(57)【要約】誘電体基板（１０）と、誘電体基板（１０）上に形成されたダイポール素子（１６）と、単一のリフレクタ部材上に形成され、互いに非平行であり、第１の角（α）を形成する第１及び第２の反射面（５０、５２）を有する反射手段（７０、７２）とを備え、誘電体基板（１０）と反射手段（７０、７２）は、誘電体基板（１０）及び第１の角（α）の頂点が実質的に同一の平面（Ｍ）上に位置し、第１及び第２の反射面（５０、５２）が平面（Ｍ）を挟んで反対側に位置し、誘電体基板（１０）と第１の反射面により０°ではない第２の角（β）が形成され、誘電体基板（１０）と第２の反射面により０°ではない第３の角（γ）が形成されるように配置される。これにより、反射面間の角度及び／又はリフレクタ部材（４８）の誘電体基板（１０）に対する角度位置を調整することにより、容易にアンテナ特性を変更でき、広範囲に亘る用途に適用できる。
2004510375.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体基板（１０）と、
上記誘電体基板（１０）上に形成されたダイポール素子（１６）と、
単一のリフレクタ部材上に形成され、互いに非平行であり、第１の角（α）を形成する第１及び第２の反射面（５０、５２）を有する反射手段（７０、７２）とを備え、
上記誘電体基板（１０）と上記反射手段（７０、７２）は、該誘電体基板（１０）及び上記第１の角（α）の頂点が実質的に同一の平面（Ｍ）上に位置し、上記第１及び第２の反射面（５０、５２）が上記平面（Ｍ）を挟んで反対側に位置し、上記誘電体基板（１０）と上記第１の反射面により０°ではない第２の角（β）が形成され、上記誘電体基板（１０）と上記第２の反射面により０°ではない第３の角（γ）が形成されるように配置されることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
上記第２の角（β）と第３の角（γ）は、互いに等しいことを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項３】
上記第２の角（β）と第３の角（γ）は、互いに異なることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項４】
上記第２の角（β）と第３の角（γ）は、それぞれ１０°乃至１７０°であることを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項記載のアンテナ装置。
【請求項５】
上記第１及び第２の反射面（５０、５２）は、平面であることを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項記載のアンテナ装置。
【請求項６】
上記第１及び第２の反射面（５０、５２）は、曲面であることを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項記載のアンテナ装置。
【請求項７】
上記リフレクタ部材は、実質的に上記第１の角（α）の頂点における折曲線を有するＶ字状に屈曲された平板部材から形成されていることを特徴とする請求項１乃至６いずれか１項記載のアンテナ装置。
【請求項８】
上記リフレクタ部材は、該リフレクタ部材の断面において、閉じた環を形成することを特徴とする請求項１乃至６いずれか１項記載のアンテナ装置。
【請求項９】
上記閉じた環は、円形であることを特徴とする請求項８記載のアンテナ装置。
【請求項１０】
上記閉じた環は、楕円形であることを特徴とする請求項８記載のアンテナ装置。
【請求項１１】
上記閉じた環は、長方形であることを特徴とする請求項８記載のアンテナ装置。
【請求項１２】
上記ダイポール素子（１６）は、第１のダイポール素子が第１の頂点の外側に位置し、第２のダイポール素子が第２の頂点の外側に位置するように、上記反射手段の外側に配置されることを特徴とする請求項８乃至１１いずれか１項記載のアンテナ装置。
【請求項１３】
上記第１及び第２のダイポール素子（１６）は、上記反射手段の互いに逆方向の外側に位置し、第３及び第４のダイポール素子が上記第１及び第２のダイポール素子が存在する平面とは垂直な平面上において、上記反射手段の互いに逆方向の外側に位置することを特徴とする請求項１２記載のアンテナ装置。
【請求項１４】
上記ダイポール素子（１６）は、λをアンテナ装置の動作の中心周波数の波長として、上記反射手段から０．１〜０．４λの距離に配設されていることを特徴とする請求項１２又は１３記載のアンテナ装置。
【請求項１５】
上記ダイポール素子（１６）は、上記反射手段から０．２５λの距離に配置されていることを特徴とする請求項１４記載のアンテナ装置。
【請求項１６】
上記リフレクタ部材（４８）は、実質的に上記頂点におけるスロット（６０）を有し、上記誘電体基板（１０）は、該スロット（６０）から延出していることを特徴とする請求項１乃至１５いずれか１項記載のアンテナ装置。
【請求項１７】
上記スロットの幅寸法は、上記誘電体基板（１０）の厚さ寸法に略等しいことを特徴とする請求項１６記載のアンテナ装置。
【請求項１８】
上記誘電体基板（１０）上に形成され、上記ダイポール素子（１６）に対して信号を送受するための金属ストリップ線路を備え、
該金属ストリップ線路は、上記リフレクタ部材（４８）と交差する少なくとも１つのストリップ部（６２）を有し、上記リフレクタ部材（４８）のスロット（６０）は、上記ストリップ部（６２）が上記リフレクタ部材（４８）と交差する位置に対応するスロット拡大部（６４）を有することを特徴とする請求項１６又は１７記載のアンテナ装置。
