広角指向性アンテナ
【課題】薄型板状アンテナにおいて指向性を主面に垂直な方向から主面内方向まで広角度とすること。
【解決手段】誘電体基板１０の主面である第１面１１に形成され、その第１面に垂直な方向に指向性を有するアンテナ素子２０と、第１面に平行な第２面１２において、アンテナ素子の少なくとも下方領域を含む領域において面状に形成されたグランド層３０とにより構成されるアンテナ領域を有する。アンテナ領域と誘電体基板の側面との間におけるグランド層が形成されていない領域に設けられ、主面に平行な方向に指向性を有する一対の第１導体線４１と第２導体線４２とからなるダイポールアンテナとを有する。これにより、指向性を主面に垂直な方向、及び、主面に平行な方向に拡大させた。
【解決手段】誘電体基板１０の主面である第１面１１に形成され、その第１面に垂直な方向に指向性を有するアンテナ素子２０と、第１面に平行な第２面１２において、アンテナ素子の少なくとも下方領域を含む領域において面状に形成されたグランド層３０とにより構成されるアンテナ領域を有する。アンテナ領域と誘電体基板の側面との間におけるグランド層が形成されていない領域に設けられ、主面に平行な方向に指向性を有する一対の第１導体線４１と第２導体線４２とからなるダイポールアンテナとを有する。これにより、指向性を主面に垂直な方向、及び、主面に平行な方向に拡大させた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄板状のアンテナであっても、指向特性を基板の主面に垂直な方向から主面に平行な方向までを含む広角度とした広角指向性アンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
指向性の広角化を実現する手法として、下記特許文献１に開示の技術が知られている。同公報では、それぞれ異なる方向に指向するように角度を異ならせて配置した複数のホーンアンテナを備えたアンテナモジュールが提案されている。このようなアンテナモジュールでは、例えば、高いアンテナ利得が求められる方向には狭いビーム幅が、広範囲の検知領域が求められる方向には広いビーム幅がそれぞれ必要となる。そこで、複数のアンテナについて、高いアンテナ利得よりも広範囲の検知領域が求められる方向に配したアンテナは、開口面を小さくすることによりビーム幅を広くし、広範囲の検知領域よりも高いアンテナ利得が求められる方向に配したアンテナは、開口面を大きくすることによりビーム幅を狭くしている。
【０００３】
また、下記特許文献２に開示の技術は、漏れ波アンテナの上に、スロットを有した誘電体板を設けたり、パッチアンテナ又はダイポールアンテナを有した誘電体板を設けることで、指向性を制御するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−４９６９１号公報
【特許文献２】特開２００７−８１８２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、特許文献１の開示の技術では、±９０度以上にも指向性を形成できるが、アンテナが立体的になり、奥行き方向の長さが大きくなってしまうため、小型の平面アンテナのような薄型構造では実現できない。また、特許文献２に開示の技術では、誘電体基板上に形成されているため、±９０度を越えて指向性利得を得ることは困難である。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、薄型の面状アンテナにおいても、主面に垂直な方向から主面に平行な方向まで、さらには、主面に平行な方向よりも、主面の正面に対して反対側の反垂直方向にも指向性の主軸が向けられる広角度範囲に渡る指向性を得ることができるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための本第１の発明は、誘電体基板と導体とを有する広角指向性アンテナにおいて、誘電体基板の主面である第１面に形成され、主として第１面に垂直な方向に指向性を有するアンテナ素子と、第１面に平行な第２面において、アンテナ素子の少なくとも下方領域を含む領域において面状に形成されたグランド層とにより構成されるアンテナ領域と、アンテナ領域と誘電体基板の側面との間におけるグランド層が形成されていない領域に設けられ、主として主面に平行な方向に指向性を有する一対の第１導体線と第２導体線とから成るダイポールアンテナと、を有し、指向性を主面に垂直な方向、及び、主面に平行な方向に拡大させたことを特徴とする。
【０００８】
主として主面に平行な方向に指向性を有するとは、指向性が最大となる主軸が主面に平行となる場合の他、主軸の方位ベクトルが、第１導体線と第２導体線との誘電体基板の厚さ方向の間隔に依存した主面に垂直な成分を有していても良いことを意味する。すなわち、主面に平行な方向に対して、主面に垂直の方向（前方、後方の方向を含む）に、第１導体線と第２導体線の上記間隔に比例した角度だけ傾斜していても良い。本発明の広角指向性アンテナは、電磁波を放射するアンテナでも、電磁波を受波するアンテナであっても良い。アンテナ素子の構成や形状は任意である。パッチアンテナや、特許文献２に開示の漏れ波アンテナであっても良い。アンテナ素子は、誘電体基板の主面に垂直な方向に主軸を有する指向性を持つアンテナ素子であれば任意である。また、ダイポールアンテナは、ダイポール機能を有するものであれば、その形状は任意である。
【０００９】
本発明において、第１導体線と第２導体線とは、誘電体基板の側面の方向に伸びた給電／受電線部と、給電／受電線部に連続して屈曲の向きが相互に反対となるようにＬ字形状に屈曲されて、アンテナとして機能するダイポール線部とを有するものとしても良い。第１導体線と第２導体線とは、誘電体基板の異なる面に形成されていても、同一面に形成さていても良い。
【００１０】
また、ダイポール線部に平行に、ダイポール線部から離れた位置に、外部回路に接続されない線状の導体からなる指向性制御線が形成されていても良い。指向性制御線は、第１導体線のダイポール線部と同一面に形成されていても、第２導体線のダイポール線部と同一面に形成されていても良いし、それらのダイポール線部とは異なる面に形成されていても良い。指向性制御線には、電磁波を誘導する導波器、電磁波を反射する反射器などの機能を有した線路を用いることができる。指向性制御線が用いられる場合において、主として主面に平行な方向に指向性を有するとは、指向性が最大となる主軸が主面に平行となる場合の他、主軸の方位ベクトルが、第１導体線のダイポール線部と第２導体線のダイポール線部との中点から、指向性制御線の中点に向かうベクトルの、誘電体基板の厚さ方向の成分に依存した主面に垂直な成分を有していても良いことを意味する。
【００１１】
また、給電／受電線部はレッヘル線路としても良い。レッヘル線路は平行線路の一種である。
また、誘電体基板は多層構造であって、第１面に平行で、第１面及び第２面とは異なる第３面に形成され、グランド層の第３面上の正射影位置に形成された面状の第２グランド層を有していても良い。
また、第２導体線は第２グランド層に接続されていても良い。
さらに、第２導体線は第３面上に形成され、第２グランド層に接続されていても良い。 また、第１導体線は、第１面に形成されていても良い。
また、第１導体線は第１面に形成され、第２導体線はグランド層に接続されていても良い。
【００１２】
また、誘電体基板は多層構造であって、第１導体線は、第１面に平行で、第１面及び第２面とは異なる第４面に形成されていても良い。
また、誘電体基板は多層構造であって、第１導体線及び第２導体線は、第１面に平行で、第１面及び第２面とは異なる第３面に形成され、給電／受電線部はコプレーナ線路を構成するようにしても良い。
また、誘電体基板は、単層又は多層構造であって、指向性制御線は、導波器又は反射器であって、誘電体基板の最上面、又は、最下面に形成されているようにしても良い。
【発明の効果】
【００１３】
