JPH09130136A - Double frequency shared microstrip antenna - Google Patents

Double frequency shared microstrip antenna

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JPH09130136A
JPH09130136A JP30832995A JP30832995A JPH09130136A JP H09130136 A JPH09130136 A JP H09130136A JP 30832995 A JP30832995 A JP 30832995A JP 30832995 A JP30832995 A JP 30832995A JP H09130136 A JPH09130136 A JP H09130136A
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JP
Japan
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antenna
conductor
patch antenna
substrate
dielectric substrate
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JP30832995A
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Japanese (ja)
Inventor
Teruo Onishi
輝夫 大西
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Toyo Communication Equipment Co Ltd
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Toyo Communication Equipment Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain the desired band width without increasing the antenna thickness nor causing any rupture due to the thermal expansion, etc., by forming an air layer in a conductor barrel. SOLUTION: The microstrip antenna includes a sheet type ground conductor 32 of a conductive metal unified on almost entire lower surface of a dielectric substrate 31 and an annular patch antenna 33 of a sheet type conductive metal unified on the upper surface of the substrate 31, respectively. The inner circumference of a radiant conductor 33 is electrically connected to the conductor 32 via a conductor barrel 34 having its diameter equal to the inner diameter of the antenna 33. The barrel 34 contains a hollow part (air layer) 34a where the conductor is eliminated. At the same time, a dielectric substrate 35 is laminated on the substrate 31. Furthermore, a circular patch antenna 36 of a sheet type conductive metal is formed concentrically with the antenna 33 on the upper surface of the substrate 35. In such a constitution, the band width can be increased without the increase of the antenna thickness.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロストリッ
プアンテナに関し、例えば飛行機等に搭載される移動体
衛星通信用アンテナに適した2周波共用マイクロストリ
ップアンテナの構造に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a microstrip antenna, and more particularly, to a structure of a dual frequency microstrip antenna suitable for a mobile satellite communication antenna mounted on an airplane or the like.

【0002】[0002]

【従来技術】従来、例えば、航空機に搭載される衛星通
信用アンテナとしては、軽量薄型のマイクロストリップ
アンテナが一般的に用いられている。マイクロストリッ
プアンテナとしては例えば、図9、図10に示すような
実開平2−35514号公報に開示されている2周波共
用マイクロストリップアンテナが知られている。即ち、
図9は従来の円偏波2周波共用マイクロストリップアン
テナの断面図を、図10はその上面図を示している。図
9、図10に示すように誘電体基板1の下面ほぼ全体に
接地導体2が、上面中央部に円環形状の放射導体(円環
パッチアンテナ)3が形成されている。ここで、円環状
の放射導体3の内径に等しい直径を有する円筒形状の導
体4により放射導体3の内周と接地導体2とが電気的に
接続されている。また、誘電体基板1上に誘電体基板5
が積層形成され、その上面には放射導体3と同心円形状
に円形状の放射導体(円形パッチアンテナ)6が形成さ
れている。
2. Description of the Related Art Conventionally, for example, as a satellite communication antenna mounted on an aircraft, a lightweight and thin microstrip antenna is generally used. As the microstrip antenna, for example, a dual frequency common microstrip antenna disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 2-35514 as shown in FIGS. 9 and 10 is known. That is,
FIG. 9 shows a cross-sectional view of a conventional circularly polarized dual-frequency dual-use microstrip antenna, and FIG. 10 shows a top view thereof. As shown in FIGS. 9 and 10, the ground conductor 2 is formed on almost the entire lower surface of the dielectric substrate 1, and the ring-shaped radiating conductor (ring patch antenna) 3 is formed at the center of the upper surface. Here, the inner circumference of the radiation conductor 3 and the ground conductor 2 are electrically connected by a cylindrical conductor 4 having a diameter equal to the inner diameter of the ring-shaped radiation conductor 3. In addition, the dielectric substrate 5 is placed on the dielectric substrate 1.
Are laminated, and a circular radiation conductor (circular patch antenna) 6 is formed on the upper surface thereof in a concentric shape with the radiation conductor 3.

