WO2006059393A1

WO2006059393A1 - アンテナ装置

Info

Publication number: WO2006059393A1
Application number: PCT/JP2004/018035
Authority: WO
Inventors: Kengo Nishimoto; Masataka Ohtsuka; Toru Fukasawa; Ryosuke Umeno
Original assignee: Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha
Priority date: 2004-12-03
Filing date: 2004-12-03
Publication date: 2006-06-08

Abstract

　内導体及び外導体から構成される同軸線路と、前記同軸線路の先端で前記内導体に接続された線状の放射導体と、前記同軸線路の外導体を覆う第１及び第２の円筒状のスリーブ導体と、前記同軸線路の先端で前記外導体及び前記第１のスリーブ導体を接続する鍔状の接続導体と、前記第１及び第２のスリーブ導体を接続する可変リアクタンス素子とを設けた。本スリーブアンテナ装置を用いれば、第１及び第２のスリーブ導体と同軸線路の外導体との間の距離を大きくすることなく、漏れ電流を阻止する周波数帯域を可変容量素子の調節により変化させることによって、スリーブアンテナを広い周波数帯域にわたって動作させることができる。

Description

明細書

アンテナ装置

技術分野

[0001] この発明は、スリーブアンテナに可変リアクタンス素子を設置することにより、給電線に流れる漏れ電流を遮断する周波数帯域を可変にし、かつ所望の周波数帯域内において良好な反射特性を得るアンテナ装置に関するものである。

背景技術

[0002] 一般に良く知られているスリーブアンテナは、図 1を参照して説明すると、円筒状のスリーブ導体が 2つに分かれていない、単純な 1つの円筒状のスリーブ導体が同軸線路の円筒状の外導体の外側に設けられている。もちろん、 2つの円筒状のスリーブ導体を接続している可変リアクタンス素子は存在しない。同軸線路によって給電された従来のスリーブアンテナは、同軸線路の先端でその内導体によって給電され、同軸線路の先端でその内導体に約 4分の 1波長の線状の導体を接続し、また約 4分の 1 波長の長さの円筒状のスリーブ導体を同軸線路の先端で刀の鍔状の導体を介して同軸線路の円筒状の外導体に接続し、この円筒状のスリーブ導体と線状の導体を放射素子としたものである。上記スリーブ導体には、放射素子としての機能と、同軸線路の外導体の外側に流れる漏れ電流を阻止する機能がある。このスリーブ導体が同軸線路の外導体の外側に流れる漏れ電流を阻止できるのは、スリーブ導体の長さが 4分の 1波長となる周波数の近辺のみである。スリーブ導体と同軸線路の外導体との間の距離を大きくすると、スリーブ導体と同軸線路の外導体により構成される同軸線路の特性インピーダンスが高くなる。したがって、スリーブ導体が漏れ電流を阻止できる周波数帯域は、スリーブ導体と同軸線路の外導体との間の距離が大きくなるほど広くなり、その距離が小さくなるほど狭くなる。

[0003] 一方、一般にダイポールアンテナを小型化すると、インピーダンス整合が取れる周波数帯域が狭くなつてしまう。この問題を解決する方法としては、ダイポールアンテナにおいて、可変リアクタンス素子を含む整合回路を放射素子に取り付け、可変リアクタンス素子の値を調整することにより、周波数同調を行っている（例えば、特許文献 1 参照)。

[0004] 特許文献 1 :特開平 9 130132号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] スリーブアンテナを広い周波数帯域にわたって使用するためには、給電線に流れる漏れ電流を広い周波数帯域にわたって遮断する必要がある。そのためには、スリーブ導体と給電線の間の距離を大きくする必要があり、アンテナ装置が大型化するという問題点があった。

[0006] また、スリーブアンテナを小型化すると、インピーダンス整合が取れる周波数帯域が狭くなると同時に、漏れ電流を阻止できる周波数帯域が狭くなつてしまう。従来から良く知られているような、可変リアクタンス素子を含む整合回路を放射素子に取り付ける方法では、インピーダンス整合が取れる周波数帯域を保ったまま小型化することはできるが、漏れ電流を阻止できる周波数帯域は狭くなつてしまうという問題があった。

[0007] この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、広い周波数帯域にわたって動作し、小型'軽量で、所望の周波数帯域内において良好な反射特性を有するアンテナ装置を得るものである。

課題を解決するための手段

[0008] この発明に係るアンテナ装置は、内導体及び外導体から構成される同軸線路と、前記同軸線路の先端で前記内導体に接続された放射導体と、前記同軸線路の外導体を覆う第 1及び第 2のスリーブ導体と、前記同軸線路の先端で前記外導体及び前記第 1のスリーブ導体を接続する接続導体と、前記第 1及び第 2のスリーブ導体を接続する可変リアクタンス素子とを設けたものである。

