特許 7514736 アンテナ装置

(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】2024-07-03

(45)【発行日】2024-07-11

(54)【発明の名称】アンテナ装置

(51)【国際特許分類】

   H01Q 19/10 20060101AFI20240704BHJP

   H01Q 1/22 20060101ALI20240704BHJP

   H01Q 9/16 20060101ALI20240704BHJP

   H01Q 15/14 20060101ALI20240704BHJP

【ＦＩ】

H01Q19/10

H01Q1/22 B

H01Q9/16

H01Q15/14 Z

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2020186666

(22)【出願日】2020-11-09

(65)【公開番号】P2022076307

(43)【公開日】2022-05-19

【審査請求日】2023-02-15

(73)【特許権者】

【識別番号】000004695

【氏名又は名称】株式会社ＳＯＫＥＮ

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【氏名又は名称】矢作 和行

(74)【代理人】

【識別番号】100121991

【弁理士】

【氏名又は名称】野々部 泰平

(74)【代理人】

【識別番号】100145595

【弁理士】

【氏名又は名称】久保 貴則

(72)【発明者】

【氏名】牛越 大樹

(72)【発明者】

【氏名】山下 拓也

【審査官】佐藤 当秀

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－１０７７８２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｑ １９／１０

Ｈ０１Ｑ １／２２

Ｈ０１Ｑ ９／１６

Ｈ０１Ｑ １５／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

誘電体基板（１２）と、
前記誘電体基板の表面に配置される地板（１１）と、
前記誘電体基板の裏面に周期的に配置される複数の導体パッチ（１３）と、
前記誘電体基板の裏面側に、前記導体パッチと間隔をあけて配置されるアンテナ素子（１５）と、
前記誘電体基板の裏面側に、前記導体パッチと間隔をあけて配置される導体物（１４）と、を有し、
前記導体物は、前記誘電体基板の平面方向において、前記アンテナ素子と間隔をあけて配置され、
隣接する前記導体パッチとの間隔および前記導体パッチの大きさは、前記アンテナ素子の共振周波数で複数の前記導体パッチが共振するように設定されており、
前記誘電体基板の裏面において、前記アンテナ素子の前記導体物側を前記アンテナ素子の内側とし、前記アンテナ素子の前記導体物側とは反対側を前記アンテナ素子の外側とすると、
前記アンテナ素子の外側に配置される前記導体パッチは、前記アンテナ素子の直下および前記アンテナ素子の内側に配置される前記導体パッチの寸法より大きいアンテナ装置。

【請求項2】

誘電体基板（１２）と、
前記誘電体基板の表面に配置される地板（１１）と、
前記誘電体基板の裏面に周期的に配置される複数の導体パッチ（１３）と、
前記誘電体基板の裏面側に、前記導体パッチと間隔をあけて配置されるアンテナ素子（１５）と、
前記誘電体基板の裏面側に、前記導体パッチと間隔をあけて配置される導体物（１４）と、を有し、
前記導体物は、前記誘電体基板の平面方向において、前記アンテナ素子と間隔をあけて配置され、
隣接する前記導体パッチとの間隔および前記導体パッチの大きさは、前記アンテナ素子の共振周波数で複数の前記導体パッチが共振するように設定されており、
前記誘電体基板は、前記地板よりも小さく、前記地板の端部に配置されているアンテナ装置。

【請求項3】

誘電体基板（１２）と、
前記誘電体基板の表面に配置される地板（１１）と、
前記誘電体基板の裏面に周期的に配置される複数の導体パッチ（１３）と、
前記誘電体基板の裏面側に、前記導体パッチと間隔をあけて配置されるアンテナ素子（１５）と、
前記誘電体基板の裏面側に、前記導体パッチと間隔をあけて配置される導体物（１４）と、を有し、
前記導体物は、前記誘電体基板の平面方向において、前記アンテナ素子と間隔をあけて配置され、
隣接する前記導体パッチとの間隔および前記導体パッチの大きさは、前記アンテナ素子の共振周波数で複数の前記導体パッチが共振するように設定されており、
前記地板は、車両（２０）の金属製のルーフであり、
前記誘電体基板は、前記ルーフの上に配置されているアンテナ装置。

