JP2010252175A - 広帯域アンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】指向性が改善された広帯域アンテナを提供する。
【解決手段】左右一対の導電性材料から成る楕円形状のアンテナ素子１を線対称に配設し、さらに、線対称として微小間隙をもって相互に近接して一対の導電性材料から成る面状給電用脚片２をアンテナ素子１の相互近接部位５から、外端方向Ｃにしだいに幅寸法が増加する外方拡幅形状突出状に形成し、このアンテナ素子１の外周端縁に、目的波の波長λと同じピッチで複数の短寸スリット１５、１６を切欠形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、広帯域アンテナに関する。

例えば、自動車用のアンテナにあっては、ＡＭ／ＦＭラジオ、ＶＩＣＳ（Vehicle Infomation and Communication System ）、ＧＰＳ、テレビ（ＶＨＦ／ＵＨＦ帯）、ＥＴＣ等の対象周波数の異なる複数のアンテナを、車内又は車外に設置する必要があった。
これ等の各アンテナは、極力コンパクトに配置されることが望ましいが、アンテナ同士を近接させた場合、結合によるアンテナ相互の干渉のため、両者に影響を及ぼし合って、正常にアンテナとして機能しない虞があった。

そこで、各アンテナの干渉を避ける目的で、各アンテナは適切な間隔やレイアウトを考慮する必要があった。あるいは、各アンテナから各機器への引込線が取付くため、異なるアンテナを使用する複数の無線機器が共存する場合、配線の取り回しが煩雑化するという問題があった。
一方、携帯電話や無線ＬＡＮ等の無線通信に於ても、様々な周波数帯が利用され、特に、近年提唱されているＵＷＢ（Ultra Wide Band ）通信では、 3.1〜10.6ＧHzに亘る、非常に幅広い周波数帯域を使用するため、このような幅広い周波数帯域をカバーできる広帯域アンテナが求められていた。

従来、特許文献１では、ＵＷＢアンテナとして、２枚の菱形や正方形や長方形等の角張った面状アンテナ素子の一角部を相互に接近させて、対称に配設して、上記一角部を給電点となるようにリード線等を接続し、このリード線の他端を電子回路部へ接続していた。

特開２００５−２７７５０１号公報

しかしながら、従来の上記特許文献１のＵＷＢアンテナでは、一般にアンテナとして求められる−10dB以下の反射減衰量（電圧定在波比 2.0以下に相当する）という性能が得られる周波数帯域が、広くないことが実験の結果判明した。
即ち、図13に示すように２枚の正方形の薄い金属板から成るアンテナ素子30, 30を一直線31に関して対称に配設し、かつ、アンテナ素子30, 30の一角部32, 32を相互に接近させ、しかも、帯板状脚片33, 33を、上記一直線31に沿っての微小間隙Ｋを形成するように、一角部32, 32から平行に延設する。この脚片33の外端33ａに、リード線35を接続する。つまり、この外端33ａを給電点Ｑとする。36は電子回路部を示す。

図13（Ａ）の各アンテナ素子30は一辺が25mmの正方形（25mm角という）で、全長Ｗ₀ が75mmであり、図13（Ｂ）の各アンテナ素子30は一辺が50mmの正方形（50mm角という）である。図14は、この図13（Ａ）と（Ｂ）の２個のアンテナ40Ａ，40Ｂを３mm厚のガラス板に張設して測定した反射減衰量の実測結果を示すグラフ図である。横幅に周波数（ＧHz）を、縦軸に反射減衰量（dB）を示す。このグラフ図から、−10dB以下の反射減衰量が得られる各々の周波数帯域Ｆ_A ，Ｆ_B は狭小であって、実用性を欠くことが判明した。

そこで、本発明は、従来の図14に示した反射減衰量よりも、十分に広い周波数帯域に於て、アンテナとして十分な実用的な反射減衰量が得られる広帯域アンテナを、提供することを、目的とする。また、アンテナとして特定周波数での円偏波の指向性を著しく改善することを、他の目的とする。
また、本発明に係るアンテナは、従来のような複数の無線通信システム毎に必要であった多くのアンテナを、統合して、煩雑な配線の取り回しを簡略化することを別の目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る広帯域アンテナは、一対の導電性材料から成る薄片面状アンテナ素子を一直線に関して線対称に配設し、さらに、上記一直線に関して線対称として微小間隙をもって相互に近接して一対の導電性材料から成る面状給電用脚片を、上記アンテナ素子の相互近接部位から、突出状に形成し、しかも、上記各脚片は、外端方向にしだいに幅寸法が増加する外方拡幅形状であって、しかも、中心角度が 180°未満の一対の円弧から成る略小円形分割ループスリットを、上記アンテナ素子の上記相互近接部位に、配設した構成である。

また、一対の導電性材料から成る薄片面状アンテナ素子を一直線に関して線対称に配設し、さらに、上記一直線に関して線対称として微小間隙をもって相互に近接して一対の導電性材料から成る面状給電用脚片を、上記アンテナ素子の相互近接部位から、突出状に形成し、しかも、上記各脚片は、外端方向にしだいに幅寸法が増加する外方拡幅形状であって、しかも、目的波の波長をλ（ここで、λとは空間での波長をλ₀ とし、アンテナ周囲の等価誘電率をεｒとした時に、λ₀ ／√εｒで示される電気長のことをいう。）とすると、λ／４の長さ寸法の短寸スリットを、上記相互近接部位からアンテナ素子の外周端縁に沿って１波長λだけ離れた位置に配設した構成である。

