(57)【要約】      （修正有）【課題】車対車の無線通信用のコプレーナ導波路を備えるアンテナ部材を提供する。【解決手段】アンテナ部材１００は、基板１１０と、第１の導体１２０及び第２の導体１３０とを備える。基板は少なくとも第１の横方向表面を有する。第１の導体は、第１の横方向表面上に設けられ、給電線部１２１及びモノポール部１２２を含む。第２の導体は、同一の第１の横方向表面上に少なくとも部分的に設けられ、第１の横方向表面上に第１の導体の給電線部に隣接して給電線部の両側に設けられた２つの接地プレーン１３１、１３２と、第１の横方向表面上に前記２つの接地プレーンの各々の両側に配置され、第１の導体の給電線部に平行な方向に延在する２つのスタブ１３３、１３４とを含む。第２の導体の２つの接地プレーン及び２つのスタブは、コプレーナ導波路を形成するように配置される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１の横方向表面を有する基板（１１０，２１０）と、
前記第１の横方向表面上に設けられた第１の導体（１２０）であって、給電線部（１２１）及びモノポール部（１２２）を含む前記第１の導体と、
前記第１の横方向表面上に少なくとも部分的に設けられた第２の導体（１３０）であって、
前記第１の横方向表面上で前記第１の導体の前記給電線部に隣接して前記給電線部の両側に配置された２つの接地プレーン（１３１，１３２）と、
前記第１の横方向表面上で前記２つの接地プレーンの各々の両側に配置され、前記第１の導体の前記給電線部に略平行な方向に延在する２つのスタブ（１３３，１３４）と
を備える第２の導体を備えるアンテナ部材であって、
前記第２の導体（１３０）の前記２つの接地プレーン（１３１，１３２）及び前記２つのスタブ（１３３，１３４）がコプレーナ導波路を形成するように配置されたアンテナ部材。
【請求項２】
前記第１の横方向表面が横方向に湾曲し、その曲率がλ／４乃至λの範囲の半径（Ｒ１）を有し、λが前記アンテナ部材の好適な周波数の波長に対応する請求項１に記載のアンテナ部材。
【請求項３】
前記基板（２１０）が、前記基板（２１０）の少なくとも１つの横方向表面上に前記第１及び第２の導体が配置された円錐台形状である請求項１及び２のいずれか一項に記載のアンテナ部材。
【請求項４】
前記第１の横方向表面が、前記基板の底面に対して５乃至３０°の範囲の角度（α）に傾斜している請求項１乃至３のいずれか一項に記載のアンテナ部材。
【請求項５】
前記第１の導体の前記モノポール部が、前記基板（２１１）の上部から突出した前記基板の一部に設けられた請求項１乃至４のいずれか一項に記載のアンテナ部材。
【請求項６】
前記２つのスタブ（１３３，１３４）が、前記第１の導体の自由端から所定の距離を置いて前記２つの接地プレーン（１３１，１３２）に各々結合され、前記所定の距離が前記第１の導体（１２０）の前記モノポール部（１２２）の長さに対応する請求項１乃至５のいずれか一項に記載のアンテナ部材。
【請求項７】
前記２つのスタブが、各々２つの連結部（１３５，１３６）を介して前記２つの接地プレーンに電気的に接続され、
前記２つの連結部（１３５，１３６）の長さ（Ｌ３）が、前記２つのスタブ（１３３，１３４）と前記２つの接地プレーン（１３１，１３２）との間の各々の横方向の間隔を決定する請求項１乃至６のいずれか一項に記載のアンテナ部材。
【請求項８】
前記第１の導体の前記モノポール部（１２２）が、前記第１の導体の前記給電線部（１２１）に対して５乃至３０°の範囲の角度に傾斜している請求項１乃至７のいずれか一項に記載のアンテナ部材。
【請求項９】
前記モノポール部の長さが、約λ／４でえあり、前記２つのスタブの長さが約λ／４であり、λが前記アンテナ部材の好適な周波数の波長に対応する請求項１乃至８のいずれか一項に記載のアンテナ部材。
【請求項１０】
前記基板が、更に、前記第１の横方向表面の反対側に第２の横方向表面を含み、
前記第２の導体が、更に、前記第２の横方向表面上に前記第１の横方向表面上の前記給電線部（１２１）の反対側の位置に配置された第３のスタブ（２３８）を含む請求項１乃至９のいずれか一項に記載のアンテナ部材。
【請求項１１】
前記第１の横方向表面上の前記２つのスタブ（１３３，１３４）と前記第２の横方向表面上の前記第３のスタブ（２３８）が共に、前記給電線部が延在する方向に略垂直な断面に関して前記第１の導体（１２０）の前記給電線部（１２１）を包囲する請求項１０に記載のアンテナ部材。
【請求項１２】
前記第２の横方向表面が、前記基板の底面に対して５乃至３０°の範囲の角度に傾斜している請求項１０及び１１のいずれか一項に記載のアンテナ部材。
【請求項１３】
前記第３のスタブの長さが約λ／４であり、λが前記アンテナ部材の好適な周波数の波長に対応する請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載のアンテナ部材。
【請求項１４】
前記第３のスタブ（２３８）が、前記第１の導体（１２０）の自由端から所定の距離を置いて前記２つの接地プレーン（１３１，１３２）に結合され、前記所定の距離が、前記第１の導体の前記モノポール部（１２１）の長さに対応する請求項１０乃至１３のいずれか一項に記載のアンテナ部材。
【請求項１５】
前記第３のスタブ（２３８）が、前記基板の上部に設けられた第３の連結部（２３７）を介して前記２つの接地プレーン（１３１，１３２）に電気的に接続され、
前記第３の連結部（２３７）の長さ（Ｌ３）が、前記第３のスタブ（２３８）と前記２つの接地プレーン（１３１，１３２）の各々との間の横方向の間隔を決定する請求項１０乃至１４のいずれか一項に記載のアンテナ部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無線通信用のコプレーナ導波路を備えるアンテナ部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
