(57)【要約】【課題】共振周波数やインピーダンスの調整が容易なデュアルバンドパッチアンテナを提供する。【解決手段】開口部２１を有するグランドパターン２０と、開口部２１を貫通して設けられたピラー状の垂直給電導体４１と、垂直給電導体４１を覆う位置でグランドパターン２０と重なり、垂直給電導体４１に接続された第１の放射導体３１と、垂直給電導体４１に接続された水平給電導体５１と、垂直給電導体４１を覆わない位置でグランドパターン２０と重なり、水平給電導体５１を介して垂直給電導体４１に接続された第２の放射導体３２とを備える。このように、第１の放射導体３１については垂直給電導体４１によって直接給電される一方、第２の放射導体３２については、垂直給電導体４１から分岐した水平給電導体５１を介して給電されることから、一方の放射導体のサイズや形状を変化させても、他方の放射導体における共振周波数やインピーダンスの変化が抑えられる。【選択図】図１
2019009544.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の開口部を有するグランドパターンと、
前記第１の開口部を貫通して設けられたピラー状の第１の垂直給電導体と、
前記第１の垂直給電導体を覆う位置で前記グランドパターンと重なり、前記第１の垂直給電導体に接続された第１の放射導体と、
前記第１の垂直給電導体に接続された第１の水平給電導体と、
前記第１の垂直給電導体を覆わない位置で前記グランドパターンと重なり、前記第１の水平給電導体を介して前記第１の垂直給電導体に接続された第２の放射導体と、を備えることを特徴とするデュアルバンドパッチアンテナ。
【請求項２】
一端が前記第１の水平給電導体に接続され、他端が開放された第１のオープンスタブをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のデュアルバンドパッチアンテナ。
【請求項３】
前記第２の放射導体に覆われるピラー状の第２の垂直給電導体をさらに備え、
前記第２の垂直給電導体の一端は前記第１の水平給電導体に接続され、前記第２の垂直給電導体の他端は前記第２の放射導体に接続されることを特徴とする請求項１又は２に記載のデュアルバンドパッチアンテナ。
【請求項４】
前記グランドパターンの第２の開口部を貫通して設けられたピラー状の第３の垂直給電導体と、
前記第３の垂直給電導体に接続された第２の水平給電導体と、をさらに備え、
前記第１の放射導体は、前記第１及び３の垂直給電導体を覆い、且つ、互いに異なる平面位置で前記第１及び第３の垂直給電導体に接続され、
前記第２の放射導体は、前記第１及び第３の垂直給電導体を覆わない位置に設けられ、且つ、前記第２の水平給電導体を介して前記第２の垂直給電導体にさらに接続されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のデュアルバンドパッチアンテナ。
【請求項５】
一端が前記第２の水平給電導体に接続され、他端が開放された第２のオープンスタブをさらに備えることを特徴とする請求項４に記載のデュアルバンドパッチアンテナ。
【請求項６】
前記第２の放射導体に覆われるピラー状の第４の垂直給電導体をさらに備え、
前記第４の垂直給電導体の一端は前記第２の水平給電導体に接続され、前記第４の垂直給電導体の他端は、前記第２の垂直給電導体とは異なる平面位置で前記第２の放射導体に接続されることを特徴とする請求項４又は５に記載のデュアルバンドパッチアンテナ。
【請求項７】
前記第１及び第２の放射導体は、第１の方向に沿って延在する辺と、前記第１の方向と直交する第２の方向に沿って延在する辺とを有し、
前記第１の放射導体と前記第２の放射導体は、平面視で、前記第１及び第２の方向のいずれにも互いに重なりを有していないことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のデュアルバンドパッチアンテナ。
【請求項８】
前記グランドパターンと前記第１の放射導体の距離は、前記グランドパターンと前記第２の放射導体の距離と異なることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載のデュアルバンドパッチアンテナ。
【請求項９】
前記グランドパターンと前記第１の放射導体の距離は、前記第１の放射導体から放射される第１のアンテナ共振信号の波長以下であり、
