JP2001024426A - Antenna element and circularly polarized antenna system using the same - Google Patents
Antenna element and circularly polarized antenna system using the sameInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、携帯機器等に搭載
され、航法用衛星等から送信される電波を受信する円偏
波アンテナに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a circularly polarized antenna mounted on a portable device or the like and receiving a radio wave transmitted from a navigation satellite or the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、携帯機器に内蔵され、航法衛星か
らの電波を受信し、自分の現在位置を割り出す衛星航法
装置が普及してきており、特に携帯電話機においては、
緊急通信の際に自分の位置を基地局に自動送信する装置
も普及しようとしている。2. Description of the Related Art In recent years, satellite navigation devices that are built into portable equipment, receive radio waves from navigation satellites, and determine their current position have become widespread.
A device that automatically transmits its own position to a base station during an emergency communication is also becoming popular.
【0003】衛星航法として、GPS(Global Positio
ning System)と呼ばれるシステムにおいては、右旋円
偏波が用いられており、地球を周回している複数のGP
S衛星からの電波を効率良く受信するために、広角にわ
たり利得が平坦で、かつ右旋円偏波が良好に受信出来る
アンテナが望まれている。また、携帯機器に内蔵される
ため、アンテナの外形は出来るだけ小型であることが望
まれている。As satellite navigation, GPS (Global Positio
A system called right-handed circular polarization is used in a system called multiple GPs orbiting the earth.
In order to efficiently receive a radio wave from the S satellite, an antenna that has a flat gain over a wide angle and can receive a right-handed circularly polarized wave well is desired. Further, since the antenna is built in a portable device, it is desired that the outer shape of the antenna be as small as possible.
【0004】図4に示す従来の円偏波アンテナ装置40
0は、2分の1波長タイプ両端開放型マイクロストリッ
プパッチアンテナを基本としたもので、アンテナ素子4
1と低雑音増幅器50が組み合わされている。上面及び
下面が略正方形の誘電体基体42の一面には、矩形のパ
ッチ電極43が形成され、他面には略全面に接地電極4
4が形成されている。パッチ電極43の対角の角部43
aを切り欠くことにより、円偏波を発生させている。こ
れらのパッチ電極43及び接地電極44は、それぞれ誘
電体基体42に銀ペーストや銅ペーストを印刷して形成
する方法が一般的に用いられている。A conventional circularly polarized antenna device 40 shown in FIG.
0 is based on a half-wave type open-ended microstrip patch antenna.
1 and the low-noise amplifier 50 are combined. A rectangular patch electrode 43 is formed on one surface of a dielectric substrate 42 whose upper and lower surfaces are substantially square, and the ground electrode 4
4 are formed. Diagonal corner 43 of patch electrode 43
By notching a, circularly polarized waves are generated. The patch electrode 43 and the ground electrode 44 are generally formed by printing a silver paste or a copper paste on the dielectric substrate 42, respectively.
【0005】誘電体基体42には、貫通孔46が設けら
れており、誘電体基体42の他面に形成された接地電極
44における貫通孔46の近傍には、接地電極44が取
除かれた取除き部47が設けられている。パッチ電極4
3への給電は、貫通孔46に給電ピン45を挿入し、給
電ピン45をパッチ電極43に半田付け等で接続するこ
とにより行われる。給電ピン45の位置は、アンテナ素
子41の入力インピーダンスが、例えば50オームにな
るように設定されている。A through hole 46 is provided in the dielectric substrate 42, and the ground electrode 44 is removed in the vicinity of the through hole 46 in the ground electrode 44 formed on the other surface of the dielectric substrate 42. A removing unit 47 is provided. Patch electrode 4
Power is supplied to the power supply 3 by inserting a power supply pin 45 into the through hole 46 and connecting the power supply pin 45 to the patch electrode 43 by soldering or the like. The position of the feed pin 45 is set such that the input impedance of the antenna element 41 is, for example, 50 ohms.
【0006】低雑音増幅器50は、半導体素子としてH
EMT等を用いた初段増幅器52、バンドパスフィルタ
53、緩衝増幅器54等から構成されている。円偏波ア
ンテナ41の給電ピン45は、低雑音増幅器50の入力
端子51に接続される。低雑音増幅器50の出力端子5
5は、図示を省略した受信機の入力端子に同軸ケーブル
等を介して接続される。[0006] The low-noise amplifier 50 uses H as a semiconductor element.
It comprises a first-stage amplifier 52 using an EMT or the like, a band-pass filter 53, a buffer amplifier 54, and the like. The feed pin 45 of the circularly polarized antenna 41 is connected to the input terminal 51 of the low noise amplifier 50. Output terminal 5 of low noise amplifier 50
Reference numeral 5 is connected to an input terminal of a receiver (not shown) via a coaxial cable or the like.
【0007】図4に示した従来のアンテナ素子41のパ
ッチ電極43の各辺の長さ寸法K及びLは、誘電体基体
42の比誘電率εrや厚さ寸法H2により決定される。
例えば、GPS周波数1575.42MHzで共振を得
る場合、比誘電率εrに対するパッチ電極43の一辺の
長さ寸法K、L及び誘電体基体42の一辺の長さ寸法W
2、L2は、上面及び下面が正方形の場合に概略表1の
ようになる。ただし、誘電体基体42の材料は誘電体セ
ラミックとし、厚さ寸法H2は4mmとする。The length dimensions K and L of each side of the patch electrode 43 of the conventional antenna element 41 shown in FIG. 4 are determined by the relative permittivity εr and the thickness dimension H2 of the dielectric substrate 42.
