平面アンテナ
【課題】誘電体基板の寸法安定性に優れるとともに、誘電正接が低く、ＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio：電圧定在波比）特性が１．６以下となり、安定して高いアンテナ特性が得られる平面アンテナを提供する。
【解決手段】導体によって構成されるグランド板１２と、誘電体によって構成される誘電体層１４と、導体によって構成されるパッチ素子１６とを備え、誘電体層１４が、ポリオレフィン樹脂とグラスファイバーとを積層し熱融着することによって形成された積層体とする、平面アンテナ。
【解決手段】導体によって構成されるグランド板１２と、誘電体によって構成される誘電体層１４と、導体によって構成されるパッチ素子１６とを備え、誘電体層１４が、ポリオレフィン樹脂とグラスファイバーとを積層し熱融着することによって形成された積層体とする、平面アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ＲＦＩＤ用の通信や、放送電波の受信などに用いることができる平面アンテナに関し、具体的には、８６０〜９６０ＭＨｚのＵＨＦ帯を利用する低周波対応の平面アンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、ＲＦＩＤ用の通信や、放送電波の受信などに用いることができる平面アンテナの一種であり、パッチアンテナやマイクロストリップアンテナと呼ばれる帯域が狭く広い指向性を有するアンテナが知られている。
【０００３】
パッチアンテナは、例えば、特許文献１（特開平５−１２１９３５号公報）に開示されているような構造を有している。図２３，２４は従来のパッチアンテナの構造を説明するための構成図である。
【０００４】
図２３（ａ）は、従来のパッチアンテナの構成を模式的に表す平面図であり、図２３（ｂ）は、図２３（ａ）のＭ−Ｍ断面を模式的に表すＭ−Ｍ断面図である。また、図２４（ａ）は、従来のパッチアンテナの構成を模式的に表す平面図であり、図２４（ｂ）は、図２４（ａ）のＭ−Ｍ断面を模式的に表すＭ−Ｍ断面図である。
【０００５】
図２３に示すように、パッチアンテナ１００は、グランド板１１０、誘電体基板１２０、パッチ素子１３０、給電線路１４０から構成されている。そして、パッチ素子１３０とグランド板１１０とに挟まれた誘電体基板１２０としては、フッ素樹脂やポリエチレンなどと、グラスファイバーを積層した材料が用いられており、その比誘電率εｒは、２〜３程度であった。
【０００６】
このようなパッチアンテナ１００の帯域特性は、誘電体基板１２０の比誘電率εｒ及び誘電体基板の厚さによって左右され、広帯域にするためには、比誘電率εｒを小さくする（１に近づける）とともに、厚さを大きくする必要がある。
【０００７】
また、図２４に示すパッチアンテナ２００では、グランド板１１０の開口１１０ａを貫通する導体ピン１５０によって、グランド板１１０を挟んで位置している給電線路１４０とパッチ素子１３０とを接続している。
【０００８】
このように構成することによって、図２３に示したパッチアンテナ１００と比べて、給電線路１４０の放射損失を抑制し、かつ、広帯域特性を持つパッチアンテナ２００を実現することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平５−１２１９３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、図２４に示すパッチアンテナ２００でも、パッチ素子１３０とグランド板１１０との間に配置される誘電体基板１２０ｂの厚さを大きくする必要があり、また、パッチアンテナの帯域特性は、誘電体基板１２０の比誘電率εｒ及び誘電体基板１２０の厚さによって左右されることになる。
【００１１】
特に、８６０〜９６０ＭＨｚのＵＨＦ帯を利用する低周波対応のアンテナの場合には、アンテナの電波特性を向上させるために、誘電体基板１２０の厚さを大きくする必要がある。このように、誘電体基板１２０の厚さが大きくなると、アンテナの性能は、誘電体基板１２０に使用される材料にも影響されることになる。
【００１２】
使用される材料によっては、給電線路１４０の放射損失が増大したり、アンテナの利得が低下したりすることになる。また、使用される材料の寸法安定性が損なわれると、さらに損失が増大してしまう問題があった。
【００１３】
特許文献１にも開示されているように、従来は、誘電体やスペーサーとして、発泡ポリエチレンが用いられていたが、発泡ポリエチレンは、寸法安定性が悪く、全体として形状が大きくなってしまいがちであり、安定して高いアンテナ特性を得ることができなかった。
【００１４】
本発明はこのような現状を鑑み、アンテナの誘電体基板（誘電体層）にポリオレフィン樹脂とグラスファイバーを積層した材料を用いることによって、誘電体基板の寸法安定性に優れるとともに、誘電正接が低く、ＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio：電圧定在波比）特性が１．６以下となり、安定して高いアンテナ特性が得られる平面アンテナを提供することを目的とする。
【００１５】
さらに、本発明では、従来の平面アンテナと比較して非常に軽量で、使用用途を広げることができるとともに、安定して高いアンテナ特性が得られ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】
【００１６】
本発明は、前述したような従来技術における課題及び目的を達成するために発明されたものであって、本発明の平面アンテナは、ＵＨＦ帯の電波を送受信するための平面アンテナであって、
導体によって構成されるグランド板と、
誘電体によって構成される誘電体層と、
導体によって構成されるパッチ素子と、
を備え、
前記誘電体層が、ポリオレフィン樹脂とグラスファイバー樹脂とを積層し、熱融着することによって形成された積層体であることを特徴とする。
【００１７】
このように構成することによって、誘電体層の寸法安定性に優れるとともに、誘電正接が低く、ＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio：電圧定在波比）特性が１．６以下となり、安定して高いアンテナ特性が得られる平面アンテナとすることができる。
【００１８】
また、本発明の平面アンテナは、前記平面アンテナが、さらに、誘電体によって構成される第二誘電体層と、ストリップライン回路を構成するストリップライン層とを備え、
前記グランド板、前記誘電体層、前記パッチ素子、前記第二誘電体層、前記ストリップライン層の順に積層されて構成されていることを特徴とする。
【００１９】
このように構成することによって、ストリップライン層を調整することによって、平面アンテナのアンテナ特性を調整することができるため、所望の帯域に応じたアンテナ設計を容易に行うことができる。
【００２０】
また、本発明の平面アンテナは、前記ポリオレフィン樹脂が、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、シクロオレフィンポリマー、ポリエーテルイミド、ポリエチレンテレフタレートのうちから選択される樹脂であることを特徴とする。
【００２１】
このような樹脂を用いることによって、平面アンテナを軽量にすることができ、特に、ポリメチルペンテンなどのように比重が１以下となる樹脂を用いることによって、平面アンテナの比重を１以下とし、例えば、水に浮かばせることなどを可能とし、平面アンテナの用途を広げることができる。
【００２２】
また、本発明の平面アンテナは、前記グラスファイバーが、ガラス繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維、炭素繊維のうちから選択される繊維を含有する織布または不織布の繊維基材であることを特徴とする。
【００２３】
