JP2010154078A - アンテナ装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】指向性を有している涙滴形素子の構造を有するアンテナ装置を提供する。
【解決手段】円錐形部の底面側と球面部とが接するよう幾何学的に組み合わされた形状の涙滴形素子と、前記涙滴形素子における円錐形部の頂点と対向して配置された地板と、内側導体が前記涙滴形素子における円錐形部の頂点に接続されると共に、外側導体が前記地板に接続される同軸線路を有するアンテナ装置であって、受信電波又は送信電波を反射する導電性を有する反射板を設けたことを特徴とするアンテナ装置を提供することにより上記課題を解決する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、電波を受信又は送信機能を有する装置に用いられるアンテナ装置に関する。
近年、レーダー測位や大伝送容量の通信が可能であることからＵＷＢ（ultra-wide band）を利用した無線通信技術が注目されている。ＵＷＢは、２００２年に米国ＦＣＣ（federal communication commission）により周波数帯域が３．１〜１０．６ＧＨｚでの使用が認可された。
ＵＷＢは、パルス信号を広い帯域の周波数で発信して通信を行う。このため、ＵＷＢに用いられるアンテナには広帯域で受信が可能な構造が求められている。
特許文献１及び非特許文献１には、少なくともＦＣＣで認可された３．１〜１０．６ＧＨｚの周波数帯域での使用を目的としたアンテナとして、地板と給電体から構成されたアンテナが開示されている。
図１は従来のアンテナの一例の構成図、図２は従来のアンテナ装置の一例のブロック構成図を示す。
図１（ａ）に示すアンテナ１０は地板１１上に、円錐を反転させた形状の給電体１２を配置した構成のものである。
なお、給電体１２を構成する円錐は、その側面が地板１１の表面に対して角度θとなるように設定されている。この角度θによって所望の特性が得られる。
図１（ｂ）に示すアンテナ２０は地板１１上に、円錐体２２ａとそれに内接する球体２２ｂとから構成される涙滴状の給電体２２を配置した構成である。
このとき、アンテナ１０、２０の給電体１２は、図２に示すようにフィルタ３１に接続されている。フィルタ３１は、給電体１２で受信した電波のうち、所望の周波数帯域の成分を抽出する。フィルタ３１で抽出された成分は、送受信ユニット３２に供給される。送受信ユニット３２は、受信電波の前処理或いは後処理となる信号処理を行う。
特開２００４−１２９２０９号公報 ２００３年 電子情報通信学会 B-1-133 FCC認可UWB周波数帯の水平面内無指向性・低VSWRアンテナ、谷口琢也・小林岳彦（東京電機大）（３月22日発表 B201教室）
しかしながら、涙滴状の給電体が地板に接続された構造のアンテナ装置は指向性を有していないため、全方位からくる電波を受信し、また、全方位に向けて電波を送信する。
このため、受信の対象となる電波以外のノイズとなる電波も受信してしまい、受信信号に含まれるノイズ成分が高くなってしまうという問題点を有していた。
また、指向性を有していないため、受信対象となる電波の選択性も低くなるという傾向にあった。
本発明は上記点に鑑みてなされたものであり、指向性を持たせることにより、特定方向の電波のみの受信等を可能とし、また、感度を向上させた構成の涙滴形素子を有するアンテナ装置を提供することを目的とするものである。
本発明は、円錐形部の底面側と球面部とが接するよう幾何学的に組み合わされた形状の涙滴形素子と、前記涙滴形素子における円錐形部の頂点と対向して配置された地板と、内側導体が前記涙滴形素子における円錐形部の頂点に接続されると共に、外側導体が前記地板に接続される同軸線路を有するアンテナ装置であって、受信電波又は送信電波を反射する導電性を有する反射板を設けたことを特徴とする。
また、本発明は、前記反射板は、前記地板に対し垂直に設けられていることを特徴とする。
また、本発明は、前記反射板は複数設けられていることを特徴とする。
また、本発明は、円錐形部の底面側と球面部とが接するよう幾何学的に組み合わされた形状の涙滴形素子と、前記涙滴形素子における円錐形部の頂点と対向して配置された地板と、内側導体が前記涙滴形素子における円錐形部の頂点に接続されると共に、外側導体が前記地板に接続される同軸線路を有するアンテナ装置であって、受信電波又は送信電波を反射するために、地板の一部が前記涙滴形素子の存在している側に曲げられていることを特徴とする。
また、本発明は、前記曲げの角度は、直角であることを特徴とする。
本発明によれば、特定方向の電波のみの受信等を可能とし、また、感度を向上させた構成の涙滴形素子を有するアンテナ装置を提供することができる。
次に、本発明を実施するための最良の実施の形態について、以下に説明する。
〔第１の実施の形態〕
第１の実施の形態は、地板上の涙滴形素子の近傍に金属板を設けた構成のアンテナ装置である。
図３に、本実施の形態におけるアンテナ措置の構造を示す。図３（ａ）は、本実施の形態におけるアンテナ装置の斜視図であり、図３（ｂ）は、このアンテナ装置の上面図である。
本実施の形態におけるアンテナ装置の給電体である涙滴形素子１０１は、円錐形部の底面側と球面部とが接するよう幾何学的に組み合わされた形状のものであり、円錐形部の頂点において、地板１０２と接続されている。また、地板１０２上には、涙滴形素子１０１の近傍に反射板１０５が設けられている。地板１０２及び反射板１０５は金属材料により構成されている。
このような構成のアンテナ装置とすることにより、図に示すように電波の指向性を有したものとなる。
次に、図４に基づき、より詳細に本実施の形態における地板となる地板１０２と涙滴形素子１０１について説明する。
