特許 6387263 アンテナ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6387263

(24)【登録日】2018年8月17日

(45)【発行日】2018年9月5日

(54)【発明の名称】アンテナ装置

(51)【国際特許分類】

   H01Q 19/10 20060101AFI20180827BHJP

   H01Q 19/22 20060101ALI20180827BHJP

   H01Q 21/24 20060101ALI20180827BHJP

   H01Q 1/38 20060101ALI20180827BHJP

   H01Q 5/10 20150101ALI20180827BHJP

   H01Q 9/30 20060101ALI20180827BHJP

   H01Q 19/28 20060101ALI20180827BHJP

【ＦＩ】

   H01Q19/10

   H01Q19/22

   H01Q21/24

   H01Q1/38

   H01Q5/10

   H01Q9/30

   H01Q19/28

【請求項の数】6

【全頁数】26

(21)【出願番号】特願2014-155510(P2014-155510)

(22)【出願日】2014年7月30日

(65)【公開番号】特開2016-34052(P2016-34052A)

(43)【公開日】2016年3月10日

【審査請求日】2017年5月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】312012287

【氏名又は名称】株式会社日立国際八木ソリューションズ

(74)【代理人】

【識別番号】100108855

【弁理士】

【氏名又は名称】蔵田 昌俊

(74)【代理人】

【識別番号】100109830

【弁理士】

【氏名又は名称】福原 淑弘

(74)【代理人】

【識別番号】100103034

【弁理士】

【氏名又は名称】野河 信久

(74)【代理人】

【識別番号】100075672

【弁理士】

【氏名又は名称】峰 隆司

(74)【代理人】

【識別番号】100153051

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100140176

【弁理士】

【氏名又は名称】砂川 克

(74)【代理人】

【識別番号】100158805

【弁理士】

【氏名又は名称】井関 守三

(74)【代理人】

【識別番号】100179062

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 正

(74)【代理人】

【識別番号】100124394

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 立志

(74)【代理人】

【識別番号】100112807

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 貴志

(72)【発明者】

【氏名】木村 修

(72)【発明者】

【氏名】橋立 毅

(72)【発明者】

【氏名】澁谷 翔

(72)【発明者】

【氏名】金子 敦

(72)【発明者】

【氏名】田中 健

【審査官】 橘 均憲

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−１７１８３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００７／０１８８３８６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１４／０３４４９０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 実開平０４−０２７６０９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００２−０３３６１６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｑ１／００−２５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

導電性を有する第１の反射板と、
前記第１の反射板に垂直に立設され、当該第１の反射板と同電位に設定された第２の反射板と、
前記第２の反射板の一側辺先端部から絶縁部を介して前記第１の反射板と平行に延伸するように配置され、前記第２の反射板と協働して前記第１の反射板と平行する方向に偏波を形成する素子と
を具備し、
前記第２の反射板及び前記素子は、それぞれ絶縁基板の一方の面に形成された第１及び第２の導電パターンにより構成され、
前記絶縁基板の他方の面には、前記第２の反射板を構成する第１の導電パターンと背中合わせとなる位置に給電用のマイクロストリップラインが形成されてなることを特徴とするアンテナ装置。

【請求項2】

導電性を有する第１の反射板と、
前記第１の反射板と平行に配置される第１の素子を有し、第１の周波数帯域を共振帯域とする第１のアンテナと、
前記第１の反射板と前記第１のアンテナとの間に配置され、前記第１の周波数帯域より高い第２の周波数帯域を共振帯域とする第２のアンテナと
を具備し、
前記第２のアンテナは、
前記第１の反射板に垂直に立設され、当該第１の反射板と同電位に設定された第２の反射板と、
当該第２の反射板の一側辺先端部から絶縁部を介して前記第１の反射板と平行に延伸するように配置され、前記第２の反射板と協働して前記第１の反射板と平行する方向に偏波を形成する第２の素子と
を備え、
かつ前記第２のアンテナは、前記第１の周波数帯域の上端周波数に対応する波長をλ_Ｂとするとき、前記第２の反射板及び第２の素子の偏波方向の長さの合計が、約０．３λ_Ｂ以下に設定されることを特徴とするアンテナ装置。

【請求項3】

前記第２のアンテナは、前記長さの合計が、当該第２のアンテナの上に配置された前記第１の素子の幅より短い長さに設定されることを特徴とする請求項２記載のアンテナ装置。

【請求項4】

前記第１のアンテナは、前記第２の周波数帯域の下端周波数に対応する波長をλ_Ｃとするとき、前記第１の反射板からその垂直方向へ約０．５λ_Ｃ離間した位置に配置され、
前記第２のアンテナは、前記第２の反射板の垂直方向の導体長が、約０．２５λ_Ｃとなるように構成されることを特徴とする請求項２又は３記載のアンテナ装置。

【請求項5】

前記第１のアンテナは、前記第１の反射板に立設された金属導体により支持されることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載のアンテナ装置。

【請求項6】

導電性を有する第１の反射板と、
前記第１の反射板と平行に配置される第１の素子を有し、第１の周波数帯域を共振帯域とする第１のアンテナと、
前記第１の反射板と前記第１のアンテナとの間に配置され、前記第１の周波数帯域より高い第２の周波数帯域を共振帯域とする第２のアンテナと、
前記第１のアンテナの前記第１の反射板とは反対側となる位置に配置され、前記第１の周波数帯域に作用する第１の無給電素子及び前記第２の周波数帯域に作用する第２の無給電素子を備えた導波器と
を具備し、
前記第２のアンテナは、
前記第１の反射板に垂直に立設され、当該第１の反射板と同電位に設定された第２の反射板と、
当該第２の反射板の一側辺先端部から絶縁部を介して前記第１の反射板と平行に延伸するように配置され、前記第２の反射板と協働して前記第１の反射板と平行する方向に偏波を形成する第２の素子と
を備えることを特徴とするアンテナ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、携帯電話システム等の移動通信システムの基地局で使用されるアンテナ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に移動通信システムの基地局で使用されるアンテナには、水平面内において無指向性で、かつ垂直面内においては広帯域に亘り水平方向の指向性を有するアンテナが使用される。この要求を満たすアンテナとして、ダイポールアンテナをスタック構造としたアンテナ装置が実用化されている（例えば特許文献１を参照。）。

【0003】

一方、移動通信システムのうちマイクロセルを形成するシステムでは、基地局アンテナとして指向性アンテナが使用される。指向性アンテナとしては、反射板付きのダイポールアンテナが知られている。反射板付きダイポールアンテナは、水平に配置された反射板上にダイポールアンテナを配置することで、反射板に対しダイポールを配置した側に電波の放射方向を偏らせるアンテナである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特公平５−２８９２２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところが、ダイポールアンテナは１／２波長の素子長を必要とし、所望の偏波や利得を維持したまま当該素子長を短縮することは一般に困難である。一方、通信事業者はアンテナ装置のさらなる小型化を求めており、この要求に応えるためには既成概念にとらわれないアンテナの開発が必要である。

【0006】

この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的は、所望の偏波を維持した上で素子長を短縮し、これにより装置のより一層の小型化を可能にしたアンテナ装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するためにこの発明の第１の観点は、導電性を有する第１の反射板（１１）に立設され当該第１の反射板と同電位に設定された第２の反射板（１２）と、この第２の反射板（１２）の一側辺先端部から絶縁部を介して上記第１の反射板（１１）と平行する方向に延伸するように配置されたアンテナ素子（１３）とを備え、当該アンテナ素子（１３）と上記第２の反射板（１２）とが協働して上記第１の反射板（１１）と平行する方向に偏波を形成するように構成したものである。

【0008】

また、この発明の第１の観点は、上記第２の反射板（１２）及び上記アンテナ素子（１３）を、それぞれ絶縁基板（１６）の第１の面に形成された第１及び第２の導電パターン（１５ａ），（１５ｂ）により構成し、上記絶縁基板（１６）の第２の面に、上記第１の導電パターン（１５ａ）と背中合わせとなる位置に給電用のマイクロストリップライン（１５（ｅ）を形成することも特徴とする。

