JP2016063412A

JP2016063412A - アンテナ装置

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Publication number: JP2016063412A
Application number: JP2014190243A
Authority: JP
Inventors: 利拓高橋; Toshihiro Takahashi
Original assignee: Hitachi Kokusai Yagi Solutions Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Yagi Solutions Inc
Priority date: 2014-09-18
Filing date: 2014-09-18
Publication date: 2016-04-25

Abstract

【課題】小型でかつ簡単な構造により良好な無指向性特性を得る。
【解決手段】各々線状をなす２個のダイポールアンテナ素子１１，１２を何れも略半円形状に湾曲形成して、これらの半円形状のダイポールアンテナ素子１１，１２を水平面内において一定の間隔を隔てて互いに向かい合わせた状態で配置することで、線状水平偏波ダイポールアンテナを構成し、上記ダイポールアンテナ素子１１，１２の給電部１１ａ，１２ａに対し給電するようにしたものである。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば携帯電話システム等の移動無線通信システムにおける基地局用アンテナ装置として使用されるアンテナ装置に関する。

移動無線通信は、その利用の急速な普及とともに、通信容量が大容量化し、通信速度が高速化している。このため、１つの周波数帯では十分な通信容量、通信速度が得られなくなり、各通信業者とも第２、第３の周波数帯を割り当てることで、通信容量、通信速度を確保している。１つの移動無線通信に複数の周波数帯を用いるとき、アンテナを周波数帯ごとに別々に構成して使用することが好ましいが、基地局の立地条件等から別々に構成することが困難な場合がある。

そこで、多周波共用アンテナが提案されている。多周波共用アンテナには、指向性タイプと無指向性タイプの２種類があるが、ＰＨＳ等の基地局では、サービスエリアを扇形のエリアに分割することなく、円形のエリアで形成することが多いことから、基地局周辺に均一に電波を送信するために無指向性タイプが多く採用されている。

また、移動無線通信においては、近年のブローバンド化に伴うユーザのサービス利用量の増加とともに、さらなる通信品質の向上が求められており、電波の受信効率を上げるため水平偏波用のアンテナが使用されている。また、各通信業者がユーザに対して高品質な通信サービスを提供できるようにするため、移動無線通信に用いるアンテナとしては、高利得が確保できことも要請されている。

水平面無指向化を可能にするアンテナ装置としては、２つの半波長ダイポールアンテナを十字型に直交させて配置し、それぞれのアンテナに９０°の位相を持たせて給電することで水平偏波水平面無指向性を得るターンスタイルアンテナや、１つのダイポールアンテナを円状に構成することで水平偏波水平面無指向性を得るアンテナ、さらには例えば特許文献１又は非特許文献１に開示されているようにループアンテナ素子を使用したアンテナが知られている。

特開２０１１−９７４３３号公報

米国特許第４５４７７７６号明細書

ところが、従来の水平面無指向性アンテナには次のような解決すべき課題があった。
すなわち、ターンスタイルアンテナは、２個の半波長ダイポールアンテナを十字型に直交させた状態で配置するため、アンテナ径がダイポールの素子長に依存し、アンテナの小型化が困難である。また、ターンスタイルアンテナは、垂直面指向性の上下方向の指向性を抑圧していないため利得低下が生じ、利得値がダイポールアンテナの半分程度となってしまう。

１個のダイポールアンテナを円状に構成したアンテナは、ターンスタイルアンテナより小型化が図れるが、ダイポールアンテナの基本形状から大きく形状を変更しているため電圧定在波比（Voltage Standing Wave Ratio：ＶＳＷＲ）特性の劣化が避けられず、また水平面無指向性が得られる周波数帯域の狭小化が避けられない。さらに、垂直面指向性特性はダイポールアンテナのような８の字をすべての方向で一様に得ることができず、利得の低下を招く。

ループアンテナ素子を用いたアンテナは、比較的良好な水平面無指向性が得られるが、ループアンテナ素子をループ面が垂直方向となるように配置する必要があり、また水平面無指向性を得るために２個のループアンテナ素子を互いに直交配置する必要がある。このため、２個のループアンテナ素子に供給する電力の位相を９０°シフトさせる回路等が必要不可欠となる。

この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、小型でかつ簡単な構造により良好な無指向性特性を得ることが可能なアンテナ装置を提供することにある。

上記目的を達成するためにこの発明の第１の態様は、線状をなす一対の導体を半円状に形成し当該各導体に給電する給電部を備えた第１及び第２の線状ダイポールアンテナ素子を具備し、これら第１及び第２の線状ダイポールアンテナ素子をその内周部が水平方向に互いに向き合うように対向配置するように構成したものである。

この発明の第２の態様は、板状をなす一対の導体を半円筒状に形成し当該各導体に給電する給電部を備えた第１及び第２の円筒状ダイポールアンテナ素子を具備し、これら第１及び第２の円筒状ダイポールアンテナ素子をその内周面が水平方向に互いに向き合うように対向配置するように構成したものである。

上記第１及び第２の円筒状ダイポールアンテナ素子の垂直方向の長さは、送受信対象となる周波数帯域の中心周波数に対応する波長をλとするとき、約０．５λ以下に設定するとよい。

この発明の第１の態様によれば、それぞれ半円形状に形成した第１及び第２の線状ダイポールアンテナ素子を向かい合わせて配置しているので、１個のダイポールアンテナを円形状に形成する場合に比べ、アンテナの形状をダイポールアンテナの基本形状から大きく変更せずに済み、これによりＶＳＷＲ特性の劣化が抑制される。また、同形状の素子を対向して配置して構成されているため、広い周波数帯域において水平面無指向性を得ることが可能となる。また、第１及び第２の線状水平偏波ダイポールアンテナ素子は互いに逆位相の関係となり、これにより垂直面指向性の上下方向の指向性が抑圧される。このため、垂直面方向において良好な８の字指向性が得られ、利得特性の向上が期待できる。さらに、半円形状に形成した第１及び第２の線状ダイポールアンテナ素子を向かい合わせて配置したことで、ターンスタイルアンテナと比較して、アンテナ素子の水平方向のサイズを小さくすることが可能となり、アンテナ装置の小径化を図ることができる。

