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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-03-15
(45)【発行日】2024-03-26
(54)【発明の名称】板状アンテナ
(51)【国際特許分類】
H01Q 13/08 20060101AFI20240318BHJP
H01Q 1/32 20060101ALN20240318BHJP
【ＦＩ】
H01Q13/08
H01Q1/32 Z
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2020042244
(22)【出願日】2020-03-11
(65)【公開番号】P2021145223
(43)【公開日】2021-09-24
【審査請求日】2023-01-06
(73)【特許権者】
【識別番号】000227892
【氏名又は名称】日本アンテナ株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】318006365
【氏名又は名称】ＪＲＣモビリティ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100102635
【弁理士】
【氏名又は名称】浅見 保男
(74)【代理人】
【識別番号】100199820
【弁理士】
【氏名又は名称】西脇 博志
(72)【発明者】
【氏名】安住 健二
(72)【発明者】
【氏名】小島 正雄
(72)【発明者】
【氏名】羽柴 晶博
【審査官】白井 亮
(56)【参考文献】
【文献】特開２００４－２９７３４０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－３１８２８２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２００６－５００８２１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０９－１６７９０８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－０８７０４８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０６－１５２２１１（ＪＰ，Ａ）
【文献】欧州特許出願公開第０１０６３７２１（ＥＰ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｑ １３／０８
Ｈ０１Ｑ １／３２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
矩形状の上面板と、該上面板の４縁から立設する４つの立設壁からなる第１側面板からなる下面が開口された箱状の上ケースと、矩形状の下面板と、該下面板の４縁から立設する４つの立設壁からなる第２側面板からなる上面が開口された箱状の下ケースとを備え、前記上ケースの開口と前記下ケースの開口とを閉塞するよう前記上ケースを前記下ケースに嵌挿することにより構成された収納ケースと、矩形状のアース素子と、該アース素子上に第１所定間隔で配置された前記アース素子より小さい矩形状の励振素子と、該励振素子に給電する給電ケーブルとからなり、前記収納ケース内に収納されるアンテナモジュールと、
前記下面板上に固着される前記アース素子より小さい矩形状の無給電素子とを備え、
前記無給電素子は、前記収納ケース内に収納されたアンテナモジュールにおける前記アース素子から第２所定間隔で下方に配置されることを特徴とする板状アンテナ。
【請求項2】
前記アース素子と前記励振素子との間に前記第１所定間隔の高さとされた絶縁性のスペーサが設けられ、該スペーサの上面から上方へ突出する第１ボスを前記励振素子に設けられた位置決め孔に嵌挿することにより、前記励振素子が位置決めされて前記スペーサに固着されることを特徴とする請求項１に記載の板状アンテナ。
【請求項3】
前記スペーサの下面から下方へ突出する突部を、前記アース素子に設けられた挿通孔へ嵌挿することにより、前記アース素子が位置決めされて前記スペーサに固着され、もって、前記励振素子と前記アース素子とが位置決めされることを特徴とする請求項２に記載の板状アンテナ。
【請求項4】
前記下面板から立設された挿入壁を前記アース素子の側縁に設けられた位置決め溝に嵌挿することにより、前記アンテナモジュールが前記下ケースに位置決めされて固着されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の板状アンテナ。
【請求項5】
前記下面板から上方へ突出する第２ボスを前記無給電素子に設けられた嵌合孔に嵌挿することにより、前記無給電素子が位置決めされて前記下ケースに固着され、もって、前記無給電素子が前記アース素子に位置決めされることを特徴とする請求項４に記載の板状アンテナ。
【請求項6】
前記第１側面板の内側面から下方へ突出する第２係合手段が形成されていると共に、前記第２側面板の内側面に凹状の係合部が形成され、前記上ケースを前記下ケースに嵌挿した際に、前記第２係合手段が前記係合部に係合されて、前記上ケースが前記下ケースに固着されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の板状アンテナ。
【請求項7】
正方形状とされた前記励振素子の１辺の幅が約１９ｍｍ、長方形状とされた前記無給電素子の長辺の長さが約２０ｍｍ、正方形状とされた前記アース素子の１辺の幅が約２６ｍｍ、前記第１所定間隔が約２ｍｍ、前記第２所定間隔が約３ｍｍとされた場合に、設計周波数の波長をλとしたときに、所定の半値角が得られる前記無給電素子の短辺の長さを、約０．２１λまで短くできることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の板状アンテナ。
【請求項8】
正方形状とされた前記励振素子の１辺の幅が約１９ｍｍ、長方形状とされた前記無給電素子の長辺の長さが約２０ｍｍで短辺の長さが約１７ｍｍ、前記第１所定間隔が約２ｍｍ、前記第２所定間隔が約３ｍｍとされた場合に、設計周波数の波長をλとしたときに、所定の半値角が得られる正方形状とされた前記アース素子の１辺の長さを、約０．４８λまで短くできることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の板状アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、小型化した板状アンテナにおいて所望の半値角を得ることができる板状アンテナに関する。
【背景技術】
【0002】
ＤＳＲＣ（Dedicated Short Range Communication）といわれる狭域通信システムが知られている。ＤＳＲＣは、電波の到達距離が数メートルないし数十メートルの無線通信システムのことで、ＥＴＣ（Electronic Toll Collection Systems：自動料金収受システム）やＩＴＳ（Intelligent Transport Systems：高度道路交通システム）に用いられている。ＥＴＣは、自動車が高速道路などの料金所を通過する際、ゲートに設置されたアンテナと車両に搭載した車載機との間で通信を行い、自動的に料金の支払いを行うシステムである。ＥＴＣを採用すると、料金所において停止する必要がなくなることから、自動車がゲートを通過する所要時間が大幅に短縮される。このため、料金所付近の交通渋滞を緩和することができると共に、排出ガスを低減することができる。
【0003】
また、ＩＴＳは、カー・ナビゲーション・システム（以下、「カーナビ」という）など自動車をインテリジェント化するシステムと、広域交通管制システムなど道路をインテリジェント化するシステムを融合させた交通システムである。例えば、カーナビにはＶＩＣＳ（登録商標）（Vehicle Information and Communication System：道路交通情報通信システム）との連携が可能とされたシステムがある。このような場合にＩＴＳを用いて、警察が収集した一般路の情報と首都高速道路公団・日本道路公団などが収集した高速道路の情報とをＶＩＣＳ（登録商標）センターが編集して発信する。そして、この情報をカーナビが受信すると渋滞を迂回するルート等を検索してモニターに表示することができるようになる。
【0004】
