(57)【要約】【課題】良好なアンテナ特性を維持しつつ、放射素子の形状設計の自由度も得ること。【解決手段】放射素子１１と接地導体板１３との間に誘電体板１２を介在させた平面アンテナにおいて、接地導体板１３側の外部に設けられ、放射素子１１上に形成される各放射素子の電流分布と同様の電流分布が存在する給電導体板１５と、給電導体板１５とこれに対応する放射素子１１との間を接続する複数の導通部１６とを備え、給電導体板１５上のインピーダンス整合点に給電線１７を接続する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１以上の放射素子と、
前記放射素子と誘電体板を介して設けられた接地導体板と、
前記接地導体板を挟んで前記放射素子とは反対側に設けられ、前記接地導体板と絶縁されかつ前記放射素子それぞれにつき２以上の導通部によって導通された１以上の給電導体板と、
前記給電導体板に接続された給電線と、
を備えたことを特徴とする平面アンテナ。
【請求項２】
１以上の放射素子と接地導体板との間に誘電体板を介在させた平面アンテナにおいて、
前記接地導体板を挟んで前記放射素子とは反対側に設けられ、前記１以上の放射素子上に存在する各放射素子の電流分布と同様の電流分布を有する１以上の給電導体板と、
前記給電導体板とこれに対応する放射素子との間を接続する複数の導通部と、
を備え、前記給電導体板上のインピーダンス整合点に給電線を接続することを特徴とする平面アンテナ。
【請求項３】
前記接地導体板と前記給電導体板との間に誘電体板を介在させることを特徴とする請求項１または２に記載の平面アンテナ。
【請求項４】
前記導通部の内の少なくとも２つはその一端が、前記放射素子に直接給電した場合の前記放射素子上のインピーダンス整合点をはさむ２カ所に接続され、
前記給電導体板は、少なくとも前記導通部の各他端間を結ぶ帯状をなすことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の平面アンテナ。
【請求項５】
前記放射素子の少なくとも１つは、枠状の放射素子であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の平面アンテナ。
【請求項６】
前記１以上の放射素子は、
枠状の第１の放射素子と、
該第１の放射素子の枠内に設けられた第２の放射素子と、
を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の平面アンテナ。
【請求項７】
前記第２の放射素子は、前記給電線によって直接給電されることを特徴とする請求項６に記載の平面アンテナ。
【請求項８】
前記少なくとも１つの放射素子と前記給電導体板を導通する前記導通部を放射素子上の略９０度回転対称となる４箇所に設け、前記給電導体板上の２点に、９０度の位相差給電されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の平面アンテナ。
【請求項９】
前記少なくとも１つの放射導体は略９０度の回転対称形状であることを特徴とする請求項８に記載の平面アンテナ。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの給電導体板は略９０度の回転対称形状であることを特徴とする請求項８または９に記載の平面アンテナ。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの給電導体板に給電線接続パターンが設けられたことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一つに記載の平面アンテナ。
【請求項１２】
少なくとも１つの前記放射素子の周縁に切り欠きを設けたことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一つに記載の平面アンテナ。
【請求項１３】
前記切り欠きは、十字形状の切り欠きであることを特徴とする請求項１２に記載の平面アンテナ。
【請求項１４】
少なくとも１つの前記放射素子に貫通孔を設けたことを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一つに記載の平面アンテナ。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか一つに記載の平面アンテナを備えたことを特徴とするアンテナモジュール。
【請求項１６】
請求項１５に記載のアンテナモジュールを備えたことを特徴とする無線情報端末。
【請求項１７】