この発明の第２の態様によれば、それぞれ半円筒状に形成した第１及び第２の円筒状ダイポールアンテナ素子を向かい合わせて配置しているので、第１の態様と同様の理由により、広い周波数帯域において良好なＶＳＷＲ特性や水平面無指向性を得ることができる。また、素子を半円筒状としていることで、第１の態様と比較してさらなる広帯域化を図ることができる。また、垂直面方向において良好な８の字指向性が得られることから優れた利得特性を得ることができる。さらに、２個のダイポールアンテナ素子をそれぞれ円筒状に形成してこれらの向かい合わせたことで、ターンスタイルアンテナよりもアンテナ素子の水平方向のサイズを小さくすることができる。

しかも、第１及び第２の円筒状ダイポールアンテナ素子の垂直方向の長さを、送受信対象となる周波数帯域の中心周波数に対応する波長をλとするとき、約０．５λ以下に設定することで、１個のダイポールアンテナ対を使用するだけでありながら、スタック効果により利得特性を高めることができる。その結果、アンテナ特性を大きく劣化させずに、第１及び第２の円筒状ダイポールアンテナ素子の素子長を短縮（例えば１／２波長から１／４波長に）することが可能となり、これによりアンテナ装置のさらなる小径化を図ることが可能となる。

すなわちこの発明によれば、小型でかつ簡単な構造により良好な無指向性特性を得ることが可能なアンテナ装置を提供することができる。

この発明の第１の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図。図１に示したアンテナ装置のＶＳＷＲ特性を示す図。図１に示したアンテナ装置の水平面指向性特性を示す図。この発明の第２の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図。この発明の第３の実施形態に係るアンテナ装置を示すもので、図１に示した線状水平偏波ダイポールアンテナをスタック配置した形態を示す正面図。この発明の第４の実施形態に係るアンテナ装置を示すもので、図４に示した円筒状水平偏波ダイポールアンテナをスタック配置した形態を示す正面図。この発明の第５の実施形態に係るアンテナ装置を示すもので、図１に示した線状水平偏波ダイポールアンテナと線状垂直偏波ダイポールアンテナをそれぞれスタック配置した形態を示す正面図。この発明の第６の実施形態に係るアンテナ装置を示すもので、図１に示した線状水平偏波ダイポールアンテナと円筒状垂直偏波ダイポールアンテナをそれぞれスタック配置した形態を示す正面図。この発明の第７の実施形態に係るアンテナ装置を示すもので、図４に示した円筒状水平偏波ダイポールアンテナと線状垂直偏波ダイポールアンテナをそれぞれスタック配置した形態を示す正面図。この発明の第８の実施形態に係るアンテナ装置を示すもので、図４に示した円筒状水平偏波ダイポールアンテナと円筒状垂直偏波ダイポールアンテナをそれぞれスタック配置した形態を示す正面図。この発明の第９の実施形態に係るアンテナ装置を示すもので、図１に示した線状水平偏波ダイポールアンテナと線状垂直偏波ダイポールアンテナをそれぞれスタック配置したアンテナユニットを、２つの異なる周波数帯域に対応して２組配置した形態を示す正面図。この発明の第１０の実施形態に係るアンテナ装置を示すもので、図１に示した線状水平偏波ダイポールアンテナと円筒状垂直偏波ダイポールアンテナをそれぞれスタック配置したアンテナユニットを、２つの異なる周波数帯域に対応して２組配置した形態を示す正面図。この発明の第１１の実施形態に係るアンテナ装置を示すもので、図４に示した円筒状水平偏波ダイポールアンテナと線状垂直偏波ダイポールアンテナをそれぞれスタック配置したアンテナユニットを、２つの異なる周波数帯域に対応して２組配置した形態を示す正面図。この発明の第１２の実施形態に係るアンテナ装置を示すもので、図４に示した円筒状水平偏波ダイポールアンテナと円筒状垂直偏波ダイポールアンテナをそれぞれスタック配置したアンテナユニットを、２つの異なる周波数帯域に対応して２組配置した形態を示す正面図。この発明の第１３の実施形態に係るアンテナ装置を示す正面図。この発明の第１４の実施形態に係るアンテナ装置を示す正面図。

以下、図面を参照してこの発明に係わる実施形態を説明する。
［第１の実施形態］
図１は、この発明の第１の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図である。
第１の実施形態に係るアンテナ装置は、各々線状をなす２個のダイポールアンテナ素子１１，１２を何れも略半円形状に湾曲形成し、これらの半円形状のダイポールアンテナ素子１１，１２を水平面内において一定の間隔を隔てて互いに向かい合わせた状態で配置している。以後、これらのアンテナ素子１１，１２を線状水平偏波ダイポールアンテナ素子と呼称する。

また、これらの線状水平偏波ダイポールアンテナ素子１１，１２が形成する空間には、給電ユニットが配置される。給電ユニットは、無線回路１３と、平行二線からなる給電線路１５，１６が形成された給電基板１４とを備え、無線回路１３を上記給電線路１５，１６を介して上記線状水平偏波ダイポールアンテナ素子１１，１２の給電部１１ａ，１２ａにそれぞれ接続している。なお、上記給電線路１５，１６は平行２線に限らず、ストリップラインや同軸ケーブルを用いてもよい。

上記線状水平偏波ダイポールアンテナ素子１１，１２の外形寸法は、例えば送受信対象とする周波数帯域の中心周波数に対応する波長をλとするとき、約φ０．３７λ〜約φ０．４４λに設定される。また上記線状水平偏波ダイポールアンテナ素子１１，１２の垂直方向の幅寸法は、機構的に保持できる太さに設定される。