【0009】

この発明の第２の観点は、導電性を有する第１の反射板（１１ｄ）と、この第１の反射板（１１ｄ）と平行に配置される第１の素子（２１ａ，２１ｂ）を有し第１の周波数帯域を共振帯域とする第１のアンテナ（２０）と、上記第１の反射板（１１ｄ）と上記第１のアンテナ（２０）との間に配置され上記第１の周波数帯域より高い第２の周波数帯域を共振帯域とする第２のアンテナ（１０ａ〜１０ｄ）とを具備する。第２のアンテナ（１０ａ〜１０ｄ）は、上記第１の反射板（１１ｄ）に垂直に立設され当該第１の反射板と同電位に設定された第２の反射板（１２）と、当該第２の反射板（１２）の一側辺先端部から絶縁部を介して上記第１の反射板と平行に延伸するように配置され上記第２の反射板と協働して上記第１の反射板（１１ｄ）と平行する方向に偏波を形成する第２の素子（１３）とを備え、これらの第２の反射板（１２）及び第２の素子（１３）の偏波方向の導体長の合計が、当該第１の素子（２１ａ，２１ｂ）の幅より短い長さに設定される。

【0010】

またこの発明の第２の観点は次のような各種態様を備えることも特徴とする。
第１の態様は、上記第２のアンテナ（１０ａ〜１０ｄ）を、上記第１の周波数帯域の上端周波数に対応する波長をλ_Ｂとするとき、上記導体長の合計が０．３λ_Ｂ以下になるように構成したものである。

【0011】

第２の態様は、上記第２の周波数帯域の下端周波数に対応する波長をλ_Ｃとするとき、上記第１のアンテナ（２０）を、上記第１の反射板（１１ｄ）からその垂直方向へ約０．５λ_Ｃ離間した位置に配置すると共に、上記第２のアンテナ（１０ａ〜１０ｄ）を、上記第２の反射板（１２）の垂直方向の導体長が約０．２５λ_Ｃとなるように構成したものである。

【0012】

第３の態様は、上記第１のアンテナ（２０）の給電点付近を、上記第１の反射板に立設された１対の金属導体（４３）によりそれぞれ支持するように構成したものである。

【0013】

この発明の第３の観点は、導電性を有する第１の反射板（３０）と、この第１の反射板と平行に配置される第１の素子（４１ａ，４１ｂ）を有し第１の周波数帯域を共振帯域とする第１のアンテナ（４０）と、上記第１の反射板と上記第１のアンテナとの間に配置され上記第１の周波数帯域より高い第２の周波数帯域を共振帯域とする第２のアンテナ（６０ａ〜６０ｄ）と、上記第１のアンテナの上記第１の反射板とは反対側となる位置に配置された導波器（５０）とを具備する。上記第２のアンテナ（６０ａ〜６０ｄ）は、上記第１の反射板（３０）に垂直に立設され当該第１の反射板と同電位に設定された第２の反射板（１５ａ）と、当該第２の反射板の一側辺先端部から絶縁部を介して上記第１の反射板と平行に延伸するように配置され、上記第２の反射板と協働して上記第１の反射板と平行する方向に偏波を形成する第２の素子（１５ｂ）とを備える。導波器（５０）は、上記第１の周波数帯域に作用する第１の無給電素子（５２ａ，５２ｂ）と、上記第２の周波数帯域と作用する第２の無給電素子（５３ａ，５３ｂ）を備える。

【発明の効果】

【0014】

この発明の第１の観点によれば、第２の反射板と素子が第１の反射板に対し平行する方向に偏波を形成するモノポール素子として動作する。また、第２の反射板及び素子の高さ方向の導体長を適宜設定することで、第２の反射板と素子の水平方向の導体長を１／２波長より短くすることが可能となる。すなわち、偏波を維持した上で素子長を短縮することが可能となり、これによりアンテナ装置をさらに小型化することが可能となる。

【0015】

また、上記第２の反射板及び素子を絶縁基板の一方の面に第１及び第２の導電パターンを形成し、上記絶縁基板の他方の面の上記第２の反射板の形成位置に対し背中合わせとなる位置に給電用のマイクロストリップラインを形成することにより、アンテナ素子への給電を同軸ケーブルのみにより行う場合に比べ、同軸ケーブルの引き回し区間を短縮して給電構造をコンパクトにすることが可能となる。

【0016】

さらに、上記マイクロストリップラインを給電点からさらに延長することで、オープンスタブ又はショートスタブを形成することも可能となり、これによりインピーダンス調整を行うことも可能となる。

【0017】

この発明の第２の観点によれば、第２のアンテナの上記第２の反射板及び素子の水平部位の導体長の合計が、上記第１のアンテナの水平板状素子の素子長より短い長さとなるように構成されることにより、第２のアンテナが第１のアンテナの周波数帯域に共振しないようにすることができる。この結果、第１のアンテナと第２のアンテナとを相互に近接配置してコンパクトに構成した上で、アンテナ間干渉の少ない多数周共用アンテナ装置を構成することができる。

【0018】

しかも、第２のアンテナを、第１のアンテナと第１の反射板との間の適切な位置に配置することで、第１のアンテナの第１の素子を第２のアンテナの無給電素子として動作させることが可能となり、これにより第２のアンテナによる共振帯域をさらに広げることが可能となる。

【0019】

また、第１のアンテナを、第１の反射板に立設された金属導体により支持するように構成すれば、第１の反射板等で使用される板金等を支持部材として利用することが可能となり、これにより専用の支持部材を別途用意する場合に比べ、部品点数及びコストを削減することが可能となる。

【0020】

この発明の第３の観点によれば、第１反射板に対し平行に配置される第１の素子を有する第１のアンテナ、及び第１の反射板に垂直に配置される第２の素子を有する第２のアンテナを適切な位置関係で配置すると共に、第１のアンテナの第１の反射板とは反対側となる位置に上記第１及び第２のアンテナとそれぞれ作用する無給電素子を有する導波器をさらに備えることで、第１及び第２のアンテナの共振周波数帯域をそれぞれさらに広げることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】この発明の第１の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示すもので、（ａ）はその平面図、（ｂ）〜（ｅ）は異なる四方向から見たときの側面図。

【図2】一般的な反射板付きダイポールアンテナの構成を示す図。

【図3】この発明の第２の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示すもので、（ａ）はその平面図、（ｂ）〜（ｅ）は異なる四方向から見たときの側面図。

【図4】この発明の第３の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示すもので、（ａ）はその平面図、（ｂ）〜（ｅ）は異なる四方向から見たときの側面図。

【図5】この発明の第４の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示すもので、（ａ）はその平面図、（ｂ）〜（ｅ）は異なる四方向から見たときの側面図。

【図6】この発明の第５の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示すもので、（ａ）はその平面図、（ｂ）〜（ｅ）は異なる四方向から見たときの側面図。

【図7】この発明の第６の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示すもので、（ａ）はその平面図、（ｂ）〜（ｅ）は異なる四方向から見たときの側面図。

【図8】この発明の第７の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示すもので、（ａ）はその平面図、（ｂ）〜（ｅ）は異なる四方向から見たときの側面図。

【図9】図６に示したアンテナ装置の全体構成を斜め上方から見たときの斜視図。

【図10】この発明の第８の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示すもので、（ａ）はその平面図、（ｂ）〜（ｅ）は異なる四方向から見たときの側面図。

【図11】この発明の第９の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示すもので、（ａ）はその平面図、（ｂ）〜（ｅ）は異なる四方向から見たときの側面図。

【図12】図１１に示したアンテナ装置の全体構成を斜め上方から見たときの斜視図。

【図13】この発明の第１０の実施形態に係るアンテナ装置の全体構成を斜め上方から見た斜視図。

【図14】この発明の第１０の実施形態に係るアンテナ装置の全体構成を斜め下方から見たときの斜視図。

【図15】この発明の第１０の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示すもので、（ａ）はその平面図、（ｂ）〜（ｅ）は異なる四方向から見たときの側面図。