また、一対の導電性材料から成る薄片面状アンテナ素子を一直線に関して線対称に配設し、さらに、上記一直線に関して線対称として微小間隙をもって相互に近接して一対の導電性材料から成る面状給電用脚片を、上記アンテナ素子の相互近接部位から、突出状に形成し、しかも、上記各脚片は、外端方向にしだいに幅寸法が増加する外方拡幅形状であって、しかも、中心角度が 180°未満の一対の円弧から成る略小円形分割ループスリットを、上記アンテナ素子の上記相互近接部位に、配設し、さらに、目的波の波長をλとすると、上記相互近接部位からアンテナ素子の外周端縁に沿って（１／２・λ）だけ離れた位置に、かつ、一対のアンテナ素子の内の一方にのみ、鈍角状小突起を設けた構成である。

あるいは、一対の導電性材料から成る薄片面状アンテナ素子を一直線に関して線対称に配設し、さらに、上記一直線に関して線対称として微小間隙をもって相互に近接して一対の導電性材料から成る面状給電用脚片を、上記アンテナ素子の相互近接部位から、突出状に形成し、しかも、上記各脚片は、外端方向にしだいに幅寸法が増加する外方拡幅形状であって、しかも、目的波の波長をλとすると、λ／４の長さ寸法の短寸スリットを、上記相互近接部位からアンテナ素子の外周端縁に沿って１波長λだけ離れた位置に配設し、さらに、目的波の波長をλとすると、上記相互近接部位からアンテナ素子の外周端縁に沿って（１／２・λ）だけ離れた位置に、かつ、一対のアンテナ素子の内の一方にのみ、鈍角状小突起を設けた構成である。

また、一対の導電性材料から成る薄片面状アンテナ素子を一直線に関して線対称に配設し、さらに、上記一直線に関して線対称として微小間隙をもって相互に近接して一対の導電性材料から成る面状給電用脚片を、上記アンテナ素子の相互近接部位から、突出状に形成し、しかも、上記各脚片は、外端方向にしだいに幅寸法が増加する外方拡幅形状であって、しかも、中心角度が 180°未満の一対の円弧から成る略小円形分割ループスリットを、上記アンテナ素子の上記相互近接部位に、配設し、さらに、目的波の波長をλとすると、λ／４の長さ寸法の短寸スリットを、上記相互近接部位からアンテナ素子の外周端縁に沿って１波長λだけ離れた位置に配設し、そして、目的波の波長をλとすると、上記相互近接部位からアンテナ素子の外周端縁に沿って（１／２・λ）だけ離れた位置に、かつ、一対のアンテナ素子の内の一方にのみ、鈍角状小突起を設けた構成である。

また、上記アンテナ素子の上記近接部位から最も離れた最外端縁部は、滑らかな円弧状であり、かつ、上記アンテナ素子の上記近接部位は滑らかな円弧状として該円弧状の仮想円弧に接する接線方向から、上記脚片が接合して、接合部が形成されている。
また、上記各アンテナ素子において、上記短寸スリットは、右廻り及び左廻りに、各々複数個ずつ上記１波長λの間隔ピッチをもって、上記外周端縁に並設されている。
また、上記各アンテナ素子は、略楕円形であって、その長軸が上記一直線と交わる角度を約90°として、相互に直交状に配設し、上記略小円形分割ループスリットを上記長軸上に配設したものである。

極めて広い周波数帯域にて、優れた反射減衰量特性、及び、良好な指向性を発揮する。そして、ＥＴＣ用アンテナとして好適であり、しかも、ＵＷＢ通信はもとより、さらに低い地上波デジタルテレビにまで、１種類のアンテナにて、対応可能となる。

本発明の第１の実施の形態を示す正面図である。 要部拡大図である。 第２の実施の形態を示す正面図である。 要部拡大図である。 第３の実施の形態を示す正面図である。 要部拡大図である。 第４の実施の形態を示す正面図である。 第５の実施の形態を示す正面図である。 本発明の図１に対応した実施例についての実測結果を示すグラフ図である。 比較例を示す正面図である。 図１の実施例と図10の比較例の測定結果を示すグラフ図である。 図１の実施例についての交差偏波識別度測定結果を示すグラフ図である。 従来例を示す正面図である。 従来例の実測結果を示すグラフ図である。 本発明の図８に対応した実施例についての実測結果を示すグラフ図である。 図８の実施例についての交差偏波識別度測定結果を示すグラフ図である。

以下、図示の実施の形態に基づいて本発明を詳説する。
図１，図２の第１の実施の形態、図３，図４の第２の実施の形態、図５，図６の第３の実施の形態、図７に示す第４の実施の形態について、まず、共通する基本的な構成から説明すると、一対の薄片面状アンテナ素子１，１を、一直線Ｌに関して対称に配設し、かつ、一対の薄片面状の給電用脚片２，２を、アンテナ素子１，１の相互近接部位５，５から突出状に、かつ、一体状に、形成する。図１に示すように全長をＷ₀ とすると、適用する最低周波数ｆ_L の波長をλ_L とした時、Ｗ₀ ≒１／２λ_L とする。

