(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ほぼ同じ共振周波数の二つのアンテナを使用して信号送受信を行う基板型アンテナにおいて、
前記二つのアンテナは、給電点側結合部パターンに対向して配置したアンテナ側結合部パターンと、前記アンテナ側結合部パターンに結合した螺旋アンテナパターンを有した螺旋アンテナを使用し、前記二つのアンテナの前記螺旋アンテナパターンにおける最も近接した対向部端部の延び方向を同じ向きにせずにずらして配置すると共に、第一の基板面にギャップを有する一対の前記給電点側結合部パターンを形成すると共に、前記一対の給電点側結合部パターンのうちの一方は他方を前記第一の基板面上で回転したようにずらして配置し、第二の基板面に他のギャップを有する一対の前記アンテナ側結合部パターンを形成すると共に、前記一対のアンテナ側結合部パターンのうちの一方は他方を前記第二の基板面上で回転したようにずらして配置し、前記一対の給電点側結合部パターンと前記一対のアンテナ側結合部パターンをそれぞれ対向して配置したことを特徴とする基板型アンテナ。
【請求項２】
前記最も近接した前記両螺旋アンテナパターンの対向部端部をずらすとき、前記螺旋アンテナパターンの一方を形成した基板面上で他方の前記螺旋アンテナパターンに対して回転してそのずらす角度を９０度の整数倍としたことを特徴とする請求項１に記載の基板型アンテナ。
【請求項３】
前記最も近接した前記両螺旋アンテナパターンの対向部端部をずらすとき、前記螺旋アンテナパターンの一方を形成した基板面上で他方の前記螺旋アンテナパターンに対して回転してそのずらす角度をほぼ１８０度としたことを特徴とする請求項１に記載の基板型アンテナ。
【請求項４】
前記二つの螺旋アンテナパターンは、共通の基板上に隣接して並置し、隣接した前記螺旋アンテナパターンのうちの一方は他方を前記基板上で回転したように配置して最も近接した対向部端部をずらしたことを特徴とする請求項１に記載の基板型アンテナ。
【請求項５】
前記螺旋アンテナを使用した前記二つのアンテナにおける前記アンテナ側結合部パターンは、それぞれギャップによって分断した多重構成とし、前記螺旋アンテナパターンは、前記各ギャップによって分断した部分の前記各アンテナ側結合部パターンにそれぞれ結合されると共に前記各ギャップを包囲するように同方向で旋回させた多重構成としたことを特徴とする請求項１〜４に記載の基板型アンテナ。
【請求項６】
第三の基板面に前記共振周波数とは異なる共振周波数帯域の他のアンテナパターンを配置すると共に、前記他のアンテナパターンは前記一方の給電点側結合部パターンに対向した位置に配置したことを特徴とする請求項５に記載の基板型アンテナ。
【請求項７】
前記二つのアンテナの前記両螺旋アンテナパターンは、それぞれ異なる基板上に形成し、前記両基板は前記両螺旋アンテナパターンを対向させてほぼ平行に配置し、前記両基板における前記両螺旋アンテナパターンにおける螺旋の巻き方向を互いに異ならせたことを特徴とする請求項１に記載の基板型アンテナ。
【請求項８】
前記両基板間に、誘電体からなるスペーサを介在させたことを特徴とする請求項７に記載の基板型アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ほぼ同じ共振周波数帯域の二つのアンテナを有する基板型アンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＩＭＯ通信（Ｍｕｌｔｉ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉ  Ｏｕｔｐｕｔ）の場合のように二つ以上のアンテナを近接して配置して高速通信を実現する構成が知られている。従来の基板型アンテナとして、誘電体からなる基板と、この基板の一方の基板面に形成されて一ヶ所で分断したループ状の第一結合パターンと、基板の他方の基板面に形成されて一ヶ所で分断すると共に、分断した両端にそれぞれ給電点を接続したループ状の第二結合パターンとを有し、第一結合パターンおよび第二結合パターン間を静電容量結合および磁気誘導結合し、第一結合パターンの一方端にアンテナを接続して構成したものが知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
また複数のアンテナを使用して信号送受信を行うＭＩＭＯ通信を行う基板型アンテナにおいて、前記複数のアンテナは、直線偏波型の第一アンテナを有して構成した第一基板型アンテナと、前記第一アンテナとほぼ同じ周波数帯域で、かつ直線偏波ではない螺旋型アンテナを用いて構成した第二基板型アンテナとを用いたことを特徴とする基板型アンテナが知られている（例えば、特許文献２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１４２６６６号公報
【特許文献２】特開２０１６−１９０１８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、基板型アンテナを使用してＭＩＭＯ通信を行う場合、特許文献１に記載されたような直線偏波型の二つの基板型アンテナを使用すると、両アンテナを近接して配置すると、干渉が発生してしまいマッチング周波数がずれてしまう。また、特許文献２に記載されたように直線偏波型アンテナによって構成した第一基板型アンテナと、直線偏波型アンテナではない螺旋型アンテナによって構成した第二基板型アンテナとを用いた場合、両アンテナ間を３０〜２４ｍｍまで近接して配置することができるとしているが、それでも大きな基板型アンテナとなってしまい、小型化が望まれている。
