(57)【要約】【課題】アンテナの放射特性が改善されデジタルラジオ放送用に適応できる。【解決手段】平板状放射素子３１を誘電体基板４２の中央部に閉じ込め、誘電体基板４２の周囲で、放射素子３１の厚さ方向に形成する全ての側面とこの側面から表面の端辺近傍に張り出す複数の庇状部分４４Ｗとを形成する導体壁４４を備えている。これらは、一体化構造が望ましい。庇状部分４４Ｗは台形をなしているが、長方形でもよい。【選択図】      図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状の放射素子を誘電体基板に配設し前記放射素子と接続する給電導体が前記誘電体基板内を通過して外部に導出されるアンテナ装置において、前記放射素子は誘電体基板の中央部に閉じ込められ、更に、前記誘電体基板の周囲で、前記放射素子の厚さ方向に形成する全ての側面とこの側面から表面の端辺近傍に張り出す複数の庇状部分とを形成する導体壁を設けることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
請求項１において、前記誘電体基板及び前記放射素子それぞれが四辺形をなし、前記庇部分が前記表面の端辺を底辺とする台形をなし、前記誘電体基板の表面では、対角線上で幅をかつ中央部で四辺形をそれぞれ有する露出部分を形成することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項３】
請求項１において、前記誘電体基板及び前記放射素子それぞれが四辺形をなし、前記庇部分が前記表面の端辺を底辺とする長方形をなし、前記誘電体基板の表面では、四隅に四方形、中央部に四辺形、かつ中央部の四方形の四隅が前記四隅の四方形の中央部隅部分と重なり合う露出部分を形成することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項４】
請求項１において、前記放射素子は四方形で一対をなす形状から頂点部分を切り欠く切欠部を形成することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項５】
請求項１において、前記四方形は正方形であることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項６】
請求項１において、前記放射素子、前記誘電体基板、前記給電導体、および前記導体壁は一体化構造である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、平板状放射素子を誘電体基板に配設し放射素子と接続する給電導体が誘電体基板内を通過して外部に導出されるアンテナ装置に関し、特に、放射特性を改善してデジタルラジオ放送用のアンテナとしても適用ができるアンテナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のアンテナ装置では、例えば、図１に示されるようなほぼ正方形の放射素子１１がほぼ正方形の誘電体基板１２の表面に配設され、かつ誘電体基板１２の裏面全面に貼付けられて図示されていない接地電極がほぼ長方形の導電接地部材１４の表面に接着されている。このような構成により、パッチアンテナの接地場所により長方形とならざるを得ない場合でも、オフセットによる一点の給電体１３で円偏波信号を送受信する際の信号周波数に軸比の最良点を設定することができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、例えば、パッチアンテナとして、図２に示されるように、放射素子２１が、絶縁基板２２の表面一面に設けられる接地導体２４上で電界強度の弱い箇所に位置する誘電体２５により、接地導体２４から所定の間隔を置いて配設されている。このような構成により利得の高いパッチアンテナを得ることができる（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
更に、例えば、ＧＰＳ（グローバルポジショニングシステム）用円偏波アンテナとして用いられる放射素子では、正方形で一対をなす二つの頂点部分を切り欠く切欠部を有する六辺形が形成されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００５】
このようなアンテナ装置では、例えば、図３および図４に示されるように、放射素子３１が誘電体基板３２の表面に配設され、放射素子３１への給電導体３３が誘電体基板３２とその裏面に配備される接地導体３４とを貫通して先端を外部へ突出させている。
【０００６】
図１から図３までを参照して説明したパッチアンテナまたはアンテナ装置は、人工衛星からの電波すなわち衛星波を受けるＧＰＳ方式の車載または携帯用のナビゲーションシステムで広く採用されている。
【０００７】
