特許 6776979 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】6776979

(24)【登録日】2020年10月12日

(45)【発行日】2020年10月28日

(54)【発明の名称】アンテナ装置

(51)【国際特許分類】

   H01Q 19/22 20060101AFI20201019BHJP

   H01Q 9/30 20060101ALI20201019BHJP

【ＦＩ】

   H01Q19/22

   H01Q9/30

【請求項の数】5

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2017-65441(P2017-65441)

(22)【出願日】2017年3月29日

(65)【公開番号】特開2018-170590(P2018-170590A)

(43)【公開日】2018年11月1日

【審査請求日】2019年7月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004695

【氏名又は名称】株式会社ＳＯＫＥＮ

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】100106149

【弁理士】

【氏名又は名称】矢作 和行

(74)【代理人】

【識別番号】100121991

【弁理士】

【氏名又は名称】野々部 泰平

(74)【代理人】

【識別番号】100145595

【弁理士】

【氏名又は名称】久保 貴則

(72)【発明者】

【氏名】角谷 祐次

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 隆

(72)【発明者】

【氏名】篠田 卓士

【審査官】 佐藤 当秀

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−２５８５２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−０７０１０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２００２０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−０３２１２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０２１４１８９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｑ ５／００− １１／２０

Ｈ０１Ｑ １５／００− １９／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板（１）と、
前記基板に配置されている平板状の導体であって、接地電位を提供する地板（４）と、
線状であって、一方の端が給電部（３）を介して前記地板と接続されており、他方の端が開放端となっている第１線状素子（５）と、
前記地板と容量結合するように、前記地板と所定の間隔をおいて配置されている線状の導体である第２線状素子（６）と、を備え、
前記第２線状素子は、全長が送受信の対象とする電波の波長である対象波長の２分の１未満に設定されており、かつ、所定のインダクタンスを提供するインダクタ（７）と接続されており、
前記インダクタが提供するインダクタンスは、前記地板と前記第２線状素子との間に形成されるキャパシタンスと直列共振することによって、前記第１線状素子に流れる電流と位相が９０°ずれた電流が、前記第２線状素子に励起する値に設定されており、
前記第１線状素子は、前記第２線状素子に励起する電流のベクトルと平行な方向に共振電流が流れるように配置されていることを特徴とするアンテナ装置。

【請求項2】

請求項１において、
前記地板と前記第２線状素子との間隔は、前記対象波長の５０分の１以下に設定されていることを特徴とするアンテナ装置。

【請求項3】

請求項１又は２において、
前記第１線状素子は、前記給電部との接続点を始点として所定の長さ直線状に形成されている給電接続部（５１）を備え、
前記第２線状素子は、直線状に形成されており、且つ、前記給電接続部と平行となるように配置されており、
前記給電接続部と前記第２線状素子との距離は、前記対象波長の４分の１以下に設定されていることを特徴とするアンテナ装置。

【請求項4】

請求項３において、
前記地板は、各辺の長さが前記対象波長の４分の１よりも短い長方形状に形成されており、
前記給電部は、長方形状の前記地板が備える４つの角部のうちの１つの角部に配置されており、
前記第１線状素子は、Ｌ字型又は逆Ｌ字型に形成されており、
前記第１線状素子は、Ｌ字型又は逆Ｌ字型に形成されている前記第１線状素子のうち、前記給電接続部以外の部分である延設部が、前記地板の縁部のうち、前記給電部が配置されている前記角部である給電角部に連なる１つの辺に相当する第１縁部（４１）と対向するように配置されており、
前記第２線状素子は、前記第１縁部と直角に連なる縁部である第２縁部（４２）と対向配置されていることを特徴とするアンテナ装置。

【請求項5】

請求項１から４の何れか１項において、
前記第１線状素子の全長は、前記対象波長の４分の１以下に設定されており、
前記第２線状素子の全長は、前記対象波長の８分の１以下に設定されてい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】

本発明は、無給電素子を用いて所定の方向への指向性を実現するアンテナ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、指向性を備えるアンテナとして八木アンテナ（登録商標）が知られている。八木アンテナは、放射器として機能する給電素子と、反射器として機能する無給電素子とを用いて実現される。一般的に、八木アンテナにおける給電素子は、送受信の対象とする電波の半波長（つまりλ／２）相当の長さが必要であり、無給電素子は、λ／２以上の長さが必要となる。

