JP2007074098A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電磁波の放射効率を低下させずに小型化が可能な構成を有し、小形の無線通信機器に適したアンテナ装置を提供する。
【解決手段】 本発明のアンテナ装置は、地導体板と該地導体板の面に垂直に設けられたな２つの第１の導体棒と、該２つの導体棒と直角に交差する第２の導体棒とを具備するアンテナ装置であって、地導体板に垂直な第１の導体棒のいずれか一方の端部が地導体板に接続されており、地導体板が、地導体板の平面視における輪郭より導体板内部に達しかつ地導体板を分断しない空隙を２つ以上複数具備しており、これら空隙の端部と地導体板に接続され導体棒の一方の端部とが真空における動作周波数の１／４波長の円内に存在する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数の偏波の異なるアンテナを一体化して構成した無線通信用のアンテナ装置に関する。

無線通信において、周波数帯域を広げずに伝送速度を向上させ、高速伝送を実現することが求められている。その実現法の一つとして、複数のアンテナから別々の信号を送信し、受信側でも別々なアンテナを用いて信号を受信することにより、アンテナ数に応じた伝送速度の向上を実現するＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ−Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉ−Ｏｕｔｐｕｔ）技術が実用化されている。
一方、小形の無線通信端末は、上記ＭＩＭＯ技術を適用するために、小形の筺体に多数のアンテナを実装することが必要になる。
しかしながら、小さな筐体に多数のアンテナを配設するため、複数のアンテナを近接させて実装する必要がある。
この結果、近接したアンテナ同士の結合により、アンテナ間の相関が上昇することとなり、多数のアンテナを実装しても伝送速度を向上することが困難となる。

上述したことから、近接するアンテナ間の結合を低下させるため、互いの電界（偏波）方向の異なるアンテナを採用する方法が考えられており、偏波の異なるアンテナを一体に構成することによってアンテナの小形化を図る検討がなされている。図１２に示す無線通信用アンテナ装置は、従来における複数の偏波の異なるアンテナを一体化したアンテナ装置である（非特許文献１参照）。
図１２において、４はｘｙ平面と平行な円形の誘電体基板であり、１０１は誘電体基板４の背面全体に貼り合せられた導体板であり、１０２は誘電体基板４上面に基板中央に構成された円形導体板である。また、３０１は基板と垂直でｚ軸方向と平行な線状の導体棒であり、円形導体板１０２との間にすき間を有して分離されており、この円形導体板１０２と接触しないように構成されている。

６０１〜６０３は３つの給電端であり、それぞれの給電端を給電手段に接続することによって、アンテナに対して給電することができる。ここで、円形導体板１０２（円形の導体板）の中央はｘｙｚ軸で示される３次元空間の原点に配置されている仮定する。
円形導体板１０２は、円形の導体板からなるパッチアンテナであり、給電端６０１または６０２から給電が行われることにより、アンテナ上面のｚ軸上において，それぞれｘ軸とｙ軸に平行な偏波の電界が観測される．
すなわち、給電端６０１と給電端６０２とは、それぞれｘ軸とｙ軸上とに配設されており、円形導体板１０２により構成されるパッチアンテナの励振電流方向がそれぞれｘ軸とｙ軸と平行になるためである。

また、円形導体板１０２により構成されるパッチアンテナは、導体板１０１を地導体とする円形誘電体基板４の中央に存在している。このため、基板のサイズが有限であったとしても、上記地導体に流れる電流は原点を基準として対称に流れることになり、アンテナ上面のｚ軸上から観測される電界の方向に影響を与えないという特徴がある。
さらに、給電端６０３から導体棒３０１に対して給電を行うと、この導体棒３０１はモノポールアンテナとして動作し、ｘｙ面上では，ｚ軸と平行な電界が観測される．１０１の円形の地導体の中央に３０１の導体棒によるモノポールアンテナが構成されるため，地導体のサイズが有限であっても、地導体に流れる電流は原点を基準として対称に流れ、ｘｙ面から観測される電界の方向に影響を与えないという特微がある。
従って、復号化されたアンテナは、給電端６０１，６０２及び６０３に給電することにより、電界方向（以下偏波、または偏波方向）が、ｘ軸，ｙ軸及びｚ軸に対して平行である放射特性が得られる。

また、図１３に示す無線通信用アンテナ装置は、従来における複数の偏波の異なるアンテナを一体化し，さらに小形化を考慮したアンテナ装置である（非特許文献２参照）。
１０１はｘｙ平面内にある長方形導体板であり、４は長方形導体板１０１を地板とした長方形誘電体基板である。
上記無線通信用アンテナ装置は、長方形導体板１０１の直角である一つの角の近傍に、導体板の輪郭線より導体内部に達するが導体板を分断しない、ｙ軸とｘ軸とに各々平行な２０１と２０２の直線状の空隙と、また、もう一つの隣あう角の近傍に、上記１つの角と同様にそれぞれｙ軸とｘ軸とに平行な２０３と２０４の直線状の空隙とから構成されている。また、上記２つの角を結ぶ辺の中点に、直線状空隙２０５が形成されている。ここで、空隙２０１と空隙２０２とは互いに直交しており、同様に、空隙２０３と空隙２０４とも互いに直交している。さらに、直線状の空隙２０２と、空隙２０４と、空隙２０５との空隙は互いに平行であり、空隙２０５の長さは空隙２０２及び空隙２０４よりも短く、空隙２０５だけは給電手段を持たない無給電の空隙である。

また、全ての上記空隙は長方形導体板１０１の辺と直交するよう構成されている。３０１と３０２は長方形導体板１０１の導体板と平行な円形導体板を上方の端部に持つ導体棒である。導体棒３０１と導体棒３０２の方向は、ｚ軸と平行である。
さらに、空隙２０１と空隙２０２および導体棒３０１の端部は、半径が１／４波長の円内に近接して構成されており、空隙２０３と空隙２０４及び導体棒３０２の端部も同様である。誘電体基板４の背面には６つの給電手段が構成されている。この各給電手段は空隙２０１により構成されるノッチアンテナ，空隙２０２により構成されるノッチアンテナ，空隙２０３により構成されるノッチアンテナ，空隙２０４により構成されるノッチアンテナ，円形導体板を上方の端部に持つ導体棒３０１，円形導体板を上方の端部に持つ導体棒３０２と各々接続される。

この構成では、円形導体板を上方の端部に持つ導体棒３０１及び３０２は、容量装荷モノポールアンテナとして動作し、上記円形導体板と誘電体基板（地導体板）４の間に生ずる容量性リアクタンスを利用することによって低姿勢化が図られている。
また、空隙２０５の無給電のノッチアンテナによって、平行かつ近接する空隙２０２と空隙２０４とのノッチアンテナの結合を低減している。
近接するノッチアンテナは方向が互いに直交するため、近接させても低い結合が得られ、地導体板４を大きく形成する必要がない。本構成においては、２つのモノポールアンテナが容量装荷モノポールアンテナであるため、モノポールの長さは真空中の１／４波長より大幅に短く構成することが可能であり、小形・低姿勢である。
空隙２０１及び２０２のノッチアンテナに給電した場合、それぞれのノッチアンテナからｙ軸方向，ｘ軸方向と平行な主偏波を持つ放射特性が得られる。また、導体棒３０１の容量装荷モノポールアンテナに給電した場合、ｚ軸と平行な主偏波を持つ放射特性が得られ、空隙２０３及び空隙２０４と導体棒３０２に給電した場合も同様である。
"マルチパスリッチ環境における直交三偏波利用ＭＩＭＯ伝送実験"、ＳＢ−１−７、２００４年、電子情報通信学会、総合大会講演論文集、ｐ,s-37〜s-38 "容量装荷モノポールアンテナとノッチアンテナを用いたＭＩＭＯ用３偏波共用アンテナの提案"、Ｂ−１−９１、２００５年、電子情報通信学会、総合大会講演論文集、ｐ,９１

