JP5997360B2 - 統合アンテナ、及び、その製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数のアンテナを統合した統合アンテナに関する。特に、少なくとも２つのループアンテナを統合した統合アンテナに関する。また、その製造方法に関する。

無線通信の用途拡大に伴い、種々の周波数帯域で動作するアンテナが求められている。例えば、自動車等の車両に搭載される車載用アンテナとしては、ＦＭ／ＡＭ放送、ＳＤＡＲＳ（Satellite Digital Audio Radio Service）、ＤＡＢ（Digital Audio Broadcast）、ＤＴＶ（Digital Television）、ＧＰＳ（Global Positioning System）、ＶＩＣＳ（登録商標）（Vehicle Information and Communication System）、ＥＴＣ（Electronic Toll Collection）等の周波数帯域で動作するアンテナが求められている。

従来、相異なる周波数帯域で動作するアンテナは、別体のアンテナ装置として実現されることが多かった。例えば、ＦＭ／ＡＭ放送用のアンテナは、ルーフトップに載せ置くホイップアンテナとして実現され、地上デジタル放送用のアンテナは、フロントガラスに貼り付けるフィルムアンテナとして実現されるといった具合である。

しかし、自動車においてアンテナ装置を取り付け可能な部位は限られている。また、取り付けるアンテナ装置の個数が増えると、意匠が損なわれたり、取り付けコストが増大したりするといった問題を生じる。このような問題を回避するためには、統合アンテナの使用が効果的である。ここで、統合アンテナとは、相異なる周波数帯域で動作する複数のアンテナを備えたアンテナ装置のことを指す。

このような統合アンテナとしては、例えば、特許文献１に記載のものが知られている。特許文献１に記載の統合アンテナは、ＳＤＡＲＳアンテナとＧＰＳアンテナとを統合したものである。特許文献１に記載の統合アンテナにおいては、平面アンテナとして構成されたＳＤＡＲＳアンテナ及びＧＰＳアンテナを、アンテナベース上に横並びに配置する構成が採用されている。

米国特許出願公開第２００８／００５５１７１号明細書

少なくとも２つのループアンテナを統合した統合アンテナには、以下のような問題があった。

すなわち、特許文献１に記載の統合アンテナに習って、これら２つのループアンテナを横並びに配置する構成を採用した場合、統合アンテナの水平方向の大型化が避けられないという問題があった。

一方、これらの２つのループアンテナを縦並びに配置する（積層する）構成を採用した場合、統合アンテナの垂直方向の大型化が避けられないという問題があった。また、ＳＤＡＲＳアンテナとＧＰＳアンテナとのように、同一方向（この場合にはいずれも天頂方向）から到来する電磁波を受信する２つのアンテナを積層した場合、下層側のアンテナの特性が悪化する懸念があった。何故なら、下層側のアンテナで受信するべき電磁波の一部が上層側のアンテナによって遮蔽されてしまうからである。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、少なくとも２つのループアンテナを統合した統合アンテナにおいて、各ループアンテナの特性を悪化させることなく、その小型化を実現することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る統合アンテナは、第１の環状放射素子を有する第１のループアンテナと、第２の環状放射素子を有する第２のループアンテナであって、共振周波数が上記第１のループアンテナの共振周波数よりも低い第２のループアンテナと、を備えており、上記第２の環状放射素子は、上記第１の環状放射素子を取り囲むように、上記第１の環状放射素子と同一面上に配置されている、ことを特徴とする。

