JP5773071B2 - アンテナ装置 - Google Patents

Description

本発明は、誘電体板系形成した導電膜に切り込みを設けたアンテナ装置に関する。

特許文献１に、加工コスト及びアンテナ重量を低減することができるアンテナ装置が開示されている。このアンテナ装置は、反射板の中央部の前方に配置されたダイポールアンテナを含む。反射板は、両側部に折り返し部を備えている。

特許文献２に、水平放射ビーム幅を広範囲に可変設定可能なアンテナ装置が開示されている。このアンテナ装置は、地導体板の上に、誘電体層及び放射素子が積層された構造を有する。さらに、地導体板の下面の両側部に、地導体板から所定距離に設けられたリフレクタを備えている。

特許文献３に、無指向性に近い放射パターンを持つアンテナ装置が開示されている。このアンテナ装置においては、第１の導体板の給電点に内蔵アンテナが取り付けられている。内蔵アンテナが配置される面とは異なる側の第１の導体板上に、第２の導体板が設けられている。第２の導体板は、１つの辺（接地辺）において第１の導体板に接地される。

特開２０１０−２４５８９２号公報 特開２００３−１１５７１５号公報 特開２００７−８１７１２号公報

本発明の目的は、小型化に適し、指向性を高めることが可能なアンテナ装置を提供することである。

本発明の一観点によると、
誘電体板、及び前記誘電体板の両面に形成された導電膜を含む基板と、
前記基板の両面の前記導電膜に形成され、前記基板の第１の縁の一部分から内側に向かう第１の切り込みと、
前記第１の切り込みの外周線上の第１の点において、前記導電膜に接続された第１の放射電極と、
前記第１の縁から前記基板の内側に向かって、前記第１の点よりも遠い位置に配置され、前記導電膜に電気的に接続され、前記第１の点の方を向く導電性の第１の反射板と
を有し、
前記導電膜は、
前記第１の切り込みから、前記第１の縁に沿って相互に反対向きに伸びる第１の導電部分と、
前記第１の縁から見て、前記第１の導電部分よりも内奥部に配置された第２の導電部分と
を含み、前記第１の導電部分と前記第２の導電部分との間に間隙が設けられており、
前記第１の反射板は、前記第２の導電部分に電気的に短絡されているアンテナ装置が提供される。
第１の反射板が、第１の縁近傍から放射される電磁波の指向性を高める。導電膜を、第１の導電部分と第２の導電部分とに分離すると、放射強度の前後比（Ｆ／Ｂ比）が高まる。

前記第１の反射板を、前記基板に対して垂直な姿勢で、前記基板に取り付けてもよい。
さらに、前記第１の縁から前記基板の内側に向かって、前記第１の反射板よりも遠い領域の、前記基板に高周波回路を配置してもよい。このとき、前記第１の放射電極は、第１の伝送線路により前記高周波回路に接続される。第１の伝送線路は、前記第１の反射板が配置された仮想平面を交差し、かつ前記第１の反射板とは電気的に絶縁されている。
前記第１の反射板は、前記基板の両面に配置してもよい。前記基板を基準として、前記第１の反射板の高さは、前記基板の両面で異なる構成としてもよい。これにより、指向性を、基板の面内方向から厚さ方向に傾けることができる。

前記基板は、多角形の平面形状を有する構成としてもよい。前記第１の縁は、前記多角形の１つの辺に対応する。さらに、前記多角形の他の辺に対応する前記基板の少なくとも１つの第２の縁の一部分から内側に向かって、前記導電膜に形成された第２の切り込みと、前記第２の切り込みの外周線上の第２の点において、前記導電膜に接続された第２の放射電極と、前記第２の縁から見て、前記第２の点よりも遠い位置に配置され、前記導電膜に電気的に接続され、前記第２の点の方を向く導電性の第２の反射板とを設けてもよい。
これにより、基板の面内方向の複数の方位において、放射電界強度が高まる。