上述した従来の無線通信用アンテナでは、複数の偏波の異なるアンテナを一体化して形成しており、任意の１給電端のみに給電を行う場合、所望の偏波成分に対して異なる方向の偏波（交さ偏波）の発生を抑制する。この結果、波長に対して十分に大きな地導体付きの誘電体基板を用いるか、または円形の地導体付き誘電体基板の中央に、全てのアンテナを構成する必要があった。
このため、誘電体基板の形状やアンテナの配置に制限があり、小形の無線通信機器に適した十分に小形なアンテナの実現が困難であった。
また、パッチアンテナを用いているため、実効波長における半波長のアンテナの幅と長さが必要になり、さらなるアンテナの小形化が困難であるという問題があった。
また、ノッチアンテナと容量装荷モノポールアンテナとを用いてアンテナを小形化した構成においては、波長に対して容量装荷モノポールアンテナを低くしすぎると、給電線路との整合がとれないため、電磁波の放射効率が低下すると言う問題があり、比較的低い周波数では波長が長くなるため低姿勢化が困難となるという問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、電磁波の放射効率を低下させずに小型化が可能な構成を有し、小形の無線通信機器に適したアンテナ装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、地導体板と該地導体板の面に垂直に設けられたな２つの第１の導体棒と、該２つの導体棒と直角に交差する第２の導体棒とを具備するアンテナ装置であって、地導体板に垂直な前記第１の導体棒のいずれか一方の端部が前記地導体板に接続されており、該地導体板が、地導体板の平面視における輪郭より導体板内部に達しかつ地導体板を分断しない空隙を２つ以上複数具備しており、これら空隙の端部と地導体板に接続され導体棒の一方の端部とが真空における動作周波数の１／４波長の円内に存在することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載のアンテナ装置であって、前記第１及び第２の導体棒のいずれかまたは全てが導体板であることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載のアンテナ装置であって、前記空隙が２つである場合、２つの前記空隙が半直線状の空隙であり、該２空隙の方向の角度差が６０度〜１２０度であることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載のアンテナ装置であって、該地導体板の輪郭の２箇所以上が直線であり、これらのうち２つの輪郭線の方向の角度差が９０〜１２０度であることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載のアンテナ装置であって、前記地導体板に平行な導体棒または導体板と、地導体板に構成される該空隙の一方とが平行でありかつ互いの距離が１／１０波長未満であることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれかに記載のアンテナ装置であって、前記地導体板に垂直かつ地導体板に接続されない導体棒、または該地導体板に垂直かつ地導体板に接続されない導体板が、前記空隙のいずれかと交差することを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項１から請求項６のいずれかに記載のアンテナ装置であって、前記空隙のうちいずれかが前記地導体板内部に構成され、かつ空隙が地導体板輪郭に達しない空隙であり、該地導体板に垂直かつ地導体板に接続されない導体棒、または該地導体板に垂直かつ地導体板に接続されない導体板が、導体仮内部に構成されており、かつ空隙が地導体板輪郭に達しない空隙の中央付近と交差することを特徴とする。

請求項８記載の発明は、請求項１から７いずれかに記載の記載のアンテナ装置であって、
該地導体板と平行な導体棒または該地導体板と平行な導体板が、方向が互いに直角であり一方の端が一方の中央に接続される２つの導体棒または導体板からなるＴ字型の導体棒または導体板であり、端部が他方に接続されている導体棒または端部が他方に接続されている導体板に、導体板に垂直ないずれかの導体棒が接続されることを特徴とする。

請求項９記載の発明は、請求項８記載のアンテナ装置であって、前記Ｔ字型の導体棒または前記Ｔ字型の導体板のうち、中央が他方の導体板または導体棒に接続される導体棒、または中央が他方の導体板または導体棒に接続される導体板の両端に直角に、該地導体と平行な導体棒または該地導体と平行な導体板の中央部が接続されることにより、Ｈ型となる導体棒またはＨ型となる導体板を具備することを特徴とする。

請求項１０記載の発明は、複数の異なる信号または同一の信号を複数の信号出力手段から同時に出力可能な送信手段を具備する信号送信装置と、複数の異なる信号または同一の信号を複数の信号入力手段から同時に入力可能な受信手段を具備する信号受信装置と用いた無線通信手段に用いる、請求項１から請求項９のいずれかに記載のアンテナ装置であって、前記信号送信装置の複数の信号出力手段、または前記信号受信装置の複数の信号入力手段と信号伝送手段を介して接続されることを特徴とする。

すでに課題にて述べたように、複数の偏波の異なるアンテナを一体化した無線通信用アンテナにおいては、任意の１給電端のみに給電を行う場合、所望の偏波成分に対して交さ偏波の発生を抑制するため、波長に対して十分に大きな地導体つきの誘電体基板を用いるか、または円形の地導体付き誘電体基板の中央に全てのアンテナを構成する必要がある。
そのため、誘電体基板の形状やアンテナの配置に制限があり、小形な無線通信に適した十分に小形なアンテナの実現が困難であった。また、パッチアンテナを用いているため、実効波長における半波長のアンテナの幅と長さが必要になり、さらなるアンテナの小形化が困難であるという問題がある。

また，交さ偏波が発生しても問題とならない無線通信において、偏波を利用し比較的小形なアンテナを一体化することにより、放射効率の高い複数アンテナを用いた無線通信用アンテナ装置を実現した場合でも、十分な薄形化は困難である。また、低姿勢に構成可能なアンテナ素子を用いた場合は、主偏波と同レベルの交さ偏波が発生するため、異なる偏波のアンテナとの結合が発生するという問題がある。

しかしながら、解決する手段にて述べた請求項１の発明は、地導体板と該地導体板の面に垂直に設けられたな２つの第１の導体棒と、該２つの導体棒と直角に交差する第２の導体棒とを具備するアンテナ装置であって、地導体板に垂直な前記第１の導体棒のいずれか一方の端部が前記地導体板に接続されており、該地導体板が、地導体板の平面視における輪郭より導体板内部に達しかつ地導体板を分断しない空隙を２つ以上複数具備しており、これら空隙の端部と地導体板に接続され導体棒の一方の端部とが真空における動作周波数の１／４波長の円内に存在した構成となっている。

これにより、請求項１記載の発明によれば、地導体板サイズを小さく、かつアンテナ形状の対称性を低くし、放射パターンが有限地導体板端部により散乱されて、交さ偏波のレベルを低く抑制することが困難な場合でも、地導体板に垂直な２つの導体棒と２つの導体棒と交差する地導体板とほぼ平行な導体棒により構成される逆Ｆアンテナと、地導体板の輪郭より導体板内部に達しかつ地導体板を分断しない空隙とにより構成されるノッチアンテナとの間の結合を低く抑制することが可能となり、アンテナ素子間の結合による放射効率の低下も抑制することができる。

