JP2016015688A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】天頂方向と水平方向からの電波を受信できるアンテナ装置であって、その搭載高さと製造コストをそれぞれ抑制できるアンテナ装置を提供する。
【解決手段】アンテナ装置１００は、地板１０と所定の間隔をおいて略平行に設置された長方形状の導体パターン２０と、導体パターン２０と地板１０と電気的に接続する短絡部３０と、第１周波数の信号を送受信するための第１給電点４０と、第２周波数の信号を送受信するための第２給電点５０と、を備える。導体パターン２０の１辺の電気的な長さは、第２周波数における波長の半分とする。短絡部３０は、導体パターン２０の中央部に設けられてあって、導体パターン２０の面積は、短絡部３０が備えるインダクタンスと第１周波数において並列共振する静電容量を形成する面積とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、衛星から放送された電波と、地上に設けられた設備から放送された電波のそれぞれを受信するアンテナ装置に関する。

従来、車両などの移動体で用いられるアンテナ装置であって、衛星から放送され、天頂方向から到来する電波と、地上に設けられた設備から放送され、水平方向から到来する電波の両方を受信するためのアンテナ装置として、特許文献１に開示のものがある。

特許文献１に開示のアンテナ装置は、周知のパッチアンテナとモノポールアンテナとを、一体化したアンテナ装置であって、モノポールアンテナとしての役割を担う線状アンテナ素子を、パッチアンテナが形成されている平面に垂直となるように備える。そして、パッチアンテナの平面が水平となる姿勢で当該アンテナ装置を用いることによって、パッチアンテナで天頂方向からの電波を受信するとともに、モノポールアンテナで水平方向からの電波を受信する。

特開２００３−３４７８３８号公報

特許文献１に開示のアンテナ装置では、パッチアンテナとモノポールアンテナの２つのアンテナ素子が必要となるため、それぞれのアンテナ素子のためのコストがかかる。また、水平方向からの電波を対象とするモノポールアンテナは、送受信の対象とする電波の１／４波長の長さが必要となるため、アンテナ装置の高さ（搭載高さとする）が、高くなってしまう。ここでの搭載高さとは、アンテナ装置を、そのパッチアンテナの平面が水平となる姿勢で移動体に搭載した時の高さを指す。

本発明は、この事情に基づいて成されたものであり、その目的とするところは、天頂方向と水平方向からの電波を受信できるアンテナ装置であって、搭載高さと製造コストをそれぞれ抑制できるアンテナ装置を提供することにある。

その目的を達成するための本発明は、地板（１０）と、地板と所定の間隔をおいて平行に設置された板状の導体パターン（２０）と、導体パターンと地板と電気的に接続する短絡部（３０）と、導体パターンに給電するための給電線と導体パターンとを電気的に接続する少なくとも１つの給電点（９０、４０・５０）と、を備え、導体パターンの平面形状は、第１方向に平行な直線を対称の軸として線対称であって、かつ、第１方向と直交する第２方向に平行な直線を対称の軸として線対称な形状を元とする形状であって、短絡部は、導体パターンの中央部に設けられてあって、導体パターンの面積は、短絡部が備えるインダクタンスと第１周波数において並列共振する静電容量を形成する面積となっており、第２方向における導体パターンの電気的な長さが、第１周波数よりも高い第２周波数における波長の半分となっていることを特徴とする。

以下、このアンテナ装置の作用及び効果について述べる。アンテナ装置は送受信の可逆性があるため、電波を受信する場合を例にとって以上の構成について説明する。

上記アンテナ装置は、第２方向における導体パターンの電気的な長さが第２周波数における波長の半分となっているため、仮に短絡部を備えない構成とすると、第２周波数の電波に対しては、周知のパッチアンテナ（マイクロストリップアンテナとも呼ばれる）と同様の動作となる。すなわち、導体パターンの平面に対して垂直な方向に指向性を有する構成となる。

また、パッチアンテナでは、受信対象とする電波の波長の半分の長さとなっている辺の中央部では、電圧定在波の振幅、及び電界強度が０となる。このため、導体パターンの中央部に短絡部が設けられていても、その放射特性に影響を及ぼさない。

