JPH11312923A - アンテナ装置およびそれを用いた無線装置 - Google Patents

アンテナ装置およびそれを用いた無線装置

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JPH11312923A
JPH11312923A JP10061457A JP6145798A JPH11312923A JP H11312923 A JPH11312923 A JP H11312923A JP 10061457 A JP10061457 A JP 10061457A JP 6145798 A JP6145798 A JP 6145798A JP H11312923 A JPH11312923 A JP H11312923A
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antennas
radiation
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一也 川端
Moichi Ito
茂一 伊藤
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    • H01Q19/005Patch antenna using one or more coplanar parasitic elements
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/30Arrangements for providing operation on different wavebands
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01Q9/00Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04Resonant antennas
    • H01Q9/0407Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/0421Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with a shorting wall or a shorting pin at one end of the element

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 2つのアンテナが互いに干渉しにくく、2つ
の周波数帯域に対応したアンテナ装置を提供する。 【解決手段】 誘電体からなり一方主面に接地電極2a
を形成したL字状の基体2に、第1の放射電極3aと第
1の接続電極3bと給電電極3cからなる逆Fアンテナ
3と、第2の放射電極4aと第2の接続電極4bからな
るマイクロストリップアンテナ4を、マイクロストリッ
プアンテナ4の第2の放射電極4aの開放端を逆Fアン
テナ3の給電電極3cに近接させ、第1および第2の放
射電極3aおよび4aの開放端と接地端を結ぶ線を略9
0度で交差するように配置させてアンテナ装置を形成す
る。 【効果】 2つのアンテナから放射される電波の偏波面
がほぼ直交し、2つのアンテナの間の相互の干渉がほと
んどなくなるため、アンテナ装置1は2つのアンテナを
近接させて小型化しているにもかかわらず、相互の干渉
を問題にすることなく、2つの周波数帯域に対応して動
作できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、アンテナ装置およ
びそれを用いた無線装置、特に2つの周波数帯域に対応
したアンテナ装置およびそれを用いた無線装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】図6に、従来の2つの周波数帯域に対応
したアンテナ装置を示す。図6において、アンテナ装置
40は2つの互いに共振周波数の異なるダイポールアン
テナ41、42を一定間隔をあけて並べて配置され、と
もに1つの信号源43に接続されている。このように、
互いに周波数の異なるダイポールアンテナを2個並べて
配置することによって2つの周波数帯域に対応したアン
テナ装置を構成することができる。
【0003】また、図7に、従来の別のアンテナ装置と
して、特開平7−12832号公報においてその基本構
成が開示されたアンテナ装置を示す。ただしこれは、2
つの周波数帯域に対応するというより、アンテナ装置の
周波数帯域の帯域幅を広げることを目的としている。
【0004】図7において、アンテナ装置50は、接地
板51と、接地板51の上に配置された逆Fアンテナ5