【０００６】
本発明の目的は、ほぼ同じ共振周波数帯域の二つのアンテナを近接して配置しても共振周波数がずれてしまう干渉を防止しながら、より小型にすることができるようにした基板型アンテナを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
ほぼ同じ共振周波数の二つのアンテナを使用して信号送受信を行う基板型アンテナにおいて、前記二つのアンテナは、給電点側結合部パターンに対向して配置したアンテナ側結合部パターンと、前記アンテナ側結合部パターンに結合した螺旋アンテナパターンを有した螺旋アンテナを使用し、前記二つのアンテナの前記螺旋アンテナパターンにおける最も近接した対向部端部の延び方向を同じ向きにせずにずらして配置すると共に、第一の基板面にギャップを有する一対の前記給電点側結合部パターンを形成すると共に、前記一対の給電点側結合部パターンのうちの一方は他方を前記第一の基板面上で回転したようにずらして配置し、第二の基板面に他のギャップを有する一対の前記アンテナ側結合部パターンを形成すると共に、前記一対のアンテナ側結合部パターンのうちの一方は他方を前記第二の基板面上で回転したようにずらして配置し、前記一対の給電点側結合部パターンと前記一対のアンテナ側結合部パターンをそれぞれ対向して配置したことを特徴とする。
【０００８】
このような構成によれば、ほぼ同じ共振周波数帯域の二つのアンテナ間における干渉を防止しながら両者を近接して配置することができるようになり、より小型の基板型アンテナを得ることができる。また、第一の基板面と第二の基板面を用いて、ほぼ同じ共振周波数帯域の二つのアンテナの給電点側結合部パターン側とアンテナ側結合部パターン側とを近接して配置した小型の基板型アンテナとすることができる。
【０００９】
また本発明は上述の構成に加えて、前記最も近接した前記両螺旋アンテナパターンの対向部端部をずらすとき、前記螺旋アンテナパターンの一方を形成した基板面上で他方の前記螺旋アンテナパターンに対して回転してそのずらす角度を９０度の整数倍としたことを特徴とする。
【００１０】
このような構成によれば、最も近接した対向部端部の延び方向をほぼ逆にすることができ、より効果的に両者間の干渉を防止しながら近接配置することができるようになる。
【００１１】
また本発明は上述の構成に加えて、前記最も近接した前記両螺旋アンテナパターンの対向部端部をずらすとき、前記螺旋アンテナパターンの一方を形成した基板面上で他方の前記螺旋アンテナパターンに対して回転してそのずらす角度をほぼ１８０度としたことを特徴とする。
【００１２】
このような構成によれば、螺旋アンテナパターンにおける最も近接した対向部端部の延び方向をほぼ逆にすることができ、また両螺旋アンテナパターンはほぼ同様の構成であるから周辺の構成や基板形状を変えることなく、より効果的に両者間の干渉を防止しながら近接配置することができるようになる。
【００１３】
また本発明は上述の構成に加えて、前記二つの螺旋アンテナパターンは、共通の基板上に隣接して並置し、隣接した前記螺旋アンテナパターンのうちの一方は他方を前記基板上で回転したように配置して前記最も近接した対向部端部をずらしたことを特徴とする。
【００１４】
このような構成によれば、少ない枚数の基板を使用し、螺旋アンテナパターンを同一基板上に近接して配置してもアンテナ間における干渉を防止して、小型の基板型アンテナとすることができる。
【００１５】
また本発明は上述の構成に加えて、前記各アンテナ側結合部パターンは、それぞれギャップによって分断した多重構成とし、前記各螺旋アンテナパターンは、前記各ギャップによって分断した部分の前記各アンテナ側結合部パターンにそれぞれ結合されると共に前記各ギャップを包囲するように同方向で旋回させた多重構成としたことを特徴とする。
【００１６】
このような構成によれば、多重構成の各螺旋アンテナパターンの端部位置や長さを適宜調整することによって、ほぼ同じ共振周波数帯域の二つのアンテナ間における干渉を防止しながら両者を近接して配置することができる特長を生かしながら、それぞれ所望の共振周波数特性を有するように容易にマッチングすることができる。
【００１７】
また本発明は上述の構成に加えて、第三の基板面に前記共振周波数とは異なる共振周波数帯域の他のアンテナパターンを配置すると共に、前記他のアンテナパターンは一方の前記給電点側結合部パターンに対向した位置に配置したことを特徴とする。
【００１８】
このような構成によれば、ほぼ同じ共振周波数帯域の二つのアンテナを近接して配置しながら干渉を防止した構成を生かして、同時に他の共振周波数帯域のアンテナを追加して、マルチバンドアンテナ構成を簡単に得ることができる。
【００１９】
また本発明は上述の構成に加えて、前記二つのアンテナの前記両螺旋アンテナパターンは、それぞれ異なる基板上に形成し、前記両基板は前記両螺旋アンテナパターンを対向させてほぼ平行に配置し、前記両基板における前記両螺旋アンテナパターンにおける螺旋の巻き方向を互いに異ならせたことを特徴とする。
【００２０】
このような構成によれば、より小型の基板を使用して、両基板の間隔を従来よりも狭くしてもほぼ同じ共振周波数帯域の二つのアンテナ間における干渉を防止しながら両者を近接して配置することができるようになり、小型の基板型アンテナを得ることができる。
さらに本発明は上述の構成に加えて、両基板間に、誘電体からなるスペーサを介在させたことを特徴とする。
【００２１】