また、請求項１記載の発明によれば、逆Ｆアンテナを用いているため、導体棒は最長でも約１／４波長以下となり、高さは波長に対して非常に短くすることができ、容易に小形・低姿勢化を実現することができる。
また、請求項１記載の発明によれば、各ノッチアンテナは約１／４波長の長さで実現できるため、半波長アンテナを用いずに偏波の異なる２つのノッチアンテナを構成することにより、半波長アンテナを用いた場合と比較してアンテナを小形化することができる。
上述したように、本発明においては、偏波の利用によって・小形低姿勢化・結合低減を同時に実現可能なアンテナ装置が構成できる。

また、請求項２の発明によれば、請求項１記載のアンテナ装置であって、前記第１及び第２の導体棒のいずれかまたは全てが導体板である該導体棒のいずれかまたは全てが導体板である。
これにより、請求項２記載の発明によれば、導体板を採用することにより、地導体板に垂直な２つの導体棒との接続が容易になり、アンテナ製作を容易に行うことができる。
上述したように、発明においては、偏波の利用によって、小形低姿勢化・結合低減を同時に実現可能なアンテナ装置が容易に構成できる。

また、請求項３の発明によれば、請求項１または請求項２記載のアンテナ装置であって、前記空隙が２つである場合、２つの前記空隙が半直線状の空隙であり、該２空隙の方向の角度差が６０度〜１２０度である。
これにより、請求項３記載の発明によれば、空隙により構成される２つのノッチアンテナの方向が直交するため、本実施形態において、２つのノッチアンテナの間の結合を極めて低く抑制することができる。
そのため、請求項３記載の発明によれば、アンテナ間結合によって生じる損失を発生させることがないため、電磁波の高い放射効率が得られる。
上述したように、発明においては、ノッチアンテナの角度を直交させることによって、小形化・結合低減・高い放射効率を同時に満たすアンテナ装置が実現できる。

また、請求項４の発明によれば、請求項１から請求項３のいずれかに記載のアンテナ装置であって、該地導体板の輪郭の２箇所以上が直線であり、これらのうち２つの輪郭線の方向の角度差が９０〜１２０度である。
これにより、請求項４記載の発明によれば、このアンテナ装置を小形の無線通信端末に実装する場合、この無線通信端末の筺体または端末内部の基板等，端末の一部に直角な角を利用してアンテナを実装することができ、空隙により構成される２つのノッチアンテナ間の結容量低減と、端末及びアンテナの一体化による端末サイズの小形化とを両立することができる。
上述したように、本発明においては、偏波の利用によって、小形化・結合低減・高い放射効率を同時に実現可能な請求項１から請求項３のいずれかに記載のアンテナ装置に対し、さらなるアンテナ間の結合の低減と端末との一体化により、より無線通信端末・アンテナの小形化を実現することができる。

請求項５の発明によれば、請求項１から請求項４のいずれかに記載のアンテナ装置であって、前記地導体板に平行な導体棒または導体板と、地導体板に構成される該空隙の一方とが平行でありかつ互いの距離が１／１０波長未満である。
これにより、請求項５記載の本発明によれば、前記地導体板に平行な導体板と空隙により構成されるノッチアンテナを接近させたとしても、両者を平行に保つことによって低い結合特性を得ることができる。
そのため、請求項５の発明によれば、２つのアンテナを従来例に比較してより接近させて構成できるため、アンテナ装置の小形化が実現でき、アンテナ間の結合による損失が少ないため、高い放射効率を実現することができる。
上述したように、本発明においては、小形化と結合低減と放射効率向上とを同時に実現可能なアンテナ装置を構成することができる。

請求項６の発明によれば、請求項１から請求項５のいずれかに記載のアンテナ装置であって、前記地導体板に垂直かつ地導体板に接続されない導体棒、または該地導体板に垂直かつ地導体板に接続されない導体板が、前記空隙のいずれかと交差している。
これにより、請求項６記載の本発明によれば、逆Ｆアンテナを構成している、地導体板に垂直な導体棒または地導体板に垂直な導体板を、空隙により構成されるノッチアンテナと交差させることにより、２つのアンテナを一体化しながらも、２つのアンテナの偏波方向を直交とするため、低い素子間結合をることができる。
そのため、請求項６の発明によれば、一体化によりアンテナ小形化を実現でき、その上、結合による損失が少ないために、高い放射効率のアンテナ装置を実現できる。
上述したように、本発明においては、小形化と結合低減と放射効率向上とを同時に実現可能なアンテナ装置を構成することができる。

請求項７の発明によれば、請求項１から請求項６のいずれかに記載のアンテナ装置であって、前記空隙のうちいずれかが前記地導体板内部に構成され、かつ空隙が地導体板輪郭に達しない空隙であり、該地導体板に垂直かつ地導体板に接続されない導体棒、または該地導体板に垂直かつ地導体板に接続されない導体板が、導体仮内部に構成されており、かつ空隙が地導体板輪郭に達しない空隙の中央付近と交差している。
そのため、請求項７の発明によれば、逆Ｆアンテナを構成する、地導体板に垂直な導体棒または地導体板に垂直な導体板を、空隙により構成されるスロットアンテナと交差させることによって、２つのアンテナを一体化している。
上述したように、本発明においては、２つのアンテナの一体化によりアンテナ小形化を実現することが可能なアンテナ装置を構成することができる。

請求項８の発明によれば、請求項１から７いずれかに記載の記載のアンテナ装置であって、該地導体板と平行な導体棒または該地導体板と平行な導体板が、方向が互いに直角であり一方の端が一方の中央に接続される２つの導体棒または導体板からなるＴ字型の導体棒または導体板であり、端部が他方に接続されている導体棒または端部が他方に接続されている導体板に、導体板に垂直ないずれかの導体棒が接続されている。
そのため、請求項８の発明によれば、導体板をＴ字型に形成することによって、地導体板の面に対して垂直な方向の主偏波を持つ放射特性が得られ、さらに交さ偏波成分が大幅に低減されるため、該地導体板に構成されるノッチアンテナとの高い偏波直交性を得ることができるようになる。

また、従来は地導体板の面に対して垂直となる主偏波を、少ない交さ偏波特性で実現するため、地導体板からの高さもしくは厚みのあるアンテナ形状または大きな地導体板が必要であるが、請求項８の発明によれば、低姿勢なアンテナ形状でも小形を実現することが可能である。
さらに、請求項８の発明によれば、交さ偏波の抑制によって、地導体板に対して平行な偏波を持つノッチアンテナと、地導体板の主偏波の方向が直交するため、低い結合量を実現できる．
上述したように、本発明においては、偏波の利用によって、小形・低姿勢化を実現するとともに、高い交さ偏波特性を実現することにより、低い相互結合を実現することが可能なアンテナ装置が構成できる。

請求項９の発明によれば、請求項８記載のアンテナ装置であって、前記Ｔ字型の導体棒または前記Ｔ字型の導体板のうち、中央が他方の導体板または導体棒に接続される導体棒、または中央が他方の導体板または導体棒に接続される導体板の両端に直角に、該地導体と平行な導体棒または該地導体と平行な導体板の中央部が接続されることにより、Ｈ型となる導体棒またはＨ型となる導体板を具備している。
そのため、請求項９記載の発明によれば、Ｈ型となる導体棒またはＨ型となる導体板と、地導体板に平行な２つの導体棒または地導体板に平行な２つの導体板からなるＨ型逆Ｆアンテナに給電することにより、Ｈ型導体が中心を基準としてほぼ対称な形状を持つ場合、Ｈ型導体の給電点付近を基準として対称な向きの電流がＨ型導体に流れる。

