特許 7018539 クロスダイポールアンテナ

(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】

(24)【登録日】2022-02-02

(45)【発行日】2022-02-10

(54)【発明の名称】クロスダイポールアンテナ

(51)【国際特許分類】

   H01Q 21/26 20060101AFI20220203BHJP

   H01Q 5/371 20150101ALI20220203BHJP

   H01Q 19/10 20060101ALI20220203BHJP

【ＦＩ】

H01Q21/26

H01Q5/371

H01Q19/10

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021169219

(22)【出願日】2021-10-15

【審査請求日】2021-10-15

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】591149089

【氏名又は名称】株式会社ＭＡＲＵＷＡ

(74)【代理人】

【識別番号】110000659

【氏名又は名称】特許業務法人広江アソシエイツ特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】永島 壮太

(72)【発明者】

【氏名】山口 真功

【審査官】岸田 伸太郎

(56)【参考文献】

【文献】米国特許第６３４２８６７（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】特表２００８－５４４６７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１１３４８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｑ ２１／２６

Ｈ０１Ｑ ５／３７１

Ｈ０１Ｑ １９／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

頂面、側面および底部を有する柱形状を有し、誘電体材料からなるコアと、
前記コアの底部に配置された反射板と、
前記コアの外面に形成され、前記コアの頂面の中心部から第１の長さＬ１および幅Ｗ１で略直線状に延伸し、互いに直交配置された４本の第１エレメントで構成され、第１の共振周波数ｆ１で共振する第１エレメント群と、
前記コアの外面に形成され、前記コアの頂面の中心部から第２の長さＬ２および幅Ｗ２で略直線状に延伸し、前記第１エレメントと重合しないように互いに直交配置された４本の第２エレメントで構成され、第２の共振周波数ｆ２で共振する第２エレメント群と、
前記第１および第２エレメント群の各エレメントに電力を伝送する給電線と、を備え、
前記第１エレメントおよび前記第２エレメントは、それぞれ前記コアの外面に沿って頂面から側面へと折れ曲がって延伸し、
前記第１の長さＬ１が、前記第１の共振周波数ｆ１に対応する第１の波長λ１の１／４よりも小さく、前記第２の長さＬ２が、前記第２の共振周波数ｆ２に対応する第２の波長λ２の１／４よりも小さいことを特徴とするクロスダイポールアンテナ。

【請求項2】

前記各第１エレメントは、隣接する前記第２エレメントの１つに前記中心部側の端部で電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のクロスダイポールアンテナ。

【請求項3】

前記誘電体材料の誘電率が２～７８であることを特徴とする請求項１または２に記載のクロスダイポールアンテナ。

【請求項4】

前記第１の長さＬ１が、前記第１の波長λ１の１／８よりも小さく、前記第２の長さＬ２が、前記第２の波長λ２の１／８よりも小さいことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のクロスダイポールアンテナ。

【請求項5】

前記コアの頂面と前記反射板との距離が第１の波長λ１の１／４および第２の波長λ２の１／４よりも小さいことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のクロスダイポールアンテナ。

【請求項6】

前記コアの外面に形成され、前記コアの頂面の中心部から第３の長さＬ３および幅Ｗ３で略直線状に延伸し、前記第１エレメントおよび前記第２エレメントと重合しないように互いに直交配置された４本の第３エレメントで構成され、第３の共振周波数で共振する第３エレメント群をさらに備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のクロスダイポールアンテナ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、クロスダイポールアンテナに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、クロスダイポールアンテナは、主に、車載や船舶向けのＧＰＳ、各種固定局などの円偏波の使用に適した用途に用いられている。クロスダイポールアンテナは、中心から４方向に延びるように十字状に４本のアンテナエレメントを直交配置して給電位相差を９０度とすることで、円偏波を発生させるように構成されている。

