JP2024008567A - patch antenna - Google Patents

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Tetsuya Ashizuka
孝一 飯田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a patch antenna that can easily realize desired operating characteristics.
SOLUTION: A patch antenna includes a ground pattern, a patch pattern placed opposite to the ground pattern, and a dielectric member placed between the ground pattern and the patch pattern, and the dielectric member is arranged so as to partially overlap the patch pattern when viewed from the direction from the patch pattern toward the ground pattern.
SELECTED DRAWING: Figure 1
COPYRIGHT: (C)2024,JPO&INPIT

Description

本開示は、パッチアンテナに関する。 The present disclosure relates to patch antennas.

平面アンテナの1つにパッチアンテナがある。パッチアンテナは、回路と一体設計が可能であり、例えば、ミリ波レーダ又は全球測位衛星システムといった通信装置に用いられる。 One type of planar antenna is a patch antenna. Patch antennas can be designed integrally with circuits and are used, for example, in communication devices such as millimeter wave radars or global positioning satellite systems.

アンテナには、例えば、共振周波数、帯域、及び、偏波いった動作特性がある。パッチアンテナでは、複数のパラメータに基づいて、動作特性が決定される。例えば、パッチアンテナでは、エッチング等によって基板に形成されたパッチパターンの形状、基板の誘電率、基板の厚さ(パッチパターンとグランドパターンとの距離)、給電点の位置、及び、給電点の数といった複数のパラメータに基づいて、動作特性が決定される。 Antennas have operating characteristics such as resonant frequency, band, and polarization. The operating characteristics of a patch antenna are determined based on multiple parameters. For example, in a patch antenna, the shape of the patch pattern formed on the substrate by etching etc., the dielectric constant of the substrate, the thickness of the substrate (distance between the patch pattern and the ground pattern), the position of the feeding point, and the number of feeding points. The operating characteristics are determined based on a plurality of parameters such as:

なお、特許文献1には、給電点のインピーダンス調整を容易に行うことが可能なパッチアンテナが開示されている。 Note that Patent Document 1 discloses a patch antenna that can easily adjust the impedance of a feeding point.

特開2019-80277号公報JP 2019-80277 Publication

上記したように、パッチアンテナの動作特性は、複数のパラメータに基づいて決定される。そのため、パッチアンテナにおいて、所望の動作特性を得るには、例えば、上記した複数のパラメータを変更し、手間がかかる。 As mentioned above, the operational characteristics of a patch antenna are determined based on multiple parameters. Therefore, in order to obtain desired operating characteristics in a patch antenna, for example, the plurality of parameters described above must be changed, which takes time and effort.

本開示の非限定的な実施例は、所望の動作特性を容易に実現できるパッチアンテナの提供に資する。 Non-limiting embodiments of the present disclosure contribute to providing a patch antenna that can easily achieve desired operating characteristics.

本開示の一実施例に係るパッチアンテナは、グランドパターンと、前記グランドパターンに対向して配置されるパッチパターンと、前記グランドパターンとパッチパターンとの間に配置される誘電部材と、を備え、前記誘電部材は、前記パッチパターンから前記グランドパターンに向かう方向から見て、前記パッチパターンの一部と重なるように配置される。 A patch antenna according to an embodiment of the present disclosure includes a ground pattern, a patch pattern placed opposite to the ground pattern, and a dielectric member placed between the ground pattern and the patch pattern, The dielectric member is arranged so as to overlap a part of the patch pattern when viewed from the direction from the patch pattern toward the ground pattern.

本開示の一実施例によれば、パッチアンテナにおいて、所望の動作特性を容易に実現できる。 According to an embodiment of the present disclosure, desired operating characteristics can be easily achieved in a patch antenna.

実施の形態に係るパッチアンテナを側方から見た図である。1 is a side view of a patch antenna according to an embodiment; FIG. パッチアンテナを上方から見た図である。FIG. 3 is a view of the patch antenna seen from above. 図1とは異なるパッチアンテナを側方から見た図である。2 is a side view of a patch antenna different from that shown in FIG. 1. FIG. 図3のパッチアンテナの動作例を説明する図である。4 is a diagram illustrating an example of the operation of the patch antenna of FIG. 3. FIG. パッチアンテナの基本動作例を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the basic operation of a patch antenna. 図5に示すパッチアンテナの周波数特性を示した図である。6 is a diagram showing frequency characteristics of the patch antenna shown in FIG. 5. FIG. パッチアンテナの共振周波数の設定例を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of setting a resonant frequency of a patch antenna. 図7に示すパッチアンテナの周波数特性を示した図である。8 is a diagram showing frequency characteristics of the patch antenna shown in FIG. 7. FIG. パッチアンテナの共振周波数の複数化の一例を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a plurality of resonant frequencies of a patch antenna. 図9に示すパッチアンテナの周波数特性を示した図である。10 is a diagram showing frequency characteristics of the patch antenna shown in FIG. 9. FIG. パッチアンテナの共振周波数における広帯域化の一例を説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of widening the resonant frequency of a patch antenna. 図11に示すパッチアンテナの周波数特性を示した図である。12 is a diagram showing frequency characteristics of the patch antenna shown in FIG. 11. FIG. パッチアンテナの円偏波例を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of circularly polarized waves of a patch antenna. 図13に示すパッチアンテナの周波数特性を示した図である。14 is a diagram showing frequency characteristics of the patch antenna shown in FIG. 13. FIG. パッチアンテナの円偏波例を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of circularly polarized waves of a patch antenna. 図15に示すパッチアンテナの周波数特性を示した図である。16 is a diagram showing frequency characteristics of the patch antenna shown in FIG. 15. FIG.

以下、図面を適宜参照して、本開示の実施の形態について、詳細に説明する。 Embodiments of the present disclosure will be described in detail below with appropriate reference to the drawings.

図1は、実施の形態に係るパッチアンテナ1を側方から見た図である。図1に示すように、パッチアンテナ1は、基板11と、基板21と、スペーサ31と、誘電部材41と、を有する。パッチアンテナ1は、マイクロストリップパッチアンテナ、又は、マイクロストリップアンテナと称されてもよい。 FIG. 1 is a side view of a patch antenna 1 according to an embodiment. As shown in FIG. 1, the patch antenna 1 includes a substrate 11, a substrate 21, a spacer 31, and a dielectric member 41. Patch antenna 1 may be referred to as a microstrip patch antenna or a microstrip antenna.

図1には、パッチアンテナ1の他に、RF(無線)回路51が示してある。なお、パッチアンテナ1がRF回路51を有してもよい。例えば、RF回路51は、基板21に形成されてもよい。 In addition to the patch antenna 1, an RF (radio) circuit 51 is shown in FIG. Note that the patch antenna 1 may include the RF circuit 51. For example, the RF circuit 51 may be formed on the substrate 21.

基板11には、パッチパターン12が形成される。パッチパターン12は、基板11の基板21と対向する面とは反対側の面(上面)に形成される。パッチパターン12は、例えば、基板11の上面において、全面にわたって形成される。又は、パッチパターン12は、基板11の上面の一部において、形成される。パッチパターン12は、パッチ導体、放射パターン、又は、平面放射素子と称されてもよい。 A patch pattern 12 is formed on the substrate 11 . The patch pattern 12 is formed on the surface (upper surface) of the substrate 11 opposite to the surface facing the substrate 21 . The patch pattern 12 is formed, for example, over the entire upper surface of the substrate 11. Alternatively, the patch pattern 12 is formed on a portion of the upper surface of the substrate 11. Patch pattern 12 may be referred to as a patch conductor, a radiating pattern, or a planar radiating element.

