JPWO2008018230A1

JPWO2008018230A1 - アンテナ装置

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Publication number: JPWO2008018230A1
Application number: JP2008528744A
Authority: JP
Inventors: 福朗越地; 江口　俊哉; 俊哉江口
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2006-08-11
Filing date: 2007-06-11
Publication date: 2009-12-24
Also published as: WO2008018230A1

Abstract

本発明は、所望のアンテナ特性に調整可能なアンテナ装置を提供する。このアンテナ装置は、支持基板の一面であってその中央に給電点を向けて配置された平面状の第１放射板と、給電点に電気的に接続する伝送線路と、伝送線路と対向しかつ第１放射板の位置と重ならないように支持基板の他面に配置された平面状の第２放射板と、伝送線路に対向する第２放射板の外縁部分に形成された切り欠きと、を備えていることを特徴とする。

Description

本発明は、アンテナ装置に係り、特に、ＵＷＢ（ＵｌｔｒａＷｉｄｅｂａｎｄ）用のアンテナ装置に関する。

従来、ＵＷＢ用のアンテナ装置として、一対の放射板をボウタイ型に配置したボウタイアンテナが知られている。このようなボウタイアンテナは放射板が自己相似形状となっており、広帯域特性を示すようになっている。また、図１５に示すように、本発明者らは、一対の放射板を用いるアンテナ装置５０において、平面視形状が異なる放射板５１，５２を組み合わせて用いることにより共振点の数を増加させてより広帯域特性が得られることを見出している。さらに、図１５に示すように、支持基板５３の両面に各放射板５１，５２を配置させ、一方の放射板５１に伝送線路５４を接続し、他方の放射板５２と伝送線路５４とが支持基板５３を介して対向することにより、他方の放射板５２に別途伝送線路を接続させることなくアンテナ素子として用いることができることも見出している。

このように、支持基板５３の両面に放射板５１，５２を少なくとも一つずつ配置する場合、他方の放射板５２と伝送線路５４とでマイクロストリップ線路を構成するようになっている。一方、コプレーナ導波路を用いたＵＷＢ用のアンテナ装置としては、例えば、特許文献１に記載の技術を用いたアンテナ装置６０が挙げられる（図１４参照）。このアンテナ装置６０は、支持基板６１の一面に放射板６２、中心導体６３およびグラウンド導体６４を配置し、中心導体６３とグラウンド導体６４との距離が放射板６２に近づくにつれてほぼ単調に増加するようになっている。このようなアンテナ装置６０によれば、中心導体６３とグラウンド導体６４との距離をほぼ単調に変化させることで、インピーダンス整合をとるようになっている。
特開２００６−１２１６４３号公報

しかしながら、特許文献１に記載のアンテナ装置６０においても、放射板の形状によってはアンテナ特性が良好とならない周波数領域があるという問題があった。すなわち、図３に示すように、３〜６ＧＨｚ付近の周波数領域のリターンロスを低下させることができないため、アンテナ特性が調整できず、アンテナ装置の用途が限定されてしまうという問題があった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、所望のアンテナ特性に調整可能なアンテナ装置の提供を目的とするものである。

前記課題を解決するために、請求の範囲第１項に記載の発明は、アンテナ装置において、
支持基板の一面であってその中央に給電点を向けて配置された平面状の第１放射板と、
前記給電点に電気的に接続する伝送線路と、
前記伝送線路と対向しかつ前記支持基板の他面にその厚み方向において前記第１放射板と重ならない位置に配置された平面状の第２放射板と、
前記第２放射板の外縁部分であって前記支持基板の厚み方向において前記伝送線路と重なる位置に形成された切り欠きと、
を備えることを特徴とする。

請求の範囲第２項２に記載の発明は、請求の範囲第１項に記載のアンテナ装置において、
前記第２放射板の外縁部分の前記第１放射板側の部分は、その端部に向かうほど前記第１放射板との距離が開くような曲線に沿って形成されていることを特徴とする。

請求の範囲第３項に記載の発明は、請求の範囲第１項または第２項に記載のアンテナ装置において、
前記曲線は、楕円曲線であることを特徴とする。

請求の範囲第４項に記載の発明は、請求の範囲第１項乃至第３項のいずれか１項に記載のアンテナ装置において、
前記第２放射板の外縁部分の前記第１放射板側は、前記切り欠きと連続する曲線に沿って形成されていることを特徴とする。