【0003】

例えば、特許文献１は、円偏波の軸比を向上させることを目的としたクロスダイポールアンテナを開示する。以下、当該段落において、（）内に特許文献１の符号を示す。クロスダイポールアンテナ（１）は、略直交配置された２つのダイポールアンテナと反射板（６）とから構成されている。反射板（６）は、略円形とされておりその直径（Ｄ）は、使用周波数帯域における中心周波数の波長をλとした際に、約λ／２～λとされている。略直交配置された２つのダイポールアンテナは、第１逆Ｕ字形ダイポールアンテナと第２逆Ｕ字形ダイポールアンテナとが略直交配置されて構成されている。第１逆Ｕ字形ダイポールアンテナは、それぞれ逆Ｕ字形に折曲されたダイポールエレメント（２ａ）とダイポールエレメント（２ｂ）とから構成され、第２逆Ｕ字形ダイポールアンテナは、それぞれ逆Ｕ字形に折曲されたダイポールエレメント（２ｃ）とダイポールエレメント（２ｄ）とから構成されている。ダイポールエレメント（２ａ）～ダイポールエレメント（２ｄ）の長さは約λ／４とされている。すなわち、第１逆Ｕ字形ダイポールアンテナと第２逆Ｕ字形ダイポールアンテナは、半波長ダイポールアンテナとされている。また、クロスダイポールアンテナ（１）において、ダイポールエレメント（２ａ）～ダイポールエレメント（２ｄ）の一端と、反射板（６）との間隔Ｌ１は約λ／４とされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００１－２５７５２４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のクロスダイポールアンテナでは、使用周波数帯域に従って、ダイポールアンテナのダイポールエレメントの長さをλ／４とし、かつ、アンテナ頂部のダイポールエレメントと反射盤との間隔をλ／４とする必要があった。そのため、衛星通信のような１ＧＨｚ～１．５ＧＨｚ程度の使用周波数帯域でクロスダイポールアンテナを使用する場合、λが数百ｍｍとなり、アンテナ自体を大型化せざるを得ないことが課題であった。さらに、特許文献１のクロスダイポールアンテナでは、１つの使用周波数帯域に対応するのみであることがもう１つの課題として挙げられる。

【0006】

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、２以上の周波数帯域に対応可能であり、かつ、より小型化可能な構造を有するクロスダイポールアンテナを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一形態のクロスダイポールアンテナは、頂面、側面および底部を有する柱形状を有し、誘電体材料からなるコアと、
前記コアの底部に配置された反射板と、
前記コアの外面に形成され、前記コアの頂面の中心部から第１の長さＬ１および幅Ｗ１で略直線状に延伸し、互いに直交配置された４本の第１エレメントで構成され、第１の共振周波数ｆ１で共振する第１エレメント群と、
前記コアの外面に形成され、前記コアの頂面の中心部から第２の長さＬ２および幅Ｗ２で略直線状に延伸し、前記第１エレメントと重合しないように互いに直交配置された４本の第２エレメントで構成され、第２の共振周波数ｆ２で共振する第２エレメント群と、
前記第１および第２エレメント群の各エレメントに電力を伝送する給電線と、を備え、
前記第１エレメントおよび前記第２エレメントは、それぞれ前記コアの外面に沿って頂面から側面へと折れ曲がって延伸し、
前記第１の長さＬ１が、前記第１の共振周波数ｆ１に対応する第１の波長λ１の１／４よりも小さく、前記第２の長さＬ２が、前記第２の共振周波数ｆ２に対応する第２の波長λ２の１／４よりも小さいことを特徴とする。

【0008】

すなわち、本発明のクロスダイポールアンテナは、第１の共振周波数ｆ１で共振する第１エレメント群と、第２の共振周波数ｆ２で共振する第２エレメント群とがコアに形成されたことにより、少なくとも２つの周波数帯域に対応可能であるように構成された。また、誘電体材料からなるコアの外面に第１エレメント群および第２エレメント群が形成されたことにより、第１の長さＬ１が、第１の共振周波数ｆ１に対応する第１の波長λ１の１／４よりも小さく、第２の長さＬ２が、第２の共振周波数ｆ２に対応する第２の波長λ２の１／４よりも小さくなるように構成された。そして、第１エレメントおよび第２エレメントを、それぞれコアの外面に沿って頂面から側面へと折れ曲げて配置したことにより、クロスダイポールアンテナを従来よりも小型化することを実現した。したがって、本発明のクロスダイポールアンテナは、小型化と複数の周波数帯域への対応とを併せて実現したものである。

