JP2015027029A - 平面アンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】平面アンテナの表面にレジスト液を塗布して形成した保護層を設けたとしても、放射特性が低下することがなく、むしろアンテナ性能を向上させることができる平面アンテナを提供すること。
【解決手段】導体によって構成されるグランド板と、誘電体によって構成される誘電体層と、導体によって構成されるパッチ素子とを備え、誘電体層が、ポリオレフィン樹脂とグラスファイバーとを積層し、熱融着することによって形成された積層体であり、パッチ素子の表面には保護層が形成されており、保護層を、酸化チタンを含むレジスト液により形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、ＲＦＩＤ用の通信や、放送電波の受信などに用いることができる平面アンテナに関し、具体的には、８６０〜９６０ＭＨｚのＵＨＦ帯を利用する高周波対応の平面アンテナに関する。

従来、ＲＦＩＤ用の通信や、放送電波の受信などに用いることができる平面アンテナの一種であり、帯域が狭く、広い指向性を有するアンテナとして、例えば、パッチアンテナやマイクロストリップアンテナと呼ばれるアンテナが知られている。

パッチアンテナは、例えば、特許文献１（特開平５−１２１９３５号公報）に開示されているような構造を有している。図１９，２０は従来のパッチアンテナの構造を説明するための構成図である。

図１９（ａ）は、従来のパッチアンテナの構成を模式的に表す平面図であり、図１９（ｂ）は、図１９（ａ）のＭ−Ｍ断面を模式的に表すＭ−Ｍ断面図である。また、図２０（ａ）は、従来のパッチアンテナの構成を模式的に表す平面図であり、図２０（ｂ）は、図２０（ａ）のＮ−Ｎ断面を模式的に表すＮ−Ｎ断面図である。

図１９に示すように、パッチアンテナ１００は、グランド板１１０、誘電体基板１２０、パッチ素子１３０、給電線路１４０から構成されている。そして、パッチ素子１３０とグランド板１１０とに挟まれた誘電体基板１２０としては、フッ素樹脂やポリエチレンなどと、グラスファイバーを積層した材料が用いられており、その比誘電率εｒは、２〜３程度であった。

このようなパッチアンテナ１００の帯域特性は、誘電体基板１２０の比誘電率εｒ及び誘電体基板の厚さによって左右され、広帯域にするためには、比誘電率εｒを小さくする（１に近づける）とともに、パッチアンテナ１００の厚さを大きくする必要がある。

また、図２０に示すパッチアンテナ２００では、グランド板１１０の開口１１０ａを貫通する導体ピン１５０によって、グランド板１１０を挟んで位置している給電線路１４０とパッチ素子１３０とを接続している。

このように構成することによって、図１９に示したパッチアンテナ１００に比べて、給電線路１４０の放射損失を抑制し、かつ、広帯域特性を持つパッチアンテナ２００を実現することができる。

しかしながら、図１９，２０に示すようなパッチアンテナ１００，２００では、例えば、８６０〜９６０ＭＨｚのＵＨＦ帯を利用する高周波対応のアンテナとする場合、アンテナの電波特性を向上させるために、誘電体基板１２０の厚さを大きくする必要がある。

また、誘電体基板１２０の厚さが大きくなると、アンテナの性能は、誘電体基板１２０に使用される材料にも影響されることになり、使用される材料によっては、給電線路１４０の放射損失が増大したり、アンテナの利得が低下したりすることになる。

このため、本発明者等は、特許文献２（特開２０１３−８９９９５号公報）に開示されるように、誘電体基板として、ポリオレフィン樹脂とグラスファイバー樹脂とを積層し、熱融着することによって形成された積層体を用いた平面アンテナを発明するに至った。

このような、誘電体基板を用いることによって、誘電体基板の寸法安定性に優れるとともに、誘電正接が低く、ＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio：電圧定在波比）特性に優れ、安定して高いアンテナ特性が得られることになる。

特開平５−１２１９３５号公報 特開２０１３−８９９９５号公報

ところで、従来このようなパッチアンテナは、保護のため表面に有機材料系レジスト液を塗布し乾燥させてなる保護層を有し、さらに、保護の目的や、視認性や美観の観点から、例えば、樹脂製のケースなどに封入されて用いられている。

