JP2006135773A

JP2006135773A - アンテナ装置

Info

Publication number: JP2006135773A
Application number: JP2004323845A
Authority: JP
Inventors: Tomotaka Suzuki; 友貴鈴木
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2004-11-08
Filing date: 2004-11-08
Publication date: 2006-05-25

Abstract

【課題】方位角に対して無指向性の垂直偏波アンテナとして動作する薄型のアンテナ装置を提供すること。
【解決手段】アンテナ装置１は、所定間隔を存して対向配置されて外形が略同等な平板状の上部導体２および下部導体３と、これら一対の平板状導体２，３の周縁部どうしを連結する複数の接続導体４とを備えており、上部導体２は給電点Ｆを有し下部導体３は接地されている。例えば、一対の平板状導体２，３を正多角形状に形成し、その角部にそれぞれ接続導体４を配設すればよい。また、接続導体４を周方向に沿って略等間隔に３本以上配設することにより、一対の平板状導体２，３の周縁部と２本の接続導体４とで外形が規定される略同形な開口５を全周に亘り３個以上形成している。各開口５は互いに異なる向きに臨出しており、給電時に各開口５内の電界分布はスロットアンテナと類似したものとなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、垂直偏波アンテナとして動作し、かつ、方位角に対して無指向性の放射パターンが得られる小型のアンテナ装置に関する。

この種のアンテナ装置は、例えば無線ＬＡＮ（構内情報通信網）などにおいて必要であり、長手方向が上下方向となるように設置されたダイポール型あるいはモノポール型のアンテナ装置が一般に採用されている。つまり、ダイポールアンテナやモノポールアンテナは、放射導体の長手方向を上下方向と合致させることによって、方位角に対して無指向性の垂直偏波アンテナとして動作させることができる。

ただし、共振長をλとしたとき、特別な対策を講じなければダイポールアンテナの全長は約λ／２、モノポールアンテナの全長は約λ／４となるため、アンテナ装置の高さ寸法が不所望に大きくなってしまう。そのため従来より、放射導体を誘電体基体の表面にパターニングすることによって誘電体の波長短縮効果を利用したり、放射導体の先端側を幅広に形成することによってアンテナ容量領域でのキャパシタンスを増大させるなどして、長手寸法を短縮した小型のダイポールアンテナやモノポールアンテナが種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−３０９４１８号公報（第２−３頁、図１）

ところで、方位角に対して無指向性の垂直偏波アンテナの低背化を促進して薄型アンテナとすることができれば、機器の外部に露出しない内蔵型のアンテナ装置として設計することが容易になり、実用的価値が飛躍的に高まる。しかしながら、ダイポールアンテナやモノポールアンテナの長手寸法を極端に短くすることはできないので、こうした無指向性の垂直偏波アンテナにおいて、顕著な低背化を実現することはこれまで困難とされていた。

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、方位角に対して無指向性の垂直偏波アンテナとして動作する薄型のアンテナ装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明のアンテナ装置では、所定の間隔を存して対向配置されると共に、いずれか一方が接地され他方に給電点が設定された外形が略同等な一対の平板状導体と、これら一対の平板状導体の周縁部どうしを連結する接続導体とを備え、前記接続導体を周方向に沿って略等間隔に３本以上配設することにより、前記一対の平板状導体の周縁部と２本の前記接続導体とで外形が規定される略同形な開口を全周に亘って３個以上形成する構成とした。

このように構成されたアンテナ装置では、一対の平板状導体の相対向する周縁部の間に左右が接続導体で仕切られた開口が形成され、給電時に該開口内の電界分布はスロットアンテナと類似したものとなるため、該開口の前方へ垂直偏波を放射させることができる。そして、このアンテナ装置は、３本以上の接続導体が周方向に沿って略等間隔に配設されているため、略同形で互いに向きが異なる３個以上の開口が平板状導体の全周に亘って配置された構成になっており、それゆえ、各開口の前方へ垂直偏波を放射させることにより、方位角に対して無指向性の垂直偏波アンテナとして動作させることができる。

上記の構成において、前記平板状導体の外形が略正多角形であり、その角部にそれぞれ前記接続導体が配設されていれば、対称性が確保しやすいため、設計や製造が容易となって好ましい。例えば、平板状導体の外形が正三角形であれば、接続導体は３本で開口は３個となり、平板状導体の外形が正方形であれば、接続導体は４本で開口は４個となり、平板状導体の外形が正五角形であれば、接続導体は５本で開口は５個となる。ただし、平板状導体の外形が略円形であっても、３本以上の接続導体を周方向に沿って略等間隔に配設することにより、一対の平板状導体の周縁部と２本の接続導体とで外形が規定される略同形な開口を３個以上形成することはできる。

