JP2012049852A - アンテナ装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】簡易な方法で異なる偏波を有する2つのアンテナを一体化し、偏波ダイバシティを実現できる小型のアンテナ装置を得る。
【解決手段】地導体1と、地導体に外導体が接続された第1領域、地導体の主面と間隔を空け略平行に延びる第2領域、地導体の主面の上方に向かって延びる第3領域を含む同軸線路2と、同軸線路の第2領域の第1領域側端から略λ/4(動作周波数の波長λ)の位置の外導体に接続され地導体をグランドとする伝送線路3と、同軸線路の他端側から第3領域に沿って略平行に延び一端が同軸線路の他端で内導体に他端が第3領域の外導体に接続された略λ/4長の接続導体4と、同軸線路の内導体と接続導体の接続位置近傍でそれぞれ接続導体、同軸線路に角度を成し反対方向に接続された第1および第2の導体5,6と、同軸線路と伝送線路のそれぞれの給電点7,8を含む。
【選択図】図1

Description

この発明は、異なる放射パターンを有するアンテナを一体化して偏波ダイバシティを行うためのアンテナ装置に関するものである。
マルチパスフェージング通信品質低下への対策、通信の高速化、大容量化のため、無線通信装置にダイバシティ機能を持たせることが有効である。ダイバシティの方式には、空間ダイバシティ、偏波ダイバシティ、パターンダイバシティなどがあるが、複数のアンテナ間のアイソレーションを確保するため、アンテナ間隔を大きくすることが一般的である。しかし、近年の無線通信装置には小型化が強く望まれている。そのためアンテナ間距離を十分に確保することができず、アイソレーションが劣化してダイバシティ効果が得られなくなる。
これを解決する従来技術として、下記特許文献1に挙げる複合アンテナが知られている。下記特許文献1に記載の複合アンテナによれば、グランドに直交する不平衡アンテナを構成し、不平衡アンテナに対して対称な位置に平衡アンテナを構成してアンテナを一体化することにより、平衡アンテナと不平衡アンテナのそれぞれの給電点の電位変化を相互に抑制し、アイソレーションを確保することが開示されている。
国際公開第2007/055232号パンフレット
上記特許文献1では、平衡アンテナに電力を供給する給電部の具体的な構造が開示されておらず、その実現方法に課題があった。また、平衡アンテナの構造を不平衡アンテナに対して対称な位置とした場合にアンテナ間のアイソレーションが確保されるため、外乱の影響等によりアンテナ上を流れる電流分布が非対称となった場合には平衡アンテナと不平衡アンテナのそれぞれの給電点に電位変化が生じ、アンテナ間のアイソレーションが劣化するという課題があった。
この発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、簡易な方法で異なる偏波を有する2つのアンテナを一体化し、偏波ダイバシティを実現できる小型のアンテナ装置を得ることを目的とする。また、アンテナを無線通信装置の筐体に収納した場合でもアンテナ間のアイソレーションを確保することができるアンテナ装置を得ることを目的とする。
この発明は、主面を有する地導体と、一端から他端に向かって、前記地導体の主面に外導体が接続された第1領域、前記地導体の主面と間隔を空けて主面に略平行に延びる第2領域、前記地導体の主面の上方に向かって延びる第3領域を順に含む同軸線路と、動作周波数に対する波長λとしたとき、前記同軸線路の前記第2領域の前記第1領域側端から略λ/4の位置の外導体上に一端が接続された、前記地導体をグランドとする伝送線路と、前記同軸線路の他端側から第3領域に沿って略平行に延び、一端が前記同軸線路の他端で内導体に接続され、他端が前記第3領域の外導体に接続された略λ/4の長さを有する接続導体と、前記同軸線路の内導体と前記接続導体との接続位置近傍において一端が前記接続導体に接続され前記接続導体と角度を成して延びる第1の導体と、前記同軸線路の内導体と前記接続導体との接続位置近傍において一端が前記同軸線路の他端の外導体に接続され前記同軸線路と角度を成しかつ前記第1の導体と反対側に延びる第2の導体と、前記同軸線路に交流電圧を印加する第1の給電点と、前記伝送線路に交流電圧を印加する第2の給電点と、を備えたことを特徴とするアンテナ装置等にある。
