特開 2024-172908 薄型アンテナ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024172908

(43)【公開日】2024-12-12

(54)【発明の名称】薄型アンテナ

(51)【国際特許分類】

   H01Q 13/08 20060101AFI20241205BHJP

   H01Q 21/29 20060101ALI20241205BHJP

【ＦＩ】

H01Q13/08

H01Q21/29

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023090960

(22)【出願日】2023-06-01

(71)【出願人】

【識別番号】000227205

【氏名又は名称】ＮＥＣプラットフォームズ株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000004237

【氏名又は名称】日本電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】小熊 伸彦

(72)【発明者】

【氏名】近藤 光生

(72)【発明者】

【氏名】丸山 信明

(72)【発明者】

【氏名】吉田 信秀

【テーマコード（参考）】

5J021

5J045

【Ｆターム（参考）】

5J021GA07

5J045AA05

5J045DA08

5J045HA06

5J045JA03

5J045MA04

(57)【要約】

【課題】無指向性を維持しつつ、良好な整合特性を実現することが可能な薄型アンテナを提供すること。
【解決手段】本開示にかかる薄型アンテナは、導体のグランド板と、グランド板の給電点からグランド板の主面の上方に延びる導体の給電線と、グランド板の主面の上方にグランド板の主面と対向するように設けられ、且つ、給電線が中心部に接続された、導体の給電板と、給電板よりも上方においてグランド板の主面と対向するように、且つ、上面視して給電板を囲むように設けられた、導体の複数の容量板と、給電板と複数の容量板のそれぞれとを接続し、且つ、給電板から離れた端部がグランド板に接続された、導体の複数の接続板と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

導体のグランド板と、
前記グランド板の給電点から当該グランド板の主面の上方に延びる導体の給電線と、
前記グランド板の主面の上方に当該グランド板の主面と対向するように設けられ、且つ、前記給電線が中心部に接続された、導体の給電板と、
前記給電板よりも上方において前記グランド板の主面と対向するように、且つ、上面視して前記給電板を囲むように設けられた、導体の複数の容量板と、
前記給電板と前記複数の容量板のそれぞれとを接続し、且つ、前記給電板から離れた端部が前記グランド板に接続された、導体の複数の接続板と、
を備えた、薄型アンテナ。

【請求項2】

前記給電板、前記複数の容量板、及び、前記複数の接続板は、前記給電線を軸にして前記複数の容量板の数に応じた回数の回転対称となるように形成及び配置されている、
請求項１に記載の薄型アンテナ。

【請求項3】

前記複数の容量板は、４個の容量板であって、
前記複数の接続板は、４個の接続板である、
請求項１に記載の薄型アンテナ。

【請求項4】

前記給電板、前記複数の容量板、及び、前記複数の接続板は、前記給電線を軸にして４回対称となるように形成及び配置されている、
請求項３に記載の薄型アンテナ。

【請求項5】

前記給電板は、円形状及び多角形状の何れかの平面形状を有し、
各前記容量板は、円形状及び多角形状の何れかの平面形状を有する、
請求項１に記載の薄型アンテナ。

【請求項6】

前記給電点として、前記グランド板に取り付けられた同軸コネクタをさらに備え、
前記同軸コネクタは、前記給電線として、前記グランド板の主面の上方に延びる中心導体を有する、
請求項１に記載の薄型アンテナ。

【請求項7】

前記複数の接続板は、前記グランド板の主面に対して垂直に設けられている、
請求項１に記載の薄型アンテナ。

【請求項8】

前記グランド板は、凹み部を有し、
前記給電線、前記給電板、前記複数の容量板、及び、前記複数の接続板は、前記凹み部の空間領域に設けられている、
請求項１に記載の薄型アンテナ。

【請求項9】

前記凹み部の空間領域は、直方体及び円柱の何れかの形状を有する、
請求項８に記載の薄型アンテナ。

【請求項10】

前記凹み部の空間領域を覆うレドームをさらに備えた、
請求項８に記載の薄型アンテナ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、薄型アンテナに関し、特に、無指向性を維持しつつ、良好な整合特性を実現するのに適した薄型アンテナに関する。

【背景技術】

【0002】

外形が平面状で比較的薄型なアンテナは、目立ちにくいアンテナとして、建物の天井等に設置されるモバイル通信用の基地局アンテナに活用されたり、空気抵抗を受けにくいアンテナとして、航空機や車両等に搭載されるアンテナに活用されたりしている。外形が平面状で比較的薄型なアンテナに関する技術は、例えば非特許文献１、非特許文献２、及び、非特許文献３に開示されている。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0003】

【非特許文献1】論文名：“超広帯域PSPアンテナ”、発表学会名：電子情報通信学会2006年総合大会、論文掲載：電子情報通信学会2006年総合大会論文集B-1-100

【非特許文献2】論文名：“低姿勢広帯域アンテナ”、発表学会名：電子情報通信学会2006年ソサイエティ大会、論文掲載：電子情報通信学会2006年ソサイエティ大会論文集BS-1-11

【非特許文献3】論文名：“低姿勢広帯域アンテナ第３報”、発表学会名：電子情報通信学会2007年ソサイエティ大会、論文掲載：電子情報通信学会2007年ソサイエティ大会論文集B-1-93

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、関連技術のアンテナは、薄型且つ広帯域ではあるが、十分に良好な整合特性を実現することができない、という課題があった。

