JP4637606B2 - 線状アンテナ - Google Patents

Description

この発明は、例えば、通信、放送やレーダなどの無線システムに用いる線状アンテナに関するものである。

ダイポールアンテナは、約１／２λ（λ：波長）の導体線のほぼ中央に給電する構造のアンテナである。
導体線に垂直な観測面では、その放射特性がほぼ無指向性になるため、電波の送受信が全方向で必要になるシステムに適している。
また、ダイポールアンテナは、構造が簡易であるため、通信、放送やレーダなどの無線システムにおいて、基本アンテナとして幅広く使用されている。
近年、これらの無線システムは、広帯域化の傾向にあり、アンテナにも広帯域な性能が求められている。

ダイポールアンテナを広帯域化する手法として、帯域を可変にする整合回路を装荷する方法が挙げられる。
例えば、以下の特許文献１には、可変容量ダイオードやローディングコイルが装荷されたダイポールアンテナが開示されている。
可変容量ダイオードを調整することにより、所望周波数でインピーダンス整合を得ることができるようになり、ダイポールアンテナが単体で設置されている場合よりも広帯域な動作特性が得られる。

特開平９−１３０１３２公報（段落番号［００２０］から［００４０］、図１）

従来のアンテナは以上のように構成されているので、帯域を可変にする整合回路をダイポールアンテナに装荷すれば、ダイポールアンテナの広帯域化を図ることができる。しかし、整合回路をダイポールアンテナに装荷するには、ダイポールアンテナの周囲に整合回路を設置するスペースを確保する必要があり、装置の大型化を招く課題があった。また、ダイポールアンテナを広帯域に動作させるには、複雑な整合回路を用いる必要があるため、装置コストが高くなるとともに、整合回路が電波の散乱源となって放射特性を乱すことがある課題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、整合回路を装荷することなく、広帯域化を図ることができる線状アンテナを得ることを目的とする。

この発明に係る線状アンテナは、所定の長さを有する第１の線状放射素子と、第１の線状放射素子より素子長が長い第２の線状放射素子と、内導体が第１の線状放射素子に接続され、外導体が第２の線状放射素子に接続されている同軸線路とを備え、第１の線状放射素子が第２の線状放射素子に対して０度から３０度の範囲内で傾いて配置されているようにしたものである。

この発明によれば、所定の長さを有する第１の線状放射素子と、第１の線状放射素子より素子長が長い第２の線状放射素子と、内導体が第１の線状放射素子に接続され、外導体が第２の線状放射素子に接続されている同軸線路とを備え、第１の線状放射素子が第２の線状放射素子に対して０度から３０度の範囲内で傾いて配置されているように構成したので、整合回路を装荷することなく、広帯域化を図ることができる効果がある。
また、第１の線状放射素子と第２の線状放射素子を平行に配置する場合よりも、更なる広帯域化を図ることができる効果がある。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による線状アンテナを示す構成図であり、図において、第１の線状放射素子である線状放射素子１はＬ１の素子長を有している。
第２の線状放射素子である線状放射素子２は長さ方向の中心が線状放射素子１の長さ方向の中心と略一致するように、線状放射素子１と所定の間隔をもって平行に配置され、線状放射素子１より長いＬ２の素子長を有している。
給電回路３は線状放射素子１，２に給電する給電手段を構成しており、給電回路３は線状放射素子１の先端近傍に給電するとともに、線状放射素子２の先端から素子長Ｌ２の約４分の１の長さだけ中心寄りの位置に給電するように、線状放射素子１，２と接続されている。

図２はこの発明の実施の形態１による線状アンテナの線状放射素子１，２の素子長Ｌ１，Ｌ２を変化させた場合のインピーダンス測定値を示すグラフ図である。
図３はこの発明の実施の形態１による線状アンテナと通常のダイポールアンテナの反射特性を示すグラフ図である。
図４はこの発明の実施の形態１による線状アンテナと通常のダイポールアンテナの放射特性を示すグラフ図である。

