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JP3980859B2 - antenna - Google Patents

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JP3980859B2
JP3980859B2 JP2001312668A JP2001312668A JP3980859B2 JP 3980859 B2 JP3980859 B2 JP 3980859B2 JP 2001312668 A JP2001312668 A JP 2001312668A JP 2001312668 A JP2001312668 A JP 2001312668A JP 3980859 B2 JP3980859 B2 JP 3980859B2
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岩井　　浩
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３３〜図３６を参照しながら、従来知られたアンテナについて説明する。図３３からよく分かるように、このアンテナ１３０は、アンテナ下面をなす接地導体１３１と、該接地導体１３１に対向して配置され、アンテナ上面をなす天井導体１３５，１３８と、アンテナ側面をなす側面導体１３４とから構成される筐体を備えており、これら接地導体１３１，側面導体１３４，天井導体１３５，１３８は互いに電気的に接続されている。接地導体１３１上には、外部より電力供給される給電点１３２が設けられている。また、導体線からなるアンテナ素子１３３が、その一端部が給電点１３２に電気的に接続される一方、他端部がアンテナ上面の中央に設けられた１本の線状導体１３９に半田等で機械的および電気的に接続されるように設けられている。更に、アンテナ上面では、線状導体１３９の両側に、電波を放射させるための開口部１３６，１３７が対称的に形成されている。
【０００３】
図３４に、アンテナ１３０についての寸法設定の一例を示す。なお、図３３及び図３４では、Ｘ，Ｙ，Ｚの３次元座標空間が設定されており、アンテナ１３０は、その接地導体１３１がＸＹ平面上に位置し、給電点１３２が原点に位置し、更に、線状導体１３９がＹ軸方向に沿って延びるように配置され、ＺＹ平面及びＺＸ平面に対して対称的な構造を有している。この例において、接地導体１３１は正方形状に形成され、自由空間波長を基準として、Ｘ軸及びＹ軸に沿ったその各辺の長さが０．７６×λ（λ：自由空間波長）に設定されている。また、Ｚ軸に沿った側面導体１３４の高さは０．０８×λに設定されている。アンテナ上面では、その中央に配置された線状導体１３９の両側に配置される開口部１３６，１３７のＸ軸に沿った長さが０．１９×λに設定されるとともに、天井導体１３５，１３８のＸ軸方向に沿った辺の長さは０．１９×λに設定されている。Ｚ軸に沿ったアンテナ素子１３３の長さは０．０８×λに設定されている。
【０００４】
図３５は、前述のように寸法設定されたアンテナ１３０についての入力インピーダンス特性の５０Ω給電線路に対する電圧定在波比（ＶＳＷＲ：voltage standing wave ratio）特性を示したものである。図の横軸は、共振周波数ｆ０で規格化されている。この図から、ＶＳＷＲが２以下の帯域が１０％以上あり、広帯域にわたり反射損失の少ない良好なインピーダンス特性を示していることが分かる。
【０００５】
また、図３６は、前述のように寸法設定されたアンテナ１３０についての放射指向性を示したものである。放射指向性をあらわす円形チャートの目盛りは１間隔について１０ｄＢであり、単位は点波源の放射電力を基準にしたｄＢｉである。この図から分かるように、アンテナ１３０では、Ｙ方向への電波の放射が抑制され、Ｘ方向へ双指向性が得られる。かかる特性を有するアンテナ１３０は、例えば廊下等の細長い室内空間における利用に非常に有効である。
【０００６】
また、アンテナ１３０では、電波を放射させるための開口部１３６，１３７がアンテナ上面に形成され、電波放射源であるアンテナ素子１３３が接地導体１３１と側面導体１３４とにより囲まれているため、アンテナ側面方向及び下面方向（すなわち配置環境）における放射電波への影響が小さい。この特性により、アンテナ１３０を室内の天井等の設置面に設置する場合には、アンテナ本体を設置面内部に埋め込み、アンテナ上面が放射空間に面するように、設置面と略面一に設置することが可能である。その結果、設置面からの突起物をなくすることができ、人目に付きにくい景観上好ましいアンテナとなる。
【０００７】
更に、アンテナ１３０では、アンテナ素子１３３の高さが０．０８×λに設定され、従来よく知られる１／４波長アンテナ素子よりも低くなっている。これにより、アンテナ本体の小型化を図ることができ、該アンテナ本体を天井等の設置面に埋め込むことが不可能な場合に、設置面からの突起物を小さくすることができ、人目に付きにくい景観上好ましいアンテナとなる。
【０００８】
また、更に、アンテナ１３０は、ＺＹ平面及びＺＸ平面に対して対称的な構造を有しており、この場合には、アンテナからの放射電波の指向性がＺＹ平面及びＺＸ平面に対して対称になるという効果が得られる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した構造を有する従来のアンテナ１３０は、基底動作周波数の奇数倍の周波数でのみ共振可能であり、これを複数の任意の周波数で動作させることは不可能であった。このため、複数の任意の周波数の電波を放射させるには、複数個のアンテナを用意する必要があった。アンテナが複数個になれば、設置に必要なスペースは大きくなり、また、アンテナ数が増えるに伴ない信号伝送線路の数が増え、設置に必要なスペースは更に大きくなる。その結果、設置に必要なスペースが、設置面の受け入れ可能な限度を超える場合には、アンテナ本体を人目に付きにくいように設置することが困難となり、景観上好ましくないアンテナとなる惧れがある。
【００１０】
本発明は、上記技術的課題に鑑みてなされたもので、アンテナ本体の小型化を実現しつつ、比較的簡単な構造で、複数の任意の周波数の電波を放射することが可能なアンテナを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本願の請求項１に係る発明は、アンテナにおいて、アンテナ下面をなす接地導体と、該接地導体に対向して配置されアンテナ上面をなす天井導体と、アンテナ側面をなす側面導体とから構成されてなる筐体と、上記接地導体上に配置され、外部より所定の給電線路を介して電力供給される給電点と、一端側で上記給電点に接続される一方、他端側で所定の周波数選択回路を介して上記天井導体と電気的に接続されるとともに、その周囲を側面導体により囲まれたアンテナ素子と、上記アンテナ素子を挟んで対称的な位置に設けられた複数の開口部と、を有し、上記接地導体と上記天井導体は、上記側面導体を介して電気的に接続されており、上記周波数選択回路が並列共振回路、ローパスフィルタ又は切替えスイッチのいずれか1つから構成されていることを特徴としたものである。
また、本願の請求項２に係る発明は、アンテナにおいて、アンテナ下面をなす接地導体と、該接地導体に対向して配置されアンテナ上面をなす天井導体と、アンテナ側面をなす側面導体とから構成されてなる筐体と、上記接地導体上に配置され、外部より所定の給電線路を介して電力供給される給電点と、一端側で上記給電点と電気的に接続される一方、他端側で所定の周波数選択回路を介して上記天井導体と接続されるとともに、その周囲を側面導体により囲まれたアンテナ素子と、上記アンテナ素子を挟んで対称的な位置に設けられた複数の開口部と、を有し、上記接地導体と上記天井導体は、上記側面導体を介して電気的に接続されており、上記天井導体には、上記アンテナ素子と天井導体との接続部周囲において、略環状の貫通孔が同心円状に複数形成され、上記各貫通孔を構成する上記天井導体の内縁部と外縁部とがそれぞれ別個の周波数選択回路を介して接続され、かつ、上記それぞれ別個の周波数選択回路は、上記アンテナ素子と上記天井導体との接続部における上記周波数選択回路とは異なっていることを特徴としたものである。
また、本願の請求項３に係る発明は、アンテナにおいて、アンテナ下面をなす接地導体と、該接地導体に対向して配置されアンテナ上面をなし、孤立部分とその他の部分からなる天井導体と、アンテナ側面をなす側面導体とから構成されてなる筐体と、上記接地導体上に配置され、外部より所定の給電線路を介して電力供給される給電点と、一端側で上記給電点と電気的に接続される一方、他端側で上記天井導体の孤立部分と接続されるとともに、その周囲を側面導体により囲まれたアンテナ素子と、上記アンテナ素子を挟んで対称的な位置に設けられた複数の開口部と、を有し、上記接地導体と上記天井導体は、上記側面導体を介して電気的に接続されており、上記天井導体の孤立部分とその他の部分の間には、上記アンテナ素子と天井導体との接続部周囲において、略環状の貫通孔が形成され、該貫通孔を構成する天井導体の内縁部と外縁部とが並列共振回路、ローパスフィルタ又は切替えスイッチのいずれか1つから構成された周波数選択回路を介して接続されていることを特徴としたものである。
また、本願の請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれか一に係る発明において、上記開口部は上記天井導体に設けられていることを特徴としたものである。
【００１２】
また、本願の請求項５に係る発明は、請求項１に係る発明において、更に、上記天井導体には、上記アンテナ素子と天井導体との接続部周囲において、略環状の貫通孔が形成され、該貫通孔を構成する天井導体の内縁部と外縁部とがアンテナ素子と天井導体との接続部における上記周波数選択回路とは周波数特性の異なる並列共振回路、ローパスフィルタ又は切替えスイッチのいずれか1つから構成された周波数選択回路を介して接続されていることを特徴としたものである。
【００１３】
更に、本願の請求項６に係る発明は、請求項５に係る発明において、上記略環状の貫通孔が同心円状に複数形成され、各貫通孔を構成する天井導体の内縁部と外縁部とが並列共振回路、ローパスフィルタ又は切替えスイッチのいずれか１つから構成されたそれぞれ周波数特性の異なる周波数選択回路を介して接続されていることを特徴としたものである。
【００１４】
また、更に、本願の請求項７に係る発明は、請求項１〜６に係る発明のいずれか一において、上記筐体が、ＸＹＺ直交座標系において、上記接地導体がＸＹ平面上に位置し、上記給電点が原点に位置し、上記接地導体と天井導体と側面導体とがＺＹ平面に対して対称となる構造を有するとともに、上記筐体に設けられた開口部が、ＺＹ平面に対して対称となるように配置されていることを特徴としたものである。
【００１５】
また、更に、本願の請求項８に係る発明は、請求項７に係る発明において、更に、上記筐体が、ＸＹＺ直交座標系において、上記接地導体と天井導体と側面導体とがＺＸ平面に対して対称となる構造を有するとともに、上記筐体に設けられた開口部が、ＺＸ平面に対して対称になるように配置されていることを特徴としたものである。
【００１９】
また、更に、本願の請求項９に係る発明は、請求項１〜８に係る発明のいずれかにおいて、上記給電線路とのインピーダンス整合を得るための整合導体を備えており、該整合導体が上記接地導体と電気的に接続されていることを特徴としたものである。
【００２０】
また、更に、本願の請求項１０に係る発明は、請求項９に係る発明において、上記整合導体が周波数選択回路を介して接地導体と接続されていることを特徴としたものである。
【００２１】
また、更に、本願の請求項１１に係る発明は、請求項９又は１０に係る発明において、上記整合導体がアンテナ素子と電気的に接続されていることを特徴としたものである。
【００２２】
また、更に、本願の請求項１２に係る発明は、請求項１〜１１に係る発明のいずれかにおいて、上記筐体の内部空間の一部又は全てが誘電体で充填されていることを特徴としたものである。
【００２３】
また、更に、本願の請求項１３に係る発明は、請求項１〜１２に係る発明のいずれかにおいて、上記天井導体が、所定の誘電体基板上に形成される金属パターンからなることを特徴としたものである。
【００２４】
また、更に、本願の請求項１４に係る発明は、請求項１〜１３に係る発明のいずれかにおいて、上記開口部における電界分布を変化させるための電界調整導体が設けられていることを特徴としたものである。
【００２５】
また、更に、本願の請求項１５に係る発明は、請求項１４に係る発明において、上記電界調整導体が、上記筐体と周波数選択回路を介して接続されていることを特徴としたものである。
【００２６】
また、更に、本願の請求項１６に係る発明は、請求項１〜１５に係る発明のいずれかにおいて、更に、上記筐体に設けられた開口部の開口面積を可変とする開口面積可変手段を有していることを特徴としたものである。
【００２８】
また、更に、本願の請求項１７に係る発明は、請求項１〜１６に係る発明のいずれか一において、特定の周波数又は周波数帯域の信号を送受信するための送受信回路が設けられており、上記送受信回路が、一端側で、上記アンテナ素子に接続される一方、他端側で、ベースバンド信号処理を行なう所定のデバイスに連絡する信号伝送ケーブルに接続されていることを特徴としたものである。
【００２９】
また、更に、本願の請求項１８に係る発明は、請求項１７に係る発明において、上記送受信回路が筐体内に配設され、また、該送受信回路を遮蔽するカバー部材が設けられていることを特徴としたものである。
【００３０】
また、更に、本願の請求項１９に係る発明は、請求項１７に係る発明において、上記接地導体に中空の凸部が形成され、上記送受信回路が、接地導体の裏面側にて該凸部により構成される空間部内に収納されていることを特徴としたものである。
【００３１】
また、更に、本願の請求項２０に係る発明は、請求項１９に係る発明において、上記接地導体の裏面側にて凸部により構成される空間部を遮蔽するカバー部材が設けられていることを特徴としたものである。
【００３２】
また、更に、本願の請求項２１に係る発明は、請求項１７〜２０に係る発明のいずれか一において、上記送受信回路が、電源不要な受動素子から構成されていることを特徴としたものである。
【００３３】
また、更に、本願の請求項２２に係る発明は、請求項１７〜２０に係る発明のいずれか一において、上記送受信回路が、送受信対象である信号について周波数変換可能な高周波ＩＣを備えていることを特徴としたものである。
【００３４】
また、更に、本願の請求項２３に係る発明は、請求項１７〜２０に係る発明のいずれか一において、上記送受信回路が、特定の通過周波数帯域をもつフィルタを有していることを特徴としたものである。
【００３５】
また、更に、本願の請求項２４に係る発明は、請求項２３に係る発明において、上記送受信回路が、互いに異なる通過周波数帯域をもつ複数のフィルタと、これらのフィルタのうちの１つを有効にするように切替動作を行なうフィルタスイッチとを備えたフィルタ切替回路を有していることを特徴としたものである。
【００３６】
また、更に、本願の請求項２５に係る発明は、請求項２３又は２４に係る発明において、送信用の増幅器及び／又は受信用の増幅器が設けられていることを特徴としたものである。
【００３７】
また、更に、本願の請求項２６に係る発明は、請求項２５に係る発明において、送信用及び／又は受信用に、互いに異なる増幅率をもつ複数の増幅器が設けられていることを特徴としたものである。
【００３８】
また、更に、本願の請求項２７に係る発明は、請求項２５に係る発明において、送信用及び／又は受信用に、互いに異なる動作周波数をもつ複数の増幅器が設けられていることを特徴としたものである。
【００３９】
また、更に、本願の請求項２８に係る発明は、請求項２６又は２７に係る発明において、上記複数の送信用の増幅器が共に分配器を介して上記信号伝送ケーブルに接続されており、上記分配器が、該信号伝送ケーブルから入力される１つの信号を複数の信号に分岐させ、上記複数の送信用の増幅器へ出力することを特徴としたものである。
【００４０】
また、更に、本願の請求項２９に係る発明は、請求項２６〜２８に係る発明のいずれか一において、上記複数の受信用の増幅器が共に合成器を介して上記信号伝送ケーブルに接続されており、上記合成器が、上記受信用の増幅器から入力される複数の信号を１つの信号に合成して、上記信号伝送ケーブルへ出力することを特徴としたものである。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るアンテナの構成を示す斜視図である。このアンテナ１０は、アンテナ下面をなす接地導体１１と、該接地導体１１に対向して配置され、アンテナ上面をなす天井導体１５と、アンテナ側面をなす側面導体１４とから構成される筐体を備えている。これら接地導体１１，側面導体１４，天井導体１５は互いに電気的に接続されている。接地導体１１上には、外部より所定の給電線路を介して電力供給されるための給電点１２が設けられている。また、導体線からなるアンテナ素子１３が、その一端部が給電点１２に電気的に接続される一方、他端部が天井導体１５側へ延びるように設けられている。アンテナ素子１３の他端部は、図２を参照して後述するように、天井導体１５の中央に位置する給電部１８を構成する。更に、天井導体１５には、給電部１８が構成される領域を挟み、電波を放射させるための矩形状の開口部１６，１７が対称的に形成されている。
【００４４】
図２に、給電部１８を拡大して示す。この実施の形態１では、天井導体１５において、アンテナ素子１３をその外周部に沿って取り囲む孔部１５ａが形成されている。孔部１５ａの形状及び寸法は、その外縁部とアンテナ素子１３の外周部との間に所定の間隔が確保されるように設定されている。図２では、孔部１５ａを構成する天井導体１５の外縁部とアンテナ素子１３との間のギャップを符号２０であらわす。更に、アンテナ素子１３と孔部１５ａを構成する天井導体１５の外縁部とは周波数選択回路１９を介して接続されている。この実施の形態１では、周波数選択回路１９が、並列共振回路であるＬＣ並列回路から構成されている。
【００４５】
なお、図１及び以下で参照するアンテナ１０の構成を示す斜視図では、Ｘ，Ｙ，Ｚの３次元座標空間が設定されており、アンテナ１０は、その接地導体１１がＸＹ平面上に位置し、給電点１２が原点に位置し、更に、開口部１６，１７がＹ軸方向に沿って延びるように配置され、ＺＹ平面及びＺＸ平面に対して対称的な構造を有するものとする。
【００４６】
かかる構成を備えたアンテナ１０の動作について説明する。アンテナ１０の動作を説明する上で、周波数選択回路１９が所定の導体に置き換えられてなるアンテナ（以下、アンテナＡという）を想定し、そのアンテナの共振周波数をｆ１とする。また、周波数選択回路１９が取り除かれてなるアンテナ（以下、アンテナＢという）を想定し、そのアンテナの共振周波数をｆ２とする。すなわち、アンテナＡは、アンテナ素子１３と天井導体１５とが短絡された構造を有するもので、アンテナＢは、アンテナ素子１３と天井導体１５との間におけるギャップ２０により電気的容量を直列に接続した構造を有するものである。これにより、アンテナＡとアンテナＢとでは、互いに異なる共振周波数をもつことになる。
【００４７】
アンテナ１０に用いられる周波数選択回路１９は、その共振周波数がｆ２であるもので、図８のスミスチャートに示すように、周波数ｆ１で低インピーダンスとなり、周波数ｆ２で高インピーダンスとなる特性を有している。ｆ２が２．１４ＧＨｚである場合には、周波数選択回路１９に用いられるＬＣ並列回路におけるインダクタンスＬ及び容量Ｃの組合せとして、例えば、Ｌ＝１１ｎＨ，Ｃ＝０．５ｐＦの組合せを用いることができる。かかる周波数選択回路１９を用いて、アンテナ素子１３と天井導体１５とを接続すると、周波数ｆ１では周波数選択回路１９は低インピーダンス、つまり短絡に近い状態となり、前述したアンテナＡと同様に動作する。また、一方、周波数ｆ２では周波数選択回路１９は高インピーダンス、つまり開放に近い状態となり、前述したアンテナＢと同様に動作する。このように、アンテナ１０は１つのアンテナ構造で、アンテナＡ及びアンテナＢの動作周波数である２つの周波数で動作するアンテナとなる。
【００４８】
次に、図３を参照して、アンテナ１０による電波の放射原理について説明する。周波数ｆ１及びｆ２のいずれにおいても、電波の励振はアンテナ素子１３で行われて、電波が放射される。この放射された電波が、天井導体１５に形成された２つの開口部１６，１７を通じて外部空間に放射される。このアンテナ１０では、開口部１６，１７が、放射源であるアンテナ素子１３に対して対称的な位置に配置されている。これにより、アンテナ素子１３により開口部１６，１７に励起される電界は同相となるため、図３の（ａ）に示すように、各開口部１６，１７にてＸ方向に沿って生じる電界Ｒの向きは逆向きとなる。開口部１６，１７に励起されるＸ方向の電界Ｒを磁流Ｓに置き換えると、図３の（ｂ）に示すように、各開口部１６，１７の位置におけるＹ軸と平行で互いに逆向きである、振幅の等しい線状磁流源としてあらわすことができる。この場合には、アンテナ１０の電波の放射が、かかる２つの磁流源からの電波の放射であると考えることができる。つまり、アンテナ１０の電波の放射は、この２つの磁流源のアレーによる放射と見ることができる。
【００４９】
具体的には、上記の２つの磁流源から放射された電波は、磁流源がＺＹ平面に対して対称的に配置されているため、ＺＹ平面上において等振幅で位相が互いに逆相になり相殺される。つまり、ＺＹ平面には電波は放射されない。また、ＺＸ平面では２つの磁流源から放射される電波の位相が揃う方向があり、その方向には電波が強められる。一例として磁流源間距離が自由空間で１／２波長である場合には、Ｘ軸方向に位相が揃うため、＋Ｘ方向および−Ｘ方向に放射電波が強められる。
更に、開口部１６，１７のＹ方向の長さを長くすると磁流源が長くなり、その結果、Ｘ方向への放射が絞られ利得が大きくなる。すなわち、開口部１６，１７の長さにより利得を調整することが可能である。
【００５０】
また、一般的に、有限大の接地導体を有するアンテナでは、接地導体の端部において、電波の回折が生じる。すなわち、有限大の接地導体を有するアンテナによる放射電波は、アンテナ素子による放射電波と接地導体の端部における回折波との和となる。このことは、アンテナ１０にも当てはまり、天井導体１５、側面導体１４、接地導体１１における各端部及び屈折箇所において回折が起こる。この実施の形態１では、天井導体１５に開口部１６、１７が形成されており、特に天井導体１５の端部において、回折波の影響が大きくなる。したがって、アンテナ１０による放射電波の指向性は、開口部１６，１７の位置、個数及び寸法に加え、天井導体１５，側面導体１４，接地導体１１の各々の寸法及び形状に依存して変化させられるものである。
