JP7795385B2 - アンテナおよび通信システム - Google Patents

Description

本発明は、同軸ケーブルを用いたアンテナ、および、このアンテナを含む通信システムに関する。

従来、同軸ケーブルを用いたアンテナが各種考案されている。

例えば、特許文献１には、漏洩同軸ケーブルが記載されている。

特開２０１２－２３９１６０号公報

しかしながら、漏洩同軸ケーブルは、放射電力が小さく、所望の指向性を実現することが難しい。

したがって、本発明の目的は、大きな放射電力が得られ、所望の指向性を実現できるアンテナを提供することにある。

この発明のアンテナは、内導体、外導体、および、複数の第１スリットを備える。外導体は、内導体の延びる方向に沿って配置され、内導体の周方向に距離をおいて配置される。複数の第１スリットは、外導体における延びる方向に互いに離間する位置に、互いに独立して形成される。

この構成では、複数の第１スリットから電磁波が放射されることで、所定の放射電力を確保できる。さらに、複数の第１スリットの位置関係に応じて、所望の指向性を実現できる。

この発明のアンテナは、複数の第１スリットに充填される第１誘電体を備える。この構成では、第１スリットの形状を安定的に保持できる。

この発明のアンテナは、外導体の外周面を覆う第２誘電体を備える。この構成では、外導体を外部から保護しながら、電磁波を放射できる。

また、この発明のアンテナは、第２誘電体の外周面を覆う防水フィルムを備える。この構成では、アンテナの防水性を高めることができる。

この発明のアンテナでは、複数の第１スリットの形成間隔は、内導体と外導体による伝送経路内での波長をλ_ｇ１として、λ_ｇ１およびλ_ｇ１／２と異なる長さである。この構成では、内導体の延びる方向（同軸線路部分での電磁波の伝送方向）と周方向とに対して、所定の指向性を設定できる。

この発明のアンテナでは、複数の第１スリットの形成間隔は、それぞれに異なる。この構成では複数の周波数の電磁波を放射できる。

この発明のアンテナは、外導体に形成され、延びる方向に対して０°および９０°でない角度で延びる複数の第２スリットを備える。この構成では、複数の第２スリットからも電磁波を放射できる。

この発明のアンテナでは、複数の第２スリットの長さは、第１スリットで放射する電磁波の波長と異なる波長の１／２の長さである。この構成では、複数の第２スリットから放射する電磁波の周波数を、複数の第１スリットから放射する電磁波の周波数と異ならせることができる。

この発明のアンテナは、外導体に形成され、延びる方向の両端に達する第３スリットを備える。この構成では、外導体を板状部材の湾曲加工によって実現できる。

この発明のアンテナでは、複数の第１スリットは、外導体における延びる方向に対して０°および９０°でない角度で延びる。この構成では、所望の放射電力、所望の指向性で電磁波を放射できる。

この発明のアンテナでは、複数の第１スロットは、延びる方向において、内導体と外導体による伝送経路内での波長×（２ｎ＋１）／２（ｎは０以上の整数）の間隔で形成される。この構成では、アンテナの軸方向に直交する面に所定の指向性を有する電磁波を放射できる。

この発明のアンテナでは、複数の第１スリットは、対となる複数の第３スリットと、対となる複数の第４スリットとを含む。複数の第３スリットの長辺方向の長さと、複数の第４スリットの長辺方向の長さとは、異なる。複数の第３スリットの形成間隔と複数の第４スリットの形成間隔とは、異なる。この構成では、複数の周波数の電磁波を放射できる。

この発明のアンテナでは、外導体における延びる方向において、複数の第４スリットは、複数の第３スリットを間に挟む位置に形成される。この構成では、複数の周波数の電磁波を放射するアンテナを小型化できる。

この発明のアンテナでは、外導体は、それぞれが平面を有する複数の壁を備える。複数の第３スリットと複数の第４スリットとは、複数の壁における異なる壁に形成される。この構成では、より多様な放射特性を実現できる。

この発明のアンテナは、内導体、外導体、および、スリットを備えるアンテナ機能部と、アンテナ機能部に接続する同軸コネクタと、を備える。この構成では、アンテナ（アンテナ機能部）を、外部の同軸ケーブルに容易に接続できる。

この発明のアンテナでは、同軸コネクタの外導体は、内導体の周方向の一部が外部に露出する開口部を備える。この構成では、アンテナの内導体を、外部の同軸ケーブルの内導体に、はんだ等の導電性接合材を用いて容易に接合できる。

この発明の通信システムは、アンテナと、同軸コネクタが接続される同軸ケーブルと、同軸ケーブルに接続される通信機と、を備える。この構成では、同軸ケーブルを適宜引き回すことによって、アンテナと通信機を所望位置に配置しながら、通信が可能な通信システムを実現できる。

この発明の通信システムは、同軸ケーブルおよび通信機を複数備える。複数の同軸ケーブルは、アンテナの両端の同軸コネクタにそれぞれ接続し、複数の通信機は、複数の同軸ケーブルにそれぞれ接続する。この発明の通信システムは、アンテナ、同軸ケーブルおよび通信機を複数備える。複数のアンテナ、および、複数の通信機は、複数の同軸ケーブルを用いて直列接続される。これらの構成では、アンテナと通信機との所望の位置関係および接続関係を、容易に実現できる。

