(57)【要約】【課題】  スロットアンテナの外形寸法を変えることなく、電圧定在波比が良好な広帯域の小型反射板付きスロットアンテナを提供する。【解決手段】  スロット放射素子１１と反射板１２とを有するアンテナにおいて、スロット放射素子１１と反射板１２との間に溝型の金属板１３を設け、金属板１３の谷側をスロット放射素子１１に臨ませると共に金属板１３の長手方向がスロット放射素子１１に平行になるようにした多重共振型反射板付きアンテナ装置１である。【選択図】  図１
2005229381.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スロット放射素子と反射板とを有するアンテナにおいて、上記スロット放射素子と上記反射板との間に溝型の金属板を設け、該金属板の谷側を上記スロット放射素子に臨ませると共に該金属板の長手方向が上記スロット放射素子に平行になるようにしたことを特徴とする多重共振型反射板付きアンテナ装置。
【請求項２】
上記金属板の山側が上記反射板に接する請求項１記載の多重共振型反射板付きアンテナ装置。
【請求項３】
上記金属板は、その長手方向と直交する横断面が略Ｕ字状若しくはコ字状の溝型である請求項１または２記載の多重共振型反射板付きアンテナ装置。
【請求項４】
上記金属板は、その長手方向と直交する横断面が略Ｖ字状の溝型である請求項１または２記載の多重共振型反射板付きアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信用アンテナに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のスロットアンテナは、両面銅張プリント基板で形成されており、基板の片面にスロット孔加工を施し、他の片面に給電線を形成した構造となっている。このようなスロットアンテナは、多素子のアレイアンテナという形で無線通信用送受信アンテナとして広く使用されている。
【０００３】
スロットアンテナのスロットの長さは、誘電体の比誘電率を考慮して所望周波数の波長の１／２の長さで決まる。スロットアンテナは、スロットにおける給電線位置や反射板との間隔でアンテナ全体のインピーダンスが変化する性質を有している。このため、アンテナの大きさを余り変化させずに所望周波数の広帯域化を図るには、図５に示すようにスロットアンテナ３１の無給電素子１４をスロット放射素子１１の開口部真上に設けてスロット放射素子１１と無給電素子１４との間に共振を生ぜしめる方法が知られている。
【０００４】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、次のものがある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３３６１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、アンテナ素子基板１９に設けられたスロット放射素子１１の開口長が使用周波数の波長の１／２で決まるため、所望周波数の広帯域化を図る際には、スロット開口部の真上に無給電素子１４を２段、３段と重ねて多重共振を起こさせる方法を採っている。このため、アンテナ全体の形状が大きくなるという問題点があった。
【０００７】
無給電素子を多段に重ねた場合には、従来の所定形状のカバー内に収容出来ないという問題点もあった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、スロットアンテナの外形寸法を変えることなく、電圧定在波比が良好な広帯域の小型反射板付きスロット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】
【０００９】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、第１の発明は、スロット放射素子と反射板とを有するアンテナにおいて、上記スロット放射素子と上記反射板との間に溝型の金属板を設け、該金属板の谷側を上記スロット放射素子に臨ませると共に該金属板の長手方向が上記スロット放射素子に平行になるようにした多重共振型反射板付きアンテナ装置である。
【００１０】
第２の発明は、上記金属板の山側が上記反射板に接するものである。
【００１１】
第３の発明は、上記金属板は、その長手方向と直交する横断面が略Ｕ字状若しくはコ字状の溝型であるものである。
【００１２】
