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(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】
(24)【登録日】2022-06-16
(45)【発行日】2022-06-24
(54)【発明の名称】アンテナ装置および、鉄道車両
(51)【国際特許分類】
H01Q 5/35 20150101AFI20220617BHJP
H01Q 5/328 20150101ALI20220617BHJP
H01Q 5/335 20150101ALI20220617BHJP
H01Q 13/08 20060101ALI20220617BHJP
H01Q 1/32 20060101ALN20220617BHJP
【ＦＩ】
H01Q5/35
H01Q5/328
H01Q5/335
H01Q13/08
H01Q1/32 Z
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2018181367
(22)【出願日】2018-09-27
(65)【公開番号】P2020053844
(43)【公開日】2020-04-02
【審査請求日】2021-06-25
(73)【特許権者】
【識別番号】000006013
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】390021577
【氏名又は名称】東海旅客鉄道株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100088672
【弁理士】
【氏名又は名称】吉竹 英俊
(74)【代理人】
【識別番号】100088845
【弁理士】
【氏名又は名称】有田 貴弘
(72)【発明者】
【氏名】西本 研悟
(72)【発明者】
【氏名】西岡 泰弘
(72)【発明者】
【氏名】牧村 英俊
(72)【発明者】
【氏名】圷 浩行
(72)【発明者】
【氏名】川邊 圭吾
(72)【発明者】
【氏名】西山 武志
(72)【発明者】
【氏名】西田 良和
(72)【発明者】
【氏名】松村 善洋
【審査官】佐藤 当秀
(56)【参考文献】
【文献】特開平０１－１６８１０２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－１５５６４６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０３－１５７００３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－２７６７８０（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１３／０１０２３５７（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｑ １／００－ １３／２８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
グランド導体板と、前記グランド導体板に対して平行に配置され、かつ、平面視で五角形である第１の導体板と、
前記グランド導体板に対して垂直に配置され、第１の辺が第１のキャパシタを介して前記グランド導体板に接続され、かつ、前記第１の辺とは反対側の端部である第２の辺が前記第１の導体板の第３の辺に接続される、第２の導体板と、
第１の端部が第２のキャパシタに接続され、かつ、前記第１の端部とは反対側の端部である第２の端部が前記第１の導体板に接続される、線状導体と、
前記第２のキャパシタと前記グランド導体板とを接続する無線端子と、
第３の端部が前記第２の導体板の前記第１の辺に接続されるインダクタと、
前記インダクタの前記第３の端部とは反対側の端部である第４の端部と、前記グランド導体板とを接続する架線電圧検知端子とを備え、
前記第１の導体板の前記第３の辺を挟む二辺は、前記第３の辺と垂直である、
アンテナ装置。
【請求項2】
前記グランド導体板に対して平行に配置され、かつ、平面視で五角形である第３の導体板をさらに備え、前記第３の導体板の第４の辺は、前記第１の導体板の前記第３の辺、および、前記第２の導体板の前記第２の辺に接続され、
前記第３の導体板の前記第４の辺を挟む二辺は、前記第４の辺と垂直である、
請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項3】
グランド導体板と、前記グランド導体板に対して平行に配置され、かつ、平面視で三角形である第１の導体板と、
前記グランド導体板に対して垂直に配置され、第１の辺が第１のキャパシタを介して前記グランド導体板に接続され、かつ、前記第１の辺とは反対側の端部である第２の辺が前記第１の導体板の第３の辺に接続される、第２の導体板と、
第１の端部が第２のキャパシタに接続され、かつ、前記第１の端部とは反対側の端部である第２の端部が前記第１の導体板に接続される、線状導体と、
前記第２のキャパシタと前記グランド導体板とを接続する無線端子と、
第３の端部が前記第２の導体板の前記第１の辺に接続されるインダクタと、
前記インダクタの前記第３の端部とは反対側の端部である第４の端部と、前記グランド導体板とを接続する架線電圧検知端子と、
前記グランド導体板に対して平行に配置され、かつ、平面視で三角形である第３の導体板とを備え、
前記第３の導体板の第４の辺は、前記第１の導体板の前記第３の辺、および、前記第２の導体板の前記第２の辺に接続される、
アンテナ装置。
【請求項4】
グランド導体板と、前記グランド導体板に対して平行に配置され、かつ、平面視で半楕円である第１の導体板と、
前記グランド導体板に対して垂直に配置され、第１の辺が第１のキャパシタを介して前記グランド導体板に接続され、かつ、前記第１の辺とは反対側の端部である第２の辺が前記第１の導体板の直線状の辺である第３の辺に接続される、第２の導体板と、
第１の端部が第２のキャパシタに接続され、かつ、前記第１の端部とは反対側の端部である第２の端部が前記第１の導体板に接続される、線状導体と、
前記第２のキャパシタと前記グランド導体板とを接続する無線端子と、
第３の端部が前記第２の導体板の前記第１の辺に接続されるインダクタと、
前記インダクタの前記第３の端部とは反対側の端部である第４の端部と、前記グランド導体板とを接続する架線電圧検知端子と、
前記グランド導体板に対して平行に配置され、かつ、平面視で半楕円である第３の導体板とを備え、
前記第３の導体板の直線状の辺である第４の辺は、前記第１の導体板の前記第３の辺、および、前記第２の導体板の前記第２の辺に接続される、
アンテナ装置。
【請求項5】
前記第１のキャパシタが、第１の平面導体と前記グランド導体板とが平行に近接配置されることによって形成される平行平板コンデンサであり、前記第２のキャパシタが、第２の平面導体と第３の平面導体とが平行に近接配置されることによって形成される平行平板コンデンサである、
請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載のアンテナ装置。
【請求項6】
前記インダクタが、スパイラル状導体である、請求項１から請求項５のうちのいずれか１項に記載のアンテナ装置。
【請求項7】
第１の周波数の信号が入力された場合、前記第１のキャパシタおよび前記第２のキャパシタが遮断され、かつ、前記インダクタが短絡し、前記第１の周波数よりも高い周波数である第２の周波数の信号が入力された場合、前記第１のキャパシタおよび前記第２のキャパシタが短絡し、かつ、前記インダクタが遮断される、
請求項１から請求項６のうちのいずれか１項に記載のアンテナ装置。
【請求項8】
請求項１から請求項７のうちのいずれか１項に記載のアンテナ装置を備える、鉄道車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本願明細書に開示される技術は、アンテナ装置、および、鉄道車両に関するものである。
【背景技術】
【0002】
架線電圧検知および無線通信の共用アンテナは、電車の屋根の上に搭載される。当該共用アンテナには、架線電圧検知システム向けの用途と無線通信システム向けの用途とがある。
【0003】