発明の効果

[0009] この発明に係るアンテナ装置は、広い周波数帯域にわたって動作し、小型'軽量で、所望の周波数帯域内にお!、て良好な反射特性を有すると!、う効果を奏する。図面の簡単な説明

[0010] [図 1]この発明の実施例 1に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図である。 [図 2]この発明の実施例 2に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図である。

[図 3]この発明の実施例 2に係るアンテナ装置の漏れ電流周波数特性を示す図である。

[図 4]この発明の実施例 2に係るアンテナ装置の入力インピーダンスの測定結果を示すスミスチャートである。

[図 5]図 4の一部を拡大したスミスチャートである。

[図 6]この発明の実施例 3に係るアンテナ装置の構成を示す図である。

[図 7]この発明の実施例 4に係るアンテナ装置の構成を示す図である。

発明を実施するための最良の形態

[0011] 実施例 1では、 2つの円筒状のスリーブ導体を可変リアクタンス素子によって接続した例を説明し、実施例 2では、 2つの平板状のスリーブ導体を可変リアクタンス素子によって接続した例を説明している。実施例 3では、 2つのスリーブ導体を誘電体基板の裏面に形成した例を説明している。実施例 4では、 2つのスリーブ導体をそれぞれ誘電体基板の表面と裏面に形成した例を説明している。

実施例 1

[0012] この発明の実施例 1に係るアンテナ装置について図 1を参照しながら説明する。図 1は、この発明の実施例 1に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図である。なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

[0013] 図 1において、この実施例 1に係るアンテナ装置 (スリーブアンテナ）は、内導体と外導体 2から構成される同軸線路 1と、同軸線路 1の先端で同軸線路 1の内導体と接続され、約 4分の 1波長の長さの線状の導体 3と、同軸線路 1の外導体 2を覆う円筒状の第 1のスリーブ導体 6と、同軸線路 1の外導体 2と第 1のスリーブ導体 6を接続する刀の鍔状の接続導体 5と、同軸線路 1の外導体 2を覆う円筒状の第 2のスリーブ導体 8と、第 1のスリーブ導体 6と第 2のスリーブ導体 8を接続する可変リアクタンス素子 7とが設けられている。

[0014] なお、第 1のスリーブ導体 6と、第 2のスリーブ導体 8と、同軸線路 1の外導体 2は、同軸線路 9を構成している。また、線状の導体 3と、第 1のスリーブ導体 6と、第 2のスリーブ導体 8が、放射素子として機能する。 [0015] つぎに、この実施例 1に係るアンテナ装置の動作について図面を参照しながら説明する。

[0016] 図 1において、線状の導体 3は、同軸線路 1により給電される。この際、同軸線路 1 の外導体 2の内側を流れてきた電流は、図 1の CC' においてその電流の一部が第 1 のスリーブ導体 6に漏れ出す。

[0017] ここで、第 1のスリーブ導体 6と第 2のスリーブ導体 8は、同軸線路 1の外導体 2と同軸線路 9を構成している。可変リアクタンス素子 7を適当な値にすることにより、図 1の ΑΑ' 力上を見た同軸線路 9のインピーダンスを無限大とすれば、図 1の ΑΑ より下側において同軸線路 1の外導体 2の外側を流れる漏れ電流を阻止することができる。

[0018] 以上のように、可変リアクタンス素子 7の値を調節することにより、図 1のより下側において同軸線路 1の外導体 2の外側を流れる漏れ電流を阻止することができる。また、可変リアクタンス素子 7の値を変化させることにより、スリーブアンテナの漏れ電流を阻止する周波数帯域を変化させることができる。

[0019] ここで、可変リアクタンス素子 7が可変容量素子である場合に、図 1の ΑΑ 力上を見た同軸線路 9のインピーダンスを無限大とするための可変容量素子 7の値を求める。簡単のため、同軸線路 9において損失はないとする。同軸線路 9の特性インピーダンスを Ζ [ Ω ]、波数を |8 [lZm]、第 1のスリーブ導体 6の長さを L [m]、可変容量

0 1

素子 7の値を C [F]、角周波数を ωとすると、図 1の ΒΒ' から上を見た同軸線路 9の

1

インピーダンス Ζ [ Ω ]は、次のようになる。

Β

[0020] [数 1]

Z_B = jZ_a tan( β∑_λ ) +——- ( 1 )

[0021] さらに、図 1の AA 力も上を見た同軸線路 9のインピーダンス Z [ Ω ]は、第 2のスリ

A

ーブ導体 8の長さを L [m]とすると、次のようになる。

2

[0022] [数 2] 7 = 7 + jZ_Q tan( ygj ₂)

^ A ム 0

+ J^Z B t n ( ）

[0023] 式（2)より、図 1の AA 力も上を見た同軸線路 9のインピーダンス Zが無限大とな

A

る可変容量素子 7の値 Cを求める。式（2)の分母を 0とすると、次の式が得られる。

1

[0024] [数 3] ^ _ ta_n( ^₂ )

