WO2006011459A1

WO2006011459A1 - パッチアンテナ及びパッチアンテナの製造方法

Info

Publication number: WO2006011459A1
Application number: PCT/JP2005/013598
Authority: WO
Inventors: Yasuyuki Okamura; Kazuhiro Kitatani
Original assignee: Osaka University
Priority date: 2004-07-28
Filing date: 2005-07-25
Publication date: 2006-02-02
Also published as: US20080204324A1; JPWO2006011459A1

Abstract

　従来より小型及び低コストの構成であっても、第２導体（放射電極）の長辺方向及び短辺方向で共振が可能となり、２つの周波数帯域の電波を送受信することを可能とする。　パッチアンテナ１は、放射電極１１と接地導体１３とが対向配置され、放射電極１１と接地導体１３との間隙に誘電体１２を備える。放射電極１１及び接地導体１３は、導電性に優れた材料からなり、放射電極１１は、平面視が矩形状であり、放射電極１１の対向する２辺（ここでは短辺）からの距離が略等しい位置に、給電部Ｓが設けられる。放射電極１１の一端辺から放射電極１１の長辺方向（ここでは－Ｙ方向）に対して、距離ａの位置を境界に、誘電体１２の厚みが異なっている。

Description

明細書技術分野

[0001] 本発明は、ノツチアンテナ及びパッチアンテナの製造方法に関し、より具体的には

、極めて簡単な構成であっても二つの周波数帯域の電磁波（以下、電波という）を送受信することができるパッチアンテナ及びパッチアンテナの製造方法に関する。背景技術

[0002] コンピュータを無線で結ぶ無線 LANが家庭及びオフィスで急速に浸透してヽる。

無線 LANのような通信に利用するアンテナには、力なりの小型化が要求されるために、ノツチアンテナが広く利用されている。

[0003] 一般的なパッチアンテナ 100は、図 14に示すように、矩形状の導体 (放射電極 101 )、誘電体 102及び接地導体 103で構成される平面型のアンテナであり、放射電極 1 01の中心 Cからオフセット (距離 b)された位置に給電部 Sが設けられる。共振周波数は、放射電極 101の形状、誘電体 102の誘電率及び厚みによって決定される。放射電極 101の形状が矩形状（2辺の長さ： L, W)、誘電体 102の比誘電率が ε r及び厚みが hである場合、フリンジング効果を考慮して、 L を等価辺長、 ε を実効誘電率、 eff e

cを光速とすれば、共振周波数 f は、式（1)に示すように決定される。

[0004] [数 1]

式（1 )

で

[0005] ところで、無線 LANの周波数帯としては、現在 2. 4GHz帯が主流であるが、通信速度及び情報量に優れる高周波の帯域 (5. 2GHz帯）が普及しつつある。そこで、二つの周波数帯域の電波を送受信することができるパッチアンテナが考案されている。 2周波送受信用のパッチアンテナは、上面に放射電極が設けられた第 1誘電体と、上面に別の放射電極が設けられ、かつ裏面に接地導体が設けられた第 2誘電体と、裏面に複数のマイクロストリップラインが設けられた第 3の誘電体とが積層された構成を有する（例えば、特許文献 1参照)。特許文献 1に開示されているノツチアンテナは、それぞれの放射電極の形状が異なるため、各放射電極の形状 (寸法）によって決定される 2つの周波数帯域の電波を送受信することができる。

特許文献 1：特開平 7— 249933号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] し力しながら、上述したような 2周波送受信用のパッチアンテナは、 2つの放射電極と、 2つの誘電体を設けることから、高コストィ匕が避けられないという問題があった。また、 2つの放射電極を配設する構成のため、誘電体を含めた全体の厚さ寸法が大きくなつてしまい、小型化が困難であるという問題があった。

[0007] 本発明は斯力る事情に鑑みてなされたものであり、矩形状の第 2導体の対向する 2 辺からの距離が略等しい位置に給電部が設けられ、その 2辺と略平行な線を境界に誘電体の厚みが異なる構成とすることにより、従来より小型及び低コストの構成であつても、第 2導体の長さ方向及び幅方向（以下、長辺方向及び短辺方向という）で共振が可能となり、 2つの周波数帯域の電波を送受信することができるパッチアンテナの提供を目的とする。

[0008] また本発明は、矩形状の第 2導体の 2つの対向する 2辺と略平行な 2つの線を境界に、誘電体の厚みが異なる構成とすることにより、給電部の配置位置を任意に取った場合であっても、第 2導体の長辺方向及び短辺方向で共振が可能となり、 2つの周波数帯域の電波を送受信することができるパッチアンテナの提供を目的とする。

[0009] また本発明は、矩形状の第 2導体の対向する 2辺からの距離が略等しい位置に給電部が設けられ、その 2辺のうちの一方の辺に対応する位置における誘電体の厚み力他の位置における誘電体の厚みより薄くする構成とすることにより、従来より小型及び低コストの構成であっても、第 2導体の長辺及び短辺方向で共振が可能となり、 2つの周波数帯域の電波を送受信することができるパッチアンテナの提供を目的とする。

[0010] また本発明は、矩形状の第 2導体の 2つの対向する 2辺のうちのそれぞれ一方の辺に対応する位置における誘電体の厚みが、他の位置における誘電体の厚みより薄くする構成とすることにより、給電部の配置位置を任意に取った場合であっても、第 2導体の長辺方向及び短辺方向で共振が可能となり、 2つの周波数帯域の電波を送受信することができるノツチアンテナの提供を目的とする。

