特許 7485452 広帯域無指向性アンテナ

(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】2024-05-08

(45)【発行日】2024-05-16

(54)【発明の名称】広帯域無指向性アンテナ

(51)【国際特許分類】

   H01Q 9/30 20060101AFI20240509BHJP

   H01Q 9/42 20060101ALI20240509BHJP

   H01Q 19/10 20060101ALI20240509BHJP

【ＦＩ】

H01Q9/30

H01Q9/42

H01Q19/10

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2022027471

(22)【出願日】2022-02-25

(65)【公開番号】P2023123960

(43)【公開日】2023-09-06

【審査請求日】2023-06-07

(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】倉本 晶夫

(72)【発明者】

【氏名】丹野 均

(72)【発明者】

【氏名】柴田 健

【審査官】白井 亮

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１８／１１０４６３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００３－１５８４１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－０９２３１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０６６８３５７９（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】特開２００３－２８３２３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２７３６３８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｑ ９／３０

Ｈ０１Ｑ ９／４２

Ｈ０１Ｑ １９／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１方向と、前記第１方向に交差する第２方向と、を含むグランド面を有するグランド板と、
前記グランド面の一部から、前記第１方向および前記第２方向と交差する第３方向に延びる短絡部と、
前記短絡部に接続され、前記第１方向の長さが前記短絡部の前記第１方向の長さよりも長く、前記第３方向に延びる第１導体板と、
前記第１導体板の前記第３方向の端部に接続され、前記第２方向に延びる第１折り曲げ部と、
前記第１導体板の前記第２方向の面である第１面の接合部に接続され、前記第２方向に延びる第２折り曲げ部と、
前記第２折り曲げ部の前記第２方向の端部に接続され、前記第３方向の逆方向に延びる第２導体板と、
前記第２導体板の前記第３方向の逆方向の端部に接続された給電部と、
を備える広帯域無指向性アンテナ。

【請求項2】

第１方向と、前記第１方向に交差する第２方向と、を含むグランド面を有するグランド板と、
前記グランド面の一部から、前記第１方向および前記第２方向と交差する第３方向に延びる短絡部と、
前記短絡部に接続され、前記第１方向の長さが前記短絡部の前記第１方向の長さよりも長く、前記第３方向に延びる第１導体板と、
前記第１導体板の前記第２方向の面である第１面の接合部に接続され、前記第２方向に延びる第２折り曲げ部と、
前記第２折り曲げ部の前記第２方向の端部に接続され、前記第３方向の逆方向に延びる第２導体板と、
前記第２導体板の前記第３方向の逆方向の端部に接続された給電部と、
を備える広帯域無指向性アンテナ。

【請求項3】

前記グランド板の形状は、前記第３方向から見て円形、楕円形、正方形、長方形、または多角形である、
請求項１または２に記載の広帯域無指向性アンテナ。

【請求項4】

前記グランド板の形状は、円筒面の一部、球面の一部、または楕円球の一部を含む形状である、
請求項１または２に記載の広帯域無指向性アンテナ。

【請求項5】

前記給電部は、前記第２導体板の前記第３方向の逆方向の端部に接続される、
請求項１から４のいずれか１つに記載の広帯域無指向性アンテナ。

【請求項6】

前記短絡部は、前記第１導体板の前記第３方向の逆方向の端部に接続される、
請求項１から５のいずれか１つに記載の広帯域無指向性アンテナ。

【請求項7】

前記第１導体板の形状は、前記第２方向の逆方向から見て、多角形または任意の曲線により構成される形状をしており、
前記第２導体板の形状は、前記第２方向から見て、多角形または任意の曲線により構成される形状をしている、
請求項１から６のいずれか１つに記載の広帯域無指向性アンテナ。

【請求項8】

前記第１折り曲げ部の形状は、前記第３方向から見て台形であり、
前記第２折り曲げ部の形状は、前記第３方向から見て別の台形である、
請求項１に記載の広帯域無指向性アンテナ。

【請求項9】

前記第１導体板および前記第２導体板の少なくとも一方は、任意の形状の穴を有する、
請求項１から８のいずれか１つに記載の広帯域無指向性アンテナ。

【請求項10】

前記給電部は、同軸中心導体と同軸外導体とを有する同軸ケーブルから構成され、
前記同軸外導体は、前記グランド板に電気的に接続され、
前記同軸中心導体は、前記第２導体板に電気的に接続される、
請求項１から９のいずれか１つに記載の広帯域無指向性アンテナ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、広い周波数帯域で整合特性の良い無指向性かつ直線偏波の広帯域アンテナに関し、特に、薄型かつ低姿勢で小型に実現できる広帯域無指向性アンテナに関する。

【背景技術】

【0002】

広い周波数帯域で整合特性の良い無指向性かつ垂直の直線偏波の広帯域アンテナとして、ディスクモノポ－ルアンテナが知られている。広い周波数帯域で整合特性の良い（整合特性が広帯域）とは、広い周波数帯域で入力インピ－ダンスの変動が少ないことを意味している。例えば、リターンロス特性（Ｓ１１特性または反射係数特性と称することもある）が広い帯域に渡って低い値に抑えられていることを意味している。