次に動作について説明する。
この実施の形態１の線状アンテナは、Ｌ１の素子長を有する線状放射素子１と、Ｌ２の素子長を有する線状放射素子２が、所定の距離をおいて平行に配置されている。
また、線状放射素子１，２の長さ方向の中心を通る垂線がほぼ重なるように、線状放射素子１，２が配置されている。即ち、線状放射素子１の長さ方向の中心と、線状放射素子１の長さ方向の中心とを揃えて、線状放射素子１，２がセンター振り分け状態で配置されている。

また、この実施の形態１の線状アンテナは、線状放射素子１の先端（図１の例では、左側の先端）と、線状放射素子２における線状放射素子１の先端に対応する部位との間に給電回路３が接続されている。
このため、線状放射素子２の先端から給電点までの距離Ｌ３は、概ね、下記のように表される。
Ｌ３＝（Ｌ２−Ｌ１）／２

給電回路３は、電波の送信時においては、線状放射素子１，２に給電して、その線状放射素子１，２を励振することにより、線状放射素子１，２から電波を放射させるようにする。
一方、給電回路３は、電波の受信時においては、線状放射素子１，２が電波を受信することにより、線状放射素子１，２に励起された電流を線状アンテナに接続されている受信装置（図示せず）に供給するようにする。
なお、利得や放射特性やインピーダンスなどのアンテナ特性は、線状アンテナの可逆性より、送信時と受信時において同一である。

ここで、図２は線状放射素子１，２の素子長Ｌ１，Ｌ２を変化させた場合のインピーダンス測定値（インピーダンスの実部と虚部）を示している。
線状放射素子１と線状放射素子２の間隔が７．５ｍｍである場合、線状放射素子１と線状放射素子２を平行２線線路と見立てると、その特性インピーダンスが２００〜３００Ω程度になる。
図２の例では、線状放射素子１の素子長Ｌ１が４０ｍｍ，５０ｍｍ，６０ｍｍであるときに、最も広帯域となる線状放射素子２の素子長Ｌ２を示している。
即ち、線状放射素子１の素子長Ｌ１が４０ｍｍである場合、最も広帯域となる線状放射素子２の素子長Ｌ２が９０ｍｍであり、線状放射素子１の素子長Ｌ１が５０ｍｍである場合、最も広帯域となる線状放射素子２の素子長Ｌ２が１０４ｍｍであり、線状放射素子１の素子長Ｌ１が６０ｍｍである場合、最も広帯域となる線状放射素子２の素子長Ｌ２が１３０ｍｍである。
つまり、Ｌ２／Ｌ１≒２．１になるとき、最も広帯域になる。したがって、線状放射素子２の先端から給電点までの距離Ｌ３は、概ね、線状放射素子２の素子長Ｌ２の１／４程度になる。

線状放射素子１，２の各素子長Ｌ１，Ｌ２において、インピーダンス変化が少ない帯域、即ち、整合が取りやすい帯域を見ると、その帯域の中心周波数の波長がλであるとすれば、Ｌ１≒λ／４となる。
即ち、動作帯域の中心周波数の波長がλであるとすれば、Ｌ１≒λ／４、Ｌ２≒λ／２としたときに、最も広帯域な特性を得ることができる。
この場合、線状放射素子２の先端から給電点までの距離Ｌ３は、概ね、λ／８となる。

図３はＬ１＝６２ｍｍ、Ｌ２＝１３０ｍｍであるときの線状アンテナの反射特性と、Ｌ２と同じ長さを有するダイポールアンテナの反射特性を表している。
両者を比較すると明らかなように、整合がとれる帯域（ＶＳＷＲが低い帯域）は、この実施の形態１の線状アンテナがダイポールアンテナより広いことが分かる。

図４は線状アンテナの放射特性を示しており、特に図４（ａ）では、線状放射素子１，２を含む観測面内の放射パターンを示し、図４（ｂ）では、線状放射素子１，２に垂直な観測面内の放射パターンを示している。比較のためにダイポールアンテナの放射パターンを併記している。
図４から明らかなように、この実施の形態１の線状アンテナは、ダイポールアンテナとほぼ同じ放射特性を有していることが分かる。
全方向に通信目標があるような無線システムでは、無指向性の放射特性が望まれるが、この実施の形態１の線状アンテナは、ダイポールアンテナと同等なほぼ無指向性の放射特性を有していることが分かる（図４（ｂ）を参照）。