このような繊維を用いることによって、誘電体層の寸法安定性を高めることができ、良好なアンテナ特性を有する平面アンテナを容易に製造することができる。
【００２４】
また、本発明の平面アンテナは、前記平面アンテナの表面の一部に保護層が設けられていることを特徴とする。
【００２５】
このように、保護層を設けることで、誘電体基板は、良好な特性の維持、劣化防止、形状維持などを図ることができる。
【００２６】
また、本発明の平面アンテナは、前記平面アンテナの厚みが、０．５ｍｍ〜１０ｍｍであることを特徴とする。
【００２７】
また、本発明の平面アンテナは、前記ＵＨＦ帯の電波が、８６０ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚの周波数の電波であることを特徴とする。
【００２８】
このように、８６０ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚの周波数の電波を用いる平面アンテナの場合、平面アンテナの厚みが１．５ｍｍ以上になると、安定した電波特性を発揮するため好ましい。一方で、平面アンテナにスルーホール加工などを施すことを考慮すれば、厚くとも１０ｍｍとすることが好ましい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、誘電体層をポリオレフィン樹脂とグラスファイバーを積層した材料によって構成しているため、寸法安定性に優れるとともに、誘電正接が低く、ＶＳＷＲ特性が１．６以下となり、安定して高いアンテナ特性が得られる平面アンテナとすることができる。
【００３０】
また、ポリオレフィン樹脂を使用しているため、従来の平面アンテナと比較して非常に軽量で、特に、ポリオレフィン樹脂としてポリメチルペンテン（ＰＭＰ）を使用することによって、比重を１以下とすることができ、水に浮かばせることも可能で、平面アンテナの使用用途を広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は、本発明の平面アンテナの一実施例に係る構造を説明するための平面構成図である。
【図２】図２は、図１の部分拡大図である。
【図３】図３は、図１の平面アンテナの背面構成図である。
【図４】図４は、図３の部分拡大図である。
【図５】図５は、図１の平面アンテナの部分拡大Ａ−Ａ断面図である。
【図６】図６は、本実施例の平面アンテナの形成方法の一例を説明するための模式図である。
【図７】図７は、本発明の平面アンテナの別の実施例に係る構造を説明するための平面構成図である。
【図８】図８は、図７の部分拡大図である。
【図９】図９は、図７の平面アンテナの背面構成図である。
【図１０】図１０は、図９の部分拡大図である。
【図１１】図１１は、図７の平面アンテナの部分拡大Ａ−Ａ断面図である。
【図１２】図１２は、本発明の平面アンテナのさらに別の実施例に係る構造を説明するための平面構成図である。
【図１３】図１３は、図１２の部分拡大図である。
【図１４】図１４は、図１２の平面アンテナのグランド板を構成する導体層の構成図である。
【図１５】図１５は、図１２の平面アンテナの背面構成図である。
【図１６】図１６は、図１５の部分拡大図である。
【図１７】図１７は、図１２の平面アンテナの部分拡大Ａ−Ａ断面図である。
【図１８】図１８は、図１２の平面アンテナの部分拡大Ｂ−Ｂ断面図である。
【図１９】図１９は、本発明の一実施形態における平面アンテナのＶＳＷＲ特性を示すグラフである。
【図２０】図２０は、本発明の一実施形態における平面アンテナの軸比特性を示すグラフである。
【図２１】図２１は、本発明の一実施形態における平面アンテナのＸ−Ｙ面（水平面）における放射指向性を示すグラフであり、図２１（ａ）は、測定周波数９５２ＭＨｚにおける放射指向性を示すグラフ、図２１（ｂ）は、測定周波数９５３ＭＨｚにおける放射指向性を示すグラフ、図２１（ｃ）は、測定周波数９５４ＭＨｚにおける放射指向性を示すグラフである。
【図２２】図２２は、本発明の一実施形態における平面アンテナのＸ−Ｚ面（鉛直面）における放射指向性を示すグラフであり、図２２（ａ）は、測定周波数９５２ＭＨｚにおける放射指向性を示すグラフ、図２２（ｂ）は、測定周波数９５３ＭＨｚにおける放射指向性を示すグラフ、図２２（ｃ）は、測定周波数９５４ＭＨｚにおける放射指向性を示すグラフである。
【図２３】図２３は、従来のパッチアンテナの構成を説明するための構成図である。
【図２４】図２４は、従来のパッチアンテナの構成を説明するための構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の実施の形態（実施例）を図面に基づいてより詳細に説明する。
【００３３】
図１は、本発明の平面アンテナの一実施例に係る構造を説明するための平面構成図、図２は、図１の部分拡大図、図３は、図１の平面アンテナの背面構成図、図４は、図３の部分拡大図、図５は、図１の平面アンテナの部分拡大Ａ−Ａ断面図である。
【００３４】
図１〜５に示すように、本実施例における平面アンテナ１０は、直線偏波用の平面アンテナであり、グランド板を構成する導体層１２と、誘電体層１４と、パッチ素子を構成する導体層１６とを有している。
【００３５】
また、平面アンテナ１０には、グランド板（導体層１２）からパッチ素子（導体層１６）まで貫通する貫通孔２６が設けられており、この貫通孔２６を介して、グランド板（導体層１２）側からパッチ素子（導体層１６）側へ給電線（図示せず）を挿通させ、パッチ素子（導体層１６）の給電点１６ａと接続されるように構成されている。なお、給電点１６ａと給電線を接続する場合には、例えば、はんだなどで接着することができる。
【００３６】
また、グランド板（導体層１２）には、接地点１２ａが設けられており、接地点１２ａとアース線（図示せず）とが接続されるように構成されている。このように構成することによって、平面アンテナ１０を使用する際に、グランド板（導体層１２）を電気的に接地された状態にすることができる。なお、接地点１２ａとアース線を接続する場合には、例えば、はんだなどで接着することができる。
【００３７】
なお、符号１２ｂは、貫通孔２６に挿入された給電線がぐらついたり抜け落ちたりしないように、給電線と導体層１２とを、例えば、はんだなどで接着するための接着点である。
【００３８】
なお、接着点１２ｂとグランド板１２ｃとは電気的に接続されないように、図４に示すように、導体層１２の一部が除去されている。（以下、単にグランド板１２ｃという場合には、「導体層１２のうち接着点１２ｂを除いた箇所」のことを言う。）
導体層１２及び導体層１６の材料は、導電性材料であれば、特に限定されるものではないが、例えば、銅や金など導電率の高い金属を用いることが好ましい。なお、後述するように、誘電体層１４と積層して平面アンテナ１０を形成するため、導体層１２及び導体層１６は、フィルム状の導電性材料、すなわち、銅箔（例：電解銅箔や圧延銅箔）や金箔などを用いることが好ましい。
【００３９】
また、導体層１２及び導体層１６の厚さは、特に限定されるものではないが、通常、５〜７０μｍ、好ましくは、９〜３５μｍ程度である。
【００４０】
また、誘電体層１４は、ポリオレフィン樹脂とグラスファイバーとが積層して形成されている。
【００４１】
ポリオレフィン樹脂としては、特に限定されるものではないが、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリメチルペンテン（ＰＭＰ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＮ）などを用いることができる。なお、ポリオレフィン樹脂の発泡材料は、寸法安定性に欠けるため好ましくない。
【００４２】
なお、ポリオレフィン樹脂として、例えば、ポリメチルペンテン（ＰＭＰ）など、比重の小さい材料を選択することによって、平面アンテナの比重を１以下とすることができ、例えば、水に浮かばせることなどを可能とし、平面アンテナの用途を広げることができる。
