(57)【要約】【課題】小型軽量化が可能で、特定方向に指向性が強く、高速のデータ通信等に適した導波管アンテナを得る。【解決手段】直方体の誘電体の１表面は少なくとも一部の誘電体が露出し、その表面に対向する表面の一部に誘電体が露出する結合用窓を具え、その他の表面にアースに接続される導体膜が形成されて誘電体導波管が構成され、一端が開放され、他端が外部回路に接続された導体からなる給電導体を誘電体を介して結合用窓に対向させて結合させる。給電導体は同軸線路などで外部回路と接続される。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導波管の１部が放射部として開放されるとともに給電導体と結合されてなる導波管アンテナにおいて、
直方体の誘電体の１表面の少なくとも一部は誘電体が露出し、その表面に対向する表面の一部に誘電体が露出する結合用窓を具え、その他の表面にアースに接続される導体膜が形成されて誘電体導波管が構成され、
一端が開放され、他端が外部回路に接続された導体からなる給電導体を誘電体を介して結合用窓に対向させて結合させることを特徴とする導波管アンテナ。
【請求項２】
前記給電導体は前記結合窓の反対側が誘電体で覆われ、その誘電体の表面にもアースに接続される導体膜を具えた請求項１記載の導波管アンテナ。
【請求項３】
給電導体が誘電体多層基板の内部に形成された請求項１記載の導波管アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は導波管アンテナに係るもので、誘電体を使用して小型化を図った導波管アンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高周波帯域で使用する無線通信機器では小型化が進んでおり、アンテナにおいても機器の筐体内に収納する目的もあり、小型化の要求が高まっている。また、小電力で通信可能距離を伸ばすために指向性を有し、利得の高いものが要求されている。
【０００３】
従来移動体通信機器の送受信にはいわゆる逆Ｆアンテナが用いられている、これは、導体の放射板の給電点に給電線を接続し、放射板の一端をグラウンドと短絡するものである。その逆Ｆアンテナは、図６に示したように水平偏波に関してはほぼ全方向に放射する指向特性を有する。あるいは、誘電体を用いて小型化されたものもあるが、利得が小さく、機器のグラウンドパターン等の導体が接近した場合に利得が低下する場合がある。また、指向性を有しないので、通常の使用状態で通信距離を延ばすことができなかった。
【０００４】
しかし、近年通信速度の高速化、小電力化しながら通信距離を延ばすこと、さらに周辺機器からの電波干渉に強いことが要求される。それに対応するためには一方向に強い指向性を有するアンテナが必要であり、しかも上記のように小型でかつ軽量であることも要求される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、小型軽量化か可能で、かつ一方向に強い指向性を有するアンテナを提供するもので、それによってアンテナの利得を向上させて通信距離を延ばすことができ、通信ビットエラーを少なくして高速のデータ通信等に利用できるアンテナを提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は誘電体を充填した導波管を用いて、その開放面（誘電体面）で電波を送受信するようにし、同軸線路等との入出力結合を可能にすることによって、上記の課題を解決するものである。
【０００７】
すなわち、導波管の１部が放射部として開放されるとともに給電導体と結合されてなる導波管アンテナにおいて、直方体の誘電体の１表面の少なくとも一部は誘電体が露出し、その表面に対向する表面の一部に誘電体が露出する結合用窓を具え、その他の表面にアースに接続される導体膜が形成されて誘電体導波管が構成され、一端が開放され、他端が外部回路に接続された導体からなる給電導体を誘電体を介して結合用窓に対向させて結合させることに特徴を有するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明においてはＴＥ１０モードを用いた導波管を直方体の誘電体の表面に導体膜を形成した構造で作製する。その１表面を開放面として誘電体を露出させる。その対向面の誘電体の一部を露出させて結合窓を形成し、給電線に接続された導体をこの結合窓に近接させるて入出力結合を得る。給電線に接続された導体は一端開放とする。
【０００９】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。図１は本発明の実施例の斜視図、図２はその分解斜視図、図３は誘電体の接合面の側面図を示すもので、同一部分は同一の符号を付した。
【００１０】
誘電体１１の基本的な構造はＴＥ１０モードの１／４波長誘電体導波管共振器である。誘電率がε＝９のセラミック誘電体で外形寸法が１６ｍｍ×７．５ｍｍ×６ｍｍとした。その１表面を誘電体が露出した（導体膜が形成されない）開放面１３とする。この表面から電波を放射し、あるいは受信する。その他の表面は導体膜で覆われる。
【００１１】
誘電体１１の開放面１３に対向する表面には誘電体が露出する結合窓１４を形成する。この結合窓１４の形成された表面に誘電体板１２を貼り付けるが、この誘電体１２は積層板となっており、内部に導体パターン１５を具えている。この導体パターン１５の下側は端面に引き出されており、外部回路と接続される。内部の導体パターン１５の上側の端部は端面まで引き出されず、開放端となっている。
【００１２】
導体パターン１５から給電された信号は結合窓１４を介して誘電体１１によって構成されるアンテナとモードの結合が生じて信号の変換が行われる。なお、誘電体１２も外部回路との接続部分と接合面を除いて導体膜でシールドしておく必要がある。
【００１３】
導体パターン１５と結合窓１４の形状を図３に示したような逆三角形と長方形としたサンプルを作製した。導体パターン１５は上から０．２ｍｍのギャップ（ｄ）をとって上側の幅（ａ）を４ｍｍとし、そこから１．８ｍｍの位置まで幅（ｃ）が０．２ｍｍとなるようにして、外部回路との接続用のパターンに繋げた。
【００１４】
結合窓１４は上から１．２ｍｍのギャップ（ｈ）をとって幅（ｅ）を５ｍｍとし、高さ（ｆ）を３．６ｍｍとした。したがって下端とのギャップ（ｇ）は１．２ｍｍとなる。
【００１５】
上記の構造とサイズを採用したときの特性を図４と図５に示す。図４は反射特性を示すもので５ＧＨｚで導波管の共振が生じて反射量が少なくなり（透過量が多くなり）、この共振周波数でアンテナとして作用することを示している。図５はそのときの指向特性を示すもので垂直偏波方向に最大５ｄＢｉの強い指向特性が得られることを示している。
【００１６】
なお、通常、導体パターン１５の下端は同軸線路の内部導体と接続され、シールド用の導体膜は同軸線路の外部導体と接続する。同軸線路に代えてマイクロストリップ線路等を用いることもできる。また、共振周波数に応じて誘電体の形状を変えればよい。
【００１７】
【発明の効果】
本発明によれば、特定方向の指向性を強くすることができるので、アンテナ利得も向上する。それによって、無指向性のものに比較して通信距離を長くすることも可能となり、無線ＬＡＮ等ポイント間のデータ通信等に特に有効なアンテナが得られる。また、アンテナの小型化、軽量化も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す斜視図
【図２】本発明の実施例を示す分解斜視図
【図３】本発明の実施例を示す側面図
【図４】本発明による導波管アンテナの特性の説明図
【図５】本発明による導波管アンテナの特性の説明図
【図６】従来のアンテナの特性の説明図
【符号の説明】
１１：誘電体
１２：誘電体板
１３：開放面
１４：結合窓
１５：給電導体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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