JP2005191792A - アンテナ装置及びそれを用いた無線通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の共振周波数を有するアンテナ装置であって、従来技術に比較してより大きなアンテナ利得を有する。
【解決手段】アンテナ装置は、それぞれ互いに異なる共振周波数を有する、少なくとも１本のダイポールアンテナ１０１と、少なくとも１本のコリニアアンテナ２０１とを給電点３００で並列に接続して構成される。ここで、上記少なくとも１本のダイポールアンテナ１０１と、上記少なくとも１本のコリニアアンテナ２０１とを互いに平行となり、実質的に一直線上で配置している。また、上記給電点３００と、不平衡型給電線路である同軸ケーブル５０との間に挿入され、上記複数のアンテナ１０１，２０１の共振周波数の平均値の１／４の長さを有するバラン１７をさらに含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば無線ＬＡＮ（Local Area Network）などの室内無線通信システムに用いるための、複数のアンテナを複合してなるアンテナ装置及びそれを用いた無線通信装置に関する。

ダイポールアンテナは、一般に標準アンテナとして用いられるアンテナであり、従来から、複数の共振周波数を有する構造に対して多くの検討が行われている。

例えば、特許文献１において、複数の共振周波数を有する多周波共用アンテナ装置の一例が開示されており、当該アンテナ装置では、第１の共振周波数で共振するダイポールアンテナ素子に切れ込みを形成し、当該ダイポール素子内部に第２の共振周波数で共振するように構成したことを特徴としている。

また、特許文献２においては、上記の特許文献１に開示されたアンテナ装置のダイポールアンテナに無給電素子を併設して複数の共振周波数で動作するように構成したものである。

特開平１１−０２７０４２号公報。 特開２００１−３１３５１６号公報。

上述した特許文献１及び２において開示されたアンテナ装置は、複数の共振周波数で共振するダイポールアンテナであるが、素子に折り曲げ部分を有するため、１つの共振周波数で動作するダイポールアンテナと比較すると、アンテナ利得が比較的小さいという問題点があった。現在、無線通信システムにおいて用いられる周波数は、より高周波化しており、アンテナ単体のアンテナ利得としてより大きな値が求められてきている。

さらに、アンテナへの給電は、例えば同軸ケーブルなどの接地導体と中心導体を有する不平衡型給電線路を用いて一般に行われるが、ダイポールアンテナは、１対の給電線を有する平衡型給電線路で給電される。平衡型給電線路と不平衡型給電線路との間での変換を行うには、バランを用いるが、複数の共振周波数を有するアンテナにおいて、当該複数の共振周波数が互いに２倍程度離れている場合、第１の共振周波数と第２の共振周波数のどちらに適したバランを用いても、適していない周波数ではバランとして機能しないために、当該アンテナを複数の周波数で使用することができないという問題点があった。

本発明の目的は以上の問題点を解決し、複数の共振周波数を有するアンテナ装置であって、従来技術に比較してより大きなアンテナ利得を有するアンテナ装置と、それを用いた無線通信装置を提供することにある。

また、本発明の目的は上記の目的に加えて、不平衡系の給電線路を用いて給電可能なアンテナ装置と、それを用いた無線通信装置を提供することにある。

第１の発明に係るアンテナ装置は、それぞれ互いに異なる共振周波数を有する、少なくとも１本のダイポールアンテナと、少なくとも１本のコリニアアンテナとを給電点で並列に接続したことを特徴とする。

上記アンテナ装置において、上記少なくとも１本のダイポールアンテナと、上記少なくとも１本のコリニアアンテナとを互いに平行となり、実質的に一直線上で配置したことを特徴とする。

また、上記アンテナ装置において、上記給電点と、不平衡型給電線路との間に挿入され、上記複数のアンテナの共振周波数の平均値の１／４の長さを有するバランをさらに備えたことを特徴とする。

第２の発明に係るアンテナ装置は、それぞれ互いに異なる共振周波数を有する複数本のダイポールアンテナを給電点で並列に接続してなるアンテナ装置であって、
上記少なくとも複数本のダイポールアンテナを互いに平行となり、実質的に一直線上で配置し、
上記給電点と、不平衡型給電線路との間に挿入され、上記複数のアンテナの共振周波数の平均値の１／４の長さを有するバランをさらに備えたことを特徴とする。

上記アンテナ装置において、上記コリニアアンテナは、
上記給電点から見て一方側にそれぞれ設けられた、第１のアンテナ素子と第２のアンテナ素子と第３のアンテナ素子と、
上記給電点から見て他方側に設けられた第４のアンテナ素子とを備えたことを特徴とする。

また、上記アンテナ装置において、上記ダイポールアンテナは、当該ダイポールアンテナの共振周波数の波長の１／４の素子長をそれぞれ有する２本のアンテナ素子を備え、
上記コリニアアンテナの第１のアンテナ素子と上記第２のアンテナ素子はそれぞれ、当該コリニアアンテナの共振周波数の１／２の波長の長さを有し、
上記コリニアアンテナの第３のアンテナ素子と上記第４のアンテナ素子はそれぞれ、当該コリニアアンテナの共振周波数の１／４の波長の長さを有し、
上記第２のアンテナ素子は、当該第２のアンテナ素子の三等分点の２箇所で折り曲げられたことを特徴とする。

第３の発明に係るアンテナ装置は、それぞれ互いに異なる共振周波数を有する、複数本のスリーブアンテナを給電点で並列に接続してなるアンテナ装置であって、
上記各スリーブアンテナは、上記給電点と、不平衡型給電線路との間に挿入され、上記複数のアンテナの共振周波数の平均値の１／４の長さを有する共通のバランを備えて構成されたことを特徴とする。