【0003】

また、反射素子は、放射素子に対して約λ／４程度離して対向配置する必要がある。仮に放射素子と反射素子との間隔をλ／４以下にすると、９０°位相差の共振電流が反射素子に誘起されず、指向性アンテナとしての特性が得られないためである。そのような課題に対し、特許文献１には、反射素子を屈曲形状とすることで、放射素子と反射素子との離隔をλ／８程度まで縮めた構成が開示されている。ただし、屈曲形状に形成された無給電素子の一端から他端までの直線距離は、λ／２となっている必要がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１１−７１８３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１の構成では、屈曲形状に形成された無給電素子の一端から他端までの直線距離が、λ／２となっている必要がある。

【0006】

本発明は、この事情に基づいて成されたものであり、その目的とするところは、指向性を形成するための無給電素子を備えるアンテナ装置であって、無給電素子の長さを送受信の対象とする電波の半波長未満に短縮可能な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】

その目的を達成するための本発明は、基板（１）と、基板に配置されている平板状の導体であって、接地電位を提供する地板（４）と、線状であって、一方の端が給電部（３）を介して地板と接続されており、他方の端が開放端となっている第１線状素子（５）と、地板と容量結合するように、地板と所定の間隔をおいて配置されている線状の導体である第２線状素子（６）と、を備え、第２線状素子は、全長が送受信の対象とする電波の波長である対象波長の２分の１未満に設定されており、かつ、所定のインダクタンスを提供するインダクタ（７）と接続されており、インダクタが提供するインダクタンスは、地板と第２線状素子との間に形成されるキャパシタンスと直列共振することによって、第１線状素子に流れる電流と位相が９０°ずれた電流が第２線状素子に流れる値に設定されており、第１線状素子は、第２線状素子に励起する電流のベクトルと平行な方向に共振電流が流れるように配置されていることを特徴とする。

【0008】

上記構成において、無給電素子に配置されているインダクタは、無給電素子と地板との間に形成されるキャパシタンスと動作周波数で共振するインダクタンスを提供する。故に、無給電素子の長さを、送受信の対象とする電波の波長（以降、λ）の２分の１よりも短く設定しても、動作周波数において無給電素子には電流が励起される。また、インダクタは、無給電素子には、第１線状素子に流れる電流に対して位相が９０°ずれた電流が流れるように設定されている。このように上記の構成によれば無給電素子の長さをλ／２未満に設定しても、位相が９０°ずれて共振電流が励起するため、反射器として機能させることができる。すなわち、無給電素子の長さを送受信の対象とする電波の半波長未満に短縮することができる。

【0009】

なお、特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】アンテナ装置１００の上面図である。

【図2】アンテナ装置１００の模式図である。

【図3】アンテナ装置１００の動作をシミュレーションした結果を示す図である。

【図4】アンテナ装置１００の動作を説明するための図である。

【図5】アンテナ装置１００の動作をシミュレーションした結果を示す図である。

【図6】アンテナ装置１００の指向性を解析した結果を示す図である。

【図7】アンテナ装置１００の使用態様の一例を示す図である。

【図8】アンテナ装置１００の構成の変形例を示す図である。

【図9】アンテナ装置１００の構成の変形例を示す図である。

【図10】１０−１０線での断面を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施形態について図を用いて説明する。本実施形態に係るアンテナ装置１００は、所定の周波数の電波（以降、対象電波）を送受信するように構成されている。なお、アンテナ装置１００は、送信と受信の何れか一方のみに供されても良い。アンテナ装置１００の動作周波数（換言すれば対象電波の周波数）は、適宜設計されればよく、ここでは一例として９３０ＭＨｚとする。もちろん、動作周波数は適宜設計されれば良く、他の態様として例えば３００ＭＨｚや、７６０ＭＨｚ、１．５７５ＧＨｚ、２．４ＧＨｚ、５．９ＧＨｚ等としてもよい。以降では、対象電波の波長のことを対象波長とも称する。本実施形態では対象電波の周波数が９３０ＭＨｚであるため、対象波長は３２２ｍｍである。

【0012】

＜アンテナ装置１００の構成＞
以下、アンテナ装置１００の具体的な構成について述べる。アンテナ装置１００は、図１に示すように、基板１、無線回路モジュール２、給電部３、地板４、給電素子５、無給電素子６、及びインダクタ７を備える。なお、図１は、アンテナ装置１００を上方向から見たときの外観を概略的に表した図（つまり上面図）である。

