JP2006157845A - アンテナ装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】小型のアンテナを有するアンテナ装置であって、従来に比べて低い下限周波数を得ることができる、設計自由度の高い、高利得、広帯域のアンテナ装置を提供する。
【解決手段】アンテナ本体部１０に設けられる放射導体１４ａ,１４ｂは、半円形状の第１の形状要素１１ａ，１１ｂと、第１の形状要素１１ａ，１１ｂからＸ方向に沿って突出した第２の形状要素１２ａ，１２ｂとを有する。第２の形状要素１２ａ，１２ｂの端部に接続される接続導体１５は、放射導体１４ｂと並行するようにＸ方向に沿って配設された第１の直線部分１５ａと、Ｙ方向に沿って配設された第２の直線部分１５ｂとを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、アンテナ装置、特に通信用、測距用又は放送用に用いられるマイクロ波領域（３ＧＨｚ〜３０ＧＨｚ）及びミリ波領域（３０〜３００ＧＨｚ）のアンテナ装置に関する。
従来より、動作周波数帯域が広帯域のアンテナとして、非特許文献１に開示されるディスクモノポールアンテナが知られている。図２６は、このディスクモノポールアンテナを示す図である。このディスクモノポールアンテナは、同軸線路１０２に接続された平面ディスクモノポール１０１を備えて構成される。具体的には、平面ディスクモノポール１０１は金属平板１０３から所定の距離Ｌ離れた位置に、金属平板１０３に対して垂直に立設するように配設される。そして、距離Ｌを調整することで、所望の特性を有するように最適なマッチングが可能となっている。
また、図２７に示すように、下記特許文献１に開示されるアンテナも知られている。このアンテナは、略半円状の放射板１１１ａ,１１１ｂを対にして配することにより構成されるダイポールアンテナである。放射板１１１ａ,１１１ｂは、半円形状の２枚の導体板をそれより小さい同心円状の略半円部を切除して形成される略半円形状の切り欠き部１４１ａ,１４１ｂが設けられている。これらの２枚の放射板１１１ａ,１１１ｂはそれぞれの円弧の頂点部１２１ａ,１２１ｂが対向するように配置され、放射板１１１ａ,１１１ｂの頂点部１２１ａ,１２１ｂで給電が行われる。また、同軸ケーブル１３１は放射板１１１ｂの中心線Ｏｘに沿って配置されている。特許文献１では、別の給電方法として、図２８に示すように一対の平行な給電線１３２を用いた給電方法も開示されている。一対の給電線１３２は中心線線Ｏｘに対して直交する方向に形成され、放射導体１１１ａ,１１１ｂの頂点部１２１ａ,１２１ｂで給電が行われる。
さらに、図２９に示すように、板状のセラミック板１５０に半円形状の放射導体１５１をプリントし、この放射導体１５１の半円形状の端部１５２を信号線路と接続する給電点を設けた構成のアンテナ１５３が下記非特許文献２に開示されている。放射導体１５１の端部１５２の近傍には、細いスリット１５４が設けられ、アンテナ特性の調整に用いられる。これにより動作周波数帯域が広帯域のアンテナを実現するとしている。
また、図３０に示すように、下記特許文献２に開示されるアンテナも知られている。このアンテナは、誘電体基体１６１に矩形形状の放射導体１６４を構成し、グランド導体１６２を設けることにより、モノポールアンテナとして動作するものである。
M. Hammoud et al, "Matching The Input Impedance of A Broadband Disc Monopole", Electron. Lett., Vol.29, No.4, pp.406-407, 1993 特許第３２７３４６３号公報 Do-Hoon Kwon, Yongjin Kim et al,"A Small Ceramic Chip Antenna for Ultra-Wideband Systems", UWBST & IWUWBS 2004 Conference Proceedings, TA4-3,pp.307-311, 2004 ＵＳ２００４／１００４０８Ａ１
ところで、図２６に示されるアンテナはモノポールアンテナである。このアンテナは、上記平面ディスクモノポール１０１からなる放射素子と金属平板１０３からなるグランド導体とを有して構成される。この放射素子とグランド導体とは垂直かつ直交するように配設される。このため、放射素子はグランド導体に対して３次元配置となって立設し、３次元構造体のアンテナとして３次元的に空間を占有する。その際、金属平板１０３の大きさは、平面ディスクモノポール１０１の放射導体の直径の約１０倍程度の大きさが必要とされ、例えば３００ｍｍ×３００ｍｍとなって形状が大きくなる。このため、図２６に示すアンテナは立体的な構造体を成し、グランド導体の形状も大きくなるため、小型のアンテナ装置には適さない。
図２７に示されるアンテナでは、放射板１１１ａ,１１１ｂの形状を直径１５０ｍｍの半円形状としたとき、ＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio）が略２以下となる下限周波数は６００ＭＨｚである。この下限周波数（６００ＭＨｚ）における波長λは略５００ｍｍである。したがって、電波の使用対象とする動作周波数帯域において、放射板１１１ａ,１１１ｂの上記直径は少なくとも略０．３波長分の長さが必要であることがわかる。このように半円形状の放射板は、少なくとも略０．３波長分の長さの直径を持つことが必要となるため、アンテナ装置の外形は大きな占有面積、すなわち略０．３波長×０．３波長分のアンテナ面積が必要となる。したがって、動作周波数帯域の下限周波数を下げようとすると、アンテナ装置の外形は大型化しなければならず、小型のアンテナ装置には適さない。
また、同軸ケーブル１３１から頂点部１２１ａ,１２１ｂへ給電しているため、インピーダンス調整を行うのが困難となっており、設計自由度の高いアンテナとはいえない。
一方、図２８に示されるアンテナはダイポールアンテナである。このアンテナから放射される電磁波は中心線Ｏｘに平行な偏波、すなわち垂直偏波であり、中心線Ｏｘに直交する面では無指向性の特性を有する。しかし、図２８に示す給電方法では、一対の給電線１３２は中心線Ｏｘと直交するため、この直交する方向にグランド導体を伴った回路基板を備えると無指向性の特性が崩れる。これより無指向性の特性を確保するためには、回路基板をアンテナから十分に離す必要が生じるが、回路基板をアンテナから十分に離すことによってアンテナ装置は大型化する。
以上より、図２７、図２８に示す構造のアンテナは、小型のアンテナ装置には適さない。
一方、図２９に示すアンテナ１５３はモノポールアンテナである。このためアンテナとして機能するためにはグランド導体（不図示）が必要である。放射導体１５１は、直径１０ｍｍの半円形状とすると、グランド導体は３０ｍｍ×３０ｍｍの矩形形状となり、アンテナ１５３の外形は４０ｍｍ×３０ｍｍの矩形形状となる。このとき、ＶＳＷＲが略２．３以下となる下限周波数は３．１ＧＨｚである。したがって、外形で４０ｍｍ×３０ｍｍのアンテナ１５３は、下限周波数３．１ＧＨｚの波長（９６．８ｍｍ）に対して略０．４波長×０．３波長分の大きさの面積が必要である。このため、動作周波数帯域幅を拡げるために下限周波数を下げようとすると、アンテナ１５３の外形を大きくしてアンテナ１５３の占有面積を広くしなければならず、小型のアンテナ装置には適さない。
また、図２９に示すアンテナ１５３は、放射導体１５１が半円形状に固定されているため、動作周波数帯域の下限周波数を下げることのできる設計自由度の高いアンテナ装置には適さない。
さらに、図３０に示すアンテナもモノポールアンテナであり、グランド導体が必要である。放射導体１６４は８ｍｍ×１０ｍｍとするとグランド導体１６２は２０ｍｍ×３５ｍｍの矩形形状となり、アンテナ１６３の外形は２８ｍｍ×４５ｍｍの矩形形状となる。このとき、ＶＳＷＲが略２以下となる下限周波数は３ＧＨｚである。したがって、外形で２８ｍｍ×４５ｍｍのアンテナ１６３は、下限周波数３．１ＧＨｚの波長に対して略０．２８波長×０．４５波長分の大きさの面積が必要である。このため、動作周波数帯域幅を拡げるために下限周波数を下げようとすると、アンテナ１６３の外形を大きくしてアンテナ１６３の占有面積を広くしなければならない。この結果、図３０に示すアンテナも、小型のアンテナ装置には適さない。
そこで、本発明は、従来のアンテナのような立体構造体として占有体積を占めることがなく、かつ略平面構造体としても占有面積を大きく占めることもなく、従来に比べて低い下限周波数を得ることができる、設計自由度の高い、広帯域の小型のアンテナ装置、さらには、アンテナを回路基板の絶縁性基板の表面に実装する場合、絶縁性基板のグランド導体に近接して実装できる小型のアンテナ装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、一対の平面状の放射導体と該一対の放射導体に給電する略平行な一対の信号線とが誘電体基体に設けられたアンテナ装置であって、該一対の放射導体のそれぞれは、導体形状を規定する第１の形状要素及び第２の形状要素により構成されており、該一対の放射導体の第１の形状要素のそれぞれは、半円形、略半円形、半楕円形、略半楕円形、弓形、略弓形、台形、略台形、多角形及び略多角形の中から選ばれる形状、又は該形状の一部を直線状に切り欠いた形状を有し、該一対の放射導体の第２の形状要素のそれぞれは、帯状、略帯状、矩形形状及び略矩形形状の中から選ばれる形状を成すように第１の形状要素の縁部から一方向に沿って、互いに向き合うように突出して設けられ、さらに、該信号線の２線のそれぞれは、該一対の放射導体の第２形状要素に給電するように設けられ、該信号線の２線のそれぞれは、該一対の放射導体のうちの一方の放射導体と並行して該方向に沿って配設された第１の直線部分と、該方向と直交する方向から第２の形状要素に給電するために、該方向から該方向と略直交する方向に向きを変えて配設された第２の直線部分とを有して略Ｌ字状を成していることを特徴とするアンテナ装置を提供する。
また、本発明は、一対の平面状の放射導体が誘電体基体に設けられたアンテナ装置であって、該一対の放射導体のそれぞれは、導体形状を規定する第１の形状要素及び第２の形状要素により構成されており、該一対の放射導体のうち、第１の放射導体の第１の形状要素は、半円形、略半円形、半楕円形、略半楕円形、弓形、略弓形、台形、略台形、多角形及び略多角形の中から選ばれる形状、又は該形状の一部を直線状に切り欠いた形状を有し、第２の放射導体の第１の形状要素は、１／４円、１／４略円、１／４楕円及び１／４略楕円の中から選ばれる形状と、この形状の一辺と同じ長さの辺を有する矩形形状又は略矩形形状とが、該辺同士が接合されて接合した形状を有し、第１の放射導体及び第２の放射導体の第２の形状要素のそれぞれは、帯状、略帯状、矩形形状及び略矩形形状の中から選ばれる形状を成すようにそれぞれの第１の形状要素の縁部から一方向に沿って、互いに向き合うように突出して設けられていることを特徴とするアンテナ装置を提供する。