上記アンテナ装置において、上記複数本のスリーブアンテナを互いに平行となり、実質的に一直線上で配置したことを特徴とする。

また、上記アンテナ装置において、上記複数本のスリーブアンテナのうちの少なくとも１つの第１のスリーブアンテナは、当該スリーブアンテナの共振周波数の１／４の波長の素子長を有するアンテナ素子と、上記バランとを備えたことを特徴とする。

さらに、上記アンテナ装置において、上記複数本のスリーブアンテナのうちの少なくとも１つの第２のスリーブアンテナは、
上記給電点から見て一方側に設けられた上記バランと、
上記給電点から見て他方側にそれぞれ設けられた、第２のアンテナ素子と第３のアンテナ素子と第３のアンテナ素子とを備えたことを特徴とする。

上記アンテナ装置において、上記第２のスリーブアンテナの第１のアンテナ素子と上記第２のアンテナ素子はそれぞれ、当該第２のスリーブアンテナの共振周波数の１／２の波長の長さを有し、
上記第２のスリーブアンテナの第３のアンテナ素子は、当該第２のスリーブアンテナの共振周波数の１／４の波長の長さを有し、
上記第２のアンテナ素子は、当該第２のアンテナ素子の三等分点の２箇所で折り曲げられたことを特徴とする。

第４の発明に係るアンテナ装置は、上記アンテナ装置を備えたことを特徴とする。ここで、上記無線通信装置は屋内無線システムのための基地局装置又は通信端末装置であることを特徴とする。もしくは、上記無線通信装置はパーソナルコンピュータであることを特徴とする。

従って、本発明に係るアンテナ装置によれば、複数の共振周波数を有するアンテナ装置であって、従来技術に比較してより大きなアンテナ利得を有するアンテナ装置と、それを用いた無線通信装置を提供することができる。

また、本発明に係るアンテナ装置によれば、不平衡系の給電線路を用いて給電可能なアンテナ装置と、それを用いた無線通信装置を提供できる。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、同様の構成要素については同一の符号を付している。

第１の実施形態．
図１は本発明の第１の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す平面図及び縦断面図であり、図２は図１のアンテナ装置の外観を示す斜視図である。なお、図１において、同軸ケーブル５０を含むバラン１７については縦断面図で図示しており、以下同様である。

第１の実施形態に係るアンテナ装置は、図１及び図２に示すように、第１の共振周波数ｆ_１（その波長をλ_１とする。）を有する１／２波長ダイポールアンテナ１０１と、第２の共振周波数ｆ_２（その波長をλ_２とする。）を有するコリニアアンテナ２０１とを給電点３００において並列にかつ実質的に互いに平行となるように接続して構成され、平衡型の給電点３００は、シュペルトップ型１／４波長バラン１７を介して不平衡型給電線路である同軸ケーブル５０に接続されたことを特徴としている。

図１において、ダイポールアンテナ１０１は、それぞれ直線形状を有し、一直線上で互いに延在する２本のアンテナ素子１１，１２を備えて構成される。ここで、各アンテナ素子１１，１２はλ_１／４の長さを有し、ダイポールアンテナ１０１全体の長さはλ_１／２である。

また、コリニアアンテナ２０１は、給電点３００から見て一方側において配置されかつ直線形状を有するアンテナ素子１３と、給電点３００から見て他方側において配置されかつ互いに直列に接続された３本のアンテナ素子１４，１５，１６とを備えて構成される。ここで、アンテナ素子１３，１４，１６は直線形状を有するが、アンテナ素子１５は直線形状の導線をその三等分点の２箇所で折り曲げて実質的に同一長さを有する３本のアンテナ素子部分１５ｐ，１５ｑ，１５ｒが互いに実質的に平行となるように形成される。アンテナ素子１５の一端は接続点３０１でアンテナ素子１４と接続され、アンテナ素子１５の他端は接続点３０２でアンテナ素子１６と接続される。そして、これら４本のアンテナ素子１３，１４，１５，１６はアンテナ素子１１，１２と実質的に平行となるように、一直線上で延在するように配置される。ここで、アンテナ素子１３，１４はそれぞれλ_２／４の長さを有し、アンテナ素子１６はλ_２／２の長さを有する。また、アンテナ素子１５の各アンテナ素子部分１５ｐ，１５ｑ，１５ｒはそれぞれλ_２／６の長さを有し、これにより、アンテナ素子１５はλ_２／２の素子長を有するが、物理的に占有する長さは実質的にλ_２／６である。図１の第１の実施形態において、アンテナ素子１５は三等分点の２箇所で折り曲げられているので、電流分布を示す図２８（ｂ）に示すように、アンテナ素子１５を折り曲げないときの図２８（ａ）に比較してアンテナ素子１５における電流が全体の電流分布に寄与する電流が小さくなり、全体のアンテナ利得を増大できる。なお、２／３波長のアンテナ素子１５を三等分点の２箇所で折り曲げている場合のアンテナ利得は、図２８（ｃ）に示すように、図２８（ａ）と実質的に同様となる。

ここで、ダイポールアンテナ１０１の各アンテナ素子１１，１２と、コリニアアンテナ２０１の各アンテナ素子１３，１４，１５，１６は、実質的に一直線上で配置しており、設置上の制約を緩やかにすることができる。当該条件は他の実施形態でも同様であり、アンテナ装置全体として、直線形状で構成できる。