第１の反射板を設けることにより、放射強度の指向性を高めることができる。基板を、第１の導電部分と第２の導電部分とに分離することにより、放射強度の前後比を高めることができる。第１の反射板を基板の両面に配置し、基板の両面で異なる高さとすることにより、指向性を、基板の面内から厚さ方向に傾けることができる。基板を多角形とし、導電膜の各辺に対応する位置に切り込み等を設けることにより、複数の方位において、放射電界強度を高めることができる。

図１Ａは、実施例１によるアンテナ装置の斜視図であり、図１Ｂは、実施例１によるアンテナ装置の部分断面図である。 図２Ａ及び図２Ｂは、それぞれ実施例１によるアンテナ装置の部分平面図及び部分底面図である。 図３Ａ及び図３Ｂは、それぞれ実施例２によるアンテナ装置の部分平面図及び部分底面図である。 図４は、実施例２によるアンテナ装置の放射電極、切り込み部、及びその近傍の斜視図である。 図５Ａ及び図５Ｂは、それぞれ図３Ａの一点鎖線５Ａ−５Ａ及び５Ｂ−５Ｂにおける断面図である。 図６は、実施例２の変形例によるアンテナ装置の断面図である。 図７Ａは、シミュレーション対象のアンテナ装置の平面図であり、図７Ｂは、基板の両面の導電膜と反射板との寸法の定義を説明するための図であり、図７Ｃは、ｘｙ面内における指向特性のシミュレーション結果を示すグラフである。 図８Ａは、シミュレーション対象のアンテナ装置の断面図であり、図８Ｂは、ｚｘ面内における指向特性のシミュレーション結果を示すグラフである。 図９Ａ及び図９Ｂは、シミュレーション対象となるアンテナ装置の平面図であり、図９Ｃは、ｘｙ面内における指向特性のシミュレーション結果を示すグラフである。 図１０Ａ及び図１０Ｂは、実施例３によるアンテナ装置の平面図であり、図１０Ｃは、Ｓパラメータのシミュレーション結果を示すグラフである。 図１１Ａ及び図１１Ｂは、それぞれ図１０Ａ及び図１０Ｂに示したアンテナ装置の指向特性のシミュレーション結果を示すグラフである。 図１２Ａ及び図１２Ｂは、それぞれ実施例３によるアンテナ装置の適用例を示す正面図及び平面図である。 図１３Ａ〜図１３Ｄは、放射素子部分の構成例を示す等価回路図である。

図１Ａに、実施例１によるアンテナ装置の概略斜視図を示す。ほぼ正方形状の基板２０の１つの縁２１の一部分、例えば中央部分に切り込み２３が設けられている。基板２０は、後述するように、誘電体板と、その両面に形成された導電膜とを含む。切り込み２３は、導電膜に形成される。切り込みは、導電膜にのみ形成してもよいし、誘電体板と導電膜との両方に形成してもよい。縁２１に平行な方向をｙ方向、基板２０の中心から縁２１に向かう方向をｘ方向、基板２０に垂直な方向をｚ方向とするｘｙｚ直交座標系を定義する。

切り込み２３は、縁２１から基板２０の内側（ｘ軸の負の方向）に向かう。放射電極２４が、切り込み２３の外周線上の第１の点２５において、基板２０の導電膜に接続されている。切り込み２３の一方の側（ｙ軸の正の側）の導電膜と、他方の側（ｙ軸の負の側）の導電膜との間に電位差が与えられる。一例として、同軸ケーブルの外部導体と中心導体とが、それぞれ切り込み２３の相互に反対側の縁に接続される。中心導体が接続される第１の点２５を接地点（ショート点）という。外部導体が接続された位置からショート点２５までの露出した中心導体が、放射電極２４に相当する。放射電極２４は、放射電極の一部を構成する。露出した中心導体の、ショート点２５とは反対側の端部を給電点２８という。ｘ方向の正の方向を「前方」といい、負の方向を「後方」ということとする。