請求の範囲第５項に記載の発明は、請求の範囲第１項乃至第４項のいずれか１項に記載のアンテナ装置において、
前記切り欠きは、前記第１放射板に向けて拡開する形状に形成されていることを特徴とする。

請求の範囲第６項に記載の発明は、請求の範囲第１項乃至第５項のいずれか１項に記載のアンテナ装置において、
前記第１放射板の外縁部分は、前記支持基板の中央に向けて凸となる弧状に形成されている部分を有することを特徴とする。

請求の範囲第７項に記載の発明は、請求の範囲第１項乃至第６項のいずれか１項に記載のアンテナ装置において、
前記第１放射板の外縁部分の前記切り欠き側は、前記切り欠きの形状に沿って形成されている部分を有することを特徴とする。

請求の範囲第８項の発明は、
支持基板の一面であってその中央に給電点を向けて配置された平面状の放射板と、
前記給電点に電気的に接続する中心導体と、
前記中心導体の両側方に一定の距離を空けて配置される一対のグラウンド導体とを備えるアンテナ装置において、
前記中心導体と前記グラウンド導体との距離は、前記放射板に近づくにつれてほぼ単調に増加し、
前記グラウンド導体の外縁部分の前記放射板側の部分は、前記中心導体から離れるほど前記放射板との距離が開くような曲線に沿って形成されていることを特徴とする。

請求の範囲第１項に記載の発明によれば、伝送線路と第２放射板とが支持基板を介して対向していることにより、マイクロストリップ線路として機能するようになっている。また、第２放射板の外縁部分であって支持基板の厚み方向において伝送線路と重なる位置に切り欠きを形成することにより、インピーダンスの急激な変化を回避して、アンテナ特性が向上し、広帯域特性を得ることができる。

請求の範囲第２項に記載の発明によれば、第２放射板の外縁部分の第１放射板側の部分は、その端部に向かうほど第１放射板との距離が開くような曲線に沿って形成されているので、第１放射板と第２放射板との距離を緩やかに変化させてインピーダンスの急激な変化を回避し、アンテナ特性を向上させることができる。

請求の範囲第３項に記載の発明によれば、第２放射板の外周部分の第１放射板側の部分は、その
端部に向かうほど第１放射板との距離が開くような楕円曲線に沿って形成されているので、第１放射板と第２放射板との距離を緩やかに変化させてインピーダンスの急激な変化を回避し、アンテナ特性を向上させることができるとともに、第２放射板の形状を簡易にすることができる。

請求の範囲第４項に記載の発明によれば、第２放射板の外縁部分の第１放射板側は、切り欠きと連続する曲線に沿って形成されていることにより、インピーダンスの急激な変化を回避してアンテナ特性を向上させることができる。

請求の範囲第５項に記載の発明によれば、切り欠きは、第１放射板に向けて拡開する形状に形成されているので、インピーダンスの急激な変化を回避してアンテナ特性を向上させることができる。

請求の範囲第６項に記載の発明によれば、第１放射板の外縁部分は、支持基板の中央に向けて凸となる弧状に形成されている部分を有するので、インピーダンスの急激な変化を回避してアンテナ特性を向上させることができる。

請求の範囲第７項に記載の発明によれば、第１放射板の外縁部分は、切り欠きの形状に沿って形成されている部分を有するので、第２放射板の切り欠きの部分と第１放射板との距離が急激に変化することによるインピーダンスの急激な変化を回避し、アンテナ特性を向上させることができる。

請求の範囲第８項に記載の発明によれば、支持基板の一面に放射板、中心導体およびグラウンド導体が配置され、グラウンド導体と中心導体との距離が放射板に近づくにつれてほぼ単調に増加し、グラウンド導体の外縁部分の放射板側の部分は、放射板との距離が緩やかに変化するような曲線に沿って形成されているので、放射板とグラウンド導体の距離が急激に変化することによるインピーダンスの急激な変化を回避してアンテナ特性を向上させることができる。

第１の実施形態に係るアンテナ装置を示す斜視図である。第１の実施形態に係るアンテナ装置を示す平面図である。第１の実施形態に係るアンテナ装置のアンテナ特性を示すグラフである。切り込みのＸ方向の最大幅寸法の調整結果を示すグラフである。切り込みのＸ方向の最大幅寸法の調整結果を示すグラフである。切り込みのＺ方向の最大幅寸法の調整結果を示すグラフである。第２の実施形態に係るアンテナ装置を示す平面図である。第２の実施形態に係るアンテナ装置の放射板の変形例を示す平面図である。第２の実施形態に係るアンテナ装置のアンテナ特性を示すグラフである。第２の実施形態に係るアンテナ装置の放射パターンを示す図である。第２の実施形態に係るアンテナ装置の放射板の変形例を示す平面図である。第２の実施形態に係るアンテナ装置の放射板の変形例を示す平面図である。第３の実施形態に係るアンテナ装置を示す斜視図である。従来のアンテナ装置を示す斜視図である。従来のアンテナ装置を示す斜視図である。