¹ Ζ₀ ø (1 - tan( βΙ ) tan( βΙ_τ ))

[0025] 上記式（3)により、所望の周波数において、図 1の ΑΑ 力上を見た同軸線路 9のインピーダンスが無限大となる可変容量素子 7の値 Cを求めることができる。すなわ

1

ち、可変容量素子 7の値 Cを、式（3)に基づいて変化させることにより、アンテナ装置

1

の漏れ電流を阻止する周波数帯域を変化させることができる。

[0026] また、可変容量素子 7の値を小さくした場合には、電流を阻止する周波数が高くなるが、同時にアンテナの共振周波数も高くなる。反対に、可変容量素子 7の値を大きくした場合には、電流を阻止する周波数が低くなるが、同時にアンテナの共振周波数も低くなる。したがって、使用する周波数に応じて可変容量素子 7の値を適切に変化させることで、漏れ電流を阻止し、かつアンテナの入力インピーダンスを使用する周波数において常に共振状態に保つことができる。このように、漏れ電流を阻止する動作と本アンテナ装置の入力インピーダンスは連動しており、使用する周波数が変化しても漏れ電流の阻止とインピーダンス整合が同時に実現できる利点を有する。

[0027] さらに、第 1のスリーブ導体 6と第 2のスリーブ導体 8を合わせた長さが、 4分の 1波長に近い時には、線状の導体 3を流れる電流と、第 1、第 2のスリーブ導体 6、 8の外側を流れる電流は、半波長ダイポールアンテナと同じ電流分布をつくり、本アンテナ装置の放射パターンは半波長ダイポールアンテナの放射パターンと同じになる。

[0028] 以上のように、 2つのスリーブ導体 6、 8の間に入れた可変容量素子 7の値を変化させて、漏れ電流を阻止する周波数帯域を変化させると同時に、連動してアンテナの共振周波数を変化させることにより、所望の周波数帯域内において良好な反射特性となるスリーブアンテナ装置を実現できる。本スリーブアンテナ装置を用いれば、スリーブ導体 6、 8と同軸線路 1の外導体 2との間の距離を大きくすることなぐ漏れ電流を阻止する周波数帯域を可変容量素子 7の調節により変化させることによって、スリーブアンテナを広い周波数帯域にわたって動作させることができる。すなわち、広い周波数帯域にわたって動作し、小型 '軽量で、所望の周波数帯域内において良好な反射特性を有するスリーブアンテナ装置を得ることができるという効果を有する。

実施例 2

[0029] この発明の実施例 2に係るアンテナ装置について図 2から図 5までを参照しながら説明する。図 2は、この発明の実施例 2に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図である。

[0030] 図 2において、この実施例 2に係るアンテナ装置 (スリーブアンテナ）は、内導体と外導体 2から構成される同軸線路 1と、同軸線路 1の先端で同軸線路 1の内導体と接続され、約 4分の 1波長の長さの線状の導体 3と、同軸線路 1の外導体 2に平行に接続されている一定の幅を持った細長いグランド導体 10と、グランド導体 10に平行に設置された短冊状の第 1のスリーブ導体 12と、グランド導体 10に平行に設置された短冊状の第 2のスリーブ導体 13と、グランド導体 10と第 1のスリーブ導体 12を接続する接続導体 11と、第 1のスリーブ導体 12と第 2のスリーブ導体 13を接続する可変リアクタンス素子 7とが設けられて、る。

[0031] なお、第 1のスリーブ導体 12と、第 2のスリーブ導体 13と、グランド導体 10は、コプレーナ'ストリップ線路 14を構成している。

[0032] グランド導体 10、接続導体 11、第 1のスリーブ導体 12、第 2のスリーブ導体 13は、平面導体で構成されている。したがって、本アンテナ装置は平板状で作りやすいという利点を有している。また、接続導体 11、第 1のスリーブ導体 12、可変リアクタンス素子 7、第 2のスリーブ導体 13は、グランド導体 10の両側に 1つずつ設置されている。 2 個の可変リアクタンス素子 7のリアクタンス値は常に互いに同じ値とする。

[0033] つぎに、この実施例 2に係るアンテナ装置の動作について図面を参照しながら説明する。図 3は、この発明の実施例 2に係るアンテナ装置の漏れ電流周波数特性を示す図である。また、図 4は、この発明の実施例 2に係るアンテナ装置の入力インピーダンスの測定結果を示すスミスチャートである。また、図 5は、図 4の一部を拡大したスミスチャートである。

[0034] 図 2において、線状の導体 3は、同軸線路 1により給電される。この際、同軸線路 1 の外導体 2の内側を流れてきた電流は、図 2の C においてその電流の一部が第 1 のスリーブ導体 12に漏れ出す。

