JPH0993031A

JPH0993031A - アンテナ装置

Info

Publication number: JPH0993031A
Application number: JP25058195A
Authority: JP
Inventors: Seiji Hagiwara; 誠嗣萩原; Koichi Tsunekawa; 光一常川
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1995-09-28
Filing date: 1995-09-28
Publication date: 1997-04-04

Abstract

(57)【要約】【課題】効率が良く、多共振、広帯域を可能にしたア
ンテナ装置を提供する。【解決手段】第１、第２のアンテナは互いに所定距離
あけて平行に配設され、各第１、第２のアンテナは、グ
ランド導体板２に平行に配設された方形放射導体板１、
方形放射導体板１の一辺をその直下のグランド導体板２
に接続した短絡板４、内導体が短絡板４寄りの方形放射
導体板１に接続され、外導体がその直下のグランド導体
板２に接続された同軸給電線５をそれぞれ有し、各同軸
給電線５はそれぞれ送信機または受信機６に接続されて
いる。また、第１、第２のアンテナの間にはグランド導
体板２に垂直に金属板７が配設され、これにより第１、
第２のアンテナの間の結合を低減し、これによりアンテ
ナ効率を向上している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高効率、多共振お
よび広帯域なプリント形のアンテナ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１１（ａ）は従来の２共振形マイクロ
ストリップアンテナの例である。同図において、２１は
方形放射導体板、２２はグランド導体板、２３は誘電体
または空気、２４は短絡板、２５は同軸給電線、２６は
送信機または受信機である。

【０００３】このようにしてアンテナを２個設置するこ
とで、２共振化させている。しかし、アンテナを近接し
て設置しているので、アンテナ間結合が大きくアンテナ
効率が劣化するという欠点がある。

【０００４】ここで、図１１（ａ）のアンテナにおい
て、図１１（ｂ）に示すように、放射端にコンデンサ２
７を設置してアンテナを小型化した場合の実験結果を示
す。

【０００５】アンテナを金属筐体に取り付けリターンロ
ス特性および放射パターン測定を行った。図１２（ａ）
に金属筐体２８（１３０×４０×１８ｍｍ）にアンテナ
を設置した状態を示す。アンテナエレメントの寸法は図
１１（ｂ）に示すようにアンテナ長Ｌ１＝Ｌ２＝３０ｍ
ｍ、アンテナ幅Ｗ１＝Ｗ２＝１０ｍｍ、アンテナ高さｔ
１＝ｔ２＝４．８ｍｍ、アンテナ間距離Ｗ＝１０ｍｍで
ある。また、誘電率ε_r＝２．６の誘電体を用い、放射
端に０．６〜４．５ｐＦまで可変可能なコンデンサ２７
をそれぞれ１個ずつ接続した構造である。共振周波数は
第１のアンテナと第２のアンテナで任意に取ることがで
きる。コンデンサの容量を調整し、一例として、図１１
（ｂ）、図１２（ａ）において第１のアンテナ側を８２
０ＭＨｚ、第２のアンテナ側を８７５ＭＨｚで共振する
ように整合を取った。リターンロス特性を図１２
（ｂ），（ｃ）に示す。共に整合が取れているが、帯域
（ＶＳＷＲ≦２：リターンロス−９．５４ｄＢ以下）は
それぞれ４ＭＨｚと非常に狭い。また、図１２（ｂ），
（ｃ）で共に２共振しているように見えるのは、非常に
強いアンテナ間結合があるためである。

【０００６】図１３に各周波数における放射パターンを
示す。パターン面は図１３（ａ）におけるＸ−Ｙ面であ
る。ｆ＝８２０ＭＨｚにおける放射パターンを図１３
（ｂ）に、ｆ＝８７５ＭＨｚにおける放射パターンを図
１３（ｃ）にそれぞれ示す。図１３（ｂ），（ｃ）のＥ
_θ成分の比較より、ｆ＝８７５ＭＨｚにおける放射レベ
ルが低いことがわかる。アンテナ効率はそれぞれ−１ｄ
Ｂ（ｆ＝８２０ＭＨｚ）、−３ｄＢ（ｆ＝８７５ＭＨ
ｚ）である。

【０００７】効率が劣化した理由は、大きいアンテナ間
結合である。図１４にアンテナ間結合を示す。ｆ＝８７
５ＭＨｚにおいて結合量が−５ｄＢと大変大きいことが
わかる。そのため、第２のアンテナ側から放射されたエ
ネルギが第１のアンテナ側に入り込み、第１のアンテナ
に接続されているロードによりエネルギが消費されて、
損失となっている。このように、アンテナを複数個近接
して設置する場合、アンテナ間結合によりアンテナ効率
が下がるという問題が生じる。図１１（ａ）のようなコ
ンデンサがない場合でも、図１１（ｂ）同様にアンテナ
間結合が悪く、効率が劣化する問題は同じである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来のアンテナ装置は
以上のように構成されているので、アンテナ間結合のた
めにアンテナ効率が劣化してしまう欠点があった。