ＤＳＲＣやＥＴＣのアンテナとしては、一般に、板状アンテナが用いられている。従来の板状アンテナ１００の構成を図２０ないし図２２に示す。図２０は従来の板状アンテナ１００の構成を示す平面図であり、図２１は従来の板状アンテナ１００の構成を示す下面図であり、図２２は従来の板状アンテナ１００の構成を示す側面図である。
これらの図に示す従来の板状アンテナ１００は、正方形状とされた金属製のアース素子１１１上にスペーサ１１４を介して正方形状とされた金属製の励振素子１１０が所定間隔になるように配置されている。励振素子１１０には、左下と右上に縮退分離素子が設けられており、縮退分離素子は直角三角形状のＣカットで構成されている。励振素子１１０には給電ケーブル１１２から給電されている。この場合、給電ピン１１０ａが励振素子１１０の所定位置に設けられており、給電ピン１１０ａは、絶縁性のスペーサ１１４内に挿通されて、アース素子１１１の裏面において給電ケーブル１１２の中心導体にハンダ付け等により接続されている。また、給電ケーブル１１２のシールド導体はアース素子１１１の裏面にハンダ付け等により接続されて、板状アンテナ１００は給電ケーブル１１２により給電されるようになる。すなわち、給電ケーブル１１２の一端に接続された通信機器からの送信信号は板状アンテナ１００に給電されて右旋円偏波が放射され、板状アンテナ１００で受信された右旋円偏波の受信信号は給電ケーブル１１２を伝播して通信機器に供給されるようになる。
これらの図に示す従来の板状アンテナ１００は、正方形状とされた金属製のアース素子１１１上にスペーサ１１４を介して正方形状とされた金属製の励振素子１１０が所定間隔になるように配置されている。励振素子１１０には、左下と右上に縮退分離素子が設けられており、縮退分離素子は直角三角形状のＣカットで構成されている。励振素子１１０には給電ケーブル１１２から給電されている。この場合、給電ピン１１０ａが励振素子１１０の所定位置に設けられており、給電ピン１１０ａは、絶縁性のスペーサ１１４内に挿通されて、アース素子１１１の裏面において給電ケーブル１１２の中心導体にハンダ付け等により接続されている。また、給電ケーブル１１２のシールド導体はアース素子１１１の裏面にハンダ付け等により接続されて、板状アンテナ１００は給電ケーブル１１２により給電されるようになる。すなわち、給電ケーブル１１２の一端に接続された通信機器からの送信信号は板状アンテナ１００に給電されて右旋円偏波が放射され、板状アンテナ１００で受信された右旋円偏波の受信信号は給電ケーブル１１２を伝播して通信機器に供給されるようになる。
【0005】
板状アンテナ１００が、５．８ＧＨｚ帯を利用したＥＴＣ用のアンテナとされた場合の寸法例を挙げると、図２０に示す励振素子１１０の同じ寸法とされる横幅と縦幅の長さＷ２２は約２１ｍｍとされ、図２０に示すアース素子１１１の同じ寸法とされる横幅と縦幅の長さＷ２１は約２６ｍｍとされ、図２１に示す励振素子１１０とアース素子１１１との間隔であるスペーサ１１４の長さＤ２１は約３ｍｍとされる。ここで、５．８ＧＨｚの自由空間波長をλとすると、Ｗ２１は約０．５λとなり、Ｗ２２は約０．４１λとなる。このような寸法とされた場合の周波数５．８ＧＨｚにおける方位角に対する放射強度特性を図２３のグラフに示す。図２３を参照すると、放射強度のピーク値は＋７．４ｄＢとされその方位角は＋２．８０°が得られており、放射強度が３ｄＢ低下する方位角範囲である半値角は７１．３２°が得られている。
【0006】
次に、従来の板状アンテナ１００において、アース素子１１１の横幅と縦幅の長さＷ２１を変えた際の半値角の変化について示す。
アース素子１１１の長さＷ２１を除いて上記した寸法とされた際の従来の板状アンテナ１００において、周波数５．８ＧＨｚにおけるアース素子１１１の長さＷ２１に対する半値角の特性を図２４に示す。図２４ではアース素子１１１の長さＷ２１を２０ｍｍ～５０ｍｍまで変えたときの半値角特性を示しており、図２４を参照すると、長さＷ２１を２０ｍｍから５０ｍｍまで長くするにつれて半値角は約７３°から約６３°まで小さくなっていき放射ビームが次第に狭まっていくことが分かる。長さＷ２１が約３１ｍｍを超えた時に目標とする７０°の半値角が得られる。ここで、５．８ＧＨｚの自由空間波長をλとすると、約３１ｍｍの長さＷ２１は約０．６λと表される。すなわち、アース素子１１１の長さＷ２１を約０．６λ以上とすることで７０°以下の半値角とされた指向性を得ることができるようになる。
上記した従来の板状アンテナ１００の一例が特許文献１ないし特許文献３にそれぞれ記載されている。
アース素子１１１の長さＷ２１を除いて上記した寸法とされた際の従来の板状アンテナ１００において、周波数５．８ＧＨｚにおけるアース素子１１１の長さＷ２１に対する半値角の特性を図２４に示す。図２４ではアース素子１１１の長さＷ２１を２０ｍｍ～５０ｍｍまで変えたときの半値角特性を示しており、図２４を参照すると、長さＷ２１を２０ｍｍから５０ｍｍまで長くするにつれて半値角は約７３°から約６３°まで小さくなっていき放射ビームが次第に狭まっていくことが分かる。長さＷ２１が約３１ｍｍを超えた時に目標とする７０°の半値角が得られる。ここで、５．８ＧＨｚの自由空間波長をλとすると、約３１ｍｍの長さＷ２１は約０．６λと表される。すなわち、アース素子１１１の長さＷ２１を約０．６λ以上とすることで７０°以下の半値角とされた指向性を得ることができるようになる。
上記した従来の板状アンテナ１００の一例が特許文献１ないし特許文献３にそれぞれ記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【文献】特開２００２－１３５０４５号公報
【文献】特開２００５－２６９５１８号公報
【文献】特開２００８－１０９２５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
最近では、設計周波数の波長をλとした際に板状アンテナのアンテナ部分の大きさが約０．５λ以下に小型化されても、半値角として７０°以下が得られる板状アンテナが求められている。７０°以下の半値角により、所望の方向以外からの電波を受けない指向性とすることができる。しかしながら、従来の板状アンテナ１００ではアース素子１１１の横幅と縦幅の長さＷ２１を約２６ｍｍ（約０．５λ）とすると、半値角が７０°を超えてしまい、半値角が７０°以下のビームが絞られた指向性を得るためには、従来の板状アンテナ１００においては図２４に示すようにアース素子の幅が０．６λを超える大きさとなり、約０．５λ以下の大きさに小型化できないことになる。すなわち、必要とする指向性になるよう制御するには、要求される小型化の大きさを超えるアース素子が必要とされることになり、小型化した板状アンテナにおいて所望の半値角を得ることが困難になると云う問題点があった。
そこで、本発明は、小型化した板状アンテナにおいて所望の半値角を得ることができる板状アンテナを提供することを目的としている。
そこで、本発明は、小型化した板状アンテナにおいて所望の半値角を得ることができる板状アンテナを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記本発明の目的を達成することができる本発明の板状アンテナは、矩形状の上面板と、該上面板の４縁から立設する４つの立設壁からなる第１側面板からなる下面が開口された箱状の上ケースと、矩形状の下面板と、該下面板の４縁から立設する４つの立設壁からなる第２側面板からなる上面が開口された箱状の下ケースとを備え、前記上ケースの開口と前記下ケースの開口とを閉塞するよう前記上ケースを前記下ケースに嵌挿することにより構成された収納ケースと、矩形状のアース素子と、該アース素子上に第１所定間隔で配置された前記アース素子より小さい矩形状の励振素子と、該励振素子に給電する給電ケーブルとからなり、前記収納ケース内に収納されるアンテナモジュールと、前記下面板上に固着される前記アース素子より小さい矩形状の無給電素子とを備え、前記無給電素子は、前記収納ケース内に収納されたアンテナモジュールにおける前記アース素子から第２所定間隔で下方に配置されることを最も主要な特徴としている。
【0010】
また、上記本発明の板状アンテナは、前記アース素子と前記励振素子との間に前記第１所定間隔の高さとされた絶縁性のスペーサが設けられ、該スペーサの上面から上方へ突出する第１ボスを前記励振素子に設けられた位置決め孔に嵌挿することにより、前記励振素子が位置決めされて前記スペーサに固着されることを主要な特徴としている。
さらに、上記本発明の板状アンテナは、前記スペーサの下面から下方へ突出する突部を、前記アース素子に設けられた挿通孔へ嵌挿することにより、前記アース素子が位置決めされて前記スペーサに固着され、もって、前記励振素子と前記アース素子とが位置決めされることを主要な特徴としている。
