平面アンテナ

【課題】地導体１と給電基板３の間隔および給電基板３と地導体４の間隔の精度に優れ、利得と指向性に優れた平面アンテナを提供する。
【解決手段】地導体１と、誘電体２と、一定の配列規則に従って配置された複数の放射素子５とその放射素子５に接続された給電線路６とを形成した給電基板３と、誘電体２１と、放射素子５に対応する位置にスロット７を複数形成した地導体４とを、この順に積層配置して構成する平面アンテナであって、アンテナの最外周に配置された放射素子５のうち、少なくとも対向する２辺から選択した箇所の放射素子５に代えて固定用の孔を設け、それに対応するスロット７の箇所にもスロット７に代えて固定用の孔を設け、この孔を用いて上記、地導体１と、誘電体２と、給電基板３と、誘電体２１と、地導体４とを固定した平面アンテナ。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波やミリ波帯の送受信に用いられる平面アンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】平面アンテナのアンテナ効率を高める方法として、トリプレート線路を用いて給電損失の低損失化を図ることが知られている。この種のアンテナの基本構成は、図４（ａ）に示すように、地導体１と、誘電体２と、一定の配列規則に従って配置された複数の放射素子５とその放射素子５に接続された給電線路６とを形成した給電基板３と、誘電体２１と、放射素子５に対応する位置にスロット７を複数形成した地導体４とを、この順に積層配置して構成する平面アンテナであり、放射素子５の形状がパッチ状であるが、図４（ｂ）に示すように、放射素子５を無給電素子とし、スロット７を形成した地導体４と同一平面に形成したものもある。
【０００３】このようなアンテナは、いずれも、給電線路６が地導体１と地導体４とに囲まれ、電磁的にシールドされたトリプレート線路となっており、給電線路６の曲がりや分岐部分などの不連続な箇所からの不要放射を抑制でき、効率の高いアンテナを構成することができる。
【０００４】この種のアンテナでは、アンテナの特性を初期の設計時の設定を維持するために、給電基板３と地導体１との間隔や給電基板３と地導体４との間隔を一定に保つ必要がある。このために、通常は、図５（ａ）に示すように、放射素子５、給電線路６およびスロット７の無い箇所に固定用の孔を設け、地導体１に上記固定用孔に対応する箇所に穴または孔をあけ、雌ねじを形成しておき、地導体４の上から雄ねじを通し、地導体１の雌ねじを形成した穴または孔で締めつけるように固定している。また、使用周波数が高くなり放射素子５の間隔が狭くなると、放射素子５や給電線路６を形成している箇所では、固定用の孔を設ける面積がなくなり、図５（ｂ）に示すように、放射素子５に代えて固定用の孔を設けるようになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このようなアンテナを、準ミリ波やミリ波帯等の周波数の高いところで使うには、放射素子５や給電線路６等の物理的形状が小さくなり、しかも高い精度を要求され、地導体１と給電基板３の間隔や給電基板３と地導体４との間隔を精度よく維持できる構造としなければならない。そこで、図６に示すように、全体にバランスよく固定できるように、ねじを配置することが考えられるが、このようにすると、放射素子５の無い箇所が多く、放射電力の配分に乱れを生じ、アンテナ利得の低下とともにサイドローブが大きく指向性まで低下する。
【０００６】本発明は、地導体１と給電基板３の間隔および給電基板３と地導体４の間隔の精度に優れ、利得と指向性に優れた平面アンテナを提供することを目的とする。
【０００７】
【発明を解決するための手段】本発明の平面アンテナは、地導体１と、誘電体２と、一定の配列規則に従って配置された複数の放射素子５とその放射素子５に接続された給電線路６とを形成した給電基板３と、誘電体２１と、放射素子５に対応する位置にスロット７を複数形成した地導体４とを、この順に積層配置して構成する平面アンテナであって、アンテナの最外周に配置された放射素子５のうち、少なくとも対向する２辺から選択した箇所の放射素子５に代えて固定用の孔を設け、それに対応するスロット７の箇所にもスロット７に代えて固定用の孔を設け、この孔を用いて上記、地導体１と、誘電体２と、給電基板３と、誘電体２１と、地導体４とを固定したことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】放射素子５に代えて設ける固定用の孔と、それに対応するスロット７に代えて設ける固定用の孔を、アンテナのほぼ中心にも１つ設けることはできる。
【０００９】固定手段がねじであり、地導体１と誘電体２の間に、ねじの貫通するスペーサを設け、地導体１に上記固定用孔に対応する箇所に穴または孔をあけ、雌ねじを形成しておき、地導体４の上から雄ねじを通し、地導体１の雌ねじを形成した穴または孔で締めつけるように固定することもできる。
【００１０】
【実施例】地導体１として、厚さ５ｍｍのアルミニウム板を用い、給電基板３として、ポリイミドフィルムに銅箔を貼り合わせたフレキシブル基板の不要な銅箔をエッチング除去してパッチ状の放射素子５と給電線路６とを形成した。放射素子５は、利用周波数６０ＧＨｚの自由空間波長λ₀の０．２６倍を一辺の長さとする正方形のパッチ状とし、配列は、間隔を自由空間波長λ₀の０．８倍として縦１６×横１６の配列とした。地導体４として、厚さ１ｍｍのアルミニウム板を用い、放射素子５の配列間隔と同じ自由空間波長λ₀の０．２６倍の間隔で、スロット７を形成した。誘電体２および誘電体２１として、厚さ０．５ｍｍ、比誘電率１．１のポリエチレンフォームを用いた。図２に示すように、放射素子５を形成しない箇所を、アンテナのほぼ中心１箇所と、対向する２辺のなかから８箇所選択した。スペーサ１０には、アルミニウムの円環状のものを用いた。このようにして作製したアンテナの利得は、周波数６０ＧＨｚで、２９〜３０ｄＢが得られ、効率として、約４０％の良好な特性が得られた。このときの、アンテナサイズは、７５ｍｍ×７５ｍｍであった。また、指向性も図３に示すように理想的なパターンが得られた。
【００１１】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によって、精度に優れ、利得と指向性に優れた平面アンテナを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）（ｂ）は、ともに、本発明の一実施例を示す。
【図２】本発明の他の実施例を示す上面図である。
【図３】本発明の効果を説明するための線図である。
【図４】（ａ）（ｂ）は、ともに、従来例を示す分解斜視図である。
【図５】（ａ）（ｂ）は、ともに、他の従来例を示す分解斜視図である。
【図６】本発明の課題を説明するための上面図である。
【符号の説明】
１．地導体２、２１．誘電体
３．給電基板４．地導体
５．放射素子６．給電線路
７．スロット８．ねじ
９．固定具１０．スペーサ