この発明の通信システムは、同軸ケーブルの開放端に接続される吸収抵抗を備える。この構成では、同軸ケーブルの開放端の終端処理を適切に行うことができる。

図１は、第１の実施形態に係るアンテナの構成を示す平面断面図である。 図２は、第１の実施形態に係るアンテナの構成を示す側面断面図である。 図３は、第１の実施形態に係るアンテナの外観斜視図である。 図４は、第１の実施形態に係るアンテナを機能ブロックで示した図である。 図５は、第１の実施形態に係るアンテナの放射特性の一例を示す図である。 図６（Ａ）、図６（Ｂ）、図６（Ｃ）は、それぞれに放射特性の一例を示す図である。 図７（Ａ）は、第２の実施形態に係るアンテナの構成を示す側面断面図であり、図７（Ｂ）は、第２の実施形態に係るアンテナにおけるアンテナ機能部を拡大した平面図である。 図８（Ａ）、図８（Ｂ）は、外導体の派生構成を示す図である。 図９（Ａ）は、第３の実施形態に係るアンテナの構成を示す平面図であり、図９（Ｂ）は、第３の実施形態に係るアンテナの構成を示す側面断面図である。 図１０は、第３の実施形態に係るアンテナの外観斜視図である。 図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）は、第３の実施形態に係るアンテナの放射特性の一例を示す図である。 図１２（Ａ）は、第４の実施形態に係るアンテナの構成を示す平面図であり、図１２（Ｂ）は、第４の実施形態に係るアンテナの構成を示す側面断面図である。 図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）、図１３（Ｃ）は、本発明の実施形態に係る通信システムの構成図である。 図１４（Ａ）、図１４（Ｂ）、図１４（Ｃ）は、本発明の実施形態に係る通信システムの構成図である。 図１５は、本発明の実施形態に係る通信システムの構成図である。

［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態に係るアンテナについて、図を参照して説明する。図１は、第１の実施形態に係るアンテナの構成を示す平面断面図である。図２は、第１の実施形態に係るアンテナの構成を示す側面断面図である。なお、平面および側面は、説明の便宜上つけている名称であり、アンテナの配置姿勢を規定するものではない。図３は、第１の実施形態に係るアンテナの外観斜視図である。

図１、図２、図３に示すように、アンテナ１０は、内導体２１、外導体２２０、外導体２２１、外導体２２２、誘電体２３、スリット２４１、スリット２４２、スリット２４３、誘電体２４１ＤＥ、誘電体２４２ＤＥ、誘電体２４３ＤＥ、誘電体３１、および、防水フィルム３２を備える。なお、誘電体２４１ＤＥ、誘電体２４２ＤＥ、誘電体２４３ＤＥ、誘電体３１および防水フィルム３２は、省略することが可能である。

内導体２１は、線状の導体である。内導体２１は、所定方向（図では、ｚ軸に平行な方向）に延びる形状である。内導体２１における延びる方向に直交する断面（図では、ｘｙ平面で切ったの断面）は、円形である。すなわち、内導体２１は、ｚ軸方向に細長い円柱状であり、円筒形の外周面を有する。

外導体２２０は、ｚ軸方向に長い円筒形の導体である。外導体２２０の軸方向と内導体２１の軸方向とは同じ（平行）である。内導体２１は、外導体２２０の円筒形の内部に配置される。すなわち、外導体２２０は、内導体２１の延びる方向に沿って配置され、内導体２1１の外周面から距離をおいて配置される筒状である。

誘電体２３は、内導体２１と外導体２２０との間に配置される。

これにより、内導体２１、外導体２２０、および、誘電体２３による同軸線路が構成される。

内導体２１の延びる方向の両端部は、外導体２００よりも突出している。

内導体２１における外導体２２０よりも突出している一方端部は、外導体２２１によって覆われている。外導体２２１は、略円筒形の主体部を備える。これにより、内導体２１と外導体２２１とによる同軸線路が形成される。

また、外導体２２１は、内導体２１の外周面の一部を外部に露出する開口部２２１０を備える。開口部２２１０は、内導体２１の第１端２１Ｅ１が露出する位置に形成される。

このような構成によって、内導体２１と外導体２２１からなる部分は、アンテナ１０における一方端側の同軸コネクタとなる。

また、外導体２２１は、主体部よりも外方に突出する鍔部を備える。外導体２２１の鍔部は、外導体２２０に近接する側に配置される。この鍔部は、外導体２２２の鍔部とともに、後述する誘電体３１および防水フィルム３２の固定に利用される。

内導体２１における外導体２２０よりも突出している他方端部は、外導体２２２によって覆われている。外導体２２２は、略円筒形の主体部を備える。これにより、内導体２１と外導体２２２とによる同軸線路が形成される。

また、外導体２２２は、内導体２１の外周面の一部を外部に露出する開口部２２２０を備える。開口部２２２０は、内導体２１の第２端２１Ｅ２が露出する位置に形成される。

このような構成によって、内導体２１と外導体２２２からなる部分は、アンテナ１０における他方端側の同軸コネクタとなる。

また、外導体２２２は、主体部よりも外方に突出する鍔部を備える。外導体２２２の鍔部は、外導体２２０に近接する側に配置される。この鍔部は、外導体２２１の鍔部とともに、後述する誘電体３１および防水フィルム３２の固定に利用される。

このような構成において、アンテナ１０は、外導体２２０における延びる方向の所定位置にスリット２４２を備える。また、アンテナ１０は、外導体２２０と外導体２２１との間にスリット２４１を備え、外導体２２０と外導体２２２との間にスリット２４３を備える。

スリット２４２は、外導体２２０を延びる方向に複数の導体部分に分割するものであり、外導体２２０の全周に亘って導体が形成されていない溝である。スリット２４１は、外導体２２０の一方端と外導体２２１とを離間するものであり、スリット２４３は、外導体２２０の他方端と外導体２２２とを離間するものであり、外導体２２０の全周に亘って導体が形成されていない溝である。

このようなスリット２４１、スリット２４２、および、スリット２４３では、同軸線路を伝送した電磁波の一部が外部に放射される。これにより、アンテナ１０は、機能的に図４に示す構成を実現する。図４は、第１の実施形態に係るアンテナを機能ブロックで示した図である。図４に示すように、アンテナ１０は、一方端から他方端に向けて、接続部（伝送路）ＰＴ１、アンテナＡＮＴ１、伝送路ＴＬ１２、アンテナＡＮＴ２、伝送路ＴＬ２３、アンテナＡＮＴ３、および、接続部（伝送路）ＰＴ２が接続される構成を備える。アンテナＡＮＴ１、伝送路ＴＬ１２、アンテナＡＮＴ２、伝送路ＴＬ２３、アンテナＡＮＴ３からなる部分が、アンテナ１０のアンテナ機能部となる。

