JP2001244731A - アンテナ装置及びこれを用いたアレーアンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 給電線路からの放射モードの影響で、放射パ
ターンが非対称となったり、交差偏波が増大するという
課題があった。 【解決手段】 地導体と、地導体の上方に多くとも略１
／８波長離して設けた第１線状アンテナと、この第１線
状アンテナに給電し、地導体の上方に第１線状アンテナ
までの長さだけ露出する給電線路と、第１線状アンテナ
と略同一の共振周波数を有し、この第１線状アンテナと
略平行になるようにその上方の地導体から略１／４波長
離した位置に設けられ、第１線状アンテナからの電磁界
的作用を受けて励振する無給電の第２線状アンテナとを
備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は交差偏波が小さく
対称性のよい放射パターンで広帯域特性を有するアンテ
ナ装置及びこれを用いたアレーアンテナに関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】移動通信の基地局アンテナでは、通信品
質を改善するためにダイバーシチ受信が採用されてい
る。このようなダイバーシチブランチ構成法としては、
スペースダイバーシチがよく用いられるが、２つのアン
テナをある一定の間隔以上離して設置しなければなら
ず、アンテナ設置空間が大きいという欠点がある。ま
た、設置空間の小さいダイバーシチブランチとしては、
異偏波間の多重伝搬特性を利用した偏波ダイバーシチが
有効であり、垂直偏波を有するアンテナと水平偏波を有
するアンテナをそれぞれ構成することで実現できる。さ
らに、レーダ用アンテナにおいて両偏波を利用すること
で、偏波によるレーダ断面積の差から物体を識別するポ
ラリメトリが実現できる。

【０００３】上記のような偏波ダイバーシチ、或いはポ
ラリメトリを実現するためには、交差偏波特性の優れた
アンテナが要求される。このようなアンテナ素子として
ダイポールアンテナがよく用いられる。図８は基地局ア
ンテナ等に用いられる従来のダイポールアンテナの構成
を示す斜視図である。図において、１００は誘電体基板
４００が立設している地導体、２００は誘電体基板４０
０上に形成されたダイポールアンテナ、３００はダイポ
ールアンテナ２００を給電する給電線路、４００は誘電
体基板である。

【０００４】次に概要について説明する。ダイポールア
ンテナは比較的広帯域な特性を有しており、その帯域幅
は１０％以上得られるが、この帯域を得るためには地導
体からダイポールアンテナまでの高さを使用波長の約１
／４（１／４波長）以上にする必要がある。この地導体
からダイポールアンテナまでの高さを低くするとダイポ
ールアンテナは狭帯域になるため、地導体からの間隔は
広帯域特性を得る上で重要である。

【０００５】また、一般的にダイポールアンテナを給電
する給電線路には平行２線或いは同軸線路が用いられ
る。このような平行２線は誘電体基板であるプリント基
板を用いてダイポールアンテナを構成すると半田付けが
不要になり製作しやすいという利点がある。さらに、平
行２線までの給電線の構成は同軸コネクタからマイクロ
ストリップ線路に変換され、このマイクロストリップ線
路から不平衡平衡変換回路（以下、バランと称する）を
介して平行２線に変換される。そして、平行２線からダ
イポールアンテナが励振される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来のアンテナ装置は
以上のように構成されているので、給電線路からの放射
モードの影響で、放射パターンが非対称となったり、交
差偏波が増大するという課題があった。

【０００７】上記課題を具体的に説明すると、平行２線
にはノーマルモードが通常伝達されるが、不平衡線路で
あるマイクロストリップ線路からバランを介して平衡線
路である平行２線に変換されるが、このバランによって
コモンモードが発生する。このようなバランは動作する
周波数帯域に制限があり、また、バランの変換性能にも
限界がある。特に広帯域化、或いは小型化が要求される
場合、バランは理想的な励振ができなくなる。つまり、
平行２線に同相の電流が流れるコモンモードが発生す
る。このようなコモンモードによる電流は伝送されず、
放射されるモードであるために給電線路から放射されて
しまう。この放射モードはモノポールアンテナと同様な
放射パターンになるため、ダイポールアンテナからの放
射モードと重畳されると放射パターンが合成されてしま
うので、非対称な放射パターンになり、また、主偏波以
外の交差偏波が増大する。

【０００８】さらに、従来のアンテナ装置をアンテナ素
子として複数個配列して構成したアレーアンテナでは、
上記給電線路に流れるコモンモードの電流による放射モ
ードの影響が素子間結合によってさらに大きくなり、放
射特性が劣化するという課題があった。

【０００９】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、交差偏波が小さく、対称性のよい
放射パターン及び広帯域特性を有するアンテナ装置を得
ることを目的とする。