For example, when resonance is obtained at a GPS frequency of 1575.42 MHz, the lengths K and L of one side of the patch electrode 43 and the length W of one side of the dielectric substrate 42 relative to the relative dielectric constant εr
2, L2 is as shown in Table 1 when the upper surface and the lower surface are square. However, the material of the dielectric substrate 42 is dielectric ceramic, and the thickness dimension H2 is 4 mm.
【表1】 [Table 1]
【0008】以上のように、アンテナ素子41は、比誘
電率εrが大きい誘電体基体42を用いるに従って小型
化されることがわかる。また、比誘電率εrが20乃至
90程度の誘電体セラミックは、一般に誘電正接tan
δが略1×10-4以下であるため、アンテナの放射効率
が略90%以上となり、誘電体基体42としていずれの
比誘電率εrを持つ誘電体セラミックを用いたとして
も、GPS衛星からの電波を受信する場合は、所用の利
得が得られ、円偏波特性等も問題ない。As described above, it can be seen that the antenna element 41 is reduced in size as the dielectric substrate 42 having a large relative permittivity εr is used. A dielectric ceramic having a relative dielectric constant εr of about 20 to 90 generally has a dielectric loss tangent tan.
Since δ is about 1 × 10 −4 or less, the radiation efficiency of the antenna becomes about 90% or more. In the case of receiving radio waves, the required gain is obtained, and there is no problem with circular polarization characteristics.
【0009】上記では、比誘電率εrが90の場合まで
の誘電体基体42を使用したアンテナ素子41の寸法例
を示したが、更に比誘電率εrの大きい誘電体セラミッ
クを誘電体基体42として用いることで、アンテナ素子
41は、比誘電率εrが90の場合よりも更に小型化さ
れる。しかしながら、一般に比誘電率εrが略100を
越えるような誘電体セラミックにおいては、誘電正接t
anδが大きくなる傾向にあり、アンテナの放射効率を
低下させ、所用の利得が得られなくなる。また、パッチ
電極43等のわずかな寸法誤差が共振周波数に与える影
響が大きくなるため、製造上の歩留まりが大きく劣化す
る。In the above, an example of the dimensions of the antenna element 41 using the dielectric substrate 42 up to the case where the relative dielectric constant εr is 90 has been shown. However, a dielectric ceramic having a higher relative dielectric constant εr is used as the dielectric substrate 42. By using the antenna element 41, the antenna element 41 is further miniaturized as compared with the case where the relative dielectric constant εr is 90. However, in general, in a dielectric ceramic having a relative dielectric constant εr exceeding about 100, the dielectric loss tangent t
An δ tends to increase, lowering the radiation efficiency of the antenna and making it impossible to obtain the required gain. In addition, since a slight dimensional error of the patch electrode 43 and the like greatly affects the resonance frequency, the production yield is greatly deteriorated.
【0010】[0010]
【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
従来の円偏波アンテナ装置400のアンテナ素子41に
おいては、比誘電率εrの大きな誘電体基体42を用い
るに従って、アンテナ素子41が小型化され、携帯機器
に内蔵する上で好適な形態に近づけることが出来る。し
かしながら、GPS受信用の円偏波アンテナ装置400
を、パッチ電極43を上方に向けて携帯電話機上端部に
内蔵する場合を考えたとき、携帯電話機の厚さ方向がア
ンテナ素子41の長さ寸法W2またはD2に相当するこ
とになる。そのため、実用的な比誘電率εrを持つ誘電
体基体42を使用したアンテナ素子41では、長さ寸法
W2またはD2が近年の小型・薄型化された携帯電話機
に要求される厚さ以上になり、携帯電話機のデザインを
損なう可能性がある。As described above,
In the antenna element 41 of the conventional circularly polarized antenna device 400, as the dielectric substrate 42 having a large relative permittivity εr is used, the antenna element 41 is reduced in size and approximated to a form suitable for being incorporated in a portable device. Can be done. However, the circularly polarized antenna device 400 for GPS reception is used.
Is considered to be built into the upper end of the mobile phone with the patch electrode 43 facing upward, the thickness direction of the mobile phone corresponds to the length dimension W2 or D2 of the antenna element 41. Therefore, in the antenna element 41 using the dielectric substrate 42 having a practical relative permittivity εr, the length dimension W2 or D2 becomes larger than the thickness required for a recent small and thin mobile phone, The design of the mobile phone may be damaged.
【0011】本発明は、以上のような問題を解決するた
めになされたもので、携帯機器に内蔵する上で好適な、
小型で直方体形状の円偏波アンテナ素子を提供すること
を目的とする。The present invention has been made to solve the above problems, and is suitable for being incorporated in a portable device.