【００５１】
図４に、アンテナ１０についての寸法設定の一例を示す。この例において、周波数ｆ２は２．６×ｆ１である。周波数がｆ１であるときの自由空間波長をλ１、周波数がｆ２であるときの自由空間波長をλ２とする。ＸＹ平面上に配置された接地導体１１は長方形状に形成され、各辺がそれぞれ０．７２×λ１、０．５６×λ１に設定されている。また、側面導体１４の高さは０．０６×λ１に設定されている。接地導体１１と対向しＸＹ平面に沿って配置された天井導体１５は、開口部１６，１７に挟まれた領域にて、Ｙ方向に沿って延びる長方形状に形成され、Ｘ軸と平行な辺の長さが０．２６×λ１に設定されるとともに、Ｙ軸に平行な辺の長さが０．５６×λ１に設定されている。また、天井導体１５は、アンテナ上面の両縁部をなす領域にて、Ｙ方向に沿って延びる長方形状に形成され、Ｘ軸と平行な辺の長さが０．０８×λ１に設定されるとともに、Ｙ軸に平行な辺の長さが０．５６×λ１に設定されている。
【００５２】
更に、天井導体１５に形成された２つの開口部１６，１７は、Ｙ方向に沿って延びる長方形状に形成され、共に、そのＸ軸と平行な辺の長さが０．１５×λ１に設定され、Ｙ軸に平行な辺の長さが０．５６×λ１に設定されている。また、更に、アンテナ素子１３はＺ軸上に配置され、その直径が０．０１５×λ１に設定されるとともに、その長さが０．０６×λ１に設定されている。アンテナ１０は、互いに直交するＺＸ平面及びＺＹ平面を基準として対称的な構造を有している。
【００５３】
このように寸法設定されたアンテナ１０のインピーダンス特性及び放射指向性について説明する。図５（ａ），（ｂ）及び図６は、それぞれ、前述したように寸法設定されたアンテナ１０が、入力インピーダンスの５０Ω給電線路に対するＶＳＷＲ特性を示したものである。
図５の（ａ）では、周波数選択回路１９が導体に置き換えられてなるアンテナＡのインピーダンス特性が示されており、この特性から、中心周波数ｆ１で共振していることが分かる。また、図５の（ｂ）では、周波数選択回路１９が取り除かれてなるアンテナＢのインピーダンス特性が示されており、この特性から、中心周波数ｆ２で共振していることが分かる。いずれのアンテナもＶＳＷＲが２以下の周波数帯域が比帯域で１０％以上であり、インピーダンス特性は広帯域にわたり反射損失の少ない良好な特性を示している。
【００５４】
一方、図６では、周波数選択回路１９としてＬＣ並列回路を用いたアンテナ１０の入力インピーダンス特性が示されている。この特性から、周波数ｆ１とｆ２の２つの周波数で共振していることが分かる。このように、アンテナ１０は、２つの周波数で反射損失の少ない良好なインピーダンス特性を有するアンテナであることが分かる。
【００５５】
アンテナ１０では、アンテナ素子１３の高さが０．０６×λ１（０．１６×λ２）と設定されており、従来よく知られた１／４波長アンテナ素子よりも低くなっている。これは、アンテナ１０の天井導体１５と接地導体１１との間に容量性の結合が生じ、アンテナ素子１３の先端側に容量性負荷を備えている場合と等価となることによる。すなわち、この実施の形態１に係るアンテナ１０では、アンテナ本体の小型化（厳密には薄型化）を図ることができるという従来のアンテナの長所を損なうことなく、複数の周波数での共振を実現することができる。
【００５６】
図７は、アンテナ１０の放射指向性を示したものである。図７の（ａ）には、ｆ１における放射指向性が示され、また、図７の（ｂ）には、ｆ２における放射指向性が示されている。放射指向性の目盛りは１間隔が１０ｄＢであり、単位はダイポールアンテナの利得を基準にしたｄＢｄである。なお、アンテナの利得を表す単位としては、また、点波源の放射電力に対する利得であるｄＢｉ（＝−２．１５ｄＢｄ）を用いてもよい。図７の（ａ）に示すように、ｆ１におけるＸＹ平面の放射指向性では、Ｙ方向への電波の放射が抑制され、Ｘ方向への電波の放射が強められている。これに対して、図７の（ｂ）に示すように、ｆ２におけるＸＹ平面の放射指向性では、Ｙ方向への電波の放射が抑制されるものの、６方向に強く放射している。これは、アンテナ１０の奥行きが１．４３×λ２（０．５６×λ１）に設定されて、図３（ｂ）を参照して説明した等価磁流源が１波長以上となり、グレーディングローブが生じるためである。
【００５７】
また、いずれの周波数においても、アンテナ１０は、アンテナ下面側に電波をほとんど放射せず、アンテナ上面側に非常に強い電波を放射し、特にアンテナ斜め横方向に指向性が強い。つまり、アンテナ素子１３の周囲を取り囲む側面導体１４及び接地導体１１により、アンテナ下面側、つまり−Ｚ方向への放射を小さくさせている。かかる特性を有するアンテナ１０は、例えば廊下等の細長い室内空間における利用に非常に有効である。
【００５８】
更に、アンテナ１０では、電波を放射させるための開口部１６，１７がアンテナ上面に形成され、放射源であるアンテナ素子１３が接地導体１１と側面導体１４とにより囲まれているため、アンテナ側面方向及びアンテナ下面方向（すなわち配置環境）における放射電波への影響が小さい。すなわち、アンテナ１０を室内の天井等の設置面に設置する場合、アンテナを設置面内部に埋め込み、アンテナ上面が放射空間に面するように設置面と略面一に設置することが可能である。これにより、設置面からの突起物をなくすることができ、人目に付きにくい景観上好ましいアンテナとなる。また、アンテナ本体がアンテナを設置面内部に埋め込むことが不可能な場合にも、設置面からの突起物が抑制されることにより、一層人目に付きにくいアンテナとなる。
また、更に、アンテナ１０が互いに直交する２平面（ＺＹ平面及びＺＸ平面）に対して対称的な構造を有しているため、アンテナ１０からの放射電波の指向性が上記２平面に対して対称になるという効果が得られる。
【００５９】
以上のように、本実施の形態１に係るアンテナ１０は、比較的簡単な且つ小型の構造で、任意の２つ以上の周波数で共振するとともに、所望の指向性を有することができる。
【００６０】
なお、実施の形態１では、アンテナ１０がＺＹ平面、ＺＸ平面に対して対称的な構造を有する場合を例に挙げて説明したが、これに限定されることなく、所望の放射指向性あるいは入力インピーダンス特性を得るために、アンテナが、例えば、ＺＹ平面にのみ対称的な構造を有するもの、若しくは、ＺＹ平面及びＺＸ平面に対して非対称な構造を有するものであってもよい。また、電波を放射するための開口部１６及び１７，接地導体１１又は天井導体１５若しくは側面導体１４のそれぞれについてのみ、ＺＹ平面に対して対称的な構造を有する、若しくは、ＺＹ平面及びＺＸ平面に対して対称的な構造を有するものであってもよい。更に、これらの組合せも可能であり、アンテナがこのような対称的な構造を有することにより、放射対象空間に最適な放射指向性を有することができる。
【００６１】
また、実施の形態１では、周波数選択回路１９としてＬＣ並列回路が用いられる場合を例に挙げて説明したが、これに限定されることなく、例えば、所望の特性を得るために、周波数選択回路１９としては、ローパスフィルタ、切替えスイッチを用いてもよい。ローパスフィルタを用いることにより、ＬＣ並列回路に比較して、通過時と遮断時の周波数特性がより急峻にすることが可能であり、周波数間隔の近い周波数の選択が可能となるという効果が得られる。他方、切替えスイッチを用いることにより、時分割方式の異なる動作周波数の異なるシステムに対してアンテナを動作させることが可能となる。この場合には、動作していないシステムの動作周波数に対する抑制フィルタが不要となる若しくは軽減される効果が得られる。
【００６２】
更に、実施の形態１では、接地導体１１と側面導体１４と天井導体１５と互いに電気的に接続されている場合を例に挙げて説明したが、これに限定されることなく、所望の放射指向性あるいは入力インピーダンス特性を得るために、アンテナが、例えば、天井導体１５と側面導体１４とが電気的に開放されている構造、あるいは、接地導体１１と側面導体１４とが電気的に開放されている構造、若しくは、接地導体１１と側面導体１４と天井導体１５とが電気的に開放されている構造を有するものであってもよい。
【００６３】
また、更に、実施の形態１では、２つの開口部１６，１７が形成された場合を例に挙げて説明したが、これに限定されることなく、所望の放射指向性あるいは入力インピーダンス特性を得るために、アンテナが、開口部が１つのみ形成された構造若しくは開口部が３つ以上形成された構造を有するものであってもよい。
【００６４】
また、更に、実施の形態１では、開口部１６，１７が長方形状に形成された場合を例に挙げて説明したが、これに限定されることなく、所望の放射指向あるいは入力インピーダンス特性を得るために、例えば、アンテナが、開口部が円形，正方形，多角形，楕円形，半円又はこれらの組合せ若しくは輪状あるいはその他の形状に形成された構造を有するものであってもよい。特に開口部が円形又は楕円形若しくは曲面で形成される場合には、アンテナの導体部分における角部が少なくなり、角部での回折効果が少なくなることにより、放射指向性について、アンテナからの放射電波の交差偏波変換損失が抑制されるという効果が得られる。
【００６５】
また、更に、実施の形態１では、開口部１６，１７がアンテナ上面に形成された場合を例に挙げて説明したが、これに限定されることなく、所望の放射指向性あるいは入力インピーダンス特性を得るために、例えば、アンテナが、開口部が側面導体１４に形成された構造、若しくは、開口部が接地導体１１に形成された構造、あるいは、これらを組み合わせた構造を有するものであってもよい。
【００６６】
また、更に、実施の形態１では、接地導体１１及び天井導体１５が長方形状に形成された場合を例に挙げて説明したが、これに限定されることなく、所望の放射指向性あるいは入力インピーダンス特性を得るために、例えば、アンテナが、接地導体１１及び天井導体１５が、その他の多角形，半円若しくはこれらの組合せあるいはその他の形状に形成された構造を有するものであってもよい。特に接地導体１１及び天井導体１５が円形，楕円形又は曲面でその他の形状に形成される場合には、アンテナの導体部分における角部が少なくなり、角部での回折効果が少なくなることにより、放射指向性について、アンテナからの放射電波の交差偏波変換損失が抑制されるという効果が得られる。
【００６７】
アンテナを天井等の設置面に設置する場合には、アンテナが目立たないように、アンテナの形状を、天井の升目又は部屋の形状と揃えてほしいという要望があるが、天井の升目又は部屋の形状は固定されるため、アンテナの形状が長方形やその他の多角形であると、アンテナを設置する方向には制限が生じてしまう。これに対して、特にアンテナ下面をなす接地導体が円形状であると、アンテナを設置面に設置する際に、天井の升目又は部屋の形状に配慮することなく、アンテナを設置することが可能である。
【００６８】
また、更に、実施の形態１では、側面導体１４が接地導体１１に対して垂直である場合を例に挙げて説明したが、これに限定されることなく、所望の放射指向性あるいは入力インピーダンス特性を得るために、アンテナは、側面導体１４が接地導体１１に対して所定角度だけ傾斜させられている構造を有するものであってもよい。
【００６９】
また、更に、実施の形態１では、側面導体１４が接地導体１１の輪郭に沿って形成された場合を例に挙げて説明したが、これに限定されることなく、所望の放射指向性あるいは入力インピーダンス特性を得るために、アンテナは、側面導体が接地導体の輪郭と比較して大きな構造又は小さな構造、あるいは天井導体より大きい構造や小さい構造も可能である。
【００７０】
また、更に、実施の形態１では、第１の共振周波数ｆ１又は第２の共振周波数ｆ２において十分なインピーダンス整合が得られない周波数の組合せとなる場合もある。これに対処すべく、図９に示すアンテナ２１が考えられる。このアンテナ２１では、上記実施の形態１に係るアンテナ１０の構成に加えて、接地導体１１上に一対の整合導体２２，２２が設けられている。これにより、アンテナ２１のインピーダンスと給電線路（不図示）のインピーダンスとの整合が得られる。また、特にインピーダンスが低い場合には、図１０に示すアンテナ２４のように、整合導体２２とアンテナ素子１３と導体２５を介して接続することにより、インピーダンスを高くして、整合状態を良好にすることが可能である。
【００７１】
また、更に、周波数の組合せによっては、ｆ１のみ又はｆ２のみのインピーダンスを調整したい場合がある。これに対処すべく、図１１に示すアンテナ２７が考えられる。このアンテナ２７では、整合導体２２，２２が周波数選択回路２２ａ，２２ｂを介して接地導体１１と接続されており、この構成により、ｆ１のみ又はｆ２のみのインピーダンスを調整することが可能となる。具体的には、ｆ１のみ変化させたい場合、つまりｆ２をそれほど変化させたくない場合には、周波数選択回路２２ａ，２２ｂを、ｆ１で低抵抗となるように、他方、ｆ２で開放となるように調整すればよい。逆に、ｆ２のみ変化させたい場合、つまりｆ１をそれほど変化させたくない場合には、周波数選択回路２２ａ，２２ｂを、ｆ２で低抵抗となるように、ｆ１で開放となるように調整すればよい。
【００７２】
また、更に、実施の形態１では、開口部１６，１７の開口面積が一定である場合を例に挙げて説明したが、これに限定されることなく、アンテナが、図１２に示すように、開口部１６，１７に開口面積を可変とする開口面積可変手段２３を備えた構造を有するものであってもよい。この開口面積可変手段２３は、開口部１６，１７上でスライド可能な導体板からなるもので、この導体板をスライドさせることで、開口部１６，１７の開口面積を変化させることができる。これにより、アンテナの放射指向性を変化させ、所望の放射指向性を得ることが可能になる。
【００７３】
また、更に、実施の形態１では、アンテナ素子１３が直線導体からなるが、これを他のアンテナ素子で構成することも可能である。例えば、アンテナ素子としては、螺旋状の導体線で構成されたヘリカル型アンテナ素子を用いてもよい。この場合には、アンテナ素子が小型・低背になり、すなわち、アンテナの小型化・低背化を図ることができる。
【００７４】
また、更に、実施の形態１では、アンテナ素子１３が天井導体１５に直接に接続されない場合を例に挙げて説明したが、これに限定されることなく、例えば、図１３に示すアンテナ２８も有用である。このアンテナ２８では、アンテナ素子１３が、その他端側で、他の部分から孤立した天井導体１５の一部（符号２９であらわし、以下、孤立部分という）に直接に接続されるとともに、天井導体１５の孤立部分２９とその他の部分とが、周波数選択回路１９を介して互いに接続されている（所謂トップローディング型）。この構成により、共振周波数ｆ２を調整することができる。
【００７５】
また、実施の形態１に係るアンテナ１０をアレー状に配置して、フェーズドアレーアンテナ又はアダプティブアンテナアレーを構成することも可能である。これらの場合には、更なる放射電波の指向性の制御が可能になる。
なお、これら実施の形態１において付記した変形例は、後述する実施の形態２〜１０においても適用可能である。
【００７６】
次に、本発明の別の実施の形態について説明する。なお、以下では、上記実施の形態１における場合と同じものについては、同一の符号を付し、それ以上の説明を省略する。
実施の形態２．
図１４は、本発明の実施の形態２に係るアンテナの構成を示す斜視図である。
このアンテナ３０は、上記実施の形態１に係るアンテナ１０の構成と略同じ構成を有するもので、この実施の形態２では、更に、天井導体１５において、上記アンテナ素子１３と天井導体１５との接続部周囲において、略環状の貫通孔３４が形成されている。そして、貫通孔３４を構成する天井導体１５の内縁部と外縁部とが周波数選択回路３５を介して接続されている。なお、ここでは、給電部１８の詳細については、上記実施の形態１に係るアンテナ１０の構成と同じであるため、図２を参照する。
【００７７】
かかる構成を備えたアンテナ３０は、上記第１の実施の形態のアンテナと同様に、複数の周波数（この実施の形態２では３つの周波数）で動作するものである。アンテナ３０の動作を説明する上で、周波数選択回路１９，３５が導体に置き換えられてなるアンテナ（以下、アンテナＡという）を想定し、そのアンテナの共振周波数をｆ１とする。また、周波数選択回路３５が取り除かれてなるアンテナ（以下、アンテナＢという）を想定し、そのアンテナの共振周波数をｆ２とする。更に、周波数選択回路１９が取り除かれてなるアンテナ（以下、アンテナＣという）を想定し、そのアンテナの共振周波数をｆ３とする。
【００７８】
このとき、周波数の低い順に、ｆ１，ｆ２，ｆ３である。アンテナＣは、アンテナＡにおいて、アンテナ素子１３と天井導体１５との間におけるギャップ２０により電気的容量を直列に接続した構造を有するものと考えられる。これにより、アンテナＡとアンテナＣとでは、互いに異なる共振周波数をもつことになる。また、アンテナＢは、アンテナＡにおいて貫通孔３４のギャップにより天井導体１５の中に電気容量を直列に接続した構造を有するものと考えられる。従って、この貫通孔３４の大きさを変化させる、すなわち、貫通孔３４の内側にある天井導体１５の大きさを変化させることにより、ｆ２は、ｆ１とｆ３との間の任意の周波数で共振することができる。このように、アンテナＡとアンテナＢとアンテナＣで、互いに異なる共振周波数をもつ。
【００７９】
周波数選択回路３５はｆ１で低インピーダンスとなり、ｆ２で高インピーダンスとなる特性を有するものとする。また、周波数選択回路１９はｆ１、ｆ２で低インピーダンスとなり、ｆ３で高インピーダンスとなる特性を有するものとする。これら周波数選択回路１９，３５を用いることにより、アンテナ３０は１つのアンテナ構造で、ｆ１とｆ２とｆ３の３つの周波数で動作するアンテナとなる。
【００８０】
また、アンテナ３０は、電波を放射させるための開口部１６，１７がアンテナ上面に形成され、放射源であるアンテナ素子１３が接地導体１１と側面導体１４とにより囲まれているため、アンテナ側面方向及びアンテナ下面方向（すなわち配置環境）における放射電波への影響が小さい。つまり、アンテナ３０を室内の天井等の設置面に設置する場合には、アンテナを設置面内部に埋め込み、アンテナ上面が放射空間に面するように、設置面と面一に設置することが可能である。これにより、天井等から突起物がなくなり、人目に付きにくい景観上好ましいアンテナとなる。また、アンテナ本体がアンテナを設置面内部に埋め込むことが不可能な場合にも、設置面からの突起物が抑制されることにより、一層人目に付きにくいアンテナとなる。
また、更に、この実施の形態２では、アンテナ３０が互いに直交する２平面（ＺＹ平面及びＺＸ平面）に対して対称的な構造を有しているため、アンテナ３０からの放射電波の指向性が上記２平面に対して対称になるという効果が得られる。
【００８１】
以上のように、本実施の形態２に係るアンテナ３０は、比較的簡単な且つ小型の構造で、任意の３つ以上の周波数で共振するとともに、所望の指向性を有することができる。
【００８２】
実施の形態３．
図１５は、本発明の実施の形態３に係るアンテナの構成を示す斜視図である。このアンテナ４０は、上記実施の形態１に係るアンテナ１０の構成と略同じ構成を有するもので、これに加え、実施の形態３では、更に、開口部１６，１７における電界分布を変化させるための電界調整導体４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄが設けられている。これらの電界調整導体４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄは、それぞれ、一端側で接地導体１１に接続される一方、他端側で天井導体１５に接続されている。アンテナ４０の動作は、上記実施の形態１係るアンテナ１０の動作と同様である。
【００８３】
ところで、上記実施の形態１に係るアンテナ１０では、周波数ｆ２においてＸＹ平面指向性にグレーディングローブが生じてしまう構造になることがある。このようにｆ１のＸＹ平面指向性とｆ２のＸＹ平面指向性とが全く異なる場合には、システムを構成する上でｆ１の指向性に適するアンテナの配置とｆ２の指向性に適するアンテナの配置が異なってしまい、複数の周波数で動作するというアンテナの利点が損なわれる惧れがある。これに対処すべく、アンテナ４０では、ｆ２におけるグレーディングローブを抑制することを目的として、電界調整導体４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄが設けられている。かかる構成により、ｆ２における開口部の電界分布が変化し、グレーディングローブを抑制することが可能になる。つまり、ｆ２の指向性が改善される。
【００８４】
アンテナ４０についての寸法設定としては、上記実施の形態１に係るアンテナ１０の構成と同じ構成に関し、図４を参照して説明した寸法設定を適用することができる。また、電界調整導体４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄは、それらの高さが０．１６×λ２に設定されており、接地導体１１上で、原点における給電点１２からＸ方向に±０．３２×λ２，Ｙ方向に±０．５×λ２だけ離れた点（計４点）に配置され、その他端側で天井導体１５に接続されている。給電部１８における周波数選択回路１９としては、共振周波数がｆ２であるＬＣ並列回路が用いられている。アンテナ４０の共振周波数の設計値は、ｆ１及びｆ２である。
【００８５】
図１６は、このように寸法設定されたアンテナ４０の放射指向性を示したものである。図１６の（ａ）はｆ１における放射放射指向性、図１６の（ｂ）はｆ２における放射放射指向性である。放射放射指向性の目盛りは１間隔が１０ｄＢであり、単位は点波源の放射電力に対する利得のｄＢｉである。この図１６に示すように、アンテナ４０では、ｆ１及びｆ２の両周波数においてＹ方向への電波の放射が抑制され、Ｘ方向への電波の放射が強められている。このように、ｆ２においてもグレーディングローブが抑制されることが分かる。また、アンテナ４０では、いずれの周波数においても、アンテナ下面方向には電波をほとんど放射せず、アンテナ上面方向に非常に強い電波を放射し、特にアンテナ斜め横方向に放射指向性が強い。つまり、アンテナ素子１３の周囲を囲む側面導体１４及び接地導体１１により、アンテナ下面方向つまり−Ｚ方向への放射を小さくさせている。かかる特性を有するアンテナ４０は、例えば廊下等の細長い室内空間における利用に非常に有効である。
【００８６】
