(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アース板と該アース板上に配置した平面アンテナ素子とをケースに内蔵したアンテナユニットであって、アース板を円板形とし平面アンテナ素子を方形とすることで、アース板と平面アンテナ素子を異形状とするとともに、平面アンテナ素子の角の一つを円板形のアース板の中心付近に配置することで、アース板の中心からずれた位置に平面アンテナ素子を配置しており、平面アンテナ素子からアース板を経由してケース底面に至るまでの空間距離を非一様としているとともに、ケース底面に金属板が接触する状況下での利得減衰が生じる平面アンテナ−金属板間の距離よりも、平面アンテナ素子の上記角の一つからアース板を経由してケース底面に至るまでの寸法を長くしていることを特徴とするアンテナユニット。
【請求項２】
片面がアース面となっている誘電体上にアンテナ面の導体部を配した平面アンテナ素子をケースに内蔵したアンテナユニットであって、アース面と平面アンテナ素子のアンテナ面の導体部を異形状とするとともに、アース面の中心からずれた位置にアンテナ面の導体部を配置しており、アンテナ面の導体部から誘電体を経由してケース底面に至るまでの空間距離を非一様としているとともに、ケース底面に金属板が接触する状況下での利得減衰が生じる平面アンテナ−金属板間の距離よりも、アンテナ面の導体部から誘電体を経由してケース底面に至るまでの寸法を長くしていることを特徴とするアンテナユニット。
【請求項３】
平面アンテナ素子とケース底面とを非平行としていることを特徴とする請求項１または２記載のアンテナユニット。
【請求項４】
平面アンテナ素子はＧＰＳ信号受信用であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のアンテナユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はアンテナユニット、殊にアンテナ面に対してアース面が小さいアンテナ素子を組み込んだアンテナユニットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
アンテナ面に対してアース面が小さいアンテナ素子を組み込んだアンテナユニットにおいては、アンテナユニットの下に金属物を接触させて使用する場合とそうでない場合とにおいて利得値が大きく異なる。このためにアンテナユニットの設計にあたっては、使用条件を定めた上でアンテナの最適化を行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、携帯型ＧＰＳセンサのような携帯用途に用いるものにおけるアンテナユニットでは、設置する場所を固定するのは難しく、使用条件によっては大きな利得減衰が生じている。
【０００４】
一例を図９に示すＧＰＳセンサ用の円盤状のケース１０内に配したアンテナユニット１について説明すると、誘電率の高いセラミックを使用した平面アンテナ素子１１の両面に導体として銅ペーストを用いて、一方をアース面、他面をアンテナ面としており、該平面アンテナ素子１１は受信周波数λ（ＧＰＳの場合は、中心周波数１５７５．４２ＭＨｚ）に合わせた寸法（たとえばλ／２）に形成してある。そして、アース板２の上にアンテナ素子１１をアンテナ面を上に向けて設置している。図中１５は給電ピン、１６は同軸ケーブル、１７はＲＦコネクターである。この時、アンテナ素子１１は、一般的に円板状に形成されたアース板２の中心上に設置されている。
【０００５】
今、１／２波長サイズで調整した２５ｍｍ角の平面アンテナ素子１１を半径３０ｍｍのアース板２の上面中央に配置したアンテナユニット１を、なんらかの金属板４の上方に設置して使用する場合を想定し、そのアンテナ面から金属板４までの距離Ｌを横軸に、利得を縦軸にとって計測すれば、図３にロで示すように、金属板４までの距離Ｌが２０ｍｍ強のところで利得が大きく減衰している。これはアンテナ面からアース板２を経由した金属板４までの空間距離Ｌａが、λ／４（約４７．６ｍｍ）近傍になっているところであり、上記のようにアース板２の中心にアンテナユニット１を設置している場合、アンテナユニット１の全方向において金属板４までの距離Ｌａがλ／４近傍となることから、なおさら利得減衰が大きい。
【０００６】
本発明はこのような点に鑑みなされたものであって、その目的とするところは設置状況によるところの利得減衰を小さく抑えることができるアンテナユニットを提供するにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
