JP2003283240A - 多周波共振積層パッチアンテナ - Google Patents
多周波共振積層パッチアンテナInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 多周波数に対応でき、構造が簡単でコストの
安い多周波共振積層パッチアンテナを提供すること。 【解決手段】 多周波共振積層パッチアンテナ１は、多
層基板２，３，４と、各々が異なる共振周波数を有し、
多層基板の各層にそれぞれ配置された、複数の平面型ア
ンテナ放射素子５，６，７と、複数の平面型アンテナ放
射素子の１つのみに設けられた給電点５ｃとを含む。複
数の平面型アンテナ放射素子５，６，７は、多層基板の
上層から下層に向けて、最も高い共振周波数を有する平
面型アンテナ放射素子５から最も低い共振周波数を有す
る平面型アンテナ放射素子７まで順番に配置されてい
る。給電点５ｃは、最も高い共振周波数を有する平面型
アンテナ放射素子５に設けられている。
安い多周波共振積層パッチアンテナを提供すること。 【解決手段】 多周波共振積層パッチアンテナ１は、多
層基板２，３，４と、各々が異なる共振周波数を有し、
多層基板の各層にそれぞれ配置された、複数の平面型ア
ンテナ放射素子５，６，７と、複数の平面型アンテナ放
射素子の１つのみに設けられた給電点５ｃとを含む。複
数の平面型アンテナ放射素子５，６，７は、多層基板の
上層から下層に向けて、最も高い共振周波数を有する平
面型アンテナ放射素子５から最も低い共振周波数を有す
る平面型アンテナ放射素子７まで順番に配置されてい
る。給電点５ｃは、最も高い共振周波数を有する平面型
アンテナ放射素子５に設けられている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、多周波共振積層パ
ッチアンテナに関するものである。
ッチアンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】この種の多周波共振積層パッチアンテナ
は、たとえば特開平５−２１１４０６号公報に開示され
ている。
は、たとえば特開平５−２１１４０６号公報に開示され
ている。
【０００３】図５は、上述の公開公報に開示されている
従来の多周波共振積層パッチアンテナの断面図である。
アンテナ構造体１０は、導電性の基準面（たとえば地
面）１２と、第１の共振周波数で共振する寸法を持った
第１のマイクロストリップ放射素子１４と、第２の共振
周波数で共振する寸法を持った第２のマイクロストリッ
プ放射素子１６とを備えている。第１の放射素子１４は
基準面１２に平行であり、第１の誘電体層１８の厚さだ
け基準面から離れている。第２の放射素子１６は、第１
の放射素子１４と平行であり、そこから第２の誘電体層
２０の厚さだけ離れている。第１の給電素子２４は、基
準面１２の下側に固定され、第１の放射素子１４を送受
信装置（たとえば、トランシーバ）に接続する。第２の
給電素子２２は、同様に基準面１２下側に固定され、第
２の放射素子１６を送受信装置に接続する。第１の放射
素子１４と第１の給電素子２４は共に第１のアンテナ区
画を構成する。第２の放射素子１６と第２の給電素子２
２は共に第２のアンテナ区画を構成する。
従来の多周波共振積層パッチアンテナの断面図である。
アンテナ構造体１０は、導電性の基準面（たとえば地
面）１２と、第１の共振周波数で共振する寸法を持った
第１のマイクロストリップ放射素子１４と、第２の共振
周波数で共振する寸法を持った第２のマイクロストリッ
プ放射素子１６とを備えている。第１の放射素子１４は
基準面１２に平行であり、第１の誘電体層１８の厚さだ
け基準面から離れている。第２の放射素子１６は、第１
の放射素子１４と平行であり、そこから第２の誘電体層
２０の厚さだけ離れている。第１の給電素子２４は、基
準面１２の下側に固定され、第１の放射素子１４を送受
信装置（たとえば、トランシーバ）に接続する。第２の
給電素子２２は、同様に基準面１２下側に固定され、第
２の放射素子１６を送受信装置に接続する。第１の放射
素子１４と第１の給電素子２４は共に第１のアンテナ区
画を構成する。第２の放射素子１６と第２の給電素子２
２は共に第２のアンテナ区画を構成する。
【０００４】アンテナ構造体１０にはまた分離装置があ
り、遮蔽部品２６が第１の誘電体層１８の内部で第２の
放射素子１６の一部分の周りに設置されている。第１の
放射素子１４には給電点２８があり、それは第１の放射
素子１４と第１の給電素子２４との間で十分なインピー
ダンスの整合がとれる位置である。第２の放射素子１６
には給電点３０があり、それは第２の放射素子１６と第
２の給電素子２２との間で十分なインピーダンスの整合
がとれる位置である。分離特性は、上にある放射素子１
６に接続された給電ピン４４の一部の周囲を遮蔽２６
し、基準面１２を下にある放射素子１４に電気的に接続
することにより得られるものである。
り、遮蔽部品２６が第１の誘電体層１８の内部で第２の
放射素子１６の一部分の周りに設置されている。第１の
放射素子１４には給電点２８があり、それは第１の放射
素子１４と第１の給電素子２４との間で十分なインピー
ダンスの整合がとれる位置である。第２の放射素子１６
には給電点３０があり、それは第２の放射素子１６と第
２の給電素子２２との間で十分なインピーダンスの整合
がとれる位置である。分離特性は、上にある放射素子１
６に接続された給電ピン４４の一部の周囲を遮蔽２６
し、基準面１２を下にある放射素子１４に電気的に接続
することにより得られるものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
構造を有する多周波共振積層パッチアンテナは、下記の
ような不具合がある。 （１）共振周波数によって、複数の給電端子の切換が必