給電点13は、パッチパターン12に形成され、RF回路51と接続される。給電点13とRF回路51とは、例えば、基板11,21に形成されたスルーホールを介して接続される。 The feeding point 13 is formed on the patch pattern 12 and connected to the RF circuit 51 . The feeding point 13 and the RF circuit 51 are connected, for example, through through holes formed in the substrates 11 and 21.

基板21は、基板11に対向するように配置される。基板21には、グランドパターン22が形成される。グランドパターン22は、基板21の基板11と対向する面とは反対側の面(下面)に形成される。グランドパターン22は、例えば、基板21の下面において、全面にわたって形成される。又は、グランドパターン22は、基板21の下面の一部において、形成される。グランドパターン22は、グランド導体と称されてもよい。 Substrate 21 is arranged to face substrate 11 . A ground pattern 22 is formed on the substrate 21 . The ground pattern 22 is formed on the surface (lower surface) of the substrate 21 opposite to the surface facing the substrate 11 . The ground pattern 22 is formed, for example, over the entire lower surface of the substrate 21. Alternatively, the ground pattern 22 is formed on a part of the lower surface of the substrate 21. The ground pattern 22 may be called a ground conductor.

スペーサ31は、基板11と基板21との間に挟まれ、基板11と基板21とを固定する。基板11及び基板21は、対向し、平行となるようにスペーサ31に固定される。スペーサ31は、例えば、ねじ、又は、両面テープであってもよい。誘電損失等を考慮し、スペーサ31には、例えば、誘電率の低いものを用いるのが好ましい。 The spacer 31 is sandwiched between the substrate 11 and the substrate 21 and fixes the substrate 11 and the substrate 21. The substrate 11 and the substrate 21 are fixed to the spacer 31 so as to face each other and be parallel to each other. The spacer 31 may be, for example, a screw or double-sided tape. In consideration of dielectric loss and the like, it is preferable to use a material with a low dielectric constant as the spacer 31, for example.

誘電部材41は、基板11と基板21との間に挿入される。誘電部材41は、例えば、直方体形状を有する。誘電部材41の厚さは、例えば、基板11と基板21との間の距離、又は、その距離より小さい。誘電部材41は、基板11と基板21との間のスペーサ31が無い空間において、自在に配置可能である。 Dielectric member 41 is inserted between substrate 11 and substrate 21 . The dielectric member 41 has, for example, a rectangular parallelepiped shape. The thickness of the dielectric member 41 is, for example, the distance between the substrate 11 and the substrate 21 or smaller than that distance. The dielectric member 41 can be freely arranged in a space between the substrate 11 and the substrate 21 without the spacer 31.

誘電部材41は、高誘電率の部材である。誘電部材41は、例えば、ニトリルゴムといったゴムである。 The dielectric member 41 is a member with a high dielectric constant. The dielectric member 41 is made of rubber such as nitrile rubber, for example.

後述するが、パッチアンテナ1の共振周波数、帯域、及び、偏波いった動作特性は、誘電部材41の位置によって変わる。誘電部材41は、例えば、パッチアンテナ1の所望の動作特性(設計した動作特性)が得られた後、所望の動作特性が得られた位置において、基板11及び基板21の両方又は一方に固定される。 As will be described later, the operating characteristics of the patch antenna 1, such as the resonant frequency, band, and polarization, vary depending on the position of the dielectric member 41. For example, after the desired operating characteristics (designed operating characteristics) of the patch antenna 1 are obtained, the dielectric member 41 is fixed to both or one of the substrate 11 and the substrate 21 at a position where the desired operating characteristics are obtained. Ru.

図2は、パッチアンテナ1を上方から見た図である。図2において、図1と同じ構成要素には、同じ符号が付してある。 FIG. 2 is a diagram of the patch antenna 1 viewed from above. In FIG. 2, the same components as in FIG. 1 are given the same reference numerals.

図2に示す一点鎖線A2bは、基板11と基板21との間に配置されたスペーサ31を示す。図2に示す点線A2cは、基板11と基板21との間に配置された誘電部材41を示す。 A dashed line A2b shown in FIG. 2 indicates a spacer 31 disposed between the substrate 11 and the substrate 21. A dotted line A2c shown in FIG. 2 indicates the dielectric member 41 disposed between the substrate 11 and the substrate 21.

基板11は、例えば、四角形状を有する。パッチパターン12は、上記したように、基板11の上面において、全面にわたって形成され、又は、基板11の上面の一部において、面状に形成される。以下では、パッチパターン12は、基板11の上面において、全面にわたって形成されているとする。 The substrate 11 has, for example, a rectangular shape. As described above, the patch pattern 12 is formed over the entire upper surface of the substrate 11, or is formed in a planar shape on a part of the upper surface of the substrate 11. In the following, it is assumed that the patch pattern 12 is formed over the entire upper surface of the substrate 11.

基板21は、例えば、四角形状を有する。グランドパターン22(図2には図示せず)は、上記したように、基板21の下面において、全面にわたって形成され、又は、基板21の下面の一部において、面状に形成される。以下では、グランドパターン22は、基板21の下面において、全面にわたって形成されているとする。 The substrate 21 has, for example, a rectangular shape. As described above, the ground pattern 22 (not shown in FIG. 2) is formed over the entire lower surface of the substrate 21, or is formed in a planar shape on a part of the lower surface of the substrate 21. In the following, it is assumed that the ground pattern 22 is formed over the entire lower surface of the substrate 21.

パッチパターン12は、グランドパターン22に重なるように配置される。例えば、パッチパターン12は、その全体がグランドパターン22の外周内に収まるように配置される。 The patch pattern 12 is arranged so as to overlap the ground pattern 22. For example, the patch pattern 12 is arranged so that the entire patch pattern 12 is within the outer periphery of the ground pattern 22.

スペーサ31は、一点鎖線A2bに示すように、例えば、四角形状を有する。スペーサ31は、その面積がパッチパターン12の面積より小さく、パッチパターン12に重なるように配置される。例えば、スペーサ31は、その全体がパッチパターン12の外周内に収まるように配置される。 The spacer 31 has, for example, a rectangular shape as shown by a dashed line A2b. The spacer 31 has an area smaller than the area of the patch pattern 12 and is arranged so as to overlap the patch pattern 12. For example, the spacer 31 is arranged so that the entire spacer 31 is within the outer periphery of the patch pattern 12.

これにより、パッチアンテナ1は、パッチパターン12とグランドパターン22との間において、誘電部材41(図2の点線A2c)が配置される空間を有する。別言すれば、誘電部材41は、基板11と基板21と間において、パッチパターン12とグランドパターン22とに重なるように、配置可能となる。 Thereby, the patch antenna 1 has a space between the patch pattern 12 and the ground pattern 22 in which the dielectric member 41 (dotted line A2c in FIG. 2) is arranged. In other words, the dielectric member 41 can be arranged between the substrates 11 and 21 so as to overlap the patch pattern 12 and the ground pattern 22.

図1の例では、誘電部材41は、給電点13から最も離れた、パッチパターン12の一辺に沿って、パッチパターン12とグランドパターン22との間に形成された空間に配置される。 In the example of FIG. 1, the dielectric member 41 is arranged in a space formed between the patch pattern 12 and the ground pattern 22 along one side of the patch pattern 12 that is farthest from the feeding point 13.

