(57)【要約】【課題】本発明では、良好な放射効率を示し、小型化の可能なアンテナを提供することを目的とする。【解決手段】本発明では、互いに平行な第１および第２の主表面を有する誘電体基板と、該誘電体基板の第１の主表面に設置された放射素子と、前記誘電体基板の第２の主表面に設置されたグラウンドプレーンと、を備えるアンテナ装置であって、前記放射素子は、線状の放射素子であり、前記誘電体基板は、前記線状の放射素子の延伸方向に対して垂直な方向に、比透磁率の異方性を有することを特徴とするアンテナ装置が提供される。【選択図】図１
2008182338.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに平行な第１および第２の主表面を有する誘電体基板と、該誘電体基板の第１の主表面に設置された放射素子と、前記誘電体基板の第２の主表面に設置されたグラウンドプレーンと、を備えるアンテナ装置であって、
前記放射素子は、線状の放射素子であり、前記誘電体基板は、前記線状の放射素子の延伸方向に対して垂直な方向に、比透磁率の異方性を有することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記比透磁率の異方性は、前記主表面と平行な方向において生じ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】
前記誘電体基板は、所定の方向に沿って配置された複数のインクルージョンを有することを特徴とする請求項１または２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記誘電体基板は、前記線状の放射素子の延伸方向に対して垂直な方向であり、かつ前記比透磁率の異方性を有する方向に対して垂直な方向に沿って配置された、インクルージョンの列を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記線状の放射素子の延伸方向に沿って、前記インクルージョンの列が、複数配列されていることを特徴とする請求項４に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記誘電体基板は、前記比透磁率の異方性を有する方向に、複数の誘電体基板ユニットが積層されて構成されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記線状の放射素子の長さＬと幅Ｗの比Ｗ／Ｌは、０．７以下であることを特徴とする請求項１乃至６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、特に、特性を低下させずに小型化することが可能なアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ−Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉ−Ｏｕｔｐｕｔ）アンテナが注目されている。ＭＩＭＯアンテナは、移動通信において避けることができないマルチパス伝搬という特徴を、積極的に利用する技術である。例えば、一般にマルチパス伝搬は、マルチパスフェージングが生じやすく、移動通信では、受信レベルの低下が生じやすい。しかしながら、アンテナ電磁波の伝搬を入力と出力として捉えると、アンテナには、複数の信号が入力され、複数の信号が出力されることになる。従って、原理的には、この特徴を利用することにより、ＭＩＭＯアンテナでは、アンテナの伝送量を高めることができることになる。
【０００３】
しかしながら、例えば、アンテナが２軸または３軸方向に良好な交差偏波特性を有する状態を維持させたまま、アンテナを小型化することは難しく、実際には、端末側の実装上の制約等から、小型ＭＩＭＯアンテナの製作は難しいと言われている。
【０００４】
ところで、アンテナの小型化のためには、誘電体基板の波長短縮率Kを低下させることが有効である。ここで、波長短縮率Kとは、電磁波が真空中を伝搬するときの波長λ０に対する、誘電体を通るときの波長λmediumの短縮率を表す。波長短縮率Kは、式（１）のように、誘電体基板材料の比誘電率εｒおよび比透磁率μｒの平方根に反比例することが知られている。
