JP3323442B2 - アンテナ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はアンテナに関し、特
に、指向性が広く、小型、縮小化に適したアンテナを提
供しようとしたものである。

【０００２】

【従来の技術】アンテナは無線通信において必要欠くべ
からざるものであり、無線通信の発達と共に、その開発
は多岐にわたっており、八木アンテナ、ロッドアンテ
ナ、ループアンテナ、ダイポールアンテナ等の各種のも
のが既に開発されて実用化されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年におい
ては、車載テレビジョン受像機や携帯電話や自動車電話
等、小型の移動型無線機器が多く出現してきている。こ
のような小型の移動型無線機器においては、その移動性
のために指向性が広いことが求められ、また、機器自体
が小さいためにアンテナの小型、縮小化も求められてい
る。

【０００４】このような指向性が広く、小型、縮小に適
するという要求があるアンテナとしても、従来は、既に
実用化されているアンテナ、又は、それらを複合したア
ンテナが用いられていた。

【０００５】しかしながら、既存のアンテナは、上記の
各種要求を完全には満たせないものであり、それぞれ、
課題を有するものであった。

【０００６】例えば、八木アンテナは、形状が長大で嵩
張るという課題を有し、小型の移動型無線機器に適用し
難いものである。小型の移動型無線機器に適用しようと
すると、その形状を小型化することも考えられるが、こ
の場合には、所望の周波数帯域の通信を実行できないと
いう新たな課題を有する。

【０００７】また、多くの種類のアンテナは、利得、性
能を上げるために指向性を持たせているが、このような
アンテナによって全指向性を達成しようとすると、複数
のアンテナを有する複合型アンテナによらなければなら
ず、アンテナの小型、縮小化を十分に達成することがで
きない。同様に、多くの種類のアンテナは、対象とする
周波数帯域が狭く、このようなアンテナによって広帯域
の対応性を達成しようとすると、複数のアンテナを有す
る複合型アンテナによらなければならず、アンテナの小
型、縮小化を十分に達成することができない。特に、複
合型アンテナの場合、パイプなどの複数の構成素子が同
一平面上に位置していることが少なく、小型、縮小化を
難しくしている。

【０００８】さらに、例えば、ロッドアンテナは全指向
性ではあるが、周波数帯域が狭いという課題を有する。
また、棒状体（ロッド）が機器外部に突出しているた
め、破損し易いという課題を有する。

【０００９】アンテナの小型、縮小化という面からは、
平面アンテナが好ましい。しかしながら、従来の平面ア
ンテナでは、全指向性を満足するものがほとんどない。
また、従来の平面アンテナにおいて広帯域対応のものが
少なく、無線機器が広帯域対応のものである場合に適用
し難いものであった。

【００１０】以上、小型の移動型無線機器に適用するア
ンテナについて課題を説明したが、指向性が広く、小
型、縮小に適するという要求は、設置型のアンテナに対
しても要求されることがある。

【００１１】そのため、指向性が広く、小型、縮小化に
適したアンテナが求められている。また、指向性が広
く、小型、縮小化に適した、しかも広帯域対応のアンテ
ナも求められている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め、本発明のアンテナは、同一平面上に線対称的に配置
され、導電性を有する材質でなるコの字状の形状を有す
る放射器と、上記放射器の線対称軸を挟んだ両側に線対
称性を維持するように配置され、導電性を有する材質で
なる長方形の閉じた枠形状の下辺を延長した基端が上記
放射器の長辺に接続された旗形状を有する複数の素子
と、上記放射器の両側辺の下端に線対称性を維持するよ
うに設けられる一対の給電部と、を有することを特徴と
する。

【００１３】本発明のアンテナは、複数の閉ループ素子
を有する複合形アンテナであるので、所望の周波数帯域
に対応するための閉ループ素子の大きさを小さくするこ
とが可能であり、小型、縮小化に適している。また、複
数の閉ループ素子を有する複合形アンテナであるので、
指向性が広くなることも期待され、また、対応可能な周
波数帯域幅を広くできることも期待される。

【００１４】

【発明の実施の形態】（Ａ）第１の実施形態 以下、本発明によるアンテナの第１の実施形態を、図面
を参照しながら詳述する。

【００１５】この第１の実施形態のアンテナは、平面ア
ンテナとして本発明が適用されたものであり、図１の平
面図に示す平面構成を有し、図２には、図１上での３カ
所のの縦断面図を示している。また、図３には、図１に
示すアンテナの各エレメントを機能面から明白にすべ
く、エレメントを分離して示したものである。なお、以
下の説明においては、図面の紙面での方向を用いて、左
右方向及び上下方向の語を用いるが、実際のアンテナの
設置が図面上の向きに限定されないことは勿論である。

【００１６】図１において、誘電体（絶縁体）でなる基
板２０上には、アンテナを構成する、線対称である導電
性の薄膜部（１〜５）が形成されている。

【００１７】ここで、基板２０は、剛性を有するもので
あっても良く、また、弾性（フレキシビリティ）を有す
るものであっても良く、その材質は問わない。なお、弾
性を有する基板２０を適用した場合には、例えば、自動
車のフロントガラスやリアガラスやフレキシブル無線Ｉ
Ｃカード等の緩やかな曲面に装着することもできる。

【００１８】図１及び図３において、長方形の閉じた枠
形状を有する同一形状の一対のエレメント（以下、方形
素子と呼ぶ）１−１及び１−２が基本的な放射器として
機能するものであり、同一平面上に近接してしかも左右
方向に多少離間して設けられている。なお、放射器や放
射機能という用語は、この明細書では、電波の放射だけ
でなく、電波の捕捉をも担う用語である。

