JP4112136B2 - 多周波共用アンテナ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多周波共用アンテナに係わり、特に、天井等に設置される多周波で、かつ、広帯域特性が要求される移動通信の屋内中継装置に適当な低姿勢アンテナ、あるいは移動通信端末用アンテナに適用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話等の移動通信では、電波が遮蔽される関係上、屋内での使用が制限されている。そのため、駅等の公共施設の天井に中継装置を設け、屋内においても携帯電話を使用可能とすることが試みられている。
この中継装置に使用されるアンテナとしては、低姿勢のものが要求され、この要求を満足するものとして、例えば、図１４に示す逆Ｆ型アンテナが知られている。
図１４は、従来の逆Ｆ形アンテナの概略構成を示す斜視図である。
同図において、１１０はＬ字形導電体、１２０は垂直導電体であり、これらは、例えば、金属の線、条、板、管等で構成される。
Ｌ字形導電体１１０は、導電性の材料から構成される接地導電体１３０に垂直な一片（以下、単に、垂直部分と称する。）１１１と、接地導電体１３０にほぼ平行で終端部が開放端１１４とされる一片（以下、単に、水平部分と称する。）１１２とで構成される。
ここで、Ｌ字形導電体１１０の垂直部分１１１は、接地導電体１３０と電気的（または、高周波的）に接続される。
また、垂直導電体１２０の一端は、Ｌ字形導電体１１０の水平部分１１２の一部に接続され、他端は、接地導電体１３０に設けられた開口部を介して、接地導電体１３０の背面に取り付けられた同軸接栓（図示せず）の芯線に接続される。
また、同軸接栓の外導電体側は、接地導電体１３０に接続される。
【０００３】
図１４に示す逆Ｆ型アンテナにおいて、Ｌ字形導電体１１０の垂直部分１１１の長さ、及び垂直導電体１２０の長さは、使用中心周波数（ｆｏ）の波長をλｏとするとき、λｏ／４よりも小さくすることができるので、図１４に示す逆Ｆ型アンテナは、１／４波長ホイップアンテナに比べてアンテナ全体を低姿勢化を図ることができる。
但し、Ｌ字形導電体１１０の垂直部分１１１の長さ、及び垂直導電体１２０の長さをあまり短くすると、安定して使用可能な周波数帯域幅が狭くなるため、Ｌ字形導電体１１０の垂直部分１１１の長さ、及び垂直導電体１２０の長さは、使用周波数（ｆｏ）と、許容できる寸法制限によって選択される。
ここで、垂直導電体１２０の長さと、水平部分１１２の垂直導電体１２０との接続部１１３から開放端１１４までの長さとの和は、ほぼλｏ／４となるようにし、また、垂直導電体１２０の長さと、水平部分１１２の垂直導電体１２０との接続部１１３から短絡端（Ｌ字形導電体１１０の垂直部分１１１の接地導電体１３０に接続される一端）までの長さとの和は、同軸接栓とインピーダンス整合がとれるよう調整して決定する。
この図１４に示す逆Ｆ形アンテナは、低姿勢ながらも磁界面（Ｘ−Ｙ面）で、ほぼ無指向性が得られるため、１／４波長ホイップアンテナなどの代用として、移動端末アンテナや屋内に設置される基地局アンテナとして使われている。
なお、この図１４に示す逆Ｆ形アンテナのＶＳＷＲの周波数特性は、ＶＳＷＲ１.５以下の比帯域幅（比帯域幅：規定の値に合致する帯域幅とその帯域の中心周波数との比）で、通常５％程度である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図１４に示す従来の逆Ｆ形アンテナは、磁界面で無指向性となり、指向性を維持しながら、低姿勢のアンテナを実現できる。
しかしながら、現用されている携帯電話システムでは、送受信帯域を分けて運用しているため、広帯域に亘って周波数特性の変化が少ない性能が要求される。
さらに、現用されている携帯電話システムでは、使用される周波数帯は、例えば、国内では８００ＭＨｚ帯を始め１５００ＭＨｚ帯が使われており、今後２０００ＭＨｚでの運用も予定されている。
