(57)【要約】【課題】小型化し、かつ広帯域化した面型アンテナを提供する。【解決手段】１つの面内に形成された面型アンテナ１０において、接地点１１１を有し少なくとも１辺１１ａが直線状に延びた地板１１と、給電点１２１を有し、１辺１１ａに沿ってこの１辺１１ａとの間に間隔を空けて広がる主放射素子１２と、主放射素子１２に隣接するとともに１辺１１ａに沿って、主放射素子１２との間に間隔を空けるとともに地板１１との間に間隔を空けて広がる無給電素子１３とを備え、主放射素子１２は、１辺１１ａとの間隔が無給電素子１３に近づくほど広がった形状を有し、無給電素子１３は、主放射素子１２から最遠点で地板１１に接続し、１辺１１ａとの間隔が主放射素子１２に近づくほど広がった形状を有し、かつ、スリット１３１，１３２が形成されたことを特徴とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの面内に形成された面型アンテナであって、
接地点を有し少なくとも１辺が直線状に延びた地板と、
給電点を有し、前記直線状の１辺に沿って該１辺との間に間隔を空けて広がる主放射素子と、
前記主放射素子に隣接するとともに前記直線状の１辺に沿って、前記主放射素子との間に間隔を空けるとともに該地板との間に間隔を空けて広がる無給電素子とを備え、
前記主放射素子は、前記１辺との間隔が前記無給電素子に近づくほど広がった形状を有し、
前記無給電素子は、前記主放射素子から最遠点で前記地板に接続し、前記１辺との間隔が前記主放射素子に近づくほど広がった形状を有し、かつ、スリットが形成されたものであることを特徴とする面型アンテナ。
【請求項２】
前記無給電素子は、前記１辺に平行に延びるスリットが形成されたものであることを特徴とする請求項１記載の面型アンテナ。
【請求項３】
前記無給電素子は、互いに長さの異なる複数のスリットを有するものであることを特徴とする請求項２記載の面型アンテナ。
【請求項４】
可撓性の誘電体基材の表面に形成されたことを特徴とする請求項１記載の面型アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１つの面内に形成された面型アンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線通信において、広帯域に亘って信号を送受信する通信方式が用いられてきている。例えば、ベースバンド信号から中間周波数信号までの信号処理をマイクロプロセッサやＤＳＰで行うソフトウェア無線技術は、ソフトウェアの書き換えによって複数の通信方式を切替え、広帯域の信号の処理を可能にしている。信号の広帯域化に対応して、信号を送受信するアンテナにも広帯域化が求められており、種々のアンテナが提案されている。例えば、非特許文献１には、主放射素子として円板状のモノポール素子を備えた円板モノポールアンテナが示されている。また、特許文献１には、主放射素子とは別に無給電素子を備えたアンテナが示され、非特許文献２には、無給電素子を備えた面状のアンテナが示されている。
【特許文献１】特開２００１−２８４９４６号公報
【非特許文献１】Ａｇｒａｗａｌｌ,  ”Ｗｉｄｅ−Ｂａｎｄ  Ｐｌａｎａｒ  Ｍｏｎｏｐｏｌｅ  Ａｎｔｅｎｎａｓ”  ＩＥＥＥ  ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ  ＯＮ  ＡＮＴＥＮＮＡＳ  ＡＮＤ  ＰＲＯＰＡＧＡＴＩＯＮ．  ＶＯＬ．４６，  ＮＯ．２  （Ｆｅｂ．１９９８）
【非特許文献２】Ｋｕｍａｒ，  ”Ｂｒｏａｄ−Ｂａｎｄ  Ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ  Ａｎｔｅｎｎａｓ  Ｕｓｉｎｇ  Ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒｓ  Ｇａｐ−Ｃｏｕｐｌｅｄ  ｔｏ  ｔｈｅ  Ｒａｄｉａｔｉｎｇ  Ｅｄｇｅｓ”  ＩＥＥＥ  ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ  ＯＮ  ＡＮＴＥＮＮＡＳ  ＡＮＤ  ＰＲＯＰＡＧＡＴＩＯＮ．  ＶＯＬ．ＡＰ−３２，  ＮＯ．１２  （Ｄｅｃ．