【0009】

本発明のさらなる形態において、前記各第１エレメントは、隣接する前記第２エレメントの１つに前記中心部側の端部で電気的に接続されていることを特徴とする。１本の給電線を第１エレメントおよび第２エレメントで共用することが可能となり、給電線の本数を８本から４本へと減らし、部品点数を削減するとともに構造を簡易化することができる。その結果、クロスダイポールアンテナをより小型化することが可能となる。

【0010】

本発明のさらなる形態において、前記誘電体材料の誘電率が２～７８であることを特徴とする。すなわち、誘電率が２～７８の誘電体材料を採用したことにより、エレメントの長さＬ１、Ｌ２を５０％以上短くすることが可能となる。

【0011】

本発明のさらなる形態において、前記第１の長さＬ１が、前記第１の波長λ１の１／８よりも小さく、前記第１の長さＬ１が、前記第１の波長λ１の１／８よりも小さいことを特徴とする。

【0012】

本発明のさらなる形態において、前記コアの頂面と前記反射板との距離が第１の波長λ１の１／４および第２の波長λ２の１／４よりも小さいことを特徴とする。すなわち、誘電体材料からなるコアの外面上に第１エレメントおよび第２エレメントを形成したことにより、コアの頂面（エレメントの基端側）と反射板との間の利得のための最適な距離を短くして、クロスダイポールアンテナを小型化することが可能である。

【0013】

本発明のさらなる形態において、前記コアの外面に形成され、前記コアの頂面の中心部から第３の長さＬ３および幅Ｗ３で略直線状に延伸し、前記第１エレメントおよび前記第２エレメントと重合しないように互いに直交配置された４本の第３エレメントで構成され、第３の共振周波数で共振する第３エレメント群をさらに備えることを特徴とする。すなわち、本発明のクロスダイポールアンテナは、３以上の周波数帯域への対応をも可能とするものである。

【発明の効果】

【0014】

本発明は、複数の周波数で通信可能であり、且つ、より小型化可能な構造を有するクロスダイポールアンテナを提供するものである。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の一実施形態のクロスダイポールアンテナの概略斜視図。

【図2】図１のクロスダイポールアンテナの平面図。

【図3】図１のクロスダイポールアンテナの正面図。

【図4】図１のクロスダイポールアンテナの底面図。

【図5】図１のクロスダイポールアンテナの第１および第２エレメントの展開図。

【図6】本実施形態のクロスダイポールアンテナの誘電率（εｒ）とアンテナコア径（Ｄ１）との関係を示すグラフ。

【図7】本発明の変形例のクロスダイポールアンテナの第１～第３エレメントの展開図。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の例示として一実施形態について説明する。ただし、下記の説明は、本発明を限定することを目的とするものではない。また、以下の説明において参照する各図の形状は、好適な形状寸法を説明する上での概念図又は概略図であり、寸法比率等は実際の寸法比率とは必ずしも一致しない。つまり、本発明は、図面における寸法比率に限定されるものではない。

【0017】

本実施形態のクロスダイポールアンテナ１００は、第１の共振周波数ｆ１（＝１５７５ＭＨｚ）を略中心周波数として含む第１の周波数帯域と、第２の共振周波数ｆ２（＝１２００ＭＨｚ）を略中心周波数として含む第２の周波数帯域とで使用されるように構成された。第１の共振周波数ｆ１に対応する第１の波長λ１は、１９０ｍｍであり、第２の共振周波数ｆ２に対応する第２の波長λ２は、２５０ｍｍである。また、第１の周波数帯域は、例えば、１５７５ＭＨｚの信号、１５５３～１５６１ＭＨｚの信号および１６０５ＭＨｚの信号を含む３種の周波数信号に対応するように、１５５３ＭＨｚ～１６０５ＭＨｚの範囲に設定され得る。第２の周波数帯域は、例えば、１２２７ＭＨｚの信号および１１７６ＭＨｚの信号を含む２種の周波数信号に対応するように、１１７６ＭＨｚ～１２２７ＭＨｚの範囲に設定され得る。なお、第１の共振周波数ｆ１および第２の共振周波数ｆ２の値は、通信用途等に応じて適宜選択または変更されてもよい。