これにより、請求項９記載の発明によれば、Ｈ型導体の中心を基準として互いに逆方向の電流が流れるため放射が打ち消しあい、導体板方向（導体面内）と平行な偏波成分の電界がほとんど放射されず、Ｈ型導体板からの放射をほとんど観測することができない。
従って、請求項９記載の発明によれば、地導体板に垂直な導体棒または、地導体板に垂直な導体板からの放射が主に観測される。
このため、請求項９記載の発明によれば、地導体板の面に対して垂直な方向の主偏波を持つ放射特性が得られ，さらに交さ偏波成分が大幅に低減されるため、該地導体板に構成されるノッチアンテナとの高い偏波直交性を得ることができる。

また、逆Ｆアンテナの電気長を考えると、Ｈ型の導体棒またはＨ型の導体板を採用することにより、Ｔ字型とした場合よりも同じ動作周波数の逆Ｆアンテナをコンパクトに構成することができる。
また、従来例においては、地導体板の面に対して垂直となる主偏波を少ない交さ偏波特性で実現するため、地導体板からの高さもしくは厚みのあるアンテナ形状または大きな地導体板が必要であった。一方、請求項９記載の発明において、低姿勢なアンテナ形状でも小形化することが実現可能である。
さらに、請求項９記載の発明によれば、交さ偏波の抑制によって，地導体板に対して平行な偏波を持つノッチアンテナと、主偏波の方向が直交するため、低い結合量を実現することができる。
上述したように、本発明においては、偏波の利用によって、小形・低姿勢化を実現するとともに、高い交さ偏波特性を実現することによって、２つのアンテナ間の低い相互結合を実現可能なアンテナ装置を構成できる。

請求項１０の発明によれば、複数の異なる信号または同一の信号を複数の出力手段から同時に出力可能な送信手段を具備する信号送信装置と、複数の異なる信号または同一の信号を複数の入力力手段から同時に入力可能な受信手段を具備する信号受信装置と用いた無線通信手段に用いる、請求項１から請求項９のいずれかに記載のアンテナ装置であって、前記信号送信装置の複数の信号出力手段、または前記信号受信装置の複数の信号入力手段と、前記信号伝送手段を介して接続されている。
請求項１０記載の発明において、放射された複数の異なる高周波信号が、異なる偏波で送受信されることによって、異なる偏波で放射された信号同士は互いの干渉の影響が小さく、分離した信号として受信することができる。
そのため、請求項１０記載の発明によれば、信号処理装置による信号の分離作業が軽減されるため、信号処理装置の負荷・回路規模を減少することが可能となり、無線通信端末の消費電力やコストを軽減することができる。

また，請求項１０記載の発明によれば、アンテナ装置を構成するノッチアンテナとして動作する空隙と、逆Ｆアンテナとして動作する導体棒または導体板との間の電磁的な結合が低いため、信号受信装置に入力される高周波複数の信号の間の相関を低下させることができる。
同様に、請求項１０記載の発明によれば、電磁的な結合を低下させることによって、アンテナの放射効率を向上することができるので、信号受信装置に入力する信号電力が向上し、Ｓ／Ｎ（信号対雑音比）を改善することができる。
上述したように、請求項１０記載の発明によれば、信号間の相関の低減とＳ／Ｎ改善の両方の効果によって、ＭＩＭＯチャネルの伝送容量を飛躍的に向上することができる。

また、請求項１０記載の発明によれば、送信側および受信側に多数のアンテナを小形に実装することが可能となるため、アンテナを含めた信号送信装置の外形または、アンテナを含めた信号受信装置の外形寸法を小形化できる。
上述したように、請求項１０記載の発明によれば、小形な無線装置への適用が可能となり、例えば、小形無線端末間における端未間通信においても、多数のアンテナを使った高速なＭＩＭＯ伝送を実現することができる。

以上に述べたように，本発明によれば、ＭＩＭＯ伝送における、無線通信端末の消費電力やコストの軽減、複数の高周波受信信号の相関の低下と受信電力向上の両立によるＭＩＭＯチャネル容量の向上、無線装置の小形化、小形な無線通信端末間の通信への適用を可能とするアンテナ装置が実現される．

＜第１の実施形態＞
以下、本発明の一実施形態によるアンテナ装置を図面を参照して説明する。図１は第１の実施形態によるアンテナ装置の構成例を示す概念図である。この図において、ｘｙ平面内にある円形の地導体板１に、この地導体板１の輪郭線から内部方向に達し、地導体板１を分断しない蛇行する空隙２１１と、同様に内部方向に達し、地導体板１を分断しない直線状の空隙２１２が設けられている。
また、上記地導体板１の面に対して垂直（ｚ方向）に、同じ長さの導体棒３１１と導体棒３１２が構成されている。地導体板１と導体棒３１１は、円形の空隙２１３によって接触しないように分離されている。導体棒３１２は、下端が地導体板１と接続されている。

地導体板１と平行に導体棒３が構成され（設けられ）ており、導体棒３の一方の端は導体棒３１２の上端と接続され、かつ導体棒３は導体棒３１１の上端とも接続されている。
導体棒３１１と地導体板１との間に交流の電位差を付与（以下給電と呼ぶ）すると、導体棒３と、導体棒３１１と、導体棒３１２が励振され、逆Ｆアンテナとして動作する。 空隙２１１に給電すると、地導体板１を地導体としたノッチアンテナとして動作する。
ここで、給電により導体棒３１１にもっとも強い電流が流れるため、ｘｙ平面内で放射される電磁波を観測した場合、ｚ軸と平行な偏波が比較的強く放射されていることが確認できる。

また、空隙２１１と空隙２１２とのノッチアンテナに給電すると、ノッチアンテナが構成される導体板がｘｙ面に平行であるため、ｘｙ平面内では水平偏波が観測される。
しかし、空隙２１１と空隙２１２とのノッチアンテナの向きおよび形状が異なるため、ｚ軸上から観測すると、双方のノッチアンテナにおいて異なる偏波が観測される。
したがって、導体棒３１１，空隙２１１，空隙２１２に給電することによって、各々異なる偏波特性の放射パターンが得られることになる。
特に、導体棒３１１及び空隙２１１または、導体棒３１１及び空隙２１２は、主偏波の方向が直交するため、異なる偏波のアンテナ間においてより低い結合量を実現できる。

本実施形態において、小形化のために地導体板１のサイズが小さく、アンテナ形状の対称性が低いため、放射パターンが有限地板端部により散乱され、交さ偏波のレベルを低く抑制することは困難である。
しかしながら、本実施形態においては、逆Ｆアンテナとノッチアンテナとの間の結合を低く抑制することが可能であり、アンテナ素子間の結合による放射効率の低下も抑制することができる。

また、本実施形態においては、逆Ｆアンテナを用いているため、導体棒３の長さは約１／４波長、導体棒３１１及び導体棒３１２の長さは波長に対して非常に短くすることができるので、アンテナ装置を容易に小形・低姿勢化することができる。
また、空隙２１１と空隙２１２とは、約１／４波長の長さで実現できる。このため、半波長アンテナを用いずに偏波の異なる空隙２１１及び空隙２１２のノッチアンテナを構成することによって、半波長アンテナを用いた場合と比較してアンテナを小形化することができる。
従って、本発明においては、偏波の利用により、小形化，低姿勢化及び結合低減を同時に実現可能なアンテナ装置が構成できる。

