(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】2022-12-12
(45)【発行日】2022-12-20
(54)【発明の名称】アンテナ、無線通信機器およびアンテナ形成方法
(51)【国際特許分類】
H01Q 9/26 20060101AFI20221213BHJP
【ＦＩ】
H01Q9/26
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2020556640
(86)(22)【出願日】2019-09-12
(86)【国際出願番号】 JP2019035941
(87)【国際公開番号】W WO2020100402
(87)【国際公開日】2020-05-22
【審査請求日】2021-04-30
(31)【優先権主張番号】P 2018212048
(32)【優先日】2018-11-12
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(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】内田 淳
【審査官】佐藤 当秀
(56)【参考文献】
【文献】特開２００５－１９１７９２（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０００／０２６９９３（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｑ ９／００－ ９／４６
Ｈ０１Ｑ ２１／００－ ２１／３０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
あらかじめ指定した任意の周波数において（１／４）波長の長さを有する第１（１／４）波長エレメントおよび第２（１／４）波長エレメント、並びに半波長の長さを有する半波長エレメントとの３つのエレメントを互いに直交する３直交状態に配置し、かつ、
前記第１（１／４）波長エレメントの一方の端部と前記第２（１／４）波長エレメントの一方の端部とを、アンテナ給電用の給電点を介して結合し、
かつ、
前記第２（１／４）波長エレメントの他方の端部と前記半波長エレメントの一方の端部とを結合して、
１波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナとして形成する、
ことを特徴とするアンテナ。
【請求項2】
あらかじめ指定した任意の周波数において（１／４）波長の長さを有する第１（１／４）波長エレメントおよび第２（１／４）波長エレメント、並びに半波長の長さを有する半波長エレメントとの３つのエレメントを互いに直交する３直交状態に配置し、
かつ、
前記第１（１／４）波長エレメントの一方の端部と前記第２（１／４）波長エレメントの一方の端部とを結合し、
かつ、
前記第２（１／４）波長エレメントの他方の端部と前記半波長エレメントの一方の端部とを結合し、
かつ、
前記半波長エレメントの中央の位置に、アンテナ給電用の給電点を形成して、
１波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナとして形成する、
ことを特徴とするアンテナ。
【請求項3】
あらかじめ指定した任意の周波数において（１／４）波長の長さを有する第１（１／４）波長エレメントおよび第２（１／４）波長エレメント、並びに半波長の長さを有する半波長エレメントとの３つのエレメントを互いに直交する３直交状態に配置し、
かつ、
前記第１（１／４）波長エレメントの一方の端部と前記第２（１／４）波長エレメントの一方の端部とを、アンテナ給電用の給電点を介して結合し、
かつ、
前記第２（１／４）波長エレメントの他方の端部と前記半波長エレメントの一方の端部とを互いに近接した位置で非接触状態に配置して、
１波長ひねりＺ字型非接触３直交ダイポールアンテナとして形成する、
ことを特徴とするアンテナ。
【請求項4】
あらかじめ指定した任意の周波数において半波長の長さを有する第１半波長エレメントと第２半波長エレメントと第３半波長エレメントとの３つのエレメントを互いに直交する３直交状態に配置し、かつ、
前記第１半波長エレメントの一方の端部と前記第２半波長エレメントの一方の端部とを結合し、
かつ、
前記第２半波長エレメントの他方の端部と前記第３半波長エレメントの一方の端部とを結合し、
かつ、
前記第２半波長エレメントの中央の位置に、アンテナ給電用の給電点を形成して、
１．５波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナとして形成する、
ことを特徴とするアンテナ。
【請求項5】
あらかじめ指定した任意の周波数において半波長の長さを有する第１半波長エレメントと第２半波長エレメントと第３半波長エレメントとの３つのエレメントを互いに直交する３直交状態に配置し、
かつ、
前記第１半波長エレメントの一方の端部と前記第２半波長エレメントの一方の端部とを結合し、
かつ、
前記第２半波長エレメントの他方の端部と前記第３半波長エレメントの一方の端部とを結合し、
かつ、
前記第１半波長エレメントの中央の位置に、アンテナ給電用の給電点を形成して、
１．５波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナとして形成する、
ことを特徴とするアンテナ。
【請求項6】
あらかじめ指定した任意の周波数において半波長の長さを有する第１半波長エレメントと第２半波長エレメントと第３半波長エレメントとの３つのエレメントを互いに直交する３直交状態に配置し、
かつ、
前記第２半波長エレメントの中央の位置に、アンテナ給電用の給電点を形成し、
かつ、
前記第１半波長エレメントの一方の端部と前記第２半波長エレメントの一方の端部とを結合するか、あるいは、前記第１半波長エレメントの一方の端部と前記第２半波長エレメントの一方の端部とを互いに近接した位置で非接触状態に配置し、
かつ、
前記第２半波長エレメントの他方の端部と前記第３半波長エレメントの一方の端部とを互いに近接した位置で非接触状態に配置して、
１．５波長ひねりＺ字型非接触３直交ダイポールアンテナとして形成する、
ことを特徴とするアンテナ。
【請求項7】
あらかじめ指定した任意の周波数において半波長の長さを有する第１半波長エレメントと第２半波長エレメントと第３半波長エレメントとの３つのエレメントを互いに直交する３直交状態に配置し、
かつ、
前記第１半波長エレメントの一方の端部と前記第２半波長エレメントの一方の端部とを結合し、
かつ、
前記第２半波長エレメントの他方の端部と前記第３半波長エレメントの一方の端部とを互いに近接した位置で非接触状態に配置し、
かつ、
前記第３半波長エレメントの中央の位置に、アンテナ給電用の給電点を形成して、
１．５波長ひねりＺ字型非接触３直交ダイポールアンテナとして形成する、
ことを特徴とするアンテナ。
【請求項8】
合計の長さがあらかじめ指定した任意の周波数において半波長の長さになる、第１エレメントと第２エレメントと第３エレメントとの３つのエレメントを互いに直交する３直交状態に配置し、かつ、
前記第１エレメントと前記第３エレメントとの長さを、相等しくするとともに、前記第２エレメントの長さよりも長くし、
かつ、
前記第１エレメントの一方の端部と前記第２エレメントの一方の端部とを結合し、
かつ、
前記第２エレメントの他方の端部と前記第３エレメントの一方の端部とを結合し、
かつ、
前記第２エレメントの中央の位置に、アンテナ給電用の給電点を形成して、
半波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナとして形成する、
ことを特徴とするアンテナ。
【請求項9】
無線電波を放射するためのダイポールアンテナを有し、前記ダイポールアンテナを構成するエレメントとしてあらかじめ指定した任意の周波数において（１／４）波長の長さを有する第１（１／４）波長エレメントおよび第２（１／４）波長エレメント並びに半波長の長さを有する半波長エレメントとの３つのエレメントを互いに直交する３直交状態に配置し、
かつ、
前記第１（１／４）波長エレメントの一方の端部と前記第２（１／４）波長エレメントの一方の端部とを、アンテナ給電用の給電点を介して結合し、
かつ、
前記第２（１／４）波長エレメントの他方の端部と前記半波長エレメントの一方の端部とを結合して、
１波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナとして形成する、
ことを特徴とする無線通信機器。
【請求項10】
あらかじめ指定した任意の周波数において（１／４）波長の長さを有する第１（１／４）波長エレメントおよび第２（１／４）波長エレメント並びに半波長の長さを有する半波長エレメントとの３つのエレメントを互いに直交する３直交状態に配置し、かつ、
前記第１（１／４）波長エレメントの一方の端部と前記第２（１／４）波長エレメントの一方の端部とを、アンテナ給電用の給電点を介して結合し、
かつ、
前記第２（１／４）波長エレメントの他方の端部と前記半波長エレメントの一方の端部とを結合して、
１波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナとして形成する、
ことを特徴とするアンテナ形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、アンテナ、無線通信機器およびアンテナ形成方法に関し、特に、ダイポールアンテナを用いるアンテナ、無線通信機器およびアンテナ形成方法に関する。
【背景技術】
【0002】
無線通信機器同士の通信は、如何なる機器同士であってもシームレスに通信を行うことが可能であることが重要である。例えば、無線通信機器の一例である無線親機あるいは無線基地局は、如何なる無線子機であってもシームレスな通信を行うことが務めである。そのためには、無線通信機器に搭載するアンテナが、最も重要な構成要素であり、シームレスな通信が可能になるように最適化しなければならない。
【0003】
しかし、最適化のためにアンテナの価格が高価なものになってしまうことは、ユーザには受け入れられない。価格が安く、かつ、良い性能を発揮することができるアンテナを提供することを可能にする技術開発が必要である。例えば、特許文献１に記載の「アンテナ装置および無線通信装置」においては、ＳＳＲ（Split-Ring-Resonator）アンテナに限定しているが、基板面に対して垂直方向にアンテナを設置することを低コストで実現することができるという技術提案がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１７－１３９６８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
