天线装置的制作方法

专利名称：天线装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及在中继装置中使用的天线装置。
背景技术：
将移动电话或电视节目等的地面波二次发送到地下街道等静区 的中继用天线，由于设置场所或美观性等的问题，要求小型且重量轻 的天线。另外，作为中继用天线，多为使用垂直偏振波水平面无指向 性天线的情况。
另外，作为与本发明相关的公知技术，已知一种双指向性偏振 波天线装置，其具有具有多个线状发射元件部的水平偏振波用双指 向性天线，前述线状发射元件部相对于线状或面状的阻抗匹配元件 部，从其背面以1点供电进行激励，并且被垂直地设置在上述匹配元 件部上，使前端接地；以及接地板，该双指向性偏振波天线装置在上 述接地板上方配置水平偏振波用双指向性天线而成(例如，参照特开 平11 — 205036号公报)。

发明内容
设置在地下街道等的中继用天线，因为通常设置在天花板等上， 所以要求小型化及低高度(全高较低)。
但是，上述现有的单极天线，因为其高度必须大于或等于大约 1/4波长，进一步的低高度化很难，所以并不优选作为设置在地下街 道等的中继用天线。另外，单极天线虽然在单一频带中可以获得良好 的特性，但其基本上都是窄频带，电压驻波比(VSWR:Voltage Standing Wave Ratio)较低的区域、例如小于或等于2的相对频带通 常为几十％左右，不易用于通过宽频带通信而进行大容量传送。
本发明是为了解决上述课题而提出的，其目的在于提供一种可以实现小型低高度且宽带化的天线装置。
本发明的第1方式具有导体板；发射元件，其与前述导体板 相对地配置，局部地与前述导体板短路；供电端子，其设置在前述导 体板上；以及供电通路，其将前述供电端子与前述发射元件的供电部 连接。另外，在第1方式中，还具有至少1个无供电元件，其与将前 述发射元件的短路位置和前述供电通路连结的线路之间进行电容耦
合o
本发明的第2方式具有导体板；发射元件，其与前述导体板 相对地配置，局部地与前述导体板短路；供电端子，其设置在前述导 体板上；以及供电通路，其将前述供电端子和前述发射元件的供电部 连接，前述供电通路，成为从前述供电端子侧向前述供电部侧宽度增 大的形状。
本发明的第3方式具有导体板；发射元件，其与前述导体板 相对地配置，局部地与前述导体板短路；供电端子，其设置在前述导 体板的中央部；以及供电通路，其一端与前述供电端子连接，另一端 与前述发射元件的供电部进行电容耦合，前述供电通路，成为从前述 供电端子侧向前述供电部侧宽度增大的形状。
此外，在上述各方式中，具有以下特征。
前述发射元件，由多条线路形成，该多条线路以前述供电部为 中心，等间隔地呈放射状扩张，前述多条线路分别与前述导体板短路。
前述发射元件还具有将前述多条线路的各相邻端部之间连接的 线路。
前述导体板，在前述发射元件的短路位置附近还具有匹配部。 前述发射元件的短路位置，在以前述供电通路为中心的圆周上 等间隔地设置。
使前述发射元件为第1发射元件，在前述导体板与前述第1发 射元件之间还配置第2发射元件，该第2发射元件与前述第1发射元 件相比，与前述导体板之间的相对距离较小。


图1是表示本发明的第1实施方式涉及的天线装置的基本结构 的斜视图。
图2是本实施方式涉及的天线装置的侧视图。
图3A是表示本发明的第2实施方式涉及的天线装置的结构的斜视图。
图3B是表示该天线装置的无供电元件部分的配置结构的斜视图。
图4是该实施方式涉及的天线装置的侧视图。 图5是该实施方式涉及的天线装置的实数部阻抗特性图。 图6是该实施方式涉及的天线装置的虚数部阻抗特性图。 图7是未设置无供电元件的情况下的天线装置的斜视图。 图8是图.7所示的天线装置的阻抗特性图。 图9是图7所示的天线装置的VSWR特性图。 图IO是设置无供电元件的情况下的天线装置的斜视图。 图11是图IO所示的天线装置的阻抗特性图。 图12是图IO所示的天线装置的VSWR特性图。 图13是表示本发明的第3实施方式涉及的天线装置的结构的斜 视图。
图14是表示图13所示的天线装置的等价电路的图。
图15是该实施方式涉及的天线装置的实数部阻抗特性图。
图16是该实施方式涉及的天线装置的虚数部阻抗特性图。
图17是该实施方式中的天线装置的VSWR特性图。
图18是在该实施方式涉及的天线装置中未设置无供电元件的情
况下的实数部阻抗特性图。
图19是在该实施方式涉及的天线装置中未设置无供电元件的情
况下的虚数部阻抗特性图。
图20是在该实施方式涉及的天线装置中未设置无供电元件的情
况下的VSWR特性图。
图21是具有圆板状的天线元件的天线装置的斜视图。 图22是图21的天线装置的实数部阻抗特性图。图23是图21的天线装置的虚数部阻抗特性图。
图24是图21的天线装置的VSWR特性图。
图25是表示本发明的第4实施方式涉及的天线装置的结构的斜视图。
图26是在该实施方式涉及的天线装置中未设置匹配板的情况下 的VSWR特性图。
图27是该实施方式涉及的天线装置的VSWR特性图。
图28是表示该实施方式涉及的天线装置的470MHz频率下的垂 直偏振波水平面指向性的图。
图29是表示该实施方式涉及的天线装置的590MHz频率下的垂 直偏振波水平面指向性的图。
图30是表示该实施方式涉及的天线装置的710MHz频率下的垂 直偏振波水平面指向性的图。
图31是表示该实施方式涉及的天线装置的470MHz频率下的垂 直偏振波垂直面指向性的图。
图32是表示该实施方式涉及的天线装置的5卯MHz频率下的垂 直偏振波垂直面指向性的图。
图33是表示该实施方式涉及的天线装置的710MHz频率下的垂 直偏振波垂直面指向性的图。
图34是表示本发明的第5实施方式涉及的天线装置的结构的斜 视图。
图35是表示本发明的第6实施方式涉及的天线装置的结构的斜视图。
图36是表示该实施方式中的供电通路部分的详细内容的侧视图。
图37是该实施方式涉及的天线装置的供电部的实数部阻抗特性图。
图38是该实施方式涉及的天线装置的虚数部阻抗特性图。
图39是该实施方式涉及的天线装置的VSWR特性图。
图40是表示该实施方式涉及的天线装置的500MHz频率下的垂
7直偏振波水平面指向性(X—Y面)的图。
图41是表示该实施方式涉及的天线装置的lGHz频率下的垂直 偏振波水平面指向性(X — Y面)的图。
图42是表示该实施方式涉及的天线装置的1.6GHz频率下的垂 直偏振波水平面指向性(X — Y面)的图。
图43是表示本发明的第7实施方式涉及的天线装置的供电通路 部分的详细内容的侧视图。
图44是该实施方式涉及的天线装置的VSWR特性图。
图45A是表示该实施方式中的供电通路的其它结构例子的斜视图。
图45B是表示该实施方式中的供电通路的其它结构例子的侧视图。
图46是表示本发明的第8实施方式涉及的天线装置的结构的斜 视图。
图47是表示该实施方式中的供电通路部分的详细的斜视图。 图48是表示本发明的第9实施方式涉及的天线装置的结构的斜视图。
图49是表示本发明的第10实施方式涉及的天线装置的结构的 斜视图。
图50是表示本发明的第11实施方式涉及的天线装置的结构的 斜视图。
图51是表示本发明的第12实施方式涉及的天线装置的结构的 斜视图。
图52是将发射元件的长度设定得较长、将工作频率设定得较低 的情况下的VSWR特性图。
图53A是表示本发明的第13实施方式涉及的天线装置中的短路 元件的结构例子的斜视图。
图53B是表示该实施方式涉及的天线装置中的短路元件的其它 结构例子的斜视图。
图54是该实施方式涉及的天线装置的VSWR特性图。图55是表示本发明的第16实施方式涉及的天线装置的结构的
斜视图。
图56是该实施方式涉及的天线装置的发射元件的俯视图。
