JP2011205537A - スパイラルアンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 振動を伴う環境下や温度変化を伴う環境下に好適なスパイラルアンテナ装置を得ることを目的とする。
【解決手段】 誘電体基板と、この誘電体基板の一主面に形成されたスパイラルアンテナのアンテナ素子パターンと、誘電体基板の一主面と他主面とを貫通する貫通孔と、アンテナ素子パターンと電気的に連続し、誘電体基板の一主面に開口を有する孔部と、誘電体基板の他主面側に配置された給電線路と、給電線路の信号線路と基端部が電気的に連続し、貫通孔を介して誘電体基板の他主面から一主面の側に延伸し、屈曲して先端部が孔部に挿入されて電気的に接続された線状導体とを備え、屈曲した線状導体を緩衝体として機能させる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、高周波数帯において良好な電波放射特性を有しているスパイラルアンテナ装置に関するものである。

高周波数帯の無線通信において、円偏波を用いることが多々ある。例えば、衛星放送があげられ、直線偏波だとアンテナの向きによっては電波を受信することができないからである。また、レーダにも円偏波が用いられており、円偏波を用いると雨滴や雲がレーダに見えにくく、目標の反射物を捉えやすい利点がある。

円偏波を放射するアンテナの一つとしてスパイラルアンテナがあり（例えば、特許文献１参照）、高周波数帯において良好な電波放射特性を有している。一般的に、スパイラルアンテナの給電構造は、誘電体基板にアンテナ素子パターンが形成されたスパイラル基板（以下、単に「スパイラル基板」と称す場合がある）のアームと給電基板とを給電ワイヤを介して半田付けするもの（特許文献１の図１７参照）やスパイラル基板のアームに給電基板を折り曲げて半田付けするもの給電構造（特許文献１の図１２参照）などがある。

また、スパイラルアンテナには、給電線路が不平衡線路である場合、バラン（平衡‐不平衡変換器）により（例えば、特許文献２の図５及び６参照）、不平衡線路を平衡線路に変換して平衡給電されるスパイラルアンテナに加えて、特許文献３に記載のような不平衡給電のスパイラルアンテナがある。なお、特許文献１には、スパイラルアンテナの給電ワイヤをスパイラル基板に半田付けする際のパターン短絡防止構造を開示している。また、特許文献２に記載されているアンテナはヘリカルアンテナである。

特開平９−１３５１１７号公報（第１２図及び第１７図） 特開平５−２０６７１９号公報（第５図及び第６図） 特開２００６−２５８７６２号公報

スパイラルアンテナは、高周波数帯において良好な電波放射特性を得るために、プリント基板（誘電体基板）にエッチングしたアームを近接させる必要がある。そのため、アーム及び給電基板に電気的に接続される給電ワイヤは細いものが必要とされる。しかし、特許文献１の図１７に記載のスパイラルアンテナは、給電基板に対して、アームの給電位置であるランド部がすぐ上部、つまり、真上に存在するため、給電ワイヤはアンテナ内部からランド部へ真っ直ぐに張った状態で半田付けされており、スパイラルアンテナの給電構造に振動が加わると、給電ワイヤが細いために振動に耐え切れず、給電ワイヤの切断あるいは半田付けが外れる可能性があるという課題があった。

一方、特許文献１の図１２に記載のスパイラルアンテナは、給電基板をスパイラル基板から外に突き出して、折り曲げ構造である給電基板を折り曲げてアームに接続する方法がとられているが、振動を伴う環境である場合には、それなりの硬度があり、たわみにくいプリント基板では接続面（給電部）に大きな力が加わり接続が外れる可能性があるという課題があった。このように、従来のスパイラルアンテナは給電部が複雑であり、移動車両などの振動を必然的に伴う環境下に設置する場合、その振動を伴う環境に耐えうる給電構造といった観点で、まだ改善の余地がある。また、これらの課題や改善点は、スパイラル基板や給電基板に使用される誘電体に生じる設置環境によるに対しても同様のことがいえる。

この発明は、上記のような課題を解消するためになされたもので、給電構造に緩衝体を形成することで、スパイラルアンテナが移動車両などの振動を伴う環境や、スパイラルアンテナに使用する誘電体基板に膨張・収縮が生じる環境で使用されるような場合であっても、給電構造を維持することができ、振動を伴う環境下や温度変化を伴う環境下に好適なスパイラルアンテナ装置を得ることを目的とする。

請求項１に係るスパイラルアンテナ装置は、誘電体基板と、この誘電体基板の一主面に形成されたスパイラルアンテナの二つのアンテナ素子パターンと、前記誘電体基板の一主面と他主面とを貫通する第１貫通孔と、前記誘電体基板の一主面と他主面とを貫通する第２貫通孔と、前記二つのアンテナ素子パターンの一方と電気的に連続し、前記誘電体基板の一主面に開口を有する第１孔部と、前記二つのアンテナ素子パターンの他方と電気的に連続し、前記誘電体基板の一主面に開口を有する第２孔部と、前記誘電体基板の他主面側に配置された給電線路と、この給電線路の信号線路と基端部が電気的に連続し、前記第１貫通孔を介して前記誘電体基板の他主面から一主面の側に延伸し、屈曲して先端部が前記第１孔部に挿入されて電気的に接続された第１線状導体と、前記給電線路の接地導体と基端部が電気的に連続し、前記第２貫通孔を介して前記誘電体基板の他主面から一主面の側に延伸し、屈曲して先端部が前記第２孔部に挿入されて電気的に接続された第２線状導体とを備えたことを特徴とするものである。

請求項２に係るスパイラルアンテナ装置は、開口部、側面部、底部を有する筐体の前記開口部に前記誘電体基板が配置され、前記側面部又は前記底部に前記給電回路が支持される請求項１に記載のものである。

請求項３に係るスパイラルアンテナ装置は、前記筐体が、前記側面部又は前記底部を貫通し、前記給電回路に給電する同軸コネクタが設けられた請求項２に記載のものである。

請求項４に係るスパイラルアンテナ装置は、誘電体基板と、この誘電体基板の一主面に形成されたスパイラルアンテナの二つのアンテナ素子パターンと、前記誘電体基板の一主面と他主面とを貫通する第１貫通孔と、前記誘電体基板の一主面と他主面とを貫通する第２貫通孔と、前記二つのアンテナ素子パターンの一方と電気的に連続し、前記誘電体基板の一主面に開口を有する第１孔部と、前記二つのアンテナ素子パターンの他方と電気的に連続し、前記誘電体基板の一主面に開口を有する第２孔部と、前記誘電体基板の他主面側に配置された給電線路と、この給電線路の信号線路と基端部が電気的に連続し、前記第１貫通孔を介して前記誘電体基板の他主面から一主面の側に延伸し、屈曲して先端部が前記第１孔部に挿入されて電気的に接続された第１線状導体と、前記給電線路の接地導体と基端部が電気的に連続し、前記第２貫通孔を介して前記誘電体基板の他主面から一主面の側に延伸し、屈曲して先端部が前記第２孔部に挿入されて電気的に接続された第２線状導体と、前記誘電体基板を保持し、中空の内部に前記給電線路を保持する筐体とを備えたことを特徴とするものである。

請求項５に係るスパイラルアンテナ装置は、前記第１孔部が、前記誘電体基板の一主面と他主面とを貫通する第１スルーホールであり、前記第２孔部は、前記誘電体基板の一主面と他主面とを貫通する第２スルーホールである請求項１〜４のいずれかに記載のものである。

請求項６に係るスパイラルアンテナ装置は、前記第１貫通孔及び前記第２貫通孔が、連続する一つの孔である請求項１〜５のいずれかに記載のものである。

請求項７に係るスパイラルアンテナ装置は、前記第１線状導体及び前記第２線状導体が、前記誘電体基板の他主面と前記給電線路との間に屈曲部を有する請求項１〜６のいずれかに記載のものである。

請求項８に係るスパイラルアンテナ装置は、誘電体基板と、この誘電体基板の一主面に形成されたスパイラルアンテナの二つのアンテナ素子パターンと、前記二つのアンテナ素子パターンの一方と電気的に連続し、前記誘電体基板の一主面と他主面とを貫通する第１スルーホールと、前記二つのアンテナ素子パターンの他方と電気的に連続し、前記誘電体基板の一主面と他主面とを貫通する第２スルーホールと、前記誘電体基板の他主面側に配置された給電線路と、前記誘電体基板の他主面と前記給電線路との間に屈曲部を有し、前記給電線路の信号線路と基端部が電気的に連続し、先端部が前記第１スルーホールに挿入されて電気的に接続された第１線状導体と、前記誘電体基板の他主面と前記給電線路との間に屈曲部を有し、前記給電線路の接地導体と基端部が電気的に連続し、先端部が前記第２スルーホールに挿入されて電気的に接続された第２線状導体とを備えたことを特徴とするものである。

請求項９に係るスパイラルアンテナ装置は、開口部、側面部、底部を有する筐体の前記開口部に前記誘電体基板が配置され、前記側面部又は前記底部に前記給電回路が支持される請求項８に記載のものである。

