JP5024826B2 - Antenna device - Google Patents

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    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
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    • H01Q5/40—Imbricated or interleaved structures; Combined or electromagnetically coupled arrangements, e.g. comprising two or more non-connected fed radiating elements

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Description

本発明は、中継装置等に用いられるアンテナ装置に関する。   The present invention relates to an antenna device used for a relay device or the like.

携帯電話やテレビ放送等の地上波を地下街等の不感地帯に再送信する中継用のアンテナは、設置場所や美観等の問題から小型軽量のアンテナが要求される。また、中継用アンテナとしては、垂直偏波水平面無指向性のものが使用される場合が多い。   As a relay antenna for retransmitting a terrestrial wave such as a mobile phone or a television broadcast to a dead zone such as an underground shopping mall, a small and lightweight antenna is required due to problems such as installation location and aesthetics. In addition, as a relay antenna, a vertically polarized horizontal omnidirectional antenna is often used.

また、本発明に関連する公知技術として、線状もしくは面状のインピーダンス整合素子部に対しその背面より１点給電で励振を行うようにし、かつ上記整合素子部に垂直に設けられて先端を接地するようにされた複数の線状放射素子部を有した水平偏波用双指向性アンテナ及び接地板を備え、上記接地板上に水平偏波用双指向性アンテナを配置してなる双指向性偏波アンテナ装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平１１−２０５０３６号公報 In addition, as a known technique related to the present invention, a linear or planar impedance matching element portion is excited by one-point feeding from the back side, and the tip is grounded by being provided perpendicular to the matching element portion. A bi-directional antenna comprising a horizontally polarized bi-directional antenna having a plurality of linear radiating element portions and a ground plate, and the horizontally polarized bi-directional antenna disposed on the ground plate. A polarization antenna device is known (for example, refer to Patent Document 1).
JP-A-11-205036

地下街等に設けられる中継用アンテナは、一般に天井等に設けられるので、小型で低姿勢（全高が低い）であることが要求される。   Since the relay antenna provided in an underground shopping mall is generally provided on the ceiling or the like, it is required to be small and have a low attitude (total height is low).

しかし、上記従来のモノポールアンテナは、高さが約１／４波長以上必要であり、それ以上の低姿勢化が困難であるので、地下街等に設ける中継用アンテナとしては好ましくない。また、モノポールアンテナは、単一周波数帯においては良好な特性を得ることが可能であるが、基本的に狭帯域であり、電圧定在波比（ＶＳＷＲ：Voltage Standing Wave Ratio）が低い領域、例えば２以下における比帯域は一般に十数％程度であって、広帯域通信により大容量伝送を行うものには適用が困難である。   However, the above-mentioned conventional monopole antenna requires about 1/4 wavelength or more, and it is difficult to lower the position more than that, so it is not preferable as a relay antenna provided in an underground mall or the like. A monopole antenna can obtain good characteristics in a single frequency band, but is basically a narrow band and has a low voltage standing wave ratio (VSWR), For example, the specific bandwidth at 2 or less is generally about a dozen percent, and it is difficult to apply to a device that performs large-capacity transmission by broadband communication.

本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、小型低姿勢かつ広帯域化を実現するアンテナ装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an antenna device that realizes a small and low-profile and wide band.

第１の発明に係るアンテナ装置は、導体板と、前記導体板に対向して配置され、前記導体板に部分的に短絡される放射素子と、前記導体板に設けられる給電端子と、前記給電端子と前記放射素子の給電部とを接続する給電路と、前記放射素子の短絡箇所と前記給電路とを結ぶ線路に容量結合されるように形成される少なくとも１個の無給電素子とを具備することを特徴とする。
上記第１の発明によれば、小型低姿勢化が可能となり、地下街等の設置スペースが狭い場所であっても容易に設置することができるようになる。また、無給電素子がショートスタブとして作用するため、インピーダンス特性を決定する設定パラメータの数が増加することとなり、広帯域に亘ってインピーダンス特性を良好に保つことが可能となる。 An antenna device according to a first aspect of the present invention includes a conductor plate, a radiating element that is disposed to face the conductor plate and is partially short-circuited to the conductor plate, a power supply terminal provided on the conductor plate, and the power supply A feed path connecting the terminal and the feed section of the radiating element; and at least one parasitic element formed to be capacitively coupled to a line connecting the short-circuited portion of the radiating element and the feed path. It is characterized by doing.
According to the first aspect of the invention, it is possible to reduce the size and the posture, and it is possible to easily install even in a small installation space such as an underground mall. In addition, since the parasitic element acts as a short stub, the number of setting parameters that determine the impedance characteristic increases, and the impedance characteristic can be satisfactorily maintained over a wide band.

第２の発明は、前記第１の発明に係る広帯域アンテナ装置において、前記放射素子は、前記給電部を中心として等間隔で放射状に広がる複数の線路により形成され、前記複数の線路それぞれが前記導体板に短絡される。
上記第２の発明によれば、放射素子が給電部を中心として等間隔で放射状に広がるように形成されることにより、水平面指向性を無指向化することが可能となる。 According to a second aspect of the present invention, in the broadband antenna device according to the first aspect, the radiating element is formed by a plurality of lines that radiate at equal intervals around the feeding portion, and each of the plurality of lines is the conductor. Shorted to the board.
According to the second aspect of the invention, it is possible to make the horizontal plane directivity omnidirectional by forming the radiating elements so as to spread radially at equal intervals around the feeding portion.

第３の発明は、前記第２の発明に係る広帯域アンテナ装置において、前記放射素子は、前記複数の線路それぞれの隣り合う端部間を接続する線路をさらに備える。
上記第３の発明によれば、給電部から短絡素子へ流れる電流の一部が端部間に接続された線路に流れるようになる。これにより、インピーダンス特性を容易に調整することができるため、より広帯域化を図ることが可能となる。 According to a third aspect of the present invention, in the broadband antenna device according to the second aspect, the radiating element further includes a line connecting between adjacent ends of the plurality of lines.
According to the third aspect of the invention, part of the current flowing from the power feeding portion to the short-circuit element flows in the line connected between the end portions. As a result, the impedance characteristic can be easily adjusted, so that a wider band can be achieved.

第４の発明は、前記第１の発明に係る広帯域アンテナ装置において、前記導体板は、前記放射素子の短絡箇所近傍に整合部をさらに備える。
上記第４の発明によれば、整合板を設けることにより、導体板を流れる電流線路を延長できるため、導体板を小型化できる。さらに、放射素子の短絡箇所と整合板との間隔を調整することによって電磁結合させることができるため、設定パラメータの数を増加させることができ、より一層の広帯域化を図ることが可能となる。 According to a fourth aspect of the invention, in the broadband antenna device according to the first aspect of the invention, the conductor plate further includes a matching portion in the vicinity of the short-circuited portion of the radiating element.
According to the fourth aspect, by providing the matching plate, the current line flowing through the conductor plate can be extended, so that the conductor plate can be reduced in size. Further, since the electromagnetic coupling can be achieved by adjusting the distance between the short-circuited portion of the radiating element and the matching plate, the number of setting parameters can be increased, and a wider band can be achieved.

第５の発明は、前記第１の発明に係る広帯域アンテナ装置において、前記放射素子の短絡箇所は、前記給電路を中心とする円周上に等間隔に設けられる。
上記第５の発明によれば、放射素子の短絡箇所が、給電路を中心とする円周上に等間隔に設けられることにより、水平面指向性を無指向化することが可能となる。 According to a fifth aspect of the invention, in the broadband antenna device according to the first aspect of the invention, the short-circuited portions of the radiating elements are provided at equal intervals on a circumference centered on the feeding path.
According to the fifth invention, the horizontal plane directivity can be made omnidirectional by providing the short-circuited portions of the radiating element at equal intervals on the circumference centered on the power feeding path.

すなわち、この発明によれば、小型低姿勢かつ広帯域化を実現するアンテナ装置を提供することができる。   In other words, according to the present invention, it is possible to provide an antenna device that realizes a small and low profile and a wide band.

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

（第１実施形態）
図１は本発明に係るアンテナ装置の基本構成を示す斜視図である。図２は図１のＡ−Ａ線矢視断面図である。 (First embodiment)
FIG. 1 is a perspective view showing a basic configuration of an antenna apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.

