(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電面（１２）と、
前記第１導電面に平行な、接地面を形成する第２導電面（１４）と、
発信器／受信器（２０）の第１端子を前記第１導電面（１２）に接続する第１導電性供給線またはストリップ（１６）および発信器／受信器（２０）の第２端子を第２導電面（１４）に接続する第２供給線またはストリップ（１７）と、
２つの前記導電面（１２、１４）を接続する少なくとも１つの導電線またはストリップ（１８、１９）とを具備してなり、
前記２つの導電面（１２、１４）およびこれらの導電面を接続する線またはストリップ（１８、１９）が全て同一平面上にあり、
接地面を形成する第２導電面（１４）が少なくとも部分的に第１導電面（１２）を取り囲むことを特徴とするアンテナ。
【請求項２】
発信器／受信器（２０）と第１導電面（１２）との間を接続する少なくとも線またはストリップ（１６）も、前記導電面（１２、１４）と同一平面上にあることを特徴とする請求項１記載のアンテナ。
【請求項３】
発信器／受信器（２０）と第２導電面（１４）との間を接続する線またはストリップ（１７）も、前記導電面（１２、１４）と同一平面上にあることを特徴とする請求項１または２記載のアンテナ。
【請求項４】
接地面（１４）を形成する第２導電面が、ほぼ完全に第１導電面（１２）を取り囲むオープンリング形状を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のアンテナ。
【請求項５】
接地面（１４）に形成された開口部（１５）に、発信器／受信器（２０）と第１導電面（１２）との間を接続する線またはストリップ（１６）を通すことを特徴とする請求項４記載のアンテナ。
【請求項６】
第１および第２導電面（１２、１４）を共に接続する少なくとも２つの線またはストリップ（１８、１９）を含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のアンテナ。
【請求項７】
例えば片面プリント基板のメタライゼーションのエッチング、あるいは電気絶縁支持部へのスクリーン印刷、このような電気絶縁支持部への蒸着、または適切な形状の金属箔からの生成を行うことにより、導電面から好適な金属板を切り出すことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のアンテナ。
【請求項８】
導電面（１２、１４）の平面における寸法が約λ／６〜λ／５であり、ここでλは使用波長を表すことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のアンテナ。
【請求項９】
第１および第２導電面（１２、１４）の平面上および／または下に誘電基板を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のアンテナ。
【請求項１０】
例えば所望の方向に放射線を集中させるために、放射線を形成する近接反射器を更に有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載のアンテナ。
【請求項１１】
正方形形状の第１導電面（１２）と、各対ごとに互いに垂直かつ平行な４つの直線ストリップセグメントから成り、第１導電面（１２）をほぼ完全に取り囲む接地面（１４）とを具備してなり、接地面（１４）を形成する上記セグメントのいずれかが、発信器／受信器（２０）と第１導電面（１２）とを接続するストリップ（１６）の通路の横方向の切欠き部分を有すること特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載のアンテナ。
【請求項１２】
切欠き部分（１５）を有するセグメント（１４）の内部端と第１導電面（１２）とを接続し、その端部に垂直に延びる直線接地ストリップ（１８）を更に有することを特徴とする請求項１１記載のアンテナ。
【請求項１３】
その辺が約λ／１２の長さを有する正方形形状の第１導電面（１２）と、各対ごとに互いに垂直かつ水平な４つの直線ストリップセグメントから成り、約λ／５の長さと約λ／５０の幅を有し、ほぼ完全に第１導電面（１２）を取り囲む接地面（１４）とを具備してなることを特徴とする請求項１１または１２記載のアンテナ。
【請求項１４】
