JP2006287524A - 多周波平面アンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で多周波共用のアンテナを実現することができる多周波平面アンテナを提供すること。
【解決手段】放射すべき第１の無線信号の波長によって決定される大きさをもつ平板形状の第１放射素子１４と、誘電体を介して第１放射素子１４に略平行配置され、放射すべき第２の無線信号の波長によって決定され第１放射素子１４の平板形状よりも小さい平板形状の第２放射素子１５とを備え、第１放射素子１４および第２放射素子１５の略中央は、給電線１６の内部導体１７によって共通接続される。
【選択図】 図１

Description

この発明は、簡易な構成で多周波の信号を輻射することができる多周波平面アンテナに関するものである。

従来から、マイクロストリップアンテナなどの平面アンテナは、小型軽量であることから車載用のアンテナとして用いられている。この平面アンテナは、ＵＨＦ帯からマイクロ波帯に多用され、接地導体板に平行配置された矩形板あるいは円形板などが放射素子として機能する（特許文献１参照）。

特開２００２−３０５４０９号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載された多周波共有平面アンテナ装置では、各放射導体に対してそれぞれ給電線を接続しており、構成が複雑であり、コストがかかるという問題点があった。

この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡易な構成で多周波共用のアンテナを実現することができる多周波平面アンテナを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１にかかる多周波平面アンテナは、放射すべき第１の無線信号の波長によって決定される大きさをもつ平板形状の第１放射素子と、誘電体を介して前記第１放射素子に略平行配置され、放射すべき第２の無線信号の波長によって決定され前記第１放射素子の平板形状よりも小さい平板形状の第２放射素子と、誘電体を介して前記第２放射素子に略平行配置された接地導体板と、を備え、前記第１放射素子および前記第２放射素子の略中央は、給電線の内部導体によって共通接続されることを特徴とする。

また、請求項２にかかる多周波平面アンテナは、上記の発明において、誘電体を介して前記第２放射素子に平行配置されるとともに前記給電線の内部導体に共通接続され、第３の無線信号の波長によって決定される平板形状の第３放射素子をさらに設けたことを特徴とする。

また、請求項３にかかる多周波平面アンテナは、上記の発明において、前記第１の無線信号と前記第２の無線信号との波長間隔あるいは前記第１〜第３の無線信号の各波長間隔を狭めて広帯域の反射特性を持たせたことを特徴とする。

また、請求項４にかかる多周波平面アンテナは、上記の発明において、前記第２放射素子あるいは前記第３放射素子と前記接地導体板との間の誘電体は、空気であることを特徴とする。

この発明にかかる多周波平面アンテナでは、放射すべき第１の無線信号の波長によって決定される大きさをもつ平板形状の第１放射素子と、誘電体を介して前記第１放射素子に略平行配置され、放射すべき第２の無線信号の波長によって決定され前記第１放射素子の平板形状よりも小さい平板形状の第２放射素子とを備え、前記第１放射素子および前記第２放射素子の略中央が、給電線の内部導体によって共通接続されるようにしているので、
給電線およびこの内部導体の構成が容易になり、従来の多周波平面アンテナのアンテナ特性を維持しつつ、コストを低減することができるという効果を奏する。

以下、この発明を実施するための最良の形態である多周波平面アンテナについて説明する。

（実施の形態）
図１は、この発明の実施の形態である多周波平面アンテナの断面図である。また、図２は、図１に示した多周波平面アンテナの平面図である。さらに、図３は、図１に示した多周波平面アンテナの斜視図である。図１〜図３において、この多周波平面アンテナ１は、接地導体板１１上に平行配置された矩形板の天板１２を有する。天板１２の上面には銅で形成された矩形板の第１放射素子１４が設けられるとともに、天板１２の下面には銅で形成された矩形板の第２放射素子１５が設けられ、第１放射素子１４と第２放射素子１５との間は、ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）樹脂や、ガラス繊維が入ったテフロンなどの誘電体によって形成されている。

接地導体板１１の貫通孔１１ａには、同軸ケーブルによって実現される給電線１６が挿通され、外部導体１８は、接地導体板１１に接続されるとともに、内部導体１７は、第２放射素子１５の中央部分の貫通孔を介して導通接続されるとともに、その上部の第１放射素子１４まで達して第２放射素子１４に導通接続される。なお、貫通孔１１ａにコネクタを設け、このコネクタによって給電線１６を固着するようにしてもよい。