以上のように構成されたコリニアアンテナ２１０において、アンテナ素子１３とアンテナ素子１４の全体の長さはλ_２／２となり、アンテナ素子１５及び１６の素子長もλ_２／２となり、従って、当該コリニアアンテナ２１０を励振したとき、アンテナ素子１３，１４のアンテナ装置と、各アンテナ素子１５，１６はそれぞれ半波長の共振状態となる。

無線通信装置（図示せず。）に接続される同軸ケーブル５０は、伝送導体である内導体５１と、接地導体である外導体５２とを備えて構成され、同軸ケーブル５０の内導体５１は、アンテナ素子１１とアンテナ素子１４とが接続された給電点３００に接続され、同軸ケーブル５０の外導体５２は、アンテナ素子１２とアンテナ素子１３とが接続された給電点３００に接続される。給電点３００から実質的にλ_Ｂ／４の長さを有する円筒導体５３が同軸ケーブル５０の外導体５２の外側であって、外導体５２とは電気的に絶縁されるように配置され、給電点３００から実質的にλ_Ｂ／４の長さだけ離れた接続点３００ａにおいて円筒導体５３が外導体５２に接続されている。ここで、長さλ_Ｂは次式（１）で表される。

［数１］
λ_Ｂ＝（λ_１＋λ_２）／２ （１）

従って、上記λ_Ｂ／４の長さを有する円筒導体５３と、その中に挿入される同軸ケーブル５０の部分とにより、不平衡型給電線路と平衡型給電線路との線路変換を行うためのシュペルトップ型１／４波長バラン１７を構成している。それ故、例えば、無線通信装置（図示せず。）により発生された不平衡型の無線信号は、同軸ケーブル５０を伝搬した後、バラン１７により平衡型の無線信号に変換され、ダイポールアンテナ１０１とコリニアアンテナ２０１に給電される。

以上のように構成された図１及び図２のアンテナ装置の動作について以下に説明する。

ダイポールアンテナ１０１はそのアンテナ長λ_１／２の両端が開放されているため、第１の共振周波数ｆ_１で給電点３００で電流振幅が最大となるように共振する。このような電流分布が現れるとき、ダイポールアンテナ１０１の水平面（図２のＸＹ平面）の指向特性は無指向性となる。一方、第２の共振周波数ｆ_２を有するコリニアアンテナ２０１においては、アンテナ素子１３とアンテナ素子１４にてなる半波長ダイポールアンテナの電流分布（以下、第１の電流分布という。）と、アンテナ素子１６の半波長アンテナの電流分布（以下、第２の電流分布という。）とは互いに同相となる。一方、アンテナ素子１５のアンテナの電流分布は、電流分布を示す図２８（ｂ）に示すように、上記第１と第２の電流分布と逆相部分の電流分布は第１と第２の電流分布の各電流分布に比較して１／３となる。従って、アンテナ装置全体の水平面の利得が強められ、かつ水平面指向特性が無指向性となる。

さらに、バラン１７は、第１の共振周波数ｆ_１と第２の共振周波数ｆ_２との中間の周波数の波長の１／４であるλ_Ｂ／４の長さを有しているので、バラン１７における第１の共振周波数ｆ_１における線路変換損失と、バラン１７における第２の共振周波数ｆ_２における線路変換損失とを一方の共振周波数の波長の１／４に設定した場合に比較して互いに相対的に小さくすることができる。これにより、第１の共振周波数ｆ_１を有するダイポールアンテナ１０１と、第２の共振周波数ｆ_２を有するコリニアアンテナ２０１とをそれぞれ共振周波数ｆ_１，ｆ_２においてほとんど問題なく機能させることができる。

以上のように構成されたアンテナ装置によれば、複数の共振周波数を有するアンテナ装置であって、従来技術に比較してより大きなアンテナ利得を有し、不平衡系の給電線路を用いて給電可能なアンテナ装置を提供できる。また、アンテナ装置の各アンテナ素子を実質的に一直線上に配置することができ、設置上の制約を緩やかにすることができる。

図３は、本発明の第１の実施形態の変形例に係るアンテナ装置の構成を示す平面図及び縦断面図である。この第１の実施形態の変形例に係るアンテナ装置は、図１の第１の実施形態に係るアンテナ装置に比較して、以下の点が異なる。
（１）アンテナ素子１４の給電点３００とは反対側の他端において、折り曲げ部１４ｆを有すること。
（２）アンテナ素子１６はその両端においてそれぞれ、折り曲げ部１６ｆ，１６ｇを有すること。

ここで、折り曲げ部１４ｆは、アンテナ素子１４の他端において、好ましくは図３に示すように、アンテナ素子１１に対して実質的に平行なアンテナ素子１４の本体素子の長手方向に対して垂直な方向で折り曲げられた後例えばλ_２／１６の長さを有し、そして、１８０度の方向で折り曲げ返された後例えばλ_２／１６の長さを有し、アンテナ素子１４の他端である接続点３０１に至るように形成される。また、折り曲げ部１６ｆは、アンテナ素子１６の給電点３００側の一端において、好ましくは図３に示すように、アンテナ素子１１に対して実質的に平行なアンテナ素子１６の本体素子の長手方向に対して垂直な方向で折り曲げられた後例えばλ_２／１６の長さを有し、そして、１８０度の方向で折り曲げ返された後例えばλ_２／１６の長さを有し、アンテナ素子１６の本体素子に至るように形成される。さらに、折り曲げ部１６ｇは、アンテナ素子１６の給電点３００とは反対側の他端において、好ましくは図３に示すように、アンテナ素子１１に対して実質的に平行なアンテナ素子１６の本体素子の長手方向に対して垂直な方向で折り曲げられた後例えばλ_２／１６の長さを有し、そして、１８０度の方向で折り曲げ返された後例えばλ_２／１６の長さを有し、アンテナ素子１６の本体素子に至るように形成される。

