JPH04297104A

JPH04297104A - アンテナ装置

Info

Publication number: JPH04297104A
Application number: JP3061904A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Kagoshima; 憲一鹿子嶋; Koichi Tsunekawa; 光一常川; Moriyasu Miyazaki; 宮▲ざき▼　守▲やす▼; Yukihiro Furukawa; 幸広古川; Makoto Matsunaga; 誠松永
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp; NTT Inc
Priority date: 1991-03-26
Filing date: 1991-03-26
Publication date: 1992-10-21
Anticipated expiration: 2013-05-18
Also published as: JP2752798B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、アンテナ装置に係わ
り、主としてＶＨＦ　帯、ＵＨＦ　帯、およびマイクロ
波帯で用いられる携帯無線機などのアンテナ装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】図８は、例えば、春木宏志，他，”携帯
無線機用逆Ｆ形アンテナ”，昭和５７年度電子通信学会
総合全国大会，ＮＯ．６１３に示された従来のアンテナ
装置を示す概略構成図であり、図において、１は略長方
形の板状導体、２はアンテナ装置の筐体を兼ねた地導体
、３は板状導体１を地導体２に接続する接地用導体、６
は同軸線路、７は同軸線路６の芯線、１００　は板状導
体１と地導体２と接地用導体３とから成る逆Ｆアンテナ
である。板状導体１は、地導体２のうちの板状導体１に
対向する面と所定の間隔をあけて略平行に配置されてお
り、長手方向の一端が接地用導体３により地導体２に接
続され短絡されている。同軸線路６の芯線７は、板状導
体１の地導体２と対向する面の接地用導体３の近くに半
田付け等により接続されている。また、同軸線路６の外
導体は地導体２に接続されている。

【０００３】次に、動作について説明する。逆Ｆアンテ
ナ１００　は、板状導体１と地導体２とで平行平板線路
を構成しており、かつ、板状導体１の長手方向の一端が
短絡端、他端が開放端であるため、板状導体１の長さに
応じた特定の周波数ｆ０　において、一端短絡、他端開
放の共振器として働く。このため、同軸線路６から芯線
７を介して、逆Ｆアンテナ１００　に給電された周波数
ｆ０　の波は、逆Ｆアンテナ１００　で共振し空間に放
射される。このとき、同軸線路６と逆Ｆアンテナ１００
　とのインピーダンス整合は芯線７の接続位置により調
整される。このように、第８図に示した逆Ｆアンテナは
、アンテナ装置としての機能を有する。

【０００４】図９に実線で示すように、逆Ｆアンテナ１
００　の給電点における反射の周波数特性は、一般に、
所要信号の通過帯域端で緩かである。このため、逆Ｆア
ンテナ１００　は所要信号以外の帯域の不要波を送信あ
るいは受信する恐れがある。この不要波をしゃ断するた
め、逆Ｆアンテナ１００　の入力端には、所要信号のみ
を通過させる帯域通過フィルタが接続される。

【０００５】図１０は、例えば、Ｉ．Ｙｏｓｈｉｄａ，
他，　　“ＲＦＢＲＡＮＣＨＩＮＧ　ＳＹＳＴＥＭ　Ｆ
ＯＲ　ＴＨＥ　ＡＭＰＳＭＯＢＩＬＥ　ＴＥＬＥＰＨＯ
ＮＥ　ＥＱＵＩＰＭＥＮＴ，”　２９ｔｈ　ＩＥＥＥ　
Ｖｅｈｉｃｕｌａｒ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｃｏｎｆ
ｅｒｅｎｃｅＩＥＥＥ　Ｃａｔａｌｏｇ　ｎｏ．７９Ｃ
Ｈ１３７８−９ＶＴ，ｐｐ．１７８−１８０，１９７９
．　に示された従来のアンテナ装置を示すブロック図で
あり、図において、１００　はアンテナ、２００　は帯
域通過フィルタ、３００　は接続用ケーブル、４００　
はコネクタである。アンテナ１００　は、接続用ケーブ
ル３００　およびコネクタ４００　を介して、帯域通過
フィルタ２００　に接続されている。