符号の説明

１，２０，３０アンテナ装置
２支持基板
３，２１第１放射板
４給電点
５伝送線路
６，２５第２放射板
７，２６上辺部
８側辺部
９下辺部
３１放射板
３２中心導体
３３グラウンド導体
３４テーパ部

以下に、本発明に係るアンテナ装置の実施形態について、図面を参照して説明する。ただし、発明の範囲を図示例に限定するものではない。
［第１の実施形態］
図１に示すように、本実施形態のアンテナ装置１には、平板状の支持基板２が備えられている。支持基板２は、例えば、テフロン（登録商標）、ガラスエポキシ、ＦＲ−４、シリコン等、従来用いられている絶縁性のものを適宜用いることができる。本実施形態においては、誘電率ε＝２．２のテフロン（登録商標）により厚さ０．６ｍｍに形成した支持基板２を用いるものとする。

支持基板２の一面には平面状の第１放射板３が備えられている。第１放射板３は、例えば、銅、アルミニウム、金、銀、白金等の導電性の材料により薄膜状に形成されている。第１放射板３の平面視形状は支持基板２の中央に向けて凸状となっており、その頂点部は給電点４となっている。また、電磁波の送受信効率の観点から、第１放射板３の外縁部分は弧状に形成するのが好ましい。すなわち、第１放射板３は支持基板２の中央に向けて凸となる弧状に沿って形成するのが好ましく、該弧は曲率半径８〜１５ｍｍ程度又は楕円曲線が好ましい。図２に示すように本実施形態においては、第１放射板３は半長径ｒ_ｚ１＝１５ｍｍ、半短径ｒ_ｘ１＝９ｍｍの楕円曲線に沿った形状とする。第１放射板３の外縁部分であって楕円曲線に沿った形状の端部同士を結ぶ部分は楕円曲線の短軸に該当し、支持基板２の端縁と略平行となっている。ここで、第１放射板３の半短径ｒ_ｘ１と略平行となる方向をＸ軸方向とする。また、第１放射板３の半長径ｒ_ｚ１と略平行となる方向をＺ軸方向とする。また、支持基板２の厚み方向をＹ軸方向とする。

給電点４には、伝送線路５の一端部がＺ軸方向に沿って電気的に接続されている。電気的接続の方法に制限はないが、本実施形態においては第１放射板３および伝送線路５は支持基板２の一面に配置されているため、第１放射板３の外縁部分に連続する薄膜状の伝送線路５を形成するだけで電気的に接続されるようになっている。伝送線路５の幅寸法に特に制限はないが、支持基板２の厚さや誘電率によって最適な値が定まるようになっており、本実施形態においては１．６ｍｍの幅寸法であり、特性インピーダンス５０Ωの伝送線路となっている。

支持基板２の他面には、伝送線路５と対向しかつＹ軸方向において第１放射板３と重ならない位置に平面状の第２放射板６が備えられている。図２に示すように、第２放射板６の外縁部分の第１放射板３側には、Ｘ軸方向に沿って上辺部７が備えられている。第２放射板６の外縁部分であって上辺部７の両端には、Ｚ軸方向に略平行な側辺部８，８がそれぞれ備えられている。また、第２放射板６の外縁部分には、側辺部８の他端同士を結ぶ下辺部９が支持基板２の端縁上に位置するように備えられている。ここで、図面においては、支持基板２の一面に備えられているものを実線で、支持基板２の他面に備えられているものを破線で示すこととする。

上辺部７には、Ｙ軸方向において伝送線路５と重なる位置に切り欠き１０が形成されている。切り欠き１０の平面視形状に特に制限は無く、直線、曲線またはこれらの組み合わせとしてもよいが、伝送線路５からの給電効率の観点から第１放射板３に向けて拡開する形状が好ましい。本実施形態の切り欠き１０は直線で形成されており、二等辺三角形を形成するようになっている。