本発明によれば、各ループアンテナの特性を悪化させることなく、従来よりも小型の統合アンテナを実現することができる。

本発明の一実施形態に係る統合アンテナの構成を示す平面図である。 （ａ）は、第１のループアンテナに２．３５ＧＨｚの高周波電流を入力した場合に形成される電流分布（シミュレーション結果）を示す斜視図である。（ｂ）は、第２のループアンテナに１．５７５ＧＨｚの高周波電流を入力した場合に得られる電流分布（シミュレーション結果）を示す斜視図である。 （ａ）は、第１のループアンテナのＶＳＷＲ特性（シミュレーション結果）を示すグラフである。（ｂ）は、第２のループアンテナのＶＳＷＲ特性（シミュレーション結果）を示すグラフである。 実験に用いた統合アンテナの写真である。 （ａ）は、第１のループアンテナのＶＳＷＲ特性（実験結果）と第２のループアンテナのＶＳＷＲ特性（実験結果）と示すグラフである。（ｂ）は、第２のループアンテナの放射パターン（円偏波放射利得の方向依存性）を示すグラフである。（ｃ）は、第１のループアンテナの放射パターン（円偏波放射利得の方向依存性）を示すグラフである。 第１のループアンテナの放射パタン（右旋円偏波放射利得及び左旋円偏波放射利得の方向依存性）を示すグラフである。（ａ）及び（ｂ）は、第２のループアンテナと統合された状態における放射パタン（実施例）であり、（ｃ）及び（ｄ）は、第２のループアンテナと統合されていない状態における放射パタン（比較例）である。なお、（ａ）及び（ｃ）は、ｙｚ面における放射パタンであり、（ｂ）及び（ｄ）は、ｚｘ面における放射パタンである。 本発明の実施例に係る統合アンテナの構成を示す平面図である。（ａ）は、変形前の統合アンテナの構成を示し、（ｂ）は、第１のループアンテナの内周側に変形を施した統合アンテナの構成を示し、（ｃ）は、第１のループアンテナの内周側及び外周側に変形を施した統合アンテナの構成を示し、（ｄ）は、第２のループアンテナの外周側に変形を施した統合アンテナの構成を示している。 本発明の実施例に係る統合アンテナの構成を示す平面図である。（ａ）は、変形前の統合アンテナの構成を示し、（ｂ）は、第１のループアンテナの内周側に変形を施した統合アンテナの構成を示している。 統合アンテナを搭載可能な車載用のアンテナ装置の概略構成を示す斜視図である。

本実施形態に係る統合アンテナについて、図面に基づいて説明すれば以下のとおりである。

〔ループアンテナの構成〕
本実施形態に係る統合アンテナ１の構成について、図１を参照して説明する。図１は、統合アンテナ１の構成を示す平面図である。

図１に示すように、統合アンテナ１は、第１のループアンテナ１１、第１の無給電素子１２、第２のループアンテナ１３、及び第２の無給電素子１４を備えている。本実施形態において、第１のループアンテナ１１、第１の無給電素子１２、第２のループアンテナ１３、及び第２の無給電素子１４は、導体箔（例えば、銅箔）により構成され、誘電体フィルム（不図示）の表面（同一面）上に形成される。

第１のループアンテナ１１は、第１の環状放射素子１１ａを有する。本実施形態においては、第１の環状放射素子１１ａとして、円（楕円であってもよい）上を通る帯状導体を用いる。第１の環状放射素子１１ａは、上記円の中心から見て９時の方向（ｘ軸負方向）が開いた開ループを構成する。すなわち、第１の環状放射素子１１ａの両端は、上記円の中心から見て９時の方向において互いに対向する。

本実施形態において、第１のループアンテナ１１は、更に、２つの給電路１１ｂ〜１１ｃと、２つの短絡部１１ｄ〜１１ｅとを有する。

第１の給電路１１ｂは、環状放射素子１１ａの一端（ｙ軸正方向側の端）から、上記円の略中心に向かって伸びる帯状導体により構成される。第１の給電路１１ｂの先端には、同軸ケーブル（例えば、その内側導体）が接続される第１の給電点１１ｑが配置される。

第２の給電路１１ｃは、環状放射素子１１ａの他端（ｙ軸負正向側の端）から、上記円の略中心に向かって伸びる帯状導体により構成される。第２の給電路１１ｃの先端には、同軸ケーブル（例えば、その外側導体）が接続される第２の給電点１１ｐが配置される。

第１の短絡部１１ｄは、環状放射素子１１ａ上の点、特に、上記円の中心から見て０時の方向（ｙ軸正方向）に位置する点と、上記第１の給電路１１ｂの先端とを短絡するための構成であり、直線的な帯状導体により構成される。

第２の短絡部１１ｅは、環状放射素子１１ａ上の点、特に、上記円の中心から見て６時の方向（ｙ軸負方向）に位置する点と、上記第２の給電路１１ｃの先端とを短絡するための構成であり、直線的な帯状導体により構成される。

これら２つの短絡部１１ｄ〜１１ｅを設けることによって、第１のループアンテナ１１上に形成される電流路のバリエーションが増加し、その結果、第１のループアンテナ１１の動作帯域の帯域幅が拡大する。

第１のループアンテナ１１は、第１の無給電素子１２を伴っている。本実施形態において、第１の無給電素子１２は、１つの導体片により構成され、第１のループアンテナ１１の外側（第２のループアンテナ１３の内側）に配置される。第１の無給電素子１２の内周は、上記円の中心から見て０時から３時までの方向及び６時から９時までの方向において、第１の環状放射素子１１ａの外周と対向（容量結合）する。

