JP5694876B2 - アンテナ装置および無線通信システム - Google Patents

Description

本発明は、２つのアンテナを有するアンテナ装置およびそのアンテナ装置を用いた無線通信システムに関する。

例えば、２つの無線通信機が近接配置される場合、一方の無線通信機のアンテナから放射された電波が空間伝搬により他方の無線通信機のアンテナに回り込むことがある。このような回り込み波による干渉は、通信品質が劣化するなどの問題に繋がるため、極力抑制することが望ましい。そのため、上記した回り込み波による干渉を抑制するための構成が考えられている（例えば特許文献１参照）。

特許文献１に記載された構成によれば、信号カプラを介して一方の無線通信機の送信信号を抽出し、その抽出した信号の振幅および位相を調整し、その調整後の信号を各アンテナ間の結合により、他方の無線通信機の受信信号に加える。なお、抽出した信号の振幅は回り込み波（干渉波）と同等の振幅に調整され、その位相は回り込み波と逆位相になるように調整される。このような構成により、他方の無線通信機の受信信号に混入する干渉波成分が打ち消され、回り込み波による干渉が抑制される。

特開２００８−２５９１９５号公報

しかしながら、引用文献１に記載の構成では、抽出した電波の位相を反転する（１８０度変更する）ための位相変換機が必要である。そして、上記位相変換機は、ストリップラインを用いて構成されている。このような構成の場合、ストリップラインの長さとしては、電波の波長λの１／２（λ／２）の長さが必要となる。従って、引用文献１記載の構成では、装置の小型化を図ることが難しい。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、２つのアンテナ間での電波の干渉を抑制しつつ、装置の小型化を実現することを可能としたアンテナ装置およびそのアンテナ装置を用いた無線通信システムを提供することにある。

請求項１に記載の手段によれば、誘電体基板、２つのアンテナおよび結合器を備えている。誘電体基板の一方の面には、グランドが形成されている。誘電体基板の他方の面には、２つの給電ラインが形成されている。２つのアンテナのうち一方のアンテナは、２つの給電ラインのうち一方の給電ラインを介して２つの給電点のうち一方の給電点から給電される。２つのアンテナのうち他方のアンテナは、２つの給電ラインのうち他方の給電ラインを介して２つの給電点のうち他方の給電点から給電される。結合器は、２つのアンテナのうち一方のアンテナから送信される送信信号を、その一方のアンテナに給電するための一方の給電ラインを通じて抽出し、他方の給電ラインに伝達する。

２つのアンテナのうち一方のアンテナは、２つの給電ラインのうち一方の給電ラインに電気的に接続され、誘電体基板の他方の面上に立設される導体を備えている。すなわち、２つのアンテナのうち一方のアンテナは、通常のモノポール型アンテナである。２つのアンテナのうち他方のアンテナは、第１導体、第２導体、少なくとも２つの容量素子、連結導体および誘導性素子を備えている。第１導体は、２つの給電ラインのうち他方の給電ラインに電気的に接続され、誘電体基板の他方の面上に立設される。第２導体は、グランドに電気的に接続され、誘電体基板の他方の面上に立設される。

容量性素子は、第１導体に直列に介在するように設けられる。連結導体は、２つの容量性素子の相互接続点と第２導体とを連結するように設けられる。誘導性素子は、連結導体に直列に介在するように設けられる。このように、２つのアンテナのうち他方のアンテナは、いわゆる梯子型アンテナである。なお、このような梯子型アンテナは、例えば、位相定数が負となるメタマテリアルアンテナにより実現することができる。

上記構成の梯子型アンテナを介して放射された電波の位相（放射位相）は、給電された信号の位相に対して逆位相となる（１８０度異なる）。また、上記構成の梯子型アンテナを介して受信された信号は、放射位相に対して逆位相となる。すなわち、上記構成の梯子型アンテナは、通過する信号の位相を反転する位相変換機としての機能を有する。本手段では、このように２つのアンテナのうちの１つに位相変換機としての機能を持たせることにより、以下のように、各アンテナ間における電波干渉を抑制するようになっている。

例えば、給電点から給電された送信信号が梯子型アンテナを介して放射される場合には、次のような動作となる。すなわち、給電点から給電される送信信号は、梯子型アンテナにより位相が反転された上で放射される。梯子型アンテナから放射された電波は、空間伝搬によりモノポール型アンテナに伝達される（回り込む）。モノポール型アンテナを介して受信された信号は、そのアンテナにつながる給電ラインを介して給電点に伝達される。また、結合器の作用によって、梯子型アンテナから送信される送信信号（送信電波）が、そのアンテナにつながる給電ラインを通じて抽出される。そして、その抽出された信号は、モノポール型アンテナにつながる給電ラインを介して上記給電点に伝達される。このとき、上記給電点に伝達される２つの信号、つまり空間伝搬により回り込んだ信号および結合器の作用により伝達された信号の位相は、互いに逆位相となっている。そのため、各信号が互いに相殺される。その結果、梯子型アンテナから放射される電波が空間伝搬によりモノポール型アンテナ側に回り込む場合における干渉波の振幅レベルが低減される。

