JP2005072659A - 誘電体装荷アンテナ - Google Patents
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Abstract
【課題】小型化を図りつつ、ＶＳＷＲの最大値が小さく抑えられた周波数帯域をより広くとることができる誘電体装荷アンテナを提供する。
【解決手段】誘電体装荷アンテナとしてのモノコニカルアンテナ１０は、錘面状表面を有する給電電極１１と、この錘面状表面に対してその錘面の頂点Ｖ側に位置する平面状表面を有するアース電極１２と、錘面状表面と平面状表面との間に介在する誘電部材１３とを備えている。誘電部材１３の外周面１３ａは、錘面状表面側から平面状表面側に向かって広がった形状を有している。
【選択図】 図２
【解決手段】誘電体装荷アンテナとしてのモノコニカルアンテナ１０は、錘面状表面を有する給電電極１１と、この錘面状表面に対してその錘面の頂点Ｖ側に位置する平面状表面を有するアース電極１２と、錘面状表面と平面状表面との間に介在する誘電部材１３とを備えている。誘電部材１３の外周面１３ａは、錘面状表面側から平面状表面側に向かって広がった形状を有している。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、誘電体装荷アンテナに関するものであり、特に、小型化及び広帯域化に適した誘電体装荷アンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、無線通信機能を備えた携帯型の情報処理装置の普及がめざましい。このような情報処理装置における無線通信としては、例えば２．４ＧＨｚ帯（２．４７１〜２．４９７ＧＨｚ）の周波数の電磁波を使用する無線ＬＡＮなどの通信がよく採用されている。
【０００３】
一方、従来の無線ＬＡＮよりもはるかに広い周波数帯域を利用するＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅ Ｂａｎｄ）通信も提唱されている。ＵＷＢ通信は、インパルス通信（ｉｎｐｕｌｓｅ ｒａｄｉｏ）とも呼ばれ、非常に幅の短いパルスが送受信されることによって、データの送受信が行われる。このように、非常に幅の短いパルスを送受信するために、ＵＷＢ通信において利用する周波数帯域は、数ＧＨｚオーダ、例えば３．１〜１０．６ＧＨｚ程度の超広帯域となる。これにより、ＵＷＢ通信においては、壁等の障害物があっても通信が可能、フェージングが非常に少ない、時間解像度が高い、処理利得が非常に高い等、従来の無線ＬＡＮと比較しての多くの利点を有している。
【０００４】
この超広帯域のＵＷＢ通信を携帯型の情報処理装置において実現するためには、超広帯域かつ小型のアンテナの開発が重要である。
【０００５】
従来、広い周波数帯域に適応できるアンテナとしては、バイコニカルアンテナやモノコニカルアンテナ（ディスコンアンテナ）などのコニカルアンテナが知られている。バイコニカルアンテナは、２つの円錐面形状の電極を、互いの頂点を一致させて面対称に配置した形状を有している。また、モノコニカルアンテナは、円錐面形状の電極（コーン）と、この円錐面形状の電極の頂点付近に、その中心線と同心かつ垂直に設けた円板形状の電極とからなっている。
【０００６】
ところが、コニカルアンテナによって上記のような超広帯域を実現する場合、アンテナが大型化してしまうという問題がある。例えば、モノコニカルアンテナによって３．１〜１０．６ＧＨｚ程度の超広帯域を実現する場合、円錐面形状の電極の直径が２０〜３０ｃｍ程度となってしまう。このような大型のコニカルアンテナでは、携帯型の情報処理装置への実装は不可能である。
【０００７】
ここで、特許文献１には、従来の無線ＬＡＮ等に適した小型、低背の誘電体垂直偏波アンテナが開示されている。
【０００８】
図２７及び図２８に、上記誘電体垂直偏波アンテナのそれぞれ斜視図及び断面図を示す。この誘電体垂直偏波アンテナは、円柱の誘電体１１０の一方の底面を円錐形にくり抜いてその部分に放射電極１１１を形成し、反対側の底面にアース電極１１２を形成し、放射電極１１１はアース電極１１２側に貫通孔の導体ピン１１４を介して引き出されて構成されている。
【０００９】
そして、特許文献１には、上記円柱の誘電体１１０を、直径９．６ｍｍ、高さ１０ｍｍとして上記誘電体垂直偏波アンテナを構成し、中心周波数２．５９９ＧＨｚ、帯域幅１１２．４ＭＨｚの周波数帯域が得られたことが開示されている。
【００１０】
なお、上記特許文献１以外にも、誘電体を備えたアンテナに関する公知文献としては、例えば特許文献２から５がある。
【００１１】
また、誘電体を備えたバイコニカルアンテナにおける電磁波放射の解析に関する公知文献として、例えば非特許文献１がある。
【００１２】
【特許文献１】
特開平８−１３９５１５号公報（公開日１９９６年５月３１日）
【００１３】
【特許文献２】
実開平５−５７９１１号公報（公開日１９９３年７月３０日）
【００１４】
【特許文献３】
特表平１０−５０１３８４号公報（公表日１９９８年２月３日）
【００１５】
【特許文献４】
特開平６−１１２７３０号公報（公開日１９９４年４月２２日）
【００１６】
【特許文献５】
特許第３２０１７３６号公報（発行日２００１年８月２７日）
【００１７】
【非特許文献１】
ＲＯＢＥＲＴ Ｅ． ＳＴＯＶＡＬＬ， ＫＥＮＮＥＴＨ Ｋ． Ｍｅｉ ”Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ａ Ｕｎｉｍｏｍｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｔｏ ａ Ｂｉｃｏｎｉｃａｌ Ａｎｔｅｎｎａ ｗｉｔｈ Ｉｎｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｏａｄｉｎｇ” ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＡＮＴＥＮＮＡＳ， ＶＯＬ． ＡＰ−２３， Ｎｏ． ３，ＭＡＹ １９７５， ｐｐ．３３５−３４２
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１に開示された誘電体垂直偏波アンテナは、帯域幅が１００ＭＨｚオーダとなっており、従来の無線ＬＡＮへの適用の可能性はある。しかし、帯域幅が１００ＭＨｚオーダでは、数ＧＨｚオーダの超広帯域を使用するＵＷＢ通信への適用は不可能である。
【００１９】
ここで、アンテナの使用可能周波数帯域を規定する特性として、ＶＳＷＲ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｔａｎｄｉｎｇ Ｗａｖｅ Ｒａｔｉｏ：電圧定在波比）がある。このＶＳＷＲの一般的な定義は、「一様な伝送線路または導波管において、ある周波数が与えられた場合、伝搬方向にある伝送線路、又は導波路に沿って発生する場（電圧又は電流）が定常状態になっている部分の最小振幅に対する最大振幅の比。ＶＳＷＲ＝（１＋ｐ）／（１−ｐ） ｐ：反射係数」とされている。
【００２０】
アンテナのＶＳＷＲは、そのアンテナを用いて送受信する信号の周波数帯域全般において低い値となることが望ましく、一般には、最大値が２から３程度に抑えられていることが望ましい。この理由は次の通りである。
【００２１】
第１の理由は、ＶＳＷＲが大きくなると、アンテナに入力したエネルギーのうち、反射されるエネルギーの割合が増大し、実際に空中に放射できるエネルギーの割合が低下することにある。つまり、ＶＳＷＲの大きいアンテナは、損失が大きく、放射効率の低いアンテナとなってしまう。
【００２２】
第２の理由は、一般に、ＶＳＷＲの最大値が大きいということが、所定の周波数帯域におけるＶＳＷＲの最大値と最小値との差が大きい、つまり周波数の変化に対するＶＳＷＲの変動が大きいということにつながることにある。このように、周波数の変化に対するＶＳＷＲの変動が大きいと、送受信する信号の波形を変形してしまうことになる。例えば、送受信する信号としてパルス波からなる信号を想定した場合、そのパルス波の周波数スペクトルは、所定周波数帯域に分布することになる。この周波数帯域においてアンテナのＶＳＷＲの変動が大きいと、アンテナへ入力する信号の周波数スペクトルと、アンテナから出力する信号の周波数スペクトルとの間で相似関係が保てなくなってしまう。その結果、出力信号の波形は、入力信号の波形から崩れたものとなってしまう。
【００２３】
なお、信号波形の変形の問題に関しては、必ずしもＶＳＷＲを小さくする必要はなく、入力する信号の周波数帯域全般におけるＶＳＷＲの変動を小さくできればよいことになるが、通常、この変動を小さくするためにはＶＳＷＲの最大値を小さくすることが有効である。
【００２４】
以上の理由より、アンテナのＶＳＷＲは、そのアンテナを用いて送受信する信号の周波数帯域全般において低い値となることが望ましい。
【００２５】
よって、ＵＷＢ通信のような超広帯域の無線通信を実現するためには、極めて広い周波数帯域においてＶＳＷＲが小さく抑えられたアンテナが求められる。また、携帯型の情報処理装置への搭載も考慮すると、アンテナサイズは小型であることも求められる。
【００２６】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型化を図りつつ、ＶＳＷＲの最大値が小さく抑えられた周波数帯域をより広くとることができる誘電体装荷アンテナを提供することにある。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
本発明の誘電体装荷アンテナは、上記の課題を解決するために、錘面状表面を有する第１電極と、前記錘面状表面に対してその錘面の頂点側に位置する平面状表面を有する第２電極と、前記錘面状表面と前記平面状表面との間に介在する誘電部材とを備え、前記誘電部材の外周面は、前記錘面状表面側から前記平面状表面側に向かって広がった形状を有することを特徴としている。
【００２８】
例えばモノコニカルアンテナのように、錘面状表面を有する第１電極と、錘面状表面に対してその錘面の頂点側に位置する平面状表面を有する第２電極とを備えたアンテナは、第１及び第２電極それぞれにおける、上記頂点側の部分を給電部とすることにより、広帯域化が可能であるという利点を有している。しかし、従来のこのようなアンテナにおいて広帯域化を実現するためには、サイズが大きくなるという問題があった。
【００２９】
これに対し、上記の構成では、前記錘面状表面と前記平面状表面との間に誘電部材を介在させることにより、誘電部材の波長短縮効果によって小型化を可能としている。
【００３０】
また、上記の構成では、誘電部材の外周面が、錘面状表面側から平面状表面側に向かって広がった形状を有している。これにより、誘電部材の外周面を円筒形状にする場合と比較して、より広い周波数帯域でのＶＳＷＲの最大値を小さくできる。
【００３１】
よって、上記の構成では、小型化を図りつつ、ＶＳＷＲの最大値が小さく抑えられた周波数帯域をより広くとることができる。
【００３２】
本発明の誘電体装荷アンテナは、上記誘電体装荷アンテナにおいて、前記誘電部材の外周面と、前記誘電部材と前記錘面状表面及び平面状表面それぞれとの境界面とは共通の回転軸を有する回転面をなしており、前記回転軸を含む平面で切断したときの前記誘電部材の断面は、前記外周面が円弧となり、前記錘面状表面及び平面状表面それぞれとの境界面をなす２辺が半径となる扇形状であるように構成してもよい。
【００３３】
上記の構成では、誘電部材の外周面と、誘電部材と錘面状表面及び平面状表面それぞれとの境界面とは共通の回転軸を有する回転面をなしているため、電磁波は、誘電部材の内部を、上記回転軸を中心としたほぼ軸対称に伝搬することになる。したがって、電磁波は、回転軸を含む平面で切断したときの誘電部材の断面に沿って伝搬することになる。
【００３４】
ここで、上記の構成では、上記断面が、錘面状表面及び平面状表面それぞれとの境界面をなす２辺を半径とする扇形状となっているため、この扇形の中心付近を給電部とすることにより、給電部から誘電部材の外周面までの距離がほぼ一定となる。そうすると、給電部付近から伝搬する電磁波は、何れの方向においても、誘電部材を伝搬する距離がほぼ等しくなる。これにより、誘電部材の内部での複雑な反射によるＶＳＷＲの極大化を抑制することができる。
【００３５】
あるいは、本発明の誘電体装荷アンテナは、上記誘電体装荷アンテナにおいて、前記誘電部材の外周面と、前記誘電部材と前記錘面状表面及び平面状表面それぞれとの境界面とは共通の回転軸を有する回転面をなしており、前記回転軸を含む平面で切断したときの前記誘電部材の断面は、前記錘面状表面及び平面状表面それぞれとの境界面をなす２辺が等辺となる二等辺三角形状であるように構成してもよい。
【００３６】
上記のように、給電部から誘電部材の外周面までの距離をほぼ一定とするためには、誘電部材の断面を扇形状とすることが望ましいが、扇形状に近似した二等辺三角形状としてもよい。誘電部材の外周面は、断面が扇形状の場合には球面となるのに対し、断面が二等辺三角形状の場合には錘面となる。一般に、球面よりも錘面の方が形成しやすいので、上記の構成では、誘電部材の形成がより容易になる。
【００３７】
本発明の誘電体装荷アンテナは、上記何れかの誘電体装荷アンテナにおいて、前記誘電部材は、誘電体材料と、当該誘電部材の損失係数を高めるように前記誘電体材料に混合された導電性粒子とを含むことが望ましい。
【００３８】
一般には、放射効率向上の観点から、アンテナに用いる誘電部材の損失係数は低い方が望ましい。これに対して、上記の構成では、誘電部材の損失係数をある程度高くすることによる、誘電部材の内部を伝搬する電磁波の波形減衰効果によって、ＶＳＷＲの最大値を小さくすることができる。
【００３９】
あるいは、本発明の誘電体装荷アンテナは、上記何れかの誘電体装荷アンテナにおいて、前記誘電部材は、その損失係数が０．２４以上であることが望ましい。
【００４０】
上記の構成では、誘電部材の損失係数を０．２４以上とすることにより、誘電部材の内部を伝搬する電磁波の波形減衰効果に起因するＶＳＷＲの低減が効果的に起こる。
【００４１】
本発明の誘電体装荷アンテナは、上記の課題を解決するために、錘面状表面を有する第１電極と、前記錘面状表面に対してその錘面の頂点側に位置する平面状表面を有する第２電極と、前記錘面状表面と前記平面状表面との間に介在する誘電部材とを備え、前記誘電部材は、誘電体材料と、当該誘電部材の損失係数を高めるように前記誘電体材料に混合された導電性粒子とを含むことを特徴としている。
【００４２】
上述のように、上記第１電極と第２電極とを備えたアンテナは、広帯域化が可能であるという利点を有し、これに誘電部材を介在させることにより、誘電部材の波長短縮効果によって小型化が可能となる。
【００４３】
また、上記の構成では、誘電部材は、誘電体材料と、当該誘電部材の損失係数を高めるようにこの誘電体材料に混合された導電性粒子とを含んでいる。したがって、誘電部材に所定の損失係数を付与することができる。
【００４４】
一般には、放射効率向上の観点から、アンテナに用いる誘電部材の損失係数は低い方が望ましい。これに対して、上記の構成では、誘電部材の損失係数をある程度高くすることによる、誘電部材の内部を伝搬する電磁波の波形減衰効果によって、ＶＳＷＲを小さくすることができる。
【００４５】
よって、上記の構成では、小型化を図りつつ、ＶＳＷＲの最大値が小さく抑えられた周波数帯域をより広くとることができる。
【００４６】
本発明の誘電体装荷アンテナは、上記の課題を解決するために、錘面状表面を有する第１電極と、前記錘面状表面に対してその錘面の頂点側に位置する平面状表面を有する第２電極と、前記錘面状表面と前記平面状表面との間に介在する誘電部材とを備え、前記誘電部材は、その損失係数が０．２４以上であることを特徴としている。
【００４７】
上述のように、上記第１電極と第２電極とを備えたアンテナは、広帯域化が可能であるという利点を有し、これに誘電部材を介在させることにより、誘電部材の波長短縮効果によって小型化が可能となる。
【００４８】
また、上記の構成では、誘電部材は、その損失係数が０．２４以上となっている。一般には、放射効率向上の観点から、アンテナに用いる誘電部材の損失係数は低い方が望ましい。これに対して、上記の構成では、誘電部材の損失係数を０．２４以上とすることにより、誘電部材の内部を伝搬する電磁波の波形減衰効果に起因するＶＳＷＲの低減が効果的に起こる。これにより、ＶＳＷＲを小さくすることができる。
【００４９】
よって、上記の構成では、小型化を図りつつ、ＶＳＷＲの最大値が小さく抑えられた周波数帯域をより広くとることができる。
【００５０】
本発明の誘電体装荷アンテナは、上記の課題を解決するために、錘面状表面を有する第１電極と、前記錘面状表面に対してその錘面の頂点側に位置する平面状表面を有する第２電極と、前記錘面状表面と前記平面状表面との間に介在する誘電部材とを備え、前記誘電部材は、前記錘面の頂点に近い側から遠い側に向けて連続的又は段階的に比誘電率が小さくなっている部分を有することを特徴としている。
【００５１】
上述のように、上記第１電極と第２電極とを備えたアンテナは、広帯域化が可能であるという利点を有し、これに誘電部材を介在させることにより、誘電部材の波長短縮効果によって小型化が可能となる。
【００５２】
ここで、誘電部材の外周面などのように、比誘電率が変化する境界面においては、その比誘電率の変化の大きさに応じて電磁波の反射が生じる。上記の構成では、誘電部材が、上記頂点に近い側から遠い側に向けて連続的又は段階的に比誘電率が小さくなっている部分を有している。これにより、誘電部材の内部において上記給電部から伝搬する電磁波は、上記比誘電率の変化に応じて各部において反射されることになる。
【００５３】
つまり、上記の構成では、電磁波の反射の発生箇所が分散することになり、これにともなって、それぞれの周波数の反射波も分散する。そうすると、所定の周波数に集中して強度の強い反射波が発生し、その周波数におけるＶＳＷＲが大きくなる、という不具合を避けることができる。その結果、より広い周波数帯域でのＶＳＷＲの最大値を小さくできる。
【００５４】
よって、上記の構成では、小型化を図りつつ、ＶＳＷＲの最大値が小さく抑えられた周波数帯域をより広くとることができる。
【００５５】
