(57)【要約】【課題】誘電体基板と、この誘電体基板の一方の面に設けられた放射導体と、他方の面に設けられた接地導体および伝送線路とを有し、容易に作製でき、回路としての集積度を向上でき、円偏波した電波の送信または受信を効率よく行うアンテナ装置を提供する。【解決手段】アンテナ装置１０は、誘電体基板１２の第１面上の放射導体１４の領域と対向する誘電体基板１２の第２面上の対応領域１６ａ内に先端部が位置するコプレーナ伝送線路１８と、コプレーナ伝送線路１８を対応領域１６ａ内でブリッジ状に横断し、コプレーナ伝送線路１８の両側に位置する接地導体１８同士を接続するブリッジ状導体２０を有する。【選択図】図１
2004023698.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体基板と、
この誘電体基板の一対の対向面のうち第１面に設けられた放射導体と、
第１面と対向する前記誘電体基板の第２面に設けられ、第１面上の前記放射導体の領域と対向する第２面上の対応領域内に先端部が位置する信号線導体と、
この信号線導体を離間して挟むようにこの信号線導体の両側に隣接する第２面に設けられた接地導体と、を有し、
前記信号線導体と前記接地導体により共平面伝送線路が構成されるとともに、前記信号線導体を前記対応領域内でブリッジ状に横断し、前記信号線導体の両側に隣接する前記接地導体同士を接続するブリッジ状導体が、第２面に設けられたことを特徴とするアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電波の送信および受信の少なくとも一方を行うアンテナ装置であって、特に通信用や放送用の、円偏波したマイクロ波またはミリ波領域の電波の送信または受信を行うのに適するアンテナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日、マイクロ波やミリ波領域の電波が通信用また放送用として広く用いられつつある。この電波の送受信装置には、ダイポールアンテナと比べて容易に作製でき、しかも、機械的に安定し、他の回路と一体的に組み込むことができる点からパッチアンテナが好適に用いられている。
パッチアンテナは、周知のように誘電体基板の一方の面に矩形または円形状のパッチ状の放射導体を設け、他方の面に、放射導体より広い導体膜を接地導体として設けたものが一般的である。
【０００３】
一方、パッチアンテナにおける放射導体への給電は、例えば、誘電体基板を貫通し、この貫通部分に導体を設けた貫通孔（スルーホールまたはビアホール）を介して放射導体と反対側から行う方式の他、“Ａ　Ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ　Ｐａｔｃｈ　Ａｎｔｅｎｎａ　ｗｉｔｈ　Ｃｏｐｌａｎａｒ　Ｆｅｅｄ　Ｌｉｎｅ”（Ｗ．Ｍｅｎｚｅｌ　ａｎｄ　Ｗ．Ｇｒａｂｈｅｒｒ，　ＩＥＥＥ　ＭＩＣＲＯＷＡＶＥ　ＡＮＤ　ＧＵＩＤＥＤ　ＷＡＶＥ　ＬＥＴＴＥＲＳ，　Ｖｏｌ．１，　Ｎｏ．１１，　Ｎｏｖｅｍｂｅｒ　１９９１）や“Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ａｎ　Ａｐｅｒｔｕｒｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ　Ａｎｔｅｎｎａ”（ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　Ａｎｔｅｎｎａ　ａｎｄ　Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ，　Ｖｏｌ．ＡＰ−３４，Ｎｏ．８，ｐｐ．９７７−９８４，Ａｕｇ．１９８６）に開示されるように、貫通孔を用いることなく放射導体へ給電する方式も例示される。
上記“Ａ　Ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ　Ｐａｔｃｈ　Ａｎｔｅｎｎａ　ｗｉｔｈ　Ｃｏｐｌａｎａｒ　Ｆｅｅｄ　Ｌｉｎｅ”の開示するパッチアンテナは、誘電体基板の第１面にパッチ状の放射導体を設け、第１面と対向する第２面に接地導体を設け、さらに、上記放射導体の領域と対向する第２面上の対応領域において先端部がスロットと接続されたコプレーナ伝送線路（　共平面伝送線路）　を設けた構成のアンテナである。放射導体への給電は、供給される高周波信号を放射導体とスロット間で電磁的に結合させて行う。
【０００４】
一方、特開平９−２１９６１８号公報では、縮退分離素子をそれぞれ備えた第１のパッチアンテナと第２のパッチアンテナとを、地導体板を両側から挟むように誘電体基板を介して配置し、この第１のパッチアンテナと第２のパッチアンテナから電波が放射される際に地導体板に流れるイメージ電流が互いにキャンセルするように構成したパッチアンテナを開示している。
