JP2007142666A - 平面アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】広帯域特性を備えた緩指向性の平面アンテナ装置を提案すること。
【解決手段】平面アンテナ装置１は、誘電体からなる回路基板２の基板面３、４に平衡型アンテナの第１アンテナパターン１１および第２アンテナパターン１２が形成されている。第１アンテナパターン１１は一定線幅ｗの導電体薄膜１１ａにより描かれた細長い一定振幅Ｌ（１１）の三角波形の繰り返しパターンであり、各三角波形のピッチＰ（１１）が誘電体薄膜１１ａの線幅ｗの約３倍とされている。他方の第２アンテナパターン１２も一定線幅ｗの導電体薄膜１２ａにより描かれた細長い一定振幅Ｌ（１２）の細長い三角波形の繰り返しパターンであり、第１アンテナパターン１１の形成領域に対応する領域に形成されており、しかも、当該第１アンテナパターン１１とは直交する状態に形成されている。このアンテナパターンを用いると、平面アンテナ装置に広帯域特性を付与できる。
【選択図】図１

Description

本発明は広帯域特性を備えた緩指向性の平面アンテナ装置に関するものである。

テレビなどのアンテナ装置としては誘電体からなる回路基板の表面に導電体薄膜からなるアンテナパターンが形成された構成の平面アンテナ装置が知られている。

高周波(ＲＦ)信号を扱う電子回路の入出力部は、多くの場合、片側がアースされている不平衡型伝送回路であるので、その端子に直結される伝送ケーブルには不平衡型の同軸線路やマイクロストリップ線路が用いられる。これに対し、ダイポールアンテナやループアンテナなどのアンテナは平衡型であるので、アンテナと伝送ケーブルの間にはインピーダンス変換用のバラン(平衡不平衡変換回路)が必要となる。

平面アンテナ装置においては、アンテナおよびバランを共に誘電体基板の表面に一体的に形成したものが提案されている(特許文献１参照)。平面的にアンテナ・バランを構成することの長所は、アンテナ装置の小型化およびコンパクト化と、一体成形によるコスト低減化などである。
特開２００４−２８９３７１号公報

近年、平面アンテナ装置が、携帯電話などの携帯端末でのテレビ受信兼用アンテナ、無線ＬＡＮの中継用アンテナ、ＶＩＣＳ、ＧＰＳ、ＥＴＣ等の車載用統合アンテナなどに用いられるようになってきている。例えばテレビ受信用アンテナに適用する場合には、ＶＨＦからＵＨＦに亘る広帯域特性が要求される。また、緩指向性であることが望ましい。

しかしながら、従来の平面アンテナ装置は一般に周波数帯域が狭く、特に１００ＭＨｚ以下の低周波帯域の受信感度が低いという問題点がある。

本発明の課題は、このような点に鑑みて、広帯域特性を備えた緩指向性の平面アンテナ装置を提案することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の平面アンテナ装置は、
誘電体からなる回路基板と、
前記回路基板の第１基板面に形成されている平衡型平面アンテナの第１アンテナパターンと、
前記回路基板の第２基板面に形成されている平衡型平面アンテナの第２アンテナパターンとを有し、
前記第１アンテナパターンは、一定線幅の導電体薄膜により描かれた一定振幅の三角波形の繰り返しパターンであり、
前記第２アンテナパターンは、前記第１アンテナパターンとは直交する方向に延びる、一定線幅の導電体薄膜により描かれた一定振幅の三角波形の繰り返しパターンであり、
前記第１および第２アンテナパターンは、前記回路基板を挟み対向配置されていることを特徴としている。

回路基板を挟み、三角波形状のアンテナパターンを直交する状態に形成することにより、特に１００ＭＨｚ以下の低周波数帯域の受信感度が改善され、広帯域特性を備えた平面アンテナ装置を実現できることが確認された。

ここで、前記誘電体基板の前記第１および第２基板面には、導電体薄膜からなる平衡不平衡変換回路パターンが形成されていることが望ましい。

本発明において、前記平衡不平衡変換回路パターンは、
前記回路基板の前記第１基板面に形成された不平衡型伝送回路パターンと、
前記回路基板の前記第２基板面に形成された平衡型伝送回路パターンと、
前記不平衡型伝送回路パターンに接続され、一ヶ所で分断されているループ状の第１結合部パターンと、
前記平衡型伝送回路パターンに接続され、一ヶ所で分断されているループ状の第２結合部パターンとを備え、
前記第１結合部パターンおよび前記第２結合部パターンは、相互に静電容量結合および磁気誘導結合状態が形成されるように、前記回路基板を挟み、対向配置されていることを特徴としている。