このような構成によれば、対向配置させた両基板間の上述したようにして決定した間隔をスペースによって容易に保持することができ、しかも、誘電体であるスペーサによって、実質的なアンテナパターン間の距離をより小さくしてもアイソレーションをとることができるようになる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明による基板型アンテナによれば、螺旋アンテナパターンを近接して配置しても、干渉によってほぼ同じ共振周波数帯域の二つのアンテナ間で共振周波数がずれてしまうことを防止しながら小型に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施の形態による基板型アンテナを示す側面図である。
【図２】図１に示した基板型アンテナにおける給電点側パターンを拡大して示す平面図である。
【図３】図１に示した基板型アンテナにおけるアンテナパターンを拡大して示す平面図である。
【図４】図１に示した基板型アンテナにおける他のアンテナパターンを上面側から見た拡大図である。
【図５】図１に示した基板型アンテナにおけるメインアンテナの８００ＭＨｚ帯域におけるＶＳＷＲ値の周波数特性図である。
【図６】図１に示した基板型アンテナにおけるメインアンテナの１．５ＧＨｚ帯域におけるＶＳＷＲ値の周波数特性図である。
【図７】図１に示した基板型アンテナにおけるサブアンテナの８００ＭＨｚ帯域におけるＶＳＷＲ値の周波数特性図である。
【図８】図１に示した基板型アンテナのメインアンテナとサブアンテナ間のアイソレーション測定結果を示す特性図である。
【図９】図１に示した基板型アンテナにおけるメインアンテナの８００ＭＨｚ帯域における放射性特性図である。
【図１０】図１に示した基板型アンテナにおけるメインアンテナのＧＰＳ周波数における放射性特性図である。
【図１１】図１に示した基板型アンテナにおけるサブアンテナの８００ＭＨｚ帯域における放射性特性図である。
【図１２】本発明の他の実施例による基板型アンテナを示す側面図である。
【図１３】図１２に示した基板型アンテナにおける一方の給電点側パターンを拡大して示す平面図である。
【図１４】図１２に示した基板型アンテナにおけるアンテナパターンを給電点パターン側から見た拡大図である。
【図１５】図１２に示した基板型アンテナにおける他のアンテナパターンを拡大して示す平面図である。
【図１６】図１２に示した基板型アンテナにおける他方の給電点側パターンをアンテナパターン側から見た拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２５】
本実施例による基板型アンテナは、８００ＭＨｚ帯域のＭＩＭＯ通信に使用される構成であり、ＬＴＥ通信用の第一アンテナとＧＰＳ受信用アンテナを備えたメインアンテナと、サブアンテナを備えている。第一アンテナは、共振周波数帯域が８１５〜８７５ＭＨｚの送受信用アンテナとして使用され、一方、サブアンテナは、共振周波数帯域が８６０〜８７５ＭＨｚの受信用アンテナとして使用される。
【００２６】
図１は、本発明の一実施例による基板型アンテナを示す側面図である。
【００２７】
二枚の基板１，２が積層され、基板１の上面側には基板面３Ａが形成され、基板１の下面側には基板面３Ｂが形成されている。同様に、基板２の上面側には基板面４Ａが形成され、さらに基板２の下面側には基板面４Ｂが形成されている。基板面３Ａには詳細を後述するメインアンテナである第一アンテナの第一給電点側結合部パターンと、サブアンテナである第二アンテナの第二給電点側結合部パターンが形成されており、第一給電点側結合部パターンには送受信用ケーブル６の一端が接続され、第二給電点側結合部パターンには受信用ケーブル７の一端が接続されている。
【００２８】
図２は、第一基板面３Ａを拡大して示す平面図である。
第一基板面３Ａを形成した基板１は、例えば、高さ３５ｍｍ、幅７０ｍｍ、厚さ０．４ｍｍ程度の大きさである。第一基板面３Ａの右側の領域には、図示の上側に形成したギャップ８によって一箇所が分断されたループ状の給電点側結合部パターン９と、この給電点側結合部パターン９の分断された両端部に形成された給電点１０およびアース点１１と、給電点１０に与えられる電位を安定させるためにアース電位のアース部パターン１２からなる給電点側パターン３６が形成されている。給電点１０とアース点１１には、図１に示した送受信用ケーブル６が接続されている。
【００２９】
一方、基板面３Ａの左側の領域には、図示の下側に形成したギャップ１３によって一箇所が分断されたループ状の給電点側結合部パターン１４と、この給電点側結合部パターン１４の分断された両端部に形成された給電点１５およびアース点１６と、給電点１５に与えられる電位を安定させるためにアース電位のアース部パターン１７を備えた給電点側パターン３７が形成されている。給電点１５とアース点１６には、図１に示した受信用ケーブル７が接続されている。
【００３０】
基板面３Ａにおける右側領域の給電点側パターン３６と左側領域の給電点側パターン３７を比較すると、左側領域の給電点側パターン３７は、右側領域の給電点側パターン３６を基板面３Ａ上で１８０度回転した配置形態となっている。また基板１の四隅のうち左方側上下部と右方側下部には、基板１取付用穴１８がそれぞれ形成されている。図示は省略しているが、基板１における下面側の基板面３Ｂには、基板面３Ａと同様のパターンは形成されていない。
【００３１】
図３は、基板面４Ａを拡大して示す平面図である。
【００３２】