以上のように、本実施の形態３に係るアンテナ４０は、比較的簡単な且つ小型の構造で、２つ以上の任意の周波数で共振するとともに、所望の指向性を有することができ、更に、安定したアンテナ構成でグレーディングローブを抑制することができる。
【００８７】
実施の形態４．
ところで、図１７から分かるように、上記実施の形態３に係るアンテナ４０では、共振周波数がｆ１から若干ずれる傾向がある。これに対処し得る例として、図１８に、本発明の実施の形態４に係るアンテナ５０を示す。このアンテナ５０では、各電界調整導体４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄと天井導体１５とが、それぞれ、周波数選択回路５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄを介して接続されている。この構成により、図１９の（ａ）から分かるように、共振周波数はｆ１となる。また、図１９の（ｂ）から分かるように、第２の共振周波数ｆ２は変わらない。かかる構成にすれば、２つの周波数において共に反射損失が少なく、水平面に双指向特性を示すアンテナを実現することができる。
【００８８】
なお、実施の形態３及び４に係るアンテナ４０及び５０としては、周波数選択回路５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄが電界調整導体４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄと天井導体１５との間に介在させられる場合を例に挙げて説明したが、これに限定されることなく、アンテナは、周波数選択回路が電界調整導体と接地導体１１との間に介在させられる構造、若しくは、周波数選択回路が電界調整導体と天井導体との間、及び、電界調整導体と接地導体との間の両方に介在させられる構造を有するものであってもよい。
【００８９】
また、アンテナ４０及び５０としては、４本の電界調整導体が給電点に対して対称に配置された構成を有する場合を例に挙げて説明したが、これに限定されることなく、所望の放射指向性あるいは共振周波数を得るために、電界調整導体の本数は４本でなくてもよく、また、その配置は非対称的なものであってもよい。
【００９０】
実施の形態５．
図２０は、本発明の実施の形態５に係るアンテナの構成を示す斜視図である。このアンテナ６０は、上記実施の形態１に係るアンテナ１０の構成と略同じ構成を有するもので、この実施の形態５では、更に、接地導体１１と側面導体１４と天井導体１５とにより囲まれてなる筐体の内部空間に誘電体６２が充填されている。アンテナ６０の動作は、上記実施の形態１係るアンテナ１０の動作と同様である。
【００９１】
実施の形態１に係るアンテナ１０については、さらに人目に付かないように低背な構造が望まれることがある。そこで、この実施の形態５では、接地導体１１と側面導体１４と天井導体１５とにより囲まれた空間に誘電体を充填することにより、アンテナを小型・低背な構造にすることができる。ここで、真空の誘電率ε０に対する誘電体の誘電率の比（比誘電率）をεｒとすると、誘電体内での波長は真空中の波長に比べて１／√（εｒ）倍となる。εｒは１以上であるから、誘電体内では波長は短くなる。これにより、アンテナ本体の小型化・低背化を図ることができる。
【００９２】
このアンテナ６０では、アンテナ上面に設けられた開口部１６，１７からアンテナ内部に湿気や埃の多い空気が入り込みアンテナの特性が劣化する惧れがなく、長期にわたり安定して信頼性を確保することができる。
【００９３】
また、特に図示しないが、天井導体１５及び接地導体１１を誘電体基板上の金属パターンにより形成するとともに、側面導体１４を導体ビアにより形成するようにしてもよい。かかる構成を有することにより、開口部１６，１７を有する天井導体１５は、エッチング加工等のような工作精度の高い加工法により製作されることが可能となり、その結果、アンテナの製作精度の向上及び量産によるコストの削減を実現することができる。
【００９４】
更に、この場合には、開口部１６，１７の形成される導体面のみを誘電体基板で構成することも可能である。具体的には、片面のみ金属箔が張られた誘電体基板を使用して、導体部分を基板上の金属箔により形成し、開口部１６，１７は導体箔を取り除くことで構成する。この場合には、誘電体板が蓋となり、アンテナ内部に湿気や埃の多い空気が入り込むことによる特性の劣化が抑制され、長期にわたり安定して信頼性を維持することができる。更に、導体と開口部はエッチング加工等のような工作精度の高い加工法により製作することが可能となり、アンテナの製作精度の向上及び量産によるコストの削減を実現することができる。この場合には、接地導体１１と側面導体１４と天井導体１５とにより囲まれた空間の全てに誘電体が充填されているわけではないので、アンテナが軽量になるといった利点も得られる。
【００９５】
実施の形態６．
図２１は、本発明の実施の形態６に係るアンテナの構成を示す斜視図である。このアンテナ７０は、上記実施の形態２に係るアンテナ３０の構成とほぼ同じ構成を有するもので、この実施の形態６では、天井導体１５において、複数の略環状の貫通孔７１ａ，７１ｂ，７１ｃが、上記アンテナ素子１３の先端部を中心として同心円状に形成されている。そして、貫通孔７１ａ，７１ｂ，７１ｃを構成する天井導体１５の内縁部と外縁部とが、周波数選択回路７２ａ，７２ｂ，７２ｃを介して接続されている。
なお、給電部１８の詳細については、上記実施の形態１に係るアンテナ１０の構成と同じで、図２に示すように、アンテナ素子１３と孔部１５ａを構成する天井導体１５の外縁部とは周波数選択回路１９を介して接続されている。
【００９６】
かかる構成を備えたアンテナ７０は、４つの周波数選択回路１９，７２ａ，７２ｂ，７２ｃを用いることにより、１つのアンテナ構造で、５つの周波数で動作するアンテナとなる。また、この実施の形態６では、アンテナ７０が互いに直交する２平面（ＺＹ平面及びＺＸ平面）に対して対称的な構造を有しているため、アンテナ７０からの放射電波の指向性がこれら２平面に対して対称になるという効果が得られる。
【００９７】
このように、本実施の形態６に係るアンテナ７０は、比較的簡単な且つ小型の構造で、任意の５つ以上の周波数で共振するとともに、所望の指向性を有することができる。
【００９８】
なお、実施の形態６では、天井導体１５の中心まわりに３組の環状の貫通孔及び周波数選択回路を設け、アンテナの共振周波数を５つとした場合を例に挙げて説明したが、これに限定されることなく、それ以上の組の貫通孔および周波数選択回路を設けることにより、更に多くの周波数で共振するアンテナを実現することができる。
【００９９】
実施の形態７．
図２２は、本発明の実施の形態７に係るアンテナの組立構造をあらわす分解斜視図である。このアンテナ８０は、上記実施の形態６における場合と同じ構造の天井導体１５を有するもので、この実施の形態７では、更に、特定の周波数又は周波数帯域の信号を送受信する送受信回路８１が、アンテナの一構成として組み込まれている。送受信回路８１は、各種構成が１枚の回路基板８２上に載置されてなる構造を有し、回路基板８２が接地導体１１に取り付けられることにより、接地導体１１上に配設される。また、この送受信回路８１に対しては、アンテナ素子１３が、回路基板８２から上方に延び、その先端側で給電部１８のほぼ中心に位置するように取り付けられる。
【０１００】
一般に、送受信回路８１が組み込まれたアンテナ８０は、図２３に示すように、信号伝送ケーブル８７を介して、ベースバンド信号処理を行なう制御部８８と接続される。制御部８８は、その基本動作として、アンテナ８０で受信された高周波信号を復調し、そこから伝送情報であるベースバンド信号を抽出し、また、一方、ベースバンド信号をその振幅，周波数又は位相について変調した上でアンテナ８０へ伝送する。
【０１０１】
図２４に、送受信回路８１の構成を示す。送受信回路８１は、フィルタスイッチ８４と通過周波数帯域の互いに異なる２つのフィルタ８５ａ，８５ｂとを備えたフィルタ切替回路８３と、送信用の増幅器８６Ａ及び受信用の増幅器８６Ｂとを有している。送受信回路８１に対して取り付けられるアンテナ素子１３は、フィルタ切替回路８３内のフィルタスイッチ８４に接続されている。フィルタ切替回路８３では、フィルタスイッチ８４が、例えば一定時間周期で、フィルタ８５ａ，８５ｂを交互に切り替え、アンテナ素子１３と接続させる。フィルタ切替回路８３を用いることにより、フィルタスイッチの切替動作に応じて、送受信対象とする信号の周波数を変えることができ、種々の周波数又は周波数帯域をカバーすることが可能である。
【０１０２】
かかる構成を備えた送受信回路８１では、送信時に、制御部８８（図２３参照）から送信用の信号伝送ケーブル８７Ａを通じて送られてきた信号が、送信用の増幅器８６Ａにおいて増幅された上で、フィルタ切替回路８３に入力される。フィルタ切替回路８３では、アンテナ素子１３と接続するフィルタとして、フィルタスイッチ８４により、フィルタ８５ａ及び８５ｂのいずれかが選択され、選択されたフィルタを通じて、そのフィルタの通過周波数帯域に対応する信号が、入力信号から取り出される。そして、取り出された信号が、アンテナ素子１３へ送られる。
【０１０３】
また、一方、受信時には、アンテナ素子１３から受信された信号から、フィルタ切替回路８３においてフィルタスイッチ８４により選択されたフィルタを通じて、そのフィルタの通過周波数帯域に対応する信号が取り出され、増幅器８６Ｂにより増幅された上で、受信用の信号伝送ケーブル８７Ｂを通じて制御部８８（図２３参照）へ送られる。
【０１０４】
アンテナに組み込まれる送受信回路としては、図２４に示す構成と別の構成を備えたものを用いてもよい。例えば、信号の周波数を変換し得る高周波ＩＣを備えた送受信回路を用いてもよい。この場合、周波数変換により、所望の周波数を備えた信号が得られる。更に、図２５〜２９を参照して、図２４に示す構成と異なる送受信回路の構成の例について説明する。
【０１０５】
図２５に示す送受信回路９１では、フィルタ切替回路８３において、通過周波数帯域の互いに異なる４つのフィルタ８５ａ，８５ｂ，８５ｃ，８５ｄが設けられるとともに、それぞれ２つの送信用の増幅器８６Ａ，８６Ａ’及び受信用の増幅器８６Ｂ，８６Ｂ’が設けられている。送信用の増幅器８６Ａ，８６Ａ’は互いに異なる増幅率を有しており、また、同様に、受信用の増幅器８６Ｂ，８６Ｂ’も互いに異なる増幅率を有している。送信用の増幅器８６Ａ，８６Ａ’及び受信用の増幅器８６Ｂ，８６Ｂ’は、それぞれ、送信用の信号伝送ケーブル８７Ａ，８７Ａ及び受信用の信号伝送ケーブル８７Ｂ，８７Ｂに接続されている。
【０１０６】
かかる送受信回路９１によれば、送信用及び受信用の各々について、互いに異なる増幅率をもつ増幅器が設けられることにより、送信に際して、各種の強さの送信電波を実現することができ、また、受信に際しては、強さの異なる受信電波から所望の強さの信号を実現することができる。
なお、増幅器８６Ａ，８６Ａ’又は８６Ｂ，８６Ｂ’の代わりに、互いに異なる動作周波数をもつ複数の増幅器が用いられてもよい。この場合には、送受信に際して、各種周波数の電波を実現することができる。
【０１０７】
図２６に示す送受信回路９２では、図２５に示す送受信回路９１の構成に加え、２つの送信用の増幅器８６Ａ，８６Ａ’が、分配器９３Ａを介して、送信用の信号伝送ケーブル８７Ａに接続され、他方、２つの受信用の増幅器８６Ｂ，８６Ｂ’が、合成器９３Ｂを介して、受信用の信号伝送ケーブル８７Ｂに接続されている。分配器９３Ａは、信号伝送ケーブル８７Ａを通じて伝送されてきた１つの信号を２つの送信用の増幅器８６Ａ，８６Ａ’に分岐させる。合成器９３Ｂは、２つの受信用の増幅器８６Ｂ，８６Ｂ’から入力される２つの信号を１つの信号に合成する。
【０１０８】
図２７に示す送受信回路９４では、図２４に示す送受信回路８１の構成に加え、送信用の増幅器８６Ａが、フォトダイオード９５Ａを介して、送信用の信号伝送ケーブル８７Ａに接続され、他方、受信用の増幅器８６Ｂが、レーザダイオード９５Ｂを介して、受信用の信号伝送ケーブル８７Ｂに接続されている。また、この例では、送信用及び受信用の信号伝送ケーブル８７Ａ，８７Ｂが、広帯域で低損失の信号伝送を実現する光ファイバである。フォトダイオード９５Ａは、光ファイバ８７Ａを通じて伝送されてきた光信号を光−電気変換した上で、増幅器８６Ａへ出力する。レーザダイオード９５Ｂは、受信用の増幅器８６Ｂから入力される信号を電気−光変換した上で、光ファイバ８７Ｂを通じて出力する。なお、フォトダイオード９５Ａの代わりに、フォトトランジスタを用いるようにしてもよい。
【０１０９】
図２８に示す送受信回路９６では、図２６に示す送受信回路９２の構成に加え、送信用の増幅器８６Ａ，８６Ａ’に対応して設けられた分配器９３Ａが、フォトダイオード９５Ａを介して、送信用の信号伝送ケーブル８７Ａに接続され、他方、受信用の増幅器８６Ｂ，８６Ｂ’に対応して設けられた合成器９３Ｂが、レーザダイオード９５Ｂを介して、受信用の信号伝送ケーブル８７Ｂに接続されている。この例では、図２６に示す場合と同様に、送信用及び受信用の信号伝送ケーブル８７Ａ，８７Ｂが光ファイバである。
【０１１０】
図２９に示す送受信回路９７では、図２７又は図２８に示すようなフォトダイオード９５Ａ及びレーザダイオード９５Ｂがそれぞれ接続される送信用及び受信用の光ファイバ８７Ａ，８７Ｂに対して、フォトカプラ９８が設けられている。フォトカプラ９８は、２本の光ファイバ８７Ａ，８７Ｂと、双方向の伝送が可能な１本の光ファイバ９９とを連結している。
かかるフォトカプラ９８を設けることにより、ベースバンド信号処理を行なう制御部８８（図２３参照）と送受信回路９７との間の信号伝送が、１本の光ファイバ９９で行なえるようになり、構成の簡略化が図れる。
なお、前述した送受信回路の構成の例は、後述する実施の形態８〜１０においても適用可能である。
【０１１１】
実施の形態８．
図３０は、本発明の実施の形態８に係るアンテナの組立構造を示す分解斜視図である。アンテナ１００は、上記実施の形態７における場合と同じ構成を備えるもので、この実施の形態８では、更に、筐体内部で接地導体１１上に配設される送受信回路８１を遮蔽するカバー部材１０２が設けられる。カバー部材１０２の上面には、回路基板８２から上方へ延びるアンテナ素子１３を挿通させるための孔１０２ａが形成されている。
【０１１２】
このカバー部材１０２を設けることにより、送受信回路８１を外部環境から保護し、埃や湿気による送受信回路８１の影響を抑制することができる。また、カバー部材１０２が金属からなる場合には、アンテナ１００で送受信される電波が、送受信回路８１の回路動作に影響することを防止することができる。
【０１１３】
実施の形態９．
図３１は、本発明の実施の形態９に係るアンテナの組立構造を示す分解斜視図である。上記実施の形態７及び８では、送受信回路８１が、筐体内にて接地導体１１上に配設されたが、この実施の形態９に係るアンテナ１１０では、接地導体１１に中空の凸部１１２が形成され、送受信回路８１が、接地導体１１の裏面側にて凸部１１２により構成される空間部内に収納される。凸部１１２の上面には、回路基板８２から上方へ延びるアンテナ素子１３を挿通させるための孔１１２ａが形成されている。
【０１１４】
実施の形態１０．
図３２は、本発明の実施の形態１０に係るアンテナの組立構造を示す分解斜視図である。アンテナ１２０は、上記実施の形態９における場合と同じ構成を備えるもので、この実施の形態１０では、更に、接地導体１１の裏面側で凸部１１２により構成された空間部を遮蔽するカバー部材１２１が設けられる。
【０１１５】
このカバー部材１２１を設けることにより、接地導体１１の裏面側にて凸部１１２により構成された空間部内に収納される送受信回路８１を、外部環境から保護し、埃や湿気による送受信回路８１の影響を抑制することができる。また、カバー部材１２１が金属からなる場合には、アンテナ１２０で送受信される電波が、送受信回路８１の回路動作に影響することを防止することができる。
【０１１６】
なお、本発明は、例示された実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計上の変更が可能であることは言うまでもない。
【０１１７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本願の請求項１に係る発明によれば、アンテナにおいて、アンテナ下面をなす接地導体と、該接地導体に対向して配置されアンテナ上面をなす天井導体と、アンテナ側面をなす側面導体とから構成されてなる筐体と、上記接地導体上に配置され、外部より所定の給電線路を介して電力供給される給電点と、一端側で上記給電点に接続される一方、他端側で所定の周波数選択回路を介して上記天井導体と電気的に接続されるとともに、その周囲を側面導体により囲まれたアンテナ素子と、上記アンテナ素子を挟んで対称的な位置に設けられた複数の開口部と、を有し、上記接地導体と上記天井導体は、上記側面導体を介して電気的に接続されており、上記周波数選択回路が並列共振回路、ローパスフィルタ又は切替えスイッチのいずれか 1 つから構成されているので、比較的簡単な且つ小型の構造で、複数の任意の周波数で共振しつつ、所望の放射指向性を得ることができる。更に、周波数選択回路を並列共振回路から構成することで、複数の周波数で反射損失の少ない良好なインピーダンス特性を得ることができる。更に、上記周波数選択回路をローパスフィルタから構成することで、共振並列回路と比較して、通過時と遮断時の周波数特性をより急峻にすることが可能となり、周波数間隔の近い周波数の選択が可能となる。更に、上記周波数選択回路を切替えスイッチから構成することで、時分割方式の異なる動作周波数の異なるシステムに対してアンテナを動作させることが可能となり、動作していないシステムの動作周波数に対する抑制フィルタが不要となる若しくは軽減される。
また、本願の請求項２に係る発明によれば、アンテナにおいて、アンテナ下面をなす接地導体と、該接地導体に対向して配置されアンテナ上面をなす天井導体と、アンテナ側面をなす側面導体とから構成されてなる筐体と、上記接地導体上に配置され、外部より所定の給電線路を介して電力供給される給電点と、一端側で上記給電点と電気的に接続される一方、他端側で所定の周波数選択回路を介して上記天井導体と接続されるとともに、その周囲を側面導体により囲まれたアンテナ素子と、上記アンテナ素子を挟んで対称的な位置に設けられた複数の開口部と、を有し、上記接地導体と上記天井導体は、上記側面導体を介して電気的に接続されており、上記天井導体には、上記アンテナ素子と天井導体との接続部周囲において、略環状の貫通孔が同心円状に複数形成され、上記各貫通孔を構成する上記天井導体の内縁部と外縁部とがそれぞれ別個の周波数選択回路を介して接続され、かつ、上記それぞれ別個の周波数選択回路は、上記アンテナ素子と上記天井導体との接続部における上記周波数選択回路とは異なっているので、比較的簡単な且つ小型の構造で、複数の任意の周波数で共振しつつ、所望の放射指向性を得ることができる。また、多くの周波数で共振することが可能であり、各周波数に対応して、複数の放射指向性を実現することができる。
【０１１８】
また、本願の請求項５に係る発明によれば、本願の請求項１に係る発明の効果に加え、上記天井導体には、上記アンテナ素子と天井導体との接続部周囲において、略環状の貫通孔が形成され、該貫通孔を構成する天井導体の内縁部と外縁部とがアンテナ素子と天井導体との接続部における上記周波数選択回路とは周波数特性の異なる並列共振回路、ローパスフィルタ又は切替えスイッチのいずれか1つから構成された周波数選択回路を介して接続されているので、アンテナは、少なくとも３つ以上の周波数で共振することが可能であり、各周波数に対応して、複数の放射指向性を実現することができる。
【０１１９】
更に、本願の請求項６に係る発明によれば、本願の請求項５係る発明の効果に加え、上記略環状の貫通孔が同心円状に複数形成され、各貫通孔を構成する天井導体の内縁部と外縁部とが並列共振回路、ローパスフィルタ又は切替えスイッチのいずれか1つから構成されたそれぞれ周波数特性の異なる周波数選択回路を介して接続されているので、アンテナは、更に多くの周波数で共振することが可能であり、各周波数に対応して、複数の放射指向性を実現することができる。
【０１２０】
更に、また、本願の請求項７に係る発明によれば、上記筐体が、ＸＹＺ直交座標系において、上記接地導体がＸＹ平面上に位置し、上記給電点が原点に位置し、上記接地導体と天井導体と側面導体とがＺＹ平面に対して対称となる構造を有するとともに、上記筐体に設けられた開口部が、ＺＹ平面に対して対称となるように配置されるので、アンテナでは、ＺＹ平面に対して対称的な電波の放射指向性を得ることができる。
【０１２１】
更に、また、本願の請求項８に係る発明によれば、上記筐体が、ＸＹＺ直交座標系において、上記接地導体と天井導体と側面導体とがＺＸ平面に対して対称となる構造を有するとともに、上記筐体に設けられた開口部が、ＺＸ平面に対して対称になるように配置されているので、更に、アンテナでは、ＺＹ平面及びＺＸ平面の両方に対して対称的な電波の放射指向性を得ることができる。
【０１２５】
また、更に、本願の請求項９に係る発明によれば、整合導体が接地導体と電気的に接続されているので、アンテナのインピーダンスと給電線路のインピーダンスとの整合が得られる。
【０１２６】
また、更に、本願の請求項１０に係る発明によれば、上記整合導体が周波数選択回路を介して接地導体と接続されているので、所望の周波数のみのインピーダンスを変化させて調整することができる。
【０１２７】
また、更に、本願の請求項１１に係る発明によれば、上記整合導体がアンテナ素子と電気的に接続されているので、特にインピーダンスが低い場合にも、インピーダンスを高くして、整合状態を良好にすることが可能である。
【０１２８】
また、更に、本願の請求項１２に係る発明によれば、上記筐体の内部空間の一部又は全てが誘電体で充填されているので、開口部からアンテナ内部に湿気や埃の多い空気が入り込みアンテナの特性が劣化する惧れがなく、長期にわたり安定して信頼性を確保することができる。
【０１２９】
また、更に、本願の請求項１３に係る発明によれば、上記天井導体は、エッチング加工等のような工作精度の高い加工法により製作されることが可能となり、その結果、アンテナの製作精度の向上及び量産によるコストの削減を実現することができる。
【０１３０】
また、更に、本願の請求項１４に係る発明によれば、上記開口部における電界分布を変化させるための電界調整導体が設けられているので、アンテナ内のグレーディングローブを抑制することができる。
【０１３１】