【請求項１９】
上記スロット拡大部（６４）は、曲線状の輪郭を有することを特徴とする請求項１８記載のアンテナ装置。
【請求項２０】
上記ダイポール素子（１６）は、電磁波信号を放射及び受信する第１及び第２のダイポール部分を有し、該第１のダイポール部分は、上記誘電体基板（１０）の第１の基板面（１２）上に形成され、上記第２のダイポール部分は、上記第１の基板面（１２）の反対面である上記誘電体基板の第２の基板面（１４）上に形成され、上記金属ストリップ線路は、上記第１及び第２の基板面（１２、１４）上において上記リフレクタ部材（４８）と交差する少なくとも１つのストリップ部（６２）を有し、上記リフレクタ部材（４８）のスロット（６０）は、上記各ストリップ部（６２）に対応するスロット拡大部（６４）を有することを特徴とする請求項１８又は１９記載のアンテナ装置。
【請求項２１】
上記リフレクタ部材（４８）は、当該アンテナ装置の支持部材として機能することを特徴とする請求項１乃至２０いずれか１項記載のアンテナ装置。
【請求項２２】
請求項１乃至２１いずれか１項記載の複数のアンテナ装置を備えるアンテナシステムであって、各アンテナ装置は、他のアンテナ装置に対して、上記第１の角（α）と、上記第２の角（β）及び第３の角（γ）の比のいずれかが少なくとも異なることを特徴とするアンテナシステム。
【請求項２３】
請求項１乃至２１いずれか１項記載の複数のアンテナ装置を備えるアンテナシステムであって、全てのアンテナ装置が同一であることを特徴とするアンテナシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、誘電体基板と、この誘電体基板上に形成されたダイポール素子と、互いに非平行（ａｐｐａｒａｌｌｅｌ）で、第１の角度を定義する第１及び第２の反射面を有する反射手段とを有するアンテナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
このようなアンテナ装置は、例えば、米国特許ＵＳ−Ａ−５，７０８，４４６号に開示されている。この文献に開示されているアンテナ装置は、２つの直交する反射平板部材を有する直角コーナリフレクタ（ｒｉｇｈｔ−ａｎｇｌｅ ｃｏｍｅｒ ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）を備える。複数のダイポール素子がプリントされた誘電体基板は、第１の反射平板部材に平行に、且つこの反射平板部材から離間して配設されている。誘電体基板は、誘電率が低いスペーサ部材を介して、第１の反射平板部材に取り付けられている。このアンテナ装置は、広帯域用途には適さず、特定の放射パターンを実現できないという問題がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
また、特開平０９−１６２６３７号には、他のアンテナ装置が開示されている。この文献に開示されているアンテナ装置は、放射素子を有する中間板（ｍｉｄｄｌｅ ｐｌａｔｅ）と、この放射素子を有する中間板から、所定の角度で延び出る２つの反射板を有する優角（ｒｅｆｌｅｘ ａｎｇｌｅ）のコーナリフレクタとを備える。しかしながら、ここに開示されるアンテナ装置においては、優角のコーナリフレクタは、異なる個別の素子、すなわち個別の反射板を備えているため、このアンテナ装置の構造は複雑であり、製造コストが高くなるという問題があった。さらに、このアンテナ装置における給電回路（ｆｅｅｄｉｎｇ ｎｅｔｗｏｒｋ）及び放射素子の形状は、広帯域用途には適していない。
【０００４】
そこで、本発明は、単純な構造で、簡単且つ低コストに製造できるアンテナ装置を提供することを目的とする。さらに、本発明は、広範囲に亘る様々な用途に対応し、広帯域動作にも適合するアンテナ装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明に係るアンテナ装置は、誘電体基板と、誘電体基板上に形成されたダイポール素子と、単一のリフレクタ部材上に形成され、互いに非平行であり、第１の角を形成する第１及び第２の反射面を有する反射手段とを備え、誘電体基板と反射手段は、誘電体基板及び第１の角の頂点が実質的に同一の平面上に位置し、第１及び第２の反射面が平面を挟んで反対側に位置し、誘電体基板と第１の反射面により０°ではない第２の角が形成され、誘電体基板と第２の反射面により０°ではない第３の角が形成されるように配置されることを特徴とする。
【０００６】
特に、リフレクタ部材に第１の反射面及び第２の反射面を形成して反射手段を構成することにより、低コストで製造でき、非常に単純な構造を有する新規なアンテナ装置を実現することができる。また、第１及び第２の反射面の形状及び互いの位置関係は、反射手段を適切に屈曲及び／又は湾曲させることにより容易に変更でき、これにより所望の用途における要求に動作を適応させることができる。
【０００７】