なお、基板11,21、パッチパターン12、グランドパターン22、スペーサ31、及び、誘電部材41の形状は、四角形状に限られない。これらの形状は、例えば、円形状であってもよい。 Note that the shapes of the substrates 11 and 21, the patch pattern 12, the ground pattern 22, the spacer 31, and the dielectric member 41 are not limited to the rectangular shape. These shapes may be circular, for example.

図3は、図1とは異なるパッチアンテナ60を側方から見た図である。図3に示すように、パッチアンテナ60は、基板61と、RF回路65と、を有する。 FIG. 3 is a side view of patch antenna 60, which is different from FIG. As shown in FIG. 3, the patch antenna 60 includes a substrate 61 and an RF circuit 65.

基板61の上面には、パッチパターン62が形成される。基板61の下面には、グランドパターン64が形成される。 A patch pattern 62 is formed on the upper surface of the substrate 61. A ground pattern 64 is formed on the lower surface of the substrate 61.

パッチパターン62には、給電点63が形成される。給電点63は、RF回路65と接続される。 A power feeding point 63 is formed in the patch pattern 62 . The feeding point 63 is connected to an RF circuit 65 .

図4は、図3のパッチアンテナ60の動作例を説明する図である。図4の(A)には、上方から見たパッチパターン62が示してある。図4の(B)には、側方から見たパッチアンテナ60が示してある。図4において、図3と同じ構成要素には、同じ符号が付してある。 FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the operation of patch antenna 60 in FIG. 3. FIG. 4A shows the patch pattern 62 viewed from above. FIG. 4B shows the patch antenna 60 seen from the side. In FIG. 4, the same components as in FIG. 3 are given the same reference numerals.

RF回路65から給電点63に信号が供給されると、図4の点線矢印A4aに示すように、パッチパターン62の長さ方向(図4の左右方向)に電流が流れる。電流は、パッチパターン62の中心付近において大きくなり、パッチパターン62の長さ方向の両端に向かって小さくなる。一方、電圧は、パッチパターン62の中心付近において小さくなり、パッチパターン62の長さ方向の両端に向かって大きくなる。これにより、図4の矢印A4bに示すように、パッチパターン62の端部周辺において電界が発生し、電波が出射される。 When a signal is supplied from the RF circuit 65 to the power feeding point 63, a current flows in the length direction of the patch pattern 62 (in the left-right direction in FIG. 4), as shown by the dotted arrow A4a in FIG. The current increases near the center of the patch pattern 62 and decreases toward both ends of the patch pattern 62 in the length direction. On the other hand, the voltage decreases near the center of the patch pattern 62 and increases toward both ends of the patch pattern 62 in the length direction. As a result, as shown by arrow A4b in FIG. 4, an electric field is generated around the end of the patch pattern 62, and radio waves are emitted.

パッチアンテナ60には、例えば、共振周波数、帯域、及び、偏波といった動作特性がある。パッチアンテナ60において、所望の動作特性を得るには、例えば、パッチパターン62の形状、基板61の誘電率、基板61の厚さ(パッチパターン62とグランドパターン64との距離)、給電点63の位置、及び、給電点63の数といったパラメータを変更する。 Patch antenna 60 has operating characteristics such as resonant frequency, band, and polarization. In order to obtain desired operating characteristics in the patch antenna 60, for example, the shape of the patch pattern 62, the dielectric constant of the substrate 61, the thickness of the substrate 61 (distance between the patch pattern 62 and the ground pattern 64), and the distance of the feeding point 63 are required. Parameters such as the position and the number of feeding points 63 are changed.

基板61の表裏にパッチパターン62及びグランドパターン64が形成されるパッチアンテナ60では、所望の共振周波数を得るのに、上記のパラメータを変更し、手間がかかる。 In the patch antenna 60 in which the patch pattern 62 and the ground pattern 64 are formed on the front and back sides of the substrate 61, the above-mentioned parameters have to be changed in order to obtain a desired resonance frequency, which takes time and effort.

これに対し、図1及び図2に示すパッチアンテナ1は、以下で説明するように、誘電部材41の位置によって、動作特性が変更される。これにより、パッチアンテナ1は、所望の動作特性を容易に実現できる。 On the other hand, in the patch antenna 1 shown in FIGS. 1 and 2, the operating characteristics are changed depending on the position of the dielectric member 41, as described below. Thereby, the patch antenna 1 can easily achieve desired operating characteristics.

以下、パッチアンテナ1の動作特性の実現方法について説明する。 A method for realizing the operational characteristics of the patch antenna 1 will be described below.

<基本動作例>
図5は、パッチアンテナ1の基本動作例を説明する図である。図5の(A)には、側方から見たパッチアンテナ1が示してある。図5の(B)には、上方から見たパッチパターン12が示してある。図5において、図1及び図2と同じ構成要素には、同じ符号が付してある。なお、図5では、図1及び図2に示した一部構成要素の図示を省略している。
<Basic operation example>
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the basic operation of the patch antenna 1. FIG. 5A shows the patch antenna 1 seen from the side. FIG. 5B shows the patch pattern 12 viewed from above. In FIG. 5, the same components as in FIGS. 1 and 2 are given the same reference numerals. Note that, in FIG. 5, illustration of some of the constituent elements shown in FIGS. 1 and 2 is omitted.

図5に示すパッチアンテナ1では、誘電部材41が配置されていない。図5の(B)に示す矢印A5aは、パッチパターン12に流れる電流を示す。 In the patch antenna 1 shown in FIG. 5, the dielectric member 41 is not arranged. An arrow A5a shown in FIG. 5(B) indicates a current flowing through the patch pattern 12.

図6は、図5に示すパッチアンテナ1の周波数特性を示した図である。図6の(A)には、電流振幅の周波数特性が示してある。図6の(B)には、電流位相の周波数特性が示してある。 FIG. 6 is a diagram showing the frequency characteristics of the patch antenna 1 shown in FIG. 5. FIG. 6A shows the frequency characteristics of current amplitude. FIG. 6B shows the frequency characteristics of the current phase.

図6の(A)に示すように、誘電部材41が無いときのパッチアンテナ1の共振周波数は、f0である。 As shown in FIG. 6A, the resonant frequency of the patch antenna 1 without the dielectric member 41 is f0.

図6の(B)に示すように、パッチアンテナ1の共振周波数f0における位相は、0となる。図6の(B)に示すように、共振周波数f0より小さい周波数では、信号源(RF回路65)の電流の位相に対し、パッチアンテナ1に流れる電流の位相が進みC性を有する。共振周波数f0より大きい周波数では、位相が遅れL性を有する。 As shown in FIG. 6B, the phase at the resonant frequency f0 of the patch antenna 1 is 0. As shown in FIG. 6B, at frequencies lower than the resonant frequency f0, the phase of the current flowing through the patch antenna 1 advances relative to the phase of the current of the signal source (RF circuit 65), and has a C characteristic. At frequencies higher than the resonance frequency f0, the phase is delayed and has an L characteristic.

<共振周波数の設定例>
図7は、パッチアンテナ1の共振周波数の設定例を説明する図である。図7の(A)には、側方から見たパッチアンテナ1が示してある。図7の(B)には、上方から見たパッチパターン12が示してある。図7において、図5と同じ構成要素には、同じ符号が付してある。
<Example of resonant frequency setting>
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of setting the resonant frequency of the patch antenna 1. FIG. 7A shows the patch antenna 1 seen from the side. FIG. 7B shows the patch pattern 12 viewed from above. In FIG. 7, the same components as in FIG. 5 are given the same reference numerals.