車対車の通信の分野において、使用可能な車載ユニットを備える車対車の無線通信用に特定のアンテナ部材が設けられる。車載ユニットは、現在の交通状況（例えば、渋滞、凍結道路、工事）及び車の特定のパラメータ（例えば、速度、移動方向、加速、外気温、フロントガラスのワイパー）に関する情報を検出するように構成されている。
【０００３】
この情報は、次に、同一の地理的領域に位置すると共にそれに対応して使用可能な状態にある車載ユニットを備える他の車へ、空気を介して送信されることができる。その後、車載ユニットの受信機は、各車の交通安全及び効率を個別に改善するために、様々な車からの情報を分析する。従って、アンテナ部材の設計は、特に車対車の通信の分野に存在する技術的課題に応えなければならない。
【０００４】
車対車の通信の分野における技術的課題の１つは、アンテナ部材の指向性放射パターンに関するものである。具体的には、アンテナ部材は、水平面における無指向性放射パターンを提供することが有利である。
【０００５】
水平面における無指向性放射パターンの要求事項は、車対車の通信用のアンテナ部材の利用に伴うものである。このアンテナ部材は、車と組み合わせて、その車に対してあらゆる方向に位置する可能性のあるその他の車との無線通信に使用される。従って、アンテナ部材が、水平面において前記必要な無指向性放射パターンではなく指向性放射パターンを実現する場合は不利である。
【０００６】
本明細書において、アンテナ部材の無指向性放射パターンという用語は、アンテナ部材の広がりに対して垂直な全方向に、即ち、水平面に電力を放射するアンテナ部材の能力として理解されるものとする。
【０００７】
車対車の通信の分野におけるその他の技術的課題は、既存のルーフトップ型アンテナアセンブリに組み込むためのアンテナ部材の寸法及び形状に関するものである。
【０００８】
適切な寸法及び形状のアンテナ部材の要求事項は、アンテナ部材を既存のルーフトップ型アンテナアセンブリに組み込む必要があることからすぐに分かる。近年、ルーフトップ型アンテナアセンブリが開発されており、様々なアンテナ部材の取付け位置を車のルーフトップ上にすることが可能である。同時に、ルーフトップ型アンテナアセンブリは、例えば、湿潤気候及び風等の環境の影響に対する保護カバーを提供する。従って、アンテナ部材は、ルーフトップ型アンテナアセンブリに組み込まれると有利である。
【０００９】
近年、ルーフトップ型アンテナアセンブリは、例えば、アナログ及びデジタル無線受信用、ＧＰＳ受信用、ＧＳＭ／３Ｇ／４Ｇ通信用、Ｗｉ‐Ｆｉ通信用、及びテレビ受信用のアンテナ部材を組み込むために、頻繁に設計変更されている。現在、既存のルーフトップ型アンテナアセンブリに組み込むための車対車の通信用アンテナ部材に関しては、ルーフトップ型アンテナアセンブリになお幾何学的に適合する寸法及び形状を有するということ、即ち、様々なその他のアンテナ部材に追加して適合するということがこのアンテナ部材の要求事項である。
【００１０】
本明細書では、車対車の通信という用語は、欧州及び北米における５．８〜６ＧＨｚの周波数領域における無線通信として理解されるものとする。例えば、６ＧＨｚの所望の周波数における電波の波長λは、１・λ＝５０ｍｍに対応する。
【００１１】
これまでアンテナ部材の様々な設計が検討されてきたが、そのことが、上記に挙げた車対車の通信の分野に存在する技術的課題の点で不利益となっている。以下、アンテナ部材の最近の開発を簡潔に要約する。
【００１２】
米国特許第６，３３７，６６６号明細書は、誘電体基板の両面に印刷されたアンテナ部材に関する。誘電体基板の片面に細長い第１のダイポール半部材が設けられる。誘電体基板の反対面には第２のダイポール半部材が設けられる。このアンテナは水平面に無指向性放射パターンを生成するが、その構造は、誘電体基板の両面に印刷することを必要とする。具体的には、第２のダイポール半部材が第１のダイポール半部材に対して作用するためには、誘電体基板を薄くする必要がある（例えば、０．１３〜３．１８ｍｍ）。
【００１３】
米国特許第６，５５９，８０９号明細書は、両面プレーナアンテナ構成に関する。印刷回路基板の片面に、マイクロストリップ給電線部及び放射平衡部を含む導体が設けられる。反対面には、プレーナ導波路として機能する構造体と結合した接地プレーンを含む。既に述べたように、印刷回路基板の両面に導体を作製するのは複雑である。更に、両面が、ごく近接して、即ち、略１波長未満の距離に配置される必要がある。
【００１４】
印刷回路基板アンテナが、ＲＦ信号送信用の中心導体と、対応する接地電位用の外側導体を備える片面のみに設けられた不利な実施形態も記述されている。しかしながら、この設計は、給電線接地プレーンへの経路における共通モード電流によってみられるインピーダンスを増加することに対して柔軟性に劣るものとして記述されている。
【００１５】
米国特許第７，９６５，２４２号明細書（米国特許公開第２０１０／０３２８１６３明細書として出願されている）は、デュアルバンドストリップラインモノポール部材を含むデュアルバンドアンテナに関する。モノポール部材は、このモノポール部材の下部の上方のこのモノポール部材の一端に位置するプレーナ導波路ストリップ等の無線周波数チョークを含む。モノポール部材の全長は、第１の所望周波数で共振するように選択される。前記下部の長さは、第２の所望周波数で共振するように選択される。また、このアンテナは、第１の所望周波数用の第１の反射部材及び第２の所望周波数用の第２の反射部材を含む。
【００１６】
このデュアルバンドアンテナは、２つの離れた周波数、例えば、２．４ＧＨｚと５ＧＨｚに対して有利であると記述されている。しかしながら、この設計は、車対車の通信用の単一の周波数帯域に対しては不利である。更に、第１及び第２の反射部材により、アンテナは無指向性放射パターンを有することができない。
