JP2010068425A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】涙滴形状のアンテナ部を用いつつ、指向方向を選択することのできるアンテナ装置を提供することを課題とする。
【解決手段】
アンテナ装置は、外部電源から給電される涙滴形状のアンテナ部と、前記アンテナ部と容量結合されるグランド部とを含み、前記アンテナ部の表面の一部に非導電領域を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＵＷＢ（Ultra Wide Band）通信用のアンテナ装置に関する。

ＵＷＢ通信は、利用する周波数帯域がＧＨｚを超えるため、超高速通信が可能である。このＵＷＢ通信は、２００６年８月に総務省により利用が認可されており、超高速通信を必要とする携帯型電子機器や高精度測位システムへの応用が期待されている。このような周波数帯域に対応した涙滴形状の超広帯域アンテナが開発されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−１２９２０９号公報

ところで、涙滴形状のアンテナ部を有するアンテナ装置は、アンテナ部の形状が平面視で均等であるため、指向性も３６０度にわたって均等である。

しかしながら、アンテナ装置の用途や設置場所によっては、通信相手の機器の方向が決まっている場合や、ある特定の方向においては、通信を行わない方が良い場合もある。このような場合に、従来の涙滴形状のアンテナ部を有するアンテナ装置を用いてしまうと、指向性が３６０°にわたって均等であるため、不要な方向の通信によってノイズを拾う可能性や、通信とは関係のない機器にノイズ等の悪影響を与える可能性があった。

涙滴形状のアンテナ部を有するアンテナ装置は、ＵＷＢ通信が可能で、３６０°にわたる均等な指向性を有することが特徴であるが、指向方向を選択することができれば、さらに用途が広がる可能性がある。

そこで、本発明は、涙滴形状のアンテナ部を用いつつ、指向方向を選択することのできるアンテナ装置を提供することを目的とする。

本発明の一局面のアンテナ装置は、外部電源から給電される涙滴形状のアンテナ部と、前記アンテナ部と容量結合されるグランド部とを含み、前記アンテナ部の表面の一部に非導電領域を有する。

また、前記アンテナ部は、樹脂製の涙滴形状の部材の表面の一部に金属メッキを施したアンテナ部であり、前記非導電領域は、前記金属メッキの施されていない領域であってもよい。

また、前記非導電領域は、前記アンテナ部の涙滴形状の中心軸を含み、互いに角度をなして交わる２つの平面で囲まれる領域として規定されてもよい。

また、前記非導電領域を複数有してもよい。

本発明によれば、涙滴形状のアンテナ部を用いつつ、指向方向を選択することのできるアンテナ装置を提供できるという特有の効果が得られる。

以下、本発明のアンテナ装置を適用した実施の形態について説明する。

［実施の形態１］
図１は、実施の形態１のアンテナ装置の構成を示す斜視図である。

図１に示すように、アンテナ装置１０は、涙滴形状のアンテナ部１１、及び円板状のグランド部１２を含む。

アンテナ部１１は、モールド成形された樹脂製の涙滴形状の部材に金属メッキを施したアンテナ部である。金属メッキは、アンテナ部１１の表面の一部を除いた領域に施される。この領域については後述する。なお、樹脂材料としては、例えば、ＡＢＳ、ＰＣ（ポリカーボネート樹脂）、ＰＳ（ポリスチレン樹脂）等を用いることができる。

この涙滴形状は、半径の等しい半球体と円錐体を連続的に組み合わせた形状であるが、必ずしも半球体は厳密に球体の半分でなくてもよい。また、円錐体の代わりに側面視において母線を曲線にした立体を用いてもよい。

アンテナ部１１は、ヌル点となる頂部１１Ａ（半球体の頂部）と、円錐体の頂部に配設される給電部１１Ｂを有する。給電部１１Ｂは、外部電源から給電を受ける部分であり、例えば、同軸ケーブルの芯線を接続することのできる端子が接続されていればよい。

アンテナ部１１の表面には、金属メッキの施されていない領域である非導電部１１Ｃが設けられる。この非導電部１１Ｃは、アンテナ部１１の表面のうち、頂点１１Ａと給電部１１Ｂとを結ぶ涙滴形状の中心軸ｌを含み、角度θをなして交わる２つの平面Ｓ１、Ｓ２で囲まれる領域で規定され、金属メッキが施されずに、モールド成形された樹脂製の涙滴形状の表面の一部が剥き出しになっている部分である。

なお、非導電部１１Ｃは、涙滴形状のアンテナ部１１に金属メッキを施す際に、マスク等で覆うことによって作製される。

このアンテナ部１１は、グランド部１２に固定された状態で、グランド部１２の表面からの高さが無線信号の周波数の１／４波長分になるように構成される。例えば、使用周波数が３ＧＨｚの場合は、約２５ｃｍになるように設定される。

