(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のアンテナ電極を第１の誘電体ブロックに形成した第１の素子と、
前記第１のアンテナ電極より低い周波数帯の電磁波を送信または受信または送受信する第２のアンテナ電極を第２の誘電体ブロックに形成した第２の素子とを有し、前記第２の素子を前記第１の素子の下部に積層化し地導体上に設置したアンテナであって、
前記地導体は、第１の基板及び第２の基板を含む構成であって、前記第１の基板及び第２の基板共に、アンテナに近い面をグランド面にし、他面に、第１の基板には第２の素子へ給電する第２の給電線路を形成し第２の基板には第１の素子へ給電する第１の給電線路を形成し、
同軸線路の内導体を前記第１の素子に設けた第１の貫通孔に挿入し前記第１のアンテナ電極に電気的に接続し、
前記第２の素子に設けた第２の貫通孔に挿入した前記同軸線路の外導体により前記第２のアンテナ電極と前記第２の給電線路を電気的に接続し、
前記同軸線路の外導体を第２の周波数成分を除去する分離素子に挿入し、
前記同軸線路の内導体を前記第２の基板に設けたスルーホールに挿入し前記第１の給電線路に電気的に接続した複共振型誘電体アンテナ。
【請求項２】
第１のアンテナ電極を第１の誘電体ブロックに形成した第１の素子と、前記第１のアンテナ電極より低周波数帯の電磁波を送信または受信または送受信する第２のアンテナ電極を第２の誘電体ブロックに形成し第１の素子の下部に積層化した第２の素子と、
前記第２のアンテナ電極より低周波帯の電磁波を送信または受信または送受信する第３のアンテナ電極を第３の誘電体ブロックに形成し第２の素子の下部に積層化した第３の素子とを地導体上に設置したアンテナであって、
前記地導体は、第１の基板、第２の基板及び第３の基板を含んだ構成であって、前記第１の基板、第２の基板及び第３の基板共に、アンテナに近い面をグランド面にし、他面に、第１の基板には第３の素子へ給電する第３の給電線路を形成し、第２の基板には第２の素子へ給電する第２の給電線路を形成し、第３の基板には第３の素子へ給電する第３の給電線路を形成し、
同軸線路の内導体を前記第１の素子に設けた第１の貫通孔に挿入し前記第１のアンテナ電極に電気的に接続し、
前記第２の素子に設けた第２の貫通孔に挿入した同軸線路の第２の外導体により前記第２のアンテナ電極と前記第２の給電線路を電気的に接続し、
前記第３の素子に設けた第３の貫通孔に挿入した前記同軸線路の第１の外導体により前記第３のアンテナ電極と前記第３の給電線路を電気的に接続し、
同軸線路の第１の外導体を第３の周波数成分を除去する第１の分離素子に挿入し、
同軸線路の第２の外導体を前記第２の基板に設けたスルーホールに挿入し前記第２の給電線路に電気的に接続し、
同軸線路の第２の外導体を第２の周波数成分を除去する第２の分離素子に挿入し、
同軸線路の内導体を前記第３の基板に設けたスルーホールに挿入し前記第１の給電線路に電気的に接続した複共振型誘電体アンテナ。
【請求項３】
４分の１波長の扇状の先端短絡スタブを分離素子として用いた請求項１又は２記載の複共振型誘電体アンテナ。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか記載の複共振型誘電体アンテナと、
前記複共振型誘電体アンテナに接続された高周波送受信部と、
前記高周波送受信部に接続されベースバンド信号処理を行う信号処理部と、
前記高周波送受信部と信号処理部とに接続された動作制御部と
表示部やオペレーション部とを有し、
前記高周波送受信部は、動作制御により周波数を変更するローカル信号源と、信号処理部が出力する変調信号をミキサによりローカル信号源の出力に応じ高周波数帯に周波数変換し複共振型誘電体アンテナに出力する送信手段と、複共振型誘電体アンテナで受波した到来電波をミキサによりローカル信号源の出力に応じ特定の中間周波数帯に周波数変換する受信手段を有し、
前記動作制御部は、オペレータ部の出力に応じ、高周波送受信部のローカル信号源の出力周波数帯を変更する手段と、信号処理部の処理方式を指定し、
前記信号処理部は、アナログデジタル変換器を有し高周波送受部の出力をデジタル変換し取りこむ手段と、デジタルアナログ変換器を有し出力信号である変調信号をアナログ変換し高周波送受信部に出力する手段、取りこんだデジタル信号からベースバンド信号処理手段を有し、これらの手段を動作制御部の指示によりソフトウェアの切り替えで変更する手段を有する車載無線装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は主としてマイクロ波、ミリ波帯における移動体通信用無線機器に使用されるアンテナのうち、特に車に搭載された無線装置に対応した複共振型誘電体アンテナ及び車載無線装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の移動体通信機器用アンテナとしては、特開平７−２４９９３３号公報に記載の２周波共用マイクロストリップアンテナが知られている。
【０００３】
以下図面を用い従来のアンテナの構成を説明する。図２５において、１０１、１０２は放射導体、１０３は切り欠き、１０４，１０５、１０６は誘電体基板、１０７は地導体、１０８は矩形スロット、１０９は円管スロット、１１０、１１１はマイクロストリップ線路、１１２はハイブリッド回路である。
【０００４】
以上のような構成で以下その動作を説明する。誘電体基板１０４上の切り欠き１０３を有する放射導体１０１に、第１の周波数帯の送信信号を誘電体基板１０６に形成したマイクロストリップ線路１１３から、円管スロット１０９を介し電磁的に結合し放射導体１０１に給電し励振させ、第１の周波数帯の円偏波型の電磁波を放射する。第２の周波数帯で到来した電磁波は、誘電体基板１０５に形成した放射導体１０２を励振し、２つの矩形スロットを介しマイクロストリップ線路１１０、１１１と結合する。
【０００５】
マイクロストリップ線路１１０、１１１は位相として９０°離れた位置に設けられているため、円偏波形式の電磁波を効率良く受波し、ハイブリッド回路１１２を通じ、図示していない高周波送受信部と高周波信号の送受信が可能となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来のアンテナにおいては、送受信の周波数帯の異なる円偏波アンテナが実現できるが、送受信したい無線サービスに応じて、要求される周波数帯域や偏波形式、あるいは指向特性に対応できるものではない。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の複共振型誘電体アンテナは、第１の周波数帯の電磁波を送信または受信または送受信する第１のアンテナ電極を第１の誘電体ブロックに形成した第１の素子と、第１の周波数帯より低周波帯の第２の周波帯の電磁波を送信または受信または送受信する第２のアンテナ電極を第２の誘電体ブロックに形成した第２の素子を第１の素子の下部に積層化し地導体上に設置したアンテナにおいて、地導体の片面をグランド面にし、他面に第１の素子へ給電する第１の給電線路と第２の素子へ給電する第２の給電線路を形成し、第２の素子の例えばアンテナ電極の中央部に設けた貫通孔と第１の素子の給電点に設けた貫通孔と地導体に設けたスルーホールに挿入した第１の給電ピンにより、前記地導体の第１の給電線路と第１のアンテナ電極を電気的に接続し、第２の素子の給電点に設けた貫通孔と地導体に設けたスルーホールに挿入した第２の給電ピンにより、前記地導体の第２の給電線路と第２のアンテナ電極を電気的に接続し、かつ第２の素子に設けた第１の給電ピンが挿入される貫通孔を、第２の素子のアンテナ動作時における電束が少ない位置に設けることで、第１のアンテナ電極と第２のアンテナ電極間の相互作用の影響を低減した小型な複共振型誘電体アンテナを実現できる。
【０００８】
また、各々アンテナ電極に縮退分離素子を設ける事で円偏波に対応する事が可能となる。
【０００９】