【0005】

本開示の目的の一つは、上述した課題を解決する薄型アンテナを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様に係る薄型アンテナは、導体のグランド板と、前記グランド板の給電点から当該グランド板の主面の上方に延びる導体の給電線と、前記グランド板の主面の上方に当該グランド板の主面と対向するように設けられ、且つ、前記給電線が中心部に接続された、導体の給電板と、前記給電板よりも上方において前記グランド板の主面と対向するように、且つ、上面視して前記給電板を囲むように設けられた、導体の複数の容量板と、前記給電板と前記複数の容量板のそれぞれとを接続し、且つ、前記給電板から離れた端部が前記グランド板に接続された、導体の複数の接続板と、を備える。

【発明の効果】

【0007】

本開示は、無指向性を維持しつつ、良好な整合特性を実現することが可能な薄型アンテナを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施の形態１にかかる薄型アンテナの第１構成例を示す斜視図である。

【図2】実施の形態１にかかる薄型アンテナの第１構成例を示す断面図である。

【図3】実施の形態１にかかる薄型アンテナにおける電流の流れを示す模式図である。

【図4】実施の形態１にかかる薄型アンテナの整合特性のシミュレーション結果を示す図である。

【図5】実施の形態１にかかる薄型アンテナの放射パターン特性のシミュレーション結果を示す図である。

【図6】実施の形態１にかかる薄型アンテナの第２構成例を示す斜視図である。

【図7】実施の形態１にかかる薄型アンテナの第２構成例を示す断面図である。

【図8】図６に示す薄型アンテナに設けられた給電板及び同軸コネクタの一例を示す斜視図である。

【図9】図６に示す薄型アンテナに設けられた給電板及び同軸コネクタの一例を示す斜視図である。

【図10】図６に示す薄型アンテナに設けられた給電板、同軸コネクタ及び接続板の一例を示す斜視図である。

【図11】実施の形態１にかかる薄型アンテナに設けられた給電板の形状の一例を示す斜視図である。

【図12】実施の形態１にかかる薄型アンテナに設けられた給電板の形状の一例を示す斜視図である。

【図13】実施の形態１にかかる薄型アンテナに設けられた給電板の形状の一例を示す斜視図である。

【図14】実施の形態１にかかる薄型アンテナに設けられた接続板の形状の一例を示す斜視図である。

【図15】実施の形態１にかかる薄型アンテナに設けられた接続板の形状の一例を示す斜視図である。

【図16】実施の形態１にかかる薄型アンテナに設けられた接続板の形状の一例を示す斜視図である。

【図17】実施の形態１にかかる薄型アンテナに設けられた接続板の形状の一例を示す斜視図である。

【図18】実施の形態１にかかる薄型アンテナに設けられた接続板の形状の一例を示す斜視図である。

【図19】実施の形態１にかかる薄型アンテナに設けられた給電板及び接続板の接続の仕方を説明するための斜視図である。

【図20】実施の形態１にかかる薄型アンテナに設けられた接続板及びグランド板の接続の仕方の一例を説明するための斜視図である。

【図21】実施の形態１にかかる薄型アンテナに設けられた接続板及びグランド板の接続の仕方の一例を説明するための斜視図である。

【図22】実施の形態１にかかる薄型アンテナに設けられた接続板及びグランド板の接続の仕方の一例を説明するための斜視図である。

【図23】実施の形態１にかかる薄型アンテナに設けられた容量板の形状の一例を示す斜視図である。

【図24】実施の形態１にかかる薄型アンテナに設けられた容量板の形状の一例を示す斜視図である。

【図25】実施の形態１にかかる薄型アンテナに設けられた容量板の形状の一例を示す斜視図である。

【図26】実施の形態１にかかる薄型アンテナに設けられた接続板及び容量板の接続の仕方の一例を説明するための斜視図である。

【図27】実施の形態１にかかる薄型アンテナに設けられた接続板及び容量板の接続の仕方の他の例を説明するための斜視図である。

【図28】実施の形態２にかかる薄型アンテナの第１構成例を示す斜視図である。

【図29】実施の形態２にかかる薄型アンテナの第１構成例を示す断面図である。

【図30】実施の形態２にかかる薄型アンテナの整合特性のシミュレーション結果を示す図である。

【図31】実施の形態２にかかる薄型アンテナの放射パターン特性のシミュレーション結果を示す図である。

【図32】実施の形態２にかかる薄型アンテナの第２構成例を示す斜視図である。

【図33】実施の形態２にかかる薄型アンテナの第２構成例を示す断面図である。

【図34】実施の形態２にかかる薄型アンテナの第３構成例を示す斜視図である。

【図35】実施の形態２にかかる薄型アンテナの第３構成例を示す断面図である。

【図36】実施の形態２にかかる薄型アンテナの第４構成例を示す斜視図である。

【図37】実施の形態２にかかる薄型アンテナの第４構成例を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照しつつ、実施の形態について説明する。なお、図面は簡略的なものであるから、この図面の記載を根拠として実施の形態の技術的範囲を狭く解釈してはならない。また、同一の要素には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

【0010】

以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明する。ただし、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、応用例、詳細説明、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に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く、特定の数以上でも以下でもよい。

【0011】

さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（動作ステップ等も含む）は、特に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。同様に、以下の実施の形態において、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明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数等（個数、数値、量、範囲等を含む）についても同様である。

【0012】

＜実施の形態１＞
図１は、実施の形態１にかかる薄型アンテナ１の第１構成例を示す斜視図である。また、図２は、実施の形態１にかかる薄型アンテナ１の第１構成例を示す断面図である。図２には、図１におけるＩＩ－ＩＩ部分の断面が示されている。

