JP4585711B2 - ANTENNA, ANTENNA ARRAY METHOD, ANTENNA DEVICE, ARRAY ANTENNA DEVICE, AND RADIO DEVICE - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として移動体通信で使用されるアンテナ、アンテナの配列方法、アンテナ装置、アレイアンテナ装置および無線装置に関し、特に、基地局用アンテナに最適なアンテナ、アンテナの配列方法、アンテナ装置、アレイアンテナ装置および無線装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術を図３６、図３７に示す。
【０００３】
まず、図３６に示す第１の従来例を説明する。図３６はアンテナ垂直面の指向性を変化させる技術の一例で、図３７（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）はモノポールアンテナの放射指向性の一例を示したものである。
【０００４】
図３６において２１１は接地導体、２１２は同軸給電部、２１３はアンテナ素子である。アンテナ素子２１３は接地導体２１１上の同軸給電部２１２と接続されている。一例としてモノポールアンテナが軸対称構造、つまり接地導体２１１が円盤状で、同軸給電部２１２が接地導体２１１の表面の中心に位置し、アンテナ素子２１３が接地導体２１１に垂直になるように同軸給電部２１２に接続されている場合を示す。このとき、アンテナの放射電波はアンテナ水平面に無指向となる。
【０００５】
モノポールアンテナにおいて、垂直面の電波の指向性を変化させる方法として接地導体２１１の大きさを変化させる方法がある。モノポールアンテナにおいて接地導体２１１が有限の大きさを有する場合、接地導体２１１の端部から電波の回折が起こる。この回折の大きさは、接地導体２１１の大きさに依存し、接地導体２１１が大きくなればなるほど回折は小さくなり、また、小さくなれば小さくなるほど回折は大きくなる。モノポールアンテナの全放射電波はアンテナ素子２１３からの放射電波と接地導体２１１端部からの回折波の和である。接地導体２１１に対してアンテナ素子２１３のある方をアンテナ上側、アンテナ素子２１３のない方をアンテナ下側とすると、接地導体２１１が大きければ大きいほど、アンテナ下側への電波の回り込みは少なくアンテナ上側への放射が大きくなり、かつ、最大放射方向もアンテナ水平面に近づく。また、接地導体２１１が小さくなれば、アンテナ下側への電波の回り込みが大きくなり、最大放射方向もアンテナ真上方向に近づいていくが、接地導体２１１の直径が１／２波長以下になると、放射電波はアンテナ上側と下側で等しくなり、アンテナ垂直面で８の字指向性になる。このとき最大放射方向はアンテナ水平面である。図３７に一例として接地導体２１１の直径が約１／２波長の時〔図３７（Ａ）〕、約０．８波長の時〔図３７（Ｂ）〕、約３波長の時〔図３７（Ｃ）〕の放射指向性を示す。なお、図３７（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）のＸ、Ｙ方向は、図３７（Ｄ）に示すように、接地導体２１１の面と平行な方向を示し、Ｚ方向は接地導体２１１の垂線方向を示している。放射指向性の目盛りは１間隔は１０ｄＢであり、単位はダイポールアンテナの利得を基準にしたｄＢｄである。
【０００６】
このように、モノポールアンテナは接地導体２１１の大きさを変化させることにより、垂直面の電波の指向性を変化させることが可能なアンテナとなる。
【０００７】
次に図３８に示す第２の従来例を説明する。図３８はアンテナの指向性を変化させる技術の一例を示し、図３８はアンテナ素子を２つ備えたモノポールアンテナアレーを示した図であり、図３９は放射指向性の一例を示す。
【０００８】
図３８において２２１は接地導体、２２２、２２３は同軸給電部、２２４、２２５はアンテナ素子、２２６、２２７は給電線路、２２８は電力分配・合成回路である。アンテナ素子２２４、２２５はそれぞれ接地導体２２１上の同軸給電部２２２、２２３に接続されている。また、同軸給電部２２２、２２３はそれぞれ給電線路２２６、２２７を介して電力分配・合成回路２２８に接続されている。接地導体２２１はＸ−Ｙ平面上に設けられている。
【０００９】
一例として、アンテナ素子２２４、２２５が２つで、Ｘ軸方向に放射電波が強くなる場合を示す。
【００１０】
アンテナ素子２２４、２２５は原点に対称にＸ軸上に１／２波長離して配置され、給電される電流の位相差は１８０度である。このとき、アレーファクタは＋Ｘ、−Ｘ方向に共相となり強め合う。特にアンテナの構造がＺ−Ｘ面、Ｚ−Ｙ面に対して対称の場合、放射電波はＺ−Ｘ面、Ｚ−Ｙ面に対して対称になる。放射される電波は、２つのアンテナ素子２２４、２２５からの放射電波の位相が揃う＋Ｘ方向と−Ｘ方向に強くなる。更に、接地導体２２１の大きさやアンテナ素子間距離を変化させることにより、アンテナ垂直面の電波の指向性を変化させることが可能になる。
【００１１】
図３９に一例として、アンテナ素子が１／４波長金属線で構成され、各アンテナ素子に給電される電力比が１対１であり、接地導体が矩形でＸ軸に平行な辺の長さが２．７５波長でＹ軸に平行な辺の長さが２．２５波長の時の放射指向性を示す。なお、図３９のＸ，Ｙ方向は、接地導体２２１の面と平行な方向を示し、Ｚ方向は接地導体２２１の垂線方向を示している。放射指向性の目盛りは１間隔は１０ｄＢであり、単位はダイポールアンテナの利得を基準にしたｄＢｄである。
【００１２】
このように、アンテナ素子をアレー状に配置し、適当な位相差、アンテナ素子間隔、分配する電力比、位相差等を与えることにより放射電波の指向性を変化さることが可能なアンテナとなる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、第１の従来例には、次のような問題があった。すなわち、アンテナ水平方向に沿った放射を強めるためには、平面的に非常に大きな接地導体２１１が必要となり、モノポールアンテナの小型化には適していない。モノポールアンテナの室内における最適設置場所の一つである天井の領域においてアンテナ設置場所として容認される領域はそう広いものではない。したがって、平面的な小型化が困難で、大型にならざるを得ない第１の従来例の構造は不適当といわざるを得ない。
【００１４】
また、第２の従来例においても、アンテナ水平方向に指向性を持たせ放射電波を強めることは可能であるが、それには、給電線路２２６、２２７と電力分配・合成回路２２８とが必要になる。この場合、回路の構成上、本質的に給電線路２２６、２２７と電力分配・合成回路２２８とに損失が生じるのは避けられない。
【００１５】
また、一方のアンテナ素子２２４（２２５）から放射された電波をもう一方のアンテナ素子２２５（２２４）が受信してしまうアンテナ素子間のアイソレーションの悪さによる損失が生じる。これらの損失により放射効率が劣化する。特に後者の損失は、アンテナアレー全体として反射損失となり、反射された信号がアンテナに接続されている各装置に逆流し、その結果、各装置の特性にも悪影響を与える恐れがある。
【００１６】
そのため、アンテナの特性を良好にするために、前者は給電線路や電力分配・合成回路２２８における損失を軽減させる必要があり、後者はアンテナ素子間のアイソレーションを良好にする必要がある。前者の場合は、給電線路２２６、２２７及び電力分配・合成回路２２８各々に損失の少ないものを選べばよいが、後者の場合は、アンテナ素子間の距離を大きくしなければならない。そのため、第２の従来例に示したアンテナアレーはアンテナの小型化には不向きである。
【００１７】
今回一例として、アンテナ素子が２個の場合を示したが、３個以上の場合は更に大きくなることが考えられ、特に大規模なアンテナアレーはアンテナの小型化には不向きである。また、モノポールアンテナの室内における最適設置場所の一つである天井の領域においてアンテナ設置場所として容認される領域はそう広いものではない。
【００１８】
したがって、平面的な小型化が困難で、大型にならざるを得ない第２の従来例の構造も不適当といわざるを得ない。
【００１９】
アンテナを天井に設置する場合、電波放射を効率よく行うためには、アンテナ素子が電波を放射する空間に面するように、アンテナ素子を逆さに吊り下げ床に向けて設置することが望ましい。
【００２０】
更に、アンテナと全ての放射空間の間に電波の伝搬を阻害するものがないこと、アンテナ素子から全ての放射対象の空間が見渡せることが望ましい。さらには、モノポールアンテナには、景観上、なるべく目立たなく設置したいという要望があるが、図３６〜図３９に示す従来例ではアンテナ素子が天井からの突起物となり、景観上好ましくなく、小型が困難な第１および、第２の従来例の構造はこのような要望に応えることもできなかった。
【００２１】
そこで、本発明は、上記問題に鑑み、アンテナの大きさが小型で、特にアンテナ上側が小型にしたうえで、電波の指向性を変化させることが可能なアンテナ、それを用いたアンテナ装置、アレイアンテナ装置、アンテナの配列方法および無線装置を提供することを目的としている。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、第１の本発明（請求項１に対応）は、導電性の底面部材と、
導電性の側面部材と、
前記底面部材と前記側面部材とによって囲まれた空間内に配置された導電性部材と、
前記空間の全部または一部を覆う、導電性の天井部材とを備え、
前記導電性部材は、送信および／または受信のための信号線と接続されているアンテナである。
【００２３】
また、第２の本発明（請求項２に対応）は、前記底面部材は接地導体として接地されている第１の本発明のアンテナである。
【００２４】
また、第３の本発明（請求項３に対応）は、前記底面部材は、その表面上に給電点を有する第１の本発明のアンテナである。
【００２５】
また、第４の本発明（請求項４に対応）は、導電性の底面部材と、
導電性の側面部材と、
前記底面部材と前記側面部材とによって囲まれた空間内に配置された導電性部材とを備え、
前記導電性部材は、送信および／または受信のための信号線と接続されており、
前記底面部材は、その表面上に給電点を有し、
前記導電性部材と前記底面部材とが、前記信号線または前記給電点以外の場所で接続しているアンテナである。
【００２６】
また、第５の本発明（請求項５に対応）は、導電性の底面部材と、
導電性の側面部材と、
前記底面部材と前記側面部材とによって囲まれた空間内に配置された導電性部材とを備え、
前記導電性部材は、送信および／または受信のための信号線と接続されており、前記導電性部材と前記側面部材とが接続しているアンテナである。
【００２８】
また、第６の本発明（請求項６に対応）は、前記導電性部材と前記天井部材とが電気的および／または機械的に接続している第１の本発明のアンテナである。
【００２９】
また、第７の本発明（請求項７に対応）は、前記天井部材と前記側面部材とが電気的に接続している第１の本発明のアンテナである。
【００３０】
また、第８の本発明（請求項８に対応）は、前記天井部材は、その縁部が曲線形状を有することを特徴とする第１の本発明のアンテナである。
【００３１】
また、第９の本発明（請求項９に対応）は、前記底面部材および／または前記側面部材は開口部を有する第１の本発明のアンテナである。
【００３２】
また、第１０の本発明（請求項１０に対応）は、前記天井部材は開口部を有する第１の本発明のアンテナである。
【００３３】
また、第１１の本発明（請求項１１に対応）は、前記開口部はその大きさを調整する手段を有する第９または第１０の本発明のアンテナである。
【００３４】
また、第１２の本発明（請求項１２に対応）は、前記導電性部材の前記底面部材への射影を原点とし、前記底面部材がＸ−Ｙ平面に配置された場合、前記底面部材と前記側面部材とが、Ｚ−Ｙ平面に対して対称な構成を有し、前記開口部が、Ｚ−Ｙ平面に対して対称に配置される第１０の本発明のアンテナである。
【００３５】
また、第１３の本発明（請求項１３に対応）は、前記底面部材と側面部材とが、Ｚ−Ｘ平面に対して対称な構成を有し、前記開口部が、Ｚ−Ｘ平面に対して対称に配置される第１２の本発明のアンテナである。
【００３６】
また、第１４の本発明（請求項１４に対応）は、前記空間内に設けられた、空気より誘電率の高い誘電体を備えた第１の本発明のアンテナである。
【００３７】
また、第１５の本発明（請求項１５に対応）は、前記誘電体は、少なくとも前記天井導体によって覆われなかった前記空間の一部を覆うように設けられる第１４の本発明のアンテナである。
【００３８】
また、第１６の本発明（請求項１６に対応）は、前記誘電体は前記空間内をすべて充填する第１４の本発明のアンテナである。
【００３９】
また、第１７の本発明（請求項１７に対応）は、前記誘電体はバイアホールを有し、
前記側面部材は、前記バイアホールから構成される第１６の本発明のアンテナである。
【００４０】
また、第１８の本発明（請求項１８に対応）は、前記導電性部材から所定の距離だけ離して配置された少なくとも一つの整合素子をさらに備え、
前記整合素子と前記底面部材とは電気的に接続される第１の本発明のアンテナである。
【００４１】
また、第１９の本発明（請求項１９に対応）は、前記整合素子のうちの少なくとも一つを、前記導電性部材に電気的に接続する第１８の本発明のアンテナである。
【００４２】
また、第２０の本発明（請求項２０に対応）は、前記整合素子のうちの少なくとも一つを、前記天井部材および／または前記側面部材に電気的に接続する第１８の本発明のアンテナである。
【００４３】
また、第２１の本発明（請求項２１に対応）は、第１の本発明のアンテナの配列方法であって、
水平面指向性が極小となる方向を一致させて、複数の前記アンテナを整列配置するアンテナの配列方法である。
【００４４】
また、第２２の本発明（請求項２２に対応）は、第１の本発明のアンテナと、
前記空間内に配置されるとともに、前記信号線と接続された、送信および／または受信のための回路の全部または一部とを備えたアンテナ装置である。
【００４５】
また、第２３の本発明（請求項２３に対応）は、前記回路の全部または一部を覆う遮蔽部材をさらに備え、
前記遮蔽部材は、前記導電性部材と電気的に接触しない第２２の本発明のアンテナ装置である。
【００４６】
また、第２４の本発明（請求項２４に対応）は、前記遮蔽部材は、前記底面部材および／または前記側面部材の一部の凹みとして形成されており、
前記回路の全部または一部は、前記凹部内に配置される第２３の本発明のアンテナ装置である。
【００４７】
また、第２５の本発明（請求項２５に対応）は、前記凹部を覆って前記回路の全部または一部を収納する蓋部材をさらに備え、
前記蓋部材は、前記底面部材および／または前記側面部材と電気的に接続する第２４の本発明のアンテナ装置である。
【００４８】
また、第２６の本発明（請求項２６に対応）は、前記回路が受動回路により構成されている第２２の本発明のアンテナ装置である。
【００４９】
また、第２７の本発明（請求項２７に対応）は、前記回路に能動素子が含まれている第２２の本発明のアンテナ装置である。
【００５０】
また、第２８の本発明（請求項２８に対応）は、前記回路にマイクロ波回路が含まれている第２２の本発明のアンテナ装置である。
【００５１】
また、第２９の本発明（請求項２９に対応）は、前記回路に光受動素子が含まれている第２２の本発明のアンテナ装置である。
【００５２】
また、第３０の本発明（請求項３０に対応）は、前記回路に光能動素子が含まれている第２２の本発明のアンテナ装置である。
【００５３】
また、第３１の本発明（請求項３１に対応）は、前記回路はＩＣを有する第２２の本発明のアンテナ装置である。
【００５４】
また、第３２の本発明（請求項３２に対応）は、前記回路は、前記アンテナ装置を天井部材の側から、前記天井部材に垂直に眺めた場合、前記天井部材に隠れて見えなくなる大きさを有する第２２の本発明のアンテナ装置である。
【００５５】
また、第３３の本発明（請求項３３に対応）は、第２２の本発明のアンテナ装置を複数配列したアレイアンテナ装置であって、
複数の前記アンテナ装置内の前記回路は、それぞれ同一の信号の入出力を行うアレイアンテナ装置である。
【００５６】
また、第３４の本発明（請求項３４に対応）は、前記回路は、前記アンテナから脱着可能なカートリッジ形態を有する第２２の本発明のアンテナ装置である。
【００５７】
また、第３５の本発明（請求項３５に対応）は、前記回路は、互いに異なる無線方式を有する複数のサブ回路と、
前記サブ回路のいずれかと、前記アンテナとの接続を切り換える切換手段とを備えた第２２の本発明のアンテナ装置である。
【００５８】
また、第３６の本発明（請求項３６に対応）は、前記回路は、前記アンテナ装置を天井部材の側から、前記天井部材に垂直に眺めた場合、前記天井部材に隠れて見えなくなる位置に配置されている第２２の本発明のアンテナ装置である。
【００５９】
また、第３７の本発明（請求項３７に対応）は、前記回路は、前記送信および／または受信のための信号を増幅する増幅手段と、前記送信または前記受信信号の周波数を選択する周波数選択手段とを備えた第２２の本発明のアンテナ装置である。
【００６０】
また、第３８の本発明（請求項３８に対応）は、第２２から第３２、第３４から第３７のいずれかの本発明のアンテナ装置、または第３３の本発明のアレイアンテナ装置と、
前記回路に設けられた電源回路とを備えた無線装置である。
【００６１】
以上のような本発明は、その一例としてモノポールアンテナであって、接地導体と、前記接地導体の表面に位置する給電部と、前記給電部に接続されたアンテナ素子と、前記アンテナ素子を含む空間の周囲を前記アンテナ素子から離間して囲む側面導体とを有することを特徴とする。
【００６２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細について図面を参照して説明する。
【００６３】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１におけるモノポールアンテナは、図１（Ａ）、図１（Ｂ）で示される。図１（Ａ）は、モノポールアンテナの概観斜視図、図１（Ｂ）は、その断面図である。図１（Ａ）、図１（Ｂ）において、１１は接地導体、１２は本発明の給電点の１例である同軸給電部、１３はアンテナ素子、１４は側面導体、１５は天井導体、１６，１７は開口である。なお、図１（Ａ）において、同軸給電部１２を原点として、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸を設定し、モノポールアンテナの各部の構成は、これら座標に基づき行う。これは以後の実施の形態において参照する図においても同様である。
【００６４】
上記要素を有するこのモノポールアンテナは、次のように構成されている。すなわち、接地導体１１はＸ−Ｙ平面（図中Ｘ軸、Ｙ軸がなす平面。以後の実施の形態も同様）上に配置されている。接地導体１１と側面導体１４と天井導体１５とは互いに連結して電気的に接続し合うことでＺ−Ｙ平面（図中Ｚ軸、Ｙ軸がなす平面。以後の実施の形態も同様）、Ｚ−Ｘ平面（図中Ｚ軸、Ｘ軸がなす平面。以後の実施の形態も同様）に対してそれぞれ対称な直方体を構成している。
【００６５】
天井導体１５は、側面導体１４により囲まれた接地導体１１上の開口全面を覆う形状を有しておらず、Ｘ軸方向に沿った天井導体１１の側端と側面導体１４との間には、互いに同形状となった矩形状の一対の開口１６，１７が形成されている。開口１６、１７はＺ−Ｙ平面に対して対称に形成されている。同軸給電部１２は原点上に配置されている。アンテナ素子１３はＺ軸の＋軸（矢印の順方向）上に沿ってモノポールアンテナ内部に収納配置された導電線から構成されており、アンテナ素子１３の一端は同軸給電部１２に接続されている。これにより開口１６，１７はアンテナ素子１３に対して対称な位置に配置されている。このとき、アンテナ素子１３と接地導体１１とは電気的に接続していない。
【００６６】
次に動作を、図２を参照して説明する。
【００６７】
アンテナ素子１３から周波数ｆ０の電波が放射される。放射された電波は、２個の開口１６，１７を通って外部空間に放射される。本実施の形態の場合、２個の開口１６，１７は電波放射源であるアンテナ素子１３に対して対称な位置に配置されており、アンテナ素子１３により開口１６，１７に励起される電界の向きは、図２（Ａ）に示すように開口１６と開口１７とで逆向きとなる。開口１６，１７それぞれに励起される電界を磁流に置き換えて説明すると、図２（Ｂ）に示すように、２つの開口１６，１７の位置それぞれには、Ｙ軸と平行で互いに向きが逆となった振幅の等しい線状磁流源が生じる。
【００６８】
このモノポールアンテナにおける電波の放射は、この２つの磁流源からの電波の放射と考えることができる。つまり、このモノポールアンテナの電波の放射は、この２つの磁流源を並列配置してなるアンテナアレーによる混合放射と見ることができる。
【００６９】
一般にアンテナアレーにおいて、放射電波の強められる方向はアンテナ素子に給電される電流の位相差とアンテナ素子間隔とにより決まるアレーファクタにより決定される。アンテナアレー全体としての放射電波は、このアレーファクタとアンテナ素子単体の放射パターンとをかけあわせたものになる。このアンテナ素子単体の放射パターンを上記した線状磁流源単体による放射パターンに置き換えてやれば、このアンテナの放射パターンは近似的に求まる。
【００７０】
具体的には、上記の２つの磁流源から放射された電波は、磁流源がＺ−Ｙ平面に対して対称に配置されているので、Ｚ−Ｙ平面と平行な面上において等振幅で位相が互いに逆相になり相殺される。つまり、Ｚ−Ｙ平面と平行な方向には電波はほとんど放射されない。また、Ｚ−Ｘ平面と平行な面では２つの磁流源から放射される電波の位相が揃う方向があり、その方向には電波が強められる。一例として磁流源間距離が自由空間で１／２波長である時は、Ｘ軸方向に位相が揃うので＋Ｘ方向および−Ｘ方向に放射電波が強められる。
【００７１】
つまり、このモノポールアンテナの構造により、１つのアンテナ素子でアンテナアレーの効果を引き出すことができ、モノポールアンテナの指向性を変化させることが可能になる。
【００７２】
更に開口１６，１７のＹ方向の長さを長くすると磁流源が長くなり、その結果、Ｘ方向への放射が絞られ利得が大きくなる。つまり、開口１６，１７の長さにより利得を調整できる。
【００７３】
また、一般に有限大の接地導体を有するモノポールアンテナは接地導体の端部で電波の回折がおこる。つまり、有限大の接地導体を有するモノポールアンテナによる放射電波は、アンテナ素子による放射電波と接地導体の端部における回折波との和となる。
【００７４】
このことは本実施の形態のモノポールアンテナにおいても同様のことがいえる。天井導体１５、側面導体１４、接地導体１１の全ての端部及び屈折箇所において回折が起こる。本実施の形態のように、天井導体１５に開口１６，１７がある場合では、特に天井導体１５の端部での回折波の影響が大きくなる。
【００７５】
以上説明したように、本実施の形態のモノポールアンテナでは、開口１６、１７の位置や個数、大きさに加え、天井導体１５、側面導体１４、接地導体１１各々の大きさや形状により放射電波の指向性を変化させることが可能になる。
【００７６】
次に実際に試作したアンテナを図３に示し、放射指向性を図４に、入力インピーダンス特性を図５に示す。
【００７７】
ここでは、その一例として次のものを試作した。すなわち、自由空間波長（λ）を基準として、接地導体１１を１辺が０．７６波長の正方形形状とした。側面導体１４の高さを０．１９波長とした。天井導体１５を、Ｘ軸と平行な辺の長さが０．５０波長で、Ｙ軸に平行な辺の長さが０．７６波長である長方形形状とした。２つの開口１６，１７は、Ｘ軸と平行な辺の長さが０．１３波長で、Ｙ軸に平行な辺の長さが０．７６波長である長方形形状とした。
【００７８】
このように構成された開口１６，１７を天井導体１５のＸ軸方向に沿った両端に、Ｚ−Ｙ平面に対して対称に配置した。同軸給電部１２は原点に配置した。アンテナ素子１３はＺ軸に沿って配置した導体線から構成し、その素子長は０．１８波長とした。以上のように構成されたモノポールアンテナは、Ｚ−Ｘ平面、Ｚ−Ｙ平面に対して対称な構造となる。
【００７９】
図４は上記構成を備えたモノポールアンテナの放射指向性を示したものである。放射指向性の目盛りは１間隔が１０ｄＢであり、単位はダイポールアンテナの利得を基準にしたｄＢｄである。
【００８０】
図４中のＹ−Ｘ平面およびＺ−Ｙ平面上での放射指向性に示すように、このモノポールアンテナはＹ方向への電波の放射が抑制され、またＹ−Ｘ平面およびＺ−Ｘ平面上での放射指向性に示すように、Ｘ方向への電波の放射が強められている。図３７（Ｂ）に示した従来のモノポールアンテナの特性と比較しても最大放射方向に約２．４ｄＢだけ放射が強められているのがわかる。また、このアンテナはアンテナ下側（Ｚ軸の−方向）には電波をほとんど放射せず、アンテナ上側（Ｚ軸の＋方向）に非常に強い電波を放射している。そして、特にアンテナ斜め横方向に強い電波を放射しており、この方向に指向性が強いのがわかる。
【００８１】
つまり、アンテナ素子１３の周囲を囲む側面導体１４と接地導体１１とにより、アンテナ下側、つまりＺ軸の−方向への放射を小さくさせている。従ってこのモノポールアンテナは、廊下等の細長い室内空間に優れた特性を有している。
【００８２】
また、このモノポールアンテナは、電波を放射させるための開口１６，１７がアンテナ天井部に配置され、放射源であるアンテナ素子１３が接地導体１１と側面導体１４とにより囲まれているため、アンテナ側面方向及び下側のアンテナ配置環境による放射電波への影響が小さい。そのため、このモノポールアンテナを室内の天井等に設置する場合、アンテナの天井部を下向きにした状態でモノポールアンテナを室内の天井に埋め込み、天井導体１５が放射空間である室内の天井と同一平面となるように設置することが可能となる。これにより天井等から突起物がなくなり、人目に付きにくい景観上好ましいアンテナとなる。
【００８３】
図５は入力インピーダンスが５０Ωで整合した時におけるこのモノポールアンテナのＶＳＷＲ（電圧定在波比）特性を示している。図５に示すように、このモノポールアンテナは周波数ｆ０で共振し、さらに、ＶＳＷＲが２以下となった周波数帯域を比帯域で約１０％有している。このように、このモノポールアンテナはインピーダンス特性的にも非常に良好な特性を示している。
【００８４】
また、このモノポールアンテナでは、アンテナ素子１３の高さ（以下、アンテナ素子高と称す、以後の実施の形態も同様）が０．１８波長であり、通常の１／４波長モノポールアンテナ素子よりも低くなっている。これは次のような理由によっている。すなわち、天井導体１５が高さ０．１９波長のところにあってアンテナ素子１３の先端と非常に近接して配置されている。そのため、両者の間に容量性の結合が生じ、アンテナ素子１３の先端に容量性負荷を備えているのと等価となる。これによりトップローディング効果が生じ、その結果としてアンテナ素子高を低くすることができる。
【００８５】
また、特にこのモノポールアンテナでは、アンテナ素子１３と天井導体１５との間の距離が非常に近接して配置されている。そのため、入力インピーダンスは、アンテナ素子１３と天井導体１５との間の距離の微小な増減によっても、その影響で不安定になる。そこで、アンテナ素子１３と天井導体１５との間に絶縁物、誘電体等からなるスペーサーを配置して両者の間隔を機械的に固定すれば、入力インピーダンス特性を安定化させることができる。
【００８６】
このように、このモノポールアンテナの構成によれば、アンテナ素子１３を低背化できる効果もあり、モノポールアンテナを室内の天井に埋め込む場合において、人目に付きにくい景観上好ましい形態となる。
【００８７】
また、本実施の形態においては、モノポールアンテナがＺ−Ｙ平面、Ｚ−Ｘ平面に対して対称な構造である場合を示したが、この場合、アンテナからの放射電波の指向性がＺ−Ｙ平面やＺ−Ｘ平面に対して対称になる。
【００８８】
以上のように、実施の形態１によれば、簡単な構造で、所望の指向性を持つ小型で優れたモノポールアンテナが実現できる。
【００８９】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２について、図６（Ａ）（Ｂ）を参照しながら説明する。なお、図６（Ａ）（Ｂ）では、図１と同一ないし同様の部分には同一の符号を付している。また、天井導体１５は、Ｚ−Ｙ平面によって二分される天井導体１５αと、Ｘ軸上に配置された二つの側面導体１４とそれぞれ接続する二つの天井導体１５βとを有している。
【００９０】
実施の形態２のモノポールアンテナは、アンテナ素子１３に特徴がある。すなわち、アンテナ素子１３は、その一端が同軸給電部１２に電気的に接続される一方、その他端が天井導体１５αに機械的かつ電気的に接続されている。
【００９１】
このモノポールアンテナの動作は、実施の形態１のモノポールアンテナの動作と同様である。
【００９２】
