JP2015164272A - 平面アンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】 ミリ波帯用の平面アンテナの指向特性を向上させるとともに、広帯域化することを目的とする。【解決手段】 給電線１３は、主給電線２１と、２つの副給電線２２と、主給電線２１を２つの副給電線２２に分岐する分配器Ｓ２とを有している。分配器Ｓ２は、主給電線２１の両サイドエッジ２１Ｌ，２１Ｒを副給電線２２の第１エッジ２２１と繋ぐ曲線からなる２つのアウターエッジ３０Ｌ，３０Ｒと、副給電部２２の第２エッジ２２２を互いに繋ぐインナーエッジ３１とを備え、インナーエッジ３１が、互いに他方に向かって凸となる２つのインナー曲線３１Ｌ，３１Ｒで構成され、主給電線２１側に向けて窪む尖頭形状からなる。【選択図】 図１

Description

本発明は、平面アンテナに係り、更に詳しくは、電磁波を放射するための放射パターンが誘電体基板上に形成された平面アンテナ、例えば、マイクロ波帯やミリ波帯の電波を利用した通信等に用いることができるマイクロストリップアンテナの改良に関する。

マイクロストリップアンテナは、誘電体基板上に形成されたマイクロストリップ線路を利用して、マイクロ波帯やミリ波帯の電磁波を送受信する小型軽量の平面アンテナであり、例えば、監視レーダー用アンテナとして利用されている。

図１１は、従来のマイクロストリップアンテナの一構成例を示した図である（例えば、特許文献１）。マイクロストリップアンテナは、誘電体基板１０の前面にアンテナパターン１１が形成され、当該誘電体基板１０の背面側に接地板が形成された平面アンテナである。アンテナパターン１１は、給電点１２、給電線１３及び放射素子１４により構成され、給電線１３を介して、給電点１２から放射素子１４へ電力が供給される。

マイクロストリップアンテナは、２以上の放射素子１４を設けることにより、指向特性を向上させることができるが、２以上の放射素子を共通の給電点１２に接続しようとすれば、給電線１３上に分配器Ｓ３を設ける必要がある。分配器Ｓ３は、主給電線２１を２以上の副給電線２２に分岐させるＴ字形状のパターンであり、分岐された副給電線２２ごとに放射素子１４が接続される。

給電線１３上に分配器Ｓ３を設けた場合、特性インピーダンスの不整合により、分配器Ｓ３において電力の反射が生じ、アンテナ利得が低下する。そこで、従来のマイクロストリップアンテナでは、λ／４変成器と呼ばれるインピーダンス変成器２６が設けられている。インピーダンス変成器２６は、主給電線２１と分配器Ｓ３の間に挿入される素子であり、主給電線２１とは異なる線路幅を有し、１／４波長の線路長を有している。このようなインピーダンス変成器２６を設けることにより、分配器Ｓ２における反射を抑制し、アンテナ利得の低下を抑制することができる。

しかしながら、上述した従来のマイクロストリップアンテナは、インピーダンス変成器２６によって帯域幅が制限され、広帯域のマイクロストリップアンテナを実現することができないという問題があった。例えば、６０ＧＨｚ帯で使用されるマイクロストリップアンテナの場合、インピーダンス変成器２６を用いると、帯域幅が１ＧＨｚ程度に制限され、数ＧＨｚ以上の帯域幅で使用することはできない。

さらに、分配器Ｓ３を形成するＴ字パターンからは不要波が放射されるため、当該不要波が放出され、放射効率を低下させ、あるいは、指向特性に悪影響を与えるという問題もあった。

ＷＯ２００６／１３２０２

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、不要放射を抑制した平面アンテナを提供することを目的とする。また、広帯域の平面アンテナを提供することを目的とする。特に、ミリ波帯で使用される平面アンテナにおいて不要放射を抑制しつつ、広帯域化することを目的とする。

第１の本発明による平面アンテナは、給電線を介して共通の給電点から２以上の放射素子へ給電する平面アンテナにおいて、上記給電線は、主給電線と、２つの副給電線と、上記主給電線を２つの上記副給電線に分岐する分配器とを有し、上記分配器は、上記主給電線の両サイドエッジを上記副給電線の第１エッジと繋ぐ曲線からなる２つのアウターエッジと、上記副給電部の第２エッジを互いに繋ぐインナーエッジとを備え、上記インナーエッジが、互いに他方に向かって凸となる２つの曲線で構成され、上記主給電線側に向けて窪む尖頭形状からなることを特徴とする平面アンテナ。

このような構成を採用することにより、分配器のアウターエッジ及びインナーエッジを分岐経路に沿って曲線で構成することができる。このため、分配器から不要波が放射されるのを抑制することができる。また、インピーダンス変成器を用いることなく反射を抑制することができ、平面アンテナを広帯域化することができる。

