JP6422547B1 - パッチアンテナ及びアンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パッチ素子を曲面又は屈曲面状とすることで、指向特性における半値角を広げて広い角度範囲で電波の送受信を可能にしたパッチアンテナ及びアンテナ装置を提供する。【解決手段】パッチ素子１０と、これに対向する地導体板２０とを備え、パッチ素子１０は、地導体板２０に対向する側の反対側に向かって凸となっている。パッチ素子１０の外面１１は、正面部１２、正面部１２に対してそれぞれ折れ曲がった第１側面部１３Ａ，１３Ｂ、及び第１側面部１３Ａ，１３Ｂからそれぞれ折れ曲がって正面部１２に対し直角をなす第２側面部１４Ａ，１４Ｂを有する。パッチ素子１０を正面からみたとき、第１側面部１３Ａ及び第２側面部１４Ａが左側を向き、第１側面部１３Ｂ及び第２側面部１４Ｂが右側を向く。【選択図】図４

Description

本発明は、曲面又は屈曲面状のパッチ素子を有するパッチアンテナ及びそのパッチアンテナを備えるアンテナ装置に関するものである。

従来のパッチアンテナは、放射電極としてのパッチ素子が平面状であるので、パッチ素子と垂直な方向の指向性が高く、すなわち半値角（利得のピークから−３ｄＢまでの指向角の範囲）が狭いという欠点があった。

特開２００３−３４７８３８号公報

上述のように、従来のパッチアンテナは半値角が狭く、換言すればパッチ素子と平行な方向であるパッチアンテナ側方の利得が低く、広い角度範囲で電波の送受信を行いたい用途においてはそのことが問題となってくる。

本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、その目的は、パッチ素子を曲面又は屈曲面状とすることで、指向特性における半値角を広げて広い角度範囲で電波の送受信を可能にしたパッチアンテナ及びアンテナ装置を提供することにある。

本発明の第１の態様はパッチアンテナである。このパッチアンテナは、少なくとも１本の中心線を中心として凸となったパッチ素子と、前記パッチ素子に対向する地導体と、を備え、
前記パッチ素子は前記地導体に対向する側の反対側に向かって凸となり、
前記パッチ素子の両側の端部は、前記中心線を挟んで位置し、
前記両側の端部の各々からの前記地導体に最短距離で向かう方向に平行な面が、交差する或いは同一面となり、
前記パッチ素子の前記中心線の方向の一方の端部側から給電されていることを特徴とする。
本発明の第２の態様はパッチアンテナである。このパッチアンテナは、少なくとも１本の中心線を中心として凸となったパッチ素子と、前記パッチ素子に対向する地導体と、を備え、
前記パッチ素子は前記地導体に対向する側の反対側に向かって凸となり、
前記パッチ素子の両側の端部は、前記中心線を挟んで位置し、
前記両側の端部の各々からの前記地導体に最短距離で向かう方向に平行な面が、交差する或いは同一面となり、
前記パッチ素子の前記中心線の方向の両端部に波源が位置していることを特徴とする。
前記パッチ素子は中央部で湾曲して折れ曲がった板状であるとよい。

前記パッチ素子は、前記地導体に対向する側の反対側が外面であり、
前記外面の一方の端部が第１方向を向き、他方の端部が前記第１方向と反対側の第２方向を向いているとよい。

前記パッチ素子は、稜線を有するとよい。

前記パッチ素子と前記地導体間に誘電体が設けられているとよい。

前記パッチ素子に同軸ケーブルの内部導体が、前記地導体に前記同軸ケーブルの外部導体がそれぞれ接続されているとよい。

本発明のもう一つの態様はアンテナ装置である。このアンテナ装置は、パッチアンテナを備えることを特徴とする。
前記パッチアンテナが電波透過性部分を有するケース内に収納されているとよい。
前記パッチアンテナが垂直偏波用のパッチアンテナであるとよい。

前記パッチアンテナが垂直偏波用となるように車体に支持されているとよい。また、前記パッチアンテナが車体のフロントガラスの内側に支持されているとよい。
本発明の第３の態様は車載用のアンテナ装置である。この車載用のアンテナ装置は、少なくとも１本の中心線を中心として凸となったパッチ素子と、前記パッチ素子に対向する地導体と、を備え、
前記パッチ素子は前記地導体に対向する側の反対側に向かって凸となり、
前記パッチ素子の両側の端部は、前記中心線を挟んで位置し、
前記両側の端部の各々からの前記地導体に最短距離で向かう方向に平行な面が、交差する或いは同一面となるパッチアンテナを備え、
前記パッチアンテナが、垂直偏波用となるように車体に支持され、かつ前記車体のフロントガラスの内側に支持されていることを特徴とする。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法やシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、パッチアンテナが曲面又は屈曲面状のパッチ素子を有することで、指向特性における半値角を広げることができ、ひいては広い角度範囲で電波の送受信が可能となる。

