平面天线 【技术领域】
本发明涉及平面天线，涉及适应于1～30GHz、特别是1～6GHz左右频率的圆偏振波通信及适用于车辆用玻璃天线的平面天线。
背景技术
近年来，为了在车载通信装置与外部通信装置之间进行利用电磁波的通信，使车辆更顺利地行驶，采用了(卫星定位系统：Global Positioning System)及ETC(自动收费系统：Electric Toll Collection System)等。
作为这些系统中所使用的车载通信用天线，也考虑应用例如图21所示的UHF用的车辆用窗玻璃天线(参照例如专利文献1)。在该已有技术例中，将2条电容耦合用线条24与环形天线线条23连接，利用长度为L23的电容耦合用线条24的平行接近部进行电容耦合，以提高天线增益。但是，该已有技术例是直线偏振波用的天线，在用于频率为GHz的圆偏振波时，存在轴比及天线增益差的问题。因此，要求一种比以往有更好的轴比及天线增益的圆偏振波用平面天线。
【专利文献1】日本特开平9-93019号公报
【发明内容】
本发明的目的在于提供消除已有技术所具有的前述缺点的平面天线。
本发明提供一种平面天线，其特征在于，
将环形的第1天线线条与环形的第2天线线条接近地设置在电介质基板上的平面天线中，
设置与第1天线线条连接、由向第1天线线条地内侧伸长的一对耦合支线构成的第1电容耦合用线条，该一对耦合支线的开放端相互接近，进行电容耦合，
在该一对耦合支线相互平行或在一条直线上时，该一对耦合支线的各开放端是相互最接近部分，
在该一对耦合支线不是相互平行时，在该一对耦合支线的最接近部分的附近有该一对耦合支线的各开放端、或该一对耦合支线的开放端的任一端，
设置与第2天线线条连接、由向第2天线线条的内侧伸长的一对耦合支线构成的第2电容耦合用线条，该一对耦合支线的开放端相互接近，进行电容耦合，
在该一对耦合支线相互平行或在一条直线上时，该一对耦合支线的各开放端是相互最接近部分，
在该一对耦合支线不是相互平行时，在该一对耦合支线的最接近部分的附近有该一对耦合支线的各开放端、或该一对耦合支线的开放端的任一端，
另外，提供一种圆偏振波用平面天线，其特征在于，
是将环形的第1天线线条与环形的第2天线线条接近地设置在电介质基板上的圆偏振波用平面天线，
设置与第1天线线条连接、由向第1天线线条的内侧伸长的一对耦合支线构成的第1电容耦合用线条，该一对耦合支线的各支线相互接近，进行电容耦合，
设置与第2天线线条连接、由向第2天线线条的内侧伸长的一对耦合支线构成的第2电容耦合用线条，该一对耦合支线的各支线相互接近，进行电容耦合。
另外，提供一种圆偏振波用平面天线，其特征在于，
是将环形的第1天线线条与环形的第2天线线条接近地设置在电介质基板上、从第1天线线条及第2天线线条馈电的圆偏振波用平面天线，
具有使第1天线线条的任意点与该任意点以外的别的第1天线线条的点电容耦合的手段，
具有使第2天线线条的任意点与该任意点以外的别的第2天线线条的点电容耦合的手段。
另外，提供一种平面天线，其特征在于，
将环形的第1天线线条与环形的第2天线线条接近地设置在电介质基板上的平面天线中，
设置与第1天线线条连接、向第1天线线条的内侧伸长的第1支线，与第1支线接近的第1支线以外的支线不设置在第1天线线条的内侧，
设置与第2天线线条连接、向第2天线线条的内侧伸长的第2支线，与第2支线接近的第2支线以外的支线不设置在第2天线线条的内侧，
第1支线及第2支线的双方有开放端，
在将所述第1支线的长度称为Lb1、将所述第2支线的长度称为Lb2、
将所述第1天线线条的环形全长称为LL1、
将所述第2天线线条的环形全长称为LL2时，
满足0.130≤Lb1/LL1而且0.130≤Lb2/LL2，
再有，第1天线线条与第1支线的开放端的最短间隔为0.1mm及以上，第2天线线条与第2支线的开放端的最短间隔为0.1mm及以上。
另外，提供一种圆偏振波用平面天线，其特征在于，
是将环形的第1天线线条与环形的第2天线线条接近地设置在电介质基板上的圆偏振波用平面天线，
具有将第1天线线条的任意点与该任意点以外的别的第1天线线条的点连接的第1辅助线，
具有将第2天线线条的任意点与该任意点以外的别的第2天线线条的点连接的第2辅助线，
在将连接第1天线线条的重心与第2天线线条的重心的连线称为横断线时，
第1辅助线与第2辅助线将横断线的中心点作为中心，呈点对称或近似点对称。
另外，提供一种平面天线，其特征在于，
在包含具有以规定长度将环形导电性线条的一部分切除而形成的电容耦合部的第1天线线条、以及具有以规定长度将环形导电性线条的一部分切除而形成的电容耦合部的第2天线线条的平面天线中，
将第1天线线条及第2天线线条接近地设置在车辆的窗玻璃板上，
在设通信的电波在空气中的波长为λ0、第1天线线条与车体开口边缘的最短间隔为L1、第2天线线条与车体开口边缘的最短间隔为L2时，
0.10≤L1/λ0，0.10≤L2/λ0，
而且，最远离该车体开口边缘的所述平面天线的部分与该车体开口边缘最短间隔为200mm及以下。
另外，提供一种平面天线，其特征在于，
是包含具有以规定长度将环形导电性线条的一部分切除而形成的电容耦合部的第1天线线条、以及具有以规定长度将环形导电性线条的一部分切除而形成的电容耦合部的第2天线线条的平面天线中，
将第1天线线条及第2天线线条接近地设置在车辆的窗玻璃板上，
在假设连接第1天线线条的重心与第2天线线条的重心的连线、并将该线称为横断线时，
对于该平面天线，最短的车体开口边缘与该横断线的夹角为45～135°，
在设通信的电波在空气中的波长为λ0、该平面天线与该车体开口边缘的最短间隔为L3时，
0.04≤L3/λ0
而且最远离该车体开口边缘的该平面天线的部分与该车体开口边缘的最短间隔为200mm及以下。
另外，提供一种平面天线，其特征在于，
是将环形的第1天线线条与环形的第2天线线条接近设置在电介质基板上的圆偏振波用平面天线，
