JP4718211B2

JP4718211B2 - アンテナ装置

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Publication number: JP4718211B2
Application number: JP2005065868A
Authority: JP
Inventors: 研悟西本; 昌孝大塚; 徹深沢; 良輔梅野
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2004-12-03
Filing date: 2005-03-09
Publication date: 2011-07-06
Anticipated expiration: 2025-03-09
Also published as: JP2007049213A

Description

この発明は、スリーブアンテナに可変リアクタンス素子を設置することにより、給電線に流れる漏れ電流を遮断する周波数帯域を可変にし、かつ所望の周波数帯域内において良好な反射特性を得るアンテナ装置に関するものである。

一般に良く知られているスリーブアンテナは、図１を参照して説明すると、円筒状のスリーブ導体が２つに分かれていない、単純な１つの円筒状のスリーブ導体が同軸線路の円筒状の外導体の外側に設けられている。もちろん、２つの円筒状のスリーブ導体を接続している可変リアクタンス素子は存在しない。同軸線路によって給電された従来のスリーブアンテナは、同軸線路の先端でその内導体によって給電され、同軸線路の先端でその内導体に約４分の１波長の線状の導体を接続し、また約４分の１波長の長さの円筒状のスリーブ導体を同軸線路の先端で刀の鍔状の導体を介して同軸線路の円筒状の外導体に接続し、この円筒状のスリーブ導体と線状の導体を放射素子としたものである。上記スリーブ導体には、放射素子としての機能と、同軸線路の外導体の外側に流れる漏れ電流を阻止する機能がある。このスリーブ導体が同軸線路の外導体の外側に流れる漏れ電流を阻止できるのは、スリーブ導体の長さが４分の１波長となる周波数の近辺のみである。スリーブ導体と同軸線路の外導体との間の距離を大きくすると、スリーブ導体と同軸線路の外導体により構成される同軸線路の特性インピーダンスが高くなる。したがって、スリーブ導体が漏れ電流を阻止できる周波数帯域は、スリーブ導体と同軸線路の外導体との間の距離が大きくなるほど広くなり、その距離が小さくなるほど狭くなる。

一方、一般にダイポールアンテナを小型化すると、インピーダンス整合が取れる周波数帯域が狭くなってしまう。この問題を解決する方法としては、ダイポールアンテナにおいて、可変リアクタンス素子を含む整合回路を放射素子に取り付け、可変リアクタンス素子の値を調整することにより、周波数同調を行っている（例えば、特許文献１参照）。

特開平９−１３０１３２号公報

スリーブアンテナを広い周波数帯域にわたって使用するためには、給電線に流れる漏れ電流を広い周波数帯域にわたって遮断する必要がある。そのためには、スリーブ導体と給電線の間の距離を大きくする必要があり、アンテナ装置が大型化するという問題点があった。

また、スリーブアンテナを小型化すると、インピーダンス整合が取れる周波数帯域が狭くなると同時に、漏れ電流を阻止できる周波数帯域が狭くなってしまう。従来から良く知られているような、可変リアクタンス素子を含む整合回路を放射素子に取り付ける方法では、インピーダンス整合が取れる周波数帯域を保ったまま小型化することはできるが、漏れ電流を阻止できる周波数帯域は狭くなってしまうという問題があった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、広い周波数帯域にわたって動作し、小型・軽量で、所望の周波数帯域内において良好な反射特性を有するアンテナ装置を得るものである。

この発明に係るアンテナ装置は、ストリップ導体及びグランド導体から構成されるマイクロストリップ線路と、前記マイクロストリップ線路の先端で前記ストリップ導体に接続された放射導体と、前記マイクロストリップ線路に平行に設置された第１、第２、第３及び第４のスリーブ導体と、前記マイクロストリップ線路の先端で前記グランド導体と前記第１及び第３のスリーブ導体を接続する接続導体と、前記第１及び第２のスリーブ導体を接続する第１の可変リアクタンス素子と、前記第３及び第４のスリーブ導体を接続する第２の可変リアクタンス素子とを備え、前記マイクロストリップ線路のストリップ導体が誘電体基板の表面に形成され、前記マイクロストリップ線路のグランド導体が前記誘電体基板の裏面に形成され、前記放射導体が平板状の導体であり、前記第１及び第３のスリーブ導体が前記グランド導体の両側に平行に設置された短冊状の導体であり、前記第２及び第４のスリーブ導体が前記ストリップ導体の両側に平行に設置された短冊状の導体であり、第１のスルーホールを介して前記第１のスリーブ導体と接続されている第１のランド導体と、第２のスルーホールを介して前記第３のスリーブ導体と接続されている第２のランド導体とをさらに備え、前記第１の可変リアクタンス素子が前記第１のランド導体及び前記第２のスリーブ導体を接続し、前記第２の可変リアクタンス素子が前記第２のランド導体及び前記第４のスリーブ導体を接続し、かつ前記第１及び第２の可変リアクタンス素子が可変容量ダイオードである。

この発明に係るアンテナ装置は、広い周波数帯域にわたって動作し、小型・軽量で、所望の周波数帯域内において良好な反射特性を有するという効果を奏する。

実施の形態１では、２つの円筒状のスリーブ導体を可変リアクタンス素子によって接続した例を説明し、実施の形態２では、２つの平板状のスリーブ導体を可変リアクタンス素子によって接続した例を説明している。実施の形態３では、２つのスリーブ導体を誘電体基板の裏面に形成した例を説明している。実施の形態４では、２つのスリーブ導体をそれぞれ誘電体基板の表面と裏面に形成した例を説明している。

また、実施の形態５では、円筒状のスリーブ導体と同軸線路の外導体とを可変リアクタンス素子によって接続した例を説明し、実施の形態６では、平板状のスリーブ導体と同軸線路の外導体とを可変リアクタンス素子によって接続した例を説明している。実施の形態７では、スリーブ導体を誘電体基板上に形成し、スリーブ導体とマイクロストリップ線路のグランド導体とを可変リアクタンス素子によって接続した例を説明している。実施の形態８では、スリーブ導体を誘電体基板上に形成し、スリーブ導体とマイクロストリップ線路のグランド導体とを可変容量ダイオードによって接続した場合に、可変容量ダイオードの逆バイアス電圧の制御方法の例を説明している。さらに、実施の形態９では、誘電体基板を２つの円筒状スリーブ導体で覆った場合について、実施の形態１０では、誘電体基板を１つの円筒状スリーブ導体で覆った場合についてそれぞれ説明している。

実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置について図１を参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図である。なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

図１において、この実施の形態１に係るアンテナ装置（スリーブアンテナ）は、内導体と外導体２から構成される同軸線路１と、同軸線路１の先端で同軸線路１の内導体と接続され、約４分の１波長の長さの線状の導体３と、同軸線路１の外導体２を覆う円筒状の第１のスリーブ導体６と、同軸線路１の外導体２と第１のスリーブ導体６を接続する刀の鍔状の接続導体５と、同軸線路１の外導体２を覆う円筒状の第２のスリーブ導体８と、第１のスリーブ導体６と第２のスリーブ導体８を接続する可変リアクタンス素子７とが設けられている。

なお、第１のスリーブ導体６と、第２のスリーブ導体８と、同軸線路１の外導体２は、同軸線路９を構成している。また、線状の導体３と、第１のスリーブ導体６と、第２のスリーブ導体８が、放射素子として機能する。

つぎに、この実施の形態１に係るアンテナ装置の動作について図面を参照しながら説明する。

図１において、線状の導体３は、同軸線路１により給電される。この際、同軸線路１の外導体２の内側を流れてきた電流は、図１のＣＣ′においてその電流の一部が第１のスリーブ導体６に漏れ出す。

ここで、第１のスリーブ導体６と第２のスリーブ導体８は、同軸線路１の外導体２と同軸線路９を構成している。可変リアクタンス素子７を適当な値にすることにより、図１のＡＡ′から上を見た同軸線路９のインピーダンスを無限大とすれば、図１のＡＡ′より下側において同軸線路１の外導体２の外側を流れる漏れ電流を阻止することができる。

以上のように、可変リアクタンス素子７の値を調節することにより、図１のＡＡ′より下側において同軸線路１の外導体２の外側を流れる漏れ電流を阻止することができる。また、可変リアクタンス素子７の値を変化させることにより、スリーブアンテナの漏れ電流を阻止する周波数帯域を変化させることができる。

