JP2014011692A - 統合アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来よりも小型の統合アンテナ装置を実現する。
【解決手段】導体により構成されたベース部１１０と、
上記ベース部１１０の上面に直交する第１の平面上に配置された地板、及び、上記ベース部１１０の上面に平行な第２の平面上に少なくとも一部分が配置された放射素子を有する逆Ｆ型アンテナ１と、上記逆Ｆ型アンテナ１の放射素子と共に上記第２の平面上に配置されたループアンテナ２とを備えたアンテナ装置１００であって、上記ベース部１１０の上面において上記ループアンテナ２と対向する領域に、上記第２のアンテナに向かって突出した突出部１１１が形成されているアンテナ装置１００。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数のアンテナが搭載された統合アンテナ装置に関する。

無線通信の用途拡大に伴い、種々の周波数帯域で動作するアンテナが求められている。例えば、車載用アンテナとしては、ＦＭ／ＡＭ放送、ＤＡＢ（Digital Audio Broadcast）等の地上デジタル放送、３Ｇ（3rd Generation：第３世代携帯電話）、ＬＴＥ（Long Term Evolution）、ＧＰＳ（Global Positioning System：全地球測位システム）、ＶＩＣＳ（登録商標）（Vehicle Information and Communication System：道路交通情報通信システム）、ＥＴＣ（Electronic Toll Collection：電子料金徴収システム）等の周波数帯域で動作するアンテナ等が求められている。

従来、相異なる周波数帯域で動作するアンテナは、別体のアンテナ装置として実現されることが多かった。例えば、ＦＭ／ＡＭ放送用のアンテナは、ルーフトップに載せ置くホイップアンテナとして実現され、地上デジタル放送用のアンテナは、フロントガラスに貼り付けるフィルムアンテナとして実現されるといった具合である。

しかし、自動車においてアンテナ装置を取り付け可能な部位は限られている。また、取り付けるアンテナ装置の個数が増えると、意匠が損なわれたり、取り付けコストが増大したりするといった問題を生じる。このような問題を回避するためには、統合アンテナ装置の使用が効果的である。ここで、統合アンテナ装置とは、相異なる周波数帯域で動作する複数のアンテナを備えたアンテナ装置のことを指す。

このような統合アンテナ装置としては、例えば、特許文献１〜５に記載のものなどが挙げられる。特許文献１に記載の統合アンテナ装置は、ＧＰＳ用及びＥＴＣ用の各アンテナを備えたものである。特許文献２に記載の統合アンテナ装置は、３Ｇ用及びＧＰＳ用の各アンテナを備えたものである。特許文献３に記載の統合アンテナ装置は、ＥＴＣ用、ＧＰＳ用、ＶＩＣＳ用、電話用メイン、及び電話用サブの各アンテナを備えたものである。特許文献４に記載の統合アンテナ装置は、ＧＰＳ用、ＥＴＣ用、第１電話用、及び第２電話用の各アンテナを備えたものである。特許文献５に記載の統合アンテナ装置は、１００ｋＨｚ以上１ＧＨｚ以下の帯域（ＦＭ／ＡＭ放送、ＤＡＢ等の地上デジタル放送、ＶＩＣＳ等）で動作するアンテナと、１ＧＨｚ以上の帯域（ＧＰＳ、衛星ＤＡＢ等）で動作するアンテナとを備えたものである。

特開２００７−１５８９５７号公報（２００７年 ６月２１日公開） 特開２００９− １７１１６号公報（２００９年 １月２２日公開） 特開２００９−２６７７６５号公報（２００９年１１月１２日公開） 特開２０１０− ８１５００号公報（２０１０年 ４月 ８日公開） 米国特許６、３９６、４４７号明細書（２００２年 ５月２８日登録）

しかしながら、上記従来の統合アンテナ装置においては、各アンテナを構成する放射素子が互いに重なり合わないように配置されており、小型化が困難であるという問題があった。各アンテナを構成する放射素子を互いに重なり合わないように配置するのは、各アンテナのアンテナ特性が他のアンテナの存在によって損なわれないようにするためである。

例えば、特許文献１に記載の統合アンテナ装置においては、ＧＰＳ用アンテナを構成する放射素子の中央開口部からＥＴＣ用アンテナを臨出させる構成を採用している。このため、中央開口部がＥＴＣアンテナを包含するように、ＧＰＳ用アンテナの放射素子を大型化する必要がある。

また、特許文献２に記載の統合アンテナ装置は、ベースに立設されたアンテナ基板の表裏に、互いに重なり合わないように３Ｇ用アンテナとＧＰＳ用アンテナとを貼り付けたものである。したがって、アンテナ基板に直交する方向から見たサイズを小さくすることが困難であり、低背化の要求に応えることができない。

また、特許文献３に記載の統合アンテナは、スペースファクタを考慮することなく、５つのアンテナを互いに重なり合わないように配置しただけのものである。これに対し、特許文献４に記載の統合アンテナ装置においては、ＥＴＣアンテナをＧＰＳアンテナの一部に重ね合わせて配置する工夫が見られる。しかしながら、ＥＴＣアンテナにおいてＧＰＳアンテナと重ね合わせられる部分は僅かであり、本質的な小型化に資するものではない。

また、特許文献１〜４に記載の技術は、何れもＧＨｚ領域で動作するアンテナ同士を統合するためのものであり、地上デジタル放送用などＭＨｚ領域で動作するアンテナをＧＨｚ領域で動作するアンテナと統合するためのものではない。地上デジタル放送を受信するためのチューナがナビゲーションシステムに統合されている昨今、ＭＨｚ領域で動作するアンテナとＧＨｚ領域で動作するアンテナとの統合に対するニーズが高まっているが、特許文献１〜４に記載の技術では、このニーズに応えることができないという副次的な問題がある。

特許文献５に記載のアンテナは、ＭＨｚ領域で動作するアンテナとＧＨｚ領域で動作するアンテナとを組み合わせたものであるが、ＧＨｚ領域で動作するアンテナが立体的なモジュールとなっており、薄型化が困難である。

このような問題を解決するためには、まず、互いに重なり合った状態で所期の性能を発揮するアンテナを実現することが重要になる。また、これらのアンテナを自動車のルーフトップに載置する統合アンテナ装置に搭載する場合、自動車のルーフや統合アンテナ装置の金属ベースなどの導体面と平行に配置した状態で所期の性能を発揮することも重要である。また、互いに重なり合った複数のアンテナに、これら複数のアンテナと直交する更なるアンテナを統合する場合には、この更なるアンテナの高さ（これら複数のアンテナと直交する方向のサイズ）を小さく抑えることも重要である。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、従来よりも小型の統合アンテナを実現することにある。

本発明に係るアンテナ装置は、導体により構成されたベース部と、上記ベース部の上面に直交する第１の平面上に配置された地板、及び、上記ベース部の上面に平行な第２の平面上に少なくとも一部分が配置された放射素子を有する第１のアンテナと、上記第１のアンテナの放射素子と共に上記第２の平面上に配置された第２のアンテナと、を備えたアンテナ装置であって、上記ベース部の上面において上記他のアンテナと対向する領域に、上記他のアンテナに向かって突出した突出部が形成されている、ことを特徴とする。