このような構成であるから、線状水平偏波ダイポールアンテナ素子１１，１２に無線回路１３から電力が給電されると、当該線状水平偏波ダイポールアンテナ素子１１，１２により水平面方向に無指向性が形成される。図２は、より具体的な実施形態として後述する第２の実施形態に係るアンテナ素子を２素子使用したアンテナ装置により得られるＶＳＷＲ特性の一例を示すもので、２．３５GHz〜３GHzの帯域において良好なＶＳＷＲ特性を得ることができる。

また、線状水平偏波ダイポールアンテナ素子１１，１２は水平方向に対向配置されることで互いに逆位相の関係となり、これにより垂直面指向性の上下方向の指向性が抑圧される。このため、垂直面指向性は良好な８の字指向性が得られ、約１．５dBiが得られる。そのため、従来技術（ターンスタイルアンテナ等）に対して利得を約２．５dB以上アップさせることができる。図３は、より具体的な実施形態として後述する第２の実施形態に係るアンテナ素子を２素子使用したアンテナ装置による水平面及び垂直面の指向性特性の一例を示したもので、（ａ）に示す２．４GHzから（ｄ）に示す３．０GHzの範囲で良好な８の字特性が得られる。また、水平面については略円形の理想的な無指向性が得られる。

すなわち、第１の実施形態に係るアンテナ装置によれば、約２３％以上の比帯域特性が得られ、良好なＶＳＷＲ特性と水平偏波水平面無指向性の偏差を提供することができる。また、垂直面において、一般的なダイポールアンテナと同様に８の字指向性が得られ、これにより利得の低下を防ぐことができる。さらに、線状水平偏波ダイポールアンテナ素子１１，１２を略円状に湾曲形成しこれを向かい合わせた状態に配置しているため、直線状のダイポールアンテナ素子を用いる一般的なダイポールアンテナに比べアンテナを細径化することができ、これにより受風面積を減らして支柱（鉄塔）にかかる負担を軽減することができる。

［第２の実施形態］
図４は、この発明の第２の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図である。
第２の実施形態に係るアンテナ装置は、各々板状をなす２個のダイポールアンテナ素子２１，２２を何れも略半円筒状に湾曲形成し、これらの半円筒状のダイポールアンテナ素子１１，１２を水平面内において一定の間隔を隔てて互いに向かい合わせた状態に配置している。以後、これらのアンテナ素子２１，２２を円筒状水平偏波ダイポールアンテナ素子と呼称する。

また、上記円筒状水平偏波ダイポールアンテナ素子２１，２２が形成する内部空間には、給電ユニットが配置される。給電ユニットは、図１と同様に無線回路１３を上記給電線路１５，１６を介して上記円筒状水平偏波ダイポールアンテナ素子２１，２２の給電部２１ａ，２２ａに接続したものとなっている。なお、上記無線回路１３をアンテナ外に配置し、この無線回路１３を給電ケーブルを介して上記円筒状水平偏波ダイポールアンテナ素子２１，２２の給電部２１ａ，２２ａに接続するようにしてもよい。

上記円筒状水平偏波ダイポールアンテナ素子２１，２２の外形寸法は、例えば送受信対象とする周波数帯域の中心周波数に対応する波長をλとするとき、例えばφ０．２６λ〜φ０．３７λに設定される。また、上記円筒状水平偏波ダイポールアンテナ素子２１，２２の垂直方向の長さは、約０．５λ以下に設定される。

このような構成であるから、円筒状水平偏波ダイポールアンテナ素子２１，２２に無線回路１３から電力が給電されると、当該円筒状水平偏波ダイポールアンテナ素子２１，２２により第１の実施形態と同様に水平面方向に無指向性が形成される。また、円筒状水平偏波ダイポールアンテナ素子２１，２２は水平方向に対向配置されることで互いに逆位相の関係となり、これにより垂直面指向性の上下方向の指向性が抑圧され、垂直面指向性は良好な８の字指向性となる。この結果、従来技術に対して利得を高めることができる。

さらに、円筒状水平偏波ダイポールアンテナ素子２１，２２は垂直方向に引き伸ばした形状となっており、これにより利得特性を高めることができる。このため、第１の実施形態に比べ、所定値以上の利得を確保した上でダイポールアンテナ素子２１，２２の径を小さくすることが可能となる。この結果、アンテナをさらに細径化して受風面積を低減することが可能となり、支柱（鉄塔）に加わる負荷を軽減することが可能となる。また、比帯域２３％以上の広帯域化を実現できる。

また、素子２１，２２を垂直方向に引き伸ばしたことでスタック効果が得られ、これにより垂直面指向性がさらに抑圧されて約２．８dBiが得られる。このため、従来技術に対し利得を約３．７dB以上高めることが可能となる。

［第３の実施形態］
図５は、この発明の第３の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す正面図である。なお、同図において前記図１と同一部分には同一符号を付して説明を行う。
第３の実施形態に係るアンテナ装置は、第１の実施形態において説明した、線状水平偏波ダイポールアンテナ素子１１，１２を用いて構成した２個のアンテナユニット（以後線状水平偏波ダイポールアンテナと称する）Ａ１，Ａ２を、支柱Ｅに所定の間隔を隔てて取着したものである。なお、２個のアンテナユニットＡ１，Ａ２は、必ずしも支柱Ｅに取着する必要はなく、平板上の基板などに並べて配置するようにしてもよい。

なお、上記各線状水平偏波ダイポールアンテナＡ１，Ａ２の給電部１１ａ，１２ａは給電ケーブル等を介して共通の無線回路に接続される。また、支柱Ｅは絶縁物又は金属により構成される。但し、金属の場合、アンテナ素子との接合部分については物理寸法及び要求される所要性能を考慮した材質及び寸法が選ばれる。

線状水平偏波ダイポールアンテナＡ１，Ａ２の取着間隔は、その給電部同士の間隔が約０．５λ〜約１．５λとなるように設定される。

このように構成すると、２個の線状水平偏波ダイポールアンテナＡ１，Ａ２を用いたスタックアンテナを構成することができ、線状水平偏波ダイポールアンテナを１個のみ用いる場合に比べ、垂直面指向性がさらに抑圧されてより高利得のアンテナ装置を提供することができる。

