットを形成し、これをマイクロストリップラインで電磁結合給電するように構成されている。スロットの長さは通常、電気長が放射波における中心周波数の約１波長となるように設定される。
【０００３】
また、ループスロットアンテナは、水平面内無指向性を実現するために無給電素子を装荷している。無給電素子としては、誘電体基板を囲む筒状金属体が用いられているもの（例えば、特許文献１参照）や、誘電体基板を挟む２枚の板状金属板が用いられているもの（例えば、特許文献２参照）などがある。
【０００４】
しかしながら、これら従来の無給電素子付きループスロットアンテナでは、電圧定在波比（Ｖ．Ｓ．Ｗ．Ｒ．）の周波数帯域が狭く、特に移動通信に使用する周波数帯域で必要な利得が得られないという問題がある。ループスロットや無給電素子のサイズを調整してもこの問題の解消は困難であった。無給電素子については、従来、０．４波長程度の長さが採用されている。なぜなら、従来の無給電素子の構造においては、無給電素子の長さを約０．４波長より大きくすると素子として動作しないからである。約０．４波長という長さは、半波長ダイポールよりも短い長さであるため、得られるアンテナ利得が低い。しかしながら、従来の無給電素子の構造においては、前述のように無給電素子の長さに制限があるため、利得を増加させることを目的として、無給電素子の素子サイズを最適化することは難しいという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−５５０２５号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】横尾、新井、「周波数共用無指向性ループスロットアンテ」、電子情報通信学会論文誌、（社）電子情報通信学会、2005年、Vol.J88-B No.9、p.1718-1727
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記に鑑みて本発明は、無給電素子についてその素子長の最適化を容易にし、従来よりも広帯域、高利得な無指向性アンテナ装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、無指向性アンテナ装置に係るものであり、上記目的を達成するために、一方の表面に第１の導電層を備える第１の誘電体基板と、前記第１の導電層に形成されたループ状スロットと、前記第１の誘電体基板の他方の表面において、前記ループ状スロットの内側まで延びる給電ラインを有する給電回路と、前記第１の導電層における前記ループ状スロットに囲まれていない部分から構成された接地導体と、前記第１の誘電体基板を挟むように配設した無給電素子とを備え、前記無給電素子は、その長さ方向における中心部にて分割されている。
【０００９】
一例として、前記無給電素子は、第２の誘電体基板と該第２の誘電体基板に積層された第２の導電層とを備え、前記第２の導電層に、前記第２の誘電体基板の幅方向に延びるスリットを形成することによって、前記無給電素子をその長さ方向における中心部にて分割している。
【００１０】
前記第１の誘電体基板は、前記第１の導電層に形成された漏れ電流抑制用スリットを備え、前記漏れ電流抑制用スリットは、前記第１の誘電体基板の長さ方向に延びる第１のスリット部分と、該第１のスリット部分と所定の距離離れて、前記誘電体基板の長さ方向に延びる第２のスリット部分とを備えるように構成しても良い。
【００１１】
例えば、前記漏れ電流抑制用スリットは、前記第１の誘電体基板の幅方向の位置において、前記ループ状スロットと前記給電ラインの少なくとも一部との間に配置されている。
【００１２】
前記給電ラインと前記漏れ電流抑制用スリットが交差しないように、前記給電ラインが、前記第１のスリット部分と前記第２のスリット部分との間に延びているように構成されている。
【００１３】
一例として、前記給電ラインは、前記ループ状スロットに向かって、前記第１の誘電体基板の幅方向に延びると共に、前記第１のスリット部分と前記第２のスリット部分との間に延びるライン部分を備え、前記誘電体基板の長さ方向において、前記接地導体の一方の端部から前記ライン部分までの前記接地導体の長さは、その電気長が放射波における中心周波数の１／４波長又は約１／４波長である。
【００１４】
本発明は、その一態様において、前述した無指向性アンテナ装置を複数個多段に構成したアレーアンテナ装置である。
【００１５】
