(57)【要約】【課題】  広帯域化が可能で、周波数特性の改善を図ること。【解決手段】  ＵＷＢ用アンテナ（１０）は、上側誘電体（１１）と、下側誘電体（１３）と、それらの間に挟まれた導体パターン（１５）とから構成されている。導体パターンは、前面（１０ｆ）の略中央部に給電点（１５１）を持ち、この給電点から右側面（１０ｒｓ）および左側面（１０ｌｓ）へそれぞれ所定の角度（θ）で広がる右側テーパ部（１５２）および左側テーパ部（１５３）を持つ逆三角形部分（１５−１）と、この逆三角形部分の上辺に底辺が接する矩形部分（１５−２）とから構成されている。矩形部分（１５−２）に少なくとも１つのスリットが形成されていることが望ましい。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上側誘電体と、下側誘電体と、前記上側誘電体と前記下側誘電体との間に挟まれた導体パターンとから構成されたＵＷＢ用アンテナであって、前記導体パターンは、前面の略中央部に給電点を持ち、該給電点から右側面および左側面へそれぞれ所定の角度で広がる右側テーパ部および左側テーパ部を持つ逆三角形部分と、該逆三角形部分の上辺に底辺が接する矩形部分とから構成されていることを特徴とするＵＷＢ用アンテナ。
【請求項２】
前記所定の角度が４０°〜６０°の範囲にあることを特徴とする、請求項１に記載のＵＷＢ用アンテナ。
【請求項３】
前記矩形部分に少なくとも１つのスリットが形成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載のＵＷＢ用アンテナ。
【請求項４】
前記スリットの数が２以上ある、請求項３に記載のＵＷＢ用アンテナ。
【請求項５】
上側誘電体と、下側誘電体と、前記上側誘電体と前記下側誘電体との間に挟まれた導体パターンとから構成されたＵＷＢ用アンテナであって、前記導体パターンは、前面の略中央部に給電点を持ち、該給電点から右側面および左側面へそれぞれ所定の角度で広がる右側テーパ部および左側テーパ部を持つ逆三角形部分と、該逆三角形部分の上辺に底辺が接する半円形部分とから構成されていることを特徴とするＵＷＢ用アンテナ。
【請求項６】
前記所定の角度が４０°〜６０°の範囲にあることを特徴とする、請求項５に記載のＵＷＢ用アンテナ。
【請求項７】
前記半円形部分に少なくとも１つのスリットが形成されていることを特徴とする、請求項５又は６に記載のＵＷＢ用アンテナ。
【請求項８】
前記スリットの数が２以上ある、請求項７に記載のＵＷＢ用アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナに関し、特に、ＵＷＢ（Ultra Wide band）用アンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＵＷＢとは、その名の通り超広帯域無線を意味し、中心周波数の２５％以上、または１．５ＧＨｚ以上の帯域幅を占有する無線伝送方式を指す広義の用語である。一言でいうと、超広帯域の短パルス（通常１ｎｓ以下）を用いて通信し、無線に革命を起こすような技術である。
【０００３】
従来の無線とＵＷＢとの決定的な違いは、搬送波の有無だといえる。従来の無線では、搬送波と呼ばれるある周波数の正弦波を様々な方法で変調し、データを送受信する。これに対して、ＵＷＢではその搬送波を使わない。ＵＷＢの定義にも書いたように、超広帯域の短パルスを用いる。
【０００４】
ＵＷＢはその名のとおり、超広帯域な周波数帯域をもっている。一方、従来の無線は狭い周波数帯域しかもっていない。それは、周波数帯域の狭いほうが電波を活用できるからである。電波は有限な資源である。では、どうしてＵＷＢは超広帯域であるにも拘らず、注目されているかというと、各周波数での出力エネルギーにある。ＵＷＢは周波数帯域が広い代わりに各周波数での出力が非常に小さい。その大きさは、ノイズに埋もれてしまうくらいなので、他の無線通信との干渉は非常に少ないといえる。ＦＣＣ（Federal Communications Commission：米連邦通信委員会）が許可するのに条件付きとしたのも、他の無線通信との干渉が問題とならないように配慮したためである。