また、例えば、給電点から給電された送信信号がモノポール型アンテナを介して放射される場合には、次のような動作となる。すなわち、モノポール型アンテナから放射された電波は、空間伝搬により梯子型アンテナに伝達される（回り込む）。梯子型アンテナを介して受信された信号は、位相が反転された上で、そのアンテナにつながる給電ラインを介して給電点に伝達される。また、結合器の作用によって、モノポール型アンテナから送信される送信信号（送信電波）が、そのアンテナにつながる給電ラインを通じて抽出される。そして、その抽出された信号は、梯子型アンテナにつながる給電ラインを介して上記給電点に伝達される。このとき、上記給電点に伝達される２つの信号の位相は、互いに逆位相となっている。そのため、各信号が互いに相殺される。その結果、モノポール型アンテナから放射される電波が空間伝搬により梯子型アンテナ側に回り込む場合における干渉波の振幅レベルが低減される。

本手段によれば、梯子型アンテナから電波を送信する際のモノポール型アンテナ側における電波の干渉、および、モノポール型アンテナから電波を送信する際の梯子型アンテナ側における電波の干渉のうち、少なくとも一方の電波干渉を抑制することができる。また、本手段によれば、位相変換機を別途設けることなく、２つのアンテナのうちの１つのアンテナに位相変換機としての機能を持たせることにより、上記した作用が得られる。従って、本手段によれば、２つのアンテナ間での電波の干渉を抑制しつつ、装置の小型化を実現できるという効果が得られる。

請求項２に記載の手段によれば、結合器は、２つのアンテナのうち他方のアンテナから送信される送信信号を、その他方のアンテナに給電するための他方の給電ラインを通じて抽出して一方の給電ラインに伝達する。このような構成によれば、梯子型アンテナから電波を送信する際のモノポール型アンテナ側における電波の干渉、および、モノポール型アンテナから電波を送信する際の梯子型アンテナ側における電波の干渉をいずれも抑制することができる。

請求項３に記載の手段によれば、２つのアンテナは、互いに同一の基板上に形成されている。このように構成すると、２つのアンテナ間の距離が短くなる可能性が高く、互いの送信電波による干渉の問題が顕著になる。しかし、前述した干渉抑制作用により、電波干渉が低減されるため、２つのアンテナ間での電波干渉を抑制しつつ、装置の小型化をさらに図ることができるという効果が得られる。

請求項４に記載の手段によれば、誘導性素子は、基板上に形成される導体により構成される。すなわち、誘導性素子は、基板上にストリップラインなどを用いて構成される。そのため、アンテナの小型化、ひいては装置全体の小型化を図ることができる。

請求項５に記載の手段によれば、誘導性素子は、メアンダ状のインダクタである。このようにすれば、誘導性素子を基板上に容易に形成することができるという効果が得られる。

請求項６に記載の手段によれば、容量性素子は、基板上に形成される導体により構成される。すなわち、容量性素子は、基板上にストリップラインなどを用いて構成される。そのため、アンテナの小型化、ひいては装置全体の小型化を図ることができる。

請求項７に記載の手段によれば、容量性素子は、インタディジタルキャパシタである。このようにすれば、容量性素子を基板上に容易に形成することができるという効果が得られる。

さて、アンテナを通じて受信される信号や、給電点から給電される信号は、給電ラインなどを通過する際、その位相が変化する可能性がある。それら信号の位相が変化すると、前述した干渉抑制効果が若干低減する可能性がある。このような点を改善するためには、請求項８に記載の手段を採用するとよい。

すなわち、請求項８に記載の手段によれば、結合器は、伝達する信号の位相を微調整するための位相調整手段を備えている。一方のアンテナから電波が送信される際、他方のアンテナに給電するための給電点に伝達される２つの信号の位相が互いに逆位相となるように、位相調整手段による微調整を行えば、各信号がうまく相殺されて干渉波の振幅レベルが低減される。このように、本手段によれば、種々の要因による各信号の位相変化を考慮した上で、２つのアンテナ間における電波干渉を抑制することができる。

請求項９に記載の手段によれば、結合器は、伝達する信号の振幅を調整するための振幅調整手段を備えている。一方のアンテナから電波が送信される際、他方のアンテナに給電するための給電点に伝達される２つの信号の振幅が互いに同じになるように、振幅調整手段による調整を行えば、各信号がほぼ完全に相殺されて干渉波の振幅レベルが一層低減される。このように、本手段によれば、２つのアンテナ間における電波干渉を一層抑制することができる。