一対の脚片２，２は、前記一直線Ｌに関して線対称として、微小間隙Ｇをもって相互に近接している。
しかも、各脚片２は、外端方向Ｃに、しだいに幅寸法Ｗが増加する外方拡幅形状である。
また、外方拡幅形状の脚片２と前記アンテナ素子１とは、望ましくは、一枚の金属薄板をもって構成する。具体的には、アンテナ素子１及び脚片２は、Ｃｕ，Ａｌ，Ａｇ，Ａｕ等の金属薄板（金属箔）を用いることができ、ガラス、樹脂シート及び樹脂フィルム、電子基板等に張設して使用できる。
また、金属膜、透明導電膜及び導電塗料膜を、直接ガラス及び電子基板等に成膜して使用したり、一旦樹脂シート、樹脂フィルム等に成膜したものを更にガラス及び電子基板に張設して使用することもできる。

金属膜としては、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ａｌ，Ｐｄ，Ｐｔやこれらを含む合金を使用でき、透明導電膜としては、ＩＴＯ，酸化亜鉛、酸化スズ等の金属酸化物を使用でき、真空蒸着法、スパッタリング法、メッキ、電着等で製造できる。
導電塗料膜としては、金属ペーストやカーボンペーストを使用でき、スクリーン印刷、ロールコーティング、転写等で製造することができる。
自動車のフロントガラスや背面ガラスや窓ガラス等のガラス面に張設して使用するときは、可視光線の透過率を70％以上にすることが望ましく、このような透明性を求められる用途では金属メッシュ型、極めて薄い（例えば0.05μｍの）金属箔、あるいは、透明導電膜や金属半透明膜から構成することが好ましい。金属半透明膜としては、Ａｇ−Ｃｕ，Ａｇ−Ｐｄ, Ｎｉ−Ａｕなどを使用することができる。
なお、張設又は張着とは、ガラス面の外面に接着剤や粘着剤等で張ったり、あるいは、焼付けて積層したり、それ以外にもガラス層の間に挟設・挟着させる場合も、本発明では包含している。

そして、一対の脚片２，２の上記微小間隙Ｇは、外端２Ａ側から、（アンテナ素子１の）近接部位５側へゆくに従って、しだいに増加するテーパ状に形成するのが好ましい。言い換えると、微小間隙Ｇは、近接部位５側から外端方向Ｃへしだいに減少する。
アンテナ素子１の形状は、略楕円形である。

図１に於て、６は電子回路部（アンプやフィルタ）を例示し、導線（リード線）７にて、脚片２の外端２Ａに接続され、Ｅは給電点を示している。この給電点Ｅは、微小間隙Ｇに近い位置（角部）に配設するのが望ましい。なお、図３，図５，図７では電子回路部６と導線７を図示省略しているが同様に接続される。
また、脚片２の外側端縁は、大きな曲率半径の凹状円弧形に形成される。
さらに、詳しく説明すれば、アンテナ素子１の近接部位５から最も離れた最外端縁部10は、滑らかな円弧状であり、しかも、上記近接部位５も滑らかな円弧状である。（図１〜図７ではアンテナ素子１の外形が略楕円形であるので当然に、最外端縁部10及び近接部位５は、円弧状に形成されているといえる。）

近接部位５の上記円弧状の仮想円弧（点線をもって示す仮想曲線）───即ち、略楕円形の小曲率半径部（曲線部）───に接する接線方向から、脚片２の内端部９が接合して、（点線にて示した）接合部Ｓが形成されている。
特に、アンテナ素子１は略楕円形として、その長軸Ｌ₁ が、前記一直線Ｌと交わる角度θを90°に設定している。従って、脚片２は、長軸Ｌ₁ と直交する方向から、アンテナ素子１の近接部位５に接合して、滑らかな接合部Ｓを形成し、この接合部Ｓの弧の長さ寸法は、脚片２の幅寸法Ｗの最小値よりも、十分に大きく設定される。

また、上記アンテナ素子１の上記近接部位５から最も離れた最外端縁部10は、滑らかな円弧状であり、かつ、上記アンテナ素子１の上記近接部位５は滑らかな円弧状として該円弧状の仮想円弧に接する接線方向から、上記脚片２が接合して、接合部Ｓが形成されているので、図９に例示したように、−10dBの線よりも下方の反射減衰量曲線が一部分のみが急峻な山を描いて、−10dBの線より上方へ突き抜けるような特性を示すことがなくなる。従って、安定した反射減衰量特性を広い周波数帯域にて示すこととなる。

また、上記アンテナ素子１は、略楕円形であって、上記角度θを約90°として、その長軸Ｌ₁ が上記一直線Ｌと、直交するように配設されている構成によって、簡素な形状にて極めて広い周波数帯域に於て、優秀な反射減衰量特性を示し、ＵＷＢ通信等のように極めて広い周波数帯域を必要とする通信にも適用可能となる。
なお、上記アンテナ素子１，１及び脚片２，２として、可視光線の透過率が70％〜95％に構成すれば、肉眼で透視可能となり、自動車や窓等の透明ガラス面に張設して使用できる。
また、自動車のガラス面に張設されているので、アンテナが薄い金属片（箔）から成っていても十分に補強されて、耐久性が得られ、さらに、ＥＴＣ，ＧＰＳ，無線ＬＡＮ等の自動車に必須の各種通信を目立たないアンテナによって実現することができる。

