JP2002009538A - Planar antenna - Google Patents

Planar antenna

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JP2002009538A
JP2002009538A JP2000193194A JP2000193194A JP2002009538A JP 2002009538 A JP2002009538 A JP 2002009538A JP 2000193194 A JP2000193194 A JP 2000193194A JP 2000193194 A JP2000193194 A JP 2000193194A JP 2002009538 A JP2002009538 A JP 2002009538A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a small-sized planar antenna that has excellent axial ratio characteristics over a wide frequency range. SOLUTION: The antenna having a feeding point at an impedance matching point of a radiation electrode in two axial directions formed on the surface of a dielectric board is mounted on a 2-layer wiring board provided with a 90 deg. phase adjusting circuit and ports. The 90 deg. phase adjusting circuit consisting of a closed conductor pattern, a port connected to the antenna drawn out to the inside and a port connected to a coaxial line are formed to the printed circuit board, and the 90 deg. phase adjusting circuit is contained to the rear side of the antenna.

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、小型で、広い周波
数範囲にわたって良好な(低い)軸比特性を有する円偏
波平面アンテナに係るもので、誘電体平面アンテナと90
°位相調整回路(以下90°ハイブリッドという)を用い
て構成されるものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a circularly polarized planar antenna having a small size and excellent (low) axial ratio characteristics over a wide frequency range.
It is configured using a phase adjustment circuit (hereinafter referred to as a 90 ° hybrid).

【0002】[0002]

【従来の技術】パッチ電極を用いた従来の誘電体平面ア
ンテナによる円偏波アンテナは1点給電が主で、良軸比
を呈する周波数範囲は狭かった。GPSは中心周波数が
1575.42MHzで±1.023MHzの周波数範囲で比帯域幅は0.13
%と狭く、良軸比の周波数範囲を広くする必要はない。
したがって、1点給電のマイクロストリップ円偏波アン
テナで問題がなかった。
2. Description of the Related Art A conventional circularly polarized antenna using a dielectric planar antenna using a patch electrode mainly supplies power at one point, and the frequency range in which a good axis ratio is exhibited is narrow. GPS has a center frequency
1575.42MHz ± 1.023MHz frequency range with 0.13 fractional bandwidth
%, It is not necessary to widen the frequency range of the good axis ratio.
Therefore, there was no problem with the microstrip circularly polarized antenna fed by one point.

【0003】しかし、通信・放送に利用される周波数が
高くなって、例えば2450MHz±50MHzのISMバンドを用
いる無線LANでは、比帯域幅が4.1%になり、良軸比−
周波数範囲を広くする必要がある。
[0003] However, the frequency used for communication / broadcasting has become higher. For example, in a wireless LAN using the ISM band of 2450 MHz ± 50 MHz, the relative bandwidth becomes 4.1%, and
It is necessary to widen the frequency range.

【0004】従来90°ハイブリッドを用いた円偏波アン
テナは、1素子のみを用いる用途に使用されることが少
なく、高利得で狭指向性アンテナを得るために図11に示
したような配列構成のアンテナで放射電極と90°ハイブ
リッドを、図10に示したように、同一平面に構成するこ
とが多く、放射電極パッチよりも90°ハイブリッドの方
が広い面積を有するようになり、小型化には向いていな
かった。
Conventionally, a circularly polarized antenna using a 90 ° hybrid is rarely used for an application using only one element, and is arranged as shown in FIG. As shown in Fig. 10, the radiation electrode and the 90 ° hybrid are often configured on the same plane, and the 90 ° hybrid has a larger area than the radiation electrode patch. Was not suitable.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、2450MHz帯
の無線LANだけでなく、5150〜5250MHz帯無線LAN
および5250〜5350MHz無線アクセス、5795〜5845MHz帯E
TCや衛星ディジタル放送などの、良軸比を広帯域にわ
たって必要とする通信に用いることのできる小型の円偏
波平面アンテナを提供するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is not limited to a 2450 MHz band wireless LAN, but also a 5150 to 5250 MHz band wireless LAN.
And 5250-5350MHz wireless access, 5975-5845MHz band E
An object of the present invention is to provide a small circularly polarized plane antenna that can be used for communication requiring a good axis ratio over a wide band, such as TC and satellite digital broadcasting.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、誘電体平面ア
ンテナと90°ハイブリッドを重ねて配置して、誘電体平
面アンテナの裏面に90°ハイブリッドが収容される構造
を採用することによって、上記の課題を解決するもので
ある。また、その90°ハイブリッドと同軸線、並びにア
ンテナとの接続構造を改良することによって、さらにそ
の特性の改善を図るものである。
According to the present invention, a dielectric planar antenna and a 90 ° hybrid are arranged one on top of the other, and a 90 ° hybrid is accommodated on the back surface of the dielectric planar antenna. It is intended to solve the problem. Further, by improving the connection structure between the 90 ° hybrid, the coaxial line, and the antenna, the characteristics are further improved.