基板２における基板面４Ａの右側領域には、図２に示した給電点側結合部パターン９と積層方向で対向して配置されると共に、ほぼＣ字状とした三重の第一アンテナ側結合部パターン１９と、第一アンテナ側結合部パターン１９の図示の下側位置で分断したギャップ２０と、このギャップ２０による分断部にそれぞれ結合されてギャップ２０をほぼ中心にしてそれぞれ反時計方向周りで包囲した三重の螺旋アンテナパターン２１，２２を備えた第一アンテナパターン３８が形成されている。
【００３３】
第一アンテナ側結合部パターン１９は、図２に示した給電点側結合部パターン９と積層方向で対向した位置に形成されているが、ギャップ８とギャップ２０とは積層方向で対向せずにずれた位置に形成されている。また上述した螺旋アンテナパターン２１，２２は、外形がほぼ四角形であり四方角部に形成された曲線部にアルキメデス螺旋などを使用したものである。また三重の螺旋アンテナパターン２１，２２は、個々の端部位置や長さを適宜調整することによってそれぞれ所望の共振周波数特性を有するように容易にマッチングすることができる構成となっている。
【００３４】
一方、基板２における基板面４Ａの左側領域には、図２に示した給電点側結合部パターン１４と積層方向で対向して配置されると共に、ほぼＣ字状とした三重の第二アンテナ側結合部パターン２３と、第二アンテナ側結合部パターン２３の図示の上側位置で分断したギャップ２４と、このギャップ２４による分断部にそれぞれ結合されてギャップ２４をほぼ中心にしてそれぞれ反時計方向周りで包囲した三重の螺旋アンテナパターン２５，２６を備えた第二アンテナパターン３９が形成されている。
【００３５】
第二アンテナ側結合部パターン２３は、図２に示した給電点側結合部パターン１４と積層方向で対向した位置に形成されているが、ギャップ１３とギャップ２４とは積層方向で対向せずにずれた位置に形成されている。また上述した螺旋アンテナパターン２５，２６は、外形がほぼ四角形であり四方角部に形成された曲線部にアルキメデス螺旋などを使用したものである。また三重の螺旋アンテナパターン２５，２６は、個々の端部位置や長さを適宜調整することによってそれぞれ所望の共振周波数特性を有するように容易にマッチングすることができる構成となっている。
【００３６】
メインアンテナである第一アンテナとサブアンテナである第二アンテナは、ほぼ同じ共振周波数帯域であり、給電点側パターンと第一アンテナパターンを対向させた基本的な構成や形状が類似している。しかし、基板２の第一基板面４Ａにおける左側領域の第二アンテナパターン３９と右側領域の第一アンテナパターン３８を比較すると、左側領域の第二アンテナパターン３９は、右側領域の第一アンテナパターン３８を第一基板面４Ａ上で１８０度回転した配置形態となっている。このため、両アンテナパターン３８，３９が最も近接する部分である螺旋アンテナパターン２１の対向側端部と、螺旋アンテナパターン２５の対向側端部の構成が相違している。つまり、螺旋アンテナパターン２１の対向側端部は、主に図示の上方から下方に延びているのに対して、螺旋アンテナパターン２５における対向側端部は主に図示の下方から上方に延びており、端部の方向性が１８０度ずれている。
【００３７】
また基板２の四隅のうち左方側上下部と右方側下部には、図２に示した基板取付用穴１８と対応する位置に基板取付用穴１８がそれぞれ形成されている。
【００３８】
図４は、基板面４Ｂを上面側から見た拡大図である。
【００３９】
基板２における表面側から見た基板面４Ｂの右側領域には、図２に示した給電点側結合部パターン９に積層方向で対向して配置されると共に、ほぼＣ字状とした三重のＧＰＳアンテナ側結合部パターン２８と、ＧＰＳアンテナ側結合部パターン２８の図示における下方部を分断したギャップ２９と、このギャップ２９による分断部にそれぞれ結合されてギャップ２９をほぼ中心にしてそれぞれ反時計方向周りで包囲した三重の螺旋アンテナパターン３０，３１を備えたＧＰＳアンテナパターン４０が形成されている。
【００４０】
螺旋アンテナパターン３０，３１も、例えば、図３に示した各螺旋アンテナの場合と同様に曲線部にアルキメデス螺旋などを使用したものである。この三重の螺旋アンテナパターン３０，３１も、個々の端部位置や長さを適宜調整することによってそれぞれ所望の共振周波数特性を有するように容易にマッチングすることができる構成となっている。
【００４１】
一方、基板面４Ｂの左側領域には、図２に示した給電点側結合部パターン１４に積層方向で対向して配置されると共に、ほぼＣ字状とした三重のアンテナ側結合部パターン３２と、アンテナ側結合部パターン３２の図示における上方部を分断したギャップ３３と、このギャップ３３による分断部にそれぞれ結合されてギャップ３３をほぼ中心にしてそれぞれ反時計方向周りで包囲した三重の螺旋アンテナパターン３４，３５を備えた第二補助アンテナパターン４１が形成されている。
【００４２】
図３に示した基板面４Ａにおける左側領域に構成した第二アンテナパターン３９と、図４に示した基板面４Ｂの左側領域に構成した第二補助アンテナパターン４１とは、協働して働く第二アンテナを構成しており、第二アンテナで高利得が得られるようにしている。しかし、図４に示した基板面４Ｂの左側領域における第二補助アンテナパターン４１の構成を省略することもできる。
【００４３】