また、第１および第２の誘電体ブロックを比誘電率が異なる２種類の誘電体ブロックから構成し、かつ各々の誘電体ブロックの断面形状を変更する事により、要求される仕様に対応した指向特性を制御できる小型な複共振型誘電体アンテナを実現することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、第１のアンテナ電極を第１の誘電体ブロックに形成した第１の素子と、前記第１のアンテナ電極より低い周波数帯の電磁波を送信または受信または送受信する第２のアンテナ電極を第２の誘電体ブロックに形成した第２の素子とを有し、前記第２の素子を前記第１の素子の下部に積層化し地導体上に設置したアンテナであって、前記地導体は、第１の基板及び第２の基板を含む構成であって、前記第１の基板及び第２の基板共に、アンテナに近い面をグランド面にし、他面に、第１の基板には第２の素子へ給電する第２の給電線路を形成し第２の基板には第１の素子へ給電する第１の給電線路を形成し、同軸線路の内導体を前記第１の素子に設けた第１の貫通孔に挿入し前記第１のアンテナ電極に電気的に接続し、前記第２の素子に設けた第２の貫通孔に挿入した前記同軸線路の外導体により前記第２のアンテナ電極と前記第２の給電線路を電気的に接続し、前記同軸線路の外導体を第２の周波数成分を除去する分離素子に挿入し、前記同軸線路の内導体を前記第２の基板に設けたスルーホールに挿入し前記第１の給電線路に電気的に接続した複共振型誘電体アンテナであり、小型な複共振型誘電体アンテナを実現できる。
【００１８】
請求項２に記載の発明は、第１のアンテナ電極を第１の誘電体ブロックに形成した第１の素子と、前記第１のアンテナ電極より低周波数帯の電磁波を送信または受信または送受信する第２のアンテナ電極を第２の誘電体ブロックに形成し第１の素子の下部に積層化した第２の素子と、前記第２のアンテナ電極より低周波帯の電磁波を送信または受信または送受信する第３のアンテナ電極を第３の誘電体ブロックに形成し第２の素子の下部に積層化した第３の素子とを地導体上に設置したアンテナであって、前記地導体は、第１の基板、第２の基板及び第３の基板を含んだ構成であって、前記第１の基板、第２の基板及び第３の基板共に、アンテナに近い面をグランド面にし、他面に、第１の基板には第３の素子へ給電する第３の給電線路を形成し、第２の基板には第２の素子へ給電する第２の給電線路を形成し、第３の基板には第３の素子へ給電する第３の給電線路を形成し、同軸線路の内導体を前記第１の素子に設けた第１の貫通孔に挿入し前記第１のアンテナ電極に電気的に接続し、前記第２の素子に設けた第２の貫通孔に挿入した同軸線路の第２の外導体により前記第２のアンテナ電極と前記第２の給電線路を電気的に接続し、前記第３の素子に設けた第３の貫通孔に挿入した前記同軸線路の第１の外導体により前記第３のアンテナ電極と前記第３の給電線路を電気的に接続し、同軸線路の第１の外導体を第３の周波数成分を除去する第１の分離素子に挿入し、同軸線路の第２の外導体を前記第２の基板に設けたスルーホールに挿入し前記第２の給電線路に電気的に接続し、同軸線路の第２の外導体を第２の周波数成分を除去する第２の分離素子に挿入し、同軸線路の内導体を前記第３の基板に設けたスルーホールに挿入し前記第１の給電線路に電気的に接続した複共振型誘電体アンテナであり、小型な３共振型誘電体アンテナを実現できる。
【００１９】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２記載の構成に対し、４分の１波長の扇状の先端短絡スタブを分離素子として用いた複共振型誘電体アンテナであり、小型な複共振型誘電体アンテナを安価な構成で実現できる。
【００３３】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか記載の複共振型誘電体アンテナと、前記複共振型誘電体アンテナに接続された高周波送受信部と、前記高周波送受信部に接続されベースバンド信号処理を行う信号処理部と、前記高周波送受信部と信号処理部とに接続された動作制御部と表示部やオペレーション部とを有し、前記高周波送受信部は、動作制御により周波数を変更するローカル信号源と、信号処理部が出力する変調信号をミキサによりローカル信号源の出力に応じ高周波数帯に周波数変換し複共振型誘電体アンテナに出力する送信手段と、複共振型誘電体アンテナで受波した到来電波をミキサによりローカル信号源の出力に応じ特定の中間周波数帯に周波数変換する受信手段を有し、前記動作制御部は、オペレータ部の出力に応じ、高周波送受信部のローカル信号源の出力周波数帯を変更する手段と、信号処理部の処理方式を指定し、
前記信号処理部は、デジタルシグナルプロセッサやＣＰＵなどのハードウェアで構成され、アナログデジタル変換器を有し高周波送受部の出力をデジタル変換し取りこむ手段と、デジタルアナログ変換器を有し出力信号である変調信号をアナログ変換し高周波送受信部に出力する手段、取りこんだデジタル信号からベースバンド信号処理手段を有し、これらの手段を動作制御部の指示によりソフトウェアの切り替えで変更する手段を有することで、複数の通信方式に応じて前記信号処理部の変調または復調機能を変化させることができ、一つ装置で複数のサービスを享受できる車載無線装置が実現できる。
【００３６】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図２２を用いて説明する。
【００３７】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１の複共振型誘電体アンテナの斜視図である。図１において、１は第１の素子、２は第２の素子、３は複共振型誘電体アンテナを配置する地導体、１０は第１の素子１の表面に金属層で構成された第１のアンテナ電極、１３は第１のアンテナ電極１０に高周波信号を給電する第１の給電ピンである。複共振型誘電体アンテナは、第１の素子１と第２の素子２を接合する事で構成され、地導体３の大きさにも依存した放射指向特性、入力インピーダンス特性、偏波特性を有している。
【００３８】
図２は図１の複共振型誘電体アンテナの構造を説明するための分解図で、図３は地導体３の裏面の構成を表している図である。図２及び図３において、１２は第１の素子１のベース材料である第１の誘電体ブロック、１１は第１の誘電体ブロック１２の所定の位置に形成された第１の給電点で、具体的には第１の誘電体ブロック１２の第１の給電点１１の位置に貫通孔を設け、後述するように第１の給電ピン１３を挿入し第１のアンテナ電極１０と電気的に接続する事で第１の給電点１１を構成する。また、地導体３の表面は電気的に接地されたグランド面３６が形成されている。
【００３９】
２２は第２の素子２のベース材料である第２の誘電体ブロック、２０は第２の誘電体ブロック２２表面に形成された第２のアンテナ電極、２４は貫通孔、２１は第２の給電点で、第１の給電点１１と同じように第２の給電ピン２３で第２のアンテナ電極２０と電気的に接続されている。
【００４０】
第１の給電ピン１３は、図２の点線に示すように、第１の給電点１１、貫通孔２４、地導体３に形成されたスルーホール３０を介し、地導体３裏面の第１の給電線路３２に接続され、第１の給電端子３３から図示していない高周波送受信部と接続され、所望の電磁波の送信または受信を行う。
【００４１】
同様に第２の給電ピン２３は、第２の給電点２１、スルーホール３１を介し、第２の給電線路３４に電気的に接続され図示していない高周波送受信部と接続され、所望の電磁波の送信または受信を行う。第１の給電ピン１３は、貫通孔２４により第２のアンテナ電極２０とは電気的に分離されている。
【００４２】
以上のような構成で以下その動作を説明する。第１の誘電体ブロック１２と第２の誘電体ブロック２２は同一の比誘電率からなる誘電体材料で板状に構成している。第１のアンテナ電極１０が約半波長となる周波数帯の送信信号は、第１の給電端子３３に接続された図示してない高周波送受信部から第１の給電線路３２、第１の給電ピン１３を介し、第１の給電点１１へ伝えられ第１のアンテナ電極１０を励振し、送信アンテナとして動作する。
一方、第１のアンテナ電極１０がほぼ半波長となる周波数の到来電波により第１のアンテナ電極１０は励振され、第１の給電点１１を伝わり第１の給電ピン１３から第１の給電線路３２へ出力される事により、受信アンテナとして動作する。
【００４３】
同じように、第２の誘電体ブロック２２に形成された第２のアンテナ電極２２と第２の給電ピン２３、第２の給電線路３４により、第２のアンテナ電極２２の形状に応じた周波数帯での送受信アンテナとして動作する。
【００４４】
第１の給電ピン１３が通過する第２の誘電体ブロック２２に形成された貫通孔２４の位置は、第２の素子２が送受信アンテナとして動作する時に、電流が生じない位置、より詳しくは端部の電束より２０％以下の部位に設ける。
【００４５】
例えば、第２のアンテナ電極２０の中央に設ける。このような位置の貫通孔２４を設ける事で、第２の素子２と第１の給電ピン１３との電磁的な結合状態を低減でき、第１の素子１と第２の素子２との相互作用によるアンテナ特性の劣化を低減する事が可能となる。
【００４６】
