JP2007235395A - 広帯域アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低域限界周波数を低くして、広帯域にわたって低いＶＳＷＲを示す、広帯域アンテナ装置を提供すること。
【解決手段】グランド板１２上に立設する放射素子１４が扇形をしている。扇形放射素子１４は、上部円弧曲線Ｃ１と、右側エッジ曲線Ｃ２と、左側エッジ曲線Ｃ３とによって囲まれた平板形状をしている。右側エッジ曲線Ｃ２と左側エッジ曲線Ｃ３とは、垂直方向ｚに関して線対称である。扇形放射素子１４は、信号給電点１４１から垂直方向ｚへ所定の距離ｒだけ離れた中心点１４０を持つ。扇形放射素子１４は、中心点１４０と信号給電点１４１とを結ぶ第１の線分Ｌ１と、中心点１４０と右側接点１４２とを結ぶ第２の線分Ｌ２と、中心点１４０と左側接点１４３とを結ぶ第３の線分Ｌ３と、によって第１乃至第３の領域Ａ１，Ａ２，Ａ３に分割される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、広帯域アンテナ装置に関し、特に、ＵＷＢ（Ultra Wide band）用アンテナに関する。

ＵＷＢとは、その名の通り超広帯域無線を意味し、中心周波数の２５％以上、または１．５ＧＨｚ以上の帯域幅を占有する無線伝送方式を指す広義の用語である。一言でいうと、超広帯域の短パルス（通常１ｎｓ以下）を用いて通信し、無線に革命を起こすような技術である。

従来の無線とＵＷＢとの決定的な違いは、搬送波の有無だといえる。従来の無線では、搬送波と呼ばれるある周波数の正弦波を様々な方法で変調し、データを送受信する。これに対して、ＵＷＢではその搬送波を使わない。ＵＷＢの定義にも書いたように、超広帯域の短パルスを用いる。

ＵＷＢはその名のとおり、超広帯域な周波数帯域をもっている。一方、従来の無線は狭い周波数帯域しかもっていない。それは、周波数帯域の狭いほうが電波を活用できるからである。電波は有限な資源である。では、どうしてＵＷＢは超広帯域であるにも拘らず、注目されているかというと、各周波数での出力エネルギーにある。ＵＷＢは周波数帯域が広い代わりに各周波数での出力が非常に小さい。その大きさは、ノイズに埋もれてしまうくらいなので、他の無線通信との干渉は非常に少ないといえる。ＦＣＣ（Federal Communications Commission：米連邦通信委員会）が許可するのに条件付きとしたのも、他の無線通信との干渉が問題とならないように配慮したためである。

ＵＷＢは超広帯域であるため、既存の無線通信サービスと帯域がかぶってしまう。そのため、現在はＵＷＢの帯域は３．１ＧＨｚから１０．６ＧＨｚの間に限定されている状況にある。

また、アンテナは基本的に共振現象を利用している。アンテナはその長さによって共振する周波数が決まってしまうのであるが、多くの周波数成分を含むＵＷＢでは共振させることが難しい。したがって、送信したい電波の周波数帯域が広くなればなるほど、その分アンテナの設計が難しくなる。

太陽誘電は、近距離無線通信の世界で、大容量データ伝送と低消費電力を同時に実現できる次世代技術として、今最も注目を集めているＵＷＢ向けに、１０ｍｍ×８ｍｍの形状で厚さわずか１ｍｍという超小型のセラミックチップアンテナの開発に成功した。このアンテナの開発により、今まで軍事用途に限られていたＵＷＢを、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）テレビやデジタルカメラ等デジタル機器同士のデータを超高速でつなぐなどの民生用途に広げ、モバイルまで視野に入れた機器の小型化が可能となる。

尚、このようなＵＷＢ用アンテナは、Bluetooth（商標）や無線ＬＡＮ（Local Area Network）等の用途に使用され得る。

Bluetoothは、比較的狭い範囲での音声およびデータのワイヤレス通信を、デスクトップおよびノートトップコンピュータ、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、携帯電話、プリンタ、スキャナ、デジタルカメラ、さらには家電製品の間で実現する先端テクノロジーのための一般公開された規格である。Bluetoothは、地球のどこでも利用できる２．４ＧＨｚ帯域の電波を使って動作するので世界中で利用できる。簡単に言えば、Bluetoothを利用するとデジタル周辺機器との接続にケーブルは不要となり、ケーブル接続にともなう面倒はすべて過去のものとなる。