さらにまた、上記本発明の板状アンテナは、前記下面板から立設された挿入壁を前記アース素子の側縁に設けられた位置決め溝に嵌挿することにより、前記アンテナモジュールが前記下ケースに位置決めされて固着されることを主要な特徴としている。
さらにまた、上記本発明の板状アンテナは、前記下面板から上方へ突出する第２ボスを前記無給電素子に設けられた嵌合孔に嵌挿することにより、前記無給電素子が位置決めされて前記下ケースに固着され、もって、前記無給電素子が前記アース素子に位置決めされることを主要な特徴としている。
さらにまた、上記本発明の板状アンテナは、前記第１側面板の内側面から下方へ突出する第２係合手段が形成されていると共に、前記第２側面板の内側面に凹状の係合部が形成され、前記上ケースを前記下ケースに嵌挿した際に、前記第２係合手段が前記係合部に係合されて、前記上ケースが前記下ケースに固着されることを主要な特徴としている。
さらにまた、上記本発明の板状アンテナは、前記無給電素子は長方形状とされており、設計周波数の波長をλとしたときに、所定の半値角が得られる前記無給電素子の１辺の長さを、約０．２１λまで短くできることを主要な特徴としている。
さらにまた、上記本発明の板状アンテナは、前記アース素子は正方形状とされており、設計周波数の波長をλとしたときに、所定の半値角が得られる前記アース素子の１辺の長さを、約０．４８λまで短くできることを主要な特徴としている。
さらに、上記本発明の板状アンテナは、前記スペーサの下面から下方へ突出する突部を、前記アース素子に設けられた挿通孔へ嵌挿することにより、前記アース素子が位置決めされて前記スペーサに固着され、もって、前記励振素子と前記アース素子とが位置決めされることを主要な特徴としている。
さらにまた、上記本発明の板状アンテナは、前記下面板から立設された挿入壁を前記アース素子の側縁に設けられた位置決め溝に嵌挿することにより、前記アンテナモジュールが前記下ケースに位置決めされて固着されることを主要な特徴としている。
さらにまた、上記本発明の板状アンテナは、前記下面板から上方へ突出する第２ボスを前記無給電素子に設けられた嵌合孔に嵌挿することにより、前記無給電素子が位置決めされて前記下ケースに固着され、もって、前記無給電素子が前記アース素子に位置決めされることを主要な特徴としている。
さらにまた、上記本発明の板状アンテナは、前記第１側面板の内側面から下方へ突出する第２係合手段が形成されていると共に、前記第２側面板の内側面に凹状の係合部が形成され、前記上ケースを前記下ケースに嵌挿した際に、前記第２係合手段が前記係合部に係合されて、前記上ケースが前記下ケースに固着されることを主要な特徴としている。
さらにまた、上記本発明の板状アンテナは、前記無給電素子は長方形状とされており、設計周波数の波長をλとしたときに、所定の半値角が得られる前記無給電素子の１辺の長さを、約０．２１λまで短くできることを主要な特徴としている。
さらにまた、上記本発明の板状アンテナは、前記アース素子は正方形状とされており、設計周波数の波長をλとしたときに、所定の半値角が得られる前記アース素子の１辺の長さを、約０．４８λまで短くできることを主要な特徴としている。
【発明の効果】
【0011】
本発明の板状アンテナは、アース素子上に所定間隔でアース素子より小さい励振素子が配置され、アース素子の下にアース素子より小さい無給電素子が配置されているので、設計周波数の波長をλとした際に励振素子および無給電素子より大きいアース素子の大きさが約０．５λ以下に小型化されても、所望の方向以外からの電波を受けない指向性となる半値角が得られる板状アンテナとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明の実施例の板状アンテナの構成を示す平面図である。
【図2】本発明の実施例の板状アンテナの構成を断面図で示す側面図である。
【図3】本発明の実施例の板状アンテナの構成を斜視図で示す分解組立図である。
【図4】本発明の板状アンテナにおけるアンテナモジュールの構成を示す平面図である。
【図5】本発明の板状アンテナにおけるアンテナモジュールの構成を示す下面図である。
【図6】本発明の板状アンテナにおけるアンテナモジュールの構成を示す背面図である。
【図7】本発明の板状アンテナにおけるアンテナモジュールの構成を示す左側面図である。
【図8】本発明の板状アンテナにおけるアンテナモジュールの構成を示す右側面図である。
【図9】本発明の板状アンテナにおける上ケースの構成を示す平面図、側面図、正面図である。
【図10】本発明の板状アンテナにおける下ケースの構成を示す斜視図、平面図、側面図である。
【図11】本発明の板状アンテナにおけるスペーサの構成を示す斜視図、平面図、正面図、側面図である。
【図12】本発明の板状アンテナにおける励振素子の構成を示す斜視図、正面図、左側面図、右側面図である。
【図13】本発明の板状アンテナにおけるアース素子の構成を示す平面図、側面図、背面図である。
【図14】本発明の板状アンテナにおける無給電素子の構成を示す平面図、側面図である。
【図15】本発明の板状アンテナにおける保持金具の構成を示す斜視図、下面図、側面図である。
【図16】本発明の板状アンテナにおける給電ケーブルの構成を示す斜視図である。
【図17】本発明の板状アンテナにおける方位角に対する放射強度特性を示す図である。
【図18】本発明の板状アンテナにおける無給電素子の長さに対する半値角の特性を示す図である。
【図19】本発明の板状アンテナにおけるアース素子の幅に対する半値角の特性を示す図である。
【図20】従来の板状アンテナの構成を示す平面図である。
【図21】従来の板状アンテナの構成を示す下面図である。
【図22】従来の板状アンテナの構成を示す側面図である。
【図23】従来の板状アンテナにおける方位角に対する放射強度特性を示す図である。
【図24】従来の板状アンテナにおけるアース素子の長さに対する半値角の特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
［本発明の実施例］
本発明にかかる実施例の板状アンテナ１の構成を図１および図２に示す。図１は板状アンテナ１の構成を示す平面図であり、図２は板状アンテナ１の構成を中心線であるａ－ａ線で板状アンテナ１を切断したａ－ａ断面図で示す下面図である。
これらの図に示す本発明の実施例の板状アンテナ１は、合成樹脂製の上ケース１０と下ケース１１とからなる収納ケース０を備え、収納ケース０にアンテナモジュール５と無給電素子１６とが収納されている。収納ケース０は正方形状の断面とされ、その１辺の長さがＷ１とされ、収納ケース０の高さはＨ１とされる。アンテナモジュール５は、励振素子１３とスペーサ１４とアース基板１５と給電ケーブル１２とから構成され、その詳細は後述する。図２に示すように、励振素子１３はスペーサ１４の高さに相当する所定間隔だけアース基板１５の上に離隔されて配置されており、アース基板１５はプリント基板とされて、アース基板１５の表面と裏面にプリントからなるアース素子１５ａが形成されている。また、アース基板１５の裏面には給電回路が形成されており、この給電回路から給電ピンを介して励振素子１３に給電されている。励振素子１３とアース素子１５ａからなるアンテナは、円偏波を送受信することができる。また、本発明にかかる板状アンテナ１は、無給電素子１６を備えることを特徴的な構成としており、無給電素子１６はアース基板１５の裏面の下に所定間隔離れて配置されている。無給電素子１６は、下ケース１１の上面に接するよう配置されている。
本発明にかかる実施例の板状アンテナ１の構成を図１および図２に示す。図１は板状アンテナ１の構成を示す平面図であり、図２は板状アンテナ１の構成を中心線であるａ－ａ線で板状アンテナ１を切断したａ－ａ断面図で示す下面図である。
これらの図に示す本発明の実施例の板状アンテナ１は、合成樹脂製の上ケース１０と下ケース１１とからなる収納ケース０を備え、収納ケース０にアンテナモジュール５と無給電素子１６とが収納されている。収納ケース０は正方形状の断面とされ、その１辺の長さがＷ１とされ、収納ケース０の高さはＨ１とされる。アンテナモジュール５は、励振素子１３とスペーサ１４とアース基板１５と給電ケーブル１２とから構成され、その詳細は後述する。図２に示すように、励振素子１３はスペーサ１４の高さに相当する所定間隔だけアース基板１５の上に離隔されて配置されており、アース基板１５はプリント基板とされて、アース基板１５の表面と裏面にプリントからなるアース素子１５ａが形成されている。また、アース基板１５の裏面には給電回路が形成されており、この給電回路から給電ピンを介して励振素子１３に給電されている。励振素子１３とアース素子１５ａからなるアンテナは、円偏波を送受信することができる。また、本発明にかかる板状アンテナ１は、無給電素子１６を備えることを特徴的な構成としており、無給電素子１６はアース基板１５の裏面の下に所定間隔離れて配置されている。無給電素子１６は、下ケース１１の上面に接するよう配置されている。
