JP3209045B2 - 誘電体共振器アンテナ - Google Patents
誘電体共振器アンテナInfo
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Description
ミリ波の放射素子として用いられる誘電体共振器アンテ
ナに関する。
器アンテナは、図16のように構成されている。図16
(a)は誘電体共振器アンテナの斜視図を、図16
(b)は同誘電体共振器アンテナの断面図を示すもので
ある。
軸102、Z軸103と規定し、接地(GND)プレー
ン104上に、半球型に誘電体が充填(すなわち、半球
型の誘電体)された誘電体共振器105を配置し、同軸
プローブ106で給電をするとともに、同軸プローブ1
06を誘電体共振器105に嵌合することで、誘電体共
振器105の固定をしている。
来の構成では、誘電体共振器105が同軸プローブとの
嵌合による固定だけであるため当該固定が確実ではな
く、またアンテナ特性の調整をしたりするため、アレー
アンテナとすることが困難であるという問題点を有して
いた。
ので、誘電体共振器を確実に固定するとともに、必要に
応じてアンテナ特性の調整の可能で、容易にアレーアン
テナとすることができる誘電体共振器アンテナを提供す
ることを目的とする。
に本発明の誘電体共振器は、前記誘電体共振器の電界の
集中しない部分を押さえる基板上に設けられた第1、第
2の誘電体共振器はめ込みブロックとを有し、前記誘電
体共振器が、TE111モードの電界の弱い部分に前記
第1、第2の誘電体共振器はめ込みブロック又はネジ止
め用の突起を有する。
電体を充填した立体の誘電体共振器と、前記ネジ穴に差
し込むことにより前記誘電体共振器の支持又はアンテナ
特性調整を行う誘電体ネジを備え、前記誘電体ネジは電
界の集中しない位置に配置されるものである。
と、前記給電回路基板の給電点の位置に対応して前記給
電回路基板上に固定された誘電体共振器と、前記誘電体
共振器を固定する第1の誘電体膜を具備し、前記第1の
誘電体膜が、誘電体共振器の下部側面を支持する支持部
と、前記誘電体共振器を埋め込む穴を有する。
共振器と同一の誘電体で形成されていても良い。
共振モードへの影響の小さい材料を、その影響を考慮し
た箇所に固定手段として設けており、複数の誘電体共振
器を一度に固定することもできるので、共振器の固定が
確実で、アンテナ特性の調整が可能であり、容易にアレ
ーアンテナとすることができる誘電体共振器アンテナが
得られる。
を参照しながら説明する。図1は本発明の第1の実施例
における誘電体共振器アンテナの断面図である。
(すなわち、半球型誘電体)された誘電体共振器、3は
接地導体基板、4は接地導体基板3のスルーホールを介
して誘電体共振器1の孔部に嵌合された同軸フィーダで
ある。5は接地導体基板3に事前に設けられ金属以外の
材質によるはめ込みブロックで、望ましくは誘電体共振
器1と比誘電率が大きく異なる材質を用いると良い。な
お、図2において、6は誘電体共振器3内の同軸フィー
ダ4に通電を行なった際の電気力線を模擬的に示したも
のである。
テナでは、誘電体共振器1の電界の集中しない部分を接
地導体基板3上に設けられたはめ込みブロック5で誘電
体共振器1を双方の当接部分の摩擦力で固定し、同軸フ
ィーダ4より供給する信号によって誘電体共振器1が共
振する。なお、このはめ込みブロック5は、接地導体基
板3と一体成形しても良いし、ゴム等の材質を接着剤等
で接地導体基板3に後で固定しても良い。
ば図2に示すように誘電体共振器1と同軸フィーダ4を
配置し、共振モードをTE111モードとした場合、電気
力線6は誘電体共振器の中心部で密、端の部分で疎とな
るのでこの部分にはめ込みブロック5を配置する。
アンテナは、誘電体共振器1の電界の疎な部分に共振器
を固定するはめ込みブロックを設けるため、誘電体共振
器1内に励起されるモードに影響を与えずに誘電体共振
器アンテナを固定することができる。
たが、図6を用いて後述する給電回路基板24及びマイ
クロストリップ給電線路28を用いても良い。
ついて、図面を参照しながら説明する。図3は本発明の
第2の実施例における誘電体共振器アンテナの斜視図で
ある。
はネジ穴、9はネジで、図1の構成と異なるのは誘電体