アンテナ素子により誘電体基板の主面に垂直な方向に主軸を有した指向性を形成することができる。また、第１導体線の有するダイポール線部、及び第２導体線の有するダイポール線部により、誘電体基板の主面に平行な方向に主軸を有した指向性を形成することができる。この結果、アンテナ素子とダイポールアンテナとを切り換えることで、主軸が誘電体基板の主面に垂直な方向に向いた指向性と、主軸が主面に平行な方向を向いた指向性との間で、切り換え制御することができる。さらに、アンテナ素子とダイポールアンテナによる送電又は受電電力比を連続的又は段階的に調整することにより、主軸を誘電体基板の主面に垂直な方向から、主面に平行な方向までの広い範囲で、連続的又は段階的に指向性を制御することができる。このようにして、本発明は、薄型板状のアンテナであっても、主軸の範囲として９０度の広い範囲の指向性を実現することができる。この結果、薄型のアンテナで広い範囲への電波の放射、受信の可能なアンテナとすることができるため、車両の周囲を監視するレーダなどに搭載した場合に、搭載する位置の自由度が向上する。
【００１４】
また、導波器又は反射器などの指向性制御線を、誘電体基板の各面の何れかに設けることで、ダイポール線部と指向性制御線との位置関係により、指向性が最も強くなる主軸を誘電体基板の主面に平行の方向から、垂直な方向（正負両方）に傾斜させることができる。特に、誘電体基板の主面の前方とは反対側に主軸を傾斜させた場合には、指向性の範囲をより広く拡大することができる。また、ダイポール線部と指向性制御線とを、異なる面に形成することで、誘電体基板の実効的な誘電率を大きくすることができる結果、アンテナをより小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の具体的な実施例１に係る広角指向性アンテナの構成図。
【図２】実施例１の広角指向性アンテナの指向性を示した特性図。
【図３】本発明の具体的な実施例２に係る広角指向性アンテナの構成図。
【図４】本発明の具体的な実施例３に係る広角指向性アンテナの構成図。
【図５】本発明の具体的な実施例４に係る広角指向性アンテナの構成図。
【図６】実施例４の広角指向性アンテナの指向性を示した特性図。
【図７】本発明の具体的な実施例５に係る広角指向性アンテナの構成図。
【図８】実施例５の広角指向性アンテナの指向性を示した特性図。
【図９】本発明の具体的な実施例６に係る広角指向性アンテナの構成図。
【図１０】本発明の具体的な実施例７に係る広角指向性アンテナの構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。本発明は、下記の実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００１７】
本実施例は、本発明の最も簡単な構造の例である。実施例１に係る広角指向性アンテナ１の構成を図１に示す。直方体薄板形状の誘電体基板１０は、主面（表面）である第１面１１と、誘電体基板１０の裏面であって、第１面に平行な第２面１２とを有している。第１面１１には矩形形状のパッチアンテナとして機能する薄膜導体から成るアンテナ素子２０が形成されている。アンテナ素子２０の１辺は、管内波長λ／２である。また、第２面１２の一部の領域には、矩形面状の薄膜導体から成るグランド層３０が形成されている。グランド層３０は、アンテナ素子２０の第２面１２への正射影を内部に包含する大きさ及び位置に形成されている。そして、アンテナ素子２０とグランド層３０は外部の信号源５０に接続されている。アンテナ素子２０とグランド層３０とでパッチアンテナ（アンテナ領域）が構成され、信号源５０から供給された信号により、電磁波が空間に放射される。なお、本アンテナ１を受信アンテナとする場合には、信号源５０は、外部の受信回路である。
【００１８】
また、第１面１１には、薄膜導体から成る第１導体線４１が形成されており、第２面１２には、グランド層３０の側辺３０ａに接続する薄膜導体から成る第２導体線４２が形成されている。グランド層３０の側辺３０ａと第２面１２の側辺１２ａとの間には、グランド層３０が形成されていない領域が存在する。第２導体線４２は、第２面１２のこの領域において形成されている。そして、第２導体線４２は、グランド層３０の側辺３０ａから第２面１２の側辺１２ａに向かい、Ｐ２点において、側辺１２ａに平行にＬ字形状に屈曲している。グランド層３０の側辺３０ａから屈曲点Ｐ２までが、第２導体線４２の給電／受電線部４２１となる。給電／受電線部４２１の長さは、管内波長λ／４以上の長さを有している。また、屈曲Ｐ２点において折り曲げられ、側辺１２ａに平行な線部分が、ダイポール線部４２２を構成している。
【００１９】
また、第１面１１には、信号源５０に接続される第１導体線４１が形成されており、その第１導体線４１は、第２面１２のグランド層３０が形成されていない領域の上部において、屈曲点Ｐ１において、Ｌ字状に第１面１１の側辺１１ａに平行に屈曲されている。側辺１１ａと１２ａは、誘電体基板１０の側面１６の長方形における一対の長辺である。信号源５０から屈曲点Ｐ１までが、第１導体線４１の給電／受電線部４１１となり、側辺１１ａに平行な部分が第１導体線４１のダイポール線部４１２となる。グランド層３０が形成されていない領域及びその上部における第１導体線４１の給電／受電線部４１１と第２導体線４２の給電／受電線部４２１は平行である。この平行の意味は、第１面１１と第２面１２の面上の同一位置において、誘電体基板１０の厚さ方向に間隔を有した平行である場合と、面内方向において間隔を有した平行である場合と、その両者を有した場合を含むものである。ダイポール線部４１２、４２２は、それぞれ、管内波長λ／４であり、一対のダイポール線部４１２、４２２が、ダイポールアンテナを構成する。、ダイポール線部４１２、４２２は、アンテナ素子２０の中心Ｑから管内波長λ以上、離れている。
【００２０】
また、第１面１１には、ダイポール線部４１２から第１面１１の側辺１１ａ方向に管内波長λ／４以上だけ離れた位置に、ダイポール線部４１２に平行に、薄膜導体で形成された線状の指向性制御線である導波器６０が形成されている。導波器６０の長さは、管内波長λ／２より短い。また、ダイポール線部４１２、４２２の全長の中心点と導波器６０の長さの中点とを結ぶ線分は、ダイポール線部４１２、４２２及び導波器６０に垂直である。
【００２１】
この構成のアンテナ１は、図２に示す指向性を有している。アンテナ素子２０とグランド層３０とで構成されるパッチアンテナは、誘電体基板１０の主面である第１面１１に垂直な方向（ｚ軸）に電力が最大となる主軸が向く指向性を有している。また、一対のダイポール線部４１２、４２２で構成されるダイポールアンテナは、第１面１１の面内方向（ｘ軸）に主軸が向く指向性を有している。このことから、本アンテナ１において、パッチアンテナにのみに給電／受電すれば、主として誘電体基板１０の主面に垂直な方向の指向性を得ることができ、ダイポールアンテナのみに給電／受電すれば、主として主面内方向の指向性を得ることができる。また、パッチアンテナとダイポールアンテナとの給電／受電の電力比を調整することにより、誘電体基板１０の主面に垂直な方向（ｚ軸）から、主面内方向（ｘ軸）に指向性の主軸を連続して変化させることができる。このような実施例のアンテナ１によると、薄い板状アンテナで、面内方向の指向性成分も得ることができるので、非常に薄型の広角指向性アンテナを実現することができる。
【００２２】
