(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スロットが形成された導体板からなるアンテナ素子が誘電体板に取り付けられたアンテナ装置において、上記アンテナ素子は、上記誘電体板の一方の面に取付けられ十字形状のスロットが形成された導体板と、上記誘電体板の他方の面の上記十字形状のスロットの交差部の位置に取付けられた交差領域電位緩和導体板と、上記誘電体板の他方の面の上記十字形状のスロットの放射部の位置に取付けられた短冊状の放射領域電位緩和導体板とを備えたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
スロットが形成された導体板からなるアンテナ素子が誘電体板に取り付けられたアンテナ装置において、上記アンテナ素子は、上記誘電体板の一方の面に取付けられ複数の十字形状のスロットが形成された導体板と、上記誘電体の他方の面の各十字形状のスロットの各交差部の位置に取付けられた交差領域電位緩和導体板と、上記誘電体板の他方の面の各十字形状のスロットの各放射部の位置に取付けられた放射領域電位緩和導体板とを備えたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項３】
上記誘電体板の他方の面に導体からなる反射板が上記誘電体板を覆うように支柱を介して平行に設けられている請求項１または２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
上記誘電体板の一方の面に導体からなる電気特性調整板が各十字形状のスロットの中央部を覆うように支柱を介して上記誘電体と平行に設けられている請求項１から３のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項５】
上記電気特性調整板に切り込みが形成されている請求項４に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
上記電気特性調整板は、他の誘電体板と、該他の誘電体板上に取付けられた主緩和板と、上記他の誘電体板上の該主緩和板の対向する辺と平行に取付けられた複数の短冊状の補助緩和板とで構成されている請求項４または５に記載のアンテナ装置。
【請求項７】
上記主緩和板及び上記補助緩和板の少なくとも一方に切り込みが形成されている請求項６に記載のアンテナ装置。
【請求項８】
各スロットの放射部に並列給電されている請求項２から７のいずれかに記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アンテナ装置に関し、特にスロットが形成された導体板からなるアンテナ素子が誘電体板に取り付けられたアンテナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
誘電体板に取付けられた導体板に一文字状の切り抜き（以下「スロット」という。）を形成したアンテナ素子を有するアンテナ装置（以下「スロットアンテナ」という。）がある。このアンテナ装置のスロットに高周波電源から給電することにより、電磁界がスロット内で共振して電波を放射する。この種のスロットアンテナは良好な電気特性を有するので、多用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したスロットアンテナは、単一アンテナとして用いるのには適しているものの、偏波ダイバーシチアンテナとして用いるのは困難であった。また、アンテナ寸法等の制約で複数個のスロットアンテナを配置することは困難であった。さらに一つのスロットアンテナのスペース上に複数個のスロットアンテナを配置することによってアンテナ間の干渉が大きくなるため実用化が困難であった。
【０００４】