【０００９】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、効率が良く、多共振、広帯域
を可能にしたアンテナ装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の本発明は、グランド導体板に平行に
配設された方形放射導体板、該方形放射導体板の第１の
辺をその直下のグランド導体板に接続する短絡板、およ
び内導体が前記短絡板寄りの前記方形放射導体板に接続
され、外導体がその直下のグランド導体板に接続された
同軸給電線をそれぞれ有し、互いに所定距離あけて平行
に配設されている第１および第２のプリントアンテナ
と、該第１および第２のプリントアンテナの間の結合を
低減するように該第１および第２のプリントアンテナの
間の前記グランド導体板に垂直に配設された金属板とを
有することを要旨とする。

【００１１】請求項１記載の本発明では、第１および第
２のプリントアンテナの間に金属板を設けているため、
両アンテナ間の結合が低減し、アンテナ効率を向上させ
ることができる。

【００１２】また、請求項２記載の本発明は、請求項１
記載の発明において、前記第１および第２のプリントア
ンテナの少なくとも一方のプリントアンテナにおいて給
電点に接続された整合回路を有することを要旨とする。

【００１３】請求項２記載の本発明では、プリントアン
テナの給電点に整合回路を接続することにより、アンテ
ナ効率の向上に加えて、多共振化、広帯域化を図ること
ができる。

【００１４】更に、請求項３記載の本発明は、グランド
導体板に平行に配設された方形放射導体板、該方形放射
導体板の第１の辺の両端をその直下のグランド導体板に
それぞれ接続する第１および第２の短絡板、および内導
体が前記第１および第２の短絡板の間の前記方形放射導
体板の第１の辺に接続され、外導体がその直下のグラン
ド導体板に接続された同軸給電線をそれぞれ有し、互い
に所定距離あけて平行に配設されている第１および第２
のプリントアンテナと、該第１および第２のプリントア
ンテナの間の結合を低減するように該第１および第２の
プリントアンテナの間の前記グランド導体板に垂直に配
設された金属板とを有し、前記第１および第２のプリン
トアンテナのそれぞれの前記第１の辺が一直線になるよ
うに配設されたことを要旨とする。

【００１５】請求項３記載の本発明では、第１、第２の
プリントアンテナの間に金属板を設けるとともに、各プ
リントアンテナにおいて第１、第２の短絡板の間の方形
放射導体板の第１の辺にそれぞれ同軸給電線を接続する
ことにより、アンテナ効率を向上することができる。

【００１６】請求項４記載の本発明は、請求項３記載の
発明において、前記第１および第２のプリントアンテナ
のそれぞれの前記第１および第２の短絡板のうち互いに
近接するもの同士を金属板で接続したことを要旨とす
る。

【００１７】請求項４記載の本発明では、各アンテナの
第１、第２の短絡板の近接するもの同士を金属板で接続
することにより、アンテナ効率を向上することに加え
て、更なる広帯域特性を得ることができる。

【００１８】また、請求項５記載の本発明は、請求項１
ないし４記載の発明において、前記第１および第２のプ
リントアンテナにそれぞれ接続された前記同軸給電線を
互いに接続して、１本の同軸給電線を構成したことを要
旨とする。

【００１９】請求項５記載の本発明では、第１、第２の
アンテナの同軸給電線を１本にまとめることにより、１
系統のアンテナとして扱うことができる。

【００２０】更に、請求項６記載の本発明は、請求項１
ないし５記載の発明において、前記第１および第２のプ
リントアンテナのそれぞれの前記方形放射導体板とグラ
ンド導体板との間に誘電体を挿入したことを要旨とす
る。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態について説明する。

【００２２】図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態に
係るアンテナ装置の構成を示す斜視図である。同図に示
すアンテナ装置は、互いに所定距離あけて平行に配設さ
れた第１のアンテナエレメント１００（以下、単に第１
のアンテナという）および第２のアンテナエレメント２
００（以下、単に第２のアンテナという）を有し、各第
１のアンテナ、第２のアンテナは、グランド導体板２に
平行に配設された方形放射導体板１、該方形放射導体板
１の一辺をその直下のグランド導体板２に接続した短絡
板４、および内導体が短絡板４寄りの方形放射導体板１
に接続され、外導体がその直下のグランド導体板２に接
続された同軸給電線５をそれぞれ有し、片側短絡マイク
ロストリップアンテナを構成しているとともに、前記同
軸給電線５はそれぞれ送信機または受信機６に接続され
ている。