本実施例において、導波器６０は、ダイポールアンテナの指向性の主軸を、誘電体基板１０の主面に垂直な上方向（＋ｚ軸方向）にｘ軸からの角度θだけ変位させるものである。したがって、指向性は面内方向から多少だけ上向きの方向に指向性の主軸がθだけ傾くことになる。また、導波器６０を誘電体基板１０の第２面１２に設けると、指向性は面内方向から多少だけ下向きの方向（−ｚ軸方向）に指向性の主軸を傾斜させることができる。さらに、この導波器６０に代えて、長さが管内波長λ／２以上の薄膜導体からなる指向性制御線である反射器としても良い。反射器を図２の導波器６０の位置に設けると、ダイポールアンテナの指向性の主軸は、誘電体基板１０の主面に垂直な下方向（−ｚ軸方向）に変位する。逆に、反射器を面内方向の位置関係を図２と同一にして、第２面１２に設けた場合には、ダイポールアンテナの指向性の主軸を、誘電体基板１０の主面に垂直な上方向（＋ｚ軸方向）に変位させることができる。一対のダイポール線部４１２、４２２に対する導波器６０や反射器の距離や、誘電体基板１０の厚さを調整することにより、誘電体基板１０の主面内方向の指向性を、垂直方向に傾斜させる傾斜角を調整することができる。また、導波器６０と反射器とを同時に用いることで、さらに、大きく指向性の主軸の方位を変化させることができる。このようにして、所望の指向性を得ることができる。
【００２３】
なお、本発明においては、導波器６０や反射器は、指向性を主軸を誘電体基板１０の主面内方向から垂直な方向に若干傾斜させる機能を有するものであるので、必ずしも必須のものではない。
【実施例２】
【００２４】
次に、実施例２のアンテナ２の構成を図３に示す。実施例１と同一の機能を有する部分には、同一の符号が付されている。本実施例では誘電体基板１０が第１層１０１と第２層１０２の２層構造に構成されている。第１層１０１の上面である主面が第１面１１であり、第２層１０２の下面が第２面１２である。第１層１０１の第１面１１にアンテナ素子２０と第１導体線４１の給電／受電線部４１１とダイポール線部４１２が形成されている。第２層１０２の第２面１２にはグランド層３０が形成されている。そして、第１層１０２と第２層１０２との界面である第３層１３に、グランド層３０の第３層１３上への正射影と同一形状同一位置に第２グランド層３２が形成され、その第２グランド層３２の側辺３２ａに接続して、第２導体線４２の給電／受電線部４２１とダイポール線部４２２とが形成されている。また、第１層１０１の第１面１１には、ダイポール線部４１２から波長λ／４以上だけ離れた位置に、線状の導体線から成り、長さが管内波長λ／２より短い導波器６０がダイポール線部４１２、４２２に平行に形成されている。本実施例のアンテナ２は、実施例１の誘電体基板１０の第２面に、下面にグランド層３０の形成された誘電体板（第２層１０２）を接合したものに等しい。グランド層３０と第２グランド層３２は、誘電体基板１０に形成されたビアホールにより導通され、共に信号源５０のグランドに接続されている。この構成においても、実施例１と同一の変形例が適用できる。また、実施例１と同一の作用効果を奏する。
【実施例３】
【００２５】
実施例２において、第２グランド層３２と第２導体線４２とが形成される面を、図４に示すように、グランド層３０が形成される面と、入れ換えても良い。すなわち、図４の場合には、第１層１０１の上面である主面が第１面１１であり、第１層１０１と第２層１０２との界面が第２面１２であり、第２層１０２の下面が第３面１３となる。第１層１０１の第１面１１にアンテナ素子２０と第１導体線４１の給電／受電線部４１１とダイポール線部４１２が形成されている。第１層１０２と第２層１０３の界面である第２面１２にはグランド層３０が形成されている。そして、第２層１０２の下面である第３面１３に、グランド層３０の第３層１３上への正射影と同一形状同一位置に第２グランド層３２と、その第２グランド層３２の側辺３２ａに接続して、第２導体線４２の給電／受電線部４２１とダイポール線部４２２とが形成されている。また、第１層１０１の第１面１１には、ダイポール線部４１２から波長λ／４以上だけ離れた位置に、線状の導体線から成り、長さが管内波長λ／２より短い導波器６０がダイポール線部４１２、４２２に平行に形成されている。本実施例のアンテナ２は、実施例１の誘電体基板１０の中段の第２面にグランド層３０を設けたものに等しい。グランド層３０と第２グランド層３２は誘電体基板１０に形成されたビアホールにより導通しており、共に信号源５０のグランドに接続されている。この構成においても、実施例１と同一の作用効果を奏し、同一の変形例が適用できる。また、導波器６０に代えて、反射器を設けても良いのは前実施例と同様である。
【実施例４】
【００２６】
次に、実施例４のアンテナ２の構成を図５に示す。実施例１、２、３と同一の機能を有する部分には、同一の符号が付されている。本実施例は誘電体基板１０を３層構造にして、実施例３の第２層１０２の下にもう一つの第３層１０３を形成したものと、第１導体線４１の形成面が異なることを除き、同一である。第１層１０１の上面である主面が第１面１１であり、第１層１０１と第２層１０２との界面が第２面１２であり、第２層１０２と第３層１０３との界面が第３面１３であり、第３層１０３の下面が第４面１４となる。第１層１０１の第１面１１にはアンテナ素子２０のみが形成されている。第１層１０２と第２層１０３の界面である第２面１２にはグランド層３０が形成されている。第２層１０２と第３層１０３との界面である第３面１３には、グランド層３０の第３層１３上への正射影と同一形状同一位置に第２グランド層３２が形成され、その第２グランド層３２の側辺３２ａに接続して、第２導体線４２の給電／受電線部４２１とダイポール線部４２２とが形成されている。
【００２７】
また、第３層１０３の下面である第４面１４には、第１導体線４１の給電／受電線部４１１とダイポール線部４１２が形成されている。さらに、第４面１４には、ダイポール線部４１２から波長λ／４以上だけ離れた位置に、線状の導体線から成り、長さが管内波長λ／２より短い導波器６０がダイポール線部４１２、４２２に平行に形成されている。そして、グランド層３０と第２グランド層３２は誘電体基板１０に形成されたビアホールにより導通しており、それらは信号源５０のグランドに接続されている。また、誘電体基板１０は、アンテナ素子２０の直下に、第１面１１から第４面１４に貫通するスルーホール２２が形成されている。そして、アンテナ素子２０と信号源５０は、スルーホール２２の中をグランド層３０及び第２グランド層３２と絶縁分離された状態で貫通する信号線２１により接続されている。
【００２８】
本実施例のアンテナ４は、実施例３の構造に、第４層１０３を設けて、第４面１４に第１導体線４１を形成し、アンテナ素子２０に対する給電／受電は、第４面１４の側からスルーホール２２の中の信号線２１により行うようにしたものである。また、第１導体線４１と第２導体線４２の有する一対のダイポール線部４２１、４２２のアンテナ素子２０から見た上下関係は、実施例３とは逆であり、導波器６０は、アンテナ素子２０の形成されていない第４面１４に形成されている。したがって、本実施例での指向性の主軸は、主面内方向（ｘ軸）から、主面に垂直な第１面１１から第４面１４に向かう方向（−ｚ軸方向）に傾斜する。指向性特性は、図６に示すものとなる。この実施例においても、導波器６０に代えて、反射器を設けても良いのは前実施例と同様である。
【実施例５】
【００２９】
実施例４では、導波器６０は、アンテナ素子２０が設けられた誘電体基板１０の上面の主面である第１面１１とは反対側にある下面である第４面１４に形成されている。これに対して、実施例５のアンテナ５では、図７に示されているように、導波器６０をアンテナ素子２０の形成された第１面１１に形成している。これにより、本実施例での指向性の主軸は、主面内方向（ｘ軸）から、主面に垂直な第４面１４から第１面１１に向かう方向（＋ｚ軸方向）にθだけ傾斜する。指向性特性は、図８に示すものとなる。この実施例においても、導波器６０に代えて、反射器を設けても良いのは前実施例と同様である。
【実施例６】
【００３０】