要である。 （２）複数の給電端子に複数の給電ケーブルが必要であ
る。 （３）構造が複雑で、作業性が悪い。 （４）複数の給電端子および給電ケーブルによるコスト
が高い。
構造を有する多周波共振積層パッチアンテナは、下記の
ような不具合がある。 （１）共振周波数によって、複数の給電端子の切換が必
要である。 （２）複数の給電端子に複数の給電ケーブルが必要であ
る。 （３）構造が複雑で、作業性が悪い。 （４）複数の給電端子および給電ケーブルによるコスト
が高い。
【０００６】そこで本発明は、上述した従来の問題点に
鑑み、多周波数に対応でき、構造が簡単でコストの安い
多周波共振積層パッチアンテナを提供することを目的と
している。
鑑み、多周波数に対応でき、構造が簡単でコストの安い
多周波共振積層パッチアンテナを提供することを目的と
している。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
になされた請求項１記載の発明は、多層基板と、各々が
異なる共振周波数を有し、上記多層基板の各層にそれぞ
れ配置された、複数の平面型アンテナ放射素子と、上記
複数の平面型アンテナ放射素子の１つのみに設けられた
給電点とを含むことを特徴とする多周波共振積層パッチ
アンテナに存する。
になされた請求項１記載の発明は、多層基板と、各々が
異なる共振周波数を有し、上記多層基板の各層にそれぞ
れ配置された、複数の平面型アンテナ放射素子と、上記
複数の平面型アンテナ放射素子の１つのみに設けられた
給電点とを含むことを特徴とする多周波共振積層パッチ
アンテナに存する。
【０００８】請求項１記載の発明においては、多周波共
振積層パッチアンテナは、多層基板と、各々が異なる共
振周波数を有し、多層基板の各層にそれぞれ配置され
た、複数の平面型アンテナ放射素子と、複数の平面型ア
ンテナ放射素子の１つのみに設けられた給電点とを含
む。
振積層パッチアンテナは、多層基板と、各々が異なる共
振周波数を有し、多層基板の各層にそれぞれ配置され
た、複数の平面型アンテナ放射素子と、複数の平面型ア
ンテナ放射素子の１つのみに設けられた給電点とを含
む。
【０００９】それにより、多周波数に対応でき、構造が
簡単で加工が容易であり、コストが安くなる。また、異
なる周波数の複数の無線機における送受信が可能とな
り、複数の無線機用のアンテナの機能が集約され、無線
機の小型が可能となり、無線機のコスト削減に繋がる。
また、構造が簡単で生産性があり、配置場所には制限が
ないので、自由空間、車、オフィス、航空機および船舶
等へ自由に設置可能である。特に、給電点が１つである
ため、アンテナが対応する無線機の周波数の切り換えが
不要となる。
簡単で加工が容易であり、コストが安くなる。また、異
なる周波数の複数の無線機における送受信が可能とな
り、複数の無線機用のアンテナの機能が集約され、無線
機の小型が可能となり、無線機のコスト削減に繋がる。
また、構造が簡単で生産性があり、配置場所には制限が
ないので、自由空間、車、オフィス、航空機および船舶
等へ自由に設置可能である。特に、給電点が１つである
ため、アンテナが対応する無線機の周波数の切り換えが
不要となる。
【００１０】上記課題を解決するためになされた請求項
２記載の発明は、前記複数の平面型アンテナ放射素子
は、前記多層基板の上層から下層に向けて、最も高い共
振周波数を有する平面型アンテナ放射素子から最も低い
共振周波数を有する平面型アンテナ放射素子まで順番に
配置されていることを特徴とする請求項１記載の多周波
共振積層パッチアンテナに存する。
２記載の発明は、前記複数の平面型アンテナ放射素子
は、前記多層基板の上層から下層に向けて、最も高い共
振周波数を有する平面型アンテナ放射素子から最も低い
共振周波数を有する平面型アンテナ放射素子まで順番に
配置されていることを特徴とする請求項１記載の多周波
共振積層パッチアンテナに存する。
【００１１】請求項２記載の発明においては、複数の平
面型アンテナ放射素子は、複数の平面型アンテナ放射素
子は、多層基板の上層から下層に向けて、最も高い共振
周波数を有する平面型アンテナ放射素子から最も低い共
振周波数を有する平面型アンテナ放射素子まで順番に配
置されている。
面型アンテナ放射素子は、複数の平面型アンテナ放射素
子は、多層基板の上層から下層に向けて、最も高い共振
周波数を有する平面型アンテナ放射素子から最も低い共
振周波数を有する平面型アンテナ放射素子まで順番に配
置されている。
【００１２】それにより、隣接する平面型アンテナ放射
素子同士の影響が軽減される。
素子同士の影響が軽減される。
【００１３】上記課題を解決するためになされた請求項
３記載の発明は、前記給電点は、前記最も高い共振周波
数を有する平面型アンテナ放射素子に設けられているこ
とを特徴とする請求項２記載の多周波共振積層パッチア
ンテナに存する。
３記載の発明は、前記給電点は、前記最も高い共振周波
数を有する平面型アンテナ放射素子に設けられているこ
とを特徴とする請求項２記載の多周波共振積層パッチア
ンテナに存する。
【００１４】請求項３記載の発明においては、給電点
は、最も高い共振周波数を有する平面型アンテナ放射素
子に設けられている。
は、最も高い共振周波数を有する平面型アンテナ放射素
子に設けられている。
【００１５】それにより、給電点が設けられた平面型ア
ンテナ放射素子以外の平面型アンテナ放射素子を無給電
方式で機能させることができる。
ンテナ放射素子以外の平面型アンテナ放射素子を無給電
方式で機能させることができる。
【００１６】上記課題を解決するためになされた請求項
４記載の発明は、前記複数の平面型アンテナ放射素子
は、直線偏波方式の平面型アンテナ放射素子および／ま
たは円偏波方式の平面型アンテナ放射素子を含むことを
