JP7400621B2 - アンテナ装置 - Google Patents

Description

本発明は、アンテナ装置に関するものである。

従来、アンテナ装置は、地板と、地板と対向配置されたパッチ部と、パッチ部の上側にパッチ部と対向して配置されている付加導体と、地板とパッチ部とを電気的に接続する短絡部とを備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

このものにおいて、短絡部はその長さに応じた所定のインダクタンスＬを備えており、パッチ部は、地板との間にその面積に応じた静電容量Ｃ１を形成する。付加導体は、パッチ部との間に所定の静電容量Ｃ２を形成する。

付加導体に由来する静電容量Ｃ２は、アンテナ装置の等価回路において、パッチ部と地板との間に形成される静電容量Ｃ１に並列接続されている。このため、付加導体は、並列共振を生じさせるための静電容量を増加することに寄与することになる。

特開２０１８－６１１３７号公報

しかし、上記特許文献１のアンテナ装置では、必要となる広い周波数帯域幅を確保できない場合がある。

本発明は上記点に鑑みて、広い周波数帯域幅を確保するようにしたアンテナ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、樹脂材料によって板状に形成されている樹脂板（１１）と、
導電性材料によって形成されて、樹脂板のうち厚み方向一方側に形成されている表面に沿うように板状に形成されている第１導体板（１３）と、
導電性材料によって形成されて、樹脂板のうち厚み方向他方側に形成されている裏面に沿うように板状に形成されている第２導体板（１５）と、
導電性材料によって形成されて、第１導体板と第２導体板とを電気的に接続する短絡部材（１７）と、
第１導体板および第２導体板のうちいずれか一方に形成されている給電点（１５ａ）を介して第１導体板と第２導体板とを電気的に接続する給電部材（１９）と、を備え、
短絡部材が有するインダクタンスをＬとし、樹脂板を介して第１導体板および第２導体板の間に形成される静電容量をＣとしたとき、樹脂板、第１導体板、第２導体板、短絡部材、および給電部材が、ＬおよびＣを用いた並列共振回路を形成するアンテナ装置において、
樹脂板には、空気を収納する空気収納部（２０）が形成されている。

したがって、請求項１に記載の発明によれば、樹脂板に空気収納部を形成することにより、樹脂板の誘電率を下げる。このため、アンテナ装置において、広い周波数帯域幅を確保することができる。

ここで、周波数帯域幅は、アンテナ装置で使用される周波数の最低値とアンテナ装置で使用される周波数の最高値との間の周波数の幅である。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の第１実施形態におけるアンテナ装置のうち表面側を示す斜視図である。 第１実施形態におけるアンテナ装置において、樹脂版に対して直交する面で切断した断面図を示す断面図である。 図１の第１実施形態におけるアンテナ装置を示す等価回路を示す電気回路図である。 対比例におけるアンテナ装置のうち表面側を示す斜視図である。 対比例におけるアンテナ装置の断面構成を図であり、図２に相当する断面図である。 第１実施形態におけるアンテナ装置において、樹脂板の比誘電率と使用周波数帯域幅の関係を示す図である。 第１実施形態におけるアンテナ装置の使用周波数帯域幅と従来のアンテナ装置の使用周波数帯域幅との対比を示す図である。 第１実施形態におけるアンテナ装置の電波の指向性と従来のアンテナ装置の電波の指向性との対比を示す図である。 使用周波数帯域幅を広げる検証のために用いられる対比例におけるアンテナ装置の寸法を示す斜視図である。 使用周波数帯域幅を広げる検証のために用いられる第１実施形態におけるアンテナ装置の寸法を示す斜視図である。 アンテナ装置の比誘電率と使用周波数帯域幅の推定値との関係を示す図である。 第１実施形態におけるアンテナ装置の使用周波数帯域幅の解析値と従来のアンテナ装置の使用周波数帯域幅の解析値との対比を示す図である。 本発明の第２実施形態におけるアンテナ装置のうち表面側を示す正面図である。 本発明の第２実施形態の第１変形例におけるアンテナ装置のうち表面側を示す正面図である。 本発明の第２実施形態の第２変形例におけるアンテナ装置のうち表面側を示す正面図である。 第２実施形態のアンテナ装置の使用周波数帯域幅、第１変形例のアンテナ装置の使用周波数帯域幅、および第２変形例におけるアンテナ装置の使用周波数帯域幅の対比を示す図である。 第２実施形態のアンテナ装置の垂直偏波利得、第１変形例のアンテナ装置の垂直偏波利得、および第２変形例におけるアンテナ装置の垂直偏波利得の対比を示す図である。 本発明の第３実施形態におけるアンテナ装置のうち表面側を示す正面図である。 本発明の第３実施形態の第１変形例におけるアンテナ装置のうち表面側を示す正面図である。 本発明の第３実施形態の第２変形例におけるアンテナ装置のうち表面側を示す正面図である。 第３実施形態のアンテナ装置の使用周波数帯域幅、第１変形例のアンテナ装置の使用周波数帯域幅、および第２変形例におけるアンテナ装置の使用周波数帯域幅の対比を示す図である。 第３実施形態のアンテナ装置の垂直偏波利得、第１変形例のアンテナ装置の垂直偏波利得、および第２変形例におけるアンテナ装置の垂直偏波利得の対比を示す図である。 本発明の第４実施形態におけるアンテナ装置のうち表面側を示す正面図である。 本発明の第４実施形態の第１変形例におけるアンテナ装置のうち表面側を示す正面図である。 本発明の第４実施形態の第２変形例におけるアンテナ装置のうち表面側を示す正面図である。 第４実施形態のアンテナ装置の使用周波数帯域幅、第１変形例のアンテナ装置の使用周波数帯域幅、および第２変形例におけるアンテナ装置の使用周波数帯域幅の対比を示す図である。 本発明の第５実施形態のアンテナ装置の表面側を示す正面図である。 第５実施形態のアンテナ装置の裏面側を示す背面図である。 本発明の第５実施形態の第１変形例のアンテナ装置の表面側を示す正面図である。 第５実施形態の第１変形例のアンテナ装置の裏面側を示す背面図である。 本発明の第５実施形態の第２変形例のアンテナ装置の表面側を示す正面図である。 第５実施形態の第２変形例のアンテナ装置の裏面側を示す背面図である。 本発明の第６実施形態のアンテナ装置の配置を示す正面図である。 本発明の第６実施形態の第１変形例のアンテナ装置の配置を示す正面図である。 本発明の第６実施形態の第２変形例のアンテナ装置の配置を示す正面図である。 本発明の第６実施形態の第３変形例のアンテナ装置の配置を示す正面図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
図1に本第１実施形態のアンテナ装置１０について図１、図２を参照して説明する。