接続部（伝送路）ＰＴ１は、外導体２２１を含む同軸コネクタによって実現される。アンテナＡＮＴ１は、スリット２４１によって実現される。伝送路ＴＬ１２は、スリット２４１とスリット２４２との間の同軸線路によって実現される。アンテナＡＮＴ２は、スリット２４２によって実現される。伝送路ＴＬ２３は、スリット２４２とスリット２４３との間の同軸線路によって実現される。アンテナＡＮＴ３は、スリット２４３によって実現される。接続部（伝送路）ＰＴ２は、外導体２２２を含む同軸コネクタによって実現される。

そして、複数のアンテナＡＮＴ１、ＡＮＴ２、ＡＮＴ３から放射される電磁波は、後述する複数のスリット２４１、２４２、２４３の形状、位置関係によって、所定方向に強め合うように作用する。これにより、アンテナ１０は、所定の指向性を有し、所定レベルの放射電力を実現できる。

（アンテナ１０の放射特性を実現するより具体的な構成）
より具体的には、複数のスリット２４１、２４２、２４３は、次に示すような形状、位置関係を有する。

スリット２４１は、幅Ｇ２４１で形成され、スリット２４２は、幅Ｇ２４２で形成され、スリット２４３は、幅Ｇ２４３で形成される。幅Ｇ２４１、幅Ｇ２４２、および、幅Ｇ２４３は、アンテナ１０としての放射電力、すなわち、アンテナ１０としてのインピーダンス、および、アンテナ１０を構成する同軸線路への結合度によって決定される。この例では、幅Ｇ２４１、幅Ｇ２４２、および、幅Ｇ２４３は同じに設定されているが、異なっていてもよい。

スリット２４１とスリット２４２との距離Ｌ１２、および、スリット２４２とスリット２４３との距離Ｌ２３は、アンテナ１０が放射する電磁波の周波数および指向性によって決定される。一例として、距離Ｌ１２と距離Ｌ２３とは、同じであり、例えば、次のように設定される。アンテナ１０で放射する電磁波の同軸線路内での波長をλ_ｇ１とする。距離Ｌ１２および距離Ｌ１３は、λ_ｇ１およびλ_ｇ１／２と異なる長さである。すなわち、複数のスリット２４１、２４２、２４３は、それぞれから放射される電磁波の位相が同相でなく、逆相でない距離で形成される。

これにより、アンテナ１０は、同軸線路の軸方向に直交する全方位方向で強度が略同じ指向性（周方向の無指向性）や、全方位方向で略ＮＵＬＬとなる指向性とは異なる指向性を実現できる。すなわち、アンテナ１０は、既存のコーリニアアンテナで実現できない指向性を実現できる。

例えば、距離Ｌ１２および距離Ｌ１３を適宜設定することで、アンテナ１０は、図５に示す放射特性を実現できる。図５は、第１の実施形態に係るアンテナの放射特性の一例を示す図である。図５に示すように、アンテナ１０は、軸方向に対して９０°と異なる所定角度の方向に相対的に放射電力が強い指向性を実現できる。

また、距離Ｌ１２および距離Ｌ１３を適宜設定することで、アンテナ１０は、図６（Ａ）、図６（Ｂ）、図６（Ｃ）に示す放射特性も実現できる。図６（Ａ）、図６（Ｂ）、図６（Ｃ）は、それぞれに放射特性の一例を示す図である。図６（Ａ）は、距離Ｌ１２、Ｌ１３を２λ_ｇ１／３にしたときの放射特性であり、図６（Ｂ）は、距離Ｌ１２、Ｌ１３をλ_ｇ１／４にしたときの放射特性であり、図６（Ｃ）は、距離Ｌ１２、Ｌ１３をλ_ｇ１にしたときの放射特性である。

図６（Ａ）に示すように、距離Ｌ１２、Ｌ１３を２λ_ｇ１／３にすることで、軸方向、および、軸方向に直交する方向を含む軸方向と異なるいずれの方向においても同程度の放射強度を実現できる。図６（Ｂ）に示すように、距離Ｌ１２、Ｌ１３をλ_ｇ１／４にすることで、軸方向に相対的に強く、軸方向に直交する方向に相対的に弱い放射特性を実現できる。図６（Ｃ）に示すように、距離Ｌ１２、Ｌ１３をλ_ｇ１にすることで、軸方向に相対的に弱く、軸方向に直交する方向に相対的に強い放射特性を実現できる。

なお、これらは一例であり、これらの例に示すように、距離Ｌ１２、Ｌ１３をλ_ｇ１の所定倍（正の実数倍）にすることで、アンテナ１０は、所望の指向性を容易に且つより確実に実現できる。

この際、上述のように、スリット２４１の幅Ｇ２４１、スリット２４２の幅Ｇ２４２、および、スリット２４３の幅Ｇ２４３を適宜設定することで、放射電力を調整できる。これにより、アンテナ１０は、所望の放射電力で所望の指向性を、容易に且つより確実に実現できる。

なお、上述の例では、距離Ｌ１２、Ｌ１３は、軸方向の距離であるが、外導体２２０の厚みを考慮して、距離Ｌ１２、Ｌ１３を決定する。すなわち、波長λ_ｇ１を用いて設定する距離は、軸方向の距離と外導体２２０の厚みを加算した長さによって決定する。これにより、アンテナ１０は、より精度良く、所望の指向性を実現できる。