一般的に、保護層として用いられる有機材料系レジスト液としては、実績がありまた低コストであるため、例えば、アクリル樹脂、ビニル樹脂、ポリエステル樹脂などを含むレジスト液が用いられている。しかしながら、このように有機材料系レジスト液を塗布して保護層を形成した場合、パッチアンテナの放射特性が若干低下するという問題が生じていた。

本発明はこのような現状を鑑み、平面アンテナの表面にレジスト液を塗布して形成した保護層を設けたとしても、放射特性が低下することがなく、むしろアンテナ性能を向上させることができる平面アンテナを提供することを目的とする。

本発明は、前述したような従来技術における課題を解決するために発明されたものであって、本発明の平面アンテナは、ＵＨＦ帯の電波を送受信するための平面アンテナであって、
導体によって構成されるグランド板と、
誘電体によって構成される誘電体層と、
導体によって構成されるパッチ素子と、
を備え、
前記誘電体層が、ポリオレフィン樹脂とグラスファイバーとを積層し、熱融着することによって形成された積層体であり、
前記パッチ素子の表面には保護層が形成されており、
前記保護層が、酸化チタンを含むレジスト液により形成されていることを特徴とする。

このように、電波の放射並びに受信するパッチ素子表面において、誘電率の高い保護層が形成されていることにより、パッチ素子表面において電波の反射が起こりにくく、また、電波を集めやすいため、誘電正接が影響しにくく、インピーダンスの整合性が優れる。

このため、本発明の平面アンテナは、従来の有機材料系レジスト液により形成された保護層を有する平面アンテナと比べて、アンテナ利得やＶＳＷＲ特性などに優れ、平面アンテナの性能を向上することができる。

また、前記グランド板の表面に、前記保護層を形成することもできる。このように、グランド板の表面に保護層を設けたとしても、アンテナの性能が劣化することがない。

また、前記平面アンテナが、さらに、誘電体によって構成される第二誘電体層と、ストリップライン回路を構成するストリップライン層とを備え、
前記第二誘電体層が、ポリオレフィン樹脂とグラスファイバーとを積層し、熱融着することによって形成された積層体であり、
前記パッチ素子、前記誘電体層、前記グランド板、前記第二誘電体層、前記ストリップライン層の順に積層されて構成することもできる。

この場合、前記第二誘電体層及び前記ストリップライン層の表面に、前記保護層を形成することができる。
このように構成することによって、ストリップライン層を調整することによって、平面アンテナのアンテナ特性を調整することができるため、所望の帯域に応じたアンテナ設計を容易に行うことができる。

また、前記保護層の厚さは、２０μｍ〜１５０μｍであることが好ましい。保護層の厚みが、２０μｍよりも薄いと平面アンテナの表面を十分に保護することができず、１５０μｍよりも厚いと受信する電波の反射率が高くなりアンテナ性能が向上しない場合がある。

また、前記レジスト液が、少なくとも、芳香環を有さないカルボキシル基含有樹脂と、ルチル型酸化チタンとを含むことが好ましい。
ルチル型酸化チタンは、光活性をほとんど有さないため、安定したレジスト膜を得ることができる。

また、前記保護層は、表面の反射率が７２〜８０％である白色であることが好ましい。
このように、酸化チタンを含むレジスト液を用いて、白色の保護層を設けることにより、アンテナ利得やＶＳＷＲ特性に優れた平面アンテナとすることができる。

また、前記ポリオレフィン樹脂は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、シクロオレフィンポリマーのうちから選択される樹脂であることが好ましい。

このような樹脂を用いることによって、平面アンテナを軽量にすることができ、特に、ポリメチルペンテンなどのように比重が１以下となる樹脂を用いることによって、平面アンテナの比重を１以下とし、例えば、水に浮かばせることなどを可能とし、平面アンテナの用途を広げることができる。

また、前記グラスファイバーは、ガラス繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維、炭素繊維のうちから選択される繊維を含有する織布または不織布の繊維基材であることが好ましい。

このような繊維を用いることによって、誘電体層の寸法安定性を高めることができ、良好なアンテナ特性を有する平面アンテナを容易に製造することができる。

本発明によれば、少なくともパッチ素子の表面に設けられた保護層が、酸化チタンを含むレジスト液により形成されているため、従来の有機材料系レジスト液を用いた場合と比べて、インピーダンスの整合性や放射利得などのアンテナ特性を向上させることができる。