上述した基板１および基板２を積層し、各基板取付用穴１８を積層方向で合致するように位置合わせして結合する。すると、給電点側結合部パターン９と第一アンテナ側結合部パターン１９間は、静電容量結合および磁気誘導結合される。また給電点側結合部パターン１４と第二アンテナ側結合部パターン２３およびアンテナ側結合部パターン３２間も、静電容量結合および磁気誘導結合される。また、給電点側結合部パターン９とＧＰＳアンテナ側結合部パターン２８間は、基板１および基板２によって静電容量結合および磁気誘導結合される。こうして送受信用ケーブル６からは第一アンテナとＧＰＳアンテナの送受信信号を得ることができ、受信用ケーブル７からは第二アンテナの受信信号を得ることができる。
【００４４】
図５〜図７は、各アンテナにおけるＶＳＷＲ値の周波数特性図を示している。
【００４５】
図５はメインアンテナの８００ＭＨｚ帯域におけるＶＳＷＲ値の周波数特性図、図６はメインアンテナの１．５ＧＨｚ帯域におけるＶＳＷＲ値の周波数特性図、図７はサブアンテナの８００ＭＨｚ帯域におけるＶＳＷＲ値の周波数特性図を示している。
【００４６】
ここで、ＧＰＳ用アンテナは、共振周波数帯域が１．５ＧＨｚ帯域であり、他のメインアンテナである第一アンテナおよびサブアンテナである第二アンテナは共振周波数帯域が８００ＭＨｚ帯域である。このため、ＧＰＳ用アンテナと他のアンテナとの間では干渉の問題が生じない。これに対して、メインアンテナである第一アンテナおよびサブアンテナである第二アンテナの共振周波数帯域は、同じ８００ＭＨｚ帯域であるため、干渉の問題が生じる。
【００４７】
第一アンテナと第二アンテナ間のアイソレーションは、−１０ｄＢ以下にする必要があると言われており、従来のアンテナ構成で−１０ｄＢ以下を満足するためには、第一アンテナと第二アンテナ間を相当大きく離さなければならない。従って、何等の対策を講じることなく、図３に示したようにメインアンテナである第一アンテナを構成する第一アンテナパターン３８と、サブアンテナである第二アンテナを構成する第二アンテナパターン３９を近接して配置して小型の基板型アンテナを構成しようとすると、干渉によって共振周波数が不安定になってしまう。
【００４８】
しかしながら、図３で説明したように第一アンテナと第二アンテナを近接して配置する場合、特に最短距離で対向する部分、つまり螺旋アンテナパターン２１の先端部と、螺旋アンテナパターン２５の先端部の方向が考慮され、全く同一方向とならないようにずらされている。本実施例では、左側領域の第二アンテナパターン３９は、右側領域の第一アンテナパターン３８を基板面４Ａ上で１８０度回転した状態としている。このため、螺旋アンテナパターン２１の対向側端部は、主に図示の上方から下方に延びているのに対して、螺旋アンテナパターン２５における対向側端部は主に図示の下方から上方に延びており、両者の対向側端部は全く逆方向に延びている。
【００４９】
このように最短距離で対向する螺旋アンテナパターン２１の先端部と、螺旋アンテナパターン２５の先端部の延び方向を逆にすることによって、両者間の干渉を防止しながら近接配置することができ、小型の基板型アンテナを得ることができる。また、螺旋アンテナパターン２１，２５は共振周波数帯域がほぼ同じであるためほぼ同様の構成であり、最短距離で対向する螺旋アンテナパターン２１と螺旋アンテナパターン２５の対向部を上述したような角度でずらしても、周辺の構成、例えばアースパタン１２，１７や基板１の形状を変えることなく、より効果的に両者間の干渉を防止しながら近接配置することができる。
【００５０】
このような効果は、第一アンテナパターン３８を基板面４Ａ上で１８０度回転した状態の第二アンテナパターン３９を使用した場合に限らず、０度や３６０度はずらしたことにはならないことを念頭に置きながら、最も近接した対向部の延び方向をほぼ９０度の整数倍でずらすことによって得ることができる。さらに、類似の効果は、９０度間隔に限らず他の角度で、第一アンテナと第二アンテナの最短距離で対向する端部の延び方向をずらすことによって得ることができる。
【００５１】
図８は、第一アンテナと第二アンテナ間のアイソレーション測定結果４２を示す特性図である。
【００５２】
こうして、第一アンテナと第二アンテナ間のアイソレーション測定結果４２を示す図８に示すように、第一アンテナと第二アンテナ間のアイソレーションを−１０ｄＢ以下にしながら、望ましい形態では図３に示した螺旋アンテナパターン２１と螺旋アンテナパターン２５の対向する最短距離を９ｍｍまで近づけても、干渉による共振周波数のずれを防いで安定した周波数特性を得ることができる。
【００５３】
図９は、メインアンテナにおける放射性特性図である。
【００５４】
図９（ａ）は、メインアンテナを螺旋アンテナによって構成した場合の共振周波数８１５ＭＨｚにおける水平方向利得４３ａおよび垂直方向利得４４ａを示しており、ピーク値が−３．７８［ｄＢｉ］、水平平均値が−９．９９［ｄＢｉ］、垂直平均値が−９．６６［ｄＢｉ］、平均化利得が−９．６６［ｄＢｉ］である。図９（ｂ）は、共振周波数が８３０ＭＨｚにおける水平方向利得４３ｂおよび垂直方向利得４４ｂを示しており、ピーク値が−２．７４［ｄＢｉ］、水平平均値が−９．９６［ｄＢｉ］、垂直平均値が−７．１４［ｄＢｉ］、平均化利得が−７．１４「ｄＢｉ］である。
【００５５】
図９（ｃ）は、共振周波数が８６０ＭＨｚにおける水平方向利得４３ｃおよび垂直方向利得４４ｃを示しており、ピーク値が−４．１４［ｄＢｉ］、水平平均値が−８．２７［ｄＢｉ］、垂直平均値が−８．０６［ｄＢｉ］、平均化利得が−８．０６［ｄＢｉ］である。図９（ｄ）は、共振周波数が８７５ＭＨｚにおける水平方向利得４３ｄおよび垂直方向利得４４ｄを示しており、ピーク値が−４．９３［ｄＢｉ］、水平平均値が−８．８７［ｄＢｉ］、垂直平均値が−９．４８［ｄＢｉ］、平均化利得が−８．８７［ｄＢｉ］である。
