JP2007043582A - 平面広帯域アンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】 超広帯域で高性能かつ低コストの平面広帯域アンテナを提供する。
【解決手段】
ダブル・シリンダ・リッジ導波管の開口断面構造の一部をなすアンテナエレメントを平面上に展開して成る。アンテナエレメントは、リッジ部に相当するアンテナ特性調整用のリッジエレメント部２１と、電磁波放射用の放射エレメント部２２とを有し、リッジエレメント部２１の略先端部に給電端子２４が形成されている。グランド部２３ａ，２３ｂは、グランド電位に維持され、かつ、給電端子２４をコプレナ導波路として外部に導く構造とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＵＷＢ（Ultra Wide Band）のような広帯域通信システムのアンテナ、特に移動体端末のアンテナとして好適となる平面広帯域アンテナに関する。

近年、ＵＷＢを応用した広帯域通信システムが種々の分野で応用されてきている。例えば、ＵＷＢ通信機能を有するパーソナルコンピュータ（以下、「ＰＣ」と略称する）、携帯電話、ＰＤＡ（Personal Digital Assistance）等の移動体端末が登場してきている。

ＵＷＢではいろいろな帯域の周波数を使用するため、ＵＷＢ用のアンテナも可能な限り、広帯域のものが望まれている。特に、移動体端末に装着されるアンテナには、小型で低コストでありながら、高性能で広帯域のものが望まれている。

従来の移動体端末用のアンテナには、その取付部位の問題、及び、接地導体、すなわちグランド部のサイズの問題があった。移動体端末には、ＰＣ、携帯電話、ＰＤＡ等のように様々な種類があるが、同じ種類であっても、メーカー、機種によっても筐体の形状が異なる。同じ機種であっても、新機能が付加されるたびにデザイン等が変更されるのが通常である。従来の広帯域アンテナは、グランド部と放射エレメント部とで協働でアンテナを構成しているので、広帯域性を実現することはできず、アンテナの取付部位が変更されたり、グランド部のサイズが異なると、それに伴ってアンテナ性能が著しく変化してしまうという問題があった。

この発明は、その取付部位の変更ないしグランド部のサイズに影響されることなく、広帯域性を維持することができる平面広帯域アンテナを提供することを目的とする。

本発明が提供する平面広帯域アンテナは、リッジ導波管の開口断面構造の一部又は全部をなすアンテナエレメントを平面上に展開して成る。前記アンテナエレメントは、前記リッジ導波管のリッジ部に相当するアンテナ特性調整用のリッジエレメント部と、前記リッジエレメント部から延びる電磁波放射用の放射エレメント部とを有し、前記リッジエレメント部の略先端部に給電端子が形成されている。１つのプリント基板上に、アンテナエレメントと接地導体パターンとを一体形成した構成にしても良い。

リッジ導波管を通過する電磁波には、ＴＥモード波とＴＭモード波とがある。ＴＥモード波の波動インピーダンスＺｗと、ＴＭモード波のインピーダンスＺｅは、それぞれ以下のようになる。
Ｚｗ＝Ｚｏ／√（１−（ｆｃ／ｆ）＾２）
Ｚｅ＝Ｚｏ・√（１−（ｆｃ／ｆ）＾２）
但し、Ｚｏ＝１２０π・√（μr／εr）、μrは伝搬媒体の比透磁率、εrは伝搬媒体の比誘電率である。自由空間の場合、μr＝εr＝１、Ｚｏは１２０πとなる。信号の周波数ｆが導波管の遮断周波数ｆｃよりも高ければ、その信号がこのリッジ導波管を通過する。もし、信号の周波数ｆが遮断周波数ｆｃよりも限りなく高いとすると、ＺｗおよびＺｅの値は、自由空間におけるＺｏと同様、１２０πとなる。リッジ導波管は、例えば同じ断面サイズの通常の矩形導波管よりも遮断周波数ｆｃが低い。よって、使用可能な周波数を低くしつつ、広帯域性を維持したアンテナを実現することができる。また、リッジエレメント部のような面部を有しているので、例えばワイヤーを巻回する場合よりも整合する範囲がブロードとなる。つまり、電磁波の放射体としての機能を持ちつつ、給電端子での不整合を抑制することもできる。設計、製造時には、使用が予定される最低周波数のみを考慮すればよいので、量産化が容易となり、低コスト化も実現される。従って、本発明の平面広帯域アンテナは、遮断周波数ｆｃが決まれば、それよりも格段に高い周波数ｆはすべて通過するというハイパスフィルタのような動作モードとなる。