【０００５】
【数１】
2008182338.tif 000003
そこで、理論上は、基板の誘電体材料のこれらの物性値を変化させることにより、波長短縮率Ｋを低下させて誘電体を通るときの波長λmediumを小さくし、アンテナ装置の小型化を図ることが考えられる（非特許文献１）。
【非特許文献１】ブエル（K.  Buell）ら、「調整可能な小型化因子を提供する小型パッチアンテナ用基板（A  Substrate  for  Small  Patch  Antennas  Providing  Tunable  Miniaturization  Factors）」、IEEEトランザクションオンマイクロウェーブセオリーアンドテクニクス（IEEE  Transactions  on  Microwave  theory  and  Techniques）、２００６年、５４巻、第１号、ｐ.１３５−１４５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般に、誘電体基板の比透磁率は、材料を変えてもあまり変化せず、材料の選定によって、誘電体基板の比透磁率を変化させることは難しい。従って、通常は、前述の波長短縮率Ｋを低下させるため、誘電体基板材料の比誘電率を増加させることが行われる。
【０００７】
しかしながら、アンテナ装置においては、放射効率を高めるため、波動インピーダンスをできる限り大きくする必要がある。
【０００８】
波動インピーダンスηは、
【０００９】
【数２】
2008182338.tif 000004
で表される。ここで、μｒは、誘電体基板の比透磁率、μｏは、真空中の比透磁率、εｒは、誘電体基板の比誘電率、εｏは、真空中の比誘電率である。従って、誘電体基板の比誘電率εｒを大きくしただけでは、波動インピーダンスηが小さくなってしまい、これにより放射効率などのアンテナ特性が低下してしまうという問題がある。
【００１０】
本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、良好な放射効率を維持させたまま、小型化することが可能なアンテナを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明では、互いに平行な第１および第２の主表面を有する誘電体基板と、該誘電体基板の第１の主表面に設置された放射素子と、前記誘電体基板の第２の主表面に設置されたグラウンドプレーンと、を備えるアンテナ装置であって、
前記放射素子は、線状の放射素子であり、前記誘電体基板は、前記線状の放射素子の延伸方向に対して垂直な方向に、比透磁率の異方性を有することを特徴とするアンテナ装置が提供される。
【００１２】
ここで、前記比透磁率の異方性は、前記主表面と平行な方向において生じても良い。
【００１３】
また、前記誘電体基板は、所定の方向に沿って配置された複数のインクルージョンを有しても良い。
【００１４】
また、前記誘電体基板は、前記線状の放射素子の延伸方向に対して垂直な方向であり、かつ前記比透磁率の異方性を有する方向に対して垂直な方向に沿って配置された、インクルージョンの列を有しても良い。
【００１５】
特に、前記インクルージョンの列は、前記線状の放射素子の延伸方向に沿って、複数配列されても良い。
【００１６】
また、前記誘電体基板は、前記比透磁率の異方性を有する方向に、複数の誘電体基板ユニットが積層されて構成されても良い。
【００１７】
特に、前記線状の放射素子の長さＬと幅Ｗの比Ｗ／Ｌは、０．７以下であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明では、良好な放射効率を示し、小型化の可能なアンテナを提供することができる。
【００１９】
また、交差偏波特性の良い指向性を示すＬ型線状アンテナを、主偏波が直交するように２個配置することにより、ＭＩＭＯ用のアンテナを構成することができる。
【００２０】
また、良好な交差偏波特性が得られる小型Ｌ型線状アンテナを構成することができるため、複数の小型アンテナを配置することにより、小型のＭＩＭＯアンテナを構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面により本発明の形態を説明する。