[0035] ここで、第 1のスリーブ導体 12と第 2のスリーブ導体 13は、グランド導体 10とコプレーナ 'ストリップ線路 14を構成している。第 1、第 2のスリーブ導体 12、 13は、グランド導体 10の両側に 1つずつあるから、本アンテナ装置ではコプレーナ'ストリップ線路 1 4は 2つあることになる。 2個の可変リアクタンス素子 7の値を同時に適当な値にすることにより、図 2の AA 力も上を見たコプレーナ'ストリップ線路 14のインピーダンスを無限大とすれば、図 2の AA^ より下側において同軸線路 1の外導体 2の外側とダランド導体 10を流れる漏れ電流を阻止することができる。

[0036] 以上のように、 2個の可変リアクタンス素子 7の値を同時に調節することにより、図 2 のより下側におヽて同軸線路 1の外導体 2の外側とグランド導体 10を流れる漏れ電流を阻止することができる。また、 2個の可変リアクタンス素子 7の値を同時に変ィ匕させることにより、本スリーブアンテナ装置の漏れ電流を阻止する周波数帯域を変ィ匕させることができる。

[0037] ここで、可変リアクタンス素子 7が可変容量素子である場合を考える。図 2の AA^ 力も上を見たコプレーナ'ストリップ線路 14のインピーダンスを無限大とするための可変容量素子 7の値は、コプレーナ'ストリップ線路 14の特性インピーダンスを Z [ Ω ]、

0 波数を β [lZm]として、上記に示した式（3)と同じ式により得られる。すなわち、 2個の可変容量素子 7の値 Cを、式（3)に基づいて同時に変化させることにより、スリーブ

1

アンテナの漏れ電流を阻止する周波数帯域を変化させることができる。 [0038] さらに、第 1のスリーブ導体 12と第 2のスリーブ導体 13を合わせた長さが、 4分の 1 波長に近い時には、線状の導体 3を流れる電流と、第 1、第 2のスリーブ導体 12、 13 を流れる電流は、半波長ダイポールアンテナと同じ電流分布をつくり、本アンテナ装置の放射パターンは半波長ダイポールアンテナの放射パターンと同じになる。

[0039] また、可変容量素子 7の値を小さくした場合には、電流を阻止する周波数が高くなるが、同時にアンテナの共振周波数も高くなる。反対に、可変容量素子 7の値を大きくした場合には、電流を阻止する周波数が低くなるが、同時にアンテナの共振周波数も低くなる。したがって、使用する周波数に応じて可変容量素子 7の値を適切に変化させることで、漏れ電流を阻止し、かつアンテナの入力インピーダンスを使用する周波数において常に共振状態に保つことができる。このように、漏れ電流を阻止する動作と本アンテナ装置の入力インピーダンスは連動しており、使用する周波数が変化しても漏れ電流の阻止とインピーダンス整合が同時に実現できる利点を有する。

[0040] 例えば、所望の周波数帯域の中心周波数の波長をえとし、第 1のスリーブ導体 12 の長さを約 0. 17 λ、第 2のスリーブ導体 13の長さを約 0. 18 λ、グランド導体 10、第 1のスリーブ導体 12、第 2のスリーブ導体 13の幅を約 0. 017 λとし、第 1、第 2のスリーブ導体 12、 13とグランド導体 10との間の距離を約 0. 008 λとする。また、線状の導体 3を長さ約 0. 25 λ、幅約 0. 066 λの平面導体とする。

[0041] この時、図 2の ΑΑ^ 付近においてグランド導体 10と同軸線路 1の外導体 2の外側を流れる漏れ電流の計算値を図 3に示す。図 3において、縦軸の漏れ電流値 Iは給電点の電流で規格化したものであり、横軸の周波数 f は所望の周波数帯域の中心周波数である。それぞれ 2つの〇、△、 X印は、各特性の周波数域を示し、△印の左から 1番目と〇印の左から 2番目は同じ周波数で実際は重なるのであるが、見に《なるので各特性力も少し離れた位置に描いている。 X印の左から 1番目と△印の左から 2 番目も同様である。また、 Bはサセプタンスであり、 B=— co Cである。図 3から、可変

1

容量素子 7の容量値として 3種類を用いることにより、所望の周波数帯域において、漏れ電流を 10dB以下に阻止できることが分かる。ここでは、所望の帯域の比帯域は 48. 4%である。

[0042] また、アンテナの入力インピーダンスの測定結果を図 4及び図 5のスミスチャート上に示す。図 5は、図 2において同軸線路 1の CC' 力見た反射特性の測定結果であり、中心は 75 Ωである。また、図 5の〇、△、 X印は、図 3で〇、△、 X印で示した周波数域に対応している。すなわち、図 5は、サセプタンス = 0. 0155 [S]の時は図 3において〇印で示した周波数域内のみのインピーダンス軌跡を実線で、サセプタンス = 0. 0052[S]の時は図 3において△印で示した周波数域内のみのインピーダンス軌跡を点線で、サセプタンス B=— 0. 0022[S]の時は図 3において X印で示した周波数域内のみのインピーダンス軌跡を一点鎖線で示している。