架線電圧検知システムは、電車の上方に配線される架線の電圧が加圧状態であることを確認するためのシステムである。架線電圧検知システムは、交流電源を用いる場合に使用される。
【0004】
一方で、無線通信システムは、地上側の基地局と車両側の移動局との間の通信、または、緊急事態発生時の防護無線を、車両に搭載されたアンテナで受信する用途などに使用される。当該通信に使用される周波数帯は、たとえば、ＶＨＦ帯またはＵＨＦ帯などである。
【0005】
架線電圧検知および無線通信の共用アンテナは、平面導体と、柱状導体とを備える（たとえば、非特許文献１を参照）。
【0006】
柱状導体および平面導体には、架線との間に発生する静電容量によって、架線電源周波数で交流電圧がそれぞれ誘起される。そして、平面導体は、無線周波数においてモノポールアンテナとして動作する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0007】
【文献】黒田忠光、久保田肇、永岡栄、喜連川隆、武市吉博、「東海道新幹線架線電圧検知・構内無線共用アンテナ」、三菱電機技報、Ｖｏｌ．３８ Ｎｏ．４、１９６４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、非特許文献１に示されるような構成では、アンテナの高さＨが０．１８波長に相当しており、比較的高い。そのため、電車走行時の風切り音が大きいという課題があった。
【0009】
本願明細書に開示される技術は、以上に記載されたような問題を解決するためになされたものであり、風切り音を抑えるための技術を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本願明細書に開示される技術の第１の態様は、グランド導体板と、前記グランド導体板に対して平行に配置され、かつ、平面視で五角形である第１の導体板と、前記グランド導体板に対して垂直に配置され、第１の辺が第１のキャパシタを介して前記グランド導体板に接続され、かつ、前記第１の辺とは反対側の端部である第２の辺が前記第１の導体板の第３の辺に接続される、第２の導体板と、第１の端部が第２のキャパシタに接続され、かつ、前記第１の端部とは反対側の端部である第２の端部が前記第１の導体板に接続される、線状導体と、前記第２のキャパシタと前記グランド導体板とを接続する無線端子と、第３の端部が前記第２の導体板の前記第１の辺に接続されるインダクタと、前記インダクタの前記第３の端部とは反対側の端部である第４の端部と、前記グランド導体板とを接続する架線電圧検知端子とを備え、前記第１の導体板の前記第３の辺を挟む二辺は、前記第３の辺と垂直である。
【0011】
また、本願明細書に開示される技術の第２の態様は、グランド導体板と、前記グランド導体板に対して平行に配置され、かつ、平面視で三角形である第１の導体板と、前記グランド導体板に対して垂直に配置され、第１の辺が第１のキャパシタを介して前記グランド導体板に接続され、かつ、前記第１の辺とは反対側の端部である第２の辺が前記第１の導体板の第３の辺に接続される、第２の導体板と、第１の端部が第２のキャパシタに接続され、かつ、前記第１の端部とは反対側の端部である第２の端部が前記第１の導体板に接続される、線状導体と、前記第２のキャパシタと前記グランド導体板とを接続する無線端子と、第３の端部が前記第２の導体板の前記第１の辺に接続されるインダクタと、前記インダクタの前記第３の端部とは反対側の端部である第４の端部と、前記グランド導体板とを接続する架線電圧検知端子と、前記グランド導体板に対して平行に配置され、かつ、平面視で三角形である第３の導体板とを備え、前記第３の導体板の第４の辺は、前記第１の導体板の前記第３の辺、および、前記第２の導体板の前記第２の辺に接続される。
【0012】
また、本願明細書に開示される技術の第３の態様は、グランド導体板と、前記グランド導体板に対して平行に配置され、かつ、平面視で半楕円である第１の導体板と、前記グランド導体板に対して垂直に配置され、第１の辺が第１のキャパシタを介して前記グランド導体板に接続され、かつ、前記第１の辺とは反対側の端部である第２の辺が前記第１の導体板の直線状の辺である第３の辺に接続される、第２の導体板と、第１の端部が第２のキャパシタに接続され、かつ、前記第１の端部とは反対側の端部である第２の端部が前記第１の導体板に接続される、線状導体と、前記第２のキャパシタと前記グランド導体板とを接続する無線端子と、第３の端部が前記第２の導体板の前記第１の辺に接続されるインダクタと、前記インダクタの前記第３の端部とは反対側の端部である第４の端部と、前記グランド導体板とを接続する架線電圧検知端子と、前記グランド導体板に対して平行に配置され、かつ、平面視で半楕円である第３の導体板とを備え、前記第３の導体板の直線状の辺である第４の辺は、前記第１の導体板の前記第３の辺、および、前記第２の導体板の前記第２の辺に接続される。
【0013】
また、本願明細書に開示される技術の第４の態様は、上記の態様に関するアンテナ装置を備える。
【発明の効果】
【0014】
本願明細書に開示される技術の第１の態様は、グランド導体板と、前記グランド導体板に対して平行に配置され、かつ、平面視で五角形である第１の導体板と、前記グランド導体板に対して垂直に配置され、第１の辺が第１のキャパシタを介して前記グランド導体板に接続され、かつ、前記第１の辺とは反対側の端部である第２の辺が前記第１の導体板の第３の辺に接続される、第２の導体板と、第１の端部が第２のキャパシタに接続され、かつ、前記第１の端部とは反対側の端部である第２の端部が前記第１の導体板に接続される、線状導体と、前記第２のキャパシタと前記グランド導体板とを接続する無線端子と、第３の端部が前記第２の導体板の前記第１の辺に接続されるインダクタと、前記インダクタの前記第３の端部とは反対側の端部である第４の端部と、前記グランド導体板とを接続する架線電圧検知端子とを備え、前記第１の導体板の前記第３の辺を挟む二辺は、前記第３の辺と垂直である。このような構成によれば、風切り音を抑えるためにアンテナの高さを低くすることができる第１の導体板および第２の導体板を備える構成とする場合であっても、水平方向利得を高く維持することができる。
【0015】
また、本願明細書に開示される技術の第２の態様は、グランド導体板と、前記グランド導体板に対して平行に配置され、かつ、平面視で三角形である第１の導体板と、前記グランド導体板に対して垂直に配置され、第１の辺が第１のキャパシタを介して前記グランド導体板に接続され、かつ、前記第１の辺とは反対側の端部である第２の辺が前記第１の導体板の第３の辺に接続される、第２の導体板と、第１の端部が第２のキャパシタに接続され、かつ、前記第１の端部とは反対側の端部である第２の端部が前記第１の導体板に接続される、線状導体と、前記第２のキャパシタと前記グランド導体板とを接続する無線端子と、第３の端部が前記第２の導体板の前記第１の辺に接続されるインダクタと、前記インダクタの前記第３の端部とは反対側の端部である第４の端部と、前記グランド導体板とを接続する架線電圧検知端子と、前記グランド導体板に対して平行に配置され、かつ、平面視で三角形である第３の導体板とを備え、前記第３の導体板の第４の辺は、前記第１の導体板の前記第３の辺、および、前記第２の導体板の前記第２の辺に接続される。このような構成によれば、風切り音を抑えるためにアンテナの高さを低くすることができる第１の導体板、第２の導体板および第３の導体板を備える構成とする場合であっても、水平方向利得を高く維持することができる。また、アンテナの入力インピーダンスは２重共振特性となり、２周波数共用のアンテナを得ることができる。
【0016】
