JP2006287525A - 平面アンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】小型化が可能な平面アンテナを提供すること。
【解決手段】放射すべき無線信号の波長によって決定される平板形状に比して小さな平板形状を有した放射素子１４と、誘電体を介して放射素子１４に略平行配置され、放射素子１４の平板形状よりもさらに小さい平板形状であって放射素子１４の縮小度に応じて大きさが決定される補助放射素子１５と、誘電体を介して補助放射素子１５に略平行配置された接地導体板１１とを備え、放射素子１４および補助放射素子１５の略中央は、給電線の内部導体１７によって共通接続される。
【選択図】 図１

Description

この発明は、小型化を実現することができる平面アンテナに関するものである。

従来から、マイクロストリップアンテナなどの平面アンテナは、小型軽量であることから車載用のアンテナとして用いられている。この平面アンテナは、ＵＨＦ帯からマイクロ波帯に多用され、接地導体板に平行配置された矩形板あるいは円形板などが放射素子として機能する（特許文献１参照）。

特開２００２−３０５４０９号公報

ところで、上述した従来の平面アンテナは小型軽量であるが、さらなる小型が要求されているのが現実である。しかしながら、従来の平面アンテナでは、放射素子の大きさが周波数でほぼ決定されてしまうため、小型軽量化が困難であるという問題点があった。

この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、小型化が可能な平面アンテナを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１にかかる平面アンテナは、放射すべき無線信号の波長によって決定される平板形状に比して小さな平板形状を有した放射素子と、誘電体を介して前記放射素子に略平行配置され、前記放射素子の平板形状よりもさらに小さい平板形状であって前記放射素子の縮小度に応じて大きさが決定される補助放射素子と、誘電体を介して前記補助放射素子に略平行配置された接地導体板と、を備え、前記放射素子および前記補助放射素子の略中央は、給電線の内部導体によって共通接続されることを特徴とする。

また、請求項２にかかる平面アンテナは、上記の発明において、前記放射素子は、略矩形形状の平板であり、その一辺の長さが１／２波長の１／３程度であることを特徴とする。

また、請求項３にかかる平面アンテナは、上記の発明において、前記補助放射素子と前記接地導体板との間の誘電体は、空気であることを特徴とする。

この発明にかかる平面アンテナでは、放射すべき無線信号の波長によって決定される平板形状に比して小さな平板形状を有した放射素子と、誘電体を介して前記放射素子に略平行配置され、前記放射素子の平板形状よりもさらに小さい平板形状であって前記放射素子の縮小度に応じて大きさが決定される補助放射素子とを備え、前記放射素子および前記補助放射素子の略中央が給電線の内部導体によって共通接続され、１つの放射素子として機能するようにしているので、放射素子の水平方向の幅を極端に小さくすることができ、従来の平面アンテナのアンテナ特性を維持しつつ、平面アンテナの小型化を一層促進することができるという効果を奏する。

以下、この発明を実施するための最良の形態である平面アンテナについて説明する。

（実施の形態）
図１は、この発明の実施の形態である平面アンテナの断面図である。また、図２は、図１に示した平面アンテナの平面図である。さらに、図３は、図１に示した平面アンテナの斜視図である。図１〜図３において、この平面アンテナ１は、接地導体板１１上に平行配置された矩形板の天板１２を有する。天板１２の上面には銅で形成された矩形板の放射素子１４が設けられるとともに、天板１２の下面には銅で形成された矩形板の補助放射素子１５が設けられ、放射素子１４と補助放射素子１５との間は、ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）樹脂や、ガラス繊維が入ったテフロンなどの誘電体によって形成されている。

接地導体板１１の貫通孔１１ａには、同軸ケーブルによって実現される給電線１６が挿通され、外部導体１８は、接地導体板１１に接続されるとともに、内部導体１７は、補助放射素子１５の中央部分の貫通孔を介して導通接続されるとともに、その上部の放射素子１４まで達して放射素子１４に導通接続される。なお、貫通孔１１ａにコネクタを設け、このコネクタによって給電線１６を固着するようにしてもよい。

補助放射素子１５の隅と接地導体板１１との間には整合帯２１が接続され、さらに、天板１２と接地導体板１１との間の複数箇所には、誘電体で形成された保持部材２４が設けられ、接地導体板１１に対する天板の位置関係を保持するようにしている。この場合、天板１２と接地導体板１１との間には、誘電体としての空気が満たされるが、上述したＰＰＥ樹脂などの誘電体を満たすようにしてもよい。