【０００６】例えば、このアンテナ装置を受信用として
使用する場合には、帯域通過フィルタ２００　が受信周
波数帯域の波のみを通過するように設定されているもの
とすれば、アンテナ１００　で受信された受信周波数帯
域内の信号は帯域通過フィルタ２００　を通過して受信
装置へ導かれる。一方、受信周波数帯域外へ不要波はア
ンテナ　１００へ入射した後、帯域通過フィルタ２００
　で反射され受信装置へは入り込まない。

【０００７】また、このアンテナ装置を送信用として使
用する場合には、受信波に対する場合と同様の動作原理
により、送信周波数帯域の信号のみがアンテナ１００　
へ導かれ、放射される。

【０００８】このように、図１０に示すアンテナ装置は
所要の信号のみを受信あるいは送信する機能を有する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来のアンテナ装置は
以上のように構成されているので、芯線７を板状導体１
に接続するために、板状導体１の地導体２と対向する面
に半田付けを行うか、あるいは、板状導体１に貫通孔を
もうけて半田付けを行う必要があり、製作が難しいとい
う問題点があった。

【００１０】また、逆Ｆアンテナ１００　の入力インピ
ーダンスと同軸線路６の特性インピーダンスとを等しく
するように、芯線７と板状導体１との接続位置が一義的
に決定されるので、逆Ｆアンテナ１００　に送受信装置
等が接続される場合には、レイアウトの自由度が少なく
なるという問題点があった。

【００１１】さらに、個別の逆Ｆアンテナ１００　と不
要波しゃ断用の帯域通過フィルタ２００　とが接続用ケ
ーブル３００　とコネクタ４００により接続されている
ので、アンテナ装置が大きくなるという問題点があった
。

【００１２】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、製作が容易で、給電が容易であ
り、かつ、所要周波数帯域の波のみを送信あるいは受信
できる小形なアンテナ装置を得ることを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１のアンテナ装置
は、放射導体と地導体とを有するアンテナと、第１の誘
電体ブロックの外周面に形成された外導体と、第１の誘
電体ブロック内に形成された内導体とから成る共振器を
有し、所要周波数帯域の電波を送信または受信するため
の帯域通過フィルタとを備えたアンテナ装置において、
上記帯域通過フィルタを上記アンテナの近傍に配置し、
上記帯域通過フィルタの上記アンテナに対向する面の外
導体に上記アンテナとの結合用スロットを設け、上記帯
域通過フィルタとアンテナとを上記結合用スロットを介
して結合させたものである。また、請求項２のアンテナ
装置は、第２の誘電体ブロックと、上記第２の誘電体ブ
ロックの一方の面に形成された放射導体と、上記第２の
誘電体ブロックの他方の面に形成された地導体とを有し
、上記第２の誘電体ブロックの誘電率の分布が上記アン
テナの放射インピーダンスを空間のインピーダンスと整
合させるように変化させて形成されているアンテナを備
えたものである。

【００１４】

【作用】上記のように構成された請求項１のアンテナ装
置においては、帯域通過フィルタに設けた結合用スロッ
トによりアンテナと帯域通過フィルタとが結合されるの
で、アンテナへの給電線路の半田付け等による接続を不
要とする。また、帯域通過フィルタの位置を変化させて
も、結合用スロットの位置および大きさを変化させて結
合量を調整することにより、アンテナと帯域通過フィル
タとのインピーダンス整合がとれるので、給電位置に自
由度のあるアンテナ装置を実現する。さらに、アンテナ
と帯域通過フィルタが接続用ケーブルやコネクタを用い
ずに直接結合されているので、所要周波数帯域の電波を
送信あるいは受信する小形なアンテナ装置を実現する。