また、本願明細書に開示される技術の第３の態様は、グランド導体板と、前記グランド導体板に対して平行に配置され、かつ、平面視で半楕円である第１の導体板と、前記グランド導体板に対して垂直に配置され、第１の辺が第１のキャパシタを介して前記グランド導体板に接続され、かつ、前記第１の辺とは反対側の端部である第２の辺が前記第１の導体板の直線状の辺である第３の辺に接続される、第２の導体板と、第１の端部が第２のキャパシタに接続され、かつ、前記第１の端部とは反対側の端部である第２の端部が前記第１の導体板に接続される、線状導体と、前記第２のキャパシタと前記グランド導体板とを接続する無線端子と、第３の端部が前記第２の導体板の前記第１の辺に接続されるインダクタと、前記インダクタの前記第３の端部とは反対側の端部である第４の端部と、前記グランド導体板とを接続する架線電圧検知端子と、前記グランド導体板に対して平行に配置され、かつ、平面視で半楕円である第３の導体板とを備え、前記第３の導体板の直線状の辺である第４の辺は、前記第１の導体板の前記第３の辺、および、前記第２の導体板の前記第２の辺に接続される。このような構成によれば、風切り音を抑えるためにアンテナの高さを低くすることができる第１の導体板、第２の導体板および第３の導体板を備える構成とする場合であっても、水平方向利得を高く維持することができる。また、アンテナの入力インピーダンスは２重共振特性となり、２周波数共用のアンテナを得ることができる。
【0017】
また、本願明細書に開示される技術の第４の態様は、上記の態様に関するアンテナ装置を備える。このような構成によれば、風切り音を抑えるためにアンテナの高さを低くすることができる構成とする場合であっても、水平方向利得を高く維持することができる。
【0018】
また、本願明細書に開示される技術に関する目的と、特徴と、局面と、利点とは、以下に示される詳細な説明と添付図面とによって、さらに明白となる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】架線電圧検知および無線通信の共用アンテナの構成の例を概略的に示す図である。
【図2】実施の形態に関する、アンテナ装置の構成の例を示す斜視図である。
【図3】実施の形態に関する、アンテナ装置の構成の例を示す上面図である。
【図4】実施の形態に関する、アンテナ装置の構成の例を示す側面図である。
【図5】アンテナ装置における、方形の導体板の磁流分布の例を示す図である。
【図6】実施の形態に関するアンテナ装置における、導体板の磁流分布の例を示す図である。
【図7】実施の形態に関するアンテナ装置における、導体板の磁流分布の例を示す図である。
【図8】実施の形態に関するアンテナ装置の、無線周波数における水平面（ｘｙ平面）での放射パターンの計算結果を示す図である。
【図9】実施の形態に関する、アンテナ装置の構成の例を示す斜視図である。
【図10】実施の形態に関する、アンテナ装置の構成の例を示す上面図である。
【図11】実施の形態に関する、アンテナ装置の構成の例を示す側面図である。
【図12】実施の形態に関する、アンテナ装置の構成の例を示す上面図である。
【図13】実施の形態に関する、アンテナ装置の構成の例を示す側面図である。
【図14】実施の形態に関する、アンテナ装置の構成の例を示す上面図である。
【図15】実施の形態に関する、アンテナ装置の構成の例を示す側面図である。
【図16】実施の形態に関する、アンテナ装置の構成の例を示す斜視図である。
【図17】実施の形態に関する、アンテナ装置の構成の例を示す上面図である。
【図18】実施の形態に関する、アンテナ装置の構成の例を示す側面図である。
【図19】実施の形態に関する、アンテナ装置の構成の例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、添付される図面を参照しながら実施の形態について説明する。
【0021】
なお、図面は概略的に示されるものであり、説明の便宜のため、適宜、構成の省略、または、構成の簡略化がなされるものである。また、異なる図面にそれぞれ示される構成などの大きさおよび位置の相互関係は、必ずしも正確に記載されるものではなく、適宜変更され得るものである。また、断面図ではない平面図などの図面においても、実施の形態の内容を理解することを容易にするために、ハッチングが付される場合がある。
【0022】
また、以下に示される説明では、同様の構成要素には同じ符号を付して図示し、それらの名称と機能とについても同様のものとする。したがって、それらについての詳細な説明を、重複を避けるために省略する場合がある。
【0023】
また、以下に記載される説明において、「上」、「下」、「左」、「右」、「側」、「底」、「表」または「裏」などの特定の位置と方向とを意味する用語が用いられる場合があっても、これらの用語は、実施の形態の内容を理解することを容易にするために便宜上用いられるものであり、実際に実施される際の方向とは関係しないものである。
【0024】
また、以下に記載される説明において、「第１の」、または、「第２の」などの序数が用いられる場合があっても、これらの用語は、実施の形態の内容を理解することを容易にするために便宜上用いられるものであり、これらの序数によって生じ得る順序などに限定されるものではない。
【0025】
＜第１の実施の形態＞
以下、本実施の形態に関するアンテナ装置、および、鉄道車両について説明する。説明の便宜上、まず、柱状導体と平面導体とを備えるアンテナ装置の構成について説明する。
以下、本実施の形態に関するアンテナ装置、および、鉄道車両について説明する。説明の便宜上、まず、柱状導体と平面導体とを備えるアンテナ装置の構成について説明する。
【0026】
＜アンテナ装置の構成について＞
図１は、架線電圧検知および無線通信の共用アンテナの構成の例を概略的に示す図である。図１に例が示されるように、共用アンテナは、平面導体１１２と、柱状導体１０６とを備える。
図１は、架線電圧検知および無線通信の共用アンテナの構成の例を概略的に示す図である。図１に例が示されるように、共用アンテナは、平面導体１１２と、柱状導体１０６とを備える。
【0027】
より具体的には、共用アンテナは、無線端子１と、架線電圧検知端子２と、柱状導体１０６と、基板１１１と、平面導体１１２と、先端開放線路１２１と、先端短絡線路１３１、先端短絡線路１３２と、短絡点１４１と、短絡点１４２と、グランド導体板５１と、接続導体１６１とを備える。
【0028】
平面導体１１２は、グランド導体板５１に対して略垂直に設置された基板１１１の裏面（すなわち、紙面奥側の面）に形成されている。また、先端開放線路１２１と、先端短絡線路１３１と、先端短絡線路１３２とは、基板１１１の表面（紙面手前側の面）に形成されている。
【0029】
柱状導体１０６は、基板１１１の上方近傍において、基板１１１に略平行に設置される。通常、架線１０１が、柱状導体１０６の上方に間隔を空けて設置される。
【0030】
先端開放線路１２１の一端は、無線端子１と接続される、また、先端短絡線路１３１の短絡点１４１とは反対側の端部は、架線電圧検知端子２と接続される。
【0031】
架線電圧検知端子２は、先端短絡線路１３１の一端とグランド導体板５１との間に設置される。架線電圧検知端子２は、架線検知電圧を検出する。先端短絡線路１３２の一端は、接続導体１６１を介して、柱状導体１０６と接続される。
【0032】
先端短絡線路１３１の他端は、短絡点１４１によって平面導体１１２に短絡されている。また、先端短絡線路１３２の他端は、短絡点１４２によって平面導体１１２に短絡されている。
【0033】
先端開放線路１２１は、無線周波数で約１／４波長の電気長であり、無線端子１と平面導体１１２とを、架線電源周波数で遮断させ、かつ、無線周波数で短絡させるために設置されている。
【0034】
先端短絡線路１３１は、無線周波数で約１／４波長の電気長であり、架線電圧検知端子２と平面導体１１２とを、架線電源周波数で導通させ、かつ、無線周波数で遮断させるために設置されている。
【0035】
先端短絡線路１３２は、無線周波数で約１／４波長の電気長であり、平面導体１１２と柱状導体１０６とを、架線電源周波数で導通させ、かつ、無線周波数で遮断させるために設置されている。
【0036】
柱状導体１０６は、架線電圧検知用の導体として動作する。一方で、平面導体１１２は、無線通信用の放射素子としての機能と、架線電圧検知用の導体としての機能とを有する。
【0037】
柱状導体１０６および平面導体１１２には、架線１０１との間に発生する静電容量１７１によって、架線電源周波数で交流電圧がそれぞれ誘起される。そして、平面導体１１２は、無線周波数においてモノポールアンテナとして動作する。
【0038】
図２は、本実施の形態に関するアンテナ装置の構成の例を示す斜視図である。また、図３は、本実施の形態に関するアンテナ装置の構成の例を示す上面図である。また、図４は、本実施の形態に関するアンテナ装置の構成の例を示す側面図である。
