JP2017175394A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】垂直偏波で無指向性が得られ、かつ無指向性が乱れやすい高い周波数領域においても、所望の周波数領域の水平面内平均利得を高めることができるアンテナ装置を提供する。
【解決手段】金属筒１には、狭窄部から狭窄部の両側に狭窄部から離れるほど間隙寸法が徐々に拡張する幅拡大部とを有するテーパ形状の開口である給電スロット２と、１個以上の開口である無給電スロット３ａ１，３ａ２，３ｂ１，３ｂ２とが形成される。給電スロット２の狭窄部と狭窄部の両側の幅拡大部とは金属筒１の周方向に並んで形成される。給電スロット２の最小間隙部は、電界が誘起される給電点である。１個以上の無給電スロット３ａ１，３ａ２，３ｂ１，３ｂ２は、給電スロット２と金属筒１の端との間に配置される。
【選択図】図１

Description

この発明は、アンテナ装置、特に、無線装置に具備されるスロットアンテナを備えるアンテナ装置に関する。

特許文献１には、垂直偏波によって水平面無指向性を形成するスロットアンテナを備えるアンテナ装置が記載されている。このアンテナ装置は、所望の周波数の１／２波長に相当する長さの長方形スロットアンテナを筒状導体の周方向に形成し、筒状導体の両端には、筒径以上の大きな金属材料からなる端板を備える。スロットアンテナを筒状導体の周方向に形成することによって、垂直偏波で水平面無指向性を実現する。さらに、筒状導体の寸法を小さくした場合にも、筒状導体の両端の端板によるインピーダンスマッチング効果から、スロットアンテナと給電線とのインピーダンスマッチングの悪化を防ぐ。

特許文献２のアンテナ装置は、広帯域を提供するボウタイ形状（蝶ネクタイ形状）のスロットアンテナを備える。さらに、このアンテナ装置は、第１の開口周辺における導電性接地面部材内の表面電流による位相整合を妨げるために、長方形の形状の無給電の第２のスロットを有する。

特開平５−１３６６２７号公報 特表２００９−５２７９８５号公報

特許文献１のアンテナ装置では、また、スロットアンテナの筒状の導体全体が電波を放射する、すなわち、筒状導体の両端の端板からも電波が放射されるという問題がある。この筒状導体の両端の端板からの放射が、スロットからの放射と干渉する。筒状導体の両端の端板からの反射は、周波数によっても大きく変化するため、広い周波数帯域に対して干渉の影響を改善することは難しく、無指向性が得られる帯域が狭くなる。特許文献１のアンテナ装置では、スロットアンテナの形状が長方形であるため、広帯域において、スロットアンテナと給電線とのインピーダンスマッチングの悪化を防止することができないという問題がある。また、仮にスロットアンテナのパターンを広帯域効果があるテーパースロットとした場合においても、筒状導体の両端の端板からの反射との干渉に関しては解決されるものではない。

特許文献２のアンテナ装置は、比帯域幅の狭いパッチアンテナの派生構造であるので、ボウタイ形状による広帯域効果が小さい。また、連続的な広帯域性ではなく２共振特性（共振周波数領域が２つある）となる。また、無給電の長方形スロットをボウタイ形状のスロットアンテナの横縁直近に設けているため、無指向性を得るためにアンテナ装置を筒状にする場合は、筒状の両端から放射される電波の干渉を抑えることは困難である。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、垂直偏波で無指向性が得られ、かつ無指向性が乱れやすい高い周波数領域においても、所望の周波数領域の水平面内平均利得を高めることができるアンテナ装置を提供することである。

本発明は、金属筒を備えたアンテナ装置である。金属筒には、狭窄部と、狭窄部の両側に狭窄部から離れるほど幅が広くなる幅拡大部とを有する第１の開口である給電スロットと、第２の開口である無給電スロットとが形成される。給電スロットの狭窄部と狭窄部の両側の前記幅拡大部とが金属筒の周方向に形成される。無給電スロットは、金属筒の端と給電スロットの間に配置され、狭窄部を挟む金属筒の２点に給電される。

本発明のアンテナ装置によれば、給電スロットと、金属筒の端と給電スロットの間に配置される無給電スロットを備えることによって、垂直偏波で無指向性が得られ、かつ無指向性が乱れやすい高い周波数領域においても、所望の周波数領域の水平面内平均利得を高めることができる。