[0043] 図 5から、可変容量素子 7の値を変化させても、アンテナの入力インピーダンスを、漏れ電流を阻止する周波数域内において常に共振状態に保つことができ、インピーダンス整合を実現できることが分かる。以上より、漏れ電流を阻止する動作と本アンテナ装置の入力インピーダンスは連動しており、使用する周波数が変化しても漏れ電流の阻止とインピーダンス整合が同時に実現できることを確認できる。

[0044] 以上のように、スリーブ導体 12、 13を平板状にした場合において、スリーブ導体 12 、 13の間に入れた可変容量素子 7の値を変化させて、漏れ電流を阻止する周波数帯域を変化させると同時に、連動してアンテナの共振周波数を変化させることにより、所望の周波数帯域内において良好な反射特性となるスリーブアンテナ装置を実現できる。本スリーブアンテナ装置を用いれば、スリーブ導体 12、 13とグランド導体 10との間の距離を大きくすることなぐ漏れ電流を阻止する周波数帯域を可変容量素子 7 の調節により変化させることによって、スリーブアンテナを広い周波数帯域にわたって動作させることができる。すなわち、広い周波数帯域にわたって動作し、小型'軽量で、所望の周波数帯域内において良好な反射特性を有するスリーブアンテナ装置を得ることができるという効果を有する。また、スリーブ導体 12、 13を平面導体により構成して、るので、作りやす!/、スリーブアンテナ装置を得ることができると!/、う効果を有する。

実施例 3

[0045] この発明の実施例 3に係るアンテナ装置について図 6を参照しながら説明する。図 6は、この発明の実施例 3に係るアンテナ装置の構成を示す図である。同図において、 (a)は表面、（b)は裏面を表す。 [0046] この実施例 3では、スリーブアンテナを誘電体基板上に作成し、マイクロストリップ線路により給電するものである。

[0047] 図 6において、この実施例 3に係るアンテナ装置は、誘電体基板 15の表面には、マイクロストリップ線路のストリップ導体 16と、約 4分の 1波長の長さの導体 3とが形成されている。

[0048] また、誘電体基板 15の裏面には、マイクロストリップ線路のグランド導体 17と、ダランド導体 17に平行に形成された第 1のスリーブ導体 12と、グランド導体 17に平行に形成された第 2のスリーブ導体 13と、グランド導体 17と第 1のスリーブ導体 12を接続する接続導体 11と、第 1のスリーブ導体 12と第 2のスリーブ導体 13を接続する可変リァクタンス素子 7とが形成されて、る。

[0049] なお、第 1のスリーブ導体 12と、第 2のスリーブ導体 13と、マイクロストリップ線路のグランド導体 17は、コプレーナ'ストリップ線路 18を構成している。

[0050] マイクロストリップ線路のグランド導体 17は、一定の幅を持った細長い平面導体であり、ストリップ導体 16は、グランド導体 17より細い一定の幅を持った細長い平面導体である。本アンテナ装置は、誘電体基板 15上に形成されているので、両面銅箔基板のエッチングにより作成可能であり、作りやすいという利点がある。また、接続導体 11、第 1のスリーブ導体 12、可変リアクタンス素子 7、第 2のスリーブ導体 13は、マイクロストリップ線路のグランド導体 17の両側に 1つずつ設置されている。 2個の可変リァクタンス素子 7のリアクタンス値は常に互いに同じ値とする。

[0051] つぎに、この実施例 3に係るアンテナ装置の動作について図面を参照しながら説明する。

[0052] 図 6において、導体 3は、マイクロストリップ線路により給電される。この際、マイクロストリップ線路のグランド導体 17の裏面側（図 6上でグランド導体 17の見えて、る側を表面側、見えていない側を裏面側と称する。）を流れてきた電流は、図 6の C においてその電流の一部力第 1のスリーブ導体 12に漏れ出す。

[0053] ここで、第 1のスリーブ導体 12と第 2のスリーブ導体 13は、マイクロストリップ線路のグランド導体 17とコプレーナ'ストリップ線路 18を構成している。第 1、第 2のスリーブ導体 12、 13は、マイクロストリップ線路のグランド導体 17の両側に 1つずつあるから、本アンテナ装置ではコプレーナ'ストリップ線路 18は 2つあることになる。 2個の可変リァクタンス素子 7の値を同時に適当な値にすることにより、図 6の AA から上を見たコプレーナ ·ストリップ線路 18のインピーダンスを無限大とすれば、図 6の AA より下側においてマイクロストリップ線路のグランド導体 17の表面側を流れる漏れ電流を阻止することができる。