【0039】
【0040】
また、図８は、本実施の形態に関するアンテナ装置と、本実施の形態に関するアンテナ装置において導体板１２を方形の導体板３００とした場合の、無線周波数における水平面の放射パターン計算結果の例を示す図である。
【0041】
図２、図３および図４に例が示されるように、本実施の形態に関するアンテナ装置は、無線端子１と、架線電圧検知端子２と、導体板１１と、導体板１２と、線状導体２１と、キャパシタ３１と、キャパシタ３２と、インダクタ４１と、グランド導体板５１とを備える。
【0042】
本実施の形態に関するアンテナ装置は、架線電圧検知および無線通信の共用アンテナである。架線電源の周波数（すなわち、架線電源に起因する信号の周波数）は、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚなどが用いられる。無線信号の周波数としては、ＶＨＦ帯またはＵＨＦ帯などが用いられる。
【0043】
グランド導体板５１は板状の導体であり、たとえば、電車の屋根をグランド導体板５１として使用することが考えられる。ここでは、グランド導体板５１は、水平面（すなわち、図２のｘｙ平面、図３のｘｙ面、図４のｘｙ面）に略平行であるものとする。
【0044】
導体板１１は、方形（図２、図３および図４においては長方形）であり、かつ、グランド導体板５１に対して略垂直に配置される。そして、導体板１１の一辺は、キャパシタ３２の一方の端部とインダクタ４１の一方の端部とに接続される。なお、キャパシタ３２の他方の端部は、グランド導体板５１に接続される。また、本明細書において、「垂直」には、略垂直、すなわち、厳密な垂直からたとえば数度程度ずれる場合を含む。
【0045】
導体板１２は、五角形であり、かつ、グランド導体板５１に対して略平行に配置される。導体板１２の一辺は、導体板１１の、キャパシタ３２と接続される辺とは反対側の辺に接続される。なお、本明細書において、「平行」には、略平行、すなわち、厳密な平行からたとえば数度程度ずれる場合を含む。
【0046】
導体板１２の、導体板１１と接続された辺の両隣の二辺は、導体板１２の、導体板１１と接続された辺と略垂直である。
【0047】
【0048】
【0049】
線状導体２１の一方の端部は、キャパシタ３１の一方の端部に接続される。また、線状導体２１の他方の端部は、導体板１２に接続される。なお、図２、図３、図４では、線状導体２１は、グランド導体板５１に対して略垂直に配置された直線形状となっているが、線状導体２１の形状は、曲線形状であってもよい。
【0050】
無線端子１は、キャパシタ３１の他方の端部とグランド導体板５１との間に配置される。そして、無線端子１によって、無線信号が送受信される。
【0051】
架線電圧検知端子２は、インダクタ４１の他方の端部とグランド導体板５１との間に配置される。そして、架線電圧検知端子２によって、架線検知電圧が検出される。
【0052】
キャパシタ３１は、架線電源周波数において、無線端子１と線状導体２１との間を遮断させるために設けられる。キャパシタ３１は、架線電圧周波数において、おおむね開放と見なすことができるキャパシタンス値とする。
【0053】
さらに、キャパシタ３１は、無線周波数において、おおむね短絡と見なす値とするか、または、無線周波数における整合回路として用いられてもよい。
【0054】
たとえば、キャパシタ３１のキャパシタンスを１５００ｐＦ以下とし、かつ、架線電源の周波数を６０Ｈｚとする場合、キャパシタ３１のリアクタンスは、６０Ｈｚでは１．８ＭΩ以上となる。この場合、キャパシタ３１は、６０Ｈｚでは、おおむね開放と見なすことができる。
【0055】
キャパシタ３２は、グランド導体板５１と導体板１１との間を、架線電源周波数において遮断させ、かつ、無線周波数において等価的に短絡させるために設けられる。キャパシタ３２は、無線周波数においておおむね短絡と見なすことができ、かつ、架線電圧周波数においておおむね開放と見なすことができるキャパシタンス値とする。
【0056】
たとえば、キャパシタ３２のキャパシタンスを１２００ｐＦとし、架線電源の周波数を６０Ｈｚとし、かつ、無線周波数帯域を１６０ＭＨｚとする場合、キャパシタ３２のリアクタンスは、６０Ｈｚでは２．２ＭΩとなり、１６０ＭＨｚでは０．８Ωとなる。この場合、キャパシタ３２は、１６０ＭＨｚではほぼ短絡と見なすことができ、また、６０Ｈｚではほぼ開放と見なすことができる。
【0057】
インダクタ４１は、架線電圧検知端子２と導体板１１との間を、架線電源周波数において短絡させ、かつ、無線周波数において遮断させるために設けられる。インダクタ４１は、架線電源周波数においておおむね短絡と見なすことができ、かつ、無線周波数においておおむね開放と見なすことができるインダクタンス値とする。
【0058】
たとえば、インダクタ４１のインダクタンスを２μＨとし、架線電源の周波数を６０Ｈｚとし、かつ、無線周波数帯域の中心周波数を１６０ＭＨｚとする場合、インダクタ４１のリアクタンスは、６０Ｈｚでは０．８ｍΩとなり、１６０ＭＨｚでは２．０ｋΩとなる。この場合、インダクタ４１は、６０Ｈｚではほぼ短絡と見なすことができ、また、１６０ＭＨｚではほぼ開放と見なすことができる。
【0059】
【0060】
まず、架線電圧検知機能について説明する。通常、図４に例が示されるように、架線１０１は、導体板１２の上方に間隔を空けて設置される。そして、架線１０１と導体板１２との間には静電容量が発生する。
【0061】
ここで、導体板１２は、架線電源周波数において、無線端子１およびグランド導体板５１とは遮断されている。また、導体板１２は、架線電源周波数において、導体板１１を介して架線電圧検知端子２と導通している。
【0062】
したがって、導体板１２には、架線１０１との間に発生する静電容量によって、架線電源周波数で交流電圧が誘起される。そして、この交流電圧は、架線電圧検知端子２によって検出することができる。
【0063】
架線検知電圧を高くするためには、架線１０１と導体板１２との間に発生する静電容量を大きくする必要がある。
【0064】
静電容量は、導体板１２のサイズを大きくする、または、導体板１２と架線１０１との間の距離を短くすることによって、大きくすることができる。
【0065】
次に、無線通信機能について説明する。無線端子１によって無線周波数において電気信号が入力されると、キャパシタ３１を通って、線状導体２１、導体板１２、および、導体板１１に高周波電流が流れる。
【0066】
導体板１１は、無線周波数において、インダクタ４１によって架線電圧検知端子２とは遮断され、一方で、キャパシタ３２によってグランド導体板５１とは短絡されている。したがって、線状導体２１、導体板１２および導体板１１が逆Ｆアンテナとして動作することによって、電磁波が放射される。
【0067】
本実施の形態に関するアンテナ装置の共振周波数は、図３および図４に例が示されるアンテナの高さＨ（すなわち、導体板１１のｚ軸方向の高さ）とアンテナの長さＬ１（すなわち、導体板１２のｘ軸方向の長さ）によって定められる。
【0068】
アンテナの高さＨ＋アンテナの長さＬ１が、無線周波数において０．２波長以上、かつ、０．３波長以下である場合に、アンテナが共振し、かつ、効率よく電磁波が放射される。
【0069】
また、線状導体２１の導体板１２との間の接続位置を変化させることによって、アンテナの入力インピーダンスを調整することができる。これによって、インピーダンス整合を実現することができる。
【0070】
このように、アンテナ装置を逆Ｆアンテナとして動作させることによって、アンテナの高さＨを低くして、アンテナを低姿勢化させることができる。
【0071】
線状導体２１と導体板１１とにおいてｚ軸方向に流れる電流によって、水平方向に垂直偏波が放射される。一方、導体板１２に流れる電流からの電磁波の放射は、ショートパッチアンテナの端部に流れる磁流からの放射と見なすことができる。
【0072】
図５は、アンテナ装置における、方形の導体板３００の磁流分布の例を示す図である。また、図６は、本実施の形態に関するアンテナ装置における、導体板１２の磁流分布の例を示す図である。また、図７は、本実施の形態に関するアンテナ装置における、導体板１２の磁流分布の例を示す図である。