本発明に係るパッチアンテナ及びアンテナ装置の実施の形態１であって、パッチアンテナ部分を示す正面図。 同側面図。 同背面図。 同平面図。 パッチアンテナを備える車載用アンテナ装置の全体構成を示す側断面図。 実施の形態１のパッチアンテナの水平面利得を、比較例（図９）の水平面利得と対比して示すシミュレーションによる指向特性図。 パッチアンテナのシミュレーションによるＶＳＷＲ特性図。 パッチ素子の前後方向の長さとパッチアンテナの半値角との関係を示すシミュレーションによる説明図。 パッチ素子の前後方向の長さが０ｍｍであるときの、比較例のパッチアンテナ（通常のパッチアンテナ）の水平面の断面図。 本発明の実施の形態２のパッチアンテナであって、パッチ素子の前後方向の長さが９.７ｍｍであるときの水平面の断面図。 本発明の実施の形態３のパッチアンテナであって、パッチ素子の前後方向の長さが１２ｍｍであるときの水平面の断面図。 実施の形態３（パッチ素子の前後方向の長さ＝１２ｍｍ）と、後述の実施の形態４（パッチ素子の前後方向の長さ＝１４.５ｍｍ）のシミュレーションによるＶＳＷＲ特性図。 本発明の実施の形態４のパッチアンテナであって、パッチ素子の前後方向の長さが１４.５ｍｍであるときの水平面の断面図。 本発明の実施の形態５であって、同軸ケーブルに適合する構造を有するパッチアンテナを上方から見た平面図。 実施の形態５のパッチアンテナの水平面利得を、比較例（図９）の水平面利得と対比して示すシミュレーションによる指向特性図。 実施の形態５のパッチアンテナのシミュレーションによるＶＳＷＲ特性図。 本発明の実施の形態６であって、車体のフロントガラス内側にパッチアンテナを備えるアンテナ装置を示す側断面図。 同拡大断面図である。

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一又は同等の構成要素、部材、処理等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

図１から図４は本発明に係るパッチアンテナ及びアンテナ装置の実施の形態１であって、パッチアンテナ部分を示す正面図、図２は同側面図、図３は同背面図、図４は同平面図であり、図５はパッチアンテナを備えるアンテナ装置の全体構成を示す側断面図である。

まず、図１から図４でパッチアンテナ１について説明する。ここでは、パッチアンテナ１は、例えばＶ２Ｘ（Ｖｅｈｉｃｌｅ ｔｏ Ｅｖｅｒｙｔｈｉｎｇ：車車間・路車間）通信用に用いられるものであって、水平面（重力の方向と直角を成す面）に対し垂直（つまり鉛直方向）に配置され、垂直偏波用であるものとする。パッチアンテナ１は、放射電極であるパッチ素子１０と、パッチ素子１０に対向する地導体板２０と、パッチ素子１０と地導体板２０との間に介在する誘電体３０と、給電線としての同軸ケーブル４０とを備える。

パッチ素子１０は、平面状の板金導体を、地導体板２０に対向する側の反対側に向かって凸となる屈曲面状（ここでは、平面を１つ又は複数の稜線が形成されるように折り曲げた形状を含むものとする）に折り曲げたものである。具体的に言えば、パッチ素子１０は板金導体を４つの稜線を有するように折り曲げ形成したもので、地導体板２０に非対向の外面１１が上下方向の４つの稜線で区画された５つの矩形平面を有する。すなわち、パッチ素子１０の外面１１は、正面部１２、正面部１２に対してそれぞれ折れ曲がった第１側面部１３Ａ，１３Ｂ、及び第１側面部１３Ａ，１３Ｂからそれぞれ折れ曲がって正面部１２に対し直角をなす第２側面部１４Ａ，１４Ｂを有する。パッチ素子１０を正面からみたとき、第１側面部１３Ａ及び第２側面部１４Ａが左側を向き、第１側面部１３Ｂ及び第２側面部１４Ｂが右側を向く。この結果、パッチ素子１０は所定の前後方向（正面部に直交する方向）の長さＬを有する（図２）。