第１の給電点１１は第１のアンテナ電極１０に対し最適な位置に設ける事で、第１の素子１はアンテナとして動作する。具体的には、第１の給電点１１は第１のアンテナ電極１０の中心からやや離れた位置に設けられる。
【００４７】
第１の素子１で送受信する電磁波の周波数帯をｆ１、第２の素子２で送受信する周波数帯をｆ２とした場合、ｆ１の方をｆ２より高周波に設定する。第１のアンテナ電極１０と第２のアンテナ電極２０の形状は、誘電体ブロック１２，２２の比誘電率と設定した周波数帯で決まるため、第１のアンテナ電極１０の形状は第２のアンテナ電極２０より小さくする事ができる。
【００４８】
従って、第１の誘電体ブロック１２の面積に対し、第１のアンテナ電極１０の面積が小さいため、第１の誘電体ブロック１２の中心に配置された第１の給電ピン１３に対し、第１のアンテナ電極１０の位置関係の調整が容易になり、全体形状を大きくすることなく第１の素子１をアンテナとして動作させるのに最適な位置に第１の給電点１１を設定できる。
【００４９】
なお、第１の誘電体ブロック１２と第２の誘電体ブロック２２の比誘電率は同じとして説明したが、第１の誘電体ブロック１２の比誘電率をεｒ１、第２の誘電体ブロック２２の比誘電率をεｒ２とした場合、εｒ２＞εｒ１になるように構成しても良い。
【００５０】
例えば、第１の素子１で５．８ＧＨｚ帯の電磁波を、第２の素子２で１．５ＧＨｚ帯の電磁波に対応する場合、第１の誘電体ブロック１２と第２の誘電体ブロック２２を同じ比誘電率で構成すると、第２のアンテナ電極２０の形状は、第１のアンテナ電極１０に比べ波長オーダに依存し大きくなり、結果として全体形状が大きくなる。εｒ２をεｒ１より大きくする事で、第２のアンテナ電極２０を小さくする事が可能となり、結果として全体形状を小型にすることができる。
【００５１】
また、第１の誘電体ブロック１２及び第２の誘電体ブロック２２の材料を温度特性の良い誘電体セラミックで構成する事で、車載アンテナなどの温度環境の厳しい部位でも適応する事が可能となる。
【００５２】
なお、第２のアンテナ電極２０への給電として、第２の給電ピン２３を介し第２の給電線路３４と接続していたが、第２の給電ピン２３を無くし、スルーホール３１をスロットとしてスロット給電法により第２の給電線路３４と第２のアンテナ電極２０を結合しても良い。また、第２の給電線路３４を地導体３のグランド層３６面側に形成し、第２のアンテナ電極２０と電磁的に結合しても良い。
【００５３】
（実施の形態２）
図４は本発明の実施の形態２の複共振型誘電体アンテナの斜視図である。図４において、２５は第２のアンテナ電極２０に設けられた縮退分離素子で、第２のアンテナ電極２０の対角する２つの角の電極を所定の形状で切り欠いたものである。その他の構成は図２で説明した実施の形態１の構成と同じである。
【００５４】
以上のような構成で以下その動作を説明する。車に搭載された車載無線装置で、例えばＧＰＳサービスとＶＩＣＳサービスを享受する場合、ＧＰＳでは１．５ＧＨｚ帯の円偏波形式の電磁波を、ＶＩＣＳでは２．５ＧＨｚ帯の直線偏波成分をの電磁波を受信する必要がある。ｆ２として１．５ＧＨｚ帯、ｆ１として２．５ＧＨｚ帯に対応させるようなアンテナ電極形状を形成した場合、第２の素子２は、第２のアンテナ電極２０に縮退分離素子２５を形成したため、円偏波形式の周波数ｆ２の電磁波を効率良く受信する事が可能となる。
【００５５】
一方、第１の素子１は、第１のアンテナ電極１０に縮退分離素子２５を設けていないため、直線偏波形式の周波数ｆ１の電磁波を効率良く受信でき、前述のような複数のサービスに効率良く対応する事が可能となる。
【００５６】
なお、縮退分離素子２５を第２のアンテナ電極２０に設ける構成を説明したが、送受信した２種類の周波数帯での偏波特性に応じて、第１のアンテナ電極１０または第２のアンテナ電極２０、あるいは両方に設けても良い。
【００５７】
例えば、第１の素子１で５．８ＧＨｚ帯の円偏波形式の自動料金収受サービスと、第２の素子で前記２．５ＧＨｚ帯の直線偏波形式のＶＩＣＳサービスを享受しても良い。また、図４ではアンテナ電極として矩形のパッチアンテナ素子を記載したが、円形のパッチアンテナ素子でも構わない。
【００５８】
また、第１の誘電体ブロック１２及び第２の誘電体ブロック２２の材料を温度特性の良い誘電体セラミックで構成する事で、車載アンテナなどの温度環境の厳しい部位でも適応する事が可能となる。
【００５９】
以上の構成により、２種類の周波数帯に対応した複共振型誘電体アンテナを構成する事が可能となり、また所望の偏波特性に対応させた小型な複共振型誘電体アンテナの実現が可能となる。
【００６０】
なお、第２のアンテナ電極２０への給電として、第２の給電ピン２３を介し第２の給電線路３４と接続していたが、第２の給電ピン２３を無くし、スルーホール３１をスロットとしてスロット給電法により第２の給電線路３４と第２のアンテナ電極２０を結合しても良い。また、第２の給電線路３４を地導体３のグランド層３６面側に形成し、第２のアンテナ電極２０と電磁的に結合しても良い。
【００６１】
（実施の形態３）
図５は本発明の実施の形態３の複共振型誘電体アンテナの断面図である。図５において、実施の形態１で説明した図１から図３の構成、あるいは実施の形態２で説明した図４の構成と異なる点は、第１の素子１及び第２の素子２が、各々２種類の誘電体ブロックから構成されている事であり、斜視図は例えば図１に示す形状になる。
【００６２】
図５において、４１は環状の誘電体ブロックＡ、４２は表面に第１のアンテナ電極１０あるいは第２のアンテナ電極２０を形成した断面が台形形状で誘電体ブロックＡ４１に勘合する形状の誘電体ブロックＢである。誘電体ブロックＡ４１と誘電体ブロックＢ４２は異なる比誘電率の材料で構成する。また、誘電体ブロックＢ４２の大きさは、表面に形成するアンテナ電極の形状より大きくする。
【００６３】
以上のような構成で以下その動作を説明する。第１のアンテナ電極１０または第２のアンテナ電極２０から放射あるいは受信する電磁波の指向特性は、アンテナ電極と誘電体ブロックの形状およびこれらの位置関係、更には地導体３により変化する。
【００６４】
即ち、指向特性はアンテナ電極と地導体３との間での電界ベクトルの向きに依存し、この電界ベクトルはアンテナ電極と誘電体ブロックの形状及び位置関係により変化するため、所望の指向特性を得るためには、これらの形状や位置関係を制御すれば良い。
【００６５】
図６は、第１の素子１近傍における誘電体ブロックＡ４１と誘電体ブロックＢ４２の形状による電界ベクトルの変化を模式的に示した図ある。図６において、４３は電界ベクトル、４４は実施の形態１で示したような均一の誘電体ブロックにおける指向特性、４５は誘電体ブロックＡ４１と誘電体ブロックＢ４２とによる指向特性である
第１のアンテナ電極１０と地導体３との間の電界ベクトル４３は、誘電体ブロックＡ４１と誘電体ブロックＢ４２の形状及び比誘電率の差により境界面でその向きが変化する。図６は、誘電体ブロックＡ４１の比誘電率が誘電体ブロックＢ４２に比して大きい場合であるが、境界面への入射角度に応じて電界ベクトル４３の向きを変化させる。
【００６６】
この電界ベクトル４３の変化により、第１のアンテナ電極１０の放射指向性は、指向特性４４から指向特性４５に変化し、結果として所定の指向特性を有するアンテナにする事が可能となる。
【００６７】
第２のアンテナ電極２０から発生する電界ベクトルも同様に、誘電体ブロックＡ４１と誘電体ブロックＢ４２の境界で、各々の比誘電率及び境界面の形状や方向に応じて屈折され、結果として指向特性が変化する。即ち誘電体ブロックＡ４１と誘電体ブロックＢ４２の比誘電率及び形状により、第１のアンテナ電極１０と第２のアンテナ電極２０の指向特性を制御することができる。
【００６８】
車に搭載された車載無線装置で、例えば２．５ＧＨｚ帯のＶＩＣＳサービスと５．８ＧＨｚ帯の自動料金収受サービスを享受する場合、特に、自動料金収受サービスは狭域通信方式を採用しているため、天頂方向に対し±９０度方向の利得を数ｄＢ以上低減させた指向特性が要求される。一方、ＶＩＣＳサービスでは、逆に天頂方向に利得に対する水平面方向の利得の落ち込みをある程度以内に押さえた特性が要求される。
【００６９】
第１のアンテナ電極１０で５．８ＧＨｚ帯を、第２のアンテナ電極２０で２．５ＧＨｚ帯に対応するような電極形状とし、誘電体ブロックＡ４１と誘電体ブロックＢ４２の比誘電率と形状を第１の素子１と第２の素子２毎で最適化することで、第１のアンテナ電極１０の送受信する指向特性を狭域通信システムで要求される指向特性に、第２のアンテナ電極をＶＩＣＳサービスに対応する事が可能となる。