【００１０】また、この発明は素子間結合による給電線
路からの放射モードの影響を低減したアレーアンテナを
得ることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明に係るアンテナ
装置は、地導体と、地導体の上方に多くとも略１／８波
長離して設けた第１線状アンテナと、この第１線状アン
テナに給電し、地導体の上方に第１線状アンテナまでの
長さだけ露出する給電線路と、第１線状アンテナと略同
一の共振周波数を有し、この第１線状アンテナと略平行
になるようにその上方の地導体から略１／４波長離した
位置に設けられ、第１線状アンテナからの電磁界的作用
を受けて励振する無給電の第２線状アンテナとを備える
ものである。

【００１２】この発明に係るアンテナ装置は、第２線状
アンテナの素子長より短く、この第２線状アンテナと略
平行になるように略１／８波長から略１／４波長離して
設けられ、第２線状アンテナからの電磁界的作用を受け
て励振する無給電の第３線状アンテナを少なくとも１つ
備えるものである。

【００１３】この発明に係るアンテナ装置は、第２線状
アンテナより高い共振周波数を有し、この第２線状アン
テナと略平行になるように、その上方の極近傍に設けら
れ、第２線状アンテナからの電磁界的作用を受けて励振
する無給電の第４線状アンテナを少なくとも１つ備える
ものである。

【００１４】この発明に係るアンテナ装置は、地導体
と、地導体の上方に多くとも略１／８波長離して設けた
第１線状アンテナと、この第１線状アンテナに給電し、
地導体の上方に第１線状アンテナまでの長さだけ露出す
る給電線路と、第１線状アンテナと略同一の共振周波数
を有し、この第１線状アンテナからの電磁界的作用を受
けて励振する無給電の線状アンテナであって、第１線状
アンテナと略平行になるように、その上方の地導体から
略１／４波長離した位置で第１線状アンテナに対して略
対称となるように、少なくとも２つ設けた第５線状アン
テナとを備えるものである。

【００１５】この発明に係るアンテナ装置は、給電を受
ける第１線状アンテナより無給電の線状アンテナを太く
したものである。

【００１６】この発明に係るアンテナ装置は、無給電の
線状アンテナを、その中心に対して略対称となるように
両端を地導体側に折り曲げたものである。

【００１７】この発明に係るアンテナ装置は、線状アン
テナ及び給電線路を誘電体基板上に一体形成するもので
ある。

【００１８】この発明に係るアレーアンテナは、請求項
１から請求項７のうちのいずれか１項記載のアンテナ装
置を複数個配列してなるものである。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１によるア
ンテナ装置の構成を示す斜視図である。図において、１
は地導体、２は地導体１の上方に略１／８波長若しくは
それ以下だけ離して設けた第１のダイポールアンテナ
（第１線状アンテナ）で、誘電体基板４の裏面に形成し
た第１のダイポールアンテナ２を破線で示している。３
は第１のダイポールアンテナ２を給電する給電線路であ
り、地導体１の上方に第１のダイポールアンテナ２まで
の長さだけ露出している。４は誘電体基板で、第１のダ
イポールアンテナ２、第２のダイポールアンテナ５、及
び給電線路３が一体に形成されている。５は第１のダイ
ポールアンテナ２と略同一の共振周波数を有し、第１の
ダイポールアンテナ２と略平行になるように、その上方
に地導体１から略１／４波長離れた位置に設けられ、第
１のダイポールアンテナ２からの電磁界的作用を受けて
励振する無給電の第２のダイポールアンテナ（第２線状
アンテナ）である。

【００２０】次に概要について説明する。ダイポールア
ンテナで広帯域な特性を得るためには、地導体からダイ
ポールアンテナまでの距離を約１／４波長以上にする必
要がある。このため、ダイポールアンテナに給電する給
電線路、例えば平行２線を少なくとも約１／４波長分は
地導体上に露出させなければならない。しかしながら、
平行２線のコモンモードによる放射は、その長さが長く
なるにつれて放射量が大きくなる。このように地導体上
に露出させる給電線路はできるだけ短くすることが望ま
しい。

【００２１】そこで、本願発明のアンテナ装置では地導
体１の近傍（多くとも略１／８波長程度）に第１のダイ
ポールアンテナ２を配置することで、地導体１上に露出
する給電線路３を短くしている。しかしながら、単に地
導体１上に露出する給電線路３を短くするだけでは帯域
特性が狭帯域になってしまう。このため、この実施の形
態１によるアンテナ装置では給電を受けている第１のダ
イポールアンテナ２と無給電の第２のダイポールアンテ
ナ５との共振周波数をほぼ一致させて、第１のダイポー
ルアンテナ２の上方に地導体１から約１／４波長離して
無給電の第２のダイポールアンテナ５を設置する。この
ようにすることで、第１のダイポールアンテナ２と第２
のダイポールアンテナ５との電磁界的な結合を利用する
ことで広帯域化を図っている。つまり、給電を受ける第
１のダイポールアンテナ２からの電磁界的作用により、
地導体１の上方に略１／４波長離れた位置に設けた無給
電の第２のダイポールアンテナ５が励振して共振状態と
なるので、給電を受けるダイポールアンテナを地導体１
の上方に略１／４波長離れた位置に設けた場合と比較し
て、広帯域の帯域特性を示すようになる。これを定量的
に示したのが図２である。以下、この図２を用いて本願
発明の構成とすることによる広帯域化について説明す
る。