【００２２】
図１には、本発明によるアンテナ装置１０の構成図を示す。本発明のアンテナ装置１０は、誘電体基板１２を有する。この誘電体基板１２は、図１のＸＹ平面に沿って広がる、互いに平行な主表面５０および６０を有する。誘電体基板１２の一方の主表面５０の中央部には、Ｙ方向に沿って延伸する線状の放射素子１１が設置される。線状の放射素子１１は、長さ（Ｙ方向の長さ）がＬ、幅（Ｘ方向の幅）がＷであって、この長さＬは、誘電体基板１２のＹ方向の長さよりも幾分短くなっている。また、誘電体基板１２の他方の主表面６０には、実質的に該主表面６０と同等の寸法のグラウンドプレーン１３が設置される。線状の放射素子１１は、誘電体基板１２中を、Ｚ方向に沿ってグラウンドプレーン１３の近傍まで延伸する給電線１６を介して、給電点１４から給電される。
【００２３】
なお、本発明において、「線」とは、数学的な線ではなく、幅を持った「線」であることはいうまでもない。
【００２４】
ここで、本発明では、図１のアンテナ装置１０において、誘電体基板１２は、Ｘ方向に沿って、透磁率異方性を有する。すなわち、本発明では、アンテナ装置１０の小型化を図るため、アンテナ装置に使用される誘電体基板１２に、透磁率異方性を発現させ、これにより、波長短縮率を低下させることを特徴とするものである。
【００２５】
一般に、アンテナ装置を小型化させるには、誘電体基板の波長短縮率Ｋを小さくすることが有意である。ここで、波長短縮率Ｋは、電磁波が真空中を伝播するときの波長λ０に対する、誘電体を通るときの波長λmediumの短縮率を表し、
【００２６】
【数３】
2008182338.tif 000005
で示される。なおεrは、比誘電率、μrは、比透磁率である。この式から、誘電体基板の比誘電率εrおよび比透磁率μrを大きくすることにより、誘電体基板の波長短縮率Ｋを小さくすることが可能となることがわかる。
【００２７】
従来のアンテナ用誘電体基板では、前述のように波長短縮率Ｋを小さくする場合、誘電体基板材料として比誘電率が高い材料を選定し、誘電体基板の比誘電率εrを増大させる方法が用いられてきた。これは、誘電体基板の材料を変えても、比透磁率μrを大きく変化させることは難しいためである。しかしながらこのように、誘電体基板の比誘電率のみを変化させる方法では、結果的に前述の波動インピーダンスが低下してしまうため、アンテナ装置の放射特性が低下するという問題がある。
【００２８】
これに対して、本発明では、誘電体基板にインクルージョンを導入することにより、誘電体基板の比透磁率を高め、誘電体基板に比透磁率の異方性を発現させる。この方法では、従来の方法とは異なり、誘電体基板の比透磁率を変化させるため、波動インピーダンスの低下が抑制される。従って、本発明では、アンテナ特性を低下させずに、アンテナ装置の小型化を図ることができる。
【００２９】
次に、本発明の特徴的部分である誘電体基板について、さらに詳しく説明する。
【００３０】
前述のような比透磁率異方性を誘電体基板１２に発現させるため、誘電体基板１２には、金属インクルージョンが導入されている。
【００３１】
図２には、本発明によるアンテナ装置１０の基本部品である誘電体基板１２Ａと、その誘電体基板１２Ａを構成する基板ユニット１２０Ａの拡大部分の斜視図を示す。また図３には、その基板ユニット１２０Ａを図２のＸ方向から見た図を示す。
【００３２】
図２に示すように、誘電体基板１２Ａの主表面５０はＸＹ平面に沿って広がっており、誘電体基板１２Ａの厚さ方向は、Ｚ軸に平行である。ここで、誘電体基板１２Ａの主表面５０は、前述のアンテナ装置１０において、線状の放射素子１１が設置される誘電体基板１２の表面に相当する。誘電体基板１２Ａは、Ｘ方向に沿って、複数の基板ユニット１２０Ａを積層することにより構成される。基板ユニット１２０Ａの厚さ（すなわち、Ｘ方向の幅）は、例えば約０．５ｍｍであって、誘電体基板１２ＡのＸ方向の幅（例えば、２５ｍｍ）に比べて十分に小さいため、基板ユニット１２０Ａの積層数は、実質的に無限であると見なすことができる。
【００３３】