以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、Ｌ１の素子長を有する線状放射素子１と、長さ方向の中心が線状放射素子１の長さ方向の中心と略一致するように、線状放射素子１と所定の間隔をもって平行に配置され、線状放射素子１より長い素子長Ｌ２を有する線状放射素子２とを備え、給電回路が線状放射素子１，２に給電するように構成したので、整合回路を装荷することなく、広帯域化を図ることができる効果を奏する。
なお、整合回路を装荷していないので、装置構造が簡易となり、線状アンテナの低コスト化を図ることができる。

また、この実施の形態１によれば、素子長Ｌ１が略λ／４の線状放射素子１を使用するとともに、素子長Ｌ２が略λ／２の線状放射素子２を使用し、給電回路３が線状放射素子２の先端から略λ／８だけ中心寄りの位置に給電するように構成したので、広帯域特性の最大化を図ることができる効果を奏する。

実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２による線状アンテナを示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
この実施の形態２では、図１の給電回路３の代わりに、同軸線路からなる給電線路が給電手段として用いられている。
同軸線路の外導体４は線状放射素子２の長さ方向の中心に垂直に接続され、その線状放射素子２の先端（図２の例では、左側の先端）に向かって、その線状放射素子２に沿って配置されている。
同軸線路の内導体５は線状放射素子１の先端に垂直に接続されている。

次に動作について説明する。
この実施の形態２の線状アンテナは、上記実施の形態１と同様に、Ｌ１の素子長を有する線状放射素子１と、Ｌ２の素子長を有する線状放射素子２が、所定の距離をおいて平行に配置されている。
また、線状放射素子１，２の長さ方向の中心を通る垂線がほぼ重なるように、線状放射素子１，２が配置されている。即ち、線状放射素子１の長さ方向の中心と、線状放射素子１の長さ方向の中心とを揃えて、線状放射素子１，２がセンター振り分け状態で配置されている。

この実施の形態２の線状アンテナは、図１の給電回路３の代わりに、同軸線路からなる給電線路が用いられており、同軸線路の外導体４が線状放射素子２の長さ方向の中心に垂直に接続され、その線状放射素子２の先端（図２の例では、左側の先端）に向かって、その線状放射素子２に沿って配置されている。
同軸線路は、線状放射素子１の先端に対応する位置まで引き回され、その位置から同軸線路の内導体５が線状放射素子１の先端に垂直に接続されている。なお、言うまでもないが、同軸線路の外導体４が線状放射素子２の一部を構成していてもよい。即ち、同軸線路の外導体４に対して、２本の導体線を両側に接続することにより、線状放射素子２を構成してもよい。
線状放射素子２の先端から給電点までの距離Ｌ３は、上記実施の形態１と同様に、概ね、下記のように表される。
Ｌ３＝（Ｌ２−Ｌ１）／２

上記のようにして、同軸線路の外導体４と内導体５を線状放射素子２，１に接続する構造にすると、線状放射素子１には同軸線路の内導体５を流れる電流が流れて、線状放射素子２には同軸線路の外導体４の内側を流れる電流が流れることになる。
これにより、電波の送信時においては、同軸線路の内導体５から線状放射素子１に給電されるとともに、同軸線路の外導体４から線状放射素子２に給電されるため、上記実施の形態１と同様に、その線状放射素子１，２が励振して、線状放射素子１，２から電波が放射される。
一方、電波の受信時においては、線状放射素子１，２が電波を受信することにより、線状放射素子１に励起された電流が同軸線路の内導体５を介して線状アンテナに接続されている受信装置（図示せず）に供給され、また、線状放射素子２に励起された電流が同軸線路の外導体４を介して線状アンテナに接続されている受信装置（図示せず）に供給されるようになる。
したがって、上記実施の形態１の線状アンテナと同様の原理で動作することになる。

上記実施の形態１の線状アンテナの場合、線状放射素子１，２と一体化していない給電構造であって、線状放射素子１と線状放射素子２の間に給電回路３を設けているので、その給電回路３が散乱源となって、線状アンテナの放射特性に影響を及ぼすことがある。
しかし、この実施の形態２の線状アンテナの場合、給電構造が線状放射素子１，２と一体化されており、散乱源となる給電回路３が設けられていないので、所望の放射特性を得ることができる。
また、給電構造が線状放射素子１，２と一体化されているので、線状アンテナの大型化を抑制することができる。