第４の発明は、上記金属板は、その長手方向と直交する横断面が略Ｖ字状の溝型であるものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、スロットアンテナの外形寸法を変えることなく、電圧定在波比が良好な広帯域の小型の反射板付きスロットアンテナを得られる優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の好適実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
【００１５】
図１に、本発明の好適実施の形態を示す多重共振型反射板付きアンテナ装置を示す。図１（ａ）は、多重共振型反射板付きアンテナ装置の正面図である。図１（ｂ）は、多重共振型反射板付きアンテナ装置の斜視図である。
【００１６】
多重共振型反射板付きアンテナ装置１は、スロット放射素子１１が設けられたアンテナ素子基板１９と、スロット放射素子１１から放射される電磁波を反射する反射板１２と、金属板の長手方向と直交する横断面が略片仮名のコの字状（若しくは、アルファベットの略Ｕ字状、Ｖ字状）になった溝型の金属板１３と、アンテナ素子基板１９に電磁波を給電するための給電部１５とを備えて構成される。
【００１７】
多重共振型反射板付きアンテナ装置１は、スロット放射素子１１と反射板１２との間にコ字形状の溝型金属板１３を備えている。金属板１３の谷側は、スロット放射素子１１に臨ませてある。また、金属板１３の長手方向がスロット放射素子１１に平行になっている。更に、金属板１３の山側が反射板１２に接しているものである。
【００１８】
反射板１２は、導体材質からなり、１面が開口された直方体状すなわち箱状に形成されており、その開口面１２ａと対向した導体材質面（以下、背面という。）１２ｂにおいてスロット放射素子１１から放射された電磁波を反射する機能を有している。
【００１９】
反射板１２は、図示した直方体状のものに限らず側面の一部が開口された円筒状に形成してもよく、この開口部にアンテナ素子基板１９を設けることでアンテナ機能や効果を損なわない。
【００２０】
反射板１２の開口面１２ａには、アンテナ素子基板１９が反射板側面１２ｃを渡るように設けられ、アンテナ素子基板１９の両端が各反射板側面１２ｃの縁に固定し取り付けられている。
【００２１】
アンテナ素子基板１９は、誘電体材質の板の両面に導体材質を設けた（例えば、銅張した）プリント基板で形成されている。アンテナ素子基板１９は、プリント基板の片面にエッチング等による銅の孔加工を施したスロット放射素子１１が形成されている。アンテナ素子基板１９は、プリント基板の他の片面に表面に設けられた銅にエッチング等による加工が施され、スロット放射素子１１と直交するように給電線１６が形成された構造となっている。
【００２２】
アンテナ素子基板１９は、給電線１６が形成された面を反射板１２の背面１２ｂに向け、スロット放射素子１１が形成された面を反射板１２の開口面１２ａ正面に向けてある。
【００２３】
スロット放射素子１１は、スロット長手方向の長さが使用する電磁波の波長の１／２になっている。
【００２４】
アンテナ素子基板１９は、これまで説明したような形態に限定されるものではなく、板状の金属導体にスロットを設けた構造でも、アンテナ素子基板１９と同様のスロットアンテナ素子としての機能を有する。
【００２５】
給電線１６は、細長いマイクロストリップラインであり、スロット放射素子１１に直交して横切るように設けられている。給電線１６は、スロット放射素子１１から放射する電磁波を給電するために設けられたラインである。マイクロストリップライン以外では同軸ケーブル給電による方法なども同様に適用される。
【００２６】
給電部１５は、アンテナ素子基板１９又は反射板１２に取り付けられている。給電部１５の芯線側は、アンテナ素子基板１９に形成された給電線１６の一端に接続され、給電部１５のアース側は、アンテナ素子基板１９又は反射板１２のアースと接続されている。
【００２７】
金属板１３は、金属板の長手方向と直交する横断面が略コの字状を有する溝型（チャネル形状）の導体金属板で形成されており、金属板１３の山側が反射板１２に接し、反射板１２に固定されている。
【００２８】
図２にこのような金属板の実施の形態を示す。図２（ａ）は、横断面が略コ字形状を呈する溝型導体の金属板１３の斜視図である。図２（ｂ）は、横断面が略Ｖ字形状を呈する溝型導体の金属板２３の斜視図である。