次に、各実施の形態について説明すると、図１と図２に示した第１の実施の形態では、中心角度βが 180°未満―――好ましくは、 160°≦β≦ 175°とした―――一対の円弧12，12から成る略小円形の分割ループスリット11を、アンテナ素子１，１の相互近接部位５，５に、形成する。しかも、この分割ループスリット11は、点線にて示した前記接合部Ｓに接している。分割ループスリット11の中心点13は、長軸Ｌ₁ 上に在り、 180°反対側の連結残部14，14を結ぶ直線Ｌ₁₄と前記一直線Ｌとのなす角度α₁ , α₂ は、（図２の）右と左で相違し、右側角度α₁ を左側角度α₂ よりも小さく設定し、５°≦α₁ ≦40°かつ５°≦α₂ ≦40°かつα₁ ＜α₂ の関係式が成立する。

また、目的波の波長をλとすれば、各円弧12の弧長は、１／２・λに設定し、この分割ループスリット11の全周長は約λに等しく設定する。
そして、15，16は、図１，図２及び図６に示すように、目的波の波長をλとすると、λ／４の長さ寸法Ｌ₁₅の細長い短寸スリットであり、上記相互近接部位５からアンテナ素子１の外周端縁に沿って１波長λずつ、等間隔で、順次離れる位置に、配設する。

具体的には、右側のアンテナ素子１において、前述の中心点13から、半径が１波長λ及び２波長２λの円を描いて、外周端縁に交叉する点から、その円に沿って、長さ寸法Ｌ₁₅の（弧状の）短寸スリット15，16を切欠形成する。外周端縁に沿って、近接部位５から、右廻りに２本、左廻りに２本を、設けている場合を、図１，図２に例示する。なお、各２本のこのような短寸スリット15，16を、上記１波長λのもの１本としたり、逆に、１波長λと２波長２λと３波長３λの３本とすることも、可能である。
そして、左側のアンテナ素子１においては、一直線Ｌに関して全く左右対称形に短寸スリット15，16を、配設し、その増減可能なことも、同様である。このように、右側と左側の各アンテナ素子１において、短寸スリット15，16は、右廻り及び左廻りに、各々複数個ずつ、１波長λの間隔ピッチをもって、並設される。

また、図１と図２に示すように、一対のアンテナ素子１，１の内の一方（図例では右側）にのみ、鈍角状の頂角を有する三角形状の小突起18を、相互近接部位５からアンテナ素子１の外周端縁に沿って、１／２・λだけ離れた位置に、設ける。言い換えると、図２に於て、右側のアンテナ素子１において、近接部位５から右廻りに、２本の短寸スリット15，16が外周端縁に沿って１波長λの間隔をもって配設され、この間隔の１／２の寸法―――１／２・λ―――分を、近接部位５にもどった位置に、鈍角２等辺三角形の小突起18が配設されている。

次に、図３と図４に示す第２の実施の形態につき、説明すれば、図１と図２に示した第１の実施の形態から、短寸スリット15，16及び小突起18を、省略した構成である。即ち、分割ループスリット11，11のみを有する構成である。この分割ループスリット11，11の形状，寸法，配置，角度等の構成は、図１と図２にて述べたと同様の構成（同一符号は同一の構成）であるので、説明を省略する。

次に、図５と図６に示す第３の実施の形態に於て、図１と図２と同一符号は同様の構成であって重複説明を省略するが、この第３の実施の形態の広帯域アンテナは、短寸スリット15，16を備えているが、図１と図２の分割ループスリット11，11及び小突起18を具備しない構成である。短寸スリット15，16の形状・寸法及び配置間隔（ピッチ）等は、図１と図２の第１の実施の形態と同様である。

次に、図７に示す第４の実施の形態に於て、図１と図２と同一符号は同様の構成であって重複説明を省略するが、この第４の実施の形態の広帯域アンテナは、分割ループスリット11，11及び小突起18を具備しているが、図１と図２に示した短寸スリット15，16を省略した構成である。それ以外の構成は、図１と図２と同様である。

次に、図８に示す第５の実施の形態に於て、図１と図２と同一符号は同様の構成であって、相違する点について説明すれば、この広帯域アンテナは、図１における分割ループスリット11の中心点13から半径１波長λで切り取ったもので、左右一対のアンテナ素子１，１の各形状が、ラグビーボール形であって、ラグビーボールの（長）軸心を一直線Ｌと平行方向（縦方向）に配置し、全体の幅寸法Ｗ₀ ′（横軸Ｌ₁ ′方向の全長寸法）を、図１〜図７に示した横長楕円形に比べて、著しく短縮している。また、図１と図２の短寸スリット15，16を具備せず、分割ループスリット11，11及び小突起18を備えている。この分割ループスリット11，11の寸法及び一直線Ｌとの交叉角度α₁ ，α₂ 等は、図２に於て説明した通りである。

その他の構成は、図１，図２と同様であるが、念を入れて説明すれば、図８でも明らかなように、この広帯域アンテナは、小突起18を除いて一直線Ｌに関して、ラグビーボール形状のアンテナ素子１，１は線対称に近接配置され、かつ、外端方向Ｃにしだいに幅寸法Ｗが増加する外方拡幅形状の脚片２，２も、上記一直線Ｌに関して線対称であり、微小間隙Ｇをもって相互に近接して配置されている。

