(57)【要約】【課題】給電線路での伝送損失を抑制でき、かつ、密に配線した場合でも隣接した給電線路間で高いアイソレーションを維持可能なアンテナ装置を提供する。【解決手段】誘電体基板２に中心導体３を設けた中心基板４を、空気層を介して２枚のグランド板５で挟み込んで構成された給電線路６を有するアンテナ装置であって、中心導体３の少なくとも一側の誘電体基板２に、中心導体３に沿うように穴７を形成したものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体基板に中心導体を設けた中心基板を、空気層を介して２枚のグランド板で挟み込んで構成された給電線路を有するアンテナ装置であって、
前記中心導体の少なくとも一側の前記誘電体基板に、前記中心導体に沿うように穴を形成した
ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記穴は、前記誘電体基板を貫通する貫通孔からなる
請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記中心導体の両側の前記誘電体基板に、前記中心導体に沿うように穴を形成した
請求項１または２記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記中心導体と前記穴間の距離が、前記誘電体基板の厚さ以下である
請求項１〜３いずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項５】
隣接する前記中心導体の間に前記穴を形成し、
前記中心導体と前記穴間の距離が、０．３ｍｍ以下である
請求項１〜４いずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記穴は、その幅が４ｍｍ以上となるように形成される
請求項１〜５いずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記中心導体は、前記誘電体基板の両面に対称に形成された配線パターンからなる
請求項１〜６いずれかに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、アンテナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
給電線路における損失を抑制し、かつ構造を簡単にすることが可能なアンテナ装置として、中心導体を２枚のグランド板で挟み込んで構成されるトリプレート線路を給電線路として用いたアンテナ装置が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
中心導体として金属板を用いたトリプレート線路では、中心導体が複数の部品に分轄されてしまい組み立て作業に手間がかかる場合があるため、本出願人は、給電線路の一部において、誘電体基板に設けた配線パターンを中心導体として用いたアンテナ装置を提案中である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６３−８８９０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の提案中のアンテナ装置では、特に、給電線路の線路長が長い場合や、高い周波数を使用する場合において、誘電体基板の影響により伝送損失が大きくなってしまうという問題があり、さらなる改善が望まれていた。
【０００６】
また、近年のアンテナ装置では周波数を共用すること等により給電線路が高密度化しており、中心導体を密に配線した場合であっても隣接した中心導体間で高いアイソレーションを維持できることが望まれる。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、給電線路での伝送損失を抑制でき、かつ、密に配線した場合でも隣接した中心導体間で高いアイソレーションを維持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】
【０００８】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、誘電体基板に中心導体を設けた中心基板を、空気層を介して２枚のグランド板で挟み込んで構成された給電線路を有するアンテナ装置であって、前記中心導体の少なくとも一側の前記誘電体基板に、前記中心導体に沿うように穴を形成したアンテナ装置である。
【０００９】
前記穴は、前記誘電体基板を貫通する貫通孔からなってもよい。
【００１０】
前記中心導体の両側の前記誘電体基板に、前記中心導体に沿うように穴を形成してもよい。
【００１１】
前記中心導体と前記穴間の距離が、前記誘電体基板の厚さ以下であってもよい。
【００１２】
隣接する前記中心導体の間に前記穴を形成し、前記中心導体と前記穴間の距離が、０．３ｍｍ以下であってもよい。
【００１３】
前記穴は、その幅が４ｍｍ以上となるように形成されてもよい。
【００１４】
前記中心導体は、前記誘電体基板の両面に対称に形成された配線パターンからなってもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、給電線路での伝送損失を抑制でき、かつ、密に配線した場合でも隣接した給電線路間で高いアイソレーションを維持可能なアンテナ装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係るアンテナ装置を示す図であり、（ａ）は模式的な断面図、（ｂ）は給電線路の模式的な断面図、（ｃ）はその平面図である。
