JP2006013831A

JP2006013831A - アレーアンテナ

Info

Publication number: JP2006013831A
Application number: JP2004187245A
Authority: JP
Inventors: Takehiko Sugiura; 岳彦杉浦
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2004-06-25
Filing date: 2004-06-25
Publication date: 2006-01-12

Abstract

【課題】アレーアンテナの指向性を列状にセンサとして検出可能な略蒲鉾状指向特性または略円柱状指向特性としたこと。
【解決手段】絶縁基板５と、絶縁基板５面に１列列状に形成してなる複数個のパッチアンテナ１ａ，１ｂ，・・・１ｆと、前記各パッチアンテナ１ａ，１ｂ，・・・１ｆに給電を行うストリップライン２とを具備するアンテナにおいて、絶縁基板５面に複数個を列状に形成してなるパッチアンテナ１ａ，１ｂ，・・・１ｆは、パッチアンテナ１ａ，１ｂ，・・・１ｆの中心相互間の間隔を２〜４波長に設定したものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数のパッチアンテナ素子からなるパッチアレーアンテナに関するもので、特に、その指向性を常に均一距離を検出するセンサに好適なようにしたアレーアンテナに関するものである。

従来のアレーアンテナとして、図１７に示すアレーアンテナがある。図１７は従来のアレーアンテナを示す斜視図である。

図１７において、５２は誘電体基板、５３は誘電体基板２の裏面に設置された接地導体板、５１は誘電体基板５２の表面に２個配設されている放射素子で、この２個の放射素子５１によりアレーアンテナを構成している。５４は給電線路で、放射素子５１と同一面に形成されたマイクロストリップ線路である。このとき給電線路５４は、２個の放射素子５１からなるアレーアンテナの両外側から給電し、放射素子５１と放射素子５１の間に給電線路５４が配置されないようにしている。

このように構成することにより、アレー間隔を従来よりも広い範囲で設計でき、アレー間隔を狭くした場合にはアレー方向の指向性半値幅を広くすることができる。

また、誘電体基板５２としては、テフロン（登録商標）基板を使用し、放射素子５１は直線偏波を放射する方形パッチとしている。放射素子５１の長さｂは、約λｇ／２（λｇは誘電体基板上における使用周波数の波長）である。ここでは使用周波数を２５ＧＨｚとし、放射素子５１の大きさは、ａ＝６ｍｍ、ｂ＝３．４ｍｍである。また、２個の放射素子５１のアレー間隔はＤ＝６ｍｍである。したがって、両放射素子５１間のギャップは２．６ｍｍとなる。このとき、アレー方向で約６０度の指向性半値幅が得られた。
特開平１１−２６６１１８

特許文献１の発明は、裏面を接地導体板５３とする誘電体基板５２の表面に配置された２個の放射素子５１からなるサブアレーアンテナ５５に対して、この放射素子５１と同一面内に形成された給電線路５４がこのサブアレーを構成する２個の放射素子１の間に配置されないように２個の放射素子５１の両外側から給電を行う構成としているから、放射素子５１と放射素子５１の間隔を広くして給電線路５４を配置する必要がないのでアレー間隔を狭くすることができ、このアレー方向の指向性半値幅を広くすることができる。

しかし、特許文献１の発明はアレー方向の指向性半値幅を広くすることができるものの、アレー方向で約６０度の指向性半値幅が得られるに過ぎない。

即ち、特許文献１の発明は、断面扇形の指向特性は得られるがアレー方向の列状に電界強度を均一にすることはできない。また、特許文献１の発明は、アレーアンテナの指向性を鋭くするか、指向方向を変更するものであり、仮に、エレメント間の距離が近すぎると干渉し、その中心で電界強度が最大となる。

そして、従来のアンテナでは、ダイポール・スロットアンテナを使用するとそれらしい指向性が得られるものの、検知エリアに合ったアンテナ長だと低い周波数の使用を余儀なくされ、電界強度も均一にはできないという問題点があった。

そこで、本発明は、これらの問題点を解消すべく、その指向性を列状に所定位置の検出ができるセンサとして好適なようにした略蒲鉾状指向特性または略円柱状指向特性のアレーアンテナの提供を課題とするものである。