【００２２】図２は本願発明の最も簡略された構成であ
る実施の形態１によるアンテナ装置及びその他の構成に
おける正規化周波数に対する反射減衰量を示すグラフ図
であり、実施の形態１によるアンテナ装置の原理を確認
するために、無給電のダイポールアンテナ（第２のダイ
ポールアンテナ５）を有するか否かに対する反射減衰量
特性を示している。図において、黒塗りの四角記号のプ
ロットで表した曲線は地導体の上方に約１／４波長離れ
た位置に給電を受けるダイポールアンテナを配置した
（従来のアンテナ装置）場合の特性、黒塗りの丸記号の
プロットで表した曲線は地導体の上方に約１／８波長離
れた位置に給電を受けるダイポールアンテナを配置した
場合の特性で、黒塗りの三角記号のプロットで表した曲
線は地導体の上方に約１／４波長離れた位置に無給電の
ダイポールアンテナを配置し、且つ地導体の上方に約１
／８波長離れた位置に給電を受けるダイポールアンテナ
を配置した実施の形態１によるアンテナ装置の特性であ
る。ここで、反射減衰量とはアンテナ装置から放射させ
ずに給電点に反射させた場合の放射量に相当するもの
で、反射減衰量（絶対値）が大きいほどそのアンテナ装
置は放射量が大きくなる。

【００２３】図２に示すように、無給電ダイポールアン
テナを設けず、給電を受けるダイポールアンテナが地導
体１から約１／８波長分しか離れていない黒塗りの丸記
号のプロットで表した曲線は、基準周波数における反射
減衰量の値が小さくなり、共振できずに放射効率が落ち
ていることが分かる。また、黒塗りの四角記号のプロッ
トで表した従来のアンテナ装置による曲線は基準周波数
において大きな反射減衰量を示すが、黒塗りの三角記号
のプロットで表した実施の形態１によるアンテナ装置の
曲線は、基準周波数だけでなく、その周辺の周波数にお
いても高い反射減衰量を示し、無給電のダイポールアン
テナとして、第２のダイポールアンテナ５を地導体１の
上方に約１／４波長離れた位置に設けることで、大幅な
広帯域化が図られていることが分かる。

【００２４】また、上記のようにダイポールアンテナに
近接して無給電のダイポールアンテナを配置することで
高利得を得る従来のダイポールアンテナとして八木アン
テナがある。この八木アンテナは、例えば内田、虫明
著、「超短波空中線」、生産技術センターに記載されて
おり、その構成としては給電を受けるダイポールアンテ
ナを地導体等に近接させずに使用することができるた
め、地導体との距離を適当に設定することで広帯域なダ
イポールアンテナとして動作させることができる。さら
に、上記給電を受けるダイポールアンテナから約１／４
波長離して無給電のダイポールアンテナを配置し、給電
を受けるダイポールアンテナよりも素子長を短くするこ
とで無給電のダイポールアンテナの位相を遅させる。こ
のようにすることで、無給電のダイポールアンテナの方
向で給電を受けるダイポールアンテナの放射界と位相が
合い、指向性を持たせている。このように八木アンテナ
における無給電のダイポールアンテナは指向性を持たせ
るための構成要素として使用される。これに対して本願
発明のアンテナ装置は、上述したように通常、地導体と
給電ダイポールアンテナとの距離が約１／４波長以下と
なると共振状態にすることができないにもかかわらず、
給電線路からの放射の影響を低減するために多くとも約
１／８波長離れた位置に給電ダイポールアンテナを配置
し、これと地導体から約１／４波長離れた位置に設けた
無給電ダイポールアンテナとの電磁界的な結合を利用す
ることにより共振状態となり、広帯域特性を得るもの
で、上記のような八木アンテナの構成ではこのような広
帯域化を図ることはできない。

【００２５】以上のように、この実施の形態１によれ
ば、地導体１と、地導体１の上方に多くとも略１／８波
長離して設けた第１のダイポールアンテナ２と、この第
１のダイポールアンテナ２に給電し、地導体１の上方に
第１のダイポールアンテナ２までの長さだけ露出する給
電線路３と、第１のダイポールアンテナ２と略同一の共
振周波数を有し、この第１のダイポールアンテナ２と略
平行になるように、その上方の地導体１から略１／４波
長離した位置に設けられ、第１のダイポールアンテナ２
からの電磁界的作用を受けて励振する無給電の第２のダ
イポールアンテナ５とを備えるので、第１のダイポール
アンテナ２に給電する給電線路３の長さを短縮しても広
帯域特性を得ることができるため、給電線路３から放射
量を低減することができる。これにより、対称性のよい
放射パターンが得られるようになり、交差偏波を低減す
ることができる。