2およびマイクロストリップアンテナ53から構成され
ている。逆Fアンテナ52は、一端が開放端となり他端
が第1の接続導体52bを介して接地板51と接続して
接地端となった、矩形状で長さがほぼ1/4波長の第1
の放射導体52aと、第1の放射導体52aの接地端の
近傍においてその一端を第1の放射導体52aに接続し
て設けられた給電導体52cからなっている。また、マ
イクロストリップアンテナ53は、一端が開放端となり
他端が第2の接続導体53bを介して接地板51と接続
して接地端となった、矩形状で長さがほぼ1/4波長の
第2の放射導体53aからなっている。そして、マイク
ロストリップアンテナ53の第2の放射導体53aの開
放端は、逆Fアンテナ52の第1の放射導体52aの開
放端に近接して、両者の開放端の辺同士が平行になるよ
うに配置されている。なお、マイクロストリップアンテ
ナ53の共振周波数は逆Fアンテナ52の共振周波数に
近い周波数になるように設定されている。そして、逆F
アンテナ52の給電導体52cには信号源54が接続さ
れ、給電導体52cは接地板51とは絶縁されている。
【0005】このように構成されたアンテナ装置50に
おいて、信号源54から逆Fアンテナ52に信号が入力
されると、逆Fアンテナ52が共振し、逆Fアンテナ5
2の第1の放射導体52aの開放端とマイクロストリッ
プアンテナ53の第2の放射導体53aの開放端との間
に形成される静電容量C53を介して、マイクロストリ
ップアンテナ53にも信号が伝達され、マイクロストリ
ップアンテナ53も共振し、逆Fアンテナ52とマイク
ロストリップアンテナ53で2重共振となり、逆Fアン
テナ52単独のときより広い周波数帯域で共振するよう
になる。このように、アンテナ装置50は逆Fアンテナ
52単独のときよりも周波数帯域の広いアンテナとして
動作する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図6に
示したアンテナ装置40の場合、2つのダイポールアン
テナ41と42の間隔が小さいと、ダイポールアンテナ
間で不要な干渉が生じ、必要な特性が得られないことが
ある。2つのダイポールアンテナの相互の干渉を無視で
きる程度まで小さくするためには、両者の間隔を0.3
波長以上に広げる必要があり、アンテナ装置全体が大型
化してしまうという問題がある。
【0007】また、図7に示したアンテナ装置50の場
合、1つの逆Fアンテナを使用する場合に比べればその
周波数帯域は少しは広くなるが、たとえば大きく離れて
互いに重ならない2つの周波数帯域を有するアンテナと
して動作させることはできない。
【0008】そこで、本発明は、2つのアンテナが互い
に干渉しにくく、2つの周波数帯域に対応して動作する
アンテナ装置およびそれを用いた無線装置を提供するこ
とを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明のアンテナ装置は、絶縁体からなり、一方
主面と他方主面を有する基体と、該基体の一方主面のほ
ぼ全面に形成された接地電極と、前記基体の他方主面に
形成された一端が開放端で他端が第1の接続電極を介し
て前記接地電極と接続されて接地端となる第1の放射電
極と、前記第1の放射電極の接地端の近傍において、一
端を前記第1の放射電極に接続して設けられた給電電極
とからなる逆Fアンテナと、前記基体の他方主面に形成
された一端が開放端で他端が第2の接続電極を介して前
記接地電極と接続されて接地端となる第2の放射電極か
らなるマイクロストリップアンテナと、からなるアンテ
ナ装置であって、前記マイクロストリップアンテナの前
記第2の放射電極の開放端を、前記逆Fアンテナの前記
給電電極に近接させ、前記第1および第2の放射電極
の、それぞれ開放端と接地端を結ぶ線を略90度で交差
させて配置したことを特徴とする。
【0010】また、本発明の無線装置は、上記のアンテ
ナ装置を用いて構成したことを特徴とする。
【0011】このように構成することにより、本発明の
アンテナ装置によれば、小型で、2つの周波数帯域に対
応したアンテナ装置を提供することができる。また、本
発明の無線装置においては、小型化を図ることができ
る。
【0012】
【発明の実施の形態】図1に、本発明のアンテナ装置の
一実施例を示す。図1において、アンテナ装置1は、絶
縁体である誘電体からなるL字状の基体2と、基体2の
一方主面のほぼ全面に形成された接地電極2aと、基体
2の表面に形成された逆Fアンテナ3およびマイクロス
トリップアンテナ4からなる。
【0013】ここで、逆Fアンテナ3は、基体2の他方
主面のうちのL字状を構成する一方の直線部分に形成さ
れた第1の放射電極3a、基体2の1つの端面において
第1の放射電極3aの他端を接地電極2aに接続して接
