JP2011004346A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】設備コストの低減を図った上で、地中建造物内と地上との間での無線通信の受信レベルの向上を図ることができる。
【解決手段】マンホールの上方に、マンホールに非接触で近接配置されたアンテナ給電回路２００を備え、アンテナ給電回路２００は、マンホールに対して間隙を空けた状態で対向配置された誘電体１６と、誘電体１６の表面に配置されたマイクロストリップ線路１７と、誘電体１６の裏面に配置されたグランド面２１と、グランド面２１の裏面における角部に配置された発泡スチロール等の誘電体からなるスペーサ２０とを備え、給電端子１８からマイクロストリップ線路１７及びグランド面２１に給電される電力をマンホールに電磁結合給電することを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、地中建造物内と地上との間で無線通信を可能とするアンテナ装置に関するものである。

地下（地中）には、上下水道菅、ガス管、電力ケーブル、光ファイバーケーブル等の各種の地下埋設物が敷設されている。これらの地下埋設物には、ＲＦ−ＩＤタグ等が取り付けられており、このＲＦ−ＩＤタグと地上の無線通信装置との間で無線通信を行うことで、地下埋設物が正常に作動しているか否か等の情報がＲＦ−ＩＤタグから無線通信装置に出力され、これらの情報を無線通信装置で監視できるようになっている（例えば、特許文献１参照）。

図１６は、従来の地中建造物内に設置されたＲＦ−ＩＤタグと地上の無線通信装置との間の通信状況を示す断面図であり、地中建造物としてマンホールを例に説明するものである。
図１６において、１は鉄等からなる円形のマンホール蓋部、２は鉄等かならる円形のマンホール枠部、３はコンクリート等からなる円筒形のマンホール首部、４はコンクリート等からなる直方体形のマンホール本体、５はアスファルト層、６はローム層、７はマンホール内通信設備、８はマンホール内設備に貼付けたＲＦ−ＩＤタグ、９は無線通信装置、１０はモノポールアンテナである。
この場合、地上の無線通信装置９から地下のＲＦ−ＩＤタグ８に向けて、ＲＦ−ＩＤタグ８の動作に必要な電力を出力することで、ＲＦ−ＩＤタグ８を駆動し、ＲＦ−ＩＤタグ８で取得した地下埋設物の情報が無線通信装置９に向けて出力されるとされている。

特開平１１−８５９２５号公報

しかしながら、地上とマンホール本体４内との間で通信する場合、上述した従来の構成では、例えばＲＦ−ＩＤタグ８から出力される信号が、マンホールの首部３や本体４、蓋部１、枠部２、並びにこれらの周囲のアスファルト層５やローム層６を通過する際に、遮蔽されたり、またこれらマンホール等を通過することで損失が大きくなったりして、無線通信装置９での信号受信レベルが著しく低くなるという課題があった。
これに対して、マンホール設備に何らかの改造を加えて、地上での受信レベルの向上を図る方法も考えられるが、このような方法では、マンホールの改造または新規取り替えの費用が膨大となり商用設備への導入は現実的ではない。

そこで本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであって、設備コストの低減を図った上で、地中建造物内と地上との間での無線通信の受信レベルの向上を図ることができるアンテナ装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のアンテナ装置は、地中に埋設されるとともに、少なくとも一部が地表面に露出した第１の金属導体と、前記第１の金属導体の上方に、前記第１の金属導体に非接触で近接配置されたアンテナ給電回路とを備え、前記アンテナ給電回路は、前記第１の金属導体に対して間隙を空けた状態で対向配置された誘電体と、前記誘電体の上面及び下面のうち、一方の面上に配置された第２の金属導体と、前記誘電体の上面及び下面のうち、他方の面上に配置された線状の第３の金属導体と、前記第２の金属導体及び前記第３の金属導体に給電するための給電端子と、誘電体材料からなり、地表面と前記誘電体との間に介在するスペーサとを備え、前記第２の金属導体をグランド面として構成するとともに、前記給電端子から前記第２の金属導体及び前記第３の金属導体に給電される電力を前記第１の金属導体に電磁結合給電することを特徴とするものである。