［第４の実施形態］
図６は、この発明の第４の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す正面図である。なお、同図において前記図４と同一部分には同一符号を付して説明を行う。
第４の実施形態に係るアンテナ装置は、第２の実施形態で説明した、円筒状水平偏波ダイポールアンテナ素子２１，２２を用いて構成した２個のアンテナユニット（以後円筒状水平偏波ダイポールアンテナと称する）Ｂ１，Ｂ２を、支柱Ｅに所定の間隔を隔てて取着したものである。なお、上記各円筒状水平偏波ダイポールアンテナＢ１，Ｂ２の給電部２１ａ，２２ａは給電ケーブル等を介して共通の無線回路に接続される。また、本実施形態においても、２個のアンテナユニットＡ１，Ａ２は、必ずしも支柱Ｅに取着する必要はなく、平板上の基板などに並べて配置するようにしてもよい。

円筒状水平偏波ダイポールアンテナＢ１，Ｂ２の取着間隔は、その給電部同士の間隔が約０．５λ〜約１．５λとなるように設定される。

このように構成すると、２個の円筒状水平偏波ダイポールアンテナＢ１，Ｂ２を用いたスタックアンテナを構成することができ、その結果円筒状水平偏波ダイポールアンテナを１個のみ用いる場合に比べ、垂直面指向性がさらに抑圧されてより高利得のアンテナ装置を提供することができる。

［第５の実施形態］
図７（ａ），（ｂ）は、この発明の第５の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す正面図である。なお、同図において前記図５と同一部分には同一符号を付して説明を行う。
第５の実施形態に係るアンテナ装置は、１本の支柱Ｅに、２個の線状水平偏波ダイポールアンテナＡ１，Ａ２のユニットと、２個の線状垂直偏波ダイポールアンテナＣ１，Ｃ２のユニットを、所定の間隔を隔てて取着したものである。なお、本実施形態においても、２個の線状水平偏波ダイポールアンテナＡ１，Ａ２のユニットと、２個の線状垂直偏波ダイポールアンテナＣ１，Ｃ２のユニットは、必ずしも支柱Ｅに取着する必要はなく、平板上の基板などに並べて配置するようにしてもよい。

図７（ａ）は線状水平偏波ダイポールアンテナＡ１，Ａ２のユニットの上方側に線状垂直偏波ダイポールアンテナＣ１，Ｃ２のユニットを配置した場合を、また図７（ｂ）は線状水平偏波ダイポールアンテナＡ１，Ａ２と線状垂直偏波ダイポールアンテナＣ１，Ｃ２とを交互に配置した場合をそれぞれ示している。

線状垂直偏波ダイポールアンテナＣ１，Ｃ２は、２本の線状ダイポールアンテナ素子をコ字型に折曲形成し、これらのコ字型ダイポールアンテナ素子３１，３２を給電部３１ａ，３２ａを中心に互いに背中合わせとなるように配置したもので、上記給電部３１ａ，３２ａを図示しない給電ケーブルを介して共通の無線回路に接続している。この線状垂直偏波ダイポールアンテナＣ１，Ｃ２は、垂直面方向に無指向性を形成する。なお、線状垂直偏波ダイポールアンテナＣ１，Ｃ２の構成は上記構成に限るものではなく、垂直偏波を形成するものであればどのような構成であってもよい。

このような構成であるから、水平面方向及び垂直面方向にそれぞれ無指向性を形成するスタック型アンテナ装置を提供することができる。また、図７（ｂ）に示すように線状水平偏波ダイポールアンテナＡ１，Ａ２と線状垂直偏波ダイポールアンテナＣ１，Ｃ２とを交互に配置するタイプでは、線状垂直偏波ダイポールアンテナＣ１とＣ２との間（例えば０．５λ〜１．０λ）に発生する空きスペースを利用して線状水平偏波ダイポールアンテナＡ１，Ａ２の１つを配置することができる。このため、図７（ａ）に示したタイプに比べアンテナ装置の垂直方向の長さを短縮することができる。

［第６の実施形態］
図８（ａ），（ｂ）は、この発明の第６の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す正面図である。なお、同図において前記図５と同一部分には同一符号を付して説明を行う。
第６の実施形態に係るアンテナ装置は、１本の支柱Ｅに、２個の線状水平偏波ダイポールアンテナＡ１，Ａ２のユニットと、２個の円筒状垂直偏波ダイポールアンテナＤ１，Ｄ２のユニットを、所定の間隔を隔てて取着したものである。なお、上記各円筒状水平偏波ダイポールアンテナＢ１，Ｂ２の給電部２１ａ，２２ａは給電ケーブル等を介して共通の無線回路に接続される。また、本実施形態においても、上記２個の線状水平偏波ダイポールアンテナＡ１，Ａ２のユニットと、２個の円筒状垂直偏波ダイポールアンテナＤ１，Ｄ２のユニットは、必ずしも支柱Ｅに取着する必要はなく、平板上の基板などに並べて配置するようにしてもよい。

図８（ａ）は線状水平偏波ダイポールアンテナＡ１，Ａ２のユニットの上方側に円筒状垂直偏波ダイポールアンテナＤ１，Ｄ２のユニットを配置した場合を、また図８（ｂ）は線状水平偏波ダイポールアンテナＡ１，Ａ２と円筒状垂直偏波ダイポールアンテナＤ１，Ｄ２とを交互に配置した場合をそれぞれ示している。

円筒状垂直偏波ダイポールアンテナＤ１，Ｄ２は、円筒形状をなす２個の垂直偏波ダイポールアンテナ素子４１，４２を給電部４１ａ，４２ａを中心に互いに背中合わせとなるように垂直方向に配置したもので、給電部４１ａ，４２ａは図示しない給電ケーブルを介して共通の無線回路に接続される。この円筒状垂直偏波ダイポールアンテナＤ１，Ｄ２は、垂直面方向に無指向性を形成する。なお、円筒状垂直偏波ダイポールアンテナＤ１，Ｄ２の構成は上記構成に限るものではなく、垂直偏波を形成するものであればどのような構成であってもよい。

