JP2007335981A - 偏波ダイバーシチアンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】センサノードの複数個の基板と一体化した、小型で、水平面内で無指向性とすることができる偏波ダイバーシチアンテナ装置を得る。
【解決手段】長さａ、ｂの辺を持つ第１の方形導体板１と、前記第１の方形導体板１に対して間隔ｈで平行に設置され、長さａ、ｂの辺を持つ第２の方形導体板２と、前記第１の方形導体板１の長さａの一方の辺及び前記第２の方形導体板２の長さａの一方の辺を接続する第１の側面導体板３と、前記第１の方形導体板１の長さｂの一方の辺又は前記第２の方形導体板２の長さｂの一方の辺に給電点５により接続されているモノポール型アンテナ４と、前記第１の方形導体板１及び前記第２の方形導体板２を接続するショートパッチ型アンテナの給電ピン６とを設けた。
【選択図】図１

Description

この発明は、水平面で無指向性な偏波ダイバーシチアンテナに関するもので、特にセンサネットワークのセンサノードに使用される偏波ダイバーシチアンテナ装置に関するものである。

センサネットワークは、センサ機能と無線機能を有するセンサノード（無線センサ端末）とセンサノード間を接続する無線ネットワークから構成され、ゲートウェイを介してインターネットやイントラネットに接続される。センサノードは、センサで環境情報を取得し、無線通信により送信する。センサノードのアンテナには、どこに置いても近くのセンサノードと通信ができるように、水平面内で無指向性であることが望まれる。

しかし、センサノードを設置する場所によっては、フェージングにより、通信品質が劣化する。このフェージングによる影響を軽減するための方法としては、空間ダイバーシチ、偏波ダイバーシチなどの各種のダイバーシチ方式がある。空間ダイバーシチにおいて十分なダイバーシチ効果を得るためには、２つのアンテナを離して設置する必要があり、アンテナが大型化するという問題点がある。一方、偏波ダイバーシチにおいては、アンテナを小型化できる利点がある。

水平面内で無指向性を得る偏波ダイバーシチアンテナとしては、複数個のダイポールにより水平偏波を励振し、平面状の放射素子により垂直偏波を励振する偏波ダイバーシチアンテナがある（例えば、特許文献１参照）。また、２個のＨ型エレメントや、ループエレメントや、サイドファイアヘリカルアンテナにより水平偏波を励振し、線状エレメントにより垂直偏波を励振する偏波ダイバーシチアンテナがある（例えば、特許文献２、３、４参照）。

特開平１１−２６１３３５号公報 特許第３２３４８２１号公報 特開２００１−６８９２９号公報 特開２００１−３０８６２５号公報

一般に、センサノードは、複数個の多層基板により構成される。センサノードに上記偏波ダイバーシチの機能を持たせようとした場合、従来の技術では、偏波の異なるアンテナをセンサノードの多層基板と一体化して構成するのは困難である。そのため、センサノードが大型化するという問題点があった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、センサノードの複数個の基板と一体化した、小型で、水平面内で無指向性とすることができる偏波ダイバーシチアンテナ装置を得るものである。

この発明に係る偏波ダイバーシチアンテナ装置は、第１の導体板と、前記第１の導体板に対して平行に設置された第２の導体板と、前記第１の導体板及び前記第２の導体板を接続する第３の導体板と、前記第１の導体板又は前記第２の導体板に給電点により接続されているモノポール型アンテナと、前記第１の導体板及び前記第２の導体板を接続するショートパッチ型アンテナの給電ピンとを設けたものである。

この発明に係る偏波ダイバーシチアンテナ装置は、センサノードの複数個の基板と一体化した、小型で、水平面内で無指向性とすることができるという効果を奏する。

実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る偏波ダイバーシチアンテナ装置について図１から図５まで及び図１３を参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係る偏波ダイバーシチアンテナ装置の構成を示す斜視図である。図２は、図１の偏波ダイバーシチアンテナ装置において、ショートパッチ型アンテナを励振した場合の等価磁流を示す図である。図３は、図１の偏波ダイバーシチアンテナ装置に、第２の側面導体板を追加した構成を示す斜視図である。図４は、図３の偏波ダイバーシチアンテナ装置における、水平面（ｚｘ面）の放射パターン計算結果を示す図である。図５は、図３の偏波ダイバーシチアンテナ装置において、第２の方形導体板を＋ｘ方向に伸長させた構成を示す斜視図である。なお、以降では、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

図１において、この実施の形態１に係る偏波ダイバーシチアンテナ装置は、長さａ、ｂの辺を持つ第１の方形導体板（第１の導体板）１と、長さａ、ｂの辺を持つ第２の方形導体板（第２の導体板）２と、第１の側面導体板（第３の導体板）３と、モノポール型アンテナ４と、モノポール型アンテナ４の給電点５と、ショートパッチ型アンテナの給電ピン６とが設けられている。