【図16】この発明の第１１の実施形態に係るアンテナ装置の構成を斜め上方から見た斜視図。

【図17】図１６に示したアンテナ装置の平面図。

【図18】図１６に示したアンテナ装置の側面図。

【図19】図１６に示したアンテナ装置に導波器を取り付けた状態を斜め上方から見た斜視図。

【図20】図１９に示したアンテナ装置の平面図。

【図21】図１９に示したアンテナ装置の側面図。

【図22】図１９に示したアンテナ装置に設けられる導波器の表面構成を示す平面図。

【図23】図１９に示したアンテナ装置に設けられる導波器の裏面構成を示す平面図。

【図24】図１９に示したアンテナ装置のアンテナ支持構造を斜め上方から見た分解斜視図。

【図25】図１９に示したアンテナ装置のアンテナ支持構造を斜め下方から見た分解斜視図。

【図26】この発明の第１２の実施形態に係るアンテナ装置の構成を斜め上方から見た斜視図。

【図27】図２６に示したアンテナ装置の平面図。

【図28】図２６に示したアンテナ装置の側面図。

【図29】図２６に示したアンテナ装置における垂直板状アンテナの表面の構成を示す側面図。

【図30】図２６に示したアンテナ装置における垂直板状アンテナの裏面の構成を示す側面図。

【図31】図２６に示したアンテナ装置に水平板状アンテナを取り付けた状態を斜め上方から見た斜視図。

【図32】図３１に示したアンテナ装置の平面図。

【図33】図３１に示したアンテナ装置の側面図。

【図34】図３１に示したアンテナ装置にさらに導波器を取り付けた状態を斜め上方から見た斜視図。

【図35】図３４に示したアンテナ装置の平面図。

【図36】図３４に示したアンテナ装置の側面図。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、図面を参照してこの発明に係わる実施形態を説明する。
［第１の実施形態］
図１は、この発明の第１の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示すもので、（ａ）はその平面図、（ｂ）〜（ｅ）は異なる四方向から見たときの側面図である。

【0023】

本実施形態に係るアンテナ装置は、ほぼ正方形をなす第１の反射板１１を備える。第１の反射板１１は金属導体からなり、例えば板金を用いて製作される。この第１の反射板１１上には、第２の反射板１２が垂直に立設される。この第２の反射板も金属導体からなり、上記第１の反射板１１に対し直接又はケーブルを介して接続されることで、当該第１の反射板１１と直流的に同電位になるように構成される。

【0024】

また、第２の反射板１２の一側辺の先端部には、図示しない絶縁部材を介して素子１３が取着される。この素子１３は短冊状をなし、上記第２の反射板１２の一側辺から上記第１の反射板１１と平行する方向に延伸するように配置される。上記第２の反射板１２の一側辺先端部には給電点Ｆが設けられ、この給電点Ｆは給電ケーブルを介して図示しない無線回路に接続される。

【0025】

ところで、本実施形態のアンテナ装置は、例えば２．４〜２．５GHzを共振周波数帯域とする。そして、そのために上記第２の反射板１２の垂直方向の長さを、上記共振周波数帯域の下端周波数（２．４GHz）に対応する波長をλとするとき、約０．２５λに設定している。また、第２の反射板１２の水平方向における導体長を０．１５λに設定し、これにより第２の反射板１２と素子１３の水平方向における導体長の合計が０．３λ以下となるようにしている。

【0026】

このような構成であるから、第２の反射板１２と素子１３とがモノポール素子として動作し、これにより第１の反射板１１と平行する方向、つまり図中水平方向に偏波Ｈが形成される。また、第２の反射板１２は第１の反射板１１と直流的に同電位に設定され、かつ第２の反射板１２の垂直方向の高さが約０．２５λに設定されると共に水平方向における導体長が０．１５λに設定されたことで、第２の反射板１２及び素子１３の水平方向における導体長の合計を０．３λ以下に短くすることが可能となる。その結果、アンテナ装置のより一層の小型化を図ることが可能となる。

【0027】

ちなみに、一般的な反射板付きダイポールアンテナでは、例えば図２に示すように給電点Ｆに対しダイポール素子１４ａ，１４ｂを水平方向に配置することで水平方向Ｈに偏波を形成する。このため０．５λの素子長が必要となり、これ以上のアンテナの小型化は困難だった。また、反射板１１の上方に当該反射板１１から離間した状態でダイポール素子１４ａ，１４ｂを配置するために、支持部材（図示せず）を別途用意する必要がある。このため、部品点数が増えコストアップの増加が避けられなかった。

【0028】

［第２の実施形態］
図３は、この発明の第２の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示すもので、（ａ）はその平面図、（ｂ）〜（ｅ）は異なる四方向から見たときの側面図である。なお、同図において前記図１と同一部分には同一符号を付して説明を行う。

【0029】

第１の反射板１１上には、垂直板状アンテナが立設される。この垂直板状アンテナは、１枚の金属導体板にその上辺から下辺に向かい下辺部の一部を残してスリット１５ｃを形成したもので、これにより長方形をなす第２の反射板１５ａと、逆Ｌ型をなすアンテナ素子１５ｂを構成している。第２の反射板１５ａは、上記第１の反射板１１に対し直接又はケーブルを介して接続され、これにより第１の反射板１１と直流的に同電位になるように構成される。また、第２の反射板１５ａの一側辺先端部には給電点Ｆが設けられ、この給電点Ｆは給電ケーブルを介して図示しない無線回路に接続される。

【0030】

上記第２の反射板１５ａの上端からスリット１５ｃの底部までの長さは、共振周波数帯域の下端周波数（２．４GHz）に対応する波長をλとするとき、約０．２５λに設定される。また、第２の反射板１５ａ及びアンテナ素子１５ｂの水平方向における導体長の合計は０．３λ以下に設定される。

【0031】

このような構成であるから、第２の反射板１５ａ及びアンテナ素子１５ｂは長さが０．５λの迂回回路Ｅを介して接続されることになる。このため、第２の反射板１５ａ、迂回回路Ｅ及びアンテナ素子１５ｂがモノポール素子として動作し、これにより第１の反射板１１と平行する方向、つまり図中水平方向に偏波が形成される。

【0032】

また、第２の反射板１５ａ、迂回回路Ｅ及びアンテナ素子１５ｂは第１の反射板１１と直流的に同電位に設定される。そして、第２の反射板１５ａの垂直方向の高さが約０．２５λに設定されたことで、第２の反射板１２とアンテナ素子１３の水平方向における導体長の合計を０．３λ以下に設定することができる。このため、一般的な反射板付きダイポールアンテナに比べ素子長を短くすることができ、これによりアンテナ装置の小型化が可能となる。

【0033】

しかも、第２の反射板１５ａ及びアンテナ素子１５ｂは一枚の金属板により一体的に製作される。このため、単一部品によりアンテナ素子を構成することができ、これによりコストダウンが期待できる。

【0034】

［第３の実施形態］
図４は、この発明の第３の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示すもので、（ａ）はその平面図、（ｂ）〜（ｅ）は異なる四方向から見たときの側面図である。なお、同図において前記図３と同一部分には同一符号を付して説明を行う。

【0035】

第１の反射板１１上には垂直板状アンテナが立設される。この垂直板状アンテナは、絶縁基板１６の一方の面に、第２の反射板１５ａを構成する長方形の第１の導電パターンと、アンテナ素子１５ｂを構成するＬ型の第２の導電パターンを形成している。第１の導電パターンと第２の導電パターンとの間にはその下端部を一部残してスリット１５ｃが形成され、これにより迂回回路Ｅが構成される。

【0036】

一方、上記絶縁基板１６の他方の面には、上記第２の反射板１５ａを構成する第１の導電パターンに対し背中合わせとなる位置に、Ｌ字型をなすマイクロストリップライン１５ｄが第１の反射板１１に対し水平方向に形成されている。このマイクロストリップライン１５ｄは給電経路の一部を構成するもので、その一端には給電部Ｆが、他端には給電ケーブル接続点Ｇがそれぞれ設けられている。給電部Ｆはスルーホールを介して上記アンテナ素子１５ｂの給電点に接続され、給電ケーブル接続点Ｇには図示しない給電ケーブルが接続される。