以上で明らかなように、この実施の形態２によれば、給電手段が同軸線路からなる給電線路であり、その同軸線路の内導体５が線状放射素子１に接続され、その同軸線路の外導体４が線状放射素子２に接続されているように構成したので、上記実施の形態１と同様の効果を奏する他に、散乱源の存在による放射特性の影響を回避することができる効果を奏する。また、線状アンテナの大型化を抑制することができる効果を奏する。

実施の形態３．
図６はこの発明の実施の形態３による線状アンテナを示す構成図であり、図において、図５と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
上記実施の形態２では、線状放射素子１と線状放射素子２が所定の間隔をもって平行に配置されているものについて示したが、この実施の形態３では、線状放射素子１が線状放射素子２に対して角度α（α＝０°〜３０°）だけ傾いて配置されているものについて説明する。

次に線状アンテナの特性を説明する。
線状アンテナは体積が増えると、一般に広帯域になることが知られている。
図６のように、線状放射素子１を傾けて配置すると、等価的に線状アンテナ全体の体積が増加するため、広帯域化を図ることができる。
ここで、図７は角度αを変化させながら、線状アンテナの反射特性を測定した結果を示しており、図７から明らかなように、角度αが増加するほど、動作帯域（例えばＶＳＷＲが２より低い帯域）が増大することが分かる。

ただし、角度αが大きくなり過ぎると、入力インピーダンスの値が大きくなるため、特性インピーダンスが固定となっている市販の給電線路では、整合が取り難くなる。
また、角度αが大きくなると、放射特性が無指向性にならなくなる。
したがって、無指向性を求める場合、角度αは、０°〜３０°の範囲内で選択するのが望ましい。

以上で明らかなように、この実施の形態３によれば、線状放射素子１が線状放射素子２に対して角度α（α＝０°〜３０°）だけ傾いて配置されているように構成したので、上記実施の形態１，２よりも更に広帯域化を図ることができる効果を奏する。

実施の形態４．
図８はこの発明の実施の形態４による線状アンテナを示す構成図であり、図において、図５と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
上記実施の形態２では、線状放射素子１，２の素子幅が同じであるものについて示したが、この実施の形態４では、線状放射素子１の素子幅が線状放射素子２の素子幅より太いものを示している。
図中、６ａ，６ｂは線状放射素子１を流れる電流の経路を示している。

次に線状アンテナの特性を説明する。
この実施の形態４では、線状放射素子１の素子幅を線状放射素子２の素子幅より太くしている。
これにより、線状放射素子１には、長さが相互に異なる電流経路６ａ，６ｂが発生することになる。
一方、周波数（波長）が変化すると、最適な電流経路長も変化する。
したがって、図８のように、長さが相互に異なる電流経路６ａ，６ｂを取り得る構造では、より広い周波数帯域での動作が可能になる。

以上で明らかなように、この実施の形態４によれば、線状放射素子１の素子幅を線状放射素子２の素子幅より太くするように構成したので、上記実施の形態１，２よりも更に広帯域化を図ることができる効果を奏する。

実施の形態５．
図９はこの発明の実施の形態５による線状アンテナを示す構成図であり、図において、図８と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
上記実施の形態４では、線状放射素子１の素子幅が線状放射素子２の素子幅より太いものについて示したが、この実施の形態５では、線状放射素子１の素子幅がテーパ状に形成、即ち、線状放射素子１の素子幅が給電点より離れるほど太いものを示している。

次に線状アンテナの特性を説明する。
この実施の形態５では、線状放射素子１の素子幅を給電点より離れるほど太くしている（線状放射素子１の素子幅を、図中、左側より右側を太くしている）。
このような構造では、上記実施の形態４と同様に、線状放射素子１には、長さが相互に異なる電流経路６ａ，６ｂが発生することになるので、より広い周波数帯域での動作が可能になる。

