(57)【要約】【課題】基板間に生じる隙間を減少してアンテナ毎の特性のばらつきを小さく抑えてサイドローブレベルを低くでき平面アンテナを提供する。【解決手段】放射素子基板２、金属板５及び給電線路基板６を積層して設け、上記放射素子基板２に設けられている放射素子３の給電点と給電線路基板６上の給電線路８との間を給電ピン１０により接続する。上記給電線路基板６及び金属板５には、給電線路８における各給電点から１／４λｇ（λｇ：基板内の波長）未満の位置にそれぞれ複数例えば２個ずつのネジ穴１５を設け、このネジ穴１５にネジ１６を螺着し、給電線路基板６と金属板５との間隙を無くして励振分布の乱れを防止する。【選択図】    図１
2005020074.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射素子が形成された放射素子基板と、前記放射素子基板に積層して設けられる給電線路が形成された給電線路基板と、前記放射素子基板と前記給電線路基板との間に設けられる金属板と、前記給電線路基板に形成された給電線路の給電点から前記放射素子に給電する給電手段と、前記給電線路の給電点から１／４λｇ（λｇ：基板内の波長）未満の位置で少なくとも前記給電線路基板と前記金属板とをネジにより固定するネジ止め手段とを具備したことを特徴とする平面アンテナ。
【請求項２】
放射素子が形成された放射素子基板と、前記放射素子基板に積層して設けられる給電線路が形成された給電線路基板と、前記給電線路基板に形成された給電線路の給電点から前記放射素子に給電する給電手段と、前記給電線路の給電点から１／４λｇ（λｇ：基板内の波長）未満の位置で前記給電線路基板と前記放射素子基板とをネジにより固定するネジ止め手段とを具備したことを特徴とする平面アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低サイドローブの放射指向性を有する平面アンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、次世代の道路システムとして、高度道路交通システム（ＩＴＳ：Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）が注目を集めている。この高度道路交通システムに含まれる自動料金収受システム（ＥＴＣ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｔｏｌｌ  Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）は、既に平成１３年秋にサービスが開始されている。上記自動料金収受システム（ＥＴＣ）の無線技術は、ＤＳＲＣ（Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ  Ｓｈｏｒｔ  Ｒａｎｇｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ：狭域通信）方式を応用したもので、通信領域が比較的狭く、伝送速度が速い方式である。このため上記自動料金収受システムの無線技術は、例えばピンポイントで情報提供を行なう駐車場や走行支援などへ応用が可能である。
【０００３】
上記ＤＳＲＣシステム用のアンテナには、他のシステムとの混信を避けるために特殊なビーム形状が求められる。例えば自動料金収受システム（ＥＴＣ）では、料金所に設けられた路上機と車両に搭載された車載機との間で、無線通信によりデータを送受信して通行料金の収受処理を行なうが、料金の誤徴収を防止するため特定の通信領域以外への電波漏洩が厳しく制限されている。このため路上機のアンテナとしては低サイドローブの放射指向性を有する平面アンテナが一般に使用されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
従来の平面アンテナは、通常、放射素子基板と給電線路基板を別々の基板で構成し、積層した状態でその四隅をネジ止めすることにより両者を一体的に固定している。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−１６３７４５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の平面アンテナでは、四隅がネジ止めされているだけであるので、放射素子基板と給電線路基板との間に隙間が生じ、その影響で指向特性や反射特性等の電気特性が一定とならず、アンテナ毎にばらつくという問題があった。図４は、従来の平面アンテナにおけるサイドローブレベルの平均値及び標準偏差を示す特性図である。なお、図４は、従来の４０個の平面アンテナについて、サイドローブレベルを計測して平均値及び標準偏差を求めたものである。上記従来の平面アンテナでは、サイドローブレベルの平均値が「−２４．２ｄＢ」、標準偏差が「５．３ｄＢ」であった。