図２に示すように、基板ユニット１２０Ａは、ＹＺ平面に平行な表面１３１、１３２を有する。また、この表面の一方（表面１３１）には、図２の下側（Ｙ軸方向の負側）が開放された環状の金属インクルージョン８１の配列パターンが形成されている。この配列パターンは、Ｚ方向に沿って直線状に６個の金属インクルージョン８１を有する列が、Ｙ方向に複数配列されることにより構成される。
【００３４】
金属インクルージョン８１の寸法は、特に限られないが、図２、３の例では、金属インクルージョン８１は、外側の直径が約０．９ｍｍであり、内側の直径が約０．７ｍｍである。すなわち、リング幅は、約０．１ｍｍである。また金属インクルージョン８１の深さ（Ｘ方向の長さ）は、例えば、約０．０５ｍｍである。また、各金属インクルージョン８１の開放部の幅Ｄ１は、約０．１ｍｍである。前述のように、この金属インクルージョン８１は、Ｚ方向には、等間隔で６個配置されている。一方、金属インクルージョン８１は、Ｙ方向には、直線状に、等間隔で６個以上配置されているが、誘電体基板１２ＡのＹ方向の幅（例えば、２５ｍｍ）に比べて、金属インクルージョン８１の寸法が著しく小さいため、Ｙ軸方向には、実質的に無限数配置されていると見なすことができる。隣接する金属インクルージョン８１同士の中心間距離Ｃは、上下（Ｙ方向）、左右（Ｚ方向）とも、約１．０ｍｍである。なお、このような金属インクルージョン８１の配列パターンは、例えば、プリント回路基板のエッチング処理等により形成することができる。金属インクルージョン８１の材質は、特に限られないが、例えば銅等である。
【００３５】
このような基板ユニット１２０Ａを、Ｘ方向に多数積層することにより、ＸＹ平面に主表面５０を有する誘電体基板１２Ａが構成される。
【００３６】
なお、前述の金属インクルージョン８１に関する各種寸法は、一例であって、同様の効果が得られる範囲で、これらの寸法は、変更しても良いことは明らかであろう。また、前述の例では、金属インクルージョン８１は、下側が開放された環状金属リングであって、これは、Ｚ方向に沿って６個配列されている。しかしながら、本発明の金属インクルージョン８１は、このような形状および配列に限られるものではない。例えば、金属インクルージョン８１のＺ方向の配列数は、増減させても良く、金属インクルージョン８１の形状は、下側が開放された楕円状の金属リングであっても良い。
【００３７】
このような誘電体基板１２Ａでは、電磁波の入射方向に対して垂直な方向に比透磁率の異方性が発現するため、小型化が可能なアンテナ装置を提供することができる。
【００３８】
次に、誘電体基板の別の例について説明する。図４には、本発明によるアンテナ装置１０の基本部品である誘電体基板１２Ｂと、その誘電体基板１２Ｂを構成する基板ユニット１２０Ｂの拡大部分の斜視図を示す。また図５には、その基板ユニット１２０Ｂを図４のＸ方向から見た図を示す。
【００３９】
この誘電体基板１２Ｂにおいても、誘電体基板１２Ｂが、複数の基板ユニット１２０ＢをＸ方向に積層することにより構成される点は、前述の誘電体基板１２Ａの場合と同様である。基板ユニット１２０Ｂの厚さ（すなわち、Ｘ方向の幅）は、例えば約０．３ｍｍであって、誘電体基板１２ＢのＸ方向の幅（例えば、２５ｍｍ）に比べて十分に小さいため、基板ユニット１２０Ｂの積層数は、実質的に無限と見なすことができる。
【００４０】
図４に示すように、基板ユニット１２０Ｂは、ＹＺ平面に平行な表面１３１、１３２を有する。また、この表面の一方（表面１３１）には、角柱型パイプ状の金属インクルージョン８３の配列パターンが形成されている。この配列パターンは、Ｚ方向に沿って、直線状に５個の金属インクルージョン８３を有する列が、Ｙ方向に複数配列されることにより構成される。
【００４１】
金属インクルージョン８３の寸法は、特に限られないが、図４、５の例では、金属インクルージョン８３は、Ｘ軸の方向から見たとき、１辺の長さが約０．２７ｍｍの正方形状であり、各辺の厚さは、約０．０１ｍｍである。また金属インクルージョン８３の深さ（Ｘ方向の長さ）は、約０．２７ｍｍである（すなわち、金属インクルージョン８３は、中空立方体形状である）。また、各金属インクルージョン８３のＸＹ平面に平行な二つの面のうち、Ｚ値が大きい側の面の中央には、Ｘ方向に沿ったスリットが設けられている。このスリットの幅Ｄ２は、０．０３ｍｍである。前述のように、この金属インクルージョン８３は、Ｚ方向には、直線状に、等間隔で５個配置されている。