第２の本発明による平面アンテナは、上記構成に加えて、上記インナーエッジが、２つの円弧で構成され、上記アウターエッジが、対向する上記円弧と同心円となる円弧で構成される。このような構成を採用することにより、分配器における不要波の放射をより効果的に抑制することができる。

第３の本発明による平面アンテナは、上記構成に加えて、上記副給電線が、ともに上記主給電線と略直交し、互いに反対方向に延び、上記分配器のアウターエッジが、中心角が略９０°となるように構成される。このような構成を作用することにより、より小さな基板にアンテナパターンを配置することができ、製造コストを低減することができる。

第４の本発明による平面アンテナは、給電線を介して共通の給電点から２以上の放射素子に給電する平面アンテナにおいて、上記給電線が、上記給電点側の主給電線を上記放射素子側の２つの副給電線に分岐させる分配器とを有し、上記分配器が、上記主給電線を２つの上記副給電線とそれぞれ接続する２つの接続線を重ね合わせた形状からなり、上記接続線が、上記主給電線を上記副給電線と滑らかに接続する湾曲線形状からなる。

第５の本発明による平面アンテナは、給電線を介して共通の給電点から３以上の放射素子に給電する平面アンテナにおいて、上記給電線が、上記給電点側の主給電線を上記放射素子側の３つの副給電線に分岐させる分配器を有し、上記分配器が、３つの上記副給電線にそれぞれ接続される３つの接続線を重ね合わせた形状からなり、中央の上記接続線が、中心線が上記主給電線と略一致する中央の上記副給電線に接続される略直線形状からなり、両側の上記接続線が、上記主給電線と略直交するとともに互いに反対方向に延びる両側の上記副給電線に対し、上記主給電線を滑らかに接続する湾曲線形状からなる。

第６の本発明による平面アンテナは、上記構成に加えて、上記主給電線、上記副給電線及び上記接続線は、いずれも略同一の線幅を有する。

第７の本発明による平面アンテナは、上記構成に加えて、上記接続線の中心線の曲率半径が、上記線幅以上となるように構成される。

本発明によれば、不要放射を抑制した平面アンテナを提供することができる。このため、平面アンテナの放射効率を向上させ、あるいは、指向特性を向上させることができる。また、広帯域の平面アンテナを提供することができる。特に、ミリ波帯で使用される平面アンテナにおいて不要放射を抑制しつつ、広帯域化することができる。

本発明の実施の形態によるマイクロストリップアンテナ１００の一構成例を示した平面図である。 図１のマイクロストリップアンテナ１００をＡ−Ａ切断線により切断した場合の断面図である。 分配器Ｓ２の詳細構成を説明するための説明図である。 分配器Ｓ２の望ましい形状の一例を示した図である。 本実施の形態による分配器Ｓ２と、比較すべき従来の分配器とを示した図である。 図５の各分配器における不要放射の利得を示した図である。 分配器Ｓ１の詳細構成を説明するための説明図である。 分配器Ｓ１の望ましい形状の一例を示した図である。 本実施の形態による分配器Ｓ１と、比較すべき従来の分配器とを示した図である。 図９の各分配器における不要放射の利得を示した図である。 従来のマイクロストリップアンテナの一構成例を示した図である。

図１及び図２は、本発明の実施の形態１によるマイクロストリップアンテナ１００の一構成例を示した図である。図１は、マイクロストリップアンテナ１００の平面図であり、図２は、図１のマイクロストリップアンテナ１００をＡ−Ａ切断線により切断した場合の断面図である。

マイクロストリップアンテナ１００は、マイクロ波の送信又は受信に適した小型軽量のアンテナであり、無線通信端末や小型レーダーなどに用いられる。例えば、携帯通信端末に搭載し、データ通信用アンテナとして使用することができる。特に、Ｗｉｇｉｇ（Wireless Gigabit）規格に準じた高速データ通信用のアンテナとして好適である。また、自動車等の移動体に搭載し、前方監視レーダーの送受信アンテナとして用いることもできる。

マイクロストリップアンテナ１００は、誘電体基板１０の両面に導電層が形成された平面アンテナである。誘電体基板１０は、比誘電率が小さい誘電体、例えば、無機繊維を含むフッ素樹脂からなる平板形状の基板である。誘電体基板１０の前面には、アンテナパターン１１が形成されている。アンテナパターン１１は、導電性金属箔をエッチング加工することによって形成されたストリップ線路であり、給電点１２、給電線１３及び２以上の放射素子１４により構成される。一方、誘電体基板１０の背面には、概ね全面を覆う導電性金属からなる接地板１５が形成されている。つまり、アンテナパターン１１及び接地板１５が、誘電体基板１０を挟んで互いに対向するように配置されている。

