JP2000196344A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】基板端部の方向に向かって徐々に広がる形状の
アンテナ素子を有し、動作帯域が広く、放射特性が良好
で、ボンディングワイヤの接続工程を必要としないアン
テナ装置を提供する。 【解決手段】アンテナ基板１０１上に、基板端部の方向
に向かって徐々に幅が広がる形状を有するスロットから
なる二つのアンテナ素子１１１，１１２を形成したアン
テナ装置において、アンテナ基板１０１上にアンテナ素
子１１１，１１２に各々の一端が接続された二つのスロ
ット線路１２１，１２２と、両側のギャッブ１３３，１
３４の各々の一端がスロット線路１２１，１２２の各々
の他端にそれぞれ接続されたコプレーナ線路１３１を形
成して給電系を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主としてマイクロ
波帯やミリ波帯で使用されるテーパスロットアンテナ、
ヴィヴァルディアンテナ等のアンテナ装置に係り、特に
給電系の構成法に関する。

【０００２】

【従来の技術】アンテナ基板上に基板端部の方向に向か
って徐々に幅が広がる形状を有するスロットからなるア
ンテナ素子を形成したアンテナは、テーパスロットアン
テナ、ヴィヴァルディアンテナ等として知られ、マイク
ロ波帯やミリ波帯など非常に高い周波数帯で使用されて
いる。このような基板端部の方向に向かって徐々に幅が
広がるスロットでアンテナ素子が構成される構造のアン
テナでは、給電系においてアンテナ素子との結合に適し
たスロット線路を増幅器などのアクティブ素子との結合
に適した形状の線路であるコプレーナ線路へと変換する
必要がある。

【０００３】図８は、このような給電系を持つ従来のテ
ーパスロットアンテナの例であり、アンテナ基板８０１
上に銅箔などの導体膜８０２が形成され、この導体膜８
０２にアンテナ基板８０１の左側の端部の方向に向かっ
て幅が徐々に広がるテーパスロットからなるアンテナ素
子８１１、スロット線路８２１，８２３およびコプレー
ナ線路８３１，８３３が形成されている。

【０００４】アンテナ素子８１１の基板８０１の端部と
反対側の端部はスロット線路８２１の一端に接続され、
スロット線路８２１の他端はスロット線路８２１に対し
て直角に形成されたコプレーナ線路８３１の一端に接続
されている。コプレーナ線路８３１の他端は給電端８３
２であり、図示しないコネクタを介して外部装置に接続
される。給電端８３２からアンテナ素子８１１までの給
電路に直接含まれないスロット線路８２３とコプレーナ
線路８３３は、給電路のスロット線路８２１とコプレー
ナ線路８２３との接続部のインピーダンス整合のための
スタブを構成している。

【０００５】この従来のアンテナでは、アンテナ素子８
１１の給電路のスロット線路８２１およびコプレーナ線
路８３１に対しスタブ８２３，８３３を付加することで
インピーダンス整合をとるようにしているため、アンテ
ナの動作帯域はスタブ８２３，８３３の長さにより制限
され、テーパスロットアンテナの広帯域という本来の特
長が損われる。

【０００６】また、このアンテナではコプレーナ線路８
３１，８３３がアンテナの最大放射方向（アンテナ放射
パターンの最大利得の方向、図８で左側の方向）に対し
て直角に配置されているため、給電回路からの不要放射
や、回路上の素子およびコプレーナ線路８３１への給電
端８３２などからの不要放射の影響により、アンテナ放
射特性が劣化する。

【０００７】さらに、給電路のスロット線路８２１とス
タブのスロット線路８２３の形状が非対称であるため、
スロット線路８２１，８２３とコプレーナ線路８３１，
８３３との接続部分において、コプレーナ線路８２１，
８２３の両側のギャップに励振される電界成分が非対称
となりやすい。このような電界成分の非対称性は、アン
テナの特性劣化を引き起こす。

【０００８】また、コプレーナ線路８３１はその給電端
８３２に増幅器を構成するＦＥＴなどのアクティブ素子
を実装しやすい利点があるが、このような非対称の電界
成分が線路に乗った場合には、グラウンドである導体膜
８０２に電位差が発生することにより不要な電流が流
れ、発振を起こしたり、電気特性を劣化させる原因にな
る。

