WO2018100898A1 - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

アンテナ装置の提供。　基板の一面に複数のアンテナ要素を実装してあるアンテナ装置であって、複数のアンテナ要素の夫々は、基板の一面から離隔して配置される矩形平板状の平板部と、平板部の長手方向の一端側を前記基板に接続する接続部とを備え、一のアンテナ要素における平板部の長手方向と、少なくとも１つの他のアンテナ要素における平板部の長手方向とが交差するように、複数のアンテナ要素の夫々を基板の周縁に沿って配置してある。

Description

アンテナ装置

　本発明は、アンテナ装置に関する。
　本出願は、２０１６年１２月１日出願の日本出願第２０１６－２３４２７２号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。

　従来、キーレスエントリーシステム又はスマートエントリー（登録商標）システム等に用いられる車両用通信システムが提案されている。このような車両用通信システムでは、乗員が所持する携帯機と、車両ドアの施錠及び解錠を制御する車載制御装置とが無線通信することによって、車両ドアの施錠及び解錠を行う。

　携帯機及び車載制御装置は、電波を用いて無線通信するためのアンテナ装置をそれぞれ備える。例えば、特許文献１には、携帯機又は車載制御装置で用いられるアンテナ装置の１つとして、矩形状の回路基板と、回路基板から離隔して配置され、回路基板の外周縁に沿って屈曲した平板状のアンテナ要素とを備えるアンテナ装置が開示されている。

特許第３３６２１９４号公報

　しかしながら、特許文献１に開示されたアンテナ装置では、特定の方向で電波の受信感度が低下する現象が発生している。このため、車両に設置されたアンテナ装置の基板の向きと、乗員が操作する携帯機に設けられたアンテナ装置の基板の向きとの間の相対的な位置関係によっては、両者の間で受信感度が大きく低下し、通信不能となる状況が起こり得る。

　本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、任意の向きでアンテナ装置の基板が設置された場合であっても、通信不能となる状況を回避することができるアンテナ装置を提供することを目的とする。

　本願の一態様に係るアンテナ装置は、基板の一面に複数のアンテナ要素を実装してあるアンテナ装置であって、前記複数のアンテナ要素の夫々は、前記基板の一面から離隔して配置される矩形平板状の平板部と、該平板部の長手方向の一端側を前記基板に接続する接続部とを備え、一のアンテナ要素における平板部の長手方向と、少なくとも１つの他のアンテナ要素における平板部の長手方向とが交差するように、前記複数のアンテナ要素の夫々を前記基板の周縁に沿って配置してある。

　本願によれば、任意の向きでアンテナ装置の基板が設置された場合であっても、通信不能となる状況を回避することができる。

実施の形態１に係るアンテナ装置の概略構成を説明する模式図である。 比較例におけるアンテナ装置の概略構成を説明する模式図である。 比較例のアンテナ装置を水平向きに設置した場合のアンテナ特性を説明する図である。 比較例のアンテナ装置を鉛直縦向きに設置した場合のアンテナ特性を説明する図である。 比較例のアンテナ装置を鉛直横向きに設置した場合のアンテナ特性を説明する図である。 実施の形態１に係るアンテナ装置を水平向きに設置した場合のアンテナ特性を説明する図である。 実施の形態１に係るアンテナ装置を鉛直縦向きに設置した場合のアンテナ特性を説明する図である。 実施の形態１に係るアンテナ装置を鉛直横向きに設置した場合のアンテナ特性を説明する図である。 実施の形態２に係るアンテナ装置の概略構成を説明する模式図である。 実施の形態２に係るアンテナ装置を水平向きに設置した場合のアンテナ特性を説明する図である。 実施の形態２に係るアンテナ装置を鉛直縦向きに設置した場合のアンテナ特性を説明する図である。 実施の形態２に係るアンテナ装置を鉛直横向きに設置した場合のアンテナ特性を説明する図である。

　本発明の実施態様を列記して説明する。また、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。

　本願の一態様に係るアンテナ装置は、基板の一面に複数のアンテナ要素を実装してあるアンテナ装置であって、前記複数のアンテナ要素の夫々は、前記基板の一面から離隔して配置される矩形平板状の平板部と、該平板部の長手方向の一端側を前記基板に接続する接続部とを備え、一のアンテナ要素における平板部の長手方向と、少なくとも１つの他のアンテナ要素における平板部の長手方向とが交差するように、前記複数のアンテナ要素の夫々を前記基板の周縁に沿って配置してある。

