JP2003188636A - Combined antenna - Google Patents
Combined antennaInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、PDC、W−CD
MA、GPS、ETC用等の複合アンテナに関するもの
である。TECHNICAL FIELD The present invention relates to PDC, W-CD.
The present invention relates to a composite antenna for MA, GPS, ETC, etc.
【0002】[0002]
【従来の技術】図5は、従来例の複合アンテナCA11
の斜視図である。2. Description of the Related Art FIG. 5 shows a conventional composite antenna CA11.
FIG.
【0003】従来例の複合アンテナCA11は、各種ア
ンテナ素子EL1、EL2、EL3、EL4を誘電体2
上の同一面に並べ、各アンテナ素子EL1〜EL4をパ
ッチアンテナとして動作させるものである。A conventional composite antenna CA11 includes various dielectric elements EL1, EL2, EL3 and EL4 as a dielectric 2.
The antenna elements EL1 to EL4 are arranged on the same plane above and operated as a patch antenna.
【0004】この場合、共振周波数が大きく離れたアン
テナ素子EL1〜EL4を配列しようとすると、共振周
波数が高いアンテナ素子の面積は小さいが、共振周波数
が低いアンテナ素子においては非常に大きな面積を占め
る。In this case, if the antenna elements EL1 to EL4 having large resonance frequencies are arranged, the antenna element having a high resonance frequency has a small area, but the antenna element having a low resonance frequency occupies a very large area.
【0005】また、各アンテナ素子を互いに離れた位置
に配置させるので、各アンテナ素子毎に給電ライン3、
4、給電ピン5を設けている。Further, since the antenna elements are arranged at positions distant from each other, the feeding line 3,
4, the power supply pin 5 is provided.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来例の複合
アンテナは、上記のように、共振周波数が互いに異なる
各種アンテナ素子を誘電体2上の同一面に並べるので、
共振周波数が大きく離れたアンテナ素子を配列しようと
すると、共振周波数が低いアンテナ素子が非常に大きな
面積を占め、この他に、共振周波数の高いアンテナ素子
を設ける必要があるので、複合アンテナCA11の合計
の面積が大きくなるという問題がある。However, in the composite antenna of the conventional example, as described above, since various antenna elements having different resonance frequencies are arranged on the same surface of the dielectric 2,
When trying to arrange antenna elements having a large resonance frequency, antenna elements having a low resonance frequency occupy a very large area, and in addition to this, it is necessary to provide an antenna element having a high resonance frequency. However, there is a problem that the area becomes large.
【0007】また、従来の複合アンテナは、誘電体2上
における各アンテナ素子EL1〜EL4の位置が互いに
離れているので、給電ライン3、4等を大きく引き回す
必要が生じ、このために、複合アンテナCA11の面積
が大きくなるという問題がある。Further, in the conventional composite antenna, since the positions of the antenna elements EL1 to EL4 on the dielectric 2 are separated from each other, it is necessary to largely route the feeding lines 3, 4 and the like. There is a problem that the area of CA11 becomes large.
【0008】すなわち、上記従来の複合アンテナは、共
振周波数が大きく離れたアンテナ素子を配列する場合、
複合アンテナの合計の面積が大きいという問題がある。That is, in the above-mentioned conventional composite antenna, when the antenna elements whose resonance frequencies are widely separated are arranged,
There is a problem that the total area of the composite antenna is large.
【0009】本発明は、共振周波数が大きく離れたアン
テナ素子を配列する場合、複合アンテナの合計の面積が
大きくならない複合アンテナを提供することを目的とす
るものである。An object of the present invention is to provide a composite antenna in which the total area of the composite antennas does not become large when antenna elements whose resonance frequencies are widely separated are arranged.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明は、基体の表面ま
たは内部に設けられ、くり貫き部を具備するリング状の
第1のパッチ素子と、上記第1のパッチ素子のくり貫き
部に設けられている第2のパッチ素子と、上記第1のパ
ッチ素子と上記第2のパッチ素子とに給電するマイクロ
ストリップラインと、上記マイクロストリップラインを
挟んで、上記第1のパッチ素子と上記第2のパッチ素子
とに対向しているグランド電極とを有する複合アンテナ
である。DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention provides a ring-shaped first patch element provided on the surface or inside of a base body and having a hollow portion, and a hollow portion of the first patch element. A second patch element, a microstrip line for feeding power to the first patch element and the second patch element, and the first patch element and the second patch element sandwiching the microstrip line. Is a composite antenna having a patch element and a ground electrode facing each other.