本実施例のアンテナ６は、実施例５において、導波器６０に代えて、アンテナ素子２０の形成された第１面１１に反射器６２を設けたものである。図９に示されているように、反射器６２は線状の薄膜導体で形成されており、長さは、管内波長λ／２より長い。また、反射器６２はダイポール線部４１２と４２２の全長の中点と、長さ方向において同一位置に形成されている。また、反射器６２は、グランド層３０の側辺３０ａとダイポール線部４１２、４２２との間に形成されている。この実施例では、反射器６２により電磁波が反射されることから、本実施例での指向性の主軸は、主面内方向（ｘ軸）から、主面に垂直な第１面１１から第４面１４に向かう方向（−ｚ軸方向）にθだけ傾斜する。指向性特性は、図６に示すものと同様なものとなる。
【実施例７】
【００３１】
次に、実施例７のアンテナ７の構成を図１０に示す。上記実施例と同一の機能を有する部分には、同一の符号が付されている。 本実施例は、第１導体線４１、第２導体線４２、グランド層３０、第２グランド層３２の上限関係が実施例４の関係とは異なる。また、本実施例は、電体基板１０を３層構造にして、実施例２の図３に示す構成に第３層１０３を設けた構造に近いものである。第１層１０１の上面である主面が第１面１１であり、第１層１０１と第２層１０２との界面が第３面１３であり、第２層１０２と第３層１０３との界面が第２面１２であり、第３層１０３の下面が第４面１４となる。第１層１０１の第１面１１にはアンテナ素子２０と、第１導体線４１の給電／受電線部４１１とダイポール線部４１２が形成されている。第１層１０２と第２層１０３の界面である第３面１３には第２グランド層３２と、その第２グランド層３２の側辺３２ａに接続して、第２導体線４２の給電／受電線部４２１とダイポール線部４２２とが形成されている。第２層１０２と第３層１０３との界面である第２面１２には、グランド層３０が形成されている。第２グランド層３２は、グランド層３０の第３層１３上への正射影と同一形状同一位置に形成されている。
【００３２】
また、第３層１０３の下面である第４面１４には、第１導体線４１の給電／受電線部４１１の一部も形成されている。さらに、第４面１４には、ダイポール線部４１２から波長λ／４以上だけ離れた位置に、線状の導体線から成り、長さが管内波長λ／２より短い導波器６０がダイポール線部４１２、４２２に平行に形成されている。そして、グランド層３０と第２グランド層３２はビアホールにより導通しており、それらは信号源５０のグランドに接続されている。また、誘電体基板１０は、アンテナ素子２０の直下と、アンテナ素子２０の形成されていない領域とに、第１面１１から第４面１４に貫通するスルーホール２２、２３とが形成されている。そして、アンテナ素子２０と信号源５０は、スルーホール２２の中を、グランド層３０及び第２グランド層３２と絶縁分離された状態で貫通する信号線２１により接続されている。また、スルーホール２３の中には、第１導体線４１の給電／受電線部４１１が、グランド層３０及び第２グランド層３２と絶縁分離された状態で、貫通しており、第４面１４の側から、第１導体線４１のダイポール線部４１２に、給電されるように構成されている。
【００３３】
また、第１導体線４１と第２導体線４２の有する一対のダイポール線部４２１、４２２のアンテナ素子２０から見た上下関係は、実施例４とは逆であり、導波器６０は、アンテナ素子２０の形成されていない第４面１４に形成されている。したがって、本実施例での指向性の主軸は、主面内方向（ｘ軸）から、主面に垂直な第１面１１から第４面１４に向かう方向（−ｚ軸方向）にθだけ傾斜する。指向性特性は、図６に示すものと同様な特性となる。この実施例においても、導波器６０に代えて、反射器を設けても良いのは前実施例と同様である。その他の変形例は、前述の全ての実施例で記載した変形例が適用可能である。
【００３４】
［変形例］
誘電体基板が多層構造であって、グランド層３０に第２導体線４２が接続されれていない実施例２−７において、第２グランド層３２を設ける代わりに、第２導体線４２をその部分に延長したものであっても良い。また、これらの実施例において、第１導体線４１と第２導体線４２とは、同一面上に形成しても良い。この場合には、給電／受電線４１１、４２１は平行とり、ダイポール線部４１２、４２２が互いに逆向きとなる。このようにダイポール線部４１２、４２２に対して、コプレーナ線路で給電、受電しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、薄型の板状の広角指向性アンテナとすることができる。例えば、車両の４隅に設けて、車両の周囲の障害物を監視するレーダのアンテナに用いることができる。
【符号の説明】
【００３６】
１０…誘電体基板
２０…アンテナ素子
４１…第１導体線
４２…第２導体線
３０…グランド層
３２…第２グランド層
４１１、４２１…給電／受電線
４１２、４２２…ダイポール線部
６０…導波器
１１…第１面
１２…第２面
１３…第３面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄板状のアンテナであっても、指向特性を基板の主面に垂直な方向から主面に平行な方向までを含む広角度とした広角指向性アンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
指向性の広角化を実現する手法として、下記特許文献１に開示の技術が知られている。同公報では、それぞれ異なる方向に指向するように角度を異ならせて配置した複数のホーンアンテナを備えたアンテナモジュールが提案されている。このようなアンテナモジュールでは、例えば、高いアンテナ利得が求められる方向には狭いビーム幅が、広範囲の検知領域が求められる方向には広いビーム幅がそれぞれ必要となる。そこで、複数のアンテナについて、高いアンテナ利得よりも広範囲の検知領域が求められる方向に配したアンテナは、開口面を小さくすることによりビーム幅を広くし、広範囲の検知領域よりも高いアンテナ利得が求められる方向に配したアンテナは、開口面を大きくすることによりビーム幅を狭くしている。
【０００３】
また、下記特許文献２に開示の技術は、漏れ波アンテナの上に、スロットを有した誘電体板を設けたり、パッチアンテナ又はダイポールアンテナを有した誘電体板を設けることで、指向性を制御するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−４９６９１号公報
【特許文献２】特開２００７−８１８２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、特許文献１の開示の技術では、±９０度以上にも指向性を形成できるが、アンテナが立体的になり、奥行き方向の長さが大きくなってしまうため、小型の平面アンテナのような薄型構造では実現できない。また、特許文献２に開示の技術では、誘電体基板上に形成されているため、±９０度を越えて指向性利得を得ることは困難である。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、薄型の面状アンテナにおいても、主面に垂直な方向から主面に平行な方向まで、さらには、主面に平行な方向よりも、主面の正面に対して反対側の反垂直方向にも指向性の主軸が向けられる広角度範囲に渡る指向性を得ることができるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための本第１の発明は、誘電体基板と導体とを有する広角指向性アンテナにおいて、誘電体基板の主面である第１面に形成され、主として第１面に垂直な方向に指向性を有するアンテナ素子と、第１面に平行な第２面において、アンテナ素子の少なくとも下方領域を含む領域において面状に形成されたグランド層とにより構成されるアンテナ領域と、アンテナ領域と誘電体基板の側面との間におけるグランド層が形成されていない領域に設けられ、主として主面に平行な方向に指向性を有する一対の第１導体線と第２導体線とから成るダイポールアンテナと、を有し、指向性を主面に垂直な方向、及び、主面に平行な方向に拡大させたことを特徴とする。
【０００８】