电介质基板是车辆的窗玻璃板，
在设通信的电波在空气中的波长为λ0、第1天线线条与车体开口边缘的最短间隔为L1、第2天线线条与车体开口边缘的最短间隔为L2时，
0.10≤L1/λ0，0.10≤L2/λ0，
而且，最远离该车体开口边缘的所述平面天线的部分与该车体开口边缘最短间隔为200mm及以下。
另外，提供一种平面天线，其特征在于，
是将环形的第1天线线条与环形的第2天线线条接近地设置在电介质基板上的圆偏振波用平面天线，
电介质基板是车辆的窗玻璃板，
在假设连接第1天线线条的重心与第2天线线条的重心的连线、并称该线为横断线时，
对于该平面天线，最短的车体开口边缘与该横断线的夹角为45～135°，
在设通信的电波在空气中的波长为λ0、该平面天线与该车体开口线的最短间隔为L3时，
0.04≤L3/λ0
而且最远离该车体开口边缘的该平面天线的部分与该车体开口边缘的最短间隔为200mm及以下。
在本发明中，由于与环形的第1天线线条连接的第1电容耦合用线条的一对耦合支线的开放端相互接近，进行电容耦合，再加上与环形的第2天线线条连接的第2电容耦合用线条的一对耦合支线的开放端相互接近，进行电容耦合，因此圆偏振波的通信特性优异。
特别是在该一对耦合支线相互接近中，该一对耦合支线的各自的开放端是相互最接近部分，或者在该一对耦合支线的最接近部分的附近有该一对耦合支线的各自的开放端，在这种情况下，大大提高了圆偏振波的通信特性。
另外，权利要求1～25的发明(后述的图1～9所示的例子)倾向于特别对小型化有贡献，权利要求26～32的发明(后述的图22～25所示的例子)倾向于特别提高天线增益有贡献。
【附图说明】
图1为本发明的平面天线一实施例的平面图，是观看设置天线线条的电电介质基板9的单面的平面图。
图2为表示图1所示的实施例的右侧部分的平面图。
图3为与图1所示例子不同的其它实施例的平面图。
图4为与图1所示例子不同的其它实施例的平面图。
图5为与图1所示例子不同的其它实施例的平面图。
图6为与图1所示例子不同的其它实施例的平面图。
图7为与图1所示例子不同的其它实施例的平面图。
图8为与图1所示例子不同的其它实施例的平面图。
图9为与图1所示例子不同的其它实施例的平面图。
图10为实施例的频率-反射损耗(dB)的特性图。
图11为在x、y、z坐标平面中在x、y坐标平面上设置图1所示的平面天线时的示意图。
图12为上述实施例的角度φ-天线增益的特性图。
图13为上述实施例的角度φ与轴比(dB)的特性图。
图14为上述实施例的角度φ90°时的频率-轴比(dB)的特性图。
图15为表示将图1所示的平面天线设置在窗玻璃板9的车体开口边缘21的附近区域的例子的平面图。
图16为表示将图1所示的平面天线设置在窗玻璃板9的车体开口边缘21的附近区域、使横断线8与车体开口边缘21的夹角为γ时的平面图。
图17为表示与图1及图15所示例子不同的其他本发明实施形态的平面图。
图18为表示将图17所示的平面天线设置在窗玻璃板9的车体开口边缘21的附近区域、使横断线8与车体开口边缘21的夹角为γ时的平面图。
图19为例1中的将L1/λ0作为横轴、将天线增益作为纵轴的特性图。
图20为例2中的将L3/λ0作为横轴、将天线增益作为纵轴的特性图。
图21为已有技术例的平面图。
图22为与图1～9所示例子不同的其它实施例的平面图。
图23为在x、y、z坐标平面中将图22所示的平面天线设置于x、y坐标平面时的示意图。
图24为与图1～9、22、23所示例子不同的其它实施例的平面图。
图25为与图1～9、22～24所示例子不同的其它实施例的平面图。
图26为在图1所示例子中设置反射手段的剖面图。
图27为例6中的使La变化、将L3/Lx作为横轴、将轴比作为纵轴的特性图。
图28为例7中的角度φ-天线增益的特性图。
图29为例7中的角度φ与轴比(dB)的特性图。
图30为例8中的角度φ-天线增益特性图。
图31为例8中的角度φ与轴比(dB)的特性图。
图32为例9中的角度φ-天线增益的特性图。
图33为例9中的角度φ与轴比(dB)的特性图。
图34为例10中的将{(Lb1或Lb2)/[2×(Lx+Ly)]}作为横轴、将轴比作为纵轴的特性图。
图35为例11中的将βc1(βc2)作为横轴、将轴比作为纵轴的特性图。
图36为例12及13中的将L1/λ0作为横轴、将天线增益作为纵轴的特性图。
图37为例14中的将L3/λ0作为横轴、将天线增益作为纵轴的特性图。
图38为例15中的将L3/λ0作为横轴、将天线增益作为纵轴的特性图。
标号说明
1、2：一对耦合支线
1a：耦合支线1的开放端
1b：第1天线线条3与耦合支线1的连接点
2a：耦合支线2的开放端
2b：第1天线线条3与耦合支线2的连接点
4：馈电部
4a：第1馈电处
5：第1直线
8：横断线
9：电介质基板
10：第1环形元件
13：第2天线线条
11、12：一对耦合支线
20：第2环形元件
g：开放端1a与开放端2a的间隔
L3：馈电处4a与第1电容耦合用线条的最短间隔
Lx、Ly：构成天线线条3的四边形的一边长度
α：第1直线5与横断线8的夹角，或第2直线与横断线8的夹角
β：第1电容耦合用线条与横断线8的夹角，或第2电容耦合用线条与横断线8的夹角
Lb1：第1支线24的长度
Lb2：第2支线25的长度
Lb3：第1馈电处4b与第1支线24之间的最短间隔
Lb4：第2馈电处4b与第2支线25之间的最短间隔
βb1：第1支线24与横断线8的夹角
βb2：第2支线25与横断线8的夹角
βc1：第1辅助线26与横断线8的夹角
βc2：第1辅助线26与横断线8的夹角
【具体实施方式】
以下根据附图所示的理想实施形态，详细说明本发明的平面天线。图1为本发明的平面天线一实施例的平面图，是观看设置天线线条的电介质基板的单面的平面图。在图1及后述的各图中，设方向指的是图上的方向。图2为将图1所示的实施例的右侧部分稍微放大显示的平面图。