ここで、縮退分離素子とは、放射導体の形状によって縮退した共振周波数を分離するための素子であり、例えば、放射導体の形状の一部に設けられた切り込みまたは突起をいう。
当該公報によると、電波の放射特性を水平面内で無指向性にするともに、直線偏波を支配的に放射するパッチアンテナを改良して、円偏波動作を良好に実現して円偏波した電波を良好に放射することができるとされている。
また、この円偏波動作を実現する方法として、放射導体への給電を２つ以上の給電位置に供給し、この給電位置に供給する高周波信号に位相差を設ける方法も知られている（「小型・平面アンテナ」、羽石操、平澤一紘、鈴木康夫共著、社団法人電子情報通信学会刊、第５章）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の誘電体基板に貫通孔を設けて給電を行うパッチアンテナは、誘電体基板に貫通孔を開けるための加工を施し、さらに加工された貫通孔に導体を設けるために半田付け等の加工を行わなければならず、加工の点からパッチアンテナを効率良く製作することができない構成となっていた。
【０００６】
一方、貫通孔を設けることなく放射器に給電する方式のパッチアンテナでは、円偏波動作の実現と、パッチアンテナの効率の良い製作および回路としての集積度の向上とを両立することが困難な構成となっていた。
特開平９−２１９６１８号公報の開示するパッチアンテナは、円偏波動作を実現するものの、第１のパッチアンテナを設けた誘電体基板と第２のパッチアンテナを設けた誘電体基板とを、この誘電体基板の間に地導体板を配置しつつ積層した多層基板の構成となっているため、ミリ波のように波長の短い電波を用いるアンテナにおいて、基板同士の正確な位置合わせを必要とする多層基板の構成では、効率良くアンテナを製作することはできない。
円偏波動作を実現するために、放射導体の２つ以上の給電位置に位相差を設けて高周波信号を供給する方法では、高周波信号を分岐し、この分岐した高周波信号間に位相差を設けるため、位相器が別途必要となり、給電のための回路が複雑となる他、基板上に他の回路と一体的に組み込む際の占有面積も増大し集積度の向上の障害となっている。
【０００７】
そこで、本発明は、上記問題点を解決するために、誘電体基板と、この誘電体基板の一方の面に設けられたパッチ状の放射導体と、この誘電体基板の他方の面に設けられた接地導体とを有するアンテナ装置であって、円偏波した電波の送信および受信の少なくとも一方を効率よく行うことができ、回路としての集積度を向上でき、かつ、効率良く製作できるアンテナ装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、誘電体基板と、
この誘電体基板の一対の対向面のうち第１面に設けられた放射導体と、
第１面と対向する前記誘電体基板の第２面に設けられ、第１面上の前記放射導体の領域と対向する第２面上の対応領域内に先端部が位置する信号線導体と、
この信号線導体を離間して挟むようにこの信号線導体の両側に隣接する第２面に設けられた接地導体と、を有し、
前記信号線導体と前記接地導体により共平面伝送線路が構成されるとともに、前記信号線導体を前記対応領域内でブリッジ状に横断し、前記信号線導体の両側に隣接する前記接地導体同士を接続するブリッジ状導体が、第２面に設けられたことを特徴とするアンテナ装置を提供する。
【０００９】
なお、前記アンテナ装置は、円偏波動作を行うことが好ましく、この場合、前記ブリッジ状導体が、前記接地導体に発生する表面電流の電流経路の一部を成すのが好ましい。
また、前記放射導体が矩形形状を成す場合、第２面における前記信号線導体の中心線と対向する第１面上の対応線を中心対応線としたとき、この中心対応線と交叉する前記矩形形状の一辺が、前記中心対応線の直交方向に対して傾斜するように、前記放射導体と前記共平面伝送線路とを設けるのが好ましい。これにより、前記放射導体の円偏波動作を行わせることができる。
【００１０】
なお、前記誘電体基板は例えばガラス基板で構成される。あるいは、合成樹脂材料やセラミック材料からなる基板で構成されてもよい。また、前記誘電体基板は、複数の誘電体基板が積層された多層の構成であってもよい。
また、本発明におけるアンテナ装置は、例えば、マイクロ波またはミリ波領域の円偏波した電波の送信および受信の少なくとも一方を行う。