【0073】
図５は、アンテナ装置において、方形の導体板３００を備える場合の磁流分布の例を示す図である。図５に例が示されるように、導体板３００の平面視における外周に沿って、磁流２０１、磁流２０２および磁流２０３がそれぞれ配置されていると考えることができる。
【0074】
この場合、磁流２０１の向きと、磁流２０３の向きとは逆になるので互いに相殺し、天頂方向（すなわち、＋ｚ軸方向）へは電磁波を放射しない。一方で、磁流２０２からは、天頂方向への電磁波の放射が発生し、結果として水平方向の利得が低下してしまうという問題が生じる。
【0075】
図５において、導体板３００の横幅Ｗを小さくすれば、磁流２０２からの電磁波の放射は小さくなるため、水平方向の利得を高くすることができる。しかしながら、導体板３００の横幅Ｗを小さくすれば、導体板３００と架線１０１との間の静電容量が小さくなり、架線検知電圧が低下してしまうという問題が新たに生じる。
【0076】
図６および図７は、本実施の形態に関するアンテナ装置における、導体板１２の磁流分布の例を示す図である。図６に例が示されるように、導体板１２の平面視における外周に沿って、磁流２０４、磁流２０５、磁流２０６および磁流２０７がそれぞれ配置されていると考えることができる。
【0077】
このうち、磁流２０５および磁流２０６それぞれは、図７に例が示されるように、ｘ軸方向の磁流とｙ軸方向の磁流とに分解し、磁流２０８、磁流２０９および磁流２１０のように表すことができる。
【0078】
磁流２０４の向きと、磁流２０７の向きとは逆になるので互いに相殺し、天頂方向（＋ｚ軸方向）へは電磁波を放射しない。また、磁流２０８の向きと、磁流２０９の向きとは逆になるので互いに相殺し、天頂方向（＋ｚ軸方向）へは電磁波を放射しない。
【0079】
一方で、磁流２１０からは、天頂方向への電磁波の放射が発生するが、磁流２１０は、磁流２０５および２０６を分解したうちの一部に相当するものであるため、磁流２１０は、図５に示された磁流２０２より小さくなる。
【0080】
したがって、図６および図７に示された本実施の形態に関するアンテナ装置では、導体板１２の平面視における形状を五角形としているので、図５に示されたアンテナ装置における場合よりも、天頂方向への電磁波の放射が小さくなる。そのため、水平方向の利得を向上させることができる。
【0081】
図８は、本実施の形態に関するアンテナ装置の、無線周波数における水平面（ｘｙ平面）での放射パターンの計算結果を示す図である。
【0082】
図５におけるアンテナ装置は、無線周波数で導体板３００の横幅Ｗ＝０．１２波長とし、アンテナの高さＨ＝０．０５波長とした場合の計算結果が示されている。
【0083】
図２におけるアンテナ装置は、無線周波数で導体板１２の横幅Ｗ＝０．１２波長とし、アンテナの高さＨ＝０．０５波長とした場合の計算結果が示されている。
【0084】
図８を参照すれば、図２における本実施の形態に関するアンテナ装置の構成、すなわち、平面視で五角形である導体板１２を用いることによって、無線周波数における水平面内の利得が、図５のアンテナ装置の構成、すなわち、平面視で方形の導体板１２を用いる場合よりも向上していることを確認することができる。
【0085】
以上のように、アンテナ装置を、導体板１１と、平面視で五角形の導体板１２と、線状導体２１と、キャパシタ３１と、キャパシタ３２と、インダクタ４１とを備える構成とすることによって、風切り音が小さく、低姿勢で、かつ、水平方向利得と架線検知電圧とが高い、架線電圧検知および無線通信の共用アンテナが得られる。
【0086】
＜第２の実施の形態＞
本実施の形態に関するアンテナ装置、および、鉄道車両について説明する。なお、以下の説明においては、以上に記載された実施の形態で説明された構成要素と同様の構成要素については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略するものとする。
本実施の形態に関するアンテナ装置、および、鉄道車両について説明する。なお、以下の説明においては、以上に記載された実施の形態で説明された構成要素と同様の構成要素については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略するものとする。
【0087】
＜アンテナ装置の構成について＞
図９は、本実施の形態に関するアンテナ装置の構成の例を示す斜視図である。また、図１０は、本実施の形態に関するアンテナ装置の構成の例を示す上面図である。また、図１１は、本実施の形態に関するアンテナ装置の構成の例を示す側面図である。
図９は、本実施の形態に関するアンテナ装置の構成の例を示す斜視図である。また、図１０は、本実施の形態に関するアンテナ装置の構成の例を示す上面図である。また、図１１は、本実施の形態に関するアンテナ装置の構成の例を示す側面図である。
【0088】
図９、図１０および図１１に例が示されるように、本実施の形態に関するアンテナ装置は、無線端子１と、架線電圧検知端子２と、導体板１１と、導体板１２と、線状導体２１と、キャパシタ３１と、キャパシタ３２と、インダクタ４１と、グランド導体板５１と、五角形の導体板１３とを備える。なお、本実施の形態では、用いられる無線周波数は、ｆ１およびｆ２の２周波数とする。
【0089】
図９、図１０および図１１において、導体板１３は、五角形であり、かつ、グランド導体板５１に対して略平行に配置される。導体板１３の一辺は、導体板１１の、キャパシタ３２と接続される辺とは反対側の辺に接続される。なお、導体板１３は、導体板１１を挟んで導体板１２とは反対側に配置される。
【0090】
また、導体板１３の、導体板１１と接続された辺の両隣の二辺は、導体板１３の、導体板１１と接続された辺と略垂直である。
【0091】
【0092】
【0093】
本実施の形態に関するアンテナ装置は、ｆ１およびｆ２の２周波数で共振する逆Ｆアンテナとして動作する。
【0094】
ｆ１において導体板１１と導体板１２とが共振するように、導体板１１の高さＨと導体板１２の長さＬ１とを調整する。高さＨ＋長さＬ１がｆ１において０．２波長以上、かつ、０．３波長以下である場合に、ｆ１でアンテナが共振するため、効率よく電磁波が放射される。
【0095】
また、ｆ２において導体板１１と導体板１３とが共振するように、導体板１１の高さＨと導体板１３の長さＬ２とを調整する。高さＨ＋長さＬ２がｆ２において０．２波長以上、かつ、０．３波長以下である場合に、ｆ２でアンテナが共振するため、効率よく電磁波が放射される。
【0096】
導体板１２の形状および導体板１３の形状が五角形であるため、第１の実施の形態における場合と同様に、天頂方向への放射が小さくなる。そのため、水平方向の利得を向上させることができる。
【0097】
このように、導体板１３を追加することによって、アンテナの入力インピーダンスは２重共振特性となり、ｆ１およびｆ２の２周波数共用のアンテナを得ることができる。
【0098】
さらに、架線１０１と導体板１２との間、および、架線１０１と導体板１３との間の静電容量は、架線１０１と導体板１２との間のみの静電容量よりも大きくなる。そのため、架線検知電圧を向上させることができる。
【0099】
以上のように、アンテナ装置を、導体板１１と、平面視で五角形の導体板１２および導体板１３と、線状導体２１と、キャパシタ３１と、キャパシタ３２と、インダクタ４１とを備える構成とすることによって、風切り音が小さく、低姿勢で、かつ、水平方向利得と架線検知電圧とが高い、２つの無線周波数に対応可能な、架線電圧検知および無線通信の共用アンテナが得られる。
【0100】
＜第３の実施の形態＞
本実施の形態に関するアンテナ装置、および、鉄道車両について説明する。なお、以下の説明においては、以上に記載された実施の形態で説明された構成要素と同様の構成要素については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略するものとする。
本実施の形態に関するアンテナ装置、および、鉄道車両について説明する。なお、以下の説明においては、以上に記載された実施の形態で説明された構成要素と同様の構成要素については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略するものとする。