图57是该实施方式涉及的天线装置的侧视图。
图58是在该实施方式涉及的天线装置中，将发射元件与供电通
路直接连接的情况下的实数部阻抗特性图。
图59是在该实施方式涉及的天线装置中，将发射元件与供电通
路直接连接的情况下的虚数部阻抗特性图。
图60是在该实施方式涉及的天线装置中，将发射元件与供电通
路直接连接的情况下的VSWR特性图。
图61是该实施方式涉及的天线装置的实数部阻抗特性图。 图62是该实施方式涉及的天线装置的虚数部阻抗特性图。 图63.是该实施方式涉及的天线装置的VSWR特性图。 图64是表示本发明的第15实施方式涉及的天线装置的结构的
斜视图。
图65是在上述第14实施方式涉及的天线装置中，使导体板为 410mm并直接连接的情况下的实数部阻抗特性图。
图66是在上述第14实施方式涉及的天线装置中，使导体板为 410mm并直接连接的情况下的虚数部阻抗特性图。
图67是在上述第14实施方式涉及的天线装置中，使导体板为 410mm并直接连接的情况下的VSWR特性图。
图68是在上述第14实施方式涉及的天线装置中，使导体板为 410mm并使之电容耦合的情况下的实数部阻抗特性图。
图69是在上述第14实施方式涉及的天线装置中，使导体板为 410mm并使之电容耦合的情况下的虚数部阻抗特性图。
图70是在上述第14实施方式涉及的天线装置中，使导体板为 410mm并使之电容耦合的情况下的VSWR特性图。
图71是在上述第15实施方式涉及的天线装置中，使之直接连 接的情况下的实数部阻抗特性图。
图72是在上述第15实施方式涉及的天线装置中，使之直接连接的情况下的虚数部阻抗特性图。图73是在上述第15实施方式涉及的天线装置中，使之直接连 接的情况下的VSWR特性图。图74是在上述第15实施方式涉及的天线装置中，使之电容耦 合的情况下的实数部阻抗特性图。图75是在上述第15实施方式涉及的天线装置中，使之电容耦 合的情况下的虚数部阻抗特性图。图76是在上述第15实施方式涉及的天线装置中，使之电容耦 合的情况下的VSWR特性图。图77是表示本发明的第16实施方式涉及的天线装置的结构的 斜视图。图78是该实施方式涉及的天线装置的侧视图。图79是该实施方式涉及的天线装置的VSWR特性图。图80是表示该实施方式涉及的天线装置的频率为0.7GHz的垂 直偏振波水平面指向性(图17的坐标轴e二45。X — Y面)的图。图81是表示该实施方式涉及的天线装置的频率为丄7GHz的垂 直偏振波水平面指向性(图17的坐标轴e二45。X — Y面)的图。图82是表示该实施方式涉及的天线装置的频率为2.7GHz的垂 直偏振波水平面指向性(图17的坐标轴e-45。X—Y面)的图。图83是表示该实施方式涉及的天线装置的频率为0.7GHz的垂 直偏振波垂直面指向性(图17的坐标轴Z — X面)的图。图84是表示该实施方式涉及的天线装置的频率为0.7GHz的垂 直偏振波垂直面指向性(图17的坐标轴Z — Y面)的图。图85是表示该实施方式涉及的天线装置的频率为1.7GHz的垂 直偏振波垂直面指向性(图17的坐标轴Z — X面)的图。图85是表示该实施方式涉及的天线装置的频率为1.7GHz的垂 直偏振波垂直面指向性(图17的坐标轴Z — Y面)的图。图87是表示该实施方式涉及的天线装置的频率为2.7GHz的垂 直偏振波垂直面指向性(图17的坐标轴Z — X面)的图。图88是表示该实施方式涉及的天线装置的频率为2.7GHz的垂10直偏振波垂直面指向性(图17的坐标轴Z — Y面)的图。图89A是表示本发明的第17实施方式涉及的天线装置的结构的 斜视图。图89B是表示该实施方式涉及的该天线装置的无供电元件部分 的配置结构的斜视图。图90是表示该实施方式涉及的该天线装置的侧视图。 图91A是表示本发明中的供电通路的形状例子的斜视图。 图91B是表示本发明中的供电通路的形状例子的斜视图。 图91C是表示本发明中的供电通路的形状例子的斜视图。 图92A是表示本发明中的供电通路的其它形状例子的斜视图。 图92B是表示本发明中的供电通路的其它形状例子的斜视图。
具体实施方式
(第l实施方式)图1是表示本发明涉及的天线装置的基本结构的斜视图。图2 是图1的A — A线剖面图。在图1及图2中，导体板11由例如正方形的接地板形成，其一 条边的长度Wl设定为大于或等于约0.5k (k为使用频带中的最低 频率的波长)。在上述导体板11的下表面中央部，作为供电端子，安装例如 NJ型的同轴连接器12。在该同轴连接器12上连接来自未图示的无 线装置的天线输入电路的供电用同轴电缆。上述同轴连接器12具有 外导体13及中心导体14。外导体13与导体板11电气连接。中心导 体14穿入设于导体板11中央部的通孔内，以与导体板11绝缘的状 态向上方凸出规定长度而设置，作为供电通路使用。并且，在上述导体板11的上侧设置天线元件15。该天线元件 15具有2根以上例如4根发射元件16a 16d。发射元件16a 16d以相等角度或大致相等角度设置为放射状，在放射状中心部即发射元件 16a 16d的起始端侧设置供电点18。在天线元件15具有4根发射元 件16a 16d的情况下，各元件的配置角度为90°，形成为十字形状。上述发射元件16a 16d使用例如宽度为W2、长度为L的板状元件 形成，宽度W2设定为约0.055Xl。另外，发射元件16a 16d的长度 L原则上设定为约？^/4，优选设定为比、/4长约10%左右的0.275、左右。另外，在发射元件16a 16d的各末端，以垂直于导体板11的 方式设置例如板状的短路元件17a 17d。上述短路元件17a 17d是 例如通过使发射元件16a 16d的末端以直角向下方弯曲等方式而形 成，在图中具有与发射元件16a 16d的宽度W2相同的宽度。但是， 这些宽度不一定设定为相等。上述短路元件17a 17d的前端通过焊 接或螺栓固定等而与导体板11连接，其高度H设定为约^/10 ^/6 左右。如上所述，发射元件16a 16d与导体板11相对、更具体地说 是平行地设置，在供电点18上，通过螺栓固定或软钎焊等连接上述 同轴连接器12的中心导体14。在这种情况下，发射元件16a 16d 使短路元件17a 17d的前端部例如与导体板11的各角部(四角)相 对应地设置，以使导体板11形成得尽可能小。作为上述天线元件15的具体尺寸的例子，在例如使用频带中的 最低频率为UHF频带的470MHz的情况下，导体板11的一条边的长 度Wl设定为300 400mm，发射元件16a 16d的宽度W2设定为约 35mm，高度H设定为约40mm。按照上述方式构成的天线装置，在例如设置在地下街道的天花 板上的情况下，使天线元件15位于下侧，使同轴连接器12位于上侧， 以数十m的间隔设置多个。在这种情况下，根据需要在天线装置上 设置保护天线元件15的保护罩(天线罩)。并且，在地面上设置例如地面波(电视、移动电话)信号接收 用的大型室外天线，利用中继用信号接收装置接收'放大由该室外天 线接收到的地面波，利用同轴电缆向上述天线装置的供电点18供电。 如果向天线装置供电点18供电，则供电电流从供电点18向短路元件 17a 17d的方向流动，从各发射元件16a 16d向下方发射垂直偏振 波的电波。并且，通过各发射元件16a 16d以相等角度(或大致相等的角度)设置，可以使水平面指向性无指向性化。
因此，即使是在地面波无法直接到达的地下街道等，也可以利 用移动电话、电视信号接收器、或具有电视信号接收功能的移动设备， 接收由设置于上述地下街道中的天线装置二次发送的电波。
上述第1实施方式所示的天线装置，其天线元件15的高度为
40mm左右，即使包括保护罩也是45mm 50mm左右，小型且姿态 低。因此，即使是地下街道等设置空间狭小的场所也可以容易地设置， 并保持美观性。
