JP2003234614A

JP2003234614A - 誘電体アンテナ

Info

Publication number: JP2003234614A
Application number: JP2002034949A
Authority: JP
Inventors: Naoki Adachi; 尚季安達; Junji Sato; 潤二佐藤
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-02-13
Filing date: 2002-02-13
Publication date: 2003-08-22

Abstract

(57)【要約】【課題】主としてマイクロ波、ミリ波における移動体
通信用無線通信機器に使用されるアンテナにおいて、表
面実装に適したアンテナを実現することを目的とする。【解決手段】誘電体ブロック１０１に、給電線路溝１
０３を設け、パッチアンテナ電極１０２に電磁気的に結
合する給電線路電極１０４を給電線路溝１０３内に配置
し、給電端子電極１０５から給電し、給電端子電極１０
６とグランド端子電極１０８により固定することで、誘
電体アンテナ１００を表面実装することが可能となる。

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、ミリ波帯における移動体通信用無線機器に使用され
るアンテナに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の移動体通信機器用アンテナとして
は、図２２に示すパッチアンテナが知られている。パッ
チアンテナ１は、ベースとなる板状の誘電体ブロック２
の上部にパッチアンテナ電極３が形成され、低部にパッ
チアンテナのグランドとなるグランド電極４が形成さて
いる。パッチアンテナ１の入出力端子となるパッチアン
テナ電極に接続された給電ピン５により、パッチアンテ
ナ１が実装される基板６上の給電線路７に接続される。

【０００３】かかる構成により、パッチアンテナ１は給
電ピン５より入力された信号によってパッチアンテナ電
極３が励振されて電波が放射される。これに対して、受
信時には、電波によりパッチアンテナ電極３が励振さ
れ、給電ピン５より受信信号が取り出される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来のアンテナ
においては、実装基板に穴をあけ給電ピンによりアンテ
ナへの給電を行うため、基板への表面実装が困難である
という課題を有している。

【０００５】本発明は、上記課題を解決し表面実装に適
したアンテナを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、誘電体ブロックと、パッチアンテナ電極、
給電線路溝、給電線路電極、給電端子電極でアンテナを
構成し、誘電体ブロックの側壁の給電端子電極を通して
アンテナへの入出力を行い、給電端子電極によりアンテ
ナを基板に実装できるようにしたものである。

【０００７】これにより、表面実装に適した誘電体アン
テナを提供する。

【０００８】また、本発明は、誘電体ブロックと、パッ
チアンテナ電極、給電線路電極、整合スリット、給電端
子電極でアンテナを構成し、誘電体ブロックの側壁の給
電端子電極を通してアンテナへの入出力を行い、給電端
子電極によりアンテナを基板に実装できるようにしたも
のである。

【０００９】これにより、表面実装に適した誘電体アン
テナを提供する。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、誘電体ブロックと、前記誘電体ブロックの上面にあ
るパッチアンテナ電極と、前記誘電体ブロックの入出力
端子である給電端子電極と、前記誘電体ブロックに設け
られた窪みからなる給電線路溝と、前記給電線路溝の内
側にあり前記給電端子電極に接続されて前記パッチアン
テナ電極と電磁気的に結合する給電線路電極を有する誘
電体アンテナであり、多層構造を使用せずにアンテナ側
面から給電を可能とすることで単層誘電体により表面実
装に対応したアンテナを実現する作用を有する。

【００１１】本発明の請求項２に記載の発明は、誘電体
ブロックと、前記誘電体ブロックの上面にあるパッチア
ンテナ電極と、前記誘電体ブロックの入出力端子である
給電端子電極と、前記パッチアンテナ電極と同一面にあ
り前記給電端子電極に接続され前記パッチアンテナ電極
と電磁気的に結合した給電線路電極と、前記パッチアン
テナ電極と前記給電線路電極の間に予め決められた間隙
である整合スリットを有する誘電体アンテナであり、多
層構造を使用せずにアンテナ側面から給電を可能とする
ことで単層誘電体により表面実装に対応したアンテナを
実現する作用を有する。

【００１２】本発明の請求項３に記載の発明は、誘電体
ブロックの側面に誘電体アンテナの固定に用いられる固
定端子電極を有する請求項１又は２記載の誘電体アンテ
ナであり、給電端子電極以外の固定端子を設けることで
面実装時の固定の自由度を増す、固定の強度を増す作用
を有する。

【００１３】本発明の請求項４に記載の発明は、誘電体
ブロックの底部にアンテナのグランドとなるグランド電
極と、前記誘電体ブロックの側面にあり前記グランド電
極に接続されたグランド端子電極を有する請求項１又は
２記載の誘電体アンテナであり、誘電体ブロック底部に
グランド電極を設けることで共振動作を安定させる作用
を有する。

