JP2004129209A

JP2004129209A - アンテナ装置

Info

Publication number: JP2004129209A
Application number: JP2003156474A
Authority: JP
Inventors: Takehiko Kobayashi; 小林　岳彦; Takuya Taniguchi; 谷口　琢也
Original assignee: Tokyo Denki University
Current assignee: Tokyo Denki University
Priority date: 2002-08-08
Filing date: 2003-06-02
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2023-06-02
Also published as: JP3814684B2

Abstract

【課題】反射電流を抑えることにより電圧定在波比を低く保つことのできる水平面内無指向性で広帯域のアンテナ装置を得る。
【解決手段】円錐形の底面側からこの円錐形に球面が接する形にこれらが幾何学的に組み合わされた形状の涙滴形素子１２が、アンテナ装置１０の本体部分を構成する。涙滴形素子１２の円錐形部１２Ａの頂点と対向した部分に、円形の地板１４がこの円錐形部１２Ａと直交する配置で位置している。同軸ケーブル１８の内側導体２０が、涙滴形素子１２の円錐形部１２Ａの頂点に接合部材３０及び同軸コネクタ２４の内部導体２６を介して接続され、同軸ケーブル１８の外側導体２２が、円形の地板１４に同軸コネクタ２４の外部導体２８を介して接続される。
【選択図】　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はアンテナ装置に係り、特に水平面内無指向性を有して広帯域にわたって入力インピーダンスの変化を少なくできるアンテナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、通信やセンサの分野では、超広帯域（ウルトラワイドバンド）と呼ばれて例えば比帯域が２５％以上の広帯域で使用される技術が注目を集めている。そして、このような技術に使用されるアンテナ装置としては、水平面内無指向性を有し且つ広帯域で使用が可能であることが、必要となる場合があった。
【０００３】
これに対して、水平面内無指向性で広帯域のアンテナ装置としては、無限長の円錐からなる自己相似形状を持つことで、周波数により入力インピーダンスが変化しない仮想上の無限長バイコニカルアンテナ及び、この無限長バイコニカルアンテナを基本とした有限長バイコニカルアンテナが、従来より知られているだけでなく、無限長モノコーンアンテナや有限長モノコーンアンテナなどが知られている。但し、これらの内の実使用可能なものとしては、有限長の円錐形に形成されている有限長バイコニカルアンテナや図９に示す有限長モノコーンアンテナ１１０のみであった。
【０００４】
しかし、円錐の長さが波長を無視できるくらい波長よりも長く、アンテナ本体に給電するための給電部が、波長を無視できるくらい波長よりも小さい場合のみ、近似的に定インピーダンスとなることが知られているのに対して、このような各アンテナ装置では、アンテナ本体１１２が有限長の円錐形になっている上、給電部１１４も有限の大きさを持っていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上のことから、従来の有限長の円錐を用いた有限長バイコニカルアンテナや図９に示す有限長モノコーンアンテナ１１０では、円錐形に形成されたアンテナ本体１１２の底面１１２Ａから発生していた反射電流を十分に抑えることができず、このような各アンテナ装置では、入力インピーダンスの変化を広帯域にわたって小さく抑えることが難しかった。
【０００６】
この為、従来の水平面内無指向性で広帯域のアンテナ装置では、電圧定在波比（ＶＳＷＲ）が広帯域にわたって低くならず、効率的な放射又は受信ができない問題を有していた。