【００１７】
Ｚａｃｈｏｕ，Ｖらによる「スリーブが取り付けられたプレーナモノポールアンテナ（Ｐｌａｎａｒ  Ｍｏｎｏｐｏｌｅ  Ａｎｔｅｎｎａ  ｗｉｔｈ  Ａｔｔａｃｈｅｄ  Ｓｌｅｅｖｅｓ）」，ＩＥＥＥ  Ａｎｔｅｎｎａｓ  ａｎｄ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，第５巻，２８６〜２８９頁，２００６年は、印刷モノポールによって構成されるアンテナ部材に関し、この印刷モノポールは、印刷モノポールの両端に接続された、コプレーナ導波路によって給電される１つ又は２つのスリーブを備える。モノポールとスリーブの長さを制御するため、及びアンテナの共振周波数に同調するためにはスイッチが用いられる。この設計では、第１の共振周波数はモノポールの長さによって決まるが、第２の共振周波数はスリーブの長さとそれらスリーブの起動によって決まる。
【００１８】
シングルスリーブ又はデュアルスリーブのアンテナ構成は、導体即ちスリーブが、モノポールの自由端の方向を向いたモノポールの両側に設けられる必要がある。従って、この設計は、アンテナ部材の寸法及び形状に関して不利である。
【００１９】
Ｄｏｎｇ，Ｔ．及びＣｈｅｎ  Ｙ．‐Ｐ．による「超広帯域の印刷二重スリーブモノポールアンテナの新しい設計（Ｎｏｖｅｌ  Ｄｅｓｉｇｎ  ｏｆ  Ｕｌｔｒａ−Ｗｉｄｅｂａｎｄ  ｐｒｉｎｔｅｄ  ｄｏｕｂｌｅ−ｓｌｅｅｖｅ  Ｍｏｎｏｐｏｌｅ  Ａｎｔｅｎｎａ）」，  Ｐｒｏｇｒｅｓｓ  Ｉｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，第９巻，１６５〜１７３頁，２００９年は、印刷スリーブモノポールアンテナ部材に関する。このアンテナ部材はコプレーナ導波路によって給電される。異なるサイズの二重スリーブが接地プレーンに追加されている。これにより、アンテナ部材は超広帯域インピーダンス特性を有する。
【００２０】
この印刷スリーブモノポールアンテナ部材は、導体即ちスリーブが、モノポール自由端の方向を向いたモノポールの両側に印刷される必要がある。従って、この設計は、アンテナ部材の寸法及び形状に関して不利である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
この点において、本発明の目的は、上記の欠点を克服する改良したバスバー接続システム、即ち、無指向性放射パターンを有し、既存のルーフトップ型アンテナアセンブリに組み込まれるように寸法及び形状に関して有利でもあるアンテナ部材を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
この本発明の目的は独立請求項の主題によって達成される。有利な実施形態は従属請求項の対象である。
【００２３】
本発明の第１の態様によれば、例えば車対車の通信の分野における無線通信を考慮した構成を備えるアンテナ部材が提案される。このアンテナ部材の構造は、特に、既存のルーフトップ型アンテナアセンブリに組み込むことができるように構成される。具体的には、提案のアンテナ部材は基端が狭くなっており、アンテナ部材のモノポール部を包囲する領域が空いている。これにより、アンテナ部材の基板を、既存のルーフトップ型アンテナアセンブリの寸法及び形状に適合するように、即ち、アンテナ部材の基端における狭い部分に適合するように形成することができる。更に、このアンテナ部材のモノポール部は、車対車の通信の分野で有利な無指向性放射パターンを提供する。
【００２４】
本発明の前記第１の態様に従う一実施形態によれば、基板と、第１の導体及び第２の導体を備えるアンテナ部材が提案される。基板は少なくとも第１の横方向表面を有する。第１の導体は、第１の横方向表面上に設けられ、給電線部及びモノポール部を含む。第２の導体は、同一の第１の横方向表面上に少なくとも部分的に設けられ、第１の横方向表面上に第１の導体の給電線部に隣接して給電線部の両側に設けられた２つの接地プレーン（ground plane）と、第１の横方向表面上に前記２つの接地プレーンの各々の両側に配置され、第１の導体の給電線部に平行な方向に延在する２つのスタブとを含む。第２の導体の２つの接地プレーン及び２つのスタブは、コプレーナ導波路を形成するように配置される。
【００２５】
前記アンテナ部材のより詳細な一実施形態によれば、前記第１の横方向表面が横方向に湾曲し、その曲率がλ／４乃至λの範囲の半径を有し、λが前記アンテナ部材の好適な周波数の波長に対応する。
【００２６】
前記アンテナ部材の他のより詳細な一実施形態によれば、前記基板が、前記基板の少なくとも１つの横方向表面上に前記第１及び第２の導体が配置された円錐台形状である。
【００２７】
前記アンテナ部材の更なるより詳細な一実施形態によれば、前記第１の横方向表面が、前記基板の底面に対して５乃至３０°の範囲の角度αに傾斜している。
【００２８】
前記アンテナ部材の更に他のより詳細な一実施形態によれば、前記第１の導体の前記モノポール部が、前記基板の上部から突出した前記基板の一部に設けられる。
【００２９】
前記アンテナ部材の更なるより詳細な一実施形態によれば、前記２つのスタブが、前記第１の導体の自由端から所定の距離を置いて前記２つの接地プレーンに各々結合され、前記所定の距離が、前記第１の導体の前記モノポール部の長さに対応する。
【００３０】
前記アンテナ部材の他のより詳細な一実施形態によれば、前記２つのスタブが、各々２つの連結部を介して前記２つの接地プレーンに電気的に接続され、前記２つの連結部の長さＬ３が、前記２つのスタブと前記２つの接地プレーンとの間の各々の横方向の間隔を決定する。
【００３１】