【００１４】本発明の請求項５に記載の発明は、グラン
ド電極と給電端子電極を電気的に分離する分離素子を有
する請求項１又は２記載の誘電体アンテナであり、グラ
ンド電極と入出力端子を分離することで良好なアンテナ
特性が得られる作用を有する。

【００１５】本発明の請求項６に記載の発明は、パッチ
アンテナ電極が円偏波アンテナ電極である請求項１又は
２記載の誘電体アンテナであり、円偏波の送受信を可能
とする作用を有する。

【００１６】本発明の請求項７に記載の発明は、給電線
路溝が誘電体ブロック底面に設けられた角柱状の溝であ
り、給電線路電極が前記給電線路溝の上部壁に配置され
た電極である請求項１記載の誘電体アンテナであり、多
層構造を使用せずにアンテナ側面から給電を可能とする
ことで単層誘電体により表面実装に対応したアンテナを
実現する作用を有する。

【００１７】本発明の請求項８に記載の発明は、給電線
路溝が誘電体ブロック底面を貫通する角柱状の溝である
請求項７記載の誘電体アンテナであり、多層構造を使用
せずにアンテナ側面から給電を可能とすることで単層誘
電体により表面実装に対応したアンテナを実現する作用
を有する。

【００１８】本発明の請求項９に記載の発明は、給電線
路溝が給電線路電極と同じ長さの角柱状の溝であること
を特徴とする請求項７記載の誘電体アンテナであり、給
電線路溝による共振動作への影響を最小にする作用を有
する。

【００１９】本発明の請求項１０に記載の発明は、給電
線路溝が給電端子電極側の端部に壁を残した角柱状の溝
であり、給電端子電極が前記給電線路溝と一直線上の前
記壁に配置された電極である請求項７記載の誘電体アン
テナであり、給電端子電極の形成を容易にする作用を有
する。

【００２０】本発明の請求項１１に記載の発明は、給電
線路溝が十字状の溝である請求項７記載の誘電体アンテ
ナであり、給電線路溝によるアンテナの共振動作への影
響を軽減する作用を有する。

【００２１】本発明の請求項１２に記載の発明は、給電
線路溝と同一形状の溝からなる補償溝を有する請求項９
記載の誘電体アンテナであり、給電線路溝によるアンテ
ナの共振動作への影響を軽減する作用を有する。

【００２２】本発明の請求項１３に記載の発明は、給電
線路溝が誘電体ブロック上面に設けられた角柱状の溝で
あり、給電線路電極が前記給電線路溝の低部壁に配置さ
れた電極である請求項１記載の誘電体アンテナであり、
多層構造を使用せずにアンテナ側面から給電を可能とす
ることで単層誘電体により表面実装に対応したアンテナ
を実現する作用を有する。

【００２３】本発明の請求項１４に記載の発明は、給電
線路溝が給電線路電極と同じ長さの角柱状の溝であるこ
とを特徴とする請求項１３記載の誘電体アンテナであ
り、給電線路溝によるＱ変化の影響を最小にする作用を
有する。

【００２４】本発明の請求項１５に記載の発明は、給電
線路溝と同一形状の補償溝を有する請求項１４記載の誘
電体アンテナであり、給電線路溝によるアンテナの共振
動作への影響を軽減する作用を有する。

【００２５】本発明の請求項１６に記載の発明は、請求
項１又は２記載の誘電体アンテナと、前記誘電体アンテ
ナを実装するアンテナ基板と、前記誘電体アンテナを覆
うレドームと、前記誘電体アンテナへ入出力を行うアン
テナ端子を有するアンテナモジュールであり、アンテナ
を表面実装することでアンテナモジュールの組み立てが
容易になるという作用を有する。

【００２６】本発明の請求項１７に記載の発明は、請求
項１又は２記載の誘電体アンテナを使用する無線装置で
あり、アンテナを表面実装することで無線装置の組みた
い手が容易になるという作用を有する。

【００２７】本発明の請求項１８に記載の発明は、請求
項１６記載のアンテナモジュールを使用する無線装置で
あり、アンテナモジュールによりアンテナ部の設計が不
要となる作用を有する。