また、本発明に係るアンテナ装置は、前記誘電体の下面には、前記第２の金属導体が配置される一方、前記誘電体の上面には前記第３の金属導体が配置され、前記第２の金属導体には、地表面に向けて開口する開口部が少なくとも１つ形成され、前記第３の金属導体と前記開口部とは、前記第１の金属導体の上方において平面視で交差し、前記給電端子から前記第２の金属導体及び前記第３の金属導体に電力を給電することで、前記開口部を励振させ、前記第１の金属導体に電磁結合給電することを特徴とするものである。
なお、平面視とは、アンテナ装置を上面から観察した様子を意味する。

また、本発明に係るアンテナ装置は、前記誘電体の下面には、前記第３の金属導体が配置される一方、前記誘電体の上面には前記第２の金属導体が配置されていることを特徴とするものである。

また、本発明に係るアンテナ装置は、地中に埋設されるとともに、少なくとも一部が地表面に露出した第１の金属導体と、前記第１の金属導体の上方に、前記第１の金属導体に非接触で近接配置されたアンテナ給電回路とを備え、前記アンテナ給電回路は、前記第１の金属導体に対して間隙を空けた状態で対向配置された第２の金属導体と、前記第２の金属導体上に配置された第３の金属導体と、前記第３の金属導体に給電するための給電端子とを備え、前記第２の金属導体をグランド面として構成するとともに、前記第２の金属導体には、地表面に向けて開口する開口部が少なくとも１つ形成され、前記第３の金属導体は同軸線路を構成し、前記同軸線路の内導体及び外導体が前記第２の金属導体に接続されるとともに、前記内導体は前記開口部に平面視で交差し、前記給電端子から前記第３の金属導体に電力を給電することで、前記開口部を励振させ、前記第１の金属導体に電磁結合給電することを特徴とするものである。

また、本発明に係るアンテナ装置は、地中に埋設されるとともに、少なくとも一部が地表面に露出した第１の金属導体と、前記第１の金属導体に給電するためのアンテナ給電回路とを備え、前記アンテナ給電回路は、少なくとも一部が地表面に露出し、グランド面を構成する第２の金属導体と、前記第２の金属導体上に配置された第３の金属導体と、前記第３の金属導体に給電する給電端子とを備え、前記第３の金属導体は同軸線路を構成し、前記同軸線路の内導体が前記第１の金属導体に接続される一方、外導体が前記第２の金属導体に接続されていることを特徴とするものである。

また、本発明に係るアンテナ装置は、前記開口部は平面視で十字状に形成されていることを特徴とするものである。

また、本発明に係るアンテナ装置は、前記第３の金属導体の上方には、前記第２の金属導体及び前記第３の金属導体から出力される電磁波を、前記第１の金属導体に向けて反射させる反射板が配置されていることを特徴とするものである。

また、本発明に係るアンテナ装置は、前記第３の金属導体と前記開口部との交差部分の周囲を囲むように設けられるとともに、前記第１の金属導体に向けて開口する金属導体からなる囲繞部を備えていることを特徴とするものである。

また、本発明に係るアンテナ装置は、複数の前記第３の金属導体を備え、前記複数の第３の金属導体にはそれぞれ前記給電端子が接続されていることを特徴とするものである。

また、本発明に係るアンテナ装置によれば、アンテナ給電回路の第２の金属導体をグランド面として構成するとともに、給電端子を介して第２の金属導体や第３の金属導体に給電することで、第１の金属導体自体をモノポール型のアンテナとして動作させたり、マイクロストリップ線路やスロット結合を用いて電磁結合給電することにより第１の金属導体自体をマイクロストリップアンテナとして動作させたりすることが可能となる。これにより、第１の金属導体は有限な利得を有する地中に埋没されたアンテナと等価とみなすことができる。すなわち、第１の金属導体によって地中建造物内と地上との間で出力される信号の中継を行うことができるので、地中建造物内と地上との間において信号を高いレベルで受信することが可能となる。この場合、既設のマンホール設備等に何ら改造を加えることないので、アンテナ装置の簡素化及び設備コストの低減を図ることができる。