【請求項4】

誘電体基板（１２）と、
前記誘電体基板の表面に配置される地板（１１）と、
前記誘電体基板の裏面に周期的に配置される複数の導体パッチ（１３）と、
前記誘電体基板の裏面側に、前記導体パッチと間隔をあけて配置されるアンテナ素子（１５）と、
前記誘電体基板の裏面側に、前記導体パッチと間隔をあけて配置される導体物（１４）と、を有し、
前記導体物は、前記誘電体基板の平面方向において、前記アンテナ素子と間隔をあけて配置され、
隣接する前記導体パッチとの間隔および前記導体パッチの大きさは、前記アンテナ素子の共振周波数で複数の前記導体パッチが共振するように設定されており、
前記導体物は、板状であり、
前記導体物の前記誘電体基板とは反対側の表面に、別のアンテナ素子をさらに有するアンテナ装置。

【請求項5】

前記誘電体基板の裏面において、前記アンテナ素子の前記導体物側を前記アンテナ素子の内側とし、前記アンテナ素子の前記導体物側とは反対側を前記アンテナ素子の外側とすると、
前記アンテナ素子の外側に配置される前記導体パッチは、前記アンテナ素子の直下および前記アンテナ素子の内側に配置される前記導体パッチの寸法より大きい請求項２～４のいずれか１つに記載のアンテナ装置。

【請求項6】

前記誘電体基板は、前記地板よりも小さく、前記地板の端部に配置されている請求項１、３および４のいずれか１つに記載のアンテナ装置。

【請求項7】

前記地板は、車両（２０）の金属製のルーフであり、
前記誘電体基板は、前記ルーフの上に配置される請求項１、２および４のいずれか１つに記載のアンテナ装置。

【請求項8】

前記導体物は、板状であり、
前記導体物の前記誘電体基板とは反対側の表面に、別のアンテナ素子をさらに有する請求項１～３のいずれか１つに記載のアンテナ装置。

【請求項9】

前記アンテナ素子は、ダイポールアンテナであり、
前記アンテナ素子の共振周波数における波長をλとすると、前記アンテナ素子と前記導体物との間隔は、λ／３未満である請求項１～８のいずれか１つに記載のアンテナ装置。

【請求項10】

前記アンテナ素子は、前記導体物の周囲に複数配置されている請求項１～９のいずれか１つに記載のアンテナ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この明細書における開示は、アンテナ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に記載の平面アンテナは、アンテナ部とグランドプレーンとの間に電磁バンドギャップ（ＥＢＧ：Electromagnetic band-gap）構造を配置している。これによって平面アンテナは、平面アンテナの厚み方向への利得を向上している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００９－４４６９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１では、平面アンテナの厚み方向への利得を向上しているが、厚み方向に直交する平面方向の利得が小さいという問題がある。たとえば車両の天井に平面アンテナの厚み方向が鉛直方向となるように特許文献１の平面アンテナを設置した場合は、鉛直方向への利得は得られるが水平面の所定方向への利得が小さくなる。車両の天井に平面アンテナの厚み方向が水平面内となるように特許文献１の平面アンテナを設置した場合は、水平面内の特定方向への利得が得られるが鉛直方向の寸法が大きくなるという問題がある。

【0005】

そこで、開示される目的は前述の問題点を鑑みてなされたものであり、薄型であり、平面内の特定方向への利得を向上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。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示は前述の目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。

