JP4744371B2 - アンテナ装置 - Google Patents

Description

本発明はアンテナ装置に関し、特に、使用周波数帯が互いに異なる２つのアンテナを備えるアンテナ装置に関する。

従来から使用周波数帯が互いに異なる２つのアンテナを備えるアンテナ装置が知られている。たとえば特開２００３−８３２８号公報（特許文献１）は、ＵＨＦ（Ｕｌｔｒａｈｉｇｈ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）アンテナとＶＨＦ（Ｖｅｒｙ Ｈｉｇｈ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）アンテナとを備えるアンテナ装置を開示する。

このアンテナ装置は、さらに、ＵＨＦアンテナとＶＨＦアンテナとの間に配置される反射器を備える。特開２００３−８３２８号公報（特許文献１）の説明によれば、放射器からＵＨＦアンテナまでの最短の距離は約４０ｍｍであり、放射器からＶＨＦアンテナまでの最短の距離は約５０ｍｍ〜約１００ｍｍの間の長さである。
特開２００３−８３２８号公報

従来、ＵＨＦアンテナの後方にＶＨＦアンテナを設置する場合には、ＶＨＦアンテナとＵＨＦアンテナとの間隔をできるだけ長くする必要があった。ＵＨＦアンテナとロッドアンテナとの間隔が短い場合には、ＶＨＦアンテナの共振によって、ある周波数におけるＵＨＦアンテナの利得が他の周波数におけるＵＨＦアンテナの利得よりも大幅に低くなる可能性がある。ＶＨＦアンテナの共振を避けるために、従来のアンテナ装置はＶＨＦアンテナとＵＨＦアンテナとの間隔ができるだけ長くなるように設計されている。

しかしながらＵＨＦアンテナとＶＨＦアンテナとの間隔が長いほど、アンテナ装置のサイズが大きくなる。特開２００３−８３２８号公報（特許文献１）にはＵＨＦアンテナの特性の低下（ある周波数における利得の低下）を防ぎながらアンテナ装置の大型化を防ぐ方法は示されていない。

本発明の目的は、高性能であるとともに小型化されたアンテナ装置を提供することである。

本発明は要約すれば、アンテナ装置であって、使用周波数帯が第１の周波数帯である第１のアンテナと、使用周波数帯が第１の周波数帯よりも低周波側にある第２の周波数帯である第２のアンテナと、第１および第２のアンテナの間に配置され、第１のアンテナから第２のアンテナに至る第１の方向に垂直な平面部を少なくとも有する反射器とを備える。第１の方向に沿った平面部から第２のアンテナまでの距離は、第１の方向に沿った平面部から第１のアンテナまでの距離以下である。第１の方向から見た第１のアンテナの大きさは、反射器の全体の大きさに収まる。

好ましくは、第１のアンテナは、第１および第２の双ループアンテナと、第１および第２の双ループアンテナに位相差給電を行なう給電部とを含む。

より好ましくは、第１および第２の双ループアンテナの各々は、第１および第２のループアンテナを有する。第１および第２のループアンテナの少なくとも一方は、第１の方向に直交する第２の方向に対して０度よりも大きな角度をなすように配置される。

より好ましくは、第１および第２の双ループアンテナの各々は、第１および第２のループアンテナを有する。第１および第２のループアンテナは、各々が有するループ面が第１の方向に平行になるように配置される。

より好ましくは、第１のアンテナは、導波器をさらに含む。
より好ましくは、第２のアンテナは、直線状のダイポールアンテナである。

より好ましくは、反射器は、平面部の周囲の少なくとも一部分に接し、かつ、平面部に対して第１のアンテナ側に傾けられる周辺部をさらに有する。

好ましくは、アンテナ装置は、第１のアンテナと反射器との間に配置され、第１のアンテナからの出力と、第２のアンテナからの出力とを混合する混合器をさらに備える。混合器は、第１および第２の面を有し、第１の面が平面部と対向するように配置される基板と、第１の面に搭載される少なくとも１つの電子部品とを含む。

好ましくは、第１の周波数帯は、ＵＨＦ（Ｕｌｔｒａｈｉｇｈ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）帯であり、第２の周波数帯は、ＶＨＦ（Ｖｅｒｙ Ｈｉｇｈ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）帯である。

本発明によれば、アンテナ装置の性能の向上を図りながらアンテナ装置の小型化が可能になる。

以下において、本発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

［実施の形態１］
図１は、実施の形態１のアンテナ装置の上面図である。

図２は、実施の形態１のアンテナ装置の斜視図である。
図１および図２を参照して、アンテナ装置１は、アンテナ２，４と、反射器３と、給電部６と、混合器（ミキサ）１０と、導線１１Ａ，１１Ｂ，１２Ａ，１２Ｂと、固定部材１６とを備える。

図１および図２に示すＸ軸の方向はアンテナ２からアンテナ４に至る方向を示す。また、図１および図２に示すＹ軸方向はＸ軸に垂直な方向を示す。図２に示すＺ軸方向はＸ軸方向に垂直な方向を示す。なお、Ｙ軸とＺ軸とは直交する。Ｘ軸方向およびＺ軸方向は本発明における「第１の方向」および「第２の方向」にそれぞれ対応する。

以下の説明において「アンテナの使用周波数帯」とは、そのアンテナを用いた際に好適に電波の受信（または送信）が可能である周波数帯を意味する。アンテナ２の使用周波数帯はＵＨＦ帯である。アンテナ４の使用周波数帯はＶＨＦ帯である。すなわちアンテナ４の使用周波数帯はアンテナ２の使用周波数帯よりも低周波側にある。なお、アンテナ２，４の使用周波数帯はＵＨＦ帯およびＶＨＦ帯にそれぞれ限定されるものではなく、互いに異なっていればよい。

