JP2806350B2 - パッチ型アレイアンテナ装置 - Google Patents
パッチ型アレイアンテナ装置Info
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- JP2806350B2 JP2806350B2 JP8057348A JP5734896A JP2806350B2 JP 2806350 B2 JP2806350 B2 JP 2806350B2 JP 8057348 A JP8057348 A JP 8057348A JP 5734896 A JP5734896 A JP 5734896A JP 2806350 B2 JP2806350 B2 JP 2806350B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はアンテナ装置に関
し、特にマイクロ波・ミリ波帯の指向性合成のパッチ型
のアレイアンテナ装置に関する。
し、特にマイクロ波・ミリ波帯の指向性合成のパッチ型
のアレイアンテナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のパッチ型のアレイアンテナ装置は
給電されたパッチアンテナとその両側に置かれた無給電
のパッチアンテナから構成され、無給電のパッチアンテ
ナには位相調整用のスタブが設けられている。例えば、
図５は従来のこの種のアンテナ装置の一例であり、「最
新平面アンテナ技術」羽石 操，株式会社総合技術セン
ター，平成５年３月２５日発行，Ｐ．３３４〜３３６に
記載されたものである。同図（ａ）は平面図、同図
（ｂ）は断面図であり、誘電体１４の表面にパッチアン
テナ１１とその両側に無給電パッチアンテナ１２，１３
が形成され、誘電体１４の裏面にグランド板１５が形成
されている。そして、パッチアンテナ１１は誘電体１４
を貫通するピン１７を通して裏面側から給電される。パ
ッチアンテナ１１に給電された信号は電磁結合により無
給電パッチアンテナ１２，１３を励振し、スタブ１８，
１９により励振電流は移相される。
給電されたパッチアンテナとその両側に置かれた無給電
のパッチアンテナから構成され、無給電のパッチアンテ
ナには位相調整用のスタブが設けられている。例えば、
図５は従来のこの種のアンテナ装置の一例であり、「最
新平面アンテナ技術」羽石 操，株式会社総合技術セン
ター，平成５年３月２５日発行，Ｐ．３３４〜３３６に
記載されたものである。同図（ａ）は平面図、同図
（ｂ）は断面図であり、誘電体１４の表面にパッチアン
テナ１１とその両側に無給電パッチアンテナ１２，１３
が形成され、誘電体１４の裏面にグランド板１５が形成
されている。そして、パッチアンテナ１１は誘電体１４
を貫通するピン１７を通して裏面側から給電される。パ
ッチアンテナ１１に給電された信号は電磁結合により無
給電パッチアンテナ１２，１３を励振し、スタブ１８，
１９により励振電流は移相される。
【０００３】このとき、パッチアンテナ１１，１２，１
３はそれぞれ励振電流が、 ａ１１ ａ１２×ｅｘｐ（ｊ（φ１２＋φ１８）） ａ１３×ｅｘｐ（ｊ（φ１３＋φ１９）） のアレイアンテナとして動作する。ここで、φ１２，φ
１３は電磁結合によっで生じる移相量で、パッチアンテ
ナ１１，１２，１３の配置により決まる。φ１８，φ１
９はスタブ１８，１９による移相量で、スタブ１８，１
９の長さにより決まる。したがって、パッチアンテナ１
１，１２，１３の配置及びスタブ１８，１９の長さによ
り励振電流分布を調整して指向性合成を行うことができ
る。
３はそれぞれ励振電流が、 ａ１１ ａ１２×ｅｘｐ（ｊ（φ１２＋φ１８）） ａ１３×ｅｘｐ（ｊ（φ１３＋φ１９）） のアレイアンテナとして動作する。ここで、φ１２，φ
１３は電磁結合によっで生じる移相量で、パッチアンテ
ナ１１，１２，１３の配置により決まる。φ１８，φ１
９はスタブ１８，１９による移相量で、スタブ１８，１
９の長さにより決まる。したがって、パッチアンテナ１
１，１２，１３の配置及びスタブ１８，１９の長さによ
り励振電流分布を調整して指向性合成を行うことができ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のアンテナでは、次のような問題がある。第１
の問題点は、アンテナの指向性が乱れることである。そ
の理由は、アンテナと同じ面内にスタブを設けるため、
スタブからの不要放射がアンテナの指向性を乱すためで
ある。第２の問題点は、アンテナの配置の機械的制約が