家庭用に用いる無線通信機器の一例であるＷｉ－Ｆｉ（登録商標）ホームルータ(無線親機)は、様々な無線子機と無線通信を行う。無線子機としては、スマートフォン、ＰＣ（Personal Computer）等がある。通常、無線子機は、家中を移動し、かつ、様々な姿勢で使われる。無線親機と無線子機との間の無線通信では、両者の間の無線電波の偏波が互いに合致することが重要である。合致しない場合には、無線親機や無線子機からの無線電波が相手の無線通信機器に届き難く、無線通信は途切れ易くなってしまう。
【0006】
図３０Ａ、図３０Ｂはそれぞれ、一般的な２つのダイポールアンテナにおける無線電波の偏波の一致状態、不一致状態を示すイメージ図である。図３０Ａは、２つのダイポールアンテナの無線電波の偏波が一致している状態を示し、図３０Ｂは、２つのダイポールアンテナの無線電波の偏波が不一致になっている状態を示している。無線電波の偏波は、アンテナエレメントと同一面に発生する。したがって、図３０Ａのように、２つのアンテナ１１Ｌと１２Ｌとを平行に配置している状態においては、両アンテナにおける無線電波の偏波は一致状態になり、互いに無線電波をキャッチすることが可能である。しかし、図３０Ｂのように、２つのアンテナ１１Ｌ，１２Ｌを直交配置している状態においては、両アンテナにおける無線電波の偏波が不一致状態になり、互いに無線電波をキャッチすることは理論上できない。
【0007】
ただし、図３０Ｂのように、２つのアンテナ１１Ｌ，１２Ｌを直交配置している状態においても、実際には、壁等における反射によって、アンテナ１１Ｌ，１２Ｌにおける偏波が直交ではなくなり、近距離では送受信が可能になる場合が多い。しかし、２つのアンテナ１１Ｌ，１２Ｌが直交配置されている状態では、届く無線電波の電界強度は弱く、通信が途絶し易い。
【0008】
図３１Ａおよび図３１Ｂは、関連する技術のダイポールアンテナを用いた一般的なホームルータのアンテナ構成を示す模式図である。図３１Ａは、ホームルータ１０Ｌの外観を示す斜視図であり、図３１Ｂは、該ホームルータ１０Ｌの内部のアンテナ構成を図３１Ａよりも拡大して示した模式図である。図３１Ａの斜視図に示すように、ホームルータ１０Ｌの筐体１８内には、大地に対して垂直な状態で基板１３が実装されている。そして、図３１Ｂに示すように、基板１３の上には、無線ＩＣ（Integrated Circuit）１４が搭載されていて、該無線ＩＣ１４は、半波長ダイポールアンテナ１５Ｌの給電点１６Ｌと同軸ケーブル１７を介して接続されている。同軸ケーブル１７を用いることにより、無線ＩＣ１４から半波長ダイポールアンテナ１５Ｌの給電点１６Ｌに対して電力のロスを抑えて給電することができる。
【0009】
また、半波長ダイポールアンテナ１５Ｌは、基板１３の面と平行に配置されていて、大地に対して垂直な状態で実装されている。したがって、半波長ダイポールアンテナ１５Ｌからは、大地に対して垂直な偏波しか出力されない。このため、該ホームルータ１０Ｌと無線接続する無線子機側のアンテナ状態が大地に対して平行な状態に変化して、大地に対して水平な偏波（水平偏波）だけを要求している場合には、該ホームルータ１０Ｌとの通信が困難になってしまう。つまり、通信相手となる無線子機の姿勢が種々の状態に変化することが想定されるホームルータ１０Ｌのアンテナ構成としては、図３１Ｂに示すような垂直な偏波のみで良好な通信状態になるアンテナは、最適なアンテナ構成とは言い難い。
【0010】
また、図３２Ａおよび図３２Ｂは、図３１Ａおよび図３１Ｂに示したホームルータ１０Ｌの半波長ダイポールアンテナ１５Ｌのアンテナ放射パターンを表現する際のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の設定状態を示す模式図である。図３２Ａは、図３１Ａおよび図３１Ｂに示したホームルータ１０Ｌの基板１３、無線ＩＣ１４、半波長ダイポールアンテナ１５Ｌ、同軸ケーブル１７それぞれのＸ、Ｙ、Ｚ軸上の位置関係を示す模式図であり、図３２Ｂは、半波長ダイポールアンテナ１５Ｌのアンテナ放射パターンを表現するためのＸＺ、ＹＺ、ＸＹの３面と半波長ダイポールアンテナ１５Ｌとの位置関係を示す模式図である。なお、図３２Ａおよび図３２Ｂは、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に関するアンテナの姿勢を概念的に示す図であり、次の図３３のような、ＸＺ、ＹＺ、ＸＹの３面におけるアンテナ放射パターンを示すために一般的に用いられている。アンテナ放射パターンは、図３２Ａおよび図３２Ｂを参照して、ＸＺ、ＹＺ、ＸＹの３面それぞれに対して直交する直交偏波および平行な平行偏波の電界強度を特性曲線として描くことにより、図３３のように表現できる。
【0011】
図３３は、図３１Ａおよび図３１Ｂに示したホームルータ１０Ｌの半波長ダイポールアンテナ１５Ｌのアンテナ放射パターンを示すパターン図であり、図３２Ｂの模式図に示すような位置関係にある半波長ダイポールアンテナ１５ＬのＸＺ面、ＹＺ面、ＸＹ面のそれぞれにおけるアンテナ放射パターンを示している。なお、図３３においては、アンテナ放射パターンの水平偏波の特性曲線を太線で示し、垂直偏波の特性曲線を細線で示している。図３３のパターン図に示すように、ＸＺ面、ＹＺ面においては、それぞれの面に平行な偏波すなわち垂直偏波は存在するものの、それぞれの面に直交する偏波すなわち水平偏波が全くないことが分かる。また、ＸＹ面においても、ＸＹ面に直交する偏波すなわち垂直偏波は存在するものの、ＸＹ面に平行な偏波すなわち水平偏波が全くないことが分かる。したがって、図３１Ａおよび図３１Ｂに示すような半波長ダイポールアンテナ１５Ｌのアンテナ構成の場合は、全方向に万遍なく無線電波の偏波を出力して、いずれの方向に対しても通信を行うことができるとは言い難い構成である。このように、関連する技術におけるダイポールアンテナは、全方向に万遍なく無線電波の偏波を出力することができず、このことがダイポールアンテナについて解決するべき課題として残されている。
【0012】
（本開示の目的）
本開示の目的は、前述したようなダイポールアンテナの課題に鑑み、ダイポールアンテナとして全方向に万遍なく無線電波の偏波を出力することが可能なアンテナ、無線通信機器およびアンテナ形成方法を提供することにある。
本開示の目的は、前述したようなダイポールアンテナの課題に鑑み、ダイポールアンテナとして全方向に万遍なく無線電波の偏波を出力することが可能なアンテナ、無線通信機器およびアンテナ形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0013】
前述の課題を解決するため、本開示によるアンテナ、無線通信機器およびアンテナ形成方法は、主に、次のような特徴的な構成を採用している。
【0014】
（１）本開示の第１の態様に係るアンテナは、
あらかじめ指定した任意の周波数において（１／４）波長の長さを有する第１（１／４）波長エレメントおよび第２（１／４）波長エレメント、並びに半波長の長さを有する半波長エレメントとの３つのエレメントを互いに直交する３直交状態に配置し、
かつ、
前記第１（１／４）波長エレメントの一方の端部と前記第２（１／４）波長エレメントの一方の端部とを結合し、
かつ、
前記第２（１／４）波長エレメントの他方の端部と前記半波長エレメントの一方の端部とを結合し、
かつ、
前記第１（１／４）波長エレメントの一方の端部と前記第２（１／４）波長エレメントの一方の端部とが結合された位置に、アンテナ給電用の給電点を配置して、
１波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナとして形成する、
ことを特徴とする。
あらかじめ指定した任意の周波数において（１／４）波長の長さを有する第１（１／４）波長エレメントおよび第２（１／４）波長エレメント、並びに半波長の長さを有する半波長エレメントとの３つのエレメントを互いに直交する３直交状態に配置し、
かつ、
前記第１（１／４）波長エレメントの一方の端部と前記第２（１／４）波長エレメントの一方の端部とを結合し、
かつ、
前記第２（１／４）波長エレメントの他方の端部と前記半波長エレメントの一方の端部とを結合し、
かつ、
前記第１（１／４）波長エレメントの一方の端部と前記第２（１／４）波長エレメントの一方の端部とが結合された位置に、アンテナ給電用の給電点を配置して、
１波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナとして形成する、
ことを特徴とする。
【0015】
（２）本開示の第２の態様に係るアンテナは、
あらかじめ指定した任意の周波数において半波長の長さを有する第１半波長エレメントと第２半波長エレメントと第３半波長エレメントとの３つのエレメントを互いに直交する３直交状態に配置し、
かつ、
前記第１半波長エレメントの一方の端部と前記第２半波長エレメントの一方の端部とを結合し、
かつ、
前記第２半波長エレメントの他方の端部と前記第３半波長エレメントの一方の端部とを結合し、
かつ、
前記第２半波長エレメントの中央の位置に、アンテナ給電用の給電点を配置して、
１．５波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナとして形成する、
ことを特徴とする。
あらかじめ指定した任意の周波数において半波長の長さを有する第１半波長エレメントと第２半波長エレメントと第３半波長エレメントとの３つのエレメントを互いに直交する３直交状態に配置し、
かつ、
前記第１半波長エレメントの一方の端部と前記第２半波長エレメントの一方の端部とを結合し、
かつ、
前記第２半波長エレメントの他方の端部と前記第３半波長エレメントの一方の端部とを結合し、
かつ、
前記第２半波長エレメントの中央の位置に、アンテナ給電用の給電点を配置して、
１．５波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナとして形成する、
ことを特徴とする。
【0016】
（３）本開示の第３の態様に係るアンテナは、
合計の長さがあらかじめ指定した任意の周波数において半波長の長さになる、第１エレメントと第２エレメントと第３エレメントとの３つのエレメントを互いに直交する３直交状態に配置し、