請求項１０に係るスパイラルアンテナ装置は、前記筐体が、前記側面部又は前記底部を貫通し、前記給電回路に給電する同軸コネクタが設けられた請求項９に記載のものである。

請求項１１に係るスパイラルアンテナ装置は、誘電体基板と、この誘電体基板の一主面に形成されたスパイラルアンテナの二つのアンテナ素子パターンと、前記二つのアンテナ素子パターンの一方と電気的に連続し、前記誘電体基板の一主面と他主面とを貫通する第１スルーホールと、前記二つのアンテナ素子パターンの他方と電気的に連続し、前記誘電体基板の一主面と他主面とを貫通する第２スルーホールと、前記誘電体基板の他主面側に配置された給電線路と、前記誘電体基板の他主面と前記給電線路との間に屈曲部を有し、前記給電線路の信号線路と基端部が電気的に連続し、先端部が前記第１スルーホールに挿入されて電気的に接続された第１線状導体と、前記誘電体基板の他主面と前記給電線路との間に屈曲部を有し、前記給電線路の接地導体と基端部が電気的に連続し、先端部が前記第２スルーホールに挿入されて電気的に接続された第２線状導体と、前記誘電体基板を保持し、中空の内部に前記給電線路を保持する筐体とを備えたことを特徴とするものである。

請求項１２に係るスパイラルアンテナ装置は、前記誘電体基板と前記給電線路との間に介在する支持機構を介して、前記給電線路が前記誘電体基板を支持する請求項１〜１１のいずれかに記載のものである。

請求項１３に係るスパイラルアンテナ装置は、前記支持機構が、筒状であり、前記給電線路の一部が挿入された請求項１２に記載のものである。

請求項１４に係るスパイラルアンテナ装置は、前記給電線路が、前記支持機構に挿入された部分が他の部分よりも断面積が小さい請求項１３に記載のものである。

請求項１５に係るスパイラルアンテナ装置は、前記支持機構が、前記給電線路が挿入された部分に対して、前記誘電体基板を支持する部分の径の方が大きい請求項１２又は１３に記載のものである。

請求項１６に係るスパイラルアンテナ装置は、誘電体基板と、この誘電体基板の一主面に形成されたスパイラルアンテナのアンテナ素子パターンと、前記誘電体基板の一主面と他主面とを貫通する貫通孔と、前記アンテナ素子パターンと電気的に連続し、前記誘電体基板の一主面に開口を有する孔部と、前記誘電体基板の他主面側に配置された給電線路と、この給電線路の信号線路と基端部が電気的に連続し、前記貫通孔を介して前記誘電体基板の他主面から一主面の側に延伸し、屈曲して先端部が前記孔部に挿入されて電気的に接続された線状導体とを備えたことを特徴とするものである。

請求項１７に係るスパイラルアンテナ装置は、開口部、側面部、底部を有する筐体の前記開口部に前記誘電体基板が配置され、前記側面部又は前記底部に前記給電回路が支持される請求項１６に記載のものである。

請求項１８に係るスパイラルアンテナ装置は、前記筐体が、前記側面部又は前記底部を貫通し、前記給電回路に給電する同軸コネクタが設けられた請求項１７に記載のものである。

請求項１９に係るスパイラルアンテナ装置は、誘電体基板と、この誘電体基板の一主面に形成されたスパイラルアンテナのアンテナ素子パターンと、前記誘電体基板の一主面と他主面とを貫通する貫通孔と、前記アンテナ素子パターンと電気的に連続し、前記誘電体基板の一主面に開口を有する孔部と、前記誘電体基板の他主面側に配置された給電線路と、この給電線路の信号線路と基端部が電気的に連続し、前記貫通孔を介して前記誘電体基板の他主面から一主面の側に延伸し、屈曲して先端部が前記孔部に挿入されて電気的に接続された線状導体と、前記誘電体基板を保持し、中空の内部に前記給電線路を保持する筐体とを備えたことを特徴とするものである。

請求項２０に係るスパイラルアンテナ装置は、前記孔部が、前記誘電体基板の一主面と他主面とを貫通するスルーホールである請求項１６〜１９のいずれかに記載のものである。

請求項２１に係るスパイラルアンテナ装置は、前記誘電体基板が、その他主面に接地導体パターンが形成された請求項１６〜２０のいずれかに記載のものである。

請求項２２に係るスパイラルアンテナ装置は、前記誘電体基板と前記給電線路との間に介在する支持機構を介して、前記給電線路が前記誘電体基板を支持する請求項１６〜２１のいずれかに記載のものである。

請求項２３に係るスパイラルアンテナ装置は、前記支持機構が、筒状であり、前記給電線路の一部が挿入された請求項２２に記載のものである。

請求項２４に係るスパイラルアンテナ装置は、前記給電線路が、前記支持機構に挿入された部分が他の部分よりも断面積が小さい請求項２３に記載のものである。

請求項２５に係るスパイラルアンテナ装置は、前記支持機構が、前記給電線路が挿入された部分に対して、前記誘電体基板を支持する部分の径の方が大きい請求項２３又は２４に記載のものである。

請求項２６に係るスパイラルアンテナ装置は、前記線状導体が、前記誘電体基板の他主面と前記給電線路との間に屈曲部を有する請求項１６〜２５のいずれかに記載のものである。

以上のように、この発明によれば、この発明によれば、給電基板から伸びた円弧状に屈曲した線状導体を、スパイラルアンテナのアンテナ素子パターン（アーム）に電気的に接続するので、線状導体に余裕ができ、（振動・熱膨張が大きい）厳しい環境下においても安定した品質のスパイラルアンテナ装置を得ることができる。

この発明の実施の形態１に係るスパイラルアンテナ装置の構成図である。 この発明の実施の形態１に係るスパイラルアンテナ装置の給電部及びアンテナ素子構成図である。 この発明の実施の形態１に係るスパイラルアンテナ装置の給電部構成図（断面図）である。 この発明の実施の形態１に係るスパイラルアンテナ装置の給電線路構成図である。 この発明の実施の形態１に係るスパイラルアンテナ装置の給電線路構成図である。 この発明の実施の形態２に係るスパイラルアンテナ装置の給電部構成図（断面図）である。 この発明の実施の形態２に係るスパイラルアンテナ装置の給電線路構成図である。 この発明の実施の形態２に係るスパイラルアンテナ装置の構成図（断面図）である。 この発明の実施の形態３に係るスパイラルアンテナ装置の構成図である。である。 この発明の実施の形態３に係るスパイラルアンテナ装置の給電部構成図（断面図）である。 この発明の実施の形態３に係るスパイラルアンテナ装置（誘電体基板厚がアンテナ動作を妨げない程度に十分厚い）の構成図である。である。 この発明の実施の形態３に係るスパイラルアンテナ装置（誘電体基板厚がアンテナ動作を妨げない程度に十分厚い）の給電部構成図（断面図）である。 この発明の実施の形態３に係るスパイラルアンテナ装置の構成図（断面図）である。 この発明の実施の形態３に係るスパイラルアンテナ装置の構成図（断面図）である。 この発明の実施の形態３に係るスパイラルアンテナ装置の構成図（断面図）である。 この発明の実施の形態３に係るスパイラルアンテナ装置の構成図（断面図）である。 この発明の実施の形態３に係るスパイラルアンテナ装置の構成図（断面図）である。 この発明の実施の形態４に係るスパイラルアンテナ装置の給電部構成図（断面図）である。 この発明の実施の形態４に係るスパイラルアンテナ装置の構成図（断面図）である。 この発明の実施の形態４に係るスパイラルアンテナ装置の構成図（断面図）である。 この発明の実施の形態５に係るスパイラルアンテナ装置の構成図である。 この発明の実施の形態５に係るスパイラルアンテナ装置の給電線路構成図である。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１について図１〜５を用いて説明する。図１（ａ）は図１（ｃ）の一点鎖線ＡＢによるスパイラルアンテナ装置（アンテナ素子）の断面図、図１（ｂ）は図１（ｃ）の一点鎖線ＡＢによるスパイラルアンテナ装置の給電部断面図、図１（ｃ）はスパイラルアンテナ装置のアンテナ素子であるアームの上面図、図２（ａ）（ｂ）は図２（ｃ）の一点鎖線ＡＢによるスパイラルアンテナ装置の給電部断面図、図２（ｃ）はスパイラルアンテナ装置のアンテナ素子であるアームの上面図である。但し、図２（ｂ）に記載された誘電体ブロックが図２（ｃ）では記載していない。