【００２３】また、第１、第２のアンテナの間にはグラ
ンド導体板２に垂直に金属板７が配設され、これにより
第１、第２のアンテナの間の結合を低減し、これにより
アンテナ効率を向上している。従来技術で説明したと同
様に、第１、第２のアンテナの放射端に図１（ｂ）に示
すようにコンデンサ８を取り付けた場合で実験を行った
が、図１（ａ）のアンテナ装置でも同様の効果が得られ
た。

【００２４】図１（ｂ）のアンテナを図２（ａ）に示す
ように金属筐体９に取り付け、アンテナ間結合を測定し
た。アンテナエレメントの寸法は従来の技術と同じと
し、図１（ｂ）における金属板７の寸法は、長さＬ＝３
０ｍｍ、高さｔ＝５ｍｍであり、Ｗｍ＝２．５ｍｍの間
隔で設置した。図２（ｂ）にアンテナ間結合量の図を示
す。アンテナ間結合量は、ｆ＝８２０ＭＨｚでは−１
２．８ｄＢ、ｆ＝８７５ＭＨｚでは−１１．３ｄＢとな
っており、図１４に示す従来のものに比べてｆ＝８２０
ＭＨｚでは３．８ｄＢ、ｆ＝８７５ＭＨｚでは６ｄＢ改
善されている。金属板７の位置をＷｍ＝１，５，７．
５，９ｍｍと変化させても効果は同じであったので、金
属板７の位置は２つのアンテナの中央でなくても良いこ
とがわかる。

【００２５】次に、ｆ＝８２０ＭＨｚにおける放射パタ
ーンを図３（ａ）に、ｆ＝８７５ＭＨｚにおける放射パ
ターンを図３（ｂ）にそれぞれ示す。パターン面は図２
（ａ）におけるＸ−Ｙ面である。従来のアンテナの放射
パターンと比較して（図１３（ｃ）参照）、ｆ＝８７５
ＭＨｚの放射パターン（Ｅ_θ成分）のレベルも高くなっ
ており、アンテナ効率は、ｆ＝８２０ＭＨｚとｆ＝８７
５ＭＨｚでともに−１ｄＢ程度と高い値となっている。
この結果、従来のものと比較してｆ＝８７５ＭＨｚで２
ｄＢも効率が改善された。従って、２つのプリントアン
テナの間に金属板を立てることでアンテナ間結合を低減
できることがわかり、このことからアンテナ効率を上昇
させることができる。

【００２６】なお、本例では片側短絡マイクロストリッ
プアンテナを用いたが、アンテナ形式はこれに限定され
るものではない。プリント形のアンテナであれば何でも
よく、全く同様の効果が得られる。

【００２７】図４（ａ）は、本発明の第２の実施形態に
係るアンテナ装置の構成を示す斜視図である。同図に示
すアンテナ装置は、図１（ａ）に示したアンテナ装置に
おいて方形放射導体板１にそれぞれ接続された給電線１
１と同軸給電線５との間に整合回路１０を接続するとと
もに、また第１、第２のアンテナの間に２つの金属板７
１，７２を設けた点が異なるのみであり、その他の構成
は同じであり、同じ構成要素には同じ符号が付されてい
る。

【００２８】このように構成されるアンテナ装置は、各
第１、第２のアンテナに整合回路１０を設けることによ
り、整合回路１０で共振させてアンテナの多共振化を図
ったものである。また、図１のアンテナ装置と同様に、
実験は各アンテナの放射端に図４（ｂ）に示すようにコ
ンデンサを取り付けた場合で行った。

【００２９】まず、図４のアンテナ装置において、２枚
の金属板７１，７２を取り付けた場合の改善効果につい
て説明する。図１のアンテナ装置においてＷ＝５ｍｍ
（図１（ｂ））とした場合、金属板１枚のときよりも２
枚とした方がｆ＝８２０ＭＨｚで３．３ｄＢ、ｆ＝８７
５ＭＨｚで４．６ｄＢアンテナ間結合量が改善された。
よって、金属板を２枚にすることにより、アンテナ間結
合を更に切ることが可能であることがわかる。

