特許 6820068 無線装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6820068

(24)【登録日】2021年1月6日

(45)【発行日】2021年1月27日

(54)【発明の名称】無線装置

(51)【国際特許分類】

   H01Q 19/02 20060101AFI20210114BHJP

   H01Q 5/42 20150101ALI20210114BHJP

   H01Q 13/08 20060101ALI20210114BHJP

【ＦＩ】

   H01Q19/02

   H01Q5/42

   H01Q13/08

【請求項の数】5

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2019-136946(P2019-136946)

(22)【出願日】2019年7月25日

【審査請求日】2019年7月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】000227205

【氏名又は名称】ＮＥＣプラットフォームズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】土屋 正登

【審査官】 鈴木 肇

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１７−０９２５３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１６０３１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１８／１９００１１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２００６／０１１２５４（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｑ １／００−２５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板グランドを有する基板と前記基板に設けられたアンテナ素子とによって構成されたアンテナ装置と、
コの字形状に形成された導体と
を有し、
前記導体は、大地面に沿ってそれぞれ上下に配置された上側部及び下側部と、前記上側部の一端と下側部の一端との間に大地面に略垂直に配置された中間部とを有し、
前記導体は、前記上側部、前記下側部及び前記中間部が、それぞれ、前記アンテナ装置の上辺部、下辺部及び側辺部の近傍となるように配置され、
前記導体の上側部は前記アンテナ素子の近傍に配置されており、前記アンテナ素子が給電されたときに前記導体に電流が励起されることで、前記導体はアンテナとして機能し、
前記導体は、前記導体の前記中間部と前記アンテナ装置の前記側辺部との間の間隔が、前記導体の前記上側部と前記アンテナ素子との間の最短の間隔よりも長くなるように配置されている
無線装置。

【請求項2】

前記導体は、前記導体の中央部分が大地面と略垂直となるように配置されている
請求項１に記載の無線装置。

【請求項3】

前記基板は、前記基板の大地面と垂直な方向の寸法が前記基板の大地面と平行な方向の寸法よりも短くなるように形成されている
請求項１又は２に記載の無線装置。

【請求項4】

前記基板の大地面と垂直な方向の寸法は、共振周波数の１／３波長以下である
請求項１から３のいずれか１項に記載の無線装置。

【請求項5】

前記導体は、前記アンテナ装置の共振周波数と同じ周波数で共振する
請求項１から４のいずれか１項に記載の無線装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、無線装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、アンテナ近傍に位置する設置体を開示する。特許文献１にかかる設置体は、送信機が近接した状態において、送信機の備えるアンテナの近傍に位置する導体を備える。導体には、アンテナの駆動電流による誘導電流が生じ、誘導電流が、駆動電流の方向と異なる方向の電流成分を有する。

【0003】

また、特許文献２は、水平偏波用のアンテナ装置を備えた無線装置を開示する。水平偏波用のアンテナ装置は、曲げ加工を施した２つの導体板を所定の間隔を隔てて対向配置してなり、全体として鉛直方向に延びる筒状に形成された放射導体と、グランド導体と、給電素子と、を備えている。グランド導体は、放射導体の２つの導体板に囲まれた内部空間に配置され電気的に接地されている。給電素子は、内部空間に配置されると共に、上面視で導体板の内壁に沿うように配置され、その一端部とグランド導体との間に給電がなされて逆Ｌアンテナとして動作し、放射導体に電磁結合により給電する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】国際公開第２０１７／２０４１３２号

【特許文献2】特開２０１３−１３１９０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

無線装置間で電波の送受を行うためにはアンテナの偏波を合わせる必要がある。したがって、対向装置のアンテナの偏波が垂直偏波のみである場合、自身の装置のアンテナには垂直偏波が必要となる。ここで、一般的には、垂直偏波を得るためにはアンテナ装置の大地面と垂直な成分の長さが必要であり、垂直偏波を大きく得たい場合は装置の高さを高くする必要が生じる。しかしながら、装置の設置条件等により装置の高さが制限されることが多く、このような場合は垂直偏波が小さくなってしまうおそれがある。これにより、通信距離が短くなるという問題が生じ得る。一方、上述した特許文献にかかる技術では、上記の問題を解決できないおそれがある。

【0006】

本開示の目的は、このような課題を解決するためになされたものであり、装置の高さが制限される場合であっても通信距離が短くなることを抑制できる無線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】

本開示にかかる無線装置は、基板グランドを有する基板と前記基板に設けられたアンテナ素子とによって構成されたアンテナ装置と、コの字形状に形成された導体とを有し、前記導体は、大地面に沿ってそれぞれ上下に配置された上側部及び下側部と、前記上側部の一端と下側部の一端との間に大地面に略垂直に配置された中間部とを有し、前記導体は、前記上側部、前記下側部及び前記中間部が、それぞれ、前記アンテナ装置の上辺部、下辺部及び側辺部の近傍となるように配置され、前記導体の上側部は前記アンテナ素子の近傍に配置されており、前記アンテナ素子が給電されたときに前記導体に電流が励起されることで、前記導体はアンテナとして機能する。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、装置の高さが制限される場合であっても通信距離が短くなることを抑制できる無線装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】アンテナがダイポールアンテナである場合について説明するための図である。