＜第２の実施形態＞
図２は本発明の第２の実施形態によるアンテナ装置を示し、本実施形態は請求項２に係わる、ｘｙ平面内にある円形の地導体板１に、地導体板１の輪郭線より地導体板内部に達っし、地導体板を分断しない蛇行する空隙２２１と、直線状の空隙２２２が設けられている。
また、地導体板１の面と垂直に、同じ長さの導体棒３２１と導体棒３２２とが構成され、地導体板１と導体棒３２１とは、円形の空隙２２３によって接触しないように形成されている。ここで、導体棒３２１は、空隙２３３内において給電手段に接続されている。
導体棒３２２は、下端が地導体板１と接続されている。さらに、地導体板１と平行に導体板３２３が構成され、この導体板３２２の一方の端はもう一本の導体棒３２２の上端と接続され，かつ導体板は３２１の上端とも接続されている．

導体棒３２１に給電すると， 導体板３２３のと導体棒３２１と導体棒３２２との導体棒が励振され、逆Ｆアンテナとして動作する。また、空隙２２１に給電すると、この空隙２２１は地導体板１を地導体としたノッチアンテナとして動作する。
ここで、導体棒３２１にもっとも強い電流が流れるため、ｘｙ平面内で観測した場合、ｚ軸と平行な偏波が比較的強く放射されることが検出される。空隙２２１と空隙２２２とのノッチアンテナに給電すると、ノッチアンテナが構成されている導体板が、ｘｙ面に平行であるため、ｘｙ平面内では水平偏波が観測されることになる。
しかし、空隙２２１と空隙２２２とのノッチアンテナの向きおよび形状が異なるため、ｚ軸上から観測すると、異なる偏波が観測される。

よって、導体棒３２１，空隙２２１，空隙２２２に対して給電することによって、異なる偏波特性の電磁波の放射パターンが得られる。特に、導体棒３２１及び空隙２２１または、導体棒３２１及び空隙２２２は、アンテナ間の主偏波の方向が直交するため、低い結合量を実現することができる。
本実施形態において、導体板３２３を採用することによって、導体棒３２１と及び導電棒３２２との接続が容易になるため、アンテナの製作が容易となる。
従って、本発明においては、偏波の利用によって、小形化、低姿勢化・結合低減を同時に実現可能なアンテナ装置を容易に構成できる。

＜第３の実施形態＞
図３は本発明の第３の実施形態によるアンテナ装置の構成例を示し、本実施形態は請求項３に係わる。
第３の実施形態の構成において、図１及び図２に対する同一部分は同一符号を付してその説明を省略する。
空隙２３１と空隙２３２とは角度差が９０°の空隙であり、円形の空隙２３３，導体棒３３１及び導体棒３３２はそれぞれ第１の実施形態の円形の空隙２１３、導体棒３１１，導体棒３１２と同一とする（対応している）。空隙２３１及び空隙２３２は円形の地導体板１の平面視における中心に向かって形成されているが、いずれも中心には達しずに、地導体板１を分割してはいない。
空隙２３１と空隙２３２からなるノッチアンテナ各々の方向が直交するため、本実施形態では、２つのノッチアンテナの間の結合が極めて低く抑制される。
そのため、アンテナ間結合によって生じる損失が発生しないため、高い放射効率の電磁波の放射特性が得られる。
従って、本発明においては、ノッチアンテナの角度を直交させることによって、小形化・結合低減・高い放射効率を同時に満たすアンテナ装置を実現することができる。

＜第４の実施形態＞
図４は本発明の第３の実施形態によるアンテナ装置の構成例を示し，本実施形態は請求項４に係わる。
図４において、図１〜図３の構成と同一部分に同一符号を付してその説明を省略する。
地導体板１４１は一箇所の角が直角である輪郭形状をもつ地導体板であり、直交する２辺にそれぞれ空隙２４１と空隙２４２とが、輪郭線と直交する方向に構成されている。
円形の空隙２４３，導体棒３４１，導体棒３４２は、それぞれ第１の実施形態における空隙２１３，導体棒３１１，導体棒３１２と同一である。
空隙２４１と空隙２４２とに給電すると、地導体板１４１を地導体とする２つのノッチアンテナとして動作する。地導体板１の２辺の方向が直交するため、ノッチアンテナを給電したことによって、２辺に生ずる電流方向も直交するため、空隙２４１と空隙２４２とのノッチアンテナ間の結合量を低減することができる。

本実施形態を小形の無線通信端末に実装する場合、無線通信端末の筺体または端末内部の基板等、無線通信端末の一部にある直角な角を利用してアンテナを実装することができるため、２つのノッチアンテナ間の結容量低減と、端末との一体化によるアンテナ小形化とを両立できる。
従って、本発明において、偏波の利用によって、すでに述べた小形化・結合低減・高い放射効率を同時に実現可能なアンテナ装置（第１〜第３の実施形態）において、さらなるアンテナ間の結合の低減と端末との一体化により、さらにアンテナの小形化を実現することが可能となる。

図５は本発明の第５の実施形態によるアンテナの構成例を示し、本実施形態は請求項５に係わる。
図５において、図１〜図４の構成と同一部分に同一符号を付してその説明を省略する。
１５１は長方形状の輪郭形状をもつ地導体板であり、いずれかの直交する２辺にそれぞれ空隙２５１と空隙２５２とが、輪郭線の辺と直交する方向に、輪郭線の内部方向に向かって構成されている。
円形の空隙２５３，直線上の空隙３５１，空隙３５２は、それぞれ第２の実施形態の空隙２２３，空隙３２１，空隙３２２と同一である。
導体板３５３は面が地導体板１５１の面と平行に接地された導体板であり、導体棒３５１及び導体棒３５２と接続され、一方の空隙２５１の方向と平行であり、導体板３５３と空隙２５１とは近接させて構成されている。

導体棒３５１に給電すると、導体棒３５１，導体棒３５１及び導体板３５３からなる逆Ｆアンテナとして動作する。
導体板３５３にはｘ軸と平行な電流が流れるが、その電流方向は空隙２５１の偏波方向（ｙ軸方向）と直交する。そのため、導体板３５３と空隙２５１のノッチアンテナとを接近させても低い結合特性が得られることになる。
これにより、２つのアンテナ（逆Ｆアンテナ及びノッチアンテナ）を接近させて構成できるため、アンテナの小型化を実現でき、かつアンテナ間の結合による損失が少ないため、高い電磁波の放射効率を実現できる。
従って、本発明においては、小形化と結合低減と放射効率向上とを同時に実現可能なアンテナ装置を構成することができる。

図６は本発明の第６の実施形態によるアンテナ装置の構成例を示し、本実施例は請求項６に係わる。
図６において、図１〜図５の構成と同一部分に同一符号を付してその説明を省略する。 地導体板１６１，空隙２６１，空隙２６２，導体棒３６１，導体棒３６２，導体板３６３は、それぞれ第５の実施形態の地導体板１５１，空隙２５１，空隙２５２，導体棒３５１，導体棒３５２，導体板３５３と対応している（同様である）。ここで、導体棒３６１は空隙２６１と交差するように構成（形成）されている。
第６の実施形態においては、第５の実施形態の空隙２５３の機能を、導体板３６３と平行に形成されている空隙２６１に、ノッチアンテナの形成と兼ねさせている。