外部シールドが接地面（１４）に電気的に接合し、中央導電棒が発信器／受信器（２０）と第１導電面（１２）とを接続するストリップ（１６）に電気的に接合しているコネクタ（３０）を有することを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載のアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はアンテナの分野に関する。
【０００２】
正確には、本発明は特定のモードに関連して動作し、一般に「容量ルーフ」と呼ばれる第１導電面と、接地面を形成し、第１導電面に平行な第２導電面と、発信器／受信器の第１端子を第１導電面に接続する第１導電供給線またはストリップおよび発信器／受信器の第２端子を第２導電面に接続する第２供給線またはストリップと、２つの上記導電面を接続する少なくとも１つの導電線またはストリップとから構成されるアンテナに関する。
【０００３】
【従来の技術】
このようなアンテナの例は、例えばフランス特許公開第２６６８８５９号公報およびヨーロッパ特許公開第６６７９８４号公報に記載されている。
【０００４】
従ってフランス特許公開第２６６８８５９号公報には、２つの面を接続する単一の線またはストリップを有し、上記線またはストリップが、動作周波数において電流により遮断され、また発信器を第１面に接続する供給線またはストリップへの誘導結合により結合されるよう構成される種類のアンテナが開示されている。このアンテナは特定の要素配置条件下で、モノポールタイプの放射線を生成すると説明されている。つまり、アンテナは、最大放射線が接地面に平行であり、またゼロ放射線がアンテナに垂直である軸対称ローブを有しており、アンテナに垂直な面における電界で直線偏波が行われ、その範囲は軸上を除きほぼ半球状である。
【０００５】
ヨーロッパ特許公開第６６７９８４号公報には、２つの面を接続する複数の平行な線またはストリップから構成されるこのアンテナの変形例が記載されている。この構成により、特に発信器に対するアンテナの整合が容易になる。
【０００６】
上記種類のアンテナにより、すでに多数のサービスが提供されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら本発明の目的は、フランス特許公開第２６６８８５９号公報およびヨーロッパ特許公開第６６７９８４号公報に記載のアンテナのように、水平面だけでなく、高さが約λ／２００と非常に小さい垂直方向においても使用波長に対する寸法を縮小することの可能な新規のアンテナを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この目的は、２つの面およびこれらの面を接続する線またはストリップが同一面上にあることを特徴とするタイプのアンテナににより、本発明の構成内で達せられる。
【０００９】
好適には、発信器／受信器と第１面とを接続する少なくとも線またはストリップも、上記要素と同一面上にある。
【００１０】
本発明の他の特徴、目的、効果は、非限定的な例により、添付の図面に関連して以下の詳細な説明を読むことにより明らかとなるであろう。
【００１１】
【発明の実施の形態】
添付の図面１は、本発明によるアンテナ１０の一般的構造を示しており、一般に「容量ルーフ」と呼ばれる第１導電面１２と、接地面を形成し、第１導電面に平行な第２導電面１４と、発信器／受信器２０の第１端子を第１導電面１２に接続する第１導電供給線またはストリップ１６および発信器／受信器２０の第２端子を第２導電面１４に接続する第２供給線またはストリップ１７と、２つの上記面１２および１４を接続する少なくとも１つの導電線またはストリップとから構成され、２つの導電面１２、１４および連結線またはストリップ１６、１７、１８、１９により、導電面１２、１４と発信器／受信器２０が接続し、また本発明の本質的な特性によりこれらは全て同一面上に置かれる。
【００１２】
第１導電面１２の形状はどのようなものであってもよい。しかし、この面１２の形状および大きさは、アンテナの動作の特性である。
【００１３】
接地面を形成する第２導電面１４は、第１導電面１２を一部または完全に取り囲んでいる。図１の表示では、接地面１４は、導電面１２をほぼ完全に取り囲むオープンリング状の形状を有している。接地面１４に形成された開口部１５には、ストリップ１６が通る。