[0054] 以上のように、 2個の可変リアクタンス素子 7の値を同時に調節することにより、図 6 の AA^ より下側にぉ、てマイクロストリップ線路のグランド導体 17の表面側を流れる漏れ電流を阻止することができる。また、 2個の可変リアクタンス素子 7の値を同時に変化させることにより、スリーブアンテナの漏れ電流を阻止する周波数帯域を変化させることができる。

[0055] ここで、可変リアクタンス素子 7が可変容量素子である場合を考える。図 6の AA^ 力も上を見たコプレーナ'ストリップ線路 18のインピーダンスを無限大とするための可変容量素子 7の値は、コプレーナ'ストリップ線路 18の特性インピーダンスを Z [ Ω ]、

0 波数を j8 [lZm]として、上記に示した式（3)と同じ式により得られる。すなわち、 2個の可変容量素子 7の値 Cを、式（3)に基づいて同時に変化させることにより、スリーブ

1

アンテナの漏れ電流を阻止する周波数帯域を変化させることができる。

[0056] さらに、第 1のスリーブ導体 12と第 2のスリーブ導体 13を合わせた長さが、 4分の 1 波長に近い時には、導体 3を流れる電流と、第 1、第 2のスリーブ導体 12、 13を流れる電流は、半波長ダイポールアンテナと同じ電流分布をつくり、本アンテナ装置の放射パターンは半波長ダイポールアンテナの放射パターンと同じになる。

[0057] また、可変容量素子 7の値を小さくした場合には、電流を阻止する周波数が高くなるが、同時にアンテナの共振周波数も高くなる。反対に、可変容量素子 7の値を大きくした場合には、電流を阻止する周波数が低くなるが、同時にアンテナの共振周波数も低くなる。したがって、使用する周波数に応じて可変容量素子 7の値を適切に変化させることで、漏れ電流を阻止し、かつアンテナの入力インピーダンスを使用する周波数において常に共振状態に保つことができる。このように、漏れ電流を阻止する動作と本アンテナ装置の入力インピーダンスは連動しており、使用する周波数が変化しても漏れ電流の阻止とインピーダンス整合が同時に実現できる利点を有する。 [0058] 以上のように、アンテナを誘電体基板 15上に形成しマイクロストリップ線路により給電した場合において、スリーブ導体 12、 13の間に入れた可変容量素子 7の値を変化させて、漏れ電流を阻止する周波数帯域を変化させると同時に、連動してアンテナの共振周波数を変化させることにより、所望の周波数帯域内において良好な反射特性となるスリーブアンテナ装置を実現できる。本スリーブアンテナ装置を用いれば、スリーブ導体 12、 13とマイクロストリップ線路のグランド導体 17との間の距離を大きくすることなぐ漏れ電流を阻止する周波数帯域を可変容量素子 7の調節により変化させることによって、スリーブアンテナを広、周波数帯域にわたって動作させることができる。すなわち、広い周波数帯域にわたって動作し、小型'軽量で、所望の周波数帯域内において良好な反射特性を有するスリーブアンテナ装置を得ることができるという効果を有する。また、アンテナを誘電体基板上に形成しているので、作りやすいスリーブアンテナ装置を得ることができるという効果を有する。

実施例 4

[0059] この発明の実施例 4に係るアンテナ装置について図 7を参照しながら説明する。図 7は、この発明の実施例 4に係るアンテナ装置の構成を示す図である。同図において、 (a)は表面、（b)は裏面を表す。

[0060] この実施例 4では、可変リアクタンス素子 7を可変容量ダイオードとしたものである。

[0061] 図 7において、この実施例 4に係るアンテナ装置は、誘電体基板 15の表面には、マイクロストリップ線路のストリップ導体 16と、約 4分の 1波長の長さの導体 3と、ストリップ導体 16に平行に形成された第 2のスリーブ導体 13と、ランド導体 19と、スルーホール 20と、可変容量ダイオードの電圧制御線 21と、高周波成分遮断用の抵抗 22と、ランド導体 19と第 2のスリーブ導体 13を接続する可変容量ダイオード 7とが形成されている。

[0062] また、誘電体基板 15の裏面には、マイクロストリップ線路のグランド導体 17と、ダランド導体 17に平行に形成された第 1のスリーブ導体 12と、グランド導体 17と第 1のスリーブ導体 12を接続する接続導体 11と、スルーホール 20とが形成されている。

[0063] なお、第 1のスリーブ導体 12と、第 2のスリーブ導体 13と、マイクロストリップ線路のグランド導体 17は、コプレーナ'ストリップ線路 18を構成している。 [0064] ランド導体 19は、第 1のスリーブ導体 12とスルーホール 20を介して接続されている。また、第 2のスリーブ導体 13は、ランド導体 19と可変容量ダイオード 7を介して接続されている。