【0011】[0011]
【発明の実施の形態および実施例】図1は、本発明の第
1の実施例である複合アンテナCA1を示す分解斜視図
である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is an exploded perspective view showing a composite antenna CA1 according to a first embodiment of the present invention.
【0012】複合アンテナCA1は、基体1と、第1の
パッチ素子10と、第2のパッチ素子20と、マイクロ
ストリップライン30と、グランド電極40、給電点3
1ととを有する。The composite antenna CA1 includes a base 1, a first patch element 10, a second patch element 20, a microstrip line 30, a ground electrode 40, and a feeding point 3.
With 1 and.
【0013】基体1は、基体1a、1b、1cによって
構成され、樹脂、セラミック、樹脂とセラミックとのコ
ンポジット材料のいずれか1つによって構成され、その
誘電率は、2〜100が望ましい。The base 1 is composed of the bases 1a, 1b and 1c, and is made of any one of resin, ceramics, and a composite material of resin and ceramics, and its dielectric constant is preferably 2 to 100.
【0014】基体1の誘電体には、エポキシ、フェノー
ル、PPE、BTレジン、ビニルベンジル、ポリフマレ
ート、テフロン(登録商標)等の樹脂材料や、ガラス
系、フォルステライト系、等のセラミック材料、また
は、それらのコンポジット材料が用いられる。For the dielectric of the substrate 1, resin materials such as epoxy, phenol, PPE, BT resin, vinyl benzyl, polyfumarate and Teflon (registered trademark), glass-based, forsterite-based ceramic materials, or the like, or Those composite materials are used.
【0015】基体1を、樹脂、樹脂とセラミックのコン
ポジット材料で構成する場合は、一般的なプリント多層
基板構成方法を使用することができる。また、基体1を
セラミックで構成する場合は、グリーンシートを積み重
ねて一体焼成するシート工法や、数ミクロンずつ積み上
げていく印刷工法や、単板の場合にはプレス成型の工法
等を用いることができる。When the base 1 is made of resin or a composite material of resin and ceramic, a general method for forming a printed multilayer substrate can be used. Further, when the substrate 1 is made of ceramics, a sheet construction method of stacking green sheets and firing them integrally, a printing construction method of stacking a few microns at a time, and a press molding construction method of a single plate can be used. .
【0016】図2は、誘電率に対する各素子のおおよそ
の大きさを示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the approximate size of each element with respect to the dielectric constant.
【0017】第1のパッチ素子10は、基体1の表面に
設けられ、全体がほぼ正方形であり、くり貫き部11を
具備するリング状である。The first patch element 10 is provided on the surface of the base 1, has a substantially square shape as a whole, and has a ring shape having a hollow portion 11.
【0018】第1のパッチ素子10の外周12は、パッ
チアンテナとして作用し、PDC800用の800MH
zで励振し、その内周13は、800MHzよりも高い
周波数で励振し、スリットアンテナを構成している。The outer periphery 12 of the first patch element 10 acts as a patch antenna and is 800 MHz for the PDC 800.
It is excited at z, and its inner circumference 13 is excited at a frequency higher than 800 MHz to form a slit antenna.
【0019】第2のパッチ素子20は、第1のパッチ素
子10のくり貫き部11に設けられ、全体がほぼ正方形
であり、くり貫き部21を具備するリング状である。The second patch element 20 is provided on the hollow portion 11 of the first patch element 10, is generally square in shape, and has a ring shape having a hollow portion 21.
【0020】第2のパッチ素子20の外周22は、W−
CDMA用の2.2GHzで共振し、その内周23は、
最も共振周波数が高いスリットアンテナを構成してい
る。The outer periphery 22 of the second patch element 20 is W-
It resonates at 2.2 GHz for CDMA, and its inner circumference 23 is
It constitutes a slit antenna with the highest resonance frequency.
