(57)【要約】【課題】研削作業が不要で手作業によっても容易に共振周波数の調整が可能なパッチアンテナを提供する。【解決手段】パッチアンテナは、放射素子１２と調整用ランド部２０とからなる。放射素子１２には、給電部１１が配置される。調整用ランド部２０は、放射素子１２の共振周波数を調整するためのものである。共振周波数を調整するときには、調整用ランド部２０と放射素子１２の間をショートして給電部１１から見たエレメント長を変化させる。これにより、放射素子１２の共振周波数が調整される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
給電部が配置される放射素子と、
放射素子の共振周波数を調整するための調整用ランド部であって、該調整用ランド部と放射素子の間をショートして給電部から見たエレメント長を変化させることで放射素子の共振周波数を調整可能な調整用ランド部と、
を具備することを特徴とするパッチアンテナ。
【請求項２】
請求項１に記載のパッチアンテナにおいて、
前記放射素子は、放射素子の中央に開口部を有し、
前記調整用ランド部は、開口部内の放射素子の近傍に配置される内側ランド部を具備する、
ことを特徴とするパッチアンテナ。
【請求項３】
請求項２に記載のパッチアンテナにおいて、前記内側ランド部は、給電部と給電部から遠い辺との間を通る線に線対称に、又は、開口部の中心点に対して点対称に、複数配置されることを特徴とするパッチアンテナ。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載のパッチアンテナにおいて、前記開口部は略正方形であり、前記内側ランド部は略３角形状であり、３角形の頂点のうちの１つが開口部の角部近傍に接続され、３角形の他の頂点の１つが開口部の角部から離れる方向に配置され、共振周波数を調整するときに３角形の残りの頂点が放射素子にショートされることを特徴とするパッチアンテナ。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れかに記載のパッチアンテナにおいて、前記調整用ランド部は、放射素子の周辺の、給電部から遠い辺の近傍に配置される外側ランド部を具備することを特徴とするパッチアンテナ。
【請求項６】
請求項５に記載のパッチアンテナにおいて、前記外側ランド部は凸形状であり、凸形状の突出部が放射素子側に配置されることを特徴とするパッチアンテナ。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６の何れかに記載のパッチアンテナにおいて、前記放射素子は複数の給電部を有し、前記調整用ランド部は各給電部から見たエレメント長をそれぞれ変化させるために複数設けられることを特徴とするパッチアンテナ。
【請求項８】
請求項１に記載のパッチアンテナにおいて、
前記放射素子は、前記放射素子の周縁部に凹部を有し、
前記調整用ランド部は、凹部内に配置される、凹部内ランド部を具備することを特徴とするパッチアンテナ。
【請求項９】
請求項８に記載のパッチアンテナにおいて、前記調整用ランド部は、さらに、放射素子の周辺近傍に配置される凸形状の外側ランド部を具備し、該外側ランド部は、凸形状の突出部が放射素子側に配置されることを特徴とするパッチアンテナ。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９の何れかに記載のパッチアンテナにおいて、前記調整用ランド部と放射素子との間は、はんだ又は０Ω抵抗によりショートされることを特徴とするパッチアンテナ。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０の何れかに記載のパッチアンテナであって、さらに、放射素子から延在する調整用突出部を有し、該調整用突出部をカットして給電部から見たエレメント長を変化させることを特徴とするパッチアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はパッチアンテナに関し、特に、共振周波数を調整可能なパッチアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
近来から無線ＬＡＮやＧＰＳ、携帯電話等にパッチアンテナが用いられている。パッチアンテナは、一般的に両面基板等の一方の面をグラウンド板とし、他方の面に放射素子をパターンニングしたものである。
【０００３】
このようなパッチアンテナの共振周波数は、放射素子の寸法等の誤差により変動する。このため、パッチアンテナの製造工程における寸法の誤差により、所望の共振周波数から外れた規格外のパッチアンテナが製造されることがある。このような規格外のパッチアンテナに対して、例えば特許文献１や特許文献２に開示の技術では、パッチアンテナに切り欠き部を形成することで、製造工程において共振周波数を調整することを可能にしている。即ち、特許文献１や特許文献２では、放射素子に切り欠き部を形成しない状態でパッチアンテナを製造後、パッチアンテナの共振周波数を測定し、規格外となった場合に、さらに研削工程により切り欠き部を形成し、共振周波数を上げたり（特許文献１）下げたり（特許文献２）している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２７６０１３号公報