【0014】
［本発明にかかる板状アンテナにおける各部品の説明］
図３ないし図８の説明を行う前に、本発明の実施例の板状アンテナ１を構成する各部品の説明を図９ないし図１６を参照して説明する。
図９（ａ）（ｂ）（ｃ）に上ケース１０の構成を示す。図９（ａ）は上ケース１０の構成を示す平面図であり、図９（ｂ）は上ケース１０の構成を示す側面図であり、図９（ｃ）は上ケース１０の構成を示す正面図である。
これらの図に示す上ケース１０は合成樹脂製とされており、下面が開口された箱状の形状とされている。上ケース１０は、正方形状の上面板１０ａと、上面板１０ａの周囲の４縁のそれぞれから上面板１０ａから下方に向かって次第に幅が広がるよう斜めに立設する矩形リング状とされた立設壁１０ｂとを有している。立設壁１０ｂの４つの角部は丸みを帯びており角部のそれぞれから下方へほぼ垂直に突出する断面が丸みを帯びた嵌入片１０ｃが設けられている。また、１つの立設壁１０ｂのほぼ中央の縁から下方へほぼ垂直に突出する半円状の溝が形成された押さえ片１０ｅが設けられている。さらに、押さえ片１０ｅが設けられている立設壁１０ｂにおいて、押さえ片１０ｅの両側における内側面から下方へほぼ垂直にそれぞれ突出する係合爪１０ｄが設けられ、この立設壁１０ｂに隣接する２つの立設壁１０ｂの角部近傍の内側面のそれぞれから下方へほぼ垂直に突出する係合爪１０ｄが設けられている。なお、押さえ片１０ｅが設けられている立設壁１０ｂに対向する立設壁１０ｂには係合爪１０ｄは設けられていない。各係合爪１０ｄの先端には上面板１０ａに向かって次第に幅が広くなるテーパ状の内側に向かう爪が形成されている。
図３ないし図８の説明を行う前に、本発明の実施例の板状アンテナ１を構成する各部品の説明を図９ないし図１６を参照して説明する。
図９（ａ）（ｂ）（ｃ）に上ケース１０の構成を示す。図９（ａ）は上ケース１０の構成を示す平面図であり、図９（ｂ）は上ケース１０の構成を示す側面図であり、図９（ｃ）は上ケース１０の構成を示す正面図である。
これらの図に示す上ケース１０は合成樹脂製とされており、下面が開口された箱状の形状とされている。上ケース１０は、正方形状の上面板１０ａと、上面板１０ａの周囲の４縁のそれぞれから上面板１０ａから下方に向かって次第に幅が広がるよう斜めに立設する矩形リング状とされた立設壁１０ｂとを有している。立設壁１０ｂの４つの角部は丸みを帯びており角部のそれぞれから下方へほぼ垂直に突出する断面が丸みを帯びた嵌入片１０ｃが設けられている。また、１つの立設壁１０ｂのほぼ中央の縁から下方へほぼ垂直に突出する半円状の溝が形成された押さえ片１０ｅが設けられている。さらに、押さえ片１０ｅが設けられている立設壁１０ｂにおいて、押さえ片１０ｅの両側における内側面から下方へほぼ垂直にそれぞれ突出する係合爪１０ｄが設けられ、この立設壁１０ｂに隣接する２つの立設壁１０ｂの角部近傍の内側面のそれぞれから下方へほぼ垂直に突出する係合爪１０ｄが設けられている。なお、押さえ片１０ｅが設けられている立設壁１０ｂに対向する立設壁１０ｂには係合爪１０ｄは設けられていない。各係合爪１０ｄの先端には上面板１０ａに向かって次第に幅が広くなるテーパ状の内側に向かう爪が形成されている。
【0015】
図１０（ａ）（ｂ）（ｃ）に下ケース１１の構成を示す。図１１（ａ）は下ケース１１の構成を示す斜視図であり、図１１（ｂ）は下ケース１１の構成を示す平面図であり、図１０（ｃ）は下ケース１１の構成を示す側面図である。
これらの図に示す下ケース１１は合成樹脂製とされており、上面が開口された箱状の形状とされている。下ケース１１は、正方形状の下面板１１ａと、下面板１１ａの周囲の４縁のそれぞれから下面板１１ａに対してほぼ垂直に立設する矩形リング状とされた立設壁１１ｂとを有している。立設壁１１ｂのそれぞれの角部は丸みを帯びており、コ字状を形成する３つの立設壁１１ｂのほぼ中央には中心に向かう所定長さの挿入壁１１ｇが垂直に立設されている。残る１つの立設壁１１ｂのほぼ中央に下端がほぼ半円形状とされた矩形状に切り欠かれた挿入部１１ｅが設けられており、この挿入部１１ｅの内側に位置して対向する２つの矩形板状の挟持片１１ｈが下面板１１ａから垂直に立設して設けられている。また、下面板１１ａのほぼ中央部に細長い円筒状の一対のボス１１ｄが互いに離隔されて垂直に立設されている。さらに、上ケース１０における係合爪１０ｄの位置に対応する位置であって、それぞれの立設壁１１ｂの内側面に凹状の係合部１１ｆが形成されている。係合部１１ｆは、係合爪１０ｄの爪が係合した際に容易に外れない角部を備える形状の凹部とされている。
これらの図に示す下ケース１１は合成樹脂製とされており、上面が開口された箱状の形状とされている。下ケース１１は、正方形状の下面板１１ａと、下面板１１ａの周囲の４縁のそれぞれから下面板１１ａに対してほぼ垂直に立設する矩形リング状とされた立設壁１１ｂとを有している。立設壁１１ｂのそれぞれの角部は丸みを帯びており、コ字状を形成する３つの立設壁１１ｂのほぼ中央には中心に向かう所定長さの挿入壁１１ｇが垂直に立設されている。残る１つの立設壁１１ｂのほぼ中央に下端がほぼ半円形状とされた矩形状に切り欠かれた挿入部１１ｅが設けられており、この挿入部１１ｅの内側に位置して対向する２つの矩形板状の挟持片１１ｈが下面板１１ａから垂直に立設して設けられている。また、下面板１１ａのほぼ中央部に細長い円筒状の一対のボス１１ｄが互いに離隔されて垂直に立設されている。さらに、上ケース１０における係合爪１０ｄの位置に対応する位置であって、それぞれの立設壁１１ｂの内側面に凹状の係合部１１ｆが形成されている。係合部１１ｆは、係合爪１０ｄの爪が係合した際に容易に外れない角部を備える形状の凹部とされている。
【0016】
図１１（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）にスペーサ１４の構成を示す。図１１（ａ）はスペーサ１４の構成を示す斜視図であり、図１１（ｂ）はスペーサ１４の構成を示す平面図であり、図１１（ｃ）はスペーサ１４の構成を示す正面図であり、図１１（ｄ）はスペーサ１４の構成を示す側面図である。
これらの図に示すスペーサ１４は合成樹脂製とされており、十字状の本体部１４ａにより構成されている。本体部１４ａは、ほぼ同じ長さの４本の断面矩形の細長い棒状部が互いにほぼ直交して配置されており、本体部１４ａは高さＤ２で形成されている。スペーサ１４の本体部１４ａには、隣接する２本の棒状部の中間に断面が矩形状の挿通孔１４ｃがそれそれ形成されている。また、十字状の本体部１４ａの上面の中央と挿通孔１４cが形成されていない棒状部の一方に細長い円筒状のボス１４ｄが形成されていると共に、十字状の本体部１４ａの下面の中央から突出する細長い円筒状の突部１４ｂが形成されている。
これらの図に示すスペーサ１４は合成樹脂製とされており、十字状の本体部１４ａにより構成されている。本体部１４ａは、ほぼ同じ長さの４本の断面矩形の細長い棒状部が互いにほぼ直交して配置されており、本体部１４ａは高さＤ２で形成されている。スペーサ１４の本体部１４ａには、隣接する２本の棒状部の中間に断面が矩形状の挿通孔１４ｃがそれそれ形成されている。また、十字状の本体部１４ａの上面の中央と挿通孔１４cが形成されていない棒状部の一方に細長い円筒状のボス１４ｄが形成されていると共に、十字状の本体部１４ａの下面の中央から突出する細長い円筒状の突部１４ｂが形成されている。
【0017】
図１２（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）に励振素子１３の構成を示す。図１２（ａ）は励振素子１３の構成を示す斜視図であり、図１２（ｂ）は励振素子１３の構成を示す正面図であり、図１２（ｃ）は励振素子１３の構成を示す左側面図であり、図１２（ｄ）は励振素子１３の構成を示す右側面図である。