かつ、
前記第１エレメントと前記第３エレメントとの長さを、相等しくするとともに、前記第２エレメントの長さよりも長くし、
かつ、
前記第１エレメントの一方の端部と前記第２エレメントの一方の端部とを結合し、
かつ、
前記第２エレメントの他方の端部と前記第３エレメントの一方の端部とを結合し、
かつ、
前記第２エレメントの中央の位置に、アンテナ給電用の給電点を配置して、
半波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナとして形成する、
ことを特徴とする。
合計の長さがあらかじめ指定した任意の周波数において半波長の長さになる、第１エレメントと第２エレメントと第３エレメントとの３つのエレメントを互いに直交する３直交状態に配置し、
かつ、
前記第１エレメントと前記第３エレメントとの長さを、相等しくするとともに、前記第２エレメントの長さよりも長くし、
かつ、
前記第１エレメントの一方の端部と前記第２エレメントの一方の端部とを結合し、
かつ、
前記第２エレメントの他方の端部と前記第３エレメントの一方の端部とを結合し、
かつ、
前記第２エレメントの中央の位置に、アンテナ給電用の給電点を配置して、
半波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナとして形成する、
ことを特徴とする。
【0017】
（４）本開示の第４の態様に係る無線通信機器は、
無線電波を放射するためのダイポールアンテナを有し、
前記ダイポールアンテナを構成するエレメントとしてあらかじめ指定した任意の周波数において（１／４）波長の長さを有する第１（１／４）波長エレメントおよび第２（１／４）波長エレメント並びに半波長の長さを有する半波長エレメントとの３つのエレメントを互いに直交する３直交状態に配置し、
かつ、
前記第１（１／４）波長エレメントの一方の端部と前記第２（１／４）波長エレメントの一方の端部とを結合し、
かつ、
前記第２（１／４）波長エレメントの他方の端部と前記半波長エレメントの一方の端部とを結合し、
かつ、
前記第１（１／４）波長エレメントの一方の端部と前記第２（１／４）波長エレメントの一方の端部とが結合された位置に、アンテナ給電用の給電点を配置して、
１波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナとして形成する、
ことを特徴とする。
無線電波を放射するためのダイポールアンテナを有し、
前記ダイポールアンテナを構成するエレメントとしてあらかじめ指定した任意の周波数において（１／４）波長の長さを有する第１（１／４）波長エレメントおよび第２（１／４）波長エレメント並びに半波長の長さを有する半波長エレメントとの３つのエレメントを互いに直交する３直交状態に配置し、
かつ、
前記第１（１／４）波長エレメントの一方の端部と前記第２（１／４）波長エレメントの一方の端部とを結合し、
かつ、
前記第２（１／４）波長エレメントの他方の端部と前記半波長エレメントの一方の端部とを結合し、
かつ、
前記第１（１／４）波長エレメントの一方の端部と前記第２（１／４）波長エレメントの一方の端部とが結合された位置に、アンテナ給電用の給電点を配置して、
１波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナとして形成する、
ことを特徴とする。
【0018】
（５）本開示の第５の態様に係るアンテナ形成方法は、
あらかじめ指定した任意の周波数において（１／４）波長の長さを有する第１（１／４）波長エレメントおよび第２（１／４）波長エレメント並びに半波長の長さを有する半波長エレメントとの３つのエレメントを互いに直交する３直交状態に配置し、
かつ、
前記第１（１／４）波長エレメントの一方の端部と前記第２（１／４）波長エレメントの一方の端部とを結合し、
かつ、
前記第２（１／４）波長エレメントの他方の端部と前記半波長エレメントの一方の端部とを結合し、
かつ、
前記第１（１／４）波長エレメントの一方の端部と前記第２（１／４）波長エレメントの一方の端部とが結合された位置に、アンテナ給電用の給電点を配置して、
１波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナとして形成する、
ことを特徴とする。
あらかじめ指定した任意の周波数において（１／４）波長の長さを有する第１（１／４）波長エレメントおよび第２（１／４）波長エレメント並びに半波長の長さを有する半波長エレメントとの３つのエレメントを互いに直交する３直交状態に配置し、
かつ、
前記第１（１／４）波長エレメントの一方の端部と前記第２（１／４）波長エレメントの一方の端部とを結合し、
かつ、
前記第２（１／４）波長エレメントの他方の端部と前記半波長エレメントの一方の端部とを結合し、
かつ、
前記第１（１／４）波長エレメントの一方の端部と前記第２（１／４）波長エレメントの一方の端部とが結合された位置に、アンテナ給電用の給電点を配置して、
１波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナとして形成する、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【0019】
本開示のアンテナ、無線通信機器およびアンテナ形成方法によれば、主に、以下のような効果を奏することができる。
【0020】
すなわち、ダイポールアンテナを構成する３つのエレメントを３直交配置とすることにより、無線通信性能向上に欠かせない無線電波の偏波の改善を実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】実施形態に係るアンテナの一例である１波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナのアンテナ構成の一例を示す模式図である。
【図13】実施形態に係るアンテナの一例である１．５波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナのアンテナ構成の一例を示す模式図である。
【図27】実施形態に係るアンテナの一例である半波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナのアンテナ構成の一例を示す模式図である。
【図30A】一般的な２つのダイポールアンテナにおける無線電波の偏波の一致状態を示すイメージ図である。
【図30B】一般的な２つのダイポールアンテナにおける無線電波の偏波の不一致状態を示すイメージ図である。
【図31A】関連する技術のダイポールアンテナを用いた一般的なホームルータのアンテナ構成を示す模式図である。
【図31B】関連する技術のダイポールアンテナを用いた一般的なホームルータのアンテナ構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
以下、本開示によるアンテナ、無線通信機器およびアンテナ形成方法の好適な実施形態について添付図を参照して説明する。なお、本開示によるアンテナは、任意の波長の無線電波を放射するダイポールアンテナに関するものであり、また、本開示による無線通信機器は、ダイポールアンテナを搭載した無線通信機器に関するものである。また、以下の各図面に付した図面参照符号は、理解を助けるための一例として各要素に便宜上付記したものであり、本開示を図示の態様に限定することを意図するものではないことは言うまでもない。
【0023】
＜実施形態の特徴＞
実施形態の説明に先立って、その特徴についてその概要をまず説明する。本実施形態に係るアンテナは、あらかじめ指定した任意の周波数において半波長の長さごとに直角に折り曲げたＺ字形状で長さが１波長または１．５波長のＺ字型ダイポールアンテナであって、長さが半波長のいずれかの半波長エレメントの中央付近にアンテナ給電用の給電点を配置することを、主要な特徴としている。
実施形態の説明に先立って、その特徴についてその概要をまず説明する。本実施形態に係るアンテナは、あらかじめ指定した任意の周波数において半波長の長さごとに直角に折り曲げたＺ字形状で長さが１波長または１．５波長のＺ字型ダイポールアンテナであって、長さが半波長のいずれかの半波長エレメントの中央付近にアンテナ給電用の給電点を配置することを、主要な特徴としている。
【0024】
本実施形態の特徴をさらに説明すると次の通りである。長さが１波長のダイポールアンテナ（以下、‘１波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナ’と称する）の場合は、全体長を１波長とする。そして、半波長ごとに直角に折り曲げて形成した第１半波長エレメントと第２半波長エレメントとのうち、第１半波長エレメントの中央の位置で、ひねった方向に直角に（すなわち第２半波長エレメントとも直交する方向に）折り曲げて第１（１／４）波長エレメントと第２（１／４）波長エレメントとをさらに形成する。
【0025】
その結果、３個それぞれのエレメント（すなわち、第１（１／４）波長エレメントと第２（１／４）波長エレメントと第２半波長エレメント）が互いに直交する（すなわち３直交する）位置関係になる。さらに、第１半波長エレメントと第２半波長エレメントとのいずれか一方の半波長エレメントの中央付近にアンテナ給電用の給電点を配置する。なお、第１半波長エレメントと第２半波長エレメントとの結合部となる互いの端部が、互いに近接する位置関係において非接触とすることも可能である。
【0026】
また、長さが１．５波長のダイポールアンテナ（以下、‘１．５波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナ’と称する）の場合は、全体長を１．５波長とする。そして、半波長ごとに直角に折り曲げて形成される第１半波長エレメントと第２半波長エレメントと第３半波長エレメントとの３つの半波長エレメントは、互いに直交する方向に折り曲げられて、その結果、互いに直交する（すなわち３直交する）位置関係になる。
【0027】
さらに、第１半波長エレメントと第２半波長エレメントと第３半波長エレメントとのいずれか一方の半波長エレメントの中央付近にアンテナ給電用の給電点を配置することも可能である。なお、第１半波長エレメントと第２半波長エレメントとの結合部となる互いの端部、第２半波長エレメントと第３半波長エレメントとの結合部となる互いの端部、のいずれか一方または双方は、互いに近接する位置関係において非接触とすることも可能である。