さらに、本発明は、一対の平面状の放射導体が誘電体基体に設けられたアンテナ装置であって、該一対の放射導体のそれぞれは、導体形状を規定する第１の形状要素及び第２の形状要素により構成されており、該一対の放射導体のうち第１の放射導体の第１の形状要素は、半円形、略半円形、半楕円形、略半楕円形、弓形、略弓形、台形、略台形、多角形及び略多角形の中から選ばれる形状、又は該形状の一部を直線状に切り欠いた形状を有し、第２の放射導体の第１の形状要素は、矩形形状及び略矩形形状の中から選ばれる形状を有し、第１の放射導体及び第２の放射導体の第２の形状要素のそれぞれは、帯状、略帯状、矩形形状及び略矩形形状の中から選ばれる形状を成すようにそれぞれの第１の形状要素の縁部から一方向に沿って、互いに向き合うように突出して設けられていることを特徴とするアンテナ装置を提供する。
本発明のアンテナ装置では、第１の形状要素と第２の形状要素とからなる一対の放射導体によりダイポールアンテナを構成し、第１の形状要素及び第２の形状要素の適宜調整することにより、アンテナ面積を小さくすることができる。しかも、従来に比べて低い下限周波数を得ることができる。例えば、放射導体に切り欠き部を設け、又放射導体に付加形状要素を設けて放射導体の形状を適宜調整することにより、アンテナ面積を小さくすることができ、従来に比べて低い下限周波数を得ることができる。
また、一対の放射導体が平面構造となるため、アンテナの占有空間を小さくすることができ、アンテナを回路基板等の絶縁性基板の表面に実装する表面実装型のアンテナ装置を提供することができる。
さらに、アンテナを上記構成とするので、又信号線を第１の直線部分と第２の直線部分によりＬ字状とするので、一対の放射導体及び信号線を設けた誘電体基体を、アンテナ本体部として絶縁性基板の端部付近に配することができる。これより、絶縁性基板におけるアンテナ本体部の実装面積を小さくすることができ、従来に比べて小型で動作周波数帯域の広いアンテナ装置を実現できる。
さらに、放射導体における第１の形状要素の大きさに応じて第２の形状要素の形状を適宜調整することで、又は、間隔Ｄ１を適宜調整することで、広帯域にわたって最適なインピーダンスのマッチングを実現でき、比帯域幅を向上できる。例えば、第１の形状要素と第２の形状要素の配設方向に対して直交する方向における各形状要素の最大長さを、第1の形状要素、第２の形状要素の順に小さくすることにより形状の調整を行う。
また、上記アンテナ本体部を絶縁性基板の端部付近に配することができるため、回路基板に周辺回路を配置する領域を広く確保することができ、通信装置全体の小型化ができる。
以下、本発明のアンテナ装置について、添付の図面に示される好適実施形態を基に詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明のアンテナ装置の一実施形態であるアンテナ装置１に用いられるアンテナ本体部１０の平面図である。図２は、アンテナ装置１の平面図である。図３は、図２に示すアンテナ装置１を図２中のＡ−Ａ’線に沿って切断した矢視断面図である。
アンテナ本体部１０は、電波の送受信を行うアンテナ装置１の主要部分である。アンテナ本体部１０は、誘電体基体１６に平面状の金属導体である放射導体１４及び信号線１５ａ，１５ｂが設けられて構成され、絶縁性基板２２（図２参照）の表面に実装されて表面実装型のアンテナとして機能する。
放射導体１４は、同一形状を成した放射導体１４ａ，１４ｂによって構成され、誘電体基体１６の内部に同一平面上に設けられている。このため、図１，２では、放射導体１４ａ，１４ｂは破線で示されている。放射導体１４ａは、導体形状を規定する第１の形状要素１１ａ及び第２の形状要素１２ａによって形状が規定されている。放射導体１４ｂは、第１の形状要素１１ａ及び第２の形状要素１２ａと同様に第１の形状要素１１ｂ及び第２の形状要素１２ｂによって形状が規定されている。
放射導体１４ａの第１の形状要素１１ａ及び第２の形状要素１２ａは、図１中のＸ方向に沿って配設されている。第１の形状要素１１ａは半円形状を有し、第２の形状要素１２ａは、帯状を成すように第１の形状要素１１ａの縁部からＸ方向に沿って突出して配設されている。一方、放射導体１４ｂの第１の形状要素１１ｂも半円形状を有し、第２の形状要素１２ｂは帯状を成すように第１の形状要素１１ｂの縁部からＸ方向に沿って突出して配設されている。
さらに、放射導体１４ａ及び放射導体１４ｂは、放射導体１４ａの第２の形状要素１２ａと放射導体１４ｂの第２の形状要素１２ｂとが互いに向き合うように配設されている。すなわち、放射導体１４ａ及び放射導体１４ｂは、第２の形状要素１２ａ及び１２ｂの端が互いに離間して対向するように配設されている。
半円形状の第１の形状要素１１ａ，１１ｂのうち直線状の一辺を成した縁部（弦）がＸ方向に略平行になるように配設されている。帯状の第２の形状要素１２ａ，１２ｂは、第１の形状要素の一辺を成した上記縁部から真っ直ぐに伸張するようにＸ方向に（図１中、第２の形状要素１２ａは下方向に、第２の形状要素１２ｂは上方向に）に沿って伸びて配設されている。
すなわち、第２の形状要素１２ａ，１２ｂの直線状の一辺は、第１の形状要素１１ａ，１１ｂの直線状の一辺を仮に伸長したとき、伸張した線と一直線上にある。なお、第２の形状要素１２ａ，１２ｂの直線状の一辺は、第１の形状要素１１ａ，１１ｂの一辺を伸長した線と、平行若しくは略平行であってもよい。
なお、図１ではアンテナ本体部１０の第１の形状要素１１ａ，１１ｂのＸ方向の長さをそれぞれＬ１，Ｌ２として定めている。
互いに対向する第２の形状要素１２ａ，１２ｂの端部の位置（第２の形状要素１２ａ，１２ｂが相互に最接近する部分又は該部分の近傍）には、図３に示すようにビア１３ａ，１３ｂが設けられ、給電点を成している。放射導体１４ａ，１４ｂは、図２，３に示すように、後述する回路基板等の絶縁性基板２２に設けられた伝送線路の信号線２１ａ，２１ｂと、信号線１５ａ，１５ｂを介して接続されている。このように放射導体１４ａ，１４ｂは、誘電体基体１６内部の同一の平面上に、第２の形状要素１２ａ，１２ｂの端が互いに対向するように配されてダイポール型アンテナを構成する。
信号線１５ａ，１５ｂは、放射導体１４ａ，１４ｂに給電するように、第２形状要素１２ａ，１２ｂの端に、ビア１３ａ，１３ｂを介して接続された略平行な２線の導体線であり、誘電体基体１６の内部に設けられている。信号線１５ａ，１５ｂは、放射導体１４ｂと並行するようにＸ方向に沿って配設された第１の直線部分１７ａと、Ｘ方向と直交するＹ方向から第２の形状要素１４ａ，１４ｂに給電するように、Ｘ方向からＹ方向に直角に向きを変えて配設された第２の直線部分１７ｂとを有する。すなわち、信号線１５ａ，１５ｂは、第１の直線部分１７ａと第２の直線部分１７ｂとにより略Ｌ字状を成している。
信号線１５ａ，１５ｂは、図３に示すように放射導体１４の設けられる平面に対して平行な、放射導体１４と異なる平面に設けられ、放射導体１４の平面に対して垂直方向に設けられたビア１３ａ，１３ｂを介して放射導体１４に給電する。また、信号線１５ａ，１５ｂは、図３に示すように垂直方向に設けられたビア２４ａ，２４ｂを介して２線の信号線２１ａ，２１ｂと接続される。信号線１５ａ，１５ｂの第１の直線部分１７ａは、図１に示すように、第１の形状要素１１ｂ及び第２の形状要素１２ｂの直線形状の部分に対して、間隔Ｄ１離れて略平行に設けられている。ここで、間隔Ｄ１は、０．３ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましい。間隔Ｄ１は、より好ましくは０．３ｍｍ以上９ｍｍ以下、更に好ましくは０．３ｍｍ以上７ｍｍ以下、最も好ましくは０．３ｍｍ以上５ｍｍ以下である。
誘電体基体１６は、図３に示すように、異なる比誘電率を有する３種類の誘電体層（第1の誘電体層１６ａ，第２の誘電体層１６ｂ，第３の誘電体層１６ｃ）によって構成されている。
誘電体基体１６内部の、誘電体基体１６の厚さ方向の略中央の部分、すなわち第２の誘電体層１６ｂの内部には、放射導体１４が設けられている。第３の誘電体層１６ｃには、信号線１５ａ，１５ｂが設けられている。この信号線１５ａ，１５ｂは、ビア１３ａ，１３ｂを介して放射導体１４ａ，１４ｂの第２の形状要素１２ａ，１２ｂと接続されている。さらに、信号線１５ａ，１５ｂは、ビア２４ａ，２４ｂを介して絶縁性基板２２に設けられた信号線２１ａ，２１ｂと接続されている。
以上のようにアンテナ本体部１０は構成される。
アンテナ本体部１０における放射導体１４ａ，１４ｂは上述したように設けられるが、本発明における放射導体は以下のように形状が設けられていればよい。
第１の形状要素１１ａ，１１ｂは、半円形、略半円形、半楕円形、略半楕円形、弓形、略弓形、台形、略台形、四角形、略四角形、五角形及び略五角形の中から選ばれる形状、又はこの形状の一部を直線状に切り欠いた形状を有すればよい。好ましくは、第１の形状要素１１ａ，１１ｂは、半円形、略半円形、半楕円形、略半楕円形、弓形及び略弓形の中から選ばれる形状を有すればよい。
第１の形状要素１１ａ，１１ｂが、半円形、略半円形、半楕円形、略半楕円形、弓形及び略弓形の中から選ばれる場合、以下のような形状を有することが好ましい。
具体的には、第１の形状要素１１ａ，１１ｂの弦を第２形状要素１２ａ，１２ｂ側にそれぞれ伸長したと想定し、この伸長した部分をそれぞれ想定弦とする。このとき、一対の想定弦は相互に一直線上にあるか、又は、平行若しくは略平行であることが好ましい。さらに、放射導体１４ａを放射導体Ａ、放射導体１４ｂを放射導体Ｂとしたとき、放射導体Ａの第２形状要素を第２形状要素Ａとし、放射導体Ａの想定弦を想定弦Ａとする。また、放射導体Ｂの第２形状要素を第２形状要素Ｂとし、放射導体Ｂの想定弦を想定弦Ｂとする。このとき、想定弦Ａ側の第２形状要素Ａの一辺と、想定弦Ａとが重なるか、又は、ほぼ重なり、想定弦Ｂ側の第２形状要素Ｂの一辺と、想定弦Ｂとが重なるか、又は、ほぼ重なることが好ましい。
図１に示す放射導体１４ａ，１４ｂでは、一対の放射導体１４ａ，１４ｂ（放射導体Ａ，Ｂ）の一対の想定弦Ａ，Ｂが相互に一直線上にあり、想定弦Ａ側の第２形状要素１４ａ（第２形状要Ａ）の一辺と、想定弦Ａとが重なり、想定弦Ｂ側の第２形状要素１４ｂ（第２形状要Ｂ）の一辺と、想定弦Ｂとが重なっている形状となっている。
また、一対の放射導体１４ａ，１４ｂの第１の形状要素１１ａ，１１ｂのそれぞれが、図５（ａ）に示す形状のように、形状の一部を直線状に切り欠いた形状を有してもよい。この場合、切り欠いた部分は、上記弦に対して平行であり、それぞれ切り欠いた部分がそれぞれこの弦側とは反対側にあることが好ましい。また、第１の形状要素１１ａ，１１ｂの弦と、信号線１５ａ，１５ｂとの間のそれぞれの間隔Ｄ1のうち、最も短い間隔は、０．３ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましい。
さらに、図５（ｂ）に示すように、放射導体１４ｂにおいて、第２の形状要素１２ｂの突出基部から突出途中までの領域に、放射導体１４ｂのＹ方向の幅を拡げるように付加形状要素１８が設けられてもよい。この付加形状要素１８は、第２の形状要素１２ｂの突出基部からの途中の領域で、付加形状要素１８が帯状の第２の形状要素１２ｂに対して段差を有する突部を成している。付加形状要素１８は、信号線１５ａ，１５ｂが設けられる側と反対側に、第２の形状要素１２ｂと第１の形状要素１１ｂとに接合するように設けられている。すなわち、付加形状要素１８は、放射導体１４ｂにおいてコブ状に飛び出した形状を成している。