【図2】アンテナがダイポールアンテナである場合について説明するための図である。

【図3】アンテナがダイポールアンテナである場合について説明するための図である。

【図4】アンテナがダイポールアンテナである場合について説明するための図である。

【図5】第１の比較例にかかる無線装置を示す図である。

【図6】第１の比較例にかかる無線装置において、ある瞬間に流れる高周波電流の流れを例示する図である。

【図7】図５に示した第１の比較例にかかる無線装置の、大地平面方向における放射パターンを例示する図である。

【図8】第２の比較例にかかる無線装置を示す図である。

【図9】第２の比較例にかかる無線装置において、ある瞬間に流れる高周波電流の流れを例示する図である。

【図10】図８に示した第２の比較例にかかる無線装置の、大地平面方向における放射パターンを例示する図である。

【図11】実施の形態１にかかる無線装置を示す図である。

【図12】実施の形態１にかかる無線装置を示す図である。

【図13】実施の形態１にかかる無線装置において、ある瞬間に流れる高周波電流の流れを例示する図である。

【図14】図１１及び図１２に示した実施の形態１にかかる無線装置の、大地平面方向における放射パターンを例示する図である。

【図15】第２の比較例にかかる無線装置による垂直偏波の放射パターンと実施の形態１にかかる無線装置による垂直偏波の放射パターンとを重畳させた図である。

【図16】実施の形態２にかかる無線装置を示す図である。

【図17】図１６に示した実施の形態２にかかる無線装置の、大地平面方向における放射パターンを例示する図である。

【図18】第２の比較例にかかる無線装置による垂直偏波の放射パターンと実施の形態２にかかる無線装置による垂直偏波の放射パターンとを重畳させた図である。

【図19】実施の形態３にかかる無線装置を示す図である。

【図20】実施の形態３にかかる無線装置による垂直偏波の放射パターンと、実施の形態３にかかる無線装置から導体を除去した場合の垂直偏波の放射パターンとを重畳させた図である。

【図21】実施の形態４にかかる無線装置を示す図である。

【図22】実施の形態４にかかる無線装置による垂直偏波の放射パターンと、実施の形態４にかかる無線装置から導体を除去した場合の垂直偏波の放射パターンとを重畳させた図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

（本開示にかかる実施の形態の概要）
本開示の実施形態の説明に先立って、本開示にかかる実施の形態の概要について説明する。まず、アンテナの偏波について説明する。

【0011】

アンテナ特性の１つに偏波がある。電界が１つの平面内に存在する場合を直線偏波という。また、直線偏波のうち、電界が大地面と平行な場合を水平偏波といい、電界が大地面と垂直な場合を垂直偏波という。例えば、アンテナ装置が大地面に対して平行に配置されていれば、アンテナの偏波は水平偏波となる。一方、アンテナ装置が大地面に対して垂直に配置されていれば、アンテナの偏波は垂直偏波となる。

【0012】

図１〜図４は、アンテナがダイポールアンテナである場合について説明するための図である。図１は、大地面９０に対して垂直に配置されたダイポールアンテナ２を示す。図２は、大地面９０に対して平行に配置されたダイポールアンテナ４を示す。図３は、図１に示すダイポールアンテナ２の、大地平面方向（ＸＹ平面）における放射パターンを例示する図である。図４は、図２に示すダイポールアンテナ４の、大地平面方向（ＸＹ平面）における放射パターンを例示する図である。なお、大地平面方向とは、大地面９０に沿った平面をいう。

【0013】

図３において、太い実線で、垂直偏波の放射パターンが示されている（他の図にかかる放射パターンにおいても同様）。また、図４において、太い破線で、水平偏波の放射パターンが示されている（他の図にかかる放射パターンにおいても同様）。純粋なダイポールアンテナの場合、図３に示すように、大地面９０に対して垂直に配置されたダイポールアンテナ２の偏波は、垂直偏波のみとなる。また、図４に示すように、大地面９０に対して平行に配置されたダイポールアンテナ２の偏波は、水平偏波のみとなる。なお、本開示にかかるアンテナの共振周波数は、９００ＭＨｚである。したがって、図３及び図４に例示する放射パターンも、アンテナの共振周波数が９００ＭＨｚである場合の結果を示している。なお、アンテナの共振周波数は、９００ＭＨｚに限定されない。

【0014】

次に、本開示の実施の形態に対する比較例について説明する。
図５は、第１の比較例にかかる無線装置１０を示す図である。第１の比較例にかかる無線装置１０は、基板１２と、基板１２に設けられたアンテナ素子１４と、駆動部１８とを有する。また、基板１２と、アンテナ素子１４とで、アンテナ装置１６が構成されている。駆動部１８は、アンテナ素子１４に給電を行う。基板１２は、基板グランド（ＧＮＤ）を有する。