【００７０】
なお、誘電体ブロックＡ４１及び誘電体ブロックＢ４２の材料を温度特性の良い誘電体セラミックで構成する事で、車載アンテナなどの温度環境の厳しい部位でも適応する事が可能となる。
【００７１】
なお、第２のアンテナ電極２０への給電として、第２の給電ピン２３を介し第２の給電線路３４と接続していたが、第２の給電ピン２３を無くし、スルーホール３１をスロットとしてスロット給電法により第２の給電線路３４と第２のアンテナ電極２０を結合しても良い。また、第２の給電線路３４を地導体３のグランド層３６面側に形成し、第２のアンテナ電極２０と電磁的に結合しても良い。
【００７２】
以上の構成により、２つの誘電体ブロックの比誘電率や形状を変化させることで、指向特性を制御させた複共振型誘電体アンテナの実現が可能となる。
【００７３】
（実施の形態４）
図７は本発明の実施の形態４の複共振型誘電体アンテナの断面図である。図７において、６０は中心導体が第１の誘電体ブロック１２の第１の貫通孔１４を通る第１の給電ピン１３で形成され第２の誘電体ブロック２２の第２の貫通孔２４１を通る同軸管、地導体３は、第１の基板６１と空間層６３と第２の基板６２の三層構造から構成され、３６１は第１の基板の表面に設けられた第１のグランド層、６４は第２の基板６２の表面に設けられ同軸管６０の外導体７２に電気的に接続された第２のグランド層、３２は第２の基板６２の裏面に設けられ第１の給電ピン１３に電気的に接続された第１の給電線路、３４は第１の基板６１の裏面に設けられ電気的に外導体７２に接続された第２の給電線路、６５は第２の給電線路３４の同軸管６０近傍に設けられた第１の分離素子、１５は第２の誘電体ブロック２２の底部に設けられたグランド電極である。
【００７４】
第１の分離素子６５は、第２の素子２が送受信する周波数帯ｆ２に対し、波長の１/４の高さを有する管状の構造体で構成する事で、外導体７２の外側の面を伝わった周波数ｆ２の高周波信号の第１の給電線路３２、第２のグランド層６４への伝送を制限する事ができる。
【００７５】
以上のような構成で以下その動作を説明する。第１のアンテナ電極１０が約半波長となる周波数帯ｆ１の送信信号は、第１の給電線路３２、第１の給電ピン１３を介し第１のアンテナ電極１０を励振し、送信アンテナとして動作する。
【００７６】
一方、第１のアンテナ電極１０がほぼ半波長となる周波数の到来電波により第１のアンテナ電極１０は励振され、第１の給電ピン１３から第１の給電線路３２へ出力される事により、受信アンテナとして動作する。第１の素子１は、第２のアンテナ電極２０をグランド基準としアンテナとして動作する。
【００７７】
また、第２のアンテナ電極２０が約半波長となる周波数帯ｆ２の送信信号は、第２の給電線路３４、外導体７２を介し第２のアンテナ電極２０を励振し、送信アンテナとして動作する。一方、第２のアンテナ電極２０がほぼ半波長となる周波数の到来電波により第２のアンテナ電極２０は励振され、外導体７２から第２の給電線路３４へ出力される事により、受信アンテナとして動作する。第２の素子２は、グランド電極１５をグランド基準としアンテナとして動作する。
【００７８】
また、第１の分離素子６５により、周波数帯ｆ２の信号の第１の給電線路３２への出力は大きく減衰され、第２のアンテナ電極への第１の給電線路３２の影響が緩和され、動作が安定する。
【００７９】
なお、第１の誘電体ブロック１２及び第２の誘電体ブロック２２の材料を温度特性の良い誘電体セラミックで構成する事で、車載アンテナなどの温度環境の厳しい部位でも適応する事が可能となる。
【００８０】
以上の構成により、第１のアンテナ電極１０は第２のアンテナ電極２０を高周波信号のグランド基準に、第２のアンテナ電極はグランド電極１５をグランド基準にアンテナとして動作させる事が可能となり、また第１の分離素子６５により影響する高周波信号を、第２のグランド面６４や第１の給電線路３２に伝わる事を防ぎアンテナ特性を向上させる事ができる。
【００８１】
（実施の形態５）
図８は本発明の実施の形態５の複共振型誘電体アンテナの断面図、図９は地導体３の第１から第３の金属層のパターン図である。図８において、地導体３は、第１の金属層７４と第１の基板６１と第２の金属層７５と第２の基板６２と第３の金属層７６との三層基板で構成され、３２は第３の金属層７６に設けられ給電ピン１３に電気的に接続された第１の給電線路、３４は外導体７２から第２の金属層７５の線路とスルーホール７９を介して第３の金属層７６の線路へと電気的に接続された第２の給電線路、６５は第１の金属層７５に設けられた１／４波長の扇状の先端短絡スタブからなる第１の分離素子、１５は第２の誘電体ブロック２２の底部に設けられたグランド電極である。
【００８２】
第１の分離素子６５は、第２の素子２が送受信する周波数帯ｆ２に対し、１/４波長の先端短絡スタブで構成する事で、外導体７２の外側の面を伝わった周波数ｆ２の高周波信号の第１の給電線路３２への伝送を制限する事ができる。
【００８３】
以上のような構成で以下その動作を説明する。第１のアンテナ電極１０が約半波長となる周波数帯ｆ１の送信信号は、第１の給電線路３２、第１の給電ピン１３を介し第１のアンテナ電極１０を励振し、送信アンテナとして動作する。
【００８４】
一方、第１のアンテナ電極１０がほぼ半波長となる周波数の到来電波により第１のアンテナ電極１０は励振され、第１の給電ピン１３から第１の給電線路３２へ出力される事により、受信アンテナとして動作する。第１の素子１は、第２のアンテナ電極２０をグランド面としてアンテナとして動作する。
【００８５】
第２のアンテナ電極２０が約半波長となる周波数帯ｆ２の送信信号は、第２の給電線路３４、外導体７２を介し第２のアンテナ電極２０を励振し、送信アンテナとして動作する。
【００８６】
一方、第２のアンテナ電極２０がほぼ半波長となる周波数の到来電波により第２のアンテナ電極２０は励振され、外導体７２から第２の給電線路３４へ出力される事により、受信アンテナとして動作する。第２の素子２は、グランド電極１５をグランド面としてアンテナとして動作する。
【００８７】
また、第１の分離素子６５により、周波数帯ｆ２の信号の第１の給電線路３２への出力は大きく減衰され、第２のアンテナ電極への第１の給電線路３２の影響が緩和され、動作が安定する。
【００８８】
なお、第１の誘電体ブロック１２及び第２の誘電体ブロック２２の材料を温度特性の良い誘電体セラミックで構成する事で、車載アンテナなどの温度環境の厳しい部位でも適応する事が可能となる。
【００８９】
以上の構成により、第１のアンテナ電極１０は第２のアンテナ電極２０を高周波信号のグランド基準に、第２のアンテナ電極はグランド電極１５をグランド基準にアンテナとして動作させる事が可能となり、また第１の分離素子６５、第１の伝送線路、第２の伝送線路を多層基板上に構成することで安価な構造による複共振型誘電体アンテナの実現が可能になる。
【００９０】
（実施の形態６）
図１０は本発明の実施の形態６の複共振型誘電体アンテナの断面図である。図１０において、６０１は中心導体が第１の誘電体ブロック１２の第１の貫通孔１４を通る第１の給電ピン１３で形成され第２の誘電体ブロック２２の第２の貫通孔２４１と第３の誘電体ブロック２７の第３の貫通孔２８を通る２重同軸管、地導体３は、第１の基板６１と第１の空間層６３と第２の基板６２と第２の空間層６７と第３の基板６８の５層構造から構成され、３６１は第１の基板の表面に設けられた第１のグランド層、６４は第２の基板６２の表面に設けられ２重同軸管６０１の第１の外導体７２に電気的に接続された第２のグランド層、６９は第３の基板６８の表面に設けられ２重同軸管６０１の第２の外導体７３に電気的に接続された第３のグランド層、３２は第３の基板６８の裏面に設けられ給電ピン１３に電気的に接続された第１の給電線路、３４は第２の基板６２の裏面に設けられ第２の外導体７３に電気的に接続された第２の給電線路、３７は第１の基板６１の裏面に設けられ第１の外導体７２に電気的に接続された第３の給電線路、６５は第３の給電線路３７の２重同軸管６０１近傍に設けられた第１の分離素子、６６は第２の給電線路３４の２重同軸管６０１近傍に設けられた第２の分離素子、１５は第３の誘電体ブロック２７の底部に設けられたグランド電極である。
【００９１】
６は、第１の素子１や第２の素子２と同じように、第３のアンテナ電極２６と第３の誘電体ブロック２７から構成された第３の素子である。
【００９２】
第１の分離素子６５は、第３の素子６が送受信する周波数帯ｆ３に対し、１/４波長の高さを有する管状の構造体で構成する事で、第１の外導体７２の外側の面を伝わった周波数ｆ３の高周波信号の第２の給電線路３４、第２のグランド層６４への伝送を制限する事ができる。
