JP2001292021A - パッチアンテナ - Google Patents
パッチアンテナInfo
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Abstract
周波数を有する複数のパッチアンテナ素子6、8、10
をアレー状に配列し、各パッチアンテナ素子6、8、1
0は、これらが送受信しようとする電波のE面に沿って
折り曲げられている折り曲げパッチアンテナ素子であ
る。
Description
テナ素子を有するパッチアンテナに関する。
ナを得る場合に主に使用されている。パッチアンテナ
は、一方の面全域に地導体を設けた基板の他面に、パッ
チアンテナ素子を配置したものである。
は、その使用周波数帯域が狭い傾向がある。そのため、
例えばテレビジョン放送の受信用アンテナのように、比
較的広帯域であることが望ましいアンテナとしては使用
されていない。テレビジョン放送の受信用アンテナとし
ては、多数の導波器を設けた八木形アンテナを使用する
ことが多く、大型になっていた。
チアンテナを提供することを目的とする。
テナでは、同一の送受信周波数帯に互いに異なる共振周
波数を有する複数のパッチアンテナ素子がアレー状に配
列されている。各パッチアンテナ素子は、同相給電する
ことができる。このパッチアンテナは、送信用及び受信
用いずれでも使用することができる。送受信周波数帯と
しては、種々の周波数帯が考えられるが、例えばUHF
帯やVHF帯或いは、これらよりもさらに高い周波数帯
であるGHz帯でも使用することができる。使用するパ
ッチアンテナ素子の数は、2個以上の数であればよい。
これらパッチアンテナ素子の共振周波数は、同一周波数
帯における離れた周波数とすることが望ましい。
している周波数帯内に、各パッチアンテナ素子の共振周
波数を配置しているので、このパッチアンテナの総合周
波数特性は広帯域のものとでき、1台のパッチアンテナ
でありながら、広帯域のアンテナとすることができる。
受信しようとする電波のE面に沿って折り曲げられてい
る折り曲げパッチアンテナ素子にできる。この折り曲げ
パッチアンテナは、比較的広帯域であるので、この広帯
域の折り曲げパッチアンテナ素子の共振周波数を同一の
送受信周波数帯内において異ならせると、総合周波数特
性が更に広帯域であるパッチアンテナとなる。
パッチアンテナでは、各折り曲げパッチアンテナ素子を
内部に収容し、前記E面が水平または垂直面にほぼ位置
するように取り付け可能なケースを設けることもでき
る。
偏波のうち所望の偏波の電波を受信することができる
し、また外観の見栄えが良好になる。
ッチアンテナ1は、例えばUHF帯(具体的には470
MHz乃至800MHz)のテレビジョン放送を受信す
るための平面型のアンテナである。このパッチアンテナ
1は、図1(a)乃至(c)に示すように、絶縁体、例
えば発泡体2を有している。この発泡体2の一方の面、
例えば裏面全域には、地導体4が形成されている。この
発泡体2の他方の面に、複数のパッチアンテナ素子、例
えば3つの折り曲げパッチアンテナ素子6、8、10が
設けられている。
8、10は、図1(a)に示すように、それぞれ矩形に
形成されたパッチアンテナ素子をそのほぼ中央付近で折
り曲げたものである。これら折り曲げパッチアンテナ素
子6、8、10は、図1(a)に示すように、折り曲げ
によって形成された頂きが、受信しようとするUHF帯
のテレビジョン放送電波のE面とほぼ直交するように、
E面方向に沿って折り曲げられている。
(b)及び(c)に示すように、長さd1が145mm
で、幅W1が220mmで、高さh1が72mmで、斜
辺L1が100mmに形成され、図2(a)の利得対周
波数特性で利得が最も大きい周波数が約560MHz付
近にあるように形成されている。即ち、共振周波数が約
560MHzに形成されている。
(b)及び(c)に示すように、長さd2が120mm
で、幅W2が195mmで、高さh2が67mmで、斜
辺L2が90mmに形成され、図2(b)の利得対周波
数特性で利得が最も大きい周波数が、約620MHz付