図１及び図２において、導体板１１は例えば正方形状の接地板で形成され、その一辺の長さＷ１は約０．５λＬ以上（λＬは使用周波数帯における最低周波数の波長）に設定される。 1 and 2, the conductor plate 11 is formed of, for example, a square ground plate, and the length W1 of one side thereof is set to about 0.5λ L or more (λ L is the wavelength of the lowest frequency in the used frequency band). The

上記導体板１１の下面中央部には、給電端子として例えばＮＪ型の同軸コネクタ１２が装着される。この同軸コネクタ１２には、図示しないが無線装置のアンテナ入力回路からの給電用同軸ケーブルが接続される。上記同軸コネクタ１２は、外導体１３及び中心導体１４を備える。外導体１３は導体板１１に電気的に接続される。中心導体１４は、導体板１１の中央部に設けられた透孔内を通り、導体板１１と絶縁した状態で上方に所定長さ突出して設けられ、給電路として使用される。   For example, an NJ type coaxial connector 12 is attached to the lower surface center portion of the conductor plate 11 as a power supply terminal. Although not shown, the coaxial connector 12 is connected with a power feeding coaxial cable from an antenna input circuit of the wireless device. The coaxial connector 12 includes an outer conductor 13 and a center conductor 14. The outer conductor 13 is electrically connected to the conductor plate 11. The center conductor 14 passes through a through hole provided in the central portion of the conductor plate 11, is provided to protrude upward by a predetermined length in a state of being insulated from the conductor plate 11, and is used as a power feeding path.

そして、上記導体板１１の上側にはアンテナ素子１５が設けられる。このアンテナ素子１５は、２本以上例えば４本の放射素子１６ａ〜１６ｄを有する。放射素子１６ａ〜１６ｄは等角度または略等角度で放射状に設けられ、放射状中心部すなわち放射素子１６ａ〜１６ｄの始端側に給電点１８が設けられる。アンテナ素子１５が４本の放射素子１６ａ〜１６ｄを有する場合、各素子の配置角度は９０°となり、十字形状に形成される。上記放射素子１６ａ〜１６ｄは、例えば幅Ｗ２、長さＬの板状素子を用いて形成したもので、幅Ｗ２は約０．０５５λＬに設定される。また、放射素子１６ａ〜１６ｄの長さＬは、基本的には約λＬ／４に設定されるが、好ましくは約λＬ／４より１０％程度長い０．２７５λＬ程度に設定される。 An antenna element 15 is provided above the conductor plate 11. The antenna element 15 has two or more, for example, four radiating elements 16a to 16d. The radiating elements 16a to 16d are provided radially at an equal angle or substantially the same angle, and a feeding point 18 is provided at the radial center, that is, the starting end side of the radiating elements 16a to 16d. When the antenna element 15 includes four radiating elements 16a to 16d, the arrangement angle of each element is 90 ° and is formed in a cross shape. The radiating element 16a~16d, for example a width W2, which was formed by using a plate-shaped element of length L, a width W2 is set to about 0.055λ L. The length L of the radiating elements 16a to 16d is basically set to about λ L / 4, but is preferably set to about 0.275λ L which is about 10% longer than about λ L / 4.

また、放射素子１６ａ〜１６ｄの各終端には、例えば板状の短絡素子１７ａ〜１７ｄが導体板１１に対して垂直となるように設けられる。上記短絡素子１７ａ〜１７ｄは、例えば放射素子１６ａ〜１６ｄの終端を下方に直角に折り曲げる等の手段により形成したもので、図では放射素子１６ａ〜１６ｄの幅Ｗ２と同じ幅を有している。但し、これらの幅は必ずしも同一に設定する必要はない。上記短絡素子１７ａ〜１７ｄは、先端が導体板１１に溶着あるいはネジ止め等によって接続され、その高さＨは約λＬ／１０〜λＬ／１６程度に設定される。 Further, for example, plate-like short-circuit elements 17 a to 17 d are provided at the respective ends of the radiation elements 16 a to 16 d so as to be perpendicular to the conductor plate 11. The short-circuit elements 17a to 17d are formed by means such as bending the ends of the radiating elements 16a to 16d downward at a right angle, and have the same width as the width W2 of the radiating elements 16a to 16d in the drawing. However, these widths are not necessarily set to be the same. The short-circuit elements 17a to 17d are connected to the conductor plate 11 by welding or screwing, and the height H thereof is set to about λ L / 10 to λ L / 16.

上記のように放射素子１６ａ〜１６ｄは、導体板１１と対向して、より詳しくは平行に設けられ、給電点１８に上記同軸コネクタ１２の中心導体１４がネジ止め、あるいは半田付け等によって接続される。この場合、放射素子１６ａ〜１６ｄは、短絡素子１７ａ〜１７ｄ側の先端部を例えば導体板１１の各角部（四隅）に対応して設け、導体板１１をなるべく小さく形成できるようにしている。   As described above, the radiating elements 16a to 16d are provided in parallel with the conductor plate 11 in more detail, and the central conductor 14 of the coaxial connector 12 is connected to the feeding point 18 by screwing or soldering. The In this case, the radiation elements 16a to 16d are provided with tip portions on the short-circuit elements 17a to 17d side corresponding to, for example, the respective corners (four corners) of the conductor plate 11 so that the conductor plate 11 can be formed as small as possible.

上記アンテナ素子１５の具体的な寸法例としては、例えば使用周波数帯における最低周波数がＵＨＦ帯の４７０ＭＨｚの場合、導体板１１の一辺の長さＷ１が３００〜４００ｍｍ、放射素子１６ａ〜１６ｄの幅Ｗ２が約３５ｍｍ、高さＨが約４０ｍｍに設定される。   Specific examples of dimensions of the antenna element 15 include, for example, when the lowest frequency in the use frequency band is 470 MHz in the UHF band, the length W1 of one side of the conductor plate 11 is 300 to 400 mm, and the width W2 of the radiating elements 16a to 16d. Is set to about 35 mm, and the height H is set to about 40 mm.

上記のように構成されたアンテナ装置は、例えば地下街の天井に設置する場合には、アンテナ素子１５を下側、同軸コネクタ１２を上側にして数十ｍの間隔で複数設置される。この場合、アンテナ装置には、アンテナ素子１５を保護する保護カバー（レドーム）が必要に応じて設けられる。   For example, when the antenna device configured as described above is installed on the ceiling of an underground shopping mall, a plurality of antenna devices are installed at intervals of several tens of meters with the antenna element 15 on the lower side and the coaxial connector 12 on the upper side. In this case, the antenna device is provided with a protective cover (radome) for protecting the antenna element 15 as necessary.

そして、地上に例えば地上波（テレビ、携帯電話）受信用の大型の屋外アンテナを設置し、この屋外アンテナで受信した地上波を中継用受信装置で受信・増幅し、同軸ケーブルにより上記アンテナ装置の給電点１８に給電する。アンテナ装置は、給電点１８に給電されると、給電点１８から短絡素子１７ａ〜１７ｄの方向に給電電流が流れ、各放射素子１６ａ〜１６ｄから下方に向けて垂直偏波の電波が放射される。なお、各放射素子１６ａ〜１６ｄは等角度（または略等角度）に設けられることから、水平面指向性を無指向化することができる。   Then, a large outdoor antenna for receiving terrestrial (TV, mobile phone), for example, is installed on the ground, and the terrestrial wave received by the outdoor antenna is received and amplified by the relay receiving device, and the antenna device is connected by a coaxial cable. Power is supplied to the feeding point 18. When the antenna device is fed to the feeding point 18, a feeding current flows from the feeding point 18 in the direction of the short-circuit elements 17a to 17d, and vertically polarized radio waves are radiated downward from the radiating elements 16a to 16d. . In addition, since each radiation | emission element 16a-16d is provided in an equal angle (or substantially equal angle), horizontal surface directivity can be made non-directional.

従って、地上波が直接届かない地下街等においても、上記地下街に設置されたアンテナ装置から再送信される電波を、携帯電話、テレビ受信機、あるいはテレビ受信機能を備えたモバイル機器により受信することが可能となる。   Therefore, even in an underground shopping center where direct terrestrial waves do not reach, radio waves retransmitted from the antenna device installed in the underground shopping center can be received by a mobile phone, a television receiver, or a mobile device having a television reception function. It becomes possible.

上記第１実施形態に示したアンテナ装置は、アンテナ素子１５の高さが４０ｍｍ程度で、保護カバーを含めても４５ｍｍ〜５０ｍｍ程度であり、小型で低姿勢である。従って、地下街等の設置スペースが狭い場所であっても容易に設置でき、且つ美観を保つことができる。   In the antenna device shown in the first embodiment, the height of the antenna element 15 is about 40 mm, and it is about 45 mm to 50 mm including the protective cover, and is small and low in profile. Therefore, even if the installation space such as an underground mall is small, it can be easily installed and the beauty can be maintained.

なお、上記第１実施形態では、アンテナ素子１５として４本の放射素子１６ａ〜１６ｄを設けた場合について示したが、２本以上であれば任意の数に設定することが可能である。また、放射素子１６ａ〜１６ｄは、板状素子に限るものではなく、線状素子を用いても良い。また、放射素子１６ａ〜１６ｄの終端は、板状の短絡素子１７ａ〜１７ｄの代わりにショートピン等のピン状の短絡素子を使用して短絡しても良い。   In the first embodiment, the case where the four radiating elements 16a to 16d are provided as the antenna element 15 has been described. However, any number of the radiating elements 16a to 16d can be set as long as the number is two or more. Further, the radiating elements 16a to 16d are not limited to plate elements, and linear elements may be used. Further, the terminal ends of the radiating elements 16a to 16d may be short-circuited by using a pin-like short-circuit element such as a short pin instead of the plate-like short-circuit elements 17a to 17d.