しかして本発明は、アース板と該アース板上に配置した平面アンテナ素子とをケースに内蔵したアンテナユニットであって、アース板を円板形とし平面アンテナ素子を方形とすることで、アース板と平面アンテナ素子を異形状とするとともに、平面アンテナ素子の角の一つを円板形のアース板の中心付近に配置することで、アース板の中心からずれた位置に平面アンテナ素子を配置しており、平面アンテナ素子からアース板を経由してケース底面に至るまでの空間距離を非一様としているとともに、ケース底面に金属板が接触する状況下での利得減衰が生じる平面アンテナ−金属板間の距離よりも、平面アンテナ素子の角の一つからアース板を経由してケース底面に至るまでの寸法を長くしていることに第一の特徴を有しており、片面がアース面となっている誘電体上にアンテナ面の導体部を配した平面アンテナ素子をケースに内蔵したアンテナユニットであって、アース面と平面アンテナ素子のアンテナ面の導体部を異形状とするとともに、アース面の中心からずれた位置にアンテナ面の導体部を配置しており、アンテナ面の導体部から誘電体を経由してケース底面に至るまでの空間距離を非一様としているとともに、ケース底面に金属板が接触する状況下での利得減衰が生じる平面アンテナ−金属板間の距離よりも、アンテナ面の導体部から誘電体を経由してケース底面に至るまでの寸法を長くしていることに第２の特徴を有している。ケース底面に金属板が接触する状況において、平面アンテナ素子からケース底面に至るまでの空間距離を非一様とすることでアンテナ面から金属板までの空間距離が一様であることで生じる利得減衰を特定の範囲に抑えることができ、特定の範囲に抑えられた平面アンテナ−金属板間の距離よりも平面アンテナ素子からアース板を経由してケース底面に至るまでの寸法もしくはそのアンテナ面の導体部から誘電体を経由してケース底面に至るまでの寸法を長くしているために、実使用時にケース下方に金属板が存在する場合の利得減衰をほぼ無くすことができる。
【０００８】
この場合、アース板もしくはアース面の中心からずれた位置に平面アンテナ素子もしくはそのアンテナ面の導体部を配置したり、アース板もしくはアース面と平面アンテナ素子もしくはそのアンテナ面の導体部を異形状としたり、平面アンテナ素子とケース底面とを非平行とすることで、上記空間距離を非一様とすることができる。
【００１０】
平面アンテナ素子がＧＰＳ信号受信用である場合、特に有効である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下本発明を実施の形態の一例に基づいて詳述すると、図１に示すものにおいては、アース板２上に平面アンテナ素子１１を設置するにあたり、アース板２の中心からずれたところに平面アンテナ素子１１を設置している。この場合、前記従来のものと同様に、図２に示すように金属板４までの距離Ｌと利得との関係を計測すれば、図３にイで示すように、利得減衰を抑えることができる。アース板２の中心からずれたところに平面アンテナ素子１１を配置しているために、空間距Ｌａが平面アンテナ素子１１の四方において一様となることがないためである。
【００１２】
なお、アース板２は円板形である。また、図３のイで示した計測結果においては、利得減衰する空間距離が特定の範囲に抑えられたものであり、アース板２上での平面アンテナ素子１１の設置位置の最適化によって減衰量をより抑えることができる。上記最適化によっても、利得減衰が生じる場合、アンテナ面からアース板２を経由したアンテナユニット１の底面（ケース１０の底面）までの距離を利得減衰が生じる距離Ｌより大きくすることで、実使用時における金属板４が存在する場合の利得減衰をほぼ無くすことができる。
【００１３】
図４に示すように、平面アンテナ素子１１として、そのアンテナ面の導体部１２を誘電体１４のアース面１３の中心からずらしたものを用いても、上記の場合と同様の理由で利得減衰を特定の範囲に抑え、利得減衰が生じる距離Ｌを特定し、アンテナ面の導体部１２から誘電体１４のアース面１３を経由したアンテナユニット１の底面までの距離を、利得減衰が生じる距離Ｌより大きくすることで、実使用時における金属板４が存在する場合の利得減衰をほぼ無くすことができる。また、アンテナ素子１１の下にアース板を使用しなくても、アンテナユニット１に組み込んだ場合に金属板４が接近した時の空間距離を非一様とすることができる。もちろん、平面アンテナ素子１１と同サイズ程度のアース板を使用してもよい。
【００１４】
図５はアース板２として、平面アンテナ素子１１のアンテナ面の導体形状と非相似形（できれば相似形から大きくかけはなれた形状のもの）のものを用いた場合を示しており、この場合、アース板２の中央に平面アンテナ素子１１を配置しても、金属板４が接近した状態での空間距離を非一様とすることができ、それでも金属板４による利得減衰が残っている場合、アンテナ面からアース面２を経由したアンテナユニット１の底面までの距離を、利得減衰が生じる距離Ｌより大きくすることで、実使用時における金属板４が存在する場合の利得減衰をほぼ無くすことができる。上述の誘電体の形状とアンテナ面の導体形状とを異ならせても同様であるのはもちろんである。
【００１５】
図６に示すように、アンテナユニット１内において平面アンテナ素子１１を傾かせて設置することも有効である。金属板４上にアンテナユニット１を設置することがあっても、金属板４はアンテナユニット１の底面に沿った面となることから、平面アンテナ素子１１から金属板４までの四方における空間距離は非一様となり、それでも金属板４による利得減衰が残っている場合、アンテナ面からアース面２を経由したアンテナユニット１の底面までの距離を、利得減衰が生じる距離Ｌより大きくすることで、実使用時における金属板４が存在する場合の利得減衰をほぼ無くすことができる。