【００２８】以下、本発明の実施の形態について、図１
から図２１を用いて説明する。

【００２９】（実施の形態１）図１は本発明の実施の形
態１の誘電体アンテナの基板実装状態での透視斜視図で
あり、図２（ａ）は該アンテナの裏面からの斜視図、図
２（ｂ）は該アンテナの上面図、図２（ｃ）は図２
（ａ）の点線Ａでの該アンテナの垂直断面図である。図
１および図２において、１００は実施の形態１の誘電体
アンテナ全体、１０１は水平断面が正方形の板状の誘電
体ブロック、１０２は誘電体ブロック１０１の上面に厚
膜印刷等で形成された一辺の長さがａの正方形パッチア
ンテナ電極、１０３は誘電体ブロック１０２の底部中心
線上に設けられ誘電体ブロック１０２を貫通する四角柱
状の窪みにより形成された給電線路溝、１０４はパッチ
アンテナ電極１０２との交差部分の長さがLであり給電
線路溝１０３の上部壁に設けられパッチアンテナ電極１
０２と電磁気的に結合して給電する給電線路電極、１０
５は誘電体ブロック１０１の側面および底面にあり給電
線路電極１０４に接続された誘電体アンテナ１００の入
出力端子でありかつ表面実装時の固定端子となる給電端
子電極である。

【００３０】１０６は誘電体ブロック１０１の底面にあ
り誘電体アンテナのグランドとなるグランド電極、１０
７の間隙は給電端子電極１０５とグランド電極１０６を
電気的に分離する分離素子、１０８は誘電体ブロック１
０１の側面にありグランド電極１０６に接続され誘電体
アンテナ１００の接地端子でありかつ表面実装時の固定
端子となる固定電極であるグランド端子電極、１１０は
誘電体アンテナ１００を実装する基板、１１１は給電端
子電極１０５を接続することで誘電体アンテナ１００へ
給電するマイクロストリップ線路からなる入出力線路
で、１１２はグランド端子電極１０８を接続するための
パッドでスルーホール等により基板１１０のグランドに
接続されていているグランドパッドである。給電端子電
極１０５を入出力線路１１１端に、グランド端子電極１
０８をグランドパッド１１２に、各々を半田付けするこ
とで、誘電体アンテナ１００を基板１１０に表面実装す
る。

【００３１】図３はパッチアンテナ電極１０２の一辺の
長さａで規格化した給電線路電極１０４の長さＬの変化
に対する誘電体アンテナ１００の入力インピーダンスの
ＶＳＷＲ特性変化の例で、（ａ）は給電線路溝１０３の
高さが誘電体ブロック１０１の厚さの半分の場合のＶＳ
ＷＲ特性変化の例で、（ｂ）は給電線路溝１０３の高さ
が誘電体ブロックの厚さの１／３の場合のＶＳＷＲ特性
変化の例である。以上の構成において、以下その動作を
説明する。

【００３２】パッチアンテナ電極１０２の一辺の長さａ
が約半波長となる周波数帯ｆ１の送信信号は、５０Ω系
の入出力線路１１１から給電端子電極１０５を経て給電
線路電極１０４へ伝えられ、給電線路電極１０４に電磁
気的に結合したパッチアンテナ電極１０２を励振し、電
波として送信される。一方、周波数帯ｆ１の到来電波に
よりパッチアンテナ電極１０２は励振され、パッチアン
テナ電極１０２に電磁気的に結合した給電線路電極１０
４を伝わり給電端子電極１０５を経て入出力線路１１１
へ出力されることにより、受信アンテナとして動作す
る。また、給電線路電極１０４長さＬが、例えば図３
（ａ）の範囲Ａ、Ｂおよび図３（ｂ）の範囲Ｃの場合
に、良好なＶＳＷＲ特性を示し、より優れたアンテナ特
性が得られる。

【００３３】なお、給電線路１０４はストリップ線路構
造であり、安定した動作には直下にグランド面を必要と
する。例えば、図４（ａ）に示すような形状のグランド
パッド１１２を用いることで、グランド面を形成するこ
とが可能である。また、図４（ｂ）に示すように、金属
薄板によるグランド電極１０６を用いることで同様の効
果が得られる。

【００３４】図５は本発明の実施の形態１の別な形態の
誘電体アンテナの斜視図で、（ａ）は四角柱状溝と比較
して形成が容易であるＶ字状の溝からなる給電線路溝１
０３の上部に、給電線路電極１０４を配置した構成例
で、（ｂ）は円形パッチアンテナ電極１２０を用いた構
成例で、（ｃ）は円板状の誘電体ブロック１２１と円形
パッチアンテナ電極１２０を用いた構成例である。な
お、図１および図５において断面が長方形状および三角
形状の例を示したが、形状を２種に限定するものではな
い。また、図１および図５においてパッチアンテナ電極
として正方形、円形の例を、誘電体ブロックとして断面
が正方形および円形の例を示したが、例示の形状に限定
するものではない。