【0015】

アンテナ素子１４は、例えば基板１２上に描画（プリント）されたアンテナパターンであり得る。アンテナ素子１４は、例えば、逆Ｌ字型アンテナである。したがって、アンテナ素子１４は、大地面９０に対して平行な成分である水平部分１４ａと、大地面９０に対して垂直な成分である垂直部分１４ｂとを有する。したがって、アンテナ素子１４（アンテナ装置１６）は、水平偏波及び垂直偏波の両方を持つこととなる。

【0016】

また、第１の比較例にかかる無線装置１０の基板１２は、大地面９０に平行な方向の寸法Ａ１が、大地面９０に垂直な方向の寸法Ａ２よりも短くなるように形成されている。つまり、Ａ１＜Ａ２である。例えば、Ａ１＝６０ｍｍ、Ａ２＝１００ｍｍであるが、基板１２の寸法はこれに限られない。

【0017】

図６は、第１の比較例にかかる無線装置１０において、ある瞬間に流れる高周波電流の流れを例示する図である。アンテナ素子１４は基板グランド（ＧＮＤ）を有する基板１２に設けられているので、図６の矢印Ａ〜Ｄに示すように、アンテナ素子１４だけでなく、基板１２（ＧＮＤ）にも高周波電流が流れる。したがって、基板１２とアンテナ素子１４とで構成されたアンテナ装置１６が、アンテナとして機能する。

【0018】

図７は、図５に示した第１の比較例にかかる無線装置１０の、大地平面方向（ＸＹ平面）における放射パターンを例示する図である。ここで、水平偏波及び垂直偏波の発生は、アンテナ装置１６上の高周波電流の分布で決まる。一般的には、アンテナとして機能するアンテナ装置１６全体の、大地面９０に平行な成分の長さと大地面９０に垂直な成分の長さとに依存する。第１の比較例にかかる無線装置１０では、大地面９０に垂直な成分の長さが長く、大地面９０に平行な成分の長さが短いので、垂直偏波が大きく、水平偏波が小さくなる。

【0019】

図８は、第２の比較例にかかる無線装置２０を示す図である。第１の比較例にかかる無線装置１０と同様に、第２の比較例にかかる無線装置２０は、基板２２と、基板２２に設けられたアンテナ素子２４と、駆動部２８とを有する。また、基板２２と、アンテナ素子２４とで、アンテナ装置２６が構成されている。駆動部２８は、アンテナ素子２４に給電を行う。基板２２は、基板グランド（ＧＮＤ）を有する。

【0020】

アンテナ素子１４と同様に、アンテナ素子２４は、例えば基板２２上に描画（プリント）されたアンテナパターンであり得る。アンテナ素子２４は、例えば、逆Ｌ字型アンテナである。したがって、アンテナ素子２４は、大地面９０に対して平行な成分である水平部分２４ａと、大地面９０に対して垂直な成分である垂直部分２４ｂとを有する。したがって、アンテナ素子２４（及びアンテナ装置２６）は、水平偏波及び垂直偏波の両方を持つこととなる。

【0021】

ここで、第２の比較例にかかる無線装置２０の基板２２は、第１の比較例にかかる無線装置１０の基板１２の長手方向の寸法と短手方向の寸法とを入れ替えたように形成されている。つまり、基板２２は、大地面９０に平行な方向の寸法Ｌ１が、大地面９０に垂直な方向の寸法Ｌ２よりも長くなるように形成されている。つまり、Ｌ１＞Ｌ２である。例えば、Ｌ１＝１００ｍｍ、Ｌ２＝６０ｍｍであるが、基板２２の寸法はこれに限られない。

【0022】

図９は、第２の比較例にかかる無線装置２０において、ある瞬間に流れる高周波電流の流れを例示する図である。第１の比較例にかかる無線装置１０と同様に、アンテナ素子２４は基板グランド（ＧＮＤ）を有する基板２２に設けられているので、図９の矢印Ａ〜Ｄに示すように、アンテナ素子２４だけでなく、基板２２（ＧＮＤ）にも高周波電流が流れる。したがって、基板２２とアンテナ素子２４とで構成されたアンテナ装置２６が、アンテナとして機能する。

【0023】

ここで、高周波電流の周波数を９００ＭＨｚとする。矢印Ａ及び矢印Ｂで示すように、アンテナ素子２４及び基板２２の短手方向（垂直方向）に高周波電流が流れる。また、矢印Ｃ及び矢印Ｄで示すように、アンテナ素子２４と対向する部分（基板２２の長手方向（水平方向））に高周波電流が流れる。

【0024】

ここで、アンテナ素子２４に流れる高周波電流の方向（矢印Ａで示す）は、基板２２の長手方向に流れる高周波電流の方向（矢印ＣとＤで示す）と反対である。したがって、水平方向に流れる高周波電流による水平偏波の一部が互いに打ち消され、打ち消されなかった残りの水平偏波が、外部に放射される。