無線ＬＡＮとは、電波や赤外線など、有線ケーブル以外の伝送路を利用したＬＡＮをいう。

従来から種々の広帯域アンテナ装置が提案されている。例えば、目的とする周波数特性に合わせ込んだ広帯域アンテナ装置を形成し、不必要な周波数帯域からの被干渉、目的外の周波数帯域への与干渉を低減させることができる広帯域アンテナ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に開示されている広帯域アンテナ装置は、平面導体地板と、この平面導体地板の面上に当該平面導体地板と交差する方向に立てられて使用される平面放射導体とを有する。平面放射導体の外周部、あるいは、その近傍に給電点が設けられている。平面放射導体には、当該平面放射導体の一部分を切り取ることにより形成する切取部分を１つ以上設けている。

また、コスト面や使用目的、あるいは、機器への実装面などの問題に対応し、製造コストを安価にし、広帯域で、かつ、小型の広帯域アンテナ装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。この特許文献２に開示されている広帯域アンテナ装置は、平面導体地板と、この平面導体地板の面上に当該平面導体地板と交差する方向に立てられて使用される多角形平面放射導体とを有する。そして、多角形平面放射導体の頂点を給電点としている。

さらに、放射導体として平面状放射導体を用いた広帯域アンテナ装置であって、より小型化が可能な広帯域アンテナ装置が知られている（例えば、特許文献３参照）。この特許文献３に開示されている広帯域アンテナ装置は、平面導体地板と、この平面導体地板の面上に当該平面導体地板と交差する方向に立てるように配置されている平面放射導体とを有する。平面放射導体は、平面導体地板の面上に立てられた状態にあるときに、平面導体地板と交差する方向に並べて配置するようにされる複数の導体部分を有する。導電率が概ね０．１以上１０．０以下となる低導電率部材によって、複数の導体部分の間を接続して形成している。

一方、本発明者らは、広帯域化が可能で、周波数特性の改善を図ることが可能な、ＵＷＢ用アンテナを既に提案している（例えば、特許文献４参照）。この特許文献４に開示されたＵＷＢ用アンテナは、上側誘電体と、下側誘電体と、それらの間に挟まれた導体パターンとから成る放射素子を備えている。導体パターンは、前面の略中央部に給電点を持ち、この給電点から右側面および左側面へそれぞれ所定の角度で広がる右側テーパ部および左側テーパ部を持つ逆三角形部分と、この逆三角形部分の上辺から膨出した主膨出部と、右側テーパ部から膨出した右側膨出部と、左側テーパ部から膨出した左側膨出部とから構成されている。以下では、このような導体パターンの形状を扇形と呼ぶことにする。尚、このような構造を有するＵＷＢ用アンテナでは、導体パターンと同一平面内にグランド板が延存在しているので、平面形扇形アンテナと呼ばれる。

特開２００３−２７３６３８号公報 特開２００３−２８３２３３号公報 特開２００３−３０４１１４号公報 特開２００５−２９５３９０号公報

この技術分野において周知のように、一般的に、アンテナ装置として必要なアンテナ特性としては、電圧定在波比（ＶＳＷＲ）は出来るだけ１に近いことが好ましい。望ましくは、ＶＳＷＲは２以下であれば良いとされている。

しかしながら、特許文献１および特許文献２に開示された広帯域アンテナ装置では、ＶＳＷＲが２以下となる低域限界周波数を低くすることができないという問題がある。

一方、特許文献３に開示された広帯域アンテナ装置は、ＶＳＷＲが２以下となる低域限界周波数を２．３２ＧＨｚまでに低減する実施の形態を開示している。しかしながら、特許文献３では、低域限界周波数をそれよりも更に低い周波数まで低減する実施の形態については何ら開示していない。