【0007】

ここに開示されたアンテナ装置は、誘電体基板（１２）と、誘電体基板の表面に配置される地板（１１）と、誘電体基板の裏面に周期的に配置される複数の導体パッチ（１３）と、誘電体基板の裏面側に、導体パッチと間隔をあけて配置されるアンテナ素子（１５）と、誘電体基板の裏面側に、導体パッチと間隔をあけて配置される導体物（１４）と、を有し、導体物は、誘電体基板の平面方向において、アンテナ素子と間隔をあけて配置され、隣接する導体パッチとの間隔および導体パッチの大きさは、アンテナ素子の共振周波数で複数の導体パッチが共振するように設定されており、誘電体基板の裏面において、アンテナ素子の導体物側をアンテナ素子の内側とし、アンテナ素子の導体物側とは反対側をアンテナ素子の外側とすると、アンテナ素子の外側に配置される導体パッチは、アンテナ素子の直下およびアンテナ素子の内側に配置される導体パッチの寸法より大きいいるアンテナ装置である。
またここに開示されたアンテナ装置は、誘電体基板（１２）と、誘電体基板の表面に配置される地板（１１）と、誘電体基板の裏面に周期的に配置される複数の導体パッチ（１３）と、誘電体基板の裏面側に、導体パッチと間隔をあけて配置されるアンテナ素子（１５）と、誘電体基板の裏面側に、導体パッチと間隔をあけて配置される導体物（１４）と、を有し、導体物は、誘電体基板の平面方向において、アンテナ素子と間隔をあけて配置され、隣接する導体パッチとの間隔および導体パッチの大きさは、アンテナ素子の共振周波数で複数の導体パッチが共振するように設定されており、誘電体基板は、地板よりも小さく、地板の端部に配置されているアンテナ装置である。
さらにここに開示されたアンテナ装置は、誘電体基板（１２）と、誘電体基板の表面に配置される地板（１１）と、誘電体基板の裏面に周期的に配置される複数の導体パッチ（１３）と、誘電体基板の裏面側に、導体パッチと間隔をあけて配置されるアンテナ素子（１５）と、誘電体基板の裏面側に、導体パッチと間隔をあけて配置される導体物（１４）と、を有し、導体物は、誘電体基板の平面方向において、アンテナ素子と間隔をあけて配置され、隣接する導体パッチとの間隔および導体パッチの大きさは、アンテナ素子の共振周波数で複数の導体パッチが共振するように設定されており、地板は、車両（２０）の金属製のルーフであり、誘電体基板は、ルーフの上に配置されているアンテナ装置である。
またここに開示されたアンテナ装置は、誘電体基板（１２）と、誘電体基板の表面に配置される地板（１１）と、誘電体基板の裏面に周期的に配置される複数の導体パッチ（１３）と、誘電体基板の裏面側に、導体パッチと間隔をあけて配置されるアンテナ素子（１５）と、誘電体基板の裏面側に、導体パッチと間隔をあけて配置される導体物（１４）と、を有し、導体物は、誘電体基板の平面方向において、アンテナ素子と間隔をあけて配置され、隣接する導体パッチとの間隔および導体パッチの大きさは、アンテナ素子の共振周波数で複数の導体パッチが共振するように設定されており、導体物は、板状であり、導体物の誘電体基板とは反対側の表面に、別のアンテナ素子をさらに有するアンテナ装置である。

【0008】

このようなアンテナ装置に従えば、複数の導体パッチはアンテナ素子の共振周波数で共振するように、誘電体基板上に周期的に複数配置されているので、共振周波数において反射波位相が同相反射となる。したがってアンテナ素子を地板と近づけることができ、薄型化することができる。ここで特定方向を誘電体基板の平面内の一方向とすると、アンテナ素子と平面方向に間隔をあけて導体物を配置しているので、導体物の反射によってアンテナ素子の導体物とは反対側の特定方向への利得を向上することができる。これによって特定方向への利得を向上することができる。したがって薄型であって、平面内の特定方向への利得を向上することができるアンテナ装置を実現することができる。

【0009】

なお、前述の各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】第１実施形態のアンテナ装置１０を示す平面図。