アンテナ２は、放射器２Ａ，２Ｂを含む。放射器２Ａ，２Ｂは双ループアンテナである。放射器２Ａ，２Ｂの各々は２つのループアンテナ２１，２２を含む。放射器２Ａ，２Ｂに双ループアンテナを用いることによって、放射器２Ａ，２Ｂとして直線状のダイポールアンテナを用いる場合に比べてアンテナ２の利得および前後比を高めることができる。つまり放射器２Ａ，２Ｂに双ループアンテナを用いることによってアンテナ２の性能を高めることができる。

実施の形態１では２つのループアンテナ２１，２２は一体で形成される。ループアンテナ２１，２２の少なくとも一方は、Ｚ軸方向に対して０度よりも大きな角度をなすように配置される。具体的には図２に示すように、放射器２Ａ，２Ｂは折り曲げられた状態で設置される。たとえば２つのループアンテナ２１，２２のなす角度は約３０度である。

このように放射器２Ａ，２Ｂが加工されることによってアンテナ装置１におけるＺ軸方向の寸法を小さくできる。すなわち実施の形態１によればアンテナ装置１を薄くすることができる。

反射器３は、アンテナ２とアンテナ４との間に配置される。反射器３は、周辺部３Ａ，３Ｂと、平面部３Ｃと含む。周辺部３Ａ，３Ｂは平面部３ＣにおいてＺ軸の両側に位置する２つの端部にそれぞれ接する。さらに、周辺部３Ａ，３Ｂは平面部３Ｃに対してアンテナ２側に傾けられる。

アンテナ装置１において、Ｘ軸方向に沿った反射器３の平面部３Ｃからアンテナ４までの距離は、Ｘ軸方向に沿った反射器３の平面部３Ｃからアンテナ２までの距離以下である。また、Ｘ軸方向から見たアンテナ２の大きさは、反射器３の全体の大きさに収まる。このように反射器３の大きさを設定することによって、Ｘ軸方向に沿った平面部３Ｃからアンテナ４までの距離が短いにも関わらずアンテナ４の共振を防ぐことができる。このため、アンテナ２の利得がある周波数において低下することを防ぐことができる。よって実施の形態１によれば高性能であるとともに小型化されたアンテナ装置が実現可能になる。

なお、「Ｘ軸方向から見たアンテナ２の大きさは、反射器３の全体の大きさに収まる。」ということは、アンテナ４からアンテナ２に至る向きに反射器３を見た場合に、アンテナ２の全体が反射器３によって隠されるということと同じ意味である。

なお、反射器３のサイズが大きいほど、アンテナ２に向けて電波を反射する効果が高くなる。この結果はアンテナ４の共振を防ぐ効果が高められることを意味する。ただし反射器３のサイズが大きいほどアンテナ装置１のサイズが大きくなる。よって反射器３のサイズはアンテナ装置１に求められる性能およびサイズに応じて適切に定めることができる。

平面部３Ｃからアンテナ４までの距離はたとえば約２０ｍｍである。ただし実施の形態１では、平面部３Ｃからアンテナ４までの距離をたとえば約１０ｍｍ程度まで短くすることも可能である。平面部３Ｃからアンテナ２までの距離は、たとえば約３０ｍｍである。なお、「平面部３Ｃからアンテナ２までの距離」とは平面部３Ｃから放射器２Ｂまでの距離を意味する。また、放射器２Ａ，２Ｂの間隔はたとえば約４０ｍｍである。

Ｚ軸方向に沿った反射器３の幅はたとえば約４０ｍｍである。Ｚ軸方向に沿ったアンテナ２の幅、すなわち、Ｚ軸方向に沿った放射器２Ａ（２Ｂ）の幅は、たとえば約４０ｍｍである。

反射器３は、たとえば１枚の金属板の周辺部を曲げることによって作製される。金属板において曲げられた部分は周辺部３Ａ，３Ｂに相当する。周辺部３Ａと平面部３Ｃとのなす角度はたとえば約７０度である。同様に周辺部３Ｂと平面部３Ｃとのなす角度はたとえば約７０度である。

なお反射器３は曲げられた周辺部を有していなくてもよい。すなわち反射器３は単なる平板であってもよい。ただし、反射器３に周辺部３Ａ，３Ｂを設けることによって反射器３はいわゆるコーナリフレクタとして機能する。

平面状の反射器よりもコーナリフレクタのほうがアンテナ２に向けて電波を反射する効果が高い。よって実施の形態１によればアンテナ４の共振を抑える効果がより高められる。また、実施の形態１によれば反射器３の周辺部を曲げることによって、アンテナ装置１のサイズが大きくなるのを防ぐことができる。

また、平面部３Ｃの周囲の少なくとも一部に周辺部を設ける限りにおいて、周辺部の数あるいは周辺部の位置は特に限定されない。

アンテナ４は直線状のダイポールアンテナである。アンテナ４は、放射素子４Ａ，４Ｂを含む。具体的には放射素子４Ａ，４Ｂはロッドアンテナである。放射素子４Ａ，４Ｂの長さは、たとえば約６５０ｍｍ〜約１０５０ｍｍの間で変化する。図２に示すように実施の形態１によれば放射素子４Ａ，４Ｂの傾きを変えることができる。よって、たとえば電波を受信する場合において受信感度が最も良くなるように放射素子４Ａ，４Ｂの向きを変えることができる。

給電部６は、導線６Ａ，６Ｂを含む。導線６Ａは放射器２Ａの一方の給電点と放射器２Ｂの一方の給電点とを接続する。導線６Ｂは放射器２Ａの他方の給電点と放射器２Ｂの他方の給電点とを接続する。導線６Ａ，６Ｂはいわゆる「平行線路」を構成する。