請求項１０に記載の手段によれば、上記各手段のいずれか一つに記載のアンテナ装置を用いた無線通信システムである。その無線通信システムは、２つの無線通信機を備えている。２つの無線通信機のうち一方の無線通信機は、２つのアンテナのうち一方のアンテナを通じて所定の周波数帯を用いた無線通信を行う。２つの無線通信機のうち他方の無線通信機は、２つのアンテナのうち他方のアンテナを通じて上記所定の周波数帯とは異なる周波数帯を用いた無線通信を行う。このように互いに異なる周波数帯を用いた２つの無線通信機を備えた構成では、一方の送信電波が他方に回り込むことによる通信品質の劣化が懸念される。このような場合であっても、上記した干渉抑制作用により、２つのアンテナ間における電波干渉が抑制されるため、通信品質を高く維持することができる。

本発明の第１の実施形態を示す無線通信システムのブロック構成図 アンテナ装置の構成を概略的に示す図 空間伝搬時に生じる位相変化を示す図 基板上に形成される２つのアンテナの一構成例を示す図 基板上に形成される２つのアンテナの他の構成例を示す図 干渉抑制作用による効果を示す図 本発明の第２の実施形態を示す図１相当図 本発明の第３の実施形態を示す図１相当図 本発明の第４の実施形態を示す図１相当図

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態について図１〜図６を参照しながら説明する。
図１は、車両に搭載される無線通信システムの構成を示すブロック図である。図１に示す無線通信システム１は、互いに異なり且つ互いに近い周波数帯を用いた無線通信を行う第１無線通信機２および第２無線通信機３（２つの無線通信機に相当）を備えている。具体的には、第１無線通信機２は、例えば８５０ＭＨｚ帯を用い、自車両およびセンタの間においてデータ通信を行うＤＣＭ（Data Communication Module）用の無線通信機である。第２無線通信機３は、例えば７２０ＭＨｚ帯を用い、自車両および他車両の間においてデータ通信を行う車車間通信（ＩＶＣ；Inter-Vehicle Communications）用の無線通信機である。

第１無線通信機２は、第１送受信機４、第１アンテナ５およびそれらを接続する第１給電ライン６などを備えている。第２無線通信機３は、第２送受信機７、第２アンテナ８およびそれらを接続するための第２給電ライン９などを備えている。図示しないが、第１送受信機４および第２送受信機７は、いずれも、送信部、受信部、送受信を切り替える切替部などを備えている。第１アンテナ５および第２アンテナ８（２つのアンテナに相当）は、いずれも送受信用のアンテナである。第１アンテナ５および第２アンテナ８は、回り込み波が混入する程度に近接配置されている。また、詳細は後述するが、第２アンテナ８は、通過する信号の位相を反転する位相変換機としての機能を有する。

第１給電ライン６および第２給電ライン９（２つの給電ラインに相当）間には方向性結合器１０が設けられている。方向性結合器１０（結合器に相当）は、分配器１１ａ、１１ｂ、フィルタ１２ａ、１２ｂ、増幅器１３ａ、１３ｂ（振幅調整手段に相当）、信号結合器１４ａ、１４ｂなどを備えている。分配器１１ａは、第１アンテナ５から送信される送信信号の一部を第１給電ライン６から抽出する。フィルタ１２ａは、分配器１１ａにより抽出された信号の帯域を制限する。増幅器１３ａは、フィルタ１２ａの出力信号を所定のゲインで増幅する。信号結合器１４ａは、第２アンテナ８を通じて受信される受信信号に対し、増幅器１３ａの出力信号を加える。分配器１１ｂは、第２アンテナ８から送信される送信信号の一部を第２給電ライン９から抽出する。フィルタ１２ｂは、分配器１１ｂにより抽出された信号の帯域を制限する。増幅器１３ｂは、フィルタ１２ｂの出力信号を所定のゲインで増幅する。信号結合器１４ｂは、第１アンテナ５を通じて受信される受信信号に対し、増幅器１３ｂの出力信号を加える。

このような構成により、方向性結合器１０は、第１アンテナ５から送信される送信信号を、第１給電ライン６を通じて抽出し、その抽出した信号を第２給電ライン９に伝達する。また、方向性結合器１０は、第２アンテナ８から送信される送信信号を、第２給電ライン９を通じて抽出し、その抽出した信号を第１給電ライン６に伝達する。なお、方向性結合器１０により第２給電ライン９に伝達される信号の振幅が、第１アンテナ５から空間伝播により第２アンテナ８に回り込む干渉波成分の信号の振幅と同程度になるように、フィルタ１２ａの各種特性、増幅器１３ａのゲインなどが設定されている。また、方向性結合器１０により第１給電ライン６に伝達される信号の振幅が、第２アンテナ８から空間伝播により第１アンテナ５に回り込む干渉波成分の信号の振幅と同程度になるように、フィルタ１２ｂの各種特性、増幅器１３ｂのゲインなどが設定されている。

本実施形態では、第１アンテナ５、第１給電ライン６、第２アンテナ８、第２給電ライン９および方向性結合器１０などにより、アンテナ装置１５が構成されている。アンテナ装置１５は、第２アンテナ８による位相変換機としての機能、方向性結合器１０による信号伝達作用などにより、第１アンテナ５および第２アンテナ８の相互間における回り込み波による干渉を抑制することが可能となっている（詳細は後述する）。