【0018】

図１は、本発明の一実施形態のクロスダイポールアンテナ１００の概略斜視図である。図２は、クロスダイポールアンテナ１００の平面図である。図３は、クロスダイポールアンテナ１００の正面図である。図４は、クロスダイポールアンテナ１００の底面図である。

【0019】

本実施形態のクロスダイポールアンテナ１００は、図１乃至図４に示すように、コア１０１と、該コア１０１の底部１０１ｃに配置された反射板１０２と、該コア１０１の外面（頂面１０１ａおよび側面１０１ｂ）に形成された４本の略直交する第１エレメント１０３からなる第１エレメント群と、該コア１０１の外面に形成された４本の略直交する第２エレメント１０４からなる第２エレメント群と、第１および第２エレメント群の各エレメント１０３，１０４に電力を伝送する給電線１０８と、を備える。以下、各構成要素について説明する。

【0020】

コア１０１は、頂面１０１ａ、側面１０１ｂおよび底部１０１ｃを有し、軸方向に延伸する円柱形状を有する。なお、本発明において、コアは円柱形状に限定されず、角柱などの他の形状であってもよい。コア１０１は、中空形状を有し、その頂面１０１ａの中心部には貫通孔が形成されている。コア１０１の頂面１０１ａの中心部には、貫通孔を介して芯部材１０７の基端部が固定されている。芯部材１０７は、硬質な任意の樹脂基板、例えば、ＦＲ－４，ＰＴＦＥなどからなり、軸方向に連続する十字状の断面形状を有し、コア１０１の軸心に沿って配置されている。芯部材１０７の断面十字形状の交差部分４箇所には、４本の給電線１０８がそれぞれ配置される。つまり、芯部材１０７は、複数（４つ）の仕切り壁によって４本の給電線１０８を電気的に絶縁した状態で、コア１０１の頂面１０１ａから底部１０１ｃへとガイドし得る。また、コア１０１の頂面１０１ａおよび側面１０１ｂには、第１エレメント１０３および第２エレメント１０４の基端部位および先端部位がそれぞれ貼り付けて配置されている。そして、頂面１０１ａの中心部で、第１エレメント１０３および第２エレメント１０４に給電線１０８が電気的に接続されている。

【0021】

図３に示すように、コア１０１は、径Ｄ１および高さＨを有する円柱体である。直径Ｄ１は、円形状の頂面１０１ａの外径である。また、高さＨは、側面１０１ｂの軸方向の長さであり、頂面１０１ａ（エレメント１０３，１０４の基端部位）と底部１０１ｃ（反射板１０２）までの距離を示す。クロスダイポールアンテナ１００のサイズは、主にコア１０１の径Ｄ１および高さＨによって決定される。本実施形態では、コア径Ｄ１が３０ｍｍであり、コア高さＨが２５ｍｍである。

【0022】

また、コア１０１は、誘電体材料からなる。好ましくは、コア１０１は、セラミック材料によって形成される。本実施形態では、セラミック材料は、限定されないが、ＭｇＯ－ＳｉＯ_２を主成分とする焼結体であり、その誘電率は約３８である。なお、コア１０１の誘電体材料の誘電率は、２～７８であることが好ましい。誘電体材料の誘電率を２～７８としたことにより、エレメントを（誘電体材料表面上でない）空中に配置したときと比べて、同じ共振周波数での誘電体材料表面上のエレメントの長さを約５０％以上短くし、クロスダイポールアンテナ１００の小型化を実現することが可能となる。一方で、誘電率が２より小さいと、小型化の効果が少なくなる。また、誘電率が７８より大きいと、周波数帯域幅が狭くなり複数周波数に対応できなくなるとともに、誘電体損が大きくなって所望の利得が得られないことが分かった。