そのため、図１４に示す従来の逆Ｆ型アンテナを中継装置に使用する場合には、各周波数帯毎に送信帯域と受信帯域に合わせた複数のアンテナが必要とされ、中継装置のコストが増大するばかりか、中継装置を設置する際の障害となるという問題点があった。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、低姿勢で、かつ多周波を送受信可能な多周波共用アンテナを提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
即ち、本発明は、多周波共用アンテナであって、従来の逆Ｆ形アンテナの垂直導電体（給電導体）に、先端部が開放端とされるｎ（ｎ≧１）個の導電体を接続し、このｎ個の導電体と、逆Ｆ形アンテナを構成するＬ字形導電体および垂直導電体の一部とで、それぞれ１つの励振素子を構成し、これらｎ個の導電体と、Ｌ字形導電体および垂直導電体の一部とで、第２ないし第（ｎ＋１）の励振素子を構成したことを特徴とする。
また、本発明は、前記導電体の先端部が、前記Ｌ字形導電体の水平部分と平行で、かつ、前記導電体の先端部と前記Ｌ字形導電体の水平部分との間隔が、前記導電体の前記垂直導電体と接続される部分と前記Ｌ字形導電体の水平部分との間隔よりも狭いことを特徴とする。
また、本発明は、前記導電体の先端部と、前記Ｌ字形導電体の水平部分との間に、容量素子または可変容量素子を接続することを特徴とする。
前記手段によれば、ｎ個の導電体のそれぞれは、逆Ｆ形アンテナを構成するＬ字形導電体および垂直導電体の一部とで、それぞれ独立した共振回路を形成する。
これにより、垂直導電体を介して入力された励振電力は、逆Ｆ形アンテナ構成する第１の励振素子と、前記それぞれ独立した共振回路に分波され、多周波数共用アンテナを実現することができる。
【０００６】
また、本発明は、多周波共用アンテナであって、従来の逆Ｆ形アンテナの垂直導電体（給電導体）に、両端部が開放端とされるｎ（ｎ≧１）個の導電体を接続し、このｎ個の導電体のそれぞれの導電体の一方の開放端から垂直導体までの領域と、Ｌ字形導電体および垂直導電体の一部、並びに、導電体の他方の開放端から垂直導体までの領域と、Ｌ字形導電体および垂直導電体の一部とで２つの励振素子を構成し、これらｎ個の導電体と、Ｌ字形導電体および垂直導電体の一部とで、第２ないし第（２ｎ＋１）の励振素子を構成したことを特徴とする。
また、本発明は、前記導電体の一方の開放端を含む領域が、前記Ｌ字形導電体の水平部分と平行で、かつ、前記導電体の一方の開放端を含む領域と前記Ｌ字形導電体の水平部分との間隔が、前記導電体の前記垂直導電体と接続される部分と前記Ｌ字形導電体の水平部分との間隔よりも短く、前記導電体の他方の開放端を含む領域が、前記Ｌ字形導電体の垂直部分を挟むよう設けられる２つの突辺を有し、かつ、前記導電体の前記２つの突辺と前記Ｌ字形導電体の垂直部分との間隔が、前記導電体の前記垂直導体と接続される部分と前記Ｌ字形導電体の水平部分との間隔よりも狭いことを特徴とする。
また、本発明は、前記導電体の先端部と、前記Ｌ字形導電体の水平部分、あるいは垂直部分との間に、容量素子または可変容量素子を接続することを特徴とする。
【０００７】
前記手段によれば、ｎ個の導電体のそれぞれは、逆Ｆ形アンテナを構成するＬ字形導電体および垂直導電体の一部とで、それぞれ独立した２つの共振回路を形成する。
これにより、垂直導電体を介して入力された励振電力は、逆Ｆ形アンテナ構成する第１の励振素子と、前記それぞれ独立した共振回路に分波され、多周波数共用アンテナを実現することができる。
また、本発明は、垂直導電体の他端部に接続され、マイクロストリップ線路で構成される整合回路を有することを特徴とする。
前記手段によれば、それぞれの周波数帯域で、広帯域に亘って、インピーダンス整合を図ることが可能となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
なお、実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１の多周波共用アンテナの概略構成を示す斜視図であり、図２は、図１のＡ−Ａ’切断線に沿った断面構造を示す断面図である。