【００１６】
アンテナユニット１がアンプ回路を内蔵するものにおいても適用することができるのはもちろんであり、図７はこの場合の一例を示している。アンプ基板５上にアンテナ素子１１を配置してアンプ基板５をアース板代わりとしている図示例のものにおいて、アンテナ素子１１をアンプ基板５の中心からずらした位置に設置している。アンプ基板５の回路面をシールドするために同サイズ程度の金属製シールドカバー６を取り付けても、該金属シールドカバー６が前記金属板４の代わりとなって利得減衰が起きることを抑制することができ、それでも金属製シールドカバー６による利得減衰が残っている場合、アンテナ面からアンプ基板５を経由したアンテナユニット１の底面までの距離を、利得減衰が生じる距離Ｌより大きくすることで、金属性シールドカバー６による利得減衰をほぼ無くすことができる。
【００１７】
図８に示すものは、受信回路入りのアンテナユニット１を示しており、ここでは受信回路基板７をシールドするためのシールドカバー９をアース板２代わりとして用いているとともに、シールドカバー９の中心からずれたところに平面アンテナ素子１１を配置することで、空間距離Ｌａの一様化によるところの利得減衰を避けており、それでも金属板４による利得減衰が残っている場合、アンテナ面からシールドカバー９を経由したアンテナユニット１の底面までの距離を、利得減衰が生じる距離Ｌより大きくすることで、実使用時における金属板４による利得減衰をほぼ無くすことができる。
【００１８】
以上のように本発明においては、アース板と該アース板上に配置した平面アンテナ素子とをケースに内蔵したアンテナユニットであって、アース板を円板形とし平面アンテナ素子を方形とすることで、アース板と平面アンテナ素子を異形状とするとともに、平面アンテナ素子の角の一つを円板形のアース板の中心付近に配置することで、アース板の中心からずれた位置に平面アンテナ素子を配置しており、平面アンテナ素子からアース板を経由してケース底面に至るまでの空間距離を非一様としていることから、ケース底面に金属板が接触する状況において、アンテナ面から金属板までの空間距離が一様であることで生じる利得減衰を抑えることができるものであり、使用状況によって利得が大きく変化してしまうことがないものを得ることができる。しかも、利得減衰が生じる距離がどうしても残ってしまうが、平面アンテナからケース底面に金属板が接触する状況下での利得減衰が生じる平面アンテナ−金属板間の距離よりも、平面アンテナ素子の角の一つからアース板を経由してケース底面に至るまでの寸法を長くしているために、実使用時にケース下方に金属板が存在する場合の利得減衰をほぼ無くすことができる。
【００１９】
また、片面がアース面となっている誘電体上にアンテナ面の導体部を配した平面アンテナ素子をケースに内蔵したアンテナユニットであって、アース面と平面アンテナ素子のアンテナ面の導体部を異形状とするとともに、アース面の中心からずれた位置にアンテナ面の導体部を配置しており、アンテナ面の導体部から誘電体を経由してケース底面に至るまでの空間距離を非一様としているとともに、ケース底面に金属板が接触する状況下での利得減衰が生じる平面アンテナ−金属板間の距離よりも、平面アンテナ素子からアース板を経由してアース底面に至るまでの寸法もしくはそのアンテナ面の導体部から誘電体を経由してケース底面に至るまでの寸法を長くしているものにおいても、やはり使用状況によって利得が大きく変化してしまうことがないものを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示すもので、(a)は断面図、(b)は平面アンテナ素子とアース板の平面図である。
【図２】同上の使用状況を示す断面図である。
【図３】同上の利得計測結果を示す特性図である。
【図４】他例の平面アンテナ素子の斜視図である。
【図５】さらに他例の平面アンテナ素子とアース板を示すもので、(a)は側面図、(b)は平面図である。
【図６】別の例の断面図である。
【図７】さらに別の例の断面図である。
【図８】他例の断面図である。
【図９】従来例を示すもので、(a)は断面図、(b)は平面アンテナ素子とアース板の平面図である。
【図１０】同上の使用状況を示す断面図である。
【符号の説明】
１  アンテナユニット
２  アース板
１１  平面アンテナ素子
【図１】
0004348834.tif 000002
【図２】
0004348834.tif 000003
【図３】
0004348834.tif 000004
【図４】
0004348834.tif 000005
【図５】
0004348834.tif 000006
【図６】
0004348834.tif 000007
【図７】
0004348834.tif 000008
【図８】
0004348834.tif 000009
【図９】
0004348834.tif 000010
【図１０】
0004348834.tif 000011