図２は、アンテナ装置の構成例を示す図である。なお、図２において、一部構成（２つのアンテナなど）については概念的に示している。誘電体基板１６は、例えば樹脂、セラミックなどにより矩形板状に形成されている。誘電体基板１６の一方の面（図２中の裏面）には、アンテナのグランドとして機能する導体１７が形成されている。誘電体基板１６の他方の面（図２中の表面）には、導体１８が形成されている。なお、導体１７、１８は、例えば銅箔などにより構成される。このように、各導体１７、１８が誘電体基板１６を挟んで対向配置されている。すなわち、誘電体基板１６および導体１７、１８によりマイクロストリップライン１９が構成されている。

このような構成のマイクロストリップライン１９により、第１給電ライン６、第２給電ライン９、方向性結合器１０などが構成される。また、誘電体基板１６の表面には、第１アンテナ５および第２アンテナ８が、誘電体基板１６に対して垂直に設けられている。なお、図２では示していないが、第１アンテナ５および第２アンテナ８は、同一の基板上に形成されている（図４または図５参照）。

第１アンテナ５は、誘電体基板１６の他方の面上に立設される導体２０を備えている。導体２０の誘電体基板１６側の端部は、第１給電ライン６の一端に電気的に接続されている。すなわち、第１アンテナ５は、通常のモノポール型アンテナである。第１給電ライン６の他端は、第１アンテナ５に給電するための第１給電点２１（給電点に相当）となっている。第１給電点２１は、誘電体基板１６の一辺部に位置している。

第２アンテナ８は、第１導体２２、第２導体２３、容量性素子２４ａ、２４ｂ、連結導体２５および誘導性素子２６を備えている。第１導体２２および第２導体２３は、誘電体基板１６の他方の面上に立設されている。第１導体２２の誘電体基板１６側の端部は、第２給電ライン９の一端に電気的に接続されている。第２導体２３の誘電体基板１６側の端部は、誘電体基板１６の裏面に形成された導体１７に電気的に接続されている。第２給電ライン９の他端は、第２アンテナ８に給電するための第２給電点２７（給電点に相当）となっている。第２給電点２７は、誘電体基板の一辺部に位置している。

容量性素子２４ａ、２４ｂは、第１導体２２に直列に介在するように設けられている。連結導体２５は、容量性素子２４ａ、２５ｂの相互接続点と第２導体２３とを連結するように設けられている。誘導性素子２６は、連結導体２５に直列に介在するように設けられている。第２アンテナ８は、２つの容量性素子２４ａ、２４ｂ、連結導体２５および誘導性素子２６からなる単位構造２８が多段に接続された構成となっている（図２では、２段のみを図示している）。すなわち、第２アンテナ８は、いわゆる梯子型アンテナである。なお、このように、線路に対して直列のキャパシタンス成分と並列のインダクタンス成分とが連続する構成を持つ第２アンテナ８は、例えば位相定数が負となるメタマテリアルアンテナにより実現することができる。

上記構成の第２アンテナ８を介して放射された電波の位相（放射位相）は、第２給電点２７から給電される信号の位相（給電位相）に対し、１８０度異なる（逆位相になる）。一方、通常のモノポール構造の第１アンテナ５を介して放射された電波の位相は、第１給電点２１から給電される信号の位相と同位相になる。従って、互いに同一の信号を第１アンテナ５および第２アンテナ８に対して給電した場合、放射位相が互いに１８０度異なることになる。

図３は、本実施形態の構成と、２つのアンテナを両方ともモノポール型アンテナとした構成（比較例）とについて、空間伝搬時に生じる位相変化を示している。図３において、実線は本実施形態の構成を示し、破線は比較例を示している。図３に示すように、本実施形態の構成によれば、比較例に対し、位相が１８０度程度遅れていることが分かる。

また、第２アンテナ８を介して受信された信号は、放射位相に対し逆位相になる。一方、第１アンテナ５を介して受信された信号は、放射位相と同位相になる。従って、互いに同一の信号を第１アンテナ５および第２アンテナ８を介して受信した場合、受信した信号の位相が互いに１８０度異なることになる。すなわち、上記構成の梯子型メタマテリアルアンテナである第２アンテナ８は、通過する信号の位相を反転する（１８０度変換する）位相変換機としての機能を有する。

第１給電ライン６の中央部は、並行部６ａとなっている。また、第２給電ライン９の中央部は、並行部９ａとなっている。並行部６ａ、９ａは、互いに所定の間隔を隔てて並行に配置されている。それら並行部６ａ、９ａにより、マイクロストリップライン型の方向性結合器１０が構成されている。

図４は、２つのアンテナの具体的な構成を例示している。図４に示す基板３０は、例えば樹脂、セラミックなどにより矩形板状に形成されている。基板３０の左部分には第１アンテナ５が設けられている。具体的には、図４中、基板３０の表面において、下端から上端に向けて延びるように導体２０が形成されている。