一方、第２の形状要素１２ａ，１２ｂは、帯状、略帯状、矩形形状及び略矩形形状の中から選ばれる形状を成すように第１の形状要素１１ａ，１１ｂの縁部から一方向に沿って突出して設けられればよい。
図４では、第１の形状要素１１ａ，１１ｂのＸ方向の長さ（半円形状の第１の形状要素１１ａ，１１ｂを有する放射導体１４の弦の長さ）をＬ１，Ｌ2として定めている。また、第２形状要素１２ａ，１２ｂの長さをＬ3として定めている。さらに、第１の形状要素１１ａと第２の形状１２ａの合計の最大長さをＬ5として定め、第１の形状要素１１ｂと第２の形状要素１２ｂの合計の最大長さをＬ6として定めている。さらに、第１の形状要素１１ａと第２の形状要素１１ｂの、図中のＹ方向の最大長さをＷ１, Ｗ2として定めている。
その際、一対の放射導体１４ａ，１４ｂはともに下記条件（１）を満足するように構成されていることが好ましい。
Ｗ１ ＞ Ｗ２ （１）
第１の形状要素１１ａ，１１ｂの最大長さＷ１は、アンテナ装置１の動作周波数の下限周波数ｆLに対する波長をλLとしたとき、０.２・λL以下であることが好ましく、より好ましくは０.１５・λL以下、特に好ましくは０.１・λL以下に設定される。その際、上記条件（１）を満足するように、第２の形状要素１２ａ，１２ｂの最大長さＷ２を選択することにより、アンテナインピーダンスの調整を最適に行うことができる。さらに、上記条件（１）を満足するように最大長さＷ２を選択することにより、第２の形状要素１２ａ，１２ｂは放射導体１４ａ，１４ｂ全体に電流を分布させることができる。これにより、効率よく電波を放射させるアンテナエレメントとして機能する。さらに、上記条件（１）の他に、下記条件（２）、好ましくは下記条件（３）を満たすことが好ましい。
０．０１・Ｗ１ ≦ Ｗ２ ≦ ０．５・Ｗ１ （２）
０．０１・Ｗ１ ≦ Ｗ２ ≦ ０．３・Ｗ１ （３）
これによりアンテナの動作周波数帯域は広くすることができる。
また、放射導体１４ａ，１４ｂは同じ大きさであるが、必ずしも同じ大きさでなくてもよい。例えば、上述したように、接続導体１５が並行するように設けられた側の第１の形状要素１１ｂの長さＬ２を、その反対側の第１の形状要素１１ａの長さＬ１と同等かそれより短くすること、すなわち比Ｌ２／Ｌ１の値が０．５以上１．０以下であることが好ましい。比Ｌ２／Ｌ１の値が０．５より小さくなると動作周波数の下限周波数が高くなり広帯域の動作周波数を得られない。一方、比Ｌ２／Ｌ１の値を１．０より大きくすると、コモン反射係数が−１０ｄＢより大きくなり、ダイポールアンテナとしての動作特性が得られない。比Ｌ２／Ｌ１の値は、好ましくは０．５５以上１．０以下、更に好ましくは０．５以上０．９５以下、最も好ましくは０．６以上０．９以下である。
誘電体基体１６は、異なる比誘電率を有する３種類の誘電体層によって構成されるが、２又は４種類の誘電体層で構成されてもよい。
誘電体基体１６が２種類の誘電体層から構成される場合、信号線１５ａ，１５ｂは低誘電率を有する誘電体層内に設けることが好ましい。低誘電体率を有する誘電体層は比誘電率が５〜１５であることが、動作周波数の下限周波数を低くする点から好ましい。より好ましくは、比誘電率が５〜１０である。さらに、誘電体基体１６は１つの比誘電率を有する１種類の誘電体層から構成されてもよい。誘電体基体１６は積層基体としてもよい。誘電体基体１６に積層基体を用いる場合、積層基体の表面層に放射導体１４を設けてもよく、また、２層目、３層目などの内層に設けてもよい。この場合、放射導体１４を２つの層で挟み込むように形成するとよい。
このように誘電体基体１６の内部に放射導体１４を設けることで、誘電体の波長短縮効果を用いてアンテナ本体部１０の小型化が可能となる。この場合、放射導体１４の設置位置や誘電体基体１６の比誘電率、又は２種類以上の比誘電率の組み合わせに応じて、実効的な比誘電率が決まる。したがって、実効的な比誘電率に応じて波長短縮効果が可能となり、この実効的な比誘電率を適宜選択、調整することによって動作周波数帯域の広いアンテナ本体部１０を実現することができる。
また、放射導体１４は、図３に示すように誘電体基体１６の内部に設けられるが、誘電体基体１６の表面に設けてもよい。さらに、放射導体１４は、誘電体基体１６に限らず絶縁性基板２２の基板表面上に設けてもよい。前述したように波長短縮効果をさらに得る場合、絶縁性基板２２の基板表面上に設けた放射導体１４の上に誘電体基体を別途設けるとよい。放射導体１４を絶縁性基板２２の表面上に設ける場合、放射導体１４へ給電するための信号線及び信号線１５ａ，１５ｂと放射導体１４とを同じ絶縁性基板２２の面上に設けることができる。
一方、信号線１５ａ，１５ｂは、図３に示すように、ビア２４ａ，２４ｂを用いて別の信号線２１ａ，２１ｂと接続するが、誘電体基体１６の端に信号線のパターンを設け、このパターンを介して接続してもよい。
アンテナ本体部１０は、図２，３に示すように、絶縁性基板２２の表面に実装され、アンテナとして動作するアンテナ装置１を構成する。アンテナ本体部１０の実装される絶縁性基板２２の面には伝送線路であるカップルド・マイクロストリップ伝送線路の信号線２１ａ，２１ｂが設けられ、アンテナ本体部１０への給電が行われる。一方、アンテナ本体部１０の実装される面と反対側の面には、グランド導体２３が設けられている。
アンテナ本体部１０への給電は一対の放射導体１４ａ，１４ｂの配設方向（Ｘ方向）に沿った接続導体１５を用いる。一方、従来技術である図１４に示す放射板１１１ａ，１１１ｂへの給電は放射板１１１ａ，１１１ｂの配設方向（中心線Ｏｘの方向）と直交する方向に沿った給電線１３２を用いて行われる。この点で従来の給電方法と異なる。
なお、カップルド・マイクロストリップ伝送線路などの信号線は絶縁性基板２２の表面にプリント印刷により形成される。絶縁性基板２２は積層基板を用いることもできる。
アンテナ本体部１０を形成する誘電体基体１６の表面や絶縁性基板２２には、アンテナ本体部１０をはんだ付けなどで絶縁性基板２２に固定実装するための端子を設けてもよい。このような端子を数カ所設けることで、無線通信装置などの通信用機器に用いる場合でも、取り扱い中にアンテナ本体部１０が絶縁性基板２２から脱落することを防ぐことができる。また、このような端子は、例えば、絶縁性基板２２に設けられた信号線２１ａ，２１ｂと誘電体基体１６に設けられた放射導体１４とをはんだ付けなどで接続する場合に用いてもよい。この場合、脱落防止と電気的な接続を同時に実現できる。
このようなアンテナ装置１は、直線偏波の送受信を行なうアンテナ装置として好適に用いることができる。
（第２の実施形態）
図６は、本発明のアンテナ装置の他の実施形態であるアンテナ装置１に用いられるアンテナ本体部１０の平面図である。図７は、アンテナ装置１の平面図である。図８は、放射導体の形状寸法を説明する図である。
アンテナ本体部１０は、電波の送受信を行うアンテナ装置１の主要部分である。アンテナ本体部１０は、誘電体基体１６に平面状の金属導体である放射導体１４及び信号線１５ａ，１５ｂが設けられて構成され、絶縁性基板２２（図７参照）の表面に実装されて表面実装型のアンテナとして機能する。図６に示すアンテナ本体部１０は、放射導体１４ａ及び信号線１５ａ，１５ｂが、図１に示すアンテナ本体部１０の放射導体１４ａ及び信号線１５ａ，１５ｂと同じ形状及び構成を有するものである。
放射導体１４は、形状の異なる放射導体１４ａ，１４ｂによって構成され、誘電体基体１６の内部に同一平面上に設けられている。このため、図６，７では、放射導体１４ａ，１４ｂは破線で示されている。放射導体１４ａは、導体形状を規定する第１の形状要素１１ａと第２の形状要素１２ａによって形状が規定されている。放射導体１４ｂは、導体形状を規定する第１の形状要素１１ｂと第２の形状要素１２ｂによって形状が規定されている。
放射導体１４ａの第１の形状要素１１ａ及び第２の形状要素１２ａは、図６中のＸ方向に沿って配設されている。放射導体１４ａは、第１の形状要素１１ａと第２の形状要素１２ａとが接合するような１つの形状を成している。
放射導体１４ｂの第１の形状要素１１ｂ及び第２の形状要素１２ｂは、図６中のＸ方向に沿って配設されている。放射導体１４ｂは、第１の形状要素１１ｂと第２の形状要素１２ｂとが接合するような１つの形状を成している。
また、放射導体１４ａ及び放射導体１４ｂは、放射導体１４ａの形状要素の配設方向と放射導体１４ｂの形状要素の配設方向とが互いに反対方向を向いて対を成すように配されている。すなわち、第２の形状要素１２ａ及び１２ｂの端が互いに離間して対向するように設けられている。
放射導体１４ａの第１の形状要素１１ａは、半円形状を有し、第２の形状要素１１ｂは、帯状形状を有する。一方、第１の形状要素１１ｂは、第１の形状要素１１ａとは異なる１／４円形状と矩形形状の組み合わせである形状を有し、第２の形状要素１２ｂは帯状形状を有する。
第２の形状要素１２ａ，１２ｂは、第１の形状要素１１ａ，１１ｂの縁から突出するように設けられている。
また、第１の形状要素１１ａ，１１ｂのうち直線状の一辺を成した縁部がＸ方向に略平行になるように配設されている。帯状の第２の形状要素１２ａ，１２ｂは、第１の形状要素の直線状の一辺を成した上記縁部から真っ直ぐに伸張するようにＸ方向（図６中、第２の形状要素１２ａは下方向に、第２の形状要素１２ｂは上方向）に沿って伸びて配設されている。すなわち、第２の形状要素１２ａ，１２ｂの直線状の一辺は、第１の形状要素１１ａ，１１ｂの直線状の一辺を仮に伸長したとき、伸張した直線と一直線上にある。なお、第２の形状要素１２ａ，１２ｂの直線状の一辺は、第１の形状要素１１ａ，１１ｂの一辺を伸長した線と、平行若しくは略平行であってもよい。
また、放射導体１４ｂにおいて、第２の形状要素１２ｂの突出基部から突出途中までの領域に、放射導体１４ｂのＹ方向の幅を拡げるように付加形状要素１８が設けられている。この付加形状要素１８は、第２の形状要素１２ｂの突出基部から突出途中の領域で、付加形状要素１８が帯状の第２の形状要素１２ｂに対して段差を有する突部を成している。付加形状要素１８は、信号線１５ａ，１５ｂが設けられる側と反対側に、第２の形状要素１２ｂと第１の形状要素１１ｂとに接合するように設けられている。すなわち、付加形状要素１８は、放射導体１４ｂにおいてコブ状に飛び出した形状を成している。
付加形状要素１８は、帯状の第２の形状要素１２ｂに対してＹ方向に段差を成すように延びる辺と、この辺に対して屈曲して第１の形状要素１１ｂの側に延びる辺とによって突部を構成すればよい。付加形状要素１８を構成する上記２つの辺は、直線状の辺の他、円弧又は楕円の弧を成す辺であってもよい。
付加形状要素１８は、例えば正方形、略正方形、１／２正方形、１／２略正方形、長方形、略長方形、三角形、略三角形から選ばれる形状が用いられる。その際、選ばれる形状と第１の形状要素１１ｂとに間隙がある場合、この間隙を埋める残余の形状が付加されて構成される。