前記リッジ導波管は、例えば、その先端部が対向する一対のリッジ部を有するダブル・シリンダ・リッジ導波管とすることができる。この場合、前記リッジエレメント部は、前記ダブル・シリンダ・リッジ導波管の一方のリッジ部に相当するものであり、前記ダブル・シリンダ・リッジ導波管の他方のリッジ部に相当するエレメント部が、グランド電位に維持されるグランド部である。

前記グランド部は、外部接地導体と直接連結される。もともとグランド部はグランド電位に維持されているので、外部接地導体に直接連結させることにより使用周波数の変動が抑制される。なお、外部接地導体の形状及びサイズは任意に設定することができる。すなわち、その取付部位に影響を受けないアンテナを実現することができる。
なお、前記給電端子から延びる給電線路をコプレナ導波路（Coplanar Waveguide：CPＷ）として外部に導く構造を有するものとしても良い。このようにすれば、給電点で良好な高周波特性を維持することができる。

前記リッジエレメント部と前記グランド部の少なくとも一方を、円弧状又は略円弧状に成形することが望ましい。このような形状では、円弧状又は略円弧状でない形状のものよりも、使用可能な周波数の上限が限りなく高まり、広帯域性をより顕著にすることができる。広帯域性を良好に維持する観点からは、リッジエレメント部に帯域微調整用の調整エレメント部を一体形成する。

前記リッジエレメント部は、例えば、前記開口断面構造のうち前記リッジ導波管のリッジ部をその高さ方向に裁断してなる一基端構造のもので、前記放射エレメント部が前記リッジエレメント部の基端から延びる構造にすることができる。あるいは、前記リッジエレメント部は、前記開口断面構造のうち前記リッジ導波管のリッジ部の高さが最大となる部位を中心線として対称となる両基端構造のもので、前記放射エレメント部が前記リッジエレメント部の両基端からそれぞれ延びる構造にすることもできる。

平面広帯域アンテナは、給電端子からの給電がリッジエレメント部の中央部であるとすると、その部位を中心として対称のモード波が複数生じる。リッジ導波管の場合、通過する電磁波の電界強度が最大になるのは、リッジ部の中央（ＴＥ_１０）であるから、リッジエレメント部を一基端構造にしても、ハイパスフィルタの特性自体は、後述する両基端構造のものと変わらない。一基端構造の分だけ、小型化を図ることができる。
なお、奇数モード（ＴＥ_１０，ＴＥ_３０，ＴＥ_５０）、偶数モード（ＴＥ_２０，ＴＥ_４０・・）のどちらのモードを利用する構成としても良いが、奇数モードを使用する構成とすることが望ましい。

広帯域性のため、使用周波数帯域内において群遅延時間にずれが生じる可能性がある。この点を改善するため、本発明の平面広帯域アンテナでは、前記放射エレメント部が、少なくとも使用周波数帯域での群遅延時間を所定範囲に維持させるサイズのミアンダ状に成形されている。前記リッジエレメント部と前記放射エレメント部との間に帯域微調整用の調整エレメント部が介在する構造にしても良い。

前記リッジエレメント部は、例えば、前記開口断面構造のうち前記リッジ導波管のリッジ部をその高さ方向に裁断してなる一基端構造のものとすることができる。この場合、前記放射エレメント部は、前記リッジエレメント部の基端から延びるようにする。