【0025】

また、基板２２の短手方向（垂直方向）の寸法が周波数９００ＭＨｚの１／４波長よりも短いと、短手方向に高周波電流が流れにくくなる。これにより、アンテナ装置２６の垂直方向の高周波電流（矢印Ｂで示す）による放射つまり垂直偏波は弱くなる（後述する図１０参照）。これは、以下の理由による。すなわち、後述するように、アンテナで共振を得るには、アンテナの長さは、アンテナ（アンテナ素子２４）の共振周波数の１／２波長程度必要となる。ここで、アンテナ素子２４で共振周波数の１／４波長程度が確保されている場合、基板２２で残りの１／４波長の長さが必要となる。したがって、基板２２の短手方向（垂直方向）の寸法が１／４波長よりも短いと、１／４波長の長さを確保できる長手方向に、高周波電流が流れてしまう。したがって、短手方向に高周波電流が流れにくくなる。

【0026】

図１０は、図８に示した第２の比較例にかかる無線装置２０の、大地平面方向（ＸＹ平面）における放射パターンを例示する図である。第２の比較例にかかる無線装置２０では、第１の比較例にかかる無線装置１０と比較して、大地面９０と垂直な方向（鉛直方向）の長さが短くなるため、図１０における垂直偏波は、図５における垂直偏波よりも小さくなる。逆に、第２の比較例にかかる無線装置２０では、第１の比較例にかかる無線装置１０と比較して、大地面９０と平行な方向（水平方向）の長さが長くなるため、図１０における水平偏波は、図５における水平偏波よりも大きくなる。このように、水平偏波を大きく得たい場合はアンテナ装置の大地面と平行な成分を長くする必要があり、垂直偏波を大きく得たい場合はアンテナ装置の大地面と垂直な成分を長くする必要がある。

【0027】

ここで、無線装置間で電波の送受信を行うには、無線装置間でアンテナの偏波を合わせる必要がある。このとき、対向装置のアンテナが垂直偏波しか持たない場合、自身の無線装置のアンテナには垂直偏波が必要となる。上述したように、垂直偏波を得るためにはアンテナ装置の大地面と垂直な成分を長くする必要があるので、垂直偏波を大きく得たい場合は、無線装置の高さを高くする必要が生じ得る。しかしながら、無線装置の設置条件等から無線装置の高さが制限されることが多い。このような場合、垂直偏波が小さくなり、無線装置間の通信距離が短くなるという問題が生じ得る。

【0028】

これに対し、本開示にかかる無線装置は、基板グランドを有する基板と基板に設けられたアンテナ素子とによって構成されたアンテナ装置と、コの字形状に形成された導体とを有する。導体は、大地面に沿ってそれぞれ上下に配置された上側部及び下側部と、上側部の一端と下側部の一端との間に大地面に略垂直に配置された中間部とを有する。導体は、上側部、下側部及び中間部が、それぞれ、アンテナ装置の上辺部、下辺部及び側辺部の近傍となるように配置されている。導体の上側部はアンテナ素子の近傍に配置されており、アンテナ素子が給電されたときに導体に電流が励起されることで、導体はアンテナとして機能する。

【0029】

言い換えると、本開示にかかる無線装置は、基板グランドを有する基板と基板に設けられたアンテナ素子とによって構成されたアンテナ装置と、コの字形状に形成され、アンテナ装置を部分的に囲むように配置された導体とを有する。導体の一方の端部はアンテナ素子の近傍に配置されており、アンテナ素子が給電されたときに導体に電流が励起されることで、導体はアンテナとして機能する。そして、導体は、導体の中央部分が大地と略垂直となるように配置されている。

【0030】

このような構成により、本開示にかかる無線装置は、装置の高さを高くすることなく、垂直偏波を大きくすることが可能となる。したがって、本開示にかかる無線装置は、装置の高さが制限される場合であっても通信距離が短くなることを抑制することが可能となる。

【0031】

（実施の形態１）
以下、実施形態について、図面を参照しながら説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。また、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。

【0032】

図１１及び図１２は、実施の形態１にかかる無線装置１００を示す図である。図１１は、無線装置１００のＹ方向から見た平面図を示し、図１２は、無線装置１００の斜視図を示す。無線装置１００は、図８に示した無線装置２０と同様に、基板２２と、基板２２に設けられたアンテナ素子２４と、駆動部２８とを有する。基板２２と、アンテナ素子２４とで、アンテナ装置２６が構成されている。基板２２は、基板グランド（ＧＮＤ）を有する。また、図８に示した無線装置２０と同様に、基板２２は、大地面９０に垂直な方向の寸法が、大地面９０に平行な方向の寸法よりも短くなるように形成されている。

【0033】

実施の形態１にかかる無線装置１００は、さらに、コの字形状に形成された導体１１０を有する。導体１１０は、アンテナ装置２６の近傍に配置されているが、アンテナ装置２６とは物理的に接続されていない。したがって、導体１１０は、駆動部２８によって直接給電されない無給電素子である。