[0011] また本発明は、厚みが異なる複数の誘電性の平板を固着させて厚みが異なる誘電体を形成し、形成した誘電体に第 1導体及び第 2導体を配置することにより、製造バラツキが発生する虞がなぐ所望する厚みとなる誘電体を大量に製造することが可能となり、周波数帯域のバラツキが少ないパッチアンテナを製造することができるノツチアンテナの製造方法の提供を目的とする。

[0012] さらに本発明は、誘電性の第 1平板の厚み方向に貫通する開口部を形成し、開口部を形成した第 1平板、及び該第 1平板と厚みが異なる誘電性の第 2平板を固着させて、窪みを有する誘電体を形成し、形成した誘電体に第 1導体及び第 2導体を配置することにより、たとえエッチング法及びサンドブラスト法のような切削方法で開口部を形成した場合であっても、製造バラツキに起因する周波数帯域のバラツキが生じることのないパッチアンテナの製造方法の提供を目的とする。

課題を解決するための手段

[0013] 第 1発明に係るパッチアンテナは、第 1導体と、給電部を有する矩形状の第 2導体とが対向配置され、第 1導体と第 2導体との間隙に誘電体を備えるパッチアンテナにおいて、前記給電部は、前記第 2導体の対向する 2辺からの距離が略等しい位置に設けられ、前記誘電体の厚みは、前記 2辺と略平行な線を境界に異なっていることを特徴とする。

[0014] 第 1発明にあっては、境界にて誘電体の厚みが異なるため、第 2導体の直交する長辺方向及び短辺方向で共振が可能となる。第 2導体の長辺方向においては、第 2導体の長辺の長さと、長辺方向の共振に起因する誘電体の厚みとによって決定される周波数帯域で共振し、第 2導体の短辺方向においては、第 2導体の短辺の長さと、短辺方向の共振に起因する誘電体の厚みとによって決定される周波数帯域で共振する。よって、境界にて誘電体の厚みを異なるように構成することにより、 2つの周波数帯域の電波を送受信することができる。また、パッチアンテナは、 1つの第 2導体（放射電極)及び 1種類の誘電体を設けるだけで、 2つの周波数帯域の電波を送受信できることから、従来のように、複数の第 2導体を設けたり、誘電率の異なる複数種類の誘電体を設けたりする必要はなぐ従来と比較して構成部品数が少なくなり、低コスト化を実現することができる。

[0015] 第 2発明に係るパッチアンテナは、第 1導体と、給電部を有する矩形状の第 2導体とが対向配置され、第 1導体と第 2導体との間隙に誘電体を備えるパッチアンテナにおいて、前記誘電体の厚みは、前記第 2導体の 2つの対向する 2辺と略平行な 2つの線を境界に異なって、ることを特徴とする。

[0016] 第 2発明にあっては、 2つの境界にて誘電体の厚みが異なるため、給電部の配置位置によらず、第 2導体の直交する長辺方向及び短辺方向で共振が可能となる。これにより、給電部の配置位置に自由度ができる。

[0017] 第 3発明に係るパッチアンテナは、第 1発明又は第 2発明において、前記境界は、前記第 2導体と重畳する位置にあることを特徴とする。

[0018] 第 3発明にあっては、誘電体の厚みが変化する境界が第 2導体と重畳する位置に設けられていることにより、第 2導体の長辺又は短辺のうちの一方の辺に対応する誘電体の厚みが、それ以外の辺に対応する誘電体の厚みと異なっており、第 2導体の直交する長辺方向及び短辺方向の共振を確実に発生させることができる。

[0019] 第 4発明に係るパッチアンテナは、第 1導体と、給電部を有する矩形状の第 2導体とが対向配置され、第 1導体と第 2導体との間隙に誘電体を備えるパッチアンテナにおいて、前記給電部は、前記第 2導体の対向する 2辺からの距離が略等しい位置に設けられ、前記 2辺のうちの一方の辺に対応する位置における前記誘電体の厚みが、他の位置における厚みより薄いことを特徴とする。

[0020] 第 4発明にあっては、第 2導体の長辺又は短辺に対応する位置における領域における誘電体の厚みが薄くなつているため、第 2導体の長辺方向及び短辺方向で共振が可能となる。第 2導体の長辺方向においては、第 2導体の長辺の長さと、長辺方向の共振に起因する誘電体の厚みとを有する単素子アンテナに略相当する周波数帯域で共振し、第 2導体の短辺方向においては、第 2導体の短辺の長さと、短辺方向の共振に起因する誘電体の厚みとを有する単素子アンテナに略相当する周波数帯域で共振する。よって、このようなパッチアンテナは、 1つの第 2導体及び 1種類の誘電体を設けるだけで、 2つの周波数帯域の電波を送受信できることから、従来のように、複数の第 2導体を設けたり、誘電率の異なる複数種類の誘電体を設けたりする必要はなぐ従来と比較して構成部品数が少なくなり、低コストィ匕を実現することができる。

[0021] 第 5発明に係るパッチアンテナは、第 1導体と、給電部を有する矩形状の第 2導体とが対向配置され、第 1導体と第 2導体との間隙に誘電体を備えるパッチアンテナにおいて、前記誘電体の厚みは、前記第 2導体の 2つの対向する 2辺のうちのそれぞれ一方の辺に対応する位置における前記誘電体の厚み力他の位置における厚みより薄いことを特徴とする。