本発明によれば、使用可能な最低周波数があるというだけの超広帯域性を有する平面広帯域アンテナを提供することができる。前述したように、グランド部が設けられているアンテナにおいて広帯域化を図ることは困難であったが、本発明のようにリッジ導波管の開口構造を有することにより、それが可能になる。

以下、本発明を、ＵＷＢ通信において使用される広帯域のＵＷＢ用アンテナとして実施するときの形態例を説明する。ここでは、ダブル・シリンダー・リッジ導波管の開口断面構造を有する平面広帯域アンテナに適用した場合の例を示す。

図１（ａ）は、本発明の平面広帯域アンテナが有するアンテナエレメントの基本パターンを示す。この平面広帯域アンテナ１は、例えば樹脂製の平面基板ＦＰ上に、ダブル・シリンダ・リッジ導波管の開口断面構造をなすアンテナエレメントを設けて構成される。アンテナエレメントは、導電性の高い金属、例えば銅により形成される。

アンテナエレメントは、開口断面構造のうちリッジ導波管のリッジ部の高さが最大となる部位を中心線として対称となる両基端構造のもので、リッジエレメント部１１、放射エレメント部１２、及び、グランド部１３を有している。リッジエレメント部１１とグランド部１３は、略円弧状に成形されている。

リッジエレメント部１１は、ダブル・シリンダ・リッジ導波管の一方のリッジ部に相当するエレメント部である。リッジエレメント部１１は、例えば広い周波数帯域にわたってインピーダンス整合を容易にするために用いられる。放射エレメント部１２は、ダブル・シリンダ・リッジ導波管の壁部に相当するもので、リッジエレメント部１１の一対の基端部からそれぞれ一体に延びる。この放射エレメント部１２は、、電磁波放射に用いられる。グランド部１３は、ダブル・シリンダ・リッジ導波管の他方のリッジ部に相当するエレメント部であり、グランド電位に維持される。給電端子１１１は、リッジエレメント部１１の略先端部付近に形成される。すなわち、外部の電子回路に接続された同軸ケーブルの芯線がリッジエレメント部１１の略先端部付近に接合される。

このような構造の平面広帯域アンテナ１は、リッジエレメント部１１の給電端子１１１に給電されたときに、ダブル・シリンダ・リッジ導波管と実質的に同様の動作モードとなる。例えばリッジエレメント部１１を通じて給電することにより、ワイヤーを巻回する場合よりもインピーダンス整合する範囲がブロードとなり、広い周波数範囲にわたって給電端子１１１での不整合を抑制することができる。また、グランド部１３は、インピーダンス調整体並びにグランド用導体として作用する。
従って、この平面広帯域アンテナ１は、それ自体でグランドの機能を持ち、リッジエレメント部１１で広い範囲にわたってインピーダンス整合を図りつつ、放射エレメント部１２から電磁波を放射する。
放射エレメント部１２から放射される電磁波の周波数ｆは、前述した通り、放射エレメント部１２により決まる遮断周波数ｆｃよりも格段に高い周波数ｆはすべて通過するというハイパスフィルタのような動作モードとなる。

グランド部１３は接地電位に維持されるので、グランド部１３に外部導体を直接接合することができる。本発明の平面広帯域アンテナは、グランドも放射体として作用する一般的なアンテナと異なり、放射特性等に対してグランドが及ぼす影響が少ないので、外部導体のサイズも任意にすることができる。この関係を模式的に示したのが図３である。
図３（ａ）が一般的なアンテナであり、給電点から上部に延びる実線が放射エレメント、破線がグランドを示している。放射エレメントとグランドとによりアンテナとして機能する。従来、グランドを接合するアンテナにおいて良好な広帯域性が得られないのは、この理由による。これに対して、図３（ｂ）が本実施形態の平面広帯域アンテナである。電磁波の放射は放射エレメントのみで行われる。このため、取付部位に影響されず、外部導体のサイズもフレキシブル性をもつ、平面広帯域アンテナを実現することができる。