【００９３】
第２の分離素子６６は、第２の素子２が送受信する周波数帯ｆ２に対し、１/４波長の高さを有する管状の構造体で構成する事で、第２の外導体７３の外側の面を伝わった周波数ｆ２の高周波信号の第１の給電線路３２、第３のグランド層６４への伝送を制限する事ができる。
【００９４】
以上のような構成で以下その動作を説明する。第１のアンテナ電極１０が約半波長となる周波数帯ｆ１の送信信号は、第１の給電線路３２、第１の給電ピン１３を介し第１のアンテナ電極１０を励振し、送信アンテナとして動作する。
【００９５】
一方、第１のアンテナ電極１０がほぼ半波長となる周波数の到来電波により第１のアンテナ電極１０は励振され、第１の給電ピン１３から第１の給電線路３２へ出力される事により、受信アンテナとして動作する。第１の素子１は、第２のアンテナ電極２０をグランド面としてアンテナとして動作する。
【００９６】
また、第２のアンテナ電極２０が約半波長となる周波数帯ｆ２の送信信号は、第２の給電線路３４と第２の外導体７３を介し第２のアンテナ電極２０を励振し、送信アンテナとして動作する。
【００９７】
一方、第２のアンテナ電極２０がほぼ半波長となる周波数の到来電波により第２のアンテナ電極２０は励振され、第２の外導体７３から第２の給電線路３４へ出力される事により、受信アンテナとして動作する。第２の素子２は、第３のアンテナ電極２６をグランド面としてアンテナとして動作する。
【００９８】
また、第１の分離素子６５により、周波数帯ｆ２の信号の第１の給電線路３２への出力は大きく減衰され、第２のアンテナ電極２０への第１の給電線路３２の影響が緩和され、動作が安定する。
【００９９】
同様に、第３のアンテナ電極２６が約半波長となる周波数帯ｆ３の送信信号は、第３の給電線路３７と第１の外導体７２を介し第３のアンテナ電極２６を励振し、送信アンテナとして動作する。
【０１００】
一方、第３のアンテナ電極２６がほぼ半波長となる周波数の到来電波により第３のアンテナ電極２６は励振され、第１の外導体７２から第３の給電線路３７へ出力される事により、受信アンテナとして動作する。第３の素子６は、グランド電極１５をグランド面としてアンテナとして動作する。
【０１０１】
また、第２の分離素子６６により、周波数帯ｆ３の信号の第２の給電線路３４への出力は大きく減衰され、第３のアンテナ電極２６への第２の給電線路３４の影響が緩和され、動作が安定する。
【０１０２】
以上の構成により、第１のアンテナ電極１０は第２のアンテナ電極２０を高周波信号のグランド基準に、第２のアンテナ電極２０は第３のアンテナ電極２６を高周波信号のグランド基準に、第３のアンテナ電極２６はグランド電極１５をグランド基準にアンテナとして動作させる事が可能となり、また第１の分離素子６５、第２の分離素子６６により影響する高周波信号を、第２のグランド層６４、第３のグランド層６９、第２の給電線路３４、第３の給電線路に伝わる事を防ぎ、アンテナ特性を向上させる事ができる。
【０１０３】
（実施の形態７）
図１１は本発明の実施の形態７の複共振型誘電体アンテナの断面図、図１２は地導体３の第１から第４の金属層のパターン図である。図１１において、地導体３は、第１の金属層７４と第１の基板６１と第２の金属層７５と第２の基板６２と第３の金属層７６と第３の基板６８と第４の金属層７７の多層基板で構成され、３２は第３の金属層７６に設けられ電気的に第１の給電ピン１３に接続された第１の給電線路、３４は第２の外導体７３から第３の金属層７６の線路とスルーホール８７を介して第４の金属層７７の線路へと電気的に接続された第２の給電線路、３７は第１の外導体７２から第２の金属層７５の線路とスルーホール７８を介して第４の金属層７７の線路へと電気的に接続された第３の給電線路、６５は第２の金属層７５に設けられた１／４波長の扇状の先端短絡スタブからなる第１の分離素子、６６は第３の金属層７６に設けられた１／４波長の扇状の先端短絡スタブからなる第２の分離素子、１５は第３の誘電体ブロック２７の底部に設けられたグランド電極である。
【０１０４】
第１の分離素子６５は、第３の素子６が送受信する周波数帯ｆ３に対し、１/４波長の先端短絡スタブで構成する事で、第１の外導体７２の外側の面を伝わった周波数ｆ３の高周波信号の第２の給電線路３４への伝送を制限する事ができる。
【０１０５】
第２の分離素子６６は、第２の素子２が送受信する周波数帯ｆ２に対し、１/４波長の先端短絡スタブで構成する事で、第２の外導体７３の外側の面を伝わった周波数ｆ２の高周波信号の第１の給電線路３２への伝送を制限する事ができる。
【０１０６】
以上のような構成で以下その動作を説明する。第１のアンテナ電極１０が約半波長となる周波数帯ｆ１の送信信号は、第１の給電線路３２、第１の給電ピン１３を介し第１のアンテナ電極１０を励振し、送信アンテナとして動作する。一方、第１のアンテナ電極１０がほぼ半波長となる周波数の到来電波により第１のアンテナ電極１０は励振され、第１の給電ピン１３から第１の給電線路３２へ出力される事により、受信アンテナとして動作する。第１の素子１は、第２のアンテナ電極２０をグランド面としてアンテナとして動作する。
【０１０７】
また、第２のアンテナ電極２０が約半波長となる周波数帯ｆ２の送信信号は、第２の給電線路３４と第２の外導体７３を介し第２のアンテナ電極２０を励振し、送信アンテナとして動作する。一方、第２のアンテナ電極２０がほぼ半波長となる周波数の到来電波により第２のアンテナ電極２０は励振され、第２の外導体７３から第２の給電線路３４へ出力される事により、受信アンテナとして動作する。
【０１０８】
第２の素子２は、第３のアンテナ電極２６をグランド面としてアンテナとして動作する。第１の分離素子６５により、周波数帯ｆ２の信号の第１の給電線路３２への出力は大きく減衰され、第２のアンテナ電極２０への第１の給電線路３２の影響が緩和され、動作が安定する。
【０１０９】
同様に、第３のアンテナ電極２６が約半波長となる周波数帯ｆ３の送信信号は、第３の給電線路３７と第１の外導体７２を介し第３のアンテナ電極２６を励振し、送信アンテナとして動作する。
【０１１０】
一方、第３のアンテナ電極２６がほぼ半波長となる周波数の到来電波により第３のアンテナ電極２６は励振され、第１の外導体７２から第３の給電線路３７へ出力される事により、受信アンテナとして動作する。第３の素子６は、グランド電極１５をグランド面としてアンテナとして動作する。
【０１１１】
また、第２の分離素子６６により、周波数帯ｆ３の信号の第２の給電線路３４への出力は大きく減衰され、第３のアンテナ電極２６への第２の給電線路３４の影響が緩和され、動作が安定する。
【０１１２】
なお、第１の誘電体ブロック１２及び第２の誘電体ブロック２２の材料を温度特性の良い誘電体セラミックで構成する事で、車載アンテナなどの温度環境の厳しい部位でも適応する事が可能となる。
【０１１３】
以上の構成により、第１のアンテナ電極１０は第２のアンテナ電極２０を高周波信号のグランド基準に、第２のアンテナ電極２０は第３のアンテナ電極２６を高周波信号のグランド基準に、第３のアンテナ電極２６はグランド電極１５をグランド基準にアンテナとして動作させる事が可能となり、また第１の分離素子６５、第２の分離素子６６、第１の伝送線路、第２の伝送線路、第３の伝送線路を多層基板上に構成することで安価な構造でアンテナを実現できる。
【０１１４】
（実施の形態８）
図１３は本発明の実施の形態８の複共振型誘電体アンテナの斜視図である。図１３において、４は板状の誘電体ブロック、５０は第４のアンテナ電極、５１は第４のアンテナ電極５０の内側に形成された第５のアンテナ電極、５２は第４のアンテナ電極５０に接続された第４の給電ピン、５３は第５のアンテナ電極５１に接続された第５の給電ピンである。
【０１１５】
以上のような構成で以下その動作を説明する。第４のアンテナ電極５０が約半波長となる周波数帯ｆ４の送信信号は、実施の形態１で説明した構成と同じように地導体３の裏面に形成された給電線路から第４の給電ピン５２を介し第４のアンテナ電極５０を励振し、送信アンテナとして動作する。一方、第４のアンテナ電極５０がほぼ半波長となる周波数帯ｆ４の到来電波により第４のアンテナ電極５０は励振され、第４の給電ピン５２から給電線路へ出力される事により、受信アンテナとして動作する。
【０１１６】
同じように、第５のアンテナ電極５１と第５４の給電ピン５３により、第５のアンテナ電極５１の形状に応じた周波数帯ｆ５での送受信アンテナとして動作する。
【０１１７】