第１の方形導体板１と第２の方形導体板２は、間隔ｈで平行に設置されている。また、第１の方形導体板１の長さａの一方の辺と、第２の方形導体板２の長さａの一方の辺は、第１の方形導体板１または第２の方形導体板２におおむね垂直に設置された第１の側面導体板３により接続されている。ここで、図１に示した座標系において、ｚｘ面を水平面とする。また、ｚｘ面に電界が平行な偏波を水平偏波、垂直な偏波を垂直偏波とする。

給電点５は、第１の方形導体板１の長さｂの辺または第２の方形導体板２の長さｂの辺に垂直に設置され、第１の方形導体板１または第２の方形導体板２と、モノポール型アンテナ４とを接続している。図１では、給電点５が第１の方形導体板１とモノポール型アンテナ４とを接続した場合を示している。また、給電ピン６は、第１の方形導体板１と第２の方形導体板２とを接続している。偏波切換ダイバーシチとして用いる場合は、給電点５に給電した場合には給電ピン６はオープンとし、給電ピン６に給電した場合には給電点５はオープンとする。

モノポール型アンテナ４は、図１では三角形であるが、線状、方形、Ｔ型等あらゆる形状が考えられる。モノポール型アンテナ４が三角形の場合、自由空間における波長をλとすると、例えば、図１において、ｅ（底辺）＝０．１６λ、ｆ（高さ）＝０．０４λとしても良い。

第１の方形導体板１と第２の方形導体板２との間隔ｈは、波長より十分小さくする。例えば、ｈ＝０．０６５λ等とする。

つぎに、この実施の形態１に係る偏波ダイバーシチアンテナ装置の動作について図面を参照しながら説明する。

給電点５に給電した場合には、モノポール型アンテナ４上でｙ方向に電流が流れる。また、ｘ方向の導体板の全長（２ｂ＋ｈ）が約λ／２からずれている時には、モノポール型アンテナ４の地板となる、第１の方形導体板１、第２の方形導体板２、第１の側面導体板３上にも、ｙ方向に電流が流れる（理由は後述する）。したがって、垂直偏波が励振される。このように、モノポール型アンテナ４と、第１の方形導体板１、第２の方形導体板２、第１の側面導体板３とが、全体としてダイポールアンテナのように動作するため、水平面内（ｚｘ面内）で無指向性が得られる。ここで、第１の方形導体板１、第２の方形導体板２の長さａが大きくなると、最大利得の方向が水平面内からずれ、低仰角方向において利得が落ち込む。したがって、第１の方形導体板１、第２の方形導体板２の長さａは、約λ／２以下とするのが望ましい。

給電ピン６に給電した場合には、第１の方形導体板１、第２の方形導体板２、第１の側面導体板３がショートパッチ型アンテナとして動作する。ショートパッチアンテナとは、パッチアンテナの小型化のため、基本モードで励振された方形パッチアンテナの素子中央部に存在する零電位面を導体板により短絡したアンテナである。したがって、通常の方形パッチアンテナの半分程度の大きさで構成される。ここで、第１の方形導体板１、第２の方形導体板２の長さｂがλ／４に近いと、第２の方形導体板２を放射パッチ、第１の方形導体板１を放射パッチと大きさが同じ地板、第１の側面導体板３を短絡板と見なすことができる。

また、パッチアンテナからの放射は、一般に開放境界に流れる磁流からの放射と見なすことができる。ショートパッチアンテナの場合は、図２において、磁流７、磁流８、磁流９からの放射と見なすことができる。このうち、磁流７と磁流９は逆向きであるので、磁流７と磁流９からの放射は水平面（ｚｘ面）では互いに打ち消し合い、磁流７と磁流９の寄与を無視することができる。すなわち、磁流８のみが放射に寄与する。したがって、水平偏波が水平面に放射される。また、一般に、アンテナからのビームの電力半値幅は、（波長／アンテナ開口径）に比例する。この実施の形態１のアンテナでは、上記のように、第１の方形導体板１と第２の方形導体板２との間隔ｈを波長に比べて十分に小さくした場合を例示しており、開放境界の高さｈが波長より十分小さい場合には、水平偏波が水平面でほぼ無指向性となる放射パターンが得られる。

ただし、シミュレーションによると、第１の方形導体板１、第２の方形導体板２の長さｂはλ／４より離れていても、約３λ／８以下であれば、水平偏波が水平面でほぼ無指向性となる。したがって、第１の方形導体板１、第２の方形導体板２の長さｂは、約３λ／８以下とするのが望ましい。