【００３５】図６は本発明の実施の形態１の別な形態の
誘電体アンテナの給電端子電極周辺の透視拡大図で、
（ａ）は給電線路溝１０３側壁および誘電体ブロック１
０１底部に設けた給電端子電極１２３を用いた例であ
り、（ｂ）は金属板による給電端子電極１２４を用いた
例である。なお、給電端子電極１２４と給電線路電極１
０４を一体化し一枚の金属板により構成しても良い。

【００３６】図７は円偏波パッチアンテナ電極を備えた
本発明の実施の形態１の別な形態の誘電体アンテナの斜
視図である。図７（ａ）は、円偏波正方形パッチアンテ
ナ電極１２５を用いた例で、正方形パッチアンテナ電極
１２５の対向する１対の対角に切り欠きによる縮退分離
素子１２６を配置している。図の配置に対して、縮退分
離素子１２６を配置した対角線方向の共振動作の位相が
進むことで、アンテナ正面から見て左回りの共振動作が
発生し、該誘電体アンテナは右旋円偏波に対応する。図
７（ｂ）は、円偏波円形パッチアンテナ電極１２７を用
いた例で、給電線路の軸に対して右上４５度方向と左下
４５度方向の位置に切り欠きによる縮退分離素子１２８
を配置している。図７（ｃ）は、円偏波正方形パッチア
ンテナ電極１２９を用いた例で、正方形パッチアンテナ
電極１２９の中央部を斜め４５度方向切り欠いた縮退分
離素子１３０を配置している。なお、右旋円偏波用の配
置例を示したが、給電線路１０４と平行なアンテナ電極
の中心線に対して線対称な位置に縮退分離素子の配置を
変更することで左旋円偏波に対応可能となる。

【００３７】なお、給電線路溝は、誘電体ブロックに溝
状の窪みを形成することで容易に実現でき製造上の効果
が大きいが、例えば複数の誘電体ブロックを張り合わせ
ることで実現しても良い。

【００３８】以上の構成により、低部に給電線路用の窪
みを設けた誘電体ブロックを用いたアンテナ構造を用い
ることで、製造が容易で、基板への表面実装に適し、良
好な入力整合特性を示すアンテナの実現が可能となる。

【００３９】（実施の形態２）図８（ａ）は本発明の実
施の形態２の誘電体アンテナの透視斜視図で、（ｂ）は
該アンテナの裏面からの斜視図、（ｃ）は図９（ａ）の
点線Ａでの該アンテナの断面図である。図１との対応部
分には同一符号を割り当てた図８において、２０１は誘
電体ブロック１０２の底部に設けられ断面が長方形の四
角柱状の溝で誘電体ブロック１０１を完全には貫通せず
端に壁を残している給電線路溝、２０２は端に残った壁
部分に形成された給電端子電極である。以上の構成にお
いて、以下その動作を説明する。

【００４０】給電線路溝２０１を端に壁が残る長さと
し、残った壁に給電端子電極１６２を配置することで、
給電端子電極の構成が簡単となり形成が容易となる給電
線路電極と同時に、同一直線上に給電端子電極を配置す
ることで、入出力信号の伝送経路が最短となり安定した
動作が得られる。

【００４１】以上の構成により、端に壁を残した窪みを
設けた誘電体ブロックを用いたアンテナ構造を用いるこ
とで、製造が容易で、基板への表面実装に適し、良好な
入力整合特性を示すアンテナの実現が可能となる。

【００４２】（実施の形態３）図９（ａ）は本発明の実
施の形態３の誘電体アンテナの透視斜視図で、（ｂ）は
該アンテナの裏面からの斜視図である。図１との対応部
分には同一符号を割り当てた図９において、３０１は誘
電体ブロック１０２の底部に設けた給電線路電極１０４
と同じ長さで断面が長方形の四角柱状の溝である給電線
路溝である。以上の構成において、以下その動作を説明
する。

【００４３】パッチアンテナ電極１０２下の実効的な誘
電率によりアンテナの共振動作は影響され、実効的な誘
電率が低下すると所望の周波数に対して必要となるアン
テナサイズが相対的に大きくなる。実施の形態１の給電
線路溝１０３と比較して給電線路電極溝３０１は短いた
め、誘電体が削られることによる実効的な誘電率低下が
改善される。アンテナサイズの増大を抑えられる。

【００４４】図１０は本発明の実施の形態３の別な形態
の誘電体アンテナの誘電体アンテナの（ａ）は裏面から
の斜視図で、（ｂ）は図１０（ａ）の点線Ａでの垂直断
面図である。実施の形態２と同様に給電線路溝３０２は
端に壁を残りして、壁に給電端子電極２０２を形成して
いる。この構造により、入出力信号の伝送経路が最短と
なり安定した動作が得られる。