なお、スリット２４１、２４２、２４３は、誘電体が充填されていなくてもよいが、図１、図２、図３に示すように、誘電体が充填されていてもよい。スリット２４１には、誘電体２４１ＤＥが充填され、スリット２４２には、誘電体２４２ＤＥが充填され、スリット２４３には、誘電体２４３ＤＥが充填される。このような誘電体を備えることによって、スリット２４１、２４２、２４３の形状を安定的に保持できる。これにより、アンテナ１０の信頼性は向上する。

また、アンテナ１０は、個別に形成した複数の同軸ケーブルを同相や逆相に接続する構成を備えていないので、構造的に高い強度を実現できる。これにより、アンテナ１０の信頼性はさらに向上する。

（アンテナ１０の保護構造）
誘電体３１は、外導体２２０の外周面を覆う。これにより、アンテナ１０は、スリット２４１、２４２、２４３から電磁波の放射に悪影響を与えることなく、外導体２００を含むアンテナ機能部を誘電体３１によって外部環境から保護できる。これにより、アンテナ１０の信頼性は向上する。

また、誘電体３１の軸方向の一方端は、外導体２２１の鍔部によって保持され、誘電体３１の軸方向の他方端は、外導体２２２の鍔部によって保持される。すなわち、誘電体３１は、外導体２２１の鍔部と外導体２２２の鍔部とに挟まれて保持される。これにより、誘電体３１は、安定的に固定される。

防水フィルム３２は、誘電体３１の外周面を覆う。防水フィルム３２は、導電性を有さない材料からなる。これにより、アンテナ１０は、スリット２４１、２４２、２４３から電磁波の放射に悪影響を与えることなく、アンテナ機能部の防水性を向上できる。これにより、アンテナ１０の信頼性はさらに向上する。

この際、防水フィルム３２は、外導体２２１の鍔部と外導体２２２の鍔部とを用いて固定される。これにより、アンテナ機能部は、防水フィルム３２によって、より確実に覆われる。これにより、アンテナ機能部の防水性は、さらに向上し、アンテナ１０の信頼性はさらに向上する。

（アンテナ１０の外部同軸ケーブルへの接続構成）
上述のように、外導体２２１は、開口部２２１０を有している。この開口部２２１０によって、内導体２１の第１端２１Ｅ１は露出する。外部の同軸ケーブル９１の外導体は、外導体２２１に当接し固定される。外部の同軸ケーブル９１の内導体２１ｏ１は、開口部２２１０まで突出しており、内導体２１の第１端２１Ｅ１に近接する位置まで延びている。

内導体２１と内導体２１ｏ１とは、はんだ等の導電性接合材によって接続される。この際、開口部２２１０を有することによって、内導体２１ｏ１と内導体２１との近接部に、導電性接合材を外部から容易に供給できる。これにより、アンテナ１０と外部の同軸ケーブル９１とを容易に且つより確実に接合できる。

この際、導電性接合材が外導体２２１に接触しないように、内導体２１と内導体２１ｏ１との近接部で、外導体２２１が存在している側には、誘電体を配置することが好ましい。これにより、導電性接合材による内導体２１、２１ｏ１と外導体２２１との短絡を抑制できる。

同様に、外導体２２２は、開口部２２２０を有している。この開口部２２２０によって、内導体２１の第２端２１Ｅ２は露出する。外部の同軸ケーブル９２の外導体は、外導体２２２に当接し固定される。外部の同軸ケーブル９２の内導体２２ｏ２は、開口部２２２０まで突出しており、内導体２１の第２端２１Ｅ２に近接する位置まで延びている。

内導体２１と内導体２１ｏ２とは、はんだ等の導電性接合材によって接続される。この際、開口部２２２０を有することによって、内導体２１ｏ２と内導体２１との近接部に、導電性接合材を外部から容易に供給できる。これにより、アンテナ１０と外部の同軸ケーブル９２とを容易に且つより確実に接合できる。

この際、導電性接合材が外導体２２２に接触しないように、内導体２１と内導体２１ｏ２との近接部で、外導体２２２が存在している側には、誘電体を配置することが好ましい。これにより、導電性接合材による内導体２１、２１ｏ２と外導体２２２との短絡を抑制できる。

なお、開口部２２１０および開口部２２２０は、外導体２２１および外導体２２２の周方向の一部を開口する形状であればよい。これにより、開口部２２１０および開口部２２２０からの電磁波の放射は抑制される。すなわち、電磁波の不要放射を抑制しながら、アンテナ１０を同軸ケーブル９１、９２に接続できる。この際、開口部２２１０および開口部２２２０を有する箇所を、同軸線路と同じインピーダンスに調整することで、インピーダンスの不整合を抑制できる。

［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態に係るアンテナについて、図を参照して説明する。図７（Ａ）は、第２の実施形態に係るアンテナの構成を示す側面断面図であり、図７（Ｂ）は、第２の実施形態に係るアンテナにおけるアンテナ機能部を拡大した平面図である。

図７（Ａ）、図７（Ｂ）に示すように、第２の実施形態に係るアンテナ１０Ａは、第１の実施形態に係るアンテナ１０に対して、複数のスリット４１、４２を備える点で異なる。アンテナ１０Ａの他の構成は、アンテナ１０と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

図７（Ａ）、図７（Ｂ）に示すように、アンテナ１０Ａは、複数のスリット４１、４２を外導体２２０に備える。スリット４１およびスリット４２は、外導体２２０に形成された開口であり、開口形状は矩形である。

スリット４１およびスリット４２は、同軸線路の軸方向において、異なる位置に形成されている。スリット４１の長辺およびスリット４２の長辺は、同軸線路の軸方向に対して所定の角度を有する。所定の角度とは、０°（軸方向に平行）でなく、９０°（軸方向の直交）でない角度である。

