JP2001119232A - 円偏波用平面アンテナ - Google Patents
円偏波用平面アンテナInfo
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- H01Q9/04—Resonant antennas
- H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
- H01Q9/0421—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with a shorting wall or a shorting pin at one end of the element
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- H01Q9/045—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with particular feeding means
- H01Q9/0457—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with particular feeding means electromagnetically coupled to the feed line
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- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 小形の携帯端末器に装備することができる、
非常に小形の円偏波アンテナを提供する。 【解決手段】 接地導体面１と、その接地導体面１と略
平行に励振用電極２が設けられ、さらに接地導体面１と
略平行で、かつ、励振用電極２を挟んで２つの直線偏波
放射用電極３ａ、３ｂが設けられている。この２つの直
線偏波放射用電極３ａ、３ｂは、それぞれの一端部が励
振用電極２と容量結合をするように近接し、それぞれの
他端部は接地されると共に、それぞれの電界励振方向が
互いに略直角をなすように配置されている。たとえば、
給電部４が接地導体面１と同じ面に設けられており、給
電電極５により励振用電極２と電気的に接続されてい
る。
非常に小形の円偏波アンテナを提供する。 【解決手段】 接地導体面１と、その接地導体面１と略
平行に励振用電極２が設けられ、さらに接地導体面１と
略平行で、かつ、励振用電極２を挟んで２つの直線偏波
放射用電極３ａ、３ｂが設けられている。この２つの直
線偏波放射用電極３ａ、３ｂは、それぞれの一端部が励
振用電極２と容量結合をするように近接し、それぞれの
他端部は接地されると共に、それぞれの電界励振方向が
互いに略直角をなすように配置されている。たとえば、
給電部４が接地導体面１と同じ面に設けられており、給
電電極５により励振用電極２と電気的に接続されてい
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、小形で表面実装に
適した円偏波用の平面アンテナに関する。さらに詳しく
は、特別な給電回路を用いることなく、円偏波を送受信
することができる小形の円偏波用平面アンテナに関す
る。
適した円偏波用の平面アンテナに関する。さらに詳しく
は、特別な給電回路を用いることなく、円偏波を送受信
することができる小形の円偏波用平面アンテナに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の円偏波用平面アンテナと
して、基本モードパッチアンテナが多用されている。こ
の構造のアンテナは、たとえば図６に示されるように、
セラミック基板２１の表面にパッチアンテナ素子２２が
配置され、その裏面に接地導体２３が設けられ、パッチ
アンテナ素子２２の裏面側に設けられた給電部２２ａ
に、セラミック基板２１および接地導体２３に設けられ
た貫通孔を経て、給電ピン２４が接続される構造になっ
ている。この基本モードパッチアンテナでは、原理的に
平面内の直交する２辺の長さＡは、それぞれ略１／２波
長の電気長で形成される必要があり、これを小形化する
には、誘電体基板２１として、高誘電率のものを用いな
ければならない。すなわち、誘電体基板２１の比誘電率
をεrとすると、１／εr 1/2に比例してその一辺の長さ
Ａを短くすることができる。たとえばＧＰＳ車載受信端
末用では、高誘電率基板を用いない場合の約１／５（一
辺が約２０〜２５ｍｍ程度）までの小形化が達成されて
いる。
して、基本モードパッチアンテナが多用されている。こ
の構造のアンテナは、たとえば図６に示されるように、
セラミック基板２１の表面にパッチアンテナ素子２２が
配置され、その裏面に接地導体２３が設けられ、パッチ
アンテナ素子２２の裏面側に設けられた給電部２２ａ
に、セラミック基板２１および接地導体２３に設けられ
た貫通孔を経て、給電ピン２４が接続される構造になっ
ている。この基本モードパッチアンテナでは、原理的に
平面内の直交する２辺の長さＡは、それぞれ略１／２波
長の電気長で形成される必要があり、これを小形化する
には、誘電体基板２１として、高誘電率のものを用いな