そこで、本発明の主な目的は、複数のアンテナ素子で偏波ダイバーシチ機能を有する小型で高効率のアンテナ装置を提供することにあり、本発明の副次的な目的は、広い帯域特性を有するアンテナ装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明のアンテナ装置は、スロットが形成された導体板からなるアンテナ素子が誘電体板に取り付けられたアンテナ装置において、アンテナ素子は、誘電体板の一方の面に取付けられ十字形状のスロットが形成された導体板と、誘電体板の他方の面の十字形状のスロットの交差部の位置に取付けられた交差領域電位緩和導体板と、誘電体板の他方の面の十字形状のスロットの放射部の位置に取付けられた短冊状の放射領域電位緩和導体板とを備えたものである。
【０００６】
本発明のアンテナ装置は、スロットが形成された導体板からなるアンテナ素子が誘電体板に取り付けられたアンテナ装置において、アンテナ素子は、誘電体板の一方の面に取付けられ複数の十字形状のスロットが形成された導体板と、誘電体の他方の面の各十字形状のスロットの各交差部の位置に取付けられた交差領域電位緩和導体板と、誘電体板の他方の面の各十字形状のスロットの各放射部の位置に取付けられた放射領域電位緩和導体板とを備えたものである。
【０００７】
上記構成に加え本発明のアンテナ装置は、誘電体板の他方の面に導体からなる反射板が誘電体板を覆うように支柱を介して平行に設けられているのが好ましい。
【０００８】
上記構成に加え本発明のアンテナ装置は、誘電体板の一方の面に導体からなる電気特性調整板が各十字形状のスロットの中央部を覆うように支柱を介して誘電体と平行に設けられているのが好ましい。
【０００９】
上記構成に加え本発明のアンテナ装置は、電気特性調整板に切り込みが形成されていてもよい。
【００１０】
上記構成に加え本発明のアンテナ装置の電気特性調整板は、他の誘電体板と、他の誘電体板上に取付けられた主緩和板と、他の誘電体板上の主緩和板の対向する辺と平行に取付けられた複数の短冊状の補助緩和板とで構成されていてもよい。
【００１１】
上記構成に加え本発明のアンテナ装置の主緩和板及び補助緩和板の少なくとも一方に切り込みが形成されていてもよい。
【００１２】
上記構成に加え本発明のアンテナ装置は、各スロットの放射部に並列給電されているのが好ましい。
【００１３】
本発明によれば、導体板に形成された十字形状のスロットの直交する二つの放射部に給電することで偏波ダイバーシチが行われる。このような十字形状のスロットを導体板に複数個形成し、誘電体板の各スロットの交差部の裏側に交差領域電位緩和導体板を取付け、各スロットの放射部の裏側に放射領域電位緩和導体板を取付けることにより、小型で高効率のアンテナ装置が得られる。また、誘電体の一方の面側に電気特性調整板を設けることにより、広い帯域特性を有するアンテナ装置が得られる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１５】
図１は本発明のアンテナ装置に用いられるアンテナ素子の一実施の形態を示す正面図であり、図２は図１に示したアンテナ素子の分解斜視図である。
【００１６】
アンテナ素子１は、誘電体板２の一方の面（図２では上側の面）に十字形状のスロット４が形成された導体板３が取り付けられ、誘電体板２の他方の面（図２では下側の面）の十字形状のスロット４の交差部４ａの位置に交差領域電位緩和導体板５ａが取付けられ、誘電体板２の他方の面の十字形状のスロット４の各放射部４ｂの位置に短冊状の放射領域電位緩和導体板５ｂが取付けられたものである。
【００１７】
このアンテナ素子１は、例えば誘電体板２の両面に銅板やアルミニウム板等の導体板（箔）３を形成した印刷配線用基板を用い、一方の面側の導体板３をエッチングする等の方法により十字形状のスロット４を形成し、他方の面側をエッチングする等の方法により交差領域電位緩和導体板５ａと放射領域電位緩和導体板５ｂとを残すことにより形成される。
【００１８】
図３は図１に示したアンテナ素子に給電線路を取付けたアンテナ装置を示す正面図であり、図４は図３に示したアンテナ装置の分解斜視図である。
【００１９】
このアンテナ装置は、アンテナ素子１の導体板３のスロット４の隣接する二つの放射部４ｂ上に二つの給電素子７、８が取付けられたものである。給電素子７は、誘電体基板１１と、誘電体基板１１上に形成され導体からなる給電ライン９と、給電ライン９に電気的に接続された給電端子１３とで構成されたものである。給電素子８も同様に誘電体基板１２、給電ライン１０及び給電端子１４で構成されたものである。
