パッチアンテナ
【課題】天頂方向の利得を向上させることができる小型のパッチアンテナを提供する。
【解決手段】パッチアンテナ１０は、誘電体基板１１と、誘電体基板１１の一方の表面に設けられた地導体と、前記誘電体基板の他方の表面に設けられた矩形の放射導体１２と、放射導体１２と電気的に接続され、放射導体１２に励振信号を供給する給電点１４とを備え、放射導体１２の一辺の長さＨがほぼ０．５（２ｍ−１）λｇであり、放射導体１２の前記一辺に垂直な他辺の長さＷがほぼ０．５（２ｎ−１）λｇである。ここで、λｇは前記励振信号の周波数の実効波長、ｍは任意の正の整数、ｎはｍと異なる任意の正の整数である。
【解決手段】パッチアンテナ１０は、誘電体基板１１と、誘電体基板１１の一方の表面に設けられた地導体と、前記誘電体基板の他方の表面に設けられた矩形の放射導体１２と、放射導体１２と電気的に接続され、放射導体１２に励振信号を供給する給電点１４とを備え、放射導体１２の一辺の長さＨがほぼ０．５（２ｍ−１）λｇであり、放射導体１２の前記一辺に垂直な他辺の長さＷがほぼ０．５（２ｎ−１）λｇである。ここで、λｇは前記励振信号の周波数の実効波長、ｍは任意の正の整数、ｎはｍと異なる任意の正の整数である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はパッチアンテナに関し、特に直線偏波を放射する矩形のパッチアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
パッチアンテナは、薄型に構成することが容易なため、小型の情報通信機器用のアンテナとして広く用いられている。典型的なパッチアンテナは、誘電体基板の一方の表面に地導体を備え、他方の表面に正方形の放射導体を備える。放射導体は、励振方向の長さが共振周波数の１／２波長の奇数倍となるように形成される。この放射導体に励振信号が供給されると、励振方向に電流定在波が発生し、この電流定在波から電波が放射される。縮退分離素子が装荷されていない正方形又は円形の放射導体に単一の給電点から給電することにより、放射される電波は直線偏波となる。
【０００３】
パッチアンテナにおける技術的課題の一つは放射導体表面に垂直な天頂方向における利得の改善である。放射導体に発生する電流定在波は放射導体の寸法によって変化するため、天頂方向における利得は放射導体の各辺の寸法に応じて変化する。例えば、特開２０００−３１２１１２号公報（特許文献１）には、矩形の放射導体の一辺の長さを変化させることにより、基本モードで共振する放射導体よりも天頂方向での利得が改善することが記載されている。
【０００４】
パッチアンテナを高利得化するための他の方法として、複数のパッチアンテナ素子を組み合わせてアレイ化する技術が知られている。この種のアレイ化されたパッチアンテナが、同じく特許文献１にて開示されている。特許文献１に記載されたアレイ化されたパッチアンテナは、パッチアンテナとして機能する複数のアンテナ素子を同一平面上に備え、このアンテナ素子に分配器を介して給電することで、電波が各アンテナ素子から放射される。したがって、放射導体の天頂方向では、これらの複数のアンテナ素子から放射された電波を重ね合わせた放射特性が得られる。各アンテナ素子に給電される励振信号の位相を調整したり、アンテナ素子の配置を工夫することにより、単一のパッチアンテナ素子が基本モードで共振する場合よりも天頂方向の利得を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３１２１１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
パッチアンテナをアレイ化すると、高周波信号源から各アンテナ素子までの配線が複雑になるため、小型化の妨げとなる。また、特にマイクロ波やミリ波等の高周波信号で励振する場合には、高周波信号源とアンテナ素子との間に配置される分配器や配線における損失が、単一のアンテナ素子を用いる場合よりも大きくなる。
【０００７】
そこで、本発明の様々な実施態様は、アンテナ素子をアレイ化することなく、基本モードで共振する正方形のパッチアンテナよりも天頂方向における利得を向上させることができるパッチアンテナを提供する。その他の課題は、下記の詳細な説明、添付図面等の記載から理解される。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施態様に係るパッチアンテナは、誘電体基板と、前記誘電体基板の一方の表面に設けられた地導体と、前記誘電体基板の他方の表面に設けられた矩形の放射導体と、前記放射導体と電気的に接続され、前記放射導体に励振信号を供給する給電点と、を備え、前記放射導体の一辺の長さがほぼ０．５（２ｍ−１）λｇであり、前記放射導体の前記一辺に垂直な他辺の長さがほぼ０．５（２ｎ−１）λｇである。ただし、λｇは前記励振信号の周波数の実効波長、ｍは任意の正の整数、ｎはｍと異なる４以下の任意の正の整数である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の様々な実施態様によって、アンテナ素子をアレイ化することなく、基本モードで共振する正方形のパッチアンテナよりも天頂方向における利得を向上させることができるパッチアンテナが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係るパッチアンテナの平面図
【図２】本発明の一実施形態に係るパッチアンテナの断面図
【図３】本発明の一実施形態に係るパッチアンテナの放射導体の拡大図
【図４】パッチアンテナの放射導体の幅方向寸法と天頂方向における利得との関係を示す図
【図５】本発明の一実施形態に係るパッチアンテナの放射特性を示す図
【図６】本発明の一実施形態に係るパッチアンテナの放射特性を示す図