前記グランドパターンと前記第２の放射導体の距離は、前記第２の放射導体から放射される第２のアンテナ共振信号の波長以下であることを特徴とする請求項８に記載のデュアルバンドパッチアンテナ。
【請求項１０】
前記第１の放射導体から見て前記グランドパターンとは反対側に位置し、前記第１の放射導体と重なるよう、前記第１の放射導体と平行に配置された第１の励振導体と、
前記第２の放射導体から見て前記グランドパターンとは反対側に位置し、前記第２の放射導体と重なるよう、前記第２の放射導体と平行に配置された第２の励振導体と、をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載のデュアルバンドパッチアンテナ。
【請求項１１】
前記第１及び第２の励振導体はフローティング状態であることを特徴とする請求項１０に記載のデュアルバンドパッチアンテナ。
【請求項１２】
前記第１の放射導体と前記第１の励振導体の距離は、前記第２の放射導体と前記第２の励振導体の距離と異なることを特徴とする請求項１１に記載のデュアルバンドパッチアンテナ。
【請求項１３】
前記第１の垂直給電導体、並びに、前記第１及び第２の放射導体は、誘電体材料によって埋め込まれていることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載のデュアルバンドパッチアンテナ。
【請求項１４】
前記誘電体材料の厚みは、前記第１の水平給電導体を覆う部分よりも前記第１及び第２の放射導体を覆う部分の方が厚いことを特徴とする請求項１３に記載のデュアルバンドパッチアンテナ。
【請求項１５】
前記第１の放射導体と前記第２の放射導体は、互いに異なる方向を向いていることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか一項に記載のデュアルバンドパッチアンテナ。
【請求項１６】
前記第１の放射導体及び前記グランドパターンのうち前記第１の放射導体と重なる部分は第１の基板に形成され、
前記第２の放射導体及び前記グランドパターンのうち前記第２の放射導体と重なる部分は第２の基板に形成され、
前記第１の基板と前記第２の基板は、フレキシブル基板を介して接続されていることを特徴とする請求項１５に記載のデュアルバンドパッチアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つの周波数帯域において通信が可能なデュアルバンドパッチアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１〜３には、２つの周波数帯域において通信が可能なデュアルバンドパッチアンテナが開示されている。例えば、特許文献１には平板状の放射導体と環状の放射導体からなるデュアルバンドパッチアンテナが開示され、特許文献２には２つの放射導体の一部を共通化したデュアルバンドパッチアンテナが開示されている。また、特許文献３には、給電ラインを途中で分岐させ、分岐させた給電ラインをそれぞれ異なる放射導体に接続する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１５−５０２７２３号公報
【特許文献２】特開２００７−０６０６０９号公報
【特許文献３】特開２００２−２９９９４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１〜３に記載されたデュアルバンドパッチアンテナは、２つの放射導体が相互に干渉するため、一方の放射導体のサイズや形状を変化させると他方の放射導体における共振周波数やインピーダンスが大きく変化してしまう。このため、個々の放射導体について共振周波数やインピーダンスを調整することが難しいという問題があった。
【０００５】
したがって、本発明の目的は、共振周波数やインピーダンスの調整が容易なデュアルバンドパッチアンテナを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によるデュアルバンドパッチアンテナは、第１の開口部を有するグランドパターンと、前記第１の開口部を貫通して設けられたピラー状の第１の垂直給電導体と、前記第１の垂直給電導体を覆う位置で前記グランドパターンと重なり、前記第１の垂直給電導体に接続された第１の放射導体と、前記第１の垂直給電導体に接続された第１の水平給電導体と、前記第１の垂直給電導体を覆わない位置で前記グランドパターンと重なり、前記第１の水平給電導体を介して前記第１の垂直給電導体に接続された第２の放射導体と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、第１の放射導体については垂直給電導体によって直接給電される一方、第２の放射導体については、垂直給電導体から分岐した水平給電導体を介して給電されることから、一方の放射導体のサイズや形状を変化させても、他方の放射導体における共振周波数やインピーダンスの変化が抑えられる。