(57)【要約】【課題】小型軽量で装置コストが低く、かつ十分な静電容量を確保することのできるアンテナ装置を提供する。【解決手段】誘電体基板２と、誘電体基板２と所定間隔を有して配設された金属板からなるアンテナエレメント５と、アンテナエレメント５から誘電体基板２に向かって立設される複数の脚片６と、脚片６及び誘電体基板２と電気的に接続されるチップコンデンサ４と、を備えている。【選択図】図２
2008092280.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体基板と、
前記誘電体基板と所定間隔を有して配設された金属板からなるアンテナエレメントと、
前記アンテナエレメントから前記誘電体基板に向かって立設される複数の脚片と、
前記脚片及び前記誘電体基板と電気的に接続されるチップコンデンサと、を備えていることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記脚片は、前記アンテナエレメントの中心に対して点対称に配置され、前記チップコンデンサは、前記各脚片に対応して設けられていることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記誘電体基板上には、回路が形成された導体層と、前記導体層と絶縁された導通部とが設けられ、
前記脚片は、一端部が前記導通部と接触し、
前記チップコンデンサは、前記導通部の一端部と前記導体層との双方に接触するように設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記誘電体基板の前記導通部と前記導通層との間には絶縁部が設けられ、
前記導通部は前記絶縁部により囲まれていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項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、アンテナ装置に係り、特にグローバル・ポジショニング・システム（ＧＰＳ）アンテナ等に使用される平面型の小型のアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の移動体通信機器等、小型の通信機器（例えばＧＰＳ方式のカーナビゲーション装置や携帯用ナビゲーション装置、衛星波受信機等）の発達に伴い、これらの機器に用いられるアンテナ装置に関して、小型化、高性能化が要求されている。
この点、アンテナ装置の中でも平面型アンテナ装置（例えば、円偏波パッチアンテナ等）は、その構造上薄く、小型であり、半導体回路との集積化が比較的容易であるとの利点を備えるため、小型の通信機器用のアンテナとして広く応用されている。
【０００３】
このような平面型アンテナ装置としては、例えば、セラミックス等の高誘電体で形成された基板とこの基板の表面に設けられた放射素子と、回路基板と、を備えた構成のものが知られている（例えば、特許文献１、特許文献２及び特許文献３参照）。
【０００４】
このような構成のアンテナ装置においては、高誘電体によりアンテナの静電容量を確保することができるため、共振周波数が低くなり放射導体板の小型化を図ることができる。    
【特許文献１】特開２００１−３３９２３２号公報
【特許文献２】特開２００１−３３９２３３号公報
【特許文献３】特開２００１−３３９２３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、セラミックス等の高誘電体は、重量が重く、価格も高いものである。このため、特許文献１に記載されているように、小型の平面型アンテナ装置にセラミックス等の高誘電体を搭載すると、装置全体が重くなり、コストも高くなってしまうとの問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、小型軽量で装置コストが低く、かつ十分な静電容量を確保することのできるアンテナ装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に記載のアンテナ装置は、
誘電体基板と、
前記誘電体基板と所定間隔を有して配設された金属板からなるアンテナエレメントと、
前記アンテナエレメントから前記誘電体基板に向かって立設される複数の脚片と、
前記脚片及び前記誘電体基板と電気的に接続されるチップコンデンサと、を備えていることを特徴としている。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、誘電体基板と、アンテナエレメントの脚片とが、チップコンデンサを介して電気的に接続されるようになっている。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のアンテナ装置において、
前記脚片は、前記アンテナエレメントの中心に対して点対称に配置され、前記チップコンデンサは、前記各脚片に対応して設けられていることを特徴としている。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、アンテナエレメントの中心に対して点対称に配置された脚片のそれぞれに対応してチップコンデンサが設けられ、各脚片がそれぞれチップコンデンサを介して誘電体基板と電気的に接続されるようになっている。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のアンテナ装置において、
前記誘電体基板上には、回路が形成された導体層と、前記導体層と絶縁された導通部とが設けられ、
前記脚片は、一端部が前記導通部と接触し、
前記チップコンデンサは、前記導通部の一端部と前記導体層との双方に接触するように設けられていることを特徴としている。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、脚片の一端部が誘電体基板上の導通部と接触しており、脚片は、導通部の一端部と導体層との双方に接触するように設けられたチップコンデンサを介して導体層と電気的に接続されるようになっている。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のアンテナ装置において、