【図７】本発明の一実施形態に係るパッチアンテナの放射特性を従来のパッチアンテナの放射特性と比較して示す図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の詳細な実施形態について添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るパッチアンテナ１０を表す平面図であり、図２はパッチアンテナ１０のｙ軸に沿った断面図である。図示のとおり、本発明の一実施形態におけるパッチアンテナ１０は、誘電体基板１１と、誘電体基板１１の一方の表面に載置された矩形の放射導体１２と、誘電体基板１１の他方の表面に載置された地導体１３とを備える。このパッチアンテナ１０は、他のアンテナ素子とアレイ化せずに単独で用いることができる。
【００１２】
誘電体基板１１は、マイクロ波帯でよく使われるFR4や、ミリ波帯でよく使われるテフロン材等の公知の材料から成る。また、透明アンテナの場合、ガラス，ＰＥＴ，ＰＥＮ等の高分子フィルムが材料から成る。放射導体１２及び地導体１３は、この誘電体基板１１の一方及び他方の表面に金や銅などの導体を印刷して形成される。透明アンテナにはITOやZnO，InGaZnOなどの透明導電性酸化物や微細な金属，カーボンナノチューブやグラフェンなどを用いた透明電極材料を使用する。放射導体１２は、後述の寸法に関する要求を満たす範囲で誘電体基板１１及び地導体１３よりも一回り小さく形成されてもよい。誘電体基板１１、放射導体１２、及び地導体１３の寸法、材料及び形成方法は本明細書で明示されるものに限られず、本発明の範囲を逸脱しない限り任意の寸法、材料及び方法を用いることができる。
【００１３】
放射導体１２において、長辺１２ｂの垂直二等分線上（つまり、図１のｙ軸上）には給電点１４が設けられている。給電点１４は、放射導体１２の中心１５、又は、その中心１５から長辺１２ｂの垂直二等分線に沿って偏寄した位置に配置される。給電点１４は、例えば、長辺１２ｂの垂直二等分線上において、放射導体１２が給電側とインピーダンス整合する位置に設けられる。給電点１４の位置は本明細書で明示されるものに限られず、本発明の範囲を逸脱しない限り、放射導体１２においてｙ軸方向の両端を除く任意の位置に配置することができる。
【００１４】
図２に示されている通り、給電点１４の下方には、誘電体基板１１、放射導体１２及び地導体１３を貫く貫通孔が形成されており、この貫通孔に沿ってビア電極１６が設けられている。ビア電極１６は、給電点１４で放射導体１２と電気的に接続されており、不図示の高周波信号源から供給される励振信号を給電点１４経由で放射導体１２へ伝送する。ビア電極１６は、地導体１３から絶縁されている。励振信号は、放射導体１２の共振周波数に相当する周波数の交流信号であり、例えば、ミリ波やマイクロ波の交流信号である。放射導体１２の共振周波数は、放射導体１２の寸法や誘電体基板１１の比誘電率等に基づいて決まる。
【００１５】
図３は、本発明の一実施形態に係る放射導体１２の拡大図である。図示のとおり、放射導体１２は矩形形状に形成されており、そのｘ軸方向の一辺の長さＷとｙ軸方向の一辺の長さＨとが互いに異なっている。本明細書においては、便宜上、図１又は図３の配置におけるｘ軸方向を幅方向と称し、ｙ軸方向を高さ方向と称することがある。後述のように、励振信号が供給されるとｙ軸方向に電流定在波が発生するので、ｙ軸方向が励振方向となる。本明細書において、放射導体１２について「矩形」という場合には、縮退分離素子が装荷されていない矩形の形状を意味する。したがって、矩形の放射導体１２が給電点１４以外に給電点を有しない場合、つまり励振信号が単一の給電点１４から給電される場合には、パッチアンテナ１０から直線偏波の電波が放射される。
【００１６】
一実施形態において、放射導体１２の高さ方向の一辺（短辺１２ａ）の長さＨはほぼ０．５（２ｍ−１）λｇであり、この一辺に垂直な幅方向の他辺（長辺１２ｂ）の長さＷはほぼ０．５（２ｎ−１）λｇである。つまり、放射導体１２の高さ方向の長さＨと幅方向の長さは、次の式で表される。
Ｈ＝０．５（２ｍ−１）λｇ ・・・ （式１）
Ｗ＝０．５（２ｎ−１）λｇ ・・・ （式２）
【００１７】
ここで、ｍは任意の正の整数、ｎはｍと異なる任意の正の整数、λｇは励振信号の周波数（共振周波数）の実効波長である。一実施形態において、ｎは４以下とすることが望ましい場合がある。本発明者の行った実験によれば、ｎ＝３、ｍ＝５としたときに、天頂方向における利得が最も強められる。実効波長λｇは、励振信号の自由空間での波長が誘電体基板１１の比誘電率に応じて短縮されたものであり、励振信号の自由空間中の波長をλとして、λｇ＝λ／（εｒ）１／２と表される。図３においては、幅方向の長さＷが高さ方向の長さＨよりも長くなるように表されているが、これらの寸法は例示に過ぎず、これとは逆に、高さ方向の長さＨが幅方向の長さＷよりも長くともよい。すなわち、ｍ＞ｎであってもよい。本明細書においては、励振信号の実効波長に言及する場合であっても、表現を簡潔にするために単に波長という文言を用いることがある。本発明の様々な実施形態における放射導体の各辺の長さは、厳密に０．５（２ｍ−１）λｇ又は０．５（２ｎ−１）λｇである必要はない。例えば、本明細書において、「ほぼ０．５（２ｍ−１）λｇ」の長さには、０．５（２ｍ−１）λｇ±λｇの１０％の長さが含まれる。また、「ほぼ０．５（２ｎ−１）λｇ」の長さには、０．５（２ｎ−１）λｇ±λｇの１０％の長さが含まれる。幅方向及び高さ方向の寸法にλｇの±１０％の誤差があっても、パッチアンテナ上の電流分布は実質的に変化せず、天頂方向にピークを有する放射特性が得られる。
【００１８】
以上のように構成された放射導体１２に給電点１４から励振信号が供給されると、放射導体１２に高さ方向（ｙ軸方向）を励振方向とする電流定在波が発生し、この電流定在波の振幅の腹に相当する位置から電波が放射される。このとき、高さ方向の長さＨが共振周波数の１／２波長である場合には放射導体１２に基本モードの電流定在波が現れ、共振周波数の１／２波長の３倍以上のときには高次モードの電流定在波が現れる。放射導体１２の幅方向の長さＷが０．５（２ｎ−１）λｇとなるように形成されると、後述するように、電流定在波から放射される電波が放射導体１２の天頂方向において強め合い、基本モードで共振する正方形のパッチアンテナよりも天頂方向における利得を向上させることができる。
【００１９】
図４は、パッチアンテナの放射導体の幅方向寸法と天頂方向における利得との関係を示す。図４のグラフは、電磁場解析ソフトウェアを用い、天頂方向（図１におけるｚ方向）の利得を演算処理することにより求めた。電磁場解析ソフトウェアとして、米国ペンシルバニア州に本社のあるAnsys社のPlanar