地導体板２０は、パッチ素子１０と同様に平面状の板金導体を４つの稜線を有するように折り曲げ形成したものであり、正面部１２、第１側面部１３Ａ，１３Ｂ、及び第２側面部１４Ａ，１４Ｂと平行な部分をそれぞれ有している。さらに、地導体板２０にはパッチ素子１０の正面部１２の上辺中央に対向する位置及びその周辺を含む領域に孔２１が設けられている。

誘電体３０は、例えばＡＢＳ樹脂であり、パッチ素子１０と地導体板２０との間に挟まれている。誘電体３０は、パッチ素子１０の折り曲げた形状に合わせて予め成型されている。パッチ素子１０と地導体板２０は両者間に介在する誘電体３０で一体化され、パッチ素子１０は誘電体３０を介して地導体板２０で保持される。

薄板の帯状導体（ピン状であってもよい）である給電導体１９は、孔２１を非接触で貫通して同軸ケーブル４０の内部導体４１とパッチ素子１０とを接続している。給電導体１９は例えばパッチ素子１０と一体の帯状導体部を折曲げ形成したものであってもよい。同軸ケーブル４０の外部導体４２は地導体板２０に設けられた一対の挟持片２２によって挟持され、地導体板２０に接続される。

パッチアンテナ１では、同軸ケーブル４０の特性インピーダンスとのインピーダンス整合のために給電導体１９はパッチ素子１０の端面でパッチ素子１０と接続している（給電点４５がパッチ素子１０の端面の高さ位置となっている）。同軸ケーブル４０の特性インピーダンスとのインピーダンス整合を行うことができれば、給電導体１９はパッチ素子１０の端面以外（例えば、端面から下方の位置）でパッチ素子１０と接続していてもよい。また、パッチアンテナ１では、給電導体１９はパッチ素子１０を水平面で見たときにパッチ素子１０の中央となる位置でパッチ素子１０と接続している（給電点４５はパッチ素子１０を水平面で見たときにパッチ素子１０の中央となる位置になっている）。パッチ素子１０を水平面で見たときに、給電点４５がパッチ素子１０の中央となる位置からずれた位置になっていると、給電点４５からパッチ素子１０の左右方向の端までの距離が左右で異なるようになって、パッチアンテナ１に不要な共振が発生することがあるからである。

なお、パッチアンテナ１には逆Ｆ型アンテナのような短絡導体は存在しない。

図５は、パッチアンテナ１を備える車載用アンテナ装置６０であって、車体ルーフ上に取り付けられるアンテナベース７１上に、前から衛星デジタルラジオ放送受信用のＳＸＭアンテナ８１、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System；全世界的航法衛星システム）アンテナ８２、ＡＭ／ＦＭ放送受信用アンテナ８３、Ｖ２Ｘ通信用パッチアンテナ１の順に搭載し、これらを覆うように電波透過性のアンテナケース７２をアンテナベース７１上に被せたものである。なお、図５において、車載用アンテナ装置６０の上下、前後方向を定義する。紙面の上方向が上、下方向が下、紙面の左方向が前、紙面の右方向が後である。

ＳＸＭアンテナ８１及びＧＮＳＳアンテナ８２は、平面アンテナを構成するパッチアンテナで、上方に指向性を有する。ＡＭ／ＦＭ放送受信用アンテナ８３は導体板の容量装荷素子８４とコイル８５との直列接続を有する。容量装荷素子８４は例えばミアンダ状である。また、コイル８５は車載用アンテナ装置６０の略中心にあっても良いし、オフセットしていても良い。Ｖ２Ｘ通信用パッチアンテナ１は、地導体板２０をアンテナベース７１に固定することで、アンテナベース７１上に垂直に立設され、パッチ素子１０の正面部１２が後方を向く配置である。また、車載用アンテナ装置６０が車体ルーフ上に取り付けられた状態では、パッチアンテナ１のパッチ素子１０は略鉛直面を成して車体に支持されることになり、パッチアンテナ１は垂直偏波用となる。