【0003】さらに、給電用同軸ケーブル7の中心導体
8が、放射導体3の内径の内側を通り誘電体基板1と誘
電体基板5を貫通して放射導体6の中心10から円周方
向所要位置に電気的に接続されると共に、同軸ケーブル
7の接地導体11が接地導体2に電気的に接続されると
共に、同軸ケーブル7の接地導体11が接地導体2に電
気的に接続されている。また、中心に位置する給電用同
軸ケーブル7の外径側位置には給電用同軸ケーブル12
の中心導体13が、誘電体基板1を貫通して放射導体3
の所要位置に電気的に接続され、同軸ケーブル12の接
地導体15は接地導体2に電気的に接続される。また、
同様に円環パッチアンテナとしての放射導体3に対して
は他の同軸ケーブル9によって、円形パッチアンテナと
しての放射導体6に対しては同軸ケーブル14によって
夫々の所要位置に給電が行われるようになっている。即
ち、円環パッチアンテナ3と円形パッチアンテナ6には
夫々2点に給電用同軸ケーブル9、14が接続されてい
る。
Further, the center conductor 8 of the power feeding coaxial cable 7 passes through the inside of the inner diameter of the radiation conductor 3 and penetrates the dielectric substrate 1 and the dielectric substrate 5, and a required position in the circumferential direction from the center 10 of the radiation conductor 6. , The ground conductor 11 of the coaxial cable 7 is electrically connected to the ground conductor 2, and the ground conductor 11 of the coaxial cable 7 is electrically connected to the ground conductor 2. Further, the power feeding coaxial cable 12 is provided at the outer diameter side position of the power feeding coaxial cable 7 located at the center.
The center conductor 13 of the radiating conductor 3 penetrates the dielectric substrate 1 and
Of the coaxial cable 12 is electrically connected to the ground conductor 2, and the ground conductor 15 of the coaxial cable 12 is electrically connected to the ground conductor 2. Also,
Similarly, the radiation conductor 3 serving as a circular patch antenna is fed with another coaxial cable 9 and the radiation conductor 6 serving as a circular patch antenna is fed with a coaxial cable 14 at respective required positions. ing. That is, the circular patch antenna 3 and the circular patch antenna 6 are respectively connected to feeding coaxial cables 9 and 14 at two points.

【0004】以上のようにアンテナを形成し、給電用同
軸ケーブル7を介して円形パッチアンテナ6を励振する
ことができるし、円形パッチアンテナ6の共振周波数と
円環パッチアンテナ3の共振周波数とを異ならせること
によって、上記アンテナを2周波共用マイクロストリッ
プアンテナとして用いることができる。例えばここで、
上記2つの共振周波数を送信用周波数と受信用周波数と
して用いることができる。さらに、この2周波送受信共
用マイクロストリップアンテナにおいて、給電用同軸ケ
ーブル7と給電用同軸ケーブル9各々の給電線への入力
の位相を90°ずらすことにより円偏波を発生すること
ができる。送信アンテナと受信アンテナの円偏波を互い
に同一の方向、例えば右旋偏波や左旋偏波とすることで
送信アンテナと受信アンテナの間で例えば30dB程度の
アイソレーションを確立することができる。なお、給電
線が1つであってもパッチの部分に切り欠きを設けるこ
とによって、円偏波を発生することができることは周知
である。
By forming the antenna as described above, the circular patch antenna 6 can be excited through the feeding coaxial cable 7, and the resonance frequency of the circular patch antenna 6 and the resonance frequency of the circular patch antenna 3 can be changed. By making them different, the above antenna can be used as a dual frequency microstrip antenna. For example, here
The above two resonance frequencies can be used as a transmission frequency and a reception frequency. Further, in this dual-frequency transmitting / receiving microstrip antenna, circularly polarized waves can be generated by shifting the phases of the inputs of the feeding coaxial cable 7 and the feeding coaxial cable 9 to the feeding lines by 90 °. By setting the circular polarized waves of the transmitting antenna and the receiving antenna in the same direction, for example, right-handed polarized wave or left-handed polarized wave, it is possible to establish isolation of about 30 dB between the transmitting antenna and the receiving antenna. It is well known that circularly polarized waves can be generated by providing a notch in the patch portion even if there is only one feeder line.

【0005】上記2周波共用マイクロストリップアンテ
ナは例えば、移動体衛星通信アンテナとして図11に示
すような使用形態がある。ここで、デュプレクサとは送
信側から受信側への回り込みを防ぐもので例えば、トー
タル的にアイソレーション量として約90dBの特性を
必要とする場合、上記2周波共用アンテナ自信で30d
Bのアイソレーションを確保できれば、デュプレクサは
60dB程度のアイソレーションで良い。デュプレクサ
の減衰量を大きくするためにはそのコストが高くなるの
みならず大型化するが、上記2周波共用マイクロストリ
ップアンテナにおいてアイソレーションをより大きくし
デュプレクサの負担を軽減するための方法が、開平5ー
175727号公報に開示されている。この方法は放射
導体としての給電線9点は円環パッチアンテナに対して
相対的に相対角度θrだけ左回り方向に回転されて形成
されている。ここでθrを変化させることにより円形パ
ッチと円環パッチのアイソレーションを変化させること
ができ、最大で約55dB程度のアイソレーションが得ら
れ、デュプレクサにおいても約35dB程度のアイソレ
ーションが取れればよいことになるので、デュプレクサ
の負担が軽減され、小型、低コスト化する。
The dual-frequency dual-use microstrip antenna can be used, for example, as a mobile satellite communication antenna as shown in FIG. Here, the duplexer is for preventing sneaking from the transmitting side to the receiving side. For example, when a total isolation amount of about 90 dB is required, the dual frequency shared antenna is 30 d.
If the B isolation can be secured, the duplexer may have an isolation of about 60 dB. In order to increase the amount of attenuation of the duplexer, not only the cost increases but also the size increases. However, a method for increasing the isolation in the above dual frequency microstrip antenna to reduce the load on the duplexer is Kaihei 5 -175727. In this method, the nine feed lines as the radiation conductors are formed by being rotated counterclockwise by a relative angle θr relative to the circular patch antenna. By changing the θr here, the isolation between the circular patch and the circular patch can be changed, and the maximum isolation of about 55 dB can be obtained, and it is sufficient for the duplexer to obtain about 35 dB of isolation. Therefore, the load on the duplexer is reduced, and the size and cost are reduced.