これらの図に示す励振素子１３は導電性とされており、金属板を加工して作成することが可能とされている。励振素子１３は１辺の幅がＷ２の正方形状とされた本体部１３ａからなり、本体部１３ａのほぼ中央に位置決め孔１３ｃが形成されており、さらに、この位置決め孔１３ｃと離隔されて２つめの位置決め孔１３ｃが形成されている。この２つの位置決め孔１３ｃには，スペーサ１４の本体部１４ａの上面に形成されている一対のボス１４ｄがそれぞれ挿通される。これにより、励振素子１３はスペーサ１４に対して位置決めされてスペーサ１４に取り付けられる。また、本体部１３ａには２つの長孔１３ｂが形成されている。一方の長孔１３ｂは本体部１３ａの一辺にほぼ平行に形成され、他方の長孔１３ｂは隣接する他の一辺にほぼ平行して形成され、２つの長孔１３ｂはほぼ直行して本体部１３ａに形成されている。また、それぞれの長孔１３ｂは打ち抜かれて形成されており、長孔１３ｂを打ち抜いた細長い片が下方へ折り曲げられて本体部１３ａに対して垂直になるよう形成されている。この場合、ほぼ直交して形成された長孔１３ｂから折り曲げられた２つの片が第１給電ピン１８ａと第２給電ピン１８ｂとを構成ている。なお、一対の位置決め孔１３ｃにスペーサ１４の一対のボス１４ｄをそれぞれ挿通すると、第１給電ピン１８ａと第２給電ピン１８ｂとが、スペーサ１４に形成されている２つの挿通孔１４ｃにそれぞれ挿通されるようになる。なお、第１給電ピン１８ａと第２給電ピン１８ｂの長さはＬ４とされる。
これらの図に示す励振素子１３は導電性とされており、金属板を加工して作成することが可能とされている。励振素子１３は１辺の幅がＷ２の正方形状とされた本体部１３ａからなり、本体部１３ａのほぼ中央に位置決め孔１３ｃが形成されており、さらに、この位置決め孔１３ｃと離隔されて２つめの位置決め孔１３ｃが形成されている。この２つの位置決め孔１３ｃには，スペーサ１４の本体部１４ａの上面に形成されている一対のボス１４ｄがそれぞれ挿通される。これにより、励振素子１３はスペーサ１４に対して位置決めされてスペーサ１４に取り付けられる。また、本体部１３ａには２つの長孔１３ｂが形成されている。一方の長孔１３ｂは本体部１３ａの一辺にほぼ平行に形成され、他方の長孔１３ｂは隣接する他の一辺にほぼ平行して形成され、２つの長孔１３ｂはほぼ直行して本体部１３ａに形成されている。また、それぞれの長孔１３ｂは打ち抜かれて形成されており、長孔１３ｂを打ち抜いた細長い片が下方へ折り曲げられて本体部１３ａに対して垂直になるよう形成されている。この場合、ほぼ直交して形成された長孔１３ｂから折り曲げられた２つの片が第１給電ピン１８ａと第２給電ピン１８ｂとを構成ている。なお、一対の位置決め孔１３ｃにスペーサ１４の一対のボス１４ｄをそれぞれ挿通すると、第１給電ピン１８ａと第２給電ピン１８ｂとが、スペーサ１４に形成されている２つの挿通孔１４ｃにそれぞれ挿通されるようになる。なお、第１給電ピン１８ａと第２給電ピン１８ｂの長さはＬ４とされる。
【0018】
図１３（ａ）（ｂ）（ｃ）にアース基板１５の構成を示す。図１３（ａ）はアース基板１５の構成を示す平面図であり、図１３（ｂ）はアース基板１５の構成を示す側面図であり、図１３（ｃ）はアース基板１５の構成を示す背面図である。
これらの図に示すアース基板１５は、角部が斜めに切り取られた１辺の幅がＷ３とされ、厚さがＤ３とされた正方形状のプリント基板により構成されており、アース基板１５のおもて面の全面に形成されている金属箔によりアース素子１５ａが構成されているとともに、アース基板１５の裏面における中央部を除く部位に形成されている金属箔によりアース素子１５ａが構成されている。アース基板１５のおもて面のアース素子１５ａと裏面のアース素子１５ａとは複数設けられたスルーホール１５ｆにより接続されている。アース基板１５には３つの断面円形の挿通孔１５ｃがほぼ直角三角形の各角になるよう形成されており、ほぼ中央に形成された挿通孔１５ｃにはスペーサ１４の下面に形成されている突部１４ｂが挿通とされ、残る２つの挿通孔１５ｃにはスペーサ１４の挿通孔１４ｃから突出された励振素子１３の第１給電ピン１８ａと第２給電ピン１８ｂとがそれぞれ挿通される。これにより、スペーサ１４とアース基板１５とが位置決めされて固着され、スペーサ１４上に取り付けられた励振素子１３とアース基板１５とが所定の間隔Ｄ２を持って対向配置されるよう位置決めされる。さらに、アース基板１５の３縁のほぼ中央にそれぞれ断面矩形状の小さい位置決め溝１５ｂが形成されている。アース基板１５の残る縁の中央近傍に断面が細長い矩形状の取付孔１５ｅが所定間隔で２つ平行に対向して形成されている。また、この縁の両側とこの縁に隣接する２つの縁の角部の近傍にそれぞれ深さの浅い細長い長方形状の切欠１５ｇが形成されている。この４つの切欠１５ｇには上ケース１０の係合爪１０ｄが挿通可能とされる。
これらの図に示すアース基板１５は、角部が斜めに切り取られた１辺の幅がＷ３とされ、厚さがＤ３とされた正方形状のプリント基板により構成されており、アース基板１５のおもて面の全面に形成されている金属箔によりアース素子１５ａが構成されているとともに、アース基板１５の裏面における中央部を除く部位に形成されている金属箔によりアース素子１５ａが構成されている。アース基板１５のおもて面のアース素子１５ａと裏面のアース素子１５ａとは複数設けられたスルーホール１５ｆにより接続されている。アース基板１５には３つの断面円形の挿通孔１５ｃがほぼ直角三角形の各角になるよう形成されており、ほぼ中央に形成された挿通孔１５ｃにはスペーサ１４の下面に形成されている突部１４ｂが挿通とされ、残る２つの挿通孔１５ｃにはスペーサ１４の挿通孔１４ｃから突出された励振素子１３の第１給電ピン１８ａと第２給電ピン１８ｂとがそれぞれ挿通される。これにより、スペーサ１４とアース基板１５とが位置決めされて固着され、スペーサ１４上に取り付けられた励振素子１３とアース基板１５とが所定の間隔Ｄ２を持って対向配置されるよう位置決めされる。さらに、アース基板１５の３縁のほぼ中央にそれぞれ断面矩形状の小さい位置決め溝１５ｂが形成されている。アース基板１５の残る縁の中央近傍に断面が細長い矩形状の取付孔１５ｅが所定間隔で２つ平行に対向して形成されている。また、この縁の両側とこの縁に隣接する２つの縁の角部の近傍にそれぞれ深さの浅い細長い長方形状の切欠１５ｇが形成されている。この４つの切欠１５ｇには上ケース１０の係合爪１０ｄが挿通可能とされる。
【0019】
アース基板１５の裏面の中央部には、中央に菱形状に金属箔を取り除いたランド１５ｈが形成され、このランド１５ｈを取り囲むように菱形枠状の９０°位相回路１５ｇが形成されている。９０°位相回路１５ｇは９０°ハイブリッド回路で構成されており、端子Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４を有している。そして、９０°位相回路１５ｇを取り囲むようにアース素子１５ａが形成されている。中央に形成された挿通孔１５ｃはランド１５ｈに設けられており、残る２つの挿通孔１５ｃは９０°位相回路１５ｇの互いに９０°の位相差となる端子Ｐ２と端子Ｐ３とにそれぞれ設けられている。これにより、残る２つの挿通孔１５ｃに挿通された励振素子１３の第１給電ピン１８ａと第２給電ピン１８ｂとに互いに９０°の位相差を持つ給電信号が供給されるようになる。この場合、端子Ｐ１に入力された給電信号は端子Ｐ２から９０°位相が遅れて出力され、端子Ｐ３からは１８０°位相が遅れて出力される。
【0020】
図１４（ａ）（ｂ）に無給電素子１６の構成を示す。図１４（ａ）は無給電素子１６の構成を示す平面図であり、図１４（ｂ）は無給電素子１６の構成を示す側面図である。
これらの図に示す無給電素子１６は導電性とされており、金属板を加工して作成することが可能とされている。無給電素子１６は長方形状とされており、その短辺の長さがＬ１で長辺の長さがＬ２とされ、厚さがＤ４とされた本体部１６ａから構成されている。本体部１６ａの中央の両側には、断面円形の嵌合孔１６ｃがそれぞれ形成されている。この嵌合孔１６ｃには下ケース１１に形成されているボス１１ｄがそれぞれ挿通される。挿通させることにより、下ケース１１に対して位置決めされて無給電素子１６を取り付けることができる。また、本体部１６ａの長辺の一方に深さの浅い細長い長方形状の切欠１６ｂが形成されている。この切欠１６ｂには下ケース１１に形成されている挿入壁１１ｇが嵌挿されて、無給電素子１６を下ケース１１に対して位置決めすることができる。
これらの図に示す無給電素子１６は導電性とされており、金属板を加工して作成することが可能とされている。無給電素子１６は長方形状とされており、その短辺の長さがＬ１で長辺の長さがＬ２とされ、厚さがＤ４とされた本体部１６ａから構成されている。本体部１６ａの中央の両側には、断面円形の嵌合孔１６ｃがそれぞれ形成されている。この嵌合孔１６ｃには下ケース１１に形成されているボス１１ｄがそれぞれ挿通される。挿通させることにより、下ケース１１に対して位置決めされて無給電素子１６を取り付けることができる。また、本体部１６ａの長辺の一方に深さの浅い細長い長方形状の切欠１６ｂが形成されている。この切欠１６ｂには下ケース１１に形成されている挿入壁１１ｇが嵌挿されて、無給電素子１６を下ケース１１に対して位置決めすることができる。
