(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電波を放射する放射素子と、
該放射素子から放射された電波を反射する接地導体板とを備えた平面アンテナ装置において、
上記放射素子が誘電体板の一方の面に形成され、
該誘電体板の他方の面が上記接地導体板側になると共に上記接地導体板との間に空隙が形成されるように上記誘電体板が配置され、
上記放射素子は、第１の送信高周波信号の１／２波長の長さの中央導体部と、該中央導体部の両側に該中央導体部に対して自己対称となるように一体的に形成された第１の送信高周波信号と異なる第２の送信高周波信号の１／２波長の長さの第２の導体部とを有し、  上記誘電体板の一方の面側に、上記第１の送信高周波信号の１／２波長の長さの第１の導体板と、該第１の導体板の両側に該第１の導体板に対して対称に該第１の導体板から分離独立して配置された上記第２の送信高周波信号の１／２波長の長さの第２の導体板からなる帯域調整導体素子が上記放射素子に対向するように配置されていることを特徴とする平面アンテナ装置。
【請求項２】
上記誘電体板及び上記放射素子は片面印刷配線基板が加工されたものである請求項１に記載の平面アンテナ装置。
【請求項３】
上記誘電体板の一方の面側に、上記放射素子からの不要な電波を抑制する不要放射抑制導体板が配置されている請求項１または２に記載の平面アンテナ装置。
【請求項４】
上記帯域調整導体素子と上記不要放射抑制導体板とが形成された他の誘電体板が上記誘電体板と平行に配置されている請求項３に記載の平面アンテナ装置。
【請求項５】
上記帯域調整導体素子が上記不要放射抑制導体板のスロット内に形成されている請求項４に記載の平面アンテナ装置。
【請求項６】
上記放射素子、上記帯域調整導体素子及び上記スロットを複数有する請求項１から５のいずれかに記載の平面アンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、平面アンテナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マイクロ波やミリ波等に用いられる平面アンテナ装置は、接地導体板の一方の側（前方）に誘電体板と、複数の放射素子を形成した給電基板と、誘電体板と、放射素子に対応する位置にスロットを形成した不要放射抑制導体板や帯域調整素子等を順次積層した構成を有する。
【０００３】
この平面アンテナ装置の放射素子は、基本的には送信高周波信号の１／２波長に共振して電波を放射するように導体で構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この種の平面アンテナ装置は、損失を低減して効率を高めるため、誘電体板に高品質で高価な材料を用いている。また、各板状体や素子を正確に位置決めして積層することが必要であることから、生産性に乏しいという問題がある。さらに、一般の平面アンテナ装置は、１つの周波数帯域に効率よく適応するように構成されている。
【０００５】
ところで、最近は、複数の周波数帯域による無線通信系の需要が多くなっているので、このような需要に応えるには複数のアンテナ装置が必要である。
【０００６】
しかしながら、複数のアンテナ装置を設置すると設備費がかかってしまう。このような設備費を軽減するため、１つの平面アンテナ装置を複数の周波数帯域に効率よく適用できることが望まれている。
【０００７】
そこで、本発明の１つの目的は、安価な材料を用いて効率よい平面アンテナ装置を提供することにあり、本発明の他の目的は、平面アンテナ装置の生産性を向上させることにあり、本発明のさらに他の目的は、複数の周波数帯域に効率よく適用できる平面アンテナ装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、電波を放射する放射素子と、該放射素子から放射された電波を反射する接地導体板とを備えた平面アンテナ装置において、上記放射素子が誘電体板の一方の面に形成され、該誘電体板の他方の面が上記接地導体板側になると共に上記接地導体板との間に空隙が形成されるように上記誘電体板が配置され、上記放射素子は、第１の送信高周波信号の１／２波長の長さの中央導体部と、該中央導体部の両側に該中央導体部に対して自己対称となるように一体的に形成された第１の送信高周波信号と異なる第２の送信高周波信号の１／２波長の長さの第２の導体部とを有し、上記誘電体板の一方の面側に、上記第１の送信高周波信号の１／２波長の長さの第１の導体板と、該第１の導体板の両側に該第１の導体板に対して対称に該第１の導体板から分離独立して配置された上記第２の送信高周波信号の１／２波長の長さの第２の導体板からなる帯域調整導体素子が上記放射素子に対向するように配置されているものである。