ここで、前記誘電部材の外周面は、前記錘面状表面側から前記平面状表面側に向かって広がった形状を有するように構成することにより、誘電部材の外周面を円筒形状にする場合と比較して、より広い周波数帯域でのＶＳＷＲの最大値を小さくできる。
【００５６】
また、前記誘電部材は、互いに比誘電率の異なる誘電体が重ね合わされた積層構造を有するように構成することにより、容易に形成することができる。
【００５７】
また、前記誘電部材は、比誘電率の前記変化に応じて、当該誘電部材の損失係数が変化するように構成してもよい。
【００５８】
本発明の誘電体装荷アンテナは、上記の課題を解決するために、それぞれ第１及び第２給電部を有する第１及び第２電極と、前記第１及び第２電極の間に介在する誘電部材とを備え、前記第１及び第２給電部から遠ざかるにしたがって、前記第１電極と前記第２電極との間隔が広がる断面を有し、前記誘電部材は、誘電体材料と、当該誘電部材の損失係数を高めるように前記誘電体材料に混合された導電性粒子とを含むことを特徴としている。
【００５９】
例えばモノコニカルアンテナのように、第１電極と前記第２電極との間隔が、それぞれの給電部から遠ざかるにしたがって広がるような断面を有するアンテナは、広帯域化が可能であるという利点を有している。
【００６０】
また、上記の構成では、第１及び第２電極の間に誘電部材を介在させることにより、誘電部材の波長短縮効果によって小型化が可能となる。
【００６１】
さらに、上記の構成では、誘電部材は、誘電体材料と、当該誘電部材の損失係数を高めるようにこの誘電体材料に混合された導電性粒子とを含んでいる。したがって、誘電部材に所定の損失係数を付与することができる。
【００６２】
一般には、放射効率向上の観点から、アンテナに用いる誘電部材の損失係数は低い方が望ましい。これに対して、上記の構成では、誘電部材の損失係数をある程度高くすることによる、誘電部材の内部を伝搬する電磁波の波形減衰効果によって、ＶＳＷＲを小さくすることができる。
【００６３】
よって、上記の構成では、小型化を図りつつ、ＶＳＷＲの最大値が小さく抑えられた周波数帯域をより広くとることができる。
【００６４】
本発明の誘電体装荷アンテナは、上記の課題を解決するために、それぞれ第１及び第２給電部を有する第１及び第２電極と、前記第１及び第２電極の間に介在する誘電部材とを備え、前記第１及び第２給電部から遠ざかるにしたがって、前記第１電極と前記第２電極との間隔が広がる断面を有し、前記誘電部材は、その損失係数が０．２４以上であることを特徴としている。
【００６５】
上述のように、上記のような第１電極と前記第２電極とを備えるアンテナは、広帯域化が可能であるという利点を有しており、これに誘電部材を介在させることにより、誘電部材の波長短縮効果によって小型化が可能となる。
【００６６】
また、上記の構成では、誘電部材は、その損失係数が０．２４以上となっている。一般には、放射効率向上の観点から、アンテナに用いる誘電部材の損失係数は低い方が望ましい。これに対して、上記の構成では、誘電部材の損失係数を０．２４以上とすることにより、誘電部材の内部を伝搬する電磁波の波形減衰効果に起因するＶＳＷＲの低減が効果的に起こる。これにより、ＶＳＷＲを小さくすることができる。
【００６７】
よって、上記の構成では、小型化を図りつつ、ＶＳＷＲの最大値が小さく抑えられた周波数帯域をより広くとることができる。
【００６８】
本発明の誘電体装荷アンテナは、上記の課題を解決するために、それぞれ第１及び第２給電部を有する第１及び第２電極と、前記第１及び第２電極の間に介在する誘電部材とを備え、前記第１及び第２給電部から遠ざかるにしたがって、前記第１電極と前記第２電極との間隔が広がっていくとともに、前記誘電部材の誘電率が連続的又は段階的に小さくなっていく断面を有することを特徴としている。
【００６９】
上述のように、上記のような第１電極と前記第２電極とを備えるアンテナは、広帯域化が可能であるという利点を有しており、これに誘電部材を介在させることにより、誘電部材の波長短縮効果によって小型化が可能となる。
【００７０】
ここで、誘電部材の外周面などのように、比誘電率が変化する境界面においては、電磁波の反射が生じる。上記の構成では、第１及び第２給電部から遠ざかるにしたがって、前記第１電極と前記第２電極との間隔が広がっていくとともに、前記誘電部材の誘電率が連続的又は段階的に小さくなっていく断面を有している。これにより、誘電部材の内部において第１及び第２給電部から伝搬する電磁波は、上記比誘電率の変化に応じて各部において反射されることになる。
【００７１】
つまり、上記の構成では、電磁波の反射の発生箇所が分散することになり、これにともなって、それぞれの周波数の反射波も分散する。そうすると、所定の周波数に集中して強度の強い反射波が発生し、その周波数におけるＶＳＷＲが大きくなる、という不具合を避けることができる。その結果、より広い周波数帯域でのＶＳＷＲの最大値を小さくできる。
【００７２】
よって、上記の構成では、小型化を図りつつ、ＶＳＷＲの最大値が小さく抑えられた周波数帯域をより広くとることができる。
【００７３】
なお、上記何れかの断面を有する誘電体装荷アンテナは、前記給電部側に位置する回転軸に対して前記断面を回転させた回転体をなすように構成してもよい。
【００７４】
【発明の実施の形態】
〔実施形態１〕
本発明の第１の実施形態について図１から図１８及び図２６に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００７５】
図１及び図２に、本実施形態のモノコニカルアンテナ１０の斜視図及び断面図をそれぞれ示す。モノコニカルアンテナ１０は、給電電極１１、アース電極１２、誘電部材１３、給電端子１４を備えている。
【００７６】
給電電極１１は、導体からなる電極であり、その形状は、円錐体の錘面（円錐面）状となっている。給電電極１１は、例えば、誘電部材１３の内側表面をメッキすることにより形成することができる。
【００７７】
アース電極１２は、導体からなる電極であり、円板の形状を有し、その中心に同心の円筒形の貫通孔１２ａを有している。アース電極１２は、給電電極１１がなす円錘面の中心線に対して垂直となり、かつ、この中心線が貫通孔１２ａの中心に位置するように配置されている。また、アース電極１２の給電電極１１側の表面（上面）の高さ付近に、給電電極１１がなす円錘面の頂点Ｖ（給電電極１１の頂点Ｖ）が位置するように配置されている。つまり、給電電極１１がなす円錘面の中心線と、アース電極１２をなす円板の中心線と、貫通孔１２ａをなす円筒の中心線とは、何れも共通の中心線Ｃとなっている。アース電極１２は、例えば、金属の板材によって構成することができる。
【００７８】
誘電部材１３は、誘電体からなり、給電電極１１とアース電極１２との間に介在して、給電電極１１とアース電極１２との間を埋める部材である。この誘電部材１３の外周面１３ａは、円錘面（給電電極１１をなす円錘面とは異なる円錘面）の一部をなす面である。したがって、誘電部材１３は、中心線Ｃを含む平面において切断した場合に現れる断面が、中心線Ｃに対して互いに線対称となる２つの三角形をなし、この三角形の断面を中心線Ｃに対して回転させた回転体の形状を有していることになる。誘電部材１３の断面がなす三角形は、一辺が給電電極１１上に、他の一辺がアース電極１２の上面上に位置している。そして、上記三角形のさらに他の一辺は、誘電部材１３の外周面１３ａをなしている。また、誘電部材１３の断面がなす三角形における給電電極１１上の一辺の長さをＬ１、アース電極１２の上面上の一辺の長さをＬ２とすると、Ｌ１＝Ｌ２となっている。誘電部材１３は、例えば、所定形状の金型を用いて樹脂を射出成形することによって形成することができる。
【００７９】
給電端子１４は、導体からなる端子であり、円柱又は円筒形状を有しており、その中心線が中心線Ｃと一致するようにしてアース電極１２の貫通孔１２ａ内に配置されている。給電端子１４は、アース電極１２の貫通孔１２ａの内周面から離間することによりアース電極１２とは電気的に絶縁されている。また、給電端子１４は、その一端が給電電極１１の頂点Ｖに取り付けられることにより、給電電極１１と電気的に接続されている。なお、給電端子１４と給電電極１１との接続部分、つまり給電電極１１の頂点Ｖを、給電部と称する。給電端子１４は、例えば、金属の棒材又は筒材によって構成することができる。また、給電端子１４の給電電極１１への接続は、例えば、銀ペーストを用いて実現することができる。
【００８０】
このモノコニカルアンテナ１０を用いて電磁波の送受信を行う場合には、このモノコニカルアンテナ１０の中心に、アース電極１２側から同軸ケーブルなどのケーブルが接続される。このとき、同軸ケーブルの内部導体（芯線）を給電端子１４と接続し、同軸ケーブルの外部導体（シールド）をアース電極１２の貫通孔１２ａ付近に接続する。そのために、アース電極１２には、同軸ケーブルと接続するためのコネクタ（図示せず）が設けられる。なお、コネクタを設けることなく、同軸ケーブルをアース電極１２に直接取り付けてもよい。
【００８１】
なお、以下においては、説明の便宜上、モノコニカルアンテナを用いて電磁波を送信する場合を想定して、モノコニカルアンテナの特性等について説明するが、この特性等は、モノコニカルアンテナを用いて電磁波を受信する場合についてもほぼ同様に成り立つ。つまり、モノコニカルアンテナは、電磁波の送信用にも受信用にも使用することができる。
【００８２】
また、以下においては、モノコニカルアンテナを用いて、ＵＷＢ通信の周波数帯域にほぼ相当する、３．１〜１０．６ＧＨｚ帯域の高周波を送信する場合を想定する。
【００８３】
次に、図３から図９に基づいて、誘電部材１３を設けることによるアンテナ特性への影響について説明する。
【００８４】
モノコニカルアンテナ１０により電磁波を送信する場合、給電電極１１の頂点Ｖに給電される高周波は、図３において破線で示すように、給電電極１１とアース電極１２との間、つまり、誘電部材１３の内部を、頂点Ｖを中心とした同心球状に広がりつつ伝搬していく。このとき、誘電部材１３の波長短縮効果により、誘電部材１３の内部では、誘電部材１３の外部と比較して、誘電部材１３の比誘電率ε１に応じて電磁波の波長が短くなる。
【００８５】
なお、本明細書においては、モノコニカルアンテナ１０から電磁波が放射される空間（外部空間、通常は空気層）の誘電率ε０に対する、誘電部材１３の誘電率ε１の比ε１／ε０を、誘電部材１３の比誘電率と定義する。
【００８６】
上記定義は、外部空間が空気層である場合には、比誘電率の一般的な定義と一致することになるが、例えば、モノコニカルアンテナ１０を水中で使用することを前提とした場合には、外部空間は水中となり、誘電部材１３の比誘電率は、水の誘電率に対する誘電部材１３の誘電率の比を意味することになる。以下では、特に断らない限り、外部空間として空気層を想定する。
【００８７】
上記のように、モノコニカルアンテナ１０では、誘電部材１３を設けることによって波長短縮効果を得ることができるため、誘電部材を設けない同一サイズのモノコニカルアンテナと比較して、より長波長の電磁波、つまり、より周波数の低い電磁波を送信することができる。逆に、低周波数側の限界を同一とすると、モノコニカルアンテナ１０は、誘電部材を設けないモノコニカルアンテナよりもサイズを小さくすることができる。
【００８８】
具体的には、モノコニカルアンテナ１０において低周波数側の限界を３．１ＧＨｚとするためのサイズは、例えば、給電電極１１の最大径（円錐体の底面に相当する部分の直径）を１２ｍｍ、アース電極１２の直径を３４ｍｍ、誘電部材１３の高さ（中心線Ｃ方向の高さ）を１６ｍｍ、Ｌ１＝Ｌ２＝１７ｍｍとすることができた。なお、誘電部材１３の比誘電率は１２とした。これに対し、誘電部材を設けないモノコニカルアンテナにおいて低周波数側の限界を３．１ＧＨｚとするためには、給電電極１１の最大径が２００〜３００ｍｍ程度になってしまう。
【００８９】
このように、誘電部材１３を備えたモノコニカルアンテナ１０では、誘電部材を備えないモノコニカルアンテナに対して、サイズを１／１０よりもさらに小さくすることができる。
【００９０】
上記のように、誘電部材１３の内部を同心球状に広がりつつ伝搬していった電磁波は、誘電部材１３の外周面１３ａから外部空間へ放射される。このときの電磁波放射方向Ｒは、頂点Ｖを中心とした球面のうち、給電電極１１とアース電極１２とに挟まれた空間に位置する部分の半径方向にほぼ相当している。
【００９１】
ここで、誘電部材１３から外部空間へ電磁波が放射される際には、外周面１３ａを境界として誘電率が変化することに起因して反射が起こる。したがって、図３に示したように、入射波のうち、一部は放射波として外部空間に放射され、一部は反射波として誘電部材１３内部へ戻っていくことになる。なお、誘電部材１３における誘電損が十分小さいときには、入射波及び反射波はほとんど減衰しないことになるが、誘電損が大きくなると、入射波及び反射波は減衰しながら誘電部材１３内部を伝搬することになる。
【００９２】
ここで、上記波形減衰の効果について説明する。通常、誘電体を備えた誘電体装荷アンテナを構成する場合には、放射効率を向上させるため、誘電損を極力小さくするようにする。これに対し、モノコニカルアンテナ１０では、誘電損を大きくすることによる波形減衰効果により、放射効率が低下するという弊害は生じるものの、広帯域化が可能であるという利点があることがわかった。
【００９３】
このことを示すグラフを図４及び図５に示す。なお、これらのグラフでは、誘電部材１３の誘電率ε１を一定とし、誘電部材１３の誘電正接（ｔａｎδ１）を変化させることにより、誘電部材１３における損失係数を変化させており、ｔａｎδ１が大きいほど、誘電損が大きくなることになる。また、図５のグラフでは、広帯域化を示す指標として、３．１〜１０．６ＧＨｚの周波数帯域におけるＶＳＷＲ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｔａｎｄｉｎｇ Ｗａｖｅ Ｒａｔｉｏ：電圧定在波比）の最大値を縦軸にとっている。
【００９４】
図４のグラフより、ｔａｎδ１が大きくなるにつれて、ほぼ一定の割合で放射効率が低下していることがわかる。
【００９５】
また、図５より、ｔａｎδ１が大きくなるにつれて、ＶＳＷＲが低下し、広帯域化していることがわかる。ＶＳＷＲの低下は、ｔａｎδ１の変化に対して一定ではなく、特に、ｔａｎδ１が０から０．０２へ変化するときにＶＳＷＲが急激に低下し、ｔａｎδ１が０．０２以上となるとＶＳＷＲの低下の度合いが徐々に小さくなることがわかる。
【００９６】
このことから、広帯域化を図る上では、ｔａｎδ１を０．０２以上にすることが望ましいといえる。また、放射効率の低下を極力防ぐという観点からは、ｔａｎδ１をあまり大きく設定しない方が望ましい。特に、放射効率を５０％以上を維持するために、ｔａｎδ１は０．１以下であることが望ましい。
【００９７】
誘電率ε１に応じて変化せずに誘電損を規定する値として、損失係数を用いる。損失係数とは、比誘電率（ここでいう比誘電率とは、上述した本明細書での定義とは異なり、常に空気層の誘電率を基準としたの誘電率の比率である。）と誘電正接との積として算出される値である。そこで、誘電部材１３の比誘電率１２を用いてｔａｎδ１を損失係数に換算すると、図４及び図５はそれぞれ図６及び図７のようになる。そして、誘電部材１３の損失係数は、広帯域化を図る上では０．２４以上にすることが望ましく、放射効率の低下を極力防ぐという観点からは１．２以下であることが望ましいといえる。
【００９８】
以上のように、モノコニカルアンテナ１０では、誘電部材１３を設けるとともに、誘電部材１３のｔａｎδ１を大きくすることにより、小型化かつ広帯域化を図ることができる。
【００９９】
このことは、図８及び図９のグラフにも現れている。図８のグラフは、比較例１として、モノコニカルアンテナ１０から誘電部材１３を除いた構成のモノコニカルアンテナにおいて、３．１〜１０．６ＧＨｚの周波数帯域におけるＶＳＷＲの変化をシミュレーションした結果であり、図９のグラフは、モノコニカルアンテナ１０において、３．１〜１０．６ＧＨｚの周波数帯域におけるＶＳＷＲの変化をシミュレーションした結果である。
【０１００】
比較例１では、誘電部材による波長短縮効果及び波形減衰効果を得ることができないので、低周波数側においてＶＳＷＲが高くなっている。
【０１０１】
これに対し、モノコニカルアンテナ１０では、波長短縮効果及び波形減衰効果により、低周波数側におけるＶＳＷＲが良好に低減されている。通常、アンテナに求められる特性としては、使用する周波数帯域におけるＶＳＷＲの最大値が２〜３程度であるが、モノコニカルアンテナ１０では、この条件をほぼ満たしているといえる。
【０１０２】
なお、誘電部材１３の誘電率ε１及びｔａｎδ１の調整は、誘電部材１３を構成する材料の調整によって実現することができる。ここでは、誘電部材１３を樹脂で構成し、この樹脂に対してセラミックスを混合することによって誘電率ε１を、また、この樹脂に対して導電性粒子を混合することによってｔａｎδ１を、それぞれ調整している。
【０１０３】
次に、図１０（ａ）〜（ｅ）、図１１から図１４に基づいて、誘電部材１３の形状によるアンテナ特性への影響について説明する。
【０１０４】
図１０（ａ）〜（ｅ）に、誘電部材１３の形状を変化させたモノコニカルアンテナの形状１〜５を示す。このうち、図１０（ｃ）に示す形状３が、図１及び図２に示したモノコニカルアンテナ１０である。なお、図１０（ａ）〜（ｅ）に示した形状１〜５については、モノコニカルアンテナ１０の給電電極１１、アース電極１２、誘電部材１３、給電端子１４それぞれに相当する部材に対し、対応するモノコニカルアンテナ１０の部材の符号と同一の符号を付している。
【０１０５】
形状１，２，４，５について説明する。形状１は、誘電部材１３の外周面が円筒形となるような形状に誘電部材１３を形成したものであり、図２７及び図２８に示した従来の誘電体垂直偏波アンテナに近似した形状である。形状２及び形状４は、モノコニカルアンテナ１０に対して、図２に示したＬ１とＬ２との関係を変化させ、それぞれＬ１＞Ｌ２、Ｌ１＜Ｌ２とした形状である。形状５は、形状１に対し、誘電部材１３の直径を大きくした形状である。
【０１０６】
形状１〜５のモノコニカルアンテナについて、波長短縮効果及びＶＳＷＲをシミュレーションした結果を図１１〜図１３に示す。なお、図１２及び図１３は、図１１に示したシミュレーション結果のうち、それぞれ波長短縮効果及びＶＳＷＲをグラフ化したものである。