給電点１２は、アンテナパターン１１が送受信回路等の高周波回路（不図示）に接続される接続点であり、高周波回路との接続は周知の方法で行われる。例えば、誘電体基板１０の裏面側に導波管を配置し、誘電体基板１０に導波管及びストリップ線路の変換器を設ける場合であれば、当該変換器内に配置される給電線１３の一端が給電点１２となる。

給電線１３は、給電点１２及び放射素子１４を接続する細長いパターンであり、電磁波の送信時には、給電点１２から放射素子１４へ電力を供給し、受信時には逆方向に供給する。また、給電線１３は、分配器Ｓ１，Ｓ２を備えている。

放射素子１４は、電磁波を自由空間に放出する素子である。平面アンテナは、２以上の放射素子１４を用いることにより、良好な指向特性を得ることができる。このため、本実施の形態によるマイクロストリップアンテナ１００は、４つの放射素子が設けられている。各放射素子１４は、分岐後の給電線１３の先端にそれぞれ接続され、共通の給電点１２に接続されている。

分配器Ｓ１，Ｓ２は、給電点１２側の１本の給電線を、放射素子１４側の２本以上の給電線に分岐する回路素子である。給電点１２に接続された給電線は、分配器Ｓ１において３つの給電線に分岐される。分岐後の３つの給電線のうち、中央の分岐線は、更に分配器Ｓ２において２つの給電線に分岐される。本明細書では、注目している分配器Ｓ１，Ｓ２に接続された給電線のうち、給電点１２側のものを主給電線２１と呼び、放射素子１４側のものを副給電線２２と呼ぶことにする。つまり、分配器Ｓ１は、主給電線２１を３つの副給電線２２に分岐させる回路素子であり、分配器Ｓ２は、主給電線２１を２つの副給電線２２に分岐させる回路素子である。

分配器Ｓ１の主給電線２１は、給電点１２に接続された直線形状の給電線である。分配器Ｓ１の中央の副給電線２２Ｃは、中心線が分配器Ｓ１の主給電線２１と略一致する直線形状の給電線である。分配器Ｓ１の両側の副給電線２２Ｌ，２２Ｒは、その先端に放射素子１４が接続されている。また、当該副給電線２２Ｌ，２２Ｒは、屈曲部２４を有し、屈曲部２４よりも分配器Ｓ１側では、主給電線２１と略直交し、互いに反対方向に延びる。一方、屈曲部２４よりも放射素子１４側では、主給電線２１と略平行に延びる。

分配器Ｓ２の主給電線２１は、分配器Ｓ１の中央の副給電線２２Ｃである。分配器Ｓ２の副給電線２２Ｌ，２２Ｒは、その先端に放射素子１４が接続されている。また、当該副給電線２２Ｌ，２２Ｒは、屈曲部２４を有し、屈曲部２４よりも分配器Ｓ２側では、主給電線２１と略直交し、互いに反対方向に延びる。一方、屈曲部２４よりも放射素子１４側では、主給電線２１と略平行に延びる。

なお、本実施の形態では、副給電線２２Ｌ，２２Ｒが、屈曲部２４において直角に折れ曲がる直線形状からなる場合の例について説明するが、屈曲部２４は、滑らかな湾曲線形状であってもよい。例えば、副給電線２２Ｌ，２２Ｒの中心線の曲率半径が、その線幅以上となる円弧形状であってもよい。

＜分配器Ｓ２＞
図３は、分配器Ｓ２の詳細構成を説明するための説明図であり、図１の分配器Ｓ２及びその周辺が拡大して示されている。分配器Ｓ２は、主給電線２１の中心線に関して線対称となる形状を有している。

分配器Ｓ２は、滑らかな曲線形状からなる２つの接続線４Ｌ，４Ｒを重ね合わせた形状を有する。接続線４Ｌは、主給電線２１を延長して湾曲させた形状を有し、主給電線２１を左の副給電線２２Ｌに滑らかに接続する給電経路である。同様にして、接続線４Ｒも、主給電線２１を延長して湾曲させた形状を有し、主給電線２１を右の副給電線２２Ｒに滑らかに接続する給電経路である。当該分配器Ｓ２は、アウターエッジ３０Ｌ，３０Ｒと、インナーエッジ３１とによって囲まれた領域からなり、給電経路に沿って延びる滑らかな曲線のエッジで囲まれている。この分配器Ｓ２の形状について更に詳しく説明する。

主給電線２１は、一定の線幅Ｗを有し、上下方向に延びる直線形状からなり、両サイドエッジ２１Ｒ，２１Ｌを有する。副給電線２２Ｌ，２２Ｒは、主給電線２１と一致する一定の線幅Ｗを有し、主給電線２１に近い第１エッジ２２１と、主給電線２１から遠い第２エッジ２２２を有する。