本実施形態のアンテナ装置１０は、Ultra Wide Band（すなわち、ＵＷＢ）用アンテナである。アンテナ装置１０は、使用される中心周波数が例えば６ＧＨｚ～１０Ｈｚで周波数帯域幅が５００ＭＨｚである零次共振アンテナである。周波数帯域幅は、アンテナ装置１０で使用される周波数の最低値とアンテナ装置１０で使用される周波数の最高値との間の周波数の幅である。

アンテナ装置１０は、無線回路から送られる高周波送電電力に基づいて送信電波を出力する一方、受信電波を介して受電した高周波受電電力を無線回路に出力する。

具体的には、アンテナ装置１０は、樹脂板１１、導体板１３、１５、短絡ピン１７、および給電ピン１９を備える。

樹脂板１１は、樹脂板１１のうち厚み方向（すなわち、図２中Ｚ方向）の一方側には、面方向に拡がる表面１１ａが形成されている。樹脂板１１のうち厚み方向他方側には、面方向に拡がる裏面１１ｂが形成されている。面方向とは、厚み方向に直交する方向である。すなわち、面方向とは、図２中Ｚ方向に直交するＸ方向、Ｙ方向が拡がる方向である。

樹脂板１１は、所定の誘電率を有する樹脂材料を含んで板状に形成されている。本実施形態の樹脂板１１は、ガラス繊維にポキシ樹脂が塗布されて固化されたガラスエポキシ基板である。

導体板１３は、樹脂板１１に対して厚み方向一方側に配置されている第１導体板である。導体板１３は、銅等の導電性材料によって樹脂板１１の表面１１ａに沿う薄板状に形成されている。導体板１３の面方向の面積は、樹脂板１１の表面１１ａの面積に比べて小さくなっている。

本実施形態では、導体板１３は、樹脂板１１の表面１１ａのうち面方向中央側に配置されている。樹脂板１１の表面１１ａのうち導体板１３の外周側は、厚み方向一方側に露出している。

導体板１５は、樹脂板１１に対して厚み方向他方側に配置されている第２導体板である。導体板１５は、銅等の導電性材料によって樹脂板１１の裏面１１ｂに沿う薄板状に形成されている。導体板１５の面方向の面積は、樹脂板１１の裏面１１ｂの面積に比べて小さくなっている。

ここで、導体板１５は、樹脂板１１の裏面１１ｂのうち面方向中央側に配置されている。このため、樹脂板１１の裏面１１ｂのうち導体板１５の外側は、厚み方向他方側に露出している。

本実施形態の導体板１５には、給電点１５ａが形成されている。給電点１５ａは、アンテナ装置１０のうち給電配線を介して無線回路に接続されている部位である。給電点１５ａは、無線回路から高周波電力をアンテナ装置１０に供給したり、アンテナ装置１０で受電される高周波電力を無線回路に与える部位である。

給電ピン１９は、銅等の導電性材料によってピン状に形成されている給電部材である。給電ピン１９は、樹脂板１１を厚み方向に貫通されている。給電ピン１９のうち厚み方向の一方側は、導体板１３に接続されている。

給電ピン１９のうち厚み方向の他方側は、導体板１５の給電点１５ａに接続されている。このことにより、給電ピン１９は、導体板１３、１５に対して給電ピン１９を介して接続されていることになる。

短絡ピン１７は、銅等の導電性材料によってピン状に形成されている短絡部材である。短絡ピン１７は、樹脂板１１のうち面方向中央部において厚み方向に貫通されている。短絡ピン１７のうち厚み方向の一方側は、導体板１３に接続されている。短絡ピン１７のうち厚み方向の他方側は、導体板１５に接続されている。

本実施形態の短絡ピン１７は、給電ピン１９に対して樹脂板１１の肉部１１ｃを介して隣接して配置されている。肉部１１ｃとは、樹脂板１１のうち樹脂材料によって構成される部位である。このことにより、短絡ピン１７、および給電ピン１９は、独立して設けられている。

樹脂板１１には、厚み方向に貫通する複数の貫通孔２０が第１貫通孔として設けられている。複数の貫通孔２０のそれぞれには、空気が入っている。このため、複数の貫通孔２０は、それぞれ、空気を収納する空気収納部を構成することになる。

本実施家気体の複数の貫通孔２０は、行をＸ方向として、列をＹ方向とした行列状に並べられている。

導体板１３には、厚み方向に貫通する複数の貫通孔２１が第２貫通孔として設けられている。複数の貫通孔２１のそれぞれには、空気が入っている。導体板１５には、厚み方向に貫通する複数の貫通孔２２が第３貫通孔として設けられている。複数の貫通孔２２のそれぞれには、空気が入っている。

ここで、複数の貫通孔２０は、それぞれ、対応する貫通孔２１が連通するように形成されている。複数の貫通孔２０は、それぞれ、対応する貫通孔２２が連通するように形成されている。