【００１４】
図１の記載によると、共に導電面１２および１４を接続するストリップ１８および１９が設けられている。ヨーロッパ特許公開第６６７９８４号公報に開示されているように、この場合は、ストリップ１８および１９は供給ストリップ１６に対して好適には対称、例えば平行となっている。
【００１５】
しかし、変形例として、導電面１２および１４間を接続する単一のストリップを設けてもよい。従って、導電面１２と１４とを接続する単一の供給ストリップから構成される実施例を、図４を参照して説明する。
【００１６】
その他の変形例によると、本発明によるアンテナを、導電面１２と１４とを接続するよう２つ以上のストリップ１８、１９で構成することが可能である。
【００１７】
このようなアンテナは、様々な製造手順によって得ることができる。
【００１８】
非限定的な例により、このアンテナ１０は、例えば片面プリント基板のメタライゼーションのエッチング、電気絶縁支持部へのスクリーン印刷、同様の電気絶縁支持部への蒸着、適切な形状の金属箔からの製造を行うことにより、導電面、好適には金属板から切り出すことができる。
【００１９】
本発明によるアンテナは全ての周波数で動作可能である。
【００２０】
金属面におけるアンテナの寸法は約λ／６〜λ／５であり、ここでλは使用波長を表している。
【００２１】
アンテナとしてはその厚さが極度に小さいことが、当業者により理解される。
この厚さは、支持部の要素１２〜１９の厚さに相当する。
【００２２】
アンテナは、好適には１．５〜２の許容範囲にあるＳＷＲを得るよう動作周波数上で発信器２０のインピーダンス（一般的には５０Ω）と整合される。
【００２３】
このアンテナに等価図を図２に示す。
【００２４】
この等価図は、共に並列に接続され、基本モードに相当するコンデンサＣｆｕｎｄ、チョークＬｆｕｎｄ、レジスタＲｆｕｎｄにより構成されるセルと、共に並列に接続されたコンデンサＣｒｏｏｆおよびチョークＬｇｒｏｕｎｄにより構成される別のセルと、上記両セルを直列に接続する連結チョークＬｆｅｅｄとから成り、チョークＬｆｅｅｄは相互インダクタンスＭを通じてチョークＬｇｒｏｕｎｄに結合される。
【００２５】
Ｃｒｏｏｆは、静的状態で測定可能な２つの導電面１２、１４間のキャパシタンスを表している。
【００２６】
Ｌｇｒｏｕｎｄは、ストリップ１８、１９に関連するインダクタンスを表している。
【００２７】
Ｌｆｅｅｄは、供給ストリップ１６に関連するインダクタンスを表している。
【００２８】
相互インダクタンスＭは、ストリップ１６、１８、１９間の相互作用の結果である。
【００２９】
このモデル化アンテナの応答曲線、周波数に対する実数部Ｒ（ｆ）および虚数部Ｘ（ｆ）を図３に示す。
【００３０】
図３には、基本モードについての応答グラフと、このアンテナ動作の元来の原理に関する並列共振についての応答グラフが示されている。この共振は、実数部Ｒ（ｆ）の共振ピークとして、また虚数部Ｘ（ｆ）の発振で表される。
【００３１】
アンテナの入力インピーダンスのこの共振ピークは、２つの板１２、１４の容量効果と、ストリップ１６、１８、１９の自己誘導および相互誘導効果の結果として得られる。当業者は、準定常状態近似を行うことによりこれらの要素を評価することが可能である。
【００３２】
アンテナの動作帯域は、入力インピーダンスの虚数部Ｘ（ｆ）がゼロとなる周波数の付近に位置しており、発生器２０の上記周波数付近の実部分Ｒ（ｆ）に相当する。
【００３３】
アンテナより発せられる放射線のほとんどはストリップ１８、１９より生成され、ストリップに垂直な面における両極性準全方向性タイプであり、この面における分極がストリップに平行である放射線に相当する。これは垂直な面における双極子の従来の放射線である。この双極子は、線１６および１８に平行となる。
【００３４】
上記に述べたように、構造を強化し、使用周波数に対するアンテナの寸法を縮小し、また誘導において放射線を生成するように、要素１２〜１９によって規定される金属面の上および／または下に絶縁基板を追加することが可能である。
【００３５】
更に、例えば所望の方向に放射を集中させるなど放射線を形成するよう、近接反射器をアンテナに対応させることが可能である。
【００３６】
次に、図４に示す特定の実施例を以下に説明する。
【００３７】
この図４に示すアンテナ１０は、０．４ｍｍ厚さの金属板から切出すことにより形成される。