ここで、ｘ方向の導体板の全長（２ｂ＋ｈ）がλ／２付近である時には、給電点５に給電した場合、第１の方形導体板１、第２の方形導体板２、第１の側面導体板３を通じて水平方向に流れる電流が共振しやすくなり、垂直偏波と同時に水平偏波も励振される。そこで、この水平偏波を低減するために、図３に示したように、第２の側面導体板１０を、第１の方形導体板１あるいは第２の方形導体板２におおむね垂直に、第１の側面導体板３の反対側となる、第２の方形導体板２の長さａの辺に接続する。第２の側面導体板１０を設置することにより、ｘ方向の導体板の全長（２ｂ＋ｈ＋ｉ）をλ／２からずらし、水平偏波を抑制することができる。また、この際、図３に示すように、第１の方形導体板１と第２の側面導体板１０とを給電ピン６により接続し、第１の方形導体板１と第２の方形導体板２との間を給電しても良い。つまり、給電ピン６は、第２の側面導体板１０を介して、あるいは第２の側面導体板１０を介さずに直接、第１の方形導体板１及び第２の方形導体板２を接続する。

本実施の形態１においては、給電ピン６のｙ方向の設置位置については、限定するものではない。ただし、給電ピン６に給電した場合には、給電ピン６が第１の方形導体板１の長さａの辺の垂直２等分線上にある時に、最も垂直偏波（交差偏波）を抑制できる。給電ピン６の設置位置を、第１の方形導体板１の長さａの辺の垂直２等分線から±ｙ方向にずらすと、垂直偏波レベル（交差偏波レベル）が大きくなる。

例えば、図３において、ａ＝０．３７５λ、ｂ＝０．２５λ、ｈ＝０．０６５λ、ｉ＝０．０５７λ、ｅ＝０．１６λ、ｆ＝０．０４λとした時の、水平面（ｚｘ面）の放射パターン計算結果を図４に示す。図４（ａ）は、給電点５に給電した時の放射パターン、図４（ｂ）は、給電ピン６に給電した時の放射パターンである。なお、図４の放射パターンの単位は、絶対利得［ｄＢｉ］（不整合損を含まない）である。また、この計算では、給電点５は、第１の方形導体板１の長さｂの辺の垂直２等分線上に設置している。給電ピン６は、第１の方形導体板１の長さａの辺の中点と、第２の側面導体板１０の長さａの辺の中点とを接続している。なお、図４（ｂ）では、垂直偏波が描かれていないが、これは、垂直偏波レベルが−３０ｄＢｉ以下であるためである。

図４（ａ）及び（ｂ）から、給電点５に給電した時には垂直偏波が水平面内でおおむね無指向性となり、給電ピン６に給電した時には水平偏波が水平面内でおおむね無指向性となっていることが確認できる。また、交差偏波レベルも、主偏波に対して１０ｄＢ以上低減されていることが分かる。

この実施の形態１に係る偏波ダイバーシチアンテナ装置においては、第１の方形導体板１と第２の方形導体板２は、必ずしも同じ大きさである必要はない。センサノードの形状によっては、異なる大きさが便利な場合もある。例えば、第１の方形導体板１あるいは第２の方形導体板２の、第１の側面導体板３側の辺を、＋ｘ方向に伸長させても良い。図５は、第２の方形導体板２の、第１の側面導体板３側の辺を、＋ｘ方向に長さｊだけ伸長させた場合を示している。なお、図１３に示すように、第１の方形導体板１の伸長部１Ａは、長方形とは限らず、台形、半円、半楕円や、三角形、五角形、六角形などの多角形でもよい。また、第２の方形導体板２の伸長部２Ａは、長方形とは限らず、台形、半円、半楕円や、三角形、五角形、六角形などの多角形でもよい。さらに、第１の方形導体板１の伸長部１Ａは、第２の方形導体板２の伸長部２Ａと同じ大きさ、形である必要はない。

以上のように、この実施の形態１によれば、モノポール型アンテナ４の地板と、ショートパッチ型アンテナとを共用することにより、小型な、水平面内で無指向性となる偏波ダイバーシチアンテナ装置を得ることができる。すなわち、２枚の方形導体板（第１の方形導体板１と第２の方形導体板２）を使用し、モノポール型アンテナ４とショートパッチ型アンテナを一体構成することにより、カード型で小型な、水平面内で無指向性となる偏波ダイバーシチアンテナ装置が得られるという効果を有する。

実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る偏波ダイバーシチアンテナ装置について図６から図８まで及び図１４を参照しながら説明する。図６は、この発明の実施の形態２に係る偏波ダイバーシチアンテナ装置の構成を示す斜視図である。図７は、この発明の実施の形態２に係る偏波ダイバーシチアンテナ装置を＋ｚ方向からみた図である。また、図８は、この発明の実施の形態２に係る偏波ダイバーシチアンテナ装置の別の構成を＋ｚ方向からみた図である。

