JP2005260395A - アンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構造で、より低い周波数帯で使用可能であり、広帯域で送受信が可能で、かつ小型で軽量なアンテナを提供する。
【解決手段】 地板となる導体面（図１の円板状導体１１）と、該導体面に頂部を対向させた円錐状導体（第１の円錐状導体１３）とでアンテナ部が構成され、内導体（中心導体１２ｃ）と、外導体（１２ｂ）と、これらの導体間に充填された誘電体（第１の誘電体部材１２ａ）とで構成される同軸線路１２によって給電されるディスコーンアンテナにおいて、前記円錐状導体（第１の円錐状導体１３）の周囲を、外形が円筒状の誘電体部材（第２の誘電体部材１４）で覆った構成としてある。
【選択図】 図１

Description

本発明は、移動体通信機器、小型情報端末、その他の無線装置に利用可能な水平面内無指向性アンテナに関し、特に、広帯域で送受信が可能であり、低い周波数帯で使用可能で、かつ小型で軽量なアンテナに関する。

導体地板と放射素子とで構成される水平面内無指向性アンテナとして、モノポールアンテナおよびディスコーンアンテナが知られている。
図１２は、従来のモノポールアンテナ１００の側面図である。図１２において、１１０は円板状導体であり、該円板状導体１１０に同軸接栓１２０を下方側から取り付け、その中心導体１３０を円板状導体１１０と絶縁し、上方に延長している。モノポールアンテナ１００の放射素子の長さｈは、最低共振周波数の電磁波の波長の約１／４にする必要がある。このとき放射素子の詳細な寸法は、インピーダンス特性に依存して決定される。

図１３は、従来のディスコーンアンテナ２００の側面図である。ディスコーンアンテナ２００は、前記モノポールアンテナ１００の中心導体１３０の形状を円錐状にした構造を有しており、この形状はバイコニカルアンテナの一方を円板状にしたものと考えることもできる。２１０は、円錐状導体であり、ｄは円錐状導体２１０の直径である。
理想的なディスコーンアンテナは無限大の大きさを持ち、周波数依存性を持たないが、有限の大きさをもつディスコーンアンテナでは、動作波長の上限が放射素子の長さｈの４倍程度に制限される。

上述のような導体地板と放射素子とで構成される水平面内無指向性アンテナにおいて、広帯域化を図った例、およびより低い周波数への対応を図った例を、以下に示す。

図１４（Ａ），（Ｂ）は、第１の従来例のアンテナ３００の斜視図および側面図である。図１４（Ａ），（Ｂ）に示すように、アンテナ３００は、円錐基体３１１の周面に沿ってスパイラル状導電素子３１２が形成されたスカート部３１０と、該スカート部３１０の頂部近傍に配置された平面基体３２１の平面上に、メアンダ状導電素子３２２が形成されたトップロード部３２０とを備えている。

このアンテナ３００では、平面基体３２１に形成されたメアンダ状導電素子３２２が比較的幅広な帯状の形態であること、複数のメアンダラインの存在により多共振となし得ること、等の理由に基づいて広帯域化が図られている。また、スカート部３１０に形成されたスパイラル状導電素子３１２により、見かけよりも長い電気長を実現できることから、従来のディスコーンアンテナと比較して、小型に形成できることを特徴としている（特許文献１）。

図１５（Ａ），（Ｂ）は、第２の従来例のアンテナ４００の側面図および平面図である。図１５（Ａ），（Ｂ）に示すように、アンテナ４００は、放射素子の外周面が半楕円回転体形の導体４１０と平面地板４２０とから構成される。該アンテナ４００では、放射素子を半楕円回転体形または半球形の形状にすることにより、小型化および広帯域化を図っている（特許文献２）。

図１６は、第３の従来例のアンテナ５００の斜視図である。図１６に示すように、アンテナ５００では、アンテナ線路部５１０の周囲は、セラミック誘電体５２０で覆われている。これにより、セラミック誘電体５２０内における伝搬波長は、セラミック誘電体５２０の比誘電率で定まる波長短縮率に従って短縮される。従って、このような構成とすることにより、アンテナ長を短縮された波長、又はその整数分の１とすることができるから、モノポールアンテナの高さを低くすることができる（特許文献３）。