図１〜３において、１はプリント基板などの誘電体基板、２は誘電体基板１の一主面（表面）に形成されたスパイラルアンテナのアンテナ素子パターンである螺旋状の第１アーム、３は誘電体基板１の一主面（表面）に形成されたスパイラルアンテナのアンテナ素子パターンである螺旋状の第２アームである。断面図において、第１アーム２及び第２アーム３の符号は、省略している場合がある。４は誘電体基板１の一主面（表面）と他主面（裏面）とを貫通するキリ穴である第１貫通孔、５は誘電体基板１の一主面と他主面とを貫通するキリ穴である第２貫通孔、６は二つのアンテナ素子パターンである第１アーム２及び第２アーム３のうち、第１アーム２と電気的に連続し、誘電体基板１の一主面と他主面とを貫通するキリ穴である第１スルーホール、７は第２アーム３と電気的に連続し、誘電体基板１の一主面と他主面とを貫通するキリ穴である第２スルーホールである。ここで、第１スルーホール６及び第２スルーホール７は誘電体基板１の一主面の開口と他主面の開口の周辺にそれぞれ導体パターンであるランド部が形成され、そのランド部と電気的に連続するように孔の内部がメッキなどにより導電性の層であるメタライズ部を有する。なお、第１スルーホール６及び第２スルーホール７のランド部及びメタライズ部は図面の簡略化のために符号は付していない。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。

図１〜３において、８は誘電体基板１の他主面側に配置された給電線路、９は給電線路８の信号線路と基端部が電気的に連続し、第１貫通孔４を介して誘電体基板１の他主面から一主面の側に延伸しＵ字状又は円弧状に屈曲して先端部が第１スルーホール６（後述の第１孔部２０）に挿入されて電気的に接続されたワイヤなどの第１線状導体、１０は第１線状導体９と第１スルーホール６（後述の第１孔部２０）のランド部及びメタライズ部とを電気的に接続する半田付けなどで形成される第１電気接続部、１１は給電線路８の接地導体と基端部が電気的に連続し、第２貫通孔５を介して誘電体基板１の他主面から一主面の側に延伸しＵ字状又は円弧状に屈曲して先端部が第２スルーホール７（後述の第２孔部２１）に挿入されて電気的に接続されたワイヤなどの第２線状導体、１２は第２線状導体１１と第２スルーホール７（後述の第２孔部２１）のランド部及びメタライズ部とを電気的に接続する半田付けなどで形成される第２電気接続部である。なお、図中では、第１電気接続部１０及び第２電気接続部１２はランド部周辺に形成しているが、第１孔部６及び第２孔部７の孔内部まで形成してもよい。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。

図１〜３において、１３は給電線路８を構成する誘電体の給電線路基板、１４は給電線路８の一主面に形成された信号導体、１５は信号導体１４と第１線状導体９の基端部とを電気的に接続する半田付けなどで形成される第１電気接続部、１６は給電線路８の一主面又は他主面に形成された接地導体、１７は接地導体１６と第２線状導体１１の基端部とを電気的に接続する半田付けなどで形成される第２電気接続部、１８は誘電体基板１の一主面と他主面とを貫通するキリ穴である貫通孔であり、機能的には、貫通孔１８は第１貫通孔４及び第２貫通孔５が、連続する一つの孔となったものである。１９は貫通孔１８に嵌め込まれた誘電体ブロックであり、第１線状導体９及び第２線状導体１１が誘電体ブロック１９を貫通することで第１線状導体９及び第２線状導体１１を固定するものである。

なお、本願では、給電線路８は、「平衡線路」又は「不平衡線路」或いは「不平衡線路からバランによって平衡線路に変換された線路全体」を指すので、平衡線路の場合は厳密には、接地導体（グランド）はないが、二つの導体（線路）を識別するために、便宜上、給電線路８の二つの導体（線路）に対して、信号導体１４及び接地導体１６という表現を使用する。これは、実施の形態１に以外の実施の形態でも同様である（特に、実施の形態２及び４）。さらに、第１線状導体９及び第２線状導体１０を誘電体基板１の他主面側（裏面側）における部分を延長して、その延長した部分を給電線路８としてもよい。この場合、給電線路８は、平行二線やスタックドペアラインと呼ばれる伝送線路（平衡線路）となる。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。

図１〜３において、２０は二つのアンテナ素子パターンである第１アーム２及び第２アーム３のうち、第１アーム２と電気的に連続し、誘電体基板１の一主面に開口を有するキリ穴である第１孔部、２１は第２アーム３と電気的に連続し、誘電体基板１の一主面に開口を有するキリ穴である第２孔部であり、ここで、第１孔部２０及び第２孔部２１は開口の周辺に導体パターンであるランド部が形成され、そのランド部と電気的に連続するように孔の内部がメッキなどにより導電性の層であるメタライズ部を有する。なお、第１孔部２０及び第２孔部２１のランド部及びメタライズ部は図面の簡略化のために符号は付していない。第１孔部２０のうち、誘電体基板１の一主面と他主面とを貫通させたものが第１スルーホール６であるといえ、第２孔部２１のうち、誘電体基板１の一主面と他主面とを貫通させたものが第２スルーホール７といえる。

図１に示すように、実施の形態１に係るスパイラルアンテナ装置は、誘電体基板１の表面に第１アーム２及び第２アーム３のアンテナ素子パターンがエッチングなどの手法により形成されている。ここで、スパイラルアンテナ装置は、自己補対構造を持つ第１アーム２、第２アームによる巻き線で構成され、第１アーム２と第２アームに１８０°の位相差で給電されるものである。図１（ｃ）では、第１アーム２及び第２アーム３の先端部の図示は省略しているが、誘電体基板１の給電点（給電部）を中心とした第１アーム２及び第２アーム３の巻き線の半径をλ／２π（λは波長で、ここではスパイラルアンテナ装置の使用周波数の逆数である。）に設定すると、使用周波数の電波が、第１アーム２及び第２アーム３から放射されるものである。

図１（ｃ）に示すように、実施の形態１に係るスパイラルアンテナ装置の第１アーム２及び第２アーム３の基端部は、それぞれ、第１スルーホール６の誘電体基板１の表面側ランド部、及び、第２スルーホール７の誘電体基板１の表面側ランド部に電気的に連続している。それらのランド部に第１線状導体９及び第２線状導体１１が電気的に接続されている。図１に示すように、前述の二つのランド部よりも、第１アーム２及び第２アーム３が形成する螺旋状の巻き線の中心寄りに、第１貫通孔４と第２貫通孔５とが形成されている。これらの第１貫通孔４及び第２貫通孔５が形成された位置であって、誘電体基板１の裏面側に給電線路８が配置されている。第１線状導体９は第１貫通孔４を介して誘電体基板１の表面（上部）側に引き出され、屈曲され、第１スルーホール６に挿入されて第１電気接続部１０により固定される。同じく、第２線状導体１１は第２貫通孔５を介して誘電体基板１の表面（上部）側に引き出され、屈曲され、第２スルーホール７に挿入されて第２電気接続部１２により固定される。このような構造により、第１線状導体９及び第２線状導体１１は、屈曲部を有したものとなる。

実施の形態１に係るスパイラルアンテナ装置は、屈曲した第１線状導体９及び第２線状導体１１が、振動がスパイラルアンテナ装置に加わった場合に、屈曲部でたわみやすくなっているため、誘電体基板１や給電線路８（給電線路基板１３）の振動を吸収する効果という効果を奏する。また、熱膨張や熱収縮で第１線状導体９，第２線状導体１１の長さが変化するような環境や誘電体基板１の厚みが変化する環境においても、屈曲部で第１線状導体９，第２線状導体１１の長さの変化を吸収することできる。よって、第１電気接続部１０，第２電気接続部１２，第１電気接続部１５，第２電気接続部１７などの半田付け部に振動や第１線状導体９，第２線状導体１１の長さの変化による大きな力が加わりにくくなり、第１線状導体９，第２線状導体１１が耐え切れずに切断したり前述の半田付け部が外れたりすることを防ぐことができるという効果を奏する。したがって、振動や熱膨張に対して品質が安定したスパイラルアンテナ装置を得ることができ、この実施の形態１係るスパイラルアンテナ装置を使用した無線通信システムはロバスト性が高まる。

図１は、実施の形態１に係るスパイラルアンテナ装置の誘電体基板１が第１貫通孔４と第２貫通孔５とを有する場合を示しているが、実施の形態１に係るスパイラルアンテナ装置は、第１線状導体９及び第２線状導体１１を通す孔が一つであってもよい。つまり、第１貫通孔４と第２貫通孔５とが連続する一つの孔であってもよい。図２に示すスパイラルアンテナ装置は、前述の二つのランド部よりも、第１アーム２及び第２アーム３が形成する螺旋状の巻き線の中心寄りに、貫通孔１８が形成されている。この貫通孔１８が形成された位置であって、誘電体基板１の裏面側に給電線路８が配置されている。第１線状導体９は貫通孔１８を介して誘電体基板１の表面（上部）側に引き出され、屈曲され、第１スルーホール６に挿入されて第１電気接続部１０により固定される。同じく、第２線状導体１１は貫通孔１８を介して誘電体基板１の表面（上部）側に引き出され、屈曲され、第２スルーホール７に挿入されて第２電気接続部１２により固定される。このような構成のために、誘電体基板１に空ける貫通孔１８の精度が第１貫通孔４と第２貫通孔５の精度よりも低いものでもよいという効果や、第１線状導体９及び第２線状導体と貫通孔１８との位置合わせの精度も、第１線状導体９と第１貫通孔４との位置合わせ精度及び第２線状導体１１と第２貫通孔５との位置合わせ精度よりも低いものでもよいという効果を奏する。