一方、基板３０の右部分には、第２アンテナ８が設けられている。具体的には、図４中、基板３０の表面において、下端から上端に向けて延びるように第１導体２２および第２導体２３が形成されている。第１導体２２および第２導体２３は、互いに所定間隔を隔てて並行配置されている。第１導体２２は、その一部が櫛歯状に切り抜かれた形態となっている。第１導体２２の櫛歯状部分により、容量性素子２４ａ、２４ｂが構成されている。すなわち、容量性素子２４ａ、２４ｂは、インタディジタルキャパシタである。

第１導体２２および第２導体２３の間には、図４中、左右方向に延びる連結導体２５が形成されている。連結導体２５の左端部は、第１導体２２に形成された容量性素子２４ａ、２４ｂの相互接続点に接続されている。連結導体２５の右端部は、第２導体２３に接続されている。連結導体２５の中央部は、ジグザグ状に形成されている。連結導体２５のジグザグ状部分により、誘導性素子２６が形成されている。すなわち、誘導性素子２６は、立体コイルを横につぶしたような構造をなすメアンダ状のインダクタである。

図５は、２つのアンテナの他の構成例を示している。図５に示す他の構成例は、図４に示した構成例に対し、第２アンテナ８側の構成が変更されている。すなわち、第２アンテナ８において、第１導体２２と第２導体２３との位置が入れ替わっている。このような構成であっても、図４に示した構成と同等の性能（例えば干渉抑制作用など）が得られる。

次に、本実施形態の作用について図６も参照して説明する。
まず、第１アンテナ５から第２アンテナ８への回り込み波による干渉の抑制作用について説明する。この場合の各信号の流れは、図１において実線の矢印で示す方向となる。第１送受信機４から第１給電点２１を通じて給電される送信信号は、モノポール型の第１アンテナ５を介して放射される。第１アンテナ５から放射された電波は、空間伝搬により、梯子型の第２アンテナ８に伝達される（回り込む）。第２アンテナ８を介して受信された受信信号は、位相が反転された上で、第２給電ライン９から第２給電点２７を通じて第２送受信機７に与えられる。また、方向性結合器１０の作用により、第１アンテナ５から送信される送信信号（送信電波）の一部が、第１給電ライン６を通じて抽出される。そして、その抽出された信号は、帯域制限、増幅などが行われた上で、第２給電ライン９を介して第２給電点２７に伝達される。

このとき、第２給電点２７に伝達される２つの信号の位相は、互いに逆位相になっている。また、上記２つの信号の振幅は、互いに等しくなっている。そのため、第２給電点２７における２つの信号が互いに相殺される。その結果、第１アンテナ５から放射される電波が空間伝搬により第２アンテナ８側に回り込む場合における干渉波の振幅レベルが低減される。これにより、第２送受信機７の受信信号に対する第１アンテナ５からの回り込み波の影響が抑制される。

続いて、第２アンテナ８から第１アンテナ５への回り込み波による干渉の抑制作用について説明する。この場合の各信号の流れは、図１において破線の矢印で示す方向となる。第２送受信機７から第２給電点２７を通じて給電される送信信号は、梯子型の第２アンテナ８により位相が反転された上で放射される。第２アンテナ８から放射された電波は、空間伝搬により、モノポール型の第１アンテナ５に伝達される（回り込む）。第１アンテナ５を介して受信された受信信号は、第１給電ライン６から第１給電点２１を通じて第１送受信機４に与えられる。また、方向性結合器１０の作用により、第２アンテナ８から送信される送信信号（送信電波）の一部が、第２給電ライン９を通じて抽出される。そして、その抽出された信号は、帯域制限、増幅などが行われた上で、第１給電ライン６を介して第１給電点２１に伝達される。

このとき、第１給電点２１に伝達される２つの信号の位相は、互いに逆位相になっている。また、上記２つの信号の振幅は、互いに等しくなっている。そのため、第１給電点２１における２つの信号が互いに相殺される。その結果、第２アンテナ８から放射される電波が空間伝搬により第１アンテナ５側に回り込む場合における干渉波の振幅レベルが低減される。これにより、第１送受信機４の受信信号に対する第２アンテナ８からの回り込み波の影響が抑制される。

図６は、上記した干渉抑制作用による効果を示している。図６中、縦軸は通過損失［ｄＢ］であり、横軸は周波数［ＭＨｚ］である。図６中、実線は本実施形態の構成を示しており、破線は干渉抑制機能を有さない構成（比較例）を示している。図６に示すように、本実施形態のアンテナ装置１５によれば、７２０［ＭＨｚ］付近の周波数帯における通過損失が、比較例に対して−３５［ｄＢ］程度になっている。すなわち、本実施形態によれば、干渉抑制効果が十分に得られることが分かる。