涙滴形素子１０１は、円錐形部１０１Ａの底面側と球形部１０１Ｂとが接するよう幾何学的に組み合わされており、円錐形部１０１Ａの半頂角Ψは所定の角度で形成されている。
また、円錐形部１０１Ａの頂点において、地板１０２に垂直に涙滴形素子１０１が取付けられている。具体的には、地板１０２に接合部１０４が形成されており、また、円錐形部１０１Ａの頂点にこれに対応する部分が形成されており、これらを接合することにより取付けが行われる。
涙滴形素子１０１及び地板１０２は、それぞれ導電性を有するようなアルミニウム等の金属材料により形成されている。
また、本実施の形態におけるアンテナ装置には、同軸ケーブル１０３が設けられている。この同軸ケーブル１０３の外側導体１０３Ｂが地板１０２と電気的に接続されており、内側導体１０３Ａが涙滴形素子１０１と接合部１０４を介し、電気的に接続されている。なお、地板１０２は同軸ケーブル１０３の外側導体１０３Ｂを介し接地されている。
また、反射板１０５は、地板１０２に対し垂直となるように設置されている。反射板１０５は、反射板１０５に向かってくる電波を反射する機能を有している。具体的には、反射板１０５に向かってくる電波を反射し涙滴形素子１０１に入射させる働き等を有している。このため、反射板１０５は導電性を有する材料により形成されている。これにより、涙滴形素子１０１を有するアンテナ装置が受信する電波の強度を高めることができる。また、このような反射板１０５を設けることにより、特定方向からくる電波のみを受信することが可能となる。即ち、アンテナ装置に指向性をもたせることができる。尚、反射板１０５は、地板１０２に対し垂直に設けることにより、受信する電波を遮ることなく、涙滴形素子１０１を有するアンテナ装置が受信する電波の強度を効率よく高めることができる。
また、図５に示すように、反射板を複数設けることにより、本実施の形態における効果をより一層高めることができる。図５（ａ）は、この構成のアンテナ装置の斜視図であり、図５（ｂ）は、このアンテナ装置の上面図である。
涙滴形素子１０１の近傍において、電波の受信方向を遮ることなく、電波を反射し涙滴形素子１０１に集めることができるように、地板上１０２上に反射板１０５ａ、１０５ｂを設置する。複数の反射板を設けることにより、アンテナ装置の指向性をより一層高め、電波の受信強度を高くすることが可能となる。尚、図には反射板が２枚の場合を示しているが、３枚以上であってもよい。
〔第２の実施の形態〕
第２の実施の形態は、地板を折り曲げることにより反射板を形成した構成のアンテナ装置である。
図６に、本実施の形態におけるアンテナ装置の構成示す。図６は、本実施の形態におけるアンテナ装置の側面図である。
本実施の形態では、涙滴形素子２０１が地板２０２本体に取付けられており、涙滴形素子２０１近傍の地板２０２本体の一部を折り曲げて、反射板２０２ａとした構成のものである。
反射板２０２ａは電波を反射する機能を有することが必要であるが、地板２０２本体を構成する材料と同一材料であれば、このような効果を得ることができるのである。
これにより、反射板を別の部材としての設ける必要がなく、製造コストを低減させることができる。
本実施の形態では、反射板２０２ａは、地板２０２本体を折り曲げることにより形成されるが、この際の折り曲げ角度θは直角であることが好ましい。折り曲げ角度θを直角とすることにより、受信する電波を遮ることなく、涙滴形素子１０１を有するアンテナ装置が受信する電波の強度を効率よく高めることができる。
以上、本発明の実施に係る形態について説明したが、上記内容は、発明の内容を限定するものではない。
従来のアンテナ装置の一例の構成図 従来のアンテナ装置の一例のブロック構成図 第１の実施の形態におけるアンテナ装置の構成図 第１の実施の形態におけるアンテナ装置の断面図 第１の実施の形態における別のアンテナ装置の構成図 第２の実施の形態におけるアンテナ装置の構成図
符号の説明
１０１ 涙滴形素子
１０１Ａ 円錐形部
１０１Ｂ 球形部
１０３ 同軸ケーブル
１０３Ａ 内側導体
１０３Ｂ 外側導体
１０４ 接合部
１０５ 反射板

Claims (5)

  1. 円錐形部の底面側と球面部とが接するよう幾何学的に組み合わされた形状の涙滴形素子と、
    前記涙滴形素子における円錐形部の頂点と対向して配置された地板と、
    内側導体が前記涙滴形素子における円錐形部の頂点に接続されると共に、外側導体が前記地板に接続される同軸線路を有するアンテナ装置であって、
    受信電波又は送信電波を反射する導電性を有する反射板を設けたことを特徴とするアンテナ装置。
  2. 前記反射板は、前記地板に対し垂直に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
  3. 前記反射板は複数設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のアンテナ装置。
  4. 円錐形部の底面側と球面部とが接するよう幾何学的に組み合わされた形状の涙滴形素子と、
    前記涙滴形素子における円錐形部の頂点と対向して配置された地板と、
    内側導体が前記涙滴形素子における円錐形部の頂点に接続されると共に、外側導体が前記地板に接続される同軸線路を有するアンテナ装置であって、
    受信電波又は送信電波を反射するために、地板の一部が前記涙滴形素子の存在している側に曲げられていることを特徴とするアンテナ装置。
  5. 前記曲げの角度は、直角であることを特徴とする請求項４に記載のアンテナ装置。
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