JP5399866B2 - アンテナ装置用基板およびアンテナ装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車のキーレスオペレーションシステム等の無線通信技術に好適なアンテナ装置用基板およびアンテナ装置に関する。

近年、自動車のキーレスオペレーションシステム等の無線通信を目的として、パターンアンテナを利用したアンテナ装置が検討されている。パターンアンテナを用いたアンテナ装置としては、従来、基板上にアンテナ動作波長の１／４の長さでアンテナエレメントをパターン配置したモノポールアンテナが一般的に用いられている。しかしながら、このモノポールアンテナは、アンテナ全体が一方向に長いため、このモノポールアンテナを途中で折り曲げて小型化した逆Ｌ型アンテナが開発されている。

さらに、この逆Ｌ型アンテナでは、基板のグランド（ＧＮＤ）面と平行になるアンテナエレメントの水平部分との間で発生するリアクタンス成分が容量性で、なおかつ大きい値となるために、５０Ωの給電線に対して整合を取るのが困難であった。このため、従来、アンテナエレメントと５０Ωの給電線との整合を容易にするために、いわゆる逆Ｆ型アンテナが考案されている。この逆Ｆ型アンテナは、アンテナエレメントの途中に設けられた給電部の近くに基板のグランド面と放射素子とを接続するスタブを設けたものである。これにより、上記リアクタンス成分による容量性を打ち消して５０Ωの給電線との整合を取ることが容易となる。

この逆Ｆ型アンテナにおいて小型化を考えた場合、パターンアンテナでは特性改善が厳しいため、例えば特許文献１に記載の技術のように、誘電体を用いたチップアンテナを用いることも提案されている。しかしながら、このような逆Ｆアンテナであっても、小型化すると開放端部分のインピーダンスが高くなり、基板上のグランド面、アンテナ周辺に実装される部品及び人体等の影響を受け易くなってしまう。この点を改善するため、開放端部分を終端することにより、インピーダンスを低下させ、周辺の影響を受け難いループアンテナを採用することも考えられている（特許文献２参照）。

また、パターンアンテナの小型化、配線パターンや周辺部品の影響防止として、特許文献３には、パターンアンテナを内蔵する回路基板において、パターンアンテナが、該基板の両面に該基板の周縁に沿ってそれぞれ形成された２つのループ部分と、該基板の側面から該基板の両面の周縁領域まで延在して上記２つのループ部分間を連接するループ間連接部分とから成る２重ループアンテナであって、前記ループ間連接部分が、前記基板の側面に形成された凹部の内壁から該基板の両面の周縁部まで延在して形成されているパターンアンテナ内蔵回路基板が提案されている。

さらに、特許文献４には、周辺の影響を考慮し、設置後にアンテナの指向性を調整する手段として、無線信号を受信するアンテナ素子と、前記アンテナ素子に近接配置した寄生素子と、前記寄生素子と接地との間に介在させた可変静電容量素子と、を備えた無線信号受信装置が提案されている。さらに、この無線信号受信装置では、可変静電容量素子がバラクタダイオードであり、このバラクタダイオードに電圧を印加する電圧印加手段と、該電圧印加手段が出力する電圧設定値を記録する記録手段とを備えている。この無線信号受信装置では、可変静電容量素子の静電容量を所要の値に設定することで、最適なアンテナの指向性を得ようとしている。

