平面アンテナ
【課題】電波が送受信される際の誘電体損失によるアンテナ特性の劣化を抑制し、高い生産効率を得ることができる平面アンテナを提供すること。
【解決手段】複数のアンテナ素子５１ａおよび給電線路５１ｋが形成された表面部５１ｓを有するアンテナ回路基板５１と、表面部５１ｓと対向するよう配置されアンテナ素子５１ａと対向する部分にスリット５２ｓが形成された素子側地導体５２と、アンテナ回路基板５１の裏面部５１ｕと対向するよう配置された非素子側地導体５３と、素子側地導体５２とアンテナ回路基板５１との間に配置された素子側誘電体５４と、非素子側地導体５３とアンテナ回路基板５１との間に配置された非素子側誘電体５５と、素子側地導体５２の側面部５２ｍに配置され、素子側地導体５２のスリット５２ｓに連通する部分に電波透過孔５６ｋが板厚方向に貫通して形成された電波透過誘電体５６を備えたことを特徴とする。
【解決手段】複数のアンテナ素子５１ａおよび給電線路５１ｋが形成された表面部５１ｓを有するアンテナ回路基板５１と、表面部５１ｓと対向するよう配置されアンテナ素子５１ａと対向する部分にスリット５２ｓが形成された素子側地導体５２と、アンテナ回路基板５１の裏面部５１ｕと対向するよう配置された非素子側地導体５３と、素子側地導体５２とアンテナ回路基板５１との間に配置された素子側誘電体５４と、非素子側地導体５３とアンテナ回路基板５１との間に配置された非素子側誘電体５５と、素子側地導体５２の側面部５２ｍに配置され、素子側地導体５２のスリット５２ｓに連通する部分に電波透過孔５６ｋが板厚方向に貫通して形成された電波透過誘電体５６を備えたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波を送受信する平面アンテナに関し、詳しくは、加入者系固定無線アクセスシステム（ＦＷＡ：Ｆｉｘｅｄ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ａｃｃｅｓｓ）などの無線通信システムにおける送受信の際のアンテナ特性を向上させたトリプレート構造の平面アンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ＦＷＡなどの無線通信は、有線通信と比べ伝送路としての線を敷設する必要がなく拡散性があるため多方向の通信が容易であり、設置の自由度が高い利点がある。このことから、例えば、インターネットなどの基地局とユーザとの間、いわゆるラストワンマイルの無線化が促進され、ポイントツーポイントやポイントツーマルチポイントなどのリンクにおいて、マイクロ波を用いた高速データ転送が実現されている。このようなデータ転送などの無線通信にトリプレート構造の平面アンテナが使用されている。
【０００３】
従来、この種の平面アンテナとして、多数の貫通孔を有する上側プレートと、下側プレートと、上側プレートと下側プレートとの間に配置され複数のアンテナ素子を有する基板と、上側プレートと基板との間および下側プレートと基板との間にそれぞれ配置され、多数の貫通孔を有する一対のスペーサと、上側プレートを覆うレドームと、上側プレートとレドームとの間に配置され発泡スチロールで形成されたサポートクッションとを含んで構成されたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
この平面アンテナにおいては、一対のスペーサにより、基板を上側プレートと下側プレートとの間で均一な間隔で保持するようにして、アンテナの生産性を向上させるとともに、アンテナ素子で電波を送受信する際の利得などのアンテナ特性の低下を防止している。
【０００４】
また、従来の平面アンテナとして、アンテナ素子と給電線路とを有する給電基板と、アンテナ素子が形成された素子側面と対向するよう配置され、アンテナ素子と対向する部分にスリットが形成された素子側地導体と、アンテナ素子が形成されていない非素子側面と対向するよう配置された非素子側地導体と、素子側地導体と給電基板との間に配置された素子側誘電体と、非素子側地導体と給電基板との間に配置された非素子側誘電体と、素子側地導体のアンテナ素子と離隔する側の側面部に配置された誘電体スペーサとを備え、これらの構成要素を誘電体シートで真空パックしたものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
この平面アンテナにおいては、給電基板から素子側地導体および非素子側地導体までの距離を均一にするとともに、誘電体シートで構成要素を真空パックすることにより内部の空気の膨張によるアンテナ特性への影響を少なくして、良好なアンテナ特性を維持するようにしている。
【特許文献１】特許第２７３７９３９号明細書
【特許文献２】実開平５−７１８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような従来の特許文献１に記載の平面アンテナにおいては、上側プレートとレドームとの間に発泡スチロールで形成されたサポートクッションが配置されているので、すなわちアンテナ素子の電波放射面側にサポートクッションが配置されているので、アンテナ素子で電波を送受信する際、アンテナ特性が劣化してしまうという問題があった。
【０００６】
この平面アンテナにおいては、アンテナ素子から所定の周波数で電波を放射した際、放射された電波は、スペーサの貫通孔、上側プレートの貫通孔、サポートクッションおよびレドームの順に透過することになる。このサポートクッションおよびレドームが空気に比べて高い比誘電率を有しているため、サポートクッションおよびレドーム内で誘電体損失が生じてしまう。この誘電体損失は、サポートクッションおよびレドーム内を透過する電波のエネルギーが熱エネルギーに変換されることによる損失であり、具体的には、正面利得（ｄＢｉ）および電圧定在波比（ＶＳＷＲ：Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｔａｎｄｉｎｇ Ｗａｖｅ Ｒａｔｉｏ）などのアンテナ特性が劣化してしまう。そのため、例えば、ＶＳＷＲが確保すべき所定の基準範囲から逸脱したものが生産されることがあり、生産効率の低下を招くという問題があった。
【０００７】
また、従来の特許文献２に記載の平面アンテナにおいても、素子側地導体のアンテナ素子と離隔する側の側面部に誘電体スペーサが配置され、この誘電体スペーサを含めた構成要素が誘電体シートで真空パックされているので、すなわちアンテナ素子の電波放射面側に誘電体スペーサが配置されているので、特許文献１に記載の平面アンテナと同様にアンテナ素子で電波を送受信する際、アンテナ特性が劣化してしまうという問題があった。
この平面アンテナにおいても、アンテナ素子から放射された電波は、素子側誘電体、素子側地導体のスリット、誘電体スペーサおよび誘電体シートの順に透過することになる。この素子側誘電体、誘電体スペーサおよび誘電体シートが空気に比べて高い比誘電率を有しているため、素子側誘電体、誘電体スペーサおよび誘電体シート内で誘電体損失が生じてしまう。この誘電体損失は、特許文献１に記載の平面アンテナと同様に正面利得（ｄＢｉ）およびＶＳＷＲなどのアンテナ特性が劣化してしまう。そのため、例えば、ＶＳＷＲが確保すべき所定の基準範囲から逸脱したものが生産されることがあり、生産効率の低下を招くという問題があった。
【０００８】
本発明は、前述の従来の問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。すなわち、本発明は、電波が送受信される際の誘電体損失によるアンテナ特性の劣化を抑制するとともに、高い生産効率を得ることができる平面アンテナ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】
【０００９】
本発明に係る平面アンテナは、上記目的を達成するため、（１）複数のアンテナ素子および前記アンテナ素子を接続する給電線路が形成された素子側面を有するアンテナ回路基板と、前記素子側面と対向するよう配置され、前記アンテナ素子と対向する部分にスリットが形成された素子側地導体と、前記アンテナ回路基板の前記アンテナ素子が形成されていない非素子側面と対向するよう配置された非素子側地導体と、前記素子側地導体と前記アンテナ回路基板との間に配置された素子側誘電体と、前記非素子側地導体と前記アンテナ回路基板との間に配置された非素子側誘電体と、を備えた平面アンテナにおいて、前記素子側地導体と対向する前記素子側誘電体側の面と反対側の前記素子側誘電体の面側に配置され、前記素子側地導体の前記スリットに連通する部分に電波透過孔が板厚方向に貫通して形成された電波透過誘電体を備えたことを特徴とする。
【００１０】
この構成により、アンテナ回路基板のアンテナ素子から放射された電波は、素子側誘電体、素子側地導体のスリットおよび電波透過誘電体の電波透過孔を透過して外部空間に放射される。素子側地導体のスリットを透過した電波は、従来の平面アンテナのように比誘電率の高い電波透過誘電体自体を透過せず、電波透過誘電体の比誘電率の低い電波透過孔を透過するので、電波透過誘電体が電波に及ぼす悪影響が抑制される。従来、電波透過誘電体に相当する位置に配置された誘電体を透過する際に生じていた誘電体損失が低減され、正面利得（ｄＢｉ）やＶＳＷＲなどのアンテナ特性が改善される。簡単な構造で誘電体損失が低減されるよう構成されているので、生産された平面アンテナが、アンテナ特性を満たしていないという品質の不良になる率が低減され、生産効率が改善される。
【００１１】
上記（１）に記載の平面アンテナにおいて、好ましくは、（２）前記電波透過誘電体を蔽うレドームを備える。
【００１２】
この構成により、レドーム内に平面アンテナの構成部品が収容されるので、特にアンテナ回路基板のアンテナ素子が、風、雨、雪、砂、氷および紫外線などの環境暴露から保護され、平面アンテナを屋外に設置することができる。
【００１３】
上記（１）または（２）に記載の平面アンテナにおいて、好ましくは、（３）前記非素子側地導体に連結され、他の部材に任意の姿勢で取り付けることができるアンテナ取付機構を備える。
【００１４】
この構成により、アンテナ取付機構が、平面アンテナの構成部品を支持する非素子側地導体に連結されているので、平面アンテナをアンテナ素子から放射され、電波の放射方向や、アンテナ素子で受信する電波の受信方向に沿った姿勢で、他の部材に取り付けることができ、設置場所に関して高い自由度を有し、どのような場所にでも設置することができる。
【００１５】
上記（２）または（３）に記載の平面アンテナにおいて、好ましくは、（４）前記アンテナ素子から放射される電波の周波数が、４ＧＨｚないし１８ＧＨｚで構成される。
【００１６】
この構成により、アンテナ素子から放射される電波が、電波透過誘電体の比誘電率の低い電波透過孔を透過するので、電波透過誘電体が電波に対して及ぼす悪影響が、４ＧＨｚないし１８ＧＨｚの広い周波数帯域で抑制される。電波透過誘電体を透過する際の誘電体損失が低減されることにより、正面利得やＶＳＷＲなどのアンテナ特性が改善される。簡単な構造で誘電体損失が低減されるよう構成されているので、生産された平面アンテナが、アンテナ特性を満たしていないという品質の不良になる率が低減され、生産効率が改善される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、電波が送受信される際の誘電体損失によるアンテナ特性の劣化を抑制するとともに、高い生産効率を得ることができる平面アンテナを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１９】
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に係る平面アンテナ１の斜視図であり、平面アンテナ１をアンテナポール１００に取り付けた状態を示す。図２は、平面アンテナ１におけるアンテナ本体２の送受信回路部４のブロック図であり、図３は、アンテナ本体２の分解斜視図であり、図４は、アンテナ本体２の断面図であり、図５は、図４のアンテナ本体２の部分拡大断面図である。また、図６は、アンテナ回路基板５１の表面部５１ｓ側から見たアンテナ回路基板５１の平面図であり、図７は、電波透過誘電体５６のレドーム５７側から見た電波透過誘電体５６の平面図である。
【００２０】
まず、構成について説明する。
図１に示すように、本実施の形態に係る平面アンテナ１は、アンテナ本体２と、アンテナ取付機構３とを含み、１０．５ＧＨｚ帯９０度セクタビーム平面アンテナで構成されており、ＦＷＡの基地局用アンテナとして使用されるものである。この平面アンテナ１は、１０．５ＧＨｚ帯９０度セクタビーム平面アンテナ以外の他の機器に使用するアンテナであってもよく、例えば、４ＧＨｚないし８ＧＨｚの周波数範囲からなるＣバンド、８ＧＨｚないし１２．４ＧＨｚの周波数範囲からなるＸバンドおよび１２．４ＧＨｚないし１８ＧＨｚの周波数範囲からなるＫｕバンドを適応周波数帯とするものであってもよい。
Ｃバンドより低い周波数帯では、電波の波長が比較的長いので、本発明に係る平面アンテナの効果が得られないことがあり、本発明に係る平面アンテナに適さない。また、Ｋｕバンドより高い周波数帯では、電波の波長が比較的短いので、本発明に係る平面アンテナの効果が得られないことがあり、本発明に係る平面アンテナに適さない。
【００２１】
アンテナ本体２は、例えば、送受信回路部４と、本体部（ＡＮＴ）５とを含んで構成されており、１０．５ＧＨｚ帯の電波を送信および受信するようになっている。送受信回路部４はＡＮＴ５と離隔して設置されており、送受信回路部４とＡＮＴ５とが図示しない同軸ケーブルによって接続されている。この送受信回路部４で送信処理された電波が同軸ケーブルを介してＡＮＴ５に伝達されＡＮＴ５から送信され、ＡＮＴ５で受信された電波が同軸ケーブルを介して送受信回路部４に伝達され送受信回路部４で受信処理されるようになっている。