１９８４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、非特許文献１に示される円板モノポールアンテナには、円板状のモノポール素子と直行する向きに配置された地板が必要となる。しかも、地板からモノポール素子の頂点までの高さは、最低動作周波数における自由空間波長の約１／４の高さが必要であり、大きな設置空間を確保する必要がある。また、非特許文献２および特許文献１に示されるアンテナでは、無給電素子が単一の電気的な共振点に対応しており、広帯域化のためには多数の無給電素子を配置することが必要となるため、小型化が困難である。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑み、小型化し、かつ広帯域化した面型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】
【０００５】
上記目的を達成する本発明の面型アンテナは、１つの面内に形成された面型アンテナであって、
接地点を有し少なくとも１辺が直線状に延びた地板と、
給電点を有し、上記直線状の１辺に沿ってこの１辺との間に間隔を空けて広がる主放射素子と、
上記主放射素子に隣接するとともに上記直線状の１辺に沿って、上記主放射素子との間に間隔を空けるとともにこの地板との間に間隔を空けて広がる無給電素子とを備え、
上記主放射素子は、上記１辺との間隔が上記無給電素子に近づくほど広がった形状を有し、
上記無給電素子は、上記主放射素子から最遠点で上記地板に接続し、上記１辺との間隔が上記主放射素子に近づくほど広がった形状を有し、かつ、スリットが形成されたものであることを特徴とする。
【０００６】
本発明の面型アンテナは、それぞれが互いに近づくほど地板の１辺との間隔が拡がる形状を有する主放射素子および無給電素子を備えたことにより広帯域化し、さらに、無給電素子にスリットが形成されることで、無給電素子の追加配置なしに、電気的な共振点が追加されてさらに広帯域化する。したがって、本発明の面型アンテナによれば、無給電素子の追加配置が不要であり、小型化しかつ広帯域化した面型アンテナが実現する。
【０００７】
ここで、上記本発明の面型アンテナにおいて、上記無給電素子は、上記１辺に平行に延びるスリットが形成されたものであることが好ましい。
【０００８】
スリットが地板の１辺に平行に形成されることで、スリットによる面型アンテナの広帯域化の効果が高まる。
【０００９】
また、上記本発明の面型アンテナにおいて、上記無給電素子は、互いに長さの異なる複数のスリットを有するものであることが好ましい。
【００１０】
複数のスリットの長さが異なることにより、電気的な共振点が、広い周波数範囲に分散するので、面型アンテナのさらなる広帯域化が図られる。
【００１１】
また、上記本発明の面型アンテナは、可撓性の誘電体基材の表面に形成されたものであってもよい。
【００１２】
面型アンテナが可撓性の誘電体基材の表面に形成されることで、様々な形状の空間に配置可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明によれば、小型化し、かつ広帯域化した面型アンテナが実現する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態の面型アンテナの外観図である。
【００１６】
図１に示す面型アンテナ１０は、１つの面内に形成された面型アンテナであり、片面プリント基板上のプリント配線パターンとして形成されている。面型アンテナ１０は、略矩形状の外形を有し、接地点を有する地板１１と、給電点を有する主放射素子１２と、主放射素子１２に隣接する無給電素子１３とを備えており、これらの素子は、可撓性の誘電体基材２０の表面上に形成されている。
【００１７】
地板１１は、直線状に延びた４辺および４つの角を有する略矩形状であり、１つの角近傍には接地点１１１が配置されている。
【００１８】