EMを用いた。電磁場解析ソフトとしては、Ansys社のＨＦＳＳを用いることもできる。このPlanar EMに、励振信号の周波数、誘電体基板の比誘電率、アンテナの形状及び寸法、給電点の位置等の条件を入力して演算処理を行った。具体的には、励振信号の周波数を６０ＧHz、誘電体基板の比誘電率を２．１７、誘電体厚を０．２５４ｍｍ、誘電正接（ｔａｎδ）を０にそれぞれ設定した。放射導体の形状は図３に示したように矩形とし、励振方向の長さＨを共振周波数の実効波長の概ね３／２倍である４．７９ｍｍ（１．４３λｇに相当）とし、励振方向に垂直な方向の長さＷを、０．３ｍｍから２６．８８ｍｍ（０．１から８λｇ）まで０．１λｇずつ段階的に増加させ、それぞれの長さＷについて天頂方向の利得を求めた。本発明者の実験によれば、式１でｍ＝２の場合には、Ｈが１．５λｇよりも若干短い１．４３λｇのときに、一実施形態におけるパッチアンテナが天頂方向において最大の利得を有する。
【００２０】
図４において、横軸は放射電極の励振方向に垂直な方向の長さを表し、縦軸は演算で求められた天頂方向の利得の大きさをｄＢ単位で表す。このグラフから、ｘ軸方向の長さが共振周波数の実効波長の概ね１倍、２倍、３．１２５倍、４．１２５倍、５．２５倍となるときに、天頂方向の利得がヌルになるか又は急激に減少していること、及び、それら以外の寸法において比較的高い利得が得られることがわかった。このシミュレーション結果から、放射導体の励振方向に垂直な方向の長さが共振周波数の１／２波長の概ね偶数倍になるときに天頂方向の利得が著しく小さくなり、逆に、１／２波長の概ね奇数倍になるときに天頂方向において高い利得が得られることが分かった。図４は、励振方向の長さＨが共振周波数の概ね３／２倍であるときに得られた結果であるが、励振方向の長さＨが共振周波数の３／２倍以外の奇数倍であっても、放射導体の励振方向に垂直な方向の長さＷと天頂方向の利得との関係について図４と同様の結果が得られると考えられる。これは、励振方向の長さＨが長くなり高次モードの次数が上がっても、放射導体に現れる電流定在波の励振方向における繰り返し数が１波長分ずつ増加するのみで、励振方向に垂直な方向の長さと天頂方向の利得との関係に実質的に影響を与えないためである。
【００２１】
図５は、放射導体の励振方向に垂直な方向の長さが０．５λｇ、１．５λｇ、２．５λｇ、３．５λｇのそれぞれの場合におけるｘｚ平面（図１参照）に平行な方向の放射特性を表し、図６は、放射導体の励振方向に垂直な方向の長さが４．５λｇ、５．５λｇのそれぞれの場合におけるｘｚ平面に平行な方向の放射特性を表す。図５及び図６のグラフは、先の例と同様に、Planar EMにおいて、励振信号の周波数を６０ＧHz、誘電体基板の比誘電率を２．１７、誘電体厚を０．２５４ｍｍ、誘電正接（ｔａｎδ）を０にそれぞれ設定し、放射導体の幅方向のサイズのみが異なる５種類のパッチアンテナについて、図１のｘｚ平面に平行な方向の放射特性を演算処理することにより求めた。評価した６種類のパッチアンテナは、高さ方向の一辺の長さを１．４３λｇとし、幅方向の一辺の長さを０．５λｇ、１．５λｇ、２．５λｇ、３．５λｇ、４．５λｇ、及び５．５λｇとした。なお、図５及び図６の放射特性は、Ansys社のＨＦＳＳを用いて算出することもできる。
【００２２】
図５及び図６において、横軸の角度は、放射導体の表面に垂直な天頂方向（図１のｚ軸方向）に対する角度を表し、横軸における正の角度は、放射された電波がｚ軸からｘ軸の正の方向へ傾いていることを示す。縦軸は利得の大きさをｄＢ単位で表す。図５のシミュレーション結果から、励振方向に垂直な方向の長さが０．５λｇ、１．５λｇ、２．５λｇ、３．５λｇの場合に、天頂方向（θ＝０°）に利得のピークが現れていることがわかる。これとは逆に、放射導体の励振方向に垂直な方向の長さが４．５λｇ、５．５λｇの場合には、天頂方向よりも約２０°ずつｘ軸の正及び負方向に傾いた位置に利得のピークがあることがわかる。このように、放射導体の励振方向に垂直な方向の長さが共振周波数の１／２波長の奇数倍であっても、ｘ軸方向の長さが共振周波数の１／２波長の９倍以上では利得のピークが天頂方向からシフトすることが分かった。これは、放射導体のｘ軸方向の長さが長くなるにつれて、励振方向の電流定在波が現れにくくなるためと考えられる。以上より、本発明の一実施形態における放射導体の励振方向に垂直な方向の長さを、共振周波数の１／２波長の９倍より小さい範囲で共振周波数の１／２波長の奇数倍としたとき（つまり、共振周波数の１／２波長の１倍、３倍、５倍、７倍としたとき）に、当該放射導体からの電波の放射特性が天頂方向にピークを有することが分かった。
【００２３】
図７は、本発明の一実施形態に係るパッチアンテナの放射特性を従来のパッチアンテナの放射特性と比較して示す。図７のグラフは、先の例と同様に、Planar EMにおいて、励振信号の周波数を６０ＧHz、誘電体基板の比誘電率を２．１７、誘電体厚を０．２５４ｍｍ、誘電正接（ｔａｎδ）を０にそれぞれ設定し、実施例１、実施例２、及び比較例１のパッチアンテナのそれぞれについて、図１のｘｚ平面に平行な方向の放射特性を演算処理することにより求めた。なお、図７の放射特性は、Ansys社のＨＦＳＳを用いて算出することもできる。実施例１のパッチアンテナは、幅方向の一辺の長さを５．３３ｍｍ（１．５９λｇに相当）、高さ方向の一辺の長さを１．５１ｍｍ（０．４５λｇに相当）とし、給電点を幅方向の一辺の下辺から０．１６ｍｍの位置に配置して構成した。実施例２のパッチアンテナは、幅方向の一辺の長さを１５．１ｍｍ（４．４９λｇに相当）、高さ方向の一辺の長さを８．１ｍｍ（２．４１λｇに相当）とし、給電点を幅方向の一辺の下辺から１．６８ｍｍの位置に配置して構成した。比較例１のパッチアンテナは、幅方向及び高さ方向の一辺の長さをいずれも４．８２ｍｍ（１．４３λｇ）とし、給電点を幅方向の一辺の下辺から１．２１ｍｍの位置に配置して構成した。いずれのパッチアンテナにおいても、給電点は、励振方向と垂直な方向の一辺の垂直二等分線上に設けた。
【００２４】