[0022] 第 5発明にあっては、第 2導体の一方の長辺及び短辺に対応する位置における領域における誘電体の厚みが薄くなつているため、給電部の配置位置によらず、第 2導体の長辺方向及び短辺方向で共振が可能となる。これにより、給電部の配置位置に自由度ができる。

[0023] 第 6発明に係るノツチアンテナは、第 1発明乃至第 5発明のいずれかにおいて、前記誘電体は、厚み方向に貫通する貫通孔を有しており、該貫通穴を介して第 1導体側から前記給電部に接続する第 3導体を備えることを特徴とする。

[0024] 第 6発明にあっては、電波の受信時には、到来した電波によって第 2導体が励振され、誘電体に設けた貫通穴を介して、第 3導体を通じて第 1導体側へ伝えられて信号として出力される。また、電波の送信時には、信号が、第 3導体を通じて第 2導体へ伝えられ、第 2導体を共振させることによって電波として送信される。よって、第 2導体側ではなぐ第 1導体側力も電波に係る信号を与えたり、取り出したりすることができる。

[0025] 第 7発明に係るパッチアンテナの製造方法は、第 1導体と第 2導体とが対向配置され、第 1導体と第 2導体との間隙に厚みが異なる誘電体を備えるパッチアンテナの製造方法において、厚みが異なる複数の誘電性の平板を固着させて、厚みが異なる誘電体を形成する工程と、形成した誘電体に第 1導体及び第 2導体を配置する工程とを有することを特徴とする。

[0026] 第 7発明にあっては、厚みが異なる複数の誘電性の平板を用意しておき、これら平板を固着させて厚みが異なる誘電体を形成する。形成した誘電体に第 1導体及び第 2導体を配置することによりパッチアンテナを製造する。平板を固着させて厚みが異なる誘電体を形成することから、誘電体の厚みに製造バラツキが発生する虞がなぐ所望する厚みとなる誘電体を大量に製造することが可能となる。

[0027] 第 8発明に係るパッチアンテナの製造方法は、第 1導体と第 2導体とが対向配置され、第 1導体と第 2導体との間隙に窪みを有する誘電体を備えるパッチアンテナの製造方法において、誘電性の第 1平板の厚み方向に貫通する開口部を形成する工程と、開口部を形成した第 1平板、及び該第 1平板と厚みが異なる誘電性の第 2平板を固着させて、窪みを有する誘電体を形成する工程と、形成した誘電体に第 1導体及び第 2導体を配置する工程とを有することを特徴とする。

[0028] 第 8発明にあっては、誘電性の第 1平板の厚み方向に貫通する開口部を形成しておき、開口部を形成した第 1平板と、第 1平板と厚みが異なる誘電性の第 2平板とを固着させて、窪みを有する誘電体を形成する。形成した誘電体に第 1導体及び第 2 導体を配置することによりパッチアンテナを製造する。たとえエッチング法及びサンドブラスト法のような切削方法で開口部を形成した場合であっても、製造バラツキに起因する周波数帯域のノツキが生じることはな、。

発明の効果

[0029] 本発明によれば、矩形状の第 2導体の対向する 2辺からの距離が略等しい位置に給電部が設けられ、その 2辺と略平行な線を境界に誘電体の厚みが異なる構成としたので、従来より小型及び低コストの構成であっても、第 2導体の長辺方向及び短辺方向で共振が可能となり、 2つの周波数帯域の電波を送受信することができる。

[0030] また本発明によれば、矩形状の第 2導体の 2つの対向する 2辺と略平行な 2つの線を境界に、誘電体の厚みが異なる構成としたので、給電部の配置位置を任意に取つた場合であっても、第 2導体の長辺方向及び短辺方向で共振が可能となり、 2つの周波数帯域の電波を送受信することができる。

[0031] また本発明によれば、矩形状の第 2導体の対向する 2辺からの距離が略等しい位置に給電部が設けられ、その 2辺のうちの一方の辺に対応する位置における誘電体の厚みが、他の位置における誘電体の厚みより薄くする構成としたので、従来より小型及び低コストの構成であっても、第 2導体の長辺及び短辺方向で共振が可能となり、 2つの周波数帯域の電波を送受信することができる。

[0032] また本発明によれば、矩形状の第 2導体の 2つの対向する 2辺と略平行な 2つの線を境界に、誘電体の厚みが異なる構成としたので、給電部の配置位置を任意に取つた場合であっても、第 2導体の長辺方向及び短辺方向で共振が可能となり、 2つの周波数帯域の電波を送受信することができる。

[0033] よって、例えば、コンピュータを無線で結ぶ無線 LANにおいては、現在 2. 4GHz 帯が主流であるが、通信速度及び情報量に優れる 5. 2GHz帯が普及しつつあり、この 2つの周波数帯に対応する小型かつ軽量のアンテナとして有用である。

[0034] また本発明によれば、厚みが異なる複数の誘電性の平板を固着させて厚みが異なる誘電体を形成し、形成した誘電体に第 1導体及び第 2導体を配置することによりパツチアンテナを製造することとしたので、製造バラツキが発生する虞がなぐ所望する厚みとなる誘電体を大量に製造することが可能となり、周波数帯域のバラツキが少な V、パッチアンテナを製造することができる。