ければならない。すなわち、誘電体基板２１の比誘電率
をεrとすると、１／εr 1/2に比例してその一辺の長さ
Ａを短くすることができる。たとえばＧＰＳ車載受信端
末用では、高誘電率基板を用いない場合の約１／５（一
辺が約２０〜２５ｍｍ程度）までの小形化が達成されて
いる。
【０００３】しかし、近年の携帯受信端末用途では、ア
ンテナのサイズがさらに１／４程度（高誘電率基板を用
いない場合の１／２０で、一辺約５ｍｍ程度）の小形軽
量化が要求されている。これを従来のように誘電体基板
の比誘電率の増加により実現しようとしても、共振周波
数を合せることが困難であり、製造技術的に難しく、さ
らにεrが１００を超える高比誘電率の基板を低損失な
材料で得ることが難しく、材料的にも限界がある。
ンテナのサイズがさらに１／４程度（高誘電率基板を用
いない場合の１／２０で、一辺約５ｍｍ程度）の小形軽
量化が要求されている。これを従来のように誘電体基板
の比誘電率の増加により実現しようとしても、共振周波
数を合せることが困難であり、製造技術的に難しく、さ
らにεrが１００を超える高比誘電率の基板を低損失な
材料で得ることが難しく、材料的にも限界がある。
【０００４】一方、直線偏波平面アンテナを小形化する
従来技術として、逆Ｆアンテナが知られている。逆Ｆア
ンテナは、Ｌ型に折り曲げられた導電性線条（もしくは
板）の２区間の内、短区間の開放端側を接地し、長区間
を接地面に平行に配置し、さらに短区間に略平行で、か
つ、インピーダンス整合条件を満足するように適宜離間
し、給電点と長区間を接続する導電性線条（もしくは
板）からなる第３の導電体である給電区間を配置して構
成される。
従来技術として、逆Ｆアンテナが知られている。逆Ｆア
ンテナは、Ｌ型に折り曲げられた導電性線条（もしくは
板）の２区間の内、短区間の開放端側を接地し、長区間
を接地面に平行に配置し、さらに短区間に略平行で、か
つ、インピーダンス整合条件を満足するように適宜離間
し、給電点と長区間を接続する導電性線条（もしくは
板）からなる第３の導電体である給電区間を配置して構
成される。
【０００５】具体例としては、図７に示されるように、
基板２１の一面側から側面にかけて導電膜が形成される
ことにより、Ｌ型導電体（放射素子２２）が形成され、
短区間である側面の導電体膜の開放端は基板２１の裏面
に設けられる接地導体２３と接続されている。そして、
基板２１および接地導体２３に設けられる貫通孔を介し
て給電ピン２４が放射素子２２の給電部２２ａに接続さ
れる構造になっている。この構造では、基板２１の一面
側に設けられる導電膜（放射素子２２）の長辺側の長さ
Ｂは、原理的には略１／４波長の電気長で構成すること
ができ、基本パッチモードと比較して、長さで１／２の
小形化が可能となる。
基板２１の一面側から側面にかけて導電膜が形成される
ことにより、Ｌ型導電体（放射素子２２）が形成され、
短区間である側面の導電体膜の開放端は基板２１の裏面
に設けられる接地導体２３と接続されている。そして、
基板２１および接地導体２３に設けられる貫通孔を介し
て給電ピン２４が放射素子２２の給電部２２ａに接続さ
れる構造になっている。この構造では、基板２１の一面
側に設けられる導電膜（放射素子２２）の長辺側の長さ
Ｂは、原理的には略１／４波長の電気長で構成すること
ができ、基本パッチモードと比較して、長さで１／２の
小形化が可能となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前述のように、従来の
基本モードパッチアンテナでは、近年の携帯用端末とし
て要求される非常に小形の円偏波アンテナを構成するこ
とができない。
基本モードパッチアンテナでは、近年の携帯用端末とし
て要求される非常に小形の円偏波アンテナを構成するこ
とができない。
【０００７】一方、逆Ｆアンテナは直線偏波用であり、
逆Ｆアンテナにより円偏波アンテナを構成しようとする
と、２つの独立な逆Ｆアンテナを平面内に直交配置し、
それぞれのアンテナ素子への給電信号を等振幅、直交位
相（相互に９０°の位相差を有すること）となるよう
に、３ｄＢハイブリッドリングのような特別な給電回路
を具備する必要があり、結局アンテナの小形化を達成で
きず、しかも生産性の障害になるという問題がある。
逆Ｆアンテナにより円偏波アンテナを構成しようとする
と、２つの独立な逆Ｆアンテナを平面内に直交配置し、
それぞれのアンテナ素子への給電信号を等振幅、直交位
相（相互に９０°の位相差を有すること）となるよう
に、３ｄＢハイブリッドリングのような特別な給電回路
を具備する必要があり、結局アンテナの小形化を達成で
きず、しかも生産性の障害になるという問題がある。
【０００８】本発明は、このような問題を解決するため
になされたもので、小形の携帯端末器に装備することが
できる、非常に小形の円偏波アンテナを提供することを
目的とする。
になされたもので、小形の携帯端末器に装備することが
できる、非常に小形の円偏波アンテナを提供することを
目的とする。
【０００９】本発明の他の目的は、左旋円偏波と右旋円
偏波のいずれでも送受信することができる小形の携帯端
末器用の小形円偏波アンテナを提供することにある。
偏波のいずれでも送受信することができる小形の携帯端
