(57)【要約】【課題】  一面が開放された導電性キャビティ内部に設けられた励振放射素子からなるアンテナ装置において、当該アンテナ装置が動作する周波数は上記導電性キャビティの大きさに依存するので、当該アンテナ装置の小型化が困難であるという問題があった。【解決手段】  導電性キャビティ６内部に設けられた励振放射素子１において、励振放射素子１の中心を通りかつ給電回路２が励振放射素子１に接続される向きと直交する方向を長手方向とするスリット３を設ける。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面が開放された導電性のキャビティと、
上記導電性のキャビティ内部に設けられ、スリットを有する導電性平板からなる励振放射素子と、
上記導電性のキャビティ内で上記励振放射素子に接続され、当該励振放射素子に電波を給電する給電回路と、
を備えたアンテナ装置。
【請求項２】
上記スリットを、上記励振放射素子に複数個設けた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】
上記スリットを、十字形状に形成したクロススリットとした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】
一面が開放された導電性のキャビティと、
上記導電性のキャビティ内部に設けられ、それぞれの素子幅よりも短い所定の間隙を空けて整列された複数個の導電性平板からなる、励振放射素子と、
上記励振放射素子の少なくとも１つの導電性平板に接続され、当該励振放射素子に電波を給電する給電回路と、
を備えたアンテナ装置。
【請求項５】
上記励振放射素子を構成する各隣接した導電性平板を、容量性集中定数素子により接続したことを特徴とする請求項４記載のアンテナ装置。
【請求項６】
表面に導電性平板からなる非励振放射素子を有した誘電体基板を、上記導電性のキャビティの開放面上方に設置したことを特徴とする請求項１から５のいずれか記載のアンテナ装置。
【請求項７】
上記励振放射素子と対向する導電性のキャビティの底面にスロットと、当該スロットに対して上記励振放射素子の偏波と直交する偏波の電波を給電するための第２の給電回路とを、上記導電性のキャビティの外部に設けたことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一面が開放された導電性のキャビティ内部に設けられた励振放射素子からなるアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のアンテナ装置では、一面が開放された導電性のキャビティ内部に導電性平板からなる励振放射素子を設置し、励振放射素子とそれに対向する導電性のキャビティの一面とでいわゆるマイクロストリップアンテナを形成していた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１３６０２２号公報（第８頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のアンテナ装置では、励振放射素子は導電性のキャビティ内部に設けられているので、当該アンテナ装置が動作する周波数は上記導電性のキャビティの大きさに自ずと依存する。このため、例えば低周波で当該アンテナ装置を動作させようとした場合には、上記導電性のキャビティを大きくする必要が生じ、結果として当該アンテナ装置の小型化が困難になるという問題があった。
【０００５】
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、一面が開放された導電性のキャビティ内部に設けられた励振放射素子からなるアンテナ装置の小型化を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明によるアンテナ装置は、一面が開放された導電性のキャビティと、上記導電性のキャビティ内部に設けられ、スリットを有する導電性平板からなる励振放射素子と、上記導電性のキャビティ内で上記励振放射素子に接続され、当該励振放射素子に電波を給電する給電回路と、を備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、スリットを設けない場合と比べてより低い周波数で励振放射素子が共振するので、励振放射素子をより小型化でき、励振放射素子を収容する導電性のキャビティをより小さくして小型なアンテナ装置を得ることができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１におけるアンテナ装置の構成を示す図であり、図２（ａ）は図１のＰ−Ｐ断面図、図２（ｂ）は図１のＱ−Ｑ断面図である。
