(57)【要約】【課題】  線状導体をスパイラル状に巻回して構成された放射エレメントを備えた構成でありながら、アンテナサイズを小さくする。【解決手段】  本発明のアンテナ装置１は、基板２と、この基板２上に設定距離だけ離間して設けられ線状導体をスパイラル状に巻回して構成された放射エレメント３とを備えたものにおいて、放射エレメント３の線状導体の途中部位に、経路長を長くするために、基板２に設けられた導電性ライン６ａ〜６ｄを迂回用の経路として接続するように構成したものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、この基板上に設定距離だけ離間して設けられ線状導体をスパイラル状に巻回して構成された放射エレメントとを備えたアンテナ装置において、
前記放射エレメントの線状導体の途中部位に、経路長を長くするために、前記基板に設けられた導電性ラインを迂回用の経路として接続するように構成したことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記放射エレメントの形状を、ほぼ四角形状とすると共に、
前記導電性ラインを、前記放射エレメントの外周部の４つの辺部において前記線状導体に接続するように構成したことを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記放射エレメントの形状を、ほぼ四角形状とすると共に、
前記導電性ラインを、前記放射エレメントの外周部の２つの辺部において前記線状導体に接続するように構成したことを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記導電性ラインは、ストリップラインで構成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記導電性ラインは、マイクロストリップラインで構成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項６】
線状導体をスパイラル状に巻回して構成されたグランドエレメントを備え、
前記グランドエレメントの線状導体を、前記放射エレメントの線状導体の間に配置するように構成したことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記基板のうちの前記放射エレメントが設けられていない側の面に接地板を配設したことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項８】
前記放射エレメントの形状を、ほぼ円形状とするように構成したことを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体用の小型アンテナ、例えば車載アンテナとして好適するアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
小型化や薄型化を実現できるアンテナ装置の一例として、特許文献１に記載された角型スパイラルアンテナが知られている。この角型スパイラルアンテナは、角型スパイラル状マイクロストリップラインからなる放射エレメントを有している。そして、この角型スパイラル状マイクロストリップラインの外周部の経路長は、受信する電波の１波長以上２波長以下となるように構成されている。
【特許文献１】特開２００１−２５１１３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記特許文献１に記載の角型スパイラルアンテナ（アンテナ装置）の場合、角型スパイラル状マイクロストリップラインの外周部の経路長が、受信する電波の１波長以上必要であることから、上記角型スパイラルアンテナの本体の１辺部のサイズも、１／４波長程度必要となる。このため、電波の周波数が低くなると（波長が長くなると）、アンテナサイズが増大するという問題点があった。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、線状導体をスパイラル状に巻回して構成された放射エレメントを備えた構成でありながら、アンテナサイズを小さくすることができるアンテナ装置を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のアンテナ装置は、基板と、この基板上に設定距離だけ離間して設けられ線状導体をスパイラル状に巻回して構成された放射エレメントとを備えたものにおいて、前記放射エレメントの線状導体の途中部位に、経路長を長くするために、前記基板に設けられた導電性ラインを迂回用の経路として接続するように構成したものである。この構成の場合、放射エレメントの線状導体の経路長が長くなるから、アンテナ装置の基板の大きさを小さくすることができ、したがって、アンテナサイズを小さくすることができる。
【０００６】
上記構成の場合、前記放射エレメントの形状を、ほぼ四角形状とすると共に、前記導電性ラインを、前記放射エレメントの外周部の４つの辺部において前記線状導体に接続するように構成することが好ましい。また、前記導電性ラインを、前記放射エレメントの外周部の２つの辺部において前記線状導体に接続するように構成しても良い。
一方、前記導電性ラインをストリップラインで構成することが好ましい。また、前記導電性ラインをマイクロストリップラインで構成しても良い。
【０００７】