図２（ａ）（ｃ）に示す貫通孔１８を通る第１線状導体９と第２線状導体１１とが接触して短絡するおそれがある場合は、図２（ｂ）に示すように、貫通孔１８に嵌合可能な形状・寸法の誘電体ブロック１９を貫通孔１８に挿入する、或いは、第１線状導体９と第２線状導体１１とが接触しないようにする誘電体のスペーサを第１線状導体９と第２線状導体１１との間に配置する、などの手法を取るとよい。なお、誘電体ブロック１９は誘電体のスペーサであるともいえる。図２（ｂ）に示す誘電体ブロック１９を使用する場合は、誘電体ブロック１９内に第１線状導体９と第２線状導体１１とが通る貫通孔を形成する必要がある。

図１及び２では、第１線状導体９及び第２線状導体１１の先端部をそれぞれ誘電体基板１の第１スルーホール６及び第２スルーホール７に挿入していた。しかし、第１線状導体９及び第２線状導体１１の先端部を保持するために必要な深さの孔が形成できる厚みを誘電体基板１が有している場合は、誘電体基板１を貫通させる必要はない。具体的な構造の説明を図３により行う。図３に示すスパイラルアンテナ装置の誘電体基板１は、開口が誘電体基板１の表側に形成された第１孔部２０と、同じく、開口が誘電体基板１の表側に形成された第２孔部２１を有する。第１線状導体９は第１貫通孔４を介して誘電体基板１の表面（上部）側に引き出され、屈曲され、第１孔部２０に挿入されて第１電気接続部１０により固定される。同じく、第２線状導体１１は第２貫通孔５を介して誘電体基板１の表面（上部）側に引き出され、屈曲され、第２孔部２１に挿入されて第２電気接続部１２により固定される。

次に、実施の形態１に係るスパイラルアンテナ装置の給電線路８について、図４及び５を用いて説明する。図４（ａ）は給電線路構成図、図４（ｂ）はバラン構成図、図４（ｃ）は同軸線路構成図、図５（ａ）はスタックドペアライン構成図、図５（ｂ）はスロット線路構成図、図５（ｃ）はマイクロストリップ線路構成図、図５（ｄ）はコプレーナ線路構成図である。図４及び５において、２２は伝送線路の平衡／不平衡を変換する回路であるバラン（平衡‐不平衡変換部）、２３は不平衡線路、２４はバラン２２と不平衡線路２３とを接続する第１線路、２５はバラン２２と不平衡線路２３とを接続する第２線路、２６は不平衡線路２３である同軸線路、２７は同軸線路２６の外導体、２８は外導体２７と第２線路２５とを電気的に接続する半田付けなどで形成される電気接続部である。なお、バラン２２に接続する線路が同軸線路２６の場合は、第１線路２４は同軸線路２６の内導体２４となる。なお、バラン２２と不平衡回路２３との接続する線路として、第１線路２４及び第２線路２５を介在させているが、バラン２２と不平衡回路２３との端子同士を直接接続する場合は、第１線路２４及び第２線路２５は必要ではない。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。

図４及び５において、２９は不平衡線路２３であるペアライン、３０はペアライン２９を構成する誘電体基板である線路基板、３１はペアライン２９の信号導体、３２は信号導体３１と第１線路２４とを電気的に接続する半田付けなどで形成される電気接続部、３３はペアライン２９の接地導体、３４は接地導体３３と第２線路２５とを電気的に接続する半田付けなどで形成される電気接続部、３５は不平衡線路２３であるスロット線路、３６はスロット線路３５を構成する誘電体基板である線路基板、３７はスロット線路２５の信号導体、３８は信号導体３７と第１線路２４とを電気的に接続する半田付けなどで形成される電気接続部、３９はスロット線路２５の接地導体、４０は接地導体３９と第２線路２５とを電気的に接続する半田付けなどで形成される電気接続部である。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。

図４及び５において、４１は不平衡線路２３であるマイクロストリップ線路、４２はマイクロストリップ線路４１を構成する誘電体基板である線路基板、４３はマイクロストリップ線路４１の信号導体、４４は信号導体４３と第１線路２４とを電気的に接続する半田付けなどで形成される電気接続部、４５はマイクロストリップ線路４１の接地導体、４６は接地導体４５と第２線路２５とを電気的に接続する半田付けなどで形成される電気接続部、４７は不平衡線路２３であるコプレーナ線路、４８はコプレーナ線路４７を構成する誘電体基板である線路基板、４９はコプレーナ線路４７の信号導体、５０は信号導体４９と第１線路２４とを電気的に接続する半田付けなどで形成される電気接続部、５１はコプレーナ線路４７の接地導体である側路、５２は側路５１と第２線路２５とを電気的に接続する半田付けなどで形成される電気接続部である。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。

図１〜３に記載の実施の形態１に係るスパイラルアンテナ装置は、平衡給電によって給電されるアンテナであるので、第１線状導体９と第２線状導体１１とにより平衡線路を形成する必要がある。したがって、第１線状導体９及び第２線状導体１１まで（信号導体１４及び接地導体１６まで）の給電線路８が不平衡線路２３である場合は、第１線状導体９及び第２線状導体１１（信号導体１４及び接地導体１６）と不平衡線路２３との間に、図４（ａ）に示すバラン２２を配置すればよい。バラン２２（図４（ｂ））に接続する不平衡回路２３には、図４（ｃ）に示す同軸線路２６が一般的であるが、図５に示す平面型伝送線路であってもよい。

以上、実施の形態１にて説明した図１〜５の各構成は互いに置換することが可能であることはいうまでもない。なお、後述の実施の形態２以降において、実施の形態１を加えて全ての実施の形態に関して、の各構成は互いに置換することが可能である。また、後述の実施の形態２以降において、提示する各図面における断面は、特に言及が無いものも実施の形態１で説明した断面図と同様の断面である。

実施の形態２．
この発明の実施の形態２について図６〜８を用いて説明する。図７（ａ）は誘電体基板（スパイラル基板）を支持する支持機構（誘電体キャップ）の構成図、図７（ｂ）は支持機構（誘電体キャップ）に対応した形状の給電線路構成図である。図６〜８において、５３は誘電体キャップ、５４は誘電体キャップ５３が嵌合可能な形状を有し、スパイラルアンテナ装置の第１アーム２及び第２アーム３への給電を行う給電線路、５５は誘電体基板１を保持し、中空の内部に給電線路５４（給電線路８）を保持する筐体であり、筐体５５は、円筒形状でもよいし、角柱形状でもよい。５６は筐体５５の側面部又は底部を貫通し、給電線路５４（給電線路８）に給電する同軸コネクタである。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。

実施の形態２では、実施の形態１に係る給電線路８に対応する給電線路５４に誘電体キャップ５３を被せて、誘電体基板１と給電線路５４との間に介在する支持機構として誘電体キャップ５３を機能させて、この誘電体キャップ５３を介して、給電線路５４が誘電体基板１を支持するスパイラルアンテナ装置に関して説明する。給電線路５４の外皮は金属筒などのある程度の硬度があるものが望ましい。実施の形態２に係るスパイラルアンテナ装置は、図６，図７（ａ）に示すように、誘電体キャップ５３は、筒状であり、給電線路５４の一部が挿入されている。図７（ａ）では誘電体キャップ５３は円筒であるが、筒状であれば、円筒に限るものではない。図７（ｂ）に示すように、給電線路５４は、誘電体キャップ５３に挿入された部分が他の部分よりも断面積が小さくなっている。また、図６，図７（ａ）に示すように、誘電体キャップ５３は、給電線路５４が挿入された部分に対して、誘電体基板１を支持する部分の径の方が大きいものである。なお、誘電体キャップ５３が固定できるのであれば、給電線路５４は、給電線路８のような構造でもよい。誘電体キャップ５３は筒状の形状で、給電線路５４（給電線路８）と密着させた方がよいが、筒の中に突起を設けて、給電線路５４（給電線路８）と接触させる構造でもよい。同様に、誘電体キャップ５３と誘電体基板１とは密着させた方がよいが、複数の梁にて、誘電体基板１を支持するような構造でもよい。

実施の形態２に係るスパイラルアンテナ装置は、第１線状導体９及び第２線状導体が有する屈曲部に加えて、誘電体基板１と給電線路５４（給電線路８）との間に介在する誘電体キャップ５３などの支持機構を介して、給電線路５４（給電線路８）が誘電体基板１を支持するものである。実施の形態２に係るスパイラルアンテナ装置の給電線路５４（給電線路８）は、内部の伝送線路を覆う金属を有する金属筒であれば、より強固に、支持機構を介して誘電体基板１を支持することが可能である。また、金属筒内の伝送線路は、図４及び５で説明したものや実施の形態１にて給電線路８として説明したものを必要に応じて適宜選択すればよい。

