(57)【要約】【課題】優れた反射特性及び放射特性を示す帯域の幅を、広げることが可能なアンテナを実現する。【解決手段】誘電体基板１１、第１の方向に延伸する給電線路１２ａとスタブ１２ｂとを含むアンテナ導体１２、及び、グランド導体１３を備えたアンテナ１において、スタブ１２ｂの端辺のうち、上記第１の方向と反対方向側の端辺である第１の端辺に対向する第１の無給電素子１２ｄと、スタブ１２ｂの端辺のうち、上記第１の方向側の端辺である第２の端辺に対向する第２の無給電素子１２ｅと、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体基板と、上記誘電体基板の表面に形成されたアンテナ導体であって、第１の方向に延伸する給電線路と、上記給電線路から上記第１の方向と直交する方向である第２の方向に延伸するスタブとを有するコムライン型のアンテナ導体と、上記誘電体基板の裏面に形成されたグランド導体と、を備えたマイクロストリップアンテナであって、
上記誘電体基板の表面に形成された第１の無給電素子であって、上記スタブの端辺のうち、上記第１の方向と反対方向側の端辺である第１の端辺に対向する第１の無給電素子と、
上記誘電体基板の表面に形成された第２の無給電素子であって、上記スタブの端辺のうち、上記第１の方向側の端辺である第２の端辺に対向する第２の無給電素子と、を備えている、
ことを特徴とするマイクロストリップアンテナ。
【請求項２】
上記誘電体基板の表面に形成された第３の無給電素子であって、上記スタブの端辺のうち、上記第２の方向側の端辺である第３の端辺に対向する第３の無給電素子を更に備えている、
ことを特徴とする請求項１に記載のマイクロストリップアンテナ。
【請求項３】
上記スタブの根元には、上記第２の端辺から上記第１の方向と反対方向に向かう切り込みが形成されている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のマイクロストリップアンテナ。
【請求項４】
上記誘電体基板の裏面に接合された導波管であって、管軸が上記誘電体基板の裏面に直交し、管壁の端面が上記グランド導体に形成された開口を取り囲む導波管と、
上記誘電体基板の表面に形成された遮蔽体であって、上記給電線路の入力端が挿入される切り込みが形成された遮蔽体と、
上記グランド導体と上記遮蔽体とを短絡する短絡部であって、上記誘電体基板を貫通する短絡部とを更に備えており、
上記短絡部は、上記切り込みを除く上記遮蔽体の外周全体に沿って形成されており、上記切り込みは、奥に入るほど幅が広くなる逆テーパー形である、
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のマイクロストリップアンテナ。
【請求項５】
上記第１の無給電素子の上記第１の方向の長さは、上記第２の無給電素子の上記第１の方向の長さと等しく、
上記第１の無給電素子における上記第１の方向の長さをｗｐ１、当該マイクロストリップアンテナの共振波長をλとして、ｗｐ１／λは、０．０４以上０．２以下である、
ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のマイクロストリップアンテナ。
【請求項６】
上記第１の無給電素子の上記第２の方向の長さは、上記第２の無給電素子の上記第２の方向の長さと等しく、
上記第１の無給電素子における上記第２の方向の長さをｌｐ１、当該マイクロストリップアンテナの共振波長をλとして、ｌｐ１／λは、０．０８以上０．３未満である、
ことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のマイクロストリップアンテナ。
【請求項７】
上記スタブと上記第１の無給電素子との間隔は、上記スタブと上記第２の無給電素子との間隔と等しく、
上記スタブと上記第１の無給電素子との間隔をｇａｐ１、当該マイクロストリップアンテナの共振波長をλとして、ｇａｐ１／λは、０．００４以上０．０２以下である、
ことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載のマイクロストリップアンテナ。
【請求項８】
上記第３の無給電素子における上記第１の方向の長さをｗｐ２、当該マイクロストリップアンテナの共振波長をλとして、ｗｐ２／λは、０．０２以上０．０８以下である、
ことを特徴とする請求項２に記載のマイクロストリップアンテナ。
【請求項９】
上記第３の無給電素子における上記第２の方向の長さをｌｐ２、当該マイクロストリップアンテナの共振波長をλとして、ｌｐ２／λは、０．１６以上０．２４以下、又は、０．３２以上０．４以下である、
ことを特徴とする請求項２に記載のマイクロストリップアンテナ。
【請求項１０】
上記スタブと上記第３の無給電素子との間隔をｇａｐ２、当該マイクロストリップアンテナの共振波長をλとして、ｇａｐ２／λは、０．００４以上０．０２以下である、
ことを特徴とする請求項２に記載のマイクロストリップアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コムライン型のアンテナ導体を備えたマイクロストリップアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信の高速化及び大容量化、並びに、無線機器の小型化の進展に伴い、ミリ波帯（３０ＧＨｚ以上３００ＧＨｚ以下）で動作するアンテナに対する需要が高まっている。周波数が高くなるほど導体損及び誘電体損が大きくなるので、ミリ波帯で動作するアンテナにおいては、導体損及び誘電体損を抑える設計が重要になる。
【０００３】
ミリ波帯の電磁波を伝送する伝送路としては、導波管が好適である。また、ミリ波帯の電磁波を放射するアンテナとしては、コムライン型のマイクロストリップアンテナが好適である。
【０００４】
特許文献１には、コムライン型のマイクロストリップアンテナが開示されている。また、特許文献２には、コムライン型のマイクロストリップアンテナに導波管を付加したアンテナが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１８８６８３号（公開日：２００９年  ８月２０日）
【特許文献２】特開２０１１−２２３０５０号（公開日：２０１１年１１月  ４日）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
アンテナにおいては、一般に、優れた反射特性及び放射特性が求められる。反射特性に関しては、例えば、動作帯域における反射係数が−１０ｄＢ以下であることが求められる。また、放射特性に関しては、例えば、最大利得が１０ｄＢｉ以上であること、及び、サイドローブレベルが１０ｄＢ以上であることが求められる。
【０００７】
特許文献１〜２に記載のアンテナには、優れた反射特性及び放射特性を得るうえでその構造を改善する余地が残されていた。
【０００８】
本願発明者は、従来よりも優れた反射特性及び放射特性を得られるアンテナの構造を発明し、本願出願人は、この発明を本願に先立って出願した（特願２０１３−１７０６６２号、２０１３年８月２０日出願）。先願発明に係るアンテナは、特定の帯域において従来よりも優れた反射特性及び放射特性を示す。ただし、先願発明に係るアンテナには、従来よりも優れた反射特性及び放射特性を示す帯域の幅を拡大するうえで、その構造を改善する余地が残されていた。
