本発明の直線偏波用パッチアンテナは、� ��電体基板上に形成されて直線偏波を送受信� ��能に構成されたパッチアンテナ素子と、該� ��ッチアンテナ素子の周囲に設けられてアン� ��ナの放射開口を小さくするように、内側に� ��斜した金属壁を設けたことを特徴としてい� ��。

 本発明の直線偏波用パッチアンテナの金� ��壁は、誘電体基板の裏面全体を支持すると� ��もに直線偏波の偏波面と平行な両端部にお� ��てその先端部間の間隔が狭まるように前方� ��折り曲げられた折り曲げ部を有する略矩形� ��金属板によって構成することができる。

 また、折り曲げ部は、誘電体基板側へ傾� ��した折り曲げ部として構成を採用すること� ��できる。あるいは、折り曲げ部は、誘電体� ��板周辺から略直角に折り曲げられ、更に途� ��から誘電体基板側へ折り曲げられた構成を� ��用することができる。

 また、誘電体基板側へ傾斜した折り曲げ� ��として構成した場合、折り曲げ部の先端間� ��間隔は、パッチアンテナ放射素子の波長に� ��して約0.8λ(λ=波長)に設定され、折り曲げ部 の高さは約0.23λに設定され、内側に傾斜した 折り曲げ部の傾斜角θは65度~70に設定される� �のであってもよい。この構成は、垂直偏波� �び水平偏波の水平面指向性ビーム幅を一致� �せる上で一層好適である。

 本発明はこのような構成とする事で、電� ��の放射エリアを変える事なく偏波の変更が� ��能となり、また、アンテナを交換する際の� ��メリットを無くす事が可能となる。

 また、本発明は、パッチアンテナ素子の� ��面に所定距離を隔てて無給電素子を配置し� ��構成を採用することも可能であり、それに� ��り広帯域化を図ることができる。

 さらに、パッチアンテナ素子は、直線偏� ��と直交する偏波面を持つ直線偏波による送� ��信も可能に構成することができる。その際� ��属壁は、互いに直交する偏波面を持つ2つの 直線偏波による各指向性ビームが、一方の直 線偏波によって形成される該直線偏波面と平 行な面における指向性ビーム幅と他方の直線 偏波によって形成される該直線偏波面と垂直 な面における指向性ビーム幅が等しくなるよ うに構成するものであってもよい。これによ り、パッチアンテナ素子は、偏波共用アンテ ナとして使用した場合、垂直偏波及び水平偏 波での放射エリアを一致させる事が可能とな る。

 本発明によれば、単一偏波アンテナの垂� ��面及び水平面の指向性ビーム幅を一致させ� ��事が可能となる。

 また、本発明によれば、前記垂直面及び� ��平面の指向性ビーム幅を一致させた単一偏� ��アンテナを90度回転させる事により、垂直� �波アンテナ及び水平偏波アンテナとして共� �可能にすることができる。

 さらに本発明によれば、垂直偏波及び水� ��偏波の偏波共用パッチアンテナにおける垂� ��偏波及び水平偏波の水平面指向性ビーム幅� ��略等しくする手段を提供できる。

 図4~図6は、本発明の第1の実施形態を示す パッチアンテナの斜視図、正面図および側面 図である。図7は、本実施形態のパッチアン� �ナの水平面及び垂直面の放射パターン図で� �る。図8は、本実施形態のパッチアンテナを� ��直偏波アンテナ、および水平偏波アンテナ� ��して用いた場合の水平面の放射パターン図� ��示している。

 本実施形態のパッチアンテナは、金属壁1 と、パッチ導体4、及び同軸コネクタ3から構� ��される。パッチ導体4は、誘電体基板である プリント基板2上に、エッチング等により円� �に形成されている。このパッチ導体4は、金� ��壁1の背面側から同軸コネクタ3を介して給� �される。

 金属壁1は、略矩形の一枚の金属板によっ て構成することができ、その中央部にプリン ト基板2の背面が固着されている。また、金� �壁1は、プリント基板2の両側面から該プリン ト基板側面に沿って前方に折り曲げられてい る。金属壁1の折り曲げられた部分は内側に� �斜している。また、金属壁1の折り曲げられ� ��部分の両端部間の間隔は、アンテナ放射方� ��から見て、パッチアンテナの放射開口寸法� ��り小さい。即ち、プリント基板2の両端の金 属壁1が内側に傾斜することによって、パッ� �アンテナの放射開口が狭められている。

 次に、本実施形態のパッチアンテナの動� ��を、送信の場合のマイクロ波信号の流れに� ��って説明する。なお、受信の場合はマイク� ��波信号の流れの向きが逆となるだけで可逆� ��が成り立つため同様の特性となる。

 送信機から送出されたマイクロ波信号は� ��同軸ケーブルを介して同軸コネクタ3からパ ッチ導体4に供給される。このパッチアンテ� �からは、図4の縦方向に平行な偏波面を有す� ��直線偏波によって上記マイクロ波信号が放� ��される。なお、送信機及び同軸ケーブルは� ��発明とは直接関係するものではないので詳� ��明は省略する。

 一般にパッチアンテナの水平面の指向性� ��ーム幅は、垂直偏波の場合、垂直面の指向� ��ビーム幅より広くなるが、ダイポールアン� ��ナによる水平面の指向性ビーム幅よりは狭� ��。そこで、本実施形態のように、金属壁1の 両端部を、プリント基板2の両端に沿って折� �曲げて内側に傾斜した構造とすると、水平� �の放射開口寸法が小さくなるので、水平面� �指向性ビーム幅が広くなる。