この発明では、簡易な方法で異なる偏波を有する2つのアンテナを一体化し、偏波ダイバシティを実現できる小型のアンテナ装置等を提供できる。
この発明の実施の形態1に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図である。 図1のアンテナ装置の動作を模式的に示した図である。 図1のアンテナ装置の動作を模式的に示した図である。 図1のアンテナ装置を試作して測定した放射パターンを示す図である。 この発明の実施の形態2に係る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に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図である。 図6のアンテナ装置の動作を模式的に示した図である。 図6のアンテナ装置の動作を模式的に示した図である。 この発明の実施の形態3に係るアンテナ装置の変形例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に係るアンテナ装置の変形例の構成を示す斜視図である。 この発明の実施の形態5に係る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5に係るアンテナ装置の変形例の構成を示す斜視図である。 この発明の実施の形態6に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図である。 図14の切換手段の変形例を示す図である。
以下、この発明によるアンテナ装置を各実施の形態に従って図面を用いて説明する。なお、各実施の形態において、同一もしくは相当部分は同一符号で示し、重複する説明は省略する。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図である。図1においてアンテナ装置は、地導体1と、同軸線路2と、伝送線路3と、接続導体4と、第1の導体5と、第2の導体6とを備えている。
地導体1は有限の大きさからなる導体であり、例えば図1に示すように伝送線路を形成する主面を有する矩形形状を有している。同軸線路2は、点Aにおいて地導体1と電気的に接続され、地導体1に対して略平行または平行に配置される部分を有する。伝送線路3は地導体1をグランドとして動作する伝送線路であり、マイクロストリップ線路やコプレーナ線路などの平面回路が用いられる。また、同軸線路としても良い。その場合、同軸線路の外導体は地導体1に電気的に接続するのが望ましい。伝送線路3(同軸線路とした場合はその内導体)の一端は、点Bにおいて同軸線路2の外導体に電気的に接続されている。
すなわち同軸線路2は、一端の後述する第1の給電点7から地導体1の主面に外導体の一部が接続されているA点までの第1領域、A点から屈曲して地導体1の主面と間隔を空けて主面に略平行または平行に延びるBC点までの第2領域、BC点から地導体1の主面の上方(例えば主面に略垂直または垂直)に向かって延びる同軸線路2の他端になるC点までの第3領域を順に含む。
接続導体4は一端が点Cにおいて同軸線路2の他端の内導体に電気的に接続され、他端は接続点Dにおいて同軸線路2の外導体に電気的に接続された同軸線路2と略平行または平行な導体である。第1の導体5は、一端が点Cの近傍において接続導体4の一端と電気的に接続され接続導体4と角度を成して延びる導体である。第2の導体6は、一端が点Cの近傍において同軸線路2の他端でこれの外導体に電気的に接続され同軸線路2と角度を成しかつ第1の導体5と反対側に延びる導体である。同軸線路2の一端には交流電源で示された第1の給電点7を接続し、また伝送線路3の他端には交流電源で示された第2の給電点8を接続する。
次に、動作について説明する。第1の給電点7に交流電源を接続して給電した場合、上記交流電源から出力された交流信号は、同軸線路2の内導体に(+)(プラス)電荷、同軸線路2の外導体に(−)(マイナス)電荷を配して同軸線路2の内部を伝送して、点Cへ到達する。点Cの近傍では同軸線路2の内導体と第1の導体5が接続され、同軸線路2の外導体には第2の導体6が接続されているから、第1の導体5と第2の導体6によりダイポールアンテナが構成される。
ここで、ダイポールアンテナは平衡系のアンテナであるのに対し、同軸線路2は不平衡系の給電線路であるから、両者をそのまま接続した場合には同軸線路2の外導体の外側に不平衡電流が流れ、アンテナの性能に悪影響を及ぼす。