【特許文献２】特開２００８−２３６３６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
パッチアンテナにおいては、放射素子のパターンニング誤差だけでなく、放射素子が正しく形成されていたとしても、誘電体基板の誘電率の誤差により共振周波数がずれる場合もあった。したがって、パッチアンテナを製造してみなければ共振周波数がどのようにずれてしまうのか判断できないものであった。しかしながら、上述の特許文献１や特許文献２に開示の技術では、共振周波数を調整する場合には、放射素子に対して研削により切り欠き部を形成するため、手作業による調整が難しかった。さらに、特許文献１や特許文献２は、何れも共振周波数を上げる方向か下げる方向の一方向にしか調整することができず、調整手段としては十分なものではなかった。
【０００６】
本発明は、斯かる実情に鑑み、研削作業が不要で手作業によっても容易に共振周波数の調整が可能なパッチアンテナを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した本発明の目的を達成するために、本発明によるパッチアンテナは、給電部が配置される放射素子と、放射素子の共振周波数を調整するための調整用ランド部であって、該調整用ランド部と放射素子の間をショートして給電部から見たエレメント長を変化させることで放射素子の共振周波数を調整可能な調整用ランド部と、を具備するものである。
【０００８】
ここで、放射素子は、放射素子の中央に開口部を有し、調整用ランド部は、開口部内の放射素子の近傍に配置される内側ランド部を具備するものであれば良い。
【０００９】
また、内側ランド部は、給電部と給電部から遠い辺との間を通る線に線対称に、又は、開口部の中心点に対して点対称に、複数配置されれば良い。
【００１０】
また、開口部は略正方形であり、内側ランド部は略３角形状であり、３角形の頂点のうちの１つが開口部の角部近傍に接続され、３角形の他の頂点の１つが開口部の角部から離れる方向に配置され、共振周波数を調整するときに３角形の残りの頂点が放射素子にショートされれば良い。
【００１１】
また、調整用ランド部は、放射素子の周辺の、給電部から遠い辺の近傍に配置される外側ランド部を具備するものであれば良い。
【００１２】
また、外側ランド部は凸形状であり、凸形状の突出部が放射素子側に配置されるものであれば良い。
【００１３】
また、放射素子は複数の給電部を有し、調整用ランド部は各給電部から見たエレメント長をそれぞれ変化させるために複数設けられれば良い。
【００１４】
また、放射素子は、放射素子の周縁部に凹部を有し、調整用ランド部は、凹部内に配置される、凹部内ランド部を具備するものであれば良い。
【００１５】
さらに、調整用ランド部は、放射素子の周辺近傍に配置される凸形状の外側ランド部を具備し、外側ランド部は、凸形状の突出部が放射素子側に配置されるものであれば良い。
【００１６】
また、調整用ランド部と放射素子との間は、はんだ又は０Ω抵抗によりショートされれば良い。
【００１７】
さらに、放射素子から延在する調整用突出部を有し、該調整用突出部をカットして給電部から見たエレメント長を変化させても良い。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のパッチアンテナには、研削作業が不要で手作業によっても容易に共振周波数の調整が可能であるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明のパッチアンテナを説明するための概略上面図である。
【図２】図２は、本発明のパッチアンテナの他の例を説明するための概略上面図である。
【図３】図３は、本発明のパッチアンテナの調整用ランド部の内側ランド部の他の形状の例を説明するための概略上面図である。
【図４】図４は、本発明のパッチアンテナのさらに他の例を説明するための概略上面図である。
【図５】図５は、本発明の２チャンネルのパッチアンテナを説明するための概略上面図である。
【図６】図６は、図５の本発明のパッチアンテナにおいて共振周波数を高い方にシフトさせた例を説明するための概略上面図である。
【図７】図７は、本発明のパッチアンテナの放射素子の周縁部に凹部と凸部内ランド部を設けた例を説明するための概略上面図である。
【図８】図８は、本発明のパッチアンテナに、さらに、調整用突出部を設けた例を説明するための概略上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための形態を図示例と共に説明する。図１は、本発明のパッチアンテナを説明するための概略上面図である。図示の通り、本発明のパッチアンテナは、誘電体基板１上に形成される放射素子１０と、調整用ランド部２０とから主に構成されるものである。