It is an object of the present invention to provide a small, rectangular parallelepiped circularly polarized antenna element.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明のアンテナ素子
は、略直方体の誘電体基体と、誘電体基体上面の長手方
向に並設され、かつ互いに直交して設けられた二つのパ
ッチ電極と、誘電体基体の下面に設けられた接地電極
と、誘電体基体の長手方向側面に設けられ、パッチ電極
の一方と接地電極とをそれぞれ電気的に接続する第1短
絡電極と、誘電体基体の短手方向側面に設けられ、パッ
チ電極の他方と接地電極とをそれぞれ電気的に接続する
第2短絡電極と、各パッチ電極の短絡電極が設けられた
側面に各パッチ電極に対応してそれぞれ設けられ、各パ
ッチ電極と電気的に接続された給電電極とを備えたもの
である。かかるアンテナ素子によれば、互いに直交する
二個の4分の1波長タイプの片側短絡型マイクロストリ
ップアンテナが形成され、これら二個の片側短絡型マイ
クロストリップアンテナを互いに組み合わせる事によ
り、円偏波を発生させることが出来る。かつその寸法
は、これら片側短絡型マイクロストリップアンテナの寸
法が、従来の2分の1波長共振タイプの両端開放型マイ
クロストリップアンテナの寸法に対して面積比で4分に
1まで小さく出来るので、従来に比べて面積比で2分の
1まで小さく出来る。給電電極のそれぞれを誘電体基体
の側面から設置電極が設けられている下面まで延長させ
て形成する事は、アンテナ素子を低雑音増幅器等を形成
する回路基板に実装する際、他の表面実装電子部品と同
じ工程で実装できるので好ましい。An antenna element according to the present invention comprises a substantially rectangular parallelepiped dielectric substrate, and two patch electrodes provided in parallel with each other in the longitudinal direction of the upper surface of the dielectric substrate and orthogonal to each other. A ground electrode provided on the lower surface of the dielectric substrate; a first short-circuit electrode provided on a longitudinal side surface of the dielectric substrate for electrically connecting one of the patch electrodes to the ground electrode; A second short-circuit electrode provided on the side surface in the hand direction and electrically connecting the other of the patch electrodes to the ground electrode, and a second short-circuit electrode provided on the side on which the short-circuit electrode of each patch electrode is provided, corresponding to each patch electrode; , And a power supply electrode electrically connected to each patch electrode. According to such an antenna element, two quarter-wavelength one-side short-circuited microstrip antennas which are orthogonal to each other are formed, and by combining these two one-sided short-circuited microstrip antennas with each other, circularly polarized waves are formed. Can be generated. In addition, the dimensions of these one-side short-circuit type microstrip antennas can be reduced to one quarter in area ratio with respect to the dimensions of the conventional half-wave resonance type open-ended microstrip antenna. The area ratio can be reduced to one half of the area ratio. Forming each feed electrode extending from the side surface of the dielectric substrate to the lower surface on which the installation electrode is provided is necessary when mounting the antenna element on a circuit board for forming a low noise amplifier or the like. It is preferable because it can be mounted in the same process as the parts.
【0013】本発明の他のアンテナ素子は、略直方体の
誘電体基体と、誘電体基体上面の長手方向に並設され、
かつ互いに直交して設けられた二つのパッチ電極と、誘
電体基体の下面に設けられた接地電極と、誘電体基体の
長手方向側面に設けられ、パッチ電極の一方と接地電極
とをそれぞれ電気的に接続する第1短絡電極と、誘電体
基体の短手方向側面に設けられ、パッチ電極の他方と接
地電極とをそれぞれ電気的に接続する第2短絡電極と、
各パッチ電極から接地電極に向けて形成された誘電体基
体の各貫通孔に、各パッチ電極に対応してそれぞれ設け
られ、各パッチ電極と電気的に接続された給電電極とを
備えたものである。かかるアンテナ素子によれば、互い
に直交して形成された二個の片側短絡型マイクロストリ
ップアンテナを互いに組み合わせる事により、円偏波を
発生させることが出来る。かつその寸法は、従来に比べ
て面積比で2分の1まで小さく出来る。更に給電電極が
誘電体基板を貫通して設けられているので、給電電極が
最短に形成でき、望ましい給電ができる。給電電極を給
電ピンとすることは、給電電極における損失を少なくし
かつアンテナ素子と回路基板との強固な接続を確保でき
るので好ましい。Another antenna element according to the present invention is provided with a substantially rectangular parallelepiped dielectric base and a juxtaposition in the longitudinal direction of the upper surface of the dielectric base.
Two patch electrodes provided at right angles to each other, a ground electrode provided on the lower surface of the dielectric substrate, and one of the patch electrodes and the ground electrode provided on the longitudinal side surface of the dielectric substrate. A second short-circuit electrode provided on the lateral side surface of the dielectric substrate and electrically connecting the other of the patch electrodes to the ground electrode;
Each of the through-holes of the dielectric substrate formed from each patch electrode toward the ground electrode is provided corresponding to each patch electrode, and includes a feed electrode electrically connected to each patch electrode. is there. According to such an antenna element, circularly polarized waves can be generated by combining two one-side short-circuited microstrip antennas formed orthogonal to each other. And the size can be reduced to half the area ratio as compared with the conventional case. Further, since the power supply electrode is provided so as to penetrate the dielectric substrate, the power supply electrode can be formed as short as possible, and desired power supply can be performed. It is preferable to use the power supply electrode as the power supply pin because loss in the power supply electrode can be reduced and a strong connection between the antenna element and the circuit board can be secured.
【0014】本発明の円偏波アンテナ装置は、上記のア
ンテナ素子の給電電極の一方の給電電極に90°移相手
段を電気的に接続するとともに90°移相手段と給電電
極の他方の給電電極との間に電力合成手段を電気的に接
続して構成したものである。かかる円偏波アンテナ装置
によれば、携帯機器に内蔵する上で好適な小型の円偏波
アンテナ装置が出来る。In the circularly polarized antenna device according to the present invention, the 90 ° phase shifting means is electrically connected to one of the feeding electrodes of the antenna element, and the other of the 90 ° phase shifting means and the feeding electrode is fed. The power combining means is electrically connected between the electrodes. According to such a circularly polarized antenna device, a small circularly polarized antenna device suitable for being built in a portable device can be obtained.