左側のアウターエッジ３０Ｌは、主給電線２１の左サイドエッジ２１Ｌと、左側の副給電線２２Ｌの第１エッジ２２１とを滑らかに繋ぐ曲線である。同様にして、右側のアウターエッジ３０Ｒは、主給電線２１の右サイドエッジ２１Ｒと、右側の副給電線２２Ｒの第１エッジ２２１とを滑らかに繋ぐ曲線である。これらのアウターエッジ３０Ｌ，３０Ｒは、いずれも分配器Ｓ２の内側に向かって凸となる形状を有している。

インナーエッジ３１は、２つのインナー曲線３１Ｌ，３１Ｒで構成される。インナー曲線３１Ｌ，３１Ｒは、その一端が左右の副給電線２２Ｌ，２２Ｒの第２エッジ２２２と滑らかに繋がっている。また、インナー曲線３１Ｌ，３１Ｒは、互いに他方に向かって凸となる曲線である。インナーエッジ３１は、インナー曲線３１Ｌ，３１Ｒの他端を互いに繋いで構成され、分配器Ｓ２の内側、つまり、主給電線２１側に向かって凸となる尖頭形状からなる。

図４は、分配器Ｓ２の望ましい形状の一例を示した図である。分配器Ｓ２を構成する２つの接続線４Ｌ，４Ｒは、円弧形状からなり、主給電線２１及び副給電線２２と略同一の線幅Ｗを有する。更に具体的に説明すれば、以下の通りである。

分配器Ｓ２の左側のアウターエッジ３０Ｌ及び左側のインナー曲線３１Ｌは同心円の円弧で構成され、当該同心円の中心は、主給電線２１よりも左側に配置されている。アウターエッジ３０Ｌの半径はＷ、インナー曲線３１Ｌの半径は２Ｗである。つまり、接続線４Ｌは、線幅がＷ、中心線の曲率半径が１．５Ｗの円弧形状からなる。

全く同様にして、分配器Ｓ２の右側のアウターエッジ３０Ｒ及び右側のインナー曲線３１Ｒは同心円の円弧で構成され、当該同心円の中心は、主給電線２１よりも右側に配置されている。アウターエッジ３０Ｒの半径はＷ、インナー曲線３１Ｒの半径は２Ｗである。つまり、接続線４Ｒは、線幅がＷ、中心線の曲率半径が１．５Ｗの円弧形状からなる。

＜分配器Ｓ２における不要放射の抑制効果＞
図５及び図６は、本実施の形態によるマイクロストリップアンテナ１００による不要放射の抑制効果を示した図である。図５の（ａ）〜（ｄ）には、異なる４つの分配器が示されている。いずれも、主給電線２１を２つの副給電線２２に分岐するパターンであり、各副給電線２２は、主給電線２１と直交し、互いに反対方向に延びている。また、いずれの場合も、主給電線２１及び副給電線２２Ｌ，２２Ｒの線幅Ｗは０．３５ｍｍである。

（ａ）〜（ｃ）の分配器は、本実施の形態によるマイクロストリップアンテナ１００に設けられた分配器Ｓ２の一例であり、いずれの分配器Ｓ２も、接続線４Ｌ，４Ｒが線幅Ｗの円弧からなるが、その曲率が互いに異なっている。接続線４Ｌ，４Ｒの中心線の曲率半径は、（ａ）が２．５Ｗ、（ｂ）が１．５Ｗ、（ｃ）がＷである。一方（ｄ）の分配器は、（ａ）〜（ｃ）と比較すべき従来の分配器であり、曲線を用いないＴ字形状からなり、主給電線２１側には、インピーダンス変成器２６が設けられている。

図６の（Ａ）及び（Ｂ）は、図５の各分配器（ａ）〜（ｄ）からの放射波の利得を示した図であり、シミュレーションで求められた値が示されている。図６（Ａ）は、垂直方向に関する指向特性を示した図であり、縦軸に不要放射波の絶対利得をとり、横軸に指向角をとって示されている。図６（Ｂ）には、正面方向の絶対利得、つまり、図６（Ａ）における角度０の時の値が示されている。いずれも分岐部から放射された不要波の利得であり、小さい値である方が望ましい。また、別途、分配器（ａ）〜（ｄ）における透過量を求めている。これらの結果をまとめると、次の通りである。

（ａ）〜（ｃ）と（ｄ）とを比較すれば、透過量に大きな差がないのに対し、分配器からの放射波の利得には大きな差が生じている。つまり、本実施の形態による分配器（ａ）〜（ｃ）は、インピーダンス変成器２６を有する従来の分配器（ｄ）と比べて、分配器で生じる反射に顕著な差が生じていないことがわかる。それに加えて、本実施の形態による分配器（ａ）〜（ｃ）は、従来の分配器（ｄ）に比べて、不要放射波の正面利得が顕著に低減していることがわかる。また、接続線４Ｌ，４Ｒの線幅がＷの場合、その中心線の曲率半径がＷ以上であれば、不要放射波の正面利得を低減できることがわかる。