【0037】

上記第２の反射板１５ａの上端からスリット１５ｃの底端までの長さは、共振周波数帯域の下端周波数（２．４GHz）に対応する波長をλとするとき、約０．２５λに設定される。また、第２の反射板１５ａ及びアンテナ素子１５ｂの水平方向における導体長の合計は０．３λ以下に設定される。

【0038】

このような構成であるから、上記第２の実施形態と同様に、第２の反射板１５ａ及びアンテナ素子１５ｂは長さが０．５λの迂回回路Ｅを介して接続されることになる。このため、第２の反射板１５ａ、迂回回路Ｅ及びアンテナ素子１５ｂがモノポール素子として動作し、これにより第１の反射板１１と平行する方向、つまり図中水平方向に偏波が形成される。

【0039】

また、第２の反射板１５ａ、迂回回路Ｅ及びアンテナ素子１５ｂは第１の反射板１１と直流的に同電位に設定される。そして、第２の反射板１５ａの垂直方向の高さが約０．２５λに設定されたことで、第２の反射板１２と素子１３の水平方向における導体長の合計を０．３λ以下に設定することができる。このため、一般的な反射板付きダイポールアンテナに比べ素子長を短くすることができ、これによりアンテナ装置の小型化が可能となる。

【0040】

さらに、第２の反射板１５ａ及びアンテナ素子１５ｂはエッジング等により簡単に形成することができるので、安価に製造できる利点がある。しかも、絶縁基板１６の他面側にはマイクロストリップライン１５ｄを形成し、これを給電経路の一部として使用しているので、給電ケーブル長を短縮すると共に垂直板状アンテナと重なる部位における給電ケーブルの引き回しスペースを不要にすることができる。

【0041】

［第４の実施形態］
図５は、この発明の第４の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示すもので、（ａ）はその平面図、（ｂ）〜（ｅ）は異なる四方向から見たときの側面図である。なお、同図において前記図４と同一部分には同一符号を付して詳しい説明は省略する。

【0042】

この第４の実施形態の前記第３の実施形態と異なる点は、絶縁基板１６の裏面側に、逆Ｌ型をなすマイクロストリップライン１５ｆを第１の反射板１１に対し垂直方向に形成し、その下方端に給電ケーブル接続点Ｇを設けたことである。

【0043】

このマイクロストリップライン１５ｆは第２の反射板１５ａに対し背中合わせに配置され、その一端部には給電部Ｆが、他端には給電ケーブル接続点Ｇがそれぞれ設けられている。給電部Ｆはスルーホールを介して上記アンテナ素子１５ｂの給電点に接続され、給電ケーブル接続点Ｇには図示しない給電ケーブルが接続される。

【0044】

このような構成であるから、第３の実施形態と同様にマイクロストリップライン１５ｆを給電経路の一部として使用しているので、給電ケーブル長を短縮すると共に垂直板状アンテナと重なる部位における給電ケーブルの引き回しスペースを不要にすることができる。また、本実施形態ではマイクロストリップライン１５ｆを垂直方向に配置し、その下端に給電ケーブル接続部Ｇを設けているので、給電ケーブルを第１の反射板１１上に沿って配線するだけで、上記給電ケーブル接続部Ｇに接続できる利点がある。

【0045】

なお、マイクロストリップライン１５ｆの線幅を部分的に広く設定し、当該幅広部をスタブとして機能させるようにしてもよい。このスタブによりアンテナのインピーダンス整合を実現できる。

【0046】

［第５の実施形態］
図６は、この発明の第５の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示すもので、（ａ）はその平面図、（ｂ）〜（ｅ）は異なる四方向から見たときの側面図である。なお、同図において前記図４と同一部分には同一符号を付して詳しい説明は省略する。

【0047】

この第５の実施形態の前記第４の実施形態と異なる点は、絶縁基板１６の裏面側に、逆Ｌ型をなすマイクロストリップライン１５ｆを第１の反射板１１に対し垂直方向に形成すると共に、その給電点Ｆにスタブ１５ｇを形成したことである。このスタブ１５ｇは、アンテナ素子１５ｂに対し背中合わせに配置される。スタブ１５ｇは、オープンスタブ又はショートスタブとして、インピーダンス整合のために用いられる。

【0048】

このような構成であるから、第４の実施形態と同様にマイクロストリップライン１５ｆを給電経路の一部として使用しているので、給電ケーブル長を短縮すると共に垂直板状アンテナと重なる部位における給電ケーブルの引き回しスペースを不要にすることができる。さらに、アンテナ素子１５ｂに対し背中合わせとなる位置にスタブ１５ｇを設けたことで、インピーダンス整合を行うことができる。

【0049】

［第６の実施形態］
図７は、この発明の第６の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示すもので、（ａ）はその平面図、（ｂ）〜（ｅ）は異なる四方向から見たときの側面図である。なお、同図において前記図６と同一部分には同一符号を付して説明を行う。

【0050】

第１の反射板１１ａは長方形をなし、当該第１の反射板１１ａ上には２つの垂直板状アンテナ１０ａ，１０ｂが一定の距離を隔てて平行に立設されている。これらの垂直板状アンテナ１０ａ，１０ｂは、第２の反射板１５ａ及びアンテナ素子１５ｂが形成された面が同一方向を向くように配置され、アンテナの磁界面をスタックした状態で使用される。

【0051】

上記垂直板状アンテナ１０ａ，１０ｂにおいて、第２の反射板１５ａの上端からスリット１５ｃの底端までの長さは、前記第６の実施形態と同様に共振周波数帯域の下端周波数（２．４GHz）に対応する波長をλとするとき、約０．２５λに設定される。また、第２の反射板１５ａ及びアンテナ素子１５ｂの水平方向における導体長の合計は０．３λ以下に設定される。
なお、上記第１の反射板１１ａの長手方向の長さ、及び垂直板状アンテナ１０ａ，１０ｂの配置間隔は、いずれもアンテナ装置に発生させようとする指向性に応じて適宜設定される。

【0052】

また、図９は本実施形態に係るアンテナ装置の設置例を示す斜視図である。この例はアンテナ装置を壁面に設置する場合を示したもので、第１の反射板１１ａが壁面取付金具７ａを用いて壁面にねじ止めにより固定される。なお、８ａはカバーを、また９ａは入出力部をそれぞれ示している。

【0053】

このような構成であるから、垂直板状アンテナ１０ａ，１０ｂを磁界面スタック化したことにより双方のアンテナの特性が合成され、これにより高利得な指向性アンテナ装置を提供することが可能となる。また、垂直板状アンテナ１０ａ，１０ｂの水平方向の長さは０．３λ以下に設定可能であるため、第１の反射板１１ａの短辺方向（幅方向）の長さを０．５λ以下にすることができ、これによりアンテナ装置の幅方向のサイズを小型化することができる。

【0054】

［第７の実施形態］
図８は、この発明の第７の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示すもので、（ａ）はその平面図、（ｂ）〜（ｅ）は異なる四方向から見たときの側面図である。なお、同図において前記図７と同一部分には同一符号を付して詳しい説明は省略する。

【0055】

第１の反射板１１ｂは長方形をなし、当該第１の反射板１１ｂ上には２つの垂直板状アンテナ１０ａ，１０ｂが直線上に並べられた状態で立設されている。これらの垂直板状アンテナ１０ａ，１０ｂは、第２の反射板１５ａ及びアンテナ素子１５ｂが形成された面が同一方向を向くように配置され、アンテナの電界方向にスタックした状態で使用される。

【0056】

このような構成であるから、垂直板状アンテナ１０ａ，１０ｂを電磁面スタック化したことにより双方のアンテナの特性が合成され、これにより高利得の指向性アンテナ装置を提供することが可能となる。また、垂直板状アンテナ１０ａ，１０ｂの幅方向の長さはいずれも０．３λ以下に設定可能であるため、垂直板状アンテナ１０ａ，１０ｂのスタック間隔を０．６λ以下に設定することができ、これにより指向性の調整範囲を拡大することが可能となる。