一方、最近では、衛星波又は地上波を受信して、デジタルラジオ放送を聴取可能にしたデジタルラジオ受信機が開発され、米国において実用化されている。このデジタルラジオ受信機は、自動車等の移動局に搭載され、周波数が約２．３３８ＧＨｚの電波を受信してラジオ放送を聴取することが可能である。すなわち、デジタルラジオ受信機は、モバイル放送を聴取することが可能なラジオ受信機である。尚、地上波は、衛星波を一旦、地球局で受信した後、周波数を若干シフトしたものである。
【０００８】
このような、ほぼ２．３３８ＧＨｚの周波数の電波を受信するためには、自動車の車外にアンテナを設置する必要がある。種々の構造を持つ各種アンテナが提案されているが、一般的に円筒型のアンテナが平面型または平板型のものより使用されている。その理由は、広い指向性がアンテナを円筒形に形成することによって達成されるからである。
【０００９】
尚、この技術分野において周知のように、自由空間に放射される電磁波は、波の進行方向と直角な面内に振動する電界と磁界とをもった横波である。そして、電界と磁界とはその面内で強さが変化するが、これを偏波という。衛星波は円偏波であるのに対して、地上波は直線偏波である。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００２−１９８７２５号公報（図１）
【００１１】
【特許文献２】
特開２００２−２３７７１４号公報（図１、図２）
【００１２】
【特許文献３】
特開２００１−３３９２３４号公報（図８）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、車載用または携帯用として設置場所を選ばず、また車体または装置筐体から突出しないアンテナ装置が、既にＧＰＳシステムを対象として広く普及しているが、更にデジタルラジオ放送用にも有効に適用されることが望まれている。
【００１４】
しかしながら、上述した従来のパッチアンテナまたはアンテナ装置では、ＧＰＳ方式のような限定された数の衛星を対象にした放射特性であるので、デジタルラジオ放送に対応できる円筒形のような広い指向性は有していないという問題点がある。
【００１５】
本発明の課題は、このような問題点を解決し、放射特性を改善してデジタルラジオ放送に対応できるアンテナ装置を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
一般に、アンテナ素子の周囲を筒状導体で囲むことにより、電磁結合部分の面積増が生じ、半値角が広がるので、アンテナの放射特性が改善される。
【００１７】
従って、本発明によるアンテナ装置は、平板状放射素子（３１）を誘電体基板（４２，５２）の中央部に閉じ込め、誘電体基板（４２，５２）の周囲で、放射素子（３１）の厚さ方向に形成する全ての側面とこの側面から表面の端辺近傍に張り出す複数の庇状部分（４４Ｗ，５４Ｗ）とを形成する導体壁（４４，５４）を設ける一体化構造である。
【００１８】
誘電体基板（４２）及び放射素子（３１）それぞれが四辺形をなし、庇部分（４４Ｗ）が誘電体基板（４２）の表面の端辺を底辺とする台形をなし、誘電体基板（４２）の表面では、対角線上で幅を有し中央部が四辺形の露出部分を形成している。また、誘電体基板（５２）及び放射素子（３１）それぞれが四辺形をなし、庇部分（５４Ｗ）が誘電体基板（５２）の表面の端辺を底辺とする長方形をなし、誘電体基板（５２）の表面では、四隅に四方形、中央部に四辺形、かつ中央部の四方形の四隅が上記四隅の四方形の中央部隅部分と重なり合う露出部分を形成している。
【００１９】
上記括弧内の符号は、理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、これらに限定されるものではない。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図面では、形状、寸法などを示しているが、その特徴を理解するため誇張してあり、実際とは相違がある。
【００２１】
図５は、本発明の実施例に用いた放射素子３１の形状を示した図である。すなわち、使用される放射素子３１は、正方形で一対をなす形状から二つの頂点部分を切り欠く切欠部（図４の３５）を有する六辺形を形成している。
【００２２】
図６は本発明の実施の一形態におけるアンテナ装置部分を示す平面図（Ａ）およびＡ−Ａ断面図（Ｂ）である。
【００２３】
図６に示されたアンテナ装置は、放射素子３１、誘電体基板４２、給電導体４３、および導体壁４４により構成されている。
【００２４】
放射素子３１は誘電体基板４２の中央部に埋め込まれている。誘電体基板４２は、ポリテトラフルオロエチレンに代表される誘電体を材料とする長方体をなし、放射素子３１に周囲を埋めている。給電導体４３は、放射素子３１への給電用であり、放射素子３１の平面でオフセット位置に接続されて設けられ、誘電体基板４２の裏面から外部、図面上で下方に導出される。誘電体基板４２の裏面には、図示が省略されているが、給電導体４３を貫通する接地導体が固着される。
【００２５】