【００１５】また、上記のように構成された請求項２の
アンテナ装置においては、アンテナの形成されている第
２の誘電体ブロックの誘電率の分布をアンテナの放射イ
ンピーダンスを空間のインピーダンスと整合させるよう
に変化させているので、アンテナの放射端でアンテナの
放射インピーダンスを空間のインピーダンスと整合がと
れた状態で動作させ、放射利得の大きいアンテナ装置を
実現する。

【００１６】

【実施例】実施例１．図１はこの発明のアンテナ装置の
一実施例の要部構成を示す斜視図であり、従来例同様の
携帯無線機用逆Ｆ形アンテナ装置を例として説明する。図において、１〜３、６、７および１００　は図８に示
した従来例と同様のものである。５は第１の誘電体ブロ
ック、１０は貫通孔、１１は内導体、１２は外導体、１
３は誘電体ブロック５と内導体１１と外導体１２とから
なる同軸共振器、１４は結合用スロット、１５は導体カ
バー、２００　は複数の同軸共振器１３からなる帯域通
過フィルタである。ここで、地導体２はアンテナ装置の
筐体を兼ねている。また、図２は図１に示したアンテナ
装置の帯域通過フィルタ２００　の構成を示す斜視図で
ある。ここでは、帯域通過フィルタ２００　は４つの同
軸共振器１３からなるコムラインフィルタを例として示
す。

【００１７】板状導体１は接地用導体３により地導体２
と接続されており、長手方向の長さに応じた特定の周波
数において、一端短絡、他端開放の共振素子として働く
。帯域通過フィルタ２００　は略直方体であり、板状導
体１と地導体２との間に挿入されている。帯域通過フィ
ルタ２００　の同軸共振器１３の開放端および後述の結
合用スロット１４部分を除く外周面には外導体１２が密
着している。帯域通過フィルタ２００　の底面の外導体
１２は地導体２と導通するように密着させている。一方
、板状導体１と対向する帯域通過フィルタ２００　の表
面の外導体１２には、図２に示すように、結合用スロッ
ト１４が設けられている。結合用スロット１４は、同軸
共振器１３の内導体１１とほぼ直交する方向に配置され
ている。内導体１１の一端は外導体１２と第１の誘電体
ブロック５の一方の側面で接続されており、これにより
同軸共振器１３は、一端が短絡端、他端が開放端の共振
器となっている。第１の誘電体ブロック５の表面および
底面に同軸共振器１３と交差するように設けられた横溝
の効果により、同軸共振器１３の長さは１／４波長より
短くなっている。同軸共振器１３または、軸方向が板状
導体１の長手方向となるように配置され、接地用導体３
側が短絡端となっている。さらに、同軸共振器１３の開
放端側は、板状導体１との不要な結合をしゃ断するため
、導体ケース１５で覆われている。

【００１８】次に動作について説明する。このアンテナ
装置において、板状導体１と同軸共振器１３が同一周波
数ｆ０　で共振するものとすれば、周波数ｆ０　では隣
り合う同軸共振器１３どうしが相互に強く結合するとと
もに、各同軸共振器１３と板状導体１も結合用スロット
１４を介してそれぞれ強く結合する。このため、同軸線
路６から一番端の同軸共振器１３に入力された周波数ｆ
０　の波は、４つの同軸共振器１３および結合用スロッ
ト１４を介して逆Ｆアンテナ１００　に給電され、空間
に放射される。このとき、４つの同軸共振器１３は、同
軸共振器１３相互の結合量、および結合用スロット１４
の大きさを調整することにより、例えばチェビシェフ形
等の帯域通過フィルタを構成している。このため、同軸
線路６から見たアンテナ装置の反射特性は上記の図９中
に併記した破線で示すような特性となり、実線で示す逆
Ｆアンテナ１００　単体の特性より広帯域であり、かつ
、所要信号の通過帯域端におけるスカート特性が急峻と
なる。

【００１９】このように、図１に示したアンテナ装置で
は、逆Ｆアンテナと帯域通過フィルタを一体で備え、図
１０に示した構成の従来のアンテナ装置と同様、所要の
信号のみを受信あるいは送信する機能を有する。