【００２２】
図２に示すように、送受信回路部４は、送受共用器４１と、低雑音増幅器（ＬＮＡ：Ｌｏｗ Ｎｏｉｓｅ Ａｍｐ）４２と、受信信号の中間周波数変換部（ＲｘＩＦ部）４３と、ベースバンド処理部４４と、インターフェース（Ｉ／Ｆ）４５と、増幅器（ＰｗＡＭＰ）４６と、送信信号の中間周波数変換部（ＴｘＩＦ部）４７とを含んで構成されている。
【００２３】
送受共用器４１は、例えば、サーキュレータ、アンテナ分波器（Ｄｕｐｌｅｘｅｒ）などの分岐回路からなり、送信側のＰｗＡＭＰ４６に接続された送信波用のフィルタと、受信側のＬＮＡ４２に接続された受信波用のフィルタと、各フィルタをＡＮＴ５に接続する入出力端子とを有しており、ＡＮＴ５で受信した受信波を受信波用のフィルタを介して分離および受信帯域制限してＬＮＡ４２に伝達し、ＰｗＡＭＰ４６で増幅された送信波を送信波用のフィルタを介してＡＮＴ５に伝達するようになっている。
【００２４】
ＬＮＡ４２は、送受共用器４１から入力された高周波受信信号を高周波増幅してＲｘＩＦ部４３に出力するようになっている。
ＲｘＩＦ部４３は、ＬＮＡ４２で増幅された高周波受信信号をベースバンド信号に周波数変換しベースバンド処理部４４に出力するようになっている。
【００２５】
ベースバンド処理部４４は、ＲｘＩＦ部４３から入力されたベースバンド信号に復調、復号、暗号解読、文字の並び順などを復帰させるデスクランブル処理などの処理を施し、Ｉ／Ｆ４５に出力し、Ｉ／Ｆ４５から入力された信号を符号化、暗号化、文字の並び順などを変更するスクランブル処理などの処理を施しＴｘＩＦ部４７に出力するようになっている。
【００２６】
Ｉ／Ｆ４５は、図示しない基地局などの無線送受信機器およびベースバンド処理部４４と接続され、無線送受信機器およびベースバンド処理部４４からそれぞれ入力された信号が、相互接続条件を満たす場合に、相互に接続するよう構成されている。
ＰｗＡＭＰ４６は、例えば、ＭＭＩＣ（Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）を含んで構成されており、ＴｘＩＦ部４７から入力された送信電力（ｍＷ）を増幅して、送受共用器４１に出力するようになっている。
ＴｘＩＦ部４７は、例えば、フィルタなどを含んで構成されており、ベースバンド処理部４４から入力された送信信号を中間周波数（ＩＦ：Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）に周波数変換し、ＰｗＡＭＰ４６に出力するようになっている。
【００２７】
送受共用器４１、ＬＮＡ４２、ＲｘＩＦ部４３、ベースバンド処理部４４、Ｉ／Ｆ４５と、ＰｗＡＭＰ４６と、ＴｘＩＦ部４７は公知のもので構成されており、これ以上詳説しない。
【００２８】
図３に示すように、ＡＮＴ５は、アンテナ回路基板５１と、素子側地導体５２と、非素子側地導体５３と、素子側誘電体５４と、非素子側誘電体５５と、電波透過誘電体５６と、レドーム５７と、シーリング部材５８と、接続端子５９とを含み、小形でアンテナ特性に優れたトリプレート構造の平面アンテナで構成されている。
【００２９】
図３および図６（ｂ）に示すように、アンテナ回路基板５１は、例えば、方形に形成され厚み０．０５ｍｍ〜２ｍｍを有するガラスエポキシ基板や、ポリイミドなどの可撓性のあるプラスチックフィルム基板からなり、素子側面としての表面部５１ｓと、非素子側面としての裏面部５１ｕとを有している。
【００３０】
表面部５１ｓには、厚み１０μｍ〜５００μｍの銅箔が貼り付けられており、この銅箔に対して、エッチングなどの化学処理を施して、使用周波数１０．４ＧＨｚの自由空間波長λ０の所定倍数、例えば、０．５λ０となる一辺ａ（ｍｍ）と、この一辺ａと略同じ長さを有する他辺ｂ（ｍｍ）とで形成される方形のアンテナ素子５１ａが設けられている。
【００３１】
このアンテナ素子５１ａは、アンテナ回路基板５１の短辺方向に等間隔に６個配置されており、短辺方向の両端部に形成されたアンテナ素子５１ａは、距離ｃ（ｍｍ）の範囲内に位置している。また、このアンテナ素子５１ａは、長辺方向に等間隔で１２列配置されており、長辺方向の両端部に形成されたアンテナ素子５１ａは、距離ｄ（ｍｍ）の範囲内に位置している。したがって、アンテナ回路基板５１の表面部５１ｓには、６個×１２列の合計７２個のアンテナ素子５１ａが配置されており、それぞれのアンテナ素子５１ａから、１０．４ＧＨｚの電波が放射されるとともに、受信されるようになっている。
【００３２】
また、表面部５１ｓには、その中央部に、接続端子５９と接続されている接続部５１ｒと、複数の給電線路５１ｋが縦横に形成されており、この各給電線路５１ｋの一端が、接続部５１ｒに接続されるとともに、各アンテナ素子５１ａに接続されている。接続端子５９から入力された送信電力は、接続部５１ｒおよび各給電線路５１ｋを経由して各アンテナ素子５１ａに供給されるようになっている。また、アンテナ素子５１ａが受信した受信電波は、各給電線路５１ｋおよび接続部５１ｒから接続端子５９を経由して、送受信回路部４に伝達されるようになっている。
【００３３】
なお、アンテナ素子５１ａおよび給電線路５１ｋをエッチングにより、アンテナ回路基板５１の表面部５１ｓの銅箔を加工して形成した場合について説明したが、それ以外の形成手段により形成してもよい。例えば、表面部５１ｓに印刷により、アンテナ素子５１ａおよび給電線路５１ｋを形成してもよい。また、アンテナ回路基板５１には、複数の貫通孔５１ｈが形成されており、この貫通孔５１ｈにねじ６１が挿通されるようになっている。
【００３４】
素子側地導体５２は、例えば、アルミニウムなどの金属板からなり、アンテナ素子５１ａが形成されたアンテナ回路基板５１の表面部５１ｓと対向するよう配置され、アンテナ素子５１ａと対向する部分に貫通して複数のスリット５２ｓが形成されている。このスリット５２ｓの大きさは、図６に示すアンテナ回路基板５１のアンテナ素子５１ａの一辺ａと短辺方向の距離ｃとほぼ同じ寸法に形成されており、アンテナ素子５１ａから放射された電波は、このスリット５２ｓを通るようになっている。したがって、アンテナ回路基板５１の給電線路５１ｋから不要な電波が放射されても、スリット５２ｓ以外の部分で給電線路５１ｋを遮蔽しているので、素子側地導体５２から外部空間側に不要な電波が放射されることが抑制されるようになっている。
【００３５】
また、素子側地導体５２は、長辺および短辺の両端部で、裏面部５２ｕ側に突出して折り曲げられた縁部５２ｆを有しており、この裏面部５２ｕ側に素子側誘電体５４、アンテナ回路基板５１、非素子側誘電体５５が順に重ねて収容されるようになっている。
短辺方向の縁部５２ｆの近傍およびスリット５２ｓの間に複数の貫通孔５２ｈが形成されており、ねじ６１が挿通されるようになっている。
【００３６】
非素子側地導体５３は、例えば、アルミニウムなどの金属板からなり、厚みが２ｍｍ〜５ｍｍで方形に形成されており、アンテナ回路基板５１の非素子側面としての裏面部５１ｕと対向するよう配置されている。非素子側地導体５３の中央部には方形の貫通孔５３ｔが形成されており、接続端子５９の接地導体部５９ｓの端部が挿通されるようになっている。また、貫通孔５３ｔの近傍には、一対の貫通孔５３ｋが形成されており、非素子側地導体５３の表面部５３ｏからさら頭ねじ６３が挿通され、このさら頭ねじ６３により接地導体部５９ｓが非素子側地導体５３に固定されるようになっている。
【００３７】
また、表面部５３ｏには、めねじが形成された複数のボス部５３ｂが表面部５３ｏから同じ高さで突出して設けられている。さらに、非素子側地導体５３の長辺方向および短辺方向の縁部には、ほぼ均等の間隔で複数の貫通孔５３ｈが形成されており、それぞれワッシャ付タッピンねじ６２が挿通されるようになっている。
【００３８】
また、裏面部５３ｕには、おねじが形成された複数のスタッド５３ｎが裏面部５３ｕから同じ高さで突出して設けられており、アンテナ取付機構３が装着され、図１に示すように、アンテナ取付機構３を介してアンテナ本体２がアンテナポール１００などの設置部材に固定されるようになっている。したがって、非素子側地導体５３は、正面利得やＶＳＷＲなどのアンテナ特性を良好にする電気的機能を有するだけでなく、アンテナ本体２を構成する構成要素を支持する機械的強度をも有している。
【００３９】
素子側誘電体５４は、例えば、独立気泡ポリエチレンフォームなどの高発泡材からなり、均一に分布する気泡を内包しており、媒質の誘電率εと真空の誘電率ε０の比ε／ε０＝εｒで表される比較的に低い比誘電率εｒを有している。この非素子側誘電体５５は、使用周波数１０．４ＧＨｚにおける自由空間波長λ０を所定の倍数で乗算して算出した厚みで形成されている。
【００４０】
この素子側誘電体５４は、素子側地導体５２とアンテナ回路基板５１との間に配置されており、素子側地導体５２とアンテナ回路基板５１との間の間隔を均一に保つスペーサとしての機能を有するとともに、アンテナ特性の低下を抑制する損失抑制機能を有している。
この素子側誘電体５４の表面部５４ｓの中央部には貫通孔５４ｋが形成されており、接続端子５９の接地導体部５９ｓの端部が挿通されるようになっている。
また、短辺方向の縁部近傍および長辺方向の中間部近傍には、複数の貫通孔５４ｈが形成されており、ねじ６１が挿通されるようになっている。
【００４１】
非素子側誘電体５５も、素子側誘電体５４と同様に、独立気泡ポリエチレンフォームなどの高発泡材からなり、均一に分布する気泡を内包しており比較的に低い比誘電率εｒを有している。この非素子側誘電体５５は素子側誘電体５４と同様、使用周波数１０．４ＧＨｚにおける自由空間波長λ０を所定の倍数で乗算して算出した厚みで形成されている。
この非素子側誘電体５５は、非素子側地導体５３とアンテナ回路基板５１との間に配置されており、非素子側地導体５３とアンテナ回路基板５１との間の間隔を均一に保つスペーサとしての機能を有するとともに、アンテナ特性の低下を抑制する損失抑制機能を有している。
【００４２】
この非素子側誘電体５５の表面部５５ｓの中央部には貫通孔５５ｋが形成されており、接続端子５９の接地導体部５９ｓの端部が挿通されるようになっている。
また、短辺方向の縁部近傍および長辺方向の中間部近傍には、複数の貫通孔５５ｈが形成されており、非素子側地導体５３の表面部５３ｏに形成されたボス部５３ｂが挿通されるようになっている。
【００４３】
電波透過誘電体５６は、例えば、独立気泡ポリエチレンフォームやポリプロピレンの発泡シートなどの高発泡材からなり、均一に分布する気泡を内包しており所定の比誘電率εｒを有している。この電波透過誘電体５６は、アンテナ素子５１ａが形成されたアンテナ回路基板５１の表面部５１ｓと対向するよう配置され、アンテナ素子５１ａと対向する部分に貫通して複数の電波透過孔５６ｋが形成されている。
【００４４】
この電波透過孔５６ｋの大きさは、図６に示すアンテナ回路基板５１のアンテナ素子５１ａの一辺ａとほぼ同じ寸法の短辺ｅ（ｍｍ）と、アンテナ回路基板５１の距離ｃ（ｍｍ）とほぼ同じ寸法の距離ｆ（ｍｍ）および、アンテナ回路基板５１の距離ｄ（ｍｍ）とほぼ同じ寸法の距離ｇ（ｍｍ）となっている。
【００４５】
電波透過誘電体５６の大きさは、電波の使用周波数帯域（Ｈｚ）やアンテナ素子数などにより適宜選択されるが、例えば、本実施の形態に係る垂直偏波用６×１２個のアンテナ素子５１ａによって構成される１０．５ＧＨｚ帯９０度セクタビーム平面アンテナの場合、短辺方向の長さは、１７０ｍｍ〜１９０ｍｍ、長辺方向の長さは、３３０ｍｍ〜３４０ｍｍで形成してもよい。この場合、電波透過孔５６ｋの大きさは、一定の許容範囲を有しており、例えば、短辺ｅが１６ｍｍ、距離ｆが９８ｍｍ、距離ｇが３０２ｍｍで形成されている場合には、それぞれ±０．５ｍｍ〜５ｍｍの許容範囲を有している。この許容範囲未満の場合または許容範囲を超えた場合には、アンテナ特性が劣化することがある。
アンテナ素子５１ａから放射された電波は、この電波透過孔５６ｋ、すなわち比誘電率εｒが約１．０の空気中を透過するようになっている。
【００４６】
図７に示すように、電波透過誘電体５６には、短辺方向の縁部の近傍および、電波透過孔５６ｋの間に複数の貫通孔５６ｈが形成されており、ねじ６１の頭部が挿入されるようになっている。
この電波透過誘電体５６は、所定の均一な厚みｔ（ｍｍ）で形成されており、この電波透過誘電体５６によりレドーム５７が凹まないよう保持されるとともに、アンテナ素子５１ａから放射される電波の正面利得（ｄＢｉ）などの特性が最適値に調整されるようになっている。
【００４７】
すなわち、この電波透過誘電体５６の厚みｔが、大きすぎても、小さすぎても平面アンテナの正面利得やＶＳＷＲが低下するので、適宜、使用周波数やアンテナ素子５１ａに適した最適な厚みに選択されている。例えば、本実施の形態に係る垂直偏波用６×１２個のアンテナ素子５１ａによって構成される１０．５ＧＨｚ帯９０度セクタビーム平面アンテナが、短辺方向の長さが１７０ｍｍ〜１９０ｍｍ、長辺方向の長さが３３０ｍｍ〜３４０ｍｍで形成されている場合、６ｍｍ〜８ｍｍで形成される。この電波透過誘電体５６を含めＡＮＴ５の非素子側地導体５３の接続端子５９側の側面から、レドーム５７の外側の側面までの厚み（ｍｍ）は、本実施の形態に係る平面アンテナ１の使用周波数帯（ＧＨｚ）やアンテナ特性に基づいて適宜選択された所定の許容範囲を有する厚みである。したがって、この許容範囲未満の場合または許容範囲を超えた場合には、使用電波のビーム幅が変化してしまったり、ＶＳＷＲの数値が大きくなってしまったりするので、アンテナ特性が劣化することがある。
【００４８】