請求項１６に記載の無線情報端末を搭載したことを特徴とする自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、放射素子と接地導体板との間に誘電体板を介在させたマイクロストリップアンテナである平面アンテナに関し、特に給電線のインピーダンス整合を確実にとることができる平面アンテナに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、マイクロストリップアンテナなどの平面アンテナは、小型軽量であることから、車載用のアンテナとして用いられている。図２４−１および図２４−２は、従来の平面アンテナの概要構成を示す図である。図２４−１は、この平面アンテナ１００の平面図であり、図２４−２は、この平面アンテナ１００の断面図である。
【０００３】
図２４−１および図２４−２おいて、この平面アンテナは、放射素子１１１と接地導体板１１３との間に誘電体板１１２が挟まれた構造をなし、放射素子１１１と接地導体板１１３とは略平行に配置される。放射素子１１１には、電力を供給する給電線１１７を、ある給電点に接続した場合に、給電線１１７のインピーダンスと整合する特定の箇所、いわゆるインピーダンス整合点が存在する。また、放射素子１１１のインピーダンスは、給電点が中心部から離れ、端部に近づくにつれて高くなる傾向がある。たとえば、給電線１１７の特性インピーダンスが５０Ω、位置ＰＰ１が５０Ωの整合点である場合、この位置ＰＰ１に給電線１１７が接続された場合にインピーダンス整合し、給電線１１７の特性インピーダンスが３００Ω、位置ＰＰ２が３００Ωの整合点である場合、この位置ＰＰ２に給電線１１７が接続された場合にインピーダンス整合する。ここで、給電線１１７が５０Ωである場合、位置ＰＰ１に給電線１１７の内部導体１１７ａが接続され、外部導体１１７ｂは、接地導体板１１３に接続され、接地される。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１０２７２１号公報
【特許文献２】特開平１１−２８９２１６号公報
【特許文献３】特開２０００−１３４０２８号公報
【特許文献４】実開平５−６８１０８号公報
【特許文献５】特開平１１−２２０３２５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、上述した従来の平面アンテナでは、給電線に対するインピーダンス整合点は特定の箇所にしかないため、給電線の給電位置が整合点から離隔するに従って不整合状態となり、効率的な給電が行えないことはもちろん、放射素子の形状設計の自由度を制限してしまうという問題点があった。
【０００６】
たとえば、図２５に示すように、放射素子２１１の中央部に矩形の穴を開けた形状とし、インピーダンス整合点がこの穴の内側に存在する場合に、この穴の部分には給電することができないため、給電点は、整合点とは一致できず整合点の近傍の放射素子上に設けることになる。図２５（ａ）では、穴２１１ａの存在のために整合点の外側に移動した給電点ＰＰ３から給電されている。また、図２５（ｂ）の放射素子２１２では、穴２１１ａよりも大きな穴２１２ａの存在のために整合点の外側にさらに移動した給電点ＰＰ４から給電されている。ここで、穴のサイズと給電点位置とインピーダンスとの関係についてシミュレーションすると、図２６に示したスミスチャートのようになる。
【０００７】
例えば、この放射素子２１１，２１２の外側寸法をＬ×Ｌとし、正方形の穴２１１ａ，２１２ａの一辺の長さを０．１５L→０．２L→０．２５L→０．３Lに変化させ、このときの放射素子中心から給電点位置ＰＰ３，ＰＰ４までを０．１L→０．１２５L→０．１５L→０．１７５Lに順次変化させたときのインピーダンスの実数成分は、６５Ω→１６５Ω→２６０Ω→３９０Ωと順次大きな値となる。こういった場合、５０Ω系の給電線を用いた場合には整合が不可能となり、たとえインピーダンス整合回路を給電点近傍に設けたとしても、極端に高いインピーダンスへの変換には、整合回路に高い加工精度が要求され、コスト面などを考えると、実質的に限界がある。ここで、整合のとれた給電が行えないということは、リターンロスが大きくなり、実用的なアンテナ特性を得ることが困難であることを意味する。
【０００８】
この発明は上記に鑑みてなされたもので、良好なアンテナ特性を維持しつつ、放射素子の形状設計自由度も得ることができる平面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】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１にかかる平面アンテナは、１以上の放射素子と、前記放射素子と誘電体板を介して設けられた接地導体板と、前記接地導体板を挟んで前記放射素子とは反対側に設けられ、前記接地導体板と絶縁されかつ前記放射素子それぞれと２以上の導通部によって導通された１以上の給電導体板と、前記給電導体板に接続された給電線を備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、請求項２にかかる平面アンテナは、１以上の放射素子と接地導体板との間に誘電体板を介在させた平面アンテナにおいて、前記接地導体板側を挟んで前記放射素子とは反対側に設けられ、前記１以上の放射素子上に存在する各放射素子の電流分布と同様の電流分布を有する１以上の給電導体板と、前記給電導体板とこれに対応する放射素子との間を接続する複数の導通部とを備え、前記給電導体板上のインピーダンス整合点に給電線を接続することを特徴とする。