特開２００５−２１０６６５号公報 特開２０００−１８３６３１号公報 特許第４１４１４９１号公報 特開２００７−２５９３３４号公報

しかしながら、上記従来の技術においても、以下の課題が残されている。
パターンアンテナによる逆Ｆアンテナにおいて小型化を考えた場合、特性改善が厳しいため、特許文献１に記載の技術のように誘電体を用いたチップアンテナ等が考えられる。しかしながら、基板上のグランド面およびアンテナ周辺に実装される部品等の影響を受け易くなってしまい、周辺の影響の変更に伴い、アンテナ周辺の設計も変更する必要がある。また、この場合に、所望の指向性を要することは困難であった。
また、パターンアンテナの小型化、配線パターンや周辺部品の影響防止として、特許文献３に記載の技術も考えられる。しかしながら、パターンアンテナが周縁を沿っているにも関わらず、基板の表裏にビアを用いていないため、アンテナ性能が不安定になると共に、回路部との結合により、回路側にも影響してしまい、所望のアンテナ性能及び回路性能を得ることが困難となる。また、基板内の配線パターンの影響は多少低減できたとしても、設置条件および使用条件等の周辺の影響に大きく影響を受けてしまう。
さらに、周辺の影響を考慮し、設置後にアンテナの指向性を調整する手段として、特許文献４に記載の技術も考えられる。しかしながら、アンテナ素子に近接配置した寄生素子に対して、可変静電容量素子を用いるため、生産面および性能面におけるバラツキも多くなる。また、バラクタダイオードを使用し、電圧印加手段および出力電圧の設定値の記録手段等を要するため、回路規模および消費電流が増大し、フレキシブルな特性改善および小型化等は困難である。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、周辺の影響にフレキシブルに特性を改善可能なアンテナ装置用基板およびアンテナ装置を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明のアンテナ装置用基板は、給電部が設けられる基板本体と、該基板本体の表面に金属箔でパターン形成され前記給電部に接続されたアンテナエレメントと、前記基板本体上に形成され前記給電部と前記アンテナエレメントとに接続された整合回路部と、前記基板本体上に形成され前記給電部に接続された回路が形成されると共にグランド面となる回路実装部と、を備え、前記アンテナエレメントが、前記給電部に一端が接続されたＬ字状のメインエレメントと、該メインエレメントの他端に受動部品を介して接続可能に一端が近接配置されていると共に前記メインエレメントと接続時に全体としてＵ字状又はＣ字状となるＬ字状又はＣ字状の指向性エレメントと、を有し、前記回路実装部に、前記指向性エレメントと前記メインエレメントとの間に延在する指向性調整エレメントが接続されていることを特徴とする。

このアンテナ装置用基板では、アンテナエレメントが、給電部に一端が接続されたＬ字状のメインエレメントと、該メインエレメントの他端に受動部品を介して接続可能に一端が近接配置されていると共にメインエレメントと接続時に全体としてＵ字状又はＣ字状となるＬ字状又はＣ字状の指向性エレメントと、を有しているので、受動部品の接続の有無を任意に選択することで、無指向性と指向性とのアンテナ特性を任意に切り替えて設定することが可能である。すなわち、無指向性のアンテナ特性が必要な場合は、受動部品を接続せず、給電部に接続されるアンテナエレメントをメインエレメントのみとすることで、無指向性を得ることができる。また、指向性のアンテナ特性が必要な場合は、受動部品を接続して、給電部に接続されるアンテナエレメントをメインエレメントおよび指向性アンテナとし、指向性エレメントとメインエレメントとの間の指向性調整エレメントとの組み合わせにより、アンテナエレメント及びＧＮＤ面、周辺パターン間における高周波電流の流れを調整し、指向性パターンが構成されて指向性を得ることができる。
したがって、このアンテナ装置用基板を用い、受動部品の実装の有無でアンテナを切り替えてアンテナ装置を構成することで、使用環境の影響に対してフレキシブルにアンテナ特性を改善することが可能であり、環境に応じた複数の基板を用意する必要が無く、部品コストを大幅に削減することができる。

また、第２の発明のアンテナ装置用基板は、前記アンテナエレメントが、前記メインエレメントの他端に受動部品を介して接続可能に一端が近接配置されていると共に前記メインエレメントの一端近傍に受動部品を介して接続可能に他端が近接配置され、前記メインエレメントと接続時に環状部を形成するＬ字状のループ用エレメントを備えていることを特徴とする。
このアンテナ装置用基板では、アンテナエレメントが、メインエレメントと受動部品を介した接続時に環状部を形成するＬ字状のループ用エレメントを備えているので、受動部品の接続の有無を任意に選択することで、自由空間において高利得が得られるアンテナ特性と人体装着時における劣化を抑制可能なアンテナ特性とを任意に切り替えて設定することが可能である。すなわち、自由空間において高利得が必要な場合は、受動部品を接続せず、給電部に接続されるアンテナエレメントをメインエレメントのみとすることで、高利得が得られる。また、人体装着時に対応したアンテナ特性が必要な場合は、受動部品を接続して、メインエレメントとループ用エレメントとによる環状のエレメントをアンテナエレメントの先端側に構成することで、アンテナエレメント及びＧＮＤ面、周辺パターン間における高周波電流、インピーダンスの変化を抑制し、人体装着状態でも劣化を抑制することができる。