縁２１から基板２０の内側（ｘ軸の負の方向）に向かって、切り込み２３の先端（縁２１から基板２０の内側に向かって、最も深い点）よりも遠い位置に反射板２６が配置されている。反射板２６は、基板２０の導電膜に電気的に接続されており、ショート点２５の方（ｘ軸の正の方向）を向く姿勢で、基板２０に固定されている。例えば、反射板２６は、縁２１に平行で、かつ基板２０に対して垂直（ｙｚ面に平行）である。このアンテナ装置は、ｘｙ面内に関して、前方の放射強度が最大になる指向特性を有する。

さらに、縁２１から基板２０の内側に向かって、反射板２６より遠い位置に、高周波回路３０が搭載されている。高周波回路３０は、放射電極２４に高周波電力を供給する。

図１Ａでは、反射板２６が基板２０の両面に配置された例を示しているが、一方の面にのみ反射板２６を配置してもよい。また、図１Ａでは、縁２１から基板２０の内側に向かって切り込み２３の先端よりも遠い位置に、反射板２６を配置したが、反射板２６を配置する位置は、ショート点２５より遠い位置であればよい。

図１Ｂに、基板２０及び反射板２６の断面図を示す。基板２０は、誘電体板２０Ａ、上側導電膜２０Ｂ、下側導電膜２０Ｃ、及び貫通ビア２０Ｄを含む。上側導電膜２０Ｂ及び下側導電膜２０Ｃは、それぞれ誘電体板２０Ａの上面及び下面に配置されている。貫通ビア２０Ｄは、誘電体板２０Ａに形成された貫通孔内に配置され、上側導電膜２０Ｂと下側導電膜２０Ｃとを電気的に接続する。誘電体板２０Ａ、上側導電膜２０Ｂ、下側導電膜２０Ｃ、及び貫通ビア２０Ｄは、アンテナ装置の動作周波数帯域において、１枚の導体板と考えることができる。なお、切り込み２３（図１Ａ）の箇所においては、上側導電膜２０Ｂ及び下側導電膜２０Ｃに切り込みが設けられており、誘電体板２０Ａには切り込みは形成されていない。切り込み２３の部分に誘電体板２０Ａが残されているが、電気的には、１枚の導体板に切り込み２３が形成されている構造と等価である。

上側及び下側の反射板２６は、銅板等の金属板で形成されており、１つの縁がＬ字状に折り曲げられている。折り曲げ箇所より先端の部分が、ボルトとナット等の締結具２７により、基板２０に固定されている。締結具２７による取り付けに代えて、はんだ等により反射板２６を上側導電膜２０Ｂ及び下側導電膜２０Ｃに固定してもよい。また、反射板２６として、金属板に代えて、誘電体板の表面に金属箔を形成した基板を用いてもよい。金属箔として、例えば厚さ１μｍ〜２μｍの銅箔を用いることができる。

図２Ａに、切り込み２３が形成された部分、縁２１、及びその周囲の平面図を示す。上側導電膜２０Ｂに、切り込み２３が形成されている。上側導電膜２０Ｂの上に、例えば送受信可能な高周波回路３０が搭載されている。高周波回路３０と切り込み２３との間に反射板２６が配置されている。切り込み２３の内側に配置された放射電極２４が、伝送線路３７を介して高周波回路３０に接続されている。伝送線路３７は、反射板２６と交差する。また、放射電極２４は、切り込み２３内に配置された容量性リアクタンス素子３１を介して、ショート点２５に接続されている。容量性リアクタンス素子３１は、切り込み２３の実効的な深さを深くする効果を持つ。

さらに、放射電極２４は、ショート点２５とは反対側の、切り込み２３の側面に短絡されている。この短絡により、インピーダンス整合を図ることができる。

図２Ｂに、切り込み２３が形成された部分、縁２１、及びその周囲の底面図を示す。下側導電膜２０Ｃに、切り込み２３が形成されている。上側導電膜２０Ｂに形成された切り込み２３と、下側導電膜２０Ｃに形成された切り込み２３とは、ｘｙ面の面内方向に関して重なる。切り込み２３の内側には、誘電体板２０Ａ（図１Ｂ）が残る。切り込み２３の最も深い部分よりやや後方に、下側の反射板２６が固定されている。