[0035] さらに本発明によれば、誘電性の第 1平板の厚み方向に貫通する開口部を形成し、開口部を形成した第 1平板、及び該第 1平板と厚みが異なる誘電性の第 2平板を固着させて、窪みを有する誘電体を形成し、形成した誘電体に第 1導体及び第 2導体を配置することによりパッチアンテナを製造することとしたので、たとえエッチング法及びサンドブラスト法のような切削方法で開口部を形成した場合であっても、製造バラツキに起因する周波数帯域のノツキが生じることはない等、優れた効果を奏する。図面の簡単な説明

[0036] [図 1]本発明の実施の形態 1に係るノツチアンテナの構造を示す斜視図である。

[図 2]図 1の II— II線における構造断面図である。

[図 3]本発明の実施の形態 1に係るパッチアンテナの製造方法の一例を示す説明図である。

[図 4]実施例 1のパッチアンテナの反射特性を示すグラフである。

[図 5]実施例 1のパッチアンテナの放射特性を示すグラフである。

[図 6]実施例 2のパッチアンテナの反射特性を示すグラフである。

[図 7]実施例 2のパッチアンテナの放射特性を示すグラフである。

[図 8]本発明の実施の形態 2に係るパッチアンテナの構造断面図である。

[図 9]本発明の実施の形態 2に係るパッチアンテナの製造方法の一例を示す説明図である。

[図 10]本発明の実施の形態 2に係るパッチアンテナの製造方法の他の一例を示す説明図である。

[図 11]本発明の実施の形態 3に係るパッチアンテナの構造を示す斜視図である。

[図 12]本発明の実施の形態 3に係るパッチアンテナの構造断面図である。

[図 13]本発明に係るパッチアンテナの他の例を示す構造断面図である。

[図 14]一般的なパッチアンテナの構造を示す斜視図である。

符号の説明

[0037] 1, 2, 3 パッチアンテナ 12, 22, 32 誘電体

12a 貫通穴

13, 51, 52 接地導体

14 接続ピン

15 同軸コネクタ

15a 内側導体

15b 外側導体

30a, 30b, 40, 40a, 40b, 42 誘電性平板

31a, 31b, 41a, 41b マスク

45 開口部

S, S' 給電部

発明を実施するための最良の形態

[0038] 以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。

[0039] (実施の形態 1)

図 1は本発明の実施の形態 1に係るパッチアンテナの構造を示す斜視図であり、図 2は図 1の II— II線における構造断面図である。

本発明の実施の形態 1に係るパッチアンテナ 1は、第 2導体である放射電極 11と第 1導体である接地導体 13とが対向配置され、放射電極 11と接地導体 13との間隙に誘電体 12を備える。

[0040] 放射電極 11及び接地導体 13は、銅、銀又はアルミニウムなどの導電性に優れた材料からなる。放射電極 11は平面視が矩形状であり、短辺長及び長辺長は、それぞれ L及び Wである。一方、接地導体 13は放射電極 11より平面視が大きな形状であればよぐその形状については特に限定されない。給電部 Sは、放射電極 11の対向する 2辺（ここでは短辺）からの距離が略等しい位置に設けられる。換言すれば、放射電極 11の中心 Cから、放射電極 11の短辺方向（ここでは X方向）に適長離隔（距離 b) した位置に、給電部 Sが設けられている。

[0041] 誘電体 12は比誘電率 ε rである誘電体であり、その厚みは放射電極 11の対向する 2辺と略平行な線を境界に異なっている。本実施形態では、放射電極 11の一端辺から放射電極 11の長辺方向（ここでは— Y方向）に対して、距離 aの位置を境界に、誘電体 12の厚みが異なっている。なお、距離 aは正であり（a >0)、平面視で放射電極 11と重畳する位置に境界が設けられている。つまり、誘電体 12の左側領域の厚みは hであり、右側領域の厚みは t (h>tとする）であり、放射電極 11の対向する 2辺（ここでは短辺）の中心線に対して、誘電体 12の形状が非対称である。換言すれば、放射電極 11は、 2つの厚みが異なる誘電体を被覆するように配置されて、る。

[0042] また、誘電体 12は、給電部 Sに対応する位置に、厚み方向に貫通する貫通穴 12a を有している。貫通穴 12aには、第 3導体である導電性の接続ピン 14が挿入されている。なお、貫通穴 12aの位置及び貫通穴 12aの径は、インピーダンス特性が良好となるように調整されている。

[0043] 接地導体 13には、同軸コネクタ 15が配設されており、同軸コネクタ 15の内側導体 1 5aは、誘電体 12の貫通穴 12aを介して給電部 Sと接続され、同軸コネクタ 15の外側導体 15bは接地導体 13に接続されている。このような構成のノツチアンテナ 1は、図示しない通信機器を同軸コネクタ 15に接続することで電波の送受信を行うことができる。つまり、ノツチアンテナ 1は、電波の受信時には、到来した電波によって放射電極 11が励振され、貫通穴 12aを介して同軸コネクタ 15へ伝えられて信号として出力される。また、電波の送信時には、同軸コネクタ 15に入力された信号力貫通穴 12aを介して放射電極 11へ伝えられ、放射電極 11を共振させることによって電波として送信される。もちろん、無線 LANカードなどの機器に実装する場合には、同軸コネクタ 15を用いる必要はなぐ機器を構成する電子回路に直接実装するようにすることが好ましい。