本発明の第１実施形態におけるアンテナ装置を示す図であり、（ａ）はアンテナ給電回路を上空から見た斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図２は本発明の第１の実施例の地中埋没型アンテナ装置のリターンロスを示す図である。 Ｙ−Ｚ平面におけるアンテナ装置の放射特性（放射指向性）を示すものである。 本発明の第２実施形態におけるアンテナ装置を示す図であり、（ａ）はアンテナ給電回路を示す斜視図、（ｂ）はアンテナ給電回路をマンホールに装着したときの断面図である。 図５は本発明の第２の実施例の地中埋没型アンテナ装置のリターンロスを示す図である。 Ｙ−Ｚ平面におけるアンテナ装置の放射特性（放射指向性）を示すものである。 本発明の第３実施形態におけるアンテナ給電回路を示す斜視図である。 本発明の第４実施形態におけるアンテナ装置を示す図であり、（ａ）はアンテナ給電回路を示す斜視図、（ｂ）はアンテナ給電回路をマンホールに装着したときの断面図である。 本発明の第５実施形態におけるアンテナ装置を示す図であり、（ａ）はアンテナ給電回路を示す斜視図、（ｂ）はアンテナ給電回路をマンホールに装着したときの断面図である。 本発明の第５の実施例の地中埋没型アンテナ装置のリターンロスを示す図である。 Ｙ−Ｚ平面におけるアンテナ装置の放射特性（放射指向性）を示すものである。 本発明の第６実施形態におけるアンテナ装置を示す図であり、（ａ）はアンテナ給電回路を示す斜視図、（ｂ）はアンテナ給電回路をマンホールに装着したときの断面図である。 本発明の第７実施形態におけるアンテナ給電回路を示す斜視図である。 本発明の第８実施形態におけるアンテナ装置を示す斜視図である。 第８実施形態の他の構成を示すアンテナ装置の斜視図である。 従来のアンテナ装置を示す断面図である。

（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態におけるアンテナ装置を示す図であり、（ａ）はアンテナ給電回路を上空から見た斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。以下の説明において、Ｘ軸方向及びＹ軸方向は水平面上において互いに直交する方向を、Ｚ軸方向は上方（空方向）をそれぞれ示している。

図１に示すように、ローム層６には、コンクリート等からなり、かつ内部に十分な空間を有するマンホール本体４が埋設され、マンホール本体４の上部には、地上のアスファルト層５に向けて延出するマンホール首部３が形成されている。マンホール首部３の上端部には、鉄等からなり、上面が地表面に露出する環状のマンホール枠部（第１の金属導体）２が設けられ、このマンホール枠部２の開口部を閉塞するように、鉄等からなるマンホール蓋部（第１の金属導体）１が配置されている。なお、マンホール枠部２とマンホール蓋部１とは、電気的または物理的に接続または接触している。
そして、マンホール本体４の内部には、マンホール内通信設備７が設置され、このマンホール内通信設備７にはＲＦ−ＩＤタグ８が貼付されている。ＲＦ−ＩＤタグ８は、マンホール本体４内に設置された地下埋設物（不図示）に関する各種データを取得するとともに、取得したデータを含む電磁波を地上に向けて出力できるように構成されている。

ここで、アスファルト層５上には、アンテナ給電回路１００が設けられている。このアンテナ給電回路１００は、マンホールの枠部２に給電を行うためのものであり、グランド面（第２の金属導体）１１と、同軸線路（第３の金属導体）１５とを備えている。
グランド面１１は、アスファルト層５上において、マンホール蓋部１に隣接配置された金属導体からなる平板状の部材である。

同軸線路１５は、その軸方向がＸ軸方向に一致した状態でグランド面１１上に配置されている。そして、同軸線路１５の外導体１２は、その外周面がグランド面１１に電気的または物理的に接続されている。一方、同軸線路１５の内導体１３は、一端がマンホールの枠部２に接続されている。同軸線路１５の他端には、給電端子１４が電気的に接続されている。なお、図示しないが、給電端子１４には通常、高周波用ケーブル（不図示）が接続され、この高周波ケーブルを介してＲＦ−ＩＤタグ８から出力されるデータを受信するための通信装置（不図示）が接続されるようになっている。