【００２６】なお、上記実施の形態１では第１のダイポ
ールアンテナ２を地導体１の上方に略１／８波長離して
給電する例を示したが、１／２０波長程度にしても同様
な特性が得られることを実験により確認している。要す
るに第１のダイポールアンテナ２は極力地導体１付近に
設けてもよく、第２のダイポールアンテナ５の位置を調
整することで広帯域化を図ることができる。

【００２７】実施の形態２．この実施の形態２では給電
を受ける線状アンテナの上方に配置する無給電の線状ア
ンテナを太くして広帯域特性を向上させたものである。

【００２８】図３はこの発明の実施の形態２によるアン
テナ装置の構成を示す斜視図である。図において、５ａ
は第１のダイポールアンテナ２からの電磁界的作用を受
けて励振する無給電の第２のダイポールアンテナ（第２
線状アンテナ）で、第１のダイポールアンテナ２の放射
素子よりも素子の端部が太くなるように構成されてい
る。なお、図１と同一構成要素には同一符号を付して重
複する説明を省略する。

【００２９】次に概要について説明する。上記実施の形
態１と同様に広帯域特性を得るために第２のダイポール
アンテナ５ａは第１のダイポールアンテナ２の上方に地
導体１から約１／４波長離して配置している。このと
き、無給電のダイポールアンテナを太くする（誘電体基
板にプリントしたダイポールアンテナでは、その素子幅
を大きくする）ことによって、さらに広帯域化できるこ
とが実験的にわかっている。そこで、この実施の形態２
では第２のダイポールアンテナ５ａを太くすることで広
帯域化を図っている。特に、図３では第２のダイポール
アンテナ５ａの素子端部をより太くしてボウタイアンテ
ナ状にした例を示しており、このようにすることで、単
に素子を太くする場合より広帯域性を向上させることが
できる。

【００３０】以上のように、この実施の形態２によれ
ば、給電を受ける第１のダイポールアンテナ２より無給
電の第２のダイポールアンテナ５ａを太くしたので、上
記実施の形態１と同様の効果を奏するとともに、さらに
広帯域特性を向上させることができる。

【００３１】なお、上記実施の形態２では無給電ダイポ
ールアンテナを太くする構成を上記実施の形態１に適用
した例を示したが、これに限らず以下の実施の形態に示
す構成に適用しても良い。

【００３２】実施の形態３．この実施の形態３では無給
電の線状アンテナを、その中心に対して略対称となるよ
うに両端を地導体側に折り曲げてカット面によるビーム
幅の差を低減し、通信方向による利得差の発生を低減す
るものである。

【００３３】図４はこの発明の実施の形態３によるアン
テナ装置の構成を示す斜視図である。図において、５ｂ
は中心に対して略対称となるように両端部を地導体１側
に折り曲げた第２のダイポールアンテナ（第２線状アン
テナ）である。なお、図１と同一構成要素には同一符号
を付して重複する説明を省略する。

【００３４】次に概要について説明する。ダイポールア
ンテナの放射パターンはカット面によって異なり、Ｅ面
は８の字型の指向性、Ｈ面は無指向性を示す。つまり、
電界ベクトルを含む面であるＥ面のビーム幅は狭く、磁
界ベクトルを含む面であるＨ面のビーム幅が広い。この
ようなカット面によるビーム幅の差は、全方向と通信を
行うようなアプリケーションの場合、通信方向によって
利得が異なってしまう可能性があり問題となる。この問
題に対してカット面による指向性の差を低減するため
に、ダイポールアンテナの放射パターンをよりブロード
にすることが要求される場合には、Ｅ面のビーム幅を広
げる必要がある。そこで、この実施の形態３では、第２
のダイポールアンテナ５ｂの中心に対して略対称となる
ように両端部を地導体１側に折り曲げる。このようにす
ることで広角方向にも指向性を有するようになり、ブロ
ードな特性が得られる。また、折り曲げ角度を変えるこ
とでＥ面のビーム幅を調整することもできる。

【００３５】以上のように、この実施の形態３によれ
ば、第２のダイポールアンテナ５ｂを中心に対して略対
称となるように両端部を地導体１側に折り曲げること
で、上記実施の形態１と同様の効果を奏するとともに、
Ｅ面のビーム幅を広げることができることから、通信方
向によって利得差が生じることを抑えることができる。
また、傾きの角度を変えることでビーム幅を調整するこ
とができることから、アンテナ装置の使用目的にあうよ
うに最適化するためのパラメータとして利用することが
できる。