【0003】

ディスクモノポ－ルアンテナは、平板の導体グランド板上に放射素子として薄い円形の導体を垂直に配置し、同軸ケーブルで給電する構造（構成）を有する。非特許文献１に記載されているディスクモノポ－ルアンテナは、周波数比で１：８の広い周波数帯域に渡って、整合特性が良好で、かつ、方位方向に無指向性の特性を有している。

【0004】

しかしながら、非特許文献１に記載されているアンテナの放射素子である円形のディスクの直径は、設計周波数の１／４波長（０．２５波長）の直径が必要になる。さらに、非特許文献１に記載されているアンテナの実験結果では、帯域の下限周波数として２．５ＧＨｚ（ギガヘルツ）以上において整合特性が良好であることが示されている。２．５ＧＨｚの波長は、１２０ｍｍ（ミリメートル）であるため、２５ｍｍ／１２０ｍｍ≒０．２１波長である。これにより、このディスクモノポ－ルアンテナは、ディスクの直径が、少なくても０．２１波長以上必要であることがわかる。すなわち、非特許文献１に記載されている従来の技術では、薄型のまま、０．２１波長よりもさらに低姿勢のアンテナを実現することが難しい。

【0005】

特許文献１には、「第１周波数帯域及び第２周波数帯域において信号を送信及び受信するように構成されている第１及び第２アンテナ・エレメントであって、第２周波数帯域における周波数が第１周波数帯域における周波数よりも高い、第１アンテナ・エレメント及び第２アンテナ・エレメントと、第１アンテナ・エレメントに接続されている第１遅延線対及び第２アンテナ・エレメントに接続されている第２遅延線対であって、第１遅延線対及び第２遅延線対における第１遅延線が、第１アンテナ・エレメント及び第２アンテナ・エレメントに接続されている電気信号を移相させて、アンテナの第１インピーダンスが第１周波数帯域及び第２周波数帯域においてほぼ等しくなるように構成されており、第１遅延線対及び第２遅延線対における第２遅延線が、第１インピーダンスを第２インピーダンスに変換するように構成されている、第１遅延線対及び第２遅延線対と、を備えていることを特徴とするアンテナ」が記載されている。特許文献１には、薄型かつ低姿勢、例えば、０．２１波長よりもさらに低姿勢な広帯域無指向性アンテナは開示されていない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】論文名“A DISK MONOPOLE ANTENNA WITH 1：8 IMPEDANCE BANDWIR|DTH AND OMNIDIRECTIONAL RADIATION PATTERN” 発表学会名：ISAP’92（International Symposium on Antenna and Propagation1992） 論文掲載：PROCEEDINGS OF ISAP’92,ｐｐ1145-1148

【文献】特表２００９－５３３９５７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上記のとおり、非特許文献１および特許文献１に記載の技術によっては、薄型かつ低姿勢で小型に実現できる広帯域無指向性アンテナ、特に、０．２１波長よりもさらに低姿勢の広帯域無指向性アンテナを実現することが難しく、このようなアンテナが所望されていた。

【0008】

本開示の目的は、上述した課題を解決する広帯域無指向性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】

【0009】

本開示に係る広帯域無指向性アンテナは、
第１方向と、前記第１方向に交差する第２方向と、を含むグランド面を有するグランド板と、
前記グランド面の一部から、前記第１方向および前記第２方向と交差する第３方向に延びる短絡部と、
前記短絡部に接続され、前記第１方向の長さが前記短絡部の前記第１方向の長さよりも長く、前記第３方向に延びる第１導体板と、
前記第１導体板の前記第３方向の端部に接続され、前記第２方向に延びる第１折り曲げ部と、
前記第１導体板の前記第２方向の面である第１面の接合部に接続され、前記第２方向に延びる第２折り曲げ部と、
前記第２折り曲げ部の前記第２方向の端部に接続され、前記第３方向の逆方向に延びる第２導体板と、
前記第２導体板の前記第３方向の逆方向の端部に接続された給電部と、
を備える。

【0010】

本開示に係る広帯域無指向性アンテナは、
第１方向と、前記第１方向に交差する第２方向と、を含むグランド面を有するグランド板と、
前記グランド面の一部から、前記第１方向および前記第２方向と交差する第３方向に延びる短絡部と、
前記短絡部に接続され、前記第１方向の長さが前記短絡部の前記第１方向の長さよりも長く、前記第３方向に延びる第１導体板と、
前記第１導体板の前記第２方向の面である第１面の接合部に接続され、前記第２方向に延びる第２折り曲げ部と、
前記第２折り曲げ部の前記第２方向の端部に接続され、前記第３方向の逆方向に延びる第２導体板と、
前記第２導体板の前記第３方向の逆方向の端部に接続された給電部と、
を備える。

【発明の効果】

【0011】

本開示によれば、薄型かつ低姿勢で小型に実現できる広帯域無指向性アンテナを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】実施の形態１に係る広帯域無指向性アンテナを例示する斜視図である。