マイクロ波とは、１〜３０（ＧＨｚ）の周波数帯域の電波であり、ミリ波は、３０〜３００ＧＨｚの周波数帯域の電波である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のアンテナ装置を添付の図面に示される好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本発明のアンテナ装置の一実施形態であるアンテナ装置１０の概略の構成を示す斜視図であり、図２は、図１に示すＡ−Ａ’断面線に沿って切断したアンテナ装置１０の断面図である。図３はアンテナ装置１０の正面図であり、図４はアンテナ装置１０の背面の構成を示す斜視図である。
なお、アンテナ装置１０について、以降では、電波の送信について説明するが、アンテナにおける電波の送受の可逆性利用して電波の受信にも適用でき、円偏波を持つ電波を効率よく受信することができる。
【００１３】
アンテナ装置１０は、誘電体基板１２と、誘電体基板１２の一対の対向面のうち一方の面（第１面）に設けられたパッチ形状の放射導体１４と、一対の対向面のうち他方の面（第２面）に設けられた接地導体１６およびコプレーナ伝送線路（共平面伝送線路）１８と、第２面に設けられたブリッジ状導体２０と、コプレーナ伝送線路１８の一端に設けられた高周波コネクタ２２と、を有するアンテナ装置である。
アンテナ装置１０は、高周波コネクタ２２を介して接続された信号発生器２４から供給される電力によって放射導体１４から円偏波した電波を放射するように構成されている。
なお、図１〜図４では、導体の部分を灰色で示し、図３および４では、高周波コネクタ２２を省略している。
【００１４】
誘電体基板１２は、互いに対向する一対の対向面（第１面および第２面）を有する誘電体基板である。誘電体基板１２は、光学的に透明性を有する（可視光の透過率が０％超）ガラス板を用いてもよく、フッ素樹脂等の合成樹脂材料やセラミック材料等によって構成された誘電体基板を用いてもよく、一対の対向面を有する誘電体基板であれば特に制限されない。
誘電体基板１２は一つの誘電体基板の他に、２つの誘電体基板を積層したものを用いてもよい。例えば、一方の面に放射導体１４が設けられ、他方の面に接地導体１６およびコプレーナ伝送線路１８が設けられていない誘電体基板と、一方の面に接地導体１６およびコプレーナ伝送線路１８が設けられ、他方の面に放射導体１４が設けられていない誘電体基板とを、上記他方の面同士を密着するように積層し、誘電体基板１２として構成してもよい。この場合、積層時の位置合わせを容易にする点から、透明性を有するガラス板を用いることが好ましい。
【００１５】
放射導体１４は、誘電体基板１２の第１面に設けられた薄膜導体または厚膜導体または金属箔等の導伝膜によって構成されたパッチ形状の導体であり、電波を放射し、あるいは、到来した電波を受信するアンテナ素子である。
放射導体１４の形状は、図１に示すように、正方形形状の一部分が切り欠かれた略正方形形状を成し、後述する縮退分離素子１４ａ，１４ｂが設けられている（図３参照）。放射導体１４の形状は、略正方形形状に制限されず、上記正方形形状に替えて長方形等の矩形、三角形、五角形、…円形等を用いたパッチ形状であってもよい。
放射導体１４には、正方形形状の対向する一対の頂点の角が切り欠かれた形状を成して縮退分離素子１４ａ，ｂ（図３参照）が設けられることが好ましく、放射導体１４から放射される電波の電界のベクトルを旋回させる円偏波動作を効率よく行うことができる。
縮退分離素子１４ａ，ｂは、パッチ形状の角に切り込みを設けたもの、あるいは突起を設けたものであってもよく、本発明においては特に制限されず、公知の縮退分離素子、例えば「小型・平面アンテナ」（羽石操、平澤一紘、鈴木康夫共著、社団法人電子情報通信学会刊、第５章、ｐｐ．　１４２−１６４）を用いることができる。
【００１６】
誘電体基板１２の第１面と対向する対向面には、薄膜導体または厚膜導体または金属箔等の導伝膜によって導体膜１９が形成され、この導体膜１９を用いて接地導体１６とコプレーナ伝送線路１８とが構成されている。
接地導体１６は、導体膜１９によって第２面上に部分的に設けられている。
一方、コプレーナ伝送線路１８は、導体膜１９に設けられた一対のスリット１８ａ間の導体を信号線（信号線導体）１８ｂとし、一対のスリット１８ｂの両側を接地導体１６で挟まれた伝送線路である。すなわち、コプレーナ伝送線路１８は、信号線１８ｂを離間して挟むようにこの信号線１８ｂの両側に接地導体１６が隣接した伝送線路であり、接地導体１６は、放射導体１４に対する接地導体として機能する他、コプレーナ伝送線路１８において、信号線１８ｂに対する接地導体として機能する。
【００１７】