【0013】

基板１は、樹脂（例えばガラス布基材エポキシ樹脂）などの電気絶縁材料からなる平板状の部材である。基板１の片面には地板４、給電部３、給電素子５、無給電素子６、及びインダクタ７が配置されており、他方の面には無線回路モジュール２が配置されている。便宜上以降では、基板１において地板４等が配置されている方の面を表面と称し、その反対側の面を裏面と称する。基板１の裏面から表面に向かう方向がアンテナ装置１００にとっての上方向に相当する。

【0014】

基板１の形状は、地板４等の部材を配置するために必要十分な大きさ及び形状となっていればよい。本実施形態では一例として、基板１は長方形状に形成されているが、その他、基板１の形状は円形（楕円を含む）やその他の多角形であってもよい。基板１の材料は、所望の比誘電率を有する材料とすれば良い。

【0015】

無線回路モジュール２は、受信信号に対する所定の処理（例えばノイズの除去や増幅、復調）を実施したり、信号の送信に係る所定の処理を実施したりする回路モジュールである。信号送信に係る処理とは、例えば、送信信号の生成／変調等である。無線回路モジュール２は、アナログ回路素子やデジタル回路素子、ＩＣなどを用いて実現される。もちろん、無線回路モジュール２は、ＣＰＵやＭＰＵなどを用いてコンピュータとして実現されていても良い。無線回路モジュール２は、図示しない電源（例えば電池）から供給される電力によって駆動する。

【0016】

無線回路モジュール２は、図示しない給電用の線路（以降、給電線）を介して給電素子５及び地板４のそれぞれと接続されている。給電線は同軸ケーブルを用いて実現されていてもよいし、マイクロストリップ線路であってよい。本実施形態では一例として給電線は同軸ケーブルを用いて実現されているものとする。すなわち、無線回路モジュール２は、給電素子５と同軸ケーブルの内部導体を介して接続されており、地板４とは同軸ケーブルの外部導体を介して接続されている。

【0017】

給電部３は、地板４及び給電素子５のそれぞれが給電線（具体的には同軸ケーブル）と接続する構成である。給電部３は、同軸ケーブルの内部導体と給電素子５とが接続する給電点や、同軸ケーブルの外部導体と地板４とが接続する接地点を備える。各部材同士の電気的な接続は、導電性のピンやビアを用いて実現されれば良い。給電部３は、図１に示すように地板４の角部に配置される。地板４において給電部３が配置されている角部が請求項に記載の給電角部に相当する。給電部３はインピーダンス整合回路やフィルタ回路などを備えていてもよい。

【0018】

地板４は、銅などの導体を素材とする板状の導体部材である。なお、ここでの板状には、例えば箔のような薄膜状も含まれる。地板４は、給電部３において同軸ケーブルの外部導体と電気的に接続されて、アンテナ装置１００におけるグランド電位（換言すれば接地電位）を提供する。

【0019】

地板４を上側から見た形状（以降、平面形状）は適宜設計されればよい。ここでは一例として地板４の平面形状は、長辺と短辺とを有する長方形状（換言すれば正方形以外の長方形）に設定されているものとする。なお、他の態様として地板４の平面形状は、その他の多角形状（例えば正方形や六角形など）であってもよい。また、円形（楕円を含む）状であってもよい。もちろん、直線部分と曲線部分とを組み合わせた形状であってもよい。また、長方形の角部を丸めたり切り欠いたりした形状や、さらには、長方形の縁部の一部に凹部や、突出部、切り欠き部を設けた形状も、長方形状に含まれるものとする。

【0020】

以降では便宜上、それぞれが互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸を備える三次元座標系の概念を適宜導入して、アンテナ装置１００の構成を説明する。Ｘ軸は地板４の短辺に平行な軸とし、Ｙ軸は、Ｘ軸を含む地板４と平行な平面においてＸ軸と直交する軸とする。Ｙ軸は地板４の長辺に平行な軸に相当する。Ｚ軸は、Ｘ軸及びＹ軸のそれぞれと直交し、かつ、基板１の裏面から表面に向かう方向を正方向とする軸とする。