【0028】
＜本実施形態の構成例＞
次に、本実施形態に係るアンテナのアンテナ構成の一例について、図面を参照しながら説明する。
次に、本実施形態に係るアンテナのアンテナ構成の一例について、図面を参照しながら説明する。
【0029】
（１波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナのアンテナ構成例）
まず、全体の長さがあらかじめ任意に定めた周波数において１波長の‘１波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナ’のアンテナ構成例について説明する。なお、以下の説明においては、いずれも、アンテナが、大地（ＸＹ面）に対して垂直な方向に設置されている場合について説明する。また、本実施形態として以下に記載するアンテナ構成は、いずれも、無線電波の偏波が存在しない面数を解消させることを可能にしている例を示している。
まず、全体の長さがあらかじめ任意に定めた周波数において１波長の‘１波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナ’のアンテナ構成例について説明する。なお、以下の説明においては、いずれも、アンテナが、大地（ＸＹ面）に対して垂直な方向に設置されている場合について説明する。また、本実施形態として以下に記載するアンテナ構成は、いずれも、無線電波の偏波が存在しない面数を解消させることを可能にしている例を示している。
【0030】
図１は、本実施形態に係るアンテナの一例である１波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナのアンテナ構成の一例を示す模式図である。図１に示すように、アンテナ１１は、半波長ごとに直角に折り曲げて形成された第１半波長エレメント１と第２半波長エレメント２とのそれぞれの端部を結合点５において互いに結合して接触している状態にある。
【0031】
さらに、第１半波長エレメント１は、中央の位置すなわち両端それぞれの端部から（１／４）波長ずつの長さになる位置で、第２半波長エレメント２とは直交する方向に直角にさらに折り曲げられて（すなわち、直角にさらにひねられて）、第１（１／４）波長エレメント１ａと第２（１／４）波長エレメント１ｂとを形成している。その結果、第１（１／４）波長エレメント１ａは、第２（１／４）波長エレメント１ｂおよび第２半波長エレメント２とそれぞれ直交する位置関係になる。
【0032】
したがって、アンテナ１１は、第１（１／４）波長エレメント１ａ、第２（１／４）波長エレメント１ｂ、第２半波長エレメント２の３つのエレメントが互いに直交する状態（すなわち３直交状態）になり、‘１波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナ’として形成されることになる。かくのごとく、３つのエレメントが互いに直交する状態（すなわち３直交状態）を形成することが、無線電波の偏波が存在しない面数を解消するために非常に重要な点である。
【0033】
そして、第１半波長エレメント１の中央の位置すなわち第１（１／４）波長エレメント１ａと第２（１／４）波長エレメント１ｂとの結合点の位置に、アンテナ１１の始まりとなるアンテナ給電用の給電点４が配置され、同軸ケーブルやストリップラインを介して給電が行われる。
【0034】
つまり、図１に示すアンテナ１１は、あらかじめ指定した任意の周波数において（１／４）波長の長さを有する第１（１／４）波長エレメント１ａおよび第２（１／４）波長エレメント１ｂと半波長の長さを有する第２半波長エレメント２との３つのエレメントを互いに直交する３直交状態に配置する。そして、第１（１／４）波長エレメント１ａの一方の端部と第２（１／４）波長エレメント１ｂの一方の端部とを結合し、かつ、第２（１／４）波長エレメント１ｂの他方の端部と第２半波長エレメント２の一方の端部とを結合する。さらに、第１（１／４）波長エレメント１ａの一方の端部と第２（１／４）波長エレメント１ｂの一方の端部とが結合された位置に、アンテナ給電用の給電点４を配置して、‘１波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナ’として形成している。
【0035】
図２は、図１に示したアンテナ１１（すなわち１波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナ）のアンテナ放射パターンを示すパターン図であり、アンテナ１１のＸＺ面、ＹＺ面、ＸＹ面それぞれにおけるアンテナ放射パターンを示している。なお、図２において、水平偏波の特性曲線を太線で示し、垂直偏波の特性曲線を細線で示している。図２のパターン図に示すように、ＸＺ面、ＹＺ面、ＸＹ面の３面のいずれの面にも、無線電波の偏波が存在している。関連する技術として図３３に示した半波長ダイポールアンテナ１５Ｌのアンテナ放射パターンとは異なり、図１に示すアンテナ１１は、全方向に万遍なく無線電波を放出していることが分かる。
【0036】
次に、図１のアンテナ１１とは異なる１波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナのアンテナ構成例について、図３を用いて説明する。図３は、本実施形態に係るアンテナの一例である１波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナの図１のアンテナ１１とは異なるアンテナ構成例を示す模式図である。
【0037】
図３に示すアンテナ１１Ａは、給電点４の配置位置が図１のアンテナ１１とは異なっている例を示している。すなわち、図３に示すアンテナ１１Ａの場合は、給電点４の配置位置を、図１のアンテナ１１の場合の第１半波長エレメント１の中央の位置ではなく、第２半波長エレメント２の中央の位置に変更している。つまり、図３のアンテナ１１Ａは、給電点４の位置を、第１（１／４）波長エレメント１ａの一方の端部と第２（１／４）波長エレメント１ｂの一方の端部とが結合された位置ではなく、第２半波長エレメント２の中央の位置に配置して、‘１波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナ’として形成している。
【0038】
図３に示すアンテナ１１Ａのように、給電点４の位置を変更しても、アンテナ放射パターンは、図４のパターン図に示すように、ＸＺ面、ＹＺ面、ＸＹ面の３面のいずれの面にも、無線電波の偏波が存在している。なお、図４において、水平偏波の特性曲線を太線で示し、垂直偏波の特性曲線を細線で示している。図４は、図３に示したアンテナ１１Ａ（すなわち１波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナ）のアンテナ放射パターンを示すパターン図であり、図３に示すアンテナ１１Ａが、全方向に万遍なく無線電波を放出していることが分かる。
【0039】
次に、図１のアンテナ１１、図３のアンテナ１１Ａとは異なる１波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナのアンテナ構成例について、図５を用いて説明する。図５は、本実施形態に係るアンテナの一例である１波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナの図１のアンテナ１１、図３のアンテナ１１Ａとは異なるアンテナ構成例を示す模式図である。
【0040】
図５に示すアンテナ１１Ｂは、結合点５において、第１半波長エレメント１と第２半波長エレメント２とのそれぞれの端部を近接した位置で互いに非接触の状態に配置している点が、図１のアンテナ１１とは異なっている例を示している。つまり、図５のアンテナ１１Ｂは、‘１波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナ’において、一部のエレメントが非接触の状態になっている‘１波長ひねりＺ字型非接触３直交ダイポールアンテナ’として構成している例を示している。すなわち、図５のアンテナ１１Ｂの場合は、第２（１／４）波長エレメント１ｂの他方の端部と第２半波長エレメント２の一方の端部とを結合するのではなく、第２（１／４）波長エレメント１ｂの他方の端部と第２半波長エレメント２の一方の端部とを互いに近接した位置で非接触状態に配置して‘１波長ひねりＺ字型非接触３直交ダイポールアンテナ’として形成している場合を示している。かくのごとく、第１半波長エレメント１と第２半波長エレメント２とを非接触の状態に配置することにより、詳細は後述するが、アンテナを基板上に容易に搭載することができるというメリットが得られる。
【0041】
図５に示すアンテナ１１Ｂのように、第１半波長エレメント１と第２半波長エレメント２とを非接触の状態に配置した場合であっても、アンテナ放射パターンは、図６のパターン図に示すように、ＸＺ面、ＹＺ面、ＸＹ面の３面のいずれの面にも、無線電波の偏波が存在している。なお、図６において、水平偏波の特性曲線を太線で示し、垂直偏波の特性曲線を細線で示している。図６は、図５に示したアンテナ１１Ｂ（すなわち１波長ひねりＺ字型非接触３直交ダイポールアンテナ）のアンテナ放射パターンを示すパターン図であり、図５に示すアンテナ１１Ｂが、全方向に万遍なく無線電波を放出していることが分かる。
【0042】
次に、無線電波放射用のダイポールアンテナを備えた本実施形態に係る無線通信装置の一例として、図５に示したアンテナ１１Ｂを搭載した無線通信装置の構成例について図７を用いて説明する。ここで、図７の無線通信装置は、関連する技術として図３１Ａおよび図３１Ｂに示したホームルータ１０Ｌと同様のホームルータの場合を例にして説明する。
【0043】
【0044】
図７のホームルータ１０においては、図７に示すように、基板１３上には、アンテナ１１Ｂに対して給電を行う無線ＩＣ（Integrated Circuit）１４が搭載されていて、該無線ＩＣ１４は、第１半波長エレメント１の中央に配置されている給電点４と同軸ケーブル１７を介して接続されている。同軸ケーブル１７を用いることにより、無線ＩＣ１４からアンテナ１１Ｂの給電点４に対して信号電力のロスを抑えて給電することができる。
【0045】