コプレーナ伝送線路１８は、マイクロストリップ伝送線路のように給電や接地のためのビアホールまたはスルーホールを必要とせず、誘電体基板１２の片方の面で構成することができ、しかも、周波数分散が小さいといった利点を有する。なお、コプレーナ伝送線路１８のスリット１８ａの幅ｇと信号線１８ｂの幅ｓ（図３参照）を、誘電体基板１２の比誘電率εｒ　および誘電体基板１２の厚さに応じて設定することで、所望の特性インピーダンスを持った伝送線路を構成することができる。コプレーナ伝送線路１８の特性インピーダンスは、“ＭｉｃｒｏｓｔｒｉｐＬｉｎｅｓ　ａｎｄ　Ｓｌｏｔｌｉｎｅｓ”（Ｋ．Ｃ．Ｇｕｐｔａ　他著、Ａｒｔｅｃｈ　Ｈｏｕｓｅ　Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ　刊、Ｃｈａｐｔｅｒ　７）に述べられているように、スリット１８ａの幅ｇ、信号線１８ｂの幅ｓ、誘電体基板１２の比誘電率εｒ　および誘電体基板１２の厚さを用いて近似的に求めることができる。
【００１８】
一方、コプレーナ伝送線路１８の信号線１８ｂの先端部は、第１面上の放射導体１４の領域と対向する第２面上の対応領域１６ａ（図４中の破線で囲まれた領域）内に位置し、図５（ａ）に示すように、信号線１８ｂの先端部に開放端（オープンスタブ）１８ｃが設けられている。一般に、信号線の端がオープンスタブの場合、信号線を伝播する高周波信号はオープンスタブにおいて反射されるが、コプレーナ伝送線路１８ではオープンスタブ１８ｃが放射導体１４の対応領域１６ａに位置するため、放射導体１４のパッチ形状に応じて定まる所定の周波数（共振周波数）に対応して、信号発生器２４から供給された高周波信号の上記周波数の信号成分が放射導体１４に電磁的に結合される。こうして、信号発生器２４からの高周波信号は、コプレーナ伝送線路１８を介して所定の周波数の信号成分が放射導体１４に給電される。
このように、信号線１８ｂと放射導体１４との間で、所定の周波数の信号成分が電磁的に結合するので、スルーホールやビアホール等の貫通孔を用いることを不要とする。
【００１９】
なお、信号線１８ｂの先端部には、オープンスタブ１８ｃが設けられるが、図５（ｂ）に示すようにオープンスタブ１８ｃとともにスロット１８ｅが設けられた構成としてもよい。
さらに、図５（ｃ）に示すように、オープンスタブ１８ｃの替わりにショートスタブ１８ｆが設けられた構成としてもよい。
なお、スロット１８ｅが設けられる場合、図５（ｂ）に示すように、スロット１８ｅにおける間隔ｇ０　は、１．０μｍ以上であることが好ましく、コプレーナ伝送線路のスリット１８ａの幅ｇ以上であることがより好ましい。スロット１８ｅの横幅Ｌ０　（図５（ｂ）参照）はコプレーナ伝送線路１８の幅ｓ＋２ｇ以上であり、放射導体１４の横幅Ｌ１　（図３参照）と同等あるいはそれ以下であることが好ましい。例えば、０．０５〜１０ｍｍである。
スロット１８ｅの形状は矩形であるが、矩形の形状に制限されず、三角形、五角形…等の多角形または円形であってもよい。
【００２０】
コプレーナ伝送線路１８には、図４に示すように、ブリッジ状導体２０が設けられている。
ブリッジ状導体２０は、コプレーナ伝送線路１８における信号線１８ｂを対応領域１６ａ（図４参照）内でブリッジ状に跨いで横断し、信号線１８ｂの両側に位置する接地導体１６同士を接続する導体部材である。ブリッジ状導体２０は、上述したように縮退分離素子１４ａ，１４ｂを有する放射導体１４において、円偏波した電波を効率よく放射するために機能する。
【００２１】
すなわち、放射導体１４は、上述したように縮退分離素子１４ａ，１４ｂを有し、円偏波した電波を放射するが、図６（ａ）に示すように放射導体１４上では信号線１８ｂのオープンスタブ１８ｃに対応する放射導体１４の対応位置を略中心として円弧状に流れる表面電流が生じることによって円偏波した電波を放射する。一方、接地導体１６では、上記表面電流と対を成すように、表面電流が円弧状に流れる。
従って、円偏波した電波を発生させる放射導体１４における表面電流は、接地導体１６に生じる表面電流と対を成すため、放射導体１４において円偏波した電波を効率良く放射するには、接地導体１６上で表面電流を円弧状に効率良く流すことが必要である。
【００２２】
ブリッジ状導体２０は、図６（ｂ）に示すように、上記接地導体１６上に流れる表面電流を効率よく円弧状に流す経路の一部を成す。
なお、ブリッジ状導体２０における材料は導体であればよく、材料は特に制限されない。
ブリッジ状導体２０の寸法も特に制限されないが、例えば、図４に示すように幅ｗ、長さＬｂ　、高さｈおよび厚さｔを定めた場合、幅ｗは１μｍ以上、長さＬｂ　はコプレーナ伝送線路１８の幅幅ｓ＋２ｇ以上であればよい。高さｈは１μｍ以上、好ましくは１μｍ〜１ｍｍ、より好ましくは０．１〜０．８ｍｍであるとよい。厚さｔは機械的強度を保持できる限りにおいて制限はなく、例えば、０．０１μｍ以上であり、より好ましくは１μｍ〜１ｍｍであるとよい。