【００３０】図２（ａ）と同様に金属筐体９に図４
（ｂ）のアンテナを取り付けて、リターンロス特性を測
定した。アンテナエレメントおよび金属板７１，７２の
寸法は図１（ｂ）と同じで、金属板７１，７２の位置は
図４（ｂ）でＷｍ１＝Ｗｍ２＝１ｍｍとした。第１のア
ンテナ側（ｆ＝８２０ＭＨｚ側）のリターンロス特性を
図５に示す。図５より、１１０ＭＨｚ程度離れた間隔で
２共振していることがわかる。１つの共振がアンテナ自
身によるもので、もう１つが整合回路による共振であ
る。これにより、整合回路１０で１共振、アンテナ自身
で１共振することがわかる。

【００３１】従って、金属板を２枚にしたことで、より
結合が切れて高い効率が得られるとともに、各給電点に
整合回路を付けて２共振するアンテナを２組用いれば、
４共振させることが可能である。

【００３２】なお、本例でもコンデンサを装荷して実験
を行ったが、コンデンサがない場合（図４（ａ）参照）
でも同じ効果が得られる。

【００３３】図６（ａ）は、本発明の第３の実施形態に
係るアンテナ装置の構成を示す斜視図である。同図に示
すアンテナ装置は、図４のアンテナ装置において前記短
絡板４の代わりに第１、第２のアンテナのそれぞれの一
辺の両端に２個の小型短絡板１２を取り付け、この２個
の小型短絡板１２の間の方形放射導体板１に給電線１１
を接続し、該給電線１１を更に整合回路１０を介して同
軸給電線５に接続するように構成した点が異なるのみ
で、その他の構成は図４と同じであり、同じ構成要素に
は同じ符号が付されている。

【００３４】このように小型短絡板１２の間の方形放射
導体板１に給電線１１を接続し、該給電線１１を更に整
合回路１０を介して同軸給電線５に接続するように構成
することにより、アンテナ自身の共振と整合回路１０の
共振の２つを近づけることができる。また、図１、図４
のアンテナ装置と同様に、実験は各アンテナの放射端に
図６（ｂ）に示すようにコンデンサを取り付けた場合で
行った。

【００３５】図２（ａ）と同様に金属筐体９に図６
（ｂ）のように構成されるアンテナを取り付けて、リタ
ーンロス特性を測定した。アンテナエレメントおよび金
属板７１，７２の寸法は図１（ｂ）と同じで、金属板７
１，７２の位置は図６（ｂ）でＷｍ１＝Ｗｍ２＝１ｍｍ
とした。第１のアンテナ側（ｆ＝８２０ＭＨｚ側）のリ
ターンロス特性を図７に示す。同図からかわるように、
２共振しており、２つの共振の間隔は２０ＭＨｚ程度ま
で近づいていることがわかる。

【００３６】この場合も図１のアンテナ装置と効果は全
く同じであり、更に給電点を変えることで、アンテナの
共振と整合回路の共振を近づけることができる。

【００３７】なお、本例でもコンデンサを装荷して実験
を行ったが、コンデンサがない場合（図６（ａ）参照）
でも同じ効果が得られる。

【００３８】図８（ａ）は、本発明の第４の実施形態に
係るアンテナ装置の構成を示す斜視図である。同図に示
すアンテナ装置は、図６に示したアンテナ装置において
前記小型短絡板１２の互いに近接するもの同士を大型短
絡板１３で接続するように構成し、これにより更にアン
テナの共振と整合回路１０の共振を近づけて単一の広帯
域特性を得るようにしたものである。また、図１、図
４、図６のアンテナ装置と同様に、実験は各アンテナの
放射端に図８（ｂ）に示すようにコンデンサを取り付け
た場合で行った。

【００３９】図２（ａ）と同様に金属筐体９に図８
（ｂ）のように構成されるアンテナを取り付けて、リタ
ーンロス特性を測定した。アンテナエレメントおよび金
属板７１，７２の寸法は図１（ｂ）と同じで、金属板７
１，７２の位置は図８（ｂ）でＷｍ１＝Ｗｍ２＝１ｍｍ
とした。図９（ａ）にｆ＝８２０ＭＨｚ、図９（ｂ）に
ｆ＝８７５ＭＨｚのリターンロス特性をそれぞれ示す。
ｆ＝８２０ＭＨｚ、ｆ＝８７５ＭＨｚともに帯域が広が
り、帯域は（ＶＳＷＲ≦２）１６ＭＨｚ程度である。図
１２と比較して共に４倍になっており、広帯域化が図ら
れている。

【００４０】この場合も図１のアンテナ装置と効果は全
く同じであり、更に広帯域特性を得ることができる。

【００４１】なお、本例でもコンデンサを装荷して実験
を行ったが、コンデンサがない場合（図８（ａ）参照）
でも同じ効果が得られる。

【００４２】図１０は、本発明の第５の実施形態に係る
アンテナ装置の構成を示す斜視図である。同図に示すア
ンテナ装置は、図１に示したアンテナ装置において各第
１、第２のアンテナに接続された２本の同軸給電線５を
１本の給電線として、２分岐給電線１４に接続するよう
に構成し、１系統のアンテナとして扱えるようにしたも
のである。