末器用の小形円偏波アンテナを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明による円偏波アン
テナは、接地導体面と、該接地導体面と略平行に設けら
れる励振用電極と、前記接地導体面と略平行で、かつ、
前記励振用電極を挟んで設けられる２つの直線偏波放射
用電極と、前記励振用電極と電気的に接続される給電部
とを有し、前記２つの直線偏波用電極は、それぞれの一
端部が前記励振用電極と容量結合をするように近接し、
それぞれの他端部は接地されると共に、それぞれの電界
励振方向が互いに略直角をなすように配置されている。
テナは、接地導体面と、該接地導体面と略平行に設けら
れる励振用電極と、前記接地導体面と略平行で、かつ、
前記励振用電極を挟んで設けられる２つの直線偏波放射
用電極と、前記励振用電極と電気的に接続される給電部
とを有し、前記２つの直線偏波用電極は、それぞれの一
端部が前記励振用電極と容量結合をするように近接し、
それぞれの他端部は接地されると共に、それぞれの電界
励振方向が互いに略直角をなすように配置されている。
【００１１】この構造にすることにより、２つの直線偏
波放射用電極が、励振用電極から非接触で独立して励振
するように構成されているため、２つの直線偏波放射用
電極を同時に、かつ、電気的に独立して励振させること
ができる。そのため、等電力分配や９０°位相差を形成
する特別な給電回路を用いることなく、小形で円偏波を
送受信することができる。
波放射用電極が、励振用電極から非接触で独立して励振
するように構成されているため、２つの直線偏波放射用
電極を同時に、かつ、電気的に独立して励振させること
ができる。そのため、等電力分配や９０°位相差を形成
する特別な給電回路を用いることなく、小形で円偏波を
送受信することができる。
【００１２】前記２つの直線偏波放射用電極のそれぞれ
は、電気的に略１／４波長になるように形成される。ま
た、前記直線偏波放射用電極がメアンダー形状（ジグザ
グ状に折り曲げられる形状）に形成されることにより、
物理的長さを短くすることができ、さらなる小形化を達
成することができる。
は、電気的に略１／４波長になるように形成される。ま
た、前記直線偏波放射用電極がメアンダー形状（ジグザ
グ状に折り曲げられる形状）に形成されることにより、
物理的長さを短くすることができ、さらなる小形化を達
成することができる。
【００１３】前記２つの直線偏波放射用電極が前記励振
用電極を挟んで電界励振方向が略直角方向になるように
延伸されると共に、それぞれが該延伸される方向に沿っ
て少なくとも１回折り返されることにより、２つの周波
数帯に対して共振し得る構造であることが、たとえば第
１の周波数帯と、その約２倍の周波数帯である第２の周
波数帯との両信号を送受信することができるため好まし
い。
用電極を挟んで電界励振方向が略直角方向になるように
延伸されると共に、それぞれが該延伸される方向に沿っ
て少なくとも１回折り返されることにより、２つの周波
数帯に対して共振し得る構造であることが、たとえば第
１の周波数帯と、その約２倍の周波数帯である第２の周
波数帯との両信号を送受信することができるため好まし
い。
【００１４】前記接地導体面と、前記励振用電極および
直線偏波放射用電極との間に誘電体が装荷されておれ
ば、その誘電率を大きくすることにより、さらなる放射
用電極の小形化をすることができる。
直線偏波放射用電極との間に誘電体が装荷されておれ
ば、その誘電率を大きくすることにより、さらなる放射
用電極の小形化をすることができる。
【００１５】誘電体基板の一面に前記励振用電極および
直線偏波放射用電極が設けられ、該誘電体基板の他面に
前記接地導体面および給電部が設けられ、該誘電体基板
の側面に設けられる導体膜により前記直線偏波用電極の
他端部と接地導体面の接続および前記励振用電極と給電
部との電気的接続がなされることにより、誘電体基板に
導電体膜を設けることにより簡単に製造することができ
ると共に、誘電率の大きい基板を用いることにより、一
層の小形化をすることができるため好ましい。
直線偏波放射用電極が設けられ、該誘電体基板の他面に
前記接地導体面および給電部が設けられ、該誘電体基板
の側面に設けられる導体膜により前記直線偏波用電極の
他端部と接地導体面の接続および前記励振用電極と給電
部との電気的接続がなされることにより、誘電体基板に
導電体膜を設けることにより簡単に製造することができ
ると共に、誘電率の大きい基板を用いることにより、一
層の小形化をすることができるため好ましい。
【００１６】具体的には、前記励振用電極が直交する２
等辺部を有し、前記２つの直線偏波放射用電極がそれぞ
れ短辺と長辺を有する帯状体からなり、該帯状体のそれ
ぞれの前記一端部における短辺が前記励振用電極の直交
する２等辺部のそれぞれと平行になるように、前記直線
偏波放射用電極が配設されたり、前記励振用電極が線条
または相対向する２辺が略平行する導体片からなり、前
記２つの直線偏波放射用電極がそれぞれ短辺と長辺を有
する帯状体からなり、該帯状体のそれぞれの前記一端部
における短辺が前記長辺に対して略４５°の角度をなす
ように形成され、該短辺が前記励振用電極の線条または