図６は実施の形態１のパッチアンテナ１の水平面利得（実線）を、比較例（図９で後述）の水平面利得（点線）と対比して示すシミュレーションによる指向特性図であり、周波数：５８８７.５ＭＨｚ、メインローブ利得：４.６２ｄＢ、メインローブ方位：０°、半値角（利得ピーク値から−３ｄＢの角度範囲）：１８１.４°である。図５の場合、図６の方位角０°が後方であり、図９の比較例では半値角が狭いのに比べ、実施の形態１のパッチアンテナ１の半値角は１８０°以上確保できている。半値角が大きくなる理由は、パッチ素子１０が折曲げられて、その外面に向かって凸となる曲面を成し、パッチ素子１０が所定の前後方向の長さＬを有するからである。なお、図６はパッチアンテナ１が単独に存在する場合のシミュレーション結果であるが、図５のように容量装荷素子８４がパッチアンテナ１の上方に延びていても、水平面指向特性に及ぼす影響は無視できると考えられる。

図７はパッチアンテナ１のシミュレーションによるＶＳＷＲ特性図である。図７に示すように周波数５.９ＧＨｚ以外にＶＳＷＲが低くなっておらず、５.９ＧＨｚ近傍ではパッチアンテナ１に不要共振は発生していない。

本実施の形態によれば、下記の効果を奏することができる。

(1) パッチ素子１０と、パッチ素子１０に対向する地導体板２０とを備えるパッチアンテナ１において、パッチ素子１０が、板金導体を４つの稜線を有するように折り曲げ形成した屈曲面状であって、地導体板２０に対向する側の反対側に向かって凸面となるため、平面状のパッチ素子を用いる一般的なパッチアンテナよりも半値角を広くすることができる。

(2) パッチ素子１０は、地導体板２０に対向する側の反対側が外面１１であり、外面１１の中央部である正面部１２に対しそれぞれ折り曲げられた第１側面部１３Ａ及び第２側面部１４Ａが左側を向き、第１側面部１３Ｂ及び第２側面部１４Ｂが右側を向く形状であるため、半値角を１８０°以上にまで広げることができる。

(3) 左側を向いた第１側面部１３Ａ及び第２側面部１４Ａ、及び右側を向いた第１側面部１３Ｂ及び第２側面部１４Ｂを適切な長さとすることで、半値角を１８０°以上に維持しつつ、不要共振（セカンドモードによる共振）の発生の抑制を図ることができる。この点の説明は後述する。

(4) パッチ素子１０の外面１１は、正面部１２に対して稜線を有するように第１側面部１３Ａ，１３Ｂ、及び第２側面部１４Ａ，１４Ｂを形成した多角面であり、同軸ケーブル４０を接続するのに適した構造である。つまり、正面部１２の横幅をある程度確保することで、同軸ケーブル４０の接続作業を容易に行うことができる。

図８から図１５を用いてパッチアンテナのパッチ素子が曲面又は屈曲面状となっている理由を以下に説明する。

ａ．半値角の拡大
図８はパッチ素子の前後方向の長さとパッチアンテナの半値角との関係を示すシミュレーションによる説明図である。図９は、図８のシミュレーションで用いたパッチ素子の前後方向の長さが０ｍｍであるときの、比較例のパッチアンテナ７（通常のパッチアンテナ）の水平面の断面図であり、図１０は、図８のシミュレーションで用いた本発明の実施の形態２のパッチアンテナ２であって、パッチ素子の前後方向の長さＬが９.７ｍｍであるときの水平面の断面図であり、図１１は、図８のシミュレーションで用いた本発明の実施の形態３のパッチアンテナ３であって、パッチ素子の前後方向の長さＬが１２ｍｍであるときの水平面の断面図である。図８のシミュレーションでは、図９から図１１のパッチアンテナの動作周波数が５８８７.５ＭＨｚであるとして半値角を得ている。

図９の比較例のパッチアンテナ７は、パッチ素子１０７及び地導体板２０７が共に平板で、平行配置されている。パッチ素子１０７の前後方向の長さは０ｍｍで、図８から半値角は最も小さいことがわかる。

図１０の実施の形態２のパッチアンテナ２は、パッチ素子１０２が中央部で湾曲して折れ曲がった板状で、地導体板２０２が中央部で折れ曲がってパッチ素子１０２に平行配置されている。パッチ素子１０２の前後方向の長さＬ＝９.７ｍｍである。パッチ素子１０２が前後方向の長さ成分を有することで、図８からわかるように図９の比較例よりは半値角が広くなっている。