ここで、平面アンテナの大きさは、放射すべき無線信号の波長に依存し、従来の平面アンテナにおける矩形の放射素子の一辺の長さは、ほぼ１／２波長の長さに設定されていた。しかし、この実施の形態の放射素子１４の一辺の長さＬ１は、１／２波長のさらに１／３程度、すなわち１／６波長程度にしている。そして、補助放射素子１５の一辺の長さＬ２は、放射素子１４の一辺の長さＬ１に比して短く設定される。この長さＬ２は、放射素子１４の長さＬ１に応じて決定され、放射すべき無線信号の利得が最も高い長さに設定される。このように、放射素子１４の大きさを極めて小さくすることができるのは、放射素子１４と放射素子１５と１つの内部導体によって導体接続され、協働して１つの放射素子を形成しているからであると考えられる。なお、実験による放射素子１４の一辺の長さＬ１は、同じ波長の無線信号を放射する従来の放射素子の一辺の長さが１６０ｍｍ程度であったものを、６０ｍｍ程度に小さくすることができた。また、この場合における補助放射素子１５の一辺の長さＬ２は、５０ｍｍ程度であった。

なお、図４および図５に示すように、整合帯２１に替えて整合帯２２を設けるようにしてもよい。この整合帯２２は、補助放射素子１５と接地導体板１１との間の内部導体であるアンテナ部２３の途中から接地導体板１１に向けて金属部材が接地される。

また、図６は、図１に示した平面アンテナおよび従来の平面アンテナにおけるリターンロスの周波数依存性を示す図である。図６において、実線で示した特性曲線は、従来の平面アンテナにおけるリターンロスの周波数依存性を示し、破線で示した特性曲線は、図１に示した平面アンテナにおけるリターンロスの周波数特性を示している。図６に示すように、従来および本実施の形態の平面アンテナのリターンロスの周波数依存性は、ほぼ同じ特性を示しており、双方ともリターンロスは、共振周波数ＦＯを中心に反射が小さくなり、共振周波数ＦＯ近傍で約−３０ｄＢを得ている。すなわち、本実施の形態の平面アンテナは、大幅に小型化されたにもかかわらず、従来の平面アンテナとほぼ同じ反射特性を得ることができる。

この実施の形態では、放射素子１４と補助放射素子１５とを平行配置し、１つの内部導体１７によって共通接続し、放射素子１４と補助放射素子１５とを１つのアンテナとして協働させ、平面アンテナ１の水平方向の幅を極めて小さくすることができるので、小型化を推進することができる。また、平面アンテナ１の水平方向の幅を極めて小さくすることができるので、アレイ化も容易になる。

この発明の実施の形態である平面アンテナの構成を示す断面図である。 図１に示した平面アンテナの平面図である。 図１に示した平面アンテナの斜視図である。 この発明の実施の形態の変形例である平面アンテナの構成を示す断面図である。 この発明の実施の形態の変形例である平面アンテナの構成を示す平面図である。 図１に示した平面アンテナと従来の平面アンテナのリターンロスの周波数依存性を示す図である。

符号の説明

１ 平面アンテナ
１１ 接地導体板
１２ 天板
１３ 誘電体
１４ 放射素子
１５ 補助放射素子
１６ 給電線
１６ａ 貫通孔
１７ 内部導体
１８ 外部導体
２１，２２ 整合帯
２３ アンテナ部
２４ 保持部材

Claims (3)

1. 放射すべき無線信号の波長によって決定される平板形状に比して小さな平板形状を有した放射素子と、
   誘電体を介して前記放射素子に略平行配置され、前記放射素子の平板形状よりもさらに小さい平板形状であって前記放射素子の縮小度に応じて大きさが決定される補助放射素子と、
   誘電体を介して前記補助放射素子に略平行配置された接地導体板と、
   を備え、前記放射素子および前記補助放射素子の略中央は、給電線の内部導体によって共通接続されることを特徴とする平面アンテナ。
2. 前記放射素子は、略矩形形状の平板であり、その一辺の長さが１／２波長の１／３程度であることを特徴とする請求項１に記載の平面アンテナ。
3. 前記補助放射素子と前記接地導体板との間の誘電体は、空気であることを特徴とする請求項１または２に記載の平面アンテナ。
   
   
   

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