【0015】[0015]
【発明の実施形態】本発明の円偏波アンテナ装置の一実
施の形態を、図面に基づいて説明する。図1は、本発明
の円偏波アンテナ装置の第1の実施の形態を示してお
り、円偏波アンテナ装置100は、アンテナ素子1と低
雑音増幅器10が組み合わされて構成されている。アン
テナ素子1を構成する略直方体の誘電体基体2の上面に
は、パッチ電極3及びパッチ電極7が一つの軸、即ち図
1においてはy軸に沿って互いに直交する位置に形成さ
れている。また、誘電体基体2の下面には、略全面に接
地電極6が形成されている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the circularly polarized antenna device of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a first embodiment of a circularly polarized antenna device according to the present invention. A circularly polarized antenna device 100 is configured by combining an antenna element 1 and a low noise amplifier 10. A patch electrode 3 and a patch electrode 7 are formed on the upper surface of a substantially rectangular parallelepiped dielectric base 2 constituting the antenna element 1 at positions orthogonal to each other along one axis, that is, the y-axis in FIG. A ground electrode 6 is formed on substantially the entire lower surface of the dielectric substrate 2.
【0016】パッチ電極3とパッチ電極7は、略同一形
状である。パッチ電極3は、図1の手前側端部で電極3
a、3b、3cの3つに分かれており、電極3a及び3
b部分は手前側面の短絡電極4の短絡部4a、4bを介
して接地電極6と接続されている。電極3cは給電電極
5を構成する側面部5aに接続され、更に誘電体基体2
の下面に形成された給電電極5を構成する下面部5bに
接続されている。給電電極5の下面部5b近傍において
は、接地電極6が取り除かれている。このように各種電
極を形成することより、アンテナ素子1の図1左側には
片側短絡型マイクロストリップアンテナ1aが構成され
る。パッチ電極3の電極3c部は、片側短絡型マイクロ
ストリップアンテナ1aの入力インピーダンスが、例え
ば50オームになるように設定されている。The patch electrodes 3 and 7 have substantially the same shape. The patch electrode 3 is located at the front end of FIG.
a, 3b and 3c, and the electrodes 3a and 3
The portion b is connected to the ground electrode 6 via the short-circuit portions 4a and 4b of the short-circuit electrode 4 on the front side. The electrode 3c is connected to the side surface 5a constituting the power supply electrode 5, and
Is connected to a lower surface portion 5b constituting a power supply electrode 5 formed on the lower surface of the. In the vicinity of the lower surface portion 5b of the power supply electrode 5, the ground electrode 6 is removed. By forming the various electrodes in this manner, a one-side short-circuit type microstrip antenna 1a is formed on the left side of the antenna element 1 in FIG. The electrode 3c of the patch electrode 3 is set so that the input impedance of the one-side short-circuit type microstrip antenna 1a is, for example, 50 ohms.
【0017】一方、パッチ電極7は、図1の右側端部で
電極7a、7b、7cの3つに分かれており、電極7a
及び7b部分は右側面の短絡電極8の短絡部8a、8b
を介して接地電極6と接続されている。電極7cは給電
電極9の側面部9aに接続され、更に誘電体基体2の下
面に形成された給電電極9の下面部9bに接続されてい
る。給電電極9の下面部9b近傍においては、接地電極
6が取り除かれている。このように各種電極を形成する
ことより、アンテナ素子1の図1右側には片側短絡型マ
イクロストリップアンテナ1bが構成される。パッチ電
極7の電極7c部は、片側短絡型マイクロストリップア
ンテナ1bの入力インピーダンスが、例えば50オーム
になるように設定されている。On the other hand, the patch electrode 7 is divided into three electrodes 7a, 7b and 7c at the right end in FIG.
And 7b are short-circuit portions 8a and 8b of the short-circuit electrode 8 on the right side.
Is connected to the ground electrode 6 via the. The electrode 7c is connected to the side surface 9a of the power supply electrode 9, and further connected to the lower surface 9b of the power supply electrode 9 formed on the lower surface of the dielectric substrate 2. In the vicinity of the lower surface 9b of the power supply electrode 9, the ground electrode 6 is removed. By forming the various electrodes in this manner, a one-side short-circuit type microstrip antenna 1b is formed on the right side of the antenna element 1 in FIG. The electrode 7c of the patch electrode 7 is set so that the input impedance of the one-side short-circuit type microstrip antenna 1b is, for example, 50 ohms.
【0018】低雑音増幅器10は、電力合成手段13、
90°移相手段14、半導体素子としてHEMT等を用
いた初段増幅器15、バンドパスフィルタ16、緩衝増
幅器17等から構成される。電力合成手段13は、二つ
の入力信号を等振幅かつ同位相で合成する機能を持つ。
アンテナ素子1の給電電極5は、低雑音増幅器10の入
力端子11に接続され、アンテナ素子1の給電電極9
は、低雑音増幅器10の入力端子12に接続される。低
雑音増幅器10の出力端子18は、図示を省略した受信
機の入力端子に同軸ケーブル等を介して接続される。The low noise amplifier 10 includes a power combining means 13,
It comprises a 90 ° phase shifting means 14, a first-stage amplifier 15 using HEMT or the like as a semiconductor element, a band-pass filter 16, a buffer amplifier 17, and the like. The power combining means 13 has a function of combining two input signals with equal amplitude and in phase.
The feed electrode 5 of the antenna element 1 is connected to the input terminal 11 of the low-noise amplifier 10, and the feed electrode 9 of the antenna element 1
Is connected to the input terminal 12 of the low noise amplifier 10. An output terminal 18 of the low noise amplifier 10 is connected to an input terminal of a receiver (not shown) via a coaxial cable or the like.