【0021】マイクロストリップライン30は、第1の
パッチ素子10と第2のパッチ素子20とに給電するマ
イクロストリップラインである。マイクロストリップラ
イン30は、給電点31に接続されている。The microstrip line 30 is a microstrip line for supplying power to the first patch element 10 and the second patch element 20. The microstrip line 30 is connected to the feeding point 31.
【0022】各パッチ素子10、20、ストリップライ
ン30のパターンは、エッチング、めっき、印刷、スパ
ッタ、蒸着、CVD、塗布等によって構成され、その導
体の種類は、銅、銀、金、白金、パラジウム、またはそ
れらの合金等が挙げられる。The pattern of each patch element 10, 20 and strip line 30 is formed by etching, plating, printing, sputtering, vapor deposition, CVD, coating, etc., and the type of conductor is copper, silver, gold, platinum, palladium. , Or their alloys.
【0023】グランド電極40は、マイクロストリップ
ライン30を挟んで、第1のパッチ素子20と第2のパ
ッチ素子20とに対向しているグランド電極である。The ground electrode 40 is a ground electrode facing the first patch element 20 and the second patch element 20 with the microstrip line 30 interposed therebetween.
【0024】ここで、パッチ素子またはスリット素子の
一辺の長さは、λ/2である。誘電率が変わっても、各
励振素子の大きさの比率は変わらない。Here, the length of one side of the patch element or the slit element is λ / 2. Even if the permittivity changes, the size ratio of each excitation element does not change.
【0025】さらに、基体1cの図1中、上側には、そ
のほぼ全面にグランド電極40が設けられ、グランド電
極40と、第1、2のパッチ素子10、20との距離
(基体1の厚さ)は、必要とする特性によって変わる
が、厚くする程、帯域が広く放射効率が高いアンテナを
得ることが可能になる。実際には、上記距離(基体1の
厚さ)は、0.2mm〜20mm程度であることが好ま
しい。ここで、20mm以内であるとしたのは、厚くし
過ぎると、パッチアンテナとしての動作を生じなくなる
からである。Further, a ground electrode 40 is provided on almost the entire upper surface of the base 1c in FIG. 1, and the distance between the ground electrode 40 and the first and second patch elements 10 and 20 (the thickness of the base 1). However, as the thickness increases, it becomes possible to obtain an antenna with a wider band and higher radiation efficiency. In practice, the distance (thickness of the substrate 1) is preferably about 0.2 mm to 20 mm. Here, the reason why it is within 20 mm is that the operation as the patch antenna does not occur if it is made too thick.
【0026】マイクロストリップライン30は、ある特
性インピーダンスを持ち、パッチ素子10、20とグラ
ンド電極40との間に配置され、パッチ素子10、20
と、パッチ素子10、20のスリット素子部分(パッチ
素子10、20の内周部分)に給電を行う。The microstrip line 30 has a certain characteristic impedance and is arranged between the patch elements 10 and 20 and the ground electrode 40.
Then, power is supplied to the slit element portions of the patch elements 10 and 20 (inner peripheral portions of the patch elements 10 and 20).
【0027】マイクロストリップライン30の特性イン
ピーダンスは、一般的には50Ωであるが、パッチ素子
10、20の放射抵抗と入力インピーダンスとの最適化
を図るために調整を行う必要があるので、必ずしも50
Ωである必要はない。また、マイクロストリップライン
30の長さについても、アンテナの特性を最大限に発揮
できるように調整し、自由に設定すればよい。The characteristic impedance of the microstrip line 30 is generally 50Ω, but since it is necessary to make an adjustment to optimize the radiation resistance of the patch elements 10 and 20 and the input impedance, it is not always 50.
It does not have to be Ω. Further, the length of the microstrip line 30 may be adjusted and freely set so as to maximize the characteristics of the antenna.
【0028】図3は、本発明の第2の実施例である複合
アンテナCA2を示す分解斜視図である。FIG. 3 is an exploded perspective view showing a composite antenna CA2 according to a second embodiment of the present invention.