（ａ）は、実施の形態１におけるアンテナ装置の正面斜視図である。（ｂ）は、実施の形態１におけるアンテナ装置の背面斜視図である。 （ａ）は、実施の形態１におけるアンテナ装置の正面図である。（ｂ）は、実施の形態１におけるアンテナ装置の側面図である。（ｃ）は、実施の形態１におけるアンテナ装置の背面図である。 （ａ）は、金属筒１、テーパ形状給電スロット２、無給電スロット３ａ１，３ａ２，３ｂ１，３ｂ２のみの平面展開図である。（ｂ）は、図３（ａ）における狭窄部ｃ０の部分を拡大した図である。 （ａ）は、アンテナ装置が、無給電スロット３ａ１，３ａ２、３ｂ１，３ｂ２を備えない場合のアンテナパターンを説明するための図である。（ｂ）は、アンテナ装置が、無給電スロット３ａ１，３ａ２を備える場合のアンテナパターンを説明するための図である。 （ａ）および（ｂ）は、実施の形態１における水平面平均利得の計算機シミュレーションの結果を示す図である。 実施の形態１におけるＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio）の計算機シミュレーションの結果を示す図である。 （ａ）および（ｂ）は、実施の形態１における水平面アンテナパターンの計算機シミュレーションの結果を示す図である。 実施の形態の変形例１のアンテナ装置の正面斜視図である。 実施の形態１の変形例３のアンテナ装置の平面展開図である。 実施の形態２に係わるアンテナ装置の正面斜視図である。 アンテナ装置が、無給電スリット８ａ１，８ａ２を備える場合のアンテナパターンを説明するための図である。 実施の形態２の変形例に係わるアンテナ装置の正面斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する、図中の構成品には符号を併記し、複数の実施の形態において、同一構成品の説明を繰り返さない。なお、実施の形態に記載する構成は、本発明の一例であり、実施の形態に示すもののみに本発明が拘束されるものではない。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
［実施の形態１］
図１および図２は、実施の形態１に係わるアンテナ装置の構成図である。図１（ａ）は正面斜視図、図１（ｂ）は背面斜視図、図２（ａ）は正面図、図２（ｂ）は側面図、図２（ｃ）は背面図である。

このアンテナ装置は、金属筒１、テーパ形状給電スロット２、無給電スロット３ａ１，３ａ２，３ｂ１，３ｂ２、同軸ケーブル４、クランプ金具５ａ，５ｂ、樹脂スペーサ６、同軸コネクタ７を備える。図３（ａ）は金属筒１、テーパ形状給電スロット２、無給電スロット３ａ１，３ａ２，３ｂ１，３ｂ２のみの平面展開図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）における狭窄部ｃ０の部分を拡大した図である。

金属筒１は、金属筒１の中心軸Ｘが大地に対して垂直となるように設置される。金属筒１の形状は、上下端が開放の正四角筒である。

クランプ金具５ｂは、同軸ケーブル４の外導体と金属筒１とを導通させ、かつ固定させる。樹脂スペーサ６は、テーパ形状給電スロット２の最小間隙寸法を維持する支持部材である。同軸コネクタ７は、金属筒１に固定され、外部からのＲＦ入力電力を同軸ケーブル４に伝える。同軸ケーブル４の外導体の端部は、テーパ形状給電スロット２の最小間隙部の下側で金属筒１と導通し、同軸ケーブル４の芯線は、テーパ形状給電スロット２の最小間隙部の上側で金属筒１と導通する。

テーパ形状給電スロット２は、長手方向の中心線Ｙが金属筒１の周方向に形成される。
テーパ形状給電スロット２の形状は、最小間隙部である狭窄部ｃ０と、狭窄部ｃ０の両側にある、狭窄部ｃ０から離れ、端部ｃ２ａ，ｃ２ｂに近くなるほど幅が広くなる幅拡大部ｃ１ａ，ｃ１ｂと、幅拡大部ｃ１ａ，ｃ１ｂに隣接する端部ｃ２ａ，ｃ２ｂを有する形状である。狭窄部ｃ０と、幅拡大部ｃ１ａ，ｃ１ｂと、端部ｃ２ａ，ｃ２ｂは、金属筒１の周方向に並ぶ。幅拡大部ｃ１ａ，ｃ１ｂの輪郭は、ＳＩＮ（正弦関数）曲線である。端部ｃ２ａ，ｃ２ｂの輪郭は、半円形状である。