【００１１】
この請求項１，２の発明によれば、接地導体板側の外部に設けられ、１以上の放射素子上に存在する各放射素子の電流分布と同様の電流分布を有する給電導体板と、これに対応する放射素子との間を導通部によって接続し、前記給電導体板上のインピーダンス整合点に給電線を接続するようにしている。従って、良好なアンテナ特性を維持しつつ、放射素子上には整合点と一致する給電点を設けなくても良好なアンテナ特性を維持するように給電することができるので、形状設計の自由度が向上する。また、給電線の取付、変更も容易となる。
【００１２】
また、請求項３にかかる平面アンテナは、上記の発明において、前記接地導体板と前記給電導体板との間に誘電体板を介在させることを特徴とする。
【００１３】
この請求項３の発明によれば、接地導体板と給電導体板との間に誘電体板を介在させるようにし、機械的強度を持たせるようにしている。
【００１４】
また、請求項４にかかる平面アンテナは、上記の発明において、前記導通部の内の少なくとも２つはその一端が、前記放射素子に直接給電した場合の前記放射素子上のインピーダンス整合点をはさむ２カ所に接続され、前記給電導体板は、少なくとも前記導通部の内の少なくとも２つの各他端間を結ぶ帯状をなすことを特徴とする。
【００１５】
この請求項４の発明によれば、前記導通部の内の少なくとも２つの各一端を、前記放射素子に直接給電した場合の前記放射素子上のインピーダンス整合点をはさむ２カ所に接続し、前記給電導体板が、少なくとも前記導通部の内の少なくとも２つの各他端間を結ぶ帯状をなすように形成し、インピーダンスが整合する給電点を容易に見いだすことができるようにしている。
【００１６】
また、請求項５にかかる平面アンテナは、上記の発明において、前記放射素子の少なくとも１つは、枠状の放射素子であることを特徴とする。
【００１７】
この請求項５の発明によれば、前記放射素子を、枠状の放射素子として、中央部に穴を設けるようにしているが、この場合でも、放射素子とインピーダンス整合する給電点を給電導体板上に確実に見いだすことができる。
【００１８】
また、請求項６にかかる平面アンテナは、上記の発明において、前記１以上の放射素子は、枠状の第１の放射素子と、該第１の放射素子の枠内に設けられた第２の放射素子と、を備えたことを特徴とする。
【００１９】
この請求項６の発明によれば、第１の放射素子の枠内に第２の放射素子を設け、第１の放射素子の穴部の有効利用を図り、特性の異なる複数のアンテナを小さいスペースに実装することができる。
【００２０】
また、請求項７にかかる平面アンテナは、上記の発明において、前記第２の放射素子は、前記給電線によって直接給電されることを特徴とする。
【００２１】
また、請求項８にかかる平面アンテナは、上記の発明において、前記少なくとも１つの放射素子と前記給電導体板を導通する前記導通部を放射素子上の略９０度回転対称となる4箇所に設け、前記給電導体板上の２点に、９０度の位相差給電されることを特徴とする。
【００２２】
また、請求項９にかかる平面アンテナは、上記の発明において、前記少なくとも１つの放射導体は略９０度の回転対称形状であることを特徴とする。
【００２３】
また、請求項１０にかかる平面アンテナは、上記の発明において、前記少なくとも１つの給電導体板は略９０度の回転対称形状であることを特徴とする。
【００２４】
これらの発明によれば、円偏波を送受信する場合にもインピーダンスの整合が可能である。
【００２５】
また、請求項１１にかかる平面アンテナは、上記の発明において、前記少なくとも１つの給電導体板に給電線接続パターンが設けられたことを特徴とする。
【００２６】
この発明によれば、給電導体板への給電が容易に行える。
【００２７】
また、請求項１２にかかる平面アンテナは、上記の発明において、少なくとも１つの前記放射素子の周縁に切り欠きを設けたことを特徴とする。
【００２８】
また、請求項１３にかかる平面アンテナは、上記の発明において、前記切り欠きは、十字形状の切り欠きであることを特徴とする。
【００２９】
これらの発明によれば、少なくとも１つの前記放射素子の周縁に切り欠きを設け、アンテナ全体の小型化を図っている。また、これらの平面アンテナにおいては、共振周波数は放射素子の電気長によって決定されるが、放射素子の導体幅が狭い場合には、利得が劣化し安定した送受信が困難となる場合がある。そこで、本発明のように枠内に設けた第２の放射素子の周辺に切り欠きを設け、電気長を延長して所定の共振周波数に対して小型に構成した場合には、枠状に形成した第１の放射素子の設置スペースに余裕ができ導体幅を広くして利得の向上を図ることができる。さらに、電気長から決定される枠上の第１の放射素子の寸法が大きく、枠内の第２の放射素子の寸法が小さい場合には、前記第１の放射素子を小型化してアンテナ全体を効率良く構成できる。