レドーム５７は、例えば、ポリカーボネートなどの電波の透過率が高いプラスチックからなり、図５に示すように、電波透過誘電体５６を覆うよう均一な厚みで形成された本体５７ｂと、長辺方向および短辺方向の周囲が電波透過誘電体５６に向かって突出し非素子側地導体５３と結合されるフランジ５７ｋとを有している。このフランジ５７ｋの電波透過誘電体５６に対向する側には、シーリング溝５７ｍが環状に形成されており、シーリング部材５８が装着されるようになっている。このレドーム５７により、アンテナ回路基板５１のアンテナ素子５１ａが、風、雨、雪、砂、氷および紫外線などの環境暴露から保護されるようになっている。
【００４９】
また、このフランジ５７ｋの電波透過誘電体５６に対向する側に非素子側地導体５３の各貫通孔５３ｈと対応する位置に、図示しない有底穴が形成されており、各貫通孔５３ｈに挿通されたワッシャ付タッピンねじ６２のねじ部が、各有底穴にねじ込まれ、レドーム５７が非素子側地導体５３に結合されるようになっている。
【００５０】
図４および図５に示すように、このレドーム５７が非素子側地導体５３に結合されると、レドーム５７と非素子側地導体５３との間に、非素子側誘電体５５、アンテナ回路基板５１、素子側誘電体５４、素子側地導体５２および電波透過誘電体５６が順に積層され、防水性が確保された状態で収容されるようになっている。
【００５１】
シーリング部材５８は、例えば、シリコーンゴムなどの高い防水性を有する弾性部材からなり、レドーム５７のシーリング溝５７ｍに装着されるようになっている。
【００５２】
接続端子５９は、例えば、非素子側地導体５３に固定され、金属で形成された接地導体部５９ｓと、接地導体部５９ｓに固定された高周波同軸コネクタ５９ｃとを含んで構成されている。接地導体部５９ｓの端部がアンテナ回路基板５１の接続部５１ｒに接続されており、アンテナ回路基板５１の給電線路５１ｋと高周波同軸コネクタ５９ｃとのインピーダンスの整合を良好にしている。また、接地導体部５９ｓの周囲は、シーリング材によりシールされておりアンテナ本体２の内部に水が浸入しないようになっている。また、接地導体部５９ｓと高周波同軸コネクタ５９ｃとの間にもパッキン５９ｐが介装されており、防水性が確保されている。高周波同軸コネクタ５９ｃの一方端部は、アンテナ回路基板５１の接続部５１ｒに接続されており、非素子側地導体５３が突出した他方端部は、図示しない同軸ケーブルに接続されるようになっている。
【００５３】
図１に示すように、アンテナ取付機構３は、支持金具３ｓと、取付金具３ｔ１、３ｔ２と、一対の固定ボルト３ｂ、一対の固定ナット３ｒとを含んで構成されており、ＡＮＴ５の電波放射方向を調整できるよう、水平方向（アジマス方向）および垂直方向（エレベーション方向）の姿勢が可変になっている。
支持金具３ｓは、ＡＮＴ５の非素子側地導体５３に形成されたスタッド５３ｎにワッシャ３ｗおよびナット３ｎにより、ねじ結合されて非素子側地導体５３に固定されている。
取付金具３ｔ１は、エレベーション方向の姿勢が可変になるよう固定具３ｋにより支持金具３ｓに固定されている。
取付金具３ｔ２は、アンテナポール１００を挟んで、取付金具３ｔ１に対向する位置で、適宜選択されたアジマス方向の位置に調整された後、一対の固定ボルト３ｂおよび一対の固定ナット３ｒにより締付固定されている。
【００５４】
次に、本実施の形態に係る平面アンテナ１の動作について簡単に説明する。
【００５５】
本実施の形態に係る平面アンテナ１においては、図２に示すように、アンテナ装置などの外部機器から、Ｉ／Ｆ４５を介してベースバンド処理部４４に送信電力（ｍＷ）が入力されると、ベースバンド処理部４４で符号化、暗号化、文字の並び順などを変更するスクランブル処理などの処理が施され処理後の送信電力がＴｘＩＦ部４７に出力され、ＴｘＩＦ部４７で中間周波数（ＩＦ）に周波数変換されＰｗＡＭＰ４６に出力される。ＰｗＡＭＰ４６に入力された送信電力は、送受共用器４１の送信用フィルタを経由して同軸ケーブルを通り、ＡＮＴ５の接続端子５９に伝達される。そして、送信電力は、接続端子５９から、アンテナ回路基板５１の接続部５１ｒを経由して給電線路５１ｋから各アンテナ素子５１ａに給電される。このとき、アンテナ素子５１ａから電波が放射され、素子側誘電体５４、素子側地導体５２のスリット５２ｓ、電波透過誘電体５６の電波透過孔５６ｋ、レドーム５７の順に電波が透過し外部空間に、アジマス方向に約９０の範囲の指向性を有して放射される。
【００５６】
他方、レドーム５７、電波透過誘電体５６の電波透過孔５６ｋ、素子側地導体５２のスリット５２ｓおよび素子側誘電体５４の順に透過した電波は、アンテナ回路基板５１の各アンテナ素子５１ａで受信される。受信電波は、アンテナ回路基板５１の給電線路５１ｋから接続部５１ｒ、ＡＮＴ５の接続端子５９を経由して同軸ケーブルを通り、送受共用器４１に伝達される。そして、送受共用器４１の受信波用のフィルタを通過した共振周波数の帯域が１０．４ＧＨｚの微弱な電力の電波は、ＬＮＡ４２に入力され、ＬＮＡ４２で高周波増幅されＲｘＩＦ部４３で高周波受信信号がベースバンド信号に周波数変換され、ベースバンド処理部４４に入力される。ベースバンド処理部４４でベースバンド信号が、復調、複号、暗号解読、文字の並び順などを復帰させるスクランブル処理などの信号処理が行われ、Ｉ／Ｆ４５を経由して、図示しないアンテナ装置などの外部機器に伝達される。
【００５７】
このように、本実施の形態に係る平面アンテナ１においては、以上説明したように構成されているので、次の効果が得られる。
【００５８】
図８（ａ）は、従来の平面アンテナのサンプル＃１の周波数とＶＳＷＲの関係を示すグラフであり、図８（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る平面アンテナ１のサンプル＃１の周波数とＶＳＷＲの関係を示すグラフである。
図９（ａ）は、従来の平面アンテナのサンプル＃２の周波数とＶＳＷＲの関係を示すグラフであり、図８（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る平面アンテナ１のサンプル＃２の周波数とＶＳＷＲの関係を示すグラフである。
図１０（ａ）は、本発明の実施の形態に係る平面アンテナ１のサンプル１および従来の平面アンテナのサンプル１の周波数と正面利得との関係を示すグラフであり、図１０（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る平面アンテナ１のサンプル１および従来の平面アンテナのサンプル１の周波数と正面利得との関係を示す表である。
図１１（ａ）は、本発明の実施の形態に係る平面アンテナ１のサンプル２および従来の平面アンテナのサンプル２の周波数と正面利得との関係を示すグラフであり、図１１（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る平面アンテナ１のサンプル２および従来の平面アンテナのサンプル２の周波数と正面利得との関係を示す表である。
【００５９】
本実施の形態に係る平面アンテナ１は、複数のアンテナ素子５１ａおよび給電線路５１ｋが形成された表面部５１ｓを有するアンテナ回路基板５１と、表面部５１ｓと対向するよう配置され、アンテナ素子５１ａと対向する部分にスリット５２ｓが形成された素子側地導体５２と、アンテナ回路基板５１の裏面部５１ｕと対向するよう配置された非素子側地導体５３と、素子側地導体５２とアンテナ回路基板５１との間に配置された素子側誘電体５４と、非素子側地導体５３とアンテナ回路基板５１との間に配置された非素子側誘電体５５とを備え、さらに素子側地導体５２の側面部５２ｍに配置され、素子側地導体５２のスリット５２ｓに連通する部分に電波透過孔５６ｋが形成された電波透過誘電体５６を備えたことを特徴としている。
【００６０】
その結果、図８（ａ）、（ｂ）に示すサンプル＃１の平面アンテナ１において、ＶＳＷＲが０．０３５８も低減され著しい低減効果が得られ、図９（ａ）、（ｂ）に示すサンプル＃２の平面アンテナ１においても、ＶＳＷＲが０．０３５２も低減され著しい低減効果が得られた。
【００６１】
ここで、ＶＳＷＲ、すなわち電圧定在波比は、機器内を高周波信号が通過するときにその高周波信号の一部が回路上で反射されてしまう度合いを表している。定在波とは、反射した電波と元の電波とが相互に干渉して、その振幅が変化する電波を示し、この振幅の大きさにより反射の状態を知ることができる。ＶＳＷＲは、全く反射のない状態を１とし、反射が大きいほど、すなわち高周波信号の反射による損失が大きいほど大きい数値で表される。アンテナなどの送受信機器では、ＶＳＷＲの数値が１．５以下、すなわち反射電力が元の電力の約４％以下であることが好ましい。
【００６２】
図８（ａ）、（ｂ）および図９（ａ）、（ｂ）においては、横軸に周波数（ＧＨｚ）を示し、縦軸にＶＳＷＲを示しており、従来の平面アンテナおよび本実施の形態に係る平面アンテナ１のサンプル＃１、＃２に対して、公知のネットワークアナライザにより測定した各ＶＳＷＲの結果をグラフにしたものである。
【００６３】
なお、本実施の形態に係る平面アンテナ１は、素子側地導体５２のスリット５２ｓと対向する部分に電波透過孔５６ｋが形成された電波透過誘電体５６で構成されているのに対して、従来の平面アンテナは、平面アンテナ１と同様に構成されるとともに、電波透過誘電体５６に相当する従来の誘電体に電波透過孔が形成されていないものである。また、サンプル＃１、＃２は全く同様の構成であり、同様に生産されたものである。
【００６４】
これらのＶＳＷＲは、具体的には、平面アンテナ１の接続端子５９に同軸ケーブルの一端を接続し、他端をネットワークアナライザに接続し、平面アンテナ１の電波放射方向に所定の距離だけ離して電波吸収体を設置し、平面アンテナ１から放射された電波を電波吸収体で吸収するようにし、ネットワークアナライザが、平面アンテナ１から放射された電波の影響を受けない状態で、平面アンテナ１の内部の電波の反射の状態を測定したものである。
【００６５】
各図のグラフは、放射電波の周波数１０．１５０００００００ＧＨｚを「ＳＴＡＲＴ」周波数とし、周波数１０．６５０００００００ＧＨｚを「ＳＴＯＰ」周波数として、所定の時間（ｍｓ）で掃引したもので、各周波数におけるＶＳＷＲを曲線で示したものである。
また、各図における「▽１」および「▽２」のマークは、一定の周波数（ＧＨｚ）におけるＶＳＷＲを示したものである。
【００６６】
図８（ａ）に示す従来の平面アンテナのサンプル＃１においては、例えば、マーク▽１のとき、放射電波の周波数が１０．５６８１２５０００ＧＨｚで、ＶＳＷＲが１．４８７８であり、マーク▽２のとき、放射電波の周波数が１０．２２８７０００００ＧＨｚで、ＶＳＷＲが１．１００であり、マーク▽１のときにもっとも高いＶＳＷＲとなっている。
これに対し、図８（ｂ）に示すように、本実施の形態に係る平面アンテナ１のサンプル＃１においては、例えば、マーク▽１のとき、放射電波の周波数が１０．５５６２５０００ＧＨｚで、ＶＳＷＲが１．４５２０であり、マーク▽２のとき、放射電波の周波数が１０．２２８７０００００ＧＨｚで、ＶＳＷＲが１．３６０であり、マーク▽１のときにもっとも高いＶＳＷＲとなっている。
【００６７】
その結果、ＶＳＷＲが、１．４８７８−１．４５２０＝０．０３５８も低減され、著しい低減効果が得られた。
【００６８】
図９（ａ）に示す従来の平面アンテナのサンプル＃２においては、例えば、マーク▽１のとき、放射電波の周波数が１０．３５０６２５０００ＧＨｚで、ＶＳＷＲが１．４８３８であり、マーク▽２のとき、放射電波の周波数が１０．２２８７０００００ＧＨｚで、ＶＳＷＲが１．２２８９であり、マーク▽１のときにもっとも高いＶＳＷＲとなっている。
これに対し、図８（ｂ）に示すように、本実施の形態に係る平面アンテナ１のサンプル＃２においては、例えば、マーク▽１のとき、放射電波の周波数が１０．３３７５００００ＧＨｚで、ＶＳＷＲが１．４４８６であり、マーク▽２のとき、放射電波の周波数が１０．２２８７０００００ＧＨｚで、ＶＳＷＲが１．２４１０であり、マーク▽１のときにもっとも高いＶＳＷＲとなっている。
【００６９】
その結果、ＶＳＷＲが、１．４８３８−１．４４８６＝０．０３５２も低減され、著しい低減効果が得られた。
【００７０】
また、図１０（ａ）、（ｂ）に示すサンプル１の平面アンテナ１において、正面利得（ｄＢｉ）が著しく改善され、図１１（ａ）、（ｂ）に示すサンプル２の平面アンテナ１においても、正面利得（ｄＢｉ）が著しく改善された。
【００７１】
ここで、正面利得は、同一の電力を被測定アンテナと基準アンテナに加えた場合の被測定アンテナと基準アンテナと最大電界方向での受信電力の比で表され、値が高いほど指向性が鋭くなり送信電波の到達距離を長くすることができる。したがって、正面利得が高いほど好ましい。この正面利得は、各被測定平面アンテナを電波暗室に設置し、外部から電波などの影響を受けない状態で電波を放射し、公知のネットワークアナライザにより電波放射方向の所定の距離の位置で受信したときの受信電波の電力を測定して得られたものである。
【００７２】
図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、サンプル１の平面アンテナの場合、点線で示す従来の平面アンテナにおいては、最小の周波数１０．１５ＧＨｚでは、正面利得が１５．０２（ｄＢｉ）であり、最大の周波数１０．６５ＧＨｚでは、正面利得が１７．０６（ｄＢｉ）であった。これに対し、実線で示す本実施の形態の平面アンテナ１においては、最小の周波数１０．１５ＧＨｚでは、正面利得が１５．１６（ｄＢｉ）であり、従来の平面アンテナの正面利得より０．１４（ｄＢｉ）向上しており、最大の周波数１０．６５ＧＨｚでは、正面利得が１７．２５（ｄＢｉ）であり、従来の平面アンテナの正面利得より０．１８（ｄＢｉ）向上した。
【００７３】