また、ブリッジ状導体２０の設置位置も対応領域１６ａ内であれば特に制限されない。さらに、ブリッジ状導体２０の近傍（高周波信号の伝播波長λ以内の範囲）のコプレーナ伝送線路１８上に同様のブリッジ状導体を設けてもよい。また、オープンスタブ１８ｃの部分を覆うようにブリッジ状導体を設けてもよい。
【００２３】
ブリッジ状導体２０は、空中に浮かせて信号線１８ｂを横断する構成となっているが、信号線１８ｂ上に誘電体を配し、この誘電体を支持部材としてこの誘電体上にブリッジ状導体２０を配して信号線１８ｂをブリッジ状に横断する構成としてもよい。
なお、ブリッジ状導体２０は、上述したように放射導体１４の表面電流に対応して接地導体１６に発生する表面電流がコプレーナ伝送線路１８を横断する電流経路の一部として機能するものであるが、コプレーナ伝送線路１８の両側に位置する接地導体１６同士を同電位とする機能、すなわち、エアーブリッジとしての機能も付随的に有する。
【００２４】
エアーブリッジとは、例えば、金等の細線（数１０μｍ程度の直径）をコプレーナ伝送線路の一方の接地導体から空中配線して他方の接地導体と接続して構成されたものであり、一般的には、コプレーナ伝送線路の長手方向に所定の長さ（高周波信号の伝播波長λの４分の１程度）の間隔をおいて設けられるものである。このエアーブリッジは、コプレーナ伝送線路における伝送効率を向上させるために、特に、コプレーナ伝送線路の曲がり部分や分岐部分で発生する高次モードの電波の生成を抑制するために、両側に位置する接地導体同士を同電位とするように機能する。
このように、ブリッジ状導体２０は、エアーブリッジとして機能するが、円偏波した電波を放射する際に接地導体１６に発生する表面電流の電流経路の一部を成すことを主な機能とする。
【００２５】
高周波コネクタ２２は、信号発生器２４から供給された高周波信号を信号線１８ｂに供給するように、誘電体基板１２の端に設けられたコネクタである。アンテナ装置１０を信号処理回路に接続する場合、高周波コネクタ２２を介さずにコプレーナ伝送線路１８で直接回路に接続してもよい。高周波コネクタ２２は接続の便宜のためのものである。
アンテナ装置１０は以上のように構成される。
【００２６】
アンテナ装置１０では、信号発生器２４から供給された高周波信号が、高周波コネクタ２２を介して信号線１８ｂに供給され、高周波信号がコプレーナ伝送線路１８を伝播する。
コプレーナ伝送線路１８を伝播する高周波信号は、信号線１８ｂの先端部に到達すると、オープンスタブ１８ｃ、あるいは、スロット１８ｅが設けられている場合にはスロット１８ｅにおいて強い電界を生成し、これが対向する放射導体１４に電磁的に作用して結合し、放射導体１４に給電される。
一方、放射導体１４は縮退分離素子１４ａ，１４ｂが設けられているので、円偏波した電波が放射される。その際、図６（ａ）に示すような表面電流が放射導体１４に発生するとともに、図６（ｂ）に示すような表面電流が接地導体１６に発生する。一方、放射導体１４の領域と対向する対応領域１６ａ内にはブリッジ状導体２０が設けられているので、表面電流はブリッジ状導体２０を電流経路の一部として円弧状に流れる。
こうして放射導体１４から円偏波した電波が効率良く放射される。
【００２７】
なお、図１に示すアンテナ装置１０では、縮退分離素子１４ａ、１４ｂを用いて円偏波した電波を放射するが、本発明では円偏波動作を以下の方法で実現してもよい。
【００２８】
例えば、コプレーナ伝送線路１８の伝送方向と放射導体１４との配置関係において、図７（ａ）〜（ｄ）に示すような傾斜角度θを設けて、円偏波した電波を効率よく放射させてもよい。すなわち、コプレーナ伝送線路１８の信号線１８ｂの中心線と対応する第１面上の線を中心対応線Ｃとし、この中心対応線Ｃと交叉する略正方形形状を成す放射導体１４の一辺Ｄが、中心対応線Ｃの直交方向に対して傾斜角度θ傾斜してもよい。なお、図７（ａ）〜（ｄ）では、ブリッジ状導体２０は省略されている。
【００２９】
ここで、傾斜角度θは、０度より大きく９０度より小さく、好ましくは３０〜６０度である。特に、傾斜角度θを４５度にすることで、コプレーナ伝送線路１８において高周波信号が供給されて生成される直線電界を、放射導体１４上で円偏波の動作に必要な２つの直交成分に分解することができ、効率よく円偏波した電波を放射することができる。
【００３０】
このように傾斜角度θを設けることで、図７（ｂ）または（ｄ）に示すような縮退分離素子を持たない放射器１４’であっても、円偏波動作を実現することができる。
この場合、放射導体１４への給電を行うコプレーナ伝送線路１８のオープンスタブ１８ｃの位置は、円偏波動作の効率の向上と共に、アンテナインピーダンスの整合を最適にするように選択され、図８（ａ）および（ｂ）に示すように放射器１４の中心位置から距離ｄ１　またはｄ２　ずれた構成とする。