すなわち、本発明に係るアンテナ装置は、導体パターンを水平に配置することにより、第２周波数の電波に対しては、鉛直方向に指向性を有し、鉛直方向から到来する第２周波数の電波を受信する事ができる。そして、アンテナ装置が略水平な場所に設置されている場合には、天頂方向から到来する第２周波数の電波を受信することができる。

また、導体パターンは、短絡部が備えるインダクタンスと第１周波数において並列共振する静電容量を形成する面積となっているため、第１周波数の電波が導体パターンに到来している場合には、導体パターン上に第１周波数の電圧定在波及び電流定在波が発生する。ここで、導体パターンは線対称構造であって、かつ、短絡部は導体パターンの中央部に設けられているため、電流定在波も短絡部を中心に対称となる。そのため、電流に起因する天頂方向への放射及び、水平方向への水平偏波の電波は打消し合って放射に寄与しない。

一方、電圧定在波の振幅は、導体パターンの中央部に短絡部が設けられていることから、導体パターンの中央部で０、端部で最大となるとともに、電圧の符号は何れの領域においても垂直方向に同じ符号となる。そして、地板と導体パターンの間に生じる電界の方向及びその強度は、電圧の分布に比例するために、いずれの領域においても同一方向（例えば地板から導体パターンに向かう方向）となり、また、その強度は、中央部から端部に向かうにつれて大きくなり、端部において垂直偏波として放射される。このため、アンテナ装置は第１周波数に対しては、導体パターンの中央部から端部に向かう方向、すなわち水平方向に垂直偏波の指向性を有する。

すなわち、以上の構成によれば、水平方向から到来する第１周波数の電波と、天頂方向から到来する第２周波数の電波の両方を受信することができる。

そして、第１周波数の電波も第２周波数の電波も、１つのアンテナ素子（すなわち導体パターン）で受信することができるため、特許文献１のように２種類のアンテナ素子を必要としない。したがって、アンテナ装置１００の製造に要するコストを低減することができる。さらに、アンテナ装置は水平方向からの電波を受信するためにモノポールアンテナを必要としない。したがって、アンテナ装置の搭載高さを抑制することができる。

すなわち、以上の構成によれば、天頂方向と水平方向からの電波を受信できるアンテナ装置であって、その搭載高さとコストをそれぞれ抑制できる。

なお、特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

アンテナ装置１００の概略的な構成を示す斜視図である。 アンテナ装置１００の平面図である。 アンテナ装置１００の断面図である。 第２周波数の電波を送受信している場合の電流、電圧、及び電界の分布を示す概念図である。 第２周波数の電波に対するアンテナ装置１００の指向性を示す図である。 第１周波数の電波を送受信している場合の電流、電圧、及び電界の分布を示す概念図である。 第１周波数の電波に対するアンテナ装置１００の指向性を示す図である。 第２周波数と導体パターン２０の形状との関係を説明するための図である。 変形例１におけるアンテナ装置１００Ａの概略的な構成を示す平面図である。 変形例２におけるアンテナ装置１００Ｂの概略的な構成を示す平面図である。 変形例３におけるアンテナ装置１００Ｃの概略的な構成を示す平面図である。 変形例４におけるアンテナ装置１００Ｄの概略的な構成を示す平面図である。 変形例５におけるアンテナ装置１００Ｅの概略的な構成を示す平面図である。 変形例６におけるアンテナ装置１００Ｆの概略的な構成を示す、図３に対応する図である。

以下、本発明の実施形態について図を用いて説明する。図１は、本実施形態に係るアンテナ装置１００の概略的な構成の一例を示す斜視図である。また、図１において矢印２方向からアンテナ装置１００を見た時の平面図を図２に示す。

このアンテナ装置１００は、例えば車両で用いられ、２つの異なる周波数の電波を送信及び受信するものである。送信時の動作と受信時の動作は対称性を有するため、以降では、電波を受信する場合を例にとって説明する。

より具体的に、アンテナ装置１００は、地上に設けられた設備から第１周波数で送信される電波と、衛星から第２周波数で送信される電波の両方を受信する。衛星から送信される電波は、アンテナ装置１００にとっては天頂方向から到来するとともに、地上に設けられた設備から送信される電波は、水平方向から到来する。すなわち、このアンテナ装置１００は、水平方向から到来する第１周波数の電波を受信するとともに、天頂方向から到来する第２周波数の電波を受信するアンテナ装置である。