【００３０】
また、請求項１４にかかる平面アンテナは、少なくとも１つの前記放射素子に貫通孔を設けたことを特徴とする。
【００３１】
これら平面アンテナの外寸を変えずに放射素子の電気長を延長するには、前述したように放射素子の周囲に切り欠きを設ける他、放射素子に貫通孔を設けることによっても実現できる。
【００３２】
また、請求項１５にかかるアンテナモジュールは、上記発明にかかる平面アンテナを備えたことを特徴とする。
【００３３】
この発明によれば、好適な平面アンテナを用いてアンテナモジュールを構成可能である。とくに、複数の無線システムに対応した統合アンテナモジュールを好適に構成可能である。
【００３４】
また、請求項１６にかかる無線情報端末は、上記発明にかかるアンテナモジュールを備えたことを特徴とする。
【００３５】
この発明によれば、好適なアンテナモジュールを用いて無線情報端末を構成可能である。とくに、複数の無線システムに対応した統合アンテナモジュールを用いた場合には多機能な無線情報端末を好適に構成可能である。
【００３６】
また、請求項１７にかかる自動車は、上記発明にかかる無線情報端末を搭載したことを特徴とする。
【００３７】
この発明によれば、好適な無線情報端末を搭載することにより高機能な自動車を構成することができる。
【発明の効果】
【００３８】
この発明によれば、接地導体板側を挟んで前記放射素子とは反対側に設けられた給電導体板を、１以上の放射素子それぞれと２以上の導通部によって接続し、前記給電導体板上のインピーダンス整合点に給電線を接続するようにしているので、良好なアンテナ特性を維持しつつ、放射素子の設計自由度も得ることができ、給電線の取付、変更も容易となるという効果を奏する。
【００３９】
また、この発明によれば、前記導通部の内の少なくとも２つの一端を、前記放射素子に直接給電した場合の前記放射素子上のインピーダンス整合点をはさむ２カ所に接続し、前記給電導体板が、少なくとも前記導通部の内の少なくとも２つの各他端間を結ぶ帯状をなすように形成し、インピーダンスが整合する給電点を容易に見いだすことができるという効果を奏する。
【００４０】
また、この発明によれば、前記放射素子を、枠状の放射素子として、中央部に穴を設けるようにしているが、この場合でも、給電導体板上にインピーダンス整合する給電点を確実に見いだすことができるという効果を奏する。
【００４１】
また、この発明によれば、第１の放射素子の枠内に第２の放射素子を設け、第１の放射素子の穴部の有効利用を図り、アンテナ全体の小型化を実現できるという効果を奏する。
【００４２】
また、この発明によれば、少なくとも１つの前記放射素子の周縁に切り欠きや貫通孔を設け、これによって、アンテナ全体の小型化を促進することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる平面アンテナの好適な実施の形態を詳細に説明する。尚、以下に示す平面アンテナの概略図において放射素子の縦と横の寸法比、即ちアスペクト比は１として示したが、所望の特性に合わせてアスペクト比を適宜変更することは本発明の趣旨から何ら逸脱するものではない。
【００４４】
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１である平面アンテナの概要構成を示す斜視図である。また、図２は、図１に示した平面アンテナの断面図である。さらに、図３は、図１に示した平面アンテナの底面図である。図１〜図３において、この平面アンテナ１は、給電導体板１５、誘電体板１４、接地導体板１３、誘電体板１２、放射素子１１が順次積層される。少なくとも、放射素子１１と接地導体板１３との間は略平行な位置関係が保持される。放射素子１１は、矩形の平板あるいは導体パターンであり、直線偏波の電波を送受信する。
【００４５】
２つの導通部１６は、ピン状に形成され、放射素子１１と給電導体板１５とを導体接続し、放射素子１１に直接給電した場合のインピーダンス整合点をはさむ２カ所の接続点１６ａと１６ｂに接続される。ここで、接地導体板１３と導通部１６とは絶縁状態が維持される。図２では、接地導体板１３に導通部１６の貫通孔を設けて絶縁状態を維持している。
【００４６】
誘電体板１２は、比誘電率εrが５以上を有する材料によって形成され、例えばセラミックスなどによって実現してもよい。アンテナの波長短縮率は比誘電率εrの平方根に比例するので、比誘電率εrが大きければ大きいほど、放射素子１１の小型化を実現することができる。これに対し、誘電体板１４は、誘電体板１２に比して比誘電率εrが小さいガラスエポキシ樹脂などの誘電体材料によって形成される。なお、誘電体板１４に代えて、たとえば空気によって実現してもよいが、その場合は別の何らかの手段によって平面アンテナ１の強度を確保する必要がある。