【００４３】
また、グラスファイバーとしては、特に限定されるものではないが、例えば、ガラス繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維、炭素繊維などから選択される繊維を含有する織布または不織布の繊維基材を用いることができる。
【００４４】
なお、ポリオレフィン樹脂とグラスファイバーとを積層するために、ポリオレフィン樹脂及びグラスファイバーはフィルム状に形成したものを用いることが好ましい。
【００４５】
フィルム状のポリオレフィン樹脂（以下、「ポリオレフィン樹脂フィルム」とも言う）の厚さは、特に限定されるものではないが、５０μｍ程度のものが好ましい。このようなポリオレフィン樹脂フィルムとしては、例えば、ＰＭＰフィルムとして、市販の「オピュラン（登録商標）」（三井化学（株）製）などを用いることができる。
【００４６】
また、フィルム状のグラスファイバー（以下、「グラスファイバーフィルム」とも言う）の厚さは、特に限定されるものではないが、３０μｍ〜１９０μｍ程度のものが好ましい。このようなグラスファイバーフィルムとしては、例えば、「Ｅ１４Ａ ０４（商品名）」（ユニチカ（株）製）、「ＷＥＡ１８Ｔ（商品名）」（日東紡（株）製）などを用いることができる。
【００４７】
このような、導体層１２、誘電体層１４を構成するポリオレフィン樹脂フィルム１４ａ、グラスファイバーフィルム１４ｂ、導体層１６を積層し、後述するように、この積層体を加熱・加圧し熱融着させることによって、本実施例の平面アンテナ１０が製造される。
【００４８】
なお、平面アンテナ１０の厚さとしては、通常、１．５ｍｍ〜１０ｍｍ程度、好ましくは、２ｍｍ〜６ｍｍ程度である。平面アンテナ１０の厚さが１．５ｍｍよりも薄いと安定した所望の電波特性が得られず、１０ｍｍよりも厚くなると加工性が悪く、例えば、スルーホール加工ができないなどの問題が生じる。
【００４９】
このため、平面アンテナ１０の厚さが上記のようになるように、導体層１２、ポリオレフィン樹脂フィルム１４ａ、グラスファイバーフィルム１４ｂ、導体層１６の厚さや、ポリオレフィン樹脂フィルム１４ａ及びグラスファイバーフィルム１４ｂの枚数を決定する必要がある。
【００５０】
本実施例の平面アンテナ１０は、上述したような、導体層１２、誘電体層１４、導体層１６を積層するとともに、加熱・加圧し熱融着させることによって形成されている。
【００５１】
具体的には、図６に示すように、導体層１２、誘電体層１４を構成するポリオレフィン樹脂フィルム１４ａ及びグラスファイバーフィルム１４ｂ、導体層１６が多層に積層された状態で、緩衝用金属層１８，２０を介して加熱・加圧用金型１９，２１によって挟持する。
【００５２】
なお、符号１４ｃは、導体層１２，１６との接着性を高めるためにエッチング処理や、プラズマ処理などの表面処理を施されたポリオレフィン樹脂フィルムである。
【００５３】
この状態で、加熱・加圧用金型１９，２１をポリオレフィン樹脂フィルム１４ａの融点以上に加熱（本実施例においてはＰＭＰの融点である２４０℃以上、好ましくは、２４０℃〜２６０℃に加熱）して、厚さ方向（図６に示す矢印Ｘの方向）に所定圧力で所定時間（本実施例においては８〜１５ｋｇ／ｃｍ2で２〜１０分程度）加圧する。
【００５４】
このように、加熱・加圧し熱融着させることによって、導体層１２と、誘電体層１４と、導体層１６とが接合一体化して、平面アンテナ１０が製造される。
【００５５】
なお、本実施例では、ポリオレフィン樹脂フィルム１４ａを１９枚、グラスファイバーフィルム１４ｂを２０枚、表面処理を施されたポリオレフィン樹脂フィルム１４ｃを２枚用いて誘電体層１４を形成しているが、それぞれの枚数は特に限定されず、上述するような平面アンテナ１０の厚さとなるように選択すれば、適宜変更が可能である。
【００５６】
また、本実施例においては、導体層１２及び導体層１６の表面を保護するために、保護層２８及び保護層３０を設けている。なお、上述する接地点１２ａ、接着点１２ｂ、給電点１６ａを形成するために、導体層１２及び導体層１６の一部には保護層２８，３０が設けられていない。
【００５７】
このような保護層としては、特に限定されるものではないが、フォトレジストやスクリーン印刷レジストなどのレジストや保護フィルムなどを用いることができる。なお、本実施例では、保護層２８及び保護層３０を設けているが、保護層を設けなくても構わない。
【００５８】
なお、図５においては、導体層１２、誘電体層１４、導体層１６、保護層２８、保護層３０の厚さは、説明のため、実際のスケールとは異なって描かれている。また、図６では、導体層１２、ポリオレフィン樹脂フィルム１４ａ、グラスファイバーフィルム１４ｂ、表面処理を施されたポリオレフィン樹脂フィルム１４ｃ、導体層１６、緩衝用金属層１８，２０、加熱・加圧用金型１９，２１の厚さ及び大きさは、説明のため、実際のスケールとは異なって描かれている。
【００５９】
図７は、本発明の平面アンテナの別の実施例に係る構造を説明するための平面構成図、図８は、図７の部分拡大図、図９は、図７の平面アンテナの背面構成図、図１０は、図９の部分拡大図、図１１は、図７の平面アンテナの部分拡大Ａ−Ａ断面図である。
【００６０】
この実施例の平面アンテナ１０は、図１〜６に示す平面アンテナ１０と基本的には同様な構成であり、また、原理も同様であるので、同一の構成部材には、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００６１】
なお、図１１においては、導体層１２、誘電体層１４、導体層１６、保護層２８、保護層３０の厚さは、説明のため、実際のスケールとは異なって描かれている。
【００６２】
本実施例における平面アンテナ１０は、円偏波用の平面アンテナであり、導体層１２の一部が除去され、グランド板１２ｃと電気的に接続されないように形成された部品実装部１２ｄを有している。
【００６３】
この部品実装部１２ｄに、チップ抵抗などの電子部品（図示せず）を実装することによって、平面アンテナ１０のインピーダンスをコントロールすることができる。
【００６４】
図１２は、本発明の平面アンテナのさらに別の実施例に係る構造を説明するための平面構成図、図１３は、図１２の部分拡大図、図１４は、図１２の平面アンテナのグランド板を構成する導体層を示す構成図、図１５は、図１２の平面アンテナの背面構成図、図１６は、図１５の部分拡大図、図１７は、図１２の平面アンテナの部分拡大Ａ−Ａ断面図、図１８は、図１２の平面アンテナの部分拡大Ｂ−Ｂ断面図である。
【００６５】
この実施例の平面アンテナ１０は、図１〜６に示す平面アンテナ１０と基本的には同様な構成であり、また、原理も同様であるので、同一の構成部材には、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００６６】
本実施例における平面アンテナ１０は、広帯域用の平面アンテナであり、第二誘電体層３２及びストリップライン回路３４が設けられている。
【００６７】
なお、第二誘電体層３２は、誘電体層１４と同様に、ポリオレフィン樹脂フィルムとグラスファイバーフィルムとの積層体から形成することができる。
【００６８】
また、ストリップライン回路３４は、第二誘電体層３２の表面に設けられたストリップライン回路であって、所望の帯域において安定して高いアンテナ特性が得られるように、ストリップライン回路を設計することができる。
【００６９】
このように構成される本実施例における平面アンテナ１０には、ストリップライン回路３４からパッチ素子（導体層１６）側まで貫通する貫通孔２６ａ，２６ｂ，２６ｃが設けられている。
【００７０】
貫通孔２６ａ，２６ｂ，２６ｃはそれぞれ、スルーホール実装されており、貫通孔２６ａ，２６ｂはパッチ素子１６と接続されており、貫通孔２６ｃはグランド板１２ｃと接続されている。
【００７１】
なお、図１４に示すように、導体層１２の貫通孔２６ａ，２６ｂに対応する箇所には、ストリップライン回路３４とグランド板１２ｃとが導通しないように、スルーホール避け加工１２ｅがなされている。