特開平０９−０８３２３８号公報 特開平０９−１５３７２７号公報 特開２００２−１１１３５４号公報

しかしながら、第１の従来例のアンテナ３００（図１４参照）では、基体上にメアンダ状あるいはスパイラル状の導体パターンを形成する必要があり、広帯域化に伴って導体パターンを高密度化する必要があるため、構造が複雑となってしまう。
また、第２の従来例の平面地板４２０を用いたアンテナ４００（図１５参照）では、使用可能な周波数帯域については、放射素子の寸法的要素が支配的であるため、より低い周波数で使用可能とするためにはアンテナを大型化しなくてはならない。
また、第３の従来例である、モノポールアンテナのような共振型のアンテナを誘電体で覆うことによって小型化を図ったアンテナ５００は、狭帯域であり、広帯域化が困難であった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであって、簡単な構造で、より低い周波数帯で使用可能であり、広帯域で送受信が可能で、かつ小型で軽量なアンテナを提供することを目的とする。

この目的を達成するために請求項１記載の発明は、地板となる導体面（図１の円板状導体１１）と、該導体面に頂部を対向させた円錐状導体（第１の円錐状導体１３）とでアンテナ部が構成され、内導体（中心導体１２ｃ）と、外導体（１２ｂ）と、これらの導体間に充填された誘電体（第１の誘電体部材１２ａ）とで構成される同軸線路１２によって給電されるディスコーンアンテナにおいて、
前記円錐状導体（第１の円錐状導体１３）の周囲を、外形が円筒状の誘電体部材（第２の誘電体部材１４）で覆った構成としてある。

以上の構成を図示すると、例えば図１に示す第１のアンテナ１０のようになる。この第１のアンテナ１０のリターンロス対周波数特性は、図２に示すようになる。図中の破線は、従来のディスコーンアンテナ２００（図１３参照）のリターンロス対周波数特性である。

従来のディスコーンアンテナ２００の場合には、リターンロスが−１０ｄＢ以下となる周波数帯域は９．１６〜１０．９５ＧＨｚ、周波数帯域幅は１．７９ＧＨｚである。これに対し、第１のアンテナ１０の場合には、リターンロスが−１０ｄＢ以下となる周波数帯域は７．９７〜１０．４０ＧＨｚ、周波数帯域幅は２．４３ＧＨｚであり、従来のディスコーンアンテナ２００の場合と比較して低い周波数に対応し、広帯域化することができる。

また、請求項２記載の発明は、請求項１記載のアンテナにおいて、
前記誘電体部材（図１の第２の誘電体部材１４）の高さは、前記円錐状導体（第１の円錐状導体１３）の円錐部の高さに等しく、前記誘電体部材（第２の誘電体部材１４）の直径（１０．８ｍｍ）は、前記円錐状導体（第１の円錐状導体１３）の底面の直径（１０．８ｍｍ）に等しい構成としてある。

以上の構成を図示すると、例えば図１に示す第１のアンテナ１０のようになる。このようにすれば、請求項１の発明の効果を損なわずに、アンテナを小型化することができる。
即ち、請求項１の発明では、前記円錐状導体の周囲を、外形が円筒状の誘電体部材で覆った構成としてあるので、誘電体部材の直径を、例えば、１２．０ｍｍにすることも可能である。これに対し、請求項２の発明は、誘電体部材（第２の誘電体部材１４）の直径（１０．８ｍｍ）は、円錐状導体（第１の円錐状導体１３）の底面の直径（１０．８ｍｍ）に等しい構成にしているので、請求項１の発明の効果を損なわずに、アンテナをさらに小型化することができる。

また、請求項３記載の発明は、請求項１記載のアンテナにおいて、
前記円錐状導体（図４の第２の円錐状導体１３ａ）の形状が、円錐の底面に円柱の底面を接合した形状である構成としてある。

以上の構成を図示すると、例えば図４に示す第２のアンテナ２０のようになる。
第２のアンテナ２０では、円錐状導体（第２の円錐状導体１３ａ）の形状は、円錐の底面に直径６．０ｍｍ、高さ４．５ｍｍの円柱の底面を接合した形状であり、放射素子全体の高さは９ｍｍである。
この第２のアンテナ２０のリターンロス対周波数特性は、図５に示すようになり、請求項１の発明の効果を損なわずに、アンテナをさらに小型化することができる。

