JP2002344238A

JP2002344238A - 偏波共用平面アンテナ

Info

Publication number: JP2002344238A
Application number: JP2001145440A
Authority: JP
Inventors: Hisao Nakakita; 久雄中北; Takao Murata; 孝雄村田
Original assignee: Nippon Hoso Kyokai NHK; Japan Broadcasting Corp
Current assignee: Japan Broadcasting Corp
Priority date: 2001-05-15
Filing date: 2001-05-15
Publication date: 2002-11-29

Abstract

(57)【要約】【課題】簡易な構成で、周波数帯域が改善された偏波
共用平面アンテナを提供する。【解決手段】誘電体基板８上の面に、無給電パッチア
ンテナ素子１と、共平面給電型パッチアンテナ素子２
と、共平面給電型パッチアンテナ素子２に直交するモー
ドが励振される共平面給電型パッチアンテナ素子５と、
を設け、共平面給電型パッチアンテナ素子２及び５を無
給電パッチアンテナ素子１とそれぞれ空隙を介して電磁
結合するように配置する。この構成において、各給電線
３，６の端部のアンテナ端子４，７から各々独立した信
号を入力することにより、互いに直交する偏波の電波を
放射させることが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、偏波共用平面アン
テナに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、マイクロ波及びミリ波の電波を利
用する衛星放送，衛星通信や地上放送，地上通信に用い
られ、直交した偏波を同時に受信可能な偏波共用アンテ
ナとして、例えば実開平７−２５６０８号公報が開示す
るところのマイクロストリップアンテナが存在する。
（以下、従来技術１とする）この従来技術１において用いられているアンテナ素子の
構造を図９に示す。図９において、（ａ）はアンテナ素
子の上面図であり、（ｂ）は（ａ）で示したアンテナ素
子のＨ−Ｈ’断面図である。

【０００３】図９の（ａ）及び（ｂ）を参照すると、従
来技術１では、誘電体基板７５上でパッチアンテナ素子
７０の端部において空間的に直交する２つの給電点７
３，７４に給電線７２，７２を接続するよう構成されて
いる。このため、パッチアンテナ素子７０を励振する
と、互いに直交する２つのモードが独立に励振される構
成となっている。

【０００４】従って、従来技術１では、直交する２つの
偏波の電波を独立して放射することが可能となる。

【０００５】また、上記従来技術１と同様な構成を有す
るものとしては、実開平７−３９１１０号公報が開示す
るところの偏波面制御平面アンテナが存在する。（以
下、従来技術２とする）この従来技術２において用いられるアンテナ素子の構造
を図１０に示す。図１０において、（ａ）はアンテナ素
子の上面図であり、（ｂ）は（ａ）で示したアンテナ素
子のＩ−Ｉ’断面図である。

【０００６】図１０を参照すると、従来技術２では、ア
ンテナ素子の構造において、給電点７８，７９をパッチ
アンテナ素子７７の内部に設ける構成を有している。こ
のため、給電点７８，７９から給電プローブ８２を介し
てパッチアンテナ素子７７を励振すると、互いに直交す
る２つのモードが独立して励振される。

【０００７】このように、図９及び図１０で示した従来
技術１及び２では、簡単な構成で互いに直交する２つの
偏波を励振するよう構成されているため、偏波共用アン
テナのアンテナ素子として広く適用す得ることが可能で
ある。

【０００８】また、図１１は、上記従来技術１及び２で
例示したアンテナ素子に、周波数帯域を広げるための応
用を施した形態を示す図である。（（株）総合技術セン
ターが出版するところの「最新平面アンテナ技術」にお
ける３８９頁参照：以下、従来技術３という）また、図
１１において、（ａ）はアンテナ素子の上面図であり、
（ｂ）は（ａ）で示したアンテナ素子のＩ−Ｉ’断面図
である。

【０００９】図１１を参照すると、従来技術３では、パ
ッチアンテナ素子８４と、このパッチアンテナ素子８４
に電磁結合する無給電アンテナ素子８３と、を誘電体基
板８６を介して積層した構成としてある。ここで、パッ
チアンテナ素子８４と無給電パッチアンテナ素子８３と
の共振周波数が目的とする周波数帯域内で異なるように
設定すると、パッチアンテナ素子８４及び無給電パッチ
アンテナ素子８３それぞれの共振周波数で共振特性が得
られ、これにより周波数帯域が改善される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術１及び２で例示した偏波共用パッチアンテナ素子
では、周波数帯域が狭いという問題が存在する。