また、特許文献４に開示されたＵＷＢ用アンテナ（平面形扇形アンテナ）では、ＶＳＷＲが２以下となる低域限界周波数が４．６ＧＨｚと高く、低域限界周波数を低くすることは困難である。

したがって、本発明の課題は、低域限界周波数を低くして、広帯域にわたって低いＶＳＷＲを示す、広帯域アンテナ装置を提供することにある。

本発明の第１の態様によれば、水平面内で延在するグランド板（１２）と、該グランド板の面上に当該グランド板と直交する垂直方向に立てるように配置された放射素子（１４）とを有する広帯域アンテナ装置（１０）において、前記放射素子（１４）が扇形をしている、ことを特徴とする広帯域アンテナ装置が得られる。

上記本発明の第１の態様による広帯域アンテナ装置において、前記グランド板（１２）は、中心にグランド給電点（１２１）を持つ所定の半径（Ｒ_ＧＰ）の円板形状をしており、前記扇形放射素子（１４）は、前記グランド給電点と近接した信号給電点（１４１）を持つことが好ましい。前記扇形放射素子（１４）は、例えば、上部円弧曲線（Ｃ１）と、右側エッジ曲線（Ｃ２）と、左側エッジ曲線（Ｃ３）とによって囲まれた平板形状をしている。前記右側エッジ曲線（Ｃ２）と前記左側エッジ曲線（Ｃ３）とは、前記垂直方向（ｚ）に関して線対称であることが好ましい。前記右側エッジ曲線（Ｃ２）は、前記信号給電点(１４１)と右側接点(１４２)とを結ぶものであり、前記左側エッジ曲線(Ｃ３)は、前記信号給電点（１４１）と左側接点(１４３)とを結ぶものであり、前記上部円弧曲線(Ｃ１)は、前記右側接点(１４２)と前記左側接点(１４３)とを結ぶものである。前記扇形放射素子（１４）は、前記信号給電点（１４１）から前記垂直方向（ｚ）へ所定の距離（ｒ）だけ離れた中心点(１４０)を持っていて良い。この場合、前記扇形放射素子（１４）は、前記中心点（１４０）と前記信号給電点（１４１）とを結ぶ第１の線分（Ｌ１）と、前記中心点(１４０)と前記右側接点(１４２)とを結ぶ第２の線分（Ｌ２)と、前記中心点(１４０)と前記左側接点（１４３）とを結ぶ第３の線分（Ｌ３）と、によって第１乃至第３の領域（Ａ１，Ａ２，Ａ３）に分割される。前記第１の領域(Ａ１)は、前記第２の線分（Ｌ２）と、前記第３の線分(Ｌ３)と、前記上部円弧曲線（Ｃ１）とによって囲まれた上部円弧部分から成る。前記第２の領域(Ａ２)は、前記第１の線分(Ｌ１)と、前記第２の線分(Ｌ２)と、前記右側エッジ曲線(Ｃ２)とによって囲まれた右下部分から成る。前記第３の領域（Ａ３）は、前記第１の線分（Ｌ１）と、前記第３の線分(Ｌ３)と、前記右側エッジ曲線（Ｃ３）とによって囲まれた左下部分から成る。前記上部円弧部分（Ａ１）は、前記中心点（１４０）を中心とし、前記所定の距離（ｒ）を半径とし、所定の内角（２α）を持つもので良い。

本発明の第２の態様によれば、水平面内で延在するグランド板（１２）と、該グランド板の面上に当該グランド板と直交する垂直方向に立てるように配置された放射素子とを有する広帯域アンテナ装置において、前記放射素子が、前記垂直方向の周りに等角度間隔で配置されたＮ（Ｎは２以上の整数）個の扇形放射素子（１４−１〜１４−Ｎ）から構成される、ことを特徴とする広帯域アンテナ装置（１０Ａ）が得られる。