【００１９】一対の方形素子１−１及び１−２のそれぞ
れの上辺が、両方形素子１−１及び１−２の連結を主た
る機能としている直線状のエレメント（以下、連結部と
呼ぶ）５を介して連結されている。

【００２０】直線状のエレメント（以下、導波器と呼
ぶ）３は、左側の方形素子１−１の右側辺、及び、右側
の方形素子１−２の左側辺のそれぞれの中点付近を通
る、左右方向に延びているものであり、主たる機能は導
波機能である。

【００２１】一端が連結部５に接続され、線対称軸上を
下方にしかも導波器３を通過して延びている直線状のエ
レメント（以下、整合部と呼ぶ）２は、その長さや幅が
インピーダンス整合が得られるように選定されている整
合機能を主に担うものである。

【００２２】左側の方形素子１−１の右下角部、及び、
右側の方形素子１−２の左下角部にはそれぞれ、図示し
ない給電線が接続される、貫通孔を有する給電部４−
１、４−２が設けられている。給電線と給電部４−１、
４−２との接続は、半田付け等で直接行っても良く、ま
た、ビス等の器具を用いて行っても良い。

【００２３】なお、整合部２及び導波器３は、適宜省略
することが可能なものであり、基本的な構成要素は、方
形素子１−１、１−２、給電部４−１、４−２及び連結
部５である。

【００２４】給電部４−１、４−２を有する方形素子１
−１、１−２、整合部２、導波器３及び連結部５等の導
電性の薄膜部の材質は問われないものである。例えば、
銅、アルミニウム、カーボンを適用でき、後述する薄膜
部の形成方法とも関係するが、導電性インクを適用する
こともできる。

【００２５】基板１に対する導電性の薄膜部の形成方法
としては、既存の各種の薄膜形成方法を適用することが
できる。

【００２６】例えば、エッチング方法やホットスタンプ
（箔押し）方法を適用できる。また例えば、ストリップ
（短冊）状の金属箔を所定の長さに切断して基板１に張
り付ける方法を適用できる。さらに例えば、導電性イン
クを導電性の薄膜部の材質として適用する場合には、印
刷方法を適用することができる。

【００２７】なお、図１では、導電性の薄膜部の各ライ
ンがストリップ（短冊）状のものを示したが、線状のも
のであれば、金属線を連結して張り付ける方法を適用す
ることができる。また、大形のアンテナを構成する場合
には、金属管（断面が円形、角形を問わない）や金属棒
（断面が円形、角形を問わない）を連結する方法も適用
できる。この場合は、基板２０を省略することができ、
また、基板２０に代えて、誘電体の支持体を適用するこ
ともできる。

【００２８】次に、図１に示す第１の実施形態のアンテ
ナを送信アンテナとして適用した場合の基本的な放射原
理を簡単に説明する。

【００２９】一対の給電部４−１及び４−２に無線周波
数（ＲＦ）帯の交流電圧が印加されると、ある瞬間で
は、一方の方形素子（ここでは方形素子１−１とする）
に、特に、その上下方向（この方向を導体軸と呼ぶ）に
延びる側辺に、正の電荷が誘導されると共に、他方の方
形素子１−２に、特に、その上下方向に延びる側辺に、
負の電荷が誘導され、これにより、連結部３を介して、
一方の方形素子１−１から他方の方形素子１−２へ電流
が流れ、これにより、磁界が発生する。

【００３０】連結部３を介した一対の方形素子１−１及
び１−２での授受電流は、一対の給電部４−１及び４−
２に印加される交流電圧に応じて交番し、従って、発生
磁界も一対の給電部４−１及び４−２に印加される交流
電圧に応じて交番して電波が発生する。この磁界発生時
においては、一対の方形素子１−１及び１−２間での電
流の他の授受経路となっている導波器３（この延長方向
を共振軸と呼ぶ）により磁界波が整合され、所定波長帯
（従って所定周波数帯）の電波が放射される。

【００３１】このようにして発生された電波は、図４に
示すような緩指向性（方向により多少能力が異なるが全
指向性ということもできる）を有する。すなわち、図４
におけるＸＺ平面（Ｚ軸は図４紙面の垂直方向）にその
原点を中心にこの第１の実施形態のアンテナを、図１で
の上下方向をＺ軸に合致させて置いたとした場合には、
ＸＹ平面上で、８の字に近い円形の指向性を有する。

【００３２】なお、導体軸に対して、共振軸の位置につ
いては、すなわち、導波器３の位置については、インピ
ーダンスの関係により、図１での上下方向に適宜選定す
れば良い。

【００３３】また、この第１の実施形態は図１に示す構
成を有し、単純なループアンテナ構成ではないため、給
電部４−１及び４−２が下端にあるが、垂直及び水平偏
波の両用となっている。

【００３４】さらに、導体軸方向に沿って延びる電荷誘
導が行われる導体辺（方形素子の側辺）が複数あるの
で、対応する周波数帯域も広いものとなっている。

【００３５】以上では、送信アンテナとして適用した際
の動作を説明したが、この第１の実施形態のアンテナ
は、受信アンテナとしても適用可能であり、受信アンテ
ナとしての動作は、送信アンテナとしての動作と対称的
な関係にあるので、その説明は省略する。また、送受共
用アンテナとしても適用可能なことは勿論である。