図９の例では、線状放射素子１の素子幅が上下両側に広がっているが、図１０のように、線状放射素子１の素子幅が上側だけ広がっているようにしてもよい。
また、図１１及び図１２に示すように、線状放射素子１の素子幅を給電点より離れるほど細くしてもよく（線状放射素子１の素子幅を、図中、左側より右側を細くしている）、この場合も、線状放射素子１には、長さが相互に異なる電流経路６ａ，６ｂが発生することになるので、より広い周波数帯域での動作が可能になる。

以上で明らかなように、この実施の形態５によれば、線状放射素子１の素子幅が給電点より離れるほど太くなるように、あるいは、線状放射素子１の素子幅が給電点より離れるほど細くなるように構成したので、上記実施の形態１，２よりも更に広帯域化を図ることができる効果を奏する。

なお、この実施の形態５又は上記実施の形態４で用いた構造と、上記実施の形態３における線状放射素子１を傾ける構造を併用すれば、更に広帯域な特性が得られることは言うまでもない。

実施の形態６．
図１３はこの発明の実施の形態６による線状アンテナを示す構成図であり、図１４は図１３の線状アンテナにおけるＡ−Ａ断面図である。図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
プリント基板である誘電体基板１１の表面には、ストリップライン（金属薄膜導体）として線状放射素子１，２が形成されている。
給電手段である給電線路１２は誘電体基板１１の表面に形成され、線状放射素子２に接続されている。
給電手段である給電線路１３は誘電体基板１１の裏面に形成され、線状放射素子１の先端に形成されている接続点１４（例えば、スルーホール）を介して線状放射素子１の先端と接続されている。

この実施の形態６では、線状放射素子１，２が誘電体基板１１の表面に形成されている線状アンテナについて説明する。
給電線路１２と給電線路１３は、誘電体基板１１の表面と裏面の相対する位置に設けられた導体パターンであり、両者で平行二線線路を構成している。
線状放射素子１，２に対する給電をこの平行二線線路を用いて行うため、誘電体基板１１の表面に給電線路１２を形成して、その給電線路１２を線状放射素子２に接続している。
一方、線状放射素子１の先端が存在する位置まで、誘電体基板１１の裏面に給電線路１３を形成し、線状放射素子１の先端と給電線路１３を接続点１１を介して接続している。
ただし、線状放射素子１，２の素子長Ｌ１，Ｌ２、距離Ｌ３の関係は、上記実施の形態１と同様である。
したがって、上記実施の形態１の線状アンテナと同様の原理で動作することになる。

以上で明らかなように、この実施の形態６によれば、線状放射素子１，２が誘電体基板１１の表面にストリップラインで形成されるように構成したので、上記実施の形態１と同様の効果を奏する他に、線状アンテナの全てを誘電体基板１１上のパターンやスルーホールで構成することができるようになり、エッチングなどのプリント基板加工により、より低コストで製造できるという効果を奏する。

実施の形態７．
図１５はこの発明の実施の形態７による線状アンテナを示す構成図であり、図において、図５及び図１３と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
図１５の例では、同軸線路の外導体４及び内導体５が誘電体基板１１の表面に形成されている。

この実施の形態７では、線状放射素子１，２が誘電体基板１１の表面に形成され、また、同軸線路の外導体４及び内導体５が誘電体基板１１の表面に形成されている線状アンテナについて説明する。
同軸線路の外導体４は誘電体基板１１の表面に沿って配置され、上記実施の形態２と同様に、線状放射素子２の中央付近に接続されている。
また、同軸線路の外導体４は、線状放射素子２に沿って線状放射素子１の先端に相対する位置まで引き回され、その位置から同軸線路の内導体５が延伸して線状放射素子１の先端に接続されている。

ただし、線状放射素子１，２の素子長Ｌ１，Ｌ２、距離Ｌ３の関係は、上記実施の形態２と同様である。
したがって、上記実施の形態２の線状アンテナと同様の原理で動作することになる。これにより、上記実施の形態２と同様の効果を奏する他に、線状アンテナの全てを誘電体基板１１上のパターンやスルーホールで構成することができるため、エッチングなどのプリント基板加工により、より低コストで製造できるという効果を奏する。

なお、上記実施の形態３における線状放射素子１を傾ける構造、上記実施の形態４における線状放射素子１の素子幅を太くする構造、上記実施の形態４における線状放射素子１の素子幅をテーパ状に形成する構造などを、この実施の形態７又は上記実施の形態６に適用すれば、上記実施の形態３〜５と同様の効果が得られる。