【０１０７】
ここで、シミュレーション結果における波長短縮効果は、低周波数（長波長）側から高周波数（短波長）側に向かって周波数を変化させた場合に、最初にＶＳＷＲが所定値、具体的には２．５以下となったときの波長によって評価しており、形状５を基準としたパーセンテージによって表すこととする。また、シミュレーション結果におけるＶＳＷＲは、３．１〜１０．６ＧＨｚの周波数帯域におけるＶＳＷＲの最大値によって評価している。
【０１０８】
図１２より、波長短縮効果については、形状５が最も大きく、形状４，３，２，１の順に小さくなっていることがわかる。これは、給電部（頂点Ｖ）から誘電部材１３と外部空間との境界までの最大距離及び最小距離が影響しているものと考えられ、この最大距離及び最小距離が大きくなるほど、波長短縮効果も大きくなると考えられる。
【０１０９】
また、図１３より、ＶＳＷＲについては、形状３が最も小さく、形状２，４，５，１の順に大きくなっていることがわかる。これは、給電部から誘電部材１３と外部空間との境界までの距離のバラツキの大きさが影響しているものと考えられ、このバラツキが小さくなるほど、ＶＳＷＲも小さくなると考えられる。
【０１１０】
例えば、形状３では、誘電部材１３の外周面１３ａが、給電部を中心とした球面に近い形状をしているため、給電部から誘電部材１３と外部空間との境界までの距離は、外周面１３ａの全域においてほぼ等しいことになる。
【０１１１】
一方、形状１では、給電部から誘電部材１３と外部空間との境界までの距離が、給電電極１１の円錘面の母線方向において最大値となり、アース電極１２の半径方向において最小値となり、この最大値−最小値の差が大きくなっている。
【０１１２】
図１４に、形状１のモノコニカルアンテナにおいて、３．１〜１０．６ＧＨｚの周波数帯域におけるＶＳＷＲの変化のシミュレーション結果を示す。図１４より、形状１では、３．１〜１０．６ＧＨｚの周波数帯域における低周波数側のＶＳＷＲは良好に低減されているものの、４〜１０ＧＨｚに現れるピークが高くなっていることがわかる。これは、形状１では、給電部から誘電部材１３と外部空間との境界までの距離の等方性が大きく崩れているため、複雑な反射が起こってしまうためであると考えられる。
【０１１３】
以上より、誘電部材１３は、外周面１３ａが給電部を中心とした球面に近い形状となるように形成することが望ましく、例えば、形状３のように、外周面１３ａをアース電極１２側に広がる円錘面の一部とし、Ｌ１＝Ｌ２とするのが望ましいことがわかる。
【０１１４】
次に、図１５及び図１６に基づいて、モノコニカルアンテナ１０の一変形例であるモノコニカルアンテナ２０について説明する。
【０１１５】
上述のように、誘電部材は、外周面が給電部を中心とした球面に近い形状となるように形成することが望ましい。そこで、誘電部材２３の外周面２３ａを、給電部を中心とした球面としたものがモノコニカルアンテナ２０である。この点以外は、モノコニカルアンテナ２０はモノコニカルアンテナ１０と同じように構成されている。
【０１１６】
このモノコニカルアンテナ２０では、３．１〜１０．６ＧＨｚの周波数帯域におけるＶＳＷＲの最大値を、より低減することができる。ただし、モノコニカルアンテナ１０においても、この低減効果は十分得られる。また、モノコニカルアンテナ１０の方が、外周面１３ａの形状がより形成しやすい形状であるといえる。したがって、ＶＳＷＲの低減効果と、製造の容易さとを考慮して、モノコニカルアンテナ１０と、モノコニカルアンテナ２０との何れを採用するかを、適宜選択することができる。
【０１１７】
このように、誘電部材１３・２３の外周面１３ａ・２３ａと、誘電部材１３・２３と給電電極１１及びアース電極１２それぞれとの境界面とは共通の回転軸（中心線Ｃ）を有する回転面をなしており、この回転軸を含む平面で切断したときの誘電部材１３・２３の断面が、次のような形状を有していることが望ましい。すなわち、上記断面が、給電電極１１及びアース電極１２それぞれとの境界面をなす２辺が等辺となる二等辺三角形状、あるいは、外周面２３ａが円弧となり、給電電極１１及びアース電極１２それぞれとの境界面をなす２辺が半径となる扇形状であることが望ましい。
【０１１８】
これにより、誘電部材１３・２３の内部での複雑な反射によるＶＳＷＲの極大化を抑制することができる。
【０１１９】
次に、図１７及び図１８に基づいて、モノコニカルアンテナ１０及びモノコニカルアンテナ２０の製造方法の一例について説明する。なお、モノコニカルアンテナ１０とモノコニカルアンテナ２０とは、ほぼ同様の方法によって製造することができるので、ここでは、主にモノコニカルアンテナ１０を前提として製造方法を説明する。
【０１２０】
まず、誘電部材１３を形成する。誘電部材１３は、金型を用いて樹脂を射出成形することにより形成することができる。上述したように、誘電部材１３には、誘電率ε１を調整するためのセラミックス、及びｔａｎδ１を調整するための導電性粒子が混合されている。そこで、射出成形する樹脂に対して、予めこれらのセラミックスや導電性粒子を混合しておく。
【０１２１】
ここで、上記樹脂としては、例えば、ポリエーテルサルフォン（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、シンジオタクチックポリスチレン（ＳＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）、ポリイミド樹脂（ＰＩ）、ポリエーテルイミド樹脂（ＰＥＩ）、フェノール樹脂（ＰＦ）などを用いることができる。また、上記セラミックスとしては、チタン酸バリウムなどを用いることができる。また、上記導電性粒子としては、金属粒子、カーボンブラック粒子、磁性体粒子、導電性ポリマー粒子などを用いることができる。
【０１２２】
そして、形成した誘電部材１３の内側表面に給電電極１１を形成する。給電電極１１は、誘電部材１３の内側表面をメッキすることによって形成することができるほか、蒸着、スパッタリング蒸着、導電ペーストの塗布、金属板の貼り付け、円錐形状の金属のはめ込みなどによって形成してもよい。給電電極１１を構成する材料としては、例えば、金、銀、銅などを用いることができる。
【０１２３】
そして、所定の形状に加工しておいたアース電極１２及び給電端子１４を取り付ける。ここで、アース電極１２は、誘電部材１３の裏面に接着剤などを用いて接着する。また、給電端子１４は、給電電極１１に電気的に接続するために、銀ペーストなどを用いて接着する。
【０１２４】
以上のように、本実施形態のモノコニカルアンテナ１０・２０（誘電体装荷アンテナ）は、錘面状表面（誘電部材１３・２３側の面）を有する給電電極１１（第１電極）と、上記錘面状表面に対してその錘面の頂点側に位置する平面状表面（誘電部材１３・２３側の面）を有するアース電極１２（第２電極）と、上記錘面状表面と上記平面状表面との間に介在する誘電部材１３・２３とを備えている。
【０１２５】
このモノコニカルアンテナ１０・２０では、給電電極１１の頂点Ｖ、及びアース電極１２の貫通孔１２ａ付近、つまり給電電極１１及びアース電極１２の各中心部をそれぞれの給電部とすることにより、広帯域化が可能なアンテナとなる。そして、誘電部材１３・２３の波長短縮効果によって小型化が可能となる。
【０１２６】
このモノコニカルアンテナ１０・２０は、次の特徴的構成を有している。
【０１２７】
第１に、誘電部材１３・２３の外周面１３ａ・２３ａは、上記錘面状表面側から上記平面状表面側に向かって広がった形状を有している。これにより、誘電部材の外周面を円筒形状にする場合と比較して、より広い周波数帯域でのＶＳＷＲの最大値を小さくできる（図１１から図１３参照）。
【０１２８】
第２に、誘電部材１３・２３は、樹脂等の誘電体材料と、誘電部材１３・２３の損失係数を高めるように上記誘電体材料に混合された導電性粒子とを含んでいる。したがって、誘電部材１３・２３に所定の損失係数を付与することができる。このように、誘電部材１３・２３の損失係数をある程度高くすることにより、誘電部材１３・２３の内部を伝搬する電磁波の波形減衰効果によって、ＶＳＷＲを小さくすることができる。
【０１２９】
なお、誘電部材１３・２３は、その損失係数が０．２４以上となるようなものであれば、上記のように誘電体材料と導電性粒子とを含む構成に限らない。誘電部材１３・２３の損失係数を０．２４以上とすることにより、誘電部材１３・２３の内部を伝搬する電磁波の波形減衰効果に起因するＶＳＷＲの低減が効果的に起こる。これにより、ＶＳＷＲを小さくすることができる。
【０１３０】
これらの特徴的構成によって、小型化を図りつつ、ＶＳＷＲの最大値が小さく抑えられた周波数帯域をより広くとることができる。なお、これらの特徴的構成を組み合わせることによってより顕著な効果が得られるが、これらの特徴的構成は、それぞれ個別に上記各効果を奏するものである。
【０１３１】
なお、本実施形態では、モノコニカルアンテナ１０・２０に関して説明したが、これに限らず、それぞれ第１及び第２給電部を有する第１及び第２電極と、第１及び第２電極の間に介在する誘電部材とを備え、第１及び第２給電部から遠ざかるにしたがって、前記第１電極と前記第２電極との間隔が広がる断面を有する誘電体装荷アンテナにおいても、同様のことがいえる。
【０１３２】
このような誘電体装荷アンテナの上記断面の一例を図２６（ａ）（ｂ）に示す。図２６（ａ）（ｂ）に示すように、第１電極５１・６１及び第２電極５２・６２は、互いの間に誘電部材５３・６３が介在した状態で向き合っており、それぞれ第１給電部５１ａ・６１ａ及び第２給電部５２ａ・６２ａを有している。
【０１３３】
この第１給電部５１ａ・６１ａ及び第２給電部５２ａ・６２ａは、それぞれ第１電極５１・６１及び第２電極５２・６２において、互いの間隔が最も接近している部分に設けられている。そして、第１電極５１・６１及び第２電極５２・６２は、第１給電部５１ａ・６１ａ及び第２給電部５２ａ・６２ａから遠ざかるにしたがって、互いの間隔が広がるように形成されている。
【０１３４】
このような誘電体装荷アンテナ５０には、例えば、バイコニカルアンテナも含まれる。バイコニカルアンテナは、図２６（ａ）の断面を、中心線Ｃに対して回転させた回転体の形状を有するものである。
【０１３５】
このような誘電体装荷アンテナ５０・６０では、上記誘電部材５３・６３を、樹脂等の誘電体材料と、当該誘電部材５３・６３の損失係数を高めるように上記誘電体材料５３・６３に混合された導電性粒子とを含んで構成することにより、波形減衰効果によって、ＶＳＷＲを小さくすることができる。
【０１３６】
また、このような誘電体装荷アンテナ５０・６０では、上記誘電部材５３・６３を、その損失係数が０．２４以上となるように構成することにより、波形減衰効果に起因するＶＳＷＲの低減が効果的に起こり、ＶＳＷＲを小さくすることができる。
【０１３７】
なお、このような誘電体装荷アンテナ５０・６０と、モノコニカルアンテナ１０・２０との対応関係については、第１電極５１・６１及び第２電極５２・６２がそれぞれ給電電極１１及びアース電極１２に相当し、第１給電部５１ａ・６１ａ及び第２給電部５２ａ・６２ａがそれぞれ、給電電極１１の頂点Ｖ、及びアース電極１２の貫通孔１２ａ付近に相当し、誘電部材５３・６３が誘電部材１３・２３に相当することになる。
【０１３８】
〔実施形態２〕
本発明の第２の実施形態について図１９から図２６に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施形態において説明するモノコニカルアンテナ３０・４０において、実施形態１において説明したモノコニカルアンテナ１０・２０の構成部材と同一の機能を有する構成部材については、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【０１３９】
図１９及び図２０に、本実施形態のモノコニカルアンテナ３０の斜視図及び断面図をそれぞれ示す。モノコニカルアンテナ３０は、給電電極（第１電極）１１、アース電極（第２電極）１２、誘電部材３４、給電端子１４を備えている。ここで、給電電極１１、アース電極１２、及び給電端子１４は、実施形態１の対応する構成部材と同一のものである。
【０１４０】
誘電部材３４は、実施形態１の誘電部材１３と同一形状を有し、給電電極１１、アース電極１２、給電端子１４との配置関係についても誘電部材１３と同様であるが、互いに電気的特性の異なる３種類の誘電体からなる３層構造である点が誘電部材１３とは異なっている。つまり、誘電部材３４は、最内周の誘電部材３１、誘電部材３１を取り巻く誘電部材３２、誘電部材３２を取り巻く最外周の誘電部材３３から構成されている。
【０１４１】
この誘電部材３４の外周面３４ｃは、誘電部材１３と同様に円錘面の一部をなす面である。また、誘電部材３４は、中心線Ｃを含む平面において切断した場合に現れる断面において、誘電部材３３と誘電部材３２との境界面３４ｂ、及び誘電部材３２と誘電部材３１との境界面３４ａが、それぞれ外周面３４ｃと平行となっているとともに、この断面を中心線Ｃに対して回転させた回転体の形状を有している。
【０１４２】
誘電部材３１・３２・３３における、給電電極１１上の長さ（給電電極１１の母線方向の長さ）をそれぞれＬ１１，Ｌ１２，Ｌ１３とし、アース電極１２上の長さ（アース電極１２の半径方向の長さ）をそれぞれＬ２１，Ｌ２２，Ｌ２３とすると、Ｌ１１＝Ｌ２１，Ｌ１２＝Ｌ２２，Ｌ１３＝Ｌ２３となっている。
【０１４３】
このモノコニカルアンテナ３０を用いて電磁波の送受信を行う場合にも、このモノコニカルアンテナ３０の中心に、アース電極１２側から同軸ケーブルなどのケーブルが接続される。このとき、同軸ケーブルの内部導体（芯線）を給電端子１４と接続し、同軸ケーブルの外部導体（シールド）をアース電極１２と接続する。そのために、アース電極１２には、同軸ケーブルと接続するためのコネクタ（図示せず）が設けられる。なお、コネクタを設けることなく、同軸ケーブルをアース電極１２に直接取り付けてもよい。
【０１４４】
誘電部材３４では、誘電部材３１・３２・３３が、それぞれ誘電率ε１ａ，ε１ｂ，ε１ｃを有する誘電体からなり、それぞれの比誘電率がこの順に小さくなるように誘電率が調整されている。つまり、誘電部材３４では、外側にいくにしたがって誘電率が、段階的に外部空間の誘電率ε０に近づくように設定されている。
【０１４５】
次に、図２１及び図２２に基づいて、誘電部材３４の誘電率を上記のように設定することによるアンテナ特性への影響について説明する。
【０１４６】
モノコニカルアンテナ３０により電磁波を送信する場合、給電電極１１の頂点Ｖに給電される高周波は、図２１において破線で示すように、給電電極１１とアース電極１２との間、つまり、誘電部材３４の内部を、頂点Ｖを中心とした同心球状に広がりつつ伝搬していく。このとき、誘電部材３４の波長短縮効果により、誘電部材３１・３２・３３の内部では、誘電部材３４の外部と比較して、電磁波の波長が、それぞれ誘電部材３１・３２・３３の誘電率ε１ａ，ε１ｂ，ε１ｃに応じて短くなる。
【０１４７】
上記のように、モノコニカルアンテナ３０では、誘電部材１３を設けることによって波長短縮効果を得ることができるため、誘電部材を設けない同一サイズのモノコニカルアンテナと比較して、より長波長の電磁波、つまり、より周波数の低い電磁波を送信することができる。逆に、低周波数側の限界を同一とすると、モノコニカルアンテナ３０は、誘電部材を設けないモノコニカルアンテナよりもサイズを小さくすることができる。
【０１４８】
具体的には、モノコニカルアンテナ３０において低周波数側の限界を３．１ＧＨｚとするためのサイズは、実施形態１のモノコニカルアンテナ１０と同様に、例えば、給電電極１１の最大径（円錐体の底面に相当する部分の直径）を１２ｍｍ、アース電極１２の直径を３４ｍｍ、誘電部材３４の高さ（中心線Ｃ方向の高さ）を１６ｍｍ、Ｌ１＝Ｌ２＝１７ｍｍとすることができた。なお、誘電部材３１・３２・３３の比誘電率はそれぞれ１２，８，４とし、誘電部材３１・３２・３３それぞれのｔａｎδ１ａ，ｔａｎδ１ｂ，ｔａｎδ１ｃは何れも０．１とした。
【０１４９】
上記のように、誘電部材３４の内部を同心球状に広がりつつ伝搬していった電磁波は、誘電部材３４の外周面３４ｃから外部空間へ放射される。このときの電磁波放射方向Ｒは、頂点Ｖを中心とした球面のうち、給電電極１１とアース電極１２とに挟まれた空間に位置する部分の半径方向にほぼ相当している。
【０１５０】
ここで、誘電部材３４を電磁波が伝搬する際、及び誘電部材３４から外部空間へ電磁波が放射される際には、境界面３４ａ・３４ｂ及び外周面３４ｃを境界として誘電率が変化することに起因して反射が起こる。この反射の観点から、実施形態１のモノコニカルアンテナ１０と、本実施形態のモノコニカルアンテナ３０とを比較してみる。
【０１５１】
給電部と外部空間との間において誘電率が変化する界面としては、モノコニカルアンテナ１０では、外周面１３ａのみであったのに対し、モノコニカルアンテナ３０では、外周面３４ｃに加え境界面３４ａ・３４ｂが存在している。したがって、モノコニカルアンテナ３０では、モノコニカルアンテナ１０と比較して、電磁波を反射する界面の数が増加しているといえる。
【０１５２】
一方、ε１＝ε１ａとすると、モノコニカルアンテナ１０では、外周面１３ａにおいて誘電率ε１からε０へ比較的大きく誘電率が変化するのに対し、モノコニカルアンテナ３０では、境界面３４ａにおいて誘電率ε１ａからε１ｂへ、境界面３４ｂにおいて誘電率ε１ｂからε１ｃへ、外周面３４ｃにおいて誘電率ε１ｃからε０へと、それぞれ比較的小さく誘電率が変化することになる。
【０１５３】
そうすると、モノコニカルアンテナ３０では、モノコニカルアンテナ１０と比較して、反射の発生箇所が分散し、各箇所での反射波の影響が低減することになるといえる。
【０１５４】
図２２のグラフは、このような特徴を有するモノコニカルアンテナ３０において、３．１〜１０．６ＧＨｚの周波数帯域におけるＶＳＷＲの変化をシミュレーションした結果を示している。モノコニカルアンテナ３０に関する図２２のグラフと、モノコニカルアンテナ１０に関する図９のグラフとを比較すると、モノコニカルアンテナ３０の方が、特に４ＧＨｚ付近のピークが小さくなっていることがわかる。これは、モノコニカルアンテナ１０では、４ＧＨｚ付近の周波数に集中して強度の強い反射波が発生していたのに対し、モノコニカルアンテナ３０では、反射の発生箇所が分散することにより、４ＧＨｚ付近の周波数の反射波も分散したためであると考えられる。
