(57)【要約】【課題】天頂方向に対して所定の角度への指向性が強いパッチアンテナを提供する。【解決手段】グランド電極１１上に設けられた放射電極１２と、放射電極１２を取り囲むようにグランド電極１１上に設けられたリング状の無給電電極１３とを備える。これにより、天頂方向への指向性が低下し、その分、天頂方向に対して所定の角度への指向性が向上する。無給電電極１３は、接続電極１４によってグランド電極１１と接続されていることが好ましく、接続電極１４は、無給電電極１３の外周部に接続されていることが好ましい。このような接続電極１４を設けることにより、周波数帯域を大幅に拡大することが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
グランド電極上に設けられた放射電極と、前記放射電極を取り囲むように前記グランド電極上に設けられたリング状の無給電電極とを備えることを特徴とするパッチアンテナ。
【請求項２】
前記放射電極及び前記無給電電極は、前記グランド電極と平行な同一平面上に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のパッチアンテナ。
【請求項３】
前記放射電極及び前記無給電電極と前記グランド電極との垂直方向における距離は、中心周波数の波長をλとした場合、０．０６λ〜０．１２λに設定されていることを特徴とする請求項２に記載のパッチアンテナ。
【請求項４】
前記無給電電極と前記グランド電極とを接続する接続電極をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のパッチアンテナ。
【請求項５】
前記接続電極は、前記無給電電極の外周部に接続されていることを特徴とする請求項４に記載のパッチアンテナ。
【請求項６】
前記接続電極が複数設けられており、前記無給電電極の前記外周部に沿った接続電極間の距離が均一であることを特徴とする請求項５に記載のパッチアンテナ。
【請求項７】
前記無給電電極の前記外周部に沿った接続電極間の距離は、中心周波数の波長をλとした場合、約λ／４であることを特徴とする請求項６に記載のパッチアンテナ。
【請求項８】
前記接続電極の数が４つであることを特徴とする請求項６又は７に記載のパッチアンテナ。
【請求項９】
前記接続電極は、前記無給電電極側から前記グランド電極側に向けて内側に傾斜していることを特徴とする請求項４乃至８のいずれか一項に記載のパッチアンテナ。
【請求項１０】
前記無給電電極の前記外周部に沿った長さは、中心周波数の波長をλとした場合、０．９λ〜１．１λに設定されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載のパッチアンテナ。
【請求項１１】
前記無給電電極の内周部に沿った長さは、中心周波数の波長をλとした場合、０．４λ〜０．６λに設定されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のパッチアンテナ。
【請求項１２】
前記無給電電極の前記外周部に沿った長さは、前記無給電電極の前記内周部に沿った長さの約２倍であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のパッチアンテナ。
【請求項１３】
前記無給電電極は、前記放射電極の給電点を通る直線に対して対称形であることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載のパッチアンテナ。
【請求項１４】
前記放射電極の平面形状、前記無給電電極の内周部及び前記無給電電極の外周部は、いずれも円形であり、前記放射電極の外周部に沿った長さは、中心周波数の波長をλとした場合、０．１λ〜０．２λに設定されていることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一項に記載のパッチアンテナ。
【請求項１５】
前記無給電電極の幅は、中心周波数の波長をλとした場合、０．０５λ〜０．１λに設定されていることを特徴とする請求項１４に記載のパッチアンテナ。
【請求項１６】
前記放射電極の外周部と前記無給電電極の前記内周部との距離は、中心周波数の波長をλとした場合、０．３３λ〜０．６７λに設定されていることを特徴とする請求項１４又は１５に記載のパッチアンテナ。
【請求項１７】
前記放射電極の平面形状、前記無給電電極の内周部及び前記無給電電極の外周部は、いずれも正方形であり、前記放射電極の外周部の一辺の長さは、中心周波数の波長をλとした場合、０．０４λ〜０．０８λに設定されていることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一項に記載のパッチアンテナ。
【請求項１８】
前記無給電電極の平行部分における幅は、中心周波数の波長をλとした場合、０．０４λ〜０．０８λに設定されていることを特徴とする請求項１７に記載のパッチアンテナ。
【請求項１９】
前記放射電極の外周部と前記無給電電極の前記内周部との平行部分における距離は、中心周波数の波長をλとした場合、０．０２λ〜０．０４λに設定されていることを特徴とする請求項１７又は１８に記載のパッチアンテナ。
【請求項２０】
前記放射電極と給電ラインとの間に設けられた整合素子をさらに備え、前記整合素子は、前記給電ライン側から前記放射電極側に向けて、前記放射電極と平行な方向における幅が増大する形状を有していることを特徴とする請求項１乃至１９のいずれか一項に記載のパッチアンテナ。
【請求項２１】
グランド電極上に設けられた放射電極と、前記放射電極と給電ラインとの間に設けられた整合素子とを備え、前記整合素子は、前記給電ライン側から前記放射電極側に向けて、前記放射電極と平行な方向における幅が増大する形状を有していることを特徴とするパッチアンテナ。
【請求項２２】
前記整合素子は、前記給電ライン側から前記放射電極側に向けて、前記方向における幅が連続的又は段階的に増大する板状導電部材を含んでいることを特徴とする請求項２１に記載のパッチアンテナ。
【請求項２３】
前記整合素子は、前記板状導電部材を複数含み、前記複数の板状導電部材が互いに回転対称に配置されていることを特徴とする請求項２２に記載のパッチアンテナ。
【請求項２４】
前記整合素子は、前記給電ライン側を頂点とする錐形状を有していることを特徴とする請求項２１に記載のパッチアンテナ。
【請求項２５】
前記放射電極を取り囲むように前記グランド電極上に設けられたリング状の無給電電極をさらに備えることを特徴とする請求項２１乃至２４のいずれか一項に記載のパッチアンテナ。
【請求項２６】
前記無給電電極と前記グランド電極とを接続する接続電極をさらに備えることを特徴とする請求項２５に記載のパッチアンテナ。
【請求項２７】
前記接続電極は、前記無給電電極の外周部に接続されていることを特徴とする請求項２６に記載のパッチアンテナ。
【請求項２８】
前記接続電極は、前記無給電電極側から前記グランド電極側に向けて内側に傾斜していることを特徴とする請求項２６又は２７に記載のパッチアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はパッチアンテナに関し、特に、コニカルビームを形成可能なパッチアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
地上波を使用したラジオ放送は、テレビジョン放送の登場によって最近家庭ではあまり利用されなくなってきたものの、車載用のラジオでは現在でも広く利用されており、依然としてニュースや音楽を提供する主要な手段となっている。しかしながら、地上波ラジオ放送には、ＡＭ放送だけが行われていたときの音質と比較して、ＦＭ放送が一般的となった今日において改善されてはいるものの、ＣＤ（コンパクトディスク）等で提供されるディジタルオーディオと比較して音質の点で劣っているという問題点がある。また、地上波ラジオ放送には、自動車がビル影、山間部またはトンネル内に位置しているときに、信号を良好な状態で受信することができないという問題点もある。
【０００３】
このような問題を解決すべく、近年、放送衛星を使用したディジタルサテライトラジオ放送が開発され、主に自動車を対象として米国等で広く普及している。ディジタルサテライトラジオ受信機に設けられているアンテナ装置としては、特許文献１に記載されているように、誘電体ブロック（セラミック基板）と、その一方の面に形成された放射電極と、誘電体基板の他方の面に形成されたグランド電極と、誘電体ブロックの一方の面から他方の面に向かって貫通して配設された給電ピンとを備えた、いわゆるパッチアンテナが広く用いられている。よく知られているように、この種のアンテナは天頂方向への指向性が最も強いという特徴を有している。
【特許文献１】特開２００３−２８９２１９号公報
【非特許文献１】岩岡英明、山内潤治、中野久松，「コニカルビーム形成」２００４年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会，講演論文集Ｂ−１−６６，ｐ６６
【非特許文献２】岩岡英明、山内潤治、中野久松，「コニカルビーム形成用リング装着パッチ」２００５年電子情報通信学会総合大会，講演論文集Ｂ−１−６９，ｐ６９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ディジタルサテライトラジオ放送を発信する放送衛星は主に赤道上に静止していることから、赤道に近い地域では放送衛星が天頂方向に位置するものの、それ以外の地域では、緯度に応じて放送衛星の位置が天頂方向に対し所定の角度を持つことになる。このため、従来のパッチアンテナでは、衛星の存在しない方向に対して最も強い指向性を発揮することになり、エネルギーのロスが大きいという問題があった。
【０００５】
しかも、ディジタルサテライトラジオ放送は、地上波ラジオ放送と比べて非常に多チャンネルであることから、これを受信するアンテナは広帯域であることが望まれる。しかしながら、従来のパッチアンテナは、受信可能な周波数帯域（比帯域）が数％程度であり、ディジタルサテライトラジオ放送の全周波数帯域をカバーすることは困難であった。