ここで、可変リアクタンス素子７が可変容量素子である場合に、図１のＡＡ′から上を見た同軸線路９のインピーダンスを無限大とするための可変容量素子７の値を求める。簡単のため、同軸線路９において損失はないとする。同軸線路９の特性インピーダンスをＺ_０［Ω］、波数をβ［１／ｍ］、第１のスリーブ導体６の長さをＬ_１［ｍ］、可変容量素子７の値をＣ_１［Ｆ］、角周波数をωとすると、図１のＢＢ′から上を見た同軸線路９のインピーダンスＺ_Ｂ［Ω］は、次のようになる。

さらに、図１のＡＡ′から上を見た同軸線路９のインピーダンスＺ_Ａ［Ω］は、第２のスリーブ導体８の長さをＬ_２［ｍ］とすると、次のようになる。

式（２）より、図１のＡＡ′から上を見た同軸線路９のインピーダンスＺ_Ａが無限大となる可変容量素子７の値Ｃ_１を求める。式（２）の分母を０とすると、次の式が得られる。

上記式（３）により、所望の周波数において、図１のＡＡ′から上を見た同軸線路９のインピーダンスが無限大となる可変容量素子７の値Ｃ_１を求めることができる。すなわち、可変容量素子７の値Ｃ_１を、式（３）に基づいて変化させることにより、アンテナ装置の漏れ電流を阻止する周波数帯域を変化させることができる。

また、可変容量素子７の値を小さくした場合には、電流を阻止する周波数が高くなるが、同時にアンテナの共振周波数も高くなる。反対に、可変容量素子７の値を大きくした場合には、電流を阻止する周波数が低くなるが、同時にアンテナの共振周波数も低くなる。したがって、使用する周波数に応じて可変容量素子７の値を適切に変化させることで、漏れ電流を阻止し、かつアンテナの入力インピーダンスを使用する周波数において常に共振状態に保つことができる。このように、漏れ電流を阻止する動作と本アンテナ装置の入力インピーダンスは連動しており、使用する周波数が変化しても漏れ電流の阻止とインピーダンス整合が同時に実現できる利点を有する。

さらに、第１のスリーブ導体６と第２のスリーブ導体８を合わせた長さが、４分の１波長に近い時には、線状の導体３を流れる電流と、第１、第２のスリーブ導体６、８の外側を流れる電流は、半波長ダイポールアンテナと同じ電流分布をつくり、本アンテナ装置の放射パターンは半波長ダイポールアンテナの放射パターンと同じになる。

以上のように、２つのスリーブ導体６、８の間に入れた可変容量素子７の値を変化させて、漏れ電流を阻止する周波数帯域を変化させると同時に、連動してアンテナの共振周波数を変化させることにより、所望の周波数帯域内において良好な反射特性となるスリーブアンテナ装置を実現できる。本スリーブアンテナ装置を用いれば、スリーブ導体６、８と同軸線路１の外導体２との間の距離を大きくすることなく、漏れ電流を阻止する周波数帯域を可変容量素子７の調節により変化させることによって、スリーブアンテナを広い周波数帯域にわたって動作させることができる。すなわち、広い周波数帯域にわたって動作し、小型・軽量で、所望の周波数帯域内において良好な反射特性を有するスリーブアンテナ装置を得ることができるという効果を有する。

実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係るアンテナ装置について図２から図５までを参照しながら説明する。図２は、この発明の実施の形態２に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図である。

図２において、この実施の形態２に係るアンテナ装置（スリーブアンテナ）は、内導体と外導体２から構成される同軸線路１と、同軸線路１の先端で同軸線路１の内導体と接続され、約４分の１波長の長さの線状の導体３と、同軸線路１の外導体２に平行に接続されている一定の幅を持った細長いグランド導体１０と、グランド導体１０に平行に設置された短冊状の第１のスリーブ導体１２と、グランド導体１０に平行に設置された短冊状の第２のスリーブ導体１３と、グランド導体１０と第１のスリーブ導体１２を接続する接続導体１１と、第１のスリーブ導体１２と第２のスリーブ導体１３を接続する可変リアクタンス素子７とが設けられている。

なお、第１のスリーブ導体１２と、第２のスリーブ導体１３と、グランド導体１０は、コプレーナ・ストリップ線路１４を構成している。

グランド導体１０、接続導体１１、第１のスリーブ導体１２、第２のスリーブ導体１３は、平面導体で構成されている。したがって、本アンテナ装置は平板状で作りやすいという利点を有している。また、接続導体１１、第１のスリーブ導体１２、可変リアクタンス素子７、第２のスリーブ導体１３は、グランド導体１０の両側に１つずつ設置されている。２個の可変リアクタンス素子７のリアクタンス値は常に互いに同じ値とする。

つぎに、この実施の形態２に係るアンテナ装置の動作について図面を参照しながら説明する。図３は、この発明の実施の形態２に係るアンテナ装置の漏れ電流−周波数特性を示す図である。また、図４は、この発明の実施の形態２に係るアンテナ装置の入力インピーダンスの測定結果を示すスミスチャートである。また、図５は、図４の一部を拡大したスミスチャートである。

図２において、線状の導体３は、同軸線路１により給電される。この際、同軸線路１の外導体２の内側を流れてきた電流は、図２のＣＣ′においてその電流の一部が第１のスリーブ導体１２に漏れ出す。

ここで、第１のスリーブ導体１２と第２のスリーブ導体１３は、グランド導体１０とコプレーナ・ストリップ線路１４を構成している。第１、第２のスリーブ導体１２、１３は、グランド導体１０の両側に１つずつあるから、本アンテナ装置ではコプレーナ・ストリップ線路１４は２つあることになる。２個の可変リアクタンス素子７の値を同時に適当な値にすることにより、図２のＡＡ′から上を見たコプレーナ・ストリップ線路１４のインピーダンスを無限大とすれば、図２のＡＡ′より下側において同軸線路１の外導体２の外側とグランド導体１０を流れる漏れ電流を阻止することができる。

以上のように、２個の可変リアクタンス素子７の値を同時に調節することにより、図２のＡＡ′より下側において同軸線路１の外導体２の外側とグランド導体１０を流れる漏れ電流を阻止することができる。また、２個の可変リアクタンス素子７の値を同時に変化させることにより、本スリーブアンテナ装置の漏れ電流を阻止する周波数帯域を変化させることができる。

ここで、可変リアクタンス素子７が可変容量素子である場合を考える。図２のＡＡ′から上を見たコプレーナ・ストリップ線路１４のインピーダンスを無限大とするための可変容量素子７の値は、コプレーナ・ストリップ線路１４の特性インピーダンスをＺ_０［Ω］、波数をβ［１／ｍ］として、上記に示した式（３）と同じ式により得られる。すなわち、２個の可変容量素子７の値Ｃ_１を、式（３）に基づいて同時に変化させることにより、スリーブアンテナの漏れ電流を阻止する周波数帯域を変化させることができる。

さらに、第１のスリーブ導体１２と第２のスリーブ導体１３を合わせた長さが、４分の１波長に近い時には、線状の導体３を流れる電流と、第１、第２のスリーブ導体１２、１３を流れる電流は、半波長ダイポールアンテナと同じ電流分布をつくり、本アンテナ装置の放射パターンは半波長ダイポールアンテナの放射パターンと同じになる。

例えば、所望の周波数帯域の中心周波数の波長をλ_ｃとし、第１のスリーブ導体１２の長さを約０．１７λ_ｃ、第２のスリーブ導体１３の長さを約０．１８λ_ｃ、グランド導体１０、第１のスリーブ導体１２、第２のスリーブ導体１３の幅を約０．０１７λ_ｃとし、第１、第２のスリーブ導体１２、１３とグランド導体１０との間の距離を約０．００８λ_ｃとする。また、線状の導体３を長さ約０．２５λ_ｃ、幅約０．０６６λ_ｃの平面導体とする。

この時、図２のＡＡ′付近においてグランド導体１０と同軸線路１の外導体２の外側を流れる漏れ電流の計算値を図３に示す。図３において、縦軸の漏れ電流値Ｉは給電点の電流で規格化したものであり、横軸の周波数ｆ_ｃは所望の周波数帯域の中心周波数である。それぞれ２つの○、△、×印は、各特性の周波数域を示し、△印の左から１番目と○印の左から２番目は同じ周波数で実際は重なるのであるが、見にくくなるので各特性から少し離れた位置に描いている。×印の左から１番目と△印の左から２番目も同様である。また、Ｂはサセプタンスであり、Ｂ＝−ωＣ_１である。図３から、可変容量素子７の容量値として３種類を用いることにより、所望の周波数帯域において、漏れ電流を−１０ｄＢ以下に阻止できることが分かる。ここでは、所望の帯域の比帯域は４８．４％である。

