(57)【要約】【課題】周囲の金属導体２０の影響を受けずに安定した指向特性が得られるマイクロストリップアンテナを提供する。【解決手段】平面状のパッチアンテナエレメント１４を有するマイクロストリップアンテナのグランド１０の縁に、共振周波数のλ／４（λは共振周波数の波長）の奇数倍の電気長の金属棒２２の基端を電気的接続して、パッチアンテナエレメント１４を設けた側でグランド１０に垂直に立設し、金属棒２２に定在波を発生させて基端の電圧を零とし、グランド１０の電圧を低減する。また、金属棒２２の相互間隔をλ／２以下の電気長として、金属棒２２の間を電磁波が通過するのを遮断する。グランド１０に隅があれば、まず隅に金属棒２２を立設する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面状のパッチアンテナエレメントを有するマイクロストリップアンテナのグランドの縁に、共振周波数のλ／４（λは共振周波数の波長）の奇数倍の電気長の金属棒の基端を電気的接続して、前記パッチアンテナエレメントを設けた側で前記グランドに垂直に立設し、しかも前記金属棒の相互間隔が前記共振周波数のλ／２以下の電気長となるように構成したことを特徴とするマイクロストリップアンテナ。
【請求項２】
請求項１記載のマイクロストリップアンテナにおいて、前記グランドの隅に前記金属棒を立設して構成したことを特徴とするマイクロストリップアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平面状のパッチアンテナエレメントを有するマイクロストリップアンテナに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のマイクロストリップアンテナの一例を図４および図５を参照して説明する。図４は、従来のマイクロストリップアンテナの一例の構造を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。図５は、図４のマイクロストリップアンテナを正面から見た指向特性図である。
【０００３】
図４において、導電金属からなるグランド１０の上面に、誘電基板１２が載置され、この誘電体基板１２の上面に、平面状のパッチアンテナエレメント１４が載置され、グランド１０と誘電体基板１２を貫通してパッチアンテナエレメント１４に給電ケーブル１６の中心導体が電気的接続される。なお、パッチアンテナエレメント１４の給電点１８は、パッチアンテナエレメント１４の中心位置から偏寄した位置にある。
【０００４】
かかる構成のマイクロストリップアンテナにおいて、その指向特性は、図５に示すごとく、上方に高い利得が得られ、半値幅は狭い。
【０００５】
しかるに、上述のマイクロストリップアンテナをグランド１０より大きな面積を有する金属導体上に、電気的に離して配設すると、指向特性が大きく変化する、という不具合を生ずる。かかる配置の一例を図６および図７を参照して説明する。図６は、大きな面積を有する金属導体上に、電気的に離して配設した一例の構造を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。図７は、図６の一例を正面から見た指向特性図である。
【０００６】
図６に示すごとく、マイクロストリップアンテナの下側に、大きな面積を有する金属導体２０をグランド１０から電気的に離して配設した場合に、グランド１０と金属導体２０が電気的に係合し、図７に示すごとく、上方への利得が低下し、半値幅の大きな指向特性を示すようになる。実験によれば、グランド１０と金属導体２０の間の寸法ｇがλ／１０〜λ／１２（λは共振周波数の波長）の電気長で最も大きく、λ／８以上離れると、結合による影響はほとんど認められない。なお、寸法ｇが零で、グランド１０と金属導体２０が電気的接続されるならば、金属導体２０は大きな面積のグランド１０として作用し、指向特性が上方に向かうことは勿論である。
【０００７】
また、金属導体２０の形状が図６に示すごとくグランド１０の周り全体に拡がるように設けられたものに限られず、金属導体２０の形状が、長方形で、その短辺がグランド１０の寸法より短く、長辺がグランド１０の寸法よりも長い場合でも、指向特性に影響を与えることが、特開２００２−３１４３２３号公報に記載されている。
【特許文献１】特開２００２−３１４３２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
マイクロストリップアンテナは、例えば、ＧＰＳアンテナやＩＴＳ（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｓｙｓｔｅｍ：高度道路交通システム）用のアンテナとして用いられている。そして、かかるマイクロストリップアンテナを車に搭載した場合には、車体の金属板からなるルーフやダッシュボード上に配設されることとなり、そのルーフやダッシュボードが金属導体２０として作用し、その指向特性に影響を与え、配設具合によっては、所望の指向特性が得られてない虞がある。
【０００９】
本発明は、かかる従来技術の事情に鑑みてなされたものであり、金属導体の影響を受けずに安定した指向特性が得られるマイクロストリップアンテナを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
かかる目的を達成するために、本発明のマイクロストリップアンテナは、平面状のパッチアンテナエレメントを有するマイクロストリップアンテナのグランドの縁に、共振周波数のλ／４（λは共振周波数の波長）の奇数倍の電気長の金属棒の基端を電気的接続して、前記パッチアンテナエレメントを設けた側で前記グランドに垂直に立設し、しかも前記金属棒の相互間隔が前記共振周波数のλ／２以下の電気長となるように構成されている。
【００１１】