【0007】すなわち、誘電体基板上の正方形の導体パ
ターンの直交する2軸方向の共振モードを用い、対向す
る辺の中点を結ぶ線上の50Ω整合点にそれぞれ給電点
を有する誘電体平面アンテナ素子と、1周1波長の閉じ
た導体パターンに接続される、それぞれの給電点に接続
される2つのポートと、送信または受信系回路に接続さ
れる2つの同軸線接続側ポートを具えた90°ハイブリ
ッドを具えた平面アンテナにおいて、上記90°ハイブ
リッドは、2層以上の配線基板に構成され、給電点に接
続される2つのポートが、閉じた導体パターンの内側に
引き出され、アースパターンが閉じた導体パターンを囲
んで形成され、上記内側に引き出された導体パターンが
誘電体平面アンテナの給電点と接続され、上記閉じた導
体パターンのポートおよびアースパターンがそれぞれ同
軸線の芯線と外線に接続され、90°ハイブリッドが誘
電体平面アンテナ素子の裏面に配置されたことに特徴を
有するものである。
That is, a dielectric planar antenna element having a feed point at each of 50Ω matching points on a line connecting the midpoints of opposing sides, using resonance modes in two orthogonal axes of a square conductor pattern on a dielectric substrate. 90 ° having two ports connected to respective feeding points connected to a closed conductor pattern of one wavelength and one wavelength, and two coaxial line connection ports connected to a transmission or reception circuit. In the planar antenna provided with the hybrid, the 90 ° hybrid is formed on a wiring board having two or more layers, and two ports connected to the feeding point are drawn inside the closed conductor pattern, and the ground pattern is closed. The conductor pattern formed around the conductor pattern and drawn inward is connected to the feed point of the dielectric planar antenna, and the port and the port of the closed conductor pattern are formed. Fine earth pattern are connected to the core wire and the external line of the coaxial line respectively, and it has the characteristics that the 90 ° hybrid is disposed on the rear surface of the dielectric plane antenna element.

【0008】誘電体基板上の正方形の導体パターンの直
交する2軸方向の共振モードを用い、対向する辺の中点
を結ぶ線上の50Ω整合点にそれぞれ給電点を有する誘
電体平面アンテナ素子と、1周1波長の閉じた導体パタ
ーンに接続される、それぞれの給電点に接続される2つ
のポートと、送信または受信系回路に接続される2つの
同軸線接続側ポートを具えた90°ハイブリッドを具え
た平面アンテナにおいて、上記90°ハイブリッドは、
ほぼ正方形の配線基板に構成され、給電点に接続される
2つのポートが、閉じた導体パターンの内側に引き出さ
れ、アースパターンが閉じた導体パターンを囲んで形成
され、上記内側に引き出された導体パターンが誘電体平
面アンテナの給電点と接続され、上記閉じた導体パター
ンのポートおよびアースパターンがそれぞれ配線基板の
角の位置で同軸線に接続され、90°ハイブリッドが誘
電体平面アンテナ素子の裏面に配置されたことに特徴を
有するものである。
A dielectric planar antenna element having a feed point at each of the 50Ω matching points on a line connecting the midpoints of the opposing sides, using resonance modes in two orthogonal directions of a square conductor pattern on a dielectric substrate; A 90 ° hybrid with two ports connected to each feed point connected to a closed conductor pattern of one wavelength and one wavelength and two coaxial line connection ports connected to a transmission or reception system circuit In the provided planar antenna, the 90 ° hybrid is
The two conductors formed on the substantially square wiring board and connected to the feeding point are drawn out inside the closed conductor pattern, the ground pattern is formed surrounding the closed conductor pattern, and the conductor drawn out inside is closed. The pattern is connected to the feeding point of the dielectric planar antenna, the port of the closed conductor pattern and the ground pattern are respectively connected to the coaxial lines at the corners of the wiring board, and the 90 ° hybrid is connected to the back surface of the dielectric planar antenna element. It is characterized by being arranged.