図７において、横軸の角度は、放射導体の表面に垂直な天頂方向（図１のｚ軸方向）に対する角度を表し、横軸における正の角度は、放射された電波が、ｚ軸からｘ軸の正の方向へ傾いていることを示す。縦軸は利得の大きさをｄＢ単位で表す。図７のグラフから、実施例１及び実施例２のパッチアンテナは、天頂方向（θ＝０°）において、比較例１のパッチアンテナよりも高い利得を有することが分かった。このように、実施例１及び実施例２の指向性特性は、複数のパッチアンテナをアレイ化した場合の指向性特性（当業者に自明であるため図示省略）と同様に、天頂方向において放射電波が強め合う放射特性を有する。
【００２５】
図示のとおり、実施例１及び実施例２のパッチアンテナの天頂方向における利得は、比較例１のパッチアンテナの天頂方向における利得よりも大きくなっている。従来の正方形のパッチアンテナにおいては、放射導体の面積が大きくなるほど天頂方向における利得が大きくなるので、比較例１のパッチアンテナは基本モードで共振する従来の正方形の放射導体（縦方向及び幅方向ともに０．５λｇ）を有するパッチアンテナよりも、天頂方向における利得が大きい。実施例１のパッチアンテナは、式１、式２においてｍ＝１、ｎ＝２とした場合に相当するから、本発明の実施形態に係るパッチアンテナにおいて最も面積が小さい例である。本発明の実施形態に係るパッチアンテナは、式１及び式２の条件を満たしｎが４以下である限り、放射導体の面積が大きくなるほど電波放射源が増えて天頂方向における利得も大きくなる。本発明の各実施形態に係るパッチアンテナの面積は実施例１のパッチアンテナの面積と同じかそれ以上であるため、本発明の各実施形態に係るパッチアンテナは、少なくとも従来の基本モードで共振する正方形のパッチアンテナよりも天頂方向における利得が向上することが分かる。
【００２６】
方形のパッチアンテナの寸法と天頂方向における利得に関しては、従来、次のように理解されていた。すなわち、放射導体の励振方向（図１ではｙ軸方向）の長さを励振信号周波数の１／２波長の奇数倍とすると、放射導体に基本モード又は高次モードの電流定在波が生じ、天頂方向においてこの高次モードの次数に応じた利得が得られることが知られている（例えば、特許文献１の第［００８９］段落参照）。これに対し、励振方向に垂直な方向（図１ではｘ軸方向）の寸法と天頂方向の利得との関係については、これまで十分な研究が行われていなかった。本発明者は、方形の放射導体を用いて直線偏波を放射するパッチアンテナにおいて、その励振方向に垂直な方向の寸法が天頂方向の利得に与える影響について検討を行い、垂直方向の寸法がこの垂直方向の寸法が共振周波数の１／２波長の偶数倍になる場合に天頂方向の利得がヌルになり、逆に、垂直方向の寸法がこれ以外の寸法、特に共振周波数の１／２波長の奇数倍になる場合には、放射される直線偏波が天頂方向において強め合うことを発見した。
【００２７】
従来、方形のパッチアンテナにおいて、放射導体の励振方向に垂直な方向の寸法は、主に比帯域等の帯域特性と関連して検討されてきた（例えば、特開２００２−３１４３２５号公報の第［００１２］段落）。一方、上述のように、励振方向に垂直な方向の寸法が天頂方向の利得に対して与える影響についての研究例は少なく、本発明者が知る限り、励振方向に垂直な方向の長さを長くするほど天頂方向の利得が増加することを説明する文献が存在するのみである。例えば、特許文献１の第［００８７］段落には、垂直方向の長さを長くするほど天頂方向における利得が増加することが示唆されている。しかし、本発明者が得た知見はこれとは異なる。すなわち、本発明者は、放射導体の垂直方向の長さが長くなっても励振方向における共振周波数の１／２波長の偶数倍においては天頂方向にヌル又は利得の著しい減少が生じ、高い利得が得られるとは限らないという事象を発見した。本発明者はさらに、放射導体の励振方向に垂直な方向の長さが、共振周波数の１／２波長の９倍より小さい範囲において共振周波数の１／２波長の奇数倍となるときに、当該放射導体の天頂方向において放射電波が強め合い、天頂方向における高い利得が実現されることを確認した。そして、本発明者は、これらの知見に基づいて、天頂方向において放射電波が強め合う放射導体の寸法を定めた。すなわち、本発明の様々な実施形態における矩形の放射導体の寸法を、ｍとｎを互いに異なる任意の正の整数として、その励振方向に平行な一辺の長さがほぼ０．５（２ｍ−１）λｇとなり、前記一辺に垂直な他辺の長さがほぼ０．５（２ｎ−１）λｇとなるように定めた。ただし、上述のように、ｎを４以下とし、励振方向に垂直な方向の長さを共振周波数の１／２波長の９倍より小さい範囲とすることが望ましい。一方、励振方向の長さは励振信号の実効波長の奇数倍でありさえすれば、基本モード又は高次モードの共振が発生するので、ｍはｎと異なる任意の正の整数であればよい。
【００２８】
本発明のパッチアンテナは、様々な電子機器のアンテナとして用いることができる。例えば、無線ＬＡＮ等の通信機器のアンテナとして本発明の実施形態に係るパッチアンテナを利用することができる。
【００２９】
本発明の実施形態は、以上明示的に述べた態様に限られず、様々な変更を行うことができる。例えば、放射導体、誘電体基板、地導体、ビア電極の材料、寸法、形成方法は、本明細書にて例を挙げて説明したものに限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、様々な材料、寸法、形成方法を用いることができる。
【符号の説明】
【００３０】
１０ パッチアンテナ
１１ 誘電体基板
１２ 放射導体
１３ 地導体
１４ 給電点
【技術分野】
【０００１】
本発明はパッチアンテナに関し、特に直線偏波を放射する矩形のパッチアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
パッチアンテナは、薄型に構成することが容易なため、小型の情報通信機器用のアンテナとして広く用いられている。典型的なパッチアンテナは、誘電体基板の一方の表面に地導体を備え、他方の表面に正方形の放射導体を備える。放射導体は、励振方向の長さが共振周波数の１／２波長の奇数倍となるように形成される。この放射導体に励振信号が供給されると、励振方向に電流定在波が発生し、この電流定在波から電波が放射される。縮退分離素子が装荷されていない正方形又は円形の放射導体に単一の給電点から給電することにより、放射される電波は直線偏波となる。