さらに、第１の形状要素１１ｂには、１／４楕円形状を切り欠き形状とする切り欠き部１９が信号線１５ａ，１５ｂの側に、信号線１５ａ，１５ｂから離れる側に向かって設けられている。
このような放射導体１４は、誘電体基体１６内に、図３と同じ構成で配置されている。
誘電体基体１６には、互いに対向する第２の形状要素１２ａ，１２ｂの端部の位置（第２の形状要素１２ａ，１２ｂが相互に最接近する部分又は該部分の近傍）に、ビア１３ａ，１３ｂが設けられており、この端部が給電点を成している。放射導体１４ａ，１４ｂは、図７に示すように、後述する回路基板等の絶縁性基板２２（図９参照）に設けられた伝送線路の信号線２１ａ，２１ｂと、誘電体基体１６内の信号線１５ａ，１５ｂを介して接続されている。このように放射導体１４ａ，１４ｂは、誘電体基体１６内部の同一の平面上に、第２の形状要素１２ａ，１２ｂの端が互いに対向するように配されて非対称なダイポール型アンテナを構成する。
図８では、第１の形状要素１１ａ，１１ｂのＸ方向の長さをＬ１，Ｌ2として定めている。また、第２形状要素１２ａ，１２ｂの長さをＬ3として定めている。さらに、第１の形状要素１１ａと第２の形状１２ａの合計の最大長さをＬ5として定め、第１の形状要素１１ｂと第２の形状要素１２ｂの合計の最大長さをＬ6として定めている。さらに、第１の形状要素１１ａと第１の形状要素１１ｂの、図中のＹ方向の最大長さ（仮に放射導体に切り欠き部を設けないとしたときのＹ方向における放射導体の最大長さ）をＷ１， Ｗ2として定めている。さらに、上述の付加形状要素１８と第２の形状要素１２ｂの、Ｙ方向の合計の幅のうち最大長さをＷ5（図８参照）として定めている。なお、第２の形状要素１２ａ，１２ｂの、第１の形状要素１１ａ，１１ｂの端から突出した部分の長さをＬ3として定めている。
その際、第１の形状要素の最大長さＷ１、第２の形状要素の最大長さＷ２、付加形状要素１８と第２の形状要素１２ｂの合計の最大長さＷ5は、下記条件（４）を満足するように放射導体１４ａ，１４ｂが設けられる。
Ｗ１ ＞ Ｗ5 ＞ Ｗ2 （４）
最大長さＷ１は、アンテナ１４の動作周波数の下限周波数（詳細は後述）に対する波長をλLとしたとき、好ましくは０．２・λL以下、より好ましくは０．１５・λL以下、特に好ましくは０．１・λL以下である。条件（４）から、付加形状要素１８にアンテナインピーダンスの容量性調整機能を、第２の形状要素１２ａ，１２ｂにアンテナインピーダンスの誘導性調整機能を持たせることができる。すなわち、上記条件（４）を満足するようにＷ２，Ｗ5を選択することにより、アンテナインピーダンスの調整を最適に行うことができる。さらに、上記条件（４）を満足するようにＷ２，Ｗ5を選択することにより、第２の形状要素１２ａ，１２ｂ及び付加形状要素１８は、放射導体１４全体に電流を分布させ、効率よく電波を放射させるアンテナエレメントとして機能する。
具体的には、条件（４）の他に、０．０７Ｗ１≦Ｗ5≦０．６Ｗ１、好ましくは０．１Ｗ１≦Ｗ5≦０．５Ｗ１を満足することが好ましい。さらに、条件（４）の他に、０．０１Ｗ１≦Ｗ2≦０．０６Ｗ１、好ましくは、０．０１Ｗ１≦Ｗ2≦０．０５Ｗ１を満足すようにＷ２，Ｗ5を選択することが好ましい。これにより、アンテナの動作周波数帯域は広くなる。
切り欠き部１９の形状は、図６に示すように、一対の信号線の第１の直線部分１７ａと第２の放射導体１４ｂとの間の距離が、給電点から離れるにしたがって拡がるように、切り欠き部１９の少なくとも一部分の形状は曲線形状を成していることが好ましい。
その際、切り欠き部１９における最大の切り欠き幅Ｗ４（図８参照）は切り欠き部１９がないとした場合の最大長さＷ１以下となることが好ましい。より具体的には、０．０３≦Ｗ4/Ｗ1≦１であり、好ましくは０．０５≦Ｗ4/Ｗ1≦１であり、さらに好ましくは、０．１≦Ｗ4／Ｗ1≦１であり、最も好ましくは、０．２≦Ｗ4／Ｗ1≦１である。
なお、切り欠き部１９は、１／４円、１／４略円、１／４楕円及び１／４略楕円の中から選ばれる弧を成す形状を切り欠き形状とすることが好ましい。１／４楕円又は１／４略楕円の場合、長軸を成す直線状の一辺が、図６中Ｘ方向に平行になるように配した形状が切り欠き形状とされる。なお、切り欠き形状は、弧を成す形状の弧の部分が給電点の側（放射導体１４ａ，１４ｂの相互に最接近する側）に向くように配された形状であり、第１の形状要素１１ｂのＸ方向の途中の位置から、第２の形状要素１２ｂと反対側の方向（図６中では下方向）に向かって第１の形状要素１１ｂの端部まで延びていることが好ましい。
又、１／４円、１／４略円、１／４楕円及び１／４略楕円の中から選ばれる弧を成す形状に、矩形形状が接合して組み合わされた形状を切り欠き形状としてもよい。１／４楕円又は１／４略楕円の場合、短軸を成す直線状の一辺が、この辺と同じ長さを有する矩形形状の一辺と接合し、長軸を成す直線状の別の一辺と、この一辺に隣接する、矩形形状の別の一辺とが図６中のＸ方向に平行になるように配した形状が切り欠き形状とされる。なお、切り欠き形状は、弧を成す形状の弧の部分が給電点の側に、矩形形状が給電点と反対側に向くように配された形状であり、第１の形状要素１１ｂのＸ方向の途中の位置から、第２の形状要素１２ｂと反対側の方向（図６中では下方向）に向かって第１の形状要素１１ｂの端部まで延びていることが好ましい。
また、放射導体１４ａ，１４ｂのうち信号線１５ａ，１５ｂの２線が並行する側の放射導体１４ｂに、１／４楕円形状を切り欠き形状とする切り欠き部１９を設けないとした場合、放射導体１４ｂは、本来切り欠き部１９が設けられる部分に、図６中のＸ方向に直線状の辺(図６中の仮想線Ｑ)を有する。その際、切り欠き部１９の１／４楕円形状の中心位置は、上記直線状の辺（仮想線Ｑ）上、又は上記直線状の辺の近傍に位置することが好ましい。
アンテナ本体部１０における放射導体１４ｂは上述したように設けられるが、放射導体は以下のように形状が設けられていればよい。
放射導体１４ｂの第１の形状要素１１ｂは、１／４円、１／４略円、１／４楕円及び１／４略楕円の中から選ばれる形状と、この形状の直線状の一辺と同じ長さの辺を有する矩形形状又は略矩形形状とが、この辺同士が接合されて接合した形状を有すればよい。第１の形状要素１１ｂが１／４楕円又は１／４略楕円の場合、図６に示すとおり、第１の形状要素１１ｂは短軸を成す直線状の一辺が矩形形状又は略矩形形状と接合するようにし、長軸を成す直線状の一辺が図６中のＸ方向に平行になるように配することが好ましい。その際、接合した１つの形状の一部を、曲線を含む形状で切り欠いた切り欠き部が設けられてもよい。
なお、切り欠き部１９は、給電点１３ｂから離れるにしたがって、信号線１５ａ，１５ｂと放射導体１４ｂとの間隙が拡がるような形状であることが好ましい。
さらに、図８では、図中の上下方向の、第１の形状要素１１ａ，１１ｂの最大長さＬ1と第２の形状要素１２ａ，１２ｂの最大長さＬ2をそれぞれ加えた合計の長さを、それぞれ放射導体１４ａ、１４ｂの最大長さとして、Ｌ5，Ｌ6を定めている。この放射導体１４ａ，１４ｂにおける最大長さＬ5，Ｌ6は、図６に示すアンテナ本体部１０では、同じ長さ（Ｌ5＝Ｌ6）であるが、必ずしも同じ長さでなくてもよい。比Ｌ5／Ｌ6の値は好ましくは０．５以上１．５以下、更に好ましくは０．５５以上１．０以下、特に好ましくは０．５以上０．９５以下、最も好ましくは０．６以上０．９以下である。
また、誘電体基体１６は、図３に示すような異なる比誘電率を有する３種類の誘電体層によって構成されるが、２又は４種類の誘電体層で構成されてもよい。
誘電体基体１６が２種類の誘電体層から構成される場合、信号線１５ａ，１５ｂは低誘電率を有する誘電体層内に設けることが好ましい。低誘電体率を有する誘電体層は比誘電率が５〜１５であることが、動作周波数の下限周波数を低くする点から好ましい。より好ましくは、比誘電率が５〜１０である。さらに、誘電体基体１６は１つの比誘電率を有する１種類の誘電体層から構成されてもよい。誘電体基体１６は積層基体としてもよい。誘電体基体１６に積層基体を用いる場合、積層基体の表面層に放射導体１４を設けてもよく、また、２層目、３層目などの内層に設けてもよい。この場合、放射導体１４を２つの層で挟み込むように形成するとよい。
このように誘電体基体１６の内部に放射導体１４を設けることで、誘電体の波長短縮効果を用いてアンテナ本体部１０の小型化が可能となる。この場合、放射導体１４の設置位置や誘電体基体１６の比誘電率、又は２種類以上の比誘電率の組み合わせに応じて、実効的な比誘電率が決まる。したがって、実効的な比誘電率に応じて波長短縮効果が可能となり、この実効的な比誘電率を適宜選択、調整することによって動作周波数帯域の広いアンテナ本体部１０を実現することができる。
また、放射導体１４は、誘電体基体１６の内部に設けられるが、誘電体基体１６の表面に設けてもよい。さらに、放射導体１４は、誘電体基体１６に限らず絶縁性基板２２の基板表面上に設けてもよい。前述したように波長短縮効果をさらに得る場合、絶縁性基板２２の基板表面上に設けた放射導体１４の上に誘電体基体を別途設けるとよい。放射導体１４を絶縁性基板２２の表面上に設ける場合、放射導体１４へ給電するための信号線及び信号線１５ａ，１５ｂと放射導体１４とを同じ絶縁性基板２２の面上に設けることができる。この場合、誘電体基体１６のＹ方向の長さＬ7(図６参照)をさらに小さくすることができる。
一方、誘電体基体１６内の信号線１５ａ，１５ｂは、ビア２４ａ，２４ｂを用いて信号線２１ａ，２１ｂと接続するが、誘電体基体１６の端に信号線のパターンを設け、このパターンを介して接続してもよい。
アンテナ本体部１０は、図７に示すように、絶縁性基板２２の表面に実装され、アンテナとして動作するアンテナ装置１を構成する。アンテナ本体部１０の実装される絶縁性基板２２の面には伝送線路であるカップルド・マイクロストリップ伝送線路の信号線２１ａ，２１ｂが設けられ、アンテナ本体部１０への給電が行われる。一方、アンテナ本体部１０の実装される面と反対側の面には、グランド導体２３が設けられている。
アンテナ本体部１０への給電は一対の放射導体１４ａ，１４ｂの配設方向に沿った信号線１５ａ，１５ｂを用いる。一方、従来技術である図２８に示す放射板１１１ａ，１１１ｂへの給電は放射板１１１ａ，１１１ｂの配設方向（中心線Ｏｘの方向）と直交する方向に沿った給電線１３２を用いて行われる。この点で従来の給電方法と異なる。
なお、カップルド・マイクロストリップ伝送線路などの信号線は絶縁性基板２２の表面にプリント印刷により形成される。絶縁性基板２２は積層基板を用いることもできる。
アンテナ本体部１０を形成する誘電体基体１６の表面や絶縁性基板２２には、アンテナ本体部１０をはんだ付けなどで絶縁性基板２２に固定実装するための端子を設けてもよい。このような端子を数カ所設けることで、無線通信装置などの通信用機器に用いる場合でも、取り扱い中にアンテナ本体部１０が絶縁性基板２２から脱落することを防ぐことができる。また、このような端子は、例えば、絶縁性基板２２に設けられた信号線２１ａ，２１ｂと誘電体基体１６に設けられた放射導体１４とをはんだ付けなどで接続する場合に用いてもよい。この場合、脱落防止と電気的な接続を同時に実現できる。