したがって、本発明に基づくアンテナ装置は、アンテナ特性及び特にアンテナの放射パターンを広範囲に亘って自由に変更することができる。アンテナ特性を変更する第１の手法は、第１及び第２の反射面間の角度関係を調整する手法である。第１の角度（２つの反射面により形成される角度）を調整することにより、本発明に基づくアンテナ装置の放射パターンを変更することができる。アンテナ特性を変更する第２の手法は、誘電体基板と第１及び第２の反射面との角度関係を調整する手法である。これにより、第１の角度とは独立して、第２の角度（第１の反射面と誘電体基板との間に形成される角度）と、第３の角度（第２の反射面と誘電体基板との間に形成される角度）との間の比を変化させることができる。この比もアンテナの放射パターンに影響を与える要素である。特定の用途に応じて、所望のアンテナの放射パターンは、第１及び第２の反射面の間の角度（すなわち、第１の角）及び第１及び第２の反射面に対する誘電体基板の位置（すなわち、第２の角及び第３の角間の比）の少なくとも一方を適切に調整することにより得られる。このように、本発明は、低コストで製造でき、エレベーション平面において高利得を実現し、アジマス平面において１８０°（ワイド）パターンを実現するアンテナ装置を提供する。本発明に基づくアンテナ装置は、アンテナ特性を容易に変更できるため、様々な用途に適用することができる。特に、本発明に基づくアンテナ装置は、極めて広い帯域に対応し、中心周波数を中心に４０％の帯域幅を実現する。
【０００８】
本発明に基づくアンテナ装置におい、第２及び第３の角度は、等しくてもよく、異なっていてもよい。好ましくは、これらの角度は、１０°〜１７０°の範囲の角度とするとよい。所望の用途に応じて、第１及び第２の反射面は、平面としても曲面としてもよい。ここで、リフレクタ部材は、実質的に第１の角の頂点における折曲線を有するＶ字状に屈曲された平板部材から形成してもよい。すなわち、頂点は、Ｖ字状の平板部材の角に位置する。ここで、反射面は、平面であっても曲面であってもよい。これに代えて、リフレクタ部材は、角がない、例えば、半円形又は半楕円形に湾曲させてもよい。この場合、頂点は、幾何学的に明瞭な線上ではなく、曲面上の適切な任意の線上に形成される。
【０００９】
更なる具体例において、リフレクタ部材は、その断面において、閉じた環を形成してもよい。ここで、環は、円形、楕円形、長方形等の形状であってもよい。閉じた環を形成するリフレクタ部材は、アジマス角において全方向性の放射パターンを有し、エレベーション角において高い利得を必要とする用途に適している。この種のアンテナ装置は、マルチシステム基地局（例えば、同じアンテナによりＧＳＭ及びＵＭＴＳシステムをカバーできる）、将来のソフトウェアラジオ基地局、超広帯域システムのアクセスポイント（ｕｌｔｒａ ｗｉｄｅｂａｎｄ−ｓｙｓｔｅｍｓ ａｃｃｅｓｓ ｐｏｉｎｔｓ）等の用途に特に適している。すなわち、この種のアンテナは、各用途に似合わせてアンテナ構造を特に再設計することなく、異なる地理的領域において使用することができるという利点を有する。特に、本発明に基づくアンテナ装置は、動作の中心周波数の４０％〜７０％をカバーするワイドバンド又は広帯域動作を実現する。
【００１０】
特に、ダイポール素子は、第１のダイポール素子が第１の頂点の外側に位置し、第２のダイポール素子が第２の頂点の外側に位置するように、反射手段の外側に配置するとよい。ここで、内側とは、反射部材の閉じた環の内部であり、この外側は、ダイポール素子からの放射を各方向に全体的に反射する。ここで、第１及び第２のダイポール素子は、反射手段の互いに逆方向の外側に位置し、第３及び第４のダイポール素子が上記及び第２のダイポール素子が存在する平面とは垂直な平面上において、反射手段の互いに逆方向の外側に位置するようにしてもよい。換言すれば、本発明に基づくアンテナ装置の断面において、４つのダイポール素子は、リフレクタ部材の閉じた環の周辺において、互いに６０°の角度を形成するように配置される。例えば、閉じた環が長方形又は正方形である場合、ダイポール素子は、各辺に沿って配置してもよい。
【００１１】
さらに、ダイポール素子は、λをアンテナ装置の動作の中心周波数の波長として、反射手段から０．１〜０．４λの距離に配設してもよい。特に好ましくは、ダイポール素子は、反射手段から０．２５λの距離に配置するとよい。リフレクタ部材が実質的に第１の角の第１の頂点におけるスロットを有している場合、誘電体基板は、そのスロットに挿入され、スロットから延出する。これにより、リフレクタ部材は、基板に容易に固定される。好ましくは、スロットの幅寸法は、誘電体基板の厚さ寸法に略等しくするとよい。
【００１２】
また、本発明に係るアンテナ基板は、誘電体基板上に形成され、ダイポール素子に対して信号を送受するための金属ストリップ線路を有していてもよい。この金属ストリップ線路は、リフレクタ部材と交差する少なくとも１つのストリップ部を有していてもよい。ストリップ部を介して伝送される信号がリフレクタ部材により妨害されることを回避するために、リフレクタ部材のスロットは、ストリップ部がリフレクタ部材と交差する位置に対応するスロット拡大部を有していてもよい。スロット拡大部は、好ましくは、曲線状の輪郭を有する。
【００１３】
ダイポール素子は、電磁波信号を放射及び受信する第１及び第２のダイポール部分を有していてもよく、第１のダイポール部分は、誘電体基板の第１の基板面形成され、第２のダイポール部分は、第１の基板面の反対面である誘電体基板の第２の基板面上に形成してもよい。金属ストリップ線路は、第１及び第２の基板面上においてリフレクタ部材と交差する少なくとも１つのストリップ部を有していてもよい。この場合、リフレクタ部材のスロットは、各ストリップ部に対応するスロット拡大部を有する。
【００１４】
さらに、好ましくは、リフレクタ部材は、アンテナ装置の支持部材として機能する。
【００１５】