前記アンテナ部材の更なるより詳細な一実施形態によれば、前記第１の導体の前記モノポール部が、前記第１の導体の前記給電線部（１２１）に対して５乃至３０°の範囲の角度に傾斜している。
【００３２】
前記アンテナ部材の更に他のより詳細な一実施形態によれば、前記モノポール部の長さがλ／４であり、前記２つのスタブの長さがλ／４であり、λが前記アンテナ部材の好適な周波数の波長に対応する。
【００３３】
前記アンテナ部材の更なるより詳細な一実施形態によれば、前記基板が、更に、前記第１の横方向表面の反対側に第２の横方向表面を含み、前記第２の導体が、更に、前記第２の横方向表面上に前記第１の横方向表面上の前記給電線部の反対側の位置に配置された第３のスタブを含む。
【００３４】
前記アンテナ部材の他のより詳細な一実施形態によれば、前記第１の横方向表面上の前記２つのスタブと前記第２の横方向表面上の前記第３のスタブが共に、前記給電線部が延在する方向に垂直な断面に関して前記第１の導体の前記給電線部を包囲する。
【００３５】
前記アンテナ部材の更なるより詳細な一実施形態によれば、前記第２の横方向表面が、前記基板の底面に対して５乃至３０°の範囲の角度に傾斜している。
【００３６】
前記アンテナ部材の更に他のより詳細な一実施形態によれば、前記第３のスタブの長さがλ／４であり、λが前記アンテナ部材の好適な周波数の波長に対応する。
【００３７】
前記アンテナ部材の更なるより詳細な一実施形態によれば、前記第３のスタブが、前記第１の導体の自由端から所定の距離を置いて前記２つの接地プレーンに結合され、前記所定の距離が、前記第１の導体の前記モノポール部の長さに対応する。
【００３８】
前記アンテナ部材の他のより詳細な一実施形態によれば、前記第３のスタブが、前記基板の上部に設けられた第３の連結部を介して前記２つの接地プレーンに電気的に接続され、前記第３の連結部の長さが、前記第３のスタブと前記２つの接地プレーンの各々との間の横方向の間隔を決定する。
【００３９】
添付の図面は、本明細書に援用され、本明細書の一部を形成して本発明の幾つかの実施形態を示す。これらの図面は、本明細書と共に、本発明の原理を説明するために用いられる。添付の図面は、単に、如何にして本発明を行い、用いることができるかの好適且つ選択的な例を示すことを目的とするものであり、図示及び記述された実施形態のみに本発明を制限するものとして解釈されないものとする。
【００４０】
更に、これら実施形態の幾つかの態様は、本発明に従う課題解決方法を（個別的に又は異なる組み合わせにおいて）形成してもよい。更なる特徴及び利点は、添付の図面に示された本発明の様々な実施形態の以下のより詳細な記述から明らかになり、添付の図面において、同様の参照符号は同様の部材を指している。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るアンテナ部材の概略図を示す。
【図２】本発明の第２の実施形態に係るアンテナ部材の異なる概略図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るアンテナ部材のシミュレーション結果を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
図１を参照すると、本発明の第１の実施形態に係るアンテナ部材１００が示されている。図１は、アンテナ部材１００の概略図を示す。
【００４３】
アンテナ部材１００は、第１の導体１２０及び第２の導体１３０が配置された構造部材としての基板１１０を備える。アンテナ部材１００の構成に伴い、第１の導体１２０と第２の導体１３０との間の短絡を防止するために誘電材料からなる基板１１０が設けられる。言い換えれば、基板１１０は、構造的支持体を提供することによって、両導体１２０と１３０がはっきりと区別できる形状の導電性材料を有するように第１の導体１２０を第２の導体１３０から分離する。
【００４４】
一実現例によれば、所望の周波数において、特定の誘電率又は誘電定数のＱ値即ち誘電正接に関して損失が小さい材料からなる基板が提供される。例えば、エポキシ系又はポリアミド系材料は、第１の導体１２０及び第２の導体１３０の十分な構造的支持体を提供する。基板に使用されるその他の例示的な材料としては、ＦＲ４、ＰＣ（ポリカーボネート）又はＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン）が挙げられる。
【００４５】
アンテナ部材１００は更に第１の導体１２０を備える。第１の導体１２０は、給電線部１２１とモノポール部１２２を含む。第１の導体１２０は、基板１１０の第１の横方向表面、例えば、正面上に配置される。
【００４６】
以下により詳細に説明するように、第１の導体１２０の給電線部１２１とモノポール部１２２は、第２の導体１３０と組み合わせた時の機能の点から区別される。給電線部１２１とモノポール部の交差箇所をアンテナ給電点Ｆと呼ぶ。
【００４７】
第１の導体１２０は、更に、第１の導体１２０のモノポール部１２２を介して送信されるＲＦ信号を給電するためのＲＦ入力部１４１を含む。言い換えれば、ＲＦ信号は、第１の導体１２０の給電線部１２１の基端においてＲＦ入力部１４１を介して入力され、第１の導体１２０のモノポール部１２２によって放射される。ＲＦ信号は、コプレーナ伝送線又は同軸ケーブルを介してＲＦ入力部１４１に供給されてもよい。
【００４８】
所望の周波数が６ＧＨｚに構成されたアンテナ部材１００の実装例によれば、第１の導体１２０の給電線部１２１は矩形であり、４１ｍｍの長さＬ８を有し、１ｍｍの幅Ｌ１を有する。第１の導体１２０のモノポール部１２２も矩形であり、１１ｍｍの長さＬ５を有し、１ｍｍの同一の幅Ｌ１を有する。従って、第１の導体１２０の給電線部１２１とモノポール部１２２は両方とも同一の幅を有する。
【００４９】