図６において、この実施の形態２に係る偏波ダイバーシチアンテナ装置は、上記の実施の形態１に係る偏波ダイバーシチアンテナ装置において、第１の側面導体板（第３の導体板）３とは反対側となる、第１の方形導体板（第１の導体板）１、第２の方形導体板（第２の導体板）２の長さａの辺同士を、第２の側面導体板（第４の導体板）１０で接続し、また、第１の方形導体板１あるいは第２の方形導体板２にスリットを空けたものである。

本実施の形態２に係る偏波ダイバーシチアンテナ装置においては、図６に示したように、第１の方形導体板１と第２の方形導体板２の両側の長さａの辺同士を、それぞれ第１の側面導体板３、第２の側面導体板１０で接続している。また、第１の方形導体板１あるいは第２の方形導体板２に、幅ｋのスリット１１が空けられている。この幅ｋのスリット１１は、第１の方形導体板１あるいは第２の方形導体板２の長さａの辺に平行に、設置される。図６は、第１の方形導体板１に、長さａの辺に平行にスリット１１が空けられた場合を示しており、スリット１１により、第１の方形導体板１は第１の分割方形導体板１ａと第２の分割方形導体板１ｂに分割されている。さらに、給電ピン６の代わりに、スリット型アンテナの給電ピン１２を、第１の方形導体板１または第２の方形導体板２の長さｂの辺におおむね平行に設置し、給電ピン１２により第１の分割方形導体板１ａと第２の分割方形導体板１ｂとを接続している。

偏波切換ダイバーシチとして用いる場合は、給電点５に給電した場合には給電ピン１２はオープンとし、給電ピン１２に給電した場合には給電点５はオープンとする。

つぎに、この実施の形態２に係る偏波ダイバーシチアンテナ装置の動作について図面を参照しながら説明する。

給電点５に給電した場合には、モノポール型アンテナ４上でｙ方向に電流が流れる。また、ｘ方向の導体板の全長（２ｂ＋２ｈ−ｋ）が０．５波長からずれている時には、モノポール型アンテナ４の地板となる、第１の方形導体板１、第２の方形導体板２、第１の側面導体板３、第２の側面導体板１０上にも、ｙ方向に電流が流れる。したがって、垂直偏波が励振される。このように、モノポール型アンテナ４と、第１の方形導体板１、第２の方形導体板２、第１の側面導体板３、第２の側面導体板１０とが、全体としてダイポールアンテナのように動作するため、水平面内（ｚｘ面内）で無指向性が得られる。

給電ピン１２に給電した場合には、本アンテナからの放射は、スリット１１上に、ｙ軸に平行に配置された等価磁流からの放射と見なすことができる。したがって、水平偏波が水平面に放射される。ここで、スリット１１の幅ｋは波長より十分小さくする。また、第１の方形導体板１、第２の方形導体板２の長さｂが短いほど、水平偏波が水平面内（ｚｘ面内）で無指向性に近くなる。

ここで、スリット１１は、モノポール型アンテナ４から離れている必要がある。スリット１１が、図７に示したように、モノポール型アンテナ４から離れている場合、給電点５に給電した時の給電点５近傍の電流は、電流１３、電流１４のように流れる。電流１３と電流１４は近接しており、かつ逆向きであるので、電流１３と電流１４からの放射は互いに打ち消しあい、電流１３と電流１４の寄与を無視することができる。

一方、スリット１１が、図８に示したように、モノポール型アンテナ４の近傍にある場合、給電点５に給電した時の給電点５近傍の電流は、電流１５、電流１６のように流れる。したがって、給電点５に給電した時に、垂直偏波だけでなく、電流１５により水平偏波が放射されてしまう。すなわち、スリット１１はモノポール型アンテナ４からなるべく離れている方が望ましい。

本実施の形態２においては、給電ピン１２のｙ方向の設置位置については、限定するものではない。ただし、図６に示した偏波ダイバーシチアンテナ装置において、給電ピン１２に給電した場合には、給電ピン１２がスリット１１の長さａの辺の垂直２等分線上にある時に、最も垂直偏波（交差偏波）を抑制できる。給電ピン１２の設置位置を、スリット１１の長さａの辺の垂直２等分線から±ｙ方向にずらすと、垂直偏波レベル（交差偏波レベル）が大きくなる。

また、図６では、スリット１１により、第１の方形導体板１が第１の分割方形導体板１ａと第２の分割方形導体板１ｂに分割されているが、スリット１１の両端部において、第１の分割方形導体板１ａと第２の分割方形導体板１ｂとを導体で接続しても良い。