また、上記第１実施形態では、導体板１１の四隅に近接して短絡素子１７ａ〜１７ｄを設けた（即ち、放射素子１６ａ〜１６ｄを導体板１１の対角線上に配置した）場合について示したが、その他の位置、例えば導体板１１の各辺部に対応させて短絡素子１７ａ〜１７ｄを設けても良い。   In the first embodiment, the case where the short-circuit elements 17a to 17d are provided close to the four corners of the conductor plate 11 (that is, the radiation elements 16a to 16d are arranged on the diagonal line of the conductor plate 11) is shown. The short-circuit elements 17a to 17d may be provided in other positions, for example, corresponding to the respective sides of the conductor plate 11.

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係るアンテナ装置について説明する。
図３Ａは本発明の第２実施形態に係るアンテナ装置の斜視図、図３Ｂは要部（無給電素子部分）を示す斜視図、図４は同側面図である。なお、第１実施形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。 (Second Embodiment)
Next, an antenna device according to a second embodiment of the present invention will be described.
3A is a perspective view of an antenna device according to a second embodiment of the present invention, FIG. 3B is a perspective view showing a main part (parasitic element portion), and FIG. 4 is a side view thereof. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part same as 1st Embodiment, and detailed description is abbreviate | omitted.

この第２実施形態は、上記第１実施形態に係るアンテナ装置において、給電部、すなわち導体板１１上に突出させた同軸コネクタ１２の中心導体１４を中心として、その同心円上に１個以上例えば４個の整合用の無給電素子２１ａ〜２１ｄを等間隔（等角度）に設けたものである。   In the antenna device according to the first embodiment, the second embodiment has one or more, for example, four or more concentric circles around the center conductor 14 of the coaxial connector 12 protruding on the power feeding portion, that is, the conductor plate 11. The matching parasitic elements 21a to 21d are provided at equal intervals (equal angles).

無給電素子２１ａ〜２１ｄを中心導体１４の近傍に配置することで、無給電素子２１ａ〜２１ｄの垂直部分と中心導体１４との間が電磁結合される。また、上記無給電素子２１ａ〜２１ｄは、水平部２２ａ〜２２ｄを備えている。水平部２２ａ〜２２ｄは、放射素子１６ａ〜１６ｄそれぞれの短絡箇所と給電点１８とを結ぶ線路に容量結合されるように、各線路上またはその近傍に形成される。例えば、図３Ｂに示すように、水平部２２ａ〜２２ｄは、金属板を使用して上部を外側方向、すなわち、中心導体１４とは反対方向に約９０°折り返して逆Ｌ字状に形成したものである。   By disposing the parasitic elements 21a to 21d in the vicinity of the central conductor 14, the vertical portions of the parasitic elements 21a to 21d and the central conductor 14 are electromagnetically coupled. The parasitic elements 21a to 21d include horizontal portions 22a to 22d. The horizontal portions 22a to 22d are formed on or near each line so as to be capacitively coupled to the line connecting the short-circuited portions of the radiating elements 16a to 16d and the feeding point 18. For example, as shown in FIG. 3B, the horizontal portions 22a to 22d are formed in an inverted L shape by folding the upper portion about 90 ° in the outward direction, that is, in the direction opposite to the center conductor 14 using a metal plate. It is.

この無給電素子２１ａ〜２１ｄは、例えば中心からの間隔ＳＤが約０．０２６λＬ、幅ＳＷが０．０１９λＬ、高さＳＨが約０．０５５λＬ、水平部２２ａ〜２２ｄの長さＳＬが約０．０２３λＬに設定される。上記無給電素子２１ａ〜２１ｄは、同心円上であれば回転した位置に設置しても問題はなく、任意の位置に設置することができる。無給電素子２１ａ〜２１ｄは、その設置位置によって特性を微調整することが可能である。 The parasitic elements 21a to 21d have, for example, an interval SD from the center of about 0.026λ L , a width SW of 0.019λ L , a height SH of about 0.055λ L , and a length SL of the horizontal portions 22a to 22d. It is set to about 0.023λ L. The parasitic elements 21a to 21d may be installed at arbitrary positions without any problem even if they are installed at a rotated position as long as they are on concentric circles. The characteristics of the parasitic elements 21a to 21d can be finely adjusted according to their installation positions.

上記無給電素子２１ａ〜２１ｄの具体的な寸法例としては、例えば使用周波数帯における最低周波数が４７０ＭＨｚの場合、中心からの間隔ＳＤが約１７ｍｍ、幅ＳＷが１２ｍｍ、高さＳＨが約３６ｍｍ、水平部の長さＳＬが約１５ｍｍに設定される。   As specific dimensions of the parasitic elements 21a to 21d, for example, when the lowest frequency in the use frequency band is 470 MHz, the distance SD from the center is about 17 mm, the width SW is 12 mm, the height SH is about 36 mm, and the horizontal The length SL of the part is set to about 15 mm.

上記第２実施形態に係るアンテナ装置では、無給電素子２１ａ〜２１ｄがスタブとして作用する。すなわち、無給電素子２１ａ〜２１ｄを設けることで、水平部２２ａ〜２２ｄと放射素子を流れる電流線路と容量結合させることができる。また、無給電素子２１ａ〜２１ｄを中心導体１４の近傍に配置することで、無給電素子２１ａ〜２１ｄの垂直部分と中心導体１４とを電磁結合させることができる。これにより、インピーダンス特性を決定する設定パラメータの数が増加することとなり、広帯域に亘って安定した状態に保持することが可能となる。   In the antenna device according to the second embodiment, the parasitic elements 21a to 21d function as stubs. That is, by providing the parasitic elements 21a to 21d, the horizontal portions 22a to 22d and the current line flowing through the radiating element can be capacitively coupled. Further, by disposing the parasitic elements 21a to 21d in the vicinity of the center conductor 14, the vertical portions of the parasitic elements 21a to 21d and the center conductor 14 can be electromagnetically coupled. As a result, the number of setting parameters for determining the impedance characteristics increases, and it is possible to maintain a stable state over a wide band.

図５は第２実施形態に係るアンテナ装置の給電点１８における実数部インピーダンス特性を示したもので、横軸に周波数［ＧＨｚ］をとり、縦軸にインピーダンス実部［Ω］をとって示した。この実数部インピーダンス特性は、図５から明らかなように、４００〜８００ＭＨｚまで略一定のインピーダンス（抵抗値）が得られている。   FIG. 5 shows the real part impedance characteristics at the feeding point 18 of the antenna device according to the second embodiment. The horizontal axis represents the frequency [GHz] and the vertical axis represents the impedance real part [Ω]. . As is apparent from FIG. 5, the real part impedance characteristic has a substantially constant impedance (resistance value) from 400 to 800 MHz.

図６は上記アンテナ装置の給電点１８における虚数部インピーダンス特性を示したもので、横軸に周波数［ＧＨｚ］をとり、縦軸にリアクタンス［Ω］をとって示した。この虚数部インピーダンス特性は、図６から明らかなように、５００〜８００ＭＨｚまで広い帯域に亘って、０±５０Ωのリアクタンス値が得られている。   FIG. 6 shows the imaginary part impedance characteristic at the feeding point 18 of the antenna device. The horizontal axis represents frequency [GHz], and the vertical axis represents reactance [Ω]. As is apparent from FIG. 6, this imaginary part impedance characteristic has a reactance value of 0 ± 50Ω over a wide band from 500 to 800 MHz.

上記第２実施形態に係るアンテナ装置では、実数部インピーダンス特性において４００〜８００ＭＨｚまで略一定のインピーダンスが得られるが、その値が約１０Ω程度であり、一般的に使用される５０Ω（給電用同軸ケーブルの特性インピーダンス）より少し低い値となっている。従って、インピーダンス変換器を組み合わせてインピーダンスを５０Ω程度に変換することにより、４００〜８００ＭＨｚの広帯域特性を有するアンテナとして使用することができる。   In the antenna device according to the second embodiment, a substantially constant impedance is obtained from 400 to 800 MHz in the real part impedance characteristic, but the value is about 10Ω, and the generally used 50Ω (coaxial cable for feeding) The characteristic impedance) is slightly lower. Therefore, by combining the impedance converter and converting the impedance to about 50Ω, it can be used as an antenna having a broadband characteristic of 400 to 800 MHz.