ここで、導体棒３６１に給電すると、導体棒３６１，導体棒３６２及び導体板３６３からなる逆Ｆアンテナとして動作する。
導体板３６３にはｘ軸と平行な電流が、導体棒３６１と導体棒３６２とにはｚ軸と平行な電流が流れる。しかし、その電流方向は空隙２６１のノッチアンテナの偏波方向（ｙ軸方向）と全て直交する。
そのため、導体棒３６１を空隙２６１のノッチアンテナに対し交差させ、導体板３６３と空隙２６１のノッチアンテナとを接近させても低い結合特性が得られる。
この結果、上記逆Ｆアンテナ及びノッチアンテナの２つのアンテナをさらに接近させて構成することができるため、アンテナの小形化を実現でき、かつ結合による損失が少ないため、電磁波の高い放射効率を実現できる。
したがって、本発明においては、小形化と結合低減と放射効率向上を同時に実現可能なアンテナ装置を構成できる。

図７は本発明の第７の実施形態によるアンテナ装置の構成例を示し、本実施例は請求項７に係わる。
図７において、図１〜図６の構成と同一部分に同一符号を付してその説明を省略する。
地導体板１７１，間隙２７１，導体棒３７１，導体棒３７２，導体板３７３各々は、それぞれ第５の実施形態における地導体板１５１，空隙２５１，導体棒３５１，導体棒３５２，導体板３５３と対応している（同様である）。空隙２７２は、地導体板１７１の輪郭において、一方の輪郭内部の輪郭端近傍から、この輪郭端に対向する輪郭端方向に長尺状に延びているが、対向する輪郭端に達しておらず、すなわち地導体板１７１を分断しておらず、地導体板内部に構成され、スロットアンテナとして形成されている。そして、上記空隙２７２の長尺方向における中央部に、導体棒３７１が、地導体板１７１に対して垂直に、空隙２７２と交差するように形成されている。

上記導体棒３７１に給電手段から給電すると、導体棒３７１，導体棒３７２及び導体板３７３からなる逆Ｆアンテナとして動作する。この逆Ｆアンテナの主偏波方向は、ｚ軸と平行であるため、空隙２７２によるノッチアンテナの偏波方向（ｘ軸方向）と直交する。
さらに、導体板３７３に給電する導体棒３７１を、空隙２７２のスロットアンテナに交差させて、導体板３７３と、空隙２７１によるノッチアンテナとを接近させたとして、低い結合特性が得られる。そのため、逆Ｆアンテナとノッチアンテナと各々の２つのアンテナをさらに接近させて構成できるため、アンテナの小形化を実現でき、結合による損失が少ないため、電磁波の高い放射効率を実現できる。
従って、本発明においては、小形化と結合低減と放射効率向上とを同時に実現可能なアンテナ装置を構成できる。

図８は本発明の第８の実施形態によるアンテナ装置の構成例を示し、本実施例は請求項８に係わる。
図８において、図１〜図７の構成と同一部分に同一符号を付してその説明を省略する。
地導体板１８１，空隙２８１，空隙２８２，導体棒３８１，導体棒３８２各々は、それぞれ第５の実施形態の地導体板１５１，空隙２５１，空隙２５２，導体棒３５１，導体棒３５２と対応している。また、空隙２８３は第１の実施形態における空隙２１３と同様である。
また、導体板３８３は、２つの方形導体板を組み合わせることによってＴ字型となっており、すなわち、長尺状の長い導体板３８３Ａの中央部に、導体板３８３Ａの長尺方向に対して９０度の角度を為して導体板３８３Ｂの長尺方向の辺の一端が接続されいる。ここで、導体板３８３Ｂの長尺方向の長さは、導体板３８３Ａの長尺方向の長さより短い。また、導体板３８３Ａは、長尺方向が間隙２８２と平行に形成され、長尺方向の長さが地導体板１８１の辺の長さとほぼ同様である。そして、導体板３８３平面に対して、垂直に導体棒３８１及び導体棒３８２が接続されている。

上記導体棒３８１に給電すると、導体板３８３における短い導体板３８３Ｂ上に電流が流れ、導体板３８３における長い導体板３８３Ａ上にも電流が流れる。短い導体板３８３Ｂは、長い導体板３８３Ａの中央部に接続されているため、長い導体板３８３Ａ中央部から両外側に電流が分岐し、長い導体板３８３Ａからは、互いに逆方向の放射電界が生成される。この結果、長い導体板３８３Ａからの放射は、互いに打ち消しあうため、短い導体板３８３Ｂの長さ（導体板３８３Ａに対して垂直方向の長さ）が十分に短い場合、導体板３８３からの放射はほとんど観測されない。
従って、導体板３８３の面に垂直に接続された導体棒３８１と導体棒３８２とからのみ、電磁波が放射されるため、ｘｙ平面内から観測される偏波は垂直偏波となる。これは、主偏波に対する交さ偏波成分比（ＸＰＤ）を考えると、第１〜第８の実施形態と比べて、最も高いＸＰＤが得られることになる。

空隙２８１及び空隙２８２による２つのノッチアンテナに給電すると、ノッチアンテナが構成される地導体板１８１がｘｙ平面に平行であるため、ｘｙ平面内においては、水平偏波が観測される。
しかしながら、空隙２８１及び空隙２８２による２つのノッチアンテナの向きおよび形状が異なるため、ｚ軸上から観測すると、異なる偏波が観測される。
したがって、導体棒３８１，空隙２８１，空隙２８２に給電することによって、異なる偏波特性の放射パターンが得られる。特に、導体棒３８１と空隙２８１または、導体棒３８１と空隙２８２とは主偏波の方向が直交するため、低い結合量を実現できる。
これにより、本発明においては、偏波の利用によって、低姿勢化を実現するとともに、高いＸＰＤを実現することにより、低い相互結合を実現可能なアンテナ装置を構成することができる。

図９は本発明の第９の実施形態によるアンテナ装置の構成例を示し、本実施例は請求項９に係わる。
図９において、図１〜図８の構成と同一部分に同一符号を付してその説明を省略する。
矩形誘電体基板４は、表面に地導体板１９１が形成されており、短辺（ｙ軸に平行）の幅をｗ１、長辺（ｘ軸に平行）の幅をｗ２とする。
また、地導体板１９１，空隙２９１，空隙２９２，導体棒３９１，導体棒３９２各々は、それぞれ第５の実施形態における地導体板１５１，空隙２５１，空隙２５２，導体棒３５１，導体棒３５２と対応している。

ここで、導体板３９３は、導体板３９３Ａ，３９３Ｂ，３９３Ｃ及び３９３Ｄの４つの方形導体板を組み合わせることによってＨ字型に形成されている。ここで、長い導体板３９３Ｃの長尺方向の両端に対して、それぞれ中央が交差する長尺状の導体板３９３Ａ，３９３Ｂが１つずつ、導体板３９３Ｃの長尺方向に対して直角に取り付けられている。すなわち、平行に配置された長尺状の導体板３９３Ａ及び３９３Ｂ各々の中央部に、導体板３９３Ａ及び３９３Ｂの長尺方向に対し、導体板３９３Ｃの長尺方向が直角になるよう、導体板３９３Ｃの長尺方向の両端が接続されている。
長い導体板３９３Ｃの中央部には、１つの短い導体板３９３Ｄが取り付けられていて、この短い導体板３９３Ｄに、この導体板３９３Ｄの面に垂直に導体棒３９１と導体棒３９２が接続されている。２つの空隙２９１，空隙２９２各々に構成された給電点を、それぞれ給電＃１，給電＃２とし、地導体板１９１に垂直な導体棒３９１の給電点を給電＃３とする。