グランド部１２は、アンテナ装置１０の給電部１１Ｂに電力供給を行うための同軸ケーブル１４を通すための開口部１２Ａを有し、この開口部１２Ａの近傍で同軸ケーブル１４のシールド線に接続されることによって接地電位に保持される。

なお、ここでは、グランド部１２が円板状のものを示すが、グランド部１２の形状は円板状に限られず、平面視で任意の形状の板状体であってよく、また、厚さも薄いものには限られない。

同軸ケーブル１４は、特性インピーダンスが５０Ωのシールド型のものであればよい。

なお、アンテナ部１１は、グランド部１２と絶縁された状態でグランド部１２に接着される。

図２は、実施の形態１のアンテナ装置の非導電部と指向性の関係を示す特性図であり、（ａ）はアンテナ部の非導電部１１Ｃの位置を示す平面図、（ｂ）は指向性を示す特性図である。

図２（ａ）に示すように、非導電部１１Ｃが形成される領域は、平面視においてθ度の範囲にわたる領域である。この角度θは、上述した頂点１１Ａと給電部１１Ｂとを結ぶ涙滴形状の中心軸を含んで交わる２つの平面がなす角度である。すなわち、アンテナ部１１は、平面視において、３６０度のうちのθ度については、金属メッキが施されておらず、このθ度の範囲内では、電波は放射されない。

図２（ｂ）に示すように、アンテナ部１１の非導電部１１Ｃが形成されている範囲では、指向性が低下することが分かる。これは、非導電部１１Ｃを有さず、涙滴形状の全面に金属メッキが施されたアンテナ部では３６０度にわたって均等な指向性が得られることと対照的である。

このように、実施の形態１のアンテナ装置１０では、アンテナ部１１に非導電部１１Ｃを形成することにより、指向方向を選択することができる。また、非導電部１１Ｃが形成されている領域以外の範囲では、涙滴形状のアンテナ部１１による良好な指向性が得られる。

このような涙滴形状のアンテナ装置１０を含むアンテナ装置１００では、約３ＧＨｚから約２０ＧＨｚの広帯域において、ＶＳＷＲ値が約２．０〜３．０程度の良好な値が得られ、ＵＷＢ通信に好適である。

以上、実施の形態１のアンテナ装置１０によれば、アンテナ部１１に非導電部１１Ｃを形成することにより、指向方向を選択することができるので、非導電部１１Ｃが向いている方向にノイズ源等が存在していても、ノイズの影響等が低減され、非導電部１１Ｃ以外の範囲で良好なＵＷＢ通信を行うことができる。

また、例えば、アンテナ装置１０を壁際に設置する場合には、壁側には電波を放射しなくてもよい。このため、非導電部１１Ｃを壁に向けてアンテナ装置１０を設置すれば、壁との間における反射波が抑制されて、アンテナ装置１０としての感度を向上させることができる。

このように、実施の形態１のアンテナ装置１０は、電波を放射する必要のない方向がある場合においても、壁以外の方向において良好なＵＷＢ通信を実現することができる。

なお、以上では、非導電部１１Ｃが一つである形態について説明したが、非導電部１１Ｃは複数あってもよい。例えば、図２（ａ）に示す非導電部１１Ｃとは平面視で１８０度異なる方向にもう一つの非導電部を設ければ、この非導電部の向く方向にも電波は放射されなくなり、３６０度のうちの２つの方向に、通信を行わない領域を設けることができる。

また、以上では、非導電部１１Ｃの形状が頂点１１Ａと給電部１１Ｂとを結ぶ涙滴形状の中心軸を含み、互いに角度をなして交わる２つの平面で囲まれる領域で表される形態について説明したが、非導電部１１Ｃの形状は、このような形状に限定されるものではなく、任意の形状であってよい。

また、アンテナ部１１の製造方法は、モールド成形に限られず、他の製造方法であってもよい。

［実施の形態２］
図３は、実施の形態２のアンテナ装置の構成を示す図である。実施の形態２のアンテナ装置２０は、アンテナ部１１が非導電部１１Ｃに加えて、非導電部１１Ｄを有する点が実施の形態１と異なる。すなわち、実施の形態２のアンテナ装置２０は、２つの非導電部１１Ｃ、１１Ｄを有する。

図４は、実施の形態２のアンテナ装置の非導電部と指向性の関係を示す特性図であり、（ａ）はアンテナ部の非導電部１１Ｃ、１１Ｄの位置を示す平面図、（ｂ）は指向性を示す特性図である。

