JP2023131004A - 周波数共用アンテナ及びダイポールアンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】低姿勢化されたアンテナを用いない場合に比べ、特性の劣化が抑制された周波数共用アンテナなどを提供する。
【解決手段】周波数共用アンテナは、第１の周波数帯の電波を送受信する第１のアンテナと、第１の周波数帯より高い第２の周波数帯の電波を送受信する第２のアンテナと、を備える周波数共用アンテナであって、第１のアンテナは、ダイポール素子と、ダイポール素子に接続され、バランとして機能する接続部材と、を有し、接続部材は、一対の接続導体で構成され、接地電位に設定される接地部材に接続される部分の間隔が、ダイポール素子に接続される部分の間隔より広い。
【選択図】図１

Description

本発明は、周波数共用アンテナ及びダイポールアンテナに関する。

移動体通信の発展に伴い、複数の周波数帯の電波が送受信できる周波数共用のアンテナが用いられるようになっている。

特許文献１には、平面部を有する反射部材と、一対の放射部と、一方側が一対の当該放射部の対向する部分に接続され他方側が前記反射部材に接続されるバラン部とを有し、一対の当該放射部により第１の周波数帯の第１の偏波の電波を送受信する第１のダイポールアンテナ及び第３のダイポールアンテナと、一対の当該放射部により当該第１の周波数帯の当該第１の偏波と異なる第２の偏波の電波を送受信する第２のダイポールアンテナ及び第４のダイポールアンテナと、をそれぞれが備え、当該反射部材の前記平面部に列状に配列された複数の第１のアンテナと、複数の前記第１のアンテナの配列に沿って、前記反射部材の前記平面部に対して配列され、前記第１の周波数帯より高い第２の周波数帯の電波をそれぞれが送受信する複数の第２のアンテナと、を備え、前記第１のダイポールアンテナ、前記第２のダイポールアンテナ、前記第３のダイポールアンテナ及び前記第４のダイポールアンテナは、それぞれの一対の前記放射部の対向する側の反対側が前記反射部材の前記平面部側又は当該平面部側の反対側に折り曲がった折曲部を有し、当該折曲部の有する面状の結合部が対向することにより、互いに容量結合するアレイアンテナが記載されている。

ＷＯ２０２０／０１６９９５号

ところで、周波数共用のアンテナは、高周波数帯の電波を送受信する高周波数帯アンテナと低周波数帯の電波を送受信する低周波数帯アンテナとを配列して構成されることがある。一般に、低周波数帯アンテナは、高周波数帯アンテナに比べて姿勢が高いため、高周波数帯アンテナを低周波数帯アンテナに近接させて配置すると、低周波数帯アンテナの影響を受けて、高周波数帯アンテナの特性が著しく劣化することがある。このため、低周波数帯アンテナを低姿勢化することが求められる。また、周波数共用のアンテナでなくとも、アンテナが低姿勢化されると、アンテナが小型になる。
本発明は、低姿勢化されたアンテナを用いない場合に比べ、特性の劣化が抑制された周波数共用アンテナなどを提供することを目的とする。

本発明が適用される周波数共用アンテナは、第１の周波数帯の電波を送受信する第１のアンテナと、第１の周波数帯より高い第２の周波数帯の電波を送受信する第２のアンテナと、を備える周波数共用アンテナであって、第１のアンテナは、ダイポール素子と、ダイポール素子に接続され、バランとして機能する接続部材と、を有し、接続部材は、一対の接続導体で構成され、接地電位に設定される接地部材に接続される部分の間隔が、ダイポール素子に接続される部分の間隔より広いことを特徴とする。
このような周波数共用アンテナにおいて、接続部材の一対の接続導体は、接地部材に接続される部分が、接地部材の表面に沿って広げられていることを特徴とすることができる。

また、接続部材の一対の接続導体が構成するバランは、ダイポール素子側の接地部材に垂直な四角形状と、接地部材側の接地部材の表面に沿った四角形状とが合わさった平面形状であることを特徴とすることができる。

そして、このような周波数共用アンテナにおいて、ダイポール素子と接続部材とは、誘電体で構成された、ひとつの基板に設けられていることを特徴とすることができる。

さらに、このような周波数共用アンテナにおいて、ダイポール素子を構成する一対の導体は、外側の端部から内側に向けて折り曲げられた部分を有することを特徴とすることができる。

そしてまた、このような周波数共用アンテナにおいて、ダイポール素子は、無給電素子を備えることを特徴とすることができる。

このような周波数共用アンテナにおいて、第１の周波数帯の電波を送受信する第３のアンテナをさらに備え、第１のアンテナは、第１の周波数帯の偏波を送受信し、第３のアンテナは、第１の周波数帯の偏波と交差する偏波を送受信し、第３のアンテナは、ダイポール素子と、バランとして機能する接続部材と、を有し、接続部材は、一対の接続導体で構成され、接地電位に設定される接地部材に接続される部分の間隔が、ダイポール素子に接続される部分の間隔より広いことを特徴とすることができる。
また、第１のアンテナの長さと、第３のアンテナの長さとをそれぞれ一辺長とする四角形の内側に、第２のアンテナが設けられていることを特徴とすることができる。

他の観点から捉えると、本発明が適用されるダイポールアンテナは、ダイポール素子と、ダイポール素子に接続され、バランとして機能する接続部材と、を備え、接続部材は、一対の接続導体で構成され、接地電位に設定される接地部材に接続される部分の間隔が、ダイポール素子に接続される部分の間隔より広いことを特徴とすることができる。
このようなダイポールアンテナにおいて、ダイポール素子と接続部材とは、ひとつの誘電体で構成された基板に設けられていることを特徴とすることができる。

本実施の形態が適用される周波数共用アンテナを説明する図である。（ａ）は、周波数共用アンテナの斜視図、（ｂ）は、周波数共用アンテナの側面図である。 本実施の形態が適用される周波数共用アンテナにおける低周波数帯アンテナの構成を説明する図である。（ａ）は、ダイポール素子基板の平面図、（ｂ）は、ダイポール素子基板において形成されるバランの形状、（ｃ）は、無給電素子基板の平面図である。 高周波数帯アンテナの構成を説明する図である。（ａ）は、４個の高周波数帯アンテナの斜視図、（ｂ）は、４個の高周波数帯アンテナの側面図、（ｃ）は、パッチ素子基板の表面の平面図、（ｄ）は、無給電素子基板の平面図である。 比較のために示す、従来の周波数共用アンテナを説明する図である。（ａ）は、周波数共用アンテナの斜視図、（ｂ）は、周波数共用アンテナの側面図である。 従来の周波数共用アンテナにおける低周波数帯アンテナの構成を説明する図である。（ａ）は、ダイポール素子基板の平面図、（ｂ）は、ダイポール素子基板において形成されるバランの形状である。 本実施の形態が適用される周波数共用アンテナに用いられる低周波数帯アンテナの特性を説明する図である。（ａ）は、垂直偏波、（ｂ）は、水平偏波を示す。 比較のために示した、従来の周波数共用アンテナに用いられる低周波数帯アンテナの特性を説明する図である。（ａ）は、垂直偏波、（ｂ）は、水平偏波を示す。 高周波数帯アンテナの特性を説明する図である。（ａ）は、＋４５度偏波、（ｂ）は、－４５度偏波を示す。 本実施の形態が適用される周波数共用アンテナにおける高周波数帯アンテナの特性を説明する図である。（ａ）は、＋４５度偏波、（ｂ）は、－４５度偏波を示す。 比較のために示す、従来の周波数共用アンテナにおける高周波数帯アンテナの特性を説明する図である。（ａ）は、＋４５度偏波、（ｂ）は、－４５度偏波を示す。 周波数共用アンテナを水平方向及び垂直方向に複数配列したマルチアンテナである。 周波数共用アンテナを水平方向及び垂直方向に複数配列した他のマルチアンテナである。