【００１１】一般的に、図９及び図１０に示すような偏
波共用パッチアンテナ素子の周波数帯域は、誘電体基板
の厚さ及び比誘電率で決定される。

【００１２】ここで、例えば図９に示す偏波共用パッチ
アンテナ素子において、誘電体基板７５として、比誘電
率が２．２で厚さが０．８ｍｍのテフロン（登録商標）
グラス基板を用いた場合の電磁界シミュレーション結果
を図８に示す。図８において、点線で描かれた曲線が、
図９で例示した偏波共用パッチアンテナ素子のリターン
ロス特性である。尚、本シミュレーションの結果は、比
誘電率が２．２で、厚さが０．８ｍｍのテフロングラス
基板を誘電体基板７５として用い、１辺の長さが７．７
ｍｍの偏波共用パッチアンテナ素子に対して行ったもの
である。

【００１３】図８を参照すると、本結果では、リターン
ロスが１０ｄＢ以上得られる周波数帯域が、１２ＧＨｚ
帯において約３００ＭＨｚとなる。また、偏波共用パッ
チアンテナ素子のリターンロス特性が１０ｄＢ以上得ら
れる周波数比帯域は、電磁界シミュレーションによると
３％以下となっている。

【００１４】従って、この偏波共用パッチアンテナ素子
を衛星放送の受信に用いる場合、この周波数帯域は現在
の放送衛星から送信される放送の周波数帯域（１１．７
〜１２．０ＧＨｚ）は満たすことができるが、放送衛星
より高い周波数帯域（１２．２５〜１２．７５ＧＨｚ）
を用いる通信衛星から送信される放送を含めて同一のア
ンテナ素子で受信することは困難となる。

【００１５】一方、図１１に示す従来技術３による偏波
共用パッチアンテナ素子では、結合共振器の複同調特性
の効果で周波数帯域が広がるため、上記のような問題を
解決することが可能となるが、パッチアンテナ素子８４
と無給電パッチアンテナ素子８３とを積層する構造のア
ンテナ素子の構成を適用するため、複数のパッチアンテ
ナ素子や誘電体基板を積層する必要があり、構造が複雑
とる問題が存在する。

【００１６】従って、本発明は、上記問題に鑑みなされ
たもので、簡易な構成で、周波数帯域が改善された偏波
共用平面アンテナを提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】係る目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、誘電体基板上の同一面上
に、１つの無給電パッチアンテナ素子と、互いに直交し
た偏波を励振する２つの共平面給電型パッチアンテナ素
子と、を空隙を介して配置したことを特徴としている。

【００１８】これにより、請求項１記載の発明では、簡
易な構成で、周波数帯域を改善することが可能となる。
即ち、広い周波数帯域の偏波共用平面アンテナを、歩留
りが高く、容易に製造することが可能となる。

【００１９】また、請求項２記載の発明は、誘電体基板
上の同一面上に、１つの無給電パッチアンテナ素子と、
互いに直交した偏波を励振する２つの共平面給電型パッ
チアンテナ素子と、を空隙を介して配置したことを特徴
としている。

【００２０】これにより、請求項２記載の発明では、簡
易な構成で、周波数帯域を改善することが可能となる。
即ち、広い周波数帯域の偏波共用平面アンテナを、歩留
りが高く、容易に製造することが可能となる。

【００２１】また、請求項３記載の発明は、誘電体基板
上の同一面上に、１つの無給電パッチアンテナ素子と、
互いに直交した偏波を励振する２つの片側短絡型パッチ
アンテナ素子と、を空隙を介して配置したことを特徴と
している。

【００２２】これにより、請求項３記載の発明では、簡
易な構成で、周波数帯域を改善することが可能となる。
即ち、広い周波数帯域の偏波共用平面アンテナを、歩留
りが高く、容易に製造することが可能となる。

【００２３】また、請求項４記載の発明は、誘電体基板
上の同一面上に、１つの共平面給電型偏波共用パッチア
ンテナ素子と、互いに直交した偏波を励振する２つの無
給電パッチアンテナ素子と、を空隙を介して配置したこ
とを特徴としている。

【００２４】これにより、請求項４記載の発明では、簡
易な構成で、周波数帯域を改善することが可能となる。
即ち、広い周波数帯域の偏波共用平面アンテナを、歩留
りが高く、容易に製造することが可能となる。