ここで、第２実施形態に係るアンテナ装置の効果を確認するためのシミュレーション結果を示す。図７は、無給電素子を設けていない場合のアンテナ装置の斜視図である。図８は図７に示すアンテナ装置のインピーダンス特性図、図９は同アンテナ装置のＶＳＷＲ特性図である。図１０は、図７に示すアンテナ装置に無給電素子を設けた場合のアンテナ装置の斜視図である。図１１は図１０に示すアンテナ装置のインピーダンス特性図、図１２は同アンテナ装置のＶＳＷＲ特性図である。   Here, a simulation result for confirming the effect of the antenna device according to the second embodiment is shown. FIG. 7 is a perspective view of the antenna device when no parasitic element is provided. 8 is an impedance characteristic diagram of the antenna device shown in FIG. 7, and FIG. 9 is a VSWR characteristic diagram of the antenna device. FIG. 10 is a perspective view of the antenna device when a parasitic element is provided in the antenna device shown in FIG. 11 is an impedance characteristic diagram of the antenna device shown in FIG. 10, and FIG. 12 is a VSWR characteristic diagram of the antenna device.

なお、図７及び図１０において、放射素子１６ａ〜１６ｄの高さは４５ｍｍである。また、短絡素子１７ａ〜１７ｄの幅は、放射素子１６ａ〜１６ｄの幅Ｗ２より狭く設定されているが、幅Ｗ２としても同等の作用を有するので、何れを用いても良い。図１０において、無給電素子２１ａ〜２１ｄは、周波数λＬが４７０ＭＨｚの自由空間波長である場合、中心導体１４からの距離が１９ｍｍ（≒０．０３λＬ）、高さが３５ｍｍ（＝０．５５λＬ）に設定される。 7 and 10, the height of the radiating elements 16a to 16d is 45 mm. Moreover, although the width | variety of short circuit element 17a-17d is set narrower than the width W2 of radiation | emission element 16a-16d, since it has an equivalent effect | action as width W2, any may be used. In FIG. 10, when the frequency λ L is a free space wavelength of 470 MHz, the parasitic elements 21a to 21d have a distance from the center conductor 14 of 19 mm (≈0.03λ L ) and a height of 35 mm (= 0.55λ). L ).

図８と図１１のインピーダンス特性を比較すると、図１１では、図８よりも広い帯域に亘って実数部が５０Ω付近で略一定の値を示すと共に、虚数部が０±５０Ωの値を示している。また、図９と図１２のＶＳＷＲ特性を比較すると、図１２では、特に高周波領域においてＶＳＷＲが低下していることが読み取れる。したがって、無給電素子を設けることにより広帯域化を図ることが可能であると言える。   Comparing the impedance characteristics of FIG. 8 and FIG. 11, in FIG. 11, the real part shows a substantially constant value near 50Ω over a wider band than FIG. 8, and the imaginary part shows a value of 0 ± 50Ω. Yes. Further, comparing the VSWR characteristics of FIG. 9 and FIG. 12, it can be seen in FIG. 12 that the VSWR is lowered particularly in the high frequency region. Therefore, it can be said that a broadband can be achieved by providing a parasitic element.

なお、上記第２実施形態では、無給電素子２１ａ〜２１ｄの水平部２２ａ〜２２ｄを方形状に形成した場合について示したが、例えば三角形、扇形等、他の形状に形成しても良い。また、無給電素子２１ａ〜２１ｄは、例えばＴ字状に形成しても良い。   In the second embodiment, the case where the horizontal portions 22a to 22d of the parasitic elements 21a to 21d are formed in a square shape has been described. However, the horizontal portions 22a to 22d may be formed in other shapes such as a triangle and a sector. Moreover, you may form the parasitic elements 21a-21d in T shape, for example.

（第３実施形態）
次に本発明の第３実施形態に係るアンテナ装置について説明する。
図１３は本発明の第３実施形態に係るアンテナ装置の斜視図である。
この第３実施形態は、上記第２実施形態に係るアンテナ装置において、放射素子１６ａ〜１６ｄそれぞれの隣り合う端部間を接続する線路をさらに備える。放射素子１６ａ〜１６ｄの上部に例えば円形のリング型素子２５を導体板１１と平行に設け、より広帯域に亘って良好なインピーダンス特性を得られるようにしたものである。 (Third embodiment)
Next, an antenna device according to a third embodiment of the present invention will be described.
FIG. 13 is a perspective view of an antenna apparatus according to a third embodiment of the present invention.
This 3rd Embodiment is further provided with the track | line which connects between the edge parts which adjoin each radiating element 16a-16d in the antenna apparatus which concerns on the said 2nd Embodiment. For example, a circular ring-shaped element 25 is provided in parallel with the conductor plate 11 above the radiating elements 16a to 16d so that good impedance characteristics can be obtained over a wider band.

なお、第３実施形態では、第２実施形態で示した短絡素子１７ａ〜１７ｄに代えてショートピン１９ａ〜１９ｄを使用している。このショートピン１９ａ〜１９ｄの直径は、例えば放射素子１６ａ〜１６ｄの幅Ｗ２の約１／２に設定される。上記ショートピン１９ａ〜１９ｄは、ネジ止めあるいは溶着等によって放射素子１６ａ〜１６ｄと導体板１１との間に設けられる。上記短絡素子１７ａ〜１７ｄとショートピン１９ａ〜１９ｄは、同等の作用を有しているので、何れを使用しても良い。   In the third embodiment, short pins 19a to 19d are used in place of the short elements 17a to 17d shown in the second embodiment. The diameters of the short pins 19a to 19d are set to about ½ of the width W2 of the radiating elements 16a to 16d, for example. The short pins 19a to 19d are provided between the radiation elements 16a to 16d and the conductor plate 11 by screwing or welding. Since the short-circuit elements 17a to 17d and the short pins 19a to 19d have an equivalent function, any of them may be used.

上記リング型素子２５は、放射素子１６ａ〜１６ｄの上側に配置され、例えばショートピン１９ａ〜１９ｄの上端部分において、ネジ止めあるいは溶着等によって固着される。その他の構成は、第２実施形態と同様の構成であるので、同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。   The ring-shaped element 25 is disposed on the upper side of the radiating elements 16a to 16d, and is fixed to the upper end portions of the short pins 19a to 19d, for example, by screwing or welding. Since other configurations are the same as those of the second embodiment, the same portions are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

上記リング型素子２５は、金属板を使用してリング状に形成したもので、その寸法は例えば内径が約０．３０３λＬ、外径が約０．３５９λＬに設定される。リング型素子２５の幅は、放射素子１６ａ〜１６ｄの幅Ｗ２と同じ、または略同じ値に設定される。 The ring-shaped element 25 is formed in a ring shape using a metal plate, and its dimensions are set, for example, to an inner diameter of about 0.303λ L and an outer diameter of about 0.359λ L. The width of the ring-type element 25 is set to the same or substantially the same value as the width W2 of the radiating elements 16a to 16d.

図１４は、第３の実施形態に係るアンテナ装置の等価回路を示す図である。図１４において、中心導体１４は不均一線路１、放射素子１６ａ〜１６ｄは均一線路１、無給電素子２１ａ〜２１ｄは不均一線路３、短絡素子１７ａ〜１７ｄは不均一線路２、リング型素子２５は均一線路２とモデル化できる。無給電素子２１ａ〜２１ｄはＬ、Ｃの直列共振回路として作用し、リング型素子２５はオープンスタブとして作用する。オープンスタブの先端では電圧振幅が最大となり、付け根では電圧振幅は０となる。オープンスタブの長さを調節することでインピーダンス特性を容易に調整することができる。   FIG. 14 is a diagram illustrating an equivalent circuit of the antenna device according to the third embodiment. In FIG. 14, the center conductor 14 is a non-uniform line 1, the radiating elements 16a to 16d are a uniform line 1, the parasitic elements 21a to 21d are non-uniform lines 3, the short-circuit elements 17a to 17d are non-uniform lines 2, and the ring type element 25. Can be modeled as uniform line 2. The parasitic elements 21a to 21d act as L and C series resonance circuits, and the ring element 25 acts as an open stub. The voltage amplitude is maximum at the tip of the open stub, and the voltage amplitude is zero at the root. The impedance characteristic can be easily adjusted by adjusting the length of the open stub.

図１５は、上記第３実施形態に係るアンテナ装置の給電点１８における実数部インピーダンス特性で、横軸に周波数［ＧＨｚ］をとり、縦軸にインピーダンス実部［Ω］をとって示した。リング型素子２５を設けることによって実数部インピーダンス特性は、４００〜８００ＭＨｚまでの広い帯域に亘って５０±（２０〜３０）Ωに保持される。   FIG. 15 shows the real part impedance characteristics at the feeding point 18 of the antenna device according to the third embodiment, where the horizontal axis represents frequency [GHz] and the vertical axis represents impedance real part [Ω]. By providing the ring element 25, the real part impedance characteristic is maintained at 50 ± (20-30) Ω over a wide band from 400 to 800 MHz.

図１６は、上記アンテナ装置の給電点１８における虚数部インピーダンス特性で、横軸に周波数［ＧＨｚ］をとり、縦軸にリアクタンス［Ω］をとって示した。虚数部インピーダンス特性は、４５０〜９００ＭＨｚまでの広い帯域に亘って０±２０Ωのリアクタンス値が得られている。   FIG. 16 shows the imaginary part impedance characteristics at the feeding point 18 of the antenna device, with the horizontal axis representing frequency [GHz] and the vertical axis representing reactance [Ω]. As for the imaginary part impedance characteristic, a reactance value of 0 ± 20Ω is obtained over a wide band from 450 to 900 MHz.