[0044] パッチアンテナ 1は、境界にて誘電体 12の厚みが異なるため、直交する 2方向（X 方向及び Y方向）で共振が可能となる。放射電極 11の X方向においては、放射電極 11の短辺の長さ Lによって決定される単素子アンテナに略相当する周波数帯域で共振する。一方、放射電極 11の Y方向においては、放射電極 11の長辺の長さ Wによつて決定される単素子アンテナに略相当する周波数帯域で共振する。このように、境界にて誘電体 12の厚みを異なるように構成することにより、 2つの周波数帯域の電波を送受信することができる。

[0045] また、パッチアンテナ 1は、 1つの放射電極及び 1種類の誘電体を設けるだけで、 2 つの周波数帯域の電波を送受信できることから、従来のように、複数の放射電極を設けたり、誘電率が異なる複数種類の誘電体を設けたりする必要はない。したがって、従来と比較して構成部品数が少なくなり、低コストィ匕を実現することが可能となる。

[0046] 次に、このような構成のパッチアンテナ 1の製造方法について説明する。

図 3は本発明の実施の形態 1に係るパッチアンテナの製造方法の一例を示す説明図である。

[0047] 先ず、板厚がそれぞれ t, (h—t)である同種類（同一材料)の誘電性平板 30a, 30 bを用意し、誘電性平板 30a, 30bをそれぞれ板厚方向に重ねた状態で固着させる（図 3 (a) )。例えば、誘電性平板 30a, 30bの固着面に接着剤を塗布し、誘電性平板 3 Oa, 30bの固着面どうしを重ねた後に、接着剤の溶剤を蒸発させて誘電性平板 30a と誘電性平板 30bとを固着させる。

[0048] 次に、誘電性平板 30a, 30bをエッチングするエッチング液に溶解しない材料からなるマスク 31a, 31bを、誘電性平板 30a, 30bの外側表面に貼付する（図 3 (b) )。マスク 31a, 31bは、貫通穴を形成すべき位置に開口パターンが設けられている。そして、マスク 3 la, 3 lbが貼付された誘電性平板 30a, 30bを、エッチング液に浸漬させることにより、マスクで被覆されていない領域をエッチングする（図 3 (c) )。なお、エツチング液は、誘電性平板 30a, 30bの材料に応じて適宜選択すればよい。もちろん、ウエットエッチングのほかに、エッチングにより形成される側壁（サイドウォール）の形状の仕上がりがシャープになるドライエッチングにより加工してもよい。

[0049] そして、マスク 31a, 31bを誘電性平板 30a, 30bから剥離することにより、貫通穴 1 2aを有する厚みが異なる誘電体 12とすることができる（図 3 (d) )。なお、上面及び下面から同時にエッチングする形態につヽて説明したが、エッチング時間が問題にならない場合には、上面又は下面力もエッチングするようにしてもよい。もちろん、エッチング法の他に、それ自体公知のレーザカ卩工法などにより、貫通穴を形成するようにしてもよい。

[0050] さらに、誘電体 12の上面に、銅又はアルミニウムなどの導電性に優れた材料力なるフィルム状の放射電極 11を貼付し、誘電体 12の下面カゝら貫通穴 12aに接続ピン 1 4を挿入し、放射電極 11と接続する（図 3 (e) )。もちろん、誘電体 12の厚みが数 mm である場合には、貫通穴 12aに半田を流し込むことによって接続ピン 14に代用してもよい。一方、誘電体 12の下面に貫通穴 12aの領域が開きパターンとした、銅又はァルミ-ゥムなどの導電性に優れた材料力もなるフィルム状の接地導体 13を貼付し（図 3 (f) ) ,同軸コネクタ 15の内側導体 15aを接続ピン 14と接続し、外側導体 15bを接地導体 13と接続した状態となるように、同軸コネクタ 15を配設する（図 3 (g) )。

[0051] このようにして、 2つの誘電体平板力厚み異なる誘電体を備えるパッチアンテナを製造することができる。誘電体の厚みは、パッチアンテナの周波数帯域を決定する要素の 1つである。上述した製造方法によれば、誘電体の厚みは、それぞれ製造の際に用意した誘電性平板 30a, 30bの板厚 t, (h-t)によって決定されることから、製造バラツキが発生する虞がなぐ所望する厚みとなる誘電体を大量に製造することが可能となり、結果として周波数帯域のバラツキが少ないパッチアンテナを製造することができる。

[0052] なお、誘電性平板 30a, 30bを固着させる前に誘電性平板 30a, 30bのそれぞれに貫通穴を形成しておき、その後に、それぞれの貫通穴が連結されるように誘電性平板 30a, 30bを固着するようにしてもよい。

[0053] また、エッチング法及びサンドブラスト法などの切削方法を用いて、 1つの誘電体平板力も厚みが異なる誘電体に加工するようにしてもよい。エッチング法，サンドブラスト法などの切削方法を用いる場合、それぞれエッチング時間，研磨材射出時間を制御することによって切削する深さを調整することができる。ただし、エッチング法，サンドプラスト法では、製造バラツキが発生する虞があることは言うまでもな、。

[0054] さらに、放射電極 11及び接地導体 13を、メツキ法により誘電体 12に蒸着するようにしてもよぐ放射電極 11及び接地導体 13の大きさ及び厚みに応じて、製造の方法を適宜変更するようにしてもょヽ。