また、請求項４記載の発明は、請求項１記載のアンテナにおいて、
前記円錐状導体（図６の第３の円錐状導体１３ｂ）の形状が、円錐の底面に半球の底面を接合した形状である構成としてある。

以上の構成を図示すると、例えば図６に示す第３のアンテナ３０のようになる。
円錐状導体（第３の円錐状導体１３ｂ）の形状は、円錐の底面に直径６．６ｍｍの半球の底面を接合した形状であり、放射素子全体の高さは９ｍｍである。
この第３のアンテナ３０のリターンロス対周波数特性は、図７に示すようになり、請求項１の発明の効果を損なわずに、アンテナをさらに小型化することができる。

また、請求項５記載の発明は、請求項１記載のアンテナにおいて、
前記導体面（図８の円板状導体４１）が、前記円錐状導体（第１の円錐状導体１３）の頂部を中心とした円錐状の窪み４１ａを有した構成としてある。

以上の構成を図示すると、例えば図８に示す第４のアンテナ４０のようになる。
この第４のアンテナ４０のリターンロス対周波数特性は、図９に示すようになり、請求項１の発明の効果を損なわずに、放射素子が導体地板から突出する部分を低姿勢化することができる。

また、請求項６記載の発明は、請求項１記載のアンテナにおいて、
前記誘電体部材（図１の第２の誘電体部材１４）が、空気の誘電率と前記同軸線路内の誘電体（第１の誘電体部材１２ａ）の誘電率との間の実効誘電率を有した構成としてある。

以上の構成を図示すると、例えば図１に示す第１のアンテナ１０のようになる。
第１のアンテナ１０では、第２の誘電体部材１４は、空気の誘電率と給電用同軸線路内の誘電体（第１の誘電体部材１２ａ）の誘電率との間の実効誘電率を有している。

この効果について説明する。図３は、第１のアンテナ１０において、第２の誘電体部材１４の誘電率を様々に変化させた場合の、リターンロスが−１０ｄＢ以下となる周波数帯域幅を示したグラフである。同図より、第２の誘電体部材１４の比誘電率を空気の比誘電率（１．０）と同軸線路内の第１の誘電体部材１２ａ（ポリエチレン）の比誘電率（２．３）との間の値とした場合に、使用可能な周波数帯域を広帯域化することができる。

また、請求項７記載の発明は、請求項１記載のアンテナにおいて、
前記誘電体部材（図１０の第２の誘電体部材１４）が、空気の誘電率と前記同軸線路内の誘電体（第1の誘電体部材１２ａ）の誘電率との間の実効誘電率を有しており、前記誘電体部材の実効誘電率が径方向に変化する構成としてある。

以上の構成を図示すると、例えば図１０に示す第５のアンテナ５０のようになる。
第１の円錐状導体１３は、外形の直径が１０．８ｍｍの円筒状の第２の誘電体部材１４で覆われており、さらにその外側を外形の直径が１６．８ｍｍの円筒状の第６の誘電体部材５１で覆われている。第２の誘電体部材１４の比誘電率は１．８、第６の誘電体部材５１の比誘電率は１．４であり、材料はいずれも発泡ポリエチレンである。

図１１は、第５のアンテナ５０のリターンロス対周波数特性である。
従来のディスコーンアンテナ２００の場合には、リターンロスが−１０ｄＢ以下となる周波数帯域は９．１６〜１０．９５ＧＨｚ、周波数帯域幅は１．７９ＧＨｚである。これに対し、第５のアンテナ５０の場合には、リターンロスが−１０ｄＢ以下となる周波数帯域は８．０３〜１１．２３ＧＨｚ、周波数帯域幅は３．２０ＧＨｚであり、従来のディスコーンアンテナ２００の場合と比較して低い周波数に対応し、広帯域化することができる。

また、請求項８記載の発明は、請求項６または請求項７に記載のアンテナにおいて、
前記誘電体部材（図１の第２の誘電体部材１４）の材料が、発泡性誘電体材料（例えば、発泡ポリエチレン）である構成としてある。

