(57)【要約】      （修正有）【課題】歩留まりを向上し、量産コストを低減することのできるアンテナ装置を提供する。【解決手段】誘電体基板３の一方の面にアンテナパターン４が形成されたアンテナ装置１において、アンテナパターン４にアンテナ装置１の共振周波数を調整するための共振周波数調整部４２を形成する。【選択図】図１
2007189532.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体基板の一方の面にアンテナパターンが形成されたアンテナ装置において、
前記アンテナパターンに当該アンテナ装置の共振周波数を調整するための共振周波数調整部を形成したこと、
を特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
請求項１記載のアンテナ装置において、
前記アンテナパターンは、当該アンテナ装置で設定すべき共振周波数よりも低い周波数で当該アンテナ装置が共振するように形成されていること、
を特徴とするアンテナ装置。
【請求項３】
請求項２記載のアンテナ装置において、
前記共振周波数調整部は、少なくともその一部が削除可能にパターン形成されることにより前記アンテナパターンの実効長を短縮することができるように形成されていること、
を特徴とするアンテナ装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のアンテナ装置において、
前記アンテナパターンには円偏波を励振するための円偏波励振部が形成されており、
前記共振周波数調整部は前記円偏波励振部に隣接して形成されていること、
を特徴とするアンテナ装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のアンテナ装置において、
前記アンテナパターンは、フラクタル構造を有すること、
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、アンテナパターンの共振周波数を調整可能なアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車載用のＧＰＳアンテナや移動体通信用のアンテナなどでは、誘電体基板の一方の面にパッチと呼ばれる方形の放射電極が形成され、他方の面には接地導体が形成され、給電ピンを介して放射電極に給電するマイクロストリップ型のパッチアンテナが用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、方形の放射電極を形成する放射電極パターンの周辺の少なくとも一辺を少なくとも一段階のコッホ（koch）曲線とすることで、所定の共振周波数を受信するためのパッチアンテナをより小型の誘電体基板上に形成することができるようにしたものも知られている（例えば、特許文献２参照）。さらに、放射電極パターンの対角をパターン削除するようにして、縮退を解いて円偏波を励振させて円偏波の通信に適するようにすることも行われている（例えば、特許文献２第８図参照）。
以上のような従来のパッチアンテナとして、図４に、方形の放射電極パターンの周辺四辺（辺ａｂ、ｂｃ、ｃｄ、ｄａ）を三段階のコッホ曲線で形成し、その一部を規定の大きさでパターン削除することにより、円偏波励振部４１を設けたものを示した。
【特許文献１】２００３−２８９２１９号公報
【特許文献２】２００４−３５７１７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、放射電極パターンの辺長（アンテナの実効長に相当）によりアンテナ装置の共振周波数が決定する。周辺をコッホ曲線とすることによりパッチアンテナの小型化が実現できる。しかし、パッチアンテナの小型化を実現するには複数段階のコッホ曲線を有する放射電極パターンを形成させる必要があり、微細加工により放射電極パターンの各辺長を厳密に管理する必要がある。
【０００５】
また、誘電体基板に比誘電率の高い材料を用いれば、誘電体の波長短縮効果により更なるパッチアンテナの小型化を達成できるが、その際には、誘電体基板の比誘電率のバラツキによってアンテナの共振周波数が大きく影響を受けることになり、歩留まり低下を招く恐れがある。歩留まり低下を改善するためには、誘電体基板の比誘電率のバラツキに応じて臨機応変に放射電極パターンの設計を変更して対応していく必要がある。しかし、比誘電率は誘電体基板の材料の生産ロットによって変化してバラツキが生じる可能性が高い。このため、誘電体基板の材料の製造ロットが変わる度に、アンテナの共振周波数を調整するために放射電極パターンの再設計、試作確認が必要となり、コスト上昇につながるという課題があった。
【０００６】
そこで、本発明の課題は、歩留まりを向上し、量産コストを低減することのできるアンテナ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のアンテナ装置は、誘電体基板の一方の面にアンテナパターンが形成されたアンテナ装置において、前記アンテナパターンに当該アンテナ装置の共振周波数を調整するための共振周波数調整部を形成したこと、を特徴とする。
上記構成によれば、共振周波数調整部において当該アンテナ装置の共振周波数を調整することができる。
【０００８】
上記構成において、前記アンテナパターンを、当該アンテナ装置で設定すべき共振周波数よりも低い周波数で当該アンテナ装置が共振するように形成すると好ましい。