この発明の実施の形態1におけるアンテナ装置では、接続導体4を点Cにおいて同軸線路2の内導体と接続し、点Dにおいて同軸線路2の外導体と接続しているので、接続導体4と同軸線路2の外導体によって先端短絡の伝送線路が形成される。このとき、点Cから点Dを見たインピーダンスZCDは、
CD=jZ0atan{(2π/λ)L} (1)
と表される。ここで
0a:接続導体4と同軸線路2の外導体によって構成される伝送線路の特性インピーダンス
:点Cと点Dの間隔
λ:動作周波数に対する波長
である。式(1)から明らかなように、Lが次式(2)を満足するとき点Cから点Dを見たインピーダンスZCDは無限大となる。
={(2n+1)/4}λ (nは0以上の整数) (2)
従って、式(2)を満足するように点Cと点Dの間隔Lを選べば、不平衡電流が同軸線路2の外導体を流れることを防ぐことができる。アンテナ装置を小型化するのであればL=λ/4またはL≒λ/4となる。
一方、第2の給電点8に交流電源を接続して給電した場合、交流電源から出力される交流信号は同軸線路2の外導体に到達する。ここで、同軸線路2の外導体は点Aにおいて地導体1と接続されており、同軸線路2と地導体1が略平行に配置されている部分によって先端短絡の伝送線路が形成される。このとき、点Bから点Aを見たインピーダンスZBAは、
BA=jZ0btan{(2π/λ)L} (3)
と表される。ここで
0b:同軸線路2の外導体と地導体1によって構成される伝送線路の特性インピーダンス、
:点Bと点Aの間隔
である。式(3)から明らかなように、Lが次式(4)を満足するとき点Bから点Aを見たインピーダンスZBAは無限大となる。
={(2m+1)/4}λ (mは0以上の整数) (4)
従って、式(4)を満足するように点Bと点Aの間隔を選べば(アンテナ装置を小型化するのであればL=λ/4またはL≒λ/4となる)、伝送線路3から伝送される交流信号(電流)は点Aの方へは流れず、接続導体4と、同軸線路2の外導体の接続導体4と略平行な部分に電力が供給され、この部分(点Cと点D間)がモノポールアンテナとして動作する。
以上説明した動作を模式的に表したものを図2、図3に示す。図2は第1の給電点7に交流電源を接続して給電した場合、図3は第2の給電点8に交流電源を接続して給電した場合を表している。図2において、9は第1の導体5および第2の導体6上を流れる電流である。図3において、10は第1の導体5および第2の導体6上を流れる電流、11は接続導体4および同軸線路2の外導体の接続導体4と略平行な部分を流れる電流である。なお、図2および図3において、電流9、10、11の向きは第1の給電点7、第2の給電点8に接続される交流電源から出力される交流信号の周波数に応じた周期によって交互に切り替わる。
第1の給電点7に交流電源を接続して給電した場合、放射に寄与する電流は第1の導体5および第2の導体6上を流れる電流9である。一方、第2の給電点8に交流電源を接続して給電した場合、放射に寄与する電流は接続導体4および同軸線路2の外導体の接続導体4と略平行な部分を流れる電流11である。第1の導体5および第2の導体6上を流れる電流10は互いに逆向きに流れるため放射には寄与しない。
図4はこの発明の実施の形態1に係るアンテナ装置を試作し、図2に示したxz面が地導体1の主面となるxyz座標のz−x面およびz−y面の放射パターンを測定した結果を示す図である。図4の(a)は第1の給電点7に交流電源を接続して給電した場合、図4の(b)は第2の給電点8に交流電源を接続して給電した場合の放射パターンを表している。
第1の給電点7に交流電源を接続して給電した場合、放射に寄与する電流は電流9であるから、z−x面においてはEθ成分が主偏波の8の字型のパターンとなる。z-y面においてはEφ成分が主偏波のほぼ無指向のパターンとなる。一方、第2の給電点8に交流電源を接続して給電した場合、放射に寄与する電流は電流11であるから、z−x面においてはEφ成分が主偏波のほぼ無指向のパターンとなる。z−y面においてはEθ成分が主偏波の8の字型のパターンとなる。
このように、第1の給電点7に交流電源を接続して給電した場合と第2の給電点8に交流電源を接続して給電した場合とで、放射される電波の偏波を切り替えることが可能となり、小型な偏波ダイバシティアンテナを得ることができる。
実施の形態2.