【００１０】
請求項２に記載の平面アンテナ装置は、請求項１に記載の構成に加え、誘電体板及び放射素子は片面印刷配線基板が加工されたものであるのが好ましい。
【００１２】
請求項３に記載の平面アンテナ装置は、請求項１または２に記載の構成に加え、誘電体板の一方の面側に、放射素子からの不要な電波を抑制する不要放射抑制導体板が配置されていてもよい。
【００１３】
請求項４に記載の平面アンテナ装置は、請求項３に記載の構成に加え、上記帯域調整導体素子と上記不要放射抑制導体板とが形成された他の誘電体板が上記誘電体板と平行に配置されていてもよい。
【００１４】
請求項５に記載の平面アンテナ装置は、請求項４に記載の構成に加え、帯域調整導体素子が不要放射抑制導体板のスロット内に形成されていてもよい。
【００１５】
請求項６に記載の平面アンテナ装置は、請求項１から５のいずれかに記載の構成に加え、放射素子、帯域調整導体素子及びスロットを複数有してもよい。
【００１６】
本発明によれば、放射素子と接地導体板との間に形成される空隙は、誘電率が１の自由空間であるため、損失の少ない誘電体として機能する。この空隙が接地導体板と放射素子との間の誘電率を支配するように機能するので、放射素子を支持する誘電体板としては、空隙より高い誘電率を有し安価で一般的な印刷配線基板を用いることができる。放射素子と、帯域調整導体素子や不要放射抑制導体板との間に空隙を形成する場合も同様である。放射素子や帯域調整導体素子や不要放射抑制導体板は印刷配線基板をエッチング処理することにより加工できるので、生産性の高い平面アンテナ装置を得ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１８】
図１は本発明の平面アンテナ装置の分解斜視図である。
【００１９】
図１に示す本平面アンテナ装置は、接地導体板４と、給電配線２で並列接続された複数（図では１６個示されているが限定されるものではない。）の放射素子２が形成された第１の誘電体板５と、複数（図では１６個示されているが放射素子の数と同数であれば限定されない。）のスロット７ａ内に帯域調整導体素子３を有する不要放射抑制導体板７が形成された第２の誘電体板６との間にそれぞれ空隙が形成されるように結合部材としてのネジ９及びナット１０と、空隙を形成するためのスペーサ８ａ、８ｂとで固定され、カバー１１で覆われたものである（結合部材はネジ９及びナット１０に限定されず、割ピンでも接着剤でもよい。）。
【００２０】
接地導体板４は、例えば銀メッキ銅板（若しくは銀メッキ銅板、防錆処理された銅板等の金属板）からなり、四隅にネジ９が貫通できる貫通孔４ａが形成され、同軸ケーブル１２接続用の穴４ｂが形成されている（貫通孔４ａ、ネジ９及びナット１０の数は４個示されているが個数は限定されるものではない。）。
【００２１】
給電配線２及び放射素子１は第１の誘電体板（例えばテフロン「登録商標」）５の表面に印刷配線技術によって形成される。すなわち、給電配線２及び放射素子１は、片面印刷配線基板をエッチングすることにより得られる。第１の誘電体板５の四隅にはネジ９が貫通できる貫通孔５ａが形成されている。
【００２２】
帯域調整導体素子３及びスロット７ａは第２の誘電体板（例えばテフロン）６の表面に印刷配線技術によって形成される。すなわち、帯域調整導体素子３及びスロット７ａは、片面印刷配線基板をエッチングすることにより得られる。第２の誘電体板６及び不要放射抑制導体板７の四隅にはネジ９が貫通できる貫通孔６ａ、７ｂが形成されている。
【００２３】
これら接地導体板４、第１の誘電体板５、第２の誘電体板６及び不要放射抑制導体板７の四隅にスペーサ８ａ、８ｂを介在させて貫通孔４ａ、５ａ、６ａ、７ｂ及びスペーサ８ａ、８ｂを貫通するようにネジ９を通した後、ナット１０で結合し、誘電体（例えばテフロン）からなるカバー１１で覆うことにより平面アンテナ装置が得られる。カバー１１は接地導体板４の周縁に当接して雨水等が侵入するのを防止するように取り付けられる。
【００２４】
外部からの給電配線２への給電は、接地導体板４を貫通させた同軸ケーブル１２の中心導体１２ａを給電配線２に接することにより行う。
【００２５】
この平面アンテナ装置の接地導体板４と、第１の片面印刷配線基板（放射素子１）と、第２の片面印刷配線基板（不要放射抑制導体板７及び帯域調整導体素子３）との間にそれぞれ形成された空隙は、自由空間であるため、誘電率が１で損失が少ない誘電体として機能する。この空隙は、第１の片面印刷配線基板及び第２の片面配線印刷基板を構成する誘電体と共に、接地導体板４と放射素子１との間、放射素子１と不要放射抑制導体板７及び帯域調整導体素子３との間に介在する誘電体として機能する。