本発明に係るアンテナ装置は、上記ベース部の上面に平行な第３の平面であって、上記ベース部の上面と上記第２の平面との間に位置する第３の平面上に配置された第３のアンテナを更に備えており、上記第２のアンテナは、天頂方向から到来する電磁波を受信するためのものであり、上記第３のアンテナは、地平方向から到来する電磁波を受信するためのものである、ことが好ましい。

本発明に係るアンテナ装置において、上記第１のアンテナは、上記地板と上記放射素子とを短絡する短絡部を更に備えた逆Ｆ型アンテナであって、上記放射素子は、上記短絡部の付根部分から伸びる接地部であって、先端が接地された接地部と、上記短絡部の付根部分から上記地板と直交する方向に伸びるアーム部であって、先端が開放されたアーム部とを備えている、ことが好ましい。

本発明に係るアンテナ装置において、上記第２のアンテナは、楕円上を通る放射素子と、上記楕円の中心から見て０時方向に位置する上記放射素子の両端から上記楕円の中心付近に向かって伸びる１対の給電部と、上記１対の給電部の先端から９時方向及び３時方向に向かって伸びる１対の短絡部と、上記楕円の中心から見て６時方向から９時方向に亘って上記放射素子の外周に沿う外縁を有する面状導体を主要部とし、上記楕円の中心から見て９時方向に位置する該主要部の端部から０時方向に伸びる延長部を有する第１の無給電素子と、上記楕円の中心から見て０時方向から３時方向に亘って上記放射素子の外周に沿う外縁を有する面状導体を主要部とし、上記楕円の中心から見て０時方向に位置する該主要部の端部から９時方向に伸びる延長部を有する第２の無給電素子とを備えたループアンテナであって、上記第１の無給電素子の上記延長部の先端と上記第２の無給電素子の上記延長部の先端とが容量結合している、ことが好ましい。

本発明に拠れば、従来よりも小型の統合アンテナ装置を実現することができる。

図４に示す逆Ｆ型アンテナを搭載した統合アンテナ装置の要部構成を示す分解斜視図及び斜視図である。 図１に示す統合アンテナ装置が備えているベース部の構成を示す三面図である。 図１に示す統合アンテナ装置が備え得る付加的構成を示す斜視図である。（ａ）は、レドームの斜視図であり、（ｂ）は、スペーサの斜視図であり、（ｃ）は、ゴムベースの斜視図である。 本発明の一実施形態に係る逆Ｆ型アンテナの基本構造を示す斜視図である。 図４に示す逆Ｆ型アンテナの第１の具体例を示す展開図である。 図５に示す逆Ｆ型アンテナのＶＳＷＲ特性を示すグラフである。 図４に示す逆Ｆ型アンテナの第２の具体例を示す展開図である。 図７に示す逆Ｆ型アンテナのＶＳＷＲ特性を示すグラフである。 図４に示す逆Ｆ型アンテナの第３の具体例を示す展開図である。 図９に示す逆Ｆ型アンテナのＶＳＷＲ特性を示すグラフである。 図４に示す逆Ｆ型アンテナの第４の具体例を示す展開図である。 図１１に示す逆Ｆ型アンテナのＶＳＷＲ特性を示すグラフである。 図１１に示す逆Ｆ型アンテナの低周波側要求帯域における放射パターンを示すグラフである。（ａ）は、ｘｙ平面における利得の方位角依存性を示し、（ｂ）は、ｚｘ平面における利得の仰俯角依存性を示し、（ｃ）は、ｙｚ平面における利得の仰俯角依存性を示す。 図１１に示す逆Ｆ型アンテナの高周波側要求帯域における放射パターンを示すグラフである。（ａ）は、ｘｙ平面における利得の方位角依存性を示し、（ｂ）は、ｚｘ平面における利得の仰俯角依存性を示し、（ｃ）は、ｙｚ平面における利得の仰俯角依存性を示す。 図４に示す逆Ｆ型アンテナの第５の具体例を示す展開図である。 図４に示す逆Ｆ型アンテナの第６の具体例を示す展開図である。 （ａ）は、図４に示す逆Ｆ型アンテナと同一の平面上に配置可能なループアンテナ２の構成を示す平面図である。（ｂ）は、そのループアンテナが備える無給電素子群の等価回路である。 図１７に示すループアンテナの放射パターンを示すグラフである。 図１７に示すループアンテナのＶＳＷＲ特性を示すグラフである。 図１７に示すループアンテナの第１の変形例を示す平面図である。 図１７に示すループアンテナの第２の変形例を示す平面図である。

〔統合アンテナ装置〕
本発明の一実施形態に係るアンテナ装置について、図面に基づいて説明すれば以下のとおりである。なお、本実施形態に係るアンテナ装置は、複数のアンテナを搭載した統合アンテナ装置である。このため、本実施形態に係るアンテナ装置のことを、以下、「統合アンテナ装置」と記載する。

《要部構成》
本実施形態に係る統合アンテナ装置１００の要部構成について、図１を参照して説明する。図１（ａ）は、統合アンテナ装置１００の要部構成を示す分解斜視図であり、図１（ｂ）は、統合アンテナ装置１００の要部構成を示す斜視図である。図２は、統合アンテナ装置１００が備えるベース部１１０の三面図である。

統合アンテナ装置１００は、自動車のルーフへの搭載に適した車載用アンテナ装置であり、図１に示すように、ベース部１１０と、回路基板１２０と、第１のアンテナ基板１３０と、第２のアンテナ基板１４０とを備えている。

この統合アンテナ装置１００には、３つのアンテナが搭載される。１つ目のアンテナは、３Ｇ（3rd Generation）／ＬＴＥ（Long Term Evolution）用の逆Ｆ型アンテナ１である。２つ目のアンテナは、ＧＰＳ(Global Positioning System)用のループアンテナ２である。これらのアンテナ１〜２は、共に、第２のアンテナ基板１４０に搭載される。３つ目のアンテナは、ＤＡＢ（Digital Audio Broadcast）用のダイポールアンテナ３である。このアンテナ３は、第１のアンテナ基板１３０に搭載される。なお、ダイポールアンテナ３及び第１のアンテナ基板１３０は、本実施形態において採用した付加的な構成であり、省略することも可能である。

ベース部１１０は、導体により構成された板状部材である。本実施形態においては、金属（具体的には、アルミニウム）により構成された板状部材であって、略矩形状（具体的には、各丸矩形状）の主面を有する板状部材を、ベース部１１０として用いる。ベース部１１０の上面には、該面と直交する方向に突出した突出部１１１が形成されている。ベース部１１０の上面において、突出部１１１が形成される領域のことを、以下、「突出部形成領域」と記載する。本実施形態においては、矩形状の突出部形成領域を取り囲む壁状の突起を、突出部１１１として用いる。なお、ベース部１１０の詳細については、参照する図面を代えて後述する。