第２のループアンテナ１３は、第１の環状放射素子１１ａを取り込むように、第１の環状放射素子１１ａと同一平面上に配置された第２の環状放射素子を有する（第２のループアンテナ１３の構成要素は、第２の環状放射素子のみなので、以下、第２の環状放射素子にも符号１３を付す）。本実施形態においては、第２の環状放射素子１３として、正方形（長方形であってもよい）上を通る帯状導体を用いる。第２の環状放射素子１３は、上記正方形の中心から見て０時の方向が開いた開ループを構成する。すなわち、第２の環状放射素子１３の両端は、上記正方形の中心から見て０時の方向において互いに対向する。

換言すると、第２の環状放射素子１３は、（１）ｘ軸負方向に伸びる第１の直線部１３ａと、（２）第１の直線部１３ａの終端からｙ軸負方向に伸びる第２の直線部１３ｂと、（３）第２の直線部１３ｂの終端からｘ軸正方向に伸びる第３の直線部１３ｃと、（４）第３の直線部１３ｃの終端からｙ軸正方向に伸びる第４の直線部１３ｄと、（５）第４の直線部１３ｄの終端からｘ軸負方向に伸びる第５の直線部１３ｅとにより構成される。第１の直線部１３ａと第５の直線部１３ｅとは、同一の直線上に配置され、第１の直線部１３ａの始端と第５の直線部１３ｅの終端とは、互いに対向する。

第２の環状放射素子１３の一端（ｘ軸負方向側の端）には、同軸ケーブル（例えば、その内側導体）が接続される第１の給電点１３ｐが配置される。また、第２の環状放射素子１３の他端（ｘ軸正方向側の端）には、同軸ケーブル（例えば、その外側導体）が接続される第２の給電点１３ｑが配置される。

第２のループアンテナ１３は、第２の無給電素子１４を伴っている。本実施形態において、第２の無給電素子１４は、第２の環状放射素子１３の外側に配置された２つの導体片１４ａ〜１４ｂにより構成される。第１の導体片１４ａの内周は、第２の環状放射素子１３を構成する直線部のうち、第１の直線部１３ａ及び第２の直線部１３ｂの外周と対向（容量結合）する。第２の導体片１４ｂの内周は、第２の環状放射素子１３を構成する直線部のうち、第３の直線部１３ｃ（の一部）及び第４の直線部１３ｄの外周と対向（容量結合）する。

第１のループアンテナ１１は、例えば、ＳＤＡＲＳ帯（２３２０ＭＨｚ以上２３４５ＭＨｚ以下）に共振周波数を有するＳＤＡＲＳアンテナとして利用することができる。この場合、第１のループアンテナ１１は、約４２ｍｍ×４２ｍｍの矩形領域内に配置することができる。

また、第２のループアンテナ１３は、例えば、ＧＰＳ帯（１５７５．４２±１ＭＨｚ）に共振周波数を有するＧＰＳアンテナとして利用することができる。この場合、第２のループアンテナ１３は、約５４ｍｍ×５４ｍｍの矩形領域内に配置することができる。

〔統合アンテナの特性〕
次に、発明者らがシミュレーションにより明らかにした統合アンテナ１の特性について、図２〜図３を参照して説明する。

図２（ａ）は、給電点１１ｐ〜１１ｑから２．３５ＧＨｚの高周波電流を入力した場合に形成される電流分布を示す斜視図である。

給電点１１ｐ〜１１ｑから２．３５ＧＨｚの高周波電流を入力した場合、図２（ａ）に示すように、第１のループアンテナ１１に強い電流分布が形成される。このことから、第１のループアンテナがＳＤＡＲＳ帯に共振周波数を有すること、すなわち、ＳＤＡＲＳアンテナとして機能することが確かめられる。

なお、給電点１１ｐ〜１１ｑから２．３５ＧＨｚの高周波電流を入力した場合、図２（ａ）に示すように、第２のループアンテナ１３に形成される電流分布は十分に弱い。これは、第１のループアンテナ１１をＳＤＡＲＳアンテナとして機能させる上で、第２のループアンテナ１３の影響が十分に小さいことを意味する。

図２（ｂ）は、給電点１３ｐ〜１３ｑから１．５７５ＧＨｚの高周波電流を入力した場合に得られる電流分布を示す斜視図である。

給電点１３ｐ〜１３ｑから１．５７５ＧＨｚの高周波電流を入力した場合、図２（ｂ）に示すように、第２のループアンテナ１３に強い電流分布が形成される。このことから、第２のループアンテナがＧＰＳ帯に共振周波数を有すること、すなわち、ＧＰＳアンテナとして機能することが確かめられる。

なお、給電点１３ｐ〜１３ｑから１．５７５ＧＨｚの高周波電流を入力した場合、図２（ｂ）に示すように、第１のループアンテナ１１に形成される電流分布は十分に弱い。これは、第２のループアンテナ１３をＧＰＳアンテナとして機能させる上で、第１のループアンテナ１１の影響が十分に小さいことを意味する。