以上の構成を図示すると、例えば図１に示す第1のアンテナ１０のようになり、誘電体部材を、発泡性誘電体材料（例えば、発泡ポリエチレン）にする。
このようにすれば、請求項６および請求項７に記載のアンテナにおいて、所望の実効誘電率を得ることができる。

また、請求項９記載の発明は、請求項１〜請求項８のいずれかに記載のアンテナにおいて、
前記導体面（図６の円板状導体１１）あるいは前記円錐状導体（第３の円錐状導体１３ｂ）の構造が、誘電体の外周面に導電性金属の皮膜（例えば、銅の皮膜）を形成した構成としてある。

以上の構成を図示すると、例えば図６に示す第３のアンテナ３０のようになる。
この第３の円錐状導体１３ｂの構造は、誘電体の外周面に銅の皮膜を形成した構造なので、アンテナ全体を銅で構成した場合と比較して軽量にすることができる。

また、請求項１０記載の発明は、請求項１〜８のいずれかに記載のアンテナにおいて、
前記導体面（図８の円板状導体４１）あるいは前記円錐状導体（第１の円錐状導体１３）の構造が、誘電体の外周面に導電性金属の皮膜（例えば、銅の皮膜）を形成した構造であり、前記誘電体の構造が中空である構成としてある。

以上の構成を図示すると、例えば図８に示す第４のアンテナ４０のようになる。
円板状導体４１および第１の円錐状導体１３の構造は、中空の誘電体の外周面に銅の皮膜を形成した構造であり、アンテナ全体を銅で構成した場合（中空ではない場合）と比較して、軽量化することができる。

請求項１記載の発明によれば、ディスコーンアンテナの円錐状導体の周囲を、外形が円筒状の誘電体部材で覆うことにより、電磁波の伝搬波長を短縮し、ディスコーンアンテナの構造を複雑にすること無く、使用可能な周波数帯域を低周波数側に対応させ、アンテナを小型化できる。

請求項２〜請求項５記載の発明によれば、請求項１の発明の効果を損なわずに、アンテナをさらに小型化することができる。
請求項６および請求項７記載の発明によれば、請求項１記載のアンテナにおいて、使用可能な周波数帯域を広帯域化することができる。

請求項８記載の発明によれば、請求項６および請求項７に記載のアンテナにおいて、所望の誘電率の誘電体部材を得ることができる。
請求項９および請求項１０記載の発明によれば、請求項１〜請求項８に記載のアンテナにおいて、アンテナの重量を軽量化できる。

［実施形態１］
図１は、本発明の実施形態１に係る第１のアンテナ１０の構成を示す断面図であり、請求項１、請求項２、請求項６、請求項８記載の発明を実現している。

図１に示すように、第１のアンテナ１０は、請求項において「導体面」である円板状導体１１に、「誘電体」である比誘電率２．３の第１の誘電体部材１２ａ（ポリエチレン）が、「外導体」である円筒状の外導体１２ｂと「内導体」である中心導体１２ｃとの間に充填された同軸線路１２を下方側から取り付け、その中心導体１２ｃを円板状導体１１と絶縁して上方に延長し、「円錐状導体」である第１の円錐状導体１３が中心導体１２ｃに接続されている。

第１の円錐状導体１３の底面の直径は１０．８ｍｍであり、高さは９ｍｍである。円板状導体１１および第１の円錐状導体１３は、銅を主たる材料として構成されている。第１の円錐状導体１３は、外形の直径が１０．８ｍｍの、「誘電体部材」である第２の誘電体部材１４で覆われており、第２の誘電体部材１４の材料は、「発泡性誘電材料」である比誘電率１．８の発泡ポリエチレンである。

次に、第１のアンテナ１０の動作について説明する。図２は、第１のアンテナ１０のリターンロス対周波数特性である。図中には、比較のために円錐状導体の高さ、および頂角が本実施形態のアンテナと等しく、前記第２の誘電体部材１４を具備していない従来のディスコーンアンテナ２００（図１３参照）のリターンロス対周波数特性も、「破線」にて示してある。

従来のディスコーンアンテナ２００の場合には、リターンロスが−１０ｄＢ以下となる周波数帯域は９．１６〜１０．９５ＧＨｚ、周波数帯域幅は１．７９ＧＨｚである。一方、本実施形態の第１のアンテナ１０の場合には、リターンロスが−１０ｄＢ以下となる周波数帯域は７．９７〜１０．４０ＧＨｚ、周波数帯域幅は２．４３ＧＨｚであり、従来のディスコーンアンテナ２００の場合と比較して低い周波数に対応し、広帯域化している。