【0029】複合アンテナCA2は、複合アンテナCA
1において、容量結合によって給電する複合アンテナで
あり、パッチ素子10、20とグランド電極40との間
に、給電用の給電素子50を配置し、この給電素子50
とパッチ素子10、20との間に容量を持たせることに
よって、各パッチ素子10、20に給電する複合アンテ
ナである。The composite antenna CA2 is a composite antenna CA.
1 is a composite antenna that feeds power by capacitive coupling, and a feeding element 50 for feeding is arranged between the patch elements 10 and 20 and the ground electrode 40.
It is a composite antenna that feeds power to each patch element 10 and 20 by providing a capacitance between the patch element 10 and 20.
【0030】すなわち、複合アンテナCA2は、基本的
には、複合アンテナCA1同じであり、基体1と、第1
のパッチ素子10と、第2のパッチ素子20と、グラン
ド電極40とを有し、マイクロストリップライン30の
代わりに、給電素子50が設けられている。また、給電
素子50に接続されている給電点51が設けられてい
る。That is, the composite antenna CA2 is basically the same as the composite antenna CA1, and the base 1 and the first
The patch element 10, the second patch element 20, and the ground electrode 40 are provided, and the feeding element 50 is provided instead of the microstrip line 30. Further, a feeding point 51 connected to the feeding element 50 is provided.
【0031】給電素子50のパターンは、エッチング、
めっき、印刷、スパッタ、蒸着、CVD、塗布等によっ
て構成され、その導体の種類は、銅、銀、金、白金、パ
ラジウム、またはそれらの合金等が挙げられる。The pattern of the feeding element 50 is formed by etching,
The conductor is formed by plating, printing, sputtering, vapor deposition, CVD, coating, etc., and examples of the type of conductor include copper, silver, gold, platinum, palladium, or alloys thereof.
【0032】図4は、本発明の第3の実施例である複合
アンテナCA3を示す分解斜視図である。FIG. 4 is an exploded perspective view showing a composite antenna CA3 according to a third embodiment of the present invention.
【0033】複合アンテナCA3は、複合アンテナCA
1における第1のパッチ素子10、第2のパッチ素子2
0の代わりに、それぞれ、第1のパッチ素子10a、第
2のパッチ素子20aを設けたアンテナである。The composite antenna CA3 is a composite antenna CA.
First patch element 10 and second patch element 2
Instead of 0, the antenna is provided with a first patch element 10a and a second patch element 20a, respectively.
【0034】第1のパッチ素子10aは、基体1の表面
に設けられ、全体がほぼ正方形であり、くり貫き部11
を具備するリング状である。The first patch element 10a is provided on the surface of the substrate 1 and has a substantially square shape as a whole.
It has a ring shape.
【0035】第1のパッチ素子10aの外周12は、P
DC800用の800MHzで励振し、その内周13a
は、その角部が削除され、内周13よりも長くなってお
り、GPS、PDC1.5G用の1.5GHzで円偏波
励振するスリットアンテナを構成している。The outer circumference 12 of the first patch element 10a is P
Excitation at 800MHz for DC800, inner circumference 13a
Has its corners removed and is longer than the inner circumference 13, and constitutes a slit antenna for circularly polarized wave excitation at 1.5 GHz for GPS and PDC 1.5 G.
【0036】第2のパッチ素子20aは、第1のパッチ
素子10のくり貫き部11に設けられ、全体がほぼ正方
形であり、くり貫き部21を具備するリング状である。The second patch element 20a is provided on the hollow portion 11 of the first patch element 10, is generally square in shape, and has a ring shape having a hollow portion 21.
【0037】第2のパッチ素子20aの外周22は、W
−CDMA用の2.2GHzで共振し、その内周23a
は、その角部が削除され、内周よりも長くなっており、
共振周波数が最も高いETC用の5.8GHzの円偏波
を励振するスリットアンテナを構成している。The outer periphery 22 of the second patch element 20a is W
-It resonates at 2.2 GHz for CDMA, and its inner circumference 23a
Has its corners removed and is longer than the inner circumference,
A slit antenna for exciting circularly polarized waves of 5.8 GHz for ETC having the highest resonance frequency is configured.