【００７２】
このように構成された本実施例の平面アンテナ１０では、給電線はストリップライン回路３４の給電点３４ａと接続され、アース線はストリップライン回路３４の接地点３４ｂと接続されることになる。
【００７３】
なお、符号３４ｃ，３４ｄで示す部品実装部に、チップ抵抗などの電子部品（図示せず）を実装することによって、平面アンテナのインピーダンスをコントロールすることができる。
【００７４】
このように、本実施例の平面アンテナ１０では、電波放射機能を担うパッチ素子（導体層１６）と、アンテナ特性の調整を担う第二誘電体層３２及びストリップライン回路３４とによって、グランド板１２ｃを挟むように構成している。
【００７５】
このように構成することによって、第二誘電体層３２の厚みや、ストリップライン回路３４の線幅を調整することによって、平面アンテナ１０のアンテナ特性を調整することができ、所望の帯域に応じたアンテナ設計を容易に行うことができる。
【００７６】
なお、図１７及び図１８においては、導体層１２、誘電体層１４、導体層１６、第二誘電体層３２、ストリップライン回路３４、保護層２８、保護層３０の厚さは、説明のため、実際のスケールとは異なって描かれている。
【００７７】
以上、本発明の好ましい実施の態様を説明してきたが、本発明はこれに限定されることはなく、例えば、上記実施例においては、積層したポリオレフィン樹脂フィルムやグラスファイバーフィルムなどを厚さ方向に対して上下から加熱・加圧して、平面アンテナを形成しているが、加熱・加圧用金型２１のみを厚さ方向下向きに加圧することによって、平面アンテナを形成してもよく、平面アンテナの形成方法については特に限定されないなど、本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００７８】
以下、本発明の一実施形態における円偏波用の平面アンテナのＶＳＷＲ特性、軸比特性、指向性の測定データと、比較例として寸法安定性に劣る材料を用いて製造された円偏波用の平面アンテナのＶＳＷＲ特性、軸比特性、指向性の測定データを示す。
【００７９】
なお、以下の実施例及び比較例においては、９５３ＭＨｚの周波数の電波に対してアンテナ特性が最も良好となるように設計された平面アンテナを用いており、ＶＳＷＲ特性であれば９５３ＭＨｚにおけるＶＳＷＲの値が最小になることが好ましく、また、軸比特性であれば９５３ＭＨｚにおける軸比（Axis Ratio）が最小になることが好ましい。
【００８０】
ＶＳＷＲ特性を示すグラフにおいて、横軸は周波数を示しており、中心軸が９５３ＭＨｚである。また、縦軸は、ＶＳＷＲの値を示しており、値が小さくなるほど良好なアンテナ特性が得られていることを意味する。
【００８１】
また、軸比特性を示すグラフにおいて、横軸は周波数（単位：ＭＨｚ）を示している。また、縦軸は、軸比（Axis Ratio）の値を示しており、９５３ＭＨｚ付近における軸比の値が３以下であれば良好なアンテナ特性が得られているといえる。
【００８２】
図１９は、本発明の一実施形態における平面アンテナのＶＳＷＲ特性を示すグラフ、図２０は、本発明の一実施形態における平面アンテナの軸比特性を示すグラフ、図２１は、本発明の一実施形態における平面アンテナのＸ−Ｙ面（水平面）における放射指向性を示すグラフであり、図２１（ａ）は、測定周波数９５２ＭＨｚにおける放射指向性を示すグラフ、図２１（ｂ）は、測定周波数９５３ＭＨｚにおける放射指向性を示すグラフ、図２１（ｃ）は、測定周波数９５４ＭＨｚにおける放射指向性を示すグラフである。
【００８３】
また、図２２は、本発明の一実施形態における平面アンテナのＸ−Ｚ面（鉛直面）における放射指向性を示すグラフであり、図２２（ａ）は、測定周波数９５２ＭＨｚにおける放射指向性を示すグラフ、図２２（ｂ）は、測定周波数９５３ＭＨｚにおける放射指向性を示すグラフ、図２２（ｃ）は、測定周波数９５４ＭＨｚにおける放射指向性を示すグラフである。
【００８４】
このように本発明の一実施例に係る平面アンテナでは、従来と比べて、寸法安定性に優れるとともに、図１９〜図２２に示すように、安定して高いアンテナ特性を得ることができ、良好な結果が得られた。
【００８５】
また、本発明の平面アンテナのように、誘電体基板に、ポリオレフィン樹脂とグラスファイバー樹脂とを積層し、熱融着することによって形成された積層体を用いることによって、製造安定性が向上し、アンテナ特性の悪い平面アンテナが出来ることがないため、全体として製造コストを抑制することもできる。
【符号の説明】
【００８６】
１０ 平面アンテナ
１２ 導体層
１２ａ 接地点
１２ｂ 接着点
１２ｃ グランド板
１２ｄ 部品実装部
１２ｅ スルーホール避け加工
１４ 誘電体層
１４ａ ポリオレフィン樹脂フィルム
１４ｂ グラスファイバーフィルム
１４ｃ 表面処理を施されたポリオレフィン樹脂フィルム
１６ 導体層（パッチ素子）
１６ａ 給電点
１８ 緩衝用金属層
１９ 加熱・加圧用金型
２０ 緩衝用金属層
２１ 加熱・加圧用金型
２６ 貫通孔
２６ａ 貫通孔
２６ｂ 貫通孔
２６ｃ 貫通孔
２８ 保護層
３０ 保護層
３２ 第二誘電体層
３４ ストリップライン回路
３４ａ 給電点
３４ｂ 接地点
３４ｃ 部品実装部
３４ｄ 部品実装部
１００ パッチアンテナ
１１０ グランド板
１１０ａ 開口
１２０ 誘電体基板
１２０ｂ 誘電体基板
１３０ パッチ素子
１４０ 給電線路
１５０ 導体ピン
２００ パッチアンテナ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ＲＦＩＤ用の通信や、放送電波の受信などに用いることができる平面アンテナに関し、具体的には、８６０〜９６０ＭＨｚのＵＨＦ帯を利用する低周波対応の平面アンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、ＲＦＩＤ用の通信や、放送電波の受信などに用いることができる平面アンテナの一種であり、パッチアンテナやマイクロストリップアンテナと呼ばれる帯域が狭く広い指向性を有するアンテナが知られている。
【０００３】
パッチアンテナは、例えば、特許文献１（特開平５−１２１９３５号公報）に開示されているような構造を有している。図２３，２４は従来のパッチアンテナの構造を説明するための構成図である。
【０００４】
図２３（ａ）は、従来のパッチアンテナの構成を模式的に表す平面図であり、図２３（ｂ）は、図２３（ａ）のＭ−Ｍ断面を模式的に表すＭ−Ｍ断面図である。また、図２４（ａ）は、従来のパッチアンテナの構成を模式的に表す平面図であり、図２４（ｂ）は、図２４（ａ）のＭ−Ｍ断面を模式的に表すＭ−Ｍ断面図である。
【０００５】
図２３に示すように、パッチアンテナ１００は、グランド板１１０、誘電体基板１２０、パッチ素子１３０、給電線路１４０から構成されている。そして、パッチ素子１３０とグランド板１１０とに挟まれた誘電体基板１２０としては、フッ素樹脂やポリエチレンなどと、グラスファイバーを積層した材料が用いられており、その比誘電率εｒは、２〜３程度であった。
【０００６】
このようなパッチアンテナ１００の帯域特性は、誘電体基板１２０の比誘電率εｒ及び誘電体基板の厚さによって左右され、広帯域にするためには、比誘電率εｒを小さくする（１に近づける）とともに、厚さを大きくする必要がある。
【０００７】
また、図２４に示すパッチアンテナ２００では、グランド板１１０の開口１１０ａを貫通する導体ピン１５０によって、グランド板１１０を挟んで位置している給電線路１４０とパッチ素子１３０とを接続している。
【０００８】