【０００５】
ＵＷＢは超広帯域であるため、既存の無線通信サービスと帯域がかぶってしまう。そのため、現在はＵＷＢの帯域は３．１ＧＨｚから１０．６ＧＨｚの間に限定されている状況にある。
【０００６】
また、アンテナは基本的に共振現象を利用している。アンテナはその長さによって共振する周波数が決まってしまうのであるが、多くの周波数成分を含むＵＷＢでは共振させることが難しい。したがって、送信したい電波の周波数帯域が広くなればなるほど、その分アンテナの設計が難しくなる。
【０００７】
たとえば、小型のアンテナとしてパッチアンテナが知られている。そのようなパッチアンテナの１つとして、携帯性に優れるとともに、周波数温度特性が高く、共振周波数のばらつきが小さく信頼性に優れた小型平面パッチアンテナが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、複数の周波数に対応できるパッチアンテナ装置も知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
しかしながら、パッチアンテナは、広帯域ではないので、ＵＷＢ用アンテナとして用いるのは不向きである。
【０００９】
一方、太陽誘電は、近距離無線通信の世界で、大容量データ伝送と低消費電力を同時に実現できる次世代技術として、今最も注目を集めているＵＷＢ向けに、１０ｍｍ×８ｍｍの形状で厚さわずか１ｍｍという超小型のセラミックチップアンテナの開発に成功した。このアンテナの開発により、今まで軍事用途に限られていたＵＷＢを、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）テレビやデジタルカメラ等デジタル機器同士のデータを超高速でつなぐなどの民生用途に広げ、モバイルまで視野に入れた機器の小型化が可能となる。
【００１０】
尚、このようなＵＷＢ用アンテナは、Bluetooth（商標）や無線ＬＡＮ（Local Area Network）等の用途に使用され得る。
【００１１】
Bluetoothは、比較的狭い範囲での音声およびデータのワイヤレス通信を、デスクトップおよびノートトップコンピュータ、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、携帯電話、プリンタ、スキャナ、デジタルカメラ、さらには家電製品の間で実現する先端テクノロジーのための一般公開された規格である。Bluetoothは、地球のどこでも利用できる２．４ＧＨｚ帯域の電波を使って動作するので世界中で利用できる。簡単に言えば、Bluetoothを利用するとデジタル周辺機器との接続にケーブルは不要となり、ケーブル接続にともなう面倒はすべて過去のものとなる。
【００１２】
無線ＬＡＮとは、電波や赤外線など、有線ケーブル以外の伝送路を利用したＬＡＮをいう。
【特許文献１】特開平７−９４９３４号公報
【特許文献２】特開平１０−１９０３４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上述したように、パッチアンテナのような従来のアンテナでは、広帯域化が困難であり、波形歪み（波形の広がり）が発生するという問題がある。
【００１４】
したがって、本発明の課題は、広帯域化が可能な、ＵＷＢ用アンテナを提供することにある。
【００１５】
本発明の他の課題は、周波数特性の改善を図ることが可能な、ＵＷＢ用アンテナを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の第１の態様によれば、上側誘電体（１１）と、下側誘電体（１３）と、上側誘電体と下側誘電体との間に挟まれた導体パターン（１５）とから構成されたＵＷＢ用アンテナ（１０，１０Ａ）であって、導体パターンは、前面（１０ｆ）の略中央部に給電点（１５１）を持ち、この給電点から右側面（１０ｒｓ）および左側面（１０ｌｓ）へそれぞれ所定の角度（θ）で広がる右側テーパ部（１５２）および左側テーパ部（１５３）を持つ逆三角形部分（１５−１）と、この逆三角形部分の上辺に底辺が接する矩形部分（１５−２）とから構成されていることを特徴とするＵＷＢ用アンテナが得られる。