導体棒３９１に対し給電点＃３から給電すると、短い導体板３９３Ｄ上に電流が流れ、短い導体板３９３Ｄに接続される長い導体板３９３Ｃ上に、導体板３９３Ｃの中心を基準として長尺方向に平行かつ対称な方向に電流が流れる。
さらに、この導体板３９３Ｃの両端に取り付けられている導体板３９３Ａ及び３９３Ｂにも対称に電流が流れる。これらの３つの導体板３９３Ａ，３９３Ｂ，３９３Ｃ各々には、中心を基準として互いに逆方向の電流が流れるため放射が打ち消しあうことになる。このため、導体板３９３Ａ，３９３Ｂ，３９３Ｃの方向（ｘｙ平面内）の電界成分はほとんど放射されず、短い導体板３９３Ｄの長さが十分に短い場合、導体板３９３からの放射はほとんど観測されないことになる。

従って、導体板３９３に垂直に接続されている導体棒３９１と導体棒３９２とからのみ電磁波が放射されるため、ｘｙ平面内から観測される偏波は垂直偏波となる。これは第８の実施形態と比べてほぼ同様のＸＰＤが得られる。
さらに、導体板３９３をＨ型とすることによって、ＸＰＤへの影響低減を実現するだけではなく、アンテナ共振に必要な給電点から導体末端までの距離を保ちながら、ｙ軸方向アンテナの長さを短縮することができるので、アンテナの小形化を実現できる。
さらに、３９１と２９１とＬ２９２ に給電した場合は，主偏波の方向が互いに直交するため，低い結合量を実現できる．よって本発明では，偏波の利用によって，低姿勢化を実現するとともに高いＸＰＤと小形化を両立し、さらに低い相互結合を実現可能なアンテナ装置が構成可能となる。

次に、上述した第９の実施形態によるアンテナ装置の電磁波の放射特性の測定を行った結果について示す。
給電ポート（給電点）＃１，＃２，＃３各々は、図９に示すように、それぞれ空隙２９１，空隙２９２，導体棒３９３に構成した。ここで、動作周波数がｆｃにおける真空中の波長をλ0とすると、地導体板（基板）１９１の形状は、ｗ1＝０.２４λ0、ｗ2＝０.４３λ0であり、Ｈ型である逆Ｆアンテナ（導体板３９３で構成されている）の高さはｌ＝０．０５λ0、基板４の厚さと比誘電率と誘電正接とを、それぞれ０.００７λ0，２.２，０.００１とした。ここで、従来の非特許文献２に記載されている例においては、アンテナの高さは０.１λ0であり、本実施例はアンテナの高さを半減している。

図１０（ａ）は、第９の実施形態によるアンテナ装置の反射特性（給電ポート＃１，＃２，＃３：Ｓ11，Ｓ22，Ｓ33）と、結合特性（Ｓ21，Ｓ31，Ｓ32）とのＳパラメータを示し、縦軸が各Ｓパラメータのレベル（ｄＢ）を示し、横軸が周波数（ｆ／ｆc）を示している。
中心周波数ｆc周辺においては、十分に低い「−１０ｄＢ」以下の反射特性が得られており、また反射による損失は低く良好な特性が得られていることがわかる。
さらに、結合特性は、「−１０ｄＢ」以下であり、十分に低い結合量となることが確認できる。

次に、図１０（ｂ）に第９の実施形態によるアンテナ装置の放射パターンを示す。ここで、｜Ｅθ｜及び｜Ｅφ｜はそれぞれ電界のθ方向（主偏波）と、φ方向（交さ偏波）の成分（θ及びφの角度方向は図９を参照）を表す。測定により得られた放射パターンより、ＸＰＤは「９ｄＢ」であることがわかり、本構成によって低い交さ偏波を実現できることが、測定として得られた。

図１０（ｃ）に第９の実施形態のアンテナ装置を用いた３×３ＭＩＭＯシステムの屋内環境におけるチャネル容量の測定結果を示す。ここで、測定は１３.５（ｍ）×１２.１（ｍ）×３（ｍ）の室内に送受信アンテナを配置し、障害物のない見通し環境で行なった。
基地局が直交３ダイポール、無線通信端末が第９の実施形態または直交３ダイポールとした場合と、基地局と無線通信端末とを共に垂直偏波３素子ダイポールで素子間隔がそれぞれ０.５λ0，０.２２λ0とした場合と比較した。アンテナの向きによる特性変化を検討するため、無線通信端末のアンテナを４５°ずつ回転させて測定した。
その結果、第９の実施形態は、直交３ダイポールを用いた場合とほぼ同様の容量値を実現し、また累積確立５０％の容量値に着目すると、第９の実施形態の採用によって、垂直偏波３素子ダイポールと比べて約１０％高い容量値が得られることが分かった。

図１１は本発明の第１０の実施形態によるアンテナ装置の構成例を示し、本実施例は請求項９と請求項１０とに係わる。
図１１において、図１〜図９の構成と同一部分に同一符号を付してその説明を省略する。
信号送信装置７１は、入力信号から３つの信号出力を得る信号処理装置７１０と、この信号処理装置７１０と接続される３つの送信器７１１，７１２，７１３により構成されている。３つの送信器７１１，７１２，７１３各々の出力側は、給電線路５１によって第９の実施形態と同形状のアンテナ装置Ａと接続されている。
また、第９の実施形態と同形状のもう一つのアンテナ装置Ｂは、給電線路５２によって、信号受信装置７２に構成される３つの受信器７２１、７２２，７２３各々と接続されており、３つの受信器７２１、７２２，７２３は信号処理装置７２０に接続される。以上の構成によって、本実施形態はＭＩＭＯ伝送装置として動作することになる。

送信する場合、入力情報は信号送信装置７１において、信号処理装置７１０により３つに分割され、この分割された情報が信号送信装置７１内部に構成された３つの送信器７１１，７１２，７１３にて、無線により送信が可能となる３つの異なる高周波信号に変換される。
そして、信号送信装置７１の３つの送信器７１１，７１２，７１３から同時に出力された高周波信号各々は、それぞれ給電線路５１によって伝送され、空隙２９１，空隙２９２により構成されるノッチアンテナと、導体棒３９１，導体棒３９２及び導体板３９３から構成されるＨ型逆Ｆアンテナとに給電されることにより、３つの直交する偏波の電磁波として、アンテナ装置Ａから放射される。

次に、放射された３つの高周波信号は、もう一つのアンテナ装置Ｂによって、３つの直交する偏波成分が分離して受信される。
そして、受信された高周波信号各々は、これら受信器７２１、７２２，７２３から信号処理装置７２０に入力され、合成された後に出力情報として、信号受信装置から出力される。以上に述べた仕組みによって本実施形態は、３×３ＭＩＭＯ伝送装置として動作する。