【００４５】なお、給電線路電極溝は給電線路電極が配
置できる長さが、アンテナサイズ増大を最も改善でき望
ましいが、給電線路電極より長くてもよい。

【００４６】以上の構成により、低部に給電線路電極と
同じ長さの窪みを設けた誘電体ブロックを用いたアンテ
ナ構造を用いることで、アンテナサイズ増大を改善し
た、製造が容易で基板への表面実装に適し、良好な入力
整合特性を示すアンテナの実現が可能となる。

【００４７】（実施の形態４）図１１（ａ）は本発明の
実施の形態４の誘電体アンテナの基板実装時の斜視図
で、（ｂ）は該アンテナの裏面からの斜視図である。図
７（ａ）との対応部分には同一符号を割り当てた図１０
において、４０１は誘電体ブロック１０２の底部に配置
された断面が長方形の十字状の溝である給電線路溝であ
る。以上の構成において、以下その動作を説明する。

【００４８】給電線路溝を設けることで、パッチアンテ
ナ電極１０２下の誘電体の一部が削られ、実効的な誘電
率が変化する。図７（ａ）では給電線路溝が設けられた
方向のみの誘電率が変化し給電線路と平行な方向の共振
動作と、直行する方向の共振動作に差異が生じる。特
に、円偏波用パッチアンテナは摂動により円偏波動作を
実現するため、共振動作の差異の影響を受けやすい。十
字状の給電線路溝４１０を用いることで、給電線路と平
行な方向と直交する方向で実効的な誘電率の変化が同じ
にでき、等価な共振動作が得られ、安定した円偏波動作
が実現できる。

【００４９】図１２は本発明の実施の形態４の別な形態
の誘電体アンテナの誘電体アンテナの（ａ）は裏面から
の斜視図で、（ｂ）は図１２（ａ）の点線Ａでの垂直断
面図である。実施の形態２と同様に給電線路溝４０２は
端に壁を残りして、壁に給電端子電極２０２を形成して
いる。この構造により、入出力信号の伝送経路が最短と
なり安定した動作が得られる。

【００５０】以上の構成により、低部に給電線路用の十
字状の窪みを設けた誘電体ブロックを用いたアンテナ構
造を用いることで、共振動作の方向による差異を調整
し、製造が容易で基板への表面実装に適し、良好な入力
整合特性と円偏波特性を示すアンテナの実現が可能とな
る。

【００５１】（実施の形態５）図１３（ａ）は本発明の
実施の形態５の誘電体アンテナの基板実装時の斜視図
で、（ｂ）は該アンテナの裏面からの斜視図である。図
７（ａ）および図９（ａ）との対応部分には同一符号を
割り当てた図１３において、４５１は給電線路溝３０１
が配置されていない３方向に設けられた給電線路溝３０
１と同一形状の補償溝である。以上の構成において、以
下その動作を説明する。

【００５２】給電線路溝３０１を設けることで、パッチ
アンテナ電極１２５下の誘電体の一部が削られ、等価的
な誘電率が変化する。アンテナの共振動作は誘電率に影
響されるため、給電線路溝が設けられた方向の共振動作
が変化する。特に、円偏波用パッチアンテナは摂動によ
り円偏波動作を実現するため、共振動作の変動の影響を
受けやすい。給電線路溝３０１のない残りの３方向に補
償溝を設けることで、給電線路電極を配置した方向と同
様に他の方向の等価誘電率も変化するため、等価な共振
動作が得られ、安定した円偏波動作が実現できる。更
に、パッチアンテナ電極１２５直下の誘電体は削られな
いため、実効的な誘電率の低下を最小限に抑えられ、ア
ンテナサイズの増加を軽減できる。

【００５３】図１４は本発明の実施の形態５の別な形態
の誘電体アンテナの誘電体アンテナの（ａ）は裏面から
の斜視図で、（ｂ）は図１４（ａ）の点線Ａでの垂直断
面図である。実施の形態２と同様に給電線路溝３０２は
端に壁を残りして、壁に給電端子電極２０２を形成して
いる。この構造により、入出力信号の伝送経路が最短と
なり安定した動作が得られる。

【００５４】以上の構成により、低部に給電線路用の窪
みと補償溝を設けた誘電体ブロックを用いたアンテナ構
造を用いることで、共振動作の方向による差異を調整
し、製造が容易で基板への表面実装に適し、良好な入力
整合特性と円偏波特性を示すアンテナの実現が可能とな
る。