このように構成することによって、図２３に示したパッチアンテナ１００と比べて、給電線路１４０の放射損失を抑制し、かつ、広帯域特性を持つパッチアンテナ２００を実現することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平５−１２１９３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、図２４に示すパッチアンテナ２００でも、パッチ素子１３０とグランド板１１０との間に配置される誘電体基板１２０ｂの厚さを大きくする必要があり、また、パッチアンテナの帯域特性は、誘電体基板１２０の比誘電率εｒ及び誘電体基板１２０の厚さによって左右されることになる。
【００１１】
特に、８６０〜９６０ＭＨｚのＵＨＦ帯を利用する低周波対応のアンテナの場合には、アンテナの電波特性を向上させるために、誘電体基板１２０の厚さを大きくする必要がある。このように、誘電体基板１２０の厚さが大きくなると、アンテナの性能は、誘電体基板１２０に使用される材料にも影響されることになる。
【００１２】
使用される材料によっては、給電線路１４０の放射損失が増大したり、アンテナの利得が低下したりすることになる。また、使用される材料の寸法安定性が損なわれると、さらに損失が増大してしまう問題があった。
【００１３】
特許文献１にも開示されているように、従来は、誘電体やスペーサーとして、発泡ポリエチレンが用いられていたが、発泡ポリエチレンは、寸法安定性が悪く、全体として形状が大きくなってしまいがちであり、安定して高いアンテナ特性を得ることができなかった。
【００１４】
本発明はこのような現状を鑑み、アンテナの誘電体基板（誘電体層）にポリオレフィン樹脂とグラスファイバーを積層した材料を用いることによって、誘電体基板の寸法安定性に優れるとともに、誘電正接が低く、ＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio：電圧定在波比）特性が１．６以下となり、安定して高いアンテナ特性が得られる平面アンテナを提供することを目的とする。
【００１５】
さらに、本発明では、従来の平面アンテナと比較して非常に軽量で、使用用途を広げることができるとともに、安定して高いアンテナ特性が得られ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】
【００１６】
本発明は、前述したような従来技術における課題及び目的を達成するために発明されたものであって、本発明の平面アンテナは、ＵＨＦ帯の電波を送受信するための平面アンテナであって、
導体によって構成されるグランド板と、
誘電体によって構成される誘電体層と、
導体によって構成されるパッチ素子と、
を備え、
前記誘電体層が、ポリオレフィン樹脂とグラスファイバー樹脂とを積層し、熱融着することによって形成された積層体であることを特徴とする。
【００１７】
このように構成することによって、誘電体層の寸法安定性に優れるとともに、誘電正接が低く、ＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio：電圧定在波比）特性が１．６以下となり、安定して高いアンテナ特性が得られる平面アンテナとすることができる。
【００１８】
また、本発明の平面アンテナは、前記平面アンテナが、さらに、誘電体によって構成される第二誘電体層と、ストリップライン回路を構成するストリップライン層とを備え、
前記グランド板、前記誘電体層、前記パッチ素子、前記第二誘電体層、前記ストリップライン層の順に積層されて構成されていることを特徴とする。
【００１９】
このように構成することによって、ストリップライン層を調整することによって、平面アンテナのアンテナ特性を調整することができるため、所望の帯域に応じたアンテナ設計を容易に行うことができる。
【００２０】
また、本発明の平面アンテナは、前記ポリオレフィン樹脂が、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、シクロオレフィンポリマー、ポリエーテルイミド、ポリエチレンテレフタレートのうちから選択される樹脂であることを特徴とする。
【００２１】
このような樹脂を用いることによって、平面アンテナを軽量にすることができ、特に、ポリメチルペンテンなどのように比重が１以下となる樹脂を用いることによって、平面アンテナの比重を１以下とし、例えば、水に浮かばせることなどを可能とし、平面アンテナの用途を広げることができる。
【００２２】
また、本発明の平面アンテナは、前記グラスファイバーが、ガラス繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維、炭素繊維のうちから選択される繊維を含有する織布または不織布の繊維基材であることを特徴とする。
【００２３】
このような繊維を用いることによって、誘電体層の寸法安定性を高めることができ、良好なアンテナ特性を有する平面アンテナを容易に製造することができる。
【００２４】
また、本発明の平面アンテナは、前記平面アンテナの表面の一部に保護層が設けられていることを特徴とする。
【００２５】
このように、保護層を設けることで、誘電体基板は、良好な特性の維持、劣化防止、形状維持などを図ることができる。
【００２６】
また、本発明の平面アンテナは、前記平面アンテナの厚みが、０．５ｍｍ〜１０ｍｍであることを特徴とする。
【００２７】
また、本発明の平面アンテナは、前記ＵＨＦ帯の電波が、８６０ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚの周波数の電波であることを特徴とする。
【００２８】
このように、８６０ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚの周波数の電波を用いる平面アンテナの場合、平面アンテナの厚みが１．５ｍｍ以上になると、安定した電波特性を発揮するため好ましい。一方で、平面アンテナにスルーホール加工などを施すことを考慮すれば、厚くとも１０ｍｍとすることが好ましい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、誘電体層をポリオレフィン樹脂とグラスファイバーを積層した材料によって構成しているため、寸法安定性に優れるとともに、誘電正接が低く、ＶＳＷＲ特性が１．６以下となり、安定して高いアンテナ特性が得られる平面アンテナとすることができる。
【００３０】
また、ポリオレフィン樹脂を使用しているため、従来の平面アンテナと比較して非常に軽量で、特に、ポリオレフィン樹脂としてポリメチルペンテン（ＰＭＰ）を使用することによって、比重を１以下とすることができ、水に浮かばせることも可能で、平面アンテナの使用用途を広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は、本発明の平面アンテナの一実施例に係る構造を説明するための平面構成図である。
【図２】図２は、図１の部分拡大図である。
【図３】図３は、図１の平面アンテナの背面構成図である。
【図４】図４は、図３の部分拡大図である。
【図５】図５は、図１の平面アンテナの部分拡大Ａ−Ａ断面図である。
【図６】図６は、本実施例の平面アンテナの形成方法の一例を説明するための模式図である。
【図７】図７は、本発明の平面アンテナの別の実施例に係る構造を説明するための平面構成図である。
【図８】図８は、図７の部分拡大図である。
【図９】図９は、図７の平面アンテナの背面構成図である。
【図１０】図１０は、図９の部分拡大図である。
【図１１】図１１は、図７の平面アンテナの部分拡大Ａ−Ａ断面図である。
【図１２】図１２は、本発明の平面アンテナのさらに別の実施例に係る構造を説明するための平面構成図である。
【図１３】図１３は、図１２の部分拡大図である。
【図１４】図１４は、図１２の平面アンテナのグランド板を構成する導体層の構成図である。
【図１５】図１５は、図１２の平面アンテナの背面構成図である。
【図１６】図１６は、図１５の部分拡大図である。
【図１７】図１７は、図１２の平面アンテナの部分拡大Ａ−Ａ断面図である。
【図１８】図１８は、図１２の平面アンテナの部分拡大Ｂ−Ｂ断面図である。