地端とする第1の接続電極3b、および第1の放射電極
3aの接地端の近傍において、その一端を第1の放射電
極3aに接続して形成された給電電極3cから構成され
ている。第1の放射電極3aの一端は開放端となってお
り、その一端から他端までの長さはほぼ1/4波長とな
っている。なお、給電電極3cの他端は信号源5に接続
されており、接地電極2aとは絶縁されている。
【0014】また、マイクロストリップアンテナ4は、
基体2の他方主面のうちのL字状を構成する他方の直線
部分に形成された第2の放射電極4a、および基体2の
1つの端面において第2の放射電極4aの他端を接地電
極2aに接続して接地端とする第2の接続電極4bから
構成されている。第2の放射電極4aの一端は開放端と
なっており、その一端から他端までの長さはほぼ1/4
波長となっている。
【0015】そして、マイクロストリップアンテナ4の
第2の放射電極4aの開放端は、逆Fアンテナ3の給電
電極3cに近接して配置され、両者の間で静電容量C4
を形成している。さらに、逆Fアンテナ3およびマイク
ロストリップアンテナ4の、それぞれ第1および第2の
放射電極3aおよび4aの開放端と接地端を結ぶ線3x
と4xを略90度で交差させて配置している。そして、
逆Fアンテナ3とマイクロストリップアンテナ4は、そ
の周波数帯域が互いに異なるように設定されている。
【0016】このように構成されたアンテナ装置1にお
いて、信号源5から出力される信号は給電電極3cを介
して逆Fアンテナ3に給電されるとともに、給電電極3
cと第2の放射電極4aの開放端との間に形成される静
電容量C4を介してマイクロストリップアンテナ4にも
給電される。逆Fアンテナ3の第1の放射電極3aとマ
イクロストリップアンテナ4の第2の放射電極4aは、
それぞれ給電された信号の周波数に従って1/4波長で
共振してアンテナとして動作し、それぞれのアンテナの
周波数帯域に応じて電波の送受信を行う。なお、給電電
極とマイクロストリップによる放射電極の開放端との間
に形成される静電容量を介して放射電極に給電する方式
のアンテナについては特開平9−98015号公報にて
開示されている。
【0017】ところで、通常2つのアンテナが近接して
配置されている場合には、相互の干渉が問題になって、
それぞれのアンテナがその性能を十分に発揮できない。
しかしながら、アンテナ装置1においては、2つのアン
テナの第1および第2の放射電極のそれぞれ開放端と接
地端を結ぶ線3xと4xを略90度で交差させて配置し
ているため、2つのアンテナから放射される電波の偏波
面がほぼ直交し、2つのアンテナの間の相互の干渉がほ
とんどない。その結果、アンテナ装置1は2つのアンテ
ナを近接させて小型化しているにもかかわらず、相互の
干渉を問題にすることなく、2つの周波数帯域に対応す
るアンテナとして動作できるようになる。
【0018】ここで、図2に、図1のアンテナ装置1を
模式的に表したものを示す。図2において、逆Fアンテ
ナ3およびマイクロストリップアンテナ4は、図1にお
けるそれぞれの第1および第2の放射電極3aおよび4
aを、2つのアンテナのそれぞれ開放端と接地端を結ぶ
線3xと4xに対応した1本の線で表現している。
【0019】すなわち、逆Fアンテナおよびマイクロス
トリップアンテナの放射電極の形状は、図1に示したよ
うな矩形状に限るものではなく、図2に示すように2つ
のアンテナの放射電極のそれぞれ開放端と接地端を結ぶ
線が直交するものであれば台形状、三角形状などどのよ
うな形状をしていても構わないものである。
【0020】また、図1に戻り、逆Fアンテナ3および
マイクロストリップアンテナ4を誘電体の基体2上に形
成することによって、2つのアンテナにおける信号の管
内波長(放射電極を伝搬するときの信号の波長)を短縮
し、2つのアンテナのサイズを共に小さくし、結果とし
てアンテナ装置1の小形化を図ることができる。特に、
基体として誘電率の高い誘電体を用いることによって、
この効果をさらに高めることができる。また、基体に密
着した電極として放射電極を形成するため、外部からの
振動などによって放射電極が振動し、特性が変動すると
いうようなことも避けることができる。
【0021】さらには、逆Fアンテナ3とマイクロスト
リップアンテナ4の2つのアンテナを1つの基体2に形
成することによって、2つのアンテナを個別に用いて形
成する場合に比べて、2つのアンテナの向きを調整する
手間を省くことができ、アンテナ装置としての組み立て
や、プリント基板などへの実装が簡単になる。
【0022】図3に、本発明のアンテナ装置の別の実施
例を示す。図3において、アンテナ装置10は、絶縁体
である誘電体からなるT字状の基体11と、基体11の