【0019】アンテナ素子1は、二つの片側短絡型マイ
クロストリップアンテナ1a、1bで構成されており、
片側短絡型マイクロストリップアンテナ1aで受信され
る電界は図1に示す座標系においてx-z面が主方向と
なり、片側短絡型マイクロストリップアンテナ1bで受
信される電界は図1に示す座標系においてy-z面が主
方向となる。つまり、偏波面が90°異なることにな
る。また、片側短絡型マイクロストリップアンテナ1b
からの受信信号は、片側短絡型マイクロストリップアン
テナ1aからの受信信号に対し、90°移相手段14を
介して電力合成手段13に入力されるので、二つの受信
信号には、電気的に90°の位相差が発生し、円偏波が
受信出来ることになる。図1に示す接続においては、主
にz軸方向からの右旋円偏波を受信することが出来る。The antenna element 1 is composed of two one-side short-circuit type microstrip antennas 1a and 1b.
The electric field received by the one-side short-circuited microstrip antenna 1a is in the xz plane in the coordinate system shown in FIG. 1, and the electric field received by the one-side short-circuited microstrip antenna 1b is y in the coordinate system shown in FIG. The -z plane is the main direction. That is, the polarization planes differ by 90 °. Also, one-side short-circuit type microstrip antenna 1b
Is input to the power combining means 13 through the 90-degree phase shifting means 14 with respect to the received signal from the one-side short-circuit type microstrip antenna 1a. A phase difference of ° occurs, and circularly polarized waves can be received. In the connection shown in FIG. 1, a right-handed circularly polarized wave mainly from the z-axis direction can be received.
【0020】ここで、アンテナ素子1がGPS受信用で
あり、誘電体基体2の材料が誘電体セラミックである場
合、比誘電率εrに対するアンテナ素子1の各部の寸法
は、概略表2のようになる。Here, when the antenna element 1 is for GPS reception and the material of the dielectric substrate 2 is a dielectric ceramic, the dimensions of each part of the antenna element 1 with respect to the relative dielectric constant εr are as shown in Table 2 below. Become.
【表2】 従って、図1に示す本発明のアンテナ素子1は、その一
辺の長さW1が図4に示す従来のアンテナ素子41の一
辺の長さW2と変わらないものの、奥行きの寸法D1が
図4に示す従来のアンテナ素子41の奥行きの寸法D2
の略1/2の長さとなる。そのため面積も略1/2とな
り、小型化と形状の直方体化が同時に達成され、携帯機
器内蔵用として好適なアンテナが実現される。特に、比
誘電率εrが35程度以上の比誘電率を持つ誘電体基体
2を用いてアンテナ素子1を構成すれば、近年の小型・
薄型化された携帯電話機の厚さ以下のアンテナ素子とす
ることが可能であり、携帯電話機のデザインを損なうこ
ともなくなる。[Table 2] Therefore, although the length W1 of one side of the antenna element 1 of the present invention shown in FIG. 1 is the same as the length W2 of one side of the conventional antenna element 41 shown in FIG. 4, the depth dimension D1 is shown in FIG. Depth dimension D2 of conventional antenna element 41
略 of the length. As a result, the area is reduced to approximately 、, the miniaturization and the rectangular parallelepiped shape are achieved at the same time, and an antenna suitable for incorporating a portable device is realized. In particular, if the antenna element 1 is formed by using the dielectric substrate 2 having a relative dielectric constant εr of about 35 or more, a recent small-sized
An antenna element having a thickness equal to or less than the thickness of the thinned mobile phone can be used, and the design of the mobile phone is not spoiled.
【0021】ここで、図1に示す円偏波アンテナ装置1
00の低雑音増幅器10においては、図4に示す従来の
円偏波アンテナ装置400の低雑音増幅器50に比較し
て、電力合成手段13と90°移相手段14が追加され
ているために、構成部品が増加することによるコストの
上昇が発生するように見える。しかし、電力合成手段1
3及び90°移相手段14は、共に低雑音増幅器10を
実際に構成する誘電体基板(図示を省略する。)上に、
マイクロストリップ線路のみで構成出来るので、コスト
の上昇が伴うことはない。Here, the circularly polarized antenna device 1 shown in FIG.
In the low-noise amplifier 10 of FIG. 10, as compared with the low-noise amplifier 50 of the conventional circularly polarized antenna device 400 shown in FIG. 4, a power combining means 13 and a 90 ° phase shift means 14 are added. It appears that the cost increases due to the increased number of components. However, the power combining means 1
The 3 and 90 ° phase shifting means 14 are both provided on a dielectric substrate (not shown) which actually constitutes the low noise amplifier 10.
Since it can be constituted only by microstrip lines, there is no increase in cost.
【0022】なお、アンテナ素子1と低雑音増幅器10
を形成する誘電体基板(図示を省略する。)との接続
は、アンテナ素子1の短絡電極4の短絡部4a、4b、
短絡電極8の短絡部8a、8b及び給電電極5、9等を
低雑音増幅器10を構成する誘電体基板に形成した電極
(図示を省略する。)に半田付け等をすることにより行
われる。これにより、電気的にアンテナ素子1と低雑音
増幅器10とが接続されると共に、機械的にも両者が固
定され、一体化された円偏波アンテナ装置100が実現
される。この場合、アンテナ素子1は表面実装型の電子
部品として取り扱うことが出来るので、実際の製造にお
いては、低雑音増幅器10を構成する表面実装型の電子
部品と同様の工程で半田付け等を行うことが可能とな
る。The antenna element 1 and the low noise amplifier 10
Is connected to a dielectric substrate (not shown) by connecting the short-circuit portions 4a and 4b of the short-circuit electrode 4 of the antenna element 1.
This is performed by soldering the short-circuit portions 8a and 8b of the short-circuit electrode 8 and the power supply electrodes 5 and 9 to electrodes (not shown) formed on a dielectric substrate constituting the low-noise amplifier 10. As a result, the antenna element 1 and the low-noise amplifier 10 are electrically connected, and both are fixed mechanically, so that the integrated circularly polarized antenna device 100 is realized. In this case, since the antenna element 1 can be handled as a surface-mounted electronic component, in actual production, soldering or the like is performed in the same process as the surface-mounted electronic component constituting the low-noise amplifier 10. Becomes possible.