【0009】更に、誘電体基板上の正方形の導体パター
ンの直交する2軸方向の共振モードを用い、対向する辺
の中点を結ぶ線上の50Ω整合点にそれぞれ給電点を有
する誘電体平面アンテナ素子と、1周1波長の閉じた導
体パターンに接続される、それぞれの給電点に接続され
る2つのポートと、送信または受信系回路に接続される
2つの同軸線接続側ポートを具えた90°ハイブリッド
を具えた平面アンテナにおいて、上記90°ハイブリッ
ドは、正方形の配線基板に構成され、給電点に接続され
る2つのポートが、閉じた導体パターンの配線基板の角
の位置から内側に引き出され、アースパターンが閉じた
導体パターンを囲んで形成され、上記内側に引き出され
たポートの導体パターンが誘電体平面アンテナの給電点
と接続され、上記閉じた導体パターンおよびアースパタ
ーンがそれぞれ配線基板の角の位置で同軸線の芯線と外
線に接続され、給電点、同軸線に接続されない上記90°
ハイブリッドの端子は、配線基板に形成された導体パタ
ーンによるインピーダンス素子を介してアースパターン
と接続され、90°ハイブリッドが誘電体平面アンテナ
素子の裏面に配置されたことに特徴を有するものであ
る。
Further, a dielectric planar antenna element having a feed point at each of 50Ω matching points on a line connecting the midpoints of opposing sides, using resonance modes in two orthogonal directions of a square conductor pattern on a dielectric substrate. And two ports connected to the respective feeding points connected to a closed conductor pattern of one wavelength and one wavelength, and connected to a transmission or reception system circuit.
In a planar antenna provided with a 90 ° hybrid having two coaxial line connection-side ports, the 90 ° hybrid is formed on a square wiring board, and two ports connected to a feeding point have a closed conductor pattern. The wiring pattern is drawn inward from the corner position of the wiring board, the ground pattern is formed surrounding the closed conductor pattern, the conductor pattern of the port drawn out inward is connected to the feeding point of the dielectric planar antenna, and the closed The conductor pattern and the ground pattern are connected to the core wire and the outer wire of the coaxial line at the corners of the wiring board, respectively, and are not connected to the feeding point and the coaxial line.
The hybrid terminal is connected to an earth pattern via an impedance element formed of a conductor pattern formed on a wiring board, and is characterized in that a 90 ° hybrid is arranged on the back surface of a dielectric planar antenna element.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】本発明による平面アンテナの構成
要素は、次のものである。正方形または円形のパッチで
構成され、2軸方向の整合点に2つの給電点を具えた放
射電極を有する誘電体平面アンテナ、片面の導体がアン
テナのグラウンド電極となり、もう一方の表面に90°ハ
イブリッドとそのポートとなる導体パターン、それらを
囲むアースパターンが形成された2層の配線基板、そし
て90°ハイブリッドのポートとアースパターンに接続さ
れる同軸線、である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The components of a planar antenna according to the present invention are as follows. A dielectric planar antenna that consists of a square or circular patch and has a radiating electrode with two feed points at the biaxial matching points, a conductor on one side serves as the antenna ground electrode, and a 90 ° hybrid on the other surface And a two-layer wiring board on which a ground pattern surrounding them is formed, and a coaxial line connected to the 90 ° hybrid port and the ground pattern.

【0011】同軸線の引き出しを配線基板の対角線方向
とする構造を採用したり、同軸線あるいはアンテナと接
続しないポートとの整合接続を配線基板のパターンで実
現して、特性を更に改善するものである。
A structure in which a coaxial line is drawn out in a diagonal direction of the wiring board or a matching connection with a port not connected to a coaxial line or an antenna is realized by a pattern of the wiring board to further improve the characteristics. is there.

【0012】[0012]

【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.

【0013】図1は本発明の実施例を示す、(A)は平
面図、(B)は正面図である。アンテナ素子11は、2450
MHzの中心周波数で帯域幅を100MHzとする場合、誘電率8
の26mm角で厚さが6mmの誘電体基板の表面に20mm角のパ
ッチ12を形成したものである。パッチの直交する角辺の
中心線上の2つの50Ω点に各1本の給電ピンが挿通さ
れ、X方向とY方向の偏波軸が直交する2つの独立したマ
イクロストリップアンテナから構成されるものである。
1A and 1B show an embodiment of the present invention. FIG. 1A is a plan view and FIG. 1B is a front view. Antenna element 11 is 2450
For a 100 MHz bandwidth at a center frequency of MHz, the dielectric constant is 8
A 20 mm square patch 12 is formed on the surface of a 26 mm square dielectric substrate having a thickness of 6 mm. One feed pin is inserted into each of the two 50Ω points on the center line of the orthogonal sides of the patch, and consists of two independent microstrip antennas whose polarization axes in the X and Y directions are orthogonal. is there.

【0014】配線基板14は片側の面は、アンテナ素子の
給電ピンの位置にクリアランスをとる外は全面をグラウ
ンドパターンとし、アンテナ素子のグラウンド導体とす
る。給電は後に説明する90°ハイブリッドを介して行う
が、外部回路との接続は同軸線17を介して行う。
The wiring board 14 has a ground pattern on one side, except that a clearance is provided at the position of the feed pin of the antenna element, and a ground conductor for the antenna element. Power is supplied via a 90 ° hybrid described later, but connection to an external circuit is performed via a coaxial cable 17.