さらに、本実施の形態２においては、スリット１１が長方形の場合を説明したが、スリット１１の形状としては、ドッグボーン形、楕円形等、さまざまな形状が考えられるので、スリットの形状を一意に限定するものではない。なお、図１４に示すように、第１の分割方形導体板１ａの伸長部１ａＢは、長方形とは限らず、台形、半円、半楕円や、三角形、五角形、六角形などの多角形でもよい。また、第２の分割方形導体板１ｂの伸長部１ｂＡは、長方形とは限らず、台形、半円、半楕円や、三角形、五角形、六角形などの多角形でもよい。第２の方形導体板２の伸長部２Ｂは、長方形とは限らず、台形、半円、半楕円や、三角形、五角形、六角形などの多角形でもよい。また、第２の方形導体板２の伸長部２Ａは、長方形とは限らず、台形、半円、半楕円や、三角形、五角形、六角形などの多角形でもよい。さらに、第１の分割方形導体板１ａの伸長部１ａＢ、第２の分割方形導体板１ｂの伸長部１ｂＡ、第２の方形導体板２の伸長部２Ｂ、第２の方形導体板２の伸長部２Ａは、他の伸長部と同じ大きさ、形である必要はない。

以上のように、この実施の形態２によれば、モノポール型アンテナ４の地板と、スリット型アンテナとを共用することにより、小型な、水平面内で無指向性となる偏波ダイバーシチアンテナ装置を得ることができる。すなわち、２枚の方形導体板（第１の方形導体板１と第２の方形導体板２）を使用し、モノポール型アンテナ４とスリット型アンテナを一体構成することにより、カード型で小型な、水平面内で無指向性となる偏波ダイバーシチアンテナ装置が得られるという効果を有する。

実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係る偏波ダイバーシチアンテナ装置について図９及び図１０までを参照しながら説明する。図９は、この発明の実施の形態３に係る偏波ダイバーシチアンテナ装置の構成を示す斜視図である。図１０は、この発明の実施の形態３に係る偏波ダイバーシチアンテナ装置を−ｙ方向からみた図である。

図９において、この実施の形態３に係る偏波ダイバーシチアンテナ装置は、上記の図３で示した偏波ダイバーシチアンテナ装置において、第１の方形導体板１を第１の基板の方形グランド部１９、第２の方形導体板２を第２の基板の方形グランド部２０とした場合である。

図９及び図１０に示したように、本実施の形態３に係る偏波ダイバーシチアンテナ装置においては、第１の基板１７と第２の基板１８が設置されている。第１の基板１７、第２の基板１８は、単層あるいは多層の基板である。ここで、第１の基板１７、第２の基板１８の表面と裏面には、無線ＩＣ、マイクロコンピュータ、コンデンサ、インダクタなどの電子部品が設置されることも考えられる。この際、第１の基板１７、第２の基板１８には、銅箔配線により回路が構成され、ＲＦ部、通信制御部、電源制御部、センサ部、グランド部などがあることが考えられる。さらに、第１の基板１７と第２の基板１８の間に、両基板の回路、グランド部を接続するコネクタが設置されることも考えられる。また、第１の基板１７の各層のグランド部は多数のスルーホールにより互いに接続され、第２の基板１８の各層のグランド部も多数のスルーホールにより互いに接続されている。この実施の形態３に係る偏波ダイバーシチアンテナ装置は、上述したように、上記の実施の形態１で示した偏波ダイバーシチアンテナ装置において、第１の方形導体板１を第１の基板の方形グランド部１９、第２の方形導体板２を第２の基板の方形グランド部２０とした場合を例示したものである。なお、ショートパッチ型アンテナの給電ピン６は、上記の実施の形態１と同様に、第２の側面導体板１０を介して、あるいは第２の側面導体板１０を介さずに直接、第１の基板の方形グランド部１９及び第２の基板の方形グランド部２０を接続する。

モノポール型アンテナ４は、第１の基板１７あるいは第２の基板１８の表面あるいは裏面に設置される。第１の基板１７の表面を＋ｚ方向側の面、裏面を−ｚ方向側の面とすると、図９は、モノポール型アンテナ４を第１の基板１７の裏面に設置した場合を示している。この時、給電点５も、第１の基板１７の裏面に設置されている。

なお、本実施の形態３では、２つの基板（第１の基板１７と第２の基板１８）により偏波ダイバーシチアンテナ装置を構成する場合について説明したが、少なくとも一方が基板であれば良く、１つの基板と１つの方形導体板により偏波ダイバーシチアンテナ装置を構成しても良い。すなわち、上記の実施の形態１で示した偏波ダイバーシチアンテナ装置において、第１の方形導体板１と第２の方形導体板２のうち、一方を基板の方形グランド部とし、他方を板金などの導体板で構成しても良い。