【００３６】なお、この第１の実施形態のアンテナで
は、給電部４−１及び４−２から見たインピーダンスと
しては、給電ケーブルにおいて一般的な５０Ωや７５Ω
を適用可能である。また、周波数帯としては、１０ＭＨ
ｚ〜１０ＧＨｚの範囲内であれば間違いなく、この第１
の実施形態のアンテナを適用可能であり、上記範囲外で
も、この第１の実施形態のアンテナを適用可能である。
さらに、例えば、１５ｍｍ平方程度の外形寸法から、こ
の第１の実施形態のアンテナを構成することができる。
さらにまた、導電性の薄膜部（１〜５）の厚さとして
は、０．０１ｍｍより厚ければ、アンテナとして十分に
機能する。

【００３７】上述のように、第１の実施形態のアンテナ
の対応周波数帯域が属する周波数範囲は、例えば、１０
ＭＨｚ〜１０ＧＨｚのように広い。そのため、当該アン
テナが適用可能な用途は、その周波数範囲内に、求めら
れる周波数帯域がある無線通信機器のアンテナに適用可
能である。例えば、ＶＨＦ・ＵＨＦオールチャンネルテ
レビジョン受像機、パソコン無線通信機器、各種業務用
無線通信機器、アマチュア無線モービル、トランシーバ
ー、ＦＭラジオ放送受信機、産業用機械の無線遠隔操作
装置、無線ＩＣカード等のアンテナとして適用可能であ
る。

【００３８】以上のように、第１の実施形態によれば、
指向性が広く、小型、縮小化に適したアンテナを実現す
ることができる。しかも、そのアンテナは広帯域に容易
に対応できるものである。

【００３９】また、第１の実施形態のアンテナは、上述
したように、プリント配線基板（プレキシブルプリント
配線基板を含む）と同様な作成方法で作成することがで
きるので、プリント配線基板上の一部領域に作成するこ
とができる。言い換えると、送信回路や受信回路が搭載
されたプリント配線基板上に同一の製造工程でアンテナ
を作成することも可能である。このようにした場合に
は、無線通信装置全体の小型化にも一段と寄与すること
ができ、無線通信装置全体の製造工程を簡単なものにで
きてコストの低廉化も期待できる。

【００４０】さらに、第１の実施形態のアンテナは、図
１に示すように、全体として平面アンテナとして構成し
た場合には、所定箇所に接着等で設置すれば良いので、
設置作業を容易にすることができる。また、アンテナを
接着等で平面に取り付けた場合には、外部に突出した部
材がないので、損傷することはまず考えられない。 （Ｂ）第２の実施形態 以下、本発明によるアンテナの第２の実施形態を、図面
を参照しながら簡単に説明する。

【００４１】図５は、この第２の実施形態のアンテナの
平面図であり、第１の実施形態に係る図１〜図３との同
一、対応部分には、同一符号を付して示している。

【００４２】図５及び図１の比較から明らかなように、
第１の実施形態の構成に加えて、エレメント（以下、第
２放射器と呼ぶ）７−１及び７−２を有するものであ
る。

【００４３】一方の第２放射器７−１は、左側方形素子
１−１の下辺の中点から、上方に向かって上辺のわずか
手前まで延びているものであり、他方の第２放射器７−
２は、右側方形素子１−２の下辺の中点から、上方に向
かって上辺のわずか手前まで延びているものである。な
お、第２放射器７−１、７−２は、図５の配置とは異な
るが、方形素子１−１、１−２の上辺の中点から、下方
に向かって下辺のわずか手前まで延びるように設けても
良い。

【００４４】なお、第２放射器７−１及び７−２が設け
られているが、この第２の実施形態のアンテナも線対称
のものである。

【００４５】これら第２放射器７−１及び７−２も、導
体軸に沿って延びているものであり、放射機能に寄与す
るものである。また、これら第２放射器７−１及び７−
２は、当該アンテナが対応する周波数帯域の広範囲化に
も寄与するものである。

【００４６】以上の点を除けば、第２の実施形態のアン
テナも、第１の実施形態のアンテナと同様である。

【００４７】この第２の実施形態によっても、基本的な
構成は、第１の実施形態と同様であるので、第１の実施
形態と同様な効果を奏することができる。これに加え
て、第２放射器７−１及び７−２を設けたことにより、
当該アンテナが対応する周波数帯域の広範囲化が期待で
きる。

【００４８】図５に示す第２の実施形態のアンテナで
は、各方形素子１−１、１−２に第２放射器７を１個ず
つ設けたものを示したが、各方形素子１−１、１−２に
設ける第２放射器の数は２個以上であっても良い。

【００４９】図６（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ、各方形
素子１−１、１−２に第２放射器７−１１、７−１２、
７−２１、７−２２を２個ずつ設けたものを示してい
る。

【００５０】各方形素子１−１、１−２に第２放射器を
２個以上設ける場合には、方形素子の２個の側辺と、２
個以上設けられた第２放射器とは左右方向に等間隔に設
けることを要する。このような等間隔の配置による共振
も期待できるので、図６（Ａ）に示すように、導波器３
を省略することができる。また、２個以上設けられる第
２放射器は、方形素子の同一の上辺又は下辺から延びて
いる必要はなく、図６（Ｂ）に示すように、一部の第２
放射器７−１１、７−２１が方形素子の上辺から延び、
残りの第２放射器７−１２、７−２２が方形素子の下辺
から延びるようにしても良い。

【００５１】なお、図６（Ｂ）は、整合部２が設けなく
てもインピーダンス整合が得られるために、整合部２が
省略されているものである。また、給電部４−１及び４
−２は、その配置効率のために上下方向の位置が僅かに
異なっているが、アンテナ全体の線対称性を否定するも
のではない。さらに、第２放射器７−１１、７−２１、
７−１２、７−２２は、アンテナ全体の線対称性を厳密
には否定しているが、基本的には、基本的な構成要素で
ある方形素子１−１、１−２、給電部４−１、４−２及
び連結部５の線対称性が求められており、第２放射器７
−１１、７−２１、７−１２、７−２２の開放端の位置
を問わなけば、アンテナ全体の線対称性を維持している
ということができる。 （Ｃ）第３の実施形態 以下、本発明によるアンテナの第３の実施形態を、図面
を参照しながら簡単に説明する。