此外，在上述第l实施方式中，对于作为天线元件15设置4根 发射元件16a 16d的情况进行了说明，但只要是大于或等于2根即 可，可以设定为任意数量。另外，发射元件16a 16d不限于板状元 件，也可以使用线状元件。另外，发射元件16a 16d的末端也可以 取代板状的短路元件17a 17d，使用短接端子等销状的短路元件而 使之短路。
另外，在上述第1实施方式中，对于靠近导体板11的四角设置 短路元件17a 17d (即，将发射元件16a 16d配置在导体板11的 对角线上)的情况进行了说明，但也可以设置在其它位置，例如与导 体板11的各边部相对应而设置短路元件17a 17d。
另外，在上述第l实施方式中，对于在各短路元件17a 17d之 间形成间隙的情况进行了说明，但也可以无间隙地由1片金属板形成 发射元件。在这种情况下，在以发射元件的供电点为中心的圆周上， 等间隔地设置短路元件17a 17d。由此，因为在发射元件中，从供 电点18向短路元件17a 17d的方向'流过供电电流，所以可以与设置 多个发射元件16a 16d的情况同样地起作用，实现水平面无指向性 化。
(第2实施方式) 下面，对于本发明的第2实施方式涉及的天线装置进行说明。 图3A是本发明的第2实施方式涉及的天线装置的斜视图，图 3B是表示要部(无供电元件部分)的斜视图，图4是其侧视图。此 外，对于与第1实施方式相同的部分标记相同的标号，省略详细的说
13明。
该第2实施方式为，在上述第1实施方式涉及的天线装置中， 以供电部、即凸出至导体板11上方的同轴连接器12的中心导体14
为中心，在其同心圆周上等间隔(等角度)地设置1个以上例如4 个匹配用的无供电元件21a 21d。
通过将无供电元件21a 21d设置在中心导体14的附近，使无 供电元件21a 21d的垂直部分与中心导体14之间电磁耦合。另外， 上述无供电元件21a 21d具有水平部22a 22d。水平部22a 22d 形成将发射元件16a 16d的各短路位置和供电点18连结的线路上或 其附近，以与这各线路电容耦合。例如，如图3B所示，水平部22a 22d使用金属板，使上部向外侧方向即与中心导体14相反的方向折 回大约90°，形成为倒L字状。
该无供电元件21a 21d，例如其距离中心的间隔SD设定为约 0.026^、宽度SW设定为0.019^、高度SH设定为约0.055、、水平 部22a 22d的长度SL设定为约0.023、。上述无供电元件21a 21d 只要是在同心圆上，即使设置在转动一定角度的位置上也没有问题， 可以设置在任意位置。可以利用无供电元件21a 21d的设置位置而 对特性进行微调。
作为上述无供电元件21a 21d的具体尺寸例，例如在使用频带 中的最低频率为470MHz的情况下，其距离中心的间隔SD设定为大 约17mm、宽度SW设定为约12mm、高度SH设定为约36mm、水平 部的长度SL设定为约15mm。
在上述第2实施方式涉及的天线装置中，无供电元件21a 21d 作为短截线(stub)起作用。也就是说，通过设置无供电元件21a 21d，可以使水平部22a 22d与流过发射元件的电流线路进行电容耦 合。另外，通过将无供电元件21a 21d配置在中心导体14附近，可 以使无供电元件21a 21d的垂直部分与中心导体14进行电磁耦合。 由此，可以增加确定阻抗特性的设定参数的数量，在整个宽频带内保 持稳定的状态。
图5是表示第2实施方式涉及的天线装置的供电点18处的实数部阻抗特性的图，横轴表示频率[GHZ]，纵轴表示阻抗实部[Q]。该实
数部阻抗特性从图5可知，在400 800MHz范围内可以得到大致恒 定的阻抗(阻抗值)。
图6是表示第2实施方式涉及的天线装置的供电点18处的虚数 部阻抗特性的图，横轴表示频率[GHz]，纵轴表示电抗[Q]。该虚数部 阻抗特性从图6可知，在500 800MHz的整个宽频带内，可以得到 0士50Q的电抗值。
在上述第2实施方式涉及的天线装置中，在实数部阻抗特性中， 可以在400 800MHz范围内得到大致恒定的阻抗，但其值为大约 IOQ左右，是略低于通常使用的50Q (供电用同轴电缆的特性阻抗) 的值。因此，通过组合阻抗变换器而将阻抗变换为50Q左右，可以 作为具有400 800MHz的宽频带特性的天线使用。
在这里，.说明用于确认第2实施方式涉及的天线装置的效果的 模拟结果。图7是表示未设置无供电元件的情况下的天线装置的斜视 图。图8是图7所示的天线装置的阻抗特性图，图9是该天线装置的 VSWR特性图。图IO是在图7所示的天线装置中设置无供电元件的 情况下的天线装置的斜视图。图11是图io所示的天线装置的阻抗特 性图，图12是该天线装置的VSWR特性图。
此外，在图7及图10中，发射元件16a 16d的高度为45mm。 另外，短路元件17a 17d的宽度设定为窄于发射元件16a 16d的宽 度W2，但因为即使设定为宽度W2也具有相同的作用，所以使用任 意一个均可以。在图10中，无供电元件21a 21d在频率、为470MHz 的自由空间波长的情况下，其距离中心导体14的距离设定为19mm (—0.03、)，高度设定为35mm (=0.55XL)。
比较图8和图11的阻抗特性，在图11中，在宽于图8的频带 内，实数部在50Q附近为大致恒定的值，同时虚数部为0士50Q的值。 另外，如果比较图9与图12的VSWR特性，则在图12中可以看出， 特别是在高频范围内，VSWR降低。因此，可以说通过设置无供电 元件而实现宽频带化。
此外，在上述第2实施方式中，对于使无供电元件21a 21d的水平部22a 22d形成为方形的情况进行了说明，但也可以形成为例 如三角形、扇形等其它形状。另外，无供电元件21a 21d也可以形 成为例如T字状。
(第3实施方式)
下面，对于本发明的第3实施方式涉及的天线装置进行说明。
图13是本发明的第3实施方式涉及的天线装置的斜视图。
该第3实施方式在上述第2实施方式涉及的天线装置中，还具 有将发射元件16a 16d的各相邻的端部之间连接的线路。在发射元 件16a 16d的上部，与导体板11平行地设置例如圆形的环形元件 25，从而可以在更宽的频带内获得良好的阻抗特性。
此外，在第3实施方式中，取代第2实施方式所示的短路元件 17a 17d而使用短接端子19a 19d。该短接端子19a 19d的直径， 设定为例如发射元件.16a 16d宽度W2的大约1/2。上述短接端子 19a 19d通过螺栓固定或焊接等而设置在发射元件16a 16d与导体 板11之间。上述短路元件17a 17d和短接端子19a 19d，因为具 有相同的作用，所以可以使用任意一个。
上述环形元件25配置在发射元件16a 16d的上侧，例如在短 接端子19a 19d的上端部分，通过螺栓固定或悍接等而紧固。其它 结构因为是与第2实施方式相同的结构，所以对于相同的部分标记相 同的标号，详细的说明省略。
上述环形元件25使用金属板而形成为环状，作为其尺寸，例如 内径设定为大约0.303k、外径为大约0.359 ^。环形元件25的宽度 设定为与发射元件16a 16d的宽度W2相同，或大致相同的值。
图14是表示第3实施方式涉及的天线装置的等价电路图。在图 14中，中心导体14可以模型化为不均匀线路1、发射元件16a 16d 可以模型化为均匀线路1、无供电元件21a 21d可以模型化为不均 匀线路3、短路元件17a 17d可以模型化为不均匀线路2、环形元件 25可以模型化为均匀线路2。无供电元件21a 21d作为L、 C的串 联共振电路起作用，环形元件25作为开路短截线起作用。在开路短 截线的前端，电压振幅达到最大，在根部处电压振幅为零。通过调整开路短截线的长度，可以容易地调整阻抗特性。
图15是上述第3实施方式涉及的天线装置的供电点18处的实