図１０（ｂ）に示すように、正面利得は、最少でも０．１４（ｄＢｉ）向上し、最大０．４２（ｄＢｉ）向上しており、平均０．２５（ｄＢｉ）向上し、著しく改善された。
【００７４】
また、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、サンプル２の平面アンテナの場合、点線で示す従来の平面アンテナにおいては、最小の周波数１０．１５ＧＨｚでは、正面利得が１４．９１（ｄＢｉ）であり、最大の周波数１０．６５ＧＨｚでは、正面利得が１７．０６（ｄＢｉ）であった。これに対し、実線で示す本実施の形態の平面アンテナ１においては、最小の周波数１０．１５ＧＨｚでは、正面利得が１４．９８（ｄＢｉ）であり、従来の平面アンテナの正面利得より０．０７（ｄＢｉ）向上しており、最大の周波数１０．６５ＧＨｚでは、正面利得が１７．１９（ｄＢｉ）であり、従来の平面アンテナの正面利得より０．１３（ｄＢｉ）向上した。
【００７５】
図１０（ｂ）に示すように、正面利得は、最少でも０．０６（ｄＢｉ）向上し、最大０．３６（ｄＢｉ）向上しており、平均０．１８（ｄＢｉ）向上し、著しく改善された。
このように、本実施の形態に係る平面アンテナ１においては、優れた正面利得およびＶＳＷＲが得られるので、平面アンテナの生産時に、アンテナ特性が不良となる平面アンテナが著しく低減され、高い生産効率を得ることができる。
【００７６】
本実施の形態に係る平面アンテナ１においては、アンテナ素子５１ａの一列６個に対応して１個の長方形の電波透過孔５６ｋを電波透過誘電体５６に形成した場合について説明したが、本発明に係る平面アンテナにおいては、電波透過誘電体に形成する電波透過孔は、アンテナ素子の一列の複数個に対応して形成した１個の長方形以外の電波透過孔であってもよい。例えば、各アンテナ素子に対応してアンテナ素子と同数の電波透過孔を電波透過誘電体に形成してもよい。
【００７７】
次いで、アンテナ素子と同数の電波透過孔を電波透過誘電体に形成した、平面アンテナ１の変形例について説明する。
【００７８】
図１２は、本実施の形態の変形例に係るアンテナ本体１０２の分解斜視図であり、図１３は、電波透過誘電体１５６のレドーム５７側から見た電波透過誘電体１５６の平面図である。
本実施の形態の変形例に係る平面アンテナ１は、アンテナ本体１０２と、アンテナ取付機構３とを含んで構成され、アンテナ本体１０２は、送受信回路部４とＡＮＴ１０５とを含んで構成されている。
【００７９】
図１２に示すように、ＡＮＴ１０５は、アンテナ回路基板５１と、素子側地導体５２と、非素子側地導体５３と、素子側誘電体５４と、非素子側誘電体５５と、電波透過誘電体１５６と、レドーム５７と、シーリング部材５８と、接続端子５９とを含んで構成されている。この電波透過誘電体１５６以外は、ＡＮＴ５と同様に構成されている。
図１３に示すように、電波透過誘電体１５６においては、電波透過誘電体５６と比べ、電波透過誘電体５６に形成した電波透過孔５６ｋが異なっている。
すなわち、アンテナ回路基板５１のアンテナ素子５１ａと対向する部分に貫通して複数の電波透過孔１５６ｋが形成されている。
【００８０】
この電波透過孔１５６ｋの大きさは、図６に示すアンテナ回路基板５１のアンテナ素子５１ａの一辺ａとほぼ同じ寸法の短辺ｏ（ｍｍ）と、他辺ｂとほぼ同じ寸法の短辺ｐ（ｍｍ）となっている。
【００８１】
この電波透過孔１５６ｋは、アンテナ回路基板５１の短辺方向に等間隔に６個配置されたアンテナ素子５１ａと対向して形成されており、短辺方向の両端部に形成された電波透過孔１５６ｋは、アンテナ素子５１ａの距離ｃ（ｍｍ）とほぼ同じ距離ｑの範囲内に位置している。また、この電波透過孔１５６ｋは、長辺方向に等間隔で１２列配置されたアンテナ素子５１ａと同様、長辺方向の両端部に位置する電波透過孔１５６ｋは、アンテナ素子５１ａの距離ｄ（ｍｍ）と同様の距離ｒ（ｍｍ）の範囲内に位置している。したがって、電波透過誘電体１５６の表面部１５６ｓには、アンテナ回路基板５１の表面部５１ｓと同様に、６個×１２列の合計７２個の電波透過孔１５６ｋが形成されており、それぞれのアンテナ素子５１ａから放射された１０．４ＧＨｚの電波が、それぞれの電波透過孔１５６ｋ内、すなわち比誘電率εｒが約１．０の空気中を透過するようになっている。
【００８２】
電波透過誘電体１５６の大きさは、電波の使用周波数帯域（Ｈｚ）やアンテナ素子数などにより適宜選択されるが、例えば、本実施の形態に係る垂直偏波用６×１２個のアンテナ素子５１ａによって構成される１０．５ＧＨｚ帯９０度セクタビーム平面アンテナの場合、短辺方向の長さは、１７０ｍｍ〜１９０ｍｍ、長辺方向の長さは、３３０ｍｍ〜３４０ｍｍで形成してもよい。この場合、電波透過孔１５６ｋの大きさは、一定の許容範囲を有しており、例えば、短辺ｏが１６ｍｍ、他辺ｐが１６ｍｍ、距離ｒが３０２ｍｍで形成されている場合には、それぞれ±０．５ｍｍ〜５ｍｍの許容範囲を有している。この許容範囲未満の場合または許容範囲を超えた場合には、アンテナ特性が劣化することがある。
【００８３】
図１３に示すように、電波透過誘電体１５６には、短辺方向の縁部の近傍および、電波透過孔１５６ｋの間に複数の電波透過孔１５６ｈが形成されており、ねじ６１の頭部が挿入されるようになっている。この電波透過誘電体１５６は、電波透過誘電体５６と同様、所定の均一な厚みｔ（ｍｍ）で形成されており、この電波透過誘電体１５６によりレドーム５７が凹まないよう保持されるとともに、アンテナ素子５１ａから放射される電波の正面利得（ｄＢｉ）などの特性が最適値に調整されるようになっている。
【００８４】
すなわち、この電波透過誘電体１５６の厚みｔが、大きすぎても、小さすぎても平面アンテナの正面利得やＶＳＷＲが低下するので、適宜、使用周波数やアンテナ素子５１ａに適した最適な厚みに選択されている。例えば、本実施の形態に係る垂直偏波用６×１２個のアンテナ素子５１ａによって構成される１０．５ＧＨｚ帯９０度セクタビーム平面アンテナが、短辺方向の長さが１７０ｍｍ〜１９０ｍｍ、長辺方向の長さが３３０ｍｍ〜３４０ｍｍで形成されている場合、電波透過誘電体５６と同様に、６ｍｍ〜８ｍｍで形成される。
この電波透過誘電体１５６を含めＡＮＴ１０５の非素子側地導体５３の接続端子５９側の側面から、レドーム５７の外側の側面までの厚み（ｍｍ）は、本実施の形態に係る平面アンテナ１の使用周波数帯（ＧＨｚ）やアンテナ特性に基づいて適宜選択された所定の許容範囲を有する厚みである。したがって、この許容範囲未満の場合または許容範囲を超えた場合には、使用電波のビーム幅が変化してしまったり、ＶＳＷＲの数値が大きくなってしまったりするので、アンテナ特性が劣化することがある。
【００８５】
本実施の形態の変形例に係るアンテナ本体１０２においても、本実施の形態に係るアンテナ本体２と同様の効果が得られる。すなわち、電波が送受信される際の誘電体損失によるアンテナ特性の劣化を抑制し優れた正面利得（ｄＢｉ）およびＶＳＷＲが得られ、高い生産効率を得ることができる平面アンテナを提供することができる。
【００８６】
本実施の形態に係る平面アンテナ１においては、アンテナ回路基板５１に、６個×１２列の合計７２個のアンテナ素子５１ａを形成した場合について説明したが、本発明に係る平面アンテナにおいては、アンテナ回路基板に７２個以外の複数のアンテナ素子を形成してもよい。例えば、３個〜６個の１列〜１０列でアンテナ素子を形成してもよく、任意の整数をｎとすると、（ｎ＋１）個×ｎ列のアンテナ素子を形成してもよい。
【００８７】
本実施の形態に係る平面アンテナ１においては、ＡＮＴ５を長辺および短辺を有する長方形で形成した場合について説明したが、本発明に係る平面アンテナにおいては、ＡＮＴ５を長方形以外の任意の形状で形成してもよい。例えば、三角形、正方形、多角形、楕円計および円形で形成してもよい。
【００８８】
本実施の形態に係る平面アンテナ１においては、送受信回路部４を、送受共用器４１、ＬＮＡ４２、ＲｘＩＦ部４３、ベースバンド処理部４４、Ｉ／Ｆ４５、ＰｗＡＭＰ４６、ＴｘＩＦ部４７とを含んで構成した場合について説明したが、本発明に係る平面アンテナにおいては、送受信回路は公知の他の構成要素で構成してもよい。
【００８９】
本実施の形態に係る平面アンテナ１においては、ＡＮＴ５をレドーム５７を含んで構成した場合について説明したが、本発明に係る平面アンテナにおいては、室内などの環境暴露がされない場所で使用する場合には、レドームを含まず構成してもよい。
【００９０】
以上説明したように、本発明は、電波が送受信される際の誘電体損失によるアンテナ特性の劣化を抑制するとともに、高い生産効率を得ることができる平面アンテナを提供することができるものであり、特にトリプレート構造の平面アンテナに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の実施の形態に係る平面アンテナの斜視図であり、平面アンテナをアンテナポールに取り付けた状態を示す。
【図２】本発明の実施の形態に係る平面アンテナにおけるアンテナ本体の送受信回路部のブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る平面アンテナの分解斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る平面アンテナの断面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る平面アンテナの部分拡大断面図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る平面アンテナのアンテナ回路基板の表面部側から見たアンテナ回路基板の平面図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る平面アンテナの電波透過誘電体のレドーム側から見た電波透過誘電体の平面図である。
【図８】（ａ）は、従来の平面アンテナのサンプル＃１の周波数とＶＳＷＲの関係を示すグラフであり、（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る平面アンテナのサンプル＃１の周波数とＶＳＷＲの関係を示すグラフである。
【図９】（ａ）は、従来の平面アンテナのサンプル＃２の周波数とＶＳＷＲの関係を示すグラフであり、（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る平面アンテナのサンプル＃２の周波数とＶＳＷＲの関係を示すグラフである。
【図１０】（ａ）は、本発明の実施の形態に係る平面アンテナのサンプル１および従来の平面アンテナのサンプル１の周波数と正面利得との関係を示すグラフであり、（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る平面アンテナのサンプル１および従来の平面アンテナのサンプル１の周波数と正面利得との関係を示す表である。
【図１１】（ａ）は、本発明の実施の形態に係る平面アンテナのサンプル２および従来の平面アンテナのサンプル２の周波数と正面利得との関係を示すグラフであり、（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る平面アンテナのサンプル２および従来の平面アンテナのサンプル２の周波数と正面利得との関係を示す表である。
【図１２】本発明の実施の形態の変形例に係る平面アンテナのアンテナ本体の分解斜視図である。
【図１３】本発明の実施の形態の変形例に係る平面アンテナの電波透過誘電体のレドーム側から見た電波透過誘電体の平面図である。
【符号の説明】
【００９２】
１ 平面アンテナ
２、１０２ アンテナ本体
３ アンテナ取付機構
４ 送受信回路部
５、１０５ ＡＮＴ（本体部）
４１ 送受共用器
４２ ＬＮＡ（低雑音増幅器）
４３ ＲｘＩＦ部（中間周波数変換部）
４４ ベースバンド処理部
４５ Ｉ／Ｆ（インターフェース）
４６ ＰｗＡＭＰ（増幅器）
４７ ＴｘＩＦ部（中間周波数変換部）
５１ アンテナ回路基板
５１ａ アンテナ素子
５１ｋ 給電線路
５１ｓ 表面部（素子側面）
５１ｕ 裏面部（非素子側面）
５２ 素子側地導体
５２ｍ 側面部（素子側地導体と対向する素子側誘電体側の面と反対側の前記素子側誘電体の面側）
５２ｓ スリット
５３ 非素子側地導体
５４ 素子側誘電体
５５ 非素子側誘電体
５６、１５６ 電波透過誘電体
５６ｋ、１５６ｋ 電波透過孔
５７ レドーム
５８ シーリング部材
５９ 接続端子
１００ アンテナポール（他の部材）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波を送受信する平面アンテナに関し、詳しくは、加入者系固定無線アクセスシステム（ＦＷＡ：Ｆｉｘｅｄ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ａｃｃｅｓｓ）などの無線通信システムにおける送受信の際のアンテナ特性を向上させたトリプレート構造の平面アンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ＦＷＡなどの無線通信は、有線通信と比べ伝送路としての線を敷設する必要がなく拡散性があるため多方向の通信が容易であり、設置の自由度が高い利点がある。このことから、例えば、インターネットなどの基地局とユーザとの間、いわゆるラストワンマイルの無線化が促進され、ポイントツーポイントやポイントツーマルチポイントなどのリンクにおいて、マイクロ波を用いた高速データ転送が実現されている。このようなデータ転送などの無線通信にトリプレート構造の平面アンテナが使用されている。
【０００３】