【００４７】
給電導体板１５は、帯状のパターンであり、その両端側が導通部１６の接続点１６ｃと１６ｄにそれぞれ接続されるようになっている。したがって、インピーダンス整合点をはさむ２点１６ｃ，１６ｄの間に帯状の連続導体を形成することになり、この給電導体板１５上の２点間１６ｃ，１６ｄの間に、放射素子１１上における電流分布が再現されることになる。
【００４８】
この結果、給電線１７のインピーダンスに整合する整合点Ｐ１を給電導体板１５上に必ず見つけることができ、この整合点Ｐ１に、給電線１７の内部導体１７ａを接続することによって、リターンロスの少ないインピーダンス整合を行うことができる。
【００４９】
一方、給電線１７の外部導体１７ｂは接地導体板１３に接続されて接地される。
【００５０】
また、図４に示すように接地導体板１３、誘電体板１４、給電導体板１５、第２の接地導体板１８を多層基板によって形成することもできる。この場合、給電線１７の内部導体１７ａを整合点Ｐ１で給電導体板１５に接続し、外部導体１７ｂは第２の接地導体板１８に接続すればよい。なお、第２の接地導体板１８は、図示しないスルーホールまたはピンを介して接地導体板１３に接続されている。
【００５１】
ところで、給電導体板１５上に、放射素子の形状に依存せずにインピーダンス整合点を得ることができるため、たとえば、図５および図６に示すように、矩形の放射素子の中心部分に穴２２を設けた放射素子２１であって、且つこの放射素子２１に対する真のインピーダンス整合点が穴２２内にあっても、インピーダンス整合を行うことができる。すなわち、穴２２内部に給電線１７が整合するインピーダンス整合点が存在する場合であっても、給電導体板１５上でインピーダンス整合を確実に行うことができる。
【００５２】
この実施の形態１では、上述したように、放射素子１１，２１の形状とは無関係に、常にインピーダンス整合を行うことができるので、放射素子の形状設計の自由度を格段に向上させることができるとともに、インピーダンス整合することができる給電線１７の選択の自由度を高めることができる。また、インピーダンス整合点が外面に露出して設けられているため、インピーダンス整合の調整を容易に行うことができる。
【００５３】
（実施の形態２）
つぎに、この発明の実施の形態２について説明する。上述した実施の形態１に示した平面アンテナ２では、放射素子２１内部に穴２２を設けていたが、この実施の形態２では、この穴２２を積極的に利用し、この穴２２内に、放射素子２１とは異なる周波数帯域の電波を送受信することができる平面アンテナを形成するようにしている。
【００５４】
図７は、この発明の実施の形態２である平面アンテナの概要構成を示す斜視図である。また、図８は、図７に示した平面アンテナの断面図である。さらに、図９−１、図９−２は、図８に示した平面アンテナの給電導体板１５ａ、１５ｂを示した図である。図７、図８、図９−１、図９−２において、この平面アンテナ３は、図５および図６に示した平面アンテナ２の放射素子２１の中央部の穴２１に、放射素子２１の周波数帯域に比して周波数が高い周波数帯域を送受信する放射素子３１を設けている。放射素子２１はたとえば、ＧＰＳの周波数帯域（１．６ＧＨｚ）をカバーし、放射素子３１はたとえば、ＶＩＣＳの送受信用の周波数帯域（２．５ＧＨｚ）をカバーする。このように、自動車に必要な特性の異なるアンテナを小型に実装することによって、自動車の高機能化に資することができる。
【００５５】
この放射素子３１は、誘電体板１２、接地導体板１３、および誘電体板１４を貫いた導通部１６Ｑと接続点１６ｅ、１６ｆで接続され、また導通部１６Ｑは接続点１６ｇ、１６ｈで給電回路１５ｂで接続される。一方、給電線１９の内部導体１９ａは給電回路１５ｂに接続され、外部導体１９ｂは、接地導体板１３ｂに接地される。なお、この接続は、前述したように多層基板を用いても実現することができる。また、接続点１６ｅと１６ｆは放射素子３１に直接給電した場合のインピーダンス整合点を挟む位置にある。
【００５６】
この実施の形態２によれば、実施の形態１で示された形状をもつ放射素子２１における中央部の穴２２を有効利用し、省スペースで複数の周波数帯域の送受信を行うことできる。
【００５７】
（実施の形態３）
つぎに、この発明の実施の形態３について説明する。上述した実施の形態１，２では、いずれも直線偏波の電波を送受信する平面アンテナであったが、この実施の形態３では、実施の形態１に対応した構成で円偏波の電波を送受信することができる平面アンテナを実現している。
【００５８】
