(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022185355
(43)【公開日】2022-12-14
(54)【発明の名称】アンテナ装置
(51)【国際特許分類】
H01Q 9/16 20060101AFI20221207BHJP
H01Q 5/35 20150101ALI20221207BHJP
H01Q 21/06 20060101ALI20221207BHJP
H01Q 21/28 20060101ALI20221207BHJP
【ＦＩ】
H01Q9/16
H01Q5/35
H01Q21/06
H01Q21/28
【審査請求】未請求
【請求項の数】3
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021092978
(22)【出願日】2021-06-02
(71)【出願人】
【識別番号】000208891
【氏名又は名称】ＫＤＤＩ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100165179
【弁理士】
【氏名又は名称】田▲崎▼ 聡
(74)【代理人】
【識別番号】100175824
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 淳一
(74)【代理人】
【識別番号】100114937
【弁理士】
【氏名又は名称】松本 裕幸
(72)【発明者】
【氏名】中野 雅之
【テーマコード（参考）】
5J021
【Ｆターム（参考）】
5J021AA09
5J021AB03
5J021HA05
5J021JA03
(57)【要約】
【課題】複数の周波数帯に広く適用すること及び同一周波数帯の複数のアンテナを構成することを図る。
【解決手段】地板の給電部から給電線を介して給電される複数のダイポールアンテナ群と第４ダイポールアンテナとを備え、ダイポールアンテナ群は、第１ダイポールアンテナと、第２ダイポールアンテナと、第３周波数帯に適用される第３ダイポールアンテナとを備え、第１ダイポールアンテナは、第２ダイポールアンテナよりも地板の端側に設けられ、第２ダイポールアンテナは、第３ダイポールアンテナよりも地板の端側に設けられ、第１ダイポールアンテナのアンテナ素子の端部は第２ダイポールアンテナ側に曲げられ、第２ダイポールアンテナのアンテナ素子の端部は第３ダイポールアンテナ側に曲げられ、第４ダイポールアンテナはダイポールアンテナ群の間に配置され、第４ダイポールアンテナは第３周波数帯に適用される。
【選択図】図１
【解決手段】地板の給電部から給電線を介して給電される複数のダイポールアンテナ群と第４ダイポールアンテナとを備え、ダイポールアンテナ群は、第１ダイポールアンテナと、第２ダイポールアンテナと、第３周波数帯に適用される第３ダイポールアンテナとを備え、第１ダイポールアンテナは、第２ダイポールアンテナよりも地板の端側に設けられ、第２ダイポールアンテナは、第３ダイポールアンテナよりも地板の端側に設けられ、第１ダイポールアンテナのアンテナ素子の端部は第２ダイポールアンテナ側に曲げられ、第２ダイポールアンテナのアンテナ素子の端部は第３ダイポールアンテナ側に曲げられ、第４ダイポールアンテナはダイポールアンテナ群の間に配置され、第４ダイポールアンテナは第３周波数帯に適用される。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
地板の給電部から給電線を介して給電される複数のダイポールアンテナ群と第４ダイポールアンテナとを備え、
前記ダイポールアンテナ群は、第１周波数帯に適用される第１ダイポールアンテナと、第２周波数帯に適用される第２ダイポールアンテナと、第３周波数帯に適用される第３ダイポールアンテナとを備え、
前記第１ダイポールアンテナは、前記第２ダイポールアンテナよりも前記地板の端側に設けられ、
前記第２ダイポールアンテナは、前記第３ダイポールアンテナよりも前記地板の端側に設けられ、
前記第１ダイポールアンテナのアンテナ素子の端部は前記第２ダイポールアンテナ側に曲げられ、
前記第２ダイポールアンテナのアンテナ素子の端部は前記第３ダイポールアンテナ側に曲げられ、
前記第４ダイポールアンテナは、前記ダイポールアンテナ群の間に配置され、
前記第４ダイポールアンテナは、前記第３周波数帯に適用される、
アンテナ装置。
前記ダイポールアンテナ群は、第１周波数帯に適用される第１ダイポールアンテナと、第２周波数帯に適用される第２ダイポールアンテナと、第３周波数帯に適用される第３ダイポールアンテナとを備え、
前記第１ダイポールアンテナは、前記第２ダイポールアンテナよりも前記地板の端側に設けられ、
前記第２ダイポールアンテナは、前記第３ダイポールアンテナよりも前記地板の端側に設けられ、