図４は図１のアンテナ装置の実施例の構成を示す平面図及び縦断面図であり、図５は図３のアンテナ装置の実施例の構成を示す平面図及び縦断面図である。これらのアンテナ装置は、第１の共振周波数ｆ_１を２．４ＧＨｚに設定し、第２の共振周波数ｆ_２を５．１ＧＨｚに設定したときの実施例である。なお、図４及び図５において、各素子の長さの単位をｍｍで示す。

図６は図４のアンテナ装置の入力インピーダンス特性を示すスミスチャートであり、図７は図４のアンテナ装置の電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の周波数特性を示すスペクトラム図である。

アンテナ装置の入力インピーダンスは複素数の要素を持つ複素インピーダンスとなるので、一般に図６のスミスチャートを用い、入力インピーダンスの実部と虚部を記述する。スミスチャートの中心が実部のインピーダンスが５０オーム、虚部のインピーダンスがｊ０オームに相当する。このスミスチャートの中心に近いほどインピーダンス整合が良くなり、アンテナ装置から無線通信装置への反射電力が小さくなる。一般に、図６中の一点鎖線内の範囲がアンテナ装置として使用するために適した部分と考えられる。図４のアンテナ装置の両共振周波数ｆ_１＝２．１ＧＨｚ及びｆ_２＝５．１ＧＨｚともこの一点鎖線の円内に含まれることがわかる。

図７のＶＳＷＲの周波数特性を用いることにより、図６の各周波数における、スミスチャートの中心からの距離を定量化することができ、図６の一点鎖線の円はＶＳＷＲ＝３に相当する。ＶＳＷＲ＝１の場合、入力インピーダンスは図６のスミスチャートの中心に位置し、当該スミスチャートの中心に近いほど良好なインピーダンス整合を行うことができる。図４のアンテナ装置では、２つの共振周波数ｆ_１，ｆ_２において、ＶＳＷＲ＝１．２程度であるので、インピーダンス整合状態は良好であると判定できる。

図８は図４のアンテナ装置の第１の共振周波数ｆ_１＝２．４ＧＨｚにおける水平面（ＸＹ平面）での指向特性を示すグラフであり、図９は図４のアンテナ装置の第１の共振周波数ｆ_１＝２．４ＧＨｚにおける垂直面（ＺＸ平面）での指向特性を示すグラフである。また、図１０は図４のアンテナ装置の第２の共振周波数ｆ_２＝５．１ＧＨｚにおける水平面（ＸＹ平面）での指向特性を示すグラフであり、図１１は図４のアンテナ装置の第２の共振周波数ｆ_２＝５．１ＧＨｚにおける垂直面（ＺＸ平面）での指向特性を示すグラフである。

図８及び図１０から明らかなように、図４のアンテナ装置は、第１の共振周波数ｆ_１及び第２の共振周波数ｆ_２において、水平面（ＸＹ平面）で無指向性である。ここで、第１の共振周波数ｆ_１でのアンテナ利得は、水平面（ＸＹ平面）において、半波長ダイポールアンテナの水平面利得と同様の０ｄＢｄ程度であり、また、第２の共振周波数ｆ_２のアンテナ利得は、一般に、水平面無指向性のアンテナとして広く用いられる半波長ダイポールアンテナのアンテナ利得０ｄＢｄを上回っていることがわかる。

第２の実施形態．
図１２は本発明の第２の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す平面図及び縦断面図である。第２の実施形態に係るアンテナ装置は、図１の第１の実施形態に係るアンテナ装置のダイポールアンテナ１０１及びコリニアアンテナ２０１に加えて、第３の共振周波数ｆ_３（ｆ_１＜ｆ_３＜ｆ_２）を有する別のコリニアアンテナ２０２をこれらのアンテナ１０１，２０１と給電点３００で並列にかつ互いに実質的に平行になるように接続して構成したことを特徴としている。

図１２において、コリニアアンテナ２０２は、コリニアアンテナ２０１と同様の構成を有し、アンテナ素子１３ａ，１４ａ，１５ａ，１６ａを備えて構成されるが、アンテナ素子１３ａ，１４ａ，１５ａ，１６ａの素子長はそれぞれ第１の実施形態に係るアンテナ素子１３，１４，１５，１６の素子長に比較して若干長い長さを有している。具体的には、アンテナ素子１３ａ，１４ａはそれぞれλ_３／４の素子長を有し、アンテナ素子１６ａはλ_３／２の素子長を有する。また、アンテナ素子１５ａは３λ_３／２の素子長を有するが、物理的に占有する長さは実質的にλ_３／２である。なお、給電点３００は上述のバラン１７及び同軸ケーブル５０を介して無線通信装置（図示せず。）に接続される。ここで、バラン１７の長さは、次の式（２）を満たすように設定される。

［数２］
λ_Ｂ＝（λ_１＋λ_２＋λ_３）／３ （２）

以上のように構成された図１２のアンテナ装置は、３つの共振周波数ｆ_１，ｆ_２，ｆ_３を有することを除いて、第１の実施形態と同様の作用効果を有する。

第３の実施形態．
図１３は本発明の第３の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す平面図及び縦断面図である。第３の実施形態に係るアンテナ装置は、図１の第１の実施形態に係るアンテナ装置のダイポールアンテナ１０１及びコリニアアンテナ２０１に加えて、第３の共振周波数ｆ_３（ｆ_１＜ｆ_３＜ｆ_２）を有する別のダイポールアンテナ１０２をこれらのアンテナ１０１，２０１と給電点３００で並列にかつ互いに実質的に平行となるように接続して構成したことを特徴としている。