【0006】ところで、上記2周波共用アンテナの上側
アンテナすなわち放射導体としての円形パッチアンテナ
6の帯域幅を調整するためには、誘電体基板5の基板厚
みを調整するか、若しくは誘電率を調整する方法があ
る。基板厚みを厚くすると帯域幅が広くなり、薄くする
と狭くなる。また、誘電率を高くすると帯域幅が狭くな
り、低くすると広くなる。従って、帯域幅を広くするに
は基板厚みを厚くし、且つ誘電率を低くすれば良いこと
が判る。しかしながら、例えば航空機に搭載する場合、
通常移動体衛星通信用アンテナは機体の外に取付けられ
るため、基板厚みを厚くすればアンテナ全体の厚みが増
し、航空機の空気抵抗が増すという問題点があった。ま
た、部分的に誘電率が低い材料を用いることも考えられ
るが、この方法ではアンテナが違う材料で構成され、異
なった熱膨張率を持つことになり、上空の極低温の環境
下に於いて熱膨張率の差で上記アンテナが機械的に変形
し著しく破壊するという問題点があった。
By the way, in order to adjust the bandwidth of the upper antenna of the dual frequency antenna, that is, the circular patch antenna 6 as a radiation conductor, the substrate thickness of the dielectric substrate 5 is adjusted or the dielectric constant is adjusted. There is a way. As the substrate thickness increases, the bandwidth increases, and when it decreases, the bandwidth decreases. Moreover, the bandwidth becomes narrower as the permittivity becomes higher, and becomes wider as the permittivity becomes lower. Therefore, it can be seen that in order to widen the bandwidth, it is sufficient to increase the substrate thickness and reduce the dielectric constant. However, when mounted on an aircraft, for example,
Since the mobile satellite communication antenna is usually mounted outside the machine body, increasing the thickness of the substrate increases the thickness of the entire antenna, resulting in an increase in air resistance of the aircraft. It is also possible to use a material with a low dielectric constant partially, but with this method, the antenna is composed of different materials and has different thermal expansion coefficients, so in an environment of extremely low temperature in the sky. There is a problem that the antenna is mechanically deformed due to the difference in the coefficient of thermal expansion and is remarkably broken.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は以上の
問題点を解決をするためになされたものであって、アン
テナの厚みを増加させることなくしかも、熱膨張による
破断等の虞なく所望の帯域幅を得る2周波共用アンテナ
を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to solve the above problems and is desired without increasing the thickness of the antenna and without fear of breakage due to thermal expansion. It is an object of the present invention to provide a dual frequency antenna that obtains a bandwidth of.

【0008】[0008]

【課題が解決するための手段】上記目的を達成する為、
請求項1の発明は、下面に接地導体を有した下側誘電体
基板の上面に形成された円環パッチアンテナの上に、上
側誘電体基板を介して円形パッチアンテナを積層し、且
つ上記接地導体と円環パッチアンテナとを下側誘電体基
板を貫通する導体筒により接続したマイクロストリップ
アンテナにおいて、前記導体筒の内部の一部又は全部に
空気層を設けたことを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] To achieve the above object,
According to the invention of claim 1, a circular patch antenna is laminated on an annular patch antenna formed on the upper surface of a lower dielectric substrate having a ground conductor on the lower surface via an upper dielectric substrate, and the ground is provided. A microstrip antenna in which a conductor and an annular patch antenna are connected by a conductor tube penetrating a lower dielectric substrate is characterized in that an air layer is provided in a part or all of the inside of the conductor tube.