さらに、図７のホームルータ１０においては、図７に示すように、無線ＩＣ１４が搭載されている基板１３上にアンテナ１１Ｂの第２半波長エレメント２を直接搭載する構成としている。つまり、基板１３上の部品実装スペースに余裕がある場合には、基板１３上にアンテナ１１Ｂの第２半波長エレメント２を直接搭載することにすれば、コスト低減を図ることができる。この際、アンテナ１１Ｂは、前述したように、‘１波長ひねりＺ字型非接触３直交ダイポールアンテナ’として、第２半波長エレメント２が第１半波長エレメント１とは非接触の状態で形成されている。したがって、基板１３上に第２半波長エレメント２をパターン描画することが容易になり、かつ、基板１３上の第２半波長エレメント２とは直交状態にある第１半波長エレメント１を非接触状態とすることにより、第１半波長エレメント１の第１（１／４）波長エレメント１ａおよび第２（１／４）波長エレメント１ｂを基板１３の外側に容易に配置することができ、アンテナ１１Ｂの３直交状態を容易に形成することができる。
【0046】
また、図８は、本実施形態の一例として図５に示したアンテナ１１Ｂを用いたホームルータのアンテナ構成の図７とは異なる例を示す斜視図である。図８のホームルータ１０Ａは、図８に示すように、無線ＩＣ１４が搭載されている基板１３上に直接搭載するアンテナ１１Ｂのエレメントを、図７のホームルータ１０の場合と入れ替えた例を示している。
【0047】
すなわち、図８のホームルータ１０Ａにおいては、アンテナ１１Ｂの第１半波長エレメント１の第１（１／４）波長エレメント１ａと第２（１／４）波長エレメント１ｂとを、基板１３上にＬ字状に直接搭載し、該第１半波長エレメント１と直交する第２半波長エレメント２を基板１３の外側に配置する。図８のホームルータ１０Ａの場合も、図７と同様、基板１３上に搭載した第１半波長エレメント１とは直交状態にある第２半波長エレメント２を非接触状態とすることにより、基板１３上に第１半波長エレメント１の第１（１／４）波長エレメント１ａと第２（１／４）波長エレメント１ｂとをＬ字状にパターン描画することが容易になり、かつ、第２半波長エレメント２を基板１３の外側に容易に配置することができ、アンテナ１１Ｂの３直交状態を容易に形成することができる。
【0048】
次に、図１のアンテナ１１、図３のアンテナ１１Ａ、図５のアンテナ１１Ｂとは異なる１波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナのアンテナ構成例について、図９を用いて説明する。図９は、本実施形態に係るアンテナの一例である１波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナの図１のアンテナ１１、図３のアンテナ１１Ａ、図５のアンテナ１１Ｂとは異なるアンテナ構成例を示す模式図である。
【0049】
図９に示すアンテナ１１Ｃは、結合点５において、第１半波長エレメント１と第２半波長エレメント２とのそれぞれの端部を互いに非接触の状態に配置している点が、図３のアンテナ１１Ａとは異なっている例を示している。つまり、図９のアンテナ１１Ｃは、図５のアンテナ１１Ｂの場合と同様、‘１波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナ’において、一部のエレメントが非接触の状態になっている‘１波長ひねりＺ字型非接触３直交ダイポールアンテナ’として構成している例を示している。図７のホームルータ１０において前述したように、図９のアンテナ１１Ｃについても、第１半波長エレメント１と第２半波長エレメント２とを非接触の状態に配置することにより、アンテナを基板上に容易に搭載することができる。
【0050】
図９に示すアンテナ１１Ｃのように、給電点４を第２半波長エレメント２の中央に配置し、かつ、第１半波長エレメント１と第２半波長エレメント２とを非接触の状態に配置した場合であっても、図５のアンテナ１１Ｂの場合と同様、アンテナ放射パターンは、図１０のパターン図に示すように、ＸＺ面、ＹＺ面、ＸＹ面の３面のいずれの面にも、無線電波の偏波が存在している。なお、図１０において、水平偏波の特性曲線を太線で示し、垂直偏波の特性曲線を細線で示している。図１０は、図９に示したアンテナ１１Ｃ（すなわち１波長ひねりＺ字型非接触３直交ダイポールアンテナ）のアンテナ放射パターンを示すパターン図であり、図９に示すアンテナ１１Ｃが、全方向に万遍なく無線電波を放出していることが分かる。
【0051】
次に、本実施形態に係る無線通信装置の一例として、図９に本実施形態の一例として示したアンテナ１１Ｃを搭載した無線通信装置の構成例について図１１を用いて説明する。ここで、図１１の無線通信装置についても、図７、図８の場合と同様、関連する技術として図３１Ａおよび図３１Ｂに示したホームルータ１０Ｌと同様のホームルータの場合を例にして説明する。
【0052】
【0053】
図１１のホームルータ１０Ｂにおいては、図１１に示すように、基板１３上には、アンテナ１１Ｃに対して給電を行う無線ＩＣ（Integrated Circuit）１４が搭載されていて、該無線ＩＣ１４は、第２半波長エレメント２の中央に配置されている給電点４と同軸ケーブル１７を介して接続されている。同軸ケーブル１７を用いることにより、無線ＩＣ１４からアンテナ１１Ｃの給電点４に対して信号電力のロスを抑えて給電することができる。なお、同軸ケーブル１７の代わりに、ストリップラインを用いて、無線ＩＣ１４と給電点４とを接続するようにしても良い。
【0054】
ここで、図１１のホームルータ１０Ｂにおいては、図１１に示すように、図７の場合と同様、無線ＩＣ１４が搭載されている基板１３上にアンテナ１１Ｃの第２半波長エレメント２を直接搭載する構成としている。つまり、基板１３上の部品実装スペースに余裕がある場合には、基板１３上にアンテナ１１Ｃの第２半波長エレメント２を直接搭載することにすれば、コスト低減を図ることができる。この際、アンテナ１１Ｃは、前述したように、‘１波長ひねりＺ字型非接触３直交ダイポールアンテナ’として、第２半波長エレメント２が第１半波長エレメント１とは非接触の状態で形成されている。したがって、基板１３上に第２半波長エレメント２をパターン描画することが容易になり、かつ、基板１３上の第２半波長エレメント２とは直交状態にある第１半波長エレメント１を非接触状態とすることにより、第１半波長エレメント１の第１（１／４）波長エレメント１ａおよび第２（１／４）波長エレメント１ｂを基板１３の外側に容易に配置することができ、アンテナ１１Ｃの３直交状態を容易に形成することができる。
【0055】
また、図１２は、本実施形態の一例として図９に示したアンテナ１１Ｃを用いたホームルータのアンテナ構成の図１１とは異なる例を示す斜視図である。図１２のホームルータ１０Ｃは、図１２に示すように、無線ＩＣ１４が搭載されている基板１３上に直接搭載するアンテナ１１Ｃのエレメントを、図１１のホームルータ１０Ｂの場合と入れ替えた例を示している。
【0056】
すなわち、図１２のホームルータ１０Ｃにおいては、図８のホームルータ１０Ａの場合と同様、アンテナ１１Ｃの第１半波長エレメント１の第１（１／４）波長エレメント１ａと第２（１／４）波長エレメント１ｂとを、基板１３上にＬ字状に直接搭載し、該第１半波長エレメント１と直交する第２半波長エレメント２を基板１３の外側に配置する。図１２のホームルータ１０Ｃの場合も、図１１と同様、基板１３上に搭載した第１半波長エレメント１とは直交状態にある第２半波長エレメント２を非接触状態とすることにより、基板１３上に第１半波長エレメント１の第１（１／４）波長エレメント１ａと第２（１／４）波長エレメント１ｂとをＬ字状にパターン描画することが容易になり、かつ、第２半波長エレメント２を基板１３の外側に容易に配置することができ、アンテナ１１Ｃの３直交状態を容易に形成することができる。
【0057】
（１.５波長(３半波長)ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナのアンテナ構成例）
次に、全体の長さがあらかじめ任意に定めた周波数において１．５波長（すなわち３半波長）の‘１．５波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナ’のアンテナ構成例について説明する。なお、以下の説明においても、アンテナが、大地（ＸＹ面）に対して垂直な方向に設置されている場合について説明する。また、本実施形態として以下に記載するアンテナ構成は、いずれも、無線電波の偏波が存在しない面数を解消させることを可能にしている例を示している。
次に、全体の長さがあらかじめ任意に定めた周波数において１．５波長（すなわち３半波長）の‘１．５波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナ’のアンテナ構成例について説明する。なお、以下の説明においても、アンテナが、大地（ＸＹ面）に対して垂直な方向に設置されている場合について説明する。また、本実施形態として以下に記載するアンテナ構成は、いずれも、無線電波の偏波が存在しない面数を解消させることを可能にしている例を示している。
【0058】
図１３は、本実施形態に係るアンテナの一例である１．５波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナのアンテナ構成の一例を示す模式図である。図１３に示すように、アンテナ１１Ｄは、直角に折り曲げた第１半波長エレメント１と第２半波長エレメント２とのそれぞれの端部が、第１結合点５ａにおいて互いに結合して接触し、さらに、第２半波長エレメント２をひねった方向に直角に折り曲げて（すなわち、第１半波長エレメント１と直交する方向にさらに折り曲げて）形成した第３半波長エレメント３と第２半波長エレメント２とのそれぞれの端部が、第２結合点５ｂにおいて互いに結合して接触している状態にある。
【0059】
その結果、アンテナ１１Ｄは、第１半波長エレメント１、第２半波長エレメント２、第３半波長エレメント３の３つの半波長エレメントが互いに直交する状態（すなわち３直交状態）になり、‘１．５波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナ’として形成されることになる。かくのごとく、３つのエレメントが互いに直交する状態（すなわち３直交状態）を形成することが、無線電波の偏波が存在しない面数を解消するために非常に重要な点である。
【0060】
そして、アンテナ１１Ｄの中央の位置すなわち第２半波長エレメント２の中央の位置に、アンテナ１１Ｄの始まりとなるアンテナ給電用の給電点４が配置され、同軸ケーブルやストリップラインを介して給電が行われる。なお、アンテナ１１Ｄの全体の長さは、１．５波長すなわち３半波長である。