この場合、まず高周波ケーブルに通信装置を接続し、高周波ケーブルから給電端子１４を介して同軸線路１５に給電すると、同軸線路１５の内導体１３からマンホールの枠部２及び蓋部１を介して、ＲＦ−ＩＤタグ８に向けて電磁波が出力される。そして、ＲＦ−ＩＤタグ８は、マンホールの枠部２及び蓋部１から出力された電磁波を受信し、この電磁波が電力に変換されることで駆動するようになっている。そして、ＲＦ−ＩＤタグ８は、地下埋設物に関するデータを取得し、このデータを電磁波としてマンホールの枠部２及び蓋部１に向けて送り返す。ＲＦ−ＩＤタグ８から出力されたデータは、マンホールの枠部２及び蓋部１から同軸線路１５の内導体１３を介して高周波ケーブルに伝達され、高周波ケーブルに接続された通信装置により受信できるようになっている。すなわち、アンテナ給電回路１００及びマンホールにより、ＲＦ−ＩＤタグ８と通信装置との間の信号の中継を行うためのアンテナ装置を構成している。

図２は、本実施形態のアンテナ装置の共振特性を示すものであり、横軸が周波数を示し、縦軸がリターンロス（Ｓパラメータ表示）を示している。なお、図２の共振特性は、マンホール枠部２の直径が約７０ｃｍの場合の例である。
この場合、図２に示すように、約４３０ＭＨｚで良好な共振が得られていることがわかる。

また、図３はＹ−Ｚ平面におけるアンテナ装置の放射特性（指向性）を示すものである。なお、図３において、実線は水平偏波（Ｈ＿ｐｏｌ．）を、破線は垂直偏波（Ｖ＿ｐｏｌ．）を示している。
図３に示すように、本実施形態のアンテナ装置では、Ｈ＿ｐｏｌ．は０度または１８０度近傍において、最大−１０ｄＢｉ以上の利得が実現されていることがわかる。一方、Ｖ＿ｐｏｌ．については、−６０度近傍で最大−１０ｄＢｉ以上の利得が実現されていることがわかる。

このように、本実施形態では、アスファルト層５表面にグランド面１１を設置し、同軸線路１５を介してグランド面１１及びマンホール枠部２に給電することで、地中に埋没したマンホールの蓋部１または枠部２自体をモノポール型のアンテナとして給電することが可能となる。これにより、従来、遮蔽物であったマンホールの蓋部１及び枠部２は、最大利得が約−１０ｄＢｉのアンテナと等価とみなすことができる。すなわち、マンホールによって通信装置とＲＦ−ＩＤタグ８との間で出力される信号の中継を行うことができるので、通信装置及びＲＦ−ＩＤタグ８において信号を高いレベルで受信することが可能となる。この場合、既設のマンホール設備に何ら改造を加えることないので、アンテナ装置の簡素化及び設備コストの低減を図ることができる。
なお、本実施形態においては同軸線路１５の内導体１３をマンホールの枠部２に電気的に接続することにより給電した例を示したが、通常、マンホールの蓋部１と枠部２とは電気的または物理的に接続または接触しているため、内導体１３をマンホール蓋部１に接続しても全く同様の効果を得ることができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図４は、第２実施形態におけるアンテナ装置を示す図であり、（ａ）はアンテナ給電回路を示す斜視図、（ｂ）はアンテナ給電回路をマンホールに装着したときの断面図である。なお、第１実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。本実施形態のアンテナ装置は、アンテナ給電回路２００からマンホールの蓋部１及び枠部２に対して非接触で給電を行う点で上述した実施形態と相違している。
図４に示すように、マンホールには、蓋部１及び枠部２を覆うようにアンテナ給電回路２００が装着されている。アンテナ給電回路２００は、平面視矩形状の誘電体１６と、誘電体１６の表面に配置されたマイクロストリップ線路（第３の金属導体）１７と、誘電体１６の裏面に配置されたグランド面（第２の金属導体）２１と、グランド面２１の裏面における角部に配置された発泡スチロール等の誘電体からなるスペーサ２０とを備えている。なお、誘電体１６、マイクロストリップ線路１７及びグランド面２１は、誘電体１６の表裏面にそれぞれ金属導体が積層されてなるプリント基板から形成されている。

スペーサ２０は、角柱形状のものであり、マンホール蓋部１の周囲におけるアスファルト層５上に配置されている。そして、誘電体１６及びグランド面２１は、スペーサ２０を間に挟んでマンホール上に配置されることで、マンホール及びアスファルト層５とグランド面２１との間に間隙が形成された状態で、近接配置されるようになっている。