【００２０】
給電ライン９、１０は、例えば誘電体基板１１（１２）の一方の面（図では上側）に銅板やアルミニウム板等の導体板（箔）を形成した印刷配線用基板を用い、導体板をエッチングする等の方法により、給電ライン９（１０）を残し、給電端子１３（１４）を印刷配線用基板の端縁部に取り付け、給電ライン９（１０）に接続することにより構成される。
【００２１】
給電素子７（８）は、給電ライン９（１０）がスロット４の放射部４ｂと交差するように取付けられ、給電端子１３（１４）から高周波電源（図示せず。）が給電されるようになっている。
【００２２】
このようなアンテナ装置によれば、スロット４は２本の一文字状のスロットを交差させた十字形状を有するため、縦方向に振動する電磁波（例えば垂直偏波）と横方向に振動する電磁波（水平偏波）を放出することができる。このアンテナ装置は、交差領域電位緩和導体５ａと、放射領域電位緩和導体板５ｂとが交差偏波成分の発生を抑制するように機能するので、主電波成分を効率よく放出することができる。
【００２３】
ところで、このアンテナ装置におけるアンテナ素子１は、誘電体板２の一方の面方向（以下「前方」とする。）と他方の面方向（以下「後方」とする。）に対称的に電波を放出する。この電波を前方にのみ放出する単一指向特性とするときには、後方に反射板を設ける構成のアンテナ装置とすればよい。
【００２４】
図５は本発明のアンテナ装置の他の実施の形態を示す外観斜視図である。
【００２５】
図３に示したアンテナ装置との相違点は、電波を前方にのみ放出させるようにした点である。
【００２６】
図５に示すアンテナ装置は、図３に示したアンテナ装置の後方にアンテナ装置を覆うように導体からなる反射板１５が支柱１６を介して平行に設けられたものである。
【００２７】
このようなアンテナ装置によれば、アンテナ素子１から放出される電波が後方で反射されるので、前方に効率的に電波を放出することができる。
【００２８】
ところで、このアンテナ装置から放出される電波の帯域特性を広げるためには、アンテナ素子の一方の面方向に電気特性調整板としての周波数特性緩和板を設けるのが好ましい。
【００２９】
図６は本発明のアンテナ装置の他の実施の形態を示す分解斜視図である。
【００３０】
図５に示したアンテナ装置との相違点は、誘電体の一方の面側に周波数特性緩和板を設けた点である。
【００３１】
このアンテナ装置は図５に示したアンテナ装置の前方に所定の間隔を隔ててスロット４と対向するように電気特性調整板としての周波数特性緩和板１７を設けた構成となっている。この周波数特性緩和板１７は、導電板によって形成され、支柱１８によってアンテナ素子１の前方に周波数特性を緩和するように作用する位置に取付けられる。
【００３２】
このアンテナ装置によれば、アンテナ素子１からの電波は、前方に指向性をもって放出されるが、周波数特性緩和板１７により広帯域特性で効率よく電波を放出することができる。
【００３３】
ここで、携帯電話システム等における地上局のアンテナ装置は、送受信能力を高めるために複数のアンテナ素子を鉛直方向に一列に並べて構成される。
【００３４】
図７は本発明のアンテナ装置の他の実施の形態を示す外観斜視図である。
【００３５】
このアンテナ装置は、複数（図では４個であるが限定されない。）のアンテナ素子の大きさを有する長方形の誘電体板２ａに複数の十字形状のスロット４を長手方向に形成し、各スロット４に対応させて交差領域緩和導体板５ａと放射領域電位緩和導体板５ｂとを取付けて複合アンテナ素子２１を形成したものであり、誘電体板２ａの一方の面側に貼り付けられた導体板をエッチングすることによって形成したマイクロストリップライン２２、２３によって並列に給電するようになっている。また、この複合アンテナ素子２１の後方には反射板２４が設けられ、各スロット４の前方にはそれぞれ周波数特性緩和板１７が取付けられている。
【００３６】
このような複合アンテナ素子２１を鉛直に配置することにより、簡単な構成で複数のアンテナ素子を鉛直に並べた特性のアンテナ装置を実現することができる。