【0101】
【0102】
図１２および図１３に例が示されるように、本実施の形態に関するアンテナ装置は、無線端子１と、架線電圧検知端子２と、導体板１１と、線状導体２１と、キャパシタ３１と、キャパシタ３２と、インダクタ４１と、グランド導体板５１と、三角形の導体板１４と、三角形の導体板１５とを備える。なお、本実施の形態では、用いられる無線周波数は、ｆ１およびｆ２の２周波数とする。
【0103】
【0104】
【0105】
また、図１２および図１３において、導体板１５は、三角形であり、かつ、グランド導体板５１に対して略平行に配置される。導体板１５の一辺は、導体板１１の、キャパシタ３２と接続される辺とは反対側の辺に接続される。なお、導体板１５は、導体板１１を挟んで導体板１４とは反対側に配置される。
【0106】
【0107】
線状導体２１の一方の端部は、キャパシタ３１の一方の端部に接続される。また、線状導体２１の他方の端部は、導体板１４と接続される。線状導体２１は、図１２および図１３では、グランド導体板５１に垂直な直線形状としているが、線状導体２１は曲線形状であってもよい。
【0108】
本実施の形態に関するアンテナ装置は、ｆ１およびｆ２の２周波数で共振する逆Ｆアンテナとして動作する。
【0109】
ｆ１において導体板１１と導体板１４とが共振するように、導体板１１の高さＨと導体板１４の長さＬ１とを調整する。高さＨ＋長さＬ１がｆ１において０．２波長以上、かつ、０．３波長以下である場合に、ｆ１でアンテナが共振するため、効率よく電磁波が放射される。
【0110】
また、ｆ２において導体板１１と導体板１５とが共振するように、導体板１１の高さＨと導体板１５の長さＬ２とを調整する。高さＨ＋長さＬ２がｆ２において０．２波長以上、かつ、０．３波長以下である場合に、ｆ２でアンテナが共振するため、効率よく電磁波が放射される。
【0111】
導体板１４の形状および導体板１５の形状が三角形であるため、第１の実施の形態における場合と同様に、ｙ軸方向の磁流成分が小さくなる結果、天頂方向への放射が小さくなる。そのため、水平方向の利得を向上させることができる。
【0112】
また、導体板１４の横幅Ｗ、および、導体板１５の横幅Ｗを大きくすることができるため、架線１０１と導体板１４との間、および、架線１０１と導体板１５との間の静電容量を大きくすることによって、架線検知電圧を高くすることができる。
【0113】
以上のように、アンテナ装置を、導体板１１と、平面視で三角形の導体板１４および導体板１５と、線状導体２１と、キャパシタ３１と、キャパシタ３２と、インダクタ４１とを備える構成とすることによって、風切り音が小さく、低姿勢で、かつ、水平方向利得と架線検知電圧とが高い、２つの無線周波数に対応可能な、架線電圧検知および無線通信の共用アンテナが得られる。
【0114】
＜第４の実施の形態＞
本実施の形態に関するアンテナ装置、および、鉄道車両について説明する。なお、以下の説明においては、以上に記載された実施の形態で説明された構成要素と同様の構成要素については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略するものとする。
本実施の形態に関するアンテナ装置、および、鉄道車両について説明する。なお、以下の説明においては、以上に記載された実施の形態で説明された構成要素と同様の構成要素については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略するものとする。
【0115】
【0116】
図１４および図１５に例が示されるように、本実施の形態に関するアンテナ装置は、無線端子１と、架線電圧検知端子２と、導体板１１と、線状導体２１と、キャパシタ３１と、キャパシタ３２と、インダクタ４１と、グランド導体板５１と、半楕円の導体板１６と、半楕円の導体板１７とを備える。なお、本実施の形態では、用いられる無線周波数は、ｆ１およびｆ２の２周波数とする。
【0117】
図１４および図１５において、導体板１６は、半楕円形状であり、かつ、グランド導体板５１に対して略平行に配置される。導体板１６の直線状の辺は、導体板１１の、キャパシタ３２と接続される辺とは反対側の辺に接続される。
【0118】
また、図１４および図１５において、導体板１７は、半楕円形状であり、かつ、グランド導体板５１に対して略平行に配置される。導体板１７の直線状の辺は、導体板１１の、キャパシタ３２と接続される辺とは反対側の辺に接続される。なお、導体板１７は、導体板１１を挟んで導体板１６とは反対側に配置される。
【0119】
線状導体２１の一方の端部は、キャパシタ３１の一方の端部に接続される。また、線状導体２１の他方の端部は、導体板１６と接続される。線状導体２１は、図１４および図１５では、グランド導体板５１に垂直な直線形状としているが、線状導体２１は曲線形状であってもよい。
【0120】
本実施の形態に関するアンテナ装置は、ｆ１およびｆ２の２周波数で共振する逆Ｆアンテナとして動作する。
【0121】
ｆ１において導体板１１と導体板１６とが共振するように、導体板１１の高さＨと導体板１６の長さＬ１とを調整する。高さＨ＋長さＬ１がｆ１において０．２波長以上、かつ、０．３波長以下である場合に、ｆ１でアンテナが共振するため、効率よく電磁波が放射される。
【0122】
また、ｆ２において導体板１１と導体板１７とが共振するように、導体板１１の高さＨと導体板１７の長さＬ２とを調整する。高さＨ＋長さＬ２がｆ２において０．２波長以上、かつ、０．３波長以下である場合に、ｆ２でアンテナが共振するため、効率よく電磁波が放射される。
【0123】
導体板１６の形状および導体板１７の形状が半楕円であるため、第１の実施の形態における場合と同様に、ｙ軸方向の磁流成分が小さくなる結果、天頂方向への放射が小さくなる。そのため、水平方向の利得を向上させることができる。
【0124】
また、導体板１６の横幅Ｗ、および、導体板１７の横幅Ｗを大きくすることができるため、架線１０１と導体板１６との間、および、架線１０１と導体板１７との間の静電容量を大きくすることによって、架線検知電圧を高くすることができる。
【0125】
以上のように、アンテナ装置を、導体板１１と、平面視で半楕円の導体板１６および導体板１７と、線状導体２１と、キャパシタ３１と、キャパシタ３２と、インダクタ４１とを備える構成とすることによって、風切り音が小さく、低姿勢で、かつ、水平方向利得と架線検知電圧とが高い、２つの無線周波数に対応可能な、架線電圧検知および無線通信の共用アンテナが得られる。
【0126】
＜第５の実施の形態＞
本実施の形態に関するアンテナ装置、および、鉄道車両について説明する。なお、以下の説明においては、以上に記載された実施の形態で説明された構成要素と同様の構成要素については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略するものとする。
本実施の形態に関するアンテナ装置、および、鉄道車両について説明する。なお、以下の説明においては、以上に記載された実施の形態で説明された構成要素と同様の構成要素については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略するものとする。
【0127】
＜アンテナ装置の構成について＞
図１６は、本実施の形態に関するアンテナ装置の構成の例を示す斜視図である。また、図１７は、本実施の形態に関するアンテナ装置の構成の例を示す上面図である。また、図１８は、本実施の形態に関するアンテナ装置の構成の例を示す側面図である。
図１６は、本実施の形態に関するアンテナ装置の構成の例を示す斜視図である。また、図１７は、本実施の形態に関するアンテナ装置の構成の例を示す上面図である。また、図１８は、本実施の形態に関するアンテナ装置の構成の例を示す側面図である。
【0128】
図１６、図１７および図１８に例が示されるように、本実施の形態に関するアンテナ装置は、無線端子１と、架線電圧検知端子２と、導体板１１と、導体板１２と、線状導体２１と、平面導体６１と平面導体６２とから構成される平行平板コンデンサと、平面導体６３とグランド導体板５１とから構成される平行平板コンデンサと、インダクタ４１と、グランド導体板５１と、導体板１３とを備える。なお、本実施の形態では、用いられる無線周波数は、ｆ１およびｆ２の２周波数とする。