【0057】

なお、図８では同一構成の垂直板状アンテナ１０ａ，１０ｂを横一列に配置した場合を例示した。しかし、それに限らず、第２の反射板１５ａ及びアンテナ素子１５ｂの形成位置が左右反対となるように構成された垂直板状アンテナ１０ａ，１０ｂを用意し、これらの垂直板状アンテナ１０ａ，１０ｂを横一列に配置するようにしてもよい。このように構成することで、アンテナ装置としての利得をさらに高めることができる。

【0058】

［第８の実施形態］
図１０は、この発明の第８の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示すもので、（ａ）はその平面図、（ｂ）〜（ｅ）は異なる四方向から見たときの側面図である。なお、同図において前記図６と同一部分には同一符号を付して説明を行う。

【0059】

本実施形態に係るアンテナ装置は、第１の反射板１１ｃに、磁界面スタック化された垂直板状アンテナ１０ａ，１０ｂの対と、同じく磁界面スタック化された垂直板状アンテナ１０ｃ，１０ｄ２の対を、相互に９０度向きを異ならせた状態で配置したものである。垂直板状アンテナの各対１０ａ，１０ｂ及び１０ｃ，１０ｄは、いずれも第２の反射板１５ａ及びアンテナ素子１５ｂが形成された面が同一方向を向くように配置されている。

【0060】

また、上記垂直板状アンテナの各対１０ａ，１０ｂ及び１０ｃ，１０ｄに設けられた給電点Ｆは、対ごとに給電ケーブル１８ａ，１８ｂ及び１８ｃ，１８ｄを介して混合器１９，１９により混合され、これらの混合器１９，１９からそれぞれ図示しない給電ケーブルを介して無線回路の異なる系統に接続される。

【0061】

さらに、共振周波数帯域の下端周波数（２．４GHz）に対応する波長をλとするとき、上記垂直板状アンテナ１０ａ〜１０ｄはいずれも、第２の反射板１５ａ及びアンテナ素子１５ｂの水平方向における導体長の合計が０．３λ以下となるように構成される。また、垂直板状アンテナの各対１０ａ，１０ｂ及び１０ｃ，１０ｄの配置間隔はいずれも０．５λとなるように設定される。

【0062】

このような構成であるから、磁界面スタック化された垂直板状アンテナ１０ａ，１０ｂ及び１０ｃ，１０ｄの対により、それぞれ指向性が９０度異なる方向に、第１の反射板１１ｃと平行する方向の偏波が生成される。また、各垂直板状アンテナ１０ａ〜１０ｄはいずれも、第２の反射板１５ａ及びアンテナ素子１５ｂの水平方向における導体長の合計が０．３λ以下となるように構成されているため、２対の磁界面スタック化された垂直板状アンテナ１０ａ，１０ｂ及び１０ｃ，１０ｄを配置する際に、アンテナ対間のアイソレーションを維持した上でアンテナ装置のサイズを小型化することが可能となる。

【0063】

［第９の実施形態］
図１１は、この発明の第９の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示すもので、（ａ）はその平面図、（ｂ）〜（ｅ）は異なる四方向から見たときの側面図である。なお、同図において前記図１０と同一部分には同一符号を付して詳しい説明は省略する。

【0064】

本実施形態の前記第８の実施形態と構成を異にする点は、対をなす垂直板状アンテナ１０ａ，１０ｂ及び１０ｃ，１０ｄをそれぞれ平行に配置する際に、第２の反射板１５ａ及びアンテナ素子１５ｂが形成された面が反対方向（図１１ではいずれも外側方向）を向くように設定したことである。また、この配置に対応するために、対をなす垂直板状アンテナ１０ａ，１０ｂ及び１０ｃ，１０ｄの給電位相は反転されており、合成時に再度反転させて同位相とした後合成するようにしている。

【0065】

また、図１２は本実施形態に係るアンテナ装置の設置例を示す斜視図である。この例はアンテナ装置を壁面に設置する場合を示したもので、第１の反射板１１ｃが壁面取付金具７ｂを用いて壁面にねじ止めにより固定される。なお、８ｂはカバーを、また９ｂは入出力部をそれぞれ示している。

【0066】

このような構成であるから、前記第８の実施形態と同様に、各垂直板状アンテナ１０ａ〜１０ｄの第２の反射板１５ａ及びアンテナ素子１５ｂの水平方向における導体長の合計は０．３λ以下となるように構成されているため、２対の磁界面スタック化された垂直板状アンテナ１０ａ，１０ｂ及び１０ｃ，１０ｄを配置する際に、アンテナ対間のアイソレーションを維持した上でアンテナ装置のサイズを小型化することが可能となる。

【0067】

［第１０の実施形態］
図１３及び図１４はこの発明の第１０の実施形態に係るアンテナ装置の全体構成を示すもので、図１３は斜め上方から見た斜視図、図１４は斜め下方から見たときの斜視図である。また図１５（ａ）は同アンテナ装置の平面図、（ｂ）〜（ｅ）は異なる四方向から見たときの側面図である。なお、同図において前記図１０及び図１２と同一部分には同一符号を付して説明を行う。

【0068】

本実施形態に係るアンテナ装置では、第１の反射板１１ｄに、磁界面スタック化された垂直板状アンテナ１０ａ，１０ｂの対と、同じく磁界面スタック化された垂直板状アンテナ１０ｃ，１０ｄ２の対を、相互に９０度向きを異ならせた状態で配置している。垂直板状アンテナの各対１０ａ，１０ｂ及び１０ｃ，１０ｄは、いずれも第２の反射板１５ａ及びアンテナ素子１５ｂが形成された面が同一方向を向くように配置されている。

【0069】

また、上記垂直板状アンテナ１０ａ，１０ｂ及び１０ｃ，１０ｄの上方（図１３，図１４では前方）となる位置には、第１の反射板１１ｄに対し支持部材２２により支持された状態で水平板状アンテナ２０が配置される。この水平板状アンテナ２０は、羽根型をなす２対の水平板状素子２１ａ，２１ｂを交差させた状態で、つまり相互に９０度向きを異ならせた状態で配置したもので、各水平板状素子２１ａ，２１ｂの配置位置は上記垂直板状アンテナ１０ａ，１０ｂ及び１０ｃ，１０ｄの垂直上方となるように、つまり垂直板状アンテナ１０ａ〜１０ｄが水平板状素子２１ａ，２１ｂの下に隠れるように設定されている。
水平板状素子２１ａは、羽根状の対称な１対の板で構成され、対称性の中心付近（１対の板が最も近接する箇所）に給電点を有する。
なお、図中７ｃは壁面取付金具、８ｃはカバー、９ｂは入出力部、２３ａ，２３ｂは給電ケーブルを示している。

【0070】

ところで、垂直板状アンテナ１０ａ，１０ｂ及び１０ｃ，１０ｄは２４００〜２５００MHzの周波数帯域（高域周波数帯）を共振帯域とし、水平板状アンテナ２０は７００〜２２００MHzの周波数帯域（低域周波数帯）を共振帯域としている。

【0071】

そして、そのために先ず上記垂直板状アンテナ１０ａ〜１０ｄについては、低域周波数帯の上端周波数（２２００MHz）に対応する波長をλ_Ｂとするとき、第２の反射板１５ａ及びアンテナ素子１５ｂの水平方向における導体長の合計が０．３λ_Ｂ以下となるように設定される。また、高域周波数帯の下端周波数（２４００MHz）に対応する波長をλ_Ｃとするとき、垂直板状アンテナの各対１０ａ，１０ｂ及び１０ｃ，１０ｄの配置間隔はいずれも０．５λ_Ｃとなるように設定される。さらに、上記垂直板状アンテナ１０ａ〜１０ｄの第２の反射板１５ａの上端からスリット１５ｃの底端までの長さは、約０．２５λ_Ｃに設定される。