略平行する２辺とそれぞれ平行になるように、前記直線
偏波放射用電極が配設されてもよい。
等辺部を有し、前記２つの直線偏波放射用電極がそれぞ
れ短辺と長辺を有する帯状体からなり、該帯状体のそれ
ぞれの前記一端部における短辺が前記励振用電極の直交
する２等辺部のそれぞれと平行になるように、前記直線
偏波放射用電極が配設されたり、前記励振用電極が線条
または相対向する２辺が略平行する導体片からなり、前
記２つの直線偏波放射用電極がそれぞれ短辺と長辺を有
する帯状体からなり、該帯状体のそれぞれの前記一端部
における短辺が前記長辺に対して略４５°の角度をなす
ように形成され、該短辺が前記励振用電極の線条または
略平行する２辺とそれぞれ平行になるように、前記直線
偏波放射用電極が配設されてもよい。
【００１７】ここに帯状体とは、励振用電極に対向する
一辺に対して長い辺を有する導体片を意味し、その長い
辺（延伸方向）に対して直角方向にジグザグに折り曲げ
られるものや延伸方向に対して平行方向に折り返される
ものを含み、板状体、導体膜、導線などの導体片を含
む。
一辺に対して長い辺を有する導体片を意味し、その長い
辺（延伸方向）に対して直角方向にジグザグに折り曲げ
られるものや延伸方向に対して平行方向に折り返される
ものを含み、板状体、導体膜、導線などの導体片を含
む。
【００１８】前記２つの直線偏波放射用電極が略直交す
るように１組のみ設けられ、前記誘電体基板および接地
導体面も前記２つの直線偏波放射用電極に対応する部分
のみに設けられることにより、より小形化することがで
きる。
るように１組のみ設けられ、前記誘電体基板および接地
導体面も前記２つの直線偏波放射用電極に対応する部分
のみに設けられることにより、より小形化することがで
きる。
【００１９】また、前記２つの直線偏波放射用電極が同
一基板上に２組設けられ、それぞれの組が左旋円偏波用
および右旋円偏波用として動作し得るように構成するこ
ともできる。
一基板上に２組設けられ、それぞれの組が左旋円偏波用
および右旋円偏波用として動作し得るように構成するこ
ともできる。
【００２０】
【発明の実施の形態】つぎに、図面を参照しながら本発
明の円偏波アンテナについて説明をする。本発明による
円偏波アンテナは、図１にその一実施形態の構成説明図
が示されるように、接地導体面１と、その接地導体面１
と略平行に励振用電極２が設けられ、さらに接地導体面
１と略平行で、かつ、励振用電極２を挟んで２つの直線
偏波放射用電極３ａ、３ｂが設けられている。この２つ
の直線偏波放射用電極３ａ、３ｂは、それぞれの一端部
が励振用電極２と容量結合をするように近接し、それぞ
れの他端部は接地されると共に、それぞれの電界励振方
向が互いに略直角をなすように配置されている。また、
給電部４が図１に示される例では接地導体面１と同じ面
に設けられており、給電電極５により励振用電極２と電
気的に接続されている。なお、図１で（ｂ）は（ａ）の
後ろから見た斜視説明図、（ｃ）は底面説明図である。
明の円偏波アンテナについて説明をする。本発明による
円偏波アンテナは、図１にその一実施形態の構成説明図
が示されるように、接地導体面１と、その接地導体面１
と略平行に励振用電極２が設けられ、さらに接地導体面
１と略平行で、かつ、励振用電極２を挟んで２つの直線
偏波放射用電極３ａ、３ｂが設けられている。この２つ
の直線偏波放射用電極３ａ、３ｂは、それぞれの一端部
が励振用電極２と容量結合をするように近接し、それぞ
れの他端部は接地されると共に、それぞれの電界励振方
向が互いに略直角をなすように配置されている。また、
給電部４が図１に示される例では接地導体面１と同じ面
に設けられており、給電電極５により励振用電極２と電
気的に接続されている。なお、図１で（ｂ）は（ａ）の
後ろから見た斜視説明図、（ｃ）は底面説明図である。
【００２１】図１に示される例では、誘電体基板６の一
面側に直線偏波放射用電極（以下、単に放射用電極とも
いう）３ａ、３ｂが、他面側に接地導体面１がそれぞれ
導電体膜などにより形成されている。このような誘電体
基板６に接地導体面１や放射用電極３ａ、３ｂなどを設
ける構造にすることにより、誘電体基板６に印刷などに
より簡単に形成することができるし、両面に導電体膜を
設けておいて、エッチングなどによりパターニングして
形成するこもできる。しかし、この構造でなくても、接
地導体面１と励振用電極２、放射用電極３ａ、３ｂとが
空間を介して略平行になるように配置されればよい。誘
電体基板６としては、たとえばセラミック基板などを用
いることができるが、できるだけ誘電率の大きい材料
が、放射電極３ａ、３ｂを小さくすることができるため
好ましく、たとえばＢａＯ-ＴｉＯ2-ＳｎＯ2、ＭｇＯ-
ＣａＯ-ＴｉＯ2などが比誘電率が３０程度以上となり好
ましい。
面側に直線偏波放射用電極（以下、単に放射用電極とも
いう）３ａ、３ｂが、他面側に接地導体面１がそれぞれ
導電体膜などにより形成されている。このような誘電体
基板６に接地導体面１や放射用電極３ａ、３ｂなどを設
ける構造にすることにより、誘電体基板６に印刷などに
より簡単に形成することができるし、両面に導電体膜を
設けておいて、エッチングなどによりパターニングして
形成するこもできる。しかし、この構造でなくても、接