【0023】図2は、図1に示した円偏波アンテナ装置
100の受信指向性の一例を示す図である。図2におい
ては、図1の座標系におけるx−z面の右旋円偏波成分
の受信指向性に関し、z軸方向の受信電力で正規化した
相対受信電力Pを示している。図2から、本発明の円偏
波アンテナ装置100において、右旋円偏波が広角にわ
たり良好に受信されていることがわかる。FIG. 2 is a diagram showing an example of the reception directivity of the circularly polarized antenna device 100 shown in FIG. FIG. 2 shows the relative reception power P normalized by the reception power in the z-axis direction with respect to the reception directivity of the right-handed circularly polarized wave component on the xz plane in the coordinate system of FIG. From FIG. 2, it can be seen that, in the circularly polarized antenna device 100 of the present invention, the right-handed circularly polarized wave is favorably received over a wide angle.
【0024】図3は、本発明の円偏波アンテナ装置の第
2の実施の形態を示しており、円偏波アンテナ装置20
0は、アンテナ素子21と低雑音増幅器10が組み合わ
されて構成されている。アンテナ素子21の略直方体の
誘電体基体22の上面には、パッチ電極23及びパッチ
電極27が一つの軸、即ち図3においてはy軸に沿って
互いに直交する位置に形成されている。また、誘電体基
体22の底面には、ほぼ全面に接地電極26が形成され
ている。また、誘電体基体22には、貫通孔30及び3
1が設けられており、誘電体基体22の他面に形成され
た接地電極26における貫通孔30及び31の近傍は、
取除き部32及び33により接地電極26が取除かれて
いる。FIG. 3 shows a second embodiment of the circularly polarized antenna device according to the present invention.
Reference numeral 0 denotes a combination of the antenna element 21 and the low noise amplifier 10. A patch electrode 23 and a patch electrode 27 are formed on the upper surface of the substantially rectangular parallelepiped dielectric substrate 22 of the antenna element 21 at positions orthogonal to each other along one axis, that is, the y-axis in FIG. A ground electrode 26 is formed on almost the entire bottom surface of the dielectric substrate 22. The dielectric substrate 22 has through holes 30 and 3.
1 is provided, and the vicinity of the through holes 30 and 31 in the ground electrode 26 formed on the other surface of the dielectric base 22 is
The ground electrodes 26 are removed by the removal units 32 and 33.
【0025】パッチ電極23とパッチ電極27は、略同
一形状である。パッチ電極23は、図3の手前側面の短
絡電極24を介して接地電極26と接続されている。給
電は、貫通孔30に給電ピン25を挿入し、給電ピン2
5をパッチ電極23に半田付け等で接続することにより
行われる。このような構成により、片側短絡型マイクロ
ストリップアンテナ21aが構成される。貫通孔30及
び給電ピン25の位置は、片側短絡型マイクロストリッ
プアンテナ21aの入力インピーダンスが、例えば50
オームになるように設定されている。The patch electrode 23 and the patch electrode 27 have substantially the same shape. The patch electrode 23 is connected to the ground electrode 26 via the short-circuit electrode 24 on the front side surface in FIG. For power supply, the power supply pin 25 is inserted into the through hole 30 and the power supply pin 2
5 is connected to the patch electrode 23 by soldering or the like. With such a configuration, the one-side short-circuit type microstrip antenna 21a is configured. The position of the through hole 30 and the feed pin 25 is such that the input impedance of the one-side short-circuit type microstrip antenna 21a is, for example, 50.
It is set to be ohm.
【0026】一方、パッチ電極27は、図3の右側面の
短絡電極28を介して接地電極26と接続されている。
給電は、貫通孔31に給電ピン29を挿入し、給電ピン
29をパッチ電極27に半田付け等で接続することによ
り行われる。このような構成により、片側短絡型マイク
ロストリップアンテナ21bが構成される。貫通孔31
及び給電ピン29の位置は、片側短絡型マイクロストリ
ップアンテナ21bの入力インピーダンスが、例えば5
0オームになるように設定されている。On the other hand, the patch electrode 27 is connected to the ground electrode 26 via the short-circuit electrode 28 on the right side of FIG.
The power supply is performed by inserting the power supply pin 29 into the through hole 31 and connecting the power supply pin 29 to the patch electrode 27 by soldering or the like. With such a configuration, the one-side short-circuit type microstrip antenna 21b is configured. Through hole 31
The position of the feed pin 29 is such that the input impedance of the one-side short-circuited microstrip antenna 21b is, for example,
It is set to be 0 ohm.
【0027】図3に示す低雑音増幅器10は、図1に示
す低雑音増幅器10と同一であるため、その説明を省略
する。The low noise amplifier 10 shown in FIG. 3 is the same as the low noise amplifier 10 shown in FIG.
【0028】図3に示すアンテナ素子21は、図1に示
すアンテナ素子1と同様に、二つの片側短絡型マイクロ
ストリップアンテナ21a、21bで構成されており、
偏波面が互いに90°異なり、かつ、電気的に90°位
相差で電力合成されることから、円偏波が受信出来るこ
とになる。図3の接続においては、主にz軸方向からの
右旋円偏波を受信することが出来る。各部の寸法は、概
略、図1に示す第1の実施の形態と同等であり、アンテ
ナ素子21を含む円偏波アンテナ装置200の小型化と
形状の直方体化が同時に達成され、携帯機器内蔵用とし
て好適なアンテナが実現される。The antenna element 21 shown in FIG. 3 is composed of two one-side short-circuited microstrip antennas 21a and 21b, similarly to the antenna element 1 shown in FIG.