　上記一態様にあっては、一のアンテナ要素から送信される電波に指向性が存在する場合であっても、他のアンテナ要素から送信される電波に指向性が存在しない場合、他のアンテナ要素を選択的に使用することにより、特定の方向で送信強度が低下することがなくなり、指向性に起因した受信感度の低下を抑制することができる。この結果、通信不能となる状況を回避することができる。

　本願の一態様に係るアンテナ装置は、前記複数のアンテナ要素の夫々は、前記平板部の長手方向の他端側を支持する支持部を備える。

　上記一態様にあっては、平板部の長手方向の他端側を支持部により支持するので、アンテナ要素の安定性を高めることができ、例えば車両などの振動が発生し易い場所にアンテナ装置が取り付けられている場合であっても、安定して電波を送受信することができる。

　本願の一態様に係るアンテナ装置は、各アンテナ要素における前記平板部と、前記接続部と、前記支持部とを一体に形成してある。

　上記一態様にあっては、各アンテナ要素の平板部、接続部、及び支持部を一体に形成するので、製造工程を簡略化し、製造コストを削減することができる。

　本願の一態様に係るアンテナ装置は、前記平板部の側面と前記基板の一面とが対向するように、各アンテナ要素を前記基板の一面に実装してある。

　上記一態様にあっては、前記平板部の幅広面と基板面とが垂直となるように実装されるので、アンテナ要素の一部を折り曲げる折曲加工等が不要となり、製造工程を簡略化することができる。

　本願の一態様に係るアンテナ装置は、前記一のアンテナ要素における平板部の長手方向の長さを、前記他のアンテナ要素における平板部の長手方向の長さより短くしてある。

　上記一態様にあっては、一のアンテナ要素と他のアンテナ要素との間でアンテナ長を異ならせることにより、両者のアンテナ特性を異ならせることができる。また、アンテナ特性が良好なアンテナ要素を選択的に使用することにより、例えば、特定の方向で送信強度が低下することがなくなり、指向性に起因した受信感度の低下を抑制することができる。

　本願の一態様に係るアンテナ装置は、前記一のアンテナ要素は、誘電体部材を備える。

　上記一態様にあっては、前記一のアンテナ要素における電気長を制御することにより、アンテナ特性を改善することができる。

　本願の一態様に係るアンテナ装置は、前記誘電体部材は、前記一のアンテナ要素に対して波長短縮効果を与える比誘電率を有する。

　上記一態様にあっては、前記一のアンテナ要素に対して波長短縮効果を与え、前記一のアンテナ要素における電気長を制御することにより、アンテナ特性を改善することができる。

　以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
（実施の形態１）
　図１は実施の形態１に係るアンテナ装置の概略構成を説明する模式図である。実施の形態１に係るアンテナ装置１は、例えば車両用通信システムにおいて、車両に搭載される車載制御装置と、乗員によって携帯される携帯機との間で無線通信を行う際に、電波を送受信するためのアンテナ装置である。アンテナ装置１は、例えば車載制御装置に内蔵される。以下では、車載制御装置に内蔵されるアンテナ装置１について説明を行うが、アンテナ装置１は携帯機に内蔵されるものであってもよい。

　アンテナ装置１は、基板５の一面に実装された２つのアンテナ要素２，３を備える。基板５は、矩形状のプリント基板であり、その一面の中央部には送受信用回路を含む信号処理回路５１が実装され、他面には図に示していない層状の接地導体が実装される。信号処理回路５１は、図に示していないコネクタを介して、例えば車載制御装置に接続されており、車載制御装置から出力される携帯機宛の制御信号、及びアンテナ要素２，３を通じて受信した車載制御装置宛の制御信号を入出力する。信号処理回路５１は、コネクタを通じて入出力する制御信号と、アンテナ要素２，３を介して送受信する無線信号とを相互に変換する機能を備える。

　アンテナ装置１が備えるアンテナ要素２，３は、基板５の周縁に沿って配置される。図１の例では、一方のアンテナ要素２は、基板５の短辺側に配置され、他方のアンテナ要素３は、基板５の長辺側に配置されている。以下の説明において、アンテナ要素２，３のそれぞれを区別して説明する場合、基板５の短辺側に配置されているアンテナ要素２を短辺側アンテナ要素２とも記載し、基板５の長辺側に配置されているアンテナ要素３を長辺側アンテナ要素３とも記載する。