【００２５】また、請求項５記載の発明は、誘電体基板
上の同一面上に、１つの共平面給電型偏波共用パッチア
ンテナ素子と、互いに直交した偏波を励振する２つの片
側短絡型パッチアンテナ素子と、を空隙を介して配置し
たことを特徴としている。

【００２６】これにより、請求項５記載の発明では、簡
易な構成で、周波数帯域を改善することが可能となる。
即ち、広い周波数帯域の偏波共用平面アンテナを、歩留
りが高く、容易に製造することが可能となる。

【００２７】また、請求項６記載の発明では、誘電体基
板上の同一面上に、１つの背面給電型偏波共用パッチア
ンテナ素子と、互いに直交した偏波を励振する２つの無
給電パッチアンテナ素子と、を空隙を介して配置したこ
とを特徴としている。

【００２８】これにより、請求項６記載の発明では、簡
易な構成で、周波数帯域を改善することが可能となる。
即ち、広い周波数帯域の偏波共用平面アンテナを、歩留
りが高く、容易に製造することが可能となる。

【００２９】また、請求項７記載の発明は、誘電体基板
上の同一面上に、１つの背面給電型偏波共用パッチアン
テナ素子と、互いに直交した偏波を励振する２つの片側
短絡型無給電パッチアンテナ素子と、を空隙を介して配
置したことを特徴としている。

【００３０】これにより、請求項７記載の発明では、簡
易な構成で、周波数帯域を改善することが可能となる。
即ち、広い周波数帯域の偏波共用平面アンテナを、歩留
りが高く、容易に製造することが可能となる。

【００３１】

【発明の実施の形態】〔本発明の特徴〕本発明は、マイ
クロ波及びミリ波の電波を利用する衛星放送，衛星通信
や地上放送，地上通信に用い、直交した偏波を同時に励
振できる偏波共用アンテナに関するもので、同一の誘電
体基板上に１つの無給電パッチアンテナ素子と無給電パ
ッチアンテナ素子の端部に誘電体基板上の空隙を介して
電磁結合するアンテナ素子を配置し、簡易な構成で広い
周波数帯のアンテナを実現するものである。

【００３２】上記のような偏波共用平面アンテナを実現
するために、本発明による偏波共用アンテナは、誘電体
基板の同一平面上で、互いに直交する偏波に対応する第
１のアンテナ素子と第２のアンテナ素子と第１及び第２
のアンテナ素子に空隙を介して電磁結合する無給電パッ
チアンテナ素子とを配置し、第１及び第２のアンテナ素
子と無給電パッチアンテナ素子との共振周波数がアンテ
ナを動作させる周波数帯域内で異なるように設定するこ
とで、１層の誘電体基板を用いた簡単な構成において、
パッチアンテナ素子単体と比較して、広い周波数帯域を
得る。

【００３３】このために、本発明は、誘電体基板上の同
一面上に１つの無給電パッチアンテナ素子と互いに直交
した偏波が励振できる２つの共平面給電型パッチアンテ
ナ素子とを空隙を介して配置する構成を有する。

【００３４】また、本発明は、誘電体基板上の同一面上
に１つの無給電パッチアンテナ素子と互いに直交した偏
波が励振できる２つの背面給電型パッチアンテナ素子と
を空隙を介して配置する構成を有する。

【００３５】また、本発明は、誘電体基板上の同一面上
に１つの無給電パッチアンテナ素子と互いに直交した偏
波が励振できる２つの片側短絡型パッチアンテナ素子と
を空隙を介して配置する構成を有する。

【００３６】また、本発明は、誘電体基板上の同一面上
に１つの共平面給電型偏波共用パッチアンテナ素子と互
いに直交した偏波が励振できる２つの無給電パッチアン
テナ素子とを空隙を介して配置する構成を有する。

【００３７】また、本発明は、誘電体基板上の同一面上
に１つの共平面給電型偏波共用パッチアンテナ素子と互
いに直交した偏波が励振できる２つの片側短絡型無給電
パッチアンテナ素子とを空隙を介して配置する構成を有
する。

【００３８】また、本発明は、誘電体基板上の同一面上
に１つの背面給電型偏波共用パッチアンテナ素子と互い
に直交した偏波が励振できる２つの無給電パッチアンテ
ナ素子とを空隙を介して配置した構成を有する。