【0023】

反射板１０２は、コア１０１の底部１０１ｃに一体的に結合されている。反射板１０２は、直径Ｄ２（＞Ｄ１）を有する円盤であり、コア１０１の底部１０１ｃを閉塞するように設けられている。直径Ｄ２は、ローノイズアンプ等の高周波回路を形成することが可能な最小サイズ、または任意のサイズから選択され得る。反射板１０２は、軸方向下方に向かう円偏波を軸方向上方に反射させ、利得を向上させるように金属板等によって構成される。一般的に、アンテナのエレメント１０３，１０４と反射板１０２との間にコア１０１のような誘電体材料が存在しない場合、エレメント１０３，１０４と反射板１０２との距離がλ／４のときに反射が最大になり、最も利得が良くなるとされる。本実施形態では、第２の共振周波数ｆ２の利得が最大となるように、エレメント１０３，１０４と反射板１０２との距離がコア高さＨ（２５ｍｍ）によって定められた。そして、誘電体材料の誘電率（３８）に起因して、コア高さＨ（２５ｍｍ）は、第１の波長λ１の１／４（４７．５ｍｍ）、および、第２の波長λ２の１／４（６２．５ｍｍ）よりも小さくなる。すなわち、誘電体材料のコア１０１によって、エレメント１０３，１０４と反射板１０２との距離を短くし、クロスダイポールアンテナ１００を小型化することを実現した。

【0024】

反射板１０２の底面中心には貫通孔が形成され、当該貫通孔を介して芯部材１０７の先端部が固定されている。また、反射板１０２の底面には、不平衡回路と平衡回路との変換を行うバラン１１１、直交するエレメントで９０度の位相をずらすための９０度位相分配器１１２、および、アンテナエレメントからの信号を増幅するローノイズアンプ（ＬＮＡ）１１３が設けられている。反射板１０２底面には、２つのバラン１１１，１１１が設置され、直線配列した２つのエレメント１０３，１０３（または１０４，１０４）に接続された２本の給電線１０８，１０８が、１組となって１つのバラン１１１に接続されている。そして、２組の給電線１０８が、それぞれ、２つのバラン１１１を介して９０度位相分配器１１２の一端側の２つの接点に接続されている。９０度位相分配器１１２の他端側の接点には、ローノイズアンプ（ＬＮＡ）１１３の第１の接点が接続されている。そして、ローノイズアンプ（ＬＮＡ）１１３の第２の接点には、導線を介してケーブル１１５が接続されている。ケーブル１１５は同軸ケーブルであり、その端部には、内部導線に接続された信号端子１１６、及び、外周導体に接続されたグランド端子１１７が設けられている。

【0025】

第１のエレメント群は、第１の共振周波数ｆ１（＝１５７５ＭＨｚ）で共振して円偏波を発生させるように構成された。第１のエレメント群は、コア１０１の外面（頂面１０１ａおよび側面１０１ｂ）上に形成され、コア１０１の頂面１０１ａの中心部から第１の長さＬ１および幅Ｗ１で略直線状に延伸し、互いに直交配置された４本の第１エレメント１０３からなる。各第１エレメント１０３は、細長い線状の導電板（銅板）からなり、コア１０１外面に貼り付けられて形成された。各第１エレメント１０３の基端が、コア１０１の頂面１０１ａの中心部に配置され、給電線１０８に電気的に接続される。また、各第１エレメント１０３は、コア１０１の外面に沿って頂面１０１ａから側面１０１ｂへと折れ曲がって延伸している。そして、各第１エレメント１０３の先端が、コア１０１の側面１０１ｂの軸方向中央付近に位置している。