本実施形態のアンテナ１０では、請求項６の発明を実現しており、第２の誘電体部材１４は、空気の誘電率と給電用同軸線路内の誘電体の誘電率との間の実効誘電率を有している。
この効果について説明する。図３は、本実施形態のアンテナ１０において、第２の誘電体部材１４の誘電率を様々に変化させた場合の、リターンロスが−１０ｄＢ以下となる周波数帯域幅を示したグラフである。同図より、第２の誘電体部材１４の比誘電率を空気の比誘電率（１．０）と同軸線路内の第１の誘電体部材１２ａ（ポリエチレン）の比誘電率（２．３）との間の値とした場合に、広帯域化されることがわかる。

このように、請求項１および請求項２の発明を実現することで、ディスコーンアンテナの構造を複雑にすること無く、使用可能な周波数帯域を低周波数側に対応させ、アンテナを小型化することができる。また、請求項６の発明を実現することで、使用可能な周波数帯域を広帯域化することができる。

［実施形態２］
図４は、本発明の実施形態２に係る第２のアンテナ２０の構成を示す断面図であり、請求項１、請求項２、請求項３、請求項６、請求項８の発明を実現している。
図４に示すように、第２のアンテナ２０では、円板状導体１１に、比誘電率２．３の第１の誘電体部材１２ａ（ポリエチレン）が、円筒状の外導体１２ｂと中心導体１２ｃとの間に充填された同軸線路１２を下方側から取り付け、その中心導体１２ｃを円板状導体１１と絶縁して上方に延長し、請求項の「円錐状導体」である第２の円錐状導体１３ａが中心導体１２ｃに接続されている。

第２の円錐状導体１３ａの形状は、円錐の底面に直径６．０ｍｍ、高さ４．５ｍｍの円柱の底面を接合した形状であり、放射素子全体の高さは９ｍｍである。円板状導体１１および第２の円錐状導体１３ａは、銅を主たる材料として構成されている。

第２の円錐状導体１３ａは、「誘電体部材」である外形の直径が６．０ｍｍの第３の誘電体部材１４ａで覆われており、第３の誘電体部材１４ａの材料は、比誘電率１．８の発泡ポリエチレンである。本実施形態のアンテナ２０は、該アンテナ２０と等しい円錐状導体の高さ、および頂角を有する従来のディスコーンアンテナ２００（図１３参照）と比較して、放射素子径が小型化されている。

このような構成の第２のアンテナ２０の動作について説明する。図５は、本実施形態のアンテナ２０のリターンロス対周波数特性である。図中には、比較のために円錐状導体の高さ、および頂角が本実施形態のアンテナ２０と等しく、第３の誘電体部材１４ａを具備していない従来のディスコーンアンテナ２００のリターンロス対周波数特性も「破線」にて示してある。

従来のディスコーンアンテナ２００の場合には、リターンロスが−１０ｄＢ以下となる周波数帯域は９．１６〜１０．９５ＧＨｚ、周波数帯域幅は１．７９ＧＨｚである。一方、本実施形態のアンテナ２０の場合には、リターンロスが−１０ｄＢ以下となる周波数帯域は８．１４〜１０．５４ＧＨｚ、周波数帯域幅は２．４０ＧＨｚであり、従来のディスコーンアンテナ２００の場合と比較して低い周波数に対応し、広帯域化している。

このように、請求項１および請求項２の発明を実現することで、ディスコーンアンテナの構造を複雑にすること無く、使用可能な周波数帯域を低周波数側に対応させ、アンテナを小型化することができる。また、請求項３の発明を実現することで、放射素子径を小型化することができる。また、請求項６の発明を実現することで、使用可能な周波数帯域を広帯域化することができる。
［実施形態３］