給電部６は、放射器２Ａ，２Ｂに位相差給電を行なう。導線６Ａ，６Ｂの各々の幅および長さ、さらに導線６Ａ，６Ｂの間隔を適切に設定することによって、アンテナ２が電波を受信した際に放射器２Ａから出力される信号の位相が放射器２Ｂから出力される信号の位相と同じになる。よってアンテナ２の利得を高めることができる。

なお、導線６Ａ，６Ｂの幅はたとえば約３ｍｍに設定され、導線６Ａ，６Ｂの間隔はたとえば約３ｍｍに設定され、導線６Ａ，６Ｂの長さはたとえば約１３０ｍｍに設定される。

導線６Ａ，６Ｂの各々は折り曲げられた状態で放射器２Ａ，２Ｂに接続される。このように導線６Ａ，６Ｂを加工することによって、導線６Ａ，６Ｂが長くてもアンテナ装置１におけるＺ軸方向の幅が増加しないため、アンテナ装置１を薄くすることができる。

アンテナ２は、さらに導波器８を含む。導波器８を放射器２Ａの前方（放射器２Ａに対して反射器３と反対側）に設けることによって、アンテナ２の利得および前後比を高めることが可能になる。導波器８と放射器２Ａとの間隔はたとえば約３０ｍｍに設定される。

導波器８は、導波素子８Ａ，８Ｂを含む。導波素子８Ａ，８ＢはＺ軸方向に沿って並べられる。図１では、導波素子８Ａ，８Ｂのサイズが異なる（導波素子８Ｂが導波素子８Ａよりも大きい）ように示される。ただし導波素子８Ａ，８Ｂのサイズは同じでもよい。

なお、アンテナ２は必ずしも導波器を含まなくてもよい。アンテナ２に必要とされる性能（たとえば利得等）に応じてアンテナ２に導波器を備えるか否かが決定される。

混合器１０は、アンテナ２と反射器３との間に配置される。混合器１０はアンテナ２からの出力とアンテナ４からの出力とを混合する。混合器１０は固定部材１６によって反射器３に固定される。

図１に示すように混合器１０と導線６Ａとは導線１１Ａによって接続される。混合器１０と導線６Ｂとは導線１１Ｂによって接続される。これによりアンテナ２から出力される信号を混合器１０に供給することができる。同様に混合器１０と放射素子４Ａとは導線１２Ａによって接続される。混合器１０と放射素子４Ｂとは導線１２Ｂによって接続される。これによりアンテナ４から出力される信号を混合器１０に供給することができる。

次に、折り曲げられる前の状態の放射器２Ａ，２Ｂの形状について説明する。なお放射器２Ｂの形状は放射器２Ａの形状と同一である。よって以下では放射器２Ａについて図示しながら説明し、放射器２Ｂについては以後の説明を繰返さない。

図３は、図１の放射器２Ａの形状を示す図である。
図３を参照して、放射器２Ａは、ループアンテナ２１，２２を含む。放射器２Ａは、さらに、給電点Ｆ１，Ｆ２を有する。給電点Ｆ１，Ｆ２を結ぶＹ軸に沿って放射器２Ａは折り曲げられる。ここで図３に示すＹ軸は図１および図２に示すＹ軸に対応する。

なお、放射器２Ａおよび放射器２Ｂの各々は、別々に用意された２つのループアンテナ２１，２２の開口端同士を接続することによって作製されてもよい。

ループアンテナ２１，２２のインピーダンスは約３００Ωである。放射器２Ａではループアンテナ２１，２２は並列に接続される。よって放射器２Ａのインピーダンスは約１５０Ωである。同様に、放射器２Ｂのインピーダンスは約１５０Ωである。さらに、放射器２Ａ，２Ｂは給電部６により並列接続されるのでアンテナ２のインピーダンスは約７５Ωである。

このように実施の形態１ではアンテナ２のインピーダンスが約７５Ωに設定される。一方、通信用ケーブルとして一般的に用いられる同軸ケーブルのインピーダンスは多くの場合、５０Ωまたは７５Ωである。

すなわち実施の形態１によれば、インピーダンスが７５Ωである同軸ケーブルをアンテナ２に直接接続できるためアンテナ装置の部品点数を削減できる。ただし、アンテナ２のインピーダンスを調整するために、変換比が１：１であるバラン（balun）が給電点Ｆ１，Ｆ２の間に接続されていてもよい。

なお、図１に示すアンテナ４と、インピーダンスが７５Ωである同軸ケーブルとのインピーダンス整合のためには、たとえば放射素子４Ａ，４Ｂと導線１２Ａ，１２Ｂとの間に変換比が１：４であるバランが設けられる。

図４は、図１に示す混合器１０の構成例を示す図である。
図４を参照して、混合器１０は、端子Ｔ１〜Ｔ３と、インダクタ３１〜３４と、コンデンサ３５〜３９とを含む。

端子Ｔ１は、アンテナ４からの出力が供給される端子である。端子Ｔ２は、アンテナ２からの出力が供給される端子である。端子Ｔ３は、アンテナ４からの出力とアンテナ２からの出力とを混合することで生成された混合信号が供給される端子である。

インダクタ３１は端子Ｔ１とノードＮ１との間に接続される。インダクタ３２は、ノードＮ１と端子Ｔ３との間に接続される。コンデンサ３５の一方端はノードＮ１に接続され、コンデンサ３５の他方端は接地される。

コンデンサ３６の一方端は端子Ｔ２に接続され、コンデンサ３６の他方端は接地される。インダクタ３３の一方端は端子Ｔ２に接続され、インダクタ３３の他方端はコンデンサ３９の一方端に接続される。コンデンサ３９の他方端は接地される。

コンデンサ３７は端子Ｔ２とノードＮ２との間に接続される。インダクタ３４の一方端はノードＮ２に接続され、インダクタ３４の他方端は接地される。コンデンサ３８は、ノードＮ２と端子Ｔ３との間に接続される。