以上のように、この実施の形態３によれば、モノポール型アンテナ４とショートパッチ型アンテナを２枚の基板と一体化することにより、小型な、水平面内で無指向性となる偏波ダイバーシチアンテナ装置が得られるという効果を有する。

実施の形態４．
この発明の実施の形態４に係る偏波ダイバーシチアンテナ装置について図１１及び図１２までを参照しながら説明する。図１１は、この発明の実施の形態４に係る偏波ダイバーシチアンテナ装置の構成を示す斜視図である。図１２は、この発明の実施の形態４に係る偏波ダイバーシチアンテナ装置を−ｙ方向からみた図である。

図１１において、この実施の形態４に係る偏波ダイバーシチアンテナ装置は、上記の図６で示した偏波ダイバーシチアンテナ装置において、第１の方形導体板１を第１の基板の方形グランド部１９、第２の方形導体板２を第２の基板の方形グランド部２０としたものである。

図１１及び図１２に示したように、本実施の形態４に係る偏波ダイバーシチアンテナ装置においては、第１の基板１７と第２の基板１８が設置されている。第１の基板１７、第２の基板１８は、単層あるいは多層の基板である。ここで、第１の基板１７、第２の基板１８の表面と裏面には、無線ＩＣ，マイクロコンピュータ、コンデンサ、インダクタなどの電子部品が設置されることも考えられる。この際、第１の基板１７、第２の基板１８には、銅箔配線により回路が構成され、ＲＦ部、通信制御部、電源制御部、センサ部、グランド部などがあることが考えられる。さらに、第１の基板１７と第２の基板１８の間に、両基板の回路、グランド部を接続するコネクタが設置されることも考えられる。また、第１の基板１７の各層のグランド部は多数のスルーホールにより互いに接続され、第２の基板１８の各層のグランド部も多数のスルーホールにより互いに接続されている。この実施の形態４に係る偏波ダイバーシチアンテナ装置は、上述したように、上記の実施の形態２で示した偏波ダイバーシチアンテナ装置において、第１の方形導体板１を第１の基板の方形グランド部１９、第２の方形導体板２を第２の基板の方形グランド部２０とした場合を例示したものである。

モノポール型アンテナ４は、第１の基板１７あるいは第２の基板１８の表面あるいは裏面に設置される。第１の基板１７の表面を＋ｚ方向側の面、裏面を−ｚ方向側の面とすると、図１１は、モノポール型アンテナ４を第１の基板１７の表面に設置した場合を示している。この時、給電点５も、第１の基板１７の表面に設置されている。

また、この実施の形態４に係る偏波ダイバーシチアンテナ装置は、上記の実施の形態２で示した偏波ダイバーシチアンテナ装置において、第１の分割方形導体板１ａを第１の分割方形グランド部１９ａ、第２の分割方形導体板１ｂを第２の分割方形グランド部１９ｂとした場合を例示したものである。図１１では、給電ピン１２を第１の基板１７の表面に設置した場合を示している。

なお、本実施の形態４では、２つの基板（第１の基板１７と第２の基板１８）により偏波ダイバーシチアンテナ装置を構成する場合について説明したが、少なくとも一方が基板であれば良く、１つの基板と１つの方形導体板により偏波ダイバーシチアンテナ装置を構成しても良い。すなわち、上記の実施の形態２で示した偏波ダイバーシチアンテナ装置において、第１の方形導体板１と第２の方形導体板２のうち、一方を基板の方形グランド部とし、他方を板金などの導体板で構成しても良い。

以上のように、この実施の形態４によれば、モノポール型アンテナ４とスリット型アンテナを２枚の基板と一体化することにより、小型な、水平面内で無指向性となる偏波ダイバーシチアンテナ装置が得られるという効果を有する。

この発明の実施の形態１に係る偏波ダイバーシチアンテナ装置の構成を示す斜視図である。 図１の偏波ダイバーシチアンテナ装置において、ショートパッチ型アンテナを励振した場合の等価磁流を示す図である。 図１の偏波ダイバーシチアンテナ装置に、第２の側面導体板を追加した構成を示す斜視図である。 図３の偏波ダイバーシチアンテナ装置における、水平面（ｚｘ面）の放射パターン計算結果を示す図である。 図３の偏波ダイバーシチアンテナ装置において、第２の方形導体板を＋ｘ方向に伸長させた構成を示す斜視図である。 この発明の実施の形態２に係る偏波ダイバーシチアンテナ装置の構成を示す斜視図である。 この発明の実施の形態２に係る偏波ダイバーシチアンテナ装置を＋ｚ方向からみた図である。 この発明の実施の形態２に係る偏波ダイバーシチアンテナ装置の別の構成を＋ｚ方向からみた図である。 この発明の実施の形態３に係る偏波ダイバーシチアンテナ装置の構成を示す斜視図である。 この発明の実施の形態３に係る偏波ダイバーシチアンテナ装置を−ｙ方向からみた図である。 この発明の実施の形態４に係る偏波ダイバーシチアンテナ装置の構成を示す斜視図である。 この発明の実施の形態４に係る偏波ダイバーシチアンテナ装置を−ｙ方向からみた図である。 この発明の実施の形態１に係る偏波ダイバーシチアンテナ装置の別の構成を示す斜視図である。 この発明の実施の形態２に係る偏波ダイバーシチアンテナ装置の別の構成を示す斜視図である。