＜分配器Ｓ１＞
図７は、分配器Ｓ１の詳細構成を説明するための説明図であり、図１の分配器Ｓ１及びその周辺が拡大して示されている。分配器Ｓ１は、主給電線２１の中心線に関して線対称となる形状を有している。

分配器Ｓ１は、直線形状からなる接続線４Ｃと、滑らかな曲線形状からなる２つの接続線４Ｌ，４Ｒとを重ね合わせた形状を有する。接続線４Ｃは、主給電線２１を延長した直線形状を有し、主給電線２１を中央の副給電線２２Ｃに接続する給電経路である。接続線４Ｌは、主給電線２１を延長して湾曲させた形状を有し、主給電線２１を左の副給電線２２Ｌに滑らかに接続する給電経路である。同様にして、接続線４Ｒも、主給電線２１を延長して湾曲させた形状を有し、主給電線２１を右の副給電線２２Ｒに滑らかに接続する給電経路である。当該分配器Ｓ１は、アウターエッジ３０Ｌ，３０Ｒと、インナーエッジ３２Ｌ，３２Ｒとによって囲まれた領域からなり、３つの給電経路に沿って形成された曲線及び直線のエッジで囲まれている。この分配器Ｓ１の形状について更に詳しく説明する。

主給電線２１は、一定の線幅Ｗを有し、上下方向に延びる直線形状からなり、両サイドエッジ２１Ｒ，２１Ｌを有する。３つの副給電線２２Ｌ，２２Ｃ，２２Ｒは、主給電線２１と一致する一定の線幅Ｗを有する。また、両側の副給電線２２Ｌ，２２Ｒは、主給電線２１に近い第１エッジ２２１と、主給電線２１から遠い第２エッジ２２２とを有し、中央の副給電線２２Ｃは、両サイドエッジ２２３，２２４を有する。

左側のアウターエッジ３０Ｌは、主給電線２１の左サイドエッジ２１Ｌと、左側の副給電線２２Ｌの第１エッジ２２１とを滑らかに繋ぐ曲線である。同様にして、右側のアウターエッジ３０Ｒは、主給電線２１の右サイドエッジ２１Ｒと、右側の副給電線２２Ｒの第１エッジ２２１とを滑らかに繋ぐ曲線である。これらのアウターエッジ３０Ｌ，３０Ｒは、いずれも分配器Ｓ１の内側に向かって凸となる形状を有している。

左側のインナーエッジ３２Ｌは、インナー曲線３１Ｌ及びインナー直線３２３により構成される。インナー曲線３１Ｌは、その一端が左の副給電線２２Ｌの第２エッジ２２２と滑らかに繋がっている。インナー直線３２３は、中央の副給電線２２Ｃの左サイドエッジ２２３と滑らかに繋がっている。また、インナー曲線３１Ｌは、インナー直線３２３に向かって凸となる曲線である。左側のインナーエッジ３２Ｌは、インナー曲線３１Ｌ及びインナー直線３２３を繋いで構成され、分配器Ｓ１の内側、つまり、主給電線２１側に向かって凸となる尖頭形状からなる。

右側のインナーエッジ３２Ｒは、インナー曲線３１Ｒ及びインナー直線３２４により構成される。インナー曲線３１Ｒは、その一端が右の副給電線２２Ｒの第２エッジ２２２と滑らかに繋がっている。インナー直線３２４は、中央の副給電線２２Ｃの右サイドエッジ２２４と滑らかに繋がっている。また、インナー曲線３１Ｒは、インナー直線３２４に向かって凸となる曲線である。右側のインナーエッジ３２Ｒは、インナー曲線３１Ｒ及びインナー直線３２４を繋いで構成され、分配器Ｓ１の内側、つまり、主給電線２１側に向かって凸となる尖頭形状からなる。

図８は、分配器Ｓ１の望ましい形状の一例を示した図である。分配器Ｓ１を構成する２つの接続線４Ｌ，４Ｒは、円弧形状からなり、主給電線２１及び副給電線２２Ｌ，２２Ｃ，２２Ｒと略同一の線幅Ｗを有する。更に具体的に説明すれば、以下の通りである。

分配器Ｓ１の左側のアウターエッジ３０Ｌ及び左側のインナー曲線３１Ｌは同心円の円弧で構成され、当該同心円の中心は、主給電線２１よりも左側に配置されている。アウターエッジ３０Ｌの半径はＷ、インナー曲線３１Ｌの半径は２Ｗである。つまり、接続線４Ｌは、中心線の曲率半径が１．５Ｗの円弧形状からなる。