【０００９】これらの非対称な電界成分を打ち消すため
に、従来ではスロット線路８２１，８２３との接続部分
においてコプレーナ線路８３１，８３３の両側における
電位を等しくして電界レベルを合わせるべく、図８に示
したようにボンディングワイヤ８４１，８４２によりコ
プレーナ線路８３１，８３３の両側の導体膜８０２を電
気的に接続している。しかし、ボンディングワイヤ８４
１，８４２の接続はスロット線路８２１，８２３やコプ
レーナ線路８３１，８３３の形成とは別工程であり、製
造コストを増大させるという問題がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述したように従来の
テーパスロットアンテナ、ヴィヴァルディアンテナとい
ったアンテナでは、（ａ）スロット線路とコプレーナ線
路のインピーダンス整合のためにスタブを設ける必要か
ら、動作帯域が狭くなってしまい、また（ｂ）給電回路
とアンテナ放射パターンの最大利得の方向が直角になる
ため、給電回路からの放射や回路上の素子およびコプレ
ーナ線路の給電端などの影響により、アンテナ放射特性
が劣化するという問題があり、さらに（ｃ）コプレーナ
線路の両側のギャップに励振される電界成分の非対称性
を補正するためにボンディングワイヤを接続する工程を
必要とし、製造コストが増大するという問題点があっ
た。

【００１１】本発明は、このような従来技術の問題点を
解決するためになされたもので、基板端部の方向に向か
って徐々に広がる形状のアンテナ素子に対してスロット
線路およびコプレーナ線路を介して給電を行うアンテナ
において、動作帯域が広く、また放射特性が良好であ
り、さらにボンディングワイヤの接続工程を必要とせず
製造コストを低減できるアンテナ装置を提供することを
目的とする。

【００１２】

【課顕を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明のアンテナ装置は、アンテナ基板上に形成さ
れ、該基板の端部の方向に向かって徐々に幅が広がる形
状を有するスロットからなる第１および第２のアンテナ
素子と、アンテナ基板上に形成され、第１および第２の
アンテナ素子に各々の一端が接続された第１および第２
のスロット線路と、アンテナ基板上に形成され、一方の
ギャッブの一端が第１のスロット線路の他端に接続さ
れ、他方のギャップの一端が第２のスロット線路の他端
に接続されたコプレーナ線路とを有する。

【００１３】このように構成される本発明のアンテナ装
置では、第１、第２のスロット線路とコプレーナ線路の
両側のギャップとがそれぞれ接続されているため、これ
らのギャップに励振される電界成分がそのまま第１、第
２のスロット線路に励振される電界成分に変換される。
従って、従来のアンテナで必要としていたスロット線路
とコプレーナ線路との接続部分でのインピーダンス整合
をとるためのスタブが不要となり、スタブによる動作帯
域の減少という問題が解決される。

【００１４】また、本発明のアンテナ装置では、第１、
第２のスロット線路に対して両側のギャップが接続され
るコプレーナ線路をアンテナ放射パターンの最大利得の
方向と平行に形成することができるため、コプレーナ線
路を含む給電回路からの不要放射によるアンテナ放射特
性の劣化の問題も解消する。

【００１５】さらに、本発明のアンテナ装置によると、
第１および第２のスロット線路の線路長の差を零、また
は該スロット線路を伝搬する電波の波長の２分の１の整
数倍に設定することにより、たとえ第１および第２のア
ンテナ素子と第１および第２のスロット線路とのインピ
ーダンス不整合によりコプレーナ線路に反射波が戻った
としても、コプレーナ線路の両側のギャップに励振され
る反射波の電界は、コプレーナ線路に対して逆向きとな
り対称性が保たれるので、対称性を得るためにコプレー
ナ線路の両側の導体膜をボンディングワイヤで接続する
工程が不要となる。

【００１６】また、第１および第２のスロット線路の線
路長の差を該スロット線路を伝搬する電波の波長の２分
の１の奇数倍に設定すれば、第１および第２のアンテナ
素子は同位相で励振されるため、第１および第２のスロ
ット線路を介してアンテナ素子に励振された電界はアン
テナ開口端（アンテナ素子の幅が最大となるアンテナ基
板の端部）から正面方向（アンテナ開口端に対して直角
の方向）に放射されることになり、正面方向に最大の利
得を持つ指向性パターンが得られる。