これにより、従来のデュアルバンドパッチアンテナと比べ、共振周波数やインピーダンスの調整が容易となる。しかも、第１の放射導体については垂直給電導体によって直接給電されることから、給電ラインをシンプルにすることができる。これにより、共振周波数がミリ波帯である場合のように、配線長や配線位置などパターンの僅かな変更によってアンテナ特性が大きく変化する場合であっても、設計が容易となる。
【０００８】
本発明によるデュアルバンドパッチアンテナは、一端が第１の水平給電導体に接続され、他端が開放された第１のオープンスタブをさらに備えても構わない。これによれば、第１の水平給電導体を伝導する第１の放射導体のアンテナ共振信号を第１のオープンスタブによって遮断することができる。
【０００９】
本発明によるデュアルバンドパッチアンテナは、第２の放射導体に覆われるピラー状の第２の垂直給電導体をさらに備え、第２の垂直給電導体の一端は第１の水平給電導体に接続され、第２の垂直給電導体の他端は第２の放射導体に接続されても構わない。これによれば、第２の放射導体の任意の平面位置から給電を行うことが可能となる。
【００１０】
本発明によるデュアルバンドパッチアンテナは、グランドパターンの第２の開口部を貫通して設けられたピラー状の第３の垂直給電導体と、第３の垂直給電導体に接続された第２の水平給電導体と、をさらに備え、第１の放射導体は、第１及び３の垂直給電導体を覆い、且つ、互いに異なる平面位置で第１及び第３の垂直給電導体に接続され、第２の放射導体は、第１及び第３の垂直給電導体を覆わない位置に設けられ、且つ、第２の水平給電導体を介して第２の垂直給電導体にさらに接続される構成であっても構わない。これによれば、１つの放射導体に複数の給電信号を入力することが可能となる。
【００１１】
本発明によるデュアルバンドパッチアンテナは、一端が第２の水平給電導体に接続され、他端が開放された第２のオープンスタブをさらに備えても構わない。これによれば、第２の水平給電導体を伝導する第１の放射導体のアンテナ共振信号を第２のオープンスタブによって遮断することができる。
【００１２】
本発明によるデュアルバンドパッチアンテナは、第２の放射導体に覆われるピラー状の第４の垂直給電導体をさらに備え、第４の垂直給電導体の一端は第２の水平給電導体に接続され、第４の垂直給電導体の他端は、第２の垂直給電導体とは異なる平面位置で第２の放射導体に接続されても構わない。これによれば、第２の放射導体に対して任意の２箇所の平面位置から給電を行うことが可能となる。
【００１３】
本発明において、第１及び第２の放射導体は、第１の方向に沿って延在する辺と、第１の方向と直交する第２の方向に沿って延在する辺とを有し、第１の放射導体と第２の放射導体は、平面視で、第１及び第２の方向のいずれにも互いに重なりを有していなくても構わない。これによれば、第１の放射導体と第２の放射導体間における干渉をよりいっそう低減することが可能となる。
【００１４】
本発明において、グランドパターンと第１の放射導体の距離は、グランドパターンと第２の放射導体の距離と異なっていても構わない。本発明では、第１の放射導体と第２の放射導体が別個に設けられていることから、グランドパターンとの間の距離を個別に設定することが可能となる。
【００１５】
本発明において、グランドパターンと第１の放射導体の距離は、第１の放射導体から放射される第１のアンテナ共振信号の波長以下であり、グランドパターンと第２の放射導体の距離は、第２の放射導体から放射される第２のアンテナ共振信号の波長以下であっても構わない。これによれば、全体の厚みを薄くすることができるとともに、高い放射効率を得ることが可能となる。
【００１６】