【００３６】なお、上記実施の形態３では無給電ダイポ
ールアンテナを折り曲げる構成を上記実施の形態１に適
用した例を示したが、これに限らず他の実施の形態の構
成に適用しても良い。

【００３７】実施の形態４．この実施の形態４では給電
を受ける線状アンテナの上方に無給電の線状アンテナを
配置し、そのさらに上方に導波器として動作する無給電
の線状アンテナを配置することで指向性を向上させたも
のである。

【００３８】図５はこの発明の実施の形態４によるアン
テナ装置の構成を示す斜視図である。図において、６は
第２のダイポールアンテナ５の上方に配置された第３の
ダイポールアンテナ（第３線状アンテナ）である。な
お、図１と同一構成要素には同一符号を付して重複する
説明を省略する。

【００３９】次に概要について説明する。図５の例では
第１のダイポールアンテナ２の上方に地導体１から約１
／４波長の位置に第２のダイポールアンテナ５を配置
し、その上部に第２のダイポールアンテナ５の素子長よ
りも短い第３のダイポールアンテナ６を約１／８波長程
度離して配置する。このようにすることで、第１のダイ
ポールアンテナ２からの電磁的作用を受けて第２のダイ
ポールアンテナ５が励振し、この第２のダイポールアン
テナ５からの電磁的作用を受けて第３のダイポールアン
テナ６が励振する。これにより、上記実施の形態１と同
様に第１のダイポールアンテナ２に給電する給電線路３
を短くしても帯域特性を広帯域にすることができ、さら
に、この実施の形態４によるアンテナ装置から放射され
る電波は第３のダイポールアンテナ６の方向に強められ
ていく指向性を有するようになる。

【００４０】このように第３のダイポールアンテナ６を
導波器として動作させるためには、第３のダイポールア
ンテナ６を第２のダイポールアンテナ５からの距離が略
１／８波長から略１／４波長程度の位置に配置し、その
素子長を第２のダイポールアンテナ５より短くする。こ
れにより、第３のダイポールアンテナ６の位相が第２の
ダイポールアンテナ５よりも遅れるようになり、第３の
ダイポールアンテナ６の方向で第２のダイポールアンテ
ナ５の放射界と位相が合って電波が強められるようにな
る。従って、実施の形態４のアンテナ装置が八木アンテ
ナと同様な指向性を有するようになり、通信方向に対す
る利得を高くすることができる。

【００４１】以上のように、この実施の形態４によれ
ば、第２のダイポールアンテナ５の素子長より短く、こ
の第２のダイポールアンテナ５と略平行になるように略
１／８波長から略１／４波長離して設けられ、第２のダ
イポールアンテナ５からの電磁界的作用を受けて励振す
る無給電の第３のダイポールアンテナ６を少なくとも１
つ備えるので、上記実施の形態１と同様の効果を奏する
とともに、第３のダイポールアンテナ６が導波器として
動作することから指向性を持たせることができ、通信方
向に対する利得を向上させることができる。

【００４２】なお、上記実施の形態４では第３のダイポ
ールアンテナ６を１つ設けた例について示したが、これ
に限らず第３のダイポールアンテナ６との距離を略１／
８波長から略１／４波長程度離して導波器として動作す
る無給電のダイポールアンテナを複数配置してもよい。

【００４３】実施の形態５．この実施の形態５では給電
を受ける線状アンテナの上方に無給電の線状アンテナを
配置し、その上方の極近傍に上記無給電の線状アンテナ
より高い共振周波数を有する無給電の線状アンテナを配
置することで２共振特性を持たせたものである。

【００４４】図６はこの発明の実施の形態５によるアン
テナ装置の構成を示す斜視図である。図において、７は
第２のダイポールアンテナ５の極近傍に配置され、第２
のダイポールアンテナ５よりも高い共振周波数を有する
第４のダイポールアンテナ（第４線状アンテナ）であ
る。なお、図１と同一構成要素には同一符号を付して重
複する説明を省略する。

【００４５】次に概要について説明する。この実施の形
態５によるアンテナ装置は、第１のダイポールアンテナ
２からの電磁的作用を受けて第２のダイポールアンテナ
５及び第４のダイポールアンテナ７が励振し、給電線路
３を短くしたことによる狭帯域化を抑えることができる
ことは上記実施の形態１と同様である。ここでは、特に
第４のダイポールアンテナ７を備えることで２共振特性
を得ることができる構成を示している。具体的に説明す
ると、上記実施の形態４に示したように第３のダイポー
ルアンテナを導波器として動作させるには、第２のダイ
ポールアンテナ５から約１／８〜１／４波長離す必要が
あるが、この実施の形態５では第４のダイポールアンテ
ナ７を第２のダイポールアンテナ５の上方に近接（約１
／１０から１／２０波長程度）して配置して電磁界的な
結合をさせる。これにより、第４のダイポールアンテナ
７は導波器としては動作しないが、第１のダイポールア
ンテナ２の共振周波数に加えて第４のダイポールアンテ
ナ７の共振周波数でも整合を取ることができ、２共振特
性を得ることができるようになる。