図１７は、上記アンテナ装置において、導体板１１の一辺の長さＷ１を４００ｍｍに設定した場合のＶＳＷＲ特性であり、横軸に周波数［ＧＨｚ］をとり、縦軸にＶＳＷＲをとって示した。このＶＳＷＲ特性は、４８０〜８２０ＭＨｚの広い帯域でＶＳＷＲ≦２となり、その比帯域は約５７％であった。   FIG. 17 shows the VSWR characteristics when the length W1 of one side of the conductor plate 11 is set to 400 mm in the antenna device. The horizontal axis represents frequency [GHz] and the vertical axis represents VSWR. This VSWR characteristic was VSWR ≦ 2 in a wide band of 480 to 820 MHz, and the ratio band was about 57%.

ここで、第３の実施形態に係るアンテナ装置における無給電素子２１ａ〜２１ｄの効果を確認する。図１８は、図１３の構成から無給電素子２１ａ〜２１ｄを外したモデルの実数部インピーダンス特性図である。また、図１９は同モデルの虚数部インピーダンス特性図、図２０は同モデルのＶＳＷＲ特性図である。   Here, the effects of the parasitic elements 21a to 21d in the antenna device according to the third embodiment will be confirmed. FIG. 18 is a real part impedance characteristic diagram of a model in which the parasitic elements 21a to 21d are removed from the configuration of FIG. FIG. 19 is an imaginary part impedance characteristic diagram of the model, and FIG. 20 is a VSWR characteristic diagram of the model.

図１５と図１８の実数部インピーダンス特性を比較すると、図１５では５０Ω付近を保持する周波数領域が広帯域にわたっている。図１６と図１９の虚数部インピーダンス特性を比較すると、図１６では広帯域にわたって０Ω付近のリアクタンス値が得られていることがわかる。また、図１７と図２０のＶＳＷＲ特性を比較すると、図１７ではＶＳＷＲ≦２を満たす領域は広帯域化していることが読み取れる。第３の実施形態に係るアンテナ装置の構成においても、無給電素子２１ａ〜２１ｄを備えることにより広帯域化を図ることが可能であることが確認できる。   Comparing the real part impedance characteristics of FIG. 15 and FIG. 18, in FIG. 15, the frequency region in which the vicinity of 50Ω is maintained covers a wide band. Comparing the imaginary part impedance characteristics of FIG. 16 and FIG. 19, it can be seen that a reactance value near 0Ω is obtained over a wide band in FIG. Further, comparing the VSWR characteristics of FIG. 17 and FIG. 20, it can be seen that the region satisfying VSWR ≦ 2 has a wide band in FIG. Also in the configuration of the antenna device according to the third embodiment, it can be confirmed that it is possible to increase the bandwidth by including the parasitic elements 21a to 21d.

上記第３実施形態に係るアンテナ装置では、広い周波数帯域に亘って５０Ω前後のインピーダンスに保持されるので、インピーダンス変換器を用いることなく、広帯域アンテナとして使用することができる。   In the antenna device according to the third embodiment, the impedance is maintained at around 50Ω over a wide frequency band, so that it can be used as a broadband antenna without using an impedance converter.

なお、上記第３実施形態では、リング型素子２５を円形に形成した場合について示したが、その他、方形や多角形等、任意の形状に形成し得るものである。   In the third embodiment, the ring type element 25 is formed in a circular shape. However, the ring type element 25 can be formed in an arbitrary shape such as a square or a polygon.

さらに、上記第３実施形態では、各放射素子１６ａ〜１６ｄとリング型素子２５と間に空隙が形成された場合について示したが、空隙を無くし、１枚の金属板により円板状の放射素子を形成しても良い。図２１は、円板状のアンテナ素子を有するアンテナ装置の斜視図である。図２２は、図２１に示すアンテナ装置の実数部インピーダンス特性図、図２３は同アンテナ装置の虚数部インピーダンス特性図、図２４は同アンテナ装置のＶＳＷＲ特性図である。   Furthermore, in the third embodiment, the case where a gap is formed between each of the radiating elements 16a to 16d and the ring-type element 25 has been described. However, the gap is eliminated and a disk-shaped radiating element is formed by one metal plate. May be formed. FIG. 21 is a perspective view of an antenna device having a disk-shaped antenna element. 22 is a real part impedance characteristic diagram of the antenna device shown in FIG. 21, FIG. 23 is an imaginary part impedance characteristic diagram of the antenna device, and FIG. 24 is a VSWR characteristic diagram of the antenna device.

図２１において、円板状素子２５ａの円周上に等間隔でショートピン１９ａ〜１９ｄを設けることにより、円板状素子２５ａには給電点１８からショートピン１９ａ〜１９ｄの方向に給電電流が流れる、さらにその一部は円板状素子２５ａの外周を流れる。   In FIG. 21, by providing short pins 19a to 19d at equal intervals on the circumference of the disk-like element 25a, a feeding current flows through the disk-like element 25a from the feeding point 18 to the short pins 19a to 19d. Further, a part thereof flows on the outer periphery of the disk-like element 25a.

図２２、２３が示すように、図１３の構成の場合と同様に良好なインピーダンス特性が得られている。図２４から明らかなように、このようにしても、５７０ＭＨｚ〜８４０ＭＨｚの広い帯域でＶＳＷＲを２以下とすることができる。なお、円板状素子２５ａの形状は、円板状に限らず、方形または多角形等としてもよい。   As shown in FIGS. 22 and 23, good impedance characteristics are obtained as in the case of the configuration of FIG. As is apparent from FIG. 24, even in this case, the VSWR can be made 2 or less in a wide band of 570 MHz to 840 MHz. The shape of the disk-like element 25a is not limited to the disk shape, and may be a square or a polygon.

（第４実施形態）
次に本発明の第４実施形態に係るアンテナ装置について説明する。 (Fourth embodiment)
Next, an antenna device according to a fourth embodiment of the present invention will be described.

図２５は本発明の第４実施形態に係るアンテナ装置の斜視図である。   FIG. 25 is a perspective view of an antenna apparatus according to the fourth embodiment of the present invention.

この第４実施形態は、上記第３実施形態に係るアンテナ装置において、放射素子１６ａ〜１６ｄのショートピン１９ａ〜１９ｄの近傍の導体板１１に整合板３１ａ〜３１ｄをさらに備えたものである。整合板３１ａ〜３１ｄは、例えば図２５に示すように、導体板１１の四隅（即ち放射素子１６ａ〜１６ｄの延長線上に位置する部位）を他の部分より広げて形成し、この広げた部分を上方に９０°折り曲げて形成される。上記整合板３１ａ〜３１ｄの一辺の長さは、導体板１１の長さの約１５±５％に設定する。   In the antenna device according to the third embodiment, the fourth embodiment further includes matching plates 31a to 31d on the conductor plate 11 in the vicinity of the short pins 19a to 19d of the radiating elements 16a to 16d. For example, as shown in FIG. 25, the matching plates 31a to 31d are formed by expanding the four corners of the conductor plate 11 (that is, the portions located on the extended lines of the radiating elements 16a to 16d) from the other portions. It is formed by bending 90 ° upward. The length of one side of the matching plates 31 a to 31 d is set to about 15 ± 5% of the length of the conductor plate 11.

また、リング型素子２５には、例えば各ショートピン１９ａ〜１９ｄの略中央の位置において、導体板１１との間に合成樹脂等の絶縁材によるスペーサ３２ａ〜３２ｄを設け、リング型素子２５が導体板１１と平行に保たれるように保持している。上記スペーサ３２ａ〜３２ｄは、例えば円柱状や角柱状など任意の形状に形成することができる。   In addition, the ring-type element 25 is provided with spacers 32a to 32d made of an insulating material such as synthetic resin between the conductor plate 11 at, for example, approximately the center positions of the respective short pins 19a to 19d. It is held so as to be kept parallel to the plate 11. The spacers 32a to 32d can be formed in an arbitrary shape such as a columnar shape or a prismatic shape.