【0034】

図１１に示すように、導体１１０は、上側部１１０ａと、下側部１１０ｂと、中間部１１０ｃとを有する。上側部１１０ａ及び下側部１１０ｂは、大地面９０に沿ってそれぞれ上下に配置されている。中間部１１０ｃは、上側部１１０ａの一端Ｐ１と下側部１１０ｂの一端Ｐ２との間に大地面９０に略垂直に配置されている。ここで、「略垂直」とは、仰角が９０±４５度の範囲内にあることをいう。また、本明細書において、単なる「垂直」という文言も、厳密に仰角が９０度であることを意味せず、仰角が９０±４５度の範囲内にあることであり得る。なお、上側部１１０ａ、下側部１１０ｂ及び中間部１１０ｃは一体に形成されており、細長い導体をＰ１及びＰ２で折り曲げることで、導体１１０が形成され得る。

【0035】

導体１１０は、上側部１１０ａがアンテナ装置２６の上辺部２６ａに沿うように配置されている。また、導体１１０は、下側部１１０ｂがアンテナ装置２６の下辺部２６ｂに沿うように配置されている。また、導体１１０は、中間部１１０ｃがアンテナ装置２６の側辺部２６ｃに沿うように配置されている。つまり、導体１１０は、上側部１１０ａ、下側部１１０ｂ及び中間部１１０ｃが、それぞれ、アンテナ装置２６の上辺部２６ａ、下辺部２６ｂ及び側辺部２６ｃの近傍となるように配置されている。ここで、中間部１１０ｃと側辺部２６ｃとの間隔をＬｃとする。また、中間部１１０ｃの長さは、側辺部２６ｃの長さと同程度以上であることが好ましい。

【0036】

導体１１０の上側部１１０ａは、アンテナ素子２４の近傍に配置されている。また、導体１１０の全長（上側部１１０ａと下側部１１０ｂと中間部１１０ｃとを合わせた長さ）は、共振周波数の１／２波長と同程度であることが好ましい。これにより、所望の周波数で、導体１１０において共振が得られ得る。また、導体１１０は、導体１１０の中央部分が大地面９０と略垂直となるように配置されていることが好ましい。

【0037】

駆動部２８は、基板２２の外縁近傍（側辺部２６ｃ）に配置されており、アンテナ素子２４に給電を行う。アンテナ素子２４が駆動部２８によって給電されると、アンテナ素子２４の近傍に配置された導体１１０には高周波電流が励起される。このとき、導体１１０は、導体１１０の全長が１／２波長程度となるような周波数で共振して、アンテナとして機能する。つまり、アンテナ素子２４が給電されたときに導体１１０に電流が励起されることで、導体１１０は、アンテナとして機能する。

【0038】

なお、実際には、導体１１０の全長は、導体１１０のＰ１及びＰ２における折り曲げの影響、及び、導体１１０が基板２２（ＧＮＤ）に近接する影響等により、実際の共振周波数の１／２波長よりも短くする必要がある。これは、以下の理由による。アンテナをＲＬＣ直列等価回路で表現すると仮定した場合、アンテナがグランド（ＧＮＤ）に近づくと、アンテナは静電容量を持つようになり、Ｃ（キャパシタ）が増加する。この影響を相殺するためにＬ（インダクタンス）を小さくする必要があるため、全長を１／２波長よりも短くすることで、Ｌを小さく調整する。したがって、導体１１０の全長を実際の共振周波数の１／２波長よりも短くする必要がある。

【0039】

なお、導体１１０の近傍に無線装置１００の筐体などの誘電体が存在する場合は、導体１１０の全長を更に短くする必要がある。また、導体１１０に励起される高周波電流の強さは、アンテナ素子２４（逆Ｌ型アンテナ）に流れる高周波電流に依存する。したがって、アンテナ素子２４の共振周波数及び導体１１０の共振周波数は合致している必要がある。

【0040】

図１３は、実施の形態１にかかる無線装置１００において、ある瞬間に流れる高周波電流の流れを例示する図である。高周波電流の周波数を９００ＭＨｚとする。図９に例示した第２の比較例にかかる無線装置２０と同様に、図１３の矢印Ａ〜Ｄに示すように、アンテナ素子２４だけでなく、基板２２にも高周波電流が流れる。したがって、基板２２とアンテナ素子２４とで構成されたアンテナ装置２６が、アンテナとして機能する。

【0041】

さらに、図１３に例示するように、導体１１０には、アンテナ素子２４及び基板２２の短手方向（垂直方向）に流れる高周波電流とは逆向きの高周波電流が励起される。これにより、導体１１０の上側部１１０ａには、破線の矢印Ｈで示す方向に高周波電流が流れ、導体１１０の中間部１１０ｃには、破線の矢印Ｉで示す方向に高周波電流が流れ、導体１１０の下側部１１０ｂには、破線の矢印Ｊで示す方向に高周波電流が流れる。

【0042】

ここで、導体１１０に励起された高周波電流のうち、上側部１１０ａに流れる高周波電流の向き（矢印Ｈで示す）と下側部１１０ｂに流れる高周波電流の向き（矢印Ｊで示す）は互いに反対となる。したがって、両者に流れる高周波電流による偏波は互いに打ち消される。よって、上側部１１０ａ及び下側部１１０ｂは、偏波（水平偏波）の放射にほとんど寄与しない。