第２放射板６は、第１放射板３と同様に導電性の材料により薄膜状に形成されている。第１放射板３と第２放射板６のＺ軸方向の間隙に特に制限は無いが、放射板の形状等によって好ましい範囲が定まるようになっており、本実施形態においては０ｍｍとしている。すなわち、Ｚ軸方向において、第１放射板３の凸状の外縁部分の頂点と第２放射板６の上辺部７との位置が重なるようになっている。第２放射板６の外形寸法は、上辺部７および下辺部９は１０〜２２ｍｍ、側辺部８は２０〜３０ｍｍ程度が好ましく、本実施形態においては上辺部７および下辺部９が１８ｍｍ、側辺部８が２０ｍｍとなっている。また、切り欠き１０のＸ軸方向の最大幅寸法をｉ_ａ、Ｚ方向の最大幅寸法をｉ_ｂとすると、ｉ_ａ，ｉ_ｂは支持基板２の誘電率や厚さによって最適な値が定まるようになっているが、ここではｉ_ａは４〜６ｍｍ、ｉ_ｂは４〜１４ｍｍが好ましく、本実施形態においてはｉ_ａ＝ｉ_ｂ＝４ｍｍとなっている。

伝送線路５の他端および下辺部９の中心には、アンテナ装置１からの電気信号を送受信処理する信号処理装置等が接続されている（図示省略）。このように、本実施形態においては、支持基板２を介して伝送線路５と第２放射板６が重なることにより、放射板に給電する給電手段としてのマイクロストリップ線路が構成されるようになっている。つまり、伝送線路５がストリップ導体として、第２放射板６の一部がグラウンド導体として機能するようになっている。また、本実施形態においては、第１放射板３と第２放射板６の平面視形状が異なる不平衡アンテナなので、平衡型アンテナで必要とされる平衡−不平衡変換回路やインピーダンス変換回路を必要とせず、不平衡線路であるマイクロストリップ線路により電気信号を送受信するようになっている。

なお、第１放射板３と第２放射板６は、支持基板２の中央に向けて拡開しない形状であれば適用可能であるが、アンテナ特性を向上させるために第１放射板３と第２放射板６は異なる形状のものがよい。また、給電点４から第１放射板３の直線部までの距離Ｌ１と、切り欠き１０と伝送線路５とが交差する位置から上辺部７および側辺部８に沿った下辺部９までの距離Ｌ２と、が異なる形状が好ましい。アンテナ装置１の共振周波数は、電流が流れる経路の長さ寸法で決定されるため、長さ寸法Ｌ１，Ｌ２が異なることにより、共振点の数が増えてより広帯域なアンテナ特性が得られる。また、放射板の形状は、放射パターンを均等にするために、伝送線路５に沿った基準軸に関して軸対称のものが好ましい。

本実施形態においては、支持基板２の各面において、放射板と伝送線路５は金属層を形成している。この金属層はエッチング等により成形することとしてもよく、又は導電ペイントによるパターン印刷等によって成形することとしてもよい。

次に、本実施形態の作用について説明する。

アンテナ装置１が電波を送信する場合、信号処理装置からの電気信号に基づいて、伝送線路５を介して第１放射板３および第２放射板６に所定の振幅及び位相で電流が供給される。詳しくは、図２に示すように、伝送線路５を介して給電点４に供給された電流は第１放射板３に入射し、第１放射板３の外縁部分に沿って直線部まで電流が流れる。また、伝送線路５に電流が流れると、第２放射板６の伝送線路５に対向する位置にも電流が流れるようになっている。このように、本実施形態においては、第２放射板６が伝送線路として機能することにより、第２放射板６に給電が行われる。第２放射板６に入射した電流は、切り欠き１０から第２放射板６の外縁部分に沿って下辺部９まで流れる。このように、第１放射板３及び第２放射板６に電流が流れると、アンテナ装置１から電波が送信されるようになっている。

アンテナ装置１が電波を受信する場合、所定の周波数の電波が各放射板により受信されると、各放射板から、受信した電波に応じた振幅及び位相の電圧電流が伝送線路５に流れる。詳しくは、第１放射板３の外縁部分に沿って給電点４まで電流が流れ、伝送線路５に入射する。第２放射板６の場合、下辺部９から外縁部分に沿って切り欠き１０まで電流が流れ、第２放射板６の伝送線路５と重なる位置に電流が入射する。入射した電流は信号処理装置に伝達され、電気信号として処理される。