図7に示すパッチアンテナ1では、パッチパターン12とグランドパターン22との間に誘電部材41が配置される。例えば、誘電部材41は、図7の(B)の点線A7bに示す位置に配置される。具体的には、誘電部材41は、パッチパターン12の長さ方向(図7の左右方向)にある2つの辺のうち、給電点13から遠い方の辺であって、パッチパターン12とグランドパターン22との間に配置される。そして、誘電部材41は、パッチパターン12の幅方向(図7の上下方向)にわたって配置される。 In the patch antenna 1 shown in FIG. 7, a dielectric member 41 is arranged between the patch pattern 12 and the ground pattern 22. For example, the dielectric member 41 is placed at a position indicated by the dotted line A7b in FIG. 7(B). Specifically, the dielectric member 41 is located on the side farther from the power feeding point 13 of the two sides in the length direction (left and right direction in FIG. 7) of the patch pattern 12, and is connected to the patch pattern 12 and the ground pattern. 22. The dielectric member 41 is arranged across the width direction of the patch pattern 12 (vertical direction in FIG. 7).

図8は、図7に示すパッチアンテナ1の周波数特性を示した図である。図8の(A)には、電流振幅の周波数特性が示してある。図8の(B)には、電流位相の周波数特性が示してある。図8には、誘電部材41が無い場合(基本動作)の共振周波数f0も示してある。 FIG. 8 is a diagram showing the frequency characteristics of the patch antenna 1 shown in FIG. 7. FIG. 8A shows the frequency characteristics of current amplitude. FIG. 8B shows the frequency characteristics of the current phase. FIG. 8 also shows the resonance frequency f0 when the dielectric member 41 is not provided (basic operation).

図7に示したように、パッチパターン12とグランドパターン22との間に誘電部材41が配置された場合、パッチアンテナ1の共振周波数が下がる。例えば、図8の(A)のf0’に示すように、パッチアンテナ1の共振周波数は、誘電部材41が無い場合(基本動作)の共振周波数f0よりも下がる。 As shown in FIG. 7, when the dielectric member 41 is placed between the patch pattern 12 and the ground pattern 22, the resonant frequency of the patch antenna 1 is lowered. For example, as shown at f0' in FIG. 8A, the resonant frequency of the patch antenna 1 is lower than the resonant frequency f0 when there is no dielectric member 41 (basic operation).

誘電部材41が、パッチパターン12とグランドパターン22との間に配置されることによって、図7の(B)の矢印A7aに示す電流の波長は、誘電部材41が配置されない場合よりも波長圧縮がかかる。これにより、パッチアンテナ1の共振周波数が下がる。 By disposing the dielectric member 41 between the patch pattern 12 and the ground pattern 22, the wavelength of the current shown by arrow A7a in FIG. 7(B) is compressed more than when the dielectric member 41 is not disposed. It takes. This lowers the resonant frequency of the patch antenna 1.

パッチアンテナ1の共振周波数は、誘電部材41の位置を変えることにより、様々な値に設定できる。例えば、パッチアンテナ1の共振周波数を、より下げる場合には、図7に示した誘電部材41を、電界が強くなるパッチパターン12の開放端側に向けて移動させる。誘電部材41を、パッチパターン12の開放端側に向けて移動させることにより、矢印A7aに示す電流の波長が長くなり、パッチアンテナ1の共振周波数が下がる。 The resonant frequency of the patch antenna 1 can be set to various values by changing the position of the dielectric member 41. For example, in order to further lower the resonant frequency of the patch antenna 1, the dielectric member 41 shown in FIG. 7 is moved toward the open end side of the patch pattern 12 where the electric field becomes stronger. By moving the dielectric member 41 toward the open end side of the patch pattern 12, the wavelength of the current shown by arrow A7a becomes longer and the resonant frequency of the patch antenna 1 becomes lower.

また、パッチアンテナ1の共振周波数は、例えば、誘電部材41の幅(図7の(A)の左右方向の長さ)を変えることにより、様々な値に設定できる。例えば、パッチアンテナ1の共振周波数を、より下げる場合には、図7に示した誘電部材41の幅を広くする。誘電部材41の幅を広くすることにより、誘電部材41の電界に対する作用面積が大きくなり、矢印A7aに示す電流の波長が長くなって、パッチアンテナ1の共振周波数が下がる。特に、電界が強くなるパッチパターン12の開放端側における誘電部材41の幅を大きくする(伸ばす)ことにより、パッチアンテナ1の共振周波数は大きく下がる。 Further, the resonant frequency of the patch antenna 1 can be set to various values by, for example, changing the width of the dielectric member 41 (the length in the left-right direction in FIG. 7A). For example, in order to further lower the resonant frequency of the patch antenna 1, the width of the dielectric member 41 shown in FIG. 7 is increased. By increasing the width of the dielectric member 41, the area of the dielectric member 41 that acts on the electric field increases, the wavelength of the current shown by arrow A7a becomes longer, and the resonant frequency of the patch antenna 1 decreases. In particular, by increasing (extending) the width of the dielectric member 41 on the open end side of the patch pattern 12 where the electric field is strong, the resonant frequency of the patch antenna 1 is greatly reduced.

このように、誘電部材41の位置又は幅(大きさ)を変えることによって、容易にパッチアンテナ1の共振周波数を設定できる。 In this way, by changing the position or width (size) of the dielectric member 41, the resonant frequency of the patch antenna 1 can be easily set.

なお、誘電部材41は、パッチパターン12の4つの辺のうち、少なくとも1つの辺に沿って(1つの辺と平行に)、パッチパターン12とグランドパターン22との間に配置されてもよい。 Note that the dielectric member 41 may be arranged between the patch pattern 12 and the ground pattern 22 along at least one of the four sides of the patch pattern 12 (parallel to one side).

なお、パッチパターン12の電流と直交する辺は、電界及び電圧が大きい。従って、電流と直交する辺に沿ってパッチパターン12を配置した場合、パッチアンテナ1の共振周波数を大きく変えることができる。すなわち、電流と直交する辺に沿ってパッチパターン12を配置した場合、粗調整ができる。また、パッチパターン12の電流と平行する辺は、電界及び電圧が小さい。従って、電流と平行する辺に沿ってパッチパターン12を配置した場合、パッチアンテナ1の共振周波数を小さく変えることができる。すなわち、電流と平行する辺に沿ってパッチパターン12を配置した場合、微調整ができる。 Note that the electric field and voltage are large on the sides of the patch pattern 12 that are orthogonal to the current. Therefore, when the patch pattern 12 is arranged along the side perpendicular to the current, the resonant frequency of the patch antenna 1 can be changed significantly. That is, if the patch pattern 12 is arranged along the side perpendicular to the current, rough adjustment can be made. Furthermore, the electric field and voltage are small on the sides of the patch pattern 12 that are parallel to the current. Therefore, when the patch pattern 12 is arranged along the side parallel to the current, the resonant frequency of the patch antenna 1 can be changed to a small value. That is, when the patch pattern 12 is arranged along the side parallel to the current, fine adjustment can be made.

<共振周波数の複数化>
パッチアンテナ1は、誘電部材41の位置によって、共振周波数が複数化される。例えば、パッチアンテナ1は、誘電部材41の位置によって、共振周波数が2周波化される。
<Multiple resonant frequencies>
The patch antenna 1 has a plurality of resonant frequencies depending on the position of the dielectric member 41. For example, the patch antenna 1 has two resonant frequencies depending on the position of the dielectric member 41.