更に、線状導体をスパイラル状に巻回して構成されたグランドエレメントを備え、前記グランドエレメントの線状導体を、前記放射エレメントの線状導体の間に配置するように構成することがより一層好ましい。更にまた、前記基板のうちの前記放射エレメントが設けられていない側の面に接地板を配設することが良い構成である。また、前記放射エレメントの形状を、ほぼ円形状とするように構成することが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の第１の実施例について、図１ないし図７を参照しながら説明する。まず、図１は、本実施例のアンテナ装置１の全体構成を概略的に示す斜視図である。このアンテナ装置１は、例えばＧＰＳ用のアンテナ装置であり、ＧＰＳの電波の周波数帯（例えば１．５７５４２ＧＨｚ）で整合がとれるように構成されている。上記アンテナ装置１は、図１に示すように、基板２と、この基板２上に設けられた放射エレメント３とから構成されている。
【０００９】
基板２は、２枚の基板４、５を貼り合わせて構成されている。これら基板４、５は、例えば誘電体製の板により形成されている。上側の基板４の上面のほぼ全面には、導体箔例えば銅箔（図示しない）が設けられている。下側の基板５の下面のほぼ全面には、導体箔例えば銅箔（図示しない）が設けられている。２枚の基板４、５の間には、４個のコ字状をなすストリップライン（導電性ライン）６ａ〜６ｄが図示する位置に配設されている。これらストリップライン６ａ〜６ｄは、基板４、５のいずれか一方の面に導体パターンを例えば印刷することにより形成されている。
【００１０】
一方、放射エレメント３は、線状導体を全体として角型（ほぼ四角形状）のスパイラル状に巻回して構成されている。具体的には、放射エレメント３は、中心から角型に４回折れ曲がった第１の線状導体７と、Ｌ字状に曲がった第２の線状導体８と、Ｌ字状に曲がった第３の線状導体９と、Ｌ字状に曲がった第４の線状導体１０と、真っ直ぐな第５の線状導体１１と、前記４個のストリップライン６ａ〜６ｄとから構成されている。
【００１１】
この構成の場合、第１の線状導体７の両端部には、下方に向けて折曲された延設部７ａ、７ｂが設けられている。中心部の延設部７ａは基板２の給電点１２に例えば半田付けにより接続されており、外周部の延設部７ｂはストリップライン６ａの一端部に例えば半田付けにより接続されている。そして、第２の線状導体８の両端部にも、下方に向けて折曲された延設部８ａ、８ｂが設けられている。一端部の延設部８ａが上記ストリップライン６ａの他端部に例えば半田付けにより接続されており、他右端部の延設部８ｂがストリップライン６ｂの一端部に例えば半田付けにより接続されている。
【００１２】
また、第３の線状導体９の両端部にも、下方に向けて折曲された延設部９ａ、９ｂが設けられている。一端部の延設部９ａが上記ストリップライン６ｂの他端部に例えば半田付けにより接続されており、他端部の延設部９ｂがストリップライン６ｃの一端部に例えば半田付けにより接続されている。更に、第４の線状導体１０の両端部にも、下方に向けて折曲された延設部１０ａ、１０ｂが設けられている。一端部の延設部１０ａが上記ストリップライン６ｃの他端部に例えば半田付けにより接続されており、他端部の延設部１０ｂがストリップライン６ｄの一端部に例えば半田付けにより接続されている。
【００１３】
そして、第５の線状導体１１の一端部には、下方に向けて折曲された延設部１１ａが設けられている。この一端部の延設部１０ａは上記ストリップライン６ｄの他端部に例えば半田付けにより接続されている。このように構成することにより、放射エレメント３の線状導体の途中部位に、経路長を長くするために、基板２に設けられたストリップライン６ａ〜６ｄを迂回用の経路として接続する構成が実現されている。
【００１４】
更に、本実施例においては、放射エレメント３の外周部の経路長がλ（λは電波の波長）となるように構成されている（尚、放射エレメント３の経路長の全長（中心部からスパイラル状の全長）は、２λとなるように構成されている）。ここで、放射エレメント３の線状導体の４箇所の途中部位に、基板２に設けられた４個のストリップライン６ａ〜６ｄを接続したので、その分、経路長が長くなる。このため、ストリップライン６ａ〜６ｄを接続しない構成に比べて、放射エレメント３の線状導体の長さを短くすることができる。本実施例の放射エレメント３の場合、外周部の線状導体の１辺部の長さ（図１において示す寸法Ｌ１）は、２５ｍｍ（０．１２５λ）に設定されている。
【００１５】
ちなみに、放射エレメント３を線状導体１３だけで構成した場合、図３に示すような構成（比較例）となる。この構成の場合、放射エレメント３の外周部の線状導体の１辺部の長さ（図３において示す寸法Ｌ２）は、６０ｍｍ（０．３λ）となる。従って、本実施例のアンテナ装置１（図１参照）のサイズは、比較例（図３参照）に比べて１／２以下になることがわかる。
【００１６】
一方、本実施例において、放射エレメント３の５つの線状導体７〜１１は、基板２上に設けられた複数の支持部（図示しない）により支持されることにより、基板２上に設定距離だけ離間して設けられる構成となっている。
そして、上記した構成のアンテナ装置１のリターンロスを測定した結果を図２に示す。この図２によれば、ＧＰＳの電波の周波数帯（例えば１．５７５４２ＧＨｚ）でリターンロスが低減して整合がとれていることがわかり、上記アンテナ装置１はＧＰＳ用のアンテナとして良好に動作することがわかる。尚、上記比較例（図３参照）のアンテナ装置１のリターンロスを測定した結果を図４に示す。この図４から、比較例のアンテナ装置１も、ＧＰＳ用のアンテナとして良好に動作することがわかる。
【００１７】
次に、本実施例のアンテナ装置１の指向性を測定した。この場合の測定面を、図５に示す。そして、この測定面における指向性の測定結果を図６に示す。また、比較例（図３参照）のアンテナ装置１について、上記測定面における指向性の測定結果を図７に示す。これら図６及び図７から、アンテナ正面方向に円偏波が同様に放射されていることがわかり、本実施例及び比較例共に良好な指向性を有していることがわかる。