実施の形態８．
図１６はこの発明の実施の形態８による線状アンテナを示す構成図であり、図１７は図１６の線状アンテナにおけるＢ−Ｂ断面図である。図において、図１５と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
上記実施の形態７では、線状放射素子１，２が誘電体基板１１の表面に形成されているものについて示したが、この実施の形態８では、線状放射素子１が誘電体基板１１の表面に形成され、線状放射素子２が誘電体基板１１の裏面に形成されているものについて示している。なお、線状放射素子１が誘電体基板１１の裏面に形成され、線状放射素子２が誘電体基板１１の表面に形成されていてもよい。

線状放射素子１と線状放射素子２は、誘電体基板１１の表面と裏面の相対する位置にストリップラインとして形成されている。
同軸線路の外導体４は、誘電体基板１１の外側（図１７の例では、誘電体基板１１の下側）から線状放射素子２に接続されている。
また、同軸線路の内導体５は、この位置から誘電体基板１１を貫通して、線状放射素子１の先端の接続点１４に接続されている。
この誘電体基板１１を貫通する構造は、内導体５自体を利用することもできるし、スルーホールを使用することもできる。

ただし、線状放射素子１，２の素子長Ｌ１，Ｌ２、距離Ｌ３の関係は、上記実施の形態２と同様である。
したがって、上記実施の形態２の線状アンテナと同様の原理で動作することになる。これにより、上記実施の形態２と同様の効果を奏する他に、線状アンテナの全てを誘電体基板１１上のパターンやスルーホールで構成することができるため、エッチングなどのプリント基板加工により、より低コストで製造できるという効果を奏する。

実施の形態９．
図１８はこの発明の実施の形態９による線状アンテナを示す構成図であり、図１９は図１６の線状アンテナにおけるＣ−Ｃ断面図である。図において、図１６及び図１７と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
接続線路１５は線状放射素子１の先端から延伸され、接続点１４を介して線状放射素子２と接続されている。

上記実施の形態８では、線状放射素子１と線状放射素子２が、誘電体基板１１の表面と裏面の相対する位置にストリップラインとして形成されているものについて示したが、この実施の形態９では、線状放射素子１と線状放射素子２が誘電体基板１１を介して相対しないように、線状放射素子１と線状放射素子２が素子幅方向にずれて配置されているものについて示している。

線状放射素子１と線状放射素子２は平行に配置されているが、図１８に示すように、素子幅方向にずれて配置されている。
このため、線状放射素子１の先端から、線状放射素子２に向かって、接続線路１５が延伸されており、接続線路１５は接続点１４を介して線状放射素子２と接続されている。
同軸線路の外導体４は、誘電体基板１１の外側（図１９の例では、誘電体基板１１の下側）から線状放射素子２に接続されている。
また、同軸線路の内導体５は、この位置から誘電体基板１１を貫通して、接続線路１５先端の接続点１４に接続されている。

この実施の形態９の線状アンテナは、上記実施の形態８の線状アンテナとほぼ同様に動作することになるが、線状放射素子１と線状放射素子２を素子幅方向にずらしている理由は下記の通りである。
一般に流通している誘電体基板１１の厚みは、数ｍｍ以下のものがほとんどである。そのため、上記実施の形態８のように、線状放射素子１と線状放射素子２が誘電体基板１１を介して相対する位置にあると、線状アンテナを低い周波数（長い波長）に適用する場合、線状放射素子１と線状放射素子２の距離が近すぎて、電気的な結合が強くなり過ぎ、所望の性能が得られなくなる可能性がある。
一方、誘電体基板１１の厚みを厚くすることは不可能ではないが、コストと重量が増加するという問題を生じる。また、上記実施の形態３における線状放射素子１の傾斜構造も、電気的な結合により効果が得難くなる問題がある。
そこで、この実施の形態９では、誘電体基板１１の厚みを厚くすることなく、線状放射素子１と線状放射素子２の距離を長くするため、線状放射素子１と線状放射素子２を素子幅方向にずらしている。