【００２９】
金属板１３、２３は、長方形の金属板を長手方向に沿って屈曲させることにより、溝型としたものである。この屈曲により凸になる側を山側、凹になる側を谷側と称する。
【００３０】
金属板１３は、このコの字状の角を滑らかにして、金属板の横断面が略Ｕ字状を形成してもよい。
【００３１】
金属板２３は、金属板の長手方向と直交する横断面が略Ｖ字状を形成する溝型形状となっている。
【００３２】
金属板１３、２３は、長手方向の長さがスロット放射素子１１のスロット長さよりも長い。すなわち、金属板１３、２３の長さは多重共振型反射板付きアンテナ装置１の使用する電磁波の波長の１／２より長くなるように設けられている。更に、金属板１３、２３は、溝の深さが使用する電磁波の波長の１／８以上になるように、溝の深さを形成するとよい。これは、後に詳述する電磁波の共振を生ぜしめるに際して、共振に適した寸法距離となっている。
【００３３】
金属板１３、２３は、所望のアンテナ放射パターンが得られるよう形状、数量等を決めるとよい。
【００３４】
金属板１３、２３の代わりに、例えば屈曲しない平板の金属板を用いる場合、これを背面１２ｂと平行に一定間隔で複数枚設けることもある。
【００３５】
次に、この多重共振型反射板付きアンテナ装置１の作用効果について説明する。
【００３６】
給電部１５に給電された所定周波数の電磁波は、アンテナ素子基板１９に設けられた給電線１６を伝搬される。給電線１６で伝搬された電磁波は、スロット放射素子１１から放射される。放射された電磁波は、一部が反射板１２及び金属板１３に入射する。
【００３７】
反射板１２及び金属板１３に入射された電磁波の一部は、反射板１２及び金属板１３より反射して、反射板１２の開口面（すなわちアンテナ素子基板１９の方）１２ａに戻る。スロット放射素子１１から放射された電磁波と反射板１２及び金属板１３より反射した電磁波とが合成されて、正面の方向に出射される。
【００３８】
合成された電磁波により、アンテナ指向性パターンが形成される。このアンテナ指向性パターンの指向方向は、概ね背面１２ｂから開口面１２ａに向かう方向となっており、開口面１２ａの鉛直方向と略一致する。
【００３９】
多重共振型反射板付きアンテナ装置１は、スロット放射素子１１と金属板１３との間で電磁波の共振を生じる。
【００４０】
詳しくは、スロット放射素子１１から放射された電磁波の一部が、金属板１３に入射し、スロット放射素子１１と金属板１３との間で共振が起こる一次共振と、金属板１３から反射して開口面１２ａに戻った電磁波がアンテナ素子基板１９で反射し再度金属板１３に入射して共振する二次共振とが発生している。
【００４１】
上に触れたように金属板１３は、使用する電磁波の波長の１／２より長く導体金属板を形成し、この金属板１３を屈曲させて形成した溝の深さが使用する電磁波の波長の１／８以上になるように形成したことにより、共振が生じやすい寸法形状となっている。
【００４２】
これに反して、使用する電磁波の波長に対して、アンテナ素子基板１９と反射板１２及び金属板１３との距離が近すぎる場合には、スロット放射素子１１から素子共振により放射されそのまま自由空間に放射される電磁波と、反射板１２及び金属板１３に反射され反射板共振により自由空間に放射される電磁波とが合成されるポイントが極端に制限され、多重共振が生じ難くなる。つまり、スロット放射素子１１から放射される電磁波の位相と反射板１２及び金属板１３で反射した電磁波の位相とがずれて互いに相殺することによって、共振が起こらない状態となるためである。
【００４３】
これに対して、スロット放射素子１１と反射板１２及び金属板１３との距離を使用する電磁波の波長の１／８程度若しくはそれ以上取ることで、スロット放射素子１１から放射される電磁波の位相と反射板１２及び金属板１３で反射した電磁波の位相が合致して、共振が起こり易い状態となっている。
【００４４】
金属板１３をアンテナ素子基板１９と反射板１２との間に設けることで多重共振を発生させることができるので、アンテナの形状、大きさを殆ど変えることなしにアンテナの広帯域化することができる。
【００４５】
この多重共振型反射板付きアンテナ装置１は、図５の従来スロットアンテナ３１のように無給電素子１４を多段に重ねることも必要がないため、従来の所定形状のカバー内に収容出来るという経済上の効果もある。
【００４６】
また、金属板１３または金属板２３を取り付けることにより、次に示すように電圧定在波比を広帯域に改善することに効果もある。