本発明の特徴である導体壁４４は、放射素子３１の厚さ方向に形成する四つの側面を包囲すると共に、誘電体基板４２の表面で、二つの対角線上で一定の幅を残し、中央部をほぼ正方形に露出させる四つの台形をなす庇状部分４４Ｗを有している。
【００２６】
次に、図７および図８を併せ参照して一実施例について説明する。
【００２７】
すなわち、放射素子３１は、誘電体基板４２内部で中央部分にあり、Ｘ−Ｙ軸面の正方形をなす、一辺の長さＬＰがほぼ４７．７ｍｍ、誘電体基板４２の裏面からの距離ｈＰがほぼ２．６ｍｍ、かつこの一辺における切欠部の長さΔＬがほぼ１０．６ｍｍである。誘電体基板４２は、Ｘ−Ｙ軸面上で正方形をなし、その一辺の長さＬＷがほぼ６３．６ｍｍ、かつＺ軸方向の厚さｈＷがほぼ５．１ｍｍである。給電導体４３は、中心点からＸ軸方向の位置ｄＦがほぼ１４．１ｍｍである。台形状の庇部分４４Ｗは、四つの辺それぞれで、幅Ｗがほぼ１２．８ｍｍ、かつ一辺の長さＬＷの両端それぞれでの長さＤＷがほぼ８ｍｍを除いた形状とその大きさである。
【００２８】
これら構成要素は一体化構造としている。更に裏面に接地用導体または接地電極を固着した一体化構造でもよい。
【００２９】
次に、図９に図７および図８の形状におけるアンテナ装置の放射特性について説明する。すなわち、図示されるように、本発明による導体壁４４が「あり」の場合は「なし」の場合と比較して、頂点の感度はやや下がるが水平方向の特性は改善されている。
【００３０】
図１０から図１２までに上述したとは異なる長方形状の庇部分５４Ｗを有する導体壁５４のアンテナ装置における一実施例について説明する。
【００３１】
すなわち、放射素子３１は、誘電体基板５２内部で中央部分にあり、Ｘ−Ｙ軸面の正方形をなす、一辺の長さＬＰがほぼ４７．７ｍｍ、誘電体基板５２の裏面からの距離ｈＰがほぼ２．６ｍｍ、かつこの一辺における切欠部の長さΔＬがほぼ１１．９ｍｍである。誘電体基板５２は、Ｘ−Ｙ軸面上で正方形をなし、その一辺の長さＬＷがほぼ６３．６ｍｍ、かつＺ軸方向の厚さｈＷがほぼ５．１ｍｍである。給電導体５３は、中心点からＸ軸方向の位置ｄＦがほぼ１４．１ｍｍである。長方形状の庇部分５４Ｗは、四つの辺それぞれで中央部に位置し、長さｌＬがほぼ１８．６ｍｍ、かつこの辺からの距離ｌＳがほぼ１２．８ｍｍである。
【００３２】
この場合も上記図９とほぼ同様の成果が得られた。
【００３３】
上記説明では、正方形状を基本とした放射素子を説明したが、他の形状でもよい。例えば、単一周波数を対象とする場合の放射素子には正方形が望ましいが、複数の周波数を対象とする場合、長方形または切欠部などを加えた形状が採用できる。導体壁の庇部分も形状およびその大きさは対象とする信号の種別に適切であればどのようなものでもよい。
【００３４】
上記説明では、図示された構造を参照しているが、形状、大きさの変更は上記機能を満たす限り自由であり、上記説明が本発明を限定するものではなく、更に、アンテナ装置の全般に適用可能なものである。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、厚さを有する誘電体基板のほぼ中央部に平面型の放射素子を配置し、放射素子の平面に対して厚さ方向を指し垂直面をなす誘電体基板の側面と、放射素子の平面に平行な表面で周辺の一部分をなす庇部分とを導体壁により覆われる構造が得られる。この構造によって、アンテナの放射特性が改善されデジタル放送用に適応できるアンテナ装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の一例におけるアンテナ装置の平面を示す図である。
【図２】従来の図１とは異なる一例におけるアンテナ装置の平面を示す図である。
【図３】従来の図１、２とは異なる一例においてアンテナ装置の俯瞰を示す図である。
【図４】図３の平面（Ａ）および側面（Ｂ）を示す図である。
【図５】本発明の実施の一形態に用いる放射素子の平面および側面を示す図である。
【図６】本発明の実施の一形態におけるアンテナ装置の平面（Ａ）、および（Ａ）のＡ−Ａ断面（Ｂ）を示す図である。
【図７】図６の寸法を記号で示す図である。
【図８】図７の記号に対応する実施の一形態における実寸法を示す図である。
【図９】図７および図８で示される実施の一形態におけるアンテナの放射特性を示す図である。
【図１０】本発明で上述したとは異なる実施の一形態におけるアンテナ装置の平面を示す図である。
【図１１】図１０の寸法を記号で示す図である。
【図１２】図１１の記号に対応する実施の一形態における実寸法を示す図である。
【符号の説明】
３１    放射素子
４２、５２    誘電体基板
４３、５３    給電導体
４４、５４    導体壁
４４Ｗ、５４Ｗ    庇部分
【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】
2004304621.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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