本明細書及び請求の範囲において、「スリット」とは、細い隙間、溝、細長い切り口等の一般的な意味を有する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る無指向性アンテナ装置では、無給電素子を長さ方向における中心部にて分割している。分割によって無給電素子は２つの部分に分かれる。この２つの部分間の電気的結合量をある程度保つことで、分割した無給電素子を一つの素子として機能させている。そして、この２つの部分間の距離を大きくして、電気的結合量を低下させると、無給電素子の素子長を長くすることができる。このように、本発明に係る無指向性アンテナ装置では、分割した２つの部分間の距離に応じて電気的結合量が変化するので、無給電素子の素子長の調整が可能となり、素子サイズの最適化が容易になっている。
【００１７】
そして、無給電素子の素子長を従来よりも長く構成することにより、従来よりもアンテナが広帯域化される。さらに、無給電素子の素子長を長くすることによって、波源長が長くなるため、指向性が絞られて利得が増加することになる。このように本発明によって、従来よりも広帯域、高利得な無指向性アンテナ装置が実現している。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１の実施形態に係る無指向性アンテナ装置の斜視図である。
【図２】第１の実施形態に係る誘電体基板の平面図である。
【図３】第１の実施形態に係る誘電体基板の断面図（図２におけるＡ−Ａ線断面図）である。
【図４】第１の実施形態に係る無給電素子の断面図（図１におけるＢ−Ｂ線断面図）である。
【図５】第１の実施形態における、電圧定在波比と周波数帯域の関係を示すグラフである。
【図６】第１の実施形態における、アンテナの指向特性図である。
【図７】第２の実施形態に係るアレーアンテナ装置の斜視図である。
【図８】図７における、Ｃ部分拡大図である。
【図９】（Ａ）第２の実施形態に係る誘電体基板の第１の表面側を示す模式図である。（Ｂ）第２の実施形態に係る誘電体基板の第２の表面側を示す模式図である。
【図１０】従来技術における、電圧定在波比と周波数帯域の関係を示すグラフである。
【図１１】従来技術における、アンテナの指向特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を添付の図により説明する。図１に第１の実施形態に係る無指向性アンテナ装置１の斜視図を模式的に示す。本実施形態に係る無指向性アンテナ装置１は、誘電体基板２に導電層３を積層して、この導電層３にループ状スロット４を形成した一次放射素子を有し、誘電体基板２を間に挟んで２枚の無給電素子５を備えている。
【００２０】
図２にループ状スロット４が形成された誘電体基板２の平面図を模式的に示し、図３に図２におけるＡ−Ａ線断面図を示す。誘電体基板２は薄型の矩形誘導体基板であり、一例として、比誘電率（εr）が約２．６、長さが２５０ｍｍ、幅が３５ｍｍである。誘電体基板２の一方の表面（以下、第１の表面という）には導電層３として金属薄膜（例えば、銅箔）が積層されている。この金属薄膜を写真エッチング法等にて処理することによって、誘電体基板２の第１の表面に、放射素子としてのループ状スロット４を形成している。本実施形態においては、ループ状スロット４を矩形に形成し、その周囲長を０．６〜１波長としている。
導電層３は、ループ状スロット４に囲まれている部分３ａと、ループ状スロット４に囲まれていない部分３ｂを有している。導電層部分３ｂは接地導体を構成している。
【００２１】
誘電体基板２の他方の表面（以下、第２の表面という）にも、第１の表面と同様に導電層として金属薄膜（例えば、銅箔）が積層されている。この銅箔を写真エッチング法等にて処理して、給電回路を形成している。給電回路は、給電ケーブル１１からループスロットアンテナに給電するために、給電ライン６を備える。給電ライン６と接地導体３ｂによってマイクロストリップラインが構成されている。給電ライン６は、ループ状スロット４の内側まで延びて、電磁結合給電している。
【００２２】
