(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の誘電体層と、該第１の誘電体層の上に積層された第２の誘電体層と、該第２の誘電体層の上に積層された第３の誘電体層と、該第３の誘電体層の上面に配された放射導体と、前記第１および第２の誘電体層の間に配された線路導体と、前記第２および第３の誘電体層を貫通して配され、前記線路導体の一端と前記放射導体とを電気的に接続する接続導体と、前記第１の誘電体層の下面に配された第１の接地導体と、前記第２および第３の誘電体層の間に配され、略四角形状の第１の開口部を有する第２の接地導体と、前記第２および第３の誘電体層の間の前記第１の開口部内に配され、前記接続導体が電気的に絶縁されて貫通する第２の開口部を有する略四角形状の第３の接地導体とを具備し、前記接続導体が、前記放射導体の中心から前記線路導体の長手方向と直交する方向にずらした位置に接続されていることを特徴とする積層誘電体アンテナ。
【請求項２】
第１の誘電体層と、該第１の誘電体層の上に積層された第２の誘電体層と、該第２の誘電体層の上に積層された第３の誘電体層と、該第３の誘電体層の上面に配された放射導体と、前記第１および第２の誘電体層の間に配された線路導体と、前記第２および第３の誘電体層を貫通して配され、前記線路導体の一端と前記放射導体とを電気的に接続する接続導体と、前記第１の誘電体層の下面に配された第１の接地導体と、前記第２および第３の誘電体層の間に配され、略円形状の第１の開口部を有する第２の接地導体と、前記第２および第３の誘電体層の間の前記第１の開口部内に配され、前記接続導体が電気的に絶縁されて貫通する第２の開口部を有する略円形状の第３の接地導体とを具備し、前記接続導体が、前記放射導体の中心から前記線路導体の長手方向と直交する方向にずらした位置に接続されていることを特徴とする積層誘電体アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば携帯電話や無線ＬＡＮ等の無線通信機器、その他の各種通信機器等において使用される、積層誘電体を使用した二周波共用アンテナおよび偏波共用アンテナとしての積層誘電体アンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
積層誘電体を使用した二周波共用アンテナとしての積層誘電体アンテナとしては、スタック化パッチアンテナが知られている（例えば、最新平面アンテナ技術、総合技術センター、1993年発行を参照）。その構造を、図15に透視斜視図で、図16に断面図で、図17に透視平面図で示す。
【０００３】
これらの図において、111は第１の誘電体層、112は第１の誘電体層111の上に積層された第２の誘電体層、113は第２の誘電体層112の上に積層された第３の誘電体層、114は第３の誘電体層113の上に積層された第４の誘電体層、121は第３の誘電体層113と第４の誘電体層114との間に配された放射導体、131は第１の誘電体層111の下面に配された第１の接地導体、132は第２および第３の誘電体層112・113の間に配され、開口部143を有する第２の接地導体、141は第１および第２の誘電体層111・112の間に配された線路導体、142は第２および第３誘電体層112・113を貫通して配され、開口部143を第２の接地導体132と電気的に絶縁されて貫通し、線路導体141の一端と放射導体121とを電気的に接続する接続導体、151は第４の誘電体層114の上面に配された無給電素子である。従来の積層誘電体アンテナでは、このような構成によって、放射導体121と無給電素子151とを別々の周波数で共振させることで、二周波共用アンテナとして用いることができる。
【０００４】
また、積層誘電体を使用した偏波共用アンテナとしての積層誘電体アンテナとしては、スタック化パッチアンテナが知られている（例えば、特開平４−40003号公報を参照）。その構造の一例を、図18に透視斜視図で示す。
【０００５】
図18において、111は第１の誘電体層、112は第１の誘電体層111の上に積層された第２の誘電体層、113は第２の誘電体層112の上に積層された第３の誘電体層、114は第３の誘電体層113の上に積層された第４の誘電体層、121ａは第３の誘電体層113と第４の誘電体層114との間に配された第１の放射導体、121ｂは第４の誘電体層114の上面に配された第２の放射導体、131は第１の誘電体層111の下面に配された第１の接地導体、132は第２および第３の誘電体層112・113の間に配され、第１の開口部143ａおよび第２の開口部143ｂを有する第２の接地導体、141は第１および第２の誘電体層111・112の間に配された略Ｔ字型の線路導体、142ａは第２および第３の誘電体層112・113を貫通して配され、第１の開口部143ａを第２の接地導体132と電気的に絶縁されて貫通し、線路導体141の略Ｔ字型の一端と第１の放射導体121ａの中心から線路導体141の長手方向と水平な方向（同図中にＸ方向で示す）にずらした位置とを電気的に接続する第１の接続導体、142ｂは第２および第３の誘電体層112・113を貫通して配され、第２の開口部143ｂを第２の接地導体132と電気的に絶縁されて貫通し、線路導体141の略Ｔ字型の他端と第２の放射導体121ｂの中心から線路導体141の長手方向と垂直な方向（同図中にＹ方向で示す）にずらした位置とを電気的に接続する第２の接続導体である。