【0013】

具体的には、薄型アンテナ１は、グランド板１１と、複数の容量板１２と、複数の接続板１３と、給電板１４と、給電線１７と、を少なくとも備える。本実施の形態では、薄型アンテナ１が、複数の容量板１２として４個の容量板１２＿１～１２＿４を備え、複数の接続板１３として４個の接続板１３＿１～１３＿４を備える場合を例に説明する。

【0014】

グランド板１１は、導体の板状の部材である。図１の例では、グランド板１１の主面がｘｙ平面上に形成されている。給電線１７は、グランド板１１の給電点１５から、グランド板１１の主面の上方（ｚ軸プラス方向）に延びる導体である。

【0015】

給電板１４は、導体の板状の部材である。図１の例では、給電板１４が、円形状の平面形状を有している。給電板１４は、グランド板１１の主面の上方において当該グランド板１１の主面と対向するように設けられている。より具体的には、給電板１４は、グランド板１１の主面の上方において当該グランド板１１の主面と平行になるように設けられている。また、給電板１４の中心部には、グランド板１１の給電点１５から延びる給電線１７が接続されている。

【0016】

各容量板１２＿１～１２＿４は、導体の板状の部材である。図１の例では、各容量板１２＿１～１２＿４が、円形状の平面形状を有している。容量板１２＿１～１２＿４は、給電板１４よりも上方においてグランド板１１の主面と対向するように、且つ、上面視して（即ち、ｚ軸プラス側からｚ軸マイナス側を見て）給電板１４を囲むように設けられている。より具体的には、容量板１２＿１～１２＿４は、給電板１４よりも上方においてグランド板１１の主面と平行になるように、且つ、上面視して給電板１４を囲むように設けられている。

【0017】

各接続板１３＿１～１３＿４は、導体の板状の部材である。各接続板１３＿１～１３＿４は、グランド板１１の主面に対して垂直に設けられている。

【0018】

接続板１３＿１は、給電板１４と容量板１２＿１とを接続する。また、接続板１３＿１の端部のうち給電板１４の中心部から離れた端部は、グランド板１１に接続される。なお、接続板１３＿１は、給電板１４と容量板１２＿１とを支持する支持部としての役割も果たす。より具体的には、接続板１３＿１は、給電板１４と容量板１２＿１とを接続する接続部１３＿１ａと、接続部１３＿１ａとグランド板１１とを接続し、且つ、接続部１３＿１ａとともに給電板１４及び容量板１２＿１を支持する支持部１３＿１ｂと、を有する。

【0019】

接続板１３＿２は、給電板１４と容量板１２＿２とを接続する。また、接続板１３＿２の端部のうち給電板１４の中心部から離れた端部は、グランド板１１に接続される。なお、接続板１３＿２は、給電板１４と容量板１２＿２とを支持する支持部としての役割も果たす。より具体的には、接続板１３＿２は、給電板１４と容量板１２＿２とを接続する接続部１３＿２ａと、接続部１３＿２ａとグランド板１１とを接続し、且つ、接続部１３＿２ａとともに給電板１４及び容量板１２＿２を支持する支持部１３＿２ｂと、を有する。

【0020】

接続板１３＿３は、給電板１４と容量板１２＿３とを接続する。また、接続板１３＿３の端部のうち給電板１４の中心部から離れた端部は、グランド板１１に接続される。なお、接続板１３＿３は、給電板１４と容量板１２＿３とを支持する支持部としての役割も果たす。より具体的には、接続板１３＿３は、給電板１４と容量板１２＿３とを接続する接続部１３＿３ａと、接続部１３＿３ａとグランド板１１とを接続し、且つ、接続部１３＿３ａとともに給電板１４及び容量板１２＿３を支持する支持部１３＿３ｂと、を有する。

【0021】

接続板１３＿４は、給電板１４と容量板１２＿４とを接続する。また、接続板１３＿４の端部のうち給電板１４の中心部から離れた端部は、グランド板１１に接続される。なお、接続板１３＿４は、給電板１４と容量板１２＿４とを支持する支持部としての役割も果たす。より具体的には、接続板１３＿４は、給電板１４と容量板１２＿４とを接続する接続部１３＿４ａと、接続部１３＿４ａとグランド板１１とを接続し、且つ、接続部１３＿４ａとともに給電板１４及び容量板１２＿４を支持する支持部１３＿４ｂと、を有する。

【0022】

続いて、図１及び図２に示す薄型アンテナ１の動作について説明する。
まず、給電点１５に給電された高周波信号の電流ｉは、給電線１７を介して、給電板１４の下側中央部に供給される。給電板１４において励振された高周波信号の電流ｉは、給電板１４の下側中央部から外周部に向かって流れる。電流ｉは主に４つの電流ｉ１～ｉ４に分岐する。電流ｉ１は、接続板１３＿１の配置された第１方向（ｘ軸マイナス方向）に流れる。電流ｉ２は、接続板１３＿２の配置された第２方向（ｙ軸マイナス方向）に流れる。電流ｉ３は、接続板１３＿３の配置された第３方向（ｘ軸プラス方向）に流れる。電流ｉ４は、接続板１３＿４の配置された第４方向（ｙ軸プラス方向）に流れる。