数部阻抗特性，横轴表示频率[GHz]，纵轴表示阻抗实部[Q]。通过设 置环形元件25，实数部阻抗特性在400 800MHz的较宽频带内保持 为50± (20 30) Q。
图16是上述天线装置的供电点18处的虚数部阻抗特性，横轴 表示频率[GHz]，纵轴表示电抗[Q]。虚数部阻抗特性为，可以在450 900MHz的较宽频带内获得0±20Q的电抗值。
图17是在上述天线装置中，将导体板11 一条边的长度Wl设 定为400mm的情况下的VSWR特性，横轴表示频率[GHz]，纵轴表 示VSWR。该VSWR特性为，在480 820MHz的较宽的频带内， VSWR刍2，其相对频带为大约57%。
在这里，确认第3实施方式涉及的天线装置中的无供电元件 21a 21d的效果。图18是从图13的结构中除去无供电元件21a 21d 的模型的实数部阻抗特性图。另外，图19是该模型的虚数部阻抗特 性图，图20是该模型的VSWR特性图。
比较图15与图18的实数部阻抗特性，在图15中，保持为50Q 左右的频带为较宽频带。比较图16与图19的虚数部阻抗特性，可知 在图16中，可以在宽频带内获得OQ左右的电抗值。另外，比较图 17与图20的VSWR特性可以看出，在图17中满足VSWR^2的区 域为宽频带。可以确认，即使在第3实施方式涉及的天线装置的结构 中，也可以通过设置无供电元件21a 21d而实现宽频带化。
在上述第3实施方式涉及的天线装置中，因为在较宽的频带内 保持为50Q左右的阻抗，所以可以不使用阻抗变换器而作为宽频带 天线使用。
此外，在上述第3实施方式中，对于使环形元件25形成为圆形 的情况进行了说明，但也可以形成为其它的方形或多边形等任意形 状。
此外，在上述第3实施方式中，对于在各发射元件16a 16d与 环形元件25之间形成空隙的情况进行了说明，但可以无空隙而利用
171片金属板形成圆板状的发射元件。图21是具有圆板状的天线元件
的天线装置的斜视图。图22是图21所示的天线装置的实数部阻抗特 性图，图23是该天线装置的虚数部阻抗特性图，图24是该天线装置 的VSWR特性图。
在图21中，通过在圆板状元件25a的圆周上等间隔地设置短接 端子19a 19d，在圆板状元件25a中从供电点18向短接端子19a 19d的方向流过供电电流，并且，其一部分在圆板状元件25a的外周 上流动。
如图22、 23所示，可以得到与图13的结构的情况同样良好的 阻抗特性。从图24可知，这样还可以在570MHz 840MHz的较宽频 带内使VSWR小于或等于2。此外，圆板状元件25a的形状不限于圆 形，也可以为方形或多边形等。 (第4实施方式) 下面，对于本发明的第4实施方式涉及的天线装置进行说明。 图25是本发明的第4实施方式涉及的天线装置的斜视图。 该第4实施方式为，在上述第3实施方式涉及的天线装置中， 在发射元件16a 16d的短接端子19a 19d附近的导体板11上还设 置匹配板31a 31d。匹配板31a 31d例如如图25所示，使导体板 ll的四角(即位于发射元件16a 16d的延长线上的部位)宽于其它 部分而形成，将该宽出的部分向上方弯曲90。而形成。上述匹配板 31a 31d—条边的长度设定为导体板11长度的大约15±5%。
另外，在环形元件25上，在例如各短接端子19a 19d的大致 中央的位置上，在环形元件25与导体板11之间设置由合成树脂等绝 缘材料形成的间隔部32a 32d，使环形元件25保持与导体板11平 行。上述间隔部32a 32d可以形成为例如圆柱状或棱柱状等任意的 形状。
如上所述，靠近短接端子19a 19d的导体板11的部分，是电 流从发射元件16a 16d经由短接端子19a 19d流过的部分。也就是 说，通过在将供电点18与发射元件16a 16d的短路位置连结的直线 延长线上分别设置匹配部31a 31d，可以延长流过导体板11的电流线路。由此，可以减小导体板11的平面面积。所以，通过在该部分
上设置匹配板31a 31d，可以使导体板11高效地发挥作用，即使导 体板ll形成得较小，也可以保持良好的VSWR特性。此外，因为可 以通过调整发射元件16a 16d的短路位置与匹配板31a 31d之间的 间隔而进行电磁耦合，所以可以增加设定参数的个数，实现进一步的 宽频带化。
此外，也考虑不只是在导体板11的四角形成匹配板31a 31d， 而是在导体板11的整个边界形成匹配板，但在使导体板11形成得较 小的情况下，如果在导体板11的整个边界形成匹配板，因为有时无 法得到希望的特性，所以在最接近短接端子19a 19d的部分设置匹 配板31a 31d可以得到良好的效果。
图26是使导体板11 一条边的长度Wl为350mm(350x350mm), 未设置匹配板一 31a 31d的情况下的VSWR特性，横轴表示频率 [GHz]，纵轴表示VSWR。此时，VSWR特性为，在520 830MHz 的频带内，VSWRS2，其相对频带为大约47%。
图27是在上述图25所示的天线装置中，使导体板11的大小为 350x350mm，在导体板ll的四角设置匹配板31a 31d的情况下的 VSWR特性。此时的VSWR特性为，在470 790MHz的频带内， VSWR^2,可以得到约为51%的相对频带。
通过设置匹配板31a 31d， VSWR^2的相对频带提高，同时， 工作的最低频率从520MHz降低至470MHz， VSWR值也全部被匹配 为接近1。
图28 图30表示上述第4实施方式中的天线装置的垂直偏振波 水平面(X — Y面)指向性，图28是470MHz频率下的特性，图29 是590MHz频率下的特性，图30是710MHz频率下的特性。
上述第4实施方式涉及的天线装置的水平面指向性，从图28 图30可知，在各频带内，成为偏差被抑制为小于或等于2dB的无指 向性。
图31 图33表示上述第4实施方式涉及的天线装置的垂直偏振 波垂直面(Y —Z面)指向性，图31是470MHz频率下的特性，图32是590MHz频率下的特性，图33是710MHz频率下的特性。因为 使天线结构为左右对称构造，所以指向性也为对称形。
根据上述第4实施方式，可以通过设置匹配板31a 31d改善 VSWR特性，可以减小导体板11而实现天线的小型化。另外，即使 在设置匹配板31a 31d的情况下，也不需要将发射元件16a 16d的 高度设置得更高，而是直接以第1实施方式所示的高度，得到希望的 发射特性。
另外，通过在环形元件25与导体板11之间设置间隔部32a 32d，可以使整个环形元件25保持为与导体板11平行，可以总是保 持稳定的特性。
此外，在上述第4实施方式中，对于将导体板U的一部分扩大， 将该扩大的部分弯曲而形成匹配板31a 31d的情况进行了说明，但 也可以将另外的部件安装在导体板上而形成匹配板31a 31d。另外， 该另外的部件的安装部分不限于导体板11的四角。只要是在将供电 点18与发射元件16a 16d的短路位置连结的直线的延长线上即可， 也可以将该部件安装在短路位置附近，形成匹配板31a 31d。
另外，在上述第4实施方式中，对于将导体板11扩大的部分弯 曲90。而形成匹配板31a 31d的情况进行了说明，但也可以不将扩 大的部分弯曲，而保持原状地形成匹配板31a 31d，可以得到与弯 曲情况相同的效果。
另外，在第4实施方式中，对于在导体板11的四角形成匹配板 31a 31d的情况进行了说明，但在对应于导体板11的边部设置发射 元件16a 16d的短接端子19a 19d的情况下，只要在靠近短接端子 19a 19d的导体板11的边部设置匹配板31a 31d即可。
另外，在第4实施方式中，对于对具有环形元件25的天线实施 的情况进行了说明，但在将匹配板31a 31d设置在未设置环形元件 25的天线上的情况下，也可以获得匹配的效果。 (第5实施方式)