主として主面に平行な方向に指向性を有するとは、指向性が最大となる主軸が主面に平行となる場合の他、主軸の方位ベクトルが、第１導体線と第２導体線との誘電体基板の厚さ方向の間隔に依存した主面に垂直な成分を有していても良いことを意味する。すなわち、主面に平行な方向に対して、主面に垂直の方向（前方、後方の方向を含む）に、第１導体線と第２導体線の上記間隔に比例した角度だけ傾斜していても良い。本発明の広角指向性アンテナは、電磁波を放射するアンテナでも、電磁波を受波するアンテナであっても良い。アンテナ素子の構成や形状は任意である。パッチアンテナや、特許文献２に開示の漏れ波アンテナであっても良い。アンテナ素子は、誘電体基板の主面に垂直な方向に主軸を有する指向性を持つアンテナ素子であれば任意である。また、ダイポールアンテナは、ダイポール機能を有するものであれば、その形状は任意である。
【０００９】
本発明において、第１導体線と第２導体線とは、誘電体基板の側面の方向に伸びた給電／受電線部と、給電／受電線部に連続して屈曲の向きが相互に反対となるようにＬ字形状に屈曲されて、アンテナとして機能するダイポール線部とを有するものとしても良い。第１導体線と第２導体線とは、誘電体基板の異なる面に形成されていても、同一面に形成さていても良い。
【００１０】
また、ダイポール線部に平行に、ダイポール線部から離れた位置に、外部回路に接続されない線状の導体からなる指向性制御線が形成されていても良い。指向性制御線は、第１導体線のダイポール線部と同一面に形成されていても、第２導体線のダイポール線部と同一面に形成されていても良いし、それらのダイポール線部とは異なる面に形成されていても良い。指向性制御線には、電磁波を誘導する導波器、電磁波を反射する反射器などの機能を有した線路を用いることができる。指向性制御線が用いられる場合において、主として主面に平行な方向に指向性を有するとは、指向性が最大となる主軸が主面に平行となる場合の他、主軸の方位ベクトルが、第１導体線のダイポール線部と第２導体線のダイポール線部との中点から、指向性制御線の中点に向かうベクトルの、誘電体基板の厚さ方向の成分に依存した主面に垂直な成分を有していても良いことを意味する。
【００１１】
また、給電／受電線部はレッヘル線路としても良い。レッヘル線路は平行線路の一種である。
また、誘電体基板は多層構造であって、第１面に平行で、第１面及び第２面とは異なる第３面に形成され、グランド層の第３面上の正射影位置に形成された面状の第２グランド層を有していても良い。
また、第２導体線は第２グランド層に接続されていても良い。
さらに、第２導体線は第３面上に形成され、第２グランド層に接続されていても良い。 また、第１導体線は、第１面に形成されていても良い。
また、第１導体線は第１面に形成され、第２導体線はグランド層に接続されていても良い。
【００１２】
また、誘電体基板は多層構造であって、第１導体線は、第１面に平行で、第１面及び第２面とは異なる第４面に形成されていても良い。
また、誘電体基板は多層構造であって、第１導体線及び第２導体線は、第１面に平行で、第１面及び第２面とは異なる第３面に形成され、給電／受電線部はコプレーナ線路を構成するようにしても良い。
また、誘電体基板は、単層又は多層構造であって、指向性制御線は、導波器又は反射器であって、誘電体基板の最上面、又は、最下面に形成されているようにしても良い。
【発明の効果】
【００１３】
アンテナ素子により誘電体基板の主面に垂直な方向に主軸を有した指向性を形成することができる。また、第１導体線の有するダイポール線部、及び第２導体線の有するダイポール線部により、誘電体基板の主面に平行な方向に主軸を有した指向性を形成することができる。この結果、アンテナ素子とダイポールアンテナとを切り換えることで、主軸が誘電体基板の主面に垂直な方向に向いた指向性と、主軸が主面に平行な方向を向いた指向性との間で、切り換え制御することができる。さらに、アンテナ素子とダイポールアンテナによる送電又は受電電力比を連続的又は段階的に調整することにより、主軸を誘電体基板の主面に垂直な方向から、主面に平行な方向までの広い範囲で、連続的又は段階的に指向性を制御することができる。このようにして、本発明は、薄型板状のアンテナであっても、主軸の範囲として９０度の広い範囲の指向性を実現することができる。この結果、薄型のアンテナで広い範囲への電波の放射、受信の可能なアンテナとすることができるため、車両の周囲を監視するレーダなどに搭載した場合に、搭載する位置の自由度が向上する。
【００１４】
また、導波器又は反射器などの指向性制御線を、誘電体基板の各面の何れかに設けることで、ダイポール線部と指向性制御線との位置関係により、指向性が最も強くなる主軸を誘電体基板の主面に平行の方向から、垂直な方向（正負両方）に傾斜させることができる。特に、誘電体基板の主面の前方とは反対側に主軸を傾斜させた場合には、指向性の範囲をより広く拡大することができる。また、ダイポール線部と指向性制御線とを、異なる面に形成することで、誘電体基板の実効的な誘電率を大きくすることができる結果、アンテナをより小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の具体的な実施例１に係る広角指向性アンテナの構成図。
【図２】実施例１の広角指向性アンテナの指向性を示した特性図。
【図３】本発明の具体的な実施例２に係る広角指向性アンテナの構成図。
【図４】本発明の具体的な実施例３に係る広角指向性アンテナの構成図。
【図５】本発明の具体的な実施例４に係る広角指向性アンテナの構成図。
【図６】実施例４の広角指向性アンテナの指向性を示した特性図。
【図７】本発明の具体的な実施例５に係る広角指向性アンテナの構成図。
【図８】実施例５の広角指向性アンテナの指向性を示した特性図。
【図９】本発明の具体的な実施例６に係る広角指向性アンテナの構成図。
【図１０】本発明の具体的な実施例７に係る広角指向性アンテナの構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。本発明は、下記の実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００１７】
本実施例は、本発明の最も簡単な構造の例である。実施例１に係る広角指向性アンテナ１の構成を図１に示す。直方体薄板形状の誘電体基板１０は、主面（表面）である第１面１１と、誘電体基板１０の裏面であって、第１面に平行な第２面１２とを有している。第１面１１には矩形形状のパッチアンテナとして機能する薄膜導体から成るアンテナ素子２０が形成されている。アンテナ素子２０の１辺は、管内波長λ／２である。また、第２面１２の一部の領域には、矩形面状の薄膜導体から成るグランド層３０が形成されている。グランド層３０は、アンテナ素子２０の第２面１２への正射影を内部に包含する大きさ及び位置に形成されている。そして、アンテナ素子２０とグランド層３０は外部の信号源５０に接続されている。アンテナ素子２０とグランド層３０とでパッチアンテナ（アンテナ領域）が構成され、信号源５０から供給された信号により、電磁波が空間に放射される。なお、本アンテナ１を受信アンテナとする場合には、信号源５０は、外部の受信回路である。
【００１８】
また、第１面１１には、薄膜導体から成る第１導体線４１が形成されており、第２面１２には、グランド層３０の側辺３０ａに接続する薄膜導体から成る第２導体線４２が形成されている。グランド層３０の側辺３０ａと第２面１２の側辺１２ａとの間には、グランド層３０が形成されていない領域が存在する。第２導体線４２は、第２面１２のこの領域において形成されている。そして、第２導体線４２は、グランド層３０の側辺３０ａから第２面１２の側辺１２ａに向かい、Ｐ２点において、側辺１２ａに平行にＬ字形状に屈曲している。グランド層３０の側辺３０ａから屈曲点Ｐ２までが、第２導体線４２の給電／受電線部４２１となる。給電／受電線部４２１の長さは、管内波長λ／４以上の長さを有している。また、屈曲Ｐ２点において折り曲げられ、側辺１２ａに平行な線部分が、ダイポール線部４２２を構成している。