このことにより、貫通孔２０、２１、２２は、貫通孔２０毎に、厚み方向から重なるように配置されていることになる。

本実施形態では、アンテナ装置１０は、樹脂板１１、導体板１３、１５に対して垂直方向に偏波が振動するアンテナである。アンテナ装置１０は、無線回路から送られる高周波送電電力に基づいて送信電波を出力する場合や、受信電波を介して受電した高周波受電電力を無線回路に出力する場合には、図４のように、並列共振回路を形成する。

図４の並列共振回路は、給電点１５ａを信号源として、信号源に対してＲ、Ｃ、Ｌが並列に接続されて共振する。

ここで、Ｒは、導体板１３、１５、短絡ピン１７、および給電ピン１９の電気抵抗値であり、Ｃは、樹脂板１１、導体板１３、１５によって形成されるキャパシタンス（すなわち、静電容量）であり、Ｌは、短絡ピン１７によって形成されるインダクタンスである。

本実施形態のアンテナ装置１０は、次のように、樹脂板の表面、裏面のそれぞれの銅箔が固定されている汎用のプリント基板（例えば、ガラスエポキシ基板ＦＲ４）を用いて成形される。

まず、汎用のプリント基板に対してエッチング等によって銅箔のうち余分な領域を除去して導体板１３、１５を形成する。その後、この導体板１３、１５を形成したプリント基板に対してドリル等によって複数の貫通孔２０、２１、２２を貫通形成する。

具体的には、プリント基板に対して貫通孔を形成する穴開け工程を複数回実施する。このことにより、プリント基板に貫通孔２０、２１、２２を同時に形成することができる。

図４、図５に、本実施形態の対比例としてのアンテナ装置１０Ａを示す。図４は、アンテナ装置１０Ａの斜静図であり、図５は、アンテナ装置１０Ａの断面図である。

アンテナ装置１０Ａは、樹脂板１１Ａ、導体板１３Ａ、１５Ａ、短絡ピン１７Ａ、および給電ピン１９Ａを備える。

アンテナ装置１０Ａは、アンテナ装置１０から、複数の貫通孔２０、複数の貫通孔２１、および複数の貫通孔２２が削除されたものである。

すなわち、樹脂板１１Ａは、樹脂板１１と同一の樹脂材料によって構成されている。樹脂板１１Ａと樹脂板１１とは、それぞれ、外形が同一の板状に形成されている。樹脂板１１Ａには、複数の貫通孔２０が未形成である。すなわち、樹脂板１１Ａは、複数の貫通孔２０が形成されていない樹脂板１１と同一である。
導体板１３Ａと導体板１３とは、外形が同一に形成されている。導体板１３Ａには、複数の貫通孔２１が未形成である。すなわち、導体板１３Ａは、複数の貫通孔２１が形成されていない導体板１３と同一である。

導体板１５Ａと導体板１５とは、外形が同一に形成されている。導体板１５Ａには、複数の貫通孔２２が未形成である。すなわち、導体板１５Ａは、複数の貫通孔２２が形成されていない導体板１５と同一である。

ここで、樹脂板１１、１１Ａは、上述の如く、互いに外形が同一形状に形成されている。樹脂板１１は、貫通孔２０が形成されている。このため、樹脂板１１のうち樹脂材料が占める領域の体積ＬＸは、樹脂板１１Ａのうち樹脂材料が占める領域の体積ＬＡに比べて、小さくなっている。これにより、樹脂板１１の誘電率は、樹脂板１１Ａの誘電率に比べて、小さくなる。

図６は、アンテナ装置１０の樹脂板１１の比誘電率を変更した際のアンテナ装置１０で使用される周波数帯域幅の変化を示すグラフＧａである。以下、説明の便宜上、アンテナ装置１０で使用される周波数帯域幅をアンテナ装置１０の使用周波数帯域という。

アンテナ装置１０の樹脂板１１の比誘電率が基準値εｒｋから下がると、アンテナ装置１０の使用周波数帯域が広がることが分かる。基準値εｒｋとしては、ガラスエポキシ基板ＦＲ４の比誘電率が用いられる。

ここで、樹脂板１１の誘電率をε１とし、樹脂板１１と同一の樹脂材料によって樹脂板１１と同一の外形に形成され、かつ複数の貫通孔２０が未形成である樹脂板１１Ａの誘電率をε２とする。樹脂板１１のうち樹脂材料が占める領域の体積をＬ１とし、樹脂板１１Ａのうち樹脂材料が占める領域の体積をＬ２とする。

ε２に対するε１の比率（すなわち、（ε２－ε１）/ε２×１００％）を誘電率低下率εＲとする。Ｌ２に対するＬ１の比率（すなわち、（Ｌ２－Ｌ１）/Ｌ２×１００％）を体積低下率ＬＲとする。

誘電率低下率εＲと体積低下率ＬＲとが一致するように、貫通孔２０の大きさ、および個数が設定されている。本実施形態では、誘電率低下率εＲは、周波数帯域幅が目標値５００ＭＨｚとなるように設定されている。なお、図６のグラフＧａは、シミュレーションによって得られた結果である。

次に、本実施形態では、７ＧＨｚ～８ＧＨｚの使用周波数で用いられるアンテナ装置１０の広帯域化の検証例について図７、図８を参照して説明する。

本検証例では、アンテナ装置１０のＸ方向の寸法が５．４ｍｍであり、かつＹ方向の寸法が５．４ｍｍである樹脂板１１が用いられている。樹脂板１１のＺ方向の寸法は、０．５ｍｍであり、短絡ピン１７および給電ピン１９としては、それぞれの直径Φが０．３ｍｍであるピンが用いられる。樹脂板１１には、１１８個の貫通孔２０が形成されている。樹脂板１１の比誘電率は、４．３となる。

１１８個の貫通孔２０が形成されている樹脂板１１のうち樹脂材料が占める体積Ｌ１は、１０．４ｍ^３である。１１８個の貫通孔２０が未形成である場合の樹脂板１１（すなわち、１１Ａ）のうち樹脂材料が占める体積Ｌ２は、１４．６ｍ^３である。体積低下率ＬＲ（すなわち、（Ｌ２－Ｌ１）/Ｌ２）は、０．３となる。