【0043】

一方、中間部１１０ｃには、基板２２の短手方向（垂直方向）に流れる高周波電流の向き（矢印Ｂで示す）とは反対方向（矢印Ｉで示す）の高周波電流が流れる。ここで、上述したように、基板２２の短手方向（垂直方向）に流れる高周波電流は弱い。したがって、中間部１１０ｃに流れる高周波電流による偏波はあまり打ち消されず、偏波（垂直偏波）の放射に寄与する。ここで、全長を所望周波数の１／２波長程度とした導体１１０に励起される高周波電流の分布は、導体１１０の中央部分が強く、先端付近が弱くなる。ここで、本実施の形態では、導体１１０の形状をコの字形状としたので、導体１１０の中央部分が大地面９０と略垂直となるように容易に配置され得る。これにより、垂直偏波を大きくすることが可能となる。

【0044】

上述したように、垂直偏波を大きくするためには、コの字形状の導体１１０に強く高周波電流を励起させることが重要である。そのためには、アンテナ素子２４との電気的な結合を強める必要があるので、導体１１０の上側部１１０ａをアンテナ素子２４の近傍に配置する必要がある。

【0045】

一方、導体１１０の中間部１１０ｃは、基板２２の側辺部２６ｃから出来るだけ遠ざけることが好ましい。つまり、中間部１１０ｃと側辺部２６ｃとの間の間隔Ｌｃは、予め定められた長さよりも長い。つまり、Ｌｃ＞Ｌｔｈである。ここで、Ｌｔｈは予め定められた長さである。例えば、周波数が９００ＭＨｚ、基板２２の長手方向の寸法が１００ｍｍ、基板２２の短手方向の寸法が６０ｍｍである場合、Ｌｔｈ＝５ｍｍである。しかしながら、Ｌｔｈはこの値に限られない。また、Ｌｔｈは、周波数及び基板２２の寸法に応じて、適宜、設定され得る。

【0046】

なお、導体１１０の中間部１１０ｃが、基板２２の側辺部２６ｃから出来るだけ遠ざけることが好ましいのは、中間部１１０ｃが基板２２に近づくほど、導体１１０によって基板２２に励起される高周波電流が強くなるためである。この導体１１０によって基板２２に励起される高周波電流の向きは、導体１１０に流れる高周波電流の向きと反対方向である。したがって、導体１１０によって基板２２に励起される高周波電流が強くなると、垂直偏波の放射が阻害される。

【0047】

図１４は、図１１及び図１２に示した実施の形態１にかかる無線装置１００の、大地平面方向（ＸＹ平面）における放射パターンを例示する図である。また、図１５は、第２の比較例にかかる無線装置２０による垂直偏波の放射パターンと実施の形態１にかかる無線装置１００による垂直偏波の放射パターンとを重畳させた図である。図１５において、第２の比較例にかかる無線装置２０による垂直偏波の放射パターン（つまり図１０の垂直偏波の放射パターン）を太い一点鎖線で示し、実施の形態１にかかる無線装置１００による垂直偏波の放射パターンを太い実線で示す。

【0048】

図１０と図１４とを比較すると、両者における水平偏波の放射パターンは、ほとんど同じである。一方、図１４の垂直偏波の放射パターンの円の方が、図１０の垂直偏波の放射パターンの円よりも大きくなっている。このことは、図１５からも明らかである。つまり、実施の形態１にかかる無線装置１００による垂直偏波の方が、第２の比較例にかかる無線装置２０による垂直偏波よりも強い。したがって、実施の形態１にかかる無線装置１００により、装置の高さを高くすることを抑制しつつ、垂直偏波の放射を強くすることが可能となる。

【0049】

なお、上述したように、コの字形状に形成された導体１１０による垂直偏波を強くするためには、導体１１０の中間部１１０ｃに流れる高周波電流の大きさが、基板２２の垂直方向に流れる高周波電流よりも大きくなる必要がある。そして、上述したように、基板２２の垂直方向の寸法を短くすると、高周波電流の垂直方向の成分の分布は小さくなる。シミュレーションの結果、基板２２の垂直方向の寸法をアンテナ（アンテナ素子２４）の共振周波数の１／３波長以下とすることで、本開示にかかる無線装置１００の効果が良好に得られた。つまり、基板２２の垂直方向の寸法を共振周波数の１／３波長以下とすることで、中間部１１０ｃに流れる高周波電流による偏波が大きく打ち消されない程度に、基板２２の垂直方向に流れる高周波電流を小さくすることができる。

【0050】

（実施の形態２）
次に、実施の形態２について説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。また、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。