【００１９】
また、第１面１１には、信号源５０に接続される第１導体線４１が形成されており、その第１導体線４１は、第２面１２のグランド層３０が形成されていない領域の上部において、屈曲点Ｐ１において、Ｌ字状に第１面１１の側辺１１ａに平行に屈曲されている。側辺１１ａと１２ａは、誘電体基板１０の側面１６の長方形における一対の長辺である。信号源５０から屈曲点Ｐ１までが、第１導体線４１の給電／受電線部４１１となり、側辺１１ａに平行な部分が第１導体線４１のダイポール線部４１２となる。グランド層３０が形成されていない領域及びその上部における第１導体線４１の給電／受電線部４１１と第２導体線４２の給電／受電線部４２１は平行である。この平行の意味は、第１面１１と第２面１２の面上の同一位置において、誘電体基板１０の厚さ方向に間隔を有した平行である場合と、面内方向において間隔を有した平行である場合と、その両者を有した場合を含むものである。ダイポール線部４１２、４２２は、それぞれ、管内波長λ／４であり、一対のダイポール線部４１２、４２２が、ダイポールアンテナを構成する。、ダイポール線部４１２、４２２は、アンテナ素子２０の中心Ｑから管内波長λ以上、離れている。
【００２０】
また、第１面１１には、ダイポール線部４１２から第１面１１の側辺１１ａ方向に管内波長λ／４以上だけ離れた位置に、ダイポール線部４１２に平行に、薄膜導体で形成された線状の指向性制御線である導波器６０が形成されている。導波器６０の長さは、管内波長λ／２より短い。また、ダイポール線部４１２、４２２の全長の中心点と導波器６０の長さの中点とを結ぶ線分は、ダイポール線部４１２、４２２及び導波器６０に垂直である。
【００２１】
この構成のアンテナ１は、図２に示す指向性を有している。アンテナ素子２０とグランド層３０とで構成されるパッチアンテナは、誘電体基板１０の主面である第１面１１に垂直な方向（ｚ軸）に電力が最大となる主軸が向く指向性を有している。また、一対のダイポール線部４１２、４２２で構成されるダイポールアンテナは、第１面１１の面内方向（ｘ軸）に主軸が向く指向性を有している。このことから、本アンテナ１において、パッチアンテナにのみに給電／受電すれば、主として誘電体基板１０の主面に垂直な方向の指向性を得ることができ、ダイポールアンテナのみに給電／受電すれば、主として主面内方向の指向性を得ることができる。また、パッチアンテナとダイポールアンテナとの給電／受電の電力比を調整することにより、誘電体基板１０の主面に垂直な方向（ｚ軸）から、主面内方向（ｘ軸）に指向性の主軸を連続して変化させることができる。このような実施例のアンテナ１によると、薄い板状アンテナで、面内方向の指向性成分も得ることができるので、非常に薄型の広角指向性アンテナを実現することができる。
【００２２】
本実施例において、導波器６０は、ダイポールアンテナの指向性の主軸を、誘電体基板１０の主面に垂直な上方向（＋ｚ軸方向）にｘ軸からの角度θだけ変位させるものである。したがって、指向性は面内方向から多少だけ上向きの方向に指向性の主軸がθだけ傾くことになる。また、導波器６０を誘電体基板１０の第２面１２に設けると、指向性は面内方向から多少だけ下向きの方向（−ｚ軸方向）に指向性の主軸を傾斜させることができる。さらに、この導波器６０に代えて、長さが管内波長λ／２以上の薄膜導体からなる指向性制御線である反射器としても良い。反射器を図２の導波器６０の位置に設けると、ダイポールアンテナの指向性の主軸は、誘電体基板１０の主面に垂直な下方向（−ｚ軸方向）に変位する。逆に、反射器を面内方向の位置関係を図２と同一にして、第２面１２に設けた場合には、ダイポールアンテナの指向性の主軸を、誘電体基板１０の主面に垂直な上方向（＋ｚ軸方向）に変位させることができる。一対のダイポール線部４１２、４２２に対する導波器６０や反射器の距離や、誘電体基板１０の厚さを調整することにより、誘電体基板１０の主面内方向の指向性を、垂直方向に傾斜させる傾斜角を調整することができる。また、導波器６０と反射器とを同時に用いることで、さらに、大きく指向性の主軸の方位を変化させることができる。このようにして、所望の指向性を得ることができる。
【００２３】
なお、本発明においては、導波器６０や反射器は、指向性を主軸を誘電体基板１０の主面内方向から垂直な方向に若干傾斜させる機能を有するものであるので、必ずしも必須のものではない。
【実施例２】
【００２４】
次に、実施例２のアンテナ２の構成を図３に示す。実施例１と同一の機能を有する部分には、同一の符号が付されている。本実施例では誘電体基板１０が第１層１０１と第２層１０２の２層構造に構成されている。第１層１０１の上面である主面が第１面１１であり、第２層１０２の下面が第２面１２である。第１層１０１の第１面１１にアンテナ素子２０と第１導体線４１の給電／受電線部４１１とダイポール線部４１２が形成されている。第２層１０２の第２面１２にはグランド層３０が形成されている。そして、第１層１０２と第２層１０２との界面である第３層１３に、グランド層３０の第３層１３上への正射影と同一形状同一位置に第２グランド層３２が形成され、その第２グランド層３２の側辺３２ａに接続して、第２導体線４２の給電／受電線部４２１とダイポール線部４２２とが形成されている。また、第１層１０１の第１面１１には、ダイポール線部４１２から波長λ／４以上だけ離れた位置に、線状の導体線から成り、長さが管内波長λ／２より短い導波器６０がダイポール線部４１２、４２２に平行に形成されている。本実施例のアンテナ２は、実施例１の誘電体基板１０の第２面に、下面にグランド層３０の形成された誘電体板（第２層１０２）を接合したものに等しい。グランド層３０と第２グランド層３２は、誘電体基板１０に形成されたビアホールにより導通され、共に信号源５０のグランドに接続されている。この構成においても、実施例１と同一の変形例が適用できる。また、実施例１と同一の作用効果を奏する。
【実施例３】
【００２５】
実施例２において、第２グランド層３２と第２導体線４２とが形成される面を、図４に示すように、グランド層３０が形成される面と、入れ換えても良い。すなわち、図４の場合には、第１層１０１の上面である主面が第１面１１であり、第１層１０１と第２層１０２との界面が第２面１２であり、第２層１０２の下面が第３面１３となる。第１層１０１の第１面１１にアンテナ素子２０と第１導体線４１の給電／受電線部４１１とダイポール線部４１２が形成されている。第１層１０２と第２層１０３の界面である第２面１２にはグランド層３０が形成されている。そして、第２層１０２の下面である第３面１３に、グランド層３０の第３層１３上への正射影と同一形状同一位置に第２グランド層３２と、その第２グランド層３２の側辺３２ａに接続して、第２導体線４２の給電／受電線部４２１とダイポール線部４２２とが形成されている。また、第１層１０１の第１面１１には、ダイポール線部４１２から波長λ／４以上だけ離れた位置に、線状の導体線から成り、長さが管内波長λ／２より短い導波器６０がダイポール線部４１２、４２２に平行に形成されている。本実施例のアンテナ２は、実施例１の誘電体基板１０の中段の第２面にグランド層３０を設けたものに等しい。グランド層３０と第２グランド層３２は誘電体基板１０に形成されたビアホールにより導通しており、共に信号源５０のグランドに接続されている。この構成においても、実施例１と同一の作用効果を奏し、同一の変形例が適用できる。また、導波器６０に代えて、反射器を設けても良いのは前実施例と同様である。
【実施例４】
【００２６】