特徴とする請求項３記載の多周波共振積層パッチアンテ
ナに存する。
４記載の発明は、前記複数の平面型アンテナ放射素子
は、直線偏波方式の平面型アンテナ放射素子および／ま
たは円偏波方式の平面型アンテナ放射素子を含むことを
特徴とする請求項３記載の多周波共振積層パッチアンテ
ナに存する。
【００１７】請求項４記載の発明においては、複数の平
面型アンテナ放射素子は、直線偏波方式の平面型アンテ
ナ放射素子および／または円偏波方式の平面型アンテナ
放射素子を含む。
面型アンテナ放射素子は、直線偏波方式の平面型アンテ
ナ放射素子および／または円偏波方式の平面型アンテナ
放射素子を含む。
【００１８】それにより、直線偏波方式および／または
円偏波方式の電波に対応することができる。
円偏波方式の電波に対応することができる。
【００１９】上記課題を解決するためになされた請求項
５記載の発明は、前記複数の平面型アンテナ放射素子
は、ＧＰＳ、ＶＩＣＳおよびＥＴＣの各周波数帯に対応
する平面型アンテナ放射素子を含むことを特徴とする請
求項４記載の多周波共振積層パッチアンテナに存する。
５記載の発明は、前記複数の平面型アンテナ放射素子
は、ＧＰＳ、ＶＩＣＳおよびＥＴＣの各周波数帯に対応
する平面型アンテナ放射素子を含むことを特徴とする請
求項４記載の多周波共振積層パッチアンテナに存する。
【００２０】請求項５記載の発明においては、複数の平
面型アンテナ放射素子は、ＧＰＳ、ＶＩＣＳおよびＥＴ
Ｃの各周波数帯に対応する平面型アンテナ放射素子を含
む。
面型アンテナ放射素子は、ＧＰＳ、ＶＩＣＳおよびＥＴ
Ｃの各周波数帯に対応する平面型アンテナ放射素子を含
む。
【００２１】それにより、ＧＰＳ、ＶＩＣＳおよびＥＴ
Ｃの各周波数帯の電波に対応することができる。
Ｃの各周波数帯の電波に対応することができる。
【００２２】上記課題を解決するためになされた請求項
６記載の発明は、前記複数の平面型アンテナ放射素子同
士の間隔は、高次モードの不要放射を発生しないように
調整されていることを特徴とする請求項１から５のいず
れか１項に記載の多周波共振積層パッチアンテナに存す
る。
６記載の発明は、前記複数の平面型アンテナ放射素子同
士の間隔は、高次モードの不要放射を発生しないように
調整されていることを特徴とする請求項１から５のいず
れか１項に記載の多周波共振積層パッチアンテナに存す
る。
【００２３】請求項６記載の発明においては、複数の平
面型アンテナ放射素子同士の間隔は、高次モードの不要
放射を発生しないように調整されている。
面型アンテナ放射素子同士の間隔は、高次モードの不要
放射を発生しないように調整されている。
【００２４】それにより、各平面型アンテナ放射素子の
高次モードの不要放射が防止される。
高次モードの不要放射が防止される。
【００２５】上記課題を解決するためになされた請求項
７記載の発明は、前記最も高い共振周波数を有する平面
型アンテナ放射素子に設けられている前記給電点の位置
は、高次モードの不要放射を発生しないように調整され
ていることを特徴とする請求項３から５のいずれか１項
に記載の多周波共振積層パッチアンテナに存する。
７記載の発明は、前記最も高い共振周波数を有する平面
型アンテナ放射素子に設けられている前記給電点の位置
は、高次モードの不要放射を発生しないように調整され
ていることを特徴とする請求項３から５のいずれか１項
に記載の多周波共振積層パッチアンテナに存する。
【００２６】請求項７記載の発明においては、最も高い
共振周波数を有する平面型アンテナ放射素子に設けられ
ている給電点の位置は、高次モードの不要放射を発生し
ないように調整されている。
共振周波数を有する平面型アンテナ放射素子に設けられ
ている給電点の位置は、高次モードの不要放射を発生し
ないように調整されている。
【００２７】それにより、各平面型アンテナ放射素子の
高次モードの不要放射が防止される。
高次モードの不要放射が防止される。
【００２８】上記課題を解決するためになされた請求項
８記載の発明は、前記給電点が設けられている前記最も
高い共振周波数を有する平面型アンテナ放射素子以外の
平面型アンテナ放射素子には、前記給電点に信号伝送用
導体を通すためのスルーホールが形成され、上記スルー
ホールの径は、高次モードの不要放射を発生しないよう
に調整されていることを特徴とする請求項３から５のい
ずれか１項に記載の多周波共振積層パッチアンテナに存
する。
８記載の発明は、前記給電点が設けられている前記最も
高い共振周波数を有する平面型アンテナ放射素子以外の
平面型アンテナ放射素子には、前記給電点に信号伝送用
導体を通すためのスルーホールが形成され、上記スルー
ホールの径は、高次モードの不要放射を発生しないよう
に調整されていることを特徴とする請求項３から５のい
ずれか１項に記載の多周波共振積層パッチアンテナに存
する。
【００２９】請求項８記載の発明においては、給電点が
設けられている最も高い共振周波数を有する平面型アン
テナ放射素子以外の平面型アンテナ放射素子には、給電
点に信号伝送用導体を通すためのスルーホールが形成さ
れ、スルーホールの径は、高次モードの不要放射を発生
しないように調整されている。
設けられている最も高い共振周波数を有する平面型アン
テナ放射素子以外の平面型アンテナ放射素子には、給電
点に信号伝送用導体を通すためのスルーホールが形成さ
れ、スルーホールの径は、高次モードの不要放射を発生
しないように調整されている。
【００３０】それにより、各平面型アンテナ放射素子の
高次モードの不要放射が防止される。
高次モードの不要放射が防止される。
【００３１】上記課題を解決するためになされた請求項
９記載の発明は、前記複数の平面型アンテナ放射素子
は、それぞれ、正方形の形状を有し、平面方向から見た
場合の各正方形の一辺がほぼ一致するように配置されて
いることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に
記載の多周波共振積層パッチアンテナに存する。
９記載の発明は、前記複数の平面型アンテナ放射素子
は、それぞれ、正方形の形状を有し、平面方向から見た
場合の各正方形の一辺がほぼ一致するように配置されて
いることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に
記載の多周波共振積層パッチアンテナに存する。
【００３２】請求項９記載の発明においては、複数の平
面型アンテナ放射素子は、それぞれ、正方形の形状を有
し、平面方向から見た場合の各正方形の一辺がほぼ一致
するように配置されている。
面型アンテナ放射素子は、それぞれ、正方形の形状を有
し、平面方向から見た場合の各正方形の一辺がほぼ一致
するように配置されている。
【００３３】それにより、各平面型アンテナ放射素子
は、最適な入力インピーダンスとなるように配置され
る。
は、最適な入力インピーダンスとなるように配置され
る。
【００３４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は、本発明による多周波共振
積層パッチアンテナの実施の形態を示す図であり、
（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は断面図であ
る。
に基づいて説明する。図１は、本発明による多周波共振
積層パッチアンテナの実施の形態を示す図であり、
（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は断面図であ
る。
【００３５】本発明による多周波共振積層パッチアンテ
ナ１は、要約すると、各々が異なる共振周波数を有する
複数の平面型アンテナ放射素子５，６，７が、それぞ
れ、多層基板の絶縁層２，３，４による複数の平面に配
置され、そのうちの１つの平面型アンテナ放射素子、た
とえば平面型アンテナ放射素子５のみが１つの給電点５
ｃで給電され、他の平面型アンテナ放射素子６，７は無
給電方式で機能し、それぞれの周波数に対応する平面型
アンテナ放射素子５，６，７の特性を持ちながら、お互
いの影響を最低限に抑える小型かつ加工し易い構造を有
するものである。多周波共振積層パッチアンテナ１のサ
イズは、グランドプレーン８のサイズと同等とされてい
る。また、必要に応じて平面型アンテナ放射素子の追加
により、共振周波数の追加も可能である。
ナ１は、要約すると、各々が異なる共振周波数を有する
複数の平面型アンテナ放射素子５，６，７が、それぞ
れ、多層基板の絶縁層２，３，４による複数の平面に配
置され、そのうちの１つの平面型アンテナ放射素子、た
とえば平面型アンテナ放射素子５のみが１つの給電点５
ｃで給電され、他の平面型アンテナ放射素子６，７は無
給電方式で機能し、それぞれの周波数に対応する平面型
アンテナ放射素子５，６，７の特性を持ちながら、お互
いの影響を最低限に抑える小型かつ加工し易い構造を有
するものである。多周波共振積層パッチアンテナ１のサ
イズは、グランドプレーン８のサイズと同等とされてい
る。また、必要に応じて平面型アンテナ放射素子の追加
により、共振周波数の追加も可能である。
【００３６】多周波共振積層パッチアンテナ１は、多層
基板の最上層に最も高い共振周波数を有する平面型アン
テナ放射素子５を配置すると共に、多層基板の中間には
平面型アンテナ放射素子５より低い共振周波数を有する
平面型アンテナ放射素子６、７を配置し、最下層はグラ
ンドプレーン８を配置する。通常の平面型アンテナ放射
素子の寸法は半波長またはそれ以下の大きさであるが、
この多周波共振積層パッチアンテナ１は、各層の平面型
アンテナ放射素子のカップリングが干渉し合うので、通
常の平面型アンテナ放射素子の寸法より若干小さくされ
ている。給電点は、最上層の平面型アンテナ放射素子５
と接続され、中間層の平面型アンテナ放射素子６，７
は、無給電方式で駆動される。
基板の最上層に最も高い共振周波数を有する平面型アン
テナ放射素子５を配置すると共に、多層基板の中間には
平面型アンテナ放射素子５より低い共振周波数を有する
平面型アンテナ放射素子６、７を配置し、最下層はグラ
ンドプレーン８を配置する。通常の平面型アンテナ放射
素子の寸法は半波長またはそれ以下の大きさであるが、
この多周波共振積層パッチアンテナ１は、各層の平面型
アンテナ放射素子のカップリングが干渉し合うので、通
常の平面型アンテナ放射素子の寸法より若干小さくされ
ている。給電点は、最上層の平面型アンテナ放射素子５
と接続され、中間層の平面型アンテナ放射素子６，７
は、無給電方式で駆動される。
【００３７】次に、図１に示す多周波共振積層パッチア
ンテナ１について詳述する。図１において、多周波共振
積層パッチアンテナ１は、ＥＴＣ（エレクトロニック
トール コレクション）の周波数帯（５．８ＧＨｚ帯、
右旋円偏波方式）、ＶＩＣＳ（道路交通情報通信システ
ム）の周波数帯（２．５ＧＨｚ帯、直線偏波方式）およ
びＧＰＳ（グローバル ポジショニング システム）の
周波数帯（１．５ＧＨｚ帯、右旋円偏波方式）の３つの
周波数帯に対応している。
ンテナ１について詳述する。図１において、多周波共振
積層パッチアンテナ１は、ＥＴＣ（エレクトロニック
トール コレクション）の周波数帯（５．８ＧＨｚ帯、
右旋円偏波方式）、ＶＩＣＳ（道路交通情報通信システ
ム）の周波数帯（２．５ＧＨｚ帯、直線偏波方式）およ
びＧＰＳ（グローバル ポジショニング システム）の
周波数帯（１．５ＧＨｚ帯、右旋円偏波方式）の３つの
周波数帯に対応している。
【００３８】多周波共振積層パッチアンテナ１の材料
は、誘電体材料による３層の絶縁層からなる正方形の多
層基板と、それぞれ各絶縁層に印刷等の方法で配置さ