【００５６】
図１０は、ＧＰＳ用アンテナにおける放射性特性図である。
【００５７】
同図は、ＧＰＳ用アンテナを螺旋アンテナによって構成した場合の共振周波数が１．５７５４２ＧＨｚにおける水平方向利得４３ｅおよび垂直方向利得４４ｅを示しており、ピーク値が−０．２４［ｄＢｉ］、水平平均値が−７．８６［ｄＢｉ］、垂直平均値が−１０．０３［ｄＢｉ］である。
【００５８】
図１１は、サブアンテナにおける放射性特性図である。
【００５９】
図１１（ａ）は、サブアンテナを螺旋アンテナによって構成した場合の共振周波数が８６０ＭＨｚにおける水平方向利得４３ｆおよび垂直方向利得４４ｆを示しており、ピーク値が−３．１７［ｄＢｉ］、水平平均値が−７．３９［ｄＢｉ］、垂直平均値が−８．３６［ｄＢｉ］、平均化利得が−７．３９［ｄＢｉ］である。図１１（ｂ）は、共振周波数が８７５ＭＨｚにおける水平方向利得４３ｆおよび垂直方向利得４４ｆを示しており、ピーク値が−２．８３［ｄＢｉ］、水平平均値が−８．０６［ｄＢｉ］、垂直平均値が−７．６４［ｄＢｉ］、平均化利得が−７．６４［ｄＢｉ］である。
【００６０】
上述したようにほぼ同じ共振周波数帯域を持つメインアンテナとサブアンテナを近接して小型に構成しても、干渉による共振周波数のずれを防ぎながら、螺旋アンテナによって構成したメインアンテナ、ＧＰＳ用アンテナ、サブアンテナは、本来の優れた放射性特性を備えている。
【００６１】
こうして、この種の基板型アンテナの設置場所が金属ケースなど電波の減衰が大きい場所であったとしても、小型で望ましい特性を持つ基板型アンテナを得ることができる。つまり、メインアンテナとサブアンテナを近接して配置した小型な構成で干渉を防止してアイソレーションをとることができると共に、メインアンテナの高利得化、マルチバンド構成で、８００ＭＨｚ帯のＬＴＥ通信方式のＭＩＭＯ通信を実現することができる。
【００６２】
尚、上述した実施例では、二枚の基板１，２を使用して四つの基板面３Ａ〜４Ｂを形成し、そのうちの三つの基板面３Ａ，４Ａ，４Ｂを使用して各パターンを形成したが、これに限定するものではなく、基板の枚数や基板面の数を種々変更して構成することができる。また上述した実施例では、ＧＰＳ用アンテナを用いた場合について説明したが、メインアンテナとサブアンテナとは異なる共振周波数帯域で使用される他のアンテナに置き換えて構成することもできる。
【実施例２】
【００６３】
図１２は、本発明の他の実施例による基板型アンテナを示す側面図である。
【００６４】
高さ３５ｍｍ、幅３５ｍｍ、厚さ０．４ｍｍ程度の大きさの二枚の基板４５，４６が積層されている。基板４５の上面側には基板面４７が形成され、基板４５の下面側には基板面４８が形成されている。また基板４６の上面側には基板面４９が形成され、基板４６の下面側には基板面５０が形成されている。基板４５の基板面４８と、基板４６の基板面４９の間には、誘電体からなるスペーサ５１が配置されている。この介在によりアンテナパターン間の距離を小さくすることができる。
【００６５】
図１３は、基板面４７を拡大して示す平面図である。
【００６６】
基板４５の上面側に形成された基板面４７には、図２に示した右側領域の給電点側パターン３６が形成されている。給電点側パターン３６の具体的な構成は、図２の場合と同様であるから同等物に同一符号を付けて詳細な説明を省略する。給電点１０とアース点１１には、図１２に示した送受信用ケーブル６が接続されている。
【００６７】
図１４は、基板面４８を基板面４７側から見た拡大図である。
【００６８】
基板４５における基板面４７側から見た基板面４８には、図３に示した右側領域の第一アンテナパターン３８が形成されている。第一アンテナパターン３８の具体的な構成は、図３の場合と同様であり同等物に同一符号を付けて詳細な説明を省略する。第一アンテナ側結合部パターン１９は図１３に示した給電点側結合部パターン９とほぼ対応しているが、ギャップ２０は図１４では図示の下側に位置しているのに対して図１３に示したギャップ８は図示の上側にあり位置がずれている。給電点側パターン３６と第一アンテナパターン３８の対向関係においては先の実施例と合致させている。
【００６９】
図１５は、基板面４９を拡大して示す平面図である。
【００７０】
基板４６における上面側である基板面４９には、図３に示した左側領域の第二アンテナパターン３９が形成されている。第二アンテナパターン３９の具体的な構成は、図３の場合と同様であり同等物に同一符号を付けて詳細な説明を省略する。図１４に示した第一アンテナパターン３８と比較すると分かるように、組立状態における基板面４８と基板面４９とはほぼ平行な関係で対向配置され、両アンテナパターン３８，３９の対向部全体が最も近接する部分となっている。この最も近接した対向部では、第二アンテナパターン３９における螺旋アンテナパターン２５，２６と第一アンテナパターン３８における螺旋アンテナ２１，２２の旋回方向が逆となっており、各端部においても延び方向がそれぞれ逆向きになっている。
【００７１】
図１６は、基板面５０を基板面４９側から見た拡大図である。
【００７２】
基板４６の下面側に形成された基板面５０には、図２に示した左側領域の給電点側パターン３７が形成されている。給電点側パターン３７の具体的な構成は、図２の場合と同様であるから同等物に同一符号を付けて詳細な説明を省略する。給電点１５とアース点１６には、図１２に示した送受信用ケーブル７が接続されている。
【００７３】