大きくなる。その理由は、アンテナと同じ面内にスタブ
を設けると、スタブが無給電パッチアンテナより突出す
るため、隣接する素子アンテナとの機械的干渉が生じて
しまうためである。第３の問題点は、円偏波のアンテナ
に適用できないことである。その理由は、無給電パッチ
アンテナの直交する二つの面にスタブを設ける必要があ
り、隣接素子アンテナと機械的干渉を起こしてしまうた
めである。
うな従来のアンテナでは、次のような問題がある。第１
の問題点は、アンテナの指向性が乱れることである。そ
の理由は、アンテナと同じ面内にスタブを設けるため、
スタブからの不要放射がアンテナの指向性を乱すためで
ある。第２の問題点は、アンテナの配置の機械的制約が
大きくなる。その理由は、アンテナと同じ面内にスタブ
を設けると、スタブが無給電パッチアンテナより突出す
るため、隣接する素子アンテナとの機械的干渉が生じて
しまうためである。第３の問題点は、円偏波のアンテナ
に適用できないことである。その理由は、無給電パッチ
アンテナの直交する二つの面にスタブを設ける必要があ
り、隣接素子アンテナと機械的干渉を起こしてしまうた
めである。
【０００５】本発明の目的は、パッチアンテナの配置の
自由度を拡大し、指向性合成の自由度の拡大、円偏波へ
の適用を行うことを可能とし、かつスタブからの不要放
射による指向性の劣化の改善を図ったパッチ型アレイア
ンテナを提供することにある。
自由度を拡大し、指向性合成の自由度の拡大、円偏波へ
の適用を行うことを可能とし、かつスタブからの不要放
射による指向性の劣化の改善を図ったパッチ型アレイア
ンテナを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、給電された１
つの給電パッチアンテナと、このパッチアンテナの一方
向の両側と、これに直交する他の方向の両側とにそれぞ
れ配置された４つの無給電パッチアンテナとで構成さ
れ、前記給電パッチアンテナと前記無給電パッチアンテ
ナは、裏面にグランド板を有する誘電体の同一表面上に
配置され、かつ前記給電パッチアンテナと無給電パッチ
アンテナの共振周波数を相違させたことを特徴とする。
例えば、無給電パッチアンテナはその寸法を変化させる
ことで共振周波数が変化され、給電パッチアンテナとの
共振周波数が相違される。ここで、前記給電パッチアン
テナは円偏波パッチアンテナで構成されてもよい。
つの給電パッチアンテナと、このパッチアンテナの一方
向の両側と、これに直交する他の方向の両側とにそれぞ
れ配置された４つの無給電パッチアンテナとで構成さ
れ、前記給電パッチアンテナと前記無給電パッチアンテ
ナは、裏面にグランド板を有する誘電体の同一表面上に
配置され、かつ前記給電パッチアンテナと無給電パッチ
アンテナの共振周波数を相違させたことを特徴とする。
例えば、無給電パッチアンテナはその寸法を変化させる
ことで共振周波数が変化され、給電パッチアンテナとの
共振周波数が相違される。ここで、前記給電パッチアン
テナは円偏波パッチアンテナで構成されてもよい。
【０００７】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図１（ａ），（ｂ）は本発明の基本
構成を示す平面図と断面図である。誘電体４の裏面には
グランド板５が形成され、また誘電体４の表面には金属
薄膜からなるパッチアンテナ１，２，３が形成される。
中央のパッチアンテナ１は正方形に形成され、誘電体４
の裏面側に突出されたコネクタ６から給電ピン７を介し
て給電されている。また、両側のパッチアンテナ２，３
は無給電パッチアンテナとして構成され、パッチアンテ
ナ１よりも縦横寸法が若干小さい正方形に形成される。
ここで、パッチアンテナ１の共振周波数はｆ１で、無給
電パッチアンテナ２，３の共振周波数ｆ２（≠ｆ１）で
ある。
参照して説明する。図１（ａ），（ｂ）は本発明の基本
構成を示す平面図と断面図である。誘電体４の裏面には
グランド板５が形成され、また誘電体４の表面には金属
薄膜からなるパッチアンテナ１，２，３が形成される。
中央のパッチアンテナ１は正方形に形成され、誘電体４
の裏面側に突出されたコネクタ６から給電ピン７を介し
て給電されている。また、両側のパッチアンテナ２，３
は無給電パッチアンテナとして構成され、パッチアンテ
ナ１よりも縦横寸法が若干小さい正方形に形成される。
ここで、パッチアンテナ１の共振周波数はｆ１で、無給
電パッチアンテナ２，３の共振周波数ｆ２（≠ｆ１）で
ある。
【０００８】前記各パッチアンテナ１，２，３のインピ