【０００６】
したがって、本発明は、天頂方向に対して所定の角度への指向性が強いパッチアンテナ、特に、コニカルビームを形成可能なパッチアンテナを提供することを目的とする。
【０００７】
また、このような問題点を解決すべく、本発明者らは、天頂方向に対して所定の角度への指向性が強いパッチアンテナを提案した（非特許文献１，２参照）。非特許文献１，２に記載されたパッチアンテナは、リング状の無給電電極を備えており、これによって、天頂方向に対して所定の角度への指向性が向上するという特徴を有している。また、非特許文献１に記載されたパッチアンテナは、従来のパッチアンテナに比べ、比較的広帯域であるという特徴も有している。
【０００８】
本発明は、このようなパッチアンテナをさらに改良し、より広帯域なパッチアンテナを提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一側面によるパッチアンテナは、グランド電極上に設けられた放射電極と、前記放射電極を取り囲むように前記グランド電極上に設けられたリング状の無給電電極とを備えることを特徴とする。本発明によるパッチアンテナは、リング状の無給電電極を備えていることから、天頂方向への指向性が低下し、その分、天頂方向に対して所定の角度への指向性が向上する。
【００１０】
本発明において、放射電極及び無給電電極は、グランド電極と平行な同一平面上に設けられていることが好ましい。この場合、放射電極及び無給電電極とグランド電極との垂直方向における距離は、中心周波数の波長をλとした場合、０．０６λ〜０．１２λに設定することが好ましい。
【００１１】
また、本発明によるパッチアンテナは、無給電電極とグランド電極とを接続する接続電極をさらに備えることが好ましい。このような接続電極を設けることにより、周波数帯域を大幅に拡大することが可能となる。このような接続電極は複数設けることが好ましく、この場合、無給電電極の外周部に沿った接続電極間の距離を均一とすることが好ましい。上記距離は、中心周波数の波長をλとした場合、約λ／４であることが好ましく、接続電極の数は４つであることが最も好ましい。
【００１２】
また、接続電極は、無給電電極側からグランド電極側に向けて内側に傾斜していることが好ましい。これによれば、グランド電極に対して垂直な接続電極を用いる場合と比べて、より広帯域化することが可能となるとともに、基板上における設置スペースを縮小することが可能となる。
【００１３】
本発明において、無給電電極の外周部に沿った長さは、中心周波数の波長をλとした場合、０．９λ〜１．１λに設定することが好ましく、無給電電極の内周部に沿った長さは、０．４λ〜０．６λに設定することが好ましい。また、無給電電極の外周部に沿った長さは、無給電電極の内周部に沿った長さの約２倍であることが好ましい。
【００１４】
本発明において、無給電電極は、放射電極の給電点を通る直線に対して対称形であることが好ましく、無給電電極の内周部の形状及び外周部の形状は、放射電極の平面形状に対して相似形であることが好ましい。
【００１５】
また、無給電電極の幅は実質的に均一であることが好ましく、放射電極の外周部と無給電電極の内周部との距離も実質的に均一であることが好ましい。
【００１６】
放射電極の平面形状、無給電電極の内周部及び無給電電極の外周部は、いずれも円形とすることができ、この場合、放射電極の外周部に沿った長さは、中心周波数の波長をλとした場合、０．１λ〜０．２λに設定することが好ましく、無給電電極の幅は０．０５λ〜０．１λに設定することが好ましく、放射電極の外周部と無給電電極の内周部との距離は０．３３λ〜０．６７λに設定することが好ましい。換言すれば、無給電電極の幅は、放射電極の外周部に沿った長さの半分程度に設定することが好ましく、放射電極の外周部と無給電電極の内周部との距離は、放射電極の外周部に沿った長さの１／３程度に設定することが好ましい。
【００１７】
放射電極の平面形状、無給電電極の内周部及び無給電電極の外周部は、いずれも正方形とすることもでき、この場合、放射電極の外周部の一辺の長さ、並びに、無給電電極の平行部分における幅は、中心周波数の波長をλとした場合、いずれも０．０４λ〜０．０８λに設定することが好ましい。また、放射電極の外周部と無給電電極の内周部との平行部分における距離は、０．０２λ〜０．０４λに設定することが好ましい。換言すれば、無給電電極の平行部分における幅は、放射電極の外周部の一辺の長さとほぼ同じに設定することが好ましく、放射電極の外周部と無給電電極の内周部との平行部分における距離は、放射電極の外周部の一辺の長さの半分程度に設定することが好ましい。
【００１８】
本発明によるパッチアンテナは、放射電極と給電ラインとの間に設けられた整合素子をさらに備え、整合素子は、給電ライン側から放射電極側に向けて、放射電極と平行な方向における幅が増大する形状を有していることが好ましい。これによれば、整合素子によって放射電極と給電ラインとの間のインピーダンス整合が図られるとともに、上記の形状によって、相対的に面積の大きい放射電極と、相対的に面積の小さい給電ラインとの間における高周波電流の流れがスムーズとなる。これにより、帯域幅がいっそう拡大するとともに、利得を向上させることが可能となる。
【００１９】
本発明の他の側面によるパッチアンテナは、グランド電極上に設けられた放射電極と、前記放射電極と給電ラインとの間に設けられた整合素子とを備え、前記整合素子は、前記給電ライン側から前記放射電極側に向けて、前記放射電極と平行な方向における幅が増大する形状を有していることを特徴とする。本発明によれば、整合素子によって放射電極と給電ラインとの間のインピーダンス整合が図られるとともに、上記の形状によって、相対的に面積の大きい放射電極と、相対的に面積の小さい給電ラインとの間における高周波電流の流れがスムーズとなる。これにより、帯域幅がいっそう拡大するとともに、利得を向上させることが可能となる。
【００２０】
本発明において、整合素子は給電ライン側から放射電極側に向けて、前記方向における幅が連続的又は段階的に増大する板状導電部材を含んでいることが好ましい。この場合、整合素子は、板状導電部材を複数含み、複数の板状導電部材が互いに回転対称に配置されていることが好ましい。これによれば、より効果的にインピーダンス整合を行うことが可能となる。また、整合素子は、給電ライン側を頂点とする錐形状を有していても構わない。これによれば、よりいっそう効果的にインピーダンス整合を行うことが可能となる。
【００２１】
本発明によるパッチアンテナは、放射電極を取り囲むようにグランド電極上に設けられたリング状の無給電電極をさらに備えることが好ましい。これによれば、天頂方向への指向性が低下し、その分、天頂方向に対して所定の角度への指向性が向上する。
【００２２】
また、本発明によるパッチアンテナは、無給電電極とグランド電極とを接続する接続電極をさらに備えることが好ましい。このような接続電極を設けることにより、周波数帯域を大幅に拡大することが可能となる。このような接続電極は複数設けることが好ましく、この場合、無給電電極の外周部に沿った接続電極間の距離を均一とすることが好ましい。
【００２３】
また、接続電極による効果をより高めるためには、接続電極が帯状であることが好ましい。
【００２４】
放射電極の平面形状、無給電電極の内周部及び無給電電極の外周部は、いずれも円形としても構わないし、いずれも正方形としても構わない。後者の方が、より広い比帯域を得ることが可能となる。
【００２５】
また、本発明においても、接続電極は無給電電極側からグランド電極側に向けて内側に傾斜していることが好ましい。これによれば、上述の通り、グランド電極に対して垂直な接続電極を用いる場合と比べて、より広帯域化することが可能となるとともに、基板上における設置スペースを縮小することが可能となる。
【発明の効果】
【００２６】
このように、本発明の一側面によるパッチアンテナは、一般的なパッチアンテナとは異なり、天頂方向への指向性が低く、その分、天頂方向に対して所定の角度θへの指向性が高いことから、ディジタルサテライトラジオ放送を受信する地域が赤道から遠い地域であっても、放送衛星が位置する方向に対して高い指向性を発揮することができ、エネルギーロスを低減することが可能となる。しかも、本発明によるパッチアンテナは、十数％以上の比帯域を得ることが可能であり、このため、従来よりも多くのチャンネルを安定した状態で受信することが可能となる。
【００２７】
また、本発明の他の側面によるパッチアンテナは、一般的なパッチアンテナに比べて帯域幅が大幅に広く、具体的には１００％以上の比帯域を得ることが可能である。このため、ディジタルサテライトラジオ放送の多くのチャンネルを安定した状態で受信することが可能となる。しかも、無給電電極を設けることによって、天頂方向への指向性を低く、その分、天頂方向に対して所定の角度θへの指向性を高くすることができることから、ディジタルサテライトラジオ放送を受信する地域が赤道から遠い地域であっても、放送衛星が位置する方向に対して高い指向性を発揮することができ、エネルギーロスを低減することが可能となる。
【００２８】
さらに、無給電電極側からグランド電極側に向けて接続電極を内側に傾斜させれば、より広い帯域幅を得ることが可能となるとともに、基板上における設置スペースを縮小することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
【００３０】
図１は、本発明の第１の実施形態によるパッチアンテナ１０の基本構造を模式的に示す略斜視図であり、図２はその平面図である。
【００３１】
図１及び図２に示すように、本実施形態によるパッチアンテナ１０は、グランド電極１１と、グランド電極１１上に設けられた放射電極１２と、放射電極１２を取り囲むようにグランド電極１１上に設けられたリング状の無給電電極１３とを備えている。
【００３２】