以上説明したように、本実施形態のアンテナ装置１５によれば、第２アンテナ８に位相変換機としての機能を持たせることにより、位相変換機を別途設けることなく、第１アンテナ５および第２アンテナ８の相互間における電波の干渉を抑制することができる。従って、本実施形態によれば、２つのアンテナ５、８間での電波の干渉を抑制しつつ、アンテナ装置１５の小型化を実現することができる。

第１アンテナ５および第２アンテナ８は、互いに同一の基板３０上に形成されている。このような構成にすると、アンテナ装置１５の小型化を図るためには好都合であるものの、２つのアンテナ５、８間の距離が短くなる可能性が高く、互いの送信電波による干渉の問題が顕著になる。しかし、前述した干渉抑制作用により、電波干渉が低減されるため、２つのアンテナ５、８間での電波干渉を抑制しつつ、アンテナ装置１５の小型化をさらに図ることができる。

容量性素子２４ａ、２４ｂおよび誘導性素子２６は、基板３０上に形成される導体により構成されている。そのため、第２アンテナ８の小型化、ひいてはアンテナ装置１５全体の小型化を図ることができる。さらに、容量性素子２４ａ、２４ｂは、インタディジタルキャパシタであるので、基板３０上に容易に形成できるという効果が得られる。また、誘導性素子２６は、メアンダ状のインダクタであるので、上記同様に、基板３０上に容易に形成できるという効果が得られる。

方向性結合器１０は、増幅器１３ａ、１３ｂの増幅作用により伝達する信号の振幅を調整することが可能となっている。増幅器１３ａのゲインは、第１アンテナ５から電波が送信される際、第２給電点２７に伝達される２つの信号の振幅が互いに同じになるように設定されている。また、増幅器１３ｂのゲインは、第２アンテナ８から電波が送信される際、第１給電点２１に伝達される２つの信号の振幅が互いに同じになるように設定されている。そのため、各信号がほぼ完全に相殺されて干渉波の振幅レベルをほとんどゼロにすることができる。

無線通信システム１は、互いに異なり且つ互いに近い周波数帯を用いた無線通信を行う第１無線通信機２および第２無線通信機３を備えている。このような２つの無線通信機２、３を備えた構成においては、一方の送信電波が他方に回り込むことによる通信品質の劣化が懸念される。しかし、本実施形態の無線通信システム１は、上記したアンテナ装置１５による干渉抑制作用により、２つの無線通信機２、３のアンテナ５、８間における電波干渉が抑制されるため、通信品質を高く維持することができる。

（第２の実施形態）
以下、第１の実施形態に対して方向性結合器の構成を変更した本発明の第２の実施形態について、図７を参照して第１の実施形態と異なる部分を主体に説明する。
図７は、第１の実施形態における図１相当図であり、本実施形態の無線通信システムの構成を示している。本実施形態の無線通信システム４１は、第１の実施形態の無線通信システム１に対し、アンテナ装置１５に代えてアンテナ装置４２を備えている点が異なる。アンテナ装置４２は、アンテナ装置１５に対し、方向性結合器１０に代えて方向性結合器４３を備えている点が異なる。

方向性結合器４３（結合器に相当）は、方向性結合器１０が備える各構成に加え、さらに、位相変換器４４ａ、４４ｂを備えている。位相変換器４４ａは、フィルタ１２ａの出力信号の位相を微調整可能に構成されている。位相変換器４４ａの出力信号は、増幅器１３ａに与えられる。位相変換器４４ｂは、フィルタ１２ｂの出力信号の位相を微調整可能に構成されている。位相変換器４４ｂの出力信号は、増幅器１３ｂに与えられる。すなわち、位相変換器４４ａ、４４ｂは、伝達する信号の位相を微調整するための位相微調整手段に相当する。

さて、第１アンテナ５および第２アンテナ８を通じて受信される信号や、第１給電点２１および第２給電点２７から給電される信号は、第１給電ライン６および第２給電ライン９などを通過する際、その位相が僅かではあるものの変化する可能性がある。それら信号の位相が変化すると、前述した干渉抑制作用が若干低減する可能性がある。しかし、本実施形態のアンテナ装置４２によれば、方向性結合器４３は、伝達する信号の位相を微調整するための位相変換器４４ａ、４４ｂを備えている。

上記構成によれば、上記した信号位相の変化を考慮した上で、第１アンテナ５から電波が送信される際、第２給電点２７に伝達される２つの信号の位相が互いに逆位相になるように、位相変換器４４ａによる位相の微調整が行われることにより、各信号が完全に相殺されて干渉波の振幅レベルをゼロに近づけることができる。また、上記した信号位相の変化を考慮した上で、第２アンテナ８から電波が送信される際、第１給電点２１に伝達される２つの信号の位相が互いに逆位相になるように、位相変換器４４ｂによる位相の微調整が行われることにより、各信号が完全に相殺されて干渉波の振幅レベルをゼロに近づけることができる。このように、本実施形態によれば、種々の要因による各信号の位相変化を考慮した上で、２つのアンテナ５、８間における電波干渉を一層抑制することができる。