下面，对于本发明的第5实施方式涉及的天线装置进行说明。
图34是本发明的第5实施方式涉及的天线装置的斜视图。该第5实施方式涉及的天线装置为，在1个导体板11上设置多
个例如第1天线元件15a及第2天线元件15b。在该实施方式中，示出了使用线状元件构成天线元件15a、15b的情况。第1天线元件15a，设定各部分长度以使其与低频带信号共振，第2天线元件15b设定各部分长度以使其与高于第1天线元件15a的高频带信号共振。
上述第1天线元件15a及第2天线元件15b，因为是与各实施方式所示的天线元件15相同的结构，所以省略详细的说明，其由大于或等于3根的发射元件41a 41d、 51a 51d、及使各发射元件的外端侧与导体板ll相连的短接端子(或短接板)42a 42d形成，利用同轴连接器的中心导体14a、 14b向设置于各发射元件中央部的供电点18a、 18b供电。此外，也可以在供电线路的周围设置无供电元件。另外，也可以在各天线元件15a、 15b的上部设置在第3实施方式中说明的环形元件。
第1天线元件15a设定为使其与低频带的信号共振。另一方面，第2天线元件15b因为各部分的长度设定为使其与比第1天线元件15a的共振频率高的频带的信号共振，所以各部分的尺寸短于第1天线元件15a，可以利用在第1天线元件15a的各发射元件41a 41d之间及下方形成的空间进行设置。因此，可以不需要使导体板ll形成得特别大而配置2个天线元件15a、 15b。
通过按照上述方式在1个导体板11上方配置2个天线元件15a、15b，可以实现小型低高度，并使其与不同的频带相对应。
此外，在上述第5实施方式中，对于在1个导体板11上配置2个天线元件15a、 15b的情况进行了说明，但也可以设置更多的天线元件。
本发明涉及的天线装置，如上所述，因为是宽频带，而且是小型低高度、水平面无指向性，所以除了one seg (数字电视)播放的中继装置外，可以在移动通信的中继基站或无线LAN等中使用，从而发挥较大的效果。另外，在GHz频带等高频带内，因为可以进一步使天线小型化，所以也可以在移动设备上使用。(第6实施方式)下面，对于本发明的第6实施方式涉及的天线装置进行说明。
图35是本发明的第6实施方式涉及的天线装置的斜视图，图36是表示供电通路61部分的详细的侧视图。
该第6实施方式为，在上述第1实施方式所示的天线装置中，在形成于发射元件16a 16d中心部的供电部18c的下侧，设置形成为半球状外周面的供电通路61，该半球状外周面由指数函数曲线形成。该供电通路61的圆形部位于上侧，与上述供电部18c相连，位于下侧的指数函数曲线的顶部，通过软钎焊等而与导出至导体板11上部的同轴连接器12的中心导体14连接。导出至上述导体板11上部的同轴连接器12的中心导体14的高度设定为0 数mm左右。
如图所示的供电通路61，与供电端子(同轴连接器12)侧的端部(下端)61a相比，.使供电部18c侧的端部(上端)61b形成为较宽的宽度(宽度增加)。另外，上述供电通路61的上侧圆形部，在多个位置处通过螺栓固定等而固定在发射元件16a 16d的供电部18c上，与之电气相连。在这种情况下，供电部18c的形状及大小设定为，在发射元件16a 16d的交叉中央部，与供电通路61的上侧圆形部相对应。上述供电通路61的形状设定为，例如高度H(如图36所示)约为k/10，上侧圆形部的直径D约为k/13。此外，供电通路61的上侧圆形部的直径D优选约为k/13左右，但也可以设定在、/13±50%的范围内。另外，供电通路61的高度H优选约为k/10的值，但也可以降低至小于或等于该值的例如约k/16左右。
上述供电通路61的外周面，通过使按照下式求得的母线围绕铅直轴旋转而得到。
x= —[exp (—a (z —z。 } —1] + Xi
其中，如图36所示，使供电通路61上侧的(x， z)的坐标位置为(Xl， Zl)，使下侧顶点的(x， z)的坐标位置为(0， za)。另外，a为常数。
此外，在第6实施方式中，使短路元件Ha 17d的宽度减小，例如设定为、/120，但如第1实施方式所示，也可以与发射元件16a 16d的宽度W2相同。其它结构因为是与第1实施方式相同的结构，所以对于相同的部分标记相同的标号，省略详细的说明。
图37表示第6实施方式涉及的天线装置的供电部18c的输入阻抗的频率特性，横轴表示频率[GHz],纵轴为阻抗[Q]。该输入阻抗的频率特性为，在450 1850MHz之间保持为50 (供电用同轴电缆的特性阻抗)± (20 30) Q的阻抗。
图38表示上述天线装置的供电部18c的虚数部阻抗特性，横轴表示频率[GHz]，纵轴为电抗[Q]。该虚数部的阻抗特性为，由图38可知，在450 1750MHz之间的较宽的频带内，可以获得0士50Q的电抗值。
图39为在上述天线装置中，将导体板11的一条边的长度Wl设定为40mm的情况下的VSWR特性，横轴表示频率[GHz]，纵轴表示VSWR。该VSWR特性为，在470 1600MHz的较宽的频带内为VSWR^2，可以获得大约110%的相对频带。
图40 图42表示上述第6实施方式中的天线装置的垂直偏振波水平面指向性(X — Y面)，图40是500MHz频率下的特性，图41是lGHz频率下的特性，图42是1.6GHz频率下的特性。
上述第6实施方式中的天线装置的水平面指向性，由图40 图42可知，在各频带内成为偏差被抑制为小于或等于2dB的无指向性。
根据上述第6实施方式可以实现小型低高度化，即使在地下街道等设置空间狭小的场所也可以容易地设置，并且保持美观性。
另外，利用由指数函数表示的曲线即使用了指数的曲线来形成供电通路61的外周面，可以在较宽的频带内将输入阻抗保持为与供电同轴电缆的特性阻抗大致相同程度的50Q左右，可以不使用阻抗变换器而作为宽频带天线使用。因此，可以减少部件数量，同时减少天线的整体尺寸，并且使天线的安装作业简易化。
此外，在第6实施方式中，各发射元件16a、 16b、…的长度L的起始端被设定在供电通路61的中心线上即中心导体14的延长线上。这在以下的实施方式中也相同。(第7实施方式)
下面，对于本发明的第7实施方式涉及的天线装置进行说明。该第7实施方式涉及的天线装置为，取代第6实施方式中的具
有指数函数曲线的供电通路61，如图43所示，使用具有半球状外周面的供电通路61A，该半球状外周面形成为大致半椭圆形。如图所示，供电通路61A的上端61Ab的宽度宽于其下端61Aa。其它结构因为与第6实施方式相同，所以详细的说明省略。上述供电通路61A的椭圆扁平率例如约为60%。
图44是第7实施方式涉及的天线装置的VSWR特性，横轴表示频率[GHz]，纵轴表示VSWR。该VSWR特性为，在500 1450MHz的较宽频带内为VSWRS2，可以获得大约103%的相对频带。
在上述第7实施方式涉及的天线装置中，与第6实施方式涉及的天线装置同样地，也可以在较宽的频带内，将输入阻抗保持为50Q左右的值，可以不使用阻抗变换器而作为宽频带天线使用。
此外，在上述第6实施方式中，对于使供电通路61的外周面形成为指数函数曲线，在第7实施方式中，对于使供电通路61A的外周面形成为半椭圆形的情况进行了说明，但除此之外，如图45A、45B所示，可以将多张直径不同的圆形金属板60a、 60b、…重叠，形成外周面近似为指数函数曲线或半椭圆形(使上端61Bb的宽度宽于下端61Ba)的形状的供电通路61B,从而也可以获得与上述第6实施方式或第7实施方式所示的天线装置大致相同的特性。上述图45A为供电通路61B的斜视图，该图45B为其侧视图。(第8实施方式)
下面，对于本发明的第8实施方式涉及的天线装置进行说明。
图46是本发明的第8实施方式涉及的天线装置的斜视图，图47是表示供电通路部分的详细的斜视图。