【００２１】
放射素子１０には、給電部１１が配置されている。なお、図示例の放射素子１０は、直線偏波パッチアンテナ用であり、略正方形のものを示したが、本発明はこれに限定されず、円形等であっても良い。また、給電部１１は、放射素子１０に切り欠き部を設けてストリップライン給電とした例を図示したが、本発明はこれに限定されず、給電ピン等による給電であっても良い。
【００２２】
調整用ランド部２０は、放射素子１０の共振周波数を調整するためのものである。調整用ランド部２０は、調整用ランド部２０と放射素子１０の間をショートして、給電部１１から見た放射素子１０のエレメント長を変化させることで放射素子１０の共振周波数を調整するものである。なお、調整用ランド部２０は、給電部１１から見たエレメント長を変化させるものであれば図示例の形状に限定されるものではない。
【００２３】
図１には、調整用ランド部２０が、放射素子１０の周辺の、給電部１１から遠い辺の近傍に配置される外側ランド部２１として形成される例を示した。外側ランド部２１は、凸形状であり、凸形状の突出部がパッチアンテナエレメント側に配置されている。凸形状の突出部をパッチアンテナエレメント側に配置することで、外側ランド部２１をショートさせないときの放射素子１０への影響を最小限としている。調整用ランド部２０は、放射素子１０と容量結合しない程度に離して配置されれば良い。なお、本発明のパッチアンテナの調整用ランド部の外側ランド部は、給電部から見て対称に配置されることが好ましい。
【００２４】
このようなエレメントパターンのパッチアンテナを製造後、共振周波数が所望の周波数から高い方にずれていた場合には、外側ランド部２１と放射素子１０の間を、はんだによりショートする。これにより、給電部１１から見て放射素子１０のエレメント長が外側ランド部２１の分だけ長くなり、共振周波数を低い方にシフトさせることが可能となる。なお、外側ランド部２１と放射素子１０の間のショートは、０Ω抵抗によりショートさせることも可能である。製造ラインにおいて大量に調整が必要な場合等には、チップマウンタ等の機械により０Ω抵抗をマウントさせてショートさせれば良い。また、放射素子１０と調整用ランド部２０のはんだ付けする部分は、はんだが載りやすいようにレジスト膜等を除去しておくことが好ましい。
【００２５】
図２に、本発明のパッチアンテナの他の例を説明するための概略上面図を示す。図中、図１と同一の符号を付した部分は概ね同一物を表わしている。図示例では、放射素子１２が、放射素子１２の中央に開口部１３を有する例である。これは、パッチアンテナの小型化を図ったものである。放射素子１２の大きさを小さくすると、エレメント長が短くなり共振周波数が高くなるが、開口部１３を設けることで、所望の共振周波数となるように構成することで、小型化を図っている。
【００２６】
本発明において、このような構成のパッチアンテナでは、調整用ランド部２０は、開口部１３内の放射素子１２近傍に、内側ランド部２２，２２として形成されている。内側ランド部２２，２２は、開口部１３内に少なくとも１つ配置されれば良いが、好ましくは図示例のように、給電部１１と給電部１１から遠い辺との間を通る線に線対称に２つ配置される。調整用ランド部２０は、放射素子１２と容量結合しない程度に離して配置されれば良い。
【００２７】
調整用ランド部２０の内側ランド部２２，２２についてより具体的に説明する。図示例のように、開口部１３が略正方形状の場合、内側ランド部２２，２２は、開口部１３の角部近傍に配置されている。内側ランド部２２，２２は、例えば略３角形状である。内側ランド部２２，２２を３角形状とし、３角形の頂点の１つを開口部１３の角部から離れる方向に配置することで、内側ランド部２２，２２をショートさせないときの放射素子１２への影響を最小限としている。
【００２８】
このようなエレメントパターンのパッチアンテナを製造後、共振周波数が所望の周波数から低い方にずれていた場合には、内側ランド部２２，２２と放射素子１２の間を、はんだによりショートする。これにより、給電部１１から見て放射素子１２のエレメント長が内側ランド部２２，２２によりショートカットされて短くなり、共振周波数を高い方にシフトさせることが可能となる。なお、内側ランド部２２，２２と放射素子１０の間のショートは、上述と同様、０Ω抵抗によりショートさせることも可能である。
【００２９】
なお、図示例では内側ランド部が線対称に２つ配置された例を示したが、本発明はこれに限定されず、開口部１３の角に合わせて、例えば４つ配置されても良い。複数の内側ランド部が配置された場合には、そのうちの一部のみをショートさせることにより、共振周波数を段階的に高い方にシフトさせることも可能となる。したがって、共振周波数のシフト幅を細かく調整することも可能となる。