移動体通信や無線ＬＡＮなどにおいて、一方の周波数帯に対して他方の周波数帯がほぼ２倍である二つの周波数帯が用いられることがある。例えば、無線ＬＡＮにおいて、２．４ＧＨｚ帯と５ＧＨｚ帯とが用いられている。このような二つの周波数を送受信する周波数共用のアンテナ（以下では、周波数共用アンテナと表記する。）は、低周波数帯の電波を送受信するアンテナ（以下では、低周波数帯アンテナと表記する。）と、高周波数帯の電波を送受信するアンテナ（以下では、高周波数帯アンテナと表記する。）とを配列することで構成されることがある。この場合、低周波数帯アンテナと高周波数帯アンテナとの配列の仕方が、周波数共用アンテナの大きさに影響する。つまり、周波数共用アンテナを小型にするために、高周波数帯アンテナと低周波数帯アンテナとを近接させて配置することが求められる。

高周波数帯アンテナの送受信する周波数帯が、低周波数帯アンテナの送受信する周波数帯の２倍である場合、通常用いられる低周波数帯アンテナ（従来の低周波数帯アンテナ）は、高周波数帯アンテナのほぼ２倍の大きさになる。そこで、低周波数帯アンテナが設けられるスペースに高周波数帯アンテナを配置すれば、周波数共用アンテナが小型化できる。しかし、低周波数帯アンテナは、高周波数帯アンテナに比べ高姿勢になる。このため、高周波数帯アンテナと低周波数帯アンテナとを近接させて配置すると、低周波数帯アンテナの影響を受けて、高周波数帯アンテナの特性が著しく劣化することがある。

（周波数共用アンテナ１）
図１は、本実施の形態が適用される周波数共用アンテナ１を説明する図である。図１（ａ）は、周波数共用アンテナ１の斜視図、図１（ｂ）は、周波数共用アンテナ１の側面図である。図１（ａ）に示すように、後述する接地板３０の右方向をｘ方向、接地板３０の上方向をｙ方向、及び接地板３０に垂直な方向をｚ方向とする。図１（ｂ）は、－ｙ方向から見た側面図である。図１（ｂ）において、紙面の右方向がｘ方向、紙面の上方向がｚ方向、及び紙面の裏面方向がｙ方向である。なお、図１（ｂ）に示すように、ｘ－ｙ面を紙面の左右方向とした場合、ｚ方向は紙面の上方向になる。よって、＋ｚ方向を上方向又は上方、－ｚ方向を下方向又は下方と表記することがある。接地板３０が接地部材の一例である。

周波数共用アンテナ１は、２個の低周波数帯アンテナ１０と、４個の高周波数帯アンテナ２０と、接地板３０とを備える。なお、接地板３０は、接地電位に設定される。接地電位をＧＮＤと表記することがある。低周波数帯は、高周波数帯より周波数が低い周波数帯である。ここで、低周波数帯が第１の周波数帯の一例であり、高周波数帯が第２の周波数帯の一例である。

接地板３０は、平面形状が四角形（ここでは、一例として正方形）の平面状である。２個の低周波数帯アンテナ１０と４個の高周波数帯アンテナ２０とは、接地板３０上に配列されている。つまり、周波数共用アンテナ１は、平面アンテナである。ここでは、周波数共用アンテナ１は、ｙ方向が地表に垂直に設置されるとする。よって、ｘ方向を水平方向、ｙ方向を垂直方向と表記する。なお、周波数共用アンテナ１は、必ずしもｙ方向を地表に対して垂直に設置されなくてもよい。

２個の低周波数帯アンテナ１０（区別する場合は、低周波数帯アンテナ１０－１、１０－２と表記する。）は、無給電素子付きダイポールアンテナである。図１（ａ）に示すように、水平方向（ｘ方向）に設けられた低周波数帯アンテナ１０－１と、垂直方向（ｙ方向）に設けられた低周波数帯アンテナ１０－２とは、それぞれの中央部で互いに交差する。つまり、低周波数帯アンテナ１０－１と低周波数帯アンテナ１０－２とは、クロスダイポールを構成する。低周波数帯アンテナ１０－１は、水平方向の偏波（以下では、水平偏波と表記する。）を送受信し、低周波数帯アンテナ１０－２は、垂直方向の偏波（以下では、垂直偏波と表記する。）を送受信する。図１（ｂ）には、低周波数帯アンテナ１０－１の側面が示されている。低周波数帯アンテナ１０－１が第１のアンテナの一例であり、低周波数帯アンテナ１０－２が第３のアンテナの一例である。

低周波数帯アンテナ１０は、ダイポール素子１２と、接続部材１３と、無給電素子１７とを備える。一例として、ダイポール素子１２と接続部材１３とは、ダイポール素子基板１１に設けられ、無給電素子１７は、無給電素子基板１６に設けられている。ダイポール素子基板１１は、接地板３０に垂直に設けられている。無給電素子基板１６は、無給電素子１７がダイポール素子１２に対して予め定められた距離において対向するように、ダイポール素子基板１１に、接地板３０に平行に設けられている。
なお、低周波数帯アンテナ１０の詳細については、後述する。

４個の高周波数帯アンテナ２０（区別する場合は、高周波数帯アンテナ２０－１～２０－４と表記する。）は、無給電素子付きパッチアンテナである。図１（ａ）に示すように、４個の高周波数帯アンテナ２０は、接地板３０上に水平方向（ｘ方向）に２個、垂直方向（ｙ方向）に２個並ぶように配列されている。つまり、高周波数帯アンテナ２０－１と高周波数帯アンテナ２０－２とが水平方向（ｘ方向）に配列され、高周波数帯アンテナ２０－３と高周波数帯アンテナ２０－４とが水平方向（ｘ方向）に配列されている。高周波数帯アンテナ２０－１と高周波数帯アンテナ２０－３とが垂直方向（ｙ方向）に配列され、高周波数帯アンテナ２０－２と高周波数帯アンテナ２０－４とが垂直方向（ｙ方向）に配列されている。そして、隣接する高周波数帯アンテナ２０の間に低周波数帯アンテナ１０が設けられている。垂直方向（ｙ方向）に配列された、高周波数帯アンテナ２０－１と高周波数帯アンテナ２０－３との間、及び高周波数帯アンテナ２０－２と高周波数帯アンテナ２０－４との間に、低周波数帯アンテナ１０－１が設けられている。水平方向（ｘ方向）に配列された、高周波数帯アンテナ２０－１と高周波数帯アンテナ２０－２との間、及び高周波数帯アンテナ２０－３と高周波数帯アンテナ２０－４との間に、低周波数帯アンテナ１０－２が設けられている。高周波数帯アンテナ２０が第２のアンテナの一例である。