【0015】図2は、配線基板の1例を示す平面図であ
る。2層の配線基板24の片面に形成する導体パターンの
例を示すものである。1周が1波長で、90°ごとに特性
インピーダンスが35.4Ωと50Ωに変えられた1周70.4mm
(直径約22.4mm)の角が円形でその間が直線の90°ハイ
ブリッドの導体パターン25を形成したものである。これ
らの周囲はアースパターン26で囲まれる。
FIG. 2 is a plan view showing an example of the wiring board. 3 shows an example of a conductor pattern formed on one surface of a two-layer wiring board 24. FIG. One circumference is one wavelength, and the characteristic impedance is changed to 35.4Ω and 50Ω every 90 °.
A 90 ° hybrid conductor pattern 25 having a circular (diameter of about 22.4 mm) corner and a straight line between the corners is formed. These are surrounded by a ground pattern 26.

【0016】1つの50Ωのアーム部分の両端より閉じた
パターン25の内側に特性インピーダンスが50オームの2
本の長さの等しい導体パターン28を引き出す。この導体
パターン28はアンテナ素子の給電点に対応する位置まで
形成され、ピンで放射電極と接続される。
The inside of a pattern 25 closed from both ends of one 50Ω arm portion has a characteristic impedance of 50 ohms.
The conductor patterns 28 having the same length are drawn out. The conductor pattern 28 is formed up to a position corresponding to the feeding point of the antenna element, and is connected to the radiation electrode with a pin.

【0017】他の50Ωのアームの両端の一方は50オーム
の特性インピーダンスで図示しない同軸線に接続され
る。すなわち、50Ωのアームの一端が同軸線の芯線と接
続され、アースパターンが同軸線の外線に接続される。
もう一方の端部はアースパターン26とやはり50Ωの整合
インピーダンスで接続される。通常、チップ抵抗をはん
だ付けして所定のインピーダンスに合わせ込んでいる。
アースパターン26は対向面の全面グラウンドパターンと
スルーホール等で接続しておく。
One of both ends of the other 50Ω arm is connected to a coaxial line (not shown) with a characteristic impedance of 50 ohms. That is, one end of the 50Ω arm is connected to the core of the coaxial line, and the ground pattern is connected to the outer line of the coaxial line.
The other end is connected to the ground pattern 26 also with a matching impedance of 50Ω. Usually, a chip resistor is soldered to a predetermined impedance.
The ground pattern 26 is connected to the entire ground pattern on the opposing surface by through holes or the like.

【0018】2点給電円偏波アンテナの良軸比−周波数
特性が良いのは以下の理由である。正方形の放射パター
ンはX方向とY方向と2つの直交するアンテナとして共
振し、中心周波数の近傍の周波数では、円偏波に対して
X方向共振で誘起される受信電力、およびY方向共振で
誘起される受信電力は等しく、両者の比をデシベルで表
わした軸比は低い良好な値を示す。受信出力を取り出す
ためにX、Y各辺の中心の垂線上に50Ωの給電点がある
2点給電マイクロストリップアンテナの出力を、入力2ポ
ート、出力2ポートの90°ハイブリッドで合成すると、
出力ポートの一端には右旋偏波出力が得られ、他端には
左旋偏波出力が得られる。
The good axis ratio-frequency characteristic of the two-point feeding circularly polarized antenna is good for the following reason. The square radiation pattern resonates as two orthogonal antennas in the X and Y directions. At frequencies near the center frequency, the received power induced by the X direction resonance and the Y direction induced resonance with respect to the circularly polarized wave. The received powers are equal, and the axis ratio, which expresses the ratio between the two in decibels, shows a low good value. There is a 50Ω feed point on the vertical line at the center of each side of X and Y to extract the reception output
When the output of a two-point feeding microstrip antenna is combined with a 90 ° hybrid of two input ports and two output ports,
A right-handed polarization output is obtained at one end of the output port, and a left-handed polarization output is obtained at the other end.

【0019】図2に示した配線基板を用いて、給電基板
24の辺の中央部に同軸線を接続しそのまま中央部から引
き出したときの周波数帯幅の端での放射角ごとの軸比と
中心周波数での放射角ごとの軸比特性を図3に示す。す
なわち、同軸線の芯線を辺の中心線の位置で辺に垂直の
方向に引き出した時のものである。棒長が長いほど軸比
が悪いことを示している。この場合、軸比は十分とは言
えない。
Using the wiring substrate shown in FIG.
Figure 3 shows the axial ratio for each radiation angle at the end of the frequency bandwidth and the axial ratio for each radiation angle at the center frequency when a coaxial cable is connected to the center of the 24 side and pulled out from the center as it is. . In other words, this is a case where the core wire of the coaxial wire is drawn out in the direction perpendicular to the side at the position of the center line of the side. The longer the rod length, the worse the axial ratio. In this case, the axial ratio is not sufficient.

【0020】同軸線のアームとの接続位置は図2に示し
た例と同じとし、外部への引き出し位置を配線基板の対
角線方向としたときの特性を図4に示す。このように、
引き出し方向を変えるだけで軸比を改善できる。
FIG. 4 shows the characteristics when the connection position of the coaxial line to the arm is the same as that in the example shown in FIG. 2 and the position to be pulled out to the outside is the diagonal direction of the wiring board. in this way,
The axial ratio can be improved simply by changing the drawing direction.