【図2】図１の切断面線ＩＩ－ＩＩから見て示す断面図。

【図3】アンテナ装置１０の実施例１を示す平面図。

【図4】実施例１の一部を拡大して示す断面図。

【図5】間隔ｄと利得との関係の一例を示すグラフ。

【図6】実施例１のアンテナ素子１５の指向性を示す波形。

【図7】実施例２のアンテナ素子１５の指向性を示す波形。

【図8】第２実施形態のアンテナ装置１０の一部を拡大して示す平面図。

【図9】実施例３のアンテナ素子１５の指向性を示す波形。

【図10】第３実施形態のアンテナ装置１０の搭載状態を示す図。

【図11】アンテナ装置１０を示す平面図。

【図12】図１１の切断面線ＸＩＩ－ＸＩＩから見て示す断面図。

【図13】実施例４の各アンテナ素子１５ａ，１５ｂの指向性を示す波形。

【図14】第３実施形態の他のアンテナ装置１０を示す平面図。

【図15】実施例５の各アンテナ素子１５ａ，１５ｂの指向性を示す波形。

【図16】導体板１４の他の形状を示す平面図。

【図17】導体パッチ１３の他の形状を示す平面図。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照しながら本開示を実施するための形態を、複数の形態を用いて説明する。各実施形態で先行する実施形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付すか、または先行の参照符号に一文字追加し、重複する説明を略する場合がある。また各実施形態にて構成の一部を説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している実施形態と同様とする。各実施形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施形態同士を部分的に組合せることも可能である。

【0012】

（第１実施形態）
本開示の第１実施形態のアンテナ装置１０に関して、図１～図７を用いて説明する。アンテナ装置１０は、たとえば、図示しない同軸ケーブルを介して無線機と接続されており、アンテナ装置１０が受信した信号は逐次無線機に出力される。また、アンテナ装置１０は、無線機から入力される電気信号を電波に変換して空間に放射する。無線機は、アンテナ装置１０が受信した信号を利用するとともに、アンテナ装置１０に対して送信信号に応じた高周波電力を供給する。アンテナ装置１０への給電線としては、同軸ケーブルの他にも、フィーダ線など、その他の給電線を用いてもよい。

【0013】

アンテナ装置１０は、所定の対象周波数の電波を送受信するように構成されている。他の態様としてアンテナ装置１０は、送信と受信の何れか一方のみに利用されてもよい。電波の送受信には可逆性があるため、周波数の電波を送信可能な構成は、その周波数の電波を受信可能な構成でもある。

【0014】

対象周波数は、適宜設計され、本実施形態では第５世代の携帯電話向け通信システムに割り当てられている周波数帯の１つである２８ＧＨｚ帯とする。本実施形態のアンテナ装置１０は、図１および図２に示すように、地板１１、誘電体基板１２、導体パッチ１３、導体板１４およびアンテナ素子１５を含んで構成される。

【0015】

アンテナ装置１０は、対象周波数の電波であって、少なくとも地板１１に平行な偏波面の電波が放射可能である。またアンテナ装置１０は、さらに地板１１に垂直な偏波面の電波に放射可能であってもよい。地板１１が水平に配置される場合、地板１１に平行な偏波面の電波は水平偏波であり、地板１１に垂直な偏波面の電波は垂直偏波である。

【0016】

また図１および図２では省略しているが、アンテナ装置１０には適宜、全体を覆うカバーが設けられる。図１などに示すＸ軸は、図１の左右方向に延び、地板１１の幅方向を示す。Ｙ軸は、図１の上下方向に延び、地板１１の長手方向を示す。Ｚ軸は、図１の紙面に垂直な方向に延び、地板１１の厚み方向を示している。

【0017】

アンテナ装置１０は、全体として平板状である。アンテナ装置１０の平面視形状は正方形状である。平面視は、図１のように、アンテナ装置１０を導体板１４から地板１１に向かう方向に見ることを意味する。地板１１は、導電材料で構成され、導体板１４よりも大きい。

【0018】

誘電体基板１２は、樹脂製であり、平板状に構成される。誘電体基板１２は、たとえば比誘電率が３．６２である。地板１１は、樹脂製の誘電体基板１２の表面、図２では下側の面に配置される。地板１１と誘電体基板１２とは、略等しい大きさである。

