(57)【要約】【課題】  軸比のよい円偏波を送受信可能なアンテナ装置を提供すること。【解決手段】  アンテナ装置は、上面にアンテナ導体２１および下面に第１の接地導体３１がそれぞれ形成された誘電体基板１１と、上面全面に長方形状の第２の接地導体３２が形成されているとともに第２の接地導体３２上に第１および第２の接地導体３１，３２が電気的に接続されるようにして誘電体基板１１が搭載された長方形状の配線基板４１とを具備しており、配線基板４１の各短辺側の側面に、一端部が第２の接地導体３２に電気的に接続されて接合されるとともに、主面が配線基板４１の下面に垂直とされて下面側に存在するように配置された接地導体板５１を有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面にアンテナ導体および下面に第１の接地導体がそれぞれ形成された誘電体基板と、上面全面に長方形状の第２の接地導体が形成されているとともに該第２の接地導体上に前記第１および第２の接地導体が電気的に接続されるようにして前記誘電体基板が搭載された長方形状の配線基板とを具備しており、該配線基板の各短辺側の側面に、一端部が前記第２の接地導体に電気的に接続されて接合されるとともに、主面が前記配線基板の下面に垂直とされて前記下面側に存在するように配置された接地導体板を有していることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記接地導体板は、前記配線基板の下面に垂直な方向の長さが、前記第２の接地導体の長辺と短辺の長さの差に等しい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、例えば携帯電話や無線ＬＡＮ等の無線通信機器、その他の各種通信機器等に使用されるアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば携帯電話や無線ＬＡＮ等の無線通信機器、その他の各種通信機器等において使用されるアンテナ装置として、図４に平面図、図５に断面図で示すアンテナ装置が知られている。図４，図５において、１１１は上面にアンテナ導体１２１および下面に第１の接地導体１３１がそれぞれ形成された誘電体基板、１４１は上面全面に第２の接地導体１３２が形成されているとともに第２の接地導体１３２上に第１および第２の接地導体１３１，１３２が電気的に接続されるようにして誘電体基板１１１が搭載された配線基板である。
【０００３】
図４および図５に示す従来のアンテナ装置においては、アンテナ導体１２１と第１および第２の接地導体１３１，１３２との間に電界が生じることで電波を送受信することができる。また、第２の接地導体１３２の大きさによって、アンテナ導体１２１と第１および第２の接地導体１３１，１３２との間に生じた電界による電波の空間へ放射パターンが制御される。四角形の第２の接地導体１３２の辺の長さが電波の波長の１／２以上であれば、電波はほぼ第２の接地導体１３２の上方向に放射され、電波の波長の１／２よりも小さくなるに従い第２の接地導体１３２の下方向への放射が強まり、上方向の放射が弱まる。
【０００４】
図４および図５に示す従来のアンテナ装置が直線偏波を送受信するアンテナ装置である場合、偏波が図４に示すＸ方向であれば、アンテナ導体１２１の図４の左右両側と第１および第２の接地導体１３１，１３２との間に電界が生じ、このときの電波の放射パターンは第２の接地導体１３２のＸ方向の長さ（図４中のＬＸ）で制御される。また、偏波が図４に示すＹ方向であれば、アンテナ導体１２１の図４の上下両側と第１および第２の接地導体１３１，１３２との間に電界が生じ、このときの電波の放射パターンは第２の接地導体１３２のＹ方向の長さ（図４中のＬＹ）で制御される。
【０００５】
図４および図５に示す従来のアンテナ装置が円偏波を送受信するアンテナ装置である場合、偏波は図４に示すＸ方向およびＹ方向に、即ち平面内で、時間的に回転しながら向きを変え、上述のＸ方向偏波およびＹ方向偏波の場合に生じた電界がアンテナ導体１２１と第１および第２の接地導体１３１，１３２との間に、時間的に回転しながら生じる。このように円偏波は、上述の直線偏波のように偏波がたとえばＸ方向に固定されていないため、送受信双方のアンテナの偏波を合わせなくても良好な通信が可能で、移動体通信にメリットがある。
【０００６】
ここで、Ｘ方向の偏波の強さとＹ方向の偏波の強さの比は軸比と呼ばれ、円偏波の良さを示すパラメータとして一般に用いられている。完全な円偏波は、Ｘ方向の偏波の強さとＹ方向の偏波の強さが等しく、軸比は１となる。軸比は一般にデシベル値で表し、軸比が１の場合０ｄＢとなる。
【０００７】
第２の接地導体１３２が図４に示すような正方形状であれば、図４に示すＸ方向、Ｙ方向の電界による電波の放射パターンは等しくなり、Ｘ方向の偏波の強さとＹ方向の偏波の強さは等しく、軸比はほぼ０ｄＢとなって良好な円偏波を送受信することができる。