従来、この種の平面アンテナとして、多数の貫通孔を有する上側プレートと、下側プレートと、上側プレートと下側プレートとの間に配置され複数のアンテナ素子を有する基板と、上側プレートと基板との間および下側プレートと基板との間にそれぞれ配置され、多数の貫通孔を有する一対のスペーサと、上側プレートを覆うレドームと、上側プレートとレドームとの間に配置され発泡スチロールで形成されたサポートクッションとを含んで構成されたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
この平面アンテナにおいては、一対のスペーサにより、基板を上側プレートと下側プレートとの間で均一な間隔で保持するようにして、アンテナの生産性を向上させるとともに、アンテナ素子で電波を送受信する際の利得などのアンテナ特性の低下を防止している。
【０００４】
また、従来の平面アンテナとして、アンテナ素子と給電線路とを有する給電基板と、アンテナ素子が形成された素子側面と対向するよう配置され、アンテナ素子と対向する部分にスリットが形成された素子側地導体と、アンテナ素子が形成されていない非素子側面と対向するよう配置された非素子側地導体と、素子側地導体と給電基板との間に配置された素子側誘電体と、非素子側地導体と給電基板との間に配置された非素子側誘電体と、素子側地導体のアンテナ素子と離隔する側の側面部に配置された誘電体スペーサとを備え、これらの構成要素を誘電体シートで真空パックしたものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
この平面アンテナにおいては、給電基板から素子側地導体および非素子側地導体までの距離を均一にするとともに、誘電体シートで構成要素を真空パックすることにより内部の空気の膨張によるアンテナ特性への影響を少なくして、良好なアンテナ特性を維持するようにしている。
【特許文献１】特許第２７３７９３９号明細書
【特許文献２】実開平５−７１８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような従来の特許文献１に記載の平面アンテナにおいては、上側プレートとレドームとの間に発泡スチロールで形成されたサポートクッションが配置されているので、すなわちアンテナ素子の電波放射面側にサポートクッションが配置されているので、アンテナ素子で電波を送受信する際、アンテナ特性が劣化してしまうという問題があった。
【０００６】
この平面アンテナにおいては、アンテナ素子から所定の周波数で電波を放射した際、放射された電波は、スペーサの貫通孔、上側プレートの貫通孔、サポートクッションおよびレドームの順に透過することになる。このサポートクッションおよびレドームが空気に比べて高い比誘電率を有しているため、サポートクッションおよびレドーム内で誘電体損失が生じてしまう。この誘電体損失は、サポートクッションおよびレドーム内を透過する電波のエネルギーが熱エネルギーに変換されることによる損失であり、具体的には、正面利得（ｄＢｉ）および電圧定在波比（ＶＳＷＲ：Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｔａｎｄｉｎｇ Ｗａｖｅ Ｒａｔｉｏ）などのアンテナ特性が劣化してしまう。そのため、例えば、ＶＳＷＲが確保すべき所定の基準範囲から逸脱したものが生産されることがあり、生産効率の低下を招くという問題があった。
【０００７】
また、従来の特許文献２に記載の平面アンテナにおいても、素子側地導体のアンテナ素子と離隔する側の側面部に誘電体スペーサが配置され、この誘電体スペーサを含めた構成要素が誘電体シートで真空パックされているので、すなわちアンテナ素子の電波放射面側に誘電体スペーサが配置されているので、特許文献１に記載の平面アンテナと同様にアンテナ素子で電波を送受信する際、アンテナ特性が劣化してしまうという問題があった。
この平面アンテナにおいても、アンテナ素子から放射された電波は、素子側誘電体、素子側地導体のスリット、誘電体スペーサおよび誘電体シートの順に透過することになる。この素子側誘電体、誘電体スペーサおよび誘電体シートが空気に比べて高い比誘電率を有しているため、素子側誘電体、誘電体スペーサおよび誘電体シート内で誘電体損失が生じてしまう。この誘電体損失は、特許文献１に記載の平面アンテナと同様に正面利得（ｄＢｉ）およびＶＳＷＲなどのアンテナ特性が劣化してしまう。そのため、例えば、ＶＳＷＲが確保すべき所定の基準範囲から逸脱したものが生産されることがあり、生産効率の低下を招くという問題があった。
【０００８】
本発明は、前述の従来の問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。すなわち、本発明は、電波が送受信される際の誘電体損失によるアンテナ特性の劣化を抑制するとともに、高い生産効率を得ることができる平面アンテナ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】
【０００９】
本発明に係る平面アンテナは、上記目的を達成するため、（１）複数のアンテナ素子および前記アンテナ素子を接続する給電線路が形成された素子側面を有するアンテナ回路基板と、前記素子側面と対向するよう配置され、前記アンテナ素子と対向する部分にスリットが形成された素子側地導体と、前記アンテナ回路基板の前記アンテナ素子が形成されていない非素子側面と対向するよう配置された非素子側地導体と、前記素子側地導体と前記アンテナ回路基板との間に配置された素子側誘電体と、前記非素子側地導体と前記アンテナ回路基板との間に配置された非素子側誘電体と、を備えた平面アンテナにおいて、前記素子側地導体と対向する前記素子側誘電体側の面と反対側の前記素子側誘電体の面側に配置され、前記素子側地導体の前記スリットに連通する部分に電波透過孔が板厚方向に貫通して形成された電波透過誘電体を備えたことを特徴とする。
【００１０】
この構成により、アンテナ回路基板のアンテナ素子から放射された電波は、素子側誘電体、素子側地導体のスリットおよび電波透過誘電体の電波透過孔を透過して外部空間に放射される。素子側地導体のスリットを透過した電波は、従来の平面アンテナのように比誘電率の高い電波透過誘電体自体を透過せず、電波透過誘電体の比誘電率の低い電波透過孔を透過するので、電波透過誘電体が電波に及ぼす悪影響が抑制される。従来、電波透過誘電体に相当する位置に配置された誘電体を透過する際に生じていた誘電体損失が低減され、正面利得（ｄＢｉ）やＶＳＷＲなどのアンテナ特性が改善される。簡単な構造で誘電体損失が低減されるよう構成されているので、生産された平面アンテナが、アンテナ特性を満たしていないという品質の不良になる率が低減され、生産効率が改善される。
【００１１】
上記（１）に記載の平面アンテナにおいて、好ましくは、（２）前記電波透過誘電体を蔽うレドームを備える。
【００１２】
この構成により、レドーム内に平面アンテナの構成部品が収容されるので、特にアンテナ回路基板のアンテナ素子が、風、雨、雪、砂、氷および紫外線などの環境暴露から保護され、平面アンテナを屋外に設置することができる。
【００１３】
上記（１）または（２）に記載の平面アンテナにおいて、好ましくは、（３）前記非素子側地導体に連結され、他の部材に任意の姿勢で取り付けることができるアンテナ取付機構を備える。
【００１４】
この構成により、アンテナ取付機構が、平面アンテナの構成部品を支持する非素子側地導体に連結されているので、平面アンテナをアンテナ素子から放射され、電波の放射方向や、アンテナ素子で受信する電波の受信方向に沿った姿勢で、他の部材に取り付けることができ、設置場所に関して高い自由度を有し、どのような場所にでも設置することができる。
【００１５】
上記（２）または（３）に記載の平面アンテナにおいて、好ましくは、（４）前記アンテナ素子から放射される電波の周波数が、４ＧＨｚないし１８ＧＨｚで構成される。
【００１６】
この構成により、アンテナ素子から放射される電波が、電波透過誘電体の比誘電率の低い電波透過孔を透過するので、電波透過誘電体が電波に対して及ぼす悪影響が、４ＧＨｚないし１８ＧＨｚの広い周波数帯域で抑制される。電波透過誘電体を透過する際の誘電体損失が低減されることにより、正面利得やＶＳＷＲなどのアンテナ特性が改善される。簡単な構造で誘電体損失が低減されるよう構成されているので、生産された平面アンテナが、アンテナ特性を満たしていないという品質の不良になる率が低減され、生産効率が改善される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、電波が送受信される際の誘電体損失によるアンテナ特性の劣化を抑制するとともに、高い生産効率を得ることができる平面アンテナを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１９】
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に係る平面アンテナ１の斜視図であり、平面アンテナ１をアンテナポール１００に取り付けた状態を示す。図２は、平面アンテナ１におけるアンテナ本体２の送受信回路部４のブロック図であり、図３は、アンテナ本体２の分解斜視図であり、図４は、アンテナ本体２の断面図であり、図５は、図４のアンテナ本体２の部分拡大断面図である。また、図６は、アンテナ回路基板５１の表面部５１ｓ側から見たアンテナ回路基板５１の平面図であり、図７は、電波透過誘電体５６のレドーム５７側から見た電波透過誘電体５６の平面図である。
【００２０】
まず、構成について説明する。
図１に示すように、本実施の形態に係る平面アンテナ１は、アンテナ本体２と、アンテナ取付機構３とを含み、１０．５ＧＨｚ帯９０度セクタビーム平面アンテナで構成されており、ＦＷＡの基地局用アンテナとして使用されるものである。この平面アンテナ１は、１０．５ＧＨｚ帯９０度セクタビーム平面アンテナ以外の他の機器に使用するアンテナであってもよく、例えば、４ＧＨｚないし８ＧＨｚの周波数範囲からなるＣバンド、８ＧＨｚないし１２．４ＧＨｚの周波数範囲からなるＸバンドおよび１２．４ＧＨｚないし１８ＧＨｚの周波数範囲からなるＫｕバンドを適応周波数帯とするものであってもよい。
Ｃバンドより低い周波数帯では、電波の波長が比較的長いので、本発明に係る平面アンテナの効果が得られないことがあり、本発明に係る平面アンテナに適さない。また、Ｋｕバンドより高い周波数帯では、電波の波長が比較的短いので、本発明に係る平面アンテナの効果が得られないことがあり、本発明に係る平面アンテナに適さない。
【００２１】
アンテナ本体２は、例えば、送受信回路部４と、本体部（ＡＮＴ）５とを含んで構成されており、１０．５ＧＨｚ帯の電波を送信および受信するようになっている。送受信回路部４はＡＮＴ５と離隔して設置されており、送受信回路部４とＡＮＴ５とが図示しない同軸ケーブルによって接続されている。この送受信回路部４で送信処理された電波が同軸ケーブルを介してＡＮＴ５に伝達されＡＮＴ５から送信され、ＡＮＴ５で受信された電波が同軸ケーブルを介して送受信回路部４に伝達され送受信回路部４で受信処理されるようになっている。
【００２２】
図２に示すように、送受信回路部４は、送受共用器４１と、低雑音増幅器（ＬＮＡ：Ｌｏｗ Ｎｏｉｓｅ Ａｍｐ）４２と、受信信号の中間周波数変換部（ＲｘＩＦ部）４３と、ベースバンド処理部４４と、インターフェース（Ｉ／Ｆ）４５と、増幅器（ＰｗＡＭＰ）４６と、送信信号の中間周波数変換部（ＴｘＩＦ部）４７とを含んで構成されている。
【００２３】
送受共用器４１は、例えば、サーキュレータ、アンテナ分波器（Ｄｕｐｌｅｘｅｒ）などの分岐回路からなり、送信側のＰｗＡＭＰ４６に接続された送信波用のフィルタと、受信側のＬＮＡ４２に接続された受信波用のフィルタと、各フィルタをＡＮＴ５に接続する入出力端子とを有しており、ＡＮＴ５で受信した受信波を受信波用のフィルタを介して分離および受信帯域制限してＬＮＡ４２に伝達し、ＰｗＡＭＰ４６で増幅された送信波を送信波用のフィルタを介してＡＮＴ５に伝達するようになっている。
【００２４】
ＬＮＡ４２は、送受共用器４１から入力された高周波受信信号を高周波増幅してＲｘＩＦ部４３に出力するようになっている。
ＲｘＩＦ部４３は、ＬＮＡ４２で増幅された高周波受信信号をベースバンド信号に周波数変換しベースバンド処理部４４に出力するようになっている。
【００２５】
ベースバンド処理部４４は、ＲｘＩＦ部４３から入力されたベースバンド信号に復調、復号、暗号解読、文字の並び順などを復帰させるデスクランブル処理などの処理を施し、Ｉ／Ｆ４５に出力し、Ｉ／Ｆ４５から入力された信号を符号化、暗号化、文字の並び順などを変更するスクランブル処理などの処理を施しＴｘＩＦ部４７に出力するようになっている。
【００２６】
Ｉ／Ｆ４５は、図示しない基地局などの無線送受信機器およびベースバンド処理部４４と接続され、無線送受信機器およびベースバンド処理部４４からそれぞれ入力された信号が、相互接続条件を満たす場合に、相互に接続するよう構成されている。
ＰｗＡＭＰ４６は、例えば、ＭＭＩＣ（Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）を含んで構成されており、ＴｘＩＦ部４７から入力された送信電力（ｍＷ）を増幅して、送受共用器４１に出力するようになっている。
ＴｘＩＦ部４７は、例えば、フィルタなどを含んで構成されており、ベースバンド処理部４４から入力された送信信号を中間周波数（ＩＦ：Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）に周波数変換し、ＰｗＡＭＰ４６に出力するようになっている。
【００２７】
送受共用器４１、ＬＮＡ４２、ＲｘＩＦ部４３、ベースバンド処理部４４、Ｉ／Ｆ４５と、ＰｗＡＭＰ４６と、ＴｘＩＦ部４７は公知のもので構成されており、これ以上詳説しない。