【図2A】実施の形態１に係る広帯域無指向性アンテナの動作を例示する斜視図である。

【図2B】実施の形態１に係る広帯域無指向性アンテナの動作を例示する斜視図である。

【図2C】実施の形態１に係る広帯域無指向性アンテナの動作を例示する斜視図である。

【図3A】実施の形態１に係る広帯域無指向性アンテナの計算用モデルを例示する斜視図である。

【図3B】図３Ａに示す広帯域無指向性アンテナの計算結果を例示ずるグラフである。

【図3C】図３Ａに示す広帯域無指向性アンテナの計算結果を例示ずるグラフである。

【図3D】図３Ａに示す広帯域無指向性アンテナの計算結果を例示ずるグラフである。

【図4】実施の形態２に係る広帯域無指向性アンテナを例示する斜視図である。

【図5】実施の形態３に係る広帯域無指向性アンテナを例示する斜視図である。

【図6】実施の形態４に係る広帯域無指向性アンテナを例示する斜視図である。

【図7】実施の形態５に係る広帯域無指向性アンテナを例示する斜視図である。

【図8】実施の形態５に係る広帯域無指向性アンテナを例示する斜視図である。

【図9】実施の形態６に係る広帯域無指向性アンテナを例示する斜視図である。

【図10A】実施の形態７に係る広帯域無指向性アンテナを例示する斜視図である。

【図10B】実施の形態７に係る広帯域無指向性アンテナを例示する斜視図である。

【図10C】実施の形態７に係る広帯域無指向性アンテナを例示する斜視図である。

【図10D】実施の形態７に係る広帯域無指向性アンテナを例示する斜視図である。

【図11A】実施の形態８に係る広帯域無指向性アンテナを例示する斜視図である。

【図11B】実施の形態８に係る広帯域無指向性アンテナを例示する斜視図である。

【図11C】実施の形態８に係る広帯域無指向性アンテナを例示する斜視図である。

【図11D】実施の形態８に係る広帯域無指向性アンテナを例示する斜視図である。

【図12A】実施の形態９に係る広帯域無指向性アンテナを例示する斜視図である。

【図12B】実施の形態９に係る広帯域無指向性アンテナを例示する斜視図である。

【図12C】実施の形態９に係る広帯域無指向性アンテナを例示する斜視図である。

【図12D】実施の形態９に係る広帯域無指向性アンテナを例示する斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。各図面において、同一又は対応する要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明を省略する。

【0014】

［実施の形態１］
＜構成＞
図１は、実施の形態１に係る広帯域無指向性アンテナを例示する斜視図である。
図１では、上方向をＺ方向とし、Ｚ方向に垂直な方向をＸ方向およびＹ方向とする。
Ｘ方向を第１方向と称し、Ｙ方向を第２方向と称し、Ｚ方向を第３方向と称することもある。

【0015】

図１に示すように、実施の形態１に係る広帯域無指向性アンテナ１０は、グランド板１０１と導体板Ａと導体板Ｂと給電部１０７とを備える。

【0016】

導体板Ａは、第１導体板１０３と、第１導体板１０３のＺ方向の端部１０３ｔにＬ字状に曲げた第１折り曲げ部１０４と、第１導体板１０３のＺ方向の逆方向の端部（下端部）に設けられた幅の狭い短絡部１０２と、を有する。

【0017】

導体板Ｂは、第２導体板１０６と、第２導体板１０６のＺ方向の端部１０５ｔにＬ字状に曲げた第２折り曲げ部１０５と、を有する。

【0018】

グランド板１０１は、Ｘ方向と、Ｘ方向に交差するＹ方向と、を含むグランド面１０１ｓを有する。Ｘ方向を第１方向と称し、Ｙ方向を第２方向と称し、Ｚ方向を第３方向と称することもある。

【0019】

短絡部１０２は、グランド面１０１ｓの一部１０１ｐから、Ｘ方向およびＹ方向と交差するＺ方向に延びる。短絡部１０２は、グランド板１０１に電気的かつ物理的に接続される。第１導体板１０３は、短絡部１０２に接続され、Ｘ方向の長さが短絡部１０２のＸ方向の長さよりも長く、Ｚ方向に延びる。第１折り曲げ部１０４は、第１導体板１０３のＺ方向の端部１０３ｔに接続され、Ｙ方向に延びる。

【0020】

第２折り曲げ部１０５は、第１導体板１０３のＹ方向の面である第１面１０３ｓの接合部１０３ｐに接続され、Ｙ方向に延びる。第２導体板１０６は、第２折り曲げ部１０５のＹ方向の端部１０５ｔに接続され、Ｚ方向の逆方向に延びる。

【0021】

給電部１０７は、第２導体板１０６のＺ方向の逆方向の端部１０６ｔに接続される。給電部１０７は、第２導体板１０６のＺ方向の逆方向の端部１０６ｔの任意の位置とグランド板１０１との間に給電する。

【0022】

導体板Ｂの第２折り曲げ部１０５が設けられている高さは、導体板Ａの第１折り曲げ部１０４が設けられている高さよりも低い。すなわち、第２導体板１０６のＺ方向の長さｈ２は、第１導体板１０３のＺ方向の長さｈ１よりも短い。導体板Ａの第１折り曲げ部１０４と導体板Ｂの第２折り曲げ部１０５とが互いに向き合うように配置される。導体板Ａの中腹部（接合部１０３ｐ）に導体板Ｂの第２折り曲げ部１０５の端部が、電気的かつ物理的に接続される。