図３Ａ及び図３Ｂに、それぞれ実施例２によるアンテナ装置の部分平面図及び部分底面図を示す。以下、実施例１との相違点について説明し、同一の構成については説明を省略する。図３Ａ及び図３Ｂは、それぞれ実施例１の図２Ａ及び図２Ｂに対応する部分を示している。

図３Ａに示すように、実施例２においては、上側導電膜２０Ｂが、分離帯（間隙）３４により第１の導電部分３２と第２の導電部分３３とに分離されている。第１の導電部分３２は、切り込み２３から、縁２１に沿って相互に反対向き（ｙ方向の正及び負の向き）に伸びる。第２の導電部分３３は、縁２１から見て、第１の導電部分３２より内奥部に配置されている。分離帯３４は、縁２１に対して平行に伸びる部分と、その両端から縁２１に向かって直角に伸びる部分とで構成される。縁２１に平行に伸びる部分は、切り込み２３と反射板２６との間に配置されている。反射板２６は、第２の導電部分３３に、電気的に短絡される。

切り込み２３の内側に配置された放射電極２４が、伝送線路３７を介して高周波回路３０に接続されている。伝送線路３７は、第１の導電部分３２及び分離帯３４と交差した後、反射板２６と交差して高周波回路３０に向かう。伝送線路３７と第１の導電部分３２との交差箇所において、両者は相互に絶縁されている。伝送線路３７は、第２の導電部分３３が配置された領域内に進入する。伝送線路３７が配置された領域には、伝送線路３７と第２の導電部分３３との絶縁を確保するために、伝送線路３７よりも広いスリットが形成されている。伝送線路３７は、このスリット内に配置される。伝送線路３７と放射電極２４との相互接続点が給電点２８となる。

図３Ｂに示すように、下側導電膜２０Ｃにも分離帯３４が形成されている。分離帯３４により、下側導電膜２０Ｃが、第１の導電部分３２と第２の導電部分３３とに分離されている。ただし、伝送線路３７（図３Ａ）と分離帯３４との交差箇所に対応する領域の底面に、グランド膜３５が配置されている。グランド膜３５は、誘電体板２０Ａ（図１Ｂ）の底面に形成された第１の導電部分３２と第２の導電部分３３とを接続する。底面側の反射板２６も、第２の導電部分３３に、電気的に短絡される。

図４に、放射電極２４、伝送線路３７及びその近傍の斜視図を示す。図４においては、図１Ｂに示した誘電体板２０Ａ、上側導電膜２０Ｂ、下側導電膜２０Ｃ、及び貫通ビア２０Ｄを、１枚の導体板として表している。伝送線路３７及びグランド膜３５は、誘電体板２０Ａ（図１Ｂ）に設けられた貫通ビア２０Ｄ（図１Ｂ）で相互に接続されない。このため、図４において、上側導電膜２０Ｂ（図１Ｂ）と下側導電膜２０Ｃ（図１Ｂ）とを区別して表している。伝送線路３７は上側導電膜２０Ｂの一部で構成され、グランド膜３５は、下側導電膜２０Ｃの一部で構成される。なお、図４では、反射板２６の表示を省略している。

切り込み２３内の領域に配置された放射電極２４が、給電点２８において、伝送線路３７に連続する。伝送線路３７は、分離帯３４と交差して、第２の導電部分３３が配置された領域まで伸びる。伝送線路３７と分離帯３４との交差箇所に、グランド膜３５が配置されている。グランド膜３５と伝送線路３７とは、マイクロストリップラインを構成する。第２の導電部分３３が配置された領域においては、誘電体板２０Ａの底面に形成された下側導電膜２０Ｃと伝送線路３７とが、マイクロストリップラインを構成する。放射電極２４と、マイクロストリップライン構造の伝送線路３７との境界点が給電点２８となる。

図５Ａ及び図５Ｂに、それぞれ図３Ａの一点鎖線５Ａ−５Ａ、５Ｂ−５Ｂにおける断面図を示す。誘電体板２０Ａの上面に、上側導電膜２０Ｂが配置され、底面に下側導電膜２０Ｃが配置されている。上側導電膜２０Ｂによって、放射電極２４、伝送線路３７及び第２の導電部分３３が形成され、下側導電膜２０Ｃによってグランド膜３５及び第２の導電部分３３が形成される。