上記本発明の第２の態様による広帯域アンテナ装置において、前記グランド板（１２）は、中心にグランド給電点（１２１）を持つ所定の半径の円板形状をしており、前記放射素子は、前記グランド給電点と近接した信号給電点（１４１）を持つことが好ましい。前記Ｎ個の扇形放射素子（１４−１〜１４−Ｎ）の各々は、上部円弧曲線（Ｃ１）と、右側エッジ曲線（Ｃ２）と、左側エッジ曲線（Ｃ３）とによって囲まれた平板形状をしている。前記右側エッジ曲線（Ｃ２）と前記左側エッジ曲線（Ｃ３）とは、前記垂直方向（ｚ）に関して線対称であることが好ましい。前記右側エッジ曲線（Ｃ２）は、前記信号給電点（１４１）と右側接点（１４２）とを結ぶものであり、前記左側エッジ曲線（Ｃ３）は、前記信号給電点（１４１）と左側接点（１４３）とを結ぶものであり、前記上部円弧曲線（Ｃ１）は、前記右側接点（１４２）と前記左側接点（１４３）とを結ぶものである。前記放射素子は、前記信号給電点（１４１）から前記垂直方向（ｚ）へ所定の距離（ｒ）だけ離れた中心点(１４０)を持っていて良い。前記Ｎ個の扇形放射素子（１４−１〜１４−Ｎ）の各々は、前記中心点と前記信号給電点とを結ぶ第１の線分（Ｌ１）と、前記中心点と前記右側接点とを結ぶ第２の線分(Ｌ２)と、前記中心点と前記左側接点とを結ぶ第３の線分（Ｌ３）と、によって第１乃至第３の領域(Ａ１〜Ａ３)に分割されている。前記第１の領域（Ａ１）は、前記第２の線分（Ｌ２）と、前記第３の線分（Ｌ３）と、前記上部円弧曲線（Ｃ１）とによって囲まれた上部円弧部分から成る。前記第２の領域（Ａ２）は、前記第１の線分（Ｌ１）と、前記第２の線分（Ｌ２）と、前記右側エッジ曲線（Ｃ２）とによって囲まれた右下部分から成る。前記第３の領域（Ａ３）は、前記第１の線分（Ｌ１）と、前記第３の線分（Ｌ３）と、前記右側エッジ曲線（Ｃ３）とによって囲まれた左下部分から成る。前記上部円弧部分（Ａ１）は、前記中心点（１４０）を中心とし、前記所定の距離（ｒ）を半径とし、所定の内角（２α）を持つもので良い。

尚、上記括弧内の符号は、本発明の理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、これらに限定されないのは勿論である。

本発明では、グランド板上に立設する放射素子が扇形をしているので、低域限界周波数を低くして、広帯域にわたって低いＶＳＷＲを示す、広帯域アンテナ装置を提供することができるという効果を奏する。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１及び図２を参照して、本発明の第１の実施の形態による広帯域アンテナ装置１０について説明する。図１は広帯域アンテナ装置１０の斜視図であり、図２は広帯域アンテナ装置１０の正面図である。

広帯域アンテナ装置１０は、グランド板１２と放射素子１４とから構成されている。ここでは、図２に示されるように、放射素子１４の信号給電点１４１を原点にとっている。そして、図２の紙面と直交する前後方向にｘ軸をとり、紙面の左右方向にｙ軸をとり、紙面の上下方向（高さ方向）にｚ軸をとっている。グランド板１２は、ｘ−ｙ平面と平行な面内に延在している。図示のグランド板１２は、グランド給電点１２１を中心とした半径Ｒ_ＧＰの円形板である。尚、グランド板１２は反射板とも呼ばれる。図示の例では、半径Ｒ_ＧＰは２０ｍｍである。

このグランド板（反射板）１２の上に、ｙ−ｚ平面で規定される面内で、放射素子１４が垂直に配置されている。放射素子１４は扇形をしている。

詳述すると、扇形放射素子１４は、信号給電点１４１からｚ方向に所定の距離ｒだけ離れた位置に中心点１４０を持つ。扇形放射素子１４は、ｚ軸（上下方向）に関して線対称な形状をしている。扇形放射素子１４は、この中心点１４０から半径ｒだけ離れた位置で、かつｚ方向を基準として中心点１４０の周りで右側へ（時計回りに）角度αだけ傾いた位置に右側接点１４２を持ち、中心点１４０から半径ｒだけ離れた位置で、かつｚ方向を基準として中心点１４０の周りに左側へ（反時計回りに）角度αだけ傾いた位置に左側接点１４３を持つ。