【００５５】（実施の形態６）図１５（ａ）は本発明の
実施の形態６の誘電体アンテナの基板実装時の斜視図
で、（ｂ）は図１５（ａ）の点線Ａでの該アンテナの垂
直断面図である。図１との対応部分には同一符号を割り
当てた図１５において、５０１は誘電体ブロック１０１
の上部に配置され断面が長方形の溝である給電線路溝、
５０２は給電線路溝５０１の低部に設けられたパッチア
ンテナ電極１０２と電気的に結合して給電する給電線路
電極、５０３は誘電体ブロック１０１の側面および底面
にあり給電線路電極に接続された誘電体アンテナの入出
力端子でありかつ表面実装時の固定端子である給電端子
電極である。図１６はパッチアンテナ電極１０２の長さ
ａで規格化した給電線路電極５０２の長さＬの変化に対
するＶＳＷＲの変化の例で、（ａ）は給電線路溝５０１
の深さが誘電体ブロック１０１の厚さの半分の場合のＶ
ＳＷＲ変化特性の例で、（ｂ）は誘電体ブロックの厚さ
の２／３の場合のＶＳＷＲ変化特性の例である。以上の
構成において、以下その動作を説明する。

【００５６】パッチアンテナ電極１０２の一辺の長さａ
が約半波長となる周波数帯ｆ１の送信信号は、５０Ω系
の入出力線路１１１から給電端子電極５０３に入力し、
給電線路電極５０２へ伝えられ、給電線路電極５０２に
電磁気的に結合したパッチアンテナ電極１０２を励振
し、電波として送信される。一方、周波数帯ｆ１の到来
電波によりパッチアンテナ電極１０２は励振され、パッ
チアンテナ電極１０２に電磁気的に結合した給電線路電
極５０２を伝わり給電端子電極５０３から入出力線路１
１１へ出力されることにより、受信アンテナとして動作
する。また、給電線路電極５０２の長さＬが、例えば図
１６（ａ）の範囲Ａ、Ｂおよび図１６（ｂ）の範囲Ｃの
場合に、良好なＶＳＷＲ特性を示し、より優れたアンテ
ナ特性が得られる。

【００５７】給電線路溝は、溝状の窪みのある誘電体ブ
ロックを用いることで誘電体ブロックの形成が容易とな
ることから、溝による実現が製造上の効果が大きいが、
例えば複数の誘電体ブロックを張り合わせることで実現
しても良い。

【００５８】以上の構成により、上部に給電線路用の窪
みを設けた誘電体ブロックを用いたアンテナ構造を用い
ることで、製造が容易で、基板への表面実装に適し、良
好な入力整合特性を示すアンテナの実現が可能となる。

【００５９】（実施の形態７）図１７は本発明の実施の
形態７の誘電体アンテナの基板実装時の斜視図である。
図１、図７および図１５との対応部分には同一符号を割
り当てた図１４において、５５１は給電線路溝５０１の
共振動作への影響を補償する補償溝である。以上の構成
において、以下その動作を説明する。

【００６０】給電線路溝を設けることで、パッチアンテ
ナ電極１２５の一部が削られ、削られた方向の共振動作
が変化する。特に、円偏波用パッチアンテナは摂動によ
り円偏波動作を実現するため、共振動作の変動の影響を
受けやすい。給電線路溝５０１のない残りの３位置に共
振動作補償溝５５１を設けることで、給電線路電極を配
置した方向と同様に直交する方向の共振動作も変化する
ため、等価な共振動作が得られ、安定した円偏波動作が
実現できる。

【００６１】以上の構成により、上部に給電線路用の窪
みと補償溝を設けた誘電体ブロックを用いたアンテナ構
造を用いることで、共振動作の方向による差異を調整
し、製造が容易で基板への表面実装に適し、良好な入力
整合特性と円偏波特性を示すアンテナの実現が可能とな
る。

【００６２】（実施の形態８）図１８（ａ）は本発明の
実施の形態８の誘電体アンテナの基板実装時の斜視図
で、（ｂ）は該アンテナの上面図であり、（ｃ）は該ア
ンテナの底面図である。図１との対応部分には同一符号
を割り当てた図１８において、６０１はパッチアンテナ
電極１０２に電磁気的に結合する給電線路電極、６０２
は給電線路電極とパッチアンテナ電極を間隙を隔てて配
置する整合スリット、６０３は誘電体アンテナの入出力
端子であり固定電極である給電端子電極である。図１９
はパッチアンテナ電極１０２の長さａで規格化した給電
線路の長さＬに対するＶＳＷＲ特性変化の例である。以
上の構成において、以下その動作を説明する。