さらに、第３の発明のアンテナ装置用基板は、前記アンテナエレメントが、前記ループ用エレメントに受動部品を介して接続可能に一端が近接配置されていると共に前記メインエレメントに受動部品を介して接続可能に他端が近接配置され、前記ループ用エレメント及び前記メインエレメントに接続時に前記環状部より小さい小型環状部を形成する出力抑制用エレメントを備えていることを特徴とする。
このアンテナ装置用基板では、ループ用エレメント及びメインエレメントに接続時に環状部より小さい小型環状部を形成する出力抑制用エレメントを備えているので、受動部品の接続の有無を任意に選択することで、大きな環状部と小さな環状部とを選択でき、無指向性のまま高い出力と低い出力とを任意に切り替えて設定することが可能である。

また、第４の発明のアンテナ装置用基板は、第２または第３の発明のアンテナ装置用基板において、前記基板本体の裏面に、前記環状部の内側に配されグランドに接続された出力調整エレメントを有していることを特徴とする。
例えば、微弱規格等の出力を調整したい場合や基板サイズを小さくしたい場合など、回路実装部およびグランド面サイズが小さくなり、不安定要素が増えると共に、各アンテナエレメントと回路との間で結合が多くなり、出力レベルの調整が困難となる。このため、上記本発明のアンテナ装置用基板では、基板本体の裏面に、環状部の内側に配されグランドに接続された出力調整エレメントを有しているので、グランド（ＧＮＤ）の安定度が増し、アンテナエレメントと回路との間の結合が少なくなって出力レベルの調整が可能になる。

また、第５の発明のアンテナ装置用基板は、前記指向性調整エレメントが、前記基板本体の表面及び裏面にそれぞれ形成され、互いにスルーホールを介して電気的に接続されていることを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置用基板では、指向性調整エレメントが、基板本体の表面及び裏面にそれぞれ形成され、互いにスルーホールを介して電気的に接続されているので、両面に形成された指向性調整エレメントにより、高い安定性と信頼性とを得ることができる。

また、第６の発明のアンテナ装置用基板は、前記回路実装部と前記指向性エレメントとの距離が、前記指向性調整エレメントと前記指向性エレメントとの距離より長く設定されていることを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置用基板では、回路実装部と指向性エレメントとの距離が、指向性調整エレメントと指向性エレメントとの距離より長く設定されているので、指向性エレメントからグランド面が遠くなり、高い利得を得ることができる。

第７の発明のアンテナ装置は、上記本発明のアンテナ装置用基板と、前記回路実装部に形成された回路と、を備えていることを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置では、上記本発明のアンテナ装置用基板と、回路実装部に形成された回路と、を備えているので、Ｌ字状のアンテナパターンによる自由空間等で高い利得を得ることができる無指向性のアンテナ特性が得られる。

また、第８の発明のアンテナ装置は、上記本発明のアンテナ装置用基板と、前記回路実装部に形成された回路と、前記メインエレメントと前記指向性エレメントとを接続する受動部品と、を備えていることを特徴とする。
このアンテナ装置では、メインエレメントと指向性エレメントとが受動部品で接続されているので、Ｕ字状又はＣ字状のアンテナパターン及び指向性調整アンテナによって指向性のアンテナ特性を得ることができる。

また、第９の発明のアンテナ装置は、第２の発明のアンテナ装置用基板と、前記回路実装部に形成された回路と、前記メインエレメントと前記ループ用エレメントとを接続する受動部品と、を備えていることを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置では、メインエレメントとループ用エレメントとが受動部品で接続されているので、環状のアンテナパターンによって人体装着時などに劣化を抑制した無指向性のアンテナ特性が得られる。

また、第１０の発明のアンテナ装置は、第３の発明のアンテナ装置用基板と、前記回路実装部に形成された回路と、前記メインエレメントの他端側と前記ループ用エレメントとを接続する受動部品と、前記ループ用エレメント及び前記メインエレメントに前記出力抑制用エレメントを接続する受動部品と、を備えていることを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置では、ループ用エレメント及びメインエレメントに受動部品で出力抑制用エレメントが接続されているので、小型環状のアンテナパターンによって出力が抑制された無指向性のアンテナ特性が得られる。