扇形放射素子１４は、中心点１４０と、原点の信号給電点１４１と、右側接点１４２と、左側接点１４３とによって規定される、第１及び第３の領域Ａ１、Ａ２、およびＡ３に分割される。換言すれば、扇形放射素子１４は、中心点１４０と信号給電点１４１とを結ぶ第１の線分Ｌ１と、中心点１４０と右側接点１４２とを結ぶ第２の線分Ｌ２と、中心点１４０と左側接点１４３とを結ぶ第３の線分Ｌ３と、によって第１及び第３の領域Ａ１、Ａ２、およびＡ３に分割される。

扇形放射素子１４は、右側接点１４２と左側接点１４３とを結ぶ上部円弧曲線Ｃ１と、右側接点１４２と信号給電点１４１とを結ぶ右側エッジ曲線Ｃ２と、左側接点１４３と信号給電点１４１とを結ぶ左側エッジ曲線Ｃ３とによって囲まれた平板（平面）形状をしている。

上記第１の領域Ａ１は、第２の線分Ｌ２と、第３の線分Ｌ３と、上部円弧曲線Ｃ１とによって囲まれた上部円弧部分から成る。すなわち、第１の領域（上部円弧部分）Ａ１は、中心点１４０を中心とし、所定の距離ｒを半径とし、所定の内角２αを持つ。

第２の領域Ａ２は、第１の線分Ｌ１と、第２の線分Ｌ２と、右側エッジ曲線Ｃ２とによって囲まれた右下部分から成る。この第２の領域（右下部分）Ａ２の右側エッジ曲線Ｃ２は、右側接点１４２の座標点Ｐ_１を（ｙ_１、ｚ_１）で表すと、ｙ＝−[ｅｘｐ｛−ａ（ｚ−ｚ_１）｝−１]＋ｙ_１で定義される曲線で表される。

第３の領域Ａ３は、第１の線分Ｌ１と、第３の線分Ｌ３と、左側エッジ曲線Ｃ３とによって囲まれた左下部分である。この第３の領域（左下部分）Ａ３は、ｚ軸に関して上記第２の領域（右下部分）Ａ２と線対称な形状をしている。換言すれば、左側エッジ曲線Ｃ３は、ｚ軸に関して右側エッジ曲線Ｃ２と線対称な曲線である。とにかく、右側エッジ部分Ａ２と左側エッジ部分Ａ３の各々は、外側に膨出した形状をしている。

図示の例では、半径（所定の距離）ｒは２１，８ｍｍであり、内角２αは１２０°であり、座標点Ｐ_１のｙ座標位置ｙ_１はｒｓｉｎαであり、座標点Ｐ_１のｚ座標位置ｚ_１はｒｃｏｓα＋ｒである。また、扇形放射素子１４の高さＳは２ｒに等しい。

この技術分野において周知のように、一般的に、アンテナ装置として必要なアンテナ特性としては、電圧定在波比（ＶＳＷＲ）は出来るだけ１に近いことが好ましい。望ましくは、ＶＳＷＲは２以下であれば良い。

図３に、広帯域アンテナ装置１０のＶＳＷＲの周波数特性を示す。図示のＶＳＷＲの周波数特性は、ＦＤＴＤ法（Finite Difference Time Domain Method）を用いて解析したものである。図３において、横軸は周波数（frequency）［ＧＨｚ］を示し、縦軸はＶＳＷＲ_５０を示す。図３から、図１及び図２に示した広帯域アンテナ装置１０は、２ＧＨｚ以上の周波数において、２以下のＶＳＷＲが確保されていることが分かる。換言すれば、広帯域アンテナ装置１０においては、ＶＳＷＲが２以下である低域限界周波数が２ＧＨｚ以下である。

したがって、円形反射板１２上に垂直に扇形放射素子１４を設置した縦型構造を持つ広帯域アンテナ装置１０は、広帯域にわたって低いＶＳＷＲを示すことが分かる。

図４に図１及び図２に示した広帯域アンテナ装置１０の放射パターンを示す。図４において、（ａ）は周波数ｆが３．１ＧＨｚにおける広帯域アンテナ装置１０の代表的な放射パターンを示し、（ｂ）は周波数ｆが１０．６ＧＨｚにおける広帯域アンテナ装置１０の代表的な放射パターンを示す。図４において、実線のＥ_θは主偏波成分を示し、破線のＥ_φは直交偏波（交差偏波）成分を示す。