また、更に、本願の請求項１５に係る発明によれば、上記電界調整導体が、上記筐体と周波数選択回路を介して接続されているので、複数の周波数において共に反射損失が少なく、水平面に双指向特性を示すアンテナを実現することができる。
【０１３２】
また、更に、本願の請求項１６に係る発明によれば、更に、上記筐体に設けられた開口部の開口面積を可変とする開口面積可変手段を有しているので、開口部の変化に伴ない、アンテナの放射指向性を変化させ、所望の放射指向性を得ることができる。
【０１３４】
また、更に、本願の請求項１７に係る発明によれば、特定の周波数又は周波数帯域の信号を送受信するための送受信回路が設けられ、該送受信回路が、一端側で、上記アンテナ素子に接続される一方、他端側で、ベースバンド信号処理を行なう所定のデバイスに連絡する信号伝送ケーブルに接続されているので、アンテナ素子を介して、特定の周波数又は周波数帯域の信号の送受信が可能である。
【０１３５】
また、更に、本願の請求項１８に係る発明によれば、上記送受信回路が上記接地導体上に配設され、該送受信回路の上面及び側面を覆う遮蔽導体が設けられるので、アンテナ素子が送受信する電波が上記送受信回路における各構成の動作に影響する惧れをなくすることができる。
【０１３６】
また、更に、本願の請求項１９に係る発明によれば、上記接地導体に中空の凸部が形成され、上記送受信回路が該凸部内に収納されるように上記接地導体の裏面側に配設されるので、上記筐体の外形がなす範囲内に上記送受信回路を納めることができ、アンテナ本体の小型化を図ることができる。
【０１３７】
また、更に、本願の請求項２０に係る発明によれば、上記接地導体の裏面側で上記凸部に対応する開口部を覆う遮蔽カバーが設けられるので、該空間部内へ埃や湿気が入り込むのを防止し、上記凸部内に収納された送受信回路に対する外部環境からの影響を抑制することができる。また、遮蔽カバーが金属からなる場合には、アンテナ素子が送受信する電波が上記送受信回路の動作に影響する惧れをなくすることができる。
【０１３８】
また、更に、本願の請求項２１に係る発明によれば、上記送受信回路が、電源不要な受動素子から構成されているので、回路自体が簡単な構成で済み、これにより、回路の小型化及び低コスト化が可能となる。
【０１３９】
また、更に、本願の請求項２２に係る発明によれば、上記送受信回路が、送受信対象である信号について周波数変換可能な高周波ＩＣを備えているので、アンテナ内で、信号周波数を変換することで、所望の周波数を備えた信号が得られる。
【０１４０】
また、更に、本願の請求項２３に係る発明によれば、上記送受信回路が、特定の通過周波数帯域をもつフィルタを有しているので、フィルタをその通過周波数帯域に基づき選択することで、必要な周波数信号を得ることができる。
【０１４１】
また、更に、本願の請求項２４に係る発明によれば、上記送受信回路が、互いに異なる通過周波数帯域をもつ複数のフィルタと、これらのフィルタのうちの１つを有効にするように切替動作を行なうフィルタスイッチとを備えたフィルタ切替回路を有しているので、フィルタスイッチの切替動作に応じて、送受信対象とする信号の周波数を変えることができ、種々の周波数又は周波数帯域をカバーすることが可能である。
【０１４２】
また、更に、本願の請求項２５に係る発明によれば、送信用の増幅器及び／又は受信用の増幅器により、送受信に際して、所望の強さの信号を実現することができる。
【０１４３】
また、更に、本願の請求項２６に係る発明によれば、送信用及び／又は受信用に、互いに異なる増幅率をもつ複数の増幅器が設けられているので、送信に際して、各種の強さの送信電波を実現することができ、また、受信に際しては、強さの異なる受信電波から所望の強さの信号を実現することができる。
【０１４４】
また、更に、本願の請求項２７に係る発明によれば、送信用及び／又は受信用に、互いに異なる動作周波数をもつ複数の増幅器が設けられているので、送受信に際して、各種の周波数の電波を実現することができる。
【０１４５】
また、更に、本願の請求項２８に係る発明によれば、上記複数の送信用の増幅器が共に分配器を介して上記信号伝送ケーブルに接続されており、該分配器が、信号伝送ケーブルから入力される１つの信号を複数の信号に分岐させ、上記複数の送信用の増幅器へ出力するので、ベースバンド信号処理を行なうデバイスと送受信回路との間で、信号伝送ケーブルの本数を削減することができ、構成の簡略化が図れる。
【０１４６】
また、更に、本願の請求項２９に係る発明によれば、上記複数の受信用の増幅器が共に合成器を介して上記信号伝送ケーブルに接続されており、該合成器が、上記受信用の増幅器から入力される複数の信号を１つの信号に合成して、上記信号伝送ケーブルへ出力するので、ベースバンド信号処理を行なうデバイスと送受信回路との間で、信号伝送ケーブルの本数を削減することができ、構成の簡略化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１に係るアンテナの構成を示す。
【図２】 上記アンテナにおける給電部を拡大して示す。
【図３】 上記アンテナによる電波の放射原理についての説明図である。
【図４】 上記アンテナについての寸法設定の一例を示す。
【図５】 （ａ）上記アンテナの周波数選択回路が導体に置き換えられてなるアンテナＡについてのインピーダンス特性を示す。
（ｂ）上記アンテナの周波数選択回路が取り除かれてなるアンテナＢについてのインピーダンス特性を示す。
【図６】 周波数選択回路としてＬＣ並列回路を用いたアンテナについてのインピーダンス特性を示す。
【図７】 上記アンテナの放射指向性を示す。
【図８】 アンテナに用いられる周波数選択回路についてのスミスチャートである。
【図９】 上記実施の形態１に係るアンテナの構成に加えて、接地導体上に一対の整合導体が設けられたアンテナの構成を示す。
【図１０】 上記整合導体とアンテナ素子とが導体を介して接続されているアンテナの構成を示す。
【図１１】 上記整合導体と接地導体とが周波数選択回路を介して接続されているアンテナの構成を示す。
【図１２】 アンテナに設けられた開口部の開口面積を可変とする開口面積可変手段を示す。
【図１３】 アンテナ素子が、その他端側で、他の部分から孤立した天井導体の一部に直接に接続されるとともに、天井導体の孤立部分とその他の部分とが、周波数選択回路を介して互いに接続される構造を備えたアンテナの構成を示す。
【図１４】 本発明の実施の形態２に係るアンテナの構成を示す。
【図１５】 本発明の実施の形態３に係るアンテナの構成を示す。
【図１６】 上記実施の形態３に係るアンテナの放射指向性を示す。
【図１７】 上記実施の形態３に係るアンテナについての入力インピーダンス特性を示す。
【図１８】 天井導体と周波数選択回路を介して接続された電界調整導体を備えた、本発明の実施の形態４に係るアンテナの構成を示す。
【図１９】 （ａ） 図１８のアンテナについて、周波数ｆ１である場合のインピーダンス特性を示す。
（ｂ） 図１８のアンテナについて、周波数ｆ２である場合のインピーダンス特性を示す。
【図２０】 本発明の実施の形態５に係るアンテナの構成を示す。
【図２１】 本発明の実施の形態６に係るアンテナの構成を示す。
【図２２】 本発明の実施の形態７に係るアンテナの組立構造を分解して示す。
【図２３】 信号伝送ケーブルを介して接続されるアンテナ−制御部を示す。
【図２４】 上記実施の形態７に係るアンテナに装備される送受信回路の構成を示すブロック図。
【図２５】 図２４に示す構成と異なる送受信回路の構成の第１の例を示す。
【図２６】 図２４に示す構成と異なる送受信回路の構成の第２の例を示す。
【図２７】 図２４に示す構成と異なる送受信回路の構成の第３の例を示す。
【図２８】 図２４に示す構成と異なる送受信回路の第４の変形例を示す。
【図２９】 図２４に示す構成と異なる送受信回路の第５の変形例を示す。
【図３０】 本発明の実施の形態８に係るアンテナの組立構造を分解して示す。
【図３１】 本発明の実施の形態９に係るアンテナの組立構造を分解して示す。
【図３２】 本発明の実施の形態１０に係るアンテナの組立構造を分解して示す。
【図３３】 従来のアンテナの構成を示す。
【図３４】 従来のアンテナについての寸法設定の一例を示す。
【図３５】 従来のアンテナについてのインピーダンス特性を示す。
【図３６】 従来のアンテナの放射指向性を示す。
【符号の説明】
１０…アンテナ
１１…接地導体
１２…給電点
１３…アンテナ素子
１４…側面導体
１５…天井導体
１５ａ…孔部
１６，１７…開口部
１８…給電部
１９…周波数選択回路
２０…ギャップ
２２…整合導体
２２ａ，２２ｂ…周波数選択回路
２３…開口面積可変手段
３４…貫通孔
３５…周波数選択回路
４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄ…電界調整導体
５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ…周波数選択回路
６２…誘電体
７１ａ，７１ｂ，７１ｃ…貫通孔
７２ａ，７２ｂ，７２ｃ…周波数選択回路
８１…送受信回路
８４…フィルタスイッチ
８５ａ，８５ｂ，８５ｃ，８５ｄ…フィルタ
８６Ａ，８６Ａ’…送信用増幅器
８６Ｂ，８６Ｂ’…受信用増幅器
８７，８７Ａ，８７Ｂ…信号伝送ケーブル
８８…制御部
９３Ａ…分配器
９３Ｂ…合成器
９５Ａ…フォトダイオード
９５Ｂ…レーザダイオード
９８…フォトカプラ
９９…光ファイバ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an antenna.
[0002]
[Prior art]
A conventionally known antenna will be described with reference to FIGS. As can be clearly seen from FIG. 33, the antenna 130 includes a grounding conductor 131 that forms the lower surface of the antenna, ceiling conductors 135 and 138 that are arranged to face the grounding conductor 131 and that form the upper surface of the antenna, and side conductors that form the side surfaces of the antenna. The ground conductor 131, the side conductors 134, and the ceiling conductors 135 and 138 are electrically connected to each other. On the ground conductor 131, a feeding point 132 to which power is supplied from the outside is provided. The antenna element 133 made of a conductor wire has one end electrically connected to the feeding point 132 and the other end is soldered to a single linear conductor 139 provided at the center of the upper surface of the antenna. It is provided to be mechanically and electrically connected. Further, on the upper surface of the antenna, openings 136 and 137 for radiating radio waves are symmetrically formed on both sides of the linear conductor 139.
[0003]
FIG. 34 shows an example of dimension setting for the antenna 130. 33 and 34, a three-dimensional coordinate space of X, Y, Z is set, and the antenna 130 has its ground conductor 131 located on the XY plane, the feeding point 132 located at the origin, Furthermore, the linear conductor 139 is disposed so as to extend along the Y-axis direction, and has a symmetric structure with respect to the ZY plane and the ZX plane. In this example, the ground conductor 131 is formed in a square shape, and the length of each side along the X axis and the Y axis is set to 0.76 × λ (λ: free space wavelength) with reference to the free space wavelength. Has been. Further, the height of the side conductor 134 along the Z axis is set to 0.08 × λ. On the top surface of the antenna, the lengths along the X axis of the openings 136 and 137 disposed on both sides of the linear conductor 139 disposed at the center thereof are set to 0.19 × λ, and the ceiling conductors 135 and 138 are formed. The length of the side along the X-axis direction is set to 0.19 × λ. The length of the antenna element 133 along the Z axis is set to 0.08 × λ.
[0004]
FIG. 35 shows the voltage standing wave ratio (VSWR) characteristic of the input impedance characteristic of the antenna 130 dimensioned as described above with respect to the 50Ω feed line. The horizontal axis in the figure is normalized by the resonance frequency f0. From this figure, it can be seen that the band with VSWR of 2 or less has 10% or more, and shows a good impedance characteristic with a small reflection loss over a wide band.
[0005]
FIG. 36 shows the radiation directivity of the antenna 130 dimensioned as described above. The scale of the circular chart representing the radiation directivity is 10 dB per interval, and the unit is dBi based on the radiation power of the point wave source. As can be seen from this figure, in the antenna 130, radiation of radio waves in the Y direction is suppressed, and bidirectionality is obtained in the X direction. The antenna 130 having such characteristics is very effective for use in an elongated indoor space such as a hallway.
[0006]
In addition, in the antenna 130, openings 136 and 137 for radiating radio waves are formed on the top surface of the antenna, and the antenna element 133 that is a radio wave radiation source is surrounded by the ground conductor 131 and the side conductors 134. The influence on the radiated radio wave in the direction and the bottom surface direction (that is, the arrangement environment) is small. Due to this characteristic, when the antenna 130 is installed on an installation surface such as an indoor ceiling, the antenna body is embedded inside the installation surface, and is installed substantially flush with the installation surface so that the antenna upper surface faces the radiation space. It is possible. As a result, protrusions from the installation surface can be eliminated, and the antenna is preferable from the viewpoint of being unobtrusive.
[0007]
Further, in the antenna 130, the height of the antenna element 133 is set to 0.08 × λ, which is lower than a well-known quarter wavelength antenna element. As a result, the antenna main body can be reduced in size, and when the antenna main body cannot be embedded in the installation surface such as the ceiling, the protrusion from the installation surface can be reduced and is not easily noticeable to the human eye. It is a desirable antenna for landscape.
[0008]
Furthermore, the antenna 130 has a symmetrical structure with respect to the ZY plane and the ZX plane. In this case, the directivity of the radiated radio wave from the antenna is symmetrical with respect to the ZY plane and the ZX plane. The effect of becoming is obtained.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional antenna 130 having the above-described structure can resonate only at an odd multiple of the base operating frequency, and cannot operate at a plurality of arbitrary frequencies. Therefore, in order to radiate a plurality of radio waves having arbitrary frequencies, it is necessary to prepare a plurality of antennas. If there are a plurality of antennas, the space required for installation increases, and as the number of antennas increases, the number of signal transmission lines increases and the space required for installation further increases. As a result, when the space required for installation exceeds the acceptable limit of the installation surface, it is difficult to install the antenna body so that it is difficult to be seen by the human eye, which may result in an unfavorable antenna on the landscape. .