さらに、前記グランドの隅に前記金属棒を立設して構成しても良い。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１記載のマイクロストリップアンテナにあっては、グランドの縁に立設した金属棒に共振周波数の定在波が発生し、金属棒の基端は電圧が零となり、グランドの金属棒が立設された箇所の電圧が低くなされ、周囲の導電金属との結合が減少される。また、金属棒の相互間隔を共振周波数のλ／２以下とすることで、金属棒間を通過する電磁波が遮断され、これによっても結合が減少される。そこで、周囲の導電金属との結合が少なく、周囲の導電金属の影響を僅かとすることができ、所定の指向特性が得られる。
【００１３】
さらに、請求項２記載のマイクロストリップアンテナにあっては、グランドの隅は高い電圧が生じ易いが、金属棒に生ずる共振周波数の定在波により電圧が大幅に減少され、周囲の導電金属との結合が少なくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の第１実施例を図１および図２を参照して説明する。図１は、本発明のマイクロストリップアンテナの第１実施例の構造を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。図２は、図１に示すマイクロストリップアンテナを正面から見た指向特性図である。図１において、図４および図６と同じまたは均等な部材には同じ符号を付けて重複する説明を省略する。
【００１５】
図１に示す本発明のマイクロストリップアンテナの第１実施例において、図４および図６に示す従来の構造と相違するところは、グランド１０の縁に、金属棒２２，２２…を、その基端を電気的接続して、パッチアンテナエレメント１４を設けた側で、グランド１０に垂直に立設したことにある。そして、金属棒２２，２２…の高さｈは、マイクロストリップアンテナの共振周波数のλ／４（λは共振周波数の波長）の電気長に設定される。また、金属棒２２，２２…の相互間隔ｄ１は、λ／２以下の電気長に設定される。なお、平面から見て四角のグランド１０の隅に、金属棒２２，２２…がまず立設され、隅に立設した金属棒２２，２２…の相互間隔がλ／２より長い電気長であれば、その間のグランド１０の縁にさらに金属棒２２，２２…が立設される。
【００１６】
かかる構成において、λ／４に設定された金属棒２２，２２…に、共振周波数の定在波が発生し、グランド１０に電気的接続された金属棒２２，２２…の基端は電圧が零となる。そこで、グランド１０の縁の電圧が減少され、周囲の金属導体２０との結合が大幅に少なくなる。なお、金属棒２２，２２…が設けられない従来例では、グランド１０の隅に特に高い電圧が生ずる傾向にあるが、定在波が発生する金属棒２２，２２…をグランド１０の隅に立設することで、グランド１０の隅の電圧を大きく低減でき、もって結合が減少される。
【００１７】
さらに、金属棒２２，２２…の、相互間隔がλ／２以下であるために、金属棒２２，２２…の間を共振周波数の電磁波が通過できずに遮断され、この電磁波による周囲の金属導体２０との結合が減少される。
【００１８】
この結果、図２に示すごとく、周囲に金属導体２０が存在しているにもかかわらず、指向特性が上方に向けて大幅に改善され半値幅も小さくなる。そして、周囲の金属導体２０の形状などにより指向特性が大きな影響を受けないことが実験で確認された。
【００１９】
次に、本発明の第２実施例を図３を参照して説明する。図３は、本発明のマイクロストリップアンテナの第２実施例の構造を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。図３において、図１と同じまたは均等な部材には同じ符号を付けて重複する説明を省略する。
【００２０】
図３に示す第２実施例では、グランド３０は平面形状が円形とされている。そこで、グランド３０には第１実施例のごとき隅は存在せず、その縁に金属棒２２，２２…をその相互間隔ｄ２がλ／２以下となるように均等に立設される。図１に示す構造と同様に、周囲の金属導体２０との結合が少なく、上方に高い利得の指向特性が得られる。
【００２１】
なお、上記実施例において、金属棒２２，２２…の高さｈは、共振周波数の定在波が発生するように設定されれば良く、λ／４に限られず、λ・３／４やλ・５／４などのλ／４の奇数倍であっても良いことは容易に理解されるであろう。また、パッチアンテナエレメント１４は、共振させるべき直線偏波信号または円偏波信号に応じて適宜に設定することは勿論である。さらに、誘電体基板１２に代えて誘電体としての空気層が用いられても良い。そしてまた、グランド１０，３０と金属導体２０の間は、空気層が介在するものに限られず、誘電体層および／または導電体が介在するものであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明のマイクロストリップアンテナの第１実施例の構造を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。
【図２】図１に示すマイクロストリップアンテナを正面から見た指向特性図である。
【図３】本発明のマイクロストリップアンテナの第２実施例の構造を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。
【図４】従来のマイクロストリップアンテナの一例の構造を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。
【図５】図４のマイクロストリップアンテナを正面から見た指向特性図である。
【図６】大きな面積を有する金属導体上に、電気的に離して配設した一例の構造を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。
【図７】図６の一例を正面から見た指向特性図である。
【符号の説明】
【００２３】
１０，３０  グランド
１２  誘電体基板
１４  パッチアンテナエレメント
２０  金属導体
２２  金属棒
【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】
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【図７】
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