他方、上記の各アンテナ装置とは別にボルケーノスモーク（Ｖｏｌｃａｎｏ　ｓｍｏｋｅ　）アンテナと呼ばれるものも知られているが、このアンテナ装置は形状が明瞭に定義されておらず、実使用できるものではなかった。
【０００７】
本発明は上記事実を考慮し、反射電流を抑えることにより電圧定在波比を低く保つことのできる水平面内無指向性で広帯域のアンテナ装置を提供することが目的である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のアンテナ装置は、円錐形の底面側からこの円錐形に球面が接する形にこれらが幾何学的に組み合わされた形状の涙滴形素子と、
涙滴形素子を構成する円錐形部分の頂点と対向して配置された地板と、
内側導体が涙滴形素子を構成する円錐形部分の頂点に接続されると共に、外側導体が地板に接続される同軸線路と、
を有することを特徴とする。
【０００９】
請求項１に係るアンテナ装置の作用を以下に説明する。
本請求項に係るアンテナ装置によれば、円錐形の底面側からこの円錐形に球面が接する形にこれらが幾何学的に組み合わされた形状に、涙滴形素子が形成されており、この涙滴形素子の円錐形部分の頂点と対向して地板が配置されている。また、同軸線路の内側導体が、この涙滴形素子を構成する円錐形部分の頂点に接続されており、この同軸線路の外側導体が、地板に接続されている。
【００１０】
つまり、本請求項によるアンテナ装置では、実質的にモノコーンアンテナを形成する円錐の底面側から導電性の球を内接する形で、この円錐の底面の替わりにこの球をはめ込んだような構造の涙滴形素子を採用した。従って、本請求項のアンテナ装置によれば、円錐形となっている従来のモノコーンアンテナの底面で反射していた反射電流が抑圧され、導電性を有した球形部分の表面を電流が通り、この球形部分で徐々に減衰していくことになる。この結果として、本請求項によれば、入力インピーダンスの変化を広帯域にわたって小さく抑えられるのに伴って、電圧定在波比を確実に抑えることができ、水平面内無指向性で広帯域のアンテナ装置が実現可能となる。
【００１１】
請求項２に係るアンテナ装置の作用を以下に説明する。
本請求項に係るアンテナ装置は請求項１と同一の作用を奏する。但し、本請求項では、地板の中央部に穴部が形成され、この地板に対して涙滴形素子の円錐形部分の回転対称軸が垂直にされた状態で、この円錐形部分の頂点が穴部を有する地板の中央部に対向して位置するという構成を有している。
【００１２】
つまり、地板に対して涙滴形素子の円錐形部分の回転対称軸が垂直となる配置で地板が設置されたことで、より確実に請求項１の作用効果が得られるだけでなく、円錐形部分の頂点が穴部を有する地板の中央部に対向して位置したことで、この穴部を介して確実に、同軸線路の内側導体を、涙滴形素子に接続できるようになる。
【００１３】
請求項３に係るアンテナ装置の作用を以下に説明する。
本請求項に係るアンテナ装置は請求項１と同一の作用を奏する。但し、本請求項では、涙滴形素子と同軸線路の内側導体との間及び、地板と同軸線路の外側導体との間をそれぞれ接続し得る接合部材が、地板を挟んで涙滴形素子と対向して配置されるという構成を有している。
【００１４】
つまり、接合部材が地板を挟んで涙滴形素子と対向して配置されることで、涙滴形素子及び地板が同軸線路側にそれぞれ容易に接続可能となるだけでなく、この接合部材によって強固に接合されることで、涙滴形素子と地板との間の位置関係が変化し難くなり、特性が安定化するようになる。
【００１５】
請求項４に係るアンテナ装置の作用を以下に説明する。
本請求項に係るアンテナ装置は請求項１と同一の作用を奏する。但し、本請求項では、涙滴形素子を構成する円錐形部分の半頂角が、４５°以上で５０°以下の角度とされるという構成を有している。つまり、この角度範囲内に半頂角の大きさをすることで、特性インピーダンスが５０Ωの同軸線路で給電する場合に電圧定在波比が必要十分な値に低下されることになるので、円錐形部分の半頂角を上記の４５°以上で５０°以下の角度とした。
【００１６】
請求項５に係るアンテナ装置の作用を以下に説明する。