【００２６】
接地導体板４と放射素子１との間、放射素子１と不要放射抑制導体板７及び帯域調整導体素子３との間の誘電率は、これらの間に介在する空隙の誘電率が支配的になる。このため、第１及び第２の誘電体板には通常の安価で空隙より高誘電率な印刷配線基板の誘電体板を用いることができる。
【００２７】
このような平面アンテナ装置によれば、２種類の周波数帯域に効率よく適合し、不要電波の放射を抑制することができる。放射素子、帯域調整導体素子及び不要放射抑制導体板は、印刷配線基板をエッチング処理することにより構成することができ、生産性の高い平面アンテナ装置とすることができる。
【００２８】
次に、放射素子について図２を参照して説明する。
【００２９】
図２は図１に示した平面アンテナ装置に用いられる放射素子の平面図である。
【００３０】
放射素子１は、２つの異なる周波数帯域ｆ１（波長λ１）、ｆ２（波長λ２、但しｆ１＜ｆ２とする。）に適合するように導体板（例えば銀メッキ銅板若しくは金メッキ銅板）で構成された場合で説明する。
【００３１】
放射素子１は、送信高周波信号（周波数ｆ１）の１／２波長の長さ（λ１／２）の短冊状の中心導体部１ａに対して、送信高周波信号（ｆ１）と異なる周波数ｆ２の１／２波長の長さ（λ２／２）の２つの導体部１ｂ、１ｃが自己対称となるように一体的に形成されたものである。各導体部１ａ、１ｂ、１ｃの間には高周波信号ｆ１とｆ２とをよく分離するためにスリット状の切り欠き１ｄ、１ｅが中心導体部１ａの長手方向に沿って形成されている。
【００３２】
この放射素子１に給電配線２から給電すると、放射素子１の長い方の中心導体部１ａが低い周波数帯域ｆ１の信号に共振して低い周波数帯域の電波を（紙面に垂直な方向に）放射し、放射素子１の短い方の導体部１ｂ、１ｃが高い周波数帯域ｆ２の信号に共振して高い周波数帯域の電波を放射する。
【００３３】
このような放射素子１を用いて平面アンテナ装置を構成することにより、１つの平面アンテナ装置から２つの周波数帯域の電波を効率よく放射することができる。
【００３４】
次に帯域調整導体素子について図３を参照して説明する。
【００３５】
図３は図１に示した平面アンテナ装置に用いられる帯域調整導体素子の平面図である。
【００３６】
帯域調整導体素子が２つの異なる周波数帯域ｆ１、ｆ２に適合するように導体板（例えば銀メッキ銅板若しくは金メッキ銅板）で構成された場合で説明する。
【００３７】
この帯域調整導体素子３は、送信高周波信号（ｆ１）の１／２波長の長さの短冊状の導体板３ａと、導体板３ａの両側に独立して配置され送信高周波信号（ｆ２）の１／２波長の長さの短冊状の２枚の導体板３ｂ、３ｃとで構成されている。帯域調整導体素子３は放射素子１と対向するように配置される。
【００３８】
このため帯域調整導体素子３は、中央の導体板３ａが低い周波数帯域ｆ１側の信号に対して強く作用することにより周波数帯域ｆ１の帯域幅を広げるように機能し、両側の導体板３ｂ、３ｃが高い周波数帯域ｆ２側の信号に強く作用することにより周波数帯域ｆ２の帯域幅を広げるように機能する。このためこのような帯域調整導体素子を用いることにより、平面アンテナ装置の使用可能な周波数帯域幅が広がる。
【００３９】
図４は本発明の平面アンテナ装置の他の実施の形態を示す分解斜視図である。
【００４０】
この平面アンテナ装置は、接地導体板４と、第１の誘電体板５の一方（図では上側）の面に印刷配線技術によって形成した給電配線２により並列接続した複数（図では１６個示されているが限定されるものではない。）の放射素子１と、第２の誘電体板６の一方（図では上側）の面に印刷配線技術によって形成された不要放射抑制導体板７と、第３の誘電体板１３の一方（図では上側）の面に印刷配線技術によって形成された帯域調整導体素子３とを順次空隙が生じるようにスペーサ８ａ、８ｂ、８ｃを介して重ね合わせ、ネジ９及びナット１０によって連結し、カバー１１で覆ったものである。
【００４１】
第１の誘電体板５、給電配線２及び放射素子１は、第１の片面印刷配線基板を用いてエッチング加工処理により構成され、第２の誘電体板６及び不要放射抑制導体板７は、第２の片面印刷配線基板を用いてエッチング加工処理により構成され、第３の誘電体板１３及び帯域調整導体素子３は、第３の片面印刷配線基板を用いてエッチング加工処理により構成される。
【００４２】
各放射素子１及び帯域調整導体素子３は、図２及び図３と同様の構成であるため説明を省略する。