アンテナ部材１００は更に第２の導体１３０を備える。第２の導体１３０は２つの接地プレーン１３１及び１３２と、少なくとも２つのスタブ１３３及び１３４を含む。第２の導体１３０は、少なくとも部分的に基板１１０の第１の横方向表面上に配置される。
【００５０】
２つの接地プレーン１３１及び１３２は、第１の横方向表面上で第１の導体１２０の給電線部１２１に隣接して給電線部１２１の両側に配置される。従って、２つの接地プレーンのうち第１の接地プレーン１３１が給電線部１２１の右側に配置され、２つの接地プレーンのうち第２の接地プレーン１３２が第１の導体１２０の給電線部１２１の左側に配置される。「左側」及び「右側」という用語は、第１の導体１２０の正面を上に向けた場合の方向を指す。
【００５１】
第２の導体１３０は、更に、第２の導体１３０の２つの接地プレーン１３１及び１３２に接地信号を供給するための接地接続部１４２を含む。言い換えれば、接地信号は、第２の導体１３０の接地プレーン１３１と１３２のいずれかの基端において接地接続部１４２を介して入力され、第１の導体１２０の基準電圧を提供する。接地信号は、コプレーナ伝送線又は同軸ケーブルを介して接地接続部１４２に供給されてもよい。
【００５２】
更に、所望周波数が６ＧＨｚに構成された実装例に対して、２つの接地プレーン１３１及び１３２は、両方とも矩形であり、各々、４１ｍｍの長さＬ８を有し、３ｍｍの幅Ｌ２を有する。
【００５３】
一実現例によれば、２つの接地プレーン１３１及び１３２は、第１の導体１２０の給電線部１２１の両側に等距離に配置されてもよい。言い換えれば、第１の導体１２０の給電線部１２１と第２の導体１３０の２つの接地プレーン１３１及び１３２との間の距離は両側で同一である。
【００５４】
更に、所望周波数が６ＧＨｚに構成された実装例に対して、第１の導体１２０の給電線部１２１とその両側の第２の導体１３０の２つの接地プレーン１３１及び１３２との間の距離は０．５ｍｍ幅である。
【００５５】
２つのスタブ１３３及び１３４は第２の導体１３０の一部でもある。従って、２つのスタブは、各々、第２の導体１３０の２つの接地プレーン１３１及び１３２に電気的に接続されていることが示唆されている。一実現例によれば、２つのスタブ１３３及び１３４は、各々、２つの連結部１３５及び１３６を介して第２の導体１３０の２つの接地プレーン１３１及び１３２に電気的に接続されてもよい。
【００５６】
更に、２つのスタブ１３３及び１３４は、基板１１０の第１の横方向表面上の２つの接地プレーン１３１及び１３２の各々の両側に配置される。従って、２つのスタブのうち第１のスタブ１３３は、２つの接地プレーンのうち第１の接地プレーン１３１の右側に配置され、２つのスタブのうち第２のスタブ１３４は、２つの接地プレーンのうち第２の接地プレーン１３２の左側に配置される。「左側」及び「右側」という用語は、第２の導体１３０の正面を上に向けた場合の方向を指す。
【００５７】
特に、２つの接地プレーン１３１及び１３２が第１の導体１２０の給電線部１２１の両側に配置され、且つ２つのスタブ１３３及び１３４が２つの接地プレーン１３１及び１３２の各々の両側に配置されているので、２つのスタブ１３３及び１３４が第１の導体１２０の給電線部１２１の両側に配置されていることが分かる。
【００５８】
言い換えれば、第２の導体１３０の２つのスタブ１３３及び１３４は、アンテナ部材１００の基端に面する位置に配置され、第１の導体１２０のモノポール部１２２の隣の（即ち、隣接する）領域には達しない。従って、アンテナ部材１００の構成は、第１の導体１２０のモノポール部１２２の両側に開放空間を保っている。
【００５９】
第２の導体１３０の２つのスタブ１３３及び１３４は、第１の導体１２０の給電線部１２１と略平行な方向に延在する。モノポール部１２２が第１の導体の給電線部１２１と一列になっていることにより、２つのスタブ１３３及び１３４は、モノポール部１２２と略平行な方向にも延在する。
【００６０】
更に、所望周波数が６ＧＨｚに構成された実装例に対して、第２の導体１３０の２つのスタブ１３３及び１３４は、両方とも矩形であり、８ｍｍの長さＬ７を有し、１ｍｍの幅Ｌ４を有する。
【００６１】
一実現例によれば、２つのスタブ１３３及び１３４は、各々、第１の導体１２０の自由端から所定の距離離れて２つの接地プレーン１３１及び１３２に結合されてもよい。この所定の距離は、第１の導体１２０のモノポール部１２１の長さに対応する。
【００６２】
第１の導体１２０の自由端は、アンテナ部材１００の先端に対応し、モノポール部１２２の上端（即ち頂部）に等しく対応する。言い換えれば、この実現例において、２つのスタブ１３３及び１３４は、各々、アンテナ給電点Ｆ付近、即ち、給電線部１２１とモノポール部１２２の交差箇所付近で２つの接地プレーン１３１及び１３２に結合されることができる。
【００６３】
更なる実現例によれば、２つのスタブ１３３及び１３４は、各々、２つの連結部１３５及び１３６を介して２つの接地プレーン１３１及び１３２に電気的に接続されてもよい。より詳細には、２つの連結部のうち一方の連結部１３５が、２つのスタブのうち第１のスタブ１３３を２つの接地プレーンのうち第１の接地プレーン１３１に電気的に接続し、２つの連結部のうち他の連結部１３５が、２つのスタブのうち第２のスタブ１３４を２つの接地プレーンのうち第２の接地プレーン１３２に電気的に接続する。
【００６４】
他の実現例では、２つの連結部１３５及び１３６の幅Ｌ３によって、各々２つのスタブ１３３及び１３４と２つの接地プレーン１３１及び１３２との間の横方向の間隔を決定することができる。言い換えれば、２つの連結部のうち第１の連結部１３５の幅Ｌ３によって、２つのスタブのうち第１のスタブ１３３と２つの接地プレーンのうち第１の接地プレーン１３１の横方向の間隔が決まり、２つの連結部のうち第２の連結部１３６の幅Ｌ３によって、２つのスタブのうち第２のスタブ１３４と２つの接地プレーンのうち第１の接地プレーン１３２の横方向の間隔が決まる。