プリント基板のグランド面２１は、マンホール蓋部１に対して略平行（ＸＹ平面に対して略平行）に対向配置された薄板状のものであり、アンテナ給電回路２００のグランドとして機能する。グランド面２１の中央部には、厚さ方向に貫通するスロット（開口部）１９が形成されている。このスロット１９は、その延在方向がＹ方向に一致するように形成され、マンホール蓋部１に向けて開口している。すなわち、スロット１９の形成領域では、誘電体１６がマンホール蓋部１に向けて露出している。
また、誘電体１６は、グランド面２１の表面に配置され、平面視（ＸＹ平面）における外形がグランド面２１と同等に形成されている。誘電体１６の表面には、Ｘ方向に沿って延在するマイクロストリップ線路１７が配置されている。このマイクロストリップ線路１７は、プリント基板の表面に形成された金属導体の一部を線状に残存させて形成したものであり、その一端が上述したスロット１９と平面視で交差する位置まで延出している。一方、マイクロストリップ線路１７の他端及びグランド面２１には、給電端子１８が接続されており、マイクロストリップ線路１７及びグランド面２１に給電が行われるようになっている。

この場合、給電端子１８を介してマイクロストリップ線路１７及びグランド面２１に給電することで、スロット１９が励振する。すると、スロット１９を介してマイクロストリップ線路１７からの電力がマンホールの蓋部１及び枠部２に電磁結合給電される。これにより、マンホールの枠部２及び蓋部１を介して、ＲＦ−ＩＤタグ８に向けて電磁波が出力される。そして、ＲＦ−ＩＤタグ８は、マンホールの枠部２及び蓋部１から出力された電磁波を受信し、この電磁波が電力に変換されることで駆動するようになっている。そして、ＲＦ−ＩＤタグ８は、地下埋設物に関するデータを取得し、このデータを電磁波としてマンホールの枠部２及び蓋部１に向けて送り返す。ＲＦ−ＩＤタグ８から出力されたデータは、マンホールの枠部２及び蓋部１からマイクロストリップ線路１７を介して高周波ケーブルに伝達され、高周波ケーブルに接続された通信装置により受信できるようになっている。

図５は、本実施形態のアンテナ装置の共振特性を示すものであり、横軸が周波数を示し、縦軸がリターンロス（Ｓパラメータ表示）を示している。なお、図５の共振特性は、マンホール枠部２の直径が約７０ｃｍの場合の例である。
この場合、図５に示すように、本実施形態においても約４３０ＭＨｚで良好な共振（約−１５ｄＢ）が得られていることがわかる。

また、図６はＹ−Ｚ平面におけるアンテナ装置の放射特性（指向性）を示すものである。なお、図６において、実線は水平偏波（Ｈ＿ｐｏｌ．）を、破線は垂直偏波（Ｖ＿ｐｏｌ．）を示している。
図６に示すように、本実施形態のアンテナ装置では、Ｈ＿ｐｏｌ．は９０度近傍（上空）において、最大−４ｄＢｉ付近の利得が実現されていることがわかる。

このように、本実施形態によれば、アンテナ給電回路２００をマンホール上に装着するのみで、地中に埋没したマンホールの蓋部１及び枠部２自体をマイクロストリップアンテナとして動作させることが可能となる。すなわち、マンホールの蓋部１及び枠部２は有限な利得を有する地中に埋没されたアンテナと等価と見なすことができる。したがって、上述した第１実施形態と同様の効果を奏することができるとともに、上述した第１実施形態のように、ハンダ付け等により同軸線路１５の内導体１３をマンホール枠部２に接続する作業等を要しないので、設置作業の効率を改善できる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図７は、第３実施形態におけるアンテナ給電回路を示す斜視図である。
図７に示すように、本実施形態のアンテナ給電回路３００は、平面視矩形状の金属導体（第２の金属導体）２７を備えている。金属導体２７の裏面における角部には、上述した第２実施形態と同様のスペーサ２０が設けられ、金属導体２７とマンホールとの間には間隙を空けた状態で近接配置されている。すなわち、金属導体２７は、マンホール蓋部１に対して略平行（ＸＹ平面に対して略平行）に対向配置されている。金属導体２７の中央部には、厚さ方向に貫通するスロット３０が形成されている。このスロット３０は、その延在方向がＹ方向に一致した状態で形成され、マンホール蓋部１に向けて開口している。

