(57)【要約】【課題】放射特性の劣化を防止することのできるアンテナ装置を得る。【解決手段】誘電体基板１５の一端のストリップ導体と地導体とからなり、給電回路に接続されるマイクロストリップ線路１０ａ、１０ｂと、マイクロストリップ線路の一部をテーパ状に形成したストリップ導体と地導体とからなるバラン１１ａ、１１ｂと、バランを介してマイクロストリップ線路からの電波を伝搬する平行２線線路１２ａ、１２ｂと、マイクロストリップ線路およびバランを貫通させる開口部が設けられた金属板１４と、地導体と金属板とを電気的に接続する導体２１とを備え、平行２線線路のバランと反対側の先端にアンテナ素子１３ａ、１３ｂを設け、使用周波数の波長をλとした場合に、地導体、金属板および導体によって形成される閉路２２の電気長が略λ／２となるように導体２１を配置する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体基板の一端の両面にそれぞれ設けられたストリップ導体と地導体とからなり、給電回路に接続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一部をテーパ状に形成したストリップ導体と地導体とからなるバランと、
前記誘電体基板の両面にそれぞれ前記バランに一端が接続されて延在するストリップ導体からなり、前記バランを介して前記マイクロストリップ線路からの電波を伝搬する平行２線線路と、
前記マイクロストリップ線路および前記バランに対して垂直な向きに配置され、前記マイクロストリップ線路および前記バランを貫通させる開口部が設けられた金属板と、
前記地導体と前記金属板とを電気的に接続する導体と
を備え、
前記平行２線線路の前記バランと反対側の先端にアンテナ素子を設け、
使用周波数の波長をλとした場合に、前記地導体、前記金属板および前記導体によって形成される閉路の電気長が略λ／２となるように前記導体を配置する
ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のアンテナ装置を基本素子とし、複数個の基本素子のそれぞれの金属板を共通の金属板で形成して、複数のアンテナ素子が同一方向を向くように配列した
ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項３】
内部導体と外部導体とからなり、一端から給電される同軸線路と、
前記同軸線路の他端に接続された平行２線線路と、
前記同軸線路および前記平行２線線路に対して垂直な向きに配置され、前記同軸線路および前記平行２線線路を貫通させる開口部が設けられた金属板と、
前記外部導体と前記金属板とを電気的に接続する導体と
を備え、
使用周波数の波長をλとした場合に、前記外部導体、前記金属板および前記導体によって形成される閉路の電気長が略λ／２となるように前記導体を配置し、
前記平行２線線路の前記同軸線路と反対側の端にアンテナ素子を設ける
ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項４】
請求項３に記載のアンテナ装置を基本素子とし、複数個の基本素子のそれぞれの金属板を共通の金属板で形成して、複数のアンテナ素子が同一方向を向くように配列した
ことを特徴とするアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射特性を改善するためのアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図７は、従来のアンテナ装置の構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図をそれぞれ示している（例えば、非特許文献１参照）。この従来のアンテナ装置は、マイクロストリップ線路のストリップ導体パターン１０ａ、マイクロストリップ線路の地導体パターン１０ｂ、テーパ線路のストリップ導体パターン１１ａ、テーパ線路の地導体パターン１１ｂ、平行２線線路１２ａ、１２ｂ、ダイポールアンテナ１３ａ、１３ｂ、反射板１４、および誘電体基板１５で構成されている。ここで、テーパ線路である１１ａ、１１ｂは、バランに相当し、反射板１４は、金属板に相当する。
【０００３】
