(57)【要約】【課題】  広帯域化および小型化が図りやすいアンテナ装置を安価に提供すること。【解決手段】  アンテナ装置１は、絶縁性基台２の片面に設けられた内側放射導体３および外側放射導体４と、絶縁性基台２を貫通して内側放射導体３に接続された給電用導体５と、絶縁性基台２の他面に設けられた接地導体６と、絶縁性基台２を貫通して両端が内側放射導体３と接地導体６に接続された第１の短絡用導体７と、絶縁性基台２を貫通して両端が外側放射導体４と接地導体６に接続された第２の短絡用導体８とを備えており、内側放射導体３を包囲する領域に外側放射導体４が形成されている。このアンテナ装置１は、給電用導体５に給電することによって、内側放射導体３が励振されると共に、給電用導体５と第２の短絡用導体８との電磁結合によって外側放射導体４が励振されるようになっている。【選択図】  図１
2005348346.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性基台と、該絶縁性基台の片面に設けられた内側放射導体および該内側放射導体を包囲する外側放射導体と、前記絶縁性基台を貫通して一端が前記内側放射導体に接続され他端が給電回路に接続された給電用導体と、前記絶縁性基台の他面に設けられた接地導体と、前記絶縁性基台を貫通して一端が前記内側放射導体に接続され他端が前記接地導体に接続された第１の短絡用導体と、前記絶縁性基台を貫通して一端が前記外側放射導体に接続され他端が前記接地導体に接続された第２の短絡用導体とを備え、
前記給電用導体に給電することによって前記内側放射導体が励振されると共に、該給電用導体と前記第２の短絡用導体との電磁結合によって前記外側放射導体が励振されるように構成したことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
請求項１の記載において、前記内側放射導体を複数の第１の突部が径方向外側へ延出した略点対称な形状に形成すると共に、前記外側放射導体を複数の第２の突部が径方向内側へ延出した略点対称な形状に形成し、隣り合う前記第１の突部どうしの間に前記第２の突部を配置したことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項３】
請求項１または２の記載において、前記絶縁性基台を貫通して一端が前記外側放射導体に接続され他端が前記接地導体に接続された第３の短絡用導体を備え、該第３の短絡用導体と前記給電用導体との間隔を、前記第２の短絡用導体と前記給電用導体との間隔とは異ならせたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項の記載において、前記絶縁性基台の外周面の前記片面側の端部に前記外側放射導体と連続する導体を設けたことを特徴とするアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給電素子と無給電素子とを組み合わせて広帯域化を図ったアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
アンテナ装置の広帯域化を図る一手法として、直接給電によって励振される給電素子の近傍に、この給電素子との電磁結合によって励振される無給電素子を配置して、給電時に複共振させるという技術が知られている。すなわち、給電素子の共振周波数とは若干異なる周波数で無給電素子が共振するように設計しておくことにより、アンテナ装置全体の帯域幅を広げることができる。
【０００３】
この種のアンテナ装置においては、給電素子および無給電素子が高い寸法精度で一体化されていることが好ましい。そのため、従来より、誘電体等からなる絶縁性基台の片面に、給電回路に接続された給電素子の放射導体と、該放射導体と略同形状に形成された無給電素子の放射導体とを、所定の間隙を存して並設し、絶縁性基台の他面には接地導体を設けるという構成のアンテナ装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平７−５８５３９号公報（第２−３頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来のアンテナ装置は、給電素子と無給電素子の各放射導体を共通の絶縁性基台にパターニングすることができるため、寸法精度や機械的な安定性が高めやすいという利点を有するものの、略同形状の放射導体を横に並べて配置させる構成になっている関係上、平面的に大きなアンテナ装置になってしまい小型化が図りにくいという問題があった。特に、広帯域化を推し進めるために無給電素子を複数並設した場合、アンテナ装置の小型化はより一層困難となる。