【0019】

導体パッチ１３は、誘電体基板１２の裏面、図２の上側の面に複数、配置される。導体パッチ１３と地板１１とは、誘電体基板１２の厚み方向の異なる面に配置されている。導体パッチ１３は、図１に示すように、それぞれ正方形状であり、互いに間隔をあけてマトリクス状に配置される。導体パッチ１３は、隣接する導体パッチ１３との間隔および導体パッチ１３の大きさ、導体パッチ１３と地板１１との距離がアンテナ素子１５の共振周波数で共振するように設定されている。具体的には、隣接する導体パッチ１３と、導体パッチ１３の地板１１との距離は、コンデンサの容量成分とみなすことができる。そして導体パッチ１３の大きさは、インダクタ成分とみなすことができる。したがって周期的に配置される導体パッチ１３は、各導体パッチ１３間に生じた容量成分と、各導体パッチ１３のインダクタ成分によるＬＣ共振回路が連続したもの考えることができ、所定の周波数で並列共振する。この導体パッチ１３が並列共振する周波数は、アンテナ素子１５の共振周波数となるように設定される。このような周期構造を有する導体パッチ１３にって、複数の導体パッチ１３に入射する電磁波と反射する電磁波の位相が同相になる。位相が同じであるので、複数の導体パッチ１３で反射した電磁波と、入射する電磁波が強め合うことになる。したがって複数の導体パッチ１３は、誘電体基板１２の裏面にいわゆるＥＧＢ構造を構成する。

【0020】

アンテナ素子１５は、誘電体基板１２の裏面側、図２では上側に導体パッチ１３と間隔をあけて配置される。アンテナ素子１５は、本実施形態ではダイポールアンテナによって実現される。アンテナ素子１５は、図１に示すように、中央の給電部から給電される。

【0021】

導体板１４は、導体物であって、誘電体基板１２の裏面側、図２では上側に導体パッチ１３と間隔をあけて配置される。導体板１４は、図示しない複数の樹脂製の柱によって支持されている。したがって誘電体基板１２と導体板１４の間は、中空となっている。また導体板１４と誘電体基板１２との間に、樹脂製の樹脂基板を挿入してもよい。樹脂基板としては、ハニカム構造などを採用することもできる。アンテナ装置１０がプリント配線板を用いて実現される場合には、プリント配線板が備える複数の導体層を、導体パッチ１３および導体板１４として利用するとともに、導体層を隔てる樹脂層を樹脂基板として利用してもよい。

【0022】

導体板１４は、銅などの導体を素材とする板状の導体部材である。板状には、銅箔などの薄膜状も含まれる。導体板１４は、平面視において地板１１よりも小さく、その厚み方向において誘電体基板１２を介して地板１１と対向する。導体板１４は、地板１１と略平行になっている。略平行は、平行を含み、完全な平行に限らない数度から十度程度傾いている状態も含む。導体板１４の大きさは、アンテナ素子１５が放出する電波を反射する大きさであればよい。したがって、導体板１４は、少なくともアンテナ素子１５より大きくなるように設定される。

【0023】

導体板１４は、アンテナ素子１５と誘電体基板１２の平面方向に間隔をあけて配置される。平面方向は、誘電体基板１２の裏面と平行な仮想一平面内の一方向であって、たとえば図２における左右方向および上下方向である。アンテナ素子１５と導体板１４とは、図２に示すように、誘電体基板１２から上下方向に同じ高さで隣接している。

【0024】

図３および図４は、アンテナ装置１０の実施例を示している。図３および図４を用いて、アンテナ装置１０の具体的な形状について説明する。２８ＧＨｚ帯において解析周波数を２７．５ＧＨｚとすると、波長λは真空中であれば１０．９ｍｍである。したがってアンテナ素子１５の共振周波数の波長λは、たとえば１０．９ｍｍに設定される。

【0025】

このような条件において、図３に示すように、導体板１４の外側には３列の導体パッチ１３が配置されている。導体パッチ１３は、共振周波数で共振するように、たとえば一辺が２．３５ｍｍであり、周期が２．８ｍｍである。したがって隣接する導体パッチ１３の間隔は、０．４５ｍｍである。