一方、金属インクルージョン８３は、Ｙ方向には、直線状に、等間隔で５個以上配置されているが、誘電体基板１２ＢのＹ方向の幅（例えば、２５ｍｍ）に比べて、金属インクルージョン８３の寸法が著しく小さいため、金属インクルージョン８３は、Ｙ方向には、実質的に無限数配置されていると見なすことができる。隣接する金属インクルージョン８３同士の隙間Gは、上下（Ｙ方向）、左右（Ｚ方向）とも、約０．０３ｍｍである。なお、このような金属インクルージョン８３の配置パターンは、例えば、プリント回路基板のエッチング処理等により形成することができる。金属インクルージョン８３の材質は、特に限られないが、例えば銅等である。
【００４２】
このような基板ユニット１２０Ｂを、Ｘ軸方向に多数積層することにより、ＸＹ平面に主表面５０を有する誘電体基板１２Ｂが構成される。
【００４３】
なお、前述の金属インクルージョン８３に関する各種寸法は、一例であって、同様の効果が得られる範囲で、これらの寸法は、変更しても良いことは明らかであろう。また、前述の例では、金属インクルージョン８３は、ＸＹ平面に平行な面にスリットが設けられた立方体型のパイプ形状であって、これは、Ｚ方向に沿って５個配列されている。しかしながら、本発明の金属インクルージョン８３は、このような形状および配列に限られるものではない。例えば、金属インクルージョン８３のＺ方向の配列数は、増減させても良く、金属インクルージョン８３の形状は、同様の面にスリットが設けられた直方体型のパイプ形状（すなわち、Ｘ、ＹおよびＺ方向の長さが異なるインクルージョン）であっても良い。
【００４４】
このような誘電体基板１２Ｂでは、電磁波の入射方向に対して垂直な方向に比透磁率の異方性が発現するため、小型化が可能なアンテナ装置を提供することができる。
【００４５】
次に、誘電体基板のさらに別の例について説明する。図６には、本発明によるアンテナ装置１０の基本部品である誘電体基板１２Ｃと、その誘電体基板１２Ｃを構成する基板ユニット１２０Ｃの拡大部分の斜視図を示す。また図７には、その基板ユニット１２０Ｃを図６のＸ方向から見た図を示す。
【００４６】
この誘電体基板１２Ｃにおいても、誘電体基板１２Ｃが、複数の基板ユニット１２０ＣをＸ方向に積層することにより構成される点は、前述の誘電体基板１２Ａ、１２Ｂの場合と同様である。基板ユニット１２０Ｃの厚さ（すなわち、Ｘ方向の幅）は、例えば約０．６ｍｍであって、誘電体基板１２ＣのＸ方向の幅（例えば、２５ｍｍ）に比べて十分に小さいため、基板ユニット１２０Ｃの積層数は、実質的に無限と見なすことができる。
【００４７】
図６に示すように、基板ユニット１２０Ｃは、ＹＺ平面に平行な表面１３１、１３２を有する。また、この表面の一方（表面１３１）には、Ｘ方向に沿った螺旋軸を有する螺旋状の金属インクルージョン８５の配列パターンが形成されている。この配列パターンは、Ｚ方向に沿って直線状に５個の金属インクルージョン８５を有する列が、Ｙ方向に複数配列されることにより構成される。
【００４８】
金属インクルージョン８５の寸法は、特に限られないが、図６、７の例では、金属インクルージョン８５は、Ｘ方向から見たときの形状が円形であり、円の直径は２ｍｍである。また金属インクルージョン８５の長さ（Ｘ方向の長さ）は、０．５ｍｍであり、金属インクルージョン８５は、螺旋軸の周囲に５回巻き回されている。この金属インクルージョン８５は、Ｚ方向には、直線状に、等間隔で５個配置されている。一方、金属インクルージョン８５は、Ｙ方向には、直線状に、等間隔で５個以上配置されているが、誘電体基板１２ＣのＹ方向の幅に比べて、金属インクルージョン８５の寸法が著しく小さいため、金属インクルージョン８５は、Ｙ方向には、実質的に無限数配置されていると見なすことができる。隣接する金属インクルージョン８５同士の螺旋軸間距離Ｐは、上下方向（Ｙ方向）、左右方向（Ｚ方向）とも、２．１ｍｍである。なお、このような金属インクルージョン８５の配置パターンは、例えば、プリント回路基板のエッチング処理等により形成することができる。金属インクルージョン８５の材質は、特に限られないが、例えば銅等である。
【００４９】
このような基板ユニット１２０Ｃを、Ｘ方向に多数積層することにより、金属インクルージョン８５の周期的パターンを含み、ＸＹ平面に主表面５０を有する誘電体基板１２Ｃが構成される。