図において、アンテナ装置は、励振放射素子１と、励振放射素子１を収容する導電性シャシ５ａ及び５ｂを備えて構成される。励振放射素子１は、ここでは例えば四角形の平板導体（導電性平板）で構成される。給電回路２はストリップ導体の線路で構成され、励振放射素子１の端部に接続される。給電回路２は励振放射素子１に電波を給電する。
【０００９】
誘電体基板４は、上表面に励振放射素子１と給電回路２と接地導体４０が形成され、内層にスルーホール５０が設けられてる。誘電体基板４の裏面には接地導体４１が形成される。接地導体４０は矩形状に刳り貫かれた穴部４２と、穴部４２と連通する溝部４３を有する。励振放射素子１は接地導体４０と非接触の状態で、穴部４２内に配置される。給電回路２のストリップ導体は溝部４３内に配置される。接地導体４１は励振放射素子１との対向面に穴部４２と同形状の穴部４５を有する。接地導体４１は給電回路２との対向面に溝部４３と同形状の溝部４６を有する。
【００１０】
接地導体４０と接地導体４１は、導電性キャビティ６の導体壁（導電性シールド）を構成するスルーホール５０にて接続される。これによって、励振放射素子１及び給電回路２の側面周囲は、接地導体４０、４１及びスルーホール５０に囲まれて、側面が電気的に遮蔽される。接地導体４０、４１はスルーホール５０を通じて、導電性シャシ５ａ、５ｂに接地される。
なお、スルーホール５０は、誘電体基板３内を通過する所望信号（給電回路２から給電される電波）の伝播波長λの、λ／４以下の間隔で配置されると良い。
【００１１】
導電性シャシ５ａは表裏貫通した矩形状の穴部６ａを有し、表面や穴部内壁が金めっきされた金属導体で構成される。導電性シャシ５ｂは、上面が窪んだ矩形状のとまり穴を形成する窪み部６ｂを有し、表面や窪み部内壁及び底面が金めっきされた金属導体で構成される。誘電体基板４は、導電性シャシ５ａと導電性シャシ５ｂの間に挟まれるように接合される。導電性シャシ５ｂの窪み部６ｂは窪んだ凹面が誘電体基板４の下面と対向するように配置される。導電性シャシ５ａの下面には、溝部４３と対向する位置に溝部４７が形成されている。溝部４３と溝部４７は、一体的にトンネル状の溝を形成する。導電性シャシ５ｂの上面には、溝部４６と対向する位置に溝部４８が形成されている。溝部４６と溝部４８は、一体的にトンネル状の溝を形成する。給電回路２のストリップ導体は内導体として作用し、溝部４３、４６、４７、４８及びスルーホール５０は給電回路２の外導体として作用する。
なお、導電性シャシ５ａ、５ｂは、所望の電気特性に応じて金属部材にめっきを施さないものでもいいし、射出成形した金属部材や樹脂部材にめっきを施したものでも良い。要するに、穴部６ａと窪み部６ｂとで、導電体に囲まれた空洞を構成できれば良い。
【００１２】
誘電体基板４を間に介在させて、導電性シャシ５ａと導電性シャシ５ｂを重ねあわせることにより、一面（導電性シャシ５ａの穴部６ａ）の開放された導電性キャビティ６が形成される。したがって、励振放射素子１は実質的に導電性キャビティ６内部に設置された構成となっており、かつ励振放射素子１と対向する導電性シャシ５ｂの窪み部６ｂとで、いわゆるマイクロストリップアンテナを形成している。励振放射素子１の偏波方向は、給電回路２が励振放射素子１と接続される向きと平行な方向となる。
なお、導電性キャビティ６は、導電性シャシ５ａの穴部６ａと、導電性シャシ５ｂの窪み部６ｂと、導電性シャシ５ａ、５ｂ間の誘電体基板４におけるスルーホール５０で囲まれた領域内とで、誘電体及び空間の周囲が導電体のシールド壁面で囲まれた領域を形成できれば良い。導電性キャビティ６の導電面は接地されている。
【００１３】
励振放射素子１の拡大図を図３に示す。図において、符号７は励振放射素子１上を流れる電流の経路を表し、符号８は偏波の方向を表す。スリット３は励振放射素子１の中央部に設けられる。スリット３は、そのスリット幅が励振放射素子１の横幅よりも十分に短く、スリット長さが励振放射素子１の縦幅よりも若干短い細長形状をなしている。スリット３は、例えば励振放射素子１の中心を通りかつ給電回路２が励振放射素子１に接続される向き（給電回路２の給電点から励振放射素子１の中心に延在する方向）と直交する方向を長手方向とする。
【００１４】
以上のように構成されたアンテナ装置では、給電回路２によって給電される電流の流れがスリット３に妨げられるので、励振放射素子１上を流れる電流は図３に示すがごとく、スリット３を迂回するように流れ、その電気長が見かけ上より長くなる。このため、励振放射素子１はスリットが無い場合と比べより低い周波数で共振する。したがって、励振放射素子１にスリット３を設けた場合は、当該アンテナ装置を低周波で動作させるために、励振放射素子１を収容する導電性キャビティ６を大きくする必要はない。つまり、当該アンテナ装置の小型化が可能であるという効果がある。
【００１５】