また、図４（ａ）において、左側の放射パターンは、φ＝０°平面における放射パターンを示し、右側の放射パターンは、θ＝９０°平面における放射パターンを示す。図４（ｂ）において、左側の放射パターンは、φ＝０°平面における放射パターンを示し、右側の放射パターンは、θ＝３０°平面における放射パターンを示す。図４から、広帯域アンテナ装置１０は、方位方向では無指向性になっていることが分かる。

上述した本発明の第１の実施の形態に係る広帯域アンテナ装置１０では、放射素子として、１個の扇形放射素子１４のみ備えているが、後述する実施の形態のように、放射素子は、ｚ軸の周りに等角度間隔で配置された複数個の扇形放射素子から構成されても良い。

図５及び図６を参照して、本発明の第２の実施の形態に係る広帯域アンテナ装置１０Ａについて説明する。図５は広帯域アンテナ装置１０Ａの斜視図であり、図６は広帯域アンテナ装置１０Ａの正面図である。図示の広帯域アンテナ装置１０Ａは、１個の扇形放射素子１４の代わりに、第１及び第２の扇形放射素子１４−１および１４−２を備えている点を除いて、図１及び図２に示した広帯域アンテナ装置１０と同様の構成を有する。

第１の扇形放射素子１４−１は、ｘ−ｙ平面に配置されたグランド板（反射板）１２の上にｙ−ｚ平面で規定される面内で垂直に配置されている。第２の扇形放射素子１４−２は、ｘ−ｙ平面に配置されたグランド板（反射板）１２の上にｘ−ｚ平面で規定される面内で垂直に配置されている。すなわち、第１の扇形放射素子１４−１と第２の扇形放射素子１４−２とは、それぞれの信号給電点１４１と中心点１４０が重ね合わされて、ｚ軸の周りに９０°の等角度間隔で配置されている。換言すれば、広帯域アンテナ装置１０Ａを上面から見た場合、平面図として、扇形放射素子１４−１、１４−２は十字型の構造をしている。

第１及び第２の扇形放射素子１４−１、１４−２の各々は、前述した扇形放射素子１４と同様の形状（構造）をしているので、それらの詳しい説明については省略する。

図７に、図５及び図６に図示した広帯域アンテナ装置１０Ａと図１及び図２に図示した広帯域アンテナ装置１０のＶＳＷＲの周波数特性を示す。図示のＶＳＷＲの周波数特性は、ＦＤＴＤ法（Finite Difference Time Domain Method）を用いて解析したものである。図７において、横軸は周波数（frequency）［ＧＨｚ］を示し、縦軸はＶＳＷＲ_５０示す。図７において、破線のCrossed(X)は図５及び図６に示す広帯域アンテナ装置１０ＡのＶＳＷＲの周波数特性を示し、実線のFlat(F)は図１及び図２に示す広帯域アンテナ装置１０のＶＳＷＲの周波数特性を示す。

図７から、図５及び図６に示した広帯域アンテナ装置１０Ａは、２．２ＧＨｚ以上の周波数において、２以下のＶＳＷＲが確保されていることが分かる。すなわち、広帯域アンテナ装置１０Ａは、ＶＳＷＲが２以下となる低域限界周波数が２．２ＧＨｚである。しかも、図１及び図２に示した広帯域アンテナ装置１０と比較して、図５及び図６に示した広帯域アンテナ装置１０Ａの方が、２．２ＧＨｚ以上の周波数においてＶＳＷＲが全体的に低いことが分かる。

図８に、図５及び図６に図示した広帯域アンテナ装置１０Ａと図１及び図２に示した広帯域アンテナ装置１０の、周波数ｆが３．１ＧＨｚと１０．６ＧＨｚにおける放射パターンを示す。図８において、実線のＥ_θは主偏波成分を示し、破線のＥ_φは直交偏波（交差偏波）成分を示す。