【0061】
つまり、図１３に示すアンテナ１１Ｄは、あらかじめ指定した任意の周波数において半波長の長さを有する第１半波長エレメント１と第２半波長エレメント２と第３半波長エレメント３との３つのエレメントを互いに直交する３直交状態に配置する。そして、第１半波長エレメント１の一方の端部と第２半波長エレメント２の一方の端部とを結合し、かつ、第２半波長エレメント２の他方の端部と第３半波長エレメント３の一方の端部とを結合する。さらに、第２半波長エレメント２の中央の位置に、アンテナ給電用の給電点を配置して、‘１．５波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナ’として形成している。
【0062】
図１４は、図１３に示したアンテナ１１Ｄ（すなわち１．５波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナ）のアンテナ放射パターンを示すパターン図であり、アンテナ１１ＤのＸＺ面、ＹＺ面、ＸＹ面それぞれにおけるアンテナ放射パターンを示している。なお、水平偏波の特性曲線を太線で示し、垂直偏波の特性曲線を細線で示している。図１４のパターン図に示すように、ＸＺ面、ＹＺ面、ＸＹ面の３面のいずれの面にも、無線電波の偏波が存在している。関連する技術として図３３に示した半波長ダイポールアンテナ１５Ｌのアンテナ放射パターンとは異なり、図１４に示すアンテナ１１Ｄは、全方向に万遍なく無線電波を放出していることが分かる。
【0063】
次に、図１３のアンテナ１１Ｄとは異なる１．５波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナのアンテナ構成例について、図１５を用いて説明する。図１５は、本実施形態に係るアンテナの一例である１．５波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナの図１３のアンテナ１１Ｄとは異なるアンテナ構成例を示す模式図である。
【0064】
図１５に示すアンテナ１１Ｅは、給電点４の配置位置が図１３のアンテナ１１Ｄとは異なっている例を示している。すなわち、図１５に示すアンテナ１１Ｅの場合は、給電点４の配置位置を、図１３のアンテナ１１Ｄの場合の第２半波長エレメント２の中央の位置ではなく、第１半波長エレメント１の中央の位置に変更している。
【0065】
図１５に示すアンテナ１１Ｅのように、給電点４の位置を変更しても、アンテナ放射パターンは、図１６のパターン図に示すように、ＸＺ面、ＹＺ面、ＸＹ面の３面のいずれの面にも、無線電波の偏波が存在している。なお、図１６において、水平偏波の特性曲線を太線で示し、垂直偏波の特性曲線を細線で示している。図１６は、図１５に示したアンテナ１１Ｅ（すなわち１波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナ）のアンテナ放射パターンを示すパターン図であり、図１５に示すアンテナ１１Ｅが、全方向に万遍なく無線電波を放出していることが分かる。なお、給電点４の配置位置を、第１半波長エレメント１の中央の位置ではなく、第３半波長エレメント３の中央の位置に変更した場合も、アンテナ放射パターンは、図１６のＸＺ面、ＹＺ面、ＸＹ面の３面の放射パターンの形状の変更はあるものの、図１６の場合とほぼ同様、該３面いずれにも無線電波の偏波が存在していて、全方向に万遍なく無線電波を放出することに変わりはない。
【0066】
次に、図１３のアンテナ１１Ｄ、図１５のアンテナ１１Ｅとは異なる１．５波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナのアンテナ構成例について、図１７を用いて説明する。図１７は、本実施形態に係るアンテナの一例である１．５波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナの図１３のアンテナ１１Ｄ、図１５のアンテナ１１Ｅとは異なるアンテナ構成例を示す模式図である。
【0067】
図１７に示すアンテナ１１Ｆは、第１結合点５ａ、第２結合点５ｂのそれぞれにおいて、第１半波長エレメント１と第２半波長エレメント２と第３半波長エレメント３とのそれぞれの端部を互いに近接した位置関係で非接触の状態に配置している点が、図１３のアンテナ１１Ｄとは異なっている例を示している。つまり、図１７のアンテナ１１Ｆは、‘１．５波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナ’において、各半波長エレメントが非接触の状態になっている‘１．５波長ひねりＺ字型非接触３直交ダイポールアンテナ’として構成している例を示している。
【0068】
すなわち、図１７のアンテナ１１Ｆの場合は、第１半波長エレメント１の一方の端部と第２半波長エレメント２の一方の端部とを結合するのではなく、第１半波長エレメント１の一方の端部と第２半波長エレメント２の一方の端部とを互いに近接した位置で非接触状態に配置するとともに、さらに、第２半波長エレメント２の他方の端部と第３半波長エレメント３の一方の端部とを結合するのではなく、第２半波長エレメント２の他方の端部と第３半波長エレメント３の一方の端部とについても互いに近接した位置で非接触状態に配置して、‘１．５波長ひねりＺ字型非接触３直交ダイポールアンテナ’として形成している場合を示している。かくのごとく、第１半波長エレメント１と第２半波長エレメント２と第３半波長エレメント３とのそれぞれを非接触の状態に配置することにより、‘１波長ひねりＺ字型非接触３直交ダイポールアンテナ’の場合と同様、アンテナを基板上に容易に搭載することができるというメリットが得られる。
【0069】
また、図１７に示すアンテナ１１Ｆのように、第１半波長エレメント１と第２半波長エレメント２と第３半波長エレメント３とのそれぞれを非接触の状態に配置した場合であっても、アンテナ放射パターンは、図１８のパターン図に示すように、ＸＺ面、ＹＺ面、ＸＹ面の３面のいずれの面にも、無線電波の偏波が存在している。なお、図１８において、水平偏波の特性曲線を太線で示し、垂直偏波の特性曲線を細線で示している。図１８は、図１７に示したアンテナ１１Ｆ（すなわち１．５波長ひねりＺ字型非接触３直交ダイポールアンテナ）のアンテナ放射パターンを示すパターン図であり、図１７に示すアンテナ１１Ｆが、全方向に万遍なく無線電波を放出していることが分かる。
【0070】
次に、図１３のアンテナ１１Ｄ、図１５のアンテナ１１Ｅ、図１７のアンテナ１１Ｆとは異なる１．５波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナのアンテナ構成例について、図１９を用いて説明する。図１９は、本実施形態に係るアンテナの一例である１．５波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナの図１３のアンテナ１１Ｄ、図１５のアンテナ１１Ｅ、図１７のアンテナ１１Ｆとは異なるアンテナ構成例を示す模式図である。
【0071】
図１９に示すアンテナ１１Ｇは、第２結合点５ｂにおいて、第２半波長エレメント２と第３半波長エレメント３との端部を互いに近接した位置関係で非接触の状態に配置している点が、図１３のアンテナ１１Ｄとは異なっている例を示している。つまり、図１９のアンテナ１１Ｇは、図１３のアンテナ１１Ｄの場合とは異なり、‘１．５波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナ’において、一部の半波長エレメントが非接触の状態になっている‘１．５波長ひねりＺ字型非接触３直交ダイポールアンテナ’として構成している例を示している。すなわち、図１９のアンテナ１１Ｇの場合は、第２半波長エレメント２の他方の端部と第３半波長エレメント３の一方の端部とを結合するのではなく、第２半波長エレメント２の他方の端部と第３半波長エレメント３の一方の端部とを互いに近接した位置で非接触状態に配置して、‘１．５波長ひねりＺ字型非接触３直交ダイポールアンテナ’として形成している場合を示している。かくのごとく、第３半波長エレメント３を他の半波長エレメントと非接触の状態にする場合のように、一部の半波長エレメントを非接触の状態に配置する場合であっても、図１７のアンテナ１１Ｆの場合と同様、アンテナを基板上に容易に搭載することができるというメリットが得られる。
【0072】
図１９に示すアンテナ１１Ｇのように、第２半波長エレメント２と第３半波長エレメント３との間を非接触の状態に配置した場合であっても、アンテナ放射パターンは、図２０のパターン図に示すように、ＸＺ面、ＹＺ面、ＸＹ面の３面のいずれの面にも、無線電波の偏波が存在している。なお、図２０において、水平偏波の特性曲線を太線で示し、垂直偏波の特性曲線を細線で示している。図２０は、図１９に示したアンテナ１１Ｇ（すなわち１．５波長ひねりＺ字型非接触３直交ダイポールアンテナ）のアンテナ放射パターンを示すパターン図であり、図１９に示すアンテナ１１Ｇが、全方向に万遍なく無線電波を放出していることが分かる。なお、図１９のアンテナ１１Ｇの場合のように第２半波長エレメント２と第３半波長エレメント３とを非接触状態にする代わりに、第１半波長エレメント１と第２半波長エレメント２とを非接触状態にしても、アンテナ放射パターンの形状に変化はあるものの、ＸＺ面、ＹＺ面、ＸＹ面の３面のいずれの面にも、無線電波の偏波が存在することには変わりはない。
【0073】
次に、図１３のアンテナ１１Ｄ、図１５のアンテナ１１Ｅ、図１７のアンテナ１１Ｆ、図１９のアンテナ１１Ｇとは異なる１．５波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナのアンテナ構成例について、図２１を用いて説明する。図２１は、本実施形態に係るアンテナの一例である１．５波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナの図１３のアンテナ１１Ｄ、図１５のアンテナ１１Ｅ、図１７のアンテナ１１Ｆ、図１９のアンテナ１１Ｇとは異なるアンテナ構成例を示す模式図である。
【0074】