在图1及2中，1及2为一对耦合支线，1a为耦合支线1的开放端，1b为第1天线线条3与耦合支线1的连接点，2a为耦合支线2的开放端，2b为第1天线线条3与耦合支线2的连接点。利用一对耦合支线1及2构成第1电容耦合用线条。利用一对连接点1b与2b构成第1连接处。
另外，在图1及2中，4为馈电部，4a为第1天线线条3的第1馈电处，4b为第2天线线条13的第2馈电处，5为通过第1天线线条3构成的四边形的重心的第1直线(图1中的点划线)，8为横断线(图1中的点划线)，9为电介质基板(或窗玻璃板)，10为由第1天线线条3和一对耦合支线1及2组成成的第1环形元件，13为第2天线线条，11及12为1对耦合支线，11b为第2天线线条13与耦合支线11的连接点，12b为第2天线线条13与耦合支线12的连接点。利用一对连接点11b及12b构成第2连接处。
另外，假设连接第1天线线条3的重心与第2天线线条13的重心的连线，并将该线称为横断线8，在图1中，将横断线8加以延长来表示。
再有，在图1及2中，20为由第2天线线条13和一对耦合支线11及12组成的第2环形元件，g为开放端1a与开放端2a的间隔，L3为馈电处4a与第1电容耦合用线条的最短间隔，Lx及Ly分别为第1天线线条3构成的四边形或近似四边形的一边的长度。利用一对耦合支线11及12构成第2电容耦合用线条。
另外，在图1及图2中，α为第1直线5与横断线8的夹角，或者为第2直线(第2环形元件20一侧的与第1直线5相当的直线)与横断线8的夹角，β为第1电容耦合用线条与横断线8的夹角，在图1所示例子中，记载了电介质基板9，而在图1以外的附图所示的例子中省略了电介质基板9，另外，在图1所示例子中，若将电介质基板9作为车辆用窗玻璃板，则是从车内一侧来看的，图1为车内视图。
第1环形元件10及第2环形元件20若忽略设置在电介质基板9上的方向，则最好是同一形状、近似同一形状或相似形状，这有利于提高通信特性。在图1、3～9、11中，第1环形元件10及第2环形元件20是同一形状。另外，在以下的说明中，在仅对于第1环形元件10的形状及尺寸有关的规格进行叙述时，第1环形元件10及第2环形元件20是以同一形状及尺寸为前提，使与第1环形元件10的形状以及尺寸有关的规格适用于第2环形元件20。
在设通信的电波在空气中的波长为λ0、电介质基板9的材料的波长缩短率为K、λg＝λ0·K时，在设一对耦合支线1与2的最短间隔为g1、一对耦合支线11与12的最短间隔为g2时，比较好的是g1/λg≤0.034，而且g2/λg≤0.034。更好的g1/λg及g2/λg的范围是0.024以下，特别好的g1/λg及g2/λg的范围是0.016以下。可认为λg是电介质基板9的表面上的电波波长。另外，若考虑到防止因位移而造成的短路及便于制造，则间隔g1最好是0.1mm以上，间隔g2最好是0.1mm以上。另外，在电介质基板9是窗玻璃板时，通过k＝0.54。
如图1所示，在第1天线线条3及第2天线线条13的各天线线条构成的图形是正方形及近似正方形时，比较好的是0.66≤La/Lx≤0.86。如后述的图27所示，若是该范围内，则与该范围外相比，其轴比提高。更好的范围是0.68≤La/Lx≤0.85，特别好的范围是0.70≤La/Lx≤0.84。
本发明的平面天线是将环形的第1天线线条3及环形的第2天线线条13接近地设置在电介质基板9上。在将本发明的平面天线用作为接收用天线时，从第1天线线条及第2天线线条馈电。在将本发明的平面天线用作为发送用天线时，向第1天线线条及第2天线线条馈电。换句话说，利用第1环形元件10与第2环形元件20之间的电位差进行通信。这里所谓通信，是发送及接收的至少一方。
在图1所示例子中，设置与第1天线线条3连接、由向第1天线线条3的内侧伸长的一对耦合支线1及2构成的第1电容耦合用线条。另外，一对耦合支线1及2的开放端相互接近，进行电容耦合。由于一对耦合支线1及2相互平行或在一条直线上，因此一对耦合支线1及2的各开放端1a及2a是相互最接近部分。
在图1虽未示出，在一对耦合支线1及2不是相互平行时，在一对耦合支线1及2的最接近部分的附近有一对耦合支线1及2的各开放端1a及2a，或者有一对耦合支线1及2的开放端1a及2a的任一开放端。
假设使一对耦合支线1及2向各自的开放端1a及2a一侧伸长时，以各自的伸长部分碰到并连接的位置关系配置该一对耦合支线，这有利于提高通信特性。但是，不限定于此，即使两者的伸长部分偏离而不碰到，不连接，但若开放端1a与开放端2a接近，进行电容耦合，在一对耦合支线1及2接近过程中，开放端1a与开放端2a是最接近部分，则也可以使用。
另外，一对耦合支线1及2在一条直线或近似一条直线上构成，这有利于提高通信特性，但不限定于此，即使一对耦合支线1及2不在一条直线或近似一条直线上构成，也可以使用。将第1馈电处4a与第2馈电处4b之间的中心点作为中心，将第2环形元件20设置在第1环形元件10的点对称或近似点对称的位置，这有利于提高通信特性，但不限定于此，即使第2天线线条13不设置在第1天线线条3的点对称或近似点对称的位置，也可以使用。
在图1、3～9、11中，配置第1天线线条3及第2天线线条13，使得第1天线线条3的重心、第1馈电处4a、第2馈电处4b及第2天线线条13的重心在一条直线或近似一条直线上。
在图1所示例子中，横断线8连接第1天线线条3的重心、第1馈电处4a、第2馈电处4b及第2天线线条13的重心。这里，所谓第1天线线条3的重心，是指不包含第1电容耦合用线条的仅由第1天线线条3构成的图形的重心。另外，所谓第2天线线条13的重心，是指不包含第2电容耦合用线条的仅由第2天线线条13构成的图形的重心。