次に、この従来のアンテナ装置の動作について説明する。図示しない他のマイクロストリップ線路等によってマイクロストリップ線路１０ａ、１０ｂに電波が供給される。この電波は、順次、マイクロストリップ線路１０ａ、１０ｂ、テーパ線路１１ａ、１１ｂ、平行２線線路１２ａ、１２ｂを介して、ダイポールアンテナ１３ａ、１３ｂに伝搬し、空間に放射される。
【０００４】
反射板１４は、放射された電波を前方の半自由空間に限定させるために配置されている。また、使用周波数の波長をλ０としたとき、ダイポールアンテナ１３ａ、１３ｂの長さは、概ねλ０／２である。
【０００５】
反射板１４に設けられたスロットの長さは、スロットからの不要放射を抑圧するために、概ね０．３λ０であり、誘電体基板１５には、切り込み部が設けられている（図７（ａ）参照）。また、ダイポールアンテナ１３ａ、１３ｂと反射板１４との距離は、概ねλ０／４である。
【０００６】
【非特許文献１】電子情報通信学会編、アンテナ・伝搬研究会資料ＡＰ７３−６２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
従来のアンテナ装置では、この図７に示したように、誘電体基板１５に切り込み部を設ける必要があるため、加工工数が増える問題があった。
【０００８】
また、誘電体基板１５の切り込み部にスロットを配置するためには、例えば、誘電体基板１５の幅より長いスロットが設けられた２枚の反射板１４を差し込んだ後に、スライドさせて組み合わせるなど、製造面での問題があった。
【０００９】
さらに、テーパバランが十分に動作していない場合に、コモンモード電流によりスロットに電界が立ち、放射特性が劣化する問題もあった。
【００１０】
本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、放射特性の劣化を防止することのできるアンテナ装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係るアンテナ装置は、誘電体基板の一端の両面にそれぞれ設けられたストリップ導体と地導体とからなり、給電回路に接続されるマイクロストリップ線路と、マイクロストリップ線路の一部をテーパ状に形成したストリップ導体と地導体とからなるバランと、誘電体基板の両面にそれぞれバランに一端が接続されて延在するストリップ導体からなり、バランを介してマイクロストリップ線路からの電波を伝搬する平行２線線路と、マイクロストリップ線路およびバランに対して垂直な向きに配置され、マイクロストリップ線路およびバランを貫通させる開口部が設けられた金属板と、地導体と金属板とを電気的に接続する導体とを備え、平行２線線路のバランと反対側の先端にアンテナ素子を設け、使用周波数の波長をλとした場合に、地導体、金属板および導体によって形成される閉路の電気長が略λ／２となるように導体を配置するものである。
【００１２】
また、本発明に係るアンテナ装置は、内部導体と外部導体とからなり、一端から給電される同軸線路と、同軸線路の他端に接続された平行２線線路と、同軸線路および平行２線線路に対して垂直な向きに配置され、同軸線路および平行２線線路を貫通させる開口部が設けられた金属板と、外部導体と金属板とを電気的に接続する導体とを備え、使用周波数の波長をλとした場合に、外部導体、金属板および導体によって形成される閉路の電気長が略λ／２となるように導体を配置し、平行２線線路の同軸線路と反対側の端にアンテナ素子を設けるものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るアンテナ装置によれば、使用周波数の波長をλとした場合に、反射板と地導体パターンを電気的に接続する導体を配置し、かつ反射板、地導体パターン、導体によって形成される閉路の電気長が概ねλ／２となるようにすることにより、誘電体基板の切り込み部を設けることなくスロットからの不要放射を抑圧することができ、放射特性の劣化を防止することのできるアンテナ装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明のアンテナ装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