上述したように、本発明においては、放射された３つの異なる高周波信号が、３つのいずれかの偏波で送受信されることによって、異なる偏波で放射された信号同士の干渉の影響が小さく、分離した信号として受信できる。
そのため、信号処理装置７２０による信号の分離作業が軽減されるため、信号処理装置７２０の負荷や回路規模を減少することが可能になり、無線通信端末の消費電力や製造コストを軽減することができるようになる。
また、本発明においては、アンテナ装置を構成するノッチアンテナとして動作する空隙と、モノポールアンテナとして動作する導体棒との間の電磁的な結合が低いため、信号受信装置７２に入力される複数の高周波信号の間の相関を低下させることができる。
同時に、電磁的な結合を下げることによって、送信する際、アンテナの放射効率を向上できるので、信号受信装置に入力する信号電力が向上し、Ｓ／Ｎ（信号対雑音）比を改善することができる。

従って、本発明のアンテナ装置を用いることにより、受信する高周波信号間の相関の低減と、Ｓ／Ｎ比改善との両方の効果によって、ＭＩＭＯチャネルの伝送容量を飛躍的に向上することができる。
また、本発明は、アンテナ装置を小型化することを可能とするため、送信側および受信側に多数のアンテナを実装することができ、アンテナ装置を含めた信号送信装置の外形または、アンテナ装置を含めた信号受信装置の外形を小形化できる。これにより、ＭＩＭＯ用の複合アンテナ装置を、小形な無線通信装置へ適用することが可能になり、例えば、小形無線通信端末間における端末間無線通信においても、多数のアンテナを使った高速なＭＩＭＯ伝送を実現することができる。
以上に述べたように、本発明のアンテナ装置は、ＭＩＭＯ伝送における、無線通信端末の消費電力やコストの軽減、複数の高周波受信信号の相関の低下と受信電力向上との両立によるＭＩＭＯチャネル容量の向上、実装することによる無線通信装置の小形化、また小形の無線通信端末間の通信へのＭＩＭＯ通信の適用を可能とする．

本発明の第１の実施形態によるアンテナ装置の構成例を示す概念図である。 本発明の第２の実施形態によるアンテナ装置の構成例を示す概念図である。 本発明の第３の実施形態によるアンテナ装置の構成例を示す概念図である。 本発明の第４の実施形態によるアンテナ装置の構成例を示す概念図である。 本発明の第５の実施形態によるアンテナ装置の構成例を示す概念図である。 本発明の第６の実施形態によるアンテナ装置の構成例を示す概念図である。 本発明の第７の実施形態によるアンテナ装置の構成例を示す概念図である。 本発明の第８の実施形態によるアンテナ装置の構成例を示す概念図である。 本発明の第９の実施形態によるアンテナ装置の構成例を示す概念図である。 本発明の第９の実施形態によるアンテナ装置で発信した電磁波の測定結果を示す図である。 本発明の第１０の実施形態によるアンテナ装置の構成例を示す概念図である。 従来の技術による第１の構成例を示す図である。 従来の技術による第２の構成例を示す図である。

符号の説明

１，１４１，１５１，１６１，１７１，１８１，１９１…地導体板
２１１，２１２，２２１，２２２，２３１，２３２，２３３…空隙
２４１，２４２，２４３，２５１，２５２，２５３，２６１，２６２…空隙
２７１，２７２，２８１，２８２，２８３，２９１，２９２…空隙
３，３１１，３１２，３２１，３２２，３３１，３３２，３４１，３４２…導体棒
３５１，３５２，３６１，３６２，３７１，３７２，３８１，３８２…導体棒
３９１，３９２…導体棒
３２３，３５３，３６３，３７３，３８３，３９３…導体板
３８３Ａ，３８３Ｂ，３９３Ａ，３９３Ｂ，３９３Ｃ，３９３Ｄ…導体板
４…誘電体基板
５１，５２…給電線路
７１…信号送信装置
７２…信号受信装置
７１０，７２０…信号送受信装置
７１１，７１２，７１３…送信器（アンテナ装置への給電手段）
７２１，７２２，７２３…受信器
Ａ，Ｂ…アンテナ装置

Claims (10)

1. 地導体板と該地導体板の面に垂直に設けられたな２つの第１の導体棒と、該２つの導体棒と直角に交差する第２の導体棒とを具備するアンテナ装置であって、
   地導体板に垂直な前記第１の導体棒のいずれか一方の端部が前記地導体板に接続されており、
   該地導体板が、地導体板の平面視における輪郭より導体板内部に達しかつ地導体板を分断しない空隙を２つ以上複数具備しており、これら空隙の端部と地導体板に接続され導体棒の一方の端部とが真空における動作周波数の１／４波長の円内に存在することを特徴とするアンテナ装置。
2. 請求項１記載のアンテナ装置であって、
   前記第１及び第２の導体棒のいずれかまたは全てが導体板であることを特徴とするアンテナ装置。
3. 請求項１または請求項２記載のアンテナ装置であって、
   前記空隙が２つである場合、２つの前記空隙が半直線状の空隙であり、該２空隙の方向の角度差が６０度〜１２０度であることを特徴とするアンテナ装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載のアンテナ装置であって、
   該地導体板の輪郭の２箇所以上が直線であり、これらのうち２つの輪郭線の方向の角度差が９０〜１２０度であることを特徴とするアンテナ装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載のアンテナ装置であって、
   前記地導体板に平行な導体棒または導体板と、地導体板に構成される該空隙の一方とが平行でありかつ互いの距離が１／１０波長未満であることを特徴とするアンテナ装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載のアンテナ装置であって、
   前記地導体板に垂直かつ地導体板に接続されない導体棒、または該地導体板に垂直かつ地導体板に接続されない導体板が、前記空隙のいずれかと交差することを特徴とするアンテナ装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれかに記載のアンテナ装置であって、
   前記空隙のうちいずれかが前記地導体板内部に構成され、かつ空隙が地導体板輪郭に達しない空隙であり、該地導体板に垂直かつ地導体板に接続されない導体棒、または該地導体板に垂直かつ地導体板に接続されない導体板が、導体仮内部に構成されており、かつ空隙が地導体板輪郭に達しない空隙の中央付近と交差することを特徴とするアンテナ装置。
8. 請求項１から７いずれかに記載の記載のアンテナ装置であって、
   該地導体板と平行な導体棒または該地導体板と平行な導体板が、方向が互いに直角であり一方の端が一方の中央に接続される２つの導体棒または導体板からなるＴ字型の導体棒または導体板であり、端部が他方に接続されている導体棒または端部が他方に接続されている導体板に、導体板に垂直ないずれかの導体棒が接続されることを特徴とするアンテナ装置。
9. 請求項８記載のアンテナ装置であって、
   前記Ｔ字型の導体棒または前記Ｔ字型の導体板のうち、中央が他方の導体板または導体棒に接続される導体棒、または中央が他方の導体板または導体棒に接続される導体板の両端に直角に、該地導体と平行な導体棒または該地導体と平行な導体板の中央部が接続されることにより、Ｈ型となる導体棒またはＨ型となる導体板を具備することを特徴とするアンテナ装置。
10. 複数の異なる信号または同一の信号を複数の信号出力手段から同時に出力可能な送信手段を具備する信号送信装置と、複数の異なる信号または同一の信号を複数の信号入力手段から同時に入力可能な受信手段を具備する信号受信装置と用いた無線通信手段に用いる、請求項１から請求項９のいずれかに記載のアンテナ装置であって、
    前記信号送信装置の複数の信号出力手段、または前記信号受信装置の複数の信号入力手段と信号伝送手段を介して接続されることを特徴とするアンテナ装置。
    

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