【０１５５】
なお、モノコニカルアンテナ１０の外周面１３ａにおける誘電率ε１からε０への誘電率変化を小さくするためには、誘電部材１３の誘電率ε１自体を小さくすればよい、とも考えられるが、誘電率ε１自体を小さくしてしまうと、今度は給電部付近の給電電極１１やアース電極１２の導体と誘電部材１３との誘電率変化が大きくなってしまい、この付近での反射が大きくなるので望ましくない。したがって、モノコニカルアンテナ３０のように、誘電部材３１から、誘電部材３２、誘電部材３３、外部空間の順に誘電率を段階的に小さくすることが望ましい。
【０１５６】
また、モノコニカルアンテナ３０においても、広帯域化を図る観点から、ｔａｎδをある程度高くすることが望ましい。このとき、誘電部材３１・３２・３３それぞれのｔａｎδ１ａ，ｔａｎδ１ｂ，ｔａｎδ１ｃを、変化させてもよい。
【０１５７】
なお、誘電部材３１・３２・３３ごとに誘電率ε１ａ，ε１ｂ，ε１ｃ、及びｔａｎδ１ａ，ｔａｎδ１ｂ，ｔａｎδ１ｃを調整するためには、実施形態１と同様に、誘電部材３１・３２・３３を樹脂で構成し、この樹脂に対して混合するセラミックス及び導電性粒子の種類や量を調整すればよい。
【０１５８】
なお、ここでは３層構造の誘電部材３４について説明したが、誘電部材３４は、２層構造であってもよく、４層構造以上であってもよい。また、ここでは誘電率が段階的に変化する誘電部材３４について説明したが、誘電部材３４は誘電率が連続的に変化するものであってもよい。
【０１５９】
次に、図２３及び図２４に基づいて、モノコニカルアンテナ３０の一変形例であるモノコニカルアンテナ４０について説明する。
【０１６０】
誘電部材を多層構造にした場合でも、各境界面及び外周面が給電部を中心とした球面に近い形状となるように形成することが望ましい。そこで、誘電部材４４の各境界面４４ａ・４４ｂ及び外周面４４ｃを、給電部を中心とした球面としたものがモノコニカルアンテナ４０である。この点以外は、モノコニカルアンテナ４０はモノコニカルアンテナ３０と同じように構成されている。
【０１６１】
このモノコニカルアンテナ４０では、３．１〜１０．６ＧＨｚの周波数帯域におけるＶＳＷＲの最大値を、より低減することができる。ただし、モノコニカルアンテナ３０においても、この低減効果は十分得られる。また、モノコニカルアンテナ３０の方が、境界面４４ａ・４４ｂ及び外周面４４ｃの形状がより形成しやすい形状であるといえる。したがって、ＶＳＷＲの低減効果と、製造の容易さとを考慮して、モノコニカルアンテナ３０と、モノコニカルアンテナ４０との何れを採用するかを、適宜選択することができる。
【０１６２】
次に、図２５（ａ）〜（ｅ）に基づいて、モノコニカルアンテナ３０の製造方法の一例について説明する。なお、モノコニカルアンテナ４０についても、ほぼ同様の方法によって製造することができるので、ここでは、モノコニカルアンテナ３０の製造方法のみを説明する。
【０１６３】
まず、図２５（ａ）に示すように、誘電部材３１を形成する。誘電部材３１は、金型を用いて樹脂を射出成形することにより形成することができる。
【０１６４】
そして、図２５（ｂ）に示すように、誘電部材３１の外側を覆うよにして誘電部材３２を形成する。誘電部材３２も金型を用いて樹脂を射出成形することにより形成するが、このとき、金型の中心に誘電部材３１を配置して多重成形を行うことにより、誘電部材３２を形成するのと同時に誘電部材３２を誘電部材３１に接合する。
【０１６５】
さらに、図２５（ｃ）に示すように、誘電部材３２の外側を覆うよにして誘電部材３３を形成する。誘電部材３３も、金型の中心に、一体化された誘電部材３１・３２を配置して多重成形を行うことにより、誘電部材３３を形成するのと同時に誘電部材３３を誘電部材３２に接合する。
【０１６６】
上述したように、誘電部材３１・３２・３３には、誘電率ε１ａ，ε１ｂ，ε１ｃを調整するためのセラミックス、及びｔａｎδ１ａ，ｔａｎδ１ｂ，ｔａｎδ１ｃを調整するための導電性粒子が混合されている。そこで、射出成形する樹脂に対して、予めこれらのセラミックスや導電性粒子を混合しておく。
【０１６７】
上記樹脂、セラミックス、導電性粒子としては、それぞれ実施形態１において例示した材料を用いることができる。
【０１６８】
そして、図２５（ｄ）に示すように、形成した誘電部材３４の内側表面に給電電極１１を形成する。給電電極１１の形成には、実施形態１において例示した方法及び材料を用いることができる。
【０１６９】
そして、所定の形状に加工しておいたアース電極１２及び給電端子１４を取り付ける。ここで、アース電極１２は、誘電部材１３の裏面に接着剤などを用いて接着する。また、給電端子１４は、給電電極１１に電気的に接続するために、銀ペーストなどを用いて接着する。
【０１７０】
以上のように、本実施形態のモノコニカルアンテナ３０・４０（誘電体装荷アンテナ）は、錘面状表面（誘電部材３４・４４側の面）を有する給電電極１１（第１電極）と、上記錘面状表面に対してその錘面の頂点側に位置する平面状表面（誘電部材３４・４４側の面）を有するアース電極１２（第２電極）と、上記錘面状表面と上記平面状表面との間に介在する誘電部材３４・４４とを備えている。
【０１７１】
このモノコニカルアンテナ３０・４０では、給電電極１１の頂点Ｖ、及びアース電極１２の貫通孔１２ａ付近、つまり給電電極１１及びアース電極１２の各中心部をそれぞれの給電部とすることにより、広帯域化が可能なアンテナとなる。そして、誘電部材３４・４４の波長短縮効果によって小型化が可能となる。
【０１７２】
このモノコニカルアンテナ３０・４０は、次の特徴的構成を有している。すなわち、誘電部材３４・４４は、給電電極１１の頂点Ｖ、つまり給電部に近い側から遠い側に向けて連続的又は段階的に比誘電率が小さくなっている部分を有している。これにより、誘電部材３４・４４の内部において上記給電部から伝搬する電磁波は、上記比誘電率の変化に応じて各部において反射されることになる。
【０１７３】
つまり、モノコニカルアンテナ３０・４０では、電磁波の反射の発生箇所が分散することになり、これにともなって、それぞれの周波数の反射波も分散する。そうすると、所定の周波数に集中して強度の強い反射波が発生し、その周波数におけるＶＳＷＲが大きくなる、という不具合を避けることができる。その結果、より広い周波数帯域でのＶＳＷＲの最大値を小さくできる。
【０１７４】
よって、モノコニカルアンテナ３０・４０では、小型化を図りつつ、ＶＳＷＲの最大値が小さく抑えられた周波数帯域をより広くとることができる。
【０１７５】
なお、本実施形態では、モノコニカルアンテナ３０・４０に関して説明したが、これに限らず、実施形態１において図２６（ａ）（ｂ）を用いて説明した断面を有する誘電体装荷アンテナ５０・６０においても、同様のことがいえる。
【０１７６】
つまり、誘電部材５３・６３を、第１給電部５１ａ・６１ａ及び第２給電部５２ａ・６２ａから遠ざかるにしたがって、連続的又は段階的に比誘電率が小さくなっている部分を有するように構成することにより、所定の周波数に集中して強度の強い反射波が発生し、その周波数におけるＶＳＷＲが大きくなる、という不具合を避けることができる。
【０１７７】
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【０１７８】
【発明の効果】
以上のように、本発明の誘電体装荷アンテナは、錘面状表面を有する第１電極と、前記錘面状表面に対してその錘面の頂点側に位置する平面状表面を有する第２電極と、前記錘面状表面と前記平面状表面との間に介在する誘電部材とを備え、前記誘電部材の外周面は、前記錘面状表面側から前記平面状表面側に向かって広がった形状を有する構成である。
【０１７９】
これにより、小型化を図りつつ、ＶＳＷＲの最大値が小さく抑えられた周波数帯域をより広くとることができるという効果を奏する。
【０１８０】
本発明の誘電体装荷アンテナは、上記誘電体装荷アンテナにおいて、前記誘電部材の外周面と、前記誘電部材と前記錘面状表面及び平面状表面それぞれとの境界面とは共通の回転軸を有する回転面をなしており、前記回転軸を含む平面で切断したときの前記誘電部材の断面は、前記外周面が円弧となり、前記錘面状表面及び平面状表面それぞれとの境界面をなす２辺が半径となる扇形状であるように構成してもよい。
【０１８１】
これにより、誘電部材の内部での複雑な反射によるＶＳＷＲの極大化を抑制することができる。
【０１８２】
あるいは、本発明の誘電体装荷アンテナは、上記誘電体装荷アンテナにおいて、前記誘電部材の外周面と、前記誘電部材と前記錘面状表面及び平面状表面それぞれとの境界面とは共通の回転軸を有する回転面をなしており、前記回転軸を含む平面で切断したときの前記誘電部材の断面は、前記錘面状表面及び平面状表面それぞれとの境界面をなす２辺が等辺となる二等辺三角形状であるように構成してもよい。
【０１８３】
これにより、誘電部材の内部での複雑な反射によるＶＳＷＲの極大化を抑制しつつ、誘電部材の形成がより容易になる。
【０１８４】
本発明の誘電体装荷アンテナは、上記何れかの誘電体装荷アンテナにおいて、前記誘電部材は、誘電体材料と、当該誘電部材の損失係数を高めるように前記誘電体材料に混合された導電性粒子とを含むことが望ましい。
【０１８５】
これにより、誘電部材の内部を伝搬する電磁波の波形減衰効果によって、ＶＳＷＲの最大値を小さくすることができる。
【０１８６】
あるいは、本発明の誘電体装荷アンテナは、上記何れかの誘電体装荷アンテナにおいて、前記誘電部材は、その損失係数が０．２４以上であることが望ましい。
【０１８７】
これによっても、誘電部材の内部を伝搬する電磁波の波形減衰効果に起因するＶＳＷＲの低減が効果的に起こる。
【０１８８】
本発明の誘電体装荷アンテナは、錘面状表面を有する第１電極と、前記錘面状表面に対してその錘面の頂点側に位置する平面状表面を有する第２電極と、前記錘面状表面と前記平面状表面との間に介在する誘電部材とを備え、前記誘電部材は、誘電体材料と、当該誘電部材の損失係数を高めるように前記誘電体材料に混合された導電性粒子とを含む構成である。
【０１８９】
これにより、小型化を図りつつ、ＶＳＷＲの最大値が小さく抑えられた周波数帯域をより広くとることができるという効果を奏する。
【０１９０】
本発明の誘電体装荷アンテナは、錘面状表面を有する第１電極と、前記錘面状表面に対してその錘面の頂点側に位置する平面状表面を有する第２電極と、前記錘面状表面と前記平面状表面との間に介在する誘電部材とを備え、前記誘電部材は、その損失係数が０．２４以上である構成である。
【０１９１】
これにより、小型化を図りつつ、ＶＳＷＲの最大値が小さく抑えられた周波数帯域をより広くとることができるという効果を奏する。
【０１９２】
本発明の誘電体装荷アンテナは、錘面状表面を有する第１電極と、前記錘面状表面に対してその錘面の頂点側に位置する平面状表面を有する第２電極と、前記錘面状表面と前記平面状表面との間に介在する誘電部材とを備え、前記誘電部材は、前記錘面の頂点に近い側から遠い側に向けて連続的又は段階的に比誘電率が小さくなっている部分を有する構成である。
【０１９３】
これにより、小型化を図りつつ、ＶＳＷＲの最大値が小さく抑えられた周波数帯域をより広くとることができるという効果を奏する。
【０１９４】
ここで、前記誘電部材の外周面は、前記錘面状表面側から前記平面状表面側に向かって広がった形状を有するように構成することにより、誘電部材の外周面を円筒形状にする場合と比較して、より広い周波数帯域でのＶＳＷＲの最大値を小さくできる。
【０１９５】
また、前記誘電部材は、互いに比誘電率の異なる誘電体が重ね合わされた積層構造を有するように構成することにより、容易に形成することができる。
【０１９６】
また、前記誘電部材は、比誘電率の前記変化に応じて、当該誘電部材の損失係数が変化するように構成してもよい。
【０１９７】
本発明の誘電体装荷アンテナは、それぞれ第１及び第２給電部を有する第１及び第２電極と、前記第１及び第２電極の間に介在する誘電部材とを備え、前記第１及び第２給電部から遠ざかるにしたがって、前記第１電極と前記第２電極との間隔が広がる断面を有し、前記誘電部材は、誘電体材料と、当該誘電部材の損失係数を高めるように前記誘電体材料に混合された導電性粒子とを含む構成である。
【０１９８】
これにより、上記の構成では、小型化を図りつつ、ＶＳＷＲの最大値が小さく抑えられた周波数帯域をより広くとることができる。
【０１９９】
本発明の誘電体装荷アンテナは、それぞれ第１及び第２給電部を有する第１及び第２電極と、前記第１及び第２電極の間に介在する誘電部材とを備え、前記第１及び第２給電部から遠ざかるにしたがって、前記第１電極と前記第２電極との間隔が広がる断面を有し、前記誘電部材は、その損失係数が０．２４以上である構成である。
【０２００】
これにより、小型化を図りつつ、ＶＳＷＲの最大値が小さく抑えられた周波数帯域をより広くとることができる。
【０２０１】
本発明の誘電体装荷アンテナは、それぞれ第１及び第２給電部を有する第１及び第２電極と、前記第１及び第２電極の間に介在する誘電部材とを備え、前記第１及び第２給電部から遠ざかるにしたがって、前記第１電極と前記第２電極との間隔が広がっていくとともに、前記誘電部材の誘電率が連続的又は段階的に小さくなっていく断面を有する構成である。
【０２０２】
これにより、小型化を図りつつ、ＶＳＷＲの最大値が小さく抑えられた周波数帯域をより広くとることができる。
【０２０３】
なお、上記何れかの断面を有する誘電体装荷アンテナは、前記給電部側に位置する回転軸に対して前記断面を回転させた回転体をなすように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るモノコニカルアンテナの斜視図である。
【図２】図１のモノコニカルアンテナの断面図である。
【図３】図１のモノコニカルアンテナによる電磁波の放射を説明するための図面である。
【図４】図１のモノコニカルアンテナにおいて、誘電部材の誘電正接を変化させた場合の放射効率の変化を示すグラフである。
【図５】図１のモノコニカルアンテナにおいて、誘電部材の誘電正接を変化させた場合のＶＳＷＲの変化を示すグラフである。
【図６】図４のグラフについて、誘電正接を損失係数に換算したグラフである。
【図７】図５のグラフについて、誘電正接を損失係数に換算したグラフである。
【図８】誘電部材を備えないモノコニカルアンテナにおける周波数−ＶＳＷＲ特性を示すグラフである。
【図９】図１のモノコニカルアンテナにおける周波数−ＶＳＷＲ特性を示すグラフである。
【図１０】（ａ）〜（ｅ）は、それぞれ誘電部材の形状を変化させたモノコニカルアンテナの断面の形状１〜５を示す断面図である。
【図１１】形状１〜５のモノコニカルアンテナにおける、波長短縮効果と、ＶＳＷＲとを示す図表である。
【図１２】形状１〜５のモノコニカルアンテナにおける波長短縮効果の相違を示すグラフである。
【図１３】形状１〜５のモノコニカルアンテナにおけるＶＳＷＲの相違を示すグラフである。
【図１４】形状１のモノコニカルアンテナにおける周波数−ＶＳＷＲ特性を示すグラフである。
【図１５】図１のモノコニカルアンテナの一変形例を示す斜視図である。
【図１６】図１５のモノコニカルアンテナの断面図である。
【図１７】図１のモノコニカルアンテナの製造方法を説明するための斜視図である。
【図１８】図１５のモノコニカルアンテナの製造方法を説明するための斜視図である。
【図１９】本発明の第２の実施形態に係るモノコニカルアンテナの斜視図である。
【図２０】図１９のモノコニカルアンテナの断面図である。
【図２１】図１９のモノコニカルアンテナによる電磁波の放射を説明するための図面である。
【図２２】図１９のモノコニカルアンテナにおける周波数−ＶＳＷＲ特性を示すグラフである。
【図２３】図１９のモノコニカルアンテナの一変形例を示す斜視図である。
【図２４】図２３のモノコニカルアンテナの断面図である。
【図２５】（ａ）〜（ｅ）は、それぞれ図１９のモノコニカルアンテナの製造段階における断面図である。
【図２６】（ａ）及び（ｂ）は、本発明に係るモノコニカルアンテナの他の例を示す断面図である。
【図２７】従来の誘電体垂直偏波アンテナの斜視図である。
【図２８】図２６の誘電体垂直偏波アンテナの断面図である。
【符号の説明】
１０，２０，３０，４０ モノコニカルアンテナ（誘電体装荷アンテナ）
１１ 給電電極（第１電極）
１２ アース電極（第２電極）
１２ａ 貫通孔
１３，２３，３１，３２，３３，３４，４１，４２，４３，４４ 誘電部材
１３ａ，２３ａ，３４ｃ，４４ｃ 外周面
１４ 給電端子
３４ａ・３４ｂ 境界面
４４ａ・４４ｂ 境界面
Ｃ 中心線（回転軸）
Ｖ 頂点
【発明の属する技術分野】
本発明は、誘電体装荷アンテナに関するものであり、特に、小型化及び広帯域化に適した誘電体装荷アンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、無線通信機能を備えた携帯型の情報処理装置の普及がめざましい。このような情報処理装置における無線通信としては、例えば２．４ＧＨｚ帯（２．４７１〜２．４９７ＧＨｚ）の周波数の電磁波を使用する無線ＬＡＮなどの通信がよく採用されている。
【０００３】
一方、従来の無線ＬＡＮよりもはるかに広い周波数帯域を利用するＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅ Ｂａｎｄ）通信も提唱されている。ＵＷＢ通信は、インパルス通信（ｉｎｐｕｌｓｅ ｒａｄｉｏ）とも呼ばれ、非常に幅の短いパルスが送受信されることによって、データの送受信が行われる。このように、非常に幅の短いパルスを送受信するために、ＵＷＢ通信において利用する周波数帯域は、数ＧＨｚオーダ、例えば３．１〜１０．６ＧＨｚ程度の超広帯域となる。これにより、ＵＷＢ通信においては、壁等の障害物があっても通信が可能、フェージングが非常に少ない、時間解像度が高い、処理利得が非常に高い等、従来の無線ＬＡＮと比較しての多くの利点を有している。
【０００４】
この超広帯域のＵＷＢ通信を携帯型の情報処理装置において実現するためには、超広帯域かつ小型のアンテナの開発が重要である。
【０００５】