【0026】

第２のエレメント群は、第２の共振周波数ｆ２（＝１２００ＭＨｚ）で共振して円偏波を発生させるように構成された。第２のエレメント群は、コア１０１の外面（頂面１０１ａおよび側面１０１ｂ）上に形成され、コア１０１の頂面１０１ａの中心部から第２の長さＬ２および幅Ｗ２で略直線状に延伸し、互いに直交配置された４本の第２エレメント１０４からなる。各第２エレメント１０４は、細長い線状の導電板（銅板）からなり、コア１０１外面に貼り付けられて形成された。各第２エレメント１０４の基端が、コア１０１の頂面１０１ａの中心部に配置され、給電線１０８に電気的に接続される。また、各第２エレメント１０４は、コア１０１の外面に沿って頂面１０１ａから側面１０１ｂへと折れ曲がって延伸している。そして、各第２エレメント１０４の先端が、コア１０１の側面１０１ｂの軸方向中央付近に位置している。ここで、第２エレメント１０４は、第１エレメント１０３と重合しないように、周方向に４５度ずれた位置に配置されている。

【0027】

また、各第１エレメント１０３は、隣接する第２エレメント１０４の１つに中心部側の端部で連結部１０５を介して電気的に接続されている。そして、連結部１０５に隣接して、給電線１０８が電気的に接合される接合部１０６が設けられている。接合部１０６は、給電線１０８と連結部１０５とを半田接合された箇所である。すなわち、一対の第１エレメント１０３および第２エレメント１０４が、共通する１本の給電線１０８によって同時に給電され得る。これにより、本実施形態のクロスダイポールアンテナ１００では、４対の第１エレメント１０３および第２エレメント１０４に給電するために４本の給電線１０８が配線されればよい。

【0028】

次に、第１エレメント１０３および第２エレメント１０４の長さ特性について説明する。図５は、コア１０１の頂面１０１ａおよび側面１０１ｂに貼り付けられた第１エレメント１０３および第２エレメント１０４を平面上に展開した概略図である。図５に示すように、第１の長さＬ１は、コア１０１の中心から第１エレメント１０３の先端までの最短距離であり、第２の長さＬ２は、コア１０１の中心から第２エレメント１０４の先端までの最短距離である。一方で、中心からエレメント１０３、１０４の先端までの対角距離が最長距離となる。幅Ｗ１、Ｗ２を大きくすることで、最長距離も大きくなる。一般的に、４本のダイポールアンテナエレメントが空中に直交設置された場合、各エレメントは、λ／４の長さを有することが必要となる。これを本実施形態の第１および第２の共振周波数ｆ１、ｆ２の波長λ１、λ２に当て嵌めると、必要なエレメントの長さはそれぞれ４７．５ｍｍ、６２．５ｍｍとなる。これに対し、本実施形態では、誘電率３８の誘電体材料からなるコア１０１の表面上にエレメント１０３，１０４を形成したことにより、第１エレメント１０３の第１の長さＬ１が２１．５ｍｍに抑えられたとともに、第２エレメント１０４の第２の長さのＬ２が２４ｍｍに抑えられた。よって、第１の長さＬ１が、第１の波長λ１の１／８よりも小さく、第２の長さＬ２が、第２の波長λ２の１／８よりも小さい。すなわち、コア１０１表面上のエレメント１０３，１０４の長さを約５０％以上短くし、クロスダイポールアンテナ１００の小型化の実現が可能となる。

【0029】

上記のように構成された本実施形態のクロスダイポールアンテナ１００は、１５５３ＭＨｚ～１６０５ＭＨｚの第１の周波数帯域および１１７６ＭＨｚ～１２２７ＭＨｚの第２の周波数帯域の両方において、所望の利得性能を有することが確認された。