【００１７】
上記本発明の第１の態様によるＵＷＢ用アンテナ（１０，１０Ａ）において、所定の角度（θ）が４０°〜６０°の範囲にあることが好ましい。また、矩形部分（１５−２）に少なくとも１つのスリット（１７）が形成されていることが望ましい。スリットの数が２以上あることが好ましい。
【００１８】
本発明の第２の態様によれば、上側誘電体（１１）と、下側誘電体（１３）と、上側誘電体と下側誘電体との間に挟まれた導体パターン（１５Ａ）とから構成されたＵＷＢ用アンテナ（１０Ｂ，１０Ｃ）であって、導体パターンは、前面（１０ｆ）の略中央部に給電点（１５１）を持ち、この給電点から右側面（１０ｒｓ）および左側面（１０ｌｓ）へそれぞれ所定の角度（θ）で広がる右側テーパ部（１５２）および左側テーパ部（１５３）を持つ逆三角形部分（１５−１）と、この逆三角形部分の上辺に底辺が接する半円形部分（１５−３）とから構成されていることを特徴とするＵＷＢ用アンテナが得られる。
【００１９】
上記本発明の第２の態様によるＵＷＢ用アンテナ（１０Ｂ，１０Ｃ）において、所定の角度（θ）が４０°〜６０°の範囲にあることが好ましい。また、半円形部分（１５−３）に少なくとも１つのスリット（１７）が形成されていることが望ましい。スリットの数が２以上あることが好ましい。
【００２０】
尚、上記括弧内の符号は、本発明の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、これらに限定されないのは勿論である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明では、２枚の誘電体で導体パターンを挟み、この導体パターンは、給電点と、この給電点から両側に所定の角度で広がるテーパ部とを持つので、広帯域のＵＷＢ用アンテナを得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】
【００２２】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２３】
図１を参照して、本発明の第１の実施の形態に係るＵＷＢ用アンテナ１０について説明する。図１において、（ａ）はＵＷＢ用アンテナ１０の横断面平面図であり、（ｂ）はＵＷＢ用アンテナ１０の縦断面側面図である。
【００２４】
ＵＷＢ用アンテナ１０は、全体の外観が、長さ（縦）Ｂ、幅（横）Ｗ、厚さＴを持つ直方体（矩形板）の形状をしている。図示の例では、長さＢが２２ｍｍ、幅Ｗが２１．６ｍｍ、高さＴが０．８ｍｍである。
【００２５】
ＵＷＢ用アンテナ１０は、上面１０ｕ、底面１０ｄ、前面１０ｆ、背面１０ｂ、右側面１０ｒｓ、および左側面１０ｌｓを持つ。
【００２６】
ＵＷＢ用アンテナ１０は、上側矩形誘電体１１と、下側矩形誘電体１３と、上側矩形誘電体１１と下側矩形誘電体１３との間に挟まれた導体パターン１５とから構成される。上側矩形誘電体１１および下側矩形誘電体１３の各々は、長さＢ、幅Ｗ、高さＴ／２を持つ。導体パターン１３は、例えば、銀ペースト等の材料から作られ、その厚さは約８μｍである。
【００２７】
また、上側矩形誘電体１１および下側矩形誘電体１３は比誘電率εｒを持つ。図示の例では、比誘電率εｒは４．４である。上側矩形誘電体１１および下側矩形誘電体１３は、例えば、セラミック板で構成される。
【００２８】
導体パターン１５は、前面１０ｆの略中央部に給電点１５１を持ち、この給電点１５１から右側面１０ｒｓおよび左側面１０ｌｓへそれぞれ所定の角度θで広がる右側テーパ部１５２、左側テーパ部１５３を持つ。図示の例では、角度θは４５°である。