【００５２】図７は、この第３の実施形態のアンテナの
平面図であり、第１の実施形態に係る図１及び図２や、
第２の実施形態に係る図５及び図６との同一、対応部分
には、同一、対応符号を付して示している。

【００５３】この第３の実施形態のアンテナは、第１及
び第２の実施形態で説明したような方形素子１−１１〜
１−１６、１−２１〜１−２６を一対だけでなく多数
（この例は１２個）適用し、これら方形素子１−１１〜
１−１６、１−２１〜１−２６を左右方向及び上下方向
に規則正しく並べて、連結部５−１〜５−５によって連
結したものである。すなわち、左右方向には、線対称軸
から近い方から、３個ずつの方形素子１−１１〜１−１
３、１−１４〜１−１６、１−２１〜１−２３、１−２
４〜１−２６（線対称軸から近い方からの符号の順）が
それぞれ組をないしている。そして、上下方向の位置が
等しい方形素子１−１１〜１−１３と方形素子１−２１
〜１−２３との２組が連結部５−１によって連結されて
おり、また、上下方向の位置が等しい方形素子１−１４
〜１−１６と方形素子１−２４〜１−２６との他の２組
が連結部５−２及び５−３によって連結されている。ま
た、左右方向の位置が等しい方形素子１−１１〜１−１
３と方形素子１−１４〜１−１６との２組が連結部５−
４によって連結されており、また、左右方向の位置が等
しい方形素子１−２１〜１−２３と方形素子１−２４〜
１−２６との他の２組が連結部５−５によって連結され
ている。

【００５４】なお、例えば、方形素子１−１１及び１−
１２のように、方形素子の側辺が２個の方形素子間で共
用されている。また、図７に示す例は、各方形素子１−
１１、…、１−１６、１−２１、…、１−２６が第２放
射器７を有するものである。

【００５５】一方の給電部４−１は方形素子１−１１の
右下角部に、他方の給電部４−２は方形素子１−２１の
左下角部に設けられている。

【００５６】この第３の実施形態のアンテナも、多数の
方形素子１−１１〜１−１６、１−２１〜１−２６を有
するが、線対称なものである。なお、線対称軸から左側
に位置する方形素子１−１１〜１−１６の組と、線対称
軸から右側に位置する方形素子１−２１〜１−２６の組
とは、当該アンテナを送信アンテナとして適用した場合
において、給電部４−１及び４−２に給電がなされたと
きに、異なる電荷を誘導し、電流及び磁界を発生させて
電波を放射するものとなっている。

【００５７】多数の方形素子１−１１〜１−１６、１−
２１〜１−２６を適用していることにより、当該アンテ
ナが対応し得る周波数帯域を、第１及び第２の実施形態
以上に広くすることができ、また、利得も高めることが
できる。さらに、多数の方形素子１−１１〜１−１６、
１−２１〜１−２６を適用していることにより、指向性
は、図４に示した８の字状の指向性より、８の字が細く
なったものとなる。すなわち、指向性が、第１及び第２
の実施形態のものより強いものとなる。

【００５８】この第３の実施形態によっても、方形素子
を線対称的に配置して電波の放射、電波の捕捉を行うと
いう基本的な構成は、第１の実施形態と同様であるの
で、第１の実施形態と同様な効果を奏することができ
る。これに加えて、方形素子数を一段と増加させたこと
により、当該アンテナが対応する周波数帯域の広範囲化
や広利得化が期待でき、また、アンテナ面の法線方向の
指向性を高めることが期待できる。

【００５９】図７には、複数の方形素子を左右方向及び
上下方向に規則正しく並べたものを示したが、複数の方
形素子を左右方向にのみ規則正しく並べたものであって
も良く、複数の方形素子を上下方向にのみ規則正しく並
べたものであっても良い。 （Ｄ）第４の実施形態 以下、本発明によるアンテナの第４の実施形態を、図面
を参照しながら簡単に説明する。

【００６０】図８は、この第４の実施形態のアンテナの
平面図であり、第１の実施形態に係る図１及び図２との
同一、対応部分には同一、対応符号を付して示してい
る。

【００６１】この第４の実施形態のアンテナも、線対称
軸を挟んだ両側のそれぞれに、複数の方形素子を設けて
いる点では、上記第３の実施形態と共通している。

【００６２】しかし、この第４の実施形態のアンテナ
は、線対称軸を挟んだ両側のそれぞれの複数（図示のも
のは７個）の方形素子１−１Ａ〜１−１Ｇ、１−２Ａ〜
１−２Ｇとして、大きさが異なるものを適用し、大きい
方形素子の内部に一段小さい方形素子を点対称的に配置
したものである。また、各組の方形素子１−１Ａ〜１−
１Ｇ又は１−２Ａ〜１−２Ｇは、それぞれの上辺及び下
辺間が等間隔で、しかも、それぞれの左右の側辺間が等
間隔であるように配置されている。言い換えると、その
ような配置が実現できるように、２組の方形素子１−１
Ａ〜１−１Ｇ、１−２Ａ〜１−２Ｇの大きさが選定され
ている。