次に、アンテナ装置１のアンテナ特性を図３に実線で示す。また、図３には比較例として、第２放射板６に切り欠き１０を設けていない従来のアンテナ装置５０（図１５参照）のアンテナ特性を一点差線で、支持基板２の一面に放射板等の金属層を形成した特許文献１に記載の技術を適用したアンテナ装置６０（図１４参照）のアンテナ特性を二点鎖線で示した。ここで、各アンテナ装置の給電線路（マイクロストリップ線路およびコプレーナ導波路）は、特性インピーダンス５０Ωとなっている。

アンテナ特性の指標の一つとしては、入力電圧と反射電圧の比から求められるリターンロス［ｄＢ］が挙げられる。リターンロスは反射係数ともいい、その値が小さいほどアンテナ装置としてマッチングがとれていることを示し、一般にはその値が−１０［ｄＢ］以下の範囲が使用帯域とされている。

本実施形態に係るアンテナ装置１は、比較例に比べて２〜６ＧＨｚのリターンロスを低下させることができ、３〜９ＧＨｚを使用帯域とすることが可能である。したがって、従来のアンテナ装置では３〜５ＧＨｚに重点をおくワイヤレスＵＷＢ用等に用いることができなかったが、本発明によれば３〜５ＧＨｚも使用帯域となりワイヤレスＵＷＢ用等に用いることが可能である。

ここで、アンテナ装置１の共振周波数は、距離Ｌ１、Ｌ２に比例して共振点Ｐ１、Ｐ２の１／２波長が決定されるようになっている。また、第１放射板３の直線部から第２放射板６の下辺部９までの距離Ｌ３に比例して、共振点Ｐ３の１／２波長が決定されるようになっている。そして、距離Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の相違量が大きくなるほど共振点の周波数が分散し、リターンロスがより広い周波数領域にかけて低下するため好ましい。

続いて、本発明の切り欠き１０の幅寸法の調整によるアンテナ特性の変化について述べる。

まず、ｉ_ｂ＝１０ｍｍとしたときの、ｉ_ａの調整によるアンテナ特性の変化を図４に示す。図４に示すように、ｉ_ａを調整することによって、３〜５ＧＨｚにある共振点Ｐ１，Ｐ２のリターンロスの低下率を変化させることができる。すなわち、ｉ_ｂ＝１０ｍｍの場合、３ＧＨｚ付近に重点をおく場合はｉ_ａを４ｍｍ、５ＧＨｚ付近に重点をおく場合はｉ_ａを６ｍｍとするのが好ましい。

また、ｉ_ｂ＝１２ｍｍとしたときの、ｉ_ａの調整によるアンテナ特性の変化を図５に示す。図５に示すように、ｉ_ａを調整することによって、図４と同様に、３〜５ＧＨｚにある共進点Ｐ１，Ｐ２のリターンロスの低下率を変化させることができる。すなわち、ｉ_ｂ＝１２ｍｍの場合、３ＧＨｚ付近に重点をおく場合はｉ_ａを４ｍｍ、５ＧＨｚ付近に重点をおく場合はｉ_ａを５．５ｍｍとするのが好ましい。

さらに、ｉ_ａ＝４ｍｍとしたときの、ｉ_ｂの調整によるアンテナ特性の変化を図６に示す。図６に示すように、ｉ_ｂを調整することによって、共進点Ｐ１およびＰ３のリターンロスを変化させることができる。すなわち、ｉ_ａ＝４ｍｍの場合、３〜５ＧＨｚ付近に重点をおく場合はｉ_ｂを６〜７ｍｍ、７ＧＨｚ以上に重点をおく場合はｉ_ａを４〜５ｍｍとする。

このように、ｉ_ａとｉ_ｂの長さ寸法を調整することにより、所望の使用帯域に重点をおいたアンテナ装置とすることが可能である。

以上のように、本実施形態のアンテナ装置１によれば、伝送線路５と第２放射板６が支持基板２を介して対向していることにより、マイクロストリップ線路として機能させることができるとともに、第２放射板６の外縁部分であってＹ軸方向において伝送線路５と重なる位置に切り欠き１０を形成することにより、インピーダンスの急激な変化を回避してアンテナ特性が向上し、広帯域特性を得ることができる。

また、第１放射板３の外縁部分は、支持基板２の中央に向けて凸となる楕円曲線に沿って形成されているので、インピーダンスの急激な変化を回避してアンテナ特性を向上させることができる。また、第１放射板３を平面視半円形状とするより楕円曲線に沿った形状とすることで、電流の流れる経路Ｌ１の長さ寸法を確保しつつＸ方向の幅寸法を短くすることができ、アンテナ装置１をＸ軸方向に小型化することが可能である。
［第２の実施形態］
次に、本発明に係るアンテナ装置の第２の実施形態について、第１の実施形態と異なる点を中心に述べる。