【０００９】
本発明の目的は、コムライン型のアンテナ導体を備えたマイクロストリップアンテナにおいて、従来よりも優れた反射特性及び放射特性を示す帯域の幅を拡大することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るマイクロストリップアンテナは、上記の課題を解決するために、誘電体基板と、上記誘電体基板の表面に形成されたアンテナ導体であって、第１の方向に延伸する給電線路と、上記給電線路から上記第１の方向と直交する方向である第２の方向に延伸するスタブとを有するコムライン型のアンテナ導体と、上記誘電体基板の裏面に形成されたグランド導体と、を備えたマイクロストリップアンテナであって、上記誘電体基板の表面に形成された第１の無給電素子であって、上記スタブの端辺のうち、上記第１の方向と反対方向側の端辺である第１の端辺に対向する第１の無給電素子と、上記誘電体基板の表面に形成された第２の無給電素子であって、上記スタブの端辺のうち、上記第１の方向側の端辺である第２の端辺に対向する第２の無給電素子と、を備えている。
【００１１】
上記の構成によれば、上記第１の無給電素子及び上記第２の無給電素子の作用により、従来よりも優れた反射特性及び放射特性を示す帯域の幅を広げることができる。
【００１２】
本発明に係るマイクロストリップアンテナにおいて、上記誘電体基板の表面に形成された第３の無給電素子であって、上記スタブの端辺のうち、上記第２の方向側の端辺である第３の端辺に対向する第３の無給電素子を更に備えている、ことが好ましい。
【００１３】
上記の構成によれば、従来よりも優れた反射特性及び放射特性を示す帯域の幅を更に広げることができる。
【００１４】
本発明に係るアンテナにおいて、上記スタブの根元には、上記第２の端辺から上記第１の方向と反対方向に向かう切り込みが形成されている、ことが好ましい。
【００１５】
上記の構成によれば、更に優れた反射特性及び放射特性を得ることができる。
【００１６】
本発明に係るアンテナにおいて、上記誘電体基板の裏面に接合された導波管であって、管軸が上記誘電体基板の裏面に直交し、管壁の端面が上記グランド導体に形成された開口を取り囲む導波管と、上記誘電体基板の表面に形成された遮蔽体であって、上記給電線路の入力端が挿入される切り込みが形成された遮蔽体と、上記グランド導体と上記遮蔽体とを短絡する短絡部であって、上記誘電体基板を貫通する短絡部とを更に備えており、上記短絡部は、上記切り込みを除く上記遮蔽体の外周全体に沿って形成されており、上記切り込みは、奥に入るほど幅が広くなる逆テーパー形である、ことが好ましい。
【００１７】
上記の構成によれば、更に優れた反射特性及び放射特性を得ることができる。
【００１８】
本発明に係るアンテナにおいて、上記第１の無給電素子の上記第１の方向の長さは、上記第２の無給電素子の上記第１の方向の長さと等しく、上記第１の無給電素子における上記第１の方向の長さをｗｐ１、当該マイクロストリップアンテナの共振波長をλとして、ｗｐ１／λは、０．０４以上０．２以下である、ことが好ましい。
【００１９】
本発明に係るアンテナにおいて、上記第１の無給電素子の上記第２の方向の長さは、上記第２の無給電素子の上記第２の方向の長さと等しく、上記第１の無給電素子における上記第２の方向の長さをｌｐ１、当該マイクロストリップアンテナの共振波長をλとして、ｌｐ１／λは、０．０８以上０．３未満である、ことが好ましい。
【００２０】
本発明に係るアンテナにおいて、上記スタブと上記第１の無給電素子との間隔は、上記スタブと上記第２の無給電素子との間隔と等しく、上記スタブと上記第１の無給電素子との間隔をｇａｐ１、当該マイクロストリップアンテナの共振波長をλとして、ｇａｐ１／λは、０．００４以上０．０２以下である、ことが好ましい。
【００２１】
本発明に係るアンテナにおいて、上記第３の無給電素子における上記第１の方向の長さをｗｐ２、当該マイクロストリップアンテナの共振波長をλとして、ｗｐ２／λは、０．０２以上０．０８以下である、ことが好ましい。
【００２２】
本発明に係るアンテナにおいて、上記第３の無給電素子における上記第２の方向の長さをｌｐ２、当該マイクロストリップアンテナの共振波長をλとして、ｌｐ２／λは、０．１６以上０．２４以下、又は、０．３２以上０．４以下である、ことが好ましい。
【００２３】
本発明に係るアンテナにおいて、上記スタブと上記第３の無給電素子との間隔をｇａｐ２、当該マイクロストリップアンテナの共振波長をλとして、ｇａｐ２／λは、０．００４以上０．０２以下である、ことが好ましい。
【００２４】
上記の各構成によれば、従来よりも優れた反射特性及び放射特性を示す帯域の幅を更に広げることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、従来よりも優れた反射特性及び放射特性を示す帯域の幅を、広げることが可能なアンテナを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】（ａ）は、実施形態に係るアンテナの平面図であり、（ｂ）は、同アンテナの側面図であり、（ｃ）は、同アンテナの底面図であり、（ｄ）は、同アンテナの正面図である。
【図２】実施形態に係るアンテナのＡＡ’線断面図である。
【図３】実施例に係るアンテナの各部の寸法を示す平面図である。
【図４】実施例に係るアンテナの各部の寸法を示す底面図である。
【図５】（ａ）は、実施例に係るアンテナの反射特性を示すグラフであり、（ｂ）は、同アンテナの放射特性を示すグラフである。
【図６】（ａ）は、実施例に係るアンテナの平面図である。（ｂ）、（ｃ）は、比較例に係るアンテナの平面図である。（ｄ）は、別の実施例に係るアンテナの平面図である。（ｂ）〜（ｄ）に示すアンテナは、（ａ）に示すアンテナの放射素子が備えている無給電素子の一部、あるいは、全部を省略することによって得られたものである。
【図７】図６の（ａ）〜（ｄ）に示すアンテナの反射特性を示すグラフである。
【図８】実施例に係るアンテナの平面図であり、放射素子が備えている第１の無給電素子の幅ｗｐ１、長さｌｐ１、及び第１のスタブとの間隔ｇａｐ１の定義を示す。
【図９】規格化幅ｗｐ１／λを０．０４，０．０８，０．１２，０．１６，０．２としたときに得られる、実施例に係るアンテナの特性を示すグラフであり、（ａ）は、反射特性を示すグラフであり、（ｂ）は、放射特性を示すグラフである。
【図１０】（ａ）は、規格化幅ｗｐ１／λを０．０４，０．０８，０．１２，０．１６，０．２としたときに得られる、実施例に係るアンテナの１０ｄＢ比帯域幅を示すグラフであり、（ｂ）は、規格化幅ｗｐ１／λを０．０４，０．０８，０．１２，０．１６，０．２としたときに得られる、実施例に係るアンテナの最大利得を示すグラフである。
【図１１】規格化長さｌｐ１／λを０．０８，０．１２，０．１６，０．２０，０．２４，０．２８，０．３２，０．３６，０．４０としたときに得られる、実施例に係るアンテナの特性を示すグラフであり、（ａ）は、反射特性を示すグラフであり、（ｂ）は、放射特性を示す図である。