さらに、本発明に係るアンテナシステムは、上述した複数のアンテナ装置を備えるアンテナシステムであって、各アンテナ装置は、他のアンテナ装置に対して、第１の角と、第２の角及び第３の角の比のいずれかが少なくとも異なる。また、これに代えて、本発明に係るアンテナシステムにおいては、全てのアンテナ装置が同一であってもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１及び図２に示すアンテナ装置は、第１（正面）の基板面１２と第２（背面）の基板面１４とを有する誘電体基板（以下、単に基板という。）１０を備える。基板１０上には、電磁波信号を放射及び受信するためのダイポール素子１６のアレイが形成されている。基板１０上に形成され、符号１８により包括的に示されている給電回路（ｆｅｅｄｉｎｇ ｎｅｔｗｏｒｋ）１８は、ダイポール素子１６に信号を供給し、またダイポール素子１６からの信号を他の回路に供給する。各ダイポール素子１６は、基板１０の第１の基板面１２にプリントされた第１のダイポール部（ｄｉｐｏｌｅ ｐｏｒｔｉｏｎ）２０と、基板１０の第２の基板面１４にプリントされた（図１では、破線で示す）第２のダイポール部２２とを備える。給電回路１８は、基板１０の第１及び第２の基板面１２、１４上に金属ストリップ線路として形成された平衡マイクロストリップ給電回路（ｂａｌａｎｃｅｄ ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ ｆｅｅｄｉｎｇ ｎｅｔｗｏｒｋ）により実現されている。
【００１７】
平衡マイクロストリップ給電回路を図８に示す。図８は、平衡マイクロストリップ線路２４の断面図である。平衡マイクロストリップ線路２４は、基板１０の第１の基板面１２上にプリントされた第１の金属ストリップ線路２６と、基板１０の第２の基板面１４上にプリントされた第２の金属ストリップ線路２８とを備える。金属ストリップ線路２６、２８は、互いに平行に、且つ、基板１０の中心面（ｍｉｄｄｌｅ ｐｌａｎｅ）Ｍに関して対称となるように配設されている。ここで、平衡マイクロストリップ給電回路とは、給電回路１８が図８に示すような平衡マイクロストリップ線路により構成されていることを意味する。
【００１８】
具体的には、給電回路１８は、給電回路１８をダイポール素子１６へ分岐させる複数のＴ型ジャンクション３０を有するツリー構造となるように設計されている。各Ｔ型ジャンクション３０は、ジャンクションの不連続性の影響を補償するための補償ギャップ（ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｇａｐ）３２を有している。さらに、給電回路１８は、インピーダンスを整合させるための、テーパ状に形成されたインピーダンス変換器（ｔａｐｅｒｅｄ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓ）３４を備える。これらのＴ型ジャンクション３０及びインピーダンス変換器３４もまた、平衡マイクロストリップ構造を有している。
【００１９】
給電回路１８に関する更なる詳細及びダイポール素子１６への接続に関しては、米国特許ＵＳ−Ａ−６，０３７，９１１号に開示されており、この文献は参照により本願に組み込まれるものとする。この文献には、上述と同様の平衡マイクロストリップ構造を採用したツリー型の給電回路が開示されている。
【００２０】
図２に示すように、フロントエンド装置（ｆｒｏｎｔ−ｅｎｄ ｄｅｖｉｃｅ）３６は、基板１０上に搭載することができる。アンテナ素子とフロントエンド装置３６とを同一の基板上に統合するためには、基板１０上で、平衡マイクロストリップ給電回路１８からフロントエンド装置３６の伝送線への適切な遷移を実現する必要がある。図１に示す具体例では、給電回路１８からフロントエンド装置３６へ遷移させるために、バラン（ｂａｌｕｎ）３８が設けられており、このバラン（ｂａｌｕｎ）３８は、信号伝送のために、フロントエンド装置３６内で用いられるとみなされる。不平衡マイクロストリップ構造を図９に示す。基板１０の一方の面、この具体例では第１の基板面１２には、金属ストリップ線路４０がプリントされている。基板１０の他方の面、すなわち第２の基板面１４には、金属バッキング（ｍｅｔａｌ ｂａｃｋｉｎｇ）４２がプリントされている。金属バッキング４２は、金属ストリップ線路４０に比べて非常に広い面積を有している。
【００２１】
不平衡マイクロストリップ構造と平衡マイクロストリップ構造と間の遷移を実現するために、バラン３８は、基板１０の一方の面、この具体例では第１の基板面１２にプリントされている金属ストリップ線路４０と、基板１０の他方の面、すなわち第２の基板面１４にプリントされた、指数関数的に幅が広くなる金属バッキング部４６（図１では、破線で示す）とを備える。
【００２２】
なお、フロントエンド装置３６に導波管技術が用いられている場合、バラン３８は、平衡マイクロストリップ遷移素子への適切な導波管に置換される。また、フロントエンド装置３６にコプレーナ線路技術又は同軸線路技術が用いられている場合、バラン３８に代えて、平衡マイクロスリップ遷移素子へのコプレーナ線路又は同軸線路を設けるとよい。
【００２３】
基板１０上には、金属又は金属処理されたプラスチック材料からなるリフレクタ部材４８が支持されている。リフレクタ部材４８は、基板１０の中心面Ｍに対して、それぞれ基板１０の両面側に配設された２つの平面の反射面５０、５２を有する。反射面５０、５２は、互いに及び基板１０に対して非平行であり、基板１０において交差するように配設されている。また、反射面５０、５２は、図１に示すように、反射面５０、５２の交差線５４が各ダイポール素子１６のダイポール軸５６の方向に実質的に平行となるように配設されている。図２に示すように、２つの反射面５０、５２により定義される第１の角をαとし、反射面５０と基板１０との間に形成される第２の角をβとし、反射面５２と基板１０との間に形成される第３の角をγとする。これらの角α、β、γは、いずれも０°以外の角度を有する。図からも明らかなように、第１の角αの頂点は、基板１０の中心面Ｍ上に位置する。