【００５０】
なお、前述の金属インクルージョン８５に関する各種寸法は、一例であって、同様の効果が得られる範囲で、これらの寸法は、変更しても良いことは明らかであろう。また、前述の例では、金属インクルージョン８５は、Ｘ方向から見たときの形状が円形であり、螺旋軸の周囲に５回巻き回されている。さらに、これは、Ｚ方向に沿って５個配列されている。しかしながら、本発明の金属インクルージョン８５は、このような形状および配列に限られるものではない。例えば、金属インクルージョン８５をＸ方向から見たときの断面は、楕円形または四角形であっても良く、金属インクルージョン８５の巻回回数は、さらに増加させても良い。また、金属インクルージョン８５のＺ方向の配列数は、増減させても良い。
【００５１】
このような誘電体基板１２Ｃでは、電磁波の入射方向に対して垂直な方向に比透磁率の異方性が発現するため、小型化が可能なアンテナ装置を提供することができる。
【実施例】
【００５２】
（実施例１）
次に、前述の基板ユニット１２０Ａを積層させて誘電体基板１２Ａを構成し、さらにこの誘電体基板を用いてＬ型アンテナ装置を構成し、アンテナ特性を算出する。なお、アンテナ特性は、ＦＩ（Ｆｉｎｉｔｅ−Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）法による電磁界シミュレーションにより算出されたものである。
【００５３】
アンテナ装置は、次のように構成する。まず、前述の金属インクルージョン８１の配置パターンを有する基板ユニット１２０Ａを、主表面１３１、１３２が図１のＹＺ面と平行になるように配置し、これを複数枚Ｘ方向に積層させて、誘電体基板１２Ａを構成する。誘電体基板のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の長さは、それぞれ２５ｍｍ、２５ｍｍおよび３ｍｍである。
【００５４】
次に、この誘電体基板１２Ａの主表面５０の中央部に、プリント印刷法により、Ｙ軸と平行な方向の長さが２１ｍｍで、Ｘ方向の幅Ｗが０．２ｍｍの放射素子１１を設置する。放射素子１１は、誘電体基板１２ＡのＹ方向に対して垂直な端部から２ｍｍだけ離れた位置に設置される。またこの誘電体基板１２Ａの他方の主表面６０には、主表面６０と同様の寸法のグラウンドプレーン１３が設置される。次に、放射素子１１の給電点１４が設けられる。この給電点１４は、Ｘ方向から見たとき、グラウンドプレーン１３の近傍であって、誘電体基板１２Ａの下端部から、２ｍｍの高さ位置に設置される。給電点１４は、給電線１６を介して、放射素子１１と接続される。このようにして、図１に示すようなＬ型アンテナ装置１０を構成する。誘電体材料の比誘電率と比透磁率は、ともに３である。
【００５５】
（比較例１）
前述の実施例１の場合と同様の方法により、図８に示すようなＬ型アンテナ装置２０を構成する（比較例１）。ただしこの比較例１では、誘電体基板２２は、金属インクルージョンの配置パターンを有さず、均一な誘電体材料で構成されている。誘電体材料の比誘電率は、９であり、比透磁率は、１である。
【００５６】
（比較例２）
前述の基板ユニット１２０Ａを積層させて誘電体基板１２Ａを構成し、さらに、この誘電体基板を用いて、図９に示すパッチアンテナ装置３０を構成する（比較例２）。
【００５７】
比較例２のパッチアンテナ装置３０は、次のように構成する。まず、前述の金属インクルージョン８１の配置パターンを有する基板ユニット１２０Ａを、主表面１３１、１３２が図９のＹＺ面と平行になるように配置し、これを複数枚Ｘ方向に積層させて、誘電体基板１２Ａを構成する。誘電体基板１２ＡのＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の長さは、それぞれ２５ｍｍ、２５ｍｍおよび３ｍｍである。
【００５８】