[0065] 可変容量ダイオード 7は、印加される逆バイアス電圧に応じて容量値が変化するダィオードである。逆バイアス電圧は、直流電圧である。ここでは、逆バイアス電圧はマイクロストリップ線路の高周波成分に重畳されている。したがって、本アンテナ装置には、マイクロストリップ線路とは別に逆バイアス電圧制御線を用意する必要がないという利点がある。マイクロストリップ線路に重畳されて、る直流電圧を可変容量ダイォード 7に印加するために、電圧制御線 21が設置されている。電圧制御線 21に高周波成分が流れな、ようにするために、電圧制御線 21とマイクロストリップ線路のストリップ導体 16との間と、電圧制御線 21と第 2のスリーブ導体 13との間に、大きな抵抗 22が挿入されている。抵抗 22は、可変容量ダイオード 7の直流抵抗よりは十分に小さい。また、電圧制御線 21は、第 1のスリーブ導体 12の裏側にあるため、本装置のアンテナ特性にはほとんど影響を及ぼさない。

[0066] 接続体 11、第 1のスリーブ導体 12、スルーホール 20、ランド導体 19、可変容量ダイオード 7、第 2のスリーブ導体 13、電圧制御線 21は、マイクロストリップ線路の両側に 1つずつ設置されている。 2個の可変容量ダイオード 7の容量値は常に互いに同じ値とする。

[0067] つぎに、この実施例 4に係るアンテナ装置の動作について図面を参照しながら説明する。

[0068] 図 7において、導体 3は、マイクロストリップ線路により給電される。この際、マイクロストリップ線路のグランド導体 17の裏面側（図 7上でグランド導体 17の見えて、る側を表面側、見えていない側を裏面側と称する。）を流れてきた電流は、図 7の C においてその電流の一部力第 1のスリーブ導体 12に漏れ出す。

[0069] ここで、第 1のスリーブ導体 12と第 2のスリーブ導体 13は、マイクロストリップ線路のグランド導体 17とコプレーナ'ストリップ線路 18を構成している。第 1、第 2のスリーブ導体 12、 13は、マイクロストリップ線路のグランド導体 17の両側に 1つずつあるから、本アンテナ装置ではコプレーナ'ストリップ線路 18は 2つあることになる。 2個の可変容量ダイオード 7の逆バイアス電圧を同時に適当な値にして容量値を調節することにより、図 7の AA^ 力も上を見たコプレーナ 'ストリップ線路 18のインピーダンスを無限大とすれば、図 7の AA^ より下側においてマイクロストリップ線路のグランド導体 17 の表面側を流れる漏れ電流を阻止することができる。

[0070] 以上のように、 2個の可変容量ダイオード 7の逆バイアス電圧を同時に調節することにより、図 7の AA^ より下側においてマイクロストリップ線路のグランド導体 17の表面側を流れる漏れ電流を阻止することができる。また、 2個の可変容量ダイオード 7の値を同時に変化させることにより、スリーブアンテナの漏れ電流を阻止する周波数帯域を変ィ匕させることができる。

[0071] また、可変容量素子 7の値を小さくした場合には、電流を阻止する周波数が高くなるが、同時にアンテナの共振周波数も高くなる。反対に、可変容量素子 7の値を大きくした場合には、電流を阻止する周波数が低くなるが、同時にアンテナの共振周波数も低くなる。したがって、使用する周波数に応じて可変容量素子 7の値を適切に変化させることで、漏れ電流を阻止し、かつアンテナの入力インピーダンスを使用する周波数において常に共振状態に保つことができる。このように、漏れ電流を阻止する動作と本アンテナ装置の入力インピーダンスは連動しており、使用する周波数が変化しても漏れ電流の阻止とインピーダンス整合が同時に実現できる利点を有する。

[0072] さらに、第 1のスリーブ導体 12と第 2のスリーブ導体 13を合わせた長さが、 4分の 1 波長に近い時には、導体 3を流れる電流と、第 1、第 2のスリーブ導体 12、 13を流れる電流は、半波長ダイポールアンテナと同じ電流分布をつくり、本アンテナ装置の放射パターンは半波長ダイポールアンテナの放射パターンと同じになる。