一方、ブリッジ状導体２０も、図８（ｃ）および（ｄ）に示すように、信号線１８ｂの先端から距離ｐずれた構成とする。
なお、図８（ａ）および（ｂ）では、ブリッジ状導体２０は省略されている。
【００３１】
円偏波動作は、図７（ａ）および（ｂ）に示すように、放射導体１４，１４’をコプレーナ伝送線路１８の中心線の対応中心線Ｃに対して右側にオフセットすることで、右旋円偏波動作を可能とし、図７（ｃ）および（ｄ）に示すように、対応中心線Ｃに対して放射導体１４，１４’を左側にオフセットすることで、左旋円偏波動作を可能とする。
【００３２】
なお、アンテナ装置１０における放射導体１４と、接地導体１６および信号線１８ｂを成す導体膜１９の、ガラス板である誘電体基板１２への形成は、例えば、厚膜を形成する場合、低融点ガラス粉末を含んだ導電ペーストを公知のスクリーン印刷法を用いて塗布し、この後焼成炉にて熱処理を施して厚膜を形成する。また、金属箔貼付法を用いてもよい。一方、薄膜を形成する場合、スパッタリング法やＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ　）法等の公知の堆積法を用いて薄膜を形成する。
コプレーナ伝送線路１８における一対のスリット１８ａおよび放射導体１４のパッチ形状は、上記スクリーン印刷法を用いた場合、数１０μｍのオーダーの精度でパターニングにより所定の形状の厚膜を作製することができる。一方、薄膜を形成した場合、形成した薄膜をフォトリソグラフィーとエッチング（金属腐食法）を用いて形状加工し、サブμｍ〜μｍの精度で所定の形状の薄膜を作製することができる。
【００３３】
アンテナ装置１０は、誘電体基板１２を一層の基板で構成したものであるが、本発明では、図９に示すように、誘電体基板１２ａの一方の面に放射導体１４を、誘電体基板１２ｂの一方の面に接地導体１６と信号線１８ｂを有するコプレーナ伝送線路１８をそれぞれ形成し、誘電体基板１２ａ，１２ｂの他方の面同士を密着して積層したものであったもよい。この場合、２つの誘電体基板１２ａ，１２ｂの間に空気層が形成されて誘電率が変化しないように、２つの誘電体基板１２ａ，１２ｂの密着度を高める必要がある。特に、比誘電率が高い誘電体基板を用いる場合、誘電体基板１２ａ，１２ｂ間に形成される空気層による誘電率の影響は大きくなるため、密着度を一層高める必要がある。例えば、真空チャンバやオートクレーブを用いて接着するとよい。あるいは、ガラス基板のような表面平滑度の高いものを誘電体基板として用いる場合、加圧して密着した後、封止用樹脂２６を用いて外周部を封止するとよい。
【００３４】
この場合、コプレーナ伝送線路および放射導体のそれぞれの寸法が２つの誘電体基板の比誘電率を考慮して設定されていれば、２つの誘電体基板が異なる誘電体材料であってもよい。また、誘電体基板は複数枚（２つ以上）を積層した構成としてもよい。勿論、誘電体基板を固体層の誘電体として用いる替わりに、空気等の気層や液体を満たした液層を誘電体の一部として用いてもよい。
複数枚の誘電体基板を積層した構成の場合、放射導体１４のパッチ形状と略同等か若干大きいあるいは若干小さい誘電体基板を、積層する複数枚の誘電体基板の一部分として用いることができ、放射導体１４からの放射効率を制御することもできる。
【００３５】
また、アンテナ装置１０の構成を複数個組み合わせることで、アレイアンテナとして動作させ、高利得の放射パターンを作ることができる。例えば、特開２０００−１８８５１１公報に開示する逆Ｆアレイアンテナに本願発明のアンテナ装置を適用することができる。
また、特開２００１−１８９６１６号公報で開示するマイクロ波用ガラスアンテナに適用することもできる。
【００３６】
【実施例】
本発明のアンテナ装置の効果を確認するために、下記表１に示すように、アンテナ装置（実施例１〜３、比較例１〜４）を作製した。
【００３７】
アンテナ装置の誘電体基板は、図９に示す２層の誘電体基板１２ａ、１２ｂで構成し、誘電体基板１２ａ、１２ｂ共に、基板厚さが０．７６ｍｍ、比誘電率が６．８、誘電体損ｔａｎＤが０．０２の、市販品のガラス板（旭硝子株式会社製、商品名ＡＳ）を用いた。放射導体１４または１４’、接地導体１６およびコプレーナ伝送線路１８の信号線１８ｂは、低融点粉末ガラスを含有するＡｇペーストを用いてスクリーン印刷法により塗布し、この後焼成して形成した。焼成後の膜厚は略５μｍ、比抵抗は３．０μΩ・ｃｍであった。コプレーナ伝送線路１８は、上記ガラス板の比誘電率および誘電体損から特性インピーダンス５０Ωとなるように信号線の幅ｓおよびスリットの幅ｇをそれぞれｓ＝１．８ｍｍ、ｇ＝０．３ｍｍとし、放射導体１４または１４’のＬ１　をＬ１　＝２８．２ｍｍとした。