【００６５】
更に、所望周波数が６ＧＨｚに構成された実装例に対して、第２の導体１３０の２つの連結部１３５及び１３６は両方とも矩形であり、１ｍｍの長さＬ６と４ｍｍの幅Ｌ３を有する。
【００６６】
第２の導体１３０の２つの接地プレーン１３１及び１３２と２つのスタブ１３３及び１３４は、共に、以下の説明から明らかになるように、コプレーナ導波路を形成する。
【００６７】
本明細書において、「コプレーナ」又は「プレーナ」という用語は、本発明を平坦な表面（即ち平面）に限定するものではなく、あらゆる表面、特に曲面を含む表面に関するという意味に解釈されるものとする。この点で、「接地プレーンとスタブが共にコプレーナ導波路を形成する」という表現は、接地プレーンとスタブが共に同一の（例えば曲面状の）表面上に位置することによって導波路を形成しているという事実を指している。
【００６８】
更に他の実現例によれば、第１の導体１２０、第２の導体１３０の２つの接地プレーン１３１及び１３２及び２つのスタブ１３３及び１３４が配置された基板１１０の第１の横方向表面は、横方向に湾曲していてもよい。「横方向に湾曲」という表現は、アンテナ部材１００が、例えば第１の導体１２０が、縦方向に延在している点から解釈されるべきである。例えば、この曲率は１０ｍｍ乃至５０ｍｍの範囲の半径Ｒ１を有することができる。
【００６９】
ここで、第１の実施形態のアンテナ部材１００の動作について述べる。以下では、アンテナ部材１００によるＲＦ信号の送信動作についてより詳細に記述する。しかしながら、アンテナ部材１００の動作はこれに限られない。特に、アンテナ部材１００は、受信動作のために、即ち、アンテナ部材が外部から放射された信号によって励振される受信動作に同様に使用されてもよい。
【００７０】
ＲＦ信号が第１の導体１２０のＲＦ入力部１４１に入力され、接地信号が第２の導体１３０の接地接続部１４２に入力される。第２の導体１３０の接地プレーン１３１及び１３２により、第１の導体１２０の給電線部１２１は、コプレーナ伝送線として機能し、ＲＦ入力部１４１で受信されたＲＦ信号をアンテナ給電点Ｆに伝達する。
【００７１】
ＲＦ信号によって生じる、アンテナ給電点Ｆにおける第１の導体１２０の給電線部１２１と第２の導体の２つの接地プレーン１３１及び１３２の間の間隙における電圧により、ＲＦ電流が、第１の導体１２０のモノポール部１２２上を流れる。第１の導体１２０の給電線部１２１によって伝達される差動電流が、給電線部１２１に最も近接した第２の導体１３０の接地プレーン１３１及び１３２の表面に沿ってＲＦ入力部１４１に戻る。
【００７２】
また、第１の導体１２０のモノポール部１２２によって放射されたエネルギーによって、給電線部１２１に最も近接した導体の２つの接地プレーン１３１及び１３２の表面に沿ってアンテナ給電点Ｆから離れるコモンモード電流を誘導してもよい。２つの接地プレーン１３１及び１３２の幅及び長さが制限されているために２つの接地プレーン１３１及び１３２からの不要なＲＦ放射等の問題が生じる可能性がある。
【００７３】
一般的に、コモンモード電流を２つの接地プレーン１３１及び１３２に沿って流れるようにした場合、２つの接地プレーン１３１及び１３２の幅及び長さが制限されているために２つの接地プレーン１３１及び１３２からの不要なＲＦ放射等の問題が生じる可能性があることは周知である。
【００７４】
２つの接地プレーン１３１及び１３２からの不要なＲＦ放射をなくす又は低減するために、２つのスタブ１３３及び１３４が採用される。コモンモード電流は、２つのスタブ１３３及び１３４の反対側あたりに（即ち給電線部１３１から最も遠いスタブの表面に）流れる傾向があり、２つのスタブ１３３及び１３４の先端に戻る。
【００７５】
アンテナ部材を設計する際、２つのスタブ１３３及び１３４の長さは、ＲＦ入力部１４１に戻るコモンモード電流の流れを妨げるように選択されてもよい。このインピーダンス効果は、２つの接地プレーン１３１及び１３２と２つのスタブ１３３及び１３４がコプレーナ導波路（ＣＰＷ）伝送線を形成することを考察することによって説明することができる。このモデルによれば、２つの接地プレーン１３１及び１３２がＣＰＷの中心導体を形成し、２つのスタブ１３３及び１３４がＣＰＷの外部導体を形成する。導波路は連結部１３５及び１３６によって先端で短絡される。
【００７６】
ＣＰＷの実効長が約４分の１波長の場合（例えば、所望の周波数帯域の中心周波数において）、ＣＰＷの開放端における（例えば、２つのスタブ１３３及び１３４の基端における）インピーダンスが動作周波数においてほぼ無限となる。
【００７７】
このインピーダンスが、２つの接地プレーン１３１及び１３２に沿って電流源に戻ろうとするコモンモード電流の流れに抵抗する結果、アンテナは、給電線による放射が減少又はなくなるという意味で、より平衡になる傾向にある。このような場合、第１の導体１２０のモノポール部１２２が、同様に約４分の１波長の実効長を有することが望ましい。しかしながら、モノポール部及び給電線部の実効長は所望の周波数の波長の４分の１の倍数でもよい。
【００７８】
一実施形態に従うアンテナ部材の動作の記述は全て単に説明の目的で本書に示されているものと理解されたい。特に、このような説明は、それ自体が上述の様々な実現形態において説明された全ての構成に対して何らかの制限事項を示したり課したりするものではない。
【００７９】
要約すれば、アンテナ部材１００は、ルーフトップ型アンテナアセンブリに幾何学的に適合する寸法及び形状を有する。例示として、ルーフトップ型アンテナアセンブリは、図１の点線で示す寸法を有する。
【００８０】