【００２８】
図３に示すように、ＡＮＴ５は、アンテナ回路基板５１と、素子側地導体５２と、非素子側地導体５３と、素子側誘電体５４と、非素子側誘電体５５と、電波透過誘電体５６と、レドーム５７と、シーリング部材５８と、接続端子５９とを含み、小形でアンテナ特性に優れたトリプレート構造の平面アンテナで構成されている。
【００２９】
図３および図６（ｂ）に示すように、アンテナ回路基板５１は、例えば、方形に形成され厚み０．０５ｍｍ〜２ｍｍを有するガラスエポキシ基板や、ポリイミドなどの可撓性のあるプラスチックフィルム基板からなり、素子側面としての表面部５１ｓと、非素子側面としての裏面部５１ｕとを有している。
【００３０】
表面部５１ｓには、厚み１０μｍ〜５００μｍの銅箔が貼り付けられており、この銅箔に対して、エッチングなどの化学処理を施して、使用周波数１０．４ＧＨｚの自由空間波長λ０の所定倍数、例えば、０．５λ０となる一辺ａ（ｍｍ）と、この一辺ａと略同じ長さを有する他辺ｂ（ｍｍ）とで形成される方形のアンテナ素子５１ａが設けられている。
【００３１】
このアンテナ素子５１ａは、アンテナ回路基板５１の短辺方向に等間隔に６個配置されており、短辺方向の両端部に形成されたアンテナ素子５１ａは、距離ｃ（ｍｍ）の範囲内に位置している。また、このアンテナ素子５１ａは、長辺方向に等間隔で１２列配置されており、長辺方向の両端部に形成されたアンテナ素子５１ａは、距離ｄ（ｍｍ）の範囲内に位置している。したがって、アンテナ回路基板５１の表面部５１ｓには、６個×１２列の合計７２個のアンテナ素子５１ａが配置されており、それぞれのアンテナ素子５１ａから、１０．４ＧＨｚの電波が放射されるとともに、受信されるようになっている。
【００３２】
また、表面部５１ｓには、その中央部に、接続端子５９と接続されている接続部５１ｒと、複数の給電線路５１ｋが縦横に形成されており、この各給電線路５１ｋの一端が、接続部５１ｒに接続されるとともに、各アンテナ素子５１ａに接続されている。接続端子５９から入力された送信電力は、接続部５１ｒおよび各給電線路５１ｋを経由して各アンテナ素子５１ａに供給されるようになっている。また、アンテナ素子５１ａが受信した受信電波は、各給電線路５１ｋおよび接続部５１ｒから接続端子５９を経由して、送受信回路部４に伝達されるようになっている。
【００３３】
なお、アンテナ素子５１ａおよび給電線路５１ｋをエッチングにより、アンテナ回路基板５１の表面部５１ｓの銅箔を加工して形成した場合について説明したが、それ以外の形成手段により形成してもよい。例えば、表面部５１ｓに印刷により、アンテナ素子５１ａおよび給電線路５１ｋを形成してもよい。また、アンテナ回路基板５１には、複数の貫通孔５１ｈが形成されており、この貫通孔５１ｈにねじ６１が挿通されるようになっている。
【００３４】
素子側地導体５２は、例えば、アルミニウムなどの金属板からなり、アンテナ素子５１ａが形成されたアンテナ回路基板５１の表面部５１ｓと対向するよう配置され、アンテナ素子５１ａと対向する部分に貫通して複数のスリット５２ｓが形成されている。このスリット５２ｓの大きさは、図６に示すアンテナ回路基板５１のアンテナ素子５１ａの一辺ａと短辺方向の距離ｃとほぼ同じ寸法に形成されており、アンテナ素子５１ａから放射された電波は、このスリット５２ｓを通るようになっている。したがって、アンテナ回路基板５１の給電線路５１ｋから不要な電波が放射されても、スリット５２ｓ以外の部分で給電線路５１ｋを遮蔽しているので、素子側地導体５２から外部空間側に不要な電波が放射されることが抑制されるようになっている。
【００３５】
また、素子側地導体５２は、長辺および短辺の両端部で、裏面部５２ｕ側に突出して折り曲げられた縁部５２ｆを有しており、この裏面部５２ｕ側に素子側誘電体５４、アンテナ回路基板５１、非素子側誘電体５５が順に重ねて収容されるようになっている。
短辺方向の縁部５２ｆの近傍およびスリット５２ｓの間に複数の貫通孔５２ｈが形成されており、ねじ６１が挿通されるようになっている。
【００３６】
非素子側地導体５３は、例えば、アルミニウムなどの金属板からなり、厚みが２ｍｍ〜５ｍｍで方形に形成されており、アンテナ回路基板５１の非素子側面としての裏面部５１ｕと対向するよう配置されている。非素子側地導体５３の中央部には方形の貫通孔５３ｔが形成されており、接続端子５９の接地導体部５９ｓの端部が挿通されるようになっている。また、貫通孔５３ｔの近傍には、一対の貫通孔５３ｋが形成されており、非素子側地導体５３の表面部５３ｏからさら頭ねじ６３が挿通され、このさら頭ねじ６３により接地導体部５９ｓが非素子側地導体５３に固定されるようになっている。
【００３７】
また、表面部５３ｏには、めねじが形成された複数のボス部５３ｂが表面部５３ｏから同じ高さで突出して設けられている。さらに、非素子側地導体５３の長辺方向および短辺方向の縁部には、ほぼ均等の間隔で複数の貫通孔５３ｈが形成されており、それぞれワッシャ付タッピンねじ６２が挿通されるようになっている。
【００３８】
また、裏面部５３ｕには、おねじが形成された複数のスタッド５３ｎが裏面部５３ｕから同じ高さで突出して設けられており、アンテナ取付機構３が装着され、図１に示すように、アンテナ取付機構３を介してアンテナ本体２がアンテナポール１００などの設置部材に固定されるようになっている。したがって、非素子側地導体５３は、正面利得やＶＳＷＲなどのアンテナ特性を良好にする電気的機能を有するだけでなく、アンテナ本体２を構成する構成要素を支持する機械的強度をも有している。
【００３９】
素子側誘電体５４は、例えば、独立気泡ポリエチレンフォームなどの高発泡材からなり、均一に分布する気泡を内包しており、媒質の誘電率εと真空の誘電率ε０の比ε／ε０＝εｒで表される比較的に低い比誘電率εｒを有している。この非素子側誘電体５５は、使用周波数１０．４ＧＨｚにおける自由空間波長λ０を所定の倍数で乗算して算出した厚みで形成されている。
【００４０】
この素子側誘電体５４は、素子側地導体５２とアンテナ回路基板５１との間に配置されており、素子側地導体５２とアンテナ回路基板５１との間の間隔を均一に保つスペーサとしての機能を有するとともに、アンテナ特性の低下を抑制する損失抑制機能を有している。
この素子側誘電体５４の表面部５４ｓの中央部には貫通孔５４ｋが形成されており、接続端子５９の接地導体部５９ｓの端部が挿通されるようになっている。
また、短辺方向の縁部近傍および長辺方向の中間部近傍には、複数の貫通孔５４ｈが形成されており、ねじ６１が挿通されるようになっている。
【００４１】
非素子側誘電体５５も、素子側誘電体５４と同様に、独立気泡ポリエチレンフォームなどの高発泡材からなり、均一に分布する気泡を内包しており比較的に低い比誘電率εｒを有している。この非素子側誘電体５５は素子側誘電体５４と同様、使用周波数１０．４ＧＨｚにおける自由空間波長λ０を所定の倍数で乗算して算出した厚みで形成されている。
この非素子側誘電体５５は、非素子側地導体５３とアンテナ回路基板５１との間に配置されており、非素子側地導体５３とアンテナ回路基板５１との間の間隔を均一に保つスペーサとしての機能を有するとともに、アンテナ特性の低下を抑制する損失抑制機能を有している。
【００４２】
この非素子側誘電体５５の表面部５５ｓの中央部には貫通孔５５ｋが形成されており、接続端子５９の接地導体部５９ｓの端部が挿通されるようになっている。
また、短辺方向の縁部近傍および長辺方向の中間部近傍には、複数の貫通孔５５ｈが形成されており、非素子側地導体５３の表面部５３ｏに形成されたボス部５３ｂが挿通されるようになっている。
【００４３】
電波透過誘電体５６は、例えば、独立気泡ポリエチレンフォームやポリプロピレンの発泡シートなどの高発泡材からなり、均一に分布する気泡を内包しており所定の比誘電率εｒを有している。この電波透過誘電体５６は、アンテナ素子５１ａが形成されたアンテナ回路基板５１の表面部５１ｓと対向するよう配置され、アンテナ素子５１ａと対向する部分に貫通して複数の電波透過孔５６ｋが形成されている。
【００４４】
この電波透過孔５６ｋの大きさは、図６に示すアンテナ回路基板５１のアンテナ素子５１ａの一辺ａとほぼ同じ寸法の短辺ｅ（ｍｍ）と、アンテナ回路基板５１の距離ｃ（ｍｍ）とほぼ同じ寸法の距離ｆ（ｍｍ）および、アンテナ回路基板５１の距離ｄ（ｍｍ）とほぼ同じ寸法の距離ｇ（ｍｍ）となっている。
【００４５】
電波透過誘電体５６の大きさは、電波の使用周波数帯域（Ｈｚ）やアンテナ素子数などにより適宜選択されるが、例えば、本実施の形態に係る垂直偏波用６×１２個のアンテナ素子５１ａによって構成される１０．５ＧＨｚ帯９０度セクタビーム平面アンテナの場合、短辺方向の長さは、１７０ｍｍ〜１９０ｍｍ、長辺方向の長さは、３３０ｍｍ〜３４０ｍｍで形成してもよい。この場合、電波透過孔５６ｋの大きさは、一定の許容範囲を有しており、例えば、短辺ｅが１６ｍｍ、距離ｆが９８ｍｍ、距離ｇが３０２ｍｍで形成されている場合には、それぞれ±０．５ｍｍ〜５ｍｍの許容範囲を有している。この許容範囲未満の場合または許容範囲を超えた場合には、アンテナ特性が劣化することがある。
アンテナ素子５１ａから放射された電波は、この電波透過孔５６ｋ、すなわち比誘電率εｒが約１．０の空気中を透過するようになっている。
【００４６】
図７に示すように、電波透過誘電体５６には、短辺方向の縁部の近傍および、電波透過孔５６ｋの間に複数の貫通孔５６ｈが形成されており、ねじ６１の頭部が挿入されるようになっている。
この電波透過誘電体５６は、所定の均一な厚みｔ（ｍｍ）で形成されており、この電波透過誘電体５６によりレドーム５７が凹まないよう保持されるとともに、アンテナ素子５１ａから放射される電波の正面利得（ｄＢｉ）などの特性が最適値に調整されるようになっている。
【００４７】
すなわち、この電波透過誘電体５６の厚みｔが、大きすぎても、小さすぎても平面アンテナの正面利得やＶＳＷＲが低下するので、適宜、使用周波数やアンテナ素子５１ａに適した最適な厚みに選択されている。例えば、本実施の形態に係る垂直偏波用６×１２個のアンテナ素子５１ａによって構成される１０．５ＧＨｚ帯９０度セクタビーム平面アンテナが、短辺方向の長さが１７０ｍｍ〜１９０ｍｍ、長辺方向の長さが３３０ｍｍ〜３４０ｍｍで形成されている場合、６ｍｍ〜８ｍｍで形成される。この電波透過誘電体５６を含めＡＮＴ５の非素子側地導体５３の接続端子５９側の側面から、レドーム５７の外側の側面までの厚み（ｍｍ）は、本実施の形態に係る平面アンテナ１の使用周波数帯（ＧＨｚ）やアンテナ特性に基づいて適宜選択された所定の許容範囲を有する厚みである。したがって、この許容範囲未満の場合または許容範囲を超えた場合には、使用電波のビーム幅が変化してしまったり、ＶＳＷＲの数値が大きくなってしまったりするので、アンテナ特性が劣化することがある。
【００４８】
レドーム５７は、例えば、ポリカーボネートなどの電波の透過率が高いプラスチックからなり、図５に示すように、電波透過誘電体５６を覆うよう均一な厚みで形成された本体５７ｂと、長辺方向および短辺方向の周囲が電波透過誘電体５６に向かって突出し非素子側地導体５３と結合されるフランジ５７ｋとを有している。このフランジ５７ｋの電波透過誘電体５６に対向する側には、シーリング溝５７ｍが環状に形成されており、シーリング部材５８が装着されるようになっている。このレドーム５７により、アンテナ回路基板５１のアンテナ素子５１ａが、風、雨、雪、砂、氷および紫外線などの環境暴露から保護されるようになっている。
【００４９】
また、このフランジ５７ｋの電波透過誘電体５６に対向する側に非素子側地導体５３の各貫通孔５３ｈと対応する位置に、図示しない有底穴が形成されており、各貫通孔５３ｈに挿通されたワッシャ付タッピンねじ６２のねじ部が、各有底穴にねじ込まれ、レドーム５７が非素子側地導体５３に結合されるようになっている。
【００５０】
図４および図５に示すように、このレドーム５７が非素子側地導体５３に結合されると、レドーム５７と非素子側地導体５３との間に、非素子側誘電体５５、アンテナ回路基板５１、素子側誘電体５４、素子側地導体５２および電波透過誘電体５６が順に積層され、防水性が確保された状態で収容されるようになっている。
【００５１】
シーリング部材５８は、例えば、シリコーンゴムなどの高い防水性を有する弾性部材からなり、レドーム５７のシーリング溝５７ｍに装着されるようになっている。
【００５２】
接続端子５９は、例えば、非素子側地導体５３に固定され、金属で形成された接地導体部５９ｓと、接地導体部５９ｓに固定された高周波同軸コネクタ５９ｃとを含んで構成されている。接地導体部５９ｓの端部がアンテナ回路基板５１の接続部５１ｒに接続されており、アンテナ回路基板５１の給電線路５１ｋと高周波同軸コネクタ５９ｃとのインピーダンスの整合を良好にしている。また、接地導体部５９ｓの周囲は、シーリング材によりシールされておりアンテナ本体２の内部に水が浸入しないようになっている。また、接地導体部５９ｓと高周波同軸コネクタ５９ｃとの間にもパッキン５９ｐが介装されており、防水性が確保されている。高周波同軸コネクタ５９ｃの一方端部は、アンテナ回路基板５１の接続部５１ｒに接続されており、非素子側地導体５３が突出した他方端部は、図示しない同軸ケーブルに接続されるようになっている。
【００５３】
図１に示すように、アンテナ取付機構３は、支持金具３ｓと、取付金具３ｔ１、３ｔ２と、一対の固定ボルト３ｂ、一対の固定ナット３ｒとを含んで構成されており、ＡＮＴ５の電波放射方向を調整できるよう、水平方向（アジマス方向）および垂直方向（エレベーション方向）の姿勢が可変になっている。
支持金具３ｓは、ＡＮＴ５の非素子側地導体５３に形成されたスタッド５３ｎにワッシャ３ｗおよびナット３ｎにより、ねじ結合されて非素子側地導体５３に固定されている。