本実施の形態の多周波共用アンテナは、垂直導電体２の一部に高域共振素子（本発明の導電体）６を設け、２周波数共用を図ったことを特徴とする。
図１、図２において、１は逆Ｌ字形からなるＬ字形導電体（放射素子）、２は垂直導電体であり、これらは、例えば、金属の線、条、板、管等の導電体で構成される。
Ｌ字形導電体１は、接地導電体３に垂直な一片（以下、単に、垂直部分と称する。）１１と、接地導電体３にほぼ平行で終端部が開放端１４とされる一片（以下、単に、水平部分と称する。）１２とで構成される。
ここで、Ｌ字形導電体１の垂直部分１１は、接地導電体３と電気的（または高周波的）に接続される。
【０００９】
接地導電体３は、導電体であれば、格子や適宜穴を打ち抜いた金属板（所謂パンチングメタル）を使用しても良い。
垂直導電体２の一端は、Ｌ字形導電体１の水平部分１２の一部分に接続され、他端は、整合回路用プリント配線板４上に形成されたマイクロストリップ線路４３を介して同軸接栓５の芯線５１に接続される。
垂直導電体２のマイクロストリップ線路４３（または、同軸接栓５の芯線５１）との接続点から、Ｌ字形導電体１の開放端までの長さ（即ち、垂直導電体２の長さと、Ｌ字形導電体１の水平部分１２における、垂直導電体２との接続部１３から開放端１４までの長さとの和）は、本実施の形態のように、２周波数共用の場合には、低域側使用中心周波数（ｆｏａ）の波長をλｏａとするとき、ほぼλｏａ／４とする。
整合回路用プリント配線板４は、誘電体基板４１と、この誘電体基板４１の他方の面に形成され、接地導電体３と電気的に接続される接地導体４２と、この誘電体基板４１の一方の面に形成されるマイクロストリップ線路（４３〜４５）とで構成される。
マイクロストリップ線路（４３〜４５）は、誘電体基板４１と接地導体４２とによって不平衡平面回路を構成しているが、誘電体基板４１に変えて、要所をスペーサー等を用いて保持し間隙を空気として低損失化を図ってもよく、さらに、接地導体４２と接地導電体３とを共用させても何ら問題が無い。
【００１０】
図３は、本実施の形態のインピーダンス整合回路を説明するための図である。
整合回路用プリント配線板４の一方の面に形成されるマイクロストリップ線路４４と、マイクロストリップ線路４４とマイクロストリップ線路４５との分岐点から垂直導電体２までのマイクロストリップ線路４３（図３（ｃ）のＡ−Ｃ’間）は、低域周波数整合用スタブを構成し、同様に、マイクロストリップ線路４５と、マイクロストリップ線路４４とマイクロストリップ線路４５との分岐点から垂直導電体２までのマイクロストリップ線路４３（図３（ｃ）のＡ−Ｂ間）は、高域周波数整合用スタブを構成する。
さらに、マイクロストリップ線路４３は、垂直導電体２と、同軸接栓５の芯線５１とを接続する調整用マイクロストリップ線路の役割も担う。
以下、低域周波数整合用スタブのスタブ長と、高域周波数整合用スタブのスタブ長の決定方法について説明する。
初めに、高域周波数整合用スタブ長の長さ、即ち、高い周波数で、高い周波数の放射素子のインピーダンスを広帯域にし、なおかつ、インピーダンスを日的のところへ移動するスタブ長を決定する。
この時のスタブ長ＡＢは、図３（ａ）に示すように、
Ｂ点を短絡した場合、ＡＢ＝（λＨ／４）×（２Ｎ−１）±αＨとなり、
Ｂ点を開放した場合、ＡＢ＝（λＨ／２）×（２Ｎ−１）±αＨとなる。
ここで、αＨは、高い周波数のインピーダンスを目的のところへ移動する長さで、０≦αＨ＜（λＨ／４）を満足する長さである。
【００１１】
なお、先端短絡の場合には、マイクロストリップ線路の先端を、整合回路用プリント配線板４の接地導体４２（または接地導電体３）にスルホール等を用いて接続し、先端開放の場合には、マイクロストリップの先端に何も接続せず、そのままの状態とする。
次に、低域周波数整合用スタブ長の長さ、即ち、低い周波数で、低い周波数の放射素子のインビーダンスを広帯域にし、なおかつ、インピーダンスを目的のところへ移動するスタブ長を決定する。