より詳細には、アンテナ部材１００の構造は、基板１１０の狭い基端を可能にしている。アンテナ部材１００のモノポール部１２２の両側の領域は、第２の導体１３０の一部（即ち、スタブ１３３及び１３４）がモノポール部１２２にごく近接して配置されないように空いた状態になっている。同時に、スタブ１３３及び１３４は、モノポール部１２２と同一の長さ、即ち、λ／４に実現することができる。従って、アンテナ部材１００は、ルーフトップ型アンテナアセンブリに組み込まれることができるので有利である。
【００８１】
従って、アンテナ部材１００は、無指向性放射パターンの利点を等しく実現する。具体的には、第２の導体１３０から突出したモノポール部１２２を含むアンテナ部材１００の構造により、アンテナ部材１００の広がりに垂直な全方向に等しい電力を放射する能力を改善する。
【００８２】
ここで、図２ａ及び図２ｂを参照し、本発明の第２の実施形態に係るアンテナ部材２００を示す。具体的には、図２ａはアンテナ部材２００を正面図で概略的に示し、図２ｂはアンテナ部材２００を背面図で概略的に示す。
【００８３】
アンテナ部材２００は図１のアンテナ部材１００に基づいており、対応する部分には対応する参照番号及び用語が付与されている。対応する部分の記述は、簡潔にするために省略されている。図２ａ及び図２ｂのアンテナ部材２００は、それが平面ではなく立体形状である点でアンテナ部材１００とは異なる。
【００８４】
アンテナ部材２００は、構造部材として立体基板２１０を備え、立体基板２１０上には第１の導体１２０及び第２の導体２３０が配置されている。アンテナ部材１００の構成に伴い、第１の導体１２０と第２の導体２３０との間の短絡を防止するために誘電材料の基板１１０が設けられる。
【００８５】
具体的には、アンテナ部材２００の基板２１０は、第１の導体１２０及び第２の導体２３０が基板２１０の少なくとも１つの横方向表面上に配置された円錐台形状である。しかしながら、円錐台形状は、単に基板２１０の一つの例示的実現形態であり、基板２１０は、他の形状として、角錐台、円柱、直方体、又は立方体形状でもよい。
【００８６】
錐台形状の基板２１０の場合、基板２１０の第１の横方向表面は横方向に湾曲している。「横方向に湾曲」という表現は、アンテナ部材２００、例えば第１の導体１２０の長手軸を考慮して解釈されるべきである。例えば、曲率Ｒ１は５０ｍｍ乃至１５０ｍｍの範囲の半径を有することができる。
【００８７】
更に、錐台形状の基板２１０に関し、第１の導体２２０及び第２の導体２３０が少なくとも部分的に配置された第１の横方向表面は、基板２００の底面に対して傾斜している。例えば、第１の横方向表面は、この傾斜が５乃至３０°の範囲の角度αを有するように、基板２１０の底面に対して６０乃至８５°の範囲の角度（９０°−α）を有する。
【００８８】
第１の導体１２０は、第１の実施形態に関して既に説明されたように、給電線部１２１及びモノポール部１２２を含む。第１の導体１２０は、第１の導体１２０が円錐台形状の基板２１０の長手軸に沿って延在するように、第１の横方向表面、例えば、正面上に配置される。従って、第１の横方向表面が基板２１０の底面に対して傾斜しているので、第１の導体１２０も基板２１０の底面に対して傾斜して配置される。
【００８９】
アンテナ部材２００の第１の導体１２０のモノポール部１２２は、基板２１０の上部から突出した基板２１０の部分上に設けられている。特に、基板２１０は、更に、基板の上部の縁から突出して第１の導体のモノポール部１２２を支持する支持部材２１１を含む。支持部材２１１は、例えば図２ｂに示すように、基板２１０の上部に対して角度γを有するように基板２１０の上部上に設けられる。
【００９０】
従って、第１の導体１２０の給電線部１２１は、基板２１０の第１の横方向表面上に、基板２１０の底面と上部との間の全面に渡って設けられている。従って、第１の導体１２０の給電線部１２１の長さは、基板２１０の横方向表面の高さに対応する。「高さ」という用語は、錐台形状の基板２１０の長手方向の範囲を指す。
【００９１】
例示的な一実現形態において、支持部材２１２は、基板２１０の横方向表面に沿って長手方向に延在するように、基板２１０と一直線上に存在している。この場合、基板２１０の上部に対する支持部材２１２の角度γは、基板２１０の底面に対する基板２１０の横方向表面の角度αに対応する。
【００９２】
他の例示的な実施形態では、支持部材２１１は、基板２１０の上部に対する支持部材２１１の角度γが基板２１０の底面に対する基板２１０の横方向表面の角度αとは異なるように、基板２１０の上部に対して傾斜してもよい。この場合、支持部材２１２は、例えばγ＝−αとなるように、基板２１０の底面に対する横方向表面の角度αの傾斜を補償する基板２１０の上部に対する角度γを備えてもよい。
【００９３】
アンテナ部材２００は、更に、第２の導体２３０を備える。第２の導体２３０は、２つの接地プレーン１３１及び１３２と、３つのスタブ１３３、１３４及び２３８を含む。第２の導体２３０は、基板２１０の第１の横方向表面上に少なくとも部分的に配置される。
【００９４】
第２の導体２３０の２つの接地プレーン１３１及び１３２は、第１の導体１２０の給電線部１２１に隣接する第１の横方向表面上において給電線部１２１の両側に配置される。更に、２つのスタブ１３３及び１３４は、基板２１０の第１の横方向表面上において２つの接地プレーン１３１及び１３２の各々の両側に配置される。
【００９５】
特に、アンテナ部材２００において、基板２１０は、更に、第１の横方向表面とは反対側にある第２の横方向表面を含む。第２の導体２３０は、更に、第１の横方向表面上の第１の導体１２０の給電線部１２１とは反対側の位置で第２の横方向表面上に配置された第３のスタブ２３８を含む。
【００９６】
例えば、基板２１０の第２の横方向表面は、５乃至３０°の範囲の角度βで基板２１０の底面に対して（又は基板２１０の上部に対して）傾斜させてもよい。
【００９７】