【0023】

なお、Ｙ方向の逆方向から見た導体板ＡおよびＹ方向から見た導体板Ｂの形は長方形であるが、これには限定されない。導体板Ａおよび導体板Ｂの形は、多角形、任意の曲線、および／またはそれらの形の組み合わせでもよい。また、第１折り曲げ部１０４と第１導体板１０３との成す角度、および、第２折り曲げ部１０５と第２導体板１０６との成す角度は、直角（９０度）である必要はなく、任意の角度でもよい。

【0024】

＜動作＞
広帯域無指向性アンテナ１０の動作原理を説明する。
広帯域無指向性アンテナ１０が低姿勢であり広い周波数帯域である理由について、低域周波数、中域周波数、高域周波数に分けて説明する。

【0025】

図２Ａは、実施の形態１に係る広帯域無指向性アンテナの動作を例示する斜視図である。
図２Ａは、広帯域無指向性アンテナの低域周波数、すなわち下限周波数の動作を例示する斜視図である。

【0026】

図２Ａに示すように、給電部１０７から給電された低域周波数の電流は、電流分布Ｉｄ１のように分布する。電流分布Ｉｄ１の経路長は、低域周波数の約１／４波長の長さとなる。このため、広帯域無指向性アンテナ１０の動作は、１／４波長モノポ－ルアンテナと同様な動作となる。

【0027】

図２Ｂは、実施の形態１に係る広帯域無指向性アンテナの動作を例示する斜視図である。
図２Ｂは、広帯域無指向性アンテナの中域周波数の動作を例示する斜視図である。

【0028】

図２Ｂに示すように、給電部１０７から給電された中域周波数の電流は、電流分布Ｉｄ２のように分布する。電流分布Ｉｄ２の経路長は、中域周波数の約１／４波長の長さとなる。このため、広帯域無指向性アンテナ１０の動作は、１／４波長モノポ－ルアンテナと同様な動作となる。

【0029】

図２Ｃは、実施の形態１に係る広帯域無指向性アンテナの動作を例示する斜視図である。
図２Ｃは、広帯域無指向性アンテナの高域周波数、すなわち上限周波数の動作を例示する斜視図である。

【0030】

図２Ｃに示すように、給電部１０７から給電された高域周波数の電流は、電流分布Ｉｄ３のように分布する。電流分布Ｉｄ３の経路長は、高域周波数の約１／４波長の長さとなる。このため、広帯域無指向性アンテナ１０の動作は、１／４波長モノポ－ルアンテナと同様な動作となる。

【0031】

＜効果＞
広帯域無指向性アンテナ１０の効果について、シミュレーションによる計算結果を用いて説明する。
図３Ａは、実施の形態１に係る広帯域無指向性アンテナの計算用モデルを例示する斜視図である。
図３Ａは、広帯域無指向性アンテナ１０の効果を確認するための計算を行った際のアンテナモデルの形状を示す。

【0032】

図３Ａに示すように、広帯域無指向性アンテナ１０の高さは２１０ｍｍ（ミリメートル）、であり、グランド板１０１の半径は１３３２ｍｍである。広帯域無指向性アンテナ１０のその他の寸法は、図３Ａに示すとおりである。

【0033】

図３Ｂは、図３Ａに示す広帯域無指向性アンテナの計算結果を例示ずるグラフである。
図３Ｂは、整合特性の１つであるＶＳＷＲ（電圧定在波比）特性の計算結果を示す。
図３Ｂの横軸は周波数を示し、縦軸はＶＳＷＲを示す。

【0034】

図３Ｂに示すように、周波数が２１３ＭＨｚ～８４３ＭＨｚ（メガヘルツ）の間でＶＳＷＲが３．０以下となる。このとき、中心周波数は５２８ＭＨｚなので、比帯域は１１９％（パーセント）となり、非常に広帯域の特性を有すると言える。

【0035】

下限周波数は２１３ＭＨｚであり、対応する波長は１４０８ｍｍである。アンテナの高さが２１０ｍｍなので、波長に換算すると、２１０ｍｍ／１４０８ｍｍ＝０．１５波長となる。このように、実施の形態１に係る広帯域無指向性アンテナ１０は、高さが０．１５波長であり、非常に低姿勢で実現できる。

【0036】

また、広帯域無指向性アンテナ１０のＹ方向の長さ（厚さ）、すなわち、第１折り曲げ部１０４および第２折り曲げ部１０５のＹ方向の長さは１０ｍｍである。この長さは、図３Ｂに示す下限周波数（最低使用周波数）である２１３ＭＨｚの波長１４０８ｍｍに対して、約７／１０００波長となる。よって、広帯域無指向性アンテナ１０の厚さは、波長に対して十分に薄いと言える。

【0037】

図３Ｃは、図３Ａに示す広帯域無指向性アンテナの計算結果を例示ずるグラフである。
図３Ｃは、仰角面の指向性特性の計算結果を示す。
図３Ｃの横軸は角度θを示し、縦軸はアンテナ利得を示す。アンテナ利得は絶対利得で示す。
広帯域無指向性アンテナと座標系の関係は、図３Ａに示したとおりである。

【0038】

図３Ｃは、ＹＺ面、すなわち方位方向角度φ＝９０度面における広帯域無指向性アンテナ１０の指向性を示す。偏波はＥθ成分、すなわち水平からみて垂直偏波成分となる。角度θは天頂が０度、水平が９０度となる。周波数は、低域周波数の２１３ＭＨｚ、中域周波数の３５０ＭＨｚ、高域周波数の５２８ＭＨｚで表示する。