テーパ形状給電スロット２の狭窄部ｃ０を挟む両側において、同軸ケーブル４の外導体と芯線とがそれぞれ導通することによって、テーパ形状給電スロット２の狭窄部ｃ０を挟む金属筒１の２点が給電点２０を構成する。

これによって、テーパ形状給電スロット２の狭窄部ｃ０には垂直方向の電界が誘起される。誘起電界は、テーパ形状給電スロット２の端部ｃ２ａ，ｃ２ｂに向けて進行し、垂直方向の誘起電界によって、テーパ形状給電スロット２の狭窄部ｃ０から端部ｃ２ａ，ｃ２ｂに向けて磁流が生じる。したがって、テーパ形状給電スロット２は、アンテナとして動作する。

テーパ形状給電スロット２は、金属筒１の周方向に形成されていることから、垂直方向の誘起電界も金属筒１の周方向に沿って分布する。これによって、アンテナパターンは垂直偏波の無指向性を有することが可能となる。

ここで、一般的なスロットアンテナのインピーダンス特性について説明する。長方形スロットアンテナのインピーダンスＺ_slは、ダイポールアンテナのインピーダンスＺ_dと相補の関係を示し、次式のバビネの定理によって表すことができる。

ここで、μ₀およびε₀は、それぞれ真空の誘電率、透磁率を表わす。
ダイポールアンテナのインピーダンスＺ_dは、約７３Ωであるから、式（１）より、長方形スロットアンテナのインピーダンスＺ_slは、スロット（ダイポール）幅によるが、約５００Ωとなる。その結果、同軸ケーブル４が、一般的な特性インピーダンス５０Ωの同軸ケーブルである場合には、同軸ケーブル４との整合性に課題がある。

一方、アンテナ装置が、自己補対形状、すなわち、金属筒１の穴（スロット）に相当する部分の形状が、金属筒の金属の（スロットでない）部分の形状と同形であるような形状を有する場合には、周波数依存の少ない特性が得られる。それゆえ、開口部を、給電部が形成される中央部から両端に向かって徐々に間隙が拡張されるテーパ形状とすると、開口部も金属の部分も給電部を中心に両端に向かって幅が広がる形状となり、自己補対の関係に近づく。自己補対の場合のインピーダンスＺ_clは、次の虫明の関係式で表される。

したがって、実施の形態１のテーパ形状給電スロット２のインピーダンスＺｓが１９０Ωに近い値となり、周波数に依存しない広帯域性を有することができる。

また、狭窄部ｃ０から端部ｃ２ａ，ｃ２ｂに向けて、間隙が緩やかに拡張するテーパ形状を有するため、テーパ形状給電スロット２のインピーダンス（約１９０Ω）と、同軸ケーブル４のインピーダンス（５０Ω）とのインピーダンス変成がスムースになされ、広帯域に良好なインピーダンス整合を実現できる。

さらに、輪郭が半円形状の端部ｃ２ａ，ｃ２ｂによって、テーパ形状給電スロット２の周囲長が長くなるので共振長の確保のために低い周波数を用いる場合でも良好な反射特性が得やすくなる。なお、輪郭が半円形状の端部ｃ２ａ，ｃ２ｂによって、テーパ形状給電スロット２も端部ｃ２ａ，ｃ２ｂからのエッジ放射を分散することができるため、水平面無指向性を得ることができる。

無給電スロット３ａ１，３ａ２，３ｂ１，３ｂ２は、金属筒１の上端または下端と、テーパ形状給電スロット２との間に配置される。無給電スロット３ａ１，３ａ２は、同一の形状を有し、かつテーパ形状給電スロット２を挟んで対称な位置に配置される。すなわち、無給電スロット３ａ１，３ａ２は、テーパ形状給電スロット２の長手方向の中心線Ｙに対して対称に形成される。無給電スロット３ｂ１，３ｂ２も、同一の形状を有し、かつテーパ形状給電スロット２を挟んで対称な位置に配置される。すなわち、無給電スロット３ｂ１，３ｂ２も、中心線Ｙに対して対称に形成される。無給電スロット３ａ１、３ａ２，３ｂ１，３ｂ２は、それぞれ円形である。