この際、前記共振周波数調整部を、少なくともその一部が削除可能にパターン形成することにより前記アンテナパターンの実効長を短縮可能に形成すると好ましい。
【０００９】
また、上記構成において、前記アンテナパターンに円偏波を励振するための円偏波励振部を形成し、前記共振周波数調整部を前記円偏波励振部に隣接して形成させると好ましい。
【００１０】
さらに、上記構成において、前記アンテナパターンを、フラクタル構造を有するものとすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、歩留まりを向上し、量産コストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の実施の形態に係るパッチアンテナ１の平面図であり、図２は図１に示す波線Ａ−Ａ’におけるパッチアンテナ１の断面を示すＡ−Ａ’断面図である。
パッチアンテナ１は、図１および図２に示すように、接地基板２の一面２１に誘電体基板３が設けられ、断面視において誘電体基板３の上面３１に放射電極パターン４が形成されている。
【００１３】
接地基板２はマイクロストリップ構造のグランドとして作用するもので、図１に示すように、平面視において略正方形状をしている。誘電体基板３は平面視において接地基板２の略中央に設けられ、平面視において接地基板２の各辺よりも小さい辺を有する略正方形状をしている。誘電体基板３はパッチアンテナ１において設定すべき共振周波数および放射電極パターン４の大きさ等を考慮した上で所望の比誘電率とすることができる。
【００１４】
また、接地基板２と、誘電体基板３と、放射電極パターン４とを貫通するように給電孔５が形成され、この給電孔５には給電ピン６が挿通されている。給電ピン６は放射電極パターン４に導通するように半田付けされて固定されている。放射電極パターン４にはこの給電ピン６を介して給電されるようになっている。なお、図１では給電ピン６を図示しているが、本来は半田７に覆われているので、平面視において給電ピン６はパッチアンテナ１の上面から視認することはできない。
【００１５】
放射電極パターン４は、アンテナ用の金属パターンを所定の形状に形成したもので、その一部に円偏波励振部４１と共振周波数調整部４２とが設けられている。放射電極パターン４は共振周波数調整部４２において共振周波数の調整を行うことができる。このため、共振周波数が調整される前の状態ではこのパッチアンテナ１で設定すべき共振周波数よりも低い周波数で共振するような実効長（電気長（λ））となるように放射電極パターン４の辺長は形成されている。すなわち、放射電極パターン４の周辺又は１辺の長さは、パッチアンテナ１で送信又は受信する電波の波長によって電波が共振するように設定される。
【００１６】
放射電極パターン４は、誘電体基板３の上面に略正方形状に形成されたアンテナパターン（図１に点線で示す四角形ａｂｃｄ）の各辺（線分ａｂ、線分ｂｃ、線分ｃｄ、線分ｄａ）をフラクタル形状にパターン形成されたものである。図１には、コッホ曲線と称されるフラクタルパターンを用いてパターン形成したものを示した。
【００１７】
ここで、コッホ曲線は、自己相似という特徴を持ったフラクタルパターンの一種である。図３に示すように、所定長の線分を三等分し（図３（ａ））、三等分された線分のうち中央に位置する線分を一辺とする正三角形を作成する（図３（ｂ））。これを一つのステップとし、このステップを２回繰り返すことで図３（ｃ）に示す曲線が得られる。このステップを３回繰り返せば図３（ｄ）に示す曲線が得られる。このようにこのステップを何度も繰り返すことで所定の線分長の間隔の中に無限の長さを持つ曲線を作り出すことができる。ただし、現実には加工上の制約で有限長となる。
【００１８】
図１には、放射電極パターン４の各辺（線分ａｂ、線分ｂｃ、線分ｃｄ、線分ｄａ）を上記ステップを３回繰り返した、３段階のコッホ曲線を用いて放射電極パターン４を形成した例を示した。すなわち、放射電極パターン４の各辺（線分ａｂ、線分ｂｃ、線分ｃｄ、線分ｄａ）は、コッホ曲線を形成する正三角形の頂点が四角形ａｂｃｄの内側に向くような形状に形成されている。このように、放射電極パターン４の各辺（線分ａｂ、線分ｂｃ、線分ｃｄ、線分ｄａ）をコッホ曲線を用いて作成することにより、放射電極パターン４の各辺（線分ａｂ、線分ｂｃ、線分ｃｄ、線分ｄａ）を直線で形成する場合と比べて、
パッチアンテナ１の外周の長さを延ばし、パッチアンテナ１を小型化することができる。
【００１９】
円偏波励振部４１は、いわゆるノッチ（切り込み）による縮退分離素子であり、線分ｅｆ、線分ｇｈにおいて放射電極パターン４をパターン削除したような形状に形成されている。
【００２０】
このように図１に仮想的に示す四角形ａｂｃｄの対角に位置する１対の角（角ａ、角ｃ）を所定の大きさでパターン削除するようにして円偏波励振部４１を形成する事で、磁場又は電場の縮退を解いて円偏波を励振させることのできる円偏波アンテナとしてこのパッチアンテナ１を動作させることができる。すなわち、給電ピン６を介して一の給電点から給電されると、円偏波励振部４１が設けられた端点ａ、端点ｃとを結ぶ対角線方向と、円偏波励振部４１が設けられていない端点ｂ、端点ｄとを結ぶ対角線方向とに共振方向が分離する。これらの各共振方向は互いに直交するとともに放射電極パターン４の外形形状の相違から各々実効長が異なるため、双方の共振方向の成分を合成することにより円偏波が励振し、パッチアンテナ１は１点給電型円偏波アンテナとして動作する。
【００２１】