【0023】

給電板１４の外周部に到達した電流ｉ１は、２つの電流ｉ１ａ，ｉ１ｂに分岐する。一方の電流ｉ１ａは、接続板１３＿１に流れ、他方の電流ｉ１ｂは、給電板１４の外周部においてグランド板１１と静電結合する。接続板１３＿１に供給された電流ｉ１ａは、２つの電流ｉ１ｃ，ｉ１ｄに分岐する。一方の電流ｉ１ｃは、接続板１３＿１を介して、容量板１２＿１に流れる。容量板１２＿１に供給された電流ｉ１ｃは、容量板１２＿１の外周部まで流れ、容量板１２＿１の外周部においてグランド板１１と静電結合する。他方の電流ｉ１ｄは、支持部１３＿１ｂを介して、グランド板１１に流れる。グランド板１１に供給された電流ｉ１ｄ、及び、静電結合によって発生した電流は、合成され、給電点１５に戻る。つまり、電流ｉ１は、給電板１４、接続板１３＿１及びグランド板１１を経由してループ状に流れる。それにより、薄型アンテナ１は、アンテナとして動作することができる。ここで、容量板１２＿１及び給電板１４のそれぞれと、グランド板１１と、の間の静電結合によって、インピーダンスが決まる。したがって、容量板１２＿１及び給電板１４のそれぞれのサイズや配置位置によってインピーダンスの調整が可能である。

【0024】

給電板１４の外周部に到達した電流ｉ２は、２つの電流ｉ２ａ，ｉ２ｂに分岐する。一方の電流ｉ２ａは、接続板１３＿２に流れ、他方の電流ｉ２ｂは、給電板１４の外周部においてグランド板１１と静電結合する。接続板１３＿２に供給された電流ｉ２ａは、２つの電流ｉ２ｃ，ｉ２ｄに分岐する。一方の電流ｉ２ｃは、接続板１３＿２を介して、容量板１２＿２に流れる。容量板１２＿２に供給された電流ｉ２ｃは、容量板１２＿２の外周部まで流れ、容量板１２＿２の外周部においてグランド板１１と静電結合する。他方の電流ｉ２ｄは、支持部１３＿２ｂを介して、グランド板１１に流れる。グランド板１１に供給された電流ｉ２ｄ、及び、静電結合によって発生した電流は、合成され、給電点１５に戻る。つまり、電流ｉ２は、給電板１４、接続板１３＿２及びグランド板１１を経由してループ状に流れる。それにより、薄型アンテナ１は、アンテナとして動作することができる。ここで、容量板１２＿２及び給電板１４のそれぞれと、グランド板１１と、の間の静電結合によって、インピーダンスが決まる。したがって、容量板１２＿２及び給電板１４のそれぞれのサイズや配置位置によってインピーダンスの調整が可能である。

【0025】

給電板１４の外周部に到達した電流ｉ３は、２つの電流ｉ３ａ，ｉ３ｂに分岐する。一方の電流ｉ３ａは、接続板１３＿３に流れ、他方の電流ｉ３ｂは、給電板１４の外周部においてグランド板１１と静電結合する。接続板１３＿３に供給された電流ｉ３ａは、２つの電流ｉ３ｃ，ｉ３ｄに分岐する。一方の電流ｉ３ｃは、接続板１３＿３を介して、容量板１２＿３に流れる。容量板１２＿３に供給された電流ｉ３ｃは、容量板１２＿３の外周部まで流れ、容量板１２＿３の外周部においてグランド板１１と静電結合する。他方の電流ｉ３ｄは、支持部１３＿３ｂを介して、グランド板１１に流れる。グランド板１１に供給された電流ｉ３ｄ、及び、静電結合によって発生した電流は、合成され、給電点１５に戻る。つまり、電流ｉ３は、給電板１４、接続板１３＿３及びグランド板１１を経由してループ状に流れる。それにより、薄型アンテナ１は、アンテナとして動作することができる。ここで、容量板１２＿３及び給電板１４のそれぞれと、グランド板１１と、の間の静電結合によって、インピーダンスが決まる。したがって、容量板１２＿３及び給電板１４のそれぞれのサイズや配置位置によってインピーダンスの調整が可能である。

【0026】

給電板１４の外周部に到達した電流ｉ４は、２つの電流ｉ４ａ，ｉ４ｂに分岐する。一方の電流ｉ４ａは、接続板１３＿４に流れ、他方の電流ｉ４ｂは、給電板１４の外周部においてグランド板１１と静電結合する。接続板１３＿４に供給された電流ｉ４ａは、２つの電流ｉ４ｃ，ｉ４ｄに分岐する。一方の電流ｉ４ｃは、接続板１３＿４を介して、容量板１２＿４に流れる。容量板１２＿４に供給された電流ｉ４ｃは、容量板１２＿４の外周部まで流れ、容量板１２＿４の外周部においてグランド板１１と静電結合する。他方の電流ｉ４ｄは、支持部１３＿４ｂを介して、グランド板１１に流れる。グランド板１１に供給された電流ｉ４ｄ、及び、静電結合によって発生した電流は、合成され、給電点１５に戻る。つまり、電流ｉ４は、給電板１４、接続板１３＿４及びグランド板１１を経由してループ状に流れる。それにより、薄型アンテナ１は、アンテナとして動作することができる。ここで、容量板１２＿４及び給電板１４のそれぞれと、グランド板１１と、の間の静電結合によって、インピーダンスが決まる。したがって、容量板１２＿４及び給電板１４のそれぞれのサイズや配置位置によってインピーダンスの調整が可能である。