また、金属導体２７の表面には、Ｘ方向に沿って同軸線路（第３の金属導体）１５が配置されている。同軸線路１５の外導体１２は、金属導体２７の表面に電気的に接続されている。一方、同軸線路１５の内導体１３は、一端がスロット３０と平面視で交差する位置まで延出し、金属導体２７の表面に接続されている。また、同軸線路１５の他端は、給電端子１４に電気的に接続されている。

この構成によれば、給電端子１４を介して同軸線路１５に給電することで、スロット３０を励振することができるため、スロット３０を介してマンホールの蓋部１及び枠部２に電磁結合給電することができる。その結果、上述した第２実施形態と同様の効果を奏することができる。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について説明する。図８は第４実施形態におけるアンテナ装置を示す図であり、（ａ）はアンテナ給電回路を示す斜視図、（ｂ）はアンテナ給電回路をマンホールに装着したときの断面図である。上述した第２実施形態では、マイクロストリップ線路１７に給電された電力を、スロット１９を介してマンホールの鉄蓋１及び枠部２に電磁結合給電する場合を説明したが、本実施形態ではスロット１９を設けずにマンホールの鉄蓋１及び枠部２に電磁結合給電する点で第２実施形態と相違している。
図８に示すように、本実施形態のアンテナ給電回路４００は、平面視矩形状の誘電体１６と、誘電体１６の表面に配置されたグランド面（第２の金属導体）２１と、誘電体１６の裏面に配置されたマイクロストリップ線路（第３の金属導体）１７と、誘電体１６の裏面における角部に配置されたスペーサ２０とを備えている。
スペーサ２０は、誘電体１６の裏面における角部に配置されており、これにより誘電体１６の裏面とマンホール及びアスファルト層５との間に、間隙が形成されるようになっている。

マイクロストリップ線路１７は、誘電体１６の裏面においてＸ方向に沿って延在している。具体的に、マイクロストリップ線路１７は、一端が誘電体１６の平面視中央部に配置されている。一方、マイクロストリップ線路１７の他端及びグランド面２１には、給電端子１８が接続されており、マイクロストリップ線路１７及びグランド面２１に給電が行われるようになっている。
この構成によれば、誘電体１６の裏面に、マンホールの蓋部１及び枠部２と対向するようにマイクロストリップ線路１７を配置することで、上述した第２実施形態のようなスロット１９を介さずに直接、マイクロストリップ線路１７から電磁結合給電することができる。したがって、上述した第２実施形態と同様の効果を奏することができる。

（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態について説明する。図９は第５実施形態におけるアンテナ装置を示す図であり、（ａ）はアンテナ給電回路を示す斜視図、（ｂ）はアンテナ給電回路をマンホールに装着したときの断面図である。本実施形態では、アンテナ給電回路５００のスロット１９の上方を覆うように反射板２２が設けられている点で、上述した第２実施形態と相違している。
図９に示すように、本実施形態のアンテナ給電回路５００は、誘電体１６の表面における角部に発泡スチロール等の誘電体材料からなるスペーサ２３が配置されている。このスペーサ２３は、角柱形状のものであって、スペーサ２３上には金属導体からなる反射板２２が設けられている。この反射板２２は、平面視で誘電体１６と平面視で同形状に形成されたものであり、誘電体１６の表面との間に間隙を空けた状態で対向配置されている。

図１０は、本実施形態のアンテナ装置の共振特性を示すものであり、横軸が周波数を示し、縦軸がリターンロス（Ｓパラメータ表示）を示している。なお、図１０の共振特性は、マンホール枠部２の直径が約７０ｃｍの場合の例である。
この場合、図１０に示すように、本実施形態においても約４３０ＭＨｚで良好な共振（約−３５ｄＢ）が得られていることがわかる。

また、図１１はＹ−Ｚ平面におけるアンテナ装置の放射特性（放射指向性）を示すものである。なお、図１１において、実線は水平偏波（Ｈ＿ｐｏｌ．）を、破線は垂直偏波（Ｖ＿ｐｏｌ．）を示している。
図１１に示すように、本実施形態のアンテナ装置では、Ｈ＿ｐｏｌ．は−９０度近傍において、最大０ｄＢｉ付近の利得が実現されていることがわかる。これは、マイクロストリップ線路１７からＺ方向（空方向）に向けて放射された電磁波が反射板２２で−Ｚ方向に向けて反射されたためである。これにより、第２実施形態と同様の効果を奏するとともに、マイクロストリップ線路１７から放射される電磁波のＺ方向への不要な放射を抑圧することができる。その結果、−Ｚ方向における放射レベルを改善することができる。