【００２４】
図１及び図２に示す具体例においては、リフレクタ部材４８は、単一の平板部材を交差線５４に沿ってＶ字状に屈曲させることにより形成されている。平板部材は、好ましくは、図１に示すように、屈曲部が尖った角となるように曲げられるが、屈曲部が丸くなるように平板部材を曲げてもよい。湾曲した、又は丸められた反射板を備える具体例は、図４、図５、図６を用いて後に説明する。なお、図２に破線５８として示すように、Ｖ字状のリフレクタ部材４８は、ダイポール素子１６の主放射方向に対して基板１０の背後に配設し、適切な固定部材により基板１０に固定してもよい。しかしながら、この場合、ダイポール素子１６から反射面５０、５２までの距離が大きくなる。ダイポール素子１６、具体的には図１に示すダイポール軸５６は、頂角、すなわち図１に示す屈曲部である交差線５４から０．１〜０．４λ離間させることが好ましい。ここで、λは、このアンテナ装置が動作する周波数帯域の中心周波数の波長を表す。特に、ダイポール素子１６は、リフレクタ部材４８から０．２５λ離間させて配設することが望ましい。反射面５０、５２をダイポール素子１６により近接させて配設するために、リフレクタ部材４８には、図７に示すように、屈曲線又は交差線５４を長手方向として形成された長尺状のスロット６０を開設するとよい。このスロット６０に基板１０を挿入することにより、リフレクタ部材４８を基板１０に取り付けることができる。スロット６０の幅は、基板１０の厚さと略同寸法とする。スロット６０は、リフレクタ部材４８の一方の辺に達し、この辺において開口されていてもよい。或いは、図７に示すように、スロット６０は、リフレクタ部材４８の両辺より内側に開口してもよい。スロット６０は、リフレクタ部材４８を屈曲する前に、例えばパンチ処理等により形成するとよい。
【００２５】
図１に示すように、スロット６０に基板１０を挿入することにより、基板１０の基板面１２、１４上の給電回路１８の複数のストリップ線路部６２は、リフレクタ部材４８と交差する。これらのストリップ線路部６２を含む平衡ストリップ線路が不連続となることを回避するために、スロット６０には、各ストリップ線路部６２とリフレクタ部材４８が交わる部分に、局所的に拡大されたスロット拡大部６４が設けられている（図１及び図７参照）。これにより、各ストリップ線路部６２に対して「トンネル」が形成される。好ましくは、スロット拡大部６４は、曲線的に、例えば部分的な円又は部分的な楕円状に形成するとよい。スロット拡大部６４の寸法及び形状は、ストリップ線路部６２を通過する信号がリフレクタ部材４８の材料から影響を受けないように設計される。
【００２６】
さらに、アンテナ装置を保護するために、レードーム（ｒａｄｏｍ）６６を設けてもよい。現実的な観点から、２．４ＧＨｚの用途の場合、レードーム６６の直径は、約１２ｃｍとし、６０ＧＨｚの用途の場合、レードーム６６の直径は１ｃｍ又はそれ以下とするとよい。
【００２７】
以上のように、本発明を適用したアンテナ装置において、アンテナの放射パターン及び特に方位角における放射角、すなわち基板１０と平行な平面における放射角は、角度α、β、γを変えることにより変えることができる。このような変更は、リフレクタ部材４８を異なる角度に屈曲することにより及び／又はリフレクタ部材４８に対する基板１０の角度を変え、これにより第２の角度βと第３の角度γの比を変更することにより行うことができる。特に、本発明を適用したアンテナ装置においては、角度αを大きくすることにより、方位角におけるより広い放射角が実現され、角度αを小さくすることにより、より狭い放射角が実現できる。角度β、γは、好ましくは、それぞれ１０°〜１７０°の範囲内の角度とするとよい。図１及び図２に示す具体例においては、角度β及び角度γは略等しく、それぞれ約１２５°である。図３は、角度β、γがそれぞれ９０°以下で、約４５°である具体例を示す。角度β、γは、等しい角度である必要はなく、それぞれ違う角度であってもよい。例えば、図３に示す破線６８は、リフレクタ部材４８の反射面５０、５２が基板１０の中心面Ｍに対して非対称となるように配設された具体例を示している。
【００２８】
図４は、本発明を適用したアンテナ装置の他の具体例を示す透視図である。図４に示すアンテナ装置は、断面が円形のリフレクタ部材７０を備える。すなわち、図４に示すように、リフレクタ部材７０は、シリンダ状の形状を有している。リフレクタ部材７０は、金属又は金属処理されたプラスチックにより形成されている。図４に示す具体例において、誘電体基板１０は、図１に示す具体例と同様の基板であり、第１の基板面１２及び第２の基板面１４を有する。図４に示す具体例における給電回路１８及びダイポール素子１６は、図１に示す具体例と本質的に同一であり、したがって、図１に示す具体例におけるこれらの要素に関する説明は、図４にも同様に適用される。唯一の違いは、基板１０がシリンダ状のリフレクタ部材７０の対称中心面（ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ｍｉｄｄｌｅ ｐｌａｎｅ）に沿って配設されており、ダイポール素子１６は、それぞれリフレクタ部材７０の両端に位置し、それぞれ逆方向に電磁波を送受する点である。リフレクタ部材７０の両側のダイポール素子１６は、共通の給電回路、すなわちテーパ状の平衡マイクロストリップ線路７４に接続されている。マイクロストリップ線路７４は、共通のバラン３８に接続されており、バラン３８は、中間の平衡ストリップ線路給電回路から、基板１０の一方の基板面にプリントされた金属ストリップ線路４４と他方の面にプリントされた指数関数的に幅が広くなる金属バッキング部４６からなる非平衡給電線路への遷移を実現している。