本発明によれば、以下の効果を奏する。
本発明のアンテナ装置用基板及びこれを備えたアンテナ装置によれば、アンテナエレメントが、給電部に一端が接続されたＬ字状のメインエレメントと、該メインエレメントの他端に受動部品を介して接続可能に一端が近接配置されていると共にメインエレメントと接続時に全体としてＵ字状又はＣ字状となるＬ字状又はＣ字状の指向性エレメントと、を有しているので、受動部品の実装の有無で使用環境の影響に対してフレキシブルにアンテナ特性を改善することが可能であり、環境に応じた複数の基板を用意する必要が無く、部品コストを大幅に削減することができる。
したがって、本発明のアンテナ装置用基板及びこれを備えたアンテナ装置は、多様な設置場所に容易に対応できることから、車種等によって設置場所が異なる車載等の無線通信システム、特にキーレスオペレーションシステムにおけるアンテナ装置に好適である。

本発明に係るアンテナ装置用基板及びアンテナ装置の第１実施形態において、アンテナ装置用基板を示す平面図である。 第１実施形態において、アンテナ装置用基板を示す裏面図である。 第１実施形態において、アンテナ装置の等価回路を示す図である。 第１実施形態において、人体劣化抑制用の無指向性アンテナ特性（ａ）および自由空間高利得用の指向性アンテナ特性（ｂ）に設定したアンテナ装置を示す平面図である。 第１実施形態において、通常の指向性アンテナ特性（ａ）および出力抑制用の指向性アンテナ特性（ｂ）に設定したアンテナ装置を示す平面図である。 本発明に係るアンテナ装置用基板及びアンテナ装置の第２実施形態において、アンテナ装置用基板を示す平面図及び裏面図である。 本発明に係るアンテナ装置用基板及びアンテナ装置の実施例において、人体劣化抑制用の無指向性アンテナ特性に設定したアンテナ装置の放射パターンを示すグラフである。 本実施例において、自由空間高利得用の指向性アンテナ特性に設定したアンテナ装置の放射パターンを示すグラフである。 本実施例において、通常の指向性アンテナ特性に設定したアンテナ装置の放射パターンを示すグラフである。 本実施例において、出力抑制用の指向性アンテナ特性に設定したアンテナ装置の放射パターンを示すグラフである。

以下、本発明に係るアンテナ装置用基板及びこれを備えたアンテナ装置の第１実施形態を、図１から図５を参照しながら説明する。

本実施形態におけるアンテナ装置用基板１は、例えば自動車等に搭載される無線通信システム、特にキーレスオペレーションシステムに採用されるものであって、図１及び図２に示すように、給電部２が設けられる基板本体３と、該基板本体３の表面に銅箔等の金属箔でパターン形成され給電部２に接続されたアンテナエレメント４と、基板本体３上に形成され給電部２とアンテナエレメント４とに接続された整合回路部５と、基板本体３上に形成され給電部２に接続された回路６が形成されると共にグランド面となる回路実装部７と、を備えている。

なお、上記キーレスオペレーションシステムとは、キーレスオペレーションキーと呼ばれる無線通信機能を有するキーを運転者等が携帯しているだけで、無線作動範囲まで自動車に近づいた際に、キーと自動車本体側に設置された受信アンテナ装置との間でＩＤコードの照合を無線通信で行うことで、自動車のドア及びテールゲート等の施錠・解錠操作（いわゆるキーレスエントリーシステム）、エンジンの始動操作などが可能になるシステムである。

上記基板本体３は、一般的なプリント基板であって、本実施形態では、長方形状のガラスエポキシ樹脂等からなるプリント基板の本体を採用している。
上記整合回路部５は、図３に示すように、アンテナエレメント４と給電部２に接続された回路６とのリアクタンスを整合する回路であって、給電部２とグランド面である回路実装部７とに接続された第１受動部品８ａ、該第１受動部品８ａと給電部２とに接続された第２受動部品８ｂで構成されている。