高周波数帯アンテナ２０は、パッチ素子２２と無給電素子２７とを備える。ここでは、パッチ素子２２はパッチ素子基板２１に設けられ、無給電素子２７は無給電素子基板２６に設けられている。パッチ素子基板２１は、接地板３０上（＋ｚ方向側）に設置されている。なお、パッチ素子基板２１の表面（＋ｚ方向側の面）にパッチ素子２２が設けられ、パッチ素子基板２１の裏面（－ｚ方向側の面）に接地導体２３が設けられている。接地導体２３は、接地板３０に接触するように配置され、電気的に接続されている。無給電素子基板２６は、無給電素子２７がパッチ素子２２に対向するように、パッチ素子基板２１から予め定められた距離に、パッチ素子基板２１に平行に設けられている。
なお、高周波数帯アンテナ２０の詳細については後述する。

図１（ｂ）に示すように、接地板３０上に、高周波数帯アンテナ２０のパッチ素子基板２１が設けられている。パッチ素子基板２１の上方（＋ｚ方向）に、高周波数帯アンテナ２０の無給電素子２７が設けられた無給電素子基板２６が設けられている。さらに、無給電素子基板２６の上方（＋ｚ方向）に、低周波数帯アンテナ１０の無給電素子１７が設けられた無給電素子基板１６が設けられている。そして、低周波数帯アンテナ１０が設けられたダイポール素子基板１１が、接地板３０に接続するように、高周波数帯アンテナ２０の無給電素子２７が設けられた無給電素子基板２６、及びパッチ素子基板２１を貫いて設けられている。

上記のダイポール素子基板１１、無給電素子基板１６、２６、及びパッチ素子基板２１は、誘電体基板であり、例えば、ＦＲ－４などのガラスエポキシ基板、耐熱性に優れるポリイミド樹脂基板、高周波特性に優れるフッ素樹脂基板、又はセラミック基板である。ダイポール素子１２、無給電素子１７、２７、及びパッチ素子２２は、誘電体基板に設けられた導電体層を加工することにより形成されている。導電体層は、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）などで構成されている。なお、接地導体２３は、誘電体基板の全面、又は大部分の面積を覆うように設けられた、上記の導電体層で構成されている。

接地板３０は、例えば、導電性の金属板や、誘電体基板上に導電体層が設けられた基板である。誘電体及び導電体層は、上記と同様である。導電体層がＧＮＤ（接地電位）に設定される。接地板３０は、低周波数帯アンテナ１０の反射板として機能する。接地板３０には、低周波数帯アンテナ１０及び高周波数帯アンテナ２０との間で信号を送受信する配線やコネクタが設けられてもよい。

（周波数共用アンテナ１における低周波数帯アンテナ１０）
図２は、本実施の形態が適用される周波数共用アンテナ１における低周波数帯アンテナ１０の構成を説明する図である。図２（ａ）は、ダイポール素子基板１１の平面図、図２（ｂ）は、ダイポール素子基板１１において形成されるバランの形状、図２（ｃ）は、無給電素子基板１６の平面図である。図２（ａ）は、図１（ｂ）と同様に、低周波数帯アンテナ１０－１を示している。図２（ｃ）は、無給電素子１７が設けられた無給電素子基板１６の面（－ｚ方向側の面）を示している。図２（ａ）、（ｂ）において、紙面の右方向がｘ方向、紙面の上方向をｚ方向、紙面の裏面方向をｙ方向とする。図２（ｃ）において、紙面の右方向をｘ方向、紙面の下方向をｙ方向、紙面の裏面方向をｚ方向とする。図２（ａ）は、図１（ｂ）と同様に、低周波数帯アンテナ１０－１を示している。図２（ｂ）は、後述する接続導体１３ａ、１３ｂの間の空隙を模式的に取り出して示した図である。なお、空隙を間隙と表記してもよい。

図２（ａ）に示すように、ダイポール素子基板１１には、ダイポール素子１２及び接続部材１３が設けられている。
ダイポール素子１２は、ダイポールを構成する一対のダイポール導体１２ａ、１２ｂを備える。一対のダイポール導体１２ａ、１２ｂは、線状又は板状の導電体の部材である。ダイポール導体１２ａは、外側（－ｘ方向側）の端部から折り曲げられて内側（＋ｘ方向側）に向かう部分を有する。ダイポール導体１２ｂは、外側（＋ｘ方向側）の端部から折り曲げられて内側（－ｘ方向側）に折り曲げられた部分を有する。つまり、ダイポール素子１２は、折り曲げダイポールである。そして、ダイポール素子１２の中央部に給電点１５が設けられている。

接続部材１３は、一対の接続導体１３ａ、１３ｂを備える。接続導体１３ａ、１３ｂは、ダイポール導体１２ａ、１２ｂから、接地板３０側に延びる線状又は板状の導電体の部材である。ダイポール素子基板１１上において、接続導体１３ａの一端部（＋ｚ方向側の端部）は、ダイポール導体１２ａの一端部（ダイポール素子１２の中央部分における端部）に接続されている。そして、接続導体１３ａは、－ｚ方向に延びる。次いで、接続導体１３ａは、－ｘ方向に延びる。さらに、接続導体１３ａは、ダイポール素子基板１１の－ｚ方向端部まで延びる。なお、ダイポール素子基板１１は、図２（ａ）の下方（－ｚ方向側）に設けられる接地板３０に差し込まれて、接続導体１３ａと接地板３０とが電気的に接続される。接続導体１３ａと接地板３０との電気的な接続が容易になるように、接続導体１３ａは、端部の幅が±ｘ方向に広げられている。接続部材１３は、ダイポール素子１２と接地板３０とを接続することから、接続部材と表記する。

接続導体１３ａと同様に、接続導体１３ｂの一端部（＋ｚ方向側の端部）は、ダイポール導体１２ｂの一端部（ダイポール素子１２の中央部分における端部）に接続されている。接続導体１３ｂは、ダイポール素子基板１１上において－ｚ方向に延びる。次いで、接続導体１３ｂは、ダイポール素子基板１１上において＋ｘ方向に延びる。さらに、接続導体１３ｂは、ダイポール素子基板１１の－ｚ方向端部まで延びる。なお、接続導体１３ｂと接地板３０とが電気的に接続されるため、接続導体１３ｂと接地板３０との電気的な接続が容易になるように、接続導体１３ｂの端部は、幅が±ｘ方向に広げられている。
なお、接続導体１３ａと接続導体１３ｂとは、ダイポール素子基板１１の－ｚ方向側の端部間が導電体で互いに接続されていてもよい。

ダイポール素子１２（ダイポール導体１２ａ、１２ｂ）及び接続部材１３（接続導体１３ａ、１３ｂ）は、ダイポール素子１２のｘ方向の中心を通り接地板３０に垂直な中心線（一点鎖線で示す。）に対して対称に設けられている。なお、ダイポール素子１２（ダイポール導体１２ａ、１２ｂ）及び接続部材１３（接続導体１３ａ、１３ｂ）は、中心線に対して完全な対称性を有さなくてもよく、一部が異なっていてもよい。