前記誘電体基板の前記導通部と前記導体層との間には絶縁部が設けられ、
前記導通部は前記絶縁部により囲まれていることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、誘電体基板の導通部と導体層とは絶縁部によって絶縁されている。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に記載の発明によれば、アンテナ装置が、セラミックス等の高誘電体を用いずアンテナエレメントと誘電体基板とによって構成されているため、部品点数が少なく、装置の小型化、軽量化を実現できるとともに、装置コストを低減させることができるとの効果を奏する。
【００１６】
また、誘電体基板とアンテナエレメントの脚片とをチップコンデンサを介して接続しているので、セラミックス等の高誘電体を用いなくても十分な静電容量を確保することができる。
【００１７】
請求項２に記載の発明によれば、脚片がアンテナエレメントの中心に対して点対称に配置されているので、アンテナとしての性能が安定する。また、チップコンデンサが各脚片それぞれに対応して設けられているので、セラミックス等の高誘電体を用いなくても十分な静電容量を確保することができるとともに、チップコンデンサが対称位置に配置されることによりアンテナとしての性能が安定するとの効果を奏する。
【００１８】
請求項３に記載の発明によれば、アンテナエレメントの脚片がチップコンデンサを介して誘電体基板の導体層と電気的に接続されているので、セラミックス等の高誘電体を用いなくても十分な静電容量を確保することができるとの効果を奏する。
【００１９】
請求項４に記載の発明によれば、誘電体基板の導通部と導体層とを絶縁部によって隔てているので、導通部と導体層とを確実に絶縁することができるとの効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図１から図４を参照して説明する。ただし発明の範囲は、図示例に限定されるものではない。
【００２１】
図１は本発明に係るアンテナ装置１の斜視図である。また、図２は図１に示すアンテナ装置１の底面図である。また、図３は図１に示すアンテナ装置の誘電体基板の上面の一部の拡大図であり、図４は図１に示すアンテナ装置の誘電体基板の下面の一部の拡大図である。
【００２２】
図１及び図２に示すように、アンテナ装置１は、両面に銅薄膜等の導体層２１を有する誘電体基板２を有している。誘電体基板２は四角形状に形成されており、誘電体基板２の各角部近傍にはそれぞれ４つの透孔２２が設けられている。また、誘電体基板２の中心からやや変位した位置には、後述する給電ピン３を挿入する挿入孔２３が設けられている。
【００２３】
図３に示すように、誘電体基板２の一面（図１における上面。以下単に「上面」と称する。）において、透孔２２及び挿入孔２３の周縁には絶縁部２４が設けられており、透孔２２及び挿入孔２３は導体層２１から絶縁されている。一方、図２及び図４に示すように、誘電体基板２の他面（図１における下面。以下単に「下面」と称する。）において、透孔２２の周縁には導通部２５が透孔２２を囲むように設けられている。この導通部２５の周縁及び前記挿入孔２３の周縁には、絶縁部２６が導通部２５及び挿入孔２３を囲むように設けられている。さらに絶縁部２６の周囲は全て導体層２７で覆われており、導体層２７には図示しない低雑音増幅器（ＬＮＡ）等の回路素子が実装されている。
【００２４】
また、図２及び図４に示すように、誘電体基板２の下面には、各導通部２５の一端部に接触して集中定数素子としてのチップコンデンサ４がそれぞれ設けられている。各チップコンデンサ４は、絶縁部２６を挟んで一端が導通部２５に接触し、他端が導体層２７に接触するように配置されている。
チップコンデンサ４は、例えば、セラミックス等の導電体を金属板等で挟んで構成される積層セラミックチップコンデンサであるが、小型軽量のコンデンサであれば適用可能であり、その構成は特に限定されない。また、チップコンデンサ４は、絶縁部２６を挟んで一端が導通部２５に接触し、他端が導体層２７に接触する位置に配置されていればよく、その位置は図示例に限定されない。
【００２５】
なお、誘電体基板２の上面に設けられた絶縁部２４のうち、透孔２２の周縁に設けられた絶縁部２４の長手方向の大きさと誘電体基板２の下面に設けられた導通部２５の長手方向の大きさとはほぼ同じとされており、透孔２２の周縁に設けられた絶縁部２４は導通部２５と対向している。これにより導通部２５と上面の導体層２１とは対向されないようになっている。
【００２６】
また、誘電体基板２の挿入孔２３には、給電ピン３が、誘電体基板２を貫通するように挿入されている。給電ピン３の下端部（誘電体基板２の下面側から突出している端部）は、図示しない同軸ケーブルの中心導体と接続されており、この同軸ケーブルを介してアンテナ装置１から外部の受信回路に信号が送られるようになっている。
【００２７】
誘電体基板２の上面側の上方には、所定の間隔を有して誘電体基板２と平行に配設された平板状のアンテナエレメント５が設けられている。アンテナエレメント５は、誘電体基板２よりも小さい寸法の四角形状の金属板（例えば、銅板等）から構成されている。
【００２８】
アンテナエレメント５の各角部近傍には、それぞれ金属平板の脚片６が、誘電体基板２に向かって立設されており、脚片６は、アンテナエレメント５の中心に対してほぼ点対称に配置される。脚片６は、例えばアンテナエレメント５の一部を曲折することによりアンテナエレメント５と一体に形成されている。
なお、脚片６は、アンテナエレメント５の中心に対してほぼ点対称に配置されていればよく、脚片６の数、形状等はここに例示したものに限定されない。