上記アンテナエレメント４は、給電部２に一端が接続され基板本体３の辺に沿って配されたＬ字状のメインエレメント９と、該メインエレメント９の他端に第９受動部品８ｉを介して接続可能に一端が近接配置されていると共にメインエレメント９と接続時に全体としてＵ字状となるＬ字状の指向性エレメント１０と、メインエレメント９の他端に第８受動部品８ｈを介して接続可能に一端が近接配置されていると共にメインエレメント９の一端近傍に第３受動部品８ｃを介して接続可能に他端が近接配置され、メインエレメント９と接続時に環状部を形成するＬ字状のループ用エレメント１１と、を有している。なお、図中、各受動部品が実装される箇所（隙間）にも対応する受動部品の符号を付している。

すなわち、それぞれ基板本体３の外周に沿ったメインエレメント９と指向性エレメント１０とが接続されると、基板本体３の３辺に沿ったＵ字状のパターンアンテナが形成される。また、互いに対向したＬ字状のメインエレメント９とループ用エレメント１１とが接続されると、先端側が長方形の四角枠状とされたパターンアンテナが形成される。

また、アンテナエレメント４は、ループ用エレメント１１に第７動部品８ｇを介して接続可能に一端が近接配置されていると共にメインエレメント９に第６受動部品８ｆを介して接続可能に他端が近接配置され、ループ用エレメント１１及びメインエレメント９に接続時に上記環状部より小さい小型環状部を形成する出力抑制用エレメント１２を有している。

また、上記メインエレメント９の途中には、第４受動部品８ｄが接続されている。
さらに、上記ループ用エレメント１１の途中には、第５受動部品８ｅが接続される。
また、上記回路実装部７には、指向性エレメント１０とメインエレメント９との間に延在する指向性調整エレメント１３が接続されている。

上記基板本体３の裏面には、アンテナエレメント４とループ用エレメント１１で構成される環状部の内側に配されグランドに接続された出力調整エレメント１４が形成されている。すなわち、メインエレメント９の開放ループの中に出力調整エレメント１４が設けられている。
なお、回路実装部７に形成される回路６は、無線通信回路等である。
上記第１受動部品８ａ〜第９受動部品８ｉは、例えばインダクタ、コンデンサまたは抵抗が採用される。

また、回路実装部７と指向性エレメント１０との距離Ｄ１は、指向性調整エレメント１３と指向性エレメント１０との距離Ｄ２より長く設定されている。また、指向性調整エレメント１３と回路実装部７側の基板本体３の端部との距離Ｄ３もできるだけ大きく設定されている。
すなわち、回路実装部７と指向性エレメント１０との間のスペースができるだけ広く設定されている。
また、距離Ｄ２及び距離Ｄ３は、使用する周波数により異なり、波長の整数分の１に対して設定され、波長の４分の１程度が好ましい。
なお、上記各エレメントの長さや幅については、長く、また太くすることで、アンテナ特性の安定度が増加するが、上記回路実装部７と指向性エレメント１０との間のスペースを考慮して適宜設定される。

次に、本実施形態のアンテナ装置用基板１を用いたアンテナ装置の態様について、図４及び図５を参照して説明する。

例えば、アンテナ装置ＡＮＴ＃０１は、図４の（ａ）に示すように、アンテナ装置用基板１と、回路実装部７に形成された回路６と、メインエレメント９とループ用エレメント１１とを接続する第３受動部品８ｃ及び第８受動部品８ｈと、を備えている。
すなわち、このアンテナ装置ＡＮＴ＃０１では、メインエレメント９とループ用エレメント１１とが第３受動部品８ｃ及び第８受動部品８ｈで接続されているので、環状のアンテナパターンによって無指向性のアンテナ特性が得られる。なお、図４および図５において、アンテナエレメント４となる部分にハッチングを施している。

また、例えば、図４の（ｂ）に示すように、アンテナ装置ＡＮＴ＃０２は、アンテナ装置用基板１と、回路実装部７に形成された回路６と、を備えている。
すなわち、このアンテナ装置ＡＮＴ＃０２では、アンテナ装置用基板１と、回路実装部７に形成された回路６と、を備えて、メインエレメント９と他のエレメントとが受動部品で接続されていないので、Ｌ字状のアンテナパターンによる自由空間等で高い利得を得ることができる無指向性のアンテナ特性が得られる。