また、図８において、Ｘの欄（行）は図５及び図６に示した広帯域アンテナ装置１０Ａの代表的な放射パターンを示し、Ｆの欄（行）は図１及び図２に示した広帯域アンテナ装置１０の放射パターンを示す。さらに、図８において、左側の欄（列）は、ｘ−ｚ平面（φ＝０°平面）における放射パターンを示し、真ん中の欄（列）は、θ＝３０°平面における放射パターンを示し、右側の欄（列）は、θ＝６０°平面における放射パターンを示す。

図８から、図１及び図２に示した広帯域アンテナ装置１０とは異なり、図５及び図６に図示した広帯域アンテナ装置１０Ｂは、周波数ｆが１０．６ＧＨｚにおいてθ＝３０°の方向では、直交偏波（交差偏波）成分Ｅ_φが抑えられていることが分かる。

したがって、扇形放射素子を十字形構造とすることにより、高域での直交偏波成分Ｅ_φを低減し、２．２ＧＨｚ以上において２以下のＶＳＷＲを達成できる、広帯域アンテナ装置１０Ａが得られる。

上述した本発明の第２の実施の形態では、扇形放射素子を２個備えた例について述べているが、一般的に、扇形放射素子の個数はＮ（Ｎは２以上の整数）であって良い。この場合、第１乃至第Ｎの扇形放射素子１４−１〜１４−Ｎは、グランド板（反射板）１２の上に、ｚ軸の周りに（１８０°／Ｎ）の等角度間隔で配置される。

以上、本発明について好ましい実施の形態によって説明してきたが、本発明は上述した実施の形態に限定しないのは勿論である。例えば、右側エッジ曲線Ｃ２と左側エッジ曲線Ｃ３は、上述した数式で表されたものに限定されないのは勿論である。また、上述した実施の形態では、グランド板１２が円板形状をしているが、種々の形状のものを用いても良い。

本発明の第１の実施の形態に係る広帯域アンテナ装置を示す斜視図である。 図１に示した広帯域アンテナ装置の正面図である。 図１に示した広帯域アンテナ装置のＶＳＷＲの周波数特性を示す図である。 図１に示した広帯域アンテナ装置の放射パターンを示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る広帯域アンテナ装置を示す斜視図である。 図５に示した広帯域アンテナ装置の正面図である。 図５に示した広帯域アンテナ装置と図１に示した広帯域アンテナ装置のＶＳＷＲの周波数特性を示す図である。 図５に示した広帯域アンテナ装置と図１に示した広帯域アンテナ装置の放射パターンを示す図である。

符号の説明

１０、１０Ａ 広帯域アンテナ装置
１２ グランド板
１２１ グランド給電点
１４、１４−１、１４−２ 扇形放射素子
１４０ 中心点
１４１ 信号給電点
１４２ 右側接点
１４３ 左側接点
Ｒ_ＧＰ グランド板の半径
Ｃ１ 上部円弧曲線
Ｃ２ 右側エッジ曲線
Ｃ３ 左側エッジ曲線
Ｌ１ 第１の線分
Ｌ２ 第２の線分
Ｌ３ 第３の線分
Ａ１ 第１の領域（上部円弧部分）
Ａ２ 第２の領域（右下部分）
Ａ３ 第３の領域（左下部分）
ｒ 上部円弧部分の半径
２α 上部円弧部分の内角

Claims (16)