回路基板１２０は、ＧＰＳ用増幅回路１２１、ＤＡＢ用増幅回路１２２、及びＤＡＢ用整合パターン１２３が実装されたプリント基板（具体的には、リジッド基板）であり、ベース部１１０の突出部１１１上に載置される。回路基板１２０の上面には、ＧＰＳ用増幅回路１２１及びＤＡＢ用増幅回路１２２の各々を構成する素子（コイルやコンデンサなど）を接続するための配線パターンと、ＤＡＢ用整合パターン１２３とが形成されている。一方、回路基板１２０の下面には、上記配線パターンと共にマイクロストリップラインを構成するグランド板が形成されている。回路基板１２０の接地は、このグランド板を突出部１１１の上端面と面接触させることによって実現される。

第１のアンテナ基板１３０は、ダイポールアンテナ３として機能する導体パターンが形成されたプリント基板（具体的には、フレキシブル基板）である。第１のアンテナ基板１３０は、（１）１枚の誘電体シート、及び、その誘電体シートの上面又は下面に形成されたダイポールアンテナ３により構成されていてもよいし、（２）２枚の誘電体シート、及び、それらの誘電体シートに挟持されたダイポールアンテナ３とにより構成されていてもよい。

統合アンテナ装置１００において、第１のアンテナ基板１３０は、ベース部１１０の上面と平行に配置される。この際、第１のアンテナ基板１３０の水平方向の位置は、ダイポールアンテナ３が突出部形成領域と対向するように定められる。これにより、ダイポールアンテナ３は、突出部１１１が形成されていない場合と比べて、ベース部１１０の上面（具体的には、突出部１１１の上端面）に接近することになる。また、本実施形態のように、突出部１１１上に回路基板１２０が載置されている場合には、ダイポールアンテナ３が、回路基板１２０のＤＡＢ用整合パターン１２３及びグランド板にも接近することになる。

第２のアンテナ基板１４０は、逆Ｆ型アンテナ１として機能する導体パターンとループアンテナ２として機能する導体パターンとが形成されたプリント基板（具体的には、フレキシブル基板）である。第２のアンテナ基板１４０は、（１）１枚の誘電体シート、並びに、その誘電体シートの上面又は下面に形成された逆Ｆ型アンテナ１及びループアンテナ２により構成されていてもよいし、（２）２枚の誘電体シート、並びに、それら２枚の誘電体シートに挟持された逆Ｆ型アンテナ１及びループアンテナ２により構成されていてもよい。

第２のアンテナ基板１４０は、３つの平面Ｓ１〜Ｓ３を構成するように折り曲げられた状態で統合アンテナ装置１００に実装される。具体的には、第１の平面Ｓ１と、第１の平面Ｓ１に直交する第２の平面Ｓ２と、第１の平面Ｓ１及び第２の平面Ｓ２の双方に直交する第３の平面Ｓ３とを構成するように折り曲げられた状態で統合アンテナ１００に実装される。この際、ループアンテナ２は、全体が第１の平面Ｓ１上に配置されるのに対して、逆Ｆ型アンテナ１は、或る部分（放射素子１２の全部又は一部）が第１の平面Ｓ１上に配置され、他の部分（地板１１の全部、又は、地板１１の全部及び放射素子１２の一部）が第２の平面Ｓ２上に配置される。本実施形態においては、更に他の部分（放射素子１２の一部）が第３の平面Ｓ３上に配置される。なお、逆Ｆ型アンテナ１の配置に関しては、図４も併せて参照されたい。

統合アンテナ装置１００において、第２のアンテナ基板１４０は、第２の平面Ｓ２がベース部１１０の上面と平行になるように配置される。この際、第２のアンテナ基板１４０の水平方向の位置は、ループアンテナ２が突出部形成領域と対向するように定められる。これにより、ループアンテナ２は、突出部１１１が形成されていない場合と比べて、ベース部１１０の上面（具体的には、突出部１１１の上端面）に接近することになる。また、本実施形態のように、突出部１１１上に回路基板１２０が載置されている場合には、ループアンテナ２のみが、回路基板１２０のグランド板にも接近することになる。回路基板１２０が、逆Ｆ型アンテナ１と対向することなくループアンテナ２と対向するように（逆Ｆ型アンテナ１側にはみだすことなくループアンテナ２と重なるように）配置されているためである。

なお、逆Ｆ型アンテナ１とベース部１１０の上面との間隔は、突出部１１１の有無によって変わらない。すなわち、ベース部１１０の上面に突出部１１１を形成することによって、逆Ｆ型アンテナ１とベース部１１０の上面との間隔を保ったまま、ループアンテナ２とベース部１１０の上面との間隔を小さくすることができる。このことによって得られる効果については、参照する図面を代えて後述する。

《ベース部の詳細》
次に、統合アンテナ装置１００が備えるベース部１１０の詳細について、図２を参照して説明する。図２は、ベース部１１０の三面図である。

ベース部１１０は、上述したとおり、導体により構成された板状部材である。本実施形態においては、ベース部１１０の材料をアルミニウムとすることによって、統合アンテナ装置１００の軽量化を図っている。また、本実施形態においては、ベース部１１０の上面形状を略矩形（具体的には、角丸矩形）とすることによって、統合アンテナ装置１００の空気抵抗（特にベース部１１０の長辺を自動車の進行方向と平行に配置したときの空気抵抗）を低減している。

ベース部１１０の上面には、突出部１１１が形成されている。突出部１１１は、ベース部１１０の上面と直交する方向に突出した構造体である。本実施形態においては、矩形状の突出部形成領域を取り囲む壁状の突起をベース部１１０の上面に形成し、これを突出部１１１として用いている。

突出部１１１の高さは一様である。これは、突出部１１１上に載置される回路基板１２０を、ベース部１１０の上面と平行に支持するためである。また、突出部１１の上端面は平坦である。これは、突出部１１１上に載置される回路基板１２０の下面を、突出部１１１の上端面と面接触させるためである。また、突出部１１１の四隅は肉厚化されている。これは、突出部１１１上に載置される回路基板１２０の下面が突出部１１１の上端面と接触する面積を広げるためである。これらの構成を採用することによって、回路基板１２０の支持及び接地が確実になる。

突出部１１１は、図３の側面図に示すように、ベース部１１０の上面においてループアンテナ２の放射素子２１と対向する位置に形成される。このため、ベース部１１０の上面と逆Ｆ型アンテナ１の放射素子１２との間隔をＤとすると、ベース部１１０の上面とループアンテナ２の放射素子２１との間隔Ｄ’はＤ’＝Ｄ−ｄとなる。ここで、ｄは突起部１１１の高さである。すなわち、ベース部１１０の上面に突出部１１１を形成することによって、逆Ｆ型アンテナ１の放射素子１２とベース部１１０の上面との間隔Ｄを保ったまま、ループアンテナ２の放射素子２１とベース部１１０の上面との間隔Ｄ’を小さくすることができる。

ここで、逆Ｆ型アンテナ１は、自前のグランドである地板１１を備えており、放射素子１２と対向するグランド面が近傍に存在しないときに所期の性能を発揮するように設計されている。一方、ループアンテナ２は、自前のグランドを備えておらず、放射素子２１と対向するグランド面が近傍に存在するときに所期の性能を発揮するように設計されている。したがって、ベース部１１０の上面と逆Ｆ型アンテナ１との間隔Ｄは、所定の値よりも大きくすることが求められ、ベース部１１０の上面とループアンテナ２との間隔Ｄ’は、所定の値よりも小さくすることが求められる。