近にあるように形成されている。即ち、共振周波数が約
620MHzに形成されている。
(b)及び(c)に示すように、長さd3が110mm
で、幅W3が182mmで、高さh3が61mmで、斜
辺L3が82mmに形成され、図2(c)の利得対周波
数特性で最も利得が大きい周波数が約680MHz付近
にあるように形成されている。即ち、共振周波数が約6
80MHzに形成されている。
6、8、10は、受信周波数帯470乃至800MHz
内のそれぞれ異なる3つの比較的離れた周波数(例えば
約60MHz間隔)に共振周波数が選択されている。な
お、図2(a)乃至(c)から明らかなように、各折り
曲げパッチアンテナ素子6、8、10は、それぞれ単独
でも比較的広帯域において利得の低下が少ない広帯域ア
ンテナである。
8、10は、図1(b)に示すように、それぞれ一方の
斜辺の下端部に連ねて形成された幅d(=20mm)の
給電部12を有している。それらの中央に形成した給電
点12aから、各折り曲げパッチアンテナ素子6、8、
10は、給電されている。なお、各給電点12aには同
一長さの同軸ケーブルを用いて、給電が行われている。
即ち、同相給電が行われている。無論、他の方法、例え
ば位相器を用いて同相給電を行ってもよい。
8、10は、図1(b)に示すように、D1、D2、受
信周波数帯の中心波長λの1/2以上の間隔、例えばD
3、D2(D3=295mm、D2=290mm)を隔
てて、発泡体2上に一列に配置されている。即ち、アレ
イ状に折り曲げパッチアンテナ素子6、8、10は配置
されている。
八木型アンテナ低周波用と、同高周波用との利得対周波
数特性を示したものである。図3から明らかなように、
このパッチアンテナ1では、約500MHz乃至680
MHzの間で約8dBよりも高くて、かつほぼ一定の利
得が得られている。680MHzよりも高い周波数で
は、最低でも5dB程度の利得が得られている。従っ
て、このパッチアンテナ1は、高利得のアンテナであ
る。無論、共振周波数が例えば740MHz付近の折り
曲げパッチアンテナ素子を追加すれば、680MHzよ
りも高い周波数においても、8dB近辺の利得が得られ
る。一方、8素子八木型アンテナ低周波用では、680
MHzよりも低い周波数では、右肩上がりの周波数特性
であり、ほぼ一定の利得であるのは約570MHzから
約620MHzのわずかな範囲だけであり、しかもその
値は、このパッチアンテナ1の約570MHzから約6
20MHzの範囲の利得よりも小さい。8素子八木型ア
ンテナ高周波用でも右肩上がりの周波数特性であり、ほ
ぼ一定の利得を維持する周波数帯域は存在していない。
しかも、8dBを超える利得は、680MHzよりも高
い周波数になって初めて得られる。図3から、このパッ
チアンテナ1が、8素子八木型アンテナ低周波用及び同
高周波用と比較して、広帯域のUHF帯の受信アンテナ
として使用できることが理解できる。
チアンテナ1を構成している各パッチアンテナ素子6、
8、10の反射損対周波数特性を示したものである。各
パッチアンテナ素子6,8、10の反射損対周波数特性
よりも、これらを合成したものであるパッチアンテナ1
の反射損対周波数特性の方が広がっており、その結果、
安定した特性である周波数帯域が得られ、広帯域なアン
テナであることが理解できる。
同一の周波数帯内において共振周波数を異ならせた複数
の折り曲げパッチアンテナ素子6、8、10を合成して
いるので、広帯域となっている。しかも、各パッチアン
テナ素子6、8、10は、折り曲げられているので、そ
の平面面積が小さくなり、設置スペースが小さく、より
小型化することができる。
すように、各折り曲げパッチアンテナ素子6、8、10
が、ケース12内に、それの長さ方向に沿って収容され
るように配置されている。ケース12内に配置されたパ
ッチアンテナ1は、図6に符号12a、12bで示すよ
うに、家屋の屋根またはベランダ等に取り付けられる。
この場合、水平偏波を受信する場合、符号12aで示す
ように縦置きの状態で、即ち図1(a)に示すE面が水
