JP2000244229A - Microstrip antenna - Google Patents

Microstrip antenna

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JP2000244229A
JP2000244229A JP11041471A JP4147199A JP2000244229A JP 2000244229 A JP2000244229 A JP 2000244229A JP 11041471 A JP11041471 A JP 11041471A JP 4147199 A JP4147199 A JP 4147199A JP 2000244229 A JP2000244229 A JP 2000244229A
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JP
Japan
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ground electrode
antenna
gain
microstrip antenna
spacer
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JP11041471A
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Japanese (ja)
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Katsuro Nakamura
克朗 中村
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Toko Inc
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Toko Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To secure the gain of the zenith direction that is higher than the gain of the low elevation angle direction by means of only a single antenna element by placing the metallic reflecting plates at the ground electrode side with a space set between them. SOLUTION: An electrode 12 that is accordant with the wavelength of the radio wave received on the surface of a dielectric substrate 11 having a dielectric constant of about 20 is formed as an antenna element and connected to a hot side when it's mounted. A ground electrode 13 is formed on the back side of the substrate 11 in a conductor pattern of a metallic plate or a printed circuit board where the substrate 11 is mounted and then connected to a ground side. The electrode 13 is set opposite to a metallic plate 15 via a spacer 14 made of a material such as plastics that can transmit the radio waves, and the plate 15 serves as a reflecting plate. A conductor film that is formed on the bottom surface of the spacer 14 can replace the plate 15. The antenna element and the spacer 14 are covered with a cover 16 made of a material that can transmit the radio waves.

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、単一の静止衛星か
らの電波を受信するのに適したマイクロストリップアン
テナに係るもので、特に、天頂方向の受信感度を低仰角
方向よりも高くしたマイクロストリップアンテナに関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a microstrip antenna suitable for receiving radio waves from a single geosynchronous satellite, and more particularly, to a microstrip antenna having a higher zenith reception sensitivity than a low elevation angle direction. It relates to a strip antenna.

【0002】[0002]

【従来の技術】GPS受信機等に用いられるマイクロス
トリップアンテナは、図6に示す指向性を有し、天頂方
向の利得が高く、仰角が低くなると利得が低くなる。し
かし、低仰角方向の利得の低下は比較的少なく、静止衛
星によるディジタル音声放送の受信等として用いる狭指
向性のアンテナとしては余り適していない。
2. Description of the Related Art A microstrip antenna used in a GPS receiver or the like has the directivity shown in FIG. 6, and has a high gain in the zenith direction and a low gain when the elevation angle is low. However, the decrease in the gain in the low elevation angle direction is relatively small, and is not very suitable as a narrow directivity antenna used for receiving digital audio broadcasting by a geostationary satellite.

【0003】マイクロストリップアンテナの素子のサイ
ズは基板の比誘電率によって変化し、高誘電率の基板を
用いたときはサイズを小さくでき、図6の実線68で示し
たように天頂方向の利得は、図6の破線69で示したテフ
ロン等の低誘電率の基板を用いた場合に比べて、低めに
なるが、低仰角方向の利得低下は少なくなり低誘電率の
基板を用いたときよりも利得が高くなる。もっとも、単
一のマイクロストリップアンテナを用いる限り、天頂方
向の利得が最大になり、低仰角方向で若干利得が低下す
ることに変わりはない。
The size of the element of the microstrip antenna changes depending on the relative dielectric constant of the substrate. When a substrate having a high dielectric constant is used, the size can be reduced. As shown by a solid line 68 in FIG. 6 is lower than when a substrate having a low dielectric constant such as Teflon shown by a dashed line 69 in FIG. 6 is used, but the decrease in gain in the low elevation angle direction is small, and it is smaller than when a substrate having a low dielectric constant is used. The gain is higher. However, as long as a single microstrip antenna is used, the gain in the zenith direction is maximized, and the gain is slightly reduced in the low elevation angle direction.