【００３０】
ここで、本発明のパッチアンテナの調整用ランド部の内側ランド部は、対称性を有するように配置されることが好ましい。例えば、開口部の中心点に対して点対称に配置されても良いし、給電部と給電部から遠い辺との間を通る線に線対称に配置されても良い。
【００３１】
さらに、本発明のパッチアンテナの調整用ランド部は、上述の図示例のような３角形状には限定されない。図３は、調整用ランド部の内側ランド部の他の形状の例を説明するための概略上面図である。図中、図２と同一の符号を付した部分は概ね同一物を表わしている。図示例では、開口部１３内に、短冊状の内側ランド部２３，２３が、給電部１１と給電部１１から遠い辺との間を通る線に線対称に２つ配置されている。このような形状の内側ランド部２３，２３であっても、共振周波数の調整時には、短冊形状の内側ランド部２３，２３の両端をそれぞれ放射素子１２にショートさせれば良い。これにより、給電部１１から見て放射素子１２のエレメント長が、ショートカットされて短くなるため、共振周波数を高いほうにシフトさせることが可能となる。
【００３２】
次に、図４に、本発明のパッチアンテナのさらに他の例を説明するための概略上面図を示す。図中、図１や図２と同一の符号を付した部分は概ね同一物を表わしている。図示例のパッチアンテナは、図１に示される例と図２に示される例を組み合わせたような構成である。即ち、調整用ランド部２０は、外側ランド部２１と内側ランド部２２，２２とからなっている。なお、図４に示される内側ランド部２２，２２は、略３角形状であり、３角形の頂点のうちの１つが開口部１３の角部近傍に接続され、３角形の他の頂点の１つが開口部１３の角部から離れる方向に配置されるものを示した。共振周波数を調整するときには、３角形の残りの頂点を放射素子１２にショートすることで、共振周波数を高い方にシフトさせることが可能となる。図２に示される例では、内側ランド部の２ヶ所を放射素子にショートさせていたが、図４に示される例では、１ヶ所のショートで足りるように、予め３角形の頂点のうちの１つが開口部の角部近傍に接続された例を示した。しかしながら、本発明はこれに限定されず、図２と同様のものでも良し、他の形状であっても放射素子のエレメント長がショートカットされて短くなるものであれば良い。
【００３３】
図４に示される本発明のパッチアンテナにおいて、製造後に共振周波数の調整が必要となった場合には、以下のように行えば良い。即ち、所望の周波数から高い方に共振周波数がずれていた場合には、外側ランド部２１と放射素子１２の間をはんだ等によりショートすれば良い。これにより、共振周波数を低い方にシフトさせることが可能となる。また、所望の周波数から低い方に共振周波数ずれていた場合には、内側ランド部２２，２２と放射素子１２の間をはんだ等によりショートすれば良い。これにより、共振周波数を高い方にシフトさせることが可能となる。
【００３４】
このように、外側ランド部及び内側ランド部を設けた本発明のパッチアンテナによれば、パターンを研削等によりカット処理を行うことなく、はんだ等によるショート処理のみで共振周波数の上下調整が可能となる。パターンをカットする場合には、カットしすぎてしまう場合や違う箇所をカットしてしまう等の問題も生じ得るが、本発明によれば、単にはんだ付けのみによる作業となるため、例えば電気的な知識のない者であっても簡単に調整作業が行えるようになる。また、はんだ付けを行う箇所のみレジスト膜を除去しておけば、違う箇所をはんだ付けすることも防止可能である。
【００３５】
上述の図示例では、１つの給電部を有する１チャンネルのパッチアンテナについて説明したが、本発明は２チャンネルのパッチアンテナにも適用可能である。図５は、本発明の２チャンネルのパッチアンテナを説明するための概略上面図である。図中、図１や図２と同一の符号を付した部分は概ね同一物を表わしている。図示の通り、本発明の２チャンネルのパッチアンテナは、図４に示されるパッチアンテナに、直交するように給電部を新たに設けたものである。即ち、放射素子１５は、複数の給電部１１ａ，１１ｂを有している。そして、調整用ランド部２０は、各給電部１１ａ，１１ｂから見たエレメント長をそれぞれ変化させるために複数設けられている。より具体的には、調整用ランド部２０の外側ランド部２１ａ，２１ｂは、給電部１１ａ，１１ｂにそれぞれ対応して、放射素子１５の周辺の、各給電部から遠い辺の近傍にそれぞれ配置されている。そして、内側ランド部２４，２４は、図面上、開口部１３の左下角と右上角にそれぞれ配置されている。即ち、内側ランド部２４，２４は、開口部１３の中心点に対して点対称に配置されている。
【００３６】
このような構成のパッチアンテナは、例えば、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）用のアンテナに利用可能である。また、各給電部に入力する信号を異ならせることで、複数バンドのパッチアンテナとすることも可能となる。このような２チャンネルのパッチアンテナであっても、これまで説明したのと同様に、所望の共振周波数からずれていた場合には、外側ランド部を放射素子にショートすることで共振周波数を低い方にシフト可能であると共に、内側ランド部を放射素子にショートすることで共振周波数を高い方にシフト可能となる。