【００１７】本発明においては、上述したアンテナ装置
を単位アンテナとして、アンテナ基板を共通にして複数
個構成し、各々の単位アンテナにおけるコプレーナ線路
の他端側を、該アンテナ基板上に少なくとも一部の構成
要素が形成された給電線路に接続することにより、同一
のアンテナ基板上で多素子化されたアンテナ装置を実現
することもできる。この多素子化されたアンテナ装置に
よると、指向性パターンを鋭くでき、最大放射方向の利
得がより高くなる。

【００１８】また、上述したアンテナ装置を複数個用意
し、各々のアンテナ装置のアンテナ基板を共通の給電基
板上に所定間隔で配置するとともに、アンテナ基板上に
形成されたコプレーナ線路の他端を給電基板上に構成さ
れた給電線路と電気的に接続して、アンテナ基板の配設
方向に多素子化することにより、同様に指向性パターン
が鋭く、最大放射方向の利得が高いアンテナ装置を実現
することができる。

【００１９】この場合、アンテナ基板上のスロット線路
およびコプレーナ線路によりアンテナ基板の面内方向の
指向性を決めるアンテナ励振ウェイトを行い、給電基板
上の給電線路によりアンテナ基板に垂直な方向の指向性
を決めるアンテナ励振ウェイトを行うこともでき、これ
ら両方向にビーム成形を行うような場合の設計が容易と
なる。

【００２０】さらに、この構成のアンテナ装置におい
て、給電基板の給電線路が形成された面と反対側の面上
に接地導体膜を形成し、アンテナ開口端（アンテナ基板
の端部側のアンテナ素子の端部）と給電基板との間の距
離をアンテナにより送受信されるべき電波の自由空間波
長の４分の１の奇数倍に設定すれば、給電基板上の接地
導体膜がアンテナの反射板として働くため、正面方向の
利得がさらに高くなるとともに、反射板による散乱波遮
蔽作用により後方への不要放射が抑圧される。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。 （第１の実施形態）図１は、本発明の第１の実施形態に
係るアンテナ装置の平面図である。図１において、アン
テナ基板１０１は誘電体基板であり、この基板１０１の
表面には銅箔等の導体膜１０２が形成され、この導体膜
１０２に後述するようにアンテナ素子および給電系が構
成される。

【００２２】アンテナ素子１１１，１１２は、導体膜１
０２にスロットとして形成されたものであり、基端部か
らアンテナ基板１０１の端部に向かって幅が徐々に広が
る形状、図の例では幅が左側の端部に向かって直線的に
広がるテーパ形状を有する。アンテナ基板１０１の端部
側のアンテナ素子１１１，１１２の端部をアンテナ開口
端という。また、アンテナ素子１１１，１１２は同一形
状・同一寸法であり、導体膜１０２上での左右方向の位
置も同じである。

【００２３】アンテナ素子１１１，１１２の基端部に
は、スロット線路１２１，１２２の一端がそれぞれ接続
され、これらのスロット線路１２１，１２２の他端はコ
プレーナ線路１３１の一端に接続される。スロット線路
１２１，１２２の線路長（電気長）Ｌ１，Ｌ２は、この
例では互いに異ならせてあるが、同一でもよい。

【００２４】コプレーナ線路１３１は導体膜１０２を帯
状に残して内導体とし、両側をギャップ１３３，１３４
とした伝送線路であり、ギャップ１３３の一端はスロッ
ト線路１２１の他端に接続され、ギャップ１３４の他端
はスロット線路１２２の他端に接続されている。コプレ
ーナ線路１３１の他端は給電端１３２であり、この給電
端１３２に図示しないコネクタを介して外部装置、例え
ば無線送受信機のＲＦ増幅器が接続される。ＲＦ増幅器
は、例えばＦＥＴを増幅素子として構成されている。