図１１の実施の形態３のパッチアンテナ３は、パッチ素子１０３が中央部で略半円弧状に湾曲して折れ曲がった板状で、パッチ素子１０３の外面の一方の端部が左方向を向き、他方の端部が右方向を向いている。パッチ素子１０３の前後方向の長さＬ＝１２ｍｍである。地導体板２０３は平板でパッチ素子１０３の主要部と平行に配置されている。この場合、図８に示すように、さらに半値角が広がり１８０°となる。前述の実施の形態１は、実施の形態３に示したパッチ素子の前後方向の長さＬ＝１２ｍｍに相当する構造を有する。なお、図８のシミュレーションでは、図９から図１１に示したパッチ素子の水平面の断面における長さ（沿面距離）は全て等しいものとした。また、図９から図１１では、同軸ケーブルが存在しないものとして図８のシミュレーションを行った。

図８に示すように、パッチ素子を曲面状にして前後方向の長さＬを長くすると半値角が大きくなっていき、図１１のパッチアンテナ３のように、パッチ素子１０３の一方の端部が左方を向き他方の端部が右方を向くようになると、半値角が１８０°となる。つまり、半値角を大きくするには、パッチ素子を曲面状にして前後方向の長さＬを長くする、すなわちパッチ素子が正面（図５のアンテナ装置６０の配置では車両後方向き）だけでなく左方や右方にも向いているようにすることが有効であり、パッチ素子の前後方向の長さＬを適切値に設定することで半値角１８０°を実現可能である。

また、パッチ素子が正面と左方のみ或いは正面と右方のみに向いている（パッチ素子の水平面の断面がＬ字形状となる）ようにしてもよい。パッチアンテナはパッチ素子と垂直な方向の指向性が高いので、この場合には、通常のパッチアンテナの平面状のパッチ素子に比べて半値角は大きくなる。しかし、パッチ素子が正面だけでなく左方及び右方にも向いているようにした実施の形態１，３のパッチアンテナ１，３に比べて半値角は小さくなる。

ｂ．不要共振（セカンドモードによる共振）の発生の抑制
Ｖ２Ｘ通信用に設計したパッチアンテナの場合、パッチアンテナの共振モードには、Ｖ２Ｘ通信用の周波数５.９ＧＨｚで共振するドミナントモードと、周波数５.９ＧＨｚ以外の周波数で共振するセカンドモードと、がある。

図１２はパッチ素子の前後方向の長さＬが１２ｍｍであるときと１４.５ｍｍであるときのパッチアンテナのシミュレーションによるＶＳＷＲ特性図である。図１２のパッチ素子の前後方向の長さＬ＝１２ｍｍであるときのシミュレーションでは、図１１の実施の形態３のパッチアンテナ３を用いた。また、図１２のパッチ素子の前後方向の長さＬ＝１４.５ｍｍであるときのシミュレーションでは、後述の図１３の実施の形態４のパッチアンテナ４を用いた。

図１３は実施の形態４であり、図１２のパッチ素子の前後方向の長さＬが１４.５ｍｍであるときのシミュレーションで用いたパッチアンテナ４の水平面の断面図である。図１３の実施の形態４のパッチアンテナ４は、パッチ素子１０４が中央部で略半円弧状に湾曲して折れ曲がった板状で、パッチ素子１０４の外面の一方の端部が左方向を向き、他方の端部が右方向を向いている。パッチ素子１０４の前後方向の長さＬ＝１４.５ｍｍである。地導体板２０４は平板でパッチ素子１０４の主要部と平行に配置されている。

この実施の形態４の場合、パッチ素子１０４の曲率半径は図１１の実施の形態３におけるパッチ素子１０３と同じであるが、パッチ素子１０４の前後方向の長さＬを図１１のパッチ素子１０３よりも大きくするために、水平面の断面におけるパッチアンテナ４の長さ（換言すれば、パッチ素子１０４の沿面距離）は、図１１のパッチアンテナ３の長さ（パッチ素子１０３の沿面距離）に比べて長い。このため、図１２に示すように、パッチ素子の前後方向の長さＬが１２ｍｍであるとき（実線のとき）には周波数５.９ＧＨｚ以外にＶＳＷＲが低くなっておらずドミナントモードが支配的で不要共振（セカンドモードによる共振）がドミナントモードの近傍に発生していないが、パッチ素子の前後方向の長さＬが１４.５ｍｍであるとき（点線のとき）にはセカンドモードの影響が強くなりドミナントモードの特性が悪化して不要共振が確認できる。