本発明によるデュアルバンドパッチアンテナは、第１の放射導体から見てグランドパターンとは反対側に位置し、第１の放射導体と重なるよう、第１の放射導体と平行に配置された第１の励振導体と、第２の放射導体から見てグランドパターンとは反対側に位置し、第２の放射導体と重なるよう、第２の放射導体と平行に配置された第２の励振導体と、をさらに備えていても構わない。これによれば、励振導体が放射導体によって励振されることから、アンテナ特性を向上させることが可能となる。
【００１７】
本発明において、第１及び第２の励振導体はフローティング状態であっても構わない。これによれば、アンテナ帯域を広帯域化することが可能となる。
【００１８】
本発明において、第１の放射導体と第１の励振導体の距離は、第２の放射導体と第２の励振導体の距離と異なっていても構わない。このように、励振導体によるアンテナ特性の調整は、個別に行うことが可能である。
【００１９】
本発明において、第１の垂直給電導体、並びに、第１及び第２の放射導体は、誘電体材料によって埋め込まれていても構わない。これによれば、誘電体の波長短縮効果によって全体のサイズを小型化することが可能となる。
【００２０】
本発明において、誘電体材料の厚みは、第１の水平給電導体を覆う部分よりも第１及び第２の放射導体を覆う部分の方が厚くても構わない。これによれば、ビームの放射方向が垂直方向に絞られるため、垂直方向におけるゲインを高めることが可能となる。
【００２１】
本発明において、第１の放射導体と第２の放射導体は、互いに異なる方向を向いていても構わない。これによれば、複数の方向にビームを放射することが可能となる。
【００２２】
本発明において、第１の放射導体及びグランドパターンのうち第１の放射導体と重なる部分は第１の基板に形成され、第２の放射導体及びグランドパターンのうち第２の放射導体と重なる部分は第２の基板に形成され、第１の基板と第２の基板は、フレキシブル基板を介して接続されていても構わない。これによれば、第１の放射導体と第２の放射導体の角度を任意に設定することが可能となる。
【発明の効果】
【００２３】
このように、本発明によれば、共振周波数やインピーダンスの調整が容易なデュアルバンドパッチアンテナを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態によるデュアルバンドパッチアンテナ１０Ａの構成を示す略斜視図である。
【図２】図２は、デュアルバンドパッチアンテナ１０Ａの平面図である。
【図３】図３は、デュアルバンドパッチアンテナ１０Ａを図２に示す矢印Ａ方向から見た側面図である。
【図４】図４は、第１及び第２の放射導体３１，３２から放射されるビームの振動方向を説明するための図である。
【図５】図５は、本発明の第２の実施形態によるデュアルバンドパッチアンテナ１０Ｂの構成を示す略斜視図である。
【図６】図６は、デュアルバンドパッチアンテナ１０Ｂの平面図である。
【図７】図７は、デュアルバンドパッチアンテナ１０Ｂを図６に示す矢印Ａ方向から見た側面図である。
【図８】図８は、本発明の第３の実施形態によるデュアルバンドパッチアンテナ１０Ｃの構成を示す略斜視図である。
【図９】図９は、デュアルバンドパッチアンテナ１０Ｃの平面図である。
【図１０】図１０は、デュアルバンドパッチアンテナ１０Ｃを図９に示す矢印Ａ方向から見た側面図である。
【図１１】図１１は、本発明の第４の実施形態によるデュアルバンドパッチアンテナ１０Ｄの構成を示す略斜視図である。
【図１２】図１２は、本発明の第５の実施形態によるデュアルバンドパッチアンテナ１０Ｅの構成を示す略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。
【００２６】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態によるデュアルバンドパッチアンテナ１０Ａの構成を示す略斜視図である。また、図２はデュアルバンドパッチアンテナ１０Ａの平面図であり、図３はデュアルバンドパッチアンテナ１０Ａを図２に示す矢印Ａ方向から見た側面図である。
【００２７】
図１〜図３に示すように、本実施形態によるデュアルバンドパッチアンテナ１０Ａは、基板６０に形成された平板状のグランドパターン２０と、グランドパターン２０と重なるように設けられた第１及び第２の放射導体３１，３２を備えている。グランドパターン２０は、導体層Ｌ１に設けられたベタパターンであり、ｘｙ平面を構成する。グランドパターン２０には開口部２１が形成されており、この部分においてグランドパターン２０が除去されている。そして、開口部２１を貫通するように垂直給電導体４１が設けられている。図３に示すように、垂直給電導体４１はｚ方向に延在するピラー状の導体であり、デュアルバンドパッチアンテナ１０Ａの外部に設けられたＲＦ回路１００に接続される。