本実施形態においては図２に示すように、ループ状スロット４は、誘電体基板２の右側寄りに位置している。給電ライン６は、誘電体基板２の第２の表面において、第１の表面側に配置された給電ケーブル１１の端部から誘電体基板２の長さ方向に延びる第１のライン部分６ａと、第１のライン部分６ａから連続してループ状スロット４の方に向かって誘導体基板２の幅方向に延びる第２のライン部分６ｂと、第２のライン部分６ｂから連続してループ状スロット４の方に向かって誘導体基板２の長さ方向に延びる第３のライン部分６ｃとを有している。給電ライン６の第１のライン部分６ａは、誘電体基板２の第１の表面方向からみた場合、誘電体基板２の左側寄りに配置されている。
【００２３】
このようなループ状スロット４と給電ライン６の配置は、後述するように、無指向性アンテナ装置１を複数個多段に構成し、トーナメント給電する場合を想定した配置となっている。ループ状スロット４と給電ライン６の配置は図２に示した配置に限定されない。また、給電ケーブル１１の配置も図２に示した配置に限定されない。
【００２４】
本実施形態に係る無指向性アンテナ装置１は、誘電体基板２の第１の表面において、漏れ電流抑制用スリット７を備えている。漏れ電流抑制用スリット７は、誘電体基板２の一方の端部から他方の端部へ向かって、誘電体基板２の長さ方向に延びている。この漏れ電流抑制用スリット７は、ループ状スロットと同様、導電層３を構成する金属薄膜を写真エッチング等することによって形成される。本実施形態において漏れ電流抑制用スリット７は、第１の漏れ電流抑制用スリット部分７ａと第２の漏れ電流抑制用スリット部分７ｂを有している。漏れ電流抑制用スリット７は給電ライン６と交差しないように形成される。したがって、第１の漏れ電流抑制用スリット部分７ａは、誘電体基板２の第１の表面の一方の端部から、第２の表面において給電ライン６の第２のライン部分６ｂが位置する部分の手前まで延びている。第２の漏れ電流抑制用スリット部分７ｂは、誘電体基板２の第１の表面の他方の端部から、第２の表面において給電ライン６の第２のライン部分６ｂが位置する部分の手前まで延びている。
【００２５】
本実施形態において、第１の漏れ電流抑制用スリット部分７ａが形成されている側の誘電体基板２の縁端（すなわち、接地導体３ｂの縁端）から、給電ライン６の第２のライン部分６ｂまでの接地導体面の長さＬは、その電気長が放射波における中心周波数の約１／４波長である。前述のように、漏れ電流抑制用スリット７は給電ライン６と交差しないように形成されるため、誘電体基板２の第１の表面の一方の端部から延びる第１の漏れ電流抑制用スリット部分７ａの長さも約１／４波長になる。誘電体基板２の長さ方向において、第１の漏れ電流抑制用スリット部分７ａと第２の漏れ電流抑制用スリット部分７ｂとの間隔は、一例として８ｍｍである。
【００２６】
板状の無給電素子５は、誘電体基板２の第１の表面側と第２の表面側にそれぞれ１枚ずつ、誘電体基板２を挟み込むように、かつ、誘電体基板２と平行に対向して配設されている。これらの無給電素子５は、図示しない適当な絶縁部材によって、誘電体基板２と連結されている。
図４に無給電素子５の模式的断面図（図１におけるＢ−Ｂ線断面図）を示す。本実施形態において無給電素子５は板状に形成されていて、誘電体基板８に導電層９としての金属薄膜（例えば、銅箔）を積層して構成している。一例として、誘電体基板８の比誘電率（εr）は約２．６、幅は３０ｍｍ、そして長さは、後述するように、従来の素子長よりも長い１７７ｍｍ（０．５波長）である。
【００２７】
本実施形態において、導電層９は、誘電体基板８の表面のうち、外側の表面（すなわち、ループ状スロット４が形成された誘電体基板２に向かい合わない方の表面）にのみ積層している。なお、これは、無給電素子５を誘電体基板２に取り付け易いように考慮したものであって、導電層９は誘電体基板８の表面のどちら側に積層してもよい。この導電層９を写真エッチング等することによって、無給電素子５の長さ方向における中心部において、無給電素子５の幅方向に延びるスリット１０を形成している。
【００２８】
このスリット１０によって、無給電素子５は、その長さ方向における中心部にて分割されている。本発明に係る無給電素子５では、素子を分割し、分割部分の電気的結合量をある程度保つことで、一つの素子として機能させている。ここで、スリット１０のスリット幅を大きくして電気的結合量を低下させれば、無給電素子の素子長を長くすることが可能である。前述のように、従来の無給電素子の構造においては、その電気長が０．４波長を超えると素子として機能しないという問題があった。しかしながら、本発明に係る無給電素子５では、電気的には０．４波長の素子と同じ共振周波数を０．４波長より長い素子によって得ることができる。なお、分割部分の電気的結合が少なくなり過ぎると、アンテナ素子の特性が悪化するため、スリット１０のスリット幅は１〜２ｍｍ程度が望ましい。