テーパ状のマイクロストリップ線路７４を結合する対応するＴ型ジャンクション３０には、ジャンクションの不連続性の影響を補償するための補償ギャップ７６が設けられている。図１に示す具体例と同様、図４に示す具体例においても、基板１０は、シリンダ状のリフレクタ部材７０の両端に形成されたスロット６０から延出している。リフレクタ部材７０のスロット６０は、図７を用いて説明したスロット６０と同様の形状を有している。シリンダ状のリフレクタ部材７０は、一枚の板状の部材をシリンダ状に湾曲させることにより形成されている。図１に示す具体例とは異なり、シリンダ状のリフレクタ部材７０は、連続した曲面のみから構成され、角を有さない。図５は、同様に、シリンダ状のリフレクタ部材７２を有するアンテナ装置の具体例を示す図であり、ここでは、角度αの頂点は、シリンダ状のリフレクタ部材７２の接面（ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ ｐｌａｎｅ）Ｔと基板１０の中心面Ｍ１が交差する点である。リフレクタ部材７０の形状がシリンダ状であるため、リフレクタ部材７０の断面は、図５及び類似する具体例を示す図６に示すように、円形であり、したがって、角度αは１８０°であり、角度β及び角度γは、それぞれ９０°である。
【００２９】
図５は、図４に示す具体例と同様、本発明を適用した、シリンダ状のリフレクタ部材７２を備えるアンテナ装置の具体例を示す図である。なお、図５に示す具体例においては、基板１０に対して垂直に延出する追加的基板７８、８４が設けられ、これにより略十文字状の形状が形成されている。誘電体基板である各追加的基板７８、８４は、第１及び第２の基板面を有し、これらの第１及び第２の基板面には、基板１０と同様に、電磁波を送受するためのダイポール素子１６がプリントされている。さらに、追加的基板７８、８４は、いずれも図１及び図４を用いて説明した給電回路１８を備える。このように、図５に示す具体例においては、アンテナ装置は、互いに、９０°の関係に配設された４組のダイポール素子１６を備え、ここで、追加的基板８４の給電回路１８は、ケーブル又はバンド接続（ｂａｎｄ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）９６を介して、基板１０の給電回路１８の対応する部分に接続され、追加的基板７８の給電回路１８は、パワースプリッタとして機能する機能ブロック９４により、基板１０の給電回路１８の対応する部分に接続されている。
【００３０】
また、アンテナ装置を機械的に支持するために、支持部材９２、９０を、設けてもよい。支持部材９０、９２は、好ましくは、プラスチック等の非導電性物質を材料とするとよい。なお、図４に示すリフレクタ部材７０又は図５及び図６に示すリフレクタ部材７２を適切に加工してアンテナ装置の機械的支持部材として兼用してもよく、この場合、更なる支持部材は不要である。
【００３１】
図６に示す具体例は、図５に示す具体例に類似しているが、図５に示す具体例では、３枚の基板を使用しているが、図６に示す具体例では、４枚の基板９８を使用している。図６に示す具体例においては、誘電体基板である各基板９８は、それぞれ隣り合う基板９８に対して直角に配設されている。各基板９８は、第１の基板面１００と、第２の基板面１０２とを有し、図１を用いて説明したダイポール素子１６及び給電回路１８を備える。基板９８間の接続は、小さな接続構造体（ｓｍａｌｌ ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）１０６により実現される。小型の接続構造体１０６は、図５に示す具体例におけるメインの基板１０にテーパ状にプリントされたリアクティブ性の広帯域パワースプリッタ（ｒｅａｃｔｉｖｅ ｂｒｏａｄ ｂａｎｄ ｔａｐｅｒｅｄ ｐｏｗｅｒ ｓｐｌｉｔｔｅｒ）に代えて、チップベースの広帯域パワースプリッタにより、パワー分離を行う。図６に示すアンテナ装置は、各基板９８の間に設けられた、好ましくは、プラスチック等の非導電性物質を材料とする支持部材１０４を備える。
【００３２】
なお、図４〜図６に示すシリンダ状のリフレクタ部材７０、７２の形状は、単なる例示であり、他の形状を用いてもよい。例えば、リフレクタ部材７０の断面は、楕円、長方形、双曲線、多項式曲線等、いかなる形状であってもよい。リフレクタ部材が長方形の形状を有している場合、ダイポール素子の組は、リフレクタ部材の各コーナに沿って配設してもよく、或いは、例えば４つの各面の中央に配設してもよい。なお、リフレクタ部材７０、７２は、通常、高さ方向に沿って同じ断面を有する閉じた表面を有している。なお、これに代えて、断面は、高さ方向に沿って変化してもよい。
【００３３】
なお、図４に示す具体例において、図１に示す具体例と同じ符号が付された全ての要素は、図１に示す要素と同一のものであり、図１に関連して行った説明は、図４にも同様に適用される。ダイポール素子１６及び給電回路１８の構成は、図５及び図６に示す具体例においても共通のものである。さらに、基板１０、７８、８４、９８が挿入されるスロットの構成及び形状も共通である。図１に関連して行ったこれらの要素の説明は、図４、図５及び図６の具体例についても同様に適用される。
【００３４】