【００２８】
垂直給電導体４１は、グランドパターン２０が形成される導体層Ｌ１を貫通し、その上層に位置する導体層Ｌ２〜Ｌ５に達している。導体層Ｌ２には水平給電導体５１が形成され、導体層Ｌ３には垂直給電導体４１と重ならない位置に第２の放射導体３２が形成され、導体層Ｌ５には垂直給電導体４１と重なる位置に第１の放射導体３１が形成されている。水平給電導体５１は、垂直給電導体４１と垂直給電導体４２を接続するものであり、本実施形態においてはｘ方向に延在する部分とｙ方向に延在する部分を有している。垂直給電導体４２は、第２の放射導体３２と重なる位置に設けられたピラー状の導体であり、水平給電導体５１の端部と第２の放射導体３２を所定の平面位置で接続する。また、垂直給電導体４１は、第１の放射導体３１と重なる位置に設けられ、第１の放射導体３１の所定の平面位置に接続される。このように、垂直給電導体４１は第１及び第２の放射導体３１，３２に対して共通の給電導体として用いられ、第１の放射導体３１に対しては垂直給電導体４１によって直接給電される一方、第２の放射導体３２に対しては、垂直給電導体４１から分岐した水平給電導体５１及び垂直給電導体４２を介して給電される。
【００２９】
各導体層Ｌ１〜Ｌ５は、誘電体材料からなる絶縁層７０で覆われている。これにより、少なくとも垂直給電導体４１、水平給電導体５１、並びに、第１及び第２の放射導体３１，３２は、誘電体材料によって埋め込まれた構造を有している。誘電体材料としては、セラミックや液晶ポリマーなど、高周波特性に優れた材料を選択することが好ましい。
【００３０】
第１の放射導体３１と第２の放射導体３２の平面形状はいずれも略正方形であるが、その平面サイズは互いに異なっている。具体的には、第１の放射導体３１の方が第２の放射導体３２よりも平面サイズが大きく、これにより、第１の放射導体３１が低周波帯域用の放射導体として用いられ、第２の放射導体３２が高周波帯域用の放射導体として用いられる。
【００３１】
本実施形態においては、第１の放射導体３１が導体層Ｌ５に設けられ、第２の放射導体３２が導体層Ｌ３に設けられているため、グランドパターン２０と第１の放射導体３１のｚ方向における距離Ｔ１は、グランドパターン２０と第２の放射導体３２のｚ方向における距離Ｔ２よりも大きい。ここで、高い放射効率を得るためには、距離Ｔ１は第１の放射導体３１から放射される第１のアンテナ共振信号の波長以下であり、距離Ｔ２は第２の放射導体３２から放射される第２のアンテナ共振信号の波長以下であることが好ましい。これによれば、デュアルバンドパッチアンテナ１０Ａのｚ方向における厚みを薄くすることも可能となる。
【００３２】
但し、本発明において距離Ｔ１が距離Ｔ２よりも長いことは必須でなく、目的とするアンテナ特性に応じて距離Ｔ１，Ｔ２を設計すればよい。また、第１の放射導体３１と第２の放射導体３２を同じ導体層に形成しても構わない。しかしながら、アンテナ特性を個別に調整可能とするためには、第１の放射導体３１と第２の放射導体３２を異なる導体層に形成することが好ましい。
【００３３】
また、導体層Ｌ２には、水平給電導体５１に接続されたオープンスタブ５１ｓが形成されている。オープンスタブ５１ｓは、一端が水平給電導体５１に接続され、他端が開放されており、その長さは第１の放射導体３１から放射される第１のアンテナ共振信号の波長の１／４程度に設計される。これにより、水平給電導体５１を伝導する第１のアンテナ共振信号がオープンスタブ５１ｓによって遮断されることから、第１のアンテナ共振信号が水平給電導体５１を介して第２の放射導体３２に伝導するのを防止するすることができる。その結果、第１の放射導体３１と第２の放射導体３２の独立性が高められる。
【００３４】
本実施形態においては、第１の放射導体３１に対する垂直給電導体４１の接続位置は、第１の放射導体３１のｙ方向における中心位置であり、且つ、ｘ方向にオフセットした位置である。一方、第２の放射導体３２に対する垂直給電導体４２の接続位置は、第２の放射導体３２のｘ方向における中心位置であり、且つ、ｙ方向にオフセットした位置である。
【００３５】