【０００５】
なお、広帯域なアンテナ装置の小型化を図るために多層基板の内層に放射導体を設けることも考えられるが、多層基板を使用した場合、アンテナ装置の製造コストが上昇するという別の問題が発生する。
【０００６】
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、広帯域化および小型化が図りやすいアンテナ装置を安価に提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した目的を達成するため、本発明のアンテナ装置では、絶縁性基台と、該絶縁性基台の片面に設けられた内側放射導体および該内側放射導体を包囲する外側放射導体と、前記絶縁性基台を貫通して一端が前記内側放射導体に接続され他端が給電回路に接続された給電用導体と、前記絶縁性基台の他面に設けられた接地導体と、前記絶縁性基台を貫通して一端が前記内側放射導体に接続され他端が前記接地導体に接続された第１の短絡用導体と、前記絶縁性基台を貫通して一端が前記外側放射導体に接続され他端が前記接地導体に接続された第２の短絡用導体とを備え、前記給電用導体に給電することによって前記内側放射導体が励振されると共に、該給電用導体と前記第２の短絡用導体との電磁結合によって前記外側放射導体が励振されるように構成した。
【０００８】
このように構成されたアンテナ装置にあっては、給電素子が内側放射導体と給電用導体と第１の短絡用導体とを備えており、かつ無給電素子が外側放射導体と第２の短絡用導体とを備えている。そして、給電時には第２の短絡用導体が給電用導体と電磁結合して外側放射導体が励振されるので、内側放射導体の共振周波数と外側放射導体の共振周波数とが若干異なるように設定しておくことにより広帯域化を実現できる。また、絶縁性基台の片面で内側放射導体を包囲する領域に外側放射導体が設けられているため、複数の放射導体を横に並べて配置させている従来の構造に比べて小型化が図りやすい。しかも、給電素子が逆Ｆアンテナの構成になっているので、この点でも小型化に有利である。また、内側放射導体と外側放射導体は同一面にパターニングされるので多層基板は不要であり、かつ給電用導体や第１および第２の短絡用導体はスルーホールを利用して簡単に形成できるので、比較的安価に製造できる。
【０００９】
かかる構成のアンテナ装置において、前記内側放射導体を複数の第１の突部が径方向外側へ延出した略点対称な形状に形成すると共に、前記外側放射導体を複数の第２の突部が径方向内側へ延出した略点対称な形状に形成し、隣り合う前記第１の突部どうしの間に前記第２の突部を配置しておけば、絶縁性基台を大径化することなく、内側放射導体の外周縁の長さや外側放射導体の内周縁の長さを稼ぐことができるため、アンテナ装置の小型化が一層図りやすくなって好ましい。さらに、内側放射導体と外側放射導体が略点対称な形状になっていると、給電時に相殺される電流成分が低減するため利得も高めやすい。
【００１０】
また、かかる構成のアンテナ装置において、前記絶縁性基台を貫通して一端が前記外側放射導体に接続され他端が前記接地導体に接続された第３の短絡用導体を備え、該第３の短絡用導体と前記給電用導体との間隔を、前記第２の短絡用導体と前記給電用導体との間隔とは異ならせておけば、外側放射導体に異なる二つの共振点を設定することができるため、一層の広帯域化が図れる。
【００１１】