アンテナ部材２００に関し、第１の横方向表面上の２つのスタブ１３３及び１３４と第２の横方向表面上の第３のスタブ２３８は、共にアンテナ部材２００の長手方向に略垂直な断面に関して第１の導体１２０の給電線部１２１を包囲する。「長手方向」という用語は、第１の導体１２０の給電線部１２１が延在する方向に対応するもの（角度αは別として）と理解すべきである。
【００９８】
具体的には、第３のスタブ２３８は、第１の導体１２０の自由端から所定の距離を置いて２つの接地プレーン１３１及び１３２に結合され、この所定の距離は、第１の導体１２０のモノポール部１２２の長さＬ５に対応する。
【００９９】
より具体的には、第３のスタブ２３８は、基板２１０の上部に設けられた第３の連結部２３７を介して２つの接地プレーン１３１及び１３２に電気的に接続され、第３の連結部２３７の長さＬ９によって、第３のスタブ２３８と２つの接地プレーン１３１及び１３２の各々との間の横方向間隔が決定する。
【０１００】
所望の周波数が６ＧＨｚに構成されたアンテナ部材２００の実装例によれば、第１の導体１２０の給電線部１２１は矩形であり、４１ｍｍの長さＬ８を有し、１ｍｍの幅Ｌ１を有し、第１の導体１２０のモノポール部１２２も矩形であり、１１ｍｍの長さＬ５を有し、１ｍｍの同一の幅Ｌ１を有し、２つの接地プレーン１３１及び１３２は両方とも矩形であり、各々、４１ｍｍの長さＬ８を有し、３ｍｍの幅Ｌ２を有し、給電線部１２１とその両側の２つの接地プレーン１３１及び１３２の間の距離は０．５ｍｍ幅である。
【０１０１】
所望の周波数が６ＧＨｚに構成されたアンテナ部材１００の実装例によれば、第２の導体２３０の２つのスタブ１３３及び１３４は両方とも矩形であり、８ｍｍの長さＬ７を有し、１ｍｍの幅Ｌ４を有する。第２の導体２３０の第３のスタブ２３８も矩形であり、８ｍｍの長さＬ１１を有し、３ｍｍの幅Ｌ９を有する。第２の導体１３０の２つの連結部１３５及び１３６は両方とも矩形であり、１ｍｍの長さＬ６を有し、４ｍｍの幅Ｌ３を有する。第２の導体２３０の第３の連結部２３７は多角形であり、５ｍｍの長さＬ１０と２乃至１８ｍｍの範囲の幅を有する。
【０１０２】
様々な実装に関して、以下の表１に規定された値に従ってアンテナ部材２００の寸法を選択することが有利であることが分かっている。以下の値は、所望の周波数の波長λに関数的に依存するものとして表されている。例えば、６ＧＨｚの所望の周波数では、波長はλ＝５０ｍｍに対応する。
【０１０３】
【表１】
2015029266.tif 000003
【０１０４】
要約すれば、アンテナ部材２００は、ルーフトップ型アンテナアセンブリに幾何学的に適合する寸法及び形状を有する。具体的には、アンテナ部材２００の構造は基板２１０の狭い基端を考慮している。
【０１０５】
この目的のため、基板２１０は、例えば、モノポール部１２２を構造的に支持するために支持部材２１０の上部から細い支持部材２１１のみが突出した円錐台形状にしている。従って、アンテナ部材２００のモノポール部１２２の全側面の領域には何もない状態である。しかしながら、スタブ１３３，１３４及び２３８はモノポール部１２２と同じ長さ、例えばλ／４によって実現することができる。従って、アンテナ部材はルーフトップ型アンテナアセンブリに組み込まれるので有利である。
【０１０６】
加えて、アンテナ部材２００は、無指向性放射パターンの利点を等しく実現する。具体的には、第２の導体２３０から突出したモノポール部１２２を含むアンテナ部材２００の構造により、アンテナ部材２００の広がりに垂直な全方向に等しい電力を放射する能力を改善する。
【０１０７】
ここで、図３ａ及び図３ｂを参照し、本発明の第１の実施形態に従うアンテナ部材１００のアンテナパターンのシミュレーション結果を示す。
【０１０８】
アンテナ部材１００は、無限接地プレーン上に垂直に載置されている。図３ａは、垂直面上のアンテナ利得を示す。図３ｂは、水平面上のアンテナ利得を示す。
【０１０９】
図３ｂにより、水平面におけるアンテナ部材１００のアンテナ利得が、変化が２ｄＢ未満の水平線における無指向性パターンを生じる方位パターンに似ていることが分かる。主ローブの強度は、ｘ−ｙ平面における９０°の方向において８．８ｄＢｉである（θ＝９０°）。
【０１１０】
更に、図３ａは、垂直面におけるアンテナ部材１００のアンテナ利得が、ｘ−ｚ平面（φ＝９０°）において９０°の主ローブ方向に８．８ｄＢｉの主ローブ強度を有することを示している。主ローブは９．３°の角度幅（３ｄＢにて測定）を有する。更に、サイドローブレベルは、ｙ−ｚ平面において約５０°のサイドローブ方向に５．２ｄＢである。
【０１１１】
要約すれば、上記様々な実施形態のアンテナ部材は、水平面において無指向性放射パターンを有するので有利である。これにより、アンテナ部材は、あらゆる水平方向に無線通信を行うことができることが重要である車対車の通信の分野で使用されることができるようになる。
【０１１２】
更に、上記様々な実施形態のアンテナ部材は、レーザ直接構造化（ＬＤＳ）又は３Ｄ印刷と組み合わせた成形回路部品技術（ＭＩＤ）等の３Ｄ表面メタライゼーション技術による製造を考慮している。
【符号の説明】
【０１１３】
１００、２００  アンテナ部材
１１０，２１０  基板
１２０  第１の導体
１２１  給電線部
１２２  モノポール部
Ｆ  給電点
１３０  第２の導体
１３１，１３２  接地プレーン
１３３，１３４  スタブ
１３５，１３６  連結部（単数又は複数）
１４１  ＲＦ入力
１４２  接地接続
２１１  支持部材
２３７  連結部
２３８  第３のスタブ
【図１】
2015029266.tif 000004
【図２】
2015029266.tif 000005
【図３】
2015029266.tif 000006
【外国語明細書】
2015029266000001.pdf
2015029266000002.pdf
2015029266000003.pdf
2015029266000004.pdf