なお、本実施形態の方向性結合器４３は、位相変換器４４ａ、４４ｂを備える分だけ、第１の実施形態の方向性結合器１０に比べて大きくなる。ただし、位相変換器４４ａ、４４ｂは、伝達する信号の位相を微調整可能であればよい。つまり、従来技術のように、位相を反転（１８０度変換）する必要がなく、ストリップラインの長さは比較的短くてよい。従って、アンテナ装置４２の体格は、アンテナ装置１５の体格よりも若干大きくなる程度で済むことになる。

（第３の実施形態）
以下、第１の実施形態に対して方向性結合器の構成を変更した本発明の第３の実施形態について、図８を参照して第１の実施形態と異なる部分を主体に説明する。
図８は、第１の実施形態における図１相当図であり、本実施形態の無線通信システムの構成を示している。本実施形態の無線通信システム５１は、第１の実施形態の無線通信システム１に対し、アンテナ装置１５に代えてアンテナ装置５２を備えている点が異なる。アンテナ装置５２は、アンテナ装置１５に対し、方向性結合器１０に代えて方向性結合器５３を備えている点が異なる。

方向性結合器５３（結合器に相当）は、方向性結合器１０が備える各構成から、分配器１１ｂ、フィルタ１２ｂ、増幅器１３ｂおよび信号結合器１４ｂが省かれている。すなわち、方向性結合器５３は、方向性結合器１０に対し、第２アンテナ８から送信される送信信号を、第２給電ライン９を通じて抽出し、その抽出した信号を第１給電ライン６に伝達する一連の機能が省かれたものとなっている。

このような構成によれば、第１の実施形態と同様に、第１アンテナ５から第２アンテナ８への回り込み波による干渉の抑制作用が得られる。従って、本実施形態のアンテナ装置５２によれば、第１アンテナ５から電波を送信する際の第２アンテナ８における電波の干渉を抑制することができる。なお、本実施形態の構成では、第１アンテナ５は送信専用のアンテナであってもよい。また、第２アンテナ８は受信専用のアンテナであってもよい。

（第４の実施形態）
以下、第２の実施形態に対して方向性結合器の構成を変更した本発明の第４の実施形態について、図９を参照して上記各実施形態と異なる部分を主体に説明する。
図９は、第２の実施形態における図７相当図であり、本実施形態の無線通信システムの構成を示している。本実施形態の無線通信システム６１は、第２の実施形態の無線通信システム４１に対し、アンテナ装置４２に代えてアンテナ装置６２を備えている点が異なる。アンテナ装置６２は、アンテナ装置４２に対し、方向性結合器４３に代えて方向性結合器６３を備えている点が異なる。

方向性結合器６３（結合器に相当）は、方向性結合器４３が備える各構成から、分配器１１ｂ、フィルタ１２ｂ、増幅器１３ｂ、信号結合器１４ｂおよび位相変換器４４ｂが省かれている。すなわち、方向性結合器６３は、方向性結合器４３に対し、第２アンテナ８から送信される送信信号を、第２給電ライン９を通じて抽出し、その抽出した信号を第１給電ライン６に伝達する一連の機能が省かれたものとなっている。

このような構成によれば、第２の実施形態と同様に、第１アンテナ５から第２アンテナ８への回り込み波による干渉の抑制作用が得られる。従って、本実施形態のアンテナ装置６２によれば、種々の要因による各信号の位相変化を考慮した上で、第１アンテナ５から電波を送信する際の第２アンテナ８における電波の干渉を一層抑制することができる。なお、本実施形態の構成では、第１アンテナ５は送信専用のアンテナであってもよい。また、第２アンテナ８は受信専用のアンテナであってもよい。

（その他の実施形態）
なお、本発明は上記し且つ図面に記載した各実施形態に限定されるものではなく、次のような変形または拡張が可能である。
分配器１１ａ、１１ｂを介して抽出される信号の振幅が、第１アンテナ５、第２アンテナ８を介して受信される受信信号の振幅に対して大きい場合には、増幅器１３ａ、１３ｂに代えて減衰器（振幅調整手段に相当）を用いてもよい。

方向性結合器１０、４３は、フィルタ１２ａ、１２ｂおよび増幅器１３ａ、１３ｂを省いた構成であってもよい。また、方向性結合器５３、６３は、フィルタ１２ａおよび増幅器１３ａを省いた構成であってもよい。すなわち、方向性結合器１０、４３、５３、６３は、抽出した信号を、帯域制限および増幅を行うことなく、そのまま伝達する機能を備えていればよい。このような構成によれば、上記各実施形態に対して干渉波の振幅レベル低減作用が若干小さくなるが、アンテナ間での電波の干渉を抑制する効果が得られる。

第２アンテナ８は、単位構造２８が１段だけ接続された構成であってもよい。ただし、単位構造２８の段数が多いほど、第２アンテナ８を構成する各キャパシタンスおよび各インダクタンス間における干渉の影響を受け難くなるため、通過する信号の位相を精度よく１８０度反転することが可能となる。そのため、第２アンテナ８は、単位構造２８が多段に接続された構成が望ましい。