伝送線路３７と反射板２６との交差箇所において、両者が接触しないように、反射板２６に切り込み３６が設けられている。

図６に、実施例２の変形例によるアンテナ装置の部分断面図を示す。図６に示した断面図は、図５Ａに示した断面図に対応する。以下、図５Ａに示した構造との相違点について説明する。

図６に示した変形例においては、誘電体板２０Ａに多層配線基板が用いられる。誘電体板２０Ａ内に、伝送線路３７の一部３１Ａが埋め込まれている。埋めこまれた部分３１Ａは、反射板２６と交差する箇所、及び第２の導電部分３３と重なる領域に配置される。上側導電膜２０Ｂで形成された伝送線路３７と内層の部分３７Ａとは、導電ビア３７Ｂにより接続される。反射板２６との交差箇所で、伝送線路３７が誘電体板２０Ａの内部に配置されるため、伝送線路３７と反射板２６との絶縁が確保される。第２の導電部分３３が配置された領域においては、伝送線路の内層の部分３７Ａが、上側導電膜２０Ｂと下側導電膜２０Ｃとで挟まれた構造を有する。

図１Ａ、図５Ｂ等では、反射板２６の平面形状をほぼ長方形としたが、他の形状でもよい。また、反射板２６は、基板２０に対して、必ずしも垂直にする必要はない。基板２０に対して反射板２６を斜めに配置してもよい。また、反射板２６の大きさは、前後比の有意な改善が見られる大きさであればよい。

次に、図７Ａ〜図９Ｃを参照して、上記実施例１及び実施例２の効果について説明する。アンテナ装置の各部の寸法を変えて、指向特性をシミュレーションによって算出した。

図７Ａ及び図７Ｂに、それぞれシミュレーションで採用した実施例２によるアンテナ装置の平面図及び部分断面図を示す。基板２０の平面形状は、一辺の長さＬ１が７０ｍｍの正方形であり、厚さは１ｍｍである。第１の導電部分３２のｙ方向及びｘ方向の寸法Ｌ２、Ｌ３は、それぞれ５０ｍｍ及び５ｍｍである。分離帯３４の幅Ｗは２．５ｍｍである。放射電極２４（図３Ａ）の幅は０．５ｍｍであり、グランド膜３５（図３Ｂ）の幅は１．１ｍｍである。上側の反射板２６の高さをＴ１とし、下側の反射板２６の高さをＴ２とする。第１の導電部分３２のｙ方向の寸法Ｌ２は、動作波長の１／２に設定することが好ましい。

図７Ｃに、指向特性のシミュレーション結果を示す。中心点が−２５ｄＢｉに相当し、最外周線が５ｄＢｉに相当する。ｘ方向の負の向き（後方）の方位角を０°とし、ｙ方向の正の向きの方位角を９０°とした。前方の方位角が１８０°になる。図７Ｃにおいて、細い破線ａ、細い実線ｂ、太い破線ｃは、それぞれ（Ｔ１，Ｔ２）＝（１０ｍｍ，１０ｍｍ）、（１５ｍｍ，５ｍｍ）、（１０ｍｍ，０ｍｍ）の場合のシミュレーション結果を示す。太い実線ｄは、反射板２６を配置しない場合のシミュレーション結果を示す。

反射板２６を設けると、後方（方位角０°）への放射が抑制され、かつ前方（方位角１８０°）への放射が強くなることがわかる。具体的には、（Ｔ１，Ｔ２）＝（１０ｍｍ，１０ｍｍ）、（１５ｍｍ，５ｍｍ）、（１０ｍｍ，０ｍｍ）の場合の前後比（Ｆ／Ｂ比）が、それぞれ１０．５ｄＢ、１０．０ｄＢ、８．６ｄＢであった。これに対し、反射板２６を設けない場合の前後比は６．９ｄＢであった。このように、反射板２６を設けることにより、前方への指向性を高めることができる。