従来の積層誘電体アンテナでは、このような構成によって、第１の放射導体121ａから放射される電波の偏波面と第２の放射導体121ｂから放射される電波の偏波面とを直交させることで、偏波共用アンテナとして用いることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述のような従来の積層誘電体アンテナによる二周波共用アンテナにおいては、無給電素子151を配するために、放射導体121の上に第４の誘電体層114をさらに積層する必要があり、結果として誘電体層の層数が増えてしまうことから、アンテナ全体の厚みが厚くなってしまうという問題点があった。
【０００７】
また、前述のような従来の積層誘電体アンテナによる偏波共用アンテナにおいても、第２の放射導体121ｂを配するために、第１の放射導体121ａの上に第４の誘電体層114をさらに積層する必要があり、結果として誘電体層の層数が増えてしまうことから、アンテナ全体の厚みが厚くなってしまうという問題点があった。
【０００８】
本発明は上記問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、誘電体層の積層数を増やす必要がなく低背な二周波共用アンテナとして使用可能な積層誘電体アンテナを提供することにある。
【０００９】
また本発明の目的は、誘電体層の積層数を増やす必要がなく低背な偏波共用アンテナとして使用可能な積層誘電体アンテナを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の積層誘電体アンテナは、第１の誘電体層と、この第１の誘電体層の上に積層された第２の誘電体層と、この第２の誘電体層の上に積層された第３の誘電体層と、この第３の誘電体層の上面に配された放射導体と、前記第１および第２の誘電体層の間に配された線路導体と、前記第２および第３の誘電体層を貫通して配され、前記線路導体の一端と前記放射導体とを電気的に接続する接続導体と、前記第１の誘電体層の下面に配された第１の接地導体と、前記第２および第３の誘電体層の間に配され、略四角形状の第１の開口部を有する第２の接地導体と、前記第２および第３の誘電体層の間の前記第１の開口部内に配され、前記接続導体が電気的に絶縁されて貫通する第２の開口部を有する略四角形状の第３の接地導体とを具備し、前記接続導体が、前記放射導体の中心から前記線路導体の長手方向と直交する方向にずらした位置に接続されていることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の積層誘電体アンテナは、第１の誘電体層と、この第１の誘電体層の上に積層された第２の誘電体層と、この第２の誘電体層の上に積層された第３の誘電体層と、この第３の誘電体層の上面に配された放射導体と、前記第１および第２の誘電体層の間に配された線路導体と、前記第２および第３の誘電体層を貫通して配され、前記線路導体の一端と前記放射導体とを電気的に接続する接続導体と、前記第１の誘電体層の下面に配された第１の接地導体と、前記第２および第３の誘電体層の間に配され、略円形状の第１の開口部を有する第２の接地導体と、前記第２および第３の誘電体層の間の前記第１の開口部内に配され、前記接続導体が電気的に絶縁されて貫通する第２の開口部を有する略円形状の第３の接地導体とを具備し、前記接続導体が前記放射導体の中心から前記線路導体の長手方向と直交する方向にずらした位置に接続されていることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の積層誘電体アンテナによれば、放射導体をパッチアンテナとして、また、第２および第３の接地導体の間に形成されるループ状スロットをスロットループアンテナとして動作させることができるので、放射導体によるパッチアンテナとループ状スロットによるスロットループアンテナとを別々の周波数で共振させることによって二周波共用アンテナを提供することができる。また、ループ状スロットは第２および第３の誘電体層の間に配されるため、従来の積層誘電体アンテナの例のように放射導体の上に第４の誘電体層をさらに積層する必要がなく、誘電体層の積層数を増やす必要がないので、低背な二周波共用アンテナとして使用可能な積層誘電体アンテナを提供することができる。
【００１５】
本発明の積層誘電体アンテナによれば、放射導体をパッチアンテナとして、また、第２の接地導体の第１の開口部と第３の接地導体との間に形成されるループ状スロットをスロットループアンテナとして動作させることができるとともに、接続導体を放射導体の中心から線路導体の長手方向と直交する方向にずらした位置に接続したことから、放射導体によるパッチアンテナから放射される電波の偏波面とループ状スロットによるスロットループアンテナから放射される電波の偏波面とを直交させることができ、これによって偏波共用アンテナを提供することができる。また、ループ状スロットは第２および第３の誘電体層の間に配されるため、従来の積層誘電体アンテナの例のように放射導体の上に第４誘電体層をさらに積層する必要がなく、誘電体層の積層数を増やす必要がないので、低背な偏波共用アンテナとして使用可能な積層誘電体アンテナを提供することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の積層誘電体アンテナを図面を参照しつつ説明する。