図７に示すように、本実施形態に係るアンテナ装置２０において、給電点４付近の第１放射板２１の外縁部分は、切り欠き２２の形状に沿って形成されている。すなわち、第１放射板２１の外縁部分には、支持基板２の中央に向けて凸となるような楕円曲線に沿った曲線部２３と、曲線部２３から連続する直線が交差する直線部２４と、が設けられている。直線部２４は、切り欠き２２の形状に沿うように第２放射板２５側に凸となる形状であれば特に制限はないが、本実施形態においては二等辺三角形（図７中一点差線）の頂角が第２放射板２５側を向くように給電点４付近に配置される形状となっている。該二等辺三角形のＺ方向に沿った高さ寸法ｔ_ｈおよびＸ方向に沿った底辺の長さ寸法ｔ_ｗは適宜調整可能であるが、本実施形態においてはｔ_ｈ＝２．８ｍｍ、ｔ_ｗ＝８．３ｍｍとなっている。第１放射板２１の外縁部分をこのように形成することにより、給電点４付近の外縁部分を第２放射板２５の切り欠き２２に入り込んだ形状とすることができる。したがって、切り欠き２２付近で、第１放射板２１と第２放射板２５の距離を緩やかに変化させることができ、インピーダンスが急激に変化するのを回避してアンテナ特性を向上させることができる。

また、図７に示すように、第２放射板２５の上辺部２６は、その端部に向かうほど第１放射板３との距離が開くような曲線に沿って形成されている。すなわち、上辺部２６における切り欠き２２以外の部分は、第１放射板２１側に凸となる弧状に形成されており、第１放射板２１との距離が緩やかに変化するようになっている。この際、切り欠き２２を中心として左右に別けられる上辺部２６を形成する前記曲線は、それぞれ楕円曲線（図７中二点差線）となっており、該楕円の半長径ｒ_ｚ２を１５ｍｍ、半短径ｒ_ｘ２を１０ｍｍとするようになっている。上辺部２６の形状は楕円曲線に沿った曲線に限られず、また、楕円曲線も切り欠き２２の左右に楕円を配置する形状に限られない。したがって、第１放射板２１と第２放射板２５の平面視形状の組み合わせの一例として、図８（ａ）〜（ｆ）が挙げられる。このように、上辺部２６を第１放射板２１との距離が緩やかに変化するように形成すると、インピーダンスが急激に変化するのを回避するため、インピーダンス整合がとりやすくアンテナ特性の向上が可能である。

本実施形態に係るアンテナ装置２０のアンテナ特性を図９に実線で示す。また、図９には比較例として第１の実施形態に係るアンテナ装置１のアンテナ特性を示す。

図９に示すように、第２放射板２５の上辺部２６を第１放射板２１側に凸となる楕円曲線に沿って形成することにより、高周波数領域（８ＧＨｚ以上）のリターンロスを大幅に低下させることができる。また、従来のアンテナ装置５０（図３参照）より３〜８ＧＨｚのリターンロスを低下させることもできるので、より広い使用帯域を得ることができる。

次に、本実施形態に係るアンテナ装置２０の放射パターンを図１０（ａ）および（ｂ）に示す。図１０からわかるように、本実施形態のアンテナ装置２０の放射パターンは、ＸＹ平面およびＺＹ平面ともに従来のダイポールアンテナの放射パターンと略同等であり、指向性が低下することも無い。

また、本実施形態における側辺部８は、支持基板２に第２放射板２５を配置させるためにＺ軸方向に平行な直線としたが、図１１に示すように上辺部２６の楕円曲線に連続する曲線に沿って形成することとしても良い。このように、側辺部８を上辺部２６に連続する曲線で形成することとすると、第２放射板２５を流れる電流の経路の急激な変化を回避することができ、アンテナ特性をより向上させることが可能である。一方、図７のように側辺部８をＺ軸方向に平行な直線とすると、支持基板２の小型化が可能であり、アンテナ特性の向上とアンテナ装置２０自体の小型化の両立が可能である。