また、図２Ａ及び図２Ｂに示した実施例１のように、分離帯３４を設けない場合でも、反射板２６を配置することにより指向性が高まることが確認された。

図７Ａ〜図７Ｃでは、ｘｙ面内に関する指向特性について説明した。次に、ｚｘ面内に関する指向特性について説明する。

図８Ａに示すように、ｘ方向の負の向きを０°とし、ｚ方向の正の向きを９０°とする。図８Ｂに、指向特性のシミュレーション結果を示す。中心点が−５ｄＢｉに相当し、最外周線が５ｄＢｉに相当する。図８Ｂにおいて、細い破線ａ、細い実線ｂ、太い破線ｃは、それぞれ（Ｔ１，Ｔ２）＝（１０ｍｍ，１０ｍｍ）、（１５ｍｍ，５ｍｍ）、（１０ｍｍ，０ｍｍ）の場合のシミュレーション結果を示す。太い実線ｄは、反射板２６を配置しない場合のシミュレーション結果を示す。上下の反射板２６の高さが同一である場合（細い破線ａ）、及び反射板２６を配置しない場合（太い実線ｄ）には、角度１８０°の方向で放射強度が最大となる。上側の反射板２６を下側の反射板２６より高くした場合（細い実線ｂ）、及び上側にのみ反射板２６を配置した場合（太い破線ｃ）には、放射強度が最大になる方向が、角度１８０°の方向から角度２７０°の方向（ｚ軸の負の方向）にずれる。

このように、上下の反射板２６の高さを異ならせることにより、放射強度が最大となる方向を、ｘ軸の正の方向から上下方向（ｚ方向）に傾けることができる。上下の反射板２６の高さを調節することにより、ｘ軸の正の方向から、放射強度が最大となる方向までの傾き角を変化させることができる。

次に、図９Ａ〜図９Ｃを参照して、分離帯３４（図３Ａ）を設けることの効果について説明する。図９Ａは、分離帯３４を設けた実施例２によるアンテナ装置の概略平面図を示し、図９Ｂは、分離帯を設けていない実施例１によるアンテナ装置の概略平面図を示す。

図９Ｃに、図９Ａ及び図９Ｂに示したアンテナ装置の指向特性のシミュレーション結果を示す。中心点が−２５ｄＢｉに相当し、最外周線が５ｄＢｉに相当する。方位の定義は、図７Ｃに示した方位の定義と同一である。実線９Ａ及び破線９Ｂは、それぞれ図９Ａ及び図９Ｂに示したアンテナ装置のシミュレーション結果を示す。上側の反射板２６の高さＴ１及び下側の反射板２６の高さＴ２を、共に１０ｍｍとした。

分離帯３４を形成すると、後方（ｘ軸の負の方向）への放射強度が低下し、前方（ｘ軸の正の方向）への放射強度が増大することがわかる。具体的には、分離帯３４を形成したアンテナ装置（図９Ａ）の前後比が１０．５ｄＢであるのに対し、分離帯を形成していないアンテナ装置（図９Ｂ）の前後比は、４．３ｄＢである。このように、分離帯３４を設けることにより、前後比を高めることができる。

さらに、分離帯３４を設けると、高周波回路３０（図３Ａ）から第１の導電部分３２への雑音の進入を抑制することができる。
次に、図１０Ａ〜図１２Ｂを参照して、実施例３によるアンテナ装置について説明する。以下、実施例１及び実施例２との相違点について説明し、同一の構成については説明を省略する。

実施例１及び実施例２では、図１Ａ等に示したように、四角形の基板２０の１つの縁にのみ、切り込み２３、放射電極２４、反射板２６等を含む放射素子が配置されていた。実施例３では、４つの縁に対応して、それぞれ実施例１による放射素子と同一構成の放射素子４０が配置されている。図１０Ａに示したアンテナ装置には、分離帯３４（図３Ａ）が設けられておらず、図１０Ｂに示したアンテナ装置の複数の放射素子４０に、それぞれ分離帯３４が設けられている。