以上の説明から、実施の形態２に係るスパイラルアンテナ装置は、実施の形態１に係るスパイラルアンテナ装置が奏する効果に加え、より振動や熱膨張に対して品質が安定したスパイラルアンテナ装置を得ることができ、この実施の形態２係るスパイラルアンテナ装置を使用した無線通信システムはロバスト性も、より高まるといえる。

次に、実施の形態２に係るスパイラルアンテナ装置の性能を更に向上させた構造を説明する。具体的には、図６で示すスパイラルアンテナ装置を筐体５５に固定する構造を説明する。図８は、開口部、側面部（断面図のため図示は省略）、底部を有する筐体５５の開口部に誘電体基板１が配置され、底部に給電線路５４が支持される状態を示している。図示はしていないが、給電線路５４を曲げて、給電線路５４を側面部に固定してよい。その場合は、同軸コネクタ５６は筐体５５の側面部に形成される。なお、同軸コネクタ５６を筐体５５に形成するということは、給電線路５４（給電線路８）の構成にバラン２２が存在することを意味する。

また、換言すると、前述の金属筒は筐体５５の底部（側面部）から伸びており、その中を給電線路５４（給電線路８）を構成する伝送線路が通っている。誘電体キャップ５３は金属筒の先端に接着剤によって接着される。このとき、前述の通り、金属筒（給電線路５４（給電線路８））の先端部と誘電体キャップ５３が互いに嵌合するような形状とすれば、誘電体キャップ５３が離脱しにくくなる。また、誘電体基板１と誘電体キャップ５３間も接着剤で接着している。金属筒（給電線路５４（給電線路８））の先端部と誘電体キャップ５３間、及び、誘電体基板１と誘電体キャップ５３間はネジによって固定してもよい。このように、振動しやすい誘電体基板１の給電部近辺を固定する構造をとることで、実施の形態２に係るスパイラルアンテナ装置の性能を更に向上させることができる。

実施の形態３．
この発明の実施の形態３について図９〜１７を用いて説明する。図９（ａ）は図９（ｃ）の一点鎖線ＡＢによるスパイラルアンテナ装置（アンテナ素子）の断面図、図９（ｂ）は図９（ｃ）の一点鎖線ＡＢによるスパイラルアンテナ装置の給電部断面図、図９（ｃ）はスパイラルアンテナ装置のアンテナ素子であるアームの上面図、図１１（ａ）は図１１（ｃ）の一点鎖線ＡＢによるスパイラルアンテナ装置（アンテナ素子）の断面図、図１１（ｂ）は図１１（ｃ）の一点鎖線ＡＢによるスパイラルアンテナ装置の給電部断面図、図１１（ｃ）はスパイラルアンテナ装置のアンテナ素子であるアームの上面図である。実施の形態３に係るスパイラルアンテナ装置は、実施の形態１及び２に係るスパイラルアンテナ装置が平衡給電のアンテナであったことに対して、同軸線路などの給電線路による不平衡給電のアンテナであることが特徴である。

よって、実施の形態１及び２に係るスパイラルアンテナ装置ではアンテナ素子パターンである螺旋状のアームが二つあったが、実施の形態３に係るスパイラルアンテナ装置ではアンテナ素子パターンである螺旋状のアームが一つとなる。したがって、実施の形態１及び２おける第１アーム２と第２アーム３のうち、実施の形態３では、第２アーム３がない構造となる。そこで、実施の形態３では、実施の形態１及び２における第１アーム２と第１アーム２に関連する構成とに付された符号と対応して符号を付すこととする。例えば、実施の形態に係るスパイラルアンテナ装置のアーム２など。

図９〜１７において、１ａはプリント基板などの誘電体基板であり、一主面（表面）にストリップ状の導体パターンが形成され、他主面（裏面）に接地導体パターンが形成されたとしても、図５（ｃ）に示すようなアンテナ動作を妨げない程度の厚み（誘電体基板厚）を有するものである。２は誘電体基板１（１ａ）の一主面（表面）に形成されたスパイラルアンテナのアンテナ素子パターンである螺旋状のアームである。断面図において、アーム２の符号は、省略している場合がある。４は誘電体基板１（１ａ）の一主面（表面）と他主面（裏面）とを貫通するキリ穴である貫通孔、６はアンテナ素子パターンであるアーム２と電気的に連続し、誘電体基板１（１ａ）の一主面と他主面とを貫通するキリ穴であるスルーホール、ここで、スルーホール６は誘電体基板１（１ａ）の一主面の開口と他主面の開口の周辺にそれぞれ導体パターンであるランド部が形成され、そのランド部と電気的に連続するように孔の内部がメッキなどにより導電性の層であるメタライズ部を有する。なお、スルーホール６のランド部及びメタライズ部は図面の簡略化のために符号は付していない。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。

図９〜１７において、５７は誘電体基板１（１ａ）の他主面（裏面）に、一主面に形成されたアーム２に対向して形成された接地導体パターンであり、誘電体基板１（１ａ）にスルーホール６が形成されている場合は、誘電体基板１（１ａ）の他主面（裏面）に存在するスルーホール６のランド部と接地導体パターン５７は絶縁されていることはいうまでもない。５８は誘電体基板１（１ａ）の他主面側に配置された同軸コネクタであり、同軸コネクタ５８の外導体は、接地導体パターン５７と電気的に接続されている。９は同軸コネクタ５８の内導体と基端部が電気的に連続し、貫通孔４を介して誘電体基板１（１ａ）の他主面から一主面の側に延伸しＵ字状又は円弧状に屈曲して先端部がスルーホール６（後述の孔部２０）に挿入されて電気的に接続されたワイヤなどの線状導体、１０は線状導体とスルーホール６（後述の孔部２０）のランド部及びメタライズ部とを電気的に接続する半田付けなどで形成される電気接続部である。なお、図９及び１０に記載のスパライルアンテナ装置は、接地導体パターン５７が同軸コネクタ５８の周辺にのみ形成されており、誘電体基板１の厚みに関わらず、アンテナ素子であるアーム２の動作を妨げないようになっている。一方、図１１及び１２に記載のスパライルアンテナ装置は、接地導体パターン５７が誘電体基板１ａのスルーホール６のランド部と貫通孔４とを除く裏面の略全体に形成されているが、接地導体パターン５７の形状に関わらず、誘電体基板１ａはアンテナ素子であるアーム２の動作を妨げない程度の厚みを有している。補足すると、誘電体基板１ａは、他主面に接地導体を設けない他の実施の形態に係る誘電体基板１との置換するこことが可能である。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。

図９〜１７において、５９は誘電体基板１の他主面側に配置された同軸線路であり、同軸線路５９の内導体は、線状導体９の基端部が電気的に連続し、同軸線路５９の外導体は、接地導体パターン５７と電気的に接続されている。５６は筐体５５の側面部又は底部を貫通し、同軸線路５９に給電する同軸コネクタである。なお、図中では、電気接続部１０はランド部周辺に形成しているが、孔部６の孔内部まで形成してもよい。６０は誘電体キャップ、６１は誘電体キャップ、２０はアンテナ素子パターンであるアーム２と電気的に連続し、誘電体基板１の一主面に開口を有するキリ穴である孔部であり、ここで、孔部２０は開口の周辺に導体パターンであるランド部が形成され、そのランド部と電気的に連続するように孔の内部がメッキなどにより導電性の層であるメタライズ部を有する。なお、孔部２０のランド部及びメタライズ部は図面の簡略化のために符号は付していない。孔部２０のうち、誘電体基板１の一主面と他主面とを貫通させたものがスルーホール６であるといえる。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。

図９に示すように、実施の形態３に係るスパイラルアンテナ装置は、誘電体基板１の表面にアーム２のアンテナ素子パターンがエッチングなどの手法により形成されている。図９（ｃ）に示すように、実施の形態３に係るスパイラルアンテナ装置のアーム２の基端部は、スルーホール６の誘電体基板１の表面側ランド部に電気的に連続している。そのランド部に線状導体９が電気的に接続されている。図９に示すように、前述のランド部よりも、アーム２が形成する螺旋状の巻き線の中心寄りに、貫通孔４とが形成されている。この貫通孔４が形成された位置であって、誘電体基板１の裏面側に同軸コネクタ５８が配置されている。線状導体９は貫通孔４を介して誘電体基板１の表面（上部）側に引き出され、屈曲され、スルーホール６に挿入されて電気接続部１０により固定される。このような構造により、線状導体９は、屈曲部を有したものとなる。

図９では、線状導体９の先端部を誘電体基板１のスルーホール６に挿入していた。しかし、線状導体９の先端部を保持するために必要な深さの孔が形成できる厚みを誘電体基板１が有している場合は、誘電体基板１を貫通させる必要はない。具体的な構造の説明を図３により行う。図１０に示すスパイラルアンテナ装置の誘電体基板１は、開口が誘電体基板１の表側に形成された孔部２０を有する。線状導体９は貫通孔４を介して誘電体基板１の表面（上部）側に引き出され、屈曲され、孔部２０に挿入されて電気接続部１０により固定される。