一方主面のほぼ全面に形成された接地電極11aと、基
体11の表面に形成された逆Fアンテナ12およびマイ
クロストリップアンテナ13からなる。
【0023】ここで、逆Fアンテナ12は、基体11の
他方主面のうちのT字状を構成する一方の直線部分に形
成された第1の放射電極12a、基体11の1つの端面
において第1の放射電極12aの他端を接地電極11a
に接続して接地端とする第1の接続電極12b、および
第1の放射電極12aの接地端の近傍において、その一
端を第1の放射電極12aに接続して形成された給電電
極12cから構成されている。第1の放射電極12aの
一端は開放端となっており、その一端から他端までの長
さはほぼ1/4波長となっている。なお、給電電極12
cの他端は信号源5に接続されており、接地電極11a
とは絶縁されている。
【0024】また、マイクロストリップアンテナ13
は、基体11の他方主面のうちのT字状を構成する他方
の直線部分に形成された第2の放射電極13a、および
基体11の1つの端面において第2の放射電極13aの
他端を接地電極11aに接続して接地端とする第2の接
続電極13bから構成されている。第2の放射電極13
aの一端は開放端となっており、その一端から他端まで
の長さはほぼ1/4波長となっている。
【0025】そして、マイクロストリップアンテナ13
の第2の放射電極13aの開放端は、逆Fアンテナ12
の給電電極12cに近接して配置され、両者の間で静電
容量C13を形成している。さらに、逆Fアンテナ12
およびマイクロストリップアンテナ13の、それぞれ第
1および第2の放射電極12aおよび13aの開放端と
接地端を結ぶ線12xと13xを略90度で交差させて
配置している。そして、逆Fアンテナ12とマイクロス
トリップアンテナ13は、その周波数帯域が互いに異な
るように設定されている。
【0026】このように構成されたアンテナ装置10に
おいても、アンテナ装置1と同様に2つの周波数帯域に
対応するアンテナとして動作できるようになり、アンテ
ナ装置1と同様の作用・効果を得ることができる。
【0027】なお、図1および図3においては基体の形
状をL字状およびT字状としたが、基体の形状はこれに
限るものではなく、直方体状やドーナツ状など他の形状
でも構わないものである。また、基体の材料となる絶縁
体として誘電体を用いたが、これも磁性体としても構わ
ないものである。
【0028】上記の各実施例においては、逆Fアンテナ
とマイクロストリップアンテナの周波数帯域が互いに異
なるように設定されているものについて説明してきた
が、2つのアンテナの周波数帯域が互いに重なっていた
り一致したりしているものでも構わない。2つのアンテ
ナの周波数帯域がほぼ一致している場合として、図1に
示したアンテナ装置1を例にして円偏波に対応させた場
合について説明する。
【0029】図1において、逆Fアンテナ2とマイクロ
ストリップアンテナ3を、その周波数帯域が互いにほぼ
一致するように設定する。このように構成されたアンテ
ナ装置1において、逆Fアンテナ2には給電電極2cを
介して直接給電し、マイクロストリップアンテナ3には
給電電極3cから静電容量C4を介して給電しているた
め、同じ周波数の信号に対して2つのアンテナで共振の
位相差が生じる。そして、逆Fアンテナ2とマイクロス
トリップアンテナ3の共振周波数、および静電容量C4
の値を適当に設定することによって、1つの周波数にお
いて2つのアンテナの共振の位相差を90度に設定する
ことができる。アンテナ装置1においては、逆Fアンテ
ナ2とマイクロストリップアンテナ3を、それぞれ第1
および第2の放射電極2aおよび3aの開放端と接地端
を結ぶ線3xと4xを略90度で交差させて配置して、
2つのアンテナの偏波面を直交させており、さらに2つ
のアンテナの共振の位相差を90度にすることによっ
て、アンテナ装置1を円偏波のアンテナとして動作させ
ることができる。
【0030】なお、アンテナ装置1においては円偏波は
右旋偏波か左旋偏波のいずれかに固定となるが、図4に
示すアンテナ装置20のように、逆Fアンテナ3に対す
るマイクロストリップアンテナ4の位置を変えることに
よって円偏波の旋回方向を逆にすることができる。な
お、図4においては、逆Fアンテナ3とマイクロストリ
ップアンテナ4の位置関係を変更しただけであり、図1
と同一もしくは同等の部分には同じ記号を付しており、
その説明は省略する。
【0031】図5に、本発明の円偏波アンテナを用いた
無線装置の一実施例としてのナビゲーションシステムの
構成を示す。
【0032】図5において、無線装置30は、円偏波ア
ンテナとして構成した本発明のアンテナ装置1にレドー
ムをつけてケースに収納してなるアンテナ部31、アン
テナ部31に接続された受信部32、受信部32に接続
