JP4205571B2 - 平面アンテナ - Google Patents
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Description
図1は、この発明の実施の形態1である平面アンテナの概要構成を示す斜視図である。また、図2は、図1に示した平面アンテナの断面図である。さらに、図3は、図1に示した平面アンテナの底面図である。図1〜図3において、この平面アンテナ1は、給電導体板15、誘電体板14、接地導体板13、誘電体板12、放射素子11が順次積層される。少なくとも、放射素子11と接地導体板13との間は略平行な位置関係が保持される。放射素子11は、矩形の平板あるいは導体パターンであり、直線偏波の電波を送受信する。
つぎに、この発明の実施の形態2について説明する。上述した実施の形態1に示した平面アンテナ2では、放射素子21内部に穴22を設けていたが、この実施の形態2では、この穴22を積極的に利用し、この穴22内に、放射素子21とは異なる周波数帯域の電波を送受信することができる平面アンテナを形成するようにしている。
つぎに、この発明の実施の形態3について説明する。上述した実施の形態1,2では、いずれも直線偏波の電波を送受信する平面アンテナであったが、この実施の形態3では、実施の形態1に対応した構成で円偏波の電波を送受信することができる平面アンテナを実現している。
つぎに、この発明の実施の形態4について説明する。上述した実施の形態3では、実施の形態1に対応して円偏波の送受信を実現するものであったが、この実施の形態4では、実施の形態2に対応し、外側の放射素子21が円偏波の送受信を実現できるようにしている。
つぎに、この発明の実施の形態5について説明する。この実施の形態5では、放射素子をスリット装荷型アンテナとし、上述した実施の形態1〜4に示した平面アンテナをさらに小型化しようとするものである。
つぎに、この発明の実施の形態6について説明する。上述した円偏波の実現は主として2点給電方式によるものを示したが、これに限らず、摂動素子としての切り欠きを用いた1点給電方式によっても実現することができる。図17は、矩形の放射素子であり、対角の角が切り取られている。これによって、対角方向の電気長に差が設けられ、共振周波数の違いを用いて円偏波の送受信を実現できる。図18に図17に示した平面アンテナを動作させたときの特性としてリターンロスと軸比の規格化周波数特性を示す。fは測定周波数で、f0は軸比が最小となる周波数で、f0によって規格化した。別の例として、図19に示すように、円形の放射素子に対向するスリット91を設け、これによっても、円偏波を実現することができる。これら図17,19に示した平面アンテナに対しても実施の形態1と同様に、導通部16で接続される給電導体板15を用いることで、図20に示すような放射素子を枠状にするなどの形状設計の自由度をえることができる。
図21−1〜図21−3は、この発明の実施例である平面アンテナの構成を示す図であり、図21−1は、その平面図であり、図21−2は、その右側面図であり、図21−3は、その底面図である。また、各記入寸法は各誘電体板72、74中の実効的な波長をそれぞれλg1、λg2としたときに、放射素子71がGPS帯で共振するように調整した場合の設計条件の例を示したものである。この平面アンテナは、導体幅0.01λg2で十字型に形成した給電導体板75、厚さ0.02λg2,比誘電率εr2の誘電体板74、接地導体板73、0.63λg1×0.63λg1で厚さ0.09λg1,比誘電率εr1の誘電体板72、外寸0.50λg1×0.50λg1,内寸0.27λg1×0.27λg1の放射素子71を順次積層して構成される。なお、真空中での共振波長をλとすると、実効的な波長λg1、λg2は、誘電体板72の比誘電率をεr1、誘電体板74の比誘電率をεr2を用い、
λg1=λ/√(εr1)
λg2=λ/√(εr2)
で表される。共振波長λと放射素子71と給電導体板75は、90度回転対称な4箇所に設けた導通部76a〜76dで導通した。給電導体板75上の整合点P71には遅延の無い高周波信号が入力し、整合点P72には90度位相器76で90度遅延した高周波信号を入力した。図22は、このときの指向性を示す図である。図22に示すように、図22の紙面上、すなわち天頂方向に向かって右旋偏波の利得は約4dBであり、円偏波の平面アンテナとして十分機能する。
11,21,31,60,61,63,64,71放射素子
12,14,14a、14b、14c、72,74 誘電体板
13,13a、13b、73 接地導体板
15,15a、15b、41,42,75 給電導体板
16,16P,16Q,41a,41b,42a,42b,76a〜76d 導通部
17,19 給電線
17a,19a 給電線の内部導体
17b,19b 給電線の外部導体
18 第2の接地導体板
20 半田
22,46 穴
43 90度移相器
44 90度ハイブリッド回路
45 給電線接続パターン
62a,65,66 切り欠き
62b 貫通孔
Claims (16)
- 1以上の放射素子と接地導体板との間に誘電体板を介在させた平面アンテナにおいて、
前記接地導体板を挟んで前記放射素子とは反対側に設けられ、前記1以上の放射素子上に存在する各放射素子の電流分布と同様の電流分布を有する1以上の給電導体板と、
前記給電導体板とこれに対応する放射素子との間を接続する複数の導通部と、
を備え、前記給電導体板上のインピーダンス整合点に給電線を接続することを特徴とする平面アンテナ。 - 前記接地導体板と前記給電導体板との間に誘電体板を介在させることを特徴とする請求項1に記載の平面アンテナ。
- 前記導通部の内の少なくとも2つはその一端が、前記放射素子に直接給電した場合の前記放射素子上のインピーダンス整合点をはさむ2カ所に接続され、
前記給電導体板は、少なくとも前記導通部の各他端間を結ぶ帯状をなすことを特徴とする請求項1または2のいずれか一つに記載の平面アンテナ。 - 前記放射素子の少なくとも1つは、枠状の放射素子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平面アンテナ。
- 前記1以上の放射素子は、
枠状の第1の放射素子と、
該第1の放射素子の枠内に設けられた第2の放射素子と、
を備えたことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の平面アンテナ。 - 前記第2の放射素子は、前記給電線によって直接給電されることを特徴とする請求項5に記載の平面アンテナ。
- 前記少なくとも1つの放射素子と前記給電導体板を導通する前記導通部を放射素子上の略90度回転対称となる4箇所に設け、前記給電導体板上の2点に、90度の位相差給電されることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載の平面アンテナ。
- 前記少なくとも1つの放射導体は略90度の回転対称形状であることを特徴とする請求項7に記載の平面アンテナ。
- 前記少なくとも1つの給電導体板は略90度の回転対称形状であることを特徴とする請求項7または8に記載の平面アンテナ。
- 前記少なくとも1つの給電導体板に給電線接続パターンが設けられたことを特徴とする請求項1〜9のいずれか一つに記載の平面アンテナ。
- 少なくとも1つの前記放射素子の周縁に切り欠きを設けたことを特徴とする請求項1〜10のいずれか一つに記載の平面アンテナ。
- 前記切り欠きは、十字形状の切り欠きであることを特徴とする請求項11に記載の平面アンテナ。
- 少なくとも1つの前記放射素子に貫通孔を設けたことを特徴とする請求項1〜12のいずれか一つに記載の平面アンテナ。
- 請求項1〜13のいずれか一つに記載の平面アンテナを備えたことを特徴とするアンテナモジュール。
- 請求項14に記載のアンテナモジュールを備えたことを特徴とする無線情報端末。
- 請求項15に記載の無線情報端末を搭載したことを特徴とする自動車。
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