請求項１にかかるアレーアンテナは、絶縁基板面に１列列状に形成してなる複数個のパッチアンテナと、前記各パッチアンテナに給電を行うストリップラインとを具備するアンテナにおいて、前記絶縁基板面に複数個を列状に形成してなるパッチアンテナは、該パッチアンテナの中心相互間の間隔を２〜４波長に設定したものである。

上記絶縁基板は、各パッチアンテナから出力する周波数において、その損失が少ない誘電体であればよく、通常のプリント基板に使用する絶縁基板が使用可能である。

また、上記１列列状に形成してなる複数個のパッチアンテナは、例えば、２４ＧＨｚの周波数を使用する場合には、その使用周波数によって決定される波長を用いればよい。

そして、前記各パッチアンテナに給電を行うストリップラインは、絶縁基板面の裏面に形成された接地導体と対をなすマイクロストリップラインを意味するが、基本的には同軸ケーブルの機能を有する芯線であり、周波数発生回路からの電力を各パッチアンテナに伝送できる線路であればよい。

更に、上記パッチアンテナの中心相互間の間隔は、発明者の実験によれば、２〜４波長が望ましい。

請求項２にかかるアレーアンテナは、絶縁基板面に１列列状に形成してなる複数個のパッチアンテナと、前記各パッチアンテナに給電を行うストリップラインとを具備するアンテナにおいて、前記絶縁基板面に複数個を列状に形成してなるパッチアンテナは、該パッチアンテナの中心相互間の間隔を２〜４波長とし、前記絶縁基板の前記パッチアンテナを形成しない面には導電体を形成したものである。

また、上記１列列状に形成してなる各パッチアンテナ、即ち、各パッチアンテナ素子の１辺は、その使用周波数によって決定される寸法を用いればよい。

更にまた、上記絶縁基板の前記パッチアンテナを形成しない面に配設した導電体は、電磁波シールドを行うものであるから、使用周波数のシールドを行える金属板であれば、その厚み及び材料を問うものではない。

請求項３にかかるアレーアンテナは、絶縁基板面に１列以上の列状に形成してなる複数個のパッチアンテナと、前記各パッチアンテナに給電を行うストリップラインとを具備するアンテナにおいて、前記絶縁基板面に複数個を列状に形成してなるパッチアンテナは、該パッチアンテナの縦列及び横列の中心相互間の間隔を２〜４波長とし、前記絶縁基板の前記パッチアンテナを形成しない面には板、箔、蒸着、スパッタリング等で接地導体を形成したものである。

上記絶縁基板は、各パッチアンテナから出力する周波数において、その損失が少ない誘電体であればよい。

更にまた、上記絶縁基板面に複数個を列状に形成してなるパッチアンテナは、そのパッチアンテナの縦列及び横列の中心相互間の間隔を２〜４波長とするものであり、各パッチアンテナの縦寸法及び横寸法を特定するものではない。

請求項１にかかるアレーアンテナは、複数個を１列列状に形成してなるパッチアンテナは、パッチアレーアンテナとなり、列状に長い方向に対して垂直方向に蒲鉾の断面形状に近似した指向性となり、かつ、それが列状に長い方向に対して連続形成されるから、パッチアレーアンテナから所定の距離までの電界強度が均一化され、略蒲鉾状指向特性または略円柱状指向特性を得ることができる。また、前記絶縁基板の前記パッチアンテナを形成しない面には導電体を形成していないから、前記絶縁基板のパッチアンテナ側及び前記パッチアンテナを形成しない面のみに、指向性を列状にした所定位置の検出ができるセンサとして好適な特性となる。