【００４３】
この平面アンテナ装置の外部から給電配線２への給電は、接地導体板４を貫通させた同軸ケーブル１２の中心導体１２ａを給電配線２に接続することによって行う。
【００４４】
この平面アンテナ装置によれば、接地導体板４と放射素子１との間、放射素子１と不要放射抑制導体板７及び帯域調整導体素子３との間の誘電率はこれらの間に介在する空隙が支配的であるため、第１から第３の誘電体は、通常の安価な印刷配線基板誘電体を用いることができる。
【００４５】
１つの平面アンテナ装置によって２種類の周波数帯域に効率よく適合し、不要電波の放射を抑制し、周波数帯域を広げることができる。放射素子１、給電配線２、不要放射抑制導体板７及び帯域調整導体素子３は、片面印刷配線基板を用いてエッチング加工処理により構成することができるので、生産性の高い平面アンテナ装置を得ることができる。
【００４６】
図５は本発明の平面アンテナ装置の他の実施の形態を示す分解斜視図である。
【００４７】
この平面アンテナ装置は、接地導体板４と、第１の誘電体板５の一方（図では上側）の面に印刷配線技術によって形成され、給電配線２により並列に接続された複数（図では１６個であるが限定されない。）の放射素子１と、第２の誘電体板６の一方（図では上側）の面に印刷配線技術によって形成した帯域調整導体素子３と、第３の誘電体板１３の一方の面に印刷配線技術によって形成した不要放射抑制導体板７とを、図４に示した平面アンテナ装置と同様に、順次空隙が形成されるようにスペーサ８ａ、８ｂ、８ｃを介して重ね合わせ、ネジ９及びナット１０によって結合し、カバー１１で覆ったものである。
【００４８】
第１の誘電体板５、給電配線２及び放射素子１は、片面印刷配線基板を用いてエッチング加工処理により構成され、第２の誘電体板６及び帯域調整導体素子３は、片面印刷配線基板を用いてエッチング加工処理により構成され、第３の誘電体板１３及び不要放射抑制導体板７は、片面印刷配線基板を用いてスロット７ａをエッチング加工処理により構成される。
【００４９】
各放射素子１及び帯域調整導体素子３は、図２及び図３に示したものと同様のため省略する。
【００５０】
この平面アンテナ装置の外部から給電配線２への給電は、接地導体板４を貫通させた同軸ケーブル１２の中心導体１２ａを給電配線２に接続することによって行われる。
【００５１】
このような平面アンテナ装置によれば、接地導体板４、放射素子１、帯域調整導体素子３及び不要放射抑制導体板７の間の誘電率は、これらの間に介在する空隙の誘電率が支配的であるので、誘電体は通常の安価な印刷配線基板の誘電体とすることができる。
【００５２】
このように１つの平面アンテナ装置によって２種類の周波数帯域に効率よく適合し、不要電波の放射を抑制し、周波数帯域を調整することができる。放射素子、帯域調整導体素子及び不要放射抑制導体板は、いずれも印刷配線基板を用いてエッチング加工処理により構成することができるので、生産性を向上させることができる。
【００５３】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、次のような優れた効果を発揮する。
（１）安価な材料を用いて効率よい平面アンテナ装置を提供することができる。
（２）平面アンテナ装置の生産性を向上させることができる。
（３）複数の周波数帯域に効率よく適用できる平面アンテナ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の平面アンテナ装置の分解斜視図である。
【図２】図１に示した平面アンテナ装置に用いられる放射素子の平面図である。
【図３】図１に示した平面アンテナ装置に用いられる帯域調整導体素子の平面図である。
【図４】本発明の平面アンテナ装置の他の実施の形態を示す分解斜視図である。
【図５】本発明の平面アンテナ装置の他の実施の形態を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
１  放射素子
２  給電配線
３  帯域調整導体素子
４  接地導体板
５  第１の誘電体板
６  第２の誘電体板
７  不要放射抑制導体板
７ａ  スロット
８ａ、８ｂ、８ｃ  スペーサ
９  ネジ
１０  ナット
１１  カバー
１２  同軸ケーブル
１２ａ  中心導体
１３  第３の誘電体板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
0003990190.tif 000005
【図５】
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