【００１７】
図１〜図３はそれぞれ本発明の比較例である第１の積層誘電体アンテナの実施の形態の一例を示す透視斜視図、断面図および透視平面図である。これらの図において、11は第１の誘電体層、12は第１の誘電体層11の上に積層された第２の誘電体層、13は第２の誘電体層12の上に積層された第３の誘電体層、21は第３の誘電体層13の上面に配された放射導体、31は第１の誘電体層11の下面に配された第１の接地導体、32は第２および第３の誘電体層12・13の間に配され、略四角形状の第１の開口部を有する第２の接地導体、33は第２および第３の誘電体層12・13の間に配され、第２の開口部43を有する略四角形状の第３の接地導体、41は第１および第２の誘電体層11・12の間に配された線路導体、42は第２および第３の誘電体層12・13を貫通して配され、第２の開口部43を第３の接地導体33と電気的に絶縁されて貫通し、線路導体41の一端と放射導体21とを電気的に接続する接続導体、51は第２の接地導体32の第１の開口部と第３の接地導体33との間に形成される略四角形状のループ状スロットである。この例では、放射導体21はループ状スロット51と同形状の略四角形状としてある。
【００１８】
また、図４は本発明の比較例である第２の積層誘電体アンテナの実施の形態の一例を示す図１と同様の透視斜視図である。図４において図１と同様の箇所には同じ符号を付してあり、11は第１の誘電体層、12は第１の誘電体層11の上に積層された第２の誘電体層、13は第２の誘電体層12の上に積層され電体層13の上面に配された放射導体、31は第１の誘電体層11の下面に配された第１の接地導体、32は第２および第３の誘電体層12・13の間に配され、略円形状の第１の開口部を有する第２の接地導体、33は第２および第３の誘電体層12・13の間に配され、第２の開口部43を有する略円形状の第３の接地導体、41は第１および第２の誘電体層11・12の間に配された線路導体、42は第２および第３の誘電体層12・13貫通して配され、第２の開口部43を第３の接地導体33と電気的に絶縁されて貫通し、接続導体41の一端と放射導体21とを電気的に接続する接続導
体、51は第２の接地導体32の第１の開口部と第３の接地導体33との間に形成される略円形状のループ状スロットである。この例では、放射導体21はループ状スロット51
と同形状の略円形状としてある。
【００１９】
このように構成された本発明の比較例である第１および第２の積層誘電体アンテナによれば、パッチアンテナとして動作する放射導体21と、スロットループアンテナとして動作するループ状スロット51とを別々の周波数で共振させることによって、二周波共用アンテナとして用いることができる。また、ループ状スロット51は第２の接地導体32の第１の開口部と第３の接地導体33との間に形成されて第２および第３の誘電体層12・13の間に配されるため、従来の積層誘電体アンテナの例のように放射導体21の上に第４の誘電体層をさらに積層する必要がなく、誘電体層の積層数を増やす必要がないので、低背な二周波共用アンテナとして使用可能な積層誘電体アンテナを提供することができる。
【００２０】
なお、図１〜図３に示す本発明の比較例である第１の積層誘電体アンテナの例においては、放射導体21を略四角形状としているが、これを略円形状としても何ら差し支えない。放射導体21は、ループ状スロット51から放射される電波の導波器としての働きも持つのでこれをループ状スロット51の形状と同じく略四角形状とすると、ループ状スロット51から放射される電波の放射効率を向上させることができる。また、円偏波を励振させる場合、放射導体21を略円形状とすると円偏波としての軸比特性を向上させることができる。
【００２１】
また、図４に示す本発明の比較例である第２の積層誘電体アンテナの例においては、放射導体21を略円形状としているが、これを略四角形状としても何ら差し支えない。放射導体21は、ループ状スロット51から放射される電波の導波器としての働きも持つので、これを、ループ状スロット51の形状と同じく略円形状とすると、ループ状スロット51からの電波の放射効率を向上させることができる。また、円偏波を励振させる場合、放射導体21を略円形状とすると円偏波としての軸比特性を向上させることができる。また、積層誘電体アンテナ全体の外形が略直方体の場合、放射導体21をその形状に沿った略四角形状とすれば、略円形とした場合に比べ表面積が広くなるため周波数帯域を広帯域化させることができる。
【００２２】