地導体面１と励振用電極２、放射用電極３ａ、３ｂとが
空間を介して略平行になるように配置されればよい。誘
電体基板６としては、たとえばセラミック基板などを用
いることができるが、できるだけ誘電率の大きい材料
が、放射電極３ａ、３ｂを小さくすることができるため
好ましく、たとえばＢａＯ-ＴｉＯ2-ＳｎＯ2、ＭｇＯ-
ＣａＯ-ＴｉＯ2などが比誘電率が３０程度以上となり好
ましい。
【００２２】接地導体面１、励振用電極２および放射電
極３ａ、３ｂは、前述のように、誘電体基板６に設けら
れる銀被膜などの導電体膜を印刷して用いることが、簡
単に形成することができて好ましいが、その例に限ら
ず、銅などの導電線または導体板を誘電体基板６上に配
列したり、空間で保持する構造のものでもよい。放射用
電極３ａ、３ｂの幅Ｗは、長さＬより小さく、所望の帯
域特性に応じて決定され、長さ（励振用電極２からの長
さ）Ｌは、電気長で１／４波長（λ）になるように形成
される。そのため、誘電体基板１の比誘電率εrによ
り、１／εr 1/2に比例してその物理的長さを短くするこ
とができる。
極３ａ、３ｂは、前述のように、誘電体基板６に設けら
れる銀被膜などの導電体膜を印刷して用いることが、簡
単に形成することができて好ましいが、その例に限ら
ず、銅などの導電線または導体板を誘電体基板６上に配
列したり、空間で保持する構造のものでもよい。放射用
電極３ａ、３ｂの幅Ｗは、長さＬより小さく、所望の帯
域特性に応じて決定され、長さ（励振用電極２からの長
さ）Ｌは、電気長で１／４波長（λ）になるように形成
される。そのため、誘電体基板１の比誘電率εrによ
り、１／εr 1/2に比例してその物理的長さを短くするこ
とができる。
【００２３】放射電極３ａ、３ｂのそれぞれの一端部
は、励振用電極２と対向するように設けられている。図
１に示される例では、励振用電極２が長方形状の対向す
る２辺が平行な帯状体で形成され、その平行する２辺に
近接してそれぞれの放射用電極３ａ、３ｂが設けられて
いるため、帯状体に形成された放射用電極３ａ、３ｂの
一端部の短辺は長辺に対してほぼ４５°になるように形
成されている。その結果、２つの放射用電極３ａ、３ｂ
は励振用電極２を挟んで直角方向に延びている。この放
射用電極３ａ、３ｂと励振用電極２との対向する部分は
容量結合をし、その間隔を調整することにより結合度が
変るためそれぞれの放射用電極３ａ、３ｂとの間隔を調
整することにより、電力分配比を自在に調整することが
できる。
は、励振用電極２と対向するように設けられている。図
１に示される例では、励振用電極２が長方形状の対向す
る２辺が平行な帯状体で形成され、その平行する２辺に
近接してそれぞれの放射用電極３ａ、３ｂが設けられて
いるため、帯状体に形成された放射用電極３ａ、３ｂの
一端部の短辺は長辺に対してほぼ４５°になるように形
成されている。その結果、２つの放射用電極３ａ、３ｂ
は励振用電極２を挟んで直角方向に延びている。この放
射用電極３ａ、３ｂと励振用電極２との対向する部分は
容量結合をし、その間隔を調整することにより結合度が
変るためそれぞれの放射用電極３ａ、３ｂとの間隔を調
整することにより、電力分配比を自在に調整することが
できる。
【００２４】また、この長さＬ（電気長）を変えること
により、その共振周波数を自在に調整することができる
と共に、２つの放射用電極３ａ、３ｂの共振周波数を互
いに使用する中心周波数の上下に適宜ずらせることによ
り、２つの放射用電極３ａ、３ｂからの放射電磁波の位
相差をずらせることができ、９０°の位相差になるよう
に調整されている。すなわち、この放射用電極３ａ、３
ｂの長さおよびその結合度（励振用電極２との間隔）を
調整することにより、特別な給電回路を用いることな
く、直線偏波用放射電極を用いながら円偏波を送受信す
ることができる。
により、その共振周波数を自在に調整することができる
と共に、２つの放射用電極３ａ、３ｂの共振周波数を互
いに使用する中心周波数の上下に適宜ずらせることによ
り、２つの放射用電極３ａ、３ｂからの放射電磁波の位
相差をずらせることができ、９０°の位相差になるよう
に調整されている。すなわち、この放射用電極３ａ、３
ｂの長さおよびその結合度（励振用電極２との間隔）を
調整することにより、特別な給電回路を用いることな
く、直線偏波用放射電極を用いながら円偏波を送受信す
ることができる。
【００２５】放射用電極３ａ、３ｂの他端部は、図１に
示される例では、誘電体基板６の側面を経て直接接地導
体面１と電気的に接続されている。接地導体面１は、図
１に示される例では、放射用電極３ａ、３ｂより若干大
きく形成されているだけであるが、接地導体面１をとく
に設けないで、もっと大きな接地面上に直接設けられる
構造でもよい。
示される例では、誘電体基板６の側面を経て直接接地導
体面１と電気的に接続されている。接地導体面１は、図
１に示される例では、放射用電極３ａ、３ｂより若干大
きく形成されているだけであるが、接地導体面１をとく
に設けないで、もっと大きな接地面上に直接設けられる
構造でもよい。
【００２６】給電部４は、図１に示される例では、接地
導体面１と同じ面で、誘電体基板６の裏面に設けられ、
誘電体基板６の側面に設けられる給電電極５を介して励