本請求項に係るアンテナ装置は請求項１と同一の作用を奏する。但し、本請求項では、比誘電率を１．１以下とした材料により作製される支持部材が、涙滴形素子を支える形で地板上に配置されるという構成を有している。
つまり、涙滴形素子を円錐の頂点だけで支えると涙滴形素子が不安定になることがあるので、支持部材により涙滴形素子を安定的に支持する構造にした。そしてこの際、アンテナ装置の特性に影響を与えないように、比誘電率１．１以下の材料で支持部材を作製した。
【００１７】
請求項６に係るアンテナ装置の作用を以下に説明する。
本請求項に係るアンテナ装置は請求項１と同一の作用を奏する。但し、本請求項では、地板からの涙滴形素子の高さが、利用可能な周波数帯域の下限周波数における波長の０．２３倍以上の寸法とされるという構成を有している。
つまり、このアンテナ装置の利用可能範囲をＶＳＷＲが１．５以下となる周波数帯域とした場合、地板からの涙滴形素子の高さを、利用可能な周波数帯域の下限周波数における波長の０．２３倍以上の寸法とすることが、適切と考えられるからである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るアンテナ装置の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は本実施の形態に係るアンテナ装置１０を示す概略斜視図であり、図２は本実施の形態に係るアンテナ装置１０を示す概略縦断面図である。また、図３は本実施の形態に係るアンテナ装置１０の要部拡大縦断面図である。
【００１９】
これらの図に示すように、本実施の形態に係るアンテナ装置１０の本体部分を、円錐形の底面側からこの円錐形に球面が接する形にこれらが幾何学的に組み合わされた形状の涙滴形素子１２が、構成されている。そして、この涙滴形素子１２を構成する円錐形部分である円錐形部１２Ａの半頂角Ψが、４５°以上で５０°以下の角度とされている。ここでこの半頂角Ψは、円錐の軸に対応する回転対称軸Ｌと円錐形部１２Ａの外周面との間の角度を意味する。
【００２０】
この涙滴形素子１２の円錐形部１２Ａの頂点と対向した部分には、円形の板材により形成された地板１４が、この円錐形部１２Ａと直交する配置で位置しており、この円錐形部１２Ａの頂点と対向する地板１４の中央部には、円形の穴部１４Ａが貫通して設けられている。この為、地板１４に対して円錐形部１２Ａの回転対称軸Ｌが垂直にされた状態で、この円錐形部１２Ａの頂点が、この地板１４の穴部１４Ａに対向した形とされている。尚、これら涙滴形素子１２及び地板１４は、それぞれ導電性を有するように例えばアルミニウム材等の金属材料により、それぞれ形成されている。
【００２１】
さらに、本実施の形態に係るアンテナ装置１０の具体的な大きさとして、図２に示す涙滴形素子１２の直径Ｄ１を例えば６３．５ｍｍとし、地板１４の上面から涙滴形素子１２の上端までの回転対称軸Ｌに沿った高さＨを例えば７５ｍｍとし、円錐形部１２Ａの半頂角Ψを例えば４８°とすることが考えられ、また同じく円形の地板１４の直径Ｄ２を例えば３００ｍｍとすることが考えられる。尚、本実施の形態のアンテナ装置１０では、地板１４の上面と涙滴形素子１２の円錐形部１２Ａの頂点とが同一平面上に位置する関係に、涙滴形素子１２が配置されている。
【００２２】
図２及び図３において、この涙滴形素子１２の円錐形部１２Ａの頂点となる先端には、外周に雄ねじを有した接合部材３０を介して、同軸コネクタ２４の内部導体２６の上端部が繋がれており、この内部導体２６の下端部には、同軸ケーブル１８の内側導体２０が接合されている。
【００２３】
また、この同軸コネクタ２４の外周側部分を外部導体２８が形成していて、この外部導体２８の上側部分を構成する上側外部導体２８Ａの外周に突出したフランジ部分の上面が、地板１４の穴部１４Ａ周辺の下面に接合しており、この上側外部導体２８Ａと外部導体２８の下側部分を構成する下側外部導体２８Ｂとがねじ止めされて相互に連結されている。そして、この下側外部導体２８Ｂには、同軸ケーブル１８の外側導体２２が接続されている。
【００２４】