【0021】図5は、本発明の他の実施例を示す平面図
で、90°ハイブリッドの形状を変えたものである。この
例では、90°ハイブリッドパターン55は正方形の配線基
板の対角線上にアームの接続点が位置するように配置さ
れ、50Ωのアームの両端から内側にアンテナ素子の給電
点に対応する位置まで50Ωの長さの等しい導体パターン
58が形成されている。
FIG. 5 is a plan view showing another embodiment of the present invention, in which the shape of a 90 ° hybrid is changed. In this example, the 90 ° hybrid pattern 55 is arranged so that the connection point of the arm is located on the diagonal line of the square wiring board, and from the both ends of the 50Ω arm to the position corresponding to the feeding point of the antenna element inside from both ends of the 50Ω arm. Conductor patterns of equal length
58 are formed.

【0022】図6は、図5に示した90°ハイブリッドと
同軸線との接続構造を示すもので、90°ハイブリッドパ
ターン65の接続点から外側に引き出したパターンに同軸
線67の芯線を接続し、アースパターン66に外線を接続し
たものである。このように、角部で引き出すことによっ
てグラウンド板のサイズがX方向、Y方向で等価な寸法
になり、この結果軸比−周波数範囲が拡大する。
FIG. 6 shows a connection structure between the 90 ° hybrid and the coaxial line shown in FIG. 5. The core of the coaxial line 67 is connected to a pattern drawn outward from the connection point of the 90 ° hybrid pattern 65. , And an external line is connected to the ground pattern 66. In this manner, the size of the ground plate becomes equal in the X direction and the Y direction by being pulled out at the corners, and as a result, the axial ratio-frequency range is expanded.

【0023】誘電体アンテナ素子の誘電率でアンテナ素
子のサイズが決まり、また配線基板の誘電率で90°ハイ
ブリッドパターンのサイズがきまる。配線基板の誘電率
を実効的にアンテナ素子の基板の誘電率の40%〜130%
にすれば、アンテナ素子の裏面に90°ハイブリッドのパ
ターンを収容することができる。
The size of the antenna element is determined by the dielectric constant of the dielectric antenna element, and the size of the 90 ° hybrid pattern is determined by the dielectric constant of the wiring board. Effectively reduces the permittivity of the wiring board to 40% to 130% of the permittivity of the antenna element board
By doing so, a 90 ° hybrid pattern can be accommodated on the back surface of the antenna element.

【0024】90°ハイブリッドの入力ポートは互いに直
交するアンテナの給電点に接続されるが、受信または送
信回路に接続されるポート対は通常片側のみを使用す
る。不使用ポートを開放のままとすると、図7に示した
ように、中心周波数では軸比がよいが、±50MHzでは整
合が大きく乱れて特性が劣化する。これを50Ωで整合を
とると、図8に示したように、広帯域で軸比が良好とな
る。
The input ports of the 90 ° hybrid are connected to the feed points of the antennas which are orthogonal to each other, but usually only one port pair is connected to the receiving or transmitting circuit. If the unused port is left open, as shown in FIG. 7, the axial ratio is good at the center frequency, but at ± 50 MHz, the matching is greatly disturbed and the characteristics deteriorate. If this is matched with 50Ω, the axial ratio becomes good over a wide band as shown in FIG.

【0025】整合をとるために抵抗を接続する場合には
マウントの工程が必要となり、はんだ印刷−マウント−
リフローの工程が付加されることになる。これを使用す
る周波数で50Ωのインピ−ダンスとなるような導体パタ
ーンで置きかえられれば製造工数を減少させることがで
きる。
When a resistor is connected for matching, a mounting process is required, and solder printing-mounting-
A reflow process will be added. If this can be replaced with a conductor pattern that gives an impedance of 50Ω at the frequency used, the number of manufacturing steps can be reduced.

【0026】そこで、ミアンダの導体パターンを90°ハ
イブリッドの形成時に作りこむことが考えられる。例え
ば2.45GHzで50Ωになるためには、L=Z/(2πf)の
関係から3.3nHのインダクタンスを形成すればよい。図
9は90°ハイブリッドの接続点とアースパターン間に
ミアンダの導体パターン99を形成した例である。
Therefore, it is conceivable that a meandering conductor pattern is formed at the time of forming a 90 ° hybrid. For example, to obtain 50Ω at 2.45 GHz, an inductance of 3.3 nH may be formed from the relationship of L = Z / (2πf). FIG. 9 shows an example in which a meandering conductor pattern 99 is formed between a 90 ° hybrid connection point and a ground pattern.