【図１２】（ａ）は、規格化長さｌｐ１／λを０．０８，０．１２，０．１６，０．２０，０．２４，０．２８，０．３２，０．３６，０．４０としたときに得られる、実施例に係るアンテナの１０ｄＢ比帯域幅を示すグラフであり、（ｂ）は、規格化長さｌｐ１／λを０．０８，０．１２，０．１６，０．２０，０．２４，０．２８，０．３２，０．３６，０．４０としたときに得られる、実施例に係るアンテナの最大利得を示すグラフである。
【図１３】規格化された第１のスタブとの間隔ｇａｐ１／λを０．００４，０．００８，０．０１２，０．０１６，０．０２としたときに得られる、実施例に係るアンテナの特性を示すグラフであり、（ａ）は、反射特性を示すグラフであり、（ｂ）は、放射特性を示す図である。
【図１４】（ａ）は、規格化された第１のスタブとの間隔ｇａｐ１／λを０．００４，０．００８，０．０１２，０．０１６，０．０２としたときに得られる、実施例に係るアンテナの１０ｄＢ比帯域幅を示すグラフであり、（ｂ）は、規格化された第１のスタブとの間隔ｇａｐ１／λを０．００４，０．００８，０．０１２，０．０１６，０．０２としたときに得られる、実施例に係るアンテナの最大利得を示すグラフである。
【図１５】実施例に係るアンテナの平面図であり、放射素子が備えている第３の無給電素子の幅ｗｐ２、長さｌｐ２、及び第１のスタブとの間隔ｇａｐ２の定義を示す。
【図１６】規格化幅ｗｐ２／λを０．０２，０．０４，０．０６，０．０８，０．１としたときに得られる、実施例に係るアンテナの特性を示すグラフであり、（ａ）は、反射特性を示すグラフであり、（ｂ）は、放射特性を示す図である。
【図１７】（ａ）は、規格化幅ｗｐ２／λを０．０２，０．０４，０．０６，０．０８，０．１としたときに得られる、実施例に係るアンテナの１０ｄＢ比帯域幅を示すグラフであり、（ｂ）は、規格化幅ｗｐ２／λを０．０２，０．０４，０．０６，０．０８，０．１としたときに得られる、実施例に係るアンテナの最大利得を示すグラフである。
【図１８】規格化長さｌｐ２／λを０．１６，０．２，０．２４，０．２８，０．３２，０．３６，０．４としたときに得られる、実施例に係るアンテナの特性を示すグラフであり、（ａ）は、反射特性を示すグラフであり、（ｂ）は、放射特性を示す図である。
【図１９】（ａ）は、規格化長さｌｐ２／λを０．１６，０．２，０．２４，０．２８，０．３２，０．３６，０．４としたときに得られる、実施例に係るアンテナの１０ｄＢ比帯域幅を示すグラフであり、（ｂ）は、規格化長さｌｐ２／λを０．１６，０．２，０．２４，０．２８，０．３２，０．３６，０．４としたときに得られる、実施例に係るアンテナの最大利得を示すグラフである。
【図２０】規格化された第１のスタブとの間隔ｇａｐ２／λを０．００４，０．００８，０．０１２，０．０１６，０．０２としたときに得られる、実施例に係るアンテナの特性を示すグラフであり、（ａ）は、反射特性を示すグラフであり、（ｂ）は、放射特性を示す図である。
【図２１】（ａ）は、規格化された第１のスタブとの間隔ｇａｐ２／λを０．００４，０．００８，０．０１２，０．０１６，０．０２としたときに得られる、実施例に係るアンテナの１０ｄＢ比帯域幅を示すグラフであり、（ｂ）は、規格化された第１のスタブとの間隔ｇａｐ２／λを０．００４，０．００８，０．０１２，０．０１６，０．０２としたときに得られる、実施例に係るアンテナの最大利得を示すグラフである。
【図２２】（ａ）は、実施例に係るアンテナの平面図であり、マイクロストリップラインの終端に設けられている第４の無給電素子の長さｌｐｔ、第２のスタブの幅ｗｐｔ、及び第４の無給電素子と第２のスタブ部との間隔ｇａｐｔの定義を示す。（ｂ）〜（ｃ）は、比較例に係るアンテナの平面図である。比較例に係るアンテナは、実施例に係るアンテナにおいて、放射素子が備えている無給電素子を省略する、あるいは、新たな無給電素子を追加することによって得られたものである。
【図２３】規格化幅ｗｐｔ／λを０．０４，０．０８，０．１２，０．１６，０．２としたときに得られる、実施例に係るアンテナの特性を示すグラフであり、（ａ）は、反射特性を示すグラフであり、（ｂ）は、放射特性を示す図である。
【図２４】（ａ）は、規格化幅ｗｐｔ／λを０．０４，０．０８，０．１２，０．１６，０．２としたときに得られる、実施例に係るアンテナの１０ｄＢ比帯域幅を示すグラフであり、（ｂ）は、規格化幅ｗｐｔ／λを０．０４，０．０８，０．１２，０．１６，０．２としたときに得られる、実施例に係るアンテナの最大利得を示すグラフである。
【図２５】規格化長さｌｐｔ／λを０．２，０．２４，０．２８，０．３２，０．３６としたときに得られる、実施例に係るアンテナの特性を示すグラフであり、（ａ）は、反射特性を示すグラフであり、（ｂ）は、放射特性を示す図である。
【図２６】（ａ）は、規格化長さｌｐｔ／λを０．２，０．２４，０．２８，０．３２，０．３６としたときに得られる、実施例に係るアンテナの１０ｄＢ比帯域幅を示すグラフであり、（ｂ）は、規格化長さｌｐｔ／λを０．２，０．２４，０．２８，０．３２，０．３６としたときに得られる、実施例に係るアンテナの最大利得を示すグラフである。
【図２７】規格化された第２のスタブとの間隔ｇａｐｔ／λを０．００４，０．００８，０．０１２，０．０１６，０．０２としたときに得られる、実施例に係るアンテナの特性を示すグラフであり、（ａ）は、反射特性を示すグラフであり、（ｂ）は、放射特性を示す図である。
【図２８】（ａ）は、第２のスタブとの間隔ｇａｐｔ／λを０．００４，０．００８，０．０１２，０．０１６，０．０２としたときに得られる、実施例に係るアンテナの１０ｄＢ比帯域幅を示すグラフであり、（ｂ）は、第２のスタブとの間隔ｇａｐｔを０．００４，０．００８，０．０１２，０．０１６，０．０２としたときに得られる、実施例に係るアンテナの最大利得を示すグラフである。
【図２９】図２２（ａ）〜（ｃ）に示すアンテナの特性を示すグラフであり、（ａ）は、反射特性を示すグラフであり、（ｂ）は、放射特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
〔アンテナの構成〕
本発明の一実施形態に係るアンテナ１の構成について、図１を参照して説明する。図１において、（ａ）は、アンテナ１の平面図であり、（ｂ）は、アンテナ１の側面図であり、（ｃ）は、アンテナ１の底面図であり、（ｄ）は、アンテナ１の正面図である。
【００２８】
アンテナ１は、誘電体基板１１、アンテナ導体１２、グランド導体１３、導波管１４、遮蔽体１５、及び短絡部１６を備えている。アンテナ１は、誘電体基板１１、アンテナ導体１２、及びグランド導体１３により構成されるマイクロストリップアンテナに、導波管１４、遮蔽体１５、及び短絡部１６を付加したものである。
【００２９】
誘電体基板１１は、長方形の主面を有する板状の部材であり、樹脂等の誘電体からなる。本実形態においては、液晶ポリマーからなるＬＣＰ（Liquid Crystal Polymer）基板を、誘電体基板１１として用いる。
【００３０】