実施の形態３に係るスパイラルアンテナ装置は、屈曲した線状導体９が、振動がスパイラルアンテナ装置に加わった場合に、屈曲部でたわみやすくなっているため、誘電体基板１や同軸コネクタ５８やその内導体などの導体の振動を吸収する効果という効果を奏する。また、熱膨張や熱収縮で線状導体９の長さが変化するような環境や誘電体基板１の厚みが変化する環境においても、屈曲部で線状導体９の長さの変化を吸収することできる。よって、電気接続部１０の半田付け部に振動や線状導体９の長さの変化による大きな力が加わりにくくなり、線状導体９が耐え切れずに切断したり前述の半田付け部が外れたりすることを防ぐことができるという効果を奏する。同軸コネクタ５８が誘電体基板１に強固に固定されている場合でも、線状導体９の屈曲部は緩衝体として機能する。したがって、振動や熱膨張に対して品質が安定したスパイラルアンテナ装置を得ることができ、この実施の形態３係るスパイラルアンテナ装置を使用した無線通信システムはロバスト性が高まる。

次に、図１１及び１２に記載のスパイラルアンテナ装置であるが、図９及び１０に記載のスパイラルアンテナ装置と比較すると、接地導体パターン５７が誘電体基板１ａの略全体に形成されている点以外は、基本的には同様の構成及び動作であるので説明は省略する。図９が図１１に対応し、図１０が図１２に対応する。また、実施の形態３に係るスパイラルアンテナ装置も、実施の形態２に係るスパイラルアンテナ装置と同様に誘電体基板１を筐体５５にて支持してもよい。実施の形態３に係る同軸線路５９に誘電体キャップ５３を被せて、誘電体基板１と給電線路５４との間に介在する支持機構として誘電体キャップ５３を機能させて、この誘電体キャップ５３を介して、同軸線路５９が誘電体基板１を支持するスパイラルアンテナ装置に関して説明する。同軸線路５９の外皮は金属筒などのある程度の硬度があるものが望ましい。具体的には、セミリジットケーブルなどが考えられる。以下、図９及び１０に記載のスパイラルアンテナ装置を用いて説明を行いが、図１１及び１２に記載のスパイラルアンテナ装置でも同様であることはいうまでもない。

図１３は、開口部、側面部（断面図のため図示は省略）、底部を有する筐体５５の開口部に誘電体基板１が配置され、底部に同軸線路５９が支持される状態を示している。図示はしていないが、同軸線路５９を曲げて、同軸線路５９を側面部に固定してよい。その場合は、同軸コネクタ５６は筐体５５の側面部に形成される。誘電体キャップ５３は同軸線路５９の先端に接着剤によって接着される。このとき、前述の通り、金属筒（給電線路５４（給電線路８））と同様に、同軸線路５９の先端部と誘電体キャップ５３が互いに嵌合するような形状とすれば、誘電体キャップ５３が離脱しにくくなる。また、誘電体基板１と誘電体キャップ５３間も接着剤で接着している。同軸線路５９の先端部と誘電体キャップ５３間、及び、誘電体基板１と誘電体キャップ５３間はネジによって固定してもよい。このように、振動しやすい誘電体基板１の給電部近辺を固定する構造をとることで、実施の形態３に係るスパイラルアンテナ装置の性能を更に向上させることができる。

図１３に記載の誘電体キャップ５３は、誘電体基板１の裏面に形成されたスルーホール６のランド部を含む誘電体基板１の裏面との間に空間があるので、前述のランド部から線状導体９や電気接続部１０が飛び出していても、誘電体キャップ５３と線状導体９や電気接続部１０が接触することはない。逆に、前述のランド部から線状導体９や電気接続部１０が飛び出していない場合は、図１４に示すような誘電体キャップ６０のように、誘電体基板１の裏面に、誘電体キャップ６０を全面的に接触させてもよい。また、前述のランド部から線状導体９や電気接続部１０が飛び出している場合でも、図１４に示すような誘電体キャップ６１のように、誘電体基板１の裏面に形成されたスルーホール６のランド部に対応する部分以外の面において、誘電体基板１の裏面に、誘電体キャップ６１を全面的に接触させてもよい。誘電体キャップ６１による空間は、図１５に記載のように大きなものではなくもよく、誘電体キャップ６０に前述のランド部から飛び出している線状導体９や電気接続部１０の形状に対応した小さいザグリ穴や孔部２０のようなキリ穴を形成したような誘電体キャップでもよい。

さらに、実施の形態３に係るスパイラルアンテナ装置の誘電体基板１に孔部２０を有する構成を採用した場合（図１０及び１２）は、前述のランド部が誘電体基板１の裏面には存在しないので、前述のランド部から線状導体９や電気接続部１０が飛び出すことを考慮して誘電体キャップの形状を選択する必要がない。図１６では、誘電体キャップに誘電体キャップ６０を採用したものを図示しているが、誘電体キャップ５３や誘電体キャップ６１でもよいことはいうまでもない。また、最後に、同軸線路５９自身に誘電体基板１を支持する程度の強度がある場合は、図１７に示すように、誘電体キャップ５３，誘電体キャップ６０，誘電体キャップ６１を設けずに、同軸線路５９により誘電体基板１を支持したスパイラルアンテナ装置を得ることができる。

このような、前述のランド部から線状導体９や電気接続部１０が飛び出すことを考慮した誘電体キャップ５３，誘電体キャップ６０，誘電体キャップ６１の選択は実施の形態２に係るスパイラルアンテナ装置でもいえるが、実施の形態２の場合は、給電線路５４（給電線路８）と誘電体基板１の裏面と密着させない限り、給電線路５４（給電線路８）と誘電体基板１の裏面との間には、第１線状導体９及び第２線状導体１１が存在する空間が必要となる。同じく、誘電体キャップ５３，誘電体キャップ６０，誘電体キャップ６１を設けずに、同軸線路５９により誘電体基板１を支持することも、給電線路５４（給電線路８）と誘電体基板１の裏面と密着させることで実施の形態２でも行うことが可能である。つまり、実施の形態３と実施の形態２とは互いにその構成を置換することが可能であるといえる。

実施の形態４．
この発明の実施の形態４について図１８、１９、２０を用いて説明する。図１８、１９、２０において、６２は誘電体基板１の他主面と給電線路８（給電線路５４）との間にＵ字状又は円弧状の屈曲部を有し、給電線路８（給電線路５４）の信号線路と基端部が電気的に連続し、先端部が誘電体基板１の他主面から第１スルーホール６に挿入されて第１電気接続部１０により電気的に接続されたワイヤなどの第１線状導体、６３は誘電体基板１の他主面と給電線路８（給電線路５４）との間にＵ字状又は円弧状の屈曲部を有し、給電線路８（給電線路５４）の信号線路と基端部が電気的に連続し、先端部が誘電体基板１の他主面から第２スルーホール７に挿入されてワイヤなどの第２電気接続部１２により電気的に接続された第２線状導体である。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。

図１８、１９、２０において、６４は誘電体基板１の他主面と給電線路８（給電線路５４）との間に円弧状の第１屈曲部を有し、給電線路８（給電線路５４）の信号線路と基端部が電気的に連続し、第１貫通孔４を介して誘電体基板１の他主面から一主面の側に延伸しＵ字状又は円弧状に屈曲（第２屈曲部）して先端部が第１スルーホール６又は第１孔部２０に挿入されて第１電気接続部１０により電気的に接続されたワイヤなどの第１線状導体、６５は誘電体基板１の他主面と給電線路８（給電線路５４）との間に円弧状の第１屈曲部を有し、給電線路８（給電線路５４）の接地導体と基端部が電気的に連続し、第２貫通孔５を介して誘電体基板１の他主面から一主面の側に延伸しＵ字状又は円弧状に屈曲（第２屈曲部）して先端部が第２スルーホール７又は第２孔部２１に挿入されて第２電気接続部１２により電気的に接続されたワイヤなどの第２線状導体である。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。

実施の形態１〜３において、第１線状導体（線状導体）９又は第２線状導体１１の誘電体基板１の表面側に屈曲部を緩衝体として形成したものを説明したが、実施の形態４では、誘電体基板１の裏面側に屈曲部を緩衝体として形成したものを説明する。図１８に記載のスパイラルアンテナ装置において、第１線状導体６２は屈曲部を有するので、第１スルーホール６と信号導体１４との間にたるみを持った状態で半田付け（第１電気接続部１０、第１電気接続部１５）されていることになる。同じく、第２線状導体６３は屈曲部を有するので、第２スルーホール７と接地導体１６との間にたるみを持った状態で半田付け（第２電気接続部１２、第２電気接続部１７）されていることになる。