【図２】本発明において、穴の有無および中心導体を両面に形成するか否かにより、伝送損失が変化することを説明するグラフ図である。
【図３】本発明において、中心導体と穴間の距離に対する伝送損失の演算結果を示すグラフ図である。
【図４】（ａ）は演算時のモデルを示す平面図であり、（ｂ）〜（ｅ）は、（ａ）のモデルを用いて演算した際の、周波数に対するＶＳＷＲの特性を示すグラフ図である。
【図５】本発明において、中心基板の一例を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を添付図面にしたがって説明する。
【００１８】
図１は、本実施形態に係るアンテナ装置を示す図であり、（ａ）は模式的な断面図、（ｂ）は給電線路の模式的な断面図、（ｃ）はその平面図である。
【００１９】
図１に示すように、アンテナ装置１は、誘電体基板２に中心導体３を設けた中心基板４を、空気層を介して２枚のグランド板５で挟み込んで構成された給電線路６を有している。アンテナ装置１は、例えば、移動通信用の基地局アンテナとして用いられるものである。
【００２０】
中心導体３としては、導電率の高い銅または銅合金からなるものを用いるとよい。グランド板５としては、軽量かつ低コストで耐候性に優れるアルミニウムからなるものを用いるとよい。誘電体基板２としては、例えばガラスエポキシ基板を用いるとよい。
【００２１】
本実施形態では、アンテナ装置１を、移相器と分配配線を有する移相器分配線路部１０と、各アンテナ素子１２への分配配線を行う線路を有するブロック内分配配線部１１と、を積層した２層構造としている。アンテナ装置１では、外部から供給された給電信号は、移相器分配線路部１０からブロック内分配配線部１１を介して各アンテナ素子１２に伝送されるように構成されている。
【００２２】
なお、アンテナ装置１の具体的な構造はこれに限定されるものではなく、単層構造としてもよいし、３層以上の構造としてもよい。また、複数の移相器分配線路部１０を、ブロック内分配配線部１１に対して垂直に接続した構造としても構わない。
【００２３】
アンテナ装置１では、図示していないが、移相器分配線路部１０、ブロック内分配配線部１１、および各アンテナ素子１２を覆うように円筒状のレドームが設けられており、レドームに設けられた取り付け金具をアンテナ塔等に固定することで、レドームの軸方向（図１（ａ）における紙面に垂直な方向）が鉛直方向となるようにアンテナ塔等に取り付けられる。
【００２４】
さて、本実施形態に係るアンテナ装置１では、給電線路６の少なくとも一部において、中心導体３の少なくとも一側の誘電体基板２に、中心導体３に沿うように穴７を形成している。
【００２５】
穴７を形成することで、誘電体基板２を通過する電界を少なくして誘電体基板２の影響を抑制し、誘電体基板２の影響による伝送損失を低減することが可能になる。中心導体３の一側のみに穴７を形成した場合でも効果は得られるが、電界のバランスを維持するためにも中心導体３の両側に、中心導体３に沿うように同じ形状の穴７を形成することが望ましい。
【００２６】
本実施形態では、穴７を、誘電体基板２を貫通する貫通孔で構成している。なお、穴７は、誘電体基板２を貫通しないものであってもよいが、誘電体基板２が薄い場合には貫通させないで残した誘電体基板２の影響が出てしまい、また加工も困難となることから、穴７は貫通孔とすることが望ましい。
【００２７】
穴７は、中心導体３に沿って所定の間隔で形成されており、中心導体３直下の誘電体基板２とその周囲の誘電体基板２とが、隣接する穴７間に残された切片８により接続された構造となっている。穴７の間隔（切片８の長さ）や穴７の長さ（切片８の間隔）については、配線レイアウト等を考慮して適宜に設定すればよく、また、穴７の間隔（切片８の長さ）や穴７の長さ（切片８の間隔）は一定でなくともよい。
【００２８】
さらに、本実施形態に係るアンテナ装置１では、中心導体３を、誘電体基板２の両面（表裏面）に対称に形成された配線パターンで構成している。つまり、誘電体基板２の両面には、平面視において重なり合う略同じ配線パターン（誘電体基板２の厚さ方向の中心を通る面に対して略対称な配線パターン）が形成されており、アンテナ装置１では、この誘電体基板２の両面に形成された配線パターンを中心導体３として用いるようにしている。誘電体基板２の両面に形成される配線パターンは、コネクタへの接続部分など配線の取り回し上形状が異なってしまう部分を除いて、同じ形状に形成される。
【００２９】
誘電体基板２の両面に形成された配線パターンを中心導体３として用いることで、給電線路６が誘電体基板２を挟んで２つのインバ−テッドストリップラインを配置したような構造となり、誘電体基板２を通る電界を低減して誘電体基板２の影響をより抑制し、誘電体基板２の影響による伝送損失をより低減することが可能になる。
【００３０】
中心導体３となる誘電体基板２の両面に形成された配線パターンには、共通の給電信号が供給される。表裏面の配線パターンの非対称性を補うように、表裏面の配線パターンを電気的に接続するスルーホールを適宜形成するようにしてもよい。なお、表裏面に形成される配線パターンが完全に対称であれば、表裏面の配線パターンを接続するスルーホールに電流が流れることはない。