【００２９】
すなわち、導体パターン１５は、前面１０ｆ側に形成された逆三角形部分１５−１と、背面１０ｂ側に形成された矩形部分１５−２とから構成されている。逆三角形部分１５−１の上辺と、矩形部分１５−２の底辺とが互いに接している。矩形部分１５−２は、縦Ｓおよび横Ｗを持ち、逆三角形部分１５−１は、高さ（Ｂ−Ｓ）を持つ。図示の例では、縦Ｓが１０．８ｍｍである。
【００３０】
導体パターン１５の給電点１５１には、縦Ｇで幅Ｗのグランド部品２０が電気的に接続される。図示の例では、縦Ｇは０．８ｍｍである。
【００３１】
図２に図１に示したＵＷＢ用アンテナ１０の角度θを変化させたときのアンテナ特性を示す。図２において、横軸は周波数（ＧＨｚ）を示し、縦軸はＳパラメータのＳ１１（ｄＢ）を示す。
【００３２】
ここで、Ｓパラメータは、下記の数１のように定義される。
【数１】
2005094437.tif 000003
【００３３】
ここで、ａ１、ａ２は入力電圧、ｂ１、ｂ２は反射電圧である。数１からＳ１１およびＳ２１は、数１でａ２＝０とすることによって求められ、Ｓ１２およびＳ２２は、数１でａ１＝０とすることによって求めることができる。Ｓ１１とＳ２２は反射特性を表し、Ｓ１２とＳ２１は通過特性を表す。このように、Ｓパラメータは入力電圧、反射電圧の比で表現されるため、マイクロ波帯でも容易にパラメータを求めることができる。
【００３４】
すなわち、ＳパラメータのＳ１１は反射係数を表している。反射係数Ｓ１１が小さい程、アンテナとしてマッチングがとれていることを示す。
【００３５】
例えば、反射係数Ｓ１１が−１０ｄＢ以下であることが要求されたとする。この場合、角度θが６０°や５５°では反射係数Ｓ１１が周波数が５〜６ＧＨｚで−１０ｄＢ以上になるので好ましくない。一方、角度θが５０°、４５°、および４０°では−１０ｄＢより小さい。角度θが４０°では、−１０ｄＢ以下になっている周波数帯域幅が狭く、角度θが５５°のとき周波数帯域幅が広くなっていることが分かる。
【００３６】
一方、反射係数Ｓ１１が−５ｄＢ以下であることが要求されたとする。この場合、角度θが、４０°、４５°、５０°、５５°、６０°のいずれの場合であって、約４ＧＨｚから約９ＧＨｚまでの間の周波数範囲で反射係数Ｓ１１が−５ｄＢ以下になっていることが分かる。
【００３７】
図３を参照して、本発明の第２の実施の形態に係るＵＷＢ用アンテナ１０Ａについて説明する。図３はＵＷＢ用アンテナ１０Ａの横断面平面図である。
【００３８】
図示のＵＷＢ用アンテナ１０Ａは、矩形部分１５−２にスリット１７が形成されている点を除いて、図１に示したＵＷＢ用アンテナ１０と同様の構成を有する。
【００３９】
このようなスリット１７を形成することによって、後述するように、ＵＷＢ用アンテナ１０Ａの周波数特性の改善を図ることができる。
【００４０】
図４に図３に示したＵＷＢ用アンテナ１０Ａの、スリット１７の数（切り込み数）を変化させたときの、アンテナ特性を示す。図４において、横軸は周波数（ＧＨｚ）を示し、縦軸はＳパラメータの反射係数Ｓ１１（ｄＢ）を示す。
【００４１】
図４では、スリット１７の深さ（切り込み深さ）を５ｍｍに一定にした状態で、切り込み数を１，２，３，４，および５としたときの、ＵＷＢ用アンテナ１０Ａのアンテナ特性を示している。尚、角度θは４５°である。
【００４２】
図４から、スリット１７が無いもの（図２の角度θ＝４５°）に比較して、スリット１７を形成したものの方が、反射係数Ｓ１１が−１０ｄＢ以下の周波数範囲が若干広がっていることが分かる。したがって、周波数特性の改善を図ることができる。また、切り込み数が１のとき、反射係数Ｓ１１が−１０ｄＢ以下の周波数範囲が一番狭く、切り込み数が２〜５のときでは、反射係数Ｓ１１が−１０ｄＢ以下の周波数範囲はほぼ同じになっていることが分かる。したがって、切り込み数は２以上であることが好ましい。
【００４３】