　短辺側アンテナ要素２は、モノポール型のアンテナを構成し、基板５の一面から離隔して配置される矩形平板状の平板部２１と、平板部２１の長手方向の一端側を基板５に接続する接続部２２と、平板部２１の長手方向の他端側を支持する支持部２３とを備える。平板部２１、接続部２２、及び支持部２３は、黄銅（Ｃ２６００）などの金属からなり、例えば５ｍｍ程度の厚みを有する板材により一体的に形成されている。

　短辺側アンテナ要素２の平板部２１は、長手方向に適宜の長さを有し、高さ方向に５ｍｍ程度の幅を有する。本実施の形態に係る短辺側アンテナ要素は、平板部２１の側面（図１の例では平板部２１の下面）が基板５の一面から１０ｍｍ～１５ｍｍ程度離隔して基板５の一面に対向し、平板部２１の長手方向が基板５の短辺側の周縁に沿うように基板５の一面に実装されている。すなわち、本実施の形態では、平板部２１の幅広面と基板５の一面とが実質的に垂直となる向きにて、短辺側アンテナ要素２が基板５の一面に実装されている。

　短辺側アンテナ要素２の接続部２２は、その上端が平板部２１の一端側に連なる矩形平板状の部材であり、平板部２１の一端側を基板５に接続する。接続部２２の基板５の一面からの高さは１０ｍｍ～１５ｍｍ程度である。接続部２２の下端は、その幅広面が基板５の一面と略直交する向きにて、基板５の一面に取り付けられる。基板５は、接続部２２が取り付けられる取付部位に接続側実装部５２ａを備える。接続側実装部５２ａは、例えば、接続部２２の下端が挿入される挿入孔と、挿入孔の周縁部に形成されるパターン配線とを備える。接続側実装部５２ａが備えるパターン配線は、信号処理回路５１に電気的に接続されている。

　短辺側アンテナ要素２の支持部２３は、その上端が平板部２１の他端側に連なる矩形平板状の部材であり、平板部２１の他端側を支持する。支持部２３は接続部２２と同じ高さを有し、その高さは基板５の一面から１０ｍｍ～１５ｍｍ程度である。支持部２３の下端は、その幅広面が基板５の一面と略直交する向きにて、基板５の一面に取り付けられる。基板５は、支持部２３が取り付けられる取付部位に絶縁側実装部５２ｂを備える。絶縁側実装部５２ｂは、例えば、支持部２３の下端が挿入される挿入孔と、挿入孔の周縁部に形成されるパターン配線とを備える。絶縁側実装部５２ｂが備えるパターン配線は、信号処理回路５１に対して電気的に絶縁される。

　なお、本実施の形態では、短辺側アンテナ要素２の平板部２１を安定的に支持するために支持部２３を備える構成としたが、接続部２２により平板部２１を安定的に支持できるのであれば、支持部２３は必ずしも備えていなくてもよい。
　また、本実施の形態では、短辺側アンテナ要素２が支持部２３を備える構成としたが、支持部２３を別体として備える構成としてもよい。この場合、支持部２３は、平板部２１や接続部２２と同じ金属製の板材である必要はなく、樹脂等の絶縁性を有する角材などにより形成されていてもよい。

　長辺側アンテナ要素３の構成は、短辺側アンテナ要素２と同様である。すなわち、長辺側アンテナ要素３は、モノポール型のアンテナであり、基板５の一面から離隔して配置される矩形平板状の平板部３１と、平板部３１の長手方向の一端側を基板５に接続する接続部３２と、平板部３１の長手方向の他端側を支持する支持部３３とを備える。平板部３１、接続部３２、及び支持部３３は、黄銅（Ｃ２６００）などの金属からなり、例えば５ｍｍ程度の厚みを有する板材により一体的に形成されている。

　長辺側アンテナ要素３の平板部３１は、長手方向に適宜の長さを有し、高さ方向に５ｍｍ程度の幅を有する。本実施の形態に係る長辺側アンテナ要素３は、平板部３１の側面（図１の例では平板部３１の下面）が基板５の一面から１０ｍｍ～１５ｍｍ程度離隔して基板５の一面に対向し、平板部３１の長手方向が基板５の長辺側の周縁に沿うように基板５の一面に実装されている。すなわち、本実施の形態では、平板部３１の幅広面と基板５の一面とが実質的に垂直となる向きにて、長辺側アンテナ要素３が基板５の一面に実装されている。