実施例 1

[0055] 次に、実施例 1として、 L= 34mm, W=46mm, h= l. 6mm, t=0. 5mm, ε r

= 2. 53, a = 5. 5mmであるパッチアンテナ 1を製造して、その特性について評価を行った。

[0056] 図 4は実施例 1のノツチアンテナの反射特性を示すグラフであり、同図横軸は周波数、縦軸は反射損失である。

図 4の実線に示すように、パッチアンテナ 1は、 1. 78GHz及び 2. 66GHzの 2つのピークを有しており、 1. 78GHz, 2. 66GHzにおける反射損失は、それぞれ 3dB , — 17dBである。なお、従来のパッチアンテナ、すなわち誘電体の厚みが一定 (ここでは 1. 6mm)のパッチアンテナは、図 4の破線に示すように、 2. 6GHzにピークを有するのみである。つまり、本発明に係るパッチアンテナ 1は、境界にて誘電体の厚みが異なるため、直交する 2つの方向で共振が生じ、 2つの周波数帯域の電波を送受信することができる。

[0057] 図 5は実施例 1のノツチアンテナの放射特性を示すグラフであり、同図（a)は 1. 78 GHzにおける放射特性であり、同図（b)は 2. 66GHzにおける放射特性である。なお、横軸は放射角度、縦軸は相対利得である。放射角度は、 Z軸方向の角度を Odeg と定義する。

[0058] 1. 78GHz帯域の電波が長辺方向（Y方向）の共振に起因することから、 YZ面が E 面であり、 XZ面が H面である。図 5 (a)の実線は E面 (YZ面）における放射特性であり、図 5 (a)の破線は H面 (XZ面）における放射特性である。図から分かるように、パッチアンテナは、 1. 78GHz帯域に対して、 E面及び H面において良好な放射パターンを有する。

一方、 2. 66GHz帯域の電波が短辺方向（X方向）の共振に起因することから、 XZ 面が E面であり、 YZ面が H面である。図 5 (b)の実線は E面 (XZ面）における放射特性であり、図 5 (b)の破線は H面 (YZ面）における放射特性である。図から分力るように、ノツチアンテナは、 2. 66GHz帯域に対しても、 E面及び H面において良好な放射パターンを有する。

実施例 2

[0059] 同様に、実施例 2として、 L= 15. 5mm, W= 36mm, h= l. 6mm, t=0. 4mm, e r= 2. 53, a = 3mmであるパッチアンテナ 1を製造して、その特性について評価を行った。 [0060] 図 6は実施例 2のノツチアンテナの反射特性を示すグラフであり、同図横軸は周波数、縦軸は反射損失である。

図 6の実線に示すように、パッチアンテナ 1は、 2. 29GHz及び 5. 62GHzの 2つのピークを有しており、 2. 29GHz, 5. 62GHzにおける反射損失は、それぞれ 5. 5 dB, — 19dBである。なお、従来のパッチアンテナ、すなわち誘電体の厚みが一定（ここでは 1. 6mm)のパッチアンテナは、図 6の破線に示すように、 5. 5GHzにピークを有するのみである。

[0061] 図 7は実施例 2のノツチアンテナの放射特性を示すグラフであり、同図（a)は 2. 29 GHzにおける放射特性であり、同図（b)は 5. 62GHzにおける放射特性である。なお、横軸は放射角度、縦軸は相対利得である。放射角度は、 Z軸方向の角度を Odeg と定義する。

[0062] 2. 29GHz帯域の電波が長辺方向（Y方向）の共振に起因することから、 YZ面が E 面であり、 XZ面が H面である。図 7 (a)の実線は E面 (YZ面）における放射特性であり、図 7 (a)の破線は H面 (XZ面）における放射特性である。図から分かるように、パッチアンテナは、 2. 29GHz帯域に対して、 E面及び H面において良好な放射パターンを有する。

一方、 5. 62GHz帯域の電波が短辺方向（X方向）の共振に起因することから、 XZ 面が E面であり、 YZ面が H面である。図 7 (b)の実線は E面 (XZ面）における放射特性であり、図 7 (b)の破線は H面 (YZ面）における放射特性である。図から分力るように、ノツチアンテナは、 5. 62GHz帯域に対しても、 E面及び H面において良好な放射パターンを有する。

[0063] なお、実施例 1では 1. 78GHz及び 2. 66GHzの 2周波、実施例 2では 2. 29GHz 及び 5. 62GHzの 2周波帯域の電波を送受信することが可能な 2周波共用パッチァンテナの構成例を示したが、放射電極 11の寸法、並びに、誘電体 12の誘電率及び厚みを適宜調整することにより、所望する 2つの周波数帯域の電波を送受信することができる。

[0064] (実施の形態 2)

実施の形態 1では、左側領域の厚みが h、右側領域の厚みが tである誘電体 12を備えるパッチアンテナ 1について説明した力放射電極の四辺のうちの一辺に対応する位置における厚み力他の位置における厚みより薄くなつているような誘電体を備えるようなパッチアンテナであってもよぐこのようにしたものが実施の形態 2である

[0065] 図 8は本発明の実施の形態 2に係るパッチアンテナの構造断面図である。

本発明の実施の形態 2に係るノツチアンテナ 2は、実施の形態 1と同様、放射電極 11と接地導体 13とが対向配置され、放射電極 11と接地導体 13との間隙に誘電体 2 2を備える。