図１０は、この発明の実施の形態３である平面アンテナの構成を示す底面図である。図１０において、この平面アンテナは、図１〜３に示した導通部１６に対応する導通部４１ａ，４１ｂおよび導通部４２ａ，４２ｂを設けている。導通部４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂは、９０度回転対称となる箇所に設けられている。また、図１〜３に示した給電導体板１５に対応した給電導体板４１，４２を中央部で直角に交差する１つの９０度回転対称な形状をなす給電導体板を形成している。
【００５９】
円偏波を送受信する１つの実現方法としては、２点給電方式がある。これは放射素子上１１に互いに直交して共振する２つの電流分布を形成している。この電流分布に９０度の位相差を持たせることによって円偏波の送受信が実現される。なお、放射素子の一辺は略１／２波長である。ここで、９０度移相器４３によって９０度遅延した高周波信号は、インピーダンス整合点である点Ｐ４に入力され、遅延のない高周波信号は、インピーダンス整合点である点Ｐ３に入力される。これによって、図１０の紙面下に向かって右に旋回した円偏波、すなわち右旋偏波がを送受信することができる。なお、図１０において、給電線の分岐では反射がおこらないようにインピーダンス変換がされている。
【００６０】
ところで、図１０に示した平面アンテナは、外部に９０度移相器を設けていたが、図１１に示すように、９０度ハイブリッド回路４４を設けて９０度遅延するようにしてもよい。
【００６１】
また、図１２に示すように、給電導体板と同一面上の空いたスペースに位相差が９０度異なる給電線接続パターン４５を設けることができる。これによって、１本の給電線１７の接続のみで、円偏波の駆動が可能となる。ちなみに給電接続パターンにウィルキンソン分配器を用いても良い。
【００６２】
この実施の形態３では、励振状態に対応させた形状をもつ給電導体板を形成しておくことによって、２点給電による円偏波を得ることができる。この場合においても、実施の形態１と同様に、放射素子１１の形状とは無関係に、常にインピーダンス整合を行うことができるので、放射素子の形状設計の自由度を格段に向上させることができるとともに、インピーダンス整合することができる給電線の選択の自由度を高めることができる。また、インピーダンス整合点が放射素子の外部に設けられているため、インピーダンス整合の調整を容易に行うことができる。
【００６３】
（実施の形態４）
つぎに、この発明の実施の形態４について説明する。上述した実施の形態３では、実施の形態１に対応して円偏波の送受信を実現するものであったが、この実施の形態４では、実施の形態２に対応し、外側の放射素子２１が円偏波の送受信を実現できるようにしている。
【００６４】
図１３は、この発明の実施の形態４である平面アンテナの構成を示す底面図である。この平面アンテナは、図１０に示した平面アンテナの中央部近傍に穴４６を有した導体パターンを形成している。そして、この穴４６の領域から、放射素子３１に対する給電を行うようにしている。
【００６５】
これによって、放射素子２１に対する円偏波の送受信が可能になるとともに、放射素子３１に対する直線偏波の送受信が可能になる。この給電導体板の形状は、９０度の回転対称とすることによって実現されている。
【００６６】
したがって、図１４に示すような対角線状に給電導体板を形成するようにしてもよい。これによっても、放射素子２１による円偏波の送受信が可能になる。なお、放射素子３１に対する給電点は、中央からずれた位置に配置している。
【００６７】
（実施の形態５）
つぎに、この発明の実施の形態５について説明する。この実施の形態５では、放射素子をスリット装荷型アンテナとし、上述した実施の形態１〜４に示した平面アンテナをさらに小型化しようとするものである。
【００６８】
図１５−１および１５−２は、この発明の実施の形態５である平面アンテナの構成を示す平面図である。図１５−１において、この平面アンテナでは、内側の放射素子６０に切り欠き６２ａを設け、これによって周囲長を長くし、放射素子６０自体の小型化を促進している。この内側の放射素子６０の小型化によって、外側の放射素子６１は、幅ｄを厚くすることができ、アンテナ特性の維持を図ることができる。また、図１５−２に示すように、貫通孔６２ｂを設けることによっても同様の効果を得ることができる。
【００６９】
また、図１６に示すように外側の放射素子６４に切り欠き６６を設けてアンテナ全体の小型を促進し、それに併せて、内部の放射素子６３に十字型の切り欠き６５を設け、さらに放射素子６３の周囲長を長くして放射素子６３を小型化している。これによって、放射素子６４の十分なアンテナ特性を得ることができるとともに、アンテナ全体の小型化を一層促進することができる。なお、この場合においても、切り欠き６５，６６に代えて貫通孔を設けても同様の効果を得ることができる。
【００７０】
（実施の形態６）