【0004】GPS受信機等とは異なり、家庭での固定
受信、ピクニック等の移動先で静止状態でのポータブル
ラジオの受信では、特定の1つの強い電波を受信できる
衛星を狙った方が有利である。ここで使用するアンテナ
は適度な指向性を有する小型の円偏波アンテナが有利で
ある。低仰角方向の利得を抑えた天頂方向の利得の高い
指向性アンテナが実現できれば実効受信感度を向上させ
ることができる。
[0004] Unlike a GPS receiver or the like, fixed reception at home, portable radio reception in a stationary state at a destination such as a picnic, etc., it is more advantageous to aim at a satellite that can receive one specific strong radio wave. is there. The antenna used here is advantageously a small circularly polarized antenna having appropriate directivity. If a directional antenna having a high zenith gain and a low elevation angle gain can be realized, the effective receiving sensitivity can be improved.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、1つのアン
テナ素子を用いるのみで、天頂方向の利得を低仰角方向
の利得よりも高くできる、ポータブルラジオ用等に適し
た円偏波アンテナを提供するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a circularly polarized antenna suitable for portable radio and the like, in which the gain in the zenith direction can be made higher than the gain in the low elevation angle direction by using only one antenna element. Is what you do.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、マイクロスト
リップアンテナのグラウンド電極の寸法を小さくすると
ともに、このグラウンド電極側に間隔を置いて金属の反
射板を配置することによって、上記の課題を解決するも
のである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned problems by reducing the size of a ground electrode of a microstrip antenna and by arranging a metal reflector at an interval on the ground electrode side. Is what you do.

【0007】すなわち、誘電体基板の両面に電極を具え
たマイクロストリップアンテナにおいて、グラウンド電
極側にグラウンド電極と間隔を置いて配置された金属層
を具えたことに特徴を有するものである。あるいは、誘
電体基板の両面に電極を具えたマイクロストリップアン
テナにおいて、グラウンド電極側がグラウンド電極と間
隔を置いて金属板に取り付けられたことに特徴を有する
ものである。
That is, a microstrip antenna having electrodes on both surfaces of a dielectric substrate is characterized in that a metal layer is provided on the ground electrode side at a distance from the ground electrode. Alternatively, in a microstrip antenna having electrodes on both surfaces of a dielectric substrate, a feature is that the ground electrode side is attached to a metal plate at a distance from the ground electrode.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】本発明によるマイクロストリップ
アンテナは、正旋回方向の円偏波の直接到達波を受信す
るとともに、グラウンド電極と間隔を置いて配置された
金属層で反射されて逆旋回方向の円偏波の反射波も受信
する。すなわち、実アンテナとともにイメージアンテナ
が存在することになり、それらの利得が合成された指向
特性が得られ、グラウンド電極のサイズやグラウンド電
極と金属層との間隔によって指向性を調整することが可
能となる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A microstrip antenna according to the present invention receives a directly arriving wave of a circularly polarized wave in a forward rotation direction, and is reflected by a metal layer arranged at a distance from a ground electrode to be in a reverse rotation direction. The reflected wave of the circularly polarized wave is received. In other words, an image antenna is present together with the real antenna, and a directional characteristic obtained by combining their gains is obtained.It is possible to adjust the directivity according to the size of the ground electrode and the distance between the ground electrode and the metal layer. Become.

【0009】[0009]

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例につ
いて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0010】図1は、本発明の実施例を示す正面断面図
である。アンテナ素子として、誘電率が20程度の誘電体
基板11の表面に受信する電波の波長に応じた電極12を形
成し、この電極は実装時にはホット側に接続される。誘
電体基板11の裏面にはアース側に接続されるグラウンド
電極13を形成する。このグラウンド電極13は誘電体基板
を搭載する金属板あるいは配線基板の導体パターンで形
成できる。
FIG. 1 is a front sectional view showing an embodiment of the present invention. As an antenna element, an electrode 12 corresponding to the wavelength of a radio wave to be received is formed on the surface of a dielectric substrate 11 having a dielectric constant of about 20, and this electrode is connected to the hot side during mounting. On the back surface of the dielectric substrate 11, a ground electrode 13 connected to the ground side is formed. The ground electrode 13 can be formed of a metal plate on which a dielectric substrate is mounted or a conductor pattern of a wiring substrate.