これにより、図４に示すように、第１の放射導体３１から放射されるビームの振動方向Ｐｘはｘ方向となり、第２の放射導体３２から放射されるビームの振動方向Ｐｙはｙ方向となる。このように、本実施形態においては、第１の放射導体３１から放射されるビームの振動方向と第２の放射導体３２から放射されるビームの振動方向が直交することから、相互干渉が生じにくくなる。これにより、一方の放射導体の形状、位置、サイズなどを変更しても、他方の放射導体のアンテナ特性が大きく変化しないため、設計が容易となる。
【００３６】
特に、図４に示すように、第１の放射導体３１のｙ方向における配置範囲Ａｙが平面視で第２の放射導体３２と重ならず、且つ、第２の放射導体３２のｘ方向における配置範囲Ａｘが平面視で第１の放射導体３１と重ならないよう、第１及び第２の放射導体３１，３２をレイアウトすることが好ましい。つまり、第１の放射導体３１と第２の放射導体３２は、平面視でｘ方向及びｙ方向のいずれにも互いに重なりを有していないことが好ましい。これによれば、相互干渉がより少なくなることから、設計がより容易となる。
【００３７】
このように、本実施形態によるデュアルバンドパッチアンテナ１０Ａは、第１の放射導体３１と第２の放射導体３２が互いに独立して設けられていることから、一方の放射導体のサイズや形状などを変化させても、他方の放射導体の共振周波数やインピーダンスの変化が抑えられる。これにより、従来のデュアルバンドパッチアンテナと比べ、共振周波数やインピーダンスなどのアンテナ特性の調整がしやすいため、設計が容易となる。特に、本実施形態によるデュアルバンドパッチアンテナ１０Ａにおいては、第１の放射導体３１と第２の放射導体３２がｘ方向及びｙ方向のいずれにも互いに重なりを有していないことから、相互干渉を大幅に低減することが可能となる。
【００３８】
また、第１及び第２の放射導体３１，３２はいずれも垂直給電導体４１から共通に給電されることから、本実施形態によるデュアルバンドパッチアンテナ１０ＡとＲＦ回路１００を接続する給電ラインを１本とすることができる。これにより、デュアルバンドパッチアンテナ１０Ａの外部における給電ラインの設計も容易となる。しかも、第１の放射導体３１に対しては垂直給電導体４１から直接給電されるため、水平給電導体５１や第２の放射導体３２の形状などを変化させても、第１の放射導体３１のアンテナ特性がほとんど変化しないという利点もある。
【００３９】
このような効果は、共振周波数がミリ波帯である場合のように、配線長や配線位置などパターンの僅かな変更によってアンテナ特性が大きく変化する用途において特に顕著であり、設計負担が大幅に軽減されるものと期待される。
有用である。
【００４０】
＜第２の実施形態＞
図５は、本発明の第２の実施形態によるデュアルバンドパッチアンテナ１０Ｂの構成を示す略斜視図である。また、図６はデュアルバンドパッチアンテナ１０Ｂの平面図であり、図７はデュアルバンドパッチアンテナ１０Ｂを図６に示す矢印Ａ方向から見た側面図である。
【００４１】
図５〜図７に示すように、本実施形態によるデュアルバンドパッチアンテナ１０Ｂは、第１及び第２の励振導体３３，３４をさらに備える点において、第１の実施形態によるデュアルバンドパッチアンテナ１０Ａと相違している。その他の構成は第１の実施形態によるデュアルバンドパッチアンテナ１０Ａと基本的に同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００４２】
第１の励振導体３３は、第１の放射導体３１から見てグランドパターン２０とは反対側に位置する導体層Ｌ６に形成された平板状の導体であり、第１の放射導体３１とｚ方向に重なるよう、第１の放射導体３１と平行に配置される。つまり、第１の励振導体３３もｘｙ平面を有し、第１の励振導体３３とグランドパターン２０によって第１の放射導体３１が挟まれた構造を有している。本実施形態においては第１の放射導体３１と第１の励振導体３３の平面サイズが同じである。
【００４３】
第２の励振導体３４は、第２の放射導体３２から見てグランドパターン２０とは反対側に位置する導体層Ｌ４に形成された平板状の導体であり、第２の放射導体３２とｚ方向に重なるよう、第２の放射導体３２と平行に配置される。つまり、第２の励振導体３４もｘｙ平面を有し、第２の励振導体３４とグランドパターン２０によって第２の放射導体３２が挟まれた構造を有している。本実施形態においては第２の励振導体３４の平面サイズが第２の放射導体３２よりも僅かに小さい。
【００４４】