【００２５】次に、本実施形態のアンテナ装置の作用に
ついて説明する。送信時には、外部装置から給電端１３
２に供給される高周波信号電流によってコプレーナ線路
１３１に高周波電磁界が励振され、スロット線路１２
１，１２２を介してアンテナ素子１１１，１１２に給電
が行われる。この場合、本実施形態ではスロット線路１
２１，１２２と、コプレーナ線路１３１のギャップ１３
３，１３４とがそれぞれ接続されているため、ギャップ
１３３，１３４に励振される電界成分がそのままスロッ
ト線路１２１，１２２に励振される電界成分に変換され
る。従って、図８に示した従来のアンテナのようにスロ
ット線路とコプレーナ線路との接続部分でのインピーダ
ンス整合をとるためにスタブを設ける必要がなく、スタ
ブによりアンテナ動作帯域が狭められることがない。

【００２６】図２は、アンテナ素子１１１，１１２およ
びコプレーナ線路１３１に励振される電界の向きを模式
的に示した図である。図２において、コプレーナ線路１
３１のギャップ１３３，１３４に励振される電界は、矢
印２３３，２３４で示されるように、線路１３１に対し
て対称で互いに逆向きの電界となる。従って、スロット
線路１２１，１２２の線路長が等しければ、アンテナ素
子１１１，１１２に励振される電界も、矢印２１１，２
１２に示すように逆向きとなる。その場合、アンテナ素
子１１１，１１２より空間放射される電界は正面方向で
打ち消し合う。

【００２７】一方、スロット線路１２１，１２２の線路
長Ｌ１，Ｌ２にスロット線路１２１，１２２を伝搬する
電波の波長（λｇ）の２分の１の奇数倍の差を持たせる
と、つまりスロット線路１２１，１２２の線路長差を
（２ｎ＋１）λ／２（ｎ＝０，１，２…）にすると、ア
ンテナ素子１１１，１１２は同位相で励振される。従っ
て、スロット線路１２１，１２２を介してアンテナ素子
１１１，１１２に励振された電磁界は、アンテナ開口端
より図１に矢印１４２で示される正面方向に放射され
る。すなわち、正面方向に最大の利得を持つ指向性パタ
ーンが得られる。

【００２８】一方、スロット線路１２１，１２２の線路
長差｜Ｌ１−Ｌ２｜を０、またはスロット線路１２１，
１２２を伝搬する電波の波長（λｇ）の２分の１の偶数
倍にすると、つまり｜Ｌ１−Ｌ２｜＝２ｎ・λ／２（ｎ
＝０，１，２…）にすると、正面方向の中央にヌル（零
点）を有する指向性パターンが得られる。

【００２９】ビームチルトアンテナのようにアンテナか
ら放射される電磁界の方向を傾けたい場合や、正面方向
以外の特定の方向にヌルを形成したい場合には、スロッ
ト線路１２１，１２２の線路長差｜Ｌ１−Ｌ２｜を上記
以外の適切な値に設定すればよい。

【００３０】スロット線路１２１，１２２の線路長差｜
Ｌ１−Ｌ２｜は、０を含めてλｇ／２の整数倍に設定す
ることが望ましい。このように設定すると、例えばアン
テナ素子１１，１２とスロット線路１２１，１２２との
接続部分のインピーダンス不整合によりコプレーナ線路
１３１に反射波が戻ってきた場合でも、コプレーナ線路
１３１においてギャップ１３３，１３４に励振される反
射波の電界は、図２の矢印２３３，２３４で示されるよ
うに線路１３１に対して逆向きの関係となり、対称性が
保たれる。

【００３１】すなわち、本実施形態のアンテナ装置によ
れば、従来のアンテナのようにコプレーナ線路両側での
反射波の電界の対称性を得るために、コプレーナ線路の
両側の導体膜を同電位とすべくボンディングワイヤで接
続するような必要がなくなり、製造コストを低減させる
ことができる。

【００３２】また、本実施形態のアンテナ装置による
と、同時に二つのアンテナ素子１１１，１１２を励振す
るため、簡単な構成で高利得化が可能である。すなわ
ち、コプレーナ線路１３１の給電端１３２にＦＥＴなど
のアクティブ素子を接続することにより、二つのアンテ
ナ素子１１１，１１２の送受信信号の増幅を同時に行う
ことができる。これはアクティブアンテナとして小型、
薄型に構成する上で都合がよい。この場合、前述したよ
うにスロット線路１２１，１２２の線路長差をλｇ／２
もしくはその整数倍にすることにより、反射波が非対称
モードで返ってくることがないため、アクティブ素子が
発振したり、電気特性を劣化させたりする心配がない。