第２放射素子１５の隅と接地導体板１１との間には整合帯２１が接続され、さらに、天板１２と接地導体板１１との間の複数箇所には、誘電体で形成された保持部材２４が設けられ、接地導体板１１に対する天板の位置関係を保持するようにしている。この場合、天板１２と接地導体板１１との間には、誘電体としての空気が満たされるが、上述したＰＰＥ樹脂などの誘電体を満たすようにしてもよい。

ここで、第１放射素子１４は、第１の無線周波数、たとえば８００ＭＨｚ帯の無線信号を輻射できる矩形平板であり、第２放射素子１５は、第２の無線周波数、たとえば２ＧＨｚ帯の無線信号を輻射できる矩形平板である。この場合、第１放射素子１４と第２放射素子１５とは、１つの給電線１６の内部導体１７によってその中央部が共通接続されているので、１つの給電線１６のみで多周波共用の平面アンテナを実現することができる。

また、図４に示すように、さらに第３放射素子３１を多層化して設けることによって第３の無線周波数の無線信号を輻射することができる。同様にして、天板１２に４つ以上の放射素子を多層化するようにしてもよい。

放射すべき各無線周波数を適切に近接させることによって、広帯域の反射特性をもたせる平面アンテナが実現され、その周波数帯をカバーできる利得を得ることができる。

もちろん、各無線周波数を十分に近くして設定することによって、各周波数の輻射を共用できる平面アンテナが実現される。

なお、図５および図６に示すように、整合帯２１に替えて整合帯２２を設けるようにしてもよい。この整合帯２２は、補助放射素子１５と接地導体板１１との間の内部導体であるアンテナ部２３の途中から接地導体板１１に向けて金属部材が接地される。

また、図７は、図１に示した２周波共用の多周波平面アンテナのリターンロスの周波数依存性を示す図である。図７に示すように、周波数ｆ１，ｆ２の２つの共振周波数近傍でリターンロスが−３０ｄＢ程度まで小さくなり、従来の多周波平面アンテナと同様な反射特性を得ることができる。さらに、図８は、図４に示した３周波共用の多周波平面アンテナのリターンロスの周波数依存性を示す図である。図８に示すように、周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３の３つの共振周波数近傍でリターンロスが−３０ｄＢ程度まで小さくなり、従来の多周波平面アンテナと同様な反射特性を得ることができる。

この実施の形態では、１つの給電線１６の内部導体１７に各放射素子が共通接続されるので、多周波平面アンテナ自体の構成が簡易になり、従来のアンテナ特性を維持しつつ、コストを低減することができる。

この発明の実施の形態である多周波平面アンテナの構成を示す断面図である。 図１に示した多周波平面アンテナの平面図である。 図１に示した多周波平面アンテナの斜視図である。 この発明の実施の形態の変形例である多周波平面アンテナの構成を示す断面図である。 この発明の実施の形態の変形例である平面アンテナの構成を示す断面図である。 この発明の実施の形態の変形例である平面アンテナの構成を示す平面図である。 図１に示した２周波共用の多周波アンテナにおけるリターンロスの周波数依存性を示す図である。 図４に示した３周波共用の多周波アンテナにおけるリターンロスの周波数依存性を示す図である。

符号の説明

１，２ 多周波平面アンテナ
１１ 接地導体板
１２ 天板
１３ 誘電体
１４ 第１放射素子
１５ 第２放射素子
１６ 給電線
１６ａ 貫通孔
１７ 内部導体
１８ 外部導体
２１，２２ 整合帯
２３ アンテナ部
２４ 保持部材
３１ 第３放射素子

Claims (4)

1. 放射すべき第１の無線信号の波長によって決定される大きさをもつ平板形状の第１放射素子と、
   誘電体を介して前記第１放射素子に略平行配置され、放射すべき第２の無線信号の波長によって決定され前記第１放射素子の平板形状よりも小さい平板形状の第２放射素子と、
   誘電体を介して前記第２放射素子に略平行配置された接地導体板と、
   を備え、前記第１放射素子および前記第２放射素子の略中央は、給電線の内部導体によって共通接続されることを特徴とする多周波平面アンテナ。
2. 誘電体を介して前記第２放射素子に平行配置されるとともに前記給電線の内部導体に共通接続され、第３の無線信号の波長によって決定される平板形状の第３放射素子をさらに設けたことを特徴とする請求項１に記載の多周波平面アンテナ。
3. 前記第１の無線信号と前記第２の無線信号との波長間隔あるいは前記第１〜第３の無線信号の各波長間隔を狭めて広帯域の反射特性を持たせたことを特徴とする請求項１または２に記載の多周波平面アンテナ。
4. 前記第２放射素子あるいは前記第３放射素子と前記接地導体板との間の誘電体は、空気であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の多周波平面アンテナ。

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