また、図１２に示すように、本実施形態におけるアンテナ装置２０の上辺部２６を、切り欠き２２とを連続する曲線に沿って形成する部分を有することとしても良い。すなわち、上辺部２６と切り欠き２２は、伝送線路５に沿った基準軸を中心として左右対象形状であり、かつ、各外縁部分は楕円曲線に沿った曲線で形成されている。該楕円の半短径ｒ_ｚ３は４ｍｍ、半長径ｒ_ｘ３は９ｍｍとなっている。このように、切り欠き１０と上辺部７を連続する曲線に沿って形成することにより、第２放射板６に入射する電流の経路を緩やかに変化させることができ、アンテナ特性の向上が可能である。また、楕円の経寸法や曲線の曲率を変化させることにより、アンテナ特性を容易に調整することが可能である。

以上のように、本実施形態のアンテナ装置２０によれば、伝送線路５と第２放射板２５が支持基板２を介して対向していることにより、マイクロストリップ線路として機能させることができるとともに、第２放射板２５の外縁部分のＹ軸方向において伝送線路５と重なる位置に切り欠き２２を形成することにより、アンテナ特性が向上し、広帯域特性を得ることができる。

また、第２放射板２５は、第１放射板２１との距離が緩やかに変化するように上辺部２６を有するので、第１放射板２１と第２放射板２５との距離が急激に変化することによるインピーダンスの急激な変化を回避してアンテナ特性を向上させることができる。

また、図１２のように第２放射板２５の外縁部分の上辺部２６を切り欠き２２と連続する曲線に沿って形成する場合、伝送線路５から切り欠き２２を経由して第２放射板２５に電流が流れやすく、給電効率を向上させることができる。

また、第１放射板２１の外縁部分は、支持基板２の中央に向けて凸となる弧状に形成されている曲線部２３および直線部２４を有するので、給電点４からの給電効率を向上させることができる。

さらに、第１放射板２１の外縁部分は、切り欠き２２の形状に沿って形成されている直線部２４を有するので、Ｙ軸方向において第１放射板２１を切り欠き２２に入り込んだ形状とすることができ、第２放射板２５の切り欠き２２と第１放射板２１との距離が急激に変化するのを回避してアンテナ特性を向上させることができる。
［第３の実施形態］
次に、本発明に係るアンテナ装置の第３の実施形態について、第１の実施形態と異なる点を中心に述べる。

図１３に示すように、本実施形態のアンテナ装置３０には、第１の実施形態と同様の支持基板２が備えられている。また、支持基板２の一面には、支持基板２の中央に給電点４を向けて平面状の放射板３１が配置されている。放射板３１の外縁部分は支持基板２の中央に向けて凸となる楕円曲線に沿って形成されている。該楕円曲線の形寸法の適用範囲は第１の実施形態における第１放射板３と同様であり、本実施形態においては半長径ｒ_ｚ４は１５ｍｍ、半短径ｒ_ｚ４は９ｍｍとなっている。

給電点４付近の放射板３１の外縁部分には、給電点４に電気的に接続する中心導体３２が、Ｚ軸方向に沿うように接続されている。中心導体３２はその幅寸法を変化させずにＺ軸方向と平行に配置されており、その他端は支持基板２の端縁と一致するようになっている。本実施形態においては中心導体３２のＸ軸方向の幅寸法は１．６ｍｍとなっている。

中心導体３２の両側には、中心導体３２との間に距離を設けるように一対のグラウンド導体３３，３３が配置されている。グラウンド導体３３は、中心導体３２を基準軸として左右対称形状であり、その大きさは第１の実施形態における第２放射板６をＸ軸方向において均等に２分割したものと略同等である。

グラウンド導体３３と中心導体３２との間の距離ｗは、放射板３１に近づくにつれてほぼ単調に増加するようになっている。すなわち、本実施形態においてはグラウンド導体３３と中心導体３２の距離が単調に増加するテーパ部３４を設けることにより、第１の実施形態の切り欠き１０として機能させることができるようになっている。したがって、中心導体３２の両側の距離ｗはそれぞれグラウンド導体３３の下辺部から０．２２ｍを保ちながらテーパ部３４ではＺ軸方向の幅寸法が４ｍｍ、傾斜角が４５°となっている。

グラウンド導体３３の外縁部分の放射板３１側の部分は、中心導体３２から離れるほど放射板３１との距離が開くような曲線に沿って形成されている。すなわち、本実施形態においては、グラウンド導体３３の放射板３１に対向する外縁部分は楕円曲線に沿って形成されており、グラウンド導体３３と中心導体３２との間の距離も該楕円曲線に沿って緩やかに変化するようになっている。楕円曲線の径寸法としては、第２の実施形態における第２放射板２５の上辺部２６を形成する曲線と同様である。