【００２９】
本実施形態における無指向性アンテナ装置１においては、給電ケーブル１１が給電ライン６の端部に接続されて、励振電力が給電され、それによって、一次放射素子が励振される。そして、この放射素子から放射された電磁波によって、無給電素子５の外側表面（導電層９）に高周波電流が誘起され、その結果、無給電素子５からの放射が行なわれる。
【００３０】
この無指向性アンテナ装置１の特徴の一つは、前述のように、無給電素子５をその長さ方向における中心部にて分割したことである。以下、従来技術と比較しながら、無指向性アンテナ装置１の利点について述べる。
まず、前述のように、スリット１０のスリット幅によって電気的結合量が変化するので、無給電素子５の素子長の調整が可能となり、素子サイズの最適化が容易である。これにより、前述のように、無給電素子の素子長を従来よりも長く構成することができる。
【００３１】
無給電素子の素子長を従来よりも長く構成することによって、無指向性アンテナ装置１は従来アンテナよりも広帯域化することが可能である。図１０は、従来のループスロットアンテナ装置における、電圧定在波比（Ｖ．Ｓ．Ｗ．Ｒ．）と周波数帯域の関係を示すグラフである。この従来のループスロットアンテナ装置は、本発明と同様に、板状の２枚の無給電素子を備えており、無給電素子の素子長は１３０ｍｍ（０．３７波長）である。図１０に示すように、電圧定在波比２以下の周波数帯域幅は比帯域５パーセントと狭い。
【００３２】
これに対して、本実施形態の無指向性アンテナ装置１における、電圧定在波比（Ｖ．Ｓ．Ｗ．Ｒ．）と周波数帯域の関係を示すグラフを図５に示す。無指向性アンテナ装置１における無給電素子５の素子長は１７７ｍｍ（０．５波長）である。図５に示すように、電圧定在波比２以下の周波数帯域幅は比帯域７パーセントとなり、図１０に示す従来例よりも広帯域化を実現している。これは、無給電素子５の素子長が増加したことによってアンテナの体積（又は容積）が増加したことに起因している。
さらに、無指向性アンテナ装置１においては、無給電素子の素子長を長くすることによって、波源長を長くすることができる。波源長が長くなると指向性が絞られるため、その分、従来アンテナよりも利得が増加する。
【００３３】
次に、本発明のもう一つの特徴である漏れ電流抑制用スリット７について、その利点を説明する。スロットアンテナは、本来、漏れ電流抑制のために十分な広さの接地導体が必要なアンテナである。しかしながら、アンテナを細径化すると接地導体の面積が狭くなってしまう。接地導体は、誘電体基板上への漏れ電流を抑える役目を持つので、上記面積の減少は、漏れ電流の増加を招く。漏れ電流抑制用スリット７はこの問題を解消するために設けられている。
【００３４】
説明のために図２において、漏れ電流抑制用スリット７の左側を給電回路側と呼び、漏れ電流抑制用スリット７の右側をループ状スロット側と呼ぶ。
本実施形態においては、漏れ電流抑制用スリット７によって、基板幅の約３／４がループ状スロット側、残りの約１／４が給電回路側に振り分けられている。
図２に示すように、ループ状スロット４の周辺から発生する漏れ電流ｉ1は、第１の漏れ電流抑制用スリット部分７ａと第２の漏れ電流抑制用スリット部分７ｂとの間の導電層３ｂを介して給電回路側に流れ込む。また、ループ状スロット４の周辺から発生して、接地導体３ｂの下方縁端まで流れ、反射して戻ってくる漏れ電流ｉ２も存在する。この漏れ電流ｉ２も導電層３ｂを介して給電回路側に流れ込む。ここで、前述のように、接地導体面の長さＬは約１／４波長である。したがって、第１の漏れ電流抑制用スリット部分７ａと第２の漏れ電流抑制用スリット部分７ｂとの間の導電層３ｂにおいて、漏れ電流ｉ１と漏れ電流ｉ２とが互いに逆相となるため、互いに打ち消しあって、ループ状スロット側から給電回路側に流れ込む漏れ電流が減少する。これにより、全体として誘電体基板２への漏れ電流も減少することになる。さらに、ループ状スロット側から給電回路側に流れ込む漏れ電流が減少することにより、給電回路側に設けられた給電ケーブル１１への漏れ電流も減少することになる。
【００３５】
無指向性アンテナ装置１において、無給電素子５の素子長を従来よりも長く構成することに加えて、上記漏れ電流抑制用スリット７を設けることにより生じる利点は、以下に示す指向特性図からも明らかである。