スリット４１の長辺の長さＬ４１、および、スリット４２の長辺の長さＬ４２は、スリット２４１、スリット４２４、および、スリット２４３で放射する電磁波の周波数とは異なる周波数（波長λ_ｇ２）に基づいて決定される。より具体的には、長さＬ４１、Ｌ４２は、λ_ｇ２／２である。

このような構成によって、スリット４１およびスリット４２からは、スリット２４１、スリット４２４、および、スリット２４３で放射する電磁波と異なる周波数の電磁波を放射できる。

これにより、アンテナ１０Ａは、複数の周波数の電磁波を放射できる。

（外導体の派生構成）
上述の各実施形態において、外導体は次の構成とすることもできる。図８（Ａ）、図８（Ｂ）は、外導体の派生構成を示す図である。

図８（Ａ）に示す外導体２２０Ａは、成形用スリットＳＬを備える。成形用スリットＳＬは、外導体２２０Ａの延びる方向の両端に達する。

この構成では、外導体２２０Ａは、板状部材の湾曲加工によって形成できる。これにより、金属柱から円筒形を削り出す製造方法よりも、外導体２２０Ａを安価で容易に製造できる。

図８（Ｂ）に示す外導体２２０Ｂは、複数の成形用スリットＳＬ１、ＳＬ２を備える。複数の成形用スリットＳＬ１、ＳＬ２は、外導体２２０Ａの延びる方向の両端に達する。この場合、外導体２２０Ｂは、外導体２２０Ｂ１と外導体２２０Ｂ２によって構成される。

この構成では、外導体２２０Ｂ（外導体Ｂ１および外導体２２０Ｂ２）は、板状部材の湾曲加工によって形成できる。これにより、金属柱から円筒形を削り出す製造方法よりも、外導体２２０Ｂを安価で容易に製造できる。

なお、図８（Ａ）、図８（Ｂ）に示す例は一例であり、外導体に形成される成形用スリットの個数は、これらに限るものではない。

また、このような形状の成形用スリットは、外導体を流れる電流と平行の方向であるので、放射素子として機能しない。したがって、成形用スリットからの電波の漏洩は生じない。したがって、放射特性を劣化させることなく、製造の容易性を向上できる。

［第３の実施形態］
本発明の第３の実施形態に係るアンテナについて、図を参照して説明する。図９（Ａ）は、第３の実施形態に係るアンテナの構成を示す平面図であり、図９（Ｂ）は、第３の実施形態に係るアンテナの構成を示す側面断面図である。図１０は、第３の実施形態に係るアンテナの外観斜視図である。

図９（Ａ）、図９（Ｂ）、図１０に示すように、第３の実施形態に係るアンテナ１０Ｃは、第１の実施形態に係るアンテナ１０に対して、外導体２２０Ｃの構造において異なる。アンテナ１０Ｃの他の構成は、アンテナ１０と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。また、アンテナ１０Ｃの軸方向の両端と同軸ケーブル９１との接続部は簡略化して記載しており、上述の実施形態と同様であってもよく、他の接続構造であってもよい。

アンテナ１０Ｃの外導体２２０Ｃは、内導体２１の軸方向に沿って延びる直方体の内部空間を有する形状である。この構造によって、外導体２２０Ｃは、平板状の第１壁Ｆ２２０１を備える。より具体的には、外導体２２０Ｃは、それぞれに凹部を有する第１部品２２０１および第２部品２２０２を重ね合わせることで形成される。なお、外導体２２０Ｃは、一枚の金属板を折り曲げて、角筒状にしてもよい。

外導体２２０Ｃの第１壁Ｆ２２０１には、複数のスリット５１１、５１２、５２１、５２２が形成されている。スリット５１１、５１２、５２１、５２２は、外導体２２０Ｂに形成された開口であり、開口形状は矩形である。スリット５１１とスリット５１２とが対となり、スリット５２１とスリット５２２とが対となる。

同軸線路の延びる方向において、スリット５１１とスリット５１２は、スリット５２１とスリット５２２との間に配置される。

スリット５１１とスリット５１２とは、同軸線路の軸方向において、異なる位置に形成されている。スリット５１１の長辺およびスリット５１２の長辺は、同軸線路の軸方向に対して所定の角度を有する。所定の角度とは、０°（軸方向に平行）でなく、９０°（軸方向の直交）でない角度である。

スリット５１１、５１２長辺方向の長さは、スリット５１１、５１２の対によって放射する電磁波の周波数（波長λ_ｇ３）に基づいて決定される。より具体的には、スリット５１１、５１２の長辺の長さは、λ_ｇ３／２である。

同軸線路の軸方向におけるスリット５１１とスリット５１２との間隔ＳＰ５１は、スリット５１１、５１２の対によって放射する電磁波の周波数（波長λ_ｇ３）に基づいて決定される。より具体的には、スリット５１１とスリット５１２との間隔ＳＰ５１は、（２ｎ＋１）λ_ｇ３／２である。なお、ｎは、０以上の整数である。

スリット５２１とスリット５２２とは、同軸線路の軸方向において、異なる位置に形成されている。スリット５２１の長辺およびスリット５２２の長辺は、同軸線路の軸方向に対して所定の角度を有する。所定の角度とは、０°（軸方向に平行）でなく、９０°（軸方向の直交）でない角度である。

スリット５２１、５２２長辺方向の長さは、スリット５２１、５２２の対によって放射する電磁波の周波数（波長λ_ｇ４）に基づいて決定される。波長λ_ｇ４は、波長λ_ｇ３よりも短い。より具体的には、スリット５１１、５１２の長辺の長さは、λ_ｇ４／２である。

同軸線路の軸方向におけるスリット５１１とスリット５１２との間隔ＳＰ５２は、スリット５２１、５２２の対によって放射する電磁波の周波数（波長λ_ｇ４）に基づいて決定される。より具体的には、スリット５２１とスリット５２２との間隔ＳＰ５２は、（２ｎ＋１）λ_ｇ４／２である。なお、ｎは、０以上の整数である。