[0073] なお、抵抗 22は、インダクタでも良、。また、スルーホール 20は、ショートピンでも良い。

[0074] 以上のように、本実施例 4では、可変リアクタンス素子 7を可変容量ダイオードとした場合に、可変容量ダイオードの逆バイアス電圧制御の方法の一例を示した。すなわち、本アンテナ装置を用いれば、マイクロストリップ線路に逆バイアス電圧を重畳しているので、別に逆バイアス電圧制御線を用意する必要がなぐ構成が簡単になるという効果を有する。また、 2つのスリーブ導体 12、 13の間に入れた可変容量ダイオード 7の逆バイアス電圧値を変化させて、漏れ電流を阻止する周波数帯域を変化させると同時に、連動してアンテナの共振周波数を変化させることにより、所望の周波数帯域内において良好な反射特性となるスリーブアンテナ装置を実現できる。本スリーブァンテナ装置を用いれば、スリーブ導体 12、 13とマイクロストリップ線路のグランド導体 17との間の距離を大きくすることなぐ漏れ電流を阻止する周波数帯域を可変容量ダイオード 7の逆バイアス電圧の調節により変化させることによって、スリーブアンテナを広い周波数帯域にわたって動作させることができる。すなわち、広い周波数帯域にわたって動作し、小型 '軽量で、所望の周波数帯域内において良好な反射特性を有するスリーブアンテナ装置を得ることができるという効果を有する。

なお、上記の実施例 1一 4において、放射に寄与する導体 3の形状は本出願では限定するものではない。線状、円柱、長方形、三角形等あらゆる形状が想定される。

Claims

請求の範囲

[1] 内導体及び外導体から構成される同軸線路と、

前記同軸線路の先端で前記内導体に接続された放射導体と、

前記同軸線路の外導体を覆う第 1及び第 2のスリーブ導体と、

前記同軸線路の先端で前記外導体及び前記第 1のスリーブ導体を接続する接続導体と、

前記第 1及び第 2のスリーブ導体を接続する可変リアクタンス素子と

を備えたアンテナ装置。

[2] 前記放射導体が線状の導体であり、

前記第 1及び第 2のスリーブ導体が円筒状の導体であり、

前記接続導体が鍔状の導体であり、かつ

前記可変リアクタンス素子が可変容量素子である

請求項 1記載のアンテナ装置。

[3] 内導体及び外導体から構成される同軸線路と、

前記同軸線路の外導体に平行に接続されたグランド導体と、

前記グランド導体に平行に設置された第 1及び第 2のスリーブ導体と、前記グランド導体に平行に設置されかつ前記第 1及び第 2のスリーブ導体と 180度反対側に設置された第 3及び第 4のスリーブ導体と、

前記同軸線路の先端で前記グランド導体と前記第 1及び第 3のスリーブ導体を接続する接続導体と、

前記第 1及び第 2のスリーブ導体を接続する第 1の可変リアクタンス素子と、前記第 3及び第 4のスリーブ導体を接続する第 2の可変リアクタンス素子とを備えたアンテナ装置。

[4] 前記放射導体が線状の導体であり、

前記グランド導体が細長い導体であり、

前記第 1、第 2、第 3及び第 4のスリーブ導体が短冊状の導体であり、かつ前記第 1及び第 2の可変リアクタンス素子が可変容量素子である請求項 3記載のアンテナ装置。

[5] ストリップ導体及びグランド導体力構成されるマイクロストリップ線路と、

前記マイクロストリップ線路の先端で前記ストリップ導体に接続された放射導体と、前記マイクロストリップ線路に平行に設置された第 1、第 2、第 3及び第 4のスリーブ導体と、

前記マイクロストリップ線路の先端で前記グランド導体と前記第 1及び第 3のスリーブ導体を接続する接続導体と、

[6] 前記マイクロストリップ線路のストリップ導体が前記誘電体基板の表面に形成され、前記マイクロストリップ線路のグランド導体が前記誘電体基板の裏面に形成され、前記放射導体が平板状の導体であり、

前記第 1及び第 2のスリーブ導体が前記グランド導体に平行に設置された短冊状の導体であり、

前記第 3及び第 4のスリーブ導体が前記グランド導体に平行に設置されかつ前記第 1及び第 2のスリーブ導体と 180度反対側に設置された短冊状の導体であり、かつ前記第 1及び第 2の可変リアクタンス素子が可変容量素子である

請求項 5記載のアンテナ装置。

[7] 前記マイクロストリップ線路のストリップ導体が前記誘電体基板の表面に形成され、前記マイクロストリップ線路のグランド導体が前記誘電体基板の裏面に形成され、前記放射導体が平板状の導体であり、

前記第 1及び第 3のスリーブ導体が前記グランド導体の両側に平行に設置された短冊状の導体であり、

前記第 2及び第 4のスリーブ導体が前記ストリップ導体の両側に平行に設置された短冊状の導体であり、

第 1のスルーホールを介して前記第 1のスリーブ導体と接続されている第 1のランド導体と、第 2のスルーホールを介して前記第 3のスリーブ導体と接続されている第 2のランド導体とをさらに備え、

前記第 1の可変リアクタンス素子が前記第 1のランド導体及び前記第 2のスリーブ導体を接続し、

前記第 2の可変リアクタンス素子が前記第 2のランド導体及び前記第 4のスリーブ導体を接続し、かつ

前記第 1及び第 2の可変リアクタンス素子が可変容量ダイオードである

請求項 5記載のアンテナ装置。