つぎに、この発明の実施の形態６について説明する。上述した円偏波の実現は主として２点給電方式によるものを示したが、これに限らず、摂動素子としての切り欠きを用いた１点給電方式によっても実現することができる。図１７は、矩形の放射素子であり、対角の角が切り取られている。これによって、対角方向の電気長に差が設けられ、共振周波数の違いを用いて円偏波の送受信を実現できる。図１８に図１７に示した平面アンテナを動作させたときの特性としてリターンロスと軸比の規格化周波数特性を示す。ｆは測定周波数で、ｆ0は軸比が最小となる周波数で、ｆ0によって規格化した。別の例として、図１９に示すように、円形の放射素子に対向するスリット９１を設け、これによっても、円偏波を実現することができる。これら図１７，１９に示した平面アンテナに対しても実施の形態１と同様に、導通部１６で接続される給電導体板１５を用いることで、図２０に示すような放射素子を枠状にするなどの形状設計の自由度をえることができる。
【００７１】
（実施例）
図２１−１〜図２１−３は、この発明の実施例である平面アンテナの構成を示す図であり、図２１−１は、その平面図であり、図２１−２は、その右側面図であり、図２１−３は、その底面図である。また、各記入寸法は各誘電体板７２、７４中の実効的な波長をそれぞれλg1、λg2としたときに、放射素子７１がＧＰＳ帯で共振するように調整した場合の設計条件の例を示したものである。この平面アンテナは、導体幅０．０１λg2で十字型に形成した給電導体板７５、厚さ０．０２λg2，比誘電率εｒ２の誘電体板７４、接地導体板７３、０．６３λg1×０．６３λg1で厚さ０．０９λg1，比誘電率εｒ1の誘電体板７２、外寸０．５０λg1×０．５０λg1，内寸０．２７λg1×０．２７λg1の放射素子７１を順次積層して構成される。なお、真空中での共振波長をλとすると、実効的な波長λg1、λg2は、誘電体板７２の比誘電率をεr１、誘電体板７４の比誘電率をεr２を用い、
λg1＝λ／√(εr1)
λg2＝λ／√(εr2)
で表される。共振波長λと放射素子７１と給電導体板７５は、９０度回転対称な４箇所に設けた導通部７６ａ〜７６ｄで導通した。給電導体板７５上の整合点Ｐ７１には遅延の無い高周波信号が入力し、整合点Ｐ７２には９０度位相器７６で９０度遅延した高周波信号を入力した。図２２は、このときの指向性を示す図である。図２２に示すように、図２２の紙面上、すなわち天頂方向に向かって右旋偏波の利得は約４ｄＢであり、円偏波の平面アンテナとして十分機能する。
【００７２】
図２３−１〜図２３−４に本発明の実施の形態１であるの平面アンテナの製造工程の一例を示す。図２３−１に示す部材は誘電体１２に放射素子１１と導通部１６を一体に形成したもので、これの形成方法は誘電体１２の材質によって様々な方法がある。例えば、誘電体１２に導通部１６を挿入可能な大きさの穴を予め開けておき、その穴に導通部１６を挿入した後、１６ａ、１６ｂにて放射素子１１と接続し、さらに放射素子１１を例えば接着剤などを用いて誘電体１２に固定するなどの方法が考えられる。尚、この際導通部１６と誘電体１２の間の空隙は少ない方が望ましい。また、誘電体１４として一方の面に給電導体板１５を形成し、他方の面に接地導体板１３を形成した回路基板を用い、さらに誘電体１４を導通部１６が貫通するための穴の内面にも金属を設け、いわゆるスル−ホ−ルとし、そのスル−ホ−ル内に半田２０を充填することによって、誘電体１４に導通部１６を固定させると共に導通部１６と給電導体板１５を導通させる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】この発明の実施の形態１である平面アンテナの概要構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示した平面アンテナの断面図である。
【図３】図１に示した平面アンテナの底面図である。
【図４】この発明の実施の形態１の変形例である平面アンテナの概要構成を示す断面図である。
【図５】この発明の実施の形態１の変形例である平面アンテナの概要構成を示す斜視図である。
【図６】図５に示した平面アンテナの平面図である。
【図７】この発明の実施の形態２である平面アンテナの概要構成を示す斜視図である。
【図８】図７に示した平面アンテナの断面図である。
【図９−１】図８に示した平面アンテナの給電導体板１５ａを示した図である。
【図９−２】図８に示した平面アンテナの給電導体板１５ｂを示した図である。
【図１０】この発明の実施の形態３である平面アンテナの概要構成を示す底面図である。
【図１１】この発明の実施の形態３の変形例である平面アンテナの概要構成を示す底面図である。
【図１２】この発明の実施の形態３の変形例である平面アンテナの概要構成を示す底面図である。
【図１３】この発明の実施の形態４である平面アンテナの概要構成を示す底面図である。
【図１４】この発明の実施の形態４の変形例である平面アンテナの概要構成を示す底面図である。
【図１５−１】この発明の実施の形態５である平面アンテナの概要構成を示す平面図である。
【図１５−２】この発明の実施の形態５である平面アンテナの別の概要構成を示す平面図である。