なお、本明細書においては、誘電体基板１１の表面（ひょうめん）を構成する６つの面のうち、最大の面積を有する２つの面を「主面」と呼び、その他４つの面を「端面」と呼ぶ。また、誘電体基板１１の２つの主面を区別する必要があるときには、一方の主面を「表面」（おもてめん）と呼び、他方の主面を「裏面」と呼ぶ。また、本明細書においては、誘電体基板１１の主面の短辺と平行な軸をｘ軸、誘電体基板１１の主面の長辺と平行な軸をｙ軸、誘電体基板１１の主面と直交する軸をｚ軸とする座標系を用いる。
【００３１】
アンテナ導体１２は、誘電体基板１１の表面に形成された箔状部材であり、金属などの導体からなる。本実施形態においては、誘電体基板１１の表面に形成された銅箔を、アンテナ導体１２として用いる。
【００３２】
アンテナ導体１２は、ｙ軸と平行な方向（第１の方向）に延伸する給電線路１２ａに、複数のスタブ１２ｂ１〜１２ｂ１６，１２ｇ１７を付加したコムライン型のアンテナ導体である。給電線路１２ａの中間部からｘ軸方向に伸びる各スタブ１２ｂｉの近傍には、第１の無給電素子１２ｄｉ、第２の無給電素子１２ｅｉ、及び第３の無給電素子１２ｆｉが設けられている（ｉ＝１，２，…，１６）。また、給電線路１２ａの先端から延びるスタブ１２ｇ１７の近傍には、第４の無給電素子１２ｄ１７及び第５の無給電素子１２ｅ１７が設けられている。
【００３３】
以下において、複数のスタブ１２ｂ１〜１２ｂ１６のうち何れかであるかを特定しなくてよい場合には、スタブ１２ｂ１〜１２ｂ１６のことをまとめてスタブ１２ｂと表記する。同様に、第１の無給電素子１２ｄ１〜１２ｄ１６のことをまとめて第１の無給電素子１２ｄと表記し、第２の無給電素子１２ｅ１〜１２ｅ１６のことをまとめて第２の無給電素子１２ｅと表記し、第３の無給電素子１２ｆ１〜１２ｆ１６のことをまとめて第３の無給電素子１２ｆと表記する。
【００３４】
給電線路１２ａは、アンテナ導体１２の幹となる帯状導体であり、ｙ軸と平行に伸びる。給電線路１２ａは、誘電体基板１１を介して対向するグランド導体１３と共にマイクロストリップラインを構成する。給電線路１２ａの入力端（ｙ軸負方向側の端部）に入射した電磁波は、このマイクロストリップライン内を給電線路１２ａの終端（ｙ軸正方向側の端部）に向かって伝播する。
【００３５】
スタブ１２ｂ及びスタブ１２ｇ１７は、アンテナ導体１２の枝となる帯状導体であり、給電線路１２ａからｘ軸と平行な方向（第２の方向）に延伸する。ここで、スタブ１２ｂは、給電線路１２ａの中間部（上記入力端と上記終端との間の部分）を始点とするスタブであり、スタブ１２ｇ１７は、給電線路１２ａの上記終端を始点とするスタブである。スタブ１２ｂ１〜１２ｂ１６には、給電線路１２ａからｘ軸負方向に向かって伸びるもの（符号の末尾が奇数のもの）と、給電線路１２ａからｘ軸正方向に向かって伸びるもの（符号の末尾が偶数のもの）とがあり、給電線路１２ａに沿って前者と後者とが交互に配置される。スタブ１２ｂの根元には、給電線路１２ａの終端側から入力端側に向かう切り込み１２ｃが形成されている。給電線路１２ａの終端に配置されるスタブ１２ｇ１７は、ｘ軸負方向に伸びる。
【００３６】
第１の無給電素子１２ｄは、スタブ１２ｂの端辺のうち、ｙ軸負方向（第１の方向と反対方向）側の端辺（第１の端辺）に対向するように配置されている。第２の無給電素子１２ｅは、スタブ１２ｂの端辺のうち、ｙ軸正方向（第１の方向）側の端辺（第２の端辺）に対向するように配置されている。第３の無給電素子１２ｆは、スタブ１２ｂの端辺のうち、ｘ軸方向側の端辺（第３の端辺）に対向するように配置されている。上記ｘ軸方向側の端辺は、スタブ１２ｂの端辺のうち、スタブ１２ｂの末端に位置する端辺とも言い換えられる。
【００３７】
第１の無給電素子１２ｄ、第２の無給電素子１２ｅ、及び、第３の無給電素子１２ｆの形状は、ｘ軸方向を長手方向とする長方形であることが好ましい。また、第１の無給電素子１２ｄの形状と、第２の無給電素子１２ｅの形状とは、合同であることが好ましい。
【００３８】
第４の無給電素子１２ｄ１７は、給電線路１２ａの終端に設けられているスタブ１２ｇ１７の端辺のうち、ｙ軸方向と反対方向側の端辺に対向するように配置されている。第５の無給電素子１２ｅ１７は、スタブ１２ｇ１７の端辺のうち、ｙ軸方向側の端辺に対向するように配置されている。
第４の無給電素子１２ｄ１７の形状、及び、第５の無給電素子１２ｅ１７の形状は、ｘ軸方向を長手方向とする長方形であることが好ましい。また、第４の無給電素子１２ｄ１７の形状と、第５の無給電素子１２ｅ１７の形状とは、合同であることが好ましい。
【００３９】
給電線路１２ａとグランド導体１３とによって構成されるマイクロストリップライン内を伝播した電磁波は、スタブ１２ｂから外部に放射される。この際、スタブ１２ｂと空間結合した第１の無給電素子１２ｄにも電流が誘導され、第１の無給電素子１２ｄからも放射が生じる。同様に、第２の無給電素子１２ｅ及び第３の無給電素子１２ｆからも放射が生じる。すなわち、スタブ１２ｂ、第１の無給電素子１２ｄ、第２の無給電素子１２ｅ、及び第３の無給電素子１２ｆがひとつの放射素子として機能し、スタブ１２ｇ１７、第４の無給電素子１２ｄ１７及び第５の無給電素子１２ｆ１７がひとつの放射素子として機能する。
【００４０】
第１の無給電素子１２ｄ、第２の無給電素子１２ｅ及び第３の無給電素子１２ｆの共振周波数は、スタブ１２ｂの共振周波数と近接するように設計されている。同様に、第４の無給電素子１２ｄ１７及び第５の無給電素子１２ｆ１７の共振周波数は、スタブ１２ｇ１７の共振周波数と近接するように設計されている。上述のように設計されていることによって、アンテナ１の動作帯域を広帯域化することが可能である。
【００４１】
グランド導体１３は、誘電体基板１１の裏面に形成された箔状部材であり、金属などの導体からなる。本実施形態においては、誘電体基板１１の裏面に形成された銅箔を、グランド導体１３として用いる。
【００４２】
グランド導体１３には、開口１３ａが形成されている。開口１３ａは、長辺がｘ軸と平行な長方形状であり、誘電体基板１１の裏面において給電線路１２ａの入力端と重なり合う領域に形成される。グランド導体１３は、この領域を除き誘電体基板１１の裏面全体を覆う。
【００４３】
導波管１４は、両端が開放した管状部材であり、金属などの導体からなる。導波管１４の内部に形成された空洞１４ｂの横断面（管軸に直交する断面）は、長方形である。導波管１４は、管軸がｚ軸と平行になるように、かつ、空洞１４ｂの横断面の長手軸がｘ軸と平行になるように配置され、管壁１４ａのｚ軸正方向側の端面がグランド導体１３に接合される。空洞１４ｂのｘｙ平面への正射影は、開口１３ａのｘｙ平面への正射影を包含する。
【００４４】
遮蔽体１５は、誘電体基板１１の表面に形成された箔状部材であり、金属などの導体からなる。本実施形態においては、誘電体基板１１の表面に形成された銅箔を、遮蔽体１５として用いる。
【００４５】
遮蔽体１５は、長辺がｘ軸と平行な長方形にｙ軸正方向側の長辺からｙ軸負方向に向かう切り込み１５ａを入れた形状であり、この切り込み１５ａに給電線路１２ａの入力端が入り込むように配置される。この切り込み１５ａが存在しないものとすると、遮蔽体１５のｘｙ平面への正射影は、空洞１４ｂのｘｙ平面への正射影を包含する。
【００４６】
遮蔽体１５は、誘電体基板１１を貫通する複数の短絡部１６によって、グランド導体１３と短絡される。これらの短絡部１６は、切り込み１５ａを除く遮蔽体１５の外周全体に沿って配置され、誘電体基板１１の内部において開口１３ａと重なる領域を取り囲む柵を構成する。