図5はこの発明の実施の形態2に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図である。実施の形態1と相違する点は、同軸線路2および接続導体4の代わりに平衡線路12が用いられている点である。なお、第1および第2の給電点7,8の交流電源の図示は省略されている(以下同様)。
図5に示す平衡線路12は2本の内導体およびこれらの周囲を覆う外導体により構成されている。平衡線路12の他端側において、内導体のうち一方は第1の導体5と電気的に接続され、他方の内導体は第2の導体6と電気的に接続されている。平衡線路12の一部は地導体1と所定の距離を隔てて略平行または平行に配置され、平衡線路12の外導体は接続点Aにおいて地導体1と電気的に接続されている。さらに、接続点Bにおいて伝送線路3と平衡線路12の外導体が電気的に接続されている。
すなわち平衡線路12は、一端の第1の給電点7から地導体1の主面に外導体の一部が接続されているA点までの第1領域、A点から屈曲して地導体1の主面と間隔を空けて主面に略平行または平行に延びるBC点までの第2領域、BC点から地導体1の主面の上方(例えば主面に略垂直または垂直)に向かって延びる平衡線路12の他端になるC点までの第3領域を順に含む。
平衡線路12の第1の導体5、第2の導体6が接続されている他端側と反対側の一端側には、交流電源(図示せず)が接続される第1および第2の給電点7,8が設けられ、交流信号が印加される。これにより、第1の導体5と第2の導体6とでダイポールアンテナが形成される。ここで、ダイポールアンテナは平衡系のアンテナであるから、ダイポールアンテナに平衡線路を接続して給電した場合には給電線路の外導体には不平衡電流が流れない。従って、実施の形態2のアンテナ装置における平衡線路12の外導体には不平衡電流は流れない。
このような構成としても、平衡線路12と地導体1が略平行に配置されている部分によって先端短絡の伝送線路が形成され、伝送線路3を通じて平衡線路12の外導体に給電される。従って実施の形態1で説明した動作と同様に平衡線路12の点Cと点B間にモノポールアンテナが構成される。つまり、平衡線路12に給電した場合と伝送線路3に給電した場合とで放射される電波の偏波を切り替えることが可能となり、小型な偏波ダイバシティアンテナを得ることができる。
実施の形態2のアンテナ装置では、平衡線路12を用いて第1の導体5と第2の導体6からなるダイポールアンテナに給電することで、不平衡電流を防止するための構造を省略することができ、製造が容易となる。
実施の形態3.
図6はこの発明の実施の形態3に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図である。図6においてアンテナ装置は、地導体1(ここでは例えば板状)と、T字型の導体13と、第1のスリット14と、第2のスリット15と、第1の給電点7と、第2の給電点8とを備えている。
実施の形態1および実施の形態2との相違点は、接続導体4、第1および第2の導体5,6の代わりに略T字型またはT字型の導体13を配置し、T字型の導体13に第1のスリット14、地導体1に第2のスリット15を設けた点である。
T字型の導体13は、一端が地導体1(主面または側面)に電気的に接続され他端が地導体1の主面の上方(例えば主面に略垂直または垂直)に向かって延びる線路導体13aと、線路導体13aの他端から一端側に向かって延び線路導体13aを2つに分割する第1のスリット14と、第1のスリット14で分割された一方側の線路導体13aの他端側から線路導体と角度を成して延びる第1の導体13bと、第1のスリット14で分割された他方側の線路導体13aの他端側から線路導体と角度を成しかつ第1の導体13bと反対側に延びる第2の導体13cを備える。
また、地導体1にはT字型の導体13の下端(一端側)が電気的に接続された部分の近傍の端から内側に延びる第2のスリット15が設けられている。第2のスリット15は例えば、内側に第1の所定長延びさらに略直角に曲がって地導体1の縁と並行に第2の所定長延びるL字形状を有する。
第1の給電点7は第1のスリット14の開放端近傍に設けられており、第2の給電点8は第2のスリット15の開放端近傍に設けられている。
次に動作について説明する。第1の給電点7に交流電源を接続して給電した場合、上記交流電源から出力された交流信号により、第1のスリット14によって隔てられる線路導体13aの一方に(+)(プラス)電荷、反対側に(−)(マイナス)電荷が誘起される。このとき、第1のスリット14は第1の給電点7から見ると先端短絡の伝送線路として動作する。このとき、第1の給電点7からスリットの端(短絡端)を見たインピーダンスZは、