従来、広い周波数帯域に適応できるアンテナとしては、バイコニカルアンテナやモノコニカルアンテナ（ディスコンアンテナ）などのコニカルアンテナが知られている。バイコニカルアンテナは、２つの円錐面形状の電極を、互いの頂点を一致させて面対称に配置した形状を有している。また、モノコニカルアンテナは、円錐面形状の電極（コーン）と、この円錐面形状の電極の頂点付近に、その中心線と同心かつ垂直に設けた円板形状の電極とからなっている。
【０００６】
ところが、コニカルアンテナによって上記のような超広帯域を実現する場合、アンテナが大型化してしまうという問題がある。例えば、モノコニカルアンテナによって３．１〜１０．６ＧＨｚ程度の超広帯域を実現する場合、円錐面形状の電極の直径が２０〜３０ｃｍ程度となってしまう。このような大型のコニカルアンテナでは、携帯型の情報処理装置への実装は不可能である。
【０００７】
ここで、特許文献１には、従来の無線ＬＡＮ等に適した小型、低背の誘電体垂直偏波アンテナが開示されている。
【０００８】
図２７及び図２８に、上記誘電体垂直偏波アンテナのそれぞれ斜視図及び断面図を示す。この誘電体垂直偏波アンテナは、円柱の誘電体１１０の一方の底面を円錐形にくり抜いてその部分に放射電極１１１を形成し、反対側の底面にアース電極１１２を形成し、放射電極１１１はアース電極１１２側に貫通孔の導体ピン１１４を介して引き出されて構成されている。
【０００９】
そして、特許文献１には、上記円柱の誘電体１１０を、直径９．６ｍｍ、高さ１０ｍｍとして上記誘電体垂直偏波アンテナを構成し、中心周波数２．５９９ＧＨｚ、帯域幅１１２．４ＭＨｚの周波数帯域が得られたことが開示されている。
【００１０】
なお、上記特許文献１以外にも、誘電体を備えたアンテナに関する公知文献としては、例えば特許文献２から５がある。
【００１１】
また、誘電体を備えたバイコニカルアンテナにおける電磁波放射の解析に関する公知文献として、例えば非特許文献１がある。
【００１２】
【特許文献１】
特開平８−１３９５１５号公報（公開日１９９６年５月３１日）
【００１３】
【特許文献２】
実開平５−５７９１１号公報（公開日１９９３年７月３０日）
【００１４】
【特許文献３】
特表平１０−５０１３８４号公報（公表日１９９８年２月３日）
【００１５】
【特許文献４】
特開平６−１１２７３０号公報（公開日１９９４年４月２２日）
【００１６】
【特許文献５】
特許第３２０１７３６号公報（発行日２００１年８月２７日）
【００１７】
【非特許文献１】
ＲＯＢＥＲＴ Ｅ． ＳＴＯＶＡＬＬ， ＫＥＮＮＥＴＨ Ｋ． Ｍｅｉ ”Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ａ Ｕｎｉｍｏｍｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｔｏ ａ Ｂｉｃｏｎｉｃａｌ Ａｎｔｅｎｎａ ｗｉｔｈ Ｉｎｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｏａｄｉｎｇ” ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＡＮＴＥＮＮＡＳ， ＶＯＬ． ＡＰ−２３， Ｎｏ． ３，ＭＡＹ １９７５， ｐｐ．３３５−３４２
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１に開示された誘電体垂直偏波アンテナは、帯域幅が１００ＭＨｚオーダとなっており、従来の無線ＬＡＮへの適用の可能性はある。しかし、帯域幅が１００ＭＨｚオーダでは、数ＧＨｚオーダの超広帯域を使用するＵＷＢ通信への適用は不可能である。
【００１９】
ここで、アンテナの使用可能周波数帯域を規定する特性として、ＶＳＷＲ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｔａｎｄｉｎｇ Ｗａｖｅ Ｒａｔｉｏ：電圧定在波比）がある。このＶＳＷＲの一般的な定義は、「一様な伝送線路または導波管において、ある周波数が与えられた場合、伝搬方向にある伝送線路、又は導波路に沿って発生する場（電圧又は電流）が定常状態になっている部分の最小振幅に対する最大振幅の比。ＶＳＷＲ＝（１＋ｐ）／（１−ｐ） ｐ：反射係数」とされている。
【００２０】
アンテナのＶＳＷＲは、そのアンテナを用いて送受信する信号の周波数帯域全般において低い値となることが望ましく、一般には、最大値が２から３程度に抑えられていることが望ましい。この理由は次の通りである。
【００２１】
第１の理由は、ＶＳＷＲが大きくなると、アンテナに入力したエネルギーのうち、反射されるエネルギーの割合が増大し、実際に空中に放射できるエネルギーの割合が低下することにある。つまり、ＶＳＷＲの大きいアンテナは、損失が大きく、放射効率の低いアンテナとなってしまう。
【００２２】
第２の理由は、一般に、ＶＳＷＲの最大値が大きいということが、所定の周波数帯域におけるＶＳＷＲの最大値と最小値との差が大きい、つまり周波数の変化に対するＶＳＷＲの変動が大きいということにつながることにある。このように、周波数の変化に対するＶＳＷＲの変動が大きいと、送受信する信号の波形を変形してしまうことになる。例えば、送受信する信号としてパルス波からなる信号を想定した場合、そのパルス波の周波数スペクトルは、所定周波数帯域に分布することになる。この周波数帯域においてアンテナのＶＳＷＲの変動が大きいと、アンテナへ入力する信号の周波数スペクトルと、アンテナから出力する信号の周波数スペクトルとの間で相似関係が保てなくなってしまう。その結果、出力信号の波形は、入力信号の波形から崩れたものとなってしまう。
【００２３】
なお、信号波形の変形の問題に関しては、必ずしもＶＳＷＲを小さくする必要はなく、入力する信号の周波数帯域全般におけるＶＳＷＲの変動を小さくできればよいことになるが、通常、この変動を小さくするためにはＶＳＷＲの最大値を小さくすることが有効である。
【００２４】
以上の理由より、アンテナのＶＳＷＲは、そのアンテナを用いて送受信する信号の周波数帯域全般において低い値となることが望ましい。
【００２５】
よって、ＵＷＢ通信のような超広帯域の無線通信を実現するためには、極めて広い周波数帯域においてＶＳＷＲが小さく抑えられたアンテナが求められる。また、携帯型の情報処理装置への搭載も考慮すると、アンテナサイズは小型であることも求められる。
【００２６】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型化を図りつつ、ＶＳＷＲの最大値が小さく抑えられた周波数帯域をより広くとることができる誘電体装荷アンテナを提供することにある。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
本発明の誘電体装荷アンテナは、上記の課題を解決するために、錘面状表面を有する第１電極と、前記錘面状表面に対してその錘面の頂点側に位置する平面状表面を有する第２電極と、前記錘面状表面と前記平面状表面との間に介在する誘電部材とを備え、前記誘電部材の外周面は、前記錘面状表面側から前記平面状表面側に向かって広がった形状を有することを特徴としている。
【００２８】
例えばモノコニカルアンテナのように、錘面状表面を有する第１電極と、錘面状表面に対してその錘面の頂点側に位置する平面状表面を有する第２電極とを備えたアンテナは、第１及び第２電極それぞれにおける、上記頂点側の部分を給電部とすることにより、広帯域化が可能であるという利点を有している。しかし、従来のこのようなアンテナにおいて広帯域化を実現するためには、サイズが大きくなるという問題があった。
【００２９】
これに対し、上記の構成では、前記錘面状表面と前記平面状表面との間に誘電部材を介在させることにより、誘電部材の波長短縮効果によって小型化を可能としている。
【００３０】
また、上記の構成では、誘電部材の外周面が、錘面状表面側から平面状表面側に向かって広がった形状を有している。これにより、誘電部材の外周面を円筒形状にする場合と比較して、より広い周波数帯域でのＶＳＷＲの最大値を小さくできる。
【００３１】
よって、上記の構成では、小型化を図りつつ、ＶＳＷＲの最大値が小さく抑えられた周波数帯域をより広くとることができる。
【００３２】
本発明の誘電体装荷アンテナは、上記誘電体装荷アンテナにおいて、前記誘電部材の外周面と、前記誘電部材と前記錘面状表面及び平面状表面それぞれとの境界面とは共通の回転軸を有する回転面をなしており、前記回転軸を含む平面で切断したときの前記誘電部材の断面は、前記外周面が円弧となり、前記錘面状表面及び平面状表面それぞれとの境界面をなす２辺が半径となる扇形状であるように構成してもよい。
【００３３】
上記の構成では、誘電部材の外周面と、誘電部材と錘面状表面及び平面状表面それぞれとの境界面とは共通の回転軸を有する回転面をなしているため、電磁波は、誘電部材の内部を、上記回転軸を中心としたほぼ軸対称に伝搬することになる。したがって、電磁波は、回転軸を含む平面で切断したときの誘電部材の断面に沿って伝搬することになる。
【００３４】
ここで、上記の構成では、上記断面が、錘面状表面及び平面状表面それぞれとの境界面をなす２辺を半径とする扇形状となっているため、この扇形の中心付近を給電部とすることにより、給電部から誘電部材の外周面までの距離がほぼ一定となる。そうすると、給電部付近から伝搬する電磁波は、何れの方向においても、誘電部材を伝搬する距離がほぼ等しくなる。これにより、誘電部材の内部での複雑な反射によるＶＳＷＲの極大化を抑制することができる。
【００３５】
あるいは、本発明の誘電体装荷アンテナは、上記誘電体装荷アンテナにおいて、前記誘電部材の外周面と、前記誘電部材と前記錘面状表面及び平面状表面それぞれとの境界面とは共通の回転軸を有する回転面をなしており、前記回転軸を含む平面で切断したときの前記誘電部材の断面は、前記錘面状表面及び平面状表面それぞれとの境界面をなす２辺が等辺となる二等辺三角形状であるように構成してもよい。
【００３６】
上記のように、給電部から誘電部材の外周面までの距離をほぼ一定とするためには、誘電部材の断面を扇形状とすることが望ましいが、扇形状に近似した二等辺三角形状としてもよい。誘電部材の外周面は、断面が扇形状の場合には球面となるのに対し、断面が二等辺三角形状の場合には錘面となる。一般に、球面よりも錘面の方が形成しやすいので、上記の構成では、誘電部材の形成がより容易になる。
【００３７】
本発明の誘電体装荷アンテナは、上記何れかの誘電体装荷アンテナにおいて、前記誘電部材は、誘電体材料と、当該誘電部材の損失係数を高めるように前記誘電体材料に混合された導電性粒子とを含むことが望ましい。
【００３８】
一般には、放射効率向上の観点から、アンテナに用いる誘電部材の損失係数は低い方が望ましい。これに対して、上記の構成では、誘電部材の損失係数をある程度高くすることによる、誘電部材の内部を伝搬する電磁波の波形減衰効果によって、ＶＳＷＲの最大値を小さくすることができる。
【００３９】
あるいは、本発明の誘電体装荷アンテナは、上記何れかの誘電体装荷アンテナにおいて、前記誘電部材は、その損失係数が０．２４以上であることが望ましい。
【００４０】
上記の構成では、誘電部材の損失係数を０．２４以上とすることにより、誘電部材の内部を伝搬する電磁波の波形減衰効果に起因するＶＳＷＲの低減が効果的に起こる。
【００４１】
本発明の誘電体装荷アンテナは、上記の課題を解決するために、錘面状表面を有する第１電極と、前記錘面状表面に対してその錘面の頂点側に位置する平面状表面を有する第２電極と、前記錘面状表面と前記平面状表面との間に介在する誘電部材とを備え、前記誘電部材は、誘電体材料と、当該誘電部材の損失係数を高めるように前記誘電体材料に混合された導電性粒子とを含むことを特徴としている。
【００４２】
上述のように、上記第１電極と第２電極とを備えたアンテナは、広帯域化が可能であるという利点を有し、これに誘電部材を介在させることにより、誘電部材の波長短縮効果によって小型化が可能となる。
【００４３】
また、上記の構成では、誘電部材は、誘電体材料と、当該誘電部材の損失係数を高めるようにこの誘電体材料に混合された導電性粒子とを含んでいる。したがって、誘電部材に所定の損失係数を付与することができる。
【００４４】
一般には、放射効率向上の観点から、アンテナに用いる誘電部材の損失係数は低い方が望ましい。これに対して、上記の構成では、誘電部材の損失係数をある程度高くすることによる、誘電部材の内部を伝搬する電磁波の波形減衰効果によって、ＶＳＷＲを小さくすることができる。
【００４５】
よって、上記の構成では、小型化を図りつつ、ＶＳＷＲの最大値が小さく抑えられた周波数帯域をより広くとることができる。
【００４６】
本発明の誘電体装荷アンテナは、上記の課題を解決するために、錘面状表面を有する第１電極と、前記錘面状表面に対してその錘面の頂点側に位置する平面状表面を有する第２電極と、前記錘面状表面と前記平面状表面との間に介在する誘電部材とを備え、前記誘電部材は、その損失係数が０．２４以上であることを特徴としている。
【００４７】
上述のように、上記第１電極と第２電極とを備えたアンテナは、広帯域化が可能であるという利点を有し、これに誘電部材を介在させることにより、誘電部材の波長短縮効果によって小型化が可能となる。
【００４８】
また、上記の構成では、誘電部材は、その損失係数が０．２４以上となっている。一般には、放射効率向上の観点から、アンテナに用いる誘電部材の損失係数は低い方が望ましい。これに対して、上記の構成では、誘電部材の損失係数を０．２４以上とすることにより、誘電部材の内部を伝搬する電磁波の波形減衰効果に起因するＶＳＷＲの低減が効果的に起こる。これにより、ＶＳＷＲを小さくすることができる。
【００４９】
よって、上記の構成では、小型化を図りつつ、ＶＳＷＲの最大値が小さく抑えられた周波数帯域をより広くとることができる。
【００５０】
本発明の誘電体装荷アンテナは、上記の課題を解決するために、錘面状表面を有する第１電極と、前記錘面状表面に対してその錘面の頂点側に位置する平面状表面を有する第２電極と、前記錘面状表面と前記平面状表面との間に介在する誘電部材とを備え、前記誘電部材は、前記錘面の頂点に近い側から遠い側に向けて連続的又は段階的に比誘電率が小さくなっている部分を有することを特徴としている。
【００５１】
上述のように、上記第１電極と第２電極とを備えたアンテナは、広帯域化が可能であるという利点を有し、これに誘電部材を介在させることにより、誘電部材の波長短縮効果によって小型化が可能となる。
【００５２】
ここで、誘電部材の外周面などのように、比誘電率が変化する境界面においては、その比誘電率の変化の大きさに応じて電磁波の反射が生じる。上記の構成では、誘電部材が、上記頂点に近い側から遠い側に向けて連続的又は段階的に比誘電率が小さくなっている部分を有している。これにより、誘電部材の内部において上記給電部から伝搬する電磁波は、上記比誘電率の変化に応じて各部において反射されることになる。
【００５３】
つまり、上記の構成では、電磁波の反射の発生箇所が分散することになり、これにともなって、それぞれの周波数の反射波も分散する。そうすると、所定の周波数に集中して強度の強い反射波が発生し、その周波数におけるＶＳＷＲが大きくなる、という不具合を避けることができる。その結果、より広い周波数帯域でのＶＳＷＲの最大値を小さくできる。
【００５４】
よって、上記の構成では、小型化を図りつつ、ＶＳＷＲの最大値が小さく抑えられた周波数帯域をより広くとることができる。
【００５５】
ここで、前記誘電部材の外周面は、前記錘面状表面側から前記平面状表面側に向かって広がった形状を有するように構成することにより、誘電部材の外周面を円筒形状にする場合と比較して、より広い周波数帯域でのＶＳＷＲの最大値を小さくできる。
【００５６】
また、前記誘電部材は、互いに比誘電率の異なる誘電体が重ね合わされた積層構造を有するように構成することにより、容易に形成することができる。
【００５７】
また、前記誘電部材は、比誘電率の前記変化に応じて、当該誘電部材の損失係数が変化するように構成してもよい。
【００５８】
本発明の誘電体装荷アンテナは、上記の課題を解決するために、それぞれ第１及び第２給電部を有する第１及び第２電極と、前記第１及び第２電極の間に介在する誘電部材とを備え、前記第１及び第２給電部から遠ざかるにしたがって、前記第１電極と前記第２電極との間隔が広がる断面を有し、前記誘電部材は、誘電体材料と、当該誘電部材の損失係数を高めるように前記誘電体材料に混合された導電性粒子とを含むことを特徴としている。
【００５９】
例えばモノコニカルアンテナのように、第１電極と前記第２電極との間隔が、それぞれの給電部から遠ざかるにしたがって広がるような断面を有するアンテナは、広帯域化が可能であるという利点を有している。
【００６０】
また、上記の構成では、第１及び第２電極の間に誘電部材を介在させることにより、誘電部材の波長短縮効果によって小型化が可能となる。
【００６１】
さらに、上記の構成では、誘電部材は、誘電体材料と、当該誘電部材の損失係数を高めるようにこの誘電体材料に混合された導電性粒子とを含んでいる。したがって、誘電部材に所定の損失係数を付与することができる。
【００６２】
一般には、放射効率向上の観点から、アンテナに用いる誘電部材の損失係数は低い方が望ましい。これに対して、上記の構成では、誘電部材の損失係数をある程度高くすることによる、誘電部材の内部を伝搬する電磁波の波形減衰効果によって、ＶＳＷＲを小さくすることができる。
【００６３】
よって、上記の構成では、小型化を図りつつ、ＶＳＷＲの最大値が小さく抑えられた周波数帯域をより広くとることができる。
【００６４】
本発明の誘電体装荷アンテナは、上記の課題を解決するために、それぞれ第１及び第２給電部を有する第１及び第２電極と、前記第１及び第２電極の間に介在する誘電部材とを備え、前記第１及び第２給電部から遠ざかるにしたがって、前記第１電極と前記第２電極との間隔が広がる断面を有し、前記誘電部材は、その損失係数が０．２４以上であることを特徴としている。
【００６５】
上述のように、上記のような第１電極と前記第２電極とを備えるアンテナは、広帯域化が可能であるという利点を有しており、これに誘電部材を介在させることにより、誘電部材の波長短縮効果によって小型化が可能となる。
【００６６】
また、上記の構成では、誘電部材は、その損失係数が０．２４以上となっている。一般には、放射効率向上の観点から、アンテナに用いる誘電部材の損失係数は低い方が望ましい。これに対して、上記の構成では、誘電部材の損失係数を０．２４以上とすることにより、誘電部材の内部を伝搬する電磁波の波形減衰効果に起因するＶＳＷＲの低減が効果的に起こる。これにより、ＶＳＷＲを小さくすることができる。