第２周波数の電波を送信する衛星としては、例えばＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）で用いられるＧＰＳ衛星などが該当する。第２周波数は、ＧＰＳ電波と同じ程度の周波数として１．６ＧＨｚと想定する。また、第１周波数は、例えば７００ＭＨｚとする。７００ＭＨｚ帯の電波は、携帯電話機や車々間通信システムで用いられる。

また、アンテナ装置１００は、例えば同軸ケーブルを介して無線機（何れも図示略）と接続されており、アンテナ装置１００が受信した信号は逐次無線機に出力される。無線機は、アンテナ装置１００が受信した信号を利用するとともに、当該アンテナ装置１００に対して送信信号に応じた高周波電力を供給するものである。なお、本実施形態ではアンテナ装置１００への給電線として同軸ケーブルを採用する場合を想定して説明するが、フィーダ線など、その他の周知の給電線を用いても良い。

アンテナ装置１００と無線機とは、第１周波数と第２周波数のそれぞれに対応する２つの同軸ケーブルで接続されてあっても良いし、１つの同軸ケーブルで接続されてあっても良い。本実施形態では一例として、アンテナ装置１００と無線機とは、第１周波数の信号を送受信するための同軸ケーブルと、第２周波数の信号を送受信するための同軸ケーブルの２つのケーブルで接続されている構成とする。なお、他の態様として１つの同軸ケーブルでアンテナ装置１００と無線機とを接続する場合には、送受信の対象とする信号の周波数を切り替えるためのスイッチ回路などを利用すればよい。

以下、このアンテナ装置１００の具体的な構成及び作動について述べる。

図１に示すようにアンテナ装置１００は、地板１０、導体パターン２０、短絡部３０、第１給電点４０、第２給電点５０、及び支持部材６０を備えている。

地板１０は、銅などの導体を素材とする長方形状の板（箔を含む）である。この地板１０は、同軸ケーブルの外部導体と電気的に接続されて、アンテナ装置１００におけるグランド電位（接地電位）を形成する。なお、地板１０は、導体パターン２０よりも大きければよく、その形状は長方形状に限らない。

支持部材６０は、樹脂などの電気絶縁材料を素材とする、所定の厚みｈを備える板状の部材である。支持部材６０は、地板１０と、板状の導体パターン２０とを、所定の間隔ｈをおいて互いの平面部分が対向するように配置するための部材である。したがって、支持部材６０の形状は板状に限らない。支持部材６０は、地板１０と後述する導体パターン２０とを所定の間隔ｈをおいて対向するように支持する複数の柱であってもよい。

また、本実施形態において地板１０と導体パターン２０の間は、樹脂（すなわち支持部材６０）で充填される構成としているが、これに限らない。地板１０と導体パターン２０の間は、中空（又は真空）となっていてもよいし、所定の誘電比率を有する誘電体で充填されていても良い。さらに、以上で例示した構造が組み合わさっていてもよい。

導体パターン２０は、銅などの導体を素材とする長方形状の板（箔を含む）である。導体パターン２０は、支持部材６０を介して地板１０と平行（略平行を含む）となるように対向配置されている。なお、ここでは、導体パターン２０の形状は、長辺と左辺とを有する長方形とするが、その他の構成として正方形であってもよいし、長方形以外の形状であってもよい。この導体パターン２０の形状の変形例については、後述する。

長方形は、周知の通り、２つの対向する辺（対辺）の組み合わせを備え、いずれの対辺の組み合わせにおいても、対辺の中点を結ぶ線分を対称の軸として線対称な図形である。また、１つの組み合わせの対辺の中点を結ぶ線分は、他の組み合わせの対辺の中点を結ぶ線分と互いに直交する。すなわち、長方形は、ある直線を対称の軸として線対称であって、かつ、その直線と直交する他の直線を対称の軸として線対称な図形である。

以降では適宜、導体パターン２０の長辺方向にＸ軸、短辺方向にＹ軸をとり、Ｘ軸及びＹ軸のそれぞれと直交し、かつ、地板１０から導体パターン２０に向かう方向にＺ軸をとった三次元座標系の概念を導入し、アンテナ装置１００の構成について説明する。また、一例として、Ｘ軸方向が請求項に記載の第２方向に相当し、Ｙ軸方向が請求項に記載に第１方向に相当するものとする。