次に、この誘電体基板１２Ａの主表面５０中央部に、プリント印刷法により、Ｙ方向の幅Ｌが２１ｍｍで、Ｘ方向の幅Ｗが２１ｍｍのパッチ放射素子３１を設置する。放射素子３１は、誘電体基板１２ＡのＹ方向に対して垂直な端部から２ｍｍだけ離れた位置であって、誘電体基板１２ＡのＸ方向に対して垂直な端部から２ｍｍだけ離れた位置に設置される。またこの誘電体基板１２Ａの他方の主表面６０には、主表面６０と同様の寸法のグラウンドプレーン３３が設置される。次に、放射素子３１の給電点３４が設けられる。この給電点３４は、Ｘ方向から見たとき、グラウンドプレーン３３の近傍であって、誘電体基板１２Ａの下端部から、２ｍｍの高さ位置に設置される。給電点３４は、給電線３６を介して、放射素子３１と接続される。このようにして、図９に示すようなパッチアンテナ装置３０を構成する。誘電体材料の比誘電率と比透磁率は、ともに３である。
【００５９】
（評価結果）
前述の各種アンテナ装置を用いて、特性の評価を行った。結果を図１０、１１および１２に示す。これらの図は、それぞれ、実施例１、比較例１および比較例２に係るアンテナの給電点に、エネルギーを入射したときに得られたＳ１１振幅を、周波数に対して示したものである。なお、以下、アンテナ入力インピーダンスの虚数項がゼロになる周波数を、共振周波数とする。
【００６０】
図１０と図１１において、第２共振周波数（実施例１では、５．０ＧＨｚ、比較例１では、４．１ＧＨｚ）でのＳ１１振幅を比較すると、実施例１では、Ｓ１１振幅が著しく低下していることがわかる。これは、実施例１のＬ型アンテナ装置１０では、アンテナ入力インピーダンスが増大していることを示しており、実施例１では、放射効率が向上する。
【００６１】
なお、図１２に示すように、比較例２に係るパッチアンテナ装置３０においても、４．７ＧＨｚ、６．６ＧＨｚ、８．３ＧＨｚおよび９．５ＧＨｚの各周波数において、Ｓ１１振幅の低下が認められた。しかしながら、その程度は、実施例１に係るＬ型アンテナ装置１０に比べて小さかった。
【００６２】
表１には、実施例１、比較例１、２に係るアンテナの第２共振周波数、第２共振周波数でのＳ１１振幅、および放射効率を示す。この表には、さらに、実施例１および比較例２に係るアンテナの後述の比Ｈ／Ｖ（θ＝２度）も示されている。
【００６３】
【表１】
2008182338.tif 000006
図１３には、実施例１のＬ型アンテナ１０の第２共振周波数での指向性を示す。これは、ＸＺ平面での指向性を示したものであり、放射素子１１の方向、すなわちＹ方向の偏波を垂直偏波とし、Ｘ軸方向の偏波を水平偏波としている。θは、Ｚ軸に対する角度を示す。また、図１４には、実施例１のＬ型アンテナ装置１０の水平偏波の利得に対する垂直偏波の利得の比Ｖ／Ｈを示す。単位はｄＢである。この比Ｖ／Ｈは、交差偏波特性を表す指標として使用することができる。さらに、図１５には、比較例２のパッチアンテナ３０の第３共振周波数（４．７ＧＨｚ）での指向性を示す。これは、ＸＺ平面での指向性を示したものであり、Ｙ方向の偏波を垂直偏波とし、Ｘ線方向の偏波を水平偏波としている。また、図１６には、比較例２のパッチアンテナ装置３０の水平偏波の利得に対する垂直偏波の利得の比Ｖ／Ｈを示す（単位ｄＢ）。
【００６４】
図１４と図１６を比較すると、実施例１に係るＬ型アンテナ装置１０の方が、比較例２に係るパッチアンテナ装置３０よりも、ゼロ度における比Ｖ／Ｈが大きくなっており、実施例１に係るＬ型アンテナ装置１０は、交差偏波特性がより優れることがわかる。
【００６５】
図１７は、実施例１に係るＬ型アンテナ装置において、放射素子のＹ方向の長さＬと、Ｘ方向の幅Ｗを変化させたときの交差偏波特性を示したものである。また、図１８は、放射素子の縦横比Ｗ／Ｌの関数としての、第２共振周波数でのＳ１１振幅の変化を示したものである。実施例１は、放射素子の縦横比Ｗ／Ｌ＝１％に相当し、また比較例２は、放射素子の縦横比Ｗ／Ｌ＝１００％に相当する。図１７から、放射素子の縦横比Ｗ／Ｌが６０％以下である場合、比Ｖ／Ｈは、１０ｄＢ以上となり、良好な交差偏波特性が得られることがわかる。特に、放射素子の縦横比Ｗ／Ｌが２５％以下である場合、Ｖ／Ｈは、１５ｄＢ以上となり、極めて良好な交差偏波特性が得られる。なお、図１８から、放射素子の縦横比Ｗ／Ｌが４０％以下である場合、Ｓ１１振幅は、−３ｄＢ以下となっており、良好な放射効率が得られることがわかる。
【００６６】
このように、本発明による誘電体基板をアンテナ基板として使用し、Ｌ型アンテナ装置を構成することにより、良好な交差偏波特性が得られるとともに、高い放射効率が得られ、アンテナの小型化が可能となる。