ーダンスの周波数特性を図２に示す。同図において、１
０１，２０１，３０１はそれぞれのインピーダンスのコ
ンダクタンス成分、１０２，２０２，３０２はそれぞれ
のインピーダンスのサセプタンス成分である。ここで、
パッチアンテナ１を周波数ｆ１の信号で励振すると、電
磁結合により無給電パッチアンテナ２，３も周波数ｆ１
で励振される。無給電パッチアンテナ２，３の共振周波
数はｆ２であるから、図２に示すように無給電パッチア
ンテナ２，３はサセプタンス成分を持ち、このサセプタ
ンス成分により無給電パッチアンテナ２，３の励振電流
は移相される。ここで、パッチアンテナ１，２，３はそ
れぞれ励振電流が ａ１ ａ２×ｅｘｐ（φ２１＋φ２） ａ３×ｅｘｐ（φ３１＋φ３） のアレイアンテナとして動作する。なお、φ２１，φ３
１は電磁結合により生じる移相量で、φ２，φ３は無給
電パッチアンテナ２，３のサセプタンス成分による移相
量である。
ーダンスの周波数特性を図２に示す。同図において、１
０１，２０１，３０１はそれぞれのインピーダンスのコ
ンダクタンス成分、１０２，２０２，３０２はそれぞれ
のインピーダンスのサセプタンス成分である。ここで、
パッチアンテナ１を周波数ｆ１の信号で励振すると、電
磁結合により無給電パッチアンテナ２，３も周波数ｆ１
で励振される。無給電パッチアンテナ２，３の共振周波
数はｆ２であるから、図２に示すように無給電パッチア
ンテナ２，３はサセプタンス成分を持ち、このサセプタ
ンス成分により無給電パッチアンテナ２，３の励振電流
は移相される。ここで、パッチアンテナ１，２，３はそ
れぞれ励振電流が ａ１ ａ２×ｅｘｐ（φ２１＋φ２） ａ３×ｅｘｐ（φ３１＋φ３） のアレイアンテナとして動作する。なお、φ２１，φ３
１は電磁結合により生じる移相量で、φ２，φ３は無給
電パッチアンテナ２，３のサセプタンス成分による移相
量である。
【０００９】ここで、無給電パッチアンテナ２，３の大
きさ、ここでは正方形をした無給電パッチアンテナ２，
３の縦横寸法を適宜に変えて共振周波数ｆ２を変える
と、サセプタンス成分が変化し、φ２，φ３を調整する
ことができる。つまり、無給電パッチアンテナ２，３の
大きさを調整することにより指向性合成を行うことがで
きる。
きさ、ここでは正方形をした無給電パッチアンテナ２，
３の縦横寸法を適宜に変えて共振周波数ｆ２を変える
と、サセプタンス成分が変化し、φ２，φ３を調整する
ことができる。つまり、無給電パッチアンテナ２，３の
大きさを調整することにより指向性合成を行うことがで
きる。
【００１０】このように、このアンテナでは、給電され
たパッチアンテナ１の両側に配置された無給電のパッチ
アンテナ２，３の大きさを調整して共振周波数を変える
ことにより励振電流の位相を調整することができるた
め、パッチアンテナの外側に突出するものがなく、機械
的な干渉がなくなり、素子アンテナの配置の機械的制約
が小さくなり、アンテナ配置の自由度を高めることがで
きる。また、素子アンテナにスタブを付ける必要がない
ため、指向性の乱れもなくなる。
たパッチアンテナ１の両側に配置された無給電のパッチ
アンテナ２，３の大きさを調整して共振周波数を変える
ことにより励振電流の位相を調整することができるた
め、パッチアンテナの外側に突出するものがなく、機械
的な干渉がなくなり、素子アンテナの配置の機械的制約
が小さくなり、アンテナ配置の自由度を高めることがで
きる。また、素子アンテナにスタブを付ける必要がない
ため、指向性の乱れもなくなる。
【００１１】図３は本発明の第１の実施形態の平面図で
あり、断面構造は図１に示した基本構成と同様である。
この実施形態では、パッチアンテナ１のＸ方向両側に無
給電パッチアンテナ２，３が形成されている点は前記基
本構成と同じであるが、パッチアンテナ１のＹ方向両側
には無給電パッチアンテナ８，９が形成されている。こ
の構成では、図１及び図２において基本構成で説明した
ように指向性合成を行うことができるが、無給電パッチ
アンテナ２，３によりＸ−Ｚ面の指向性合成を行うこと
ができ、かつ無給電パッチアンテナ８，９によりＹ−Ｚ
面の指向性合成を行うことができる。
あり、断面構造は図１に示した基本構成と同様である。
この実施形態では、パッチアンテナ１のＸ方向両側に無
給電パッチアンテナ２，３が形成されている点は前記基
本構成と同じであるが、パッチアンテナ１のＹ方向両側
には無給電パッチアンテナ８，９が形成されている。こ
の構成では、図１及び図２において基本構成で説明した