第1天线线条3构成的图形是将第1直线5作为对称轴的线对称或近似线对称。另外，第2天线线条13构成的图形是将第2直线作为对称轴的线对称或近似线对称。第1直线或第2直线与横断线8的夹角α分别为30～60°，第1直线5与第2直线是平行或近似平行，这有利于提高通信特性。但是，不限定于此，即使第1天线线条3构成的图形对于第1直线不是这样的线对称或近似线对称，第2天线线条13构成的图形对于第2直线不是这样的线对称或近似线对称，也可以使用。角α的更好的范围是40～50°。另外，第1馈电处4a及第2馈电处4b配置在横断线8上或横断线8的附近，这有利于提高圆偏振波的通信特性。
这里，在横断线8是直线或近似直线的情况下，观看电波的飞来方向或从本发明的平面天线发射电波的方向时，在该观看的方向中，电波的圆偏振波的电场旋转是反时针方向的情况下，耦合支线1及2在一条直线或近似一条直线上构成时，在上述观看的方向中，从第1电容耦合用线条沿顺时针方向观看横断线8时，第1电容耦合用线条与横断线8的夹角比较好的是30～60°。在角β是30～60°与角β是30～60°以外的情况相比，其轴比提高。角β的更好的范围是40～50°。
另外，在横断线8是直线或近似直线的情况下，观看电波的飞来方向或从前述平面天线发射电波的方向时，在该观看的方向中，电波的圆偏振波的电场旋转是顺时针方向的情况下，耦合支线1及2在一条直线或近似一条直线上构成时，在所述观看的方向中，从第1电容耦合用线条沿顺时针方向观看横断线8时，第1电容耦合用线条与横断线8的夹角比较好的情况是120～150°。在角β是120～150°时，与角β是120～150°以外的情况相比，其轴比提高。角β的更好范围是130～140°。
在本发明中，第1电容耦合用线条与第2电容耦合用线条是平行或近似平行，这有利于提高通信特性。
第1连接处的各连接处相对于第1直线设置在同一侧，第2连接处的各连接处相对于第2直线设置在同一侧，这有助于提高轴比。再有，使第1连接处离开第1直线5并设置在第1直线5上以外的地方，使第2连接处离开第2直线在第2直线上以外的地方，这有利于提高轴比。
在第1天线线条3构成的图形及第2天线线条13构成的图形都是多边形或近似多边形时，最好在第1天线线条3的一个角的顶点或该顶点附近设置第1馈电处4a，在第2天线线条13的一个角的顶点或该顶点附近设置第2馈电处4b，这有利于提高通信特性。
作为第1天线线条3构成的图形及第2天线线条13构成的图形，都可以采用三角形、近似三角形、四边形、近似四边形、圆、近似圆、椭圆或近似椭圆等，其中正方形或近似正方形有利于提高轴比。
作为第1天线线条3构成的图形及第2天线线条13构成的图形都是正方形的例子，举出了图1、2、7、9的例子，以下作为是椭圆的例子，举出了图3的例子，作为是圆的例子，举出了图4的例子，作为是三角形的例子，举出了图5、6的例子，作为是长方形的例子，举出了图8的例子。
在本发明中，在第1天线线条3构成的图形是四边形以上的偶数角的多边形或近似多边形、第2天线线条13构成的图形是四边形以上的偶数角的多边形或近似多边形时，将配置馈电处的第1天线线条3的角称为第1馈电角，将连接与第1馈电角对置的对角中最接近连接第1天线线条构成的图形的重心与第1馈电角的顶点的直线的对角的顶点与第1馈电角的顶点的对角线称为第1对角线。再有，将配置馈电处的第2天线线条13的角称为第2馈电角，将连接与第2馈电角对置的对角中最接近连接第2天线线条构成的图形的重心与第2馈电角的顶点的直线的对角的顶点与第2馈电角的顶点的对角线称为第2对角线，这时配置第1天线线条3及第2天线线条13，使得第1对角线与第2对角线在一条直线或近似一条直线上，这有利于提高通信特性。
另外，在第1天线线条3构成的图形是多边形或近似多边形、第2天线线条13构成的图形是多边形或近似多边形时，第1电容耦合用线条和不与第1馈电角相邻的边中的至少1边平行或近似平行，第2电容耦合用线条和不与第2馈电角相邻的边中的至少1边平行或近似平行，这有利于提高通信特性。
在图1所示的例子中，第1馈电处4a相对于第1直线5设置在第1连接处的相反侧，第2馈电处4b相对于第2直线设置在第2连接处的相反侧。再有，一对耦合支线1及2相对于第1直线5设置在相同侧，一对耦合支线11及12相对于第2直线设置在相同侧。
在图7所示的例子中，第1馈电处4a相对于第1直线5设置在第1连接处的相同侧，第2馈电处4b相对于第2直线设置在第2连接处的相同侧。再有，一对耦合支线1及2相对于第1直线5设置在相同侧，一对耦合支线11及12相对于第2直线设置在相同侧。
图22及图23所示为与图1～9所示的例子不同的其它实施例。在图22中，Lb1为第1支线24的长度，Lb2为第2支线25的长度，Lb3为第1馈电处4a与第1支线24之间的最短间隔，Lb4为第2馈电处4b与第2支线25之间的最短间隔。图22与图23的关系和图1与后面详细说明的图11之间的关系相同。
在图22所示的例子中，将环形的第1天线线条3及环形的第2天线线条13接近地设置在电介质基板上。另外，设置与第1天线线条3连接且向第1天线线条3的内侧伸长的第1支线24。在第1天线线条3的内侧不设置接近第1支线24的第1支线24以外的支线。还设置与第2天线线条13连接且向第2天线线13的内侧伸长的第2支线25。在第2天线线条13的内侧不设置接近第2支线25的第2支线25以外的支线。这里的所谓“接近”意味着，在设该接近的最短间隔为g3时，在第1支线24的周围及第2支线25的周围的g3以内不设置其它支线，这有利于提高圆偏振波的通信特性。关于g3，比较好的是设0.016≤g3/λg，更好的是0.024≤g3/λg，特别好是的0.034≤g3/λg。
在图22所示的例子中，第1支线24及第2支线25具有开放端，这样做有利于提高圆偏振波的通信特性。但是，不限定于此，若第1支线24及第2支线25的至少一方具有开放端，则能够使用。另外，在图22所示的例子中，在将连接第1天线线条3的重心与第2天线线条13的重心连线称为横断线时，将横断线的中心点作为中心，第1支线24与第2支线25是点对称或近似点对称，这样做有利于提高圆偏振波的通信特性。