[0066] 誘電体 22は、放射電極 11の一の端辺に対応する位置における厚み力その他の位置における厚みより薄くなつている。前者の位置における誘電体の厚みは tであり、後者の位置における誘電体の厚みは h (h>tとする）である。その他の構成は実施の形態 1と同様であるので、対応する部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。

[0067] パッチアンテナ 2は、放射電極 11の一の端辺に対応する位置の厚みが薄くなつているため、実施の形態 1と同様に、直交する 2方向（X方向及び Y方向）で共振が可能となり、 2つの周波数帯域の電波を送受信することができる。この場合、共振周波数は、放射電極 11の短辺の長さ L及び長辺の長さ Wによってそれぞれ決定される単素子アンテナに略相当する周波数帯域で共振する。

[0068] 次に、このような構成のパッチアンテナ 2の製造方法について説明する。

図 9は本発明の実施の形態 2に係るパッチアンテナの製造方法の一例を示す説明図である。

[0069] 先ず、板厚が (h—t)である誘電性平板 40を用意し、誘電性平板 40をエッチングするエッチング液に溶解しない材料力もなるマスク 41a, 41bを、誘電性平板 40の両側表面に貼付する（図 9 (a) )。マスク 41a, 41bが貼付された誘電性平板 40を、エッチング液に浸漬させることにより、マスクで被覆されて、な、領域をエッチングする（図 9 (b) )。そして、マスク 41a, 41bを誘電性平板 40から剥離することにより、誘電性平板 40に厚み方向に貫通した開口部 45が形成される（図 9 (c) )。

[0070] 次に、誘電性平板 40と同種類（同一材料)であり、板厚力 ¾である誘電性平板 42を用意し、誘電性平板 40, 42をそれぞれ板厚方向に重ねた状態で固着させる（図 9 (d ) )。これにより、窪み 22aの領域の厚みが t、その他の領域の厚みが hである誘電体 2 2を製造することができる。以降の工程は、図 3 (b)〜図 3 (g)と同様であるため、その説明を省略する。

[0071] 本実施形態では、エッチング法を用いて誘電性平板 40に開口部 45を形成するようにしたが、開口部 45は誘電性平板 40を貫通するようにエッチング時間を設定すればよぐ例えば製造バラツキを考慮してエッチング時間を長めに設定すればよい。このように、平板を貫通する開口部を形成する場合には、エッチング法を用いても、製造ノツキに起因する問題が生じることはない。もちろん、他の切削方法 (例えば、サンドプラスト法)を用いて、誘電性平板 40に開口部 45を形成するようにしてもょヽ。

[0072] また、図 10に示すように、板厚カ¾である誘電性平板 42と、板厚が (h—t)である誘電性平板 40a, 40bとを用意し、誘電性平板 42に、誘電性平板 40a, 40bをそれぞれ板厚方向に重ねた状態で固着させて、窪みの領域の厚みが t、その他の領域の厚みが hである誘電体 22を製造するようにしてもよい。より詳細には、誘電性平板 40a, 40bは平面視がそれぞれ矩形状， "コの字"状であり、誘電性平板 40bの"コの字"状に開ヽた側面を、誘電性平板 40aの側面に接するように配置する。

[0073] なお、上述の実施例 1及び実施例 2のようなパッチアンテナ 2の特性の評価を行つた力評価結果は同様であった。

[0074] (実施の形態 3)

実施の形態 1及び実施の形態 2では、放射電極 11の対向する 2辺（例えば短辺）からの距離が略等しい位置に給電部 Sを設け、放射電極 11の対向する 2辺と略平行な線を境界に誘電体 12の厚みを異ならせるようにした力放射電極 11の 2つの対向する 2辺（短辺及び長辺）と略平行な 2つの線を境界に誘電体の厚みを異ならせるようにしてもよぐこのようにしたものが実施の形態 3である。

[0075] 図 11は本発明の実施の形態 3に係るパッチアンテナの構造を示す斜視図である。

また、図 12は本発明の実施の形態 3に係るノツチアンテナの構造断面図であり、図 1 2 (a)は図 11の A— A線、図 12 (b)は図 11の B—B線における構造断面図である。本発明の実施の形態 3に係るパッチアンテナ 3は、第 2導体である放射電極 11と第 1導体である接地導体 13とが対向配置され、放射電極 11と接地導体 13との間隙に誘電体 32を備える。

[0076] 誘電体 32の厚みは放射電極 11の 2つの対向する 2辺（すなわち長辺及び短辺）と略平行な 2つの線を境界に異なっている。本実施形態では、放射電極 11の長辺方向（ここでは Y方向）に対して、端辺力距離 alの位置を境界に、誘電体 32の厚みが異なっている。さら〖こ、放射電極 11の短辺方向（ここでは一 X方向）に対して、端辺力も距離 a2の位置を境界に、誘電体 32の厚みが異なっている。なお、距離 al及び a 2はともに正であり（al、 a2>0)、平面視で放射電極 11と重畳する位置に 2つの境界が設けられている。つまり、誘電体 32の左上側領域の厚みは hであり、それ以外の右側領域及び下側領域の厚みは t (h>t)であり、放射電極 11の長辺及び短辺の各中心線に対して、誘電体 32の形状が非対称である。