設計、製造時には、使用が予定される最低周波数のみを考慮すれば、それ以上は、どの周波数でも使用することができる。従って、最低使用周波数に適合するサイズで設計、製造すれば、１つのアンテナで、多くの通信用のアンテナとして用いることができる。

アンテナエレメントは、図１（ａ）の形状を基本として種々の形に変形することができる。例えば、図１（ｂ）は、移動体端末での使用に適した平面広帯域アンテナ２の例を示している。平面広帯域アンテナ２のアンテナエレメントは、リッジエレメント部２１、放射エレメント部２２、グランド部２３ａ，２３ｂ、給電端子（線路）２４を有している。

リッジエレメント部２１は、ダブル・シリンダ・リッジ導波管の一方のリッジ部に相当する部分を、その高さ方向の中心線からリッジ部分をより多く残す偏心位置で切断するとともに、そのリッジ部分のスロープの一部２１１を斜めに切断した形状のものとする。リッジ部の他方には、パッチ体２１２を形成する。この実施形態では、パッチ体２１２と斜めに切断されたリッジ部の一部を調整エレメント部としている。調整エレメント部は、群遅延特性と信号の伝送波形特性とを良好に維持するために設けられる。すなわち、本発明の平面広帯域アンテナは、複数の周波数を使用できることから、周波数によっては遅延時間ないし伝送波形特性にばらつきが生じることがある。これを防止するのが調整エレメント部である。なお、調整エレメント部の形状は、図１（ｂ）のような形状にしなければならないものではなく、任意に設定することができる。

放射エレメント部２２は、放射効率を上げるために、エレメント部の一部をミアンダ状に成形されている。グランド部は、リッジエレメント部２１の略先端部から一体に延びる給電端子２４をコプレナ導波路として外部に導くＣＰＷ構造を有している。すなわち、給電端子２４と同一面上で、所定の空隙をおいて一対の導体２３ａ，２３ｂによりグランド部を構成している。このようなＣＰＷ構造を採用することにより、給電端子におけるインピーダンス不整合を抑制することができる。

図１（ａ），（ｂ）に示したアンテナは、通信装置等に実装するときは、図２（ａ），（ｂ）のように構成される。
図２（ａ）は、図１（ａ）に示した平面広帯域アンテナ１を樹脂板Ｅ１０に取り付けるとともに、平面広帯域アンテナ１のグランド部１３と外部接地導体Ｇ１０とを接合させる。平面広帯域アンテナ１の給電端子１１１には、例えばセミリジッドケーブル５の一端から露出する芯線５１が接合される。セミリジッドケーブル５の他端には、図示しない電子回路に接続するための同軸コネクタ７が取り付けられる。

図２（ｂ）は、図１（ｂ）に示した平面広帯域アンテナ２を樹脂板Ｅ２０に取り付けるとともに、平面広帯域アンテナ２のグランド部２３ａ，２３ｂと外部接地導体Ｇ２０とを接合させる。平面広帯域アンテナ２の給電端子２４は、外部接地導体Ｇ２０に設けた接合部６１を介して、例えばセミリジッドケーブル５の一端から露出する芯線５１が接合される。セミリジッドケーブル５の他端には図示しない電子回路に接続するための同軸コネクタ７が取り付けられる。

なお、１枚の樹脂製プリント基板上に図１（ａ），（ｂ）に示したアンテナパターン、接合部６１のパターン、及び、接地導体パターンを金属膜で形成しても良い。

＜アンテナ特性＞
次に、図２（ｂ）に示した平面広帯域アンテナ２のアンテナ特性を具体的に説明する。
図４は、使用周波数帯を３．１［ＧＨｚ］以上とした場合の平面広帯域アンテナ２のサイズを表している。なお、測定計器の都合上、使用周波数帯の上限は１２［ＧＨｚ］としている。サイズは、アンテナエレメント全体の厚みが０．６［mm]、リッジエレメント部２１と放射エレメント部２２の折り返し部分までの長さａが３０[ｍｍ]、放射エレメント部２２の長さｂが１０[mm]である。