また、アンテナの入力インピーダンスの測定結果を図４及び図５のスミスチャート上に示す。図５は、図２において同軸線路１のＣＣ′から見た反射特性の測定結果であり、中心は７５Ωである。また、図５の○、△、×印は、図３で○、△、×印で示した周波数域に対応している。すなわち、図５は、サセプタンスＢ＝−０．０１５５［Ｓ］の時は図３において○印で示した周波数域内のみのインピーダンス軌跡を実線で、サセプタンスＢ＝−０．００５２［Ｓ］の時は図３において△印で示した周波数域内のみのインピーダンス軌跡を点線で、サセプタンスＢ＝−０．００２２［Ｓ］の時は図３において×印で示した周波数域内のみのインピーダンス軌跡を一点鎖線で示している。

図５から、可変容量素子７の値を変化させても、アンテナの入力インピーダンスを、漏れ電流を阻止する周波数域内において常に共振状態に保つことができ、インピーダンス整合を実現できることが分かる。以上より、漏れ電流を阻止する動作と本アンテナ装置の入力インピーダンスは連動しており、使用する周波数が変化しても漏れ電流の阻止とインピーダンス整合が同時に実現できることを確認できる。

以上のように、スリーブ導体１２、１３を平板状にした場合において、スリーブ導体１２、１３の間に入れた可変容量素子７の値を変化させて、漏れ電流を阻止する周波数帯域を変化させると同時に、連動してアンテナの共振周波数を変化させることにより、所望の周波数帯域内において良好な反射特性となるスリーブアンテナ装置を実現できる。本スリーブアンテナ装置を用いれば、スリーブ導体１２、１３とグランド導体１０との間の距離を大きくすることなく、漏れ電流を阻止する周波数帯域を可変容量素子７の調節により変化させることによって、スリーブアンテナを広い周波数帯域にわたって動作させることができる。すなわち、広い周波数帯域にわたって動作し、小型・軽量で、所望の周波数帯域内において良好な反射特性を有するスリーブアンテナ装置を得ることができるという効果を有する。また、スリーブ導体１２、１３を平面導体により構成しているので、作りやすいスリーブアンテナ装置を得ることができるという効果を有する。

実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係るアンテナ装置について図６を参照しながら説明する。図６は、この発明の実施の形態３に係るアンテナ装置の構成を示す図である。同図において、（ａ）は表面、（ｂ）は裏面を表す。

この実施の形態３では、スリーブアンテナを誘電体基板上に作成し、マイクロストリップ線路により給電するものである。

図６において、この実施の形態３に係るアンテナ装置は、誘電体基板１５の表面には、マイクロストリップ線路のストリップ導体１６と、約４分の１波長の長さの導体３とが形成されている。

また、誘電体基板１５の裏面には、マイクロストリップ線路のグランド導体１７と、グランド導体１７に平行に形成された第１のスリーブ導体１２と、グランド導体１７に平行に形成された第２のスリーブ導体１３と、グランド導体１７と第１のスリーブ導体１２を接続する接続導体１１と、第１のスリーブ導体１２と第２のスリーブ導体１３を接続する可変リアクタンス素子７とが形成されている。

なお、第１のスリーブ導体１２と、第２のスリーブ導体１３と、マイクロストリップ線路のグランド導体１７は、コプレーナ・ストリップ線路１８を構成している。

マイクロストリップ線路のグランド導体１７は、一定の幅を持った細長い平面導体であり、ストリップ導体１６は、グランド導体１７より細い一定の幅を持った細長い平面導体である。本アンテナ装置は、誘電体基板１５上に形成されているので、両面銅箔基板のエッチングにより作成可能であり、作りやすいという利点がある。また、接続導体１１、第１のスリーブ導体１２、可変リアクタンス素子７、第２のスリーブ導体１３は、マイクロストリップ線路のグランド導体１７の両側に１つずつ設置されている。２個の可変リアクタンス素子７のリアクタンス値は常に互いに同じ値とする。

つぎに、この実施の形態３に係るアンテナ装置の動作について図面を参照しながら説明する。

図６において、導体３は、マイクロストリップ線路により給電される。この際、マイクロストリップ線路のグランド導体１７の裏面側（図６上でグランド導体１７の見えている側を表面側、見えていない側を裏面側と称する。）を流れてきた電流は、図６のＣＣ′においてその電流の一部が、第１のスリーブ導体１２に漏れ出す。

ここで、第１のスリーブ導体１２と第２のスリーブ導体１３は、マイクロストリップ線路のグランド導体１７とコプレーナ・ストリップ線路１８を構成している。第１、第２のスリーブ導体１２、１３は、マイクロストリップ線路のグランド導体１７の両側に１つずつあるから、本アンテナ装置ではコプレーナ・ストリップ線路１８は２つあることになる。２個の可変リアクタンス素子７の値を同時に適当な値にすることにより、図６のＡＡ′から上を見たコプレーナ・ストリップ線路１８のインピーダンスを無限大とすれば、図６のＡＡ′より下側においてマイクロストリップ線路のグランド導体１７の表面側を流れる漏れ電流を阻止することができる。

以上のように、２個の可変リアクタンス素子７の値を同時に調節することにより、図６のＡＡ′より下側においてマイクロストリップ線路のグランド導体１７の表面側を流れる漏れ電流を阻止することができる。また、２個の可変リアクタンス素子７の値を同時に変化させることにより、スリーブアンテナの漏れ電流を阻止する周波数帯域を変化させることができる。

ここで、可変リアクタンス素子７が可変容量素子である場合を考える。図６のＡＡ′から上を見たコプレーナ・ストリップ線路１８のインピーダンスを無限大とするための可変容量素子７の値は、コプレーナ・ストリップ線路１８の特性インピーダンスをＺ_０［Ω］、波数をβ［１／ｍ］として、上記に示した式（３）と同じ式により得られる。すなわち、２個の可変容量素子７の値Ｃ_１を、式（３）に基づいて同時に変化させることにより、スリーブアンテナの漏れ電流を阻止する周波数帯域を変化させることができる。

さらに、第１のスリーブ導体１２と第２のスリーブ導体１３を合わせた長さが、４分の１波長に近い時には、導体３を流れる電流と、第１、第２のスリーブ導体１２、１３を流れる電流は、半波長ダイポールアンテナと同じ電流分布をつくり、本アンテナ装置の放射パターンは半波長ダイポールアンテナの放射パターンと同じになる。

以上のように、アンテナを誘電体基板１５上に形成しマイクロストリップ線路により給電した場合において、スリーブ導体１２、１３の間に入れた可変容量素子７の値を変化させて、漏れ電流を阻止する周波数帯域を変化させると同時に、連動してアンテナの共振周波数を変化させることにより、所望の周波数帯域内において良好な反射特性となるスリーブアンテナ装置を実現できる。本スリーブアンテナ装置を用いれば、スリーブ導体１２、１３とマイクロストリップ線路のグランド導体１７との間の距離を大きくすることなく、漏れ電流を阻止する周波数帯域を可変容量素子７の調節により変化させることによって、スリーブアンテナを広い周波数帯域にわたって動作させることができる。すなわち、広い周波数帯域にわたって動作し、小型・軽量で、所望の周波数帯域内において良好な反射特性を有するスリーブアンテナ装置を得ることができるという効果を有する。また、アンテナを誘電体基板上に形成しているので、作りやすいスリーブアンテナ装置を得ることができるという効果を有する。

実施の形態４．
この発明の実施の形態４に係るアンテナ装置について図７を参照しながら説明する。図７は、この発明の実施の形態４に係るアンテナ装置の構成を示す図である。同図において、（ａ）は表面、（ｂ）は裏面を表す。

この実施の形態４では、可変リアクタンス素子７を可変容量ダイオードとしたものである。

図７において、この実施の形態４に係るアンテナ装置は、誘電体基板１５の表面には、マイクロストリップ線路のストリップ導体１６と、約４分の１波長の長さの導体３と、ストリップ導体１６に平行に形成された第２のスリーブ導体１３と、ランド導体１９と、スルーホール２０と、可変容量ダイオードの電圧制御線（線状導体）２１と、高周波成分遮断用の抵抗（抵抗器）２２と、ランド導体１９と第２のスリーブ導体１３を接続する可変容量ダイオード７とが形成されている。