=jZ0ctan{(2π/λ)L} (5)
と表される。ここで
0c:第1のスリット14による伝送線路の特性インピーダンス
:第1の給電点7から第1のスリット14の端(短絡端)までの距離
である。式(5)から明らかなように、Lが次式(6)を満足するとき第1の給電点7から第1のスリット14の端(短絡端)を見たインピーダンスZは無限大となる。
={(2k+1)/4}λ (kは0以上の整数) (6)
従って、式(6)を満足するようにLを選べば、線路導体13aに電流が流れることを防ぐことができ、第1および第2の導体13b,13cに電流が流れる。
一方、第2の給電点8に交流電源を接続して給電した場合、上記交流電源から出力された交流信号により、第2のスリット15によって隔てられる地導体1の一方に(+)(プラス)電荷、反対側に(−)(マイナス)電荷が誘起される。従って、第2のスリット15も第2の給電点8から見ると先端短絡の伝送線路として動作する。このとき、第2の給電点8からスリットの端(短絡端)を見たインピーダンスZは、
=jZ0dtan{(2π/λ)L} (7)
と表される。ここで
0d:第2のスリット15による伝送線路の特性インピーダンス
:第2の給電点8から第2のスリット15の端(短絡端)までの距離
である。式(7)から明らかなように、Lが次式(8)を満足するとき第2の給電点8から第2のスリット15の端(短絡端)を見たインピーダンスZは無限大となる。
={(2l+1)/4}λ (lは0以上の整数) (8)
第2のスリット15は線路導体13aと地導体1が接続された部分に近接しているから、式(8)を満足するようにLを選べば、第2の給電点8により誘起される電流は地導体1を流れずに線路導体13aを流れるようになる。
以上説明した動作を模式的に表したものを図7、図8に示す。図7は第1の給電点7に交流電源を接続して給電した場合、図8は第2の給電点8に交流電源を接続して給電した場合を表している。図7において、18は第1および第2の導体13b,13cを流れる電流である。図8において、19は第1および第2の導体13b,13cを流れる電流、20は線路導体13aを流れる電流である。なお、図7、図8において、電流18,19,20の向きは第1の給電点7、第2の給電点8に接続される交流電源から出力される交流信号の周波数に応じた周期によって交互に切り替わる。
第1の給電点7に交流電源を接続して給電した場合、放射に寄与する電流は図7に示す電流18である。従って、z−x面においてはEθ成分が主偏波の8の字型のパターンとなる。z-y面においてはEφ成分が主偏波のほぼ無指向のパターンとなる。一方、第2の給電点8に交流電源を接続して給電した場合、T字型の導体13上を流れる電流は、線路導体13aを通って第1および第2の導体13b,13cへ到達する。従って、第1および第2の導体13b,13cを流れる電流は、図8に示すように第1のスリット14の左右で互いに逆向きとなる。このため、電流19は放射には寄与せず、線路導体13aを流れる電流20が放射に寄与する。従って、z−x面においてはEφ成分が主偏波のほぼ無指向のパターンとなり、z−y面においてはEθ成分が主偏波の8の字型のパターンとなる。
このように実施の形態3のアンテナ装置においても、実施の形態1と同様に、第1の給電点7に給電した場合と第2の給電点8に給電した場合とで放射される電波の偏波を切り替えることが可能となり、小型な偏波ダイバシティアンテナを得ることができる。
ここで、誘電体基板を用いることによりエッチング加工によって誘電体基板上に地導体1、第2のスリット15、T字型の導体13および第1のスリット14をそれぞれ構成することが可能である。このようにすることで、第1の給電点7において給電するための給電線路を地導体1およびT字型の導体13をグランドとする伝送線路により構成することができる。また、エッチング加工により容易に量産が可能となり、低コスト化につながる。
なお、実施の形態3では第1のスリット14によってテーパーバランのような不平衡−平衡変換線路を用いることも可能である。図9はテーパーバランとダイポールアンテナを組み合わせた構成の一例である。図9においてアンテナ装置は、地導体1と、スリット15と、伝送線路41と、第1の給電点7と、第2の給電点8と、基板21とを備える。基板21は有限の大きさを有する板状の基板であり、例えば図9に示すように略T字型またはT字型である。