また、図５〜図７はそれぞれ本発明の第３の積層誘電体アンテナの実施の形態の一例を示す図１〜図３と同様の透視斜視図、断面図および透視平面図である。これらの図において図１〜図３と同様の箇所には同じ符号を付してあり、11は第１の誘電体層、12は第１の誘電体層11の上に積層された第２の誘電体層、13は第２の誘電体層12の上に積層された第３の誘電体層、21は第３の誘電体層13の上面に配された放射導体、31は第１の誘電体層11の下面に配された第１の接地導体、32は第２および第３の誘電体層12・13の間に配され、略四角形状の第１の開口部を有する第２の接地導体、33は第２および第３の誘電体層12・13の間に配され、第２の開口部43を有する略四角形状の第３の接地導体、41は第１および第２の誘電体層11・12の間に配された線路導体、42は第２および第３の誘電体層12・13を貫通して配され、第２の開口部43を第３の接地導体33と電気的に絶縁されて貫通し、線路導体41の一端と放射導体21の中心から線路導体41の長手方向（同図中にＸ方向で示す）と直交する方向（同図中にＹ方向で示す）にずらした位置とを電気的に接続する接続導体、51は第２の接地導体32の第１の開口部と第３の接地導体33との間に形成される略四角形状のループ状スロットである。この例では、放射導体21はループ状スロット51と同形状の略四角形状としてある。
【００２３】
また、図８は本発明の第４の積層誘電体アンテナの実施の形態の一例を示す図５と同様の透視斜視図である。図８において図５と同様の箇所には同じ符号を付してあり、11は第１の誘電体層、12は第１の誘電体層11の上に積層された第２の誘電体層、13は第２の誘電体層12の上に積層された第３の誘電体層、21は第３の誘電体層13の上面に配された放射導体、31は第１の誘電体層11の下面に配された第１の接地導体、32は第２および第３の誘電体層12・13の間に配され、略円形状の第１の開口部を有する第２の接地導体、33は第２および第３の誘電体層12・13の間に配され、第２の開口部43を有する略円形状の第３の接地導体、41は第１および第２の誘電体層11・12の間に配された線路導体、42は第２および第３の誘電体層12・13を貫通して配され、第２の開口部43を第３の接地導体33と電気的に絶縁されて貫通し、線路導体41の一端と放射導体21の中心から線路導体41の長手方向（同図中にＸ方向で示す）と直交する方向（同図中にＹ方向で示す）にずらした位置とを電気的に接続する接続導体、51は第２の接地導体32の第１の開口部と第３の接地導体33との間に形成される略円形状のループ状スロットである。この例では、放射導体21はループ状スロット51と同形状の略円形状としてある。
【００２４】
このように構成された本発明の第３および第４の積層誘電体アンテナによれば、放射導体21をパッチアンテナとして、また、第２の接地導体32の第１の開口部と第３の接地導体33との間に形成されるループ状スロット51をスロットループアンテナとして動作させることができるとともに、接続導体42を放射導体21の中心から線路導体41の長手方向と直交する方向にずらした位置に接続したので、放射導体21によるパッチアンテナから放射される電波の偏波面とループ状スロット51によるスロットループアンテナから放射される電波の偏波面とを直交させることができ、これによって偏波共用アンテナを提供することができる。また、ループ状スロット51は第２および第３の誘電体層12・13の間に配されるため、従来の積層誘電体アンテナの例ように放射導体21の上に第４誘電体層をさらに積層する必要がなく、誘電体層の積層数を増やす必要がないので、低背な偏波共用アンテナとして使用可能な積層誘電体アンテナを提供することができる。
【００２５】
なお、図５〜図７に示す本発明の第３の積層誘電体アンテナの例においては、放射導体21を略四角形状としているが、これを略円形状としても何ら差し支えない。放射導体21は、ループ状スロット51から放射される電波の導波器としての働きも持つので、これをループ状スロット51の形状と同じく略四角形状とすると、ループ状スロット51から放射される電波の放射効率を向上させることができる。また、放射導体21を略円形状とすると交差偏波を低減できる。
【００２６】
また、図８に示す本発明の第４の積層誘電体アンテナの例においては、放射導体21を略円形状としているが、これを略四角形状としても何ら差し支えない。放射導体21は、ループ状スロット51から放射される電波の導波器としての働きも持つので、これを、ループ状スロット51の形状と同じく略円形状とすると、ループ状スロット51からの電波の放射効率を向上させることができる。また、放射導体21を略円形状とすると交差偏波を低減できる。また、積層誘電体アンテナ全体の外形が略直方体の場合、放射導体21をその形状に沿った略四角形状とすれば、略円形とした場合に比べ表面積が広くなるため周波数帯域を広帯域化させることができる。
【００２７】
本発明の積層誘電体アンテナにおいて、第１〜第３の誘電体層11〜13・放射導体21・第１〜第３の接地導体31〜33・線路導体41・接続導体42には、周知の高周波用配線基板に使用される種々の材料・形態のものと同様のものを使用することができる。
【００２８】