【００３３】図１においては、スロット線路１２１，１
２２とコプレーナ線路１３１との接続部分１４１に、こ
れらの線路間のインピーダンス整合をさらに良好にとる
目的で、一つまたは複数の４分の１波長インピーダンス
変換器を用いることも可能である。

【００３４】図３に、４分の１波長インピーダンス変換
器を用いた接続部分１４１の拡大図を示す。４分の１波
長インピーダンス変換器は、コプレーナ線路のギャップ
幅またはスロット線路のスロット幅を線路を伝搬する電
波の４分の１波長の長さの区間だけ変化させることによ
り実現できる。

【００３５】図３（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）
（ｆ）はコプレーナ線路１３１のスロット線路１２１，
１２２との接続部分に１／４波長変換器３３１，３３
２，３３３，３３４，３３５，３３６を設けた例、図３
（ｇ）（ｈ）はスロット線路１２１，１２２のコプレー
ナ線路１３１との接続部分に１／４波長変換器３２１，
３２２を設けた例、さらに図３（ｉ）はコプレーナ線路
１３１のスロット線路１２１，１２２との接続部分にギ
ャップ幅の異なる２段の１／４波長変換器３３７，３３
３８を設けた例である。これらのいずれの例も効果は基
本的に同じであり、スロット線路１２１，１２２とコプ
レーナ線路１３１を良好な整合状態で接続することが可
能になる。

【００３６】図１示したアンテナ装置は、アンテナ素子
１１１，１１２がテーパ状に形成されたテーパスロット
アンテナと呼ばれる形式のものであるが、アンテナ素子
の形状はこれに限られず、要はアンテナ開口端の方向
（アンテナ基板１０１の端部の方向）に向かって徐々に
幅が広がる形状であればよい。

【００３７】図４は、アンテナ素子の種々の形状を示し
ている。図４（ａ）は、ヴィヴァルディアンテナと呼ば
れているもので、アンテナ素子４１１の幅がアンテナ開
口端の方向に向かって対数周期もしくそれに近い曲率で
徐々に広がる形状となっている。図１に示したテーパ状
のアンテナ素子を用いる構造に比べ、一般的に広帯域な
特性が得られる。

【００３８】図４（ｂ）は開口端側が一定の幅を持つア
ンテナ素子４１２を用いた例、図４（ｃ）はテーパスロ
ットアンテナの素子形状とヴィヴァルディアンテナの素
子形状を中間に幅が一定の領域を介して組み合わせた例
である。その他、アンテナ素子の形状は主旨に反しない
範囲で変形できる。

【００３９】このようにアンテナ素子の形状を種々変え
ると、帯域やアンテナの放射指向性が変化するので、要
求される仕様に応じて最適な形状を選べばよい。

【００４０】（第２の実施形態）本発明は、同一のアン
テナ基板上に多数のアンテナ素子とその給電系を配設し
た多素子アンテナにも応用が可能である。

【００４１】図５は、第１の実施形態で説明したアンテ
ナ装置を単位アンテナとして、導体膜５０２が形成され
た共通のアンテナ基板５０１上に多素子アンテナを構成
した本発明の第２の実施形態に係るアンテナ装置を示し
ている。図５において、各単位アンテナのアンテナ素子
部５１１，５１２はそれぞれ第１の実施形態で説明した
アンテナ素子１１１，１１２とスロット線路１２１，１
２２を含んで構成されている。各単位アンテナのコプレ
ーナ線路のアンテナ素子部５１１，５１２と反対側の端
部は、アンテナ基板５０１上に一部または全部の構成要
素が形成された給電回路に接続される。

【００４２】以下、図５（ａ）（ｂ）についてそれぞれ
説明する。図５（ａ）においては、アンテナ素子部５１
１，５１２内のそれぞれ二つのスロット線路にコプレー
ナ線路５２１，５２２のそれぞれの両側のギャップの一
端が接続され、コプレーナ線路５２１，５２２のそれぞ
れの両側のギャップの他端は、二分岐５２３に接続され
る。給電端から共通のコプレーナ線路５２１に高周波信
号電流が供給され、二分岐５２４によりコプレーナ線路
５２２，５２３に分配された後、アンテナ素子部５１
１，５１２に給電される。