この時のスタブ長ＡＣは、図３（ｂ）に示すように、
Ｃ点を短絡した場合、ＡＣ＝（λＬ／４）×（２Ｎ−１）土αＬとなり、
Ｃ点を開放した場合、ＡＣ＝（λＬ／２）×（２Ｎ−１）土αＬとなる。
ここで、αＬは、低い周波数のインピーダンスを日的のところへ移動する長さで、０≦αＬ＜（λＬ／４）を満足する長さである。なお、先端短絡、先端開放の実現方法は、前述の通りである。
一般的に、スタブ長は、λＨ＜λＬであるので、低い周波数の方が長くなる。
【００１２】
そして、周波数の高いスタブと周波数の低いスタブを合成して、Ａ点において、スタブ長ＡＢ及びスタブ長ＡＣを満足するスタブ長とする。
その方法としては、高い周波数のスタブの途中で、かつ、高い周波数への影響が少ない位置へ、低い周波数のスタブを取付ける。
その位置Ｄ点は、図３（ｃ）に示すように、Ｂ点からＡ点に向かって、
Ｂ点を短絡した場合、ＢＤ≒（λＨ／２）×（２Ｎ−１）となり、
Ｂ点を開放した場合、ＢＤ≒（λＨ／４）×（２Ｎ−１）となる。
このＤ点の位置に、低い周波数の方のスタブを取付ける。
この時、ＤＣ’の長さは、
ＤＣ’≒（ＡＣ）−（ＡＤ）−（ＢＤ間のリアクタンス分による進み位相分）となる。
ここで、ＡＤ間のスタブ長が、
ＡＤ＝（λＨ／４）×（２ＮＨ−１）
＝（λＬ／４）×（２ＮＬ−１）のとき、ＡＤＣ’＝ＡＣとなる。
ここで、ＮＨは、周波数の高い方の自然数、ＮＬは、周波数の低い方の自然数である。
これにより、本実施の形態では、それぞれの周波数帯域において、広帯域に亘ってインピーダンス整合を図ることが可能となる。
【００１３】
高域共振素子６は、金属の線、条、板、管等の導電体で構成され、この高域共振素子６は、溶接、かしめ、あるいはねじ止め等の手段により、垂直導電体２に固定されるとともに、垂直導電体２に電気的に接続される。
ここで、高域共振素子６と、Ｌ字形導電体１の水平部分１２との間隔は、垂直導電体２との接続部付近では遠く、先端部分６１では近接するようにされる。
なお、図１、図２では、高域共振素子６を金属の板で形成し、高域共振素子６の貫通孔（図示せず）に、金属の棒で構成される垂直導電体２を貫通させ、両者を溶接した実施の形態を図示している。
このような構成を採用することにより、高域共振素子６のＬ字形導電体１との間隔が離れた導電体には電流が流れインダクタンスが発生し、また、高域共振素子６の先端部６１では、Ｌ字形導電体１との間隔が狭くなるため、この間に強い電界が生ずるため、キャパンシタンスを生ずる。
これにより、本実施の形態では、高域共振素子６、この高域共振素子６に近接するＬ字形導電体１、および、これらに挟まれた垂直導電体２は、等価的に、コイル（Ｌ）と容量（Ｃ）とによる共振回路を構成する。
なお、垂直導電体２と、マイクロストリップ線路４３（または、同軸接栓５の芯線５１）との接続点から、高域共振素子６の先端部分６１の開放端までの長さは、本実施の形態のように２周波数共用の場合には、高域側使用中心周波数（ｆｏｂ）の波長を（λｏｂ）とするとき、ほぼλｏｂ／４とする。
【００１４】
高域共振素子６は、共振周波数以外の周波数では大きな電流が流れないため、低域側の周波数に影響を与えないものの、共振周波数付近では大きな共振電流が流れるために、低域側の周波数を放射する逆Ｆ形アンテナとは独立して、高域共振素子６、高域共振素子６に近接するＬ字形導電体１、および、これらに挟まれた垂直導電体２は、高域側の周波数（ｆｏｂ）を放射するアンテナとして機能する。
このように、本実施の形態では、低域側の周波数は、Ｌ字形導電体１と垂直導電体２とで構成される逆Ｆ形アンテナからの放射が主体となり、高域側の周波数は、高域共振素子６、高域共振素子６に近接するＬ字形導電体１、および、これらに挟まれた垂直導電体２とで構成されるアンテナからの放射が主体となる。
従って、本実施の形態では、低姿勢で、かつ、低域側の周波数と、高域側の周波数とを、放射あるいは受信可能な２周波共振アンテナを実現することができる。
【００１５】