このようなアンテナ装置１は、直線偏波の送受信を行なうアンテナ装置として好適に用いることができる。
図９は、図６に示す放射導体１４ｂとは形状の異なる放射導体を有するアンテナ本体部１０を示す図である。
図９に示す放射導体１４ｂは、矩形形状の第１の形状要素に、帯状の第２形状要素が突出するように設けられ、第２の形状要素の、信号線１５ａ，１５ｂと反対側に、付加形状要素１８が設けられている。矩形形状の第１の形状要素には、１／４楕円形状を切り欠き形状とする切り欠き部１９が設けられている。
放射導体１４ａ，１４ｂの第１の形状要素１１ａ，１１ｂのうち直線状の一辺を成した縁部がＸ方向に略平行になるように配設されている。帯状の第２の形状要素１２ａ，１２ｂは、第１の形状要素の一辺を成した上記縁部から真っ直ぐに伸張するようにＸ方向に（図９中、第２の形状要素１２ａは下方向に、第２の形状要素１２ｂは上方向に）に沿って伸びて配設されている。すなわち、第２の形状要素１２ａ，１２ｂの直線状の一辺は、第１の形状要素１１ａ，１１ｂの直線状の一辺を仮に伸長したとき、伸張した直線と一直線上にある。なお、第２の形状要素１２ａ，１２ｂの直線状の一辺は、第１の形状要素１１ａ，１１ｂの一辺を伸長した線と、平行若しくは略平行であってもよい。
なお、図９に示すアンテナ装置１０は、放射導体１４ｂの形状が異なるのみで、他は図６に示すアンテナ本体部１０と同じ形状及び構成を有するので、説明は省略する。
このようなアンテナ本体部１０を実装したアンテナ装置１は、本発明のアンテナ装置として好適に用いることができる。
さらに、図１０（ａ），（ｂ）に示すように、放射導体１４ｂに付加形状要素１８が設けられない構成のアンテナ本体部１０を用いることもできる。図１０（ａ）に示すアンテナ本体部１０は、図６に示すアンテナ本体部１０から付加形状要素１８を取り除いたものであり、図１０（ｂ）に示すアンテナ本体部１０は、図８に示すアンテナ本体部１０から付加形状要素１８を取り除いたものである。
（第３の実施形態）
図１１は、本発明のアンテナ装置の他の実施形態であるアンテナ装置３に用いられるアンテナ本体部３０の平面図である。図１２は、アンテナ装置３の平面図である。
アンテナ本体部３０は、電波の送受信を行うアンテナ装置３の主要部分である。アンテナ本体部３０は、誘電体基体３６に平面状の金属導体である放射導体３４が設けられて構成され、絶縁性基板３２（図１２参照）の表面に実装されて表面実装型のアンテナとして機能する。
放射導体３４は、形状の異なる放射導体３４ａ，３４ｂによって構成され、誘電体基体３６の内部に同一平面上に設けられている。このため、図１２では、放射導体３４ａ，３４ｂは破線で示されている。放射導体３４ａは、導体形状を規定する第１の形状要素３１ａと第２の形状要素３２ａによって形状が規定されている。放射導体３１ｂは、第１の形状要素３１ｂと第２の形状要素３２ｂによって形状が規定されている。第２の形状要素３２ｂは、第２の形状要素３２ａと同様の形状を成している。
放射導体３４ａの第１の形状要素３１ａ及び第２の形状要素３２ａは、図１１中のＸ方向に沿って配設されている。放射導体３４ａは、第１の形状要素３１ａと第２の形状要素１２ａとが接合するような１つの形状を成している。
放射導体３４ｂの第１の形状要素３１ｂ及び第２の形状要素３２ｂは、図１１中のＸ方向に沿って配設されている。放射導体３４ｂは、第１の形状要素３１ｂと第２の形状要素３２ｂとが接合するような１つの形状を成している。
また、放射導体３４ａ及び放射導体３４ｂは、放射導体３４ａの形状要素の配設方向と放射導体３４ｂの形状要素の配設方向とが互いに反対方向を向いて対を成すように配されている。すなわち、第２の形状要素１２ａ及び１２ｂの端が互いに離間して対向するように設けられている。
ここで、第１の形状要素３１ｂは、第１の形状要素３１ａと形状が異なっており、非対称形状となっている。
第１の形状要素３１ａは半円形状を有し、第２の形状要素３２ａは、帯状形状を成すように第１の形状要素３１ａの縁部から右方向に沿って突出して配設されている。一方、第１の形状要素３１ｂは、矩形形状３１ｃと１／４円形状３１ｄとを組み合わせた形状を有する。第１の形状要素３１ｂにおける１／４円形状３１ｄの一辺の長さと矩形形状３１ｃの一辺の長さとは等しく、第１の形状要素３１ｂの形状は、この辺同士が互いに接合された形状を成している。第２の形状要素３２ｂは、帯状形状を成すように第１の形状要素３１ｂの縁部から左側の方向に沿って突出して配設されている。
このような第１の形状要素３１ａ，３１ｂの円弧を有する形状のうち、弦に対応する直線状の一辺がお互いに平行になるように配設されている。帯状形状の第２の形状要素３２ａ，３２ｂは、第１の形状要素３１ａ，３１ｂの弦に対応する直線状の一辺から真っ直ぐに伸張するように図１１中の左右方向に沿って伸びて配設されている。すなわち、第２の形状要素３２ａ，３２ｂの直線状の一辺は、第１の形状要素３１ａ，３１ｂの直線状の一辺を仮に伸長したとき、伸張した線と一直線上にある。なお、第２の形状要素３２ａ，３２ｂの直線状の一辺は、第１の形状要素３１ａ，３１ｂの一辺を伸長した線と、平行若しくは略平行であってもよい。
放射導体３４ａ，３４ｂは、第２の形状要素３２ａ，３２ｂの端部（第２の形状要素３２ａ、３２ｂが相互に最接近する部分又は該部分の近傍）にビア３３ａ，３３ｂが設けられる。図１２に示されるように、絶縁性基板４２に設けられたコプレーナストリップ線路の信号線やカップルド・マイクロストリップ線路等の平衡線路の信号線４１ａ，４１ｂに、ビア３３ａ，３３ｂを介して接続することができる。このように放射導体３４ａ，３４ｂは、誘電体基体３６上の同一の平面上に、第２の形状要素３２ａ，３２ｂの端が互いに対向するように誘電体基体３６内に配されて、非対称のダイポール型アンテナを構成している。
誘電体基体３６は、異なる比誘電率を有する３種類の誘電体層によって構成される。誘電体基体３６内部の、誘電体基体３６の厚さ方向の略中央の部分に、放射導体３４が設けられている。
放射導体３４ａ，３４ｂは、上述したように構成されるが、さらに、以下のように導体形状を説明することができる。
本発明では、第１の形状要素３１ａは、半円形、略半円形、半楕円形、略半楕円形、弓形、略弓形、矩形、略矩形、台形、略台形、矩形、略矩形、多角形及び略多角形又は該形状の一部を切り欠いた形状の中から選ばれる形状を有すればよい。第１の形状要素３１ｂは、１／４円、１／４略円、１／４楕円及び１／４略楕円の中から選ばれる形状と、この形状の一辺と同じ長さの辺を有する矩形形状（正方形及び長方形を含む）又は略矩形形状とが、この辺同士が接合されて接合した形状を有すればよい。第２の形状要素３２ａ、３２ｂは、帯状、略帯状、矩形形状及び略矩形形状の中から選ばれる形状を有すればよい。
また、第１の形状要素３１ａ，３１ｂ、第２の形状要素３２ａ，３２ｂの各形状要素の配設方向と直交する方向（図１２中の上下方向）における最大長さＷ１，Ｗ２は、上記条件（１）（Ｗ１＞Ｗ２）を満足するように放射導体３４ａ，３４ｂが設けられる。この他に、上記条件（２）、好ましくは上記条件（３）を満たすことが好ましい。
図１１，１２に示すアンテナ本体部３０では、誘電体基体３６の内部に放射導体３４を設けるが、誘電体基体３６の表面に設けてもよい。また、誘電体基体３６は積層基体としてもよい。積層基体を用いる場合、積層基体の表面層に放射導体３４を設けてもよく、また、２層目、３層目などの内層に設けてもよい。この場合、放射導体３４を２つの層で挟み込むように形成してもよい。誘電体基体３６が積層基体の場合、この積層基体は１つの比誘電率を持つ１種類の誘電体層を積層したものでもよく、２種類以上の異なる比誘電率を持つ誘電体層を積層したものでもよい。
誘電体基体３６に放射導体３４を設けることで、誘電体の波長短縮効果を用いてアンテナ本体部３０の小型化が可能となる。この場合、放射導体３４の設置位置や誘電体基体３６の比誘電率、又は２種類以上の比誘電率の組み合わせに応じて、実効的な比誘電率が決まる。したがって、実効的な比誘電率に応じて波長短縮効果が可能となり、この実効的な比誘電率を適宜選択、調整することによって動作周波数帯域の広いアンテナ本体部３０を実現することができる。
このようなアンテナ本体部３０を備えたアンテナ装置３は、直線偏波の送受信を行なうアンテナ装置として好適に用いることができる。
また、図１３は、アンテナ本体部３０における放射導体３４ｂの他の形状を示す図である。
図１３に示す放射導体３４ａは、図１１に示す放射導体３４ａと同じ形状を有する。一方、放射導体３４ｂは、第１の形状要素３１ｂが、図１１に示す矩形形状３１ｃと１／４円形状３１ｄとを組み合わせた形状ではなく、長方形形状を有する。第２の形状要素３２ｂは帯状形状を有し、第１の形状要素３１ｂの縁部から図中左側の方向に突出するように設けられている。
また、図１４は、アンテナ本体部３０の放射導体３４ｂの他の形状を示す図である。
図１４に示す放射導体３４ａは、図１１に示す放射導体３４ａと同じ形状を有する。一方、放射導体３４ｂは、第１の形状要素３１ｂが、図１１に示す矩形形状３１ｃと１／４円形状３１ｄとを組み合わせた形状を有する。第２の形状要素３２ｂは帯状形状を有する。また、第２の形状要素３２ｂの突出基部から突出途中までの領域に、、幅を拡げるように付加形状要素３８が設けられている。付加形状要素３８は、第２の形状要素３２ｂと第１の形状要素３１ｂとに接合するように設けられ、第２の形状要素３２ｂの突出途中の領域で、帯状の第２の形状要素３２ｂに対して段差を有する突部を成している。すなわち、付加形状要素３８は、放射導体３４ｂにおいてコブ状に飛び出した形状を成している。
また、図１５は、アンテナ本体部３０における放射導体３４ｂの他の形状を示す図である。
図１５に示す放射導体３４ａは図１１に示す放射導体３４ａと同じ形状を有する。一方、放射導体３４ｂは、第１の形状要素３１ｂが、図１３に示す矩形形状の第１の形状要素３１ｂを有する。第２の形状要素３２ｂは帯状形状を有する。また、第２の形状要素１２ｂの突出基部から突出途中までの領域に、幅を拡げるように付加形状要素３８が設けられている。付加形状要素３８は、第２の形状要素３２ｂと第１の形状要素３１ｂとに接合するように設けられ、第２の形状要素３２ｂの突出途中の領域で、帯状の第２の形状要素３２ｂに対して段差を有する突部を成している。すなわち、付加形状要素３８は、放射導体３４ｂにおいてコブ状に飛び出した形状を成している。
このように放射導体３４ｂは、第２の形状要素３４ａに対してコブ状に飛び出した付加形状要素３８が設けられてもよい。
このような種々のアンテナ本体部３０を備えたアンテナ装置３は、直線偏波の送受信を行なうアンテナ装置として好適に用いることができる。
次に、本発明におけるアンテナ装置の送受信特性について説明する。