【０００３】
パッチアンテナにおける技術的課題の一つは放射導体表面に垂直な天頂方向における利得の改善である。放射導体に発生する電流定在波は放射導体の寸法によって変化するため、天頂方向における利得は放射導体の各辺の寸法に応じて変化する。例えば、特開２０００−３１２１１２号公報（特許文献１）には、矩形の放射導体の一辺の長さを変化させることにより、基本モードで共振する放射導体よりも天頂方向での利得が改善することが記載されている。
【０００４】
パッチアンテナを高利得化するための他の方法として、複数のパッチアンテナ素子を組み合わせてアレイ化する技術が知られている。この種のアレイ化されたパッチアンテナが、同じく特許文献１にて開示されている。特許文献１に記載されたアレイ化されたパッチアンテナは、パッチアンテナとして機能する複数のアンテナ素子を同一平面上に備え、このアンテナ素子に分配器を介して給電することで、電波が各アンテナ素子から放射される。したがって、放射導体の天頂方向では、これらの複数のアンテナ素子から放射された電波を重ね合わせた放射特性が得られる。各アンテナ素子に給電される励振信号の位相を調整したり、アンテナ素子の配置を工夫することにより、単一のパッチアンテナ素子が基本モードで共振する場合よりも天頂方向の利得を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３１２１１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
パッチアンテナをアレイ化すると、高周波信号源から各アンテナ素子までの配線が複雑になるため、小型化の妨げとなる。また、特にマイクロ波やミリ波等の高周波信号で励振する場合には、高周波信号源とアンテナ素子との間に配置される分配器や配線における損失が、単一のアンテナ素子を用いる場合よりも大きくなる。
【０００７】
そこで、本発明の様々な実施態様は、アンテナ素子をアレイ化することなく、基本モードで共振する正方形のパッチアンテナよりも天頂方向における利得を向上させることができるパッチアンテナを提供する。その他の課題は、下記の詳細な説明、添付図面等の記載から理解される。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施態様に係るパッチアンテナは、誘電体基板と、前記誘電体基板の一方の表面に設けられた地導体と、前記誘電体基板の他方の表面に設けられた矩形の放射導体と、前記放射導体と電気的に接続され、前記放射導体に励振信号を供給する給電点と、を備え、前記放射導体の一辺の長さがほぼ０．５（２ｍ−１）λｇであり、前記放射導体の前記一辺に垂直な他辺の長さがほぼ０．５（２ｎ−１）λｇである。ただし、λｇは前記励振信号の周波数の実効波長、ｍは任意の正の整数、ｎはｍと異なる４以下の任意の正の整数である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の様々な実施態様によって、アンテナ素子をアレイ化することなく、基本モードで共振する正方形のパッチアンテナよりも天頂方向における利得を向上させることができるパッチアンテナが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係るパッチアンテナの平面図
【図２】本発明の一実施形態に係るパッチアンテナの断面図
【図３】本発明の一実施形態に係るパッチアンテナの放射導体の拡大図
【図４】パッチアンテナの放射導体の幅方向寸法と天頂方向における利得との関係を示す図
【図５】本発明の一実施形態に係るパッチアンテナの放射特性を示す図
【図６】本発明の一実施形態に係るパッチアンテナの放射特性を示す図
【図７】本発明の一実施形態に係るパッチアンテナの放射特性を従来のパッチアンテナの放射特性と比較して示す図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の詳細な実施形態について添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るパッチアンテナ１０を表す平面図であり、図２はパッチアンテナ１０のｙ軸に沿った断面図である。図示のとおり、本発明の一実施形態におけるパッチアンテナ１０は、誘電体基板１１と、誘電体基板１１の一方の表面に載置された矩形の放射導体１２と、誘電体基板１１の他方の表面に載置された地導体１３とを備える。このパッチアンテナ１０は、他のアンテナ素子とアレイ化せずに単独で用いることができる。
【００１２】
誘電体基板１１は、マイクロ波帯でよく使われるFR4や、ミリ波帯でよく使われるテフロン材等の公知の材料から成る。また、透明アンテナの場合、ガラス，ＰＥＴ，ＰＥＮ等の高分子フィルムが材料から成る。放射導体１２及び地導体１３は、この誘電体基板１１の一方及び他方の表面に金や銅などの導体を印刷して形成される。透明アンテナにはITOやZnO，InGaZnOなどの透明導電性酸化物や微細な金属，カーボンナノチューブやグラフェンなどを用いた透明電極材料を使用する。放射導体１２は、後述の寸法に関する要求を満たす範囲で誘電体基板１１及び地導体１３よりも一回り小さく形成されてもよい。誘電体基板１１、放射導体１２、及び地導体１３の寸法、材料及び形成方法は本明細書で明示されるものに限られず、本発明の範囲を逸脱しない限り任意の寸法、材料及び方法を用いることができる。
【００１３】
放射導体１２において、長辺１２ｂの垂直二等分線上（つまり、図１のｙ軸上）には給電点１４が設けられている。給電点１４は、放射導体１２の中心１５、又は、その中心１５から長辺１２ｂの垂直二等分線に沿って偏寄した位置に配置される。給電点１４は、例えば、長辺１２ｂの垂直二等分線上において、放射導体１２が給電側とインピーダンス整合する位置に設けられる。給電点１４の位置は本明細書で明示されるものに限られず、本発明の範囲を逸脱しない限り、放射導体１２においてｙ軸方向の両端を除く任意の位置に配置することができる。
【００１４】