【００２９】
この複数の脚片６の誘電体基板２側の端部は、図２及び図３に示すように、誘電体基板２の各角部近傍にそれぞれ設けられた透孔２２に嵌挿されて、誘電体基板２と導通せずに誘電体基板２の上面（アンテナエレメント５に対向する面）側から下面側に向かって貫通している。
【００３０】
前述のように、誘電体基板２の下面側において透孔２２の周縁は導通部２５で囲まれており、脚片６の誘電体基板２の下面側から突出した部分（以下「固定部６１」と称する。）は、この導通部２５と接触し、半田等により固定されている。なお、固定部６１は透孔２２から抜け落ちないように固定されていればよく、固定部６１を固定する手法は半田に限定されない。
【００３１】
また、前述のように、各導通部２５の一端部と導体層２７との双方に接触する位置には、それぞれチップコンデンサ４が設けられており、各脚片６の固定部６１は導通部２５と接触して固定されることにより、この導通部２５と接続されているチップコンデンサ４を介して誘電体基板２の導体層２７と電気的に接続されるようになっている。
【００３２】
また、アンテナエレメント５の中心からやや変位した位置には給電点５１が設けられており、この給電点５１には誘電体基板２を貫通する給電ピン３の上端部（前記同軸ケーブルと接続されていない側の端部）が半田付けされている。
【００３３】
次に、本実施形態の作用について説明する。
【００３４】
本実施形態におけるアンテナ装置１は、アンテナエレメント５と一体に形成されている複数の脚片６の端部を、誘電体基板２に設けられた透孔２２にそれぞれ嵌挿し、その突出した部分（固定部６１）を誘電体基板２の下面に設けられた導通部２５に半田付けすることにより固定する。これにより固定部６１が抜けることなく誘電体基板２に固定されるとともに、各導通部２５の一端部と導体層２７との双方に接触する位置に設けられているチップコンデンサ４を介して、各脚片６の固定部６１が誘電体基板２の導体層２７に導通する。
【００３５】
また、一端部が同軸ケーブルの中心導体と接続されている給電ピン３を誘電体基板２の挿入孔２３に挿入するとともに、給電ピン３の他端部（上端部）をアンテナエレメント５の給電点４に半田付けする。これにより、給電ピン３は、誘電体基板２と導通せずに誘電体基板２を貫通し、アンテナエレメント５と接続される。
【００３６】
給電ピン３を介して所定の高周波信号がアンテナエレメント５に供給されると、電界が形成されてアンテナエレメント５から円偏波電波が放射される。
一方、信号電波がアンテナエレメント５によって受信されると、この電気的信号がＬＮＡ回路や同軸ケーブル等を経て外部の受信回路に出力される。
【００３７】
以上のように、本実施形態によれば、アンテナ装置１が銅板等の金属板で形成されるアンテナエレメント５と誘電体基板２とで構成されており、セラミックス等の高誘電体で形成された基板等を備えていない。このため、部品点数も少なく、装置全体の軽量化を図ることができるとともに、比較的高価な材料であるセラミックスを使用せずに装置を構成できるので、装置コストを低減させることができる。
【００３８】
さらに、本実施形態においては、脚片６の固定部６１と誘電体基板２とは、チップコンデンサ４を介して導通されているため、基板を大型化したり、セラミックス等の高誘電体で形成された基板等を設けることなく容易に大きな静電容量を確保することができ、装置の小型化、軽量化を実現できる。
また、チップコンデンサ４を備えることによって、容量値の調整も容易に行うことができる。
【００３９】
脚片６がアンテナエレメント５の中心に対して点対称に配置されているので、アンテナとしての性能が安定する。また、チップコンデンサ４が各脚片６それぞれに対応して設けられているので、セラミックス等の高誘電体を用いなくても十分な静電容量を確保することができるとともに、チップコンデンサ６が対称位置に配置されることによりアンテナとしての性能が安定する
【００４０】
なお、本実施形態においては、チップコンデンサ４を誘電体基板２の下面に配置したが、このチップコンデンサ４は誘電体基板２の上面（アンテナエレメント５との対向面）上に配置してもよい。この場合には、各チップコンデンサ４は、絶縁部２４を挟んで一端が脚片６と接触し他端が導体層２１に接触する位置にそれぞれ設けられていればよく、その配置は特に限定されない。
【００４１】
また、チップコンデンサ４の容量を調整することによりアンテナ装置１の小型化の比率を調整することができる。ただし、チップコンデンサ４の容量が大きくなるほど、アンテナ特性（利得）が低くなるため、チップコンデンサ４の容量は、要求されるアンテナ特性（利得）との関係において決定される。
【００４２】
その他、本発明が上記実施の形態に限らず適宜変更可能であるのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本実施形態に係るアンテナ装置を示す斜視図である。
【図２】図１に示すアンテナ装置を示す底面図である。
【図３】図１に示すアンテナ装置の誘電体基板の上面の一部を拡大した図である。
【図４】図１に示すアンテナ装置の誘電体基板の下面の一部を拡大した図である。
【符号の説明】
【００４４】
１      アンテナ装置
２      誘電体基板
３      給電ピン
４      チップコンデンサ
５      アンテナエレメント
６      脚片
２１    導体層
２２    透孔
２３    挿入孔
２４    絶縁部
２５    導通部
２６    絶縁部
２７    導体層
５１    給電点
６１    固定部
【図１】
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【図２】
2008092280.tif 000004
【図３】
2008092280.tif 000005
【図４】
2008092280.tif 000006