図１６は、図１，２に示すアンテナのＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio）の周波数特性の一例を示している。一般に伝送線路にアンテナ等の負荷が接続されたり、別の特性インピーダンスを持つ伝送線路等が接続された場合、接続部分の不連続性により伝送される信号の進行波の一部が反射されて後退波が発生する。そして、この後退波が進行波と同一伝送線路上に共存して定在波が作られる。ＶＳＷＲはこのときの定在波として現れる電圧信号の最小値に対する最大値の比率をいう。したがってＶＳＷＲが１に近づくほどアンテナ本体部１０のインピーダンスマッチングが良好に行なわれ、この結果アンテナ本体部１０のリターンロスが小さくなり特性が向上するといえる。
図１６は、アンテナ装置（後述する例１）のＶＳＷＲの周波数特性の例を示している。
図１６に示すＶＳＷＲの周波数特性では、ＶＳＷＲを縦軸に、周波数を横軸にとっている。したがって、広帯域にわたる動作周波数を有するには、ＶＳＷＲが１に近い周波数の範囲が広いことが必要である。ＶＳＷＲが３．０より小さい場合、良好な送受信特性を有し、アンテナの動作上問題はない。そこで、ＶＳＷＲの周波数特性において、ＶＳＷＲが３．０より小さい周波数帯域幅を用いて広帯域にわたる動作周波数を有するか否かを判定することができる。そこで、ＶＳＷＲが３より小さい上限の周波数をｆH、下限の周波数をfLとすると下記式にて定める比帯域幅により動作周波数帯域の広狭を判定することができる。
比帯域幅 ＝ ２・｛（ｆH−fL）／（ｆH＋fL）｝×１００（％）
比帯域幅が大きいほど動作周波数帯域幅が広いことを意味する。
次に、本発明のアンテナ装置の特性について、アンテナ装置の例１〜７に基づいて説明する。図１６〜２５は、アンテナ装置の特性を示すグラフである。これらの特性はいずれもＦＩ（Finite-Integration）法による電磁界シミュレーションにより算出されたものである。
（例１：実施例）
例１は、図１に示すアンテナ本体部１０を有するアンテナ装置１を用いた例である。第１の形状要素１１ａ，１１ｂは半円形状を有する。第２の形状要素１２ａ，１２ｂは第１の形状要素１１ａ，１１ｂの縁部からＸ方向に沿って帯状を成すように突出した形状を有する。放射導体１４は、誘電体基体１６の厚さ方向のほぼ中央に配設している。なお、アンテナ本体部１０は、図２に示すように絶縁性基板２２の一方の面の端部付近に実装した。各形状要素及び誘電体基体１６の寸法を、後述する例２〜７とともに下記表１に示す。
Figure 2006157845
なお、例１〜７に用いる誘電体基体１６，３６には、いずれも図３に示すような３層の誘電体層からなる誘電体基体を用いる。第１の誘電体層１６ａ、第２の誘電体層１６ｂ及び第３の誘電体層１６ｃの構成は下記の通りである。
第１の誘電体層１６ａ
比誘電率 ７．２、
厚さ（ｍｍ） ０．２５、
第２の誘電体層１６ｂ
比誘電率 ２０、
厚さ（ｍｍ） ０．５、
第３の誘電体層１６ｃ
比誘電率 ７．２、
厚さ（ｍｍ） ０．２５。
図１６は、例１におけるＶＳＷＲの周波数特性を示している。
例１において、ＶＳＷＲが３．０より小さくなる比帯域幅は１１５％であり、下限周波数fLは１．９ＧＨｚである。このときの下限周波数に対応する波長λLは、略１５８ｍｍである。放射導体１４と接続導体１５の面積は、３０．３ｍｍ×９．７ｍｍ（Ｘ方向の長さ×Ｙ方向の長さ）となり、このため、アンテナ面積として、略０．１９波長×０．０６波長（Ｘ方向の長さ×Ｙ方向の長さ）の面積が必要である。
また、前述した特許文献１、非特許文献２の従来のアンテナ（図１３〜１５）と比較するために、ＶＳＷＲが２．３より小さくなる下限周波数fL及びＶＳＷＲが２．０より小さくなる下限周波数fLを調べた。それぞれの下限周波数fLは、２．２ＧＨｚ、２．３ＧＨｚである。ＶＳＷＲが２．３より小さくなる場合の下限周波数２．２ＧＨｚに対応する波長λLは、略１３６ｍｍである。この場合、放射導体１４と接続導体１５は、アンテナ面積として、略０．２２波長×０．０７波長（Ｘ方向の長さ×Ｙ方向の長さ）の面積が必要である。ＶＳＷＲが２．０より小さくなる場合の下限周波数２．３ＧＨｚに対応する波長λLは、略１３０ｍｍである。放射導体１４と接続導体１５は、アンテナ面積として略０．２３波長×０．０７波長（Ｘ方向の長さ×Ｙ方向の長さ）の面積が必要である。
これらのアンテナ面積は、いずれも、前述した特許文献１、非特許文献２の従来のアンテナ（図２７〜２９）の面積、０．３波長×０．３波長や０．４波長×０．３波長と比べて小さい。このため、従来と比べて、下限周波数fLに対してサイズの小さいアンテナ装置を実現することができる。
一方、図１７は、間隔Ｄ１（図１参照）変化させたときの比帯域幅の変化を示すグラフである。
比帯域幅は１００％以上になると十分に広いと考えられる。これより、間隔Ｄ１は、０．３ｍｍ以上１０ｍｍ以下、より好ましくは０．３ｍｍ以上９ｍｍ以下、更に好ましくは０．３ｍｍ以上７ｍｍ以下、最も好ましくは０．３ｍｍ以上５ｍｍ以下である。このように、間隔Ｄ１を適宜調整することにより、比帯域幅を広くすることができる。さらに、第１の形状要素１１ａ，１１ｂを半楕円形状としたアンテナ装置においても半円形状とした場合と同様に広い比帯域幅を有することを確認している。
（例２：実施例）
例２は、図１に示すアンテナ本体部１０を有するアンテナ装置１を用いた例である。例２における放射導体１４ａ，１４ｂの形状は例１における放射導体１４ａ，１４ｂと異なり、第１の形状要素１１ａは半円形状であるが、第１の形状要素１１ｂは半楕円形状とした例である。第２の形状要素１２ａ，１２ｂは帯状形状を有する。放射導体１４ａ，１４ｂは、誘電体基体１６の厚さ方向の略中央に配設している。誘電体基体１６は、例１に用いる３層（第１の誘電体層１６ａ、第２の誘電体層１６ｂ及び第３の誘電体層１６ｃ）からなる誘電体基体を用いる。アンテナ本体部１０は、図２に示すように絶縁性基板２２の一方の面の端部付近に実装した。各形状要素及び誘電体基体１６の寸法は上記表１に示す通りである。
図１８は、例２におけるＶＳＷＲの周波数特性を示している。
例２において、ＶＳＷＲが３．０より小さくなる比帯域幅は９９％であり、下限周波数fLは２．６ＧＨｚである。このときの下限周波数に対応する波長λLは、略１１５ｍｍである。放射導体１４と接続導体１５の面積は、２６．３ｍｍ×９．７ｍｍ（Ｘ方向の長さ×Ｙ方向の長さ）となり、このため、アンテナ面積として、略０．２３波長×０．０８波長（Ｘ方向の長さ×Ｙ方向の長さ）の面積が必要である。
また、前述した特許文献１、非特許文献２の従来のアンテナ（図２７〜２９）と比較するために、ＶＳＷＲが２．３より小さくなる下限周波数fL及びＶＳＷＲが２．０より小さくなる下限周波数fLを調べた。それぞれの下限周波数fLは、それぞれ２．８ＧＨｚ、２．９ＧＨｚである。ＶＳＷＲが２．３より小さくなる場合の下限周波数２．８ＧＨｚに対応する波長λLは、略１０７ｍｍである。放射導体１４と接続導体１５は、アンテナ面積として略０．２５波長×０．０９波長（Ｘ方向の長さ×Ｙ方向の長さ）の面積が必要である。ＶＳＷＲが２．０より小さくなる場合の下限周波数２．９ＧＨｚに対応する波長λLは、略１０３ｍｍである。放射導体１４と接続導体１５は、アンテナ面積として、略０．２５波長×０．０９波長（Ｘ方向の長さ×Ｙ方向の長さ）の面積が必要である。
これらのアンテナ面積は、前述した特許文献１、非特許文献２の従来のアンテナ（図１３〜１５）の面積、０．３波長×０．３波長や０．４波長×０．３波長と比べて小さい。このため、従来と比べて、下限周波数fLに対してサイズの小さいアンテナ装置を実現することができる。
一方、図１９は、第1の形状要素１１ａの長さＬ１（図１参照）第1の形状要素１１ｂの長さＬ２（図１参照）の比Ｌ２／Ｌ１を変化させたときの下限周波数fLの変化を示すグラフである。図２０は、比Ｌ２／Ｌ１を変化させたときのコモンモードの反射係数Ｓｃの変化を示すグラフである。
図１９、図２０では、長さＬ１を変化させずに長さＬ２を短くして比Ｌ２／Ｌ１を変化させている。
図１９からわかるように、長さＬ２を短くすることで放射導体１４のＸ方向の長さが短くなるため、比Ｌ２／Ｌ１を小さくすると下限周波数fLが大きくなる。すなわち、比Ｌ２／Ｌ１を小さくすると下限周波数fLが大きくなり、アンテナ面積を大きくしなければならずアンテナ装置の小型化が困難となる。
一方、図２０からわかるように、比Ｌ２／Ｌ１を小さくするとコモンモードの反射係数(コモン反射係数)Ｓｃが小さくなる。コモンモードとは、ダイポールアンテナに給電する際に通常逆相で給電するディファレンシャルモードに対する同相成分のモードをいう。コモン反射係数Ｓｃはディファレンシャルモードで入力したパワーに対して、コモンモードで反射してくるパワーの反射係数である。したがって、コモン反射係数Ｓｃが小さいほどダイポールアンテナとしての放射動作が良く機能することを示す。図２０から比Ｌ２／Ｌ１を小さくするとコモン反射係数Ｓｃが小さくなることから、比Ｌ２／Ｌ１を小さくすることでダイポールアンテナの放射動作を良く機能させることができる。
したがって、図１９、２０の結果より、比Ｌ２／Ｌ１の好ましい範囲の下限は下限周波数fLから、上限はコモン反射係数Ｓｃから定めることができる。下限周波数fLを略３ＧＨｚ以上とし、コモン反射係数Ｓｃが−１０ｄＢ以下とするには、比Ｌ２／Ｌ１の値は、０．５以上１．０以下であり、好ましくは０．５５以上１．０以下、更に好ましくは０．５以上０．９５以下、最も好ましくは０．６以上０．９以下である。
このように放射導体１４ａ，１４ｂの比Ｌ２／Ｌ１を適宜調整することにより、アンテナの下限周波数fLを低くし、かつダイポールアンテナとして良好に動作させることができる。
（例３：実施例）
例３は、図５（ａ）に示すアンテナ本体部１０を有するアンテナ装置を用いた例である。例３における放射導体１４ａ，１４ｂの形状は例１における放射導体１４ａ，１４ｂと異なり、第１の形状要素１１ａ，１１ｂは、半円形状の円弧部分を直線状に切り欠いた形状を有する例である。第２の形状要素１２ａ，１２ｂは帯状形状である。放射導体１４ａ，１４ｂは、誘電体基体１６の厚さ方向の略中央に配設している。誘電体基体１６は、例１に用いる３層（第１の誘電体層１６ａ、第２の誘電体層１６ｂ及び第３の誘電体層１６ｃ）からなる誘電体基体を用いる。アンテナ本体部１０は、図２に示すように絶縁性基板２２の一方の面の端部付近に実装した。各形状要素及び誘電体基体１６の寸法は上記表１に示す通りである。
図２１は、例３におけるＶＳＷＲの周波数特性を示している。
例３において、ＶＳＷＲが３．０より小さくなる比帯域幅は１２２％であり、下限周波数fLは１．７ＧＨｚである。このときの下限周波数に対応する波長λLは、略１７６ｍｍである。放射導体１４と接続導体１５の面積は、３０．３ｍｍ×７．９ｍｍ（Ｘ方向の長さ×Ｙ方向の長さ）となり、このため、アンテナ面積として、略０．１７波長×０．０４波長（Ｘ方向の長さ×Ｙ方向の長さ）の面積が必要である。
また、前述した特許文献１、非特許文献２の従来のアンテナ（図２７〜２９）と比較するために、ＶＳＷＲが２．３より小さくなる下限周波数fL及びＶＳＷＲが２．０より小さくなる下限周波数fLを調べた。それぞれの下限周波数fLは、１．９ＧＨｚ、２．０ＧＨｚである。ＶＳＷＲが２．３より小さくなる場合の下限周波数１．９ＧＨｚに対応する波長λLは、略１５８ｍｍである。放射導体１４と接続導体１５は、アンテナ面積として、略０．１９５波長×０．０５波長（Ｘ方向の長さ×Ｙ方向の長さ）の面積が必要である。ＶＳＷＲが２．０より小さくなる場合の下限周波数２．０ＧＨｚに対応する波長λLは、略１５０ｍｍである。放射導体１４と接続導体１５は、アンテナ面積として、略０．２０波長×０．０５波長（Ｘ方向の長さ×Ｙ方向の長さ）の面積が必要である。