続いて、反射器３のサイズに応じてアンテナ２の利得が変化することを説明する。
図５は、反射器３のサイズを説明するためのアンテナ装置１の上面図である。

図６は、反射器３のサイズを説明するためのアンテナ装置１の側面図である。
図５および図６には、アンテナ装置１の構成要素のうち、アンテナ２（放射器２Ａ，２Ｂ）、反射器３（周辺部３Ａ，３Ｂ、平面部３Ｃ）、アンテナ４（放射素子４Ａ，４Ｂ）、給電部６（導線６Ａ，６Ｂ）、および導波器８（導波素子８Ａ，８Ｂ）が示される。なお、説明の便宜上、図５および図６では混合器１０、導線１１Ａ，１１Ｂ，１２Ａ，１２Ｂおよび固定部材１６は示していない。

まず、図５を参照して、Ｌ１，Ｌ２は反射器３の周辺部３Ａ，３Ｂの長さを示し、Ｌ３は反射器３の平面部３Ｃの長さを示す。なお、以下ではＬ１，Ｌ２，Ｌ３を合わせた長さ（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３）を「反射器３の長さＬ」と称する。

さらに、図５にはＸ軸方向に沿った平面部３Ｃから放射器２Ｂまでの距離Ｄ１と、Ｘ軸方向に沿った平面部３Ｃからアンテナ４までの距離Ｄ２とが示される。距離Ｄ１は約３０ｍｍであり、距離Ｄ２は約２０ｍｍである。要するに距離Ｄ２は距離Ｄ１以下である。なお図５に示すＸ軸は図１，図２に示すＸ軸に対応する。

次に図６を参照して、Ｗ１はＺ軸方向に沿った放射器２Ａ（２Ｂ）の幅を示す。以下の説明においては、Ｗ１は約４０ｍｍである。Ｗ２はＺ軸方向に沿った放射器２Ａ（２Ｂ）の幅を示す。なお図６に示すＺ軸は図１，図２に示すＺ軸に対応する。

図７は、反射器３の幅Ｗ２および長さＬを変えたときのアンテナ２の利得を示す図である。

図７を参照して、曲線Ｇ１，Ｇ２は、周波数に対するアンテナ２の利得の変化を示す曲線である。なお図７のグラフに示す周波数の範囲は４４０〜８３０ＭＨｚである。この範囲は日本のＵＨＦテレビ放送の周波数帯（４７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚ）および米国のＵＨＦテレビ放送の周波数帯（４７０ＭＨｚ〜８０６ＭＨｚ）を含む。

曲線Ｇ１は反射器３の幅Ｗ２を約４０ｍｍに設定し、反射器３の長さＬを約３４０ｍｍに設定したときの周波数に対するアンテナ２の利得の変化を示す。ここでＬ１，Ｌ２は約３０ｍｍであり、Ｌ３は約２８０ｍｍである。また幅Ｗ２（約４０ｍｍ）は幅Ｗ１（約４０ｍｍ）以上である。この場合、Ｘ軸から見たアンテナ２のサイズは、反射器３の全体のサイズに収まる。

曲線Ｇ２は、反射器３の幅Ｗ２を約３０ｍｍに設定し、反射器３の長さＬを約２８０ｍｍに設定したときの周波数に対する利得の変化を示す曲線である。反射器３の長さＬが約２８０ｍｍであるということは、反射器３において周辺部３Ａ，３Ｂが設けられていない（平面部３Ｃが反射器３そのものである）ことを意味する。また、幅Ｗ２（約３０ｍｍ）は幅Ｗ１（約４０ｍｍ）よりも小さい。この場合、Ｘ軸から見たアンテナ２のサイズは、反射器３の全体のサイズを上回る。

なお、曲線Ｇ１，Ｇ２が得られたときの放射素子４Ａ，４Ｂの各々の長さは約１０５０ｍｍである。

曲線Ｇ２に示すように、反射器３の幅Ｗ２がアンテナ２の幅Ｗ１よりも低い場合には、４７０ＭＨｚ付近の周波数におけるアンテナ２の利得は、他の周波数におけるアンテナ２の利得よりも大幅に低い。その理由は、４７０ＭＨｚ付近の周波数においてアンテナ４の共振が生じたためである。

一方、曲線Ｇ１に示すように反射器３の幅Ｗ２がアンテナ２の幅Ｗ１以上である場合には４７０ＭＨｚ付近の周波数におけるアンテナ２の利得の低下は生じない。つまり、曲線Ｇ１，Ｇ２から、Ｘ軸から見たアンテナ２のサイズが反射器３の全体のサイズに納まるように反射器３の全体のサイズを設定することによって、アンテナ４の共振を防ぐことができる。

さらに他の例を示しながら、反射器３のサイズに応じてアンテナ２の利得が変化することを説明する。

図８は、反射器３の形状を変えた場合におけるアンテナ２の利得の違いを示す図である。

図８および図６を参照して、曲線Ｇ３〜Ｇ５は、周波数に対するアンテナ２の利得の変化を示す曲線である。曲線Ｇ３は、反射器３の幅Ｗ２が約４０ｍｍであり、反射器３の長さＬが約３４０ｍｍであるときのアンテナ２の利得の周波数特性である。曲線Ｇ４は、アンテナ装置１から反射器３を除いたときのアンテナ２の利得の周波数特性を示す。

曲線Ｇ５は、反射器３に代えてＡＷＧ（American Wire Gauge）ワイヤを環状に巻いた反射器を用いたときのアンテナ２の利得の周波数特性を示す。ここでＡＷＧワイヤの全長は約６２５ｍｍである。ただし、ＡＷＧワイヤを環状に巻くことで作成された反射器の幅（図６に示すＺ軸方向の長さ）は小さい。よって、この場合にはＸ軸から見たアンテナ２のサイズが反射器３の全体のサイズを上回る。