よって、前記絶縁基板のパッチアンテナ側及び前記パッチアンテナを形成しない面に、指向性を列状とした所定位置の検出ができるセンサとして好適な特性となる。

請求項２にかかるアレーアンテナは、複数個を１列列状に形成してなるパッチアンテナは、パッチアレーアンテナとなり、列状に長い方向に対して垂直方向に蒲鉾の断面形状に近似した指向性となり、かつ、それが列状に長い方向に対して連続形成されるから、パッチアレーアンテナから所定の距離までの電界強度が均一化され、略蒲鉾状指向特性または略円柱状指向特性を得ることができる。また、前記絶縁基板の前記パッチアンテナを形成しない面には導電体を形成したものであるから、前記絶縁基板のパッチアンテナ側の面のみに、指向性を列状にし、所定位置の検出ができるセンサとして好適な特性となる。

請求項３にかかるアレーアンテナは、絶縁基板面に複数個を縦列及び／または横列の列状に形成してなるマトリックス状のパッチアンテナの中心相互間の間隔を縦列及び／または横列共に２〜４波長に設定したものでは、パッチアレーアンテナから所定の距離までの電界強度が面の状態で均一化される。また、前記絶縁基板の前記パッチアンテナを形成しない面には導電体を形成したものであるから、前記絶縁基板のパッチアンテナ側の面のみに、指向性を列状または面状に所定位置の検出ができるセンサとして好適な略蒲鉾状指向特性または略円柱状指向特性となる。

次に、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。

［実施の形態１]
図１は本発明の実施の形態１のアレーアンテナの全体構成を示す正面の説明図、図２は本発明の実施の形態１のアレーアンテナの全体構成を示す裏面の説明図、図３は本発明の実施の形態１のアレーアンテナの第１図の切断線Ｘ-Ｘによる断面を有する要部斜視図である。

図１乃至図３において、絶縁基板５はテフロン（登録商標）からなるプリント基板を用いている。絶縁基板５の面に１列列状に形成してなる複数個のパッチアンテナ１ａ，１ｂ，・・・１ｆは、その中心間隔Ｄ、特定のパッチアンテナ１ａ，１ｂ，・・・１ｆの中心から隣接するパッチアンテナ１ａ，１ｂ，・・・１ｆの中心までの距離を２〜４λ（ここで使用するλは波長である。前述した誘電体基板上における使用周波数の波長λｇとは、誘電体基板上においては等価である）だけ離している。本実施の形態では、１０ＧＨｚ、２４ＧＨｚの周波数を使用した。１０ＧＨｚ、２４ＧＨｚの周波数は、波長λは３０ｍｍ、１２．５ｍｍである。したがって、波長λ＝３０ｍｍのとき、Ｄ＝６０〜１２０ｍｍがパッチアンテナ１ａ，１ｂ，・・・１ｆの間隔、また、波長λ＝１２．５ｍｍのとき、Ｄ＝２５〜１００ｍｍがパッチアンテナ１ａ，１ｂ，・・・１ｆの間隔となる。

また、各パッチアンテナ１ａ，１ｂ，・・・１ｆの横幅ａと高さｂは、λ（波長）／４からλのアンテナを前提とすると、波長λ＝３０ｍｍのとき、横幅ａと高さｂ共に７．５〜３０ｍｍ、波長λ＝１２．５ｍｍのとき、横幅ａと高さｂ共に３〜１２．５ｍｍの範囲内となる。

絶縁基板５のパッチアンテナ１ａ，１ｂ，・・・１ｆを形成した面の反対側の面、即ち、前記パッチアンテナ１ａ，１ｂ，・・・１ｆを形成しない側の面に配設した導電体６は、電磁波シールドを行うものであるから、使用周波数のシールドを行える金属板であり、絶縁基板５に回路基板としてプリントされた銅箔を使用している。この実施の形態では、絶縁基板５のパッチアンテナ１ａ，１ｂ，・・・１ｆの形成面の反対面に配設した導電体６によって、パッチアンテナ１ａ，１ｂ，・・・１ｆの出力は、パッチアンテナ１ａ，１ｂ，・・・１ｆが配設されている側のみとなる。

パッチアンテナ１ａ，１ｂ，・・・１ｆに給電を行うストリップライン２は、絶縁基板５面の裏面に部分的に形成された接地導体７（図５参照）と対をなして同軸ケーブルとして機能する芯線であり、この実施の形態では導電体６が接地導体７（図５参照）を兼ねている。このストリップライン２は、図示しない周波数発生回路からの電力を各パッチアンテナ１ａ，１ｂ，・・・１ｆに伝送する線路である。