【００６７】
よって、上記の構成では、小型化を図りつつ、ＶＳＷＲの最大値が小さく抑えられた周波数帯域をより広くとることができる。
【００６８】
本発明の誘電体装荷アンテナは、上記の課題を解決するために、それぞれ第１及び第２給電部を有する第１及び第２電極と、前記第１及び第２電極の間に介在する誘電部材とを備え、前記第１及び第２給電部から遠ざかるにしたがって、前記第１電極と前記第２電極との間隔が広がっていくとともに、前記誘電部材の誘電率が連続的又は段階的に小さくなっていく断面を有することを特徴としている。
【００６９】
上述のように、上記のような第１電極と前記第２電極とを備えるアンテナは、広帯域化が可能であるという利点を有しており、これに誘電部材を介在させることにより、誘電部材の波長短縮効果によって小型化が可能となる。
【００７０】
ここで、誘電部材の外周面などのように、比誘電率が変化する境界面においては、電磁波の反射が生じる。上記の構成では、第１及び第２給電部から遠ざかるにしたがって、前記第１電極と前記第２電極との間隔が広がっていくとともに、前記誘電部材の誘電率が連続的又は段階的に小さくなっていく断面を有している。これにより、誘電部材の内部において第１及び第２給電部から伝搬する電磁波は、上記比誘電率の変化に応じて各部において反射されることになる。
【００７１】
つまり、上記の構成では、電磁波の反射の発生箇所が分散することになり、これにともなって、それぞれの周波数の反射波も分散する。そうすると、所定の周波数に集中して強度の強い反射波が発生し、その周波数におけるＶＳＷＲが大きくなる、という不具合を避けることができる。その結果、より広い周波数帯域でのＶＳＷＲの最大値を小さくできる。
【００７２】
よって、上記の構成では、小型化を図りつつ、ＶＳＷＲの最大値が小さく抑えられた周波数帯域をより広くとることができる。
【００７３】
なお、上記何れかの断面を有する誘電体装荷アンテナは、前記給電部側に位置する回転軸に対して前記断面を回転させた回転体をなすように構成してもよい。
【００７４】
【発明の実施の形態】
〔実施形態１〕
本発明の第１の実施形態について図１から図１８及び図２６に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００７５】
図１及び図２に、本実施形態のモノコニカルアンテナ１０の斜視図及び断面図をそれぞれ示す。モノコニカルアンテナ１０は、給電電極１１、アース電極１２、誘電部材１３、給電端子１４を備えている。
【００７６】
給電電極１１は、導体からなる電極であり、その形状は、円錐体の錘面（円錐面）状となっている。給電電極１１は、例えば、誘電部材１３の内側表面をメッキすることにより形成することができる。
【００７７】
アース電極１２は、導体からなる電極であり、円板の形状を有し、その中心に同心の円筒形の貫通孔１２ａを有している。アース電極１２は、給電電極１１がなす円錘面の中心線に対して垂直となり、かつ、この中心線が貫通孔１２ａの中心に位置するように配置されている。また、アース電極１２の給電電極１１側の表面（上面）の高さ付近に、給電電極１１がなす円錘面の頂点Ｖ（給電電極１１の頂点Ｖ）が位置するように配置されている。つまり、給電電極１１がなす円錘面の中心線と、アース電極１２をなす円板の中心線と、貫通孔１２ａをなす円筒の中心線とは、何れも共通の中心線Ｃとなっている。アース電極１２は、例えば、金属の板材によって構成することができる。
【００７８】
誘電部材１３は、誘電体からなり、給電電極１１とアース電極１２との間に介在して、給電電極１１とアース電極１２との間を埋める部材である。この誘電部材１３の外周面１３ａは、円錘面（給電電極１１をなす円錘面とは異なる円錘面）の一部をなす面である。したがって、誘電部材１３は、中心線Ｃを含む平面において切断した場合に現れる断面が、中心線Ｃに対して互いに線対称となる２つの三角形をなし、この三角形の断面を中心線Ｃに対して回転させた回転体の形状を有していることになる。誘電部材１３の断面がなす三角形は、一辺が給電電極１１上に、他の一辺がアース電極１２の上面上に位置している。そして、上記三角形のさらに他の一辺は、誘電部材１３の外周面１３ａをなしている。また、誘電部材１３の断面がなす三角形における給電電極１１上の一辺の長さをＬ１、アース電極１２の上面上の一辺の長さをＬ２とすると、Ｌ１＝Ｌ２となっている。誘電部材１３は、例えば、所定形状の金型を用いて樹脂を射出成形することによって形成することができる。
【００７９】
給電端子１４は、導体からなる端子であり、円柱又は円筒形状を有しており、その中心線が中心線Ｃと一致するようにしてアース電極１２の貫通孔１２ａ内に配置されている。給電端子１４は、アース電極１２の貫通孔１２ａの内周面から離間することによりアース電極１２とは電気的に絶縁されている。また、給電端子１４は、その一端が給電電極１１の頂点Ｖに取り付けられることにより、給電電極１１と電気的に接続されている。なお、給電端子１４と給電電極１１との接続部分、つまり給電電極１１の頂点Ｖを、給電部と称する。給電端子１４は、例えば、金属の棒材又は筒材によって構成することができる。また、給電端子１４の給電電極１１への接続は、例えば、銀ペーストを用いて実現することができる。
【００８０】
このモノコニカルアンテナ１０を用いて電磁波の送受信を行う場合には、このモノコニカルアンテナ１０の中心に、アース電極１２側から同軸ケーブルなどのケーブルが接続される。このとき、同軸ケーブルの内部導体（芯線）を給電端子１４と接続し、同軸ケーブルの外部導体（シールド）をアース電極１２の貫通孔１２ａ付近に接続する。そのために、アース電極１２には、同軸ケーブルと接続するためのコネクタ（図示せず）が設けられる。なお、コネクタを設けることなく、同軸ケーブルをアース電極１２に直接取り付けてもよい。
【００８１】
なお、以下においては、説明の便宜上、モノコニカルアンテナを用いて電磁波を送信する場合を想定して、モノコニカルアンテナの特性等について説明するが、この特性等は、モノコニカルアンテナを用いて電磁波を受信する場合についてもほぼ同様に成り立つ。つまり、モノコニカルアンテナは、電磁波の送信用にも受信用にも使用することができる。
【００８２】
また、以下においては、モノコニカルアンテナを用いて、ＵＷＢ通信の周波数帯域にほぼ相当する、３．１〜１０．６ＧＨｚ帯域の高周波を送信する場合を想定する。
【００８３】
次に、図３から図９に基づいて、誘電部材１３を設けることによるアンテナ特性への影響について説明する。
【００８４】
モノコニカルアンテナ１０により電磁波を送信する場合、給電電極１１の頂点Ｖに給電される高周波は、図３において破線で示すように、給電電極１１とアース電極１２との間、つまり、誘電部材１３の内部を、頂点Ｖを中心とした同心球状に広がりつつ伝搬していく。このとき、誘電部材１３の波長短縮効果により、誘電部材１３の内部では、誘電部材１３の外部と比較して、誘電部材１３の比誘電率ε１に応じて電磁波の波長が短くなる。
【００８５】
なお、本明細書においては、モノコニカルアンテナ１０から電磁波が放射される空間（外部空間、通常は空気層）の誘電率ε０に対する、誘電部材１３の誘電率ε１の比ε１／ε０を、誘電部材１３の比誘電率と定義する。
【００８６】
上記定義は、外部空間が空気層である場合には、比誘電率の一般的な定義と一致することになるが、例えば、モノコニカルアンテナ１０を水中で使用することを前提とした場合には、外部空間は水中となり、誘電部材１３の比誘電率は、水の誘電率に対する誘電部材１３の誘電率の比を意味することになる。以下では、特に断らない限り、外部空間として空気層を想定する。
【００８７】
上記のように、モノコニカルアンテナ１０では、誘電部材１３を設けることによって波長短縮効果を得ることができるため、誘電部材を設けない同一サイズのモノコニカルアンテナと比較して、より長波長の電磁波、つまり、より周波数の低い電磁波を送信することができる。逆に、低周波数側の限界を同一とすると、モノコニカルアンテナ１０は、誘電部材を設けないモノコニカルアンテナよりもサイズを小さくすることができる。
【００８８】
具体的には、モノコニカルアンテナ１０において低周波数側の限界を３．１ＧＨｚとするためのサイズは、例えば、給電電極１１の最大径（円錐体の底面に相当する部分の直径）を１２ｍｍ、アース電極１２の直径を３４ｍｍ、誘電部材１３の高さ（中心線Ｃ方向の高さ）を１６ｍｍ、Ｌ１＝Ｌ２＝１７ｍｍとすることができた。なお、誘電部材１３の比誘電率は１２とした。これに対し、誘電部材を設けないモノコニカルアンテナにおいて低周波数側の限界を３．１ＧＨｚとするためには、給電電極１１の最大径が２００〜３００ｍｍ程度になってしまう。
【００８９】
このように、誘電部材１３を備えたモノコニカルアンテナ１０では、誘電部材を備えないモノコニカルアンテナに対して、サイズを１／１０よりもさらに小さくすることができる。
【００９０】
上記のように、誘電部材１３の内部を同心球状に広がりつつ伝搬していった電磁波は、誘電部材１３の外周面１３ａから外部空間へ放射される。このときの電磁波放射方向Ｒは、頂点Ｖを中心とした球面のうち、給電電極１１とアース電極１２とに挟まれた空間に位置する部分の半径方向にほぼ相当している。
【００９１】
ここで、誘電部材１３から外部空間へ電磁波が放射される際には、外周面１３ａを境界として誘電率が変化することに起因して反射が起こる。したがって、図３に示したように、入射波のうち、一部は放射波として外部空間に放射され、一部は反射波として誘電部材１３内部へ戻っていくことになる。なお、誘電部材１３における誘電損が十分小さいときには、入射波及び反射波はほとんど減衰しないことになるが、誘電損が大きくなると、入射波及び反射波は減衰しながら誘電部材１３内部を伝搬することになる。
【００９２】
ここで、上記波形減衰の効果について説明する。通常、誘電体を備えた誘電体装荷アンテナを構成する場合には、放射効率を向上させるため、誘電損を極力小さくするようにする。これに対し、モノコニカルアンテナ１０では、誘電損を大きくすることによる波形減衰効果により、放射効率が低下するという弊害は生じるものの、広帯域化が可能であるという利点があることがわかった。
【００９３】
このことを示すグラフを図４及び図５に示す。なお、これらのグラフでは、誘電部材１３の誘電率ε１を一定とし、誘電部材１３の誘電正接（ｔａｎδ１）を変化させることにより、誘電部材１３における損失係数を変化させており、ｔａｎδ１が大きいほど、誘電損が大きくなることになる。また、図５のグラフでは、広帯域化を示す指標として、３．１〜１０．６ＧＨｚの周波数帯域におけるＶＳＷＲ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｔａｎｄｉｎｇ Ｗａｖｅ Ｒａｔｉｏ：電圧定在波比）の最大値を縦軸にとっている。
【００９４】
図４のグラフより、ｔａｎδ１が大きくなるにつれて、ほぼ一定の割合で放射効率が低下していることがわかる。
【００９５】
また、図５より、ｔａｎδ１が大きくなるにつれて、ＶＳＷＲが低下し、広帯域化していることがわかる。ＶＳＷＲの低下は、ｔａｎδ１の変化に対して一定ではなく、特に、ｔａｎδ１が０から０．０２へ変化するときにＶＳＷＲが急激に低下し、ｔａｎδ１が０．０２以上となるとＶＳＷＲの低下の度合いが徐々に小さくなることがわかる。
【００９６】
このことから、広帯域化を図る上では、ｔａｎδ１を０．０２以上にすることが望ましいといえる。また、放射効率の低下を極力防ぐという観点からは、ｔａｎδ１をあまり大きく設定しない方が望ましい。特に、放射効率を５０％以上を維持するために、ｔａｎδ１は０．１以下であることが望ましい。
【００９７】
誘電率ε１に応じて変化せずに誘電損を規定する値として、損失係数を用いる。損失係数とは、比誘電率（ここでいう比誘電率とは、上述した本明細書での定義とは異なり、常に空気層の誘電率を基準としたの誘電率の比率である。）と誘電正接との積として算出される値である。そこで、誘電部材１３の比誘電率１２を用いてｔａｎδ１を損失係数に換算すると、図４及び図５はそれぞれ図６及び図７のようになる。そして、誘電部材１３の損失係数は、広帯域化を図る上では０．２４以上にすることが望ましく、放射効率の低下を極力防ぐという観点からは１．２以下であることが望ましいといえる。
【００９８】
以上のように、モノコニカルアンテナ１０では、誘電部材１３を設けるとともに、誘電部材１３のｔａｎδ１を大きくすることにより、小型化かつ広帯域化を図ることができる。
【００９９】
このことは、図８及び図９のグラフにも現れている。図８のグラフは、比較例１として、モノコニカルアンテナ１０から誘電部材１３を除いた構成のモノコニカルアンテナにおいて、３．１〜１０．６ＧＨｚの周波数帯域におけるＶＳＷＲの変化をシミュレーションした結果であり、図９のグラフは、モノコニカルアンテナ１０において、３．１〜１０．６ＧＨｚの周波数帯域におけるＶＳＷＲの変化をシミュレーションした結果である。
【０１００】
比較例１では、誘電部材による波長短縮効果及び波形減衰効果を得ることができないので、低周波数側においてＶＳＷＲが高くなっている。
【０１０１】
これに対し、モノコニカルアンテナ１０では、波長短縮効果及び波形減衰効果により、低周波数側におけるＶＳＷＲが良好に低減されている。通常、アンテナに求められる特性としては、使用する周波数帯域におけるＶＳＷＲの最大値が２〜３程度であるが、モノコニカルアンテナ１０では、この条件をほぼ満たしているといえる。
【０１０２】
なお、誘電部材１３の誘電率ε１及びｔａｎδ１の調整は、誘電部材１３を構成する材料の調整によって実現することができる。ここでは、誘電部材１３を樹脂で構成し、この樹脂に対してセラミックスを混合することによって誘電率ε１を、また、この樹脂に対して導電性粒子を混合することによってｔａｎδ１を、それぞれ調整している。
【０１０３】
次に、図１０（ａ）〜（ｅ）、図１１から図１４に基づいて、誘電部材１３の形状によるアンテナ特性への影響について説明する。
【０１０４】
図１０（ａ）〜（ｅ）に、誘電部材１３の形状を変化させたモノコニカルアンテナの形状１〜５を示す。このうち、図１０（ｃ）に示す形状３が、図１及び図２に示したモノコニカルアンテナ１０である。なお、図１０（ａ）〜（ｅ）に示した形状１〜５については、モノコニカルアンテナ１０の給電電極１１、アース電極１２、誘電部材１３、給電端子１４それぞれに相当する部材に対し、対応するモノコニカルアンテナ１０の部材の符号と同一の符号を付している。
【０１０５】
形状１，２，４，５について説明する。形状１は、誘電部材１３の外周面が円筒形となるような形状に誘電部材１３を形成したものであり、図２７及び図２８に示した従来の誘電体垂直偏波アンテナに近似した形状である。形状２及び形状４は、モノコニカルアンテナ１０に対して、図２に示したＬ１とＬ２との関係を変化させ、それぞれＬ１＞Ｌ２、Ｌ１＜Ｌ２とした形状である。形状５は、形状１に対し、誘電部材１３の直径を大きくした形状である。
【０１０６】
形状１〜５のモノコニカルアンテナについて、波長短縮効果及びＶＳＷＲをシミュレーションした結果を図１１〜図１３に示す。なお、図１２及び図１３は、図１１に示したシミュレーション結果のうち、それぞれ波長短縮効果及びＶＳＷＲをグラフ化したものである。
【０１０７】
ここで、シミュレーション結果における波長短縮効果は、低周波数（長波長）側から高周波数（短波長）側に向かって周波数を変化させた場合に、最初にＶＳＷＲが所定値、具体的には２．５以下となったときの波長によって評価しており、形状５を基準としたパーセンテージによって表すこととする。また、シミュレーション結果におけるＶＳＷＲは、３．１〜１０．６ＧＨｚの周波数帯域におけるＶＳＷＲの最大値によって評価している。
【０１０８】
図１２より、波長短縮効果については、形状５が最も大きく、形状４，３，２，１の順に小さくなっていることがわかる。これは、給電部（頂点Ｖ）から誘電部材１３と外部空間との境界までの最大距離及び最小距離が影響しているものと考えられ、この最大距離及び最小距離が大きくなるほど、波長短縮効果も大きくなると考えられる。
【０１０９】
また、図１３より、ＶＳＷＲについては、形状３が最も小さく、形状２，４，５，１の順に大きくなっていることがわかる。これは、給電部から誘電部材１３と外部空間との境界までの距離のバラツキの大きさが影響しているものと考えられ、このバラツキが小さくなるほど、ＶＳＷＲも小さくなると考えられる。
【０１１０】
例えば、形状３では、誘電部材１３の外周面１３ａが、給電部を中心とした球面に近い形状をしているため、給電部から誘電部材１３と外部空間との境界までの距離は、外周面１３ａの全域においてほぼ等しいことになる。
【０１１１】
一方、形状１では、給電部から誘電部材１３と外部空間との境界までの距離が、給電電極１１の円錘面の母線方向において最大値となり、アース電極１２の半径方向において最小値となり、この最大値−最小値の差が大きくなっている。
【０１１２】
図１４に、形状１のモノコニカルアンテナにおいて、３．１〜１０．６ＧＨｚの周波数帯域におけるＶＳＷＲの変化のシミュレーション結果を示す。図１４より、形状１では、３．１〜１０．６ＧＨｚの周波数帯域における低周波数側のＶＳＷＲは良好に低減されているものの、４〜１０ＧＨｚに現れるピークが高くなっていることがわかる。これは、形状１では、給電部から誘電部材１３と外部空間との境界までの距離の等方性が大きく崩れているため、複雑な反射が起こってしまうためであると考えられる。
【０１１３】
以上より、誘電部材１３は、外周面１３ａが給電部を中心とした球面に近い形状となるように形成することが望ましく、例えば、形状３のように、外周面１３ａをアース電極１２側に広がる円錘面の一部とし、Ｌ１＝Ｌ２とするのが望ましいことがわかる。
【０１１４】
次に、図１５及び図１６に基づいて、モノコニカルアンテナ１０の一変形例であるモノコニカルアンテナ２０について説明する。
【０１１５】
上述のように、誘電部材は、外周面が給電部を中心とした球面に近い形状となるように形成することが望ましい。そこで、誘電部材２３の外周面２３ａを、給電部を中心とした球面としたものがモノコニカルアンテナ２０である。この点以外は、モノコニカルアンテナ２０はモノコニカルアンテナ１０と同じように構成されている。