【0011】グラウンド電極13はプラスチック等の電波
を通過させる材料からなるスペーサ14を介して金属板15
と対向している。金属板に代えてスペーサの底面に導体
膜を形成してもよい。なお、アンテナ素子とスペーサは
電波を通過させる材料からなるカバー16で覆われる。ス
ペーサ14とグラウンド電極13との間にスペースを設けて
ここに回路を組み込むこともできる。
The ground electrode 13 is connected to a metal plate 15 through a spacer 14 made of a material such as plastic which allows radio waves to pass.
And is facing. A conductor film may be formed on the bottom surface of the spacer instead of the metal plate. The antenna element and the spacer are covered with a cover 16 made of a material that allows radio waves to pass. It is also possible to provide a space between the spacer 14 and the ground electrode 13 and incorporate a circuit therein.

【0012】図2は、本発明の他の実施例を示す正面断
面図で、誘電体基板21にホット側の電極22とグラウンド
電極23を設けることは前記と同様である。この例では、
グラウンド電極23側にスペーサ24のみを配置して組み立
て、実装を自動車の屋根等の金属板25上に直接行い、こ
の金属板25を反射板として利用するものである。これに
よって、反射板となる金属層をアンテナ素子と一体に組
み込む必要がないので小型化が容易となる。
FIG. 2 is a front cross-sectional view showing another embodiment of the present invention. The provision of a hot-side electrode 22 and a ground electrode 23 on a dielectric substrate 21 is the same as described above. In this example,
Only the spacer 24 is arranged on the ground electrode 23 side and assembled, and mounting is performed directly on a metal plate 25 such as a roof of an automobile, and the metal plate 25 is used as a reflection plate. This makes it easy to reduce the size because it is not necessary to integrate the metal layer serving as the reflector with the antenna element.

【0013】以下、本発明によるマイクロストリップア
ンテナの受信作用について説明する。衛星と地上間の通
信では送信アンテナと受信アンテナの相対位置角度が変
化するので直線偏波は適しておらず、相互の位置が回転
しても感度に影響しない円偏波が一般的に用いられる。
円偏波は金属面で反射されると、右旋偏波は左旋偏波
に、左旋偏波は右旋偏波に変わる性質を有する。
Hereinafter, the receiving operation of the microstrip antenna according to the present invention will be described. In the communication between the satellite and the ground, linear polarization is not suitable because the relative position and angle of the transmitting antenna and receiving antenna change, and circular polarization, which does not affect the sensitivity even if the mutual position rotates, is generally used. .
When circularly polarized light is reflected by a metal surface, right-handed polarized light has the property of being left-handed polarized light, and left-handed polarized light has the property of being right-handed polarized wave.

【0014】マイクロストリップアンテナの正旋回方向
の円偏波に対する指向性と逆旋回方向の円偏波に対する
指向性を測定した。図3に示したように、グラウンド電
極のサイズを1/3波長以下とすると、2つの指向特性
がグラウンド面に対してほぼ鏡面対称の2つの曲線38、
39となり、破線39で示した逆旋回方向の利得が1ないし2
dB小さいだけである。図示しないが、グラウンド電極の
サイズを1/2波長程度とすると、前方からの正旋回方
向の円偏波の利得に対して裏面の逆旋回方向円偏波の利
得が15dB以上小さくなっていた。すなわち、この場合に
は反射波の影響をほとんど受けなくなる。
The directivity of the microstrip antenna for circularly polarized waves in the forward turning direction and the directivity for circularly polarized waves in the reverse turning direction were measured. As shown in FIG. 3, when the size of the ground electrode is set to 1/3 wavelength or less, two curves 38 whose two directivity characteristics are almost mirror-symmetric with respect to the ground plane,
39, and the gain in the reverse turning direction shown by the broken line 39 is 1 or 2
It is only dB smaller. Although not shown, when the size of the ground electrode is about 波長 wavelength, the gain of the circularly polarized wave in the reverse rotation direction on the rear surface is smaller than the gain of the circularly polarized wave in the forward rotation direction from the front by 15 dB or more. That is, in this case, there is almost no influence of the reflected wave.