上記のようにショートピン１９ａ〜１９ｄに近い導体板１１の部分は、放射素子１６ａ〜１６ｄからショートピン１９ａ〜１９ｄを介して電流が流れる部分である。つまり、給電点１８と放射素子１６ａ〜１６ｄの短絡箇所とを結ぶ直線の延長線上に整合部３１ａ〜３１ｄをそれぞれ設けることにより、導体板１１に流れる電流線路を延長することができる。これにより、導体板１１の平面積を狭めることが可能となる。したがって、この部分に整合板３１ａ〜３１ｄを設けることにより、導体板１１を効率的に作用させることができ、導体板１１を小さく形成しても、良好なＶＳＷＲ特性を保持することが可能となる。さらに、放射素子１６ａ〜１６ｄの短絡箇所と整合板３１ａ〜３１ｄとの間隔を調整することによって電磁結合させることができるため、設定パラメータの数を増加させることができ、より一層の広帯域化を図ることが可能となる。   As described above, the portion of the conductor plate 11 close to the short pins 19a to 19d is a portion where current flows from the radiating elements 16a to 16d via the short pins 19a to 19d. That is, the current lines flowing through the conductor plate 11 can be extended by providing the matching portions 31a to 31d on the straight extension lines connecting the feeding point 18 and the short-circuited portions of the radiating elements 16a to 16d. Thereby, the plane area of the conductor plate 11 can be reduced. Therefore, by providing the matching plates 31a to 31d in this portion, the conductor plate 11 can be operated efficiently, and even if the conductor plate 11 is made small, it is possible to maintain good VSWR characteristics. . Furthermore, since the electromagnetic coupling can be achieved by adjusting the distance between the short-circuited portions of the radiating elements 16a to 16d and the matching plates 31a to 31d, the number of setting parameters can be increased, and the bandwidth can be further increased. It becomes possible.

なお、整合板３１ａ〜３１ｄを導体板１１の四隅だけでなく、導体板１１の全周辺に亘って整合板を形成することも考えられるが、導体板１１を小さく形成している状態では、導体板１１の全周辺に亘って整合板を形成すると所望の特性が得られない場合があるので、ショートピン１９ａ〜１９ｄの最も近い部分に対して整合板３１ａ〜３１ｄを設けた方が良好な結果が得られている。   Although it is conceivable that the matching plates 31 a to 31 d are formed not only at the four corners of the conductor plate 11 but also around the entire periphery of the conductor plate 11, the conductor plate 11 is formed with a small conductor. If the alignment plate is formed over the entire periphery of the plate 11, desired characteristics may not be obtained. Therefore, it is better to provide the alignment plates 31 a to 31 d for the portions closest to the short pins 19 a to 19 d. Is obtained.

図２６は、導体板１１の一辺の長さＷ１を３５０ｍｍ（３５０×３５０ｍｍ）とし、整合板３１ａ〜３１ｄを設けていない場合のＶＳＷＲ特性であり、横軸に周波数［ＧＨｚ］をとり、縦軸にＶＳＷＲをとって示した。このときＶＳＷＲ特性は、５２０〜８３０ＭＨｚの帯域でＶＳＷＲ≦２となり、その比帯域は約４７％であった。   FIG. 26 shows VSWR characteristics when the length W1 of one side of the conductor plate 11 is 350 mm (350 × 350 mm) and the matching plates 31a to 31d are not provided. The horizontal axis represents the frequency [GHz] and the vertical axis VSWR is shown in FIG. At this time, the VSWR characteristic was VSWR ≦ 2 in the band of 520 to 830 MHz, and the ratio band was about 47%.

図２７は、上記図２５に示したアンテナ装置において導体板１１の大きさを３５０×３５０ｍｍとし、導体板１１の四隅に整合板３１ａ〜３１ｄを設けた場合のＶＳＷＲ特性である。このときのＶＳＷＲ特性は、４７０〜７９０ＭＨｚの帯域でＶＳＷＲ≦２となり、約５１％の比帯域が得られた。   FIG. 27 shows the VSWR characteristics when the size of the conductor plate 11 is 350 × 350 mm in the antenna device shown in FIG. 25 and the matching plates 31 a to 31 d are provided at the four corners of the conductor plate 11. The VSWR characteristic at this time was VSWR ≦ 2 in the band of 470 to 790 MHz, and a specific band of about 51% was obtained.

整合板３１ａ〜３１ｄを設けることにより、ＶＳＷＲ≦２の比帯域が向上すると共に、動作する最低周波数は５２０ＭＨｚから４７０ＭＨｚまで低くなり、ＶＳＷＲ値も全体的に１に近くなって整合される。   By providing the matching plates 31a to 31d, the ratio band of VSWR ≦ 2 is improved, the lowest operating frequency is lowered from 520 MHz to 470 MHz, and the VSWR value is also close to 1 as a whole, thereby matching.

図２８〜図３０は、上記第４実施形態におけるアンテナ装置の垂直偏波水平面（Ｘ−Ｙ面）指向性を示したもので、図２８は４７０ＭＨｚの周波数、図２９は５９０ＭＨｚの周波数、図３０は７１０ＭＨｚの周波数における特性である。   28 to 30 show the vertical polarization horizontal plane (XY plane) directivity of the antenna device according to the fourth embodiment. FIG. 28 shows a frequency of 470 MHz, FIG. 29 shows a frequency of 590 MHz, and FIG. Is a characteristic at a frequency of 710 MHz.

上記第４実施形態におけるアンテナ装置の水平面指向性は、図２８〜図３０からも明らかなように各周波数帯において２ｄＢ以下の偏差に抑えられた無指向性となっている。   The horizontal plane directivity of the antenna device in the fourth embodiment is omnidirectional with a deviation of 2 dB or less being suppressed in each frequency band, as is apparent from FIGS. 28 to 30.

図３１〜図３３は、上記第４実施形態におけるアンテナ装置の垂直偏波垂直面（Ｙ−Ｚ面）指向性を示したもので、図３１は４７０ＭＨｚの周波数、図３２は５９０ＭＨｚの周波数、図３３は７１０ＭＨｚの周波数における特性である。アンテナ構成を左右対称構造にしているため、指向性も対称形となっている。   FIGS. 31 to 33 show the vertical polarization vertical plane (YZ plane) directivity of the antenna device according to the fourth embodiment. FIG. 31 shows a frequency of 470 MHz, FIG. 32 shows a frequency of 590 MHz, and FIG. Reference numeral 33 denotes a characteristic at a frequency of 710 MHz. Since the antenna configuration is a symmetrical structure, the directivity is also symmetrical.

上記第４実施形態によれば、整合板３１ａ〜３１ｄを設けることによってＶＳＷＲ特性を改善でき、導体板１１を小さくしてアンテナの小型化を図ることができる。また、整合板３１ａ〜３１ｄを設けた場合でも、放射素子１６ａ〜１６ｄの高さを更に高くする必要はなく、第１実施形態に示した高さのままで所望の放射特性を得ることができる。   According to the fourth embodiment, by providing the matching plates 31a to 31d, the VSWR characteristics can be improved, and the conductor plate 11 can be made smaller to reduce the size of the antenna. Even when the matching plates 31a to 31d are provided, it is not necessary to further increase the height of the radiating elements 16a to 16d, and a desired radiation characteristic can be obtained with the height shown in the first embodiment. .

また、リング型素子２５と導体板１１との間にスペーサ３２ａ〜３２ｄを設けることにより、リング型素子２５全体を導体板１１に対して平行に保つことができ、常に安定した特性を保持することができる。   Further, by providing the spacers 32a to 32d between the ring-type element 25 and the conductor plate 11, the entire ring-type element 25 can be kept parallel to the conductor plate 11 and always maintain stable characteristics. Can do.

なお、上記第４実施形態では、導体板１１の一部を広げ、その広げた部分を折曲げて整合板３１ａ〜３１ｄを形成した場合について示したが、別体の部材を導体板１１に取付けて整合板３１ａ〜３１ｄを形成しても良い。また、この別体の部材の取り付け部分は、導体板１１の四隅に限らない。給電点１８と放射素子１６ａ〜１６ｄの短絡箇所とを結ぶ直線の延長線上であれば、この部材を短絡箇所近傍に取り付けて整合板３１ａ〜３１ｄを形成するようにしても良い。   In the fourth embodiment, the conductor plate 11 is partially expanded and the expanded portions are bent to form the alignment plates 31a to 31d. However, separate members are attached to the conductor plate 11. The alignment plates 31a to 31d may be formed. Further, the attachment parts of the separate members are not limited to the four corners of the conductor plate 11. As long as it is on a straight extension line connecting the feeding point 18 and the short-circuited portions of the radiating elements 16a to 16d, this member may be attached in the vicinity of the short-circuited portion to form the alignment plates 31a to 31d.

また、上記第４実施形態では、導体板１１の広げた部分を９０°折曲げて整合板３１ａ〜３１ｄを形成した場合について示したが、広げた部分を折り曲げずに、そのままの状態で整合板３１ａ〜３１ｄとしても、折曲げた場合と同等の効果を得ることができる。   Moreover, in the said 4th Embodiment, although shown about the case where the expanded part of the conductor plate 11 was bent 90 degrees and the alignment plates 31a-31d were formed, the alignment plate is left as it is, without bending the expanded part. Even if it is 31a-31d, the effect equivalent to the case where it bends can be acquired.