前記第１ダイポールアンテナのアンテナ素子の端部は前記第２ダイポールアンテナ側に曲げられ、
前記第２ダイポールアンテナのアンテナ素子の端部は前記第３ダイポールアンテナ側に曲げられ、
前記第４ダイポールアンテナは、前記ダイポールアンテナ群の間に配置され、
前記第４ダイポールアンテナは、前記第３周波数帯に適用される、
アンテナ装置。
【請求項2】
前記第１ダイポールアンテナのアンテナ素子の一方の端部がもう一方の端部よりも長い、
請求項１に記載のアンテナ装置。
請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項3】
前記第１ダイポールアンテナは８００メガヘルツ帯に適用され、
前記第２ダイポールアンテナは２ギガヘルツ帯に適用され、
前記第３ダイポールアンテナ及び前記第４ダイポールアンテナは３．５ギガヘルツ帯に適用される、
請求項１又は２のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
前記第２ダイポールアンテナは２ギガヘルツ帯に適用され、
前記第３ダイポールアンテナ及び前記第４ダイポールアンテナは３．５ギガヘルツ帯に適用される、
請求項１又は２のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、アンテナ装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、複数の周波数帯の電波を送受信できる周波数共用のアンテナの小型化を図る技術が知られている（例えば特許文献１参照）。特許文献１には、一つの偏波に対して一つのアンテナ素子を用いた周波数共用の小型なアンテナが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第５７２３９９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
近年、移動通信システムが利用可能な複数の周波数帯に広く適用することができるアンテナが要望されている。また、例えばＭＩＭＯ・ダイバーシティ通信に適用することができるように、同一周波数帯の複数のアンテナを構成することが課題である。
【0005】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、複数の周波数帯に広く適用すること及び同一周波数帯の複数のアンテナを構成することを図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一態様は、地板の給電部から給電線を介して給電される複数のダイポールアンテナ群と第４ダイポールアンテナとを備え、前記ダイポールアンテナ群は、第１周波数帯に適用される第１ダイポールアンテナと、第２周波数帯に適用される第２ダイポールアンテナと、第３周波数帯に適用される第３ダイポールアンテナとを備え、前記第１ダイポールアンテナは、前記第２ダイポールアンテナよりも前記地板の端側に設けられ、前記第２ダイポールアンテナは、前記第３ダイポールアンテナよりも前記地板の端側に設けられ、前記第１ダイポールアンテナのアンテナ素子の端部は前記第２ダイポールアンテナ側に曲げられ、前記第２ダイポールアンテナのアンテナ素子の端部は前記第３ダイポールアンテナ側に曲げられ、前記第４ダイポールアンテナは、前記ダイポールアンテナ群の間に配置され、前記第４ダイポールアンテナは、前記第３周波数帯に適用される、アンテナ装置である。
本発明の一態様は、上記のアンテナ装置において、前記第１ダイポールアンテナのアンテナ素子の一方の端部がもう一方の端部よりも長い、アンテナ装置である。
本発明の一態様は、上記のアンテナ装置において、前記第１ダイポールアンテナは８００メガヘルツ帯に適用され、前記第２ダイポールアンテナは２ギガヘルツ帯に適用され、前記第３ダイポールアンテナ及び前記第４ダイポールアンテナは３．５ギガヘルツ帯に適用される、アンテナ装置である。
本発明の一態様は、上記のアンテナ装置において、前記第１ダイポールアンテナのアンテナ素子の一方の端部がもう一方の端部よりも長い、アンテナ装置である。
本発明の一態様は、上記のアンテナ装置において、前記第１ダイポールアンテナは８００メガヘルツ帯に適用され、前記第２ダイポールアンテナは２ギガヘルツ帯に適用され、前記第３ダイポールアンテナ及び前記第４ダイポールアンテナは３．５ギガヘルツ帯に適用される、アンテナ装置である。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、複数の周波数帯に広く適用すること及び同一周波数帯の複数のアンテナを構成することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】一実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す図である。