グランド電極１１は所定のｘｙ平面上に形成されており、その面積としては、少なくとも無給電電極１３の外径以上である必要がある。グランド電極１１の面積は大きいほど好ましく、理想的には無限大である。グランド電極１１のうち、放射電極１２の略中央部を覆う部分には、給電ライン１２ｘが貫通する切り欠き１１ｘが設けられており、これによってグランド電極１１と放射電極１２との短絡が防止されている。
【００３３】
放射電極１２は、グランド電極１１と平行なｘｙ平面上に形成されており、その略中央部に位置する給電点１２ａには、給電ライン１２ｘが接続されている。給電ライン１２ｘはグランド電極１１側に引き出されており、グランド電極１１に設けられた切り欠き１１ｘを貫通して、図示しないＲＦ回路に接続されている。本実施形態では、放射電極１２の平面形状は「円形」である。
【００３４】
特に限定されるものではないが、放射電極１２とグランド電極１１とのｚ軸方向における距離（垂直方向における距離）ｈは、中心周波数の波長をλとした場合、０．０６λ〜０．１２λに設定することが好ましく、本実施形態のように、放射電極１２の平面形状が円形である場合には、０．１λ程度に設定することが特に好ましい。また、放射電極１２の平面形状が円形である場合、放射電極１２の外周部に沿った長さＣｐｔｃｈは、０．１λ〜０．２λに設定することが好ましく、０．１６λ程度に設定することが特に好ましい。
【００３５】
無給電電極１３は、放射電極１２を取り囲むよう、放射電極１２と同一平面上に設けられている。無給電電極１３は、５０Ω線路に対して入力インピーダンスの整合を取りつつ、コニカルビームを形成するために必要な電極であり、これを設けることによって天頂方向（ｚ軸方向）の指向性が低下し、その分、天頂方向に対して所定の角度θへの指向性が向上する。
【００３６】
本実施形態では、無給電電極１３の内周部の形状及び外周部の形状とも、放射電極１２と同じ「円形」である。すなわち、無給電電極１３の内周部及び外周部の形状は、放射電極１２の外周部の形状に対して相似形であり、また、無給電電極１３の幅ｗは均一である。本実施形態のように、放射電極１２の平面形状や無給電電極１３の内周部及び外周部の形状が円形である場合には、無給電電極１３の幅ｗは、放射電極１２の外周部に沿った長さＣｐｔｃｈの半分程度に設定することが好ましい。すなわち、無給電電極１３の幅ｗは０．０５λ〜０．１λに設定することが好ましく、したがって、放射電極１２の外周部に沿った長さＣｐｔｃｈが０．１６λであれば、無給電電極１３の幅ｗについては０．０８λ程度に設定することが好ましい。
【００３７】
また、無給電電極１３は、図２に示すように、放射電極１２の給電点１２ａを通る直線Ａに対して対称形であり、このため、放射電極１２の外周部と無給電電極１３の内周部との距離ｄについても均一である。本実施形態のように、放射電極１２の平面形状や無給電電極１３の内周部及び外周部の形状が円形である場合には、放射電極１２の外周部と無給電電極１３の内周部との距離ｄについては、放射電極１２の外周部に沿った長さＣｐｔｃｈの１／３程度に設定することが好ましい。すなわち、放射電極１２の外周部と無給電電極１３の内周部との距離ｄも０．３３λ〜０．６７λに設定することが好ましく、したがって、放射電極１２の外周部に沿った長さＣｐｔｃｈが０．１６λであれば、放射電極１２の外周部と無給電電極１３の内周部との距離ｄについては０．０５３λ程度に設定することが好ましい。
【００３８】
図１及び図２に示すように、無給電電極１３とグランド電極１１は、接続電極１４によって接続されている。無給電電極１３をグランド電極１１に接続すると、パッチアンテナ１０の周波数帯域が拡大するという効果が得られる。特に限定されるものではないが、本実施形態では、接続電極１４が無給電電極１３の外周部に接続されている。ここで、無給電電極１３の外周部に沿った長さＣｏｕｔは、０．９λ〜１．１λに設定することが好ましく、本実施形態のように無給電電極１３の外周部が円形である場合には、１．０λ程度に設定することが特に好ましい。また、無給電電極１３の内周部に沿った長さＣｉｎは、０．４λ〜０．６λに設定することが好ましく、本実施形態のように無給電電極１３の内周部が円形である場合には、０．５λ程度に設定することが特に好ましい。このように、無給電電極１３の外周部に沿った長さＣｏｕｔは、無給電電極１３の内周部に沿った長さＣｉｎの約２倍に設定することが好ましい。これによれば、パッチアンテナ１０の周波数帯域が効果的に拡大し、十数％の比帯域を得ることが可能となる。
【００３９】
また、本実施形態では接続電極１４が４つ設けられており、無給電電極１３の外周部に沿った接続電極１４間の距離１４ａが均一とされている。したがって、無給電電極１３の外周部に沿った長さＣｏｕｔが１．０λであれば、接続電極１４間の距離１４ａは０．２５λとなる。このように、無給電電極１３の外周部に沿った接続電極１４の間隔は、λ／４程度に設定することが好ましい。
【００４０】
かかる構成を有する本実施形態によるパッチアンテナ１０は、一般的なパッチアンテナとは異なり、天頂方向（ｚ軸方向）の指向性が低く、その分、天頂方向に対して所定の角度θへの指向性が大幅に向上する。これにより、ディジタルサテライトラジオ放送を受信する地域が赤道から遠い地域であっても、放送衛星が位置する方向に対して高い指向性を発揮することができ、エネルギーロスを低減することが可能となる。しかも、本実施形態によるパッチアンテナ１０は、十数％の比帯域を得ることが可能であり、このため、従来よりも多くのチャンネルを安定した状態で受信することが可能となる。
【００４１】
特に、上述した好ましい数値を満たせば、無給電電極１３によって天頂方向（ｚ軸方向）へのビームがほぼ完全に打ち消され、これにより所定の角度θへの指向性が大幅に向上するとともに、非常に広い帯域を得ることが可能となる。
【００４２】
また、本実施形態においては、無給電電極１３の幅が均一であり、且つ、放射電極１２の外周部と無給電電極１３の内周部との距離についても均一であることから、無給電電極１３によるコニカルビーム形成効果がいずれの方向についてもほぼ均一となり、その結果、特定の周波数において良好なコニカルビーム形成を形成することが可能となる。
【００４３】
図３は、第１の実施形態によるパッチアンテナ１０の具体的な構成例であり、図４は、図３に示すＢ−Ｂ線に沿った略断面図である。
【００４４】
図３及び図４に示すように、パッチアンテナ１０を実際に作製する場合、例えば円盤状の誘電体ブロック１９を用い、その一方の主面に放射電極１２及び無給電電極１３を形成するとともに、他方の主面にグランド電極１１を形成し、さらに、誘電体ブロック１９の側面にグランド電極１１と無給電電極１３とを接続する接続電極１４を形成すればよい。
【００４５】
誘電体ブロック１９の材料としては、特に限定されるものではないが、Ｂａ−Ｎｄ−Ｔｉ系材料（比誘電率８０〜１２０）、Ｎｄ−Ａｌ−Ｃａ−Ｔｉ系材料（比誘電率４３〜４６）、Ｌｉ−Ａｌ−Ｓｒ−Ｔｉ（比誘電率３８〜４１）、Ｂａ−Ｔｉ系材料（比誘電率３４〜３６）、Ｂａ−Ｍｇ−Ｗ系材料（比誘電率２０〜２２）、Ｍｇ−Ｃａ−Ｔｉ系材料（比誘電率１９〜２１）、サファイヤ（比誘電率９〜１０）、アルミナセラミックス（比誘電率９〜１０）、コージライトセラミックス（比誘電率４〜６）などを用いることができ、型枠を用いて焼成することによって作製することができる。誘電体を用いることにより、誘電体の誘電率によってパッチアンテナを小型化することが可能である。具体的には、使用する誘電体の比誘電率をεとすると、
１／√ε
のサイズに小型化することができる。
【００４６】
誘電体ブロック１９の中央部には、その一方の主面から他方の主面に向けて貫通孔１９ｘが形成され、この貫通孔１９ｘに給電ライン１２ｘとなるピンが挿入される。給電ライン１２ｘとグランド電極１１との接触は、グランド電極１１に設けられた切り欠き１１ｘによって防止される。
【００４７】
グランド電極１１、放射電極１２、無給電電極１３及び接続電極１４の材料としては、銀、銀−パラジウム、銀−白金、銅などを用いることができ、スクリーン印刷や転写などの方法によってこれら材料を含むペーストを塗布した後、所定の温度条件で焼付けを行うことにより形成することができる。
【００４８】
図５は、第１の実施形態によるパッチアンテナ１０の別の具体的な構成例であり、図６は、図５に示すＣ−Ｃ線に沿った略断面図である。
【００４９】
図５及び図６に示す構成例は、無給電電極１３とグランド電極１１を接続する接続電極１４として、接続ピン１４ｙを用いている点において上記の構成例と異なる。この場合、誘電体ブロック１９には、接続ピン１４ｙを挿入するための貫通孔１９ｙを設けておく必要がある。かかる構成例によれば、無給電電極１３の外径よりもグランド電極１１の外径を大きくすることができるので、より良好なアンテナ特性を得ることが可能となる。
【００５０】
尚、本実施形態において、誘電体ブロック１９の他方の主面にグランド電極１１を形成することは必須でなく、例えば、あらかじめグランドパターンが形成された基板上にパッチアンテナ１０を載置するといった使用方法を想定すれば、グランド電極１１を省略することも可能である。
【００５１】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００５２】
図７は、本発明の第２の実施形態によるパッチアンテナ２０の基本構造を模式的に示す略斜視図であり、図８はその平面図である。
【００５３】
図７及び図８に示すように、本実施形態によるパッチアンテナ２０は、上述したパッチアンテナ１０と同様、グランド電極１１と、グランド電極１１上に設けられた放射電極１２と、放射電極１２を取り囲むようにグランド電極１１上に設けられたリング状の無給電電極１３とを備えているが、放射電極１２の平面形状、無給電電極１３の内周部及び外周部がいずれも正方形である点において、上述したパッチアンテナ１０と異なっている。その他の主な点については、上述したパッチアンテナ１０と同様であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００５４】