図１は、本発明の平面アンテナの一実施例に係る構造を説明するための平面構成図である。 図２は、図１の部分拡大図である。 図３は、図１の背面構成図である。 図４は、図３の部分拡大図である。 図５は、図１のＡ−Ａ断面を模式的に表す部分拡大断面図である。 図６は、本実施例の平面アンテナの形成方法の一例を説明するための模式図である。 図７は、本発明の平面アンテナの別の実施例に係る構造を説明するための平面構成図である。 図８は、図７の部分拡大図である。 図９は、図７の背面構成図である。 図１０は、図９の部分拡大図である。 図１１は、図７のＢ−Ｂ断面を模式的に表す部分拡大断面図である。 図１２は、本発明の平面アンテナのさらに別の実施例に係る構造を説明するための平面構成図である。 図１３は、図１２の部分拡大図である。 図１４は、図１２の平面アンテナのグランド板を構成する導体層の構成図である。 図１５は、図１２の平面アンテナの背面構成図である。 図１６は、図１５の部分拡大図である。 図１７は、図１２のＣ−Ｃ断面を模式的に表す部分拡大断面図である。 図１８は、図１２のＤ−Ｄ断面を模式的に表す部分拡大断面図である。 図１９は、従来のパッチアンテナの構成を説明するための構成図である。 図２０は、従来のパッチアンテナの構成を説明するための構成図である。

以下、本発明の実施の形態（実施例）を図面に基づいてより詳細に説明する。
図１は、本発明の平面アンテナの一実施例に係る構造を説明するための平面構成図、図２は、図１の部分拡大図、図３は、図１の背面構成図、図４は、図３の部分拡大図、図５は、図１のＡ−Ａ断面を模式的に表す部分拡大断面図である。

図１〜５に示すように、本実施例における平面アンテナ１０は、直線偏波用の平面アンテナであり、グランド板を構成する導体層１２と、誘電体層１４と、パッチ素子を構成する導体層１６とを有している。

また、平面アンテナ１０には、グランド板（導体層１２）からパッチ素子（導体層１６）まで貫通する貫通孔２６が設けられており、この貫通孔２６を介して、グランド板（導体層１２）側からパッチ素子（導体層１６）側へ給電線（図示せず）を挿通させ、パッチ素子（導体層１６）の給電点１６ａと接続されるように構成されている。なお、給電点１６ａと給電線を接続する場合には、例えば、はんだなどで接着することができる。

また、グランド板（導体層１２）には、接地点１２ａが設けられており、接地点１２ａとアース線（図示せず）とが接続されるように構成されている。このように構成することによって、平面アンテナ１０を使用する際に、グランド板（導体層１２）を電気的に接地された状態にすることができる。なお、接地点１２ａとアース線を接続する場合には、例えば、はんだなどで接着することができる。

なお、符号１２ｂは、貫通孔２６に挿入された給電線がぐらついたり抜け落ちたりしないように、給電線と導体層１２とを、例えば、はんだなどで接着するための接着点である。
なお、接着点１２ｂとグランド板１２ｃとは電気的に接続されないように、図４に示すように、導体層１２の一部が除去されている。（以下、単にグランド板１２ｃという場合には、「導体層１２のうち接着点１２ｂを除いた箇所」のことを言う。）

導体層１２及び導体層１６の材料は、導電性材料であれば、特に限定されるものではないが、例えば、銅や金など導電率の高い金属を用いることが好ましい。なお、後述するように、誘電体層１４と積層して平面アンテナ１０を形成するため、導体層１２及び導体層１６は、フィルム状の導電性材料、すなわち、銅箔（例：電解銅箔や圧延銅箔）や金箔などを用いることが好ましい。

また、導体層１２及び導体層１６の厚さは、特に限定されるものではないが、通常、５〜７０μｍ、好ましくは、９〜３５μｍ程度である。

また、誘電体層１４は、ポリオレフィン樹脂とグラスファイバーとが積層して形成されている。
ポリオレフィン樹脂としては、特に限定されるものではないが、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリメチルペンテン（ＰＭＰ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）などを用いることができる。なお、ポリオレフィンの発泡材料は、寸法安定性に欠けることがある。

なお、ポリオレフィンとして、例えば、ポリメチルペンテン（ＰＭＰ）など、比重の小さい材料を選択することによって、平面アンテナの比重を１以下とすることができ、例えば、水に浮かばせることなどを可能とし、平面アンテナの用途を広げることができる。

また、グラスファイバーとしては、特に限定されるものではないが、例えば、ガラス繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維、炭素繊維などから選択される繊維を含有する織布または不織布の繊維基材を用いることができる。