【0027】

図３は、図１及び図２に示す薄型アンテナ１の電流の流れを示す図である。
まず、グランド板１１の領域Ｓ１０に位置する給電点１５に給電された高周波信号の電流ｉは、給電線１７を介して、給電板１４の下側中央部の領域Ｓ１に供給される。給電板１４において励振された高周波信号の電流ｉの一部である電流ｉ１は、給電板１４の下側中央部の領域Ｓ１から外周部の領域Ｓ２に向かって流れる。

【0028】

給電板１４の外周部の領域Ｓ２に到達した電流ｉ１は、２つの電流ｉ１ａ，ｉ１ｂに分岐する。一方の電流ｉ１ａは、接続板１３＿１の下側の領域Ｓ３に流れ、他方の電流ｉ１ｂは、給電板１４の外周部の領域Ｓ２においてグランド板１１の領域Ｓ７と静電結合する。接続板１３＿１の下側の領域Ｓ３に供給された電流ｉ１ａは、接続板１３＿１の下側端部の領域Ｓ４まで流れ、２つの電流ｉ１ｃ，ｉ１ｄに分岐する。一方の電流ｉ１ｃは、接続板１３＿１の上側端部の領域Ｓ５を介して、容量板１２＿１に流れる。容量板１２＿１に供給された電流ｉ１ｃは、容量板１２＿１の外周部の領域Ｓ６まで流れ、容量板１２＿１の外周部の領域Ｓ６においてグランド板１１の領域Ｓ９と静電結合する。他方の電流ｉ１ｄは、支持部１３＿１ｂを介して、グランド板１１の領域Ｓ８に流れる。グランド板１１の領域Ｓ８に供給された電流ｉ１ｄ、及び、静電結合によって発生した電流は、合成され、給電点１５の領域Ｓ１０に戻る。つまり、電流ｉ１は、給電板１４、接続板１３＿１及びグランド板１１を経由してループ状に流れる。

【0029】

図３に示したループ状の電流経路では、２つの静電結合と、電流と、の合成によって、共振が発生し、電波が放射される。図３に示した電流経路以外の３つのループ状の電流経路についても、図３に示した電流経路の場合と基本的には同様である。図３に示したループ状の電流経路の長さは、高周波信号の最低使用周波数に対応する波長の１／２程度の長さとなるように調整されている。

【0030】

ここで、薄型アンテナ１では、４つのループ状の電流経路が、給電線１７（ｚ軸）を軸にして４回対称となるように形成されている。本実施の形態では、上面視して、４つのループ状の電流経路が、給電線１７（給電点１５）から、ｘ軸マイナス方向、ｙ軸マイナス方向、ｘ軸プラス方向、ｙ軸プラス方向の４方向に形成されている。それにより、薄型アンテナ１は、無指向性の放射パターン特性を実現することができる。

【0031】

なお、図３において、接続板１３＿１の下側の領域Ｓ３に供給された電流ｉ１ａは、接続板１３＿１の上側中央部の領域Ｓ２０の方向には流れない。これは、容量板１２＿１によって、支持部１３＿１ｂから見た接続板１３＿１の上側中央部のインピーダンスが非常に大きな値となるからである。それにより、接続板１３＿１に流れる電流が接続板１３＿１の下側の領域に限定される。

【0032】

図４は、薄型アンテナ１の整合特性のシミュレーション結果を示す図である。図４では、高周波信号の最低使用周波数ｆが０．９６ＧＨｚ、最低使用周波数ｆの波長をλとすると、給電板１４の直径が０．１９λとなっている。接続板１３の長さ（例えば、接続板１３＿１の支持部１３＿１ｂから、接続板１３＿３の支持部１３＿３ｂまで、の長さ）は０．３３λとなっている。各容量板１２の直径は０．１６λとなっている。各容量板１２の設置高さは０．０７λとなっている。グランド板１１は、一辺の長さが０．６４λの正方形の平面形状を有している。

【0033】

図４に示すように、薄型アンテナ１のＳパラメータＳ１１は、０．９４ＧＨｚ～１．２６ＧＨｚの範囲において－１４．０ｄＢ以下を示している。これは、ＶＳＷＲ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｔａｎｄｉｎｇ Ｗａｖｅ Ｒａｔｉｏ）が１．５以下に相当する。つまり、薄型アンテナ１は、良好な整合特性を実現している。

【0034】

図５は、薄型アンテナ１の仰角面（図１におけるｚｘ平面及びｙｚ平面）の放射パターン特性のシミュレーション結果を示す図である。図５では、θ＝０度が天頂方向（ｚ軸プラス方向）を表し、θ＝９０度が水平方向（ｘ軸及びｙ軸のぞれぞれのプラス方向）、θ＝－９０度が水平方向（ｘ軸及びｙ軸のそれぞれのマイナス方向）を表している。また、図５では、０．９６ＧＨｚ、１．０９ＧＨｚ、１．２２ＧＨｚの３種類の周波数の高周波信号を用いてシミュレーションが行われている。図５に示すように、何れの周波数の高周波信号が用いられた場合でも、θ＝約±５０度方向に利得最大となる放射パターン特性が形成されている。つまり、薄型アンテナ１は、ｚ軸に対して良好な指向特性（無指向性）を実現している。

【0035】

このように、本実施の形態にかかる薄型アンテナ１は、無指向性の放射パターン特性を実現しつつ、良好な整合特性を実現することができる。また、本実施の形態にかかる薄型アンテナ１は、容量板及び給電板からグランドへの静電結合によって、使用する周波数におけるインピーダンスを整合させることができるため、低姿勢化を実現することができる。それにより、本実施の形態にかかる薄型アンテナ１は、目立ちにくいアンテナとして、建物の天井等に設置されるモバイル通信用の基地局アンテナに活用されたり、空気抵抗を受けにくいアンテナとして、航空機や車両等に搭載されるアンテナに活用されたりすることができる。