【0026】

アンテナ素子１５の共振周波数における波長をλとすると、アンテナ素子１５と導体板１４との間隔ｄは、λ／３未満に設定され、本実施形態ではλ／４に設定される。また地板１１から導体板１４までの高さｈは、０．０９λに設定される。

【0027】

間隔ｄは、図５に示すように、ダイポールアンテナの単体利得に基づいて設定される。図５に示すように、間隔ｄを大きくするとシミュレーション結果では、水平面における最大利得が徐々に小さくなる。水平面は、アンテナ装置１０の誘電体基板１２を水平に設置した場合の表面が沿う面である。そしてダイポールアンテナの理論上の利得を２．１５ｄＢｉとしたとき、間隔ｄがλ／３以上になると、２．１５ｄＢｉよりも小さくなる。したがって間隔ｄは、λ／３未満に設定される。また間隔ｄは、約０．７ｍｍ未満となると利得が２．１５ｄＢｉを下回るので、０．７ｍｍ以上が好ましい。したがって間隔ｄは、利得が４ｄＢｉより高くなるように１ｍｍ以上２ｍｍ以下が好ましく、さらに好ましくは、１．５ｍｍが好ましい。

【0028】

図６には、アンテナ指向性のシミュレーション結果を示す。比較例１はＥＧＢ構造が無いアンテナ装置であり、比較例２はＥＧＢ構造が無く、さらに導体板１４が無いアンテナ装置である。図６では、破線は比較例１であり、一点鎖線は比較例２であり、実線が実施例１のアンテナ装置１０である。図６に示すように、ＺＸ面においては、実施例１が直上よりもやや右側に指向性を有するのがわかる。またＸＹ面では、右側に指向性があるのがわかる。比較例１よりも比較例２の方が右側への指向性が高い。したがってＥＧＢ構造だけでも右側への指向性が向上するが、実施例１のように導体板１４を配置することで、さらに右側への指向性が向上する。

【0029】

また図７は、地板１１が上側に凸状に湾曲している実施例２の場合のシミュレーション結果である。地板１１が湾曲している構成であっても、右側への指向性が向上していることがわかる。したがってたとえば、車両のルーフのように湾曲している構成であっても指向性を向上することができる。

【0030】

以上説明したように本実施形態のアンテナ装置１０は、アンテナ素子１５の共振周波数で共振するように、誘電体基板１２上に導体パッチ１３を周期的に複数配置しているので、共振周波数において反射波位相が同相反射となり、表面電流が流れにくくなる。したがって複数の導体パッチ１３を反射板として機能させても電気的特性が劣化しにくいので、アンテナ素子１５を地板１１と近づけることができ、薄型化することができる。ここで特定方向を導体板１４の平面内の一方向とすると、アンテナ素子１５と間隔をあけて導体板１４を配置しているので、導体板１４の反射によってアンテナ素子１５の導体板１４とは反対側の特定方向への利得を向上することができる。これによって特定方向への利得を向上することができる。したがって薄型であって、平面内の特定方向への利得を向上することができるアンテナ装置１０を実現することができる。

【0031】

また本実施形態では、アンテナ素子１５と導体板１４とは、隣接しており、アンテナ素子１５と導体板１４との間隔ｄは、λ／３未満である。間隔ｄをλ／３未満にすることで、ダイポールアンテナの単体利得を上回ることができる。また間隔ｄは、好ましくは、λ／４に設定される。間隔ｄは、小さいほど利得がよくなる傾向にあるが、少なくとも間隔があるように、換言すれば、アンテナ素子１５と導体板１４とが接触しないように配置される。

【0032】

（第２実施形態）
次に、本開示の第２実施形態に関して、図８および図９を用いて説明する。本実施形態では、導体パッチ１３Ａの大きさが一様ではない点に特徴を有する。具体的には、誘電体基板１２の裏面において、アンテナ素子１５の導体板１４側をアンテナ素子１５の内側とし、アンテナ素子１５の導体板１４とは反対側をアンテナ素子１５の外側とする。図８では、アンテナ素子１５の左側が内側であり、アンテナ素子１５の右側が外側となる。そしてアンテナ素子１５の外側に配置される導体パッチ１３Ａは、アンテナ素子１５の直下およびアンテナ素子１５の内側に配置される導体パッチ１３Ａの寸法より大きい。したがって図８で示す外側の導体パッチ１３Ａの寸法Ｌ２は、内側の導体パッチ１３Ａの寸法Ｌ１よりも大きい（Ｌ２＞Ｌ１）。