なお、曲線Ｇ３〜Ｇ５が得られたときの放射素子４Ａ，４Ｂの各々の長さは約７３０ｍｍである。

曲線Ｇ３と曲線Ｇ４とから、まず、アンテナ２とアンテナ４との間に反射器３を設けることによって約４７０〜約５６０ＭＨｚの周波数範囲におけるアンテナ２の利得が向上することが分かる。また、曲線Ｇ３と曲線Ｇ５とから、約４７０〜約５６０ＭＨｚの周波数範囲におけるアンテナ２の利得は、曲線Ｇ３に示される利得のほうが曲線Ｇ５に示される利得よりも高いことが分かる。つまり、ＡＷＧワイヤを環状に巻くことで作成された反射器が用いられた場合には、アンテナ４の共振が生じる。しかし、実施の形態１のようにＸ軸から見たアンテナ２のサイズが反射器３の全体のサイズに納まるように反射器３の全体のサイズを設定することによって、アンテナ４の共振を防ぐことができる。

さらに他の例を示しながら、反射器３のサイズに応じてアンテナ２の利得が変化することを説明する。

図９は、実施の形態１のアンテナ装置の比較例を示す図である。
図９および図５を参照して、アンテナ装置１Ａ，１は放射器２Ａ，２Ｂの形状が互いに異なる。さらに、アンテナ装置１Ａは反射器３に代えてループ状に形成される反射器３Ｄを備える点でアンテナ装置１と異なる。アンテナ装置１Ａにおける他の部分の構成はアンテナ装置１の対応する部分の構成と同様であるので以後の説明は繰返さない。なお、図６に示す反射器３の幅Ｗ２に比較して反射器３Ｄの幅（図６に示すＺ軸方向の長さ）は小さい。

図１０は、アンテナ装置１におけるアンテナ２の利得と、アンテナ装置１Ａにおけるアンテナ２の利得とを示す図である。

図１０を参照して、曲線Ｇ１１〜Ｇ１４は４７０〜８６０ＭＨｚの周波数範囲における利得の変化を示す。

曲線Ｇ１１は、アンテナ装置１からアンテナ４を除いた場合におけるアンテナ２の利得の周波数特性を示す。曲線Ｇ１２はアンテナ装置１にアンテナ４が含まれる場合におけるアンテナ２の利得の周波数特性を示す。なお曲線Ｇ１１，Ｇ１２が得られたときの反射器３の幅Ｗ２は約４０ｍｍであり、反射器３の長さＬは約３４０ｍｍである。曲線Ｇ１３はアンテナ装置１Ａからアンテナ４を除いた場合におけるアンテナ２の利得の周波数特性を示す。曲線Ｇ１４はアンテナ装置１Ａにアンテナ４が含まれる場合におけるアンテナ２の利得の周波数特性を示す。

曲線Ｇ１１，Ｇ１２に示されるように、アンテナ装置１の場合には、アンテナ４の有無によらずアンテナ２の利得の周波数特性がほとんど変化しない。一方、曲線Ｇ１３，Ｇ１４に示されるように、比較例の場合にはアンテナ４をアンテナ２に近づけることによって周波数５００ＭＨｚ付近におけるアンテナ２の利得が大きく低下する。その理由は、アンテナ４の共振が生じたためである。

なお比較例と実施の形態１とでは放射器２Ａ，２Ｂの形状が異なる。しかし比較例におけるアンテナ２の利得の低下は、Ｘ軸から見たアンテナ２のサイズが反射器３の全体のサイズを上回ることに起因する。

このように実施の形態１のアンテナ装置１はＸ軸方向から見たアンテナ２のサイズが、反射器３の全体のサイズに収まるように反射器３の全体のサイズが決定されている。よって実施の形態１によれば、アンテナ４をアンテナ２に近づけても、アンテナ４の共振によるアンテナ２の利得の低下を防ぐことができる。このような理由により、実施の形態１によれば高性能であるとともに小型化されたアンテナ装置が実現可能になる。

続いてアンテナ２の他の特性と反射器３のサイズとの関係について説明する。以下ではアンテナ２の他の特性としてＶＳＷＲ（voltage standing wave ratio：電圧定在波比）を示す。なおＶＳＷＲの値が低いほどアンテナ２の性能は優れる。

図１１は、アンテナ装置１におけるアンテナ２のＶＳＷＲと、アンテナ装置１Ａにおけるアンテナ２のＶＳＷＲとを示す図である。

図１１を参照して、曲線Ｖ１〜Ｖ４は４７０〜８６０ＭＨｚの周波数範囲におけるＶＳＷＲの変化を示す。曲線Ｖ１は、図５のアンテナ装置１からアンテナ４を除いた場合におけるアンテナ２のＶＳＷＲの周波数特性を示す。曲線Ｖ２はアンテナ装置１にアンテナ４が含まれる場合におけるアンテナ２のＶＳＷＲの周波数特性を示す。なお曲線Ｖ１，Ｖ２が得られたときの反射器３の幅Ｗ２は約４０ｍｍであり、反射器３の長さＬは約３４０ｍｍである。曲線Ｖ３はアンテナ装置１Ａからアンテナ４を除いた場合におけるアンテナ２のＶＳＷＲの周波数特性を示す。曲線Ｖ４はアンテナ装置１Ａにアンテナ４が含まれる場合におけるアンテナ２のＶＳＷＲの周波数特性を示す。

曲線Ｖ１〜Ｖ４に示されるように、アンテナ装置１（実施の形態１）におけるアンテナ２のＶＳＷＲとアンテナ装置１Ａ（比較例）におけるアンテナ２のＶＳＷＲとでは大きな違いがない。