 また、垂直面は内側に傾斜した金属壁1の 内面に磁流が流れ、内側に傾斜した金属壁1� �根本部と放射開口部で磁流が互いに打ち消� �あい、垂直面の指向性ビーム幅が広くなる� �本実施形態のパッチアンテナは、上述した2� ��の効果により、垂直面及び水平面の指向性� ��ーム幅を拡げ、かつ一致させることができ� ��。

 図7は、以下の設定における図4~図6に示すパ ッチアンテナの垂直面及び水平面における放 射パターン特性を示している。すなわち、金 属壁1の折り曲げ部の先端間の間隔は、パッ� �アンテナ放射素子の波長に対して約0.8λ(λ=� �長)に設定されている。なお、約0.8λとは0.79� �~0.81λの範囲内である。折り曲げ部の高さは� ��約0.23λに設定されている。なお、約0.23λと� ��0.22λ~0.24λの範囲内である。内側に傾斜した 折り曲げ部の傾斜角θは、65度~70度に設定さ� �ている。
図7に示すように、上記設定における本実施� �態のパッチアンテナは、指向性ビーム幅が� �直面及び水平面のいずれも約85度となる放射 パターン特性が得られる。

 したがって、本実施形態の単一偏波パッ� ��アンテナは、垂直偏波送受信用アンテナま� ��は水平偏波送受信用アンテナのいずれの形� ��で用いても、図8に示すように、その水平面 の指向性ビーム幅を等しくすることができる 。すなわち、本実施形態のパッチアンテナを 垂直偏波送受信用アンテナとして用いる場合 には、図4~図5に示すように偏波面が縦方向と なるように配置すればよい。一方、本実施形 態のパッチアンテナを水平偏波送受信用アン テナとして用いる場合には、図4~図5に示され ている状態から90度回転させて偏波面が横方� ��となるように設定すればよい。

 図9および図11は、比較例として構成した� ��ッチアンテナを示しており、図10および図12 は、これらの比較例における各放射パターン 図を示している。

 図9に示す例は、プリント基板2両端の金� �壁1をプリント基板2に対して垂直となってい る。この場合、図10に示すように、水平偏波� ��指向性ビーム幅は、本発明に関連する技術� ��パッチアンテナよりも20度程度広くなる。� �かしながら、アンテナの最大利得を有する� �射方向は、アンテナの機械的正面方向と異� �ってしまう。

 また図11に示す例は、金属壁1がプリント� ��板2に対して垂直となっており、且つ、先端 部をプリント基板2と平行にしたフランジ形� �としている。この場合、図12に示すように、 水平面の指向性ビーム幅は広くならない。

 このように本実施形態のパッチアンテナ� ��よれば、比較的簡単な構成の一種類のパッ� ��アンテナによって、水平面内の指向性ビー� ��幅が等しい垂直偏波用アンテナおよび水平� ��波用アンテナを提供することができるので� ��基地局アンテナの設置コストを低減するこ� ��が可能となる。

 図13A~図13Cは、それぞれ本発明の第2の実� �形態を示すパッチアンテナの斜視図、正面� �および側面図である。

 本実施形態は、プリント基板2上に形成さ れるパッチアンテナの放射面に、広帯域化の 為の無給電素子5を、スペーサ6を介して搭載� ��ている。アンテナの放射パターンやその他� ��効果は第1の実施形態と同様である。

 図14A~図14Cは、それぞれ本発明の第3の実� �形態を示すパッチアンテナの斜視図、正面� �および側面図である。

 本実施形態は、金属壁1とプリント基板2� �にエッチング等により配置された、パッチ� �ンテナ素子、及び同軸コネクタ3a,3bから構成 される。パッチアンテナはプリント基板で形 成され円形又は正方形になっており、金属壁 1の背面を介して、同軸コネクタ3a,3bから給電 される。

 本実施形態では、パッチアンテナは偏波� ��用アンテナとする為、垂直偏波及び水平偏� ��用のコネクタ端子を設けている。金属壁1は アンテナ放射方向から見て、パッチアンテナ の放射開口寸法よりも小さくなるように金属 壁1を内側に傾斜して配置される。

 図15A~図15Cは、それぞれ本発明の第4の実� �形態を示すパッチアンテナの斜視図、正面� �および側面図である。

 本実施形態は、金属壁1とプリント基板2� �にエッチング等により配置された、パッチ� �ンテナ素子、同軸コネクタ3a,3b及び無給電素 子5、スペーサ6から構成される。パッチアン� ��ナはプリント基板で形成され、円形又は正� ��形になっており、金属壁1の背面を介して、 同軸コネクタ3a,3bから給電される。パッチア� ��テナの放射面には、広帯域化の為の無給電� ��子5がスペーサ6を介して搭載される。

 図16A~図16Cは、本発明の第5の実施形態を� �すパッチアンテナの斜視図である。

 上記の各実施形態においては、金属壁1の 形状はプリント基板側へ傾斜した単一平面の 折り曲げ部として構成した。これに対して本 実施形態では、折り曲げ部の途中で更に折り 曲げられた形状を採用して、アンテナ開口面 を狭めている。その他の構成は上記実施形態 と同様であり、またアンテナの放射パターン やその他の効果についても上記実施形態と同 様である。また、これらの金属壁は、例えば 略矩形の一枚の金属板を折り曲げ加工するこ とによって構成することが可能であるので低 コストで実現できる。

 以上、実施形態を参照して本願発明を説� ��したが、本願発明は上記実施形態に限定さ� ��るものではない。本発明の構成や詳細は、� ��記実施の形態を適宜組み合わせて用いても� ��く、さらに本発明の請求の範囲内において� ��適宜変更するものであってもよい。

 この出願は、2007年4月27日に出願された日 本出願特願2007-118946号を基礎として優先権の� ��益を主張するものであり、その開示の全て� ��引用によって取り込む。