基板21は、互いに対向する一対の面の一方に、一端が地導体1(主面または側面)に電気的に接続され他端が地導体1の主面の上方(例えば主面に略垂直または垂直)に向かって延び、一端から他端に向かって幅が狭くなるテーパー状導体23bと、このテーパー状導体23bの他端からテーパー状導体と角度を成して延びる第1の導体23aが設けられ、他方にテーパー状導体23bに略平行に配置され、一端から他端へ地導体1の主面の上方(例えば主面に略垂直または垂直)に向かって延び一端から他端に向かって幅が一定な線状導体22bと、この線状導体22bの他端から線状導体と角度を成しかつ第1の導体23aと反対側に延びる第2の導体22aが設けられている。
また地導体1には、地導体1をグランドとし、線状導体22bの一端に一端が電気的に接続された伝送線路41と、地導体1とテーパー状導体23bの接続位置近傍において、地導体1の端から内側に延びるように設けられたスリット15と、伝送線路41に交流電圧を印加する第1の給電点7と、スリット15の短絡端から、動作周波数に対する波長をλとしたときに略λ/4の位置のスリット15の開放端近傍に設けられスリット15に交流電圧を印加する第2の給電点8が設けられている。
伝送線路41は実施の形態1の同軸線路2、実施の形態2の平行線路12に相当し、マイクロストリップ線路、コプレーナ線路、同軸線路(同軸線路とした場合はその内導体を線状導体22bに接続)で構成可能である。
第1の導体23aと第2の導体22aからなるダイポールアンテナを動作させる時には例えば実施の形態1,2のように第1の給電点7から給電を行い、テーパー状導体23bをモノポールアンテナとして動作させる時には実施の形態3のように第2の給電点8から給電を行う。
基板21において、テーパー状導体23bの幅を徐々に変化させることでこの部分がテーパーバランとして動作する。従って第1の導体23aと第2の導体22aからなるダイポールアンテナに平衡給電することができ、不平衡電流が抑圧できる。
実施の形態4.
図10はこの発明の実施の形態4に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図である。図10において、実施の形態3と相違する点は、T字型の導体13の第1の導体13bと第2の導体13cが第1の給電点7に対して非対称となっている点である。
一般的に、無線通信装置の筐体に内蔵されるアンテナの場合、アンテナの近傍に他のモジュールや回路基板などの構造物が配置されることが多く、構造物(特に金属で構成されるもの)の影響によりアンテナの特性が変化する。このため、筐体に内蔵されるアンテナは周囲構造物を含めた設計を行い、周囲の影響を考慮してアンテナの形状を決定する必要がある。このとき、アンテナの形状を非対称にすることでアンテナ特性を改善することができる場合がある。
なお、図10に示した第1の導体13bと第2の導体13cは第1のスリット14に対しても物理的に非対称となっている。しかし、例えば図11に示すように、第1の導体側を一部を切除して導体13baと導体13bbとし間に集中定数素子24を挿入することによって電気長を非対称にすることでも同等の効果を得ることができる。集中定数素子24は任意のリアクタンス(インダクタンスまたはキャパシタンス)を有する素子が用いられる。
以上のように、実施の形態4に係るアンテナ装置によれば、無線通信装置の筐体に内蔵しても良好な特性が得られるアンテナ装置を得ることができる。
実施の形態5.
図12はこの発明の実施の形態5に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図である。図12において実施の形態3と相違する点は、T字型の導体13の第1のスリット14がT字型の導体13の非対称な位置に設けられている点である。
前述のように、無線通信装置の筐体に内蔵されるアンテナでは、アンテナの構造が対称であっても周囲構造の影響によりアンテナ上の電流分布は非対称となる場合がある。このとき、第1の給電点7と第2の給電点8の間の電気的なアイソレーションが劣化してしまう。
そこでこの発明の実施の形態5に係るアンテナ装置では、第1のスリット14をT字型の導体13の非対称な位置に設けることにより、この非対称性を打ち消してアイソレーションを改善することができる。また、非対称性を打ち消す別の手段として、図13に示すようにT字型の導体13の線路導体13aを地導体1に対して傾けることも有効である。傾ける方向、角度は得ようとする特性に従って選択する。
以上のように、実施の形態5に係るアンテナ装置によれば、無線通信装置の筐体に内蔵しても良好なアイソレーションを確保できる偏波ダイバシティアンテナを得ることができる。
実施の形態6.