図9は、パッチアンテナ1の共振周波数の複数化の一例を説明する図である。図9の(A)には、側方から見たパッチアンテナ1が示してある。図9の(B)には、上方から見たパッチパターン12が示してある。図9において、図5と同じ構成要素には、同じ符号が付してある。 FIG. 9 is a diagram illustrating an example of multiple resonance frequencies of the patch antenna 1. FIG. 9A shows the patch antenna 1 seen from the side. FIG. 9B shows the patch pattern 12 viewed from above. In FIG. 9, the same components as in FIG. 5 are given the same reference numerals.

図9に示すパッチアンテナ1では、誘電部材41が配置される。例えば、誘電部材41は、図9の(B)に示す位置に配置される。具体的には、誘電部材41は、パッチパターン12の2つの対角線のうち、一方の対角線であって、その対角線の端部におけるパッチパターン12とグランドパターン22との間に配置される。別言すれば、誘電部材41は、パッチパターン12の角部において、パッチパターン12とグランドパターン22との間に配置される。 In the patch antenna 1 shown in FIG. 9, a dielectric member 41 is arranged. For example, the dielectric member 41 is placed at the position shown in FIG. 9(B). Specifically, the dielectric member 41 is disposed on one of the two diagonals of the patch pattern 12, and between the patch pattern 12 and the ground pattern 22 at the end of the diagonal. In other words, the dielectric member 41 is arranged between the patch pattern 12 and the ground pattern 22 at the corner of the patch pattern 12 .

図10は、図9に示すパッチアンテナ1の周波数特性を示した図である。図10の(A)には、電流振幅の周波数特性が示してある。図10の(B)には、電流位相の周波数特性が示してある。 FIG. 10 is a diagram showing the frequency characteristics of the patch antenna 1 shown in FIG. 9. FIG. 10A shows the frequency characteristics of current amplitude. FIG. 10(B) shows the frequency characteristics of the current phase.

図9に示したように、対角線上において、パッチパターン12とグランドパターン22との間に誘電部材41が配置された場合、パッチパターン12の電界が歪み、また、パッチパターン12に流れる電流が分流される。例えば、パッチパターン12に流れる電流は、図9の(B)の矢印A9a,A9bに示すように、パッチパターン12の対角線方向において2つに分流される。このため、図9に示したパッチアンテナ1は、図10の(A)に示すように、2つの共振周波数f1,f2を有する。また、パッチアンテナ1は、図10の(B)に示すように、共振周波数f1,f2において、位相が0となる。 As shown in FIG. 9, when the dielectric member 41 is placed diagonally between the patch pattern 12 and the ground pattern 22, the electric field of the patch pattern 12 is distorted, and the current flowing through the patch pattern 12 is shunted. be done. For example, the current flowing through the patch pattern 12 is divided into two in the diagonal direction of the patch pattern 12, as shown by arrows A9a and A9b in FIG. 9(B). Therefore, the patch antenna 1 shown in FIG. 9 has two resonance frequencies f1 and f2, as shown in FIG. 10(A). Furthermore, as shown in FIG. 10(B), the patch antenna 1 has a phase of 0 at the resonance frequencies f1 and f2.

図9の(B)の矢印A9aに示す電流の波長は、誘電部材41によって、矢印A9bに示す電流の波長より、波長圧縮がかかる。これにより、矢印A9aに示す電流の共振周波数f1は、矢印A9bに示す電流の共振周波数f2より低くなる。 The wavelength of the current shown by arrow A9a in FIG. 9(B) is compressed by the dielectric member 41 more than the wavelength of the current shown by arrow A9b. As a result, the resonant frequency f1 of the current indicated by arrow A9a becomes lower than the resonant frequency f2 of the current indicated by arrow A9b.

パッチアンテナ1の2つの共振周波数f1,f2の間隔は、誘電部材41の位置を変えることにより、変更できる。例えば、パッチアンテナ1の2つの共振周波数f1,f2を、より離すには、図9に示した誘電部材41を、電界が強くなるパッチパターン12の開放端側(対角線の端)に向けて移動させる。誘電部材41を、パッチパターン12の開放端側に向けて移動させることにより、共振周波数f1がより下がる。共振周波数f1が下がることによって、共振周波数f1に対応する位相0の周波数も下がる。 The interval between the two resonant frequencies f1 and f2 of the patch antenna 1 can be changed by changing the position of the dielectric member 41. For example, in order to separate the two resonance frequencies f1 and f2 of the patch antenna 1 further, the dielectric member 41 shown in FIG. 9 is moved toward the open end side (diagonal end) of the patch pattern 12 where the electric field becomes stronger. let By moving the dielectric member 41 toward the open end side of the patch pattern 12, the resonance frequency f1 is further lowered. As the resonant frequency f1 decreases, the frequency of phase 0 corresponding to the resonant frequency f1 also decreases.

また、パッチアンテナ1の2つの共振周波数f1,f2は、例えば、誘電部材41の幅(パッチパターン12の対角線方向における長さ)を変えることにより、変更できる。例えば、2つの共振周波数f1,f2を、より離すには、図9の(B)に示した誘電部材41の、パッチパターン12の対角線方向における幅を広くする。誘電部材41の幅を広くすることにより、誘電部材41の電界に対する作用面積が大きくなり、矢印A9aに示す電流の波長が長くなって、共振周波数f1が下がる。特に、電界が強くなるパッチパターン12の開放端側における誘電部材41の幅を大きくする(伸ばす)ことにより、パッチ共振周波数f1は大きく下がる。 Further, the two resonance frequencies f1 and f2 of the patch antenna 1 can be changed, for example, by changing the width of the dielectric member 41 (the length in the diagonal direction of the patch pattern 12). For example, in order to separate the two resonance frequencies f1 and f2 further, the width of the dielectric member 41 shown in FIG. 9B in the diagonal direction of the patch pattern 12 is increased. By increasing the width of the dielectric member 41, the area of the dielectric member 41 that acts on the electric field becomes larger, the wavelength of the current shown by the arrow A9a becomes longer, and the resonant frequency f1 decreases. In particular, by increasing (stretching) the width of the dielectric member 41 on the open end side of the patch pattern 12 where the electric field is strong, the patch resonance frequency f1 is significantly reduced.

なお、図9では、2つの対角線のうちの1つの対角線において、誘電部材41を配置したが、2つの対角線の両方に誘電部材41を配置してもよい。この場合、2つの共振周波数f1,f2それぞれを変更できる。また、誘電部材41は、パッチパターン12の4角に配置されてもよい。 Note that in FIG. 9, the dielectric member 41 is arranged on one of the two diagonals, but the dielectric member 41 may be arranged on both of the two diagonals. In this case, each of the two resonance frequencies f1 and f2 can be changed. Further, the dielectric members 41 may be arranged at the four corners of the patch pattern 12.

このように、パッチパターン12の対角線上に誘電部材41を配置することによって、パッチアンテナ1の共振周波数を複数化できる。また、誘電部材41の位置又は大きさを変えることによって、複数化した共振周波数を容易に変更できる。 In this way, by arranging the dielectric member 41 on the diagonal of the patch pattern 12, the resonant frequencies of the patch antenna 1 can be made plural. Further, by changing the position or size of the dielectric member 41, the plurality of resonant frequencies can be easily changed.