【００６７】
また、交差偏波特性の良い指向性を示すＬ型線状アンテナを、主偏波が直交するように２個配置することにより、ＭＩＭＯアンテナを構成することができる。
【００６８】
また、良好な交差偏波特性が得られる小型Ｌ型線状アンテナを構成することができるため、複数の小型アンテナを配置することにより、小型のＭＩＭＯアンテナを構成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は、例えば、携帯電話機などのような移動通信用のアンテナに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明によるＬ型アンテナ装置の斜視図である。
【図２】誘電体基板１２Ａと該誘電体基板を構成する基板ユニット１２０Ａの斜視図である。
【図３】基板ユニット１２０Ａの拡大平面図である。
【図４】誘電体基板１２Ｂと該誘電体基板を構成する基板ユニット１２０Ｂの斜視図である。
【図５】基板ユニット１２０Ｂの拡大平面図である。
【図６】誘電体基板１２Ｃと該誘電体基板を構成する基板ユニット１２０Ｃの斜視図である。
【図７】基板ユニット１２０Ｃの拡大平面図である。
【図８】比較例１に係るＬ型アンテナ装置の構成図である。
【図９】比較例２に係るパッチアンテナ装置の構成図である。
【図１０】実施例１のＬ型アンテナ装置における、周波数に対するＳ１１振幅の変化を示す図である。
【図１１】比較例１のＬ型アンテナ装置における、周波数に対するＳ１１振幅の変化を示す図である。
【図１２】比較例２のパッチアンテナ装置における、周波数に対するＳ１１振幅の変化を示す図である。
【図１３】実施例１に係るＬ型アンテナ装置の、垂直偏波と水平偏波の利得の角度依存性を示す図である。
【図１４】実施例１に係るＬ型アンテナ装置の交差偏波特性を示す図である。
【図１５】比較例２に係るパッチアンテナ装置の、垂直偏波と水平偏波の利得の角度依存性を示す図である。
【図１６】比較例２に係るパッチアンテナ装置の交差偏波特性を示す図である。
【図１７】放射素子の縦横比と比Ｖ／Ｈの関係を示す図である。
【図１８】放射素子の縦横比とＳ１１振幅の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００７１】
１０、２０、３０      アンテナ装置
１１、２１            線状アンテナ素子
１２、２２            誘電体基板
１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ    誘電体基板
１３、２３、３３      グラウンドプレーン
１４、２４、３４      給電点
１６、２６、３６      給電線
３１                  パッチアンテナ素子
５０、６０            主表面
８１、８３、８５      インクルージョン
１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ    基板ユニット
１３１、１３２        基板ユニットの主表面。
【図１】
2008182338.tif 000007
【図２】
2008182338.tif 000008
【図３】
2008182338.tif 000009
【図４】
2008182338.tif 000010
【図５】
2008182338.tif 000011
【図６】
2008182338.tif 000012
【図７】
2008182338.tif 000013
【図８】
2008182338.tif 000014
【図９】
2008182338.tif 000015
【図１０】
2008182338.tif 000016
【図１１】
2008182338.tif 000017
【図１２】
2008182338.tif 000018
【図１３】
2008182338.tif 000019
【図１４】
2008182338.tif 000020
【図１５】
2008182338.tif 000021
【図１６】
2008182338.tif 000022
【図１７】
2008182338.tif 000023
【図１８】
2008182338.tif 000024