図４（ａ）は、アンテナ装置が、無給電スロット３ａ１，３ａ２、３ｂ１，３ｂ２を備えない場合のアンテナパターンを説明するための図である。

テーパ形状給電スロット２から外部へ放射された電波Ａは、テーパ形状給電スロット２から放射された後、金属筒１の内部で回り込んで金属筒１の上下のエッジで散乱した電波Ｂによる干渉を受ける。すなわち、仰角面のアンテナパターンが影響を受けるため、水平面内では利得が低下する周波数や方位が存在する。

図４（ｂ）は、アンテナ装置が、無給電スロット３ａ１，３ａ２を備える場合のアンテナパターンを説明するための図である。

水平面内平均利得を高めたい周波数領域の下限周波数をＦａとする。無給電スロット３ａ１，３ａ２の金属筒１の周方向の寸法（円形状なので直径と等しい）を波長ｃ／Ｆａの１／２以上に設定すると、Ｆａより高い周波数において、テーパ形状給電スロット２から放射された後、金属筒１の内部で回り込んだ電波の一部が、無給電スロット３ａ１，３ａ２を透過することができる。ここで、ｃは、電波の速度である。

無給電スロット３ａ１，３ａ２からの透過電波Ｃは、金属筒１の上下端のエッジで散乱した電波Ｂと干渉するため、仰角面のアンテナパターンが変化する。無給電スロット３ａ１と３ａ２の上下間隔を調整することによって、この干渉が水平面内平均利得を高めることができる。

無給電スロット３ｂ１，３ｂ２も同様の効果を有する。つまり、水平面内平均利得を高めたい別の周波数領域の下限周波数をＦｂとする。無給電スロット３ｂ１，３ｂ２の金属筒１の周方向の寸法（円形状なので直径と等しい）を波長ｃ／Ｆｂの１／２以上に設定し、無給電スロット３ｂ１と３ｂ２の上下間隔を調整することによって、無給電スロット３ａ１，３ａ２とは異なる周波数帯域の水平面内平均利得も高めることができる。

なお、特許文献２に記載された無給電スロットは、アンテナ表面の電流位相を調整するために設けられるが、実施の形態１の無給電スロットは、電波を透過させて、金属筒１の上下端で回折した電波と干渉されるために設けられる点で相違する。特許文献２の手法では、無給電スロットをテーパ形状給電スロットの横縁に配置する必要があるが、本実施の形態は、無給電スロット３ａ１、３ａ２、３ｂ１、３ｂ２をテーパ形状給電スロット２の上または下に配置する。

図５（ａ）および（ｂ）は、実施の形態１のアンテナ装置の水平面内平均利得の計算機シミュレーションの結果を示す図である。

計算した周波数範囲はＦ０を下限周波数とする１２倍帯域である。計算手法はモーメント法である。無給電スロット３ａ１，３ａ２の金属筒１の周方向の寸法（円形状なので直径と等しい）は、前述のとおり、ｃ／（Ｆａ×２）とし、無給電スロット３ｂ１，３ｂ２の金属筒１の周方向の寸法（円形状なので直径と等しい）は、前述のとおり、周波数ｃ／（Ｆｂ×２）とした。

図５（ａ）中の系列Ａは、無給電スロット３ａ１，３ａ２と３ｂ１，３ｂ２の双方を有さないアンテナ装置の水平面平均利得を表わす。図５（ａ）および（ｂ）中の系列Ｂは、無給電スロット３ａ１，３ａ２を有するアンテナ装置の水平面平均利得を表わす。図５（ｂ）中の系列Ｃは、無給電スロット３ａ１，３ａ２と３ｂ１，３ｂ２の双方を有するアンテナ装置（実施の形態１のアンテナ装置）の水平面平均利得を表わす。

図５（ａ）を参照して、無給電スロット３ａ、３ｂの双方が無い結果に対し、無給電スロット３ａ１，３ａ２の装荷によって、Ｆａを下限とするＦａａで示す周波数領域の水平面平均利得が向上していることを確認できる。さらに、図５（ｂ）を参照して、無給電スロット３ｂ１，３ｂ２の装荷によって、Ｆｂを下限とするＦｂａで示す周波数領域の水平面平均利得が向上していることが確認できる。