主放射素子１２は、辺の一つが円弧状に膨らんだ略直角三角形状の形状を有しており、円弧状の辺１２ａが地板１１および無給電素子１３を向くように配置されている。すなわち、主放射素子１２は、地板１１の４辺のうちの、接地点１１１に接する１辺１１ａに沿って、この１辺１１ａとの間に間隔を空けて広がっており、１辺１１ａとの間隔が無給電素子１３に近づくほど広がった形状を有している。略直角三角形状の主放射素子１２の角のうち、地板１１の接地点１１１に最も近い角の部分は、給電点１２１として機能する。すなわち、主放射素子１２は、無給電素子１３からの最遠点で地板１１に最も近接しており、この地板１１に最も近接した位置の角には、給電点１２１が配置されている。この一方、接地点１１１は、地板１１のうちの、主放射素子１２に最も近接した位置である、無給電素子１３からの最遠点に配置されている。
【００１９】
無給電素子１３は、主放射素子１２に間隔を空けて隣接するとともに、地板１１の１辺１１ａに沿って、この地板１１との間に間隔を空けて広がっている。無給電素子１３も、辺の一つが円弧状に膨らんだ略直角三角形状の外形を有しており、円弧状の辺１３ａが地板１１および主放射素子１２に向くように配置されている。すなわち、地板１１の１辺１１ａとの間隔が主放射素子１２に近づくほど広がった形状を有している。主放射素子１２および無給電素子１３の形状によって、電気的な共振点が一定の範囲で分散され、面型アンテナ１０が広帯域化する。
【００２０】
また、無給電素子１３には、面型アンテナ１０をさらに広帯域化させるための２本の直線状のスリット１３１，１３２が形成されている。このスリット１３１とスリット１３２とは、面型アンテナ１０の電気的な共振点をより広い周波数範囲に分散させるよう、互いに異なる長さに形成されている。また、スリット１３１，１３２は、面型アンテナ１０が効率的に広帯域化するよう、地板１１の１辺１１ａに平行に延びるように形成されている。
【００２１】
ここで、面型アンテナ１０の、主放射素子１２および無給電素子１３が配置された領域の、主放射素子１２を無給電素子１３とが並んだ幅方向での幅Ｗ１は、面型アンテナ１０の最低動作周波数の１／４波長以上１／３波長以下の範囲であることが好ましい。また、主放射素子１２および無給電素子１３の高さＨ２は、最低動作周波数の１／１０波長以下であれば、実用的な特性が得られる。
【００２２】
なお、地板１１の幅Ｗ２は、より詳細には、同軸ケーブルのシールドが接続し易いように、主放射素子１２および無給電素子１３が配置された領域の幅Ｗ１よりも僅かに広く、地板１１は、幅方向において、主放射素子１２よりもはみ出すように配置されている。接地点１１１は、このはみ出した部分から、さらに、主放射素子１２の給電点１２１を囲むように突出して延びた突出部１１ｂに配置されている。
【００２３】
上述した面型アンテナ１０は、銅等の金属皮膜が積層された誘電体基材２０から、不要な金属皮膜をエッチング等により除去することで製造される。ただし、面型アンテナ１０は、他の方法で製造することも可能であり、例えば、切抜き加工された金属製のシートが、誘電体基材２０の表面に接着されることでも製造可能である。
【００２４】
面型アンテナ１０が、可撓性の誘電体基材２０の表面上に形成されていることにより、湾曲した状態、または一部が折り曲げられた状態で、様々な形状の空間に配置可能となる。例えば、面型アンテナ１０においては、地板１１を含んだ高さＨ１が大きいほど特性が安定するが、地板１１が、装置等の筐体の金属部分に電気的に結合されることで、高さＨ１の大きさ拘わらず安定した特性を得ることができる。
【００２５】
図２は、図１の面型アンテナに、信号源が接続された様子を説明する図である。
【００２６】
面型アンテナ１０が、送信側アンテナとして使用される場面では、図２に示すように、面型アンテナ１０の接地点１１１および給電点１２１が、同軸ケーブル等を介して信号源３０に接続される。
【００２７】
ここで、図１に示す面型アンテナ１０、および比較例となるアンテナを作製し、特性を測定した。
【００２８】
図３は、比較例の面型アンテナを示す図である。
【００２９】
図３に示す比較例の面型アンテナ５０は、図１に示す面型アンテナ１０と特性を比較するための面型アンテナであり、地板５１と、主放射素子５２と、無給電素子５３とを備えている。比較例の面型アンテナ５０は、無給電素子５３にスリットが形成されていない点を除いて、図１に示す面型アンテナ１０と同様の構成である。
【００３０】