ベース部１１０の上面に突起部１１１を形成する構成を採用すれば、逆Ｆ型アンテナ１の放射素子１２とループアンテナ２の放射素子２１とが同一の平面Ｓ２上に配置される場合であっても、この要求に応えることができる。ベース部１１０の上面が上述したグランド面として機能する場合であっても、突出部１１１上に載置された回路基板１２０のグランド板が上述したグランド面として機能する場合であっても、この点に変わりはない。

以上のように、ベース部１１０の上面に突起部１１１を形成する構成を採用すれば、逆Ｆ型アンテナ１の放射素子１２とループアンテナ２の放射素子２１とを同一の平面Ｓ２上に配置することによって統合アンテナ装置１００の低姿勢化を図ると共に、逆Ｆ型アンテナ１及びループアンテナ２の双方に所期の性能を発揮させることができる。

《付加的構成》
次に、統合アンテナ１００が備え得る付加的な構成について、図３を参照して説明する。統合アンテナ１００は、レドーム１５０、スペーサ１６０、ゴムベース１７０等の付加的な構成を備え得る。図３（ａ）は、レドーム１５０の斜視図であり、図３（ｂ）は、スペーサ１６０の斜視図であり、図３（ｃ）は、ゴムベース１７０の斜視図である。

ゴムベース１７０は、図３（ｃ）に示すように、ベース部１１０（図１参照）上に載置される板状部材であり、その材質はゴムである。ゴムベース１７０の外縁には、下方に迫り出したスカート部が設けられている。ベース部１１０は、このスカート部に囲まれたゴムベース１７０の下側の空間に嵌め込まれる。

このように、ベース部１１０上に載置された回路基板１２０をゴムベース１７０で覆い隠すことによって、回路基板１２０が雨水に晒されることを防止できる。また、第１のアンテナ基板１３０上に形成されたダイポールアンテナ３などが、回路基板１２０と短絡することを防止できる。

スペーサ１６０は、図３（ｂ）に示すように、第１のアンテナ基板１３０と第２のアンテナ基板１４０との間に介在する板状部材であり、その材質はモールド成形された樹脂である。スペーサ１６０は、その厚みによって、第１のアンテナ基板１３０と第２のアンテナ基板１４０とを離隔させる。本実施形態において、スペーサ１６０の厚みは、５ｍｍに設定される。これにより、第２のアンテナ基板１４０は、第１のアンテナ基板１３０から５ｍｍ離隔される。

レドーム１５０は、図３（ａ）に示すように、船底形のドーム状部材であり、その材質は樹脂である。レドーム１５０の外縁をゴムベース１７０の外縁に接合することによって、レドーム１５０とゴムベース１７０との間に、第１のアンテナ基板１３０及び第２のアンテナ基板１４０を収容する密閉された空間ができる。この密閉が保たれている限り、第１のアンテナ基板１３０及び第２のアンテナ基板１４０が雨水に晒される虞はない。また、レドーム１５０の材質が樹脂であることか、統合アンテナ装置１に到来した電磁波がレドーム１５０によって減衰する虞もない。

〔逆Ｆ型アンテナ〕
本発明の一実施形態に係る統合アンテナ装置が備えている逆Ｆ型アンテナについて、図４〜図１６を参照して説明する。

なお、接地された面状導体である地板と、上記地板から離間した接地されていない線状又は帯状導体である放射素子とを備えたアンテナのことを、「モノポールアンテナ」という。また、上記モノポールアンテナにおいて、短絡部を更に備え、上記短絡部によって上記地板と上記放射素子とが短絡されているもののことを、「逆Ｆアンテナ」という。

本実施形態に係るアンテナは、後述するように地板、放射素子、及び短絡部を備えている点で上記逆Ｆアンテナと類似する。このため、本実施形態に係るアンテナのことを、以下、「逆Ｆ型アンテナ」と記載する。ただし、本実施形態に係るアンテナは、後述するように放射素子が接地されている点で上記逆Ｆアンテナと相違する。本実施形態に係るアンテナのことを「逆Ｆアンテナ」と記載せずに、「逆Ｆ『型』アンテナ」と記載しているのは、この点に鑑みてのことである。

《逆Ｆ型アンテナの基本構成》
まず、逆Ｆ型アンテナ１の基本構成について、図４を参照して説明する。

図４は、逆Ｆ型アンテナ１の基本構成を示す斜視図である。なお、逆Ｆ型アンテナ１は、単一の平面上に展開可能な２次元アンテナであるが、図４に示すように折り曲げた状態での使用を前提に設計されたものである。

逆Ｆ型アンテナ１は、図４に示すように、地板１１、放射素子１２、及び短絡部１３を備えている。本実施形態において、地板１１、放射素子１２、及び短絡部１３は、１枚の導体箔（例えば、銅箔）により一体成形されており、例えば、他のアンテナ２と共にプリント基板上に実装される。この場合、逆Ｆ型アンテナ１が実装されたプリント基板を折り曲げることによって、図４に示す逆Ｆ型アンテナ１の立体構造が実現される。

また、本実施形態に係る逆Ｆ型アンテナは、少なくとも２つの周波数帯域において動作する２周波アンテナである。具体的には、３Ｇ向け周波数帯域の何れかと、ＬＴＥ向け周波数帯域の何れかとにおいて動作する３Ｇ／ＬＴＥ用アンテナである。より具体的には、７６１ＭＨｚ以上９６０ＭＨｚ以下の周波数帯域（以下「低周波側要求帯域」と記載）と、１７１０ＭＨｚ以上２１３０ＭＨｚ以下の周波数帯域（以下「高周波側要求帯域」と記載）とにおいて動作する３Ｇ／ＬＴＥ用アンテナである。

以下、逆Ｆ型アンテナ１の各部の特徴について、図４を参照しながら説明する。

地板１１は、面状導体により構成される。本実施形態においては、長方形状の導体箔を第１の平面Ｓ１（図４においてｚｘ面に平行な平面）上に配置し、これを地板１１として用いる。なお、本実施形態においては、地板１１を第１の平面Ｓ１上に配置する際に、その長手方向がｘ軸と平行になるように地板１１の向きを定めている。これにより、逆Ｆ型アンテナ１の低姿勢化（ｚ軸方向のサイズの縮小）が図られる。

地板１１において特筆すべき点は、ｚ軸正方向側の長辺からｚ軸負方向に向かって伸びる２つの切欠１１ａ〜１１ｂが形成されており、これら２つの切欠１１ａ〜１１ｂの間をｚ軸正方向に向かって伸びる矩形部１１ｃの先端に給電点Ｐが設けられていることである。後述するように、放射素子１２の主要部１２ａは、その長手方向がｘ軸と平行になるように向きが定められているので、地板１１の矩形部１１ｃの長手方向は、放射素子１２の主要部１２ａの長手方向と直交することになる。

このように、長手方向がｚ軸と平行になる矩形部１１ｃに給電点Ｐを設けることによって、給電点Ｐの近傍において地板１１を流れる電流の方向がｚ軸方向に規制される。この給電点付近の電流方向をz軸に規制することにより、最も大きく放射に寄与する電流分布を地板１１による打ち消しを防ぎ、十分な放射を確保することができる。