【００２０】上記実施例１では、帯域通過フィルタ２０
０　から逆Ｆアンテナ１００　へ、フィルタへの入射波
が結合用スロット１４を介して電磁結合により非接触給
電されるので、帯域通過フィルタ２００　と逆Ｆアンテ
ナ１００　を接続するためのケーブルや半田付けが不要
である。

【００２１】また、同軸線路３の配置位置に応じて帯域
通過フィルタ２００　の挿入位置を移動させた場合でも
、結合用スロット１４の位置あるいは、板状導体１と帯
域通過フィルタ２００　の間隔を変化させることにより
、インピーダンス整合を得ることができる。

【００２２】なお、実施例１では、同軸共振器１３が誘
電体ブロック５により一体で形成された場合について示
したが、個別の同軸共振器１３を平行に並べて配置し外
部の結合手段により相互に結合させてもよく、上記実施
例１の場合と同様の動作原理で同様の効果を奏する。

【００２３】実施例２．図３はこの発明のアンテナ装置
の他の実施例の要部構成であり、図２に示したアンテナ
装置の帯域通過フィルタ２００　の他の構成を示す斜視
図である。この帯域通過フィルタ２００　は誘電体基板
１６ａと誘電体基板１６ｂの層間に形成されたストリッ
プ状の内導体１１と誘電体基板１６ａと誘電体基板１６
ｂの外周面に形成された外導体１２から成る複数のトリ
プレート線路共振器１３０　で構成されるトリプレート
線路形帯域通過フィルタ２１０　である。ここで、トリ
プレート線路形帯域通過フィルタ２１０の表面の外導体
１２には、図３に示すように、結合用スロット１４が設
けられている。結合用スロット１４は、トリプレート線
路共振器１３０　の内導体１１とほぼ直交する方向に配
置されている。それぞれの内導体１１の一端は外導体１
２で接続されており、これによりトリプレート線路共振
器１３０　は、一端が短絡端、他端が開放端の共振器と
なっている。なお、１７はトリプレート線路共振器１３
０　への入力端子である。上記のようにこの実施例は、
板状導体１と地導体２の間に挿入する帯域通過フィルタ
として、帯域通過フィルタ２００　の代わりにトリプレ
ート線路形帯域通過フィルタ２１０　を挿入して構成し
たものである。

【００２４】上記実施例２では、実施例１と同様の動作
原理および利点を有する他、トリプレート線路形帯域通
過フィルタ２１０　の加工に導体膜形成技術などの使用
が可能であり、帯域通過フィルタとして信頼性の高いも
のを薄形で形成できる利点を有し、アンテナ装置を小形
化できる。

【００２５】実施例３．図４はこの発明のアンテナ装置
のさらに他の実施例の要部構成を示す斜視図であり、帯
域通過フィルタ２００　の開放端を接地用導体３の側に
向けて帯域通過フィルタ２００　を配置したものである
。その他の構成は図１に示した実施例１と同一である。

【００２６】上記実施例３の動作は、実施例１の場合と
同様である。なお、上記実施例３においては、給電位置
が接地用導体３側にある場合には実施例１の構成よりも
容易にインピーダンス整合をとれるという利点を有する
。

【００２７】実施例４．図５はこの発明のアンテナ装置
のさらに他の実施例の要部構成を示す斜視図であり、ま
た、図６は図５に示したアンテナ装置の逆Ｆアンテナ１
１０　の構成を示す斜視図である。図５は図１に示した
実施例１における逆Ｆアンテナ１００　の代わりに、図
６に示すように板状導体１および地導体２をそれぞれ第
２の誘電体ブロック５０の上面および底面に密着して形
成し、接地用導体３を第２の誘電体ブロック５０の側面
に形成した逆Ｆアンテナ１１０　を用い、この逆Ｆアン
テナ１１０　を帯域通過フィルタ２００に重ねたもので
ある。図６に示すように、地導体２には帯域通過フィル
タ２００　の外導体１２に設けられた結合用スロット１
４に対応する位置に逆Ｆアンテナ１１０　への結合をと
るためのスロット１４０　が設けられている。なお、こ
こではスロット１４０　は結合用スロット１４と同一形
状としている。第１の誘電体ブロック５と第２の誘電体
ブロック５０は、外導体１２と地導体２を密着させ、か
つ、結合用スロット１４とスロット１４０　の位置を合
わせて重ね合されている。また、外導体１２と地導体２
は一方の導体で兼用しても良いが、第１の誘電体ブロッ
ク５と第２の誘電体ブロック５０を個別に製作し、両者
を外導体１２と地導体２で密着させるのが製造上容易で
あると考えられる。