図７に示すように、アンテナ装置１０Ａの使用周波数帯域幅は、４００ＭＨｚとなるのに対して、アンテナ装置１０Ａの使用周波数帯域幅は、５００ＭＨｚ以上になる。このため、１１８個の貫通孔２０が形成されている樹脂板１１を備えるアンテナ装置１０は、使用周波数帯域幅は、目標値に到達していることが分かる。

図８は、グラフＧａ、Ｇｂは、アンテナ装置１０、１０Ａにおける短絡ピン１７を中心とする周方向の垂直偏波の利得を示す。グラフＧａは、アンテナ装置１０の面方向における指向性を示す。グラフＧｂは、アンテナ装置１０Ａの面方向における指向性を示す。

グラフＧａ、Ｇｂから、アンテナ装置１０、１０Ａの間に指向性に大きな差異が生じていないことが分かる。

以上により、複数の貫通孔２０が形成されている樹脂板１１を備えるアンテナ装置１０を用いることにより、良好な指向性を保持しつつ、使用周波数帯域幅を目標値である５００ＭＨｚ以上になることが分かる。

以上説明した本実施形態によれば、アンテナ装置１０は、樹脂材料によって板状に形成されている樹脂板１１を備える。アンテナ装置１０は、導電性材料によって形成されて、樹脂板１１のうち厚み方向一方側に形成されている表面１１ａに沿うように板状に形成されている第１導体板としての導体板１３を備える。

アンテナ装置１０は、導電性材料によって形成されて、樹脂板１１のうち厚み方向他方側に形成されている裏面１１ｂに沿うように板状に形成されている第２導体板としての導体板１５を備える。

アンテナ装置１０は、導電性材料によって形成されて、導体板１３、１５を電気的に接続する短絡ピン１７と、導体板１５に形成されている給電点１５ａを介して導体板１３、１５を電気的に接続する給電ピン１９とを備える。

短絡ピン１７が有するインダクタンスをＬとし、樹脂板１１が形成する静電容量をＣとする。アンテナ装置１０は、樹脂板１１、導体板１３、１５、短絡ピン１７、および給電ピン１９が、給電点１５ａを信号源としてとき、電波を送信、或いは電波を受信する際に、信号源に対してＬおよびＣが並列に接続されている並列共振回路を形成する。樹脂板１１には、空気を収納する空気収納部としての複数の貫通孔２０が形成されている。

これにより、樹脂板１１には、空気を収納する複数の貫通孔２０が形成されているため、樹脂板１１の誘電率が、複数の貫通孔２０が未形成である樹脂板１１Ａの誘電率に比べて、小さくなる。したがって、アンテナ装置１０の使用周波数帯域幅をアンテナ装置１０Ａの使用周波数帯域幅に比べて広げることができる。

以上により、広い使用周波数帯域幅を確保するようにしたアンテナ装置１０を提供することができる。

本実施形態では、アンテナ装置１０は、樹脂板１１、および導体板１３、１５が汎用基板であるＦＲ４によって構成されている。このため、製造コストの低減を図ることができる。

本実施形態では、プリント基板に対して貫通孔を形成する穴開け工程を複数回実施することにより、プリント基板に貫通孔２０、２１、２２を同時に形成する。このため、本実施形態では、貫通孔２０、２１、２２をそれぞれ独立して形成する場合比べて、製造コストを下げることができる。

以下、貫通孔による使用周波数帯域の広帯域化の検証例について図９、図１０、図１１、図１２を参照して説明する。

本検証例では、アンテナ装置１０では、樹脂板１１、導体板１３、１５がガラスエポキシ基板ＦＲ４（すなわち、汎用基板）によって構成されている。アンテナ装置１０では、体積低下率ＬＲが２５％であり、誘電率低下率εＲが２５％である樹脂板１１が用いられる。

以下、本検証例では、複数の貫通孔２０が未形成である樹脂板１１Ａを備えるアンテナ装置１０Ａと、複数の貫通孔２０が形成されている樹脂板１１を備えるアンテナ装置１０とを比較する。

図１１に、アンテナ装置１０において、樹脂板１１の比誘電率εｒと使用周波数帯域幅の推定値との関係を示す。貫通孔２０が未形成である樹脂板１１Ａの比誘電率を比誘電率εｒａとしたとき、比誘電率εｒが比誘電率εｒａよりも小さくなると、使用周波数帯域幅が大きくなることが分かる。誘電率低下率εＲが２５％であるときには、使用周波数帯域幅の推定値が１２４ＭＨｚとなる。

図１２に、アンテナ装置１０、１０Ａにおいて、使用周波数帯域幅の解析値を示す。アンテナ装置１０Ａの使用周波数帯域幅が１００ＭＨｚとなる。アンテナ装置１０の使用周波数帯域幅が１２１ＭＨｚとなることが分かる。

以上により、アンテナ装置１０において、樹脂板１１Ａの比誘電率εｒａよりも小さい比誘電率εｒを有する樹脂板１１を備えることにより、使用周波数帯域幅を広げることができる。

（第１実施形態の第１変形例）
上記第１実施形態では、（ε２－ε１）/ε２をεＲとし、（Ｌ２－Ｌ１）/Ｌ２をＬＲとしたとき、ＬＲとεＲとが一致するように、複数の貫通孔２０の大きさ、および個数が設定されている例について説明した。

しかし、これに代えて、（ＬＲ／εＲ）が０．７以上で、かつ１．３以下であることを満たすように、複数の貫通孔２０の大きさ、および個数が設定してもよい。

（第２実施形態）
本第２実施形態では、上記第１実施形態において、樹脂板１１に複数の貫通孔２０をマトリックス状に配置したアンテナ装置１０について図１３、図１４、図１５、図１６、図１７を参照して説明する。