接続導体１３ａ、１３ｂの間の空隙は、バラン１４として機能する。図２（ａ）に示すように、接続導体１３ａ、１３ｂの間（間隔）は、ダイポール素子１２側ではダイポール導体１２ａ、１２ｂが対向する間隔であるが、接地板３０に接続されるダイポール素子基板１１の端部側（－ｚ方向側）では、接地板３０の表面に沿うように、±ｘ方向に広げられている。つまり、ダイポール素子側が、接地板３０に長手方向が垂直な四角形（図２（ｂ）では、長方形状）であり、接地板３０側（－ｚ方向側）が、長手方向が横方向（±ｘ方向）の四角形（図２（ｂ）では、長方形）である。つまり、図２（ｃ）に示すように、バラン１４は、二つの長方形（点線で境を示す。）を合成した形状であって、接地板３０側（－ｚ方向側）を下側とした場合、“Ｔ”字の上下を逆にした“逆Ｔ”字状である。バラン（balun）は、平衡－非平衡変換回路として機能する。

なお、バラン１４は、接続導体１３ａと接続導体１３ｂとの間隔が、接地板３０に接続される側（－ｚ方向側）がダイポール素子１２に接続される側（＋ｚ方向側）より広く設けられていればよい。よって、バラン１４の形状、つまり接続導体１３ａと接続導体１３ｂとの間（空隙）の形状は、二つの長方形を合成した形状でなくてもよく、台形等の四角形が組み合わされた形状であってもよい。さらに、接続導体１３ａと接続導体１３ｂとが直線状であってもよく、バラン１４の形状が、ダイポール導体１２ａ、１２ｂが対向する側を上底とし、接地板３０側を下底とし、下底が上底より広い台形であってもよい。

図２（ａ）において、ダイポール素子１２の長さ（±ｘ方向における端部間の距離）をダイポール素子長Ｌ_Ｄ１、ダイポール素子１２のダイポール導体１２ａ、１２ｂの＋ｚ方向側の端部から接続部材１３の－ｚ方向側の端部との間の距離をダイポール素子高さＨ_Ｄ１とする。無給電素子１７と接続部材１３の－ｚ方向側の端部との間の距離を低周波数帯アンテナ１０の高さＨ_Ｌ１とする。また、バラン１４の接地板３０側（－ｚ方向側）における±ｘ方向の長さをバラン長Ｌ_Ｂ１とする。

低周波数帯アンテナ１０における無給電素子１７の平面形状は、図２（ｃ）に示すように、低周波数帯アンテナ１０－１のダイポール素子１２に対応する長方形であって±ｘ方向に延びる部分と、低周波数帯アンテナ１０－２のダイポール素子１２に対応する長方形であって±ｙ方向に延びる部分とが合成された“十”字形である。無給電素子１７は、低周波数帯アンテナ１０－１のダイポール素子１２、及び低周波数帯アンテナ１０－２のダイポール素子１２と対向するように、無給電素子基板１６の裏面側（－ｚ方向側）の面に設けられている。

図２（ｃ）において、低周波数帯アンテナ１０の無給電素子１７の±ｘ方向の長さを無給電素子長Ｌ_Ｎ１とする。なお、無給電素子１７の±ｙ方向の長さも無給電素子長Ｌ_Ｎ１である。ここでは、無給電素子長Ｌ_Ｎ１は、ダイポール素子長Ｌ_Ｄ１に比べて小さい。つまり、ダイポール素子長Ｌ_Ｄ１は、低周波数帯アンテナ１０の長さＬ_Ｌ１である（Ｌ_Ｄ１＝Ｌ_Ｌ１）。

（高周波数帯アンテナ２０）
図３は、高周波数帯アンテナ２０の構成を説明する図である。図３（ａ）は、４個の高周波数帯アンテナ２０の斜視図、図３（ｂ）は、４個の高周波数帯アンテナ２０の側面図、図３（ｃ）は、パッチ素子基板２１の表面の平面図、図３（ｄ）は、無給電素子基板２６の平面図である。図３（ａ）におけるｘ方向、ｙ方向、及びｚ方向は、図１（ａ）と同様である。図３（ｂ）は、－ｙ方向から見た高周波数帯アンテナ２０の側面図である。図３（ｂ）において、紙面の右方向がｘ方向、紙面の上方向がｚ方向、紙面の裏面方向がｙ方向である。図３（ｃ）において、紙面の右方向がｘ方向、紙面の上方向がｙ方向、紙面の表面方向がｚ方向である。図３（ｄ）において、紙面の右方向がｘ方向、紙面の下方向がｙ方向、紙面の裏面方向がｚ方向である。

図３（ａ）に示す、４個の高周波数帯アンテナ２０の斜視図は、図１（ａ）に示した周波数共用アンテナ１の斜視図から、２個の低周波数帯アンテナ１０－１、１０－２を除いたものである。ここでは、４個の高周波数帯アンテナ２０を一括して構成しているので、４個の高周波数帯アンテナ２０で説明する。なお、図３（ａ）、（ｂ）には、接地板３０を合わせて示している。

図３（ａ）、（ｂ）の高周波数帯アンテナ２０－２に示すように、高周波数帯アンテナ２０におけるパッチ素子２２は、パッチ素子基板２１の表面（＋ｚ方向側の面）に設けられている。パッチ素子２２は、図３（ｂ）に示すように、平面形状が八角形の導電体で構成されている。そして、パッチ素子２２は、八角形の互いに対向する辺が平行である。また、八角形において、対向する一組の辺が水平方向（ｘ方向）と平行に設けられ、他の対向する一組の辺が垂直方向（ｙ方向）と平行に設けられている。そして、水平方向（ｘ方向）と平行な一組の辺と、垂直方向（ｙ方向）と平行な他の対向する一組の辺との間の辺は、＋４５度又は－４５度に設定されている。ここで、＋４５度とは、ｘ方向からｙ方向へ＋４５度傾いた角度であり、－４５度とは、ｘ方向から－ｙ方向へ－４５度傾いた角度である。

各パッチ素子２２には、２個の給電点２４（給電点２４ａ、２４ｂ）が水平方向（ｘ方向）に並んで設けられている。給電点２４ａは、水平方向の右側（＋ｘ方向側）、給電点２４ｂが水平方向の左側（－ｘ方向側）に設けられている。給電点２４ａは、＋４５度偏波を送受信し、給電点２４ｂは、－４５度偏波を送受信する。

接地導体２３は、パッチ素子基板２１の裏面（－ｚ方向側の面）の全面に設けられている。接地導体２３は、所謂パッチアンテナの地板である。なお、接地導体２３は、パッチ素子基板２１の裏面の全面に設けられなくともよく、パッチ素子基板２１の裏面側においてパッチ素子２２を覆うように設けられていればよい。

パッチ素子２２は、一辺長Ｗ_Ｐの正方形に内接する八角形である。そして、隣接する２個のパッチ素子２２間は、水平方向（ｘ方向）及び垂直方向（ｙ方向）共に距離Ｄ_Ｐである。