【非特許文献１】羽石操著、「最新平面アンテナ技術」、総合技術センター、１９９６年発行、ｐ．７５〜７８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、アンテナ装置を搭載する通信機器のサイズの小型化や、配線基板１４１上への部品搭載、配線基板１４１内部への配線パターン形成のために、図６に示す従来のアンテナ装置のように、第２の接地導体１３２の一辺（図６中にＬＹで示す）を電波の波長の１／２以下にせざるを得ない場合がある。このとき、図６のアンテナ装置が円偏波を送受信するアンテナ装置である場合、Ｘ方向の偏波による放射パターンは第２の接地導体１３２の上方向に強いものとなり、Ｙ方向の偏波による放射パターンは、ＬＹが電波の波長の１／２以下であるため放射パターンが第２の接地導体１３２の下方向にやや強まり、上方向は弱くなる。つまり、Ｘ方向の偏波の強さとＹ方向の偏波の強さに差が生じ、軸比が１から外れ劣化する。軸比が劣化すると、楕円偏波となり、円偏波のメリットであった偏波を合わせなくても可能な良好な通信が行なえなくなる。
【０００９】
以上のように、図６の従来のアンテナ装置のように、第２の接地導体１３２の一辺の長さ（図６中にＬＹで示す）を電波の波長の１／２以下にせざるを得ない場合、軸比が劣化するといった問題点があった。
【００１０】
本発明は、上記問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、例えば軸比のよい円偏波をアンテナ導体の前方に効率的に放射することができ、その結果良好な送受信が可能なアンテナ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のアンテナ装置は、上面にアンテナ導体および下面に第１の接地導体がそれぞれ形成された誘電体基板と、上面全面に長方形状の第２の接地導体が形成されているとともに該第２の接地導体上に前記第１および第２の接地導体が電気的に接続されるようにして前記誘電体基板が搭載された長方形状の配線基板とを具備しており、該配線基板の各短辺側の側面に、一端部が前記第２の接地導体に電気的に接続されて接合されるとともに、主面が前記配線基板の下面に垂直とされて前記下面側に存在するように配置された接地導体板を有していることを特徴とする。
【００１２】
本発明のアンテナ装置は、前記接地導体板は、前記配線基板の下面に垂直な方向の長さが、前記第２の接地導体の長辺と短辺の長さの差に等しいことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のアンテナ装置は、上面にアンテナ導体および下面に第１の接地導体がそれぞれ形成された誘電体基板と、上面全面に長方形状の第２の接地導体が形成されているとともに第２の接地導体上に第１および第２の接地導体が電気的に接続されるようにして誘電体基板が搭載された長方形状の配線基板とを具備しており、配線基板の各短辺側の側面に、一端部が第２の接地導体に電気的に接続されて接合されるとともに、主面が配線基板の下面に垂直とされて下面側に存在するように配置された接地導体板を有していることから、接地導体板に垂直な方向への電波の放射が強まり、誘電体基板の上面側に放射される電波が抑制されることで互いに直交する偏波の放射強度はほぼ等しいものとなるため、軸比のよい円偏波を送受信することができる。
【００１４】
本発明のアンテナ装置において好ましくは、接地導体板は、配線基板の下面に垂直な方向の長さが、第２の接地導体の長辺と短辺の長さの差に等しいことから、第２の接地導体の長辺と短辺の長さの差による互いに直交する偏波による放射強度の差が効果的に相殺され、より軸比のよい円偏波を送受信することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明のアンテナ装置について以下に説明する。図１および図２はそれぞれ本発明の第１のアンテナ装置の実施の形態の一例を示す平面図および断面図である。図１および図２において、１１は上面にアンテナ導体２１および下面に第１の接地導体３１がそれぞれ形成された誘電体基板、４１は上面全面に長方形状の第２の接地導体３２が形成されているとともに第２の接地導体３２上に第１および第２の接地導体３１，３２が電気的に接続されるようにして誘電体基板１１が搭載された長方形状の配線基板、５１は配線基板４１の各短辺側の側面に、一端部が第２の接地導体３２に接続されて接合されるとともに、主面が配線基板４１の下面に垂直とされて下面側に存在するように配置された接地導体板である。
【００１６】
本発明のアンテナ装置は、上面にアンテナ導体２１および下面に第１の接地導体３１がそれぞれ形成された誘電体基板１１と、上面全面に長方形状の第２の接地導体３２が形成されているとともに第２の接地導体３２上に第１および第２の接地導体３１，３２が電気的に接続されるようにして誘電体基板１１が搭載された長方形状の配線基板４１とを具備しており、配線基板４１の各短辺側の側面に、一端部が第２の接地導体３２に電気的に接続されて接合されるとともに、主面が配線基板４１の下面に垂直とされて下面側に存在するように配置された接地導体板５１を有している。これにより、接地導体板５１によって接地導体板５１の面に垂直な方向（図１，図２中に示すＸ方向）への電波の放射が強まり、上面（Ｚ方向）に放射される電波が抑制されることで、互いに直交する偏波の放射強度はほぼ等しいものとなるため、軸比のよい円偏波を送受信することができる。
【００１７】
また、本発明のアンテナ装置においては好ましくは、接地導体板５１は、配線基板４１の下面に垂直な方向（−Ｚ方向）の長さが、第２の接地導体３２の長辺と短辺の長さの差に等しいことから、第２の接地導体３２の長辺と短辺の長さの差による互いに直交する偏波の放射強度の差が効果的に相殺され、より軸比のよい円偏波を送受信することができる。