次に、実施例４のアンテナ２の構成を図５に示す。実施例１、２、３と同一の機能を有する部分には、同一の符号が付されている。本実施例は誘電体基板１０を３層構造にして、実施例３の第２層１０２の下にもう一つの第３層１０３を形成したものと、第１導体線４１の形成面が異なることを除き、同一である。第１層１０１の上面である主面が第１面１１であり、第１層１０１と第２層１０２との界面が第２面１２であり、第２層１０２と第３層１０３との界面が第３面１３であり、第３層１０３の下面が第４面１４となる。第１層１０１の第１面１１にはアンテナ素子２０のみが形成されている。第１層１０２と第２層１０３の界面である第２面１２にはグランド層３０が形成されている。第２層１０２と第３層１０３との界面である第３面１３には、グランド層３０の第３層１３上への正射影と同一形状同一位置に第２グランド層３２が形成され、その第２グランド層３２の側辺３２ａに接続して、第２導体線４２の給電／受電線部４２１とダイポール線部４２２とが形成されている。
【００２７】
また、第３層１０３の下面である第４面１４には、第１導体線４１の給電／受電線部４１１とダイポール線部４１２が形成されている。さらに、第４面１４には、ダイポール線部４１２から波長λ／４以上だけ離れた位置に、線状の導体線から成り、長さが管内波長λ／２より短い導波器６０がダイポール線部４１２、４２２に平行に形成されている。そして、グランド層３０と第２グランド層３２は誘電体基板１０に形成されたビアホールにより導通しており、それらは信号源５０のグランドに接続されている。また、誘電体基板１０は、アンテナ素子２０の直下に、第１面１１から第４面１４に貫通するスルーホール２２が形成されている。そして、アンテナ素子２０と信号源５０は、スルーホール２２の中をグランド層３０及び第２グランド層３２と絶縁分離された状態で貫通する信号線２１により接続されている。
【００２８】
本実施例のアンテナ４は、実施例３の構造に、第４層１０３を設けて、第４面１４に第１導体線４１を形成し、アンテナ素子２０に対する給電／受電は、第４面１４の側からスルーホール２２の中の信号線２１により行うようにしたものである。また、第１導体線４１と第２導体線４２の有する一対のダイポール線部４２１、４２２のアンテナ素子２０から見た上下関係は、実施例３とは逆であり、導波器６０は、アンテナ素子２０の形成されていない第４面１４に形成されている。したがって、本実施例での指向性の主軸は、主面内方向（ｘ軸）から、主面に垂直な第１面１１から第４面１４に向かう方向（−ｚ軸方向）に傾斜する。指向性特性は、図６に示すものとなる。この実施例においても、導波器６０に代えて、反射器を設けても良いのは前実施例と同様である。
【実施例５】
【００２９】
実施例４では、導波器６０は、アンテナ素子２０が設けられた誘電体基板１０の上面の主面である第１面１１とは反対側にある下面である第４面１４に形成されている。これに対して、実施例５のアンテナ５では、図７に示されているように、導波器６０をアンテナ素子２０の形成された第１面１１に形成している。これにより、本実施例での指向性の主軸は、主面内方向（ｘ軸）から、主面に垂直な第４面１４から第１面１１に向かう方向（＋ｚ軸方向）にθだけ傾斜する。指向性特性は、図８に示すものとなる。この実施例においても、導波器６０に代えて、反射器を設けても良いのは前実施例と同様である。
【実施例６】
【００３０】
本実施例のアンテナ６は、実施例５において、導波器６０に代えて、アンテナ素子２０の形成された第１面１１に反射器６２を設けたものである。図９に示されているように、反射器６２は線状の薄膜導体で形成されており、長さは、管内波長λ／２より長い。また、反射器６２はダイポール線部４１２と４２２の全長の中点と、長さ方向において同一位置に形成されている。また、反射器６２は、グランド層３０の側辺３０ａとダイポール線部４１２、４２２との間に形成されている。この実施例では、反射器６２により電磁波が反射されることから、本実施例での指向性の主軸は、主面内方向（ｘ軸）から、主面に垂直な第１面１１から第４面１４に向かう方向（−ｚ軸方向）にθだけ傾斜する。指向性特性は、図６に示すものと同様なものとなる。
【実施例７】
【００３１】
次に、実施例７のアンテナ７の構成を図１０に示す。上記実施例と同一の機能を有する部分には、同一の符号が付されている。 本実施例は、第１導体線４１、第２導体線４２、グランド層３０、第２グランド層３２の上限関係が実施例４の関係とは異なる。また、本実施例は、電体基板１０を３層構造にして、実施例２の図３に示す構成に第３層１０３を設けた構造に近いものである。第１層１０１の上面である主面が第１面１１であり、第１層１０１と第２層１０２との界面が第３面１３であり、第２層１０２と第３層１０３との界面が第２面１２であり、第３層１０３の下面が第４面１４となる。第１層１０１の第１面１１にはアンテナ素子２０と、第１導体線４１の給電／受電線部４１１とダイポール線部４１２が形成されている。第１層１０２と第２層１０３の界面である第３面１３には第２グランド層３２と、その第２グランド層３２の側辺３２ａに接続して、第２導体線４２の給電／受電線部４２１とダイポール線部４２２とが形成されている。第２層１０２と第３層１０３との界面である第２面１２には、グランド層３０が形成されている。第２グランド層３２は、グランド層３０の第３層１３上への正射影と同一形状同一位置に形成されている。
【００３２】
また、第３層１０３の下面である第４面１４には、第１導体線４１の給電／受電線部４１１の一部も形成されている。さらに、第４面１４には、ダイポール線部４１２から波長λ／４以上だけ離れた位置に、線状の導体線から成り、長さが管内波長λ／２より短い導波器６０がダイポール線部４１２、４２２に平行に形成されている。そして、グランド層３０と第２グランド層３２はビアホールにより導通しており、それらは信号源５０のグランドに接続されている。また、誘電体基板１０は、アンテナ素子２０の直下と、アンテナ素子２０の形成されていない領域とに、第１面１１から第４面１４に貫通するスルーホール２２、２３とが形成されている。そして、アンテナ素子２０と信号源５０は、スルーホール２２の中を、グランド層３０及び第２グランド層３２と絶縁分離された状態で貫通する信号線２１により接続されている。また、スルーホール２３の中には、第１導体線４１の給電／受電線部４１１が、グランド層３０及び第２グランド層３２と絶縁分離された状態で、貫通しており、第４面１４の側から、第１導体線４１のダイポール線部４１２に、給電されるように構成されている。
【００３３】
また、第１導体線４１と第２導体線４２の有する一対のダイポール線部４２１、４２２のアンテナ素子２０から見た上下関係は、実施例４とは逆であり、導波器６０は、アンテナ素子２０の形成されていない第４面１４に形成されている。したがって、本実施例での指向性の主軸は、主面内方向（ｘ軸）から、主面に垂直な第１面１１から第４面１４に向かう方向（−ｚ軸方向）にθだけ傾斜する。指向性特性は、図６に示すものと同様な特性となる。この実施例においても、導波器６０に代えて、反射器を設けても良いのは前実施例と同様である。その他の変形例は、前述の全ての実施例で記載した変形例が適用可能である。
【００３４】
［変形例］
誘電体基板が多層構造であって、グランド層３０に第２導体線４２が接続されれていない実施例２−７において、第２グランド層３２を設ける代わりに、第２導体線４２をその部分に延長したものであっても良い。また、これらの実施例において、第１導体線４１と第２導体線４２とは、同一面上に形成しても良い。この場合には、給電／受電線４１１、４２１は平行とり、ダイポール線部４１２、４２２が互いに逆向きとなる。このようにダイポール線部４１２、４２２に対して、コプレーナ線路で給電、受電しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、薄型の板状の広角指向性アンテナとすることができる。例えば、車両の４隅に設けて、車両の周囲の障害物を監視するレーダのアンテナに用いることができる。
【符号の説明】
【００３６】
１０…誘電体基板
２０…アンテナ素子
４１…第１導体線
４２…第２導体線
３０…グランド層
３２…第２グランド層
４１１、４２１…給電／受電線
４１２、４２２…ダイポール線部
６０…導波器
１１…第１面
１２…第２面