这里，在图22中，在横断线8是直线或近似直线的情况下，观看电波的飞来方向或从本发明的平面天线发射电波的方向时，在该观看的方向中，电波的圆偏振波的电场旋转是反时针方向的情况下，在上述观看的方向中，从第1支线24或第2支线25沿顺时针方向观看横断线8时，第1支线24或第2支线25与横断线8的夹角βb1或βb2分别是120～150°比较好。在角βb1及βb2分别是120～150°时，与角βb分别是120～150°以外的情况相比，其轴比提高。角βb1及βb2的更好的范围分别是130～140°。
另外，在图22的例子中，在观看电波的飞来方向或从前述平面天线发射电波的方向时，在该观看的方向中，电波的圆偏振波电场旋转是顺时针方向的情况下，在上述观看的方向中，从第1支线24或第2支线25沿顺时针方向观看横断线8时，第1支线24或第2支线25与横断线8的夹角βb1或βb2分别是30～60°比较好。在角βb1及βb2分别是30～60°时，与角βb1及βb2分别是30～60°以外的情况相比，其轴比提高。角βb1及βb2的更好范围分别是40～50°。
在图22所示的例子中，在将第1天线线条3的环形全长称为LL1、将第2天线线条13的环形全长称为LL2时，比较好的是满足0.130≤Lb1/LL1、而且0.130≤Lb2/LL2、。若满足该条件，则如后述的图34所示，有利于提高轴比。
更好的范围是0.133≤Lb1/LL1、而且0.133≤Lb2/LL2，特别好的范围是0.148≤Lb1/LL1，而且0.148≤Lb1/LL1。
再有，最好第1天线线条3与第1支线24的开放端的最短间隔是0.1mm及以上，第2天线线条13与第2支线25的开放端的最短间隔是0.1mm及以上。若满足该条件，则难以产生因位移而导致的短路，同时容易制造。
图24所示为与图1～9、22、23所示的例子不同的其它实施例。在图24中，将环形的第1天线3及环形的第2天线线条13接近地设置在电介质基板上。如图24所示，具有连接第1天线线条3的任意点与该任意点以外的其它第1天线线条3的点的第1辅助线26。另外，具有连接第2天线线条13的任意点与该任意点以外的其它第2天线线条13的点的第2辅助线27。在将连接第1天线线条3的重心与第2天线线条13的重心的连线称为横断线8时，将横断线的中心点作为中心，第1辅助线26与第2辅助线27是点对称或近似点对称，这样做有利于提高圆偏振波的通信特性。
在图24所示的例子中，在观看电波飞来方向或从图24所示的平面天线发射电波的方向时，在该观看的方向中，电波的圆偏振波的电场旋转是反时针方向的情况下，在上述观看的方向中，从第1辅助线26沿顺时针方向观看横断线8时，第1辅助线26与横断线8的夹角βc1是116～152°，这如后述的图35所示，有利于提高轴比。在这种情况下，角βc1的更好的范围是124～143°。再有，在上述观看的方向中，从第2辅助线27沿顺时针方向观看横断线8时，第2辅助线27与横断线8的夹角βc2是116～152°，这有利于提高轴比。在这种情况下，角βc2的更好的范围是124～143°。
在第1辅助线26及第2辅助线27是直线或近似直线，观看电波的飞来方向或从图24所示的平面天线发射电波的方向时，在该观看方向中，电波的圆偏振波的电场旋转是顺时针方向的情况下，在上述观看的方向中，从第1辅助线26沿顺时针方向观看横断线8时，第1辅助线26与横断线8的夹角βc1是28～64°，这如后述的图35所示，有利于提高轴比。在这种情况下，角βc1的更好的范围是37～56°。再有，在上述观看的方向中，从第2辅助线27沿顺时针方向观看横断线8时，第2辅助线27与横断线8的夹角βc2是28～64°，这如后述的图35所示，有利于提高轴比。在这种情况下，角βc2的更好的范围是37～56°。
图25所示为与图1～9、22～24所示的例子不同的其它实施例。在图25所示的例子中，在由第1天线线条3及第1导电层26包围的区域上不与第1馈电处4a连接的区域A中设置第1导电层28。另外，在由第2天线线条13与第2辅助线27包围的区域上不与第2馈电处4b连接的区域B中设置第2导电层29，这是用。
若考虑到提高生产率，最好是做成在区域A中，使第1天线线条3及第1辅助线26与第1导电层28形成一体化的导电层。
最好是在区域B中，第2天线线条13及第2辅助线27与第2导电层29形成一体化。通过这样设置第1导电层28及第2导电层29，有利于提高天线增益。
在图25所示的例子中，是对区域A及区域B的全部设置导电层，这有利于提高天线增益。但是并不定于此，即使在区域A及区域B的各自的至少一部分设置导电层也能够使用。
再有，若示出其它实施例，则在由第1天线线条3与第1辅助线26包围的区域上与第1馈电处4a连接的区域C(区域A以外的区域)的至少一部分设置第3导电层，在由第2天线线条13与第2辅助线27包围的区域上与第2馈电处4b连接的区域D(区域B以外的区域)的至少一部分设置第4导电层。
若考虑到提高生产率，最好是在区域C中，第1天线线条3及第1辅助线26与第3导电层形成一体化。另外，最好是在区域D中，第2天线线条13及第2辅助线27与第4导电层形成一体化。这样，通过设置第3导电层及第4导电层，有利于提高天线增益。
在该例子中，是在区域C及区域D的全部设置导电层，这有利于提高天线增益。但是，不限定于此，即使在区域C及区域D的至少一部分设置导电层，也能够使用。
在本发明中，在第1天线线条3构成的图形是多边形或近似多边形、第2天线线条13构成的图形是多边形或近似多边形时，第1直线5和与第1馈电角不相邻的边中的至少1边平行或近似平行，第2直线和与第2馈电角不相邻的边中的至少1边平行或近似平行，这有利于提高通信特性。