図３（ａ）、（ｄ）に示すように、高周波数帯アンテナ２０の無給電素子２７は、無給電素子基板２６に設けられている。無給電素子２７は、導電体で構成され、パッチ素子２２に対向して設けられている。つまり、無給電素子２７は、パッチ素子２２から予め定められた距離を離して設けられている。図３（ｄ）に示すように、無給電素子２７は、平面形状が円形である。ここでは、無給電素子２７は、半径Ｒである。そして、隣接する２個の無給電素子２７間は、水平方向（ｘ方向）及び垂直方向（ｙ方向）共に、パッチ素子２２間と同じ距離Ｄ_Ｐである。＋ｚ方向側から見た場合、無給電素子２７は、パッチ素子２２の全面を覆うように設けられている。つまり、無給電素子２７の直径２×Ｒは、パッチ素子２２の八角形が内接する正方形の一辺長Ｗ_Ｐより大きく設定されている（Ｗ_Ｐ＞２×Ｒ）。なお、無給電素子２７は、＋ｚ方向側から見た場合において、パッチ素子２２の全面を覆っていなくともよい。

（周波数共用アンテナ２）
図４は、比較のために示す、従来の周波数共用アンテナ２を説明する図である。図４（ａ）は、周波数共用アンテナ２の斜視図、図４（ｂ）は、周波数共用アンテナ２の側面図である。図４（ａ）、（ｂ）に示すｘ方向、ｙ方向、及びｚ方向は、図１（ａ）、（ｂ）と同じである。なお、図４（ｂ）は、－ｙ方向から見た周波数共用アンテナ２の側面図である。

周波数共用アンテナ２は、２個の低周波数帯アンテナ４０と、４個の高周波数帯アンテナ２０と、接地板３０とを備える。周波数共用アンテナ２の４個の高周波数帯アンテナ２０と、接地板３０とは、図１（ａ）、（ｂ）に示した周波数共用アンテナ１の高周波数帯アンテナ２０及び接地板３０と同じである。よって、同じ符号を付して、説明を省略する。

周波数共用アンテナ２における低周波数帯アンテナ４０は、ダイポールアンテナである。図４（ａ）に示すように、水平方向（ｘ方向）に設けられた低周波数帯アンテナ４０－１と、垂直方向（ｙ方向）に設けられた低周波数帯アンテナ４０－２とは、それぞれの中央部で互いに交差する。つまり、低周波数帯アンテナ４０－１と低周波数帯アンテナ４０－２とは、クロスダイポールを構成する。低周波数帯アンテナ４０－１は、水平偏波を送受信し、低周波数帯アンテナ４０－２は、垂直偏波を送受信する。図４（ｂ）では、低周波数帯アンテナ４０－１の側面が示されている。

低周波数帯アンテナ４０は、ダイポール素子４２と接続部材４３とを備える。ここでは、一例として、ダイポール素子４２及び接続部材４３は、ダイポール素子基板４１に設けられている。ダイポール素子４２及び接続部材４３は、ダイポール素子基板４１の一方の面に設けられている。ダイポール素子基板４１は、接地板３０に垂直に設けられている。
なお、低周波数帯アンテナ４０の詳細については後述する。

（周波数共用アンテナ２における低周波数帯アンテナ４０）
図５は、従来の周波数共用アンテナ２における低周波数帯アンテナ４０の構成を説明する図である。図５（ａ）は、ダイポール素子基板４１の平面図、図５（ｂ）は、ダイポール素子基板４１において形成されるバランの形状である。図５（ａ）、（ｂ）において、紙面の右方向がｘ方向、紙面の上方向がｚ方向、紙面の裏面方向がｙ方向である。図５（ａ）は、図４（ｂ）と同様に、低周波数帯アンテナ４０－１を示している。図５（ｂ）は、後述する接続導体４３ａ、４３ｂの間の空隙を模式的に取り出して示した図である。

図５（ａ）に示すように、ダイポール素子基板４１には、ダイポール素子４２及び接続部材４３が設けられている。
ダイポール素子４２は、ダイポールを構成する一対のダイポール導体４２ａ、４２ｂを備える。一対のダイポール導体４２ａ、４２ｂは、横方向（±ｘ方向）に並ぶように設けられた線状又は板状の導電体の部材である。ダイポール素子４２の中央部に給電点４５が設けられている。

接続部材４３は、一対の接続導体４３ａ、４３ｂを備える。接続導体４３ａ、４３ｂは、ダイポール導体４２ａ、４２ｂから、接地板３０側に延びる線状又は板状の導電体の部材である。なお、図５（ａ）に示すように、ダイポール素子基板４１の－ｚ方向の端部において、接続導体４３ａ、４３ｂが互いに接続されているが、接続されていなくともよい。

ダイポール素子４２（ダイポール導体４２ａ、４２ｂ）及び接続部材４３（接続導体４３ａ、４３ｂ）は、ダイポール素子４２のｘ方向の中心を通り接地板３０に垂直な中心線（一点鎖線で示す。）に対して対称に設けられている。

接続導体４３ａ、４３ｂの間の空隙は、バラン４４として機能する。図５（ａ）に示すように、接続導体４３ａ、４３ｂの間（間隔）は、ダイポール素子４２側から接地板３０に接続されるダイポール素子基板４１の端部側（－ｚ方向側）まで、同じ幅で構成されている。つまり、バラン４４は、図５（ｂ）に示すように、長手方向が接地板３０に垂直な四角形である。

図５（ａ）において、ダイポール素子４２の長さ（±ｘ方向における端部間の距離）をダイポール素子長Ｌ_Ｄ４、ダイポール素子１２のダイポール導体４２ａ、４２ｂの＋ｚ方向側の端部から接続部材４３の－ｚ方向側の端部との間の距離をダイポール素子高さＨ_Ｌ４とする。また、バラン４４の接地板３０に垂直な方向（±ｙ方向）の長さをバラン長Ｌ_Ｂ４とする。ここでは、ダイポール素子長Ｌ_Ｄ４は、低周波数帯アンテナ４０の長さＬ_Ｌ４である（Ｌ_Ｄ４＝Ｌ_Ｌ４）。

以下では、低周波数帯の中心周波数を、２．４５ＧＨｚ、高周波数帯の中心周波数を５．５ＧＨｚとした場合におけるシミュレーション結果を説明する。つまり、高周波帯の中心周波数（５．５ＧＨｚ）は、低周波数帯の中心周波数（２．４５ＧＨｚ）の約２倍である。