第１〜第３の誘電体層11〜13としては、例えばアルミナセラミックス・ムライトセラミックス等のセラミックス材料やガラスセラミックス等の無機系材料、あるいは四フッ化エチレン−エチレン樹脂（ポリテトラフルオロエチレン；ＰＴＦＥ）・四フッ化エチレン−エチレン共重合樹脂（テトラフルオロエチレン−エチレン共重合樹脂；ＥＴＦＥ）・四フッ化エチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂；ＰＦＡ）等のフッ素樹脂やガラスエポキシ樹脂・ポリイミド等の樹脂系材料等が用いられる。これらの材料による第１〜第３の誘電体層11〜13の形状や寸法（厚みや幅・長さ）は、使用される周波数や用途等に応じて設定される。
【００２９】
放射導体21・第１〜第３の接地導体31〜33・線路導体41・接続導体42は、高周波信号伝送用の金属材料の導体層、例えばＣｕ層・Ｍｏ−Ｍｎのメタライズ層上にＮｉメッキ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの・Ｗのメタライズ層上にＮｉメッキ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの・Ｃｒ−Ｃｕ合金層・Ｃｒ−Ｃｕ合金層上にＮｉメッキ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの・Ｔａ2Ｎ層上にＮｉ−Ｃｒ合金層およびＡｕメッキ層を被着させたもの・Ｔｉ層上にＰｔ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの、またはＮｉ−Ｃｒ合金層上にＰｔ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの等を用いて、厚膜印刷法あるいは各種の薄膜形成方法やメッキ法等により形成される。その厚みや幅等も、伝送される高周波信号の周波数や用途等に応じて設定される。
【００３０】
本発明の積層誘電体アンテナの作製方法としては、例えば第１〜第３の誘電体層11〜13がガラスセラミックスから成る場合であれば、まず第１〜第３の誘電体層11〜13となるガラスセラミックスのグリーンシートを準備し、これに所定の打ち抜き加工を施して接続導体42としての貫通導体となる貫通孔を形成した後、スクリーン印刷法によりＣｕ等の導体ペーストを貫通孔に充填するとともに、線路導体41となる所定の伝送線路パターンおよびその他の放射導体21・第１〜第３の接地導体31〜33となる導体層のパターンを印刷塗布する。次に、850〜1000℃で焼成を行ない、最後に各導体および導体層の表面にＮｉメッキおよびＡｕメッキを施す。
【００３１】
次に、図９は図１〜図３に示す本発明の比較例である第１の積層誘電体アンテナの実施の形態の一例についての反射特性を示す線図である。図９において、横軸は周波数（単位：ＧＨｚ）、縦軸は反射損失（単位：ｄＢ）であり、特性曲線は反射特性、すなわち反射損失の周波数特性を示している。この線図に示す反射特性は、電磁界シミュレーションを用いて得たものである。
【００３２】
この反射特性を得た本発明の第１の積層誘電体アンテナにおいては、図２および図３に示す寸法を参照すると、第１の誘電体層11の厚み：Ｈ11を0.5ｍｍ、第２の誘電体層12の厚み：Ｈ12を0.5ｍｍ、第３の誘電体層13の厚み：Ｈ13を１ｍｍ、略四角形状の放射導体21の一辺の長さ：Ｌ21を10ｍｍ、線路導体41が放射導体21およびループ状スロット51の中線からはみ出す長さ：Ｌ41を1.4ｍｍ、線路導体41の幅：Ｗ41を0.2ｍｍ、接続導体42の直径を0.2ｍｍ、第２の開口部43の直径を１ｍｍ、ループ状スロット51の辺の長さ：Ｌ51を10ｍｍ、ループ状スロット51の幅：Ｗ51を0.5ｍｍとした。また、各誘電体層11〜13の比誘電率は9.6とした。
【００３３】
図９に示す反射特性においては、3.94ＧＨｚではループ状スロット51がスロットループアンテナとして動作して共振が起こっており、また、4.72ＧＨｚでは放射導体21がパッチアンテナとして動作して共振が起こっていることが分かる。
【００３４】
なお、図４に示す本発明の比較例である第２の積層誘電体アンテナについても同様にして反射特性を求めたところ、この例と同様にループ状スロット51がスロットループアンテナとして動作し、放射導体21がパッチアンテナとして動作して共振が起こっていることが確認できた。
【００３５】
これに対し、図10に、図１〜図３に示した本発明の比較例である第１の積層誘電体アンテナの実施の形態の一例から接続導体42を取り除いて放射導体21によるパッチアンテナの構造を無くし、ループ状スロット51によるスロットループアンテナの構造のみを残したアンテナの反射特性を、また図11に、図１〜図３に示した本発明の第１の積層誘電体アンテナの実施の形態の一例からループ状スロット51を取り除いてスロットループアンテナの構造を無くし、放射導体21によるパッチアンテナの構造のみを残したアンテナの反射特性を示す。なお、このときの寸法・材料・シミュレータは、図９に示した結果を得るのに使用したものと同一のものを使用した。
【００３６】
図10および図11においても、図９と同様に、横軸は周波数（単位：ＧＨｚ）、縦軸は反射損失（単位：ｄＢ）であり、特性曲線は反射損失の周波数特性を示している。図10に示すように、このスロットループアンテナは４ＧＨｚで共振しており、図９の3.94ＧＨｚの共振周波数に対応していることが分かる。また、図11に示すように、このパッチアンテナは4.72ＧＨｚで共振しており、図９の4.72ＧＨｚの共振周波数に対応していることが分かる。すなわち、図９の3.94ＧＨｚはループ状スロット51によるスロットループアンテナ、4.72ＧＨｚは放射導体21によるパッチアンテナの共振によるものであることが分かる。