平になるように配置される。垂直偏波を受信する場合、
符号12bで示すように横置きの状態で、即ち図1
(a)に示すE面が垂直になるように配置される。この
ようにケース12内に収容されているので、設置が容易
であり、かつ美観上も好ましい。
7に示す。第1の実施形態のパッチアンテナ1では、各
折り曲げパッチアンテナ素子6、8、10が一列に配置
されていたが、第2の実施形態のパッチアンテナ1aで
は、複数、例えば4つの折り曲げパッチアンテナ素子1
4、16、18、20が、複数列、例えば2列に配置さ
れている。これら折り曲げパッチアンテナ素子14、1
6、18、20も、それらの頂きが、受信しようとする
電波のE面とほぼ直交するようにE面に沿って折り曲げ
られている。各折り曲げパッチアンテナ素子14、1
6、18、20の共振周波数は、UHF帯の受信周波数
帯内にそれぞれ離れて存在するように、その各部の寸法
が選択されている。このパッチアンテナ1aも、図示し
ないケース内に収容されて、屋根やベランダ等に配置さ
れる。この場合、今、図7において、E面が各折り曲げ
パッチアンテナ素子14、16、18、20の頂きに直
交するように、即ち水平面内にE面が位置すると、水平
偏波を受信することができる。垂直偏波を受信する場合
には、図7に示す状態から90度回転させればよい。
アンテナ素子を使用し、第2の実施形態では4個の折り
曲げパッチアンテナ素子を使用したが、これに限ったも
のではなく、より多くの数の折り曲げパッチアンテナ素
子を一列または複数列に配置することができる。この場
合、各折り曲げパッチアンテナ素子の共振周波数は、異
なっていることが望ましいが、例えば利得を大きくする
ために同一共振周波数の折り曲げパッチアンテナ素子
が、一部含まれていてもよい。第1の実施形態では、各
折り曲げパッチアンテナ素子6、8、10の共振周波数
は、約60MHzずつ異なったものとしたが、必ずしも
これに限ったものではなく、余り共振周波数が離れた折
り曲げパッチアンテナ素子を合成したときには帯域全体
の利得が低下するので、このような利得の低下が生じな
いような程度、例えば40MHz乃至80MHz程度離
して、共振周波数を設定すればよい。さらに、第1及び
第2の実施携帯では、折り曲げパッチアンテナ素子を用
いたが、これらに代えて、平面型のパッチアンテナ素子
を用いてもよい。但し、各平面型のパッチアンテナ素子
の共振周波数は、異なったものとする。また、上記の第
1及び第2の実施形態では、受信周波数帯をUHF帯と
したが、これに限ったものではなく、例えばVHF帯や
SHF帯とすることもできる。
チアンテナ素子の共振周波数を異ならせたものとしてい
るので、広帯域のパッチアンテナを得ることができる。
特に、パッチアンテナ素子を折り曲げパッチアンテナ素
子としているので、更に広帯域のパッチアンテナを得る
ことができる上に、小型化することができる。このよう
な折り曲げパッチアンテナ素子を備えるパッチアンテナ
を、ケースに収容しているので、水平偏波及び垂直偏波
のいずれでも選択して受信することができる。
視図、平面図及び側面図である。
パッチアンテナ素子の利得対周波数特性図である。
低周波用及び同高周波用の利得対周波数特性図である。
を構成している各パッチアンテナ素子の反射損対周波数
特性図である。
の斜視図である。
示す図である。
る。
Claims (3)
- 【請求項1】 同一の送受信周波数帯に互いに異なる共
振周波数を有する複数のパッチアンテナ素子をアレー状
に配列したパッチアンテナ。 - 【請求項2】 請求項1記載のパッチアンテナにおい
て、前記各パッチアンテナ素子は、これらが送受信しよ
うとする電波のE面に沿って折り曲げられている折り曲
げパッチアンテナ素子であるパッチアンテナ。 - 【請求項3】 請求項2記載のパッチアンテナにおい
て、前記各折り曲げパッチアンテナ素子を内部に収容
し、前記E面が水平または垂直面にほぼ位置するように
取り付け可能なケースを有するパッチアンテナ。
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