如图3所示，配置第1天线线条3及第2天线线条13，使得连接第1天线线条3构成的椭圆的长轴、第1馈电处4a、第2天线线条13构成的椭圆的长轴及第2馈电处4b的直线处于一条直线或近似一条直线上，这有利于提高通信特性。下面说明将本发明的平面天线用于车辆时的情况。在图15中所示的例子是，将图1所示的平面天线设置在窗玻璃板9的车体开口边缘21的附近区域。在图15中，L1为第1天线线条3与车体开口边缘21的最短间隔，L2为第2天线线条13与车体开口边缘21的最短间隔。在本发明中，所谓车体开口边缘21是指在镶上窗玻璃板9的车体开口部的边缘上应成为车体接地的部分，由例如金属等导电的材料构成。
图17所示为与图1、15所示的例子不同的其它的本发明实施形态。图17所示的平面天线包括具有以规定长度将环形导电性线条的一部分切除而形成的电容耦合部的第1天线线条3、以及具有以规定长度将环形导电性线条的一部分切除而形成的电容耦合部的第2天线线条13，从第1天线线条3及第2天线线条13馈电，或者向第1天线线条3及第2天线线条13馈电。
在图15及17所示，
在将本发明的平面天线设置在窗玻璃板9的车体开口边缘21的附近区域时，从提高天线增益的观点，比较好的是0.10≤L1/λ0、而且0.10≤L2/λ0。更好的范围是0.14≤L1/λ0、而且0.14≤L2/λ0，特别好的范围是0.18≤L1/λ0、而且0.18≤L2/λ0。另外，从提高天线增益的观点，比较好的是L1/λ0≤0.60、而且L2/λ0≤0.60。更好的范围是L1/λ0≤0.50、而且L2/λ0≤0.50。
图16所示为将图1所示的平面天线设置在窗玻璃板9的车体开口边缘21的附近区域、而且设横断线8与车体开口边缘21的夹角为γ的情况。另外，图18所示为将图17所示的平面天线设置在窗玻璃板9的车体开口边缘21的附近区域、而且设横断线8与车体开口边缘21的夹角为γ的情况。这里，所谓图18的横断线8，是假设连接第1天线线条3的重心与第2天线线条13的重心的连线，将该线称为横断线。
在图16及18中，L3为平面天线与车体开口边缘21的最短间隔。从提高天线增益的观点，比较好的是0.04≤L3/λ0。更好的范围是0.10≤L3/λ0，特别好的范围是0.18≤L3/λ0。另外，从提高天线增益的观点，比较好的是L3/λ0≤0.50，特别好的是L3/λ0≤0.40。关于用γ，比较好的是45～135°，更好的是60～120°，特别好的是80～100°。
在图15、16、17、18中，从确保视野的观点，最远离车体开口边缘21的本发明的平面天线部分与车体开口边缘21的最短间隔比较好的是200mm及以下。该最短间隔的更好范围是150mm，特别好的范围是100mm。另外，图15、16、17、18中的电波飞来方向与图11所示的方向相同。在本发明中，如图25所示，在设置第1天线线条3及第2天线线条13的电介质基板9的表面，亦即在第1天线线条3及第2天线线条13的周围的至少一部分该面上也可以设置不馈电导体40(实线及虚线)。不馈电导体40具有防止与本发明以外的天线等产生干扰的作用。不馈电导体40最好如图书馆25所示，像实线及虚线(虚线部分的不馈电导体也与实线部分的不馈电导体相同，是连续的导体，不中断)那样设置，使其包围第1天线线条3及第2天线线条13的整个周围。但是，不限定于此，即使如图25所示的实线那样设置，使其包围第1天线线条3及第2天线线条13的周围的一部分，也能够使用。
图26所示为将电波反射手段使用在本发明中的例子。图26所示为对图1所示的例子使用电波反射手段的例子，是用图1所示的横断线8及将横断线8延长的线沿垂直于该窗玻璃板的方向切断的剖面图。在图26中，50为电波反射手段即导电层，51为绝缘性材料制成的壳体。
在图26所示的例子中，电介质基板9是车辆的窗玻璃板，在该窗玻璃板的车内一侧的表面安装壳体51，使其覆盖第1天线线条3及第2天线线条13。在壳体51的底部设置开口部，壳体51安装在窗玻璃板上，使该开口部与第1天线线条3及第2天线线条13对置。在壳体51的内侧表面形成导电层。在壳体51的内侧顶部设置的导电层与第1天线线条3及第2天线线条13平行或近似平行，这样做比较理想。另外，本发明中使用电波反射手段的例子不限定于此，例如也可以将该壳体51本身用金属制成。这样，在第1天线线条及第2天线线条附近的车内一侧的部位设置电波反射手段。
关于馈电手段，可以举出下述的馈电手段来说明，即利用焊锡等将同轴电缆(未图示)的中心导体与第1馈电处4a或第2馈电处4b中的任一处连接，利用焊锡等将该同轴电缆的外侧导体与第1馈电处4a或第2馈电处4b中的剩下的另一处连接。
但是，不限定于此，也可以利用焊锡等将引线或馈电引脚等与第1馈电处4a及第2馈电处4b的各馈电处连接，再将各引线或各馈电引脚与同轴电缆的中心导体或外侧导体连接。
再有，在将同轴电缆、引线或馈电引脚等与本发明的平面天线直接连接时，对比第1天线线条3的线宽将第1馈电处4a的线宽加宽，或者对比第2天线线条13的线宽将第2馈电处4b的线宽加宽并做成馈电点。这是为了提高连接的可靠性。
另外，作为别的馈电手段，可以举出图8所示那样的馈电手段，即设置与第1馈电处4a连接的馈电线7，还设置与第2馈电处4b连接的馈电线17，利用焊锡等将同轴电缆的中心导体与馈电线7及17中的任意一馈电线连接，利用焊锡等将该同轴电缆的外侧导体与馈电线7及17中的剩下的另一馈电线连接。
另外，也可以对图8所示的馈电线7及17分别设置馈电点，利用焊锡等将同轴电缆、引线或馈电引脚等分别与这些馈电点连接，也可以利用电磁耦合，但不限定于此，若能馈电，则也可以是任何馈电手段。