作製された面型アンテナ１０および面型アンテナ５０の双方における、主放射素子および無給電素子が配置された領域の幅Ｗ１（図１参照）は６０ｍｍであり、高さＨ１は５０ｍｍである。また、地板の幅Ｗ２は６５ｍｍであり、主放射素子および無給電素子の高さＨ２は１２ｍｍである。作製した面型アンテナ１０および面型アンテナ５０のそれぞれを、信号源に接続して特性を測定した。
【００３１】
図４は、図１に示す面型アンテナ、および図３に示す比較例の面型アンテナの特性の測定結果を示すグラフである。
【００３２】
グラフの横軸は、信号源から給電される信号の周波数を表し、縦軸は電圧定在波比（ＶＳＷＲ）を示す。グラフに示すように、スリットが形成されていない比較例の面型アンテナ５０は、約１．８ＧＨｚ付近に共振点を有しており、この周波数付近で良好なＶＳＷＲ特性を有する。しかし、１．８ＧＨｚ付近から、周波数が上昇するのに従い、ＶＳＷＲ特性が劣化していく。
【００３３】
この一方で、図１の、２本のスリット１３１，１３２が形成された面型アンテナ１０は、スリット１３１，１３２に対応して追加された共振点を有しているため、ＶＳＷＲは、周波数の上昇に伴い上昇および下降を繰り返しながら一定の範囲内に維持されている。
【００３４】
この結果として、比較例のスリット無しの面型アンテナ５０においては、ＶＳＷＲが２.８以下に維持される周波数の帯域は、約１．７ＧＨｚから約２．７ＧＨｚまでであった。この一方、スリット１３１，１３２が形成された面型アンテナ１０は、約１．４ＧＨｚから２．９ＧＨｚまでの１オクターブを超える広帯域において、ＶＳＷＲが２.８以下に維持された。
【００３５】
このように、本実施形態の面型アンテナ１０は、それぞれが、互いに近づくほど地板１１の１辺１１ａとの間隔が拡がる形状を有する主放射素子１２および無給電素子１３を備えたことにより広帯域化し、さらに、無給電素子１３に２本のスリット１３１，１３２が形成されたことにより、無給電素子の追加配置なしに、１オクターブを超える広帯域で良好なＶＳＷＲ特性を維持する。したがって、本実施形態の面型アンテナ１０によれば、無給電素子の追加が不要であり、小型化し、かつ広帯域化した面型アンテナが実現する。
【００３６】
なお、上述の実施形態では、無給電素子１３には、互いに長さが異なる長さの２本のスリット１３１、１３２が形成されているとして説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、スリットの本数は２本以外の複数本でもよく、また、１本でもよい。ただし、複数のスリットを有することで面型アンテナがより広帯域化する。
【００３７】
また、複数本のスリットは、形成された位置に応じて異なる共振点を有するため、それぞれの長さは同一であってもよい。ただし、互いに異なる長さに形成されることにより、共振点がより広い周波数範囲に分散し、面型アンテナがより広帯域化する。
【００３８】
また、上述の実施形態では地板１１、主放射素子１２および無給電素子１３の詳細な形状を具体的に説明したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、主放射素子１２の辺１２ａおよび無給電素子１３の辺１３ａは、円弧状に膨らんだ形状として説明したが、本発明はこれに限るものではなく、辺の詳細な形状は直線状であっても、また、階段状であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施形態の面型アンテナの外観図である。
【図２】図１の面型アンテナに、信号源が接続された様子を説明する図である。
【図３】比較例の面型アンテナを示す図である。
【図４】図１に示す面型アンテナ、および図３に示す比較例の面型アンテナの特性の測定結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４０】
１０    面型アンテナ
１１    地板
１１１    接地点
１１ａ    地板の１辺
１２    主放射素子
１２１    給電点
１３    無給電素子
２０    誘電体基材
１３１，１３２    スリット
【図１】
2007243836.tif 000003
【図２】
2007243836.tif 000004
【図３】
2007243836.tif 000005
【図４】
2007243836.tif 000006