【0015】上記のように、グラウンド電極のサイズを
1/3波長以下とすると、前面方向から直接到達する正
旋回方向の希望波を受ける実アンテナと、反射効果を目
的とする金属面で反射された逆の旋回方向の反射波を裏
面方向から受信するイメージアンテナを作ることがで
き、両アンテナの特性を合成した指向特性を得ることが
可能となる。
As described above, when the size of the ground electrode is set to 1/3 wavelength or less, a real antenna for receiving a desired wave in the forward turning direction directly arriving from the front direction is reflected by a metal surface for the purpose of a reflection effect. Further, it is possible to make an image antenna that receives a reflected wave in the opposite turning direction from the back surface direction, and it is possible to obtain a directional characteristic that combines the characteristics of both antennas.

【0016】図4は、マイクロストリップアンテナが、
電波反射効果のある金属板45によるイメージアンテナと
直接到達波を受ける実アンテナが同軸上に一定距離離れ
て配置した2素子のアレイアンテナとして作用すること
を示すものである。グラウンド電極のサイズが1/2波
長になると、イメージアンテナの利得が小さくなってア
レイアンテナとして作用しない。
FIG. 4 shows a microstrip antenna,
This shows that an image antenna made of a metal plate 45 having a radio wave reflection effect and a real antenna receiving a directly arriving wave act as a two-element array antenna which is coaxially arranged at a predetermined distance. When the size of the ground electrode becomes 波長 wavelength, the gain of the image antenna becomes small and does not function as an array antenna.

【0017】なお、反射板として作用する金属層は1/
2波長以上できるだけ大きくすることが望ましい。グラ
ウンド電極と金属層との距離を調節することによって、
天頂方向の利得を増加させ、低仰角方向の利得を小さく
することができる。その距離を1/4波長ないし1/8
波長とした場合に、図5に示したように、天頂の利得が
非常に大きくなるアンテナを構成することができた。
The metal layer acting as a reflector is 1 /
It is desirable to make it as large as possible over two wavelengths. By adjusting the distance between the ground electrode and the metal layer,
The gain in the zenith direction can be increased, and the gain in the low elevation angle direction can be reduced. The distance is 1/4 wavelength to 1/8
As shown in FIG. 5, when the wavelength was set, an antenna having a very large zenith gain could be formed.

【0018】本発明によるマイクロストリップアンテナ
は上記の例に限られるものではなく、アンテナ素子はプ
リント基板に一体に形成されたものでもよい、また、金
属層も電波を反射する材料で一定の面積を有するもので
あれば特に限定されるものではなく、間隔の保持のため
の構造も任意に選択できる。そして、円偏波も右旋回、
左旋回のいずれでもよい。なお、本発明は円偏波アンテ
ナ全般に応用できる。
The microstrip antenna according to the present invention is not limited to the above example, and the antenna element may be formed integrally with a printed circuit board. The metal layer also has a certain area made of a material that reflects radio waves. It is not particularly limited as long as it has the structure, and a structure for maintaining the interval can be arbitrarily selected. And circularly polarized waves also turn right,
Any of left turn may be used. The present invention can be applied to all circularly polarized antennas.

【0019】[0019]

【発明の効果】本発明によれば、単一のアンテナ素子を
用いるのみで天頂方向の指向性を非常に強くすることの
できるマイクロストリップアンテナが得られ、間隔を選
択することによってその程度を調整することもできる。
これによって、単一の静止衛星からの電波を受信するの
に有効な安価なアンテナが得られる。
According to the present invention, it is possible to obtain a microstrip antenna in which the directivity in the zenith direction can be extremely enhanced only by using a single antenna element, and the degree thereof can be adjusted by selecting an interval. You can also.
This provides an inexpensive antenna that is effective for receiving radio waves from a single geostationary satellite.