符号の説明

１ 第１の方形導体板、１ａ 第１の分割方形導体板、１ｂ 第２の分割方形導体板、２ 第２の方形導体板、３ 第１の側面導体板、４ モノポール型アンテナ、５ 給電点、６ 給電ピン、１０ 第２の側面導体板、１１ スリット、１２ 給電ピン、１７ 第１の基板、１８ 第２の基板、１９ 第１の基板の方形グランド部、１９ａ 第１の分割方形グランド部、１９ｂ 第２の分割方形グランド部、２０ 第２の基板の方形グランド部。

Claims (18)

1. 第１の導体板と、
   前記第１の導体板に対して平行に設置された第２の導体板と、
   前記第１の導体板及び前記第２の導体板を接続する第３の導体板と、
   前記第１の導体板又は前記第２の導体板に給電点により接続されているモノポール型アンテナと、
   前記第１の導体板及び前記第２の導体板を接続するショートパッチ型アンテナの給電ピンと
   を備えたことを特徴とする偏波ダイバーシチアンテナ装置。
2. 第１の導体板と、
   前記第１の導体板に対して平行に設置された第２の導体板と、
   前記第１の導体板及び前記第２の導体板を接続する第３の導体板と、
   前記第１の導体板及び前記第２の導体板を接続する第４の導体板と、
   前記第１の導体板又は前記第２の導体板に給電点により接続されているモノポール型アンテナと、
   前記第１の導体板又は前記第２の導体板にスリットが空けられ、前記スリットにより前記第１の導体板又は前記第２の導体板が第１の分割導体板及び第２の分割導体板に分割され、前記第１の分割導体板及び前記第２の分割導体板を接続するスリット型アンテナの給電ピンと
   を備えたことを特徴とする偏波ダイバーシチアンテナ装置。
3. 前記第１の導体板、前記第２の導体板の少なくとも一方が基板のグランド部である
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の偏波ダイバーシチアンテナ装置。
4. 長さａ、ｂの辺を持つ第１の方形導体板と、
   前記第１の方形導体板に対して間隔ｈで平行に設置され、長さａ、ｂの辺を持つ第２の方形導体板と、
   前記第１の方形導体板の長さａの一方の辺及び前記第２の方形導体板の長さａの一方の辺を接続する第１の側面導体板と、
   前記第１の方形導体板の長さｂの一方の辺又は前記第２の方形導体板の長さｂの一方の辺に給電点により接続されているモノポール型アンテナと、
   前記第１の方形導体板及び前記第２の方形導体板を接続するショートパッチ型アンテナの給電ピンと
   を備えたことを特徴とする偏波ダイバーシチアンテナ装置。
5. 導体板の全長（２ｂ＋ｈ）が約半波長からずれている
   ことを特徴とする請求項４記載の偏波ダイバーシチアンテナ装置。
6. 前記間隔ｈより短い幅ｉを有し、前記第１の側面導体板の反対側となる、前記第２の方形導体板の長さａの他方の辺に接続されている第２の側面導体板をさらに備え、
   前記給電ピンは、前記第２の側面導体板を介して、あるいは前記第２の側面導体板を介さずに、前記第１の方形導体板及び前記第２の方形導体板を接続する
   ことを特徴とする請求項４記載の偏波ダイバーシチアンテナ装置。
7. 導体板の全長（２ｂ＋ｈ＋ｉ）が約半波長からずれている
   ことを特徴とする請求項６記載の偏波ダイバーシチアンテナ装置。
8. 前記第２の方形導体板の長さａの一方の辺が、長さｂの辺の方向の第１の側面導体板側に長さｊだけ伸張している
   ことを特徴とする請求項４から請求項７までのいずれかに記載の偏波ダイバーシチアンテナ装置。
9. 長さａ、ｂの辺を持つ第１の方形導体板と、
   前記第１の方形導体板に対して間隔ｈで平行に設置され、長さａ、ｂの辺を持つ第２の方形導体板と、
   前記第１の方形導体板の長さａの一方の辺及び前記第２の方形導体板の長さａの一方の辺を接続する第１の側面導体板と、
   前記第１の方形導体板の長さａの他方の辺及び前記第２の方形導体板の長さａの他方の辺を接続する第２の側面導体板と、
   前記第１の方形導体板の長さｂの一方の辺又は前記第２の方形導体板の長さｂの一方の辺に給電点により接続されているモノポール型アンテナと、