【0021】

地板４の短辺の長さＬ３ｘは、後述する無給電素子６の長さと同等か無給電素子６よりも長い範囲において適宜設計されればよい。ここでは一例として、対象波長の約１０分の１の長さ（つまり３２ｍｍ）に設定されているものとする。また、地板４の長辺の長さＬ３ｙは、対象波長の約８分の１の長さ（つまり４０ｍｍ）から、後述する間隔Ｌａを差し引いた値に設定されているものとする。ここでは一例として間隔Ｌａは３．２ｍｍに設定されているものとし、地板４の長辺の長さＬ３ｙは、約３７ｍｍに設定されているものとする。

【0022】

なお、本実施形態では一例として、対象電波が基板１等による波長短縮効果を受けないものとして、各部材の寸法について説明している。仮に基板１等によって対象電波の波長が短縮される場合には、その短縮された波長を基準として各部材の寸法を設計すればよい。例えば、基板１等によって対象電波の波長が短縮される場合には、地板４の短辺の長さＬ３ｘは、短縮された波長の１０の１の長さとなっていれば良い。つまり、地板４の短辺の長さＬ３ｘは電気的に対象波長の１０分の１の長さとなっていればよい。ここでの電気的な長さとは、フリンジング電界や、誘電体による波長短縮効果などを考慮した、実効的な長さに相当する。

【0023】

地板４が備える４つの角部のうちの１つには、同軸ケーブルの外部導体と直接的又は間接的に接続される接地点が設けられている。なお、間接的に接続されている構成とは、インピーダンス整合回路やフィルタ回路等を介して接続されている構成や、電磁気結合によって接続されている構成を含む。いずれにしても地板４は、接地電位を提供するように、同軸ケーブルの外部導体と電気的に接続されていれば良い。ここでは一例として、地板４が備える４つの角部のうち、図面において左下の角部に給電部３（より具体的には接地点）が配置されているものとする。図面において左下の角部とは、Ｘ軸正方向側の長辺と、Ｙ軸負方向側の短辺とを接続する角部に相当する。

【0024】

給電素子５は、銅などの導体を素材とする線状の導体部材である。なお、ここでの線状には、所定の幅を有する形状（例えば帯状）も含まれる。給電素子５が請求項に記載の第１線状素子に相当する。給電素子５は、Ｘ軸に平行であるＸ軸平行部５１と、Ｙ軸に平行であるＹ軸平行部５２とを備える。Ｘ軸平行部５１とＹ軸平行部５２とは端部で直角に接続されており、全体としてＬ字型／逆Ｌ字型をなしている。

【0025】

つまり、給電素子５は、Ｌ字型／逆Ｌ字型に形成された線状の導体素子である。給電素子５は例えば直線形状のモノポール導体素子を、その途中（直角部とする）において直角（略直角を含む）で曲げた構成に相当する。Ｘ軸平行部５１が請求項に記載の給電接続部に相当し、Ｙ軸平行部５２が請求項に記載の延設部に相当する。

【0026】

給電素子５は、Ｘ軸平行部５１の端部が給電部３を介して地板４と接続し、かつ、Ｙ軸平行部５２が地板４の縁部であって、長方形の１つの辺に相当する部分（以降、辺縁部）と対向するように基板１に配置されている。つまりＹ軸平行部５２は、地板４の縁部と対向配置されている構成に相当する。なお、Ｘ軸平行部５１は、給電部３との接続点を始点として所定の長さだけＸ軸に平行に延設された直線状の導体部材とみなすこともできる。また、Ｙ軸平行部５２は、Ｘ軸平行部５１において給電部３と接続していない方の端部から直角に延設された直線状の導体部材とみなすこともできる。

【0027】

Ｙ軸平行部５２においてＸ軸平行部５１と接続していない方の端部は開放端となっている。便宜上、地板４が備える４つの辺のうち、Ｙ軸平行部５２と対向する辺縁部を給電素子対向部４１と称する。給電素子対向部４１が請求項に記載の第１縁部に相当する。

【0028】

なお、ここでの平行が指し示す範囲とは、厳密な平行に限定されない。３０度程度の傾きが生じていても良い。対向も同様である。直角が指し示す範囲もまた、厳密な直角（つまり９０°）に限定されない。３０度程度の傾きが生じていても良い。