【００４６】また、上記実施の形態５では第４のダイポ
ールアンテナ７を第２のダイポールアンテナ５の近傍に
１つ配置することで２共振特性を得る構成を示したが、
第４のダイポールアンテナ７の上方にさらに無給電のダ
イポールアンテナを配置して３つ以上の周波数の共振特
性が得られる構成も本願発明の範疇に含まれることはい
うまでもない。

【００４７】以上のように、この実施の形態５によれ
ば、第２のダイポールアンテナ５より高い共振周波数を
有するダイポールアンテナであって、第２のダイポール
アンテナ５と略平行になるように、その上方の極近傍に
少なくとも１つ設けられ、この第２のダイポールアンテ
ナ５からの電磁界的作用を受けて励振する無給電の第４
のダイポールアンテナ７を備えるので、複数の周波数に
対する共振特性を得ることができ、アンテナ装置の使用
目的に応じた最適なアンテナ装置を設計することができ
る。

【００４８】実施の形態６．この実施の形態６では給電
を受ける線状アンテナと略平行になるように、その上方
の地導体から略１／４波長離した位置に設けられ、上記
線状アンテナに対して略対称となるように少なくとも２
つ無給電の線状アンテナを配置することでカット面の違
いによるビーム幅の差を低減させたものである。

【００４９】図７はこの発明の実施の形態６によるアン
テナ装置の構成を示す斜視図である。図において、４ａ
は第５のダイポールアンテナ８，８が一体に形成された
誘電体基板、８は第１のダイポールアンテナ２と略平行
になるように、その上方の地導体１から略１／４波長離
した位置に設けられ、第１のダイポールアンテナ２に対
して略対称となるように配置した無給電の第５のダイポ
ールアンテナ（第５線状アンテナ）である。なお、図１
と同一構成要素には同一符号を付して重複する説明を省
略する。

【００５０】次に概要について説明する。この実施の形
態６によるアンテナ装置は、第１のダイポールアンテナ
２からの電磁的作用を受けて２つの第５のダイポールア
ンテナ８，８が励振し、給電線路３を短くしたことによ
る狭帯域化を抑えることができることは上記実施の形態
１と同様である。ここでは、特にＨ面のビーム幅をシャ
ープにする構成を示している。つまり、第５のダイポー
ルアンテナ８，８を第１のダイポールアンテナ２と略平
行になるようにその上方の地導体１から略１／４波長離
した位置に第１のダイポールアンテナ２に対して略対称
となるように配置することで、第５のダイポールアンテ
ナ８，８が第１のダイポールアンテナ２のＨ面方向に配
列されることになる。このように構成すると、Ｅ面方向
のビーム幅を狭くすることができることが実験的に分か
っている。このとき、第５のダイポールアンテナ８，８
の間隔を適宜変更することで、Ｈ面のビーム幅をＥ面ビ
ーム幅とほぼ同じになるまで調整することができる。

【００５１】また、上記では誘電体基板４ａ上に第５の
ダイポールアンテナ８，８を配置する例を示したが、ス
ペーサ等を挟んで無給電のダイポールアンテナを配列し
てもよく、その構成方法を変えてもこの発明は有効であ
る。

【００５２】以上のように、この実施の形態６によれ
ば、地導体１と、地導体１の上方に多くとも略１／８波
長離して設けた第１のダイポールアンテナ２と、この第
１のダイポールアンテナ２に給電し、地導体１の上方に
第１のダイポールアンテナ２までの長さだけ露出する給
電線路３と、第１のダイポールアンテナ２と略同一の共
振周波数を有し、この第１のダイポールアンテナ２から
の電磁界的作用を受けて励振する無給電の線状アンテナ
であって、第１のダイポールアンテナ２と略平行になる
ように、その上方の地導体１から略１／４波長離した位
置に設けられ、第１のダイポールアンテナ２に対して略
対称となるように少なくとも２つ配置した第５のダイポ
ールアンテナ８，８とを備えるので、上記実施の形態１
と同様に第１のダイポールアンテナ２に給電する給電線
路３の長さを短縮しても広帯域特性を得ることができる
ため、給電線路３から放射量を低減することができる。
これにより、対称性のよい放射パターンが得られるよう
になり、交差偏波を低減させることができる。