【0009】請求項2の発明は、前記円環パッチアンテ
ナの導体筒の内部に2種類以上の異なる誘電率の誘電体
層を備えたことを特徴とする。
A second aspect of the present invention is characterized in that two or more types of dielectric layers having different permittivities are provided inside the conductor tube of the circular patch antenna.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、図示した形態例に基づいて
発明を詳細に説明する。図1、図2は本発明の第1の形
態例を示す縦断面図と平面図である。同図に示すように
本形態例のマイクロストリップアンテナは誘電体基板3
1の下面のほぼ全体に導電性金属から成る薄板状の接地
導体32が、また上面に薄板状導電性金属製の円環パッ
チアンテナ33が一夫々体化形成されている。ここで、
円環パッチアンテナ33の内径に等しい直径を有する導
体筒34により放射導体33の内周と接地導体32とが
電気的に接続されており、さらにその導体筒34の内部
は誘電体が除去されて中空部(空気層)34aとなって
いる。また、上記誘電体基板31上には誘電体基板35
が積層形成され、更に誘電体基板35の上面には円環パ
ッチと同心状に薄板導電性金属の円形パッチアンテナ3
6が形成されている。更に、円環パッチアンテナ33に
は下方から延びる同軸ケーブル37と38が、また前記
円形パッチアンテナ36には同軸ケーブル39と40と
が給電用ケーブルとして接続されている。つまり、円環
パッチアンテナ33に対しては基板31の下面に接続さ
れた各同軸ケーブル37、38の中心導体37a、38
aが夫々基板31内を貫通して接続され、円形パッチア
ンテナ36に対しては基板31の下面に接続された各同
軸ケーブル39、40の中心導体39a、40aが夫々
中空部34aを貫通して接続されている。各同軸ケーブ
ル37、38、39、40の各外部導体37b、38
b、39b、40bはいずれも接地導体32と接続され
る。即ち、この形態例の特徴は前記円環パッチアンテナ
の中心部の導体筒内部が中空になっている点であり、こ
の構成上の違いから優れた効果を発揮することが判明し
た。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described in detail below based on the illustrated embodiment. 1 and 2 are a vertical sectional view and a plan view showing a first embodiment of the present invention. As shown in the figure, the microstrip antenna according to this embodiment has a dielectric substrate 3
A thin plate-shaped grounding conductor 32 made of a conductive metal is formed on almost the entire lower surface of 1 and an annular patch antenna 33 made of a thin plate-shaped conductive metal is integrally formed on the upper surface. here,
The inner circumference of the radiating conductor 33 and the ground conductor 32 are electrically connected by a conductor cylinder 34 having a diameter equal to the inner diameter of the annular patch antenna 33. Further, the inside of the conductor cylinder 34 has a dielectric removed. It is a hollow portion (air layer) 34a. The dielectric substrate 35 is provided on the dielectric substrate 31.
On the upper surface of the dielectric substrate 35. The circular patch antenna 3 is made of a thin conductive metal and is concentric with the circular patch.
6 are formed. Further, coaxial cables 37 and 38 extending from below are connected to the circular patch antenna 33, and coaxial cables 39 and 40 are connected to the circular patch antenna 36 as power feeding cables. That is, for the circular patch antenna 33, the center conductors 37a, 38 of the coaxial cables 37, 38 connected to the lower surface of the substrate 31 are connected.
a is pierced through the inside of the substrate 31 and connected to the circular patch antenna 36. The center conductors 39a, 40a of the coaxial cables 39, 40 connected to the lower surface of the substrate 31 penetrate through the hollow portion 34a. It is connected. Each outer conductor 37b, 38 of each coaxial cable 37, 38, 39, 40
All of b, 39b, and 40b are connected to the ground conductor 32. That is, the feature of this embodiment is that the inside of the conductor tube in the central portion of the annular patch antenna is hollow, and it has been proved that an excellent effect is exhibited due to this structural difference.

【0011】以上のようにアンテナを構成することによ
り、給電用同軸ケーブル39を介して円形パッチアンテ
ナ36を、また同軸ケーブル37を介して円環パッチア
ンテナ33を励振することができ、円形パッチアンテナ
36の共振周波数と円環パッチアンテナ33の共振周波
数とを異ならせることによって、上記アンテナを2周波
共用マイクロストリップアンテナとして用いることがで
きる。この点は従来のアンテナと同じである。例えばこ
こで、上記2つの共振周波数を送信用周波数と受信用周
波数として用いることができる。さらに、この2周波送
受信共用マイクロストリップアンテナにおいて、夫々の
パッチアンテナ33、36に接続する他の給電用ケーブ
ルを用いて、夫々のパッチアンテナへの給電線入力の位
相を90°ずらすことにより円偏波を発生できるが、周
知の通り給電線が1つであってもパッチの部分に切り欠
きを設けることで円偏波を発生することができる。
By constructing the antenna as described above, it is possible to excite the circular patch antenna 36 via the feeding coaxial cable 39 and the circular patch antenna 33 via the coaxial cable 37. By making the resonance frequency of 36 different from the resonance frequency of the circular patch antenna 33, the above antenna can be used as a dual frequency microstrip antenna. This point is the same as the conventional antenna. For example, here, the two resonance frequencies can be used as the transmission frequency and the reception frequency. Further, in this dual frequency transmission / reception microstrip antenna, by using another power feeding cable connected to each patch antenna 33, 36, the phase of the power feeding line input to each patch antenna is shifted by 90 °, thereby causing a circular polarization. Waves can be generated, but as is well known, circular polarization can be generated by providing a notch in the patch portion even if there is only one feeder line.