共振周波数調整部４２は、円偏波励振部４１の端部４１ａを形成する線分ｅｆ、ｇｈに垂直に隣接するようにそれぞれ２本の長尺な形状に形成されて設けられている。共振周波数調整部４２はパターン削除可能に形成されている。共振周波数調整部４２を長尺方向に見てその長さを短くするようにパターン削除することで、放射電極パターン４の実効長が短くなり、パッチアンテナ１の共振周波数を高い周波数側に調整することができる。
このため、共振周波数調整部４２において共振周波数が調整される前の状態において、放射電極パターン４はこのパッチアンテナ１で設定すべき共振周波数よりも低い周波数で共振するような実効長となるように形成されている。
【００２２】
以上説明したように、本構成では、共振周波数調整部４２においてパッチアンテナ１の共振周波数を調整することができるので、製造されたパッチアンテナ１の個々の共振周波数を確認して、その共振周波数が当該パッチアンテナ１において設定されるべきものよりも低い場合は、共振周波数調整部４２を長尺方向に見てその長さを短くするようにパターン削除することで、放射電極パターン４の実効長を調整できるので、個々の製品が所定の共振周波数を有することとなり、歩留まりを向上することができる。
【００２３】
また、誘電体基板３の製造ロットが変わった事により比誘電率が変化した場合でも、同様に共振周波数調整部４２において共振周波数を調整することができるので、誘電体基板３の比誘電率のバラツキに柔軟に対応することができ、放射電極パターン４の再設計、試作確認といった作業が低減でき、コストの上昇を抑えることができる。
【００２４】
また、上記構成では、共振周波数調整部４２を二本ずつ設けているので、それぞれを違う長さでパターン削除することができる。例えば、端点ａの付近に設けた共振周波数調整部４２について見ると、共振周波数調整部４２を構成する線分ａｂ側のパターン４２ａと、線分ａｄ側のパターン４２ｂとを違う長さでパターン削除することにより、放射電極パターン４の線分ａｂの側の外周の長さ（電気長）と線分ａｄの側の外周の長さとを独立に調整することができる。なお、端点ｃの付近に設けた共振周波数調整部４２についても同様である。
【００２５】
以上の説明において、放射電極パターン４の周辺をコッホ曲線を用いた例について説明したが、これに限定するものではなく、放射電極パターン４の周辺を直線で形成してもよいし、樹木曲線、滝（ドラゴン）曲線等を用いた他のフラクタルパターンで放射電極パターン４を形成してもよい。但し、フラクタルパターンを用いることで、所定の線分長間隔において放射電極パターンの外周を長くできるので、平面の使用効率を高めてパッチアンテナを小型化することができる。
【００２６】
また、以上の説明において、円偏波励振部４１は放射電極パターン４を線分ｅｆ、ｇｈにおいてパターン削除するようにして形成されると述べたが、これに限定されるものではない。１点給電型円偏波アンテナとしてパッチアンテナ１を動作させる場合、円偏波励振部４１および共振周波数調整部４２が形成される前の状態において左右対称な形状を有する放射電極パターン４において、放射電極パターン４の端部であって、放射電極パターン４の中心を通る一の対角線上に向かい合って位置するように縮退分離素子としての円偏波励振部４１を設けることができる。これにより磁場又は電場の縮退を解いて円偏波を励振することができる。
【００２７】
また、以上の説明において、円偏波励振部４１は、図１に示す線分ｅｆ、線分ｇｈにおいて放射電極パターン４をパターン削除したような形状に形成するものとしたが、円偏波励振部４１を設けるために放射電極パターン４をパターン削除する大きさは特に限定されるものではなく、パッチアンテナ１を円偏波で励振するときに最適な軸比が得られるように設定されればよい。
【００２８】
また、以上の説明において、共振周波数調整部４２を各円偏波励振部４１に隣接して２本ずつ設けるものとしたが、これに限定されるものではない。共振周波数調整部４１の形状や個数、取り付け位置は特に限定されるものではない。
【００２９】
また、以上の説明において、当該パッチアンテナ１は円偏波励振部４１を有する円偏波アンテナとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。直線偏波を受信する平面アンテナであってもよいのは勿論である。
直線偏波を受信する平面アンテナに本発明を適用する場合、上述した共振周波数調整部４２の取り付け位置、形状、個数は任意とすることができる。共振周波数調整部４２においてパターン削除することにより放射電極パターン４の実効長を短縮することができれば、パッチアンテナ１の共振周波数を調整することができるからである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態に係るアンテナ装置の平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ’断面図である。
【図３】放射電極パターンの説明に供する図である。
【図４】従来のアンテナ装置の平面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  パッチアンテナ（アンテナ装置）
２  接地基板
３  誘電体基板
４  放射電極パターン（アンテナパターン）
４１  円偏波励振部
４２  共振周波数調整部
【図１】
2007189532.tif 000003
【図２】
2007189532.tif 000004
【図３】
2007189532.tif 000005
【図４】
2007189532.tif 000006