Since the polarization planes are different from each other by 90 ° and the power is electrically combined with a phase difference of 90 °, circularly polarized waves can be received. In the connection of FIG. 3, it is possible to receive mainly right-handed circularly polarized waves mainly from the z-axis direction. The dimensions of each part are substantially the same as those of the first embodiment shown in FIG. 1, and the miniaturization and the rectangular parallelepiped shape of the circularly polarized antenna device 200 including the antenna element 21 are simultaneously achieved. As a result, a suitable antenna is realized.
【0029】なお、図1に示すの第1の実施の形態にお
いては、アンテナ素子1と低雑音増幅器10内の電力合
成手段13及び90°移相手段14等を組合わせて円偏
波アンテナ装置100としたが、電力合成手段13と9
0°移相手段14の両方の機能を併せ持つ、3dB 9
0°ハイブリッドと呼ばれる電子部品で置き換えても、
本発明の円偏波アンテナ装置100を構成することが可
能である。これは、図3に示す第2の実施の形態の円偏
波アンテナ装置200においても同様である。In the first embodiment shown in FIG. 1, the antenna element 1 is combined with the power combining means 13 and the 90 ° phase shift means 14 in the low noise amplifier 10 to form a circularly polarized antenna device. 100, but the power combining means 13 and 9
3 dB 9 having both functions of the 0 ° phase shift means 14
Even if you replace it with an electronic component called a 0 ° hybrid,
It is possible to configure the circularly polarized antenna device 100 of the present invention. The same applies to the circularly polarized antenna device 200 according to the second embodiment shown in FIG.
【0030】また、図1に示すの第1の実施の形態にお
いては、アンテナ素子1と低雑音増幅器10内の電力合
成手段13及び90°移相手段14等を組合わせて円偏
波アンテナ装置100としたが、アンテナ素子1の給電
電極5及び9を独立に用いることにより、偏波が90°
異なる二つのアンテナとして機能させることも可能であ
り、例えば、偏波ダイバーシチアンテナとして応用する
ことが出来る。これは、図3に示す第2の実施の形態の
アンテナ素子21においても同様である。In the first embodiment shown in FIG. 1, the antenna element 1 is combined with the power combining means 13 and the 90 ° phase shifting means 14 in the low noise amplifier 10 to form a circularly polarized antenna device. 100, but the polarization is 90 ° by using the feed electrodes 5 and 9 of the antenna element 1 independently.
It is also possible to function as two different antennas, for example, it can be applied as a polarization diversity antenna. The same applies to the antenna element 21 of the second embodiment shown in FIG.
【0031】[0031]
【発明の効果】本発明の円偏波アンテナ装置において
は、一つの誘電体基体に二つの片側短絡型マイクロスト
リップアンテナを一軸上に直交して形成し、90°位相
差給電(または、90°位相差で電力合成)するように
構成したので、携帯機器等に内蔵する上で好適な小型で
直方体形状の円偏波アンテナ装置が実現出来る。In the circularly polarized antenna device according to the present invention, two one-sided short-circuited microstrip antennas are formed on one dielectric substrate so as to be orthogonal to one axis, and a 90 ° phase difference feed (or 90 ° phase difference feed) is performed. (Power combining by phase difference), it is possible to realize a small rectangular parallelepiped circularly polarized antenna device suitable for being built in a portable device or the like.
【図1】本発明に係わる円偏波アンテナ装置の一実施の
形態を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a circularly polarized antenna device according to the present invention.
【図2】図1に示した円偏波アンテナ装置の指向性の一
例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of directivity of the circularly polarized antenna device illustrated in FIG. 1;
【図3】本発明に係わる円偏波アンテナ装置の他の実施
の形態を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing another embodiment of the circularly polarized antenna device according to the present invention.
【図4】従来の円偏波アンテナ装置を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a conventional circularly polarized antenna device.
100、200 円偏波アンテナ装置 1、21 アンテナ素子 2、22 誘電体基体 3、7、23、27 パッチ電極 6、26 接地電極 4、8、24、28 短絡電極 5、9 給電電極 25、29 給電ピン 10 低雑音増幅器 13 電力合成手段 14 90°移相手段 100, 200 Circularly polarized antenna device 1, 21, Antenna element 2, 22 Dielectric substrate 3, 7, 23, 27 Patch electrode 6, 26 Ground electrode 4, 8, 24, 28 Short-circuit electrode 5, 9 Feed electrode 25, 29 Power supply pin 10 Low noise amplifier 13 Power combining means 14 90 ° phase shifting means
Claims (3)
上面の長手方向に並設され、かつ互いに直交して設けら
れた二つのパッチ電極と、前記誘電体基体の下面に設け
られた接地電極と、前記誘電体基体の長手方向側面に設
けられ、前記パッチ電極の一方と前記接地電極とをそれ
ぞれ電気的に接続する第1短絡電極と、前記誘電体基体
の短手方向側面に設けられ、前記パッチ電極の他方と前
記接地電極とをそれぞれ電気的に接続する第2短絡電極
と、前記各パッチ電極の短絡電極が設けられた側面に前
記各パッチ電極に対応してそれぞれ設けられ、前記各パ
ッチ電極と電気的に接続された給電電極とを備えたこと
を特徴とするアンテナ素子。1. A dielectric substrate having a substantially rectangular parallelepiped shape, two patch electrodes provided in parallel in the longitudinal direction of an upper surface of the dielectric substrate and provided orthogonal to each other, and provided on a lower surface of the dielectric substrate. A ground electrode, a first short-circuit electrode provided on a longitudinal side surface of the dielectric base, and electrically connecting one of the patch electrodes to the ground electrode, and a first short-circuit electrode provided on a lateral side of the dielectric base. A second short-circuit electrode for electrically connecting the other of the patch electrodes to the ground electrode, and a second short-circuit electrode provided on the side of the patch electrode on which the short-circuit electrode is provided, corresponding to each of the patch electrodes; An antenna element comprising: a feed electrode electrically connected to each of the patch electrodes.