このような構成であるから、第５の実施形態と同様に、水平面方向及び垂直面方向にそれぞれ無指向性を形成するスタック型アンテナ装置を提供することができる。また、この実施形態においても、図８（ｂ）に示すように線状水平偏波ダイポールアンテナＡ１，Ａ２と円筒状垂直偏波ダイポールアンテナＤ１，Ｄ２とを交互に配置するタイプであれば、円筒状垂直偏波ダイポールアンテナＤ１とＤ２との間に発生する空きスペースを利用して線状水平偏波ダイポールアンテナＡ１，Ａ２の１つを配置することができる。このため、図８（ａ）に示したタイプに比べアンテナ装置の垂直方向の長さを短縮することができる。

［第７の実施形態］
図９（ａ），（ｂ）は、この発明の第７の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す正面図である。なお、同図において前記図６と同一部分には同一符号を付して説明を行う。
第７の実施形態に係るアンテナ装置は、１本の支柱Ｅに、２個の円筒状水平偏波ダイポールアンテナＢ１，Ｂ２のユニットと、２個の線状垂直偏波ダイポールアンテナＣ１，Ｃ２のユニットを、所定の間隔を隔てて取着したものである。なお、本実施形態においても、上記２個の円筒状水平偏波ダイポールアンテナＢ１，Ｂ２のユニットと、２個の線状垂直偏波ダイポールアンテナＣ１，Ｃ２のユニットは、必ずしも支柱Ｅに取着する必要はなく、平板上の基板などに並べて配置するようにしてもよい。

図９（ａ）は円筒状水平偏波ダイポールアンテナＢ１，Ｂ２のユニットの上方側に線状垂直偏波ダイポールアンテナＣ１，Ｃ２のユニットを配置した場合を、また図９（ｂ）は円筒状水平偏波ダイポールアンテナＢ１，Ｂ２と線状垂直偏波ダイポールアンテナＣ１，Ｃ２とを交互に配置した場合をそれぞれ示している。

このような構成によっても、第５及び第６の各実施形態と同様に、水平面方向及び垂直面方向にそれぞれ無指向性を形成するスタック型アンテナ装置を提供することができる。

［第８の実施形態］
図１０（ａ），（ｂ）は、この発明の第８の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す正面図である。なお、同図において前記図６と同一部分には同一符号を付して説明を行う。
第８の実施形態に係るアンテナ装置は、１本の支柱Ｅに、２個の円筒状水平偏波ダイポールアンテナＢ１，Ｂ２のユニットと、２個の円筒状垂直偏波ダイポールアンテナＤ１，Ｄ２のユニットを、所定の間隔を隔てて取着したものである。なお、本実施形態においても、上記２個の円筒状水平偏波ダイポールアンテナＢ１，Ｂ２のユニットと、２個の円筒状垂直偏波ダイポールアンテナＤ１，Ｄ２のユニットは、必ずしも支柱Ｅに取着する必要はなく、平板上の基板などに並べて配置するようにしてもよい。

図１０（ａ）は円筒状水平偏波ダイポールアンテナＢ１，Ｂ２のユニットの上方側に円筒状垂直偏波ダイポールアンテナＤ１，Ｄ２のユニットを配置した場合を、また図１０（ｂ）は円筒状水平偏波ダイポールアンテナＢ１，Ｂ２と円筒状垂直偏波ダイポールアンテナＤ１，Ｄ２とを交互に配置した場合をそれぞれ示している。

このような構成によっても、第５乃至第７の各実施形態と同様に、水平面方向及び垂直面方向にそれぞれ無指向性を形成するスタック型アンテナ装置を提供することができる。

［第９の実施形態］
図１１（ａ），（ｂ）は、この発明の第９の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す正面図である。なお、同図において前記図７（ａ），（ｂ）と同一部分には同一符号を付して説明を行う。

この発明の第９の実施形態に係るアンテナ装置は、第５の実施形態で説明した、２個の線状水平偏波ダイポールアンテナＡ１，Ａ２のユニットと、２個の線状垂直偏波ダイポールアンテナＣ１，Ｃ２のユニットとからなるアンテナセットを、異なる２つの周波数帯域（中心周波数ｆ１，ｆ２（ｆ１＜ｆ２））に対応して２セット用意し、これらのアンテナセットを１本の支柱Ｅに垂直方向に所定の間隔を隔てて取着するようにしたものである。

具体的には、図１１（ａ）に示す形態では、中心周波数ｆ１を含む帯域用のアンテナセットを下方側に配置し、中心周波数ｆ２を含む帯域用のアンテナセットを上方側に配置している。なお、周波数帯における配置場所は問わない。中心周波数ｆ１を含む帯域用のアンテナセットは、２個の線状水平偏波ダイポールアンテナＡ１１，Ａ２１のユニットと、２個の線状垂直偏波ダイポールアンテナＣ１１，Ｃ２１のユニットとからなる。中心周波数ｆ２を含む帯域用のアンテナセットは、２個の線状水平偏波ダイポールアンテナＡ１２，Ａ２２のユニットと、２個の線状垂直偏波ダイポールアンテナＣ１２，Ｃ２２のユニットとからなる。

一方、図１１（ｂ）に示す形態では、中心周波数ｆ１を含む帯域用のアンテナセットを下方側に、中心周波数ｆ２を含む帯域用のアンテナセットを上方側にそれぞれ配置する点は上記図１１（ａ）と同じである。しかし、中心周波数ｆ１を含む帯域用アンテナセットを、線状水平偏波ダイポールアンテナＡ１１，Ａ２１と線状垂直偏波ダイポールアンテナＣ１１，Ｃ２１とを交互に配置したものとし、また中心周波数ｆ２を含む帯域用アンテナセットについても線状水平偏波ダイポールアンテナＡ１２，Ａ２２と線状垂直偏波ダイポールアンテナＣ１２，Ｃ２２とを交互に配置したものとしている。