周波数帯ｆ５をｆ４より高く設定する事により、第５のアンテナ電極５１は、第４のアンテナ電極５０の内側に構成する事が可能となり、全体の大きさを小型にできる。
【０１１８】
図１４は、実施の形態８の別な構成を示す斜視図である。図１４において、２５は第４のアンテナ電極５０に設けられた縮退分離素子である。縮退分離素子２５は実施の形態１で説明した機能を有する。
【０１１９】
以上のような構成で以下その動作を説明する。車に搭載された車載無線装置で、例えばＧＰＳサービスとＶＩＣＳサービスを享受する場合、ＧＰＳでは１．５ＧＨｚ帯の円偏波形式の電磁波を、ＶＩＣＳでは２．５ＧＨｚ帯の直線偏波成分をの電磁波を受信する必要がある。
【０１２０】
ｆ４として１．５ＧＨｚ帯、ｆ５として２．５ＧＨｚ帯に対応させるようなアンテナ電極形状を形成した場合、第４のアンテナ電極５０は縮退分離素子２５を有しているため、円偏波形式の１．５ＧＨｚ帯の電磁波を効率良く受信可能となる。
【０１２１】
一方、第５のアンテナ電極５１には縮退分離素子２５を設けていないため、直線偏波形式の２．５ＧＨｚ帯の電磁波を効率良く受信でき、前述のような具体的な複数のサービスにも対応する事が可能となる。
【０１２２】
図１５は、実施の形態８の別な構成を示す斜視図である。図１５において、５６は地導体３表面に形成されている図示してないグランド面と電気的に絶縁された第４の給電線路、５７は第４の給電線路である。
【０１２３】
第４の給電線路５６は第４のアンテナ電極５０と電磁的に結合している。従って、送信信号により第４のアンテナ電極５０を励振させられ送信アンテナとして動作する。また到来電波により励振させられた高周波信号は第４のアンテナ電極５０から第４の給電線路５６に出力される事で受信アンテナとして動作する。同じように、第５の給電線路５７は電磁結合により第５のアンテナ電極５１と接続される事で送受信アンテナとして動作する。
【０１２４】
図１５では、第４の給電ピン５２及び第５の給電ピン５３の両方を無くし、地導体３に形成した第４の給電線路５６及び第５の給電線路５７を介し、電磁的に結合させた構成を説明したが、どちらか一方だけでもよい。
【０１２５】
なお、縮退分離素子２５を第４のアンテナ電極５０に設ける構成を説明したが、送受信した２種類の周波数帯での偏波特性に応じて、第４のアンテナ電極５１または第５のアンテナ電極５１、あるいは両方に設けても良い。また、図１３乃至１５ではアンテナ電極として矩形のパッチアンテナ素子を記載したが、円形のパッチアンテナ素子でも構わない。
【０１２６】
また、誘電体ブロック４の材料を温度特性の良い誘電体セラミックで構成する事で、車載アンテナなどの温度環境の厳しい部位でも適応する事が可能となる。
【０１２７】
なお、第４のアンテナ電極５０と第５のアンテナ電極５１への給電として、地導体３表面をグランド面３６として、所定の位置にスロットを設け、地導体３裏面に形成した給電線路から、スロット給電法により結合しても良い。
【０１２８】
以上の構成により、２種類の周波数帯に対応した複共振型誘電体アンテナを構成する事が可能となり、また所望の偏波特性に対応させた小型な複共振型誘電体アンテナの実現が可能となる。
【０１２９】
（実施の形態９）
図１６は本発明の実施の形態９の複共振型誘電体アンテナの断面図である。斜視図は実施の形態８で説明した図１３と同じである。
【０１３０】
図１６において、４１は表面に第４のアンテナ電極５０を形成し断面が台形形状で環状の誘電体ブロックＡ、４２は表面に第５のアンテナ電極５１を形成し誘電体ブロックＡ４１に勘合する形状の誘電体ブロックＢである。誘電体ブロックＡ４１と誘電体ブロックＢ４２は異なる比誘電率の材料で構成する。
【０１３１】
以上のような構成で以下その動作を説明する。第４のアンテナ電極５０または第５のアンテナ電極５１から放射あるいは受信する電磁波の指向特性は、実施の形態３で説明したように、アンテナ電極と誘電体ブロックの形状および位置関係と地導体により変化する。
【０１３２】
実施の形態３で説明したように、第５のアンテナ電極５１と地導体３のグランド面３６の間で形成される電界ベクトルは、誘電体ブロックＡ４１と誘電体ブロックＢ４２の境界で、各々の比誘電率及び境界面の方向に応じて屈折され、結果として指向特性が変化される。
【０１３３】
同じように、第４のアンテナ電極５０とグランド面３６の間で形成される電界ベクトルは、誘電体ブロック４１Ａの外側形状に応じて変化し、結果として指向特性が変化する。すなわち、誘電体ブロックＡ４１と誘電体ブロックＢ４２の比誘電率及び形状により、第４のアンテナ電極５２と第５のアンテナ電極５１の指向特性を制御することができる。
【０１３４】
車に搭載された車載無線装置で、例えば２．５ＧＨｚ帯のＶＩＣＳサービスと自動料金収受システムなどの５．８ＧＨｚ帯の狭域通信を享受する場合、実施の形態３で説明したような指向特性が要求される。第５のアンテナ電極５１で５．８ＧＨｚ帯を、第４のアンテナ電極５０で２．５ＧＨｚ帯に対応するようなアンテナ電極形状とし、誘電体ブロックＡ４１と誘電体ブロックＢ４２の比誘電率と形状を最適化することで、第５のアンテナ電極５１の送受信する指向特性を狭域通信システムで要求される指向特性に合わせこむ事が可能となる。
【０１３５】
なお、誘電体ブロックＡ４１及び誘電体ブロックＢ４２の材料を温度特性の良い誘電体セラミックで構成する事で、車載アンテナなどの温度環境の厳しい部位でも適応する事が可能となる。
【０１３６】
なお、２つのアンテナ電極５０、５１への給電として、給電ピン５２、５３を介した構成を説明したが、グランド面３６にスロットを設け、給電線路５６、５７からスロット給電法に給電しても良い。また、給電線路５６、５７を地導体３のグランド層３６面側に形成し、アンテナ電極５０、５１と電磁的に結合しても良い。
【０１３７】
以上の構成により、２つの誘電体ブロックの比誘電率や形状を変化させることで、指向特性を制御させた複共振型誘電体アンテナの実現が可能となる。
【０１３８】
（実施の形態１０）
図１７は本発明の実施の形態１０の複共振型誘電体アンテナの斜視図である。図１７において図１３と異なる点は、第５のアンテナ電極５１の内側に第６のアンテナ電極５４を設けている点である。
【０１３９】
以上のような構成で以下その動作を説明する。実施の形態８で説明したように、第４のアンテナ電極５０と第５のアンテナ電極５１はｆ４及びｆ５の周波数帯のアンテナとして動作する。同じように、第６のアンテナ電極５４が約半波長となる周波数帯ｆ６の送信信号は、地導体３の裏面に形成された図示してない給電線路から第６の給電ピン５５を介し第６のアンテナ電極５４を励振し、送信アンテナとして動作する。
【０１４０】
一方、第６のアンテナ電極５４がほぼ半波長となる周波数帯ｆ６の到来電波により第６のアンテナ電極５４は励振され、第６の給電ピン５５から給電線路へ出力される事により、受信アンテナとして動作する。
【０１４１】
周波数帯ｆ６をｆ５より、またｆ５をｆ４より高く設定する事により、第４のアンテナ電極５０の内側に第５のアンテナ電極５１を、また第５のアンテナ電極５１の内側に第６のアンテナ電極５４を構成する事が可能となり、全体の大きさを小さくする事が可能となる。
【０１４２】
図１８は、実施の形態１０の別な構成を示す斜視図である。図１８において図１７と異なる部分は、第４のアンテナ電極５０と第６のアンテナ電極５４に縮退分離素子２５を設けた点である。縮退分離素子２５を設ける事で、実施の形態１などで説明したように、偏波形式の異なる複数のサービスに対応できる。
【０１４３】
図１９は、実施の形態１０の更に別な構成を示す斜視図である。図１９において図１８と異なる部分は、第５のアンテナ電極５１を無くすと共に、第４のアンテナ電極５０の内周の一部に給電部７１を設け、地導体３の図示してないグランド面と電気的に絶縁された第５の給電回路７０を設けた点である。
【０１４４】
以上の構成で以下その動作を説明する。第４のアンテナ電極５０と第６のアンテナ電極５４は図１７の構成で説明したように各々ｆ４、ｆ６の周波数帯に対応しアンテナとして動作する。
【０１４５】
アンテナの動作は補対の関係にあり、第４のアンテナ電極５０と第６のアンテナ電極５４の間の部分は、第４のアンテナ電極５０の内周部の縁に給電することでこの形状に対応した周波数帯ｆ６に対応したアンテナとして動作する。
【０１４６】
即ち、周波数帯ｆ５の送信信号は、第５の給電線路７０から給電部７１に電磁結合により第４のアンテナ電極５０の縁を励振し、結果として送信アンテナとして動作する。一方、周波数帯ｆ５の到来電波により第４のアンテナ電極５０の縁は励振され、電磁結合により給電部７１から第５の給電線路７０へ出力される事により、受信アンテナとして動作する。