図４（ａ）に示すように、非導電部１１Ｄは、平面視で非導電部１１Ｃとは涙滴形状の中心軸ｌに対して１８０度回転した位置に形成される。

非導電部１１Ｄが形成される領域は、非導電部１１Ｃと同様に、平面視においてθ度の範囲にわたる領域である。

実施の形態２のアンテナ装置２０では、平面視において、３６０度のうちの２箇所の角度θの領域については、金属メッキが施されておらず、この範囲内では、電波は放射されない。

図４（ｂ）に示すように、アンテナ部１１の非導電部１１Ｃ、１１Ｄが形成されている範囲では、指向性が低下することが分かる。これは、非導電部１１Ｃ、１１Ｄを有さず、涙滴形状の全面に金属メッキが施されたアンテナ部では３６０度にわたって均等な指向性が得られることと対照的である。

このように、実施の形態２のアンテナ装置２０では、アンテナ部１１に非導電部１１Ｃ、１１Ｄを形成することにより、指向方向を選択することができる。また、非導電部１１Ｃ、１１Ｄが形成されている領域以外の範囲では、涙滴形状のアンテナ部１１による良好な指向性が得られる。

実施の形態２のアンテナ装置２０によれば、アンテナ部１１に非導電部１１Ｃ、１１Ｄを形成することにより、指向方向を選択することができるので、非導電部１１Ｃ、１１Ｄが向いている方向にノイズ源等が存在していても、ノイズの影響等が低減され、非導電部１１Ｃ、１１Ｄ以外の範囲で良好なＵＷＢ通信を行うことができる。

また、非導電部１１Ｃ、１１Ｄが向いている方向に壁等の電波を放射する必要のない物が存在する場合においても、非導電部１１Ｃ、１１Ｄ以外の範囲で良好なＵＷＢ通信を行うことができる。

なお、以上では、非導電部１１Ｃ、１１Ｄが平面視で涙滴形状の中心軸ｌに対して１８０度異なる位置に配置される形態について説明したが、非導電部１１Ｃ、１１Ｄの位置関係は、アンテナ装置２０を設置する環境等に応じて、任意の位置関係に設定することが可能である。

［実施の形態３］
図５は、実施の形態３のアンテナ装置の構成を示す図である。実施の形態３のアンテナ装置３０は、アンテナ部１１の非導電部１１Ｃが、涙滴形状のうちの半球体部分の表面全体に形成されており、金属メッキは、涙滴形状の下側にある円錐体部分の表面１１Ｅに形成されている。

実施の形態３のアンテナ装置３０では、指向性は、３６０度で均等なものが得られるが、アンテナ部１１の上方には電波が放射されず、主に下方に電波が放射される。

このため、指向方向が下方に選択されることになる。

実施の形態３のアンテナ装置３０によれば、アンテナ部１１に非導電部１１Ｃを形成することにより、指向方向を選択することができるので、非導電部１１Ｃが向いている方向にノイズ源等が存在していても、ノイズの影響等が低減され、非導電部１１Ｃ以外の範囲で良好なＵＷＢ通信を行うことができる。

また、非導電部１１Ｃが向いている方向に壁等の電波を放射する必要のない物が存在する場合においても、非導電部１１Ｃ以外の範囲で良好なＵＷＢ通信を行うことができる。

以上、本発明の例示的な実施の形態のアンテナ装置について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。

実施の形態１のアンテナ装置の構成を示す斜視図である。 実施の形態１のアンテナ装置の非導電部と指向性の関係を示す特性図であり、（ａ）はアンテナ部の非導電部１１Ｃの位置を示す平面図、（ｂ）は指向性を示す特性図である。 実施の形態２のアンテナ装置の構成を示す図である。 実施の形態２のアンテナ装置の非導電部と指向性の関係を示す特性図であり、（ａ）はアンテナ部の非導電部１１Ｃ、１１Ｄの位置を示す平面図、（ｂ）は指向性を示す特性図である。 実施の形態３のアンテナ装置の構成を示す図である。

符号の説明

１０、２０、３０ アンテナ装置
１１ アンテナ部
１１Ａ 頂点
１１Ｂ 給電部
１１Ｃ、１１Ｄ、非導電部
１１Ｅ 円錐体部分の表面
１２ グランド部
１４ 同軸ケーブル

Claims (4)

1. 外部電源から給電される涙滴形状のアンテナ部と、
   前記アンテナ部と容量結合されるグランド部と
   を含み、
   前記アンテナ部の表面の一部に非導電領域を有する、アンテナ装置。
2. 前記アンテナ部は、樹脂製の涙滴形状の部材の表面の一部に金属メッキを施したアンテナ部であり、
   前記非導電領域は、前記金属メッキの施されていない領域である、請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記非導電領域は、前記アンテナ部の涙滴形状の中心軸を含み、互いに角度をなして交わる２つの平面で囲まれる領域として規定される、請求項１又は２に記載のアンテナ装置。
4. 前記非導電領域を複数有する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のアンテナ装置。

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