【００３１】
図２に示すように、誘電体基板２の片面のみに中心導体３を設け、穴７を形成していない従来例（片面（穴なし））と比較して、中心導体３に沿うように穴７を形成したり（片面（穴あり））、誘電体基板２の両面に中心導体３を設ける（両面（穴なし））ことで、伝送損失を低減することができる。さらに、誘電体基板２の両面に中心導体３を設け、かつ、穴７を形成することで（両面（穴あり））、伝送損失を最も低減できることが分かる。
【００３２】
ここで、穴７を形成する際の最適条件について検討する。
【００３３】
まず、中心導体３と穴７間の距離Ｗｅについて検討する。中心導体３と穴７間の距離Ｗｅとは、つまりは、中心導体３から側方にはみ出している誘電体基板２のはみ出し量のことである。
【００３４】
ここでは、中心導体３の幅を４．８ｍｍ、厚さを３５μｍ、導電率を２．０９×１０7Ｓ／ｍとし、誘電体基板２の厚さを０．８ｍｍ、比誘電率を４．３、誘電正接を０．０１とし、グランド板５の間隔を５ｍｍ、グランド板５の導電率を５．９７７×１０7Ｓ／ｍとして、中心導体３と穴７間の距離Ｗｅを変更してシミュレーションを行った。シミュレーション結果を図３に示す。
【００３５】
図３に示すように、中心導体３と穴７間の距離Ｗｅが大きくなるほど、伝送損失が大きくなっていることがわかる。よって、伝送損失を小さくするためには、中心導体３と穴７間の距離Ｗｅをできるだけ小さくすることが望まれる。図３より、中心導体３と穴７間の距離Ｗｅを、誘電体基板２の厚さ以下とすることで、伝送損失を十分に抑えることが可能である。
【００３６】
ところで、隣接する中心導体３の間に穴７を形成することで、隣接する中心導体３間のアイソレーションを高めることも可能になる。そこで、図４（ａ）に示すように、略反時計回りに９０度回転したＵ字状の中心導体３を有し、その両側部および中央部に穴７を形成した解析モデルを用い、中心導体３の長さＬと中心導体３と穴７間の距離Ｗｅを変更してシミュレーションを行い、ＶＳＷＲ（電圧定在波比、Ｓ１１）を演算した。なお、他の条件は図３の場合と同様としている。結果を図４（ｂ）〜（ｅ）に示す。
【００３７】
図４（ｂ）〜（ｅ）に示すように、中心導体３の長さＬを１７０ｍｍ、２５０ｍｍとした場合共に、中心導体３と穴７間の距離Ｗｅを０．５ｍｍとした場合と比較して、中心導体３と穴７間の距離Ｗｅを０．３ｍｍとした場合の方がＶＳＷＲが改善されていることが分かる。これは、隣接する中心導体３間の結合が小さくなり、隣接する中心導体３間のアイソレーションが高くなったためだと考えられる。
【００３８】
よって、隣接する中心導体３間のアイソレーションを高めるという観点からは、中心導体３と穴７間の距離Ｗｅを０．３ｍｍ以下とすることが望ましい。
【００３９】
次に、穴７の幅Ｗについて検討する。
【００４０】
中心導体３の線路長を２００ｍｍとし、誘電体基板２の比誘電率を４．４とし、中心導体３の両側に形成した穴７の間隔を５．８ｍｍとして、穴７の幅Ｗを変更したときの伝送損失を演算により求めた。なお、他の条件は図３の場合と同様としている。結果を表１に示す。
【００４１】
【表１】
2015139051.tif 000003
【００４２】
表１に示すように、穴７の幅Ｗが４ｍｍ以上になると、１ｍあたりの伝送損失は０．３７７ｄＢでほぼ一定となる。よって、伝送損失を十分に小さくするためには、穴７の幅Ｗを４ｍｍ以上とすることが望ましい。
【００４３】
図１では、説明の簡単化のために模式的な図面を示したが、実際に作成する中心基板４は、例えば図５のようになる。図５に示すように、中心導体３が屈曲する部分には穴７を形成し難いので、直線状となっている中心導体３の両側に穴７を形成することが好ましい。中心導体３の線路長が長いほど穴７を形成することによる効果が大きいため、特に線路長が長くなる移相器分配線路部１０に本発明を適用する（中心導体３に沿って穴７を形成する）ことで、大きな効果が得られることになる。
【００４４】
以上説明したように、本実施形態に係るアンテナ装置１では、中心導体３の少なくとも一側の誘電体基板２に、中心導体３に沿うように穴７を形成している。
【００４５】
穴７を形成することで、誘電体基板２を通過する電界を少なくして誘電体基板２の影響を抑制し、誘電体基板２の影響による給電線路６での伝送損失を低減することが可能になる。
【００４６】
また、隣接する中心導体３の間に穴７を形成することで、密に配線した場合でも隣接した中心導体３間で高いアイソレーションを維持することが可能となる。
【００４７】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。
【００４８】
例えば、上記実施形態では、穴７の形状を平面視で矩形状に形成したが、穴７の形状はこれに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００４９】
１  アンテナ装置
２  誘電体基板
３  中心導体
４  中心基板
５  グランド板
６  給電線路
７  穴
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2015139051.tif 000007
【図５】
2015139051.tif 000008