【0012】本発明は以上説明したように、2周波共用
マイクロストリップアンテナの円環アンテナ33の内周
と接地導体32とを導体筒34により電気的に接続し、
且つ導体筒34の内部を空気層にしたことにより、上側
の円形パッチアンテナ36にとっては誘電体基板31が
部分的に空気層になることになり、上側円形パッチアン
テナ36の誘電率が等価的に低くなり、その結果上側円
形パッチアンテナ36の誘電体基板35の厚みと誘電率
を変えることなく、前に述べたように帯域幅を広くする
ことができる。従って、例えば航空機に搭載し、機体外
部にこのアンテナをつけた場合、帯域幅を広くしたとし
てもアンテナ全体の厚みが変わらないので、航空機の空
気抵抗が増すことがない。また、アンテナの誘電体部分
が同一の材料で構成されているので、移動体に搭載した
とき熱膨張率の差で上記アンテナが機械的に変形して破
壊することを防止できる。さらに、円環パッチアンテナ
33の内周と接地導体32とを導体筒34により電気的
に接続したことにより、送信アンテナと受信アンテナの
アイソレーションを増加し、デュプレクサの負担を軽減
することができる。
As described above, according to the present invention, the inner circumference of the circular ring antenna 33 of the dual frequency microstrip antenna and the ground conductor 32 are electrically connected by the conductor tube 34.
In addition, since the inside of the conductor cylinder 34 is formed as an air layer, the dielectric substrate 31 partially becomes an air layer for the upper circular patch antenna 36, and the dielectric constant of the upper circular patch antenna 36 becomes equivalent. As a result, the bandwidth can be widened as described above without changing the thickness and the dielectric constant of the dielectric substrate 35 of the upper circular patch antenna 36. Therefore, for example, when the antenna is mounted on an aircraft and the antenna is provided outside the fuselage, the air resistance of the aircraft does not increase because the thickness of the entire antenna does not change even if the bandwidth is widened. Further, since the dielectric portion of the antenna is made of the same material, it is possible to prevent the antenna from being mechanically deformed and destroyed due to a difference in coefficient of thermal expansion when mounted on a moving body. Further, by electrically connecting the inner circumference of the circular patch antenna 33 and the ground conductor 32 with the conductor tube 34, it is possible to increase the isolation between the transmitting antenna and the receiving antenna and reduce the load on the duplexer.

【0013】図3は本発明の変形形態例(第2の形態
例)を示す縦断面図であって、この形態例の特徴は導体
筒34内の中空部34aの一部に誘電体基板31、35
と同じ材料の誘電体の層(誘電体層)50を充填配置し
た点に存する。従って、導体筒34の内部を全て空気層
にする上記形態例の場合に比べて、任意の厚みの誘電体
50を選ぶことにより、上側円形パッチアンテナ36の
帯域幅を調整することができる。本形態例では以上説明
したように、2周波共用マイクロストリップアンテナの
円環アンテナ33の内周と接地導体32とを導体筒によ
り電気的に接続し、且つ中空部34aの一部に誘電体基
板31、35と同じ材料の誘電体層50を挿入し、しか
も誘電体層50の厚みを変更することによって上側円形
パッチアンテナ36の等価的な誘電率を調整することが
できる。従って、2周波共用マイクロストリップアンテ
ナを製作した後においても前記導体筒内の誘電体層50
を交換可能にすれば、上側円形パッチアンテナ36の帯
域幅を任意に調整することができる。
FIG. 3 is a vertical sectional view showing a modified embodiment (second embodiment) of the present invention. The feature of this embodiment is that the dielectric substrate 31 is formed in a part of the hollow portion 34a in the conductor tube 34. , 35
A dielectric layer (dielectric layer) 50 made of the same material as that of FIG. Therefore, the bandwidth of the upper circular patch antenna 36 can be adjusted by selecting the dielectric 50 having an arbitrary thickness, as compared with the case of the above embodiment in which the inside of the conductor tube 34 is entirely an air layer. In the present embodiment, as described above, the inner circumference of the circular antenna 33 of the dual-frequency microstrip antenna and the ground conductor 32 are electrically connected by the conductor tube, and the dielectric substrate is formed in a part of the hollow portion 34a. The equivalent dielectric constant of the upper circular patch antenna 36 can be adjusted by inserting the dielectric layer 50 made of the same material as 31 and 35 and changing the thickness of the dielectric layer 50. Therefore, even after the dual-strip microstrip antenna is manufactured, the dielectric layer 50 in the conductor tube is formed.
, The bandwidth of the upper circular patch antenna 36 can be adjusted arbitrarily.