【００３８】
誘電体基板１２ａのガラス板の大きさは４０ｍｍ□とし、誘電体基板１２ｂのガラス板の大きさは１００ｍｍ□とした。また、コプレーナ伝送線路の線路長Ｌ２　（図３参照）をＬ２　＝４５ｍｍとした。
誘電体基板１２ａと誘電体基板１２ｂとを密着・加圧し、ホットメルト樹脂（ヘンケルジャパン（株）製、商品名　ホットメルトスティック）を封止用樹脂２６として使用して誘電体基板１２ａの外周部を封止した。
また、ブリッジ状導体２０を設ける場合、いずれも、ｗ＝２０．０ｍｍ、ｔ＝０．１ｍｍ、ｈ＝０．５ｍｍ、Ｌａ　＝５．０ｍｍ、Ｌｂ　＝３．０ｍｍ（図４参照）とし、距離ｐ＝１０．０ｍｍ（図８（ｃ）、（ｄ）参照）とした。
実施例２、実施例３、比較例３および比較例４における縮退分離素子のΔＳ（図３参照）をΔＳ＝３．０ｍｍとした。
各寸法は、アンテナ装置１０における動作周波数が２．０ＧＨｚとなるように設計されたものである。
【００３９】
円偏波動作の向上の確認は、信号発生器２４として、Ｓｗｅｅｐｅｒ　（８５６３Ｅ　Ａｇｉｌｅｎｔ社製）を用い、作製したアンテナ装置を送信アンテナとして作動させて電波を電波暗室内で放射させ、一方、右旋および左旋円偏波アンテナ（アドバンテスト社製ＴＲ１７２０５ＬおよびＴＲ１７２０５）を受信アンテナとして電波を受信させ、放射パターンを測定した。
円偏波動作の特性を、反射特性が最小となる周波数のボアサイト（利得が最大となるアンテナの方向）における円偏波の放射パターンの右旋左旋特性差を用いて表し、表１に示した。
なお、アンテナ装置の放射導体１４または１４’とコプレーナ伝送線路１８の形態は、実施例１は図１１（ａ）に示す形態、比較例１は図１１（ｂ）に示す形態、比較例２は図１１（ｃ）に示す形態、実施例２は図３に示す形態、比較例３は図３に示す形態からブリッジ状導体２０を除いた形態、実施例３は図１１（ｄ）に示す形態、比較例４は図１１（ｅ）に示す形態である。
【００４０】
【表１】
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【００４１】
図１２（ａ）は、実施例１におけるアンテナ装置の反射損失の特性を示し、図１２（ｂ）はこの反射損失が最小となり、放射電力が最大となる周波数における放射パターンを右旋偏波および左旋偏波の別に示している。
図１３（ａ）は、実施例２におけるアンテナ装置の反射損失の特性を示し、図１３（ｂ）は周波数１．９３ＧＨｚ（図１３（ａ）に示す反射損失の逆数をとったときの第２のピーク周波数）における放射パターンを右旋偏波および左旋偏波の別に示している。
図１４（ａ）は、比較例３におけるアンテナ装置の反射損失の特性を示し、図１４（ｂ）はこの反射損失が最小となり、放射電力が最大となる周波数における放射パターンを右旋偏波および左旋偏波の別に示している。
図１５（ａ）は、実施例３におけるアンテナ装置の反射損失の特性を示し、図１５（ｂ）は周波数２．０ＧＨｚ（図１５（ａ）に示す反射損失の逆数をとったときの第２のピーク周波数）における放射パターンを右旋偏波および左旋偏波の別に示している。
【００４２】
表１に示す実施例１および比較例１、２におけるボアサイトの右旋左旋特性差（右旋偏波の利得から左旋偏波の利得を差し引いた「右旋−左旋偏波利得差」）によると、傾斜角度θをつけ、さらに、ブリッジ状導体２０を設けることで、円偏波動作は効率よく向上することがわかる。
表１に示す実施例２、比較例３における「右旋−左旋偏波利得差」によると、傾斜角度θが０度の場合でも縮退分離素子を設け、さらに、ブリッジ状導体を設けることで、円偏波動作を効率よく実現することができることがわかる。特に、比較例３では、縮退分離素子を設けても円偏波動作をしないが、実施例２のようにブリッジ状導体を設けることで、円偏波動作は効率よく向上することがわかる。
【００４３】
図１３（ａ）および図１４（ａ）は、ブリッジ状導体を設けた実施例２およびブリッジ状導体を設けていない比較例３における反射損失の特性を表すが、この特性が大きく変化していることがわかる。これより、ブリッジ状導体を設けたことによりコプレーナ伝送線路と放射導体との電磁結合が良好に行われ、交差偏波識別特性が発現して、図１３（ｂ）に示すように右旋および左旋の偏波の利得差が生じ、円偏波動作が効率よく行われることがわかる。
従来から、縮退分離素子を設けることで、共振周波数の縮退分離が生じることが知られているが（“電磁界シミュレーションを用いた方形円偏波マイクロストリップアンテナの解析”　田口　光雄他著、社団法人電子情報通信学会技術研究報告Ａ・Ｐ２００１−１８５）、コプレーナ伝送線路と放射導体を対向する面に設ける構成のアンテナ装置では、図１３（ａ）および図１４（ａ）に示すように、ブリッジ状導体を設けない場合、縮退分離が発生しない（反射損失の逆数をとったときのピーク周波数が分離しない）が、ブリッジ状導体を設けることで、縮退分離が発生し（反射損失の逆数をとったときのピーク周波数が分離する）、円偏波動作を実現する。