図５に図３に示したＵＷＢ用アンテナ１０Ａの、スリット１７の深さ（切り込み深さ）を変化させたときの、アンテナ特性を示す。図５において、横軸は周波数（ＧＨｚ）を示し、縦軸はＳパラメータの反射係数Ｓ１１（ｄＢ）を示す。
【００４４】
図５では、スリット１７の数（切り込み数）を３に一定にした状態で、切り込み深さを１ｍｍ、３ｍｍ、５ｍｍ、７ｍｍ、および９ｍｍとしたときの、ＵＷＢ用アンテナ１０Ａのアンテナ特性を示している。尚、角度θは４５°である。
【００４５】
図５から、切り込み深さが３ｍｍおよび５ｍｍのときが、反射係数Ｓ１１が−１０ｄＢ以下の周波数範囲が一番広く、それ以外では若干狭くなっていることが分かる。さらに、切り込み深さが７ｍｍのときでは、周波数が５．８ＧＨｚ付近で、反射係数Ｓ１１が一部分で−１０ｄＢ以上になっていることが分かる。したがって、切り込み深さは３〜５ｍｍの範囲にあることが好ましい。
【００４６】
図６を参照して、本発明の第３の実施の形態に係るＵＷＢ用アンテナ１０Ｂについて説明する。図６はＵＷＢ用アンテナ１０Ｂの横断面平面図である。
【００４７】
図示のＵＷＢ用アンテナ１０Ｂは、矩形部分１５−２の代わりに半円形部分１５−３を有する導体パターン１５Ａを使用した点を除いて、図１に示したＵＷＢ用アンテナ１０と同様の構成を有する。
【００４８】
このような構成を有するＵＷＢ用アンテナ１０Ｂでも、本発明者らは、図１に示されたＵＷＢ用アンテナ１０と同様のアンテナ特性が得られることを確認している。
【００４９】
図７を参照して、本発明の第４の実施の形態に係るＵＷＢ用アンテナ１０Ｃについて説明する。図７はＵＷＢ用アンテナ１０Ｃの横断面平面図である。
【００５０】
図示のＵＷＢ用アンテナ１０Ｃは、矩形部分１５−２の代わりに半円形部分１５−３を有する導体パターン１５Ａを使用した点を除いて、図３に示したＵＷＢ用アンテナ１０Ａと同様の構成を有する。
【００５１】
このような構成を有するＵＷＢ用アンテナ１０Ｃでも、本発明者らは、図３に示されたＵＷＢ用アンテナ１０Ａと同様のアンテナ特性が得られることを確認している。
【００５２】
以上、本発明について好ましい実施の形態によって説明してきたが、本発明は上述した実施の形態に限定しないのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るＵＷＢ用アンテナの構成を示し、（ａ）は横断面平面図、（ｂ）は縦断面側面図である。
【図２】図１に示したＵＷＢ用アンテナの角度を変化させたときのアンテナ特性を示す特性図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係るＵＷＢ用アンテナの構成を示す横断面平面図である。
【図４】図３に示したＵＷＢ用アンテナの、スリットの数（切り込み数）を変化させたときの、アンテナ特性を示す特性図である。
【図５】図３に示したＵＷＢ用アンテナの、スリットの深さ（切り込み深さ）を変化させたときの、アンテナ特性を示す特性図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係るＵＷＢ用アンテナの構成を示す横断面平面図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態に係るＵＷＢ用アンテナの構成を示す横断面平面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ    ＵＷＢ用アンテナ
１１    上側矩形誘電体
１３    下側矩形誘電体
１５、１５Ａ    導体パターン
１５１    給電点
１５２    右側テーパ部
１５３    左側テーパ部
１５−１    逆三角形部分
１５−２    矩形部分
１５−３    半円形部分
【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】
2005094437.tif 000009
【図７】
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