【0039】

図３Ｃに示すように、角度θ＝６０度の方向、すなわち水平から仰角＝３０度の方向で、アンテナ利得は双方性の山の形状となり、典型的な方位方向無指向性の形状が確認できる。

【0040】

図３Ｄは、図３Ａに示す広帯域無指向性アンテナの計算結果を例示ずるグラフである。
図３Ｄは、広帯域無指向性アンテナの方位方向面の指向性の計算結果を示す。
図３Ｄの横軸は方位方向角度φを示し、縦軸はアンテナ利得を示す。アンテナ利得は絶対利得で示す。
広帯域無指向性アンテナと座標系の関係は、図３Ａに示したとおりである。

【0041】

図３Ｄは、ＸＹ面、すなわち角度θ＝９０度面における広帯域無指向性アンテナ１０の指向性を示す。偏波はＥθ成分、すなわち水平からみて垂直偏波成分となる。周波数は、低域周波数の２１３ＭＨｚ、中域周波数の３５０ＭＨｚ、高域周波数の５２８ＭＨｚで表示する。

【0042】

図３Ｄに示すように、方位方向角度φ＝０～３６０度で一様なアンテナ利得が得られている。アンテナ利得の変動幅は、各周波数で概ね３ｄＢ（デシベル）以下である。

【0043】

以上説明した計算結果（図３Ａ～図３Ｄ参照）によれば、広帯域無指向性アンテナ１０は、下限周波数である２１３ＭＨｚに対して厚さが約７／１０００波長であり、波長に対して十分に薄い。また、広帯域無指向性アンテナ１０は、下限周波数である２１３ＭＨｚに対して高さが０．１５波長であり、非常に低姿勢である。また、広帯域無指向性アンテナ１０は、比帯域は１１９％であり、非常に広帯域である。

【0044】

これにより、広帯域無指向性アンテナ１０が薄型かつ低姿勢な形状を有し、広帯域で垂直偏波を放射するアンテナであることが理解できる。このメリットは、特に、薄型かつ低姿勢な小型なアンテナが要求される場合において有効である。このように、実施の形態１によれば、薄型かつ低姿勢で小型に実現できる広帯域無指向性アンテナを提供することができる。

【0045】

ここで、広帯域無指向性アンテナ１０の特徴を以下にも記載する。
・整合特性が広帯域である（図３Ｂ参照）。すなわち、入力インピ－ダンス特性が広帯域である。
・垂直の直線偏波を主偏波とする（図３Ｃ参照）。
・方位方向の指向性が無指向性であり、方位方向について一様な利得が得られる（図３Ｄ参照）。
・アンテナが薄型である（図３Ａ参照）。
・アンテナの高さが低く、低姿勢のアンテナが実現できる（図３Ａ参照）。

【0046】

［実施の形態２］
＜構成＞
図４は、実施の形態２に係る広帯域無指向性アンテナを例示する斜視図である。
図４では、上方向をＺ方向とし、Ｚ方向に垂直な方向をＸ方向およびＹ方向とする。
Ｘ方向を第１方向と称し、Ｙ方向を第２方向と称し、Ｚ方向を第３方向と称することもある。

【0047】

図４に示すように、実施の形態２に係る広帯域無指向性アンテナ２０は、実施の形態１に係る広帯域無指向性アンテナ１０と比べて、第１折り曲げ部１０４を有しない点が異なる。実施の形態２に係る広帯域無指向性アンテナ２０は、導体板Ａと導体板Ｂとグランド板１０１と給電部１０７とを備える。

【0048】

導体板Ａは、第１導体板１０３と、第１導体板１０３のＺ方向の逆方向の端部（下端部）に幅の狭い短絡部１０２と、を有する。

【0049】

導体板Ｂは、第２導体板１０６と、第２導体板１０６のＺ方向の端部１０５ｔにＬ字状に曲げた第２折り曲げ部１０５と、を有する。

【0050】

グランド板１０１は、Ｘ方向と、Ｘ方向に交差するＹ方向と、を含むグランド面１０１ｓを有する。

【0051】

短絡部１０２は、グランド面１０１ｓの一部１０１ｐから、Ｘ方向およびＹ方向と交差するＺ方向に延びる。短絡部１０２は、グランド板１０１に電気的かつ物理的に接続される。第１導体板１０３は、短絡部１０２に接続され、Ｘ方向の長さが短絡部１０２のＸ方向の長さよりも長く、Ｚ方向に延びる。

【0052】

第２折り曲げ部１０５は、第１導体板１０３のＹ方向の面である第１面１０３ｓの接合部１０３ｐに接続され、Ｙ方向に延びる。第２導体板１０６は、第２折り曲げ部１０５のＹ方向の端部１０５ｔに接続され、Ｚ方向の逆方向に延びる。

【0053】

給電部１０７は、第２導体板１０６のＺ方向の逆方向の端部１０６ｔに接続される。給電部１０７は、第２導体板１０６のＺ方向の逆方向の端部１０６ｔの任意の位置とグランド板１０１との間に給電する。