【００４３】図５（ｂ）においては、アンテナ素子部５
１１，５１２内のそれぞれ二つのスロット線路にコプレ
ーナ線路５３１，５３２のそれぞれの両側のギャップの
一端が接続されている点は、図５（ａ）の例と同様であ
る。コプレーナ線路５３１，５３２のそれぞれ両側のギ
ャップは、他端側でつながっている。コプレーナ線路５
３１，５３２の内導体の他端は、外導体５４３，５４４
がアンテナ基板５０１上の導体膜５０２にその外導体が
接続された同軸線路５４１，５４２の内導体５４５，５
４６の一端にそれぞれ接続されている。同軸線路５４
１，５４２の他端は、１８０°ハイブリッド５５０に接
続され、１８０°ハイブリッド５５０にはさらに同軸線
路５６１，５６２が接続されている。このような構成に
より、同軸線路５６１もしくは５６２を介して１８０°
ハイブリッド５５０に供給された高周波信号電流は、同
軸線路５４１，５４２およびコプレーナ線路５３１，５
３２を介してアンテナ素子部５１１，５１２に給電され
る。

【００４４】このように本実施形態によれば、第１の実
施形態と同様の効果を達成できると同時に、同一のアン
テナ基板上に搭載するアンテナ素子数を増やすことによ
り、アンテナの放射指向性を狭くできるため、最大放射
方向の利得が向上する。

【００４５】（第３の実施形態）図６は、本発明の第３
の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す図である。
図６（ａ）に示すように、例えば第１の実施形態のよう
に構成されたアンテナ装置を６０１〜６０４のように複
数個用意し、各々のアンテナ基板６１１〜６１４を共通
の給電基板６２１の接地導体膜６２２が形成された面上
に所定間隔で垂直に配設している。給電基板６２１の裏
面には、図６（ｂ）に示すようにマイクロストリップ線
路６２３からなる給電線路が形成されている。

【００４６】図７（ａ）（ｂ）は、アンテナ装置６０１
〜６０４の一つと給電基板６２１との接続部分６３１の
詳細な構成を示している。図７（ａ）の例においては、
アンテナ基板６１１上に形成された銅箔からなる導体膜
７１５，７１６は、給電基板６２１上に形成された接地
導体膜（地板ともいう）６２２と電気的に接続されてい
る。また、アンテナ基板６１１に形成されたコプレーナ
線路７１７の中心導体は、導体線７２３を介して給電基
板６２１の裏面に形成されたマイク口ストリッブ線路６
２３と電気的に接続されている。

【００４７】図７（ｂ）の例においては、図７（ａ）に
示される導体線７２３を用いず、代わりにコプレーナ線
路７１７の中心導体をアンテナ基板６１１の一部ととも
に給電基板６２１の裏面まで機械的に貫通させることに
より、マイクロストリッブ線路６２３と電気的に接続し
ている。

【００４８】本実施形態のアンテナ装置によると、マイ
クロストリッブ線路６２３に供給された高周波信号電流
は複数に分岐され、アンテナ装置６０１〜６０４に給電
される。アンテナ装置６０１〜６０４は、第１の実施形
態で説明したのと同様の動作を行う。このようにアンテ
ナ素子数を増やすことにより、放射指向性を狭くできる
ため、正面方向（最大放射方向）の利得が向上する。

【００４９】また、本実施形態の構成では、図６に矢印
６５１で示す水平方向の指向性を決定するためのアンテ
ナ励振ウェイトをマイクロストリップ線路６２２で行
い、図６に矢印６５２で示す垂直方向の指向性を決定す
るためのアンテナ励振ウェイトをコプレーナ線路および
スロット線路で行うことができる。従って、水平方向お
よび垂直方向にそれぞれビーム成形を行うなどの場合、
それぞれのウェイトを別々の回路で設定することができ
るため、設計が容易になるという利点がある。

【００５０】さらに、本実施形態によれば、アンテナ基
板６１１〜６１４の基板長Ｌ（より正確には、アンテナ
基板６１１〜６１４上のアンテナ素子の開口端側の端部
と給電基板６２１との間の距離）を自由空間波長の４分
の１の長さの奇数倍に設定することにより、給電基板６
２１上の接地導体膜６２２がアンテナの反射板として働
くようにすることができる。このため、反射板における
イメージの効果によって、正面方向（最大放射方向）の
利得がさらに向上するとともに、反射板によって散乱波
が遮られることにより、後方への不要放射を抑圧できる
という効果が得られる。