【００４３】本発明のアンテナ装置は複数のアンテナを
近接して個別に使用する場合および多共振、広帯域特性
が必要なアンテナ装置全般、具体的には８００ＭＨｚ帯
アナログ−ディジタルコンパチ用内蔵アンテナに好適に
適用可能である。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
第１および第２のプリントアンテナの間に金属板を設け
ているので、アンテナ間の結合を低減することができ、
各アンテナを高効率で作動させることができる。

【００４５】また、本発明によれば、プリントアンテナ
の給電点に整合回路を接続することにより、アンテナ効
率の向上に加えて、多共振化、広帯域化を図ることがで
きる。

【００４６】更に、本発明によれば、各アンテナの第
１、第２の短絡板の間の方形放射導体板の第１の辺に同
軸給電線を接続するとともに、第１および第２の短絡板
のうち互いに近接するもの同士を金属板で接続して共有
化することにより、アンテナ効率を向上することに加え
て、２つの共振を近づけて、更に広帯域化を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の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。

【図２】図１のアンテナ装置の結合量を示すグラフであ
る。

【図３】図１のアンテナ装置の放射パターン特性を示す
図である。

【図４】本発明の第２の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。

【図５】図４のアンテナ装置のリターンロス特性を示す
グラフである。

【図６】本発明の第３の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。

【図７】図６のアンテナ装置のリターンロス特性を示す
グラフである。

【図８】本発明の第４の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。

【図９】図８のアンテナ装置のリターンロス特性を示す
グラフである。

【図１０】第５の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。

【図１１】従来のアンテナ装置の構成を示す斜視図であ
る。

【図１２】図１１のアンテナ装置のリターンロス特性を
示す図である。

【図１３】図１１のアンテナ装置の放射パターン特性を
示す図である。

【図１４】図１１のアンテナ装置の結合量を示すグラフ
である。

【符号の説明】

１方形放射導体板２グランド導体板３誘電体または空気４短絡板５同軸給電線６送信機または受信機７，７１，７２金属板１０整合回路１２小型短絡板１３大型短絡板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】グランド導体板に平行に配設された方形
放射導体板、該方形放射導体板の第１の辺をその直下の
グランド導体板に接続する短絡板、および内導体が前記
短絡板寄りの前記方形放射導体板に接続され、外導体が
その直下のグランド導体板に接続された同軸給電線をそ
れぞれ有し、互いに所定距離あけて平行に配設されてい
る第１および第２のプリントアンテナと、該第１および第２のプリントアンテナの間の結合を低減
するように該第１および第２のプリントアンテナの間の
前記グランド導体板に垂直に配設された金属板とを有す
ることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】前記第１および第２のプリントアンテナ
の少なくとも一方のプリントアンテナにおいて給電点に
接続された整合回路を有することを特徴とする請求項１
記載のアンテナ装置。
【請求項３】グランド導体板に平行に配設された方形
放射導体板、該方形放射導体板の第１の辺の両端をその
直下のグランド導体板にそれぞれ接続する第１および第
２の短絡板、および内導体が前記第１および第２の短絡
板の間の前記方形放射導体板の第１の辺に接続され、外
導体がその直下のグランド導体板に接続された同軸給電
線をそれぞれ有し、互いに所定距離あけて平行に配設さ
れている第１および第２のプリントアンテナと、該第１および第２のプリントアンテナの間の結合を低減
するように該第１および第２のプリントアンテナの間の
前記グランド導体板に垂直に配設された金属板とを有
し、前記第１および第２のプリントアンテナのそれぞれの前
記第１の辺が一直線になるように配設されたことを特徴
とするアンテナ装置。
【請求項４】前記第１および第２のプリントアンテナ
のそれぞれの前記第１および第２の短絡板のうち互いに
近接するもの同士を金属板で接続したことを特徴とする
請求項３記載のアンテナ装置。
【請求項５】前記第１および第２のプリントアンテナ
にそれぞれ接続された前記同軸給電線を互いに接続し
て、１本の同軸給電線を構成したことを特徴とする請求
項１ないし４記載のアンテナ装置。
【請求項６】前記第１および第２のプリントアンテナ
のそれぞれの前記方形放射導体板とグランド導体板との
間に誘電体を挿入したことを特徴とする請求項１ないし
５記載のアンテナ装置。