このように、アンテナエレメント４が、メインエレメント９と第３受動部品８ｃ及び第８受動部品８ｈを介した接続時に環状部を形成するＬ字状のループ用エレメント１１を備えているので、第３受動部品８ｃ及び第８受動部品８ｈの接続の有無を任意に選択することで、自由空間において高利得が得られるアンテナ特性と人体装着時における劣化を抑制可能なアンテナ特性とを任意に切り替えて設定することが可能である。

すなわち、自由空間において高利得が必要な場合は、第３受動部品８ｃ及び第８受動部品８ｈを接続せず、給電部２に接続されるアンテナエレメントをメインエレメント９のみとすることで、高利得が得られる。また、人体装着時に対応したアンテナ特性が必要な場合は、第３受動部品８ｃ及び第８受動部品８ｈを接続して、メインエレメント９とループ用エレメント１１とによる環状のエレメントをアンテナエレメントの先端側に構成することで、アンテナエレメント及びＧＮＤ面、周辺パターン間における高周波電流、インピーダンスの変化を抑制し、人体装着状態でも劣化を抑制することができる。

また、図５の（ａ）に示すように、アンテナ装置ＡＮＴ＃０３は、アンテナ装置用基板１と、回路実装部７に形成された通信回路等の回路６と、メインエレメント９と指向性エレメント１０とを接続する第９受動部品８ｉと、を備えている。
すなわち、このアンテナ装置ＡＮＴ＃０３では、メインエレメント９と指向性エレメント１０とが第９受動部品８ｉで接続されているので、Ｕ字状のアンテナパターン及び指向性調整エレメント１３によって指向性のアンテナ特性を得ることができる。

このように本実施形態のアンテナ装置用基板１では、アンテナエレメント４が、給電部２に一端が接続されたＬ字状のメインエレメント９と、該メインエレメント９の他端に第９受動部品８ｉを介して接続可能に一端が近接配置されていると共にメインエレメント９と接続時に全体としてＵ字状となるＬ字状の指向性エレメント１０と、を有しているので、第９受動部品８ｉの接続の有無を任意に選択することで、無指向性と指向性とのアンテナ特性を任意に切り替えて設定することが可能である。

すなわち、無指向性のアンテナ特性が必要な場合は、第９受動部品８ｉを接続せず、給電部に接続されるアンテナエレメントをメインエレメント９のみとすることで、図４の（ｂ）に示すような無指向性のアンテナ装置ＡＮＴ＃０２を得ることができる。また、指向性のアンテナ特性が必要な場合は、第９受動部品８ｉを接続して、給電部２に接続されるアンテナエレメントをメインエレメント９およびエレメント１０とし、指向性エレメント１０とメインエレメント９との間の指向性調整エレメント１３との組み合わせにより、アンテナエレメント及びＧＮＤ面、周辺パターン間における高周波電流の流れを調整し、指向性パターンが構成されて、図５（ａ）に示すような指向性のアンテナ装置ＡＮＴ＃０３を得ることができる。なお、指向性調整エレメント１３は、指向性エレメント１０との干渉による不要輻射を抑制する効果も有している。

また、図５の（ｂ）に示すように、アンテナ装置ＡＮＴ＃０４は、アンテナ装置用基板１と、回路実装部７に形成された回路６と、メインエレメント９の他端側とループ用エレメント１１とを接続する第８受動部品８ｈと、ループ用エレメント１１及びメインエレメント９に出力抑制用エレメント１２を接続する第６受動部品８ｆ及び第７受動部品８ｇと、を備えている。
すなわち、このアンテナ装置ＡＮＴ＃０４では、ループ用エレメント１１及びメインエレメント９に第６受動部品８ｆ及び第７受動部品８ｇで出力抑制用エレメント１２が接続されているので、小型環状のアンテナパターンによって出力が抑制された無指向性のアンテナ特性が得られる。

このようにループ用エレメント１１及びメインエレメント９に接続時に環状部より小さい小型環状部を形成する出力抑制用エレメント１２を備えているので、第６受動部品８ｆ及び第７受動部品８ｇの接続の有無を任意に選択することで、大きな環状部と小さな環状部とを選択でき、無指向性のまま高い出力と低い出力とを任意に切り替えて設定することが可能である。