【0054】

［実施の形態３］
＜構成＞
図５は、実施の形態３に係る広帯域無指向性アンテナを例示する斜視図である。
図５では、上方向をＺ方向とし、Ｚ方向に垂直な方向をＸ方向およびＹ方向とする。
Ｘ方向を第１方向と称し、Ｙ方向を第２方向と称し、Ｚ方向を第３方向と称することもある。

【0055】

図５に示すように、実施の形態３に係る広帯域無指向性アンテナ３０は、実施の形態１に係る広帯域無指向性アンテナ１０と比べて、グランド板３０１の形が異なる。広帯域無指向性アンテナ３０のグランド板３０１の形状は、Ｚ方向から見て、２次元的な制約はなく、円形、楕円形、正方形、長方形、または多角形等の任意の形状である。

【0056】

［実施の形態４］
＜構成＞
図６は、実施の形態４に係る広帯域無指向性アンテナを例示する斜視図である。
図６では、上方向をＺ方向とし、Ｚ方向に垂直な方向をＸ方向およびＹ方向とする。
Ｘ方向を第１方向と称し、Ｙ方向を第２方向と称し、Ｚ方向を第３方向と称することもある。

【0057】

図６に示すように、実施の形態４に係る広帯域無指向性アンテナ４０は、実施の形態１に係る広帯域無指向性アンテナ１０と比べて、グランド板４０１の形が異なる。広帯域無指向性アンテナ４０のグランド板４０１の形状は、円筒面の一部、球面の一部、または楕円球の一部を含む形状である。広帯域無指向性アンテナ４０では、グランド板４０１の形状で３次元的な制約はなく、円筒、円柱、球、楕円球、及びこれらの一部分、その他任意の３次元曲面、及びこれらと平面を組み合わせ形状等で構成されてもよい。
［実施の形態５］
＜構成＞
図７は、実施の形態５に係る広帯域無指向性アンテナを例示する斜視図である。
図７では、上方向をＺ方向とし、Ｚ方向に垂直な方向をＸ方向およびＹ方向とする。
Ｘ方向を第１方向と称し、Ｙ方向を第２方向と称し、Ｚ方向を第３方向と称することもある。

【0058】

図７に示すように、実施の形態５に係る広帯域無指向性アンテナ５０は、実施の形態１に係る広帯域無指向性アンテナ１０と比べて、給電部１０７の位置が異なる。給電部１０７は、第２導体板１０６のＺ方向の逆方向の端部１０６ｔ（下端部）、に接続される。

【0059】

なお、給電部１０７の位置（給電場所）は、導体板Ｂの端部１０６ｔの任意の位置でもよい。具体的には、給電部１０７の位置は、導体板Ｂの端部１０６ｔにおいて、入力インピ－ダンス特性が一番良い位置に設定する。

【0060】

図８は、実施の形態５に係る広帯域無指向性アンテナを例示する斜視図である。
図８では、上方向をＺ方向とし、Ｚ方向に垂直な方向をＸ方向およびＹ方向とする。
Ｘ方向を第１方向と称し、Ｙ方向を第２方向と称し、Ｚ方向を第３方向と称することもある。

【0061】

図８に示すように、広帯域無指向性アンテナ５０の給電部１０７は、具体的には、同軸中心導体５０７ａと同軸外導体５０７ｂとを有する同軸ケーブル５０７から構成される。給電部１０７は、同軸ケーブル５０７を使用して給電する。

【0062】

同軸外導体５０７ｂはグランド板１０１に電気的に接続され、同軸中心導体５０７ａは、導体板Ｂ（第２導体板１０６）の端部１０６ｔの任意の位置に電気的に接続される。なお、同軸コネクタを用いる場合も、同軸コネクタの外部導体をグランド板１０１の底面に接続し、同軸コネクタの中心導体を導体板Ｂの端部１０６ｔに接続する。これにより、広帯域無指向性アンテナ５０に給電することができる。

【0063】

［実施の形態６］
＜構成＞
図９は、実施の形態６に係る広帯域無指向性アンテナを例示する斜視図である。
図９では、上方向をＺ方向とし、Ｚ方向に垂直な方向をＸ方向およびＹ方向とする。
Ｘ方向を第１方向と称し、Ｙ方向を第２方向と称し、Ｚ方向を第３方向と称することもある。

【0064】

図９に示すように、実施の形態６に係る広帯域無指向性アンテナ６０は、実施の形態１に係る広帯域無指向性アンテナ１０と比べて、短絡部１０２の位置が異なる。短絡部１０２は、第１導体板１０３のＺ方向の逆方向の端部に接続される。短絡部１０２の位置は、導体板ＡのＺ方向の逆方向の端部の任意の位置である。具体的には、短絡部１０２の位置は、導体板ＡのＺ方向の逆方向の端部（下端部）の任意の位置において、入力インピ－ダンス特性が一番良い位置に設定する。

【0065】

［実施の形態７］
＜構成＞
図１０Ａ～図１０Ｄは、実施の形態７に係る広帯域無指向性アンテナを例示する斜視図である。
図１０Ａ～図１０Ｄでは、上方向をＺ方向とし、Ｚ方向に垂直な方向をＸ方向およびＹ方向とする。
Ｘ方向を第１方向と称し、Ｙ方向を第２方向と称し、Ｚ方向を第３方向と称することもある。