[0010]
The present invention has been made in view of the above technical problem, and provides an antenna capable of radiating radio waves of a plurality of arbitrary frequencies with a relatively simple structure while realizing miniaturization of the antenna body. The purpose is to do.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
  The invention according to claim 1 of the present application is composed of a ground conductor that forms the lower surface of the antenna, a ceiling conductor that faces the ground conductor and that forms the upper surface of the antenna, and a side conductor that forms the side surface of the antenna. A housing, a feed point disposed on the ground conductor and supplied with power from outside via a predetermined feed line, and connected to the feed point on one end side, and a predetermined frequency selection circuit on the other end side And an antenna element that is electrically connected to the ceiling conductor via a side conductor and surrounded by a side conductor, and a plurality of openings provided at symmetrical positions across the antenna element. The ground conductor and the ceiling conductor are electrically connected via the side conductor, and the frequency selection circuit is configured by any one of a parallel resonance circuit, a low-pass filter, and a changeover switch. It is characterized by that.
  Further, the invention according to claim 2 of the present application is an antenna including a ground conductor that forms the lower surface of the antenna, a ceiling conductor that is disposed opposite to the ground conductor and that forms the upper surface of the antenna, and a side conductor that forms the side surface of the antenna. A feed point that is disposed on the ground conductor and is supplied with power from outside via a predetermined feed line, and is electrically connected to the feed point on one end side, and on the other end side An antenna element connected to the ceiling conductor via a predetermined frequency selection circuit and surrounded by a side conductor, and a plurality of openings provided at symmetrical positions across the antenna element, The ground conductor and the ceiling conductor are electrically connected via the side conductor, and the ceiling conductor has a substantially annular penetration around the connection portion between the antenna element and the ceiling conductor. Hole A plurality of core circles are formed, and the inner and outer edges of the ceiling conductors constituting the through-holes are connected to each other via separate frequency selection circuits, and the separate frequency selection circuits are The frequency selection circuit is different from the connection portion between the antenna element and the ceiling conductor.
  According to a third aspect of the present invention, there is provided an antenna comprising: a ground conductor that forms the bottom surface of the antenna; a ceiling conductor that is disposed opposite to the ground conductor to form the top surface of the antenna; A housing composed of a side conductor that forms a side surface, a feeding point that is disposed on the ground conductor and is supplied with power from the outside via a predetermined feeding line, and electrically connected to the feeding point on one end side On the other hand, the other end is connected to the isolated portion of the ceiling conductor, and the antenna element is surrounded by a side conductor, and a plurality of symmetrical elements are provided across the antenna element. An opening, and the ground conductor and the ceiling conductor are electrically connected via the side conductor, and the antenna element and the isolated portion between the ceiling conductor and the other portion Ceiling guide A substantially annular through-hole is formed around the connection portion with the inner edge portion and the outer edge portion of the ceiling conductor constituting the through-hole, and any one of a parallel resonant circuit, a low-pass filter, and a changeover switch is formed. They are connected through a frequency selection circuit.
  The invention according to claim 4 of the present application is the invention according to any one of claims 1 to 3, wherein the opening is provided in the ceiling conductor.
[0012]
  In addition, the claims of this application5The invention according to claim 1 is the invention according to claim 1, wherein the ceiling conductor further includes a substantially annular through hole formed around the connection portion between the antenna element and the ceiling conductor, and the ceiling conductor constitutes the ceiling hole. A frequency selection circuit composed of one of a parallel resonant circuit, a low-pass filter, and a changeover switch having a frequency characteristic different from that of the frequency selection circuit in the connection portion between the antenna element and the ceiling conductor in the inner edge portion and the outer edge portion of the conductor. It is characterized in that it is connected via
[0013]
  Further, the claims of this application6The invention according to claim5In the invention according to the above, a plurality of the substantially annular through holes are formed concentrically, and the inner edge portion and the outer edge portion of the ceiling conductor constituting each through hole are formed from any one of a parallel resonant circuit, a low-pass filter, and a changeover switch. It is characterized in that they are connected through frequency selector circuits having different frequency characteristics.
[0014]
  Furthermore, the claims of this application7The invention according to claim 1 to claim 16In any one of the inventions according to the present invention, in the XYZ orthogonal coordinate system, the casing is located on the XY plane, the feeding point is located at the origin, the ground conductor, the ceiling conductor, the side conductor, Has a structure that is symmetrical with respect to the ZY plane, and the opening provided in the housing is arranged to be symmetrical with respect to the ZY plane.
[0015]
  Furthermore, the claims of this application8The invention according to claim7In the invention according to the present invention, the casing further has a structure in which the ground conductor, the ceiling conductor, and the side conductor are symmetrical with respect to the ZX plane in the XYZ orthogonal coordinate system, and the opening provided in the casing. The portions are arranged so as to be symmetric with respect to the ZX plane.
[0019]
  Furthermore, the claims of this application9The invention according to claim 1 to claim 18In any one of the inventions according to the present invention, a matching conductor for obtaining impedance matching with the feeder line is provided, and the matching conductor is electrically connected to the ground conductor.
[0020]
  Furthermore, the claims of this application10The invention according to claim9The matching conductor is characterized in that the matching conductor is connected to a ground conductor via a frequency selection circuit.
[0021]
  Furthermore, the claims of this application11The invention according to claim9Or10The matching conductor is characterized in that the matching conductor is electrically connected to the antenna element.
[0022]
  Furthermore, the claims of this application12The invention according to claim 1 to claim 111In any one of the inventions according to the present invention, part or all of the internal space of the casing is filled with a dielectric.
[0023]
  Furthermore, the claims of this application13The invention according to claim 1 to claim 112In any one of the inventions according to the present invention, the ceiling conductor is made of a metal pattern formed on a predetermined dielectric substrate.
[0024]
  Furthermore, the claims of this application14The invention according to claim 1 to claim 113In any one of the inventions according to the invention, an electric field adjusting conductor for changing the electric field distribution in the opening is provided.
[0025]
  Furthermore, the claims of this application15The invention according to claim14According to the invention, the electric field adjusting conductor is connected to the casing via a frequency selection circuit.
[0026]
  Furthermore, the claims of this application16The invention according to claim 1 to claim 115In any one of the inventions according to the present invention, there is further provided opening means varying means for varying the opening area of the opening provided in the casing.
[0028]
  Furthermore, the claims of this application17The invention according to claim 1 to claim 116In any one of the inventions according to the present invention, a transmission / reception circuit for transmitting / receiving a signal of a specific frequency or frequency band is provided, and the transmission / reception circuit is connected to the antenna element at one end side, and the other end On the other hand, it is connected to a signal transmission cable that communicates with a predetermined device that performs baseband signal processing.
[0029]
  Furthermore, the claims of this application18The invention according to claim17In the invention according to the present invention, the transmission / reception circuit is disposed in a casing, and a cover member for shielding the transmission / reception circuit is provided.
[0030]
  Furthermore, the claims of this application19The invention according to claim17According to the invention, a hollow convex portion is formed on the ground conductor, and the transmission / reception circuit is housed in a space formed by the convex portion on the back surface side of the ground conductor. is there.
[0031]
  Furthermore, the claims of this application20The invention according to claim19The invention according to claim 1 is characterized in that a cover member for shielding the space portion constituted by the convex portion is provided on the back side of the ground conductor.
[0032]
  Furthermore, the claims of this application21The invention according to claim17~20In any one of the inventions according to the present invention, the transmission / reception circuit includes a passive element that does not require a power source.
[0033]
  Furthermore, the claims of this application22The invention according to claim17~20In any one of the inventions according to the present invention, the transmission / reception circuit includes a high-frequency IC capable of frequency-converting a signal to be transmitted / received.
[0034]
  Furthermore, the claims of this application23The invention according to claim17~20In any one of the inventions according to the present invention, the transmission / reception circuit includes a filter having a specific pass frequency band.
[0035]
  Furthermore, the claims of this application24The invention according to claim23In the invention according to claim 1, the transmission / reception circuit includes: a filter switching circuit including a plurality of filters having mutually different pass frequency bands; and a filter switch that performs a switching operation so as to enable one of these filters. It is characterized by having.
[0036]
  Furthermore, the claims of this application25The invention according to claim23Or24In the invention according to the present invention, a transmission amplifier and / or a reception amplifier are provided.
[0037]
  Furthermore, the claims of this application26The invention according to claim25In this invention, a plurality of amplifiers having different amplification factors are provided for transmission and / or reception.
[0038]
  Furthermore, the claims of this application27The invention according to claim25In the invention according to the present invention, a plurality of amplifiers having different operating frequencies are provided for transmission and / or reception.
[0039]
  Furthermore, the claims of this application28The invention according to claim26Or27In the present invention, the plurality of transmission amplifiers are both connected to the signal transmission cable via a distributor, and the distributor converts one signal input from the signal transmission cable into a plurality of signals. It is branched and output to the plurality of transmission amplifiers.
[0040]
  Furthermore, the claims of this application29The invention according to claim 26~28In any one of the inventions according to the present invention, the plurality of receiving amplifiers are both connected to the signal transmission cable via a synthesizer, and the synthesizer receives a plurality of signals input from the receiving amplifier. Are combined into one signal and output to the signal transmission cable.
[0043]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of an antenna according to Embodiment 1 of the present invention. The antenna 10 includes a housing composed of a ground conductor 11 that forms the lower surface of the antenna, a ceiling conductor 15 that faces the ground conductor 11 and that forms the upper surface of the antenna, and a side conductor 14 that forms the side surface of the antenna. ing. The ground conductor 11, the side conductor 14, and the ceiling conductor 15 are electrically connected to each other. On the ground conductor 11, a feeding point 12 for supplying power from the outside via a predetermined feeding line is provided. The antenna element 13 made of a conductor wire is provided so that one end thereof is electrically connected to the feeding point 12 and the other end extends to the ceiling conductor 15 side. The other end portion of the antenna element 13 constitutes a power feeding portion 18 located at the center of the ceiling conductor 15 as described later with reference to FIG. Furthermore, rectangular openings 16 and 17 for radiating radio waves are symmetrically formed in the ceiling conductor 15 with a region where the power feeding unit 18 is formed.
[0044]
FIG. 2 shows the power feeding unit 18 in an enlarged manner. In the first embodiment, a hole 15a is formed in the ceiling conductor 15 so as to surround the antenna element 13 along the outer periphery thereof. The shape and dimensions of the hole 15a are set such that a predetermined interval is ensured between the outer edge of the hole 15a and the outer periphery of the antenna element 13. In FIG. 2, the gap between the outer edge portion of the ceiling conductor 15 constituting the hole portion 15 a and the antenna element 13 is denoted by reference numeral 20. Further, the antenna element 13 and the outer edge portion of the ceiling conductor 15 constituting the hole 15 a are connected via a frequency selection circuit 19. In the first embodiment, the frequency selection circuit 19 is composed of an LC parallel circuit that is a parallel resonance circuit.
[0045]
1 and the perspective view showing the configuration of the antenna 10 referred to below, a three-dimensional coordinate space of X, Y, and Z is set, and the antenna 10 has its ground conductor 11 positioned on the XY plane. The feeding point 12 is located at the origin, and the openings 16 and 17 are arranged so as to extend along the Y-axis direction, and have a symmetrical structure with respect to the ZY plane and the ZX plane.
[0046]
An operation of the antenna 10 having such a configuration will be described. In describing the operation of the antenna 10, an antenna (hereinafter referred to as the antenna A) in which the frequency selection circuit 19 is replaced with a predetermined conductor is assumed, and the resonance frequency of the antenna is assumed to be f1. Further, assuming an antenna from which the frequency selection circuit 19 is removed (hereinafter referred to as antenna B), the resonance frequency of the antenna is assumed to be f2. That is, the antenna A has a structure in which the antenna element 13 and the ceiling conductor 15 are short-circuited, and the antenna B has an electric capacity connected in series by a gap 20 between the antenna element 13 and the ceiling conductor 15. It has a structure. As a result, the antenna A and the antenna B have different resonance frequencies.
[0047]
The frequency selection circuit 19 used for the antenna 10 has a resonance frequency of f2, and has a characteristic of having a low impedance at the frequency f1 and a high impedance at the frequency f2, as shown in the Smith chart of FIG. Yes. When f2 is 2.14 GHz, for example, a combination of L = 11 nH and C = 0.5 pF can be used as a combination of the inductance L and the capacitance C in the LC parallel circuit used in the frequency selection circuit 19. When the antenna element 13 and the ceiling conductor 15 are connected using the frequency selection circuit 19, the frequency selection circuit 19 becomes low impedance, that is, close to a short circuit at the frequency f1, and operates in the same manner as the antenna A described above. On the other hand, at the frequency f2, the frequency selection circuit 19 becomes high impedance, that is, close to an open state, and operates in the same manner as the antenna B described above. As described above, the antenna 10 has one antenna structure and is an antenna that operates at two frequencies that are the operating frequencies of the antenna A and the antenna B.
[0048]
Next, the principle of radiation of radio waves by the antenna 10 will be described with reference to FIG. At both frequencies f1 and f2, the radio wave is excited by the antenna element 13 and radiated. The radiated radio wave is radiated to the external space through the two openings 16 and 17 formed in the ceiling conductor 15. In the antenna 10, the openings 16 and 17 are disposed at positions symmetrical to the antenna element 13 that is a radiation source. As a result, the electric fields excited in the openings 16 and 17 by the antenna element 13 have the same phase. Therefore, as shown in FIG. 3A, the electric field R generated along the X direction in each of the openings 16 and 17. The direction of is opposite. When the electric field R in the X direction excited by the openings 16 and 17 is replaced with a magnetic current S, as shown in FIG. 3 (b), they are parallel to the Y axis at the positions of the openings 16 and 17 and opposite to each other. It can be expressed as a linear magnetic current source having the same amplitude. In this case, the radio wave radiation of the antenna 10 can be considered to be radio wave radiation from the two magnetic current sources. That is, the radio wave radiation of the antenna 10 can be viewed as radiation from the array of these two magnetic current sources.
[0049]
Specifically, the radio waves radiated from the two magnetic current sources described above are symmetrically arranged with respect to the ZY plane because the magnetic current sources are arranged symmetrically with respect to the ZY plane. It will be offset. That is, no radio wave is radiated on the ZY plane. In the ZX plane, there is a direction in which the phases of radio waves radiated from two magnetic current sources are aligned, and the radio waves are strengthened in that direction. As an example, when the distance between the magnetic current sources is ½ wavelength in free space, the radiated radio waves are intensified in the + X direction and the −X direction because the phases are aligned in the X axis direction.
Further, if the lengths of the openings 16 and 17 in the Y direction are increased, the magnetic current source becomes longer. As a result, the radiation in the X direction is reduced and the gain is increased. That is, the gain can be adjusted by the length of the openings 16 and 17.
[0050]
In general, in an antenna having a finite ground conductor, radio wave diffraction occurs at the end of the ground conductor. That is, the radio wave radiated by the antenna having a finite ground conductor is the sum of the radio wave radiated by the antenna element and the diffracted wave at the end of the ground conductor. This also applies to the antenna 10, and diffraction occurs at each end of the ceiling conductor 15, the side conductor 14, and the ground conductor 11 and at the refraction spot. In the first embodiment, the openings 16 and 17 are formed in the ceiling conductor 15, and the influence of diffracted waves is particularly large at the end of the ceiling conductor 15. Therefore, the directivity of the radiated radio wave by the antenna 10 can be changed depending on the size, shape, and shape of the ceiling conductor 15, the side conductor 14, and the ground conductor 11 in addition to the position, number, and size of the openings 16 and 17. Is.
[0051]
FIG. 4 shows an example of dimension setting for the antenna 10. In this example, the frequency f2 is 2.6 × f1. The free space wavelength when the frequency is f1 is λ1, and the free space wavelength when the frequency is f2 is λ2. The ground conductor 11 arranged on the XY plane is formed in a rectangular shape, and each side is set to 0.72 × λ1 and 0.56 × λ1, respectively. Further, the height of the side conductor 14 is set to 0.06 × λ1. The ceiling conductor 15 facing the ground conductor 11 and disposed along the XY plane is formed in a rectangular shape extending along the Y direction in a region sandwiched between the openings 16 and 17 and is parallel to the X axis. Is set to 0.26 × λ1, and the length of the side parallel to the Y-axis is set to 0.56 × λ1. Further, the ceiling conductor 15 is formed in a rectangular shape extending along the Y direction in a region forming both edges of the upper surface of the antenna, and the length of the side parallel to the X axis is set to 0.08 × λ1. In addition, the length of the side parallel to the Y-axis is set to 0.56 × λ1.
[0052]
Further, the two openings 16 and 17 formed in the ceiling conductor 15 are formed in a rectangular shape extending along the Y direction, and the length of the side parallel to the X axis is set to 0.15 × λ1. The length of the side parallel to the Y axis is set to 0.56 × λ1. Further, the antenna element 13 is arranged on the Z axis, and its diameter is set to 0.015 × λ1 and its length is set to 0.06 × λ1. The antenna 10 has a symmetric structure with reference to a ZX plane and a ZY plane orthogonal to each other.
[0053]
The impedance characteristics and radiation directivity of the antenna 10 thus dimensioned will be described. FIGS. 5A, 5B, and 6 show the VSWR characteristics of the antenna 10 that is dimensioned as described above with respect to a 50Ω feed line having an input impedance.
FIG. 5A shows the impedance characteristic of the antenna A in which the frequency selection circuit 19 is replaced with a conductor. From this characteristic, it can be seen that resonance occurs at the center frequency f1. FIG. 5B shows the impedance characteristic of the antenna B from which the frequency selection circuit 19 is removed. From this characteristic, it can be seen that resonance occurs at the center frequency f2. In any antenna, the frequency band with VSWR of 2 or less is 10% or more in the specific band, and the impedance characteristic shows a good characteristic with little reflection loss over a wide band.
[0054]
On the other hand, FIG. 6 shows the input impedance characteristics of the antenna 10 using an LC parallel circuit as the frequency selection circuit 19. From this characteristic, it can be seen that resonance occurs at two frequencies f1 and f2. Thus, it can be seen that the antenna 10 is an antenna having good impedance characteristics with little reflection loss at two frequencies.
[0055]
In the antenna 10, the height of the antenna element 13 is set to 0.06 × λ1 (0.16 × λ2), which is lower than a well-known quarter wavelength antenna element. This is because capacitive coupling occurs between the ceiling conductor 15 and the ground conductor 11 of the antenna 10 and is equivalent to a case where a capacitive load is provided on the tip side of the antenna element 13. That is, in the antenna 10 according to the first embodiment, the resonance at a plurality of frequencies is realized without deteriorating the advantage of the conventional antenna that the antenna body can be downsized (strictly, thinned). be able to.
[0056]
FIG. 7 shows the radiation directivity of the antenna 10. FIG. 7 (a) shows the radiation directivity at f1, and FIG. 7 (b) shows the radiation directivity at f2. The scale of the radiation directivity is 10 dB per interval, and the unit is dBd based on the gain of the dipole antenna. As a unit representing the gain of the antenna, dBi (= −2.15 dBd) that is a gain with respect to the radiated power of the point wave source may be used. As shown in FIG. 7A, in the radiation directivity on the XY plane at f1, the emission of radio waves in the Y direction is suppressed and the emission of radio waves in the X direction is enhanced. On the other hand, as shown in FIG. 7B, the radiation directivity on the XY plane at f2 radiates strongly in six directions, although the radiation of radio waves in the Y direction is suppressed. This is because the depth of the antenna 10 is set to 1.43 × λ2 (0.56 × λ1), the equivalent magnetic current source described with reference to FIG. 3B has one wavelength or more, and a grading lobe is generated. Because.
[0057]
Further, at any frequency, the antenna 10 radiates almost no radio wave on the lower surface side of the antenna, radiates a very strong radio wave on the upper surface side of the antenna, and has high directivity particularly in the diagonal direction of the antenna. That is, radiation on the lower surface side of the antenna, that is, in the −Z direction is reduced by the side conductor 14 and the ground conductor 11 surrounding the antenna element 13. The antenna 10 having such characteristics is very effective for use in an elongated indoor space such as a hallway.