【００４７】
アンテナ１には、導波管１４を介して電磁波が入力される。導波管１４をｚ軸正方向に向かって伝播するＴＥ０１モードの電磁波は、グランド導体１３の開口１３ａを介して誘電体基板１１の内部に進入する。誘電体基板１１の内部において開口１３ａと重なる領域は、短絡部１６によって側方を取り囲まれ、遮蔽体１５によって上方を覆われている。このため、グランド導体１３の開口を介して誘電体基板１１の内部に進入した電磁波は、周囲に散逸することなく給電線路１２ａの入力端に入射する。
【００４８】
アンテナ１において特徴的な点は、遮蔽体１５に形成する切り込み１５ａの形状を、奥に入るほど幅が広くなる逆テーパー形としていることである。切り込み１５ａの形状を逆テーパー形とすることによって、アンテナ１の反射特性及び放射特性を改善することができる。
【００４９】
なお、本実施形態においては、切り込み１５ａの形状を、長手方向の位置を変数としたネイピア数eの指数関数テーパー形としている。ただし、切り込み１５の形状は、これに限定されない。すなわち、切り込み１５の形状は、その幅が入口からの距離に比例する線形テーパー形であってもよいし、その幅が入口からの距離の平方根に比例する放物線テーパー形であってもよい。
【００５０】
短絡部１６の構造について、図２を参照して補足する。図２は、アンテナ１のＡＡ’線断面図である。
【００５１】
遮蔽体１５には、図２に示すように、開口１５ｂが形成されている。また、誘電体基板１１には、図２に示すように、開口１５ｂに連通する貫通孔１１ａが形成されている。
【００５２】
開口１５ｂ及び貫通孔１１ａには、半田などの導体が充填される。開口１５ｂ及び貫通孔１１ａに充填された導体は、遮蔽体１５及びグランド導体１３の双方と接触し、遮蔽体１５とグランド導体１３とを短絡する。短絡部１６とは、このようにして開口１５ｂ及び貫通孔１１ａに充填された導体のことに他ならない。
【００５３】
〔実施例〕
次に、図１に示すアンテナ１の一実施例について、図３〜図６を参照して説明する。
【００５４】
本実施例に係るアンテナ１は、６０ＧＨｚで動作するマイクロストリップアンテナ（誘電体基板１１、アンテナ導体１２、及びグランド導体１３により構成される）に、導波管１４、遮蔽体１５、及び短絡部１６を付加したものである。具体的には、図１に示すアンテナ１の各部の寸法を、図３及び図４に示すように定めたものである。ここで、６０ＧＨｚで動作するマイクロストリップアンテナとは、設計中心周波数が６０ＧＨｚであるマイクロストリップアンテナのことを意味する。
【００５５】
図３は、本実施例に係るアンテナ１の各部の寸法（ｍｍ単位）を示す平面図であり、図４は、本実施例に係るアンテナ１の各部の寸法（ｍｍ単位）を示す底面図である。なお、本実施例に係るアンテナ１において、誘電体基板１１の厚みは、０．１７５ｍｍである。また、本実施例に係るアンテナ１において、誘電体基板１１の比誘電率は３．０であり、誘電体基板１１の誘電正接は、０．００２５である。
【００５６】
図５（ａ）は、本実施例に係るアンテナ１の反射特性（反射係数｜Ｓ１１｜の周波数依存性）を示すグラフであり、図５（ｂ）は、６０ＧＨｚにおけるアンテナ１の放射特性（ｙｚ平面及びｚｘ平面における利得の方向依存性）を示すグラフである。
【００５７】
図５（ａ）によれば、６０ＧＨｚにおける反射係数｜Ｓ１１｜の値がおよそ−１８ｄＢとなり、設計目標値である−１０ｄＢを下回ることが確かめられる。また、反射係数｜Ｓ１１｜が−１０ｄＢを下回る帯域の幅は、約３ＧＨｚであることが確かめられる。
【００５８】
図５（ｂ）によれば、（１）最大利得が１２．０ｄＢｉとなり、設計目標値である１０ｄＢｉを上回ること、及び、（２）サイドローブレベルが１１ｄＢｉとなり、設計目標値である１０ｄＢｉを上回ることが確かめられる。
【００５９】
〔無給電素子の省略が特性に及ぼす影響〕
次に、本実施例に係るアンテナ１において、無給電素子（第１の無給電素子１２ｄ、第２の無給電素子１２ｅ、及び第３の無給電素子１２ｆ）の一部、あるいは、全部の省略が反射特性及び放射特性に及ぼす影響について、図６〜図７を参照して説明する。
【００６０】
図６（ａ）は、本実施例に係るアンテナ１の平面図であり、図６（ｂ）〜（ｄ）は、比較例に係るアンテナの平面図である。ここでは、以下に列挙した一群のアンテナについて、その特性を比較する。なお、図６（ａ）〜（ｄ）において、給電線路１２ａの入力端から２番目の放射素子であるスタブ１２ｂ２、第１の無給電素子１２ｄ２、第２の無給電素子１２ｅ２及び第３の無給電素子１２ｆ２を例として説明する。上記入力端から１番目の放射素子、及び３番目〜１６番目の放射素子の構成は、図６の各図に示す上記入力端から２番目の放射素子の構成と同様である。なお、図６（ａ）〜（ｄ）に示す何れのアンテナにおいても、給電線路１２ａの終端に配置されている放射素子は、図３に示すようにスタブ１２ｇ１７、第４の無給電素子１２ｄ１７、及び第５の無給電素子１２ｅ１７を備えている。
【００６１】
アンテナＡ：本実施例に係るアンテナ１そのもの（図６（ａ）参照）。
【００６２】
アンテナＢ：図６（ｂ）に示すように、本実施例に係るアンテナ１において、第１の無給電素子１２ｄ２、第２の無給電素子１２ｅ２及び第３の無給電素子１２ｆ２を省略したもの。
【００６３】
アンテナＣ：図６（ｃ）に示すように、本実施例に係るアンテナ１において、第１の無給電素子１２ｄ２及び第２の無給電素子１２ｅ２を省略したもの。
【００６４】
アンテナＤ：図６（ｄ）に示すように、本実施例に係るアンテナ１において、第３の無給電素子１２ｆ２を省略したもの。
【００６５】
図７は、これらのアンテナＡ〜Ｄの反射特性を示すグラフである。図７において、アンテナＡ〜Ｄの反射特性を比較すると、６０ＧＨｚにおける反射係数｜Ｓ１１｜の値が設計目標値である−１０ｄＢを下回るのは、アンテナＡ（本実施例に係るアンテナ１）、及びアンテナＤのみであることが確かめられる。したがって、６０ＧＨｚにおいて優れた反射特性を得るためには、本実施例に係るアンテナ１、及び変形例に係るアンテナＤのように、第１の無給電素子１２ｄ１及び第２の無給電素子１２ｅ１を備えていることが好ましい。
【００６６】
また、アンテナＡにおける反射係数｜Ｓ１１｜が−１０ｄＢを下回る帯域の広さは、アンテナＤにおける反射係数｜Ｓ１１｜が−１０ｄＢを下回る帯域の広さより広いことが確かめられる。したがって、アンテナ１の動作帯域を広帯域化するためには、本実施例１に係るアンテナ１のように、第１の無給電素子１２ｄ１及び第２の無給電素子１２ｅ１に加えて、第３の無給電素子１２ｆ２を備えていることがより好ましい。
【００６７】
〔第１及び第２の無給電素子のサイズが特性に及ぼす影響〕
次に、本実施例に係るアンテナ１において、第１の無給電素子１２ｄ及び第２の無給電素子１２ｅのサイズが特性に及ぼす影響について、図８〜図１４を参照して説明する。以下において、第１の無給電素子１２ｄのサイズを図８に示すように定義する。具体的には、長さｌｐ１とは、第１の無給電素子１２ｄのｘ軸方向の長さのことであり、幅ｗｐ１とは、第１の無給電素子１２ｄのｙ軸方向の長さのことであり、間隔ｇａｐ１とは、スタブ１２ｂと第１の無給電素子１２ｄとの間隔のことである。