そして、アンテナ素子１の近接部位５から最も離れた最外端縁部10は、滑らかな円弧状であり、しかも、近接部位５は（点線の仮想線にて示すように）滑らかな円弧状として、この仮想円弧に接する接線方向から脚片２が接合して、接合部Ｓが形成されている（これ等の構成も、図１，図２等と同様である。）また、ラグビーボール形のアンテナ素子１を上下中央線として横切る横軸Ｌ₁ ′は、前記一直線Ｌと90°の交差角をもって交わり（直交し）、この横軸Ｌ₁ ′上に中心点13を有する。つまり、分割ループスリット11は、この横軸Ｌ₁ ′上に在る。

次に、図９に示すグラフ図は、図１に示した第１の実施の形態であって、材質がＣｕ，厚さ寸法35μｍ，アンテナ素子１の楕円形長軸Ｌ₁ に沿っての長さ寸法を100mm，楕円形短軸寸法を70mm，長軸Ｌ₁ から脚片２の外端２Ａまでの寸法を50mm，外端２Ａの辺の長さを35mm，外端縁部８の曲率半径を50mm，微小間隙Ｇの外端２Ａ近傍値を 0.5mmとした本発明の実施例のアンテナを３mm厚のガラス板に張設したときの実測データを図示し、横軸に周波数（ＧHz），縦軸に反射減衰量（dB）をとっている。

この図９に於て、（既述の）−10dBの線Ｎ_-10 以下の反射減衰量（dB）を示す周波数帯域Ｆ_c が十分に広いことが判る。即ち、周波数ｆ_L から高い周波数ｆ_H にわたる広帯域に於て、−10dBの線Ｎ_-10 以下の反射減衰量が得られた。具体的には、ｆ_L ＝ 0.4ＧHz, ｆ_H ＝ 7.9ＧHzである。両者の中央の周波数（平均周波数）をｆ₀ とすると、本発明にあっては、以下の数式１を充満する場合を、「広帯域」アンテナと定義する。
[数１］
（ｆ_H −ｆ_L ）／ｆ₀ ≧ 1.0
そうすると、図９に示した実施例のものは、（ｆ_H −ｆ_L ）＝ 7.9− 0.4＝ 7.5, ｆ₀ ＝（ 7.9＋ 0.4）÷２＝4.15であるから、（ｆ_H −ｆ_L ）／ｆ₀ ＝ 7.5÷4.15＝1.81となり、十分に広い周波数帯域にて、−10dB以下の好適な反射減衰量特性を示している。
なお、図１に於て、脚片２の形状と寸法、及び、微小間隙Ｇを最適化することで、図９中に２点鎖線Ｍにて示す如く、ＵＷＢ通信用の10.6ＧHzをもカバーすることが可能である。この点は、本発明者は確認済みである。

さらに、図９について説明すると、横軸のイ〜イ´，ロ，ハ，ニ，ホ，ヘ〜ヘ´の各符号は、現在、我国にて使用されている主な周波数を示し、以下の表１の通りである。

この表１と図９から、本発明の実施例に係る広帯域アンテナを使用すれば、地上波デジタルテレビ，ＧＰＳ，無線ＬＡＮ，ＥＴＣ等を統合した１種類のアンテナで済む。例えば、自動車のフロントガラス等に貼って本発明の広帯域アンテナを用いることで、極めて有用であることが判る。なお、従来例を示す図14のグラフ図と比較すれば、本発明の実施例を示す図９のグラフ図が、如何に幅広い周波数帯域をカバーしているかということが判る。図９に２点鎖線Ｍにて示すように、ＵＷＢ通信にも適用可能な広帯域特性を発揮するアンテナとすることも可能である。

本発明に係る図１〜図８のいずれの実施の形態にあっても、一対の薄片面状アンテナ素子１，１を一直線Ｌに関して線対称に配設し、さらに、上記一直線Ｌに関して線対称として微小間隙Ｇをもって相互に近接して一対の面状給電用脚片２，２を、上記アンテナ素子１，１の相互近接部位５，５から、突出状に形成し、しかも、上記各脚片２，２は、外端方向Ｃにしだいに幅寸法Ｗが増加する外方拡幅形状であるので、脚片２，２は特性インピーダンスが徐々に変化する広帯域のインピーダンスの整合回路を構成し、十分に広い周波数帯域に対応可能となり、（従来、多数のアンテナが必要であった）複数の無線通信システムのアンテナを統合できる。これによって、煩雑な配線を簡略化できることとなり、ＵＷＢ通信のような、非常に広い周波数帯域を必要とする通信への貢献は著大である。また、薄片面状であるので、自動車のフロントガラス等にも貼着しやすく、実用性も高い。
また、地下街の防災無線システム、高層ビルや集合住宅での携帯電話や地上波デジタルテレビの不感知対策、コンビニ、ガソリンスタンド、駐車場でのＤＳＲＣ（狭域無線通信）のシステム、等々、多数の周波数帯域を共用する広帯域アンテナとしても有用である。