（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態について説明する。図１２は第６実施形態におけるアンテナ装置を示す図であり、（ａ）はアンテナ給電回路を示す斜視図、（ｂ）はアンテナ給電回路をマンホールに装着したときの断面図である。
図１２に示すように、本実施形態のアンテナ給電回路６００は、金属導体２７の表面において、スロット３０の周囲及び上方を取り囲むように形成された、箱型形状のキャビティ（囲繞部）２４が設けられている。このキャビティ２４の一側面の周縁部には、同軸線路１５をキャビティ２４内に案内するための逃げ溝２６が形成されている。

この構成によれば、上述した第５実施形態と同様に、同軸線路１５の内導体１３から上方に向けて放射された電磁波が、キャビティ２４の内壁面で反射される。そのため、同軸線路１５から放射される電磁波の不要な放射を抑圧することができる。

（第７実施形態）
次に、本発明の第７実施形態について説明する。図１３は、第７実施形態におけるアンテナ給電回路を示す斜視図である。
図１３に示すように、本実施形態のアンテナ給電回路７００は、グランド面２１を厚さ方向に貫通するスロット２５が形成されている。スロット２５は、互いに直交する方向に延在する長孔からなり、これら長孔がマンホール蓋部１の上方で十字状（約９０度）に交差している。そして、スロット２５（各長孔）の交点上にマイクロストリップ線路１７が配置されるようになっている。この場合、スロット２５の各長孔はマイクロストリップ線路１７に対して、それぞれ約４５度程度で交わるように配置されている。

この構成によれば、スロット２５が十字状に交差しているため、スロット２５によってマイクロストリップ線路１７から放射される互いに直交する２つの直線偏波または円偏波を励振することが可能となる。これにより、マンホール内通信設備７に任意の方向で貼付されたＲＦ−ＩＤタグ８から出力された電磁波が、任意の方向の直線偏波で出力された場合であっても、アンテナ給電回路７００により高い信号レベルで受信が可能となる。

（第８実施形態）
次に、本発明の第８実施形態について説明する。図１４は、第８実施形態におけるアンテナ装置を示す斜視図である。
図１４に示すように、本実施形態のアンテナ装置は、複数（例えば、２本）の同軸線路１５を備え、各同軸線路１５の延在方向が直交するように配置されている。すなわち、一方の同軸線路１５は、その延在方向がＹ方向に一致するように配置され、他方の同軸線路１５は、その延在方向がＸ方向に一致するように配置されている。そして、各同軸線路１５の外導体１２はアスファルト層５上に設置されたグランド面１１に電気的に接続されている。また、各同軸線路１５の一端はマンホール枠部２に接続される一方、他端は各同軸線路１５に対応して設けられた給電端子１４にそれぞれ接続されている。

この構成によれば、各同軸線路１５が互いに直交するように配置されているため、各同軸線路１５によって互いに直交する２つの直線偏波を送受信することが可能となる。これにより、マンホール内通信設備７に任意の方向で貼付されたＲＦ−ＩＤタグ８から出力された電磁波が、任意の方向の直線偏波で出力された場合であってもアンテナ装置により高い信号レベルで受信が可能となる。なお、図１５に示すように、金属導体２７上にスロット３０を複数形成し、各スロット３０に直交するように同軸線路１５を複数配置する構成にしても構わない。

なお、本発明の技術範囲は上述した実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な構造や形状などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
例えば、マンホールは、作業員の出入れする大型の例を示したが、作業員の手のみが出入りする、いわゆるハンドホールであってもよい。

１…マンホール蓋部（第１の金属導体） ２…マンホール枠部（第１の金属導体） ８…ＲＦ−ＩＤタグ １２…外導体 １３…内導体 １４，１８…給電端子 １５…同軸線路（第３の金属導体） １７…マイクロストリップ線路（第３の金属導体） １９，２５…スロット（開口部） ２０…スペーサ １１，２１，２７…グランド面（第２の金属導体） ２２…反射板 ２４…キャビティ（囲繞部） １００，２００，３００，４００，５００，６００，７００…アンテナ給電回路