第１及び第２の励振導体３３，３４は、どの配線にも接続されることのないフローティング状態であり、それぞれ第１及び第２の放射導体３１，３２から放射される電磁波によって励振される。これにより、第１及び第２の励振導体３３，３４からも電磁波が放射されることから、アンテナ帯域を広帯域化することが可能となる。第１及び第２の励振導体３３，３４の平面サイズや、第１の励振導体３３と第１の放射導体３１との距離Ｔ３、第２の励振導体３４と第２の放射導体３２との距離Ｔ４については、第１及び第２の励振導体３３，３４に求められる放射特性に応じて設計すればよい。
【００４５】
本実施形態においては、第１の放射導体３１及び第１の励振導体３３がそれぞれ導体層Ｌ５，Ｌ６に設けられており、両者のｚ方向における距離はＴ３である。また、第２の放射導体３２及び第２の励振導体３４がそれぞれ導体層Ｌ３，Ｌ４に設けられており、両者のｚ方向における距離はＴ４である。本実施形態においては距離Ｔ３が距離Ｔ４よりも短いが、この点は必須でなく、目的とするアンテナ特性に応じて距離Ｔ３，Ｔ４を設計すればよい。また、高い放射効率を得るためには、距離Ｔ３は第１の放射導体３１から放射される第１のアンテナ共振信号の波長以下であり、距離Ｔ４は第２の放射導体３２から放射される第２のアンテナ共振信号の波長以下であることが好ましい。
【００４６】
＜第３の実施形態＞
図８は、本発明の第３の実施形態によるデュアルバンドパッチアンテナ１０Ｃの構成を示す略斜視図である。また、図９はデュアルバンドパッチアンテナ１０Ｃの平面図であり、図１０はデュアルバンドパッチアンテナ１０Ｃを図９に示す矢印Ａ方向から見た側面図である。
【００４７】
図８〜図１０に示すように、本実施形態によるデュアルバンドパッチアンテナ１０Ｃは、垂直給電導体４３，４４と、水平給電導体５２と、オープンスタブ５２ｓをさらに備えている。垂直給電導体４３は、グランドパターン２０に設けられた別の開口部２２を貫通して設けられたピラー状の導体であり、垂直給電導体４１と同様、ＲＦ回路１００に接続される。その他の構成は第２の実施形態によるデュアルバンドパッチアンテナ１０Ｂと同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００４８】
垂直給電導体４３は、第１の放射導体３１と重なる位置に設けられ、グランドパターン２０が形成される導体層Ｌ１を貫通して、第１の放射導体３１の所定の平面位置に接続される。第１の放射導体３１に対する垂直給電導体４１，４３の接続位置は互いに異なっている。具体的には、第１の放射導体３１に対する垂直給電導体４３の接続位置は、第１の放射導体３１のｘ方向における中心位置であり、且つ、ｙ方向にオフセットした位置である。
【００４９】
水平給電導体５２は、垂直給電導体４３と垂直給電導体４４を接続するものであり、本実施形態においてはｘ方向に延在する部分とｙ方向に延在する部分を有している。水平給電導体５２は、水平給電導体５１と同様、配線層Ｌ２に形成されている。
【００５０】
垂直給電導体４４は、第２の放射導体３２と重なる位置に設けられたピラー状の導体であり、水平給電導体５２の端部と第２の放射導体３２を所定の平面位置で接続する。第２の放射導体３２に対する垂直給電導体４２，４４の接続位置は互いに異なっている。具体的には、第２の放射導体３２に対する垂直給電導体４４の接続位置は、第２の放射導体３２のｙ方向における中心位置であり、且つ、ｘ方向にオフセットした位置である。
【００５１】
さらに、水平給電導体５２にはオープンスタブ５２ｓが形成されている。オープンスタブ５２ｓは、一端が水平給電導体５２に接続され、他端が開放されており、その長さは第１の放射導体３１から放射される第１のアンテナ共振信号の波長の１／４程度に設計される。これにより、オープンスタブ５１ｓと同様、水平給電導体５２を伝導する第１のアンテナ共振信号を遮断することができる。
【００５２】
これにより、本実施形態によるデュアルバンドパッチアンテナ１０Ｃは、第１及び第２の放射導体３１，３２のいずれに対しても、互いに位相の異なる２つの給電信号を供給できることから、第１及び第２の放射導体３１，３２を２偏波アンテナとして利用することが可能となる。
【００５３】
＜第４の実施形態＞
図１１は、本発明の第４の実施形態によるデュアルバンドパッチアンテナ１０Ｄの構成を示す略斜視図である。
【００５４】
