(57)【要約】【課題】  複数の周波数帯に対応できて所望のアンテナ特性を確保しつつ小型化が図れ、しかも低コスト化が容易なパッチアンテナを提供すること。【解決手段】  パッチアンテナ２１は、誘電体基体２２の天面に並設された２種類のパッチ電極２３，２４と、誘電体基体２２の底面に設けられたグラウンド電極２５と、パッチ電極２３，２４の給電点にそれぞれ接続された給電ピン２７，２８と、パッチ電極２３，２４間に設けられて誘電体基体２２を貫通するスルーホール２６群とを備えている。このパッチアンテナ２１は回路基板３０上に搭載され、給電ピン２７，２８がアンテナ回路３２に接続されると共に、スルーホール２６群がグラウンド導体部３１に接続される。ここで、スルーホール２６群は、パッチ電極２３，２４間の電界を誘導してアイソレーションを確保するためのものであり、金属ピン等であってもよい。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体材料からなる誘電体基体と、該誘電体基体の天面に並設された複数のパッチ電極と、前記誘電体基体の底面に設けられたグラウンド電極と、前記複数のパッチ電極に対して個別に給電する複数の給電手段と、前記複数のパッチ電極の間に設けられて前記誘電体基体を貫通する電界誘導手段とを備え、少なくとも片面にグラウンド導体部を有する回路基板上に搭載されたことを特徴とするパッチアンテナ。
【請求項２】
請求項１の記載において、前記電界誘導手段が前記グラウンド導体部に接続された複数のスルーホールであることを特徴とするパッチアンテナ。
【請求項３】
請求項１の記載において、前記電界誘導手段が前記グラウンド導体部に接続された複数の金属ピンであることを特徴とするパッチアンテナ。
【請求項４】
請求項１の記載において、前記電界誘導手段が複数のエアホールであることを特徴とするパッチアンテナ。
【請求項５】
請求項１〜４いずれかの記載において、前記複数のパッチ電極が互いに共振周波数の異なる一対のパッチ電極であることを特徴とするパッチアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の周波数帯に対応する複数のパッチ電極を備えた小型のパッチアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、共振周波数が１．５ＧＨｚ帯のＧＰＳ（全地球測位システム）用アンテナと、共振周波数が５．８ＧＨｚ帯のＥＴＣ（自動料金収受システム）用アンテナとをユニット化した車載用のパッチアンテナが提案されている。ＧＰＳ用アンテナとＥＴＣ用アンテナは共振周波数が大きく異なるため、両者のパッチ電極は大きさや形状がかなり異なったものとなる。
【０００３】
図３は、このように共振周波数の異なる２種類のパッチ電極を備えたパッチアンテナの従来例を示す斜視図である。同図に示すパッチアンテナ１では、大きさや形状の異なる２種類のパッチ電極２，３がそれぞれ異なる誘電体基体４，５の天面に設けられている。すなわち、誘電体基体４の天面にパッチ電極２が設けられ、誘電体基体５の天面にパッチ電極３が設けられており、各誘電体基体４，５の底面には図示せぬグラウンド電極が設けられている。これら一対の誘電体基体４，５は回路基板８上の所定位置に並設されており、各パッチ電極２，３の給電点にそれぞれ給電ピン６，７の一端側が接続されて、各パッチ電極２，３が個別に給電されるようになっている。また、誘電体基体４，５を搭載している回路基板８の上面側には、ほぼ全面にグラウンド導体部９が設けられている。回路基板８の下面側には、フィルタ部や増幅部等を含む図示せぬアンテナ回路が配設されており、このアンテナ回路に各給電ピン６，７の他端側が接続されている。
【０００４】
このほか、共振周波数の異なる２種類のパッチ電極を同じ誘電体基体の天面に並設するという構成のパッチアンテナも提案されている（例えば、特許文献１参照）。図４は、この種のパッチアンテナの従来例を示す斜視図である。同図に示すパッチアンテナ１１では、大きさや形状の異なる２種類のパッチ電極１２，１３が共通の誘電体基体１４の天面に配設されており、この誘電体基体１４の底面にはほぼ全面に図示せぬグラウンド電極が設けられている。各パッチ電極１２，１３の給電点にはそれぞれ給電ピン１５，１６の一端側が接続されており、各給電ピン１５，１６の他端側は、パッチアンテナ１１を搭載している回路基板１８の図示せぬアンテナ回路に接続されている。なお、この回路基板１８の上面側には、ほぼ全面にグラウンド導体部１９が設けられている。