図１２及び図１３の結果からわかるように、不要共振の発生を抑制するには、パッチ素子の前後方向の長さＬを短くする（必要以上に長くせず）、すなわち水平面の断面におけるパッチアンテナの長さを短く（必要以上に長くしないように）すればよい。

ｃ．同軸ケーブルの存在
図９の比較例、図１０の実施の形態２、及び図１１の実施の形態３では、同軸ケーブルが存在しないものとして図８のシミュレーションを行ったが、パッチアンテナには給電のための同軸ケーブルが電気的に接続されている必要がある。図１４は実施の形態５であって、同軸ケーブル４０で給電するのに適合した構造のパッチアンテナ５を上方から見た平面図である。この場合、パッチアンテナ５は、パッチ素子１０５と、パッチ素子１０５に対向する地導体板２０５と、パッチ素子１０５と地導体板２０５との間に介在する誘電体３０５と、給電線としての同軸ケーブル４０とを備える。

実施の形態５のパッチ素子１０５は、平面状の板金導体を２つの稜線を有するように折り曲げ形成した屈曲面状であり、外面１１５が上下方向の２つの稜線で区画された３つの矩形平面を有する。すなわち、パッチ素子１０５の外面１１５は、正面部１２５、正面部１２５に対してそれぞれ垂直に折れ曲がった側面部１３５Ａ，１３５Ｂを有する。パッチ素子１０５を正面からみたとき、側面部１３５Ａが左側を向き、側面部１３５Ｂが右側を向く。地導体板２０５は、パッチ素子１０５と同様に平面状の板金導体を２つの稜線を有するように折り曲げ形成したものであり、正面部１２５、側面部１３５Ａ，１３５Ｂと平行な部分をそれぞれ有している。パッチ素子１０５の前後方向の長さＬは、前述の実施の形態１と同じ長さに設定している。なお、その他の構成は実施の形態１と同様である。

図１５は実施の形態５のパッチアンテナ５の水平面利得（実線）を、比較例（図９）の水平面利得（点線）と対比して示すシミュレーションによる指向特性図であり、周波数：５８８７.５ＭＨｚにおいて、半値角（利得ピーク値から−３ｄＢの角度範囲）は１８０°以上確保できている。
図１６は実施の形態５の同軸ケーブルに適合するパッチアンテナ５のシミュレーションによるＶＳＷＲ特性図である。図１４の実施の形態５のパッチアンテナ５では、パッチ素子１０５を２つの稜線を有する曲面状として、パッチ素子１０５の一方の端部が左方を向き他方の端部が右方を向くようになっているので、半値角は１８０°以上となっている。しかし、図１６に示すように、図１４のパッチアンテナ５では不要共振が確認できる。これは、パッチ素子１０５の前後方向の長さＬを前述の実施の形態１と同じ値にすると、パッチ素子１０５の沿面距離が実施の形態１のパッチ素子１０の沿面距離よりも長くなるからであると考えられる。

つまり、パッチ素子が正面だけでなく左方や右方にも向き、半値角が１８０°となっていることを維持しつつ、水平面の断面におけるパッチアンテナの長さを短くするために、実施の形態１ではパッチアンテナ１のパッチ素子１０は４つの稜線を有する屈曲面状とし、正面部１２とこれと直交する第２側面部１４Ａ，１４Ｂとの間に第１側面部１３Ａ，１３Ｂを設けている（円弧状の湾曲面に近づけている）。

図１７及び図１８は本発明に係るパッチアンテナ及びアンテナ装置の実施の形態６であって、フロントガラス６５、ルーフ６６、ボンネット６７等を有する車体の、フロントガラス６５内側にアンテナ装置６１を配置した場合を示す。アンテナ装置６１は、前側ケース部（電波透過性のレドーム）７６と後側ケース部７７との組み合わせ構造であるアンテナケース７５内に前述の実施の形態１と同様のパッチアンテナ１を収納したものである。この場合、パッチアンテナ１は、パッチ素子１０の正面部１２が車体前方を向く配置であり、パッチ素子１０が取付部材７９を介して前側ケース部７６で保持され、所定間隔で地導体板２０がパッチ素子１０と平行に保持される（地導体板２０はアンテナケース７５に取り付けられていなくともよい）。さらに、この場合、パッチアンテナ１のパッチ素子１０は略鉛直面を成して車体に支持されることになり、パッチアンテナ１は垂直偏波用となる。パッチアンテナ１に給電する同軸ケーブル４０はフロントガラス６５及びルーフ６６の内側に沿ってアンテナケース７５から引き出される。