【0020】また、金属層を付加するのみであり、それ
を外部の金属板等で代用できるので、アンテナ素子を収
容する外装ケースも小型化できる。
Further, since only a metal layer is added, which can be replaced by an external metal plate or the like, the outer case for housing the antenna element can be downsized.

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

【図1】 本発明の実施例を示す正面断面図FIG. 1 is a front sectional view showing an embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の他の実施例を示す正面断面図FIG. 2 is a front sectional view showing another embodiment of the present invention.

【図3】 本発明によるマイクロストリップアンテナの
特性の説明図
FIG. 3 is an explanatory diagram of characteristics of a microstrip antenna according to the present invention.

【図4】 本発明によるマイクロストリップアンテナの
特性の説明図
FIG. 4 is an explanatory diagram of characteristics of a microstrip antenna according to the present invention.

【図5】 本発明によるマイクロストリップアンテナの
特性の説明図
FIG. 5 is an explanatory diagram of characteristics of a microstrip antenna according to the present invention.

【図6】 マイクロストリップアンテナの特性の説明図FIG. 6 is an explanatory diagram of characteristics of a microstrip antenna.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11、21:誘電体基板 13、23:グラウンド電極 15、25:金属板 11, 21: Dielectric substrate 13, 23: Ground electrode 15, 25: Metal plate

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 誘電体基板の両面に電極を具えたマイク
ロストリップアンテナにおいて、グラウンド電極側にグ
ラウンド電極と間隔を置いて配置された金属層を具えた
ことを特徴とするマイクロストリップアンテナ。
1. A microstrip antenna having electrodes on both sides of a dielectric substrate, wherein a metal layer is provided on the ground electrode side at a distance from the ground electrode.
【請求項2】 誘電体基板の両面に電極を具えたマイク
ロストリップアンテナにおいて、グラウンド電極側がグ
ラウンド電極と間隔を置いて金属板に取り付けられたこ
とを特徴とするマイクロストリップアンテナ。
2. A microstrip antenna having electrodes on both surfaces of a dielectric substrate, wherein the ground electrode is attached to a metal plate with a space between the ground electrode and the ground electrode.
【請求項3】 誘電体基板の表面に形成されるグラウン
ド電極の寸法が受信する電波の波長の1/3以下である
請求項1または請求項2記載のマイクロストリップアン
テナ。
3. The microstrip antenna according to claim 1, wherein a size of a ground electrode formed on a surface of the dielectric substrate is equal to or less than one third of a wavelength of a radio wave to be received.
【請求項4】 誘電体基板の表面に形成されるグラウン
ド電極と金属層または金属板との間隔が受信する電波の
波長の1/4から1/8である請求項1または請求項2
記載のマイクロストリップアンテナ。
4. The distance between a ground electrode formed on a surface of a dielectric substrate and a metal layer or a metal plate is 1 / to 8 of a wavelength of a radio wave to be received.
A microstrip antenna as described.
JP11041471A 1999-02-19 1999-02-19 Microstrip antenna Pending JP2000244229A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012070156A (en) * 2010-09-22 2012-04-05 Nippon Soken Inc Composite antenna
CN110676562A (en) * 2019-09-27 2020-01-10 广州吉欧电子科技有限公司 Choking type GNSS satellite antenna

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012070156A (en) * 2010-09-22 2012-04-05 Nippon Soken Inc Composite antenna
CN110676562A (en) * 2019-09-27 2020-01-10 广州吉欧电子科技有限公司 Choking type GNSS satellite antenna
CN110676562B (en) * 2019-09-27 2021-11-16 广州吉欧电子科技有限公司 Choking type GNSS satellite antenna

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