図１３は、貫通孔２０を２×２のマトリックス状に樹脂板１１に配置したアンテナ装置１０を示す。図１４は、貫通孔２０を４×４のマトリックス状に樹脂板１１に配置したアンテナ装置１０を示す。図１５は、貫通孔２０を９×９のマトリックス状に樹脂板１１に配置したアンテナ装置１０を示す。

本実施形態では、図１３のアンテナ装置１０の体積低下率ＬＲ、図１４のアンテナ装置１０の体積低下率ＬＲ、および図１５のアンテナ装置１０の体積低下率ＬＲがそれぞれ一致している。

すなわち、図１３のアンテナ装置１０の誘電率低下率εＲ、図１４のアンテナ装置１０の誘電率低下率εＲ、および図１５のアンテナ装置１０の誘電率低下率εＲがそれぞれ一致している。

図１６に示すように、図１５の「９×９のアンテナ装置１０」の使用周波数帯域幅が図１４の「４×４のアンテナ装置１０」の使用周波数帯域幅よりも大きい。図１４の「４×４のアンテナ装置１０」の使用周波数帯域幅が図１３の「２×２のアンテナ装置１０」の使用周波数帯域幅よりも大きい。

図１７に示すように、図１３の「２×２のアンテナ装置１０」、図１４の「４×４のアンテナ装置１０」、および図１５の「９×９のアンテナ装置１０」は、それぞれ、垂直偏波利得「ｄＢｉ」がほぼ同一となる。

以上により、アンテナ装置１０において、樹脂板１１に複数の貫通孔２０をマトリックス状に配置することにより、垂直偏波に影響を与えずに、使用周波数帯域幅を広げることができる。

（第３実施形態）
本第３実施形態では、上記第１実施形態のアンテナ装置１０を放射状に形成する例について図１８を参照して説明する。

本実施形態のアンテナ装置１０は、上記第１実施形態のアンテナ装置１０と同様、樹脂板１１、および導体板１３、１５によって構成されている。本実施形態のアンテナ装置１０は、短絡ピン１７を起点として短絡ピン１７から４方向にそれぞれ放射する４つの放射部１１０を有する。４つの放射部１１０は、樹脂板１１の面方向中央部（すなわち、短絡ピン１７）を中心として点対称になるように形成されている。

すなわち、本実施形態のアンテナ装置１０は、樹脂板１１、導体板１３、１５がそれぞれ短絡ピン１７から４方向に放射するように形成されていることになる。

本実施形態のアンテナ装置１０は、貫通孔２０、２１、２２が４つの放射部１１０以外の領域に形成されている。

具体的には、４つの放射部１１０のうち短絡ピン１７を中心とする周方向において隣り合う２つの放射部１１０の間には、貫通孔２０、２１、２２が形成されている。このことにより、アンテナ装置１０には、貫通孔２０、２１、２２が四カ所形成されている。

（第３実施形態の第１変形例）
本第３実施形態では、アンテナ装置１０がそれぞれ短絡ピン１７（すなわち、面方向中央部）から４方向に放射するように形成されている例について説明した。しかし、これに代えて、図１９に示すように、本第１変形例のアンテナ装置１０がそれぞれ短絡ピン１７から８方向に放射するように形成されている。

本実施形態のアンテナ装置１０は、短絡ピン１７を起点として短絡ピン１７から８方向にそれぞれ放射する８つの放射部１１０を有する。８つの放射部１１０は、樹脂板１１の面方向中央部（すなわち、短絡ピン１７）を中心として点対称になるように形成されている。

本実施形態のアンテナ装置１０は、貫通孔２０、２１、２２が８つの放射部１１０以外の領域に形成されている。具体的には、８つの放射部１１０のうち短絡ピン１７を中心とする周方向において隣り合う２つの放射部１１０の間には、貫通孔２０、２１、２２が形成されている。このことにより、アンテナ装置１０には、貫通孔２０、２１、２２が８カ所形成されている。

（第３実施形態の第２変形例）
本第３実施形態では、アンテナ装置１０がそれぞれ短絡ピン１７から４方向に放射するように形成されている例について説明した。しかし、これに代えて、図２０に示すように、本第２変形例のアンテナ装置１０が、それぞれ短絡ピン１７から１２方向に放射するように形成されている。

本実施形態のアンテナ装置１０は、短絡ピン１７を起点として短絡ピン１７から１６方向にそれぞれ放射する１６個の放射部１１０を有する。

１６個の放射部１１０は、樹脂板１１の面方向中央部（すなわち、短絡ピン１７）を中心として点対称になるように形成されている。

本実施形態のアンテナ装置１０は、貫通孔２０、２１、２２が１２つの放射部１１０以外の領域に形成されている。

具体的には、１２つの放射部１１０のうち短絡ピン１７を中心とする周方向において隣り合う２つの放射部１１０の間には、貫通孔２０、２１、２２が形成されている。このことにより、アンテナ装置１０には、貫通孔２０、２１、２２が１６カ所形成されている。

以下、第３実施形態のアンテナ装置１０、第１変形例のアンテナ装置１０、および本第２変形例のアンテナ装置１０を図２１、図２２を参照して比較する。

図２１、図２２において、第３実施形態のアンテナ装置１０を４方向放射と図示し、第１変形例のアンテナ装置１０を８方向放射と図示し、第２変形例のアンテナ装置１０を１６方向放射と図示する。

図２１に示すように、第３実施形態のアンテナ装置１０の使用周波数帯域幅は、第１変形例のアンテナ装置１０の使用周波数帯域幅よりも大きい。第１変形例のアンテナ装置１０の使用周波数帯域幅は、第２変形例のアンテナ装置１０の使用周波数帯域幅よりも大きい。

ここで、第３実施形態のアンテナ装置１０、第１変形例のアンテナ装置１０、および第２変形例のアンテナ装置１０は、それぞれ、使用周波数帯域幅が目標値ＭＯよりも大きくなっている。