【0072】

一方、水平板状アンテナ２０については、低域周波数帯の下端周波数（７００MHz）に対応する波長をλ_Ａとするとき、水平板状素子２１ａ，２１ｂの導体長が０．３５λ_Ａに設定され、また水平板状素子２１ａ，２１ｂの幅は上記高域周波数帯の下端周波数（２４００MHz）に対応する波長λ_Ｃに対し０．３〜０．４λ_Ｃに設定される。さらに、第１の反射板１１ｄと水平板状アンテナ２０の垂直方向の間隔は通常、低域周波数帯の中のいずれかの周波数において１／４波長となるように選ばれる。例えば、λ_Ａを基準にすると０．１５λ_Ａと表される。なお、第１の反射板１１ｄに対する水平板状アンテナ２０の垂直方向の配置位置は、上記高域周波数帯の下端周波数（２４００MHz）に対応する波長λ_Ｃに対し０．５λ_Ｃ付近（０．３〜０．７λ_Ｃ）設定してもよい。

【0073】

このような構成であるから、高域周波数帯域（２４００〜２５００MHz）に対して、磁界面スタック化された垂直板状アンテナ１０ａ，１０ｂ及び１０ｃ，１０ｄの対によりそれぞれ指向性が９０度異なる方向に、第１の反射板１１ｃと平行する方向の偏波が生成される。また、それと共に低域周波数帯域（７００〜２２００MHz）に対して、水平板状アンテナ２０の水平板状素子２１ａ，２１ｂによりそれぞれ指向性が９０度異なる方向に、第１の反射板１１ｃと平行する方向の偏波が生成される。

【0074】

その際に、上記垂直板状アンテナ１０ａ，１０ｂ及び１０ｃ，１０ｄにおいて、第２の反射板１５ａ及びアンテナ素子１５ｂの水平方向における導体長の合計が０．３λ_Ｂ以下となるように、つまり低域周波数帯域（７００〜２２００MHz）の上端周波数２２００MHzに対応する波長より短くなるように設定されている。このため、垂直板状アンテナ１０ａ，１０ｂ及び１０ｃ，１０ｄが低域周波数帯域（７００〜２２００MHz）に対し共振しないようにすることができる。すなわち、垂直板状アンテナ１０ａ，１０ｂ及び１０ｃ，１０ｄと、水平板状アンテナ２０の水平板状素子２１ａ，２１ｂとの間のアイソレーションを十分に確保することができ、これにより上記高域周波数帯域（２４００〜２５００MHz）と低域周波数帯域（７００〜２２００MHz）とを共用するアンテナ装置を提供することができる。

【0075】

しかも、上記垂直板状アンテナ１０ａ〜１０ｄの第２の反射板１５ａの上端からスリット１５ｃの底端までの長さ、つまり垂直板状アンテナ１０ａ〜１０ｄの高さを約０．２５λ_Ｃに設定している。すなわち、第１の反射板１１ｄから水平板状アンテナ２０までの距離０．５λ_Ｃに対し、約１／２に設定している。この結果、水平板状アンテナ２０の各水平板状素子２１ａ，２１ｂを垂直板状アンテナ１０ａ〜１０ｄの導波器として機能させることが可能となり、これにより高域周波数帯域に対する利得を改善することができる。

【0076】

［第１１の実施形態］
図１６はこの発明の第１１の実施形態に係るアンテナ装置の構成を斜め上方から見たときの斜視図、図１７及び図１８はそれぞれその平面図及び側面図である。

【0077】

本実施形態に係るアンテナ装置は、ほぼ正方形をなす第１の反射板３０を備える。この第１の反射板３０は金属導体からなり、例えば板金を用いて製作される。この第１の反射板３０の中央部の垂直上方位置には、水平板状アンテナ４０が配置される。水平板状アンテナ４０は、図１７に示すように、羽根型をなす２対の水平板状素子４１ａ，４１ｂを有する。これらの水平板状素子４１ａ，４１ｂは、互いに交差するように、つまり向きが互いに９０度異なる状態を維持し、上記第１の反射板３０の四辺に対し４５度偏角させた状態で配置される。

【0078】

上記水平板状素子４１ａ，４１ｂは、その左右の素子片ごとに２本の支持部材４２，４３を用いて上記第１の反射板３０に固定支持される。図２４及び図２５はその支持構造を示す分解斜視図である。同図に示すように支持部材４２，４３の一方４２は樹脂製の六角柱からなり、他方４３は板金で折り曲げ成形された金属部材からなる。なお、この金属の支持部材４３は第１の反射板３０の一部を切り抜いて立ち上げたものを用いてもよい。このように構成すると、支持部材４３の部品点数を減らしてさらに安価にすることができる。

【0079】

また、上記第１の反射板３０上の４箇所の角部には第１の補助反射板３１ａ，３１ｂが立設されている。第１の補助反射板３１ａ，３１ｂは、板金等の金属導体をＬ型に折曲形成したもので、折り曲げた内側面が上記水平板状素子４１ａ，４１ｂの先端部と対向するように配置される。第１の補助反射板３１ａ，３１ｂは、第１の反射板３０と直流的に同電位に設定される。この第１の補助反射板３１ａ，３１ｂにより、広帯域の素子において第１の反射板３０との間隔が波長に対し狭い周波数帯域（低域周波数帯域）においても良好なインピーダンスを維持する。

【0080】

さらに、上記第１の反射板３０上の４辺部にはそれぞれ当該辺と平行する状態に第２の補助反射板３２ａ〜３２ｄが設置されている。第２の補助反射板３２ａ〜３２ｄは、板金等の金属導体を折り曲げたもので、上記各辺に２個ずつ並べて配置される。なお、これら２個の反射板は１個の反射板として一体形成してもよい。第２の補助反射板３２ａ〜３２ｄも、第１の反射板３０と直流的に同電位に設定される。

【0081】

ところで、上記第１の反射板３０、水平板状素子４１ａ，４１ｂ、第１の補助反射板３１ａ，３１ｂ及び第２の補助反射板３２ａ〜３２ｄの具体的な寸法は、例えば以下のように設定される。すなわち、いま７００〜２２００MHzの周波数帯域（低域周波数帯）を共振帯域として使用する場合、その下端周波数に対応する波長をλとすると、図１７及び図１８に示すように、水平板状素子４１ａ，４１ｂの導体長を０．３６λ以下、幅を０．１λ以下に設定する。また、第１の補助反射板３１ａ，３１ｂの一片の幅を０．０８λ以下に、第２の補助反射板３２ａ〜３２ｄの幅を０．４９λ以下にそれぞれ設定し、さらに第１の反射板３０の一辺の長さを０．５４λ以下に設定する。

【0082】

また、第１の反射板３０からの水平板状素子４１ａ，４１ｂの距離、つまり高さはそれぞれ０．１６λ以下及び０．１５λ以下に設定する。さらに、第１の補助反射板３１ａ，３１ｂの高さは０．１４λ以下に、また第２の補助反射板３２ａ〜３２ｄの高さは０．０８λ以下にそれぞれ設定される。

【0083】

本実施形態に係るアンテナ装置では、上記水平板状アンテナ４０の上部にさらに導波器５０が装着される。図１９はこの導波器５０を装着した状態を示す斜視図、図２０及び図２１はそれぞれその平面図及び側面図である。同図に示すように導波器５０は第１反射板３０に対し支持部材により固定される。

【0084】

導波器５０は、ほぼ正方形をなす絶縁基板５１を有し、当該絶縁基板５１の表面側には図２２に示すように第１の無給電素子５２ａ，５２ｂが配置されている。また、裏面側には図２３に示すように第２の無給電素子５３ａ〜５３ｄが配置されている。

【0085】

第１の無給電素子５２ａ，５２ｂは、４個の導電パターンからなり、これらの導電パターンが先に述べた水平板状素子４１ａ，４１ｂと対向するように位置決めされる。各導電パターンには、図２２に示すようにく型をなす複数のスリットが設けられている。各導電パターンの長さ及び幅は、共振帯域である低域周波数帯（７００〜２２００MHz）の下端周波数に対応する波長をλとすると、それぞれ０．１１λ、０．０５λに設定されている。