【００３８】
これは、２５ｍｍ  ｘ  ２５ｍｍ、すなわち約λ／１２  ｘ  λ／１２の正方形のルーフ１２により構成されている。
【００３９】
接地面１４は、幅が６ｍｍすなわち約λ／５０のストリップによって形成され、ルーフ１２をほぼ全体的に取り囲む正方形の形状となっている。
【００４０】
そのため、接地面１４は、各対ごとに互いに垂直および平行な４つの直線ストリップセグメントにより構成されており、通常各セグメントは６５ｍｍすなわち約λ／５の外形長さ、および６ｍｍすなわち約λ／５０の幅を有している。
【００４１】
ルーフ１２は好適には接地面１４の中央に位置し、その辺は接地面１４を形成するストリップセグメントに平行である。このため、接地面１４の内部端とルーフ１２の外部端との間の距離は、約１４ｍｍである。
【００４２】
接地面１４を形成する上記セグメントのいずれか１つは、５〜８ｍｍ幅の横方向の切欠き部１５を有している。
【００４３】
この切欠き部１５は好適には、このセグメントの一端から約３７ｍｍ、また接地面の同一セグメントの他端から約２３ｍｍの位置に形成される。
【００４４】
幅８ｍｍおよび長さ１４ｍｍの直線接地ストリップ１８は、切欠き部１５およびルーフ１２を有するセグメント１４の内部端に接続している。このため、この接地ストリップ１８は、セグメント１４およびルーフ１２の端部に垂直に延びている。この接地ストリップ１８は好適には、切欠き部１５を有するストリップ１４の最長要素に接合され、また好適にはそのいずれかの角部から約４ｍｍの位置でルーフに接合される。
【００４５】
供給ストリップ１６は、切欠き部１５の中央にあり、幅が約３ｍｍであり、また好適にはその角部から約４ｍｍの位置でルーフ１２のいずれかの辺に垂直に接合する直線ストリップにより形成される。
【００４６】
図４から明らかなように、切欠き部１５を有する接地ストリップセグメント１４は、その外部シールドが接地ストリップ１４に電気的に結合しており、またその中央導電性棒が適切な手段により供給ストリップ１６の外側端に接合しているコネクタ３０を備えている。
【００４７】
図５は、図４に示すアンテナ１０の入力インピーダンスの実数部Ｒ（ｆ）を、周波数の関数としてΩ単位で表している。
【００４８】
図６は、図４に示す同一のアンテナ１０の入力インピーダンスの虚数部Ｘ（ｆ）を、周波数の関数としてΩ単位で表している。
【００４９】
図７は、結果として得られた反射係数｜Ｓ１１｜を表している。
【００５０】
正確には、図５〜７において、理論曲線は連続線で表しており、また図４のアンテナで測定した実際の曲線は破線で表している。
【００５１】
理論反射係数｜Ｓ１１｜は１．０５７ＧＨｚで最小（−２８ｄＢ）となり、また測定した実反射係数｜Ｓ１１｜は１．０７ＧＨｚで最小（−２１．３ｄＢ）となる。
【００５２】
装置１０、すなわち図４に示すアンテナおよび接地面の全体寸法は、約λ／６〜λ／５であり、ここでλは使用波長である。
【００５３】
図８〜１０に示す１．０６ＧＨｚの周波数での固有ゲインは、双極放射原理により、ストリップ１８および１９に垂直な面においてほぼ全方向の放射より生じている。
【００５４】
図８は、ストリップ１６の面における観測方向と金属面に垂直な方向との間の角度θに対するゲインを表している（すなわち、φ＝０°）。
【００５５】
図９は、ストリップ１６に垂直な面における観測方向と金属面に垂直な方向との間の角度θに対するゲインを表している（すなわち、φ＝９０°）。
【００５６】
図１０は、この面における観測の方位角φに対するアンテナの（θ＝９０°）の面におけるゲインを表している。
【００５７】
平面アンテナを含む多数の既知のアンテナが存在している。
【００５８】
非限定の例により、以下が挙げられる。
【００５９】
１）少なくとも２つのメタライゼーションレベル、例えば接地面、空気および金属放射要素である誘電基板を有する層状要素から成る「マイクロストリップ」タイプの平面共振構造体。この系列に属するものは、例えば以下の通りである。
【００６０】
・共振空胴の原理に基づき、漏れにより狭有効周波数帯が生成される放射「パッチ」アンテナ（その寸法は少なくともλｇ／２であり、ここでλｇは誘電体における波長を表す）、
・従来のパッチアンテナと同一構造を有するが、異なる原理で動作し、約λ／８の周波数で整合可能なヨーロッパ特許公開第６６７９８４号公報に記載されているようなマイクロストリップ「線−板」アンテナ、