振用電極２と電気的に接続されているが、誘電体基板６
および接地導体面１に設けられる貫通孔を介して接地導
体面１より下部に設けられる構造であってもよい。この
場合、給電部４と接地導体面１との間を同軸線路で接続
してもよいし、別の基板に設けられるストリップ線路を
接続する構造にしてもよい。
導体面１と同じ面で、誘電体基板６の裏面に設けられ、
誘電体基板６の側面に設けられる給電電極５を介して励
振用電極２と電気的に接続されているが、誘電体基板６
および接地導体面１に設けられる貫通孔を介して接地導
体面１より下部に設けられる構造であってもよい。この
場合、給電部４と接地導体面１との間を同軸線路で接続
してもよいし、別の基板に設けられるストリップ線路を
接続する構造にしてもよい。
【００２７】つぎにこのアンテナの動作に付いて説明を
する。なお、送信について説明をするが、受信について
も逆の動作で、全く同様である。まず、給電部４に入力
された信号は、給電電極５を経て励振用電極２に定在波
を形成する。この定在波の電圧は、先端に近いほど高
く、放射用電極３ａ、３ｂのそれぞれの一端部と容量結
合をし、放射用電極３ａ、３ｂがそれぞれ共振する。放
射用電極３ａ、３ｂは、λ／４に近い電気長に設定され
ているため、結合した信号は、放射用電極３ａ、３ｂの
それぞれの開放端部（一端部）側で電圧最大、接地端部
（他端部）側で電流最大となる定在波を生じ、λ／４逆
Ｌ型アンテナとして効率よく結合信号を放射することが
できる。
する。なお、送信について説明をするが、受信について
も逆の動作で、全く同様である。まず、給電部４に入力
された信号は、給電電極５を経て励振用電極２に定在波
を形成する。この定在波の電圧は、先端に近いほど高
く、放射用電極３ａ、３ｂのそれぞれの一端部と容量結
合をし、放射用電極３ａ、３ｂがそれぞれ共振する。放
射用電極３ａ、３ｂは、λ／４に近い電気長に設定され
ているため、結合した信号は、放射用電極３ａ、３ｂの
それぞれの開放端部（一端部）側で電圧最大、接地端部
（他端部）側で電流最大となる定在波を生じ、λ／４逆
Ｌ型アンテナとして効率よく結合信号を放射することが
できる。
【００２８】この放射用電極３ａ、３ｂは、それぞれ励
振用電極２の両側で互いにほぼ独立して結合しているた
め、それぞれの共振特性は、ほぼ独立して維持される。
また、前述のように、それぞれの放射用電極３ａ、３ｂ
は、励振用電極２とのギャップおよびその電気長が調整
され、相互に位相差が９０°となるように調整されてお
り、しかも２つの放射用電極３ａ、３ｂは９０°になる
ように配設されているため、等電力で９０°の位相差の
直交する２つの直線偏波が同時に放射されることにな
り、円偏波を放射する。
振用電極２の両側で互いにほぼ独立して結合しているた
め、それぞれの共振特性は、ほぼ独立して維持される。
また、前述のように、それぞれの放射用電極３ａ、３ｂ
は、励振用電極２とのギャップおよびその電気長が調整
され、相互に位相差が９０°となるように調整されてお
り、しかも２つの放射用電極３ａ、３ｂは９０°になる
ように配設されているため、等電力で９０°の位相差の
直交する２つの直線偏波が同時に放射されることにな
り、円偏波を放射する。
【００２９】図１に示される例は、直線偏波放射用電極
３ａ、３ｂの形状は、直線状の帯状体により形成されて
いたが、図２（ａ）に示されるように、帯状体がジグザ
グ状に折り曲げられたメアンダー形状に形成されていて
もよい。このようなメアンダー形状に形成されることに
より、短い物理的長さで長い電気長を得ることができる
ため、より一層小形化することができる。なお、図１と
同じ部分には同じ符号を付してその説明を省略する。
３ａ、３ｂの形状は、直線状の帯状体により形成されて
いたが、図２（ａ）に示されるように、帯状体がジグザ
グ状に折り曲げられたメアンダー形状に形成されていて
もよい。このようなメアンダー形状に形成されることに
より、短い物理的長さで長い電気長を得ることができる
ため、より一層小形化することができる。なお、図１と
同じ部分には同じ符号を付してその説明を省略する。
【００３０】また、図２（ｂ）に示される例は、帯状体
の延伸方向に沿って折り返された形状で、このような長
尺方向（延伸方向）に沿って折り返すことにより、隣接
するエレメント間で電気的結合をし、その折り返す回数
や、隣接するエレメントの間隔などを調整することによ
り、たとえば第１の周波数帯に対しては１／４波長のア
ンテナとして作用し、約２倍に当る第２の周波数帯に対
しては、３／４波長として作用し、２倍の関係にある２
つの周波数帯に対しても送受信をすることができるな
ど、２周波に対応することができる。このような折返し
構造にすることにより、励振用電極と結合する部分を変
化させて、送受信用の周波数を変化させることもでき
る。他の部分は図１と同様である。
の延伸方向に沿って折り返された形状で、このような長
尺方向（延伸方向）に沿って折り返すことにより、隣接
するエレメント間で電気的結合をし、その折り返す回数
や、隣接するエレメントの間隔などを調整することによ
り、たとえば第１の周波数帯に対しては１／４波長のア
ンテナとして作用し、約２倍に当る第２の周波数帯に対