放射素子１２は、線状又は帯状導体により構成される。本実施形態においては、帯状の導体箔を、第１の平面Ｓ１と直交する第２の平面Ｓ２（図４においてｘｙ面に平行な平面）上に配置し、これを放射素子１２の主要部１２ａとして用いる。なお、本実施形態においては、上述したように、放射素子１２の主要部１２ａを第２の平面Ｓ２上に配置する際に、その長手方向がｘ軸と平行になるように放射素子１２の主要部１２ａの向きを定めている。

なお、本実施形態においては、放射素子１２を折り曲げることによって、放射素子１２の一部分を地板１１と共に第１の平面Ｓ１上に配置し、当該部分に給電点Ｑを設ける構成を採用している。このように、同軸ケーブルの内側導体が接続される給電点Ｑを、同軸ケーブルの外側導体が接続される給電点Ｐと同一の平面上に配置することによって、同軸ケーブルに掛かるストレスが軽減される。

放射素子１２において特筆すべき点は、以下に説明するアーム部１２ｂと接地部１２ｃとを備えていることである。なお、本実施形態においては、主要部１２ａ、アーム部１２ｂ、及び接地部１２ｃを１枚の導体箔により一体成形しているが、これに限定されるものではない。すなわち、個別に形成された主要部１２ａ、アーム部１２ｂ、及び接地部１２ｃを互いに接続することによって、放射素子１２を実現しても構わない。

アーム部１２ｂは、主要部１２ａから伸びる線状又は帯状の導体であり、主要部１２ａ側と反対側の端部が開放されたものである。本実施形態においては、主要部１２ａのｘ軸負方向側の端部からｙ軸正方向に直線的に伸びる帯状導体を、第１の平面Ｓ１及び第２の平面Ｓ２の双方と直交する第３の平面Ｓ３（図４においてｙｚ面と平行な平面）上に配置し、これをアーム部１２ｂとして用いる。逆Ｆ型アンテナ１においては、このようなアーム部１２ｂを設けることによって、低周波側要求帯域内に共振点を持たせている。

アーム部１２ｂに関して注目すべき第１の点は、地板１１が配置される第１の平面Ｓ１と直交する方向に直線的に伸びていることである。これにより、アーム部１２ｂによって作り出される共振の周波数帯域が広くなる。

アーム部１２ｂに関して注目すべき第２の点は、第２の平面Ｓ２上にではなく第３の平面Ｓ３上に配置されていることである。これにより、第２の平面Ｓ２において他のアンテナ２を配置するためのスペースを、アーム部１２ｂとの干渉を避けるために縮小する必要がなくなる。

接地部１２ｃは、主要部１２ａから伸びる線状又は帯状の導体であり、主要部１２ａ側と反対側の端部が接地された（グランドに接続された）ものである。本実施形態においては、主要部１２ａのｘ軸負方向側の端部（後述する短絡部１３の付根）からｚ軸負方向に伸びる帯状導体を第３の面Ｓ３上に配置し、これを接地部１２として用いる。逆Ｆ型アンテナ１においては、このような接地部１２ｃを設けることによって、ｚ軸方向に低いアンテナであっても、十分に電磁波を放射させることができるようにしている。

短絡部１３は、逆Ｆ型アンテナ１において地板１１と放射素子１２とを短絡するための部位であり、線状又は帯状の導体により構成される。本実施形態においては、主要部１２ａのｘ軸負方向側の端部（上述した接地部１２ｃの付根）から地板１１のｘ軸負方向側の端部へと到る帯状の導体箔を第１の平面Ｓ１上に配置し、これを短絡部１３として用いる。逆Ｆ型アンテナ１においては、このような短絡部１３を設けることによって、主要部１２ａのｘ軸負方向側の端部の電位を０Ｖに制御している。

放射素子１２における給電点Ｑの位置は、標準的な逆Ｆアンテナの設計手法に従って定められている。すなわち、短絡部１３の付根（本実施形態においては主要部１２ａのｘ軸負方向側の端部）の電位が０Ｖに制御されるという仮定の下で、逆Ｆ型アンテナ１の入力インピーダンスが同軸ケーブルの出力インピーダンスと整合するように定められている。しかしながら、主要部１２ａのｘ軸方向側の端部に短絡部１３を接続するだけでは、当該端部におけるリアクタンスの変動を十分に抑え込むことができない。このため、同軸ケーブルとのインピーダンス整合を保証することができない。そこで、本実施形態においては、主要部１２ａのｘ軸負方向側の端部に接地部１２ｃを接続する構成を採用している。これにより、放射素子全体の共振周波数帯域を拡大させることができるので、同軸ケーブルとのインピーダンス整合が保証されることになる。

《第１の具体例》
本実施形態に係る逆Ｆ型アンテナ１の第１の具体例について、図５〜図６を参照して説明する。

図５は、逆Ｆ型アンテナ１の第１の具体例を示す展開図である。本具体例に係る逆Ｆ型アンテナ１においては、直線Ｌ及び直線Ｍを稜線とするように折り曲げることによって、図４に示す３次元形状が実現される。逆Ｆ型アンテナ１を構成する地板１１、放射素子１２、及び短絡部１３の特徴については、図４を参照して既に説明したとおりである。

なお、地板１１としては、長辺３５ｍｍ、短辺１１ｍｍの長方形の導体箔に、幅５ｍｍ、長さ９ｍｍの切欠１１ａ〜１１ｂを形成したものを利用する。２つの切欠１１ａ〜１１ｂの間隔は、矩形部１１ｃの幅が４ｍｍとなるように決められる。また、放射素子１２に関して、主要部１２ａの長さは５５ｍｍとし、アーム部１２ｂの長さは６３ｍｍとする。

なお、直線Ｌを稜線とするように逆Ｆ型アンテナ１を折り曲げる構成に代えて、直線Ｌ’を稜線とするように逆Ｆ型アンテナ１を折り曲げる構成を採用してもよい。前者の構成を採用した場合、放射素子１２の主要部１２ａが第１の平面Ｓ１（図４参照）及び第２の平面Ｓ２（図４参照）の双方に配置されるのに対して、後者の構成を採用した場合、放射素子１２の主要部１２ａが第２の平面Ｓ２のみに配置される。

また、直線Ｍを稜線とするように逆Ｆ型アンテナ１を折り曲げる構成に代えて、直線Ｍ’を稜線とするように逆Ｆ型アンテナ１を折り曲げる構成を採用してもよい。前者の構成を採用した場合、放射素子１２のアーム部１２ｂが第３の平面Ｓ３（図４参照）に配置されるのに対して、後者の構成を採用した場合、放射素子１２のアーム部１２ｂが第２の平面Ｓ２に配置される。

図６は、本具体例に係る逆Ｆ型アンテナ１のＶＳＷＲ特性を示すグラフである。図６に示すグラフからは、低周波側要求帯域内に共振点が形成されていること、及び、低周波側要求帯域及び高周波側要求帯域の双方においてＶＳＷＲが４以下となる領域が形成されていることが読み取れる。

このように、低周波側要求帯域内に共振点が形成されるのは、放射素子１２にアーム部１２ｂを設けたからである。また、低周波側要求帯域及び高周波側要求帯域の双方においてＶＳＷＲが４以下となる領域が形成されるのは、放射素子１２に接地部１２ｃを設けたことによって、当該領域におけるインピーダンス整合が図られたからである。