【0036】

（薄型アンテナ１のその他の構成例）
図６は、実施の形態１にかかる薄型アンテナ１の第２構成例を薄型アンテナ１ａとして示す斜視図である。図７は、薄型アンテナ１ａの断面図である。図７には、図６におけるＶ－Ｖ部分の断面が示されている。

【0037】

薄型アンテナ１ａは、給電点１５として同軸コネクタ１６を備える。同軸コネクタ１６は、接続部１６１と、外部導体１６２と、中心導体１６３と、によって構成されている。接続部１６１は、図示しない給電ケーブルに接続されている。外部導体１６２は、グランド板１１に電気的に接触している。中心導体１６３は、棒状の導体であって、グランド板１１の主面から上方に延びるように配置される。つまり、中心導体１６３は、給電線１７として用いられる。

【0038】

図８は、薄型アンテナ１ａに設けられた給電板１４及び同軸コネクタ１６の一例を示す斜視図である。図８の例では、同軸コネクタ１６の中心導体１６３の先端部と、給電板１４の下側中央部と、がハンダ付け又は圧着等によって電気的に接続されている。

【0039】

図９は、薄型アンテナ１ａに設けられた給電板１４及び同軸コネクタ１６の他の例を示す斜視図である。図９の例では、同軸コネクタ１６の中心導体１６３の先端部が、給電板１４の中央部を貫通して、給電板１４の上方まで突出している。この場合、各接続板１３は、給電板１４の上方に突出した中心導体１６３に固定されてもよい。但し、この場合、各接続板１３における、中心導体１６３の配置領域に対応する領域は、切り欠かれている必要がある（図１０参照）。

【0040】

（給電板１４の形状の例）
続いて、図１１～図１３を用いて、給電板１４の形状のいくつかの例を説明する。図１１～図１３は、給電板１４の形状の一例を示す斜視図である。なお、図１１～図１３には、給電板１４に加えて、接続板１３＿１～１３＿４も示されている。

【0041】

図１１の例では、給電板１４が、円形の平面形状を有している。図１２の例では、給電板１４が、正方形の平面形状を有している。図１３の例では、給電板１４が、正八角形の平面形状を有している。なお、給電板１４は、給電線１７を軸にして４回対称となるのであれば、その他の平面形状を有していてもよい。

【0042】

（接続板１３＿１～１３＿４の形状の例）
続いて、図１４～図１８を用いて、接続板１３＿１～１３＿４の形状のいくつかの例を説明する。図１４～図１８は、接続板１３＿１～１３＿４の形状の一例を示す斜視図である。なお、図１４～図１８には、接続板１３＿１～１３＿４に加えて、給電板１４も示されている。

【0043】

図１４の例では、接続板１３＿１の端部の上側が切り欠かれている。接続板１３＿２～１３＿４の形状については、接続板１３＿１の形状と同様であるため、その説明を省略する。

【0044】

図１５の例では、図１４の例と比較して、接続板１３＿１の下側面の一部がさらに切り欠かれている。接続板１３＿２～１３＿４の形状については、接続板１３＿１の形状と同様であるため、その説明を省略する。

【0045】

図１６の例では、図１４の例と比較して、接続板１３＿１の端部の上側が切り欠かれていない。接続板１３＿２～１３＿４の形状については、接続板１３＿１の形状と同様であるため、その説明を省略する。

【0046】

図１７の例では、図１４の例と比較して、接続板１３＿１の上側面の一部がさらに切り欠かれている。接続板１３＿２～１３＿４の形状については、接続板１３＿１の形状と同様であるため、その説明を省略する。

【0047】

図１８の例では、図１５～図１７の例と異なり、接続板１３＿１～１３＿４が、給電板１４の中央部において互いに接続されずに、独立して設けられている。

【0048】

図１４～図１８に示すように、接続板１３＿１～１３＿４の形状を調整することにより、整合状態の細かな調整が可能である。

【0049】

図１９は、給電板１４と接続板１３＿１～１３＿４との接続の仕方を説明するための斜視図である。なお、図１９には、接続板１３＿１～１３＿４のうち、接続板１３＿２，１３＿３のみが示されている。

【0050】

図１９の例では、給電板１４と接続板１３＿２とが、ブラケット２０１，２０２と、ビス１０１，１０２，１０５と、によって固定されている。また、給電板１４と接続板１３＿３とが、ブラケット２０３，２０４と、ビス１０３，１０４，１０６と、によって固定されている。同様にして、給電板１４と、図示しない接続板１３＿１，１３＿４とは、図示しないブラケット及びビスによって固定されている。

【0051】

図２０～図２２は、接続板１３とグランド板１１との接続の仕方のいくつかの例を説明するための斜視図である。なお、図２０～図２２には、接続板１３＿１～１３＿４のうち接続板１３＿１のみが示されている。

【0052】

図２０の例では、接続板１３＿１を構成する接続部１３＿１ａ及び支持部１３＿１ｂが、異なる部品であり、互いがビス５０２によって固定されている。接続板１３＿１の支持部１３＿１ｂと、グランド板１１とは、ビス５０１によって固定されている。接続板１３＿２～１３＿４のそれぞれの構造、及び、接続板１３＿２～１３＿４のそれぞれとグランド板１１との接続については、接続板１３＿１の構造、及び、接続板１３＿１とグランド板１１との接続の仕方と同様であるため、その説明を省略する。