図１１は、従来のループスロットアンテナ装置における、アンテナの水平面内及び垂直面内指向特性図である。この従来のループスロットアンテナ装置は、従来構成による２枚の無給電素子を備えており、無給電素子の素子長は１３０ｍｍ（０．３７波長）である。無指向性アンテナ装置１と同様、ループ状スロットが形成された誘電体基板の給電回路側に、給電ケーブルが設置されている。図１１に示すように、従来のループスロットアンテナでは、給電ケーブルの影響によって、アンテナ指向性の水平面については偏差が大きくなっている。また、給電ケーブル及び誘電体基板上への漏れ電流の影響によって、垂直面については計算上得られるべき８の字型パターンに崩れを生じている。
【００３６】
これに対して、本実施形態の無指向性アンテナ装置１における、アンテナの水平面内及び垂直面内指向特性を図６に示す。無指向性アンテナ装置１における無給電素子５の素子長は前述のように、１７７ｍｍ（０．５波長）である。図６に示すように、無指向性アンテナ装置１によれば、アンテナ指向性における水平面の偏差が少なくなっている。このことから、アンテナ指向性に対する給電ケーブル１１の影響が減少していることが分かる。これは、無給電素５の素子長が従来よりも長くなったことにより、無給電素子５が給電ケーブル１１を覆う面積が増加したからである。また、図６に示すように、無指向性アンテナ装置１では、垂直面について崩れのない８の字型パターンが得られている。このことから、給電ケーブル１１及び誘電体基板２への漏れ電流の影響が抑制されていることが分かる。これは、前述のように、漏れ電流抑制用スリット７によって、給電回路側へ流れ込む漏れ電流が抑制されたからである。
【００３７】
図７に第２の実施形態に係るアレーアンテナ装置２０の斜視図を模式的に示す。アレーアンテナ装置２０は、第１の実施形態に係る無指向性アンテナ装置１を垂直方向に複数個多段配列したものである。このように、無指向性アンテナ装置１を垂直方向にアレー配列することによって、さらに高利得なアンテナが構成される。アレーアンテナ装置２０は、連続した１枚の誘電体基板２１の表面上に導電層２２を形成し、この導電層２２の幅方向に形成したスリット２３によって、各アンテナ間を区切っている。このスリット２３は、第１の実施形態において説明したように、接地導体面の長さＬ（図２参照）が、放射波における中心周波数の約１／４波長となる位置に設けられている。
【００３８】
図８に図７のＣ部分拡大図を示す。誘電体基板２１、導電層２２、ループ状スロット２４、無給電素子２５、漏れ電流抑制用スリット２６、給電ライン２８は、それぞれ、第１の実施形態における、誘電体基板２、導電層３、ループ状スロット４、無給電素子５、漏れ電流抑制用スリット７、給電ライン６と対応している。図８に図示した誘電体基板２１の第１の表面側を図９（Ａ）に、第２の表面側を図９（Ｂ）にそれぞれ示す。図９（Ａ）に示すように、誘電体基板２１の第１の表面側において、第１の漏れ電流抑制用スリット部分２６ａと第２の漏れ電流抑制用スリット部分２６ｂとが、それぞれ、スリット２３と連続して形成されている。これらのスリットは写真エッチング法等によって、導電層２２上に同時に形成される。なお、図９（Ａ）に示すように、アレーアンテナ装置２０においては、１つのアンテナ素子の第２の漏れ電流抑制用スリット部分２６ｂの上端は、そのアンテナ素子の上側に位置するアンテナ素子の第１の漏れ電流抑制用スリット部分２６ａの下端と連続して形成されている。
【００３９】
説明のために、図９（Ａ）において、漏れ電流抑制用スリット２６の左側を給電回路側と呼び、漏れ電流抑制用スリット２６の右側をループ状スロット側と呼ぶ。
給電回路側には、給電ケーブル２７が誘電体基板２１の長さ方向に沿って配置されている。本実施形態においてはアンテナをアレー化しているため、省スペースの点からも、給電ケーブル２７を誘電体基板２１に密着するように配置することになる。図９（Ｂ）に示すように、誘電体基板２１の第２の表面には給電ライン２８が形成されていて、給電ライン２８は、給電点２９を有している。給電ケーブル２７は、誘電体基板２１の第１の表面側において、誘電体基板２１の一方の端部から給電点２９まで延び、誘電体基板２１を介して、給電点２９に励振電力を給電している。
【００４０】