また、誘電体基板１５の裏面には、マイクロストリップ線路のグランド導体１７と、グランド導体１７に平行に形成された第１のスリーブ導体１２と、グランド導体１７と第１のスリーブ導体１２を接続する接続導体１１と、スルーホール２０とが形成されている。

ランド導体１９は、第１のスリーブ導体１２とスルーホール２０を介して接続されている。また、第２のスリーブ導体１３は、ランド導体１９と可変容量ダイオード７を介して接続されている。

可変容量ダイオード７は、印加される逆バイアス電圧に応じて容量値が変化するダイオードである。逆バイアス電圧は、直流電圧である。ここでは、逆バイアス電圧はマイクロストリップ線路の高周波成分に重畳されている。したがって、本アンテナ装置には、マイクロストリップ線路とは別に逆バイアス電圧制御線を用意する必要がないという利点がある。マイクロストリップ線路に重畳されている直流電圧を可変容量ダイオード７に印加するために、電圧制御線２１が設置されている。電圧制御線２１に高周波成分が流れないようにするために、電圧制御線２１とマイクロストリップ線路のストリップ導体１６との間と、電圧制御線２１と第２のスリーブ導体１３との間に、大きな抵抗２２が挿入されている。抵抗２２は、可変容量ダイオード７の直流抵抗よりは十分に小さい。また、電圧制御線２１は、第１のスリーブ導体１２の裏側にあるため、本装置のアンテナ特性にはほとんど影響を及ぼさない。

接続導体１１、第１のスリーブ導体１２、スルーホール２０、ランド導体１９、可変容量ダイオード７、第２のスリーブ導体１３、電圧制御線２１は、マイクロストリップ線路の両側に１つずつ設置されている。２個の可変容量ダイオード７の容量値は常に互いに同じ値とする。

つぎに、この実施の形態４に係るアンテナ装置の動作について図面を参照しながら説明する。

図７において、導体３は、マイクロストリップ線路により給電される。この際、マイクロストリップ線路のグランド導体１７の裏面側（図７上でグランド導体１７の見えている側を表面側、見えていない側を裏面側と称する。）を流れてきた電流は、図７のＣＣ′においてその電流の一部が、第１のスリーブ導体１２に漏れ出す。

ここで、第１のスリーブ導体１２と第２のスリーブ導体１３は、マイクロストリップ線路のグランド導体１７とコプレーナ・ストリップ線路１８を構成している。第１、第２のスリーブ導体１２、１３は、マイクロストリップ線路のグランド導体１７の両側に１つずつあるから、本アンテナ装置ではコプレーナ・ストリップ線路１８は２つあることになる。２個の可変容量ダイオード７の逆バイアス電圧を同時に適当な値にして容量値を調節することにより、図７のＡＡ′から上を見たコプレーナ・ストリップ線路１８のインピーダンスを無限大とすれば、図７のＡＡ′より下側においてマイクロストリップ線路のグランド導体１７の表面側を流れる漏れ電流を阻止することができる。

以上のように、２個の可変容量ダイオード７の逆バイアス電圧を同時に調節することにより、図７のＡＡ′より下側においてマイクロストリップ線路のグランド導体１７の表面側を流れる漏れ電流を阻止することができる。また、２個の可変容量ダイオード７の値を同時に変化させることにより、スリーブアンテナの漏れ電流を阻止する周波数帯域を変化させることができる。

なお、抵抗２２は、インダクタでも良い。また、スルーホール２０は、ショートピンでも良い。

以上のように、本実施の形態４では、可変リアクタンス素子７を可変容量ダイオードとした場合に、可変容量ダイオードの逆バイアス電圧制御の方法の一例を示した。すなわち、本アンテナ装置を用いれば、マイクロストリップ線路に逆バイアス電圧を重畳しているので、別に逆バイアス電圧制御線を用意する必要がなく、構成が簡単になるという効果を有する。また、２つのスリーブ導体１２、１３の間に入れた可変容量ダイオード７の逆バイアス電圧値を変化させて、漏れ電流を阻止する周波数帯域を変化させると同時に、連動してアンテナの共振周波数を変化させることにより、所望の周波数帯域内において良好な反射特性となるスリーブアンテナ装置を実現できる。本スリーブアンテナ装置を用いれば、スリーブ導体１２、１３とマイクロストリップ線路のグランド導体１７との間の距離を大きくすることなく、漏れ電流を阻止する周波数帯域を可変容量ダイオード７の逆バイアス電圧の調節により変化させることによって、スリーブアンテナを広い周波数帯域にわたって動作させることができる。すなわち、広い周波数帯域にわたって動作し、小型・軽量で、所望の周波数帯域内において良好な反射特性を有するスリーブアンテナ装置を得ることができるという効果を有する。

実施の形態５．
この発明の実施の形態５に係るアンテナ装置について図８を参照しながら説明する。図８は、この発明の実施の形態５に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図である。

図８において、この実施の形態５に係るアンテナ装置（スリーブアンテナ）は、内導体と外導体２から構成される同軸線路１と、同軸線路１の先端で同軸線路１の内導体と接続され、約４分の１波長の長さの線状の導体３と、同軸線路１の外導体２を覆う円筒状のスリーブ導体２３と、同軸線路１の外導体２とスリーブ導体２３を接続する刀の鍔状の接続導体５と、スリーブ導体２３と同軸線路１の外導体２を接続する可変リアクタンス素子２５とが設けられている。

なお、スリーブ導体２３と、同軸線路１の外導体２は、同軸線路２４を構成している。また、線状の導体３と、スリーブ導体２３が、放射素子として機能する。

つぎに、この実施の形態５に係るアンテナ装置の動作について図面を参照しながら説明する。

図８において、線状の導体３は、同軸線路１により給電される。この際、同軸線路１の外導体２の内側を流れてきた電流は、図８のＣＣ′においてその電流の一部がスリーブ導体２３に漏れ出す。

ここで、スリーブ導体２３は、同軸線路１の外導体２と同軸線路２４を構成している。可変リアクタンス素子２５を適当なリアクタンス値にすることにより、図８のＡＡ′から上を見た同軸線路２４のインピーダンスを無限大とすれば、図８のＡＡ′より下側において同軸線路１の外導体２の外側を流れる漏れ電流を阻止することができる。

以上のように、可変リアクタンス素子２５のリアクタンス値を調節することにより、図８のＡＡ′より下側において同軸線路１の外導体２の外側を流れる漏れ電流を阻止することができる。また、可変リアクタンス素子２５のリアクタンス値を変化させることにより、スリーブアンテナの漏れ電流を阻止する周波数帯域を変化させることができる。

ここで、可変リアクタンス素子２５が可変容量素子である場合に、図８のＡＡ′から上を見た同軸線路２４のインピーダンスを無限大とするための可変容量素子２５のキャパシタンスを求める。簡単のため、同軸線路２４において損失はないとする。また、スリーブ導体２３において、図８のＣＣ′からＢＢ′までの長さをＬ_１′［ｍ］、ＢＢ′からＡＡ′までの長さをＬ_２′［ｍ］とする。さらに、同軸線路２４の特性インピーダンスをＺ_０′［Ω］、波数をβ′［１／ｍ］、可変容量素子２５のキャパシタンスをＣ_２［Ｆ］、角周波数をωとすると、図８のＡＡ′から上を見た同軸線路２４のインピーダンスＺ_A′［Ω］は、次のようになる。

式（４）より、図８のＡＡ′から上を見た同軸線路２４のインピーダンスＺ_Ａが無限大となる可変容量素子２５のキャパシタンスＣ_２を求める。式（４）の分母を０とすると、次の式が得られる。

上記式（５）により、所望の周波数において、図８のＡＡ′から上を見た同軸線路２４のインピーダンスが無限大となる可変容量素子２５のキャパシタンスＣ_２を求めることができる。すなわち、可変容量素子２５のキャパシタンスＣ_２を、式（５）に基づいて変化させることにより、アンテナ装置の漏れ電流を阻止する周波数帯域を変化させることができる。

また、可変容量素子２５のキャパシタンスを小さくした場合には、電流を阻止する周波数が高くなるが、同時にアンテナの共振周波数も高くなる。反対に、可変容量素子２５のキャパシタンスを大きくした場合には、電流を阻止する周波数が低くなるが、同時にアンテナの共振周波数も低くなる。したがって、使用する周波数に応じて可変容量素子２５のキャパシタンスを適切に変化させることで、漏れ電流を阻止し、かつアンテナの入力インピーダンスを使用する周波数において常に共振状態に保つことができる。このように、漏れ電流を阻止する動作と本アンテナ装置の入力インピーダンスは連動しており、使用する周波数が変化しても漏れ電流の阻止とインピーダンス整合が同時に実現できる利点を有する。