【特許文献１】特開２００１−９４３３６号公報（第４頁、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図３に示す従来のパッチアンテナ１は、共振周波数の異なる２種類のパッチ電極２，３をそれぞれ別々の誘電体基体４，５に設け、各誘電体基体４，５を回路基板８上に並べて搭載するというものなので、各誘電体基体４，５を近接させて配置することにより省スペース化を図ることは可能である。しかしながら、このものは、セラミック等からなる各誘電体基体４，５の大きさや形状が異なるため金型費が増大し、かつ部品点数が多いため組立費も増大してしまい、結果として高コストなパッチアンテナになってしまうという問題があった。
【０００６】
これに対して、図４に示す従来のパッチアンテナ１１は、共振周波数の異なる２種類のパッチ電極１２，１３を共通の誘電体基体１４の天面に設けるというものなので、部品点数が少なく、金型費や組立費が低減できるという利点がある。しかしながら、このものは、２種類のパッチ電極１２，１３どうしを十分に離間させてアイソレーションを確保しておかないと、一方のパッチ電極によって生じる電界と他方のパッチ電極によって生じる電界とが干渉を起こしてアンテナ特性を劣化させやすいため、天面が広い大型の誘電体基体１４が必要であり、それゆえパッチアンテナの小型化が図りにくいという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、複数の周波数帯に対応できて所望のアンテナ特性を確保しつつ小型化が図れ、しかも低コスト化が容易なパッチ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】
【０００８】
上述した目的を達成するため、本発明のパッチアンテナでは、誘電体材料からなる誘電体基体と、該誘電体基体の天面に並設された複数のパッチ電極と、前記誘電体基体の底面に設けられたグラウンド電極と、前記複数のパッチ電極に対して個別に給電する複数の給電手段と、前記複数のパッチ電極の間に設けられて前記誘電体基体を貫通する電界誘導手段とを備え、少なくとも片面にグラウンド導体部を有する回路基板上に搭載されるようにした。ここで、誘電体基体を貫通する電界誘導手段としては、回路基板のグラウンド導体部に接続された複数のスルーホールや金属ピンが好ましいが、エアホール（空洞）であってもよい。
【０００９】
このように構成されたパッチアンテナは、共通の誘電体基体の天面に複数のパッチ電極を配設して各パッチ電極を個別に給電するというものであるが、複数のパッチ電極間に誘電体基体を貫通する電界誘導手段（複数のスルーホールや金属ピン等）が設けてあり、この電界誘導手段へパッチ電極間の電界を誘導することができるため、給電時に各パッチ電極によって生じる電界どうしが干渉を起こす危険性が少なくなり、その結果、複数のパッチ電極どうしを大きく離間させなくてもアイソレーションが確保しやすくなる。つまり、所望のアンテナ特性を確保するために誘電体基体を大型化する必要がなくなるので、このパッチアンテナは小型化が図りやすい。また、このパッチアンテナは誘電体基体を共通化しているため部品点数が少なく、よって金型費や組立費が低減できて低コスト化が図りやすい。
【００１０】
なお、このように構成されるパッチアンテナにおいて、複数のパッチ電極が互いに共振周波数の異なる一対のパッチ電極である場合には、両パッチ電極の間の適当な境界線に沿って複数のスルーホールや金属ピン等を点在させることにより電界誘導手段となすことができる。また、この場合、例えば一方のパッチ電極をＧＰＳ用とし、他方のパッチ電極をそれよりも小さなＥＴＣ用として使用することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のパッチアンテナは、共通の誘電体基体の天面に個別に給電される複数のパッチ電極を配設すると共に、これら複数のパッチ電極の間に誘電体基体を貫通するスルーホールや金属ピン等の電界誘導手段を設け、給電時に各パッチ電極によって生じる電界どうしが干渉を起こしにくい構造にしてあるため、複数のパッチ電極どうしを大きく離間させなくてもアイソレーションが確保しやすい。それゆえ、このパッチアンテナは、誘電体基体の共通化による金型費や組立費の低減で低コスト化が図りやすいだけでなく、所望のアンテナ特性を確保するために誘電体基体を大型化する必要がないため小型化が図りやすい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
