JP2005184077A

JP2005184077A - アンテナ

Info

Publication number: JP2005184077A
Application number: JP2003417741A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Hattori; 康夫服部
Original assignee: Clarion Co Ltd
Current assignee: Faurecia Clarion Electronics Co Ltd
Priority date: 2003-12-16
Filing date: 2003-12-16
Publication date: 2005-07-07

Abstract

【課題】低仰角側の利得の向上を実現しつつ、コストの低減化、設計の容易化及び小型化を図ることができるアンテナを提供すること。
【解決手段】アンテナ１０は、上方に凸状に湾曲して形成された板状の基板１１の中央部１５の表面２０に金属層のアンテナパターン１２が形成されるとともに、基板１１の裏面に沿って金属層のグランドパターン１３が形成され、基板１１より大きい板状の接地板１４が水平方向に延びるように形成されて、接地板１４にグランドパターン１３が接触した状態で接地板１４の上に基板１１が設けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、アンテナパターンが基板上に形成されたアンテナに関する。

従来より、例えばパッチアンテナ等、基板上にアンテナパターンがプリントされて形成されたアンテナが知られている（例えば、特許文献１）。このパッチアンテナはその上方に３次元的に広がりを有する球状の指向特性を有し、図３はその指向特性を断面にして示したものである。ここで、符号１はパッチアンテナ、２は基板、３はアンテナパターン、４はグランドパターン、５はアンテナパターンの表面、６は指向特性をそれぞれ示したものである。同図から分かるように、パッチアンテナの指向特性は天頂方向に最も大きな利得を有するため、パッチアンテナは天頂方向からの電波の受信又は天頂方向への電波の出力に適し、主に衛星からの受信・送信等に利用されている。

ところで、近年、衛星デジタル音声放送システムや衛星移動通信システム等の普及に伴い、衛星波（円偏波）のみならず水平方向に近い方向（低仰角側）から到来する地上波（直線偏波）にも対応可能なアンテナの要請が高まってきている。このようなアンテナとしては、例えばパッチアンテナの中心にモノポールアンテナが配置され、パッチアンテナが上述のように衛星波に対応する一方で、モノポールアンテナが地上波に対応するような複合アンテナが知られている（例えば、特許文献２）。
実開昭６３−７８０９号公報特開平１１−１２２０３６号公報

しかしながら、従来の複合アンテナのように地上波に対応するためにモノポールアンテナ等を用いたのでは、その分部品点数が多くなりコストの増加を招来することとなる。また、この従来の複合アンテナでは、モノポールアンテナがパッチアンテナの中央に鉛直方向に立設されるという構造上、小型化を図るのが困難である。

一方、コストの低減化及び小型化を図るために、パッチアンテナのみで衛星波と地上波との両方を受信等するようなもの、具体的には、例えば基板の比誘電率を大きくし、また基板を厚くするとともにアンテナパターンを小さくすることによって低仰角側の利得を高めるものや、パッチアンテナの上方から装着されるカバーケースの影響を利用して低仰角側の利得を確保するものが考案されている。

しかしながら、このようなアンテナでは、例えば基板又はカバーケースとアンテナパターンとの相対関係を含めて基板の厚み等の調整等が必要となり、所望の低仰角側の利得を確保するための設計が非常に困難となる。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、低仰角側の利得の向上を実現しつつ、コストの低減化、設計の容易化及び小型化を図ることができるアンテナを提供することを課題としている。

このような課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、上方に凸状に湾曲して形成された板状の誘電体基板の中央部表面に金属層のアンテナパターンが形成されるとともに、前記誘電体基板の裏面に沿って金属層のグランドパターンが形成され、前記誘電体基板より大きい板状の接地板が水平方向に延びるように形成されて、該接地板に前記グランドパターンが接触した状態で前記接地板の上に前記誘電体基板が設けられることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記誘電体基板が略均一の板厚を有することを特徴とする。

本発明に係るアンテナは、上方に向かって凸となるように湾曲して形成された板状の誘電体基板の中央部表面に金属層のアンテナパターンが形成されているので、従来のパッチアンテナのアンテナパターンの表面が天頂方向のみに向かっていたのに対して、本発明に係るアンテナのアンテナパターンも誘電体基板に沿って湾曲され、アンテナパターンの表面には、湾曲するその曲率に応じて低仰角側に向かう領域が形成されることとなる。これにより、アンテナの指向特性は水平方向に近い方向（低仰角側）にも拡がり、従来のパッチアンテナに比べて、低仰角側においてより高い利得を得ることが可能となり、円偏波のみならず直線偏波にも対応が可能となる。ここで、誘電体基板より大きい接地板が水平方向に延びるように形成されてこの接地板の上に誘電体基板が設けられているので、接地板の裏面方向への放射漏れを抑制することが可能となり、より一層低仰角側の利得の向上を図ることができる。

また、アンテナだけで円偏波及び直線偏波に対応することができ、従来の複合アンテナのように直線偏波に対応する専用のモノポールアンテナ等を別途設ける必要がない。したがって、従来の複合アンテナに比べ部品点数を削減することができコストの低減化を図ることができるとともに、小型化を図る際にも有利となる。