図３（ａ）は、第１のループアンテナ１１のＶＳＷＲ特性を示すグラフである。図３（ａ）に示すグラフにおいて、黒丸で示したプロットは、第２のループアンテナ１３と統合された状態でのＶＳＷＲ特性であり、白三角で示したプロットは、第２のループアンテナ１３と統合されていない状態でのＶＳＷＲ特性である。

第１のループアンテナ１１においては、第２のループアンテナ１３と統合するか否かに拠らずＳＤＡＲＳ帯におけるＶＳＷＲ値が４以下に抑えられていることが、図３（ａ）から確かめられる。すなわち、第１のループアンテナ１１は、ＳＤＡＲＳ帯を動作帯域とし、かつ、この性質は、第２のループアンテナ１３と統合してもなお損なわれないことが、図３（ａ）から確かめられる。

図３（ｂ）は、第２のループアンテナ１３のＶＳＷＲ特性を示すグラフである。図３（ｂ）に示すグラフにおいて、黒丸で示したプロットは、第１のループアンテナ１１と統合された状態でのＶＳＷＲ特性であり、白三角で示したプロットは、第１のループアンテナ１１と統合されていない状態でのＶＳＷＲ特性である。

第２のループアンテナ１３においては、第１のループアンテナ１１と統合するか否かに拠らずＳＤＡＲＳ帯におけるＶＳＷＲ値が３以下に抑えられていることが、図３（ｂ）から確かめられる。すなわち、第２のループアンテナ１３は、ＧＰＳ帯を動作帯域とし、かつ、この性質は、第１のループアンテナ１１と統合してもなお損なわれないことが、図３（ｂ）から確かめられる。

次に、発明者らが実験により明らかにした統合アンテナ１の特性について、図４〜図５を参照して説明する。

図４は、実験に用いた統合アンテナ１の写真である。図４に示すように、実験に用いた統合アンテナ１は、図１に示す統合アンテナ１と全く同様に構成されている。

図５（ａ）は、第１のループアンテナ１１のＶＳＷＲ特性（同図において「ＳＤＡＲＳ」と表記）と、第２のループアンテナ１３のＶＳＷＲ特性（同図において「ＧＰＳ」と表記）とを示すグラフである。これらのグラフは、何れも他方のループアンテナと統合された状態で得られたものである。

図５（ａ）からは、（１）第１のループアンテナ１１に関して、実際にＳＤＡＲＳ帯におけるＶＳＷＲ値が３以下に抑えられていること、及び、（２）第２のループアンテナ１３に関して、実際にＧＰＳ帯におけるＶＳＷＲ値が４以下に抑えられていることが確かめられる。

図５（ｂ）は、第２のループアンテナ１３のｙｚ面（図１参照）における円偏波放射利得の方向依存性を示すグラフである。図５（ｂ）において、θは、ｚ軸正方向（図１参照）との成す角であり、円偏波放射利得の単位は、ｄＢｉｃである。

図５（ｂ）からは、第２のループアンテナ１３の円偏波放射利得が略全ての方向において十分に高い値（実用に耐える値）を有することが確かめられる。

図５（ｃ）は、第１のループアンテナ１１のｙｚ面（図１参照）における円偏波放射利得の方向依存性を示すグラフである。図５（ｃ）において、θは、ｚ軸正方向（図１参照）との成す角であり、円偏波放射利得の単位は、ｄＢｉｃである。

図５（ｃ）からは、第１のループアンテナ１１の円偏波放射利得が全ての方向において十分に高い値（実用に耐える値）を有することが確かめられる。

〔統合の効果〕
上述したように、第１のループアンテナ１１は、ＳＤＡＲＳ帯を動作帯域とし、かつ、この性質は、第２のループアンテナ１３と統合してもなお損なわれない。また、第２のループアンテナ１３は、ＧＰＳ帯を動作帯域とし、かつ、この性質は、第１のループアンテナ１１と統合してもなお損なわれない。

しかしながら、このことは、第１のループアンテナ１１の存在が第２のループアンテナ１３の特性に影響すること、及び、第２のループアンテナ１３の存在が第１のループアンテナ１１の特性に影響することを否定するものではない。実際、第１のループアンテナ１１の軸比は、第２のループアンテナ１３と統合することによって改善される。すなわち、第１のループアンテナ１１と第２のループアンテナ１３とを図１に示すように組わせることによって、第１のループアンテナ１１の軸比が改善されるという新たな効果を奏する。