なお、高域共振素子６が、板状の形状の場合にはその幅を、線、棒、管状の形状の場合にはその太さを増大したり、ほぼ平行に並べられた複数の素子を配置することで、高域側周波数帯域幅を広くさせることが可能である。
また、Ｌ字形導電体１と垂直導電体２とが、板状の形状の場合にはその幅を、線、棒、管状の形状の場合にはその太さを増大したり、ほぼ平行に並べられた複数の素子を配置することで、低域側の周波数帯域幅を広くさせることが可能である。
また、Ｌ字形導電体１の平行部分１２の高さと周波数の広帯域化との関係は、従来の逆Ｆ形アンテナと同様である。
さらに、図１、図２では、接地導電体３の背面に同軸接栓５が取り付けられ、同軸接栓５に入力された励振電力は、整合回路用プリント配線板４に形成されたマイクロストリップ線路４３を介して、垂直導電体２に供給される場合を示しているが、同軸接栓５の芯線５１を、接地導電体３及び整合回路用プリント配線板４の接地導体４２に加工された穴を貫通させた後、垂直導電体２に接続させるか、あるいは、芯線５１をそのまま延長させて、Ｌ字形導電体１の水平部分１２に直接接続して垂直導電体２の代わりとしても良い。
【００１６】
図４は、本実施の形態の多周波共用アンテナの一例のＶＳＷＲの周波数特性を示すグラフである。
この図４のグラフは、以下（１）〜（４）の諸元から成る本実施の形態の多周波共用アンテナにおける、同軸接栓５からアンテナ側を見たＶＳＷＲの周波数特性を示したものである。
図４のグラフから明らかなように、本実施の形態の多周波共用アンテナは、現在運用が認められている８００／１５００ＭＨｚの２周波数帯の移動電話システムに合致して良好な特性となっていることが判る。
（１）Ｌ字形導電体１の構成
Ｌ字形導電体１は、幅１０ｍｍ、厚さ０.５ｍｍからなる導電体帯で構成し、その接地導電体３に対する垂直部分１１の長さは、ほぼ１９ｍｍ、水平部分１２の長さは、ほぼ８０ｍｍである。
（２）垂直導電体２の構成
垂直導電体２は、直径５ｍｍの金属棒で構成し、この垂直導電体２と、Ｌ字形導電体１の垂直部分１１との間の距離は、約２２ｍｍである。
【００１７】
（３）高域共振素子６の構成
高域共振素子６は、厚さ０.５ｍｍからなる導電板を加工し、その幅は、垂直導電体２の接続部で、接地導電体３とほぼ平行になる部分では約２５ｍｍ、その他の部分では１３ｍｍである。
また、長さは、垂直導電体２の接続部で、幅が約２５ｍｍとなる部分は約１５ｍｍ、その先の部分は約２２ｍｍであり、さらに、その先の部分は、Ｌ字形導電体１に部分的に近接するように変形されている。
この高域共振素子６は、垂直導電体２のマイクロストリップ線路４３との接続部からほぼ１０ｍｍの高さに接続した。
（４）整合回路の構成
低域周波数整合用スタブは、前述したように、先端を短絡させ、その電気長は低域側使用中心周波数（ｆｏａ）の約１／２波長である。
高域周波数整合用スタブは、前述したように、先端を開放させ、その電気長は高域側使用中心周波数（ｆｏｂ）の約１／４波長である。
低域周波数整合用スタブと、高域周波数整合用スタブとの分岐点から、垂直導電体２との接続点まで（図３に示すＡ−Ｂ間）のマイクロストリップ線路の電気長は、低域側使用中心周波数（ｆｏａ）の約３／４波長で、かつ、高域側使用中心周波数（ｆｏｂ）の約５／４波長である。
【００１８】
図５は、前記（１）〜（４）の諸元から成る本実施の形態の多周波共用アンテナにおいて、周波数が、８００ＭＨｚのときの、図１に示す座標系における、Ｘ−Ｙ面の電界成分の指向特性を示すグラフである。
図６は、前記（１）〜（４）の諸元から成る本実施の形態の多周波共用アンテナにおいて、周波数が、１５００ＭＨｚのときの、図１に示す座標系における、Ｘ−Ｙ面の電界成分の指向特性を示すグラフである。
これら図５、図６のグラフから明らかなように、本実施の形態の多周波共用アンテナは、２周波数帯においてほぼ無指向性を示す。
【００１９】
図７は、前記（１）〜（４）の諸元から成る本実施の形態の多周波共用アンテナにおいて、周波数が、８００ＭＨｚのときの、図１に示す座標系における、Ｘ−Ｚ面の電界成分の指向特性を示すグラフである。