なお、ポリオレフィン樹脂とグラスファイバーとを積層するために、ポリオレフィン樹脂及びグラスファイバーはフィルム状に形成したものを用いることが好ましい。
フィルム状のポリオレフィン（以下、「ポリオレフィン樹脂フィルム」とも言う）の厚さは、特に限定されるものではないが、５０μｍ程度のものが好ましい。このようなポリオレフィン樹脂フィルムとしては、例えば、ＰＭＰフィルムとして、市販の「オピュラン（登録商標）」（三井化学（株）製）などを用いることができる。

また、フィルム状のグラスファイバー（以下、「グラスファイバーフィルム」とも言う）の厚さは、特に限定されるものではないが、３０μｍ〜１９０μｍ程度のものが好ましい。このようなグラスファイバーフィルムとしては、例えば、「Ｅ１４Ａ ０４（商品名）」（ユニチカ（株）製）、「ＷＥＡ１８Ｔ（商品名）」（日東紡（株）製）などを用いることができる。

このような、導体層１２、誘電体層１４を構成するポリオレフィン樹脂フィルム１４ａ、グラスファイバーフィルム１４ｂ、導体層１６を積層し、後述するように、この積層体を加熱・加圧し熱融着させることによって、本実施例の平面アンテナ１０が製造される。

なお、平面アンテナ１０の厚さとしては、通常、１．５ｍｍ〜１０ｍｍ程度、好ましくは、２ｍｍ〜６ｍｍ程度である。平面アンテナ１０の厚さが１．５ｍｍよりも薄いと安定した所望の電波特性が得られず、１０ｍｍよりも厚くなると加工性が悪く、例えば、スルーホール加工ができないなどの問題が生じる。

このため、平面アンテナ１０の厚さが上記のようになるように、導体層１２、ポリオレフィン樹脂フィルム１４ａ、グラスファイバーフィルム１４ｂ、導体層１６の厚さや、ポリオレフィン樹脂フィルム１４ａ及びグラスファイバーフィルム１４ｂの枚数を決定する必要がある。

本実施例の平面アンテナ１０は、上述したような、導体層１２、誘電体層１４、導体層１６を積層するとともに、加熱・加圧し熱融着させることによって形成されている。
具体的には、図６に示すように、導体層１２、誘電体層１４を構成するポリオレフィン樹脂フィルム１４ａ及びグラスファイバーフィルム１４ｂ、導体層１６が多層に積層された状態で、緩衝用金属層１８，２０を介して加熱・加圧用金型１９，２１によって挟持する。

なお、符号１４ｃは、導体層１２，１６との接着性を高めるためにエッチング処理や、プラズマ処理などの表面処理を施されたポリオレフィン樹脂フィルムである。

この状態で、加熱・加圧用金型１９，２１をポリオレフィン樹脂フィルム１４ａの融点以上に加熱（本実施例においてはＰＭＰの融点である２４０℃以上、好ましくは、２４０℃〜２６０℃に加熱）して、厚さ方向（図６に示す矢印Ｘの方向）に所定圧力で所定時間（本実施例においては８〜１５ｋｇ／ｃｍ²で２〜１０分程度）加圧する。

このように、加熱・加圧し熱融着させることによって、導体層１２と、誘電体層１４と、導体層１６とが接合一体化して、平面アンテナ１０が製造される。
なお、本実施例では、ポリオレフィン樹脂フィルム１４ａを１９枚、グラスファイバーフィルム１４ｂを２０枚、表面処理を施されたポリオレフィン樹脂フィルム１４ｃを２枚用いて誘電体層１４を形成しているが、それぞれの枚数は特に限定されず、上述するような平面アンテナ１０の厚さとなるように選択すれば、適宜変更が可能である。

また、本実施例においては、導体層１２及び導体層１６の表面を保護するために、保護層２８及び保護層３０を設けている。なお、上述する接地点１２ａ、接着点１２ｂ、給電点１６ａを形成するために、導体層１２及び導体層１６の一部には保護層２８，３０が設けられていない。

なお、保護層としては、少なくともパッチ素子（導体層１６）の表面に設けられていればよく、グランド板（導体層１２）の表面には保護層を設けなくとも、アンテナ性能に大きな違いはない。