【0029】

給電素子５の長さは、対象波長の２分の１以下となる範囲において適宜設計されればよい。また、小型化の観点からは、対象波長の４分の１以下に設定されていることが好ましい。本実施形態では一例として、給電素子５の全長は、対象波長の約６分の１に設定されているものとする。

【0030】

給電素子５におけるＸ軸平行部５１の長さＬ１ｘとＹ軸平行部５２の長さＬ１ｙの比率は適宜設計されれば良い。本実施形態では一例としてＸ軸平行部５１の長さＬ１ｘは７ｍｍに設定されており、Ｙ軸平行部５２の長さＬ１ｙは４５ｍｍに設定されているものとする。Ｘ軸平行部５１が十分に短ければ、Ｙ軸平行部５２を流れる電流によって、給電素子対向部４１にＹ軸平行部５２に流れる電流とは逆向きの電流が誘起され、それらが打ち消し合うように作用する。その結果、給電素子５が共振している場合に流れる電流（以降、共振電流）の方向を、Ｘ軸方向に平行な方向に設定することができる。

【0031】

また、Ｘ軸平行部５１が長いとその分だけ、Ｙ軸平行部５２と給電素子対向部４１の離隔が大きくなり、アンテナ装置１００のサイズが大きくなる。ただし、Ｘ軸平行部５１が短すぎると、Ｙ軸平行部５２と給電素子対向部４１とが容量結合してしまい、Ｘ軸平行部５１に電流を集中しにくくなってしまう。そのような事情を鑑みると、Ｘ軸平行部５１の長さは対象波長の１００分の１以上、１０分の１以下に設定されることが好ましい。

【0032】

無給電素子６は、銅などの導体を素材とする線状の導体部材である。無給電素子６が請求項に記載の第２線状素子に相当する。無給電素子６は、地板４の短辺と所定の間隔Ｌａをおいて対向するように配置されている。より具体的には本実施形態の無給電素子６は、地板４が備える２つの短辺のうち、Ｙ軸正方向（換言すれば図面右側）に位置する短辺（以降、無給電素子対向部）４２と対向するように配置されている。無給電素子対向部４２が請求項に記載の第２縁部に相当する。

【0033】

無給電素子６と無給電素子対向部４２との間隔Ｌａは、地板４と無給電素子６とが容量結合する長さに設定されているものとする。なお、発明者らは、種々の試験の結果、間隔Ｌａが対象波長の５０分の１以下であれば、地板４と無給電素子６とが動作周波数において容量結合するという知見を得た。すなわち、間隔Ｌａは対象波長の５０分の１以下となる範囲において適宜設計されれば良い。本実施形態では間隔Ｌａは３．２ｍｍに設定されているものとする。これにより、Ｘ軸平行部５１から無給電素子６までの距離Ｌｂは対象波長の４分の１（つまり４０ｍｍ）相当となる。

【0034】

無給電素子６の長さＬ６は、対象波長の約１０分の１の長さ（つまり３２ｍｍ）に設定されているものとする。なお、無給電素子６の途中には、所定のインダクタンスを提供するインダクタ７が介設されている。本実施形態では一例としてインダクタ７は、無給電素子６の中央部に配置されているものとする。

【0035】

インダクタ７が提供するインダクタンスは、地板４と無給電素子６との間に形成されるキャパシタンスと直列共振することによって、給電素子５とは位相が９０°ずれた電流が無給電素子６に流れる値に設定されている。インダクタ７が提供するインダクタンスは、例えば６７ｎＨに設定されていれば良い。このようにインダクタ７のインダクタンス値や、無給電素子６と地板４との間隔Ｌａは、給電素子５に流れる電流と、無給電素子６に流れる電流の位相差を調整するパラメータとして機能する。

【0036】

なお、給電素子５に流れる電流と無給電素子６に流れる電流の位相が９０°ずれている状態とは、位相差が厳密に９０°となっている状態に限らない。給電素子５に流れる電流と無給電素子６に流れる位相が９０°ずれている状態とは、無給電素子６が給電素子５にとっての反射器として動作する範囲において９０°からずれていてもよい。ある程度の利得の劣化を許容するならば、位相差が６０°〜１２０°となっている状態も、位相差が９０°となっている状態に含まれる。