【００６３】最外周に配置されている２個の方形素子１
−１Ａ及び１−２Ａの上辺は連結部５によって連結され
ている。また、導波器３は、左側の組の各方形素子１−
１Ａ〜１−１Ｇのそれぞれの右側辺を横切るように、し
かも、右側の組の各方形素子１−２Ａ〜１−２Ｇのそれ
ぞれの左側辺を横切るように、左右方向に設けられてい
る。導波器３は、導波機能だけでなく、左側の組の各方
形素子１−１Ａ〜１−１Ｇと、右側の組の各方形素子１
−２Ａ〜１−２Ｇとの連結機能をも担っている。また、
導波器３の上下方向の位置は、インピーダンス整合等を
考慮して適宜の位置に定められている。

【００６４】一方の給電部４−１は右側最外周の方形素
子１−１Ａの右下角部に、他方の給電部４−２は左側最
外周の方形素子１−２Ａの左下角部に設けられている。

【００６５】この第４の実施形態のアンテナは、大小は
それぞれ異なるが、第１及び第２の実施形態で説明した
ような方形素子１−１Ａ〜１−１Ｇ、１−２Ａ〜１−２
Ｇを一対だけでなく多数（この例は７対）適用し、これ
ら方形素子１−１Ａ〜１−１Ｇ、１−２Ａ〜１−２Ｇを
線対称的に、連結部５及び導波器３によって連結したも
のである。この第４の実施形態のアンテナにおいても、
線対称軸から左側に位置する方形素子１−１Ａ〜１−１
Ｇの組と、線対称軸から右側に位置する方形素子１−２
Ａ〜１−２Ｇの組とは、当該アンテナを送信アンテナと
して適用した場合において、給電部４−１及び４−２に
給電がなされたときに、異なる電荷を誘導し、電流及び
磁界を発生させて電波を放射するものとなっている。

【００６６】多数の方形素子１−１Ａ〜１−１Ｇ、１−
２Ａ〜１−２Ｇを適用していることにより、当該アンテ
ナが対応し得る周波数帯域を、第１及び第２の実施形態
以上に広くすることができ、また、利得も高めることが
できる。さらに、多数の方形素子１−１Ａ〜１−１Ｇ、
１−２Ａ〜１−２Ｇを適用していることにより、指向性
は、図４に示した８の字状の指向性より、８の字が細く
なったものとなる。すなわち、指向性が、第１及び第２
の実施形態のものより強いものとなる。さらにまた、大
小の方形素子の側辺等のピッチを短くすることにより、
非常に高い周波数帯（例えばＧＨｚ帯）を対象とするこ
ともできる。

【００６７】この第４の実施形態によっても、方形素子
を線対称的に配置して電波の放射、電波の捕捉を行うと
いう基本的な構成は、第１の実施形態と同様であるの
で、第１の実施形態と同様な効果を奏することができ
る。これに加えて、方形素子数を一段と増加させたこと
により、当該アンテナが対応する周波数帯域の広範囲化
や高周波数化や広利得化が期待でき、また、アンテナ面
の法線方向の指向性を高めることが期待できる。

【００６８】以上説明した第１〜第４の実施形態は、方
形素子を閉ループ素子として用いたものであるが、閉ル
ープ素子のループ形状は方形に限られるものではない。
例えば、円形やデルタ形等を適宜適用しても良い。図９
は、第４の実施形態の方形素子の部分を円形素子に置き
換えたアンテナの実施形態を示している。 （Ｅ）第５の実施形態 以下、本発明によるアンテナの第５の実施形態を、図面
を参照しながら簡単に説明する。

【００６９】図１０は、この第５の実施形態のアンテナ
の平面図であり、第１の実施形態に係る図１との同一、
対応部分には同一、対応符号を付して示している。

【００７０】この第５の実施形態のアンテナも、線対称
軸を挟んだ両側のそれぞれに、複数の方形素子（この第
５の実施形態の場合既述した実施形態とは異なり、方形
素子の部分をフラッグ素子と呼ぶこととする）を設けて
いる点では、上記第３や第４の実施形態と共通してい
る。

【００７１】しかしながら、この第５の実施形態の場
合、複数（図示のものは８個）設けられているエレメン
ト（フラッグ素子）１−１ａ〜１−１ｄ、１−２ａ〜１
−２ｄはそれぞれ、方形ではなく、方形の下辺が線対称
軸側に延びているフラッグ形（旗形）をしている。

【００７２】線対称軸の左側に設けられているフラッグ
素子１−１ａ〜１−１ｄは同一形状を有し、上下方向に
等間隔をもって設けられており、一方、線対称軸の右側
に設けられているフラッグ素子１−２ａ〜１−２ｄは同
一形状を有し、上下方向に等間隔をもって設けられてお
り、フラッグ素子１−１ａ〜１−１ｄの形状とフラッグ
素子１−２ａ〜１−２ｄの形状とは線対称な関係にあ
る。

【００７３】エレメント（以下、中央放射器と呼ぶ）８
は、コの字状の形状を有し、そのコの字の開放側を下方
に向けて設けられたものである。中央放射器８の上下方
向に延びている左側辺（縦軸）と右側辺（縦軸）とが線
対称な関係にあるように設けられている。中央放射器８
は、主として、放射機能を担うものである。

【００７４】中央放射器８の上下方向に延びている左側
辺には、左側の１組のフラッグ素子１−１ａ〜１−１ｄ
の各下辺延長部の基端が接続されており、中央放射器８
の上下方向に延びている右側辺には、右側の１組のフラ
ッグ素子１−１ａ〜１−１ｄの各下辺延長部の基端が接
続されている。中央放射器８の上辺は、線対称軸を挟ん
だ右側要素と左側要素との連結機能も担っている。