発明の実施の形態を図面を参照して説明すると、図１は本発明の実施形態例に係るパッチアンテナの斜視図、図２は該パッチアンテナの断面図である。
【００１３】
これらの図に示すパッチアンテナ２１は、セラミック等からなる誘電体基体２２と、誘電体基体２２の天面に配設されたパッチ電極２３，２４と、誘電体基体２２の底面のほぼ全面に設けられたグラウンド電極２５と、パッチ電極２３，２４のほぼ中間地点で誘電体基体２２を貫通している複数のスルーホール２６と、各パッチ電極２３，２４の給電点にそれぞれ半田付けされて誘電体基体２２を貫通している給電ピン２７，２８とによって構成されている。ここで、一方のパッチ電極２３はＧＰＳ用の放射導体であり、他方のパッチ電極２４はそれよりも小さなＥＴＣ用の放射導体であって、両パッチ電極２３，２４は所定の間隔を存して並設されている。また、複数のスルーホール２６はすべてグラウンド電極２５とは非接触に保たれている。
【００１４】
図２に示すように、このパッチアンテナ２１は絶縁性の両面接着テープ２９を用いて回路基板３０上に載置固定されている。回路基板３０の上面側のほぼ全面と下面側の一部にはグラウンド導体部３１が設けられており、また、回路基板３０の下面側にはフィルタ部や増幅部等を含むアンテナ回路３２が配設されている。このアンテナ回路３２に各給電ピン２７，２８の下端部が接続されているため、パッチアンテナ２１の各パッチ電極２３，２４は個別に給電される。両パッチ電極２３，２４間に位置して誘電体基体２２を貫通している複数のスルーホール２６は、回路基板３０を貫通し、その下面側でグラウンド導体部３１に半田付けされている。
【００１５】
上述したパッチアンテナ２１は、共通の誘電体基体２２の天面に２種類のパッチ電極２３，２４を配設して各パッチ電極２３，２４を個別に給電するというものであるが、両パッチ電極２３，２４間の適当な境界線に沿って誘電体基体２２を貫通する複数のスルーホール２６が設けてあり、これらスルーホール２６群はパッチ電極２３，２４間の電界を誘導する一種のシールド機能を果たすため、給電時に各パッチ電極２３，２４によって生じる電界どうしが干渉を起こす危険性は少ない。つまり、このパッチアンテナ２１では、スルーホール２６群を設けたことによって、２種類のパッチ電極２３，２４どうしを大きく離間させなくてもアイソレーションが確保しやすくなっている。したがって、このパッチアンテナ２１の場合、ＧＰＳ用とＥＴＣ用という異なる周波数帯に対応させるために誘電体基体２２を大型化する必要がなくなり、所望のアンテナ特性を確保しつつ小型化が実現されている。また、このパッチアンテナ２１はＧＰＳ用とＥＴＣ用の誘電体基体２２を共通化しているため、部品点数が少なくて金型費や組立費が低減でき、よって低コスト化が図りやすい。
【００１６】
なお、パッチ電極２３，２４間の電界を誘導する手段はスルーホール２６群に限定されるものではなく、例えば、パッチ電極２３，２４間の適当な境界線に沿って誘電体基体２２を貫通する複数の金属ピンを設け、これらの金属ピンをグラウンド導体部３１に接続しても同等の効果が得られる。また、スルーホール２６群の代わりに内部導体を持たないエアホール（空洞）を設けただけであっても、パッチ電極２３，２４間の電界をある程度誘導することはできるので、アイソレーションの確保と小型化を両立させる効果はある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態例に係るパッチアンテナの斜視図である。
【図２】該パッチアンテナの断面図である。
【図３】従来例を示す斜視図である。
【図４】他の従来例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００１８】
２１  パッチアンテナ
２２  誘電体基体
２３，２４  パッチ電極
２５  グラウンド電極
２６  スルーホール（電界誘導手段）
２７，２８  給電ピン
２９  両面接着テープ
３０  回路基板
３１  グラウンド導体部
３２  アンテナ回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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