　長辺側アンテナ要素３の接続部３２は、その上端が平板部３１の一端側に連なる矩形平板状の部材であり、平板部３１の一端側を基板５に接続する。接続部３２の基板５の一面からの高さは１０ｍｍ～１５ｍｍ程度である。接続部３２の下端は、その幅広面が基板５の一面と略直交する向きにて、基板５の一面に取り付けられる。基板５は、接続部３２が取り付けられる取付部位に接続側実装部５３ａを備える。接続側実装部５３ａは、例えば、短辺側アンテナ要素２が実装される接続側実装部５２ａに近接して設けられ、接続部３２の下端が挿入される挿入孔と、挿入孔の周縁部に形成されるパターン配線とを備える。接続側実装部５３ａが備えるパターン配線は、信号処理回路５１に電気的に接続されている。

　長辺側アンテナ要素３の支持部３３は、その上端が平板部３１の他端側に連なる矩形平板状の部材であり、平板部３１の他端側を支持する。支持部３３は接続部３２と同じ高さを有し、その高さは基板５の一面から１０ｍｍ～１５ｍｍ程度である。支持部３３の下端は、その幅広面が基板５の一面と略直交する向きにて、基板５の一面に取り付けられる。基板５は、支持部３３が取り付けられる取付部位に絶縁側実装部５３ｂを備える。絶縁側実装部５３ｂは、例えば、支持部３３の下端が挿入される挿入孔と、挿入孔の周縁部に形成されるパターン配線とを備える。絶縁側実装部５３ｂが備えるパターン配線は、信号処理回路５１に対して電気的に絶縁される。

　なお、本実施の形態では、長辺側アンテナ要素３の平板部３１を安定的に支持するために支持部３３を備える構成としたが、接続部３２により平板部３１を安定的に支持できるのであれば、支持部３３は必ずしも備えていなくてもよい。
　また、本実施の形態では、長辺側アンテナ要素３が支持部３３を備える構成としたが、支持部３３を別体として備える構成としてもよい。この場合、支持部３３は、平板部３１や接続部３２と同じ金属製の板材である必要はなく、樹脂等の絶縁性を有する角材などにより形成されていてもよい。

　ここで、各アンテナ要素２，３における平板部２１，３１の長さは、アンテナ要素２，３を介して送受信する電波の波長に応じて適宜設計される。例えば、車両用通信システムで用いられる３００ＭＨｚ帯の電波を送受信する場合、短辺側アンテナ要素２の長手方向の長さＬ１、及び長辺側アンテナ要素３の長手方向の長さＬ２の合計（＝Ｌ１＋Ｌ２）が１５～２４ｃｍ程度となり、Ｌ２がＬ１の１．５～１．７倍程度となるように設計される。

　以下、実施の形態１に係るアンテナ装置１の特性を示す前に、比較例として、基板の周縁に沿って屈曲した形状を有する単一のアンテナ要素を備えたアンテナ装置、及び当該アンテナ装置の特性について説明する。

　図２は比較例におけるアンテナ装置の概略構成を説明する模式図である。比較例のアンテナ装置１００は、基板１５０の一面に実装されたアンテナ要素１１０を備える。基板１５０は、矩形状のプリント基板であり、その一面の中央部には送受信用回路を含む信号処理回路１５１が実装され、他面には図に示していない層状の接地導体が実装される。

　アンテナ装置１００が備えるアンテナ要素１１０は、基板１５０の周縁に沿って配置されている。アンテナ要素１１０は、モノポール型のアンテナを構成し、基板１５０から離隔して配置される矩形平板状の平板部１１１，１１２と、平板部１１１の長手方向の一端を基板１５０に接続する接続部１１３と、平板部１１１の他端、平板部１１２の両端をそれぞれ支持する支持部１１４ａ～１１４ｃとを備える。平板部１１１，１１２、接続部１１３、及び支持部１１４ａ～１１４ｃは、黄銅などの金属からなり、例えば５ｍｍ程度の厚みを有する板材を折り曲げ加工して一体に形成される。

　アンテナ要素１１０が備える２つの平板部１１１，１１２は互いに直交するように連なり、一方の平板部（平板部１１１）は基板１５０の短辺に沿って配置され、他方の平板部（平板部１１２）は基板１５０の長辺に沿って配置される。なお、比較例においては、２つの平板部１１１，１１２は、それぞれの幅広面が基板１５０の一面に対向するように配置されている。