以上で明らかなように、この実施の形態９によれば、線状放射素子１と線状放射素子２が誘電体基板１１を介して相対しないように、線状放射素子１と線状放射素子２が素子幅方向にずれて配置されているように構成したので、誘電体基板１１の厚みを厚くすることなく、線状アンテナを低い周波数（長い波長）に適用することができる効果を奏する。

なお、上記実施の形態３における線状放射素子１を傾ける構造、上記実施の形態４における線状放射素子１の素子幅を太くする構造、上記実施の形態４における線状放射素子１の素子幅をテーパ状に形成する構造などを、この実施の形態９又は上記実施の形態８に適用すれば、上記実施の形態３〜５と同様の効果が得られる。

実施の形態１０．
図２０はこの発明の実施の形態１０による線状アンテナを示す構成図であり、図２１は図２０の線状アンテナにおけるＤ−Ｄ断面図である。図において、図１８及び図１９と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
上記実施の形態９では、線状放射素子１と線状放射素子２が誘電体基板１１を介して相対しないように、線状放射素子１と線状放射素子２が素子幅方向にずれて配置されているものについて示したが、この実施の形態１０では、更に、上記実施の形態５と同様に、線状放射素子１の素子幅をテーパ状に形成している。即ち、線状放射素子１の素子幅を給電点より離れるほど太くしている。
また、この実施の形態１０では、同軸線路の外導体４を誘電体基板１１の外側（図２１の例では、誘電体基板１１の下側）から線状放射素子２のほぼ中央に接続し、その後、線状放射素子２に沿って接続点１４に対応する位置まで引き回している。
同軸線路の内導体５は、この位置から誘電体基板１１を貫通して接続点１４に接続するようにしている。

この実施の形態１０の線状アンテナは、上記実施の形態５における線状放射素子１の素子幅をテーパ状に形成する構造と、同軸線路を線状放射素子２の中央に接続する手法とを上記実施の形態９の線状アンテナに適用したものである。
この実施の形態１０の線状アンテナの基本的な動作は、上記実施の形態９の線状アンテナと同じであるが、線状放射素子１の素子幅がテーパ状に形成されているため、上記実施の形態９の線状アンテナより広帯域に動作させることができる効果を奏する。
また、同軸線路を線状放射素子２の中央に接続しているため、線状アンテナの対称性が良くなり、放射パターンの対称性、特に線状放射素子２に垂直な観測面における無指向性パターンの対称性が改善される効果を奏する。

実施の形態１１．
図２２はこの発明の実施の形態１１による線状アンテナを示す構成図であり、図において、図５と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
給電線路である同軸線路の外導体４の周囲にはバラン構造１６が設置されている。

上記実施の形態２では、同軸線路の内導体５が線状放射素子１に接続され、その同軸線路の外導体４が線状放射素子２に接続されているものについて示したが、更に、バラン構造１６を同軸線路の外導体４の周囲に設置するようにしてもよい。
このバラン構造１６は、シュッペルトッフ型と呼ばれるものであり、同軸線路と軸を同じくする導体円筒である。
バラン構造１６である導体円筒は、線状放射素子２と離れている側の端において、同軸線路の外導体４と接続されており、導体円筒の長さＬ４は、所望周波数の波長の約１／４の長さに設定されている。

このような構成では、同軸線路の外導体４の外側を内導体とし、バラン構造１６である導体円筒を外導体とする同軸線路構造が形成される。
この同軸線路構造は、線状放射素子２と離れている側の終端が短絡されているため、１／４波長だけ線状放射素子２の方に戻った開放終端では、インピーダンスが極めて大きく見える。このため、同軸線路の外導体４の外側にはほとんど電流が流れなくなる。

線状放射素子２を励振する電流は、同軸線路の外導体４の内側を流れるが、この電流の一部は給電点において、同軸線路の外導体４の外側に漏れ出ることがある。そして、この電流から不要な放射が生じて放射特性を乱すことがあるが、図２２に示すように、同軸線路の外導体４の周囲にバラン構造１６を設置することにより、同軸線路の外導体４の外側に漏れ出す電流が抑制され、所望の放射特性を得られる効果を奏する。

なお、上記実施の形態１〜１１において、線状アンテナに導波器や反射器などの無給電素子や反射板などを装荷して、より広帯域化を図ったり、八木宇田アンテナのように高利得化や鋭い指向性を持たせたりすることは、もちろん可能である。