本第8实施方式涉及的天线装置为，取代第6实施方式中的具有指数函数曲线的供电通路61，如图46、图47所示，使用由多张例如4张金属板62a 62d构成的供电通路61C，该金属板62a 62d的外周面形成为指数函数曲线，换言之，上端61Cb宽度宽于下端61Ca。在这种情况下，构成供电通路61C的金属板62a 62d，以位于发射元件16a 16d下侧的方式配置。其它结构因为与第6实施方式相同，所以对相同的部分标记相同的标号，省略详细的说明。
如上所述，即使在使用由使外周面形成为指数函数曲线的多张
金属板62a、 62b、…构成的供电通路61C的情况下，也可以与第6实施方式同样地，在较宽的频带内将输入阻抗保持为50Q左右的值，可以不使用阻抗变换器而获得宽频带特性。
此外，在上述第8实施方式中，对于由4张金属板62a 62d构成供电通路61C的情况进行了说明，但在发射元件16的数量变化的情况下，使用与其相同数量的金属板62a、 62b、…而构成，并以使金属板62a、 62b、…位于各发射元件16a、 16b、…下侧的方式配置。
另外，在上述第8实施方式中，对于使构成供电通路61C的金属板62a 62d的外周面形成为指数函数曲线的情况进行了说明，但即使使金属板62a 62d的外周面形成为半椭圆形，也可以获得大致相同的特性。也就是说，只要使由各金属板构成的供电通路61C的宽度为上端宽度宽于下端，即可实现宽频带特性。(第9实施方式)
下面，对于本发明的第9实施方式涉及的天线装置进行说明。
图48是本发明的第9实施方式涉及的天线装置的斜视图。
该第9实施方式涉及的天线装置为，使第6实施方式中的具有指数函数曲线的供电通路61的内部形成为中空。在这种情况下，供电通路61虽未图示，但例如在上侧圆形部的周围，与各发射元件16a 16d相对应而形成多个支撑片，利用该支撑片，通过螺栓固定等而将其固定在发射元件16a 16d上。其它结构因为与第6实施方式相同，所以对于相同的部分标记相同的标号，省略详细的说明。
如上所述，即使使供电通路61的内部形成为中空，也可以获得与第6实施方式涉及的天线装置大致相同的特性。
此外，在上述图48中，对于未相对于供电通路61的中空部分设置发射元件16a 16d的情况进行了说明，但也可以使发射元件16a 16d位于供电通路61的上部开口部上。
另外，在上述第9实施方式中，对于使具有指数函数曲线的供电通路61的内部形成为中空的情况进行了说明，但也可以使第7实施方式所示的外周面形成为半椭圆形的供电通路61A的内部形成为中空。
另外，对于图45A、 45B所示的将多张直径不同的圆形金属板60a、 60b、…重叠而形成为指数函数曲线或半椭圆形形状的供电通路61B，也可以使内部形成为中空。(第IO实施方式)下面，对于本发明的第IO实施方式涉及的天线装置进行说明。图49是本发明的第11实施方式涉及的天线装置的斜视图。本第10实施方式为，在上述各实施方式、例如第6实施方式涉及的天线装置中，使各发射元件16a 16d成为长方形之外的形状，例如使短路元件17a 17d侧变细，S卩，从上面观察成为大致三角形。其它结构因为是与第6实施方式涉及的天线装置相同的结构，所以详细的说明省略。
如上所述，即使使各发射元件16a 16d形成为大致三角形，也可以得到与第6实施方式大致相同的特性。(第ll实施方式)下面，对于本发明第11实施方式涉及的天线装置进行说明。图50是本发明的第11实施方式涉及的天线装置的斜视图。本第ll实施方式为，在上述各实施方式、例如第6实施方式涉及的天线装置中，使各发射元件16a 16d向导体板11侧倾斜而配置，使其前端直接与导体板11连接，省略短路元件17a 17d。其它结构因为是与第6实施方式涉及的天线装置相同的结构，所以详细的说明省略。
如上所述，即使使各发射元件16a 16d倾斜配置，使其前端直接与导体板11连接，也可以得到与第6实施方式大致相同的特性。(第12实施方式)下面，对于本发明第12实施方式涉及的天线装置进行说明。图51是本发明的第13实施方式涉及的天线装置的斜视图。本第12实施方式为，在上述各实施方式、例如图46、 47所示的第8实施方式涉及的天线装置中，配置为使各发射元件16a 16d的表面位于相对于导体板11垂直的位置。在这种情况下，作为供电通路，
优选如第8实施方式所示，使用由与发射元件16a 16d相同数量的 金属板62a 62d构成的供电通路61C，并配置为使各金属板62a 62d位于发射元件16a 16d下侧。其它结构因为是与第8实施方式 涉及的天线装置相同的结构，所以详细的说明省略。
即使如上所述配置为使各发射元件16a 16d位于相对于导体板 11垂直的位置，也可以得到与第6实施方式大致相同的特性。 (第13实施方式)
下面，对于本发明的第13实施方式涉及的天线装置进行说明。
在上述各实施方式中，可以通过调整发射元件16a 16d的长度 或供电通路的形状等而调整频带。但是，如果将频带扩大，如图52 的VSWR特性所示，会发生特定频带(在图中为l.lGHz附近)内的. VSWR值恶化的情况。另外，在不改变发射元件的长度而降低天线 高度的情况下，也会使得阻抗实部增高，引起同样的现象。
为了解决这种问题，在第13实施方式中，如图53A、 53B所示， 在距离发射元件16a 16d端部规定距离d的内侧设置短路元件17a 17d。上述规定距离d，对应于k和VSWR恶化的频率而被设定为适 当的值。通过设置该规定距离d，可以降低VSWR恶化的频率附近 的阻抗实部，同时可以减小阻抗虚部的变动。从而可以改善VSWR。
图53A表示下述情况下的例子，即，在短路元件17a 17d的上 端和下端形成凸缘，将各个凸缘利用螺钉72a、 72b固定在发射元件 16a 16d及导体板11上，以使发射元件16a 16d与导体板11之间 短路。
另外，图53B表示下述情况的例子，即，在发射元件16a 16d 的端部设置长度为d的切口 73，使该切口部分向导体板11侧弯曲而 形成短路元件17a 17d，使其前端与导体板11连接，使短路元件 17a 17d与导体板11之间短路。
图54是在具有图52所示的VSWR特性的天线装置中，在大约 k/55 k/25的范围内设定规定距离d而进行阻抗匹配时的VSWR特 性图。如上所述，通过在距离发射元件16a 16d端部规定距离d的内侧设置短路元件17a 17d，如图54所示，可以使l.lGHz附近的 VSWR的值降低至小于或等于2。此外，图54的VSWR特性表示调 整发射元件16a 16d的长度或供电通路的形状等，将470MHz 2.1GHz设定作为使用频带的情况。另外，图54所示的VSWR特性 为，在470MHz 2.1GHz的频带内为VSWR^2，可以得到大约130% 的相对频带。
(第14实施方式)
下面，对于本发明的第14实施方式涉及的天线装置进行说明。
图55是本发明的第14实施方式涉及的天线装置的斜视图，图 56是天线元件15的俯视图，图57是其侧视图。该第14实施方式涉 及的天线装置，使上述图45A及45B所示的供电通路61B与4根发 射元件16a 16d电容耦合。此外，对与上述各实施方式所示的结构 相同的部分标记相同的标号，省略详细的说明。
发射元件16a 16d的宽度W，宽于上述第1实施方式中的宽度 W2,在端部形成凸出部。该凸出部例如将平板十字形元件前端的角 部切成正方形而形成。发射元件16a 16d在导体板11上以高度H 的间隔配置。高度H在例如使用频带的最低频率为470MHz的情况 下，设定为约^/18。
供电通路61B通过软钎焊等，使位于下侧的指数函数曲线顶部 与中心导体14连接，该中心导体14被导出至导体板11上部。供电 通路61B的上侧圆形部与发射元件16a 16d以0.1H间隔分离配置， 以进行电容耦合。