上述のとおり、放射電極１２とグランド電極１１とのｚ軸方向における距離ｈは、中心周波数の波長をλとした場合、０．０６λ〜０．１２λに設定することが好ましく、本実施形態のように、放射電極１２の平面形状が正方形である場合には、０．０８λ程度に設定することが特に好ましい。また、放射電極１２の平面形状が正方形である場合、放射電極１２の一辺の長さＳｐｔｃｈは、０．０４λ〜０．０８λに設定することが好ましく、０．０６λ程度に設定することが特に好ましい。
【００５５】
図７及び図８に示すように、本実施形態では、接続電極１４が無給電電極１３の外周部の角部に接続されている。すなわち、本実施形態においても接続電極１４は４つ設けられている。上述のとおり、無給電電極１３の外周部に沿った長さは、０．９λ〜１．１λに設定することが好ましく、本実施形態のように無給電電極１３の外周部が正方形である場合には、無給電電極１３の外周部の一辺の長さＳｏｕｔを０．２４λ程度に設定することが特に好ましい。これによれば、無給電電極１３の外周部に沿った接続電極１４の間隔をλ／４程度とすることが可能となる。また、無給電電極１３の内周部に沿った長さについても、上記実施形態と同様、０．４λ〜０．６λに設定することが好ましく、本実施形態のように無給電電極１３の内周部が正方形である場合には、無給電電極１３の内周部の一辺の長さＳｉｎを０．１２λ程度に設定することが特に好ましい。これによれば、無給電電極１３の外周部に沿った長さを、無給電電極１３の内周部に沿った長さの約２倍に設定することができる。
【００５６】
本実施形態では、無給電電極１３の内周部の形状及び外周部の形状とも、放射電極１２と同じ「正方形」であることから、無給電電極１３の内周部及び外周部の形状は、上記実施形態と同様、放射電極１２の外周部の形状に対して相似形である。しかしながら、形状が正方形であるために、無給電電極１３の幅ｗは均一ではなく角部においてやや広くなる（ｗ＜ｗ'）。また、無給電電極１３は放射電極１２の給電点１２ａを通る直線Ｄに対して対称形であるが、形状が正方形であることから、放射電極１２の外周部と無給電電極１３の内周部との距離ｄについては均一ではなく、やはり角部においてやや広くなる（ｄ＜ｄ'）。無給電電極１３の幅ｗは、平行部分（角部ではない箇所）において、放射電極１２の一辺の長さＳｐｔｃｈとほぼ同じに設定することが好ましい。つまり、無給電電極１３の平行部分における幅ｗは、０．０４λ〜０．０８λに設定することが好ましく、０．０６λ程度に設定することが特に好ましい。一方、放射電極１２の外周部と無給電電極１３の内周部との距離ｄは、平行部分（角部ではない箇所）において、放射電極１２の一辺の長さＳｐｔｃｈの約半分に設定することが好ましい。つまり、放射電極１２の外周部と無給電電極１３の内周部との平行部分における距離ｄは、０．０２λ〜０．０４λに設定することが好ましく、０．０３λ程度に設定することが特に好ましい。
【００５７】
かかる構成を有する本実施形態によるパッチアンテナ２０は、上述したパッチアンテナ１０と同様、天頂方向（ｚ軸方向）の指向性が低く、その分、天頂方向に対して所定の角度θへの指向性が大幅に向上する。特に、上述した好ましい数値を満たせば、無給電電極１３によって天頂方向（ｚ軸方向）へのビームがほぼ完全に打ち消され、所定の角度θへの指向性が大幅に向上するとともに、非常に広い帯域を得ることが可能となる。
【００５８】
また、本実施形態においては、無給電電極１３の幅が角部において広くなり、且つ、放射電極１２の外周部と無給電電極１３の内周部との距離についても角部において広くなることから、無給電電極１３によるコニカルビーム形成効果がより広い周波数帯に及び、その結果、広帯域に亘って良好なコニカルビーム形成を形成することが可能となる。このため、本実施形態によるパッチアンテナ２０では４０％程度の比帯域を得ることが可能であり、より多くのチャンネルを安定した状態で受信することが可能となる。
【００５９】
図９は、第２の実施形態によるパッチアンテナ２０の具体的な構成例である。図９に示すＥ−Ｅ線に沿った略断面図は、図４と同様であることから図示を省略する。
【００６０】
図９に示すように、パッチアンテナ２０を実際に作製する場合には、誘電体ブロック１９の形状を平板状とすればよい。そして、その一方の主面に放射電極１２及び無給電電極１３を形成し、他方の主面にグランド電極１１を形成し、さらに、誘電体ブロック１９の側面角部にグランド電極１１と無給電電極１３とを接続する接続電極１４を形成すればよい。
【００６１】
図１０は、第２の実施形態によるパッチアンテナ２０の別の構成例である。図１０に示すＦ−Ｆ線に沿った略断面図は、図６と同様であることから図示を省略する。
【００６２】
図１０に示す構成例は、図５及び図６に示す構成例と同様、無給電電極１３とグランド電極１１を接続する接続電極１４として、接続ピン１４ｙを用いている点において、図９に示した構成例と異なる。この場合も、無給電電極１３の外径よりもグランド電極１１の外径を大きくすることができるので、より良好なアンテナ特性を得ることが可能となる。
【００６３】
本実施形態においても、誘電体ブロック１９の他方の主面にグランド電極１１を形成することは必須でなく、例えば、あらかじめグランドパターンが形成された基板上にパッチアンテナ２０を載置するといった使用方法を想定すれば、グランド電極１１を省略することも可能である。
【００６４】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
【００６５】
図１１は、本発明の第３の実施形態によるパッチアンテナ３０の基本構造を模式的に示す略斜視図である。
【００６６】
図１１に示すように、本実施形態によるパッチアンテナ３０は、上述したパッチアンテナ２０とほぼ同様の構成を有しているが、接続電極１４が無給電電極１３側からグランド電極１１側に向けて内側に傾斜している点において、上述したパッチアンテナ２０と異なる。その他の点については、上述したパッチアンテナ２０と同様であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００６７】
接続電極１４を無給電電極１３側からグランド電極１１側に向けて内側に傾斜させると、グランド電極に対して垂直な接続電極を用いる場合と比べて、帯域がより広くなるという効果を得ることが可能となる。傾斜角については特に限定されないが、グランド電極１１に対して垂直な線と接続電極１４とが成す角度を２０°〜５０°程度に設定することが好ましく、３０°〜４０°程度に設定することがより好ましい。これは、上記の角度が２０°未満であると垂直に近くなることから傾斜させる効果が十分に得られないからであり、５０°以上であると広帯域特性が得られないからである。
【００６８】
しかも、本実施形態によれば、基板上におけるパッチアンテナ３０の設置スペースを縮小することができることから、実装密度を高めることも可能となる。また、接続電極１４が内側に傾斜していることから、グランド電極１１の面積を縮小することも可能となる。
【００６９】
尚、本実施形態によるパッチアンテナ３０は、第２の実施形態によるパッチアンテナ２０の接続電極１４を内側に傾斜させた構造を有しているが、第１の実施形態によるパッチアンテナ１０の接続電極１４を内側に傾斜させることも可能である。この場合も、広帯域化及び設置スペース縮小などの効果を得ることが可能となる。
【００７０】
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
【００７１】
図１２は、本発明の第４の実施形態によるパッチアンテナ４０の基本構造を模式的に示す略斜視図であり、図１３はその平面図である。
【００７２】
図１２及び図１３に示すように、本実施形態によるパッチアンテナ４０は、グランド電極１１と、グランド電極１１上に設けられた放射電極１２と、放射電極１２を取り囲むようにグランド電極１１上に設けられたリング状の無給電電極１３と、放射電極１２と給電ライン１２ｘとの間に設けられた整合素子１５とを備えている。つまり、第１の実施形態によるパッチアンテナ１０に整合素子１５を付加した構成を有している。
【００７３】
グランド電極１１は所定のｘｙ平面上に形成されており、その面積としては、少なくとも無給電電極１３の外径以上である必要がある。グランド電極１１の面積は大きいほど好ましく、理想的には無限大である。グランド電極１１のうち、放射電極１２の略中央部を覆う部分には、給電ライン１２ｘが貫通する切り欠き１１ｘが設けられており、これによってグランド電極１１と給電ライン１２ｘとの短絡が防止されている。
【００７４】
放射電極１２は、グランド電極１１と平行なｘｙ平面上に形成されており、放射電極１２と給電ライン１２ｘとは、整合素子１５によって接続されている。給電ライン１２ｘはグランド電極１１側に引き出されており、グランド電極１１に設けられた切り欠き１１ｘを貫通して、図示しないＲＦ回路に接続されている。本実施形態では、放射電極１２の平面形状は「円形」である。
【００７５】
整合素子１５は、放射電極１２と給電ライン１２ｘとのインピーダンスを整合させるための素子であり、整合素子１５を介してこれらを接続することにより、比帯域が拡大するとともに、利得が向上する。
【００７６】
図１４は整合素子１５の構造をより詳細に示す略斜視図であり、図１５は整合素子１５を放射電極１２と給電ライン１２ｘとの間に接続した状態における略側面図である。
【００７７】
図１４及び図１５に示すように、整合素子１５は、４つの板状導電部材１５ａ〜１５ｄによって構成されており、これら４つの板状導電部材１５ａ〜１５ｄは、軸１５ｚを対称軸として互いに回転対称に配置されている。これは、板状導電部材１５ａ〜１５ｄが信号に対して与える影響を均等とするためである。これら板状導電部材１５ａ〜１５ｄは、互いに同一の形状を有しており、いずれも給電ライン１２ｘ側から放射電極１２側に向けて、放射電極１２と平行な方向（ｘｙ平面と平行な方向）における幅が段階的に増大する形状を有している。
【００７８】
より具体的には、各板状導電部材１５ａ〜１５ｄは、放射電極１２側に位置する幅広領域１５ｗと給電ライン１２ｘ側に位置する幅細領域１５ｎを有しており、ｘｙ平面と平行な方向における幅広領域１５ｗの幅をＷａとし、幅細領域１５ｎの幅をＷｂとすると、
Ｗａ＞Ｗｂ