パッチアンテナ１ａ，１ｂ，・・・１ｆに給電を行うストリップライン２は、端部に給電点３を有している。この給電点３から図示しない周波数発生回路からの電力が供給される。この給電点３の位置は、ストリップライン２の端部に設けているが、図４の実施の形態に示すように、給電点３はパッチアンテナ１ａ，１ｂ，・・・１ｆの中央位置から給電する方が良い特性が得られる。ストリップライン２の端部の給電点３は、距離によって電界強度の変化が若干見受けられる。

［実施の形態２]
図４は本発明の実施の形態２のアレーアンテナの全体構成を示す正面の説明図、図５は本発明の実施の形態２のアレーアンテナの要部断面図である。なお、本実施の形態において、上記実施の形態と同一記号または同一符号は、上記実施の形態と同一または相当する構成部分を示すものであるから、ここでは重複する説明を省略し、相違点のみ説明する。

図４及び図５において、実施の形態１において、絶縁基板５のパッチアンテナ１ａ，１ｂ，・・・１ｆを形成した面の反対側の面に配設した導電体６は、本実施の形態では有していない。

パッチアンテナ１ａ，１ｂ，・・・１ｆに給電を行うストリップライン２は、図５に示すように、絶縁基板５面の裏面に部分的に形成された接地導体７が設けられていて、それが同軸ケーブルの網線の機能を有している。接地導体７は、電磁波シールドを行うものであるから、使用周波数のシールドを行える金属板であり、絶縁基板５に回路基板としてプリントされた銅箔を使用している。パッチアンテナ１ａ，１ｂ，・・・１ｆに給電を行うストリップライン２の給電点３は、パッチアンテナ１ａ，１ｂ，・・・１ｆの中央位置から給電している。

この実施の形態では、絶縁基板５のパッチアンテナ１ａ，１ｂ，・・・１ｆの形成面の反対面に導電体６を有していないから、パッチアンテナ１ａ，１ｂ，・・・１ｆの出力は、パッチアンテナ１ａ，１ｂ，・・・１ｆが配設されている側及び反対面側となる。

図６は本発明の実施の形態２のアレーアンテナの全体構成を示す概略の正面図である。なお、本実施の形態において、上記実施の形態と同一記号または同一符号は、上記実施の形態と同一または相当する構成部分を示すものであるから、ここでは重複する説明を省略し、相違点のみ説明する。

図６において、使用周波数を高くすると波長が短くなるから、絶縁基板５に形成したパッチアンテナ１ａ，１ｂ，・・・１ｆは線状にすることができる。

なお、絶縁基板５に形成したパッチアンテナ１ａ，１ｂ，・・・１ｆを形成した面の反対側の面に配設した導電体６または接地導体７を設けるかについては、用途によって決定される。

［実施の形態３]
図７は本発明の実施の形態３のアレーアンテナの具体的事例を示す斜視図である。図８は本発明の実施の形態３のアレーアンテナの波長λ離したときの指向特性図、図９は本発明の実施の形態３のアレーアンテナの２λ離したときの指向特性図、図１０は本発明の実施の形態３のアレーアンテナの２．５λ離したときの指向特性図、図１１は本発明の実施の形態３のアレーアンテナの３λ離したときの指向特性図である。図８乃至図１１において、（ａ）はＸ軸とＺ軸の特性図、（ｂ）はＹ軸とＺ軸の特性図である。なお、本実施の形態において、上記実施の形態と同一記号または同一符号は、上記実施の形態と同一または相当する構成部分を示すものであるから、ここでは重複する説明を省略する。

図７において、絶縁基板５に形成したパッチアンテナ１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの４個とし、パッチアンテナ１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの横幅ａと高さｂ共にλ／２波長とした。

図８はパッチアンテナ１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの相互間を、波長λだけ離したときの指向特性図で、（ｂ）はＹ軸とＺ軸の特性図では断面蒲鉾状を呈しているが、（ａ）のＸ軸とＺ軸の特性図ではＸ軸方向の電界強度に大きな差があることがわかる。