導体パターン２０のＸ軸方向の辺の長さＤｘは、第２周波数における電波の波長（第２波長とする）の半分の長さに相当する値である。この第２波長の半分の長さに相当する値とは、電気的に第２波長の半分の長さとなる値を意味し、フリンジング電界などの影響を考慮して定まる値である。一般に、電気的な長さとは実効的な長さとも称される。

なお、導体パターン２０と地板１０との間が所定の誘電比率を有する誘電体で充填されている場合には、Ｘ軸方向の辺の長さＤｘは、その誘電比率の影響も鑑みて、電気的に第２波長の半分の長さに相当する長さとすればよい。すなわち、導体パターン２０のＸ軸方向の辺の長さは、第２周波数における電波の波長（第２波長とする）の半分の長さに基づいて定まる値である。

導体パターン２０の面積は、後述する短絡部３０が備えるインダクタンス成分と第１周波数において並列共振する静電容量を形成する面積とする。ここで、導体パターン２０のＸ軸方向の辺の長さＤｘは、第２周波数の波長に応じて定まる値である。また、面積も、短絡部３０が備えるインダクタンス成分と第１周波数において並列共振する静電容量を形成するように決定される。したがって、長方形状の導体パターン２０のＹ軸方向の辺の長さＤｙは、面積をＸ軸方向長さＤｘで割った値となる。すなわち、導体パターン２０の形状は、短絡部３０が備えるインダクタンス成分と、第１周波数と、第２周波数と、に基づいて適宜設計されればよい。

短絡部３０は、図３に示すように、この導体パターン２０と地板１０と電気的に接続する部分であって、導体パターン２０の中央部に設けられる。ここでの中央部とは、導体パターン２０の対角線の交点とする。図３は、短絡部３０を通ってＸ軸方向に平行な直線Ｌにおけるアンテナ装置１００の断面を、矢印３の方向から見た図である。短絡部３０は、導電性のピン（ショートピンとする）で実現されれば良い。このショートピンの太さによって、短絡部３０が備えるインダクタンスを調整することができる。

第１給電点４０及び第２給電点５０はそれぞれ、同軸ケーブルの内部導体と導体パターン２０とが電気的に接続される部分である。第２給電点は、短絡部３０を通るＸ軸方向の直線Ｌ上に配置されてあって、第２給電点５０と短絡部３０との距離は、同軸ケーブルの特性インピーダンスと、第２周波数における当該アンテナ装置１００とのインピーダンスの整合が取れる距離とすればよい。

また、第１給電点４０と短絡部３０との距離も、第１周波数において同軸ケーブルと当該アンテナ装置１００とのインピーダンスの整合が取れる距離となっていればよく、その条件を満たす範囲において、当該第１給電点４０の設置位置はどこでもよい。したがって、後述する変形例６のように、第１給電点４０と第２給電点が一致していてもよい。

無線機は、これらの第１給電点４０または第２給電点５０からアンテナ装置１００に電力エネルギーを供給することによって、所望の周波数で信号を送信するとともに、所望の周波数の電波を受信する。なお、本実施形態では、各給電点４０、５０は、同軸ケーブルと直接接続する構成とするが、これに限らない。各給電点４０、５０と同軸ケーブルとは周知の整合回路などを介して接続されてあっても良い。

次に、当該アンテナ装置１００の動作について説明する。アンテナ装置１００は、第１周波数の電波を受信するモード（第１周波数モードとする）と、第２周波数の電波を受信するモード（第２周波数モードとする）の２つの動作モードを備える。

便宜上、まずは第２周波数モードについて説明する。第２周波数モードは、周知のパッチアンテナの構成を応用した動作モードである。一般的なパッチアンテナと本実施形態の構成との主たる違いは、導体パターン２０のＸ軸方向中央部に短絡部３０が設けられている点である。すなわち、短絡部３０を備えない構成は、周知のパッチアンテナと同様の動作をすると見なすことができる。