図６は、本発明の実施形態３に係る第３のアンテナ３０の構成を示す断面図であり、請求項１、請求項２、請求項４、請求項６、請求項８、請求項９の発明を実現している。
第３のアンテナ３０では、円板状導体１１に、比誘電率２．３の第１の誘電体部材１２ａ（ポリエチレン）が、円筒状の外導体１２ｂと中心導体１２ｃとの間に充填された同軸線路１２を下方側から取り付け、その中心導体１２ｃを円板状導体１１と絶縁して上方に延長し、「円錐状導体」である第３の円錐状導体１３ｂが中心導体１２ｃに接続されている。

第３の円錐状導体１３ｂの形状は、円錐の底面に直径６．６ｍｍの半球の底面を接合した形状であり、放射素子全体の高さは９ｍｍである。円板状導体１１および第３の円錐状導体１３ｂの構造は、誘電体の外周面に、「導電性金属の皮膜」である銅の皮膜を形成した構造であり、アンテナ全体を銅で構成した場合と比較して軽量である。

第３の円錐状導体１３ｂは、外形の直径が６．６ｍｍの第４の誘電体部材１４ｂで覆われており、第４の誘電体部材１４ｂの材料は、比誘電率１．８の発泡ポリエチレンである。本実施形態のアンテナ３０は、該アンテナ３０と等しい円錐状導体の高さ、および頂角を有する従来のディスコーンアンテナ２００と比較して、放射素子径が小型化されている。

次に、第３のアンテナ３０の動作について説明する。図７は、本実施形態のアンテナ３０のリターンロス対周波数特性である。図中には、比較のために円錐状導体の高さ、および頂角が本実施形態のアンテナと等しく、第４の誘電体部材１４ｂを具備していない従来のディスコーンアンテナ２００のリターンロス対周波数特性も「破線」にて示してある。

従来のディスコーンアンテナ２００の場合には、リターンロスが−１０ｄＢ以下となる周波数帯域は９．１６〜１０．９５ＧＨｚ、周波数帯域幅は１．７９ＧＨｚである。一方、本実施形態のアンテナ３０の場合には、リターンロスが−１０ｄＢ以下となる周波数帯域は８．２９〜１１．２０ＧＨｚ、周波数帯域幅は２．９１ＧＨｚであり、従来のディスコーンアンテナの場合と比較して低い周波数に対応し、広帯域化している。

このように、請求項１および請求項２の発明を実現することで、ディスコーンアンテナの構造を複雑にすること無く、使用可能な周波数帯域を低周波数側に対応させ、アンテナを小型化することができる。また、請求項４の発明を実現することで、放射素子径を小型化することができる。また、請求項６の発明を実現することで、使用可能な周波数帯域を広帯域化することができる。また、請求項９の発明を実現することで、アンテナの重量を軽量化できる。

［実施形態４］
図８は、本発明の実施形態４に係る第４のアンテナ４０の構成を示す断面図であり、請求項１、請求項２、請求項５、請求項６、請求項８、請求項１０の発明を実現している。
第４のアンテナ４０は、次に説明する、請求項の「円板状導体」である円板状導体４１に、比誘電率２．３の第１の誘電体部材１２ａ（ポリエチレン）が、円筒状の外導体１２ｂと中心導体１２ｃとの間に充填された同軸線路１２を下方側から取り付け、その中心導体１２ｃを円板状導体４１と絶縁して上方に延長し、円錐状導体４１が中心導体１２ｃに接続されている。

前記円板状導体４１は、前記実施形態１のアンテナ１０（図１参照）において、導体地板（円板状導体）１１に厚みを持たせ、第１の円錐状導体１３の頂部を中心とした、「円錐状の窪み」である円錐状の窪み４１ａを形成した構造を有した構造としている。そのため、第１の円錐状導体１３が導体地板（円板状導体）４１から突出する部分が低姿勢化される。

円錐状の窪み４１ａの深さは４．５ｍｍ、窪み４１ａの縁の直径は２０．４ｍｍである。円板状導体４１および第１の円錐状導体１３の構造は、中空の誘電体の外周面に銅の皮膜を形成した構造であり、アンテナ全体を銅で構成した場合と比較して軽量である。

次に、本実施形態のアンテナ４０の動作について説明する。図９は、本実施形態のアンテナ４０のリターンロス対周波数特性である。図中には、比較のために円錐状導体の高さ、および頂角が本実施形態のアンテナ４０と等しく、第５の誘電体部材１４ｃを具備していない従来のディスコーンアンテナ２００のリターンロス対周波数特性も「破線」にて示してある。