【図2】一実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す図である。
【図3】一実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す図である。
【図4】一実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す図である。
【図5】一実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す図である。
【図6】一実施形態に係る第４ダイポールアンテナの寸法図である。
【図7】一実施形態に係るアンテナ装置の変形例の構成を示す図である。
【図8】一実施形態に係るアンテナ装置の変形例の構成を示す図である。
【図9】一実施形態に係るダイポールアンテナ群の寸法図である。
【図10】一実施形態に係るアンテナ装置のシミュレーション結果のグラフ図である。
【図11】一実施形態に係るアンテナ装置のシミュレーション結果のグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
【0010】
図１－図５を参照して本実施形態に係るアンテナ装置１の構成を説明する。図１－図５は、本実施形態に係るアンテナ装置１の構成を示す図である。図１は、本実施形態に係るアンテナ装置１の上面図である。図２は、本実施形態に係るダイポールアンテナ群１００の上面図である。図３は、本実施形態に係るダイポールアンテナ群１００の側面側の外観図である。図４は、本実施形態に係る第４ダイポールアンテナ２００の上面図である。図５は、本実施形態に係る第４ダイポールアンテナ２００の側面側の外観図である。
【0011】
図１に示されるように、アンテナ装置１は、３個のダイポールアンテナ群１００と、３個の第４ダイポールアンテナ２００とを備える。３個のダイポールアンテナ群１００と、３個の第４ダイポールアンテナ２００とは、地板３０から一定の高さに配置されている。地板３０は、平板状の導体である。
【0012】
３個のダイポールアンテナ群１００は、円形状の地板３０の円周側に設けられている。３個の第４ダイポールアンテナ２００は、それぞれに、ダイポールアンテナ群１００の間に配置される。
【0013】
図２において、ダイポールアンテナ群１００は、第１ダイポールアンテナ１１０と、第２ダイポールアンテナ１２０と、第３ダイポールアンテナ１３０とを備える。第１ダイポールアンテナ１１０、第２ダイポールアンテナ１２０及び第３ダイポールアンテナ１３０は、絶縁体１４０によって固定されている。図１に示されるように、ダイポールアンテナ群１００は、第１ダイポールアンテナ１１０側が円形状の地板３０の円周側に配置される。
【0014】
図３に示されるように、第１ダイポールアンテナ１１０、第２ダイポールアンテナ１２０及び第３ダイポールアンテナ１３０は、絶縁体１５０によって、地板３０から一定の高さに配置されている。地板３０には給電部４０が設けられている。第１ダイポールアンテナ１１０、第２ダイポールアンテナ１２０及び第３ダイポールアンテナ１３０は、給電部４０から給電線１６０を介して給電される。
【0015】
第１ダイポールアンテナ１１０は、２個のアンテナ素子１１０－１，１１０－２から構成される。アンテナ素子１１０－１，１１０－２は、平板状の導体である。アンテナ素子１１０－１，１１０－２は、当該平板状の導体の面が地板３０に対向するように配置される。第１ダイポールアンテナ１１０は、給電部４０から給電線１６０を介して、中間部分であるアンテナ素子１１０－１とアンテナ素子１１０－２の間から給電される。
【0016】
第１ダイポールアンテナ１１０は、各アンテナ素子１１０－１，１１０－２の端部（給電側とは反対側の端部）が第２ダイポールアンテナ１２０側に曲がっている。これにより、図１において、ダイポールアンテナ群１００が地板３０からはみ出す面積を小さくしたり、又はダイポールアンテナ群１００が地板３０からはみ出す面積をなくしたりすることができる。このことは、アンテナ装置１の小型化に寄与する。
【0017】
第２ダイポールアンテナ１２０は、２個のアンテナ素子１２０－１，１２０－２から構成される。アンテナ素子１２０－１，１２０－２は、平板状の導体である。アンテナ素子１２０－１，１２０－２は、当該平板状の導体の面が地板３０に対向するように配置される。第２ダイポールアンテナ１２０は、給電部４０から給電線１６０を介して、中間部分であるアンテナ素子１２０－１とアンテナ素子１２０－２の間から給電される。