【００３７】
また、図19は図15〜図17に示す従来の積層誘電体アンテナによる二周波共用アンテナであるスタック化パッチアンテナの反射特性を示す図９と同様の線図である。図19においても、横軸は周波数（単位：ＧＨｚ）、縦軸は反射損失（単位：ｄＢ）であり、特性曲線は反射損失の周波数特性を示している。この線図は、図４に示した結果を得るのに使用したものと同一の電磁界シミュレーションを用いて得たものである。
【００３８】
この反射特性を得た従来の積層誘電体アンテナにおいては、図16および図17に示す寸法を参照すると、第１の誘電体層111の厚み：Ｈ111を0.5ｍｍ、第２の誘電体層112の厚み：Ｈ112を0.5ｍｍ、第３の誘電体層113の厚み：Ｈ113を１ｍｍ、第４の誘電体層114の厚み：Ｈ114を0.5ｍｍ、略四角形状の放射導体121の一辺の長さ：Ｌ121を10ｍｍ、線路導体141が放射導体121の中線からはみ出す長さ：Ｌ141を1.4ｍｍ、線路導体141の幅：Ｗ141を0.2ｍｍ、接続導体142の直径を0.2ｍｍ、開口部143の直径を１ｍｍ、略四角形状の無給電素子151の一辺の長さ：Ｌ151を12ｍｍとした。また、各誘電体層111〜114の比誘電率は9.6とした。
【００３９】
図19に示す結果から、図９に示す結果と同じように、二周波共用の特性が得られていることが分かる。なお、この従来の積層誘電体アンテナは、図９に示す結果を得た本発明の比較例である第１の積層誘電体アンテナと比べて、第２の接地導体132にループ状スロットが形成されていない点、第４の誘電体層114が配されている点および無給電素子151が配されている点の３点の他はすべて同じ条件である。したがって、アンテナの厚みに関しては、図９の結果を得た本発明の比較例である第１の積層誘電体アンテナの厚みは２ｍｍであるのに対して、図19の結果を得るのに用いた従来の積層誘電体アンテナの厚みは2.5ｍｍとなり、本発明の積層誘電体アンテナの方が低背である。すなわち、図１〜図３に示す本発明の比較例である積層誘電体アンテナによれば、図15〜図17に示す従来の積層誘電体アンテナによる二周波共用アンテナのように誘電体層の層数を増やすことなく二周波共用の特性を得ることができる。
【００４０】
次に、図12は図５〜図７に示す本発明の第３の積層誘電体アンテナの実施の形態の一例についての反射特性を示す線図である。図12において、横軸は周波数（単位：ＧＨｚ）、縦軸は反射損失（単位：ｄＢ）であり、特性曲線は反射特性、すなわち反射損失の周波数特性を示している。この線図に示す反射特性は、電磁界シミュレーションを用いて得たものである。
【００４１】
また、図13および図14は、それぞれ図12に示す反射特性において共振が起こっている4.06ＧＨｚおよび4.68ＧＨｚにおける放射特性を示す線図である。図13および図14において、円の外周の数字は頂点方向（図５〜図７にＺ方向で示す）を０°とした方位を示す角度（単位：°）、縦軸は利得（単位：ｄＢｉ）であり、特性曲線は放射特性、すなわち利得の方位特性を示している。これらの線図に示す放射特性も、電磁界シミュレーションを用いて得たものである。
【００４２】
図13に示す放射特性においては、Ｘ−Ｚ面偏波が主偏波、Ｙ−Ｚ面偏波が交差偏波となっていることが分かる。したがって、図12に示す反射特性において、4.06ＧＨｚではループ状スロット51がスロットループアンテナとして動作して共振が起こっており、Ｘ−Ｚ面偏波を主偏波とする電波が放射されている。
【００４３】
同様に、図14に示す放射特性においては、Ｙ−Ｚ面偏波が主偏波、Ｘ−Ｚ面偏波が交差偏波となっていることが分かる。したがって、図12に示す反射特性において、4.68ＧＨｚでは放射導体21がパッチアンテナとして動作して共振が起こっており、Ｙ−Ｚ面偏波を主偏波とする電波が放射されている。
【００４４】
以上より、本発明の第３の積層誘電体アンテナによれば、放射導体21によるパッチアンテナから放射される電波の偏波面とループ状スロット51によるスロットループアンテナから放射される電波の偏波面が直交しており、偏波共用アンテナとして動作していることが分かる。
【００４５】
なお、図８に示す本発明の第４の積層誘電体アンテナについても同様にして反射特性および放射特性を求めたところ、この例と同様に放射導体21によるパッチアンテナから放射される電波の偏波面とループ状スロット51によるスロットループアンテナから放射される電波の偏波面が直交し、偏波共用アンテナとして動作することが確認できた。
【００４６】
図12〜図14に示す反射特性および放射特性を得た本発明の第３の積層誘電体アンテナにおいては、図６および図７に示す寸法を参照すると、第１の誘電体層11の厚み：Ｈ11を0.5ｍｍ、第２の誘電体層12の厚み：Ｈ12を0.5ｍｍ、第３の誘電体層13の厚み：Ｈ13を１ｍｍ、略四角形状の放射導体21の一辺の長さ：Ｌ21を10ｍｍ、接続導体42の中心の放射導体21の中心からのＹ方向へのずれ量：Ｌ41を1.4ｍｍ、線路導体41の幅：Ｗ41を0.2ｍｍ、接続導体42の直径を0.2ｍｍ、第２の開口部43の直径を１ｍｍ、ループ状スロット51の辺の長さ：Ｌ51を10ｍｍ、ループ状スロット51の幅：Ｗ51を1.5ｍｍとした。また、各誘電体層11〜13の比誘電率は9.6とした。