　接続部１１３は、平板部１１１の一端を基板１５０に接続する。アンテナ要素１１０の接続部１１３と基板１５０との実装部位には、接続側実装部１５２が設けられている。接続側実装部１５２は、例えば、接続部１１３の下端が挿入される挿入孔と、挿入孔の周縁部に形成されるパターン配線とを備える。接続側実装部１５２が備えるパターン配線は、信号処理回路１５１に電気的に接続されている。

　支持部１１４ａは、平板部１１１の他端を支持する。また、支持部１１４ｂ，１１４ｃは、平板部１１２の一端及び他端をそれぞれ支持する。支持部１１４ａ～１１４ｃと基板１５０との実装部位には、それぞれ絶縁側実装部１５３ａ～１５３ｃが設けられている。絶縁側実装部１５３ａ～１５３ｃは、例えば、支持部１１４ａ～１１４ｃの下端が挿入される挿入孔と、挿入孔の周縁部に形成されるパターン配線とを備える。絶縁側実装部１５３ａ～１５３ｃが備えるパターン配線は、信号処理回路１５１に対して電気的に絶縁される。

　図３は比較例のアンテナ装置１００を水平向きに設置した場合のアンテナ特性を説明する図である。図３Ａは、アンテナ装置１００が設置されている向きを模式的に示している。この例では、アンテナ装置１００の基板１５０が水平向きに設置された状態、より詳細には、基板１５０の長辺がｘ軸方向、短辺がｙ軸方向を向くように設置された状態を示している。図３Ｂは、アンテナ装置１００の基板１５０が水平向きに設置された状態において、アンテナ装置１００から送信された電波の指向性（シミュレーション結果）を示している。アンテナ装置１００の基板１５０が水平向きに設置された場合、アンテナ装置１００から送信される電波の電界強度は、垂直偏波及び水平偏波の双方において、水平面内（ｘｙ平面内）で等方的であり、無指向性に近い特性が得られることが分かる。

　図４は比較例のアンテナ装置１００を鉛直縦向きに設置した場合のアンテナ特性を説明する図である。図４Ａは、アンテナ装置１００が設置されている向きを模式的に示している。この例では、アンテナ装置１００の基板１５０が鉛直縦向きに設置された状態、より詳細には、基板１５０の長辺がｚ軸方向、短辺がｙ軸方向を向くように設置された状態を示している。図４Ｂは、アンテナ装置１００の基板１５０が鉛直縦向きに設置された状態において、アンテナ装置１００から送信された電波の指向性（シミュレーション結果）を示している。アンテナ装置１００の基板１５０が鉛直縦向きに設置された場合、アンテナ装置１００から送信される電波の電界強度は、水平面内（ｘｙ平面内）で指向性を有しており、垂直偏波についてはｘ軸に対して２５度方向及び２０５度方向で電界強度が低下し、水平偏波についてはｘ軸に対して１１０度方向及び２９０度方向で電界強度が低下していることを示している。

　図５は比較例のアンテナ装置１００を鉛直横向きに設置した場合のアンテナ特性を説明する図である。図５Ａは、アンテナ装置１００が設置されている向きを模式的に示している。この例では、アンテナ装置１００の基板１５０が鉛直横向きに設置された状態、より詳細には、基板１５０の長辺がｘ軸方向、短辺がｚ軸方向を向くように設置された状態を示している。図５Ｂは、アンテナ装置１００の基板１５０が鉛直横向きに設置された状態において、アンテナ装置１００から送信された電波の指向性（シミュレーション結果）を示している。アンテナ装置１００の基板１５０が鉛直横向きに設置された場合、アンテナ装置１００から送信される電波の電界強度は、垂直偏波及び水平偏波の双方において、水平面内（ｘｙ平面内）で等方的であり、無指向性に近い特性が得られることが分かる。

　以上により、比較例のアンテナ装置１００においては、例えば、車載制御装置内で基板１５０が水平向きに設置されており、携帯機が水平状態で携帯されている場合、送信側（車載制御装置又は携帯機）から送信される電波の送信強度、及び受信側（携帯機又は車載制御装置）で受信する電波の受信強度は特定の方向で低下するので、受信側にて十分な受信強度が得られず、通信不能となる可能性がある。