【００１５】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１におけるアンテナ装置の構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図をそれぞれ示している。先の図７に示した従来のアンテナ装置の構成と比較すると、この図１に示した本実施の形態１におけるアンテナ装置は、誘電体基板１５に切り込み部を設けることを不要とする代わりに、新たに導体２１が設けられている点が異なっている。なお、符号１０ａ〜１５は、先の図７と同様の構成要素を示しており、説明を省略する。
【００１６】
このような導体２１を備えることにより、本実施の形態１におけるアンテナ装置は、地導体パターン１０ｂ、反射板１４、導体２１による閉路２２が形成されることとなる（図１（ｂ）参照）。
【００１７】
また、図２は、本発明の実施の形態１におけるアンテナ装置の図１のＡ−Ａ’面での断面図である。図２（ａ）は、導体２１が存在することにより、平衡−不平衡変換が正常になされている様子を示している。一方、図２（ｂ）は、導体２１が存在しないことにより、平衡−不平衡変換が十分に行われず、コモンモード電流が発生している様子を示している。
【００１８】
図２（ａ）（ｂ）において、符号３０〜３４は、それぞれ以下のものを示している。
３０  ：反射板１４に設けられたスロット
３１ａ：マイクロストリップ線路のストリップ導体１０ａに励起された電流
３１ｂ：マイクロストリップ線路の地導体パターン１０ｂに励起された電流
３２  ：電流３１ａと電流３１ｂによって誘電体基板１５内に生じた電界
３３ａ：コモンモード電流
３３ｂ：コモンモード電流３３ａが地導体パターン１０ｂの外側に流れ出た漏洩電流
３３ｃ：漏洩電流３３ｂによって反射板１４上に生じた電流
３４  ：漏洩電流３３ｂと電流３３ｃによって生じた電界
【００１９】
図１（ｂ）において、使用周波数の波長をλとした場合、地導体パターン１０ｂ、反射板１４、導体２１によって形成される閉路２２の電気長は、概ねλ／２となっている。
【００２０】
次に、本実施の形態１におけるアンテナ装置の動作について説明する。図示しない他のマイクロストリップ線路等によってマイクロストリップ線路１０ａ、１０ｂに電波が供給される。図２（ａ）に示したように、平衡−不平衡変換が正常に動作しているときには、この供給された電波は、順次、マイクロストリップ線路１０ａ、１０ｂ、テーパ線路１１ａ、１１ｂ、平行２線線路１２ａ、１２ｂを介して、ダイポールアンテナ１３ａ、１３ｂに伝搬し、空間に放射される。
【００２１】
反射板１４は、放射された電波を前方の半自由空間に限定させるために配置されている。
【００２２】
一方、図２（ｂ）に示すように、導体２１が存在せず、かつ、平衡−不平衡変換が正常に動作せずに漏洩電流３３ｂが生じるときには、漏洩電流３３ｂと対になるように、反射板１４に設けられたスロット３０近傍に電流３３ｃが生じる。結果として、電流３３ｂと電流３３ｃによって電界３４が生じ、放射特性を劣化させることとなる。
【００２３】
しかしながら、図示していないが、導体２１が存在するときに、平衡−不平衡変換が正常に動作せずにコモンモード電流３３ａが生じたとしても、地導体パターン１０ｂ、反射板１４、導体２１によって形成される閉路２２の電気長が概ねλ／２となっているために、電流３３ｃは励起されないこととなる。従って、図２（ｂ）に示したような電界３４も発生しない。
【００２４】
以上のように、実施の形態１によれば、新たに導体を設け、地導体パターンおよび反射板とともに閉路を形成することで、誘電体基板の切り込み部にスロットを設けることなく、放射特性の劣化を防止することができるアンテナ装置を実現できる。さらに、この閉路の働きにより、テーパバランが十分に動作していない場合であっても、コモンモードの発生を抑止し、放射特性の劣化を阻止することができるアンテナ装置を実現できる。
【００２５】
なお、スロットが刃物などにより曲率を持った場合でも、本発明の実施の形態１に示すアンテナ装置は、同等の効果を奏する。
【００２６】
また、実施の形態１では、アンテナ装置を送信アンテナとして用いる場合について説明したが、アンテナの可逆性から、受信アンテナとして用いる場合にも、同様の効果を得ることができる。
【００２７】
また、実施の形態１では、１つのアンテナ装置について説明したが、本発明は、このような構成に限定されるものではない。１つのアンテナ装置を基本素子として、複数の基本素子でアンテナ装置を構成することもでき、この場合には、共通の反射板を用いることにより、複数のアンテナ素子が同一方向に向くように容易に配列することができる。