【0037】

また、本実施形態では一例としてインダクタ７を無給電素子６の中央部に挿入した態様を開示しているが、これに限らない。インダクタ７は、無給電素子６の中央部からずれた位置に配置されていても良い。例えばインダクタ７は、無給電素子６の一端に配置されていても良い。

【0038】

図２はアンテナ装置１００の模式図である。図２に示すＬは、インダクタ７が提供するインダクタンスを表しており、Ｃは無給電素子６と地板４との間隔Ｌａが提供するキャパシタンスを表している。また、図中のλは対象波長を表している。

【0039】

無給電素子６が、所定のインダクタンスを提供するインダクタ７と接続され、且つ、地板４から所定の間隔Ｌａをおいて対向配置されることによって、無給電素子６の全長が対象波長の８分の１以下であっても、動作周波数において給電素子５とは９０°位相がずれた電流が流れるようになる。その結果、アンテナ装置１００は、給電素子５が対象電波を放射するモードである第１モードと、無給電素子６が対象電波を放射するモードである第２モードとを備える。以下、給電素子５に電流が最も誘起された状態を初期状態（位相＝０°）として、位相が０°、９０°、１８０°、２７０°のときのアンテナ装置１００の作動について説明する。

【0040】

図３は、アンテナ装置１００の動作をシミュレーションした際の、位相が０°のときの電流分布を示す図である。なお、シミュレーションモデルとしては、地板４の一部に切り欠き部を設けた構成を採用している。切り欠き部がない構成においても同様の電流分布となる。

【0041】

位相が０°のときには、アンテナ装置１００は第１モードとして動作する。具体的には、給電素子５には図４に示すように給電部３から開放端に向かって電流が流れる。また、給電素子対向部４１には、Ｙ軸平行部５２に流れる電流とは逆向きのイメージ電流が発生する。その結果、Ｙ軸平行部５２に流れる電流に由来する電界成分と、給電素子対向部４１に流れるイメージ電流に由来する電界成分とは互いに打ち消し合い、Ｘ軸平行部５１が主たる放射素子として機能する。共振時においてＸ軸平行部５１に流れる電流が電波の放射に実効的に寄与するため、共振時においてＸ軸平行部５１に流れる電流が請求項に記載の共振電流に相当する。

【0042】

また、位相が９０°のときには、無給電素子６が共振し、Ｘ軸正方向に電流が流れる。つまり、アンテナ装置１００は第２モードとして動作する。図５は、位相が９０°のときの電流分布をシミュレーションした結果を示した図である。なお、無給電素子６に分布する電流の合成ベクトルが、請求項に記載の、第２線状素子に励起する電流のベクトルと平行な方向に相当する。ただし、本実施形態において無給電素子６は直線状であるため、無給電素子６に平行な方向が、請求項に記載の、第２線状素子に励起する電流のベクトルと平行な方向に相当する。

【0043】

位相が１８０°のときには、給電素子５及び給電素子対向部４１に、位相が０°ときとは逆向きの電流が流れる。つまり、位相が１８０°のとき、アンテナ装置１００は第１モードとして動作する。位相が２７０°のときには、無給電素子６が共振し、Ｘ軸負方向に電流が流れ、電波を放射する。つまり、アンテナ装置１００は第２モードとして動作する。

【0044】

このように位相が０°、１８０°のときには、Ｘ軸平行部５１に共振電流が誘起する一方、位相が９０°、２７０°のときには無給電素子６で共振電流が励起する。そして、Ｘ軸平行部５１と無給電素子６は互いに対向する姿勢となっているため、無給電素子６がＸ軸平行部５１にとっての反射器として機能する。その結果、図６に示すように無給電素子６からＸ軸平行部５１に向かう方向（つまりＹ軸負方向）へ指向性を備えることとなる。なお、図６は実施形態の構成における指向性を解析した結果を示した図である。実施形態の構成によれば、前方と後方に放射されるレベルの比（いわゆるＦＢ比）として、約８ｄＢの利得が得られる。

【0045】

＜実施形態の効果＞
一般的に、八木アンテナ（登録商標）において、放射素子としての給電素子は、送受信の対象とする電波の半波長（つまりλ／２）相当の長さが必要であり、反射器としての無給電素子は、λ／２以上の長さが必要となる。これに対して、本実施形態の構成によれば、無給電素子６と地板４との間に形成されるキャパシタンスと動作周波数で共振するインダクタンスを提供するインダクタ７を無給電素子６に接続（具体的には中央部に介設）することによって、無給電素子６の長さをλ／８以下に設定しても、無給電素子６に給電素子５とは位相が９０°ずれた電流を励起させる事ができる。