に設定されている。また、幅広領域１５ｗの幅Ｗａについては、放射電極１２から整合素子１５がはみ出さないよう、放射電極１２の径Ｃｄの半分以下に設定される。
【００７９】
このような形状を有する整合素子１５を設けることにより、相対的に面積の大きい放射電極１２と、相対的に面積の小さい給電ライン１２ｘとの間における高周波電流の流れがスムーズとなり、比帯域の拡大効果や、利得向上効果を得ることができる。
【００８０】
尚、実際に整合素子１５を作製する場合には、図１６に示すように、略Ｔ字上の２枚の板状導電部材１５ａｃ，１５ｂｄを用意し、板状導電部材１５ａｃに設けられた切り欠き１５ｉを板状導電部材１５ｂｄに設けられた切り欠き１５ｊに嵌め込めばよい。このような方法によれば、簡単に整合素子１５を作製することが可能となる。この場合、整合素子１５は、２つの板状導電部材によって構成されていると考えることもできる。
【００８１】
図１２及び図１３に示すように、無給電電極１３は、放射電極１２を取り囲むよう、放射電極１２と同一平面上に設けられている。無給電電極１３は、５０Ω線路に対して入力インピーダンスの整合を取りつつ、コニカルビームを形成するために設けられる電極である。本実施形態において無給電電極１３を設けることは必須でないが、これを設けることによって天頂方向（ｚ軸方向）の指向性が低下し、その分、天頂方向に対して所定の角度θへの指向性が向上する。このため、無給電電極１３を設けることが極めて好ましい。
【００８２】
本実施形態では、無給電電極１３の内周部の形状及び外周部の形状とも、放射電極１２と同じ「円形」である。すなわち、無給電電極１３の内周部及び外周部の形状は、放射電極１２の外周部の形状に対して相似形であり、また、無給電電極１３の幅１３ｗは均一である。
【００８３】
また、無給電電極１３は、図１３に示すように、放射電極１２の中心１２ａを通る直線Ａに対して対称形であり、このため、放射電極１２の外周部と無給電電極１３の内周部との距離ｄについても均一である。本実施形態のように、放射電極１２の平面形状や無給電電極１３の内周部及び外周部の形状が円形である場合には、放射電極１２の外周部と無給電電極１３の内周部との距離ｄについては、放射電極１２の外周部に沿った長さＣｐｔｃｈの１／３程度に設定することが好ましい。
【００８４】
図１２及び図１３に示すように、無給電電極１３とグランド電極１１は、接続電極１４によって接続されている。無給電電極１３をグランド電極１１に接続すると、パッチアンテナ４０の周波数帯域が拡大するという効果が得られる。特に限定されるものではないが、本実施形態では、接続電極１４が無給電電極１３の外周部に接続されている。
【００８５】
また、本実施形態では接続電極１４が４つ設けられており、無給電電極１３の外周部に沿った接続電極１４間の距離１４ａが均一とされている。
【００８６】
図１７に示すように、接続電極１４の形状は帯状であることが好ましい。接続電極１４を帯状とする場合、接続電極１４の幅ｗについては、０．０１λ〜０．０３λに設定することが好ましく、０．０２λ程度に設定することが特に好ましい。
【００８７】
このような構成を有する本実施形態によるパッチアンテナ４０は、整合素子１５によって、放射電極１２と給電ライン１２ｘとのインピーダンス整合が図られていることから、数十％以上の比帯域を得ることが可能であり、このため、従来よりも多くのチャンネルを安定した状態で受信することが可能となる。
【００８８】
しかも、無給電電極１３の効果により、天頂方向（ｚ軸方向）の指向性が低く、その分、天頂方向に対して所定の角度θへの指向性が大幅に向上する。これにより、ディジタルサテライトラジオ放送を受信する地域が赤道から遠い地域であっても、放送衛星が位置する方向に対して高い指向性を発揮することができ、エネルギーロスを低減することが可能となる。
【００８９】
また、本実施形態においては、無給電電極１３の幅１３ｗが均一であり、且つ、放射電極１２の外周部と無給電電極１３の内周部との距離ｄについても均一であることから、無給電電極１３によるコニカルビーム形成効果がいずれの方向についてもほぼ均一となり、その結果、特定の周波数において良好なコニカルビーム形成を形成することが可能となる。
【００９０】
尚、整合素子１５の形状としては、軸１５ｚに対して対称形であり、且つ、ｘｙ平面と平行な方向における幅が給電ライン１２ｘ側から放射電極１２側に向けて増大する形状を有していれば、どのような形状であっても構わない。
【００９１】
したがって、図１８に示すように、各板状導電部材１５ａ〜１５ｄの幅が、給電ライン１２ｘ側から放射電極１２側に向けて多段階に増大する形状を有していても構わない。このように、給電ライン１２ｘ側から放射電極１２側に向けて、幅が多段階に増大する形状とすれば、比帯域の拡大効果や、利得向上効果を高めることが可能となる。
【００９２】
また、図１９に示すように、６つの板状導電部材１５ａ〜１５ｆによって整合素子１５を構成しても構わない。このように、板状導電部材の数を増やした場合も、比帯域の拡大効果や、利得向上効果を高めることが可能となる。
【００９３】
また、図２０及び図２１に示すように、４つの板状導電部材１５ａ〜１５ｄの幅が、給電ライン１２ｘ側から放射電極１２側に向けて連続的に増大する形状であっても構わない。図２０に示す例は、板状導電部材１５ａ〜１５ｄの幅の増大が１次関数的である例を示しており、これは、図１８に示した整合素子１５において、段階数を無限大とした例と考えることもできる。したがって、この場合、比帯域の拡大効果や、利得向上効果をいっそう高めることが可能となる。図２１に示す例は、板状導電部材１５ａ〜１５ｄの幅の増大が２次関数的である例を示している。図２１に示す例のように、板状導電部材の幅を２次関数的に増大させれば、比帯域の拡大効果及び利得向上効果をよりいっそう高めることが可能となる。
【００９４】
さらに、図２２に示すように、整合素子１５の形状を、給電ライン１２ｘ側を頂点とする円錐形としても構わない。これは、図２０に示した整合素子１５において、板状導電部材の数を無限大とした例と考えることもできる。したがって、この場合、比帯域の拡大効果や、利得向上効果をよりいっそう高めることが可能となる。また、図２３に示すように、円錐形である整合素子１５の内部１５ｘを空洞としても構わない。これは、高周波電流がほとんど導体の表面にしか流れない点に着目したものである。このように、円錐の内部を空洞とすれば、特性にほとんど影響を与えることなく、整合素子１５の重量を低減することが可能となる。
【００９５】
尚、整合素子１５を錐形状とする場合、円錐形だけでなく、三角錐、四角錐などの多角錐形であっても構わない。また、厳密には錐形状ではないが、図１８に示す整合素子１５の回転体のように、径が段階的に増大する形状としても構わない。
【００９６】
図２４は、第４の実施形態によるパッチアンテナ４０の具体的な構成例であり、図２５は、図２４に示すＢ−Ｂ線に沿った略断面図である。
【００９７】
図２４及び図２５に示すように、パッチアンテナ４０を実際に作製する場合、例えば円盤状の誘電体ブロック１９を用い、その一方の主面に放射電極１２及び無給電電極１３を形成するとともに、他方の主面にグランド電極１１を形成し、さらに、誘電体ブロック１９の側面にグランド電極１１と無給電電極１３とを接続する接続電極１４を形成すればよい。
【００９８】
誘電体ブロック１９の材料としては、特に限定されるものではないが、上述の通り、Ｂａ−Ｎｄ−Ｔｉ系材料（比誘電率８０〜１２０）、Ｎｄ−Ａｌ−Ｃａ−Ｔｉ系材料（比誘電率４３〜４６）、Ｌｉ−Ａｌ−Ｓｒ−Ｔｉ（比誘電率３８〜４１）、Ｂａ−Ｔｉ系材料（比誘電率３４〜３６）、Ｂａ−Ｍｇ−Ｗ系材料（比誘電率２０〜２２）、Ｍｇ−Ｃａ−Ｔｉ系材料（比誘電率１９〜２１）、サファイヤ（比誘電率９〜１０）、アルミナセラミックス（比誘電率９〜１０）、コージライトセラミックス（比誘電率４〜６）などを用いることができ、型枠を用いて焼成することによって作製することができる。誘電体を用いることにより、誘電体の誘電率によってパッチアンテナを小型化することが可能である。具体的には、使用する誘電体の比誘電率をεとすると、
１／√ε
のサイズに小型化することができる。
【００９９】
誘電体ブロック１９の中央部には、その一方の主面から他方の主面に向けて、整合素子１５の形状に対応した貫通孔１９ｘが形成され、この貫通孔１９ｘに整合素子１５が挿入される。整合素子１５とグランド電極１１との接触は、グランド電極１１に設けられた切り欠き１１ｘによって防止される。
【０１００】
グランド電極１１、放射電極１２、無給電電極１３及び接続電極１４の材料としては、銀、銀−パラジウム、銀−白金、銅などを用いることができ、スクリーン印刷や転写などの方法によってこれら材料を含むペーストを塗布した後、所定の温度条件で焼付けを行うことにより形成することができる。
【０１０１】
図２６は、第４の実施形態によるパッチアンテナ４０の別の具体的な構成例であり、図２７は、図２６に示すＣ−Ｃ線に沿った略断面図である。
【０１０２】
図２６及び図２７に示す構成例は、無給電電極１３とグランド電極１１を接続する接続電極１４として、接続ピン１４ｙを用いている点において上記の構成例と異なる。この場合、誘電体ブロック１９には、接続ピン１４ｙを挿入するための貫通孔１９ｙを設けておく必要がある。かかる構成例によれば、無給電電極１３の外径よりもグランド電極１１の外径を大きくすることができるので、より良好なアンテナ特性を得ることが可能となる。
【０１０３】
尚、本実施形態において、誘電体ブロック１９の他方の主面にグランド電極１１を形成することは必須でなく、例えば、あらかじめグランドパターンが形成された基板上にパッチアンテナ４０を載置するといった使用方法を想定すれば、グランド電極１１を省略することも可能である。
【０１０４】
また、誘電体ブロック１９の貫通孔１９ｘに整合素子１５を挿入するのではなく、整合素子１５の形状に対応した貫通孔１９ｘに導電性ペーストを流し込み、これを整合素子として用いることも可能である。このような方法によれば、別部品として整合素子１５を作製する必要がなくなることから、製造コストを削減することが可能となる。