【0051】

図１６は、実施の形態２にかかる無線装置２００を示す図である。図１６は、無線装置２００の斜視図を示す。無線装置２００は、アンテナ装置２６（アンテナ素子２４及び基板２２）と、コの字形状に形成された導体２１０とを有する。なお、図示されていないが、無線装置２００は、実施の形態１と同様に、アンテナ素子２４を給電する駆動部２８を有している。図１６に示すアンテナ装置２６は、図１２に示したアンテナ装置２６と実質的に同様である。

【0052】

導体２１０は、上側部２１０ａと、下側部２１０ｂと、中間部２１０ｃとを有する。中間部２１０ｃは、中間部１１０ｃと実質的に同様である。上側部２１０ａは、上側部１１０ａの先端部分の形状を基板２２に近づけるように変更されたものである。同様に、下側部２１０ｂは、下側部１１０ｂの先端部分の形状を基板２２に近づけるように変更されたものである。

【0053】

導体２１０の寸法及び導体１１０と基板２２との位置関係については、実施の形態１と実質的に同様である。つまり、導体２１０の長さは、共振周波数の１／２波長程度である。また、上側部２１０ａ及び下側部２１０ｂは、大地面９０に沿ってそれぞれ上下に配置されている。中間部２１０ｃは、上側部２１０ａの一端Ｐ１と下側部２１０ｂの一端Ｐ２との間に大地面９０に略垂直に配置されている。また、導体２１０は、上側部２１０ａがアンテナ装置２６の上辺部２６ａに沿うように配置されている。また、導体２１０は、下側部２１０ｂがアンテナ装置２６の下辺部２６ｂに沿うように配置されている。また、導体２１０は、中間部２１０ｃがアンテナ装置２６の側辺部２６ｃに沿うように配置されている。

【0054】

図１７は、図１６に示した実施の形態２にかかる無線装置２００の、大地平面方向（ＸＹ平面）における放射パターンを例示する図である。また、図１８は、第２の比較例にかかる無線装置２０による垂直偏波の放射パターンと実施の形態２にかかる無線装置２００による垂直偏波の放射パターンとを重畳させた図である。図１８において、第２の比較例にかかる無線装置２０による垂直偏波の放射パターンを太い一点鎖線で示し、実施の形態２にかかる無線装置２００による垂直偏波の放射パターンを太い実線で示す。

【0055】

図１０と図１６とを比較すると、実施の形態１と同様に、両者における水平偏波の放射パターンは、ほとんど同じである。一方、図１７の垂直偏波の放射パターンの円の方が、図１０の垂直偏波の放射パターンの円よりも大きくなっている。このことは、図１８からも明らかである。つまり、実施の形態２にかかる無線装置２００による垂直偏波の方が、第２の比較例にかかる無線装置２０による垂直偏波よりも強い。したがって、実施の形態２にかかる無線装置１００においても、装置の高さを高くすることを抑制しつつ、垂直偏波の放射を強くすることが可能となる。したがって、アンテナ装置２６の近傍に配置される導体は、純粋なコの字形状である必要はなく、全体としてコの字形状に形成されていればよい。

【0056】

（実施の形態３）
次に、実施の形態３について説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。また、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。

【0057】

図１９は、実施の形態３にかかる無線装置３００を示す図である。図１９は、無線装置２００のＹ方向から見た平面図を示す。図１６に示すように、無線装置３００は、アンテナ装置２６（アンテナ素子２４及び基板２２）と、駆動部３２８と、コの字形状に形成された導体１１０とを有する。なお、導体１１０は、導体２１０に置き換えられてもよい。

【0058】

駆動部３２８は、基板２２の内側に配置されている。駆動部３２８は、基板２２の上辺部２６ａに配置されている。そして、アンテナ素子２４の先端は、アンテナ装置２６の外側を向いている。つまり、実施の形態３においては、アンテナ素子２４の給電位置が、実施の形態１と異なる。

【0059】

図２０は、実施の形態３にかかる無線装置３００による垂直偏波の放射パターンと、実施の形態３にかかる無線装置３００から導体１１０を除去した場合の垂直偏波の放射パターンとを重畳させた図である。図２０において、導体１１０がない場合の垂直偏波の放射パターンを太い一点鎖線で示し、実施の形態３にかかる無線装置３００による垂直偏波の放射パターンを太い実線で示す。

【0060】

図２０に示すように、実施の形態３にかかる無線装置３００、つまり導体１１０がある場合の垂直偏波の放射パターンの円の方が、導体１１０がない場合の垂直偏波の放射パターンの円よりも大きくなっている。つまり、実施の形態３にかかる無線装置３００による垂直偏波の方が、導体１１０がない場合の垂直偏波よりも強い。したがって、実施の形態３にかかる無線装置１００においても、装置の高さを高くすることを抑制しつつ、垂直偏波の放射を強くすることが可能となる。したがって、アンテナ素子２４の形状は任意であって、コの字形状に形成された導体１１０に高周波電流が励起されればよい。

【0061】

（実施の形態４）
次に、実施の形態４について説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。また、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。