リッジエレメント部２１の先端とグランド部２３ｂの先端部との間隙ｄを変えることにより、インピーダンスを微調整することができる。また、この間隙ｄの中心から外部接地導体までの長さｈを変えることにより、使用する最低周波数を微調整することができる。ｄは１[mm]前後、ｈは３[mm]前後である。

このようなサイズの平面広帯域アンテナ２において、例えばコンピュータ上で、マクスウェルの電磁理論及びアンテナ設計理論に基づくソフトウエアにより設計した、誤差のない理想的な形状のアンテナの特性をシミュレーションした結果を以下に示す。シミュレーションを行うのは、測定計器が現在のところ１２［ＧＨｚ］程度までしかサポートされていないことによる。このシミュレーションの結果は、計測できた範囲で、実測値と殆ど相違がないことが確認されている。

図５は、上記サイズの平面広帯域アンテナ２のVSWR特性図である。図５からわかるように、上記サイズによって最低周波数さえ決まれば、それよりも所定値以上高い周波数のＶＳＷＲは、すべて実用範囲（２以下）に収まっている。なお、計器の都合で、１２［ＧＨｚ］以上は数値による定量化はしなかったが、１２［ＧＨｚ］以上の高い周波数においてもＶＳＷＲが良好に維持されていることが確認されている。なお、使用周波数が３．１［ＧＨｚ］のときのＶＳＷＲは１．８７２であり、１０．６［ＧＨｚ］のときのＶＳＷＲは１．２８２であった。

図６は上記サイズの平面広帯域アンテナ２の利得特性図、図７は放射効率特性図である。これらの図における黒点は使用した周波数でのシミュレーション値である。３．１［ＧＨｚ］から１０．６［ＧＨｚ］の広い周波数帯域において、１．５ｄＢｉ以上の利得、４５％以上の高効率が得られている。

図８は、上記サイズの平面広帯域アンテナ２を２つ用いた場合の群遅延時間特性図である。図１（ｂ）のような調整用エレメントを設けることで、少なくとも使用周波数が３．１［ＧＨｚ］以上で群遅延時間がほぼ一定になるようにしている。なお、群遅延時間は、３．１［ＧＨｚ］のときで３．５６９［ｎｓ］、１０．６［ＧＨｚ］のときで２．８９４［ｎｓ］の群遅延時間であった。この数値は、実用上、まったく問題のない値である。

図９は、樹脂板またはプリント基板上に形成されたアンテナ面を水平面に対して垂直に設置するとともに使用周波数を３．５［ＧＨｚ］としたときの指向特性図を示し、（ａ）はアンテナ面と平行な方向、（ｂ）はアンテナ面と上下方向に直交する面方向、（ｃ）は水平面方向の指向特性をそれぞれ示す。同様に、図１０（ａ）（ｂ）（ｃ）は、使用周波数を６．０［ＧＨｚ］としたときの前記各方向における指向特性図を、図１１（ａ）（ｂ）（ｃ）は、使用周波数を１０．０［ＧＨｚ］としたときの前記各方向における指向特性図をそれぞれ示す。
これらの図から、広い周波数帯にわたって無指向性であることがわかる。
このように、平面広帯域アンテナ２は、小型化、広帯域性、高効率性、低群遅延時間特性、無指向性をすべて兼ね備えたアンテナであることがわかる。

［外部接地導体のサイズの検証］
本実施形態の平面広帯域アンテナ１，２が、ダブル・シリンダ・リッジ導波管の動作モードに準じた特性になることについては、上述したとおりである。このような平面広帯域アンテナでは、外部接地導体のサイズに影響を受けない。このことを検証する。
例えば図２（ｂ）に示した実装状態において、樹脂板Ｅ２０と外部接地導体Ｇ２０とを合算した長さ（図の縦方向の長さ）を一定として幅を変化させたときのＶＳＷＲ特性を図１２〜１４に示す。また、樹脂板Ｅ２０の幅（＝外部接地導体Ｇ２０）を一定として長さを変化させたときのＶＳＷＲ特性を図１５〜１８に示す。