本実施形態においては、支持基板２の一面に、放射板３１、中心導体３２およびグラウンド導体３３が金属層を形成している。この金属層はエッチング等により成形することとしてもよく、又は導電ペイントによるパターン印刷等によって成形することとしてもよい。

ここで、図１４に示すように、従来のアンテナ装置６０（特許文献１参照）においては、支持基板６１の一面に放射板６２、中心導体６３およびグラウンド導体６４を配置するようになっている。このように、支持基板６１の一面にエッチング等により中心導体６３とグラウンド導体６４を形成する場合、中心導体６３とグラウンド導体６４の両方の大きさに誤差が生じると、中心導体６３とグラウンド導体６４との間の距離ｗにも誤差が生じてしまい所望のアンテナ特性が得られないという問題がある。このような問題のため中心導体６３とグラウンド導体６４との間の距離ｗには精密性が要求されるが、アンテナ装置が小型化されるほど距離ｗも小さくなり精確に成形するのが困難であるという問題もある。

しかしながら、本発明に係るアンテナ装置３０のように、グラウンド導体３３を放射板３１との距離が緩やかに変化する部分を有するように形成することにより、支持基板２の一面に放射板３１等の導体を配置することによる上述のような問題が生じたとしても、グラウンド導体３３を流れる電流の経路が急激に変化することによるインピーダンスの急激な変化を回避してアンテナ特性を向上させることが可能である。また、グラウンド導体３３にテーパ部３４を設けることにより、グラウンド導体３３を流れる電流の経路が急激に変化することはなく、アンテナ特性をより向上させることが可能である。

以上のように、本実施形態に係るアンテナ装置３０によれば、支持基板２の一面に放射板３１、中心導体３２およびグラウンド導体３３を配置しても、テーパ部３４を設けるとともに、グラウンド導体３３の外縁部分の放射板３１側の部分を放射板３１側に凸となる曲線に沿って形成しているので、アンテナ特性を向上させることができる。

なお、本実施形態においては、放射板３１に対向するグラウンド導体３３の外縁部分を楕円曲線に沿って形成し、中心導体３２に対向するグラウンド導体３３の外縁部分を直線で形成したが、これらのグラウンド基板の外縁部分を連続する曲線で形成することとしても良い。

また、放射板３１の形状を第２の実施形態における第１放射板２１と同様に、テーパ部３４の形状に沿うように形成することとしても良い。

Claims

支持基板の一面であってその中央に給電点を向けて配置された平面状の第１放射板と、
前記給電点に電気的に接続する伝送線路と、
前記伝送線路と対向しかつ前記支持基板の他面にその厚み方向において前記第１放射板と重ならない位置に配置された平面状の第２放射板と、
前記第２放射板の外縁部分であって前記支持基板の厚み方向において前記伝送線路と重なる位置に形成された切り欠きと、
を備えることを特徴とするアンテナ装置。
前記第２放射板の外縁部分の前記第１放射板側の部分は、その端部に向かうほど前記第１放射板との距離が開くような曲線に沿って形成されていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のアンテナ装置。
前記曲線は、楕円曲線であることを特徴とする請求の範囲第１項または第２項に記載のアンテナ装置。
前記第２放射板の外縁部分の前記第１放射板側は、前記切り欠きと連続する曲線に沿って形成されていることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第３項のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
前記切り欠きは、前記第１放射板に向けて拡開する形状に形成されていることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第４項のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
前記第１放射板の外縁部分は、前記支持基板の中央に向けて凸となる弧状に形成されている部分を有することを特徴とする請求の範囲第１項乃至第５項のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
前記第１放射板の外縁部分の前記切り欠き側は、前記切り欠きの形状に沿って形成されている部分を有することを特徴とする請求の範囲第１項乃至第６項のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
支持基板の一面であってその中央に給電点を向けて配置された平面状の放射板と、
前記給電点に電気的に接続する中心導体と、
前記中心導体の両側方に一定の距離を空けて配置される一対のグラウンド導体とを備えるアンテナ装置において、
前記中心導体と前記グラウンド導体との距離は、前記放射板に近づくにつれてほぼ単調に増加し、
前記グラウンド導体の外縁部分の前記放射板側の部分は、前記中心導体から離れるほど前記放射板との距離が開くような曲線に沿って形成されていることを特徴とするアンテナ装置。