図１０Ｃに、図１０Ａ及び図１０Ｂに示したアンテナ装置のＳパラメータのシミュレーション結果を示す。横軸は周波数を単位「ＧＨｚ」で表し、縦軸はＳパラメータを単位「ｄＢ」で表す。図中の破線１０Ａは、図１０Ａに示したアンテナ装置のＳ１１、Ｓ２１パラメータを示し、実線１０Ｂは、図１０Ｂに示したアンテナ装置のＳ１１、Ｓ２１パラメータを示す。１つの放射素子４０へ給電すると、それに隣接する放射素子４０から、ある程度の反射がある。Ｓ２１パラメータは、この入射電力に対する反射電力の比を意味する。

図１０Ａに示したアンテナ装置のＳ２１パラメータの最大値が−１５ｄＢであるのに対し、図１０Ｂに示したアンテナ装置のＳ２１パラメータの最大値は−１８ｄＢである。このシミュレーション結果からわかるように、各放射素子４０に分離帯３４を設けることにより、放射素子４０間の分離性を高めることができる。分離帯３４により、放射素子４０内に生じる電流分布が、隣接する放射素子４０内の電流分布に影響しにくくなるためである。

図１０Ａ及び図１０Ｂでは、基板２０の平面形状を四角形としたが、四角形以外の多角形としてもよい。例えば、三角形、五角形等の多角形としてもよい。

図１１Ａ及び図１１Ｂに、それぞれ図１０Ａ及び図１０Ｂに示したアンテナ装置の指向特性のシミュレーション結果を示す。中心点が−２５ｄＢｉに相当し、最外周線が５ｄＢｉに相当する。図１１Ａ及び図１１Ｂの太い実線Ｉ１、細い実線Ｉ２、太い破線Ｉ３、及び細い破線Ｉ４は、それぞれ方位角９０°、０°、２７０°、１８０°の方向を向く放射素子４０の放射特性を示す。図１０Ａ及び図１０Ｂに示したアンテナ装置のいずれも、放射強度の強い方向が、異なる４方向を向く。

１つの放射素子４０に着目すると、図１０Ａ及び図１０Ｂに示した放射素子４０の前後比は、それぞれ７ｄＢ及び１２ｄＢである。放射素子４０の各々の前後比を大きくすることにより、４方向の電界強度を分離して探索することができる。

図１２Ａ及び図１２Ｂを参照して、実施例３によるアンテナ装置の適用例について説明する。

図１２Ａに示すように、実施例３によるアンテナ装置５１が建築物の天井５０に取り付けられている。アンテナ装置５１の基板２０（図１０Ａ、図１０Ｂ）は、ほぼ水平である。鉛直方向に関して、放射強度が最大になる方向が水平方向より下向きになるように、上側及び下側の反射板２６（図８Ａ）の高さが調節されている。

図１２Ｂに、アンテナ装置５１の平面的な配置図を示す。天井に、複数のアンテナ装置５１が取り付けられている。各アンテナ装置５１の放射素子４０（図１０Ａ、図１０Ｂ）によって、電界強度が測定される。各放射素子４０で受信された電界強度に基づいて、電波の発信源の位置を絞り込むことができる。床の上で移動する人に発振器を携帯させておくことにより、人の位置を絞り込むことができる。

鉛直方向に関して、放射強度が最大になる方向を水平方向より下向きにしておくことにより、床の上を移動する人が携帯する発振器からの電波を効率的に受信することができる。

次に、図１３Ａ〜図１３Ｄを参照して、ショート点２５、給電点２８、放射電極２４の種々の構成例について説明する。

図１３Ａに示した給電回路は、図２Ａに示した実施例１によるアンテナ装置で用いられている給電回路と等価である。切り込み２３の先端の一部に給電点２８が位置する。給電点２８から伸びる放射電極２４がショート点２５に接続されている。放射電極２４に、容量性リアクタンス素子３１が挿入されている。さらに、放射電極２４は、ショート点２５とは反対側の、切り込み２３の縁に、整合用ショート部６０（図１３Ａ）を介して短絡されている。図１３Ｂに示したように、整合用ショート部６０を設けない構成としてもよい。