【０１４７】
なお、図１８、１９において、縮退分離素子２５を第３のアンテナ電極５０と第５のアンテナ電極５４に設ける構成を説明したが、３種類の周波数帯での偏波特性に応じて縮退分離素子２５を設けても良い。また、図１８、１９ではアンテナ電極として矩形のパッチアンテナ素子を記載したが、円形のパッチアンテナ素子でも構わない。
【０１４８】
また、誘電体ブロック４の材料を温度特性の良い誘電体セラミックで構成する事で、車載アンテナなどの温度環境の厳しい部位でも適応する事が可能となる。
【０１４９】
また、給電ピンを介した各アンテナ電極への給電として、地導体３のグランド面３６にスロットを、また地導体３の裏面に給電線路を形成し、スロット給電法によりアンテナ電極に給電しても良い。また、地導体３のグランド層３６面側に給電線路を形成し、アンテナ電極と電磁的に結合しても良い。
【０１５０】
以上の構成により、３種類の周波数帯に対応した複共振型誘電体アンテナを構成する事が可能となり、また所望の偏波特性に対応させた小型な複共振型誘電体アンテナの実現が可能となる。
【０１５１】
（実施の形態１１）
図２０は本発明の実施の形態１１の複共振型誘電体アンテナの分解図である。実施の形態１から１０で説明した構成に対し、接続部８０をアンテナ素子と地導体３の間に挿入したもので、図２０は実施の形態２で説明した図４の複共振型誘電体アンテナ構成に対し接続部８０を付加したものである。
【０１５２】
図２０において、８０は誘電体ブロックから構成され第１の素子１や第２の素子２と形状を同じにした接続部、８１は接続部８０の第１の給電ピン１３に対応した位置に設けた第１の給電点、８２は第２の給電ピン２３に対応した位置に設けた第２の給電点、８３は第１の給電点８１に接続された第１の周波数分離素子、８４は第２の給電点８２に接続された第２の周波数分離素子、８５は第１の周波数分離素子８３と第２の周波数分離素子８４に接続された１ポート給電端、８６は接続部８０を地導体３に設置した場合に１ポート給電端８５と接続される給電線路である。
【０１５３】
以上のような構成で以下その動作を説明する。第１のアンテナ電極１０は周波数帯ｆ１の電磁波を送受信し、第２のアンテナ電極２０は周波数帯ｆ２の電磁波を送受信するように構成する。第１の周波数分離素子８３は、誘電体ブロックである接続部８０の表面上にパターン形成した素子で周波数帯ｆ１の信号を通過させるフィルタ機能を有する。同じように、第２の周波数分離素子８４は周波数帯ｆ２の信号を通過させる機能を有する。
【０１５４】
給電線路８６には、図示していない送信部や受信部から構成された高周波送受信部が接続されている。高周波送受信部で発生した周波数帯ｆ１の信号は、給電線路８６から１ポート給電端８５を通じ、第１の周波数分離素子８３と第２の周波数分離素子８４に入力されるが、各々の周波数帯での通過特性により第１の給電点８１にだけ伝達され、第１の給電ピン１３を介し第１のアンテナ電極１０を励振し、周波数帯ｆ１の電磁波を放射する。同じように、周波数帯ｆ２の信号は、第２の周波数分離素子８４、第２の給電点８２、第２の給電ピン２３を介し、第２のアンテナ電極２０を励振し、周波数帯ｆ２の電波を放射する。
【０１５５】
周波数帯ｆ１の信号は第２の周波数分離素子８４で第２のアンテナ電極２０への影響を低減し、また逆に周波数帯ｆ２の信号は第１の周波数分離素子８３で第１のアンテナ電極１０にの影響を低減させる事ができるため、アンテナとしての特性を向上させることができる。
【０１５６】
周波数帯ｆ１の到来電波は、第１のアンテナ電極１０を励振すると共に、第２のアンテナ電極２０も微小なレベルで励振させるが、第２の周波数分離素子８４により、給電線路８６には出力を防ぐ。逆に周波数帯ｆ２の到来電波で励振された第１のアンテナ電極１０の出力は、第１の周波数分離素子８３により、給電線路８６への出力を制限することが可能となる。
【０１５７】
なお、１ポート給電端８５を接続部８０のサイド部分に構成したが、接続部８０に貫通孔を設け給電ピンにて給電線路８６に接続しても良い。また、給電線路８６を地導体３の表面に形成したが、裏面でも内部でも構わない。更に、第１の周波数分離素子８３及び第２の周波数分離素子８４を接続部８０の表面に形成したが、裏面や内部でも構わない。
【０１５８】
また、接続部８０のベース材である誘電体ブロックの材料を温度特性の良い誘電体セラミックで構成する事で、車載アンテナなどの温度環境の厳しい部位でも適応する事が可能となる。
【０１５９】
以上のように、複数の周波数帯での相互の影響を低減した１ポート給電型の複共振型誘電体アンテを実現することができる。
【０１６０】
（実施の形態１２）
図２１は本発明の実施の形態１２の車載無線装置のブロック図である。図２１において、５は実施の形態１から５あるいは８から１０で説明したいずれかの構成の複共振型誘電体アンテナ、９１は複共振型誘電体アンテナ５が対応する無線サービスの数に対応した複数の高周波送受信部、９２は高周波送受信部９１に接続された複数の信号処理部、９５は信号処理部９２に接続された表示部、９３は信号処理部９２や表示部９５の動作を制御する動作制御部、９４はオペレーション部である。複共振型誘電体アンテナ５、高周波送受信部９１、信号処理部９２、動作制御部９３、オペレーション部９４、表示部９５で車載無線装置９０が構成される。
【０１６１】
以上のような構成で以下その動作を説明する。車載無線装置９０は車内、例えばダッシュボード上に設置し、複数の無線サービス、例えば周波数帯ｆ１と周波数帯ｆ２の無線通信を行なうものとする。
【０１６２】
図２２は、高周波送受信部９１の概略ブロック図で、高周波送受信部９１は所定の周波数の高周波信号を変調し複共振型誘電体アンテナ５に供給し、また複共振型誘電体アンテナ５で受信した電波は増幅、フィルタリングしながら所定の方式で復調する変調回路９０１、送信回路９０２、受信回路９０３、復調回路９０４から構成され、複共振型誘電体アンテナ５で対応する無線サービスに応じて複数個配置し、複共振型誘電体アンテナ５の給電線路に接続する。
【０１６３】
送信回路９０２、受信回路９０３はスイッチ９０８を介し複共振型誘電体アンテナ５を接続されている。
【０１６４】
信号処理部９２はベースバンド処理を行なうもので、高周波送受信部９１の出力した復調データから各々の無線サービスのプロトコルに応じたデータに転換し、表示部９５に出力し表示させる。
【０１６５】
車両の運転者は、キーボードやスイッチなどから構成されたオペレーション部９４により周波数帯ｆ１のサービスを受ける事を指示する。この指示により、動作制御部９３は、複数ある高周波送受信部９１及び信号処理部９２の内、周波数帯ｆ１に関わる高周波送受信部９１や信号処理部９２だけを動作させ表示部９５に信号処理部９２の出力結果や送信した内容等を表示する。
【０１６６】
また、周波数帯ｆ２のサービスを受ける場合も、同じように運転者はオペレーション部９５に指示し、動作制御部９３が、対応する高周波送受信部９１や信号処理部９２を動作させることで可能となる。
【０１６７】
以上のように、１つの車載無線装置９０で複数の無線サービス、例えば、ＶＩＣＳサービスと自動料金種々サービスを享受でき、車載無線装置を少なくした装置構成で複数の無線サービスに対応することができる。
【０１６８】
なお、前記説明では、２つの無線サービスに対応した構成を図示したが、複共振型誘電体アンテナ５の構成に応じて、３種類以上のサービスに対応しても良い。
【０１６９】
また、動作制御部９３の動作として、同一時間で１種類の周波数帯の処理を行なうように記載したが、同時で複数の周波数帯の処理を行なっても構わない。
【０１７０】
また、同時送受信処理したい場合は、スイッチ９０８をサーキュレータなどに変更すれば良い。
【０１７１】
（実施の形態１３）
図２３は本発明の実施の形態１３の車載無線装置のブロック図である。実施の形態１２で説明した図２１と異なる点は、複共振型誘電体アンテナ５が実施の形態６乃至７あるいは１１で説明したいずれかの構成であり、複共振型誘電体アンテナ５には１つの高周波送受信部９１が接続され、また信号処理部９２も１つである点である。
【０１７２】
以上のような構成で以下その動作を説明する。複数の無線サービス、例えば周波数帯ｆ１と周波数帯ｆ２の無線通信を行なうものとする。複共振型誘電体アンテナ５は複数の周波数帯の電磁波を送受信できるとともに、１ポート給電端８５により高周波送受信部９１と接続される。
【０１７３】