【００５１】また、本実施形態における個々のアンテナ
装置６０１〜６０４に、第２の実施形態で説明した多素
子のアンテナ装置を用いることにより、二次元アレイの
アンテナ装置を実現することも可能である。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のアンテナ
装置においては、基板端の方向に向かって幅が徐々に広
がる形状の二つのアンテナ素子に対する給電系を各アン
テナ素子に対応して設けられた二つのスロット線路と各
スロット線路に両側のギャップが接続されたコプレーナ
線路により構成することによって、以下のような効果を
得ることができる。

【００５３】（１）コプレーナ線路のギャッブ部分に励
振される電界成分がそのままスロット線路に励振される
電界成分に変換される。従って、インピーダンス整合の
ためのスタブを必要とせず、広帯域化を図ることができ
る。

【００５４】（２）第１、第２のスロット線路に対して
両側のギャップが接続されるコプレーナ線路をアンテナ
放射パターンの最大利得の方向と平行に形成することが
できるため、コプレーナ線路を含む給電回路からの不要
放射によるアンテナ放射特性の劣化も防止される。

【００５５】（３）第１および第２のスロット線路の線
路長の差を零、または該スロット線路を伝搬する電波の
波長の２分の１の整数倍に設定することにより、たとえ
アンテナにおいて反射が生じた場合でも、コプレーナ線
路の両側のギャップに励振される電界の対称性が保たれ
るので、コプレーナ線路の両側をボンディングワイヤで
接続する工程が不要となり、製造コストを引き下げるこ
とができる。

【００５６】（４）第１および第２のスロット線路の線
路長の差を該スロット線路を伝搬する電波の波長の２分
の１の奇数倍に設定して、第１および第２のアンテナ素
子を同位相で励振させることにより、正面方向に最大の
利得を持つ放射指向性パターンを得ることができる。

【００５７】（５）本発明のアンテナ装置を単位アンテ
ナとして、アンテナ基板を共通にして複数個構成し、各
々の単位アンテナにおけるコプレーナ線路の他端側をア
ンテナ基板上に少なくとも一部の構成要素が形成された
給電線路に接続することにより、同一のアンテナ基板上
で多素子化されたアンテナ装置を実現でき、最大放射方
向の利得がより高くなる。

【００５８】（６）本発明のアンテナ装置を複数個用意
し、各々のアンテナ装置のアンテナ基板を共通の給電基
板上に所定間隔で配置するとともに、アンテナ基板上に
形成されたコプレーナ線路の他端を給電基板上に構成さ
れた給電線路と電気的に接続することにより、最大放射
方向の利得を高くすることができる。

【００５９】また、この構成においてアンテナ基板上の
スロット線路およびコプレーナ線路によりアンテナ基板
の面内方向の指向性を決めるアンテナ励振ウェイトを行
い、給電基板上の給電線路によりアンテナ基板に垂直な
方向の指向性を決めるアンテナ励振ウェイトを行うこと
により、水平・垂直方向にビーム成形を行うような場合
の設計が容易となる。

【００６０】さらに、この構成において給電基板の給電
線路が形成された面と反対側の面上に接地導体膜を形成
し、アンテナ開口端と給電基板との間の距離をアンテナ
により送受信されるべき電波の自由空間波長の４分の１
の奇数倍に設定すれば、給電基板上の接地導体膜がアン
テナの反射板として働くことにより、正面方向の利得が
さらに高くなると同時に、反射板により散乱波を遮蔽し
て後方への不要放射を抑圧することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施形態に係るアンテナの構
成を示す平面図