【００３７】
図８は本発明のアンテナ装置の変形例を示す外観斜視図である。
【００３８】
このアンテナ装置は、図７に示した複合アンテナ素子２１を複数段（図では３段であるが限定されない。）鉛直方向に並べて筒状のプラスチックカバー２５で包囲することにより、多連の縦長のアンテナ装置としたものである。
【００３９】
図９〜図１５は本発明のアンテナ装置の変形例を示す分解斜視図である。すなわち図９〜図１５に示したアンテナ装置は、図６に示したアンテナ装置の周波数特性緩和板の形状を変形することによってインピーダンスを調整して周波数特性を変えるようにしたものである。
【００４０】
図９に示した変形例は、導体板の外周の縁部に複数（図では４箇所であるが限定されない。）の切り込み１７ａを形成した周波数特性緩和板１７−１でインピーダンス調整を行って電波特性を変えるようにしたものである。
【００４１】
図１０に示した変形例は、周波数特性緩和板１７−２が、誘電体板１７ｅと、誘電体板１７ｅの中央に取付けられた主緩和板１７ｂと、主緩和板１７ｂの両側に取付けられた補助緩和板１７ｃ、１７ｄとで構成されたものであり、主緩和板１７ｂと補助緩和板１７ｃ、１７ｄとでインピーダンス調整を行って電波特性を変えるようになっている。
【００４２】
主緩和板１７ｂ及び補助緩和板１７ｃ、１７ｄは、一方の面に導体板が貼り付けられた誘電体板をエッチングすることにより形成される。
【００４３】
図１１に示した変形例は、図１０に示した変形例における周波数特性緩和板１７−２の中央部の主緩和板１７ｂの外周縁部に切り込み１７ｆを形成して周波数特性緩和板１７−３を用い、主緩和板１７ｂの切り込み１７ｆと、補助緩和板１７ｄとでインピーダンス調整を行って電波特性を変えるようになっている。
【００４４】
図１２に示した変形例は、図１１に示した変形例における周波数特性緩和板１７−３の補助緩和板１７ｃの主緩和板側の縁部と反対側の縁部とに切り込み１７ｇを形成した周波数特性緩和板１７−４を用いることによってインピーダンス調整を行って電波特性を変えるようになっている。
【００４５】
図１３に示した変形例は、誘電体板１７ｅ上に主緩和板１７ａの四辺に平行に補助緩和板１７ｃ、１７ｄ、１７ｉ、１７ｊを取付けた周波数特性緩和板１７−５を用いることによってインピーダンス調整を行って電波特性を変えるようになっている。この補助緩和板１７ｃ、１７ｄ、１７ｉ、１７ｊも、一方の面に導体板が貼り付けられた誘電体板の導体板をエッチングすることにより形成される。
【００４６】
図１４に示した変形例は、図１３に示した変形例の周波数特性緩和板１７−５の中央部に位置する主緩和板１７ｂの各周縁部に切り込み１７ｆを形成した周波数特性緩和板１７−６を用いて、これらの切り込み１７ｆと、補助緩和板１７ｃ、１７ｄ、１７ｉ、１７ｊとでインピーダンス調整を行って電波特性を変えるようになっている。
【００４７】
図１５に示した変形例は、図１４に示した変形例における周波数特性緩和板１７−６の各補助緩和板１７ｃ、１７ｄ、１７ｉ、１７ｊに切り込み１７ｇ、１７ｈ、１７ｍ、１７ｎを形成した周波数特性緩和板１７−７を用いることによってインピーダンス調整を行って電波特性を変えるようになっている。
【００４８】
以上において本実施の形態及び変形例では、誘電体板の他方の面に十字形状のスロットの放射部の裏側に放射領域電位緩和導体板を取付けた場合で説明したが、本発明はこれに限定されず、スロットの放射部と交差領域電位緩和導体板と放射領域電位緩和導体板とを同一平面上で４５度回転させるように構成してもよい。
【００４９】
また、本実施の形態では、給電線路にマイクロストリップラインを用いた場合で説明したが、本発明はこれに限定されず、コープライナラインを用いることにより、アンテナ構造の簡略化を図ってもよい。
【００５０】
図１６は本発明のアンテナ装置の他の実施の形態を示す正面図である。
【００５１】
このアンテナ装置３１は、スロット４と交差領域電位緩和導体板５ａと放射領域電位緩和導体板５ｂとを同一平面上で４５度回転させ、コープライナライン２２ａ、２３ａで給電するようにしたものである。