【0066】

図１０Ａに示すように、実施の形態７に係る広帯域無指向性アンテナ７０は、実施の形態１に係る広帯域無指向性アンテナ１０と比べて、Ｙ方向から見て導体板Ｂ（第２導体板１０６）のＺ方向の逆方向の端部（下端部）が斜めになっている点が異なる。端部を斜めにすることにより、グランド板１０１との間の距離が変化して、入力インピ－ダンスの調整がしやすい。

【0067】

図１０Ｂに示すように、実施の形態７に係る広帯域無指向性アンテナ７０は、実施の形態１に係る広帯域無指向性アンテナ１０と比べて、Ｙ方向から見て導体板Ｂ（第２導体板１０６）のＺ方向の逆方向の端部（下端部）の角度が鋭角になっている点が異なる。端部の角度を鋭角にすることにより、グランド板１０１との間の距離が変化して、入力インピ－ダンスの調整がしやすい。

【0068】

図１０Ｃに示すように、実施の形態７に係る広帯域無指向性アンテナ７０は、実施の形態１に係る広帯域無指向性アンテナ１０と比べて、導体板Ｂ（第２導体板１０６）のＺ方向の逆方向の端部（下端部）が斜めになり、導体板Ａ（第１導体板１０３）のＺ方向の逆方向の端部（下端部）が斜めになっている点が異なる。導体板Ｂおよび導体板Ａの下端部を斜めにすることにより、グランド板１０１との間の距離が変化して、入力インピ－ダンスの調整がしやすい。

【0069】

図１０Ｄに示すように、実施の形態７に係る広帯域無指向性アンテナ７０は、実施の形態１に係る広帯域無指向性アンテナ１０と比べて、導体板Ｂ（第２導体板１０６）のＺ方向の逆方向の端部（下端部）が斜めになり、導体板Ａ（第１導体板１０３）のＺ方向の逆方向の端部（下端部）の角度が鋭角となっている点が異なる。これにより、グランド板１０１との間の距離が変化して、入力インピ－ダンスの調整がしやすい。

【0070】

以上をまとめると、広帯域無指向性アンテナ７０の第１導体板１０３の形状は、Ｙ方向の逆方向から見て、多角形または任意の曲線により構成される形状をしている。また、第２導体板１０６の形状は、Ｙ方向から見て、多角形または任意の曲線により構成される形状をしている。

【0071】

なお、広帯域無指向性アンテナ７０の導体板Ａと導体板Ｂの下端部の組み合わせは、図１０Ａ～図１０Ｄに示した以外にも、それぞれの部分の個別の組み合わせが可能である。また、下端部の形状は、直線に限らず、任意の曲線、曲線と直線の組み合わせも可能である。

【0072】

［実施の形態８］
＜構成＞
図１１Ａ～図１１Ｄは、実施の形態８に係る広帯域無指向性アンテナを例示する斜視図である。
図１１Ａ～図１１Ｄでは、上方向をＺ方向とし、Ｚ方向に垂直な方向をＸ方向およびＹ方向とする。
Ｘ方向を第１方向と称し、Ｙ方向を第２方向と称し、Ｚ方向を第３方向と称することもある。

【0073】

図１１Ａに示すように、実施の形態８に係る広帯域無指向性アンテナ８０は、実施の形態１に係る広帯域無指向性アンテナ１０と比べて、Ｚ方向から見て第１折り曲げ部１０４の形状が台形となっている点が異なる。第１折り曲げ部１０４の形を台形とすることにより、電流分布の通路の多様性が得られ、広帯域性および整合状態を調整しやすい。この理由は、対向する導体板Ａと導体板Ｂとの重なる面積が変わり、電磁界的な結合を調整できるからである。

【0074】

なお、Ｚ方向から見て第１折り曲げ部１０４の形が台形の場合について説明したが、導体板Ａまたは導体板Ｂの下端部や側端部を、くの字状の多角形または曲線にすることで同様の効果が得ることができる。この理由は、導体板Ａの下端部や側端部と、グランド板１０１と、の間の距離、または、導体板Ｂの下端部や側端部と、グランド板１０１と、の間の距離が変わるため、電磁界的な結合を調整できるためである。

【0075】

図１１Ｂに示すように、実施の形態８に係る広帯域無指向性アンテナ８０は、実施の形態１に係る広帯域無指向性アンテナ１０と比べて、Ｙ方向の逆方向から見て導体板Ａの上端部の第１折り曲げ部１０４が斜めに折り曲げられている形状となっている点が異なる。第１折り曲げ部１０４を斜めに折り曲げることで、電流分布の通路の多様性が得られ、広帯域性および整合状態の調整がしやすい。

【0076】

図１１Ｃに示すように、実施の形態８に係る広帯域無指向性アンテナ８０は、実施の形態１に係る広帯域無指向性アンテナ１０と比べて、導体板Ｂの上端部の第２折り曲げ部１０５の形状がＺ方向から見て、第１折り曲げ部１０４の台形の形状とは異なる別の台形である点が異なる。第２折り曲げ部１０５をＺ方向から見て台形とすることで、導体板Ｂと導体板ＡのＹ方向における間隔が変わり、電磁気的な結合の度合いが変化するので、広帯域性および整合状態の調整がしやすい。