さらに、スリーブ導体２３の長さが４分の１波長に近い時には、線状の導体３を流れる電流と、スリーブ導体２３の外側を流れる電流は、半波長ダイポールアンテナと同じ電流分布をつくり、本アンテナ装置の放射パターンは半波長ダイポールアンテナの放射パターンと同じになる。

以上のように、スリーブ導体２３と同軸線路１の外導体２との間に入れた可変容量素子２５のキャパシタンスを変化させて、漏れ電流を阻止する周波数帯域を変化させると同時に、連動してアンテナの共振周波数を変化させることにより、所望の周波数帯域内において良好な反射特性となるスリーブアンテナ装置を実現できる。本スリーブアンテナ装置を用いれば、スリーブ導体２３と同軸線路１の外導体２との間の距離を大きくすることなく、漏れ電流を阻止する周波数帯域を可変容量素子２５の調節により変化させることによって、スリーブアンテナを広い周波数帯域にわたって動作させることができる。すなわち、広い周波数帯域にわたって動作し、小型・軽量で、所望の周波数帯域内において良好な反射特性を有するスリーブアンテナ装置を得ることができるという効果を有する。

実施の形態６．
この発明の実施の形態６に係るアンテナ装置について図９を参照しながら説明する。図９は、この発明の実施の形態６に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図である。

図９において、この実施の形態６に係るアンテナ装置（スリーブアンテナ）は、内導体と外導体２から構成される同軸線路１と、同軸線路１の先端で同軸線路１の内導体と接続され、約４分の１波長の長さの線状の導体３と、同軸線路１の外導体２に平行に接続されている一定の幅を持った細長いグランド導体１０と、グランド導体１０に平行に設置された短冊状のスリーブ導体２６と、グランド導体１０とスリーブ導体２６を接続する接続導体１１と、スリーブ導体２６とグランド導体１０を接続する可変リアクタンス素子２５とが設けられている。

なお、スリーブ導体２６と、グランド導体１０は、コプレーナ・ストリップ線路２７を構成している。

グランド導体１０、接続導体１１、スリーブ導体２６は、平面導体で構成されている。したがって、本アンテナ装置は平板状で作りやすいという利点を有している。また、接続導体１１、スリーブ導体２６、可変リアクタンス素子２５は、グランド導体１０の両側に１つずつ設置されている。２個の可変リアクタンス素子２５のリアクタンス値は常に互いに同じ値とする。

つぎに、この実施の形態６に係るアンテナ装置の動作について図面を参照しながら説明する。

図９において、線状の導体３は、同軸線路１により給電される。この際、同軸線路１の外導体２の内側を流れてきた電流は、図９のＣＣ′においてその電流の一部がスリーブ導体２６に漏れ出す。

ここで、スリーブ導体２６は、グランド導体１０とコプレーナ・ストリップ線路２７を構成している。スリーブ導体２６は、グランド導体１０の両側に１つずつあるから、本アンテナ装置ではコプレーナ・ストリップ線路２７は２つあることになる。２個の可変リアクタンス素子２５のリアクタンス値を同時に適当な値にすることにより、図９のＡＡ′から上を見たコプレーナ・ストリップ線路２７のインピーダンスを無限大とすれば、図９のＡＡ′より下側において同軸線路１の外導体２の外側とグランド導体１０を流れる漏れ電流を阻止することができる。

以上のように、２個の可変リアクタンス素子２５のリアクタンス値を同時に調節することにより、図９のＡＡ′より下側において同軸線路１の外導体２の外側とグランド導体１０を流れる漏れ電流を阻止することができる。また、２個の可変リアクタンス素子２５のリアクタンス値を同時に変化させることにより、本スリーブアンテナ装置の漏れ電流を阻止する周波数帯域を変化させることができる。

ここで、可変リアクタンス素子２５が可変容量素子である場合を考える。スリーブ導体２６において、図９のＣＣ′からＢＢ′までの長さをＬ_１′［ｍ］、ＢＢ′からＡＡ′までの長さをＬ_２′［ｍ］とする。図９のＡＡ′から上を見たコプレーナ・ストリップ線路２７のインピーダンスを無限大とするための可変容量素子２５のキャパシタンスは、コプレーナ・ストリップ線路２７の特性インピーダンスをＺ_０′［Ω］、波数をβ′［１／ｍ］として、上記に示した式（５）と同じ式により得られる。すなわち、２個の可変容量素子７のキャパシタンスＣ_２を、式（５）に基づいて同時に変化させることにより、スリーブアンテナの漏れ電流を阻止する周波数帯域を変化させることができる。

さらに、スリーブ導体２６の長さが４分の１波長に近い時には、線状の導体３を流れる電流と、スリーブ導体２６を流れる電流は、半波長ダイポールアンテナと同じ電流分布をつくり、本アンテナ装置の放射パターンは半波長ダイポールアンテナの放射パターンと同じになる。

以上のように、スリーブ導体２６を平板状にした場合において、スリーブ導体２６とグランド導体１０との間に入れた可変容量素子２５のキャパシタンスを変化させて、漏れ電流を阻止する周波数帯域を変化させると同時に、連動してアンテナの共振周波数を変化させることにより、所望の周波数帯域内において良好な反射特性となるスリーブアンテナ装置を実現できる。本スリーブアンテナ装置を用いれば、スリーブ導体２６とグランド導体１０との間の距離を大きくすることなく、漏れ電流を阻止する周波数帯域を可変容量素子２５の調節により変化させることによって、スリーブアンテナを広い周波数帯域にわたって動作させることができる。すなわち、広い周波数帯域にわたって動作し、小型・軽量で、所望の周波数帯域内において良好な反射特性を有するスリーブアンテナ装置を得ることができるという効果を有する。また、スリーブ導体２６を平面導体により構成しているので、作りやすいスリーブアンテナ装置を得ることができるという効果を有する。

実施の形態７．
この発明の実施の形態７に係るアンテナ装置について図１０を参照しながら説明する。図１０は、この発明の実施の形態７に係るアンテナ装置の構成を示す図である。同図において、（ａ）は表面、（ｂ）は裏面を表す。

この実施の形態７では、スリーブアンテナを誘電体基板上に作成し、マイクロストリップ線路により給電するものである。

図１０において、この実施の形態７に係るアンテナ装置は、誘電体基板１５の表面には、マイクロストリップ線路のストリップ導体１６と、約４分の１波長の長さの導体３とが形成されている。

また、誘電体基板１５の裏面には、マイクロストリップ線路のグランド導体１７と、グランド導体１７に平行に形成されたスリーブ導体２６と、マイクロストリップ線路のグランド導体１７とスリーブ導体２６を接続する接続導体１１と、スリーブ導体２６とマイクロストリップ線路のグランド導体１７を接続する可変リアクタンス素子２５とが形成されている。

なお、スリーブ導体２６と、マイクロストリップ線路のグランド導体１７は、コプレーナ・ストリップ線路２７を構成している。

マイクロストリップ線路のグランド導体１７は、一定の幅を持った細長い平面導体であり、ストリップ導体１６は、グランド導体１７より細い一定の幅を持った細長い平面導体である。本アンテナ装置は、誘電体基板１５上に形成されているので、両面銅箔基板のエッチングにより作成可能であり、作りやすいという利点がある。また、接続導体１１、スリーブ導体２６、可変リアクタンス素子２５は、マイクロストリップ線路のグランド導体１７の両側に１つずつ設置されている。２個の可変リアクタンス素子２５のリアクタンス値は常に互いに同じ値とする。

つぎに、この実施の形態７に係るアンテナ装置の動作について図面を参照しながら説明する。

図１０において、導体３は、マイクロストリップ線路により給電される。この際、マイクロストリップ線路のグランド導体１７の裏面側（図１０（ｂ）上でグランド導体１７の見えている側を表面側、見えていない側を裏面側と称する。）を流れてきた電流は、図１０のＣＣ′においてその電流の一部が、スリーブ導体２６に漏れ出す。