実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２におけるアンテナ装置の励振放射素子の拡大図である。本実施の形態では、励振放射素子１の横幅方向の中央を通り、かつ給電回路２が励振放射素子１に接続される向きと直交する方向を長手方向とするスリット３を、例えば励振放射素子１の上下の側縁部において励振放射素子１の中心に対し点対称形状をなすように２つ設ける。スリット３の形状以外の他の構成は、図１、２に示した実施の形態１と同様である。符号７は励振放射素子１上を流れる電流の経路を表し、符号８は偏波の方向を表す。
【００１６】
以上のように構成されたアンテナ装置では、励振放射素子１上を流れる電流は図３に示すがごとく、スリット３の外側から中央に向かって絞り込まれた後、外側に向かって拡がるように迂回して流れる。このため励振放射素子１の電気長が見かけ上長くなるので、励振放射素子１はスリット３が無い場合と比べ低い周波数で共振する。したがって、当該アンテナ装置を低周波で動作させるために、導電性キャビティ６を大きくする必要はない。つまり、当該アンテナ装置の小型化が可能であるという効果がある。
【００１７】
実施の形態３．
図５はこの発明の実施の形態３におけるアンテナ装置の励振放射素子１の拡大図である。本実施の形態では、励振放射素子１上に、その中心を通る十字形状のスリットが形成されたクロススリット９を設ける。その他の構成は、図１、２に示した実施の形態１と同様であり、符号７は励振放射素子１上を流れる電流の経路を表し、符号８は偏波の方向を表す。
【００１８】
以上のように構成されたアンテナ装置では、励振放射素子１上を流れる電流は図５に示すがごとくスリット９を迂回するように流れるので、励振放射素子１はスリット９が無い場合と比べ低い周波数で共振する構成となっている。したがって、当該アンテナ装置を低周波で動作させるために、導電性キャビティ６を大きくする必要はない。つまり、当該アンテナ装置の小型化が可能であるという効果がある。
また、励振放射素子１に対し、軸対称構造となるので、当該アンテナ装置の正面方向の交差偏波を低減することができるという効果がある。
【００１９】
実施の形態４．
図６はこの発明の実施の形態４におけるアンテナ装置の励振放射素子の拡大図である。本実施の形態では、励振放射素子１は、例えば所定の間隙ｄを有して整列された複数（この例では３つ）の導電性平板１０ａ、１０ｂ、１０ｃから構成される。この間隙ｄは、励振放射素子１の横幅に対して十分に短く、かつ各導電性平板１０ａ、１０ｂ、１０ｃの横幅よりも短くなるように、各導電性平板１０ａ、１０ｂ、１０ｃ間にスリット状に設けられる。その他の構成は、図１、２に示した実施の形態１と同様であり、符号８は偏波の方向を表す。
【００２０】
以上のように構成されたアンテナ装置では、導電性平板１０ａ、１０ｂ、１０ｃは励振放射素子１から放射される電波の所望周波数において電気的に容量性で結合するように、近接した間隔ｄで配置されるので、１つの導電性平板で構成した場合と比べ、励振放射素子１の電気長は長くなる。つまり、図６の励振放射素子１は、１つの導電性平板で構成した場合と比べ低い周波数で共振する構成となっている。したがって、当該アンテナ装置を低周波で動作させるために、導電性キャビティ６を大きくする必要はない。つまり、当該アンテナ装置の小型化が可能であるという効果がある。
【００２１】
実施の形態５．
図７はこの発明の実施の形態５におけるアンテナ装置の励振放射素子の拡大図である。本実施の形態では、例えば所定の間隙ｄを有して整列された複数（この例では３つ）の導電性平板１０ａ、１０ｂ、１０ｃを、隣接する導電性平板毎に容量性集中定数素子１１を介在させて相互に接続する。その他の構成は、図１、２に示した実施の形態１と同様であり、符号８は偏波の方向を表す。
【００２２】
以上のように構成されたアンテナ装置では、１つの導電性平板で構成した場合と比べ、励振放射素子１の電気長は長くなる。つまり、図５の励振放射素子１は、１つの導電性平板で構成した場合と比べ低い周波数で共振する構成となっている。したがって、当該アンテナ装置を低周波で動作させるために、導電性キャビティ６を大きくする必要はない。つまり、当該アンテナ装置の小型化が可能であるという効果がある。
【００２３】
実施の形態６．
図８はこの発明の実施の形態６におけるアンテナ装置の構成図を示すものであり、図９は図８のＶ−Ｖ断面図である。図に示すように、本実施の形態では導電性シャシ５ａ上面に非励振放射素子１２を形成するための誘電体基板１３が接合され、非励振放射素子１２が導電性シャシ５ａの上方に配置される。その他の構成は、図１、２に示した実施の形態１と同様である。
【００２４】
以上のように構成されたアンテナ装置では、励振放射素子１上を流れる電流は図２に示すがごとくスリット３を迂回するように流れるので、励振放射素子１はスリット３が無い場合と比べ低い周波数で共振する構成となっている。したがって、当該アンテナ装置を低周波で動作させるために、導電性キャビティ６を大きくする必要はない。つまり、当該アンテナ装置の小型化が可能であるという効果がある。また、非励振放射素子１２が設けられているので、当該アンテナ装置が動作する周波数帯域幅を広帯域化することができるという効果がある。