【0021】
図１５（ａ）（ｂ）（ｃ）にケーブルクランプ１７の構成を示す。図１５（ａ）はケーブルクランプ１７の構成を示す斜視図であり、図１５（ｂ）はケーブルクランプ１７の構成を示す下面図であり、図１５（ｃ）はケーブルクランプ１７の構成を示す側面図である。
これらの図に示すケーブルクランプ１７は金属板を加工して作成されており、断面コ字状に形成されている。ケーブルクランプ１７は中央部に位置する平面状の頂部１７ａと、頂部１７ａの両側がほぼ平行になるよう垂直に折り曲げられて対向された一対の脚部１７ｂとから構成されている。ケーブルクランプ１７は、アース基板１５のおもて面の取付孔１５ｅに脚部１７ｂの先端部から挿通して、取付孔１５ｅを突き抜けた脚部１７ｂの間に給電ケーブル１２のシールド導体の部位を挟持させることにより、給電ケーブル１２のシールド導体をアース素子１５ａに接続している。ケーブルクランプ１７の幅はＬ５とされ、脚部１７ｂ同士の外側の長さはＬ６とされ、高さがＨ２とされている。
これらの図に示すケーブルクランプ１７は金属板を加工して作成されており、断面コ字状に形成されている。ケーブルクランプ１７は中央部に位置する平面状の頂部１７ａと、頂部１７ａの両側がほぼ平行になるよう垂直に折り曲げられて対向された一対の脚部１７ｂとから構成されている。ケーブルクランプ１７は、アース基板１５のおもて面の取付孔１５ｅに脚部１７ｂの先端部から挿通して、取付孔１５ｅを突き抜けた脚部１７ｂの間に給電ケーブル１２のシールド導体の部位を挟持させることにより、給電ケーブル１２のシールド導体をアース素子１５ａに接続している。ケーブルクランプ１７の幅はＬ５とされ、脚部１７ｂ同士の外側の長さはＬ６とされ、高さがＨ２とされている。
【0022】
図１６に給電ケーブル１２の構成を示す斜視図を示す。
図１６に示す給電ケーブル１２は、中心軸上に配置された中心導体１２ｄと、中心導体１２ｄを保持する高周波特性の良好な樹脂製の絶縁筒体１２ｃと絶縁筒体１２ｃを覆うように絶縁筒体１２ｃ上に同心で設けられ円筒状のシールド導体とシールド導体を保護するよう円筒状に形成された合成樹脂製の外被１２ａとから構成されている。そして、外被１２ａが除去されたシールド導体には金属製の断面円形のシールドリング１２ｂが嵌挿されている。
図１６に示す給電ケーブル１２は、中心軸上に配置された中心導体１２ｄと、中心導体１２ｄを保持する高周波特性の良好な樹脂製の絶縁筒体１２ｃと絶縁筒体１２ｃを覆うように絶縁筒体１２ｃ上に同心で設けられ円筒状のシールド導体とシールド導体を保護するよう円筒状に形成された合成樹脂製の外被１２ａとから構成されている。そして、外被１２ａが除去されたシールド導体には金属製の断面円形のシールドリング１２ｂが嵌挿されている。
【0023】
［本発明の実施例の板状アンテナの組立］
次に、本発明の実施例の板状アンテナ１の組み立ての手順について図３ないし図８を参照して説明する。図３は本発明の実施例の板状アンテナ１の構成を斜視図で示す分解組立図であり、図４は本発明の実施例の板状アンテナ１におけるアンテナモジュールの構成を示す平面図であり、図５は本発明の実施例の板状アンテナ１におけるアンテナモジュールの構成を示す下面図であり、図６は本発明の実施例の板状アンテナ１におけるアンテナモジュールの構成を示す背面図であり、図７は本発明の実施例の板状アンテナ１におけるアンテナモジュールの構成を示す左側面図であり、図８は本発明の実施例の板状アンテナ１におけるアンテナモジュールの構成を示す右側面図である。
次に、本発明の実施例の板状アンテナ１の組み立ての手順について図３ないし図８を参照して説明する。図３は本発明の実施例の板状アンテナ１の構成を斜視図で示す分解組立図であり、図４は本発明の実施例の板状アンテナ１におけるアンテナモジュールの構成を示す平面図であり、図５は本発明の実施例の板状アンテナ１におけるアンテナモジュールの構成を示す下面図であり、図６は本発明の実施例の板状アンテナ１におけるアンテナモジュールの構成を示す背面図であり、図７は本発明の実施例の板状アンテナ１におけるアンテナモジュールの構成を示す左側面図であり、図８は本発明の実施例の板状アンテナ１におけるアンテナモジュールの構成を示す右側面図である。
【0024】
本発明の実施例の板状アンテナ１を組み立てる際には、図３に示すように、スペーサ１４上に励振素子１３を配置して、スペーサ１４の一対のボス１４ｄにそれぞれ励振素子１３の位置決め孔１３ｃを挿通させて、励振素子１３をスペーサ１４上に取り付ける。この取り付けでは励振素子１３がスペーサ１４上に位置決めされて取り付けられ、励振素子１３の裏面から突出している第１給電ピン１８ａと第２給電ピン１８ｂとの２つの給電ピン１８ａ，１８ｂがそれぞれスペーサ１４の挿通孔１４ｃに挿通され、挿通孔１４ｃを突き抜けた第１給電ピン１８ａと第２給電ピン１８ｂとがスペーサ１４の裏面から突出する。次いで、アース基板１５のおもて面上に励振素子１３を取り付けたスペーサ１４を配置して、スペーサ１４の下面に形成されている突部１４ｂをアース基板１５の中央に形成されている挿通孔１５ｃに挿通させると共に、スペーサ１４の裏面から突出した第１給電ピン１８ａと第２給電ピン１８ｂとを、アース基板１５の残る２つの挿通孔１５ｃのそれぞれに挿通させる。次いで、アース基板１５の裏面において第１給電ピン１８ａと第２給電ピン１８ｂとを９０°位相回路１５ｇの端子Ｐ２と端子Ｐ３とにそれぞれハンダ付けされる。これにより、励振素子１３およびスペーサ１４が位置決めされてアース基板１５に固着され、励振素子１３とスペーサ１４とアース基板１５とが一体になるように固着される。
【0025】
次に、ケーブルクランプ１７の一対の脚部１７ｂをアース基板１５のおもて面から取付孔１５ｅに挿通し、頂部１７ａをおもて面の取付孔１５ｅの周囲にハンダ付けする。そして、給電ケーブル１２をアース基板１５の裏面に配置して、アース基板１５を突き抜けたケーブルクランプ１７の脚部１７ｂの間に給電ケーブル１２の先端部におけるシールド導体に嵌挿されたシールドリング１２ｂを挿入して挟持させる。次いで、給電ケーブル１２の中心導体１２ｄを９０°位相回路１５ｇの端子Ｐ１にハンダ付けにより接続すると共に、一対の脚部１７ｂの間に挟持されたシールド導体とシールドリング１２ｂと脚部１７ｂとをハンダ付けする。これにより、給電ケーブル１２が所定の位置に固着されると共に、給電ケーブル１２から給電された給電信号が互いに９０°の位相差を持って第１給電ピン１８ａと第２給電ピン１８ｂから出力される。この９０°の位相差を持つ給電信号が第１給電ピン１８ａと第２給電ピン１８ｂとを介して励振素子１３に給電され、励振素子１３から円偏波が放射されるようになる。この場合、第２給電ピン１８ｂからの給電信号は第１給電ピン１８ａからの給電信号より９０°位相が遅れるため、励振素子１３からは右旋円偏波が放射される。また、励振素子１３により受信された右旋円偏波の受信信号は、給電ケーブル１２を伝播して給電ケーブル１２が接続されている通信機器に供給されるようになる。
【0026】
このようにして図４ないし図８に示すアンテナモジュール５が組み立てられる。なお、図５ないし図８では無給電素子１６が図示されているが、無給電素子１６はアンテナモジュール５には取り付けられていない。後述するように、無給電素子１６は下ケース１１に取り付けられるが、図５ないし図８では説明の都合上で無給電素子１６を図示している。アンテナモジュール５において、アース基板１５の上面と励振素子１３との間隔は、スペーサ１４の高さであるＤ２となり、アース基板１５の下面と無給電素子１６との間隔はＤ１とされる。すなわち、励振素子１３とアース素子１５ａとの間隔はＤ２で、無給電素子１６とアース素子１５ａとの間隔はＤ１となる。
【0027】