【００２８】上記の実施例４の動作は、実施例１の場合
と同様である。なお、上記実施例４においては、実施例
１と同様の利点を有する他、板状導体１および地導体２
が、それぞれ第２の誘電体ブロック５０の表面および底
面に蒸着等により形成されているので安定に支持され、
また、板状導体１と地導体２の間隔を第２の誘電体ブロ
ック５０の厚みによって精度よく設定できるという利点
を有する。さらに、第２の誘電体ブロック５０に比誘電
率の大きいものを用いることにより波長短縮効果が得ら
れ、逆Ｆアンテナ１１０　を小形にできるため、アンテ
ナ装置を小形化できる。なお、上記実施例４において、
逆Ｆアンテナ１１０　に代えて第２の誘電体ブロック５
０にマイクロストリップアンテナを形成しても良い。

【００２９】実施例５．図７はこの発明のアンテナ装置
のさらに他の実施例の要部構成であり、図６に示した逆
Ｆアンテナ１１０　の他の構成を示す斜視図である。こ
の実施例では、誘電率の異なる略直方体の誘電体ブロッ
ク５００ａ〜５００ｄを平行に並べて接着し、第２の誘
電体ブロック５００　を形成し、板状導体１および地導
体２をそれぞれ第２の誘電体ブロック５００　の上面お
よび底面に密着して逆Ｆアンテナ１２０　を形成したも
のである。この実施例は、実施例４における逆Ｆアンテ
ナ１１０　に代えて逆Ｆアンテナ１２０　を用いたもの
である。ここで、誘電体ブロック５００ａ〜５００ｄは
、逆Ｆアンテナ１２０　の接地用導体３が形成されてい
る短絡端側から開放端側に向って誘電率が次第に小さく
なるように配置されている。

【００３０】次に動作について説明する。このアンテナ
装置では、基本的な動作は上記実施例４または上記実施
例１等と同様である。ここで、上記実施例５では誘電体
ブロック５００ａ〜５００ｄの誘電率が逆Ｆアンテナ１
２０　の短絡端側から開放端側に向って順次小さくなる
ように構成されているので、誘電率の平方根の逆数に比
例するインピーダンスは逆Ｆアンテナ１２０　の短絡端
側から開放端側に向って順次大きくできる。また、空間
のインピーダンスは高いので、逆Ｆアンテナ１２０　は
放射端でインピーダンス整合がとれた状態で動作する。

【００３１】上記実施例５では上記実施例４と同様の利
点を有する他、逆Ｆアンテナ１２０　が放射端でインピ
ーダンス整合がとれた状態で動作するため、放射利得の
大きいアンテナ装置を得られるという効果がある。

【００３２】なお、上記実施例５において、誘電率は逆
Ｆアンテナ１２０　の短絡端側から開放端側に向って小
さくなるように構成されていれば良く、誘電体ブロック
５００ａ〜５００ｄのようにディスクリートに変化させ
る必要はなく、第２の誘電体ブロック内にイオン交換や
注入などにより誘電率の勾配を形成したものでも良いこ
とは言うまでもない。さらに、誘電率の勾配は必ずしも
一定方向でなくて良い。