つまり、同軸線路である同軸ケーブル１８の内側導体２０が、涙滴形素子１２を構成する円錐形部１２Ａの頂点に接合部材３０及び同軸コネクタ２４の内部導体２６を介して接続されており、また、この同軸ケーブル１８の外側導体２２が、円形の地板１４に同軸コネクタ２４の外部導体２８を介して接続されるようになっている。
【００２５】
一方、図３に示す涙滴形素子１２と同軸コネクタ２４の内部導体２６との間の接続する際には、先ず同軸コネクタ２４の内部導体２６の先端側に、雌ネジ加工された形のネジ穴を設けると共に、涙滴形素子１２の円錐形部１２Ａの先端側にも、同様に回転対称軸Ｌに沿って雌ネジ加工された形のネジ穴を設ける。この後、外周に雄ネジ加工されている接合部材３０をこれらネジ穴にそれぞれねじ込むことにより、涙滴形素子１２と同軸コネクタ２４とが相互に接続されることになる。
【００２６】
さらに、涙滴形素子１２を円錐形部１２Ａの頂点だけで支えた場合には、この涙滴形素子１２が不安定になることがあるので、本実施の形態では、比誘電率１．１以下の材料で作製したリング状の支持部材１６を地板１４上に配置した。そして、図２に示すこの支持部材１６の二段に形成された内周面１６Ａの上部側で涙滴形素子１２の球形部１２Ｂを支えると共に、この内周面１６Ａの下部側で円錐形部１２Ａを支えることにより、涙滴形素子１２を安定的に支持する構造とした。
【００２７】
このような支持部材１６の材質として、比誘電率が１．１以下であるだけでなく加工性も良いので、例えば発泡樹脂のようなものが適しているが、他の合成樹脂材料や樹脂材料以外の他の材料を採用することもできる。
【００２８】
次に、本実施の形態に係るアンテナ装置１０の作用を詳細に説明する。
本実施の形態に係るアンテナ装置１０によれば、円錐形の底面側からこの円錐形に球面が接する形でこれらが幾何学的に組み合わされた形状に、涙滴形素子１２が形成されており、この涙滴形素子１２の円錐形部１２Ａの頂点と対向して、中央部に穴部１４Ａを有した地板１４が、配置されている。
【００２９】
具体的には、この地板１４に対して、涙滴形素子１２の円錐形部１２Ａの回転対称軸Ｌが垂直にされた状態で、この円錐形部１２Ａの頂点が穴部１４Ａを有する地板１４の中央部に対向して位置しており、比誘電率を１．１以下とした材料により作製される支持部材１６が、涙滴形素子１２を支える形で、この地板１４上に配置されている。さらに、同軸ケーブル１８の内側導体２０が、この涙滴形素子１２を構成する円錐形部１２Ａの頂点に接続されており、この同軸ケーブル１８の外側導体２２が、地板１４に接続されている。
【００３０】
従って、例えば同軸ケーブル１８の外側導体２２より同軸コネクタ２４の外部導体２８に給電された電流は、この外部導体２８内を介して地板１４に伝わるようになる。この一方、同軸ケーブル１８の内側導体２０より同軸コネクタ２４の内部導体２６に給電された電流は、この内部導体２６及び接合部材３０内を介して涙滴形素子１２の円錐形部１２Ａに伝わるようになる。
【００３１】
この際、本実施の形態によるアンテナ装置１０では、モノコーンアンテナを形成する円錐の底面に導電性の球を内接する形で、この円錐の底面の替わりに球をはめ込むような構造の涙滴形素子１２を採用している為、涙滴形素子１２の円錐形部１２Ａに伝わった電流は以下のようになる。つまり、円錐形となっている従来のモノコーンアンテナの底面で反射していた反射電流が、本実施の形態のアンテナ装置１０の涙滴形素子１２では底面が無いので発生せず、ほとんどの電流は導電性を有した球形部１２Ｂの表面を伝わって、この球形部１２Ｂで徐々に減衰していくことになる。
【００３２】
この結果として、本実施の形態によれば、円錐の底面での反射電流が抑圧されるので、入力インピーダンスの変化を広帯域にわたって小さく抑えられるのに伴って、給電に用いられる同軸線路である同軸ケーブル１８上の電圧定在波比を確実に抑えることができるので、水平面内無指向性で広帯域のアンテナ装置１０が実現可能となる。
【００３３】