【0129】
図１６、図１７および図１８において、平面導体６１と平面導体６２とは略平行であり、かつ、互いに近接してそれぞれ配置される。また、平面導体６１は無線端子１に接続され、平面導体６２は線状導体２１に接続される。
【0130】
【0131】
なお、平面導体６１と平面導体６２との間に誘電体が充填された場合には、平面導体６１と平面導体６２とから構成される平行平板コンデンサのキャパシタンス値を大きくすることができる。
【0132】
同様に、平面導体６３とグランド導体板５１との間に誘電体が充填された場合には、平面導体６３とグランド導体板５１とから構成される平行平板コンデンサのキャパシタンス値を大きくすることができる。
【0133】
図１６、図１７および図１８におけるアンテナ装置のように、平面導体６１と平面導体６２とから構成される平行平板コンデンサと、平面導体６３とグランド導体板５１とから構成される平行平板コンデンサとを備えることによって、チップ部品を用いて構成する場合よりも、電車走行時の振動に強く故障しにくいキャパシタを実現することができる。
【0134】
以上のように、アンテナ装置を、導体板１１と、導体板１２と、導体板１３と、線状導体２１と、平面導体６１と平面導体６２とから構成される平行平板コンデンサと、平面導体６３とグランド導体板５１とから構成される平行平板コンデンサと、インダクタ４１とを備える構成とすることによって、風切り音が小さく、振動に強く、低姿勢で、かつ、水平方向利得と架線検知電圧とが高い、２つの無線周波数に対応可能な、架線電圧検知および無線通信の共用アンテナが得られる。
【0135】
＜第６の実施の形態＞
本実施の形態に関するアンテナ装置、および、鉄道車両について説明する。なお、以下の説明においては、以上に記載された実施の形態で説明された構成要素と同様の構成要素については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略するものとする。
本実施の形態に関するアンテナ装置、および、鉄道車両について説明する。なお、以下の説明においては、以上に記載された実施の形態で説明された構成要素と同様の構成要素については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略するものとする。
【0136】
＜アンテナ装置の構成について＞
図１９は、本実施の形態に関するアンテナ装置の構成の例を示す斜視図である。
図１９は、本実施の形態に関するアンテナ装置の構成の例を示す斜視図である。
【0137】
図１９に例が示されるように、本実施の形態に関するアンテナ装置は、無線端子１と、架線電圧検知端子２と、導体板１１と、導体板１２と、線状導体２１と、平面導体６１と平面導体６２とから構成される平行平板コンデンサと、平面導体６３とグランド導体板５１とから構成される平行平板コンデンサと、スパイラル状導体７１と、グランド導体板５１と、導体板１３とを備える。なお、本実施の形態では、用いられる無線周波数は、ｆ１およびｆ２の２周波数とする。
【0138】
図１９において、スパイラル状導体７１は、インダクタンスとして動作する。なお、スパイラル状導体７１は、誘電体基板上に形成されてもよい。
【0139】
図１９におけるアンテナ装置のように、スパイラル状導体７１を備えることによって、チップ部品を用いて構成する場合よりも、電車走行時の振動に強く故障しにくいインダクタを実現することができる。
【0140】
以上のように、アンテナ装置を、導体板１１と、導体板１２と、導体板１３と、線状導体２１と、平面導体６１と平面導体６２とから構成される平行平板コンデンサと、平面導体６３とグランド導体板５１とから構成される平行平板コンデンサと、スパイラル状導体７１とを備える構成とすることによって、風切り音が小さく、振動に強く、低姿勢で、かつ、水平方向利得と架線検知電圧とが高い、２つの無線周波数に対応可能な、架線電圧検知および無線通信の共用アンテナが得られる。
【0141】
＜以上に記載された実施の形態によって生じる効果について＞
次に、以上に記載された実施の形態によって生じる効果の例を示す。なお、以下の説明においては、以上に記載された実施の形態に例が示された具体的な構成に基づいて当該効果が記載されるが、同様の効果が生じる範囲で、本願明細書に例が示される他の具体的な構成と置き換えられてもよい。
次に、以上に記載された実施の形態によって生じる効果の例を示す。なお、以下の説明においては、以上に記載された実施の形態に例が示された具体的な構成に基づいて当該効果が記載されるが、同様の効果が生じる範囲で、本願明細書に例が示される他の具体的な構成と置き換えられてもよい。
【0142】
また、当該置き換えは、複数の実施の形態に跨ってなされてもよい。すなわち、異なる実施の形態において例が示されたそれぞれの構成が組み合わされて、同様の効果が生じる場合であってもよい。
【0143】
以上に記載された実施の形態によれば、アンテナ装置は、グランド導体板５１と、第１の導体板と、第２の導体板と、線状導体２１と、無線端子１と、インダクタ４１と、架線電圧検知端子２とを備える。ここで、第１の導体板は、たとえば、導体板１２に対応するものである。また、第２の導体板は、たとえば、導体板１１に対応するものである。導体板１２は、グランド導体板５１に対して平行に配置される。また、導体板１２は、平面視で五角形である。導体板１１は、グランド導体板５１に対して垂直に配置される。また、導体板１１は、第１の辺が第１のキャパシタを介してグランド導体板５１に接続される。また、導体板１１は、第１の辺とは反対側の端部である第２の辺が導体板１２の第３の辺に接続される。ここで、第１のキャパシタは、たとえば、キャパシタ３２に対応するものである。線状導体２１は、第１の端部が第２のキャパシタに接続される。また、線状導体２１は、第１の端部とは反対側の端部である第２の端部が導体板１２に接続される。ここで、第２のキャパシタは、たとえば、キャパシタ３１に対応するものである。無線端子１は、キャパシタ３１とグランド導体板５１とを接続する。インダクタ４１は、第３の端部が導体板１１の第１の辺に接続される。架線電圧検知端子２は、インダクタ４１の第３の端部とは反対側の端部である第４の端部と、グランド導体板５１とを接続する。そして、導体板１２の第３の辺を挟む二辺は、第３の辺と垂直である。
【0144】
このような構成によれば、風切り音を抑えるためにアンテナの高さを低くすることができる導体板１２および導体板１１を備える構成とする場合であっても、水平方向利得を高く維持することができる。また、導体板１１の横幅Ｗを小さくせずに水平方向利得を高く維持することができるため、架線検知電圧も高く維持することができる。
【0145】
なお、これらの構成以外の本願明細書に例が示される他の構成については適宜省略することができる。すなわち、少なくともこれらの構成を備えていれば、以上に記載された効果を生じさせることができる。
【0146】
しかしながら、本願明細書に例が示される他の構成のうちの少なくとも１つを、以上に記載された構成に適宜追加した場合、すなわち、以上に記載された構成としては言及されなかった本願明細書に例が示される他の構成が適宜追加された場合であっても、同様の効果を生じさせることができる。
【0147】
また、以上に記載された実施の形態によれば、アンテナ装置は、第３の導体板を備える。ここで、第３の導体板は、たとえば、導体板１３に対応するものである。導体板１３は、グランド導体板５１に対して平行に配置される。また、導体板１３は、平面視で五角形である。導体板１３の第４の辺は、導体板１２の第３の辺、および、導体板１１の第２の辺に接続される。導体板１３の第４の辺を挟む二辺は、第４の辺と垂直である。このような構成によれば、アンテナの入力インピーダンスは２重共振特性となり、２周波数共用のアンテナを得ることができる。さらに、架線１０１と導体板１２との間、および、架線１０１と導体板１３との間の静電容量は、架線１０１と導体板１２との間のみの静電容量よりも大きくなる。そのため、架線検知電圧を向上させることができる。
【0148】