【0086】

第２の無給電素子５３ａ〜５３ｄは、上記水平板状素子４１ａ，４１ｂと対向する位置に、図２３に示すように複数の線状の導電パターンを一定の間隔でストライプ状に配置したもので、各線上導電パターンの長さ及び配置間隔はそれぞれ０．０９λ、０．０４λに設定されている。

【0087】

このような構成であるから、水平板状素子４１ａ，４１ｂにより、低域周波数帯（７００〜２２００MHz）に対して、９０度異なる方向に指向性を持つ２系統の偏波が生成される。これらの偏波は、いずれも第１の反射板３０と平行する方向の偏波となる。

【0088】

またその際、第１の補助反射板３１ａ，３１ｂ及び第２の補助反射板３２ａ〜３２ｄを設置したことにより、上記２系統の各偏波の指向性をさらに高めることが可能となる。さらに、第１及び第２の無給電素子５２ａ，５２ｂ及び５３ａ，５３ｂを備える導波器５０を設置したことによって、低域周波数帯における定在波比特性を改善することができる。

【0089】

［第１２の実施形態］
この発明の第１２の実施形態に係るアンテナ装置は、第１の反射板３０上に、２４００〜２５００MHzの周波数帯域（高域周波数帯）を共振帯域とする垂直板状アンテナ６０ａ〜６０ｄと、７００〜２２００MHzの周波数帯域（低域周波数帯）を共振帯域とする水平板状アンテナ４０と、当該水平板状アンテナ２０の指向性に作用する第１及び第２の補助反射板３１ａ，３１ｂ及び３２ａ〜３２ｄと、導波器５０とを設けたものである。

【0090】

第１の反射板３０上には、先ず垂直板状アンテナ６０ａ〜６０ｄが装着される。図２６は当該垂直板状アンテナ６０ａ〜６０ｄが装着された状態を斜め上方から見たときの斜視図、図２７及び図２８はそれぞれその平面図及び側面図である。

【0091】

垂直板状アンテナ６０ａ〜６０ｄは、アンテナ６０ａと６０ｂ、アンテナ６０ｃと６０ｄがそれぞれ対をなし、相互に９０度向きを異ならせた状態で、かつ図２７に示すように上記第１の反射板３０の四辺に対し４５度偏角させた状態で配置される。これらの垂直板状アンテナの対６０ａ，６０ｂ及び６０ｃ，６０ｄは、それぞれ所定の間隔を隔てて互いに向かい合う状態で平行に配置され、これにより磁界面スタックを構成する。

【0092】

図２９及び図３０は、上記垂直板状アンテナ６０ａ〜６０ｄの構成を拡大して示したものである。なお、同図において前記図６と同一部分には同一符号を付して説明を行う。

【0093】

垂直板状アンテナ６０ａ〜６０ｄは、絶縁基板１６の一方の面に、第２の反射板１５ａを構成する長方形の第１の導電パターンと、アンテナ素子１５ｂを構成するＬ型の第２の導電パターンを形成している。第１の導電パターンと第２の導電パターンとの間にはその下端部を一部残してスリット１５ｃが形成され、これにより迂回回路が構成される。

【0094】

上記各パターンの寸法は例えば以下のように設定される。すなわち、高域周波数帯（２４００〜２５００MHz）の下端周波数（２４００MHz）に対応する波長をλ_Ｈとすると、第２の反射板１５ａとアンテナ素子１５ｂの図中横方向の長さは０．３λ_Ｈ以下に、第２の反射板１５ａ及びアンテナ素子１５ｂの上端部における長さはそれぞれ０．１５λ_Ｈ以下に設定される。また、垂直板状アンテナ６０ａ〜６０ｄの横方向の全長は０．４５λ_Ｈ以下に設定される。垂直板状アンテナ６０ａ〜６０ｄの縦方向のサイズは、導電パターンの長さが０．３１λ_Ｈ以下に、また全長が０．３２λ_Ｈ以下にそれぞれ設定される。

【0095】

一方、上記絶縁基板１６の他方の面には、上記第２の反射板１５ａを構成する第１の導電パターンに対し背中合わせとなる位置に、スタブ付きのマイクロストリップライン１５ｈを形成されている。このスタブ付きマイクロストリップライン１５ｈのマイクロストリップライン部分は給電経路の一部として用いられ、またスタブ部分はオープンスタブ又はショートスタブとしてインピーダンス整合のために用いられる。

【0096】

上記スタブ付きマイクロストリップライン１５ｈの寸法は、例えば図３０に示すように、マイクロストリップライン部分の縦方向が０．２４λ_Ｈ、横方向が０．０７λ_Ｈにそれぞれ設定され、またスタブ部分の長さが０．２３λ_Ｈに設定される。

【0097】

なお、上記垂直板状アンテナ１０ａ，１０ｂ及び１０ｃ，１０ｄは、その一方の面に形成された第２の反射板１５ａ及びアンテナ素子１５ｂが反対方向（外側方向）を向くように向きが設定される。すなわち、垂直板状アンテナ１０ａ，１０ｂ及び１０ｃ，１０ｄをその第２の反射板１５ａ及びアンテナ素子１５ｂが設けられた面が逆位相となるように、機械的に第１の反射板３０の中心点に対して回転対称となるように配置している。そして、垂直板状アンテナ１０ａ，１０ｂ及び１０ｃ，１０ｄ間で、それぞれの無線回路から出力された無線信号を逆位相の分配器で合成し、最終的に上記第２の反射板１５ａ及びアンテナ素子１５により同位相で合成するようにしている。

【0098】

上記垂直板状アンテナ６０ａ〜６０ｄの上方位置には、水平板状アンテナ４０が装着される。図３１はこの水平板状アンテナ４０が装着された状態を斜め上方から見たときの斜視図、図３２はその平面図、図３３は側面である。なお、これら図３１〜図３３において前記図１６〜図１８図と同一部分には同一符号を付して説明を行う。

【0099】

水平板状アンテナ４０は、羽根型をなす２対の水平板状素子４１ａ，４１ｂを有する。これらの水平板状素子４１ａ，４１ｂは、実質的に同一の形状を有し、互いに交差するように、つまり偏波方向が互いに９０度異なる状態を維持し、図３２に示すように上記第１の反射板３０の四辺に対し４５度偏角させた状態で配置される。このとき、垂直板状アンテナ６０ａと６０ｂが、水平板状素子４１ａと第１の反射板３０の間に挟まれ、垂直板状アンテナ６０ｃと６０ｄが、水平板状素子４１ｂと第１の反射板３０の間に挟まれ、このような関係にある水平板状素子４１と垂直板状アンテナ６０は互いに偏波が直交している。なお、本実施形態では、互いに交差するように配置する都合により、水平板状素子４１ａ，４１ｂは、第１の反射板との距離をわずかに異ならせてある。

【0100】

上記水平板状素子４１ａは、第１０の実施形態と同様に、左右の素子片が最も近接する箇所に給電点を有し、図２４及び図２５に示すように、給電線路基板４４から給電される。給電線路基板４４は、両面にパターンを有する基板を、所定の特性インピーダンスの平衡線路として用いたものであり、各面のパターンが左右の素子片にそれぞれ接続される。

【0101】

また、上記水平板状素子４１ａは、その左右の素子片ごとに樹脂製の支持部材４２と金属製の支持部材４３を用いて上記第１の反射板３０に固定支持される。支持部材４３は、水平板状素子４１ａの各素子片の給電点寄りの箇所と接続され、ショートスタブ或いはバランの一部として機能し、広帯域なインピーダンスの整合に寄与している。

【0102】

また、上記第１の反射板３０上の４箇所の角部には第１の補助反射板３１ａ，３１ｂが立設されている。第１の補助反射板３１ａ，３１ｂは、板金等の金属導体をＬ型に折曲形成したもので、折り曲げた内側面が上記水平板状素子４１ａ，４１ｂの先端部と対向するように配置される。第１の補助反射板３１ａ，３１ｂは、第１の反射板３０と直流的に同電位に設定される。