また、第４実施形態では、導体板１１の四隅に整合板３１ａ〜３１ｄを形成した場合について示したが、放射素子１６ａ〜１６ｄのショートピン１９ａ〜１９ｄを導体板１１の辺部に対応して設けた場合には、ショートピン１９ａ〜１９ｄに近い導体板１１の辺部に整合板３１ａ〜３１ｄを設ければ良い。   In the fourth embodiment, the matching plates 31 a to 31 d are formed at the four corners of the conductor plate 11. However, the short pins 19 a to 19 d of the radiating elements 16 a to 16 d correspond to the sides of the conductor plate 11. If provided, the matching plates 31a to 31d may be provided on the sides of the conductor plate 11 close to the short pins 19a to 19d.

また、第４実施形態では、リング型素子２５を備えたアンテナに実施した場合について示したが、リング型素子２５を備えていないアンテナに対して整合板３１ａ〜３１ｄを設けた場合でも、整合の効果を得ることができる。   Further, in the fourth embodiment, the case where the antenna is provided with the ring type element 25 has been described. However, even when the matching plates 31a to 31d are provided for the antenna not provided with the ring type element 25, the matching can be performed. An effect can be obtained.

（第５実施形態）
次に本発明の第５実施形態に係るアンテナ装置について説明する。 (Fifth embodiment)
Next, an antenna device according to a fifth embodiment of the present invention will be described.

図３４は本発明の第５実施形態に係るアンテナ装置の斜視図である。   FIG. 34 is a perspective view of an antenna apparatus according to the fifth embodiment of the present invention.

この第５実施形態に係るアンテナ装置は、１つの導体板１１上に複数例えば第１のアンテナ素子１５ａ及び第２のアンテナ素子１５ｂを設けたものである。この実施形態では、線状素子を用いてアンテナ素子１５ａ、１５ｂを構成した場合について示している。第１のアンテナ素子１５ａは、低い周波数帯の信号に共振するように各部の長さが設定され、第２のアンテナ素子１５ｂは、第１のアンテナ素子１５ａの共振周波数よりも高い周波数帯の信号に共振するように各部の長さが設定される。   In the antenna device according to the fifth embodiment, a plurality of, for example, the first antenna element 15 a and the second antenna element 15 b are provided on one conductor plate 11. In this embodiment, the case where the antenna elements 15a and 15b are configured using linear elements is shown. The length of each part is set so that the first antenna element 15a resonates with a signal in a low frequency band, and the second antenna element 15b is a signal in a frequency band higher than the resonance frequency of the first antenna element 15a. The length of each part is set so as to resonate with each other.

上記第１のアンテナ素子１５ａ及び第２のアンテナ素子１５ｂは、各実施形態で示したアンテナ素子１５と同様の構成であるので詳細な説明は省略するが、３本以上の放射素子４１ａ〜４１ｄ、５１ａ〜５１ｄ及び各放射素子の外側端を導体板１１に接続するショートピン（あるいはショート板）４２ａ〜４２ｄによって形成され、各放射素子の中央部に設けられる給電点１８ａ、１８ｂに同軸コネクタの中心導体１４ａ、１４ｂによって給電される。更に、給電線路の周囲に無給電素子を設けても良い。また、各アンテナ素子１５ａ、１５ｂの上部に第３実施形態で説明したリング型素子を設けても良い。   Since the first antenna element 15a and the second antenna element 15b have the same configuration as the antenna element 15 shown in each embodiment, detailed description thereof is omitted, but three or more radiating elements 41a to 41d, 51a to 51d and short pins (or short plates) 42a to 42d that connect the outer ends of the radiating elements to the conductor plate 11, and the center of the coaxial connector is connected to the feeding points 18a and 18b provided at the center of each radiating element. Power is supplied by the conductors 14a and 14b. Further, a parasitic element may be provided around the feeder line. Further, the ring-type element described in the third embodiment may be provided on the upper part of each antenna element 15a, 15b.

第１のアンテナ素子１５ａは、低い周波数帯の信号に共振するように設定される。一方、第２のアンテナ素子１５ｂは、第１のアンテナ素子１５ａの共振周波数よりも高い周波数帯の信号に共振するように各部の長さが設定されるので、各部の寸法が第１のアンテナ素子１５ａよりも短く、第１のアンテナ素子１５ａの各放射素子４１ａ〜４１ｄの間及び下方に生じたスペースを利用して設置することができる。このため導体板１１を特に大きく形成することなく、２つのアンテナ素子１５ａ、１５ｂを配置することができる。   The first antenna element 15a is set to resonate with a signal in a low frequency band. On the other hand, since the length of each part of the second antenna element 15b is set so as to resonate with a signal in a frequency band higher than the resonance frequency of the first antenna element 15a, the dimension of each part is the first antenna element. It is shorter than 15a, and can be installed using the space generated between and below each of the radiating elements 41a to 41d of the first antenna element 15a. For this reason, the two antenna elements 15a and 15b can be arranged without forming the conductor plate 11 to be particularly large.

上記のように１つの導体板１１上に２つのアンテナ素子１５ａ、１５ｂを配置することにより、小型低姿勢でありながら異なる周波数帯に対応させることができる。   By arranging the two antenna elements 15a and 15b on one conductor plate 11 as described above, it is possible to cope with different frequency bands while being small and low in posture.

なお、上記第５実施形態では、１つの導体板１１上に２つのアンテナ素子１５ａ、１５ｂを設けた場合について示したが、更にそれ以上のアンテナ素子を設けてもう良い。   In the fifth embodiment, the case where two antenna elements 15a and 15b are provided on one conductor plate 11 is shown. However, more antenna elements may be provided.

本発明に係るアンテナ装置は、以上説明したように広帯域であり、且つ小型低姿勢で水平面無指向性であるので、ワンセグ放送の中継装置の他、移動体通信における中継局や無線ＬＡＮ等に使用して大きな効果を発揮することができる。また、ＧＨｚ帯等の高い周波数帯では、更にアンテナを小型化できるので、モバイル機器においても使用することが可能である。   As described above, the antenna device according to the present invention has a wide band, a small size, a low profile and a non-directional horizontal plane. Therefore, in addition to a one-segment broadcasting relay device, it is used for a relay station or a wireless LAN in mobile communication. And can exert a great effect. In addition, in a high frequency band such as the GHz band, the antenna can be further downsized, so that it can be used in a mobile device.

すなわち、本発明は、上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できるものである。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、各実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。   That is, the present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, and can be embodied by modifying constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Moreover, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the above embodiments. For example, some components may be deleted from all the components shown in each embodiment. Furthermore, you may combine suitably the component covering different embodiment.