また、以上に記載された実施の形態によれば、グランド導体板５１と、第１の導体板と、導体板１１と、線状導体２１と、無線端子１と、インダクタ４１と、架線電圧検知端子２と、第３の導体板とを備える。ここで、第１の導体板は、たとえば、導体板１４に対応するものである。また、第３の導体板は、たとえば、導体板１５に対応するものである。導体板１４は、グランド導体板５１に対して平行に配置される。また、導体板１４は、平面視で三角形である。導体板１１は、グランド導体板５１に対して垂直に配置される。また、導体板１１は、第１の辺がキャパシタ３２を介してグランド導体板５１に接続される。また、導体板１１は、第１の辺とは反対側の端部である第２の辺が導体板１４の第３の辺に接続される。線状導体２１は、第１の端部がキャパシタ３１に接続される。また、線状導体２１は、第１の端部とは反対側の端部である第２の端部が導体板１４に接続される。無線端子１は、キャパシタ３１とグランド導体板５１とを接続する。インダクタ４１は、第３の端部が導体板１１の第１の辺に接続される。架線電圧検知端子２は、インダクタ４１の第３の端部とは反対側の端部である第４の端部と、グランド導体板５１とを接続する。導体板１５は、グランド導体板５１に対して平行に配置される。また、導体板１５は、平面視で三角形である。そして、導体板１５の第４の辺は、導体板１４の第３の辺、および、導体板１１の第２の辺に接続される。
【0149】
このような構成によれば、風切り音を抑えるためにアンテナの高さを低くすることができる導体板１１、導体板１４および導体板１５を備える構成とする場合であっても、水平方向利得を高く維持することができる。また、アンテナの入力インピーダンスは２重共振特性となり、２周波数共用のアンテナを得ることができる。
【0150】
また、以上に記載された実施の形態によれば、グランド導体板５１と、第１の導体板と、導体板１１と、線状導体２１と、無線端子１と、インダクタ４１と、架線電圧検知端子２と、第３の導体板とを備える。ここで、第１の導体板は、たとえば、導体板１６に対応するものである。また、第３の導体板は、たとえば、導体板１７に対応するものである。導体板１６は、グランド導体板５１に対して平行に配置される。また、導体板１６は、平面視で半楕円である。導体板１１は、グランド導体板５１に対して垂直に配置される。また、導体板１１は、第１の辺がキャパシタ３２を介してグランド導体板５１に接続される。また、導体板１１は、第１の辺とは反対側の端部である第２の辺が導体板１６の直線状の辺である第３の辺に接続される。線状導体２１は、第１の端部がキャパシタ３１に接続される。また、線状導体２１は、第１の端部とは反対側の端部である第２の端部が導体板１６に接続される。無線端子１は、キャパシタ３１とグランド導体板５１とを接続する。インダクタ４１は、第３の端部が導体板１１の第１の辺に接続される。架線電圧検知端子２は、インダクタ４１の第３の端部とは反対側の端部である第４の端部と、グランド導体板５１とを接続する。導体板１７は、グランド導体板５１に対して平行に配置される。また、導体板１７は、平面視で半楕円である。そして、導体板１７の直線状の辺である第４の辺は、導体板１６の第３の辺、および、導体板１１の第２の辺に接続される。
【0151】
このような構成によれば、風切り音を抑えるためにアンテナの高さを低くすることができる導体板１１、導体板１６および導体板１７を備える構成とする場合であっても、水平方向利得を高く維持することができる。また、アンテナの入力インピーダンスは２重共振特性となり、２周波数共用のアンテナを得ることができる。
【0152】
また、以上に記載された実施の形態によれば、第１のキャパシタが、第１の平面導体とグランド導体板５１とが平行に近接配置されることによって形成される平行平板コンデンサである。ここで、第１の平面導体は、たとえば、平面導体６３に対応するものである。また、第２のキャパシタが、第２の平面導体と第３の平面導体とが平行に近接配置されることによって形成される平行平板コンデンサである。ここで、第２の平面導体は、たとえば、平面導体６１に対応するものである。また、第３の平面導体は、たとえば、平面導体６２に対応するものである。このような構成によれば、チップ部品を用いて構成する場合よりも、電車走行時の振動に強く故障しにくいキャパシタを実現することができる。
【0153】
また、以上に記載された実施の形態によれば、インダクタが、スパイラル状導体７１である。このような構成によれば、チップ部品を用いて構成する場合よりも、電車走行時の振動に強く故障しにくいインダクタを実現することができる。
【0154】
また、以上に記載された実施の形態によれば、第１の周波数（たとえば、架線電源周波数）の信号が入力された場合、キャパシタ３２キャパシタ３１が遮断され、かつ、インダクタ４１が短絡する。また、第１の周波数よりも高い周波数である第２の周波数（たとえば、無線周波数）の信号が入力された場合、キャパシタ３２およびキャパシタ３１が短絡し、かつ、インダクタ４１が遮断される。このような構成によれば、風切り音が小さく、低姿勢で、かつ、水平方向利得と架線検知電圧とが高い、架線電圧検知および無線通信の共用アンテナが得られる。
【0155】
また、以上に記載された実施の形態によれば、上記のアンテナ装置を備える。このような構成によれば、風切り音を抑えるためにアンテナの高さを低くすることができる導体板１２および導体板１１を備える構成とする場合であっても、水平方向利得を高く維持することができる。
【0156】
＜以上に記載された実施の形態における変形例について＞
以上に記載された実施の形態では、それぞれの構成要素の寸法、形状、相対的配置関係または実施の条件などについても記載する場合があるが、これらはすべての局面においてひとつの例であって、本願明細書に記載されたものに限られることはないものとする。
以上に記載された実施の形態では、それぞれの構成要素の寸法、形状、相対的配置関係または実施の条件などについても記載する場合があるが、これらはすべての局面においてひとつの例であって、本願明細書に記載されたものに限られることはないものとする。
【0157】
したがって、例が示されていない無数の変形例、および、均等物が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。たとえば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの実施の形態における少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
【0158】
また、矛盾が生じない限り、以上に記載された実施の形態において「１つ」備えられるものとして記載された構成要素は、「１つ以上」備えられていてもよいものとする。
【0159】
さらに、以上に記載された実施の形態におけるそれぞれの構成要素は概念的な単位であって、本願明細書に開示される技術の範囲内には、１つの構成要素が複数の構造物から成る場合と、１つの構成要素がある構造物の一部に対応する場合と、さらには、複数の構成要素が１つの構造物に備えられる場合とを含むものとする。
【0160】
また、以上に記載された実施の形態におけるそれぞれの構成要素には、同一の機能を発揮する限り、他の構造または形状を有する構造物が含まれるものとする。
【0161】
また、本願明細書における説明は、本技術に関するすべての目的のために参照され、いずれも、従来技術であると認めるものではない。
【符号の説明】
【0162】
１ 無線端子、２ 架線電圧検知端子、１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７，３００ 導体板、２１ 線状導体、３１，３２ キャパシタ、４１ インダクタ、５１ グランド導体板、６１，６２，６３，１１２ 平面導体、７１ スパイラル状導体、１０１ 架線、１０６ 柱状導体、１１１ 基板、１２１ 先端開放線路、１３１，１３２ 先端短絡線路、１４１，１４２ 短絡点、１６１ 接続導体、１７１ 静電容量、２０１，２０２，２０３，２０４，２０５，２０６，２０７，２０８，２０９，２１０ 磁流。
【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】