この点ついて、図６を参照して説明する。

図６（ａ）〜図６（ｂ）は、第２のループアンテナ１３と統合された状態で得られた、２３４０ＭＨｚにおける第１のループアンテナ１１の円偏波放射利得の方向依存性を示すグラフである。特に、図６（ａ）は、ｚｘ面（図１参照）における左旋円偏波利得（ＬＨＣＰ）及び右旋円偏波利得（ＲＨＣＰ）を示し、図６（ｂ）は、ｙｚ面（図１参照）における左旋円偏波利得（ＬＨＣＰ）及び右旋円偏波利得（ＲＨＣＰ）を示す。

一方、図６（ｃ）〜図６（ｄ）は、第２のループアンテナ１３と統合されていない状態で得られた、２３４０ＭＨｚにおける第１のループアンテナ１１の円偏波放射利得の方向依存性を示すグラフである。特に、図６（ｃ）は、ｚｘ面（図１参照）における左旋円偏波利得（ＬＨＣＰ）及び右旋円偏波利得（ＲＨＣＰ）を示し、図６（ｄ）は、ｙｚ面（図１参照）における左旋円偏波利得（ＬＨＣＰ）及び右旋円偏波利得（ＲＨＣＰ）を示す。

図６（ａ）に示すグラフと図６（ｃ）に示すグラフとを比較すると、第２のループアンテナ１３と統合することによって、第１のループアンテナ１１のｚｘ面における円偏波放射利得に関して、左旋円偏波放射利得を略一定に保ったまま、右旋円偏波放射利得を低下させ得ることが分かる。すなわち、第２のループアンテナ１３と統合することによって、第１のループアンテナ１１のｚｘ面における円偏波放射利得に関して、軸比が改善されることが分かる。

また、図６（ｂ）に示すグラフと図６（ｄ）に示すグラフとを比較すると、第２のループアンテナ１３と統合することによって、第１のループアンテナ１１のｙｚ面における円偏波放射利得に関して、左旋円偏波放射利得を略一定に保ったまま、右旋円偏波放射利得を低下させ得ることが分かる。すなわち、第２のループアンテナ１３と統合することによって、第１のループアンテナ１１のｙｚ面における円偏波放射利得に関して、軸比が改善されることが分かる。

このように第１のループアンテナ１１の軸比が改善される理由としては、第２のループアンテナ１３が第１のループアンテナ１１にとっての無給電素子として機能し、その結果、
第１のループアンテナ１１における縦電流と横電流との位相差が調整されることなどが考えられる。

〔共振周波数の調整〕
統合アンテナ１においては、第１のループアンテナ１１の放射素子と第２のループアンテナ１３の放射素子との間に第１の無給電素子１２が介在している。このため、第１のループアンテナ１１の共振周波数を調整するために、第１のループアンテナ１１の放射素子の内周側及び／又は外周側を変形しても、その影響が第２のループアンテナ１３の共振周波数に及ぶ懸念がない。同様に、第２のループアンテナ１３の共振周波数を調整するために、第２のループアンテナ１３の放射素子の外周側を変形しても、その影響が第１のループアンテナ１１の共振周波数に及ぶ懸念がない。したがって、統合アンテナ１には、第１のループアンテナ１１の共振周波数と第２のループアンテナ１３の共振周波数とを互いに独立に調整することができるという、製造上のメリットがある。以下、この点について、図７を参照して確認する。

図７は、本発明の実施例に係る統合アンテナ１の構成を示す平面図であり、図７（ａ）は、変形前の統合アンテナ１の構成を示している。図７（ａ）に示す統合アンテナ１において、第１のループアンテナ１１の共振周波数は、１．９０ＧＨｚであり、第２のループアンテナ１３の共振周波数は、１．９６ＧＨｚであった。

図７（ｂ）は、第１のループアンテナ１１の内周側に変形を施した統合アンテナ１の構成を示している。具体的には、図７（ｂ）に示すように、第１のループアンテナ１１の放射素子の内周側に導体片１１ｆを付加する変形を施した。図７（ｂ）に示す統合アンテナ１において、第１のループアンテナ１１の共振周波数は、２．１１ＧＨｚであり、第２のループアンテナ１３の共振周波数は、１．９６ＧＨｚであった。すなわち、上記の変形によって、第１のループアンテナ１１の共振周波数を変化させても、第２のループアンテナ１３の共振周波数は変動しないことが確かめられた。

図７（ｃ）は、第１のループアンテナ１１の内周側及び外周側に変形を施した統合アンテナ１の構成を示している。具体的には、図７（ｃ）に示すように、第１のループアンテナ１１の放射素子の外周側にその一部が突出する導体片１１ｆを付加する変形を施した。図７（ｃ）に示す統合アンテナ１において、第１のループアンテナ１１の共振周波数は、１．６９ＧＨｚであり、第２のループアンテナ１３の共振周波数は、１．９６ＧＨｚであった。すなわち、上記の変形によって、第１のループアンテナ１１の共振周波数を変化させても、第２のループアンテナ１３の共振周波数は変動しないことが確かめられた。