作为具体的尺寸例子，在图56中，发射元件的端部(末端)间 的长度L设定为315mm、短路元件间的长度LSW为238mm，短路 元件的宽度SW为9mm。另外，在图57中，发射元件16a 16d的 高度H设定为35mm。供电通路61B形成为，上侧圆形部的直径A 为60mm，中心导体14的直径为3mm,其高度FPH为6mm。另夕卜， 发射元件16a 16d与供电通路61B的上侧圆形部的间隔SL设定为 3.5mm。此外，导体板11 一条边的长度设定为460mm。
此外，如图55所示，在导体板11上形成匹配板31a 31d。匹配板31a 31d设置在将发射元件16a 16d的中央部与短路位置连结 的直线的延长线上。例如，匹配板31a 31d使导体板11的四角(即 位于发射元件16a 16d的延长线上的部位)宽于其它部分而形成， 将该拓宽的部分向上方弯曲大约90。而形成。上述匹配板31a 31d 的一条边的长度设定为导体板11的长度的大约15±5%。作为具体的 尺寸例，匹配板31a 31d的一条边的长度形成为70mm，高度为 28mm。
在这里，比较本实施方式涉及的天线装置、和将供电通路61B 直接与发射元件16a 16d连接的情况下的特性。图58是在本实施方 式涉及的天线装置中，将发射元件与供电通路直接连接情况下的实数 部阻抗特性图，图59是虚数部阻抗特性图，图60是VSWR特性图。 图61是本实施方式涉及的天线装置的实数部阻抗特性图，图62是虚 数部阻抗特性图，图63是VSWR特性图。
比较图58、 59与图61、 62可知，在电容耦合的情况下，与直 接连接的情况相比，可以抑制局部恶化，具有更为良好的阻抗特性。 另外，根据图60，在直接连接的情况下，由于阻抗特性的局部恶化 而存在VSWR值超过2的频带。另一方面，在电容耦合的情况下， 如上所述，通过抑制局部恶化，由图63可知，在450MHz至2.3GHz 的范围内达到VSWR^2，可以得到更为良好的结果。
在上述第14实施方式中，通过电容耦合的方式使供电通路61B 与发射元件16a 16d连接。通过采用上述方式，与直接连接的情况 相比，可以增加设定参数，实现进一步的宽频带化。另外，通过电容 耦合方式的实现，可以简单地进行组装而构成。
此外，如图56及57中的虚线所示，也可以利用螺栓等使供电 通路61B的上部圆形部的圆周上部或中心部等的一部分直接与供电 部18c连接。通过采用这种方式，可以实现由电容耦合得到的特性的 提高，并且提高供电通路61B的抗震性。 (第15实施方式)
下面，对于本发明的第15实施方式涉及的天线装置进行说明。
图64是本发明的第15实施方式涉及的天线装置的斜视图。本
29第15实施方式涉及的天线装置为，在上述第14实施方式涉及的天线
装置中，使导体板的边长减小，同时在短路元件17a 17d的附近进 一步设置匹配板81a 81d。除此之外因为与第14实施方式中所示的 结构相同，所以对相同的部分标记相同的标号，详细的说明省略。
如图64所示，匹配板81a 81d设置在匹配板31a 31d与短路 元件17a 17d之间，是在上表面安装正方形部件的形状。匹配板 81a 81d是将与导体板11独立的部件弯曲等而形成，与短路元件 17a 17d相距规定距离而安装在导体板11上。作为具体的尺寸例， 匹配板81a 81d的一条边的长度形成为50mm,高度为28mm。此外， 使导体板11的一条边的长度Wl为410mm (410x410mm)。
图65是使供电通路61B与发射元件16a 16d直接连接，且未 设置匹配板81a 81d的情况下的实数部阻抗特性图。图66是这种情 况下的实数部阻抗特性图，图67是VSWR特性图。
图68是使供电通路61B与发射元件16a 16d电容耦合且未设 置匹配板81a 81d的情况下的实数部阻抗特性图。图69是这种情况 下的实数部阻抗特性图，图70是VSWR特性图。
比较图65 70与上述图58 63，通过使导体板11从460mm成 为410mm，在直接连接、电容耦合的任意一种情况下均会在阻抗的 匹配中出现偏差，在800MHz lGHz的范围内成为VSWR^2，特性 恶化。
图71是将供电通路61B与发射元件16a 16d直接连接，并设 置匹配板81a 81d的情况下的实数部阻抗特性图。图72是这种情况 下的实数部阻抗特性图，图73是VSWR特性图。
图74是将供电通路61B与发射元件16a 16d电容耦合并设置 匹配板81a 81d的情况下的实数部阻抗特性图。图75是这种情况下 的实数部阻抗特性图，图76是VSWR特性图。
比较图71 76和上述图58 63，可以得到与导体板11为460mm 的情况下大致相同的阻抗匹配，在从450MHz至2.3GHz范围内为 VSWR^2，在较宽的频带内得到良好的结果。由此，即使使导体板 11从460mm减小为410mm,通过安装匹配板81a 81d，在直接连接、电容耦合的任意一种情况下，均可以在宽频带内得到希望的特性。
由此，通过在匹配板31a 31d上进一步安装匹配板81a 81d，可以 维持希望的特性，并使天线装置小型化。 (第16实施方式)
下面，对本发明的第16实施方式涉及的天线装置进行说明。
图77是本发明的第16实施方式涉及的天线装置的斜视图，图 78是其侧视图。该第16实施方式涉及的天线装置为，在第6实施方 式涉及的天线装置中，将2根发射元件配置为直线状，例如使用4 根发射元件16a 16d中以直线状配置的2根发射元件16a、 16c，同 时取代供电通路61,使用上述图45A及图45B中所示的供电通路 61B。此外，在第16实施方式中，发射元件16a、 16c与导体板11 的边平行地配置。其它结构因为与第6实施方式相同，所以对相同的 部分标记相同的标号，详细的说明省略。
通过如上所述将2根发射元件16a、 16c以直线状配置，可以加 强垂直于发射元件16a、 16c的坐标轴Z — X面的指向性，减弱坐标 轴Z — Y面的指向性。因此，通过将上述天线装置设置在例如隧道等 细长的通信区域中，可以减少电波向较短方向的无用的发射，可以使 电波高效地向长度方向发射。
图79是上述第16实施方式涉及的天线装置的VSWR特性图， 横轴表示频率[GHz]，纵轴表示VSWR。该VSWR特性为，在650 2750MHz的较宽的频带内为VSWRS2,得到大约117%的相对频带。
图80表示上述第16实施方式涉及的天线装置的频率为0.7GHz 的垂直偏振波水平面指向性(图77的坐标轴e二45。X — Y面)，成 为X轴方向与Y轴方向的指向性偏差为大约3dB的蚕茧形指向性。
图81表示本实施方式涉及的天线装置的频率为1.7GHz的垂直 偏振波水平面指向性(图77的坐标轴6二45。X — Y面)，为X轴方 向与Y轴方向的指向性偏差为大约4dB的蚕茧形指向性。
图82表示本实施方式涉及的天线装置的频率为2.7GHz的垂直 偏振波水平面指向性(图77的坐标轴e二45。X — Y面)，为X轴方 向与Y轴方向的指向性偏差为大约6dB的蚕茧形指向性。
31作为在上述0 = 45°的方向上设定最大发射角的理由在于，在例 如具有高于地下街道等的高度的隧道的天花板上设置天线时，如果在
水平方向(90°)设定最大发射角度，则隧道上部的信号水平较强， 而下部信号水平变弱，无法确保通信区域。
图83是表示本实施方式涉及的天线装置的频率为0.7GHz的垂 直偏振波垂直面指向性(图77的坐标轴Z — X面)的图。
图84是表示本实施方式涉及的天线装置的频率为0.7GHz的垂 直偏振波垂直面指向性(图77的坐标轴Z — Y面)的图。
图85是表示本实施方式涉及的天线装置的频率为1.7GHz的垂 直偏振波垂直面指向性(图77的坐标轴Z — X面)的图。