（低周波数帯アンテナ１０、４０の特性）
図２（ａ）に示した、本実施の形態が適用される周波数共用アンテナ１における低周波数帯アンテナ１０（以下では、実施例の低周波数帯アンテナ１０と表記する。）において、ダイポール素子長Ｌ_Ｄ１を４７ｍｍ、ダイポール素子高さＨ_Ｄ１を８．５ｍｍ、低周波数帯アンテナ１０の高さＨ_Ｌ１を１７ｍｍとした。そして、バラン長Ｌ_Ｂ１を４５ｍｍとした。さらに、無給電素子長Ｌ_Ｎ１を４３．７ｍｍとした。なお、ダイポール素子長Ｌ_Ｄ１は低周波数帯アンテナ１０の長さＬ_Ｌ１であるので、低周波数帯アンテナ１０の長さＬ_Ｌ１は、４７ｍｍである。
一方、図５に比較のために示した、従来の周波数共用アンテナ２における低周波数帯アンテナ４０（以下では、比較例の低周波数帯アンテナ４０と表記する。）において、ダイポール素子長Ｌ_Ｄ４を５５ｍｍ、低周波数帯アンテナ４０の高さＨ_Ｌ４を３４ｍｍとした。そして、バラン長Ｌ_Ｂ４を３１ｍｍとした。なお、ダイポール素子長Ｌ_Ｄ４は低周波数帯アンテナ４０の長さＬ_Ｌ４であるので、低周波数帯アンテナ４０の長さＬ_Ｌ４は、５５ｍｍである。

図６は、本実施の形態が適用される周波数共用アンテナ１に用いられる低周波数帯アンテナ１０（実施例の低周波数帯アンテナ１０）の特性を説明する図である。図６（ａ）は、垂直偏波、図６（ｂ）は、水平偏波を示す。水平偏波は、低周波数帯アンテナ１０－１（図１（ａ）参照）の特性、垂直偏波は、低周波数帯アンテナ１０－２（図１（ａ）参照）の特性である。図６（ａ）、（ｂ）では、紙面の上側に電圧定在波比ＶＳＷＲ（voltage standing wave ratio）、下側に水平面（ｘ－ｚ面）内の指向性及び垂直面（ｙ－ｚ面）内の指向性を示す。電圧定在波比ＶＳＷＲは、横軸を周波数（ＧＨｚ）とし、縦軸にＶＳＷＲを示す。水平面（ｘ－ｚ面）内の指向性は、紙面の右方向をｘ方向、紙面の上方向をｚ方向として示す。垂直面（ｙ－ｚ面）内の指向性は、紙面の左方向をｚ方向、紙面の上方向をｙ方向として示す。他の図においても同様である。なお、電圧定在波比ＶＳＷＲは、リターンロスと関連するパラメータである。電圧定在波比ＶＳＷＲが２．５以下であれば、リターンロスが－７．４ｄＢ以下となる。

図７は、比較のために示した、従来の周波数共用アンテナ２に用いられる低周波数帯アンテナ４０（比較例の低周波数帯アンテナ４０）の特性を説明する図である。図７（ａ）は、垂直偏波、図６（ｂ）は、水平偏波を示す。図７（ａ）、（ｂ）では、図６（ａ）、（ｂ）と同様に、紙面の上側に電圧定在波比ＶＳＷＲ、下側に水平面（ｘ－ｚ面）内の指向性及び垂直面（ｙ－ｚ面）内の指向性を示す。

図７（ａ）、（ｂ）に示す比較例の低周波数帯アンテナ４０の電圧定在波比ＶＳＷＲは、２．３５ＧＨｚから２．５５ＧＨｚの周波数範囲において、２．５以下と小さい。これに比べ、図６（ａ）、（ｂ）に示す実施例の低周波数帯アンテナ１０の電圧定在波比ＶＳＷＲは、２．３５ＧＨｚに近い低周波数側及び２．５５ＧＨｚに近い高周波数側において２．５を超えるが、中心周波数２．４５ＧＨｚ近傍において、２．５以下と小さく抑えられている。

図７（ａ）、（ｂ）に示す比較例の低周波数帯アンテナ４０の水平面（ｘ－ｚ面）内の指向性及び垂直面（ｙ－ｚ面）内の指向性と、図６（ａ）、（ｂ）に示す実施例の低周波数帯アンテナ１０の水平面（ｘ－ｚ面）内の指向性及び垂直面（ｙ－ｚ面）内の指向性とにおいて、大きな差がない。

以上説明したように、実施例の低周波数帯アンテナ１０の高さＨ_Ｌ１（１７ｍｍ）は、比較例の低周波数帯アンテナ４０の高さＨ_Ｌ４（３４ｍｍ）の１／２である。つまり、実施例の低周波数帯アンテナ１０は、比較例の低周波数帯アンテナ４０に比べ１／２に低姿勢化されている。また、実施例の低周波数帯アンテナ１０の長さＬ_Ｌ１（４７ｍｍ）は、比較例の低周波数帯アンテナ４０の長Ｌ_Ｌ４（５５ｍｍ）より短い。すなわち、実施例の低周波数帯アンテナ１０は、比較例の低周波数帯アンテナ４０に比べ小型化されている。上述したように、実施例の低周波数帯アンテナ１０の特性は、比較例の低周波数帯アンテナ４０の特性と同程度に維持されている。このことから、実施例の低周波数帯アンテナ１０を用いれば、特性の劣化が抑制された小型のアンテナとなる。

実施例の低周波数帯アンテナ１０のダイポール素子１２は、ダイポール導体１２ａ、１２ｂの外側の端部（図２（ａ）における±ｘ方向の端部）から内側（中央部）に向けて折り曲げられた部分を有している。これは、実施例の低周波数帯アンテナ１０のダイポール素子高さＨ_Ｄ１（図２（ａ）参照）を小さくしていくと、ダイポール素子長（図２（ａ）において±ｘ方向に直線状に設けた場合の端部間の長さ）を長くしないと上記のような特性が得られないことが分かった。例えば、比較例の低周波数帯アンテナ４０では、中心波長λに対して、ダイポール素子長Ｌ_Ｄ４は、約１／２λである。しかし、実施例の低周波数帯アンテナ１０では、直線状に延ばしたダイポール素子長は、０．８λ程度になった。そこで、ダイポール導体１２ａ、１２ｂの外側の端部（図２（ａ）における±ｘ方向の端部）を中央部に向けて折り曲げている。なお、図２（ａ）では、折り曲げられた部分は、下側（－ｚ方向側）に設けられているが、上側（＋ｚ方向側）に設けてもよい。低周波数帯アンテナ１０が大きくなるが、ダイポール導体１２ａ、１２ｂの端部を折り曲げなくともよい。ダイポール素子長Ｌ_Ｄ１や折り曲げる部分の長さは、低周波数帯アンテナ１０の特性を考慮して設定すればよい。

そして、実施例の低周波数帯アンテナ１０では、無給電素子１７を備えている。無給電素子１７を備えることで、周波数帯域が広げられる。無給電素子１７を備えても、無給電素子１７を含む、実施例の低周波数帯アンテナ１０の高さＨ_Ｌ１は、比較例の低周波数帯アンテナ４０の高さＨ_Ｌ４に比べ１／２の低姿勢になっている。

（高周波数帯アンテナ２０の特性）
図８は、高周波数帯アンテナ２０の特性を説明する図である。図８（ａ）は、＋４５度偏波、図８（ｂ）は、－４５度偏波を示す。ここでは、図３（ａ）に示した４個の高周波数帯アンテナ２０の内のひとつの高周波数帯アンテナ２０の特性を示す。つまり、低周波数帯アンテナ１０又は低周波数帯アンテナ４０を備えていない。＋４５度偏波は、図３（ｃ）に示すパッチ素子２２の給電点２４ａによる特性、－４５度偏波は、給電点２４ｂによる特性である。図８（ａ）、（ｂ）では、紙面の上側に電圧定在波比ＶＳＷＲ、下側に水平面（ｘ－ｚ面）内の指向性及び垂直面（ｙ－ｚ面）内の指向性を示す。