図２に示されている通り、給電点１４の下方には、誘電体基板１１、放射導体１２及び地導体１３を貫く貫通孔が形成されており、この貫通孔に沿ってビア電極１６が設けられている。ビア電極１６は、給電点１４で放射導体１２と電気的に接続されており、不図示の高周波信号源から供給される励振信号を給電点１４経由で放射導体１２へ伝送する。ビア電極１６は、地導体１３から絶縁されている。励振信号は、放射導体１２の共振周波数に相当する周波数の交流信号であり、例えば、ミリ波やマイクロ波の交流信号である。放射導体１２の共振周波数は、放射導体１２の寸法や誘電体基板１１の比誘電率等に基づいて決まる。
【００１５】
図３は、本発明の一実施形態に係る放射導体１２の拡大図である。図示のとおり、放射導体１２は矩形形状に形成されており、そのｘ軸方向の一辺の長さＷとｙ軸方向の一辺の長さＨとが互いに異なっている。本明細書においては、便宜上、図１又は図３の配置におけるｘ軸方向を幅方向と称し、ｙ軸方向を高さ方向と称することがある。後述のように、励振信号が供給されるとｙ軸方向に電流定在波が発生するので、ｙ軸方向が励振方向となる。本明細書において、放射導体１２について「矩形」という場合には、縮退分離素子が装荷されていない矩形の形状を意味する。したがって、矩形の放射導体１２が給電点１４以外に給電点を有しない場合、つまり励振信号が単一の給電点１４から給電される場合には、パッチアンテナ１０から直線偏波の電波が放射される。
【００１６】
一実施形態において、放射導体１２の高さ方向の一辺（短辺１２ａ）の長さＨはほぼ０．５（２ｍ−１）λｇであり、この一辺に垂直な幅方向の他辺（長辺１２ｂ）の長さＷはほぼ０．５（２ｎ−１）λｇである。つまり、放射導体１２の高さ方向の長さＨと幅方向の長さは、次の式で表される。
Ｈ＝０．５（２ｍ−１）λｇ ・・・ （式１）
Ｗ＝０．５（２ｎ−１）λｇ ・・・ （式２）
【００１７】
ここで、ｍは任意の正の整数、ｎはｍと異なる任意の正の整数、λｇは励振信号の周波数（共振周波数）の実効波長である。一実施形態において、ｎは４以下とすることが望ましい場合がある。本発明者の行った実験によれば、ｎ＝３、ｍ＝５としたときに、天頂方向における利得が最も強められる。実効波長λｇは、励振信号の自由空間での波長が誘電体基板１１の比誘電率に応じて短縮されたものであり、励振信号の自由空間中の波長をλとして、λｇ＝λ／（εｒ）１／２と表される。図３においては、幅方向の長さＷが高さ方向の長さＨよりも長くなるように表されているが、これらの寸法は例示に過ぎず、これとは逆に、高さ方向の長さＨが幅方向の長さＷよりも長くともよい。すなわち、ｍ＞ｎであってもよい。本明細書においては、励振信号の実効波長に言及する場合であっても、表現を簡潔にするために単に波長という文言を用いることがある。本発明の様々な実施形態における放射導体の各辺の長さは、厳密に０．５（２ｍ−１）λｇ又は０．５（２ｎ−１）λｇである必要はない。例えば、本明細書において、「ほぼ０．５（２ｍ−１）λｇ」の長さには、０．５（２ｍ−１）λｇ±λｇの１０％の長さが含まれる。また、「ほぼ０．５（２ｎ−１）λｇ」の長さには、０．５（２ｎ−１）λｇ±λｇの１０％の長さが含まれる。幅方向及び高さ方向の寸法にλｇの±１０％の誤差があっても、パッチアンテナ上の電流分布は実質的に変化せず、天頂方向にピークを有する放射特性が得られる。
【００１８】
以上のように構成された放射導体１２に給電点１４から励振信号が供給されると、放射導体１２に高さ方向（ｙ軸方向）を励振方向とする電流定在波が発生し、この電流定在波の振幅の腹に相当する位置から電波が放射される。このとき、高さ方向の長さＨが共振周波数の１／２波長である場合には放射導体１２に基本モードの電流定在波が現れ、共振周波数の１／２波長の３倍以上のときには高次モードの電流定在波が現れる。放射導体１２の幅方向の長さＷが０．５（２ｎ−１）λｇとなるように形成されると、後述するように、電流定在波から放射される電波が放射導体１２の天頂方向において強め合い、基本モードで共振する正方形のパッチアンテナよりも天頂方向における利得を向上させることができる。
【００１９】
図４は、パッチアンテナの放射導体の幅方向寸法と天頂方向における利得との関係を示す。図４のグラフは、電磁場解析ソフトウェアを用い、天頂方向（図１におけるｚ方向）の利得を演算処理することにより求めた。電磁場解析ソフトウェアとして、米国ペンシルバニア州に本社のあるAnsys社のPlanar
EMを用いた。電磁場解析ソフトとしては、Ansys社のＨＦＳＳを用いることもできる。このPlanar EMに、励振信号の周波数、誘電体基板の比誘電率、アンテナの形状及び寸法、給電点の位置等の条件を入力して演算処理を行った。具体的には、励振信号の周波数を６０ＧHz、誘電体基板の比誘電率を２．１７、誘電体厚を０．２５４ｍｍ、誘電正接（ｔａｎδ）を０にそれぞれ設定した。放射導体の形状は図３に示したように矩形とし、励振方向の長さＨを共振周波数の実効波長の概ね３／２倍である４．７９ｍｍ（１．４３λｇに相当）とし、励振方向に垂直な方向の長さＷを、０．３ｍｍから２６．８８ｍｍ（０．１から８λｇ）まで０．１λｇずつ段階的に増加させ、それぞれの長さＷについて天頂方向の利得を求めた。本発明者の実験によれば、式１でｍ＝２の場合には、Ｈが１．５λｇよりも若干短い１．４３λｇのときに、一実施形態におけるパッチアンテナが天頂方向において最大の利得を有する。
【００２０】
図４において、横軸は放射電極の励振方向に垂直な方向の長さを表し、縦軸は演算で求められた天頂方向の利得の大きさをｄＢ単位で表す。このグラフから、ｘ軸方向の長さが共振周波数の実効波長の概ね１倍、２倍、３．１２５倍、４．１２５倍、５．２５倍となるときに、天頂方向の利得がヌルになるか又は急激に減少していること、及び、それら以外の寸法において比較的高い利得が得られることがわかった。このシミュレーション結果から、放射導体の励振方向に垂直な方向の長さが共振周波数の１／２波長の概ね偶数倍になるときに天頂方向の利得が著しく小さくなり、逆に、１／２波長の概ね奇数倍になるときに天頂方向において高い利得が得られることが分かった。図４は、励振方向の長さＨが共振周波数の概ね３／２倍であるときに得られた結果であるが、励振方向の長さＨが共振周波数の３／２倍以外の奇数倍であっても、放射導体の励振方向に垂直な方向の長さＷと天頂方向の利得との関係について図４と同様の結果が得られると考えられる。これは、励振方向の長さＨが長くなり高次モードの次数が上がっても、放射導体に現れる電流定在波の励振方向における繰り返し数が１波長分ずつ増加するのみで、励振方向に垂直な方向の長さと天頂方向の利得との関係に実質的に影響を与えないためである。