れ、平面型アンテナ放射素子として機能する４枚の銅箔
とで構成される。多層基板の最上層、すなわち絶縁層２
に配置される銅箔は、上述の３つの周波数帯における最
も高い周波数帯、すなわち５．８ＧＨｚ帯に対応する平
面型アンテナ放射素子５とされ、中間層、すなわち絶縁
層２および３間に配置される銅箔は、次に高い周波数
帯、すなわち２．５ＧＨｚ帯に対応する平面型アンテナ
放射素子６とされ、絶縁層３および４間に配置される銅
箔は、最も低い周波数帯、すなわち１．５ＧＨｚ帯に対
応する平面型アンテナ放射素子とされ、絶縁層４の下面
に配置される銅箔は、グランドプレーン８とされる。
は、誘電体材料による３層の絶縁層からなる正方形の多
層基板と、それぞれ各絶縁層に印刷等の方法で配置さ
れ、平面型アンテナ放射素子として機能する４枚の銅箔
とで構成される。多層基板の最上層、すなわち絶縁層２
に配置される銅箔は、上述の３つの周波数帯における最
も高い周波数帯、すなわち５．８ＧＨｚ帯に対応する平
面型アンテナ放射素子５とされ、中間層、すなわち絶縁
層２および３間に配置される銅箔は、次に高い周波数
帯、すなわち２．５ＧＨｚ帯に対応する平面型アンテナ
放射素子６とされ、絶縁層３および４間に配置される銅
箔は、最も低い周波数帯、すなわち１．５ＧＨｚ帯に対
応する平面型アンテナ放射素子とされ、絶縁層４の下面
に配置される銅箔は、グランドプレーン８とされる。
【００３９】通常の平面型アンテナ放射素子の寸法は半
波長またはそれ以下の大きさであるが、この多周波共振
積層パッチアンテナ１は、各層の平面型アンテナ放射素
子５，６，７のカップリングが干渉し合うので、通常の
平面型アンテナ放射素子の寸法より若干小さくされてい
る。
波長またはそれ以下の大きさであるが、この多周波共振
積層パッチアンテナ１は、各層の平面型アンテナ放射素
子５，６，７のカップリングが干渉し合うので、通常の
平面型アンテナ放射素子の寸法より若干小さくされてい
る。
【００４０】各平面型アンテナ放射素子の寸法は次の通
りである。すなわち、平面型アンテナ放射素子５は、一
辺の長さＬ１が１５．９ｍｍの正方形（１５．９ｍｍ×
１５．９ｍｍ）で厚さが０．０１８ｍｍの銅箔で薄板状
に形成され、その対向する右下および左上の２隅に４５
度にカットされた摂動パターン５ａ，５ｂが形成される
ことにより、５．８ＧＨｚ帯の周波数を有する右旋円偏
波方式の電波に共振する形状となっている。また、平面
型アンテナ放射素子６は、一辺の長さＬ２が３７．３ｍ
ｍの正方形（３７．３ｍｍ×３７．３ｍｍ）で厚さが
０．０１８ｍｍの銅箔で薄板状に形成されることによ
り、２．５ＧＨｚ帯の周波数を有する直線偏波方式の電
波に共振する形状となっている。さらに、平面型アンテ
ナ放射素子７は、一辺の長さＬ３が５８．４ｍｍの正方
形（５８．４ｍｍ×５８．４ｍｍ）で厚さが０．０１８
ｍｍの銅箔で薄板状に形成され、その対向する２隅には
４５度にカットされた摂動パターン７ａ，７ｂが形成さ
れることにより、１．５ＧＨｚ帯の周波数を有する右旋
円偏波方式の電波に共振する形状となっている。
りである。すなわち、平面型アンテナ放射素子５は、一
辺の長さＬ１が１５．９ｍｍの正方形（１５．９ｍｍ×
１５．９ｍｍ）で厚さが０．０１８ｍｍの銅箔で薄板状
に形成され、その対向する右下および左上の２隅に４５
度にカットされた摂動パターン５ａ，５ｂが形成される
ことにより、５．８ＧＨｚ帯の周波数を有する右旋円偏
波方式の電波に共振する形状となっている。また、平面
型アンテナ放射素子６は、一辺の長さＬ２が３７．３ｍ
ｍの正方形（３７．３ｍｍ×３７．３ｍｍ）で厚さが
０．０１８ｍｍの銅箔で薄板状に形成されることによ
り、２．５ＧＨｚ帯の周波数を有する直線偏波方式の電
波に共振する形状となっている。さらに、平面型アンテ
ナ放射素子７は、一辺の長さＬ３が５８．４ｍｍの正方
形（５８．４ｍｍ×５８．４ｍｍ）で厚さが０．０１８
ｍｍの銅箔で薄板状に形成され、その対向する２隅には
４５度にカットされた摂動パターン７ａ，７ｂが形成さ
れることにより、１．５ＧＨｚ帯の周波数を有する右旋
円偏波方式の電波に共振する形状となっている。
【００４１】また、絶縁層２，３，４は、この実施の形
態では、それぞれ、誘電率２．５の誘電体材料からな
り、それらの寸法は同一で、一番低い周波数帯、すなわ
ち１．５ＧＨｚ帯の周波数に共振する平面型アンテナ放
射素子７のサイズよりわずかに大きい、一辺の長さＬ４
を有する正方形で厚さ（ｈ）が０．４ｍｍの薄板状に形
成されている。そして、グランドプレーン８の寸法は、
絶縁層２，３，４の寸法と同一に設定されている。
態では、それぞれ、誘電率２．５の誘電体材料からな
り、それらの寸法は同一で、一番低い周波数帯、すなわ
ち１．５ＧＨｚ帯の周波数に共振する平面型アンテナ放
射素子７のサイズよりわずかに大きい、一辺の長さＬ４
を有する正方形で厚さ（ｈ）が０．４ｍｍの薄板状に形
成されている。そして、グランドプレーン８の寸法は、
絶縁層２，３，４の寸法と同一に設定されている。
【００４２】給電用同軸ケーブル９は、信号伝送用導体
９ａと、この信号伝送用導体９ａを取り囲む基準導体９
ｂと、信号伝送用導体９ａおよび基準導体９ｂ間を絶縁
する絶縁体（図示しない）と、信号伝送用導体９ａ、基
準導体９ｂおよび絶縁体を取り囲む外被（図示しない）
とを有する。信号伝送用導体９ａは、絶縁層２，３，
４、平面型アンテナ放射素子６，７およびグランドプレ
ーン８に形成されたスルーホールを介して平面型アンテ
ナ放射素子５における給電点５ｃのみに接続され、ま
た、基準導体９ｂは、グランドプレーン８に接続されて
いる。
９ａと、この信号伝送用導体９ａを取り囲む基準導体９
ｂと、信号伝送用導体９ａおよび基準導体９ｂ間を絶縁
する絶縁体（図示しない）と、信号伝送用導体９ａ、基