図８は、前記（１）〜（４）の諸元から成る本実施の形態の多周波共用アンテナにおいて、周波数が、１５００ＭＨｚのときの、図１に示す座標系における、Ｘ−Ｚ面の電界成分の指向特性を示すグラフである。
これら図７、図８から明らかなように、本実施の形態の多周波共用アンテナでは、２周波数帯において、θ±９０°の範囲（アンテナを天井に付けた場合には床側の半空間、自動車などの移動体に取り付けた場合には天頂側の半空間）により大きな放射がされていることが判る。
なお、前記説明では、２周波数帯共用の場合について説明したが、例えば、図９に示すように、長さや形状の異なる高域共振素子６ａを複数用いることで、２周波数以上の多周波数数共用アンテナが実現できることは言うまでもない。
【００２０】
［実施の形態２］
図１０は、本発明の実施の形態２の多周波共用アンテナの概略構成を示す斜視図である。
本実施の形態の多周波共用アンテナは、プリント配線板のように、誘電体基板７上に金属膜を被着せしめ、エッチング手法等を用いて、Ｌ字形導電体１、垂直導電体２を形成した点で、前記実施の形態１の多周波共用アンテナと相違する。
なお、図１０では、図１、図２に示す整合回路用プリント配線板４が図示されていないが、本実施の形態においても、図１、図２と同様に、マイクロストリップ線路４３を、垂直導電体２と同軸接栓５の芯線５１との間に介在させることも可能である。
また、接地導電体３全体をプリント配線板によって構成し、プリント配線板上にマイクロストリップ線路を形成させても良い。
さらに、天井面に、本実施の形態の多周波共用アンテナを取り付ける場合には、天井裏側に多くの空間が存在することが多いので、接地導電体３の背面に整合回路用プリント配線板４のマイクロストリップ線路（４３〜４５）を形成したり、通常の同軸線路に分岐端子や終端器を組み合わせても何ら問題は無い。
【００２１】
［実施の形態３］
図１１は、本発明の実施の形態３の多周波共用アンテナの概略構成を示す斜視図である。
本実施の形態の多周波共用アンテナは、高域共振素子６の先端とＬ字形導電体１の水平部分１２との間に、可変容量素子（所謂、トリマコンデンサ）８を配置した点で、前記実施の形態２の多周波共用アンテナと相違する。
本実施の形態のように、可変容量素子を設けることで、高域側使用中心周波数（ｆｏｂ）を調整することができる。
なお、可変容量素子の代わりに、容量素子を設けることも可能であり、この場合には、最適な容量素子を選択することで高域側使用中心周波数（ｆｏｂ）を調整することができる。
【００２２】
［実施の形態４］
図１２は、本発明の実施の形態４の多周波共用アンテナの概略構成を示す断面図であり、図１３は、本発明の実施の形態４の高域共振素子の概略構成を示す図である。
本実施の形態の多周波共用アンテナは、３周波共用を実現するものであり、図１３に示すように、本実施の形態では、高域共振素子９の両端が開放端とされ、一方の先端部分９１は、前記各実施の形態と同様、Ｌ字形導電体１の水平部分１２との間隔が、垂直導電体２との接続部付近より近接するようにされる。
その上、本実施の形態では、高域共振素子９の他方の先端部分に、２つの突辺９２が設けられ、この２つの突辺９２で、Ｌ字形導電体１の垂直部分１１を挟むようにし、さらに、この２つの突辺９２とＬ字形導電体１の垂直部分１１との間隔が、垂直導電体２との接続部付近より近接するようにされる。
この高域共振素子９は、前記実施の形態１同様、金属の線、条、板、管等の導電体で構成され、この高域共振素子９は、溶接、かしめ、あるいはねじ止め等の手段により、垂直導電体２に固定されるとともに、垂直導電体２に電気的に接続される。
なお、図１２では、高域共振素子９を金属の板で形成し、高域共振素子９の貫通孔９３に、金属の棒で構成される垂直導電体２を貫通させ、両者を溶接した実施の形態を図示している。
【００２３】
このような構成を採用することにより、前記実施の形態１で説明した理由と同じ理由により、本実施の形態では、高域共振素子９、この高域共振素子９に近接するＬ字形導電体１、および、これらに挟まれた垂直導電体２は、等価的に、コイル（Ｌ）と容量（Ｃ）とによる２つの共振回路を構成する。