【００６３】パッチアンテナ電極１０２の一辺の長さａ
が約半波長となる周波数帯ｆ１の送信信号は、５０Ω系
の入出力線路１１１から給電端子電極６０３に入力し、
給電線路電極６０１へ伝えられ、給電線路電極６０１に
電磁気的に結合したパッチアンテナ電極１０２を励振
し、電波として送信される。一方、周波数帯ｆ１の到来
電波によりパッチアンテナ電極１０２は励振され、パッ
チアンテナ電極１０２に電磁気的に結合した給電線路電
極６０１を伝わり給電端子電極６０３から入出力線路１
１１へ出力されることにより、受信アンテナとして動作
する。また、給電線路電極６０１の長さＬが、例えば図
１９の範囲Ａの場合に、良好なＶＳＷＲ特性を示し、よ
り優れたアンテナ特性が得られる。

【００６４】以上の構成により、単層の誘電体ブロック
により容易に形成できる構造において、基板への表面実
装に適し、良好な入力整合特性を示すアンテナの実現が
可能となる。

【００６５】（実施の形態９）図２０は本発明の実施の
形態９のアンテナモジュールの斜視図である。図２０に
おいて、８００は実施の形態９のアンテナモジュール全
体、８０１は実施の形態１から８に記載した誘電体アン
テナ、８０２は箱状のアンテナモジュール８００のレド
ーム、８０３はアンテナ基板、８０４は入出力線路、８
０５は同軸線路によるアンテナモジュール８００への給
電線路であるアンテナ端子である。

【００６６】アンテナ端子８０５からの入力が、入出力
線路８０４を経て、誘電体アンテナ８０１へ給電され送
信が行われる。同様に、誘電体アンテナ８０１による受
信信号が、入出力線路８０４を経て、給電同軸線路８０
５から出力されて受信が行われる。また、レドーム８０
２で覆われることにより、アンテナ周辺の環境が固定さ
れることにより、安定したアンテナ動作が得られる。

【００６７】以上の構成により、レドームを付けたアン
テナモジュールを用いることで、外の影響を受け難い特
性の安定したアンテナ部の実現が可能となる。

【００６８】（実施の形態１０）図２１は本発明の実施
の形態１０の無線機の斜視図である。図２１において、
８５０は実施の形態１０の無線機全体、８５１は無線機
の無線部基板、８５２は無線部基板８５１に表面実装さ
れた実施の形態１から８に記載した誘電体アンテナ、８
５３は無線部、８５４は無線部基板８５１上にあり無線
部８５３から誘電体アンテナンテナへ接続された入出力
線路である。

【００６９】無線部基板８５１に実装される他の部品と
同様にリフロー等によって、誘電体アンテナ８５１を表
面実装し、無線部８５３への入出力線路８５４に接続す
ることで、無線機８５０が製造される。

【００７０】なお、アンテナとして実施の形態９のアン
テナモジュールを用いてもよい。以上の構成により、安
定したアンテナ特性の無線機の構成が可能となる。

【００７１】以上の構成により、アンテナを他の面実装
部品と同様の手法で実装でき、安定した特性の無線機を
より安価に製造することが可能となる。

【００７２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、誘電体ブ
ロック上にパッチアンテナ電極、給電線路溝、給電線路
電極、給電端子電極を設けることで、表面実装に適した
アンテナの提供が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１による誘電体アンテナの
透視斜視図