準導体９ｂおよび絶縁体を取り囲む外被（図示しない）
とを有する。信号伝送用導体９ａは、絶縁層２，３，
４、平面型アンテナ放射素子６，７およびグランドプレ
ーン８に形成されたスルーホールを介して平面型アンテ
ナ放射素子５における給電点５ｃのみに接続され、ま
た、基準導体９ｂは、グランドプレーン８に接続されて
いる。
【００４３】平面型アンテナ放射素子６，７は、平面型
アンテナ放射素子５および信号伝送用導体９ａとの電磁
カップリングによる無給電方式で駆動されるものであ
り、そのため、各平面型アンテナ放射素子５，６，７の
間隔、すなわち絶縁層２，３，４の厚さ（ｈ）は、平面
型アンテナ放射素子５と平面型アンテナ放射素子６，７
の電磁カップリングが形成されると共に高次モードの不
要放射を発生しないように調整された寸法とされ、この
実施の形態では、０．４ｍｍに設定されている。
アンテナ放射素子５および信号伝送用導体９ａとの電磁
カップリングによる無給電方式で駆動されるものであ
り、そのため、各平面型アンテナ放射素子５，６，７の
間隔、すなわち絶縁層２，３，４の厚さ（ｈ）は、平面
型アンテナ放射素子５と平面型アンテナ放射素子６，７
の電磁カップリングが形成されると共に高次モードの不
要放射を発生しないように調整された寸法とされ、この
実施の形態では、０．４ｍｍに設定されている。
【００４４】また、平面型アンテナ放射素子５に設けら
れる給電点５ｃの位置は、高次モードの不要放射を発生
しないように調整されており、さらに、平面型アンテナ
放射素子６，７に形成される各スルーホールの径も、高
次モードの不要放射を発生しないように調整されてい
る。なお、平面型アンテナ放射素子６に形成されるスル
ーホールの径と、平面型アンテナ放射素子７に形成され
るスルーホールの径は、同一でも良いし、異なっていて
も良い。
れる給電点５ｃの位置は、高次モードの不要放射を発生
しないように調整されており、さらに、平面型アンテナ
放射素子６，７に形成される各スルーホールの径も、高
次モードの不要放射を発生しないように調整されてい
る。なお、平面型アンテナ放射素子６に形成されるスル
ーホールの径と、平面型アンテナ放射素子７に形成され
るスルーホールの径は、同一でも良いし、異なっていて
も良い。
【００４５】また、平面型アンテナ放射素子５，６，７
は、それぞれ、最適な入力インピーダンスとなるように
平面方向から見た場合の各正方形の一辺がほぼ一致する
ように配置されている。
は、それぞれ、最適な入力インピーダンスとなるように
平面方向から見た場合の各正方形の一辺がほぼ一致する
ように配置されている。
【００４６】図２および図３は、それぞれ、図１に示す
多周波共振積層パッチアンテナ１のＶＳＷＲ特性および
分離特性を示し、それぞれ、１．５ＧＨｚ、２．５ＧＨ
ｚおよび５．８ＧＨｚ付近にピークがある良好な特性が
得られている。
多周波共振積層パッチアンテナ１のＶＳＷＲ特性および
分離特性を示し、それぞれ、１．５ＧＨｚ、２．５ＧＨ
ｚおよび５．８ＧＨｚ付近にピークがある良好な特性が
得られている。
【００４７】また、図４は、図１に示す多周波共振積層
パッチアンテナ１の垂直面放射パターンを示す図であ
り、（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）は、それぞれ、５．８
ＧＨｚ帯、２．５ＧＨｚ帯および１．５ＧＨｚ帯におけ
る垂直面放射パターン（ＸＹの水平座標におけるＸＹ間
の角度φ＝０゜，３０゜，７０゜，９０゜に対する垂直
座標Ｚ方向の利得）を示している。
パッチアンテナ１の垂直面放射パターンを示す図であ
り、（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）は、それぞれ、５．８
ＧＨｚ帯、２．５ＧＨｚ帯および１．５ＧＨｚ帯におけ
る垂直面放射パターン（ＸＹの水平座標におけるＸＹ間
の角度φ＝０゜，３０゜，７０゜，９０゜に対する垂直
座標Ｚ方向の利得）を示している。
【００４８】図２、図３および図４から分かるように、
図１の多周波共振積層パッチアンテナ１は、ＧＰＳ、Ｖ
ＩＣＳおよびＥＴＣの各周波数帯に対応して良好なアン
テナ特性が得られる。
図１の多周波共振積層パッチアンテナ１は、ＧＰＳ、Ｖ
ＩＣＳおよびＥＴＣの各周波数帯に対応して良好なアン
テナ特性が得られる。
【００４９】このように、本発明の多周波共振積層パッ
チアンテナ１は、異なる共振周波数を有する複数の平面
型アンテナ放射素子５，６，７を多層基板に積層してい
るので、多周波数に対応でき、構造が簡単で加工が容易
であり、コストが安くなる。また、この多周波共振積層
パッチアンテナ１は、多周波数に対応することによっ
て、異なる周波数の複数の無線機における送受信が可能
となり、複数の無線機用のアンテナの機能が集約され、
無線機の小型が可能となり、無線機のコスト削減に繋が
る。また、構造が簡単で生産性があり、配置場所には制
限がないので、自由空間や車やオフィス等へ自由に設置
可能である。特に、給電点が１つのみであるため、アン
テナが対応する無線機の周波数の切り換えが不要とな
る。
チアンテナ１は、異なる共振周波数を有する複数の平面
型アンテナ放射素子５，６，７を多層基板に積層してい
るので、多周波数に対応でき、構造が簡単で加工が容易
であり、コストが安くなる。また、この多周波共振積層
パッチアンテナ１は、多周波数に対応することによっ
て、異なる周波数の複数の無線機における送受信が可能
となり、複数の無線機用のアンテナの機能が集約され、
無線機の小型が可能となり、無線機のコスト削減に繋が
る。また、構造が簡単で生産性があり、配置場所には制
限がないので、自由空間や車やオフィス等へ自由に設置
可能である。特に、給電点が１つのみであるため、アン
テナが対応する無線機の周波数の切り換えが不要とな