図１２は、幅が７０［mm］で長さが９０［mm］の例である。VSWRは、使用周波数が３．１［ＧＨｚ］のときで２．０４０、１０．６［ＧＨｚ］のときで１．２１２であった。図１３は、長さ（９０［mm］）をそのままにして幅を５０［mm］に変えた場合の例であり、VSWRは、使用周波数が３．１［ＧＨｚ］のときで２．７５１、１０．６［ＧＨｚ］のときで１．２００であった。図１４は、幅を３０［mm］に変えた場合の例であり、VSWRは、使用周波数が３．１［ＧＨｚ］のときで２．５７３、１０．６［ＧＨｚ］のときで１．６０２であった。

図１５は、幅が８０［mm］で長さが８０［mm］の例である。VSWRは、使用周波数が３．１［ＧＨｚ］のときで１．７５３、１０．６［ＧＨｚ］のときで１．７６３であった。図１６は、幅（８０［mm］）はそのままで、長さを６０［mm］に変えた場合の例であり、VSWRは、使用周波数が３．１［ＧＨｚ］のときで１．９７８、１０．６［ＧＨｚ］のときで１．７５４であった。図１７は、さらに長さを４０［mm］に変えた場合の例であり、VSWRは、使用周波数が３．１［ＧＨｚ］のときで２．１２４、１０．６［ＧＨｚ］のときで１．７１２であった。図１８は、さらに長さを２０［mm］に変えた場合の例であり、VSWRは、使用周波数が３．１［ＧＨｚ］のときで１．６０５、１０．６［ＧＨｚ］のときで１．５３３であった。

このように、本実施形態の平面広帯域アンテナ２は、外部接地導体Ｇ２０の長さ、幅がどのようなサイズに変化しても、性能が殆ど変わらない。このような性質は、多種多様な形状、構造、サイズの移動体端末に搭載するアンテナとしては、極めて重要な要素である。また、アンテナの設計、製造に際して大きな許容範囲が存在し、量産化に適したアンテナ構造であることをも意味している。実際に、広帯域アンテナを製造する際には、加工誤差、給電用の同軸コネクタとケーブルのミスマッチング（特にミリ波で生じやすい）、給電端子の取付誤差、アンテナ材料のLoss（接合材料のLoss等）、測定誤差等によるバラツキが生じる。しかし、この実施形態の平面広帯域アンテナの構造によれば、多少の設計、製造のバラツキがあっても、シミュレーションの結果とほぼ同様の特性が得られている。つまり、小型かつ高効率で超広帯域性という基本部分は、維持されている。

以上の事実は、アンテナエレメントがダブル・シリンダ・リッジ導波管の開口断面構造を一部に含む形状であること、リッジエレメント部２１と、グランド部２３ａが共に略円弧状であることがその要因の一つになっていると考えられる。
本実施形態の平面広帯域アンテナが有する上記の性質は、今後、用途が飛躍的に拡大することが予想されるＵＷＢ通信、特に、移動体端末用の内蔵アンテナとしては、かなり適した性質である。

なお、平面広帯域アンテナのアンテナエレメントのパターンは、図１（ａ）、（ｂ）の例に限らず、種々のものを採用することができる。例えば図１９（ａ）〜（ｇ）のように、リッジエレメント部とグランド部のリッジ部分の形状を種々組み合わせて使用することができる。図１９（ｈ）〜（ｋ）はグランド部を設けない場合の例である。このようにグランド部を設けなくとも外部接地導体を取り付けることで、グランド部を有するアンテナとほぼ同様の特性を得ることができる。