図７（ｄ）は、第２のループアンテナ１３の外周側に変形を施した統合アンテナ１の構成を示している。具体的には、図７（ｄ）に示すように、第２のループアンテナ１３の放射素子の外周側に導体片１３ｆ及び導体片１３ｇを付加する変形を施した。図７（ｄ）に示す統合アンテナ１において、第２のループアンテナ１３の共振周波数は、１．８２ＧＨｚであり、第１のループアンテナ１１の共振周波数は、１．９０ＧＨｚであった。すなわち、上記の変形によって、第２のループアンテナ１３の共振周波数を変化させても、第１のループアンテナ１１の共振周波数は変動しないことが確かめられた。

第１のループアンテナ１１の放射素子と第２のループアンテナ１３の放射素子との間に第１の無給電素子１２が介在していない場合であっても、以下の効果を得ることができる。すなわち、第１のループアンテナ１１の共振周波数を調整するために、第１のループアンテナ１１の放射素子の内周側を変形しても、その影響が第２のループアンテナ１３の共振周波数に及ぶことはない。以下、この点について、図８を参照して確認する。

図８は、本発明の実施例に係る統合アンテナ１の構成を示す平面図であり、図８（ａ）は、変形前の統合アンテナ１の構成を示している。図８に示す統合アンテナ１は、第１の無給電素子１２及び第２の無給電素子１４を備えていない点を除き、図７に示す統合アンテナ１と同様の構成である。図８（ａ）に示す統合アンテナ１において、第１のループアンテナ１１の共振周波数は、１．５０ＧＨｚであり、第２のループアンテナ１３の共振周波数は、１．３０ＧＨｚであった。

図８（ｂ）は、第１のループアンテナ１１の内周側に変形を施した統合アンテナ１の構成を示している。具体的には、図８（ｂ）に示すように、第１のループアンテナ１１の放射素子の内周側に導体片１１ｆ、導体片１１ｇ、及び導体片１１ｈを付加する変形を施した。図８（ｂ）に示す統合アンテナ１において、第１のループアンテナ１１の共振周波数は、０．７９ＧＨｚであり、第２のループアンテナ１３の共振周波数は、１．３０ＧＨｚであった。すなわち、上記の変形によって、第１のループアンテナ１１の共振周波数を変化させても、第２のループアンテナ１３の共振周波数は変動しないことが確かめられた。

〔アンテナ装置〕
統合アンテナ１は、車載用のアンテナ装置への搭載に好適である。このようなアンテナ装置２について、図９を参照して説明する。図９は、このようなアンテナ装置２の概略構成を示す斜視図である。

アンテナ装置２は、図９に示すように、ベース部２１、スペーサ２２、及びレドーム２３を備えている。なお、図９においては、アンテナ装置２の内部構造を明らかにするために、レドーム２３を取り外した状態のアンテナ装置２を示している。

ベース部２１は、上面及び下面が四角形の板状部材であり、アルミ等の金属により構成される。アンテナ装置２を車両に搭載する場合、ベース部２１は、その対角線が当該車両の進行方向と平行になるように、当該車両のルーフ上に配置される。

ベース部２１の上面には、スペーサ２２が載置されている。スペーサ２２は、例えば、樹脂からなる柱状部材であり、ベース部２１からアンテナを離間させるための構成である。

スペーサ２２の上面には、アンテナを貼り付けるための３つの領域Ａ１、Ａ２、Ａ３が設けられている。統合アンテナ１は、スペーサ２２の上面中央に設けられた正方形の領域Ａ１に貼り付けられている。

レドーム２３は、例えば、樹脂からなる船底状部材であり、上面にアンテナが貼り付けられたスペーサ２２を覆い隠すための構成である。ベース部２１とレドーム２３とにより形成される密閉空間内に収容されたアンテナは、雨水に晒されることがない。

アンテナ装置２において、統合アンテナ１が貼り付けられる領域Ａは、その対角線が車両の進行方向と平行になるように、すなわち、その対角線がベース部２１の上面の対角線と平行になるように配置される。これにより、アンテナ装置２のサイズを徒に大型化することなく、アンテナ装置２のフォルムを前方が尖った流線型のフォルムとすることができる。

なお、アンテナ装置２には、ＤＡＢ用アンテナやＬＴＥ用アンテナなどの統合アンテナ１以外のアンテナを搭載することも可能である。スペーサ２２の上面に設けられたＬ字型の領域Ａ２，Ａ３は、そのようなアンテナを貼り付けるための領域である。アンテナ装置２への搭載に適した統合アンテナ１以外のアンテナとしては、例えば、モノポールアンテナや逆Ｆアンテナなどが挙げられる。