ように指向性合成を行うことができるが、無給電パッチ
アンテナ２，３によりＸ−Ｚ面の指向性合成を行うこと
ができ、かつ無給電パッチアンテナ８，９によりＹ−Ｚ
面の指向性合成を行うことができる。
【００１２】図４は本発明を円偏波放射に適用した第２
の実施形態の平面図である。この実施形態では、図３に
示したアンテナ装置の給電されたパッチアンテナ１を円
偏波パッチアンテナ１０に交換したものである。この構
成では、無給電パッチアンテナ２，３によりＸ−Ｚ面の
指向性合成を、無給電パッチアンテナ８，９によりＹ−
Ｚ面の指向性合成を行うことができる。また、直交する
２つの面に対してスタブを設ける必要がないため、機械
的干渉なくアンテナを配置することができ、しかも円偏
波パッチアンテナを用いていることで円偏波放射に適用
することが可能となる。
の実施形態の平面図である。この実施形態では、図３に
示したアンテナ装置の給電されたパッチアンテナ１を円
偏波パッチアンテナ１０に交換したものである。この構
成では、無給電パッチアンテナ２，３によりＸ−Ｚ面の
指向性合成を、無給電パッチアンテナ８，９によりＹ−
Ｚ面の指向性合成を行うことができる。また、直交する
２つの面に対してスタブを設ける必要がないため、機械
的干渉なくアンテナを配置することができ、しかも円偏
波パッチアンテナを用いていることで円偏波放射に適用
することが可能となる。
【００１３】なお、前記各実施形態では、パッチアンテ
ナの形状として正方形の場合を説明したが、円形形状で
も本発明を適用することは可能である。
ナの形状として正方形の場合を説明したが、円形形状で
も本発明を適用することは可能である。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、給電され
た１つのパッチアンテナの一方向の両側と、これに直交
する他方向の両側とにそれぞれ配置された無給電パッチ
アンテナの共振周波数を給電パッチアンテナの共振周波
数とは相違させているので、無給電パッチアンテナの共
振周波数を変えることにより励振電流の位相を調整して
互いに直交する方向について指向性合成を行なうことが
できる。このため、アンテナ面にスタブを設ける必要が
なく、スタブによる不要放射がなくなって放射パターン
の乱れをなくすことができる。また、前記給電パッチア
ンテナと前記無給電パッチアンテナは、裏面にグランド
板を有する誘電体の同一表面上に配置されているため偏
平に構成できるとともに、アンテナ外形から突出するも
のがなくなるため、アンテナの配置の自由度が大きくな
り、指向性合成の自由度が大きくなる。さらに、直交す
る２つの面に対してスタブを設ける必要がないため、機
械的干渉なくアンテナを配置することができ、給電パッ
チアンテナに円偏波パッチアンテナを用いることで円偏
波放射に適用することができる効果がある。
た１つのパッチアンテナの一方向の両側と、これに直交
する他方向の両側とにそれぞれ配置された無給電パッチ
アンテナの共振周波数を給電パッチアンテナの共振周波
数とは相違させているので、無給電パッチアンテナの共
振周波数を変えることにより励振電流の位相を調整して
互いに直交する方向について指向性合成を行なうことが
できる。このため、アンテナ面にスタブを設ける必要が
なく、スタブによる不要放射がなくなって放射パターン
の乱れをなくすことができる。また、前記給電パッチア
ンテナと前記無給電パッチアンテナは、裏面にグランド
板を有する誘電体の同一表面上に配置されているため偏
平に構成できるとともに、アンテナ外形から突出するも
のがなくなるため、アンテナの配置の自由度が大きくな
り、指向性合成の自由度が大きくなる。さらに、直交す
る２つの面に対してスタブを設ける必要がないため、機
械的干渉なくアンテナを配置することができ、給電パッ
チアンテナに円偏波パッチアンテナを用いることで円偏
波放射に適用することができる効果がある。
【図１】本発明の基本構成の平面図と断面図である。
【図２】図１における各パッチアンテナの周波数特性図
である。
である。
【図３】本発明の第１の実施形態の平面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態の平面図である。
【図５】従来のパッチ型アレイアンテナの一例の平面図
と断面図である。
と断面図である。
１ 給電パッチアンテナ ２，３ 無給電パッチアンテナ ４ 誘電体 ５ グラウド板 ６ コネクタ ８，９ 無給電パッチアンテナ １０ 円偏波パッチアンテナ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01Q 13/08 H01Q 1/32 H01Q 21/06