【０１０５】
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。
【０１０６】
図２８は、本発明の第５の実施形態によるパッチアンテナ５０の基本構造を模式的に示す略斜視図であり、図２９はその平面図である。
【０１０７】
図２８及び図２９に示すように、本実施形態によるパッチアンテナ５０は、上述したパッチアンテナ４０と同様、グランド電極１１と、グランド電極１１上に設けられた放射電極１２と、放射電極１２を取り囲むようにグランド電極１１上に設けられたリング状の無給電電極１３と、放射電極１２と給電ライン１２ｘとの間に設けられた整合素子１５とを備えているが、放射電極１２の平面形状、無給電電極１３の内周部及び外周部がいずれも正方形である点において、上述したパッチアンテナ４０と異なっている。その他の主な点については、上述したパッチアンテナ４０と同様であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。グランド電極１１の平面形状については、円形であっても正方形であっても構わない。このように、本実施形態によるパッチアンテナ５０は、第２の実施形態によるパッチアンテナ２０に整合素子１５を付加した構成を有している。
【０１０８】
図２８及び図２９に示すように、本実施形態では、接続電極１４が無給電電極１３の外周部の角部に接続されている。すなわち、本実施形態においても接続電極１４は４つ設けられている。
【０１０９】
本実施形態では、無給電電極１３の内周部の形状及び外周部の形状とも、放射電極１２と同じ「正方形」であることから、無給電電極１３の内周部及び外周部の形状は、上記実施形態と同様、放射電極１２の外周部の形状に対して相似形である。しかしながら、形状が正方形であるために、無給電電極１３の幅１３ｗは均一ではなく角部においてやや広くなる（１３ｗ＜１３ｗ'）。また、無給電電極１３は放射電極１２の中心１２ａを通る直線Ｄに対して対称形であるが、形状が正方形であることから、放射電極１２の外周部と無給電電極１３の内周部との距離ｄについては均一ではなく、やはり角部においてやや広くなる（ｄ＜ｄ'）。無給電電極１３の幅１３ｗは、平行部分（角部ではない箇所）において、放射電極１２の一辺の長さＳｐｔｃｈとほぼ同じに設定することが好ましい。
【０１１０】
このような構成を有する本実施形態によるパッチアンテナ５０は、上述したパッチアンテナ４０と同様、整合素子１５によって、放射電極１２と給電ライン１２ｘとのインピーダンス整合が図られていることから、非常に広い帯域を得ることが可能である。また、天頂方向（ｚ軸方向）の指向性が低く、その分、天頂方向に対して所定の角度θへの指向性が大幅に向上する。特に、上述した好ましい数値を満たせば、無給電電極１３によって天頂方向（ｚ軸方向）へのビームがほぼ完全に打ち消され、所定の角度θへの指向性が大幅に向上するとともに、非常に広い帯域を得ることが可能となる。
【０１１１】
また、本実施形態においては、無給電電極１３の幅が角部において広くなり、且つ、放射電極１２の外周部と無給電電極１３の内周部との距離についても角部において広くなることから、無給電電極１３によるコニカルビーム形成効果がより広い周波数帯に及び、その結果、広帯域に亘って良好なコニカルビーム形成を形成することが可能となる。このため、本実施形態によるパッチアンテナ５０では１００％以上の比帯域を得ることが可能であり、より多くのチャンネルを安定した状態で受信することが可能となる。
【０１１２】
図３０は、第５の実施形態によるパッチアンテナ５０の具体的な構成例である。図３０に示すＥ−Ｅ線に沿った略断面図は、図２５と同様であることから図示を省略する。
【０１１３】
図３０に示すように、パッチアンテナ５０を実際に作製する場合には、誘電体ブロック１９の形状を平板状とすればよい。そして、その一方の主面に放射電極１２及び無給電電極１３を形成し、他方の主面にグランド電極１１を形成し、さらに、誘電体ブロック１９の側面角部にグランド電極１１と無給電電極１３とを接続する接続電極１４を形成すればよい。
【０１１４】
図３１は、第５の実施形態によるパッチアンテナ５０の別の構成例である。図３１に示すＦ−Ｆ線に沿った略断面図は、図２７と同様であることから図示を省略する。
【０１１５】
図３１に示す構成例は、図２６及び図２７に示す構成例と同様、無給電電極１３とグランド電極１１を接続する接続電極１４として、接続ピン１４ｙを用いている点において、図３０に示した構成例と異なる。この場合も、無給電電極１３の外径よりもグランド電極１１の外径を大きくすることができるので、より良好なアンテナ特性を得ることが可能となる。
【０１１６】
本実施形態においても、誘電体ブロック１９の他方の主面にグランド電極１１を形成することは必須でなく、例えば、あらかじめグランドパターンが形成された基板上にパッチアンテナ５０を載置するといった使用方法を想定すれば、グランド電極１１を省略することも可能である。
【０１１７】
次に、本発明の第６の実施形態について説明する。
【０１１８】
図３２は、本発明の第６の実施形態によるパッチアンテナ６０の基本構造を模式的に示す略斜視図である。
【０１１９】
図３２に示すように、本実施形態によるパッチアンテナ６０は、上述したパッチアンテナ５０とほぼ同様の構成を有しているが、接続電極１４が無給電電極１３側からグランド電極１１側に向けて内側に傾斜している点において、上述したパッチアンテナ５０と異なる。その他の点については、上述したパッチアンテナ５０と同様であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【０１２０】
既に説明したとおり、接続電極１４を無給電電極１３側からグランド電極１１側に向けて内側に傾斜させると、グランド電極に対して垂直な接続電極を用いる場合と比べて、帯域がより広くなるとともに、基板上における設置スペースを縮小することが可能となる。
【０１２１】
尚、本実施形態によるパッチアンテナ６０は、第５の実施形態によるパッチアンテナ５０の接続電極１４を内側に傾斜させた構造を有しているが、第４の実施形態によるパッチアンテナ４０の接続電極１４を内側に傾斜させることも可能である。この場合も、広帯域化などの効果を得ることが可能となる。但し、図３２に示すように、第５の実施形態によるパッチアンテナ５０の接続電極１４を内側に傾斜させた構造とすれば、最も優れた特性を得ることが可能となる。
【０１２２】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
【０１２３】
例えば、放射電極１２の平面形状としては、円形や正方形に限定されず、長方形、六角形や八角形など他の多角形であっても構わないし、楕円形であっても構わない。また、インピーダンス調整や帯域調整などを目的として、放射電極１２の外周の一部を切り欠いたり、逆に、放射電極１２の外周に突起部などを設けても構わない。同様に、無給電電極１３の外周部や内周部の形状についても、多角形や楕円形など、他の形状であっても構わない。
【０１２４】
また、上記各実施形態では、放射電極１２の平面形状、無給電電極１３の内周部及び外周部の形状が互いに相似形であるが、本発明がこれに限定されるものではなく、これらの一部又は全部が互いに非相似形であっても構わない。例えば、放射電極１２の平面形状が円形であり、無給電電極１３の内周部及び外周部の形状が正方形であっても構わないし、放射電極１２の平面形状及び無給電電極１３の内周部の形状が円形であり、無給電電極１３の外周部の形状が正方形であっても構わない。但し、上記各実施形態のように、これらが互いに相似形である場合に、最も良好な特性を得ることが可能となる。
【０１２５】
また、上記各実施形態では、接続電極１４によって無給電電極１３とグランド電極１１とが接続されているが、本発明においてこのような接続電極を設けることは必須でなく、これを省略しても構わない。但し、接続電極を全て省略すると、５０Ω線路に対して入力インピーダンスの整合を取ることが困難となることから、上記各実施形態のように、接続電極１４を無給電電極１３の外周部に接続することが好ましい。特に、接続電極１４を無給電電極１３の外周部に設け、その間隔をλ／４程度に設定すれば、５０Ω線路に対する入力インピーダンスの整合を取ることが容易となり、また帯域幅も広くなる。また、接続電極１４を内側に傾斜させた構造とすれば、より帯域幅が広くなる。
【０１２６】
さらに、上記各実施形態では、放射電極１２と無給電電極１３が同一平面上に設けられているが、これらが完全に同一平面上に形成されていることは必須でなく、これらの形成面が互いにｚ軸方向にずれていても構わない。
【実施例】
【０１２７】
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこの実施例に何ら限定されるものではない。
【０１２８】
［実施例１］
【０１２９】
まず、図１及び図２に示したパッチアンテナ１０と同様の構造を有するアンテナを想定し、ＦＤＴＤ法（Finite Difference Time Domain Method）により、試験周波数を１．９ＧＨｚ（＝λ１．９）とした場合の特性を解析した。条件としては、グランド電極１１の外周部に沿った長さをＣＧＤ、放射電極１２の外周部に沿った長さをＣｐｔｃｈ、無給電電極１３の内周部に沿った長さ及び外周部に沿った長さをそれぞれＣｉｎ、Ｃｏｕｔとし、放射電極１２とグランド電極１１とのｚ軸方向における距離をｈ、放射電極１２の外周部と無給電電極１３の内周部との距離をｄとした場合、これらを表１に示すとおりに設定した。
【０１３０】
【表１】
2007097115.tif 000003
【０１３１】
かかる条件下で解析した放射パターンを図３３に示す。図３３において、（ａ）はｚ軸と平行な面の解析パターンを示し、（ｂ）はｚ軸に対して３０°傾いた面（θ＝３０°）の解析パターンを示している。図３３に示すように、実施例１のパッチアンテナはｚ軸方向への放射エネルギーがほぼゼロであり、理想的なコニカルビームが得られていることが分かる。ＨＰＢＷ（半値電力帯域幅）は約６６°であった。