図２４は、高周波送受信部９１の概略ブロック図で、高周波送受信部９１は、信号処理部９２が出力する変調信号を高周波帯に周波数変換し所望の出力に増幅しし複共振型誘電体アンテナ５に供給する送信回路９０２と、複共振型誘電体アンテナ５で受信した高周波信号を低周波数帯に周波数変換し所望のＩＦ信号を生成する受信回路９０３から構成され、このＩＦ信号はアナログデジタル変換器９０５でデジタル信号に変化し出力する。
【０１７４】
信号処理部９２はこのデジタル信号を受け、デジタル信号処理によりソフトウェアでフィルタリング処理や復調処理を行い、さらにベースバンド処理を行う。信号処理部９２はデジタルシグナルプロセッサやＣＰＵにより構成する事で、前記機能をソフトウェアで実現できる。
【０１７５】
車両の運転者は、周波数帯ｆ１のサービスを受ける事を、キーボードやスイッチなどから構成されたオペレーション部９４により指定する。この指定により、動作制御部９３は、複共振型誘電体アンテナ５に所定の高周波信号が供給されるように高周波送受信部９１のローカル信号源９０６の発振周波数を切り替えりと共に、所定の周波数帯のＩＦ信号が得られるようにローカル信号源９０７の発振周波数を切りかえる。送信回路９０２、受信回路９０３はスイッチ９０８を介し複共振型誘電体アンテナ５を接続されている。
【０１７６】
また、動作制御部９３は、周波数帯ｆ１に関わる処理を信号処理部９２に指示する。信号処理部９２は周波数帯ｆ１に関わる処理動作をソフトウェアを切り替える事で、対応し、表示部９５で処理結果を表示する。
【０１７７】
また、周波数帯ｆ２のサービスを受ける場合も、同じように運転者はオペレーション部９５に指示し、この指示の応じ動作制御部９３が高周波送受信部９１のローカル信号源９０６、９０７の発振周波数を制御すると共に、信号処理部９１のソフトウェアを変更する事で可能となる。
【０１７８】
以上のように、複共振型誘電体アンテナ５、高周波送受信部９１、信号処理部９１が各々１つで構成された１つの車載無線装置９０で複数の無線サービス、例えば、ＶＩＣＳサービスと自動料金種々サービスを享受でき、車載無線装置を少なくした装置構成で複数の無線サービスに対応することができる。
【０１７９】
なお、前記説明では、２つの無線サービスに対応した構成を図示したが、複共振型誘電体アンテナ５の構成に応じて、３種類以上のサービスに対応しても良い。
【０１８０】
また、同時送受信処理したい場合は、スイッチ９０８をサーキュレータなどに変更すれば良い。
【０１８１】
【発明の効果】
以上のように本発明構成によれば、第１のアンテナ電極と第２のアンテナ電極間の相互作用の影響を低減した小型な複共振型誘電体アンテナを実現することができる。
【０１８２】
また、各々アンテナ電極に対象とする無線サービスに応じて縮退分離素子を設ける事で円偏波に対応させ、また、第１および第２の誘電体ブロックをアンテナ電極の部分とそれ以外で異なる比誘電率の２つの誘電体ブロックで構成し、かつ各々の誘電体ブロックの断面形状を調整することで、指向特性を制御させた小型な複共振型誘電体アンテナを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例における複共振型誘電体アンテナの斜視図
【図２】本発明の１実施例における複共振型誘電体アンテナの分解図
【図３】本発明の１実施例における地導体裏面の斜視図
【図４】本発明の１実施例における複共振型誘電体アンテナの斜視図
【図５】本発明の１実施例における複共振型誘電体アンテナの断面図
【図６】本発明の１実施例における複共振型誘電体アンテナの断面図
【図７】本発明の１実施例における複共振型誘電体アンテナの断面図
【図８】本発明の１実施例における複共振型誘電体アンテナの断面図
【図９】本発明の１実施例における複共振型誘電体アンテナの地板金属層パターン図
【図１０】本発明の１実施例における複共振型誘電体アンテナの断面図
【図１１】本発明の１実施例における複共振型誘電体アンテナの断面図
【図１２】本発明の１実施例における複共振型誘電体アンテナの地板金属層パターン図
【図１３】本発明の１実施例における複共振型誘電体アンテナの斜視図
【図１４】本発明の１実施例における複共振型誘電体アンテナの斜視図
【図１５】本発明の１実施例における複共振型誘電体アンテナの斜視図
【図１６】本発明の１実施例における複共振型誘電体アンテナの断面図
【図１７】本発明の１実施例における複共振型誘電体アンテナの斜視図
【図１８】本発明の１実施例における複共振型誘電体アンテナの斜視図
【図１９】本発明の１実施例における複共振型誘電体アンテナの斜視図
【図２０】本発明の１実施例における複共振型誘電体アンテナの分解図
【図２１】本発明の１実施例における車載無線装置の概略ブロック図
【図２２】本発明の１実施例における高周波送受信部の概略ブロック図
【図２３】本発明の１実施例における車載無線装置のブロック図
【図２４】本発明の１実施例における高周波送受信部の概略ブロック図
【図２５】従来例における複共振型アンテナのブ構成を示す図
【符号の説明】
１  第１の素子
２  第２の素子
３  地導体
４  誘電体ブロック
５  複共振型誘電体アンテナ
６  第３の素子
１０  第１のアンテナ電極
１１  第１の給電点
１２  第１の誘電体ブロック
１３  第１の給電ピン
１４  第１の貫通孔
１５  グランド電極
２０  第２のアンテナ電極
２１  第２の給電点
２２  第２の誘電体ブロック
２３  第２の給電ピン
２４  貫通孔
２４１  第２の貫通孔
２５  縮退分離素子
２６  第３のアンテナ電極
２７  第３の誘電体ブロック
２８  貫通孔
３０、３１  スルーホール
３２  第１の給電線路
３３  給電端子
３４  第２の給電線路
３６  グランド面
３６１  第１のグランド層
３７  第３の給電線路
３８  第４の給電線路
４１  誘電体ブロックＡ
４２  誘電体ブロックＢ
４３  電界ベクトル
５０  第４のアンテナ電極
５１  第５のアンテナ電極
５２  第４の給電ピン
５３  第５の給電ピン
５４  第６のアンテナ電極
５５  第６の給電ピン
５６  第４の給電線路
５７  第５の給電線路
６０  同軸管
６０１  ２重同軸管
６１  第１の基板
６２  第２の基板
６３  空間層
６４  第２のグランド層
６５  第１の分離素子
６６  第２の分離素子
６７  空間層
６８  第３の基板
６９  第３のグランド層
７０  第４の給電回路
７１  給電部
７２，７３  外導体
７４  第１の金属層
７５  第２の金属層
７６  第３の金属層
７７  第４の金属層
７８，７９  スルーホール
８０  接続部
８１  第１の給電点
８２  第２の給電点
８３  第１の周波数分離素子
８４  第２の周波数分離素子
８５  １ポート給電端
８６  給電線路
８７  スルーホール
９０  車載無線装置
９１  高周波送受信部
９２  信号処理部
９３  動作制御部
９４  オペレーション部
９５  表示部
９０１  変調回路
９０２  送信回路
９０３  受信回路
９０４  復調回路
９０５  アナログデジタル変換器
９０６、９０７  ローカル信号源
９０８  スイッチ
１０１、１０２  放射導体
１０３  切り欠き
１０４，１０５、１０６  誘電体基板
１０７  地導体
１０８  矩形スロット
１０９  円管スロット
１１０、１１１  マイクロストリップ線路
１１２  ハイブリッド回路
【図１】
0003663989.tif 000002
【図２】
0003663989.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
0003663989.tif 000006
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
0003663989.tif 000011
【図１１】
0003663989.tif 000012
【図１２】
0003663989.tif 000013
【図１３】
0003663989.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
0003663989.tif 000017
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
0003663989.tif 000020
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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