この発明の実施の形態１による線状アンテナを示す構成図である。 この発明の実施の形態１による線状アンテナの線状放射素子の素子を変化させた場合のインピーダンス測定値を示すグラフ図である。 この発明の実施の形態１による線状アンテナと通常のダイポールアンテナの反射特性を示すグラフ図である。 この発明の実施の形態１による線状アンテナと通常のダイポールアンテナの放射特性を示すグラフ図である。 この発明の実施の形態２による線状アンテナを示す構成図である。 この発明の実施の形態３による線状アンテナを示す構成図である。 角度αを変化させた場合の線状アンテナの反射特性を示すグラフ図である。 この発明の実施の形態４による線状アンテナを示す構成図である。 この発明の実施の形態５による線状アンテナを示す構成図である。 この発明の実施の形態５による線状アンテナを示す構成図である。 この発明の実施の形態５による線状アンテナを示す構成図である。 この発明の実施の形態５による線状アンテナを示す構成図である。 この発明の実施の形態６による線状アンテナを示す構成図である。 図１３の線状アンテナにおけるＡ−Ａ断面図である。 この発明の実施の形態７による線状アンテナを示す構成図である。 この発明の実施の形態８による線状アンテナを示す構成図である。 図１６の線状アンテナにおけるＢ−Ｂ断面図である。 この発明の実施の形態９による線状アンテナを示す構成図である。 図１８の線状アンテナにおけるＣ−Ｃ断面図である。 この発明の実施の形態１０による線状アンテナを示す構成図である。 図２０の線状アンテナにおけるＤ−Ｄ断面図である。 この発明の実施の形態１１による線状アンテナを示す構成図である。

符号の説明

１ 線状放射素子（第１の線状放射素子）、２ 線状放射素子（第２の線状放射素子）、３ 給電回路（給電手段）、４ 同軸線路の外導体（給電手段）、５ 同軸線路の内導体（給電手段）、６ａ，６ｂ 電流経路、１１ 誘電体基板（プリント基板）、１２ 給電線路（給電手段）、１３ 給電線路（給電手段）、１４ 接続点、１５ 接続線路、１６ バラン構造。

Claims (9)

1. 所定の長さを有する第１の線状放射素子と、上記第１の線状放射素子より素子長が長い第２の線状放射素子と、内導体が上記第１の線状放射素子に接続され、外導体が上記第２の線状放射素子に接続されている同軸線路とを備え、上記第１の線状放射素子が上記第２の線状放射素子に対して０度から３０度の範囲内で傾いて配置されていることを特徴とする線状アンテナ。
2. 同軸線路の内導体が第１の線状放射素子の先端近傍に接続され、上記同軸線路の外導体が第２の線状放射素子の先端から素子長の約４分の１の長さだけ中心寄りの位置に接続されていることを特徴とする請求項１記載の線状アンテナ。
3. 素子長が略４分の１波長の第１の線状放射素子を使用するとともに、素子長が略２分の１波長の第２の線状放射素子を使用し、同軸線路の外導体が上記第２の線状放射素子の先端から略８分の１波長だけ中心寄りの位置に接続されていることを特徴とする請求項２記載の線状アンテナ。
4. 第１の線状放射素子の素子幅が第２の線状放射素子の素子幅より太いことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の線状アンテナ。
5. 第１の線状放射素子の素子幅がテーパ状に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の線状アンテナ。
6. 第１及び第２の線状放射素子がプリント基板の片面に金属薄膜導体で形成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載の線状アンテナ。
7. 第１の線状放射素子がプリント基板の表面又は裏面に金属薄膜導体で形成され、第２の線状放射素子が上記プリント基板における上記第１の線状放射素子の非形成面に金属薄膜導体で形成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載の線状アンテナ。
8. 第１の線状放射素子と第２の線状放射素子がプリント基板を介して相対しないように、第１の線状放射素子と第２の線状放射素子が素子幅方向にずれて配置されていることを特徴とする請求項７記載の線状アンテナ。
9. 同軸線路の周囲にバラン構造が設置されていることを特徴とする請求項１から請求項８のうちのいずれか１項記載の線状アンテナ。

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