【図２】 同実施形態におけるアンテナ素子およびコプ
レーナ線路に励振される電界の方向を示す模式図

【図３】 同実施形態におけるスロット線路とコプレー
ナ線路の変換部分に設けられる４分の１波長インピーダ
ンス変換器の例を示す図

【図４】 本発明のアンテナで使用されるアンテナ素子
の他の例を示す平面図

【図５】 本発明の第２の実施形態に係る多素子化した
アンテナの構成を示す平面図

【図６】 本発明の第３の実施形態に係るアンテナの構
成を示す異なる方向からそれぞれ見た斜視図

【図７】 同実施形態におけるアンテナ基板と給電基板
の接続部分を拡大して示す斜視図

【図８】 従来のテーパスロットアンテナの構成を示す
平面図

【符号の説明】

１０１…アンテナ基板 １０２…導体膜 １１１，１１２…アンテナ素子 １２１，１２２…スロット線路 １３１…コプレーナ線路 １３２…コプレーナ線路の給電部 １３３，１３４…コプレーナ線路のギャップ １４１…スロット線路とコプレーナ線路の接続部分 ３２１，３２２，３３１〜３３８…４分の１波長インピ
ーダンス変換器 ４１１，４１２，４１３…アンテナ素子 ５０１…アンテナ基板 ５０２…導体膜 ５１１，５１２…アンテナ素子部 ５２１，５２２，５２４，５３１，５３２…コプレーナ
線路 ５２３…二分岐 ５４１，５４２，５６１，５６２…同軸線路 ５４３，５４４…同軸線路の外導体 ５４５，５４６…同軸線路の内導体 ５５０…１８０°ハイブリッド ６０１〜６０４…アンテナ ６１１〜６１４…アンテナ基板 ６２１…給電基板 ６２２…接地導体膜 ６２３…マイクロストリップ線路 ６３１…アンテナ基板と給電基板の接続部分 ７１５，７１６…導体膜 ７１７…コプレーナ線路 ７２３…導体線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5J021 AA02 AA05 AA07 AA09 AA11 AB05 CA03 DB02 DB03 FA32 FA34 GA08 HA05 HA07 JA02 JA07 5J045 AA01 AA02 AA21 AB05 AB06 DA06 EA07 FA02 GA01 HA03 HA05 JA12 LA01 MA07 NA01

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アンテナ基板上に形成され、該基板の端部
   の方向に向かって徐々に幅が広がる形状を有するスロッ
   トからなる第１および第２のアンテナ素子と、 前記アンテナ基板上に形成され、前記第１および第２の
   アンテナ素子に各々の一端が接続された第１および第２
   のスロット線路と、 前記アンテナ基板上に形成され、一方のギャッブの一端
   が前記第１のスロット線路の他端に接続され、他方のギ
   ャップの一端が前記第２のスロット線路の他端に接続さ
   れたコプレーナ線路と、を備えたことを特徴とするアン
   テナ装置。
2. 【請求項２】前記第１および第２のスロット線路の線路
   長の差を零、または該スロット線路を伝搬する電波の波
   長の２分の１の整数倍に設定したことを特徴とする請求
   項１記載のアンテナ装置。
3. 【請求項３】前記第１および第２のスロット線路の線路
   長の差を該スロット線路を伝搬する電波の波長の２分の
   １の奇数倍に設定したことを特徴とする請求項１記載の
   アンテナ装置。
4. 【請求項４】請求項１または２記載のアンテナ装置を単
   位アンテナとして前記アンテナ基板を共通にして複数個
   構成し、各々の単位アンテナにおける前記コプレーナ線
   路の他端側を、該アンテナ基板上に少なくとも一部の構
   成要素が形成された給電線路に接続したことを特徴とす
   るアンテナ装置。
5. 【請求項５】請求項１乃至３のいずれか１項記載のアン
   テナ装置を複数個用意し、各々のアンテナ装置の前記ア
   ンテナ基板を共通の給電基板上に所定間隔で配置すると
   ともに、前記アンテナ基板上に形成された前記コプレー
   ナ線路の他端を該給電基板上に構成された給電線路と電
   気的に接続したことを特徴とするアンテナ装置。
6. 【請求項６】請求項１乃至３のいずれか１項記載のアン
   テナ装置を複数個用意し、各々のアンテナ装置の前記ア
   ンテナ基板を一方の面に接地導体膜が形成された共通の
   給電基板上に所定間隔で配置するとともに、前記アンテ
   ナ基板上に形成された前記コプレーナ線路の他端を該給
   電基板の他方の面上に構成された給電線路と電気的に接
   続し、 さらに前記アンテナ基板の前記端部側の前記アンテナ素
   子の端部と前記給電基板との間の距離をアンテナにより
   送受信されるべき電波の自由空間波長の４分の１の奇数
   倍に設定したことを特徴とする請求項４記載のアンテナ
   装置。