【0062】

図２１は、実施の形態４にかかる無線装置４００を示す図である。図２１は、無線装置４００の斜視図を示す。図２１に示すように、無線装置４００は、アンテナ装置２６（アンテナ素子２４及び基板２２）と、コの字形状に形成された導体４１０とを有する。なお、図示されていないが、無線装置４００は、実施の形態１と同様に、アンテナ素子２４を給電する駆動部２８を有している。図２１に示すアンテナ装置２６は、図１２に示したアンテナ装置２６と実質的に同様である。

【0063】

導体４１０は、上側部４１０ａと、下側部４１０ｂと、中間部４１０ｃとを有する。導体４１０は、Ｙ方向（紙面上方向）から見て、基板２２（アンテナ装置２６）と重なるように配置されている。

【0064】

導体４１０と基板２２との上記以外の位置関係、及び導体４１０の寸法については、実施の形態１と実質的に同様である。つまり、導体４１０の長さは、共振周波数の１／２波長程度である。また、上側部４１０ａ及び下側部４１０ｂは、大地面９０に沿ってそれぞれ上下に配置されている。中間部４１０ｃは、上側部４１０ａの一端Ｐ１と下側部４１０ｂの一端Ｐ２との間に大地面９０に略垂直に配置されている。また、導体４１０は、上側部４１０ａがアンテナ装置２６の上辺部２６ａに沿うように配置されている。また、導体４１０は、下側部４１０ｂがアンテナ装置２６の下辺部２６ｂに沿うように配置されている。また、導体４１０は、中間部４１０ｃがアンテナ装置２６の側辺部２６ｃに沿うように配置されている。

【0065】

図２２は、実施の形態４にかかる無線装置４００による垂直偏波の放射パターンと、実施の形態４にかかる無線装置４００から導体４１０を除去した場合の垂直偏波の放射パターンとを重畳させた図である。図２２において、導体４１０がない場合の垂直偏波の放射パターンを太い一点鎖線で示し、実施の形態４にかかる無線装置４００による垂直偏波の放射パターンを太い実線で示す。なお、導体４１０がない場合の垂直偏波の放射パターンは、第２の比較例にかかる無線装置２０による垂直偏波の放射パターンと実質的に同様である。

【0066】

図２２に示すように、実施の形態４にかかる無線装置４００、つまり導体４１０がある場合の垂直偏波の放射パターンの円の方が、導体４１０がない場合の垂直偏波の放射パターンの円よりも大きくなっている。つまり、実施の形態４にかかる無線装置４００による垂直偏波の方が、導体４１０がない場合の垂直偏波よりも強い。したがって、実施の形態４にかかる無線装置４００においても、装置の高さを高くすることを抑制しつつ、垂直偏波の放射を強くすることが可能となる。

【0067】

（変形例）
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上述した実施の形態において、アンテナ素子２４は逆Ｌ字型アンテナとしたが、アンテナ素子２４は逆Ｌ字型アンテナに限られない。

【0068】

また、上述した実施の形態において、コの字形状に形成された導体の全長は、共振周波数の１／２波長程度であるとしたが、このような構成に限られない。コの字形状に形成された導体の全長を（１／２）×Ｎ波長（Ｎは１以上の整数）程度としても、導体において共振が発生し得る。しかしながら、Ｎが２以上であると導体のサイズが大きくなってしまう。

【0069】

また、上述した実施の形態において、基板２２は、水平方向の長さが垂直方向の長さよりも長くなるように形成されているが、このような構成に限られない。一方、水平方向の長さが垂直方向の長さよりも長くなるように基板２２が形成されることで、垂直偏波だけでなく水平偏波も強くすることができる。

【符号の説明】

【0070】

２２ 基板
２４ アンテナ素子
２４ａ 水平部分
２４ｂ 垂直部分
２６ アンテナ装置
２６ａ 上辺部
２６ｂ 下辺部
２６ｃ 側辺部
２８ 駆動部
９０ 大地面
１００ 無線装置
１１０ 導体
１１０ａ 上側部
１１０ｂ 下側部
１１０ｃ 中間部
２００ 無線装置
２１０ 導体
２１０ａ 上側部
２１０ｂ 下側部
２１０ｃ 中間部
３００ 無線装置
３２８ 駆動部
４００ 無線装置
４１０ 導体
４１０ａ 上側部
４１０ｂ 下側部
４１０ｃ 中間部

【要約】

【課題】装置の高さが制限される場合であっても通信距離が短くなることを抑制できる無線装置を提供する。
【解決手段】無線装置は、基板グランドを有する基板と基板に設けられたアンテナ素子とによって構成されたアンテナ装置と、コの字形状に形成された導体とを有する。導体は、大地面に沿ってそれぞれ上下に配置された上側部及び下側部と、上側部の一端と下側部の一端との間に大地面に略垂直に配置された中間部とを有する。導体は、上側部、下側部及び中間部が、それぞれ、アンテナ装置の上辺部、下辺部及び側辺部の近傍となるように配置されている。導体の上側部はアンテナ素子の近傍に配置されており、アンテナ素子が給電されたときに導体に電流が励起されることで、導体はアンテナとして機能する。
【選択図】図１１

【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】