【特許請求の範囲】
【請求項１】地導体１と、誘電体２と、一定の配列規則に従って配置された複数の放射素子５とその放射素子５に接続された給電線路６とを形成した給電基板３と、誘電体２１と、放射素子５に対応する位置にスロット７を複数形成した地導体４とを、この順に積層配置して構成する平面アンテナであって、アンテナの最外周に配置された放射素子５のうち、少なくとも対向する２辺から選択した箇所の放射素子５に代えて固定用の孔を設け、それに対応するスロット７の箇所にもスロット７に代えて固定用の孔を設け、この孔を用いて上記、地導体１と、誘電体２と、給電基板３と、誘電体２１と、地導体４とを固定したことを特徴とする平面アンテナ。
【請求項２】放射素子５に代えて設ける固定用の孔と、それに対応するスロット７に代えて設ける固定用の孔を、アンテナのほぼ中心にも１つ設け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】固定手段がねじであり、地導体１と誘電体２の間に、ねじの貫通するスペーサを設け、地導体１に上記固定用孔に対応する箇所に穴または孔をあけ、雌ねじを形成しておき、地導体４の上から雄ねじを通し、地導体１の雌ねじを形成した穴または孔で締めつけるように固定したことを特徴とする請求項１または２に記載の平面アンテナ。

【図１】