【0038】また、複合アンテナCA3では、第1のア
ンテナ素子10a、第2のアンテナ素子20aの外周が
四角形であり、その内周が、四角形の2つの角部が取れ
た形状であるが、これを逆のようにしてもよい。つま
り、第1のアンテナ素子10a、第2のアンテナ素子2
0aの外周が、四角形の2つの角部が取れた形状であり
その内周が、四角形であるようにしてもよい。Further, in the composite antenna CA3, the outer peripheries of the first antenna element 10a and the second antenna element 20a are quadrangular, and the inner peripheries thereof have a shape obtained by removing two corners of the quadrangle. May be reversed. That is, the first antenna element 10a and the second antenna element 2
The outer periphery of 0a may have a shape in which two corners of a quadrangle are removed, and the inner periphery thereof may have a quadrangle.
【0039】なお、第1のパッチ素子10、10a、第
2のパッチ素子20、20aのうちの少なくとも1つ
を、基体1の内部に設けるようにしてもよい。At least one of the first patch element 10, 10a and the second patch element 20, 20a may be provided inside the base 1.
【0040】上記実施例によれば、複数のパッチ素子を
有する複合アンテナにおいて、最も周波数の低いパッチ
素子の中に、他のパッチ素子を配置することができるの
で、複合アンテナの全体の面積が非常に小さい。According to the above embodiment, in the composite antenna having a plurality of patch elements, the other patch element can be arranged in the patch element having the lowest frequency, so that the total area of the composite antenna is very small. Small.
【0041】また、上記実施例によれば、複数のパッチ
素子を同心円的に配置しているので、給電ラインの引き
回しを最小限に抑えることができ、したがって、給電ラ
インにおける損失が少ない。Further, according to the above-mentioned embodiment, since the plurality of patch elements are concentrically arranged, it is possible to minimize the wiring of the power feeding line, and therefore the loss in the power feeding line is small.
【0042】[0042]
【発明の効果】本発明によれば、複数のパッチ素子を有
する複合アンテナにおいて、最も周波数の低いパッチ素
子の中に、他のパッチ素子を全て配置することができる
ので、全体の面積が非常に小さい複合アンテナを得るこ
とができるという効果を奏し、また、給電ラインの引き
回しを最小限に抑えることができるので、給電ラインに
おける損失が少ない高性能な複合アンテナを得ることが
できるという効果を奏する。According to the present invention, in a composite antenna having a plurality of patch elements, all the other patch elements can be arranged in the patch element having the lowest frequency, so that the total area is very large. There is an effect that a small composite antenna can be obtained, and since it is possible to minimize the routing of the power supply line, it is possible to obtain a high-performance composite antenna with less loss in the power supply line.
【図1】本発明の第1の実施例である複合アンテナCA
1を示す分解斜視図である。FIG. 1 is a composite antenna CA according to a first embodiment of the present invention.
It is an exploded perspective view showing 1.
【図2】誘電率に対する各素子のおおよその大きさを示
す図である。FIG. 2 is a diagram showing an approximate size of each element with respect to a dielectric constant.
【図3】本発明の第2の実施例である複合アンテナCA
2を示す分解斜視図である。FIG. 3 is a composite antenna CA according to a second embodiment of the present invention.
It is an exploded perspective view showing 2.
【図4】本発明の第3の実施例である複合アンテナCA
3を示す分解斜視図である。FIG. 4 is a composite antenna CA according to a third embodiment of the present invention.
3 is an exploded perspective view showing FIG.
【図5】従来例の複合アンテナCA11の斜視図であ
る。FIG. 5 is a perspective view of a conventional composite antenna CA11.
CA1、CA2、CA3…複合アンテナ、 1、1a、1b、1c…基体、 10、10a…第1のパッチ素子、 11、21…くり貫き部、 12、22…外周、 13、23、13a、23a…内周、 20、20a…第2のパッチ素子、 30…マイクロストリップライン、 40…グランド電極、 50…給電素子。 CA1, CA2, CA3 ... Composite antenna, 1, 1a, 1b, 1c ... Base, 10, 10a ... the first patch element, 11, 21, ... 12, 22 ... Perimeter, 13, 23, 13a, 23a ... Inner circumference, 20, 20a ... second patch element, 30 ... Microstrip line, 40 ... Ground electrode, 50 ... Feeding element.