図２０（ａ）〜（ｆ）はＣＰＷ構造を有する平面広帯域アンテナの変形例である。図１（ｂ）に示したパターンの変形例となる。ミアンダの形状は、アンテナ素材、使用周波数帯域、群遅延時間のバラツキに応じて変形して使用される。

＜本実施形態の平面広帯域アンテナの利点＞
以上、本実施形態の平面広帯域アンテナの特徴は、ダブル・シリンダ・リッジ導波管の動作モードに基づいて、最低使用可能周波数があるだけの超広帯域のアンテナであること、無指向性であることである。このような特性は、今後、用途が飛躍的に拡大することが予想されるＵＷＢ通信用の汎用アンテナとして、きわめて重要なものである。
なお、本明細書に示した平面広帯域アンテナ（ＵＷＢ通信用アンテナ）のサイズ、材質等は例示であり、本発明の特徴を逸脱しない範囲での実施は、本発明の範囲である。

本発明の平面広帯域アンテナは、ＵＷＢ通信用アンテナのほか、携帯電話、ＰＤＡなど、複数の周波数を使用することが予定されつつもアンテナの取付位置が限られる移動体端末用のアンテナ、ＧＰＳアンテナ、地上波デジタル放送システムの受信アンテナ、無線ＬＡＮの送受信アンテナ、衛星デジタル放送の受信アンテナ、セルラー用アンテナ、ＥＴＣ送受信用アンテナ、電波センサ、放送によるラジオ受信機用アンテナ、その他の多くのアンテナとして利用することができる。本発明の広帯域アンテナの最大の利点は、これらの多くの用途に対して１つのアンテナで対応可能ということである。

本発明の実施形態に係る平面広帯域アンテナのアンテナエレメントのパターン図であり、（ａ）は基本パターン、（ｂ）はＣＰＷ構造のパターンを示す。 （ａ），（ｂ）は本実施形態の平面広帯域アンテナの実装状態を示した正面図。 （ａ）は一般的なアンテナを模式的に示した図、（ｂ）は本実施形態の平面広帯域アンテナの模式図。 最低周波数を３．１[ＧＨｚ］としたときの本実施形態の平面広帯域アンテナのサイズを示した図。 図４に示したサイズの平面広帯域アンテナのＶＳＷＲ特性図。 図４に示したサイズの平面広帯域アンテナの利得特性図。 図４に示したサイズの平面広帯域アンテナの放射効率特性図。 図４に示したサイズの平面広帯域アンテナの群遅延時間特性図。 （ａ）は図４に示したサイズの平面広帯域アンテナのアンテナ面と平行な方向の指向特性図、（ｂ）はアンテナ面と上下方向に直交する面方向の指向特性図、（ｃ）は水平面方向の指向特性図（３．５［ＧＨｚ]）。 （ａ）は図４に示したサイズの平面広帯域アンテナのアンテナ面と平行な方向の指向特性図、（ｂ）はアンテナ面と上下方向に直交する面方向の指向特性図、（ｃ）は水平面方向の指向特性図（６．０［ＧＨｚ]）。 （ａ）は図４に示したサイズの平面広帯域アンテナのアンテナ面と平行な方向の指向特性図、（ｂ）はアンテナ面と上下方向に直交する面方向の指向特性図、（ｃ）は水平面方向の指向特性図（１０．０［ＧＨｚ]）。 平面広帯域アンテナと外部接地導体とを接合したときの実装体の幅が７０[mm]、長さが９０[ｍｍ]のときのＶＳＷＲ特性図。 平面広帯域アンテナと外部接地導体とを接合したときの実装体の幅が５０[mm]、長さが９０[ｍｍ]のときのＶＳＷＲ特性図。 平面広帯域アンテナと外部接地導体とを接合したときの実装体の幅が３０[mm]、長さが９０[ｍｍ]のときのＶＳＷＲ特性図。 平面広帯域アンテナと外部接地導体とを接合したときの実装体の幅が８０[mm]、長さが８０[ｍｍ]のときのＶＳＷＲ特性図。 平面広帯域アンテナと外部接地導体とを接合したときの実装体の幅が８０[mm]、長さが６０[ｍｍ]のときのＶＳＷＲ特性図。 平面広帯域アンテナと外部接地導体とを接合したときの実装体の幅が８０[mm]、長さが４０[ｍｍ]のときのＶＳＷＲ特性図。 平面広帯域アンテナと外部接地導体とを接合したときの実装体の幅が８０[mm]、長さが２０[ｍｍ]のときのＶＳＷＲ特性図。 （ａ）〜（ｋ）はアンテナパターンの変形例を示した図。 （ａ）〜（ｆ）はアンテナパターンの変形例を示した図。