したがって、このアンテナ装置用基板１を用い、各受動部品の実装および接続の有無でアンテナを切り替えてアンテナ装置ＡＮＴ＃０１〜ＡＮＴ＃０４を構成することで、使用環境の影響に対してフレキシブルにアンテナ特性を改善することが可能であり、環境に応じた複数の基板を用意する必要が無く、部品コストを大幅に削減することができる。

また、基板本体３の裏面に、アンテナエレメント４の内側に配されグランドに接続された出力調整エレメント１４を有しているので、グランド（ＧＮＤ）の安定度が増し、アンテナエレメント４と回路６との間の結合が少なくなって出力レベルの調整が可能になる。なお、出力調整エレメント１４で出力調整を行う場合、必要分だけトリミングすれば良い。その場合、トリミング分に応じてアンテナ利得も改善される。
また、回路実装部７と指向性エレメント１０との距離Ｄ１が、指向性調整エレメント１３と指向性エレメント１０との距離Ｄ２より長く設定されているので、指向性エレメント１０からグランド面が遠くなり、高い利得を得ることができる。

次に、本発明に係るアンテナ装置用基板およびアンテナ装置の第２実施形態について、図６を参照して以下に説明する。なお、以下の実施形態の説明において、上記実施形態において説明した同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。

第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、指向性調整エレメント１３が基板本体３の表面だけに形成されているが、第２実施形態のアンテナ装置用基板２１では、図６に示すように、指向性調整エレメント２３が、基板本体３の表面及び裏面にそれぞれ形成され、互いに複数のスルーホールＨを介して電気的に接続されている点である。
すなわち、第２実施形態のアンテナ装置用基板２１では、指向性調整エレメント２３が、基板本体３の表面及び裏面にそれぞれ形成され、互いにスルーホールＨを介して電気的に接続されているので、両面に形成された指向性調整エレメント２３により、高い安定性と信頼性とを得ることができる。なお、これらスルーホールＨの数は、多い方が望ましい。

次に、上記第１実施形態のアンテナ装置用基板およびこれを備えたアンテナ装置を実際に作製した実施例について、放射パターンについて測定した結果を、図７から図１０を参照して説明する。

なお、各実施例において、それぞれ切り替えて実装した受動部品の有無及び種類について以下の表１に示す。この表中で、受動部品としてインダクタを実装したものを（Ｌ）と表示し、コンデンサを実装したものを（Ｃ）と表示し、抵抗を実装したものを（Ｒ）と表示した。なお、第９受動部品及び第１０受動部品として実装した抵抗は、０Ωに近いものであり、主にエレメント間の導通用として実装したものである。

まず、図４の（ａ）に示すアンテナ装置ＡＮＴ＃０１における放射パターンを測定した結果を、図７に示す。この結果からわかるように、無指向性のアンテナ特性が得られている。
また、図４の（ｂ）に示すアンテナ装置ＡＮＴ＃０２における放射パターンを測定した結果を、図８に示す。この結果からわかるように、無指向性であってアンテナ装置ＡＮＴ＃０１よりも高利得なアンテナ特性が得られている。

また、図５の（ａ）に示すアンテナ装置ＡＮＴ＃０３における放射パターンを測定した結果を、図９に示す。この結果からわかるように、指向性エレメント側の指向性のみが改善された指向性を有するアンテナ特性が得られている。
さらに、図５の（ｂ）に示すアンテナ装置ＡＮＴ＃０４における放射パターンを測定した結果を、図１０に示す。この結果からわかるように、無指向性であってアンテナ装置ＡＮＴ＃０１よりも出力が抑制されたアンテナ特性が得られている。

なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。

例えば、上記各実施形態では、メインエレメントと接続時に全体としてＵ字状となるＬ字状の指向性エレメントを有しているが、メインエレメントと接続時に全体としてＣ字状となるＬ字状又はＵ字状の指向性エレメントを有しても構わない。すなわち、メインエレメントと指向性エレメントとが接続され、全体としてＵ字状又はＣ字状のように開放部分を有する形状であって環状ではない形状とされれば良い。
なお、上記「Ｌ字状」とされる形状は、直線で構成される形状に限定されず、曲線によってＬ字状とされるものも含む。また、「Ｌ字状」を構成する各辺は、互いに同じ長さの辺で構成されたものであっても、互いに異なる長さの辺で構成されたものであっても構わない。さらに、「Ｌ字状」の角部は、角度を有する形状であっても、Ｒ（曲率）を有する形状であっても良い。
一方、上記「Ｕ字状」「Ｃ字状」とされる形状は、上下又は左右の辺の長さが異なっている形状でも良く、対称形状でなくても構わない。