【0027】これまでの説明は正方形のアンテナ素子の
例を用いて行ったが、アンテナ素子は円形であってもよ
い。また、90°ハイブリッドを構成する配線基板は3層
以上のものを用いてトリプレート構成としてもよい。な
お、同軸線の代りに、部分グラウンド導体と反対面のマ
イクロストリップ線路を用い、マイクロストリップ線路
をハイブリッドポートに接続するようにしてもよい。
Although the above description has been made using the example of a square antenna element, the antenna element may be circular. Further, the wiring board constituting the 90 ° hybrid may have a triplate structure using three or more layers. Note that a microstrip line opposite to the partial ground conductor may be used instead of the coaxial line, and the microstrip line may be connected to the hybrid port.

【0028】[0028]

【発明の効果】本発明によれば、アンテナ素子の裏面に
90°ハイブリッドを収容することができるので、極めて
小型の平面アンテナが得られる。
According to the present invention, on the back surface of the antenna element,
Since a 90 ° hybrid can be accommodated, a very small planar antenna can be obtained.

【0029】また、同軸線の引き出し方向を配線基板の
対角線方向とすることによって、良好な軸比が広い周波
数帯にわたって得ることができ、広い範囲の良軸比が要
求される通信に適した平面アンテナが得られる。
Further, by setting the coaxial line extending direction to the diagonal direction of the wiring board, a good axial ratio can be obtained over a wide frequency band, and a plane suitable for communication requiring a wide range of a good axial ratio. An antenna is obtained.

【0030】更に、整合を得るインピーダンスを90°ハ
イブリッドと一体に、かつ同時に形成できるので、製造
工数が少なく、信頼性も高い平面アンテナが得られる。
Furthermore, since the impedance for obtaining the matching can be formed integrally and simultaneously with the 90 ° hybrid, a planar antenna with a small number of manufacturing steps and high reliability can be obtained.

【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(A)は平面図、
(B)は正面図
FIG. 1A is a plan view showing an embodiment of the present invention,
(B) is a front view

【図2】 本発明に用いる配線基板の1例の平面図FIG. 2 is a plan view of an example of a wiring board used in the present invention.

【図3】 本発明による平面アンテナの特性の説明図FIG. 3 is an explanatory diagram of characteristics of the planar antenna according to the present invention.

【図4】 本発明による平面アンテナの特性の説明図FIG. 4 is an explanatory diagram of characteristics of the planar antenna according to the present invention.

【図5】 本発明に用いる配線基板の1例の平面図FIG. 5 is a plan view of an example of a wiring board used in the present invention.

【図6】 本発明の実施例の部分平面図FIG. 6 is a partial plan view of an embodiment of the present invention.

【図7】 本発明による平面アンテナの特性の説明図FIG. 7 is an explanatory diagram of characteristics of the planar antenna according to the present invention.

【図8】 本発明による平面アンテナの特性の説明図FIG. 8 is an explanatory diagram of characteristics of the planar antenna according to the present invention.

【図9】 本発明の実施例の部分平面図FIG. 9 is a partial plan view of an embodiment of the present invention.

【図10】 従来の平面アンテナの平面図FIG. 10 is a plan view of a conventional planar antenna.

【図11】 従来の平面アンテナの平面図FIG. 11 is a plan view of a conventional planar antenna.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11:アンテナ素子 14、24:配線基板 25、55、65:90°ハイブリッド 26、66:アースパターン 17、67:同軸線 11: Antenna element 14, 24: Wiring board 25, 55, 65: 90 ° hybrid 26, 66: Earth pattern 17, 67: Coaxial line