１３…第３面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体基板と導体とを有する広角指向性アンテナにおいて、
前記誘電体基板の主面である第１面に形成され、主として第１面に垂直な方向に指向性を有するアンテナ素子と、前記第１面に平行な第２面において、前記アンテナ素子の少なくとも下方領域を含む領域において面状に形成されたグランド層とにより構成されるアンテナ領域と、
前記アンテナ領域と前記誘電体基板の側面との間における前記グランド層が形成されていない領域に設けられ、主として前記主面に平行な方向に指向性を有する一対の第１導体線と第２導体線とから成るダイポールアンテナと、
を有し、
指向性を前記主面に垂直な方向、及び、主面に平行な方向に拡大させたことを特徴とする広角指向性アンテナ。
【請求項２】
前記第１導体線と前記第２導体線とは、前記誘電体基板の前記側面の方向に伸びた給電／受電線部と、給電／受電線部に連続して屈曲の向きが相互に反対となるようにＬ字形状に屈曲されて、アンテナとして機能するダイポール線部とを有することを特徴とする請求項１に記載の広角指向性アンテナ。
【請求項３】
前記ダイポール線部に平行に、前記ダイポール線部から離れた位置に、外部回路に接続されない線状の導体からなる指向性制御線が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の広角指向性アンテナ。
【請求項４】
前記給電／受電線部はレッヘル線路としたことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の広角指向性アンテナ。
【請求項５】
前記誘電体基板は多層構造であって、前記第１面に平行で、前記第１面及び前記第２面とは異なる第３面に形成され、前記グランド層の前記第３面上の正射影位置に形成さた面状の第２グランド層を有することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の広角指向性アンテナ。
【請求項６】
前記第２導体線は前記グランド層に接続されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の広角指向性アンテナ。
【請求項７】
前記第２導体線は前記第３面上に形成され、前記第２グランド層に接続されていることを特徴とする請求項５記載の広角指向性アンテナ。
【請求項８】
前記第１導体線は、前記第１面に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の広角指向性アンテナ。
【請求項９】
前記誘電体基板は多層構造であって、前記第１導体線は、前記第１面に平行で、前記第１面及び前記第２面とは異なる第４面に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の広角指向性アンテナ。
【請求項１０】
前記誘電体基板は多層構造であって、前記第１導体線及び前記第２導体線は、前記第１面に平行で、前記第１面及び前記第２面とは異なる第３面に形成され、前記給電／受電線部はコプレーナ線路を構成することを特徴とする請求項２乃至請求項５の何れか１項に記載の広角指向性アンテナ。
【請求項１１】
前記誘電体基板は、単層又は多層構造であって、前記指向性制御線は、導波器又は反射器として機能し、前記誘電体基板の最上面、又は、最下面に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の広角指向性アンテナ。
【請求項１】
誘電体基板と導体とを有する広角指向性アンテナにおいて、
前記誘電体基板の主面である第１面に形成され、主として第１面に垂直な方向に指向性を有するアンテナ素子と、前記第１面に平行な第２面において、前記アンテナ素子の少なくとも下方領域を含む領域において面状に形成されたグランド層とにより構成されるアンテナ領域と、
前記アンテナ領域と前記誘電体基板の側面との間における前記グランド層が形成されていない領域に設けられ、主として前記主面に平行な方向に指向性を有する一対の第１導体線と第２導体線とから成るダイポールアンテナと、
を有し、
指向性を前記主面に垂直な方向、及び、主面に平行な方向に拡大させたことを特徴とする広角指向性アンテナ。
【請求項２】
前記第１導体線と前記第２導体線とは、前記誘電体基板の前記側面の方向に伸びた給電／受電線部と、給電／受電線部に連続して屈曲の向きが相互に反対となるようにＬ字形状に屈曲されて、アンテナとして機能するダイポール線部とを有することを特徴とする請求項１に記載の広角指向性アンテナ。
【請求項３】
前記ダイポール線部に平行に、前記ダイポール線部から離れた位置に、外部回路に接続されない線状の導体からなる指向性制御線が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の広角指向性アンテナ。
【請求項４】
前記給電／受電線部はレッヘル線路としたことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の広角指向性アンテナ。
【請求項５】
前記誘電体基板は多層構造であって、前記第１面に平行で、前記第１面及び前記第２面とは異なる第３面に形成され、前記グランド層の前記第３面上の正射影位置に形成さた面状の第２グランド層を有することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の広角指向性アンテナ。
【請求項６】
前記第２導体線は前記グランド層に接続されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の広角指向性アンテナ。
【請求項７】
前記第２導体線は前記第３面上に形成され、前記第２グランド層に接続されていることを特徴とする請求項５記載の広角指向性アンテナ。
【請求項８】
前記第１導体線は、前記第１面に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の広角指向性アンテナ。
【請求項９】
前記誘電体基板は多層構造であって、前記第１導体線は、前記第１面に平行で、前記第１面及び前記第２面とは異なる第４面に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の広角指向性アンテナ。
【請求項１０】
前記誘電体基板は多層構造であって、前記第１導体線及び前記第２導体線は、前記第１面に平行で、前記第１面及び前記第２面とは異なる第３面に形成され、前記給電／受電線部はコプレーナ線路を構成することを特徴とする請求項２乃至請求項５の何れか１項に記載の広角指向性アンテナ。
【請求項１１】
前記誘電体基板は、単層又は多層構造であって、前記指向性制御線は、導波器又は反射器として機能し、前記誘電体基板の最上面、又は、最下面に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の広角指向性アンテナ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−２４９００４（Ｐ２０１２−２４９００４Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１８０６８（Ｐ２０１１−１１８０６８）
【出願日】平成２３年５月２６日（２０１１．５．２６）
【出願人】（０００００３６０９）株式会社豊田中央研究所 (4,200)
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２６日（２０１１．５．２６）
【出願人】（０００００３６０９）株式会社豊田中央研究所 (4,200)
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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