実施の形態１のモノポールアンテナにおいては、天井導体１５とアンテナ素子１３の先端とが互いに非常に近接して配置される場合がある。この場合、天井導体１５とアンテナ素子１３との間の距離の変化により本アンテナの入力インピーダンスが変化してしまい、同軸給電部１２との整合状態が悪くなる場合が起こり得る。そして、このように同軸給電部１２との整合状態が悪くなると、アンテナ素子１３に供給される電力が少なくなり、アンテナの放射効率が低減してしまう。
【００９３】
本実施の形態では、天井導体１５とアンテナ素子１３との間の電気的かつ機械的関係を安定にするために、天井導体１５αとアンテナ素子１３とを半田等で接続して両者を機械的および電気的に接続している。このような構成にすることにより、アンテナの構造的な安定度が増すうえに、アンテナのインピーダンスが安定になり、その特性が改善される。
【００９４】
実施の形態１で記したように絶縁体や誘電体からなるスペーサーを備えることも可能であるが、構造の簡単化による製作上の容易性を考えた場合、実施の形態２の構造の方が優れている場合がある。
【００９５】
次に実際に試作したアンテナを図７に示し、その放射指向性を図８に、その入力インピーダンス特性を図９に示す。
【００９６】
ここでは、一例として次のものを試作した。すなわち、自由空間波長を基準として接地導体１１を、１辺が０．７６波長の正方形形状とした。側面導体１４の高さを０．０８波長とした。天井導体１５αを、１本の線状導体１５Ａで構成し、天井導体１５βを、２個の長方形導体１５Ｂで構成した。同軸給電部１２を原点に配置した。線状導体１５Ａを長さが０．７６波長として、長方形導体１５Ｂと平行にかつＹ軸と平行に配置した。線状導体１５Ａの両端を側面導体１４に電気的に接続した。長方形導体１５ＢはいずれもＸ軸と平行な辺の長さを０．１９波長としＹ軸と平行な辺の長さを０．７６波長とした。このような形状の長方形導体１５Ｂをアンテナ天井部のＸ方向両端に配置した。長方形導体１５Ｂと線状導体１５Ａとの間に開口１６，１７を形成した。開口１６、１７は、Ｘ軸と平行な辺の長さが０．１９波長で、Ｙ軸に平行な辺の長さが０．７６波長の長方形とした。アンテナ素子１３の先端を線状導体１５Ａの長さ方向の中央部に電気的に接続した。アンテナ素子１３はＺ軸に沿って配置した導体線であり、その素子長は０．０８波長とした。以上のように構成されたモノポールアンテナはＺ−Ｘ平面、Ｚ−Ｙ平面に対して対称な構造となる。
【００９７】
図８は上記構成を備えたモノポールアンテナの放射指向性を示したものである。放射指向性の目盛りは１間隔が１０ｄＢであり、単位はダイポールアンテナの利得を基準にしたｄＢｄである。
【００９８】
図４中のＹ−Ｘ平面およびＺ−Ｙ平面上での放射指向性に示すように、このモノポールアンテナはＹ方向への電波の放射が抑制され、またＹ−Ｘ平面およびＺ−Ｘ平面上での放射指向性に示すように、Ｘ方向への電波の放射が強められている。図３７（Ｂ）に示した従来のモノポールアンテナの特性と比較しても最大放射方向に約４ｄＢだけ放射が強められている。また、図８より、本アンテナはアンテナ下側（Ｚ軸の−方向）には電波をほとんど放射せず、アンテナ上側（Ｚ軸の＋方向）に非常に強い電波を放射している。そして、特にアンテナ斜め横方向に強い電波を放射しており、この方向に指向性が強い。つまり、アンテナ素子１３の周囲を囲む側面導体１４と接地導体１１とにより、アンテナ下側、つまりＺ軸の−方向への放射を小さくさせている。従ってこの例は、廊下等の細長い室内空間に優れた特性を示す。
【００９９】
また、このモノポールアンテナは、実施の形態１と同様の理由により、アンテナ側面方向及び下側のアンテナ配置環境による放射電波への影響が小さいために、アンテナの天井部が放射空間に面するように室内の天井と揃えて設置することが可能となり、そのために天井等から突起物がなくなり、人目に付きにくい景観上好ましいアンテナとなる。
【０１００】
図９は入力インピーダンスが５０Ωで整合した時におけるこのモノポールアンテナのＶＳＷＲ特性を示している。図９に示すように、このモノポールアンテナは周波数ｆ０で共振し、さらに、ＶＳＷＲが２以下となった周波数帯域を比帯域で約１０％有している。このように、このモノポールアンテナはインピーダンス特性的にも非常に良好な特性を示している。
【０１０１】
また、アンテナ素子高が０．０８波長であり、通常の１／４波長モノポールアンテナ素子よりも低くなっている。これは、実施の形態１と同様にトップローディング効果によるものである。
【０１０２】
このように本アンテナの構成によれば、アンテナ素子の低背化の効果もあり、アンテナを室内の天井に埋め込むことが不可能な場合、天井からの突起物より小さく人目に付きにくい景観上好ましいアンテナとなる。
【０１０３】
また、実施の形態２においても、実施の形態１と同様、このアンテナがＺ−Ｙ平面、Ｚ−Ｘ平面に対して対称な構造とすることで、アンテナからの放射電波の指向性がＺ−Ｙ平面に平行な各面およびＺ−Ｘ平面に平行な各面に対して対称になるという効果がある。
【０１０４】
以上のように、実施の形態２によれば、簡単な構造で、所望の指向性を持つ小型で優れたモノポールアンテナが実現できる。
【０１０５】
（実施の形態３）
以下、本発明の実施の形態３について、図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）を参照しながら説明する。なお、図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）では、図１と同一ないし同様の部分には同一の符号を付している。
【０１０６】
実施の形態３におけるモノポールアンテナは、整合導体１８，１９を備えることに特徴がある。整合導体１８，１９は直線導体で構成されており、Ｚ−Ｙ平面においてＺ軸と平行に配置されている。また、整合導体１８、１９は、Ｚ軸の＋方向上に延伸したアンテナ素子１３に対して対称となるように配置されている。整合導体１８、１９の一端は、接地導体１１に電気的に接続されており、他端は接地導体１１，側面導体１４、天井導体１５により囲まれて形成された空間内に配置されている。
【０１０７】
このモノポールアンテナの動作は、実施の形態１のモノポールアンテナのそれと同様である。
【０１０８】
実施の形態１、２のモノポールアンテナにおいては、場合によっては同軸給電部１２とモノポールアンテナとの間の整合状態が悪くなる場合が起こり得る。その場合、アンテナ素子１３に供給される電力が少なくなり、アンテナの放射効率が悪化してしまう。
【０１０９】
これに対して、本実施の形態のモノポールアンテナは、アンテナ素子１３の近傍に、所定の間隔をおいて整合導体１８，１９を設けることよりアンテナのインピーダンスを変化させて同軸給電部１２との整合状態を良好にすることができる。整合状態を良好にすればアンテナの特性を改善することが可能となる。
【０１１０】
更には、開口１６，１７の形状に影響を与えないように整合導体１８、１９を配置することにより、整合導体１８、１９がある場合の放射指向性を、整合導体が全くない場合と同等にすることができる。これは、実施の形態１で述べたように、このモノポールアンテナの実質的な放射源が主に開口１６、１７に集中しているためである。つまり、このモノポールアンテナによれば、所望の放射指向性をほとんど変化させることなく、インピーダンスの整合状態を良好にすることが可能となる。
【０１１１】
また、実施の形態３においても、実施の形態１と同様、このアンテナがＺ−Ｙ平面、Ｚ−Ｘ平面に対して対称な構造とすることで、アンテナからの放射電波の指向性がＺ−Ｙ平面およびＺ−Ｘ平面に対して対称になる。
【０１１２】
以上のように、実施の形態３によれば、簡単な構造で、所望の指向性を持つ小型で優れたモノポールアンテナが実現できる。
【０１１３】
（実施の形態４）
以下、本発明の実施の形態４について、図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）を参照しながら説明する。なお、図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）では、図１と同一ないし同様の部分には同一の符号を付している。また１６’、１７’は開口である。
【０１１４】
実施の形態４のモノポールアンテナは、接地導体１１、側面導体１４、天井導体１５で囲まれ形成されたアンテナ内部空間を、誘電体３１で充填していることに特徴がある。したがって、開口１６’１７’の内部は中空ではなく、誘電体３１が露出している。
【０１１５】
ここで、真空での誘電率ε０に対するその誘電体の誘電率の比（比誘電率）をεｒとすると、誘電体内での波長は、真空中の波長に比べて（εｒ）-1/2倍となる。εｒは１以上であるから、誘電体内では波長は短くなる。このため、誘電体３１をアンテナ内に挿入することにより、アンテナをより小形、低背な構造にすることができる。
【０１１６】
次に実際に試作したアンテナを図１２に示し、その放射指向性を図１３に示し、その入力インピーダンスの５０Ω整合時のＶＳＷＲ（電圧定在波比）特性を図１４に示す。
【０１１７】
ここでは、一例として、誘電体３１の比誘電率εｒを３．６とした。接地導体１１を自由空間波長を基準として長辺が０．７６波長、短辺が０．２７波長の長方形形状とした。側面導体１４の高さを０．００６７波長とした。天井導体１５を、Ｘ軸と平行な辺の長さが０．３８波長でＹ軸に平行な辺の長さが０．２７波長の長方形形状とした。開口１６'，１７'は、誘電体３１の表面に天井導体１５として形成される導体膜を誘電体３１から剥離することで形成した。開口１６'、１７'はともにＸ軸と平行な辺の長さが０．１９波長でＹ軸に平行な辺の長さが０．２７波長の長方形とした。このように構成した開口１６'、１７'を、天井導体１５のＸ軸方向に沿った両端に、Ｚ−Ｙ平面に対して対称に配置した。アンテナ素子１３は導体線であり、その素子長は０．００６７波長とした。また、同軸給電部１２を原点に配置し、アンテナ素子１３の一端を天井導体１５に電気的に接続した。以上のように構成したモノポールアンテナはＺ−Ｘ平面、Ｚ−Ｙ平面に対して対称な構造となる。
【０１１８】
図１３において、放射指向性の目盛りは１間隔が１０ｄＢであり、最大値で規格化してある。上記の各実施の形態と同様、このモノポールアンテナは、アンテナ下側（Ｚ軸の−方向）には電波をほとんど放射せず、アンテナ上側（Ｚ軸の＋方向）に非常に強い電波を放射し、特にＺ−Ｘ平面上での放射指向性に示すように、アンテナ斜め横方向に指向性が強いので廊下等の細長い室内空間に優れた特性を示す。
【０１１９】
また、図１４に示すように、このモノポールアンテナは周波数ｆ０で共振し、さらには、ＶＳＷＲが２以下となった周波数帯域を比帯域で約２％有している。このように、このモノポールアンテナはインピーダンス特性の点でも、中心周波数において良好な特性を示している。
【０１２０】
また、このモノポールアンテナではアンテナ素子高を０．００６７波長にすることでできる。これは２ＧＨｚの信号を送受信する場合においては、１ｍｍに相当し、従来の１／４波長モノポールアンテナ素子よりも高さ寸法が十分に低くなっており、さらには上記した実施の形態１〜３の構造に比べても低くなっている。これはアンテナ内部に誘電体３１を充填しているためである。
【０１２１】
アンテナを室内の天井や壁に設置する場合において、特にアンテナを天井や壁に埋め込むことが不可能な場合には、高さ寸法を小さくできるこのモノポールアンテナは天井や壁からの突起部分が極めて低く人目に付きにくい景観上好ましい形態となる。
【０１２２】
また、本実施の形態においては、Ｚ−Ｙ平面、Ｚ−Ｘ平面に対して対称な構造を有するモノポールアンテナとしたが、この場合、アンテナからの放射電波の指向性がＺ−Ｙ平面に平行な各面およびＺ−Ｘ平面に平行な各面に対して対称になるという効果がある。
【０１２３】
さらにこのモノポールアンテナは誘電体３１をアンテナ内部に充填配置した構造になっているので、両面に銅箔などの導体箔が張られている誘電体基板を用いてこのモノポールアンテナを作製することができる。例えば、次のように作製することができる。すなわち、両面に銅箔などの導体箔が張られた厚さ０．００６７波長の誘電体基板を、長辺０．７６波長×短辺０．２７波長の長方形に切断して誘電体３１とする。そして、上記導体箔のうちの一方を例えばエッチングあるいは機械加工で削ることにより天井導体１５と開口１６'、１７'を作成する。このとき削除しない誘電体３１の他方の導体箔は接地導体１１となる。さらに接地導体１１の所定の位置に（例えば、接地導体の平面方向の面上に適当な穴をあけ、）同軸給電部１２を作成する。そして、同軸給電部１２から誘電体３１の天井面に至る穴をエッチングやドリル加工により形成する。この穴に、同軸給電部１２の内導体から延長した導体線の先端を挿入して天井導体１５から基板外部に突き出させる。この導体線がアンテナ素子１３となる。そして、アンテナ素子１３と天井導体１５とを半田等で電気的に接続する。さらに誘電体３１の側面に接着剤等により銅箔を貼り付けることで側面導体１４を形成する。
【０１２４】
以上の製造方法によれば、開口１６'、１７'をエッチング加工等のような工作精度の高い加工法により作製することによりアンテナの製作精度が向上し、さらには量産によるコストの削減が可能になる。
【０１２５】
また、誘電体３１を有さない実施の形態１〜３のモノポールアンテナでは、開口１６、１７によりアンテナ内部空間が外部に連通しているため、アンテナの設置環境により、開口１６、１７からアンテナ内部に埃や湿気の多い空気が入り込み、アンテナの特性が劣化するおそれがある。このモノポールアンテナでは、誘電体３１を設けることにより埃や湿気の多い空気が入り込むことによる特性の劣化を防いで、信頼性を長期にわたって維持することが可能になる。
【０１２６】
以上のように、実施の形態４によれば、簡単な構造で、所望の指向性を持つ小型で優れたモノポールアンテナが実現できる。
【０１２７】
なお、実施の形態４においては、図１５に示すように、側面導体１４の代わりに複数本の導体棒３２によりアンテナ内部とアンテナ外部とを電気的に遮断することもできる。導体棒３２は例えば次のように形成できる。すなわち、複数の誘電体３１のマザー基板となる大型の誘電体基板に接地導体１１と天井導体１５となる導体パターンを形成する。そして、この誘電体基板に、各誘電体３１の分割線に沿った穴を貫通形成する。穴は、互いに所定間隔だけ離して配置し、複数形成する。さらに形成した穴に導体棒３２を挿入し接地導体１１と導体棒３２とを、また、天井導体１５と導体棒３２とをそれぞれ互いに電気的に接続する。導体棒３２を形成したのち、誘電体基板を各誘電体３１毎に分割する。導体棒３２は、例えば、バイアホールから構成することができる。バイアホールは、上記穴にスルーホールエッチングを施したり、導電体を充填することで形成できる。
【０１２８】
図１５の構成によれば、隣接する導体棒３２の間隔が波長に比べて十分狭い場合、導体棒３２は側面導体１４と同様の効果を発揮する。導体棒３２の構成と、前述のエッチング加工等による天井導体１５の加工技術とをあわせれば、工作精度が良く量産性に優れたモノポールアンテナを実現できる。
【０１２９】
なお、実施の形態４においては、導体で囲まれたアンテナ内部が誘電体３１によりすべて満たされている構造のモノポールアンテナを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のモノポールアンテナに限定されるものでなく、アンテナ内部の一部に誘電体３１が存在する場合も実施可能である。例えば、片面に導体箔が張られた誘電体基板を用いてエッチングあるいは機械加工で導体箔を削ることにより、
・天井導体１５と開口１６'、１７'とを有する誘電体基板、
・側面導体１４を有する誘電体基板、
・接地導体１１を有する誘電体基板、
をそれぞれ作成し、これらを張り合わせてモノポールアンテナを構成することも可能である。この場合、誘電体は開口部１６’１７’のみを塞ぐように充填されることとなり、天井導体１５と開口１６'、１７'とを有する誘電体基板、側面導体１４を有する誘電体基板、接地導体１１を有する誘電体基板、によって囲まれた空間は中空となっている。要するに、本実施の形態は、天井導体１５と、側面導体１４とによって囲まれて形成された空間の一部が天井導体１５によって覆われており、空間の残りの部分は開口部１６’、１７’に充填された誘電体によって覆われている本発明のアンテナの一実施例となっている。なお、側面導体１４を有する誘電体基板は、全ての側面に側面導体１４が形成された単一の誘電体基板としてもよいし、表面に側面導体１４を形成した複数の誘電体基板を枠状に貼り合わせて構成しても良い。
【０１３０】
また、誘電体は、アンテナ素子１３の周囲にのみ充填され、開口１６，１７には誘電体が充填されないような構成であってもよい。
【０１３１】
（実施の形態５）
以下、本発明の実施の形態５について、図１６（Ａ）、図１６（Ｂ）を参照しながら説明する。図１６（Ａ）は、モノポールアンテナの概観斜視図であり、図１６（Ｂ）は、図１６（Ａ）のＺ−Ｙ平面に沿った断面図である。
【０１３２】
実施の形態５のモノポールアンテナは、基本的には実施の形態４のものと同様の構成を備えているが、実施の形態３と同様、接地導体１１に電気的に接続された整合導体１８、１９を備えていることに特徴がある。整合導体１８、１９は、Ｚ−Ｙ平面上において、Ｚ軸の＋方向に延伸するように配置されたアンテナ素子１３に対して対称となるように配置されている。整合導体１８，１９の一端は、接地導体１１に電気的に接続されており、他端は接地導体１１，側面導体１４、天井導体１５により形成される空間内に配置されている。
【０１３３】
実施の形態５では、アンテナ素子１３の近傍に、所定の間隔をおいて整合導体１８，１９を設けることにより、アンテナのインピーダンスを変化させて同軸給電部１２との整合状態を良好にすることができる。整合状態を良好にすればアンテナの特性を改善することが可能となる。さらには、実施の形態３と同様、所望の放射指向性をほとんど変化させることなく、インピーダンスの整合状態を良好にすることが可能となる。
【０１３４】
以上のように、実施の形態５によれば、簡単な構造で、所望の指向性を持ちインピーダンスの整合状態が良好な小型で優れたモノポールアンテナが実現できる。
【０１３５】
（実施の形態６）
以下、本発明の実施の形態６について、図１７（Ａ）、図１７（Ｂ）を参照しながら説明する。図１７（Ａ）は、モノポールアンテナの概観斜視図であり、図１７（Ｂ）は、図１７（Ａ）のＺ−Ｙ平面に沿った断面図である。
【０１３６】
この実施の形態のモノポールアンテナは基本的には実施の形態４の構成と同様の構成を備えているが、このモノポールアンテナは、アンテナ内部空間全域を満たすことなく、その一部を満たす平板状の誘電体３１'を備えていることに特徴がある。誘電体３１'の表面には、導体膜からなる膜天井導体１５と、導体膜を除去してなる開口１６'、１７'とが形成されている。そして、側面導体１４により囲まれたアンテナ内部空間の天井側開口端に誘電体３１'が配置されており、このモノポールアンテナの内部空間は誘電体３１'が蓋となって密封されている。
【０１３７】
このように、前記した実施の形態４の構造によるおける防塵、防湿効果は、本実施の形態に示すように、アンテナ内部空間の天井側開口端を誘電体３１'により蓋をすることでも十分発揮することができる。なお、本実施の形態では、誘電体３１'をアンテナ天井側に設けたが、アンテナ底部側に誘電体３１'を設けることも可能である。その場合、接地導体１１は誘電体３１'上に形成される。
【０１３８】
なお、本実施の形態は、天井導体１５と、側面導体１４とによって囲まれて形成された空間の一部が天井導体１５によって覆われており、空間の残りの部分は開口部１６’、１７’に充填された誘電体によって覆われている本発明のアンテナの一実施例となっているが、本発明はこの実施の形態に限定するものではなく、天井導体１５の直下の誘電体を絶縁体等の別部材に置き換えるか、もしくは天井導体１５を金属板によって形成し、誘電体は開口１６’と１７’のみを塞ぐような構造としても、本発明の防塵、防湿効果を得ることができる。
【０１３９】
（実施の形態７）
以下、本発明の実施の形態７について、図１８（Ａ）、１８（Ｂ）を参照しながら説明する。図１８（Ａ）は、モノポールアンテナの概観斜視図であり、図１８（Ｂ）は、図１８（Ａ）のＺ−Ｙ平面に沿った断面図である。実施の形態７のモノポールアンテナにおいては、実施の形態６の構成に、さらに、実施の形態５の整合導体１８，１９を備えたものであり、これにより実施の形態５と同様、インピーダンスの整合を図ることができる。
【０１４０】
なお、実施の形態７では整合導体１８，１９をアンテナ素子１３と所定の距離をおいて配置した構造のモノポールアンテナを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のモノポールアンテナに限定されるものではない。例えば、図１９（Ａ）、図１９（Ｂ）に示すように、一部あるいは全ての整合導体１８，１９の一端をアンテナ素子１３の一端あるいは中途部において電気的に接続する構成とすることも可能である。このような構成にすることによりアンテナのインピーダンスを高くすることが可能になり、特にアンテナのインピーダンスが低い場合に同軸給電部１２との整合状態を良好にすることが可能になる。
【０１４１】
なお、実施の形態７では整合導体１８，１９をアンテナ素子１３と所定の間隔にて配置した構造のモノポールアンテナを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のモノポールアンテナに限定されるものではない。例えば、図２０（Ａ）、図２０（Ｂ）に示すように、一部あるいは全ての整合導体１８，１９の一端を天井導体１５と電気的に接続する構成することも可能である。このような構成にすることによりアンテナのインピーダンスを変化することが可能になり、同軸給電部１２との整合状態を良好にすることが可能になる。
【０１４２】
（実施の形態８）
以下、本発明の実施の形態８について、図２１〜図２６を参照しながら説明する。
【０１４３】
図２１は本発明の実施の形態８における無線装置のシステム構成を示したものである。図２１において、３５は無線装置、３３は信号伝送ケーブル、３４は制御部である。無線装置３５と制御部３４とは信号伝送ケーブル３３を介して双方向に信号を伝達している。制御部３４において信号処理を行い、無線装置３５により電波の放射および受信を行う。なお、図２１では、制御部３４に対して単一の無線装置３５を接続していたが、通常、制御部３４に対して、複数の無線装置３５が接続される。
【０１４４】
図２２、図２３は実施の形態８における無線装置の構成を示したものである。これらの図において、３３は信号伝送ケーブル、４１、４２はアンテナ、４３、４４は周波数選択手段の一例であるフィルタ、４５、４６は増幅回路、４７は筐体、４８は凹部である。フィルタ４３、４４と増幅回路４５、４６は筐体４７の内部に配置されている。凹部４８は筐体４７の表面に形成されており、図２３に示すようにアンテナ４１、４２が筐体４７の凹部４８に埋め込むように備えられている。また、アンテナ４１、４２は実施の形態１から実施の形態７に記載したアンテナである。信号伝送ケーブル３３は、例えば同軸ケーブルのような電気信号伝送ケーブルにより構成されている。
【０１４５】
次に動作を説明する。図２１において、制御部３４から信号を無線装置に送り無線装置のアンテナ４１から電波を送信する回路系を下り系と呼び、無線装置のアンテナ４２から電波を受信して制御部３４に信号を送る回路系を上り系と呼ぶ。図２２は図２１における無線装置の構成例を示したものであり、下り系では、アンテナ４１の給電部はフィルタ４３に接続され、フィルタ４３は増幅回路４５に接続されている。一方、上り系では、同様にアンテナ４２の給電部はフィルタ４４に接続され、フィルタ４４は増幅回路４６に接続されている。
【０１４６】
信号の流れは、下り系では、制御部３４で信号処理された信号が電気信号伝送ケーブル３３を介して無線装置内の増幅回路４５に送られ、増幅回路４５で電力増幅された後、フィルタ４３においてフィルタ４３の通過帯域制限により使用周波数帯の信号のみをアンテナ４１に送り、アンテナ４１から電波として空間に放射される。
【０１４７】
一方、上り系における信号の流れは、アンテナ４２から受信された信号はフィルタ４４に送られフィルタ４４の通過帯域制限により使用周波数帯の信号のみが増幅回路４６に送られ、増幅回路４６で電力増幅された後、電気信号伝送ケーブル３３を介して制御部３４に送られる。
【０１４８】
実施の形態１〜７に示したモノポールアンテナは、電波を放射させるための開口１６、１７がアンテナ天井部に配置され、放射源であるアンテナ素子１３が接地導体１１と側面導体１４により囲まれているため、アンテナ側面方向及び下側のアンテナ配置環境による放射電波への影響が小さい。つまり、筐体４７を埋め込んで設置することが難しい室内に、無線装置３２を設置する場合、アンテナ（実施の形態１〜７のモノポールアンテナ）を凹部４８に埋め込むことで、筐体４７からの突起部分をなくし、アンテナを目立たなくすることが可能になり、景観上より優れた無線装置となる。
【０１４９】
なお、実施の形態８では上り系、下り系の２つのアンテナ４１、４２と２つのフィルタ４３、４４で構成される場合を例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこのような構成の無線装置に限定されるものではない。例えば、図２４に示すように、上り系の使用周波数帯域と下り系の使用周波数帯域の２つの周波数帯域で動作するアンテナ４１'と共用器４９とにより構成することも可能である。これにより、アンテナ４１'とフィルタ（共用器４９）がそれぞれ１つになり、無線装置がより小形になる。
【０１５０】
なお、実施の形態８においては、信号伝送ケーブル３３が電気信号伝送ケーブルにより構成されている場合を例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成の無線装置に限定されるものではない。例えば、図２５に示すように、信号伝送ケーブルが光ファイバといった光信号伝送ケーブル３３'により構成されている場合も可能である。図２５は一例として、共用器４８を用いた場合を示したが、図２２に示すような一対のフィルタ４３、４４を用いた構成にしても良い。この場合、電気信号を光信号に変換して信号を伝送する必要がある。従って図２５に示すように下り系の光信号伝送ケーブル３３'と増幅回路４５の間に光信号を電気信号に変換するフォトダイオード５１と、上り系の増幅回路４７と光信号伝送ケーブル３３'との間に電気信号を光信号に変換するレーザ５２が必要になる。また、制御部３４においては逆に、上り系の光信号伝送ケーブル３３'との接続にはフォトダイオード（図示省略）、下り系の光信号伝送ケーブル３３'との接続にはレーザ（図示省略）が必要になる。このような構成にすることにより、光信号伝送ケーブル３３'の設置コストの軽減や、光信号伝送ケーブル３３'の伝送長による信号の減衰が軽減されより長距離の信号伝送が可能になる。更に、上り系と下り系で異なる波長の光信号を用い、波長多重を行うことにより一本の光ファイバで光信号伝送ケーブル５０を構成することが可能になる。この場合、光信号伝送ケーブル３３'とレーザ５２との間と、光信号伝送ケーブル３３'とフォトダイオード５１との間に、光カプラ６０を設ける必要がある。
【０１５１】
光カプラ６０は、図２６に示すように、３つの端子６１、６２、６３を備えている。端子６１は光信号伝送ケーブル３３'に接続されている。端子６２はフォトダイオード５１に接続されている。端子６３はレーザ５２に接続されている。光カプラ６０を備えることで下がり系、上がり系の各光信号は次のように伝送される。すなわち、アンテナ４1、４１'で受信された下り系の伝送信号はレーザ５２で光信号に変換されたのち、光カプラ６０を介して光信号伝送ケーブル３３'に送られる。一方、上り系の伝送信号は、光信号伝送ケーブル３３'から光カプラ６０を介してフォトダイオード５１に送られ、ここで電気信号に変換されたのち、アンテナ４２、４１'に送られる。このような構成にすることにより光信号伝送ケーブルの本数を１本にすることができ、伝送に要する光信号伝送ケーブル自体のコストや敷設コストを低減できる。
【０１５２】
なお、上記の各実施の形態において、接地導体１１は本発明の底面部材の一例であり、同軸給電部１２は本発明の給電点の一例であり、アンテナ素子１３は本発明の導電性部材の一例であり、側面導体１４は本発明の側面部材の一例であり、天井導体１５，１５α、１５β、１５Ａ、１５Ｂは本発明の天井部材の一例である。また開口１６，１７，１６’，１７’は、本発明の天井部分によって覆われなかった、本発明の空間の残りの部分の一例である。
【０１５３】
なお、本発明は、上記した各実施の形態に限定されるものではなく、以下のように種々の変形が考えられる。