[0077] また、放射電極 11の中心 Cに、給電部が設けられている。その他の構成は実施の形態 1と同様であるので、対応する部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。なお、誘電体 32は、放射電極 11の 2つの対向する 2辺のうちのそれぞれ一方の端辺に対応する位置における厚み力その他の位置における厚みより薄くなっていればよい。また、給電部 S ま放射電極 11の短辺方向又は長辺方向の中点に配置されて、る必要はな、。

[0078] パッチアンテナ 3は、 2つの境界にて誘電体 32の厚みが異なるため、給電部がどのような位置に配置された場合であっても、直交する 2方向（X方向及び Y方向）で共振が可能となる。放射電極 11の X方向においては、放射電極 11の短辺の長さによって決定される単素子アンテナに略相当する周波数帯域で共振する。一方、放射電極 11の Y方向にお!、ては、放射電極 11の長辺の長さ Wによって決定される単素子アンテナに略相当する周波数帯域で共振する。このように、 2つの境界にて誘電体 32の厚みを異なるように構成することにより、給電部が放射電極 11の中心 Cに設けられて、ても、 2つの周波数帯域の電波を送受信することができる。

[0079] なお、各実施の形態では、接地導体 13がフィルム状のものとし、誘電体 12 (22, 3 2)の表面形状に沿って配置するようにしたが（図 2, 8, 12参照）、図 13に示すように、平板状の接地導体 51を用いてもよいし（同図（a) )、誘電体 12 (22, 32)の窪みと合致する形状の接地導体 52を用いてもよヽ（同図 (b) )。

[0080] また、単素子のパッチアンテナについて説明した力多数のノツチアンテナを配列させた形態のアンテナ (アレーアンテナと呼ばれる）を用いることで、利得の向上を図るようにしてもよい。この場合、垂直面内の指向性は 1素子と同じだが、水平面内の指向性はパッチアンテナの配置数だけ狭くなるので、垂直偏波が放射される。

[0081] 以上、本発明に係るパッチアンテナ及びパッチアンテナの製造方法にっ、て、具体的な実施の形態を示して説明したが、本発明の特徴は、矩形状の放射電極 11の対向する 2辺の略中心線上に給電部 Sが設けられ、放射電極 11の対向する 2辺の中心線に対して、誘電体 12 (22, 32)の形状が非対称である構成とすることにあり、その他の構成において、本発明はこれらに限定されるものではない。当業者であれば、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、上述した実施の形態に係る発明の構成及び機能に様々な変更又は改良を加えることが可能である。

Claims

請求の範囲

[1] 第 1導体と、給電部を有する矩形状の第 2導体とが対向配置され、第 1導体と第 2導体との間隙に誘電体を備えるパッチアンテナにおいて、

前記給電部は、前記第 2導体の対向する 2辺からの距離が略等しい位置に設けられ、

前記誘電体の厚みは、前記 2辺と略平行な線を境界に異なっていることを特徴とするパッチアンテナ。

[2] 第 1導体と、給電部を有する矩形状の第 2導体とが対向配置され、第 1導体と第 2導体との間隙に誘電体を備えるパッチアンテナにおいて、

前記誘電体の厚みは、前記第 2導体の 2つの対向する 2辺と略平行な 2つの線を境界に異なっていること

を特徴とするパッチアンテナ。

[3] 前記境界は、前記第 2導体と重畳する位置にあること

を特徴とする請求項 1又は請求項 2に記載のパッチアンテナ。

[4] 第 1導体と、給電部を有する矩形状の第 2導体とが対向配置され、第 1導体と第 2導体との間隙に誘電体を備えるパッチアンテナにおいて、

前記 2辺のうちの一方の辺に対応する位置における前記誘電体の厚み力他の位置における厚みより薄いこと

を特徴とするパッチアンテナ。

[5] 第 1導体と、給電部を有する矩形状の第 2導体とが対向配置され、第 1導体と第 2導体との間隙に誘電体を備えるパッチアンテナにおいて、

前記誘電体の厚みは、前記第 2導体の 2つの対向する 2辺のうちのそれぞれ一方の辺に対応する位置における前記誘電体の厚み力他の位置における厚みより薄いこと

を特徴とするパッチアンテナ。

[6] 前記誘電体は、厚み方向に貫通する貫通孔を有しており、該貫通穴を介して第 1導体側から前記給電部に接続する第 3導体を備えることを特徴とする請求項 1乃至請求項 5のいずれかに記載のノツチアンテナ。

[7] 第 1導体と第 2導体とが対向配置され、第 1導体と第 2導体との間隙に厚みが異なる誘電体を備えるパッチアンテナの製造方法にぉ、て、

厚みが異なる複数の誘電性の平板を固着させて、厚みが異なる誘電体を形成する工程と、

形成した誘電体に第 1導体及び第 2導体を配置する工程と

を有することを特徴とするパッチアンテナの製造方法。

[8] 第 1導体と第 2導体とが対向配置され、第 1導体と第 2導体との間隙に窪みを有する誘電体を備えるパッチアンテナの製造方法にぉ、て、

誘電性の第 1平板の厚み方向に貫通する開口部を形成する工程と、

開口部を形成した第 1平板、及び該第 1平板と厚みが異なる誘電性の第 2平板を固着させて、窪みを有する誘電体を形成する工程と、

形成した誘電体に第 1導体及び第 2導体を配置する工程と

を有することを特徴とするパッチアンテナの製造方法。