【００３７】
図６に、図５の本発明のパッチアンテナにおいて共振周波数を高い方にシフトさせた例を説明するための概略上面図を示す。図中、図５と同一の符号を付した部分は概ね同一物を表わしている。図示例は、共振周波数を高い方に調整した場合の図である。図示の通り、調整用ランド部２０の内側ランド部２４，２４を、放射素子１５にはんだ３０を用いてショートする。これにより、共振周波数が高い方にシフトする。なお、内側ランド部２４，２４は、給電部１１ａ，１１ｂの各放射特性にそれぞれ影響するため、２チャンネルの両方の共振周波数を高い方にシフトすることが可能となる。
【００３８】
図２乃至図６に例示した本発明のパッチアンテナは、放射素子の内部に開口部を設け、ここに内部ランド部を設けた例を説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されず、放射素子の周縁部に凹部と凹部内ランド部を設ける構成としても良い。図７は、本発明のパッチアンテナの放射素子の周縁部に凹部を設けた例を説明するための概略上面図である。図中、図１や図２と同一の符号を付した部分は概ね同一物を表わしている。なお、図示例では、円偏波パッチアンテナを示した。具体的には、外側の放射素子１６がＧＰＳ用であり、内側の放射素子１７がＳＤＡＲＳ用である。しかしながら、本発明のパッチアンテナは、図示例の放射素子のパターンに限定されるものではない。また、放射素子１７には特に調整用ランド部を設けない例を示したが、本発明はこれに限定されず、放射素子１６と同様に凹部に凹部内ランド部を設けても良い。
【００３９】
図示の通り、放射素子１６は、その周縁部に凹部４０ａ，４０ｂを有している。また、調整用ランド部として、凹部内ランド部４１ａ，４１ｂが、凹部４０ａ，４０ｂ内にそれぞれ配置されている。凹部内ランド部４１ａ，４１ｂは、放射素子１６の共振周波数を調整するためのものである。放射素子１６の共振周波数が所望の周波数から低い方にずれていた場合には、凹部４０ａ，４０ｂと凹部内ランド部４１ａ，４１ｂの間をそれぞれはんだ等によりショートする。これにより、給電部１１から見て放射素子１６のエレメント長がショートカットされて短くなり、共振周波数を高いほうにシフトさせることが可能となる。
【００４０】
さらに、調整用ランド部として、放射素子１６の周辺近傍に凸形状の外側ランド部２８ａ，２８ｂを設けても良い。外側ランド部２８ａ，２８ｂは、凸形状の突出部が放射素子１６側に配置されている。放射素子１６の共振周波数が所望の周波数から高いほうにずれていた場合には、外側ランド部２８ａ，２８ｂと放射素子１６の間をそれぞれはんだ等によりショートすれば良い。
【００４１】
なお、本発明のパッチアンテナは、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、図７に示される凹部及び凹部内ランド部を図１乃至図６に示される例に適用しても勿論良い。
【００４２】
また、例えば、上述の図示例の本発明のパッチアンテナは、すべてはんだ等によるショートのみで共振周波数の調整が可能なものであったが、本発明はこれに限定されず、さらに、カットによる調整を併用しても良い。図８は、本発明のパッチアンテナに、さらに、調整用突出部を設けた例を説明するための概略上面図である。図中、図５と同一の符号を付した部分は概ね同一物を表わしている。図示の通り、放射素子１５から延在する調整用突出部２５ａ，２５ｂをさらに設けても良い。共振周波数調整時には、調整用突出部２５ａ，２５ｂをカットして調整しても良いし、はんだを用いて外側ランド部２１ａ，２１ｂをショートして調整しても良い。即ち、調整用突出部２５ａ，２５ｂをカットして短くすると、共振周波数を高い方にシフトさせることが可能となる。なお、図示例では、内側ランド部を４つ設けた例を示した。このように、本発明のパッチアンテナは、種々の調整手段を組み合わせることも可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１    誘電体基板
１０，１２，１５    放射素子
１１，１１ａ，１１ｂ    給電部
１３    開口部
２０    調整用ランド部
２１，２１ａ，２１ｂ    外側ランド部
２２，２３，２４    内側ランド部
２５ａ，２５ｂ    調整用突出部
２８ａ，２８ｂ    外側ランド部
３０    はんだ
４０    凹部
４１    凹部内ランド部
【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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