下記表２には、例１〜３の他、以降に示す例４〜７における下限周波数及びアンテナ面積をまとめて示す。
Figure 2006157845
(例４：実施例)
例４は、図１１に示すアンテナ本体部３０を用いた例である。第１の形状要素３１ａは半円形状、第１の形状要素３１ｂは１／４円形状と正方形の形状とを組み合わせた形状を有する。第２の形状要素３２ａ,３２ｂは帯状形状である。放射導体３４は、誘電体基体３６の厚さ方向のほぼ中央に配設している。なお、アンテナ本体部３０は、グランド導体を有する絶縁性基板（不図示）の一方の面に、グランド導体（不図示）とアンテナ本体部３０をＹ方向に１ｍｍ離して実装している。誘電体基体３６は、例１に用いる３層（第１の誘電体層１６ａ、第２の誘電体層１６ｂ及び第３の誘電体層１６ｃ）からなる誘電体基体を用いる。各形状要素及び誘電体基体３６の寸法は上記表１の通りである。
図２２は、例４におけるＶＳＷＲの周波数特性を示している。
例４における下限周波数及びアンテナ面積については下記表２に示す。
（例５：実施例）
例５は、図１３に示すアンテナ本体部３０を用いた例である。図１３に示すように、例５は、例４における第１の形状要素３１ｂを矩形形状に変更したものである。第２の形状要素３２ａ,３２ｂは帯状形状である。放射導体３４は、誘電体基体３６の厚さ方向のほぼ中央に配設している。誘電体基体３６は、例１に用いる３層（第１の誘電体層１６ａ、第２の誘電体層１６ｂ及び第３の誘電体層１６ｃ）からなる誘電体基体を用いる。各形状要素及び誘電体基体３６の寸法は上記表１に示す通りである。
図２３は、例５におけるＶＳＷＲの周波数特性を示している。
例５における下限周波数及びアンテナ面積については下記表２に示す。
（例６：実施例）
例６は、図１０（ａ）に示すアンテナ本体部１０を有するアンテナ装置１を用いた例である。アンテナ本体部１０は、例１における第１の形状要素１１ｂの形状を変更したものである。例６における放射導体１４ｂの第１の形状要素１１ｂは、１／４円形状と正方形とを組み合わせた形状に、１／４楕円形状を切り欠き形状とする切り欠き部１９を設けた形状である。放射導体１４は、誘電体基体１６の厚さ方向のほぼ中央に配設している。誘電体基体１６は、例１に用いる３層（第１の誘電体層１６ａ、第２の誘電体層１６ｂ及び第３の誘電体層１６ｃ）からなる誘電体基体を用いる。各形状要素及び誘電体基体１６の寸法は上記表１に示す通りである。また、放射導体１４ｂと信号線２４ｂの間隔Ｄ１は０．３ｍｍである。
図２４は、例６におけるＶＳＷＲの周波数特性のグラフを示している。
例６における下限周波数及びアンテナ面積については下記表２に示す。
（例７：実施例）
例７は、図１０（ｂ）に示すように、例６における第１の形状要素１１ｂの形状を変更したものである。例７における放射導体１４ｂは、矩形形状に、１／４楕円形状を切り欠き形状とする切り欠き部１９を設けた形状である。放射導体１４は、誘電体基体１６の厚さ方向のほぼ中央に配設している。誘電体基体１６は、例１に用いた３層（第１の誘電体層１６ａ、第２の誘電体層１６ｂ及び第３の誘電体層１６ｃ）からなる誘電体基体を用いる。各形状要素及び誘電体基体１６の寸法は上記表１に示す通りである。また、放射導体１４ｂと信号線２４ｂの間隔Ｄ１は０．３ｍｍである。下限周波数及びアンテナ面積については下記表２に示す。
図２５は、例７におけるＶＳＷＲの周波数特性のグラフを示している。
例７における下限周波数及びアンテナ面積については下記表２に示す。
上記表２によれば、例１〜例７のアンテナ面積は、いずれも前述した特許文献１、非特許文献２の従来のアンテナ（図２７〜２９）の値、０．３波長×０．３波長や０．４波長×０．３波長と比べて、いずれも小さい。このため、従来と比べて、下限周波数fLに対してサイズの小さいアンテナ装置を実現することができる。
このように、例１〜３では、第１の形状要素１１ａと第２の形状要素１２ａとからなる放射導体１４ａと、第１の形状要素１１ｂと第２の形状要素１２ｂとからなる放射導体１４ｂとが、第２の形状要素１２ａと第２の形状要素１２ｂとをＸ方向に沿って配設してダイポールアンテナを構成することにより、アンテナ面積を小さくして小型のアンテナを実現できる。しかも、低い下限周波数を得ることができる。さらに、例４〜７についても、第１の形状要素３１ａと第２の形状要素３２ａとからなる放射導体３４ａと、第１の形状要素３１ｂと第２の形状要素３２ｂとからなる放射導体３４ｂとが、第２の形状要素３２ａと第２の形状要素３２ｂとをＸ方向に沿って配設してダイポールアンテナを構成することにより、アンテナ面積を小さくして小型のアンテナを実現できる。しかも、低い下限周波数を得ることができる。
また、放射導体における第１の形状要素１１ａ，１１ｂの大きさに応じて第２の形状要素１２ａ，１２ｂの形状を適宜調整することで、又信号線２４ａ，２４ｂと放射導体１４ｂとの間の間隔Ｄ１を適宜調整することで、広帯域にわたって最適なインピーダンスのマッチングを実現でき、比帯域幅を向上させることができる。すなわち、設計自由度の高い、広帯域のアンテナ装置を実現できる。
以上、本発明のアンテナ装置について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態、実施例に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
本発明のアンテナ装置の一実施形態におけるアンテナ本体部の平面図である。 図１に示すアンテナ本体部を実装したアンテナ装置の平面図である。 図２中のＡ−Ａ’線に沿って切断したアンテナ装置の矢視断面図である。 本発明のアンテナ装置に用いる放射導体の形状を説明する図である。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明のアンテナ装置の他の実施形態におけるアンテナ本体部の平面図である。 本発明のアンテナ装置の他の実施形態におけるアンテナ本体部の平面図である。 図６に示すアンテナ本体部を実装したアンテナ装置の平面図である。 本発明のアンテナ装置に用いる放射導体の形状を説明する図である。 本発明のアンテナ装置の他の実施形態の平面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明のアンテナ装置の他の実施形態におけるアンテナ本体部の平面図である。 本発明のアンテナ装置の他の実施形態におけるアンテナ本体部の平面図である。 本発明のアンテナ装置の他の実施形態におけるアンテナ本体部の平面図である。 本発明のアンテナ装置の他の実施形態におけるアンテナ本体部の平面図である。 本発明のアンテナ装置の他の実施形態におけるアンテナ本体部の平面図である。 本発明のアンテナ装置の他の実施形態におけるアンテナ本体部の平面図である。 本発明のアンテナ装置のＶＳＷＲの周波数特性の一例を示す図である。 本発明のアンテナ装置の間隔Ｄ１を変化させたときの比帯域幅の変化を示す図である。 本発明のアンテナ装置のＶＳＷＲの周波数特性の他の例を示す図である。 本発明のアンテナ装置の比Ｌ２／Ｌ１の値を変化させたときの下限周波数の変化を示す図である。 本発明のアンテナ装置の比Ｌ２／Ｌ１の値を変化させたときのコモン反射係数の変化を示す図である。 本発明のアンテナ装置のＶＳＷＲの周波数特性の他の例を示す図である。 本発明のアンテナ装置のＶＳＷＲの周波数特性の他の例を示す図である。 本発明のアンテナ装置のＶＳＷＲの周波数特性の他の例を示す図である。 本発明のアンテナ装置のＶＳＷＲの周波数特性の他の例を示す図である。 本発明のアンテナ装置のＶＳＷＲの周波数特性の他の例を示す図である。 本発明のアンテナ装置の他の実施形態におけるアンテナ本体部の平面図である。 従来のディスクモノポールアンテナを示す図である。 従来のアンテナの一例を示す図である。 従来のアンテナの一例を示す図である。 従来のアンテナの一例を示す図である。
符号の説明
１，３ アンテナ装置
１０，３０ アンテナ本体部
１１ａ，１１ｂ，３１ａ，３１ｂ 第１の形状要素
１２ａ，１２ｂ，３２ａ，３２ｂ 第２の形状要素
１３ａ，１３ｂ，２４ａ，２４ｂ，３３ａ，３３ｂ，ビア
１４，１４ａ，１４ｂ，３４ａ，３４ｂ 放射導体
１５ａ，１５ｂ，２１ａ，２１ｂ，４１ａ，４１ｂ 信号線
１６，３６ 誘電体基体
１６ａ 第1の誘電体層
１６ｂ 第２の誘電体層
１６ｃ 第３の誘電体層
１７ａ，１７ｂ 直線部分
１８，３８ 付加形状要素
２２，４２ 絶縁性基板
２３ グランド導体
１０１ 平面ディスクモノポール
１０２ 同軸線路
１０３ 金属平板
１１１ａ，１１１ｂ 放射板
１２１ａ，１２１ｂ 頂点部
１３１ 同軸ケーブル
１３２ 給電線
１４１ａ，１４１ｂ 切り欠き部
１５０ セラミック
１５１ 放射導体
１５２ 端部
１５３ アンテナ
１５４ スリット

Claims (25)

  1. 一対の平面状の放射導体と該一対の放射導体に給電する略平行な一対の信号線とが誘電体基体に設けられたアンテナ装置であって、
    該一対の放射導体のそれぞれは、導体形状を規定する第１の形状要素及び第２の形状要素により構成されており、
    該一対の放射導体の第１の形状要素のそれぞれは、半円形、略半円形、半楕円形、略半楕円形、弓形、略弓形、台形、略台形、多角形及び略多角形の中から選ばれる形状、又は該形状の一部を直線状に切り欠いた形状を有し、
    該一対の放射導体の第２の形状要素のそれぞれは、帯状、略帯状、矩形形状及び略矩形形状の中から選ばれる形状を成すように第１の形状要素の縁部から一方向に沿って、互いに向き合うように突出して設けられ、
    さらに、該信号線の２線のそれぞれは、該一対の放射導体の第２形状要素に給電するように設けられ、
    該信号線の２線のそれぞれは、該一対の放射導体のうちの一方の放射導体と並行して該方向に沿って配設された第１の直線部分と、該方向と直交する方向から第２の形状要素に給電するために、該方向から該方向と略直交する方向に向きを変えて配設された第２の直線部分とを有して略Ｌ字状を成していることを特徴とするアンテナ装置。
  2. 前記信号線は、前記誘電体基体の、前記一対の放射導体と異なる平面上に設けられ、該一対の放射導体の平面に対して垂直方向に設けられた導体を介して、該一対の放射導体に給電する請求項１に記載のアンテナ装置。
  3. 前記一対の放射導体の前記第１の形状要素のそれぞれが、半円形、略半円形、半楕円形、略半楕円形、弓形及び略弓形から選ばれる形状である場合、該一対の第１の形状要素の弦を仮に前記第２形状要素側にそれぞれ伸長したと想定し、この伸長した部分をそれぞれ想定弦という場合に、
    該一対の想定弦が相互に一直線上にあるか、又は、平行若しくは略平行であり、
    一対の放射導体をそれぞれ放射導体Ａ，放射導体Ｂといい、放射導体Ａの第２形状要素を第２形状要素Ａといい、放射導体Ａの想定弦を想定弦Ａといい、放射導体Ｂの第２形状要素を第２形状要素Ｂといい、放射導体Ｂの想定弦を想定弦Ｂというとき、