図１３において、ダイポールアンテナ１０２は、ダイポールアンテナ１０１と同様の構成を有し、アンテナ素子１１ａ，１２ａを備えて構成されるが、アンテナ素子１１ａ，１２ａの素子長はそれぞれ第１の実施形態に係るアンテナ素子１１，１２の素子長に比較して若干短い長さを有している。具体的には、アンテナ素子１１，１２はそれぞれλ_３／４の素子長を有する。なお、給電点３００は上述のバラン１７及び同軸ケーブル５０を介して無線通信装置（図示せず。）に接続される。ここで、バラン１７の長さは、式（２）を満たすように設定される。以上のように構成された図１３のアンテナ装置は、３つの共振周波数ｆ_１，ｆ_２，ｆ_３を有することを除いて、第１の実施形態と同様の作用効果を有する。

以上の第２の実施形態及び第３の実施形態において、さらに、少なくとも１本のコリニアアンテナ及び／又は少なくとも１本のダイポールアンテナを追加して、４個以上の共振周波数を有するアンテナ装置を構成してもよい。

第４の実施形態．
図１４は本発明の第４の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す平面図及び縦断面図であり、図１５は図１４のアンテナ装置の外観を示す斜視図である。第４の実施形態に係るアンテナ装置は、互いに異なる２つの共振周波数ｆ_１，ｆ_２を有する２本のダイポールアンテナ１０１，１０２を給電点３００で並列にかつ互いに実質的に平行となるように接続して構成したことを特徴としており、小型化を優先する場合は、第２の共振周波数ｆ_２を有するアンテナはダイポールアンテナとすることが望ましい。ここで、ダイポールアンテナ１０２はアンテナ素子１１ａ，１２ａを備えて構成され、各アンテナ素子１１ａ，１２ａはそれぞれλ_２／４の素子長を有し、ダイポールアンテナ１０２の全体の長さはλ_２／２となる。なお、給電点３００は上述のバラン１７及び同軸ケーブル５０を介して無線通信装置（図示せず。）に接続される。ここで、バラン１７の長さは、式（１）を満たすように設定される。

図１６は図１４のアンテナ装置の実施例の構成を示す平面図及び縦断面図である。また、図１７は図１６のアンテナ装置の入力インピーダンス特性を示すスミスチャートであり、図１８は図１６のアンテナ装置の電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の周波数特性を示すスペクトラム図である。図１６のアンテナ素子において、ダイポールアンテナ１０１とダイポールアンテナ１０２はそれぞれ１／２波長の正弦波状の電流分布を有し、水平面（ＸＹ面）指向性は無指向性となる。図１７及び図１８から明らかなように、２つの共振周波数ｆ_１，ｆ_２において入力インピーダンスの整合状態は良いことがわかる。以上のように構成された図１４及び図１６のアンテナ装置は、第１の実施形態と同様の作用効果を有する。

第５の実施形態．
図１９は本発明の第５の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す平面図及び縦断面図である。第５の実施形態に係るアンテナ装置は、互いに異なる３つの共振周波数ｆ_１，ｆ_２，ｆ_３を有する３本のダイポールアンテナ１０１，１０２，１０３を給電点３００で並列にかつ互いに実質的に平行となるように接続して構成したことを特徴としている。ここで、ダイポールアンテナ１０３はアンテナ素子１１ｂ，１２ｂを備えて構成され、各アンテナ素子１１ｂ，１２ｂはそれぞれλ_３／４の素子長を有し、ダイポールアンテナ１０３の全体の長さはλ_３／２となる。なお、給電点３００は上述のバラン１７及び同軸ケーブル５０を介して無線通信装置（図示せず。）に接続される。ここで、バラン１７の長さは、式（２）を満たすように設定される。以上のように構成された図１９のアンテナ装置は、３つの共振周波数ｆ_１，ｆ_２，ｆ_３を有することを除いて、第１の実施形態と同様の作用効果を有する。

第６の実施形態．
図２０は本発明の第６の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す平面図及び縦断面図である。この第６の実施形態に係るアンテナ装置は、図１の第１の実施形態に係るアンテナ装置に比較して、ダイポールアンテナ１０１のアンテナ素子１２、及びコリニアアンテナ２０１のアンテナ素子１４，１５，１６に代えて、給電点３００が接地導体である外導体５１に接続することにより短絡したシュペルトップ型１／４波長バラン１７Ａを設けることにより、互いに実質的に平行に配置された２本のスリーブアンテナ４０１，５０１を形成し、これら２本のスリーブアンテナ４０１，５０１を給電点３００で並列にかつ互いに実質的に平行となるように接続したことを特徴としている。

図２０において、バラン１７Ａは、図１のバラン１７と同様に、同軸ケーブル５０の内導体５１と、同軸ケーブル５０の外導体５２と、円筒導体５３とを備えて構成されるが、図１のバラン１７とは異なり、円筒導体５３の給電点３００側の一端が外導体５１に接続されて短絡される。また、スリーブアンテナ４０１は、互いに一直線上に延在するように配置された、アンテナ素子１１及びバラン１７Ａを備えて構成される。ここで、アンテナ素子１１の一端は給電点３００で同軸ケーブル５０の内導体５１に接続される。さらに、スリーブアンテナ５０１は、互いに一直線上に延在するように配置された、アンテナ素子１６，１５，１４及びバラン１７Ａを備えて構成される。ここで、アンテナ素子１４の一端は給電点３００で同軸ケーブル５０の内導体５１に接続される。なお、給電点３００はバラン１７Ａ及び同軸ケーブル５０を介して無線通信装置（図示せず。）に接続される。ここで、バラン１７Ａの長さは、式（１）を満たすように設定される。