（１）上記した実施の形態１〜７においては、アンテナがＺ−Ｙ平面、Ｚ−Ｘ平面に対して対称な構造であるモノポールアンテナを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のモノポールアンテナに限定されるものではない。例えば、所望の放射指向性あるいは入力インピーダンス特性を得るために、Ｚ−Ｙ平面にのみ対称な構造、または、Ｚ−Ｙ平面、Ｚ−Ｘ平面に対して非対称な構造も可能である。また、開口１６、１７のみがＺ−Ｙ平面に対称、あるいはＺ−Ｙ平面とＺ−Ｘ平面とに対称な構造も可能である。また、接地導体１１のみがＺ−Ｙ平面に対称、あるいはＺ−Ｙ平面とＺ−Ｘ平面に対称な構造も可能である。また、天井導体１５のみがＺ−Ｙ平面に対称、あるいはＺ−Ｙ平面とＺ−Ｘ平面に対称な構造も可能である。また、側面導体１４のみがＺ−Ｙ平面に対称、あるいはＺ−Ｙ平面とＺ−Ｘ平面に対称な構造も可能である。また、これらの組み合わせも可能であり、このような構造にすることにより放射対象空間に最適な放射指向性を持つアンテナを実現することができる。要するに、本発明のアンテナは、底面部材と側面部材とによって囲まれる空間を有する構造を有していればよい。
（２）上記した実施の形態１〜７においては、接地導体１１と側面導体１４と天井導体１５とが互いに電気的に接続された構造のモノポールアンテナを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のモノポールアンテナに限定されるものではない。例えば、所望の放射指向性あるいは入力インピーダンス特性を得るために天井導体１５と側面導体１４とが互いに電気的に開放されている構造、あるいは接地導体１１と側面導体１４とが電気的に開放されている構造、あるいは接地導体１１と側面導体１４と天井導体１５とが全て互いに電気的に開放されている構造も可能である。
（３）上記した実施の形態１〜７においては、開口１６、１７が２つのモノポールアンテナを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のモノポールアンテナに限定されるものではない。例えば、所望の放射指向性あるいは入力インピーダンス特性を得るために、開口１６、１７が１つの場合や３つ以上にする構造も可能である。
（４）上記した実施の形態１〜７においては、開口１６、１７を長方形形状にしたモノポールアンテナを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のモノポールアンテナに限定されるものではない。例えば、所望の放射指向あるいは入力インピーダンス特性を得るために、開口１６、１７が円形形状あるいは正方形形状あるいは多角形形状あるいは半円形状、あるいはこれらの組み合わせ、あるいは輪状あるいはその他の形状にすることも可能である。開口１６、１７が円形形状あるいは楕円形形状あるいは曲面形状で構成される場合、放射指向性においては、アンテナを構成する導体部分に形成される角部が丸くなる結果、角部での回折効果が少なくなって放射電波の交差偏波変換損失が少なくなるという効果がある。
（５）上記した実施の形態１〜７においては、開口１６、１７がアンテナ天井部に配置された構成のモノポールアンテナを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のモノポールアンテナに限定されるものではない。例えば、所望の放射指向性あるいは入力インピーダンス特性を得るために開口１６、１７が側面導体１４に配置された構造、あるいは開口１６、１７が接地導体１１に配置された構造、あるいはこれらを組み合わせた構造も可能である。また、開口は網目状として構成されていてもよく、例えば天井導体１５を網状の構成として、側面導体１４の縁部全体を覆うように設けてもよい。このとき、網目の大きさは、アンテナ素子１２から放射される電波の波長の１／２以上であることが望ましい。
（６）上記した実施の形態１〜７においては、接地導体１１が方形形状をしたモノポールアンテナを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のモノポールアンテナに限定されるものではない。例えば、所望の放射指向性あるいは入力インピーダンス特性を得るために、接地導体１１がその他の多角形形状あるいは半円形状あるいはこれらの組み合わせあるいはその他の形状にすることも可能である。また、接地導体１１が円形形状あるいは楕円形形状あるいは曲面形状あるいはその他の形状にすることも可能である。これにより、放射指向性においては、アンテナを構成する導体部分の角部が丸くなる結果、角部での回折効果が少なくなってアンテナからの放射電波の交差偏波変換損失が少なくなるという効果がある。
（７）上記した実施の形態１〜７においては、天井導体１５が方形形状をしたモノポールアンテナを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のモノポールアンテナに限定されるものではない。例えば、所望の放射指向性あるいは入力インピーダンス特性を得るために天井導体１５がその他の多角形形状あるいは半円形状あるいはこれらの組み合わせあるいはその他の形状とすることも可能である。また、天井導体１５が円形形状あるいは楕円形形状あるいは曲面形状あるいはその他の形状にする構造も可能である。これにより、放射指向性においては、アンテナを構成する導体部分の角部が丸くなる結果、角部での回折効果が少なくなりアンテナからの放射電波の交差偏波変換損失が少なくなるという効果がある。さらには、モノポールアンテナの全体構造を平面視円形形状とした場合には、次のような利点がある。すなわち、モノポールアンテナの設置環境は千差万別であるために、実際に設置すると設計通りの放射指向性を発揮できない場合がある。その場合、モノポールアンテナの設置方向を水平方向に沿って調整することが行われる。これに対して、所望の放射指向性は、モノポールアンテナの４側面の方向を、設置環境で規定される基本方向（室内であれば、側壁の面方向等）に揃えた状態で発揮できるように、通常は設計されている。そのため、設置方向を微妙に調整すると、モノポールアンテナの４側面方向が設置環境での基本方向からずれてしまい、景観上、好ましくない設置形態になってしまう場合がある。これに対して、モノポールアンテナの外観形状を円形にすれば、モノポールアンテナの側面に一定の方向が生じることがなくなり、設置方向を微妙に調整しても、モノポールアンテナの側面方向が設置環境での基本方向からずれてしまうことが生じなくなる。
（８）上記した実施の形態１〜７においては、側面導体１４が接地導体１１と垂直な構造のモノポールアンテナを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のモノポールアンテナに限定されるものではない。例えば、所望の放射指向性あるいは入力インピーダンス特性を得るために、側面導体１４が接地導体１１に対して斜めになっている構造も可能である。
（９）上記した実施の形態１〜７においては、側面導体１４が接地導体１１の輪郭に沿って形成される枠上に設けられた構造のモノポールアンテナを例に挙げて説明した。換言すれば、各実施の形態においては、側面導体１４が形成する枠と接地導体１１の大きさとが略一致していた。しかしながら、本発明は必ずしもこの構成のモノポールアンテナに限定されるものではない。例えば、所望の放射指向性あるいは入力インピーダンス特性を得るために、側面導体１４で形成される枠が接地導体１１より大きい構造や小さい構造、あるいは上記枠が天井導体１５より大きい構造や小さい構造も可能である。
【０１５４】
また、側面導体１４は接地導体１１の輪郭全てを覆うように形成される必要はない。例えば、上記実施の形態においては、いずれも側面導体１４は４面設けられているが、３面でもよいし、２面でも良い。この場合、対向する３面の側面導体１４および接地導体１１に囲まれる空間、または対向するもしくは隣り合った２面の側面導体１４および接地導体１１に囲まれる空間が形成されていれば、本発明の空間として、アンテナ素子１３（導電性部材）を配置することにより、本発明のアンテナが得られる。さらに、側面導体が曲面である場合は１面であってもよく、その曲面と接地導体に囲まれる空間が形成されていればよい。
（１０）上記した実施の形態１〜７においては、開口１６、１７の大きさが固定された構造のモノポールアンテナを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のモノポールアンテナに限定されるものではない。例えば図２７に示すように、開口１６、１７に、その大きさを変化させることが可能な開口調整装置２０を備えた構造にすることも可能である。開口調整装置２０は、例えば、開口１６、１７に沿ってその大きさを調整する導体板２０ａをスライド可能に設けることにより実現できる。開口調整装置２０により開口１６、１７の大きさを任意に変化させることにより放射指向性を変化させて、所望の放射指向性を得ることが可能になる。また、開口の大きさは、開口が側面導体や接地導体に設けられている場合でも調整できるようにして良い。
（１１）上記した実施の形態１〜７ではアンテナ素子１３を直線導体で構成したが、これを他のアンテナ素子で構成することも可能である。例えば、アンテナ素子が螺旋状の導体線で構成されたヘリカル型モノポールアンテナ素子にしてもよいし、導体線をＬ字型に折り曲げた逆Ｌ型あるいは逆Ｆ型モノポールアンテナ素子にしてもよい。また、導体線の先端に導体平板等の容量性負荷等を備えたトップローディング型モノポールアンテナ素子、あるいは、これらの組み合わせによるアンテナ素子にしてもよい。また、モノポールアンテナ素子に限らず、板状逆Ｆアンテナ等のアンテナ素子であってもよい。以上のようなアンテナ素子にすることで、アンテナ素子が小形、低背になり、全体しても小形、低背化が可能になる。
（１２）上記した実施の形態１〜７では、モノポールアンテナを、接地導体１１と天井導体１５と側面導体１４とアンテナ素子１３と同軸給電部１２と開口１６、１７とを備えて構成したが、必ずしもこのような構成のモノポールアンテナに限定されるものではない。例えば、所望の放射指向性あるいは入力インピーダンス特性を得るために、天井導体１５がなくアンテナ天井部が全て開口である構成としてもよい。これにより、Ｚ−Ｙ平面、Ｚ−Ｘ平面に対して対称な構造である場合、アンテナ垂直面の指向性を変化させかつアンテナ水平面にほぼ無指向な特性が得られる。さらに、開口１６、１７が接地導体１１と側面導体１４にある構成も可能である。この場合、所望の放射指向性あるいは入力インピーダンス特性を得るために、モノポールアンテナをＺ−Ｙ平面、Ｚ−Ｘ平面に対して対称な構造にすることも可能であり、Ｚ−Ｙ平面にのみ対称な構造、または、Ｚ−Ｙ平面、Ｚ−Ｘ平面に対して非対称な構造にすることも可能である。また、開口１６、１７のみがＺ−Ｙ平面に対称、あるいはＺ−Ｙ平面とＺ−Ｘ平面に対称な構造も可能である。また、接地導体１１のみがＺ−Ｙ平面に対称、あるいはＺ−Ｙ平面とＺ−Ｘ平面に対称な構造も可能である。また、側面導体１４のみがＺ−Ｙ平面に対称、あるいはＺ−Ｙ平面とＺ−Ｘ平面に対称な構造も可能である。また、これらの組み合わせも可能であり、このような構造にすることにより放射対称空間に最適な放射指向性を持つアンテナが実現できる。
（１３）上記した実施の形態１〜７で説明したモノポールアンテナを、アレー状に配置し、フェーズドアレーアンテナおよびアダプティブアンテナアレーを構成することも可能である。これにより、更なる放射電波の指向性の制御が可能になる。
（１４）上記した実施の形態３ではアンテナ素子１３を天井導体１５から電気的に開放している構成を例にして説明したが、実施の形態３に示される本発明は必ずしもこの構成のモノポールアンテナに限定されるものではない。例えば、図２８（Ａ）、図２８（Ｂ）に示すように、アンテナ素子１３の一端を天井導体１５と電気的に接続する構成としてもよい。この場合、アンテナ素子１３は直線導体に限られるものではなく、例えば螺旋状の導体線で構成してヘリカル型モノポールアンテナ素子でもよい。このようなアンテナ素子にすることにより、アンテナ素子１３を小形、低背にすることができ、その分、全体の小形、低背化が可能になる。
（１５）上記した実施の形態３では整合導体１８、１９を２つ有するモノポールアンテナを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のモノポールアンテナに限定されるものではない。整合導体１８、１９は、例えば、１個あるいは３個以上で構成することも可能である。このような構成にすることにより、構造の自由度が増え同軸給電部１２との整合状態を更に良好にすることが可能になる。
（１６）上記した実施の形態３では２つの整合導体１８、１９をアンテナ素子１３から所定の距離だけ離してＺ−Ｙ平面上に配置した構造のモノポールアンテナを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のモノポールアンテナに限定されるものではない。例えば、整合導体１８、１９をＺ軸と平行な任意の位置に配置することも可能である。このような構成にすることにより、構造の自由度が増え、同軸給電部１２との整合状態を更に良好にすることが可能になる。
（１７）上記した実施の形態３では整合導体１８、１９を直線導体で構成したが、これを他の形状の導体で構成することも可能である。例えば、螺旋状の導体線で構成されたヘリカル型整合導体で構成されている場合も可能であり、Ｌ字型に折れ曲がった導体線で構成されている場合も可能である。これにより、小形、低背な整合導体が可能となり、アンテナの小形、低背化が可能になる。
（１８）上記した実施の形態３では整合導体１８、１９をアンテナ素子１３と離間して配置した構造のモノポールアンテナを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のモノポールアンテナに限定されるものではない。例えば、図２９（Ａ）、図２９（Ｂ）に示すように、一部あるいは全ての整合導体１８、１９の一端をアンテナ素子１３の一端あるいは中途部に電気的に接続する構成とすることも可能である。このような構成にすることにより、モノポールアンテナのインピーダンスを高くすることが可能になり、特にインピーダンスが低い場合に、モノポールアンテナと同軸給電部１２との整合状態を良好にすることが可能になる。
（１９）上記した実施の形態３では整合導体１８、１９を天井導体１５から所定の距離だけ離して配置したモノポールアンテナを例に挙げて本発明を説明したが、本発明は必ずしもこの構成のモノポールアンテナに限定されるものではない。例えば、図２９（Ａ）、図２９（Ｂ）に示すように、一部あるいは全ての整合導体１８、１９の一端を天井導体１５に電気的に接続する構成とすることも可能である。このような構成にすることによりモノポールアンテナのインピーダンスを変化させることが可能になり、モノポールアンテナと同軸給電部１２との整合状態を良好にすることが可能になる。
（２０）上記した実施の形態１〜７では、天井導体１５の両端を側面導体１４に電気的に接続していた。そのため、水平面の放射指向性において、天井導体１５の両端を結ぶ方向に沿って極小点が形成されてしまう。これは、天井導体１５と側面導体１４との接続点から電流が漏れるために、その方向には電波をほとんど送受波できないためである。アンテナ設計上、このような極小点をなくす必要がある場合には、図３０に示すように、天井導体１５に円形部１５ａを形成すればよい。円形部１５ａは、天井導体１５の両端を結ぶ方向の中央部に設ける。円形部１５ａは、その周縁全周から電波が放射されるので、水平面に沿ってほぼ無指向な状態で電波を放射できる。そのため、天井導体１５全体としては、極小点を有する電波の放射と水平面に無指向な電波の放射とを混合した放射となる。そのため、上記極小点においても電波の放射を行うことが可能となり、図３１に示すように、水平面に沿って楕円形形状をした放射指向性となる。なお、極小点における電波の放射量を調整するには、円形部１５ａの大きさを変えればよい。
【０１５５】
また、天井導体１５の形状は、水平面に無指向な放射ができればよく、完全な円形に限定する必要はない。楕円形状でもよいし、縁部が波線状であってもよい。要するに、本発明の天井部材は、少なくとも、その縁部が曲線形状を有するものであればよい。
（２１）上記した実施の形態１〜７のモノポールアンテナで電波の送受信を行う場合には、複数（例えば、２つ）のモノポールアンテナが並列配置される。この場合、隣り合うモノポールアンテナどうしのアイソレーションを確実に確保する必要がある。通常、アンテナのアイソレーションを確保するためには、フィルタ等のアイソレーション用素子を設けることが実施されるが、次のようにすれば、アイソレーションを確保しやすくなる。すなわち、モノポールアンテナ、特に本発明のものでは、水平面指向性に極小点が形成される。極小点は天井導体１５と側面導体１４との接続点に沿った向きに形成される。そこで、隣り合うモノポールアンテナを、電波の極小点の形成方向が互いに同列になるように整列配置する。これにより、モノポールアンテナどうしの送受波の相互影響が最小限となり、アイソレーションを確保しやすくなる。例えば、図７に示す構造のモノポールアンテナでは、天井導体１５の長手方向両端が側面導体１４に電気的に接続されているために、天井導体１５の長手方向が電波の極小点の形成方向となる。そこで、図３２に示すように、隣り合うモノポールアンテナを、その天井導体１５の長手方向が同列になるように整列配置する。これにより、モノポールアンテナどうしの電波の相互影響が最小限となり、アイソレーションを確保しやすくなる。
【０１５６】
上記のようにモノポールアンテナを整列配置した場合（以下、影響排除配列という）のアイソレーションを測定した。同様に、隣り合うモノポールアンテナを、その天井導体１５の長手方向と直交する向きに沿って整列配置した場合（以下、影響非排除配列という）のアイソレーションを測定した。これらの測定結果を図３３に示す。図３３中、黒四角が、影響排除配列の測定結果であり、黒丸が影響非排除配列の測定結果である。図中、横軸が隣接するモノポールアンテナの離間間隔（ｍｍ）であり、縦軸がアイソレーションの測定結果（ｄＢ）である。
【０１５７】
図３３より明らかなように、影響排除配列の方がアイソレーションにおいて優れているのがわかる。そのため、影響排除配列にした場合におけるアイソレーションが確保しやすくなり、その分、アイソレーション用素子（フィルタ等）として性能の低いものを用いても、十分、アイソレーションを確保することができ、製造コストの低減を図ることができる。
【０１５８】
なお、複数のモノポールアンテナを配置する場合には、構造を強固にする等の目的のために、これらモノポールアンテナを金属ベース板上に配置することが行われる。しかしながら、その場合には接地導体１１どうしが金属ベース板により短絡されるために、上記影響排除配列を採用してもそのアイソレーションが悪化する。そのため、金属ベース板は用いない方がよい。
（２２）上記した実施の形態１〜７では、モノポールアンテナをＺ−Ｘ平面およびＺ−Ｙ平面にそれぞれに対して対称な形状を有するモノポールアンテナを備え、さらにこのような構成のモノポールアンテナにおいて、同軸給電点１２を原点に配置することで、水平面に沿った放射指向性を無指向状態にした。しかしながら、本発明は、このような構成に限るものではなく、同軸給電点１２を、水平面方向に原点から位置ずれした位置に配置することもできる。これにより、水平面に沿った電波の指向性を調整することができる。例えば、図３４に示すように、同軸給電点１２をＸ軸に沿ってその＋方向に若干位置ずれされると、その水平面に沿った指向性は、図３５に示すようになる。すなわち、Ｚ−Ｘ平面に沿った指向性は、Ｚ−Ｙ平面に対して対称とはならず、その第２象限と第４象限とを結ぶやや斜めとなった方向に対して対称な形態となる。
【０１５９】
（２３）上記した実施の形態１〜７では、同軸給電点１２はいずれも接地導体１１上にあって、接地導体１１と、同軸給電点１２に接続されたアンテナ素子１３とは電気的に接続しないような構成であるとした。しかしながら、本発明は、このような構成に限るものではなく、本発明の導電性部材は、接地導体１１および側面導体１４により形成される空間内であれば、任意の位置に配置してもよい。また、本発明の給電点は、接地導体１１上に設けられてなくても良い。すなわち、アンテナ素子１３は、接地導体１１から浮き上がったアンテナ空間内に、絶縁体等の部材によって支持されるように固定されていてもよい。例えば、後述する本実施の形態のアンテナ装置は、給電点を有する回路がアンテナ内に設けられているため、アンテナ素子は接地導体１１と側面導体１４にて囲まれた空間内にて固定されることになる。
【０１６０】
なお、以上の説明では、本発明の作用効果を電波の送信において説明したが、本発明は電波の受信においても同様の作用効果があるのはいうまでもない。
【０１６１】
（実施の形態９）
本発明の実施の形態９のアンテナ装置は、本発明のアンテナ内に回路を設けたアンテナ装置である。先に実施の形態８でも説明したように、本発明のアンテナを、無線回路と接続して用いる場合、アンテナと無線回路とは別構成として実現されている。
【０１６２】
ここで、図５５に、アンテナが送信、受信の２つのアンテナで構成されている場合を示す。図５５において、１３１ａは送信アンテナ、１３１ｂは受信アンテナ、１３２ａ、１３２ｂは信号伝送ケーブル、１３３は無線回路である。送信アンテナ１３１ａと無線回路１３３は信号伝送ケーブル１３２ａにより接続される。また、受信アンテナ１３１ｂと無線回路１３３は信号伝送ケーブル１３２ｂにより接続される。
【０１６３】
この構成で、無線回路１３３から信号伝送ケーブル１３２ａを介して送信アンテナ１３１ａに送信信号が送られ電波として放射される。また、受信アンテナ１３１ｂで受信された受信信号は信号伝送ケーブル１３２ｂを介して無線回路１３３に送られる。
【０１６４】
しかしながら、図５５に示す構成例では、アンテナと無線回路を設置する場合、人目に付かない小形な構造、低背な構造が要望されるにもかかわらず、アンテナは、例えば実施の形態８にて説明したように、無線回路１３３を収納した筐体（図示しない）外に配置される。これは、アンテナの電波の放射が効率よく行えるように、アンテナ素子が電波を放射する空間に面するように設置することが望ましいからである。更に、アンテナと全ての放射空間の間に電波の伝搬を阻害するものがないこと、アンテナ素子から全ての放射対象の空間が見渡せることが望ましいからである。
【０１６５】
また、筐体が金属により構成される場合は、アンテナは筐体外に配置される。このため、アンテナを無線回路筐体の外部に設置するための信号伝送ケーブルが必要になる。
【０１６６】
しかるに、すでに述べたように、アンテナと無線回路には、景観上、なるべく目立たなく設置したいという要望があるが、図５５に示す構成例では、アンテナと無線回路が別々に存在し、更には接続用の信号伝送ケーブルがあるため、このような要望に応えることもできなかった。また、実施の形態８のような構成では、アンテナは筐体に含まれるために筐体が大型化してしまっていた。
【０１６７】
そこで、本実施の形態は、アンテナ内部に回路を組み込むことにより、本発明のアンテナの効果を保ちながら、人目に付きにくいアンテナ装置を実現する。
【０１６８】
図４０は本発明の実施の形態９におけるアンテナ装置の構成を示したものである。図４０において、１１１は接地導体、１１２はアンテナ素子、１１３は側面導体、１１４は回路である。このような本実施の形態において、アンテナは、接地導体１１１とアンテナ素子１１２と側面導体１１３により構成されている。回路１１４はアンテナの内部にあり、アンテナ素子１１２は回路１１４に接続されている。
【０１６９】
ここで、側面導体１１３と接地導体１１１で囲まれた空間をアンテナ内部と呼び、側面導体１１３あるいは接地導体１１１に対してアンテナ内部と反対側の空間をアンテナ外部と呼ぶ。
【０１７０】
一例として、アンテナ素子１１２がモノポールアンテナ素子で構成され、接地導体１１１が長方形の板状で、接地導体１１１と側面導体１１３が電気的に接続されていてキャビティを構成している場合を示す。
【０１７１】
次に、本実施の形態によるアンテナ装置の動作を、図４０を用いて説明する。本実施の形態において、アンテナ単体の動作は、上記実施の形態１〜８のアンテナ装置と同様の動作により行われ、電波の励振は、アンテナ素子１１２で行い、周波数ｆ０の電波が放射され、接地導体１１１から側面導体１１３にアンテナ素子に流れる電流と逆相の電流が流れ、側面導体１１３の上端からも電波が放射される。
【０１７２】
従って、本実施の形態のアンテナは、アンテナ素子１１２と側面導体１１３の上端部から主に電波を放射するので、接地導体１１１と側面導体１１３に囲まれた空間に低背な障害物が存在してもアンテナの放射にほとんど影響を与えない。
【０１７３】
なお、アンテナ内部に回路１１４を配置した場合、回路１１４のグランドと接地導体１１１を電気的に接続しておけば、接地導体１１１から側面導体１１３に流れる電流は遮断されないので、アンテナの放射特性への影響はない。ただし、回路１１４のグランドと接地導体１１１とは必ずしも電気的に接続する必要はない。
【０１７４】
このように、本実施の形態のアンテナ装置は、本発明のアンテナの放射特性を保持したまま、回路をアンテナ内部に配置することにより、人目に付きにくい小形なアンテナ装置を実現している。
【０１７５】
（実施の形態１０）
以下、本発明の第１０の実施の形態について、図４１を参照しながら説明する。
【０１７６】
図４１は本発明の第１０の実施の形態におけるアンテナ装置の構成を示したものである。図４１において、１１１は接地導体、１１２はアンテナ素子、１１３は側面導体、１１４は基板１１４ａを含む回路、１１５は、その一面が開口された箱状の遮断導体、１１６は給電部である。
【０１７７】
このような本実施の形態において、本発明のアンテナは接地導体１１１とアンテナ素子１１２と側面導体１１３とにより構成されている。
【０１７８】
遮断導体１１５はアンテナの内部にあり、更に、回路１１４は基板１１４ａごと遮断導体１１５の開口部から内部に収納される格好で配置されている。遮断導体１１５の開口部の縁部は接地導体１１１と接続されており、回路１１４は、遮蔽導体１１５と接地導体１１１とから形成される閉空間内に格納される。
【０１７９】
また、アンテナ素子１１２は遮断導体１１５上に設置された給電部１１６を介して回路１１４に接続されている。ただし、アンテナ素子１１２と、遮断導体１１５とは給電部１１６を介して互いに絶縁している。また、遮断導体１１５と回路１１４との間も絶縁している。
【０１８０】
ここで、側面導体１１３と接地導体１１１で囲まれた空間をアンテナ内部と呼び、側面導体１１３あるいは接地導体１１１に対してアンテナ内部と反対側の空間をアンテナ外部と呼ぶ。
【０１８１】
一例として、アンテナ素子１１２がモノポールアンテナ素子で構成され、接地導体１１１が長方形の板形状で、接地導体１１１と側面導体１１３が電気的に接続されていてキャビティを構成している場合を示す。
【０１８２】
次に、本実施の形態によるアンテナ装置の動作を、図４１を用いて説明する。電波の励振は、アンテナ素子１１２で行い、周波数ｆ０の電波が放射される。更に、接地導体１１１から側面導体１１３にアンテナ素子に流れる電流と逆相の電流が流れ、側面導体１１３の上端からも電波が放射される。
【０１８３】
従って、本実施の形態のアンテナは、アンテナ素子１１２と側面導体１１３の上端部から主に電波を放射するので、接地導体１１１と側面導体１１３に囲まれた空間に低背な障害物が存在してもアンテナの放射にはほとんど影響を与えない。
【０１８４】
ところで、アンテナから放射された電波により、回路１１４上に配置されている素子が影響を受け回路の動作が不安定になることがある。本実施の形態においては、遮断導体１１５と接地導体１１１により回路１１４を囲み、遮断導体１１５と接地導体１１１を完全に電気的に接続することにより、回路１１４にアンテナから放射された電波が届かないようにする。
【０１８５】
このとき、接地導体１１１に流れる電流は、接地導体１１１から側面導体１１３へ、あるいは、接地導体１１１から遮断導体１１５の外側表面を流れて側面導体１１３に流れる。このとき、接地導体１１１から側面導体１１３に流れる電流は遮断されないので、アンテナの放射特性への影響はない。
【０１８６】
また、アンテナ内部に回路１１４を配置した場合、回路１１４のグランドと接地導体１１１を電気的に接続しておけば、接地導体１１１から側面導体１１３に流れる電流は遮断されないので、アンテナの放射特性への影響はない。このとき、遮断導体１１５と回路１１４とは、回路１１４のグランドのみが電気的に接続される。ただし、回路１１４のグランドと接地導体１１１とは必ずしも常に電気的に接続する必要はない。
【０１８７】
このように、本実施の形態のアンテナ装置は、本発明のアンテナの電波の放射特性を維持したまま、更に回路の動作に影響を与えることなく、回路をアンテナ内部に配置することにより、人目に付きにくい小形なアンテナ装置を実現している。
【０１８８】
（実施の形態１１）
以下、本発明の第１１の実施の形態について、図４２を参照しながら説明する。
【０１８９】
図４２は本発明の第１１の実施の形態におけるアンテナ装置の構成を示したものである。図４２において、１１１は接地導体、１１２はアンテナ素子、１１３は側面導体、１１４は回路、１１７は天井導体、１１８は開口である。このような本実施の形態において、本発明のアンテナは、接地導体１１１とアンテナ素子１１２と側面導体１１３と天井導体１１７により構成されており、その構成は実施の形態１のアンテナと実質同一である。
【０１９０】
また、回路１１４はアンテナの内部にあり、アンテナ素子１１２は回路１１４と接続されている。また、開口１１８は天井導体１１７上にある。