このような保護層２８，３０は、酸化チタンを含むレジスト液を塗布し乾燥させて形成されている。このような保護層２８，３０としては、少なくとも、芳香環を有さないカルボキシル基含有樹脂と、ルチル型酸化チタンとを含むレジスト液を塗布し乾燥させて形成することがより好ましい。レジスト液は、より好ましくは、エポキシ化合物を含む。

芳香環を有さないカルボキシル基含有樹脂としては、例えば、カルボキシル基含有（メタ）アクリル系共重合樹脂と、１分子中にオキシラン環およびエチレン性不飽和基を有する化合物との反応により得られる、カルボキシル基を有する共重合系樹脂を用いることができる。

カルボキシル基含有（メタ）アクリル系共重合樹脂は、（メタ）アクリル酸エステルと、１分子中に１個の不飽和基および少なくとも１個のカルボキシル基を有する化合物とを共重合させて得られる。

（メタ）アクリル酸エステルとしては、例えば、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、プロピル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、ペンチル（メタ）アクリレート、ヘキシル（メタ）アクリレート等の（メタ）アクリル酸アルキルエステル類、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ヒドロキプロピル（メタ）アクリレート、ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、カプロラクトン変性２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート等の水酸基含有（メタ）アクリル酸エステル類、メトキシジエチレングリコール（メタ）アクリレート、エトキシジエチレングリコール（メタ）アクリレート、イソオクチルオキシジエチレングリコール（メタ）アクリレート、メトキシトリエチレングリコール（メタ）アクリレート、メトキシポリエチレングリコール（メタ）アクリレート等のグリコール変性（メタ）アクリレート類などを挙げることができる。これらは単独で用いても、２種以上を混合して用いてもよい。なお、本明細書中において、（メタ）アクリレートとは、アクリレート及びメタアクリレートを総称する用語である。

また、１分子中に１個の不飽和基および少なくとも１個のカルボキシル基を有する化合物としては、アクリル酸、メタクリル酸、不飽和基とカルボン酸の間が鎖延長された変性不飽和モノカルボン酸、例えば、β−カルボキシエチル（メタ）アクリレート、２−アクリロイルオキシエチルコハク酸、２−アクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタル酸、ラクトン変性等によりエステル結合を有する不飽和モノカルボン酸、エーテル結合を有する変性不飽和モノカルボン酸、さらにはマレイン酸等のカルボキシル基を分子中に２個以上含むものなどを挙げることができる。これらは単独で用いても、２種以上を混合して用いてもよい。

また、１分子中にオキシラン環およびエチレン性不飽和基を有する化合物としては、例えば、グリシジル（メタ）アクリレート、α−メチルグリシジル（メタ）アクリレート、３，４−エポキシシクロヘキシルメチル（メタ）アクリレート、３，４−エポキシシクロヘキシルエチル（メタ）アクリレート、３，４−エポキシシクロヘキシルブチル（メタ）アクリレート、３，４−エポキシシクロヘキシルメチルアミノアクリレート等を挙げることができる。中でも、３，４−エポキシシクロヘキシルメチル（メタ）アクリレートが好ましい。これらは単独で用いても、２種以上を混合して用いてもよい。

なお、芳香環を有さないカルボキシル基含有樹脂は、その酸価が５０〜２００ｍｇＫＯＨ／ｇの範囲にあることが好ましい。酸化が５０ｍｇＫＯＨ／ｇ未満の場合には、弱アルカリ水溶液での未露光部分の除去が難しいことがある。２００ｍｇＫＯＨ／ｇを超えると、硬化被膜の耐水性、電気特性が劣ることがある。

また、芳香環を有さないカルボキシル基含有樹脂の重量平均分子量は、５，０００〜１００，０００の範囲にあることが好ましい。重量平均分子量が５，０００未満の場合には、指触乾燥性が著しく劣ることがある。また、重量平均分子量が１００，０００を超えると現像性、貯蔵安定性が著しく悪化することがある。

なお、本実施例において、酸化チタンは白色顔料として用いられている。酸化チタンとしては、アナターゼ型、ルチル型、ブルッカイト型が知られているが、光活性をほとんど有さず、安定したレジスト膜を得ることができることからルチル型酸化チタンを用いることが好ましい。