【図１９】図１９は、本発明の一実施形態における平面アンテナのＶＳＷＲ特性を示すグラフである。
【図２０】図２０は、本発明の一実施形態における平面アンテナの軸比特性を示すグラフである。
【図２１】図２１は、本発明の一実施形態における平面アンテナのＸ−Ｙ面（水平面）における放射指向性を示すグラフであり、図２１（ａ）は、測定周波数９５２ＭＨｚにおける放射指向性を示すグラフ、図２１（ｂ）は、測定周波数９５３ＭＨｚにおける放射指向性を示すグラフ、図２１（ｃ）は、測定周波数９５４ＭＨｚにおける放射指向性を示すグラフである。
【図２２】図２２は、本発明の一実施形態における平面アンテナのＸ−Ｚ面（鉛直面）における放射指向性を示すグラフであり、図２２（ａ）は、測定周波数９５２ＭＨｚにおける放射指向性を示すグラフ、図２２（ｂ）は、測定周波数９５３ＭＨｚにおける放射指向性を示すグラフ、図２２（ｃ）は、測定周波数９５４ＭＨｚにおける放射指向性を示すグラフである。
【図２３】図２３は、従来のパッチアンテナの構成を説明するための構成図である。
【図２４】図２４は、従来のパッチアンテナの構成を説明するための構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の実施の形態（実施例）を図面に基づいてより詳細に説明する。
【００３３】
図１は、本発明の平面アンテナの一実施例に係る構造を説明するための平面構成図、図２は、図１の部分拡大図、図３は、図１の平面アンテナの背面構成図、図４は、図３の部分拡大図、図５は、図１の平面アンテナの部分拡大Ａ−Ａ断面図である。
【００３４】
図１〜５に示すように、本実施例における平面アンテナ１０は、直線偏波用の平面アンテナであり、グランド板を構成する導体層１２と、誘電体層１４と、パッチ素子を構成する導体層１６とを有している。
【００３５】
また、平面アンテナ１０には、グランド板（導体層１２）からパッチ素子（導体層１６）まで貫通する貫通孔２６が設けられており、この貫通孔２６を介して、グランド板（導体層１２）側からパッチ素子（導体層１６）側へ給電線（図示せず）を挿通させ、パッチ素子（導体層１６）の給電点１６ａと接続されるように構成されている。なお、給電点１６ａと給電線を接続する場合には、例えば、はんだなどで接着することができる。
【００３６】
また、グランド板（導体層１２）には、接地点１２ａが設けられており、接地点１２ａとアース線（図示せず）とが接続されるように構成されている。このように構成することによって、平面アンテナ１０を使用する際に、グランド板（導体層１２）を電気的に接地された状態にすることができる。なお、接地点１２ａとアース線を接続する場合には、例えば、はんだなどで接着することができる。
【００３７】
なお、符号１２ｂは、貫通孔２６に挿入された給電線がぐらついたり抜け落ちたりしないように、給電線と導体層１２とを、例えば、はんだなどで接着するための接着点である。
【００３８】
なお、接着点１２ｂとグランド板１２ｃとは電気的に接続されないように、図４に示すように、導体層１２の一部が除去されている。（以下、単にグランド板１２ｃという場合には、「導体層１２のうち接着点１２ｂを除いた箇所」のことを言う。）
導体層１２及び導体層１６の材料は、導電性材料であれば、特に限定されるものではないが、例えば、銅や金など導電率の高い金属を用いることが好ましい。なお、後述するように、誘電体層１４と積層して平面アンテナ１０を形成するため、導体層１２及び導体層１６は、フィルム状の導電性材料、すなわち、銅箔（例：電解銅箔や圧延銅箔）や金箔などを用いることが好ましい。
【００３９】
また、導体層１２及び導体層１６の厚さは、特に限定されるものではないが、通常、５〜７０μｍ、好ましくは、９〜３５μｍ程度である。
【００４０】
また、誘電体層１４は、ポリオレフィン樹脂とグラスファイバーとが積層して形成されている。
【００４１】
ポリオレフィン樹脂としては、特に限定されるものではないが、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリメチルペンテン（ＰＭＰ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＮ）などを用いることができる。なお、ポリオレフィン樹脂の発泡材料は、寸法安定性に欠けるため好ましくない。
【００４２】
なお、ポリオレフィン樹脂として、例えば、ポリメチルペンテン（ＰＭＰ）など、比重の小さい材料を選択することによって、平面アンテナの比重を１以下とすることができ、例えば、水に浮かばせることなどを可能とし、平面アンテナの用途を広げることができる。
【００４３】
また、グラスファイバーとしては、特に限定されるものではないが、例えば、ガラス繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維、炭素繊維などから選択される繊維を含有する織布または不織布の繊維基材を用いることができる。
【００４４】
なお、ポリオレフィン樹脂とグラスファイバーとを積層するために、ポリオレフィン樹脂及びグラスファイバーはフィルム状に形成したものを用いることが好ましい。
【００４５】
フィルム状のポリオレフィン樹脂（以下、「ポリオレフィン樹脂フィルム」とも言う）の厚さは、特に限定されるものではないが、５０μｍ程度のものが好ましい。このようなポリオレフィン樹脂フィルムとしては、例えば、ＰＭＰフィルムとして、市販の「オピュラン（登録商標）」（三井化学（株）製）などを用いることができる。
【００４６】
また、フィルム状のグラスファイバー（以下、「グラスファイバーフィルム」とも言う）の厚さは、特に限定されるものではないが、３０μｍ〜１９０μｍ程度のものが好ましい。このようなグラスファイバーフィルムとしては、例えば、「Ｅ１４Ａ ０４（商品名）」（ユニチカ（株）製）、「ＷＥＡ１８Ｔ（商品名）」（日東紡（株）製）などを用いることができる。
【００４７】
このような、導体層１２、誘電体層１４を構成するポリオレフィン樹脂フィルム１４ａ、グラスファイバーフィルム１４ｂ、導体層１６を積層し、後述するように、この積層体を加熱・加圧し熱融着させることによって、本実施例の平面アンテナ１０が製造される。
【００４８】
なお、平面アンテナ１０の厚さとしては、通常、１．５ｍｍ〜１０ｍｍ程度、好ましくは、２ｍｍ〜６ｍｍ程度である。平面アンテナ１０の厚さが１．５ｍｍよりも薄いと安定した所望の電波特性が得られず、１０ｍｍよりも厚くなると加工性が悪く、例えば、スルーホール加工ができないなどの問題が生じる。
【００４９】
このため、平面アンテナ１０の厚さが上記のようになるように、導体層１２、ポリオレフィン樹脂フィルム１４ａ、グラスファイバーフィルム１４ｂ、導体層１６の厚さや、ポリオレフィン樹脂フィルム１４ａ及びグラスファイバーフィルム１４ｂの枚数を決定する必要がある。
【００５０】
本実施例の平面アンテナ１０は、上述したような、導体層１２、誘電体層１４、導体層１６を積層するとともに、加熱・加圧し熱融着させることによって形成されている。
【００５１】
具体的には、図６に示すように、導体層１２、誘電体層１４を構成するポリオレフィン樹脂フィルム１４ａ及びグラスファイバーフィルム１４ｂ、導体層１６が多層に積層された状態で、緩衝用金属層１８，２０を介して加熱・加圧用金型１９，２１によって挟持する。
【００５２】
なお、符号１４ｃは、導体層１２，１６との接着性を高めるためにエッチング処理や、プラズマ処理などの表面処理を施されたポリオレフィン樹脂フィルムである。
【００５３】
この状態で、加熱・加圧用金型１９，２１をポリオレフィン樹脂フィルム１４ａの融点以上に加熱（本実施例においてはＰＭＰの融点である２４０℃以上、好ましくは、２４０℃〜２６０℃に加熱）して、厚さ方向（図６に示す矢印Ｘの方向）に所定圧力で所定時間（本実施例においては８〜１５ｋｇ／ｃｍ2で２〜１０分程度）加圧する。
【００５４】