【００３９】また、本発明は、誘電体基板上の同一面上
に１つの背面給電型偏波共用パッチアンテナ素子と互い
に直交した偏波が励振できる２つの片側短絡型無給電パ
ッチアンテナ素子とを空隙を介して配置する構成を有す
る。

【００４０】以上、説明した本発明による偏波共用平面
アンテナを、好適に実施した形態について、以下に図面
を用いて詳細に説明する。

【００４１】〔第１の実施形態〕まず、本発明の第１の
実施形態について説明する。

【００４２】図１は、本実施形態の構成を説明するため
の上面図（ａ）、及び、（ａ）におけるＡ−Ａ’切断面
の図（ｂ）である。

【００４３】図１の（ａ）及び（ｂ）を参照すると、本
実施形態では、誘電体基板８上の接地導体９が配置され
た面と反対面に、無給電パッチアンテナ素子１と、共平
面給電型パッチアンテナ素子２と、共平面給電型パッチ
アンテナ素子２に直交するモードが励振される共平面給
電型パッチアンテナ素子５と、を設け、共平面給電型パ
ッチアンテナ素子２及び５を無給電パッチアンテナ素子
１とそれぞれ空隙を介して電磁結合するように配置す
る。

【００４４】また、共平面給電型パッチアンテナ素子２
の端部に給電点１０を設け、この給電点１０に給電線３
を接続する。更に、共平面給電型パッチアンテナ素子５
の端部に給電点１１を設け、この給電点１１に給電線６
を接続する。

【００４５】この構成において、各給電線３，６の端部
のアンテナ端子４，７から各々独立した信号を入力する
ことにより、互いに直交する偏波の電波を放射させるこ
とが可能となる。

【００４６】このように、本実施形態では、誘電体基板
８上に、無給電パッチアンテナ素子１に電磁結合するよ
うに給電線３又は６が接続された２つの共平面給電型パ
ッチアンテナ素子２又は５を、互いに直交する偏波で無
給電パッチアンテナ素子１を励振するように配置するこ
とで、偏波共用平面アンテナの広帯域化を図ることが可
能となる。

【００４７】〔第２の実施形態〕次に、本発明の第２の
実施形態について説明する。

【００４８】図２は、本実施形態の構成を説明するため
の上面図（ａ）、及び、（ａ）におけるＢ−Ｂ’切断面
の図（ｂ）である。

【００４９】図２の（ａ）及び（ｂ）を参照すると、本
実施形態では、誘電体基板１７上の接地導体１９が設け
られた面と反対面に、無給電パッチアンテナ素子１２
と、背面給電型パッチアンテナ素子１３と、背面給電型
パッチアンテナ素子１３に直交するモードが励振される
ように給電点１６を配置した背面給電型パッチアンテナ
素子１５と、を設け、背面給電型パッチアンテナ素子１
３及び１５を無給電パッチアンテナ素子１２とそれぞれ
空隙を介して電磁結合するように配置する。

【００５０】また、背面給電型パッチアンテナ素子１３
には、誘電体基板１７を介して接地導体１９から突出す
るまで延出する給電給電プローブ１８に接続された給電
点１４を設け、更に、背面給電型パッチアンテナ素子１
５には、同様に、誘電体基板１７を介して接地導体１９
から突出するまで延出する別の給電プローブ（図示せ
ず）に接続された給電点１６を設ける。

【００５１】この構成において、誘電体基板１７の背面
から、給電点１４に接続されている給電プローブ１８及
び給電点１６に接続されている給電プローブを介して、
各々独立した信号を供給することにより、互いに直交す
る偏波の電波を放射させることが可能となる。

【００５２】このように、本実施形態では、誘電体基板
１７上に、無給電パッチアンテナ素子１２に電磁結合す
るように給電点１４又は１６が設けられた２つの背面給
電型パッチアンテナ素子１３又は１５を、互いに直交す
る偏波で無給電パッチアンテナ素子１２を励振するよう
に配置することで、偏波共用平面アンテナの広帯域化を
図ることが可能となる。