このような構成であるから、中心周波数ｆ１を含む帯域用のアンテナセットと中心周波数ｆ２を含む帯域用のアンテナセットを配置したことで、中心周波数ｆ１及びｆ２の周波数帯域のそれぞれにおいて、水平面方向及び垂直面方向に無指向性を形成する多周波対応のスタック型アンテナ装置を提供することができる。

［第１０の実施形態］
図１２（ａ），（ｂ）は、この発明の第１０の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す正面図である。なお、同図において前記図８（ａ），（ｂ）と同一部分には同一符号を付して説明を行う。

この発明の第１０の実施形態に係るアンテナ装置は、第６の実施形態で説明した、２個の線状水平偏波ダイポールアンテナＡ１，Ａ２のユニットと、２個の円筒状垂直偏波ダイポールアンテナＤ１，Ｄ２のユニットとからなるアンテナセットを、異なる２つの周波数帯域（中心周波数ｆ１，ｆ２（ｆ１＜ｆ２））に対応して２セット用意し、これらのアンテナセットを１本の支柱Ｅに垂直方向に所定の間隔を隔てて取着するようにしたものである。

具体的には、図１２（ａ）に示す形態では、中心周波数ｆ１を含む帯域用のアンテナセットを下方側に配置し、中心周波数ｆ２を含む帯域用のアンテナセットを上方側に配置している。なお、周波数帯における配置場所は問わない。中心周波数ｆ１を含む帯域用のアンテナセットは、２個の線状水平偏波ダイポールアンテナＡ１１，Ａ２１のユニットと、２個の円筒状垂直偏波ダイポールアンテナＤ１１，Ｄ２１のユニットとからなる。中心周波数ｆ２を含む帯域用のアンテナセットは、２個の線状水平偏波ダイポールアンテナＡ１２，Ａ２２のユニットと、２個の円筒状垂直偏波ダイポールアンテナＤ１２，Ｄ２２のユニットとからなる。

一方、図１２（ｂ）に示す形態では、中心周波数ｆ１を含む帯域用のアンテナセットを下方側に、中心周波数ｆ２を含む帯域用のアンテナセットを上方側にそれぞれ配置する点は上記図１２（ａ）と同じである。しかし、中心周波数ｆ１を含む帯域用アンテナセットを、線状水平偏波ダイポールアンテナＡ１１，Ａ２１と円筒状垂直偏波ダイポールアンテナＤ１１，Ｄ２１とを交互に配置したものとし、また中心周波数ｆ２を含む帯域用アンテナセットについても線状水平偏波ダイポールアンテナＡ１２，Ａ２２と円筒状垂直偏波ダイポールアンテナＤ１２，Ｄ２２とを交互に配置したものとしている。

このような構成であるから、第９の実施形態と同様に、中心周波数ｆ１を含む帯域用のアンテナセットと中心周波数ｆ２を含む帯域用のアンテナセットを配置したことで、中心周波数ｆ１及びｆ２の周波数帯域のそれぞれにおいて、水平面方向及び垂直面方向に無指向性を形成する多周波対応のスタック型アンテナ装置を提供することができる。

［第１１の実施形態］
図１３（ａ），（ｂ）は、この発明の第１１の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す正面図である。なお、同図において前記図９（ａ），（ｂ）と同一部分には同一符号を付して説明を行う。

この発明の第１１の実施形態に係るアンテナ装置は、第７の実施形態で説明した、２個の円筒状水平偏波ダイポールアンテナＢ１，Ｂ２のユニットと、２個の線状垂直偏波ダイポールアンテナＣ１，Ｃ２のユニットとからなるアンテナセットを、異なる２つの周波数帯域（中心周波数ｆ１，ｆ２（ｆ１＜ｆ２））に対応して２セット用意し、これらのアンテナセットを１本の支柱Ｅに垂直方向に所定の間隔を隔てて取着するようにしたものである。

具体的には、図１３（ａ）に示す形態では、中心周波数ｆ１を含む帯域用のアンテナセットを下方側に配置し、中心周波数ｆ２を含む帯域用のアンテナセットを上方側に配置している。なお、周波数帯における配置場所は問わない。中心周波数ｆ１を含む帯域用のアンテナセットは、２個の円筒状水平偏波ダイポールアンテナＢ１，Ｂ２１のユニットと、２個の線状垂直偏波ダイポールアンテナＣ１１，Ｃ２１のユニットとからなる。中心周波数ｆ２を含む帯域用のアンテナセットは、２個の円筒状水平偏波ダイポールアンテナＢ１２，Ｂ２２のユニットと、２個の線状垂直偏波ダイポールアンテナＣ１２，Ｃ２２のユニットとからなる。

一方、図１３（ｂ）に示す形態では、中心周波数ｆ２を含む帯域用のアンテナセットを下方側に、中心周波数ｆ２を含む帯域用のアンテナセットを上方側にそれぞれ配置している。なお、周波数帯における配置場所は問わない。この点は上記図１３（ａ）と同じである。しかし、中心周波数ｆ１を含む帯域用アンテナセットを、円筒状水平偏波ダイポールアンテナＢ１１，Ｂ２１と線状垂直偏波ダイポールアンテナＣ１１，Ｃ２１とを交互に配置したものとし、また中心周波数ｆ２を含む帯域用アンテナセットについても円筒状水平偏波ダイポールアンテナＢ１２，Ｂ２２と線状垂直偏波ダイポールアンテナＣ１２，Ｃ２２とを交互に配置したものとしている。

このような構成であるから、第９及び第１０の各実施形態と同様に、中心周波数ｆ１を含む帯域用のアンテナセットと中心周波数ｆ２を含む帯域用のアンテナセットを配置したことで、中心周波数ｆ１及びｆ２の周波数帯域のそれぞれにおいて、水平面方向及び垂直面方向に無指向性を形成する多周波対応のスタック型アンテナ装置を提供することができる。

［第１２の実施形態］
図１４（ａ），（ｂ）は、この発明の第１２の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す正面図である。なお、同図において前記図１０（ａ），（ｂ）と同一部分には同一符号を付して説明を行う。