実施の形態６の場合、車体前方を含む１８０°以上の半値角を確保できる。その他の作用効果は前述の実施の形態１と同様である。

以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。以下、変形例について触れる。

各実施の形態において、パッチ素子と地導体板とを所定間隔で保持可能であれば、誘電体を省略した空間としてもよい。

また、パッチ素子の外面は外側に向かって凸となる曲面状であれば、稜線の個数は任意であり、さらに稜線を有しない湾曲面と平面の組み合わせであってもよい。

１，２，３，４，５，７ パッチアンテナ
１０，１０２，１０３，１０４，１０５，１０７ パッチ素子
１２，１２５ 正面部
１３Ａ，１３Ｂ，１４Ａ，１４Ｂ，１３５Ａ，１３５Ｂ 側面部
１９ 給電導体
２０，２０２，２０３，２０４，２０５，２０７ 地導体板
２１ 孔
３０，３０５ 誘電体
４０ 同軸ケーブル
４５ 給電点
６０，６１ アンテナ装置
７１ アンテナベース
７２，７５ アンテナケース

Claims (13)

1. 少なくとも１本の中心線を中心として凸となったパッチ素子と、
   前記パッチ素子に対向する地導体と、を備え、
   前記パッチ素子は前記地導体に対向する側の反対側に向かって凸となり、
   前記パッチ素子の両側の端部は、前記中心線を挟んで位置し、
   前記両側の端部の各々からの前記地導体に最短距離で向かう方向に平行な面が、交差する或いは同一面となり、
   前記パッチ素子の前記中心線の方向の一方の端部側から給電されていることを特徴とするパッチアンテナ。
2. 少なくとも１本の中心線を中心として凸となったパッチ素子と、
   前記パッチ素子に対向する地導体と、を備え、
   前記パッチ素子は前記地導体に対向する側の反対側に向かって凸となり、
   前記パッチ素子の両側の端部は、前記中心線を挟んで位置し、
   前記両側の端部の各々からの前記地導体に最短距離で向かう方向に平行な面が、交差する或いは同一面となり、
   前記パッチ素子の前記中心線の方向の両端部に波源が位置していることを特徴とするパッチアンテナ。
3. 前記パッチ素子は中央部で湾曲して折れ曲がった板状であることを特徴とする請求項１又は２に記載のパッチアンテナ。
4. 前記パッチ素子は、前記地導体に対向する側の反対側が外面であり、
   前記外面の一方の端部が第１方向を向き、他方の端部が前記第１方向と反対側の第２方向を向いていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のパッチアンテナ。
5. 前記パッチ素子は、稜線を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のパッチアンテナ。
6. 前記パッチ素子と前記地導体間に誘電体が設けられている請求項１から５のいずれか一項に記載のパッチアンテナ。
7. 前記パッチ素子に同軸ケーブルの内部導体が、前記地導体に前記同軸ケーブルの外部導体がそれぞれ接続されている請求項１から６のいずれか一項に記載のパッチアンテナ。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載のパッチアンテナを備えるアンテナ装置。
9. 前記パッチアンテナが電波透過性部分を有するケース内に収納されている請求項８に記載のアンテナ装置。
10. 前記パッチアンテナが垂直偏波用のパッチアンテナである請求項８又は９に記載のアンテナ装置。
11. 請求項８から１０のいずれか一項に記載のアンテナ装置において、前記パッチアンテナが垂直偏波用となるように車体に支持されていることを特徴とする車載用のアンテナ装置。
12. 前記パッチアンテナが車体のフロントガラスの内側に支持されていることを特徴とする請求項１１に記載の車載用のアンテナ装置。
13. 少なくとも１本の中心線を中心として凸となったパッチ素子と、
    前記パッチ素子に対向する地導体と、を備え、
    前記パッチ素子は前記地導体に対向する側の反対側に向かって凸となり、
    前記パッチ素子の両側の端部は、前記中心線を挟んで位置し、
    前記両側の端部の各々からの前記地導体に最短距離で向かう方向に平行な面が、交差する或いは同一面となるパッチアンテナを備え、
    前記パッチアンテナが、垂直偏波用となるように車体に支持され、かつ前記車体のフロントガラスの内側に支持されていることを特徴とする車載用のアンテナ装置。

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