【０１３２】
図３４は、実施例１のパッチアンテナのＶＳＷＲ（電圧定在波比）の周波数特性を示すグラフである。図３４に示すように、ＶＳＷＲが２以下となる周波数帯域（比帯域）は約１４％であり、一般的なパッチアンテナに比べて広い帯域幅が得られた。
【０１３３】
［実施例２］
【０１３４】
接続電極１４を全て省略した他は、実施例１と同じ構造を有するアンテナを想定し、実施例１と同様の解析を行った。解析の結果を図３５に示す。図３５において、（ａ）はｚ軸と平行な面の解析パターンを示し、（ｂ）はｚ軸に対して３０°傾いた面（θ＝３０°）の解析パターンを示している。図３５に示すように、実施例２のパッチアンテナの放射パターンは、実施例１のパッチアンテナの放射パターンとほぼ同じであり、理想的なコニカルビームが得られた。ＨＰＢＷ（半値電力帯域幅）も約６６°であった。
【０１３５】
［実施例３］
【０１３６】
接続電極１４の数を０〜１８まで変化させた他は、実施例１と同じ構造を有するアンテナをそれぞれ想定し、１．９ＧＨｚでの入力インピーダンスを解析した。いずれのパッチアンテナも、接続電極１４の位置は無給電電極１３の外周部とし、接続電極間の距離１４ａは等間隔とした。
【０１３７】
図３６は、接続電極１４の数と入力インピーダンスとの関係を示すグラフである。図３６に示すように、接続電極１４の数が４である場合（＝実施例１のパッチアンテナ）に、５０Ω線路に対して入力インピーダンスの整合が最も高かった。
【０１３８】
［実施例４］
【０１３９】
まず、図７及び図８に示したパッチアンテナ２０と同様の構造を有するアンテナを想定し、ＦＤＴＤ法（Finite Difference Time Domain Method）により、試験周波数を６ＧＨｚ（＝λ６）とした場合の特性を解析した。条件としては、グランド電極１１の一辺の長さをＳＧＤ、放射電極１２の一辺の長さをＳｐｔｃｈ、無給電電極１３の内周部の一辺の長さ及び外周部の一辺の長さをそれぞれＳｉｎ、Ｓｏｕｔとし、放射電極１２とグランド電極１１とのｚ軸方向における距離をｈ、無給電電極１３の平行部分における幅をｗ、放射電極１２の外周部と無給電電極１３の内周部との平行部分における距離をｄとした場合、表２に示すとおりに設定した。
【０１４０】
【表２】
2007097115.tif 000004
【０１４１】
図３７は、実施例４のパッチアンテナのＶＳＷＲ（電圧定在波比）の周波数特性を示すグラフである。図３７に示すように、ＶＳＷＲ≦２となる周波数帯域の下端ｆＬは５．５ＧＨｚ、ＶＳＷＲ≦２となる周波数帯域の上端ｆＵは８．２５ＧＨｚであり、ＶＳＷＲが２以下となる周波数帯域（比帯域）は約４０％であった。すなわち、実施例４のパッチアンテナは、実施例１のパッチアンテナよりもさらに広帯域であった。
【０１４２】
次に、ＶＳＷＲ≦２となる周波数帯域の下端ｆＬ（＝５．５ＧＨｚ）における放射パターンを解析した。解析結果を図３８に示す。図３８において、（ａ）はｚ軸と平行な面の解析パターンを示し、（ｂ）はｚ軸に対して６０°傾いた面（θ＝６０°）の解析パターンを示している。図３８（ｂ）において、実線はＥθを表し、破線はＥφを示している。図３８に示すように、ＶＳＷＲ≦２となる周波数帯域の下端ｆＬ（＝５．５ＧＨｚ）においても、ｚ軸方向への放射エネルギーはほぼゼロであり、理想的なコニカルビームが得られていることが分かる。
【０１４３】
さらに、ＶＳＷＲ≦２となる周波数帯域の上端ｆＵ（＝８．２５ＧＨｚ）における放射パターンを解析した。解析結果を図３９に示す。図３９において、（ａ）はｚ軸と平行な面の解析パターンを示し、（ｂ）はｚ軸に対して６０°傾いた面（θ＝６０°）の解析パターンを示している。図３９（ｂ）において、実線はＥθを表し、破線はＥφを示している。図３９に示すように、ＶＳＷＲ≦２となる周波数帯域の上端ｆＵ（＝８．２５ＧＨｚ）においても、ｚ軸方向への放射エネルギーはほぼゼロであり、理想的なコニカルビームが得られていることが分かる。また、図３８と図３９を参照すれば、周波数変化による放射パターンの変化が少ないことも確認できる。
【０１４４】
図４０に、最大放射方向での利得の周波数特性を示す。図４０に示すように、ＶＳＷＲ≦２となる周波数帯域内において、利得は約２ｄＢ以上であった。
【０１４５】
［実施例５］
【０１４６】
まず、図２８及び図２９に示したパッチアンテナ５０と同様の構造を有するアンテナを想定し、ＦＤＴＤ法（Finite Difference Time Domain Method）により、ＶＳＷＲ（電圧定在波比）を解析した。条件としては、グランド電極１１の直径をＤＧＰ、放射電極１２の一辺の長さをＳｐｔｃｈ、無給電電極１３の内周部の一辺の長さ及び外周部の一辺の長さをそれぞれＳｉｎ、Ｓｏｕｔとし、放射電極１２とグランド電極１１とのｚ軸方向における距離をｈ、接続電極１４の幅をｗとした場合、表３に示すとおりに設定した。表３には、周波数を１．２ＧＨｚ（＝λ１．２）とした場合におけるλとの関係についても併せて表示されている。
【０１４７】
【表３】
2007097115.tif 000005
【０１４８】
また、整合素子１５としては、図１４に示した構造を有するものを用いた。より詳細には、幅広領域１５ｗの幅Ｗａとし、幅細領域１５ｎの幅をＷｂとし、幅細領域１５ｎの高さ（ｚ方向における長さ）をＷｃとした場合、表４に示すとおりに設定した。
【０１４９】
【表４】
2007097115.tif 000006
【０１５０】
ＶＳＷＲの解析結果を図４１に示す。図４１に示すように、ＶＳＷＲ≦２となる周波数帯域の下端ｆＬは０．８５ＧＨｚ、ＶＳＷＲ≦２となる周波数帯域の上端ｆＵは３．５ＧＨｚであった。したがって、ＶＳＷＲが２以下となる周波数帯域（比帯域）は約１２５％であり、一般的なパッチアンテナに比べて極めて広い帯域幅が得られた。
【０１５１】
次に、ＶＳＷＲ≦２となる周波数帯域の下端ｆＬ（＝０．８５ＧＨｚ）における放射パターンを解析した。解析結果を図４２に示す。図４２において、（ａ）はｚ軸と平行な面の解析パターンを示し、（ｂ）はｚ軸に対して４５°傾いた面（θ＝４５°）の解析パターンを示し、（ｃ）はｚ軸に対して６０°傾いた面（θ＝６０°）の解析パターンを示している。図４２に示すように、ＶＳＷＲ≦２となる周波数帯域の下端ｆＬ（＝０．８５ＧＨｚ）においても、ｚ軸方向への放射エネルギーはほぼゼロであり、理想的なコニカルビームが得られていることが分かる。
【０１５２】
さらに、ＶＳＷＲ≦２となる周波数帯域の上端ｆＵ（＝３．５ＧＨｚ）における放射パターンを解析した。解析結果を図４３に示す。図４３において、（ａ）はｚ軸と平行な面の解析パターンを示し、（ｂ）はｚ軸に対して４５°傾いた面（θ＝４５°）の解析パターンを示し、（ｃ）はｚ軸に対して６０°傾いた面（θ＝６０°）の解析パターンを示している。図４３（ｃ）において、実線はＥθを表し、破線はＥφを示している。図４３に示すように、ＶＳＷＲ≦２となる周波数帯域の上端ｆＵ（＝３．５ＧＨｚ）においても、ｚ軸方向への放射エネルギーはほぼゼロであり、理想的なコニカルビームが得られていることが分かる。また、図４２と図４３を参照すれば、周波数変化による放射パターンの変化が少ないことも確認できる。
【０１５３】
図４４に、θ＝６０°，φ＝４５°での利得の周波数特性を示す。図４４に示すように、ＶＳＷＲ≦２となる周波数帯域内における利得の変動は少なく、安定した利得（１〜４ｄＢｉ）が得られることが確認された。
【０１５４】
［実施例６］
【０１５５】
まず、図３２に示したパッチアンテナ６０と同様の構造を有するアンテナを想定し、ＦＤＴＤ法（Finite Difference Time Domain Method）により、ＶＳＷＲ（電圧定在波比）を解析した。条件としては、グランド電極１１の直径をＤＧＰ、放射電極１２の一辺の長さをＳｐｔｃｈ、無給電電極１３の内周部の一辺の長さ及び外周部の一辺の長さをそれぞれＳｉｎ、Ｓｏｕｔとし、放射電極１２とグランド電極１１とのｚ軸方向における距離をｈ、接続電極１４の幅をｗとした場合、表５に示すとおりに設定した。表５には、周波数を１．２ＧＨｚ（＝λ１．２）とした場合におけるλとの関係についても併せて表示されている。
【０１５６】
【表５】
2007097115.tif 000007
【０１５７】
表５に示すように、本実施例によるパッチアンテナは、無給電電極１３の外径が実施例５のパッチアンテナと同じであるとともに、グランド電極１１の直径が実施例５のパッチアンテナよりも小型化されている。整合素子１５についても、実施例５にて使用したものと同じ構造・サイズを有するものを用いた。また、接続電極１４については、グランド電極１１に対して垂直な線と接続電極１４とが成す角度を０°、２０°、３５°及び５０°の４種類に設定した。
【０１５８】
ＶＳＷＲの解析結果を図４５に示す。図４５に示すように、接続電極１４の傾斜角によって特性が変化していることが分かる。つまり、傾斜角が０°である場合と比べて、傾斜角が３５°であるサンプルではより広い帯域が得られ、具体的には、ＶＳＷＲ≦２となる周波数帯域の下端ｆＬは０．９５ＧＨｚ、ＶＳＷＲ≦２となる周波数帯域の上端ｆＵは３．８３ＧＨｚであった。したがって、ＶＳＷＲが２以下となる周波数帯域（比帯域）は約１２０％であり、一般的なパッチアンテナに比べて極めて広い帯域幅が得られた。
【０１５９】
一方、傾斜角が２０°であるサンプルは、傾斜角が０°であるサンプルに比べれば良好な結果が得られたが、傾斜角が３５°であるサンプルと比べると低周波領域における帯域が減少した。また、傾斜角が５０°であるサンプルは良好な特性が得られなかった。
【０１６０】
次に、実施例６のパッチアンテナ（傾斜角３５°のサンプル）について、試験周波数を２．０ＧＨｚ（＝λ２．０）とした場合の放射パターンを解析した。また、比較のため、垂直な接続電極１４（傾斜角０°のサンプル）を用いた場合の放射パターンについても解析した。前者についての解析結果を図４６に示し、後者についての解析結果を図４７に示す。図４６及び図４７において、（ａ）はｚ軸と平行な面の解析パターンを示し、（ｂ）はｚ軸に対して３０°傾いた面（θ＝３０°）の解析パターンを示している。図４６（ｂ）及び図４７（ｂ）においてにおいて、実線はＥθを表し、破線はＥφを示している。