【0018】
第２ダイポールアンテナ１２０は、各アンテナ素子１２０－１，１２０－２の端部（給電側とは反対側の端部）が第３ダイポールアンテナ１３０側に曲がっている。これは、図１において、ダイポールアンテナ群１００の間に第４ダイポールアンテナ２００を配置するための領域を確保するためである。これにより、アンテナ装置１の小型化に寄与することができる。
【0019】
第３ダイポールアンテナ１３０は、平板状の導体である。第３ダイポールアンテナ１３０は、当該平板状の導体の面が地板３０に対向するように配置される。第３ダイポールアンテナ１３０は、給電部４０から給電線１６０を介して、当該平板状の導体の中間部分から給電される。
【0020】
図４において、第４ダイポールアンテナ２００は、２個のアンテナ素子２１０－１，２１０－２から構成される。アンテナ素子２１０－１，２１０－２は、平板状の導体である。アンテナ素子２１０－１，２１０－２は、当該平板状の導体の面が地板３０に対向するように配置される。
【0021】
図５に示されるように、第４ダイポールアンテナ２００は、絶縁体２５０によって、地板３０から一定の高さに配置されている。地板３０には給電部２４０が設けられている。第４ダイポールアンテナ２００は、給電部２４０から給電線２６０を介して、中間部分であるアンテナ素子２１０－１とアンテナ素子２１０－２の間から給電される。
【0022】
第１ダイポールアンテナ１１０は、第１周波数帯に適用される。第２ダイポールアンテナ１２０は、第２周波数帯に適用される。第３ダイポールアンテナ１３０は、第３周波数帯に適用される。第４ダイポールアンテナ２００は、第４周波数帯に適用される。本実施形態の一例として、第１ダイポールアンテナ１１０は８００メガヘルツ（ＭＨｚ）帯に適用され、第２ダイポールアンテナ１２０は２ギガヘルツ（ＧＨｚ）帯に適用され、第３ダイポールアンテナ１３０及び第４ダイポールアンテナ２００は３．５ＧＨｚ帯に適用される（この例では第３周波数帯と第４周波数帯とが同じ周波数帯「３．５ＧＨｚ帯」である）。
【0023】
図６は、本実施形態に係る第４ダイポールアンテナ２００の寸法図である。図６を参照して第４ダイポールアンテナ２００の寸法を説明する。ここでは、第４ダイポールアンテナ２００の使用周波数帯が３．５ＧＨｚ帯である場合の寸法の一例を以下に示す。単位はミリメートル（ｍｍ）である。
Ｗａ２１＝１９．３５
Ｗｅ２１＝９．９
Ｗａ２１＝１９．３５
Ｗｅ２１＝９．９
【0024】
図７、図８は、本実施形態に係るアンテナ装置の変形例の構成を示す図である。図７は、本実施形態に係るアンテナ装置１ａの上面図である。図８は、本実施形態に係るダイポールアンテナ群１００ａの上面図である。図７、図８において、図１、図２の各部に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。図７に示すアンテナ装置１ａは、図１に示すアンテナ装置１においてダイポールアンテナ群１００がダイポールアンテナ群１００ａに変更されたものである。
【0025】
図８に示されるダイポールアンテナ群１００ａは、図２に示されるダイポールアンテナ群１００において第１ダイポールアンテナ１１０の２個のアンテナ素子１１０－１，１１０－２のうち一方のアンテナ素子１１０－２のみがアンテナ素子１１０ａ－２に変更されたものである。図８に示されるようにアンテナ素子１１０ａ－２は、図２に示されるアンテナ素子１１０－２の端部（給電側とは反対側の端部）が付加部分１１０Ｐだけ長くなっている。したがって、ダイポールアンテナ群１００ａにおいて、第１ダイポールアンテナ１１０は、アンテナ素子の一方の端部（アンテナ素子１１０ａ－２の端部（給電側とは反対側の端部））がもう一方の端部（アンテナ素子１１０－１の端部（給電側とは反対側の端部））よりも長い。これにより、リターンロスが向上する。
【0026】
図９は、本実施形態に係るダイポールアンテナ群１００ａの寸法図である。図９を参照して、図８のダイポールアンテナ群１００ａの寸法を説明する。ここでは、第１ダイポールアンテナ１１０の使用周波数帯が８００ＭＨｚ帯であり、第２ダイポールアンテナ１２０の使用周波数帯が２ＧＨｚ帯であり、第３ダイポールアンテナ１３０の使用周波数帯が３．５ＧＨｚ帯である場合の寸法の一例を以下に示す。単位はミリメートル（ｍｍ）である。
【0027】
（第１ダイポールアンテナ１１０：使用周波数帯「８００ＭＨｚ帯」）
Ｗａ１＝２８．７
Ｗｂ１＝３３．１
Ｗｃ１＝１７．０
Ｗｄ１＝４．５
Ｗｅ１＝８．５
Ｗｆ１＝９．４
Ｗｄ１ａ＝１３．２
Ｗｆ１ａ＝１８．１
Ｗａ１＝２８．７
Ｗｂ１＝３３．１
Ｗｃ１＝１７．０
Ｗｄ１＝４．５
Ｗｅ１＝８．５
Ｗｆ１＝９．４
Ｗｄ１ａ＝１３．２
Ｗｆ１ａ＝１８．１
【0028】