一般的にＶＳＷＲの値が約２．５〜約３程度であれば、実用面において問題は生じない。曲線Ｖ１，Ｖ２に示すように、４７０ＭＨｚ〜８０６ＭＨｚの周波数範囲においてＶＳＷＲの値はほぼ３以下である。上述したように、この範囲には日本のＵＨＦテレビ放送の周波数帯および米国のＵＨＦテレビ放送の周波数帯を含む。要するに曲線Ｖ１，Ｖ２から、実施の形態１のアンテナ装置１が備えるアンテナ２のＶＳＷＲ特性は実用面で問題ないことが分かる。

続いて、実施の形態１のアンテナ装置において混合器１０がアンテナ２と反射器３との間に設置される理由を説明する。

図１２は、実施の形態１のアンテナ装置と混合器の配置が異なる比較例を示す図である。

図１２を参照して、アンテナ装置１Ｂにおいて混合器１０は放射器２Ｂ上に配置される。図４に示すように混合器１０は基板に搭載される各種の電子部品（インダクタ３１〜３４、コンデンサ３５〜３９等）を含む。一般的に基板の面積が大きくなるに従って、基板の主表面上の導体領域（たとえば接地パターンや配線パターン等）の面積が大きくなる。大きな導体を放射器２Ｂに近づけた場合、放射器２Ｂの性能（すなわちアンテナ２の性能）が低下することが起こり得る。

図１３は、実施の形態１における混合器の配置をより具体的に示す図である。
図１３を参照して、混合器１０は、基板４０と電子部品４１，４２とを含む。基板４０は主面４０Ａ，４０Ｂを有する。主面４０Ａは反射器３の平面部３Ｃと対向する。電子部品４１，４２は主面４０Ａに搭載される。すなわち主面４０Ａには導体領域が形成される。電子部品４１，４２は、図４に示すインダクタ３１〜３４、コンデンサ３５〜３９等である。なお基板４０は複数の固定部材１６によって反射器３に固定される。

主面４０Ａと反射器３とが対向することによって、基板４０の導体領域はアンテナ２から離される。よって実施の形態１によれば、アンテナ２の特性が低下することを防ぐことができる。さらに、反射器３は電子部品４１，４２のシールドケースとして機能するので、電子部品４１，４２からの輻射によるアンテナ２への影響を防ぐことができる。以上の理由によって、実施の形態１によればアンテナ２の特性に影響を与えることなくアンテナ装置１に混合器１０を搭載することができる。

なお、主面４０Ａには混合器１０の出力を増幅する増幅器が搭載されていてもよい。この場合、反射器３は増幅器のシールドケースとしても機能する。よって増幅器からの輻射によるアンテナ２への影響を防ぐことができる。

以上のように、実施の形態１によれば、使用周波数帯が異なる２つのアンテナを接近させても２つのアンテナのうちの使用周波数帯が低いほうのアンテナの共振を防ぐことができる。よって実施の形態１によれば高性能であるとともに小型化されたアンテナ装置を実現できる。

［実施の形態２］
図１４は、実施の形態２のアンテナ装置の斜視図である。

図１４および図１を参照して、アンテナ装置１Ｃは、蓋５１と、ケース５２と、ベース部５３とをさらに備える点でアンテナ装置１と異なる。なお、図１４に示すＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向は、図２に示すＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向とそれぞれ同じ方向である。

後述するように、ケース５２の内部には図１で示す給電部６および混合器１０が収納されている。また、アンテナ２に含まれる導波器８（導波素子８Ａ，８Ｂ）、放射器２Ａ，２Ｂ（ループアンテナ２１，２２）はケース５２に取り付けられている。

ベース部５３にはケース５２およびアンテナ４（放射素子４Ａ，４Ｂ）が取り付けられる。ベース部５３は、アンテナ装置１Ｃを所定の平面上（たとえば机の上）に設置するために設けられる。

図１５は、図１４に示すアンテナ装置１Ｃから蓋５１を取り外した状態を示す図である。なお図１５に示すＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向は、図２に示すＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向とそれぞれ同じ方向である。

図１５および図１４を参照して、ケース５２の内部には給電部６（導線６Ａ，６Ｂ）が収納される。導線６Ａ，６Ｂは一定の間隔を保ちながら蛇行して形成される。

ケース５２の縁にはループアンテナ２１の形状に合わせて切り欠き（凹部）が形成される。この切り欠きにあわせてループアンテナ２１を設置することにより、ループアンテナ２１が妨げとならずに蓋５１をケース５２にかぶせることができる。

ループアンテナ２１は結合部２１Ａ，２１Ｂを有する。結合部２１Ａ，２１Ｂは折り曲げられており、ケース５２にネジ留めされる。なおループアンテナ２２にも図１５に示す結合部２１Ａ，２１Ｂと同じ形状の２つの結合部が設けられている。

放射器２Ａ側では、導線６Ａの一方端と、ループアンテナ２１の結合部２１Ａと、ループアンテナ２２の一方の結合部とは１本のネジによりケース５２に締結される。また放射器２Ａ側では、導線６Ｂの一方端と、ループアンテナ２１の結合部２１Ｂと、ループアンテナ２２の他方の結合部とは１本のネジによりケース５２に締結される。

放射器２Ｂ側では、導線６Ａの他方端と、ループアンテナ２１の結合部２１Ａと、ループアンテナ２２の一方の結合部と、混合器１０（回路基板）の端部とは１本のネジによりケース５２に締結される。また放射器２Ｂ側では、導線６Ｂの他方端と、ループアンテナ２１の結合部２１Ｂと、ループアンテナ２２の他方の結合部と、混合器１０（回路基板）の別の端部とは１本のネジによりケース５２に締結される。