【0033】

外側の導体パッチ１３Ａも周期的に構成されることで、内側の導体パッチ１３Ａとは異なる周波数で共振する。外側の導体パッチ１３Ａが大きいので、共振する周波数ｆ１が内側の導体パッチ１３の共振周波数ｆ０よりも小さくなる（ｆ０＜ｆ１）。アンテナ素子１５とＥＢＧ構造の共振周波数における水平偏波伝搬領域と垂直偏波伝搬領域とではギャップがあり、共振周波数が高い領域では水平偏波が伝搬しやすく、共振周波数が低い領域では、垂直偏波が伝搬しやすい。本実施形態では、内側の導体パッチ１３Ａの共振周波数ｆ０は、水平偏波伝搬領域と垂直偏波伝搬領域とのギャップ部分に設定される。これによって共振周波数ｆ０では、水平偏波も垂直偏波も発生しにくいので、導体板１４と導体パッチ１３とを近づけることができる。しかし、外側の導体パッチ１３は、指向性を向上するために、前述のように水平偏波が伝搬しやすいように水平偏波伝搬領域に共振周波数を設定すること望ましい。そこで外側の共振周波数ｆ１を共振周波数ｆ０よりも小さくすることで、共振周波数ｆ０における水平偏波の伝搬領域が共振周波数ｆ０となり、外側では表面波が伝搬しやすくなる。

【0034】

図９には、アンテナ指向性のシミュレーション結果を示す。実施例１は、前述の第１実施形態で説明した実施例の構成、すなわち導体パッチ１３の大きさが互いに等しい。実施例３は、導体パッチ１３Ａを２種類使用し、Ｌ１＝２．３５ｍｍ、Ｌ２＝２．５５ｍｍとしたアンテナ装置１０である。図９では、破線は実施例３であり、実線が実施例１のアンテナ装置１０である。図９に示すように、ＺＸ面においては、実施例１が直上よりもやや右側に指向性を有するのが、実施例３はさらに右側に指向性を有することがわかる。またＸＹ面では、実施例１よりも実施例３の方が右側に指向性があるのがわかる。

【0035】

このように本実施形態では、２種類の導体パッチ１３Ａを用いて、外側の導体パッチ１３Ａの寸法Ｌ２を内側の導体パッチ１３Ａの寸法Ｌ１よりも大きくすることで、より指向性を向上している。

【0036】

（第３実施形態）
次に、本開示の第３実施形態に関して、図１０～図１５を用いて説明する。本実施形態では、図１０に示すように、車両２０の屋根を地板１１Ｂとして用いる点に特徴を有する。車両２０の屋根は、金属製であり、ルーフと呼ばれる。本実施形態では、地板１１Ｂは、金属製のルーフである。そして誘電体基板１２は、図１１および図１２に示すように、ルーフの上に配置される。誘電体基板１２は、ルーフよりも小さく、図１１に示すように、平面視した場合は誘電体基板１２の周囲にはルーフが延在している。

【0037】

またアンテナ素子１５は、導体板１４の周囲に複数、本実施形態では２つ配置されている。２つのアンテナ素子１５は、車両２０の前後方向に対向するように配置されている。以下、車両２０の前方側、すなわち図１２の左側のアンテナ素子１５を第１アンテナ素子１５ａと呼び、車両２０の後方側、すなわち図１２の右側のアンテナ素子１５を第２アンテナ素子１５ｂと呼ぶことがある。