一般的に、長方形状のパッチアンテナでは、電気的な長さが、対象とする電波の半波長となっている辺の方向において、図４に示すような電流、及び電圧の分布を為すことが知られている。なお、対象とする電波の波長とは、ここでは第２波長に相当し、電気的な長さが対象とする電波の半波長となっている辺の方向とは、本実施形態ではＸ軸方向に相当する。

この一般的なパッチアンテナの電流、及び電圧の分布を、本実施形態の構成と対応付けて説明すると、導体パターン２０の両端部で振幅が０、中央部で振幅が最大となる電流定在波が生じる。また、電流定在波と電圧定在波の位相は４分の１波長だけ異なることから、電圧定在波は導体パターンのＸ軸方向の両端で振幅が最大、中央部で振幅が０となる。さらに、導体パターンと地板との間に生じる電界強度は、導体パターンに励起される電圧の振幅に比例することから、導体パターンのＸ軸方向の両端で振幅が最大、中央部で振幅が０となる。なお、導体パターンの両端では、フリンジング電界が発生する。

ここで、一般的なパッチアンテナにおいて、Ｘ軸方向中央部の電界強度は０となる。このため、本実施形態のように導体パターン２０の中央部に短絡部３０が設けられてあっても、導体パターン２０に形成される電流定在波や電圧定在波、及び電圧分布には影響を及ぼさない。すなわち、本実施形態のように短絡部３０を備えていても、周知のパッチアンテナと同様の放射特性が得られる。

以上より、第２動作モードでは、図５に示すようにＺ軸方向（天頂方向）に指向性を備え、天頂方向から到来する第２周波数の電波を効率よく受信することができる。また、アンテナ装置１００は送受信の可逆性を有するため、送信時には天頂方向に第２周波数の電波を放射する。

なお、第２周波数の電波によって導体パターン２０に励起されている電流（又は電圧）は、インピーダンスの整合が取られている第２給電点５０から、当該第２給電点５０と接続している同軸ケーブルへと流れる。すなわち、第２周波数モードでの信号は第２給電点５０を介して無線機に伝達される。

次に、第１周波数モードについて説明する。第１周波数モードは、周知の板状逆Ｆ型アンテナの構成を応用した動作モードである。導体パターン２０の面積は、前述の通り、短絡部３０が備えるインダクタンス成分と第１周波数において並列共振する静電容量を形成する面積となっている。また、導体パターン２０は、その中央部に設けられた短絡部３０で地板１０に短絡されている。

このため、第１周波数モードにおいて導体パターン２０には、図６に示すように、導体パターン２０の両端部で振幅が最大、中央部付近で振幅が０となる電圧定在波が生じる。なお、電圧定在波の符号は、いずれの領域でも正である。また、導体パターン２０と地板１０との間に生じる電界強度は、導体パターン２０の両端部で最大、中央部付近で０となる。

電流定在波の振幅は、導体パターン２０の中央部で最大、両端部で０となり、各部分の電流は導体パターン２０の中央部に向かう方向となる。導体パターン２０の各部に生じる電流の方向は、端部から短絡部３０が設けられている中央部に向かう方向となる。

なお、図６にはＸ軸方向での電界、電流、及び電圧の分布を示しているが、Ｘ軸及びＹ軸を通る平面（ＸＹ平面）方向においては図６と同様の分布となる。すなわち、導体パターン２０の中央部から端部に向かうにつれて、電圧の振幅及び電界強度は大きくなり、一方電流の大きさは端部から中央部に向かうにつれて大きくなる。

そして、第１周波数モードでは、図６に示す電界、電流、及び電圧の分布となるため、図７に示すように、水平方向の指向性を備え、水平方向から到来する第１周波数の電波を効率よく受信することができる。なお、当該アンテナ装置１００が、水平（略水平を含む）な平面に設置されている場合、ＸＹ平面に平行な方向が、水平方向に相当する。

第１周波数の電波によって導体パターン２０に励起されている電流（又は電圧）は、インピーダンスの整合が取られている第１給電点４０から同軸ケーブルに流れる。すなわち、第１周波数モードでの信号は第１給電点４０を介して無線機に伝達される。信号の送信時も同様である。

（実施形態のまとめ）
以上の構成によれば、水平方向から到来する第１周波数の電波に対しては、第１周波数モードとして動作し、その電波に対応する信号を受信することができる。また、天頂方向から到来する第２周波数の電波に対しては、第２周波数モードとして動作し、その電波に対応する信号を受信する。