【００５３】また、Ｈ面方向に無給電の第５のダイポー
ルアンテナ８，８を配列することでＨ面のビーム幅を狭
くすることができ、通信方向に対する利得を向上させる
ことができる。さらに、第５のダイポールアンテナ８，
８の間隔を調整することで、Ｅ面ビーム幅とほぼ同じビ
ーム幅を得ることができ、通信方向によって利得差が生
じることを抑えることができる。

【００５４】なお、上記実施の形態１から６に示すよう
にアンテナ装置の構成要素（ダイポールアンテナ２，
５，５ａ，５ｂ，６，７，８、及び給電線路３）を誘電
体基板４に一体に形成することで、各構成要素間を接続
する工程を省略することできることから、装置の量産性
を向上させることができる。これにより、上記実施の形
態１から６に示したアンテナ装置を用いて構成するアレ
ーアンテナの量産性も向上させることができる。

【００５５】また、上記の他に、金属棒、同軸線路を用
いたダイポールアンテナで本願発明のアンテナ装置を構
成しても上記実施の形態１から６と同様な特性を得るこ
とができる。また、給電方法としては平行２線等の他の
方法でも基本的な原理は変わらず有効である。

【００５６】さらに、上記実施の形態１から６では片偏
波を励振する単一のアンテナ装置の構成を示したが、こ
のアンテナ装置を複数個配列してアレーアンテナを構成
してもよい（このときの配列としては三角配列、格子状
の四角配列としても良く、配列方式には依存しない）。
このように本願発明のアンテナ装置をアンテナ素子とし
て使用することで、個々の素子の給電線路からの放射を
抑えられ、従来のアレーアンテナにおいて問題であった
素子間結合による給電線路からの放射モードの影響によ
る放射パターンの劣化を抑えることができ、通信方向に
対する利得を向上させることができる。また、本願発明
のアンテナ装置のダイポールアンテナを直交させて配列
すれば両偏波を励振することができる。

【００５７】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、地導
体と、地導体の上方に多くとも略１／８波長離して設け
た第１線状アンテナと、この第１線状アンテナに給電
し、地導体の上方に第１線状アンテナまでの長さだけ露
出する給電線路と、第１線状アンテナと略同一の共振周
波数を有し、この第１線状アンテナと略平行になるよう
にその上方の地導体から略１／４波長離した位置に設け
られ、第１線状アンテナからの電磁界的作用を受けて励
振する無給電の第２線状アンテナとを備えるので、第１
線状アンテナに給電する給電線路の長さを短縮しても広
帯域特性を得ることができ、給電線路から放射量を低減
することができる。これにより、対称性のよい放射パタ
ーンが得られるようになり、交差偏波を低減することが
できる効果がある。

【００５８】この発明によれば、第２線状アンテナの素
子長より短く、この第２線状アンテナと略平行になるよ
うに略１／８波長から略１／４波長離して設けられ、第
２線状アンテナからの電磁界的作用を受けて励振する無
給電の第３線状アンテナを少なくとも１つ備えるので、
第３線状アンテナが導波器として動作することから指向
性を持たせることができ、通信方向に対する利得を向上
させることができる効果がある。

【００５９】この発明によれば、第２線状アンテナより
高い共振周波数を有し、この第２線状アンテナと略平行
になるように、その上方の極近傍に設けられ、第２線状
アンテナからの電磁界的作用を受けて励振する無給電の
第４線状アンテナを少なくとも１つ備えるので、複数の
周波数に対する共振特性を得ることができ、アンテナ装
置の使用目的に応じた最適なアンテナ装置を設計するこ
とができる効果がある。

【００６０】この発明によれば、地導体と、地導体の上
方に多くとも略１／８波長離して設けた第１線状アンテ
ナと、この第１線状アンテナに給電し、地導体の上方に
第１線状アンテナまでの長さだけ露出する給電線路と、
第１線状アンテナと略同一の共振周波数を有し、この第
１線状アンテナからの電磁界的作用を受けて励振する無
給電の線状アンテナであって、第１線状アンテナと略平
行になるように、その上方の地導体から略１／４波長離
した位置に設けられ、第１線状アンテナに対して略対称
となるように少なくとも２つ配置した第５線状アンテナ
とを備えるので、上記段落００５７と同様の効果を奏す
るとともに、Ｈ面方向に無給電の第５線状アンテナを配
列することでＨ面のビーム幅を狭くすることができ、通
信方向に対する利得を向上させることができる効果があ
る。

【００６１】また、第５線状アンテナの間隔を調整する
ことで、Ｅ面ビーム幅とほぼ同じビーム幅を得ることが
でき、通信方向によって利得差が生じることを抑えるこ
とができる効果がある。

【００６２】この発明によれば、給電を受ける第１線状
アンテナより無給電の線状アンテナを太くしたので、広
帯域特性を向上させることができる効果がある。

【００６３】この発明によれば、無給電の線状アンテナ
を、その中心に対して略対称となるように両端を地導体
側に折り曲げたので、Ｅ面のビーム幅を広げることがで
きることから、通信方向によって利得差が生じることを
抑えることができる効果がある。