Claims (9)

1. 地中に埋設されるとともに、少なくとも一部が地表面に露出した第１の金属導体と、
   前記第１の金属導体の上方に、前記第１の金属導体に非接触で近接配置されたアンテナ給電回路とを備え、
   前記アンテナ給電回路は、前記第１の金属導体に対して間隙を空けた状態で対向配置された誘電体と、
   前記誘電体の上面及び下面のうち、一方の面上に配置された第２の金属導体と、
   前記誘電体の上面及び下面のうち、他方の面上に配置された線状の第３の金属導体と、
   前記第２の金属導体及び前記第３の金属導体に給電するための給電端子と、
   誘電体材料からなり、地表面と前記誘電体との間に介在するスペーサとを備え、
   前記第２の金属導体をグランド面として構成するとともに、前記給電端子から前記第２の金属導体及び前記第３の金属導体に給電される電力を前記第１の金属導体に電磁結合給電することを特徴とするアンテナ装置。
2. 前記誘電体の下面には、前記第２の金属導体が配置される一方、前記誘電体の上面には前記第３の金属導体が配置され、
   前記第２の金属導体には、地表面に向けて開口する開口部が少なくとも１つ形成され、
   前記第３の金属導体と前記開口部とは、前記第１の金属導体の上方において平面視で交差し、
   前記給電端子から前記第２の金属導体及び前記第３の金属導体に電力を給電することで、前記開口部を励振させ、前記第１の金属導体に電磁結合給電することを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
3. 前記誘電体の下面には、前記第３の金属導体が配置される一方、前記誘電体の上面には前記第２の金属導体が配置されていることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
4. 地中に埋設されるとともに、少なくとも一部が地表面に露出した第１の金属導体と、
   前記第１の金属導体の上方に、前記第１の金属導体に非接触で近接配置されたアンテナ給電回路とを備え、
   前記アンテナ給電回路は、前記第１の金属導体に対して間隙を空けた状態で対向配置された第２の金属導体と、
   前記第２の金属導体上に配置された第３の金属導体と、
   前記第３の金属導体に給電するための給電端子とを備え、
   前記第２の金属導体をグランド面として構成するとともに、前記第２の金属導体には、地表面に向けて開口する開口部が少なくとも１つ形成され、
   前記第３の金属導体は同軸線路を構成し、前記同軸線路の内導体及び外導体が前記第２の金属導体に接続されるとともに、前記内導体は前記開口部に平面視で交差し、
   前記給電端子から前記第３の金属導体に電力を給電することで、前記開口部を励振させ、前記第１の金属導体に電磁結合給電することを特徴とするアンテナ装置。
5. 地中に埋設されるとともに、少なくとも一部が地表面に露出した第１の金属導体と、
   前記第１の金属導体に給電するためのアンテナ給電回路とを備え、
   前記アンテナ給電回路は、少なくとも一部が地表面に露出し、グランド面を構成する第２の金属導体と、
   前記第２の金属導体上に配置された第３の金属導体と、
   前記第３の金属導体に給電する給電端子とを備え、
   前記第３の金属導体は同軸線路を構成し、前記同軸線路の内導体が前記第１の金属導体に接続される一方、外導体が前記第２の金属導体に接続されていることを特徴とするアンテナ装置。
6. 前記開口部は平面視で十字状に形成されていることを特徴とする請求項２または請求項４に記載のアンテナ装置。
7. 前記第３の金属導体の上方には、前記第２の金属導体及び前記第３の金属導体から出力される電磁波を、前記第１の金属導体に向けて反射させる反射板が配置されていることを特徴とする請求項２、請求項４、請求項５及び請求項６の何れか１項に記載のアンテナ装置。
8. 前記第３の金属導体と前記開口部との交差部分の周囲を囲むように設けられるとともに、前記第１の金属導体に向けて開口する金属導体からなる囲繞部を備えていることを特徴とする請求項２、請求項４及び請求項６の何れか１項に記載のアンテナ装置。
9. 複数の前記第３の金属導体を備え、前記複数の第３の金属導体にはそれぞれ前記給電端子が接続されていることを特徴とする請求項１ないし請求項８の何れか１項に記載のアンテナ装置。

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