（第２ダイポールアンテナ１２０：使用周波数帯「２ＧＨｚ帯」）
Ｗａ２＝１６．５
Ｗｂ２＝１３．０
Ｗｃ２＝１６．６
Ｗｅ２＝１１．３
Ｗｆ２＝１２．０
Ｗａ２＝１６．５
Ｗｂ２＝１３．０
Ｗｃ２＝１６．６
Ｗｅ２＝１１．３
Ｗｆ２＝１２．０
【0029】
（第３ダイポールアンテナ１３０：使用周波数帯「３．５ＧＨｚ帯」）
Ｗａ３＝２３．０
Ｗｅ３＝３．０
Ｗａ３＝２３．０
Ｗｅ３＝３．０
【0030】
また図７に示すアンテナ装置１ａにおける第４ダイポールアンテナ２００の寸法（図６参照）として、第４ダイポールアンテナ２００の使用周波数帯が３．５ＧＨｚ帯である場合の寸法の一例を以下に示す。単位はミリメートル（ｍｍ）である。
Ｗａ２１＝１９．３５
Ｗｅ２１＝９．９
Ｗａ２１＝１９．３５
Ｗｅ２１＝９．９
【0031】
図１０、図１１は、本実施形態に係るアンテナ装置１ａのシミュレーション結果のグラフ図である。このシミュレーションは、水平偏波のリターンロス特性のシミュレーションである。図１０、図１１に使用するアンテナ装置１ａは、上記したダイポールアンテナ群１００ａ及び第４ダイポールアンテナ２００の寸法の例を適用したものである。したがって、第１ダイポールアンテナ１１０の使用周波数帯が８００ＭＨｚ帯であり、第２ダイポールアンテナ１２０の使用周波数帯が２ＧＨｚ帯であり、第３ダイポールアンテナ１３０及び第４ダイポールアンテナ２００の使用周波数帯が３．５ＧＨｚ帯である。また、円形状の地板３０の半径は７７．７５ｍｍである。また、ダイポールアンテナ群１００及び第４ダイポールアンテナ２００は、地板３０から３５ｍｍの高さに配置される。
【0032】
図１０のグラフ図は、図７のアンテナ装置１ａにおいてダイポールアンテナ群１００ａのリターンロス特性を示す。図１１のグラフ図は、図７のアンテナ装置１ａにおいて第４ダイポールアンテナ２００のリターンロス特性を示す。図１０、図１１において、横軸は周波数（単位はヘルツ（Ｈｚ））、縦軸はリターンロス（単位はデシベル（ｄＢ））である。
【0033】
図１０に示されるように、ダイポールアンテナ群１００ａの全ての使用周波数帯「８００ＭＨｚ帯」、「２ＧＨｚ帯」、「３．５ＧＨｚ帯」において、リターンロスが「－５ｄＢ」以下であり、良好な結果が得られている。このダイポールアンテナ群１００ａのリターンロス特性は、移動通信システムに適用可能な良好な結果である。例えば、第４世代移動通信システム（４Ｇ）及び第５世代移動通信システム（５Ｇ）にダイポールアンテナ群１００ａを適用することができる。
【0034】
図１１に示されるように、第４ダイポールアンテナ２００の使用周波数帯「３．５ＧＨｚ帯」において、リターンロスが「－５ｄＢ」以下であり、良好な結果が得られている。この第４ダイポールアンテナ２００のリターンロス特性は、移動通信システムに適用可能な良好な結果である。例えば、第４世代移動通信システム（４Ｇ）及び第５世代移動通信システム（５Ｇ）に第４ダイポールアンテナ２００を適用することができる。
【0035】
なお、図１に示されるアンテナ装置１においても、第１ダイポールアンテナ１１０のリターンロスが第１ダイポールアンテナ１１０ａよりも劣化するが、他のダイポールアンテナ１２０、１３０、２００のリターンロスは移動通信システムに適用可能な良好な結果である。
【0036】
上述したように本実施形態に係るアンテナ装置によれば、複数の周波数帯に広く適用すること及び同一周波数帯の複数のアンテナを構成することができる。これにより、例えば、移動通信システムにおいてＭＩＭＯ・ダイバーシティ通信に、本実施形態に係るアンテナ装置を適用することができる。
【0037】
なお、これにより、例えば移動通信システムにおける総合的なサービス品質の向上を実現することができることから、国連が主導する持続可能な開発目標（SDGs）の目標９「レジリエントなインフラを整備し、持続可能な産業化を推進するとともに、イノベーションの拡大を図る」に貢献することが可能となる。
【0038】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【0039】
例えば、導体として、ＰＥＣ（Perfect Electric Conductor）を使用してもよい。
【符号の説明】
【0040】
１，１ａ…アンテナ装置、１００，１００ａ…ダイポールアンテナ群、１１０…第１ダイポールアンテナ、１２０…第２ダイポールアンテナ、１３０…第３ダイポールアンテナ、１１０－１，１１０－２，１１０ａ－２，１２０－１，１２０－２…アンテナ素子、２００…第４ダイポールアンテナ、３０…地板、４０，２４０…給電部、１５０，２５０…絶縁体、１６０，２６０…給電線
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】