以上のように構成された図２０のアンテナ装置は、第１の実施形態と同様の作用効果を有するとともに、第１の実施形態に比較して、バラン１７Ａを用いてアンテナ素子の個数を削減できる。

図２１は本発明の第６の実施形態の変形例に係るアンテナ装置の構成を示す平面図及び縦断面図である。この第６の実施形態の変形例に係るアンテナ装置は、図２０の第６の実施形態に係るアンテナ装置と比較して、スリーブアンテナ５０１に代えてスリーブアンテナ５０１ａを備えたことを特徴としており、スリーブアンテナ５０１ａはスリーブアンテナ５０１に比較して、アンテナ素子１４において図３の折り曲げ部１４ｆを形成し、アンテナ素子１６において図３の折り曲げ部１６ｆ，１６ｇを形成したことを特徴としている。ここで、バラン１７Ａの長さは、式（１）を満たすように設定される。以上のように構成された図２１のアンテナ装置は、第１の実施形態の変形例と同様の作用効果を有するとともに、第１の実施形態の変形例に比較して、バラン１７Ａを用いてアンテナ素子の個数を削減できる。

第７の実施形態．
図２２は本発明の第７の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す平面図及び縦断面図である。この第７の実施形態に係るアンテナ装置は、図１４の第４の実施形態に係るアンテナ装置に比較して、ダイポールアンテナ１０１のアンテナ素子１２、及びダイポールアンテナ１０２のアンテナ素子１２ａに代えて、シュペルトップ型１／４波長バラン１７Ａを設けることにより、互いに実質的に平行に配置された２本のスリーブアンテナ４０１，４０２を形成し、これら２本のスリーブアンテナ４０１，４０２を給電点３００で並列にかつ実質的に平行となるように接続したことを特徴としている。

図２２において、スリーブアンテナ４０２は、互いに一直線上に延在するように配置された、アンテナ素子１１ａ及びバラン１７Ａを備えて構成される。ここで、アンテナ素子１１ａの一端は給電点３００で同軸ケーブル５０の内導体５１に接続される。また、バラン１７Ａの長さは、式（１）を満たすように設定される。以上のように構成された図２２のアンテナ装置は、第４の実施形態と同様の作用効果を有するとともに、第４の実施形態に比較して、バラン１７Ａを用いてアンテナ素子の個数を削減できる。

第８の実施形態．
図２３は本発明の第８の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す平面図及び縦断面図である。この第８の実施形態に係るアンテナ装置は、図１２の第２の実施形態に係るアンテナ装置に比較して、ダイポールアンテナ１０１のアンテナ素子１２、コリニアアンテナ２０１のアンテナ素子１３、及びコリニアアンテナ２０２のアンテナ素子１３ａに代えて、シュペルトップ型１／４波長バラン１７Ａを設けることにより、互いに実質的に平行に配置された３本のスリーブアンテナ４０１，５０１，５０２を形成し、これら３本のスリーブアンテナ４０１，５０１，５０２を給電点３００で並列にかつ互いに実質的に平行となるように接続したことを特徴としている。

図２３において、スリーブアンテナ５０２は、互いに一直線上に延在するように配置された、アンテナ素子１６ａ，１５ａ，１４ａ及びバラン１７Ａを備えて構成される。ここで、アンテナ素子１４ａの一端は給電点３００で同軸ケーブル５０の内導体５１に接続される。また、バラン１７Ａの長さは、３つ目のスリーブアンテナ５０２の共振周波数をｆ_３としたとき、式（２）を満たすように設定される。以上のように構成された図２３のアンテナ装置は、第２の実施形態と同様の作用効果を有するとともに、第２の実施形態に比較して、バラン１７Ａを用いてアンテナ素子の個数を削減できる。

第９の実施形態．
図２４は本発明の第９の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す平面図及び縦断面図である。この第９の実施形態に係るアンテナ装置は、図１３の第３の実施形態に係るアンテナ装置に比較して、ダイポールアンテナ１０１のアンテナ素子１２、ダイポールアンテナ１０２のアンテナ素子１２ａ、及びコリニアアンテナ２０１のアンテナ素子１３に代えて、シュペルトップ型１／４波長バラン１７Ａを設けることにより、互いに実質的に平行に配置された３本のスリーブアンテナ４０１，４０２，５０１を形成し、これら３本のスリーブアンテナ４０１，４０２，５０１を給電点３００で並列にかつ互いに実質的に平行となるように接続したことを特徴としている。ここで、また、バラン１７Ａの長さは、３つ目のスリーブアンテナ５０１の共振周波数をｆ_３としたとき、式（２）を満たすように設定される。以上のように構成された図２４のアンテナ装置は、第３の実施形態と同様の作用効果を有するとともに、第３の実施形態に比較して、バラン１７Ａを用いてアンテナ素子の個数を削減できる。

第１０の実施形態．
図２５は本発明の第１０の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す平面図及び縦断面図である。この第１０の実施形態に係るアンテナ装置は、図１９の第５の実施形態に係るアンテナ装置に比較して、ダイポールアンテナ１０１のアンテナ素子１２、ダイポールアンテナ１０２のアンテナ素子１２ａ、及びダイポールアンテナ１０３のアンテナ素子１２ｂに代えて、シュペルトップ型１／４波長バラン１７Ａを設けることにより、互いに実質的に平行に配置された３本のスリーブアンテナ４０１，４０２，４０３を形成し、これら３本のスリーブアンテナ４０１，４０２，４０３を給電点３００で並列にかつ互いに実質的に平行となるように接続したことを特徴としている。