【０００７】
上記従来の平面アンテナは、図４の特性図からも明らかなように十分なサイドローブレベルが得られず、また、サイドローブレベルのばらつきも大きいという問題があった。特に最近のＩＴＳ（高度道路交通システム）に使用されるアンテナにおいては、低サイドローブ化が要求されており、上記基板間の隙間により生じる励振分布の乱れがサイドローブの上昇につながり、仕様を満足できなくなるといった問題が発生している。
【０００８】
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、基板間に生じる隙間を減少し、アンテナ毎の特性のばらつきを小さく抑えてサイドローブレベルを低くでき、狭域通信に対する仕様を満たす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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る平面アンテナは、放射素子が形成された放射素子基板と、前記放射素子基板に積層して設けられる給電線路が形成された給電線路基板と、前記放射素子基板と前記給電線路基板との間に設けられる金属板と、前記給電線路基板に形成された給電線路の給電点から前記放射素子に給電する給電手段と、前記給電線路の給電点から１／４λｇ（λｇ：基板内の波長）未満の位置で少なくとも前記給電線路基板と前記金属板とをネジにより固定するネジ止め手段とを具備したことを特徴とする。
【００１０】
上記のように平面アンテナを構成する放射素子基板と給電線路基板との間に金属板を設け、給電線路の給電点から１／４λｇ未満の位置で少なくとも前記給電線路基板と金属板とをネジにより固定することにより、基板間に生じる隙間を減少して該隙間により生じる励振分布の乱れを確実に防止でき、アンテナ毎の特性のばらつきを小さく抑えてサイドローブレベルを低くでき、例えば自動料金収受システム（ＥＴＣ）等の狭域通信に対する仕様を十分に満たすことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る平面アンテナ１の基本的な構成を示す断面図、図２は同底面図である。図１において、２は誘電体を使用した例えば０．６〜１．６ｍｍ程度の厚さの放射素子基板で、この放射素子基板２の上面にエッチング等の処理により例えば円偏波用の複数の放射素子３が所定の間隔で設けられると共に、下側全面に放射素子グランド４が形成される。上記放射素子３としては、例えば方形、円形、リング状等のパッチ素子が用いられる。
【００１２】
上記放射素子基板２の放射素子グランド４側には、金属板５を介して例えば０．６〜１．６ｍｍ程度の厚さの給電線路基板６が積層して設けられる。上記金属板５としては、例えば２〜３ｍｍ程度の厚さのアルミニウム板が使用される。上記給電線路基板６には、内側面すなわち金属板５に対向する面に給電線路グランド７が形成され、外側面に上記放射素子３に対する給電線路８が例えばマイクロストリップ線路により形成される。上記放射素子基板２、金属板５、給電線路基板６は、例えば四隅がネジ止め（図示せず）により固定される。
【００１３】
上記各放射素子３の給電点と給電線路８との間は、給電ピン１０により接続される。この場合、給電ピン１０は、放射素子基板２、金属板５及び給電線路基板６に設けられた透孔１１内を通って放射素子３の給電点と給電線路８との間を接続する。上記給電ピン１０と放射素子３の給電点との接続点、及び給電ピン１０と給電線路８との接続点は、例えば半田付け１２により固定されると共に電気的に確実に接続される。また、給電線路８は、図２に示すように給電線路基板６に設けられた給電端子１３に接続される。
【００１４】
そして、上記給電線路基板６及び金属板５には、図１、図２に示すように給電線路８における各給電点１４から１／４λｇ（λｇ：基板内の波長）未満の間隔ｄでそれぞれ複数例えば２個ずつのネジ穴１５を設け、このネジ穴１５にネジ１６を螺着して給電線路基板６を金属板５に固着し、給電線路基板６の給電線路グランド７を金属板５に電気的に確実に接続させる。上記各給電点１４に対して設ける複数のネジ１６は、例えば等角度で配置する。なお、上記ネジ１６は、金属材あるいは絶縁材の何れを使用しても良い。
【００１５】