このような構成によって、スリット５１１およびスリット５１２の対から、第３周波数の電磁波を放射でき、スリット５２１およびスリット５２２の対から、第４周波数（第３周波数と異なる周波数（本実施形態では、第３周波数よりも高周波数））の電磁波をできる。これにより、アンテナ１０Ｃは、複数の周波数の電磁波を放射できる。

そして、スリット５１１とスリット５１２との対が上述の位置関係にあることで、第３周波数の電磁波は、アンテナ１０Ｃの延びる方向に対して直交する方向へ所定レベルの所定指向性を有する。同様に、スリット５２１とスリット５２２との対が上述の位置関係にあることで、第４周波数の電磁波は、アンテナ１０Ｃの延びる方向に対して直交する方向へ所定レベルで所定指向性を有する。

図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）は、第３の実施形態に係るアンテナの放射特性の一例を示す図である。図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）では、第３周波数は、２．４ＧＨｚであり、第４周波数は、５．０ＧＨｚである。図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）に示すように、アンテナ１０Ｃは、異なる二種類の周波数の電磁波を、アンテナ１０Ｃの延びる方向に対して直交する方向へ所定レベルで所定指向性を有するように放射できる。

なお、本実施形態では、二種類の周波数の電磁波を放射する態様を示したが、三種類以上の周波数の電磁波を放射する場合も、上述の構成を適用できる。例えば、三種類の周波数の電磁波を放射する場合、それぞれの周波数（波長）に応じて、三種類のスリットの組を外導体２２０Ｂに形成すればよい。

また、一種類の電磁波を放射する複数のスリットの間隔は、上述の間隔に限らず、所望の放射特性に応じて設定すればよい。

また、アンテナ１０Ｃの構成では、対となるスリット５２１とスリット５２２とは、対となるスリット５１１とスリット５１２とを間に挟むように、形成される。これにより、アンテナ１０Ｃは、複数の周波数を放射する態様であっても、軸方向の長さを短くできる。なお、アンテナ１０Ｃでは、相対的に高い周波数を放射するスリット５２１とスリット５２２で、相対的に低い周波数を放射するスリット５１１とスリット５１２とを挟む態様としている。しかしながら、この関係は逆であってもよく、それぞれのスリットで放射する電磁波の波長の関係に応じて、適宜選択できる。

［第４の実施形態］
本発明の第４の実施形態に係るアンテナについて、図を参照して説明する。図１２（Ａ）は、第４の実施形態に係るアンテナの構成を示す平面図であり、図１２（Ｂ）は、第４の実施形態に係るアンテナの構成を示す側面断面図である。

図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）に示すように、第４の実施形態に係るアンテナ１０Ｄは、第３の実施形態に係るアンテナ１０Ｃに対して、外導体２２０Ｄの構成において異なる。アンテナ１０Ｄの他の構成は、アンテナ１０Ｃと同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

アンテナ１０Ｃの外導体２２０Ｄは、互いに直交する第１壁Ｆ２２０１と第２壁Ｆ２２０２を備える。第１壁Ｆ２２０１には、スリット５１１とスリット５１２とが形成されている。第２壁Ｆ２２０２には、スリット５２１とスリット５２２とが形成されている。

このような構成によって、アンテナ１０Ｄは、スリット５１１とスリット５１２との対によって放射する電磁波の指向性と、スリット５１１とスリット５１２との対によって放射する電磁波の指向性との関係を、同軸線路の軸方向を中心軸として９０°回転させるように設定できる。

例えば、スリット５１１とスリット５１２との対によって放射する電磁波の最も強度の強い方位と、スリット５１１とスリット５１２との対によって放射する電磁波の最も強度の強い方位との関係を、同軸線路の軸方向を中心軸として９０°回転させるように設定できる。または、スリット５１１とスリット５１２との対によって放射する電磁波の最も強度の弱い方位と、スリット５１１とスリット５１２との対によって放射する電磁波の最も強度の弱い方位との関係を、同軸線路の軸方向を中心軸として９０°回転させるように設定できる。

このように、アンテナ１０Ｄの構成を用いることで、複数の周波数の電磁波に対して、より多様な電磁波の指向性の関係を実現できる。

なお、第３の実施形態および第４の実施形態では、外導体を方形にする態様を示したが、方形に限らず、他の多角形にしてもよい。

［第５の実施形態］
（通信システムの構成）
図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）、図１２（Ｃ）、図１４（Ａ）、図１４（Ｂ）、図１４（Ｃ）、図１５は、本発明の実施形態に係る通信システムの構成図である。それぞれが異なる接続構成を示すが、これらは組み合わせることも可能である。また、下記の説明では、アンテナ１０を例に説明するが、アンテナ１０Ａに置き換えることもできる。

図１３（Ａ）の通信システム１Ａは、複数のアンテナ１０、通信機９０、および、複数の同軸ケーブル９１を備える。

通信機９０は、第１の同軸ケーブル９１を通じて第１のアンテナ１０に接続する。第１のアンテナ１０は、第２の同軸ケーブル９１を通じて第２のアンテナ１０に接続する。第２のアンテナ１０は、第３の同軸ケーブル９１を通じて第３のアンテナ１０に接続する。第３のアンテナ１０は、第４の同軸ケーブル９１に接続する。すなわち、通信機９０、および、複数のアンテナ１０は、複数の同軸ケーブル９１を通じて、通信機９０を通信ラインの一端として直列接続される。

同軸ケーブル９１の長さＬ９１は、アンテナ１０の長さＬ１０よりも大きい。なお、同軸ケーブル９１の長さＬ９１は、アンテナ１０の長さＬ１０以下であってもよい。すなわち、同軸ケーブル９１の長さＬ９１は、適宜設定できる。