   前記第１の方形導体板又は前記第２の方形導体板の長さａの辺に平行に幅ｋのスリットが空けられ、前記スリットにより前記第１の方形導体板又は前記第２の方形導体板が第１の分割方形導体板及び第２の分割方形導体板に分割され、前記第１の分割方形導体板及び前記第２の分割方形導体板を接続するスリット型アンテナの給電ピンと
   を備えたことを特徴とする偏波ダイバーシチアンテナ装置。
10. 導体板の全長（２ｂ＋２ｈ−ｋ）が約半波長からずれている
    ことを特徴とする請求項９記載の偏波ダイバーシチアンテナ装置。
11. 前記スリットは、前記モノポール型アンテナの位置から最遠方の位置に設置されている
    ことを特徴とする請求項９又は１０記載の偏波ダイバーシチアンテナ装置。
12. 前記第１の方形導体板及び前記第２の方形導体板の長さａは、約半波長以下であり、
    前記第１の方形導体板及び前記第２の方形導体板の長さｂは、前記長さａより短い
    ことを特徴とする請求項４から請求項１１までのいずれかに記載の偏波ダイバーシチアンテナ装置。
13. 長さａ、ｂの辺を持つ第１の基板の方形グランド部と、
    前記第１の基板に対して間隔ｈで平行に設置され、長さａ、ｂの辺を持つ第２の基板の方形グランド部と、
    前記第１の基板の方形グランド部の長さａの一方の辺及び前記第２の基板の方形グランド部の長さａの一方の辺を接続する第１の側面導体板と、
    前記間隔ｈより短い幅ｉを有し、前記第１の側面導体板の反対側となる、前記第２の基板の方形グランド部の長さａの他方の辺に接続されている第２の側面導体板と、
    前記第１の基板の方形グランド部の長さｂの一方の辺又は前記第２の基板の方形グランド部の長さｂの一方の辺に給電点により接続されているモノポール型アンテナと、
    前記第２の側面導体板を介して、あるいは前記第２の側面導体板を介さずに、前記第１の基板の方形グランド部及び前記第２の基板の方形グランド部を接続するショートパッチ型アンテナの給電ピンと
    を備えたことを特徴とする偏波ダイバーシチアンテナ装置。
14. 導体板の全長（２ｂ＋ｈ＋ｉ）が約半波長からずれている
    ことを特徴とする請求項１３記載の偏波ダイバーシチアンテナ装置。
15. 長さａ、ｂの辺を持つ第１の基板の方形グランド部と、
    前記第１の基板の方形グランド部に対して間隔ｈで平行に設置され、長さａ、ｂの辺を持つ第２の基板の方形グランド部と、
    前記第１の基板の方形グランド部の長さａの一方の辺及び前記第２の基板の方形グランド部の長さａの一方の辺を接続する第１の側面導体板と、
    前記第１の基板の方形グランド部の長さａの他方の辺及び前記第２の基板の方形グランド部の長さａの他方の辺を接続する第２の側面導体板と、
    前記第１の基板の方形グランド部の長さｂの一方の辺又は前記第２の基板の方形グランド部の長さｂの一方の辺に給電点により接続されているモノポール型アンテナと、
    前記第１の基板の方形グランド部又は前記第２の基板の方形グランド部の長さａの辺に平行に幅ｋのスリットが空けられ、前記スリットにより前記第１の基板の方形グランド部又は前記第２の基板の方形グランド部が第１の分割方形グランド部及び第２の分割方形グランド部に分割され、前記第１の分割方形グランド部及び前記第２の分割方形グランド部を接続するスリット型アンテナの給電ピンと
    を備えたことを特徴とする偏波ダイバーシチアンテナ装置。
16. 導体板の全長（２ｂ＋２ｈ−ｋ）が約半波長からずれている
    ことを特徴とする請求項１５記載の偏波ダイバーシチアンテナ装置。
17. 前記スリットは、前記モノポール型アンテナの位置から最遠方の位置に設置されている
    ことを特徴とする請求項１５又は１６記載の偏波ダイバーシチアンテナ装置。
18. 前記第１の基板の方形グランド部及び前記第２の基板の方形グランド部の長さａは、約半波長以下であり、
    前記第１の基板の方形グランド部及び前記第２の基板の方形グランド部の長さｂは、前記長さａより短い
    ことを特徴とする請求項１３から請求項１７までのいずれかに記載の偏波ダイバーシチアンテナ装置。

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