図８（ａ）、（ｂ）に示すように、±４５度偏波の電圧定在波比ＶＳＷＲは、５ＧＨｚから６ＧＨｚまでの周波数帯域において、２．５以下である。そして、水平面（ｘ－ｚ面）内の指向性、及び垂直面（ｙ－ｚ面）内の指向性は、ｚ軸に対してほぼ対称である。なお、水平面（ｘ－ｚ面）内の指向性、及び垂直面（ｙ－ｚ面）内の指向性の一部（特にバックローブ）が非対称である。これは、隣接する高周波数帯アンテナ２０の影響による。

（低周波数帯アンテナ１０、４０の高周波数帯アンテナ２０の特性に及ぼす影響）
図９は、本実施の形態が適用される周波数共用アンテナ１における高周波数帯アンテナ２０（以下では、実施例の高周波数帯アンテナ２０と表記する。）の特性を説明する図である。図９（ａ）は、＋４５度偏波、図９（ｂ）は、－４５度偏波を示す。ここでは、図１（ａ）に示した４個の高周波数帯アンテナ２０の内のひとつの高周波数帯アンテナ２０の特性を示す。図９（ａ）、（ｂ）では、紙面の上側に電圧定在波比ＶＳＷＲ、下側に水平面（ｘ－ｚ面）内の指向性及び垂直面（ｙ－ｚ面）内の指向性を示す。

図９（ａ）、（ｂ）に示すように、±４５度偏波の電圧定在波比ＶＳＷＲは、５ＧＨｚから６ＧＨｚまでの周波数帯域において、２．５以下である。そして、水平面（ｘ－ｚ面）内の指向性、及び垂直面（ｙ－ｚ面）内の指向性は、ｚ軸に対してほぼ対称である。なお、水平面（ｘ－ｚ面）内の指向性、及び垂直面（ｙ－ｚ面）内の指向性の一部（特にバックローブ）が非対称である。これは、隣接する高周波数帯アンテナ２０の影響による。
そして、図９（ａ）、（ｂ）に示した、周波数共用アンテナ１における高周波数帯アンテナ２０の水平面（ｘ－ｚ面）内の指向性、及び垂直面（ｙ－ｚ面）内の指向性は、図８（ａ）、（ｂ）に示した、高周波数帯アンテナ２０のみの水平面（ｘ－ｚ面）内の指向性、及び垂直面（ｙ－ｚ面）内の指向性との差が、後述する周波数共用アンテナ２に比べて少ない。つまり、周波数共用アンテナ１に用いられた低周波数帯アンテナ１０は、高周波数帯アンテナ２０の特性に与える影響が抑制されている。

図１０は、比較のために示す、従来の周波数共用アンテナ２における高周波数帯アンテナ２０の特性を説明する図である。図１０（ａ）は、＋４５度偏波、図１０（ｂ）は、－４５度偏波を示す。ここでは、図４（ａ）に示した４個の高周波数帯アンテナ２０の内のひとつの高周波数帯アンテナ２０の特性を示す。図１０（ａ）、（ｂ）では、紙面の上側に電圧定在波比ＶＳＷＲ、下側に水平面（ｘ－ｚ面）内の指向性及び垂直面（ｙ－ｚ面）内の指向性を示す。

図１０（ａ）に示すように、５ＧＨｚから６ＧＨｚまでの周波数帯域において、＋４５度偏波の電圧定在波比ＶＳＷＲは、２．５以下である。しかし、図１０（ｂ）に示すように、－４５度偏波の電圧定在波比ＶＳＷＲは、低周波数側（５ＧＨｚ側）において、２．５を大きく超えている。また、水平面（ｘ－ｚ面）内の指向性及び垂直面（ｙ－ｚ面）内の指向性は、ｚ軸に対して対称でない。周波数共用アンテナ２における低周波数帯アンテナ４０は、低周波数帯アンテナ１０に比べて姿勢が高い。姿勢が高い低周波数帯アンテナ４０が、高周波数帯アンテナ２０の特性を劣化させている。

以上説明したように、高周波数帯アンテナ２０は同じであっても、組み合わされる低周波数帯アンテナ（低周波数帯アンテナ１０又は低周波数帯アンテナ４０）によって、高周波数帯アンテナ２０の特性が異なることが分かる。周波数共用アンテナ１の低周波数帯アンテナ１０のように、低姿勢化することにより、低周波数帯アンテナ１０と高周波数帯アンテナ２０とを近接して配置しても、高周波数帯アンテナ２０の特性が劣化することが抑制される。つまり、周波数共用アンテナ１では、図１に示すように、低周波数帯アンテナ１０が配置されたスペースに、高周波数帯アンテナ２０を配置させられる。つまり、図１（ａ）、（ｂ）に示したように、一辺長が低周波数帯アンテナ１０－１の長さＬ_Ｌ１（＝ダイポール素子長さＬ_Ｄ１）と低周波数帯アンテナ１０－２の長Ｌ_Ｌ１（＝ダイポール素子長さＬ_Ｄ１）とをそれぞれ一辺長とする四角形（ここでは、正方形）の内側に、４個の高周波数帯アンテナ２０が設けられている。

一方、周波数共用アンテナ２では、周波数共用アンテナ１と同じように高周波数帯アンテナ２０と低周波数帯アンテナ４０とを配置すると、高周波数帯アンテナ２０が低周波数帯アンテナ４０の影響を受けて特性が劣化する。このため、低周波数帯アンテナ４０を用いる場合、低周波数帯アンテナ４０と高周波数帯アンテナ２０とを離して設けることが必要になる。つまり、一辺長が低周波数帯アンテナ１０－１の長さＬ_Ｌ１と低周波数帯アンテナ１０－２の長Ｌ_Ｌ１とで構成される四角形（ここでは、正方形）の内側に、４個の高周波数帯アンテナ２０を設けづらくなる。
すなわち、低姿勢な低周波数帯アンテナ１０を用いた周波数共用アンテナ１は、小型になる。

また、周波数共用でなくとも、低周波数帯アンテナ１０のように、低姿勢化したアンテナを用いると、アンテナが小型になる。

直交する偏波を送受信する２個の低周波数帯アンテナ１０に対して、４個の高周波数帯アンテナ２０を設けたが、高周波数帯アンテナ２０は、１個でも、２個でもよい。

（マルチアンテナ１００、２００）
周波数共用アンテナ１を複数配列したマルチアンテナ１００、２００を説明する。
図１１は、周波数共用アンテナ１を水平方向及び垂直方向に複数配列したマルチアンテナ１００である。マルチアンテナ１００は、図１に示した周波数共用アンテナ１を水平方向（ｘ方向）に２個、垂直方向（ｙ方向）に２個並べて構成されている。つまり、マルチアンテナ１００は、低周波数帯アンテナ１０－１が、水平方向（ｘ方向）に２個、低周波数帯アンテナ１０－２が垂直方向（ｙ方向）に２個配列されている。そして、高周波数帯アンテナ２０が水平方向（ｘ方向）に４個、高周波数帯アンテナ２０が垂直方向（ｙ方向）に４個配列されている。