【００６８】
なお、本実施例において、第１の無給電素子１２ｄの形状、及び第２の無給電素子１２ｅの形状は、合同であり、スタブ１２ｂと第２の無給電素子１２ｅとの間隔は、間隔ｇａｐ１と一致するものとする。
【００６９】
図９（ａ）は、マイクロストリップアンテナの共振波長λ（本実施例においては５ｍｍ）により規格化された規格化幅ｗｐ１／λを０．０４から０．２まで０．０４刻みで変化させたときに得られる、アンテナ１の反射特性を示すグラフである。図９（ｂ）は、６０ＧＨｚにおけるｙｚ面の放射特性を示すグラフである。
【００７０】
図１０（ａ）は、規格化幅ｗｐ１／λを０．０４から０．２まで０．０４刻みで変化させたときに得られる、アンテナ１の比帯域幅ＦＢＷを示すグラフであり、図１０（ｂ）は、最大利得を示すグラフである。ここで、比帯域幅ＦＢＷとは、設計中心周波数である６０ＧＨｚに対する、反射係数｜Ｓ１１｜が−１０ｄＢを下回る帯域幅の割合を意味する。
【００７１】
図９及び図１０によれば、規格化幅ｗｐ１／λが０．０４以上０．２以下であるときに、反射特性に関しては、動作帯域における反射係数｜Ｓ１１｜が−１０ｄＢ以下となり、放射特性に関しては、６０ＧＨｚにおける最大利得が１０ｄＢｉ以上であることが分かる。なお、比帯域幅ＦＢＷが５％を上回り、最大利得が１２ｄＢｉを上回ることから、規格化幅ｗｐ１／λの最適値は、０．０４であると言える。
【００７２】
図１１（ａ）は、マイクロストリップアンテナの共振波長λにより規格化された規格化長さｌｐ１／λを０．０８から０．４まで０．０４刻みで変化させたときに得られる、アンテナ１の反射特性を示すグラフである。図１１（ｂ）は、６０ＧＨｚにおけるｙｚ面の放射特性を示すグラフである。
【００７３】
図１２（ａ）は、規格化長さｌｐ１／λを０．０８から０．４まで０．０４刻みで変化させたときに得られる、アンテナ１の比帯域幅ＦＢＷを示すグラフであり、図１２（ｂ）は、最大利得を示すグラフである。
【００７４】
図１１及び図１２によれば、規格化長さｌｐ１／λが０．０８以上０．３未満であるときに、反射特性に関しては、動作帯域における反射係数｜Ｓ１１｜が−１０ｄＢ以下となり、放射特性に関しては、６０ＧＨｚにおける最大利得が１０ｄＢｉ以上であることが分かる。なお、比帯域幅ＦＢＷが最大値となり、最大利得が最大値近傍の値となることから、規格化長さｌｐ１／λの最適値は、０．２８であると言える。
【００７５】
図１３（ａ）は、マイクロストリップアンテナの共振波長λにより規格化された規格化間隔ｇａｐ１／λを０．００４から０．０２まで０．００４刻みで変化させたときに得られる、アンテナ１の反射特性を示すグラフである。図１３（ｂ）は、６０ＧＨｚにおけるｙｚ面の放射特性を示すグラフである。
【００７６】
図１４（ａ）は、規格化間隔ｇａｐ１／λを０．００４から０．０２まで０．００４刻みで変化させたときに得られる、アンテナ１の比帯域幅ＦＢＷを示すグラフであり、図１４（ｂ）は、最大利得を示すグラフである。
【００７７】
図１３及び図１４によれば、規格化間隔ｇａｐ１／λが０．００４以上０．０２以下であるときに、反射特性に関しては、動作帯域における反射係数｜Ｓ１１｜が−１０ｄＢ以下となり、放射特性に関しては、６０ＧＨｚにおける最大利得が１０ｄＢｉ以上であることが分かる。
【００７８】
また、規格化間隔ｇａｐ１／λが０．００４以上０．００８以下であるときに、比帯域幅ＦＢＷが５％を上回ることが分かる。なお、規格化間隔ｇａｐ１／λが０．００４である場合と、０．００８である場合とを比較すると、０．００８の方が好ましい。その理由は、６０ＧＨｚ近傍において、反射特性のピークが１つであり、その形状が単純であるためである。以上のことから、規格化間隔ｇａｐ１／λの最適値は、０．００８であると言える。
【００７９】
〔第３の無給電素子のサイズが特性に及ぼす影響〕
次に、本実施例に係るアンテナ１において、第３の無給電素子１２ｆのサイズが特性に及ぼす影響について、図１５〜図２１を参照して説明する。以下において、第３の無給電素子１２ｆのサイズを図１５に示すように定義する。具体的には、長さｌｐ２とは、第３の無給電素子１２ｆのｘ軸方向の長さのことであり、幅ｗｐ２とは、第３の無給電素子１２ｆのｙ軸方向の長さのことであり、間隔ｇａｐ２とは、スタブ１２ｂと第３の無給電素子１２ｆとの間隔のことである。
【００８０】
図１６（ａ）は、マイクロストリップアンテナの共振波長λにより規格化された規格化幅ｗｐ２／λを０．０２から０．１まで０．０２刻みで変化させたときに得られる、アンテナ１の反射特性を示すグラフである。図１６（ｂ）は、６０ＧＨｚにおけるｙｚ面の放射特性を示すグラフである。
【００８１】
図１７（ａ）は、規格化幅ｗｐ２／λを０．０２から０．１まで０．０２刻みで変化させたときに得られる、アンテナ１の比帯域幅ＦＢＷを示すグラフであり、図１７（ｂ）は、最大利得を示すグラフである。
【００８２】
図１６及び図１７によれば、規格化幅ｗｐ２／λが０．０２以上０．０８以下であるときに、反射特性に関しては、動作帯域における反射係数｜Ｓ１１｜が−１０ｄＢ以下となり、放射特性に関しては、６０ＧＨｚにおける最大利得が１０ｄＢｉ以上であることが分かる。なお、比帯域幅ＦＢＷが５％を上回ることから、規格化幅ｗｐ２／λは、０．０３以上０．０６以下であることがより好ましい。なお、反射係数｜Ｓ１１｜が−１５ｄＢを下回る場合の帯域幅が広いことから、規格化幅ｗｐ２／λの最適値は、０．０６であると言える。
【００８３】
図１８（ａ）は、マイクロストリップアンテナの共振波長λにより規格化された規格化長さｌｐ２／λを０．１６から０．４まで０．０４刻みで変化させたときに得られる、アンテナ１の反射特性を示すグラフである。図１８（ｂ）は、６０ＧＨｚにおけるｙｚ面の放射特性を示すグラフである。
【００８４】
図１９（ａ）は、規格化長さｌｐ２／λを０．１６から０．４まで０．０４刻みで変化させたときに得られる、アンテナ１の比帯域幅ＦＢＷを示すグラフであり、図１９（ｂ）は、最大利得を示すグラフである。
【００８５】
図１８及び図１９によれば、規格化長さｌｐ２／λが０．２８であるときに、６０ＧＨｚの放射特性における最大利得が１０ｄＢｉを下回ることが分かる。言い換えれば、規格化長さｌｐ２／λが０．１６以上０．２４以下、及び、０．３２以上０．４以下であるときに、反射特性に関しては、動作帯域における反射係数｜Ｓ１１｜が−１０ｄＢ以下となり、放射特性に関しては、６０ＧＨｚにおける最大利得が１０ｄＢｉ以上であることが分かる。
【００８６】
比帯域幅ＦＢＷが４％を上回り、最大利得が１２ｄＢｉを上回ること、及び、アンテナ１を小型化及び集積化する観点から、規格化長さｌｐ２／λが０．１６以上０．２４以下であることが好ましい。また、比帯域幅ＦＢＷが５％を上回ることから、規格化長さｌｐ２／λが０．２以上０．２４以下であることがより好ましい。
【００８７】
なお、規格化長さｌｐ２／λが０．２又は０．２４であるときを比較すると、最大利得は同程度であるのに対し、比帯域幅ＦＢＷは、規格化長さｌｐ２／λが０．２４のときの方が０．２のときより大きいことが分かる。したがって、規格化長さｌｐ２／λの最適値は、０．２４であると言える。