【０１９１】
ここで、側面導体１１３と接地導体１１１と天井導体１１７で囲まれた空間をアンテナ内部と呼び、側面導体１１３あるいは接地導体１１１あるいは天井導体１１７に対してアンテナ内部と反対側の空間をアンテナ外部と呼ぶ。
【０１９２】
一例として、アンテナ素子１１２がモノポールアンテナ素子で構成され、接地導体１１１が長方形の板形状で、接地導体１１１と側面導体１１３が電気的に接続され、側面導体１１３と天井導体１１７が電気的に接続されていてキャビティを構成している場合を示す。
【０１９３】
次に、本実施の形態によるアンテナ装置の動作を、図４２を用いて説明する。電波の励振は、アンテナ素子１１２で行い、周波数ｆ０の電波が放射される。この放射された電波が開口１１８を通って外部空間に放射される。この場合も、接地導体１１１にアンテナ素子１１２に流れる電流と逆相の電流が流れる。
【０１９４】
従って、本実施の形態のアンテナは、実施の形態１のアンテナと同様、開口１１８から主に電波を放射するので、接地導体１１１と側面導体１１３と天井導体１１７に囲まれた空間に低背な障害物が存在してもアンテナの放射には影響を与えない。
【０１９５】
このとき、アンテナ内部に回路１１４を配置した場合、回路１１４のグランドと接地導体１１１を電気的に接続しておけば、接地導体１１１から側面導体１１３に流れる電流は遮断されないので、アンテナの特性への影響はない。ただし、回路１１４のグランドと、接地導体１１１とは必ずしも電気的に接続しなくともよい。
【０１９６】
更に本実施の形態のアンテナ装置のアンテナは、天井導体の形状や個数といった構成に応じて、開口の数や大きさや位置を適当に定めることにより、所望の指向性が得られる。
【０１９７】
このように、本実施の形態のアンテナ装置は、本発明のアンテナの特性を保持した、所望の指向性が得られ、且つ、電波の放射指向性を変化させることなく回路をアンテナ内部に配置することにより、人目に付きにくい小形なアンテナ装置を実現している。
なお、本実施の形態においては、図４３に示すように、アンテナ素子１１２の突端が天井導体１１７と接続点１１９において電気的に接続されている構成にすることも可能である。これにより、アンテナの入力インピーダンスを調整することが可能になるとともに、さらに機械的強度が向上し、優れたアンテナが実現できる。つまり、実施の形態２のアンテナと同様の効果が得られる。
【０１９８】
また、本実施の形態においては、アンテナ素子１１２と天井導体１１７とが電気的に接続されている構造のアンテナ装置を例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のアンテナ装置に限定されるものではない。例えば、所望の入力インピーダンス特性を得るために天井導体とアンテナ素子が電気的に開放されている構造も可能である。この場合、例えば、アンテナ素子は螺旋状の導体線で構成されたヘリカル型モノポールアンテナ素子である場合も可能であり、導体線をＬ字型に折り曲げた逆Ｌ型あるいは逆Ｆ型モノポールアンテナ素子である場合も可能であり、また、導体線の先端に導体平板等の容量性負荷等を備えたトップローディング型モノポールアンテナ素子、あるいは、これらの組み合わせによるアンテナ素子である場合も可能である。
【０１９９】
これにより、アンテナ素子が小形・低背になり、アンテナ装置の小形・低背化が可能になる。
【０２００】
（実施の形態１２）
以下、本発明の第１２の実施の形態について、図４４を参照しながら説明する。
【０２０１】
図４４は本発明の第１２の実施の形態におけるアンテナ装置の構成を示したものである。図４４において、１１１は接地導体、１１２はアンテナ素子、１１３は側面導体、１１４は回路、１１５は遮断導体、１１６は給電部、１１７は天井導体、１１８は開口、１１９は天井導体１１７上に設けられた接続点である。このような本実施の形態において、本発明のアンテナは、接地導体１１１とアンテナ素子１１２と側面導体１１３と天井導体１１７により構成されている。
【０２０２】
また、回路１１４は接地導体１１１上にあり、アンテナ素子１１２は回路１１４と接続されている。また、開口１１８は天井導体１１７と側面導体１１３によって囲まれた部分である。
【０２０３】
ここで、側面導体１１３と接地導体１１１と天井導体１１７で囲まれた空間をアンテナ内部と呼び、側面導体１１３あるいは接地導体１１１あるいは天井導体１１７に対してアンテナ内部と反対側の空間をアンテナ外部と呼ぶ。したがって、回路１１４はアンテナ内部に配置されていることになる。
【０２０４】
一例として、アンテナ素子１１２がモノポールアンテナ素子で構成され、天井導体１１７と接続点１１９において電気的に接続され、接地導体１１１が長方形の板形状で、接地導体１１１と側面導体１１３が電気的に接続され、側面導体１１３と天井導体１１７が電気的に接続されていてキャビティを構成している場合を示す。すなわち本実施の形態のアンテナの構成は、実施の形態２のアンテナと実質同一である。
【０２０５】
次に、本実施の形態によるアンテナ装置の動作を、図４４を用いて説明する。電波の励振は、実施の形態２のアンテナの動作と同様に行われ、アンテナ素子１１２で行い、周波数ｆ０の電波が放射される。この放射された電波が開口１１８を通って外部空間に放射される。この場合も、接地導体１１１にアンテナ素子１１２に流れる電流と逆相の電流が流れる。
【０２０６】
従って、本実施の形態のアンテナは、開口１１８から主に電波を放射するので、接地導体１１１と側面導体１１３と天井導体１１７に囲まれた空間に低背な障害物が存在してもアンテナの放射には影響を与えない。
【０２０７】
ところが、アンテナから放射された電波により、回路１１４上に配置されている素子が影響を受け回路の動作が不安定になることがある。本実施の形態においては、遮断導体１１５と接地導体１１１により回路１１４を囲み、遮断導体１１５と接地導体１１１を完全に電気的に接続することにより、回路１１４にアンテナから放射された電波が届かないようにする。
【０２０８】
このとき、接地導体１１１に流れる電流は、接地導体１１１から側面導体１１３へ、あるいは、接地導体１１１から遮断導体１１５の外側表面を流れて側面導体１１３に流れる。このとき、接地導体１１１から側面導体１１３に流れる電流は遮断されないので、アンテナの放射特性への影響はない。
【０２０９】
また、アンテナ内部に回路１１４を配置した場合、回路１１４のグランドと接地導体１１１を電気的に接続しておけば、接地導体１１１から側面導体１１３に流れる電流は遮断されないので、アンテナの放射特性への影響はない。このとき、遮断導体１１５と回路１１４とは、回路１１４のグランドのみが電気的に接続される。ただし、回路１１４のグランドと接地導体１１１とは必ずしも常に電気的に接続する必要はない。
【０２１０】
また、本実施の形態のアンテナ装置のアンテナは、天井導体の形状や個数といった構成に応じて、開口の数や大きさや位置を適当に定めることにより、所望の指向性が得られる。
【０２１１】
次に実際に試作した、本実施の形態のアンテナ装置を図４５に示し、回路の構成を図４６、図４７に示す。また、試作したアンテナ装置の放射特性を図４８に示し、回路１１４および遮断導体がない場合のアンテナ単体時の放射特性を図４９に示す。また、試作したアンテナ装置の給電部における入力インピーダンス特性を図５０に示す。
【０２１２】
一例として、接地導体１１１が自由空間波長を基準として１辺が０．５２波長の正方形で、側面導体１１３の高さが０．０７７波長、天井導体１１７が長方形でＸ軸と平行な辺の長さが０．３８波長でＹ軸に平行な辺の長さが０．５２波長であり、２つの開口１１８が長方形でＸ軸と平行な辺の長さは０．０７波長でＹ軸に平行な辺の長さが０．５２波長であり、アンテナ天井部のＸ方向両端に配置されているものとする。
【０２１３】
また、回路１１４はアンテナ装置のＹ軸の正方向端部に面してＹ軸に対称に配置され、遮断導体１１５は、底面の１辺が０．２６波長の正方形であり、側面の導体の高さが０．０６５波長の直方体で回路１１４を覆うように配置されているものとする。
【０２１４】
以上のような構成を有する本実施の形態によるアンテナ装置のアンテナが、Ｚ−Ｘ面、Ｚ−Ｙ面に対して対称構造であるときの特性を示す。
【０２１５】
図４８は試作した、本実施の形態のアンテナ装置の放射指向性を示したものである。また、図４９は、回路および遮断導体がないアンテナ単体のみの構成とした時の放射特性を示したものである。放射指向性の目盛りは１間隔が１０ｄＢであり、単位は点波源の放射電波の電力値を基準にしたｄＢiである。
【０２１６】
図４８および図４９に示すように、本実施の形態によるアンテナ装置の放射特性は回路および遮断導体がないアンテナ単体時の放射特性と全く等しいことが分かる。つまり、回路１１４および遮断導体１１５により放射特性が変化しない。
【０２１７】
次に、図５０は、本実施の形態の試作したアンテナ装置の給電部１１６における入力インピーダンス特性を示したものである。図は５０Ω給電線路に対する電圧定在波比（ＶＳＷＲ）である。このように中心周波数ｆ０を中心に良好な整合がとれていることが分かる。
【０２１８】
なお、回路１１４には、アンテナからの電波の影響を受けやすい高周波フィルタや増幅回路を含んでいたが、遮断導体１１５と接地導体１１１により完全にシールドしたため、動作の劣化はなく安定した動作を確認した。
【０２１９】
このように、本実施の形態のアンテナ装置は所望の指向性が得られ、且つ、電波の放射を変化させることなく回路をアンテナ内部に配置することにより、人目に付きにくい小形なアンテナ装置を実現している。
【０２２０】
（実施の形態１３）
以下、本発明の第１３の実施の形態について、図５１を参照しながら説明する。
【０２２１】
図５１は本発明の第１３の実施の形態におけるアンテナ装置の構成を示したものである。図５１において、１１１は接地導体、１１２はアンテナ素子、１１３は側面導体、１１４は回路、１１６は給電部、１２５は凹部である。
【０２２２】
また、凹部１２５は、接地導体１１１および接地導体１１１と接合する側面導体１１３の一部を、外側から内側へ凹ませることにより形成された側壁１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃに囲まれた領域であって、給電部１１６は、側壁１２５ｂ上に設けられている。
【０２２３】
このような本実施の形態において、本発明のアンテナは、接地導体１１１とアンテナ素子１１２と側面導体１１３により構成されている。回路１１４はアンテナの凹部１２５内に配置されており、その周囲は側壁１２５ａ〜ｃによって覆われているとともに、給電部１１６を介してアンテナ素子１１２と接続されている。このとき、アンテナ素子１１２と側壁１２５ｂとは、給電部１１６を介して互いに絶縁されている。
【０２２４】
ここで、側面導体１１３と接地導体１１１で囲まれた空間をアンテナ内部と呼び、側面導体１１３あるいは接地導体１１１に対してアンテナ内部と反対側の空間をアンテナ外部と呼ぶ。
【０２２５】
一例として、アンテナ素子１１２がモノポールアンテナ素子で構成され、接地導体１１１が長方形の板形状で、接地導体１１１と側面導体１１３が電気的に接続されていてキャビティを構成している場合を示す。
【０２２６】
次に、本実施の形態によるアンテナ装置の動作を、図５１を用いて説明する。電波の励振は、アンテナ素子１１２で行い、周波数ｆ０の電波が放射される。更に、接地導体１１１から側面導体１１３にアンテナ素子に流れる電流と逆相の電流が流れ、側面導体１１３の上端からも電波が放射される。
【０２２７】
従って、本実施の形態のアンテナは、アンテナ素子１１２と側面導体１１３の上端部から主に電波を放射するので、接地導体１１１と側面導体１１３に囲まれた空間に低背な障害物が存在してもアンテナの放射にはほとんど影響を与えない。つまり、アンテナ内部に凹部１２５が存在してもアンテナの放射にほとんど影響を与えない。さらに、凹部１２５の内部に回路１１４を配置しても放射特性に影響を与えない。この場合、回路１１４と接地導体１１１とは電気的に接続する必要はないが、回路１１４のグランドと接地導体１１１とを電気的に接続して、アンテナと回路１１４のグランドが共通化するようにしてもよい。
【０２２８】
ここで、実施の形態１０の場合は、高周波帯での使用において、遮断導体１１５と、接地導体１１１あるいは側面導体１１３との間に隙間があると、その隙間がコンデンサとして動作し、インピーダンス特性がずれるおそれがある。
【０２２９】
しかしながら、本実施の形態に示すように、接地導体１１１と側面導体１１３を凹ませて形成した側壁１２５ａ〜ｃによって凹部１２５を形成することで、実施の形態１０に示す遮断導体と接地導体と側面導体を一体成型することが可能となる。このため、遮断導体と接地導体や側面導体を完全に電気的に接続することができるので、インピーダンス特性がずれず、アンテナ性能が劣化しない。
【０２３０】
なお、アンテナから放射された電波により、回路１１４上に配置されている素子が影響を受け回路の動作が不安定になることがある。この場合、図５２に示すように、凹部１２５を蓋導体１２６により覆い、蓋導体１２６と接地導体１１１を完全に電気的に接続する。これにより、アンテナから放射された電波は回路１１４に届かなくなり回路１１４の動作を安定にすることが可能となる。このとき、アンテナ外側には電流は流れないので、アンテナの放射特性への影響はない。ここで蓋導体１２６は、本発明の蓋部材に相当するものである。
【０２３１】
このように、本実施の形態のアンテナ装置は、本発明のアンテナの電波の放射特性を保持したまま、回路をアンテナ内部に配置することにより、人目に付きにくい小形なアンテナ装置を実現している。
【０２３２】
（実施の形態１４）
以下、本発明の第１４の実施の形態について、図５３を参照しながら説明する。
【０２３３】
図５３は本発明の第１４の実施の形態におけるアンテナ装置の構成を示したものである。図５３において、１１１は接地導体、１１２はアンテナ素子、１１３は側面導体、１１４は回路、１１６は給電部、１１７は天井導体、１１８は開口、１１９は接続点、１２５は凹部である。
【０２３４】
また、凹部１２５は、接地導体１１１および接地導体１１１と接合する側面導体１１３の一部を、外側から内側へ凹ませることにより形成された側壁１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃに囲まれた領域であって、給電部１１６は、側壁１２５ｂ上に設けられている。
【０２３５】
このような本実施の形態において、本発明のアンテナは接地導体１１１とアンテナ素子１１２と側面導体１１３と天井導体１１７により構成されている。回路１１４はアンテナの凹部１２５にあり、回路１１４はアンテナの凹部１２５内に配置されており、その周囲は側壁１２５ａ〜ｃによって覆われているとともに、給電部１１６を介してアンテナ素子１１２と接続されている。このとき、アンテナ素子１１２と側壁１２５ｂとは、給電部１１６を介して互いに絶縁されている。また、開口１１８は天井導体１１７と側面導体１１３に囲まれた領域上にある。
【０２３６】
ここで、側面導体１１３と接地導体１１１と天井導体１１７で囲まれた空間をアンテナ内部と呼び、側面導体１１３あるいは接地導体１１１あるいは天井導体１１７に対してアンテナ内部と反対側の空間をアンテナ外部と呼ぶ。
【０２３７】
一例として、アンテナ素子１１２がモノポールアンテナ素子で構成され、接地導体１１１が長方形の板形状で、接地導体１１１と側面導体１１３が電気的に接続されていてキャビティを構成している場合を示す。
【０２３８】
次に、本実施の形態によるアンテナ装置の動作を、図５３を用いて説明する。電波の励振は、アンテナ素子１１２で行い、周波数ｆ０の電波が放射される。更に、接地導体１１１から側面導体１１３にアンテナ素子に流れる電流と逆相の電流が流れ、側面導体１１３の上端からも電波が放射される。
【０２３９】
従って、本実施の形態のアンテナは、アンテナ素子１１２と側面導体１１３の上端部から主に電波を放射するので、接地導体１１１と側面導体１１３に囲まれた空間に低背な障害物が存在してもアンテナの放射にはほとんど影響を与えない。つまり、アンテナ内部に凹部１２５が存在してもアンテナの放射にほとんど影響を与えない。さらに、凹部１２５の内部に回路１１４を配置しても放射特性に影響を与えない。この場合、回路１１４と接地導体１１１とは電気的に接続する必要はないが、回路１１４のグランドと接地導体１１１とを電気的に接続して、アンテナと回路１１４のグランドが共通化するようにしてもよい。また、アンテナ素子１１２と天井導体１１７とを接続点１１９を介して電気的に接続しているので、実施の形態２のアンテナと同様の効果が得られる。
【０２４０】
ここで、実施の形態１２の場合は、高周波帯での使用において、遮断導体１１５と、接地導体１１１あるいは側面導体１１３との間に隙間があると、その隙間がコンデンサとして動作し、インピーダンス特性がずれるおそれがある。
【０２４１】
しかしながら、本実施の形態に示すように、接地導体１１１と側面導体１１３を凹ませて形成した側壁１２５ａ〜ｃによって凹部１２５を形成することで、実施の形態１０に示す遮断導体と接地導体と側面導体を一体成型することが可能となる。このため、遮断導体と接地導体や側面導体を完全に電気的に接続することができるので、インピーダンス特性がずれず、アンテナ性能が劣化しない。
【０２４２】
なお、アンテナから放射された電波により、回路１１４上に配置されている素子が影響を受け回路の動作が不安定になることがある。この場合、図５４に示すように、凹部１２５を蓋導体１２６により覆い、蓋導体１２６と接地導体１１１を完全に電気的に接続する。これにより、アンテナから放射された電波は回路１１４に届かなくなり回路１１４の動作を安定にすることが可能となる。このとき、アンテナ外側には電流は流れないので、アンテナの放射特性への影響はない。ここで蓋導体１２６は、本発明の蓋部材に相当するものである。
【０２４３】
なお、上記の実施の形態９〜１４において、回路１１４の構成としては、受動素子のみの構成、あるいは能動素子のみの構成、もしくは能動素子と受動素子とが両方が含まれている構成が考えられる。例えば、受動素子のみの構成では、抵抗やコイルやコンデンサにより構成されたインピーダンス整合回路や、高周波フィルタ、光受動素子などが挙げられる。また、能動素子としては、増幅回路やミキサー等の高周波能動素子やレーザーダイオードやフォトダイオード等の光能動素子等が挙げられる。また、回路１１４はＩＣを含んでいても良い。
【０２４４】
また、図５６に示すように、アンテナ装置が天井導体１１７を含む場合、回路１１４の横幅Ｗｒは、天井導体１１７の横幅Ｗｃよりも小さくなるほうが望ましい。要するに、回路の大きさは、前記アンテナ装置を天井部材の側から、前記天井部材に垂直に眺めた場合、前記天井部材に隠れて見えなくなる大きさであるのが望ましい。
【０２４５】
また、図５７（Ａ）（Ｃ）に示すように、アンテナ内部における回路１１４の配置は、天井導体と側面導体とのなす角に配置してもよいし、図５７（Ｂ）に示すように、天井導体の直下であって、側面導体と接地導体とのなす角に配置してもよい。要するに、回路の配置は、前記アンテナ装置を天井部材の側から、前記天井部材に垂直に眺めた場合、前記天井部材に隠れて見えなくなる位置に配置されるのが望ましい。
【０２４６】
また、例えば、マイクロ波回路のような高周波能動素子や受動素子により回路１１４が構成されている場合は、本実施の形態のアンテナ装置は無線機として動作することが可能である。更に光能動素子あるいは光受動素子を含む場合は、アンテナで受けた電気信号をレーザダイオードのような光能動素子で光信号に変換し、光ファイバ等の光通信により信号を伝送することが可能になり、逆に光通信により送られてきた光信号をフォトダイオードのような光能動素子により電気信号に変換しアンテナから放射することが可能になる。また、回路１１４は電源回路を含む構成として実現してもよく、この場合、本実施の形態のアンテナ装置は無線装置として用いることができる。
【０２４７】
また、上記の実施の形態９〜１４において、回路１１４の一例として図４６に示すように、受信回路はアンテナ素子から送られた信号を高周波フィルタを介して増幅回路により増幅し、レーザーダイオードにより光信号に変換され光ファイバにより信号を伝送する場合を示す。ここで、１２０は高周波フィルタ、１２１は増幅回路、１２２はレーザダイオード、１２３は光ファイバである。なお、送信回路の一例として図４７に示すようにレーザーダイオード１２２をフォトダイオード１２４に置き換えることにより、光ファイバにより伝送された光信号を電気信号に変換し、増幅回路により増幅し、高周波フィルタを介してアンテナから電波を放射することも可能である。
【０２４８】
また、上記の実施の形態９〜１４では、アンテナ素子１１２として、モノポールアンテナ素子を直線導体で構成したが、これを他のアンテナ素子で構成することも可能である。例えば、アンテナ素子は螺旋状の導体線で構成されたヘリカル型モノポールアンテナ素子である場合も可能であり、導体線をＬ字型に折り曲げた逆Ｌ型あるいは逆Ｆ型モノポールアンテナ素子である場合も可能であり、また、導体線の先端に導体平板等の容量性負荷等を備えたトップローディング型モノポールアンテナ素子、あるいは、これらの組み合わせによるアンテナ素子である場合も可能である。これにより、アンテナ素子が小形・低背になり、アンテナ装置の小形・低背化が可能になる。
【０２４９】
また、上記の実施の形態９〜１４では、接地導体１１１と側面導体１１３とが電気的に接続されている構造のアンテナ装置を例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のアンテナ装置に限定されるものではない。例えば、所望の放射指向性あるいは入力インピーダンス特性を得るために接地導体１１１と側面導体１１３が電気的に開放されている構造も可能である。
【０２５０】
また、上記の実施の形態９〜１４では、接地導体１１１が長方形で構成された構造のアンテナ装置を例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のアンテナ装置に限定されるものではない。例えば、所望の放射指向性あるいは入力インピーダンス特性を得るために、接地導体１１１がその他の多角形あるいは半円あるいはこれらの組み合わせ、あるいはその他の形状も可能である。また、接地導体が円形あるいは楕円形あるいは曲面あるいはその他の形状にする構造も可能である。これにより、放射特性においては、アンテナ導体部の角部が少なくなることにより、角部での回折効果が少なくなり、アンテナからの放射電波の交差偏波変換損失が少なくなるという効果がある。
【０２５１】
また、上記の実施の形態９〜１４では、側面導体１１３が接地導体１１１の輪郭に沿った枠で構成された構造のアンテナ装置を例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のアンテナ装置に限定されるものではない。例えば、所望の放射指向性あるいは入力インピーダンス特性を得るために、側面導体の枠が接地導体より大きい構造や小さい構造、あるいは天井導体より大きい構造や小さい構造も可能である。
【０２５２】
また、上記の実施の形態９〜１４では、アンテナ内部に誘電体を挿入することも可能である。これにより、アンテナの小形化が図れる。これは真空より誘電率が高い誘電体（比誘電率：εｒ＞１）内においては、真空中に比べ、波長が元の（εｒ）-1/2倍になるからである。また、アンテナの設置環境によりアンテナ内部に埃や湿気の多い空気が入り込みアンテナの特性が劣化するおそれがあるが、側面導体の上端を輪郭とした誘電体層の蓋をすることにより埃や湿気の多い空気が入り込むことによる特性劣化を防ぐことが可能になる。これは絶縁体層の蓋でも同様な効果が得られる。このとき、誘電体の挿入の形態は、実施の形態４、６等と同様であってもよい。
【０２５３】
また、上記の実施の形態９〜１４では、天井導体１１７によって形成された開口が２つのアンテナ装置を例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のアンテナ装置に限定されるものではない。例えば、所望の放射指向性あるいは入力インピーダンス特性を得るために、開口が１つの場合や３つ以上にする構造も可能である。
【０２５４】
また、上記の実施の形態９〜１４では、天井導体１１７によって形成された開口がアンテナ天井部に配置された構造のアンテナ装置を例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のアンテナ装置に限定されるものではない。例えば、所望の放射指向性あるいは入力インピーダンス特性を得るために開口が側面導体に配置された構造、あるいは開口が接地導体に配置された構造、あるいはこれらを組み合わせた構造も可能である。
【０２５５】
また、上記の実施の形態９〜１４では、アンテナ素子１１２と天井導体１１７とが電気的に接続されている構造のアンテナ装置を例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のアンテナ装置に限定されるものではない。例えば、所望の入力インピーダンス特性を得るために天井導体１１７とアンテナ素子１１２が電気的に開放されている構造も可能である。この場合、例えば、アンテナ素子は螺旋状の導体線で構成されたヘリカル型モノポールアンテナ素子である場合も可能であり、導体線をＬ字型に折り曲げた逆Ｌ型、あるいは逆Ｆ型モノポールアンテナ素子である場合も可能であり、また、導体線の先端に導体平板等の容量性負荷等を備えたトップローディング型モノポールアンテナ素子、あるいは、これらの組み合わせによるアンテナ素子である場合も可能である。これにより、アンテナ素子が小形・低背になり、アンテナ装置の小形・低背化が可能になる。
【０２５６】
また、上記の実施の形態９〜１４では、接地導体１１１と側面導体１１３と天井導体１１７とが電気的に接続されている構造のアンテナ装置を例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のアンテナ装置に限定されるものではない。例えば、所望の放射指向性あるいは入力インピーダンス特性を得るために天井導体と側面導体が電気的に開放されている構造、あるいは接地導体と側面導体が電気的に開放されている構造、あるいは接地導体と側面導体と天井導体全てが電気的に開放されている構造も可能である。
【０２５７】
また、上記の実施の形態９〜１４では、天井導体１１７が長方形で構成された構造のアンテナ装置を例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のアンテナ装置に限定されるものではない。例えば、所望の放射指向性あるいは入力インピーダンス特性を得るために天井導体がその他の多角形あるいは半円あるいはこれらの組み合わせあるいはその他の形状も可能である。また、天井導体が円形あるいは楕円形あるいは曲面あるいはその他の形状にする構造も可能である。これにより、放射特性においては、アンテナ導体部の角部が少なくなることにより、角部での回折効果が少なくなりアンテナからの放射電波の交差偏波変換損失が少なくなるという効果がある。
【０２５８】
また、上記の実施の形態９〜１４では、凹部１２５は、接地導体１１１および接地導体１１１と接合する側面導体１１３の一部を、外側から内側へ凹ませることにより形成された側壁１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃに囲まれた領域であるとしたが、側壁は、接地導体１１１のみを凹ませて形成するようにしてもよい。また、側面導体１１３のみを凹ませて形成するようにしてもよい。
【０２５９】
また、本発明のアンテナ装置は、図５８に示すように、複数の本発明のアンテナ３０１ａ〜３０１ｃを有するアンテナアレイ３０１と、このアンテナアレイ３０１と無線回路１１４とを有するアンテナアレイ装置としても実現して良い。このとき、無線回路１１４は、複数の回路１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃによって構成され、それぞれの回路１１４ａ〜１１４ｃは、それぞれに対応したアンテナ３０１ａ〜３０１ｃを有し、それぞれの回路１１４ａ〜１１４ｃが、同一の信号の入出力を行うことにより本発明のアンテナ装置を形成している。なお、本発明のアンテナアレイ装置は、本発明のアンテナ装置を複数配列していればよく、配列するアンテナ装置の個数によって限定されるものではない。
【０２６０】
また、本発明のアンテナ装置の回路は、少なくとも導電性部材を含む部分がアンテナ内に配置されていれば、残りの部分はアンテナの外に設けられた構成であってもよく、回路の全ての構成をアンテナ内に含む必要はない。
【０２６１】
また、本発明のアンテナ装置は、回路部分がカートリッジとしてアンテナから脱着可能な構成であっても良い。例えば、図３１に示す実施の形態５において、給電部１１６をコネクタ状の構成とすれば、同一のアンテナに対し、異なる種類の回路１１４を交換して接続して用いることができる。これは、例えばアンテナ装置を携帯電話用、ＰＨＳ用等の交換基地局として用いる場合、カートリッジとして回路を交換するだけで、交換基地局を一台で異なる複数の通信装置に対応させることができる効果がある。