【００５３】〔第３の実施形態〕次に、本発明の第３の
実施形態について説明する。

【００５４】図３は、本実施形態の構成を説明するため
の上面図（ａ）、及び、（ａ）におけるＣ−Ｃ’切断面
の図（ｂ）である。

【００５５】図３の（ａ）及び（ｂ）を参照すると、本
実施形態では、誘電体基板２７上の接地導体２９が配置
された面と反対面に、無給電パッチアンテナ素子２０
と、片側短絡型パッチアンテナ素子２１と、片側短絡型
パッチアンテナ素子２１に直交するモードが励振される
ように給電点２４を配置した片側短絡型パッチアンテナ
素子２３と、を設け、片側短絡型パッチアンテナ素子２
１及び２３を無給電パッチアンテナ素子２０とそれぞれ
空隙を介して電磁結合するように配置する。但し、片側
短絡型パッチアンテナ素子２１，２３は、各々短絡面２
５，２６により反対面に設けられた接地導体２９に短絡
されている。

【００５６】また、片側短絡型パッチアンテナ素子２１
には、誘電体基板２７を介して接地導体２９から突出す
るまで延出する給電プローブ２８に接続された給電点２
２を設け、更に、片側短絡型パッチアンテナ素子２３に
は、同様に、誘電体基板２７を介して接地導体２９から
突出するまで延出する別の給電プローブ（図示せず）に
接続された給電点２４を設ける。

【００５７】この構成において、誘電体基板１７の背面
から、給電点２２に接続されている給電プローブ２８及
び給電点１６に接続されている給電プローブを介して、
各々独立した信号を供給することにより、互いに直交す
る偏波の電波を放射させることが可能となる。

【００５８】このように、本実施形態では、誘電体基板
２７上に、無給電パッチアンテナ素子２０に電磁結合す
るように給電点３又は６が設けられた２つの片側短絡型
パッチアンテナ素子２１又は２３を、互いに直交する偏
波で無給電パッチアンテナ素子２０を励振するように配
置することで、偏波共用平面アンテナの広帯域化を図る
ことが可能となる。

【００５９】〔第４の実施形態〕次に、本発明の第４の
実施形態について説明する。

【００６０】図４は、本実施形態の構成を説明するため
の上面図（ａ）、及び、（ａ）におけるＤ−Ｄ’切断面
の図（ｂ）である。

【００６１】図４の（ａ）及び（ｂ）を参照すると、本
実施形態では、誘電体基板３０上の接地導体３８が配置
された面と反対面に、共平面給電型偏波共用パッチアン
テナ素子３１と、無給電パッチアンテナ素子３２と、無
給電パッチアンテナ素子３２に直交するモードが励振さ
れる無給電パッチアンテナ素子３３と、を設け、無給電
パッチアンテナ素子３２及び３３を共平面給電型偏波共
用パッチアンテナ素子３１とそれぞれ空隙を介して電磁
結合するように配置する。

【００６２】また、共平面給電型偏波共用パッチアンテ
ナ素子３１の各面において、無給電パッチアンテナ素子
３２又は３３の近傍の面と反対の面には、各々給電線３
５，３４が接続される。

【００６３】この構成において、各給電線３５，３４の
端部のアンテナ端子３７，３６から各々独立した信号を
入力することにより、互いに直交する偏波の電波を放射
させることが可能となる。

【００６４】このように、本実施形態では、誘電体基板
３０上に、共平面給電型偏波共用パッチアンテナ素子３
１に設ける給電線３５，３６を、共平面給電型偏波共用
パッチアンテナ素子３１と各々電磁結合する２つの無給
電パッチアンテナ素子３２，３３を、各々互いに直交す
る偏波で励振するように配置することで、偏波共用平面
アンテナの広帯域化を図ることが可能となる。

【００６５】〔第５の実施形態〕次に、本発明の第５の
実施形態について説明する。

【００６６】図５は、本実施形態の構成を説明するため
の上面図（ａ）、及び、（ａ）におけるＥ−Ｅ’切断面
の図（ｂ）である。

【００６７】図５の（ａ）及び（ｂ）を参照すると、本
実施形態では、誘電体基板４６上の接地導体４９が配置
された面と反対面に、共平面給電型偏波共用パッチアン
テナ素子３９と、片側短絡型無給電パッチアンテナ素子
４０と、片側短絡型パッチアンテナ素子４０に直交する
モードが励振される片側短絡型無給電パッチアンテナ素
子４１と、を設け、片側短絡型無給電パッチアンテナ素
子４０及び４１を共平面給電型偏波共用パッチアンテナ
素子３９とそれぞれ空隙を介して電磁結合するように配
置する。但し、片側短絡型無給電パッチアンテナ素子４
０，４１は、各々短絡面４７，４８により反対面に設け
られた接地導体４９に短絡されている。