図２１に示すアンテナ１１Ｈは、第２結合点５ｂにおいて、第２半波長エレメント２と第３半波長エレメント３とのそれぞれの端部を互いに近接した状態で非接触の状態に配置している点が、図１５のアンテナ１１Ｅとは異なっている例を示している。つまり、図２１のアンテナ１１Ｈは、図１９のアンテナ１１Ｇの場合とは給電点４の配置位置が異なっているものの、図１９のアンテナ１１Ｇの場合と同様、‘１．５波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナ’において、一部の半波長エレメントが非接触の状態になっている‘１．５波長ひねりＺ字型非接触３直交ダイポールアンテナ’として構成している例を示している。図２１のアンテナ１１Ｈについても、第２半波長エレメント２と第３半波長エレメント３とを非接触の状態に配置することにより、前述したように、アンテナを基板上に容易に搭載することができる。
【0075】
また、図２１に示すアンテナ１１Ｈのように、第２半波長エレメント２と第３半波長エレメント３とを非接触の状態に配置した場合であっても、図１９のアンテナ１１Ｇの場合と同様、アンテナ放射パターンは、図２２のパターン図に示すように、ＸＺ面、ＹＺ面、ＸＹ面の３面のいずれの面にも、無線電波の偏波が存在している。なお、図２２において、水平偏波の特性曲線を太線で示し、垂直偏波の特性曲線を細線で示している。図２２は、図２１に示したアンテナ１１Ｈ（すなわち１．５波長ひねりＺ字型非接触３直交ダイポールアンテナ）のアンテナ放射パターンを示すパターン図であり、図２１に示すアンテナ１１Ｈが、全方向に万遍なく無線電波を放出していることが分かる。
【0076】
次に、図１３のアンテナ１１Ｄ、図１５のアンテナ１１Ｅ、図１７のアンテナ１１Ｆ、図１９のアンテナ１１Ｇ、図２１のアンテナ１１Ｈとは異なる１．５波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナのアンテナ構成例について、図２３を用いて説明する。図２３は、本実施形態に係るアンテナの一例である１．５波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナの図１３のアンテナ１１Ｄ、図１５のアンテナ１１Ｅ、図１７のアンテナ１１Ｆ、図１９のアンテナ１１Ｇ、図２１のアンテナ１１Ｈとは異なるアンテナ構成例を示す模式図である。
【0077】
図２３に示すアンテナ１１Ｉは、給電点４の配置位置が、他の半波長エレメントと非接触状態にある第３半波長エレメント３の中央に配置されている点が、図１９のアンテナ１１Ｇや図２１のアンテナ１１Ｈとは異なっている例を示している。つまり、図２３のアンテナ１１Ｉは、図１９のアンテナ１１Ｇや図２１のアンテナ１１Ｈの場合と給電点４の配置位置が異なっているものの、図１９のアンテナ１１Ｇや図２１のアンテナ１１Ｈの場合と同様、‘１．５波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナ’において、一部の半波長エレメントが非接触の状態になっている‘１．５波長ひねりＺ字型非接触３直交ダイポールアンテナ’として構成している例を示している。すなわち、図２３のアンテナ１１Ｉの場合は、第２半波長エレメント２の他方の端部と第３半波長エレメント３の一方の端部とを結合するのではなく、第２半波長エレメント２の他方の端部と第３半波長エレメント３の一方の端部とを互いに近接した位置で非接触状態に配置し、かつ、給電点４の位置を、第２半波長エレメント２または第１半波長エレメント１の中央の位置ではなく、他の半波長エレメントとは非接触状態にある第３半波長エレメント３の中央の位置に配置して、‘１．５波長ひねりＺ字型非接触３直交ダイポールアンテナ’として形成している場合を示している。
【0078】
図２３に示すアンテナ１１Ｉのように、他の半波長エレメントとは非接触状態の第３半波長エレメント３の中央に給電点４を配置した場合であっても、図１９のアンテナ１１Ｇや図２１のアンテナ１１Ｈの場合と同様、アンテナ放射パターンは、図２４のパターン図に示すように、ＸＺ面、ＹＺ面、ＸＹ面の３面のいずれの面にも、無線電波の偏波が存在している。なお、図２４において、水平偏波の特性曲線を太線で示し、垂直偏波の特性曲線を細線で示している。図２４は、図２３に示したアンテナ１１Ｉ（すなわち１．５波長ひねりＺ字型非接触３直交ダイポールアンテナ）のアンテナ放射パターンを示すパターン図であり、図２３に示すアンテナ１１Ｉが、全方向に万遍なく無線電波を放出していることが分かる。
【0079】
次に、本実施形態に係る無線通信装置の一例として、図２３に本実施形態の一例として示したアンテナ１１Ｉを搭載した無線通信装置の構成例について図２５を用いて説明する。ここで、図２５の無線通信装置は、関連する技術として図３１Ａおよび図３１Ｂに示したホームルータ１０Ｌと同様のホームルータの場合を例にして説明する。
【0080】
【0081】
図２５のホームルータ１０Ｄにおいては、図２５に示すように、基板１３上には、アンテナ１１Ｉに対して給電を行う無線ＩＣ（Integrated Circuit）１４が搭載されていて、該無線ＩＣ１４は、第３半波長エレメント３の中央に配置されている給電点４と同軸ケーブル１７を介して接続されている。同軸ケーブル１７を用いることにより、無線ＩＣ１４からアンテナ１１Ｉの給電点４に対して信号電力のロスを抑えて給電することができる。
【0082】
さらに、図２５のホームルータ１０Ｄにおいては、図２５に示すように、無線ＩＣ１４が搭載されている基板１３上にアンテナ１１Ｉの第１半波長エレメント１と第２半波長エレメント２とをＬ字状に直接搭載する構成としている。つまり、基板１３上の部品実装スペースに余裕がある場合には、基板１３上にアンテナ１１Ｉの第１半波長エレメント１と第２半波長エレメント２とをＬ字状に直接搭載することにすれば、アンテナ１１Ｉ専用の実装基板の小型化が可能になって、コスト低減を図ることができる。この際、アンテナ１１Ｉは、前述したように、‘１．５波長ひねりＺ字型非接触３直交ダイポールアンテナ’として、第２半波長エレメント２が第３半波長エレメント３とは非接触の状態で形成されている。したがって、基板１３上に第１半波長エレメント１と第２半波長エレメント２とをパターン描画することが容易になり、コストをさらに低減することができ、かつ、基板１３上の第１半波長エレメント１と第２半波長エレメント２とは直交状態にある第３半波長エレメント３を非接触状態とすることにより、第３半波長エレメント３を基板１３の外側に容易に配置することができ、アンテナ１１Ｉの３直交状態を容易に形成することができる。
【0083】
また、図２６は、本実施形態の一例として図２１に示したアンテナ１１Ｈを用いたホームルータのアンテナ構成の一例を示す斜視図である。図２６のホームルータ１０Ｅは、図２５のホームルータ１０Ｄの場合と同様、無線ＩＣ１４が搭載されている基板１３上に直接搭載するアンテナのエレメントが、アンテナ１１Ｈの第１半波長エレメント１と第２半波長エレメントとであるものの、図２５のホームルータ１０Ｄの場合とは異なり、第１半波長エレメント１に給電点４が配置されている場合を示している。
【0084】
すなわち、図２６のホームルータ１０Ｅにおいては、アンテナ１１Ｈの第１半波長エレメント１の中央に配置されている給電点４と無線ＩＣ１４とを接続する接続媒体が同軸ケーブルまたはストリップライン１７ａであり、同軸ケーブルではなく、ストリップラインを基板１３上にパターン描画することにすれば、さらなるコスト低減を図ることができる。
【0085】
＜本実施形態の効果の説明＞
以上に詳細に説明したように、本実施形態においては、以下のような効果が得られる。
以上に詳細に説明したように、本実施形態においては、以下のような効果が得られる。
【0086】
すなわち、ダイポールアンテナを構成する３つのエレメントを３直交配置とすることにより、無線通信性能向上に欠かせない無線電波の偏波の改善を実現することが可能である。
【0087】
さらに、３つのエレメントの１つ以上のエレメントを他とは非接触とする構造を採用することにより、アンテナへの電力供給用の無線ＩＣ１４等の部品を搭載している基板１３上に１つ以上のエレメントを容易に搭載することが可能になるので、無線通信性能の向上が可能なアンテナを安価にかつシンプルに実現することが可能である。
【0088】
＜本実施形態の他の例＞
前述した実施形態においては、ダイポールアンテナの全体の長さを１波長または１．５波長とする１波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナまたは１．５波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナの場合について説明したが、本実施形態はかかる場合に限るものではない。例えば、ダイポールアンテナの全体の長さを半波長とした半波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナとして構成しても良い。なお、以下の説明においても、アンテナが、大地（ＸＹ面）に対して垂直な方向に設置されている場合について説明する。
前述した実施形態においては、ダイポールアンテナの全体の長さを１波長または１．５波長とする１波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナまたは１．５波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナの場合について説明したが、本実施形態はかかる場合に限るものではない。例えば、ダイポールアンテナの全体の長さを半波長とした半波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナとして構成しても良い。なお、以下の説明においても、アンテナが、大地（ＸＹ面）に対して垂直な方向に設置されている場合について説明する。
【0089】
（半波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナ）
図２７は、本実施形態に係るアンテナの一例である半波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナのアンテナ構成の一例を示す模式図である。図２７に示すように、アンテナ１１Ｊは、半波長の長さのエレメントを２ヶ所で互いに直交する方向に直角に折り曲げて第１エレメント１ｃと第２エレメント２ｃと第３エレメント３ｃとして形成している。したがって、第１エレメント１ｃと第２エレメント２ｃと第３エレメント３ｃとは、３直交の位置関係になっている。また、第１エレメント１ｃと第２エレメント２ｃおよび第２エレメント２ｃと第３エレメント３ｃとは、それぞれの端部が、第１結合点５ａおよび第２結合点５ｂにおいて結合して接触している状態にある。