図14はこの発明の実施の形態5に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図である。図14において実施の形態1と相違する点は、第1の給電点7と同軸線路2の間に第1のスイッチ25が挿入され、第2の給電点8と伝送線路3の間に第2のスイッチ26が挿入されている点である。第1のスイッチ25には第1の給電点7と第1のリアクタンス素子27が接続され、第2のスイッチ26には第2の給電点8と第2のリアクタンス素子28が接続されている。
2つのアンテナ間の放射パターンの一致度を表す相関係数は、使用していないアンテナの終端条件により変化する。つまり、適切なリアクタンス値を選択すれば2つのアンテナ間の放射パターン相関係数を小さくさせることができる。
実施の形態6のアンテナ装置では、使用していない側の給電点を任意のリアクタンス値を持つリアクタンス素子で終端することができるので、相関係数の小さな偏波ダイバシティアンテナを得ることができる。従って、ダイバシティ効果の高いアンテナ装置を得ることができる。
なお、図14では第1のスイッチ25と第2のスイッチ26をそれぞれ同軸線路2、伝送線路3に接続して構成したが、このような構成に限定されるものではなく、それぞれの給電点をリアクタンス素子で終端できるような切換が可能であれば、任意の構成が適用できる。例えば図15で示すように1つのスイッチ29を用いて終端を切り換えることもできる。図15において、図示のように共通の給電点30が例えば伝送線路3に接続された点Fの端子に接続される場合には点Eの端子に第1のリアクタンス素子27が接続され、給電点30が例えば同軸線路2に接続された点Eの端子に接続される場合には点Fの端子に第2のリアクタンス素子28が接続される。
なお、各実施の形態の第1の導体5,13b,13ba,13bb,23aと第2の導体6,13c,22aの形状は、線状、メアンダ状に屈曲した構造、所定の幅を有する板状、円筒形状、円形状、円の一部の形状(扇形)など、所望の周波数で共振が得られれば任意の形状を選択できる。
また、実施の形態6の構成は実施の形態1の構成をもとにして説明したが、この構成に限定されるものではなく、実施の形態2〜5で説明した構成においても同様に適用可能で相当の効果を得ることができる。
さらにこの発明は上記の個々の実施の形態に限定されるものではく、これらの実施の形態の可能な組み合わせも全て含むことは云うまでもない。
1 地導体、2 同軸線路、3 伝送線路、4 接続導体、5,13b,13ba,13bb,23a 第1の導体、6,13c,22a 第2の導体、7 第1の給電点、8 第2の給電点、12 平行線路、13 T字型の導体、13a 線路導体、14 第1のスリット、15 第2のスリット、21 T字型の基板、22b 線状導体、23b テーパー状導体、24 集中定数素子、25 第1のスイッチ、26 第2のスイッチ、27 第1のリアクタンス素子、28 第2のリアクタンス素子、29 スイッチ、30 給電点、41 伝送線路。

Claims (13)

  1. 主面を有する地導体と、
    一端から他端に向かって、前記地導体の主面に外導体が接続された第1領域、前記地導体の主面と間隔を空けて主面に略平行に延びる第2領域、前記地導体の主面の上方に向かって延びる第3領域を順に含む同軸線路と、
    動作周波数に対する波長λとしたとき、前記同軸線路の前記第2領域の前記第1領域側端から略λ/4の位置の外導体上に一端が接続された、前記地導体をグランドとする伝送線路と、
    前記同軸線路の他端側から第3領域に沿って略平行に延び、一端が前記同軸線路の他端で内導体に接続され、他端が前記第3領域の外導体に接続された略λ/4の長さを有する接続導体と、
    前記同軸線路の内導体と前記接続導体との接続位置近傍において一端が前記接続導体に接続され前記接続導体と角度を成して延びる第1の導体と、
    前記同軸線路の内導体と前記接続導体との接続位置近傍において一端が前記同軸線路の他端の外導体に接続され前記同軸線路と角度を成しかつ前記第1の導体と反対側に延びる第2の導体と、
    前記同軸線路に交流電圧を印加する第1の給電点と、
    前記伝送線路に交流電圧を印加する第2の給電点と、
    を備えたことを特徴とするアンテナ装置。
  2. 主面を有する地導体と、
    2本の内導体の周囲を外導体で覆う平衡線路であって、一端から他端に向かって、前記地導体の主面に外導体の一部が接続された第1領域、前記地導体の主面と間隔を空けて主面に略平行に延びる第2領域、前記地導体の主面の上方に向かって延びる第3領域を順に含むものと、