また、かかる構成のアンテナ装置において、前記絶縁性基台の外周面の前記片面側の端部に前記外側放射導体と連続する導体を設けておけば、絶縁性基台を大径化することなく無給電素子の放射導体の面積が稼げるため、低背化に有利となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のアンテナ装置は、給電用導体に給電すると内側放射導体が励振されると共に、該給電用導体と短絡用導体との電磁結合によって外側放射導体が励振されるようにしてあるため、広帯域化を実現できる。また、絶縁性基台の片面で内側放射導体を包囲する領域に外側放射導体が設けられており、かつ給電素子が逆Ｆアンテナの構成になっているため、容易に小型化が促進できる。しかも、多層基板は不要なので比較的安価に製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
実施の形態を図面を参照して説明すると、図１は本発明の第１実施形態例に係るアンテナ装置の平面図、図２は該アンテナ装置の側面図、図３は図１のIII−III線に沿う断面図、図４は図１のIV−IV線に沿う断面図、図５は該アンテナ装置の周波数に応じたリターンロスを示す特性図である。
【００１４】
図１〜図４に示すアンテナ装置１は、誘電体等からなる円柱状の絶縁性基台２と、この絶縁性基台２の上面の中央部に設けられた内側放射導体３と、同じく絶縁性基台２の上面で内側放射導体３を包囲する領域に設けられた外側放射導体４と、絶縁性基台２を貫通して上端が内側放射導体３に接続され他端が図示せぬ給電回路に接続された給電用導体５と、絶縁性基台２の下面のほぼ全面に設けられた接地導体６と、絶縁性基台２を貫通して上端が内側放射導体３に接続され下端が接地導体６に接続された第１の短絡用導体７と、絶縁性基台２を貫通して上端が外側放射導体４に接続され下端が接地導体６に接続された第２の短絡用導体８とによって主に構成されている。
【００１５】
内側放射導体３と外側放射導体４はいずれも略点対称な形状に形成されており、内側放射導体３の外周縁に沿って外側放射導体４の内周縁が位置している。内側放射導体３には、等間隔な３箇所に中央の円形部３ａから径方向外側へ延出する第１の突部３ｂが形成されており、給電用導体５と第１の短絡用導体７の各上端は円形部３ａに接続されている。また、外側放射導体４には、等間隔な３箇所に最外周の円環部４ａから径方向内側へ延出する第２の突部４ｂが形成されており、隣接する第１の突部３ｂどうしの間にそれぞれ第２の突部４ｂが配置されていると共に、給電用導体５に近い一つの第２の突部４ｂに第２の短絡用導体８の上端が接続されている。さらに、絶縁性基台２の外周面の上端部には、外側放射導体４と連続する帯状導体４ｃが全周に亘って設けられている。なお、給電用導体５と第１および第２の短絡用導体７，８はいずれも、絶縁性基台２に穿設したスルーホール内に導電材料を充填して形成されている。
【００１６】
このアンテナ装置１は、給電用導体５に所定の高周波電力を給電すると、内側放射導体３が励振されると共に、給電用導体５と第２の短絡用導体８との電磁結合によって外側放射導体４が励振されるようになっている。すなわち、このアンテナ装置１は、内側放射導体３と給電用導体５および第１の短絡用導体７によって給電素子が構成されており、かつ、外側放射導体４と第２の短絡用導体８によって無給電素子が構成されている。ただし、図５の破線および１点鎖線で示すように、内側放射導体３の共振周波数ｆ１に比べて外側放射導体４の共振周波数ｆ２は若干低いため、アンテナ装置１の全体としてのリターンロスは周波数に応じて図５の実線で示すように変化し、帯域幅が広くなっている。
【００１７】
このように本実施形態例に係るアンテナ装置１では、給電素子の内側放射導体３と無給電素子の外側放射導体４を励振することによって広帯域化を実現しているが、絶縁性基台２の上面で内側放射導体３を包囲する領域に外側放射導体４が設けられているため、平面的な大きさを抑えた小型化が図りやすい。また、このアンテナ装置１は、給電素子が逆Ｆアンテナの構成になっており、かつ、絶縁性基台２を大径化することなく内側放射導体３の外周縁の長さや外側放射導体４の内周縁の長さが稼げるように各放射導体３，４の形状が設計されているため、こうした点からも小型化に有利である。また、このように各放射導体３，４が略点対称な形状になっていると、給電時に相殺される電流成分が低減するため利得も高めやすい。さらにまた、このアンテナ装置１は、絶縁性基台２の外周面の上端部に外側放射導体４と連続する帯状導体４ｃが設けられているため、低背化にも有利である。なお、このアンテナ装置１は、内側放射導体３と外側放射導体４が同一面にパターニングされるので多層基板は不要であり、かつ給電用導体５や第１および第２の短絡用導体７，８はスルーホールを利用して簡単に形成できるので、比較的安価に製造できる。