メインアンテナである第一アンテナとサブアンテナである第二アンテナは、ほぼ同じ共振周波数帯域であり、給電点側パターン３６，３７とアンテナパターン３８，３９を対向させた基本的な構成や形状が類似している。しかし、第一アンテナの基板４５においては、上側に形成された基板面４７に給電点側パターン３６が形成されているのに対して、第二アンテナの基板４６においては、下側である反対向側に給電点側パターン３７が形成されている。
【００７４】
従って、対向して配置された螺旋アンテナパターン２１，２２と螺旋アンテナパターン２５，２６とは、それぞれの螺旋の巻き方向が逆となって対向すると共に、各パターン全体が最短距離の対向部を形成している。つまり、先の実施例の場合と同様に、第一アンテナと第二アンテナの最短距離で対向する端部の延び方向をずらしており、同様の効果を得ることができる。
【００７５】
本実施例では、メインアンテナである第一アンテナは、基板４５の一方の基板面である基板面４７に給電点側パターン３６を形成し、裏面側である基板面４８に第一アンテナパターン３８を形成した構成となっている。またサブアンテナである第二アンテナも、基板４６の一方の基板面である基板面５０に給電点側パターン３７を形成し、他方の基板面４９に螺旋アンテナパターン３９を形成した構成となっている。そして、各基板４５，４６を積層する場合、基板４５の基板面４７と、基板４６の基板面４９が向き合うように配置している。このため、第一アンテナパターン３８と第二アンテナパターン３９における各螺旋アンテナパターンの巻き方向が逆となって対向している。
【００７６】
このような積層方式の構成によれば、図１２に示したスペーサ５１の厚みを１５ｍｍ程度にまで薄くしても、第一アンテナと第二アンテナ間での干渉を防止することができ、積層方向に小型化した基板型アンテナとすることができる。また、先の実施例に比べて各基板の幅方向を半分にすることができる。ただし、ここでスペーサ５１は、空隙とは異なり誘電体、望ましくは誘電率の高い材料で構成しているため、基板４５と基板４６間を上述したようにして決定した間隔にスペース５１を利用して容易に保持することができる。このスペーサ５１として、より誘電率の高い材料の誘電体、例えば基板４５，４６と同じ材質または誘電率の誘電体やその他の誘電体を使用すると、実質的なアンテナパターン間の距離を１５ｍｍよりさらに小さくしても、アイソレーションをとることができる。
【００７７】
このように第一アンテナパターン３８と第二アンテナパターン３９における各螺旋アンテナパターンの対向端部が同方向に延びた関係にならないようにずらして対向配置すると、第一アンテナと第二アンテナとによる送受信信号の位相をずらすことになり、電波の干渉を防止することができる。
【００７８】
しかしながら、使用する基板の枚数や、表裏基板面のどれを使用するかは適宜選択することができ、第一アンテナパターン３８と第二アンテナパターン３９における各螺旋アンテナパターンの巻き方向が同じになって対向する構成では、先の実施例の場合と同様に対向端部が同方向に延びた関係にならないようにずらす。つまり、第一アンテナパターン３８もしくは第二アンテナパターン３９における各螺旋アンテナパターンを形成した基板面上で９０度の整数倍や他の角度で回転して、対向端部が同方向に延びた関係にならないようにずらして対向配置する。
【００７９】
尚、上述した各実施例は、ＭＩＭＯ通信用の基板型アンテナとして説明したが、全く同じ共振周波数帯域の二つのアンテナを使用し、一方側をメインアンテナ、他方側をサブアンテナとして使用するダイバシティアンテナにも適用することができる。また、８００ＭＨｚ帯域のアンテナとして説明したが、その他の周波数帯域の基板型アンテナにも適用することができる。
【００８０】
以上説明したように本発明は、ほぼ同じ共振周波数帯域の二つのアンテナを使用して信号送受信を行う基板型アンテナにおいて、二つのアンテナは、給電点側結合部パターン９，１４に対向して配置したアンテナ側結合部パターン１９，２３と、アンテナ側結合部パターン１９，２３に結合した螺旋アンテナパターン２１，２２，２５，２６を有した螺旋アンテナを使用し、二つのアンテナの螺旋アンテナパターン２１，２５における最も近接した対向部端部の延び方向を同じ向きにせずにずらして配置したことを特徴とする。
【００８１】
このような構成によれば、ほぼ同じ共振周波数帯域の二つのアンテナ間における干渉を防止しながら両者を近接して配置することができるようになり、小型の基板型アンテナを得ることができる。
【００８２】
また本発明は上述の構成に加えて、両螺旋アンテナパターン２１，２５の対向部端部をずらすとき、螺旋アンテナパターン２１，２５の一方を形成した基板面上で他方の螺旋アンテナパターン２１または２５に対して回転してそのずらす角度を９０度の整数倍としたことを特徴とする。
【００８３】
このような構成によれば、最も近接した対向部端部の延び方向をほぼ逆にすることができ、より効果的に両者間の干渉を防止しながら近接配置することができるようになる。
【００８４】
また本発明は上述の構成に加えて、両螺旋アンテナパターン２１，２５の対向部端部をずらすとき、螺旋アンテナパターン２１，２５の一方を形成した基板面上で他方の螺旋アンテナパターン２１または２５に対して回転してそのずらす角度をほぼ１８０度としたことを特徴とする。
【００８５】
このような構成によれば、螺旋アンテナパターン２１，２５における最も近接した対向部端部の延び方向をほぼ逆にすることができ、また両螺旋アンテナパターン２１，２５はほぼ同様の構成であるから周辺の構成や基板形状を変えることなく、より効果的に両者間の干渉を防止しながら近接配置することができるようになる。