【００８８】
図２０（ａ）は、マイクロストリップアンテナの共振波長λにより規格化された規格化間隔ｇａｐ２／λを０．００４から０．０２まで０．００４刻みで変化させたときに得られる、アンテナ１の反射特性を示すグラフである。図２０（ｂ）は、６０ＧＨｚにおけるｙｚ面の放射特性を示すグラフである。
【００８９】
図２１（ａ）は、規格化間隔ｇａｐ２／λを０．００４から０．０２まで０．００４刻みで変化させたときに得られる、アンテナ１の比帯域幅ＦＢＷを示すグラフであり、図２１（ｂ）は、最大利得を示すグラフである。
【００９０】
図２０及び図２１によれば、規格化長さｌｐ２／λが０．００４以上０．０２以下の範囲において、反射特性に関しては、動作帯域における反射係数｜Ｓ１１｜が−１０ｄＢ以下となり、放射特性に関しては、６０ＧＨｚにおける最大利得が１０ｄＢｉ以上であることが分かる。
【００９１】
また、規格化間隔ｇａｐ２／λが０．００４以上０．０１２未満であるときに、比帯域幅ＦＢＷが５％を上回ることが分かる。したがって、規格化間隔ｇａｐ２／λは、０．００４以上０．０１２未満であることがより好ましい。ここでは、規格化間隔ｇａｐ２／λの最適値は、０．００８とする。
【００９２】
〔終端に設けられたスタブの幅が特性に及ぼす影響〕
次に、本実施例に係るアンテナ１において、スタブ１２ｇ１７の幅が特性に及ぼす影響について、図２２〜図２４を参照して説明する。スタブ１２ｇ１７は、給電線路１２ａの終端に設けられているスタブである。以下において、スタブ１２ｇ１７の幅を図２２（ａ）に示すように定義する。具体的には、幅ｗｐｔとは、スタブ１２ｇ１７のｙ軸方向の長さのことである。
【００９３】
図２３（ａ）は、マイクロストリップアンテナの共振波長λにより規格化された規格化幅ｗｐｔ／λを０．０４から０．２まで０．０４刻みで変化させたときに得られる、アンテナ１の反射特性を示すグラフである。図２３（ｂ）は、６０ＧＨｚにおけるｙｚ面の放射特性を示すグラフである。
【００９４】
図２４（ａ）は、規格化幅ｗｐｔ／λを０．０４から０．２まで０．０４刻みで変化させたときに得られる、アンテナ１の比帯域幅ＦＢＷを示すグラフであり、図２４（ｂ）は、最大利得を示すグラフである。
【００９５】
図２３及び図２４によれば、規格化幅ｗｐｔ／λが０．４以上０．２以下であるときに、反射特性に関しては、動作帯域における反射係数｜Ｓ１１｜が−１０ｄＢ以下となり、放射特性に関しては、６０ＧＨｚにおける最大利得が１０ｄＢｉ以上であることが分かる。なお、比帯域幅ＦＢＷが５％を上回ることから、規格化幅ｗｐｔ／λは、０．０８以上０．１６以下であることがより好ましい。
【００９６】
〔第４及び第５の無給電素子のサイズが特性に及ぼす影響〕
次に、本実施例に係るアンテナ１において、第４の無給電素子１２ｄ１７及び第５の無給電素子１２ｅ１７のサイズが特性に及ぼす影響について、図２２及び図２５〜図２８を参照して説明する。以下において、第４の無給電素子１２ｄ１７のサイズを図２２（ａ）に示すように定義する。具体的には、長さｌｐｔとは、第４の無給電素子１２ｄ１７のｘ軸方向の長さのことであり、間隔ｇａｐｔは、スタブ１２ｇ１７と第４の無給電素子１２ｄ１７との間隔のことである。
【００９７】
なお、本実施例において、第４の無給電素子１２ｄ１７の形状、及び第５の無給電素子１２ｅ１７の形状は、合同であり、スタブ１２ｇ１７と第５の無給電素子１２ｅ１７との間隔は、間隔ｇａｐｔと一致するものとする。
【００９８】
図２５（ａ）は、マイクロストリップアンテナの共振波長λにより規格化された規格化長さｌｐｔ／λを０．２から０．３６まで０．０４刻みで変化させたときに得られる、アンテナ１の反射特性を示すグラフである。図２５（ｂ）は、６０ＧＨｚにおけるｙｚ面の放射特性を示すグラフである。
【００９９】
図２６（ａ）は、規格化長さｌｐｔ／λを０．２から０．４まで０．０４刻みで変化させたときに得られる、アンテナ１の比帯域幅ＦＢＷを示すグラフであり、図２６（ｂ）は、最大利得を示すグラフである。
【０１００】
図２５及び図２６によれば、規格化長さｌｐｔ／λが０．２以上０．４以下であるときに、反射特性に関しては、動作帯域における反射係数｜Ｓ１１｜が−１０ｄＢ以下となり、放射特性に関しては、６０ＧＨｚにおける最大利得が１０ｄＢｉ以上であることが分かる。なお、比帯域幅ＦＢＷが５％を上回り、最大利得が１２ｄＢｉを上回ることから、規格化長さｌｐｔ／λは、０．３２以上０．４以下であることが好ましい。ここでは、比帯域幅ＦＢＷが最大値を示すことから、規格化長さｌｐｔ／λは、０．３６である。
【０１０１】
図２７（ａ）は、マイクロストリップアンテナの共振波長λにより規格化された規格化間隔ｇａｐｔ／λを０．００４から０．０２まで０．００４刻みで変化させたときに得られる、アンテナ１の反射特性を示すグラフである。図２７（ｂ）は、６０ＧＨｚにおけるｙｚ面の放射特性を示すグラフである。
【０１０２】
図２８（ａ）は、規格化間隔ｇａｐｔ／λを０．００４から０．０２まで０．００４刻みで変化させたときに得られる、アンテナ１の比帯域幅ＦＢＷを示すグラフであり、図２８（ｂ）は、最大利得を示すグラフである。
【０１０３】
図２７及び図２８によれば、規格化間隔ｇａｐｔ／λが０．００４以上０．０２以下であるときに、反射特性に関しては、動作帯域における反射係数｜Ｓ１１｜が−１０ｄＢ以下となり、放射特性に関しては、６０ＧＨｚにおける最大利得が１０ｄＢｉ以上であることが分かる。
【０１０４】
また、規格化間隔ｇａｐｔ／λが０．００４以上０．０１６以下であるときに、比帯域幅ＦＢＷが５％を上回ることが分かる。
【０１０５】
〔無給電素子の有無が特性に及ぼす影響〕
次に、本実施例に係るアンテナ１において、第４の無給電素子１２ｄ１７及び第５の無給電素子１２ｅ１７を省略すること、あるいは、第６の無給電素子１２ｆ１７を追加することが特性に及ぼす影響について、図２２及び図２９を参照して説明する。
【０１０６】
図２２（ａ）は、本実施例に係るアンテナ１の平面図であり、図２２（ｂ）〜（ｃ）は、比較例に係るアンテナの平面図である。ここでは、以下に列挙した一群のアンテナについて、その特性を比較する。なお、図２２（ａ）〜（ｃ）に示す何れのアンテナにおいても、給電線路１２ａの入力端及び終端の間に配置されている放射素子は、スタブ１２ｂ、第１の無給電素子１２ｄ、第２の無給電素子１２ｅ及び第３の無給電素子１２ｆを備えている。
【０１０７】
アンテナＥ：本実施例に係るアンテナ１そのもの（図２２（ａ）参照）。
【０１０８】
アンテナＦ：図２２（ｂ）に示すように、本実施例に係るアンテナ１において、第４の無給電素子１２ｄ１７及び第５の無給電素子１２ｅ１７を省略したもの。
【０１０９】
アンテナＧ：図２２（ｃ）に示すように、本実施例に係るアンテナ１において、第６の無給電素子１２ｆ１７を新たに追加したもの。
【０１１０】
図２９（ａ）は、これらのアンテナＥ〜Ｇの反射特性を示すグラフである。図２９（ｂ）は、これらのアンテナＥ〜Ｇのｙｚ面における放射特性を示すグラフである。図２９（ａ）〜（ｂ）によれば、アンテナＥ〜Ｇの何れにおいても、反射特性に関しては、動作帯域における反射係数｜Ｓ１１｜が−１０ｄＢ以下となり、放射特性に関しては、６０ＧＨｚにおける最大利得が１０ｄＢｉ以上であることが分かる。