【００３３】ところで以上の実施例においては、長円形
の結合用スロットを帯域通過フィルタのそれぞれの共振
器に対応する位置に共振器の電流方向とほぼ直交させる
ように配置し、ブロードな磁界結合特性となるような例
を示したが、この発明は上記のように複数の結合用スロ
ットを一列に設けたものに限るものではなく、少なくと
も１個の結合用スロットを帯域通過フィルタの出力側に
設けたもので良く、また、主に磁界結合となる長円形の
結合用スロットを共振器の電流方向とほぼ直交させて配
置するものに限るものではなく、共振器の電流方向に斜
めに配置して結合量を調整したり、結合用スロットを長
円形以外の形状としても良く、所望の特性を得るための
設計の自由度がある。また、以上の実施例で示した逆Ｆ
アンテナ、帯域通過フィルタ、および、逆Ｆアンテナと
帯域通過フィルタとの配置方向は、これに限るものでは
なく、それぞれ組み合わせを変えて実施できるものであ
る。

【００３４】

【発明の効果】以上のように請求項１のアンテナ装置に
よれば、帯域通過フィルタに設けた結合用スロットによ
りアンテナと帯域通過フィルタとが結合されるので、ア
ンテナと帯域通過フィルタとを接続用ケーブルやコネク
タを用いずに直接結合させることができ、所要周波数帯
域の電波を送信あるいは受信するアンテナ装置を小形に
構成できるという効果がある。

【００３５】また、請求項２のアンテナ装置によれば、
アンテナの形成されている第２の誘電体ブロックの誘電
率の分布をアンテナの放射インピーダンスを空間のイン
ピーダンスと整合させるように変化させているので、放
射利得の大きいアンテナ装置を得られるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１の要部構成を示す斜視図で
ある。

【図２】この発明の実施例１の帯域通過フィルタの構成
を示す斜視図である。

【図３】この発明の実施例２のトリプレート線路形帯域
通過フィルタの構成を示す斜視図である。

【図４】この発明の実施例３の要部構成を示す斜視図で
ある。

【図５】この発明の実施例４の要部構成を示す斜視図で
ある。

【図６】この発明の実施例４の逆Ｆアンテナの構成を示
す斜視図である。

【図７】この発明の実施例５の逆Ｆアンテナの構成を示
す斜視図である。

【図８】従来のアンテナ装置の要部構成を示す斜視図で
ある。

【図９】従来のアンテナ装置の動作原理を説明するため
の特性図である。

【図１０】従来のアンテナ装置の構成を示すブロック図
である。

【符号の説明】

１　　板状導体２　　地導体３　　接地用導体５　　第１の誘電体ブロック６　　同軸線路７　　芯線１０　　貫通孔１１　　内導体１２　　外導体１３　　同軸共振器１４　　結合用スロット１５　　導体カバー１６　　誘電体基板１７　　入力端子５０　　第２の誘電体ブロック１００　　逆Ｆアンテナ１１０　　逆Ｆアンテナ１２０　　逆Ｆアンテナ１３０　　トリプレート線路共振器１４０　　スロット２００　　帯域通過フィルタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　放射導体と地導体とを有するアンテナ
と、第１の誘電体ブロックの外周面に形成された外導体
と、第１の誘電体ブロック内に形成された内導体とから
成る共振器を有し、所要周波数帯域の電波を送信または
受信するための帯域通過フィルタとを備えたアンテナ装
置において、上記帯域通過フィルタを上記アンテナの近
傍に配置し、上記帯域通過フィルタの上記アンテナに対
向する面の外導体に上記アンテナとの結合用スロットを
設け、上記帯域通過フィルタとアンテナとを上記結合用
スロットを介して結合させたことを特徴とするアンテナ
装置。
【請求項２】　　第２の誘電体ブロックと、上記第２の
誘電体ブロックの一方の面に形成された放射導体と、上
記第２の誘電体ブロックの他方の面に形成された地導体
とを有し、上記第２の誘電体ブロックの誘電率の分布が
上記アンテナの放射インピーダンスを空間のインピーダ
ンスと整合させるように変化させて形成されているアン
テナを備えたことを特徴とするアンテナ装置。