ここで、スリーブ導体２６は、マイクロストリップ線路のグランド導体１７とコプレーナ・ストリップ線路２７を構成している。スリーブ導体２６は、マイクロストリップ線路のグランド導体１７の両側に１つずつあるから、本アンテナ装置ではコプレーナ・ストリップ線路２７は２つあることになる。２個の可変リアクタンス素子２５のリアクタンス値を同時に適当な値にすることにより、図１０のＡＡ′から上を見たコプレーナ・ストリップ線路２７のインピーダンスを無限大とすれば、図１０のＡＡ′より下側においてマイクロストリップ線路のグランド導体１７の表面側を流れる漏れ電流を阻止することができる。

以上のように、２個の可変リアクタンス素子２５のリアクタンス値を同時に調節することにより、図１０のＡＡ′より下側においてマイクロストリップ線路のグランド導体１７の表面側を流れる漏れ電流を阻止することができる。また、２個の可変リアクタンス素子２５のリアクタンス値を同時に変化させることにより、スリーブアンテナの漏れ電流を阻止する周波数帯域を変化させることができる。

ここで、可変リアクタンス素子２５が可変容量素子である場合を考える。スリーブ導体２６において、図１０のＣＣ′からＢＢ′までの長さをＬ_１′［ｍ］、ＢＢ′からＡＡ′までの長さをＬ_２′［ｍ］とする。図１０のＡＡ′から上を見たコプレーナ・ストリップ線路２７のインピーダンスを無限大とするための可変容量素子２５のキャパシタンスは、コプレーナ・ストリップ線路２７の特性インピーダンスをＺ_０′［Ω］、波数をβ′［１／ｍ］として、上記に示した式（５）と同じ式により得られる。すなわち、２個の可変容量素子２５のキャパシタンスＣ_２を、式（５）に基づいて同時に変化させることにより、スリーブアンテナの漏れ電流を阻止する周波数帯域を変化させることができる。

さらに、スリーブ導体２６の長さが４分の１波長に近い時には、導体３を流れる電流と、スリーブ導体２６を流れる電流は、半波長ダイポールアンテナと同じ電流分布をつくり、本アンテナ装置の放射パターンは半波長ダイポールアンテナの放射パターンと同じになる。

また、可変容量素子２５のキャパシタンスを小さくした場合には、電流を阻止する周波数が高くなるが、同時にアンテナの共振周波数も高くなる。反対に、可変容量素子２５のキャパシタンスを大きくした場合には、電流を阻止する周波数が低くなるが、同時にアンテナの共振周波数も低くなる。したがって、使用する周波数に応じて可変容量素子２５のキャパ心タスを適切に変化させることで、漏れ電流を阻止し、かつアンテナの入力インピーダンスを使用する周波数において常に共振状態に保つことができる。このように、漏れ電流を阻止する動作と本アンテナ装置の入力インピーダンスは連動しており、使用する周波数が変化しても漏れ電流の阻止とインピーダンス整合が同時に実現できる利点を有する。

以上のように、アンテナを誘電体基板１５上に形成しマイクロストリップ線路により給電した場合において、スリーブ導体２６とマイクロストリップ線路のグランド導体１７との間に入れた可変容量素子２５のキャパシタンスを変化させて、漏れ電流を阻止する周波数帯域を変化させると同時に、連動してアンテナの共振周波数を変化させることにより、所望の周波数帯域内において良好な反射特性となるスリーブアンテナ装置を実現できる。本スリーブアンテナ装置を用いれば、スリーブ導体２６とマイクロストリップ線路のグランド導体１７との間の距離を大きくすることなく、漏れ電流を阻止する周波数帯域を可変容量素子２５の調節により変化させることによって、スリーブアンテナを広い周波数帯域にわたって動作させることができる。すなわち、広い周波数帯域にわたって動作し、小型・軽量で、所望の周波数帯域内において良好な反射特性を有するスリーブアンテナ装置を得ることができるという効果を有する。また、アンテナを誘電体基板上に形成しているので、作りやすいスリーブアンテナ装置を得ることができるという効果を有する。

実施の形態８．
この発明の実施の形態８に係るアンテナ装置について図１１を参照しながら説明する。図１１は、この発明の実施の形態８に係るアンテナ装置の構成を示す図である。同図において、（ａ）は表面、（ｂ）は裏面を表す。

この実施の形態８では、可変リアクタンス素子２５を可変容量ダイオードとしている。

図１１において、この実施の形態８に係るアンテナ装置は、誘電体基板１５の表面には、マイクロストリップ線路のストリップ導体１６と、約４分の１波長の長さの導体３と、ランド導体２９と、ランド導体３０と、ランド導体３１と、スルーホール２０と、高周波成分遮断用の抵抗（抵抗器）２２と、ランド導体３０とランド導体３１を接続する可変容量ダイオード２５と、ランド導体２９とランド導体３１を接続するキャパシタンス素子２８と、可変容量ダイオード２５の電圧制御線（線状導体）３２とが形成されている。

また、誘電体基板１５の裏面には、マイクロストリップ線路のグランド導体１７と、グランド導体１７に平行に形成されたスリーブ導体２６と、マイクロストリップ線路のグランド導体１７とスリーブ導体２６を接続する接続導体１１と、スルーホール２０とが形成されている。

ランド導体２９は、スリーブ導体２６とスルーホール２０を介して接続されている。ランド導体３０は、マイクロストリップ線路のグランド導体１７とスルーホール２０を介して接続されている。また、ランド導体３１は、ランド導体２９とキャパシタンス素子２８を介して接続され、ランド導体３０と可変容量ダイオード２５を介して接続されている。キャパシタンス素子２８は、ランド導体２９とランド導体３１の間に、直流成分を流さないが、高周波成分は流すようにするために設置されている。キャパシタンス素子２８のキャパシタンスは、高周波成分で見れば、ほぼ導通していると見なせる程度に大きい。

可変容量ダイオード２５は、印加される逆バイアス電圧に応じて容量値が変化するダイオードである。逆バイアス電圧は、直流電圧である。ここでは、逆バイアス電圧はマイクロストリップ線路の高周波成分に重畳されている。したがって、本アンテナ装置には、マイクロストリップ線路とは別に逆バイアス電圧制御線を用意する必要がないという利点がある。マイクロストリップ線路に重畳されている直流電圧を可変容量ダイオード２５に印加するために、電圧制御線３２が設置されている。電圧制御線３２に高周波成分が流れないようにするために、電圧制御線３２とマイクロストリップ線路のストリップ導体１６との間と、電圧制御線３２とランド導体３１との間に、大きな抵抗２２が挿入されている。抵抗２２は、可変容量ダイオード２５の直流抵抗よりは十分に小さい。また、電圧制御線３２は、接続導体１１とスリーブ導体２６の裏側にあるため、本装置のアンテナ特性にはほとんど影響を及ぼさない。

接続導体１１、スリーブ導体２６、ランド導体２９、ランド導体３０、ランド導体３１、可変容量ダイオード２５、電圧制御線３２、キャパシタンス素子２８は、マイクロストリップ線路の両側に１つずつ設置されている。２個の可変容量ダイオード２５のキャパシタンスは常に互いに同じ値とする。

つぎに、この実施の形態８に係るアンテナ装置の動作について図面を参照しながら説明する。

図１１において、導体３は、マイクロストリップ線路により給電される。この際、マイクロストリップ線路のグランド導体１７の裏面側（図１１（ｂ）上でグランド導体１７の見えている側を表面側、見えていない側を裏面側と称する。）を流れてきた電流は、図１１のＣＣ′においてその電流の一部が、スリーブ導体２６に漏れ出す。

ここで、スリーブ導体２６は、マイクロストリップ線路のグランド導体１７とコプレーナ・ストリップ線路２７を構成している。スリーブ導体２６は、マイクロストリップ線路のグランド導体１７の両側に１つずつあるから、本アンテナ装置ではコプレーナ・ストリップ線路２７は２つあることになる。２個の可変容量ダイオード２５の逆バイアス電圧を同時に適当な値にして容量値を調節することにより、図１１のＡＡ′から上を見たコプレーナ・ストリップ線路２７のインピーダンスを無限大とすれば、図１１のＡＡ′より下側においてマイクロストリップ線路のグランド導体１７の表面側を流れる漏れ電流を阻止することができる。

以上のように、２個の可変容量ダイオード２５の逆バイアス電圧を同時に調節することにより、図１１のＡＡ′より下側においてマイクロストリップ線路のグランド導体１７の表面側を流れる漏れ電流を阻止することができる。また、２個の可変容量ダイオード２５のキャパシタンスを同時に変化させることにより、スリーブアンテナの漏れ電流を阻止する周波数帯域を変化させることができる。