従来のディスコーンアンテナ２００の場合には、リターンロスが−１０ｄＢ以下となる周波数帯域は９．１６〜１０．９５ＧＨｚ、周波数帯域幅は１．７９ＧＨｚである。一方、本実施形態のアンテナ４０の場合には、リターンロスが−１０ｄＢ以下となる周波数帯域は８．６２〜１０．７２ＧＨｚ、周波数帯域幅は２．１０ＧＨｚであり、従来のディスコーンアンテナ２００の場合と比較して低い周波数に対応し、広帯域化している。

このように、請求項１および請求項２の発明を実現することで、ディスコーンアンテナの構造を複雑にすること無く、使用可能な周波数帯域を低周波数側に対応させ、アンテナを小型化することができる。また、請求項５の発明を実現することで、放射素子が導体地板から突出する部分を低姿勢化することができる。また、請求項６の発明を実現することで、使用可能な周波数帯域を広帯域化することができる。また、請求項１０の発明を実現することで、アンテナの重量を軽量化できる。

［実施形態５］
図１０は、本発明の実施形態５に係る第５のアンテナ５０の構成を示す断面図であり、請求項１、請求項７、請求項８の発明を実現している。
第５のアンテナ５０では、円板状導体１１に、比誘電率２．３の第１の誘電体部材１２ａ（ポリエチレン）が、円筒状の外導体１２ｂと中心導体１２ｃとの間に充填された同軸線路１２を下方側から取り付け、その中心導体１２ｃを円板状導体１１と絶縁して上方に延長し、第１の円錐状導体１３が中心導体１２ｃに接続されている。第１の円錐状導体１３の底面の直径は１０．８ｍｍであり、高さは９ｍｍである。

円板状導体１１および第１の円錐状導体１３は、銅を主たる材料として構成されている。第１の円錐状導体１３は、外形の直径が１０．８ｍｍの円筒状の第２の誘電体部材１４で覆われており、さらにその外側を、請求項の「誘電体部材」である外形の直径が１６．８ｍｍの円筒状の第６の誘電体部材５１で覆われている。第２の誘電体部材１４の比誘電率は１．８、第６の誘電体部材５１の比誘電率は１．４であり、材料はいずれも発泡ポリエチレンである。

次に、第５のアンテナ５０の動作について説明する。図１１は、本実施形態のアンテナ５０のリターンロス対周波数特性である。図中には、比較のために円錐状導体の高さ、および頂角が本実施形態のアンテナ５０と等しく、第２の誘電体部材１４を具備していない従来のディスコーンアンテナ２００のリターンロス対周波数特性も「破線」にて示してある。

従来のディスコーンアンテナ２００の場合には、リターンロスが−１０ｄＢ以下となる周波数帯域は９．１６〜１０．９５ＧＨｚ、周波数帯域幅は１．７９ＧＨｚである。一方、本実施形態のアンテナ５０の場合には、リターンロスが−１０ｄＢ以下となる周波数帯域は８．０３〜１１．２３ＧＨｚ、周波数帯域幅は３．２０ＧＨｚであり、従来のディスコーンアンテナ２００の場合と比較して低い周波数に対応し、広帯域化している。

このように、請求項１の発明を実現することで、ディスコーンアンテナの構造を複雑にすること無く、使用可能な周波数帯域を低周波数側に対応させることができる。また、請求項７の発明を実現することで、使用可能な周波数帯域を広帯域化することができる。

以上、各実施形態に基づき本発明の説明を行ってきたが、前記実施形態に上げた形状、その他の要素との組み合わせなど、ここで示した要件に本発明が限定されるものでは決してない。これらの点に関しては、本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることが出来る。

本発明の実施形態１に係るアンテナの断面図である。 同実施形態１に係るアンテナのリターンロス対周波数特性図である。 同実施形態１における誘電体部材の比誘電率と周波数帯域幅との相関関係を示す図である。 本発明の実施形態２に係るアンテナの断面図である。 同実施形態２に係るアンテナのリターンロス対周波数特性図である。 本発明の実施形態３に係るアンテナの断面図である。 同実施形態３に係るアンテナのリターンロス対周波数特性図である。 本発明の実施形態４に係るアンテナの断面図である。 同実施形態４に係るアンテナのリターンロス対周波数特性図である。 本発明の実施形態５に係るアンテナの断面図である。 同実施形態５に係るアンテナのリターンロス対周波数特性図である。 従来のモノポールアンテナの側面図である。 従来のディスコーンアンテナの側面図である。 特開平０９−０８３２３８号公報に開示されたアンテナの構成図であって、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は側面図である。 特開平０９−１５３７２７号公報に開示されたアンテナの構成図であって、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は平面図である。 特開２００２−１１１３５４号公報に開示されたアンテナの斜視図である。