【００２５】
実施の形態７．
図１０はこの発明の実施の形態７におけるアンテナ装置の構成図を示すものであり、図１１は図１０のＷ−Ｗ断面図である。図に示すように、スリット１４は導電性シャシ５ｂの窪み部６ｂの底面に設けられ、結合スロットとして機能する。導電性シャシ５ｂの下面側では、窪み部６ｂと対向する部分に下側が窪んだ窪み部６ｃが設けられる。
【００２６】
導電性シャシ５ｂの下面は誘電体基板１６に接合される。第２の給電回路１５は、誘電体基板１６の上表面に設けられる。第２の給電回路１５は、その端部に矩形状の導電性平板を有するとともに、当該導電性平板に接続されて電波を給電するストリップ導体を有する。誘電体基板１６の上表面には接地導体６０が設けられ、誘電体基板１６の下表面には接地導体６１が設けられている。誘電体基板１６の内層にはスルーホール５０が設けられてる。接地導体６０には矩形状の穴部が設けられ、その穴部内には、第２の給電回路１５の導電性平板が収容される。接地導体６０には溝部が設けられ、第２の給電回路１５のストリップ導体は接地導体６０の溝部内に収容される。第２の給電回路１５は、導電性シャシ５ｂの窪み部６ｃと接地導体６０に対して非接触に配置される。接地導体６１には接地導体６０と同形状の矩形状の穴部が設けられる。誘電体基板１６の下面は導電性シャシ５ｃに接合される。導電性シャシ５ｃは、上面が窪んだ窪み部６ｄを有する。接地導体６０はスルーホール５０を介して接地導体６１に接続され、接地導体６０、６１はそれぞれ導電性シャシ５ａ、５ｂに電気的に接続されて接地される。
【００２７】
穴部６ａ、窪み部６ｂ、及び穴部６ａと窪み部６ｂの間の誘電体基板４におけるスルーホール５０で囲まれた領域が、導電性キャビティ６を構成する。また、窪み部６ｃ、窪み部６ｄ、及び窪み部６ｃと窪み部６ｄの間の誘電体基板１６におけるスルーホール５０で囲まれた領域が、他の導電性キャビティ６５を構成する。したがって、第２の給電回路１５は他の導電性キャビティ６５内部に配置され、導電性キャビティ６と他の導電性キャビティ６５とはスリット１４を介して空間的におよび電気的に互いに連通している。
【００２８】
図に示すように、スリット１４は、励振放射素子１と給電回路２が接続される向きに平行な方向を長手方向とするように設けられる。また、第２の給電回路１５はスリット１４と直交する方向に設けられる。その他の構成は、図１、２に示した実施の形態１や、図８、９に示した実施の形態６と同様である。
【００２９】
以上のように構成されたアンテナ装置では、励振放射素子１上を流れる電流は図２に示したがごとくスリット３を迂回するように流れるので、励振放射素子１はスリット３が無い場合と比べ低い周波数で共振する構成となっている。したがって、当該アンテナ装置を低周波で動作させるために、導電性キャビティ６を大きくする必要はない。つまり、当該アンテナ装置の小型化が可能であるという効果がある。
【００３０】
また、第２の給電回路１５から給電された電波は、スリット１４を介して励振放射素子１に電磁結合し、導電性キャビティ６内部に放射される。その偏波方向はスリット１４に直交する方向Ｅ２となる。すなわち、給電回路１により給電される電波（方向Ｅ）と直交する方向の偏波となる。したがって、直交２偏波の電波を放射できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】実施の形態１におけるアンテナ装置の構成図
【図２】（ａ）図１のＰ−Ｐ断面図、（ｂ）図１のＱ−Ｑ断面図
【図３】実施の形態１における励振放射素子拡大図
【図４】実施の形態２における励振放射素子拡大図
【図５】実施の形態３における励振放射素子拡大図
【図６】実施の形態４における励振放射素子拡大図
【図７】実施の形態５における励振放射素子拡大図
【図８】実施の形態６におけるアンテナ装置の構成図
【図９】図８のＶ−Ｖ断面図
【図１０】実施の形態７におけるアンテナ装置の構成図
【図１１】図１０のＷ−Ｗ断面図
【符号の説明】
【００３２】
１  励振放射素子、２  給電回路、３  スリット、４  誘電体基板、５a  導電性シャシ、５ｂ  導電性シャシ、５ｃ  導電性シャシ、６  導電性キャビティ、９  クロススリット、１０ａ  導電性平板、１０ｂ  導電性平板、１０ｃ  導電性平板、１１  容量性集中定数素子、１２  非励振放射素子、１３  誘電体基板、１４  スリット、１５  第２の給電回路、１６  誘電体基板。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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