１，２１…アンテナ装置用基板、２…給電部、３…基板本体、４…アンテナエレメント、５…整合回路部、７…回路実装部、８ａ〜８ｉ…第１受動部品〜第９受動部品、９…メインエレメント、１０…指向性エレメント、１１…ループ用エレメント、１２…出力抑制用エレメント、１３，２３…指向性調整エレメント、１４…出力調整エレメント、ＡＮＴ＃０１〜ＡＮＴ＃０４…アンテナ装置、Ｄ１…回路実装部と指向性エレメントとの距離、Ｄ２…指向性調整エレメントと指向性エレメントとの距離、Ｈ…スルーホール

Claims (10)

1. 給電部が設けられる基板本体と、
   該基板本体の表面に金属箔でパターン形成され前記給電部に接続されたアンテナエレメントと、
   前記基板本体上に形成され前記給電部と前記アンテナエレメントとに接続された整合回路部と、
   前記基板本体上に形成され前記給電部に接続された回路が形成されると共にグランド面となる回路実装部と、を備え、
   前記アンテナエレメントが、前記給電部に一端が接続されＬ字状のメインエレメントと、
   該メインエレメントの他端に受動部品を介して接続可能に一端が近接配置されていると共に前記メインエレメントと接続時に全体としてＵ字状又はＣ字状となるＬ字状の指向性エレメントと、を有し、
   前記回路実装部に、前記指向性エレメントと前記メインエレメントとの間に延在する指向性調整エレメントが接続されていることを特徴とするアンテナ装置用基板。
2. 請求項１に記載のアンテナ装置用基板において、
   前記アンテナエレメントが、前記メインエレメントの他端に受動部品を介して接続可能に一端が近接配置されていると共に前記メインエレメントの一端近傍に受動部品を介して接続可能に他端が近接配置され、前記メインエレメントと接続時に環状部を形成するＬ字状のループ用エレメントを備えていることを特徴とするアンテナ装置用基板。
3. 請求項２に記載のアンテナ装置用基板において、
   前記アンテナエレメントが、前記ループ用エレメントに受動部品を介して接続可能に一端が近接配置されていると共に前記メインエレメントに受動部品を介して接続可能に他端が近接配置され、前記ループ用エレメント及び前記メインエレメントに接続時に前記環状部より小さい小型環状部を形成する出力抑制用エレメントを備えていることを特徴とするアンテナ装置用基板。
4. 請求項２または３に記載のアンテナ装置用基板において、
   前記基板本体の裏面に、前記環状部の内側に配されグランドに接続された出力調整エレメントを有していることを特徴とするアンテナ装置用基板。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載のアンテナ装置用基板において、
   前記指向性調整エレメントが、前記基板本体の表面及び裏面にそれぞれ形成され、互いにスルーホールを介して電気的に接続されていることを特徴とするアンテナ装置用基板。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載のアンテナ装置用基板において、
   前記回路実装部と前記指向性エレメントとの距離が、前記指向性調整エレメントと前記指向性エレメントとの距離より長く設定されていることを特徴とするアンテナ装置用基板。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載のアンテナ装置用基板と、
   前記回路実装部に形成された回路と、を備えていることを特徴とするアンテナ装置。
8. 請求項１から６のいずれか一項に記載のアンテナ装置用基板と、
   前記回路実装部に形成された回路と、
   前記メインエレメントと前記指向性エレメントとを接続する受動部品と、を備えていることを特徴とするアンテナ装置。
9. 請求項２に記載のアンテナ装置用基板と、
   前記回路実装部に形成された回路と、
   前記メインエレメントと前記ループ用エレメントとを接続する受動部品と、を備えていることを特徴とするアンテナ装置。
10. 請求項３に記載のアンテナ装置用基板と、
    前記回路実装部に形成された回路と、
    前記メインエレメントの他端側と前記ループ用エレメントとを接続する受動部品と、
    前記ループ用エレメント及び前記メインエレメントに前記出力抑制用エレメントを接続する受動部品と、を備えていることを特徴とするアンテナ装置。