また、地板１４の中央部に穴部１４Ａが形成され、この地板１４に対して涙滴形素子１２の円錐形部１２Ａの回転対称軸Ｌが垂直となる配置で地板１４が設置されたことで、より確実に上記の作用効果が得られるだけでなく、円錐形部１２Ａの頂点が穴部１４Ａを有する地板１４の中央部に対向して位置したことで、この穴部１４Ａを介して確実に、同軸ケーブル１８の内側導体２０を、涙滴形素子１２に接続できるようになる。
【００３４】
さらに、上記の涙滴形素子１２を円錐の頂点だけで支えた場合には、涙滴形素子１２が不安定になることがあるので、本実施の形態では、支持部材１６により涙滴形素子１２を安定的に支持する構造にした。そしてこの際、アンテナ装置１０の特性に影響を与えないように、比誘電率１．１以下の材料で支持部材１６を作製するようにした。
【００３５】
他方、本実施の形態では、涙滴形素子１２と同軸ケーブル１８の内側導体２０との間及び、地板１４と同軸ケーブル１８の外側導体２２との間をそれぞれ接続し得る同軸コネクタ２４及び接合部材３０が、地板１４を挟んで涙滴形素子１２と対向して配置されている。
【００３６】
つまり、同軸コネクタ２４及び接合部材３０が地板１４を挟んで涙滴形素子１２と対向して配置されることで、涙滴形素子１２及び地板１４が同軸ケーブル１８側にそれぞれ容易に接続可能となるだけでなく、これら同軸コネクタ２４及び接合部材３０によって強固に接合されることで、涙滴形素子１２と地板１４との間の位置関係が変化し難くなり、特性が安定化するようになる。
【００３７】
次に、本発明に係るアンテナ装置の変形例について、図４に基づき説明する。尚、上記実施の形態と同一の部材には同一の符号を付して、重複した説明を省略する。
この図４は、本変形例に係るアンテナ装置を示す概略斜視図である。この図４に示すように、本変形例に係るアンテナ装置１０は上記実施の形態とほぼ同一の構造となっているが、本変形例では支持部材１６が無い。つまり、涙滴形素子１２を円錐の頂点だけで支えても不安定にならなければ、支持部材１６を用いる必要がないので、図４に示す構造にできる。そして、本変形例では支持部材１６が無いのに伴い、製造コストの低減が可能ともなる。
【００３８】
次に、上記構成からなる本実施の形態のアンテナ装置１０の半頂角Ψと特性インピーダンスが５０Ωの同軸線路である同軸ケーブル１８で給電する場合の最大ＶＳＷＲとの関係を、図５のグラフに示す計算結果に基づき、説明する。
つまり、この最大ＶＳＷＲである最大の電圧定在波比の最適な値は１．２以下と考えられる。これに対して、図５のグラフより涙滴形素子１２の円錐形部１２Ａの半頂角Ψが、４５°以上で５０°以下の角度範囲内の大きさであれば、最大ＶＳＷＲが１．２以下となるので、電圧定在波比が必要十分な値に低下されることになる。以上より、円錐形部１２Ａの半頂角Ψを上記の４５°以上で５０°以下の角度としたことが理解できる。尚ここで、最大ＶＳＷＲを計算した周波数の範囲は２ギガヘルツから１０ギガヘルツである。
【００３９】
次に、本実施の形態のアンテナ装置１０及び、図９に示す従来の有限長モノコーンアンテナ１１０における電波の周波数とＶＳＷＲとの関係を、図６のグラフに示す実際に計測した結果の測定値及び計算値に基づき、説明する。
尚、図６のグラフにおいて、横軸は周波数であり、縦軸は電圧定在波比を意味するＶＳＷＲである。また、各特性曲線の内のＡで表したものが有限長モノコーンアンテナ１１０の測定値であり、Ｂで表したものが本実施の形態のアンテナ装置１０の測定値であり、Ｃで表したものが有限長モノコーンアンテナ１１０の計算値であり、Ｄで表したものが本実施の形態のアンテナ装置１０の計算値である。そして、この図６のグラフより測定値及び計算値の何れも、従来の有限長モノコーンアンテナ１１０より、本実施の形態のアンテナ装置１０のＶＳＷＲの値が全体として低いことが、理解できる。
【００４０】
さらに、上記実施の形態に係るアンテナ装置１０の従来例となる有限長モノコーンアンテナは、円錐の長さにより利用可能な周波数帯域の下限周波数が変化することが、知られている。
【００４１】