図２２に示すように、第３実施形態のアンテナ装置１０の垂直偏波利得は、第１変形例のアンテナ装置１０の垂直偏波利得よりも小さい。第１変形例のアンテナ装置１０の垂直偏波利得は、第２変形例のアンテナ装置１０の垂直偏波利得よりも小さい。

ここで、第３実施形態のアンテナ装置１０、第１変形例のアンテナ装置１０、および第２変形例のアンテナ装置１０は、それぞれ、垂直偏波利得が目標値ＧＯよりも大きくなっている。

（第４実施形態）
本第４実施形態では、上記第３実施形態において、アンテナ装置１０において、４つの放射部１１０および４つの貫通孔２０、２１、２２を面方向から囲む四角形の額縁部１１１が追加されている例について図２３を参照して説明する。

本実施形態のアンテナ装置１０では、４つの放射部１１０のうち短絡ピン１７を中心とする径方向外側は、額縁部１１１に接続されている。

４つの放射部１１０および額縁部１１１は、樹脂板１１、および導体板１３、１５によって構成されている。

本実施形態では、額縁部１１１の面方向の内側において、４つの放射部１１０のうち、短絡ピン１７を中心とする周方向において隣り合う２つの放射部１１０の間には、貫通孔２０、２１、２２が形成されている。すなわち、額縁部１１１の面方向の内側において、４つの放射部１１０と４つの貫通孔２０、２１、２２が形成されている。

以上により、本実施形態のアンテナ装置１０は、額縁部１１１の面方向の内側において、樹脂板１１、導体板１３、１５がそれぞれ短絡ピン１７（すなわち、面方向中央部）から４方向に放射するように形成されている。

なお、本実施形態では、額縁部１１１の幅方向Ｈｄは、０．５ｍｍになっている。

（第４実施形態の第１変形例）
上記第４実施形態では、樹脂板１１において、４つの放射部１１０を面方向から囲む四角形の額縁部１１１が追加されている例について説明した。

しかし、これに代えて、図２４に示すように、本第１変形例のアンテナ装置１０では、樹脂板１１において、８つの放射部１１０を面方向から囲む四角形の額縁部１１１が追加されている。

８つの放射部１１０および額縁部１１１のうち厚み方向一方側には、導体板１３が樹脂板１１の表面の面方向に沿って板状に形成されている。図示を省略するが、８つの放射部１１０および額縁部１１１のうち厚み方向他方側には、導体板１５が樹脂板１１の裏面の面方向に沿って板状に形成されている。

本実施形態では、額縁部１１１の内側において、８つの放射部１１０のうち、短絡ピン１７を中心とする周方向において隣り合う２つの放射部１１０の間には、貫通孔２０が形成されている。すなわち、額縁部１１１の面方向の内側において、８つの放射部１１０と８つの貫通孔２０、２１、２２が形成されている。

以上により、本実施形態のアンテナ装置１０は、額縁部１１１の面方向の内側において、放射部１１０がそれぞれ短絡ピン１７（すなわち、面方向中央部）から８方向に放射するように形成されている。

（第４実施形態の第２変形例）
本第４実施形態では、樹脂板１１において、４つの放射部１１０を面方向から囲む四角形の額縁部１１１が追加されている例について説明した。

しかし、これに代えて、図２５に示すように、本第１変形例のアンテナ装置１０では、樹脂板１１において、１６個の放射部１１０を面方向から囲む四角形の額縁部１１１が追加されている。

１６個の放射部１１０および額縁部１１１のうち厚み方向一方側には、導体板１３が樹脂板１１の表面の面方向に沿って板状に形成されている。図示を省略するが、１６個の放射部１１０および額縁部１１１のうち厚み方向他方側には、導体板１５が樹脂板１１の裏面の面方向に沿って板状に形成されている。

本実施形態では、額縁部１１１の面方向の内側において、１６個の放射部１１０のうち、短絡ピン１７を中心とする周方向において隣り合う２つの放射部１１０の間には、貫通孔２０が形成されている。すなわち、額縁部１１１の面方向の内側において、１６個の放射部１１０と１６個の貫通孔２０、２１、２２が形成されている。

以上により、本実施形態のアンテナ装置１０は、額縁部１１１の内側において、１６個の放射部１１０がそれぞれ短絡ピン１７から１６方向に放射するように形成されている。

以下、第４実施形態のアンテナ装置１０、第１変形例のアンテナ装置１０、および本第２変形例のアンテナ装置１０を図２６を参照して比較する。

図２６において、第３実施形態のアンテナ装置１０を４方向放射と図示し、第１変形例のアンテナ装置１０を８方向放射と図示し、第２変形例のアンテナ装置１０を１６方向放射と図示する。

図２６に示すように、第１変形例のアンテナ装置１０の使用周波数帯域幅は、第３実施形態のアンテナ装置１０の使用周波数帯域幅よりも大きい。第１変形例のアンテナ装置１０の使用周波数帯域幅は、第２変形例のアンテナ装置１０の使用周波数帯域幅よりも大きい。

ここで、第３実施形態のアンテナ装置１０、第１変形例のアンテナ装置１０、および第２変形例のアンテナ装置１０は、それぞれ、使用周波数帯域幅が目標値ＭＯよりも大きくなっている。

（第５実施形態）
本第５実施形態では、上記第１実施形態のアンテナ装置１０において、給電ピン１９と無線回路とを電気的に接続した構造について図２７、図２８を参照して説明する。図２７に、本実施形態のアンテナ装置１０のうち導体板１３を示す正面図である。図２８に、本実施形態のアンテナ装置１０のうち導体板１５を示す背面図である。

本第５実施形態では、給電ピン１９のうち導体板１５側（すなわち、厚み方向他方側）にケーブル１７０の一端部が接続されている。そして、ケーブル１７０の他端部が無線回路に接続されている。