【０１１６】
このモノコニカルアンテナ２０では、３．１〜１０．６ＧＨｚの周波数帯域におけるＶＳＷＲの最大値を、より低減することができる。ただし、モノコニカルアンテナ１０においても、この低減効果は十分得られる。また、モノコニカルアンテナ１０の方が、外周面１３ａの形状がより形成しやすい形状であるといえる。したがって、ＶＳＷＲの低減効果と、製造の容易さとを考慮して、モノコニカルアンテナ１０と、モノコニカルアンテナ２０との何れを採用するかを、適宜選択することができる。
【０１１７】
このように、誘電部材１３・２３の外周面１３ａ・２３ａと、誘電部材１３・２３と給電電極１１及びアース電極１２それぞれとの境界面とは共通の回転軸（中心線Ｃ）を有する回転面をなしており、この回転軸を含む平面で切断したときの誘電部材１３・２３の断面が、次のような形状を有していることが望ましい。すなわち、上記断面が、給電電極１１及びアース電極１２それぞれとの境界面をなす２辺が等辺となる二等辺三角形状、あるいは、外周面２３ａが円弧となり、給電電極１１及びアース電極１２それぞれとの境界面をなす２辺が半径となる扇形状であることが望ましい。
【０１１８】
これにより、誘電部材１３・２３の内部での複雑な反射によるＶＳＷＲの極大化を抑制することができる。
【０１１９】
次に、図１７及び図１８に基づいて、モノコニカルアンテナ１０及びモノコニカルアンテナ２０の製造方法の一例について説明する。なお、モノコニカルアンテナ１０とモノコニカルアンテナ２０とは、ほぼ同様の方法によって製造することができるので、ここでは、主にモノコニカルアンテナ１０を前提として製造方法を説明する。
【０１２０】
まず、誘電部材１３を形成する。誘電部材１３は、金型を用いて樹脂を射出成形することにより形成することができる。上述したように、誘電部材１３には、誘電率ε１を調整するためのセラミックス、及びｔａｎδ１を調整するための導電性粒子が混合されている。そこで、射出成形する樹脂に対して、予めこれらのセラミックスや導電性粒子を混合しておく。
【０１２１】
ここで、上記樹脂としては、例えば、ポリエーテルサルフォン（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、シンジオタクチックポリスチレン（ＳＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）、ポリイミド樹脂（ＰＩ）、ポリエーテルイミド樹脂（ＰＥＩ）、フェノール樹脂（ＰＦ）などを用いることができる。また、上記セラミックスとしては、チタン酸バリウムなどを用いることができる。また、上記導電性粒子としては、金属粒子、カーボンブラック粒子、磁性体粒子、導電性ポリマー粒子などを用いることができる。
【０１２２】
そして、形成した誘電部材１３の内側表面に給電電極１１を形成する。給電電極１１は、誘電部材１３の内側表面をメッキすることによって形成することができるほか、蒸着、スパッタリング蒸着、導電ペーストの塗布、金属板の貼り付け、円錐形状の金属のはめ込みなどによって形成してもよい。給電電極１１を構成する材料としては、例えば、金、銀、銅などを用いることができる。
【０１２３】
そして、所定の形状に加工しておいたアース電極１２及び給電端子１４を取り付ける。ここで、アース電極１２は、誘電部材１３の裏面に接着剤などを用いて接着する。また、給電端子１４は、給電電極１１に電気的に接続するために、銀ペーストなどを用いて接着する。
【０１２４】
以上のように、本実施形態のモノコニカルアンテナ１０・２０（誘電体装荷アンテナ）は、錘面状表面（誘電部材１３・２３側の面）を有する給電電極１１（第１電極）と、上記錘面状表面に対してその錘面の頂点側に位置する平面状表面（誘電部材１３・２３側の面）を有するアース電極１２（第２電極）と、上記錘面状表面と上記平面状表面との間に介在する誘電部材１３・２３とを備えている。
【０１２５】
このモノコニカルアンテナ１０・２０では、給電電極１１の頂点Ｖ、及びアース電極１２の貫通孔１２ａ付近、つまり給電電極１１及びアース電極１２の各中心部をそれぞれの給電部とすることにより、広帯域化が可能なアンテナとなる。そして、誘電部材１３・２３の波長短縮効果によって小型化が可能となる。
【０１２６】
このモノコニカルアンテナ１０・２０は、次の特徴的構成を有している。
【０１２７】
第１に、誘電部材１３・２３の外周面１３ａ・２３ａは、上記錘面状表面側から上記平面状表面側に向かって広がった形状を有している。これにより、誘電部材の外周面を円筒形状にする場合と比較して、より広い周波数帯域でのＶＳＷＲの最大値を小さくできる（図１１から図１３参照）。
【０１２８】
第２に、誘電部材１３・２３は、樹脂等の誘電体材料と、誘電部材１３・２３の損失係数を高めるように上記誘電体材料に混合された導電性粒子とを含んでいる。したがって、誘電部材１３・２３に所定の損失係数を付与することができる。このように、誘電部材１３・２３の損失係数をある程度高くすることにより、誘電部材１３・２３の内部を伝搬する電磁波の波形減衰効果によって、ＶＳＷＲを小さくすることができる。
【０１２９】
なお、誘電部材１３・２３は、その損失係数が０．２４以上となるようなものであれば、上記のように誘電体材料と導電性粒子とを含む構成に限らない。誘電部材１３・２３の損失係数を０．２４以上とすることにより、誘電部材１３・２３の内部を伝搬する電磁波の波形減衰効果に起因するＶＳＷＲの低減が効果的に起こる。これにより、ＶＳＷＲを小さくすることができる。
【０１３０】
これらの特徴的構成によって、小型化を図りつつ、ＶＳＷＲの最大値が小さく抑えられた周波数帯域をより広くとることができる。なお、これらの特徴的構成を組み合わせることによってより顕著な効果が得られるが、これらの特徴的構成は、それぞれ個別に上記各効果を奏するものである。
【０１３１】
なお、本実施形態では、モノコニカルアンテナ１０・２０に関して説明したが、これに限らず、それぞれ第１及び第２給電部を有する第１及び第２電極と、第１及び第２電極の間に介在する誘電部材とを備え、第１及び第２給電部から遠ざかるにしたがって、前記第１電極と前記第２電極との間隔が広がる断面を有する誘電体装荷アンテナにおいても、同様のことがいえる。
【０１３２】
このような誘電体装荷アンテナの上記断面の一例を図２６（ａ）（ｂ）に示す。図２６（ａ）（ｂ）に示すように、第１電極５１・６１及び第２電極５２・６２は、互いの間に誘電部材５３・６３が介在した状態で向き合っており、それぞれ第１給電部５１ａ・６１ａ及び第２給電部５２ａ・６２ａを有している。
【０１３３】
この第１給電部５１ａ・６１ａ及び第２給電部５２ａ・６２ａは、それぞれ第１電極５１・６１及び第２電極５２・６２において、互いの間隔が最も接近している部分に設けられている。そして、第１電極５１・６１及び第２電極５２・６２は、第１給電部５１ａ・６１ａ及び第２給電部５２ａ・６２ａから遠ざかるにしたがって、互いの間隔が広がるように形成されている。
【０１３４】
このような誘電体装荷アンテナ５０には、例えば、バイコニカルアンテナも含まれる。バイコニカルアンテナは、図２６（ａ）の断面を、中心線Ｃに対して回転させた回転体の形状を有するものである。
【０１３５】
このような誘電体装荷アンテナ５０・６０では、上記誘電部材５３・６３を、樹脂等の誘電体材料と、当該誘電部材５３・６３の損失係数を高めるように上記誘電体材料５３・６３に混合された導電性粒子とを含んで構成することにより、波形減衰効果によって、ＶＳＷＲを小さくすることができる。
【０１３６】
また、このような誘電体装荷アンテナ５０・６０では、上記誘電部材５３・６３を、その損失係数が０．２４以上となるように構成することにより、波形減衰効果に起因するＶＳＷＲの低減が効果的に起こり、ＶＳＷＲを小さくすることができる。
【０１３７】
なお、このような誘電体装荷アンテナ５０・６０と、モノコニカルアンテナ１０・２０との対応関係については、第１電極５１・６１及び第２電極５２・６２がそれぞれ給電電極１１及びアース電極１２に相当し、第１給電部５１ａ・６１ａ及び第２給電部５２ａ・６２ａがそれぞれ、給電電極１１の頂点Ｖ、及びアース電極１２の貫通孔１２ａ付近に相当し、誘電部材５３・６３が誘電部材１３・２３に相当することになる。
【０１３８】
〔実施形態２〕
本発明の第２の実施形態について図１９から図２６に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施形態において説明するモノコニカルアンテナ３０・４０において、実施形態１において説明したモノコニカルアンテナ１０・２０の構成部材と同一の機能を有する構成部材については、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【０１３９】
図１９及び図２０に、本実施形態のモノコニカルアンテナ３０の斜視図及び断面図をそれぞれ示す。モノコニカルアンテナ３０は、給電電極（第１電極）１１、アース電極（第２電極）１２、誘電部材３４、給電端子１４を備えている。ここで、給電電極１１、アース電極１２、及び給電端子１４は、実施形態１の対応する構成部材と同一のものである。
【０１４０】
誘電部材３４は、実施形態１の誘電部材１３と同一形状を有し、給電電極１１、アース電極１２、給電端子１４との配置関係についても誘電部材１３と同様であるが、互いに電気的特性の異なる３種類の誘電体からなる３層構造である点が誘電部材１３とは異なっている。つまり、誘電部材３４は、最内周の誘電部材３１、誘電部材３１を取り巻く誘電部材３２、誘電部材３２を取り巻く最外周の誘電部材３３から構成されている。
【０１４１】
この誘電部材３４の外周面３４ｃは、誘電部材１３と同様に円錘面の一部をなす面である。また、誘電部材３４は、中心線Ｃを含む平面において切断した場合に現れる断面において、誘電部材３３と誘電部材３２との境界面３４ｂ、及び誘電部材３２と誘電部材３１との境界面３４ａが、それぞれ外周面３４ｃと平行となっているとともに、この断面を中心線Ｃに対して回転させた回転体の形状を有している。
【０１４２】
誘電部材３１・３２・３３における、給電電極１１上の長さ（給電電極１１の母線方向の長さ）をそれぞれＬ１１，Ｌ１２，Ｌ１３とし、アース電極１２上の長さ（アース電極１２の半径方向の長さ）をそれぞれＬ２１，Ｌ２２，Ｌ２３とすると、Ｌ１１＝Ｌ２１，Ｌ１２＝Ｌ２２，Ｌ１３＝Ｌ２３となっている。
【０１４３】
このモノコニカルアンテナ３０を用いて電磁波の送受信を行う場合にも、このモノコニカルアンテナ３０の中心に、アース電極１２側から同軸ケーブルなどのケーブルが接続される。このとき、同軸ケーブルの内部導体（芯線）を給電端子１４と接続し、同軸ケーブルの外部導体（シールド）をアース電極１２と接続する。そのために、アース電極１２には、同軸ケーブルと接続するためのコネクタ（図示せず）が設けられる。なお、コネクタを設けることなく、同軸ケーブルをアース電極１２に直接取り付けてもよい。
【０１４４】
誘電部材３４では、誘電部材３１・３２・３３が、それぞれ誘電率ε１ａ，ε１ｂ，ε１ｃを有する誘電体からなり、それぞれの比誘電率がこの順に小さくなるように誘電率が調整されている。つまり、誘電部材３４では、外側にいくにしたがって誘電率が、段階的に外部空間の誘電率ε０に近づくように設定されている。
【０１４５】
次に、図２１及び図２２に基づいて、誘電部材３４の誘電率を上記のように設定することによるアンテナ特性への影響について説明する。
【０１４６】
モノコニカルアンテナ３０により電磁波を送信する場合、給電電極１１の頂点Ｖに給電される高周波は、図２１において破線で示すように、給電電極１１とアース電極１２との間、つまり、誘電部材３４の内部を、頂点Ｖを中心とした同心球状に広がりつつ伝搬していく。このとき、誘電部材３４の波長短縮効果により、誘電部材３１・３２・３３の内部では、誘電部材３４の外部と比較して、電磁波の波長が、それぞれ誘電部材３１・３２・３３の誘電率ε１ａ，ε１ｂ，ε１ｃに応じて短くなる。
【０１４７】
上記のように、モノコニカルアンテナ３０では、誘電部材１３を設けることによって波長短縮効果を得ることができるため、誘電部材を設けない同一サイズのモノコニカルアンテナと比較して、より長波長の電磁波、つまり、より周波数の低い電磁波を送信することができる。逆に、低周波数側の限界を同一とすると、モノコニカルアンテナ３０は、誘電部材を設けないモノコニカルアンテナよりもサイズを小さくすることができる。
【０１４８】
具体的には、モノコニカルアンテナ３０において低周波数側の限界を３．１ＧＨｚとするためのサイズは、実施形態１のモノコニカルアンテナ１０と同様に、例えば、給電電極１１の最大径（円錐体の底面に相当する部分の直径）を１２ｍｍ、アース電極１２の直径を３４ｍｍ、誘電部材３４の高さ（中心線Ｃ方向の高さ）を１６ｍｍ、Ｌ１＝Ｌ２＝１７ｍｍとすることができた。なお、誘電部材３１・３２・３３の比誘電率はそれぞれ１２，８，４とし、誘電部材３１・３２・３３それぞれのｔａｎδ１ａ，ｔａｎδ１ｂ，ｔａｎδ１ｃは何れも０．１とした。
【０１４９】
上記のように、誘電部材３４の内部を同心球状に広がりつつ伝搬していった電磁波は、誘電部材３４の外周面３４ｃから外部空間へ放射される。このときの電磁波放射方向Ｒは、頂点Ｖを中心とした球面のうち、給電電極１１とアース電極１２とに挟まれた空間に位置する部分の半径方向にほぼ相当している。
【０１５０】
ここで、誘電部材３４を電磁波が伝搬する際、及び誘電部材３４から外部空間へ電磁波が放射される際には、境界面３４ａ・３４ｂ及び外周面３４ｃを境界として誘電率が変化することに起因して反射が起こる。この反射の観点から、実施形態１のモノコニカルアンテナ１０と、本実施形態のモノコニカルアンテナ３０とを比較してみる。
【０１５１】
給電部と外部空間との間において誘電率が変化する界面としては、モノコニカルアンテナ１０では、外周面１３ａのみであったのに対し、モノコニカルアンテナ３０では、外周面３４ｃに加え境界面３４ａ・３４ｂが存在している。したがって、モノコニカルアンテナ３０では、モノコニカルアンテナ１０と比較して、電磁波を反射する界面の数が増加しているといえる。
【０１５２】
一方、ε１＝ε１ａとすると、モノコニカルアンテナ１０では、外周面１３ａにおいて誘電率ε１からε０へ比較的大きく誘電率が変化するのに対し、モノコニカルアンテナ３０では、境界面３４ａにおいて誘電率ε１ａからε１ｂへ、境界面３４ｂにおいて誘電率ε１ｂからε１ｃへ、外周面３４ｃにおいて誘電率ε１ｃからε０へと、それぞれ比較的小さく誘電率が変化することになる。
【０１５３】
そうすると、モノコニカルアンテナ３０では、モノコニカルアンテナ１０と比較して、反射の発生箇所が分散し、各箇所での反射波の影響が低減することになるといえる。
【０１５４】
図２２のグラフは、このような特徴を有するモノコニカルアンテナ３０において、３．１〜１０．６ＧＨｚの周波数帯域におけるＶＳＷＲの変化をシミュレーションした結果を示している。モノコニカルアンテナ３０に関する図２２のグラフと、モノコニカルアンテナ１０に関する図９のグラフとを比較すると、モノコニカルアンテナ３０の方が、特に４ＧＨｚ付近のピークが小さくなっていることがわかる。これは、モノコニカルアンテナ１０では、４ＧＨｚ付近の周波数に集中して強度の強い反射波が発生していたのに対し、モノコニカルアンテナ３０では、反射の発生箇所が分散することにより、４ＧＨｚ付近の周波数の反射波も分散したためであると考えられる。
【０１５５】
なお、モノコニカルアンテナ１０の外周面１３ａにおける誘電率ε１からε０への誘電率変化を小さくするためには、誘電部材１３の誘電率ε１自体を小さくすればよい、とも考えられるが、誘電率ε１自体を小さくしてしまうと、今度は給電部付近の給電電極１１やアース電極１２の導体と誘電部材１３との誘電率変化が大きくなってしまい、この付近での反射が大きくなるので望ましくない。したがって、モノコニカルアンテナ３０のように、誘電部材３１から、誘電部材３２、誘電部材３３、外部空間の順に誘電率を段階的に小さくすることが望ましい。
【０１５６】
また、モノコニカルアンテナ３０においても、広帯域化を図る観点から、ｔａｎδをある程度高くすることが望ましい。このとき、誘電部材３１・３２・３３それぞれのｔａｎδ１ａ，ｔａｎδ１ｂ，ｔａｎδ１ｃを、変化させてもよい。
【０１５７】
なお、誘電部材３１・３２・３３ごとに誘電率ε１ａ，ε１ｂ，ε１ｃ、及びｔａｎδ１ａ，ｔａｎδ１ｂ，ｔａｎδ１ｃを調整するためには、実施形態１と同様に、誘電部材３１・３２・３３を樹脂で構成し、この樹脂に対して混合するセラミックス及び導電性粒子の種類や量を調整すればよい。
【０１５８】
なお、ここでは３層構造の誘電部材３４について説明したが、誘電部材３４は、２層構造であってもよく、４層構造以上であってもよい。また、ここでは誘電率が段階的に変化する誘電部材３４について説明したが、誘電部材３４は誘電率が連続的に変化するものであってもよい。
【０１５９】
次に、図２３及び図２４に基づいて、モノコニカルアンテナ３０の一変形例であるモノコニカルアンテナ４０について説明する。
【０１６０】
誘電部材を多層構造にした場合でも、各境界面及び外周面が給電部を中心とした球面に近い形状となるように形成することが望ましい。そこで、誘電部材４４の各境界面４４ａ・４４ｂ及び外周面４４ｃを、給電部を中心とした球面としたものがモノコニカルアンテナ４０である。この点以外は、モノコニカルアンテナ４０はモノコニカルアンテナ３０と同じように構成されている。
【０１６１】
このモノコニカルアンテナ４０では、３．１〜１０．６ＧＨｚの周波数帯域におけるＶＳＷＲの最大値を、より低減することができる。ただし、モノコニカルアンテナ３０においても、この低減効果は十分得られる。また、モノコニカルアンテナ３０の方が、境界面４４ａ・４４ｂ及び外周面４４ｃの形状がより形成しやすい形状であるといえる。したがって、ＶＳＷＲの低減効果と、製造の容易さとを考慮して、モノコニカルアンテナ３０と、モノコニカルアンテナ４０との何れを採用するかを、適宜選択することができる。
【０１６２】
次に、図２５（ａ）〜（ｅ）に基づいて、モノコニカルアンテナ３０の製造方法の一例について説明する。なお、モノコニカルアンテナ４０についても、ほぼ同様の方法によって製造することができるので、ここでは、モノコニカルアンテナ３０の製造方法のみを説明する。