された信号処理部33、信号処理部33にそれぞれ接続
された地図システム34、ディスプレイ35およびイン
ターフェース部36から構成されている。アンテナ部3
1は複数のGPS衛星からの電波を受信し、受信部32
ではその電波から各種の信号を取り出す。信号処理部3
3では受信した信号から無線装置30自身、すなわち無
線装置30を搭載した自動車の現在位置を求め、CD−
ROMなどの地図ソフトを搭載した地図システム34や
リモコンなどのインターフェース部36と連携してディ
スプレイ35上に地図と現在位置を表示する。
【0033】このように、本発明のアンテナ装置を用い
て無線装置の1つであるナビゲーションシステムを構成
することにより、無線装置自身の小型化やコストダウ
ン、さらには小型化によってアンテナを配置する場所の
自由度が広がることによる、例えば自動車におけるナビ
ゲーションシステムの設置コストの低減などを図ること
ができる。
【0034】なお、無線装置30においてはアンテナ装
置1を用いて構成したが、これは図3、図4に記載のア
ンテナ装置10、20を用いて構成しても同様の作用効
果を奏するものである。
【0035】
【発明の効果】本発明のアンテナ装置によれば、1つの
基体に逆Fアンテナとマイクロストリップアンテナを、
マイクロストリップアンテナの開放端を逆Fアンテナの
給電電極に近接させ、それぞれの放射電極の開放端と接
地端を結ぶ線を略90度で交差するように配置させて形
成することにより、2つのアンテナから放射される電波
の偏波面がほぼ直交し、2つのアンテナの間の相互の干
渉がほとんどなくなり、相互の干渉を問題にすることな
く、2つの周波数帯域に対応して動作できるようにな
る。
【0036】また、2つのアンテナの共振周波数を同じ
にし、2つのアンテナの共振の位相差を90度に設定す
ることによって円偏波のアンテナとして動作させること
ができる。
【0037】また、本発明の無線装置によれば、小型化
を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のアンテナ装置の一実施例の斜視図であ
る。
【図2】図1のアンテナ装置の模式図である。
【図3】本発明のアンテナ装置の別の実施例の斜視図で
ある。
【図4】本発明のアンテナ装置のさらに別の実施例の斜
視図である。
【図5】本発明の無線装置の一実施例のブロック図であ
る。
【図6】従来のアンテナ装置を示す斜視図である。
【図7】従来の別のアンテナ装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
1…アンテナ装置 2…基体 2a…接地電極 3…逆Fアンテナ 3a…第1の放射電極 3b…第1の接続電極 3c…給電電極 3x…逆Fアンテナ3の第1の放射電極3aの開放端と
接地端を結ぶ線 4…マイクロストリップアンテナ 4a…第2の放射電極 4b…第2の接続電極 4x…マイクロストリップアンテナ4の第2の放射電極
4aの開放端と接地端を結ぶ線 5…信号源 C4…給電電極3cと第2の放射電極4aの開放端との
間に形成される静電容量
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01Q 13/08 H01Q 13/08 21/24 21/24

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁体からなり、一方主面と他方主面を
    有する基体と、 該基体の一方主面のほぼ全面に形成された接地電極と、 前記基体の他方主面に形成された一端が開放端で他端が
    第1の接続電極を介して前記接地電極と接続されて接地
    端となる第1の放射電極と、前記第1の放射電極の接地
    端の近傍において、一端を前記第1の放射電極に接続し
    て設けられた給電電極とからなる逆Fアンテナと、 前記基体の他方主面に形成された一端が開放端で他端が
    第2の接続電極を介して前記接地電極と接続されて接地
    端となる第2の放射電極からなるマイクロストリップア
    ンテナと、からなるアンテナ装置であって、 前記マイクロストリップアンテナの前記第2の放射電極
    の開放端を、前記逆Fアンテナの前記給電電極に近接さ
    せ、前記第1および第2の放射電極の、それぞれ開放端
    と接地端を結ぶ線を略90度で交差させて配置したこと
    を特徴とするアンテナ装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のアンテナ装置を用いて
    構成したことを特徴とする無線装置。
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