    想定弦Ａ側の第２形状要素Ａの一辺と、想定弦Ａとが重なるか、又は、ほぼ重なり、
    想定弦Ｂ側の第２形状要素Ｂの一辺と、想定弦Ｂとが重なるか、又は、ほぼ重なる請求項１又は２に記載のアンテナ装置。
  4. 前記一対の放射導体の前記第１の形状要素のそれぞれが前記形状の一部を直線状に切り欠いた形状を有し、
    該直線が前記弦に対して平行又は略平行であり、それぞれ切り欠いた部分がそれぞれ該弦側とは反対側にある請求項３に記載のアンテナ装置。
  5. 前記一対の第１の形状要素の弦と、前記一対の信号線との間のそれぞれの間隔のうち、最も短い間隔をＤ１とするとき、
    間隔Ｄ１は、０．３ｍｍ以上１０ｍｍ以下である請求項３又は４に記載のアンテナ装置。
  6. 前記一対の信号線との間が最も短い間隔Ｄ１となる弦を有する前記放射導体が前記放射導体Ｂである場合、
    前記放射導体Ａの弦の長さをＬ１といい、放射導体Ｂの弦の長さをＬ２というとき、Ｌ２／Ｌ１の値が０．５以上１．０以下である請求項５に記載のアンテナ装置。
  7. 前記一対の放射導体と前記一対の信号線が前記誘電体基体の表面に、又は該誘電体基体の内部に設けられてアンテナ本体部が構成されており、
    該アンテナ本体部が絶縁性基板に実装されており、
    該絶縁性基板の実装面には、前記信号線に接続される別の信号線が設けられており、
    該絶縁性基板の、該誘電体基体とは反対側の面又は該絶縁性基板の内部には、グランド導体が設けられている請求項１〜６のいずれかに記載のアンテナ装置。
  8. 前記第１の形状要素は、該第１の形状要素の縁部に前記方向に略平行な一辺を有し、
    前記第２の形状要素は、該一辺を仮に伸長した線と一直線上にあるか、又は、平行若しくは略平行である一辺を該第２の形状要素の縁部に有し、
    前記一対の信号線の第１の直線部分は、第１の形状要素及び第２の形状要素の該一辺に対して、間隔Ｄ１離れて、略平行に配設されており、
    該間隔Ｄ１は、０．３ｍｍ以上１０ｍｍ以下である請求項１，２又は７に記載のアンテナ装置。
  9. 前記一対の放射導体におけるそれぞれの前記第１の形状要素の、前記方向に沿った長さのうち、前記信号線の第１の直線部分が配設された側にある第１の形状要素の長さをＬ２、他方の側にある第１の形状要素の長さをＬ１としたとき、Ｌ２／Ｌ１の値が０．５以上１．０以下である請求項１，２，７又は８に記載のアンテナ装置。
  10. 前記一対の放射導体のうち前記一対の信号線と並行して設けられる側の放射導体は、該一対の信号線と反対側の、第２の形状要素の突出基部から突出途中までの領域に、前記方向と直交する方向の幅を拡げるように第２の形状要素に付加形状要素が接合して設けられ、さらに該突出基部において該付加形状要素は第１の形状要素と接合しており、
    該付加形状要素は、前記方向と直交する方向において、第２の形状要素に対して突部を成している請求項１〜９のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
  11. 一対の平面状の放射導体が誘電体基体に設けられたアンテナ装置であって、
    該一対の放射導体のそれぞれは、導体形状を規定する第１の形状要素及び第２の形状要素により構成されており、
    該一対の放射導体のうち、第１の放射導体の第１の形状要素は、半円形、略半円形、半楕円形、略半楕円形、弓形、略弓形、台形、略台形、多角形及び略多角形の中から選ばれる形状、又は該形状の一部を直線状に切り欠いた形状を有し、
    第２の放射導体の第１の形状要素は、１／４円、１／４略円、１／４楕円及び１／４略楕円の中から選ばれる形状と、この形状の直線状の一辺と同じ長さの辺を有する矩形形状又は略矩形形状とが、該辺同士が接合されて接合した形状を有し、
    第１の放射導体及び第２の放射導体の第２の形状要素のそれぞれは、帯状、略帯状、矩形形状及び略矩形形状の中から選ばれる形状を成すようにそれぞれの第１の形状要素の縁部から一方向に沿って、互いに向き合うように突出して設けられていることを特徴とするアンテナ装置。
  12. 一対の平面状の放射導体が誘電体基体に設けられたアンテナ装置であって、
    該一対の放射導体のそれぞれは、導体形状を規定する第１の形状要素及び第２の形状要素により構成されており、
    該一対の放射導体のうち第１の放射導体の第１の形状要素は、半円形、略半円形、半楕円形、略半楕円形、弓形、略弓形、台形、略台形、多角形及び略多角形の中から選ばれる形状、又は該形状の一部を直線状に切り欠いた形状を有し、
    第２の放射導体の第１の形状要素は、矩形形状及び略矩形形状の中から選ばれる形状を有し、
    第１の放射導体及び第２の放射導体の第２の形状要素のそれぞれは、帯状、略帯状、矩形形状及び略矩形形状の中から選ばれる形状を成すようにそれぞれの第１の形状要素の縁部から一方向に沿って、互いに向き合うように突出して設けられていることを特徴とするアンテナ装置。
  13. 前記一対の放射導体のうち第２の放射導体は、第２の形状要素の突出基部から突出途中までの領域に、前記方向と直交する方向の幅を拡げるように第２の形状要素に付加形状要素が接合して設けられ、さらに該突出基部において第１の形状要素と接合しており、
    該付加形状要素は、前記方向と直交する方向において第２の形状要素に対して突部を成している請求項１１又は１２に記載のアンテナ装置。
  14. 前記付加形状要素は、第２の形状要素に対して段差を成すように、前記方向と直交する方向に延びる辺と、この辺に対して屈曲して第１の形状要素の側に向かって延びる辺とによって前記突部を構成する請求項１０又は１３に記載のアンテナ装置。
  15. 前記一対の第２の形状要素が相互に最接近する部分又は該部分の近傍にそれぞれ給電点が設けられている請求項１０〜１４のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
  16. 前記一対の放射導体のそれぞれの前記第２の形状要素の給電点には、一対の信号線のそれぞれが接続しており、
    該一対の信号線のそれぞれは、該一対の放射導体のうちの一方の放射導体と並行して該方向に沿って配設された第１の直線部分と、該方向と直交する方向から第２の形状要素に給電するために、該方向から該方向と略直交する方向に向きを変えて配設された第２の直線部分とを有して略Ｌ字状を成している請求項１５に記載のアンテナ装置。
  17. 前記一対の信号線は、前記誘電体基体の、前記一対の放射導体と異なる平面上に設けられ、該一対の放射導体の平面に対して垂直方向に設けられた導体を介して、該一対の放射導体に給電する請求項１６に記載のアンテナ装置。
  18. 前記一対の放射導体のうち前記一対の信号線が並行する側の放射導体の、前記信号線側の領域に、切り欠き部が設けられている請求項１６又は１７に記載のアンテナ装置。
  19. 前記一対の放射導体のうち前記一対の信号線が並行する側の放射導体と前記一対の信号線の第１の直線部分との間の距離が、前記給電点から離れるにしたがって拡がるように、前記切り欠き部の少なくとも一部分の形状は曲線形状を成している請求項１８に記載のアンテナ装置。
  20. 前記切り欠き部は、前記一対の信号線が並行する側の放射導体の第１の形状要素に設けられ、１／４円、１／４略円、１／４楕円及び１／４略楕円の中から選ばれる弧を成す形状を切り欠き形状として有し、該切り欠き形状は、該弧を成す形状の直線状の一辺を、前記方向に平行又は略平行に配し、かつ、該弧を成す形状の該弧の部分が、前記一対の放射導体の相互に最接近する側に向くように配した形状であり、
    該切り欠き部は、該放射導体の前記方向に沿った途中の位置から、前記一対の放射導体の相互に最接近する部分と反対側の方向に向かって、第２の放射導体の端部まで設けられている請求項１８又は１９に記載のアンテナ装置。
  21. 前記切り欠き部は、前記一対の信号線が並行する側の放射導体の第１の形状要素に設けられ、１／４円、１／４略円、１／４楕円及び１／４略楕円の中から選ばれる弧を成す形状と、該弧を成す形状の直線状の一辺と同じ長さの辺を有する矩形形状又は略矩形形状とが、該辺同士が接合されて接合した形状を切り欠き形状として有し、
    該切り欠き形状は、該弧を成す形状のさらに別の直線状の一辺と、該一辺に隣接する、矩形形状又は矩形形状のさらに別の直線状の一辺とを前記方向に平行又は略平行に配し、かつ該弧を成す形状の該弧の部分が、前記一対の放射導体の相互に最接近する側に向くように配した形状であり、
    該切り欠き部は、該放射導体の前記方向に沿った途中の位置から、前記一対の放射導体の相互に最接近する部分と反対側の方向に向かって、該放射導体の端部まで設けられている請求項１８〜２０のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
  22. 仮に、前記一対の放射導体のうち前記一対の信号線が並行する側の放射導体に前記切り欠き部が設けられないとした場合、該放射導体は、該切り欠き部が本来設けられる部分に、前記方向に平行な又は略平行な直線状の辺を有し、
    該放射導体の前記切り欠き部の切り欠き形状として全部又は一部を構成する、１／４円、１／４略円、１／４楕円及び１／４略楕円の中から選ばれる弧を成す形状の元となる円、略円、楕円又は略楕円の中心位置は、該辺上、又は該辺の近傍に位置する請求項２０又は２１に記載のアンテナ装置。
  23. 前記切り欠き部を設けた放射導体は、前記方向に平行又は略平行の直線状の一辺から前記一対の信号線から離れる側に向かって切り欠かれており、
    前記切り欠き部の、前記方向と直交する方向における最大切り欠き幅をＷ4とし、さらに、仮に該放射導体に該切り欠き部を設けないとしたときの前記方向と直交する方向における放射導体の最大長さをＷ1とする場合、該最大切り欠き幅Ｗ4のＷ1に対する比Ｗ4／Ｗ1は、０．０３≦Ｗ4／Ｗ1≦１を満足する請求項２０〜２２のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
  24. 前記一対の放射導体のうち、前記方向における一方の放射導体の最大長さをＬ5、前記方向における他方の放射導体の最大長さをＬ6とする場合、Ｌ5，Ｌ6は０．５≦Ｌ6／Ｌ5≦１．５を満足する請求項１〜２３のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
  25. 前記一対の放射導体が、前記一対の信号線により給電される場合、
    前記一対の放射導体のうち、該一対の信号線と並行する側の放射導体の、前記方向における最大長さをＬ6とし、他方の側の放射導体の、前記方向における最大長さをＬ5とする場合、Ｌ5，Ｌ6は０．５≦Ｌ6／Ｌ5≦１．５を満足する請求項１〜１０のいずれか１項、又は請求項１６〜２２のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
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