【００４４】
表１に示す実施例３、比較例４における「右旋−左旋偏波利得差」によると、ブリッジ状導体を設け、縮退分離素子を設け、さらに、傾斜角度θを４５度とすることで、３９．１ｄＢという極めて大きな「右旋−左旋偏波利得差」を得ることができ、円偏波動作を一層効率よく行うことがわかる。
【００４５】
以上、本発明のアンテナ装置について説明したが、本発明は上記実施例や実施形態に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行ってもよいのはもちろんである。
【００４６】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、アンテナ装置は、第１面に設けられた放射導体の領域に対応する第２面の対応領域内において、ブリッジ状導体が誘電体基板の第２面に設けられた共平面伝送線路の信号線導体をブリッジ状に跨いで横断し、信号線導体の両側に位置する接地導体同士を接続するので、円偏波動作を効率よく行い円偏波した電波を効率よく送信あるいは受信することができる。
しかも、アンテナ装置は、誘電体基板の一方の面に放射導体を、他方の面に接地導体および共平面伝送線路を設け、貫通孔を不要とする簡単な構成のため、円偏波動作を効率よく行うアンテナ装置を、従来に比べて容易に作製することができる他、放射導体への給電を電磁結合によって行うので、回路としての集積度も向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のアンテナ装置の一実施形態であるアンテナ装置の概略の構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示すアンテナ装置をＡ−Ａ’断面線に沿って切断したアンテナ装置の断面図である。
【図３】図１に示すアンテナ装置の正面図である。
【図４】図１に示すアンテナ装置の背面の構成を示す斜視図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は本発明のアンテナ装置における共平面伝送線路の形態を示す図である。
【図６】（ａ）および（ｂ）は、本発明のアンテナ装置に発生する表面電流を説明する図である。
【図７】（ａ）〜（ｄ）は、本発明のアンテナ装置における放射導体と共平面伝送線路との配置を説明する図である。
【図８】（ａ）〜（ｄ）は、本発明のアンテナ装置における共平面伝送線路の先端部とブリッジ状導体の位置を説明する図である。
【図９】本発明のアンテナ装置の他の実施形態であるアンテナ装置の概略の断面図である。
【図１０】図９に示すアンテナ装置の作製方法を説明する図である。
【図１１】（ａ）および（ｄ）は、本発明のアンテナ装置における放射導体と共平面伝送線路との配置例を示す図であり、（ｂ）、（ｃ）および（ｅ）は、従来のアンテナ装置における放射導体と共平面伝送線路との配置例を示す図である。
【図１２】（ａ）は、本発明におけるアンテナ装置における反射損失の周波数特性の一例を示す図であり、（ｂ）は（ａ）に示す反射損失が最小となる周波数のときの放射パターンを示す図である。
【図１３】（ａ）は、本発明におけるアンテナ装置における反射損失の周波数特性の他の例を示す図であり、（ｂ）は周波数１．９３ＧＨｚのときの放射パターンを示す図である。
【図１４】（ａ）は、従来のアンテナ装置における反射損失の周波数特性の一例を示す図であり、（ｂ）は（ａ）に示す反射損失が最小となる周波数のときの放射パターンを示す図である。
【図１５】（ａ）は、本発明におけるアンテナ装置における反射損失の周波数特性の他の例を示す図であり、（ｂ）は周波数２．０ＧＨｚのときの放射パターンを示す図である。
【符号の説明】
１０　アンテナ装置
１２　誘電体基板
１４，１４’　放射導体
１６　接地導体
１６ａ　対応領域
１８　共平面伝送線路（コプレーナ伝送線路）
１８ａ　スリット
１８ｂ　信号線
１８ｃ　開放端（オープンスタブ）
１８ｅ　スロット
１９　導体膜
２０　ブリッジ状導体
２２　高周波コネクタ
２４　信号発生器
２６　封止用樹脂
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【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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