【００１８】
ここで、図７は、図６に示す第２の接地導体１３２の一辺の長さ（ＬＹ）が電波の波長の１／２以下である場合の従来のアンテナ装置の軸比の周波数特性を示すグラフ（線図）である。図７において、軸比は５．８１ＧＨｚにおいて約５ｄＢとなっており劣化している。
【００１９】
一方、図３は、図１および図２に示す本発明のアンテナ装置の軸比の周波数特性を示すグラフである。図３において、軸比は、５．８１ＧＨｚにおいて１ｄＢ以下となっており、図７の従来のアンテナ装置の軸比よりもよい値となっている。
【００２０】
なお、図１および図２に示す本発明の第１のアンテナ装置の形状、材料は、接地導体板５１をのぞいて図６の従来のアンテナ装置と同じとした。
【００２１】
以上のように、配線基板４１の各短辺側の側面に、一端部が第２の接地導体３２に電気的に接続されて接合されるとともに、主面が配線基板４１の下面に垂直とされて下面側に存在するように配置された接地導体板５１を設けることにより、軸比を改善することができた。
【００２２】
本発明のアンテナ装置を構成するに際して、誘電体基板１１、アンテナ導体２１、第１の接地導体３１、第２の接地導体３２および配線基板４１は、以下のような高周波用配線基板に使用される種々の材料から成るものを使用することができる。
【００２３】
例えば、誘電体基板１１、配線基板４１の絶縁基板としては、例えばアルミナセラミックス（アルミナ質焼結体），ムライトセラミックス等のセラミック材料やガラスセラミックス等の無機材料、あるいは四フッ化エチレン−エチレン樹脂（ポリテトラフルオロエチレン；ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン−エチレン共重合樹脂（テトラフルオロエチレン−エチレン共重合樹脂；ＥＴＦＥ）、四フッ化エチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂；ＰＦＡ）等のフッ素樹脂やガラスエポキシ樹脂、ポリイミド等の樹脂材料等が用いられる。また、誘電体基板１１の形状や寸法（厚み、幅、長さ）は、使用される高周波信号の周波数や用途等に応じて設定される。
【００２４】
また、アンテナ導体２１、第１の接地導体３１、第２の接地導体３２は、高周波信号伝送用の金属材料から成る導体層、例えばＣｕ層、Ｍｏ−Ｍｎのメタライズ層上にＮｉメッキ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの、Ｗのメタライズ層上にＮｉメッキ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの、Ｃｒ−Ｃｕ合金層、Ｃｒ−Ｃｕ合金層上にＮｉメッキ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの、Ｔａ２Ｎ層上にＮｉ−Ｃｒ合金層およびＡｕメッキ層を被着させたもの、Ｔｉ層上にＰｔ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの、またはＮｉ−Ｃｒ合金層上にＰｔ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの等を用いて形成され、厚膜印刷法あるいは各種の薄膜形成法やメッキ法等により形成される。その厚みや幅等は、伝送される高周波信号の周波数や用途等に応じて設定される。
【００２５】
本発明のアンテナ装置は以下のようにして作製される。まず、誘電体基板１１を、例えばこれがガラスセラミックスから成る場合、ガラスセラミックスグリーンシートを準備し、これに所定の打ち抜き加工を施して貫通導体を形成するための貫通孔を形成する。その後、スクリーン印刷法によりＣｕ等の導体ペーストを貫通孔に充填するとともに、アンテナ導体２１、第１の接地導体３１となる導体ペースト層のパターン、および必要に応じてその他の所定の貫通導体となる導体ペースト層のパターンを印刷塗布する。次に、８５０〜１０００℃で焼成を行ない、最後に各導体層の表面にＮｉメッキおよびＡｕメッキを施す。
【００２６】
また、配線基板４１も誘電体基板１１と同様にして作製することができる。
【００２７】
なお、本発明は上記実施の形態の例に限定されず、本発明の要旨の範囲内であれば種々の変更を施すことができる。たとえば、第２の接地導体３２に誘電体基板１１を複数搭載してもよく、複数の偏波に応じたアンテナ装置としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明のアンテナ装置の実施の形態の例を示す平面図である。
【図２】図１のアンテナ装置の断面図である。
【図３】本発明のアンテナ装置の軸比を示す線図である。
【図４】従来のアンテナ装置の一例を示す平面図である。
【図５】図４のアンテナ装置の断面図である。
【図６】従来のアンテナ装置の他の例を示す平面図である。
【図７】従来のアンテナ装置の軸比を示す線図である。
【符号の説明】
【００２９】
１１・・・誘電体基板
２１・・・アンテナ導体
３１・・・第１の接地導体
３２・・・第２の接地導体
４１・・・配線基板
５１・・・接地導体板
【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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