【０２６２】
さらに、本発明のアンテナ装置において、底面部材と側面部材とによって囲まれる空間内に配置される回路は、図５９に示すように、互いに異なる無線方式を有するサブ回路１１４ｘ、１１４ｙ、１１４ｚ、およびサブ回路１１４ｘ、１１４ｙ、１１４ｚのいずれかと本発明のアンテナ４０１とを切り替えて接続する切換手段４０２とを備えた構成であっても良い。これにより、同一のアンテナ装置で、複数種類の無線方式を扱うことができる。
【０２６３】
なお、上記の各実施の形態において、接地導体１１１は本発明の底面部材の一例であり、給電部１１６は本発明の給電点の一例であり、アンテナ素子１１２は本発明の導電性部材の一例であり、側面導体１１３は本発明の側面部材の一例であり、天井導体１１７は本発明の天井部材の一例である。また開口１１８は、本発明の天井部分によって覆われなかった、本発明の空間の残りの部分の一例である。また凹部１２５は、本発明の凹みの一例である。
【０２６４】
したがって、実施の形態９〜１４のアンテナ装置は、回路１１４を省いた構成である、本発明のアンテナとして実現してもよく、この場合、各実施の形態は、底面部材と側面部材とによって囲まれた空間内に固定されている導電性部材を有する本発明のアンテナの実施の形態ということになる。
【０２６５】
また、本発明のアンテナ装置は、実施の形態１〜７のアンテナ内に、回路１１４の全部または一部を設けることによって実現してもよい。
【０２６６】
以上のような本発明は、例えば接地導体と、前記接地導体の表面に位置する給電部と、前記給電部に接続されたアンテナ素子と、前記アンテナ素子を含む空間の周囲を前記アンテナ素子から離間して囲む側面導体とを有しており、これにより、平面的な大きさをあまり大きくすることなく、アンテナ水平面に沿った電波放射を強めることができる。これは次のような理由によっている。側面導体が接地導体の周縁部として機能するために、電波の回折を有効に防止してアンテナ水平方向に沿った電波放射を強めることができる。しかも、側面導体は接地導体に対して立ち上がる向きに配置されるので、モノポールアンテナの平面的な大きさはほとんど大きくならない。
【０２６７】
また、本発明は、例えば上記本発明のモノポールアンテナにおいて、前記アンテナ素子を挟んで前記接地導体に対向する天井導体を有しており、これにより、アンテナ垂直方向に沿った大きさを小さくすることができる。これは次のような理由によっている。天井導体がアンテナ素子の先端部として機能するために、その分、アンテナ素子の長さ寸法を小さくすることができ、それに伴って、アンテナ垂直方向の大きさが小さくなる。
【０２６８】
また、本発明は、例えば上記本発明のモノポールアンテナにおいて、前記天井導体の端部を前記側面導体に電気的に接続しており、これにより、水平面に沿った電波の指向性を任意に調整することができる。これは次のような理由によっている。天井導体の端部を側面導体に接続すると、そこから電流が接地導体に向けて漏れる。そのため、天井導体からその接続点に沿って外側に延びる方向には電波がほとんど放射されなくなる。そこで、天井導体と側面導体との接続点をどの方向に沿って設けるかを設定することで水平面に沿った電波の指向性を任意に設定することができる。
【０２６９】
また、本発明は、例えば上記本発明のモノポールアンテナにおいて、前記天井導体の中央部分を円形形状にしており、これにより、水平面に沿った電波の指向性をさらに任意に調整することができる。これは次のような理由によっている。天井導体の端部を側面導体に接続すると、その接続点に沿って外側に延びる方向に電波の極小点が形成されることでその指向性を調整できる。しかしながら、場合によっては、電波の極小点における放射レベルが所望レベルより小さくなりすぎることがある。これに対して、天井導体の中央部分を円形形状にすると、その円形部分の全周から電波が放射されるために、その部分での電波放射は、水平面にほぼ無指向となる。そのため、電波の放射は、円形部分からの放射と、それ以外の部分からの放射とを混合したものとなり、電波の極小点を補填することができる。なお、この円形部分からの電波の放射量は、円形部分の大きさを変えることで調整できる。
【０２７０】
また、本発明は、例えば上記本発明のモノポールアンテナにおいて、前記側面導体を前記接地導体に電気的に接続しており、これにより、入力インピーダンスの整合を図ることができる。これは次のような理由によっている。天井導体を設けることで、アンテナ垂直方向の大きさを小さくすると、天井導体と接地導体とが互いに近接して配置されることになり、両者の間に容量成分が生じて入力インピーダンスの不整合が発生する恐れがある。これに対して、本発明では、天井導体が側面導体を介して接地導体に電気的に接続されるために、これら導体の間に導通ループが生じる結果、インダクタンスが発生する。そのため、発生したインダクタンスにより前記容量成分が相殺されて、インピーダンスの不整合が解消される。
【０２７１】
また、本発明は、例えば上記本発明のモノポールアンテナにおいて、前記接地導体と前記側面導体と前記天井導体とのうちの少なくとも１つは開口を有しており、開口形成時において開口の位置や大きさ等を任意に調整することにより電波指向性を任意に設定することができる。
【０２７２】
また、本発明は、例えば上記本発明のモノポールアンテナにおいて、前記開口の大きさを調整する手段を有しており、この調整手段により開口の大きさを調整することで、開口形成後であっても指向性及びインピーダンスを任意に微調整することができる。
【０２７３】
また、本発明は、例えば上記本発明のモノポールアンテナにおいて、前記給電部を原点に配置し、前記接地導体をＸ−Ｙ平面に配置し、接地導体と前記側面導体とを、Ｚ−Ｙ平面に対して対称な構造にし、前記開口を、Ｚ−Ｙ平面に対して対称に配置しており、これにより電波の指向性をＺ−Ｙ平面に対して対称にすることができる。
【０２７４】
また、本発明は、例えば上記本発明のモノポールアンテナにおいて、前記接地導体と前記側面導体とを、Ｚ−Ｘ平面に対して対称な構造にし、前記開口を、Ｚ−Ｘ平面に対して対称に配置しており、これにより、電波の指向性をＺ−Ｘ平面に対して対称にすることができる。
【０２７５】
また、本発明は、例えば上記本発明のモノポールアンテナにおいて、前記アンテナ素子を前記天井導体に電気的に接続しており、これにより、モノポールアンテナの構造が安定するうえに、アンテナのインピーダンスも安定になり、アンテナの特性が改善される。
【０２７６】
また、本発明は、例えば上記本発明のモノポールアンテナにおいて、前記接地導体と前記側面導体とに囲まれた空間に、空気より誘電率の高い誘電体を設けており、これにより、アンテナをより小形、低背な構造にすることができる。
【０２７７】
また、本発明は、例えば上記本発明のモノポールアンテナにおいて、前記空間を前記誘電体により全て充填しており、これにより、アンテナをより小形、低背な構造にすることができるうえに、アンテナ内部空間に隙間となる空間が存在しなくなるので、アンテナ内部空間に埃が入らなくなるうえに結露も生じにくくなり、信頼性が向上する。
【０２７８】
また、本発明は、例えば上記本発明のモノポールアンテナにおいて、前記誘電体を、前記側面導体で囲まれた空間の蓋体として構成し、前記接地導体または前記天井導体をこの誘電体上に設けており、これにより、アンテナ内部空間に埃が入らなくなるうえに結露も生じにくくなり、信頼性が向上する。また、誘電体を蓋体とすることでアンテナ内部空間の密封を簡単に行えるようになる。
【０２７９】
また、本発明は、例えば上記本発明のモノポールアンテナにおいて、前記側面導体を前記誘導体に形成したバイアホールから構成しており、これにより、側面導体の形成が容易になる。これは、バイアホールが汎用の基板製造方法により比較的簡単に形成することができるためである。
【０２８０】
また、本発明は、例えば上記本発明のモノポールアンテナにおいて、前記アンテナ素子から離間して配置された少なくとも一つの整合素子を有しこの整合素子を前記接地導体に電気的に接続しており、これにより、アンテナのインピーダンスを変化させて整合状態を良好にすることができる。
【０２８１】
また、本発明は、例えば上記本発明のモノポールアンテナにおいて、前記整合素子のうちの少なくとも一つを、前記アンテナ素子に電気的に接続しており、これにより、モノポールアンテナの入力インピーダンスを高くすることが可能になる。
【０２８２】
また、本発明は、例えば上記本発明のモノポールアンテナにおいて、前記整合素子のうちの少なくとも一つを、前記天井導体に電気的に接続しており、これにより、モノポールアンテナのインピーダンスを変化させることが可能となる。
【０２８３】
また、本発明は、例えばモノポールアンテナと、前記モノポールアンテナに供給する送信信号と前記モノポールアンテナから供給される受信信号とを増幅する増幅手段と、送受信信号の周波数を選択する周波数選択手段と、前記モノポールアンテナと前記増幅手段と前記周波数選択手段とを収納する筺体と、を有し、前記モノポールアンテナは、接地導体と、前記接地導体の表面に位置する給電部と、前記給電部に接続されたアンテナ素子と、前記アンテナ素子を含む空間の周囲を前記アンテナ素子から離間して囲む側面導体と、前記アンテナ素子を挟んで前記接地導体と対向する天井導体と、前記接地導体と前記側面導体とに囲まれた空間に設けられ、空気より誘電率の高い誘電体と、前記接地導体と前記側面導体と前記天井導体とのうちの少なくともひとつに設けられた開口とを有し、前記筺体表面に凹部を設け、この凹部に前記モノポールアンテナを収納配置して無線装置を構成しており、これにより、小型低背化を維持向上させたうえで、景観上、優れた無線装置を構成できるようになる。これは、次のような理由によっている。モノポールアンテナを筺体表面の凹部に収納するので、モノポールアンテナが外側から見えにくくなるためである。さらには、この無線装置が有するモノポールアンテナは、上述した本発明に記載したものと同様、小型低背化が促進されたものとなっているので、モノポールアンテナを一体に組み込んだにもかかわらず、無線装置の小型低背化を妨げることはほとんどない。
【０２８４】
また、本発明は、例えば複数のモノポールアンテナを有し、これらモノポールアンテナは、接地導体と、前記接地導体の表面に位置する給電部と、前記給電部に接続されたアンテナ素子と、前記アンテナ素子を含む空間の周囲を前記アンテナ素子から離間して囲む側面導体と、前記アンテナ素子を挟んで前記接地導体に対向する天井導体とを有し、各モノポールアンテナの水平面指向性が極小となる方向を一致させてこれらモノポールアンテナを整列配置することで、モノポールアンテナの配置構造を構成しており、これにより、隣接するモノポールアンテナそれぞれが行う電波送受信による相互影響が最小となり、両者のアイソレーションが良好になる。
【０２８５】
【発明の効果】
以上のように、本発明は、簡単な構造で放射指向性を変化させることが可能で工作精度に優れたアンテナを実現するとともに、アンテナ内部に回路を配置することにより、小形なアンテナ装置、アレイアンテナ装置および無線装置を実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）本発明の実施の形態１におけるモノポールアンテナの概観斜視図である。
（Ｂ）本発明の実施の形態１におけるモノポールアンテナの断面図である。
【図２】実施の形態１の動作原理を示す図である。
【図３】実施の形態１の試作例を示す概観斜視図である。
【図４】実施の形態１の試作例の放射指向性を示す図である。
【図５】実施の形態１の試作例のインピーダンス特性を示す図である。
【図６】（Ａ）本発明の実施の形態２におけるモノポールアンテナの概観斜視図である。
（Ｂ）本発明の実施の形態２におけるモノポールアンテナの断面図である。
【図７】実施の形態２の試作例を示す概観斜視図である。
【図８】実施の形態２の試作例の放射指向性を示す図である。
【図９】実施の形態２の試作例のインピーダンス特性を示す図である。
【図１０】（Ａ）本発明の実施の形態３におけるモノポールアンテナの概観斜視図である。
（Ｂ）本発明の実施の形態３におけるモノポールアンテナの断面図である。
【図１１】（Ａ）本発明の実施の形態４におけるモノポールアンテナの概観斜視図である。
（Ｂ）本発明の実施の形態４におけるモノポールアンテナの断面図である。
【図１２】実施の形態４の試作例を示す概観斜視図である。
【図１３】実施の形態４の試作例の放射指向性を示す図である。
【図１４】実施の形態４の試作例のインピーダンス特性を示す図である。
【図１５】実施の形態４の変形例を示す概観斜視図である。
【図１６】（Ａ）本発明の実施の形態５におけるモノポールアンテナの概観斜視図である。
（Ｂ）本発明の実施の形態５におけるモノポールアンテナの断面図である。
【図１７】（Ａ）本発明の実施の形態６におけるモノポールアンテナの概観斜視図である。
（Ｂ）本発明の実施の形態６におけるモノポールアンテナの断面図である。
【図１８】（Ａ）本発明の実施の形態７におけるモノポールアンテナの概観斜視図である。
（Ｂ）本発明の実施の形態７におけるモノポールアンテナの断面図である。
【図１９】（Ａ）本発明の実施の形態７におけるモノポールアンテナの第１の変形例の概観斜視図である。
（Ｂ）本発明の実施の形態７におけるモノポールアンテナの第１の変形例の断面図である。
【図２０】（Ａ）本発明の実施の形態７におけるモノポールアンテナの第２の変形例の概観斜視図である。
（Ｂ）本発明の実施の形態７におけるモノポールアンテナの第２の変形例の断面図である。
【図２１】本発明の実施の形態８における無線装置のシステム構成の一例を示す図である。
【図２２】実施の形態８における無線装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図２３】実施の形態８における無線装置の構成を示す分解斜視図である。
【図２４】実施の形態８における無線装置の構成の他の例を示すブロック図である。
【図２５】実施の形態８における無線装置の構成のさらに他の例を示すブロック図である。
【図２６】実施の形態８の無線装置に組み込まれる光カプラの構成の一例を示すブロック図である。
【図２７】本発明の各実施の形態のモノポールアンテナに組み込まれる開口制御装置の構成の一例を示す図である。
【図２８】（Ａ）本発明の変形例の概観斜視図である。
（Ｂ）本発明の変形例の断面図である。
【図２９】（Ａ）本発明の他の変形例の概観斜視図である。
（Ｂ）本発明の他の変形例の断面図である。
【図３０】本発明のさらに他の変形例を示す概観斜視図である。
【図３１】図３１の変形例の放射指向性を示す図である。
【図３２】本発明のモノポールアンテナの配置例を示す斜視図である。
【図３３】図３２の配置例におけるアイソレーションの測定結果を示す図である。
【図３４】本発明のさらに他の変形例を示す概観斜視図である。
【図３５】図３４の変形例の放射指向性を示す図である。
【図３６】第１の従来例のモノポールアンテナの構成を示す概観斜視図である。
【図３７】（Ａ）第１の従来例のモノポールアンテナの放射指向性を示す図である。
（Ｂ）第１の従来例のモノポールアンテナの放射指向性を示す図である。
（Ｃ）第１の従来例のモノポールアンテナの放射指向性を示す図である。
（Ｄ）第１の従来例のモノポールアンテナの放射指向性を示す図である。
【図３８】第２の従来例のモノポールアンテナの構成を示す概観斜視図である。
【図３９】第２の従来例のモノポールアンテナの放射指向性を示す図である。
【図４０】本発明の実施の形態９におけるアンテナ装置の構成の一例を示す図である。
【図４１】本発明の実施の形態１０におけるアンテナ装置の構成の一例を示す図である。
【図４２】本発明の実施の形態１１におけるアンテナ装置の構成の一例を示す図である。
【図４３】本発明の実施の形態１１におけるアンテナ装置の構成の一例を示す図である。
【図４４】本発明の実施の形態１２におけるアンテナ装置の構成の一例を示す図である。
【図４５】本発明の実施の形態１２におけるアンテナ装置の試作器の一例を示す図である。
【図４６】本発明の実施の形態９〜１４におけるアンテナ装置の試作器の回路の構成の一例を示す図である。
【図４７】本発明の実施の形態９〜１４におけるアンテナ装置の試作器の回路の構成の一例を示す図である。
【図４８】本発明の実施の形態１２におけるアンテナ装置の試作器の放射特性を示す図である。
【図４９】本発明の実施の形態１２におけるアンテナ装置のアンテナ単体時の放射特性を示す図である。
【図５０】本発明の実施の形態１２におけるアンテナ装置の試作器のインピーダンス特性を示す図である。
【図５１】本発明の実施の形態１３におけるアンテナ装置の構成の一例を示す図である。
【図５２】本発明の実施の形態１３におけるアンテナ装置の構成の一例を示す図である。
【図５３】本発明の実施の形態１４におけるアンテナ装置の構成の一例を示す図である。
【図５４】本発明の実施の形態１４におけるアンテナ装置の構成の一例を示す図である。
【図５５】一般のアンテナ装置の構成を示す図である。
【図５６】本発明のアンテナ装置における回路の大きさを説明するための図である。
【図５７】（ａ）本発明のアンテナ装置における回路の配置を説明するための図である。
（ｂ）本発明のアンテナ装置における回路の配置を説明するための図である。
（ｃ）本発明のアンテナ装置における回路の配置を説明するための図である。
【図５８】本発明のアンテナアレイ装置の構成を模式的に示す図である。
【図５９】本発明のアンテナアレイ装置における回路の別の構成例を示す図である。
【符号の説明】
１１ 接地導体
１２ 同軸給電部
１３ アンテナ素子
１４ 側面導体
１５ 天井導体
１６，１７ 開口空間
１８，１９ 整合導体
２０ 開口制御装置
１１１ 接地導体
１１２ アンテナ素子
１１３ 側面導体
１１４ 回路
１１５ 遮断導体
１１６ 給電部
１１７ 天井導体
１１８ 開口
１１９ 接続点
１２０ 高周波フィルタ
１２１ 増幅回路
１２２ レーザダイオード
１２３ 光ファイバ
１２４ フォトダイオード
１２５ 凹部
１２６ 蓋導体
１３１ａ 送信アンテナ
１３１ｂ 受信アンテナ
１３２ａ、３２ｂ 信号伝送ケーブル
１３３ 無線回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention mainly relates to an antenna used in mobile communication,Antenna arrangement method,Antenna deviceArray antenna deviceAnd radio devices, especially antennas that are optimal for base station antennas,Antenna arrangement method,Antenna deviceArray antenna deviceAnd to a wireless device.
[0002]
[Prior art]
Conventional techniques are shown in FIGS.
[0003]
First, a first conventional example shown in FIG. 36 will be described. FIG. 36 shows an example of a technique for changing the directivity of the antenna vertical plane. FIGS. 37A, 37B, and 37C show examples of the radiation directivity of the monopole antenna.
[0004]
In FIG. 36, 211 is a ground conductor, 212 is a coaxial power feeding section, and 213 is an antenna element. The
[0005]
In the monopole antenna, there is a method of changing the size of the
[0006]
As described above, the monopole antenna is an antenna that can change the directivity of radio waves on the vertical plane by changing the size of the
[0007]
Next, a second conventional example shown in FIG. 38 will be described. FIG. 38 shows an example of a technique for changing the directivity of an antenna, FIG. 38 is a diagram showing a monopole antenna array having two antenna elements, and FIG. 39 shows an example of radiation directivity.
[0008]
In FIG. 38, 221 is a ground conductor, 222 and 223 are coaxial feeding sections, 224 and 225 are antenna elements, 226 and 227 are feeding lines, and 228 is a power distribution / combination circuit. The
[0009]
As an example, the case where there are two
[0010]
The
[0011]
As an example in FIG. 39, the antenna element is composed of a quarter-wave metal wire, the power ratio fed to each antenna element is 1: 1, the ground conductor is rectangular, and the length of the side parallel to the X axis is The radiation directivity when the length of the side parallel to the Y axis at 2.75 wavelength is 2.25 wavelength is shown. 39, the X and Y directions indicate directions parallel to the surface of the
[0012]
In this way, the antenna elements are arranged in an array, and the antenna can change the directivity of the radiated radio wave by giving an appropriate phase difference, antenna element spacing, distributed power ratio, phase difference, and the like.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
However, the first conventional example has the following problems. That is, in order to increase the radiation along the horizontal direction of the antenna, a very
[0014]
Also in the second conventional example, it is possible to enhance the radiated radio wave by providing directivity in the horizontal direction of the antenna, but this requires the
[0015]
In addition, a loss occurs due to poor isolation between the antenna elements where the other antenna element 225 (224) receives the radio wave radiated from one antenna element 224 (225). These losses degrade radiation efficiency. In particular, the latter loss becomes a reflection loss in the entire antenna array, and the reflected signal flows back to each device connected to the antenna, and as a result, the characteristics of each device may be adversely affected.
[0016]
Therefore, in order to improve the characteristics of the antenna, the former needs to reduce the loss in the feed line and the power distribution /
[0017]
As an example this time, the case where there are two antenna elements is shown. However, when the number is three or more, it is conceivable that the antenna elements will be even larger. In particular, a large-scale antenna array is not suitable for miniaturization of the antenna. In addition, the area that is accepted as the antenna installation place in the area of the ceiling, which is one of the optimum installation places in the room of the monopole antenna, is not so wide.
[0018]
Therefore, it can be said that the structure of the second conventional example, which is difficult to reduce in size on a plane and must be large, is also inappropriate.
[0019]
When the antenna is installed on the ceiling, in order to efficiently radiate radio waves, it is desirable to install the antenna element upside down and face the floor so that the antenna element faces the space where radio waves are radiated.
[0020]
Furthermore, it is desirable that there is nothing that hinders the propagation of radio waves between the antenna and all radiation spaces, and that all radiation target spaces can be seen from the antenna elements. Furthermore, the monopole antenna has a desire to be installed as inconspicuous as possible on the landscape, but in the conventional example shown in FIGS. 36 to 39, the antenna element becomes a protrusion from the ceiling, which is not desirable on the landscape and is small in size. The difficult structures of the first and second conventional examples cannot meet such a demand.