なお、ルチル型酸化チタンとしては、既知のものを使用することができ、具体的には、ＴＲ−６００、ＴＲ−７００、ＴＲ−７５０、ＴＲ−８４０（いずれも富士チタン工業（株）製）、Ｒ−５５０、Ｒ−５８０、Ｒ−６３０、Ｒ−８２０、ＣＲ−５０、ＣＲ−６０、ＣＲ−９０（いずれも石原産業（株）製）、ＫＲ−２７０、ＫＲ−３１０、ＫＲ−３８０（いずれもチタン工業（株）製）などを用いることができる。

また、エポキシ化合物としては、例えば、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、ジグリシジルフタレート樹脂、トリグリシジルイソシアヌレート等の複素環式エポキシ樹脂、ビキシレノール型エポキシ樹脂、ビフェノール型エポキシ樹脂、テトラグリシジルキシレノイルエタン樹脂などの希釈剤に難溶性のエポキシ樹脂や、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型樹脂、臭素化ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型またはクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、ビスフェノールＡのノボラック型エポキシ樹脂、キレート型エポキシ樹脂、グリオキザール型エポキシ樹脂、アミノ基含有エポキシ樹脂、ゴム変性エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエンフェノリック型エポキシ樹脂、シリコーン変性エポキシ樹脂、ε−カプロラクトン変性エポキシ樹脂などの希釈剤に可溶性のエポキシ樹脂が挙げられる。これらのエポキシ樹脂は、単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。上記した中でも、芳香環を有さないエポキシ化合物を用いることがより好ましい。
その他、レジスト液は、光重合開始剤や希釈剤を含んでいてもよい。

なお、このように芳香環を有さないカルボキシル基含有樹脂と、ルチル型酸化チタンとを含むレジスト液としては、具体的には、ＰＳＲ−４０００ＬＥＷシリーズ（太陽インキ（株）製）などを用いることができる。

また、保護層２８，３０の厚さとしては、２０μｍ〜１５０μｍが好ましい。保護層２８，３０の厚みが、２０μｍよりも薄いと平面アンテナ１０の表面を十分に保護することができず、１５０μｍよりも厚いと受信する電波の反射率が高くなりアンテナ性能が向上しない場合がある。

なお、ルチル型酸化チタンを含むレジスト液を用いて保護層２８，３０を形成することによって、保護層２８，３０の色は白色となる。具体的には、保護層２８，３０の表面が、色彩式差計（コニカミノルタ（株）製ＣＲ−４００）での測定で、反射率が７２〜８０％である白色となるように、ルチル型酸化チタンの含有量や保護層の厚さを調整することが好ましい。

また、このような酸化チタンを含むレジスト液をパッチ素子（導体層１６）及びグランド板（導体層１２）の表面に塗布する方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、カーテンコーター、ディップコーター、スプレーなどを用いた塗布方法を用いることができ、塗膜の厚さの調整や均一でむらのない塗膜の形成が容易であることからカーテンコーターを用いた塗膜方法がより好ましい。

なお、図５においては、導体層１２、誘電体層１４、導体層１６、保護層２８、保護層３０の厚さは、説明のため、実際のスケールとは異なって描かれている。また、図６では、導体層１２、ポリオレフィン樹脂フィルム１４ａ、グラスファイバーフィルム１４ｂ、表面処理を施されたポリオレフィン樹脂フィルム１４ｃ、導体層１６、緩衝用金属層１８，２０、加熱・加圧用金型１９，２１の厚さ及び大きさは、説明のため、実際のスケールとは異なって描かれている。

図７は、本発明の平面アンテナの別の実施例に係る構造を説明するための平面構成図、図８は、図７の部分拡大図、図９は、図７の背面構成図、図１０は、図９の部分拡大図、図１１は、図７のＢ−Ｂ断面を模式的に表す部分拡大断面図である。

この実施例の平面アンテナ１０は、図１〜６に示す平面アンテナ１０と基本的には同様な構成であり、また、原理も同様であるので、同一の構成部材には、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。

なお、図１１においては、導体層１２、誘電体層１４、導体層１６、保護層２８、保護層３０の厚さは、説明のため、実際のスケールとは異なって描かれている。

本実施例における平面アンテナ１０は、円偏波用の平面アンテナであり、導体層１２の一部が除去され、グランド板１２ｃと電気的に接続されないように形成された部品実装部１２ｄを有している。