以上のように、本実施の形態８では、可変リアクタンス素子２５を可変容量ダイオードとした場合に、可変容量ダイオードの逆バイアス電圧制御の方法の一例を示した。すなわち、本アンテナ装置を用いれば、マイクロストリップ線路に逆バイアス電圧を重畳しているので、別に逆バイアス電圧制御線を用意する必要がなく、構成が簡単になるという効果を有する。また、スリーブ導体２６とマイクロストリップ線路のグランド導体１７との間に入れた可変容量ダイオード２５の逆バイアス電圧値を変化させて、漏れ電流を阻止する周波数帯域を変化させると同時に、連動してアンテナの共振周波数を変化させることにより、所望の周波数帯域内において良好な反射特性となるスリーブアンテナ装置を実現できる。本スリーブアンテナ装置を用いれば、スリーブ導体２６とマイクロストリップ線路のグランド導体１７との間の距離を大きくすることなく、漏れ電流を阻止する周波数帯域を可変容量ダイオード２５の逆バイアス電圧の調節により変化させることによって、スリーブアンテナを広い周波数帯域にわたって動作させることができる。すなわち、広い周波数帯域にわたって動作し、小型・軽量で、所望の周波数帯域内において良好な反射特性を有するスリーブアンテナ装置を得ることができるという効果を有する。

実施の形態９．
本実施の形態９では、上記実施の形態４に係るアンテナ装置の誘電体基板１５を２つの円筒状スリーブ導体で覆った場合の効果を明らかにする。図１２は、この発明の実施の形態９に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図である。同図において、（ａ）は表面、（ｂ）は裏面を表す。

図１２において、本実施の形態９に係るアンテナ装置は、円筒状スリーブ導体３３及び円筒状スリーブ導体３４が誘電体基板１５を覆っている。ここで、円筒状スリーブ導体３３は、グランド導体１７の両側の２つのスリーブ導体１２と同じ長さであり、２つのスリーブ導体１２を覆っており、かつスリーブ導体１２と導通している。円筒状スリーブ導体３４は、ストリップ導体１６の両側の２つのスリーブ導体１３と同じ長さであり、２つのスリーブ導体１３を覆っており、かつスリーブ導体１３と導通している。なお、グランド導体１７の両側の２つのスリーブ導体１２は同じ長さであり、ストリップ導体１６の両側の２つのスリーブ導体１３は同じ長さである。

また、スリーブ導体１２及びスリーブ導体１３は細長い短冊状導体であり、誘電体基板１５の端辺に沿って設置されている。

ここで、図１に示した円筒状スリーブアンテナと図７に示した板状スリーブアンテナを比較する。円筒状スリーブアンテナの直径と板状スリーブアンテナの横幅を同じとすると、給電線に流れる漏れ電流を阻止する周波数帯域は、円筒状スリーブアンテナの方が広い。したがって、円筒状スリーブアンテナは、板状スリーブアンテナに比べてアンテナを小型化することができる。しかし、一般に、円筒状スリーブアンテナは板状スリーブアンテナに比べて作りにくいという問題がある。

本実施の形態９に係るアンテナ装置は、これらの課題を解決するためになされたものであり、誘電体基板１５上に形成されたアンテナのスリーブ導体１２とスリーブ導体１３に、それぞれ円筒状スリーブ導体３３と円筒状スリーブ導体３４をかぶせて導通させることにより、作成方法が簡単で、小形・広帯域なスリーブアンテナを得ることができるという効果を有する。なお、この実施の形態９は、上記実施の形態４において、ストリップ導体１６、グランド導体１７の片側だけにスリーブ導体１３、１２などを設けた場合にも適用できる。

実施の形態１０．
本実施の形態１０では、上記実施の形態８に係るアンテナ装置の誘電体基板１５を円筒状スリーブ導体で覆った場合の効果を明らかにする。図１３は、この発明の実施の形態１０に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図である。同図において、（ａ）は表面、（ｂ）は裏面を表す。

図１３において、本実施の形態１０に係るアンテナ装置は、円筒状スリーブ導体３５が誘電体基板１５を覆っている。ここで、円筒状スリーブ導体３５は、グランド導体１７の両側の２つのスリーブ導体２６と同じ長さであり、２つのスリーブ導体２６を覆っており、かつスリーブ導体２６と導通している。なお、グランド導体１７の両側の２つのスリーブ導体２６は同じ長さである。

また、スリーブ導体２６は細長い短冊状導体であり、誘電体基板１５の端辺に沿って設置されている。

ここで、図８に示した円筒状スリーブアンテナと図１１に示した板状スリーブアンテナを比較する。円筒状スリーブアンテナの直径と板状スリーブアンテナの横幅を同じとすると、給電線に流れる漏れ電流を阻止する周波数帯域は、円筒状スリーブアンテナの方が広い。したがって、円筒状スリーブアンテナは、板状スリーブアンテナに比べてアンテナを小型化することができる。しかし、一般に、円筒状スリーブアンテナは板状スリーブアンテナに比べて作りにくいという問題がある。

本実施の形態１０に係るアンテナ装置は、これらの課題を解決するためになされたものであり、誘電体基板１５上に形成されたアンテナのスリーブ導体２６に、円筒状スリーブ導体３５をかぶせて導通させることにより、作成方法が簡単で、小形・広帯域なスリーブアンテナを得ることができるという効果を有する。なお、この実施の形態１０は、上記実施の形態８において、グランド導体１７の片側だけにスリーブ導体２６などを設けた場合にも適用できる。

なお、上記の実施の形態１〜１０において、放射に寄与する導体３の形状は本出願では限定するものではない。線状、円柱、長方形、三角形等あらゆる形状が想定される。

また、上記の実施の形態２において、第１のスリーブ導体１２、第２のスリーブ導体１３、接続導体１１、可変リアクタンス素子７は、グランド導体１０の両側に１つずつ設置したが、グランド導体１０の片側に１つだけ設置しても良い。

また、上記の実施の形態３において、第１のスリーブ導体１２、第２のスリーブ導体１３、接続導体１１、可変リアクタンス素子７は、マイクロストリップ線路のグランド導体１７の両側に１つずつ設置したが、マイクロストリップ線路のグランド導体１７の片側に１つだけ設置しても良い。

また、上記の実施の形態４において、第１のスリーブ導体１２、第２のスリーブ導体１３、接続導体１１、可変容量ダイオード７、ランド導体１９、スルーホール２０、電圧制御線２１は、マイクロストリップ線路のグランド導体１７の両側に１つずつ設置したが、マイクロストリップ線路のグランド導体１７の片側に１つだけ設置しても良い。

また、上記の実施の形態６において、スリーブ導体２６、接続導体１１、可変リアクタンス素子２５は、グランド導体１０の両側に１つずつ設置したが、グランド導体１０の片側に１つだけ設置しても良い。

また、上記の実施の形態７において、スリーブ導体２６、接続導体１１、可変リアクタンス素子２５は、マイクロストリップ線路のグランド導体１７の両側に１つずつ設置したが、マイクロストリップ線路のグランド導体１７の片側に１つだけ設置しても良い。

さらに、上記の実施の形態８において、スリーブ導体２６、接続導体１１、可変容量ダイオード２５、ランド導体２９、ランド導体３０、ランド導体３１、電圧制御線３２、キャパシタンス素子２８は、マイクロストリップ線路のグランド導体１７の両側に１つずつ設置したが、マイクロストリップ線路のグランド導体１７の片側に１つだけ設置しても良い。

この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図である。この発明の実施の形態２に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図である。この発明の実施の形態２に係るアンテナ装置の漏れ電流−周波数特性を示す図である。この発明の実施の形態２に係るアンテナ装置の入力インピーダンスの測定結果を示すスミスチャートである。図４の一部を拡大したスミスチャートである。この発明の実施の形態３に係るアンテナ装置の構成を示す図である。この発明の実施の形態４に係るアンテナ装置の構成を示す図である。この発明の実施の形態５に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図である。この発明の実施の形態６に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図である。この発明の実施の形態７に係るアンテナ装置の構成を示す図である。この発明の実施の形態８に係るアンテナ装置の構成を示す図である。この発明の実施の形態９に係るアンテナ装置の構成を示す図である。この発明の実施の形態１０に係るアンテナ装置の構成を示す図である。