また、上記の構成において、前記一対の平板状導体がいずれも金属板からなると共に、前記各接続導体が該金属板から突出して略直角に折り返された金属片からなり、これらの金属片によって前記一対の平板状導体の間に所定の間隔が保たれるように構造すると、アンテナ装置の材料費を大幅に低減でき加工も容易になって好ましい。

また、上記の構成において、前記一対の平板状導体のいずれか一方が金属板からなり、かつ、前記各接続導体が該金属板から突出して略直角に折り返された金属片からなり、これらの金属片によって該金属板が回路基板上に保持されていると共に、前記一対の平板状導体のいずれか他方が前記回路基板に形成された導体パターンからなるように構成すると、回路基板に増幅回路等を配設することが可能となるため、アンテナ部と回路部とをユニット化してなるコンパクトなアンテナ装置を実現できる。

また、上記の構成おいて、前記一対の平板状導体が誘電体基体の上下両面に形成された導体パターンからなると共に、前記各接続導体が該誘電体基体の側面に形成された導体パターンからなるように構成すると、誘電体の波長短縮効果を利用して平面的な大きさを小型化できる。

本発明のアンテナ装置は、相対向する一対の平板状導体の周縁部どうしを連結する接続導体を周方向に沿って略等間隔に３本以上配設することにより、略同形で互いに向きが異なる３個以上の開口が平板状導体の全周に亘って配置された構成になっており、給電時に各開口内の電界分布はスロットアンテナと類似したものとなるため、各開口の前方へ垂直偏波を放射させることができる。したがって、このアンテナ装置は、方位角に対し無指向性の垂直偏波アンテナとして動作させることができ、ダイポール型やモノポール型のものと比べて高さ寸法が非常に小さくなって顕著な薄型化を実現できる。

発明の実施の形態を図面を参照して説明すると、図１は本発明の第１実施形態例に係るアンテナ装置の斜視図である。

図１に示すアンテナ装置１は、正方形状の金属板からなる上部導体２と、上部導体２と略同形の金属板からなり、上部導体２に対向配置された下部導体（接地導体）３と、上部導体２の四隅から突出する金属片を下方へ折り返して形成された４本の接続導体４とによって主に構成されており、各接続導体４の下端部は下部導体３の四隅に半田付けされている。

上部導体２には所定位置に給電点Ｆが設定されており、この給電点Ｆに同軸ケーブルの内部導体等の給電線が接続されている。下部導体３は所定の間隔を存して上部導体２と対向しており、この下部導体３には同軸ケーブルの外部導体等のアース線が接続されている。４本の接続導体４は上部導体２の四隅から延設されて下部導体３の四隅に接続されており、上部導体２および下部導体３の相対向する周縁と２本の接続導体４とで囲まれた長方形状の開口５が全周に亘り４箇所に形成されている。すなわち、上部導体２と下部導体３とに挟まれた空間の外周面に相当する４つの側面にそれぞれ横長な同形状の開口５が形成されている。各開口５の外形は、上部導体２および下部導体３の相対向する周縁（辺）と左右２本の接続導体４とによって規定されているが、各開口５が臨出する向きは９０度ずつずれている。なお、上部導体２は四隅を接続導体４で支えることによって下部導体３の上方に保持されているので、上部導体２と下部導体３との間隔は接続導体４の長さによって規定できる。

このようにアンテナ装置１には、略同形で向きが異なる４個の開口５が形成されているが、給電点Ｆを有する上部導体２が接続導体４を介して下部導体（接地導体）３に接続されているため、給電時に各開口５内の電界分布はスロットアンテナと類似したものとなり、各開口５の前方へ垂直偏波を放射させることができる。したがって、インピーダンスを整合させた適宜位置を選択して給電点Ｆを設定することにより、アンテナ装置１の全周に亘って配置された４個の開口５からそれぞれの前方へ十分な利得の垂直偏波を放射させることができる。その結果、このアンテナ装置１は全体として、方位角に対し無指向性の垂直偏波アンテナとして動作することになり、この種のアンテナでは困難とされていた薄型化が実現されている。