図１０〜図１４は、ダイポール素子１６のダイポール部２０、２２の種々の変形例を示す図である。図１０〜図１４では、ダイポール部２０、２２において、給電回路１８に接続される給電部分を符号７０で示す（以下、誘電部分７０という）。ダイポール部２０、２２は、少なくとも３つのコーナを備え、（図１２〜図１４に示すように）これらのコーナのうちの１つ、或いは、（図１０及び図１１に示すように）２つの近接するコーナ間の短辺が給電部分７０とされている。図１０に示すダイポール部２０、２２は、６個のコーナを有し、図１１に示すダイポール部２０、２２は、８個のコーナを有し、図１２に示すダイポール部２０、２２は、３個のコーナを有し、図１６に示すダイポール部２０、２２は、４個のコーナを有し、図１４に示すダイポール部２０、２２は、５個のコーナを有する。これらダイポール部２０、２２の詳細については、米国特許ＵＳ−Ａ−６，０３７，９１１号に開示されている。
【００３５】
図１５及び図１６は、シミュレーションにより得られたアンテナの指向性を示す図である。図１５に示すアンテナの指向性の図は、水平平面（アジマス：ａｚｉｍｕｔｈ）において観察された指向性を示し、図１６は、垂直平面（エレベーション：ｅｌｅｖａｔｉｏｎ）において観察された指向性を示す。図１５及び図１６からわかるように、本発明に基づくアンテナ装置は、動作周波数範囲の全体に亘って、アジマス及びエレベーション方向に亘って、略安定したアンテナ放射パターンを示す。
【００３６】
図１７は、本発明を適用したアンテナ装置の定在波比（ｓｔａｎｄｉｎｇ ｗａｖｅ ｒａｔｉｏ：ＳＷＲ）を示す図であり、この図１７から、本発明を適用したアンテナ装置は、３７％以上の動作帯域（反射率Ｓ１１＜２）を有し、この動作帯域は、さらに拡大することができる。
【００３７】
図１８は、３次元シミュレーションに使用した、本発明に基づくアンテナ装置を示す図である。シミュレーションの結果は、図１９〜図２４に示されている。図１８に示すシミュレーションに使用したアンテナ装置は、図５及び図６の具体例に示すアンテナ装置と同様なアンテナ装置であり、シリンダ状のリフレクタ部材１０４と、４組のダイポール素子１０６とを備える。各ダイポール素子１０６の組は、隣り合うダイポール素子１０６の組に対し、９０°回転させて配置されている。単純なモデリングを行い、演算を簡略化するために、シミュレートされたアンテナ装置の基板の厚さは０とみなす。これによって、性能に重大な影響はないが、損失が大きくなる。
【００３８】
図１９〜図２４に示すシミュレーション結果から明らかなように、動作周波数範囲の全体に亘って、利得は略安定している。図１９及び図２０は、図１８に示すアンテナ装置の中心周波数２．４ＧＨｚにおける動作のシミュレーション結果を示し、図２１及び図２２は、図１８に示すアンテナ装置の中心周波数１．５ＧＨｚにおけるシミュレーション結果を示し、図２３及び図２４は、図１８に示すアンテナ装置の中心周波数３．４ＧＨｚにおけるシミュレーション結果を示す。ここで、図１９、図２１、図２３は、水平平面（アジマス）において得られた利得を示す図であり、図２０、図２２、図２４は、垂直平面（エレベーション）において得られた利得を示す図である。これらの図に示すように、本発明に基づくアンテナ装置は、水平平面及び垂直平面において、動作周波数範囲全体に亘って略安定したアンテナの放射パターンを示し、これにより動作の中心周波数の８０％をカバーする動作帯域が実現する。
【００３９】
図２５及び図２６は、壁１０８に取り付けられた本発明に基づく公共室外無線アクセスポイント（ｐｕｂｌｉｃ ｏｕｔｄｏｏｒ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ａｃｃｅｓｓ ｐｏｉｎｔ：以下、ＰＯＷＡＰという。）１１０を示す図である。予想されるＰＯＷＡＰ１１０のマイクロ波及びミリ波帯域の放射パターンを符号１１２で示す。高周波（ＲＦ）を用いたドア開閉装置（ｄｏｏｒ ｏｐｅｎｅｒ）についても、同様の放射パターンが予想される。
【００４０】
図２７は、スポーツフィールド１１６における監視システムを示す図である。監視システムは、スポーツフィールド１１６の周囲に配置された複数の無線カメラを備える。これら複数の無線カメラは、例えば、複数の固定カメラ１１８と、複数の可動カメラ１２０からなる。固定カメラ１１８及び可動カメラ１２０から送信された映像信号は、スポーツフィールド１１６の長辺の中央に設けられた受信局（ｒｅｃｅｉｖｉｎｇ ｓｔａｔｉｏｎ）１２２で受信される。受信局１２２の動作範囲（ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｆｉｅｌｄ）は、破線矢印１２４で示すように、全てのカメラ１１８、１２０をカバーする必要がある。この動作範囲は、受信局１２２において、１８０°の放射パターンを有する本発明に基づくアンテナ装置を使用することにより実現できる。
【００４１】
図２８及び図２９は、自動車１２６用の衝突防止及びガイダンスレーダシステム（ａｎｔｉｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ａｎｄ ｇｕｉｄａｎｃｅ ｒａｄａｒ ｓｙｓｔｅｍ）において、本発明に基づくアンテナ装置を使用した具体例である。このようなレーダシステムにおいては、自動車１２６の前方及び側方の領域を完全に探索（ｏｂｓｅｒｖｅ）できることが望ましい。このため。それぞれが本発明を適用したアンテナ装置を備えるカーセンサを自動車の前面及び側面に装着するとよい。図２９に示す破線１２８、１３０、１３２は、予想されるカーセンサのミリ波帯の動作範囲（カバレッジエリア：ｃｏｖｅｒａｇｅ ａｒｅａｓ）を示している。
【００４２】