（第５実施形態の第１変形例）
本第５実施形態では、アンテナ装置１０において、給電ピン１９と無線回路とをケーブルで接続した例について説明した。これに代えて、図２９、図３０に示すように、アンテナ装置１０において、給電ピン１９と無線回路とをマイクロストリップライン１７１で接続してもよい。図２９に、本実施形態のアンテナ装置１０のうち導体板１３を示す正面図である。図３０に、本実施形態のアンテナ装置１０のうち導体板１５を示す背面図である。

（第５実施形態の第２変形例）
本第５実施形態では、アンテナ装置１０において、給電ピン１９と無線回路とをケーブルで接続した例について説明した。しかし、これに代えて、アンテナ装置１０において、図３１、図３２に示すように、回路パターン１７２で接続してもよい。図３１に、本実施形態のアンテナ装置１０のうち導体板１３を示す正面図である。図３２に、本実施形態のアンテナ装置１０のうち導体板１５を示す背面図である。

（第６実施形態）
本第６実施形態では、上記第１実施形態のアンテナ装置１０において、無線回路２００のうちアンテナ装置１０の配置について図３３を参照して説明する。

本実施形態では、図３３に示すように、アンテナ装置１０は、長方形状の無線回路２００のうち長手方向一方側に配置されている。

（第６実施形態の第１変形例）
本第６実施形態では、アンテナ装置１０が長方形状の無線回路２００のうち長手方向一方側に配置されている例について説明した。しかし、図３４に示すように、アンテナ装置１０が無線回路２００のうち長手方向一方側で、かつ幅方向一方側に配置されるようにしてもよい。

（第６実施形態の第２変形例）
本第６実施形態の第１変形例では、アンテナ装置１０が無線回路２００のうち長手方向一方側で、かつ幅方向一方側に配置されている例について説明した。しかし、これに代えて、アンテナ装置１０が無線回路２００のうち長手方向一方側で、かつ幅方向中央側に配置されるようにしてもよい。

（第６実施形態の第３変形例）
本第６実施形態の第２変形例では、アンテナ装置１０が無線回路２００のうち長手方向一方側で、かつ幅方向中央側に配置されるようにした例について説明した。しかし、これに代えて、図３６に示すように、アンテナ装置１０が無線回路２００のうち面方向中央側に配置されるようにしてもよい。

（他の実施形態）
（１）上記第１～第６実施形態では、アンテナ装置１０として、電波を受信する一方、電波を送信する送受信アンテナを用いる例について説明したが、これに代えて、アンテナ装置１０として、専ら電波を受信する受信専用アンテナを用いてもよい。或いは、アンテナ装置１０として、専ら電波を送信する送信専用アンテナを用いるようにしてもよい。

（２）上記第１～第６実施形態では、ガラスエポキシ基板によって樹脂板１１を構成した例について説明した。しかし、これに代えて、ガラスエポキシ基板以外の他の基板（例えば、紙フェノール基板、紙エポキシ基板、ガラスコンポジット基板）によって樹脂板１１を構成してもよい。

（３）上記第１～第６実施形態では、導体板１５に給電点１５ａが形成されている例について説明したが、これに代えて、導体板１３に給電点１５ａを形成してもよい。

（４）なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、センサから車両の外部環境情報（例えば車外の湿度）を取得することが記載されている場合、そのセンサを廃し、車両の外部のサーバまたはクラウドからその外部環境情報を受信することも可能である。あるいは、そのセンサを廃し、車両の外部のサーバまたはクラウドからその外部環境情報に関連する関連情報を取得し、取得した関連情報からその外部環境情報を推定することも可能である。

（まとめ）
上記第１～第６実施形態、各変形例、および他の実施形態の一部または全部に記載された第１の観点によれば、アンテナ装置は、樹脂材料によって板状に形成されている樹脂板を備える。

アンテナ装置は、導電性材料によって形成されて、樹脂板のうち厚み方向一方側に形成されている表面に沿うように板状に形成されている第１導体板を備える。アンテナ装置は、導電性材料によって形成されて、樹脂板のうち厚み方向他方側に形成されている裏面に沿うように板状に形成されている第２導体板を備える。

アンテナ装置は、導電性材料によって形成されて、第１導体板と第２導体板とを電気的に接続する給電ピンと、第１導体板および第２導体板のうちいずれか一方に形成されている給電部を介して第１導体板と第２導体板とを電気的に接続する給電部材とを備える。

給電ピンが有するインダクタンスをＬとし、樹脂板を介して第１導体板および第２導体板の間に形成される静電容量をＣとする。アンテナ装置では、樹脂板、第１導体板、第２導体板、給電ピン、および給電部材が、ＬおよびＣを用いた並列共振回路を形成する。

樹脂板には、空気を収納する空気収納部が形成されている。

第２の観点によれば、アンテナ装置において、樹脂板には、複数の空気収納部が形成されており、複数の空気収納部は、樹脂板の面方向において、マトリックス状に配置されている。

したがって、垂直偏波に影響を与えずに、アンテナ装置で使用される周波数帯域幅を広げることができる。

第３の観点によれば、アンテナ装置において、空気収納部は、樹脂板を厚み方向に貫通する第１貫通孔を構成している。第１導体板は、厚み方向を貫通する第２貫通孔を備える。

第２導体板は、厚み方向を貫通する第３貫通孔を備える。第１貫通孔、第２貫通孔、および第３貫通孔は、厚み方向から視て、重なるように配置されている。

したがって、第１貫通孔、第２貫通孔、および第３貫通孔を同時に貫通形成することができるので、製造コストを下げることができる。

第４の観点によれば、アンテナ装置において、第１導体板および第２導体板のうちいずれか一方の導体板は、面方向中央部を中心とする点対称となる放射状に形成されている放射状形成部を備える。空気収納部は、放射状形成部から外れた部位に形成されている。