【0103】

さらに、上記第１の反射板３０上の４辺部にはそれぞれ当該辺と平行する状態に第２の補助反射板３２ａ〜３２ｄが設置されている。第２の補助反射板３２ａ〜３２ｄは、板金等の金属導体を折り曲げたもので、上記各辺に２個ずつ並べて配置される。第２の補助反射板３２ａ〜３２ｄも、第１の反射板３０と直流的に同電位に設定される。なお、上記１辺に沿って並べて配置される２個の反射板は、１個の反射板として一体的に成形してもよい。

【0104】

ところで、上記第１の反射板３０、水平板状素子４１ａ，４１ｂ、第１の補助反射板３１ａ，３１ｂ及び第２の補助反射板３２ａ〜３２ｄの具体的な寸法は、例えば以下のように設定される。すなわち、いま７００〜２２００MHzの周波数帯域（低域周波数帯）を水平板状アンテナ４０の共振帯域とする場合、その下端周波数に対応する波長をλ_Ｌとすると、図３２及び図３３に示すように、水平板状素子４１ａ，４１ｂの導体長を０．３６λ_Ｌ以下、幅を０．１λ_Ｌ以下に設定する。なお、図１７に示したように、第１の補助反射板３１ａ，３１ｂの一片の幅は０．０８λ_Ｌ以下に、第２の補助反射板３２ａ〜３２ｄの幅は０．４９λ_Ｌ以下にそれぞれ設定され、さらに第１の反射板３０の一辺の長さは０．５４λ_Ｌ以下に設定される。

【0105】

また、図３３に示すように第１の反射板３０からの水平板状素子４１ａ，４１ｂの距離、つまり高さはそれぞれ０．１６λ_Ｌ以下及び０．１５λ_Ｌ以下に設定する。なお、図１８に示したように第１の補助反射板３１ａ，３１ｂの高さは０．１４λ_Ｌ以下に、また第２の補助反射板３２ａ〜３２ｄの高さは０．０８λ_Ｌ以下にそれぞれ設定される。

【0106】

さらに、本実施形態に係るアンテナ装置では、上記水平板状アンテナ４０の上部に導波器５０が装着される。図３４はこの導波器５０を装着した状態を斜め上方から見たときの斜視図、図３５はその平面図、図３６は側面図を示している。なお、これら図３４〜図３６において前記図１９〜図２１図と同一部分には同一符号を付して説明を行う。

【0107】

導波器５０は、ほぼ正方形をなす絶縁基板５１を有し、当該絶縁基板５１の表面側には図２２に示したように第１の無給電素子５２ａ，５２ｂが配置されている。また、裏面側には図２３に示したように第２の無給電素子５３ａ〜５３ｄが配置されている。なお、導波器５０は第１反射板３０に対し支持部材により固定される。第１の反射板３０から導波器５０までの距離、つまり導波器５０の高さ方向の位置は、図３６に示すように０．１８λ_Ｌに設定される。

【0108】

第１の無給電素子５２ａ，５２ｂは、４個の導電パターンからなり、これらの導電パターンが先に述べた水平板状素子４１ａ，４１ｂと対向するように位置決めされる。各導電パターンには、図２２に示すようにく型をなす複数のスリットが設けられている。各導電パターンの長さ及び幅は、共振帯域である低域周波数帯（７００〜２２００MHz）の下端周波数に対応する波長をλ_Ｌとすると、それぞれ０．１１λ_Ｌ、０．０５λ_Ｌに設定されている。

【0109】

第２の無給電素子５３ａ〜５３ｄは、上記水平板状素子４１ａ，４１ｂと対向する位置に、図２３に示すように複数の線状の導電パターンを一定の間隔でストライプ状に配置したもので、各線上導電パターンの長さ及び配置間隔はそれぞれ０．０９λ、０．０４λに設定されている。

【0110】

このような構成であるから、水平板状素子４１ａ，４１ｂにより、低域周波数帯（７００〜２２００MHz）に対して、９０度異なる方向に指向性を持つ２系統の偏波が生成される。これらの偏波は、いずれも第１の反射板３０と平行する方向の偏波となる。

【0111】

またその際、第１の補助反射板３１ａ，３１ｂ及び第２の補助反射板３２ａ〜３２ｄを設置したことにより、上記２系統の各偏波の指向性をさらに高めることが可能となる。さらに、第１及び第２の無給電素子５２ａ，５２ｂ及び５３ａ，５３ｂを備える導波器５０を設置したことによって、定在波比特性を改善することができる。

【0112】

一方、磁界面スタック化された垂直板状アンテナ６０ａ，６０ｂ及び６０ｃ，６０ｄの対により、高域周波数帯域（２４００〜２５００MHz）に対して、それぞれ９０度異なる方向に指向性を持つ２系統の偏波が生成される。これらの偏波は、いずれも第１の反射板３０と平行する方向の偏波となる。

【0113】

その際、上記垂直板状アンテナ６０ａ，６０ｂ及び６０ｃ，６０ｄにおいて、第２の反射板１５ａ及びアンテナ素子１５ｂの水平方向における導体長の合計が０．３λ_Ｌ以下となるように、つまり低域周波数帯域（７００〜２２００MHz）の上端周波数２２００MHzに対応する波長λ_Ｌより短くなるように設定されている。このため、垂直板状アンテナ６０ａ，６０ｂ及び６０ｃ，６０ｄが低域周波数帯域（７００〜２２００MHz）に対し共振しないようにすることができる。この結果、垂直板状アンテナ６０ａ，６０ｂ及び６０ｃ，６０ｄと、水平板状アンテナ４０の水平板状素子４１ａ，４１ｂとの間のアイソレーションを十分に確保することができ、これにより上記高域周波数帯域（２４００〜２５００MHz）と低域周波数帯域（７００〜２２００MHz）とを共用するアンテナ装置を提供することができる。

【0114】

すなわち、９８％以上の比帯域特性が得られる低域超広帯域アンテナである水平板状アンテナ４０と、１９％以上の比帯域特性が得られる高域周波数帯域アンテナである垂直板状アンテナ６０ａ〜６０ｄとを組合せることにより、低域超広帯域アンテナの素子と高域周波数帯域アンテナの素子を周波数帯ごとに配置することなく、３つの帯域を含む広帯域に対応可能な共用アンテナを容易に実現することができる。また、構造の簡略化により低コスト化を実現するとともに、各周波数帯を２系統化し、ＭＩＭＯに対応するアンテナ装置を提供することができる。さらに、アンテナ利得周波数特性のリップルを軽減し、アンテナ素子間のアイソレーションを良好とするアンテナ装置を提供できる。

【0115】

［その他の実施形態］
前記実施形態ではアンテナ装置を壁面に設置する場合を例にとって説明したが、テーブル面や天井等の水平面に設置するようにしてもよい。その他、垂直板状アンテナ及び水平板状アンテナの素子の形状やサイズ、各素子への給電経路の構造等については、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施可能である。

【0116】

要するにこの発明は、上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、各実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

【符号の説明】

【0117】

Ｅ…迂回回路、Ｆ…給電点、Ｇ…給電ケーブル接続端、７ａ〜７ｃ…壁面取付金具、８ａ〜８ｃ…カバー、９ａ，９ｂ…入出力部、１０ａ〜１０ｄ，６０ａ〜６０ｄ…垂直板状アンテナ、１１，１１ａ〜１１ｄ，３０…第１の反射板、１２，１５ａ…第２の反射板、１３，１５ｂ…素子、１５ｃ…スリット、１５ｄ，１５ｅ，１５ｆ…マイクロストリップライン、１６…絶縁基板、１８ａ〜１８ｄ，２３ａ，２３ｂ…給電ケーブル、１９…混合器、２０，４０…水平板状アンテナ、２１ａ，２１ｂ，４１ａ，４１ｂ…水平板状素子、２２，４２，４３…支持部材、３１ａ，３１ｂ…第１の補助反射板、３２ａ〜３２ｄ…第２の補助反射板、４４…給電線路基板、５０…導波器、５１…絶縁板、５２ａ，５２ｂ，５３ａ，５３ｂ…無給電素子。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】

【図34】

【図35】

【図36】