また、このアンテナ装置１は、上部導体２および下部導体３が正方形状でその四隅に接続導体４を配設するという単純な構造なので、設計や製造が容易に行えるという利点がある。さらに、このアンテナ装置１は、上部導体２および下部導体３が金属板からなると共に、各接続導体４が上部導体２から延設された金属片からなるというものなので、材料費を大幅に低減できて加工も容易であるという利点がある。

図２は本発明の第２実施形態例に係るアンテナ装置の斜視図であって、図１と対応する部分には同一符号が付してあるため、重複する説明は省略する。

図２に示すアンテナ装置１１は、上部導体２が各接続導体４を介して回路基板６上に搭載されており、この回路基板６の上面に下部導体（接地導体）３がパターニングされている点が、前述した第１実施形態例と大きく相違している。つまり、このアンテナ装置１１において、下部導体３は回路基板６の上面のほぼ全面に形成された銅箔等の導体パターンからなり、この回路基板６上の周縁部に沿って各開口５が形成されている。また、図示していないが、回路基板６の下面には増幅回路等の回路部が配設されているので、このアンテナ装置１１はアンテナ部と回路部とを一体化したコンパクトなアンテナユニットとなっている。

図３は本発明の第３実施形態例に係るアンテナ装置の斜視図であって、図１および図２と対応する部分には同一符号が付してあるため、重複する説明は省略する。

図３に示すアンテナ装置２１は、上部導体２および下部導体３が誘電体基体７の上下両面に形成された導体パターンからなると共に、各接続導体４が誘電体基体７の側面の角部に形成された導体パターンからなるというもので、金属板を使用していない点が前述した第１および第２実施形態例と大きく異なっている。つまり、このアンテナ装置２１において、各開口５は誘電体基体７の側面に形成されている。このような構成のアンテナ装置２１は、誘電体基体７の波長短縮効果を利用して平面的な大きさが小型化できるという利点がある。

なお、上述した各実施形態例では、すべて上部導体２および下部導体３の外形が略正方形の場合について説明したが、他の略正多角形であってもよい。例えば、上部導体２および下部導体３の外形が略正三角形で、その３箇所の角部に接続導体４を配設した構成（開口５の数は３個）にしてもよく、あるいは、上部導体２および下部導体３の外形が略正五角形で、その５箇所の角部に接続導体４を配設した構成（開口５の数は５個）にしてもよい。また、上部導体２および下部導体３の外形が略円形であっても、３本以上の接続導体４を周方向に沿って略等間隔に配設すれば、上述した各実施形態例とほぼ同様の効果が得られる。

本発明の第１実施形態例に係るアンテナ装置の斜視図である。本発明の第２実施形態例に係るアンテナ装置の斜視図である。本発明の第３実施形態例に係るアンテナ装置の斜視図である。

符号の説明

１，１１，２１アンテナ装置
２上部導体（平板状導体）
３下部導体（平板状導体）
４接続導体
５開口
６回路基板
７誘電体基体
Ｆ給電点

Claims

所定の間隔を存して対向配置されると共に、いずれか一方が接地され他方に給電点が設定された外形が略同等な一対の平板状導体と、これら一対の平板状導体の周縁部どうしを連結する接続導体とを備え、前記接続導体を周方向に沿って略等間隔に３本以上配設することにより、前記一対の平板状導体の周縁部と２本の前記接続導体とで外形が規定される略同形な開口を全周に亘って３個以上形成したことを特徴とするアンテナ装置。
請求項１の記載において、前記平板状導体の外形が略正多角形であり、その角部にそれぞれ前記接続導体が配設されていることを特徴とするアンテナ装置。
請求項１または２の記載において、前記一対の平板状導体がいずれも金属板からなると共に、前記各接続導体が該金属板から突出して略直角に折り返された金属片からなり、これらの金属片によって前記一対の平板状導体の間に所定の間隔が保たれていることを特徴とするアンテナ装置。
請求項１または２の記載において、前記一対の平板状導体のいずれか一方が金属板からなり、かつ、前記各接続導体が該金属板から突出して略直角に折り返された金属片からなり、これらの金属片によって該金属板が回路基板上に保持されていると共に、前記一対の平板状導体のいずれか他方が前記回路基板に形成された導体パターンからなることを特徴とするアンテナ装置。
請求項１または２の記載において、前記一対の平板状導体が誘電体基体の上下両面に形成された導体パターンからなると共に、前記各接続導体が該誘電体基体の側面に形成された導体パターンからなることを特徴とするアンテナ装置。