【0038】

図１３には、第１アンテナ素子１５ａおよび第２アンテナ素子１５ｂのアンテナ指向性のシミュレーション結果を示す。比較例３はＥＧＢ構造が無く、さらに導体板１４が無いアンテナ装置である。図１３では、破線は比較例３であり、実線が本実施形態の実施例４のアンテナ装置１０である。図１３に示すように、ＺＸ面においては、第１アンテナ素子１５ａでは、実施例４が直上よりもやや左側に指向性を有し、第２アンテナ素子１５ｂでは、実施例４が直上よりもやや右側に指向性を有するのがわかる。したがってアンテナ素子１５を配置した側の指向性が向上していることがわかる。

【0039】

本実施形態では、誘電体基板１２は車両２０のルーフの端部を除いた位置に配置されているが、このような構成に限るものではない。たとえば誘電体基板１２は、地板１１Ｂであるルーフよりも小さく、ルーフの端部に配置してもよい。したがって誘電体基板１２が図１１に示すように正方形状である場合、たとえば一辺が図１４に示すように、ルーフの端部に位置してもよい。ルーフの端部に続く部分は、たとえば窓ガラスであり金属でない部分である。

【0040】

このようなルーフ、すなわち地板１１Ｂの端部に置いた場合について、第１アンテナ素子１５ａおよび第２アンテナ素子１５ｂのアンテナ指向性のシミュレーション結果を図１５に示す。比較例３はＥＧＢ構造が無く、さらに導体板１４が無いアンテナ装置である。図１５では、破線は比較例３であり、実線が図１４に示す実施例５のアンテナ装置１０である。図１５に示すように、ＺＸ面においては、第１アンテナ素子１５ａの結果は、前述の図１２の結果と同じである。第２アンテナ素子１５ｂでは、比較例３よりも実施例５が直上よりもやや右側に指向性を有するのがわかる。したがって地板１１Ｂの端部であっても、アンテナ素子１５を配置した側の指向性が向上していることがわかる。

【0041】

（その他の実施形態）
以上、本開示の好ましい実施形態について説明したが、本開示は前述した実施形態に何ら制限されることなく、本開示の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。

【0042】

前述の実施形態の構造は、あくまで例示であって、本開示の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本開示の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。

【0043】

前述の第１実施形態では、アンテナ素子１５は１つであり、導体板１４は正方形状であったが、このような構成に限るものではなく、図１６に示すように、アンテナ素子１５は複数であってもよい。またアンテナ素子１５は、指向性を求める方向にあればよい。また導体板１４は、図１６に示すように、他の形状、たとえば正三角形、正八角形、円形などであってもよい。また、導体板１４は、長方形状や長楕円形などであってもよい。

【0044】

前述の第１実施形態では、導体パッチ１３は正方形状であったが、このような構成に限るものではなく、図１７に示すように、導体パッチ１３は他の形状、たとえば長方形状、多角形状、円状であってもよい。

【0045】

前述の第１実施形態では、導体板１４の厚み方向の表面にはアンテナ素子は設けられていないが、たとえば導体板１４の誘電体基板１２とは反対側の表面に、別のアンテナ素子を設けてもよい。別のアンテナ素子は、垂直偏波を受信するアンテナ素子であって、たとえばＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）を構成する測位衛星から送信される航法信号を受信するアンテナ素子である。

【0046】

前述の第１実施形態では、アンテナ素子１５は、ダイポールアンテナによって実現されているが、ダイポールアンテナに限るものではなく、他のアンテナ素子、たとえばループアンテナなどであってもよい。

【0047】

前述の第１実施形態では、導体物は、導体板１４のような板状部材によって実現されているが、板状に限るものではない。アンテナ素子１５が１つだけの場合は、アンテナ素子１５に対向して、アンテナ素子１５からの電波を反射する部分があれば、棒状や長方形状などの部材であってもよい。またアンテナ素子１５が複数の場合でも、板状でなく、中空の枠状であってもよい。

【符号の説明】

【0048】

１０…アンテナ装置 １１…地板 １２…誘電体基板 １３…導体パッチ １４…導体板（導体物） １５…アンテナ素子 １５ａ…第１アンテナ素子 １５ｂ…第２アンテナ素子 ２０…車両

【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】