反射器３は、反射器３の平面部３Ｃに結合される結合部３Ｅを有する。結合部３Ｅはネジによってケース５２に締結される。これにより反射器３がケース５２に固定される。

なお、図１４および図１５に示すアンテナ装置１Ｃの他の部分の構成はアンテナ装置１の対応する部分と同様であるので、以後の説明は繰返さない。

図１６は、実施の形態２のアンテナ装置１Ｃに含まれる放射器２Ａ，２Ｂの構成を説明するための図である。なお、図１６は図１５のＸ方向に沿ってケース５２を２つに分割したときの断面の一部分を示している。また、図１６に示すＸ軸方向およびＺ軸方向は図１５に示すＸ軸方向およびＺ軸方向とそれぞれ同じ方向である。

図１５および図１６を参照して、放射器２Ａ，２Ｂの各々が有するループアンテナ２１はケース５２の上側の縁にそのループ面が接するように設けられる。一方、放射器２Ａ，２Ｂの各々が有するループアンテナ２２はケース５２の底面にループ面が接するように設けられる。これにより各ループアンテナ２１，２２のループ面は互いに平行になり、かつ、Ｘ軸方向に平行である。よって実施の形態２によればループアンテナ２１，２２間の距離（２つのループ面間のＺ軸方向の距離）を実施の形態１よりも短くできる。たとえば図１６に示すようにループアンテナ２１，２２間のＺ軸方向の距離は約１５ｍｍに設定される。このように実施の形態２によれば、実施の形態１よりもアンテナ装置を薄型化できる。

放射器２Ａ側の構成について説明すると、導線６Ｂの端部は、ループアンテナ２１の結合部２１Ｂおよびループアンテナ２２の結合部２２Ｂに挟まれた状態で、ケース５２にネジ留めされる。

同様に、放射器２Ｂ側の構成について説明すると、導線６Ｂの端部はループアンテナ２１の結合部２１Ｂおよびループアンテナ２２の結合部２２Ｂに挟まれる。また、結合部２２Ｂとケース５２との間には混合器１０（回路基板）が設けられる。放射器２Ｂ側では結合部２１Ｂ、導線６Ｂの端部、結合部２２Ｂ、回路基板はケース５２にネジ留めされる。

導線６Ｂはケース５２の底に接触しないように設けられる。これによりアンテナ２の動作時に導線６Ｂにおいて損失が発生するのを防止できる。

放射器２Ａ側および放射器２Ｂ側の両方において、結合部２１Ｂ，２２Ｂと導線６Ｂとは１本のネジによってケース５２に固定される。このためケース５２の底面には結合部２２Ｂをケース５２の外部から内部に通すための開口部６０が設けられる。

なお導波素子８Ａは、ケース５２の上側の縁に支持され、かつケース５２にネジ留めされる。導波素子８Ｂは、ケース５２の底面に接し、かつ、ケース５２にネジ留めされる。またＺ軸方向に沿った反射器３の長さはループアンテナ２１，２２間の距離以上である。

図１７は、実施の形態２のアンテナ装置１Ｃの寸法の一例を説明する平面図である。
図１８は、図１４に示すアンテナ装置１Ｃのうち放射器２Ｂ、反射器３、およびアンテナ４を含む部分の側面図である。

図１７および図１８を参照して、平面部３Ｃからアンテナ２までの距離（平面部３Ｃから放射器２Ｂまでの距離）は約１８ｍｍである。一方、アンテナ４は平面部３Ｃに接近してベース部５３に取り付けられる。

図１８に示すＸ軸は図１７に示すＸ軸と同じ方向に延び、かつ、ループアンテナ２１，２２からの距離が互いに等しい軸である。なお図１８ではアンテナ４を構成する放射素子４Ａ，４Ｂのうち放射素子４Ａのみを示す（放射素子４Ｂは放射素子４Ａに重なるため図１８に示されていない）。このＸ軸に沿った平面部３Ｃからアンテナ４（放射素子４Ａ，４Ｂ）までの距離を約１５ｍｍ程度まで接近させても、アンテナ４の共振によるアンテナ２の利得の低下を防ぐことができる。このように実施の形態２のアンテナ装置においても平面部３Ｃからアンテナ４までの距離は、平面部３Ｃからアンテナ２までの距離よりも短い。なおアンテナ４がアンテナ２の特性に影響を及ぼさないように、Ｘ軸に沿った平面部３Ｃからアンテナ４までの距離を約１５ｍｍよりも長く設定してもよい（たとえば約２０ｍｍ程度）。

Ｙ軸方向に沿った反射器３の長さは約３３１ｍｍである。放射器２Ａに含まれるループアンテナ２１のＹ軸方向の長さは２４０ｍｍである。放射器２Ｂに含まれるループアンテナ２１のＹ軸方向の長さは２９０ｍｍである。

つまり反射器３のＹ軸方向の長さはループアンテナ２１のＹ軸方向の長さより長い。また図１６に示すように反射器３のＺ軸方向の長さは、Ｚ軸方向に沿ったループアンテナ２１，２２間の距離よりも長い。

よって、実施の形態１と同様に、実施の形態２のアンテナ装置においてもＸ軸方向から見たアンテナ２のサイズは、反射器３の全体のサイズに収まる。すなわち実施の形態２のアンテナ装置によればアンテナ４をアンテナ２に近づけても、アンテナ４の共振によるアンテナ２の利得の低下を防ぐことができる。よって実施の形態２によれば高性能でありながら小型化されたアンテナ装置が実現可能になる。

アンテナ装置１Ｃの他の部分の寸法について説明すると、放射器２Ａ，２Ｂの間隔は約４０ｍｍである。放射器２Ａ，２ＢのＸ軸方向の長さは約５０ｍｍである。導波器８（導波素子８Ａ，８Ｂ）と放射器２Ａとの間隔は約３０ｍｍである。導波素子８Ａ，８ＢのＸ軸方向の長さは約３５ｍｍである。導波素子８ＢのＹ軸方向の最大寸法は約１６２ｍｍである。導波素子８ＡのＹ軸方向の最大寸法は約１６２ｍｍよりも多少短い。なお、図１７および図１８に示す寸法は単なる一例であり、アンテナ装置の性能等の様々な条件に応じて適切に変更することが可能である。