給電点２９からは、図７において上側に図示された３素子に給電される。図７において下側に図示された２素子については、図示しない他の一つの給電点から給電される。上側に図示された３素子と同様に、誘電体基板２１の一方の端部から図示しない給電点に給電するように図示しない給電ケーブルを配置している。このように、本実施形態において、アレーアンテナ装置２０は、同一の給電点から複数のアンテナ素子に給電するトーナメント給電方式を採用している。
【００４１】
図８に示すように、給電ライン２８は、誘電体基板２１の幅方向に折り返してループ状スロットの内側に誘電体基板２１を介して延びている部分を除いて、漏れ電流抑制用スリット２６の左側に位置している（なお、図８においては、給電ケーブル２７の図示を省略している）。
したがって、給電ケーブル２７と給電ライン２８の大部分は、漏れ電流抑制用スリット２６によって区切られた給電回路側に位置することになる。
図９（Ａ）に示す漏れ電流抑制用スリット部分２６ａ,２６ｂは、第１の実施形態における漏れ電流抑制用スリット部分７ａ,７ｂに対応している。第１の漏れ電流抑制用スリット部分２６ａと第２の漏れ電流抑制用スリット部分２６ｂとの間において、ループ状スロット側から給電回路側に流れ込む漏れ電流が減少するため、給電ケーブル２７及び誘電体基板２１への漏れ電流が抑制されている。
【００４２】
無給電素子２５は、第１の実施形態における無給電素子５（図４参照）と同様に、その長さ方向における中央にて、幅方向に延びるスリット３０によって分割されている。この無給電素子２５においても、従来の無給電素子より素子長を長くすることが可能である。
この無給電素子２５と漏れ電流抑制用スリット２６によって、アレーアンテナ装置２０は、第１の実施形態における無指向性アンテナ装置１について前述した利点と同様の利点を有する。
【００４３】
また、アンテナのアレー化に際しては、給電ケーブルを誘電体基板の接地導体側表面における給電回路側に、誘電体基板に密着するように配置することになる。第１の実施形態において説明したように、無給電素子及び漏れ電流抑制用スリットにより、アンテナの指向性における給電ケーブルの影響と、給電ケーブル及び誘電体基板上への漏れ電流の影響とが抑制される。したがって同様に、アレーアンテナ装置２０においても、アンテナ指向性におけるこれらの悪影響を排除することができる。このように、本発明に係る無指向性アンテナ装置はアレー化に適したアンテナ装置を実現している。
【符号の説明】
【００４４】
１ 無指向性アンテナ装置
２，２１ 誘電体基板（第１の誘電体基板）
３，２２ 導電層（第１の導電層）
４，２４ ループ状スロット
５，２５ 無給電素子
６，２８ 給電ライン
７，２６ 漏れ電流抑制用スリット
８ 誘電体基板（第２の誘電体基板）
９ 導電層（第２の導電層）
１０，３０ スリット
１１，２７ 給電ケーブル
２０ アレーアンテナ装置
２３ スリット
２９ 給電点
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の表面に第１の導電層を備える第１の誘電体基板と、
前記第１の導電層に形成されたループ状スロットと、
前記第１の誘電体基板の他方の表面において、前記ループ状スロットの内側まで延びる給電ラインを有する給電回路と、
前記第１の導電層における前記ループ状スロットに囲まれていない部分から構成された接地導体と、
前記第１の誘電体基板を挟むように配設した無給電素子と
を備え、
前記無給電素子は、その長さ方向における中心部にて分割されている、無指向性アンテナ装置。
【請求項２】
前記無給電素子は、第２の誘電体基板と該第２の誘電体基板に積層された第２の導電層とを備え、
前記第２の導電層に、前記第２の誘電体基板の幅方向に延びるスリットを形成することによって、前記無給電素子をその長さ方向における中心部にて分割していることを特徴とする、請求項１に記載の無指向性アンテナ装置。
【請求項３】
前記第１の誘電体基板は、前記第１の導電層に形成された漏れ電流抑制用スリットを備え、
前記漏れ電流抑制用スリットは、前記第１の誘電体基板の長さ方向に延びる第１のスリット部分と、該第１のスリット部分と所定の距離離れて、前記誘電体基板の長さ方向に延びる第２のスリット部分とを備えることを特徴とする、請求項１又は２に記載の無指向性アンテナ装置。
【請求項４】
前記漏れ電流抑制用スリットは、前記第１の誘電体基板の幅方向の位置において、前記ループ状スロットと前記給電ラインの少なくとも一部との間に配置されていることを特徴とする、請求項３に記載の無指向性アンテナ装置。
【請求項５】