そのため、実施の形態４に係るスパイラルアンテナ装置は、誘電体基板１や給電線路８が振動しても、第１線状導体６２及び第２線状導体６３が振動を吸収して第１電気接続部１０や第１電気接続部１５に加わる力を減少させ、第１電気接続部１０や第１電気接続部１５の離脱や第１線状導体６２及び第２線状導体６３の切断を防止できるという効果を奏する。また、熱膨張や熱収縮で第１線状導体６２，第２線状導体６３の長さが変化するような環境や誘電体基板１の厚みが変化する環境においても、屈曲部で第１線状導体６２，第２線状導体６３の長さの変化を吸収することできる。

よって、第１電気接続部１０，第２電気接続部１２，第１電気接続部１５，第２電気接続部１７などの半田付け部に振動や第１線状導体６２，第２線状導体６３の長さの変化による大きな力が加わりにくくなり、第１線状導体６２，第２線状導体６３が耐え切れずに切断したり前述の半田付け部が外れたりすることを防ぐことができるという効果を奏する。したがって、振動や熱膨張に対して品質が安定したスパイラルアンテナ装置を得ることができ、この実施の形態３係るスパイラルアンテナ装置を使用した無線通信システムはロバスト性が高まる。

次に、実施の形態２及び３と同様に、実施の形態４に係るスパイラルアンテナ装置は、図１７に示すように、誘電体基板１を保持し、中空の内部に給電線路５４を保持する筐体とを備えることも可能である。つまり、誘電体基板１の裏面と給電線路５４（給電線路８）との間に屈曲部を有する第１線状導体６２及び第２線状導体６３は、他の実施の形態に適用することが可能である。但し、誘電体基板１と給電線路（給電線路８、給電線路５４、同軸コネクタ５８、同軸線路５９）との間には、少なくとも第１線状導体６２の屈曲部を配置することができる空間が必要となる。

最後に、実施の形態１〜３にて説明した線状導体の屈曲部（第１屈曲部）と実施の形態４にて説明した線状導体の屈曲部（第２屈曲部）との両方を有するスパイラルアンテナ装置を説明する。図２０に記載のスパイラルアンテナ装置は、誘電体基板１の両面に屈曲部が形成されている。誘電体基板１の表面に形成された第１線状導体６４及び第２線状導体６５の屈曲部は、実施の形態１〜３と同様に、折り返すことで、第１アーム２と第１線状導体６４とを電気的に接続し、第２アーム３と第２線状導体６５する機能も有している。

実施の形態５．
この発明の実施の形態５について図２１及び２２を用いて説明する。図２１（ａ）はスパイラルアンテナ装置のアンテナ素子であるアームの上面図、図２１（ｂ）は図２１（ａ）の一点鎖線ＡＢによるスパイラルアンテナ装置（アンテナ素子）の断面図、図２１（ｃ）は図２１（ａ）の一点鎖線ＣＤによるスパイラルアンテナ装置（アンテナ素子）の断面図である。図２１及び２２において、６６は誘電体基板１の一主面（表面）に形成されたスパイラルアンテナのアンテナ素子パターンである螺旋状の第３アーム、６７は誘電体基板１の一主面（表面）に形成されたスパイラルアンテナのアンテナ素子パターンである螺旋状の第４アームである。断面図において、第３アーム６６及び第４アーム６７の符号は、省略している場合がある。６８は誘電体基板１の一主面（表面）と他主面（裏面）とを貫通するキリ穴である第３貫通孔、６９は誘電体基板１の一主面と他主面とを貫通するキリ穴である第４貫通孔である。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。

図２１及び２２において、７０は二つのアンテナ素子パターンである第３アーム６６及び第４アーム６７のうち、第３アーム６６と電気的に連続し、誘電体基板１の一主面と他主面とを貫通するキリ穴である第３スルーホール、７１は第４アーム６７と電気的に連続し、誘電体基板１の一主面と他主面とを貫通するキリ穴である第４スルーホールである。ここで、第３スルーホール７０及び第４スルーホール７１は誘電体基板１の一主面の開口と他主面の開口の周辺にそれぞれ導体パターンであるランド部が形成され、そのランド部と電気的に連続するように孔の内部がメッキなどにより導電性の層であるメタライズ部を有する。なお、第３スルーホール７０及び第４スルーホール７１のランド部及びメタライズ部は図面の簡略化のために符号は付していない。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。

図２１及び２２において、７２は誘電体基板１の他主面側に配置された給電線路、７３は給電線路７２の信号線路と基端部が電気的に連続し、第３貫通孔６８を介して誘電体基板１の他主面から一主面の側に延伸しＵ字状又は円弧状に屈曲して先端部が第３スルーホール７０（後述の第３孔部）に挿入されて電気的に接続されたワイヤなどの第３線状導体、７４は給電線路７２の接地導体と基端部が電気的に連続し、第４貫通孔６９を介して誘電体基板１の他主面から一主面の側に延伸しＵ字状又は円弧状に屈曲して先端部が第４スルーホール７１（後述の第４孔部）に挿入されて電気的に接続されたワイヤなどの第４線状導体である。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。

実施の形態１，２，４ではアームが２本のスパイラルアンテナ装置を用いて本願の説明を行ってきたが、アームが４本の場合でも実施可能であることを実施の形態５にて説明を行う。実施の形態５に係るスパライルアンテナ装置は、第１アーム２及び第２アーム３に加えて第３アーム６６及び第４アーム６７を有するものである。図２１（ａ）に示すように第１アーム２と第２アーム３との間に第３アーム６６と第４アーム６７とがそれぞれ交互に挟まれるような巻き線状の構成している。第３アーム６６及び第４アーム６７やこの第３アーム６６及び第４アーム６７へ給電を行う線路や誘電体基板１の構成は、第１アーム２及び第２アーム３と同様である。したがって、実施の形態１〜４で説明した構成を適用することは可能であることはいうまでもない。例えば、第３スルーホール７０及び第４スルーホール７１の代わりに誘電体基板１に第３孔部及び第４孔部（図示は省略）を形成してもよい。同じく、誘電体基板１に第１貫通孔４，第２貫通孔５，第３貫通孔６８，第４貫通孔６９を連続する一つの孔である貫通孔を形成、又は、第１貫通孔４，第２貫通孔５，第３貫通孔６８，第４貫通孔６９のうち、少なくともいずれか二つ以上を連続する一つの孔である貫通孔を形成してもよい。なお、図２２に示す給電線路７２は、第１アーム２及び第２アーム３と第３アーム６６及び第４アーム６７とには位相差を９０°つけて給電する必要がある。位相差をつけての給電は、特許文献２（特に、図４及び６）に開示されているハイブリッドを用いて行えばよい。

以上、実施の形態１〜５に係るスパイラルアンテナ装置は、給電部の導体に緩衝体の機能を付与することにより課題を解決するものであり、その他の追加要素は、緩衝体の機能を補助するためのものである。

１・・誘電体基板、１ａ・・誘電体基板、２・・第１アーム（アーム）、３・・第２アーム、４・・第１貫通孔（貫通孔）、５・・第２貫通孔、６・・第１スルーホール（スルーホール）、７・・第２スルーホール、８・・給電線路、９・・第１線状導体（線状導体）、１０・・第１電気接続部（電気接続部）、１１・・第２線状導体、１２・・第２電気接続部、１３・・給電線路基板、１４・・信号導体、１５・・第１電気接続部、１６・・接地導体、１７・・第２電気接続部、１８・・貫通孔、１９・・誘電体ブロック、２０・・第１孔部（孔部）、２１・・第２孔部、２２・・バラン、２３・・不平衡線路、２４・・第１線路（内導体）、２５・・第２線路、２６・・同軸線路、２７・・外導体、２８・・電気接続部、２９・・ペアライン、３０・・線路基板、３１・・信号導体、３２・・電気接続部、３３・・接地導体、３４・・電気接続部、３５・・スロット線路、３６・・線路基板、３７・・信号導体、３８・・電気接続部、３９・・接地導体、４０・・電気接続部、４１・・マイクロストリップ線路、４２・・線路基板、４３・・信号導体、４４・・電気接続部、４５・・接地導体、４６・・電気接続部、４７・・コプレーナ線路、４８・・線路基板、４９・・信号導体、５０・・電気接続部、５１・・側路、５２・・電気接続部、５３・・誘電体キャップ、５４・・給電線路、５５・・筐体、５６・・同軸コネクタ、５７・・接地導体パターン、５８・・同軸コネクタ、５９・・同軸線路、６０・・誘電体キャップ、６１・・誘電体キャップ、６２・・第１線状導体、６３・・第２線状導体、６４・・第１線状導体、６５・・第２線状導体、６６・・第３アーム、６７・・第４アーム、６８・・第３貫通孔、６９・・第４貫通孔、７０・・第３スルーホール、７１・・第４スルーホール、７２・・給電線路、７３・・第３線状導体、７４・・第４線状導体。

Claims (26)