このように、加熱・加圧し熱融着させることによって、導体層１２と、誘電体層１４と、導体層１６とが接合一体化して、平面アンテナ１０が製造される。
【００５５】
なお、本実施例では、ポリオレフィン樹脂フィルム１４ａを１９枚、グラスファイバーフィルム１４ｂを２０枚、表面処理を施されたポリオレフィン樹脂フィルム１４ｃを２枚用いて誘電体層１４を形成しているが、それぞれの枚数は特に限定されず、上述するような平面アンテナ１０の厚さとなるように選択すれば、適宜変更が可能である。
【００５６】
また、本実施例においては、導体層１２及び導体層１６の表面を保護するために、保護層２８及び保護層３０を設けている。なお、上述する接地点１２ａ、接着点１２ｂ、給電点１６ａを形成するために、導体層１２及び導体層１６の一部には保護層２８，３０が設けられていない。
【００５７】
このような保護層としては、特に限定されるものではないが、フォトレジストやスクリーン印刷レジストなどのレジストや保護フィルムなどを用いることができる。なお、本実施例では、保護層２８及び保護層３０を設けているが、保護層を設けなくても構わない。
【００５８】
なお、図５においては、導体層１２、誘電体層１４、導体層１６、保護層２８、保護層３０の厚さは、説明のため、実際のスケールとは異なって描かれている。また、図６では、導体層１２、ポリオレフィン樹脂フィルム１４ａ、グラスファイバーフィルム１４ｂ、表面処理を施されたポリオレフィン樹脂フィルム１４ｃ、導体層１６、緩衝用金属層１８，２０、加熱・加圧用金型１９，２１の厚さ及び大きさは、説明のため、実際のスケールとは異なって描かれている。
【００５９】
図７は、本発明の平面アンテナの別の実施例に係る構造を説明するための平面構成図、図８は、図７の部分拡大図、図９は、図７の平面アンテナの背面構成図、図１０は、図９の部分拡大図、図１１は、図７の平面アンテナの部分拡大Ａ−Ａ断面図である。
【００６０】
この実施例の平面アンテナ１０は、図１〜６に示す平面アンテナ１０と基本的には同様な構成であり、また、原理も同様であるので、同一の構成部材には、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００６１】
なお、図１１においては、導体層１２、誘電体層１４、導体層１６、保護層２８、保護層３０の厚さは、説明のため、実際のスケールとは異なって描かれている。
【００６２】
本実施例における平面アンテナ１０は、円偏波用の平面アンテナであり、導体層１２の一部が除去され、グランド板１２ｃと電気的に接続されないように形成された部品実装部１２ｄを有している。
【００６３】
この部品実装部１２ｄに、チップ抵抗などの電子部品（図示せず）を実装することによって、平面アンテナ１０のインピーダンスをコントロールすることができる。
【００６４】
図１２は、本発明の平面アンテナのさらに別の実施例に係る構造を説明するための平面構成図、図１３は、図１２の部分拡大図、図１４は、図１２の平面アンテナのグランド板を構成する導体層を示す構成図、図１５は、図１２の平面アンテナの背面構成図、図１６は、図１５の部分拡大図、図１７は、図１２の平面アンテナの部分拡大Ａ−Ａ断面図、図１８は、図１２の平面アンテナの部分拡大Ｂ−Ｂ断面図である。
【００６５】
この実施例の平面アンテナ１０は、図１〜６に示す平面アンテナ１０と基本的には同様な構成であり、また、原理も同様であるので、同一の構成部材には、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００６６】
本実施例における平面アンテナ１０は、広帯域用の平面アンテナであり、第二誘電体層３２及びストリップライン回路３４が設けられている。
【００６７】
なお、第二誘電体層３２は、誘電体層１４と同様に、ポリオレフィン樹脂フィルムとグラスファイバーフィルムとの積層体から形成することができる。
【００６８】
また、ストリップライン回路３４は、第二誘電体層３２の表面に設けられたストリップライン回路であって、所望の帯域において安定して高いアンテナ特性が得られるように、ストリップライン回路を設計することができる。
【００６９】
このように構成される本実施例における平面アンテナ１０には、ストリップライン回路３４からパッチ素子（導体層１６）側まで貫通する貫通孔２６ａ，２６ｂ，２６ｃが設けられている。
【００７０】
貫通孔２６ａ，２６ｂ，２６ｃはそれぞれ、スルーホール実装されており、貫通孔２６ａ，２６ｂはパッチ素子１６と接続されており、貫通孔２６ｃはグランド板１２ｃと接続されている。
【００７１】
なお、図１４に示すように、導体層１２の貫通孔２６ａ，２６ｂに対応する箇所には、ストリップライン回路３４とグランド板１２ｃとが導通しないように、スルーホール避け加工１２ｅがなされている。
【００７２】
このように構成された本実施例の平面アンテナ１０では、給電線はストリップライン回路３４の給電点３４ａと接続され、アース線はストリップライン回路３４の接地点３４ｂと接続されることになる。
【００７３】
なお、符号３４ｃ，３４ｄで示す部品実装部に、チップ抵抗などの電子部品（図示せず）を実装することによって、平面アンテナのインピーダンスをコントロールすることができる。
【００７４】
このように、本実施例の平面アンテナ１０では、電波放射機能を担うパッチ素子（導体層１６）と、アンテナ特性の調整を担う第二誘電体層３２及びストリップライン回路３４とによって、グランド板１２ｃを挟むように構成している。
【００７５】
このように構成することによって、第二誘電体層３２の厚みや、ストリップライン回路３４の線幅を調整することによって、平面アンテナ１０のアンテナ特性を調整することができ、所望の帯域に応じたアンテナ設計を容易に行うことができる。
【００７６】
なお、図１７及び図１８においては、導体層１２、誘電体層１４、導体層１６、第二誘電体層３２、ストリップライン回路３４、保護層２８、保護層３０の厚さは、説明のため、実際のスケールとは異なって描かれている。
【００７７】
以上、本発明の好ましい実施の態様を説明してきたが、本発明はこれに限定されることはなく、例えば、上記実施例においては、積層したポリオレフィン樹脂フィルムやグラスファイバーフィルムなどを厚さ方向に対して上下から加熱・加圧して、平面アンテナを形成しているが、加熱・加圧用金型２１のみを厚さ方向下向きに加圧することによって、平面アンテナを形成してもよく、平面アンテナの形成方法については特に限定されないなど、本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００７８】
以下、本発明の一実施形態における円偏波用の平面アンテナのＶＳＷＲ特性、軸比特性、指向性の測定データと、比較例として寸法安定性に劣る材料を用いて製造された円偏波用の平面アンテナのＶＳＷＲ特性、軸比特性、指向性の測定データを示す。
【００７９】
なお、以下の実施例及び比較例においては、９５３ＭＨｚの周波数の電波に対してアンテナ特性が最も良好となるように設計された平面アンテナを用いており、ＶＳＷＲ特性であれば９５３ＭＨｚにおけるＶＳＷＲの値が最小になることが好ましく、また、軸比特性であれば９５３ＭＨｚにおける軸比（Axis Ratio）が最小になることが好ましい。
【００８０】
ＶＳＷＲ特性を示すグラフにおいて、横軸は周波数を示しており、中心軸が９５３ＭＨｚである。また、縦軸は、ＶＳＷＲの値を示しており、値が小さくなるほど良好なアンテナ特性が得られていることを意味する。
【００８１】
また、軸比特性を示すグラフにおいて、横軸は周波数（単位：ＭＨｚ）を示している。また、縦軸は、軸比（Axis Ratio）の値を示しており、９５３ＭＨｚ付近における軸比の値が３以下であれば良好なアンテナ特性が得られているといえる。
【００８２】