【0053】

図２１の例では、図２０の例と比較して、支持部１３＿１ｂの電流経路が長くなるように変形されている。接続板１３＿１のその他の構造、及び、接続板１３＿１とグランド板１１との接続については、図２０の場合と同様であるため、その説明を省略する。

【0054】

図２２の例では、接続板１３＿１を構成する接続部１３＿１ａ及び支持部１３＿１ｂが一体に形成されている。接続板１３＿１の支持部１３＿１ｂと、グランド板１１とは、ビス５０１によって固定されている。接続板１３＿２～１３＿４のそれぞれの構造、及び、接続板１３＿２～１３＿４のそれぞれとグランド板１１との接続については、接続板１３＿１の構造、及び、接続板１３＿１とグランド板１１との接続の仕方と同様であるため、その説明を省略する。

【0055】

（容量板１２＿１～１２＿４の形状の例）
続いて、図２３～図２５を用いて、容量板１２＿１～１２＿４の形状のいくつかの例を説明する。図２３～図２５は、容量板１２の形状の一例を示す斜視図である。なお、図２３～図２５には、容量板１２＿１～１２＿４のうち容量板１２＿１のみが示され、容量板１２＿１に加えて、接続板１３＿１も示されている。

【0056】

図２３の例では、容量板１２＿１が、円形の平面形状を有している。図２４の例では、容量板１２＿１が、正方形の平面形状を有している。図２５の例では、容量板１２＿１が、正八角形の平面形状を有している。容量板１２＿２～１２＿４の形状については、容量板１２＿１の形状と同様であるため、その説明を省略する。なお、各容量板１２＿１～１２＿４は、給電線１７を軸にして４回対称となるのであれば、その他の平面形状を有していてもよい。

【0057】

図２３～図２５に示すように、容量板１２＿１～１２＿４の形状を調整することにより、整合状態の細かな調整が可能である。

【0058】

図２６は、接続板１３と容量板１２との接続の仕方の一例を説明するための斜視図である。なお、図２６には、接続板１３＿１～１３＿４のうち接続板１３＿１のみが示され、容量板１２＿１～１２＿４のうち容量板１２＿１のみが示されている。

【0059】

図２６の例では、接続板１３＿１と容量板１２＿１とが、ブラケット４０１，４０２と、ビス３０１～３０３と、によって固定されている。ここで、図２６の例では、容量板１２＿１の中央部に、ビス３０１，３０２を通すための穴１２＿１ａ，１２＿１ｂが形成されている。そのため、容量板１２＿１は、接続板１３＿１の端部（先端部）の付近に設置されることになる。接続板１３＿２と容量板１２＿２との間の接続、接続板１３＿３と容量板１２＿３との間の接続、及び、接続板１３＿４と容量板１２＿４との間の接続、については、接続板１３＿１と容量板１２＿１との間の接続の仕方と同じであるため、その説明を省略する。

【0060】

図２７は、接続板１３と容量板１２との接続の仕方の他の例を説明するための斜視図である。なお、図２７には、接続板１３＿１～１３＿４のうち接続板１３＿１のみが示され、容量板１２＿１～１２＿４のうち容量板１２＿１のみが示されている。

【0061】

図２７の例では、接続板１３＿１と容量板１２＿１とが、ブラケット４０１，４０２と、ビス３０１～３０３と、によって固定されている。ここで、図２７の例では、容量板１２＿１の外周部の近傍に、ビス３０１，３０２を通すための穴１２＿１ａ，１２＿１ｂが形成されている。そのため、容量板１２＿１は、接続板１３＿１の端部（先端部）からさらに外側に突き出た状態で設置されることになる。接続板１３＿２と容量板１２＿２との間の接続、接続板１３＿３と容量板１２＿３との間の接続、及び、接続板１３＿４と容量板１２＿４との間の接続、については、接続板１３＿１と容量板１２＿１との間の接続の仕方と同じであるため、その説明を省略する。

【0062】

図２６及び図２７に示すように、容量板１２＿１～１２＿４の設置位置を調整することにより、整合状態の細かな調整が可能である。

【0063】

本実施の形態では、薄型アンテナ１が、複数の容量板１２として４個の容量板１２＿１～１２＿４を備え、複数の接続板１３として４個の接続板１３＿１～１３＿４を備えた場合を例に説明したが、それには限定されない。薄型アンテナ１は、複数の容量板１２として３個以上のｎ個の容量板１２＿１～１２＿ｎを備え、複数の接続板１３としてｎ個の接続板１３＿１～１３＿ｎを備えていればよい。この場合、薄型アンテナ１は、給電線１７（ｚ軸）を軸にしてｎ回対称となるように形成される。これは、薄型アンテナ１ａについても同様のことが言える。

【0064】

＜実施の形態２＞
図２８は、実施の形態２にかかる薄型アンテナ２の第１構成例を示す斜視図である。また、図２９は、実施の形態２にかかる薄型アンテナ２の第１構成例を示す断面図である。

【0065】

薄型アンテナ２は、薄型アンテナ１ａと比較して、グランド板１１の代わりにグランド板２１を備える。グランド板２１は、凹み部２１ａを有する。凹み部２１ａは、グランド板１１の主面に凹となるように形成されている。

【0066】

具体的には、凹み部２１ａは、４つの側板２１ｓと、底板２１ｂと、によって形成されている。凹み部２１ａの空間領域は、直方体の形状を有する。薄型アンテナ２の構成要素のうち、グランド板２１以外の構成要素（給電線１７、給電板１４、容量板１２＿１～１２＿４、及び、接続板１３＿１～１３＿４）は、凹み部２１ａの空間領域に設置されている（埋め込まれている）。