[0021]
Therefore, in view of the above problems, the present invention provides an antenna capable of changing the directivity of radio waves after the antenna is small in size, particularly on the upper side of the antenna, and an antenna device using the antenna,Array antenna apparatus and antenna array methodAnd to provide a wireless device.
[0022]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention (corresponding to claim 1) includes a conductive bottom member,
Conductive side members;
A conductive member disposed in a space surrounded by the bottom member and the side member;,
A conductive ceiling member covering all or part of the space;With
The conductive member is an antenna connected to a signal line for transmission and / or reception.
[0023]
A second aspect of the present invention (corresponding to claim 2) is the antenna according to the first aspect of the present invention, wherein the bottom member is grounded as a ground conductor.
[0024]
The third aspect of the present invention (corresponding to claim 3) is the antenna according to the first aspect of the present invention, wherein the bottom surface member has a feeding point on the surface thereof.
[0025]
The fourth aspect of the present invention (corresponding to claim 4) is:A conductive bottom member;
Conductive side members;
A conductive member disposed in a space surrounded by the bottom member and the side member;
The conductive member is connected to a signal line for transmission and / or reception;
The bottom member has a feeding point on its surface;
The conductive member and the bottom member are connected at a place other than the signal line or the feeding point.RuaIt is an antenna.
[0026]
The fifth aspect of the present invention (corresponding to claim 5) is:A conductive bottom member;
Conductive side members;
A conductive member disposed in a space surrounded by the bottom member and the side member;
The conductive member is connected to a signal line for transmission and / or reception;The conductive member and the side member are connectedRuaIt is an antenna.
[0028]
The second6The present invention (claims)6Correspond to the above), the conductive member and the ceiling member are electrically and / or mechanically connected.FirstIt is an antenna of this invention.
[0029]
The second7The present invention (claims)7Corresponds to) the ceiling member and the side member are electrically connectedFirstIt is an antenna of this invention.
[0030]
The second8The present invention (claims)8The ceiling member has a curved shape at its edge.FirstIt is an antenna of this invention.
[0031]
The second9The present invention (claims)9Corresponds to the antenna of the first aspect of the present invention in which the bottom member and / or the side member has an opening.
[0032]
The second10The present invention (claims)10The ceiling member has an opening.FirstIt is an antenna of this invention.
[0033]
The second11The present invention (claims)11The opening has means for adjusting its size9thOr10thIt is an antenna of this invention.
[0034]
The second12The present invention (claims)12Corresponds to the projection of the conductive member onto the bottom surface member, and when the bottom surface member is disposed on the XY plane, the bottom surface member and the side surface member are The openings are arranged symmetrically with respect to the ZY plane.10thIt is an antenna of this invention.
[0035]
The second13The present invention (claims)13The bottom surface member and the side surface member have a symmetric configuration with respect to the ZX plane, and the opening is disposed symmetrically with respect to the ZX plane.12thIt is an antenna of this invention.
[0036]
The second14The present invention (claims)14Corresponds to the first provided with a dielectric having a dielectric constant higher than that of air provided in the space.1'sIt is an antenna of the present invention.
[0037]
The second15The present invention (claims)15The dielectric is provided so as to cover at least a part of the space not covered by the ceiling conductor.14thIt is an antenna of this invention.
[0038]
The second16The present invention (claims)16Corresponds to the above), the dielectric fills the entire space14thIt is an antenna of this invention.
[0039]
The second17The present invention (claims)17The dielectric has via holes,
The side member is an antenna according to a sixteenth aspect of the present invention, comprising the via hole.
[0040]
The second18The present invention (claims)18Further comprises at least one matching element disposed at a predetermined distance from the conductive member,
The matching element and the bottom member are electrically connected to each other.1'sIt is an antenna of the present invention.
[0041]
The second19The present invention (claims)19Corresponds to the electrical connection of at least one of the matching elements to the conductive member.18thIt is an antenna of this invention.
[0042]
The second20The present invention (claims)20Is electrically connected to at least one of the matching elements to the ceiling member and / or the side member.18thIt is an antenna of this invention.
[0043]
The second21The present invention (claims)21Corresponds to)1st this inventionAntenna arrangement method,
This is an antenna arrangement method in which a plurality of the antennas are aligned and arranged such that directions in which the horizontal plane directivity is minimized.
[0044]
The second22The present invention (claims)22Corresponds to the second)1'sAn antenna of the present invention;
An antenna device including all or part of a circuit for transmission and / or reception, which is disposed in the space and connected to the signal line.
[0045]
The second23The present invention (claims)23Corresponds to) further comprises a shielding member covering all or part of the circuit,
The shielding member is not in electrical contact with the conductive memberNo. 22It is an antenna apparatus of this invention.
[0046]
The second24The present invention (claims)24The shielding member is formed as a dent of a part of the bottom surface member and / or the side surface member,
All or part of the circuit is disposed in the recess.23rdIt is an antenna apparatus of this invention.
[0047]
The second25The present invention (claims)25Corresponds to a cover member that covers the recess and accommodates all or part of the circuit,
The lid member is electrically connected to the bottom member and / or the side member.24thIt is an antenna apparatus of this invention.
[0048]
The second26The present invention (claims)26Corresponds to), the circuit is composed of passive circuitsNo. 22It is an antenna apparatus of this invention.
[0049]
The second27The present invention (claims)27Corresponds to) the circuit contains active elementsNo. 22It is an antenna apparatus of this invention.
[0050]
The second28The present invention (claims)28Corresponding to) the circuit contains a microwave circuitNo. 22It is an antenna apparatus of this invention.
[0051]
The second29The present invention (claims)29Corresponds to) the circuit contains an optical passive elementNo. 22It is an antenna apparatus of this invention.
[0052]
The second30The present invention (claims)30The circuit contains an optical active elementNo. 22It is an antenna apparatus of this invention.
[0053]
The second31The present invention (claims)31The circuit has an ICNo. 22It is an antenna apparatus of this invention.
[0054]
The second32The present invention (claims)32The circuit has a size that is hidden behind the ceiling member when the antenna device is viewed from the ceiling member side perpendicularly to the ceiling member.No. 22It is an antenna apparatus of this invention.
[0055]
The second33The present invention (claims)33Corresponds to)22nd inventionAn array antenna device in which a plurality of antenna devices are arranged,
Each of the circuits in the plurality of antenna devices is an array antenna device that inputs and outputs the same signal.
[0056]
The second34The present invention (claims)34The circuit has a cartridge form that is detachable from the antenna.No. 22It is an antenna apparatus of this invention.
[0057]
The second35The present invention (claims)35The circuit includes a plurality of sub-circuits having different radio systems;
Switching means for switching connection between any of the sub-circuits and the antennaNo. 22It is an antenna apparatus of this invention.
[0058]
The second36The present invention (claims)36The circuit is disposed at a position where it is hidden behind the ceiling member when the antenna device is viewed from the ceiling member side perpendicularly to the ceiling member.No. 22It is an antenna apparatus of this invention.
[0059]
The second37The present invention (claims)37The circuit includes amplification means for amplifying the signal for transmission and / or reception, and frequency selection means for selecting the frequency of the transmission or reception signal.No. 22It is an antenna apparatus of this invention.
[0060]
The second38The present invention (claims)38Corresponds to)No. 22To third2, 34th to 37thAny of the antenna devices of the present inventionOr 33rd array antenna apparatus of the present inventionWhen,
And a power supply circuit provided in the circuit.
[0061]
The present invention as described above is a monopole antenna as an example, and includes a grounding conductor, a power feeding unit located on the surface of the grounding conductor, an antenna element connected to the power feeding unit, and the antenna element. And a side conductor surrounding the space apart from the antenna element.
[0062]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the details of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0063]
(Embodiment 1)
The monopole antenna according to
[0064]
This monopole antenna having the above elements is configured as follows. That is, the
[0065]
The
[0066]
Next, the operation will be described with reference to FIG.
[0067]
A radio wave having a frequency f0 is radiated from the
[0068]
The radio wave radiation in the monopole antenna can be considered as radio wave radiation from the two magnetic current sources. That is, the radio wave radiation of the monopole antenna can be regarded as mixed radiation by an antenna array in which the two magnetic current sources are arranged in parallel.
[0069]
In general, in an antenna array, the direction in which radiated radio waves are strengthened is determined by an array factor determined by a phase difference between currents fed to the antenna elements and an antenna element interval. The radiated radio wave of the antenna array as a whole is a product of the array factor and the radiation pattern of the antenna element alone. If the radiation pattern of the antenna element alone is replaced with the radiation pattern of the linear magnetic current source alone, the radiation pattern of the antenna can be obtained approximately.
[0070]
Specifically, the radio waves radiated from the two magnetic current sources are equal in amplitude on a plane parallel to the ZY plane because the magnetic current sources are arranged symmetrically with respect to the ZY plane. Thus, the phases become opposite to each other and cancel each other. That is, almost no radio wave is emitted in a direction parallel to the ZY plane. Further, there is a direction in which the phases of radio waves radiated from the two magnetic current sources are aligned on a plane parallel to the ZX plane, and the radio waves are strengthened in that direction. As an example, when the distance between the magnetic current sources is ½ wavelength in free space, radiated radio waves are strengthened in the + X direction and the −X direction because the phases are aligned in the X-axis direction.
[0071]
That is, with this monopole antenna structure, the effect of the antenna array can be brought out with one antenna element, and the directivity of the monopole antenna can be changed.
[0072]
Further, when the lengths of the
[0073]
In general, a monopole antenna having a finite ground conductor diffracts radio waves at the end of the ground conductor. That is, the radiated radio wave from the monopole antenna having a finite ground conductor is the sum of the radiated radio wave from the antenna element and the diffracted wave at the end of the ground conductor.
[0074]
The same can be said for the monopole antenna of the present embodiment. Diffraction occurs at all ends of the
[0075]
As described above, in the monopole antenna according to the present embodiment, in addition to the position, number, and size of the
[0076]
Next, FIG. 3 shows an actually manufactured antenna, FIG. 4 shows radiation directivity, and FIG. 5 shows input impedance characteristics.