図９はパッチアンテナ１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの相互間を、２λだけ離したときの指向特性図で、（ｂ）はＹ軸とＺ軸の特性図では断面蒲鉾状を呈しているが、（ａ）のＸ軸とＺ軸の特性図では、Ｘ軸方向の４５度付近の位置に電界強度の最小位置があることがわかる。しかし、Ｘ軸方向の約６０度から約１２０度付近の位置は、Ｘ軸方向の変化が少なくなっていることが分かる。

図１０はパッチアンテナ１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの相互間を、２．５λだけ離したときの指向特性図で、（ｂ）はＹ軸とＺ軸の特性図では断面蒲鉾状を呈しており、（ａ）のＸ軸とＺ軸の特性図では、Ｘ軸方向の約３０度から約１５０度付近の位置は、図９よりも極端な変化が少なくなっている。Ｘ軸方向の約３０度から約１５０度付近の位置は、Ｘ軸方向の変化が少なくなっていることが分かる。

図１１はパッチアンテナ１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの相互間を、３λだけ離したときの指向特性図で、（ｂ）はＹ軸とＺ軸の特性図では断面蒲鉾状を呈しており、（ａ）のＸ軸とＺ軸の特性図では、Ｘ軸方向の約４５度から約１３５度付近の位置は、図１０よりも極端に変化が少なくなっている。Ｘ軸方向の約４５度から約１３５度付近の位置は、Ｘ軸方向の変化が少なくなっていることが分かる。

３．５λだけ離したときの指向特性図は図１０と略同一に、４λだけ離したときの指向特性図は図９と略同一の指向特性図となる。

したがって、２λから４λ離したときの指向特性では、Ｙ軸とＺ軸の特性が断面蒲鉾状を呈し、かつ、パッチアンテナ１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄからなるアレーアンテナの長さ方向に変化の少ない略蒲鉾柱指向特性となる。勿論、３λ離したときの指向特性は、Ｙ軸とＺ軸の特性が断面蒲鉾状を呈し、かつ、パッチアンテナ１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄからなるアレーアンテナの長さ方向に変化の少ない略蒲鉾柱指向特性となる。

［実施の形態４]
図１２は本発明の実施の形態４のアレーアンテナの用途の構成を示す説明図である。なお、本実施の形態において、上記実施の形態と同一記号または同一符号は、上記実施の形態と同一または相当する構成部分を示すものであるから、ここでは重複する説明を省略し、相違点のみ説明する。

図１２において、複数個のパッチアンテナ１ａ，１ｂ，・・・１ｆ、ストリップライン２、給電点３、絶縁基板５、導電体６については実施の形態１と相違するものではない。

実施の形態１と本実施の形態３との相違点は、本実施の形態３は、端部の給電点３に送信器１０を接続し、端部の受電点４に受信器２０を接続し、常に、複数個のパッチアンテナ１ａ，１ｂ，・・・１ｆからなるアレーアンテナから電磁波を出力し、その出力の状態が変化すると、そのエネルギ損で受電点４に接続した受信器２０の受信信号が変化するものである。

［実施の形態５]
図１３は本発明の実施の形態５のアレーアンテナの用途の構成を示す説明図である。なお、本実施の形態において、上記実施の形態と同一記号または同一符号は、上記実施の形態と同一または相当する構成部分を示すものであるから、ここでは重複する説明を省略し、相違点のみ説明する。

図１３において、複数個のパッチアンテナ１ａ，１ｂ，・・・１ｆは、実施の形態１乃至実施の形態４としての形態が使用できる。

本実施の形態では、スライドドア３１の端部に配設し、スライドドア３１の開閉の際に人または物がスライドドア３１に挟まれるのを防止することができる。

合成樹脂で形成されたサイドモール３２内に複数個のパッチアンテナ１ａ，１ｂ，・・・１ｆを配設することもできる。このとき、複数個のパッチアンテナ１ａ，１ｂ，・・・１ｆからなるアレーアンテナから両側に電磁波を出力できるから、側部の人または物の存在を検出することができる。