上面の長手方向に並設され、かつ互いに直交して設けら
れた二つのパッチ電極と、前記誘電体基体の下面に設け
られた接地電極と、前記誘電体基体の長手方向側面に設
けられ、前記パッチ電極の一方と前記接地電極とをそれ
ぞれ電気的に接続する第1短絡電極と、前記誘電体基体
の短手方向側面に設けられ、前記パッチ電極の他方と前
記接地電極とをそれぞれ電気的に接続する第2短絡電極
と、前記各パッチ電極から前記接地電極に向けて形成さ
れた前記誘電体基体の各貫通孔に、前記各パッチ電極に
対応してそれぞれ設けられ、前記各パッチ電極と電気的
に接続された給電電極とを備えたことを特徴とするアン
テナ素子。2. A dielectric substrate having a substantially rectangular parallelepiped shape, two patch electrodes provided in parallel in the longitudinal direction of an upper surface of the dielectric substrate and provided orthogonal to each other, and provided on a lower surface of the dielectric substrate. A ground electrode, a first short-circuit electrode provided on a longitudinal side surface of the dielectric base, and electrically connecting one of the patch electrodes to the ground electrode, and a first short-circuit electrode provided on a lateral side of the dielectric base. A second short-circuit electrode for electrically connecting the other of the patch electrodes and the ground electrode, and a through-hole of the dielectric substrate formed from each patch electrode toward the ground electrode, An antenna element, comprising: a power supply electrode provided corresponding to each patch electrode and electrically connected to each patch electrode.
前記給電電極の一方の給電電極に90°移相手段を電気
的に接続するとともに、該90°移相手段と前記給電電
極の他方の給電電極との間に電力合成手段を電気的に接
続して構成したことを特徴とする円偏波アンテナ装置。3. The 90 ° phase shifting means is electrically connected to one of the feeding electrodes of the feeding electrode of the antenna element according to claim 1 and the other of the 90 ° phase shifting means and the feeding electrode. A circularly polarized antenna device, wherein a power combining means is electrically connected between the power supply electrode and the power supply electrode.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP11191051A JP2001024426A (en) | 1999-07-05 | 1999-07-05 | Antenna element and circularly polarized antenna system using the same |
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Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003017425A1 (en) * | 2001-08-13 | 2003-02-27 | Molex Incorporated | Modular bi-polarized antenna |
WO2004021510A1 (en) * | 2002-08-30 | 2004-03-11 | Motorola Inc | Antenna structures and their use in wireless communication devices |
EP1445822A1 (en) * | 2003-02-07 | 2004-08-11 | Ngk Spark Plug Co., Ltd | Chip antenna |
KR100533624B1 (en) * | 2002-04-16 | 2005-12-06 | 삼성전기주식회사 | Multi band chip antenna with dual feeding port, and mobile communication apparatus using the same |
WO2008072411A1 (en) * | 2006-12-15 | 2008-06-19 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Antenna and communication device with that antenna |
WO2009032516A1 (en) * | 2007-08-30 | 2009-03-12 | Motorola, Inc. | Low profile antenna pair system and method |
WO2012104433A1 (en) * | 2011-02-03 | 2012-08-09 | Centre National De La Recherche Scientifique (C.N.R.S) | Circular polarization antenna system and radiofrequency tag reader comprising such a system |
-
1999
- 1999-07-05 JP JP11191051A patent/JP2001024426A/en not_active Withdrawn
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003017425A1 (en) * | 2001-08-13 | 2003-02-27 | Molex Incorporated | Modular bi-polarized antenna |
JP2005503049A (en) * | 2001-08-13 | 2005-01-27 | モレックス インコーポレーテッド | Modular bi-directional antenna |
CN100385740C (en) * | 2001-08-13 | 2008-04-30 | 莫莱克斯公司 | Modular bi-polarized antenna |
KR100533624B1 (en) * | 2002-04-16 | 2005-12-06 | 삼성전기주식회사 | Multi band chip antenna with dual feeding port, and mobile communication apparatus using the same |
WO2004021510A1 (en) * | 2002-08-30 | 2004-03-11 | Motorola Inc | Antenna structures and their use in wireless communication devices |
EP1445822A1 (en) * | 2003-02-07 | 2004-08-11 | Ngk Spark Plug Co., Ltd | Chip antenna |
US7129893B2 (en) | 2003-02-07 | 2006-10-31 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | High frequency antenna module |
WO2008072411A1 (en) * | 2006-12-15 | 2008-06-19 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Antenna and communication device with that antenna |
US8098203B2 (en) | 2006-12-15 | 2012-01-17 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Antenna and communication device having the same |
WO2009032516A1 (en) * | 2007-08-30 | 2009-03-12 | Motorola, Inc. | Low profile antenna pair system and method |
WO2012104433A1 (en) * | 2011-02-03 | 2012-08-09 | Centre National De La Recherche Scientifique (C.N.R.S) | Circular polarization antenna system and radiofrequency tag reader comprising such a system |
FR2971370A1 (en) * | 2011-02-03 | 2012-08-10 | Centre Nat Rech Scient | CIRCULAR POLARIZATION ANTENNA SYSTEM AND RADIO FREQUENCY TAG READER HAVING SUCH A SYSTEM |
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