図２７は、本実施形態に係るアンテナの一例である半波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナのアンテナ構成の一例を示す模式図である。図２７に示すように、アンテナ１１Ｊは、半波長の長さのエレメントを２ヶ所で互いに直交する方向に直角に折り曲げて第１エレメント１ｃと第２エレメント２ｃと第３エレメント３ｃとして形成している。したがって、第１エレメント１ｃと第２エレメント２ｃと第３エレメント３ｃとは、３直交の位置関係になっている。また、第１エレメント１ｃと第２エレメント２ｃおよび第２エレメント２ｃと第３エレメント３ｃとは、それぞれの端部が、第１結合点５ａおよび第２結合点５ｂにおいて結合して接触している状態にある。
【0090】
ここで、第１エレメント１ｃと第２エレメント２ｃと第３エレメント３ｃとのそれぞれの長さは、次のような関係にある。
（第１エレメント１ｃ）＝（第３エレメント３ｃ）＞（第２エレメント２ｃ）
（第１エレメント１ｃ）＝（第３エレメント３ｃ）＞（第２エレメント２ｃ）
【0091】
つまり、第１エレメント１ｃと第３エレメント３ｃとの長さは、互いに相等しく、かつ、第２エレメント２ｃの長さよりも長いという関係にある。また、アンテナ１１Ｊの始まりとなるアンテナ給電用の給電点４は、第２エレメント２ｃの中央に配置している。
【0092】
その結果、図２７のアンテナ１１Ｊは、‘半波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナ’として形成されている。アンテナ１１Ｊは、全体の長さが半波長であり、前述した‘１波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナ’や‘１．５波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナ’よりも短く、コンパクトにすることができる。
【0093】
つまり、図２７に示すアンテナ１１Ｊは、合計の長さがあらかじめ指定した任意の周波数において半波長の長さになる、第１エレメント１ｃと第２エレメント２ｃと第３エレメント３ｃとの３つのエレメントを互いに直交する３直交状態に配置する。そして、第１エレメント１ｃと第３エレメント３ｃとの長さを、相等しくするとともに、第２エレメント２ｃの長さよりも長くする。そして、第１エレメント１ｃの一方の端部と第２エレメント２ｃの一方の端部とを結合するとともに、第２エレメント２ｃの他方の端部と第３エレメント３ｃの一方の端部とを結合する。さらに、第２エレメント２ｃの中央の位置に、アンテナ給電用の給電点４を配置して、‘半波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナ’として形成している。
【0094】
しかし、図２７のアンテナ１１Ｊのような‘半波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナ’の場合は、‘１波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナ’や‘１．５波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナ’とは異なり、第１エレメント１ｃ、第２エレメント２ｃ、第３エレメント３ｃの互いの間のいずれか一つまたは全てを非接触状態にすることができないという欠点がある。何故ならば、‘１波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナ’や‘１．５波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナ’の場合は、給電されないエレメントが存在していても、半波長エレメントまたは（１／４）波長エレメントとして、アンテナとしての機能を発揮することができる。これに反して、‘半波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナ’の場合は、各エレメントの長さが短いため、非給電の状態ではアンテナとして機能しなくなるためである。
【0095】
図２８は、図２７に示したアンテナ１１Ｊの各エレメントの長さを決定するための評価要素の一例を示す模式図であり、各エレメントの長さを各エレメント上の高周波電流分布に基づいて決定する例を示している。図２８には、アンテナ１１Ｊの３直交状態の各エレメントを引き延ばして直線状の半波長ダイポールアンテナとした状態にして、該半波長ダイポールアンテナの長さを０°～１８０°の角度で表現した場合を示している。そして、引き延ばした状態の半波長ダイポールアンテナの中央位置に配置している給電点４から高周波の電力給電を行った場合の高周波電流分布（理論上は正弦波分布）の様子を示している。
【0096】
ここで、例えば、図２８の高周波電流分布曲線において、高周波電流分布の面積を３等分にする角度を求めれば、半波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナを形成する際の最適の折り曲げ位置を求めることができる。つまり、図２８の高周波電流分布の面積は、該高周波電流の強さを示すものであり、高周波電流がアンテナから放出される無線電波の源となるので、高周波電流分布の面積を３等分すれば、３直交している３面それぞれに対して、均等な強度で無線電波を放射することが可能になる。
【0097】
したがって、図２８に示すように、図２８の電流分布曲線において３つの領域に分割した際のそれぞれの面積をａ，ｂ，ｃとすると、ａ＝ｂ＝ｃの関係が成立するように、高周波電流分布の面積が３等分された角度位置として角度ａ、角度ｂそれぞれの位置を求めれば、角度ａを第１結合点５ａの折り曲げ位置、角度ｂを第２結合点５ｂの折り曲げ位置として決定することができる。実験的には、角度ａは、６０°～８０°、角度ｂは、１００°～１２０°程度という結果が得られている。
【0098】
半波長の長さの半波長ダイポールアンテナを、図２８の評価に基づいて決定した第１結合点５ａ、第２結合点５ｂそれぞれの位置で互いに直交する方向に直角に折り曲げれば、図２７に示した第１エレメント１ｃ、第２エレメント２ｃ、第３エレメント３ｃからなるアンテナ１１Ｊのように、最適な‘半波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナ’を形成することができる。
【0099】
図２９は、図２７に示したアンテナ１１Ｊ（すなわち半波長ひねりＺ字型３直交ダイポールアンテナ）のアンテナ放射パターンを示すパターン図であり、アンテナ１１ＪのＸＺ面、ＹＺ面、ＸＹ面それぞれにおけるアンテナ放射パターンを示している。なお、水平偏波の特性曲線を太線で示し、垂直偏波の特性曲線を細線で示している。図２７に示したアンテナ１１Ｊに関しては、図２９のパターン図に示すように、ＸＺ面、ＹＺ面、ＸＹ面の３面のいずれの面にも、無線電波の偏波が存在している。関連する技術として図３２Ａおよび図３２Ｂに示した半波長ダイポールアンテナ１５Ｌのアンテナ放射パターン（図３３）とは異なり、図２７に示すアンテナ１１Ｊは、全方向に万遍なく無線電波を放出していることが分かる。さらに、図２９のアンテナ放射パターンを示すように、ＸＺ面、ＹＺ面、ＸＹ面の各面の垂直偏波に着目すると、それぞれの面においてほぼ同等の強度の偏波が得られており、アンテナ１１Ｊの各エレメントの長さのバランスが適切であることが分かる。
【0100】
以上、本願発明の好適な実施形態の構成を説明した。しかし、かかる実施形態は、本願発明の単なる例示に過ぎず、何ら本願発明を限定するものではないことに留意されたい。本発明の要旨を逸脱することなく、特定用途に応じて種々の変形変更が可能であることが、当業者には容易に理解できよう。
【0101】
換言すると、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではなく、本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【0102】
この出願は、２０１８年１１月１２日に出願された日本出願特願２０１８－２１２０４８を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【符号の説明】
【0103】
１ 第１半波長エレメント
１ａ 第１（１／４）波長エレメント
１ｂ 第２（１／４）波長エレメント
１ｃ 第１エレメント
２ 第２半波長エレメント
２ｃ 第２エレメント
３ 第３半波長エレメント
３ｃ 第３エレメント
４ 給電点
５ 結合点
５ａ 第１結合点
５ｂ 第２結合点
１０ ホームルータ
１０Ａ ホームルータ
１０Ｂ ホームルータ
１０Ｃ ホームルータ
１０Ｄ ホームルータ
１０Ｅ ホームルータ
１０Ｌ ホームルータ
１１ アンテナ
１１Ａ アンテナ
１１Ｂ アンテナ
１１Ｃ アンテナ
１１Ｄ アンテナ
１１Ｅ アンテナ
１１Ｆ アンテナ
１１Ｇ アンテナ
１１Ｈ アンテナ
１１Ｉ アンテナ
１１Ｊ アンテナ
１１Ｌ アンテナ
１２Ｌ アンテナ
１３ 基板
１４ 無線ＩＣ
１５Ｌ 半波長ダイポールアンテナ
１６Ｌ 給電点
１７ 同軸ケーブル
１７ａ 同軸ケーブルまたはストリップライン
１８ 筐体
１ａ 第１（１／４）波長エレメント
１ｂ 第２（１／４）波長エレメント
１ｃ 第１エレメント
２ 第２半波長エレメント
２ｃ 第２エレメント
３ 第３半波長エレメント
３ｃ 第３エレメント
４ 給電点
５ 結合点
５ａ 第１結合点
５ｂ 第２結合点
１０ ホームルータ
１０Ａ ホームルータ
１０Ｂ ホームルータ
１０Ｃ ホームルータ
１０Ｄ ホームルータ
１０Ｅ ホームルータ
１０Ｌ ホームルータ
１１ アンテナ
１１Ａ アンテナ
１１Ｂ アンテナ
１１Ｃ アンテナ
１１Ｄ アンテナ
１１Ｅ アンテナ
１１Ｆ アンテナ
１１Ｇ アンテナ
１１Ｈ アンテナ
１１Ｉ アンテナ
１１Ｊ アンテナ
１１Ｌ アンテナ
１２Ｌ アンテナ
１３ 基板
１４ 無線ＩＣ
１５Ｌ 半波長ダイポールアンテナ
１６Ｌ 給電点
１７ 同軸ケーブル
１７ａ 同軸ケーブルまたはストリップライン
１８ 筐体
【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】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30A】
【図30B】
【図31A】
【図31B】
【図32A】
【図32B】
【図33】