全く同様にして、分配器Ｓ１の右側のアウターエッジ３０Ｒ及び右側のインナー曲線３１Ｒは同心円の円弧で構成され、当該同心円の中心は、主給電線２１よりも右側に配置されている。アウターエッジ３０Ｒの半径はＷ、インナー曲線３１Ｒの半径は２Ｗである。つまり、接続線４Ｒは、中心線の曲率半径が１．５Ｗの円弧形状からなる。

＜分配器Ｓ１における不要放射の抑制効果＞
図９及び図１０は、本実施の形態によるマイクロストリップアンテナ１００による不要放射の抑制効果を示した図である。図９の（ａ）〜（ｄ）には、異なる４つの分配器が示されている。いずれも、主給電線２１を３つの副給電線２２Ｌ，２２Ｃ，２２Ｒに分岐するパターンであり、中央の副給電線２２Ｃは、中心線が主給電線２１と一致し、両側の副給電線２２Ｌ，２２Ｒは、主給電線２１と直交し、互いに反対方向に延びている。また、いずれの場合も、主給電線２１及び副給電線２２Ｌ，２２Ｃ，２２Ｒの線幅Ｗは０．３５ｍｍである。

（ａ）〜（ｃ）の分配器は、本実施の形態によるマイクロストリップアンテナ１００に設けられた分配器Ｓ１の一例であり、いずれの分配器Ｓ１も、接続線４Ｌ，４Ｒが線幅Ｗの円弧からなるが、その曲率が互いに異なっている。接続線４Ｌ，４Ｒの中心線の曲率半径は、（ａ）が２．５Ｗ、（ｂ）が１．５Ｗ、（ｃ）がＷである。一方（ｄ）の分配器は、（ａ）〜（ｃ）と比較すべき従来の分配器であり、曲線を用いない十字形状からなり、分配器の主給電線２１側には、インピーダンス変成器２６が設けられている。

図１０の（Ａ）及び（Ｂ）は、図９の各分配器からの放射波の利得を示した図であり、シミュレーションで求められた値が示されている。図１０（Ａ）は、垂直方向に関する指向特性を示した図であり、縦軸に不要放射波の絶対利得をとり、横軸に指向角をとって示されている。図１０（Ｂ）には、正面方向の絶対利得、つまり、図１０（Ａ）における角度０の時の値が示されている。いずれも分岐部から放射された不要波の利得であり、小さい値である方が望ましい。

（ａ）〜（ｃ）と（ｄ）とを比較すれば、分配器からの放射波の利得には大きな差が生じている。つまり、本実施の形態による分配器（ａ）〜（ｃ）は、従来の分配器（ｄ）に比べて、不要放射波の正面利得が顕著に低減していることがわかる。また、接続線４Ｌ，４Ｒの線幅がＷの場合、中心線の曲率半径がＷ以上であれば、不要放射波の正面利得を低減できることがわかる。

本実施の形態によるマイクロストリップアンテナ１００は、給電線１３を介して、共通の給電点１２から２以上の放射素子１４へ給電する平面アンテナであって、給電線１３は、給電点１２側の主給電線２１を放射素子１４側の２つの副給電線２２Ｌ，２２Ｒに分岐させる分配器Ｓ２を有し、分配器Ｓ２は、２つの副給電線２２Ｌ，２２Ｒにそれぞれ接続される２つの接続線４Ｌ，４Ｒを重ね合わせた形状からなり、接続線４Ｌ，４Ｒは、副給電線２２Ｌ，２２Ｒに対し、主給電線２１を滑らかに接続する湾曲線形状からなる。

つまり、分配器Ｓ２は、主給電線２１の両サイドエッジ２１Ｌ，２１Ｒを副給電線２２Ｌ，２２Ｒの第１エッジ２２１と繋ぐ曲線からなる２つのアウターエッジ３０Ｌ，３０Ｒと、副給電部２２の第２エッジ２２２を互いに繋ぐインナーエッジ３１とを備え、インナーエッジ３１が、互いに他方に向かって凸となる２つのインナー曲線３１Ｌ，３１Ｒで構成され、主給電線２１側に向けて窪む尖頭形状からなる。

このよう構成を採用することにより、分配器Ｓ２のアウターエッジ３０Ｌ，３０Ｒ及びインナーエッジ３１を電力の伝搬経路に沿って延びる曲線で構成することができる。このため、分配器Ｓ２から不要波が放射されるのを抑制することができる。従って、マイクロストリップアンテナ１００の放射効率を向上させ、あるいは、指向特性を向上させることができる。また、インピーダンス変成器を用いることなく、分配器Ｓ２における反射を抑制することができ、マイクロストリップアンテナ１００を広帯域化することができる。

一般に、無線通信は、短波長の帯域を利用するほど高速化することができ、広い帯域幅を利用するほど大容量化することができる。このため、高速無線通信に関するＷｉｇｉｇ規格では、６０ＧＨｚ帯において７〜９ＧＨｚの帯域幅を使用することが想定されている。本発明によれば、このようなミリ波帯における広帯域の無線通信に使用することができる小型軽量の平面アンテナを提供することができる。