本発明の第１実施形態に係るアンテナ装置の基本構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the basic composition of the antenna device which concerns on 1st Embodiment of this invention. 同実施形態に係るアンテナ装置の側面図である。It is a side view of the antenna apparatus which concerns on the same embodiment. 本発明の第２実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the antenna device which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 同アンテナ装置の無給電素子部分の配置構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the arrangement configuration of the parasitic element part of the antenna apparatus. 同実施形態に係るアンテナ装置の側面図である。It is a side view of the antenna apparatus which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係るアンテナ装置の実数部インピーダンス特性図である。It is a real part impedance characteristic view of the antenna device concerning the embodiment. 同実施形態に係るアンテナ装置の虚数部インピーダンス特性図である。It is an imaginary part impedance characteristic figure of the antenna device concerning the embodiment. 無給電素子を設けていない場合のアンテナ装置の斜視図である。It is a perspective view of an antenna device when a parasitic element is not provided. 図７に示すアンテナ装置のインピーダンス特性図である。FIG. 8 is an impedance characteristic diagram of the antenna device shown in FIG. 7. 図７に示すアンテナ装置のＶＳＷＲ特性図である。FIG. 8 is a VSWR characteristic diagram of the antenna device shown in FIG. 7. 無給電素子を設けた場合のアンテナ装置の斜視図である。It is a perspective view of the antenna apparatus at the time of providing a parasitic element. 図１０に示すアンテナ装置のインピーダンス特性図である。FIG. 11 is an impedance characteristic diagram of the antenna device shown in FIG. 10. 図１０に示すアンテナ装置のＶＳＷＲ特性図である。It is a VSWR characteristic view of the antenna apparatus shown in FIG. 本発明の第３実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the antenna device which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 図１３に示したアンテナ装置の等価回路を示す図である。It is a figure which shows the equivalent circuit of the antenna apparatus shown in FIG. 同実施形態に係るアンテナ装置の実数部インピーダンス特性図である。It is a real part impedance characteristic view of the antenna device concerning the embodiment. 同実施形態に係るアンテナ装置の虚数部インピーダンス特性図である。It is an imaginary part impedance characteristic figure of the antenna device concerning the embodiment. 同実施形態におけるアンテナ装置のＶＳＷＲ特性図である。It is a VSWR characteristic figure of the antenna device in the embodiment. 同実施形態に係るアンテナ装置において、無給電素子を設けていない場合の実数部インピーダンス特性図である。In the antenna apparatus which concerns on the same embodiment, it is a real part impedance characteristic view in case the parasitic element is not provided. 同実施形態に係るアンテナ装置において、無給電素子を設けていない場合の虚数部インピーダンス特性図である。In the antenna apparatus which concerns on the same embodiment, it is an imaginary part impedance characteristic view in case the parasitic element is not provided. 同実施形態に係るアンテナ装置において、無給電素子を設けていない場合のＶＳＷＲ特性図である。FIG. 6 is a VSWR characteristic diagram when no parasitic element is provided in the antenna device according to the embodiment. 円板状のアンテナ素子を有するアンテナ装置の斜視図である。It is a perspective view of the antenna apparatus which has a disk-shaped antenna element. 図２１のアンテナ装置の実数部インピーダンス特性図である。It is a real part impedance characteristic view of the antenna apparatus of FIG. 図２１のアンテナ装置の虚数部インピーダンス特性図である。It is an imaginary part impedance characteristic view of the antenna apparatus of FIG. 図２１のアンテナ装置のＶＳＷＲ特性図である。FIG. 22 is a VSWR characteristic diagram of the antenna device of FIG. 21. 本発明の第４実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the antenna device which concerns on 4th Embodiment of this invention. 同実施形態に係るアンテナ装置において、整合板を設けていない場合のＶＳＷＲ特性図である。In the antenna device according to the same embodiment, it is a VSWR characteristic diagram when no matching plate is provided. 同実施形態に係るアンテナ装置のＶＳＷＲ特性図である。It is a VSWR characteristic view of the antenna device according to the embodiment. 同実施形態に係るアンテナ装置の４７０ＭＨｚの周波数における垂直偏波水平面指向性を示す図である。It is a figure which shows the vertical polarization horizontal plane directivity in the frequency of 470 MHz of the antenna device which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係るアンテナ装置の５９０ＭＨｚの周波数における垂直偏波水平面指向性を示す図である。It is a figure which shows the vertical polarization horizontal plane directivity in the frequency of 590 MHz of the antenna apparatus which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係るアンテナ装置の７１０ＭＨｚの周波数における垂直偏波水平面指向性を示す図である。It is a figure which shows the vertical polarization horizontal plane directivity in the frequency of 710 MHz of the antenna apparatus which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係るアンテナ装置の４７０ＭＨｚの周波数における垂直偏波垂直面指向性を示す図である。It is a figure which shows the vertical polarization vertical surface directivity in the frequency of 470 MHz of the antenna device which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係るアンテナ装置の５９０ＭＨｚの周波数における垂直偏波垂直面指向性を示す図である。It is a figure which shows the vertical polarization vertical surface directivity in the frequency of 590 MHz of the antenna apparatus which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係るアンテナ装置の７１０ＭＨｚの周波数における垂直偏波垂直面指向性を示す図である。It is a figure which shows the vertical polarization vertical surface directivity in the frequency of 710 MHz of the antenna apparatus which concerns on the same embodiment. 本発明の第５実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the antenna device which concerns on 5th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１１…導体板、１２…同軸コネクタ、１３…外導体、１４、１４ａ、１４ｂ…中心導体、１５…アンテナ素子、１５ａ…第１のアンテナ素子、１５ｂ…第２のアンテナ素子、１６ａ〜１６ｄ…放射素子、１７ａ〜１７ｄ…短絡素子、１８、１８ａ、１８ｂ…給電点、１９ａ〜１９ｄ…ショートピン、２１ａ〜２１ｄ…無給電素子、２５…リング形素子、２５ａ…円板状素子、３１ａ〜３１ｄ…整合板、３２ａ〜３２ｄ…スペーサ、４１ａ〜４１ｄ…第１のアンテナ素子の放射素子、４２ａ〜４２ｄ…第１のアンテナ素子のショートピン、５１ａ〜５１ｄ…第２のアンテナ素子の放射素子、５２ａ〜５２ｄ…第２のアンテナ素子のショートピン。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Conductor board, 12 ... Coaxial connector, 13 ... Outer conductor, 14, 14a, 14b ... Center conductor, 15 ... Antenna element, 15a ... 1st antenna element, 15b ... 2nd antenna element, 16a-16d ... Radiation Elements 17a to 17d Short circuit elements 18, 18a and 18b Feed points 19a to 19d Short pins 21a to 21d Parasitic elements 25 Ring elements 25a Disc elements 31a to 31d Matching plates, 32a to 32d ... spacers, 41a to 41d ... radiation elements of the first antenna element, 42a to 42d ... short pins of the first antenna element, 51a to 51d ... radiation elements of the second antenna element, 52a to 52d: Short pin of the second antenna element.

Claims (5)

導体板と、
給電点を中心に等角度で配置された複数の板状放射素子を有し、前記導体板に対向して配置され、該複数の板状放射素子がそれぞれの端部の付近で前記導体板に部分的に短絡される放射部と、
外導体と中心導体とを有し、前記導体板の中央部に設けられ、該外導体が前記導体板の中央部に電気的に接続される給電端子と、
前記給電端子の中心導体と前記放射素部の給電点とを電気的に接続する給電路と、
前記導体板上に設けられ、前記複数の板状放射素子の何れかに容量結合されるように形成される少なくとも１個の金属製の無給電素子と、
を具備し、
前記導体板と前記放射部とが対向する間隔をλ／１６〜λ／１０（ただしλは使用周波数帯における最低周波数の波長）に設定することを特徴とするアンテナ装置。 A conductor plate;
It has a plurality of plate-like radiating elements arranged at equal angles around the feeding point, and is arranged to face the conductor plate, and the plurality of plate-like radiating elements are arranged on the conductor plate in the vicinity of the respective end portions. A radiating part that is partially short-circuited;
And an outer conductor and the central conductor is provided in a central portion of the conductor plate, a power supply terminal to which the external conductors Ru is electrically connected to the central portion of the conductor plate,
A feeding path that electrically connects a central conductor of the feeding terminal and a feeding point of the radiation element portion ;
At least one metal parasitic element provided on the conductor plate and formed to be capacitively coupled to any of the plurality of plate-like radiating elements ;
Equipped with,
2. An antenna device characterized in that an interval between the conductor plate and the radiating portion is set to λ / 16 to λ / 10 (where λ is a wavelength of the lowest frequency in the used frequency band) . 前記放射部は、前記複数の板状放射素子のそれぞれの終端の付近に固着される、金属板をリング状に形成したリング型素子をさらに具備することを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。 2. The antenna device according to claim 1, wherein the radiating portion further includes a ring-type element in which a metal plate is formed in a ring shape, which is fixed in the vicinity of each terminal end of the plurality of plate-shaped radiating elements. . 前記導体板は、一辺の長さが約０．５λ以上の略正方形に形成され、
前記複数の板状放射素子は、４個以上あり、約λ／４の長さを有し、前記導体板に平行に設けられ、前記導体板に垂直に設けられたショートピンによりそれぞれの端部の付近が前記導体板に短絡され、
該複数の板状放射素子のうちの４個が、前記導体板の対角線上にそれぞれ配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載のアンテナ装置。 The conductor plate is formed in a substantially square shape having a side length of about 0.5λ or more,
The plurality of plate-like radiating elements are four or more, have a length of about λ / 4, are provided in parallel to the conductor plate, and each end portion is provided by a short pin provided perpendicular to the conductor plate. Is near the conductor plate,
Four of the plurality of plate-shaped radiating element, the antenna device according to claim 1 or 2, characterized in that it is arranged on a diagonal line of the conductor plate. 前記導体板は、前記放射部と対向する側の面の、前記複数の板状放射素子のそれぞれの延長線上の位置に、該導体板から略９０度起立させた整合板をさらに備えることを特徴とする請求項２又は３記載のアンテナ装置。 The conductor plate further includes a matching plate that is erected approximately 90 degrees from the conductor plate at a position on the extension line of each of the plurality of plate-like radiating elements on the surface facing the radiating portion. The antenna device according to claim 2 or 3 . 前記導体板は前記中央部に孔が設けられ、前記給電端子は、前記放射部と対向する側と反対の面に設けられ、
給電路は、前記給電端子の中心導体を延長して形成され、前記孔を貫通して前記給電点にネジ止めあるいは半田付けにより接続され、
前記複数の板状放射素子と前記リング型素子は、１枚の円板状金属板により一体に形成され、
前記無給電素子は、前記容量結合に加え前記給電路との間で電磁結合し、前記容量結合は、該無給電素子の先端を前記複数の板状放射素子の何れかと平行に形成して為されることを特徴とする請求項３又は４記載のアンテナ装置。 The conductor plate is provided with a hole in the central portion, and the power supply terminal is provided on a surface opposite to the side facing the radiation portion,
The power supply path is formed by extending the central conductor of the power supply terminal, is connected to the power supply point by screwing or soldering through the hole,
The plurality of plate-shaped radiating elements and the ring-shaped element are integrally formed by a single disk-shaped metal plate,
The parasitic element is electromagnetically coupled with the feeding path in addition to the capacitive coupling, and the capacitive coupling is formed by forming a tip of the parasitic element in parallel with any of the plurality of plate-like radiation elements. the antenna device according to claim 3 or 4, wherein the being.
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