《第２の具体例》
本実施形態に係る逆Ｆ型アンテナ１の第２の具体例について、図７〜図８を参照して説明する。

図７は、逆Ｆ型アンテナ１の第２の具体例を示す展開図である。第１の具体例に係る逆Ｆ型アンテナ１からの変更点は、図７に示すように、放射素子１２にアーム部１２ｄを付加した点である。

ここで、アーム部１２ｄは、主要部１２ａから伸びる線状又は帯状の導体であり、主要部１２ａ側と反対側の端部が開放されたものである。本具体例においては、主要部１２ａのｘ軸正方向側の端部からｙ軸正方向に直線的に伸びる帯状導体を、第２の平面Ｓ２（図４参照）上に配置し、これをアーム部１２ｄとして用いる。

図８は、本具体例に係る逆Ｆ型アンテナ１のＶＳＷＲ特性を示すグラフである。図８に示されているように、放射素子１２にアーム部１２ｄを付加することによって、低周波側要求帯域に新たな共振点が生じる。これにより、低周波側要求帯域における動作帯域が拡大する。

《第３の具体例》
本実施形態に係る逆Ｆ型アンテナ１の第３の具体例について、図９〜図１０を参照して説明する。

図９は、逆Ｆ型アンテナ１の第３の具体例を示す展開図である。第２の具体例に係る逆Ｆ型アンテナ１からの変更点は、図９に示すように、アーム部１２ｄの一部をメアンダ化した点である。

本具体例においては、アーム部１２ｄの一部をコの字型に折り曲げ、これをメアンダ部１２ｄ１としている。アーム部１２ｄの配置に要するスペースを拡大する必要が生じないよう、メアンダ部１２ｄ１は、アーム部１２ｄのｘ軸負方向側に形成される。

図１０は、本具体例に係る逆Ｆ型アンテナ１のＶＳＷＲ特性を示すグラフである。図１０に示されているように、アーム部１２ｄの一部をメアンダ化することによって、高周波側要求帯域に新たな共振点が生じる。これにより、高周波要求帯域における動作帯域が拡大する。

《第４の具体例》
本実施形態に係る逆Ｆ型アンテナ１の第４の具体例について、図１１〜Ａ１１を参照して説明する。

図１１は、逆Ｆ型アンテナ１の第４の具体例を示す展開図である。第３の具体例に係る逆Ｆ型アンテナ１からの変更点は、主要部１２ａの中間部とアーム部１２ｄの中間部とを短絡する短絡部１２ｅを付加した点である。

本具体例における短絡部１２ｅは、主要部１２ａの中間部からｙ軸正方向に伸びる第１の直線部１２ｅ１と、この第１の直線部１２ｅ１の先端からｘ軸正方向に伸び、アーム部１２ｄの中間部に到る第２の直線部１２ｅ２とを備えている。これにより、給電点Ｐから放射アーム１２ｄの先端に到る電流路に、これらの直線部１２ｅ１〜１２ｅ２を通る新たな電流路が追加される。また、短絡部１２ｅは、第１の直線部１２ｅ１の中間部からｘ軸正方向に伸びる第３の直線部１２ｅ３と、この第３の直線部１２ｅ３の中間部からｙ軸負方向に伸び、主要部１２ａに到る第４の直線部１２ｅ４とを更に備えている。これにより、給電点Ｐから放射アーム１２ｄの先端に到る電流路に、これらの直線部１２ｅ３〜１２ｅ４を通る新たな電流路が追加される。

図１２は、本具体例に係る逆Ｆ型アンテナ１のＶＳＷＲ特性を示すグラフである。図１２に示されているように、放射素子１２に短絡部１２ｅを付加することによって、高周波側要求帯域に新たな共振点が生じる。これにより、高周波要求帯域における動作帯域が更に拡大する。

図１３は、低周波側要求帯域（具体的には８５０ＭＨｚ）における本具体例に係る逆Ｆ型アンテナ１の放射パターンを示すグラフである。（ａ）は、ｘｙ平面における利得の方位角（φ）依存性を示し、（ｂ）は、ｚｘ平面における利得の仰俯角（θ）依存性を示し、（ｃ）は、ｙｚ平面における利得の仰俯角（θ）依存性を示す。図１３に示されたとおり、本具体例に係る逆Ｆ型アンテナ１は、低周波側要求帯域において方位角に拠らず上半空間において高い利得が得られる。

図１４は、高周波側要求帯域（具体的には１８００ＭＨｚ）における本具体例に係る逆Ｆ型アンテナ１の放射パターンを示すグラフである。（ａ）は、ｘｙ平面における利得の方位角（φ）依存性を示し、（ｂ）は、ｚｘ平面における利得の仰俯角（θ）依存性を示し、（ｃ）は、ｙｚ平面における利得の仰俯角（θ）依存性を示す。図１４に示されたとおり、本具体例に係る逆Ｆ型アンテナ１は、高周波側要求帯域においても方位角に拠らず上半空間において高い利得が得られることが、図１４から確かめられる。

図１３〜図１１に示された本具体例に係る逆Ｆ型アンテナ１の特性は、その向きが時々刻々変化する自動車に搭載する３Ｇ／ＬＴＥ用アンテナにおいて、極めて有利なものである。

《その他の具体例》
なお、本実施形態に係る逆Ｆ型アンテナ１は、図１５に示す形態や図１６に示す形態などに変形することも可能である。

図１５に示す第５の具体例は、図７に示す第１の具体例に、主要部１２ａの中間部とアーム部１２ｄの中間部とを短絡する短絡部１２ｆ１と、アーム部１２ｄの中間部から伸びる第１の分枝１２ｆ２と、主要部１２ａの中間部から伸びる第２の分枝１２ｆ３とを付加したものである。

図１６に示す第６の具体例は、図７に示す第１の具体例に、主要部１２ａの中間部とアーム部１２ｄの中間部とを短絡する短絡部１２ｆ１と、主要部１２ａの中間部から伸びる第２の分枝１２ｆ３とを付加したものである。

第５〜第６の具体例に係る逆Ｆ型アンテナ１においても、第１〜第４の具体例に係る逆Ｆ型アンテナ１と同様、３Ｇ／ＬＴＥ用アンテナとして良好な特性が得られる。

〔ループアンテナ〕
本実施形態に係る統合アンテナ装置が備えているループアンテナ２について、図１７〜図２１を参照して説明する。

《ループアンテナの構成》
まず、ループアンテナ２の構成について、図１７を参照して説明する。図１７（ａ）は、ループアンテナ２の構成を示す平面図である。図１７（ｂ）は、ループアンテナ２が備えている無給電素子２４〜２５の等価回路を示す回路図である。

ループアンテナ２は、図１７に示すように、放射素子２１と、１対の給電部２２ａ〜２２ｂと、１対の短絡部２３ａ〜２３ｂと、第１の無給電素子２４と、第２の無給電素子２５とを備えている。本実施形態において、放射素子２１、給電部２２ａ〜２２ｂ、及び短絡部２３ａ〜２３ｂは、１枚の導体箔（例えば、銅箔）により一体成形されている。また、第1の無給電素子２４は、放射素子２１等を構成する導体箔から孤立した他の導体箔により構成されている。また、第２の無給電素子２５は、放射素子２１等を構成する導体箔からも第１の無給電素子２４を構成する導体箔からも孤立した更に他の導体箔により構成されている。