この場合、領域Ａ２に貼り付けられるアンテナは、その一部がスペーサ２２の側面Ｓ１及び／又は側面Ｓ２に貼り付けられていても構わない。同様に、領域Ａ３に貼り付けられるアンテナは、その一部がスペーサ２２の側面Ｓ３及び／又は側面Ｓ４に貼り付けられていても構わない。また、ベース部２１が金属製である場合、これを地板として利用しても構わない。

〔付記事項１〕
上述した実施形態においては、第１の無給電素子１２を第１の環状放射素子１１ａの外側（第２の環状放射素子１３との間）に配置する構成を示したが、本発明は、これに限定されない。すなわち、第１の無給電素子１２を第１の環状放射素子１１ａの内側に配置する構成も可能である。

また、上述した実施形態においては、第２の無給電素子１４を第２の環状放射素子１３の外側に配置する構成を示したが、本発明は、これに限定されない。すなわち、第２の無給電素子１４を第２の環状放射素子１３の内側（第１の環状放射素子１１ａとの間）に配置する構成も可能である。

〔まとめ〕
以上のように、本実施形態に係る統合アンテナは、第１の環状放射素子を有する第１のループアンテナと、第２の環状放射素子を有する第２のループアンテナであって、共振周波数が上記第１のループアンテナの共振周波数よりも低い第２のループアンテナと、を備えており、上記第２の環状放射素子は、上記第１の環状放射素子を取り囲むように、上記第１の環状放射素子と同一面上に配置されている、ことを特徴とする。

上記の構成によれば、上記第２の環状放射素子が上記第１の環状放射素子を取り囲むように配置されているので、２つのループアンテナを横並びに配置する構成が抱えている問題、すなわち、統合アンテナの水平方向のサイズが大型化するという問題を回避することができる。また、上記の構成によれば、上記第１の環状放射素子と上記第２の環状放射素子とが同一面上に配置されているので、２つのループアンテナを積層する構成が抱えている問題、すなわち、統合アンテナの垂直方向のサイズが大型化するという問題、及び、下層側のループアンテナの特性が悪化するという問題を回避することができる。すなわち、上記の構成によれば、各ループアンテナの特性を悪化させることなく、従来よりも小型の統合アンテナを実現することができる。

更に、上記第２の環状放射素子を上記第１の環状放射素子を取り囲むように配置することによって、上記第１のループアンテナの軸比が改善することが発明者らの行った実験により明らかになった。すなわち、上記の構成によれば、各ループアンテナの特性を悪化させないという消極的効果に留まらず、上記第１のループアンテナの軸比を改善するという積極的効果も奏する。

本実施形態に係る統合アンテナは、上記第１の環状放射素子と上記第２の環状放射素子との間に配置された第１の無給電素子であって、その内周の少なくとも一部が上記第１の環状放射素子の外周の少なくとも一部と対向する第１の無給電素子を更に備えている、ことが好ましい。

上記の構成によれば、上記第１の無給電素子の作用により、上記第１のループアンテナをＳＤＡＲＳ等の円偏波の受信に適したアンテナとして機能させることができる。しかも上記第１の無給電素子は、上記第１の環状放射素子の外側に配置されているので、上記環状放射素子の内側に給電路や短絡部などの構成を付加することが可能になる。

更に、上記の構成によれば、上記第２の環状放射素子と上記第１の環状放射素子との間に上記第１の無給電素子が介在しているので、上記第１のループアンテナの共振周波数を調整するために上記第１の環状放射素子を変形しても、上記第２のループアンテナの共振周波数が大きく変動することはない。また、上記第２のループアンテナの共振周波数を調整するために上記第２の環状放射素子を変形しても、上記第１のループアンテナの共振周波数が大きく変動することはない。したがって、上記の構成によれば、上記第１のループアンテナの共振周波数と上記第２のループアンテナの共振周波数とを互いに独立に（すなわち、容易に）調整することが可能な統合アンテナを実現することができる。

本実施形態に係る統合アンテナにおいて、上記第１のループアンテナは、互いに対向する上記第１の環状放射素子の両端の各々から上記第１の環状放射素子により取り囲まれる領域の中心に向かって伸びる２本の給電路と、上記２本の給電路の各々の先端と上記第１の環状放射素子上の点を短絡する２本の短絡部とを更に有している、ことが好ましい。