　これに対し、実施の形態１に係るアンテナ装置１は、短辺側アンテナ要素２及び長辺側アンテナ要素３を備えており、短辺側アンテナ要素２及び長辺側アンテナ要素３の双方にて電波を送受信することにより、通信不能となる状況を回避する。

　以下、実施の形態１に係るアンテナ装置１のアンテナ特性について説明する。
　図６は実施の形態１に係るアンテナ装置１を水平向きに設置した場合のアンテナ特性を説明する図である。図６Ａは、アンテナ装置１が設置されている向きを模式的に示している。この例では、アンテナ装置１の基板５が水平向きに設置された状態、より詳細には、基板５の長辺がｘ軸方向、短辺がｙ軸方向を向くように設置された状態を示している。図６Ｂは、アンテナ装置１の基板５が水平向きに設置された状態において、長辺側アンテナ要素３から送信された電波の指向性（シミュレーション結果）を示している。アンテナ装置１の基板５が水平向きに設置された場合、長辺側アンテナ要素３から送信される電波の電界強度は、垂直偏波及び水平偏波の双方において、水平面内（ｘｙ平面内）で等方的であり、無指向性に近い特性が得られることが分かる。図６Ｃは、アンテナ装置１の基板５が水平向きに設置された状態において、短辺側アンテナ要素２から送信された電波の指向性（シミュレーション結果）を示している。アンテナ装置１の基板５が水平向きに設置された場合、短辺側アンテナ要素２から送信される電波の電界強度は、垂直偏波については等方的であるが、水平偏波については水平面内（ｘｙ平面内）で指向性を有しており、ｘ軸に対して１６５度方向及び３５５度方向で電界強度が低下していることを示している。

　図７は実施の形態１に係るアンテナ装置１を鉛直縦向きに設置した場合のアンテナ特性を説明する図である。図７Ａは、アンテナ装置１が設置されている向きを模式的に示している。この例では、アンテナ装置１の基板５が鉛直縦向きに設置された状態、より詳細には、基板５の長辺がｚ軸方向、短辺がｙ軸方向を向くように設置された状態を示している。図７Ｂは、アンテナ装置１の基板５が鉛直縦向きに設置された状態において、長辺側アンテナ要素３から送信された電波の指向性（シミュレーション結果）を示している。アンテナ装置１の基板５が鉛直縦向きに設置された場合、長辺側アンテナ要素３から送信される電波の電界強度は、水平面内（ｘｙ平面内）で指向性を有しており、垂直偏波についてはｘ軸に対して１５０度方向及び３２０度方向で電界強度が低下し、水平偏波についてはｘ軸に対して７０度方向及び２４５度方向で電界強度が低下していることを示している。図７Ｃは、アンテナ装置１の基板５が鉛直縦向きに設置された状態において、短辺側アンテナ要素２から送信された電波の指向性（シミュレーション結果）を示している。アンテナ装置１の基板５が鉛直縦向きに設置された場合、短辺側アンテナ要素２から送信される電波の電界強度は、垂直偏波及び水平偏波の双方において、水平面内（ｘｙ平面内）で等方的であり、無指向性に近い特性が得られることが分かる。

　図８は実施の形態１に係るアンテナ装置１を鉛直横向きに設置した場合のアンテナ特性を説明する図である。図８Ａは、アンテナ装置１が設置されている向きを模式的に示している。この例では、アンテナ装置１の基板５が鉛直横向きに設置された状態、より詳細には、基板５の長辺がｘ軸方向、短辺がｚ軸方向を向くように設置された状態を示している。図８Ｂは、アンテナ装置１の基板５が鉛直横向きに設置された状態において、長辺側アンテナ要素３から送信された電波の指向性（シミュレーション結果）を示している。アンテナ装置１の基板５が鉛直横向きに設置された場合、長辺側アンテナ要素３から送信される電波の電界強度は、垂直偏波及び水平偏波の双方において、水平面内（ｘｙ平面内）で等方的であり、無指向性に近い特性が得られることが分かる。図８Ｃは、アンテナ装置１の基板５が鉛直横向きに設置された状態において、短辺側アンテナ要素２から送信された電波の指向性（シミュレーション結果）を示している。アンテナ装置１の基板５が鉛直横向きに設置された場合、短辺側アンテナ要素２から送信される電波の電界強度は、水平面内（ｘｙ平面内）で指向性を有しており、垂直偏波についてはｘ軸に対して１１０度方向及び２９０度方向で電界強度が低下し、水平偏波についてはｘ軸に対して１５度方向及び１９５度方向で電界強度が低下していることを示している。