次に、図11は、図１に示した実施例（実施品）と、図10に示した比較例50の各々について指向性を測定した測定グラフ図である。この図10の比較例のアンテナ素子１，１の楕円の外形寸法、脚片２の外形寸法、微小間隙寸法Ｇ等は全く同一寸法とすると共に、図１に示した分割ループスリット11，11及び短寸スリット15，16と小突起18を無くした構成のものである。
図11は、特に、右旋円偏波を使用するＥＴＣ帯域（ 5.8ＧHz）での指向性測定結果を示し、各測定角度における受信レベルを折れ線にて示し、０°とはＥＴＣ路側アンテナの方向であり、Ｅθのマイナス角度は左側方向を示し、Ｅφのマイナス角度は天頂方向を示す。

図11から次のことが判る。即ち、比較例のもの（図10のアンテナ50）では、０°を中心として左右に各30°の角度範囲における受信レベルが、本発明に係る実施品（図１のアンテナ）に比べて、低い。また、比較例のアンテナ50は、特定の角度において深い落ち込み（いわゆる“ヌル”）を有しており好ましくないことが判る。
これに対し、本発明実施品は、０°を中心とする左右30°の範囲（合計60°の実用性の高い角度範囲）において、受信レベルが（比較例よりも）著しく高くなっていること、及び、落ち込みも軽微であって実用上全く問題ないこと、が明らかとなる。

次に、図12は、図１に示した本発明の実施例（実施品）についての交差偏波識別度の測定結果を示すグラフ図である。０°はＥＴＣ路側アンテナ方向を示し、Ｅθマイナス角度は左側方向、Ｅφマイナス角度は天頂方向を示している。この図12のグラフ図から、実施例の交差偏波識別度は、特にＥＴＣで重要となる０°±30°の範囲（合計60°の角度範囲）において、概ね５dB以上の差異を示しており、実用上望ましい性能である。即ち、本発明の実施例では、右旋円偏波を送信するＥＴＣ路側アンテナからの該右旋円偏波を確実に受信すると同時に、路面や天井壁や他の物体から反射する左旋円偏波を受信しないように、確実に識別して受信する。

また、図８に示す他の実施例についても同様の方法にて測定を行った結果、図15に示すように、反射減衰量特性は最低周波数ｆ_L が 1.4ＧHzで、それ以上の周波数帯域において−10dB以下を示し、かつ、 5.8ＧHzにおいても−12dBを示し、良好であった。
さらに、円偏波指向性については、図16に示すように、右旋偏波ではＥθが−60°にて少し落ち込みがみられたが、左旋偏波との交差偏波識別度では、０°±30°の角度範囲において良好なデータが得られ、ＥＴＣ用アンテナとして良好であった。

本発明は、以上説明したように、一対の導電性材料から成る薄片面状アンテナ素子１，１を一直線Ｌに関して線対称に配設し、さらに、上記一直線Ｌに関して線対称として微小間隙Ｇをもって相互に近接して一対の導電性材料から成る面状給電用脚片２，２を、上記アンテナ素子１，１の相互近接部位５，５から、突出状に形成し、しかも、上記各脚片２，２は、外端方向Ｃにしだいに幅寸法Ｗが増加する外方拡幅形状であって、しかも、中心角度が 180°未満の一対の円弧12，12から成る略小円形分割ループスリット11を、上記アンテナ素子１，１の上記相互近接部位５，５に、配設した（図３と図４参照）ので、ＥＴＣとしての周波数 5.8ＧHz帯の電波を選択的に励振して、確実に受信できる。また、十分に広い周波数帯域にも対応できて、優れた反射減衰量特性を示す。

また、一対の導電性材料から成る薄片面状アンテナ素子１，１を一直線Ｌに関して線対称に配設し、さらに、上記一直線Ｌに関して線対称として微小間隙Ｇをもって相互に近接して一対の導電性材料から成る面状給電用脚片２，２を、上記アンテナ素子１，１の相互近接部位５，５から、突出状に形成し、しかも、上記各脚片２，２は、外端方向Ｃにしだいに幅寸法Ｗが増加する外方拡幅形状であって、しかも、目的波の波長をλとすると、λ／４の長さ寸法Ｌ₁₅の短寸スリット15，16を、上記相互近接部位５からアンテナ素子１の外周端縁に沿って１波長λだけ離れた位置に配設した（図５と図６参照）ので、十分に広い周波数帯域に対応可能となり、複数の無線通信システムのアンテナを統合でき、また、薄片面状として自動車のフロントガラス等へも貼着しやすく実用性も高い。しかも、短寸スリット15，16を設けたことによって、高調波ダイポールアンテナとしての機能消滅により、指向性の落ち込みを防止できる。従って、ＥＴＣ等に好適で実用性も高いアンテナといえる。

また、中心角度が 180°未満の一対の円弧12，12から成る略小円形分割ループスリット11を、上記アンテナ素子１，１の上記相互近接部位５，５に、配設し、さらに、目的波の波長をλとすると、上記相互近接部位５からアンテナ素子１の外周端縁に沿って（１／２・λ）だけ離れた位置に、かつ、一対のアンテナ素子１，１の内の一方にのみ、鈍角状小突起18を設けた構成であり（図７，図８参照）、左右の対称性を意図的に崩すことによって、5.8ＧHz帯円偏波の励振が十分に行われて、利得が著しく改善されて、確実に受信できる。特に、ＥＴＣ等に好適なアンテナといえる。