【００４７】
また、図20は図18に示す従来の積層誘電体アンテナによる偏波共用アンテナであるスタック化パッチアンテナの反射特性を示す図12と同様の線図である。図20においても、横軸は周波数（単位：ＧＨｚ）、縦軸は反射損失（単位：ｄＢ）であり、特性曲線は反射特性、すなわち反射損失の周波数特性を示している。この線図に示す反射特性も、電磁界シミュレーションを用いて得たものである。
【００４８】
また図21および図22は、それぞれ図20に示す反射特性において共振が起こっている4.42ＧＨｚおよび5.08ＧＨｚにおける放射特性を示す、図13および図14と同様の線図である。図21および図22においても、円の外周の数字は頂点方向（図18にＺ方向で示す）を０°とした方位を示す角度（単位：°）、縦軸は利得（単位：ｄＢｉ）であり、特性曲線は放射特性、すなわち利得の方位特性を示している。この線図に示す放射特性も、電磁界シミュレーションを用いて得たものである。
【００４９】
図21に示す放射特性においては、Ｘ−Ｚ面偏波が主偏波、Ｙ−Ｚ面偏波が交差偏波となっていることが分かる。したがって、図20に示す反射特性において、4.42ＧＨｚでは第１の放射導体121ａが共振してＸ−Ｚ面偏波を主偏波とする電波が放射されていると言える。
【００５０】
同様に、図22に示す放射特性においては、Ｙ−Ｚ面偏波が主偏波、Ｘ−Ｚ面偏波が交差偏波となっていることが分かる。したがって、図20に示す反射特性において、5.08ＧＨｚでは第２の放射導体121ｂが共振してＹ−Ｚ面偏波を主偏波とする電波が放射されていると言える。
【００５１】
以上より、この従来の積層誘電体アンテナにおいても、第１の放射導体121ａから放射される電波の偏波面と第２の放射導体121ｂから放射される電波の偏波面が直交しており、偏波共用アンテナとして動作していることが分かる。
【００５２】
図20〜図22に示す反射特性および放射特性を得た従来の積層誘電体アンテナにおいては、第１の誘電体層111の厚みを0.5ｍｍ、第２の誘電体層112の厚みを0.5ｍｍ、第３の誘電体層113の厚みを１ｍｍ、第４の誘電体層114の厚みを0.5ｍｍ、略四角形状の第１および第２の放射導体121ａ・121ｂの一辺の長さをそれぞれ10ｍｍ、9ｍｍ、第１の接続導体142ａの中心の第１の放射導体121ａの中心からのＸ方向へのずれ量を1.4ｍｍ、第２の接続導体142ｂの中心の第２の放射導体121ｂの中心からのＹ方向へのずれ量を1.4ｍｍ、線路導体141の幅を0.2ｍｍ、第１および第２の接続導体142ａ・142ｂの直径を0.2ｍｍ、第１および第２の開口部143ａ・143ｂの直径を１ｍｍとした。また、各誘電体層11〜14の比誘電率は9.6とした。
【００５３】
なお、この従来の積層誘電体アンテナは、図12〜図13に示す結果を得た本発明の第３の積層誘電体アンテナと比べて、第２の接地導体132にループ状スロットが形成されていない点、第４の誘電体層が配されている点、第２の放射導体121ｂが配されている点、線路導体141が略Ｔ字形状である点、第２の接続導体142ｂが配されている点および第２の開口部143ｂが配されている点の他はすべて同じ条件である。したがって、アンテナの厚みに関しては、図12〜図14の結果を得た本発明の第３の積層誘電体アンテナの厚みは２ｍｍであるのに対して、図20〜図22の結果を得るのに用いた従来の積層誘電体アンテナの厚みは2.5ｍｍとなり、本発明の第３の積層誘電体アンテナの方が低背であった。すなわち、図５〜図７に示す本発明の第３の積層誘電体アンテナによれば、図18に示す従来の積層誘電体アンテナによる偏波共用アンテナのように誘電体層の層数を増やすことなく偏波共用特性を得ることができる。
【００５４】
なお、本発明は以上の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、本発明の第１および第２の積層誘電体アンテナにおいては、放射導体21、ループ状スロット51に円偏波励振用の摂動素子を設けた構造としてもよい。また、本発明の第３および第４の積層誘電体アンテナにおいては、線路導体41の中心をループ状スロット51の中心と一致させ、接続導体42と接続する一端の手前を湾曲あるいは屈曲させて一端を放射導体21の中心から線路導体41の長手方向と直交する方向にずらせ、その一端を接続導体42と接続する構造としてもよい。
【００５６】