[0058]
Further, in the antenna 10, openings 16 and 17 for radiating radio waves are formed on the top surface of the antenna, and the antenna element 13 as a radiation source is surrounded by the ground conductor 11 and the side conductors 14. And the influence on the radiated radio wave in the antenna lower surface direction (that is, the arrangement environment) is small. That is, when installing the antenna 10 on an installation surface such as an indoor ceiling, it is possible to embed the antenna inside the installation surface and install the antenna 10 substantially flush with the installation surface so that the upper surface of the antenna faces the radiation space. Thereby, the protrusion from an installation surface can be eliminated, and it becomes a preferable antenna on the scenery which is hard to see. In addition, even when the antenna body cannot embed the antenna inside the installation surface, the projection from the installation surface is suppressed, so that the antenna becomes more invisible to the human eye.
Furthermore, since the antenna 10 has a symmetric structure with respect to two planes (ZY plane and ZX plane) orthogonal to each other, the directivity of the radiated radio wave from the antenna 10 is symmetric with respect to the two planes. The effect of becoming.
[0059]
As described above, the antenna 10 according to the first embodiment has a relatively simple and small structure, can resonate at any two or more frequencies, and can have desired directivity.
[0060]
In the first embodiment, the case where the antenna 10 has a symmetric structure with respect to the ZY plane and the ZX plane has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and a desired radiation directivity or input is described. In order to obtain impedance characteristics, the antenna may have, for example, a structure that is symmetric only in the ZY plane, or a structure that is asymmetric with respect to the ZY plane and the ZX plane. Also, each of the openings 16 and 17 for radiating radio waves, the ground conductor 11 or the ceiling conductor 15 or the side conductors 14 has a symmetric structure with respect to the ZY plane, or on the ZY plane and the ZX plane. It may have a symmetrical structure. Further, a combination of these is possible, and since the antenna has such a symmetric structure, the radiation directivity optimum for the radiation target space can be obtained.
[0061]
In the first embodiment, the case where an LC parallel circuit is used as the frequency selection circuit 19 has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. For example, in order to obtain a desired characteristic, the frequency selection circuit As 19, a low-pass filter or a changeover switch may be used. By using a low-pass filter, the frequency characteristics at the time of passage and at the time of cutoff can be made steeper as compared with the LC parallel circuit, and the effect that the frequency close to the frequency interval can be selected is obtained. . On the other hand, the use of the changeover switch makes it possible to operate the antenna with respect to systems having different operating frequencies with different time division methods. In this case, an effect of eliminating or reducing the suppression filter for the operating frequency of the non-operating system can be obtained.
[0062]
Furthermore, in the first embodiment, the case where the ground conductor 11, the side conductor 14, and the ceiling conductor 15 are electrically connected to each other has been described as an example. In order to obtain characteristics or input impedance characteristics, the antenna has, for example, a structure in which the ceiling conductor 15 and the side conductor 14 are electrically opened, or the ground conductor 11 and the side conductor 14 are electrically opened. Or a structure in which the ground conductor 11, the side conductor 14, and the ceiling conductor 15 are electrically open.
[0063]
Furthermore, in the first embodiment, the case where the two openings 16 and 17 are formed has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and a desired radiation directivity or input impedance characteristic is obtained. Therefore, the antenna may have a structure in which only one opening is formed or a structure in which three or more openings are formed.
[0064]
Further, in the first embodiment, the case where the openings 16 and 17 are formed in a rectangular shape has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and a desired radiation directivity or input impedance characteristic is obtained. Therefore, for example, the antenna may have a structure in which the opening is formed in a circular shape, a square shape, a polygonal shape, an elliptical shape, a semicircular shape, a combination thereof, a ring shape, or other shapes. In particular, when the opening is formed in a circle, an ellipse, or a curved surface, the corners in the conductor portion of the antenna are reduced, and the diffraction effect at the corners is reduced. The effect that the cross polarization conversion loss of the radio wave is suppressed is obtained.
[0065]
Further, in the first embodiment, the case where the openings 16 and 17 are formed on the upper surface of the antenna has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and desired radiation directivity or input impedance characteristics can be obtained. In order to obtain, for example, the antenna may have a structure in which an opening is formed in the side conductor 14, a structure in which the opening is formed in the ground conductor 11, or a combination of these. .
[0066]
Furthermore, in the first embodiment, the case where the ground conductor 11 and the ceiling conductor 15 are formed in a rectangular shape has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the desired radiation directivity or input impedance is used. In order to obtain characteristics, for example, the antenna may have a structure in which the ground conductor 11 and the ceiling conductor 15 are formed in other polygons, semicircles, combinations thereof, or other shapes. In particular, when the ground conductor 11 and the ceiling conductor 15 are formed in other shapes such as a circle, an ellipse, or a curved surface, the corner portion in the conductor portion of the antenna is reduced, and the diffraction effect at the corner portion is reduced. With respect to the radiation directivity, an effect of suppressing the cross polarization conversion loss of the radiated radio wave from the antenna can be obtained.
[0067]
When installing an antenna on a ceiling or other installation surface, there is a request for the antenna shape to be aligned with the ceiling cell or room shape so that the antenna does not stand out. Since the antenna is fixed, if the shape of the antenna is a rectangle or other polygons, the antenna installation direction is limited. On the other hand, when the grounding conductor on the lower surface of the antenna is circular, it is possible to install the antenna without considering the ceiling grid or room shape when installing the antenna on the installation surface. is there.
[0068]
Furthermore, in the first embodiment, the case where the side conductor 14 is perpendicular to the ground conductor 11 has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the desired radiation directivity or input impedance characteristic is used. In order to obtain the antenna, the antenna may have a structure in which the side conductor 14 is inclined by a predetermined angle with respect to the ground conductor 11.
[0069]
Furthermore, in the first embodiment, the case where the side conductor 14 is formed along the contour of the ground conductor 11 has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and a desired radiation directivity or input is provided. In order to obtain impedance characteristics, the antenna can have a large or small side conductor compared to the contour of the ground conductor, or a larger or smaller structure than the ceiling conductor.
[0070]
Furthermore, in the first embodiment, there may be a combination of frequencies at which sufficient impedance matching cannot be obtained at the first resonance frequency f1 or the second resonance frequency f2. In order to cope with this, the antenna 21 shown in FIG. 9 can be considered. In this antenna 21, in addition to the configuration of the antenna 10 according to the first embodiment, a pair of matching conductors 22 and 22 are provided on the ground conductor 11. Thereby, matching with the impedance of the antenna 21 and the impedance of a feed line (not shown) is obtained. When the impedance is particularly low, the impedance is increased and the matching state is improved by connecting the matching conductor 22, the antenna element 13, and the conductor 25 as in the antenna 24 shown in FIG. It is possible.
[0071]
Furthermore, depending on the combination of frequencies, it may be desired to adjust the impedance of only f1 or f2. In order to cope with this, the antenna 27 shown in FIG. 11 can be considered. In this antenna 27, the matching conductors 22 and 22 are connected to the ground conductor 11 via the frequency selection circuits 22a and 22b. With this configuration, the impedance of only f1 or only f2 can be adjusted. Specifically, when only f1 is desired to be changed, that is, when f2 is not desired to be changed so much, the frequency selection circuits 22a and 22b are set to be low resistance at f1 and open at f2. Adjust it. Conversely, when only f2 is desired to be changed, that is, when f1 is not desired to be changed so much, the frequency selection circuits 22a and 22b may be adjusted to be open at f1 so as to have a low resistance at f2. .
[0072]
Furthermore, in the first embodiment, the case where the opening areas of the openings 16 and 17 are constant has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the antenna is configured as shown in FIG. You may have a structure provided with the opening area variable means 23 which makes an opening area variable in the opening parts 16 and 17. FIG. The opening area variable means 23 is composed of a conductor plate that can slide on the openings 16 and 17, and the opening area of the openings 16 and 17 can be changed by sliding the conductor plate. Thereby, it becomes possible to change the radiation directivity of the antenna and obtain a desired radiation directivity.
[0073]
Furthermore, in the first embodiment, the antenna element 13 is made of a straight conductor, but it may be constituted by other antenna elements. For example, as the antenna element, a helical antenna element constituted by a spiral conductor wire may be used. In this case, the antenna element becomes small and low in height, that is, the antenna can be reduced in size and height.
[0074]
Furthermore, in the first embodiment, the case where the antenna element 13 is not directly connected to the ceiling conductor 15 has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and for example, the antenna 28 shown in FIG. 13 is also useful. It is. In this antenna 28, the antenna element 13 is directly connected to a part of the ceiling conductor 15 (represented by reference numeral 29, hereinafter referred to as an isolated part) isolated from the other part on the other end side, and the ceiling conductor 15 The isolated portion 29 and other portions are connected to each other via a frequency selection circuit 19 (so-called top loading type). With this configuration, the resonance frequency f2 can be adjusted.
[0075]
Further, it is possible to arrange the antennas 10 according to Embodiment 1 in an array shape to constitute a phased array antenna or an adaptive antenna array. In these cases, it is possible to further control the directivity of the radiated radio wave.
Note that the modifications added in these first embodiments can also be applied to the second to tenth embodiments described later.
[0076]
Next, another embodiment of the present invention will be described. In the following, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and further description thereof is omitted.
Embodiment 2. FIG.
FIG. 14 is a perspective view showing a configuration of an antenna according to Embodiment 2 of the present invention.
The antenna 30 has substantially the same configuration as that of the antenna 10 according to the first embodiment. In the second embodiment, the connection between the antenna element 13 and the ceiling conductor 15 is further provided in the ceiling conductor 15. A substantially annular through hole 34 is formed around the part. The inner edge portion and the outer edge portion of the ceiling conductor 15 constituting the through hole 34 are connected via a frequency selection circuit 35. Here, the details of the power feeding unit 18 are the same as the configuration of the antenna 10 according to the first embodiment, and therefore FIG. 2 is referred to.
[0077]
The antenna 30 having such a configuration operates at a plurality of frequencies (three frequencies in the second embodiment), similarly to the antenna of the first embodiment. In describing the operation of the antenna 30, an antenna (hereinafter referred to as the antenna A) in which the frequency selection circuits 19 and 35 are replaced with conductors is assumed, and the resonance frequency of the antenna is assumed to be f1. Further, assuming an antenna from which the frequency selection circuit 35 is removed (hereinafter referred to as antenna B), the resonance frequency of the antenna is assumed to be f2. Furthermore, an antenna from which the frequency selection circuit 19 is removed (hereinafter referred to as antenna C) is assumed, and the resonance frequency of the antenna is assumed to be f3.
[0078]
At this time, f1, f2, and f3 are in ascending order of frequency. The antenna C is considered to have a structure in which an electric capacity is connected in series by a gap 20 between the antenna element 13 and the ceiling conductor 15 in the antenna A. As a result, the antenna A and the antenna C have different resonance frequencies. The antenna B is considered to have a structure in which electric capacity is connected in series in the ceiling conductor 15 by the gap of the through hole 34 in the antenna A. Therefore, by changing the size of the through hole 34, that is, by changing the size of the ceiling conductor 15 inside the through hole 34, f2 resonates at an arbitrary frequency between f1 and f3. be able to. Thus, antenna A, antenna B, and antenna C have different resonance frequencies.
[0079]
The frequency selection circuit 35 is assumed to have a characteristic that the impedance becomes low at f1 and becomes high at f2. Further, it is assumed that the frequency selection circuit 19 has a characteristic that the impedance is low at f1 and f2, and is high at f3. By using these frequency selection circuits 19 and 35, the antenna 30 has one antenna structure, and becomes an antenna that operates at three frequencies f1, f2, and f3.
[0080]
In addition, the antenna 30 has openings 16 and 17 for radiating radio waves formed on the top surface of the antenna, and the antenna element 13 as a radiation source is surrounded by the ground conductor 11 and the side conductor 14, so that the antenna side surface direction And the influence on the radiated radio wave in the antenna lower surface direction (that is, the arrangement environment) is small. In other words, when installing the antenna 30 on an installation surface such as an indoor ceiling, the antenna can be embedded in the installation surface and installed flush with the installation surface so that the top surface of the antenna faces the radiation space. is there. Thereby, there is no protrusion from the ceiling or the like, and the antenna is preferable in view of the scenery which is not easily noticeable. In addition, even when the antenna body cannot embed the antenna inside the installation surface, the projection from the installation surface is suppressed, so that the antenna becomes more invisible to the human eye.
Furthermore, in the second embodiment, the antenna 30 has a symmetric structure with respect to two planes (ZY plane and ZX plane) orthogonal to each other. The effect of being symmetric with respect to the two planes can be obtained.
[0081]
As described above, the antenna 30 according to the second embodiment has a relatively simple and small structure, and can resonate at any three or more frequencies and have desired directivity.
[0082]
Embodiment 3 FIG.
FIG. 15 is a perspective view showing the configuration of the antenna according to Embodiment 3 of the present invention. The antenna 40 has substantially the same configuration as the configuration of the antenna 10 according to the first embodiment. In addition to this, the third embodiment further changes the electric field distribution in the openings 16 and 17. Electric field adjusting conductors 46a, 46b, 46c, 46d are provided. Each of the electric field adjusting conductors 46a, 46b, 46c, and 46d is connected to the ground conductor 11 at one end side and is connected to the ceiling conductor 15 at the other end side. The operation of the antenna 40 is the same as the operation of the antenna 10 according to the first embodiment.
[0083]
Incidentally, the antenna 10 according to the first embodiment may have a structure in which a grading lobe occurs in the XY plane directivity at the frequency f2. Thus, when the XY plane directivity of f1 and the XY plane directivity of f2 are completely different, the antenna arrangement suitable for the f1 directivity and the antenna arrangement suitable for the f2 directivity in configuring the system are different. It may be different, and the advantage of the antenna that operates at multiple frequencies may be impaired. In order to cope with this, the antenna 40 is provided with electric field adjusting conductors 46a, 46b, 46c, and 46d for the purpose of suppressing the grading lobe at f2. With this configuration, the electric field distribution of the opening at f2 changes, and grading lobes can be suppressed. That is, the directivity of f2 is improved.
[0084]
As the dimension setting for the antenna 40, the dimension setting described with reference to FIG. 4 can be applied to the same configuration as the configuration of the antenna 10 according to the first embodiment. The electric field adjusting conductors 46a, 46b, 46c, 46d are set to have a height of 0.16 × λ2, and ± 0.32 × in the X direction from the feeding point 12 at the origin on the ground conductor 11. λ2 is arranged at points (total of 4 points) separated by ± 0.5 × λ2 in the Y direction, and is connected to the ceiling conductor 15 at the other end side. As the frequency selection circuit 19 in the power feeding unit 18, an LC parallel circuit having a resonance frequency of f2 is used. Design values of the resonance frequency of the antenna 40 are f1 and f2.
[0085]
FIG. 16 shows the radiation directivity of the antenna 40 thus dimensioned. 16A shows the radiation radiation directivity at f1, and FIG. 16B shows the radiation radiation directivity at f2. The scale of the radiation radiation directivity is 10 dB at one interval, and the unit is dBi of the gain with respect to the radiation power of the point wave source. As shown in FIG. 16, in the antenna 40, the emission of radio waves in the Y direction is suppressed at both frequencies f1 and f2, and the emission of radio waves in the X direction is enhanced. Thus, it can be seen that the grading lobe is suppressed even at f2. Further, the antenna 40 emits almost no radio wave in the direction of the lower surface of the antenna at any frequency, radiates a very strong radio wave in the direction of the upper surface of the antenna, and has a strong radiation directivity particularly in the diagonal direction of the antenna. That is, radiation in the antenna lower surface direction, that is, in the −Z direction is reduced by the side conductor 14 and the ground conductor 11 surrounding the antenna element 13. The antenna 40 having such characteristics is very effective for use in an elongated indoor space such as a hallway.
[0086]
As described above, the antenna 40 according to the third embodiment has a relatively simple and small structure, can resonate at two or more arbitrary frequencies, and can have a desired directivity. A grading lobe can be suppressed with a stable antenna configuration.
[0087]
Embodiment 4 FIG.
Incidentally, as can be seen from FIG. 17, in the antenna 40 according to the third embodiment, the resonance frequency tends to slightly deviate from f1. As an example that can cope with this, FIG. 18 shows an antenna 50 according to Embodiment 4 of the present invention. In this antenna 50, the electric field adjustment conductors 46a, 46b, 46c, 46d and the ceiling conductor 15 are connected to each other via frequency selection circuits 51a, 51b, 51c, 51d, respectively. With this configuration, as can be seen from FIG. 19A, the resonance frequency is f1. Further, as can be seen from FIG. 19B, the second resonance frequency f2 does not change. With such a configuration, it is possible to realize an antenna that has little reflection loss at two frequencies and exhibits a bi-directional characteristic on a horizontal plane.
[0088]
In the antennas 40 and 50 according to the third and fourth embodiments, the frequency selection circuits 51a, 51b, 51c, 51d are interposed between the electric field adjustment conductors 46a, 46b, 46c, 46d and the ceiling conductor 15. However, the present invention is not limited to this, and the antenna has a structure in which a frequency selection circuit is interposed between the electric field adjustment conductor and the ground conductor 11, or the frequency selection circuit is an electric field adjustment conductor. It may have a structure interposed between the ceiling conductor and between the electric field adjusting conductor and the ground conductor.
[0089]
The antennas 40 and 50 have been described by taking as an example the case where the four electric field adjustment conductors are arranged symmetrically with respect to the feeding point. In order to obtain directivity or resonance frequency, the number of electric field adjustment conductors may not be four, and the arrangement may be asymmetric.
[0090]
Embodiment 5 FIG.
FIG. 20 is a perspective view showing the configuration of the antenna according to Embodiment 5 of the present invention. The antenna 60 has substantially the same configuration as that of the antenna 10 according to the first embodiment. In the fifth embodiment, the antenna 60 is further surrounded by the ground conductor 11, the side conductor 14, and the ceiling conductor 15. A dielectric 62 is filled in the internal space of the casing. The operation of the antenna 60 is the same as the operation of the antenna 10 according to the first embodiment.
[0091]
The antenna 10 according to the first embodiment may be desired to have a low profile so as not to be noticeable. Thus, in the fifth embodiment, the antenna can be reduced in size and height by filling the space surrounded by the ground conductor 11, the side conductor 14, and the ceiling conductor 15 with a dielectric. Here, when the ratio of the dielectric constant of the dielectric to the dielectric constant ε0 in vacuum (relative dielectric constant) is εr, the wavelength in the dielectric is 1 / √ (εr) times the wavelength in vacuum. Since εr is 1 or more, the wavelength is shortened in the dielectric. As a result, the antenna body can be reduced in size and height.
[0092]
In this antenna 60, there is no fear that moisture or dusty air may enter the antenna from the openings 16 and 17 provided on the upper surface of the antenna, and the characteristics of the antenna will not be deteriorated. Can do.
[0093]
Although not particularly shown, the ceiling conductor 15 and the ground conductor 11 may be formed by a metal pattern on the dielectric substrate, and the side conductor 14 may be formed by a conductor via. By having such a configuration, the ceiling conductor 15 having the openings 16 and 17 can be manufactured by a processing method with high processing accuracy such as etching processing, and as a result, improvement in manufacturing accuracy of the antenna and Cost reduction by mass production can be realized.
[0094]
Further, in this case, only the conductor surface on which the openings 16 and 17 are formed can be formed of a dielectric substrate. Specifically, using a dielectric substrate in which a metal foil is stretched only on one side, a conductor portion is formed of the metal foil on the substrate, and the openings 16 and 17 are configured by removing the conductor foil. In this case, the dielectric plate serves as a lid, and deterioration of characteristics due to the entry of air with much moisture or dust into the antenna is suppressed, and reliability can be stably maintained over a long period of time. Furthermore, the conductor and the opening can be manufactured by a processing method with high processing accuracy such as etching processing, and the manufacturing accuracy of the antenna can be improved and the cost can be reduced by mass production. In this case, not all of the space surrounded by the ground conductor 11, the side conductors 14, and the ceiling conductor 15 is filled with the dielectric, so that there is an advantage that the antenna becomes light.
[0095]
Embodiment 6 FIG.
FIG. 21 is a perspective view showing a configuration of an antenna according to Embodiment 6 of the present invention. The antenna 70 has substantially the same configuration as that of the antenna 30 according to the second embodiment. In the sixth embodiment, the ceiling conductor 15 has a plurality of substantially annular through holes 71a, 71b, 71c. The antenna element 13 is formed concentrically with the tip portion as the center. And the inner edge part and outer edge part of the ceiling conductor 15 which comprise the through-holes 71a, 71b, 71c are connected via the frequency selection circuits 72a, 72b, 72c.