1. 誘電体基板と、この誘電体基板の一主面に形成されたスパイラルアンテナの二つのアンテナ素子パターンと、前記誘電体基板の一主面と他主面とを貫通する第１貫通孔と、前記誘電体基板の一主面と他主面とを貫通する第２貫通孔と、前記二つのアンテナ素子パターンの一方と電気的に連続し、前記誘電体基板の一主面に開口を有する第１孔部と、前記二つのアンテナ素子パターンの他方と電気的に連続し、前記誘電体基板の一主面に開口を有する第２孔部と、前記誘電体基板の他主面側に配置された給電線路と、この給電線路の信号線路と基端部が電気的に連続し、前記第１貫通孔を介して前記誘電体基板の他主面から一主面の側に延伸し、屈曲して先端部が前記第１孔部に挿入されて電気的に接続された第１線状導体と、前記給電線路の接地導体と基端部が電気的に連続し、前記第２貫通孔を介して前記誘電体基板の他主面から一主面の側に延伸し、屈曲して先端部が前記第２孔部に挿入されて電気的に接続された第２線状導体とを備えたスパイラルアンテナ装置。
2. 開口部、側面部、底部を有する筐体の前記開口部に前記誘電体基板が配置され、前記側面部又は前記底部に前記給電回路が支持される請求項１に記載のスパイラルアンテナ装置。
3. 前記筐体は、前記側面部又は前記底部を貫通し、前記給電回路に給電する同軸コネクタが設けられた請求項２に記載のスパイラルアンテナ装置。
4. 誘電体基板と、この誘電体基板の一主面に形成されたスパイラルアンテナの二つのアンテナ素子パターンと、前記誘電体基板の一主面と他主面とを貫通する第１貫通孔と、前記誘電体基板の一主面と他主面とを貫通する第２貫通孔と、前記二つのアンテナ素子パターンの一方と電気的に連続し、前記誘電体基板の一主面に開口を有する第１孔部と、前記二つのアンテナ素子パターンの他方と電気的に連続し、前記誘電体基板の一主面に開口を有する第２孔部と、前記誘電体基板の他主面側に配置された給電線路と、この給電線路の信号線路と基端部が電気的に連続し、前記第１貫通孔を介して前記誘電体基板の他主面から一主面の側に延伸し、屈曲して先端部が前記第１孔部に挿入されて電気的に接続された第１線状導体と、前記給電線路の接地導体と基端部が電気的に連続し、前記第２貫通孔を介して前記誘電体基板の他主面から一主面の側に延伸し、屈曲して先端部が前記第２孔部に挿入されて電気的に接続された第２線状導体と、前記誘電体基板を保持し、中空の内部に前記給電線路を保持する筐体とを備えたスパイラルアンテナ装置。
5. 前記第１孔部は、前記誘電体基板の一主面と他主面とを貫通する第１スルーホールであり、前記第２孔部は、前記誘電体基板の一主面と他主面とを貫通する第２スルーホールである請求項１〜４のいずれかに記載のスパイラルアンテナ装置。
6. 前記第１貫通孔及び前記第２貫通孔は、連続する一つの孔である請求項１〜５のいずれかに記載のスパイラルアンテナ装置。
7. 前記第１線状導体及び前記第２線状導体は、前記誘電体基板の他主面と前記給電線路との間に屈曲部を有する請求項１〜６のいずれかに記載のスパイラルアンテナ装置。
8. 誘電体基板と、この誘電体基板の一主面に形成されたスパイラルアンテナの二つのアンテナ素子パターンと、前記二つのアンテナ素子パターンの一方と電気的に連続し、前記誘電体基板の一主面と他主面とを貫通する第１スルーホールと、前記二つのアンテナ素子パターンの他方と電気的に連続し、前記誘電体基板の一主面と他主面とを貫通する第２スルーホールと、前記誘電体基板の他主面側に配置された給電線路と、前記誘電体基板の他主面と前記給電線路との間に屈曲部を有し、前記給電線路の信号線路と基端部が電気的に連続し、先端部が前記第１スルーホールに挿入されて電気的に接続された第１線状導体と、前記誘電体基板の他主面と前記給電線路との間に屈曲部を有し、前記給電線路の接地導体と基端部が電気的に連続し、先端部が前記第２スルーホールに挿入されて電気的に接続された第２線状導体とを備えたスパイラルアンテナ装置。
9. 開口部、側面部、底部を有する筐体の前記開口部に前記誘電体基板が配置され、前記側面部又は前記底部に前記給電回路が支持される請求項８に記載のスパイラルアンテナ装置。
10. 前記筐体は、前記側面部又は前記底部を貫通し、前記給電回路に給電する同軸コネクタが設けられた請求項９に記載のスパイラルアンテナ装置。
11. 誘電体基板と、この誘電体基板の一主面に形成されたスパイラルアンテナの二つのアンテナ素子パターンと、前記二つのアンテナ素子パターンの一方と電気的に連続し、前記誘電体基板の一主面と他主面とを貫通する第１スルーホールと、前記二つのアンテナ素子パターンの他方と電気的に連続し、前記誘電体基板の一主面と他主面とを貫通する第２スルーホールと、前記誘電体基板の他主面側に配置された給電線路と、前記誘電体基板の他主面と前記給電線路との間に屈曲部を有し、前記給電線路の信号線路と基端部が電気的に連続し、先端部が前記第１スルーホールに挿入されて電気的に接続された第１線状導体と、前記誘電体基板の他主面と前記給電線路との間に屈曲部を有し、前記給電線路の接地導体と基端部が電気的に連続し、先端部が前記第２スルーホールに挿入されて電気的に接続された第２線状導体と、前記誘電体基板を保持し、中空の内部に前記給電線路を保持する筐体とを備えたスパイラルアンテナ装置。
12. 前記誘電体基板と前記給電線路との間に介在する支持機構を介して、前記給電線路が前記誘電体基板を支持する請求項１〜１１のいずれかに記載のスパイラルアンテナ装置。
13. 前記支持機構は、筒状であり、前記給電線路の一部が挿入された請求項１２に記載のスパイラルアンテナ装置。
14. 前記給電線路は、前記支持機構に挿入された部分が他の部分よりも断面積が小さい請求項１３に記載のスパイラルアンテナ装置。
15. 前記支持機構は、前記給電線路が挿入された部分に対して、前記誘電体基板を支持する部分の径の方が大きい請求項１２又は１３に記載のスパイラルアンテナ装置。
16. 誘電体基板と、この誘電体基板の一主面に形成されたスパイラルアンテナのアンテナ素子パターンと、前記誘電体基板の一主面と他主面とを貫通する貫通孔と、前記アンテナ素子パターンと電気的に連続し、前記誘電体基板の一主面に開口を有する孔部と、前記誘電体基板の他主面側に配置された給電線路と、この給電線路の信号線路と基端部が電気的に連続し、前記貫通孔を介して前記誘電体基板の他主面から一主面の側に延伸し、屈曲して先端部が前記孔部に挿入されて電気的に接続された線状導体とを備えたスパイラルアンテナ装置。
17. 開口部、側面部、底部を有する筐体の前記開口部に前記誘電体基板が配置され、前記側面部又は前記底部に前記給電回路が支持される請求項１６に記載のスパイラルアンテナ装置。
18. 前記筐体は、前記側面部又は前記底部を貫通し、前記給電回路に給電する同軸コネクタが設けられた請求項１７に記載のスパイラルアンテナ装置。
19. 誘電体基板と、この誘電体基板の一主面に形成されたスパイラルアンテナのアンテナ素子パターンと、前記誘電体基板の一主面と他主面とを貫通する貫通孔と、前記アンテナ素子パターンと電気的に連続し、前記誘電体基板の一主面に開口を有する孔部と、前記誘電体基板の他主面側に配置された給電線路と、この給電線路の信号線路と基端部が電気的に連続し、前記貫通孔を介して前記誘電体基板の他主面から一主面の側に延伸し、屈曲して先端部が前記孔部に挿入されて電気的に接続された線状導体と、前記誘電体基板を保持し、中空の内部に前記給電線路を保持する筐体とを備えたスパイラルアンテナ装置。
20. 前記孔部は、前記誘電体基板の一主面と他主面とを貫通するスルーホールである請求項１６〜１９のいずれかに記載のスパイラルアンテナ装置。
21. 前記誘電体基板は、その他主面に接地導体パターンが形成された請求項１６〜２０のいずれかに記載のスパイラルアンテナ装置。
22. 前記誘電体基板と前記給電線路との間に介在する支持機構を介して、前記給電線路が前記誘電体基板を支持する請求項１６〜２１のいずれかに記載のスパイラルアンテナ装置。
23. 前記支持機構は、筒状であり、前記給電線路の一部が挿入された請求項２２に記載のスパイラルアンテナ装置。
24. 前記給電線路は、前記支持機構に挿入された部分が他の部分よりも断面積が小さい請求項２３に記載のスパイラルアンテナ装置。
25. 前記支持機構は、前記給電線路が挿入された部分に対して、前記誘電体基板を支持する部分の径の方が大きい請求項２３又は２４に記載のスパイラルアンテナ装置。
26. 前記線状導体は、前記誘電体基板の他主面と前記給電線路との間に屈曲部を有する請求項１６〜２５のいずれかに記載のスパイラルアンテナ装置。

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