【0014】図4は更に本発明の他の形態例(第3の形
態例)を示す図であって、この形態例では導体筒34の
中空部34a内の全部又は一部に、誘電体基板31、3
5と熱膨張係数がほぼ同じであって、且つ誘電率の異な
る誘電材料(誘電体層)60を充填配置した点が特徴的
である。誘電材料60の誘電率と厚みを任意に選ぶこと
により、帯域幅を調整することができる。なお、誘電材
料60は、一種類である必要はなく、複数種類のものを
組み合わせ使用してもよい。例えば、誘電体基板31、
35と同じ誘電率のものと、違う誘電率のものを組み合
わせてもよい。本形態例は以上説明したように、2周波
共用マイクロストリップアンテナの円環アンテナ33の
内周と接地導体32とを導体筒34により電気的に接続
し、中空部34a内の一部又は全部に誘電体基板31、
35と違う材料の誘電体層60を挿入することにより、
上側円形パッチアンテナ36の等価的な誘電率をさらに
幅広く調整することができ、さらに2周波共用マイクロ
ストリップアンテナを製作した後でも前記導電筒内部の
誘電体層60を変更することによって上側円形パッチア
ンテナ36の帯域幅を幅広く任意に調整することができ
る。
FIG. 4 is a diagram showing another embodiment (third embodiment) of the present invention. In this embodiment, a dielectric substrate is provided in all or part of the hollow portion 34a of the conductor tube 34. 31, 3
5 is characterized in that a dielectric material (dielectric layer) 60 having a thermal expansion coefficient almost the same as that of No. 5 and a different dielectric constant is filled and arranged. The bandwidth can be adjusted by arbitrarily selecting the dielectric constant and the thickness of the dielectric material 60. The dielectric material 60 does not have to be one type, and a plurality of types may be used in combination. For example, the dielectric substrate 31,
You may combine the thing of the same dielectric constant as 35, and the thing of a different dielectric constant. In this embodiment, as described above, the inner circumference of the circular antenna 33 of the dual frequency microstrip antenna and the ground conductor 32 are electrically connected by the conductor tube 34, and a part or all of the inside of the hollow portion 34a is connected. Dielectric substrate 31,
By inserting a dielectric layer 60 of a material different from 35,
The equivalent dielectric constant of the upper circular patch antenna 36 can be adjusted more broadly, and the upper circular patch antenna can be changed by changing the dielectric layer 60 inside the conductive tube even after the dual frequency microstrip antenna is manufactured. The bandwidth of 36 can be broadly and arbitrarily adjusted.

【0015】次に、図5及び図6は本発明の他の形態例
(第4の形態例)の縦断面図及び平面図である。この例
に示す2周波共用マイクロストリップアンテナは誘電体
基板35の下面中央部の一部を任意な大きさにざぐり、
空洞70を形成して下側の中空部34aと連通させたこ
とが、上記各形態例と異なる。この構成によれば、上側
円形パッチアンテナ36の帯域幅を更に広くすることが
できる。即ち、本形態例では以上説明したように、2周
波共用マイクロストリップアンテナの誘電体基板35の
一部を任意な大きさに切欠いて空洞70を形成する共
に、空洞70を中空部34aと連通させたことにより、
上側円形パッチアンテナ36の等価的な誘電率をさらに
低くすることができ、調整可能な帯域幅を更に広くする
ことができ、さらに2周波共用マイクロストリップアン
テナを製作した後でも、前記空洞部を広げる加工を施す
ことによって上側円形パッチアンテナの帯域幅を幅広く
任意に調整することができる。
Next, FIGS. 5 and 6 are a vertical sectional view and a plan view of another embodiment (fourth embodiment) of the present invention. In the dual frequency microstrip antenna shown in this example, a part of the central portion of the lower surface of the dielectric substrate 35 is carved into an arbitrary size,
It differs from the above-described embodiments in that the cavity 70 is formed and communicated with the lower hollow portion 34a. With this configuration, the bandwidth of the upper circular patch antenna 36 can be further widened. That is, in the present embodiment, as described above, a part of the dielectric substrate 35 of the dual frequency microstrip antenna is cut out to an arbitrary size to form the cavity 70, and the cavity 70 is communicated with the hollow portion 34a. Because
The equivalent dielectric constant of the upper circular patch antenna 36 can be further lowered, the adjustable bandwidth can be further widened, and the cavity can be expanded even after the dual frequency microstrip antenna is manufactured. By performing the processing, the bandwidth of the upper circular patch antenna can be adjusted broadly and arbitrarily.

【0016】次に、図7は本発明の他の変形形態例を示
す図であって、上記4つの形態例のいずれかの構成に対
して、誘電体基板35の厚みを薄くした構成を付加した
点が特徴である。即ち、この本形態例は、上側円形パッ
チアンテナの誘電率を等価的に広げて帯域幅を広げるた
めの、上記各形態例の構成に加えて、2周波共用マイク
ロストリップアンテナの上側の誘電体基板35の基板厚
みを薄くするようにした点に特徴がある。即ち、該誘電
体基板35部分を薄くすると前述したように帯域幅が狭
まる。従って、両者の構造を適宜調整することにより、
帯域幅を一定にしたままで誘電体基板厚みを薄くするこ
とが可能となり、アンテナ全体の厚みを減少することが
できるので、例えば航空機の機外にアンテナを搭載する
場合に、空気抵抗が減少するといる利点を提供すること
となる。
Next, FIG. 7 is a diagram showing another modified example of the present invention, in which a structure in which the thickness of the dielectric substrate 35 is made thin is added to the structure of any of the above four modified examples. The feature is the point. That is, in addition to the configuration of each of the above-described embodiments for expanding the dielectric constant of the upper circular patch antenna equivalently to increase the bandwidth, the present embodiment has a dielectric substrate on the upper side of the dual frequency dual-use microstrip antenna. The feature is that the substrate thickness of 35 is thin. That is, if the portion of the dielectric substrate 35 is thinned, the bandwidth is narrowed as described above. Therefore, by adjusting both structures appropriately,
Since it is possible to reduce the thickness of the dielectric substrate while keeping the bandwidth constant, and it is possible to reduce the thickness of the entire antenna, it is possible to reduce the air resistance when the antenna is mounted outside the aircraft, for example. Will provide the benefits that you have.

