JP2003188636A - 複合アンテナ - Google Patents

複合アンテナ

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JP2003188636A
JP2003188636A JP2001383461A JP2001383461A JP2003188636A JP 2003188636 A JP2003188636 A JP 2003188636A JP 2001383461 A JP2001383461 A JP 2001383461A JP 2001383461 A JP2001383461 A JP 2001383461A JP 2003188636 A JP2003188636 A JP 2003188636A
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patch
antenna
hollow portion
composite antenna
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敏一 遠藤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 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。 【解決手段】 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。

Description

【発明の詳細な説明】
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【図面の簡単な説明】
【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。
【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。
【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。
【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。
【図5】従来例の複合アンテナCA11の斜視図であ
る。
【符号の説明】
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。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基体と;上記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;を有することを特徴とする複合ア
    ンテナ。
  2. 【請求項2】 基体と;上記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。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2において、 上記第1のパッチ素子の共振周波数と、上記第2のパッ
    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。
  4. 【請求項4】 請求項1または請求項2において、 上記パッチ素子の周波数が、それぞれ800MHz帯
    (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。
  5. 【請求項5】 請求項1または請求項2において、 上記パッチ素子のうち、1.5GHz帯(GPS)の周
    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。
  6. 【請求項6】 請求項1または請求項2において、 上記基体は、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少なくとも1つであることを特徴と
    する複合アンテナ。
  7. 【請求項7】 請求項1または請求項2において、 上記第2のパッチ素子に、くり貫き部が設けられ、上記
    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。
  8. 【請求項8】 請求項7において、 上記第3のパッチ素子に、くり貫き部が設けられ、上記
    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。
  9. 【請求項9】 請求項1または請求項2において、 上記第1のパッチ素子、上記第2のパッチ素子の外周と
    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。
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