【０１１１】
反射係数｜Ｓ１１｜が−１０ｄＢ以下となる帯域幅に着目すると、アンテナＥ〜Ｇは、同程度の帯域幅を有していることが分かるが、アンテナＥが最大の帯域幅を有している。また、利得が１０ｄＢｉ以上となる帯域幅に着目すると、アンテナＥが最大の帯域幅を有していることが分かる。以上のことから、アンテナＥ〜Ｇの中で最適な構成は、アンテナＥであることが分かる。すなわち、第４の無給電素子１２ｄ１７及び第５の無給電素子１２ｅ１７を備える本実施例に係るアンテナ１の構成が好ましい。
【０１１２】
〔付記事項〕
本発明は上述した各実施形態（実施例）に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
本発明は、例えば、ミリ波帯で動作するアンテナとして好適に利用することができる。
【符号の説明】
【０１１４】
１                    アンテナ
１１                  誘電体基板
１２                  アンテナ導体
１２ａ                給電線路
１２ｂ１〜１２ｂ１６  スタブ
１２ｃ                切り込み
１２ｄ１〜１２ｄ１６  第１の無給電素子
１２ｅ１〜１２ｅ１６  第２の無給電素子
１２ｆ１〜１２ｆ１６  第３の無給電素子
１２ｄ１７            第４の無給電素子
１２ｅ１７            第５の無給電素子
１２ｇ１７            スタブ
１３                  グランド導体
１３ａ                開口
１４                  導波管
１４ａ                管壁
１４ｂ                空洞
１５                  遮蔽体
１５ａ                切り込み
１６                  短絡部
【図１】
2015167293.tif 000003
【図２】
2015167293.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2015167293.tif 000007
【図６】
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【図７】
2015167293.tif 000009
【図８】
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【図９】
2015167293.tif 000011
【図１０】
2015167293.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
2015167293.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年4月16日(2015.4.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体基板と、上記誘電体基板の表面に形成されたアンテナ導体であって、第１の方向に延伸する給電線路と、上記給電線路から上記第１の方向と直交する方向である第２の方向に延伸するスタブとを有するコムライン型のアンテナ導体と、上記誘電体基板の裏面に形成されたグランド導体と、を備えたマイクロストリップアンテナであって、
上記誘電体基板の表面に形成された第１の無給電素子であって、上記スタブの端辺のうち、上記第１の方向と反対方向側の端辺である第１の端辺に対向する第１の無給電素子と、
上記誘電体基板の表面に形成された第２の無給電素子であって、上記スタブの端辺のうち、上記第１の方向側の端辺である第２の端辺に対向する第２の無給電素子と、を備えており、
上記誘電体基板の裏面に接合された導波管であって、管軸が上記誘電体基板の裏面に直交し、管壁の端面が上記グランド導体に形成された開口を取り囲む導波管と、
上記誘電体基板の表面に形成された遮蔽体であって、上記給電線路の入力端が挿入される切り込みが形成された遮蔽体と、
上記グランド導体と上記遮蔽体とを短絡する短絡部であって、上記誘電体基板を貫通する短絡部とを更に備えており、
上記短絡部は、上記切り込みを除く上記遮蔽体の外周全体に沿って形成されており、上記切り込みは、奥に入るほど幅が広くなる逆テーパー形である、
ことを特徴とするマイクロストリップアンテナ。
【請求項２】
上記誘電体基板の表面に形成された第３の無給電素子であって、上記スタブの端辺のうち、上記第２の方向側の端辺である第３の端辺に対向する第３の無給電素子を更に備えている、
ことを特徴とする請求項１に記載のマイクロストリップアンテナ。
【請求項３】
上記スタブの根元には、上記第２の端辺から上記第１の方向と反対方向に向かう切り込みが形成されている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のマイクロストリップアンテナ。
【請求項４】
上記第１の無給電素子の上記第１の方向の長さは、上記第２の無給電素子の上記第１の方向の長さと等しく、
上記第１の無給電素子における上記第１の方向の長さをｗｐ１、当該マイクロストリップアンテナの共振波長をλとして、ｗｐ１／λは、０．０４以上０．２以下である、
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のマイクロストリップアンテナ。
【請求項５】
上記第１の無給電素子の上記第２の方向の長さは、上記第２の無給電素子の上記第２の方向の長さと等しく、
上記第１の無給電素子における上記第２の方向の長さをｌｐ１、当該マイクロストリップアンテナの共振波長をλとして、ｌｐ１／λは、０．０８以上０．３未満である、
ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のマイクロストリップアンテナ。
【請求項６】
上記スタブと上記第１の無給電素子との間隔は、上記スタブと上記第２の無給電素子との間隔と等しく、
上記スタブと上記第１の無給電素子との間隔をｇａｐ１、当該マイクロストリップアンテナの共振波長をλとして、ｇａｐ１／λは、０．００４以上０．０２以下である、
ことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のマイクロストリップアンテナ。
【請求項７】
上記第３の無給電素子における上記第１の方向の長さをｗｐ２、当該マイクロストリップアンテナの共振波長をλとして、ｗｐ２／λは、０．０２以上０．０８以下である、
ことを特徴とする請求項２に記載のマイクロストリップアンテナ。
【請求項８】
上記第３の無給電素子における上記第２の方向の長さをｌｐ２、当該マイクロストリップアンテナの共振波長をλとして、ｌｐ２／λは、０．１６以上０．２４以下、又は、０．３２以上０．４以下である、
ことを特徴とする請求項２に記載のマイクロストリップアンテナ。
【請求項９】
上記スタブと上記第３の無給電素子との間隔をｇａｐ２、当該マイクロストリップアンテナの共振波長をλとして、ｇａｐ２／λは、０．００４以上０．０２以下である、
ことを特徴とする請求項２に記載のマイクロストリップアンテナ。