また、本発明の第３および第４の積層誘電体アンテナによれば、第１の誘電体層と、この第１の誘電体層の上に積層された第２の誘電体層と、この第２の誘電体層の上に積層された第３の誘電体層と、この第３の誘電体層の上面に配された放射導体と、前記第１および第２の誘電体層の間に配された線路導体と、前記第２および第３の誘電体層を貫通して配され、前記線路導体の一端と前記放射導体の中心から前記線路導体の長手方向と直交する方向にずらした位置とを電気的に接続する接続導体と、前記第１の誘電体層の下面に配された第１の接地導体と、前記第２および第３の誘電体層の間に配され、略四角形状または略円形状の第１の開口部を有する第２の接地導体と、前記第２および第３の誘電体層の間の前記第１の開口部内に配され、前記接続導体が電気的に絶縁されて貫通する第２の開口部を有する略四角形状または略円形状の第３の接地導体とを具備することから、放射導体をパッチアンテナとして、また、第２の接地導体の第１の開口部と第３の接地導体との間に形成されるループ状スロットをスロットループアンテナとして動作させることができるとともに、放射導体によるパッチアンテナから放射される電波の偏波面とループ状スロットによるスロットループアンテナから放射される電波の偏波面とを直交させることができ、これによって偏波共用アンテナを提供することができる。また、ループ状スロットは第２および第３の誘電体層の間に配されるため、従来の積層誘電体アンテナの例のように放射導体の上に第４誘電体層をさらに積層する必要がなく、誘電体層の積層数を増やす必要がないので、低背な偏波共用アンテナとして使用可能な積層誘電体アンテナを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の比較例である第１の積層誘電体アンテナの実施の形態の一例を示す透視斜視図である。
【図２】本発明の比較例である第１の積層誘電体アンテナの実施の形態の一例を示す断面図である。
【図３】本発明の比較例である第１の積層誘電体アンテナの実施の形態の一例を示す透視平面図である。
【図４】本発明の比較例である第２の積層誘電体アンテナの実施の形態の一例を示す透視斜視図である。
【図５】本発明の第３の積層誘電体アンテナの実施の形態の一例を示す透視斜視図である。
【図６】本発明の第３の積層誘電体アンテナの実施の形態の一例を示す断面図である。
【図７】本発明の第３の積層誘電体アンテナの実施の形態の一例を示す透視平面図である。
【図８】本発明の第４の積層誘電体アンテナの実施の形態の一例を示す透視斜視図である。
【図９】本発明の比較例である第１の積層誘電体アンテナの反射特性の一例を示す線図である。
【図１０】本発明の比較例である第１の積層誘電体アンテナを一部変形したアンテナの反射特性の一例を示す線図である。
【図１１】本発明の比較例である第１の積層誘電体アンテナを一部変形したアンテナの反射特性の一例を示す線図である。
【図１２】本発明の第３の積層誘電体アンテナの反射特性の一例を示す線図である。
【図１３】本発明の第３の積層誘電体アンテナの放射特性の一例を示す線図である。
【図１４】本発明の第３の積層誘電体アンテナの放射特性の一例を示す線図である。
【図１５】従来の積層誘電体アンテナによる二周波共用アンテナの一例を示す透視斜視図である。
【図１６】従来の積層誘電体アンテナによる二周波共用アンテナの一例を示す断面図である。
【図１７】従来の積層誘電体アンテナによる二周波共用アンテナの一例を示す透視平面図である。
【図１８】従来の積層誘電体アンテナによる偏波共用アンテナの一例を示す透視斜視図である。
【図１９】従来の積層誘電体アンテナによる二周波共用アンテナの反射特性の一例を示す線図である。
【図２０】従来の積層誘電体アンテナによる偏波共用アンテナの反射特性の一例を示す線図である。
【図２１】従来の積層誘電体アンテナによる偏波共用アンテナの放射特性の一例を示す線図である。
【図２２】従来の積層誘電体アンテナによる偏波共用アンテナの放射特性の一例を示す線図である。
【符号の説明】
11・・・第１の誘電体層
12・・・第２の誘電体層
13・・・第３の誘電体層
21・・・放射導体
31・・・第１の接地導体
32・・・第２の接地導体
33・・・第３の接地導体
41・・・線路導体
42・・・接続導体
43・・・第２の開口部
51・・・ループ状スロット
【図１】
0003735580.tif 000002
【図２】
0003735580.tif 000003
【図３】
0003735580.tif 000004
【図４】
0003735580.tif 000005
【図５】
0003735580.tif 000006
【図６】
0003735580.tif 000007
【図７】
0003735580.tif 000008
【図８】
0003735580.tif 000009
【図９】
0003735580.tif 000010
【図１０】
0003735580.tif 000011
【図１１】
0003735580.tif 000012
【図１２】
0003735580.tif 000013
【図１３】
0003735580.tif 000014
【図１４】
0003735580.tif 000015
【図１５】
0003735580.tif 000016
【図１６】
0003735580.tif 000017
【図１７】
0003735580.tif 000018
【図１８】
0003735580.tif 000019
【図１９】
0003735580.tif 000020
【図２０】
0003735580.tif 000021
【図２１】
0003735580.tif 000022
【図２２】
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