Claims (3)
- 【請求項１】 給電された１つの給電パッチアンテナ
と、このパッチアンテナの一方向の両側と、これに直交
する他の方向の両側とにそれぞれ配置された４つの無給
電パッチアンテナとで構成され、前記給電パッチアンテ
ナと前記無給電パッチアンテナは、裏面にグランド板を
有する誘電体の同一表面上に配置され、かつ前記給電パ
ッチアンテナと無給電パッチアンテナの共振周波数を相
違させたことを特徴とするパッチ型アレイアンテナ装
置。 - 【請求項２】 前記無給電パッチアンテナは、その寸法
を変化させて前記給電パッチアンテナとの共振周波数が
相違される請求項１に記載のパッチ型アレイアンテナ装
置。 - 【請求項３】 前記給電パッチアンテナが円偏波パッチ
アンテナである請求項１または２に記載のパッチ型アレ
イアンテナ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8057348A JP2806350B2 (ja) | 1996-03-14 | 1996-03-14 | パッチ型アレイアンテナ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8057348A JP2806350B2 (ja) | 1996-03-14 | 1996-03-14 | パッチ型アレイアンテナ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09246852A JPH09246852A (ja) | 1997-09-19 |
| JP2806350B2 true JP2806350B2 (ja) | 1998-09-30 |
Family
ID=13053080
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8057348A Expired - Fee Related JP2806350B2 (ja) | 1996-03-14 | 1996-03-14 | パッチ型アレイアンテナ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2806350B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2008072701A (ja) * | 2006-08-14 | 2008-03-27 | Toto Ltd | 高周波センサ装置 |
| JP2008252857A (ja) * | 2006-07-12 | 2008-10-16 | Toto Ltd | 高周波センサ装置 |
| US11011843B2 (en) | 2016-10-19 | 2021-05-18 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Antenna element, antenna module, and communication apparatus |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR100447551B1 (ko) | 1999-01-18 | 2004-09-08 | 가부시끼가이샤 도시바 | 복합 입자 및 그의 제조 방법, 수계 분산체, 화학 기계연마용 수계 분산체 조성물 및 반도체 장치의 제조 방법 |
| CN100355148C (zh) | 1999-09-20 | 2007-12-12 | 弗拉克托斯股份有限公司 | 多级天线 |
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| US9755314B2 (en) | 2001-10-16 | 2017-09-05 | Fractus S.A. | Loaded antenna |
| KR100523068B1 (ko) * | 2002-02-09 | 2005-10-24 | 장애인표준사업장비클시스템 주식회사 | 통합형 능동 안테나 |
| JP2004214820A (ja) | 2002-12-27 | 2004-07-29 | Honda Motor Co Ltd | 車載アンテナ |
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