前記給電ラインと前記漏れ電流抑制用スリットが交差しないように、前記給電ラインが、前記第１のスリット部分と前記第２のスリット部分との間に延びていることを特徴とする、請求項３又は４に記載の無指向性アンテナ装置。
【請求項６】
前記給電ラインは、前記ループ状スロットに向かって、前記第１の誘電体基板の幅方向に延びると共に、前記第１のスリット部分と前記第２のスリット部分との間に延びるライン部分を備え、前記誘電体基板の長さ方向において、前記接地導体の一方の端部から前記ライン部分までの前記接地導体の長さは、その電気長が放射波における中心周波数の１／４波長又は約１／４波長であることを特徴とする、請求項３〜５のいずれか１項に記載の無指向性アンテナ装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の無指向性アンテナ装置を複数個多段に構成したことを特徴とする、アレーアンテナ装置。
【請求項１】
一方の表面に第１の導電層を備える第１の誘電体基板と、
前記第１の導電層に形成されたループ状スロットと、
前記第１の誘電体基板の他方の表面において、前記ループ状スロットの内側まで延びる給電ラインを有する給電回路と、
前記第１の導電層における前記ループ状スロットに囲まれていない部分から構成された接地導体と、
前記第１の誘電体基板を挟むように配設した無給電素子と
を備え、
前記無給電素子は、その長さ方向における中心部にて分割されている、無指向性アンテナ装置。
【請求項２】
前記無給電素子は、第２の誘電体基板と該第２の誘電体基板に積層された第２の導電層とを備え、
前記第２の導電層に、前記第２の誘電体基板の幅方向に延びるスリットを形成することによって、前記無給電素子をその長さ方向における中心部にて分割していることを特徴とする、請求項１に記載の無指向性アンテナ装置。
【請求項３】
前記第１の誘電体基板は、前記第１の導電層に形成された漏れ電流抑制用スリットを備え、
前記漏れ電流抑制用スリットは、前記第１の誘電体基板の長さ方向に延びる第１のスリット部分と、該第１のスリット部分と所定の距離離れて、前記誘電体基板の長さ方向に延びる第２のスリット部分とを備えることを特徴とする、請求項１又は２に記載の無指向性アンテナ装置。
【請求項４】
前記漏れ電流抑制用スリットは、前記第１の誘電体基板の幅方向の位置において、前記ループ状スロットと前記給電ラインの少なくとも一部との間に配置されていることを特徴とする、請求項３に記載の無指向性アンテナ装置。
【請求項５】
前記給電ラインと前記漏れ電流抑制用スリットが交差しないように、前記給電ラインが、前記第１のスリット部分と前記第２のスリット部分との間に延びていることを特徴とする、請求項３又は４に記載の無指向性アンテナ装置。
【請求項６】
前記給電ラインは、前記ループ状スロットに向かって、前記第１の誘電体基板の幅方向に延びると共に、前記第１のスリット部分と前記第２のスリット部分との間に延びるライン部分を備え、前記誘電体基板の長さ方向において、前記接地導体の一方の端部から前記ライン部分までの前記接地導体の長さは、その電気長が放射波における中心周波数の１／４波長又は約１／４波長であることを特徴とする、請求項３〜５のいずれか１項に記載の無指向性アンテナ装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の無指向性アンテナ装置を複数個多段に構成したことを特徴とする、アレーアンテナ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−４９８６５（Ｐ２０１２−４９８６５Ａ）
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９０７１５（Ｐ２０１０−１９０７１５）
【出願日】平成２２年８月２７日（２０１０．８．２７）
【出願人】（０００２１７６５３）電気興業株式会社 (105)
【出願人】（０００２０８８９１）ＫＤＤＩ株式会社 (2,700)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２７日（２０１０．８．２７）
【出願人】（０００２１７６５３）電気興業株式会社 (105)
【出願人】（０００２０８８９１）ＫＤＤＩ株式会社 (2,700)
【Ｆターム（参考）】
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