次に、下ケース１１の２つのボス１１ｄを無給電素子１６の嵌合孔１６ｃに嵌合させると共に、無給電素子１６に形成されている切欠１６ｂに下ケース１１の挿入壁１１ｇを嵌挿させることで、下ケース１１の上面に接するよう載置した無給電素子１６を下ケース１１に取り付ける。これにより、無給電素子１６が下ケース１１に対して位置決めされて取り付けられる。そして、組み立てたアンテナモジュール５を無給電素子１６を取り付けた下ケース１１の上に配置して、下ケース１１内に収納する。この際に、アース基板１５の３つの位置決め溝１５ｂに下ケース１１の挿入壁１１ｇがそれぞれ嵌入されて、アース基板１５すなわちアンテナモジュール５が位置決めされて下ケース１１内に収納され、アース基板１５は無給電素子１６にも位置決めされるようになる。さらに、給電ケーブル１２が下ケース１１の挿入部１１ｅに上から挿入されて下ケース１１から外部へ給電ケーブル１２が引き出されるようになる。次いで、上ケース１０をアンテナモジュール５の上に載置し、上ケース１０を下ケース１１に嵌合する。この際に、上ケース１０の４つの嵌入片１０ｃが下ケース１１のそれぞれの丸みを帯びた角部に嵌入されると共に、上ケース１０の４つの係合爪１０ｄがアース基板１５に形成されている切欠１５ｇをそれぞれ通り抜けて下ケース１１の４つの係合部１１ｆのそれぞれに係合する。これにより、上ケース１０は下ケース１１に緊密に固着され、上ケース１０と下ケース１１とは容易に外れないようになり、本発明の実施例の板状アンテナ１が組み立てられる。
【0028】
［本発明にかかる板状アンテナの寸法および電気的特性］
上記説明した本発明の実施例の板状アンテナ１において、設計周波数を５．８ＧＨｚとした時に、励振素子１３の１辺の幅Ｗ２は約１９ｍｍ、アース基板１５の１辺の幅Ｗ３は約２６ｍｍ、無給電素子１６の短辺の長さＬ１は約１７ｍｍで長辺の長さＬ２は約２０ｍｍとされ、励振素子１３とアース素子１５ａとの間隔Ｄ２は約２ｍｍ、無給電素子１６とアース素子１５ａとの間隔Ｄ１が約３ｍｍとされる。また、この時の板状アンテナ１の収納ケース０の１辺の長さＷ１は約２９ｍｍとなり、その高さＨ１は約１０ｍｍとなる。さらに、スペーサ１４における十字状の本体部１４ａの縦横は励振素子１３の１辺の幅Ｗ２より若干短くされ、スペーサ１４の高さＤ２は約２ｍｍとされ、励振素子１３の第１給電ピン１８ａと第２給電ピン１８ｂとの長さＬ４は約４．２ｍｍとされ、アース基板１５の厚さＤ３は約１ｍｍとされ、無給電素子１６の厚さＤ４は約０．２ｍｍとされ、ケーブルクランプ１７の幅Ｌ５は約３ｍｍ、脚部１７ｂ同士の外側の長さＬ６は約３．５ｍｍ、高さＨ２は約４．１８ｍｍとされている。ここで、５．８ＧＨｚの自由空間波長をλとすると、長さＷ２は約０．３７λとなり、長さＷ３は約０．５λとなり、長さＬ１は約０．３３λ、長さＬ２は約０．４１λとなり、長さＤ１は約０．０５８λとなり、長さＤ２は約０．０３９λとなる。
上記説明した本発明の実施例の板状アンテナ１において、設計周波数を５．８ＧＨｚとした時に、励振素子１３の１辺の幅Ｗ２は約１９ｍｍ、アース基板１５の１辺の幅Ｗ３は約２６ｍｍ、無給電素子１６の短辺の長さＬ１は約１７ｍｍで長辺の長さＬ２は約２０ｍｍとされ、励振素子１３とアース素子１５ａとの間隔Ｄ２は約２ｍｍ、無給電素子１６とアース素子１５ａとの間隔Ｄ１が約３ｍｍとされる。また、この時の板状アンテナ１の収納ケース０の１辺の長さＷ１は約２９ｍｍとなり、その高さＨ１は約１０ｍｍとなる。さらに、スペーサ１４における十字状の本体部１４ａの縦横は励振素子１３の１辺の幅Ｗ２より若干短くされ、スペーサ１４の高さＤ２は約２ｍｍとされ、励振素子１３の第１給電ピン１８ａと第２給電ピン１８ｂとの長さＬ４は約４．２ｍｍとされ、アース基板１５の厚さＤ３は約１ｍｍとされ、無給電素子１６の厚さＤ４は約０．２ｍｍとされ、ケーブルクランプ１７の幅Ｌ５は約３ｍｍ、脚部１７ｂ同士の外側の長さＬ６は約３．５ｍｍ、高さＨ２は約４．１８ｍｍとされている。ここで、５．８ＧＨｚの自由空間波長をλとすると、長さＷ２は約０．３７λとなり、長さＷ３は約０．５λとなり、長さＬ１は約０．３３λ、長さＬ２は約０．４１λとなり、長さＤ１は約０．０５８λとなり、長さＤ２は約０．０３９λとなる。
【0029】
上記した寸法とされた際の本発明の実施例の板状アンテナ１において、周波数５．８ＧＨｚにおける方位角に対する放射強度特性を図１７に示す。図１７を参照すると、放射強度のピーク値として＋４．２２ｄＢが得られており、この時の方位角は＋０．４°となる。また、放射強度が３ｄＢ減衰するまでの方位角の範囲である半値角は６３．５５°が得られており、アース素子１５ａの１辺の長さが２６ｍｍとされた際に、ビームが絞られた半値角が７０°以下の指向性とされた放射強度特性が得られることが分かる。すなわち、本発明の実施例の板状アンテナ１では、設計周波数の波長をλとした際に板状アンテナ１のアンテナモジュール５の大きさが約０．５λ以下に小型化されても、７０°以下の半値角が得られる板状アンテナとすることができる。これにより、本発明の実施例の板状アンテナ１では、アンテナモジュール５の大きさが約０．５λ以下に小型化されても所望の方向以外からの電波を受けない指向性とすることができる。なお、図１７に示す方位角に対する放射強度特性は、５．７９ＧＨｚ～５．８４ＧＨｚの周波数帯域においてもほぼ同様の特性となる。
【0030】
次に、本発明の実施例の板状アンテナ１において、無給電素子１６の大きさを変えた際の半値角の変化について考察する。
無給電素子１６の短辺の長さＬ１を除いて上記した寸法とされた際の本発明の実施例の板状アンテナ１において、周波数５．８ＧＨｚにおける無給電素子１６の短辺の長さＬ１に対する半値角の特性を図１８に示す。図１８では、長さＬ１を５ｍｍ～２０ｍｍまで変えたときの半値角特性を示しており、図１８を参照すると、長さＬ１を５ｍｍから２０ｍｍまで長くするにつれて半値角は約７１°から約６３°まで小さくなっていき放射ビームが次第に狭まっていくことが分かる。長さＬ１が約１１ｍｍとなった時に目標とする７０°の半値角が得られる。ここで、５．８ＧＨｚの自由空間波長をλとすると、約１１ｍｍの長さＬ１は約０．２１λと表される。すなわち、本発明の実施例の板状アンテナ１では、無給電素子１６の短辺の長さＬ１を０．５λ以下である約０．２１λと短くして小型化しても、７０°以下の半値角が得られる板状アンテナとすることができる。これにより、本発明の実施例の板状アンテナ１では、無給電素子１６の短辺の長さＬ１を０．５λ以下である約０．２１λと短くして小型化しても、所望の方向以外からの電波を受けない指向性とすることができる。なお、図１８に示す長さＬ１に対する半値角の特性は、５．７９ＧＨｚ～５．８４ＧＨｚの周波数帯域においてもほぼ同様の特性となる。
無給電素子１６の短辺の長さＬ１を除いて上記した寸法とされた際の本発明の実施例の板状アンテナ１において、周波数５．８ＧＨｚにおける無給電素子１６の短辺の長さＬ１に対する半値角の特性を図１８に示す。図１８では、長さＬ１を５ｍｍ～２０ｍｍまで変えたときの半値角特性を示しており、図１８を参照すると、長さＬ１を５ｍｍから２０ｍｍまで長くするにつれて半値角は約７１°から約６３°まで小さくなっていき放射ビームが次第に狭まっていくことが分かる。長さＬ１が約１１ｍｍとなった時に目標とする７０°の半値角が得られる。ここで、５．８ＧＨｚの自由空間波長をλとすると、約１１ｍｍの長さＬ１は約０．２１λと表される。すなわち、本発明の実施例の板状アンテナ１では、無給電素子１６の短辺の長さＬ１を０．５λ以下である約０．２１λと短くして小型化しても、７０°以下の半値角が得られる板状アンテナとすることができる。これにより、本発明の実施例の板状アンテナ１では、無給電素子１６の短辺の長さＬ１を０．５λ以下である約０．２１λと短くして小型化しても、所望の方向以外からの電波を受けない指向性とすることができる。なお、図１８に示す長さＬ１に対する半値角の特性は、５．７９ＧＨｚ～５．８４ＧＨｚの周波数帯域においてもほぼ同様の特性となる。
【0031】
次に、本発明の実施例の板状アンテナ１において、アース素子１５ａの大きさを変えた際の半値角の変化について考察する。アース素子１５ａの寸法はアース基板１５の寸法と同等であるので、アース素子１５ａの１辺の長さはＷ３となる。
アース素子１５ａの１辺の長さＷ３を除いて上記した寸法とされた際の本発明の実施例の板状アンテナ１において、周波数５．８ＧＨｚにおけるアース素子１５ａの１辺の長さＷ３に対する半値角の特性を図１９に示す。図１９ではアース素子１５ａの１辺の長さＷ３を２０ｍｍ～５０ｍｍまで変えたときの半値角特性を示しており、図１９を参照すると、長さＷ３を２０ｍｍから５０ｍｍまで長くするにつれて半値角は約７３°から約６３°まで小さくなっていき放射ビームが次第に狭まっていくことが分かる。長さＷ３が約２５ｍｍとなった時に目標とする７０°の半値角が得られる。ここで、５．８ＧＨｚの自由空間波長をλとすると、約２５ｍｍの長さＷ３は約０．４８λと表される。すなわち、アース素子１５ａの１辺の長さＷ３を０．５λ以下である約０．４８λと短くしても、７０°以下の半値角が得られる板状アンテナとすることができる。これにより、本発明の実施例の板状アンテナ１では、アース素子１５ａの１辺の長さＷ３を０．５λ以下である約０．４８λと短くしても、所望の方向以外からの電波を受けない指向性とすることができる。なお、図１９に示す長さＷ３に対する半値角の特性は、５．７９ＧＨｚ～５．８４ＧＨｚの周波数帯域においてもほぼ同様の特性となる。