ここで、前記第１結合部パターンおよび前記第２結合部パターンは合同あるいは相似形状とすることが望ましい。また、前記第１結合部パターンおよび前記第２結合部パターンは、それらの分断位置が、前記回路基板の基板面に垂直な軸線を中心として１８０度オフセットした位置となるように配置されていることが望ましい。

回路基板を挟み、第１結合部パターンおよび第２結合部パターンを対向配置してあるので、双方のパターンは、磁気誘導結合によって結合されると共に、静電容量結合によっても結合される。よって、同一基板面上にパターンが形成されている場合とは異なり、パターン間が静電容量結合によって結合され、パターン間の磁気誘導結合状態も改善される。したがって、広帯域で伝送特性に優れた平衡不平衡変換回路を得ることができる。

本発明によれば、広帯域特性を備えた緩指向性の平面アンテナ装置を実現できる。

以下に、図面を参照して、本発明を適用した平面アンテナ装置の実施の形態を説明する。

図１は、本発明を適用した平面アンテナ装置を示す平面図および断面図であり、図２はそのアンテナパターンの説明図である。本例の平面アンテナ装置１は、誘電体からなる矩形の回路基板２を有しており、この回路基板の両側の基板面３、４には、導電体薄膜からなるアンテナパターン、同じく導電体薄膜からなるバラン(平衡不平衡変換回路)パターンが形成されている。

アンテナパターンには、一方の基板面３(第１基板面)に形成されたダイポールアンテナなどの平衡型平面アンテナの第１アンテナパターン１１と、他方の基板面４(第２基板面)に形成された平衡型平面アンテナの第２アンテナパターン１２が含まれている。第１アンテナパターン１１は、一定線幅の導電体薄膜１１ａにより描かれた細長い一定振幅Ｌ(１１)の三角波形の繰り返しパターンである。本例では、各三角波形のピッチＰ(１１)が誘電体薄膜１１ａの線幅ｗの約３倍とされている。

反対側の基板面４に形成されている第２アンテナパターン１２も一定線幅ｗの導電体薄膜１２ａにより描かれた細長い一定振幅Ｌ(１２)の細長い三角波形の繰り返しパターンであり、各三角波のピッチＰ(１２)が線幅ｗの約３倍とされている。この第２アンテナパターン１２は、第１アンテナパターン１１の形成領域に対応する領域に形成されており、しかも、当該第１アンテナパターン１１とは直交する状態に形成されている。

また、本例では、アンテナパターンとして、基板面３には、導電体薄膜からなるアンテナパターン１３と、一定線幅の導電体薄膜からなるアンテナパターン１４が形成されている。また、反対側の基板面４にも、一定線幅の導電体薄膜からなるループアンテナパターン１５が形成されている。

次に、バランパターンには、一方の基板面３に形成された不平衡型伝送回路パターン２１と、他方の基板面４に形成された平衡型伝送回路パターン２２が含まれている。また、不平衡型伝送回路パターン２１に接続され、一ヶ所で分断されているループ状の第１結合部パターン２３と、平衡型伝送回路パターン２２に接続され、一ヶ所で分断されているループ状の第２結合部パターン２４とが含まれている。第１結合部パターン２３および第２結合部パターン２４は、相互に静電容量結合および磁気誘導結合状態が形成されるように、回路基板２を挟み、対向配置されている。

本例の第１、第２結合部パターン２３、２４は同一径の円環形状をしている。また、それらの分断位置は、回路基板２の基板面３、４に垂直な軸線を中心として１８０度オフセットした位置となるように配置されている。

また、第１結合部パターン２３の端子２３ａ、２３ｂは不平衡端子であり、これらに接続されている不平衡型伝送回路パターン２１の一方は第１アンテナパターン１１に接続され、他方は接地導体パターン２５に接続されている。第２結合部パターン２４の端子２４ａ、２４ｂは平衡端子であり、これらには、平衡型伝送回路パターン２２のコプラナ線路２２ａ、２２ｂが接続されている。コプラナ線路２２ａ、２２ｂは不平衡型伝送回路パターン２１とは反対方向に延びており、一方が第２アンテナパターン１２に接続され、他方がループアンテナパターン１５に接続されている。