<広帯域化>
図9及び図10で説明したように、パッチアンテナ1は、誘電部材41の位置によって、共振周波数が複数化される。また、複数化された共振周波数は、誘電部材41の位置によって、その共振周波数が変更される。従って、パッチアンテナ1は、誘電部材41の位置によって、複数化された共振周波数を近づけることにより、広帯域化される。
<Broadband>
As described with reference to FIGS. 9 and 10, the patch antenna 1 has a plurality of resonant frequencies depending on the position of the dielectric member 41. Furthermore, the plurality of resonance frequencies are changed depending on the position of the dielectric member 41. Therefore, the patch antenna 1 has a wide band by bringing the plurality of resonant frequencies close to each other depending on the position of the dielectric member 41.

図11は、パッチアンテナ1の共振周波数における広帯域化の一例を説明する図である。図11において、図9と同じ構成要素には、同じ符号が付してある。 FIG. 11 is a diagram illustrating an example of widening the resonance frequency of the patch antenna 1. In FIG. 11, the same components as in FIG. 9 are given the same reference numerals.

図11に示すパッチアンテナ1は、図9と同様に、誘電部材41が対角線上に配置される。ただし、図11に示すパッチアンテナ1は、図9に示したパッチアンテナ1に対し、誘電部材41が、パッチパターン12との重なりが小さくなるように配置される。 In the patch antenna 1 shown in FIG. 11, the dielectric members 41 are arranged diagonally as in FIG. 9. However, in the patch antenna 1 shown in FIG. 11, the dielectric member 41 is arranged so that the dielectric member 41 overlaps with the patch pattern 12 less than the patch antenna 1 shown in FIG.

図12は、図11に示すパッチアンテナ1の周波数特性を示した図である。図12の(A)には、電流振幅の周波数特性が示してある。図12の(B)には、電流位相の周波数特性が示してある。 FIG. 12 is a diagram showing the frequency characteristics of the patch antenna 1 shown in FIG. 11. FIG. 12A shows the frequency characteristics of current amplitude. FIG. 12B shows the frequency characteristics of the current phase.

図11に示すパッチアンテナ1は、2つの共振周波数を有する。ただし、図11に示すパッチアンテナ1の2つの共振周波数は、図12の(A)に示すように、2つの共振周波数f1,f2間の距離が、図10の(A)に示した2つの共振周波数f1,f2間の距離より小さい。 Patch antenna 1 shown in FIG. 11 has two resonant frequencies. However, as shown in FIG. 12(A), the two resonant frequencies of the patch antenna 1 shown in FIG. It is smaller than the distance between the resonance frequencies f1 and f2.

上記したように、図11に示すパッチアンテナ1は、図9に示したパッチアンテナ1に対し、誘電部材41が、パッチパターン12との重なりが小さくなるように配置される。そのため、誘電部材41の電界に対する作用面積が小さくなり、2つの共振周波数間の距離が小さくなる。 As described above, the patch antenna 1 shown in FIG. 11 is arranged so that the dielectric member 41 overlaps with the patch pattern 12 less than the patch antenna 1 shown in FIG. Therefore, the area of the dielectric member 41 that acts on the electric field becomes smaller, and the distance between the two resonance frequencies becomes smaller.

なお、誘電部材41を、例えば、電界が小さくなるパッチパターン12の中心に近づけるにつれ、図12の(A)に示す実線の波形は、一点鎖線の波形に近づき、やがて1つの波形になる。図12の(B)に示す位相の波形も同様に1つの波形となる。 Note that as the dielectric member 41 is moved closer to the center of the patch pattern 12 where the electric field becomes smaller, for example, the solid line waveform shown in FIG. Similarly, the phase waveform shown in FIG. 12(B) also becomes one waveform.

このように、パッチパターン12の対角線上に配置される誘電部材41の位置又は大きさを調整することによって、パッチアンテナ1の共振周波数を広帯域化できる。 In this way, by adjusting the position or size of the dielectric member 41 arranged on the diagonal of the patch pattern 12, the resonant frequency of the patch antenna 1 can be widened.

<円偏波(左旋)>
図9及び図10で説明したように、パッチアンテナ1は、誘電部材41の位置によって、共振周波数が複数化される。また、複数化された共振周波数は、誘電部材41の位置によって、その共振周波数が変更され、位相も変更される。従って、パッチアンテナ1は、誘電部材41の位置によって、複数化された共振周波数の位相を調整することにより、円偏波を設定できる。
<Circular polarization (left rotation)>
As described with reference to FIGS. 9 and 10, the patch antenna 1 has a plurality of resonant frequencies depending on the position of the dielectric member 41. In addition, the plurality of resonance frequencies are changed depending on the position of the dielectric member 41, and the phase thereof is also changed. Therefore, the patch antenna 1 can set circularly polarized waves by adjusting the phase of the plurality of resonant frequencies depending on the position of the dielectric member 41.

図13は、パッチアンテナ1の円偏波例を説明する図である。図13において、図9と同じ構成要素には、同じ符号が付してある。図13の(B)に示す点線A13aは、パッチパターン12とグランドパターン22との間に配置される誘電部材41を示す。 FIG. 13 is a diagram illustrating an example of circularly polarized waves of the patch antenna 1. In FIG. 13, the same components as in FIG. 9 are given the same reference numerals. A dotted line A13a shown in FIG. 13(B) indicates a dielectric member 41 disposed between the patch pattern 12 and the ground pattern 22.

図13に示すパッチアンテナ1は、図9と同様に、誘電部材41が対角線上に配置される。ただし、図13に示すパッチアンテナ1は、図9に示したパッチアンテナ1に対し、2つの振幅周波数特性の交点の周波数における2つの位相の位相差が90度となるように、誘電部材41が配置される。 In the patch antenna 1 shown in FIG. 13, the dielectric members 41 are arranged diagonally as in FIG. 9. However, in the patch antenna 1 shown in FIG. 13, the dielectric member 41 is different from the patch antenna 1 shown in FIG. Placed.

誘電部材41は、パッチパターン12の2つの対角線の4つの端のうち、給電点13から見て遠くにある2つの端であって、左側の端を有する対角線上に配置される。例えば、図13の(B)において、2つの対角線を示す2つの2点鎖線A13b,A13cの4つの端のうち、給電点13から見て遠くにある2つの端(矢印A13d,A13eに示す端)であって、左側の端(矢印A13dに示す端)を有する対角線上(2点鎖線A13b上)に、誘電部材41は配置される。別言すれば、給電点13から最も離れたパッチパターン12の辺の2つの端(矢印A13d,A13eに示す端)のうち、給電点13から見て、左側の端(角)において、誘電部材41は配置される。これにより、円偏波は、左旋する。 The dielectric member 41 is disposed on a diagonal line having a left end, which is two of the four ends of the two diagonal lines of the patch pattern 12, which are farthest from the feeding point 13. For example, in (B) of FIG. 13, among the four ends of two dashed double-dotted lines A13b and A13c indicating two diagonals, two ends far away from the feed point 13 (the ends indicated by arrows A13d and A13e) ), the dielectric member 41 is arranged on a diagonal line (on the two-dot chain line A13b) having the left end (the end indicated by the arrow A13d). In other words, of the two ends (ends indicated by arrows A13d and A13e) of the patch pattern 12 furthest from the feed point 13, at the left end (corner) when viewed from the feed point 13, the dielectric member 41 is placed. As a result, the circularly polarized wave rotates to the left.