【００２８】
実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２におけるアンテナ装置の構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図をそれぞれ示している。先の実施の形態１における図１の構成と比較すると、本実施の形態２における図３の構成では、コネクタプレート４０をさらに備えている点が異なっている。また、反射板１４とコネクタプレート４０との間には、導体２１の代わりに、素子固定用導体２１ａが設けられている。
【００２９】
このような素子固定用導体２１ａを備えることにより、本実施の形態２におけるアンテナ装置は、地導体パターン１０ｂ、反射板１４、素子固定用導体２１ａによる閉路２２ａが形成されることとなる（図３（ｂ）参照）。そして、この閉路２２ａの電気長は、概ねλ／２となっている。
【００３０】
プリントダイポールは、素子固定用導体２１ａによって、コネクタプレート４０に取り付けられ、垂直になるよう保持されている。
【００３１】
以上のように、実施の形態２によれば、先の実施の形態１の構成に加え、コネクタプレートを備えることで、先の実施の形態１の効果に加え、同軸コネクタにより給電する際に、安定して素子を固定することが可能となる。
【００３２】
実施の形態３．
図４は、本発明の実施の形態３におけるアンテナ装置の構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図をそれぞれ示している。図４（ａ）（ｂ）において、符号５０ａ〜５３ｂは、それぞれ以下のものを示している。
５０ａ：同軸線路の内導体
５０ｂ：同軸線路の外導体
５２ａ、５２ｂ：並行２線線路
５３ａ、５３ｂ：ダイポールアンテナ
【００３３】
ここで、同軸線路の外導体５０ｂは、先の実施の形態１、２における地導体パターン１０ｂに相当する。また、図４の構成においても、導体２１を備えることにより、本実施の形態３におけるアンテナ装置は、同軸線路の外導体５０ｂ、反射板１４、導体２１による閉路２２ｂが形成されることとなる（図４（ｂ）参照）。
【００３４】
また、図５は、本発明の実施の形態３におけるアンテナ装置の図４のＢ−Ｂ’面での断面図である。図５（ａ）は、導体２１が存在することにより、平衡−不平衡変換が正常になされている様子を示している。一方、図５（ｂ）は、導体２１が存在しないことにより、平衡−不平衡変換が十分に行われず、コモンモード電流が発生している様子を示している。
【００３５】
図５（ａ）（ｂ）において、符号６１ａ〜３４は、それぞれ以下のものを示している。
６１ａ：同軸線路の内導体５０ａに励起された電流
６１ｂ：同軸線路の外導体５０ｂに励起された電流
６２  ：電流６１ａと電流６１ｂによって生じた電界
６３ａ：コモンモード電流
６３ｂ：コモンモード電流６３ａが外導体５０ｂの外側に流れ出た漏洩電流
６３ｃ：漏洩電流６３ｂによって反射板１４上に生じた電流
６４  ：漏洩電流６３ｂと電流６３ｃによって生じた電界
【００３６】
図４（ｂ）において、使用周波数の波長をλとした場合、外導体５０ｂ、反射板１４、導体２１によって形成される閉路２２ｂの電気長は、概ねλ／２となっている。
【００３７】
次に、本実施の形態３におけるアンテナ装置の動作について説明する。図示しない他の同軸線路等によって同軸線路５０ａ、５０ｂに電波が供給される。図５（ａ）に示したように、平衡−不平衡変換が正常に動作しているときには、この供給された電波は、順次、同軸線路５０ａ、５０ｂ、平行２線線路５２ａ、５２ｂを介して、ダイポールアンテナ５３ａ、５３ｂに伝搬し、空間に放射される。
【００３８】
反射板１４は、放射された電波を前方の半自由空間に限定させるために配置されている。
【００３９】
一方、図５（ｂ）に示すように、導体２１が存在せず、かつ、平衡−不平衡変換が正常に動作せずに漏洩電流６３ｂが生じるときには、漏洩電流６３ｂと対になるように、反射板１４に設けられたスロット３０近傍に電流６３ｃが生じる。結果として、電流６３ｂと電流６３ｃによって電界６４が生じ、放射特性を劣化させることとなる。
【００４０】