また、本実施の形態によるマイクロストリップアンテナ１００は、インナーエッジ３１を構成するインナー曲線３１Ｌ，３１Ｒが、ともに円弧で構成され、アウターエッジ３０Ｌ，３０Ｒも、対向するインナー曲線３１Ｌ，３１Ｒと同心円となる円弧で構成されている。このため、分配器Ｓ１における不要波の放射をより効果的に抑制することができる。

また、本実施の形態によるマイクロストリップアンテナ１００は、２つの副給電線２２Ｌ，２２Ｒが、ともに主給電線２１と略直交し、互いに反対方向に延び、分配器Ｓ２のアウターエッジ３０Ｌ，３０Ｒは、中心角が略９０°の円弧となるように構成される。このため、より小さな基板上にアンテナパターン１１を配置することができ、製造コストを低減することができる。

例えば、分配器Ｓ２をＹ字形状にした場合、Ｔ字形状の場合に比べて、反射を抑制することができ、あるいは、不要放射波を抑制することができると考えられる。しかしながら、２つの放射素子１４を所定の間隔で配置しようとした場合、分配器Ｓ２から放射素子１４までに長い距離を確保する必要が生じ、アンテナが大型化する。これに対し、本実施の形態によるマイクロストリップアンテナ１００では、副給電線２２を主給電線２１略直交させているため、アンテナパターン１１を顕著に大型化することがなく、製造コストを低減することができる。

また、本実施の形態によるマイクロストリップアンテナ１００は、給電線１３を介して、共通の給電点１２から３以上の放射素子１４へ給電する平面アンテナであって、給電線１３は、給電点１２側の主給電線２１を放射素子１４側の３つの副給電線２２に分岐する分配器Ｓ１を有している。分配器Ｓ１は、３つの副給電線２２Ｌ，２２Ｃ，２２Ｒにそれぞれ接続される３つの接続線４Ｌ，４Ｃ，４Ｒを重ね合わせた形状からなる。中央の接続線４Ｃは、中心線が主給電線２１と略一致する中央の副給電線２２Ｃに対し、主給電線２１を接続される略直線形状からなる。両側の接続線４Ｌ，４Ｒは、主給電線２１と略直交するとともに互いに反対方向に延びる両側の副給電線２２Ｌ，２２Ｒに対し、主給電線２１を滑らかに接続する湾曲線形状からなる。

つまり、分配器Ｓ１は、２つのアウターエッジ３０Ｌ，３０Ｒと、２つのインナーエッジ３２Ｌ，３２Ｒとを備えている。２つのアウターエッジ３０Ｌ，３０Ｒは、主給電線２１の両サイドエッジ２１Ｌ，２１Ｒを両側の副給電線２２Ｌ，２２Ｒの第１エッジ２２１と繋ぐ曲線からなる。また、左側のインナーエッジ３２Ｌは、インナー直線３２３と、インナー直線３２３に向かって凸となるインナー曲線３１Ｌとにより構成され、主給電線２１側に向けて窪む尖頭形状からなる。同様にして、右側のインナーエッジ３２Ｒは、インナー直線３２４と、インナー直線３２４に向かって凸となるインナー曲線３１Ｒとにより構成され、主給電線２１側に向けて窪む尖頭形状からなる。

このような構成を採用することにより、分配器Ｓ１のアウターエッジ３０Ｌ，３０Ｒ及びインナーエッジ３２Ｌ，３２Ｒを電力の伝搬経路に沿って延びる曲線及び直線で構成することができる。このため、分配器Ｓ１から不要波が放射されるのを抑制することができる。従って、マイクロストリップアンテナ１００の放射効率を向上させ、あるいは、指向特性を向上させることができる。また、インピーダンス変成器を用いることなく、分配器Ｓ１における反射を抑制することができ、マイクロストリップアンテナ１００を広帯域化することができる。

なお、上記実施の形態では、望ましい例として、分配器Ｓ１，Ｓ２のアウターエッジ３０Ｌ，３０Ｒ及びインナー曲線３１Ｌ，３１Ｒが、いずれも円弧である場合の例について説明したが、本発明は、このような場合のみに限定されない。例えば、上記エッジが、楕円形の一部で構成されていてもよいし、放物線で構成されていてもよい。

また、本実施の形態では、アンテナパターン１１が２以上の異なる分配器Ｓ１，Ｓ２を含む例について説明したが、本発明は、このような場合のみに限定されない。例えば、アンテナパターン１１が１つの分配器のみを含む平面アンテナにも、本発明を適用することができる。また、アンテナパターン１１が２以上の同一の分配器を含む平面アンテナにも適用することができる。