【００２１】
図５は、放射導体の励振方向に垂直な方向の長さが０．５λｇ、１．５λｇ、２．５λｇ、３．５λｇのそれぞれの場合におけるｘｚ平面（図１参照）に平行な方向の放射特性を表し、図６は、放射導体の励振方向に垂直な方向の長さが４．５λｇ、５．５λｇのそれぞれの場合におけるｘｚ平面に平行な方向の放射特性を表す。図５及び図６のグラフは、先の例と同様に、Planar EMにおいて、励振信号の周波数を６０ＧHz、誘電体基板の比誘電率を２．１７、誘電体厚を０．２５４ｍｍ、誘電正接（ｔａｎδ）を０にそれぞれ設定し、放射導体の幅方向のサイズのみが異なる５種類のパッチアンテナについて、図１のｘｚ平面に平行な方向の放射特性を演算処理することにより求めた。評価した６種類のパッチアンテナは、高さ方向の一辺の長さを１．４３λｇとし、幅方向の一辺の長さを０．５λｇ、１．５λｇ、２．５λｇ、３．５λｇ、４．５λｇ、及び５．５λｇとした。なお、図５及び図６の放射特性は、Ansys社のＨＦＳＳを用いて算出することもできる。
【００２２】
図５及び図６において、横軸の角度は、放射導体の表面に垂直な天頂方向（図１のｚ軸方向）に対する角度を表し、横軸における正の角度は、放射された電波がｚ軸からｘ軸の正の方向へ傾いていることを示す。縦軸は利得の大きさをｄＢ単位で表す。図５のシミュレーション結果から、励振方向に垂直な方向の長さが０．５λｇ、１．５λｇ、２．５λｇ、３．５λｇの場合に、天頂方向（θ＝０°）に利得のピークが現れていることがわかる。これとは逆に、放射導体の励振方向に垂直な方向の長さが４．５λｇ、５．５λｇの場合には、天頂方向よりも約２０°ずつｘ軸の正及び負方向に傾いた位置に利得のピークがあることがわかる。このように、放射導体の励振方向に垂直な方向の長さが共振周波数の１／２波長の奇数倍であっても、ｘ軸方向の長さが共振周波数の１／２波長の９倍以上では利得のピークが天頂方向からシフトすることが分かった。これは、放射導体のｘ軸方向の長さが長くなるにつれて、励振方向の電流定在波が現れにくくなるためと考えられる。以上より、本発明の一実施形態における放射導体の励振方向に垂直な方向の長さを、共振周波数の１／２波長の９倍より小さい範囲で共振周波数の１／２波長の奇数倍としたとき（つまり、共振周波数の１／２波長の１倍、３倍、５倍、７倍としたとき）に、当該放射導体からの電波の放射特性が天頂方向にピークを有することが分かった。
【００２３】
図７は、本発明の一実施形態に係るパッチアンテナの放射特性を従来のパッチアンテナの放射特性と比較して示す。図７のグラフは、先の例と同様に、Planar EMにおいて、励振信号の周波数を６０ＧHz、誘電体基板の比誘電率を２．１７、誘電体厚を０．２５４ｍｍ、誘電正接（ｔａｎδ）を０にそれぞれ設定し、実施例１、実施例２、及び比較例１のパッチアンテナのそれぞれについて、図１のｘｚ平面に平行な方向の放射特性を演算処理することにより求めた。なお、図７の放射特性は、Ansys社のＨＦＳＳを用いて算出することもできる。実施例１のパッチアンテナは、幅方向の一辺の長さを５．３３ｍｍ（１．５９λｇに相当）、高さ方向の一辺の長さを１．５１ｍｍ（０．４５λｇに相当）とし、給電点を幅方向の一辺の下辺から０．１６ｍｍの位置に配置して構成した。実施例２のパッチアンテナは、幅方向の一辺の長さを１５．１ｍｍ（４．４９λｇに相当）、高さ方向の一辺の長さを８．１ｍｍ（２．４１λｇに相当）とし、給電点を幅方向の一辺の下辺から１．６８ｍｍの位置に配置して構成した。比較例１のパッチアンテナは、幅方向及び高さ方向の一辺の長さをいずれも４．８２ｍｍ（１．４３λｇ）とし、給電点を幅方向の一辺の下辺から１．２１ｍｍの位置に配置して構成した。いずれのパッチアンテナにおいても、給電点は、励振方向と垂直な方向の一辺の垂直二等分線上に設けた。
【００２４】
図７において、横軸の角度は、放射導体の表面に垂直な天頂方向（図１のｚ軸方向）に対する角度を表し、横軸における正の角度は、放射された電波が、ｚ軸からｘ軸の正の方向へ傾いていることを示す。縦軸は利得の大きさをｄＢ単位で表す。図７のグラフから、実施例１及び実施例２のパッチアンテナは、天頂方向（θ＝０°）において、比較例１のパッチアンテナよりも高い利得を有することが分かった。このように、実施例１及び実施例２の指向性特性は、複数のパッチアンテナをアレイ化した場合の指向性特性（当業者に自明であるため図示省略）と同様に、天頂方向において放射電波が強め合う放射特性を有する。
【００２５】
図示のとおり、実施例１及び実施例２のパッチアンテナの天頂方向における利得は、比較例１のパッチアンテナの天頂方向における利得よりも大きくなっている。従来の正方形のパッチアンテナにおいては、放射導体の面積が大きくなるほど天頂方向における利得が大きくなるので、比較例１のパッチアンテナは基本モードで共振する従来の正方形の放射導体（縦方向及び幅方向ともに０．５λｇ）を有するパッチアンテナよりも、天頂方向における利得が大きい。実施例１のパッチアンテナは、式１、式２においてｍ＝１、ｎ＝２とした場合に相当するから、本発明の実施形態に係るパッチアンテナにおいて最も面積が小さい例である。本発明の実施形態に係るパッチアンテナは、式１及び式２の条件を満たしｎが４以下である限り、放射導体の面積が大きくなるほど電波放射源が増えて天頂方向における利得も大きくなる。本発明の各実施形態に係るパッチアンテナの面積は実施例１のパッチアンテナの面積と同じかそれ以上であるため、本発明の各実施形態に係るパッチアンテナは、少なくとも従来の基本モードで共振する正方形のパッチアンテナよりも天頂方向における利得が向上することが分かる。
【００２６】