【００７５】また、中央放射器８の両側辺の下端には、
給電部４−１及び４−２が設けられている。図１０で
は、両給電部４−１及び４−２が上下方向に段違いにな
っているが、設置面積等の効率からなされており、アン
テナの本質面からの要請ではなく、上下方向の位置が同
じであっても良い。すなわち、両給電部４−１及び４−
２の位置が、線対称性を損なうものではない。

【００７６】この第５の実施形態のアンテナは、第１及
び第２の実施形態で説明したような方形素子に相当する
フラッグ素子１−１ａ〜１−１ｄ、１−２ａ〜１−２ｄ
を一対だけでなく多数（この例は８個）適用し、これら
フラッグ素子１−１ａ〜１−１ｄ、１−２ａ〜１−２ｄ
を線対称的に、放射機能をも担う中央放射器８によって
連結したものである。この第５の実施形態のアンテナに
おいても、線対称軸から左側に位置するフラッグ素子１
−１ａ〜１−１ｄの組や中央放射器の一部と、線対称軸
から右側に位置するフラッグ素子１−２ａ〜１−２ｄの
組や中央放射器の一部は、当該アンテナを送信アンテナ
として適用した場合において、給電部４−１及び４−２
に給電がなされたときに、異なる電荷を誘導し、電流及
び磁界を発生させて電波を放射するものとなっている。

【００７７】多数のフラッグ素子１−１ａ〜１−１ｄ、
１−２ａ〜１−２ｄ等を適用していることにより、当該
アンテナが対応し得る周波数帯域を広くすることがで
き、また、利得も高めることができる。さらに、多数の
フラッグ素子１−１ａ〜１−１ｄ、１−２ａ〜１−２ｄ
等を適用していることにより、指向性は、図４に示した
８の字状の指向性より、８の字が細くなったものとな
る。すなわち、指向性が強いものとなる。

【００７８】この第５の実施形態によっても、方形素子
に相当するフラッグ素子（や中央放射器）を線対称的に
配置して電波の放射、電波の捕捉を行うという基本的な
構成は、第１の実施形態と同様であるので、第１の実施
形態と同様な効果を奏することができる。これに加え
て、方形素子（フラッグ素子）数を一段と増加させたこ
とにより、当該アンテナが対応する周波数帯域の広範囲
化や広利得化が期待でき、また、アンテナ面の法線方向
の指向性を高めることが期待できる。

【００７９】なお、図示は省略するが、フラッグ素子１
−１ａ、…、１−１ｄ、１−２ａ、…、１−２ｄの旗部
の形状を方形ではなく、円形、デルタ形、台形等の他の
形状にしても、図１０に第５の実施形態のアンテナと同
様な機能を達成することができる。 （Ｆ）第６の実施形態 以下、本発明によるアンテナの第６の実施形態を、図面
を参照しながら簡単に説明する。

【００８０】図１１は、この第６の実施形態のアンテナ
の平面図であり、既述した各実施形態に係る図面との同
一、対応部分には同一、対応符号を付して示している。

【００８１】この第６の実施形態のアンテナも、複数の
閉ループ素子を線対称的に設けている点は、既述した実
施形態と共通している。しかし、閉ループ素子の形状
や、その配置が、既述した実施形態とは異なっている。

【００８２】図１１において、この第６の実施形態も、
第５の実施形態と同様に、線対称軸が通る中央放射器８
を備えている。しかし、この第６の実施形態の場合、中
央放射器８は方形、すなわち、閉ループとなっている。
中央放射器８は、線対称軸を挟んだ右側要素と左側要素
との連結機能も担っている。

【００８３】この中央放射器８の両側辺、上辺のそれぞ
れには、平行でない２辺が等しい台形形状の閉ループエ
レメント（以下、ピラミッド形素子と呼ぶ）９−１、９
−２、９−３の短辺が接続されている。より正確に言え
ば、中央放射器８の左側辺の一部は、ピラミッド形素子
９−１の短辺と共通なものとなっており、中央放射器８
の右側辺の一部は、ピラミッド形素子９−２の短辺と共
通なものとなっており、中央放射器８の上辺の一部は、
ピラミッド形素子９−３の短辺と共通なものとなってい
る。

【００８４】この中央放射器８の下辺には、平行でない
２辺が等しい台形形状の開ループエレメント（以下、開
放ピラミッド形素子と呼ぶ）１０の短辺が接続されてい
る。より正確に言えば、中央放射器８の下辺の一部は、
開放ピラミッド形素子１０の短辺と共通なものとなって
いる。

【００８５】開放ピラミッド形素子１０の下辺中央部が
開放されており、一対の開放端に一対の給電部４−１及
び４−２が設けられている。

【００８６】また、中央放射器８の両側辺を横切るよう
に、導波器３が左右方向に線対称を満足するように設け
られている。

【００８７】この第６の実施形態のアンテナにおいて
は、線対称軸から左側に位置するエレメントやエレメン
ト構成辺と、線対称軸から右側に位置するるエレメント
やエレメント構成辺とは、当該アンテナを送信アンテナ
として適用した場合において、給電部４−１及び４−２
に給電がなされたときに、異なる電荷を誘導し、電流及
び磁界を発生させて電波を放射するものとなっている。

【００８８】中央放射器８や複数のピラミッド形素子９
−１〜９−３等を適用していることにより、当該アンテ
ナが対応し得る周波数帯域を広くすることができ、ま
た、利得も高めることができる。さらに、中央放射器８
や複数のピラミッド形素子９−１〜９−３等を適用して
いることにより、指向性は、図４に示した８の字状の指
向性より、８の字が細くなったものとなる。すなわち、
指向性が強いものとなる。