図１１に示すように、本実施形態によるデュアルバンドパッチアンテナ１０Ｄは、誘電体材料からなる絶縁層７０の厚みが第１及び第２の放射導体３１，３２を覆う部分において選択的に厚い形状を有している。つまり、絶縁層７０の厚みは、水平給電導体５１，５２を覆う部分よりも第１及び第２の放射導体３１，３２を覆う部分の方が厚い。その他の構成は第３の実施形態によるデュアルバンドパッチアンテナ１０Ｃと同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００５５】
本実施形態によれば、第１及び第２の放射導体３１，３２の存在しない平面位置において誘電体材料が削除されていることから、第１及び第２の放射導体３１，３２から放射されるビームの放射方向がよりｚ方向に絞られる。これにより、ｚ方向におけるゲインを高めることが可能となる。
【００５６】
＜第５の実施形態＞
図１２は、本発明の第５の実施形態によるデュアルバンドパッチアンテナ１０Ｅの構成を示す略斜視図である。
【００５７】
図１２に示すように、本実施形態によるデュアルバンドパッチアンテナ１０Ｅは、２つの基板６１，６２を備え、一方の基板６１に第１の放射導体３１、第１の励振導体３３及びグランドパターン２０の一部が形成され、他方の基板６２に第２の放射導体３２、第２の励振導体３４及びグランドパターン２０の残りの部分が形成されている。そして、これら２つの基板６１，６２は、フレキシブル基板８０を介して接続されている。水平給電導体５１，５２は、フレキシブル基板８０を介して基板６１から基板６２に亘って延在しており、フレキシブル基板８０にはオープンスタブ５１ｓ，５２ｓが形成されている。その他の基本構成は第３の実施形態によるデュアルバンドパッチアンテナ１０Ｃと同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００５８】
図１２に示す例では、フレキシブル基板８０によってデュアルバンドパッチアンテナ１０Ｅの全体が９０°折り曲げられている。つまり、基板６１についてはｘｙ平面を構成する一方、基板６２についてはｙｚ平面を構成している。このため、第１の放射導体３１はｚ方向を向き、第２の放射導体３２はｘ方向を向くことになる。このように、本実施形態によれば、複数の方向にビームを放射することが可能となる。
【００５９】
尚、フレキシブル基板８０を用いた折り曲げ角度は９０°である必要は無く、任意の角度に折り曲げることが可能である。また、基板６１，６２とフレキシブル基板８０が別部材である必要は無く、これらを一体の基板とし、部分的に基板の厚みを薄くすることによってこの部分にフレキシブル性を持たせても構わない。
【００６０】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
【００６１】
例えば、上述した各実施形態では２つの放射導体を有するデュアルバンドパッチアンテナを例に説明したが、３以上の放射導体を設けることによって３バンド以上のアンテナを構成することも可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ    デュアルバンドパッチアンテナ
２０    グランドパターン
２１，２２    開口部
３１    第１の放射導体
３２    第２の放射導体
３３    第１の励振導体
３４    第２の励振導体
４１    第１の垂直給電導体
４２    第２の垂直給電導体
４３    第３の垂直給電導体
４４    第４の垂直給電導体
５１    第１の水平給電導体
５２    第２の水平給電導体
５１ｓ，５２ｓ    オープンスタブ
６０〜６２    基板
７０    絶縁層
８０    フレキシブル基板
１００    ＲＦ回路
Ａｘ，Ａｙ    配置範囲
Ｌ１〜Ｌ６    導体層
Ｐｘ，Ｐｙ    振動方向
【図１】
2019009544.tif 000003
【図２】
2019009544.tif 000004
【図３】
2019009544.tif 000005
【図４】
2019009544.tif 000006
【図５】
2019009544.tif 000007
【図６】
2019009544.tif 000008
【図７】
2019009544.tif 000009
【図８】
2019009544.tif 000010
【図９】
2019009544.tif 000011
【図１０】
2019009544.tif 000012
【図１１】
2019009544.tif 000013
【図１２】
2019009544.tif 000014