る。
【００５０】以上の通り、本発明の実施の形態について
説明したが、本発明はこれに限らず、種々の変形、応用
が可能である。
説明したが、本発明はこれに限らず、種々の変形、応用
が可能である。
【００５１】たとえば、上述の実施の形態では、多周波
共振積層パッチアンテナ１は、ＧＰＳ、ＶＩＣＳおよび
ＥＴＣの各周波数帯に対応する構成を有するが、他の周
波数帯に対応するように構成することができる。
共振積層パッチアンテナ１は、ＧＰＳ、ＶＩＣＳおよび
ＥＴＣの各周波数帯に対応する構成を有するが、他の周
波数帯に対応するように構成することができる。
【００５２】また、上述の実施の形態では、多周波共振
積層パッチアンテナ１は、右旋円偏波方式および直線偏
波方式の平面型アンテナ放射素子を含んでいるが、これ
に限らず、左旋円偏波方式等の他の偏波方式の平面型ア
ンテナ放射素子を置換したり追加したりすることができ
る。
積層パッチアンテナ１は、右旋円偏波方式および直線偏
波方式の平面型アンテナ放射素子を含んでいるが、これ
に限らず、左旋円偏波方式等の他の偏波方式の平面型ア
ンテナ放射素子を置換したり追加したりすることができ
る。
【００５３】また、各平面型アンテナ放射素子５，６，
７の形状、寸法（厚さを含む）および材料は変更可能で
ある。たとえば、上述の実施の形態では、各平面型アン
テナ放射素子５，６，７は、それぞれ、正方形の形状を
有しているが、楕円形や円形等の他の形状とすることが
できる。また、多層基板の各絶縁層２，３，４の形状、
寸法（厚さを含む）、材料および誘電率も変更可能であ
る。
７の形状、寸法（厚さを含む）および材料は変更可能で
ある。たとえば、上述の実施の形態では、各平面型アン
テナ放射素子５，６，７は、それぞれ、正方形の形状を
有しているが、楕円形や円形等の他の形状とすることが
できる。また、多層基板の各絶縁層２，３，４の形状、
寸法（厚さを含む）、材料および誘電率も変更可能であ
る。
【００５４】また、給電点５ｃに接続される信号伝送用
導体は、同軸ケーブルに限らず、コネクタやフィーダ線
でも良い。
導体は、同軸ケーブルに限らず、コネクタやフィーダ線
でも良い。
【００５５】さらに、信号伝送用導体を給電点５ｃに通
すスルーホールは、貫通穴でも良い。
すスルーホールは、貫通穴でも良い。
【００５６】
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、異なる共
振周波数を有する複数の平面型アンテナ放射素子を多層
基板に積層しているので、多周波数に対応でき、構造が
簡単で加工が容易であり、コストが安くなる。また、異
なる周波数の複数の無線機における送受信が可能とな
り、複数の無線機用のアンテナの機能が集約され、無線
機の小型が可能となり、無線機のコスト削減に繋がる。
また、構造が簡単で生産性があり、配置場所には制限が
ないので、自由空間や車やオフィス等へ自由に設置可能
である。特に、給電点が１つであるため、アンテナが対
応する無線機の周波数の切り換えが不要となる。
振周波数を有する複数の平面型アンテナ放射素子を多層
基板に積層しているので、多周波数に対応でき、構造が
簡単で加工が容易であり、コストが安くなる。また、異
なる周波数の複数の無線機における送受信が可能とな
り、複数の無線機用のアンテナの機能が集約され、無線
機の小型が可能となり、無線機のコスト削減に繋がる。
また、構造が簡単で生産性があり、配置場所には制限が
ないので、自由空間や車やオフィス等へ自由に設置可能
である。特に、給電点が１つであるため、アンテナが対
応する無線機の周波数の切り換えが不要となる。
【００５７】請求項２記載の発明によれば、隣接する平
面型アンテナ放射素子同士の影響が軽減される。
面型アンテナ放射素子同士の影響が軽減される。
【００５８】請求項３記載の発明によれば、給電点が設
けられた平面型アンテナ放射素子以外の平面型アンテナ
放射素子を無給電方式で機能させることができる。
けられた平面型アンテナ放射素子以外の平面型アンテナ
放射素子を無給電方式で機能させることができる。
【００５９】請求項４記載の発明によれば、直線偏波方
式および円偏波方式の電波に対応することができる。
式および円偏波方式の電波に対応することができる。
【００６０】請求項５記載の発明によれば、ＧＰＳ、Ｖ
ＩＣＳおよびＥＴＣの各周波数帯の電波に対応すること
ができる。
ＩＣＳおよびＥＴＣの各周波数帯の電波に対応すること
ができる。
【００６１】請求項６記載の発明によれば、各平面型ア
ンテナ放射素子の高次モードの不要放射が防止される。
ンテナ放射素子の高次モードの不要放射が防止される。
【００６２】請求項７記載の発明によれば、各平面型ア
ンテナ放射素子の高次モードの不要放射が防止される。
ンテナ放射素子の高次モードの不要放射が防止される。
【００６３】請求項８記載の発明によれば、各平面型ア
ンテナ放射素子の高次モードの不要放射が防止される。
ンテナ放射素子の高次モードの不要放射が防止される。
【００６４】請求項９記載の発明によれば、各平面型ア
ンテナ放射素子は、最適な入力インピーダンスとなるよ
うに配置される。
ンテナ放射素子は、最適な入力インピーダンスとなるよ
うに配置される。
【図１】本発明による多周波共振積層パッチアンテナの
実施の形態を示す図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は
平面図、（Ｃ）は断面図である。
実施の形態を示す図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は
平面図、（Ｃ）は断面図である。
【図２】図１の多周波共振積層パッチアンテナのＶＳＷ
Ｒ特性を示す図である。
Ｒ特性を示す図である。
【図３】図１の多周波共振積層パッチアンテナの分離特