[0077]
Here, the following was made as an example. That is, with the free space wavelength (λ) as a reference, the
[0078]
The
[0079]
FIG. 4 shows the radiation directivity of the monopole antenna having the above configuration. The scale of the radiation directivity is 10 dB per interval, and the unit is dBd based on the gain of the dipole antenna.
[0080]
As shown in the radiation directivity on the YX plane and the ZY plane in FIG. 4, this monopole antenna suppresses the emission of radio waves in the Y direction, and the YX plane and the ZX plane. As shown in the radiation directivity above, the emission of radio waves in the X direction is intensified. Compared with the characteristics of the conventional monopole antenna shown in FIG. 37 (B), it can be seen that the radiation is enhanced by about 2.4 dB in the maximum radiation direction. Further, this antenna emits very strong radio waves on the upper side of the antenna (+ direction of the Z axis) while hardly radiating radio waves on the lower side of the antenna (− direction of the Z axis). It can be seen that strong radio waves are radiated particularly in the diagonal direction of the antenna, and the directivity is strong in this direction.
[0081]
That is, the
[0082]
Also, this monopole antenna has
[0083]
FIG. 5 shows the VSWR (voltage standing wave ratio) characteristics of this monopole antenna when the input impedance is matched at 50Ω. As shown in FIG. 5, this monopole antenna resonates at a frequency f0, and further has a frequency band in which the VSWR is 2 or less in a ratio band of about 10%. Thus, this monopole antenna shows very good characteristics in terms of impedance characteristics.
[0084]
Further, in this monopole antenna, the height of the antenna element 13 (hereinafter referred to as the antenna element height, the same applies to the following embodiments) is 0.18 wavelength, which is higher than that of a normal quarter-wave monopole antenna element. Is also low. This is for the following reason. That is, the
[0085]
In particular, in this monopole antenna, the distance between the
[0086]
Thus, according to the structure of this monopole antenna, there is also an effect that the
[0087]
In the present embodiment, the case where the monopole antenna has a symmetric structure with respect to the ZY plane and the ZX plane is shown. In this case, the directivity of the radiated radio wave from the antenna is Z-. It becomes symmetrical with respect to the Y plane and the ZX plane.
[0088]
As described above, according to the first embodiment, a small and excellent monopole antenna having a desired structure and a simple directivity can be realized.
[0089]
(Embodiment 2)
The second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 6 (A) and 6 (B). 6A and 6B, the same or similar parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. The
[0090]
The monopole antenna of the second embodiment is characterized by the
[0091]
The operation of this monopole antenna is the same as that of the monopole antenna of the first embodiment.
[0092]
In the monopole antenna of the first embodiment, the
[0093]
In the present embodiment, in order to stabilize the electrical and mechanical relationship between the
[0094]
Although it is possible to provide a spacer made of an insulator or a dielectric as described in the first embodiment, the structure of the second embodiment is better when considering the ease of manufacturing due to the simplification of the structure. May be better.
[0095]
Next, an actually manufactured antenna is shown in FIG. 7, its radiation directivity is shown in FIG. 8, and its input impedance characteristic is shown in FIG.
[0096]
Here, the following was made as an example as an example. That is, the grounding
[0097]
FIG. 8 shows the radiation directivity of the monopole antenna having the above configuration. The scale of the radiation directivity is 10 dB per interval, and the unit is dBd based on the gain of the dipole antenna.
[0098]
As shown in the radiation directivity on the YX plane and the ZY plane in FIG. 4, this monopole antenna suppresses the emission of radio waves in the Y direction, and the YX plane and the ZX plane. As shown in the radiation directivity above, the emission of radio waves in the X direction is intensified. Compared to the characteristics of the conventional monopole antenna shown in FIG. 37B, the radiation is enhanced by about 4 dB in the maximum radiation direction. Further, as shown in FIG. 8, this antenna radiates almost no radio wave on the lower side of the antenna (Z-axis negative direction) and radiates very strong radio waves on the upper side of the antenna (Z-axis positive direction). In particular, strong radio waves are radiated obliquely in the lateral direction of the antenna, and directivity is strong in this direction. That is, the
[0099]
Further, for the same reason as in the first embodiment, this monopole antenna has a small influence on the radiated radio wave due to the antenna side surface direction and the lower antenna arrangement environment, so that the antenna ceiling portion faces the radiation space. It can be installed in line with the ceiling in the room, so that there are no protrusions from the ceiling or the like, and the antenna is preferable in view of the scenery which is not easily noticeable.
[0100]
FIG. 9 shows the VSWR characteristics of this monopole antenna when the input impedance is matched at 50Ω. As shown in FIG. 9, this monopole antenna resonates at a frequency f0, and further has a frequency band in which the VSWR is 2 or less in a ratio band of about 10%. Thus, this monopole antenna shows very good characteristics in terms of impedance characteristics.
[0101]
Further, the height of the antenna element is 0.08 wavelength, which is lower than a normal quarter-wave monopole antenna element. This is due to the top loading effect as in the first embodiment.
[0102]
As described above, according to the configuration of the present antenna, there is also an effect of reducing the height of the antenna element, and when the antenna cannot be embedded in the indoor ceiling, it is preferable in view of a landscape that is smaller than the protrusion from the ceiling and difficult to be seen by the human eye. It becomes an antenna.
[0103]
In the second embodiment, similarly to the first embodiment, this antenna has a symmetric structure with respect to the ZY plane and the ZX plane, so that the directivity of the radiated radio wave from the antenna is Z-. There is an effect of being symmetric with respect to each plane parallel to the Y plane and each plane parallel to the ZX plane.
[0104]
As described above, according to the second embodiment, a small and excellent monopole antenna having a desired directivity can be realized with a simple structure.
[0105]
(Embodiment 3)
The third embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 10 (A) and 10 (B). 10A and 10B, the same or similar portions as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
[0106]
The monopole antenna in the third embodiment is characterized in that it includes matching
[0107]
The operation of this monopole antenna is the same as that of the monopole antenna of the first embodiment.
[0108]
In the monopole antennas according to the first and second embodiments, the matching state between the
[0109]
On the other hand, the monopole antenna of the present embodiment is provided with matching
[0110]
Furthermore, by arranging the matching
[0111]
In the third embodiment, as in the first embodiment, the antenna has a symmetric structure with respect to the ZY plane and the ZX plane, so that the directivity of the radiated radio wave from the antenna is Z-. It becomes symmetrical with respect to the Y plane and the ZX plane.
[0112]
As described above, according to the third embodiment, a small and excellent monopole antenna with a desired structure and a desired directivity can be realized.
[0113]
(Embodiment 4)
Hereinafter,
[0114]
The monopole antenna of the fourth embodiment is characterized in that the antenna internal space surrounded by the
[0115]
Here, when the ratio of the dielectric constant of the dielectric to the dielectric constant ε0 in vacuum (relative dielectric constant) is εr, the wavelength in the dielectric is (εr) compared to the wavelength in vacuum.-1/2Doubled. Since εr is 1 or more, the wavelength is shortened in the dielectric. For this reason, by inserting the dielectric 31 into the antenna, the antenna can be made smaller and lower in structure.
[0116]
Next, FIG. 12 shows an actually manufactured antenna, FIG. 13 shows the radiation directivity thereof, and FIG. 14 shows the VSWR (voltage standing wave ratio) characteristics when the input impedance is 50Ω matched.
[0117]
Here, as an example, the dielectric constant εr of the dielectric 31 is 3.6. The
[0118]
In FIG. 13, the scale of radiation directivity is 10 dB per interval, and is normalized by the maximum value. As in the above embodiments, this monopole antenna radiates almost no radio wave on the antenna lower side (Z-axis negative direction) and radiates a very strong radio wave on the antenna upper side (Z-axis positive direction). In particular, as shown in the radiation directivity on the Z-X plane, since the directivity is strong in the diagonal direction of the antenna, it exhibits excellent characteristics in an elongated indoor space such as a corridor.
[0119]
Further, as shown in FIG. 14, this monopole antenna resonates at a frequency f0, and further has a frequency band in which the VSWR is 2 or less in a relative band of about 2%. Thus, this monopole antennaIsAlso in terms of impedance characteristics, good characteristics are shown at the center frequency.
[0120]
Further, in this monopole antenna, the height of the antenna element can be set to 0.0067 wavelength. This corresponds to 1 mm in the case of transmitting and receiving a 2 GHz signal, and the height dimension is sufficiently lower than that of the conventional quarter wavelength monopole antenna element. It is lower than the structure. This is because the dielectric 31 is filled inside the antenna.
[0121]
When installing the antenna on the ceiling or wall of the room, especially when it is impossible to embed the antenna in the ceiling or wall, this monopole antenna can be reduced in height, and the protruding part from the ceiling or wall is extremely It becomes a preferable form on the landscape that is low and difficult to see.
[0122]
In this embodiment, the monopole antenna has a symmetric structure with respect to the ZY plane and the ZX plane. In this case, the directivity of the radiated radio wave from the antenna is in the ZY plane. There is an effect of being symmetric with respect to each parallel plane and each plane parallel to the ZX plane.
[0123]
Furthermore, since this monopole antenna has a structure in which the dielectric 31 is filled and arranged inside the antenna, the monopole antenna is manufactured using a dielectric substrate in which a conductive foil such as a copper foil is stretched on both sides. Can do. For example, it can be produced as follows. That is, a dielectric substrate having a thickness of 0.0067 with a conductor foil such as copper foil stretched on both sides is cut into a rectangle with a long side of 0.76 wavelength and a short side of 0.27 wavelength to form a dielectric 31. . Then, the
[0124]
According to the above manufacturing method, the manufacturing accuracy of the antenna is improved by manufacturing the openings 16 'and 17' by a processing method with high processing accuracy such as etching processing, and further, the cost can be reduced by mass production. Become.
[0125]
Further, in the monopole antennas of
[0126]
As described above, according to the fourth embodiment, a small and excellent monopole antenna having a desired structure and a simple directivity can be realized.
[0127]
In the fourth embodiment, as shown in FIG. 15, the inside of the antenna and the outside of the antenna can be electrically cut off by a plurality of conductor bars 32 instead of the
[0128]
According to the configuration of FIG. 15, when the interval between the adjacent conductor bars 32 is sufficiently narrow compared to the wavelength, the conductor bars 32 exhibit the same effect as the
[0129]
In the fourth embodiment, the monopole antenna having the structure in which the inside of the antenna surrounded by the conductor is completely filled with the dielectric 31 is described as an example. However, the present invention is not necessarily limited to the monopole antenna having this configuration. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can also be implemented when the dielectric 31 exists in a part of the antenna. For example, by cutting a conductive foil by etching or machining using a dielectric substrate with a conductive foil stretched on one side,
A dielectric substrate having a
A dielectric substrate having
A dielectric substrate having a
It is also possible to make a monopole antenna by making each of them together. In this case, the dielectric is filled so as to block only the
[0130]
The dielectric may be filled only around the
[0131]
(Embodiment 5)
[0132]
The monopole antenna of the fifth embodiment basically has the same configuration as that of the fourth embodiment, but the matching
[0133]
In the fifth embodiment, by providing matching
[0134]
As described above, according to the fifth embodiment, a small and excellent monopole antenna with a simple structure, desired directivity, and good impedance matching can be realized.
[0135]
(Embodiment 6)
[0136]
The monopole antenna of this embodiment basically has the same configuration as the configuration of the fourth embodiment, but this monopole antenna does not fill the entire antenna internal space but fills a part of it. It has a feature in that a dielectric 31 'is provided. A
[0137]
As described above, the dustproof and moistureproof effect of the structure of the fourth embodiment described above can be sufficiently exhibited even when the ceiling side opening end of the antenna internal space is covered with the dielectric 31 'as shown in the present embodiment. can do. In the present embodiment, the dielectric 31 ′ is provided on the antenna ceiling side, but the dielectric 31 ′ may be provided on the antenna bottom side. In that case, the
[0138]
In the present embodiment, a part of the space surrounded by the
[0139]
(Embodiment 7)
[0140]
In the seventh embodiment, the monopole antenna having the structure in which the matching
[0141]
In the seventh embodiment, the monopole antenna having the structure in which the matching
[0142]
(Embodiment 8)
Hereinafter, an eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0143]
FIG. 21 shows the system configuration of the radio apparatus according to the eighth embodiment of the present invention. In FIG. 21, 35 is a wireless device, 33 is a signal transmission cable, and 34 is a control unit. The
[0144]
22 and 23 show the configuration of the radio apparatus according to the eighth embodiment. In these drawings, 33 is a signal transmission cable, 41 and 42 are antennas, 43 and 44 are filters as an example of frequency selection means, 45 and 46 are amplifier circuits, 47 is a housing, and 48 is a recess. The
[0145]
Next, the operation will be described. In FIG. 21, a circuit system that sends a signal from the
[0146]
In the downstream flow, the signal processed by the
[0147]
On the other hand, the signal flow in the upstream system is such that the signal received from the
[0148]
In the monopole antennas shown in the first to seventh embodiments, the
[0149]
In the eighth embodiment, the case where the two
[0150]
In the eighth embodiment, the case where the
[0151]
As shown in FIG. 26, the
[0152]
In each of the above-described embodiments, the
[0153]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be considered as follows.
(1) In the first to seventh embodiments described above, the monopole antenna in which the antenna has a symmetric structure with respect to the ZY plane and the ZX plane has been described as an example. The configuration is not limited to the monopole antenna. For example, in order to obtain a desired radiation directivity or input impedance characteristic, a structure that is symmetric only with respect to the ZY plane, or a structure that is asymmetric with respect to the ZY plane or the ZX plane is also possible. In addition, a structure in which only the
(2) In the first to seventh embodiments described above, the monopole antenna having a structure in which the
(3) In the first to seventh embodiments described above, the
(4) In the first to seventh embodiments described above, the monopole antenna having the
(5) In the first to seventh embodiments described above, the monopole antenna having the configuration in which the
(6) In the first to seventh embodiments, the monopole antenna in which the
(7) In the first to seventh embodiments described above, the monopole antenna in which the
(8) In the first to seventh embodiments described above, the monopole antenna having the structure in which the
(9) In the first to seventh embodiments described above, the monopole antenna having a structure in which the
[0154]
Further, the
(10) In the first to seventh embodiments described above, the monopole antenna having a structure in which the sizes of the
(11) In the first to seventh embodiments described above, the
(12) In the first to seventh embodiments described above, the monopole antenna is configured to include the
(13) It is also possible to arrange the monopole antennas described in the first to seventh embodiments in the form of an array to constitute a phased array antenna and an adaptive antenna array. Thereby, it is possible to further control the directivity of the radiated radio wave.
(14) In the above-described third embodiment, the configuration in which the
(15) In the third embodiment described above, the monopole antenna having two matching
(16) In
(17) In the above-described third embodiment, the matching
(18) In the above-described third embodiment, the monopole antenna having the structure in which the matching
(19) In the third embodiment described above, the present invention has been described by taking as an example a monopole antenna in which the matching
(20) In the first to seventh embodiments described above, both ends of the
[0155]
The shape of the
(21) When radio waves are transmitted and received using the monopole antennas of the first to seventh embodiments described above, a plurality (for example, two) of monopole antennas are arranged in parallel. In this case, it is necessary to ensure the isolation between adjacent monopole antennas. Usually, in order to ensure the isolation of the antenna, an isolation element such as a filter is provided. However, the isolation can be easily ensured as follows. That is, in the monopole antenna, particularly the present invention, a minimum point is formed in the horizontal plane directivity. The minimum point is formed in a direction along the connection point between the
[0156]
Isolation was measured when the monopole antennas were aligned and arranged as described above (hereinafter referred to as an influence exclusion array). Similarly, the isolation was measured when adjacent monopole antennas were arranged in alignment along the direction perpendicular to the longitudinal direction of the ceiling conductor 15 (hereinafter referred to as an influence non-exclusion arrangement). The measurement results are shown in FIG. In FIG. 33, the black squares are the measurement results of the influence exclusion sequence, and the black circles are the measurement results of the influence non-exclusion sequence. In the figure, the horizontal axis is the spacing (mm) between adjacent monopole antennas, and the vertical axis is the isolation measurement result (dB).
[0157]
As can be seen from FIG. 33, the influence exclusion sequence is superior in isolation. Therefore, it becomes easy to ensure isolation when the influence exclusion arrangement is used, and even if an isolation element (such as a filter) with low performance is used, it is possible to sufficiently secure isolation and manufacture. Cost can be reduced.
[0158]
When a plurality of monopole antennas are arranged, these monopole antennas are arranged on a metal base plate for the purpose of strengthening the structure. However, in this case, since the
(22In the first to seventh embodiments described above, the monopole antenna is provided with a monopole antenna having a symmetrical shape with respect to the ZX plane and the ZY plane, respectively. By arranging the
[0159]
(23In the first to seventh embodiments described above, the
[0160]
In the above description, the function and effect of the present invention have been described in radio wave transmission. However, it goes without saying that the present invention has the same function and effect in radio wave reception.
[0161]
(Embodiment 9)
The antenna device according to the ninth embodiment of the present invention is an antenna device in which a circuit is provided in the antenna of the present invention. As described earlier in
[0162]
Here, FIG. 55 shows a case where the antenna is composed of two antennas for transmission and reception. In FIG. 55, 131a is a transmission antenna, 131b is a reception antenna, 132a and 132b are signal transmission cables, and 133 is a radio circuit. The
[0163]
With this configuration, a transmission signal is transmitted from the
[0164]
However, in the configuration example shown in FIG. 55, when an antenna and a radio circuit are installed, there is a demand for a small structure that is invisible to the human eye and a low-profile structure.KagawaInstead, the antenna is arranged outside a housing (not shown) in which the
[0165]
When the casing is made of metal, the antenna is arranged outside the casing. For this reason, a signal transmission cable for installing the antenna outside the radio circuit housing is required.
[0166]
However, as described above, there is a demand for the antenna and the radio circuit to be installed as inconspicuous as possible in view of the scenery. However, in the configuration example shown in FIG. 55, the antenna and the radio circuit exist separately, and furthermore, they are connected. Because there is a signal transmission cable for this purpose, it has not been possible to meet such a demand. Further, in the configuration as in the eighth embodiment, since the antenna is included in the casing, the casing is enlarged.
[0167]
Therefore, in this embodiment, by incorporating a circuit inside the antenna, an antenna device that is hardly noticeable is realized while maintaining the effect of the antenna of the present invention.
[0168]
FIG. 40 shows the configuration of the antenna device according to the ninth embodiment of the present invention. In FIG. 40, 111 is a ground conductor, 112 is an antenna element, 113 is a side conductor, and 114 is a circuit. In this embodiment, the antenna is constituted by the
[0169]
Here, a space surrounded by the
[0170]
As an example, a case where the
[0171]
Next, the operation of the antenna device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the operation of the antenna alone is performed by the same operation as that of the antenna device of the above-described first to eighth embodiments. The radio wave is excited by the
[0172]
Therefore, since the antenna of this embodiment mainly radiates radio waves from the upper ends of the
[0173]
When the
[0174]
As described above, the antenna device of the present embodiment realizes a small antenna device that is not easily noticeable by arranging the circuit inside the antenna while maintaining the radiation characteristics of the antenna of the present invention.
[0175]
(Embodiment 10)
Hereinafter, a tenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
[0176]
FIG. 41 shows the configuration of the antenna device according to the tenth embodiment of the present invention. In FIG. 41, 111 is a ground conductor, 112 is an antenna element, 113 is a side conductor, 114 is a circuit including a
[0177]
In this embodiment, the antenna of the present invention is constituted by the
[0178]
The blocking
[0179]
In addition, the
[0180]
Here, a space surrounded by the
[0181]
As an example, a case where the
[0182]
Next, the operation of the antenna device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. Radio wave excitation is performed by the
[0183]
Therefore, since the antenna of this embodiment mainly radiates radio waves from the upper ends of the
[0184]
By the way, the radio wave radiated from the antenna may affect the elements arranged on the
[0185]
At this time, the current flowing through the
[0186]
In addition, when the
[0187]
As described above, the antenna device of this embodiment maintains the radiation characteristics of the radio wave of the antenna of the present invention, and further arranges the circuit inside the antenna without affecting the operation of the circuit. A small antenna device that does not stick easily is realized.
[0188]
(Embodiment 11)
Hereinafter, an eleventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
[0189]
FIG. 42 shows the configuration of the antenna device according to the eleventh embodiment of the present invention. In FIG. 42, 111 is a ground conductor, 112 is an antenna element, 113 is a side conductor, 114 is a circuit, 117 is a ceiling conductor, and 118 is an opening. In this embodiment, the antenna of the present invention is configured by the
[0190]
The
[0191]
Here, the space surrounded by the
[0192]
As an example, the
[0193]
Next, the operation of the antenna device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The excitation of radio waves is an antenna element.112, a radio wave having a frequency f0 is emitted. The emitted radio wave is radiated to the external space through the
[0194]
Therefore, the antenna according to the present embodiment, like the antenna according to the first embodiment, mainly radiates radio waves from the
[0195]
At this time, when the
[0196]
Furthermore, the antenna of the antenna device according to the present embodiment can obtain desired directivity by appropriately determining the number, size, and position of the openings according to the configuration such as the shape and number of the ceiling conductors.
[0197]
As described above, the antenna device according to the present embodiment can obtain desired directivity while maintaining the characteristics of the antenna of the present invention, and can arrange the circuit inside the antenna without changing the radiation directivity of radio waves. As a result, a small antenna device that is not easily noticeable is realized.
In the present embodiment, as shown in FIG. 43, the projecting end of the
[0198]
In this embodiment, the antenna device having the structure in which the
[0199]
As a result, the antenna element becomes small and low in height, and the antenna device can be reduced in size and height.
[0200]
(Embodiment 12)
The twelfth embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
[0201]
FIG. 44 shows the configuration of the antenna device according to the twelfth embodiment of the present invention. In FIG. 44, 111 is a ground conductor, 112 is an antenna element, 113 is a side conductor, 114 is a circuit, 115 is a blocking conductor, 116 is a feeding portion, 117 is a ceiling conductor, 118 is an opening, and 119 is provided on the
[0202]
The
[0203]
Here, the space surrounded by the
[0204]
As an example, the
[0205]
Next, the operation of the antenna device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. Radio wave excitation is performed in the same manner as the operation of the antenna according to the second embodiment, and is performed by the
[0206]
Therefore, since the antenna of this embodiment mainly radiates radio waves from the
[0207]
However, the radio wave radiated from the antenna may affect the elements arranged on the
[0208]
At this time, the current flowing through the
[0209]
When the
[0210]
Further, the antenna of the antenna device of the present embodiment can obtain desired directivity by appropriately determining the number, size, and position of the openings according to the configuration such as the shape and number of the ceiling conductors.
[0211]
Next, FIG. 45 shows the antenna device of the present embodiment that was actually prototyped, and FIGS. 46 and 47 show the circuit configurations. Further, FIG. 48 shows the radiation characteristics of the prototype antenna device, and FIG. 49 shows the radiation characteristics when the antenna alone is used without the
[0212]
As an example, the
[0213]
The
[0214]
The characteristics when the antenna of the antenna device according to the present embodiment having the above-described configuration has a symmetric structure with respect to the ZX plane and the ZY plane are shown.
[0215]
FIG. 48 shows the radiation directivity of the antenna device of the present embodiment that was prototyped. FIG. 49 shows the radiation characteristics when only the antenna without the circuit and the blocking conductor is used. The scale of the radiation directivity is 10 dB at one interval, and the unit is dBi based on the power value of the radiated radio wave of the point wave source.
[0216]
As shown in FIGS. 48 and 49, it can be seen that the radiation characteristics of the antenna device according to the present embodiment are exactly the same as the radiation characteristics of the antenna alone without the circuit and the blocking conductor. That is, the radiation characteristics are not changed by the
[0217]
Next, FIG. 50 shows the input impedance characteristics of the
[0218]
The
[0219]
As described above, the antenna device of the present embodiment achieves a desired directivity and realizes a small antenna device that is not easily noticeable by arranging the circuit inside the antenna without changing the radiation of the radio wave. is doing.