さらに、従来のパッチアンテナのように誘電体基板の厚み等を調整しなくても、誘電体基板の湾曲曲率を調整するだけで所望の指向特性を得ることができ、所望の指向特性に応じたアンテナの設計が容易に可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の実施の形態に係るアンテナの概略構成を示す。このアンテナ１０は、北米の衛星デジタル音声放送システムに用いられる円偏波の衛星放送波及び直線偏波の地上放送波の両方を受信可能なマイクロストリップ型パッチアンテナである。

アンテナ１０は、誘電体の基板（誘電体基板）１１と、この基板１１の表面２０に形成されたアンテナパターン１２と、基板１１の裏面に形成されたグランドパターン１３と、基板１１の下方でグランドパターン１３と接触する接地板１４とを有する。

基板１１は、例えばガラスエポキシ樹脂、テフロン（登録商標）、セラミック等の誘電部材からなる。また、基板１１は平面視長方形かつその板厚がほぼ均一の板状を呈し、その中央が上方に向かって凸となるように基板１１の中央部１５がドーム状に湾曲されるとともに、周縁部１６がそれぞれ水平方向に延びるように形成されている。ここで、ドーム状に湾曲された中央部１５の曲率は所望の指向特性に合わせて決定される。

アンテナパターン１２は、基板１１より一回り小さい平面視長方形を呈し、例えば蒸着、エッチング、メッキ等の従来の手法により基板１１の中央部１５の表面２０に金属層が形成されてなる。この基板１１の中央部１５にアンテナパターン１２が形成されることにより、アンテナパターン１２は基板１１に沿って湾曲し、アンテナパターン１２の表面２１が中央部１５の曲率と同様の曲率を有するドーム状を呈することとなる。
アンテナパターン１２は、給電点１８で、接地板１４に電気的に絶縁された給電ピン１９に接続するようになっており、この給電点１８により給電されるようになっている。

グランドパターン１３は、アンテナパターン１２と同様に金属層であり、基板１１とほぼ同じ大きさの平面視長方形を呈している。このグランドパターン１３が基板１１の裏面に沿って形成され、グランドパターン１３によって基板１１の裏面が覆われている。

接地板１４は、基板１１よりも大きい平面視長方形の板状を呈し、略真直に水平方向に延設されてなる。この接地板１４の表面に金属層（図示略）を介してグランドパターン１３の周縁部１７の裏面が接触した状態で、接地板１４上の中央に基板１１が設けられている。グランドパターン１３は接地板１４と接触することによりグランド電位となるようになっている。

この実施の形態に係るアンテナ１０では、上方に向かって凸となるようにドーム状に湾曲して形成された基板１１の中央部１５の表面２０にアンテナパターン１２が形成されているので、図３に示す従来のパッチアンテナ１のアンテナパターン３の表面６が天頂方向のみに向かっていたのに対して、アンテナ１０のアンテナパターン１２も基板１１に沿って湾曲され、アンテナパターン１２の表面２１には、湾曲するその曲率に応じて低仰角側に向かう領域が形成されることとなる。これにより、図２に示すように、アンテナ１０の指向特性２２は水平方向に近い方向（低仰角側）にも拡がり、従来のパッチアンテナ１に比べて、低仰角側においてより高い利得を得ることが可能となり、円偏波である衛星波のみならず直線偏波である地上波にも対応が可能となる。なお、基板１１より大きい接地板１４が水平方向に延びるように形成されてこの接地板１４の上に基板１１が設けられているので、この接地板１４がない場合に比べ、接地板１４の裏面２３方向への放射漏れを抑える効果が得られる。したがって、アンテナパターン１２をドーム状に湾曲させることに加えて、接地板１４を設けることにより相乗効果を得ることができ、より一層低仰角側の利得の向上を図ることができる。

また、アンテナ１０だけで衛星波及び地上波に対応することができ、従来の複合アンテナのように地上波に対応する専用のモノポールアンテナ等を別途設ける必要がない。したがって、従来の複合アンテナに比べ部品点数を削減することができコストの低減化を図ることができるとともに、小型化を図る際にも有利となる。

さらに、従来のパッチアンテナのように基板の厚み等を調整しなくても、基板１１の湾曲曲率を調整するだけで所望の指向特性を得ることができ、所望の指向特性に応じたアンテナの設計が容易に可能となる。

なお、本発明は上述した実施の形態に限られるものではなく、例えば本実施の形態に係るアンテナ１０は、北米の衛星デジタル音声放送システムに用いられる円偏波の衛星放送波及び直線偏波の地上放送波の両方を受信可能なものとして説明したが、２偏波を少なくとも受信又は送信できるアンテナであればよく、例えば衛星移動通信システムに用いられる衛星波及び地上波の両方を送受信可能なアンテナ等であってもよい。

本実施の形態に係るアンテナの概略構成を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。図１のアンテナの指向特性を説明するための図である。従来のアンテナの指向特性を説明するための図である。

符号の説明

１０アンテナ
１１基板（誘電体基板）
１２アンテナパターン
１３グランドパターン
１４接地板
１５中央部
２０表面

Claims

上方に凸状に湾曲して形成された板状の誘電体基板の中央部表面に金属層のアンテナパターンが形成されるとともに、前記誘電体基板の裏面に沿って金属層のグランドパターンが形成され、
前記誘電体基板より大きい板状の接地板が水平方向に延びるように形成されて、該接地板に前記グランドパターンが接触した状態で前記接地板の上に前記誘電体基板が設けられることを特徴とするアンテナ。
前記誘電体基板が略均一の板厚を有することを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。