1. 水平面内で延在するグランド板と、該グランド板の面上に当該グランド板と直交する垂直方向に立てるように配置された放射素子とを有する広帯域アンテナ装置において、前記放射素子が扇形をしている、ことを特徴とする広帯域アンテナ装置。
2. 前記グランド板は、中心にグランド給電点を持つ所定の半径の円板形状をしており、前記扇形放射素子は、前記グランド給電点と近接した信号給電点を持つ、ことを特徴とする請求項１に記載の広帯域アンテナ装置。
3. 前記扇形放射素子は、上部円弧曲線と、右側エッジ曲線と、左側エッジ曲線とによって囲まれた平板形状をしている、請求項２に記載の広帯域アンテナ装置。
4. 前記右側エッジ曲線と前記左側エッジ曲線とは、前記垂直方向に関して線対称である、請求項３に記載の広帯域アンテナ装置。
5. 前記右側エッジ曲線は、前記信号給電点と右側接点とを結ぶものであり、
   前記左側エッジ曲線は、前記信号給電点と左側接点とを結ぶものであり、
   前記上部円弧曲線は、前記右側接点と前記左側接点とを結ぶものである、
   請求項４に記載の広帯域アンテナ装置。
6. 前記扇形放射素子は、前記信号給電点から前記垂直方向へ所定の距離だけ離れた中心点を持ち、
   前記扇形放射素子は、前記中心点と前記信号給電点とを結ぶ第１の線分と、前記中心点と前記右側接点とを結ぶ第２の線分と、前記中心点と前記左側接点とを結ぶ第３の線分と、によって第１乃至第３の領域に分割される、請求項５に記載の広帯域アンテナ装置。
7. 前記第１の領域は、前記第２の線分と、前記第３の線分と、前記上部円弧曲線とによって囲まれた上部円弧部分から成り、
   前記第２の領域は、前記第１の線分と、前記第２の線分と、前記右側エッジ曲線とによって囲まれた右下部分から成り、
   前記第３の領域は、前記第１の線分と、前記第３の線分と、前記右側エッジ曲線とによって囲まれた左下部分から成る、
   請求項６に記載の広帯域アンテナ装置。
8. 前記上部円弧部分は、前記中心点を中心とし、前記所定の距離を半径とし、所定の内角を持つ、請求項７に記載の広帯域アンテナ装置。
9. 水平面内で延在するグランド板と、該グランド板の面上に当該グランド板と直交する垂直方向に立てるように配置された放射素子とを有する広帯域アンテナ装置において、
   前記放射素子が、前記垂直方向の周りに等角度間隔で配置されたＮ（Ｎは２以上の整数）個の扇形放射素子から構成される、ことを特徴とする広帯域アンテナ装置。
10. 前記グランド板は、中心にグランド給電点を持つ所定の半径の円板形状をしており、前記放射素子は、前記グランド給電点と近接した信号給電点を持つ、ことを特徴とする請求項９に記載の広帯域アンテナ装置。
11. 前記Ｎ個の扇形放射素子の各々は、上部円弧曲線と、右側エッジ曲線と、左側エッジ曲線とによって囲まれた平板形状をしている、請求項１０に記載の広帯域アンテナ装置。
12. 前記右側エッジ曲線と前記左側エッジ曲線とは、前記垂直方向に関して線対称である、請求項１１に記載の広帯域アンテナ装置。
13. 前記右側エッジ曲線は、前記信号給電点と右側接点とを結ぶものであり、
    前記左側エッジ曲線は、前記信号給電点と左側接点とを結ぶものであり、
    前記上部円弧曲線は、前記右側接点と前記左側接点とを結ぶものである、
    請求項１２に記載の広帯域アンテナ装置。
14. 前記放射素子は、前記信号給電点から前記垂直方向へ所定の距離だけ離れた中心点を持ち、
    前記Ｎ個の扇形放射素子の各々は、前記中心点と前記信号給電点とを結ぶ第１の線分と、前記中心点と前記右側接点とを結ぶ第２の線分と、前記中心点と前記左側接点とを結ぶ第３の線分と、によって第１乃至第３の領域に分割されている、請求項１３に記載の広帯域アンテナ装置。
15. 前記第１の領域は、前記第２の線分と、前記第３の線分と、前記上部円弧曲線とによって囲まれた上部円弧部分から成り、
    前記第２の領域は、前記第１の線分と、前記第２の線分と、前記右側エッジ曲線とによって囲まれた右下部分から成り、
    前記第３の領域は、前記第１の線分と、前記第３の線分と、前記右側エッジ曲線とによって囲まれた左下部分から成る、
    請求項１４に記載の広帯域アンテナ装置。
16. 前記上部円弧部分は、前記中心点を中心とし、前記所定の距離を半径とし、所定の内角を持つ、請求項１５に記載の広帯域アンテナ装置。
    

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