本実施の形態のアンテナ装置は、広帯域に亘って反射特性が良好である。図６は、実施の形態１におけるＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio）の計算機シミュレーションの結果を示す図である。図６における系列Ａは、実施の形態１のアンテナ装置のＶＳＷＲを示す。系列Ｂはテーパ形状給電スロット２を長方形のスロットに置き換えたアンテナ装置のＶＳＷＲを示す。系列Ａおよび系列Ｂの双方の計算モデルの外形寸法、及び給電点の備わるスロットの周方向の長さは同じであり、金属筒１の肉厚は２ｍｍとした。長方形スロットの高さ寸法は周方向の長さの１／４５を設定し、テーパ形状給電スロット２の最小間隙寸法は２ｍｍとした。図６に示すよう、本実施の形態のアンテナ装置は、１２倍帯域でもＶＳＷＲが約２以下であり、広帯域性に優れていることが確認できる。

図７は、実施の形態１による垂直偏波の水平面アンテナパターンの計算機シミュレーション結果の一例を示す図である。図７（ａ）は、図５、及び図６における周波数Ｆ０のグラフ、図７（ｂ）はＦ０の４倍周波数のグラフである。

図７（ａ）および（ｂ）に示すよう、主偏波（垂直偏波）で無指向性が得られることがわかる。また、実施の形態１では上下対称の構造としていることから、交差偏波レベルは主偏波レベルと比べて４０ｄＢ程度と極めて低い特性であることも確認できる。

以上のように、実施の形態１のアンテナ装置によれば、テーパ形状給電スロット２と無給電スロット３ａ１，３ａ２、３ｂ１，３ｂ２を備えることによって、垂直偏波で無指向性が得られる、また、実施の形態１のアンテナ装置によれば、無指向性が乱れやすい高い周波数領域においても、仰角面のアンテナパターンの調整によって、所望の周波数領域の水平面内平均利得を高めることができる。

また、実施の形態１のアンテナ装置によれば、広帯域に亘って良好な反射特性を有し、不要放射である交差偏波レベルを低くすることができる。

［実施の形態１の変形例１］
図８は、実施の形態の変形例１のアンテナ装置の正面斜視図である。

実施の形態１では、金属筒１の上端および下端は開放されているが、図８に示すように、変形例１では、金属筒１の上端および下端は、金属蓋４２、４３で覆われる。

図８のように、金属筒１の上端又は下端が金属蓋４２，４３で覆われている場合であっても、金属筒１の両端の金属蓋４２，４３から電波が放射される。このため、同様に、テーパ形状給電スロット２と無給電スロット３ａ１，３ａ２、３ｂ１，３ｂ２を備えることによって、無指向性が乱れやすい高い周波数領域においても、仰角面のアンテナパターンの調整によって、所望の周波数領域の水平面内平均利得を高めることができる。

アンテナ装置の交差偏波レベルが主偏波レベルと比べて低い特性であることを重視しない用途にあっては、金属蓋は上端のみ、または下端のみでもよい。なお、金属蓋４２，４３の大きさは金属筒１からはみ出すように大きく設けてもよい。

［実施の形態１の変形例２］
実施の形態１では、金属筒１は、正四角筒の形状としているが、これに限定されるものではない。金属筒１は、設置条件や要求される性能によっては、２辺の長さの異なる（断面が長方形状の）四角筒であってもよい、あるいば、金属筒１は、三角筒、多角筒、円筒、または楕円筒などであってもよい。

［実施の形態１の変形例３］
実施の形態１では、無給電スロットの組数を２組、すなわち３ａ１，３ａ２の組、３ｂ１，３ｂ２の組としているが、これに限定するものではない。水平面平均利得を改善したい周波数の状況に応じて１組、あるいは３組以上としても良い。また、全ての無給電スロットの寸法を同一にしても良い。

図９は、実施の形態１の変形例３のアンテナ装置の平面展開図である。
図９のアンテナ装置は、５組の無給電スロット３ｂ１，３ｂ２，１４ａ１，１４ａ２，１５ａ１，１５ａ２，１６ａ１，１６ａ２，１７ａ１，１７ａ２を備える。ペアを構成する無給電スロット１４ａ１と１４ａ２、無給電スロット１５ａ１と１５ａ２と、無給電スロット１６ａ１と１６ａ２と、無給電スロット１７ａ１と１７ａ２と、無給電スロット３ｂ１と３ｂ２とは、それぞれ同一の大きさの円形状を有し、中心線Ｙに対して対称な位置に配置されている。