取付金具３ｔ１は、エレベーション方向の姿勢が可変になるよう固定具３ｋにより支持金具３ｓに固定されている。
取付金具３ｔ２は、アンテナポール１００を挟んで、取付金具３ｔ１に対向する位置で、適宜選択されたアジマス方向の位置に調整された後、一対の固定ボルト３ｂおよび一対の固定ナット３ｒにより締付固定されている。
【００５４】
次に、本実施の形態に係る平面アンテナ１の動作について簡単に説明する。
【００５５】
本実施の形態に係る平面アンテナ１においては、図２に示すように、アンテナ装置などの外部機器から、Ｉ／Ｆ４５を介してベースバンド処理部４４に送信電力（ｍＷ）が入力されると、ベースバンド処理部４４で符号化、暗号化、文字の並び順などを変更するスクランブル処理などの処理が施され処理後の送信電力がＴｘＩＦ部４７に出力され、ＴｘＩＦ部４７で中間周波数（ＩＦ）に周波数変換されＰｗＡＭＰ４６に出力される。ＰｗＡＭＰ４６に入力された送信電力は、送受共用器４１の送信用フィルタを経由して同軸ケーブルを通り、ＡＮＴ５の接続端子５９に伝達される。そして、送信電力は、接続端子５９から、アンテナ回路基板５１の接続部５１ｒを経由して給電線路５１ｋから各アンテナ素子５１ａに給電される。このとき、アンテナ素子５１ａから電波が放射され、素子側誘電体５４、素子側地導体５２のスリット５２ｓ、電波透過誘電体５６の電波透過孔５６ｋ、レドーム５７の順に電波が透過し外部空間に、アジマス方向に約９０の範囲の指向性を有して放射される。
【００５６】
他方、レドーム５７、電波透過誘電体５６の電波透過孔５６ｋ、素子側地導体５２のスリット５２ｓおよび素子側誘電体５４の順に透過した電波は、アンテナ回路基板５１の各アンテナ素子５１ａで受信される。受信電波は、アンテナ回路基板５１の給電線路５１ｋから接続部５１ｒ、ＡＮＴ５の接続端子５９を経由して同軸ケーブルを通り、送受共用器４１に伝達される。そして、送受共用器４１の受信波用のフィルタを通過した共振周波数の帯域が１０．４ＧＨｚの微弱な電力の電波は、ＬＮＡ４２に入力され、ＬＮＡ４２で高周波増幅されＲｘＩＦ部４３で高周波受信信号がベースバンド信号に周波数変換され、ベースバンド処理部４４に入力される。ベースバンド処理部４４でベースバンド信号が、復調、複号、暗号解読、文字の並び順などを復帰させるスクランブル処理などの信号処理が行われ、Ｉ／Ｆ４５を経由して、図示しないアンテナ装置などの外部機器に伝達される。
【００５７】
このように、本実施の形態に係る平面アンテナ１においては、以上説明したように構成されているので、次の効果が得られる。
【００５８】
図８（ａ）は、従来の平面アンテナのサンプル＃１の周波数とＶＳＷＲの関係を示すグラフであり、図８（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る平面アンテナ１のサンプル＃１の周波数とＶＳＷＲの関係を示すグラフである。
図９（ａ）は、従来の平面アンテナのサンプル＃２の周波数とＶＳＷＲの関係を示すグラフであり、図８（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る平面アンテナ１のサンプル＃２の周波数とＶＳＷＲの関係を示すグラフである。
図１０（ａ）は、本発明の実施の形態に係る平面アンテナ１のサンプル１および従来の平面アンテナのサンプル１の周波数と正面利得との関係を示すグラフであり、図１０（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る平面アンテナ１のサンプル１および従来の平面アンテナのサンプル１の周波数と正面利得との関係を示す表である。
図１１（ａ）は、本発明の実施の形態に係る平面アンテナ１のサンプル２および従来の平面アンテナのサンプル２の周波数と正面利得との関係を示すグラフであり、図１１（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る平面アンテナ１のサンプル２および従来の平面アンテナのサンプル２の周波数と正面利得との関係を示す表である。
【００５９】
本実施の形態に係る平面アンテナ１は、複数のアンテナ素子５１ａおよび給電線路５１ｋが形成された表面部５１ｓを有するアンテナ回路基板５１と、表面部５１ｓと対向するよう配置され、アンテナ素子５１ａと対向する部分にスリット５２ｓが形成された素子側地導体５２と、アンテナ回路基板５１の裏面部５１ｕと対向するよう配置された非素子側地導体５３と、素子側地導体５２とアンテナ回路基板５１との間に配置された素子側誘電体５４と、非素子側地導体５３とアンテナ回路基板５１との間に配置された非素子側誘電体５５とを備え、さらに素子側地導体５２の側面部５２ｍに配置され、素子側地導体５２のスリット５２ｓに連通する部分に電波透過孔５６ｋが形成された電波透過誘電体５６を備えたことを特徴としている。
【００６０】
その結果、図８（ａ）、（ｂ）に示すサンプル＃１の平面アンテナ１において、ＶＳＷＲが０．０３５８も低減され著しい低減効果が得られ、図９（ａ）、（ｂ）に示すサンプル＃２の平面アンテナ１においても、ＶＳＷＲが０．０３５２も低減され著しい低減効果が得られた。
【００６１】
ここで、ＶＳＷＲ、すなわち電圧定在波比は、機器内を高周波信号が通過するときにその高周波信号の一部が回路上で反射されてしまう度合いを表している。定在波とは、反射した電波と元の電波とが相互に干渉して、その振幅が変化する電波を示し、この振幅の大きさにより反射の状態を知ることができる。ＶＳＷＲは、全く反射のない状態を１とし、反射が大きいほど、すなわち高周波信号の反射による損失が大きいほど大きい数値で表される。アンテナなどの送受信機器では、ＶＳＷＲの数値が１．５以下、すなわち反射電力が元の電力の約４％以下であることが好ましい。
【００６２】
図８（ａ）、（ｂ）および図９（ａ）、（ｂ）においては、横軸に周波数（ＧＨｚ）を示し、縦軸にＶＳＷＲを示しており、従来の平面アンテナおよび本実施の形態に係る平面アンテナ１のサンプル＃１、＃２に対して、公知のネットワークアナライザにより測定した各ＶＳＷＲの結果をグラフにしたものである。
【００６３】
なお、本実施の形態に係る平面アンテナ１は、素子側地導体５２のスリット５２ｓと対向する部分に電波透過孔５６ｋが形成された電波透過誘電体５６で構成されているのに対して、従来の平面アンテナは、平面アンテナ１と同様に構成されるとともに、電波透過誘電体５６に相当する従来の誘電体に電波透過孔が形成されていないものである。また、サンプル＃１、＃２は全く同様の構成であり、同様に生産されたものである。
【００６４】
これらのＶＳＷＲは、具体的には、平面アンテナ１の接続端子５９に同軸ケーブルの一端を接続し、他端をネットワークアナライザに接続し、平面アンテナ１の電波放射方向に所定の距離だけ離して電波吸収体を設置し、平面アンテナ１から放射された電波を電波吸収体で吸収するようにし、ネットワークアナライザが、平面アンテナ１から放射された電波の影響を受けない状態で、平面アンテナ１の内部の電波の反射の状態を測定したものである。
【００６５】
各図のグラフは、放射電波の周波数１０．１５０００００００ＧＨｚを「ＳＴＡＲＴ」周波数とし、周波数１０．６５０００００００ＧＨｚを「ＳＴＯＰ」周波数として、所定の時間（ｍｓ）で掃引したもので、各周波数におけるＶＳＷＲを曲線で示したものである。
また、各図における「▽１」および「▽２」のマークは、一定の周波数（ＧＨｚ）におけるＶＳＷＲを示したものである。
【００６６】
図８（ａ）に示す従来の平面アンテナのサンプル＃１においては、例えば、マーク▽１のとき、放射電波の周波数が１０．５６８１２５０００ＧＨｚで、ＶＳＷＲが１．４８７８であり、マーク▽２のとき、放射電波の周波数が１０．２２８７０００００ＧＨｚで、ＶＳＷＲが１．１００であり、マーク▽１のときにもっとも高いＶＳＷＲとなっている。
これに対し、図８（ｂ）に示すように、本実施の形態に係る平面アンテナ１のサンプル＃１においては、例えば、マーク▽１のとき、放射電波の周波数が１０．５５６２５０００ＧＨｚで、ＶＳＷＲが１．４５２０であり、マーク▽２のとき、放射電波の周波数が１０．２２８７０００００ＧＨｚで、ＶＳＷＲが１．３６０であり、マーク▽１のときにもっとも高いＶＳＷＲとなっている。
【００６７】
その結果、ＶＳＷＲが、１．４８７８−１．４５２０＝０．０３５８も低減され、著しい低減効果が得られた。
【００６８】
図９（ａ）に示す従来の平面アンテナのサンプル＃２においては、例えば、マーク▽１のとき、放射電波の周波数が１０．３５０６２５０００ＧＨｚで、ＶＳＷＲが１．４８３８であり、マーク▽２のとき、放射電波の周波数が１０．２２８７０００００ＧＨｚで、ＶＳＷＲが１．２２８９であり、マーク▽１のときにもっとも高いＶＳＷＲとなっている。
これに対し、図８（ｂ）に示すように、本実施の形態に係る平面アンテナ１のサンプル＃２においては、例えば、マーク▽１のとき、放射電波の周波数が１０．３３７５００００ＧＨｚで、ＶＳＷＲが１．４４８６であり、マーク▽２のとき、放射電波の周波数が１０．２２８７０００００ＧＨｚで、ＶＳＷＲが１．２４１０であり、マーク▽１のときにもっとも高いＶＳＷＲとなっている。
【００６９】
その結果、ＶＳＷＲが、１．４８３８−１．４４８６＝０．０３５２も低減され、著しい低減効果が得られた。
【００７０】
また、図１０（ａ）、（ｂ）に示すサンプル１の平面アンテナ１において、正面利得（ｄＢｉ）が著しく改善され、図１１（ａ）、（ｂ）に示すサンプル２の平面アンテナ１においても、正面利得（ｄＢｉ）が著しく改善された。
【００７１】
ここで、正面利得は、同一の電力を被測定アンテナと基準アンテナに加えた場合の被測定アンテナと基準アンテナと最大電界方向での受信電力の比で表され、値が高いほど指向性が鋭くなり送信電波の到達距離を長くすることができる。したがって、正面利得が高いほど好ましい。この正面利得は、各被測定平面アンテナを電波暗室に設置し、外部から電波などの影響を受けない状態で電波を放射し、公知のネットワークアナライザにより電波放射方向の所定の距離の位置で受信したときの受信電波の電力を測定して得られたものである。
【００７２】
図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、サンプル１の平面アンテナの場合、点線で示す従来の平面アンテナにおいては、最小の周波数１０．１５ＧＨｚでは、正面利得が１５．０２（ｄＢｉ）であり、最大の周波数１０．６５ＧＨｚでは、正面利得が１７．０６（ｄＢｉ）であった。これに対し、実線で示す本実施の形態の平面アンテナ１においては、最小の周波数１０．１５ＧＨｚでは、正面利得が１５．１６（ｄＢｉ）であり、従来の平面アンテナの正面利得より０．１４（ｄＢｉ）向上しており、最大の周波数１０．６５ＧＨｚでは、正面利得が１７．２５（ｄＢｉ）であり、従来の平面アンテナの正面利得より０．１８（ｄＢｉ）向上した。
【００７３】
図１０（ｂ）に示すように、正面利得は、最少でも０．１４（ｄＢｉ）向上し、最大０．４２（ｄＢｉ）向上しており、平均０．２５（ｄＢｉ）向上し、著しく改善された。
【００７４】
また、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、サンプル２の平面アンテナの場合、点線で示す従来の平面アンテナにおいては、最小の周波数１０．１５ＧＨｚでは、正面利得が１４．９１（ｄＢｉ）であり、最大の周波数１０．６５ＧＨｚでは、正面利得が１７．０６（ｄＢｉ）であった。これに対し、実線で示す本実施の形態の平面アンテナ１においては、最小の周波数１０．１５ＧＨｚでは、正面利得が１４．９８（ｄＢｉ）であり、従来の平面アンテナの正面利得より０．０７（ｄＢｉ）向上しており、最大の周波数１０．６５ＧＨｚでは、正面利得が１７．１９（ｄＢｉ）であり、従来の平面アンテナの正面利得より０．１３（ｄＢｉ）向上した。
【００７５】
図１０（ｂ）に示すように、正面利得は、最少でも０．０６（ｄＢｉ）向上し、最大０．３６（ｄＢｉ）向上しており、平均０．１８（ｄＢｉ）向上し、著しく改善された。
このように、本実施の形態に係る平面アンテナ１においては、優れた正面利得およびＶＳＷＲが得られるので、平面アンテナの生産時に、アンテナ特性が不良となる平面アンテナが著しく低減され、高い生産効率を得ることができる。
【００７６】
本実施の形態に係る平面アンテナ１においては、アンテナ素子５１ａの一列６個に対応して１個の長方形の電波透過孔５６ｋを電波透過誘電体５６に形成した場合について説明したが、本発明に係る平面アンテナにおいては、電波透過誘電体に形成する電波透過孔は、アンテナ素子の一列の複数個に対応して形成した１個の長方形以外の電波透過孔であってもよい。例えば、各アンテナ素子に対応してアンテナ素子と同数の電波透過孔を電波透過誘電体に形成してもよい。
【００７７】
次いで、アンテナ素子と同数の電波透過孔を電波透過誘電体に形成した、平面アンテナ１の変形例について説明する。
【００７８】
図１２は、本実施の形態の変形例に係るアンテナ本体１０２の分解斜視図であり、図１３は、電波透過誘電体１５６のレドーム５７側から見た電波透過誘電体１５６の平面図である。
本実施の形態の変形例に係る平面アンテナ１は、アンテナ本体１０２と、アンテナ取付機構３とを含んで構成され、アンテナ本体１０２は、送受信回路部４とＡＮＴ１０５とを含んで構成されている。
【００７９】
図１２に示すように、ＡＮＴ１０５は、アンテナ回路基板５１と、素子側地導体５２と、非素子側地導体５３と、素子側誘電体５４と、非素子側誘電体５５と、電波透過誘電体１５６と、レドーム５７と、シーリング部材５８と、接続端子５９とを含んで構成されている。この電波透過誘電体１５６以外は、ＡＮＴ５と同様に構成されている。