Claims (9)
けられ、くり貫き部を具備するリング状の第1のパッチ
素子と;上記第1のパッチ素子のくり貫き部に設けられ
ている第2のパッチ素子と;上記第1のパッチ素子と上
記第2のパッチ素子とに給電するマイクロストリップラ
インと;上記マイクロストリップラインを挟んで、上記
第1のパッチ素子と上記第2のパッチ素子とに対向して
いるグランド電極と;を有することを特徴とする複合ア
ンテナ。1. A base; a ring-shaped first patch element provided on the surface or inside of the base and having a hollow portion; a first patch element provided on the hollow portion of the first patch element; A second patch element; a microstrip line for supplying power to the first patch element and the second patch element; a first patch element and a second patch element sandwiching the microstrip line And a ground electrode facing the.
けられ、くり貫き部を具備するリング状の第1のパッチ
素子と;上記第1のパッチ素子のくり貫き部に設けられ
ている第2のパッチ素子と;上記第1のパッチ素子と上
記第2のパッチ素子とに対向している給電素子と;上記
給電素子を挟んで、上記第1のパッチ素子と上記第2の
パッチ素子とに対向しているグランド電極と;を有する
ことを特徴とする複合アンテナ。2. A base; a ring-shaped first patch element provided on the surface or inside of the base and having a hollow portion; a first patch element provided on the hollow portion of the first patch element; A second patch element; a power feeding element facing the first patch element and the second patch element; a first patch element and a second patch element sandwiching the power feeding element And a ground electrode facing the.
チ素子の共振周波数とが大きく離れていることを特徴と
する複合アンテナ。3. The composite antenna according to claim 1 or 2, wherein the resonance frequency of the first patch element and the resonance frequency of the second patch element are significantly different from each other.
(PDC800)、1.5GHz帯(GPS、PDC
1.5G)、2.2GHz帯(W−CDMA)、5.8
GHz帯(ETC)のいずれかであることを特徴とする
複合アンテナ。4. The frequency according to claim 1 or 2, wherein the frequency of the patch element is 800 MHz band (PDC800) and 1.5 GHz band (GPS, PDC).
1.5G), 2.2GHz band (W-CDMA), 5.8
A composite antenna characterized by being in one of the GHz bands (ETC).
波数と5.8GHz帯(ETC)の周波数とで、円偏波
を励振する素子であることを特徴とする複合アンテナ。5. The patch element according to claim 1, wherein the patch element excites circular polarization at a frequency of 1.5 GHz band (GPS) and a frequency of 5.8 GHz band (ETC). A composite antenna characterized by being present.
コンポジット材料の少なくとも1つであることを特徴と
する複合アンテナ。6. The composite antenna according to claim 1 or 2, wherein the base is at least one of resin, ceramic, and a composite material of resin and ceramic.
第2のパッチ素子のくり貫き部の中に、第3のパッチ素
子が設けられていることを特徴とする複合アンテナ。7. The method according to claim 1, wherein the second patch element is provided with a hollow portion, and the third patch element is provided in the hollow portion of the second patch element. A complex antenna characterized by being used.
第3のパッチ素子のくり貫き部の中に、第4のパッチ素
子が設けられていることを特徴とする複合アンテナ。8. The method according to claim 7, wherein the third patch element is provided with a hollow portion, and the fourth patch element is provided in the hollow portion of the third patch element. Is a composite antenna.
内周とが四角形であり、また、上記内周、上記外周の少
なくとも一方が、その外周または内周のコーナー部の角
がとれていることを特徴とする複合アンテナ。9. The first and second patch elements according to claim 1 or 2, wherein the outer circumference and the inner circumference of the first patch element are square, and at least one of the inner circumference and the outer circumference is , A composite antenna characterized in that the corners of its outer or inner circumference are sharp.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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