図１９は、本発明の一実施形態における平面アンテナのＶＳＷＲ特性を示すグラフ、図２０は、本発明の一実施形態における平面アンテナの軸比特性を示すグラフ、図２１は、本発明の一実施形態における平面アンテナのＸ−Ｙ面（水平面）における放射指向性を示すグラフであり、図２１（ａ）は、測定周波数９５２ＭＨｚにおける放射指向性を示すグラフ、図２１（ｂ）は、測定周波数９５３ＭＨｚにおける放射指向性を示すグラフ、図２１（ｃ）は、測定周波数９５４ＭＨｚにおける放射指向性を示すグラフである。
【００８３】
また、図２２は、本発明の一実施形態における平面アンテナのＸ−Ｚ面（鉛直面）における放射指向性を示すグラフであり、図２２（ａ）は、測定周波数９５２ＭＨｚにおける放射指向性を示すグラフ、図２２（ｂ）は、測定周波数９５３ＭＨｚにおける放射指向性を示すグラフ、図２２（ｃ）は、測定周波数９５４ＭＨｚにおける放射指向性を示すグラフである。
【００８４】
このように本発明の一実施例に係る平面アンテナでは、従来と比べて、寸法安定性に優れるとともに、図１９〜図２２に示すように、安定して高いアンテナ特性を得ることができ、良好な結果が得られた。
【００８５】
また、本発明の平面アンテナのように、誘電体基板に、ポリオレフィン樹脂とグラスファイバー樹脂とを積層し、熱融着することによって形成された積層体を用いることによって、製造安定性が向上し、アンテナ特性の悪い平面アンテナが出来ることがないため、全体として製造コストを抑制することもできる。
【符号の説明】
【００８６】
１０ 平面アンテナ
１２ 導体層
１２ａ 接地点
１２ｂ 接着点
１２ｃ グランド板
１２ｄ 部品実装部
１２ｅ スルーホール避け加工
１４ 誘電体層
１４ａ ポリオレフィン樹脂フィルム
１４ｂ グラスファイバーフィルム
１４ｃ 表面処理を施されたポリオレフィン樹脂フィルム
１６ 導体層（パッチ素子）
１６ａ 給電点
１８ 緩衝用金属層
１９ 加熱・加圧用金型
２０ 緩衝用金属層
２１ 加熱・加圧用金型
２６ 貫通孔
２６ａ 貫通孔
２６ｂ 貫通孔
２６ｃ 貫通孔
２８ 保護層
３０ 保護層
３２ 第二誘電体層
３４ ストリップライン回路
３４ａ 給電点
３４ｂ 接地点
３４ｃ 部品実装部
３４ｄ 部品実装部
１００ パッチアンテナ
１１０ グランド板
１１０ａ 開口
１２０ 誘電体基板
１２０ｂ 誘電体基板
１３０ パッチ素子
１４０ 給電線路
１５０ 導体ピン
２００ パッチアンテナ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＵＨＦ帯の電波を送受信するための平面アンテナであって、
導体によって構成されるグランド板と、
誘電体によって構成される誘電体層と、
導体によって構成されるパッチ素子と、
を備え、
前記誘電体層が、ポリオレフィン樹脂とグラスファイバー樹脂とを積層し、熱融着することによって形成された積層体であることを特徴とする平面アンテナ。
【請求項２】
前記平面アンテナが、さらに、誘電体によって構成される第二誘電体層と、ストリップライン回路を構成するストリップライン層とを備え、
前記グランド板、前記誘電体層、前記パッチ素子、前記第二誘電体層、前記ストリップライン層の順に積層されて構成されている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】
前記ポリオレフィン樹脂が、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、シクロオレフィンポリマー、ポリエーテルイミド、ポリエチレンテレフタレートのうちから選択される樹脂である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。
【請求項４】
前記グラスファイバーが、ガラス繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維、炭素繊維のうちから選択される繊維を含有する織布または不織布の繊維基材であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の平面アンテナ。
【請求項５】
前記平面アンテナの表面の一部に保護層が設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の平面アンテナ。
【請求項６】
前記平面アンテナの厚みが、１．５ｍｍ〜１０ｍｍであることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の平面アンテナ。
【請求項７】
前記ＵＨＦ帯の電波が、８６０ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚの周波数の電波であることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の平面アンテナ。
【請求項１】
ＵＨＦ帯の電波を送受信するための平面アンテナであって、
導体によって構成されるグランド板と、
誘電体によって構成される誘電体層と、
導体によって構成されるパッチ素子と、
を備え、
前記誘電体層が、ポリオレフィン樹脂とグラスファイバー樹脂とを積層し、熱融着することによって形成された積層体であることを特徴とする平面アンテナ。
【請求項２】
前記平面アンテナが、さらに、誘電体によって構成される第二誘電体層と、ストリップライン回路を構成するストリップライン層とを備え、
前記グランド板、前記誘電体層、前記パッチ素子、前記第二誘電体層、前記ストリップライン層の順に積層されて構成されている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】
前記ポリオレフィン樹脂が、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、シクロオレフィンポリマー、ポリエーテルイミド、ポリエチレンテレフタレートのうちから選択される樹脂である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。
【請求項４】
前記グラスファイバーが、ガラス繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維、炭素繊維のうちから選択される繊維を含有する織布または不織布の繊維基材であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の平面アンテナ。
【請求項５】
前記平面アンテナの表面の一部に保護層が設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の平面アンテナ。
【請求項６】
前記平面アンテナの厚みが、１．５ｍｍ〜１０ｍｍであることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の平面アンテナ。
【請求項７】
前記ＵＨＦ帯の電波が、８６０ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚの周波数の電波であることを特徴とする請求項１から６のいずれか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１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【公開番号】特開２０１３−８９９９５（Ｐ２０１３−８９９９５Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２５７３２（Ｐ２０１１−２２５７３２）
【出願日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【出願人】（０００２２９５６４）日本バルカー工業株式会社 (145)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【出願人】（０００２２９５６４）日本バルカー工業株式会社 (145)
【Ｆターム（参考）】
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