　以上のように、実施の形態１に係るアンテナ装置１では、短辺側アンテナ要素２から送信される電波に指向性が存在する場合であっても（基板５が水平向きに設置された場合、及び鉛直横向きに設置された場合）、長辺側アンテナ要素３から送信される電波は無指向性に近い特性が得られている。また、長辺側アンテナ要素３から送信される電波に指向性が存在する場合であっても（基板５が鉛直縦向きに設置された場合）、短辺側アンテナ要素２から送信される電波は無指向性に近い特性が得られている。
　したがって、実施の形態１に係るアンテナ装置１は、基板５がどのような向きに設置された場合であっても、送信側及び受信側において、短辺側アンテナ要素２及び長辺側アンテナ要素３を選択的に使用することによって、特定の方向で送信強度が低下することがなくなり、指向性に起因した受信感度の低下を抑制することができる。この結果、通信不能となる状況を回避することができる。

（実施の形態２）
　実施の形態２では、アンテナ装置１の短辺側アンテナ要素２が誘電体部材７を備える構成について説明する。

　図９は実施の形態２に係るアンテナ装置１の概略構成を説明する模式図である。実施の形態２に係るアンテナ装置１は、基板５の一面に実装された短辺側アンテナ要素２及び長辺側アンテナ要素３、並びに短辺側アンテナ要素２に対して設けられた誘電体部材７を備える。短辺側アンテナ要素２及び長辺側アンテナ要素３の構成は、実施の形態１と同様であり、その説明を省略する。

　誘電体部材７は、例えば誘電体により形成された直方体状の筐体であり、その内部に短辺側アンテナ要素２を収容する。誘電体部材７を構成する誘電体は、短辺側アンテナ要素２に対して波長短縮効果を与えるような比誘電率を有する。この誘電体の比誘電率は例えば２８である。本実施の形態では、誘電体部材７は、短辺側アンテナ要素２の平板部２１を挟み、それぞれ平板部２１の一面及び他面に対向配置される２つの誘電体基板７１，７２、平板部２１の長手方向の一端側にて接続部２２の側面と対向配置される誘電体基板７３、平板部２１の長手方向の他端側にて支持部２３の側面と対向配置される誘電体基板７４、及び短辺側アンテナ要素２の上方を覆う誘電体基板７５を備える。

　以下、実施の形態２に係るアンテナ装置１のアンテナ特性について説明する。
　図１０は実施の形態２に係るアンテナ装置１を水平向きに設置した場合のアンテナ特性を説明する図である。図１０Ａは、アンテナ装置１が設置されている向きを模式的に示している。この例では、アンテナ装置１の基板５が水平向きに設置された状態、より詳細には、基板５の長辺がｘ軸方向、短辺がｙ軸方向を向くように設置された状態を示している。図１０Ｂは、比較のために、誘電体部材７を備えていない短辺側アンテナ要素２から送信された電波の指向性（シミュレーション結果）を示している。誘電体部材７を備えていない場合、短辺側アンテナ要素２から送信される電波の電界強度は、実施の形態１で説明したように、垂直偏波については等方的であるが、水平偏波については水平面内（ｘｙ平面内）で指向性を有しており、ｘ軸に対して１６５度方向及び３５５度方向で電界強度が低下していることを示している。図１０Ｃは、誘電体部材７を備える短辺側アンテナ要素２から送信された電波の指向性（シミュレーション結果）を示している。誘電体部材７を備える場合、水平偏波の指向性に改善が認められ、短辺側アンテナ要素から送信された電波は無指向性に近い特性が得られる。また、電波強度も高くなっていることが分かる。