しては、３／４波長として作用し、２倍の関係にある２
つの周波数帯に対しても送受信をすることができるな
ど、２周波に対応することができる。このような折返し
構造にすることにより、励振用電極と結合する部分を変
化させて、送受信用の周波数を変化させることもでき
る。他の部分は図１と同様である。
【００３１】図３に示される例は、励振用電極２の形状
を変えた例である。この例では、励振用電極２の放射用
電極３ａ、３ｂと対向する２辺が、それぞれ放射用電極
３ａ、３ｂの延びる方向と４５°をなす長方形状ではな
く、放射用電極３ａ、３ｂの延びる方向と直角になるよ
うに形成されている。すなわち、２つの放射用電極３
ａ、３ｂと対向する辺が直角２等辺を有するような形状
に励振用電極２が形成されると共に、放射用電極３ａ、
３ｂの励振用電極２と対向する短辺は、放射用電極３
ａ、３ｂの長辺に対して直角に形成されている。このよ
うな形状でも、前述の例と同様に２つの放射用電極３
ａ、３ｂを独立して共振させることができる。なお、他
の部分は図１に示される例と同様でその説明を省略す
る。
を変えた例である。この例では、励振用電極２の放射用
電極３ａ、３ｂと対向する２辺が、それぞれ放射用電極
３ａ、３ｂの延びる方向と４５°をなす長方形状ではな
く、放射用電極３ａ、３ｂの延びる方向と直角になるよ
うに形成されている。すなわち、２つの放射用電極３
ａ、３ｂと対向する辺が直角２等辺を有するような形状
に励振用電極２が形成されると共に、放射用電極３ａ、
３ｂの励振用電極２と対向する短辺は、放射用電極３
ａ、３ｂの長辺に対して直角に形成されている。このよ
うな形状でも、前述の例と同様に２つの放射用電極３
ａ、３ｂを独立して共振させることができる。なお、他
の部分は図１に示される例と同様でその説明を省略す
る。
【００３２】図４は、誘電体基板６を放射電極３ａ、３
ｂの部分以外を除去しないでそのまま残した例である。
前述の図１〜３に示される例は、図４の破線で囲まれる
部分６ａが除去された構造でアンテナの小形化が図られ
ている。しかし、この部分を残しておくこともできる。
この場合、基板６の裏面の接地導体面１は全面に残して
おいても、除去されてもよい。
ｂの部分以外を除去しないでそのまま残した例である。
前述の図１〜３に示される例は、図４の破線で囲まれる
部分６ａが除去された構造でアンテナの小形化が図られ
ている。しかし、この部分を残しておくこともできる。
この場合、基板６の裏面の接地導体面１は全面に残して
おいても、除去されてもよい。
【００３３】図５は、２つの放射用電極３ａ、３ｂと３
ｃ、３ｄを２組形成することにより、たとえば右旋円偏
波用と左旋円偏波用とし、給電部４ａ、４ｂを回路切替
器により切り替えていずれの円偏波でも送受信すること
ができるようにしたものである。このようにすれば、前
述の基板６の残部を有効に利用しながら、左旋、右旋の
両円偏波の送受信を有効にすることができる。
ｃ、３ｄを２組形成することにより、たとえば右旋円偏
波用と左旋円偏波用とし、給電部４ａ、４ｂを回路切替
器により切り替えていずれの円偏波でも送受信すること
ができるようにしたものである。このようにすれば、前
述の基板６の残部を有効に利用しながら、左旋、右旋の
両円偏波の送受信を有効にすることができる。
【００３４】
【発明の効果】本発明によれば、１つの励振用電極から
非接触で、１／４波長タイプの２つの放射用電極を同
時、かつ、電気的に独立して励振することにより、等電
力分配、９０°位相差を得ることができ、特別な給電回
路網を用いることなく円偏波を生成できる。それによ
り、従来パッチアンテナと同様な誘電率の基板を用いた
場合と比較して、所要面積を１／４〜１／８（不要部分
を削った場合）以下に低減しながら、良好な円偏波特性
を実現することができ、携帯端末用途に必要とされるア
ンテナの小形、軽量化、ならびに低コスト化を達成する
ことができる。
非接触で、１／４波長タイプの２つの放射用電極を同
時、かつ、電気的に独立して励振することにより、等電
力分配、９０°位相差を得ることができ、特別な給電回
路網を用いることなく円偏波を生成できる。それによ
り、従来パッチアンテナと同様な誘電率の基板を用いた
場合と比較して、所要面積を１／４〜１／８（不要部分
を削った場合）以下に低減しながら、良好な円偏波特性
を実現することができ、携帯端末用途に必要とされるア
ンテナの小形、軽量化、ならびに低コスト化を達成する
ことができる。
【図１】本発明による平面アンテナの一実施形態の説明
図である。
図である。
【図２】図１の放射用電極部の変形例を示す説明図であ
る。
る。
【図３】図１の放射用電極部の変形例を示す説明図であ
る。
る。
【図４】図１の放射用電極部の変形例を示す説明図であ
る。
る。
【図５】図１の放射用電極部の変形例を示す説明図であ
る。
る。
【図６】従来の基本パッチモードアンテナの説明図であ
る。
る。
【図７】従来の逆Ｆアンテナの構成説明図である。
１ 接地導体面 ２ 励振用電極 ３ 直線偏波放射用電極 ４ 給電部 ５ 給電電極 ６ 誘電体基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ▲葛▼ 俊祥 東京都北区滝野川７丁目５番11号 株式会 社ヨコオ内 Ｆターム(参考） 5J021 AA02 AA09 AA11 AB06 CA03 HA05 HA10 JA05 JA06 5J046 AA07 AB03 AB13 PA07