【００８９】この第６の実施形態によっても、閉ループ
素子（中央放射器８やピラミッド形素子９−１〜９−
３）を線対称的に配置して電波の放射、電波の捕捉を行
うという基本的な構成は、第１の実施形態と同様である
ので、第１の実施形態と同様な効果を奏することができ
る。これに加えて、閉ループ素子数を一段と増加させた
ことにより、当該アンテナが対応する周波数帯域の広範
囲化や広利得化が期待でき、また、アンテナ面の法線方
向の指向性を高めることが期待できる。

【００９０】なお、ピラミッド形素子の数は、図１１に
示すものに限定されない。例えば、図１２に示すよう
に、ピラミッド形素子９−１、９−２の内部空間に、そ
れらより小さいピラミッド形素子９−１ａ、９−２ａを
短辺が中央放射器２に接続するように設けても良い。こ
のようなピラミッド形素子の数を適宜選定することによ
り、周波数特性を自在に選定することができる。

【００９１】また、中央放射器８の形状も、図１１に示
した方形に限定されるものではなく、ピラミッド形素子
の形状も、図１１に示した台形に限定されるものではな
い。

【００９２】図１３は、中央放射器８が６角形のものを
示しており、その中央放射器８の各辺にそれぞれ、台形
形状のピラミッド形素子９−１〜９−６を接続した変形
実施形態を示している。また、図１４は、中央放射器８
が円形のものを示しており、その中央放射器８の円周を
３等分した部分毎にそれぞれ、扇形形状のピラミッド形
素子９−１〜９−３を接続した変形実施形態を示してい
る。 （Ｇ）第７の実施形態 以下、本発明によるアンテナの第７の実施形態を、図面
を参照しながら簡単に説明する。

【００９３】図１５は、この第７の実施形態のアンテナ
の平面図であり、既述した各実施形態に係る図面との同
一、対応部分には同一、対応符号を付して示している。

【００９４】この第７の実施形態のアンテナも、複数の
閉ループ素子を線対称的に設けている点は、既述した実
施形態と共通している。第７の実施形態のアンテナは、
既述した第６の実施形態の特徴構成に対し、第４の実施
形態の特徴構成とを組み合わせた特徴を有するものであ
る。すなわち、閉ループの中央放射器と、その周囲に複
数のピラミッド素子を周方向に配置しているという特徴
構成と、小さい閉ループ素子を囲むように一段大きい閉
ループ素子を配設した複数の閉ループ素子を組とし、こ
れらの組を複数線対称的に設けるという特徴構成を組み
合わせたものである。

【００９５】図１５において、この第７の実施形態も、
第６の実施形態と同様に、線対称軸が通る中央放射器８
を備えている。この第７の実施形態の場合、中央放射器
８は円形の閉ループとなっている。

【００９６】この中央放射器８からは、径方向外方に直
線状に延びる６個の連結部５−１〜５−６が設けられて
いる。これら連結部５−１〜５−６は、周方向を６等分
するように（６０度ずつ異なるように）延びている。な
お、連結部５−３及び５−６は線対称軸上を延びてい
る。

【００９７】各連結部５−１、…、５−６はそれぞれ、
組を構成している複数の閉ループ素子９−１〜９−１
ｆ、９−２〜９−２ｆ、９−３〜９−３ｆ、９−４〜９
−４ｆ、９−５〜９−５ｆ、９−６ａ〜９−６ｆを連結
するものである。なお、連結部５−６は、開ループ素子
１０を連結するものとなっている。

【００９８】連結部５−１に連結される７個の閉ループ
素子９−１〜９−１ｆは、大きさが僅かに異なるもので
あり、小さい閉ループ素子を囲むように一段大きい閉ル
ープ素子が設けられている。なお、大きい方の４個の閉
ループ素子９−１〜９−１ｃが平行でない２辺の長さが
等しい台形形状を有し、小さい方の４個の閉ループ素子
９−１ｄ〜９−１ｆが平行でない２辺の長さが等しい台
形形状を有しているが、これは配置の容易正を考慮した
ものであり、本質的な点ではない。連結部５−１の先端
は、最少の閉ループ素子の中央空間まで延びている。

【００９９】また、連結部５−２、…、５−５によって
連結されている各組の複数の閉ループ素子９−２〜９−
２ｆ、９−３〜９−３ｆ、９−４〜９−４ｆ、９−５〜
９−５ｆも、連結部５−１によって連結されている組の
複数の閉ループ素子９−１〜９−１ｆと同様なものであ
る。

【０１００】一方、線対称軸上を下方に延びている連結
部５−１によっては、上述したように、複数の閉ループ
素子９−６ａ〜９−６ｆと開ループ素子１０とが連結さ
れている。

【０１０１】ここで、複数の閉ループ素子９−６ａ〜９
−６ｆは、他の組の最外周の閉ループ素子９−１、…、
９−５を除いた閉ループ素子９−１ａ〜９−１ｆ、９−
２ａ〜９−２ｆ、９−３ａ〜９−３ｆ、９−４ａ〜９−
４ｆ、９−５ａ〜９−５ｆと同様なものであり、開ルー
プ素子１０が、他の組の最外周の閉ループ素子９−１、
…、９−５に対応しているのものである。開ループ素子
１０は、他の組の最外周の閉ループ素子９−１、…、９
−５と同様な形状を有するが、下辺中央部が開放されて
おり、開放端に一対の給電部４−１及び４−２が設けら
れている。

【０１０２】この第７の実施形態のアンテナにおいて
も、線対称軸から左側に位置する閉ループ素子や閉ルー
プ素子構成辺と、線対称軸から右側に位置するる閉ルー
プ素子や閉ループ素子構成辺とは、当該アンテナを送信
アンテナとして適用した場合において、給電部４−１及
び４−２に給電がなされたときに、異なる電荷を誘導
し、電流及び磁界を発生させて電波を放射するものとな
っている。