この構成によって、通信システム１Ａは、通信機９０を所望の位置に配置し、複数のアンテナ１０をそれぞれ所望の位置に配置しながら、これらを複数の同軸ケーブル９１で接続できる。したがって、通信システム１Ａを配備する環境に応じて適切な配置が可能となる。

図１３（Ｂ）の通信システム１Ｂは、複数のアンテナ１０、通信機９０、複数の同軸ケーブル９１、および、終端抵抗（吸収抵抗）９９を備える。通信システム１Ｂは、通信システム１Ａに対して、第４の同軸ケーブル９１の開放端に終端抵抗９９を接続する点で異なる。また、通信システム１Ｂの複数の同軸ケーブル９１は、屈曲性を有する。言い換えれば、通信システム１Ｂの複数の同軸ケーブル９１は、変形可能である。

このような構成によって、通信システム１Ｂでは、同軸ケーブル９１の開放端で適切な終端処理が行われる。これにより、より低損失な通信システムを実現できる。

また、複数の同軸ケーブル９１が変形可能であることから、より多様な配置が可能になる。例えば、導波管で同様の通信システムを構成する場合、導波管を予め湾曲して製造する等の事前準備が必要となる。しかしながら、通信システム１Ｂでは、同軸ケーブル９１が変形可能であることから、通信システム１Ｂの配備箇所に到着してから、この配備箇所の形状に応じて同軸ケーブル９１を変形できる。したがって、より高いフレキシビリティをもって、通信システム１Ｂを配備できる。特に、同軸ケーブル９１の長さＬ９１がアンテナ１０の長さＬ１０よりも長ければ、変形可能な部分が相対的に大きくなる。したがって、通信システム１Ｂは、さらに多様な態様で配備できる。

図１３（Ｃ）の通信システム１Ｃは、複数のアンテナ１０、通信機９０、および、複数の同軸ケーブル９１を備える。通信システム１Ｃは、通信システム１Ａに対して、通信機９０から二方向に同軸ケーブル９１を通じて複数のアンテナ１０を配置する点で異なる。

このような構成によって、通信システム１Ｃは、通信機９０から複数方向に電波を伝送し、複数のアンテナ１０から放射できる。なお、通信システム１Ｃの構成は、二方向の例を示したが、この構成は、三方向以上にも適用できる。

図１４（Ａ）の通信システム１Ｄは、複数のアンテナ１０、複数の通信機９０、および、複数の同軸ケーブル９１を備える。通信システム１Ｄは、通信システム１Ａに対して、両端に通信機９０を備える点で異なる。

このような構成によって、通信システム１Ｄは、複数の通信機から電波を伝送し、複数のアンテナ１０から放射できる。

図１４（Ｂ）の通信システム１Ｅは、複数のアンテナ１０、複数の通信機９０、複数の同軸ケーブル９１、および、終端抵抗９９を備える。通信システム１Ｅは、通信システム１Ａに対して、複数の通信機９０と複数のアンテナ１０とが複数の同軸ケーブル９１を用いて、交互に接続され、同軸ケーブル９１の開放端に終端抵抗９９が接続される点で異なる。

このような構成によって、通信システム１Ｅは、複数の通信機から電波を伝送し、複数のアンテナ１０から放射できる。また、通信システム１Ｅは、同軸ケーブル９１の開放端の終端処理を適切に行い、より低損失な通信システムを実現できる。

図１４（Ｃ）の通信システム１Ｆは、複数のアンテナ１０、複数の通信機９０、複数の同軸ケーブル９１、および、合成器９８を備える。

複数の通信機９０は、合成器９８に接続する。合成器９８は、第１の同軸ケーブル９１を通じて第１のアンテナ１０に接続する。第１のアンテナ１０は、第２の同軸ケーブル９１を通じて第２のアンテナ１０に接続する。第２のアンテナ１０は、第３の同軸ケーブル９１を通じて第３のアンテナ１０に接続する。第３のアンテナ１０は、第４の同軸ケーブル９１に接続する。

このような構成によって、通信システム１Ｆは、複数の通信機から電波を合成して伝送し、複数のアンテナ１０から放射できる。

図１５の通信システム１Ｇは、複数のアンテナ１０、通信機９０、複数の同軸ケーブル９１、および、終端抵抗９９を備える。通信システム１Ｇは、通信システム１Ｃに対して、複数のアンテナ１０を、建築物の異なる階に配置する点、終端抵抗９９を備える点で異なる。なお、図１５は、各階への配置の一例を示すものであり、複数の階にアンテナ１０が配置される態様であれば、この例の構成を適用できる。

通信機９０は、地上１階に配置され、通信機９０には、２本の同軸ケーブル９１が接続される。地上１階のアンテナ１０は、同軸ケーブル９１によって通信機９０に接続される。地上の他の階のアンテナ１０は、順次、同軸ケーブル９１によって、地上１階のアンテナ１０に接続される。すなわち、通信機９０を起点として、地上の複数の階（図１５の場合、地上１階、地上２階、地上Ｍ階）のアンテナ１０は、複数の同軸ケーブル９１を用いて順次接続される。そして、終点のアンテナ１０には、終端抵抗９９が接続される。

地下１階のアンテナ１０は、同軸ケーブル９１によって通信機９０に接続される。地下の他の階のアンテナ１０は、順次、同軸ケーブル９１によって、地下１階のアンテナ１０に接続される。すなわち、通信機９０を起点として、地下の複数の階（図１５の場合、地下１階、地下Ｎ階）のアンテナ１０は、複数の同軸ケーブル９１を用いて順次接続される。そして、終点のアンテナ１０には、終端抵抗９９が接続される。