Claims (10)
- 【請求項１】 接地導体面と、該接地導体面と略平行に
設けられる励振用電極と、前記接地導体面と略平行で、
かつ、前記励振用電極を挟んで設けられる２つの直線偏
波放射用電極と、前記励振用電極と電気的に接続される
給電部とを有し、前記２つの直線偏波用電極は、それぞ
れの一端部が前記励振用電極と容量結合をするように近
接し、それぞれの他端部は接地されると共に、それぞれ
の電界励振方向が互いに略直角をなすように配置されて
なる円偏波用アンテナ。 - 【請求項２】 前記２つの直線偏波放射用電極のそれぞ
れは、電気的に略１／４波長になるように形成されてな
る請求項１記載のアンテナ。 - 【請求項３】 前記直線偏波放射用電極がメアンダー形
状に形成されてなる請求項１または２記載のアンテナ。 - 【請求項４】 前記２つの直線偏波放射用電極が前記励
振用電極を挟んで電界励振方向が略直角方向になるよう
に延伸されると共に、該延伸される方向に沿って少なく
とも１回折り返されることにより、２つの周波数帯に対
して共振し得る構造である請求項１記載のアンテナ。 - 【請求項５】 前記接地導体面と、前記励振用電極およ
び直線偏波放射用電極との間に誘電体が装荷されてなる
請求項１、２、３または４記載のアンテナ。 - 【請求項６】 誘電体基板の一面に前記励振用電極およ
び直線偏波放射用電極が設けられ、該誘電体基板の他面
に前記接地導体面および給電部が設けられ、該誘電体基
板の側面に設けられる導体膜により前記直線偏波用電極
の他端部と前記接地導体面の接続および前記励振用電極
と前記給電部との電気的接続がなされてなる請求項５記
載のアンテナ。 - 【請求項７】 前記励振用電極が直交する２等辺部を有
し、前記２つの直線偏波放射用電極がそれぞれ短辺と長
辺を有する帯状体からなり、該帯状体のそれぞれの前記
一端部における短辺が前記励振用電極の直交する２等辺
部のそれぞれと略平行になるように、前記直線偏波放射
用電極が配設されてなる請求項１ないし６のいずれか１
項記載のアンテナ。 - 【請求項８】 前記励振用電極が線条または相対向する
２辺が略平行する導体片からなり、前記２つの直線偏波
放射用電極がそれぞれ短辺と長辺を有する帯状体からな
り、該帯状体のそれぞれの前記一端部における短辺が前
記長辺に対して略４５°の角度をなすように形成され、
該短辺が前記励振用電極の線条または略平行する２辺と
それぞれ平行になるように、前記直線偏波放射用電極が
配設されてなる請求項１ないし６のいずれか１項記載の
アンテナ。 - 【請求項９】 前記２つの直線偏波放射用電極が略直交
するように１組のみ設けられ、前記誘電体基板および接
地導体面も前記２つの直線偏波放射用電極に対応する部
分のみに設けられてなる請求項６記載のアンテナ。 - 【請求項１０】 前記２つの直線偏波放射用電極が同一
基板上に２組設けられ、それぞれの組が左旋円偏波用お
よび右旋円偏波用として動作し得る請求項１ないし９の
いずれか１項記載のアンテナ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29931199A JP4263820B2 (ja) | 1999-10-21 | 1999-10-21 | 円偏波用平面アンテナ |
| US09/756,679 US6369762B1 (en) | 1999-10-21 | 2001-04-26 | Flat antenna for circularly-polarized wave |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29931199A JP4263820B2 (ja) | 1999-10-21 | 1999-10-21 | 円偏波用平面アンテナ |
| US09/756,679 US6369762B1 (en) | 1999-10-21 | 2001-04-26 | Flat antenna for circularly-polarized wave |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001119232A true JP2001119232A (ja) | 2001-04-27 |
| JP4263820B2 JP4263820B2 (ja) | 2009-05-13 |
Family
ID=26561867
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29931199A Expired - Lifetime JP4263820B2 (ja) | 1999-10-21 | 1999-10-21 | 円偏波用平面アンテナ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6369762B1 (ja) |
| JP (1) | JP4263820B2 (ja) |
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