【００４７】
図３、４に電圧定在波比の改善の状態をリターンロスで示したものである。
【００４８】
図３は、多重共振型反射板付きアンテナ装置にコ字形状の溝型金属板を取り付けた場合及び取り付けない場合の電圧定在波比を示す特性図である。図３の横軸は周波数（単位：ＧＨｚ）を示し、縦軸はリターンロス（単位：ｄＢ）を示す。
【００４９】
特性図中の実線はコ字形状の金属板１３を取り付けた場合の特性曲線であり、破線はコ字形状の金属板１３を取り付けない場合の特性曲線である。
【００５０】
図から分かるように周波数約２．６ＧＨｚにおいて、コ字形状の金属板１３を取り付けない場合にはリターンロスが約−２４ｄＢであるのに対して、コ字形状の金属板１３を取り付けた場合にはリターンロスが約−３５．９ｄＢとなっており、約１２ｄＢの大幅な改善がなされていることが分かる。
【００５１】
図４は、多重共振型反射板付きアンテナ装置にＶ字形状の溝型金属板を取り付けた場合及び取り付けない場合の電圧定在波比を示す特性図である。図４の横軸は周波数（単位：ＧＨｚ）を示し、縦軸はリターンロス（単位：ｄＢ）を示す。
【００５２】
特性図中の実線はＶ字形状の金属板２３を取り付けた場合の特性曲線であり、破線はＶ字形状の金属板２３を取り付けない場合の特性曲線である。
【００５３】
図から分かるように周波数約２．６ＧＨｚにおいて、Ｖ字形状の金属板２３を取り付けない場合にはリターンロスが約−２４ｄＢであるのに対して、Ｖ字形状の金属板２３を取り付けた場合にはリターンロスが約−３１ｄＢと約７ｄＢ改善されていることが分かる。
【００５４】
尚、本実施の形態ではスロット放射素子１１が１つ設けられた場合を説明したが、スロット放射素子１１が複数設けられたスロットアレイアンテナにおいても、この複数のスロット１１に対応する数量の金属板１３、２３をアンテナ素子基板１９と反射板１２の背面１２ｂとの間に設けることで、スロット放射素子１１が１つのみ設けられた多重共振型反射板付アンテナ装置１と同様に広帯域化及び電圧定在波比の改善を行うことが可能である。
【００５５】
以上説明したように、金属板１３がアンテナ素子基板１９と反射板１２間に設けられることで容易に多重共振を生ぜしめることができると共に、寸法・形状が従来の大きさと殆ど変わらない小型のアンテナを実現することができる。
【００５６】
この小型化されたアンテナは、金属板１３を設け多重共振を生じることで、アンテナ周波数の広帯域化ができるという優れた効果を有する。
【００５７】
更には、アンテナの電圧定在波比を広帯域に亘って改善することができるという優れた効果を有する。
【００５８】
また、金属板１３、２３の追加は、アンテナ素子基板１１と反射板１２との間に留まるため、従来の所定形状のカバー内に収容出来るという製造コスト、経済上の効果もある。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】図１（ａ）は、多重共振型反射板付きアンテナ装置の正面図である。図１（ｂ）は、多重共振型反射板付きアンテナ装置の斜視図である。
【図２】図２（ａ）は、多重共振型反射板付きアンテナ装置に取り付けるコ字形状の溝型金属板の斜視図である。図２（ｂ）は、多重共振型反射板付きアンテナ装置に取り付けるＶ字形状の溝型金属板の斜視図である。
【図３】多重共振型反射板付きアンテナ装置にコ字形状の溝型金属板を取り付けた場合及び取り付けない場合の電圧定在波比を示す特性図である。
【図４】多重共振型反射板付きアンテナ装置にＶ字形状の溝型金属板を取り付けた場合及び取り付けない場合の電圧定在波比を示す特性図である。
【図５】背景技術のスロットアンテナを示す斜視図である。
【符号の説明】
【００６０】
１  多重共振型反射板付きアンテナ装置
１１  スロット放射素子
１２  反射板
１２ａ  開口面
１２ｂ  背面
１２ｃ  反射板側面
１３  コ字型の金属板
１５  給電部
１６  給電線
１９  アンテナ素子基板
【図１】
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【図２】
2005229381.tif 000004
【図３】
2005229381.tif 000005
【図４】
2005229381.tif 000006
【図５】
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