在本发明中，第1天线线条3、第2天线线条13、第1电容耦合用线条、第2电容耦合用线条、馈电线7及17等导体图形通常是通过在电路基板等电介质基板9上形成导体图形而且制成的。另外，在将本发明的平面天线作为车辆用玻璃天线时，将电介质基板9作为窗玻璃板，作为第1天线线条3、第2天线线条13、第1电容耦合用线条及第2电容耦合用线条，是将含有例如通常是银糊等导电性金属的浆糊印刷在窗玻璃板的车内侧表面，然后烧结而形成。但是，不限定于该形成方法，也可以将铜等导导性物质构成的线状体或箔状体形成在窗玻璃板的车内侧表面或车外侧表面，也可以设置在窗玻璃板本身的内部。
实施例
以下用实施例说明本发明，但本发明不限定于这些实施例，只要不违背本发明的要点，各种改进及变化也包含在本发明中。以下根据附图详细说明实施例。
例1(实施例)
对在玻璃基板的表面形成图1所示那样的平面天线进行制成并测量。工作频率为2.33GHz，后述的图12、13及14是用工作频率进行测量的。各部分的尺寸及常数如下所述。图10所示为频率-反射损耗(dB)特性。
玻璃基板 200×100×3.5mm
L3 13.50mm
Lx 16.88mm
Ly 16.88mm
g 0.50mm
α 45°
β 45°
第1天线线条3的线宽、第2天线线条13的线宽、第1电容耦合用线条的线宽及第2电容耦合用线条的线宽 0.4mm
图11为在x、y、z坐标平面中在x、z坐标平面设置图1所示的平面天线时的示意图。若假设电介质基板9即玻璃基板是汽车的窗玻璃板，将图1所示的例子作为车内视图，则图11所示的例子是车外视图。在图11中，馈电部4的中心与x轴、y轴及z轴的交点一致，横断线8与x轴重合。Y轴与玻璃基板垂直，z轴存在于玻璃基板的表面上。图12及图13的测量所用的角度Φ是电波的前进方向与x轴的夹角，该电波的前进方向与x轴和y轴构成的平面平行。在使图1所示的平面天线作为接收天线发挥作用时，通常飞来电波沿图11的箭头方向前进。
从与例1的平面天线不同的测量用的发射器一面发射圆偏振波(图11的箭头的旋转方向)，一面使角度Φ变化，测量天线增益，这时将最大的天线增益作为0dB，并且在图12示出角度Φ-天线增益的关系。另外，在图11中，在从馈电部4观看电波的飞来方向时，圆偏振波的旋转是反时针方向。
在图12中，LHC是左旋的圆偏振波特性，RHC是右旋的圆偏振波特性，后述的同类特性图中也同样。另外，将LHC为最大值时作为0(零)dB。图13所示为角度Φ与轴比(dB)的特性。图14所示为角度Φ为90°时的频率-轴比(dB)的特性。
例2(实施例)
如图15所示，假设在玻璃基板的表面形成图1所示的平面天线，以工作频率(2.33GHz)利用FDTD法(Finite Difference Time Domain method，时域有限差分法)进行数值计算。玻璃基板的厚度、平面天线的各部分尺寸及常数(以下有时也单称为规格)与例1相同，玻璃基板的大小及车体的大小作为无穷大进行数值计算。设L1＝L2，将L1/λ0作为横轴，将天线增益作为纵轴，图19中用实线表示这时的特性。
例3(实施例)
如图16所示，假设在玻璃基板的表面形成图1所示的平面天线，以工作效率(2.33GHz)利用FDTD法进行数值计算。玻璃基板的厚度及平面天线的规格与例1相同，设γ为90°，玻璃基板的大小及车体的大小作为无穷大进行数值计算。将L3/λ0作为横轴，将天线增益作为纵轴，图20中用实线表示这时的特性。
例4(实施例)
如图15所示，假设在玻璃基板的表面形成图1所示的平面天线，以工作效率(5.80GHz)利用FDTD法进行数值计算。玻璃基板的厚度及平面天线的规格采用以下所示的规格，玻璃基板的大小及车体的大小作为无穷大进行数据计算。设L1＝L2，将L1/λ0作为横轴，将天线增益作为纵轴，图19中用虚线表示这时的特性。
玻璃基板 3.5mm
La 5.59mm
Lx 6.98mm
Ly 6.98mm
g 0.50mm
α 45°
β 45°
第1天线线条3的线宽、第2天线线条13的线宽、第1电容耦合用线条的线宽及第2电容耦合用线条的线宽 0.4mm
例5(实施例)
如图16所示，假设在玻璃基板的表面形成图1所示的平面天线，以工作效率(5.80GHz)利用FDTD法进行数值计算。玻璃基板的厚度及平面天线的规格与例3相同，设γ为90°，玻璃基板的大小及车体的大小作为无穷大进行数据计算。将L3/λ0作为横轴，将天线增益作为纵轴，图20中用虚线表示这时的特性。
例6(实施例)
除了La，再有，除了将玻璃基板的大小作为无穷大以外，其它制成与例1相同规格的汽车用高频玻璃天线。工作频率为2.33GHz附近，使La变化，将La/Lx作为横轴，将轴比作为纵轴，图27所示为这时的特性。另外，以2.28～2.52GHz利用FDTD法进行数值计算，选择在横轴的同一点轴比为最小的值，示于图27中。
例7(实施例)
假设在玻璃基板的表面形成图22所示的平面天线，以工作频率(2.40GHz)利用FDTD法进行数值计算。后述的图28及图29是以工作频率计算的。玻璃基板的大小作为无穷大，平面天线的规格如下所示。
玻璃基板的厚度 3.5mm
玻璃基板的相对介电常数 7.0
Lx、Ly 26.33mm
Lb1、Lb2 17.93mm
Lb3、Lb4 16.0mm
βb1、βb2 135°
第1天线线条3的线宽、第2天线线条13的线宽、第1支线的线宽24及第2支线25的线宽 0.4mm
图23为在x、y、z坐标平面中在x、z坐标平面设置图22所示的平面天线时的示意图。若假设电介质基板9即玻璃基板是汽车的窗玻璃板，将图22所示的例子作为车内视图，则图23所示的例子是车外视图。在图23中，馈电部4的中心与x轴、y轴及z轴的交点一致，横断线8与x轴重合。Y轴与玻璃基板垂直，z轴存在于玻璃基板的表面上。图28及图2913的计算所用的角度Φ是电波的前进方向与x轴的夹角，该电波的前进方向与x轴和y轴构成的平面平行。在使图1所示的平面天线作为接收天线发挥作用时，通常飞来电波沿图23的箭头方向前进。