【0030】

図６は、所望の利得性能を有することが確認されたクロスダイポールアンテナ１００の誘電率（εｒ）とアンテナコア径（Ｄ１）との関係を示すグラフである。ここで、所望の利得性能は、１５５３ＭＨｚ～１６０５ＭＨｚの第１の周波数帯域における利得の変化率が７％以下であり、１１７６ＭＨｚ～１２２７ＭＨｚの第２の周波数帯域における利得の変化率が４８％以下である条件（規格）を満たすものとする。図６によれば、周波数帯域幅および誘電体損が許容され得る誘電率が約７８では、コア径Ｄ１を２０ｍｍとすることができ、より小型のクロスダイポールアンテナ１００を得られることが確認できた。一方で、周波数帯域幅および誘電体損に余裕を持たせるべく、誘電率を上昇させた場合、誘電率が約２１では、４０ｍｍのコア径Ｄ１が必要となり、そして、誘電率が約２では、約７５ｍｍのコア径Ｄ１が必要となることが確認された。すなわち、複数周波数に対応する周波数帯域幅を確保するために、誘電体材料の誘電率が２～７８の範囲で定められた場合、アンテナサイズを示すコア径Ｄ１が２０ｍｍ～７５ｍｍの範囲の小型のクロスダイポールアンテナ１００が得られることが確認された。

【0031】

したがって、本発明のクロスダイポールアンテナ１００は、２以上の周波数帯域に使用可能であり、かつ、より小型化した構造を有している。

【0032】

本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の技術的範囲の下で、種々の実施形態や変形例を取り得る。

【0033】

［変形例］
（１）本発明のクロスダイポールアンテナは、２種の使用周波数帯域に対応するように構成されたが、本発明において、Ｎ（≧３）種の使用周波数帯域に対応するように構成されてもよい。図７は、３種の使用周波数帯域に対応するように構成されたクロスダイポールアンテナの第１エレメント１０３、第２エレメント１０４および第３エレメント１０９を示す展開図である。すなわち、クロスダイポールアンテナは、コアの外面に形成され、コアの頂面の中心部から第３の長さＬ３および幅Ｗ３で略直線状に延伸し、第１エレメントおよび第２エレメントと重合しないように互いに直交配置された４本の第３エレメントで構成され、第３の共振周波数で共振する第３エレメント群をさらに備えてもよい。

【0034】

本発明は上述した実施形態や変形例に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限りにおいて種々の態様で実施しうるものである。すなわち、本発明は、技術的範囲を逸脱することなく、当業者によって修正又は改変されてもよい。

【符号の説明】

【0035】

１００ クロスダイポールアンテナ
１０１ コア
１０１ａ 頂面
１０１ｂ 側面
１０１ｃ 底部
１０２ 反射板
１０３ 第１エレメント
１０４ 第２エレメント
１０５ 連結部
１０６ 接合部
１０７ 芯部材
１０８ 給電線
１０９ 第３エレメント
１１１ バラン
１１２ 位相分配器
１１３ ローノイズアンプ（ＬＮＡ）
１１５ ケーブル
１１６ 信号端子
１１７ グランド端子
Ｌ１ 第１の長さ
Ｌ２ 第２の長さ
Ｗ１ 第１の幅
Ｗ２ 第２の幅
Ｄ１ 径（コア径）
Ｄ２ 径（反射板径）
Ｈ 高さ

【要約】

【課題】複数の周波数で通信可能であり、且つ、より小型化可能な簡易な構造を有するクロスダイポールアンテナを提供する。
【解決手段】クロスダイポールアンテナ１００は、誘電体材料からなるコアと、反射板と、コアの外面に形成され、第１の長さＬ１で延伸し、直交配置された４本の第１エレメントで構成された第１エレメント群と、コアの外面に形成され、第２の長さＬ２で延伸し、直交配置された４本の第２エレメントで構成され、第２の共振周波数ｆ２で共振する第２エレメント群と、各エレメントに電力を伝送する給電線と、を備える。第１エレメントおよび第２エレメントは、それぞれコアの外面に沿って頂面から側面へと折れ曲がって延伸する。第１エレメントの第１の長さＬ１が、第１の共振周波数ｆ１に対応する第１の波長λ１の１／４よりも小さく、第２エレメントの第２の長さＬ２が、第２の共振周波数ｆ２に対応する第２の波長λ２の１／４よりも小さい。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】