図１２は、周波数共用アンテナ１を水平方向及び垂直方向に複数配列した他のマルチアンテナ２００である。マルチアンテナ２００は、図１に示した周波数共用アンテナ１を水平方向（ｘ方向）に４個、垂直方向（ｙ方向）に４個並べて構成されている。つまり、マルチアンテナ２００は、低周波数帯アンテナ１０－１が、水平方向（ｘ方向）に４個、低周波数帯アンテナ１０－２が垂直方向（ｙ方向）に４個配列されている。そして、高周波数帯アンテナ２０が水平方向（ｘ方向）に８個、高周波数帯アンテナ２０が垂直方向（ｙ方向）に８個配列されている。

マルチアンテナ１００、２００のように、周波数共用アンテナ１を複数個配列することで、容易にマルチアンテナが構成される。例えば、周波数共用アンテナ１を水平方向（ｘ方向）にｎ個、垂直方向（ｙ方向）にｎ個配列すると、低周波数帯アンテナ１０が水平方向（ｘ方向）にｎ個、垂直方向（ｙ方向）にｎ個配列され、高周波数帯アンテナ２０が水平方向（ｘ方向）に２ｎ個、垂直方向（ｙ方向）に２ｎ個配列される。なお、ｎは、２以上の整数である。ここでは、水平方向（ｘ方向）及び垂直方向（ｙ方向）に同じ数（ｎ）配列したが、水平方向（ｘ方向）と垂直方向（ｙ方向）とで異なる個数を配列してもよい。例えば、水平方向（ｘ方向）にｐ個（ｐは、１以上の整数）、垂直方向（ｙ方向）にｑ個（ｑは、ｐと異なる、１以上の整数）配列してもよい。なお、マルチアンテナは、接地板３０を共通にして、接地板３０上に、高周波数帯アンテナ２０と低周波数帯アンテナ１０とを配列することで構成される。

周波数共用アンテナ１を複数配列したマルチアンテナでは、各々の周波数共用アンテナ１において、高周波数帯アンテナ２０は、低周波数帯アンテナ１０の影響による特性の劣化が抑制されている。よって、特定の方向に向けて電波を送信、又は特定の方向からの電波を受信する、いわゆるビームフォーミングを行いやすい。また、マルチアンテナは、複数のユーザに異なる電波を向けることで多数のユーザを同時に接続させるマッシブＭＩＭＯに適用してもよい。

本実施の形態が適用される周波数共用アンテナ１における高周波数帯アンテナ２０に無給電素子付きパッチアンテナを用いたが、ダイポール素子を用いてもよい。周波数共用アンテナ１では、低周波数帯アンテナ１０は、水平偏波と垂直偏波とを送受信し、高周波数帯アンテナ２０は、±４５度偏波を送受信するとした。しかし、高周波数帯アンテナ２０が、水平偏波と垂直偏波とを送受信するとしてもよい。また、低周波数帯アンテナ１０が、±４５度偏波を送受信するとしてもよい。

本実施の形態が適用される周波数共用アンテナ１は、偏波共用としたが、片偏波としてもよい。

本実施の形態が適用される周波数共用アンテナ１では、接地電位に設定される接地板３０を設けたが、接地板３０の代わりに、高周波数帯アンテナ２０のパッチ素子基板２１の裏面（－ｚ方向側の面）に設けられた接地導体２３を接地板３０としてもよい。

さらに、本発明の趣旨に反しない限りにおいて様々な変形を行っても構わない。

１、２…周波数共用アンテナ、１０、１０－１、１０－２、４０、４０－１、４０－２…低周波数帯アンテナ、１１、４１…ダイポール素子基板、１２、４２…ダイポール素子、１２ａ、１２ｂ、４２ａ、４２ｂ…ダイポール導体、１３、４３…接続部材、１３ａ、１３ｂ、４３ａ、４３ｂ…接続導体、１４、４４…バラン、１５、２４、２４ａ、２４ｂ、４５…給電点、１６、２６…無給電素子基板、１７、２７…無給電素子、２０、２０－１、２０－２、２０－３、２０－４…高周波数帯アンテナ、２１…パッチ素子基板、２２…パッチ素子、２３…接地導体、３０…接地板

Claims (10)

1. 第１の周波数帯の電波を送受信する第１のアンテナと、当該第１の周波数帯より高い第２の周波数帯の電波を送受信する第２のアンテナと、を備える周波数共用アンテナであって、
   前記第１のアンテナは、
   ダイポール素子と、当該ダイポール素子に接続され、バランとして機能する接続部材と、を有し、
   前記接続部材は、一対の接続導体で構成され、接地電位に設定される接地部材に接続される部分の間隔が、前記ダイポール素子に接続される部分の間隔より広いことを特徴とする
   周波数共用アンテナ。
2. 前記接続部材の前記一対の接続導体は、前記接地部材に接続される部分が、当該接地部材の表面に沿って広げられていることを特徴とする請求項１に記載の周波数共用アンテナ。
3. 前記接続部材の前記一対の接続導体が構成するバランは、前記ダイポール素子側の前記接地部材に垂直な四角形状と、当該接地部材側の当該接地部材の表面に沿った四角形状とが合わさった平面形状であることを特徴とする請求項２に記載の周波数共用アンテナ。
4. 前記ダイポール素子と前記接続部材とは、誘電体で構成された、ひとつの基板に設けられていることを特徴とする請求項２又は３に記載の周波数共用アンテナ。
5. 前記ダイポール素子を構成する一対の導体は、外側の端部から内側に向けて折り曲げられた部分を有することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の周波数共用アンテナ。
6. 前記ダイポール素子は、無給電素子を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の周波数共用アンテナ。
7. 前記第１の周波数帯の電波を送受信する第３のアンテナをさらに備え、
   前記第１のアンテナは、前記第１の周波数帯の偏波を送受信し、前記第３のアンテナは、当該第１の周波数帯の当該偏波と交差する偏波を送受信し、
   前記第３のアンテナは、
   ダイポール素子と、バランとして機能する接続部材と、を有し、
   前記接続部材は、一対の接続導体で構成され、接地電位に設定される接地部材に接続される部分の間隔が、前記ダイポール素子に接続される部分の間隔より広いことを特徴とする
   請求項１に記載の周波数共用アンテナ。
8. 前記第１のアンテナの長さと、前記第３のアンテナの長さとをそれぞれ一辺長とする四角形の内側に、前記第２のアンテナが設けられていることを特徴とする請求項７に記載の周波数共用アンテナ。
9. ダイポール素子と、
   前記ダイポール素子に接続され、バランとして機能する接続部材と、を備え、
   前記接続部材は、一対の接続導体で構成され、接地電位に設定される接地部材に接続される部分の間隔が、前記ダイポール素子に接続される部分の間隔より広いことを特徴とするダイポールアンテナ。
10. 前記ダイポール素子と前記接続部材とは、ひとつの誘電体で構成された基板に設けられていることを特徴とする請求項９に記載のダイポールアンテナ。