［実施の形態１の変形例４］
実施の形態１では、１組内の無給電スロットの数を２つとしているが、配置可能な場合には、２つ以上としても良い。この場合、１組内の無給電スロットの寸法は複数種類あっても良い。アンテナ装置の交差偏波レベルが主偏波レベルと比べて低い特性であることが望まれる用途においては、対となる無給電スロットが同形状で、かつテーパ形状給電スロット２を挟んで対象な位置、すなわち、テーパ形状給電スロット２の中心線Ｙに対して対称な位置に配置すればよい。また、交差偏波レベルが大きくなっても良いような用途においては、無給電スロットの配置は上下非対称でも構わないため、１組内の無給電スロットの数は１つを含める奇数としても良いし、テーパ形状給電スロット２と金属筒１の一方の端との間のみに無給電スロットを配置しても良い。

［実施の形態１の変形例５］
実施の形態１では、無給電スロットの形状を円としているが、半円、楕円、四角、または三角などにしても同様の効果を得られる。無給電スロットの形状が、円、楕円、四角、または三角の場合に、これらのスロットの金属筒１の周方向の最大寸法を、所望の決められた周波数に対応する波長の１／２以上にすればよい。

［実施の形態１の変形例６］
実施の形態１では、テーパ形状給電スロット２の形状をＳＩＮ曲線、及び半円にて形成しているが、ＳＩＮ曲線は直線、指数曲線、ビバルディ曲線などにしても良く、半円は直線、四角、または三角などにしても良い。

［実施の形態１の変形例７］
実施の形態１では、同軸ケーブル４の導通固定にクランプ金具５ａ、５ｂを用いたが、導電性接着剤や、半田付け、または溶接などの手段に変えても良い。また、同軸ケーブル４の代替として、マイクロストリップ線路を用いても良い。

［実施の形態１の変形例８］
実施の形態１では、樹脂スペーサ６以外の樹脂材を備えていないが、金属筒１の表面の一部、あるいは全てを樹脂材で覆ったり、無給電スロット３ａ１，３ａ２、３ｂ１，３ｂ２や、テーパ形状給電スロット２内の一部、あるいは全てに樹脂材を充填しても良い。この場合、波長短縮の影響から外形寸法を大きくしなくても低い周波数での性能が向上する利点がある。また、全てを樹脂材で覆った場合、視認性の観点から秘匿性を高められる効果もある。

［実施の形態１の変形例９］
実施の形態１のアンテナ装置を送信系として記載しているが、受信系としても同様の効果を得られることに変わりない。

［実施の形態２］
図１０は、実施の形態２に係わるアンテナ装置の正面斜視図である。このアンテナ装置は、実施の形態１と同様に、テーパ形状給電スロット２と、図示を省略するが、同軸ケーブル４、クランプ金具５ａ、５ｂ、樹脂スペーサ６、同軸コネクタ７を備える。このアンテナ装置は、実施の形態１の無給電スロット３ａ１，３ａ２に代えて、無給電スリット８ａ１，８ａ２を備える。

無給電スリット８ａ１は、金属筒１の１つの上辺からの切り込みである。無給電スリット８ａ２は、金属筒１の１つの下辺からの切り込みである。

次に動作原理について説明する。
図１１は、アンテナ装置が、無給電スリット８ａ１，８ａ２を備える場合のアンテナパターンを説明するための図である。

実施の形態１で説明したように、図４（ａ）では、テーパ形状給電スロット２から外部へ放射された電波Ａは、テーパ形状給電スロット２から放射されて内部で回り込んで金属筒１の上下のエッジで散乱した電波Ｂによる干渉を受けることによって仰角面のアンテナパターンが影響を受けた。

これに対して、図１１に示すように、本実施の形態では、無給電スリット８ａ１，８ａ２を有するので、金属筒１の上下のエッジ散乱波Ｄを分散させることができるため、仰角面のアンテナパターンを変化させることができ、水平面内平均利得を高めることが可能となる。したがって、２つの無給電スリット８ａ１，８ａ２の寸法、形状を調整することによって、垂直方向の給電点２０の位置付近において、水平面内平均利得を増加させることができる。