この部品実装部１２ｄに、チップ抵抗などの電子部品（図示せず）を実装することによって、平面アンテナ１０のインピーダンスをコントロールすることができる。

図１２は、本発明の平面アンテナのさらに別の実施例に係る構造を説明するための平面構成図、図１３は、図１２の部分拡大図、図１４は、図１２の平面アンテナのグランド板を構成する導体層を示す構成図、図１５は、図１２の背面構成図、図１６は、図１５の部分拡大図、図１７は、図１２のＣ−Ｃ断面を模式的に表す部分拡大断面図、図１８は、図１２のＤ−Ｄ断面を模式的に表す部分拡大断面図である。

この実施例の平面アンテナ１０は、図１〜６に示す平面アンテナ１０と基本的には同様な構成であり、また、原理も同様であるので、同一の構成部材には、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。

本実施例における平面アンテナ１０は、広帯域用の平面アンテナであり、第二誘電体層３２及びストリップライン回路３４が設けられている。
なお、第二誘電体層３２は、誘電体層１４と同様に、ポリオレフィン樹脂フィルムとグラスファイバーフィルムとの積層体から形成することができる。

また、ストリップライン回路３４は、第二誘電体層３２の表面に設けられたストリップライン回路であって、所望の帯域において安定して高いアンテナ特性が得られるように、ストリップライン回路を設計することができる。

このように構成される本実施例における平面アンテナ１０には、ストリップライン回路３４からパッチ素子（導体層１６）側まで貫通する貫通孔２６ａ，２６ｂ，２６ｃが設けられている。

貫通孔２６ａ，２６ｂ，２６ｃはそれぞれ、スルーホール実装されており、貫通孔２６ａ，２６ｂはパッチ素子１６と接続されており、貫通孔２６ｃはグランド板１２ｃと接続されている。

なお、図１４に示すように、導体層１２の貫通孔２６ａ，２６ｂに対応する箇所には、ストリップライン回路３４とグランド板１２ｃとが導通しないように、スルーホール避け加工１２ｅがなされている。

このように構成された本実施例の平面アンテナ１０では、給電線はストリップライン回路３４の給電点３４ａと接続され、アース線はストリップライン回路３４の接地点３４ｂと接続されることになる。

なお、符号３４ｃ，３４ｄで示す部品実装部に、チップ抵抗などの電子部品（図示せず）を実装することによって、平面アンテナのインピーダンスをコントロールすることができる。

このように、本実施例の平面アンテナ１０では、電波放射機能を担うパッチ素子（導体層１６）と、アンテナ特性の調整を担う第二誘電体層３２及びストリップライン回路３４とによって、グランド板１２ｃを挟むように構成している。

このように構成することによって、第二誘電体層３２の厚みや、ストリップライン回路３４の線幅を調整することによって、平面アンテナ１０のアンテナ特性を調整することができ、所望の帯域に応じたアンテナ設計を容易に行うことができる。

なお、図１７及び図１８においては、導体層１２、誘電体層１４、導体層１６、第二誘電体層３２、ストリップライン回路３４、保護層２８、保護層３０の厚さは、説明のため、実際のスケールとは異なって描かれている。

以上、本発明の好ましい実施の態様を説明してきたが、本発明はこれに限定されることはなく、例えば、上記実施例においては、積層したポリオレフィン樹脂フィルムやグラスファイバーフィルムなどを厚さ方向に対して上下から加熱・加圧して、平面アンテナを形成しているが、加熱・加圧用金型２１のみを厚さ方向下向きに加圧することによって、平面アンテナを形成してもよく、平面アンテナの形成方法については特に限定されないなど、本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

以下、本発明の一実施形態における平面アンテナのアンテナ利得、ＶＳＷＲ特性の測定データと、比較例として保護層に有機材料系レジストを用いた場合のアンテナ利得、ＶＳＷＲ特性の測定データを示す。

なお、以下の実施例及び比較例においては、９２１．５ＭＨｚの周波数の電波に対してアンテナ特性が最も良好となるように設計された平面アンテナ（すなわち、中心周波数が９２１．５ＭＨｚの平面アンテナ）を用いている。

また、アンテナ利得の測定は、３ｍ法電波暗室において行い、ＶＳＷＲ特性の測定は、電波暗室ではない屋内において、３ｍ法での測定に準じて行った。
表１は、酸化チタンを含むレジスト液を塗布し乾燥させて形成された保護層が設けられた図１２〜１８に示す平面アンテナ（以下、「実施例の平面アンテナ」と言う）の各周波数におけるアンテナ利得を示すデータである。