【０１６３】
まず、図２５（ａ）に示すように、誘電部材３１を形成する。誘電部材３１は、金型を用いて樹脂を射出成形することにより形成することができる。
【０１６４】
そして、図２５（ｂ）に示すように、誘電部材３１の外側を覆うよにして誘電部材３２を形成する。誘電部材３２も金型を用いて樹脂を射出成形することにより形成するが、このとき、金型の中心に誘電部材３１を配置して多重成形を行うことにより、誘電部材３２を形成するのと同時に誘電部材３２を誘電部材３１に接合する。
【０１６５】
さらに、図２５（ｃ）に示すように、誘電部材３２の外側を覆うよにして誘電部材３３を形成する。誘電部材３３も、金型の中心に、一体化された誘電部材３１・３２を配置して多重成形を行うことにより、誘電部材３３を形成するのと同時に誘電部材３３を誘電部材３２に接合する。
【０１６６】
上述したように、誘電部材３１・３２・３３には、誘電率ε１ａ，ε１ｂ，ε１ｃを調整するためのセラミックス、及びｔａｎδ１ａ，ｔａｎδ１ｂ，ｔａｎδ１ｃを調整するための導電性粒子が混合されている。そこで、射出成形する樹脂に対して、予めこれらのセラミックスや導電性粒子を混合しておく。
【０１６７】
上記樹脂、セラミックス、導電性粒子としては、それぞれ実施形態１において例示した材料を用いることができる。
【０１６８】
そして、図２５（ｄ）に示すように、形成した誘電部材３４の内側表面に給電電極１１を形成する。給電電極１１の形成には、実施形態１において例示した方法及び材料を用いることができる。
【０１６９】
そして、所定の形状に加工しておいたアース電極１２及び給電端子１４を取り付ける。ここで、アース電極１２は、誘電部材１３の裏面に接着剤などを用いて接着する。また、給電端子１４は、給電電極１１に電気的に接続するために、銀ペーストなどを用いて接着する。
【０１７０】
以上のように、本実施形態のモノコニカルアンテナ３０・４０（誘電体装荷アンテナ）は、錘面状表面（誘電部材３４・４４側の面）を有する給電電極１１（第１電極）と、上記錘面状表面に対してその錘面の頂点側に位置する平面状表面（誘電部材３４・４４側の面）を有するアース電極１２（第２電極）と、上記錘面状表面と上記平面状表面との間に介在する誘電部材３４・４４とを備えている。
【０１７１】
このモノコニカルアンテナ３０・４０では、給電電極１１の頂点Ｖ、及びアース電極１２の貫通孔１２ａ付近、つまり給電電極１１及びアース電極１２の各中心部をそれぞれの給電部とすることにより、広帯域化が可能なアンテナとなる。そして、誘電部材３４・４４の波長短縮効果によって小型化が可能となる。
【０１７２】
このモノコニカルアンテナ３０・４０は、次の特徴的構成を有している。すなわち、誘電部材３４・４４は、給電電極１１の頂点Ｖ、つまり給電部に近い側から遠い側に向けて連続的又は段階的に比誘電率が小さくなっている部分を有している。これにより、誘電部材３４・４４の内部において上記給電部から伝搬する電磁波は、上記比誘電率の変化に応じて各部において反射されることになる。
【０１７３】
つまり、モノコニカルアンテナ３０・４０では、電磁波の反射の発生箇所が分散することになり、これにともなって、それぞれの周波数の反射波も分散する。そうすると、所定の周波数に集中して強度の強い反射波が発生し、その周波数におけるＶＳＷＲが大きくなる、という不具合を避けることができる。その結果、より広い周波数帯域でのＶＳＷＲの最大値を小さくできる。
【０１７４】
よって、モノコニカルアンテナ３０・４０では、小型化を図りつつ、ＶＳＷＲの最大値が小さく抑えられた周波数帯域をより広くとることができる。
【０１７５】
なお、本実施形態では、モノコニカルアンテナ３０・４０に関して説明したが、これに限らず、実施形態１において図２６（ａ）（ｂ）を用いて説明した断面を有する誘電体装荷アンテナ５０・６０においても、同様のことがいえる。
【０１７６】
つまり、誘電部材５３・６３を、第１給電部５１ａ・６１ａ及び第２給電部５２ａ・６２ａから遠ざかるにしたがって、連続的又は段階的に比誘電率が小さくなっている部分を有するように構成することにより、所定の周波数に集中して強度の強い反射波が発生し、その周波数におけるＶＳＷＲが大きくなる、という不具合を避けることができる。
【０１７７】
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【０１７８】
【発明の効果】
以上のように、本発明の誘電体装荷アンテナは、錘面状表面を有する第１電極と、前記錘面状表面に対してその錘面の頂点側に位置する平面状表面を有する第２電極と、前記錘面状表面と前記平面状表面との間に介在する誘電部材とを備え、前記誘電部材の外周面は、前記錘面状表面側から前記平面状表面側に向かって広がった形状を有する構成である。
【０１７９】
これにより、小型化を図りつつ、ＶＳＷＲの最大値が小さく抑えられた周波数帯域をより広くとることができるという効果を奏する。
【０１８０】
本発明の誘電体装荷アンテナは、上記誘電体装荷アンテナにおいて、前記誘電部材の外周面と、前記誘電部材と前記錘面状表面及び平面状表面それぞれとの境界面とは共通の回転軸を有する回転面をなしており、前記回転軸を含む平面で切断したときの前記誘電部材の断面は、前記外周面が円弧となり、前記錘面状表面及び平面状表面それぞれとの境界面をなす２辺が半径となる扇形状であるように構成してもよい。
【０１８１】
これにより、誘電部材の内部での複雑な反射によるＶＳＷＲの極大化を抑制することができる。
【０１８２】
あるいは、本発明の誘電体装荷アンテナは、上記誘電体装荷アンテナにおいて、前記誘電部材の外周面と、前記誘電部材と前記錘面状表面及び平面状表面それぞれとの境界面とは共通の回転軸を有する回転面をなしており、前記回転軸を含む平面で切断したときの前記誘電部材の断面は、前記錘面状表面及び平面状表面それぞれとの境界面をなす２辺が等辺となる二等辺三角形状であるように構成してもよい。
【０１８３】
これにより、誘電部材の内部での複雑な反射によるＶＳＷＲの極大化を抑制しつつ、誘電部材の形成がより容易になる。
【０１８４】
本発明の誘電体装荷アンテナは、上記何れかの誘電体装荷アンテナにおいて、前記誘電部材は、誘電体材料と、当該誘電部材の損失係数を高めるように前記誘電体材料に混合された導電性粒子とを含むことが望ましい。
【０１８５】
これにより、誘電部材の内部を伝搬する電磁波の波形減衰効果によって、ＶＳＷＲの最大値を小さくすることができる。
【０１８６】
あるいは、本発明の誘電体装荷アンテナは、上記何れかの誘電体装荷アンテナにおいて、前記誘電部材は、その損失係数が０．２４以上であることが望ましい。
【０１８７】
これによっても、誘電部材の内部を伝搬する電磁波の波形減衰効果に起因するＶＳＷＲの低減が効果的に起こる。
【０１８８】
本発明の誘電体装荷アンテナは、錘面状表面を有する第１電極と、前記錘面状表面に対してその錘面の頂点側に位置する平面状表面を有する第２電極と、前記錘面状表面と前記平面状表面との間に介在する誘電部材とを備え、前記誘電部材は、誘電体材料と、当該誘電部材の損失係数を高めるように前記誘電体材料に混合された導電性粒子とを含む構成である。
【０１８９】
これにより、小型化を図りつつ、ＶＳＷＲの最大値が小さく抑えられた周波数帯域をより広くとることができるという効果を奏する。
【０１９０】
本発明の誘電体装荷アンテナは、錘面状表面を有する第１電極と、前記錘面状表面に対してその錘面の頂点側に位置する平面状表面を有する第２電極と、前記錘面状表面と前記平面状表面との間に介在する誘電部材とを備え、前記誘電部材は、その損失係数が０．２４以上である構成である。
【０１９１】
これにより、小型化を図りつつ、ＶＳＷＲの最大値が小さく抑えられた周波数帯域をより広くとることができるという効果を奏する。
【０１９２】
本発明の誘電体装荷アンテナは、錘面状表面を有する第１電極と、前記錘面状表面に対してその錘面の頂点側に位置する平面状表面を有する第２電極と、前記錘面状表面と前記平面状表面との間に介在する誘電部材とを備え、前記誘電部材は、前記錘面の頂点に近い側から遠い側に向けて連続的又は段階的に比誘電率が小さくなっている部分を有する構成である。
【０１９３】
これにより、小型化を図りつつ、ＶＳＷＲの最大値が小さく抑えられた周波数帯域をより広くとることができるという効果を奏する。
【０１９４】
ここで、前記誘電部材の外周面は、前記錘面状表面側から前記平面状表面側に向かって広がった形状を有するように構成することにより、誘電部材の外周面を円筒形状にする場合と比較して、より広い周波数帯域でのＶＳＷＲの最大値を小さくできる。
【０１９５】
また、前記誘電部材は、互いに比誘電率の異なる誘電体が重ね合わされた積層構造を有するように構成することにより、容易に形成することができる。
【０１９６】
また、前記誘電部材は、比誘電率の前記変化に応じて、当該誘電部材の損失係数が変化するように構成してもよい。
【０１９７】
本発明の誘電体装荷アンテナは、それぞれ第１及び第２給電部を有する第１及び第２電極と、前記第１及び第２電極の間に介在する誘電部材とを備え、前記第１及び第２給電部から遠ざかるにしたがって、前記第１電極と前記第２電極との間隔が広がる断面を有し、前記誘電部材は、誘電体材料と、当該誘電部材の損失係数を高めるように前記誘電体材料に混合された導電性粒子とを含む構成である。
【０１９８】
これにより、上記の構成では、小型化を図りつつ、ＶＳＷＲの最大値が小さく抑えられた周波数帯域をより広くとることができる。
【０１９９】
本発明の誘電体装荷アンテナは、それぞれ第１及び第２給電部を有する第１及び第２電極と、前記第１及び第２電極の間に介在する誘電部材とを備え、前記第１及び第２給電部から遠ざかるにしたがって、前記第１電極と前記第２電極との間隔が広がる断面を有し、前記誘電部材は、その損失係数が０．２４以上である構成である。
【０２００】
これにより、小型化を図りつつ、ＶＳＷＲの最大値が小さく抑えられた周波数帯域をより広くとることができる。
【０２０１】
本発明の誘電体装荷アンテナは、それぞれ第１及び第２給電部を有する第１及び第２電極と、前記第１及び第２電極の間に介在する誘電部材とを備え、前記第１及び第２給電部から遠ざかるにしたがって、前記第１電極と前記第２電極との間隔が広がっていくとともに、前記誘電部材の誘電率が連続的又は段階的に小さくなっていく断面を有する構成である。
【０２０２】
これにより、小型化を図りつつ、ＶＳＷＲの最大値が小さく抑えられた周波数帯域をより広くとることができる。
【０２０３】
なお、上記何れかの断面を有する誘電体装荷アンテナは、前記給電部側に位置する回転軸に対して前記断面を回転させた回転体をなすように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るモノコニカルアンテナの斜視図である。
【図２】図１のモノコニカルアンテナの断面図である。
【図３】図１のモノコニカルアンテナによる電磁波の放射を説明するための図面である。
【図４】図１のモノコニカルアンテナにおいて、誘電部材の誘電正接を変化させた場合の放射効率の変化を示すグラフである。
【図５】図１のモノコニカルアンテナにおいて、誘電部材の誘電正接を変化させた場合のＶＳＷＲの変化を示すグラフである。
【図６】図４のグラフについて、誘電正接を損失係数に換算したグラフである。
【図７】図５のグラフについて、誘電正接を損失係数に換算したグラフである。
【図８】誘電部材を備えないモノコニカルアンテナにおける周波数−ＶＳＷＲ特性を示すグラフである。
【図９】図１のモノコニカルアンテナにおける周波数−ＶＳＷＲ特性を示すグラフである。
【図１０】（ａ）〜（ｅ）は、それぞれ誘電部材の形状を変化させたモノコニカルアンテナの断面の形状１〜５を示す断面図である。
【図１１】形状１〜５のモノコニカルアンテナにおける、波長短縮効果と、ＶＳＷＲとを示す図表である。
【図１２】形状１〜５のモノコニカルアンテナにおける波長短縮効果の相違を示すグラフである。
【図１３】形状１〜５のモノコニカルアンテナにおけるＶＳＷＲの相違を示すグラフである。
【図１４】形状１のモノコニカルアンテナにおける周波数−ＶＳＷＲ特性を示すグラフである。
【図１５】図１のモノコニカルアンテナの一変形例を示す斜視図である。
【図１６】図１５のモノコニカルアンテナの断面図である。
【図１７】図１のモノコニカルアンテナの製造方法を説明するための斜視図である。
【図１８】図１５のモノコニカルアンテナの製造方法を説明するための斜視図である。
【図１９】本発明の第２の実施形態に係るモノコニカルアンテナの斜視図である。
【図２０】図１９のモノコニカルアンテナの断面図である。
【図２１】図１９のモノコニカルアンテナによる電磁波の放射を説明するための図面である。
【図２２】図１９のモノコニカルアンテナにおける周波数−ＶＳＷＲ特性を示すグラフである。
【図２３】図１９のモノコニカルアンテナの一変形例を示す斜視図である。
【図２４】図２３のモノコニカルアンテナの断面図である。
【図２５】（ａ）〜（ｅ）は、それぞれ図１９のモノコニカルアンテナの製造段階における断面図である。
【図２６】（ａ）及び（ｂ）は、本発明に係るモノコニカルアンテナの他の例を示す断面図である。
【図２７】従来の誘電体垂直偏波アンテナの斜視図である。
【図２８】図２６の誘電体垂直偏波アンテナの断面図である。
【符号の説明】
１０，２０，３０，４０ モノコニカルアンテナ（誘電体装荷アンテナ）
１１ 給電電極（第１電極）
１２ アース電極（第２電極）
１２ａ 貫通孔
１３，２３，３１，３２，３３，３４，４１，４２，４３，４４ 誘電部材
１３ａ，２３ａ，３４ｃ，４４ｃ 外周面
１４ 給電端子
３４ａ・３４ｂ 境界面
４４ａ・４４ｂ 境界面
Ｃ 中心線（回転軸）
Ｖ 頂点
Claims (15)
- 錘面状表面を有する第１電極と、
前記錘面状表面に対してその錘面の頂点側に位置する平面状表面を有する第２電極と、
前記錘面状表面と前記平面状表面との間に介在する誘電部材とを備え、
前記誘電部材の外周面は、前記錘面状表面側から前記平面状表面側に向かって広がった形状を有することを特徴とする誘電体装荷アンテナ。 - 前記誘電部材の外周面と、前記誘電部材と前記錘面状表面及び平面状表面それぞれとの境界面とは共通の回転軸を有する回転面をなしており、
前記回転軸を含む平面で切断したときの前記誘電部材の断面は、前記外周面が円弧となり、前記錘面状表面及び平面状表面それぞれとの境界面をなす２辺が半径となる扇形状であることを特徴とする請求項１に記載の誘電体装荷アンテナ。 - 前記誘電部材の外周面と、前記誘電部材と前記錘面状表面及び平面状表面それぞれとの境界面とは共通の回転軸を有する回転面をなしており、
前記回転軸を含む平面で切断したときの前記誘電部材の断面は、前記錘面状表面及び平面状表面それぞれとの境界面をなす２辺が等辺となる二等辺三角形状であることを特徴とする請求項１に記載の誘電体装荷アンテナ。 - 前記誘電部材は、誘電体材料と、当該誘電部材の損失係数を高めるように前記誘電体材料に混合された導電性粒子とを含むことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の誘電体装荷アンテナ。
- 前記誘電部材は、その損失係数が０．２４以上であることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の誘電体装荷アンテナ。
- 錘面状表面を有する第１電極と、
前記錘面状表面に対してその錘面の頂点側に位置する平面状表面を有する第２電極と、
前記錘面状表面と前記平面状表面との間に介在する誘電部材とを備え、
前記誘電部材は、誘電体材料と、当該誘電部材の損失係数を高めるように前記誘電体材料に混合された導電性粒子とを含むことを特徴とする誘電体装荷アンテナ。 - 錘面状表面を有する第１電極と、
前記錘面状表面に対してその錘面の頂点側に位置する平面状表面を有する第２電極と、
前記錘面状表面と前記平面状表面との間に介在する誘電部材とを備え、
前記誘電部材は、その損失係数が０．２４以上であることを特徴とする誘電体装荷アンテナ。 - 錘面状表面を有する第１電極と、
前記錘面状表面に対してその錘面の頂点側に位置する平面状表面を有する第２電極と、
前記錘面状表面と前記平面状表面との間に介在する誘電部材とを備え、
前記誘電部材は、前記錘面の頂点に近い側から遠い側に向けて連続的又は段階的に比誘電率が小さくなっている部分を有することを特徴とする誘電体装荷アンテナ。 - 前記誘電部材の外周面は、前記錘面状表面側から前記平面状表面側に向かって広がった形状を有することを特徴とする請求項８に記載の誘電体装荷アンテナ。
- 前記誘電部材は、互いに比誘電率の異なる誘電体が重ね合わされた積層構造を有することを特徴とする請求項８又は９に記載の誘電体装荷アンテナ。
- 前記誘電部材は、比誘電率の前記変化に応じて、当該誘電部材の損失係数が変化していることを特徴とする請求項８から１０の何れか１項に記載の誘電体装荷アンテナ。
- それぞれ第１及び第２給電部を有する第１及び第２電極と、
前記第１及び第２電極の間に介在する誘電部材とを備え、
前記第１及び第２給電部から遠ざかるにしたがって、前記第１電極と前記第２電極との間隔が広がる断面を有し、
前記誘電部材は、誘電体材料と、当該誘電部材の損失係数を高めるように前記誘電体材料に混合された導電性粒子とを含むことを特徴とする誘電体装荷アンテナ。 - それぞれ第１及び第２給電部を有する第１及び第２電極と、
前記第１及び第２電極の間に介在する誘電部材とを備え、
前記第１及び第２給電部から遠ざかるにしたがって、前記第１電極と前記第２電極との間隔が広がる断面を有し、
前記誘電部材は、その損失係数が０．２４以上であることを特徴とする誘電体装荷アンテナ。 - それぞれ第１及び第２給電部を有する第１及び第２電極と、
前記第１及び第２電極の間に介在する誘電部材とを備え、
前記第１及び第２給電部から遠ざかるにしたがって、前記第１電極と前記第２電極との間隔が広がっていくとともに、前記誘電部材の誘電率が連続的又は段階的に小さくなっていく断面を有することを特徴とする誘電体装荷アンテナ。 - 前記給電部側に位置する回転軸に対して前記断面を回転させた回転体をなすことを特徴とする請求項１２から１４の何れか１項に記載の誘電体装荷アンテナ。
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