そして、以上の第１周波数モード及び第２周波数モードは、１つのアンテナ素子（すなわち導体パターン２０）で実現することができる。すなわち、特許文献１のように２種類のアンテナ素子を必要としない。したがって、アンテナ装置１００の製造に要するコストを低減することができる。

さらに、アンテナ装置１００は導体パターン２０によって水平方向からの電波も受信することができ、水平方向からの電波を受信するためにモノポールアンテナを必要としない。したがって、アンテナ装置１００の高さを抑制することができ、車両への搭載性を向上させることができる。

さらに、第２周波数モードにおいて受信対象とする電波の周波数は、Ｘ軸方向の辺の電気的な長さによって定まるとともに、第１周波数モードにおいて受信対象とする電波の周波数は、短絡部３０のインダクタンスと導体パターン２０の面積によって定まる。すなわち、本実施形態の構成によれば、天頂方向からの電波の周波数と、水平方向からの電波の周波数をそれぞれ任意に設定することができる。

なお、本実施形態では、長方形状の導体パターン２０が備える辺のうち、電気的に第２波長の半分の長さとなる辺（すなわちＸ軸方向の辺）が、相対的に長辺となる構成を例示したが、これに限らない。Ｘ軸方向の辺が、相対的に短辺となっていても良い。

図８は、第１周波数を一定（例えば７００ＭＨｚ）とした場合の、第２周波数と、Ｘ軸方向の辺の長さ、及び導体パターン２０の形状の関係を示す図である。図８に示すグラフの縦軸が周波数を、横軸がＸ軸方向の辺の長さを、それぞれ示す。また、グラフ中の破線が第１周波数の値を、実線が第２周波数を表している。

図８中の点Ｐ１は、導体パターン２０の形状が正方形となる場合の第２周波数（一例として１９００ＭＨｚ）を指し示している。一般に、周波数が高ければ高いほど、波長は短くなるため、第２周波数が１９００ＭＨｚよりも高い場合には、Ｘ軸方向の辺を短辺となる長方形となり、一方、第２周波数が１９００ＭＨｚよりも低い場合には、Ｘ軸方向の辺を長辺とする長方形となる。もちろん、導体パターン２０の形状が正方形となる場合の第２周波数は、第１周波数や、短絡部３０のインダクタンス、導体パターン２０と地板１０との間の誘電比率などによって変化する。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、以降に述べる種々の変形例も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

例えば、上述した実施形態では導体パターン２０の形状を長方形としたが、これに限らない。図９に示すように、アンテナ装置１００Ａが備える導体パターン２０Ａは楕円であってもよい（変形例１とする）。楕円もまた、互いに直交する長軸と短軸のそれぞれを対称の軸として線対称な図形である。なお、図９は、一例として、長軸が電気的に第２波長の半分の長さとなっている場合を示している。

また、図１０に示すように、アンテナ装置１００Ｂが備える導体パターン２０Ｂは菱型であってもよい（変形例２とする）。菱型もまた、互いに直交する対角線のそれぞれを対称の軸として線対称な図形である。なお、図１０は、一例として、２つの対角線のうちの１つ（Ｘ軸方向の対角線）が電気的に第２波長の半分の長さとなっている場合を示している。

さらに、導体パターン２０は、それぞれが所定の間隔をおいて配置される複数のパーツによって実現されてもよい。例えば、導体パターン２０は、図１１に示すようにＸ軸方向を長辺とする長方形の主導体部２１と、Ｙ軸方向の辺を長辺とする長方形の副導体部２２とから構成されてあってもよい（変形例３とする）。図１１に示すアンテナ装置１００Ｃにおいて、副導体部２２のＹ軸方向長さは、主導体部２１のＹ軸方向長さと等しく、主導体部２１と副導体部２２とは、Ｘ軸方向に所定の間隔をおいて平行となるように支持部材６０上に配置される。なお、副導体部２２のＸ軸方向の幅はＹ軸方向に対して非常に小さい値（すなわち線状）としてもよい。また、このアンテナ装置１００Ｃにおいて第１給電点４０は主導体部２１に、第２給電点５０は副導体部２２に設ける。