上記の構成によれば、上記２本の給電路の先端に同軸ケーブルを接続することできる。これにより、上記第１の環状放射素子の両端に同軸ケーブルを接続する場合に生じ得る問題、すなわち、同軸ケーブルが上記第１の環状放射素子の近傍を通ることによって、第１のループアンテナの特性が悪化するという問題を回避することができる。

また、上記の構成によれば、上記２本の短絡部を設けたことによって、上記第１のループアンテナ上に形成される電流路のバリエーションが増加する。その結果、上記第１のループアンテナの動作帯域（ＶＳＲＷ値と所定の閾値以下となる帯域）の帯域幅を拡大することができる。

本実施形態に係る統合アンテナは、上記第２の環状放射素子の外側に配置された第２の無給電素子であって、その内周の少なくとも一部が上記第２の環状放射素子の外周の少なくとも一部と対向する第２の無給電素子を更に備えている、ことが好ましい。

上記の構成によれば、上記第２の無給電素子の作用により、上記第２のループアンテナをＧＰＳ等の円偏波の受信に適したアンテナとして機能させることができる。

以上のように、本実施形態に係る統合アンテナによれば、各ループアンテナの特性を悪化させることなく、従来よりも小型の統合アンテナを実現することができる。

また、本実施形態に係る統合アンテナの製造方法は、上記第１のループアンテナの共振周波数を調整するために上記第１の環状放射素子を変形する工程を含んでいる。

上記の統合アンテナにおいては、上記第２の環状放射素子と上記第１の環状放射素子との間に上記第１の無給電素子が介在している。したがって、上記第１のループアンテナの共振周波数を調整するために上記第１の環状放射素子を変形する工程を実施しても、上記第２のループアンテナの共振周波数が殆ど変動することはない。したがって、上記の構成によれば、上記第１のループアンテナの共振周波数と上記第２のループアンテナの共振周波数とを互いに独立に（すなわち、容易に）調整することができる。

また、本実施形態に係る統合アンテナの製造方法は、上記第１のループアンテナの共振周波数を調整するために上記第１の環状放射素子の内周側を変形する工程を含んでいる。

上記の統合アンテナにおいては、上記第１のループアンテナの共振周波数を調整するために上記第１の環状放射素子の内周側の形状を変形する工程を実施しても、上記第２のループアンテナの共振周波数が殆ど変動することはない。したがって、上記の構成によれば、上記第１のループアンテナの共振周波数を、上記第２のループアンテナとは独立に（すなわち、容易に）調整することができる。

〔付記事項２〕
以上、本発明に係る実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、相異なる２つ以上の帯域で動作する統合アンテナに広く適用することができる。例えば、自動車等の車両に搭載する車載用アンテナとして好適に利用することができる。

１ 統合アンテナ
１１ 第１のループアンテナ
１１ａ 第１の環状放射素子
１１ｂ〜１１ｃ 給電路
１１ｄ〜１１ｅ 短絡部
１２ 第１の無給電素子
１３ 第２のループアンテナ，第２の環状放射素子
１３ａ〜１３ｅ 直線部
１４ 第２の無給電素子

Claims (4)

1. 第１の環状放射素子を有する第１のループアンテナと、第２の環状放射素子を有する第２のループアンテナであって、共振周波数が上記第１のループアンテナの共振周波数よりも低い第２のループアンテナと、を備えており、
   上記第２の環状放射素子は、上記第１の環状放射素子を取り囲むように、上記第１の環状放射素子と同一面上に配置されており、
   上記第１の環状放射素子と上記第２の環状放射素子との間に配置された第１の無給電素子であって、その内周の少なくとも一部が上記第１の環状放射素子の外周の少なくとも一部と対向する第１の無給電素子を更に備え、
   上記第１のループアンテナは、互いに対向する上記第１の環状放射素子の両端の各々から上記第１の環状放射素子により取り囲まれる領域の中心に向かって伸びる２本の給電路と、上記２本の給電路の各々の先端と上記第１の環状放射素子上の点を短絡する２本の短絡部とを更に有している、
   ことを特徴とする記載の統合アンテナ。
2. 上記第２の環状放射素子の外側に配置された第２の無給電素子であって、その内周の少なくとも一部が上記第２の環状放射素子の外周の少なくとも一部と対向する第２の無給電素子を更に備えている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の統合アンテナ。
3. 請求項１に記載の統合アンテナの製造方法であって、
   上記第１のループアンテナの共振周波数を調整するために上記第１の環状放射素子を変形する工程を含んでいる、ことを特徴とする統合アンテナ装置の製造方法。
4. 請求項１に記載の統合アンテナの製造方法であって、
   上記第１のループアンテナの共振周波数を調整するために上記第１の環状放射素子の内周側を変形する工程を含んでいる、ことを特徴とする統合アンテナ装置の製造方法。