【0067】

図３０は、薄型アンテナ２の整合特性のシミュレーション結果を示す図である。図３０では、高周波信号の最低使用周波数ｆが０．９６ＧＨｚ、最低使用周波数ｆの波長をλとすると、凹み部２１ａの底板２１ｂは、一辺の長さが０．６４λの正方形の平面形状を有し、凹み部２１ａの側板２１ｓの高さ（ｚ軸方向の長さ）は０．１λとなっている。また、各容量板１２の直径は０．１３λとなっている。その他の条件は、薄型アンテナ１のシミュレーションの条件と同じである。

【0068】

図３０に示すように、薄型アンテナ２のＳパラメータＳ１１は、０．９３ＧＨｚ～１．２５ＧＨｚの範囲において－１６．８ｄＢ以下を示している。これは、ＶＳＷＲが１．３４以下に相当する。つまり、薄型アンテナ２は、良好な整合特性を実現している。

【0069】

図３１は、薄型アンテナ２の仰角面（図２８におけるｚｘ平面及びｙｚ平面）の放射パターン特性のシミュレーション結果を示す図である。図３１では、θ＝０度が天頂方向（ｚ軸プラス方向）を表し、θ＝９０度が水平方向（ｘ軸及びｙ軸のぞれぞれのプラス方向）、θ＝－９０度が水平方向（ｘ軸及びｙ軸のそれぞれのマイナス方向）を表している。また、図３１では、０．９６ＧＨｚ、１．０９ＧＨｚ、１．２２ＧＨｚの３種類の周波数の高周波信号を用いてシミュレーションが行われている。図３１に示すように、何れの周波数の高周波信号が用いられた場合でも、θ＝約±５０度方向に利得最大となる放射パターン特性が形成されている。つまり、薄型アンテナ１は、ｚ軸に対して良好な指向特性（無指向性）を実現している。

【0070】

このように、本実施の形態にかかる薄型アンテナ２は、無指向性の放射パターン特性を実現しつつ、良好な整合特性を実現することができる。また、本実施の形態にかかる薄型アンテナ１は、容量板及び給電板からグランドへの静電結合によって、使用する周波数におけるインピーダンスを整合させることができるため、低姿勢化を実現することができる。それにより、本実施の形態にかかる薄型アンテナ２は、目立ちにくいアンテナとして、建物の天井等に設置されるモバイル通信用の基地局アンテナに活用されたり、空気抵抗を受けにくいアンテナとして、航空機や車両等に搭載されるアンテナに活用されたりすることができる。

【0071】

（薄型アンテナ２のその他の構成例）
図３２は、実施の形態２にかかる薄型アンテナ２の第２構成例を薄型アンテナ２ａとして示す斜視図である。図３３は、図３２に示す薄型アンテナ２ａの断面図である。

【0072】

薄型アンテナ２ａでは、薄型アンテナ２と比較して、凹み部２１ａの空間領域に設置される構成要素（給電線１７、給電板１４、容量板１２＿１～１２＿４及び接続板１３＿１～１３＿４）が、平面視上、給電点１５を中心に４５度回転した状態で設置されている。このように、凹み部２１ａの空間領域に設置される構成要素は、任意の向きに設定されてよい。

【0073】

図３４は、実施の形態２にかかる薄型アンテナ２の第３構成例を薄型アンテナ２ｂとして示す斜視図である。図３５は、図３４に示す薄型アンテナ２ｂの断面図である。

【0074】

薄型アンテナ２では、グランド板２１が矩形状の平面形状を有し、且つ、凹み部２１ａが矩形状の平面形状を有している。それに対し、薄型アンテナ２ｂでは、グランド板２１が円形の平面形状を有し、且つ、凹み部２１ａが円形の平面形状を有する。換言すると、薄型アンテナ２ｂでは、凹み部２１ａの空間領域が、円柱形状を有する。このように、グランド板２１及び凹み部２１ａの形状は、任意の形状に変更可能である。

【0075】

図３６は、実施の形態２にかかる薄型アンテナ２の第４構成例を薄型アンテナ２ｃとして示す斜視図である。図３７は、図３６に示す薄型アンテナ２ｃの断面図である。

【0076】

薄型アンテナ２ｃは、薄型アンテナ２ｂと比較して、凹み部２１ａの空間領域を覆うレドーム２２をさらに備える。それにより、薄型アンテナ２ｃは、凹み部２１ａの空間領域に、飛来物、雨、雪などが入り込むのを防ぐことができる。なお、レドーム２２は、薄型アンテナ２や薄型アンテナ２ａに対して設けられてもよい。

【0077】

以上、図面を参照して、本開示の実施の形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等が可能である。

【符号の説明】

【0078】

１ 薄型アンテナ
２ 薄型アンテナ
１１ グランド板
１２ 容量板
１３ 接続板
１４ 給電板
１５ 給電点
１６ 同軸コネクタ
１７ 給電線
２１ グランド板
２１ａ 凹み部
２１ｂ 底板
２１ｓ 側板
２２ レドーム
１６１ 接続部
１６２ 外部導体
１６３ 中心導体
１０１～１０６ ビス
２０１～２０４ ブラケット
３０１～３０３ ビス
４０１～４０２ ブラケット
５０１～５０２ ビス

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】

【図34】

【図35】

【図36】

【図37】