各実施形態において、第１アンテナ５を梯子型のメタマテリアルアンテナとして構成するとともに、第２アンテナ８をモノポール構造のアンテナとして構成してもよい。このように構成した場合であっても、各実施形態と同様の作用および効果が得られる。
第１無線通信機２はＤＣＭ用の無線通信機に限らない。また、第２無線通信機は車車間通信用の無線通信機に限らない。すなわち、無線通信システム１としては、車両に搭載される無線通信システムに限らず、互いに異なる周波数帯を用いた無線通信を行う２つの無線通信機を有するものであればよい。

容量性素子２４ａ、２４ｂは、インタディジタルキャパシタに限らず、基板上に導体により形成される他の形態のキャパシタであってもよい。誘導性素子２６は、メアンダ状のインダクタに限らず、例えばスパイラル状のインダクタなど、基板上に導体により形成される他の形態のオンチップインダクタであってもよい。

第１アンテナ５および第２アンテナ８は、互いに別々の基板上に形成されてもよい。また、第１アンテナ５および第２アンテナ８は、基板上に形成される構成に限らず、例えば導線、容量性素子や誘導性素子としての機能するディスクリート部品などを用いた構成であってもよい。

図面中、１、４１、５１、６１は無線通信システム、２は第１無線通信機（無線通信機）、３は第２無線通信機（無線通信機）、５は第１アンテナ（アンテナ）、６は第１給電ライン（給電ライン）、８は第２アンテナ（アンテナ）、９は第２給電ライン（給電ライン）、１０、４３、５３、６３は方向性結合器（結合器）、１３ａ、１３ｂは増幅器（振幅調整手段）、１５、４２、５２、６２はアンテナ装置、１６は誘電体基板、１７は導体（グランド）、２０は導体、２１は第１給電点（給電点）、２２は第１導体、２３は第２導体、２４ａ、２４ｂは容量性素子、２５は連結導体、２６は誘導性素子、２７は第２給電点（給電点）、３０は基板、４４ａ、４４ｂは位相変換器（位相微調整手段）を示す。

Claims (10)

1. 一方の面にグランドが形成された誘電体基板と、
   前記誘電体基板の他方の面に形成された２つの給電ラインと、
   互いに異なる給電点から前記２つの給電ラインをそれぞれ介して給電される２つのアンテナと、
   前記２つのアンテナのうち一方のアンテナから送信される送信信号を、その一方のアンテナに給電するための一方の給電ラインを通じて抽出して他方の給電ラインに伝達する結合器と、
   を備え、
   前記２つのアンテナのうち一方のアンテナは、前記２つの給電ラインのうち一方の給電ラインに電気的に接続され、前記誘電体基板の他方の面上に立設される導体を備え、
   前記２つのアンテナのうち他方のアンテナは、
   前記２つの給電ラインのうち他方の給電ラインに電気的に接続され、前記誘電体基板の他方の面上に立設される第１導体と、
   前記グランドに電気的に接続され、前記誘電体基板の他方の面上に立設される第２導体と、
   前記第１導体に直列に介在する少なくとも２つの容量性素子と、
   前記２つの容量性素子の相互接続点と前記第２導体とを連結する連結導体と、
   前記連結導体に直列に介在する誘導性素子と、
   を備えていることを特徴とするアンテナ装置。
2. 前記結合器は、前記２つのアンテナのうち他方のアンテナから送信される送信信号を、その他方のアンテナに給電するための他方の給電ラインを通じて抽出して一方の給電ラインに伝達することを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記２つのアンテナは、互いに同一の基板上に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のアンテナ装置。
4. 前記誘導性素子は、基板上に形成される導体により構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のアンテナ装置。
5. 前記誘導性素子は、メアンダ状のインダクタであることを特徴とする請求項４に記載のアンテナ装置。
6. 前記容量性素子は、基板上に形成される導体により構成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のアンテナ装置。
7. 前記容量性素子は、インタディジタルキャパシタであることを特徴とする請求項６に記載のアンテナ装置。
8. 前記結合器は、伝達する信号の位相を微調整するための位相微調整手段を備えていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載のアンテナ装置。
9. 前記結合器は、伝達する信号の振幅を調整するための振幅調整手段を備えていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載のアンテナ装置。
10. 請求項１〜９のいずれか一つに記載のアンテナ装置を用いた無線通信システムであって、
    ２つの無線通信機を備え、
    前記２つの無線通信機のうち一方の無線通信機は、前記２つのアンテナのうち一方のアンテナを通じて所定の周波数帯を用いた無線通信を行い、
    前記２つの無線通信機のうち他方の無線通信機は、第２つのアンテナのうち他方のアンテナを通じて前記所定の周波数帯とは異なる周波数帯を用いた無線通信を行うことを特徴とする無線通信システム。

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