【００５２】
図１７は本発明のアンテナ装置の他の実施の形態を示す外観斜視図である。
【００５３】
このアンテナ装置４１は、一つの誘電体板２に図１６に示したアンテナ装置３１を複数（図では４個であるが限定されない。）一列（図では縦方向）に形成したものである。これらのアンテナ装置３１の各スロット４に対応させて交差領域電位緩和導体板５ａと放射領域電位緩和導体５ｂとを形成することにより複合アンテナ装置４１が構成される。複合アンテナ装置４１の各スロット４には、コープライナライン２２ａ、２３ａによって並列に給電されるようになっている。複合アンテナ装置４１の後方（図では右側）には反射板２４が設けられ、各スロット４の前方（図では左側）にはそれぞれ周波数特性緩和板１７が設けられている。
【００５４】
図１８は本発明のアンテナ装置の他の実施の形態を示す外観斜視図である。
【００５５】
同図に示すアンテナ装置は、図１７に示した複合アンテナ装置４１を複数段  （図では３段であるが限定されない。）鉛直方向に並べて筒状のプラスチックカバー４２で包囲することにより、多連のアンテナ装置としたものである。
【００５６】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、次のような優れた効果を発揮する。
【００５７】
複数のアンテナ素子で偏波ダイバーシチ機能を有する小型で高効率のアンテナ装置の提供を実現することができ、広い帯域特性を有するアンテナ装置の提供も実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のアンテナ装置に用いられるアンテナ素子の一実施の形態を示す正面図である。
【図２】図１に示したアンテナ素子の分解斜視図である。
【図３】図１に示したアンテナ素子に給電線路を取付けたアンテナ装置を示す正面図である。
【図４】図３に示したアンテナ装置の分解斜視図である。
【図５】本発明のアンテナ装置の他の実施の形態を示す外観斜視図である。
【図６】本発明のアンテナ装置の他の実施の形態を示す分解斜視図である。
【図７】本発明のアンテナ装置の他の実施の形態を示す外観斜視図である。
【図８】本発明のアンテナ装置の変形例を示す外観斜視図である。
【図９】本発明のアンテナ装置の変形例を示す分解斜視図である。
【図１０】本発明のアンテナ装置の変形例を示す分解斜視図である。
【図１１】本発明のアンテナ装置の変形例を示す分解斜視図である。
【図１２】本発明のアンテナ装置の変形例を示す分解斜視図である。
【図１３】本発明のアンテナ装置の変形例を示す分解斜視図である。
【図１４】本発明のアンテナ装置の変形例を示す分解斜視図である。
【図１５】本発明のアンテナ装置の変形例を示す分解斜視図である。
【図１６】本発明のアンテナ装置の他の実施の形態を示す正面図である。
【図１７】本発明のアンテナ装置の他の実施の形態を示す外観斜視図である。
【図１８】本発明のアンテナ装置の他の実施の形態を示す外観斜視図である。
【符号の説明】
２  誘電体板
３  導体
４  スロット
５ａ  交差領域電位緩和導体板
５ｂ  放射領域電位緩和導体板
１５  反射板
１７  周波数特性調整板（電気特性調整板）
【図１】
0003654146.tif 000002
【図２】
0003654146.tif 000003
【図３】
0003654146.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003654146.tif 000008
【図８】
0003654146.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0003654146.tif 000014
【図１４】
0003654146.tif 000015
【図１５】
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【図１６】
0003654146.tif 000017
【図１７】
0003654146.tif 000018
【図１８】
0003654146.tif 000019