以上のように実施の形態２では第１のアンテナ（アンテナ２）の放射器に含まれる２つのループアンテナが、ループ面同士が平行になるように配置される。よって実施の形態２によれば、実施の形態１よりもさらに小型化（薄型化）されたアンテナ装置が実現可能になる。

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

実施の形態１のアンテナ装置の上面図である。 実施の形態１のアンテナ装置の斜視図である。 図１の放射器２Ａの形状を示す図である。 図１に示す混合器１０の構成例を示す図である。 反射器３のサイズを説明するためのアンテナ装置１の上面図である。 反射器３のサイズを説明するためのアンテナ装置１の側面図である。 反射器３の幅Ｗ２および長さＬを変えたときのアンテナ２の利得を示す図である。 反射器３の形状を変えた場合におけるアンテナ２の利得の違いを示す図である。 実施の形態１のアンテナ装置の比較例を示す図である。 アンテナ装置１におけるアンテナ２の利得と、アンテナ装置１Ａにおけるアンテナ２の利得とを示す図である。 アンテナ装置１におけるアンテナ２のＶＳＷＲと、アンテナ装置１Ａにおけるアンテナ２のＶＳＷＲとを示す図である。 実施の形態１のアンテナ装置と混合器の配置が異なる比較例を示す図である。 実施の形態１における混合器の配置をより具体的に示す図である。 実施の形態２のアンテナ装置の斜視図である。 図１４に示すアンテナ装置１Ｃから蓋５１を取り外した状態を示す図である。 実施の形態２のアンテナ装置１Ｃに含まれる放射器２Ａ，２Ｂの構成を説明するための図である。 実施の形態２のアンテナ装置１Ｃの寸法の一例を説明する平面図である。 図１４に示すアンテナ装置１Ｃのうち放射器２Ｂ、反射器３、およびアンテナ４を含む部分の側面図である。

符号の説明

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ アンテナ装置、２，４ アンテナ、２Ａ，２Ｂ 放射器、３，３Ｄ 反射器、３Ａ，３Ｂ 周辺部、３Ｃ 平面部、３Ｅ 結合部、４Ａ，４Ｂ 放射素子、６Ａ，６Ｂ，１１Ａ，１１Ｂ，１２Ａ，１２Ｂ 導線、６ 給電部、８ 導波器、８Ａ，８Ｂ 導波素子、１０ 混合器、１６ 固定部材、２１，２２ ループアンテナ、２１Ａ，２１Ｂ 結合部、３１〜３４ インダクタ、３５〜３９ コンデンサ、４０ 基板、４０Ａ，４０Ｂ 主面、４１，４２ 電子部品、５１ 蓋、５２ ケース、５３ ベース部、６０ 開口部、Ｆ１，Ｆ２ 給電点、Ｎ１，Ｎ２ ノード、Ｔ１〜Ｔ３ 端子。

Claims (8)

1. 使用周波数帯が第１の周波数帯である第１のアンテナと、
   使用周波数帯が前記第１の周波数帯よりも低周波側にある第２の周波数帯である第２のアンテナと、
   前記第１および第２のアンテナの間に配置され、前記第１のアンテナから前記第２のアンテナに至る第１の方向に垂直な平面部を少なくとも有する反射器とを備え、
   前記第１の方向に沿った前記平面部から前記第２のアンテナまでの距離は、前記第１の方向に沿った前記平面部から前記第１のアンテナまでの距離以下であり、
   前記第１のアンテナは、
   前記第１の方向に沿って配置された第１および第２の双ループアンテナと、
   前記第１および第２の双ループアンテナに位相差給電を行なう給電部とを含み、
   前記第１および第２の双ループアンテナの各々は、
   第１および第２のループアンテナを有し、
   前記第１および第２のループアンテナは、各々が有するループ面が互いに異なる平面となるように配置され、
   前記第１の方向に沿って前記反射器から前記第１および第２の双ループアンテナを見た場合に、前記第１および第２の双ループアンテナが、前記反射器によって隠される、アンテナ装置。
2. 前記第１および第２のループアンテナの少なくとも一方は、前記第１の方向に直交する第２の方向に対して０度よりも大きな角度をなすように配置される、請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記第１および第２のループアンテナは、各々が有するループ面が前記第１の方向に平行になるように配置される、請求項１に記載のアンテナ装置。
4. 前記第１のアンテナは、
   導波器をさらに含む、請求項１に記載のアンテナ装置。
5. 前記第２のアンテナは、直線状のダイポールアンテナである、請求項１に記載のアンテナ装置。
6. 前記反射器は、
   前記平面部の周囲の少なくとも一部分に接し、かつ、前記平面部に対して前記第１のアンテナ側に傾けられる周辺部をさらに有する、請求項１に記載のアンテナ装置。
7. 前記アンテナ装置は、
   前記第１のアンテナと前記反射器との間に配置され、前記第１のアンテナからの出力と、前記第２のアンテナからの出力とを混合する混合器をさらに備え、
   前記混合器は、
   第１および第２の面を有し、前記第１の面が前記平面部と対向するように配置される基板と、
   前記第１の面に搭載される少なくとも１つの電子部品とを含む、請求項１に記載のアンテナ装置。
8. 前記第１の周波数帯は、ＵＨＦ（Ｕｌｔｒａｈｉｇｈ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）帯であり、
   前記第２の周波数帯は、ＶＨＦ（Ｖｅｒｙ Ｈｉｇｈ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）帯である、請求項１に記載のアンテナ装置。

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