符号の説明

１同軸線路、２外導体、３導体、５接続導体、６スリーブ導体、７可変リアクタンス素子、８スリーブ導体、９同軸線路、１０グランド導体、１１接続導体、１２スリーブ導体、１３スリーブ導体、１４コプレーナ・ストリップ線路、１５誘電体基板、１６ストリップ導体、１７グランド導体、１８コプレーナ・ストリップ線路、１９ランド導体、２０スルーホール、２１電圧制御線、２２抵抗、２３スリーブ導体、２４同軸線路、２５可変リアクタンス素子、２６スリーブ導体、２７コプレーナ・ストリップ線路、２８キャパシタンス素子、２９ランド導体、３０ランド導体、３１ランド導体、３２電圧制御線、３３円筒状スリーブ導体、３４円筒状スリーブ導体、３５円筒状スリーブ導体。

Claims

ストリップ導体及びグランド導体から構成されるマイクロストリップ線路と、
前記マイクロストリップ線路の先端で前記ストリップ導体に接続された放射導体と、
前記マイクロストリップ線路に平行に設置された第１、第２、第３及び第４のスリーブ導体と、
前記マイクロストリップ線路の先端で前記グランド導体と前記第１及び第３のスリーブ導体を接続する接続導体と、
前記第１及び第２のスリーブ導体を接続する第１の可変リアクタンス素子と、
前記第３及び第４のスリーブ導体を接続する第２の可変リアクタンス素子とを備え、
前記マイクロストリップ線路のストリップ導体が誘電体基板の表面に形成され、
前記マイクロストリップ線路のグランド導体が前記誘電体基板の裏面に形成され、
前記放射導体が平板状の導体であり、
前記第１及び第３のスリーブ導体が前記グランド導体の両側に平行に設置された短冊状の導体であり、
前記第２及び第４のスリーブ導体が前記ストリップ導体の両側に平行に設置された短冊状の導体であり、
第１のスルーホールを介して前記第１のスリーブ導体と接続されている第１のランド導体と、
第２のスルーホールを介して前記第３のスリーブ導体と接続されている第２のランド導体とをさらに備え、
前記第１の可変リアクタンス素子が前記第１のランド導体及び前記第２のスリーブ導体を接続し、
前記第２の可変リアクタンス素子が前記第２のランド導体及び前記第４のスリーブ導体を接続し、かつ
前記第１及び第２の可変リアクタンス素子が可変容量ダイオードである
アンテナ装置。
前記第１のスリーブ導体及び前記接続導体の裏側に形成されている第１の線状導体と、
前記第３のスリーブ導体及び前記接続導体の裏側に形成されている第２の線状導体と、
前記誘電体基板の表面に設置されている第１、第２、第３及び第４の抵抗器とをさらに備え、
前記第１の抵抗器が前記第１の線状導体及び前記ストリップ導体を接続し、
前記第２の抵抗器が前記第１の線状導体及び前記第２のスリーブ導体を接続し、
前記第３の抵抗器が前記第２の線状導体及び前記ストリップ導体を接続し、かつ
前記第４の抵抗器が前記第２の線状導体及び前記第４のスリーブ導体を接続する
請求項１記載のアンテナ装置。
ストリップ導体及びグランド導体から構成されるマイクロストリップ線路と、
前記マイクロストリップ線路の先端で前記ストリップ導体に接続された放射導体と、
前記マイクロストリップ線路に平行に設置された第１及び第２のスリーブ導体と、
前記マイクロストリップ線路の先端で前記グランド導体と前記第１及び第２のスリーブ導体を接続する接続導体と、
前記グランド導体及び前記第１のスリーブ導体を接続する第１の可変リアクタンス素子と、
前記グランド導体及び前記第２のスリーブ導体を接続する第２の可変リアクタンス素子とを備え、
前記マイクロストリップ線路のストリップ導体が誘電体基板の表面に形成され、
前記マイクロストリップ線路のグランド導体が前記誘電体基板の裏面に形成され、
前記放射導体が平板状の導体であり、
前記第１及び第２のスリーブ導体が前記グランド導体の両側に平行に設置された短冊状の導体であり、
第１のスルーホールを介して前記第１のスリーブ導体と接続されている第１のランド導体と、
第２のスルーホールを介して前記第２のスリーブ導体と接続されている第２のランド導体と、
第３のスルーホールを介して前記グランド導体と接続されている第３のランド導体と、
第４のスルーホールを介して前記グランド導体と接続されている第４のランド導体と、
前記誘電体基板の表面に形成されている第５及び第６のランド導体と、
前記第１のスリーブ導体及び前記接続導体の裏側に形成されている第１の線状導体と、
前記第２のスリーブ導体及び前記接続導体の裏側に形成されている第２の線状導体と、
前記誘電体基板の表面に設置されている第１、第２、第３及び第４の抵抗器と、
前記誘電体基板の表面に設置されている第１及び第２のキャパシタンス素子とをさらに備え、
前記第１の可変リアクタンス素子が前記第３のランド導体及び前記第５のランド導体を接続し、
前記第２の可変リアクタンス素子が前記第４のランド導体及び前記第６のランド導体を接続し、
前記第１のキャパシタンス素子が前記第１のランド導体及び前記第５のランド導体を接続し、
前記第２のキャパシタンス素子が前記第２のランド導体及び前記第６のランド導体を接続し、
前記第１の抵抗器が前記第１の線状導体及び前記ストリップ導体を接続し、
前記第２の抵抗器が前記第１の線状導体及び前記第５のランド導体を接続し、
前記第３の抵抗器が前記第２の線状導体及び前記ストリップ導体を接続し、
前記第４の抵抗器が前記第２の線状導体及び前記第６のランド導体を接続し、かつ
前記第１及び第２の可変リアクタンス素子が可変容量ダイオードである
アンテナ装置。
ストリップ導体及びグランド導体から構成されるマイクロストリップ線路と、
前記マイクロストリップ線路の先端で前記ストリップ導体に接続された放射導体と、
前記マイクロストリップ線路に平行に設置されたスリーブ導体と、
前記マイクロストリップ線路の先端で前記グランド導体と前記スリーブ導体を接続する接続導体と、
前記グランド導体及び前記スリーブ導体を接続する可変リアクタンス素子とを備え、
前記マイクロストリップ線路のストリップ導体が誘電体基板の表面に形成され、
前記マイクロストリップ線路のグランド導体が前記誘電体基板の裏面に形成され、
前記放射導体が平板状の導体であり、
前記スリーブ導体が前記グランド導体に平行に設置された短冊状の導体であり、
第１のスルーホールを介して前記スリーブ導体と接続されている第１のランド導体と、
第２のスルーホールを介して前記グランド導体と接続されている第２のランド導体と、
前記誘電体基板の表面に形成されている第３のランド導体と、
前記スリーブ導体及び前記接続導体の裏側に形成されている線状導体と、
前記誘電体基板の表面に設置されている第１及び第２の抵抗器と、
前記誘電体基板の表面に設置されているキャパシタンス素子とをさらに備え、
前記可変リアクタンス素子が前記第２のランド導体及び前記第３のランド導体を接続し、
前記キャパシタンス素子が前記第１のランド導体及び前記第３のランド導体を接続し、
前記第１の抵抗器が前記線状導体及び前記ストリップ導体を接続し、
前記第２の抵抗器が前記線状導体及び前記第３のランド導体を接続し、かつ
前記可変リアクタンス素子が可変容量ダイオードである
アンテナ装置。
前記誘電体基板を覆う第１及び第２の円筒状スリーブ導体をさらに備え、
前記第１の円筒状スリーブ導体は、前記第１のスリーブ導体と同じ長さであり、前記第１のスリーブ導体を覆い、かつ前記第１のスリーブ導体と導通し、
前記第２の円筒状スリーブ導体は、前記第２のスリーブ導体と同じ長さであり、前記第２のスリーブ導体を覆い、かつ前記第２のスリーブ導体と導通している
請求項１又は２記載のアンテナ装置。
前記誘電体基板を覆う円筒状スリーブ導体をさらに備え、
前記第１及び第２のスリーブ導体の長さは同じであり、
前記円筒状スリーブ導体は、前記第１又は第２のスリーブ導体と同じ長さであり、前記第１及び第２のスリーブ導体を覆い、かつ前記第１又は第２のスリーブ導体と導通している
請求項３記載のアンテナ装置。
前記誘電体基板を覆う円筒状スリーブ導体をさらに備え、
前記円筒状スリーブ導体は、前記スリーブ導体と同じ長さであり、前記スリーブ導体を覆い、かつ前記スリーブ導体と導通している
請求項４記載のアンテナ装置。