【図２】本発明の実施の形態１による誘電体アンテナの
裏面からの斜視図、上面図および垂直断面図

【図３】本発明の実施の形態１による誘電体アンテナの
ＶＳＷＲ特性変化を示す図

【図４】同実施の形態１による誘電体アンテナの基板を
示す図

【図５】同実施の形態１による誘電体アンテナの斜視図

【図６】同実施の形態１による給電端子電極の斜視図

【図７】同実施の形態１による誘電体アンテナの斜視図

【図８】同実施の形態２による誘電体アンテナの透視斜
視図、裏面からの斜視図および断面図

【図９】同実施の形態３による誘電体アンテナの斜視図
および裏面からの斜視図

【図１０】同実施の形態３による誘電体アンテナの裏面
からの斜視図および垂直断面図

【図１１】同実施の形態４による誘電体アンテナの斜視
図および裏面からの斜視図

【図１２】同実施の形態４による誘電体アンテナの裏面
からの斜視図および垂直断面図

【図１３】同実施の形態５による誘電体アンテナの斜視
図および裏面からの斜視図

【図１４】同実施の形態５による誘電体アンテナの裏面
からの斜視図および垂直断面図

【図１５】同実施の形態６による誘電体アンテナの斜視
図および垂直断面図

【図１６】同実施の形態６による誘電体アンテナのＶＳ
ＷＲ特性変化を示す図

【図１７】同実施の形態７による誘電体アンテナの斜視
図

【図１８】同実施の形態８による誘電体アンテナの斜視
図、上面図および下面図

【図１９】同実施の形態８による誘電体アンテナのＶＳ
ＷＲ特性変化を示す図

【図２０】同実施の形態９によるアンテナモジュールの
斜視図

【図２１】同実施の形態１０による無線装置の斜視図

【図２２】従来のパッチアンテナの斜視図

【符号の説明】

１００誘電体アンテナ１０１誘電体ブロック１０２パッチアンテナ電極１０３給電線路溝１０４給電線路電極１０５給電端子電極１０７分離素子２０１給電線路溝２０２給電端子電極３０１給電線路溝４０１給電線路溝４５１補償溝５０１給電線路溝５０２給電線路電極５０３給電端子電極５５１補償溝６０１給電線路電極６０２整合スリット６０３給電端子電極８００アンテナモジュール８０１誘電体アンテナ８０２レドーム８０３アンテナ基板８０５アンテナ端子８５０無線機８５１無線部基板８５２誘電体アンテナ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｑ 21/24 Ｈ０１Ｑ 21/24 Ｆターム(参考） 5J012 FA00 5J021 AA01 AB06 BA07 FA04 HA10 JA06 5J045 AB06 CA04 DA10 EA07 GA05 HA03 JA15 KA02 MA04 NA03 5J046 AA09 AA19 AB13 PA07 RA06 5J047 AA09 AA19 AB13 FD01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】誘電体ブロックと、前記誘電体ブロック
の上面にあるパッチアンテナ電極と、前記誘電体ブロッ
クの入出力端子である給電端子電極と、前記誘電体ブロ
ックに設けられた窪みからなる給電線路溝と、前記給電
線路溝の内側にあり前記給電端子電極に接続されて前記
パッチアンテナ電極と電磁気的に結合する給電線路電極
を有する誘電体アンテナ。
【請求項２】誘電体ブロックと、前記誘電体ブロック
の上面にあるパッチアンテナ電極と、前記誘電体ブロッ
クの入出力端子である給電端子電極と、前記パッチアン
テナ電極と同一面にあり前記給電端子電極に接続され前
記パッチアンテナ電極と電磁気的に結合した給電線路電
極と、前記パッチアンテナ電極と前記給電線路電極の間
に予め決められた間隙である整合スリットを有する誘電
体アンテナ。
【請求項３】誘電体ブロックの側面に誘電体アンテナ
の固定に用いられる固定端子電極を有する請求項１又は
２記載の誘電体アンテナ。
【請求項４】誘電体ブロックの底部にアンテナのグラ
ンドとなるグランド電極と、前記誘電体ブロックの側面
にあり前記グランド電極に接続されたグランド端子電極
を有する請求項１又は２記載の誘電体アンテナ。
【請求項５】グランド電極と給電端子電極を電気的に
分離する分離素子を有する請求項１又は２記載の誘電体
アンテナ。
【請求項６】パッチアンテナ電極が円偏波アンテナ電
極である請求項１又は２記載の誘電体アンテナ。
【請求項７】給電線路溝が誘電体ブロック底面に設け
られた角柱状の溝であり、給電線路電極が前記給電線路
溝の上部壁に配置された電極である請求項１記載の誘電
体アンテナ。
【請求項８】給電線路溝が誘電体ブロック底面を貫通
する角柱状の溝である請求項７記載の誘電体アンテナ。
【請求項９】給電線路溝が給電線路電極と同じ長さの
角柱状の溝であることを特徴とする請求項７記載の誘電
体アンテナ。
【請求項１０】給電線路溝が給電端子電極側の端部に
壁を残した角柱状の溝であり、給電端子電極が前記給電
線路溝と一直線上の前記壁に配置された電極である請求
項７記載の誘電体アンテナ。
【請求項１１】給電線路溝が十字状の溝である請求項
７記載の誘電体アンテナ。
【請求項１２】給電線路溝と同一形状の溝からなる補
償溝を有する請求項９記載の誘電体アンテナ。
【請求項１３】給電線路溝が誘電体ブロック上面に設
けられた角柱状の溝であり、給電線路電極が前記給電線
路溝の低部壁に配置された電極である請求項１記載の誘
電体アンテナ。
【請求項１４】給電線路溝が給電線路電極と同じ長さ
の角柱状の溝であることを特徴とする請求項１３記載の
誘電体アンテナ。
【請求項１５】給電線路溝と同一形状の補償溝を有す
る請求項１４記載の誘電体アンテナ。
【請求項１６】請求項１又は２記載の誘電体アンテナ
と、前記誘電体アンテナを実装するアンテナ基板と、前
記誘電体アンテナを覆うレドームと、前記誘電体アンテ
ナへ入出力を行うアンテナ端子を有するアンテナモジュ
ール。
【請求項１７】請求項１又は２記載の誘電体アンテナ
を使用する無線装置。
【請求項１８】請求項１６記載のアンテナモジュール
を使用する無線装置。