符号の説明

ｄ 円錐状導体の直径
ｈ 放射素子の長さ
１０ 第１のアンテナ
１１ 円板状導体
１２ 同軸線路
１２ａ 第１の誘電体部材
１２ｂ 外導体
１２ｃ 中心導体
１３ 第１の円錐状導体
１３ａ 第２の円錐状導体
１３ｂ 第３の円錐状導体
１４ 第２の誘電体部材
１４ａ 第３の誘電体部材
１４ｂ 第４の誘電体部材
２０ 第２のアンテナ
３０ 第３のアンテナ
４０ 第４のアンテナ
４１ 円板状導体
４１ａ 円錐状の窪み
５０ 第５のアンテナ
５１ 第６の誘電体部材
１００ 従来のモノポールアンテナ
１１０ 円板状導体
１２０ 同軸接栓
１３０ 中心導体
２００ 従来のディスコーンアンテナ
２１０ 円錐状導体
３００ 第１の従来例のアンテナ
３１０ スカート部
３１１ 円錐基体
３１２ スパイラル状導電素子
３２０ トップロード部
３２１ 平面基体
３２２ メアンダ状導電素子
４００ 第２の従来例のアンテナ
４１０ 半楕円回転体形の導体
４２０ 平面地板
５００ 第３の従来例のアンテナ
５１０ アンテナ線路部
５２０ セラミック誘電体

Claims (10)

1. 地板となる導体面と、該導体面に頂部を対向させた円錐状導体とでアンテナ部が構成され、内導体と、外導体と、これらの導体間に充填された誘電体とで構成される同軸線路によって給電されるディスコーンアンテナにおいて、
   前記円錐状導体の周囲を、外形が円筒状の誘電体部材で覆ったことを特徴とするアンテナ。
2. 請求項１記載のアンテナにおいて、
   前記誘電体部材の高さは、前記円錐状導体の円錐部の高さに等しく、前記誘電体部材の直径は、前記円錐状導体の底面の直径に等しいことを特徴とするアンテナ。
3. 請求項１記載のアンテナにおいて、
   前記円錐状導体の形状が、円錐の底面に円柱の底面を接合した形状であることを特徴とするアンテナ。
4. 請求項１記載のアンテナにおいて、
   前記円錐状導体の形状が、円錐の底面に半球の底面を接合した形状であることを特徴とするアンテナ。
5. 請求項１記載のアンテナにおいて、
   前記導体面が、前記円錐状導体の頂部を中心とした円錐状の窪みを有していることを特徴とするアンテナ。
6. 請求項１記載のアンテナにおいて、
   前記誘電体部材が、空気の誘電率と前記同軸線路内の誘電体の誘電率との間の実効誘電率を有していることを特徴とするアンテナ。
7. 請求項１記載のアンテナにおいて、
   前記誘電体部材が、空気の誘電率と前記同軸線路内の誘電体の誘電率との間の実効誘電率を有しており、前記誘電体部材の実効誘電率が径方向に変化することを特徴とするアンテナ。
8. 請求項６または請求項７に記載のアンテナにおいて、
   前記誘電体部材の材料が、発泡性誘電体材料であることを特徴とするアンテナ。
9. 請求項１〜請求項８のいずれかに記載のアンテナにおいて、
   前記導体面あるいは前記円錐状導体の構造が、誘電体の外周面に導電性金属の皮膜を形成した構造であることを特徴とするアンテナ。
10. 請求項１〜８のいずれかに記載のアンテナにおいて、
    前記導体面あるいは前記円錐状導体の構造が、誘電体の外周面に導電性金属の皮膜を形成した構造であり、前記誘電体の構造が中空であることを特徴とするアンテナ。
    
    
    

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