    動作周波数に対する波長λとしたとき、前記平衡線路の前記第2領域の前記第1領域側端から略λ/4の位置の外導体上に一端が接続された、前記地導体をグランドとする伝送線路と、
    前記平衡線路の他端で前記2本の内導体の一方に一端が接続され前記平衡線路と角度を成して延びる第1の導体と、
    前記平衡線路の一端で前記2本の内導体の他方に一端が接続され前記平衡線路と角度を成しかつ前記第1の導体と反対側に延びる第2の導体と、
    前記平衡線路に交流電圧を印加する第1の給電点と、
    前記伝送線路に交流電圧を印加する第2の給電点と、
    を備えたことを特徴とするアンテナ装置。
  3. 主面を有する地導体と、
    一端が前記地導体に接続され他端が前記地導体の主面の上方に向かって延びる線路導体と、
    前記線路導体の他端から一端方向に向かって延びる第1のスリットと、
    前記第1のスリットの一方側の前記線路導体の他端から前記線路導体と角度を成して延びる第1の導体と、
    前記第1のスリットの他方側の前記線路導体の他端から前記線路導体と角度を成しかつ前記第1の導体と反対側に延びる第2の導体と、
    前記地導体と前記線路導体の接続位置近傍において、前記地導体の端から内側に延びるように設けられた第2のスリットと、
    前記第1のスリットの短絡端から、動作周波数に対する波長をλとしたときに略λ/4の位置の前記第1のスリットの開放端近傍に設けられ交流電圧を印加する第1の給電点と、
    前記第2のスリットの短絡端から略λ/4の位置の前記第2のスリットの開放端近傍に設けられ交流電圧を印加する第2の給電点と、
    を備えたことを特徴とするアンテナ装置。
  4. 前記第1のスリットは前記線路導体の一端から他端に延びる対称軸からずらして設けられていることを特徴とする請求項3に記載のアンテナ装置。
  5. 主面を有する地導体と、
    一端が前記地導体に接続され他端が前記地導体の主面の上方に向かって延び、一端から他端に向かって幅が狭くなるテーパー状導体と、
    前記テーパー状導体に略平行に配置され、一端から他端へ前記地導体の主面の上方に向かって延び一端から他端に向かって幅が一定な線状導体と、
    前記テーパー状導体の他端から前記テーパー状導体と角度を成して延びる第1の導体と、
    前記線状導体の他端から前記線状導体と角度を成しかつ前記第1の導体と反対側に延びる第2の導体と、
    前記地導体をグランドとし、前記線状導体の一端に一端が接続された伝送線路と、
    前記地導体と前記テーパー状導体の接続位置近傍において、前記地導体の端から内側に延びるように設けられたスリットと、
    前記伝送線路に交流電圧を印加する第1の給電点と、
    前記スリットの短絡端から、動作周波数に対する波長をλとしたときに略λ/4の位置の前記スリットの開放端近傍に設けられ前記スリットに交流電圧を印加する第2の給電点と、
    を備えたことを特徴とするアンテナ装置。
  6. 前記接続導体と前記同軸線路の第3領域が前記地導体の主面に対して傾いて配置さ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。
  7. 前記平衡線路の第3領域が前記地導体の主面に対して傾いて配置されていることを特徴とする請求項2に記載のアンテナ装置。
  8. 前記線路導体は前記地導体の主面に対して傾いて配置されていることを特徴とする請求項3または4に記載のアンテナ装置。
  9. 前記線状導体とテーパー状導体は前記地導体の主面に対して傾いて配置されていることを特徴とする請求項5に記載のアンテナ装置。
  10. 前記第1の導体と前記第2の導体は、物理的大きさまたは電気的特性が異なることを特徴とする請求項1から9までのいずれか1項に記載のアンテナ装置。
  11. 前記第1の給電点と前記第2の給電点にそれぞれ、電圧を印加する時には電源、電圧を印加しない場合には所定値のリアクタンス素子を選択的に接続する切換手段を備えたされることを特徴とする請求項1から10までのいずれか1項に記載のアンテナ装置。
  12. 前記第1の導体と前記第2の導体は、線形、メアンダ状に屈曲した構造、所定の幅を有する板状、円筒形状、円形状、円の一部の形状、のいずれか1つからなることを特徴とする請求項1から11までのいずれか1項に記載のアンテナ装置。
  13. アンテナ装置全体が誘電体基板で形成されていることを特徴とする請求項3,4,5,8,9のいずれか1項に記載のアンテナ装置。
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