【0046】

また、給電素子５において共振電流が流れる部分は、無給電素子６と平行なＸ軸平行部５１である。換言すれば、無給電素子６は、給電素子５において共振電流が流れる部分と平行な姿勢で配置されている。故に、無給電素子６は給電素子５にとっての反射器として機能する。つまり、上記の構成によれば、無給電素子６の長さを送受信の対象とする電波の半波長以下に短縮することができる。

【0047】

また、一般的な八木アンテナにおいて給電素子と無給電素子とは、約λ／４離して対向配置する必要がある。仮に放射素子と反射素子との間隔をλ／４以下にすると、９０°位相差の共振電流が反射素子に誘起されず、指向性アンテナとしての特性が得られないためである。対して、本実施形態では、上述したようにインダクタ７等を用いることによって、給電素子５と無給電素子６とが対向する部分の距離Ｌｂをλ／８程度まで短縮することができる。

【0048】

＜アンテナ装置１００の使用例＞
上述したアンテナ装置１００は、例えば図７に示すように、指向性を車両前方に向けた姿勢で自転車２００のハンドル２１０やフロントフォーク等に取り付けて使用することができる。そのような取り付け姿勢によれば、アンテナ装置１００が送受信する電波は、自転車２００の乗員の体を通りにくくなるため、自転車２００の乗員の体の影響によって通信性能が不安定となる恐れを低減できる。なお、アンテナ装置１００は、例えば他車両３００と無線通信を実施する機能を提供する装置として利用することができる。

【0049】

もちろん、アンテナ装置１００は、自転車に限らず、原動機付き自転車や、自動車に搭載することができる。また、ベビーカーや車椅子等に取り付けて使用されても良い。さらに、靴やベルトなどの歩行者に身につけられる用品に取り付けられて使用されても良い。

【0050】

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、以降で述べる種々の変形例も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

【0051】

なお、前述の実施形態で述べた部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。また、構成の一部のみに言及している場合、他の部分については先に説明した実施形態の構成を適用することができる。

【0052】

［変形例１］
上述した実施形態では無線回路モジュール２を基板１の裏面に配置する態様を開示したがこれに限らない。無線回路モジュール２は地板４などと同様に、基板１の表面に実装されていても良い。また、地板４の上側に配置されていても良い。さらに、上述した実施形態では無線回路モジュール２をアンテナ装置１００に内蔵されている構成を開示したが、これに限らない。無線回路モジュール２はアンテナ装置１００の外部に設けられていても良い。

【0053】

また、アンテナ装置１００は、サイクルコンピュータに内蔵されていてもよい。サイクルコンピュータは、自転車２００に取り付けられて、自転車２００の走行速度、走行距離、ケイデンスなどを計るコンピュータである。アンテナ装置１００が、サイクルコンピュータに内蔵される場合、アンテナ装置１００は走行速度等の計測データをユーザが携帯する携帯端末に送信するための装置として利用することもできる。なお、ユーザが携帯する携帯端末とは、例えば、スマートフォンやウェアラブルデバイスなどを指す。

【0054】

［変形例２］
上述した実施形態では、給電素子５をＬ字型／逆Ｌ字型に形成した態様を開示したが、給電素子５の形状はＬ字型／逆Ｌ字型に限らない。例えば図８に示すように給電素子５は直線上であっても良い。

【0055】

また、上述した実施形態では、無給電素子６を地板４の右側に配置した態様を開示したが、無給電素子６の位置は地板４の右側に限らない。地板４の左側に配置してもよい。また、図９、図１０に示すように、地板４の右側の縁部に対して所定の間隔Ｌａだけ上側となる位置に配置してもよい。地板４と無給電素子６との離隔は、樹脂等で実現される支持部材８で確保されれば良い。なお、無給電素子６は、地板４の左側の縁部に対して所定の間隔Ｌａだけ上側となる位置に配置されてもよい。

【符号の説明】

【0056】

１００ アンテナ装置、１ 基板、２ 無線回路モジュール、３ 給電部、４ 地板、５ 給電素子、６ 無給電素子、７ インダクタ、２００ 自転車、３００ 他車両

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】