このような構成によって、通信システム１Ｇは、通信機９０から地上および地下の複数階に電波を伝送し、複数のアンテナ１０から放射できる。

以上のように、本実施形態の通信システムを採用することによって、配備する環境、および、電波の放射範囲に応じて、適切に通信機およびアンテナを配置することができる。

なお、上述の各実施形態の構成は、適宜組み合わせることが可能であり、それぞれの組み合わせに応じた作用効果を奏することができる。

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ、１Ｇ：通信システム
１０、１０Ａ、１０Ｃ、１０Ｄ：アンテナ
２１：内導体
２１Ｅ１：第１端
２１Ｅ２：第２端
２３、２４１ＤＥ、２４２ＤＥ、２４３ＤＥ、３１：誘電体
２２０、２２０Ａ、２２０Ｂ、２２０Ｂ１、２２０Ｂ２、２２０Ｃ、２２０Ｄ、２２１、２２２：外導体
２４１、２４２、２４３：スリット
２２１０、２２２０：開口部
３２：防水フィルム
４１、４２、５１１、５１２、５２１、５２２：スリット
９０：通信機
９１：同軸ケーブル
９８：合成器
９９：終端抵抗

Claims (18)

1. 内導体と、
   前記内導体の延びる方向に沿って配置され、前記内導体から距離をおいて配置される筒状の外導体と、
   前記外導体における前記延びる方向に互いに離間する位置に、互いに独立して形成される複数の第１スリットと、
   を備える、アンテナであって、
   前記複数の第１スリットの形成間隔は、
   前記内導体と前記外導体による伝送経路内での波長をλ _ｇ１ として、λ _ｇ１ およびλ _ｇ１ ／２と異なる長さである、
   アンテナ。
2. 内導体と、
   前記内導体の延びる方向に沿って配置され、前記内導体から距離をおいて配置される筒状の外導体と、
   前記外導体における前記延びる方向に互いに離間する位置に、互いに独立して形成される複数の第１スリットと、
   前記外導体に形成され、前記延びる方向の両端に達する第３スリットと、
   を備える、アンテナ。
3. 請求項１または請求項２に記載のアンテナであって、
   前記複数の第１スリットに充填される第１誘電体を備える、
   アンテナ。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のアンテナであって、
   前記外導体の外周面を覆う第２誘電体を備える、
   アンテナ。
5. 請求項４に記載のアンテナであって、
   前記第２誘電体の外周面を覆う防水フィルムを備える、
   アンテナ。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のアンテナであって、
   前記複数の第１スリットの形成間隔は、それぞれに異なる、
   アンテナ。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のアンテナであって、
   前記外導体に形成され、前記延びる方向に対して０°および９０°でない角度で延びる複数の第２スリットを備える、
   アンテナ。
8. 請求項７に記載のアンテナであって、
   前記複数の第２スリットの長さは、
   前記第１スリットで放射する電磁波の波長と異なる波長の１／２の長さである、
   アンテナ。
9. 内導体と、
   前記内導体の延びる方向に沿って配置され、前記内導体から距離をおいて配置される筒状の外導体と、
   前記外導体における前記延びる方向に互いに離間する位置に、互いに独立して形成される複数の第１スリットと、
   を備える、アンテナであって、
   前記複数の第１スリットは、前記外導体における前記延びる方向に対して０°および９０°でない角度で延び、
   前記複数の第１スリットは、前記延びる方向において、前記内導体と前記外導体による伝送経路内での波長×（２ｎ＋１）／２（ｎは０以上の整数）の間隔で形成される、
   アンテナ。
10. 内導体と、
    前記内導体の延びる方向に沿って配置され、前記内導体から距離をおいて配置される筒状の外導体と、
    前記外導体における前記延びる方向に互いに離間する位置に、互いに独立して形成される複数の第１スリットと、
    を備える、アンテナであって、
    前記複数の第１スリットは、前記外導体における前記延びる方向に対して０°および９０°でない角度で延び、
    前記複数の第１スリットは、対となる複数の第３スリットと、対となる複数の第４スリットとを含み、
    前記複数の第３スリットの長辺方向の長さと、前記複数の第４スリットの長辺方向の長さとは、異なり、
    前記複数の第３スリットの形成間隔と、前記複数の第４スリットの形成間隔とは、異なる、
    アンテナ。
11. 請求項１０に記載のアンテナであって、
    前記外導体における前記延びる方向において、前記複数の第４スリットは、前記複数の第３スリットを間に挟む位置に形成される、
    アンテナ。
12. 請求項１０または請求項１１に記載のアンテナであって、
    前記外導体は、それぞれが平面を有する複数の壁を備え、
    前記複数の第３スリットと前記複数の第４スリットとは、前記複数の壁における異なる壁に形成される、
    アンテナ。
13. 請求項１乃至請求項１２のいずれかに記載のアンテナであって、
    前記内導体、前記外導体、および、前記第１スリットを備えるアンテナ機能部と、
    前記アンテナ機能部に接続する同軸コネクタと、
    を備える、アンテナ。
14. 請求項１３に記載のアンテナであって、
    前記同軸コネクタの外導体は、
    前記内導体の周方向の一部が外部に露出する開口部を備える、
    アンテナ。
15. 請求項１３または請求項１４に記載のアンテナと、
    前記同軸コネクタが接続される同軸ケーブルと、
    前記同軸ケーブルに接続される通信機と、
    を備える通信システム。
16. 請求項１５に記載の通信システムであって、
    前記同軸ケーブルおよび前記通信機を複数備え、
    複数の同軸ケーブルは、前記アンテナの両端の前記同軸コネクタにそれぞれ接続し、
    複数の通信機は、前記複数の同軸ケーブルにそれぞれ接続する、
    通信システム。
17. 請求項１５に記載の通信システムであって、
    前記アンテナ、前記同軸ケーブルおよび前記通信機を複数備え、
    複数のアンテナ、および、複数の通信機は、複数の同軸ケーブルを用いて直列接続される、
    通信システム。
18. 請求項１５乃至請求項１７のいずれかに記載の通信システムであって、
    前記同軸ケーブルの開放端に接続される吸収抵抗を備える、
    通信システム。