この発明の第１２の実施形態に係るアンテナ装置は、第８の実施形態で説明した、２個の円筒状水平偏波ダイポールアンテナＢ１，Ｂ２のユニットと、２個の円筒状垂直偏波ダイポールアンテナＤ１，Ｄ２のユニットとからなるアンテナセットを、異なる２つの周波数帯域（中心周波数ｆ１，ｆ２（ｆ１＜ｆ２））に対応して２セット用意し、これらのアンテナセットを１本の支柱Ｅに垂直方向に所定の間隔を隔てて取着するようにしたものである。

具体的には、図１４（ａ）に示す形態では、中心周波数ｆ１を含む帯域用のアンテナセットを下方側に配置し、中心周波数ｆ２を含む帯域用のアンテナセットを上方側に配置している。なお、周波数帯における配置場所は問わない。中心周波数ｆ１を含む帯域用のアンテナセットは、２個の円筒状水平偏波ダイポールアンテナＢ１，Ｂ２１のユニットと、２個の円筒状垂直偏波ダイポールアンテナＤ１１，Ｄ２１のユニットとからなる。中心周波数ｆ２を含む帯域用のアンテナセットは、２個の円筒状水平偏波ダイポールアンテナＢ１２，Ｂ２２のユニットと、２個の円筒状垂直偏波ダイポールアンテナＤ１２，Ｄ２２のユニットとからなる。

一方、図１４（ｂ）に示す形態では、中心周波数ｆ１を含む帯域用のアンテナセットを下方側に、中心周波数ｆ２を含む帯域用のアンテナセットを上方側にそれぞれ配置している。なお、周波数帯における配置場所は問わない。この点は上記図１４（ａ）と同じである。しかし、中心周波数ｆ１を含む帯域用アンテナセットを、円筒状水平偏波ダイポールアンテナＢ１１，Ｂ２１円筒線状垂直偏波ダイポールアンテナＤ１１，Ｄ２１とを交互に配置したものとし、また中心周波数ｆ２を含む帯域用アンテナセットについても円筒状水平偏波ダイポールアンテナＢ１２，Ｂ２２と円筒状垂直偏波ダイポールアンテナＤ１２，Ｄ２２とを交互に配置したものとしている。

このような構成であるから、第９乃至第１１の各実施形態と同様に、中心周波数ｆ１を含む帯域用のアンテナセットと中心周波数ｆ２を含む帯域用のアンテナセットを配置したことで、中心周波数ｆ１及びｆ２の周波数帯域のそれぞれにおいて、水平面方向及び垂直面方向に無指向性を形成する多周波対応のスタック型アンテナ装置を提供することができる。

［第１３の実施形態］
図１５（ａ），（ｂ）は、この発明の第１３の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す正面図である。
第１３の実施形態に係るアンテナ装置は、１本の支柱Ｅに、２個の円筒状水平偏波ダイポールアンテナＧ１０，Ｇ２０のユニットと、２個の線状垂直偏波ダイポールアンテナＨ１０，Ｈ２０のユニットを、所定の間隔を隔てて取着している。２個の円筒状水平偏波ダイポールアンテナＧ１０，Ｇ２０のユニットおよび２個の線状垂直偏波ダイポールアンテナＨ１０，Ｈ２０のユニットは、いずれも中心周波数ｆ１を含む帯域と、中心周波数ｆ２を含む帯域の両方を送受信可能に構成されている。

なお、本実施形態においても、上記２個の円筒状水平偏波ダイポールアンテナＧ１０，Ｇ２０のユニットと、２個の線状垂直偏波ダイポールアンテナＨ１０，Ｈ２０のユニットは、必ずしも支柱Ｅに取着する必要はなく、平板上の基板などに並べて配置するようにしてもよい。

具体的には、図１５（ａ）に示す形態では、中心周波数ｆ１，ｆ２共用の円筒状水平偏波ダイポールアンテナＧ１０，Ｇ２０のユニットを下方側に配置し、中心周波数ｆ１，ｆ２共用の線状垂直偏波ダイポールアンテナＨ１０，Ｈ２０のユニットを上方側に配置している。なお、周波数帯における配置場所は問わない。

一方、図１５（ｂ）に示す形態では、中心周波数ｆ１，ｆ２共用の円筒状水平偏波ダイポールアンテナＧ１０，Ｇ２０のユニットと、中心周波数ｆ１，ｆ２共用の線状垂直偏波ダイポールアンテナＨ１０，Ｈ２０のユニットを上下方向に交互に配置している。なお、この場合も周波数帯における配置場所は問わない。

このような構成であるから、中心周波数ｆ１，ｆ２共用の円筒状水平偏波ダイポールアンテナＧ１０，Ｇ２０のユニットと、中心周波数ｆ１，ｆ２共用の線状垂直偏波ダイポールアンテナＨ１０，Ｈ２０のユニットを配置したことで、中心周波数ｆ１及びｆ２の周波数帯域のそれぞれにおいて、水平面方向及び垂直面方向に無指向性を形成する広帯域のスタック型アンテナ装置を提供することができる。

［第１４の実施形態］
図１６（ａ），（ｂ）は、この発明の第１４の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す正面図である。
第１４の実施形態に係るアンテナ装置は、１本の支柱Ｅに、２個の円筒状水平偏波ダイポールアンテナＧ１０，Ｇ２０のユニットと、２個の円筒状垂直偏波ダイポールアンテナＩ１０，Ｉ２０のユニットを、所定の間隔を隔てて取着している。２個の円筒状水平偏波ダイポールアンテナＧ１０，Ｇ２０のユニットおよび２個の円筒状垂直偏波ダイポールアンテナＩ１０，Ｉ２０のユニットは、いずれも中心周波数ｆ１を含む帯域と、中心周波数ｆ２を含む帯域の両方を送受信可能に構成されている。