４Ｌ，４Ｃ，４Ｒ 接続線
１０ 誘電体基板
１１ アンテナパターン
１２ 給電点
１３ 給電線
１４ 放射素子
１５ 接地板
２１ 主給電線
２１Ｌ，２１Ｒ 主給電線のサイドエッジ
２２，２２Ｌ，２２Ｃ，２２Ｒ 副給電線
２２１ 副給電線の第１エッジ
２２２ 副給電線の第２エッジ
２２３ 副給電線の左サイドエッジ
２２４ 副給電線の右サイドエッジ
２４ 屈曲部
２６ インピーダンス変成器
３０Ｌ，３０Ｒ アウターエッジ
３１ インナーエッジ
３１Ｌ，３１Ｒ インナー曲線
３２Ｌ，３２Ｒ インナーエッジ
３２３，３２４ インナー直線
１００ マイクロストリップアンテナ
Ｓ１，Ｓ２ 分配器
Ｗ 線幅

第１の本発明による平面アンテナは、給電線を介して共通の給電点から２以上の放射素子に給電する平面アンテナにおいて、上記給電線が、上記給電点側の主給電線を上記放射素子側の２つの副給電線に分岐させる分配器を有し、上記分配器を含む上記給電線と上記放射素子とが、誘電体基板上に形成されるパターンであり、上記分配器が、上記主給電線の両サイドエッジを上記副給電線の第１エッジと滑らかに繋ぐ２つのアウターエッジと、上記副給電線の第２エッジを互いに繋ぐインナーエッジとを備え、上記インナーエッジが、互いに他方に向かって凸となる２つの曲線で構成され、上記主給電線側に向けて窪む尖頭形状からなる。

第４の本発明による平面アンテナは、給電線を介して共通の給電点から２以上の放射素子に給電する平面アンテナにおいて、上記給電線が、上記給電点側の主給電線を上記放射素子側の２つの副給電線に分岐させる分配器を有し、上記分配器を含む上記給電線と上記放射素子とが、誘電体基板上に形成されるパターンであり、上記分配器が、２つの上記副給電線にそれぞれ接続される２つの接続線を重ね合わせた形状からなり、上記接続線が、上記副給電線に対し、上記主給電線を滑らかに接続する湾曲線形状からなる。

Claims (7)

1. 給電線を介して共通の給電点から２以上の放射素子に給電する平面アンテナにおいて、
   上記給電線は、上記給電点側の主給電線を上記放射素子側の２つの副給電線に分岐させる分配器を有し、
   上記分配器は、上記主給電線の両サイドエッジを上記副給電線の第１エッジと滑らかに繋ぐ２つのアウターエッジと、上記副給電部の第２エッジを互いに繋ぐインナーエッジとを備え、
   上記インナーエッジは、互いに他方に向かって凸となる２つの曲線で構成され、上記主給電線側に向けて窪む尖頭形状からなることを特徴とする平面アンテナ。
2. 上記インナーエッジは、２つの円弧で構成され、
   上記アウターエッジは、対向する上記円弧と同心円となる円弧で構成されることを特徴とする請求項１に記載の平面アンテナ。
3. 上記副給電線は、ともに上記主給電線と略直交し、互いに反対方向に延び、
   上記分配器のアウターエッジは、中心角が略９０°であることを特徴とする請求項２に記載の平面アンテナ。
4. 給電線を介して共通の給電点から２以上の放射素子に給電する平面アンテナにおいて、
   上記給電線は、上記給電点側の主給電線を上記放射素子側の２つの副給電線に分岐させる分配器を有し、
   上記分配器は、２つの上記副給電線にそれぞれ接続される２つの接続線を重ね合わせた形状からなり、
   上記接続線は、上記副給電線に対し、上記主給電線を滑らかに接続する湾曲線形状からなることを特徴とする平面アンテナ。
5. 給電線を介して共通の給電点から３以上の放射素子に給電する平面アンテナにおいて、
   上記給電線は、上記給電点側の主給電線を上記放射素子側の３つの副給電線に分岐させる分配器を有し、
   上記分配器は、３つの上記副給電線にそれぞれ接続される３つの接続線を重ね合わせた形状からなり、
   中央の上記接続線は、中心線が上記主給電線と略一致する中央の上記副給電線に対し、上記主給電線を接続する略直線形状からなり、
   両側の上記接続線は、上記主給電線と略直交するとともに互いに反対方向に延びる両側の上記副給電線に対し、上記主給電線を滑らかに接続する湾曲線形状からなることを特徴とする平面アンテナ。
6. 上記主給電線、上記副給電線及び上記接続線は、いずれも略同一の線幅を有し、
   上記湾曲線形状は、円弧であることを特徴とする請求項４又は５に記載の平面アンテナ。
7. 上記接続線の中心線の曲率半径は、上記線幅以上であることを特徴とする請求項６に記載の平面アンテナ。

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