方形のパッチアンテナの寸法と天頂方向における利得に関しては、従来、次のように理解されていた。すなわち、放射導体の励振方向（図１ではｙ軸方向）の長さを励振信号周波数の１／２波長の奇数倍とすると、放射導体に基本モード又は高次モードの電流定在波が生じ、天頂方向においてこの高次モードの次数に応じた利得が得られることが知られている（例えば、特許文献１の第［００８９］段落参照）。これに対し、励振方向に垂直な方向（図１ではｘ軸方向）の寸法と天頂方向の利得との関係については、これまで十分な研究が行われていなかった。本発明者は、方形の放射導体を用いて直線偏波を放射するパッチアンテナにおいて、その励振方向に垂直な方向の寸法が天頂方向の利得に与える影響について検討を行い、垂直方向の寸法がこの垂直方向の寸法が共振周波数の１／２波長の偶数倍になる場合に天頂方向の利得がヌルになり、逆に、垂直方向の寸法がこれ以外の寸法、特に共振周波数の１／２波長の奇数倍になる場合には、放射される直線偏波が天頂方向において強め合うことを発見した。
【００２７】
従来、方形のパッチアンテナにおいて、放射導体の励振方向に垂直な方向の寸法は、主に比帯域等の帯域特性と関連して検討されてきた（例えば、特開２００２−３１４３２５号公報の第［００１２］段落）。一方、上述のように、励振方向に垂直な方向の寸法が天頂方向の利得に対して与える影響についての研究例は少なく、本発明者が知る限り、励振方向に垂直な方向の長さを長くするほど天頂方向の利得が増加することを説明する文献が存在するのみである。例えば、特許文献１の第［００８７］段落には、垂直方向の長さを長くするほど天頂方向における利得が増加することが示唆されている。しかし、本発明者が得た知見はこれとは異なる。すなわち、本発明者は、放射導体の垂直方向の長さが長くなっても励振方向における共振周波数の１／２波長の偶数倍においては天頂方向にヌル又は利得の著しい減少が生じ、高い利得が得られるとは限らないという事象を発見した。本発明者はさらに、放射導体の励振方向に垂直な方向の長さが、共振周波数の１／２波長の９倍より小さい範囲において共振周波数の１／２波長の奇数倍となるときに、当該放射導体の天頂方向において放射電波が強め合い、天頂方向における高い利得が実現されることを確認した。そして、本発明者は、これらの知見に基づいて、天頂方向において放射電波が強め合う放射導体の寸法を定めた。すなわち、本発明の様々な実施形態における矩形の放射導体の寸法を、ｍとｎを互いに異なる任意の正の整数として、その励振方向に平行な一辺の長さがほぼ０．５（２ｍ−１）λｇとなり、前記一辺に垂直な他辺の長さがほぼ０．５（２ｎ−１）λｇとなるように定めた。ただし、上述のように、ｎを４以下とし、励振方向に垂直な方向の長さを共振周波数の１／２波長の９倍より小さい範囲とすることが望ましい。一方、励振方向の長さは励振信号の実効波長の奇数倍でありさえすれば、基本モード又は高次モードの共振が発生するので、ｍはｎと異なる任意の正の整数であればよい。
【００２８】
本発明のパッチアンテナは、様々な電子機器のアンテナとして用いることができる。例えば、無線ＬＡＮ等の通信機器のアンテナとして本発明の実施形態に係るパッチアンテナを利用することができる。
【００２９】
本発明の実施形態は、以上明示的に述べた態様に限られず、様々な変更を行うことができる。例えば、放射導体、誘電体基板、地導体、ビア電極の材料、寸法、形成方法は、本明細書にて例を挙げて説明したものに限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、様々な材料、寸法、形成方法を用いることができる。
【符号の説明】
【００３０】
１０ パッチアンテナ
１１ 誘電体基板
１２ 放射導体
１３ 地導体
１４ 給電点
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体基板と、
前記誘電体基板の一方の表面に設けられた地導体と、
前記誘電体基板の他方の表面に設けられた矩形の放射導体と、
前記放射導体と電気的に接続され、前記放射導体に励振信号を供給する給電点と、を備え、
前記放射導体の一辺の長さがほぼ０．５（２ｍ−１）λｇであり、前記放射導体の前記一辺に垂直な他辺の長さがほぼ０．５（２ｎ−１）λｇであるパッチアンテナ。
ただし、λｇは前記励振信号の周波数の実効波長、ｍは任意の正の整数、ｎはｍと異なる４以下の任意の正の整数である。
【請求項２】
前記給電点が前記他辺の垂直二等分線上に配置された請求項１に記載のパッチアンテナ。
【請求項３】
前記給電点は、前記放射導体における唯一の給電点として構成される請求項１又は２に記載のパッチアンテナ。
【請求項１】
誘電体基板と、
前記誘電体基板の一方の表面に設けられた地導体と、
前記誘電体基板の他方の表面に設けられた矩形の放射導体と、
前記放射導体と電気的に接続され、前記放射導体に励振信号を供給する給電点と、を備え、
前記放射導体の一辺の長さがほぼ０．５（２ｍ−１）λｇであり、前記放射導体の前記一辺に垂直な他辺の長さがほぼ０．５（２ｎ−１）λｇであるパッチアンテナ。
ただし、λｇは前記励振信号の周波数の実効波長、ｍは任意の正の整数、ｎはｍと異なる４以下の任意の正の整数である。
【請求項２】
前記給電点が前記他辺の垂直二等分線上に配置された請求項１に記載のパッチアンテナ。
【請求項３】
前記給電点は、前記放射導体における唯一の給電点として構成される請求項１又は２に記載のパッチアンテナ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１９１４０９（Ｐ２０１２−１９１４０９Ａ）
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５２７９３（Ｐ２０１１−５２７９３）
【出願日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．テフロン
【出願人】（０００２０４２８４）太陽誘電株式会社 (964)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．テフロン
【出願人】（０００２０４２８４）太陽誘電株式会社 (964)
【Ｆターム（参考）】
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