【００１８】
図８は、本発明の第２の実施例を示すものである。尚、第１の実施例と同一構成には、同一符号を付している。この第２の実施例においては、放射エレメント３の外周部の線状導体の２辺部に、基板２に設けられた２つのストリップライン１４ａ、１４ｂを迂回用の経路として接続するように構成した。これ以外の第２の実施例の構成は、第１の実施例と同じ構成となっている。従って、第２の実施例においても、第１の実施例とほぼ同じ作用効果を得ることができる。
【００１９】
図９は、本発明の第３の実施例を示すものである。尚、第１の実施例と同一構成には、同一符号を付している。この第３の実施例においては、ストリップライン６ａ〜６ｄの代わりにマイクロストリップライン１５ａ〜１５ｄを用いるように構成した。具体的には、下面のほぼ全面に銅箔（図示しない）が設けられた基板１６上面に、４個のコ字状をなすマイクロストリップライン（導電性ライン）１５ａ〜１５ｄが図示する位置に配設されている。これらマイクロストリップライン１５ａ〜１５ｄは、基板１６の上面に導体パターンを例えば印刷することにより形成されている。
【００２０】
そして、上述した以外の第３の実施例の構成は、第１の実施例と同じ構成となっている。従って、第３の実施例においても、第１の実施例とほぼ同じ作用効果を得ることができる。
【００２１】
図１０は、本発明の第４の実施例を示すものである。尚、第１の実施例と同一構成には、同一符号を付している。この第４の実施例においては、線状導体１７を角型（ほぼ四角形状）のスパイラル状に巻回して構成されたグランドエレメント１８を備え、このグランドエレメント１８の線状導体１７を、放射エレメント３の線状導体の間に配置するように構成した。
【００２２】
尚、上記グランドエレメント１８は、その端部または途中部位が基板４の上面または基板５の下面に設けられた銅箔（グランド）に接続されている。また、グランドエレメント１８は、基板２上に設けられた複数の支持部（図示しない）により支持されることにより、放射エレメント３と同様に、基板２上に設定距離だけ離間して設けられる構成となっている。
【００２３】
そして、上述した以外の第４の実施例の構成は、第１の実施例と同じ構成となっている。従って、第４の実施例においても、第１の実施例とほぼ同じ作用効果を得ることができる。特に、第４の実施例においては、放射エレメント３の間にグランドエレメント１８を配設するように構成したので、利得を向上させることができる。
【００２４】
図１１は、本発明の第５の実施例を示すものである。尚、第１の実施例と同一構成には、同一符号を付している。この第５の実施例においては、基板２のうちの放射エレメント３が設けられていない側の面、即ち、基板５の下面に導体板からなる接地板１９を配設した。そして、上述した以外の第４の実施例の構成は、第１の実施例と同じ構成となっている。
【００２５】
従って、第５の実施例においても、第１の実施例とほぼ同じ作用効果を得ることができる。特に、第５の実施例においては、アンテナ装置１の背面（基板５の下面）に接地板１９を配設するように構成したので、アンテナ正面方向の利得を向上させることができる。
【００２６】
尚、上記各実施例においては、放射エレメント３の全体の形状をほぼ四角形状としたが、これに限られるものではなく、例えば円形状、楕円形状等に構成しても良い。このように構成した場合、基板２の形状も例えば円形状、楕円形状等に構成することが好ましい。
【００２７】
ここで、図１２は、本発明の第６の実施例を示すものである。尚、第１の実施例と同一構成には、同一符号を付している。この第６の実施例においては、放射エレメント３の全体の形状をほぼ円形状とするように構成した。そして、これ以外の第６の実施例の構成は、第１の実施例と同じ構成となっている。
従って、第６の実施例においても、第１の実施例とほぼ同じ作用効果を得ることができる。
【００２８】
また、上記各実施例や変形例等においては、ストリップラインやマイクロストリップライン等を２つまたは４つ設けるように構成したが、１つ、３つ、または、５つ以上設けるように構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１の実施例を示すアンテナ装置の斜視図
【図２】アンテナ装置のリターンロスを示す特性図
【図３】比較例を示す図１相当図
【図４】比較例を示す図２相当図
【図５】測定面を説明するためのアンテナ装置の斜視図
【図６】アンテナ装置の指向性を示す特性図
【図７】比較例を示す図６相当図
【図８】本発明の第２の実施例を示す図１相当図
【図９】本発明の第３の実施例を示す図１相当図
【図１０】本発明の第４の実施例を示す図１相当図
【図１１】本発明の第５の実施例を示す図１相当図
【図１２】本発明の第６の実施例を示す図１相当図
【符号の説明】
【００３０】
図面中、１はアンテナ装置、２は基板、３は放射エレメント、６ａ〜６ｄはストリップライン（導電性ライン）、７は第１の線状導体、８は第２の線状導体、９は第３の線状導体、１０は第４の線状導体、１１は第５の線状導体、１３は線状導体、１４ａ、１４ｂはストリップライン、１５ａ〜１５ｄはマイクロストリップライン、１６は基板、１７は線状導体、１８はグランドエレメント、１９は接地板を示す。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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