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 誘電体基板上の正方形の導体パターンの
直交する2軸方向の共振モードを用い、対向する辺の中
点を結ぶ線上の50Ω整合点にそれぞれ給電点を有する
誘電体平面アンテナ素子と、 1周1波長の閉じた導体パターンに接続される、それぞ
れの給電点に接続される2つのポートと、送信または受
信系回路に接続される2つの同軸線接続側ポートを具え
た90°ハイブリッドを具えた平面アンテナにおいて、 上記90°ハイブリッドは、2層以上の配線基板に構成
され、給電点に接続される2つのポートが閉じた導体パ
ターンの内側に引き出され、アースパターンが閉じた導
体パターンを囲んで形成され、 上記内側に引き出された導体パターンが誘電体平面アン
テナの給電点と接続され、上記閉じた導体パターンのポ
ートおよびアースパターンがそれぞれ同軸線の芯線と外
線に接続され、 90°ハイブリッドが誘電体平面アンテナ素子の裏面に
配置されたことを特徴とする平面アンテナ。
1. A dielectric planar antenna element having a feed point at each of 50Ω matching points on a line connecting midpoints of opposing sides, using resonance modes in two orthogonal directions of a square conductor pattern on a dielectric substrate. 90 ° having two ports connected to respective power supply points connected to a closed conductor pattern of one wavelength and one wavelength, and two coaxial line connection ports connected to a transmission or reception system circuit. In the planar antenna provided with the hybrid, the 90 ° hybrid is formed on a wiring board having two or more layers, and two ports connected to the feed point are drawn out of the conductor pattern in which the port is closed, and the ground pattern is closed. The conductor pattern formed around the pattern and drawn inward is connected to a feeding point of the dielectric planar antenna, and the port of the closed conductor pattern and the ground are provided. Turn is connected to the core wire and the external line of the coaxial line respectively, a planar antenna, characterized in that the 90 ° hybrid is disposed on the rear surface of the dielectric plane antenna element.
【請求項2】 前記配線基板は2層配線基板であり、9
0°ハイブリッドが形成された表面の裏面が誘電体平面
アンテナ素子のグラウンド導体となる請求項1記載の平
面アンテナ。
2. The wiring board according to claim 1, wherein the wiring board is a two-layer wiring board.
2. The planar antenna according to claim 1, wherein the back surface of the surface on which the 0 ° hybrid is formed serves as a ground conductor of the dielectric planar antenna element.
【請求項3】 前記配線基板の誘電率が前記誘電体平面
アンテナ素子の誘電体の誘電率の40%〜130%である請
求項1または請求項2記載の平面アンテナ。
3. The planar antenna according to claim 1, wherein the dielectric constant of the wiring substrate is 40% to 130% of the dielectric constant of the dielectric of the dielectric planar antenna element.
【請求項4】 誘電体基板上の正方形の導体パターンの
直交する2軸方向の共振モードを用い、対向する辺の中
点を結ぶ線上の50Ω整合点にそれぞれ給電点を有する
誘電体平面アンテナ素子と、 1周1波長の閉じた導体パターンに接続される、それぞ
れの給電点に接続される2つのポートと、送信または受
信系回路に接続される2つの同軸線接続側ポートを具え
た90°ハイブリッドを具えた平面アンテナにおいて、 上記90°ハイブリッドは、ほぼ正方形の配線基板に構
成され、給電点に接続される2つのポートが閉じた導体
パターンの内側に引き出され、アースパターンが閉じた
導体パターンを囲んで形成され、 上記内側に引き出された導体パターンが誘電体平面アン
テナの給電点と接続され、上記閉じた導体パターンのポ
ートおよびアースパターンがそれぞれ配線基板の角の位
置で同軸線に接続され、 90°ハイブリッドが誘電体平面アンテナ素子の裏面に
配置されたことを特徴とする平面アンテナ。
4. A dielectric planar antenna element having a feed point at each of 50Ω matching points on a line connecting midpoints of opposing sides using resonance modes in two orthogonal axes of a square conductor pattern on a dielectric substrate. 90 ° having two ports connected to respective power supply points connected to a closed conductor pattern of one wavelength and one wavelength, and two coaxial line connection ports connected to a transmission or reception system circuit. In the planar antenna provided with the hybrid, the 90 ° hybrid is formed on a substantially square wiring board, and two ports connected to the feeding point are drawn out of the closed conductor pattern, and the ground pattern is closed. And the conductor pattern drawn inward is connected to the feeding point of the dielectric planar antenna, and the port and the electrode of the closed conductor pattern are formed. Scan pattern is connected to the coaxial line at a position of the corner of each wiring board, the planar antenna, characterized in that the 90 ° hybrid is disposed on the rear surface of the dielectric plane antenna element.
【請求項5】 誘電体基板上の正方形の導体パターンの
直交する2軸方向の共振モードを用い、対向する辺の中
点を結ぶ線上の50Ω整合点にそれぞれ給電点を有する
誘電体平面アンテナ素子と、 1周1波長の閉じた導体パターンに接続される、それぞ
れの給電点に接続される2つのポートと、送信または受
信系回路に接続される2つの同軸線接続側ポートを具え
た90°ハイブリッドを具えた平面アンテナにおいて、 上記90°ハイブリッドは、ほぼ正方形の配線基板に構
成され、給電点に接続される2つのポートが閉じた導体
パターンの配線基板の角の位置から内側に引き出され、
アースパターンが閉じた導体パターンを囲んで形成さ
れ、 上記内側に引き出されたポートの導体パターンが誘電体
平面アンテナの給電点と接続され、上記閉じたポートの
導体パターンおよびアースパターンがそれぞれ配線基板
の角の位置で同軸線の芯線と外線に接続され、 90°ハイブリッドが誘電体平面アンテナ素子の裏面に
配置されたことを特徴とする平面アンテナ。