共振器1を固定するためのネジ止め用突起部材7を誘電
体共振器1側に設けた点である。
テナでは、図2で説明した如く、誘電体共振器1の電界
の集中しない部分に設けたネジ止め用突起部材7と接地
導体基板3をネジ9で接続することで誘電体共振器1を
接地導体基板3に固定し、同軸フィーダ4より供給する
信号によって誘電体共振器1が共振する。なお、このネ
ジ止め用突起部材7は、誘電体共振器1と一体成形して
も良いし、接着剤等で誘電体共振器1に後で固定しても
良い。接着剤等で誘電体共振器1に後で固定する場合
は、望ましくは誘電体共振器1と比誘電率が大きく異な
る材質を用いると良い。
アンテナは、誘電体共振器の電界の疎な部分に共振器を
固定するネジ止め用突起部材7を設けるため、共振器内
に励起されるモードに影響を与えずに誘電体共振器1を
固定することができる。
7を1箇所しか設けなかったが、図2で説明した如く、
誘電体共振器1の電界の集中しない対向の部分にもう1
箇所設けても良い。
たが、図6を用いて後述する給電回路基板24及びマイ
クロストリップ給電線路28を用いても良い。
ついて、図面を参照しながら説明する。図4は本発明の
第3の実施例における誘電体共振器アンテナの斜視図で
ある。
導体基板、10は接地導体基板3に設けられたネジ穴、
11は誘電体ネジで、図1の構成と異なるのは誘電体共
振器1を1つ又は複数の誘電体ネジ11で固定するよう
にした点である。
テナでは、誘電体共振器1を電界の疎な端部分に誘電体
ネジ11を配することで共振モードに影響を与えずに固
定する。更に誘電体ネジ11の数、位置、深さを接地導
体基板3の裏面から調節することで誘電体共振器1内の
電磁界分布を変化させ、誘電体共振器1の共振モードを
調整することも可能である。なお、誘電体共振器1内の
誘電体ネジ11に対するネジ穴は、事前に設けても、共
振モードの調整のために後で設けても良い。
アンテナは、誘電体共振器の共振モードを調整すること
ができるので、アンテナ特性が可変な誘電体共振器アン
テナを実現することができる。
たが、図6を用いて後述する給電回路基板24及びマイ
クロストリップ給電線路28を用いても良い。
体ピンで構成しても良い。 (実施例4)以下本発明の第4の実施例について、図面
を参照しながら説明する。図5は本発明の第4の実施例
における誘電体共振器アンテナの断面図である。
異なる点は誘電体共振器1を樹脂12で固定した点であ
る。
テナでは、誘電体共振器1の周りを当該誘電体共振器1
を設置後、樹脂12で固め誘電体共振器1を固定する。
また、樹脂12の誘電率を変えることで誘電体共振器1
内の電磁界分布を変化させ、誘電体共振器1の共振モー
ドを調整することができる。
アンテナは、誘電体共振器の共振モードを調整すること
ができるので、アンテナ特性が可変な誘電体共振器アン
テナを実現することができる。
たが、図6を用いて後述する給電回路基板24及びマイ
クロストリップ給電線路28を用いても良い。
電体を用いても良い。 (実施例5)以下、本発明の第5の実施例について、図
面を参照しながら説明する。図6は本発明の第5の実施
例における誘電体共振器アンテナの分解斜視図である。
より具体的には、4素子誘電体共振器アレーアンテナを
示す。
設けた給電回路基板、25a〜dは誘電体共振器、26
は後で誘電体共振器25a〜dを実装し給電回路基板2
4上に固定される誘電体膜、27a〜dは給電回路基板
24のグランド面の誘電体共振器25a〜dに対応して
形成されたスロット、28は給電回路基板24の裏面に
設けられスロット27a〜dを介して誘電体共振器25
a〜dに同相給電するマイクロストリップ給電線路であ
る。
器アレーアンテナについて、以下その動作を説明する。
26により給電回路基板24に固定される。送信時に
は、マイクロストリップ給電線路28は、スロット27
a〜dを介して同相給電を行い、誘電体共振器25a〜
dは同相で励振される。励振された誘電体共振器素子2
5a〜dから電波が放射されアレーアンテナとして動作
する。また、受信時には、受信電波により励振された誘
電体共振器25a〜dの出力を、スロット27a〜dを
介してマイクロストリップ給電線路で合成し、受信信号
を出力する。
共振器素子を誘電体膜上に実装し、給電回路上に装着す
ることで、アンテナブロックを安価に構成することがで