【０１０３】中央放射器８や複数の閉ループ素子９−１
〜９−６ｆ等を適用していることにより、当該アンテナ
が対応し得る周波数帯域を広くすることができ、また、
利得も高めることができる。さらに、中央放射器８や複
数の閉ループ素子９−１〜９−６ｆ等を適用しているこ
とにより、指向性は、図４に示した８の字状の指向性よ
り、８の字が細くなったものとなる。すなわち、指向性
が強いものとなる。

【０１０４】この第７の実施形態によっても、閉ループ
素子を線対称的に配置して電波の放射、電波の捕捉を行
うという基本的な構成は、第１の実施形態と同様である
ので、第１の実施形態と同様な効果を奏することができ
る。

【０１０５】これに加えて、閉ループ素子数を一段と増
加させたことにより、当該アンテナが対応する周波数帯
域の広範囲化や広利得化が期待でき、また、アンテナ面
の法線方向の指向性を高めることが期待できる。

【０１０６】なお、図１５は、図１４に示す第７の実施
形態を変形した実施形態の構成を示している。詳述は避
けるが、図１４との相違点は、給電部４−１及び４−２
の位置（言い換えると線対称軸の位置）であり、これに
応じて、図１４の開ループ素子１０は閉ループ素子９−
６に置き換えられており、また、連結部５も追加されて
いる。

【０１０７】また、図示は省略するが、中央放射器８か
ら径方向外方へ放射状に延びる各連結部が連結対象とす
る閉ループ素子又は開ループ素子は少なくとも１個あれ
ば良い。 （Ｈ）他の実施形態 上記各実施形態の説明においても、種々変形実施形態に
言及したが、さらに、以下に例示するような変形実施形
態を挙げることができる。

【０１０８】アンテナエレメントの設置平面の法線方向
に離間して、それらエレメントと同様な配置を有するリ
フレクタ（反射器）を備えるものであっても良い。

【０１０９】上記各実施形態のエレメントを、基板２０
の両面に分散して設けるようにしても良い。この場合、
スルーホールを介して、両面の導体部分を接続すること
を要する。このようにした場合には、エレメント間の間
隔等を小さくすることも可能である。

【０１１０】

【発明の効果】以上のように、本発明のアンテナによれ
ば、同一平面上に線対称的に配置された導電性を有する
材質でなる閉ループ形状を有する複数の閉ループ素子
と、それら複数の閉ループ素子を線対称性を維持するよ
うに連結する導電性を有する材質でなる連結部と、線対
称軸を挟んだ両側に、その側の閉ループ素子や連結部に
対する給電を行う、線対称性を維持するように設けられ
ている一対の給電部とを有するので、指向性が広く、広
帯域にも応じ易い、小型、縮小化に適したアンテナを提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態のアンテナを示す平面図であ
る。

【図２】第１の実施形態のアンテナでの各部縦断面図で
ある。

【図３】第１の実施形態のアンテナの要素を機能的に分
けた場合の説明図である。

【図４】第１の実施形態のアンテナの指向性を示す説明
図である。

【図５】第２の実施形態のアンテナを示す平面図であ
る。

【図６】第２の実施形態を変形したアンテナを示す平面
図である。

【図７】第３の実施形態のアンテナを示す平面図であ
る。

【図８】第４の実施形態のアンテナを示す平面図であ
る。

【図９】第４の実施形態を変形したアンテナを示す平面
図である。

【図１０】第５の実施形態のアンテナを示す平面図であ
る。

【図１１】第６の実施形態のアンテナを示す平面図であ
る。

【図１２】第６の実施形態を変形したアンテナ（その
１）を示す平面図である。

【図１３】第６の実施形態を変形したアンテナ（その
２）を示す平面図である。

【図１４】第６の実施形態を変形したアンテナ（その
３）を示す平面図である。

【図１５】第７の実施形態のアンテナを示す平面図であ
る。

【図１６】第７の実施形態を変形したアンテナを示す平
面図である。

【符号の説明】

１−１、１−２、１−１１〜１−１６、１−２１〜１−
２６、１−１Ａ〜１−１Ｇ、１−２Ａ〜１−２Ｇ…方形
素子（閉ループ素子）、 １−１ａ〜１−１ｄ、１−２ａ〜１−２ｄ…フラッグ素
子（閉ループ素子）、 ２…整合部、 ３…導波器、 ４−１、４−２…給電部、 ５、５−１〜５−６…連結部、 ７、７−１、７−２、７−１１、７−１２、７−２１、
７−２２…第２放射器、 ８…中央放射器、 ９−１〜９−６…閉ループピラミッド形素子（閉ループ
素子）、 ９−１ａ〜９−６ｆ…閉ループ素子、 １０…開ループピラミッド形素子（開ループ素子）、 ２０…基板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−200802（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−311702（ＪＰ，Ａ) 登録実用新案3031936（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭52−4144（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭44−9627（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭48−2819（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭48−23697（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01Q 1/00 - 1/52 H01Q 5/00 - 11/20

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同一平面上に線対称的に配置され、導電
   性を有する材質でなるコの字状の形状を有する放射器
   と、 上記放射器の線対称軸を挟んだ両側に線対称性を維持す
   るように配置され、導電性を有する材質でなる長方形の
   閉じた枠形状の下辺を延長した基端が上記放射器の長辺
   に接続された旗形状を有する複数の素子と、上記放射器の両側辺の下端に線対称性を維持するように
   設けられる 一対の給電部と、 を有することを特徴とするアンテナ。