［実施の形態６]
図１４は本発明の実施の形態６のアレーアンテナの用途の構成を示す説明図である。なお、本実施の形態において、上記実施の形態と同一記号または同一符号は、上記実施の形態と同一または相当する構成部分を示すものであるから、ここでは重複する説明を省略し、相違点のみ説明する。

図１４において、複数個のパッチアンテナ１ａ，１ｂ，・・・１ｆは、実施の形態１乃至実施の形態４としての形態が使用できる。

本実施の形態では、バックドア３３の外パネルに配設し、車両が後退する場合に人または物がバックドア３３付近に存在するか否かを検出することができる。合成樹脂で形成されたガーニッシュモール３４内に複数個のパッチアンテナ１ａ，１ｂ，・・・１ｆを配設することもできる。また、バックバンパー３５内に複数個のパッチアンテナ１ａ，１ｂ，・・・１ｆを配設することもできる。電磁波を出力するものであるから、合成樹脂等にモールドすることもできる。

［実施の形態７]
図１５は本発明の実施の形態７のアレーアンテナの用途の構成を示す説明図である。なお、本実施の形態において、上記実施の形態と同一記号または同一符号は、上記実施の形態と同一または相当する構成部分を示すものであるから、ここでは重複する説明を省略し、相違点のみ説明する。

図１５において、複数個のパッチアンテナ１ａ，１ｂ，・・・１ｆは、実施の形態１乃至実施の形態４としての形態が使用できる。

本実施の形態では、電磁波を出力するものであるから、各ドアの窓ガラス、リヤガラス等の絶縁物であるガラス３５に複数個のパッチアンテナ１ａ，１ｂ，・・・１ｆを配設することもできる。この実施の形態では、ガラス３５付近の人または物の存在を検出とすることができる。

上記本発明の実施の形態のアレーアンテナは、絶縁基板５と、絶縁基板５面に１列列状に形成してなる複数個のパッチアンテナ１ａ，１ｂ，・・・１ｆと、前記各パッチアンテナ１ａ，１ｂ，・・・１ｆに給電を行うストリップライン２とを具備するアンテナにおいて、絶縁基板５面に複数個を列状に形成してなるパッチアンテナ１ａ，１ｂ，・・・１ｆは、パッチアンテナ１ａ，１ｂ，・・・１ｆの中心相互間の間隔を２〜４波長に設定したものである。

このように、複数個を１列列状に形成してなるパッチアンテナ１ａ，１ｂ，・・・１ｆは、パッチアレーアンテナとなり、列状に長い方向に対して垂直方向に蒲鉾の断面形状に近似した指向性となり、かつ、それが列状に長い方向に対して連続形成されるから、パッチアレーアンテナから所定の距離までの電界強度が均一化され、略蒲鉾状指向特性を得ることができる。また、前記絶縁基板５のパッチアンテナ１ａ，１ｂ，・・・１ｆを形成しない側の面には導電体を形成していないから、前記絶縁基板５のパッチアンテナ１ａ，１ｂ，・・・１ｆ側及びパッチアンテナ１ａ，１ｂ，・・・１ｆを形成しない側の面のみに、指向性を列状にした所定位置の検出ができるセンサとして好適な特性となる。よって、絶縁基板５のパッチアンテナ１ａ，１ｂ，・・・１ｆ側及びパッチアンテナ１ａ，１ｂ，・・・１ｆを形成しない側の面に、指向性を列状とした所定位置の検出ができるセンサとして好適な特性となる。

上記実施の形態のアレーアンテナは、絶縁基板５面に１列列状に形成してなる複数個のパッチアンテナ１ａ，１ｂ，・・・１ｆと、各パッチアンテナ１ａ，１ｂ，・・・１ｆに給電を行うストリップライン２とを具備するアンテナにおいて、絶縁基板５面に複数個を列状に形成してなるパッチアンテナ１ａ，１ｂ，・・・１ｆは、パッチアンテナ１ａ，１ｂ，・・・１ｆの中心相互間の間隔を２〜４波長とし、絶縁基板５のパッチアンテナ１ａ，１ｂ，・・・１ｆを形成しない面には導電体６を形成したものである。