[0220]
(Embodiment 13)
The thirteenth embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
[0221]
FIG. 51 shows the configuration of the antenna device according to the thirteenth embodiment of the present invention. In FIG. 51, 111 is a ground conductor, 112 is an antenna element, 113 is a side conductor, 114 is a circuit, 116 is a power feeding section, and 125 is a recess.
[0222]
The
[0223]
In this embodiment, the antenna of the present invention is configured by the
[0224]
Here, a space surrounded by the
[0225]
As an example, a case where the
[0226]
Next, the operation of the antenna device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. Radio wave excitation is performed by the
[0227]
Therefore, since the antenna of this embodiment mainly radiates radio waves from the upper ends of the
[0228]
Here, in the case of the tenth embodiment, if there is a gap between the blocking
[0229]
However, as shown in the present embodiment, the
[0230]
Note that elements disposed on the
[0231]
As described above, the antenna device of the present embodiment realizes a small antenna device that is not easily noticeable by arranging the circuit inside the antenna while maintaining the radiation characteristics of the radio wave of the antenna of the present invention. .
[0232]
(Embodiment 14)
The fourteenth embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
[0233]
FIG. 53 shows the configuration of the antenna device according to the fourteenth embodiment of the present invention. In FIG. 53, 111 is a ground conductor, 112 is an antenna element, 113 is a side conductor, 114 is a circuit, 116 is a feeding portion, 117 is a ceiling conductor, 118 is an opening, 119 is a connection point, and 125 is a recess.
[0234]
The
[0235]
In this embodiment, the antenna of the present invention is constituted by the
[0236]
Here, the space surrounded by the
[0237]
As an example, a case where the
[0238]
Next, the operation of the antenna device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. Radio wave excitation is performed by the
[0239]
Therefore, since the antenna of this embodiment mainly radiates radio waves from the upper ends of the
[0240]
Here, in the case of the twelfth embodiment, when there is a gap between the interrupting
[0241]
However, as shown in the present embodiment, the
[0242]
Note that elements disposed on the
[0243]
In the ninth to fourteenth embodiments, the configuration of the
[0244]
As shown in FIG. 56, when the antenna device includes the
[0245]
In addition, FIG.A) (CAs shown in FIG. 57, the
[0246]
For example, when the
[0247]
In
[0248]
Moreover, in said 9th-14th Embodiment, although the monopole antenna element was comprised with the linear conductor as the
[0249]
In the ninth to fourteenth embodiments, the antenna device having the structure in which the
[0250]
In the ninth to fourteenth embodiments described above, the antenna device having a structure in which the
[0251]
In the ninth to fourteenth embodiments described above, the antenna device having a structure in which the
[0252]
In
[0253]
In the ninth to fourteenth embodiments described above, the antenna device having the two openings formed by the
[0254]
In the ninth to fourteenth embodiments described above, the antenna device having a structure in which the opening formed by the
[0255]
In the ninth to fourteenth embodiments, the antenna device having the structure in which the
[0256]
In the ninth to fourteenth embodiments, the antenna device having a structure in which the
[0257]
Moreover, in said Embodiment 9-14, a ceiling conductor1Although an antenna device having a structure in which 17 is rectangular is described as an example, the present invention is not necessarily limited to the antenna device having this configuration. For example, the ceiling conductor can be other polygons, semicircles, combinations thereof, or other shapes to obtain the desired radiation directivity or input impedance characteristics. Also, a structure in which the ceiling conductor is circular, elliptical, curved, or other shapes is possible. As a result, in the radiation characteristics, since the corner portions of the antenna conductor portion are reduced, there is an effect that the diffraction effect at the corner portions is reduced and the cross polarization conversion loss of the radiated radio wave from the antenna is reduced.
[0258]
In the ninth to fourteenth embodiments described above, the
[0259]
Further, as shown in FIG. 58, the antenna device of the present invention can also be realized as an antenna array device having an
[0260]
Further, the circuit of the antenna device of the present invention may have a configuration in which the remaining part is provided outside the antenna as long as the part including at least the conductive member is disposed in the antenna. The configuration need not be included in the antenna.
[0261]
Further, the antenna device of the present invention may be configured such that the circuit portion can be detached from the antenna as a cartridge. For example, in the fifth embodiment shown in FIG. 31, if the
[0262]
Furthermore, in the antenna device of the present invention, the circuits arranged in the space surrounded by the bottom member and the side member are sub-circuits 114x, 114y, 114z having different radio systems as shown in FIG. A configuration provided with switching means 402 that switches and connects any of the
[0263]
In each of the above embodiments, the
[0264]
Therefore, the antenna devices of the ninth to fourteenth embodiments may be realized as the antenna of the present invention in which the
[0265]
Further, the antenna device of the present invention may be realized by providing all or part of the
[0266]
In the present invention as described above, for example, a ground conductor, a power feeding unit located on the surface of the ground conductor, an antenna element connected to the power feeding unit, and a space including the antenna element are separated from the antenna element. Thus, it is possible to enhance radio wave radiation along the antenna horizontal plane without increasing the planar size so much. This is for the following reason. Since the side conductor functions as the peripheral portion of the ground conductor, it is possible to effectively prevent radio wave diffraction and enhance radio wave radiation along the horizontal direction of the antenna. In addition, since the side conductors are arranged so as to rise with respect to the ground conductor, the planar size of the monopole antenna is hardly increased.
[0267]
Further, the present invention, for example, in the above-described monopole antenna of the present invention, has a ceiling conductor facing the ground conductor with the antenna element interposed therebetween, thereby reducing the size along the vertical direction of the antenna. be able to. This is for the following reason. Since the ceiling conductor functions as the tip of the antenna element, the length of the antenna element can be reduced accordingly, and accordingly, the size in the vertical direction of the antenna is reduced.
[0268]
In the monopole antenna of the present invention described above, for example, the end of the ceiling conductor is electrically connected to the side conductor, thereby arbitrarily adjusting the directivity of radio waves along the horizontal plane. can do. This is for the following reason. When the end of the ceiling conductor is connected to the side conductor, current leaks from the end toward the ground conductor. Therefore, almost no radio wave is emitted in the direction extending outward from the ceiling conductor along the connection point. Therefore, the directivity of the radio wave along the horizontal plane can be arbitrarily set by setting in which direction the connection point between the ceiling conductor and the side conductor is provided.
[0269]
Further, according to the present invention, for example, in the monopole antenna of the present invention described above, the central portion of the ceiling conductor has a circular shape, whereby the directivity of radio waves along a horizontal plane can be further arbitrarily adjusted. This is for the following reason. When the end portion of the ceiling conductor is connected to the side conductor, the directivity can be adjusted by forming the minimum point of the radio wave in the direction extending outward along the connection point. However, in some cases, the radiation level at the minimum point of the radio wave may be too small than the desired level. On the other hand, when the center portion of the ceiling conductor is circular, radio waves are radiated from the entire circumference of the circular portion, so that radio wave radiation at that portion is almost non-directional to the horizontal plane. Therefore, the radiation of the radio wave is a mixture of the radiation from the circular part and the radiation from the other part, and the minimum point of the radio wave can be compensated. Note that the amount of radio waves emitted from the circular portion can be adjusted by changing the size of the circular portion.
[0270]
Further, according to the present invention, for example, in the monopole antenna according to the present invention, the side conductors are electrically connected to the ground conductor, thereby achieving matching of input impedances. This is for the following reason. When the size in the vertical direction of the antenna is reduced by providing the ceiling conductor, the ceiling conductor and the ground conductor are arranged close to each other, and a capacitance component is generated between the two, resulting in an input impedance mismatch. May occur. On the other hand, in the present invention, since the ceiling conductor is electrically connected to the ground conductor via the side conductor, a conduction loop is generated between these conductors, resulting in an inductance. for that reason,DepartureThe capacitance component is canceled by the generated inductance, and impedance mismatch is eliminated.
[0271]
In the monopole antenna according to the present invention, for example, at least one of the ground conductor, the side conductor, and the ceiling conductor has an opening. The radio wave directivity can be arbitrarily set by arbitrarily adjusting the size or the like.
[0272]
The present invention further includes, for example, a means for adjusting the size of the opening in the monopole antenna of the present invention described above. By adjusting the size of the opening by the adjusting means, the size of the opening can be adjusted. However, the directivity and impedance can be arbitrarily finely adjusted.
[0273]
Further, the present invention provides, for example, the monopole antenna of the present invention, in which the feeding portion is disposed at the origin, the ground conductor is disposed on the XY plane, and the ground conductor and the side conductor are disposed on the ZY plane. The openings are arranged symmetrically with respect to the ZY plane, whereby the directivity of radio waves can be symmetric with respect to the ZY plane.
[0274]
In the monopole antenna according to the present invention, for example, the ground conductor and the side conductors are symmetrical with respect to the ZX plane, and the opening is symmetrical with respect to the ZX plane. Therefore, the directivity of the radio wave can be made symmetric with respect to the ZX plane.
[0275]
Further, the present invention provides, for example, in the above-described monopole antenna of the present invention, the antenna element is electrically connected to the ceiling conductor, so that the structure of the monopole antenna is stabilized and the impedance of the antenna is also increased. It becomes stable and the characteristics of the antenna are improved.
[0276]
In the monopole antenna of the present invention described above, for example, a dielectric having a dielectric constant higher than that of air is provided in a space surrounded by the ground conductor and the side conductor, thereby further increasing the antenna. Small and low profile structure.
[0277]
In addition, the present invention provides, for example, the monopole antenna of the present invention described above, in which the space is entirely filled with the dielectric, thereby enabling the antenna to have a smaller and low-profile structure. Since there is no space that becomes a gap in the internal space, dust does not enter the internal space of the antenna and condensation is less likely to occur, improving reliability.
[0278]
In the monopole antenna of the present invention, for example, the dielectric is configured as a lid of a space surrounded by the side conductors, and the ground conductor or the ceiling conductor is provided on the dielectric. As a result, dust does not enter the internal space of the antenna and condensation is less likely to occur, improving reliability. Further, by using the dielectric as a lid, the antenna internal space can be easily sealed.
[0279]
Further, the present invention, for example, in the monopole antenna of the present invention described above, is constituted by a via hole in which the side conductor is formed in the derivative, thereby facilitating the formation of the side conductor. This is because the via hole can be formed relatively easily by a general-purpose substrate manufacturing method.
[0280]
Further, the present invention, for example, in the above-described monopole antenna of the present invention, has at least one matching element disposed away from the antenna element, and electrically connects the matching element to the ground conductor. As a result, the matching state can be improved by changing the impedance of the antenna.
[0281]
In the monopole antenna of the present invention, for example, at least one of the matching elements is electrically connected to the antenna element, thereby increasing the input impedance of the monopole antenna. It becomes possible to do.
[0282]
In the monopole antenna according to the present invention, for example, at least one of the matching elements is electrically connected to the ceiling conductor, thereby changing the impedance of the monopole antenna. It becomes possible.
[0283]
The present invention also provides, for example, a monopole antenna, amplification means for amplifying a transmission signal supplied to the monopole antenna and a reception signal supplied from the monopole antenna, and frequency selection means for selecting the frequency of the transmission / reception signal. And a housing that houses the monopole antenna, the amplifying unit, and the frequency selecting unit, and the monopole antenna includes a ground conductor, a power feeding unit located on a surface of the ground conductor, and the power feeding An antenna element connected to a portion, a side conductor surrounding the space including the antenna element apart from the antenna element, a ceiling conductor facing the ground conductor across the antenna element, and the ground conductor A dielectric body having a dielectric constant higher than that of air; and the ground conductor, the side conductor, and the ceiling conductor. It has at least one opening, and a recess is formed on the surface of the housing, and the monopole antenna is accommodated in the recess to constitute a wireless device, thereby maintaining and improving a small and low profile. In addition, an excellent wireless device can be configured on the landscape. This is for the following reason. This is because the monopole antenna is housed in the recess on the surface of the housing, so that the monopole antenna is difficult to see from the outside. Furthermore, since the monopole antenna included in this wireless device has been promoted to be small and low-profile like the one described in the present invention described above, even though the monopole antenna is incorporated integrally. Therefore, there is almost no hindrance to downsizing the wireless device.
[0284]
Further, the present invention includes, for example, a plurality of monopole antennas, and these monopole antennas include a ground conductor, a power feeding unit located on a surface of the ground conductor, an antenna element connected to the power feeding unit, A side conductor that surrounds the space including the antenna element away from the antenna element, and a ceiling conductor that faces the ground conductor across the antenna element, and the horizontal plane directivity of each monopole antenna is minimal These monopole antennas are aligned and aligned in the same direction to form a monopole antenna arrangement structure, which minimizes the mutual effects caused by radio wave transmission and reception performed by each adjacent monopole antenna. The isolation of the is improved.
[0285]
【The invention's effect】
As described above, the present invention realizes an antenna capable of changing the radiation directivity with a simple structure and excellent in work accuracy, and arranging a circuit inside the antenna, thereby realizing a small antenna device.Array antenna deviceIn addition, a wireless device can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a schematic perspective view of a monopole antenna according to a first embodiment of the present invention.
(B) It is sectional drawing of the monopole antenna in
FIG. 2 is a diagram illustrating an operation principle of the first embodiment.
3 is a schematic perspective view showing a prototype example of the first embodiment. FIG.
FIG. 4 is a diagram showing the radiation directivity of the prototype example of the first embodiment.
FIG. 5 is a diagram showing impedance characteristics of a prototype example of the first embodiment.
FIG. 6A is a schematic perspective view of a monopole antenna according to a second embodiment of the present invention.
(B) It is sectional drawing of the monopole antenna in
7 is a schematic perspective view showing a prototype example of the second embodiment. FIG.
FIG. 8 is a diagram showing the radiation directivity of a prototype example of the second embodiment.
FIG. 9 is a diagram showing impedance characteristics of a prototype example of the second embodiment.
FIG. 10A is a schematic perspective view of a monopole antenna according to a third embodiment of the present invention.
(B) It is sectional drawing of the monopole antenna in
FIG. 11A is a schematic perspective view of a monopole antenna according to a fourth embodiment of the present invention.
(B) It is sectional drawing of the monopole antenna in
12 is a schematic perspective view showing a prototype example of the fourth embodiment. FIG.
FIG. 13 is a diagram showing the radiation directivity of a prototype example of the fourth embodiment.
FIG. 14 is a diagram illustrating impedance characteristics of a prototype example of the fourth embodiment.
FIG. 15 is a schematic perspective view showing a modification of the fourth embodiment.
FIG. 16A is a schematic perspective view of a monopole antenna according to a fifth embodiment of the present invention.
(B) It is sectional drawing of the monopole antenna in
FIG. 17A is a schematic perspective view of a monopole antenna according to a sixth embodiment of the present invention.
(B) It is sectional drawing of the monopole antenna in
FIG. 18A is a schematic perspective view of a monopole antenna according to a seventh embodiment of the present invention.
(B) It is sectional drawing of the monopole antenna in
FIG. 19A is a schematic perspective view of a first modification of the monopole antenna according to the seventh embodiment of the present invention.
(B) It is sectional drawing of the 1st modification of the monopole antenna in
FIG. 20A is a schematic perspective view of a second modification of the monopole antenna according to the seventh embodiment of the present invention.
(B) It is sectional drawing of the 2nd modification of the monopole antenna in
FIG. 21 is a diagram illustrating an example of a system configuration of a wireless device according to an eighth embodiment of the present invention.
22 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a wireless device in
23 is an exploded perspective view illustrating a configuration of a wireless device in
24 is a block diagram illustrating another example of a configuration of a wireless device in
25 is a block diagram illustrating still another example of a configuration of a wireless device in
26 is a block diagram illustrating an example of a configuration of an optical coupler incorporated in a wireless device according to an eighth embodiment. FIG.
FIG. 27 is a diagram illustrating an example of a configuration of an aperture control device incorporated in the monopole antenna according to each embodiment of the present invention.
FIG. 28A is a schematic perspective view of a modification of the present invention.
(B) It is sectional drawing of the modification of this invention.
FIG. 29 (A) is a schematic perspective view of another modification of the present invention.
(B) It is sectional drawing of the other modification of this invention.
FIG. 30 is a schematic perspective view showing still another modification of the present invention.
31 is a diagram showing the radiation directivity of the modification of FIG. 31. FIG.
FIG. 32 is a perspective view showing an arrangement example of the monopole antenna of the present invention.
33 is a diagram illustrating a measurement result of isolation in the arrangement example of FIG. 32. FIG.
FIG. 34 is a schematic perspective view showing still another modification of the present invention.
FIG. 35 is a diagram showing the radiation directivity of the modified example of FIG.
FIG. 36 is a schematic perspective view showing a configuration of a monopole antenna of a first conventional example.
FIG. 37A is a diagram showing the radiation directivity of the monopole antenna of the first conventional example.
(B) It is a figure which shows the radiation directivity of the monopole antenna of a 1st prior art example.
(C) It is a figure which shows the radiation directivity of the monopole antenna of a 1st prior art example.
(D) It is a figure which shows the radiation directivity of the monopole antenna of a 1st prior art example.
FIG. 38 is a schematic perspective view showing a configuration of a monopole antenna of a second conventional example.
FIG. 39 is a diagram showing the radiation directivity of the monopole antenna of the second conventional example.
FIG. 40 is a diagram illustrating an example of a configuration of an antenna device according to a ninth embodiment of the present invention.
FIG. 41 is a diagram illustrating an example of a configuration of an antenna device according to a tenth embodiment of the present invention.
FIG. 42 is a diagram illustrating an example of a configuration of an antenna device according to an eleventh embodiment of the present invention.
FIG. 43 is a diagram illustrating an example of a configuration of an antenna device according to an eleventh embodiment of the present invention.
FIG. 44 is a diagram illustrating an example of a configuration of an antenna device according to a twelfth embodiment of the present invention.
FIG. 45 is a diagram illustrating an example of a prototype of an antenna device according to a twelfth embodiment of the present invention.
FIG. 46 is a diagram showing an example of a circuit configuration of a prototype of the antenna device according to the ninth to fourteenth embodiments of the present invention.
FIG. 47 is a diagram showing an example of a circuit configuration of a prototype of the antenna device according to the ninth to fourteenth embodiments of the present invention.
FIG. 48 is a diagram showing the radiation characteristics of the prototype of the antenna device according to
FIG. 49 is a diagram showing a radiation characteristic when the antenna unit of the antenna apparatus according to the twelfth embodiment of the present invention is used.
FIG. 50 is a diagram showing impedance characteristics of a prototype of the antenna device according to
FIG. 51 is a diagram illustrating an example of a configuration of an antenna device according to a thirteenth embodiment of the present invention.
FIG. 52 is a diagram illustrating an example of a configuration of an antenna device according to a thirteenth embodiment of the present invention.
FIG. 53 is a diagram illustrating an example of a configuration of an antenna device according to a fourteenth embodiment of the present invention.
FIG. 54 is a diagram illustrating an example of a configuration of an antenna device according to a fourteenth embodiment of the present invention.
FIG. 55 is a diagram illustrating a configuration of a general antenna device.
FIG. 56 is a diagram for explaining the circuit size in the antenna device of the present invention;
FIG. 57 (a) is a diagram for explaining circuit arrangement in the antenna device of the present invention;
(B) It is a figure for demonstrating arrangement | positioning of the circuit in the antenna apparatus of this invention.
(C) It is a figure for demonstrating arrangement | positioning of the circuit in the antenna apparatus of this invention.
FIG. 58 is a diagram schematically showing a configuration of an antenna array apparatus of the present invention.
FIG. 59 is a diagram showing another configuration example of a circuit in the antenna array device of the present invention.
[Explanation of symbols]
11 Grounding conductor
12 Coaxial feeder
13 Antenna element
14 Side conductor
15 Ceiling conductor
16, 17 Open space
18,19 Matching conductor
20 Aperture control device
111 Ground conductor
112 Antenna element
113 Side conductor
114 circuits
115 Breaking conductor
116 Power feeding unit
117 Ceiling conductor
118 opening
119 connection point
120 high frequency filter
121 Amplifier circuit
122 Laser diode
123 optical fiber
124 photodiode
125 recess
126 Lid conductor
131a Transmitting antenna
131b Receiving antenna
132a, 32b Signal transmission cable
133 radio circuit
Claims (38)
導電性の側面部材と、
前記底面部材と前記側面部材とによって囲まれた空間内に配置された導電性部材と、
前記空間の全部または一部を覆う、導電性の天井部材とを備え、
前記導電性部材は、送信および／または受信のための信号線と接続されているアンテナ。A conductive bottom member;
Conductive side members;
A conductive member disposed in a space surrounded by the bottom member and the side member ;
A conductive ceiling member covering all or part of the space ;
The conductive member is an antenna connected to a signal line for transmission and / or reception.
導電性の側面部材と、
前記底面部材と前記側面部材とによって囲まれた空間内に配置された導電性部材とを備え、
前記導電性部材は、送信および／または受信のための信号線と接続されており、
前記底面部材は、その表面上に給電点を有し、
前記導電性部材と前記底面部材とが、前記信号線または前記給電点以外の場所で接続しているアンテナ。 A conductive bottom member;
Conductive side members;
A conductive member disposed in a space surrounded by the bottom member and the side member;
The conductive member is connected to a signal line for transmission and / or reception;
The bottom member has a feeding point on its surface;
The conductive member and said bottom member, are connected by the signal lines or locations other than the feeding point luer antenna.
導電性の側面部材と、
前記底面部材と前記側面部材とによって囲まれた空間内に配置された導電性部材とを備え、
前記導電性部材は、送信および／または受信のための信号線と接続されており、前記導電性部材と前記側面部材とが接続しているアンテナ。 A conductive bottom member;
Conductive side members;
A conductive member disposed in a space surrounded by the bottom member and the side member;
The conductive member, the transmission and / or is connected to the signal line for reception, luer antenna have the said side member and the conductive member is connected.
前記側面部材は、前記バイアホールから構成される請求項１６に記載のアンテナ。The dielectric has via holes;
The antenna according to claim 16 , wherein the side member is configured of the via hole.
前記整合素子と前記底面部材とは電気的に接続される請求項１に記載のアンテナ。Further comprising at least one matching element disposed at a predetermined distance from the conductive member;
The antenna according to claim 1, wherein the matching element and the bottom member are electrically connected.
水平面指向性が極小となる方向を一致させて、複数の前記アンテナを整列配置するアンテナの配列方法。The antenna arrangement method according to claim 1,
A method of arranging antennas, wherein a plurality of antennas are aligned and arranged such that directions in which horizontal plane directivities are minimized.
前記空間内に配置されるとともに、前記信号線と接続された、送信および／または受信のための回路の全部または一部とを備えたアンテナ装置。An antenna according to claim 1 ;
An antenna apparatus comprising: all or part of a circuit for transmission and / or reception, which is disposed in the space and connected to the signal line.
前記遮蔽部材は、前記導電性部材と電気的に接触しない請求項２２に記載のアンテナ装置。A shielding member covering all or part of the circuit;
The antenna device according to claim 22 , wherein the shielding member is not in electrical contact with the conductive member.
前記回路の全部または一部は、前記凹部内に配置される請求項２３に記載のアンテナ装置。The shielding member is formed as a dent of a part of the bottom member and / or the side member,
The antenna device according to claim 23 , wherein all or part of the circuit is disposed in the recess.
前記蓋部材は、前記底面部材および／または前記側面部材と電気的に接続する請求項２４に記載のアンテナ装置。A lid member that covers the recess and accommodates all or part of the circuit;
The lid member, an antenna device according to the bottom member and / or the side member and 請 Motomeko 24 you electrically connected.
複数の前記アンテナ装置内の前記回路は、それぞれ同一の信号の入出力を行うアレイアンテナ装置。An array antenna device in which a plurality of antenna devices according to claim 22 are arranged,
An array antenna device in which the circuits in the plurality of antenna devices respectively input and output the same signal.
前記サブ回路のいずれかと、前記アンテナとの接続を切り換える切換手段とを備えた請求項２２に記載のアンテナ装置。The circuit includes a plurality of sub-circuits having different radio systems;
The antenna device according to claim 22 , further comprising switching means for switching connection between any one of the sub-circuits and the antenna.
前記回路に設けられた電源回路とを備えた無線装置。An antenna device according to any one of claims 22 to 32 , 34 to 37 , or an array antenna device according to claim 33 ;
A wireless device comprising a power supply circuit provided in the circuit.
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