図２５において、スリーブアンテナ４０３は、互いに一直線上に延在するように配置された、アンテナ素子１１及びバラン１７Ａを備えて構成される。ここで、アンテナ素子１１の一端は給電点３００で同軸ケーブル５０の内導体５１に接続される。また、バラン１７Ａの長さは、３つ目のスリーブアンテナ４０３の共振周波数をｆ_３としたとき、式（２）を満たすように設定される。以上のように構成された図２５のアンテナ装置は、第５の実施形態と同様の作用効果を有するとともに、第５の実施形態に比較して、バラン１７Ａを用いてアンテナ素子の個数を削減できる。

図２６は本発明の各実施形態に係るアンテナ装置をパーソナルコンピュータ５００に実装した場合の第１の実装例を示す斜視図である。図２６において、ノート型パーソナルコンピュータ５００は上側筐体５０１ａと下側筐体５０１ｂとを備えて構成され、上側筐体５０１ａの内側面の中央部に液晶ディスプレイ５０２が配置されている。上述の各実施形態に係るアンテナ装置を例えば直方体形状の樹脂材料にてなる誘電体に封入することにより形成してなるアンテナ装置５０４を、液晶ディスプレイ５０２の例えば左側の上側筐体５０１の内部に内蔵して配置されている。なお、アンテナ装置５０４は、上側筐体５０１ａの内部に限らず、下側筐体５０１ｂの内部に内蔵して配置してもよい。また、当該アンテナ装置を、ノート型パーソナルコンピュータ５００のＰＣカードスロットに挿入するＰＣカードに設けてもよい。

図２７は本発明の各実施形態に係るアンテナ装置を屋内基地局装置６００に実装した場合の第２の実装例を示す斜視図である。図２７において、上述の各実施形態に係るアンテナ装置を例えば直方体形状の樹脂材料にてなる誘電体に封入することにより形成してなるアンテナ装置６１１，６１２を、屋内基地局装置６００の左右側面から上方向に延在するように設けられる。ここで、アンテナ装置６１１，６１２は、上述の各実施形態に係るアンテナ装置であってもよいし、当該アンテナ装置を構成する各構成要素のコリニアアンテナ又はダイポールアンテナであってもよい。また、屋内基地局装置６００にアンテナ装置を設けているが、当該アンテナ装置を通信端末装置に設けてもよい。

以上説明したように、本発明に係る種々の実施形態によれば、複数のアンテナを給電点３００で並列にかつ、実質的に一直線上で配置し互いに実質的に平行となるように接続して構成したので、１つのアンテナで構成した場合に比較して、水平面でのアンテナ利得を増大させることができる。また、アンテナ装置の構成要素としてコリニアアンテナを用いることにより、より大きなアンテナ利得を有するアンテナ装置を実現できる。

変形例．
以上の実施形態において、複数のアンテナを互いに実質的に平行となるように配置しているが、本発明はこれに限らず、例えば、１５度ないし６０度の角度の交差角で傾けて配置してもよい。この場合、全体のアンテナ利得は若干低下するが、主ビームのビーム幅を広くすることができる。

本発明の第１の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す平面図及び縦断面図である。 図１のアンテナ装置の外観を示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態の変形例に係るアンテナ装置の構成を示す平面図及び縦断面図である。 図１のアンテナ装置の実施例の構成を示す平面図及び縦断面図である。 図３のアンテナ装置の実施例の構成を示す平面図及び縦断面図である。 図４のアンテナ装置の入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。 図４のアンテナ装置の電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の周波数特性を示すスペクトラム図である。 図４のアンテナ装置の第１の共振周波数ｆ_１＝２．４ＧＨｚにおける水平面（ＸＹ平面）での指向特性を示すグラフである。 図４のアンテナ装置の第１の共振周波数ｆ_１＝２．４ＧＨｚにおける垂直面（ＺＸ平面）での指向特性を示すグラフである。 図４のアンテナ装置の第２の共振周波数ｆ_２＝５．１ＧＨｚにおける水平面（ＸＹ平面）での指向特性を示すグラフである。 図４のアンテナ装置の第２の共振周波数ｆ_２＝５．１ＧＨｚにおける垂直面（ＺＸ平面）での指向特性を示すグラフである。 本発明の第２の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す平面図及び縦断面図である。 本発明の第３の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す平面図及び縦断面図である。 本発明の第４の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す平面図及び縦断面図である。 図１４のアンテナ装置の外観を示す斜視図である。 図１４のアンテナ装置の実施例の構成を示す平面図及び縦断面図である。 図１６のアンテナ装置の入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。 図１６のアンテナ装置の電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の周波数特性を示すスペクトラム図である。 本発明の第５の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す平面図及び縦断面図である。 本発明の第６の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す平面図及び縦断面図である。 本発明の第６の実施形態の変形例に係るアンテナ装置の構成を示す平面図及び縦断面図である。 本発明の第７の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す平面図及び縦断面図である。 本発明の第８の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す平面図及び縦断面図である。 本発明の第９の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す平面図及び縦断面図である。 本発明の第１０の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す平面図及び縦断面図である。 本発明の各実施形態に係るアンテナ装置をパーソナルコンピュータ５００に実装した場合の第１の実装例を示す斜視図である。 本発明の各実施形態に係るアンテナ装置を屋内基地局装置６００に実装した場合の第２の実装例を示す斜視図である。 図１のアンテナ装置の動作の詳細を説明するための電流分布を示す平面図であって、（ａ）は半波長のアンテナ素子１５を折り曲げないときの電流分布を示す平面図であり、（ｂ）は半波長のアンテナ素子１５を三等分点の２箇所で折り曲げたときの電流分布を示す平面図であり、（ｃ）は３／２波長のアンテナ素子１５を三等分点の２箇所で折り曲げたときの電流分布を示す平面図である。