上記のように放射素子基板２と給電線路基板６との間に金属板５を設け、給電線路基板６を金属板５にネジ１６で固定することにより、金属板５と給電線路基板６との間に生じる隙間を減少して励振分布の乱れを防止でき、この結果、アンテナ毎の特性のばらつきを小さく抑えてサイドローブレベルを低くでき、自動料金収受システム（ＥＴＣ）等の狭域通信に対する仕様を十分に満たすことができる。また、給電線路８における各給電点１４から１／４λｇ未満の位置でねじ止めし、金属板５と給電線路基板６の給電線路グランド７との電気的接続を確実に行なうことにより、励振分分布の乱れを効果的に防止することができる。
【００１６】
また、本発明による平面アンテナは、自動料金収受システム（ＥＴＣ）に使用できると共に、例えばピンポイントで情報提供を行なう駐車場や走行支援などへ応用が可能である。
【００１７】
図３は、上記実施形態で示した平面アンテナ１を製作し、そのサイドローブレベルを計測して示したもので、横軸に角度［°］をとり、縦軸に相対電力［ｄＢ］をとって示した。なお、図３は、上記平面アンテナ１を４０個製作し、そのサイドローブレベルを実測して平均値及び標準偏差を求めたものである。
【００１８】
上記平面アンテナ１におけるサイドローブレベルの平均値は「−２８．４ｄＢ」であり、従来の平面アンテナ（−２４．２ｄＢ）に比較して約４．２ｄＢ改善することができた。また、上記平面アンテナ１のサイドローブレベルの標準偏差は「１．８ｄＢ」で、従来の平面アンテナ（５．３ｄＢ）に比較して非常に小さい値であり、そのばらつきを非常に少なくすることができた。
【００１９】
なお、上記実施形態では、金属板５と給電線路基板６とを各給電点１４の近傍（間隔ｄ）でそれぞれ２本のネジ１６で固着する場合について示したが、３本以上のネジ１６を使用して金属板５と給電線路基板６とを固着するようにしても良い。
【００２０】
また、上記実施形態では、金属板５と給電線路基板６とをねじ止めにより固着した場合について示したが、更に金属板５及び給電線路基板６と共に放射素子基板２をネジ１６により一体的に固着するようにしても良い。この場合、放射素子基板２は、ねじ止めできるような十分な厚さに形成する。このように金属板５及び給電線路基板６と共に放射素子基板２を一体的に固着することにより、給電線路グランド７と金属板５との間だけでなく、金属板５と放射素子基板２の放射素子グランド４との間についても電気的に確実に接続でき、更にサイドローブレベルのばらつきを減少して放射指向性を良好なものとすることができる。
【００２１】
また、上記実施形態では、放射素子基板２と給電線路基板６との間に金属板５を設けた場合について示したが、金属板５を省略して放射素子基板２と給電線路基板６とをネジ１６により固着するようにしても良い。この場合、放射素子基板２をねじ止めできるように十分な厚さに形成する。このように金属板５を省略した場合には、放射素子基板２の放射素子グランド４と給電線路基板６の給電線路グランド７とをねじ止め部分で直接接触させて電気的接続を確実に行なわせることが可能となり、サイドローブレベルのばらつきを減少して放射指向性を良好なものとすることができる。
【００２２】
また、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できるものである。
【００２３】
【発明の効果】
以上詳記したように本発明によれば、基板間の隙間を減少して上記基板間の隙間により生じる励振分布の乱れを確実に防止でき、アンテナ毎の特性のばらつきを小さく抑えてサイドローブレベルを低くでき、自動料金収受システム（ＥＴＣ）等の狭域通信に対する仕様を十分に満たすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る平面アンテナの断面図。
【図２】同実施形態における平面アンテナの底面図。
【図３】同実施形態において、複数の平面アンテナを製作し、実測して求めたサイドローブレベルの平均値及び標準偏差を示す特性図。
【図４】従来の平面アンテナにおけるサイドローブレベルの平均値及び標準偏差を示す特性図。
【符号の説明】
１…平面アンテナ
２…放射素子基板
３…放射素子
４…放射素子グランド
５…金属板
６…給電線路基板
７…給電線路グランド
８…給電線路
１０…給電ピン
１１…透孔
１３…給電端子
１４…給電点
１５…ネジ穴
１６…ネジ
【図１】
2005020074.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2005020074.tif 000006