また、本実施の形態では、実施の形態１の無給電スロット３ａ１，３ａ２と比べて、無給電スリット８ａ１，８ａ２の高さ方向の占有寸法が小さいため、寸法制約等から金属筒１に無給電スロット３ａ１，３ａ２を配置不可能な場合にも、無給電スリット８ａ１，８ａ２を配置することによって水平面内平均利得を高めることが可能となる。

［実施の形態２の変形例１］
図１２は、実施の形態２の変形例に係わるアンテナ装置の正面斜視図である。

このアンテナ装置が、実施の形態２と相違する点は、１つの切り込みからなる無給電スリット８ａ１，８ａ２の代わりに、複数個の切り込みからなる鋸状の無給電スリット９ａ１，９ａ２を備える。

これによって、金属筒１の上下端からのエッジ散乱の分散効果を実施の形態２よりも高めることができる。これにより仰角面アンテナパターンの乱れが低減され、水平面平均利得の向上にも効果がある。もちろん無給電スリットの寸法は統一する必要がない。

［実施の形態２の変形例２］
実施の形態２では、金属筒１の上下の端の対称な位置に同形状の無給電スリットを配置しているが、アンテナ装置の交差偏波レベルが主偏波レベルと比べて低い特性であることが望まれる用途においては、無給電スリットをこのように配置すればよい。また、交差偏波レベルが大きくなってもよいような用途においては、無給電スリットの配置は上下非対称であっても良いし、無給電スリットを金属筒１の一方の端のみに設けても良い。

［実施の形態２の変形例３］
実施の形態１の変形例１、２、６〜８に記載された内容は、実施の形態２および実施の形態２の変形例１、２に適用可能である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 金属筒、２ テーパ形状給電スロット、３ａ１，３ａ２，３ｂ１，３ｂ２，１４ａ１，１４ａ２，１５ａ１，１５ａ２，１６ａ１，１６ａ２，１７ａ１，１７ａ２ 無給電スロット、４ 同軸ケーブル、５ａ，５ｂ クランプ金具、６ 樹脂スペーサ、７ 同軸コネクタ、８ａ１，８ａ２，９ａ１，９ａ２ 無給電スリット、２０ 給電点、４２，４３ 金属蓋、ｃ０ 狭窄部、ｃ１ａ，ｃ１ｂ 幅拡大部、ｃ２ａ，ｃ２ｂ 端部。

Claims (8)

1. 第１の開口と第２の開口とが設けられた金属筒を備えたアンテナ装置であって、
   前記第１の開口の形状は、狭窄部と、前記狭窄部の両側に前記狭窄部から離れるほど幅が広くなる幅拡大部とを有する形状であり、
   前記第１の開口において、前記狭窄部と前記狭窄部の両側の前記幅拡大部とが前記金属筒の周方向に並び、
   前記第２の開口は、前記金属筒の端と前記第１の開口の間に配置され、
   前記狭窄部を挟む前記金属筒の２点に給電される、アンテナ装置。
2. 前記第２の開口の前記金属筒の周方向の寸法が決められた周波数に対応する波長の１／２以上である、請求項１記載のアンテナ装置。
3. 前記金属筒に、
   前記第２の開口と同一の形状を有し、かつ前記第１の開口を挟んで対称な位置に配置される第３の開口が設けられた、請求項１または２記載のアンテナ装置。
4. 前記金属筒の端と前記第１の開口の間に、
   前記第２の開口と前記金属筒の周方向の寸法が異なる第４の開口が設けられた、請求項２に記載のアンテナ装置。
5. 前記金属筒の少なくとも一方の端は、金属蓋で覆われている、請求項１〜４のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
6. 第１の開口と切り込みとが設けられた金属筒を備えたアンテナ装置であって、
   前記第１の開口の形状は、狭窄部と、前記狭窄部の両側に前記狭窄部から離れるほど幅が広くなる幅拡大部とを有する形状であり、
   前記第１の開口において、前記狭窄部と前記狭窄部の両側の前記幅拡大部とが前記金属筒の周方向に並び、
   前記切り込みは、前記金属筒の少なくとも一方の端に設けられ、
   前記狭窄部を挟む前記金属筒の２点に給電される、アンテナ装置。
7. 前記第１の開口の前記幅拡大部に隣接する端部の輪郭が、半円形状である、請求項１〜６のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
8. 前記金属筒の全て、あるいは一部が誘電体材料で覆われている、請求項１〜７のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
   

Images