したがって、垂直偏波に影響を与えずに、アンテナ装置で使用される周波数帯域幅を広げることができる。

第５の観点によれば、給電ピンは、第１導体板および第２導体板のうちいずれか一方の導体板において面方向中央に配置されている。

したがって、垂直偏波に影響を与えずに、アンテナ装置で使用される周波数帯域幅を広げることができる。

第６の観点によれば、アンテナ装置において、樹脂板を第１樹脂板とした場合に、第１樹脂板の誘電率をε１とし、第１樹脂板と同一の樹脂材料によって第１樹脂板と同一の外形に形成され、かつ空気収納部が未形成である第２樹脂板の誘電率をε２とする。

第１樹脂板のうち樹脂材料が占める領域の体積をＬ１とし、第２樹脂板のうち樹脂材料が占める領域の体積をＬ２とし、（ε２－ε１）/ε２を誘電率低下率とし、（Ｌ２－Ｌ１）/Ｌ２を体積低下率とする。

誘電率低下率と体積低下率とが一致するように、空気収納部の大きさ、および個数が設定されている。

例えば、空気収納部のサイズを大きくすることで空気収納部の数を減らす作業費を抑制することができる。

第７の観点によれば、アンテナ装置において、樹脂板を第１樹脂板とした場合に、第１樹脂板の誘電率をε１とし、第１樹脂板と同一の樹脂材料によって第１樹脂板と同一の外形に形成され、かつ空気収納部が未形成である第２樹脂板の誘電率をε２とする。

第１樹脂板のうち樹脂材料が占める領域の体積をＬ１とし、第２樹脂板のうち樹脂材料が占める領域の体積をＬ２とし、（ε２－ε１）/ε２を誘電率低下率であるεＲとし、（Ｌ２－Ｌ１）/Ｌ２を体積低下率であるＬＲとする。

（ＬＲ／εＲ）が０．７以上で、かつ１．３以下であることを満たすように、空気収納部の大きさ、および個数が設定されている。☆/

１０ アンテナ装置
１１ 樹脂板
１３、１５ 導体板
１７ 短絡ピン
１９ 給電ピン

Claims (7)

1. 樹脂材料によって板状に形成されている樹脂板（１１）と、
   導電性材料によって形成されて、前記樹脂板のうち厚み方向一方側に形成されている表面に沿うように板状に形成されている第１導体板（１３）と、
   導電性材料によって形成されて、前記樹脂板のうち厚み方向他方側に形成されている裏面に沿うように板状に形成されている第２導体板（１５）と、
   導電性材料によって形成されて、前記第１導体板と前記第２導体板とを電気的に接続する短絡部材（１７）と、
   前記第１導体板および前記第２導体板のうちいずれか一方に形成されている給電点（１５ａ）を介して前記第１導体板と前記第２導体板とを電気的に接続する給電部材（１９）と、を備え、
   前記短絡部材が有するインダクタンスをＬとし、前記樹脂板を介して前記第１導体板および前記第２導体板の間に形成される静電容量をＣとしたとき、前記樹脂板、前記第１導体板、前記第２導体板、前記短絡部材、および前記給電部材が、ＬおよびＣを用いた並列共振回路を形成するアンテナ装置において、
   前記樹脂板には、空気を収納する空気収納部（２０）が形成されているアンテナ装置。
2. 前記樹脂板には、複数の前記空気収納部が形成されており、
   前記複数の前記空気収納部は、前記樹脂板の面方向において、マトリックス状に配置されている請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記空気収納部は、前記樹脂板を厚み方向に貫通する第１貫通孔を構成しており、
   前記第１導体板は、前記厚み方向を貫通する第２貫通孔（２１）を備え、
   前記第２導体板は、前記厚み方向を貫通する第３貫通孔（２２）を備え、
   前記第１貫通孔、前記第２貫通孔、および前記第３貫通孔は、前記厚み方向から視て、重なるように配置されている請求項１に記載のアンテナ装置。
4. 前記第１導体板および前記第２導体板のうちいずれか一方の導体板は、面方向中央部を中心とする点対称となる放射状に形成されている放射状形成部（１１０）を備え、
   前記空気収納部は、前記放射状形成部から外れた部位に形成されている請求項１に記載のアンテナ装置。
5. 前記短絡部材は、前記第１導体板および前記第２導体板のうちいずれか一方の導体板において面方向中央に配置されている請求項１ないし４のいずれか１つに記載のアンテナ装置。
6. 前記樹脂板を第１樹脂板とした場合に、前記第１樹脂板の誘電率をε１とし、
   前記第１樹脂板と同一の前記樹脂材料によって前記第１樹脂板と同一の外形に形成され、かつ前記空気収納部が未形成である第２樹脂板（１１Ａ）の誘電率をε２とし、
   前記第１樹脂板のうち前記樹脂材料が占める領域の体積をＬ１とし、
   前記第２樹脂板のうち前記樹脂材料が占める領域の体積をＬ２とし、
   （ε２－ε１）/ε２を誘電率低下率とし、
   （Ｌ２－Ｌ１）/Ｌ２を体積低下率としたとき、
   前記誘電率低下率と前記体積低下率とが一致するように、前記空気収納部の大きさ、および個数が設定されている請求項１ないし５のいずれか１つに記載のアンテナ装置。
7. 前記樹脂板を第１樹脂板とした場合に、前記第１樹脂板の誘電率をε１とし、
   前記第１樹脂板と同一の前記樹脂材料によって前記第１樹脂板と同一の外形に形成され、かつ前記空気収納部が未形成である第２樹脂板（１１Ａ）の誘電率をε２とし、
   前記第１樹脂板のうち前記樹脂材料が占める領域の体積をＬ１とし、
   前記第２樹脂板のうち前記樹脂材料が占める領域の体積をＬ２とし、
   （ε２－ε１）/ε２を誘電率低下率であるεＲとし、
   （Ｌ２－Ｌ１）/Ｌ２を体積低下率であるＬＲとしたとき、
   （ＬＲ／εＲ）が０．７以上で、かつ１．３以下であることを満たすように、前記空気収納部の大きさ、および個数が設定されている請求項１ないし５のいずれか１つに記載のアンテナ装置。

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