【００１８】
図６は本発明の第２実施形態例に係るアンテナ装置の平面図、図７は該アンテナ装置の周波数に応じたリターンロスを示す特性図である。ただし、図６において、図１と対応する部分には同一符号が付してあるため、重複する説明は適宜省略する。
【００１９】
図６に示すアンテナ装置１０は、絶縁性基台２を貫通して上端が外側放射導体４に接続され下端が接地導体に接続された第３の短絡用導体９を備えている点が、前述した第１前記実施形態例の構成と大きく異なっている。すなわち、このアンテナ装置１０の給電素子は、前記アンテナ装置１と同様に内側放射導体３と給電用導体５および第１の短絡用導体７によって構成されているが、このアンテナ装置１０の無給電素子は、外側放射導体４と第２の短絡用導体８および第３の短絡用導体９によって構成されており、給電用導体５と第１の短絡用導体７を結ぶ直線に対して、第２および第３の短絡用導体８，９はほぼ線対称な位置に配設されている。ただし、第２の短絡用導体８と給電用導体５との間隔ｄに比して、第３の短絡用導体９と給電用導体５との間隔Ｄは若干大きく、こうすることで外側放射導体４に異なる二つの共振点を設定している。
【００２０】
このアンテナ装置１０の共振特性について詳しく説明すると、給電用導体５に対して給電を行うことにより、内側放射導体３が励振されると共に、給電用導体５と第２および第３の短絡用導体８，９との電磁結合によって外側放射導体４が励振される。このとき、各短絡用導体８，９と給電用導体５との間隔ｄ，Ｄの相違に起因して、図７の２点鎖線で示すように、外側放射導体４には二つの共振点が現れる。つまり、外側放射導体４は、第２の短絡用導体８が給電用導体５と電磁結合して周波数ｆ２で共振すると共に、第３の短絡用導体９が給電用導体５と電磁結合して周波数ｆ３で共振し、給電用導体５との間隔はＤがｄよりも若干大きいため、ｆ３はｆ２よりも低くなる。また、図７の破線で示すように、内側放射導体３の共振周波数ｆ１は外側放射導体４の共振周波数ｆ２，ｆ３よりも高いので、結局、アンテナ装置１０の全体としてのリターンロスは、周波数に応じて図７の実線で示すように変化し、前述した第１実施形態例と比べて帯域幅がさらに広くなっている。
【００２１】
なお、上述した各実施形態例では、アンテナ装置の平面形状が円形の場合について説明しているが、平面形状が矩形等のアンテナ装置であっても本発明は適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態例に係るアンテナ装置の平面図である。
【図２】該アンテナ装置の側面図である。
【図３】図１のIII−III線に沿う断面図である。
【図４】図１のIV−IV線に沿う断面図である。
【図５】該アンテナ装置のリターンロスを示す特性図である。
【図６】本発明の第２実施形態例に係るアンテナ装置の平面図である。
【図７】該アンテナ装置のリターンロスを示す特性図である。
【符号の説明】
【００２３】
１，１０  アンテナ装置
２  絶縁性基台
３  内側放射導体
３ｂ  第１の突部
４  外側放射導体
４ｂ  第２の突部
４ｃ  帯状導体
５  給電用導体
６  接地導体
７  第１の短絡用導体
８  第２の短絡用導体
９  第３の短絡用導体
【図１】
2005348346.tif 000003
【図２】
2005348346.tif 000004
【図３】
2005348346.tif 000005
【図４】
2005348346.tif 000006
【図５】
2005348346.tif 000007
【図６】
2005348346.tif 000008
【図７】
2005348346.tif 000009