【００８６】
また本発明は上述の構成に加えて、二つの螺旋アンテナパターン２１，２５は、共通の基板２上に隣接して並置し、隣接した螺旋アンテナパターン２１，２５のうちの一方は他方を基板２上で回転したように配置して最も近接した対向部端部をずらしたことを特徴とする。
【００８７】
このような構成によれば、少ない枚数の基板を使用し、螺旋アンテナパターン２１，２５を同一基板２上に近接して配置してもアンテナ間における干渉を防止して、小型の基板型アンテナとすることができる。
【００８８】
また本発明は上述の構成に加えて、第一の基板面３Ａにギャップ８，１３を有する一対の給電点側結合部パターン９，１４を形成すると共に、一対の給電点側結合部パターン９，１４のうちの一方は他方を第一の基板面３Ａ上で回転したようにずらして配置し、第二の基板面４Ａに他のギャップ２０，２４を有する一対のアンテナ側結合部パターン１９，２３を形成すると共に、一対のアンテナ側結合部パターン１９，２３のうちの一方は他方を第二の基板面４Ａ上で回転したようにずらして配置し、一対の給電点側結合部パターン３６，３７と一対のアンテナ側結合部パターン１９，２３をそれぞれ対向して配置したことを特徴とする。
【００８９】
このような構成によれば、第一の基板面３Ａと第二の基板面４Ａを用いて、ほぼ同じ共振周波数の二つのアンテナの給電点側結合部パターン９，１４側とアンテナ側結合部パターン１９，２３側とを近接して配置した小型の基板型アンテナとすることができる。
また本発明は上述の構成に加えて、前記各アンテナ側結合部パターンは、それぞれギャップによって分断した多重構成とし、前記各螺旋アンテナパターンは、前記各ギャップによって分断した部分の前記各アンテナ側結合部パターンにそれぞれ結合されると共に前記各ギャップを包囲するように同方向で旋回させた多重構成としたことを特徴とする。
このような構成によれば、多重構成の各螺旋アンテナパターンの端部位置や長さを適宜調整することによって、ほぼ同じ共振周波数帯域の二つのアンテナ間における干渉を防止しながら両者を近接して配置することができる特長を生かしながら、それぞれ所望の共振周波数特性を有するように容易にマッチングすることができる。
【００９０】
また本発明は上述の構成に加えて、第三の基板面に前記共振周波数とは異なる共振周波数帯域の他のアンテナパターンを配置すると共に、前記他のアンテナパターン４０は一方の給電点側結合部パターン９に対向した位置に配置したことを特徴とする。
【００９１】
このような構成によれば、ほぼ同じ共振周波数帯域の二つのアンテナを近接して配置しながら干渉を防止した構成を生かして、同時にマルチアンテナ構成を簡単に得ることができる。
【００９２】
また本発明は上述の構成に加えて、二つの螺旋アンテナパターン２１，２２と２５，２６は、それぞれ異なる基板４５，４６上に形成し、両基板４５，４６は螺旋アンテナパターン２１，２２と２５，２６を対向させてほぼ平行に配置し、両基板４５，４６における両螺旋アンテナパターン２１，２２と２５，２６における螺旋の巻き方向を互いに異ならせたことを特徴とする。
【００９３】
このような構成によれば、より小型の基板４５，４６を使用して、両基板４５，４６の間隔を従来よりも狭くしてもほぼ同じ共振周波数帯域の二つのアンテナ間における干渉を防止しながら両者を近接して配置することができるようになり、小型の基板型アンテナを得ることができる。
【００９４】
さらに本発明は上述の構成に加えて、両基板４５，４６間に、誘電体からなるスペーサ５１を介在させたことを特徴とする。
【００９５】
このような構成によれば、基板４５と基板４６間における上述したようにして決定した間隔をスペース５１によって容易に保持することができ、しかも、誘電体であるスペーサ５１によって、実質的なアンテナパターン間の距離をより小さくしてもアイソレーションをとることができるようになる。
【符号の説明】
【００９６】
１，２    基板
３Ａ，３Ｂ  基板面
４Ａ、４Ｂ  基板面
６    送受信用ケーブル
７    受信用ケーブル
９，１４  給電点側結合部パターン
１９  第一アンテナ側結合部パターン
２１，２２  螺旋アンテナパターン
２３  第二アンテナ側結合部パターン
２５，２６  螺旋アンテナパターン
２８  ＧＰＳアンテナ側結合部パターン
３６，３７  給電点側パターン
３８  第一アンテナパターン
３９  第二アンテナパターン
４０  ＧＰＳアンテナパターン
４５，４６  基板
４７〜５０  基板面
【図１】
0006570482.tif 000002
【図２】
0006570482.tif 000003
【図３】
0006570482.tif 000004
【図４】
0006570482.tif 000005
【図５】
0006570482.tif 000006
【図６】
0006570482.tif 000007
【図７】
0006570482.tif 000008
【図８】
0006570482.tif 000009
【図９】
0006570482.tif 000010
【図１０】
0006570482.tif 000011
【図１１】
0006570482.tif 000012
【図１２】
0006570482.tif 000013
【図１３】
0006570482.tif 000014
【図１４】
0006570482.tif 000015
【図１５】
0006570482.tif 000016
【図１６】
0006570482.tif 000017