【0077】

図１１Ｄに示すように、実施の形態８に係る広帯域無指向性アンテナ８０は、実施の形態１に係る広帯域無指向性アンテナ１０と比べて、Ｙ方向から見て導体板Ｂの上端部の第２折り曲げ部１０５および接合部１０３ｐが斜めに接合されている形状である点が異なる。第２折り曲げ部１０５および接合部１０３ｐを斜めに接合することで、電流分布の通路の多様性が得られ、広帯域性および整合状態の調整がしやすい。

【0078】

なお、導体板Ａ、導体板Ｂ、第１折り曲げ部１０４、第２折り曲げ部１０５、接合部１０３ｐの形状の組み合わせは、図１１Ａ～図１１Ｄに示した以外にも、それぞれの部分の個別の組み合わせが可能である。また、図１１Ａ～図１１Ｄに示した形状は、直線の場合について説明したが、これらの形状は、直線に限らず、任意の曲線、曲線と直線の組み合わせも可能である。

【0079】

［実施の形態９］
＜構成＞
図１２Ａ～図１２Ｄは、実施の形態９に係る広帯域無指向性アンテナを例示する斜視図である。
図１２Ａ～図１２Ｄでは、上方向をＺ方向とし、Ｚ方向に垂直な方向をＸ方向およびＹ方向とする。
Ｘ方向を第１方向と称し、Ｙ方向を第２方向と称し、Ｚ方向を第３方向と称することもある。

【0080】

図１２Ａに示すように、実施の形態９に係る広帯域無指向性アンテナ９０は、実施の形態１に係る広帯域無指向性アンテナ１０と比べて、導体板Ｂの任意の位置に穴１０８が配置されている点が異なる。すなわち、第２導体板１０６が任意の形状の穴１０８を有する。導体板Ｂの任意の位置に穴をあけることで、電流分布の通路に制限を加え、導体板Ａおよび導体板Ｂとの間の電磁気的な結合の度合いが変化するので、広帯域性および整合状態の調整がしやすい。

【0081】

図１２Ｂに示すように、実施の形態９に係る広帯域無指向性アンテナ９０は、実施の形態１に係る広帯域無指向性アンテナ１０と比べて、導体板Ａの任意の位置に穴１０８が配置されている点が異なる。すなわち、第１導体板１０３が任意の形状の穴１０８を有する。導体板Ａの任意の位置に穴をあけることで、電流分布の通路に制限を加え、導体板Ａおよび導体板Ｂとの間の電磁気的な結合の度合いが変化するので、広帯域性および整合状態の調整がしやすい。

【0082】

図１２Ｃに示すように、実施の形態９に係る広帯域無指向性アンテナ９０は、実施の形態１に係る広帯域無指向性アンテナ１０と比べて、導体板Ａの任意の位置に穴１０８ａが配置され、および、導体板Ｂの任意の位置に穴１０８ｂが配置されている点が異なる。穴１０８ａおよび穴１０８ｂのそれぞれの位置関係は任意である。導体板Ａおよび導体板Ｂのそれぞれの任意の位置に穴をあけることで、電流分布の通路に制限を加え、導体板Ａおよび導体板Ｂとの間の電磁気的な結合の度合いが変化するので、広帯域性および整合状態の調整がしやすい。

【0083】

図１２Ｄに示すように、実施の形態９に係る広帯域無指向性アンテナ９０は、実施の形態１に係る広帯域無指向性アンテナ１０と比べて、導体板Ａの上部に穴１０８が配置されている点が異なる。導体板Ａの上部に穴１０８をあけることで、電流分布の通路に制限を加え、広帯域性および整合状態の調整がしやすい。

【0084】

以上をまとめると、広帯域無指向性アンテナ９０の第１導体板１０３および第２導体板１０６の少なくとも一方は、任意の形状の穴１０８を有する。

【0085】

なお、広帯域無指向性アンテナ９０の導体板Ａと導体板Ｂに配置する穴１０８の組み合わせは、図１２Ａ～図１２Ｄに示した以外にも、それぞれの部分の個別の組み合わせが可能である。また、穴１０８の形状や位置は任意である。特に、穴１０８の形状は、円、楕円、多角形、それらの組み合わせ等が可能である。

【0086】

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。

【符号の説明】

【0087】

１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０…広帯域無指向性アンテナ
１０１、３０１、４０１…グランド板
１０１ｓ…グランド面
１０１ｐ…一部
１０２…短絡部
１０３…第１導体板
１０３ｓ…第１面
１０３ｔ…端部
１０３ｐ…接合部
１０４…第１折り曲げ部
１０５…第２折り曲げ部
１０５ｔ…端部
１０６…第２導体板
１０６ｔ…端部
１０７…給電部
５０７…同軸ケーブル
５０７ａ…同軸中心導体
５０７ｂ…同軸外導体
１０８、１０８ａ、１０８ｂ…穴
Ａ、Ｂ…導体板
Ｉｄ１、Ｉｄ２、Ｉｄ３…電流分布
ｈ１、ｈ２…長さ
θ…角度
φ…方位方向角度

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10A】

【図10B】

【図10C】

【図10D】

【図11A】

【図11B】

【図11C】

【図11D】

【図12A】

【図12B】

【図12C】

【図12D】