図１３に示すように、電波透過誘電体１５６においては、電波透過誘電体５６と比べ、電波透過誘電体５６に形成した電波透過孔５６ｋが異なっている。
すなわち、アンテナ回路基板５１のアンテナ素子５１ａと対向する部分に貫通して複数の電波透過孔１５６ｋが形成されている。
【００８０】
この電波透過孔１５６ｋの大きさは、図６に示すアンテナ回路基板５１のアンテナ素子５１ａの一辺ａとほぼ同じ寸法の短辺ｏ（ｍｍ）と、他辺ｂとほぼ同じ寸法の短辺ｐ（ｍｍ）となっている。
【００８１】
この電波透過孔１５６ｋは、アンテナ回路基板５１の短辺方向に等間隔に６個配置されたアンテナ素子５１ａと対向して形成されており、短辺方向の両端部に形成された電波透過孔１５６ｋは、アンテナ素子５１ａの距離ｃ（ｍｍ）とほぼ同じ距離ｑの範囲内に位置している。また、この電波透過孔１５６ｋは、長辺方向に等間隔で１２列配置されたアンテナ素子５１ａと同様、長辺方向の両端部に位置する電波透過孔１５６ｋは、アンテナ素子５１ａの距離ｄ（ｍｍ）と同様の距離ｒ（ｍｍ）の範囲内に位置している。したがって、電波透過誘電体１５６の表面部１５６ｓには、アンテナ回路基板５１の表面部５１ｓと同様に、６個×１２列の合計７２個の電波透過孔１５６ｋが形成されており、それぞれのアンテナ素子５１ａから放射された１０．４ＧＨｚの電波が、それぞれの電波透過孔１５６ｋ内、すなわち比誘電率εｒが約１．０の空気中を透過するようになっている。
【００８２】
電波透過誘電体１５６の大きさは、電波の使用周波数帯域（Ｈｚ）やアンテナ素子数などにより適宜選択されるが、例えば、本実施の形態に係る垂直偏波用６×１２個のアンテナ素子５１ａによって構成される１０．５ＧＨｚ帯９０度セクタビーム平面アンテナの場合、短辺方向の長さは、１７０ｍｍ〜１９０ｍｍ、長辺方向の長さは、３３０ｍｍ〜３４０ｍｍで形成してもよい。この場合、電波透過孔１５６ｋの大きさは、一定の許容範囲を有しており、例えば、短辺ｏが１６ｍｍ、他辺ｐが１６ｍｍ、距離ｒが３０２ｍｍで形成されている場合には、それぞれ±０．５ｍｍ〜５ｍｍの許容範囲を有している。この許容範囲未満の場合または許容範囲を超えた場合には、アンテナ特性が劣化することがある。
【００８３】
図１３に示すように、電波透過誘電体１５６には、短辺方向の縁部の近傍および、電波透過孔１５６ｋの間に複数の電波透過孔１５６ｈが形成されており、ねじ６１の頭部が挿入されるようになっている。この電波透過誘電体１５６は、電波透過誘電体５６と同様、所定の均一な厚みｔ（ｍｍ）で形成されており、この電波透過誘電体１５６によりレドーム５７が凹まないよう保持されるとともに、アンテナ素子５１ａから放射される電波の正面利得（ｄＢｉ）などの特性が最適値に調整されるようになっている。
【００８４】
すなわち、この電波透過誘電体１５６の厚みｔが、大きすぎても、小さすぎても平面アンテナの正面利得やＶＳＷＲが低下するので、適宜、使用周波数やアンテナ素子５１ａに適した最適な厚みに選択されている。例えば、本実施の形態に係る垂直偏波用６×１２個のアンテナ素子５１ａによって構成される１０．５ＧＨｚ帯９０度セクタビーム平面アンテナが、短辺方向の長さが１７０ｍｍ〜１９０ｍｍ、長辺方向の長さが３３０ｍｍ〜３４０ｍｍで形成されている場合、電波透過誘電体５６と同様に、６ｍｍ〜８ｍｍで形成される。
この電波透過誘電体１５６を含めＡＮＴ１０５の非素子側地導体５３の接続端子５９側の側面から、レドーム５７の外側の側面までの厚み（ｍｍ）は、本実施の形態に係る平面アンテナ１の使用周波数帯（ＧＨｚ）やアンテナ特性に基づいて適宜選択された所定の許容範囲を有する厚みである。したがって、この許容範囲未満の場合または許容範囲を超えた場合には、使用電波のビーム幅が変化してしまったり、ＶＳＷＲの数値が大きくなってしまったりするので、アンテナ特性が劣化することがある。
【００８５】
本実施の形態の変形例に係るアンテナ本体１０２においても、本実施の形態に係るアンテナ本体２と同様の効果が得られる。すなわち、電波が送受信される際の誘電体損失によるアンテナ特性の劣化を抑制し優れた正面利得（ｄＢｉ）およびＶＳＷＲが得られ、高い生産効率を得ることができる平面アンテナを提供することができる。
【００８６】
本実施の形態に係る平面アンテナ１においては、アンテナ回路基板５１に、６個×１２列の合計７２個のアンテナ素子５１ａを形成した場合について説明したが、本発明に係る平面アンテナにおいては、アンテナ回路基板に７２個以外の複数のアンテナ素子を形成してもよい。例えば、３個〜６個の１列〜１０列でアンテナ素子を形成してもよく、任意の整数をｎとすると、（ｎ＋１）個×ｎ列のアンテナ素子を形成してもよい。
【００８７】
本実施の形態に係る平面アンテナ１においては、ＡＮＴ５を長辺および短辺を有する長方形で形成した場合について説明したが、本発明に係る平面アンテナにおいては、ＡＮＴ５を長方形以外の任意の形状で形成してもよい。例えば、三角形、正方形、多角形、楕円計および円形で形成してもよい。
【００８８】
本実施の形態に係る平面アンテナ１においては、送受信回路部４を、送受共用器４１、ＬＮＡ４２、ＲｘＩＦ部４３、ベースバンド処理部４４、Ｉ／Ｆ４５、ＰｗＡＭＰ４６、ＴｘＩＦ部４７とを含んで構成した場合について説明したが、本発明に係る平面アンテナにおいては、送受信回路は公知の他の構成要素で構成してもよい。
【００８９】
本実施の形態に係る平面アンテナ１においては、ＡＮＴ５をレドーム５７を含んで構成した場合について説明したが、本発明に係る平面アンテナにおいては、室内などの環境暴露がされない場所で使用する場合には、レドームを含まず構成してもよい。
【００９０】
以上説明したように、本発明は、電波が送受信される際の誘電体損失によるアンテナ特性の劣化を抑制するとともに、高い生産効率を得ることができる平面アンテナを提供することができるものであり、特にトリプレート構造の平面アンテナに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の実施の形態に係る平面アンテナの斜視図であり、平面アンテナをアンテナポールに取り付けた状態を示す。
【図２】本発明の実施の形態に係る平面アンテナにおけるアンテナ本体の送受信回路部のブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る平面アンテナの分解斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る平面アンテナの断面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る平面アンテナの部分拡大断面図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る平面アンテナのアンテナ回路基板の表面部側から見たアンテナ回路基板の平面図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る平面アンテナの電波透過誘電体のレドーム側から見た電波透過誘電体の平面図である。
【図８】（ａ）は、従来の平面アンテナのサンプル＃１の周波数とＶＳＷＲの関係を示すグラフであり、（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る平面アンテナのサンプル＃１の周波数とＶＳＷＲの関係を示すグラフである。
【図９】（ａ）は、従来の平面アンテナのサンプル＃２の周波数とＶＳＷＲの関係を示すグラフであり、（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る平面アンテナのサンプル＃２の周波数とＶＳＷＲの関係を示すグラフである。
【図１０】（ａ）は、本発明の実施の形態に係る平面アンテナのサンプル１および従来の平面アンテナのサンプル１の周波数と正面利得との関係を示すグラフであり、（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る平面アンテナのサンプル１および従来の平面アンテナのサンプル１の周波数と正面利得との関係を示す表である。
【図１１】（ａ）は、本発明の実施の形態に係る平面アンテナのサンプル２および従来の平面アンテナのサンプル２の周波数と正面利得との関係を示すグラフであり、（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る平面アンテナのサンプル２および従来の平面アンテナのサンプル２の周波数と正面利得との関係を示す表である。
【図１２】本発明の実施の形態の変形例に係る平面アンテナのアンテナ本体の分解斜視図である。
【図１３】本発明の実施の形態の変形例に係る平面アンテナの電波透過誘電体のレドーム側から見た電波透過誘電体の平面図である。
【符号の説明】
【００９２】
１ 平面アンテナ
２、１０２ アンテナ本体
３ アンテナ取付機構
４ 送受信回路部
５、１０５ ＡＮＴ（本体部）
４１ 送受共用器
４２ ＬＮＡ（低雑音増幅器）
４３ ＲｘＩＦ部（中間周波数変換部）
４４ ベースバンド処理部
４５ Ｉ／Ｆ（インターフェース）
４６ ＰｗＡＭＰ（増幅器）
４７ ＴｘＩＦ部（中間周波数変換部）
５１ アンテナ回路基板
５１ａ アンテナ素子
５１ｋ 給電線路
５１ｓ 表面部（素子側面）
５１ｕ 裏面部（非素子側面）
５２ 素子側地導体
５２ｍ 側面部（素子側地導体と対向する素子側誘電体側の面と反対側の前記素子側誘電体の面側）
５２ｓ スリット
５３ 非素子側地導体
５４ 素子側誘電体
５５ 非素子側誘電体
５６、１５６ 電波透過誘電体
５６ｋ、１５６ｋ 電波透過孔
５７ レドーム
５８ シーリング部材
５９ 接続端子
１００ アンテナポール（他の部材）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナ素子および前記アンテナ素子を接続する給電線路が形成された素子側面を有するアンテナ回路基板と、
前記素子側面と対向するよう配置され、前記アンテナ素子と対向する部分にスリットが形成された素子側地導体と、
前記アンテナ回路基板の前記アンテナ素子が形成されていない非素子側面と対向するよう配置された非素子側地導体と、
前記素子側地導体と前記アンテナ回路基板との間に配置された素子側誘電体と、
前記非素子側地導体と前記アンテナ回路基板との間に配置された非素子側誘電体と、
を備えた平面アンテナにおいて、
前記素子側地導体と対向する前記素子側誘電体側の面と反対側の前記素子側誘電体の面側に配置され、前記素子側地導体の前記スリットに連通する部分に電波透過孔が板厚方向に貫通して形成された電波透過誘電体を備えたことを特徴とする平面アンテナ。
【請求項２】
前記電波透過誘電体を覆うレドームを備えたことを特徴とする請求項１に記載の平面アンテナ。
【請求項３】
前記非素子側地導体に連結され、他の部材に任意の姿勢で取り付けることができるアンテナ取付機構を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の平面アンテナ。
【請求項４】
前記アンテナ素子から放射される電波の周波数が、４ＧＨｚないし１８ＧＨｚであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１の請求項に記載の平面アンテナ。
【請求項１】
複数のアンテナ素子および前記アンテナ素子を接続する給電線路が形成された素子側面を有するアンテナ回路基板と、
前記素子側面と対向するよう配置され、前記アンテナ素子と対向する部分にスリットが形成された素子側地導体と、
前記アンテナ回路基板の前記アンテナ素子が形成されていない非素子側面と対向するよう配置された非素子側地導体と、
前記素子側地導体と前記アンテナ回路基板との間に配置された素子側誘電体と、
前記非素子側地導体と前記アンテナ回路基板との間に配置された非素子側誘電体と、
を備えた平面アンテナにおいて、
前記素子側地導体と対向する前記素子側誘電体側の面と反対側の前記素子側誘電体の面側に配置され、前記素子側地導体の前記スリットに連通する部分に電波透過孔が板厚方向に貫通して形成された電波透過誘電体を備えたことを特徴とする平面アンテナ。
【請求項２】
前記電波透過誘電体を覆うレドームを備えたことを特徴とする請求項１に記載の平面アンテナ。
【請求項３】
前記非素子側地導体に連結され、他の部材に任意の姿勢で取り付けることができるアンテナ取付機構を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の平面アンテナ。
【請求項４】
前記アンテナ素子から放射される電波の周波数が、４ＧＨｚないし１８ＧＨｚであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１の請求項に記載の平面アンテナ。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１０−４１６５（Ｐ２０１０−４１６５Ａ）
【公開日】平成２２年１月７日（２０１０．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１５９５６９（Ｐ２００８−１５９５６９）
【出願日】平成２０年６月１８日（２００８．６．１８）
【出願人】（０００００４３３０）日本無線株式会社 (1,186)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月７日（２０１０．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月１８日（２００８．６．１８）
【出願人】（０００００４３３０）日本無線株式会社 (1,186)
【Ｆターム（参考）】
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