【図１６】この発明の実施の形態５の変形例である平面アンテナの概要構成を示す平面図である。
【図１７】この発明の実施の形態６である平面アンテナの概要構成を示す平面図である。
【図１８】図１７に示した平面アンテナの動作特性の一例を示した図である。
【図１９】この発明の実施の形態６の変形例である平面アンテナの概要構成を示す平面図である。
【図２０】この発明の実施の形態６の変形例である平面アンテナの概要構成を示す平面図である。
【図２１−１】この発明の実施例である平面アンテナの平面図である。
【図２１−２】この発明の実施例である平面アンテナの右側面図である。
【図２１−３】この発明の実施例である平面アンテナの底面図である。
【図２２】図２０に示した平面アンテナのアンテナ指向性を示す図である。
【図２３−１】本発明の実施の形態１である平面アンテナの製造工程の一例を示す図である（その１）。
【図２３−２】本発明の実施の形態１である平面アンテナの製造工程の一例を示す図である（その２）。
【図２３−３】本発明の実施の形態１である平面アンテナの製造工程の一例を示す図である（その３）。
【図２３−４】本発明の実施の形態１である平面アンテナの製造工程の一例を示す図である（その４）。
【図２４−１】従来の平面アンテナの平面図である。
【図２４−２】従来の平面アンテナの断面図である。
【図２５】中央部に穴を設けた放射素子の一例を示す図である。
【図２６】放射素子に設けた中央部の穴の大きさと給電位置とインピーダンスとの変化を示すスミスチャートである。
【符号の説明】
【００７４】
１，２，３  平面アンテナ
１１，２１，３１，６０，６１，６３，６４，７１放射素子
１２，１４，１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、７２，７４  誘電体板
１３，１３ａ、１３ｂ、７３  接地導体板
１５，１５ａ、１５ｂ、４１，４２，７５  給電導体板
１６，１６Ｐ，１６Ｑ，４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂ，７６ａ〜７６ｄ  導通部
１７，１９  給電線
１７ａ，１９ａ  給電線の内部導体
１７ｂ，１９ｂ  給電線の外部導体
１８  第２の接地導体板
２０  半田
２２，４６  穴
４３  ９０度移相器
４４  ９０度ハイブリッド回路
４５  給電線接続パターン
６２ａ，６５，６６  切り欠き
６２ｂ  貫通孔
【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９−１】
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【図９−２】
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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１５−１】
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【図１５−２】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１−１】
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【図２１−２】
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【図２１−３】
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【図２２】
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【図２３−１】
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【図２３−２】
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【図２３−３】
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【図２３−４】
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【図２４−１】
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【図２４−２】
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【図２５】
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【図２６】
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