２）アンテナを構成する単一の金属板要素のみから成り、通常は誘電基板に対応して組立を補強する「平面」アンテナ。これらのアンテナは先験的に接地面を必要としないが、大抵の場合電力を適切に供給するためにこのような面に水平に配置されている。
【００６１】
この第２の系列に属する例は、以下の通りである。
【００６２】
・空胴ではなく金属板の共振モードのみにより「パッチ」アンテナとは異なる、上面にプリントが施された基板における共振電磁双極子、
・共振スロットアンテナ、
・マイクロストリップのセグメントまたは端部において同一平面上にある線で構成され、効率を良好にするために波長に対する寸法が大きいことをその主要特性とする進行波平面構造。
【００６３】
従って発明者らは、上記に定義され、特に以下の効果を発揮する本発明による構造に適合する既存のアンテナについては知らない。
【００６４】
・λ／６〜λ／５である、接地面が含まれる波長λに対する小さなアンテナ寸法。
【００６５】
・厚みの非常に小さな平面アンテナ。
【００６６】
・従来の共振アンテナに対する広周波数帯。
【００６７】
・空中への双極放射。
【００６８】
・接地面および基板の簡単な対応。
【００６９】
ちなみに本発明では、非常に廉価で、かつ簡単な製造方法でアンテナを製造することが可能である。
【００７０】
本発明は多数の分野で使用することができる。非限定的な例として、自動車用アンテナ、無線リンク用アンテナ、扇形分配用ミリメートルアンテナ、「レンズ」および「パラボラ」アンテナソース、コードレス電話用アンテナなどを挙げることができる。
【００７１】
もちろん、本発明は上記に説明した特定の実施例に限定されるものではなく、その精神により全ての変形例に適用される。放射が無指向性ではなく面ψ＝０において指向性となることが望まれる特定の用途の場合、反射器面をアンテナに追加して、上記面がアンテナに対して平行に、約λ／２０離れた位置に配置することができる。
【００７２】
図１に示す実施例によれば、発信器／受信器２０と第１面１２および第２面１４とをそれぞれ接続する２つのストリップ１６、１７は、両面と同一平面上にある。図４に示す実施例によると、発信器／受信器２０と第１面１２とを接続する単一のストリップ１６は、面１２および１４と同一平面上にあり、また発信器／受信器２０と第２面１４とは同軸ソケットの接地により直接接続される。しかし変形例では、ストリップ１６およびストリップ１７のいずれも面１２および１４と同一平面上に配置しないようにすることが可能である。そのためには、例えば上記面１２、１４の上部に給電線を配設することが可能である。
【００７３】
更に別の変形例では、ヨーロッパ特許公開第６６７９８４号公報に示すように、ルーフを形成する面１２を複数の共面要素に分割、あるいは穿孔することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明によるアンテナの一般構造を示す図。
【図２】  本発明によるアンテナの等価回路図。
【図３】  周波数に対する同アンテナの応答および動作点を示す図。
【図４】  本発明の特定の実施例を示す図。
【図５】  図４に示す実施例によるアンテナの、周波数に対する入力インピーダンスの実数部のグラフ。
【図６】  図４に示す実施例によるアンテナの、周波数に対する入力インピーダンスの虚数部のグラフ。
【図７】  図４に示す実施例によるアンテナの周波数に対する結果として得られた反射係数のグラフ（ちなみに、図５、６、７においては理論値を実線で、また測定値を破線で表している）。
【図８】  様々な面のｄＢ単位でのアンテナの固有ゲインを示す図。
【図９】  様々な面のｄＢ単位でのアンテナの固有ゲインを示す図。
【図１０】  様々な面のｄＢ単位でのアンテナの固有ゲインを示す図。
【符号の説明】
１０  アンテナ
１２  導電面
１４  導電面
１５  切り欠き部
１６  ストリップ
１７  ストリップ
１８  ストリップ
１９  ストリップ
２０  発信器／受信器
【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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