放射素子２１は、閉曲線上に配置された線状又は帯状導体により構成される。本実施形態においては、短軸４５ｍｍ、長軸５２ｍｍの楕円上に配置された幅１ｍｍの帯状の導体箔（例えば、銅箔）を放射素子２１として用いる。放射素子２１の一方の端部２１ａは、上記楕円の中心から０時方向に伸びる直線を介して、放射素子２１の他方の端部２１ｂと対向している。

給電部２２ａは、放射素子２１の一方の端部２１ａから上記楕円の中心付近に至る線分上に配置された線状又は帯状導体である。本実施形態においては、幅１ｍｍの帯状の導体箔を給電部２２ａとして用いる。給電部２２ａの先端には、同軸ケーブルの外側導体が接続される給電点Ｐが設けられる。したがって、放射素子２１の一方の端部２１ａは、この給電部２２ａを介して同軸ケーブルの外側導体と接続されることになる。

給電部２２ｂは、放射素子２１の他方の端部２１ｂから上記楕円の中心付近に至る線分上に配置された線状又は帯状導体である。本実施形態においては、幅１ｍｍの帯状の導体箔を給電部２２ｂとして用いる。給電部２２ｂの先端には、同軸ケーブルの内側導体が接続される給電点Ｑが設けられる。したがって、放射素子２１の他方の端部２１ｂは、この給電部２２ｂを介して同軸ケーブルの内側導体と接続されることになる。

短絡部２３ａは、上記楕円の中心から見て９時方向に位置する放射素子２１上の点２１ｃと、給電点Ｐとを短絡するための構成である。本実施形態においては、放射素子２１上の点２１ｃから上記楕円の中心付近に至る線分上に配置された、幅１ｍｍの帯状の導体箔を短絡部２３ａとして用いる。

短絡部２３ｂは、上記楕円の中心から見て３時方向に位置する放射素子２１上の点２１ｄと、給電点Ｐとを短絡するための構成である。本実施形態においては、放射素子２１上の点２１ｄから上記楕円の中心付近に至る直線上に配置された、幅１ｍｍの帯状の導体箔を短絡部２３ｂとして用いる。

なお、給電部２２ｂの先端には、給電部２２ａ側に突出した突出部が設けられている。そして、給電部２２ａの先端は、この突出部に沿うように屈曲している。また、上記楕円の中心の上方に位置する給電部２２ａの先端と、該中心の左方に位置する短絡部２３ａの先端とは、四分円弧上に配置された帯状導体（幅２ｍｍ）を介して互いに接続されている。そして、上記楕円の中心の上方に位置する給電部２２ｂの先端と、該中心の右方に位置する短絡部２３ｂの先端とは、四分円弧上に配置された帯状導体（幅２ｍｍ）を介して互いに接続されている。本実施形態においては、このような構成を採用することによって、上記楕円の中心から０時方向に伸びる直線上に給電点Ｐ及び給電点Ｑの双方を配置することを可能ならしてめている。これにより、給電点Ｐ及び給電点Ｑから同直線に沿って引き出された同軸ケーブルに掛かるストレスが軽減される。

第１の無給電素子２４は、主要部２４ｂと、第１の延長部２４ａと、第２の延長部２４ｃとにより構成されている。主要部２４ｂは、上記楕円の中心から見て６時方向から９時方向に亘って放射素子２１の外周に沿う外縁を有する略Ｌ字型の面状導体である。第１の延長部２４ａは、上記楕円の中心から見て９時方向に位置する主要部２４ｂの端部から０時方向に直線的に伸びる帯状導体である。第２の延長部２４ｃは、上記楕円の中心から見て６時方向に位置する主要部２４ｂの端部から３時方向に直線的に伸びる帯状導体である。

ループアンテナ２において、第１の無給電素子２４の第２の延長部２４ｃは、右旋円偏波の利得が最大となる方向（以下、「最大利得方向」と記載）の傾きを変化させるという機能を有する。すなわち、第２の延長部２４ｃの長さを短くすると、右旋円偏波の最大利得方向の傾きが小さくなり、第２の延長部２４ｃの長さを長くすると、右旋円偏波の最大利得方向の傾きが大きくなる。

第２の無給電素子２５は、主要部２５ｂと、第１の延長部２５ａと、第２の延長部２５ｃとにより構成されている。主要部２５ｂは、上記楕円の中心から見て０時方向から３時方向に亘って放射素子２１の外周に沿う外縁を有する略Ｌ字型の面状導体である。第１の延長部２５ａは、上記楕円の中心から見て０時方向に位置する主要部２５ｂの端部から９時方向に直線的に伸びる帯状導体である。第２の延長部２５ｃは、上記楕円の中心から見て３時方向に位置する主要部２５ｂの端部から６時方向に直線的に伸びる帯状導体である。

ループアンテナ２において、第２の無給電素子２５の第２の延長部２５ｃは、共振周波数を変化させるという機能を有する。すなわち、第２の延長部２５ｃの長さを短くすると、共振周波数が高周波側にシフトし、第２の延長部２５ｃの長さを長くすると、共振周波数が低周波側にシフトする。また、第２の延長部２５ｃの長さを変化させると、ループアンテナ２の位相角が変化する。

第１の無給電素子２４の第１の延長部２４ａの先端と、第２の無給電素子２５の第１の延長部２５ａの先端とは、容量結合している。すなわち、第１の無給電素子２４の第１の延長部２４ａの先端と、第２の無給電素子２５の第１の延長部２５ａの先端との間のギャップ２６は、キャパシタンスを有している。

第１の無給電素子２４と第２の無給電素子２５とからなる無給電素子群は、図１（ｂ）に示すＬＣ回路と等価である。図１（ｂ）に示すＬＣ回路において、Ｌ１は、第１の無給電素子２４の自己インダクタンスを表し、Ｌ２は、第２の無給電素子２５の自己インダクタンスを表す。また、Ｃ１は、第１の無給電素子２４とグランド面との間のキャパシタンスを表し、Ｃ２は、第２の無給電素子２５とグランド面との間のキャパシタンスを表す。また、Ｃ３は、上述したギャップ２６のキャパシタンスを表す。第１の無給電素子２４と第２の無給電素子２５とからなる無給電素子群は、図１（ｂ）に示すＬＣ回路としての共振周波数を有している。

放射素子２１に電流が流れると、無給電素子群にも誘導電流が流れる。従って、ループアンテナ２の放射する電磁波は、放射素子２１から放射される電磁波と無給電素子群から放射される電磁波とを重ね合わせたものとなる。ギャップ２６の間隔を適宜変更し、無給電素子群の共振周波数を放射素子１２の共振周波数と一致させることによって、当該共振周波数においてループアンテナ２から放射される電磁波の強度を、同周波数において放射素子２１（単体）が放射する電磁波の強度よりも強くすることができる。すなわち、ギャップ２６の間隔を適宜変更し、無給電素子群の共振周波数を放射素子１２の共振周波数と一致させることによって、当該共振周波数を含む帯域におけるループアンテナ２のＶＳＷＲ値を、同帯域における放射素子２１（単体）のＶＳＷＲ値よりも小さくすることができる。