また、一対の導電性材料から成る薄片面状アンテナ素子１，１を一直線Ｌに関して線対称に配設し、さらに、上記一直線Ｌに関して線対称として微小間隙Ｇをもって相互に近接して一対の導電性材料から成る面状給電用脚片２，２を、上記アンテナ素子１，１の相互近接部位５，５から、突出状に形成し、しかも、上記各脚片２，２は、外端方向Ｃにしだいに幅寸法Ｗが増加する外方拡幅形状であって、しかも、目的波の波長をλとすると、λ／４の長さ寸法Ｌ₁₅の短寸スリット15，16を、上記相互近接部位５からアンテナ素子１の外周端縁に沿って１波長λだけ離れた位置に配設し、さらに、目的波の波長をλとすると、上記相互近接部位５からアンテナ素子１の外周端縁に沿って１／２・λだけ離れた位置に、かつ、一対のアンテナ素子１，１の内の一方にのみ、鈍角状小突起18を設けたので、高調波ダイポールアンテナとしての機能消滅により、指向性の落ち込みが発生することを、防止して、広帯域アンテナとして指向性に優れており、受信レベルも高い。

また、一対の導電性材料から成る薄片面状アンテナ素子１，１を一直線Ｌに関して線対称に配設し、さらに、上記一直線Ｌに関して線対称として微小間隙Ｇをもって相互に近接して一対の導電性材料から成る面状給電用脚片２，２を、上記アンテナ素子１，１の相互近接部位５，５から、突出状に形成し、しかも、上記各脚片２，２は、外端方向Ｃにしだいに幅寸法Ｗが増加する外方拡幅形状であって、しかも、中心角度が 180°未満の一対の円弧12，12から成る略小円形分割ループスリット11を、上記アンテナ素子１，１の上記相互近接部位５，５に、配設し、さらに、目的波の波長をλとすると、λ／４の長さ寸法Ｌ₁₅の短寸スリット15，16を、上記相互近接部位５からアンテナ素子１の外周端縁に沿って１波長λだけ離れた位置に配設し、そして、目的波の波長をλとすると、上記相互近接部位５からアンテナ素子１の外周端縁に沿って１／２・λだけ離れた位置に、かつ、一対のアンテナ素子１，１の内の一方にのみ、鈍角状小突起18を設けた構成である（図１，図２参照）ので、極めて広い周波数帯域にて、優れた反射減衰量特性を示し、ＵＷＢ通信はもとより、さらに低い地上波デジタルテレビまで、１種類のアンテナにて、対応可能な広帯域アンテナである。しかも、図11にて述べたように、所定の角度範囲（例えば、±30°）において受信レベルが高く、落ち込みも軽微な優秀な特性を示し、かつ、図12にて説明したように、右旋円偏波と左旋円偏波との受信レベルに差異を示し、交差偏波識別特性が得られている。

また、上記アンテナ素子１の上記近接部位５から最も離れた最外端縁部10は、滑らかな円弧状であり、かつ、上記アンテナ素子１の上記近接部位５は滑らかな円弧状として該円弧状の仮想円弧に接する接線方向から、上記脚片２が接合して、接合部Ｓが形成されている構成であるので、図９に例示したように、安定した反射減衰量特性を広い周波数帯域にて示す。
また、上記各アンテナ素子１において、上記短寸スリット15，16は、右廻り及び左廻りに、各々複数個ずつ上記１波長λの間隔ピッチをもって、上記外周端縁に並設されているので、落ち込みを防止して、一層、優秀な指向性を示す。
また、上記各アンテナ素子１は、略楕円形であって、その長軸Ｌ₁ が上記一直線Ｌと交わる角度θを約90°として、相互に直交状に配設し、上記略小円形分割ループスリット11，11を上記長軸Ｌ₁ 上に配設したので、例えば、 5.8ＧHz帯円偏波の励振が増大し、受信レベルがさらに高まり、かつ、指向性が著しく改善された広帯域のアンテナを提供できる。

１ アンテナ素子
２ 給電用脚片
５ 相互近接部位
10 最外端縁部
11 分割ループスリット
12 円弧
15，16 短寸スリット
18 小突起
Ｃ 外端方向
Ｇ 微小間隙
Ｌ 一直線
Ｌ₁ 長軸
Ｌ₁₅ 長さ寸法
Ｓ 接合部
Ｗ 幅寸法
θ 角度
λ 目的波の波長
λ₀ 空間での波長
λ_L 適用する最低周波数ｆ_L の波長

Claims (8)

1. 一対の導電性材料から成る薄片面状アンテナ素子（１）（１）を一直線（Ｌ）に関して線対称に配設し、さらに、上記一直線（Ｌ）に関して線対称として微小間隙（Ｇ）をもって相互に近接して一対の導電性材料から成る面状給電用脚片（２）（２）を、上記アンテナ素子（１）（１）の相互近接部位（５）（５）から、突出状に形成し、しかも、上記各脚片（２）（２）は、外端方向（Ｃ）にしだいに幅寸法（Ｗ）が増加する外方拡幅形状であって、しかも、中心角度が 180°未満の一対の円弧（12）（12）から成る略小円形分割ループスリット（11）を、上記アンテナ素子（１）（１）の上記相互近接部位（５）（５）に、配設したことを特徴とする広帯域アンテナ。
2. 一対の導電性材料から成る薄片面状アンテナ素子（１）（１）を一直線（Ｌ）に関して線対称に配設し、さらに、上記一直線（Ｌ）に関して線対称として微小間隙（Ｇ）をもって相互に近接して一対の導電性材料から成る面状給電用脚片（２）（２）を、上記アンテナ素子（１）（１）の相互近接部位（５）（５）から、突出状に形成し、しかも、上記各脚片（２）（２）は、外端方向（Ｃ）にしだいに幅寸法（Ｗ）が増加する外方拡幅形状であって、しかも、目的波の波長を（λ）とすると、λ／４の長さ寸法（Ｌ₁₅）の短寸スリット（15）（16）を、上記相互近接部位（５）からアンテナ素子（１）の外周端縁に沿って１波長（λ）だけ離れた位置に配設したことを特徴とする広帯域アンテナ。
   