主導体部２１と副導体部２２とを所定の間隔を並列させることで、主導体部２１と副導体部２２の間には、その間隙の大きさに応じた静電容量成分が形成される。この静電容量成分は、フィルタとしての役割を果たす。すなわち、副導体部２２には、導体パターン２０に励起される電流のうち、その主導体部２１と副導体部２２との間隙による静電容量の大きさに応じた周波数成分が流入することとなる。

ここで、主導体部２１と副導体部２２との間隙の大きさを、第２周波数の信号に応じた電流が副導体部２２に流入するような大きさとしておくことで、副導体部２２に設けられた第２給電点５０から無線機に送られる信号を、第２周波数の信号とすることができる。

すなわち、第１給電点４０及び第２給電点５０を、それぞれ物理的に離れたパーツに設けることで、第１給電点４０から同軸ケーブルに流入する電流の周波数成分、及び第２給電点５０から同軸ケーブルに流入する電流の周波数成分をそれぞれ所望の周波数の電流とすることができる。なお、第２周波数の信号で直列共振させるために必要なＸ軸方向の長さＤｘｃは、実施形態と同様に、電気的に第２波長の半分の長さとなっていればよく、主導体部２１と副導体部２２との間隙による静電容量に基づいて決定されれば良い。

また、第２給電点５０を設ける副導体部２２は、図１２に示すように主導体部２１を所定の間隔をおいて囲む枠形状となっていてもよい（これを変形例４とする）。すなわち、変形例４におけるアンテナ装置１００Ｄの導体パターン２０は、長方形状の主導体部２１及び枠形状の副導体部２２Ｄを備える。図４に示すように副導体部２２Ｄの形状を、主導体部２１の４辺と所定の間隔をおいて囲む形状とすることで、主導体部２１と副導体部２２Ｄとの間に形成される静電容量を、変形例３の副導体部２２よりも大きくすることができる。

この変形例４におけるＸ軸方向の長さＤｘｄもまた、電気的に第２波長の半分の長さとなっていればよく、主導体部２１と副導体部２２Ｄとの間隙による静電容量に基づいて決定されれば良い。図１１、図１２に示す導体パターン２０の形状は、長方形の導体板から、所定の静電両容量を形成する間隙を有するように、その一部を切り取った形状とも捉えることができる。

さらに、変形例３における導体パターン２０は、図１３に示すように、主導体部２１の１組の対角の一部を、所定の面積だけ切り取った形状であっても良い（変形例５）。このような構成とすることで、アンテナ装置１００Ｅは第２周波数における円偏波を励振することができる。なお、このように長方形の導体の１組の対角の一部を切り取ることで円偏波を励振させる方法は、縮退分離法として知られている。

また、第１周波数と第２周波数の両方において同軸ケーブルとのインピーダンス整合を取ることができる点（両立点とする）が存在する場合には、その両立点に給電点を設けても良い。この場合、アンテナ装置１００Ｆは給電点を１つだけ備える構成となる。そのような構成を変形例６とし、変形例６におけるアンテナ装置１００Ｆを図１４に示す。

図１４は、上述の実施形態の説明に用いた図３に対応する図であって、アンテナ装置１００Ｆの短絡部３０を通る断面図である。図１４に示す給電点９０は、上述した実施形態における第１給電点４０及び第２給電点５０を兼ねる点であって、直線Ｌ上に設けられている。この給電点９０は両立点であるため、給電点９０から導体パターン２０の外部に流出する電流は、第１周波数成分と第２周波数成分の両方を含みうる。

アンテナ装置１００Ｆが備えるハイパスフィルタ７１、ローパスフィルタ７２のそれぞれは、給電点９０より導体パターン２０の外部に流出する電流から第１周波数成分、第２周波数成分を抽出するためのものである。より具体的には、ハイパスフィルタ７１は第１周波数成分を遮断（減衰を含む）するとともに第２周波数成分の信号Ｓｉｇ２を通過させる。ローパスフィルタ７２は、第２周波数成分を遮断するとともに第１周波数成分の信号Ｓｉｇ１を通過させる。ハイパスフィルタ７１及びローパスフィルタ７２は、周知のフィルタ回路で実現すればよい。ハイパスフィルタ７１が請求項に記載の第２周波数用フィルタに相当し、ローパスフィルタ７２が請求項に記載の第１周波数用フィルタに相当する。