ループアンテナ２において、第２の無給電素子２５の第２の延長部２５ｃは、共振周波数を変化させるという機能を有する。すなわち、第２の延長部２５ｃの長さを短くすると、共振周波数が高周波側にシフトし、第２の延長部２５ｃの長さを長くすると、共振周波数が低周波側にシフトする。また、第２の延長部２５ｃの長さを変化させると、ループアンテナ２の位相角が変化する。

上述したように、ループアンテナ２において、第１の無給電素子２４の第２の延長部２４ｃは、右旋円偏波の最大利得方向を変化させるという機能を有する。この点について、図１８を参照して説明する。

図１８は、ループアンテナ２の放射パターンを示すグラフである。（ａ）は、延長部２４ｃが付加されていない場合の放射パターンを示し、（ｂ）は、延長部２４ｃが付加されている場合の放射パターンを示す。各グラフにおいて、ＲＨＣＰは、右旋円偏波の放射パターンを表し、ＬＨＣＰは、左旋円偏波の放射パターンを表す。

延長部２４ｃが付加されていない場合、図１８（ａ）に示すように、右旋円偏波の最大利得方向は、アンテナ形成面（図１７におけるｘｙ面）と直交する方向（図１７におけるｚ軸方向）である。これに対して、延長部２４ｃを付加した場合、図１８（ｂ）に示すように、右旋円偏波の最大利得方向が約３０度傾く。

この最大利得方向の傾きは、延長部２４ｃの長さを変化させることによって変化する。具体的には、延長部２４ｃの長さを短くすると、最大利得方向の傾きが小さくなり、延長部２４ｃの長さを長くすると、最大利得方向の傾きが大きくなる。したがって、右旋円偏波の最大利得方向を測定しながら延長部２４ｃの長さを調整する工程を含めることによって、右旋円偏波の最大利得方向の傾きが所望の値となるループアンテナ２を製造することが可能になる。

上述したように、ループアンテナ２においては、第１の無給電素子２４と第２の無給電素子２５との間のギャップ２６について、その間隔を適宜調整することによって、ＶＳＷＲ値を低下させることができる。この点について、図１９を参照して説明する。

図１９は、１．５７５ＧＨｚ近傍におけるループアンテナ２のＶＳＷＲ特性を示すグラフである。図１９において、ＶＳＷＲ０は、第１の無給電素子２４及び第２の無給電素子２５の双方を取り去った場合のＶＳＷＲ特性を表し、ＶＳＷＲ１は、第１の無給電素子２４及び第２の無給電素子２５の双方を付加した後のＶＳＷＲ特性を表し、ＶＳＷＲ１は、第１の無給電素子２４及び第２の無給電素子２５の双方を付加し、更に、１．５７５ＧＨｚのＶＳＷＲ値を最小化するようギャップ２６のギャップ間隔を調整した後のＶＳＷＲ特性を示す。

図１９に示すように、第１の無給電素子２４及び第２の無給電素子２５の双方を付加することによって、１．５ＧＨｚ以下の帯域においてＶＳＷＲ値が低下し、更に、ギャップ２６のギャップ間隔を調整することによって、１．５７５ＧＨｚにおけるＶＳＷＲ値が低下する。

このように、ギャップ２６のギャップ間隔を調整することによって、所望の周波数におけるＶＳＷＲ値を変化させることができる。したがって、所望の周波数におけるＶＳＷＲ値を測定しながらギャップ２６のギャップ間隔を調整する工程を含めることによって、所望の周波数において低いＶＳＷＲ値を有するループアンテナ２を製造することが可能になる。

ループアンテナ２において、放射素子２１は楕円の周上に配置されるものとしたが、これに限定されるものではない。例えば、放射素子２１は、図２０に示すようにメアンダ化されていてもよいし、図２１に示すように長方形の周上に配置されていてもよい。また、ループアンテナ２において、短絡部２３ａ〜２３ｂは、図２１に示すように省略してもよい。

〔付記事項〕
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、例えば、車載用の統合アンテナ装置として好適に利用することができる。

１ 逆Ｆ型アンテナ
１１ 地板
１２ 放射素子
１３ 短絡部
２ ループアンテナ
２１ 放射素子
２２ａ〜２２ｂ １対の給電部
２３ａ〜２３ｂ １対の短絡部
２４ 第１の無給電素子
２５ 第２の無給電素子
１００ 統合アンテナ装置
１１０ ベース部
１２０ 回路基板
１３０ 第１のアンテナ基板
１４０ 第２のアンテナ基板

Claims (5)

1. 導体により構成されたベース部と、
   上記ベース部の上面に直交する第１の平面上に配置された地板、及び、上記ベース部の上面に平行な第２の平面上に少なくとも一部分が配置された放射素子を有する第１のアンテナと、
   上記第１のアンテナの放射素子と共に上記第２の平面上に配置された第２のアンテナと、を備えたアンテナ装置であって、
   上記ベース部の上面において上記第２のアンテナと対向する領域に、上記第２のアンテナに向かって突出した突出部が形成されている、ことを特徴とするアンテナ装置。
2. 上記ベース部上に載置された回路基板であって、上記第１のアンテナと対向することなく、上記第２のアンテナと対向する回路基板を更に備えている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 上記ベース部の上面に平行な第３の平面であって、上記ベース部の上面と上記第２の平面との間に位置する第３の平面上に配置された第３のアンテナを更に備えており、
   上記第２のアンテナは、天頂方向から到来する電磁波を受信するためのものであり、上記第３のアンテナは、地平方向から到来する電磁波を受信するためのものである、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のアンテナ装置。
4. 上記第１のアンテナは、上記地板と上記放射素子とを短絡する短絡部を更に備えた逆Ｆ型アンテナであって、
   上記放射素子は、上記短絡部の付根部分から伸びる接地部であって、先端が接地された接地部と、上記短絡部の付根部分から上記地板と直交する方向に伸びるアーム部であって、先端が開放されたアーム部とを備えている、
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のアンテナ装置。
5. 上記第２のアンテナは、
   楕円上を通る放射素子と、
   上記楕円の中心から見て０時方向に位置する上記放射素子の両端から上記楕円の中心付近に向かって伸びる１対の給電部と、
   上記１対の給電部の先端から９時方向及び３時方向に向かって伸びる１対の短絡部と、
   上記楕円の中心から見て６時方向から９時方向に亘って上記放射素子の外周に沿う外縁を有する面状導体を主要部とし、上記楕円の中心から見て９時方向に位置する該主要部の端部から０時方向に伸びる延長部を有する第１の無給電素子と、
   上記楕円の中心から見て０時方向から３時方向に亘って上記放射素子の外周に沿う外縁を有する面状導体を主要部とし、上記楕円の中心から見て０時方向に位置する該主要部の端部から９時方向に伸びる延長部を有する第２の無給電素子とを備えたループアンテナであって、
   上記第１の無給電素子の上記延長部の先端と上記第２の無給電素子の上記延長部の先端とが容量結合している、
   ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のアンテナ装置。

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