5. A dielectric planar antenna element having a feeding point at each of 50Ω matching points on a line connecting the midpoints of opposing sides, using resonance modes in two orthogonal axes of a square conductor pattern on a dielectric substrate. 90 ° having two ports connected to respective power supply points connected to a closed conductor pattern of one wavelength and one wavelength, and two coaxial line connection ports connected to a transmission or reception system circuit. In the planar antenna provided with the hybrid, the 90 ° hybrid is formed on a substantially square wiring board, and two ports connected to the feeding point are drawn inward from corners of the wiring board of the closed conductor pattern,
An earth pattern is formed surrounding the closed conductor pattern, the conductor pattern of the port drawn inward is connected to the feeding point of the dielectric planar antenna, and the conductor pattern and the earth pattern of the closed port are respectively connected to the wiring board. A planar antenna, wherein the 90 ° hybrid is connected to a core wire and an outer wire of a coaxial wire at a corner position, and the 90 ° hybrid is arranged on a back surface of the dielectric planar antenna element.
【請求項6】 前記配線基板は2層配線基板であり、9
0°ハイブリッドが形成された表面の裏面が誘電体平面
アンテナ素子のグラウンド導体となる請求項4または請
求項5記載の平面アンテナ。
6. The wiring board is a two-layer wiring board.
The planar antenna according to claim 4 or 5, wherein the back surface of the surface on which the 0 ° hybrid is formed serves as a ground conductor of the dielectric planar antenna element.
【請求項7】 前記配線基板の誘電率が前記誘電体平面
アンテナ素子の誘電体の誘電率の40%〜130%である請
求項4または請求項5記載の平面アンテナ。
7. The planar antenna according to claim 4, wherein a dielectric constant of the wiring board is 40% to 130% of a dielectric constant of the dielectric of the dielectric planar antenna element.
【請求項8】 誘電体基板上の正方形の導体パターンの
直交する2軸方向の共振モードを用い、対向する辺の中
点を結ぶ線上の50Ω整合点にそれぞれ給電点を有する
誘電体平面アンテナ素子と、 1周1波長の閉じた導体パターンに接続される、それぞ
れの給電点に接続される2つのポートと、送信または受
信系回路に接続される2つの同軸線接続側ポートを具え
た90°ハイブリッドを具えた平面アンテナにおいて、 上記90°ハイブリッドは、正方形の配線基板に構成さ
れ、給電点に接続される2つのポートが閉じた導体パタ
ーンの配線基板の角の位置から内側に引き出され、アー
スパターンが閉じた導体パターンを囲んで形成され、上
記内側に引き出されたポートの導体パターンが誘電体平
面アンテナの給電点と接続され、上記閉じた導体パター
ンおよびアースパターンがそれぞれ配線基板の角の位置
で同軸線の芯線と外線に接続され、給電点、同軸線に接
続されない上記90°ハイブリッドの端子は、配線基板に
形成された導体パターンによるインピーダンス素子を介
してアースパターンと接続され、90°ハイブリッドが
誘電体平面アンテナ素子の裏面に配置されたことを特徴
とする平面アンテナ。
8. A dielectric planar antenna element having a feed point at each of 50Ω matching points on a line connecting midpoints of opposing sides, using resonance modes in a biaxial direction orthogonal to a square conductor pattern on a dielectric substrate. 90 ° having two ports connected to respective power supply points connected to a closed conductor pattern of one wavelength and one wavelength, and two coaxial line connection ports connected to a transmission or reception system circuit. In the planar antenna provided with the hybrid, the 90 ° hybrid is formed on a square wiring board, and two ports connected to the feeding point are drawn inward from corners of the wiring board of the closed conductor pattern, and grounded. A pattern is formed surrounding the closed conductor pattern, and the conductor pattern of the port drawn inward is connected to a feed point of the dielectric planar antenna, and the closed conductor The pattern and the ground pattern are connected to the core wire and the outer wire of the coaxial line at the corner positions of the wiring board, respectively, and the power supply point, the terminal of the 90 ° hybrid not connected to the coaxial line, is an impedance element formed by a conductor pattern formed on the wiring board. Wherein the 90 ° hybrid is disposed on the back surface of the dielectric planar antenna element via a ground pattern.
【請求項9】 インピーダンス素子がインダクタンス素
子である請求項8記載の平面アンテナ。
9. The planar antenna according to claim 8, wherein the impedance element is an inductance element.
【請求項10】 前記配線基板は2層配線基板であり、
90°ハイブリッドが形成された表面の裏面が誘電体平
面アンテナ素子のグラウンド導体となる請求項8記載の
平面アンテナ。
10. The wiring board is a two-layer wiring board,
9. The planar antenna according to claim 8, wherein the back surface of the surface on which the 90 ° hybrid is formed serves as a ground conductor of the dielectric planar antenna element.
【請求項11】 前記配線基板の誘電率が前記誘電体平
面アンテナ素子の誘電体の誘電率の40%〜130%である
請求項8記載の平面アンテナ。
11. The planar antenna according to claim 8, wherein the dielectric constant of the wiring board is 40% to 130% of the dielectric constant of the dielectric of the dielectric planar antenna element.
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WO2020158212A1 (en) * 2019-02-01 2020-08-06 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 Antenna device and wireless communication device

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