【０１６１】
図４６及び図４７に示すように、いずれのパッチアンテナも、ｚ軸方向への放射エネルギーがほぼゼロであり、理想的なコニカルビームが得られていることが分かる。つまり、接続電極１４を傾斜させることによる放射の影響は、ほとんど無いことが分かる。
【０１６２】
尚、実施例６にて得られた特性は、実施例５にて得られた特性とほぼ同等であるが、上述の通り、実施例６のパッチアンテナは、無給電電極１３の外径が実施例５のパッチアンテナと同じであるものの、実施例５と比べてグランド電極１１のサイズが小型化されている。つまり、より小さなグランド電極１１を用いて良好な特性が得られることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【０１６３】
【図１】本発明の第１の実施形態によるパッチアンテナ１０の基本構造を模式的に示す略斜視図である。
【図２】第１の実施形態によるパッチアンテナ１０の平面図である。
【図３】第１の実施形態によるパッチアンテナ１０の具体的な構成例を示す略斜視図である。
【図４】図３に示すＢ−Ｂ線に沿った略断面図である。
【図５】第１の実施形態によるパッチアンテナ１０の別の具体的な構成例を示す略斜視図である。
【図６】図５に示すＣ−Ｃ線に沿った略断面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態によるパッチアンテナ２０の基本構造を模式的に示す略斜視図である。
【図８】第２の実施形態によるパッチアンテナ２０の平面図である。
【図９】第２の実施形態によるパッチアンテナ２０の具体的な構成例を示す略斜視図である。
【図１０】第２の実施形態によるパッチアンテナ２０の別の具体的な構成例を示す略斜視図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態によるパッチアンテナ３０の基本構造を模式的に示す略斜視図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態によるパッチアンテナ４０の基本構造を模式的に示す略斜視図である。
【図１３】第４の実施形態によるパッチアンテナ４０の平面図である。
【図１４】整合素子１５の構造をより詳細に示す略斜視図である。
【図１５】整合素子１５を放射電極１２と給電ライン１２ｘとの間に接続した状態における略側面図である。
【図１６】整合素子１５の作製方法の一例を示す図である。
【図１７】接続電極１４を拡大して示す図である。
【図１８】整合素子１５の一変形例を示す略斜視図である。
【図１９】整合素子１５の他の変形例を示す略斜視図である。
【図２０】整合素子１５のさらに他の変形例を示す略斜視図である。
【図２１】整合素子１５のさらに他の変形例を示す略斜視図である。
【図２２】整合素子１５のさらに他の変形例を示す略斜視図である。
【図２３】整合素子１５のさらに他の変形例を示す略斜視図である。
【図２４】第４の実施形態によるパッチアンテナ４０の具体的な構成例を示す略斜視図である。
【図２５】図２４に示すＢ−Ｂ線に沿った略断面図である。
【図２６】第４の実施形態によるパッチアンテナ４０の別の具体的な構成例を示す略斜視図である。
【図２７】図２６に示すＣ−Ｃ線に沿った略断面図である。
【図２８】本発明の第５の実施形態によるパッチアンテナ５０の基本構造を模式的に示す略斜視図である。
【図２９】第５の実施形態によるパッチアンテナ５０の平面図である。
【図３０】第５の実施形態によるパッチアンテナ５０の具体的な構成例を示す略斜視図である。
【図３１】第５の実施形態によるパッチアンテナ５０の別の具体的な構成例を示す略斜視図である。
【図３２】本発明の第６の実施形態によるパッチアンテナ６０の基本構造を模式的に示す略斜視図である。
【図３３】実施例１のパッチアンテナの放射パターンを示すグラフであり、（ａ）はｚ軸と平行な面の解析パターンを示し、（ｂ）はｚ軸に対して３０°傾いた面（θ＝３０°）の解析パターンを示す。
【図３４】実施例１のアンテナのＶＳＷＲ（電圧定在波比）の周波数特性を示すグラフである。
【図３５】実施例２のパッチアンテナの放射パターンを示すグラフであり、（ａ）はｚ軸と平行な面の解析パターンを示し、（ｂ）はｚ軸に対して３０°傾いた面（θ＝３０°）の解析パターンを示す。
【図３６】実施例３のパッチアンテナにおいて、接続電極１４の数と入力インピーダンスとの関係を示すグラフである。
【図３７】実施例４のアンテナのＶＳＷＲ（電圧定在波比）の周波数特性を示すグラフである。
【図３８】ＶＳＷＲ≦２となる周波数帯域の下端ｆＬ（＝５．５ＧＨｚ）における実施例４のパッチアンテナの放射パターンを示すグラフであり、（ａ）はｚ軸と平行な面の解析パターンを示し、（ｂ）はｚ軸に対して６０°傾いた面（θ＝６０°）の解析パターンを示す。
【図３９】ＶＳＷＲ≦２となる周波数帯域の上端ｆＵ（＝８．２５ＧＨｚ）における実施例４のパッチアンテナの放射パターンを示すグラフであり、（ａ）はｚ軸と平行な面の解析パターンを示し、（ｂ）はｚ軸に対して６０°傾いた面（θ＝６０°）の解析パターンを示す。
【図４０】実施例４のパッチアンテナにおける最大放射方向での利得の周波数特性を示す。
【図４１】実施例５によるパッチアンテナのＶＳＷＲ（電圧定在波比）の周波数特性を示すグラフである。
【図４２】ＶＳＷＲ≦２となる周波数帯域の下端ｆＬ（＝０．８５ＧＨｚ）における実施例５のパッチアンテナの放射パターンを示すグラフであり、（ａ）はｚ軸と平行な面の解析パターンを示し、（ｂ）はｚ軸に対して４５°傾いた面（θ＝４５°）の解析パターンを示し、（ｃ）はｚ軸に対して６０°傾いた面（θ＝６０°）の解析パターンを示す。
【図４３】ＶＳＷＲ≦２となる周波数帯域の上端ｆＬ（＝３．５ＧＨｚ）における実施例５のパッチアンテナの放射パターンを示すグラフであり、（ａ）はｚ軸と平行な面の解析パターンを示し、（ｂ）はｚ軸に対して４５°傾いた面（θ＝４５°）の解析パターンを示し、（ｃ）はｚ軸に対して６０°傾いた面（θ＝６０°）の解析パターンを示す。
【図４４】実施例５のパッチアンテナにおけるθ＝６０°，φ＝４５°方向での利得の周波数特性を示すグラフである。
【図４５】実施例６によるパッチアンテナのＶＳＷＲ（電圧定在波比）の周波数特性を示すグラフである。
【図４６】実施例６のパッチアンテナの放射パターンを示すグラフであり、（ａ）はｚ軸と平行な面の解析パターンを示し、（ｂ）はｚ軸に対して３０°傾いた面（θ＝３０°）の解析パターンを示す。
【図４７】垂直な接続電極１４を用いた他は実施例６と同じ構成を有するパッチアンテナの放射パターンを示すグラフであり、（ａ）はｚ軸と平行な面の解析パターンを示し、（ｂ）はｚ軸に対して３０°傾いた面（θ＝３０°）の解析パターンを示す。
【符号の説明】
【０１６４】
１０，２０，３０，４０，５０，６０  パッチアンテナ
１１        グランド電極
１１ｘ      切り欠き
１２        放射電極
１２ａ      給電点
１２ｘ      給電ライン
１３        無給電電極
１４        接続電極
１４ａ      接続電極間の距離
１４ｙ      接続ピン
１５        整合素子
１５ａ〜１５ｆ，１５ａｃ，１５ｂｄ    板状導電部材
１５ｉ，１５ｊ    切り欠き
１５ｎ      幅細領域
１５ｗ      幅広領域
１５ｘ      空洞
１５ｚ      回転軸
１９        誘電体ブロック
１９ｘ，１９ｙ  貫通孔
【図１】
2007097115.tif 000008
【図２】
2007097115.tif 000009
【図３】
2007097115.tif 000010
【図４】
2007097115.tif 000011
【図５】
2007097115.tif 000012
【図６】
2007097115.tif 000013
【図７】
2007097115.tif 000014
【図８】
2007097115.tif 000015
【図９】
2007097115.tif 000016
【図１０】
2007097115.tif 000017
【図１１】
2007097115.tif 000018
【図１２】
2007097115.tif 000019
【図１３】
2007097115.tif 000020
【図１４】
2007097115.tif 000021
【図１５】
2007097115.tif 000022
【図１６】
2007097115.tif 000023
【図１７】
2007097115.tif 000024
【図１８】
2007097115.tif 000025
【図１９】
2007097115.tif 000026
【図２０】
2007097115.tif 000027
【図２１】
2007097115.tif 000028
【図２２】
2007097115.tif 000029
【図２３】
2007097115.tif 000030
【図２４】
2007097115.tif 000031
【図２５】
2007097115.tif 000032
【図２６】
2007097115.tif 000033
【図２７】
2007097115.tif 000034
【図２８】
2007097115.tif 000035
【図２９】
2007097115.tif 000036
【図３０】
2007097115.tif 000037
【図３１】
2007097115.tif 000038
【図３２】
2007097115.tif 000039
【図３３】
2007097115.tif 000040
【図３４】
2007097115.tif 000041
【図３５】
2007097115.tif 000042
【図３６】
2007097115.tif 000043
【図３７】
2007097115.tif 000044
【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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