图86是表示本实施方式涉及的天线装置的频率为1.7GHz的垂 直偏振波垂直面指向性(图77的坐标轴Z —Y面)的图。
图87是表示本实施方式涉及的天线装置的频率为2.7GHz的垂 直偏振波垂直面指向性(图77的坐标轴Z — X面)的图。
图88是表示本实施方式涉及的天线装置的频率为2.7GHz的垂 直偏振波垂直面指向性(图77的坐标轴Z — Y面)的图。
上述图83 图88表示上述图77所示的天线装置的坐标轴Z — X 面及Z — Y面的指向性，信号水平强的坐标轴Z — X面的最大发射角 度在各频率下为e = 45°。这是因为在带导体板的天线的情况下，导 体板起反射板的作用，波束被反弹。
因此，在将上述天线装置设置在例如隧道中的情况下，如果设 置为，在隧道内的长度方向上成为信号水平高的坐标轴Z — X面，而 在较短方向成为信号水平低的坐标轴Z — Y面，则即使在天花板高且 细长的通信区域中也可以进行良好的通信。 (第17实施方式)
下面，对于本发明的第17实施方式涉及的天线装置进行说明。
图89A是本发明的第17实施方式涉及的天线装置的斜视图，图 89B是表示要部的(无供电元件部分)的斜视图，图90是其侧视图。 本第17实施方式涉及的天线装置为，在上述第16实施方式涉及的天 线装置中，以供电部即向导体板11上方凸出的同轴连接器12的中心导体14为中心，在其同心圆上以大致相等间隔设置1个以上例如4
个匹配用的无供电元件21a 21d。
上述无供电元件21a 21d为，例如使用金属板，使上部向外侧 方向即与中心导体14相反的方向折回大约90°，形成倒L字状，设 置水平部22a 22d。该无供电元件21a 21d，例如距离中心导体14 的间隔设定为大约0.026、、宽度设定为0.019、、高度设定为约 0.055^、水平部22a 22d的长度设定为约0.023^。上述无供电元件 21a 21d只要是在同心圆上即可，即使设置在转动一定角度的位置 上也没有问题，可以设置在任意位置。无供电元件21a 21d可以根 据其设置位置而对特性进行调整。
作为上述无供电元件21a 21d的具体的尺寸例，在例如使用频 带内的最低频率为470MHz的情况下，距离中心导体14的间隔设定 为约17mm，宽度设定为12mm，高度设定为约36mm，水平部的长 度设定约为15mm。
在上述第17实施方式涉及的天线装置中，无供电元件21a 21d 作为短截线起作用，可以在宽频带内使阻抗特性保持为稳定的状态。
如上所述，本发明涉及的天线装置因为是非常宽的频带，且为 小型低高度，所以除了可以在UHF频带中的地面波数字播放的中继 装置中使用之外，还可以在使用例如800MHz、 1.5GHz、 1.9GHz、 2.0GHz的电波的移动电话的中继装置中使用。另外，本发明涉及的 天线装置，通过采用与使用频带匹配的尺寸，可以在移动体通信的中 继基站或无线LAN(2.4GHz频带、5GHz频带)中使用、以及在UWB (Ultra Wide Band)等中使用，发挥较大的效果。在这种情况下，因 为可以在形成于发射元件16a 16d下部的空间中配置IC等电路元 件，所以有利于安装。另外，在GHz频带等高频带中，因为可以进 一步使天线小型化，所以在移动设备上也可以使用。另外，本发明涉 及的天线装置，可以在导电体或陶瓷上涂敷导电剂而制作。
此外，在上述第14、 15、 16实施方式中说明供电通路61B,但 也可以使用上述第6实施方式至第9实施方式所示的形状的供电通 路。另外，上述实施方式所示的供电通路61、 61A、 61B、 61C，是
使外周面为指数函数曲线或半椭圆形状、或与其近似的形状，但只要 是供电部18c侧的端部的宽度宽于供电端子(同轴连接器12)侧的 端部的形状即可，也可以是其它形状。
例如，如图91 92所示，也可以使供电通路为圆锥状(侧面观 察为三角形)或半球状(侧面观察为半圆状)、将宽度较宽部与垂直 部组合的形状、三棱锥状、四棱锥状等。另外，供电通路形成为供电 部18c侧的端部宽于供电端子侧的端部的形状，但例如也可以使从下 端到上端之间的一部分的宽度变窄。
在使用上述图92A、 92B所示的供电通路的情况下，使用3根 或4根发射元件。这时水平面指向性的对称性好，在使用图92A的 三棱锥状的供电通路的情况下是设置3根发射元件的情况，在使用图 92B的四棱锥状的供电通路的情况下是设置4根发射元件的情况。此 时，优选发射元件的宽度方向的中点位于图92A、 92B所示的供电通 路上端的角部或边部的中央。但是，发射元件的根数与供电通路的角 部数量不一定一致。
也就是说，本发明并不限定于上述各实施方式本身，在实施阶 段可以在不脱离其主旨的范围内，将结构要素变形而使之具体化。
另外，可以通过上述各实施方式公示的结构要素的适当组合而 形成各种发明。例如，可以从各实施方式所示的所有结构要素中除去 几个结构要素。此外，还可以将不同的实施方式中的结构要素进行适 当组合。
工业实用性
本发明涉及的天线装置，适用于将移动电话或电视播放等的地 面波二次发送到地下街道等静区的中继用天线。
权利要求
1. 一种天线装置，其特征在于，具有导体板；发射元件，其与前述导体板相对地配置，局部地与前述导体板短路；供电端子，其设置在前述导体板上；以及供电通路，其将前述供电端子和前述发射元件的供电部连接。
2. 如权利要求1所述的天线装置，其特征在于， 还具有至少1个无供电元件，其与将前述发射元件的短路位置和前述供电通路连结的线路之间进行电容耦合。
3. —种天线装置，其特征在于，具有 导体板；发射元件，其与前述导体板相对地配置，局部地与前述导体板短路；供电端子，其设置在前述导体板上；以及供电通路，其将前述供电端子和前述发射元件的供电部连接， 前述供电通路，成为从前述供电端子侧向前述供电部侧宽度增 大的形状。
4. 一种天线装置，其特征在于，具有 导体板；发射元件，其与前述导体板相对地配置，局部地与前述导体板短路；供电端子，其设置在前述导体板的中央部；以及 供电通路，其一端与前述供电端子连接，另一端与前述发射元 件的供电部进行电容耦合，前述供电通路，成为从前述供电端子侧向前述供电部侧宽度增大的形状。
5. 如权利要求4所述的天线装置，其特征在于， 前述另一端局部地与前述供电部连接。
6. 如权利要求1至5的任意一项所述的天线装置，其特征在于， 前述发射元件，由多条线路形成，该多条线路以前述供电部为中心，等间隔地呈放射状扩张，前述多条线路分别与前述导体板短路。
7. 如权利要求6所述的天线装置，其特征在于， 前述发射元件还具有将前述多条线路的各相邻端部之间连接的线路。
8. 如权利要求1至5的任意一项所述的天线装置，其特征在于， 前述导体板，在前述发射元件的短路位置附近还具有匹配部。
9. 如权利要求1至5的任意一项所述的天线装置，其特征在于， 前述发射元件的短路位置，在以前述供电通路为中心的圆周上等间隔地设置。
10. 如权利要求1至5的任意一项所述的天线装置，其特征在于， 使前述发射元件为第1发射元件，在前述导体板与前述第1发射元件之间还配置第2发射元件，该第2发射元件与前述第1发射元 件相比，与前述导体板之间的相对距离较小。
全文摘要
本发明涉及的天线装置的一个实施方式具有导体板(11)；发射元件(16a～16d)，其与导体板(11)相对地配置，局部地与导体板(11)短路；供电端子，其设置在导体板(11)上；以及供电通路，其将供电端子和发射元件的供电部(18)连接。
文档编号H01Q5/00GK101507050SQ200780031508
公开日2009年8月12日 申请日期2007年8月24日 优先权日2006年8月24日
发明者中野久松, 梅垣俊仁, 田中健, 若生伊市, 藤田静宪 申请人:株式会社日立国际电气;八木天线株式会社