符号の説明

１，２・・・平面広帯域アンテナ
５ ・・・セミリジッドケーブル
７ ・・・同軸コネクタ
１１，２１・・・リッジエレメント部
１２，２２・・・放射エレメント部
１３，２３ａ，２３ｂ・・・グランド部
２４，１１１・・・給電端子
２１１・・・リッジエレメント部のスロープ
２１２・・・パッチ（調整用エレメント）
Ｇ１０，Ｇ２０・・・外部接地導体
Ｅ１０，Ｅ２０・・・樹脂板
ＦＰ・・・樹脂基板

Claims (10)

1. リッジ導波管の開口断面構造の一部又は全部をなすアンテナエレメントを平面上に展開して成り、
   前記アンテナエレメントは、前記リッジ導波管のリッジ部に相当するアンテナ特性調整用のリッジエレメント部と、前記リッジエレメント部から延びる電磁波放射用の放射エレメント部とを有し、
   前記リッジエレメント部の略先端部に給電端子が形成されている、
   平面広帯域アンテナ。
2. 前記リッジ導波管は、その先端部が対向する一対のリッジ部を有するダブル・シリンダ・リッジ導波管であり、
   前記リッジエレメント部は、前記ダブル・シリンダ・リッジ導波管の一方のリッジ部に相当するものであり、
   前記ダブル・シリンダ・リッジ導波管の他方のリッジ部に相当するエレメント部が、グランド電位に維持されるグランド部である、
   請求項１記載の平面広帯域アンテナ。
3. 前記グランド部は、前記給電端子から延びる給電線路をコプレナ導波路として外部に導く構造を有する、
   請求項２記載の平面広帯域アンテナ。
4. 前記グランド部が外部接地導体と直接連結される、
   請求項２又は３記載の平面広帯域アンテナ。
5. 前記リッジエレメント部と前記グランド部の少なくとも一方が円弧状又は略円弧状に成形されている、
   請求項２乃至４のいずれかの項記載の平面広帯域アンテナ。
6. 前記リッジエレメント部は、前記開口断面構造のうち前記リッジ導波管のリッジ部をその高さ方向に裁断してなる一基端構造のものであり、
   前記放射エレメント部が前記リッジエレメント部の基端から延びる、
   請求項５記載の記載の平面広帯域アンテナ。
7. 前記リッジエレメント部は、前記開口断面構造のうち前記リッジ導波管のリッジ部の高さが最大となる部位を中心線として対称となる両基端構造のものであり、
   前記放射エレメント部が前記リッジエレメント部の両基端からそれぞれ延びる、
   請求項５記載の平面広帯域アンテナ。
8. 前記放射エレメント部が、少なくとも使用周波数帯域での群遅延時間を所定範囲に維持させるサイズのミアンダ状に成形されている、
   請求項６又は７記載の平面広帯域アンテナ。
9. 前記リッジエレメント部に帯域微調整用の調整エレメント部が一体形成されている、
   請求項６又は７記載の平面広帯域アンテナ。
10. １つのプリント基板上に、接地導体パターンと共に一体形成されている、
    請求項１乃至９のいずれかの項記載の平面広帯域アンテナ。
    

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