【0017】図8は更に本発明の他の変形形態例を示す
図である。この例ではアンテナ全体の厚みを一定とする
とともに、下側の誘電体基板31の厚みを厚くし、且つ
厚みが増加した分だけ上側の誘電体基板35の厚みを薄
くすることにより、上記各形態例に示したいずれかの方
法で上部円形アンテナの帯域を確保したものである。つ
まり、本形態例も上記第1、2、3、4の各形態例に対
して組み合わせ適用が可能である。本形態例は以上説明
したように、2周波共用マイクロストリップアンテナの
一方の誘電体基板31の基板厚みを厚くすることによ
り、前述したように下側円環パッチアンテナ33の帯域
幅を広くし、なおかつアンテナ全体の厚みの増加を防ぐ
ために、誘電体基板35の厚みを薄くし、同時に上記形
態例1、2、3、4に示したいづれかの方法を組み合わ
せて上部円形パッチアンテナ36の帯域幅を確保したも
のである。従って、例えば円環パッチアンテナ33、円
形パッチアンテナ36の各周波数を、それぞれ受信、送
信周波数として使用した場合、送受共に帯域幅を広くす
ることができ、またアンテナ全体の厚みが増加しないの
で、例えば航空機の機外にアンテナを搭載する場合、空
気抵抗が増えることがない。
FIG. 8 is a diagram showing another modification of the present invention. In this example, while keeping the thickness of the entire antenna constant, the thickness of the lower dielectric substrate 31 is increased, and the thickness of the upper dielectric substrate 35 is reduced by an amount corresponding to the increase in thickness, so that each of the above-described embodiments is performed. The band of the upper circular antenna is secured by any of the methods shown in the examples. That is, this embodiment can also be applied in combination with each of the first, second, third, and fourth embodiments. As described above, in the present embodiment, by increasing the substrate thickness of the one dielectric substrate 31 of the dual frequency microstrip antenna, the bandwidth of the lower annular patch antenna 33 is widened as described above, In addition, in order to prevent an increase in the thickness of the entire antenna, the thickness of the dielectric substrate 35 is reduced, and at the same time, the bandwidth of the upper circular patch antenna 36 is reduced by combining any of the methods shown in the first, second, third, and fourth embodiments. It has been secured. Therefore, for example, when the frequencies of the circular patch antenna 33 and the circular patch antenna 36 are used as the reception and transmission frequencies, respectively, the bandwidth can be widened for both transmission and reception, and the thickness of the entire antenna does not increase. When the antenna is mounted outside the aircraft, air resistance does not increase.

【0018】[0018]

【発明の効果】本発明は、以上説明したように、上下2
層の誘電体基板と、下側基板の下面に形成した接地導体
と、下側基板の上面に形成した円環パッチアンテナと、
円環パッチアンテナの内径を接地導体と接続する導体筒
と、上側基板上面に円環パッチアンテナと同軸状に配置
された円形パッチアンテナとを備えた2周波共用マイク
ロストリップアンテナにおいて、上記導体筒の内部の全
部もしくは一部を空気層(中空部)としたことにより、
アンテナの厚みを増加させることなく帯域幅を増加する
ことができる。さらに、導体筒の内部の全部もしくは一
部を空気層とすることにより上側円形パッチアンテナの
誘電率が等価的に低くなるため、上側誘電体基板厚をそ
の分薄くしても、前述したように帯域幅を一定とするこ
とができる。導体筒の内部の一部だけを空気層とする場
合には、残りの空所部分には基板とは異なった或は同じ
誘電率の誘電体を充填することにより、帯域幅を更に任
意に調整することが可能となる。従って、所望の帯域幅
を確保しつつ、アンテナ全体の厚みを薄くすることがで
きるので、従来に比べて薄型・軽量の2周波共用マイク
ロストリップアンテナを提供することができる。さら
に、円環パッチアンテナの内周とその接地導体とを導体
筒により電気的に接続したことにより、送信アンテナと
受信アンテナのアイソレーションを増加し、デュプレク
サの負担をより軽減することができる。
As described above, the present invention has two upper and lower sides.
Layer dielectric substrate, a ground conductor formed on the lower surface of the lower substrate, and an annular patch antenna formed on the upper surface of the lower substrate,
A dual-frequency shared microstrip antenna comprising a conductor tube for connecting the inner diameter of the ring patch antenna to a ground conductor, and a circular patch antenna coaxially arranged with the ring patch antenna on the upper surface of the upper substrate. By making all or part of the inside an air layer (hollow part),
The bandwidth can be increased without increasing the thickness of the antenna. Furthermore, since the dielectric constant of the upper circular patch antenna is equivalently reduced by forming the whole or part of the inside of the conductor tube as an air layer, even if the upper dielectric substrate thickness is reduced by that amount, as described above. The bandwidth can be constant. When only a part of the inside of the conductor tube is used as an air layer, the remaining space is filled with a dielectric material having a different permittivity or the same as that of the substrate to further adjust the bandwidth. It becomes possible to do. Therefore, since it is possible to reduce the thickness of the entire antenna while securing a desired bandwidth, it is possible to provide a dual-frequency microstrip antenna that is thinner and lighter than conventional ones. Furthermore, by electrically connecting the inner circumference of the annular patch antenna and its ground conductor with a conductor tube, the isolation between the transmitting antenna and the receiving antenna is increased, and the load on the duplexer can be further reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の形態例の2周波共用マイクロス
トリップアンテナの縦断面図。
FIG. 1 is a vertical sectional view of a dual frequency microstrip antenna according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の形態例の平面図。FIG. 2 is a plan view of the embodiment shown in FIG. 1;