なお、本実施形態においても、上記２個の円筒状水平偏波ダイポールアンテナＧ１０，Ｇ２０のユニットと、２個の円筒状垂直偏波ダイポールアンテナＩ１０，Ｉ２０のユニットは、必ずしも支柱Ｅに取着する必要はなく、平板上の基板などに並べて配置するようにしてもよい。

具体的には、図１６（ａ）に示す形態では、中心周波数ｆ１，ｆ２共用の円筒状水平偏波ダイポールアンテナＧ１０，Ｇ２０のユニットを下方側に配置し、中心周波数ｆ１，ｆ２共用の円筒状垂直偏波ダイポールアンテナＩ１０，Ｉ２０のユニットを上方側に配置している。なお、周波数帯における配置場所は問わない。

一方、図１６（ｂ）に示す形態では、中心周波数ｆ１，ｆ２共用の円筒状水平偏波ダイポールアンテナＧ１０，Ｇ２０のユニットと、中心周波数ｆ１，ｆ２共用の円筒状垂直偏波ダイポールアンテナＩ１０，Ｉ２０のユニットを上下方向に交互に配置している。なお、この場合も周波数帯における配置場所は問わない。

このような構成であるから、第１３の実施形態と同様に、中心周波数ｆ１，ｆ２共用の円筒状水平偏波ダイポールアンテナＧ１０，Ｇ２０のユニットと、中心周波数ｆ１，ｆ２共用の円筒状垂直偏波ダイポールアンテナＩ１０，Ｉ２０のユニットを配置したことで、中心周波数ｆ１及びｆ２の周波数帯域のそれぞれにおいて、水平面方向及び垂直面方向に無指向性を形成する広帯域のスタック型アンテナ装置を提供することができる。

［その他の実施形態］
前記各実施形態で述べたアンテナ素子群を、強化プラスチック（ＦＲＰ）などの誘電材料からなるレドーム内に収容するとよい。このようにすると、アンテナ素子群がレドームの誘電材料により包囲されて波長短縮効果が得られることになり、これによりアンテナ素子のさらなる細径化が可能となる。例えば、アンテナ素子群を厚さが約２．５mmのＦＲＰカバーで覆うことで、アンテナ素子の外形を約０．２λ程度にまで細径化することが可能となる。

また、前記第１の実施形態で述べた線状水平偏波ダイポールアンテナ素子１１，１２は、水平基板上に半円形状に形成した銅箔等の金属パターンにより構成してもよい。また、アンテナがレドーム内に収容される場合には、線状水平偏波ダイポールアンテナ素子１１，１２の金属パターンをレドームの内周面に印刷等により形成してもよい。つまり、アンテナ素子の材質は金属であれば問わず、その設置は方法についても問わない。

さらに、前記第３乃至第１４の各実施形態では同種のダイポールアンテナのユニットを２個ずつ設置した場合を示したが、３個以上設置するようにしてもよい。その個数は、アンテナ装置に対し要求される性能と、アンテナ素子の物理的寸法や支柱の長さ等の条件を考慮して設定される。

また、前記第３乃至第１２の各実施形態では２種類の周波数ユニットを設置した場合を示したが、３種以上設置するようにしてもよい。その場合の設置条件は、アンテナ装置に対し要求される性能と、アンテナ素子の物理的寸法や支柱の長さ等の条件を考慮して設定される。

さらに、前記第７の実施形態では、円筒水平偏波ダイポールアンテナＢ１，Ｂ２と線状垂直偏波ダイポールアンテナＣ１，Ｃ２を相互に所定の間隔を隔てて支柱Ｅに取着したが、アンテナ特性の劣化が許容される範囲で、円筒水平偏波ダイポールアンテナＢ１の円筒内に線状垂直偏波ダイポールアンテナＣ２の一部が入り込んだ状態で配置してもよい。このようにすると、アンテナ装置の垂直方向の長さをさらに短縮することが可能となる。

その他、ダイポールアンテナの形状や寸法、給電部の位置、給電線路の構成、複数のダイポールアンテナをスタックする際のアンテナの配置関係等についても、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施可能である。

要するにこの発明は、上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、各実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

１１，１２…線状水平偏波ダイポールアンテナ素子、２１，２２…円筒状水平偏波ダイポールアンテナ素子、３１，３２…線状垂直偏波ダイポールアンテナ素子、４１，４２…円筒状垂直偏波ダイポールアンテナ素子、１１ａ，１２ａ，２１ａ，２２ａ，３１ａ，３２ａ，４１ａ，４２ａ…給電部、１３…無線回路、１４…給電基板、１５，１６…給電線路、Ａ１，Ａ２，Ａ１１，Ａ１２，Ａ２１，Ａ２２…線状水平偏波ダイポールアンテナ、Ｂ１，Ｂ２，Ｂ１１，Ｂ１２，Ｂ２１，Ｂ２２，Ｇ１０，Ｇ２０…円筒状水平偏波ダイポールアンテナ、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ２１，Ｃ２２，Ｈ１０，Ｈ２０…線状垂直偏波ダイポールアンテナ、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ１１，Ｄ１２，Ｄ２１，Ｄ２２，Ｉ１０，Ｉ２０…円筒状垂直偏波ダイポールアンテナ。

Claims

線状をなす一対の導体を半円状に形成し、当該各導体に給電する給電部を備えた第１及び第２の線状ダイポールアンテナ素子を具備し、
前記第１及び第２の線状ダイポールアンテナ素子を、その内周部が水平方向に互いに向き合うように対向配置したことを特徴とするアンテナ装置。
板状をなす一対の導体を半円筒状に形成し、当該各導体に給電する給電部を備えた第１及び第２の円筒状ダイポールアンテナ素子を具備し、
前記第１及び第２の円筒状ダイポールアンテナ素子を、その内周面が水平方向に互いに向き合うように対向配置したことを特徴とするアンテナ装置。
前記第１及び第２の円筒状ダイポールアンテナ素子の垂直方向の長さを、送受信対象となる周波数帯域の中心周波数に対応する波長をλとするとき、約０．５λ以下に設定することを特徴とする請求項２記載のアンテナ装置。