そこで、図２に示す涙滴形素子１２の円錐形部１２Ａの回転対称軸Ｌに沿った地板１４の上面からの高さＨを変化させた場合における、本実施の形態のアンテナ装置１０の利用可能な周波数帯域の下限周波数の変化を、数値計算によって調査した。この数値計算に際して、前述のようにアンテナ装置１０の地板１４は、直径Ｄ２が３００ｍｍの円形であり、涙滴形素子１２の半頂角Ψを４８°の角度とした形で、これらの条件を一定とした。
【００４２】
つまり、上記実施の形態に係るアンテナ装置１０では、涙滴形素子１２の高さＨを７５ｍｍとしたが、この４分の１の高さである１８．７５ｍｍから４倍の高さである３００ｍｍまで、この高さＨを変化させて、１８．７５ｍｍ、３７．５ｍｍ、７５ｍｍ、１５０ｍｍ、３００ｍｍの５点それぞれについて、有限積分法（Ｆｉｎｉｔｅ−Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ法（Ｔ．Ｂａｒｔｓ，ｅｔ　ａｌ．，“Ｍａｘｗｅｌｌ’ｓ　ｇｒｉｄ　ｅｑｕａｔｉｏｎｓ，　”Ｆｒｅｑｕｅｎｚ，ｖｏｌ．４４，ｎｏ．１，ｐｐ．９−１６，１９９０））　により入力インピーダンスの数値計算を行い、ＶＳＷＲをそれぞれ求めた。
【００４３】
この際、このアンテナ装置１０の利用可能範囲をＶＳＷＲが１．５以下となる周波数帯域とし、この場合に於ける利用可能な周波数帯域の下限周波数をこの数値計算の結果に基づいて求めた。そして、図７のグラフにこの数値計算の結果による各点を示すと共に、グラフ上の各点を実線で繋いだ。
【００４４】
この図７に示すグラフより、涙滴形素子１２の高さＨと利用可能な周波数帯域の下限周波数との関係は、反比例の関係にあることが理解できるが、これは有限長モノコーンアンテナと同様に、涙滴形素子１２の高さＨがこの下限周波数の波長λ_Ｌと比例関係にある為と、考えられる。また、この計算結果の各点の表示と合わせて、涙滴形素子１２の高さＨと利用可能な周波数帯域の下限周波数の波長λ_Ｌとの関係が、Ｈ＝０．２３λ_Ｌである場合の特性曲線も、図７のグラフに破線で同時に示す。
【００４５】
尚、この図７のグラフにおいて、この高さＨを３００ｍｍとした時の下限周波数が、この高さＨを１５０ｍｍとした時の下限周波数よりも高くなっているが、これは涙滴形素子１２の大きさが地板１４に比べて相対的に大きくなったことが、原因と考えられる。そして計算によって、地板１４を大きくすることでこの現象を回避できることが、確認されている。
【００４６】
以上の結果から、地板１４の半径となる１５０ｍｍよりも高さＨが低くなり、地板１４の大きさによる影響が生じないと思われる１８．７５ｍｍ、３７．５ｍｍ、７５ｍｍの３点を含む高さＨの範囲において、この下限周波数の波長λ_Ｌと涙滴形素子１２の高さＨとの関係が、図７に破線で示したＨ＝０．２３λ_Ｌの曲線に沿うことがわかった。つまり、地板１４からの涙滴形素子１２の高さＨを、利用可能な周波数帯域の下限周波数における波長λ_Ｌの０．２３倍以上の寸法とすることが、適切であることが確認された。
【００４７】
次に、より小型化されたアンテナ装置１０の例を以下に説明する。
本例では、図２に示す地板１４からの涙滴形素子１２の高さＨを２５ｍｍ、涙滴形素子１２の直径Ｄ１を２１．３２ｍｍ、涙滴形素子１２の半頂角Ψを４８°とし、円形の地板１４の直径Ｄ２を１００ｍｍとした。そして、この例における、アンテナ装置１０のＶＳＷＲの実測値及び計算値を図８のグラフに示す。
【００４８】
この図８のグラフにおいて、横軸は周波数であり、縦軸は電圧定在波比を意味するＶＳＷＲである。また、各特性曲線の内のＡで表したものが本例のアンテナ装置１０の実測値であり、Ｂで表したものが本例のアンテナ装置１０の計算値である。
【００４９】
つまり、３ＧＨｚからこの測定系の上限の２０ＧＨｚまでの周波数範囲において実測値及び計算値のＶＳＷＲが共に１．５よりもさらに低く、ＶＳＷＲ＜１．３をそれぞれ実現したことが、この図８のグラフから理解できる。そして、この例のアンテナ装置１０であっても、地板１４からの涙滴形素子１２の高さＨを、波長λ_Ｌの０．２３倍以上の寸法とすることが、適切と考えられる。
【００５０】