【図3】本発明の第2の形態例の2周波共用マイクロス
トリップアンテの縦断面図。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a dual frequency microstrip antenna according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第3の形態例の2周波共用マイクロス
トリップアンテナの縦断面図。
FIG. 4 is a vertical sectional view of a dual frequency microstrip antenna according to a third embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第4の形態例の2周波共用マイクロス
トリップアンテナの縦断面図。
FIG. 5 is a vertical sectional view of a dual frequency microstrip antenna according to a fourth embodiment of the present invention.

【図6】図5の形態例の2周波共用マイクロストリップ
アンテナの平面図。
6 is a plan view of the dual frequency dual-use microstrip antenna of the embodiment example of FIG. 5;

【図7】本発明の他の形態例の2周波共用マイクロスト
リップアンテナの縦断面図。
FIG. 7 is a vertical sectional view of a dual frequency microstrip antenna according to another embodiment of the present invention.

【図8】本発明の他の形態例の2周波共用マイクロスト
リップアンテナの縦断面図。
FIG. 8 is a vertical cross-sectional view of a dual frequency microstrip antenna according to another embodiment of the present invention.

【図9】従来の2周波共用マイクロストリップアンテナ
の断面図。
FIG. 9 is a sectional view of a conventional dual-strip microstrip antenna.

【図10】従来の2周波共用マイクロストリップアンテ
ナの平面図。
FIG. 10 is a plan view of a conventional dual frequency dual-use microstrip antenna.

【図11】従来の2周波共用マイクロストリップアンテ
ナを移動体衛星通信アンテナとして用いた場合の使用形
態を示す図。
FIG. 11 is a diagram showing a usage pattern when a conventional dual frequency microstrip antenna is used as a mobile satellite communication antenna.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、5、31、35・・誘電体基板 2、32・・接地導体 3、33・・円環パッチ 4、34・・導体筒 6・・円形パッチ 7、12、9、14、37、39、40、38・・同軸
給電線 10・・放射導体中心 50、60、80・・誘電体 70・・空洞
1, 5, 31, 35 ·· Dielectric substrate 2, 32 · · Grounding conductor 3, 33 · · Circular patch 4, 34 · · Conductor cylinder 6 · · Circular patch 7, 12, 9, 14, 37, 39 , 40, 38 ·· Coaxial feed line 10 · · Radiating conductor center 50, 60, 80 · · Dielectric 70 · · Cavity

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 下面に接地導体を有した下側誘電体基板
の上面に形成された円環パッチアンテナの上に、上側誘
電体基板を介して円形パッチアンテナを積層し、且つ上
記接地導体と円環パッチアンテナとを下側誘電体基板を
貫通する導体筒により接続したマイクロストリップアン
テナにおいて、前記導体筒の内部の一部又は全部に空気
層を設けたことを特徴とする2周波共用マイクロストリ
ップアンテナ。
1. A circular patch antenna is laminated on an annular patch antenna formed on the upper surface of a lower dielectric substrate having a ground conductor on the lower surface via an upper dielectric substrate, and the above-mentioned ground conductor is provided. A microstrip antenna in which an annular patch antenna is connected by a conductor tube penetrating a lower dielectric substrate, wherein an air layer is provided in a part or all of the inside of the conductor tube. antenna.
【請求項2】 前記円環パッチアンテナの導体筒の内部
に2種類以上の異なる誘電率の誘電体層を備えたことを
特徴とする請求項1項記載の2周波共用マイクロストリ
ップアンテナ。
2. The dual frequency dual-use microstrip antenna according to claim 1, wherein two or more types of dielectric layers having different permittivities are provided inside the conductor cylinder of the circular patch antenna.
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