なお、垂直導電体２と、マイクロストリップ線路４３（または、同軸接栓５の芯線５１）との接続点から、高域共振素子９の先端部分９１の開放端までの長さは、第１の高域側使用中心周波数（ｆｏｂａ）の波長を（λｏｂａ）とするとき、ほぼλｏｂａ／４とし、垂直導電体２と、マイクロストリップ線路４３（または、同軸接栓５の芯線５１）との接続点から、高域共振素子９の突辺９２の開放端までの長さは、第２の高域側使用中心周波数（ｆｏｂｂ）の波長を（λｏｂｂ）とするとき、ほぼλｏｂｂ／４とする。
このように、本実施の形態では、低姿勢で、かつ、低域側の周波数と、高域側の周波数とを、放射あるいは受信可能な３周波共振アンテナを実現することができる。
なお、本実施の形態において、高域共振素子９の一方あるいは両方の先端とＬ字形導電体１の垂直部分１１あるいは水平部分１２との間に、容量素子あるいは可変容量素子を配置するようにしてもよい。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【００２４】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
（１）本発明によれば、低姿勢で、かつ多周波を送受信可能な多周波共用アンテナを提供することが可能となる。
（２）本発明によれば、それぞれの周波数帯域で、広帯域に亘って、インピーダンス整合を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の多周波共用アンテナの概略構成を示す斜視図である。
【図２】図１にＡ−Ａ’切断線に沿った断面構造を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１のインピーダンス整合回路を説明するための図である。
【図４】本発明の実施の形態１の多周波共用アンテナの一例のＶＳＷＲの周波数特性を示すグラフである。
【図５】本発明の実施の形態１の多周波共用アンテナの一例における、周波数が、８００ＭＨｚのときのＸ−Ｙ面の電界成分の指向特性を示すグラフである。
【図６】本発明の実施の形態１の多周波共用アンテナの一例における、周波数が、１５００ＭＨｚのときのＸ−Ｙ面の電界成分の指向特性を示すグラフである。
【図７】本発明の実施の形態１の多周波共用アンテナの一例における、周波数が、８００ＭＨｚのときのＸ−Ｚ面の電界成分の指向特性を示すグラフである。
【図８】本発明の実施の形態１の多周波共用アンテナの一例における、周波数が、１５００ＭＨｚのときのＸ−Ｚ面の電界成分の指向特性を示すグラフである。
【図９】本発明の実施の形態１の多周波共用アンテナの変形例を示す断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態２の多周波共用アンテナの概略構成を示す斜視図である。
【図１１】本発明の実施の形態３の多周波共用アンテナの概略構成を示す斜視図である。
【図１２】本発明の実施の形態４の多周波共用アンテナの概略構成を示す断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態４の高域共振素子の概略構成を示す図である。
【図１４】従来の逆Ｆ形アンテナの概略構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
１，１１０…Ｌ字形導電体、２，１２０…垂直導電体、３，１３０…接地導電体、４…整合回路用プリント配線板、５…同軸接栓、６，６ａ，９…高域共振素子、７，４１…誘電体基板、８…可変容量、１１，１１１…垂直部分、１２，１１２…水平部分、１３，１１３…接続部、１４，１１４…開放端、４２…接地導体、４３，４４，４５…マイクロストリップ線路、５１…芯線、６１，９１…先端部分，９２…突辺、９３…貫通孔。

Claims (8)

1. 接地導電体と、