しかしながら、図示していないが、導体２１が存在するときに、平衡−不平衡変換が正常に動作せずにコモンモード電流６３ａが生じたとしても、同軸線路の外導体５０ｂ、反射板１４、導体２１によって形成される閉路２２ｂの電気長が概ねλ／２となっているために、電流６３ｃは励起されないこととなる。従って、図５（ｂ）に示したような電界６４も発生しない。
【００４１】
以上のように、実施の形態３によれば、新たに導体を設け、同軸線路の外導体および反射板とともに閉路を形成することで、誘電体基板の切り込み部にスロットを設けることなく、放射特性の劣化を防止することができるアンテナ装置を実現できる。
【００４２】
なお、スロットが刃物などにより曲率を持った場合でも、本発明の実施の形態３に示すアンテナ装置は、同等の効果を奏する。
【００４３】
また、実施の形態３では、アンテナ装置を送信アンテナとして用いる場合について説明したが、アンテナの可逆性から、受信アンテナとして用いる場合にも、同様の効果を得ることができる。
【００４４】
また、実施の形態３では、１つのアンテナ装置について説明したが、本発明は、このような構成に限定されるものではない。１つのアンテナ装置を基本素子として、複数の基本素子でアンテナ装置を構成することもでき、この場合には、共通の反射板を用いることにより、複数のアンテナ素子が同一方向に向くように容易に配列することができる。
【００４５】
実施の形態４．
図６は、本発明の実施の形態４におけるアンテナ装置の構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図をそれぞれ示している。先の実施の形態３における図４の構成と比較すると、本実施の形態４における図６の構成では、コネクタプレート４０をさらに備えている点が異なっている。また、反射板１４とコネクタプレート４０との間には、導体２１の代わりに、素子固定用導体２１ａが設けられている。
【００４６】
このような素子固定用導体２１ａを備えることにより、本実施の形態４におけるアンテナ装置は、同軸線路の外導体５０ｂ、反射板１４、素子固定用導体２１ａによる閉路２２ｃが形成されることとなる（図６（ｂ）参照）。そして、この閉路２２ｃの電気長は、概ねλ／２となっている。
【００４７】
プリントダイポールは、素子固定用導体２１ａによって、コネクタプレート４０に取り付けられ、垂直になるよう保持されている。
【００４８】
以上のように、実施の形態４によれば、先の実施の形態３の構成に加え、コネクタプレートを備えることで、先の実施の形態３の効果に加え、同軸コネクタにより給電する際に、安定して素子を固定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施の形態１におけるアンテナ装置の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１におけるアンテナ装置の図１のＡ−Ａ’面での断面図である。
【図３】本発明の実施の形態２におけるアンテナ装置の構成図である。
【図４】本発明の実施の形態３におけるアンテナ装置の構成図である。
【図５】本発明の実施の形態３におけるアンテナ装置の図４のＢ−Ｂ’面での断面図である。
【図６】本発明の実施の形態４におけるアンテナ装置の構成図である。
【図７】従来のアンテナ装置の構成図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０ａ  マイクロストリップ線路のストリップ導体パターン、１０ｂ  マイクロストリップ線路の地導体パターン、１１ａ  テーパ線路（バラン）のストリップ導体パターン、１１ｂ  テーパ線路（バラン）の地導体パターン、１２ａ、１２ｂ  平行２線線路、１３ａ、１３ｂ  ダイポールアンテナ、１４  反射板（金属板）、１５  誘電体基板、２１  導体、２１ａ  素子固定用導体、２２、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ  閉路、３０  スロット、４０  コネクタプレート、５０ａ  同軸線路の内導体、５０ｂ  同軸線路の外導体、５２ａ、５２ｂ  平行２線線路、５３ａ、５３ｂ  ダイポールアンテナ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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