また、表２は、有機材料系レジスト液を塗布し乾燥させて形成された保護層が設けられた平面アンテナ（以下、「比較例の平面アンテナ」と言う）の各周波数におけるアンテナ利得を示すデータである。なお、比較例の平面アンテナは、実施例の平面アンテナとは保護層が異なるだけであり、グランド板、誘電体層、パッチ素子などの構成は全く同じである。

表１，２に示すように、比較例の平面アンテナよりも、本実施例の平面アンテナのほうが、アンテナ利得は０．１〜０．２ｄＢｉ上昇、すなわち、アンテナ利得が２〜５％向上している。

また、表３は、本実施例の平面アンテナと比較例の平面アンテナにおける各周波数のＶＳＷＲの値を示すデータである。

表３に示すように、中心周波数に近い９２０ＭＨｚにおけるＶＳＷＲは、２．６％しか向上していないが、中心周波数から離れた周波数におけるＶＳＷＲは、およそ２０〜３０％程度向上している。

すなわち、本発明に係る平面アンテナは、中心周波数のみならず、幅広い周波数帯において、アンテナ利得やＶＳＷＲ特性に優れる。そのため、広帯域で使用可能な平面アンテナとすることができ、ＵＨＦ帯域で使用可能であるＲＦＩＤやスマートグリッド向けスマートメーター用アンテナなどに利用できる。

１０ 平面アンテナ
１２ 導体層
１２ａ 接地点
１２ｂ 接着点
１２ｃ グランド板
１２ｄ 部品実装部
１２ｅ スルーホール避け加工
１４ 誘電体層
１４ａ ポリオレフィン樹脂フィルム
１４ｂ グラスファイバーフィルム
１４ｃ 表面処理を施されたポリオレフィン樹脂フィルム
１６ 導体層（パッチ素子）
１６ａ 給電点
１８ 緩衝用金属層
１９ 加熱・加圧用金型
２０ 緩衝用金属層
２１ 加熱・加圧用金型
２６ 貫通孔
２６ａ 貫通孔
２６ｂ 貫通孔
２６ｃ 貫通孔
２８ 保護層
３０ 保護層
３２ 第二誘電体層
３４ ストリップライン回路
３４ａ 給電点
３４ｂ 接地点
３４ｃ 部品実装部
３４ｄ 部品実装部
１００ パッチアンテナ
１１０ グランド板
１１０ａ 開口
１２０ 誘電体基板
１２０ｂ 誘電体基板
１３０ パッチ素子
１４０ 給電線路
１５０ 導体ピン
２００ パッチアンテナ

Claims (9)

1. ＵＨＦ帯の電波を送受信するための平面アンテナであって、
   導体によって構成されるグランド板と、
   誘電体によって構成される誘電体層と、
   導体によって構成されるパッチ素子と、
   を備え、
   前記誘電体層が、ポリオレフィン樹脂とグラスファイバーとを積層し、熱融着することによって形成された積層体であり、
   前記パッチ素子の表面には保護層が形成されており、
   前記保護層が、酸化チタンを含むレジスト液により形成されていることを特徴とする平面アンテナ。
2. 前記グランド板の表面に、前記保護層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の平面アンテナ。
3. 前記平面アンテナが、さらに、誘電体によって構成される第二誘電体層と、ストリップライン回路を構成するストリップライン層とを備え、
   前記第二誘電体層が、ポリオレフィン樹脂とグラスファイバーとを積層し、熱融着することによって形成された積層体であり、
   前記パッチ素子、前記誘電体層、前記グランド板、前記第二誘電体層、前記ストリップライン層の順に積層されて構成されていることを特徴とする請求項１に記載の平面アンテナ。
4. 前記第二誘電体層及び前記ストリップライン層の表面に、前記保護層が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の平面アンテナ。
5. 前記保護層の厚さが、２０μｍ〜１５０μｍであることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の平面アンテナ。
6. 前記レジスト液が、少なくとも、芳香環を有さないカルボキシル基含有樹脂と、ルチル型酸化チタンとを含むことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の平面アンテナ。
7. 前記保護層は、表面の反射率が７２〜８０％である白色であることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の平面アンテナ。
8. 前記ポリオレフィン樹脂が、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、シクロオレフィンポリマーのうちから選択される樹脂であることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の平面アンテナ。
9. 前記グラスファイバーが、ガラス繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維、炭素繊維のうちから選択される繊維を含有する織布または不織布の繊維基材であることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の平面アンテナ。

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