導体パターン２０に励起された電流は、給電点９０からハイパスフィルタ７１及びローパスフィルタ７２の両方に出力される。そして、現在受信している電波が第１周波数であれば、その受信電波に由来する第１周波数の信号Ｓｉｇ１はローパスフィルタ７２を介して無線機に伝達される。また、現在受信している電波が第２周波数であれば、その受信電波に由来する第２周波数の信号Ｓｉｇ２はハイパスフィルタ７１を介して無線機に伝達される。

このような構成によれば、上述した実施形態よりもアンテナ装置が備える給電点の数を削減することができる。

１００・１００Ａ〜Ｆ アンテナ装置、１０ 地板、２０・２０Ａ〜Ｂ 導体パターン、２１ 主導体部、２２・２２Ｄ 副導体部、３０ 短絡部、４０ 第１給電点、５０ 第２給電点、９０ 給電点、６０ 支持部材、７１ ハイパスフィルタ（第２周波数用フィルタ）、７２ ローパスフィルタ（第２周波数用フィルタ）

Claims (6)

1. 地板（１０）と、
   前記地板と所定の間隔をおいて平行に設置された平板状の導体パターン（２０）と、
   前記導体パターンと前記地板と電気的に接続する短絡部（３０）と、
   前記導体パターンに給電するための給電線と前記導体パターンとを電気的に接続する少なくとも１つの給電点（９０、４０、５０）と、を備え、
   前記導体パターンの平面形状は、互いに直交する第１方向および第２方向にそれぞれ平行な直線を対称の軸として線対称な形状、または、当該形状を元とする形状であって、
   前記短絡部は、前記導体パターンの中央部に設けられてあって、
   前記導体パターンの面積は、前記短絡部が備えるインダクタンスと第１周波数において並列共振する静電容量を形成する面積となっており、
   前記第２方向における前記導体パターンの電気的な長さが、前記第１周波数とは異なる第２周波数の電波の波長の半分となっていることを特徴とするアンテナ装置。
2. 請求項１において、
   前記導体パターンの平面形状は、長方形、菱型、若しくは楕円、又は、長方形、菱型、及び楕円の何れか１つを元にした形状であることを特徴とするアンテナ装置。
3. 請求項２において、
   当該アンテナ装置は、前記給電点として、前記第１周波数の信号を送受信するための第１給電点（４０）と、前記第２周波数の信号を送受信するための第２給電点（５０）と、を備え、
   前記導体パターンの形状は、前記第１方向に平行な１組の対辺と、前記第２方向に平行な対辺を備える長方形状であって、
   当該導体パターンの前記第２方向の辺の電気的な長さが、前記第２周波数における波長の半分となっており、
   前記第２給電点は、前記中央部を通る前記第２方向に平行な直線上に設けられていることを特徴とするアンテナ装置。
4. 請求項３において、
   前記導体パターンは、
   前記中央部を備える主導体部（２１）と、前記主導体部が配置される平面上で所定の間隔をおいて配置された副導体部（２２、２２Ｄ）と、を備え、
   前記副導体部と前記主導体部の間に設けられた間隙によって、前記副導体部と前記主導体部の間に形成される静電容量は、前記第２周波数の信号を通過させる一方、前記第１周波数の信号は遮断又は減衰させる大きさとなっており、
   前記第１給電点は前記主導体部に設けられている一方、前記第２給電点は前記副導体部に設けられていることを特徴とするアンテナ装置。
5. 請求項４において、
   前記副導体部は、所定の間隔をおいて前記主導体部を囲むように設けられていることを特徴とするアンテナ装置。
6. 請求項１又は２において、
   前記給電点（９０）は、前記第１周波数と前記第２周波数の両方の周波数において、前記給電線の特性インピーダンスと整合が取れる位置に設けられてあって、
   前記給電点は、前記第１周波数の信号を通過させる第１周波数用フィルタ（７２）と、前記第２周波数の信号を通過させる第２周波数用フィルタ（７１）のそれぞれと接続されてあって、
   前記第１周波数用フィルタ及び前記第２周波数用フィルタのそれぞれを介して、外部に設けられた無線機と接続されていることを特徴とするアンテナ装置。

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