このように、アース素子１５ａの１辺の長さＷ３を約０．４８λの長さとアース素子１５ａを小型化しても半値角の目標である７０°の半値角を得ることができる。その際に、無給電素子１６は短辺の長さＬ１を約０．２１λとアース素子１５ａより小型化することができると共に、励振素子１３の１辺の長さＷ２は約０．３７λとアース素子１１より小型化することができる。このように、本発明にかかる板状アンテナ１においては、設計周波数の波長をλとした際に板状アンテナの大きさが約０．５λ以下に小型化されても、半値角として７０°以下を得ることができ、所望の方向以外からの電波を受けない指向性とすることができるようになる。
アース素子１５ａの１辺の長さＷ３を除いて上記した寸法とされた際の本発明の実施例の板状アンテナ１において、周波数５．８ＧＨｚにおけるアース素子１５ａの１辺の長さＷ３に対する半値角の特性を図１９に示す。図１９ではアース素子１５ａの１辺の長さＷ３を２０ｍｍ～５０ｍｍまで変えたときの半値角特性を示しており、図１９を参照すると、長さＷ３を２０ｍｍから５０ｍｍまで長くするにつれて半値角は約７３°から約６３°まで小さくなっていき放射ビームが次第に狭まっていくことが分かる。長さＷ３が約２５ｍｍとなった時に目標とする７０°の半値角が得られる。ここで、５．８ＧＨｚの自由空間波長をλとすると、約２５ｍｍの長さＷ３は約０．４８λと表される。すなわち、アース素子１５ａの１辺の長さＷ３を０．５λ以下である約０．４８λと短くしても、７０°以下の半値角が得られる板状アンテナとすることができる。これにより、本発明の実施例の板状アンテナ１では、アース素子１５ａの１辺の長さＷ３を０．５λ以下である約０．４８λと短くしても、所望の方向以外からの電波を受けない指向性とすることができる。なお、図１９に示す長さＷ３に対する半値角の特性は、５．７９ＧＨｚ～５．８４ＧＨｚの周波数帯域においてもほぼ同様の特性となる。
このように、アース素子１５ａの１辺の長さＷ３を約０．４８λの長さとアース素子１５ａを小型化しても半値角の目標である７０°の半値角を得ることができる。その際に、無給電素子１６は短辺の長さＬ１を約０．２１λとアース素子１５ａより小型化することができると共に、励振素子１３の１辺の長さＷ２は約０．３７λとアース素子１１より小型化することができる。このように、本発明にかかる板状アンテナ１においては、設計周波数の波長をλとした際に板状アンテナの大きさが約０．５λ以下に小型化されても、半値角として７０°以下を得ることができ、所望の方向以外からの電波を受けない指向性とすることができるようになる。
【0032】
［本発明にかかる板状アンテナの変形例］
本発明の実施例の板状アンテナ１においては、給電ケーブル１２の断線や部品の接続不良を給電ケーブル１２に接続された通信機側において検知する機能を付加することができる。このような機能を有させるには、図１３（ａ）に示すアース基板１５の裏面において、９０°位相線路１５ｇのプリントとアース素子１５ａとの間にダイアグ抵抗と云われるｋΩオーダの抵抗を接続する。これにより、給電ケーブル１２の中心導体１２ｄからの電流が９０°位相回路１５ｇとダイアグ抵抗とを通ってアース素子１５ａであるグランドに流れるようになる。アース素子１５ａには給電ケーブル１２のシールド導体が接続されていることから、正常な状態においては通信機側から板状アンテナ１の励振部とダイアグ抵抗の合成抵抗が見える。しかしながら、給電ケーブル１２の断線や部品の接続不良が発生すると、合成抵抗が開放端相当となるため、通信機側から給電ケーブル１２の断線や部品の接続不良を検知することができる。
また、９０°位相回路１５ｇのインピーダンス調整を、９０°位相回路１５ｇの角部とアース素子１５ａとの間にＬＣチップを接続することで行うことができる。
本発明の実施例の板状アンテナ１においては、給電ケーブル１２の断線や部品の接続不良を給電ケーブル１２に接続された通信機側において検知する機能を付加することができる。このような機能を有させるには、図１３（ａ）に示すアース基板１５の裏面において、９０°位相線路１５ｇのプリントとアース素子１５ａとの間にダイアグ抵抗と云われるｋΩオーダの抵抗を接続する。これにより、給電ケーブル１２の中心導体１２ｄからの電流が９０°位相回路１５ｇとダイアグ抵抗とを通ってアース素子１５ａであるグランドに流れるようになる。アース素子１５ａには給電ケーブル１２のシールド導体が接続されていることから、正常な状態においては通信機側から板状アンテナ１の励振部とダイアグ抵抗の合成抵抗が見える。しかしながら、給電ケーブル１２の断線や部品の接続不良が発生すると、合成抵抗が開放端相当となるため、通信機側から給電ケーブル１２の断線や部品の接続不良を検知することができる。
また、９０°位相回路１５ｇのインピーダンス調整を、９０°位相回路１５ｇの角部とアース素子１５ａとの間にＬＣチップを接続することで行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【0033】
以上説明した本発明にかかる実施例の板状アンテナにおいて、板状アンテナの設計周波数や寸法の値は、上記記載した値に限定されるものではなく、板状アンテナにおいて上記記載した機能および作用と同等の機能および作用を奏することができる値とされていれば、上記記載した値に限定されるものではない。すなわち、寸法の値には、上記記載した値の上下に許容範囲があり、この許容範囲は板状アンテナにおいて上記記載した機能および作用と同等の機能および作用を奏する範囲とされている。
以上説明した本発明の板状アンテナでは、ＤＳＲＣやＥＴＣのアンテナに適用することができ、５．７９ＧＨｚ～５．８４ＧＨｚとされる５．８ＧＨｚ帯を利用したＥＴＣ用のアンテナとすることができる。この際には、上記説明したように板状アンテナの大きさを小型化しても目標とする半値角の指向性を得ることができるようになる。また、本発明の板状アンテナでは９０°位相回路を９０°ハイブリッド回路で構成したが、これに限らず、２つの出力の位相差が９０°となる位相回路であればどのような位相回路でも用いることができる。また、本発明の板状アンテナは、右旋円偏波のアンテナとして説明したが、左旋円偏波のアンテナとしても良い。この場合は、第１給電ピンに第２給電ピンより９０°の位相が遅れた給電信号を９０°位相回路から供給するようにすればよい。
以上説明した本発明の板状アンテナでは、ＤＳＲＣやＥＴＣのアンテナに適用することができ、５．７９ＧＨｚ～５．８４ＧＨｚとされる５．８ＧＨｚ帯を利用したＥＴＣ用のアンテナとすることができる。この際には、上記説明したように板状アンテナの大きさを小型化しても目標とする半値角の指向性を得ることができるようになる。また、本発明の板状アンテナでは９０°位相回路を９０°ハイブリッド回路で構成したが、これに限らず、２つの出力の位相差が９０°となる位相回路であればどのような位相回路でも用いることができる。また、本発明の板状アンテナは、右旋円偏波のアンテナとして説明したが、左旋円偏波のアンテナとしても良い。この場合は、第１給電ピンに第２給電ピンより９０°の位相が遅れた給電信号を９０°位相回路から供給するようにすればよい。
【符号の説明】
【0034】
０ 収納ケース、１ 板状アンテナ、５ アンテナモジュール、１０ 上ケース、１０ａ 上面板、１０ｂ 立設壁、１０ｃ 嵌入片、１０ｄ 係合爪、１０ｅ 押さえ片、１１ 下ケース、１１ａ 下面板、１１ｂ 立設壁、１１ｄ ボス、１１ｅ 挿入部、１１ｆ 係合部、１１ｇ 挿入壁、１１ｈ 挟持片、１２ 給電ケーブル、１２ａ 外被、１２ｂ シールドリング、１２ｃ 絶縁筒体、１２ｄ 中心導体、１３ 励振素子、１３ａ 本体部、１３ｂ 長孔、１３ｃ 位置決め孔、１４ スペーサ、１４ａ 本体部、１４ｂ 突部、１４ｃ 挿通孔、１４ｄ ボス、１５ アース基板、１５ａ アース素子、１５ｂ 位置決め溝、１５ｃ 挿通孔、１５ｄ 係合孔、１５ｅ 取付孔、１５ｆ スルーホール、１５ｇ ９０°位相回路、１５ｇ 切欠、１５ｈ ランド、１６ 無給電素子、１６ａ 本体部、１６ｂ 切欠、１６ｃ 嵌合孔、１７ ケーブルクランプ、１７ａ 頂部、１７ｂ 脚部、１８ａ 第１給電ピン、１８ｂ 第２給電ピン、１００ 板状アンテナ、１１０ 励振素子、１１０ａ 給電ピン、１１１ アース素子、１１２ 給電ケーブル、１１４ スペーサ
【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】