図１３Ｃに示すように、切り込み２３の一方の縁に給電点２８を配置し、それとは反対側の縁にショート点２５を設けてもよい。給電点２８からショート点２５まで放射電極２４が伸びる。ショート点２５及び給電点２８は、切り込み２３の開放端の近傍に位置する。図１３Ｄに示すように、ショート点２５及び給電点２８の位置を、切り込み２３の開放端よりも内側にずらしてもよい。このとき、開放端の両側の縁の間に、容量性リアクタンス素子３１を挿入してもよい。

以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。

２０ 基板
２０Ａ 誘電体板
２０Ｂ 上側導電膜
２０Ｃ 下側導電膜
２０Ｄ 貫通ビア
２１ 縁
２３ 切り込み
２４ 放射電極
２５ 接地点（ショート点）
２６ 反射板
２７ 締結具
２８ 給電点
２９ 容量性リアクタンス素子
３０ 高周波回路素子
３１ 伝送線路（マイクロストリップライン）
３７Ａ 内層の伝送線路
３７Ｂ 導電ビア
３２ 第１の導電部分
３３ 第２の導電部分
３４ 分離帯（間隙）
３５ グランド膜
３６ 切り込み
４０ 放射素子
５０ 天井
５１ アンテナ装置
６０ 整合用ショート部

Claims (6)

1. 誘電体板、及び前記誘電体板の両面に形成された導電膜を含む基板と、
   前記基板の両面の前記導電膜に形成され、前記基板の第１の縁の一部分から内側に向かう第１の切り込みと、
   前記第１の切り込みの外周線上の第１の点において、前記導電膜に接続された第１の放射電極と、
   前記第１の縁から前記基板の内側に向かって、前記第１の点よりも遠い位置に配置され、前記導電膜に電気的に接続され、前記第１の点の方を向く導電性の第１の反射板と
   を有し、
   前記導電膜は、
   前記第１の切り込みから、前記第１の縁に沿って相互に反対向きに伸びる第１の導電部分と、
   前記第１の縁から見て、前記第１の導電部分よりも内奥部に配置された第２の導電部分と
   を含み、前記第１の導電部分と前記第２の導電部分との間に間隙が設けられており、
   前記第１の反射板は、前記第２の導電部分に電気的に短絡されているアンテナ装置。
2. 前記第１の反射板は、前記基板に対して垂直な姿勢で、前記基板に取り付けられている請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 誘電体板、及び前記誘電体板の両面に形成された導電膜を含む基板と、
   前記基板の両面の前記導電膜に形成され、前記基板の第１の縁の一部分から内側に向かう第１の切り込みと、
   前記第１の切り込みの外周線上の第１の点において、前記導電膜に接続された第１の放射電極と、
   前記第１の縁から前記基板の内側に向かって、前記第１の点よりも遠い位置に配置され、前記導電膜に電気的に接続され、前記第１の点の方を向く導電性の第１の反射板と、
   前記第１の縁から前記基板の内側に向かって、前記第１の反射板よりも遠い領域の、前記基板に配置された高周波回路と、
   前記第１の反射板が配置された仮想平面と交差し、かつ前記第１の反射板とは電気的に絶縁されており、前記第１の放射電極を前記高周波回路に接続する第１の伝送線路と
   を有するアンテナ装置。
4. 前記第１の反射板は、前記基板の両面に配置されている請求項１乃至３のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
5. 前記基板を基準として、前記第１の反射板の高さは、前記基板の両面で異なる請求項４に記載のアンテナ装置。
6. 前記基板は、多角形の平面形状を有し、
   前記第１の縁は、前記多角形の１つの辺に対応し、
   さらに、
   前記多角形の他の辺に対応する前記基板の少なくとも１つの第２の縁の一部分から内側に向かって、前記導電膜に形成された第２の切り込みと、
   前記第２の切り込みの外周線上の第２の点において前記導電膜に接続された第２の放射電極と、
   前記第２の縁から見て、前記第２の点よりも遠い位置に配置され、前記導電膜に電気的に接続され、前記第２の点の方を向く導電性の第２の反射板と
   を有する請求項１乃至５のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
   

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