3. 一対の導電性材料から成る薄片面状アンテナ素子（１）（１）を一直線（Ｌ）に関して線対称に配設し、さらに、上記一直線（Ｌ）に関して線対称として微小間隙（Ｇ）をもって相互に近接して一対の導電性材料から成る面状給電用脚片（２）（２）を、上記アンテナ素子（１）（１）の相互近接部位（５）（５）から、突出状に形成し、しかも、上記各脚片（２）（２）は、外端方向（Ｃ）にしだいに幅寸法（Ｗ）が増加する外方拡幅形状であって、しかも、中心角度が 180°未満の一対の円弧（12）（12）から成る略小円形分割ループスリット（11）を、上記アンテナ素子（１）（１）の上記相互近接部位（５）（５）に、配設し、さらに、目的波の波長を（λ）とすると、上記相互近接部位（５）からアンテナ素子（１）の外周端縁に沿って（１／２・λ）だけ離れた位置に、かつ、一対のアンテナ素子（１）（１）の内の一方にのみ、鈍角状小突起（18）を設けたことを特徴とする広帯域アンテナ。
4. 一対の導電性材料から成る薄片面状アンテナ素子（１）（１）を一直線（Ｌ）に関して線対称に配設し、さらに、上記一直線（Ｌ）に関して線対称として微小間隙（Ｇ）をもって相互に近接して一対の導電性材料から成る面状給電用脚片（２）（２）を、上記アンテナ素子（１）（１）の相互近接部位（５）（５）から、突出状に形成し、しかも、上記各脚片（２）（２）は、外端方向（Ｃ）にしだいに幅寸法（Ｗ）が増加する外方拡幅形状であって、しかも、目的波の波長を（λ）とすると、λ／４の長さ寸法（Ｌ₁₅）の短寸スリット（15）（16）を、上記相互近接部位（５）からアンテナ素子（１）の外周端縁に沿って１波長（λ）だけ離れた位置に配設し、さらに、目的波の波長を（λ）とすると、上記相互近接部位（５）からアンテナ素子（１）の外周端縁に沿って（１／２・λ）だけ離れた位置に、かつ、一対のアンテナ素子（１）（１）の内の一方にのみ、鈍角状小突起（18）を設けたことを特徴とする広帯域アンテナ。
5. 一対の導電性材料から成る薄片面状アンテナ素子（１）（１）を一直線（Ｌ）に関して線対称に配設し、さらに、上記一直線（Ｌ）に関して線対称として微小間隙（Ｇ）をもって相互に近接して一対の導電性材料から成る面状給電用脚片（２）（２）を、上記アンテナ素子（１）（１）の相互近接部位（５）（５）から、突出状に形成し、しかも、上記各脚片（２）（２）は、外端方向（Ｃ）にしだいに幅寸法（Ｗ）が増加する外方拡幅形状であって、しかも、中心角度が 180°未満の一対の円弧（12）（12）から成る略小円形分割ループスリット（11）を、上記アンテナ素子（１）（１）の上記相互近接部位（５）（５）に、配設し、さらに、目的波の波長を（λ）とすると、λ／４の長さ寸法（Ｌ₁₅）の短寸スリット（15）（16）を、上記相互近接部位（５）からアンテナ素子（１）の外周端縁に沿って１波長（λ）だけ離れた位置に配設し、そして、目的波の波長を（λ）とすると、上記相互近接部位（５）からアンテナ素子（１）の外周端縁に沿って（１／２・λ）だけ離れた位置に、かつ、一対のアンテナ素子（１）（１）の内の一方にのみ、鈍角状小突起（18）を設けたことを特徴とする広帯域アンテナ。
6. 上記アンテナ素子（１）の上記近接部位（５）から最も離れた最外端縁部（10）は、滑らかな円弧状であり、かつ、上記アンテナ素子（１）の上記近接部位（５）は滑らかな円弧状として該円弧状の仮想円弧に接する接線方向から、上記脚片（２）が接合して、接合部（Ｓ）が形成されている請求項１，２，３，４又は５記載の広帯域アンテナ。
7. 上記各アンテナ素子（１）において、上記短寸スリット（15）（16）は、右廻り及び左廻りに、各々複数個ずつ上記１波長（λ）の間隔ピッチをもって、上記外周端縁に並設されている請求項２，４，５又は６記載の広帯域アンテナ。
8. 上記各アンテナ素子（１）は、略楕円形であって、その長軸（Ｌ₁ ）が上記一直線（Ｌ）と交わる角度（θ）を約90°として、相互に直交状に配設し、上記略小円形分割ループスリット（11）（11）を上記長軸（Ｌ₁ ）上に配設した請求項１，３，５，６又は７記載の広帯域アンテナ。
   

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