尚、本実施の形態では、同軸コネクタ２４を用いて涙滴形素子１２及び地板１４と同軸ケーブル１８との間を接続しているが、このアンテナ装置は自己相似形状に近似していて、給電部となるコネクタは短い波長に対しても無視できるぐらい小さいほうが望ましい。これに伴い、本実施の形態で用いられる同軸コネクタの種類としては、例えばＮコネクタ、ＳＭＡコネクタ、Ｋコネクタ及びＶコネクタ等が考えられる。
【００５１】
さらに、上記実施の形態に係る涙滴形素子は、導電性を有するようにアルミニウム材等の金属材料により形成されているが、涙滴形素子は中空の構造としても良く、また樹脂材料の表面に導電性を有する材料を蒸着等によって付着して導電性を有するようにした構造とされていても良い。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の上記構成によれば、従来の水平面内無指向性で広帯域のアンテナ装置よりも反射電流を抑えることにより、電圧定在波比を低く保つことで、広帯域にわたり電圧定在波比を確実に抑えられるアンテナ装置を提供できるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るアンテナ装置の概略斜視図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係るアンテナ装置の概略縦断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係るアンテナ装置の要部拡大縦断面図である。
【図４】本発明の一実施の形態の変形例に係るアンテナ装置の概略斜視図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係るアンテナ装置の半頂角と最大ＶＳＷＲとの関係の計算結果を表したグラフを示す図である。
【図６】本実施の形態のアンテナ装置及び従来の有限長モノコーンアンテナにおける周波数とＶＳＷＲとの関係を表したグラフを示す図である。
【図７】涙滴形素子の高さと利用可能な周波数帯域の下限周波数との関係を表したグラフを示す図である。
【図８】本実施の形態に係るアンテナ装置の別例におけるＶＳＷＲの実測値及び計算値を表したグラフを示す図である。
【図９】従来の有限長モノコーンアンテナの概略斜視図である。
【符号の説明】
１０　　　アンテナ装置
１２　　　涙滴形素子
１２Ａ　　円錐形部
１４　　　地板
１４Ａ　　穴部
１６　　　支持部材
１８　　　同軸ケーブル（同軸線路）
２０　　　内側導体
２２　　　外側導体
２４　　　同軸コネクタ
３０　　　接合部材

Claims

円錐形の底面側からこの円錐形に球面が接する形にこれらが幾何学的に組み合わされた形状の涙滴形素子と、
涙滴形素子を構成する円錐形部分の頂点と対向して配置された地板と、
内側導体が涙滴形素子を構成する円錐形部分の頂点に接続されると共に、外側導体が地板に接続される同軸線路と、
を有することを特徴とするアンテナ装置。
地板の中央部に穴部が形成され、この地板に対して涙滴形素子の円錐形部分の回転対称軸が垂直にされた状態で、この円錐形部分の頂点が穴部を有する地板の中央部に対向して位置することを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
涙滴形素子と同軸線路の内側導体との間及び、地板と同軸線路の外側導体との間をそれぞれ接続し得る接合部材が、地板を挟んで涙滴形素子と対向して配置されることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
涙滴形素子を構成する円錐形部分の半頂角が、４５°以上で５０°以下の角度とされることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
比誘電率を１．１以下とした材料により作製される支持部材が、涙滴形素子を支える形で地板上に配置されることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
地板からの涙滴形素子の高さが、利用可能な周波数帯域の下限周波数における波長の０．２３倍以上の寸法とされることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。