また、誘電部材41が、パッチパターン12の2つの対角線の4つの端のうち、給電点13から見て近くにある2つの端であって、右側の端(2点鎖線A13b上の矢印A13dに示す端とは反対側の端)を有する対角線上に配置される場合も、円偏波は、右旋する。 In addition, the dielectric member 41 is located at the two ends near the two diagonal lines of the patch pattern 12 when viewed from the power feeding point 13, and at the right end (indicated by the arrow A13d on the two-dot chain line A13b). Circularly polarized waves are also right-handed when placed diagonally with the ends opposite to those shown).

図14は、図13に示すパッチアンテナ1の周波数特性を示した図である。図14の(A)には、電流振幅の周波数特性が示してある。図14の(B)には、電流位相の周波数特性が示してある。 FIG. 14 is a diagram showing the frequency characteristics of patch antenna 1 shown in FIG. 13. FIG. 14A shows the frequency characteristics of current amplitude. FIG. 14B shows the frequency characteristics of the current phase.

図13に示すパッチアンテナ1は、図10に示した周波数特性と同様に、2つの共振周波数を有する。ただし、図13に示すパッチアンテナ1は、2つの振幅周波数特性の交点の周波数における2つの位相の位相差が90度となる。例えば、図14の(A)に示すように、2つの振幅周波数特性の交点の周波数は、f0である。周波数f0における2つの位相差が、図14の(B)に示すように90度となるよう、誘電部材41は、パッチパターン12の2つの対角線のうち、一方の対角線上において配置される。 Patch antenna 1 shown in FIG. 13 has two resonant frequencies similarly to the frequency characteristics shown in FIG. 10. However, in the patch antenna 1 shown in FIG. 13, the phase difference between the two phases at the frequency of the intersection of the two amplitude frequency characteristics is 90 degrees. For example, as shown in FIG. 14(A), the frequency at the intersection of two amplitude-frequency characteristics is f0. The dielectric member 41 is arranged on one of the two diagonals of the patch pattern 12 so that the phase difference between the two at the frequency f0 is 90 degrees as shown in FIG. 14(B).

このように、パッチパターン12の対角線上に配置される誘電部材41の位置を調整することによって、左旋円偏波を設定できる。 In this way, left-handed circular polarization can be set by adjusting the position of the dielectric member 41 arranged on the diagonal of the patch pattern 12.

なお、図14に示す周波数f0(円偏波の周波数)は、変更できる。例えば、図13の(B)の矢印A13eにて示す端(角)にも、誘電部材41を配置する。2つの角に配置した誘電部材41の位置を変更し、左旋円偏波を実現する。そして、左旋円偏波を維持しながら、2つの角に配置された誘電部材41の位置を変更し、周波数f0を変更する。 Note that the frequency f0 (frequency of circularly polarized wave) shown in FIG. 14 can be changed. For example, the dielectric member 41 is also arranged at the end (corner) indicated by the arrow A13e in FIG. 13(B). By changing the positions of the dielectric members 41 placed at the two corners, left-handed circularly polarized waves are realized. Then, while maintaining the left-handed circularly polarized wave, the positions of the dielectric members 41 placed at the two corners are changed to change the frequency f0.

<円偏波(右旋)>
円偏波を右旋させる場合について説明する。
<Circular polarization (right rotation)>
A case where circularly polarized waves are rotated to the right will be explained.

図15は、パッチアンテナ1の円偏波例を説明する図である。図15において、図13と同じ構成要素には、同じ符号が付してある。図15の(B)に示す点線A15aは、パッチパターン12とグランドパターン22との間に配置される誘電部材41を示す。 FIG. 15 is a diagram illustrating an example of circularly polarized waves of the patch antenna 1. In FIG. 15, the same components as in FIG. 13 are given the same reference numerals. A dotted line A15a shown in FIG. 15(B) indicates the dielectric member 41 disposed between the patch pattern 12 and the ground pattern 22.

図15に示すパッチアンテナ1は、図13と同様に、誘電部材41が対角線上に配置される。ただし、図15に示すパッチアンテナ1は、図13に示したパッチアンテナ1に対し、誘電部材41が配置される位置が異なる。 In the patch antenna 1 shown in FIG. 15, the dielectric members 41 are arranged diagonally as in FIG. 13. However, the patch antenna 1 shown in FIG. 15 differs from the patch antenna 1 shown in FIG. 13 in the position where the dielectric member 41 is arranged.

誘電部材41は、パッチパターン12の2つの対角線の4つの端のうち、給電点13から見て遠くにある2つの端であって、右側の端を有する対角線上に配置される。例えば、図15の(B)において、2つの対角線を示す2つの2点鎖線A15b,A15cの4つの端のうち、給電点13から見て遠くにある2つの端(矢印A15d,A15eに示す端)であって、右側の端(矢印A15eに示す端)を有する対角線上(2点鎖線A15c上)に、誘電部材41は配置される。別言すれば、給電点13から最も離れたパッチパターン12の辺の2つの端(矢印A15d,A15eに示す端)のうち、給電点13から見て、右側の端(角)において、誘電部材41は配置される。これにより、円偏波は、右旋する。 The dielectric member 41 is arranged on a diagonal line having two ends on the right side, which are the two ends farthest from the feed point 13, among the four ends of the two diagonals of the patch pattern 12. For example, in (B) of FIG. 15, among the four ends of two dashed double-dotted lines A15b and A15c indicating two diagonals, two ends far away from the feed point 13 (ends indicated by arrows A15d and A15e) ), the dielectric member 41 is disposed on a diagonal line (on the two-dot chain line A15c) having the right end (the end indicated by the arrow A15e). In other words, of the two ends of the side of the patch pattern 12 furthest from the feed point 13 (the ends indicated by arrows A15d and A15e), the dielectric member is 41 is placed. As a result, the circularly polarized wave rotates to the right.

また、誘電部材41が、パッチパターン12の2つの対角線の4つの端のうち、給電点13から見て近くにある2つの端であって、左側の端(2点鎖線A15c上の矢印A15eに示す端とは反対側の端)を有する対角線上に配置される場合も、円偏波は、右旋する。 In addition, the dielectric member 41 is located at two ends near the two diagonal lines of the patch pattern 12 when viewed from the feed point 13, and at the left end (indicated by the arrow A15e on the two-dot chain line A15c). Circularly polarized waves are also right-handed when placed diagonally with the ends opposite to those shown).

図16は、図15に示すパッチアンテナ1の周波数特性を示した図である。図16の(A)には、電流振幅の周波数特性が示してある。図16の(B)には、電流位相の周波数特性が示してある。 FIG. 16 is a diagram showing the frequency characteristics of patch antenna 1 shown in FIG. 15. FIG. 16A shows the frequency characteristics of current amplitude. FIG. 16(B) shows the frequency characteristics of the current phase.

図15に示すパッチアンテナ1は、図10に示した周波数特性と同様に、2つの共振周波数を有する。ただし、図15に示すパッチアンテナ1は、2つの振幅周波数特性の交点の周波数における2つの位相の位相差が90度となる。例えば、図16の(A)に示すように、2つの振幅周波数特性の交点の周波数は、f0である。周波数f0における2つの位相差が、図16の(B)に示すように90度となるよう、誘電部材41は、パッチパターン12の2つの対角線のうち、一方の対角線上において配置される。 Patch antenna 1 shown in FIG. 15 has two resonant frequencies similarly to the frequency characteristics shown in FIG. 10. However, in the patch antenna 1 shown in FIG. 15, the phase difference between the two phases at the frequency of the intersection of the two amplitude frequency characteristics is 90 degrees. For example, as shown in FIG. 16(A), the frequency at the intersection of two amplitude frequency characteristics is f0. The dielectric member 41 is arranged on one of the two diagonals of the patch pattern 12 so that the phase difference between the two at the frequency f0 is 90 degrees as shown in FIG. 16(B).