【００６４】また、傾きの角度を変えることでビーム幅
を調整することができることから、アンテナ装置の使用
目的にあうように最適化するためのパラメータとして利
用することができる効果がある。

【００６５】この発明によれば、線状アンテナ及び給電
線路を誘電体基板上に一体形成するので、各構成要素間
を接続する工程を省略することできることから、装置の
量産性を向上させることができる効果がある。

【００６６】この発明によれば、請求項１から請求項７
のうちのいずれか１項記載のアンテナ装置を複数個配列
してなるので、素子間結合による給電線路からの放射モ
ードの影響による放射パターンの劣化を抑えることがで
き、通信方向に対する利得を向上させることができる効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１によるアンテナ装置
の構成を示す斜視図である。

【図２】 実施の形態１によるアンテナ装置及びその他
の構成における正規化周波数に対する反射減衰量を示す
グラフ図である。

【図３】 この発明の実施の形態２によるアンテナ装置
の構成を示す斜視図である。

【図４】 この発明の実施の形態３によるアンテナ装置
の構成を示す斜視図である。

【図５】 この発明の実施の形態４によるアンテナ装置
の構成を示す斜視図である。

【図６】 この発明の実施の形態５によるアンテナ装置
の構成を示す斜視図である。

【図７】 この発明の実施の形態６によるアンテナ装置
の構成を示す斜視図である。

【図８】 従来のアンテナ装置の構成を示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

１ 地導体、２ 第１のダイポールアンテナ（第１線状
アンテナ）、３ 給電線路、４，４ａ 誘電体基板、
５，５ａ，５ｂ 第２のダイポールアンテナ（第２線状
アンテナ）、６ 第３のダイポールアンテナ（第３線状
アンテナ）、７第４のダイポールアンテナ（第４線状ア
ンテナ）、８ 第５のダイポールアンテナ（第５線状ア
ンテナ）。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地導体と、 上記地導体の上方に多くとも略１／８波長離して設けた
   第１線状アンテナと、 この第１線状アンテナに給電し、上記地導体の上方に上
   記第１線状アンテナまでの長さだけ露出する給電線路
   と、 上記第１線状アンテナと略同一の共振周波数を有し、こ
   の第１線状アンテナと略平行になるように、その上方の
   上記地導体から略１／４波長離した位置に設けられ、上
   記第１線状アンテナからの電磁界的作用を受けて励振す
   る無給電の第２線状アンテナとを備えたアンテナ装置。
2. 【請求項２】 第２線状アンテナの素子長より短く、こ
   の第２線状アンテナと略平行になるように略１／８波長
   から略１／４波長離して設けられ、上記第２線状アンテ
   ナからの電磁界的作用を受けて励振する無給電の第３線
   状アンテナを少なくとも１つ備えたことを特徴とする請
   求項１記載のアンテナ装置。
3. 【請求項３】 第２線状アンテナより高い共振周波数を
   有し、この第２線状アンテナと略平行になるように、そ
   の上方の極近傍に設けられ、上記第２線状アンテナから
   の電磁界的作用を受けて励振する無給電の第４線状アン
   テナを少なくとも１つ備えたことを特徴とする請求項１
   記載のアンテナ装置。
4. 【請求項４】 地導体と、 上記地導体の上方に多くとも略１／８波長離して設けた
   第１線状アンテナと、 この第１線状アンテナに給電し、上記地導体の上方に上
   記第１線状アンテナまでの長さだけ露出する給電線路
   と、 上記第１線状アンテナと略同一の共振周波数を有し、こ
   の第１線状アンテナからの電磁界的作用を受けて励振す
   る無給電の線状アンテナであって、上記第１線状アンテ
   ナと略平行になるように、その上方の上記地導体から略
   １／４波長離した位置で上記第１線状アンテナに対して
   略対称となるように、少なくとも２つ設けた第５線状ア
   ンテナとを備えたアンテナ装置。
5. 【請求項５】 無給電の線状アンテナを、給電を受ける
   第１線状アンテナより太くしたことを特徴とする請求項
   １から請求項４のうちのいずれか１項記載のアンテナ装
   置。
6. 【請求項６】 無給電の線状アンテナを、その中心に対
   して略対称となるように両端を地導体側に折り曲げたこ
   とを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか
   １項記載のアンテナ装置。
7. 【請求項７】 線状アンテナ及び給電線路は、誘電体基
   板上に一体形成されることを特徴とする請求項１から請
   求項６のうちのいずれか１項記載のアンテナ装置。
8. 【請求項８】 請求項１から請求項７のうちのいずれか
   １項記載のアンテナ装置を複数個配列してなるアレーア
   ンテナ。