この実施の形態では、複数個を１列列状に形成してなるパッチアンテナ１ａ，１ｂ，・・・１ｆは、パッチアレーアンテナとなり、列状に長い方向に対して垂直方向に蒲鉾の断面形状に近似した指向性となり、かつ、それが列状に長い方向に対して連続形成されるから、パッチアレーアンテナから所定の距離までの電界強度が均一化され、略蒲鉾状指向特性を得ることができる。また、絶縁基板５のパッチアンテナ１ａ，１ｂ，・・・１ｆを形成しない面には導電体６を形成したものであるから、絶縁基板５のパッチアンテナ側の面のみに、指向性を列状にし、所定位置の検出ができるセンサとして好適な特性となる。

上記実施の形態のアレーアンテナは、複数個を１列列状に形成してなるパッチアンテナ１ａ，１ｂ，・・・１ｆとして説明したが、それを面状とすることもできる。

［実施の形態８]
図１６は本発明の実施の形態８のアレーアンテナの全体構成を示す正面の説明図である。なお、本実施の形態において、上記実施の形態と同一記号または同一符号は、上記実施の形態と同一または相当する構成部分を示すものであるから、ここでは重複する説明を省略し、相違点のみ説明する。

絶縁基板５面に１列以上の列状に形成してなる複数個のパッチアンテナ１ａ，１ｂ，・・・１ｆと、各パッチアンテナ１ａ，１ｂ，・・・１ｆに給電を行うストリップライン２と、その主給電点３Ａを具備するアンテナにおいて、絶縁基板５面に複数個を列状に形成してなるパッチアンテナ１ａ，１ｂ，・・・１ｆ及びパッチアンテナ１１ａ，１１ｂ，・・・１１ｆは、パッチアンテナ１ａ，１ｂ，・・・１ｆ及びパッチアンテナ１１ａ，１１ｂ，・・・１１ｆの縦列及び横列の中心相互間の間隔を２〜４波長とし、絶縁基板５の前記パッチアンテナを形成しない側の面には図示しない接地導体７を形成したものである。なお、ここでは、パッチアンテナが２列について説明したが、２列以上でも基本的に相違するものでない。

したがって、１列以上の列状に形成してなる複数個のパッチアンテナ１ａ，１ｂ，・・・１ｆは、パッチアレーアンテナとなり、列状に長い方向に対して垂直方向に蒲鉾の断面形状に近似した指向性となり、かつ、それが列状に長い方向に対して連続形成されるから、パッチアレーアンテナから所定の距離までの電界強度が均一化され、蒲鉾状の指向性を得ることができる。また、絶縁基板５面に複数個を縦列及び／または横列の列状に形成してなるマトリックス状のパッチアンテナの中心相互間の間隔を縦列及び／または横列共に２〜４波長に設定したものでは、パッチアレーアンテナから所定の距離までの電界強度が面の状態で均一化される。また、絶縁基板５のパッチアンテナ１ａ，１ｂ，・・・１ｆを形成しない面には導電体６を形成したものであるから、絶縁基板５のパッチアンテナ１ａ，１ｂ，・・・１ｆ側の面のみに、指向性を列状または面状に所定位置の検出ができるセンサとして好適な略蒲鉾状指向特性となる。

上記実施の形態では、略蒲鉾状指向特性を得ることについて説明したが、本発明を実施する場合には、パッチアンテナ１ａ，１ｂ，・・・１ｆの面積によって、略円柱状指向特性を得ることもできる。

また、上記実施の形態のアレーアンテナは、非接触物体検知または挟み込み検知センサを、１０ＧＨｚ、２４ＧＨｚ帯を使用した電波センサとするものであるが、本発明を実施する場合には、この周波数に限定されるものではない。

このように、上記実施の形態のアレーアンテナによって、一つのアンテナで円柱型または蒲鉾型の指向性を持つアンテナは存在しなかったが、この発明によって実現させることができた。また、高い周波数のホーンアンテナを使用すれば断面扇形の指向性はできるが、電界強度を均一にすることはできない。そして、ダイポール、スロットアンテナを使用すると、それらしい指向性を得られるものの、検知エリアに合ったアンテナ長だと低い周波数でなくてはならないこととなり、かつ、電界強度も均一にはできないが、本発明により、それらの問題が解消した。