从与本例的平面天线不同的发射器一面发射圆偏振波(图23的箭头的旋转方向)，一面使角度Φ变化，计算天线增益，这时将最大的天线增益作为0dB，并在图28示出角度Φ-天线增益的关系。另外，在图23中，在从馈电部4观看电波的飞来方向时，圆偏振波的旋转是反时针方向。
在图28中，将LHC为最大值时作为0(零)dB。图29所示为角度Φ与轴比(dB)的特性。
例8(实施例)
假设在玻璃基板的表面形成图24所示的平面天线，以工作频率(2.38GHz)利用FDTD法进行数值计算。后述的图30及图31是以工作频率计算的。设玻璃基板的规格与例7相同，平面天线的规格如下所示。
Lx、Ly 26.33mm
Lc1、Lc2 14.0mm
βc1、βc2 135°
第1天线线条3的线宽、第2天线线条13的线宽、第1辅助线26的线宽及第2辅助线27的线宽 0.4mm
图30所示为角度Φ-天线增益的关系。将LHC为最大值时作为0(零)dB。图31所示为角度Φ与轴比(dB)的特性。另外，图30及图31的计算条件是在配置例7的平面天线，使得第1辅助线26的伸长方向及第2辅助线27的伸长方向分别与图23所示的第1支线24的伸长方向及第2支线25的伸长方向一致那样的条件下，采用与例7的图28及图29的计算条件相同的条件。
例9(实施例)
假设在玻璃基板的表面形成图25所示的平面基板，以工作频率(2.50GHz)利用FDTD法进行数值计算。后述的图32及图33是以工作频率计算的。设玻璃基板的规格与例7相同，平面天线的规格如下所示。
Lx、Ly 26.33mm
Lc1、Lc2 16.0mm
βc1、βc2 135°
第1天线线条3的线宽及第2天线线条13的线宽
0.4mm
图32所示为角度Φ-天线增益的关系。将LHC为最大值时作为0(零)db。图33所示为角度Φ与轴比(db)的特性。另外，图32及图33的计算条件是在配置例7的平面天线那样的条件下，使得第1辅助线26的伸长方向及第2辅助线27的伸长方向分别与图23所示的第1支线24的伸长方向及第2支线25的伸长方向一致，设与例7的图28及图29的计算条件相同。
例10(实施例)
假设在玻璃基板的表面形成图22所示的平面天线，以工作频率(2.40GHz)利用FDTD法进行数值计算。设Lb1及Lb2相同，使Lb1及Lb2变化，将{(Lb1或Lb2)/[2×(Lx+Ly)]}作为横轴，将轴比作为纵轴，图34所示为这时的特性。设玻璃基板的规格与例7相同，平面天线的规格如下所示。
Lx、Ly 26.33mm
Lb3、Lb4 16.0mm
βb1、βb2 135°
第1天线线条3的线宽、第2天线线条13的线宽、第1支线24的线宽及第2支线25的线宽 0.4mm
例11(实施例)
假设在玻璃基板的表面形成图24所示的平面天线，利用FDTD法进行数值计算。设玻璃基板的规格与例7相同，平面天线的规格如下所示。设βc1与βc2相同，使βc1及βc2变化，将βc1(βc2)作为横轴，将轴比作为纵轴，图35所示为这时的特性。另外，若βc1及βc2变化，则与之相应Lc1及Lc2也变化。在图35中的90～180°的角度范围是图23所示的圆偏振波的旋转方向，在图35中的0～90°的角度范围是图23所示的圆偏振波的旋转方向的相反旋转方向。
Lx、Ly 26.33mm
Lc1、Lc2(βc1、βc2：135°) 13.165mm
第1天线线条3的线宽、第2天线线条13的线宽、第1辅助线26的线宽及第2辅助线27的线宽 0.4mm
例12(实施例)
图15所示的平面天线是图1所示的平面天线，而代替该平面是采用图22所示的平面天线亦即将电介质基板9作为窗玻璃板的平面天线，对图15所示的平面天线与车体开口边缘21之间的间隔和天线增益的关系进行数值计算。
数值计算是以工作频率(2.40GHz)利用FDTD法进行。设玻璃基板的规格与例7相同，车体的大小作为无穷大进行数值计算。设L1＝L2，将L1/λ0作为横轴，将天线增益作为纵轴，图36中用实线表示这时的特性。另外，平面天线的规格如下所示。
Lx、Ly 26.33mm
Lb1、Lb2 18.33mm
Lb3、Lb4 16.0mm
βb1、βb2 135°
第1天线线条3的线宽、第2天线线条13的线宽、第1支线的线宽24及第2支线25的线宽 0.4mm
例13(实施例)
图15所示的平面天线是图1所示的平面天线，而代替该平面天线是采用图24所示的平面天线亦即将电介质基板9作为窗玻璃板的平面天线，对图15所示的平面天线与车体开口边缘21之间的间隔和天线增益的关系进行数值计算。
数值计算是从工作频率(2.40GHz)利用FDTD法进行。设玻璃基板及平面天线的规格与例8相同，车体的大小作为无穷大进行数值计算。设L1＝L2，将L1/λ0作为横轴，将天线增益作为纵轴，图36中用虚线表示这时的特性。
例14(实施例)
图16所示的平面天线是图1所示的平面天线，而代替该平面天线是采用图22所示的平面天线亦即将电介质基板9作为窗玻璃板的平面天线，对于图16所示的平面天线与车体开口边缘21之间的间隔和天线增益的关系，以工作效率(2.40GHz)利用FDTD法进行数值计算。设玻璃基板的规格及平面天线的规格与例12相同，设γ为90°，将车体的大小作为无穷大进行数值计算。将L3/λ0作为横轴，将天线增益作为纵轴，图38所示为这时的特性。
例15(实施例)
图16所示的平面天线是图1所示的平面天线，而代替该平面天线是采用图24所示的平面天线亦即将电介质基板9作为窗玻璃板的平面天线，对于图16所示的平面天线与车体开口边缘21之间的间隔和天线增益的关系，以工作效率(2.40GHz)利用FDTD法进行数值计算。设玻璃基板的规格及平面天线的规格与例8相同，设γ为90°，将车体的大小作为无穷大进行数值计算。将L3/λ0作为横轴，将天线增益作为纵轴，图38所示为这时的特性。
可用于ETC、SDARS(Satellite Digital Audio Radio System，卫星数字音频广播系统，2.6GHz左右)等圆偏振波等的通信。