　図１１は実施の形態２に係るアンテナ装置１を鉛直縦向きに設置した場合のアンテナ特性を説明する図である。図１１Ａは、アンテナ装置１が設置されている向きを模式的に示している。この例では、アンテナ装置１の基板５が鉛直縦向きに設置された状態、より詳細には、基板５の長辺がｚ軸方向、短辺がｙ軸方向を向くように設置された状態を示している。図１１Ｂは、比較のために、誘電体部材７を備えていない短辺側アンテナ要素２から送信された電波の指向性（シミュレーション結果）を示している。アンテナ装置１の基板５が鉛直縦向きに設置された場合、誘電体部材７を備えていない場合であっても、短辺側アンテナ要素２から送信される電波の電界強度は、垂直偏波及び水平偏波の双方において、水平面内（ｘｙ平面内）で等方的であり、無指向性に近い特性が得られる。図１１Ｃは、誘電体部材７を備える短辺側アンテナ要素２から送信された電波の指向性（シミュレーション結果）を示している。誘電体部材７を備える場合においても、短辺側アンテナ要素２から送信された電波の電界強度は等方的であり、無指向性に近い特性が得られる。

　図１２は実施の形態２に係るアンテナ装置１を鉛直横向きに設置した場合のアンテナ特性を説明する図である。図１２Ａは、アンテナ装置１が設置されている向きを模式的に示している。この例では、アンテナ装置１の基板５が鉛直横向きに設置された状態、より詳細には、基板５の長辺がｘ軸方向、短辺がｚ軸方向を向くように設置された状態を示している。図１２Ｂは、比較のために、誘電体部材７を備えていない短辺側アンテナ要素２から送信された電波の指向性（シミュレーション結果）を示している。誘電体部材７を備えていない場合、実施の形態１で説明したように、短辺側アンテナ要素２から送信される電波の電界強度は、水平面内（ｘｙ平面内）で指向性を有しており、垂直偏波についてはｘ軸に対して１１０度方向及び２９０度方向で電界強度が低下し、水平偏波についてはｘ軸に対して１５度方向及び１９５度方向で電界強度が低下していることを示している。図１２Ｃは、誘電体部材７を備える短辺側アンテナ要素２から送信された電波の指向性（シミュレーション結果）を示している。誘電体部材７を備える場合、垂直偏波及び水平偏波の双方において指向性に改善が認められる。

　以上ように、実施の形態２では、短辺側アンテナ要素２に対して誘電体部材７を設けることより、短辺側アンテナ要素２から送信する電波の指向性を改善することができ、指向性に起因した受信感度の低下を抑制することができるので、通信不能となる状況を回避することができる。

　なお、実施の形態１及び２では、短辺側アンテナ要素２及び長辺側アンテナ要素３をそれぞれ１つずつ備える構成としたが、短辺側アンテナ要素２及び長辺側アンテナ要素３の何れか一方又は双方を２つ以上備える構成であってもよい。

　今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述した意味ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

　１　アンテナ装置
　２　短辺側アンテナ要素
　３　長辺側アンテナ要素
　５　基板
　７　誘電体部材
　２１，３１　平板部
　２２，３２　接続部
　２３，３３　支持部
　５１　信号処理回路
　５２ａ，５３ａ　接続側実装部
　５２ｂ，５３ｂ　絶縁側実装部

Claims (7)

1. 　基板の一面に複数のアンテナ要素を実装してあるアンテナ装置であって、
   　前記複数のアンテナ要素の夫々は、
   　前記基板の一面から離隔して配置される矩形平板状の平板部と、
   　該平板部の長手方向の一端側を前記基板に接続する接続部と
   　を備え、
   　一のアンテナ要素における平板部の長手方向と、少なくとも１つの他のアンテナ要素における平板部の長手方向とが交差するように、前記複数のアンテナ要素の夫々を前記基板の周縁に沿って配置してある
   　アンテナ装置。
2. 　前記複数のアンテナ要素の夫々は、
   　前記平板部の長手方向の他端側を支持する支持部
   　を備える
   　請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 　各アンテナ要素における前記平板部と、前記接続部と、前記支持部とを一体に形成してある
   　請求項２に記載のアンテナ装置。
4. 　前記平板部の側面と前記基板の一面とが対向するように、各アンテナ要素を前記基板の一面に実装してある
   　請求項１から請求項３の何れか１つに記載のアンテナ装置。
5. 　前記一のアンテナ要素における平板部の長手方向の長さを、前記他のアンテナ要素における平板部の長手方向の長さより短くしてある
   　請求項１から請求項４の何れか１つに記載のアンテナ装置。
6. 　前記一のアンテナ要素は、誘電体部材を備える
   　請求項５に記載のアンテナ装置。
7. 　前記誘電体部材は、前記一のアンテナ要素に対して波長短縮効果を与える比誘電率を有する
   　請求項６に記載のアンテナ装置。

Images