The details of the power feeding unit 18 are the same as the configuration of the antenna 10 according to the first embodiment. As shown in FIG. 2, the antenna element 13 and the outer edge of the ceiling conductor 15 that forms the hole 15a are defined. The frequency selection circuit 19 is connected.
[0096]
The antenna 70 having such a configuration is an antenna that operates at five frequencies with one antenna structure by using the four frequency selection circuits 19, 72a, 72b, and 72c. In the sixth embodiment, the antenna 70 has a symmetric structure with respect to two planes (ZY plane and ZX plane) orthogonal to each other. The effect of being symmetric with respect to the plane is obtained.
[0097]
As described above, the antenna 70 according to the sixth embodiment has a relatively simple and small structure, and can resonate at any five or more frequencies and have desired directivity.
[0098]
In the sixth embodiment, the case where three sets of annular through holes and frequency selection circuits are provided around the center of the ceiling conductor 15 and the resonance frequency of the antenna is set to five has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. However, an antenna that resonates at a higher frequency can be realized by providing a larger number of through-holes and a frequency selection circuit.
[0099]
Embodiment 7 FIG.
FIG. 22 is an exploded perspective view showing the assembly structure of the antenna according to Embodiment 7 of the present invention. The antenna 80 has a ceiling conductor 15 having the same structure as that in the sixth embodiment. In the seventh embodiment, a transmission / reception circuit 81 for transmitting / receiving a signal of a specific frequency or frequency band further includes an antenna. It is incorporated as one configuration. The transmission / reception circuit 81 has a structure in which various configurations are placed on a single circuit board 82, and is disposed on the ground conductor 11 by attaching the circuit board 82 to the ground conductor 11. In addition, the antenna element 13 is attached to the transmission / reception circuit 81 so as to extend upward from the circuit board 82 and to be positioned substantially at the center of the power feeding unit 18 on the tip side.
[0100]
In general, the antenna 80 in which the transmission / reception circuit 81 is incorporated is connected to a control unit 88 that performs baseband signal processing via a signal transmission cable 87 as shown in FIG. As its basic operation, the control unit 88 demodulates a high-frequency signal received by the antenna 80, extracts a baseband signal as transmission information therefrom, and, on the other hand, converts the baseband signal with respect to its amplitude, frequency or phase. The signal is modulated and transmitted to the antenna 80.
[0101]
FIG. 24 shows the configuration of the transmission / reception circuit 81. The transmission / reception circuit 81 includes a filter switching circuit 83 including a filter switch 84 and two filters 85a and 85b having different pass frequency bands, and a transmission amplifier 86A and a reception amplifier 86B. The antenna element 13 attached to the transmission / reception circuit 81 is connected to a filter switch 84 in the filter switching circuit 83. In the filter switching circuit 83, the filter switch 84 switches the filters 85a and 85b alternately and connects to the antenna element 13, for example, at a constant time period. By using the filter switching circuit 83, the frequency of the signal to be transmitted / received can be changed according to the switching operation of the filter switch, and various frequencies or frequency bands can be covered.
[0102]
In the transmission / reception circuit 81 having such a configuration, a signal transmitted from the control unit 88 (see FIG. 23) through the transmission signal transmission cable 87A at the time of transmission is amplified by the transmission amplifier 86A and then filtered. Input to the switching circuit 83. In the filter switching circuit 83, one of the filters 85a and 85b is selected by the filter switch 84 as a filter connected to the antenna element 13, and a signal corresponding to the pass frequency band of the filter is input through the selected filter. Extracted from the signal. Then, the extracted signal is sent to the antenna element 13.
[0103]
On the other hand, at the time of reception, a signal corresponding to the pass frequency band of the filter is extracted from the signal received from the antenna element 13 through the filter selected by the filter switch 84 in the filter switching circuit 83 and amplified by the amplifier 86B. Then, the signal is sent to the control unit 88 (see FIG. 23) through the signal transmission cable 87B for reception.
[0104]
As a transmission / reception circuit incorporated in the antenna, a circuit having a configuration different from that shown in FIG. 24 may be used. For example, a transmission / reception circuit including a high frequency IC that can convert the frequency of a signal may be used. In this case, a signal having a desired frequency is obtained by frequency conversion. Furthermore, an example of the configuration of a transmission / reception circuit different from the configuration shown in FIG. 24 will be described with reference to FIGS.
[0105]
In the transmission / reception circuit 91 shown in FIG. 25, the filter switching circuit 83 is provided with four filters 85a, 85b, 85c, and 85d having different pass frequency bands, and two transmission amplifiers 86A and 86A ′ and reception, respectively. Amplifiers 86B and 86B 'are provided. The transmission amplifiers 86A and 86A 'have different amplification factors. Similarly, the reception amplifiers 86B and 86B' have different amplification factors. The transmission amplifiers 86A and 86A 'and the reception amplifiers 86B and 86B' are connected to the transmission signal transmission cables 87A and 87A and the reception signal transmission cables 87B and 87B, respectively.
[0106]
According to the transmission / reception circuit 91, by providing amplifiers having different amplification factors for transmission and reception, it is possible to realize transmission radio waves of various strengths at the time of transmission, and reception. In this case, a signal having a desired strength can be realized from received radio waves having different strengths.
A plurality of amplifiers having different operating frequencies may be used instead of the amplifiers 86A and 86A 'or 86B and 86B'. In this case, radio waves of various frequencies can be realized during transmission / reception.
[0107]
In the transmission / reception circuit 92 shown in FIG. 26, in addition to the configuration of the transmission / reception circuit 91 shown in FIG. 25, two transmission amplifiers 86A and 86A ′ are connected to a transmission signal transmission cable 87A via a distributor 93A. On the other hand, the two receiving amplifiers 86B and 86B ′ are connected to the receiving signal transmission cable 87B via the combiner 93B. The distributor 93A splits one signal transmitted through the signal transmission cable 87A into two transmission amplifiers 86A and 86A '. The combiner 93B combines the two signals input from the two receiving amplifiers 86B and 86B 'into one signal.
[0108]
In the transmission / reception circuit 94 shown in FIG. 27, in addition to the configuration of the transmission / reception circuit 81 shown in FIG. 24, a transmission amplifier 86A is connected to a transmission signal transmission cable 87A via a photodiode 95A. The amplifier 86B is connected to a signal transmission cable 87B for reception via a laser diode 95B. In this example, the signal transmission cables 87A and 87B for transmission and reception are optical fibers that realize low-bandwidth and low-loss signal transmission. The photodiode 95A photoelectrically converts an optical signal transmitted through the optical fiber 87A, and then outputs the optical signal to the amplifier 86A. The laser diode 95B performs electro-optical conversion on the signal input from the receiving amplifier 86B and outputs the signal through the optical fiber 87B. Note that a phototransistor may be used instead of the photodiode 95A.
[0109]
In the transmission / reception circuit 96 shown in FIG. 28, in addition to the configuration of the transmission / reception circuit 92 shown in FIG. 26, a distributor 93A provided corresponding to the transmission amplifiers 86A and 86A ′ is connected via a photodiode 95A for transmission. On the other hand, a synthesizer 93B provided corresponding to the receiving amplifiers 86B and 86B ′ is connected to the receiving signal transmission cable 87B via the laser diode 95B. . In this example, the signal transmission cables 87A and 87B for transmission and reception are optical fibers as in the case shown in FIG.
[0110]
In the transmission / reception circuit 97 shown in FIG. 29, a photocoupler 98 is provided for the transmission and reception optical fibers 87A and 87B to which the photodiode 95A and the laser diode 95B as shown in FIG. 27 or 28 are connected, respectively. It has been. The photocoupler 98 connects two optical fibers 87A and 87B and one optical fiber 99 capable of bidirectional transmission.
By providing such a photocoupler 98, signal transmission between the control unit 88 (see FIG. 23) for performing baseband signal processing and the transmission / reception circuit 97 can be performed by a single optical fiber 99. Simplification can be achieved.
The configuration example of the transmission / reception circuit described above can also be applied to Embodiments 8 to 10 described later.
[0111]
Embodiment 8 FIG.
FIG. 30 is an exploded perspective view showing the assembly structure of the antenna according to Embodiment 8 of the present invention. The antenna 100 has the same configuration as that in the seventh embodiment. In the eighth embodiment, the cover member 102 further shields the transmission / reception circuit 81 disposed on the ground conductor 11 inside the housing. Is provided. On the upper surface of the cover member 102, a hole 102 a for inserting the antenna element 13 extending upward from the circuit board 82 is formed.
[0112]
By providing the cover member 102, the transmission / reception circuit 81 can be protected from the external environment, and the influence of the transmission / reception circuit 81 due to dust and moisture can be suppressed. Further, when the cover member 102 is made of metal, it is possible to prevent radio waves transmitted and received by the antenna 100 from affecting the circuit operation of the transmission / reception circuit 81.
[0113]
Embodiment 9 FIG.
FIG. 31 is an exploded perspective view showing the assembly structure of the antenna according to the ninth embodiment of the present invention. In the seventh and eighth embodiments, the transmission / reception circuit 81 is disposed on the ground conductor 11 in the housing. However, in the antenna 110 according to the ninth embodiment, the hollow protrusion 112 is formed on the ground conductor 11. The transmission / reception circuit 81 is formed and accommodated in a space portion constituted by the convex portions 112 on the back surface side of the ground conductor 11. A hole 112 a for inserting the antenna element 13 extending upward from the circuit board 82 is formed on the upper surface of the convex portion 112.
[0114]
Embodiment 10 FIG.
FIG. 32 is an exploded perspective view showing the assembly structure of the antenna according to Embodiment 10 of the present invention. The antenna 120 has the same configuration as in the ninth embodiment. In the tenth embodiment, the antenna member 120 further covers the space portion formed by the convex portions 112 on the back surface side of the ground conductor 11. Is provided.
[0115]
By providing this cover member 121, the transmission / reception circuit 81 housed in the space formed by the convex portion 112 on the back side of the ground conductor 11 is protected from the external environment, and the influence of the transmission / reception circuit 81 due to dust and moisture is affected. Can be suppressed. Further, when the cover member 121 is made of metal, it is possible to prevent radio waves transmitted and received by the antenna 120 from affecting the circuit operation of the transmission / reception circuit 81.
[0116]
Note that the present invention is not limited to the illustrated embodiments, and it goes without saying that various improvements and design changes are possible without departing from the scope of the present invention.
[0117]
【The invention's effect】
  As is apparent from the above description, according to the invention according to claim 1 of the present application, in the antenna, the ground conductor that forms the lower surface of the antenna, the ceiling conductor that is disposed opposite to the ground conductor and forms the upper surface of the antenna, and the antenna A housing composed of side conductors forming side surfaces;UpA feed point that is disposed on the ground conductor and is supplied with power from outside via a predetermined feed line, and connected to the feed point on one end side, and on the other end side via a predetermined frequency selection circuit With ceiling conductorElectricallyAn antenna element that is connected and surrounded by a side conductorA plurality of openings provided at symmetrical positions across the antenna element;The ground conductor and the ceiling conductor are electrically connected via the side conductor, and the frequency selection circuit is a parallel resonant circuit, B-PassfillOr cutSwitchEither 1 OneTherefore, a desired radiation directivity can be obtained while resonating at a plurality of arbitrary frequencies with a relatively simple and compact structure. Furthermore, by configuring the frequency selection circuit from a parallel resonance circuit, it is possible to obtain good impedance characteristics with a small reflection loss at a plurality of frequencies. Furthermore, by configuring the frequency selection circuit from a low-pass filter, it is possible to make the frequency characteristics at the time of passage and cutoff more steep than the resonant parallel circuit, and it is possible to select frequencies with close frequency intervals. It becomes. Furthermore, by configuring the frequency selection circuit from a changeover switch, it becomes possible to operate the antenna for systems with different operating frequencies using different time division methods, and no suppression filter for the operating frequency of non-operating systems is required. Or reduced.
  According to the invention of claim 2 of the present application, in the antenna, a ground conductor that forms the lower surface of the antenna, a ceiling conductor that is disposed opposite to the ground conductor and forms the upper surface of the antenna, and a side conductor that forms the side surface of the antenna. A configured casing; andUpA feeding point that is arranged on the grounding conductor and is supplied with power from the outside via a predetermined feeding line, and the feeding point on one end sideAnd electricallyAn antenna element connected to the ceiling conductor on the other end side via a predetermined frequency selection circuit and surrounded by a side conductor on the other end sideA plurality of openings provided at symmetrical positions across the antenna element;The ground conductor and the ceiling conductor are electrically connected via the side conductor, and the ceiling conductor has a substantially annular penetration around the connection portion between the antenna element and the ceiling conductor. A plurality of holes are formed concentrically, the inner edge and the outer edge of the ceiling conductor constituting each through hole are connected via separate frequency selection circuits, and the separate frequency selection circuits are: Since the frequency selection circuit at the connection portion between the antenna element and the ceiling conductor is different, a desired radiation directivity can be obtained while resonating at a plurality of arbitrary frequencies with a relatively simple and small structure. be able to. Moreover, it can resonate at many frequencies, and a plurality of radiation directivities can be realized corresponding to each frequency.
[0118]
  In addition, the claims of this application5In addition to the effect of the invention according to claim 1 of the present application, the ceiling conductor is formed with a substantially annular through hole around the connection portion between the antenna element and the ceiling conductor. Consists of any one of a parallel resonant circuit, a low-pass filter, and a changeover switch whose frequency characteristics are different from those of the frequency selection circuit in the connection portion between the antenna element and the ceiling conductor in the inner edge portion and the outer edge portion of the ceiling conductor constituting the hole The antenna can resonate at least at three or more frequencies, and a plurality of radiation directivities can be realized corresponding to each frequency. .
[0119]
  Further, the claims of this application6According to the invention according to claim5In addition to the effect of the invention, a plurality of the substantially annular through holes are concentrically formed, and the inner edge and the outer edge of the ceiling conductor constituting each through hole are any one of a parallel resonant circuit, a low-pass filter, and a changeover switch. Since the antennas are connected via frequency selection circuits each having a different frequency characteristic, the antenna can resonate at more frequencies, and a plurality of radiation directivities corresponding to each frequency. Can be realized.
[0120]
  Furthermore, the claims of this application7In the XYZ orthogonal coordinate system, the ground conductor is located on the XY plane, the feed point is located at the origin, and the ground conductor, the ceiling conductor, and the side conductor are ZY. The antenna has a structure that is symmetric with respect to the plane, and the opening provided in the housing is arranged to be symmetric with respect to the ZY plane. The radiation directivity can be obtained.
[0121]
  Furthermore, the claims of this application8In the XYZ rectangular coordinate system, the casing has a structure in which the ground conductor, the ceiling conductor, and the side conductor are symmetrical with respect to the ZX plane, and the opening provided in the casing. Since the portions are arranged so as to be symmetric with respect to the ZX plane, the antenna can obtain a radiation directivity of radio waves that is symmetric with respect to both the ZY plane and the ZX plane.
[0125]
  Furthermore, the claims of this application9According to the invention, since the matching conductor is electrically connected to the ground conductor, matching between the impedance of the antenna and the impedance of the feed line can be obtained.
[0126]
  Furthermore, the claims of this application10According to the invention, since the matching conductor is connected to the ground conductor via the frequency selection circuit, the impedance of only a desired frequency can be changed and adjusted.
[0127]
  Furthermore, the claims of this application11According to the invention according to the above, since the matching conductor is electrically connected to the antenna element, it is possible to improve the matching state by increasing the impedance even when the impedance is particularly low.
[0128]
  Furthermore, the claims of this application12According to the invention, since a part or all of the internal space of the casing is filled with the dielectric, moisture or dusty air may enter the antenna from the opening and the antenna characteristics may deteriorate. Therefore, it is possible to stably ensure reliability over a long period of time.
[0129]
  Furthermore, the claims of this application13According to the invention, the ceiling conductor can be manufactured by a processing method with high processing accuracy such as etching processing, and as a result, the manufacturing accuracy of the antenna is improved and the cost is reduced by mass production. can do.
[0130]
  Furthermore, the claims of this application14Since the electric field adjustment conductor for changing the electric field distribution in the opening is provided, the grading lobe in the antenna can be suppressed.
[0131]
  Furthermore, the claims of this application15According to the invention, since the electric field adjustment conductor is connected to the casing via the frequency selection circuit, an antenna that has a low reflection loss at a plurality of frequencies and exhibits a bi-directional characteristic on a horizontal plane is realized. be able to.
[0132]
  Furthermore, the claims of this application16Further, according to the present invention, since the opening area variable means for changing the opening area of the opening provided in the casing is provided, the radiation directivity of the antenna can be increased as the opening changes. The desired radiation directivity can be obtained by changing.
[0134]
  Furthermore, the claims of this application17According to the invention, a transmission / reception circuit for transmitting / receiving a signal of a specific frequency or frequency band is provided, and the transmission / reception circuit is connected to the antenna element on one end side, and is connected to the base on the other end side. Since it is connected to a signal transmission cable that communicates with a predetermined device that performs band signal processing, signals of a specific frequency or frequency band can be transmitted and received through the antenna element.
[0135]
  Furthermore, the claims of this application18According to the invention, the transmission / reception circuit is disposed on the ground conductor, and the shielding conductor covering the upper surface and the side surface of the transmission / reception circuit is provided. The possibility of affecting the operation can be eliminated.
[0136]
  Furthermore, the claims of this application19According to the invention, since the ground conductor is formed with a hollow convex portion, and the transmission / reception circuit is disposed on the back side of the ground conductor so as to be accommodated in the convex portion, the outer shape of the casing The above transmission / reception circuit can be accommodated within the range formed by the antenna body, and the antenna body can be downsized.
[0137]
  Furthermore, the claims of this application20According to the invention, since the shielding cover that covers the opening corresponding to the convex portion is provided on the back surface side of the ground conductor, dust and moisture can be prevented from entering the space portion and stored in the convex portion. The influence from the external environment on the transmitted / received circuit can be suppressed. Further, when the shielding cover is made of metal, it is possible to eliminate the possibility that the radio waves transmitted and received by the antenna element affect the operation of the transmission / reception circuit.
[0138]
  Furthermore, the claims of this application21According to the invention, since the transmission / reception circuit is composed of passive elements that do not require a power source, the circuit itself can be configured simply, and this enables downsizing and cost reduction of the circuit.
[0139]
  Furthermore, the claims of this application22According to the invention according to the above, since the transmission / reception circuit includes a high-frequency IC capable of frequency conversion for a signal to be transmitted / received, a signal having a desired frequency can be obtained by converting the signal frequency within the antenna. can get.
[0140]
  Furthermore, the claims of this application23According to the invention, the transmission / reception circuit has a filter having a specific pass frequency band. Therefore, a necessary frequency signal can be obtained by selecting a filter based on the pass frequency band.
[0141]
  Furthermore, the claims of this application24According to the invention, the transmission / reception circuit includes a plurality of filters having different pass frequency bands and a filter switch including a filter switch that performs a switching operation so as to enable one of these filters. Since the circuit is included, the frequency of the signal to be transmitted / received can be changed according to the switching operation of the filter switch, and various frequencies or frequency bands can be covered.
[0142]
  Furthermore, the claims of this application25According to the invention, a signal having a desired strength can be realized in transmission and reception by the transmission amplifier and / or the reception amplifier.
[0143]
  Furthermore, the claims of this application26According to the invention, since a plurality of amplifiers having different amplification factors are provided for transmission and / or reception, it is possible to realize transmission radio waves of various strengths during transmission. Upon reception, a signal having a desired strength can be realized from received radio waves having different strengths.
[0144]
  Furthermore, the claims of this application27According to the present invention, since a plurality of amplifiers having different operating frequencies are provided for transmission and / or reception, radio waves of various frequencies can be realized during transmission and reception.
[0145]
  Furthermore, the claims of this application28According to the invention, the plurality of transmission amplifiers are both connected to the signal transmission cable via a distributor, and the distributor converts one signal input from the signal transmission cable into a plurality of signals. And output to the plurality of transmission amplifiers, the number of signal transmission cables can be reduced between the device performing baseband signal processing and the transmission / reception circuit, and the configuration can be simplified.