きる。
について、図面を参照しながら説明する。図7(a)は
本発明第6の実施例の誘電体共振器アンテナの分解斜視
図で、図7(b)は同誘電体共振器アンテナの実装時の
断面図である。
は誘電体共振器30の埋め込み固定用穴32を有する誘
電体膜である。33は上面に導体膜を有する給電回路基
板で、図6に示したようなスロット及びマイクロストリ
ップ給電線路よりなる。
30は、誘電体膜31の固定用穴32により双方の摩擦
力により固定され、給電回路基板33に実装される。な
お、固定用穴32は、誘電体共振器の径と同等、あるい
は多少、径を小さくすることでより強固な固定が可能と
なる。
膜に固定用穴を設けることで、誘電体共振器を確実に給
電回路基板に固定することが可能な誘電体共振器アンテ
ナを実現する。
のように、誘電体膜31の代わりに誘電体共振器30を
側面で支持する支持部を有する誘電体膜34を用いても
よい。
テナの誘電体膜をつなげて、アレーアンテナを構成して
もよい。
路基板及びマイクロストリップ給電線路を用いたものと
して説明したが、図1に示すような同軸フィーダを用い
ても良い。
について、図面を参照しながら説明する。図9(a)は
本発明第7の実施例の誘電体共振器アンテナの分解斜視
図、図9(b)は同断面図である。
6はアンテナシート35上に一体形成された誘電体共振
器部分、37は図6に示したようなスロット及びマイク
ロストリップ給電線路よりなる給電回路基板である。
を形成したアンテナシート35を、給電回路基板上37
に実装することで、アンテナを構成する。アンテナシー
ト35の、誘電体共振器部分36以外の部分は薄いた
め、誘電体共振器部分36の共振特性への影響が少な
く、誘電体共振器部分36は放射素子として動作する。
料で誘電体共振器と誘電体膜を形成することで、アンテ
ナをシート状に形成することで、実装が容易でありアレ
ーアンテナを安価に構成可能なアンテナの実現を可能に
する。
について、図面を参照しながら説明する。図10(a)
は本発明第8の実施例の誘電体共振器アンテナの分解斜
視図で、図10(b)は同断面図である。
9は誘電体共振器38を上から覆って固定する誘電体
膜、40は図6に示したようなスロット及びマイクロス
トリップ給電線路よりなる給電回路基板である。
誘電体共振器38を形成する材料に比べ低い誘電率の材
料で形成され、誘電体共振器38の共振および放射特性
への影響が少なく、誘電体共振器38は放射素子として
動作する。
振器を上から覆う誘電体膜を用いることで、誘電体共振
器の確実な固定が可能な誘電体共振器アンテナの実現を
可能にする。
基板及びマイクロストリップ給電線路を用いたものとし
て説明したが、図1に示すような同軸フィーダを用いて
も良い。
について、図面を参照しながら説明する。図11(a)
は本発明の第9の実施例における誘電体共振器アンテナ
の分解斜視図、図11(b)は同断面図である。
2は誘電体共振器41を上面から押さえる誘電体膜、4
3は誘電体共振器41を下面から支える誘電体膜、44
は誘電体共振器41、誘電体膜42、43で構成される
アンテナシート、45は図6に示したようなスロット及
びマイクロストリップ給電線路よりなる給電回路基板で
ある。
誘電体膜42、43で覆い、アンテナシート44を形成
し、給電回路基板45上に実装し、アンテナを構成す
る。誘電体膜42、43は薄く、誘電体共振器41以下
の誘電率の材料で形成されているため、誘電体共振器4
1の共振特性および放射特性への影響が少なく、誘電体
共振器41は放射素子として動作する。
42の代わりに、誘電体共振器41を側面から支える誘
電体膜46を用いてもよい。
料で誘電体共振器と誘電体膜を形成することで、アンテ
ナをシート状に形成することで確実な固定ができ、また
実装が容易でありアレーアンテナを安価に構成可能なア
ンテナの実現を可能にする。
基板及びマイクロストリップ給電線路を用いたものとし
て説明したが、図1に示すような同軸フィーダを用いて
も良い。
例について、図面を参照しながら説明する。図13は本
発明の第10の実施例における誘電体共振器アンテナの
断面図である。
は接地導体基板、14は回路パターン、19はスロッ
ト、20は誘電体膜とする。
テナでは、誘電体共振器1の下面の誘電体膜20の裏面