符号の説明

１１，１１ａ，１１ｂ，１２，１２ａ，１２ｂ，１３，１３ａ，１４，１４ａ，１５，１５ａ，１６，１６ａ…アンテナ素子、
１５ｐ，１５ｑ，１５ｒ…アンテナ素子部分、
１４ｆ，１６ｆ，１６ｇ…折り曲げ部、
１７，１７Ａ…バラン、
５０…同軸ケーブル、
５１…内導体、
５２…外導体、
５３…円筒導体、
１０１，１０２，１０３…ダイポールアンテナ、
２０１，２０１ａ，２０２…コリニアアンテナ、
３００…給電点、
３０１，３０２…接続点、
４０１，４０２，４０３，５０１，５０１ａ，５０２…スリーブアンテナ、
５００…ノート型パーソナルコンピュータ、
５０１ａ…上側筐体、
５０１ｂ…下側筐体、
５０２…液晶ディスプレイ、
５０４…アンテナ装置、
６００…屋内基地局装置、
６１１，６１２…アンテナ装置。

Claims (14)

1. それぞれ互いに異なる共振周波数を有する、少なくとも１本のダイポールアンテナと、少なくとも１本のコリニアアンテナとを給電点で並列に接続したことを特徴とするアンテナ装置。
2. 上記少なくとも１本のダイポールアンテナと、上記少なくとも１本のコリニアアンテナとを互いに平行となり、実質的に一直線上で配置したことを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
3. 上記給電点と、不平衡型給電線路との間に挿入され、上記複数のアンテナの共振周波数の平均値の１／４の長さを有するバランをさらに備えたことを特徴とする請求項１又は２記載のアンテナ装置。
4. それぞれ互いに異なる共振周波数を有する複数本のダイポールアンテナを給電点で並列に接続してなるアンテナ装置であって、
   上記少なくとも複数本のダイポールアンテナを互いに平行となり、実質的に一直線上で配置し、
   上記給電点と、不平衡型給電線路との間に挿入され、上記複数のアンテナの共振周波数の平均値の１／４の長さを有するバランをさらに備えたことを特徴とするアンテナ装置。
5. 上記コリニアアンテナは、
   上記給電点から見て一方側にそれぞれ設けられた、第１のアンテナ素子と第２のアンテナ素子と第３のアンテナ素子と、
   上記給電点から見て他方側に設けられた第４のアンテナ素子とを備えたことを特徴とする請求項１乃至３のうちのいずれか１つに記載のアンテナ装置。
6. 上記ダイポールアンテナは、当該ダイポールアンテナの共振周波数の波長の１／４の素子長をそれぞれ有する２本のアンテナ素子を備え、
   上記コリニアアンテナの第１のアンテナ素子と上記第２のアンテナ素子はそれぞれ、当該コリニアアンテナの共振周波数の１／２の波長の長さを有し、
   上記コリニアアンテナの第３のアンテナ素子と上記第４のアンテナ素子はそれぞれ、当該コリニアアンテナの共振周波数の１／４の波長の長さを有し、
   上記第２のアンテナ素子は、当該第２のアンテナ素子の三等分点の２箇所で折り曲げられたことを特徴とする請求項５記載のアンテナ装置。
7. それぞれ互いに異なる共振周波数を有する、複数本のスリーブアンテナを給電点で並列に接続してなるアンテナ装置であって、
   上記各スリーブアンテナは、上記給電点と、不平衡型給電線路との間に挿入され、上記複数のアンテナの共振周波数の平均値の１／４の長さを有する共通のバランを備えて構成されたことを特徴とするアンテナ装置。
8. 上記複数本のスリーブアンテナを互いに平行となり、実質的に一直線上で配置したことを特徴とする請求項７記載のアンテナ装置。
9. 上記複数本のスリーブアンテナのうちの少なくとも１つの第１のスリーブアンテナは、当該スリーブアンテナの共振周波数の１／４の波長の素子長を有するアンテナ素子と、上記バランとを備えたことを特徴とする請求項７又は８記載のアンテナ装置。
10. 上記複数本のスリーブアンテナのうちの少なくとも１つの第２のスリーブアンテナは、
    上記給電点から見て一方側に設けられた上記バランと、
    上記給電点から見て他方側にそれぞれ設けられた、第２のアンテナ素子と第３のアンテナ素子と第３のアンテナ素子とを備えたことを特徴とする請求項７乃至９のうちのいずれか１つに記載のアンテナ装置。
11. 上記第２のスリーブアンテナの第１のアンテナ素子と上記第２のアンテナ素子はそれぞれ、当該第２のスリーブアンテナの共振周波数の１／２の波長の長さを有し、
    上記第２のスリーブアンテナの第３のアンテナ素子は、当該第２のスリーブアンテナの共振周波数の１／４の波長の長さを有し、
    上記第２のアンテナ素子は、当該第２のアンテナ素子の三等分点の２箇所で折り曲げられたことを特徴とする請求項１０記載のアンテナ装置。
12. 請求項１乃至１１のうちのいずれか１つに記載のアンテナ装置を備えたことを特徴とする無線通信装置。
13. 上記無線通信装置は屋内無線システムのための基地局装置又は通信端末装置であることを特徴とする請求項１２記載の無線通信装置。
14. 上記無線通信装置はパーソナルコンピュータであることを特徴とする請求項１２記載の無線通信装置。
    

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