このように、パッチパターン12の対角線上に配置される誘電部材41の位置を調整することによって、左旋円偏波を設定できる。 In this way, left-handed circular polarization can be set by adjusting the position of the dielectric member 41 arranged on the diagonal of the patch pattern 12.

なお、図16に示す周波数f0(円偏波の周波数)は、変更できる。例えば、図15の(B)の矢印A15dにて示す端(角)にも、誘電部材41を配置する。2つの角に配置した誘電部材41の位置を変更し、右旋円偏波を実現する。そして、右旋円偏波を維持しながら、2つの角に配置された誘電部材41の位置を変更し、周波数f0を変更する。 Note that the frequency f0 (frequency of circularly polarized wave) shown in FIG. 16 can be changed. For example, the dielectric member 41 is also arranged at the end (corner) indicated by the arrow A15d in FIG. 15(B). By changing the positions of the dielectric members 41 placed at the two corners, right-handed circularly polarized waves are realized. Then, while maintaining the right-handed circularly polarized wave, the positions of the dielectric members 41 placed at the two corners are changed, and the frequency f0 is changed.

<実施の形態のまとめ>
以上説明したように、パッチアンテナ1は、グランドパターン22と、グランドパターン22に対向して配置されるパッチパターン12と、グランドパターン22とパッチパターン12との間に配置される誘電部材41と、を備える。誘電部材41は、パッチパターン12からグランドパターン22に向かう方向から見て、パッチパターン12の一部と重なるように配置される。
<Summary of embodiments>
As explained above, the patch antenna 1 includes the ground pattern 22, the patch pattern 12 arranged opposite to the ground pattern 22, the dielectric member 41 arranged between the ground pattern 22 and the patch pattern 12, Equipped with. The dielectric member 41 is arranged so as to overlap a part of the patch pattern 12 when viewed from the direction from the patch pattern 12 toward the ground pattern 22.

これにより、パッチアンテナ1は、所望の動作特性を容易に実現できる。例えば、グランドパターン22とパッチパターン12との間に配置される誘電部材41の位置を変えることにより、所望の動作特性を容易に実現できる。 Thereby, the patch antenna 1 can easily achieve desired operating characteristics. For example, by changing the position of the dielectric member 41 placed between the ground pattern 22 and the patch pattern 12, desired operating characteristics can be easily achieved.

また、パッチアンテナ1は、誘電部材41の位置によって、様々な動作特性が実現される。従って、例えば、求められる様々な動作特性に対し、誘電部材41の位置を決定すればよく、他の部材(基板11、パッチパターン12、給電点13、基板21、グランドパターン22、スペーサ31、及び、誘電部材41)を、求められる動作特性ごとに設計しなくて済む。 Furthermore, the patch antenna 1 can achieve various operating characteristics depending on the position of the dielectric member 41. Therefore, for example, it is only necessary to determine the position of the dielectric member 41 for various required operating characteristics, and the position of the other members (substrate 11, patch pattern 12, feed point 13, substrate 21, ground pattern 22, spacer 31, , dielectric member 41) need not be designed for each required operating characteristic.

また、誘電部材41は、パッチパターン12の一部と重なるように、グランドパターン22とパッチパターン12との間に配置される。従って、パッチアンテナ1は、誘電部材41による誘電損失を抑制できる。 Furthermore, the dielectric member 41 is arranged between the ground pattern 22 and the patch pattern 12 so as to overlap a part of the patch pattern 12 . Therefore, the patch antenna 1 can suppress dielectric loss caused by the dielectric member 41.

<変形例1>
上記では、パッチパターン12は基板11に形成され、グランドパターン22は、基板21に形成されるとしたが、これに限られない。パッチパターン12は、例えば、金属板単体で形成されてもよく、基板11に形成されなくてもよい。グランドパターン22は、例えば、金属板単体で形成されてもよく、基板21に形成されなくてもよい。
<Modification 1>
In the above description, the patch pattern 12 is formed on the substrate 11 and the ground pattern 22 is formed on the substrate 21, but the present invention is not limited to this. For example, the patch pattern 12 may be formed of a single metal plate, and may not be formed on the substrate 11. For example, the ground pattern 22 may be formed of a single metal plate, and may not be formed on the substrate 21.

<変形例2>
上記では、誘電部材41は、パッチパターン12とグランドパターン22との間に配置されるとしたが、これに限られない。誘電部材41は、パッチパターン12とグランドパターン22との間でなく、パッチパターン12の周辺に配置されてもよい。パッチパターン12の周辺であっても、電界が及ぶ場所が存在し、そのような場所に誘電部材41が配置された場合、パッチアンテナ1の動作特性を変えることができる。
<Modification 2>
In the above description, the dielectric member 41 is arranged between the patch pattern 12 and the ground pattern 22, but the present invention is not limited thereto. The dielectric member 41 may be arranged around the patch pattern 12 instead of between the patch pattern 12 and the ground pattern 22. Even around the patch pattern 12, there are places where the electric field extends, and when the dielectric member 41 is placed in such a place, the operating characteristics of the patch antenna 1 can be changed.

本開示のパッチアンテナは、例えば、ミリ波レーダ又は全球測位衛星システムといった通信装置に利用できる。 The patch antenna of the present disclosure can be used, for example, in a communication device such as a millimeter wave radar or a global positioning satellite system.

1 パッチアンテナ
11,21 基板
12 パッチパターン
13 給電点
22 グランドパターン
31 スペーサ
41 誘電部材
1 Patch antenna 11, 21 Substrate 12 Patch pattern 13 Feeding point 22 Ground pattern 31 Spacer 41 Dielectric member

Claims (5)

グランドパターンと、
前記グランドパターンに対向して配置されるパッチパターンと、
前記グランドパターンとパッチパターンとの間に配置される誘電部材と、
を備え、
前記誘電部材は、前記パッチパターンから前記グランドパターンに向かう方向から見て、前記パッチパターンの一部と重なるように配置される、
パッチアンテナ。
ground pattern and
a patch pattern arranged opposite to the ground pattern;
a dielectric member disposed between the ground pattern and the patch pattern;
Equipped with
The dielectric member is arranged so as to overlap a part of the patch pattern when viewed from the direction from the patch pattern toward the ground pattern.
patch antenna.
前記誘電部材は、四角形状の前記パッチパターンの少なくとも1つの辺に沿って配置される、
請求項1に記載のパッチアンテナ。
the dielectric member is arranged along at least one side of the rectangular patch pattern;
The patch antenna according to claim 1.
前記誘電部材は、四角形状の前記パッチパターンの少なくとも1つの角において配置される、
請求項1に記載のパッチアンテナ。
the dielectric member is disposed at at least one corner of the rectangular patch pattern;
The patch antenna according to claim 1.
前記角に配置される誘電部材の位置によって、当該パッチアンテナの帯域、左旋偏波、又は、右旋偏波が設定される、
請求項3に記載のパッチアンテナ。
The band of the patch antenna, left-handed polarization, or right-handed polarization is set depending on the position of the dielectric member placed at the corner.
The patch antenna according to claim 3.
前記誘電部材は、ゴムである、
請求項1に記載のパッチアンテナ。
the dielectric member is rubber;
The patch antenna according to claim 1.
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