性を示す図である。
性を示す図である。
【図４】図１の多周波共振積層パッチアンテナの垂直面
放射パターンを示す図であり、（Ａ）、（Ｂ）および
（Ｃ）は、それぞれ、５．８ＧＨｚ帯、２．５ＧＨｚ帯
および１．５ＧＨｚ帯における垂直面放射パターンを示
す。
放射パターンを示す図であり、（Ａ）、（Ｂ）および
（Ｃ）は、それぞれ、５．８ＧＨｚ帯、２．５ＧＨｚ帯
および１．５ＧＨｚ帯における垂直面放射パターンを示
す。
【図５】従来の多周波共振積層パッチアンテナの一例を
示す断面図である。
示す断面図である。
１ 多周波共振積層パッチアンテナ
２，３，４ 絶縁層
５ｃ 給電点
５，６，７ 平面型アンテナ放射素子
８ グランドプレーン
９ 給電用同軸ケーブル
Claims (9)
- 【請求項１】 多層基板と、 各々が異なる共振周波数を有し、上記多層基板の各層に
それぞれ配置された、複数の平面型アンテナ放射素子
と、 上記複数の平面型アンテナ放射素子の１つのみに設けら
れた給電点とを含むことを特徴とする多周波共振積層パ
ッチアンテナ - 【請求項２】 前記複数の平面型アンテナ放射素子は、
前記多層基板の上層から下層に向けて、最も高い共振周
波数を有する平面型アンテナ放射素子から最も低い共振
周波数を有する平面型アンテナ放射素子まで順番に配置
されていることを特徴とする請求項１記載の多周波共振
積層パッチアンテナ。 - 【請求項３】 前記給電点は、前記最も高い共振周波数
を有する平面型アンテナ放射素子に設けられていること
を特徴とする請求項２記載の多周波共振積層パッチアン
テナ。 - 【請求項４】 前記複数の平面型アンテナ放射素子は、
直線偏波方式の平面型アンテナ放射素子および／または
円偏波方式の平面型アンテナ放射素子を含むことを特徴
とする請求項３記載の多周波共振積層パッチアンテナ。 - 【請求項５】 前記複数の平面型アンテナ放射素子は、
ＧＰＳ、ＶＩＣＳおよびＥＴＣの各周波数帯に対応する
平面型アンテナ放射素子を含むことを特徴とする請求項
４記載の多周波共振積層パッチアンテナ。 - 【請求項６】 前記複数の平面型アンテナ放射素子同士
の間隔は、高次モードの不要放射を発生しないように調
整されていることを特徴とする請求項１から５のいずれ
か１項に記載の多周波共振積層パッチアンテナ。 - 【請求項７】 前記最も高い共振周波数を有する平面型
アンテナ放射素子に設けられている前記給電点の位置
は、高次モードの不要放射を発生しないように調整され
ていることを特徴とする請求項３から５のいずれか１項
に記載の多周波共振積層パッチアンテナ。 - 【請求項８】 前記給電点が設けられている前記最も高
い共振周波数を有する平面型アンテナ放射素子以外の平
面型アンテナ放射素子には、前記給電点に信号伝送用導
体を通すためのスルーホールが形成され、上記スルーホ
ールの径は、高次モードの不要放射を発生しないように
調整されていることを特徴とする請求項３から５のいず
れか１項に記載の多周波共振積層パッチアンテナ。 - 【請求項９】 前記複数の平面型アンテナ放射素子は、
それぞれ、正方形の形状を有し、平面方向から見た場合
の各正方形の一辺がほぼ一致するように配置されている
ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載
の多周波共振積層パッチアンテナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002083085A JP2003283240A (ja) | 2002-03-25 | 2002-03-25 | 多周波共振積層パッチアンテナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002083085A JP2003283240A (ja) | 2002-03-25 | 2002-03-25 | 多周波共振積層パッチアンテナ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003283240A true JP2003283240A (ja) | 2003-10-03 |
Family
ID=29231014
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002083085A Abandoned JP2003283240A (ja) | 2002-03-25 | 2002-03-25 | 多周波共振積層パッチアンテナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003283240A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| WO2017141635A1 (ja) * | 2016-02-19 | 2017-08-24 | 株式会社ヨコオ | アンテナ装置 |
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| JP2001060823A (ja) * | 1999-08-24 | 2001-03-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 複共振型誘電体アンテナ及び車載無線装置 |
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2002
- 2002-03-25 JP JP2002083085A patent/JP2003283240A/ja not_active Abandoned
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A762 Effective date: 20070222 |