[0146]
  Furthermore, the claims of this application29According to the invention, the plurality of receiving amplifiers are both connected to the signal transmission cable via a synthesizer, and the synthesizer receives a plurality of signals input from the receiving amplifier as 1. Since the signals are combined into one signal and output to the signal transmission cable, the number of signal transmission cables can be reduced between the device that performs baseband signal processing and the transmission / reception circuit, and the configuration can be simplified.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a configuration of an antenna according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of a feeding portion in the antenna.
FIG. 3 is an explanatory diagram of the principle of radio wave radiation by the antenna.
FIG. 4 shows an example of dimension setting for the antenna.
FIG. 5A shows impedance characteristics of an antenna A in which the frequency selection circuit of the antenna is replaced with a conductor.
(B) The impedance characteristic about the antenna B from which the frequency selection circuit of the antenna is removed is shown.
FIG. 6 shows impedance characteristics of an antenna using an LC parallel circuit as a frequency selection circuit.
FIG. 7 shows the radiation directivity of the antenna.
FIG. 8 is a Smith chart of a frequency selection circuit used for an antenna.
FIG. 9 shows a configuration of an antenna in which a pair of matching conductors are provided on a ground conductor in addition to the configuration of the antenna according to the first embodiment.
FIG. 10 shows a configuration of an antenna in which the matching conductor and the antenna element are connected via a conductor.
FIG. 11 shows a configuration of an antenna in which the matching conductor and the ground conductor are connected via a frequency selection circuit.
FIG. 12 shows opening area varying means for varying the opening area of the opening provided in the antenna.
FIG. 13 shows that the antenna element is directly connected to a part of the ceiling conductor isolated from the other part on the other end side, and the isolated part and the other part of the ceiling conductor are connected via the frequency selection circuit. The structure of the antenna provided with the structure connected mutually is shown.
FIG. 14 shows a configuration of an antenna according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 15 shows a configuration of an antenna according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 16 shows the radiation directivity of the antenna according to the third embodiment.
FIG. 17 shows input impedance characteristics of the antenna according to the third embodiment.
FIG. 18 shows a configuration of an antenna according to a fourth embodiment of the present invention including an electric field adjustment conductor connected to a ceiling conductor via a frequency selection circuit.
FIG. 19 (a) shows impedance characteristics when the frequency is f1 for the antenna of FIG.
(B) With respect to the antenna of FIG. 18, the impedance characteristic when the frequency is f2 is shown.
FIG. 20 shows a configuration of an antenna according to Embodiment 5 of the present invention.
FIG. 21 shows a configuration of an antenna according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 22 is an exploded view of an antenna assembly structure according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 23 shows an antenna-control unit connected via a signal transmission cable.
24 is a block diagram showing a configuration of a transmission / reception circuit provided in the antenna according to the seventh embodiment. FIG.
25 shows a first example of a configuration of a transmission / reception circuit different from the configuration shown in FIG. 24. FIG.
26 shows a second example of the structure of a transmission / reception circuit different from the structure shown in FIG.
27 shows a third example of the structure of a transmission / reception circuit different from the structure shown in FIG. 24. FIG.
28 shows a fourth modification of the transmission / reception circuit different from the configuration shown in FIG.
29 shows a fifth modification example of the transmission / reception circuit different from the configuration shown in FIG. 24. FIG.
30 shows an exploded view of an antenna assembly structure according to Embodiment 8 of the present invention. FIG.
FIG. 31 shows an exploded assembly structure of an antenna according to a ninth embodiment of the present invention.
FIG. 32 is an exploded view of the antenna assembly structure according to Embodiment 10 of the present invention.
FIG. 33 shows a configuration of a conventional antenna.
FIG. 34 shows an example of dimension setting for a conventional antenna.
FIG. 35 shows impedance characteristics of a conventional antenna.
FIG. 36 shows the radiation directivity of a conventional antenna.
[Explanation of symbols]
10 ... Antenna
11 ... Grounding conductor
12 ... Power feeding point
13 ... Antenna element
14 ... Side conductor
15 ... Ceiling conductor
15a ... hole
16, 17 ... opening
18 ... Power feeding part
19. Frequency selection circuit
20 ... Gap
22 ... Matching conductor
22a, 22b ... frequency selection circuit
23. Opening area variable means
34 ... through hole
35. Frequency selection circuit
46a, 46b, 46c, 46d ... electric field adjusting conductor
51a, 51b, 51c, 51d... Frequency selection circuit
62 ... Dielectric
71a, 71b, 71c ... through hole
72a, 72b, 72c... Frequency selection circuit
81. Transmission / reception circuit
84: Filter switch
85a, 85b, 85c, 85d ... filter
86A, 86A '... Transmitting amplifier
86B, 86B ′... Receiving amplifier
87, 87A, 87B ... signal transmission cable
88 ... Control unit
93A ... distributor
93B ... Synthesizer
95A ... Photodiode
95B ... Laser diode
98 ... Photocoupler
99: Optical fiber

Claims (29)

アンテナにおいて、
アンテナ下面をなす接地導体と、該接地導体に対向して配置されアンテナ上面をなす天井導体と、アンテナ側面をなす側面導体とから構成されてなる筐体と、
上記接地導体上に配置され、外部より所定の給電線路を介して電力供給される給電点と、
一端側で上記給電点に接続される一方、他端側で所定の周波数選択回路を介して上記天井導体と電気的に接続されるとともに、その周囲を側面導体により囲まれたアンテナ素子と、上記アンテナ素子を挟んで対称的な位置に設けられた複数の開口部と、を有し、
上記接地導体と上記天井導体は、上記側面導体を介して電気的に接続されており、
上記周波数選択回路が並列共振回路、ローパスフィルタ又は切替えスイッチのいずれか１つから構成されていることを特徴とするアンテナ。In the antenna,
A housing composed of a ground conductor that forms the bottom surface of the antenna, a ceiling conductor that is disposed opposite to the ground conductor and that forms the top surface of the antenna, and a side conductor that forms the side surface of the antenna;
A feeding point that is arranged on the ground conductor and is supplied with power from outside via a predetermined feeding line;
An antenna element connected to the feeding point on one end side and electrically connected to the ceiling conductor via a predetermined frequency selection circuit on the other end side, and surrounded by a side conductor, and A plurality of openings provided at symmetrical positions across the antenna element,
The ground conductor and the ceiling conductor are electrically connected via the side conductor,
The antenna according to claim 1, wherein the frequency selection circuit is composed of any one of a parallel resonance circuit, a low pass filter, and a changeover switch. アンテナにおいて、
アンテナ下面をなす接地導体と、該接地導体に対向して配置されアンテナ上面をなす天井導体と、アンテナ側面をなす側面導体とから構成されてなる筐体と、
上記接地導体上に配置され、外部より所定の給電線路を介して電力供給される給電点と、
一端側で上記給電点と電気的に接続される一方、他端側で所定の周波数選択回路を介して上記天井導体と接続されるとともに、その周囲を側面導体により囲まれたアンテナ素子と、上記アンテナ素子を挟んで対称的な位置に設けられた複数の開口部と、を有し、
上記接地導体と上記天井導体は、上記側面導体を介して電気的に接続されており、
上記天井導体には、上記アンテナ素子と天井導体との接続部周囲において、略環状の貫通孔が同心円状に複数形成され、上記各貫通孔を構成する上記天井導体の内縁部と外縁部とがそれぞれ別個の周波数選択回路を介して接続され、かつ、
上記それぞれ別個の周波数選択回路は、上記アンテナ素子と上記天井導体との接続部における上記周波数選択回路とは異なっていることを特徴とするアンテナ。In the antenna,
A housing composed of a ground conductor that forms the bottom surface of the antenna, a ceiling conductor that is disposed opposite to the ground conductor and that forms the top surface of the antenna, and a side conductor that forms the side surface of the antenna;
A feeding point that is arranged on the ground conductor and is supplied with power from outside via a predetermined feeding line;
An antenna element that is electrically connected to the feeding point on one end side and connected to the ceiling conductor via a predetermined frequency selection circuit on the other end side, and surrounded by a side conductor, and A plurality of openings provided at symmetrical positions across the antenna element,
The ground conductor and the ceiling conductor are electrically connected via the side conductor,
In the ceiling conductor, a plurality of substantially annular through holes are formed concentrically around the connection portion between the antenna element and the ceiling conductor, and an inner edge portion and an outer edge portion of the ceiling conductor constituting each through hole are formed. Each connected via a separate frequency selection circuit, and
The antenna according to claim 1, wherein each of the separate frequency selection circuits is different from the frequency selection circuit in a connection portion between the antenna element and the ceiling conductor. アンテナにおいて、
アンテナ下面をなす接地導体と、該接地導体に対向して配置されアンテナ上面をなし、
孤立部分とその他の部分からなる天井導体と、アンテナ側面をなす側面導体とから構成されてなる筐体と、
上記接地導体上に配置され、外部より所定の給電線路を介して電力供給される給電点と、
一端側で上記給電点と電気的に接続される一方、他端側で上記天井導体の孤立部分と接続されるとともに、その周囲を側面導体により囲まれたアンテナ素子と、上記アンテナ素子を挟んで対称的な位置に設けられた複数の開口部と、を有し、
上記接地導体と上記天井導体は、上記側面導体を介して電気的に接続されており、
上記天井導体の孤立部分とその他の部分の間には、上記アンテナ素子と天井導体との接続部周囲において、略環状の貫通孔が形成され、該貫通孔を構成する天井導体の内縁部と外縁部とが並列共振回路、ローパスフィルタ又は切替えスイッチのいずれか１つから構成された周波数選択回路を介して接続されていることを特徴とするアンテナ。In the antenna,
A grounding conductor that forms the lower surface of the antenna, and an antenna upper surface that is arranged opposite to the grounding conductor,
A housing composed of a ceiling conductor composed of an isolated part and other parts, and a side conductor forming the side surface of the antenna;
A feeding point that is arranged on the ground conductor and is supplied with power from outside via a predetermined feeding line;
An antenna element that is electrically connected to the feeding point on one end side and connected to an isolated portion of the ceiling conductor on the other end side, and surrounded by a side conductor, and sandwiching the antenna element A plurality of openings provided at symmetrical positions;
The ground conductor and the ceiling conductor are electrically connected via the side conductor,
Between the isolated portion of the ceiling conductor and the other portion, a substantially annular through hole is formed around the connection portion between the antenna element and the ceiling conductor, and the inner edge portion and the outer edge of the ceiling conductor constituting the through hole are formed. The antenna is connected through a frequency selection circuit composed of any one of a parallel resonant circuit, a low-pass filter, and a changeover switch. 上記開口部は上記天井導体に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一に記載のアンテナ。  The antenna according to claim 1, wherein the opening is provided in the ceiling conductor. 更に、上記天井導体には、上記アンテナ素子と天井導体との接続部周囲において、略環状の貫通孔が形成され、該貫通孔を構成する天井導体の内縁部と外縁部とがアンテナ素子と天井導体との接続部における上記周波数選択回路とは周波数特性の異なる並列共振回路、ローパスフィルタ又は切替えスイッチのいずれか１つから構成された周波数選択回路を介して接続されていることを特徴とする請求項１記載のアンテナ。  Further, the ceiling conductor is formed with a substantially annular through hole around the connection portion between the antenna element and the ceiling conductor, and the inner edge portion and the outer edge portion of the ceiling conductor constituting the through hole are formed between the antenna element and the ceiling conductor. The frequency selection circuit connected to the conductor is connected to the frequency selection circuit configured by any one of a parallel resonance circuit, a low-pass filter, and a changeover switch having different frequency characteristics. Item 1. The antenna according to Item 1. 上記略環状の貫通孔が同心円状に複数形成され、各貫通孔を構成する天井導体の内縁部と外縁部とが並列共振回路、ローパスフィルタ又は切替えスイッチのいずれか１つから構成されたそれぞれ周波数特性の異なる周波数選択回路を介して接続されていることを特徴とする請求項５記載のアンテナ。A plurality of the above-mentioned substantially annular through-holes are formed concentrically, and the inner edge portion and the outer edge portion of the ceiling conductor constituting each through-hole are each composed of any one of a parallel resonant circuit, a low-pass filter, and a changeover switch. 6. The antenna according to claim 5 , wherein the antennas are connected via frequency selection circuits having different characteristics. 上記筐体が、ＸＹＺ直交座標系において、上記接地導体がＸＹ平面上に位置し、上記給電点が原点に位置し、上記接地導体と天井導体と側面導体とがＺＹ平面に対して対称となる構造を有するとともに、上記筐体に設けられた開口部が、ＺＹ平面に対して対称となるように配置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一に記載のアンテナ。In the XYZ orthogonal coordinate system, the casing is located on the XY plane, the feeding point is located at the origin, and the ground conductor, the ceiling conductor, and the side conductor are symmetrical with respect to the ZY plane. The antenna according to any one of claims 1 to 6 , wherein the antenna has a structure and is disposed so that an opening provided in the housing is symmetrical with respect to a ZY plane. 更に、上記筐体が、ＸＹＺ直交座標系において、上記接地導体と天井導体と側面導体とがＺＸ平面に対して対称となる構造を有するとともに、上記筐体に設けられた開口部が、ＺＸ平面に対して対称になるように配置されていることを特徴とする請求項７記載のアンテナ。Further, in the XYZ rectangular coordinate system, the casing has a structure in which the ground conductor, the ceiling conductor, and the side conductor are symmetric with respect to the ZX plane, and the opening provided in the casing has a ZX plane. The antenna according to claim 7 , wherein the antenna is arranged symmetrically with respect to the antenna. 上記給電線路とのインピーダンス整合を得るための整合導体を備えており、該整合導体が上記接地導体と電気的に接続されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一に記載のアンテナ。Has a matching conductor for obtaining impedance matching between the feeding line,該整if conductor according to any one of claims 1-8, characterized by being connected to the ground conductor electrically antenna. 上記整合導体が周波数選択回路を介して接地導体と接続されていることを特徴とする請求項９記載のアンテナ。The antenna according to claim 9, wherein the matching conductor is connected to a ground conductor through a frequency selection circuit. 上記整合導体がアンテナ素子と電気的に接続されていることを特徴とする請求項９又は１０に記載のアンテナ。The antenna according to claim 9 or 1 0, characterized in that said matching conductor is electrically connected to the antenna element. 上記筐体の内部空間の一部又は全てが誘電体で充填されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一に記載のアンテナ。The antenna according to any one of claims 1 to 11, wherein a part or all of the internal space of the casing is filled with a dielectric. 上記天井導体が、所定の誘電体基板上に形成された金属パターンからなることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一に記載のアンテナ。It said ceiling conductor has a predetermined dielectric antenna according to any one of claims 1 to 1 2, characterized in that it consists of a metal pattern formed on the substrate. 上記開口部における電界分布を変化させるための電界調整導体が設けられていることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一に記載のアンテナ。Antenna according to any one of claims 1 to 1 3, characterized in that the field control conductors for changing the electric field distribution in the opening is provided. 上記電界調整導体が、上記筐体と周波数選択回路を介して接続されていることを特徴とする請求項１４記載のアンテナ。The field control conductor, an antenna according to claim 1 4, wherein it is connected via the housing and the frequency selection circuit. 更に、上記筐体に設けられた開口部の開口面積を可変とする開口面積可変手段を有していることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか一に記載のアンテナ。The antenna according to any one of claims 1 to 15 , further comprising opening area varying means for varying an opening area of an opening provided in the housing. 更に、特定の周波数又は周波数帯域の信号を送受信するための送受信回路が設けられており、
上記送受信回路が、一端側で、上記アンテナ素子に接続される一方、他端側で、ベースバンド信号処理を行なう所定のデバイスに連絡する信号伝送ケーブルに接続されていることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか一に記載のアンテナ。Furthermore, a transmission / reception circuit for transmitting / receiving a signal of a specific frequency or frequency band is provided,
The transmission / reception circuit is connected to the antenna element on one end side, and connected to a signal transmission cable connected to a predetermined device performing baseband signal processing on the other end side. The antenna according to any one of 1 to 16 . 上記送受信回路が筐体内に配設され、また、該送受信回路を遮蔽するカバー部材が設けられていることを特徴とする請求項１７記載のアンテナ。The antenna according to claim 17, wherein the transmission / reception circuit is disposed in a housing, and a cover member for shielding the transmission / reception circuit is provided. 上記接地導体に中空の凸部が形成され、上記送受信回路が、接地導体の裏面側にて該凸部により構成される空間部内に収納されていることを特徴とする請求項１７記載のアンテナ。The antenna according to claim 17 , wherein a hollow convex portion is formed on the ground conductor, and the transmission / reception circuit is housed in a space formed by the convex portion on the back surface side of the ground conductor. . 上記接地導体の裏面側にて凸部により構成される空間部を遮蔽するカバー部材が設けられていることを特徴とする請求項１９記載のアンテナ。20. The antenna according to claim 19, further comprising a cover member that shields a space portion constituted by a convex portion on a back surface side of the ground conductor. 上記送受信回路が、電源不要な受動素子から構成されていることを特徴とする請求項１７〜２０のいずれか一に記載のアンテナ。The reception circuit, an antenna according to any one of claims 1 7-2 0, characterized in that and a power unnecessary passive element. 上記送受信回路が、送受信対象である信号について周波数変換可能な高周波ＩＣを備えていることを特徴とする請求項１７〜２０のいずれか一に記載のアンテナ。The reception circuit, an antenna according to any one of claims 1 7-2 0, characterized in that it comprises a frequency convertible frequency IC for signal is transmitted and received object. 上記送受信回路が、特定の通過周波数帯域をもつフィルタを有していることを特徴とする請求項１７〜２０のいずれか一に記載のアンテナ。The reception circuit, an antenna according to any one of claims 1 7-2 0, characterized in that it comprises a filter having a particular pass band. 上記送受信回路が、互いに異なる通過周波数帯域をもつ複数のフィルタと、これらのフィルタのうちの１つを有効にするように切替動作を行なうフィルタスイッチとを備えたフィルタ切替回路を有していることを特徴とする請求項２３記載のアンテナ。The transmission / reception circuit includes a filter switching circuit including a plurality of filters having different pass frequency bands and a filter switch that performs a switching operation so as to enable one of these filters. the antenna of claim 2 3, wherein. 更に、送信用の増幅器及び／又は受信用の増幅器が設けられていることを特徴とする請求項２３又は２４に記載のアンテナ。Furthermore, antenna according to claim 2 3 or 2 4, characterized in that the amplifier is provided for the amplifier and / or receiver for transmission. 送信用及び／又は受信用に、互いに異なる増幅率をもつ複数の増幅器が設けられていることを特徴とする請求項２５記載のアンテナ。26. The antenna according to claim 25 , wherein a plurality of amplifiers having different amplification factors are provided for transmission and / or reception. 送信用及び／又は受信用に、互いに異なる動作周波数をもつ複数の増幅器が設けられていることを特徴とする請求項２５記載のアンテナ。26. The antenna according to claim 25 , wherein a plurality of amplifiers having different operating frequencies are provided for transmission and / or reception. 上記複数の送信用の増幅器が共に分配器を介して上記信号伝送ケーブルに接続されており、
上記分配器が、該信号伝送ケーブルから入力される１つの信号を複数の信号に分岐させ、上記複数の送信用の増幅器へ出力することを特徴とする請求項２６又は２７に記載のアンテナ。The plurality of transmission amplifiers are both connected to the signal transmission cable via a distributor,
The distributor branches the one of the signal input from the signal transmission cable to a plurality of signals, antenna according to claim 2 6 or 2 7, characterized in that the output to the plurality of amplifiers for transmission . 上記複数の受信用の増幅器が共に合成器を介して上記信号伝送ケーブルに接続されており、
上記合成器が、上記受信用の増幅器から入力される複数の信号を１つの信号に合成して、上記信号伝送ケーブルへ出力することを特徴とする請求項２６〜２８のいずれか一に記載のアンテナ。The plurality of receiving amplifiers are both connected to the signal transmission cable via a combiner,
Said synthesizer is a multiple of the signal input from the amplifier for the received and combined into one signal, according to any one of claims 2 to 6 to 28 and outputs to the signal transmission cable Antenna.
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