本発明に基づくアンテナ装置は、高い利得と非常に広範囲な帯域を有し、マイクロ波帯域及びミリ波帯域で機能する通信システムに適用することができる。本発明によれば、異なる種類の通信システムに共通のアンテナ装置を使用することができる。これらの通信システムは、動作周波数帯域が異なっていてもよい。一般市場における適用例としては、例えば、広帯域ホームネットワーク、無線ＬＡＮ、個人用短距離無線リンク（ｐｒｉｖａｔｅ ｓｈｏｒｔ ｒａｄｉｏ ｌｉｎｋｓ）、自動車用ミリ波帯レーダ（ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ ｗａｖｅ ｒａｄａｒｓ）、マイクロ波ラジオ及びテレビジョン放送配信システム（送信機及び超低コスト受信機（ｕｌｔｒａ ｌｏｗ ｃｏｓｔ ｒｅｃｅｉｖｅｒｓ））等がある。動作周波数帯域は、例えば２．４〜２．７ＧＨｚ、５〜６ＧＨｚ、１０．５ＧＨｚ、１７〜１９ＧＨｚ、２４ＧＨｚ、２８ＧＨｚ、４０〜４２ＧＨｚ、５９〜６４ＧＨｚ、７６ＧＨｚ、９４ＧＨｚ等である。同時に、本発明に基づくアンテナ装置は、民生用市場におけるアンテナ装置における次のような要求を満足させるものである。まず、すなわち、本発明に基づくアンテナ装置は、単純なプレーナ技術、プリント技術及び／又はプリント基板における単純且つ安価なフォトリソグラフィック技術を用いるため、非常に低いコストで製造することができる。また、本発明に基づくアンテナ装置は、公差感度（ｔｏｌｅｒａｎｃｅ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ）が低いため、高い再現性を有する。また、本発明は、高周波プレーナ部品に簡単に統合することができる。さらに、本発明に基づくアンテナ装置は、特化された放射パターンと、動作周波数帯域における良好な整合性と、動作周波数帯域における良好な効率性を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明を適用したアンテナ装置の第１の具体例の透視図である。
【図２】
図１に示すＩＩ−ＩＩ線に沿ったアンテナ装置の断面図である。
【図３】
図１及び図２に示すアンテナと同様なアンテナ装置の変形例を示す断面図である。
【図４】
本発明に基づくアンテナ装置の第２の具体例を示す透視図である。
【図５】
図４に示すアンテナ装置と同様なアンテナの変形例を示す断面図である。
【図６】
図４及び図５に示すアンテナ装置と同様なアンテナの変形例を示す断面図である。
【図７】
本発明を適用したアンテナ装置の頂線にそったスロットを有するリフレクタ部材を示す図である。
【図８】
図１〜図６に示すアンテナ装置において使用される平衡マイクロストリップ線路の断面図である。
【図９】
図１〜図６に示すアンテナ装置において使用されるマイクロストリップ線路の断面図である。
【図１０】
図１〜図６に示すアンテナ装置において使用されるダイポール素子のダイポール部を示す図である。
【図１１】
図１０に示すダイポール部の変形例を示す図である。
【図１２】
図１０に示すダイポール部の変形例を示す図である。
【図１３】
図１０に示すダイポール部の変形例を示す図である。
【図１４】
図１０に示すダイポール部の変形例を示す図である。
【図１５】
図１及び図２に示すアンテナ装置のアジマスパターンのシミュレーション結果を示す図である。
【図１６】
図１及び図２に示すアンテナ装置のエレベーションパターンのシミュレーション結果を示す図である。
【図１７】
図１及び図２に示すアンテナ装置の定在波比（ＳＷＲ）を示す図である。
【図１８】
図５及び図６に示すアンテナ装置に類似する、シミュレートされたアンテナ装置を示す図である。
【図１９】
中心周波数２．４ＧＨｚにおける、図１８に示すアンテナ装置のアジマスパターンのシミュレーション結果を示す図である。
【図２０】
中心周波数２．４ＧＨｚにおける、図１８に示すアンテナ装置のエレベーションパターンのシミュレーション結果を示す図である。
【図２１】
中心周波数１．５ＧＨｚにおける、図１８に示すアンテナ装置のアジマスパターンのシミュレーション結果を示す図である。
【図２２】
中心周波数１．５ＧＨｚにおける、図１８に示すアンテナ装置のエレベーションパターンのシミュレーション結果を示す図である。
【図２３】
中心周波数３．４ＧＨｚにおける、図１８に示すアンテナ装置のアジマスパターンのシミュレーション結果を示す図である。
【図２４】
中心周波数３．４ＧＨｚにおける、図１８に示すアンテナ装置のエレベーションパターンのシミュレーション結果を示す図である。
【図２５】
本発明に基づくアンテナ装置の第１の適用例の側面図である。
【図２６】
図２５に示す適用例の平面図である。
【図２７】
本発明に基づくアンテナ装置の第２の適用例を説明する図である。
【図２８】
本発明に基づくアンテナ装置の第３の適用例の側面図である。
【図２９】
図２８に示す適用例の平面図である。
【国際公開パンフレット】
2004510375.tif 000003
2004510375.tif 000004
2004510375.tif 000005
2004510375.tif 000006
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2004510375.tif 000014
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2004510375.tif 000038
2004510375.tif 000039
【国際調査報告】
2004510375.tif 000040
2004510375.tif 000041
2004510375.tif 000042