誘電体からなる回路基板２の厚さを十分小さくすれば、第１、第２結合部パターン２３、２４の間の静電容量Ｃおよび相互誘導Ｍが大きくなる。この結果、同一基板面上に両結合部パターンが形成されている場合に比べて、両結合部パターン間に遥かに大きな静電容量結合を得ることができる。また、磁気誘導結合のためにフェライトを用いていないが、回路基板２の厚さ、すなわち、パターン２３、２４の間隔が小さいので、漏れ磁束が少なく、フェライトを用いた場合と同程度の結合状態を得ることができる。

なお、本例の各パターンの形状は一例を示すものであり、各パターンは本例の形状に限定されるものではない。例えば、結合部パターンの形状として、円環状以外に、楕円形、多角形、これらの組み合わせなどの各種の形状を採用することができる。また、第１、第２結合部パターンの形状は同一としてあるが、相似形状とすることも可能である。場合によっては、異なる形状とすることも可能である。

また、本例では、回路基板２は一定厚さの平坦な基板であるが、回路基板とし、例えば湾曲状のものを採用し、その両側の湾曲面に結合部パターンを積層あるいは印刷することも可能である。

本発明者等の実験によれば、回路基板２の基板面３、４に、直交する状態に形成した第１アンテナパターン１１および第２アンテナパターン１２を用いることにより、特に１００ＭＨｚ以下の低周波数帯域の受信感度が改善され、広周波帯域特性を備えた緩指向性の平面アンテナ装置を実現できることが確認された。

なお、第１、２アンテナパターンの導電体薄膜の幅ｗ、その形成領域の形状および大きさ、その三角波パターンの繰り返し回数(ターン数)、ピッチＰ(１１)、Ｐ(１２)、振幅Ｌ(１１)、Ｌ(１２)は、用途に応じて適宜設定すべき性質のものである。

本発明を適用した平面型アンテナ装置を示す平面図および断面図である。 図１のアンテナパターンを示す説明図である。

符号の説明

１ 平面アンテナ装置
２ 回路基板
３、４ 基板面
１１ 第１アンテナパターン
１２ 第２アンテナパターン
１３、１４ アンテナパターン
１５ ループアンテナパターン
２１ 不平衡型伝送回路パターン
２２ 平衡型伝送回路パターン
２３ 第１結合部パターン
２４ 第２結合部パターン

Claims (5)

1. 誘電体からなる回路基板と、
   前記回路基板の第１基板面に形成されている平衡型平面アンテナの第１アンテナパターンと、
   前記回路基板の第２基板面に形成されている平衡型平面アンテナの第２アンテナパターンとを有し、
   前記第１アンテナパターンは、一定線幅の導電体薄膜により描かれた一定振幅の三角波形の繰り返しパターンであり、
   前記第２アンテナパターンは、前記第１アンテナパターンとは直交する方向に延びる、一定線幅の導電体薄膜により描かれた一定振幅の三角波形の繰り返しパターンであり、
   前記第１アンテナパターンおよび前記第２アンテナパターンは、前記回路基板を挟み対向配置されていることを特徴とする平面アンテナ装置。
2. 請求項１において、
   前記誘電体基板の前記第１および第２基板面には、導電体薄膜からなる平衡不平衡変換回路パターンが形成されていることを特徴とする平面アンテナ装置。
3. 請求項２において、
   前記平衡不平衡変換回路パターンは、
   前記回路基板の前記第１基板面に形成された不平衡型伝送回路パターンと、
   前記回路基板の前記第２基板面に形成された平衡型伝送回路パターンと、
   前記不平衡型伝送回路パターンに接続され、一ヶ所で分断されているループ状の第１結合部パターンと、
   前記平衡型伝送回路パターンに接続され、一ヶ所で分断されているループ状の第２結合部パターンとを備え、
   前記第１結合部パターンおよび前記第２結合部パターンは、相互に静電容量結合および磁気誘導結合状態が形成されるように、前記回路基板を挟み、対向配置されていることを特徴とする平面アンテナ装置。
4. 請求項３において、
   前記第１結合部パターンおよび前記第２結合部パターンは合同あるいは相似形状であることを特徴とする平面アンテナ装置。
5. 請求項４において、
   前記第１結合部パターンおよび前記第２結合部パターンは、それらの分断位置が、前記回路基板の基板面に垂直な軸線を中心として１８０度オフセットした位置となるように配置されていることを特徴とする平面アンテナ装置。

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