   前記接地導電体に略平行な第１の部分と、前記接地導電体に略垂直な第２の部分とを有し、前記第１の部分の端部が開放端とされ、前記第２の部分の端部が前記接地導電体と電気的に接続されるＬ字形導電体と、
   一端部が前記Ｌ字形導電体の前記第１の部分の一点と電気的に接続され、他端部が給電点に電気的に接続される垂直導電体と、
   一端部が開放端とされ、他端部が前記垂直導電体と電気的に接続されるｎ（ｎ≧１）個の導電体とを有し、
   前記Ｌ字形導電体と前記垂直導電体とで１つの励振素子を構成し、
   前記ｎ個の導電体のそれぞれは、前記Ｌ字形導電体および前記垂直導電体の一部とで、それぞれ１つの励振素子を構成することを特徴とする多周波共用アンテナ。
2. 前記導電体は、前記導電体の開放端を含む領域が、前記Ｌ字形導電体の前記第１の部分に平行で、かつ、前記導電体の開放端を含む領域と前記Ｌ字形導電体の前記第１の部分との間隔が、前記導電体の前記垂直導体と接続される部分と前記Ｌ字形導電体の前記第１の部分との間隔よりも狭いことを特徴とする請求項１に記載の多周波共用アンテナ。
3. 接地導電体と、
   前記接地導電体に略平行な第１の部分と、前記接地導電体に略垂直な第２の部分とを有し、前記第１の部分の端部が開放端とされ、前記第２の部分の端部が前記接地導電体と電気的に接続されるＬ字形導電体と、
   一端部が前記Ｌ字形導電体の前記接地導電体に略平行な部分の一点と電気的に接続され、他端部が給電点に電気的に接続される垂直導電体と、
   両端が開放端とされ、中間部で前記垂直導電体と電気的に接続されるｎ（ｎ≧１）個の導電体とを有し、
   前記Ｌ字形導電体と前記垂直導電体とで１つの励振素子を構成し、
   前記ｎ個の導電体のそれぞれは、前記導電体の前記一方の開放端から前記垂直導体までの領域と、前記Ｌ字形導電体および前記垂直導電体の一部、並びに、前記導電体の前記他方の開放端から前記垂直導体までの領域と、前記Ｌ字形導電体および前記垂直導電体の一部とで２つの励振素子を構成することを特徴とする多周波共用アンテナ。
4. 前記導電体は、前記導電体の一方の開放端を含む領域が、前記Ｌ字形導電体の第１の部分に平行で、かつ、前記導電体の一方の開放端を含む領域と前記Ｌ字形導電体の前記第１の部分との間隔が、前記導電体の前記垂直導体と接続される部分と前記Ｌ字形導電体の前記第１の部分との間隔よりも短く、
   前記導電体の他方の開放端を含む領域が、前記Ｌ字形導電体の前記第２の部分を挟むよう設けられる２つの突辺を有し、かつ、前記導電体の前記２つの突辺と前記Ｌ字形導電体の第２の部分との間隔が、前記導電体の前記垂直導体と接続される部分と前記Ｌ字形導電体の前記第１の部分との間隔よりも狭いことを特徴とする請求項３に記載の多周波共用アンテナ。
5. 前記導電体の開放端を含む領域の一部と、前記Ｌ字形導電体の前記第１の部分、あるいは前記第２の部分との間に設けられる容量素子を有することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の多周波共用アンテナ。
6. 前記導電体の開放端を含む領域の一部と、前記Ｌ字形導電体の前記第１の部分、あるいは前記第２の部分との間に設けられる可変容量素子を有することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の多周波共用アンテナ。
7. 前記接地導電体上に設けられる誘電体基板を有し、
   前記Ｌ字形導電体、前記垂直導電体、および前記ｎ個の導電体とは、前記誘電体基板の表面に形成されることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の多周波共用アンテナ。
8. 前記垂直導電体の他端部に接続され、マイクロストリップ線路で構成される整合回路を有することを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の多周波共用アンテナ。

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