更に、一般のアレーアンテナのエレメント間の間隔は、指向性を鋭くするか、指向方向を変更する作用でしかない。しかも、エレメント間の間隔が近すぎると干渉して中心で電界強度が最大となってしまうが、本発明のパッチアンテナを横一列に配置するアレーアンテナによって、それが解消された。

上記実施の形態では、本発明の実施の形態のアレーアンテナの用途を、車両用のセンサとしての使用を前提に説明した。しかし、本発明を実施する場合の本発明のアレーアンテナは、近接スイッチとして機能することができるから、制御系に使用される近接スイッチとして使用することが可能である。即ち、工場または住宅等の特定施設内で使用する近接スイッチ、自動扉の近接スイッチ、エレベータの呼び及び／または指定階のスイッチ、防犯用検出スイッチ、照明、各種電源スイッチ等に使用可能である。

図１は本発明の実施の形態１のアレーアンテナの全体構成を示す正面の説明図である。図２は本発明の実施の形態１のアレーアンテナの全体構成を示す裏面の説明図である。図３は本発明の実施の形態１のアレーアンテナの要部斜視図である。図４は本発明の実施の形態２のアレーアンテナの全体構成を示す正面の説明図である。図５は本発明の実施の形態２のアレーアンテナの要部断面図である。図６は本発明の実施の形態２のアレーアンテナの全体構成を示す概略の正面図である。図７は本発明の実施の形態３のアレーアンテナの具体的事例を示す斜視図である。図８は本発明の実施の形態３のアレーアンテナの波長λ離したときの指向特性図である。図９は本発明の実施の形態３のアレーアンテナの２λ離したときの指向特性図である。図１０は本発明の実施の形態３のアレーアンテナの２．５λ離したときの指向特性図である。図１１は本発明の実施の形態３のアレーアンテナの３λ離したときの指向特性図である。図１２は本発明の実施の形態４のアレーアンテナの用途の構成を示す説明図である。図１３は本発明の実施の形態５のアレーアンテナの用途の構成を示す説明図である。図１４は本発明の実施の形態６のアレーアンテナの用途の構成を示す説明図である。図１５は本発明の実施の形態７のアレーアンテナの用途の構成を示す説明図である。図１６は本発明の実施の形態８のアレーアンテナの全体構成を示す正面の説明図である。図１７は従来のアレーアンテナを示す斜視図である。

符号の説明

１ａ，１ｂ，・・・１ｆパッチアンテナ
２ストリップライン
３給電点
５絶縁基板
６導電体
７接地導体

Claims

絶縁基板と、当該絶縁基板面に１列列状に形成してなる複数個のパッチアンテナと、前記各パッチアンテナに給電を行うストリップラインとを具備するアンテナにおいて、
前記絶縁基板面に複数個を列状に形成してなるパッチアンテナは、該パッチアンテナの中心相互間の間隔を２〜４波長に設定したことを特徴とするアレーアンテナ。
絶縁基板と、当該絶縁基板面に１列列状に形成してなる複数個のパッチアンテナと、前記各パッチアンテナに給電を行うストリップラインとを具備するアンテナにおいて、
前記絶縁基板面に複数個を列状に形成してなるパッチアンテナは、該パッチアンテナの中心相互間の間隔を２〜４波長とし、前記絶縁基板の前記パッチアンテナを形成しない面には導電体を形成したことを特徴とするアレーアンテナ。
絶縁基板と、当該絶縁基板面に１列以上の列状に形成してなる複数個のパッチアンテナと、前記各パッチアンテナに給電を行うストリップラインとを具備するアンテナにおいて、
前記絶縁基板面に列状に形成してなる複数個のパッチアンテナは、該パッチアンテナの縦列及び横列の中心相互間の間隔を２〜４波長とし、前記絶縁基板の前記パッチアンテナを形成しない面には接地導体を形成したことを特徴とするアレーアンテナ。