に回路を構成するので、誘電体共振器1と回路パターン
14の密着性が非常によく確実な固定ができるととも
に、、また誘電体膜20を薄くすることで小型化もはか
れる。すなわち、本実施例では、金属導体(接地導体基
板13と回路パターン14)と誘電体(誘電体共振器1
と誘電体膜20)との積層構造上での密着性の物理的な
良さを活用したものである。
テナは、回路を誘電体共振器1上に積層した誘電体膜2
0上に構成するので、アンテナと回路の密着性が良いた
め確実な固定ができるとともに、小型化が可能な誘電体
共振器アンテナを実現することができる。
マイクロバンプボンディング実装によって能動、受動回
路チップを実装する構造としても良い。
例について、図面を参照しながら説明する。図14は本
発明の第11の実施例における誘電体共振器アンテナの
断面図である。
はバンプ、17は光硬化型樹脂、18はバンプ用パッド
とする。
テナでは、誘電体共振器1と回路チップ15を一体構成
せずに、後から誘電体共振器1に回路チップ15を実装
するため、回路チップ15を自由に変えることができ、
誘電体共振器1を汎用的に用いることができる。
テナは、回路チップを自由に選ぶことができるので汎用
性のある誘電体共振器アンテナを実現することができ
る。
例について、図面を参照しながら説明する。図15は本
発明の第12の実施例における誘電体共振器アンテナの
側面図である。
はマイクロバンプ、18はバンプ用パッド、22は給電
線、23は回路基板とする。
テナでは、給電線22を内蔵した誘電体共振器1を回路
基板23にマイクロバンプボンディング実装で後から実
装するので確実に固定ができるとともに、同一の回路基
板23に異なる特性の誘電体共振器1を実装することが
できるので、実質上の調整が可能となる。
テナは、マイクロバンプボンディング実装により確実に
固定ができ、誘電体共振器を後から実装するので必要に
応じた特性の誘電体共振器を選択することが可能とな
り、設計に自由度のあるアンテナ一体回路を実現するこ
とができる。
器の共振モードへの影響の小さい材料を、その影響を考
慮した箇所に固定手段として設けており、複数の誘電体
共振器を一度に固定することもできるので、共振器の固
定が確実で、アンテナ特性の調整が可能であり、容易に
アレーアンテナとすることができる誘電体共振器アンテ
ナを構成するものである。
ンテナの断面図
ンテナの誘電体共振器中の電界分布図
ンテナの斜視図
ンテナの斜視図
ンテナの断面図
ンテナの分解斜視図
ンテナの分解斜視及び断面図
器アンテナの断面図
ンテナの分解斜視及び断面図
アンテナの分解斜視及び断面図
アンテナの分解斜視及び断面図
振器アンテナの断面図
器アンテナの断面図
器アンテナの断面図
器アンテナの側面図
図
Claims (4)
- 【請求項1】 誘電体を充填した立体の誘電体共振器
と、前記誘電体共振器の電界の集中しない部分を押さえ
る基板上に設けられた第1、第2の誘電体共振器はめ込
みブロックとを有し、前記誘電体共振器が、TE111
モードの電界の弱い部分に前記第1、第2の誘電体共振
器はめ込みブロック又はネジ止め用の突起を有する誘電
体共振器アンテナ。 - 【請求項2】 1つ又は複数のネジ穴を有する、誘電体
を充填した立体の誘電体共振器と、前記ネジ穴に差し込
むことにより前記誘電体共振器の支持又はアンテナ特性
調整を行う誘電体ネジを備え、前記誘電体ネジは電界の
集中しない位置に配置される誘電体共振器アンテナ。 - 【請求項3】 上面に導体膜を有する給電回路基板と、
前記給電回路基板の給電点の位置に対応して前記給電回
路基板上に固定された誘電体共振器と、前記誘電体共振
器を固定する第1の誘電体膜を具備し、前記第1の誘電
体膜が、誘電体共振器の下部側面を支持する支持部と、
前記誘電体共振器を埋め込む穴を有する誘電体共振器ア
ンテナ。 - 【請求項4】 上面に導体膜を有する給電回路基板と、
前記給電回路基板の給電点の位置に対応して前記給電回
路基板上に固定された誘電体共振器と、前記誘電体共振
器を固定する第1の誘電体膜を具備し、前記第1の誘電
体膜が、前記誘電体共振器と同一の誘電体で形成されて
いる誘電体共振器アンテナ。
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