【００６８】また、共平面給電型偏波共用パッチアンテ
ナ素子３９の各面において、片側短絡型無給電パッチア
ンテナ素子４０又は４１の近傍の面と反対の面には、各
々給電線４３，４２が接続される。

【００６９】この構成において、各給電線４３，４２の
端部のアンテナ端子４５，４４から各々独立した信号を
入力することにより、互いに直交する偏波の電波を放射
させることが可能となる。

【００７０】このように、本実施形態では、誘電体基板
４６上に、共平面給電型偏波共用パッチアンテナ素子３
９に設ける給電線３５，３６を、共平面給電型偏波共用
パッチアンテナ素子３１と各々電磁結合する２つの片側
短絡型無給電パッチアンテナ素子４０，４１を、各々互
いに直交する偏波で励振するように配置することで、偏
波共用平面アンテナの広帯域化を図ることが可能とな
る。

【００７１】〔第６の実施形態〕次に、本発明の第６の
実施形態について説明する。

【００７２】図６は、本実施形態の構成を説明するため
の上面図（ａ）、及び、（ａ）におけるＦ−Ｆ’切断面
の図（ｂ）である。

【００７３】図６の（ａ）及び（ｂ）を参照すると、本
実施形態では、誘電体基板５５上の接地導体５７が配置
された面と反対面に、背面給電型偏波共用パッチアンテ
ナ素子５０と、無給電パッチアンテナ素子５１と、無給
電パッチアンテナ素子５１に直交するモードが励振され
る無給電パッチアンテナ素子５２と、を設け、無給電パ
ッチアンテナ素子５１及び５２を背面給電型偏波共用パ
ッチアンテナ素子５０とそれぞれ空隙を介して電磁結合
するように配置する。

【００７４】また、背面給電型偏波共用パッチアンテナ
素子５０には、無給電パッチアンテナ素子５１，５２各
々において直交するモードが励振されるように、給電点
５３，５４が設けられている。更に、給電点５４は、誘
電体基板５５を介して接地導体５７から突出するまで延
出する給電プローブ５６に接続され、また、給電点５３
は、同様に、誘電体基板５５を介して接地導体５７から
突出するまで延出する別の給電プローブ（図示せず）に
接続されている。

【００７５】この構成において、誘電体基板５５の背面
から、給電点５４に接続されている給電プローブ５６及
び給電点５３に接続されている給電プローブを介して、
各々独立した信号を供給することにより、互いに直交す
る偏波の電波を放射させることが可能となる。

【００７６】このように、本実施形態では、背面給電型
偏波共用パッチアンテナ素子５０に設ける給電点５３，
５４を、背面給電型偏波共用パッチアンテナ素子５０と
各々電磁結合する２つの無給電パッチアンテナ素子５
２，５１を、各々互いに直交する偏波で励振するように
配置することで、偏波共用平面アンテナの広帯域化を図
ることが可能となる。

【００７７】〔第７の実施形態〕次に、本発明の第７の
実施形態について説明する。

【００７８】図７は、本実施形態の構成を説明するため
の上面図（ａ）、及び、（ａ）におけるＧ−Ｇ’切断面
の図（ｂ）である。

【００７９】図７の（ａ）及び（ｂ）を参照すると、本
実施形態では、誘電体基板６５上の接地導体６７が配置
された面と反対面に、背面給電型偏波共用パッチアンテ
ナ素子５８と、片側短絡型無給電パッチアンテナ素子５
９と、片側短絡型無給電パッチアンテナ素子５９に直交
するモードが励振される片側短絡型無給電パッチアンテ
ナ素子６０と、を設け、片側短絡型無給電パッチアンテ
ナ素子５９及び６０を背面給電型偏波共用パッチアンテ
ナ素子５８とそれぞれ空隙を介して電磁結合するように
配置する。但し、片側短絡型無給電パッチアンテナ素子
５９，６０は、各々短絡面６３，６４により反対面に設
けられた接地導体６７に短絡されている。

【００８０】また、背面給電型偏波共用パッチアンテナ
素子５８には、片側短絡型無給電パッチアンテナ素子５
９，６０各々において直交するモードが励振されるよう
に、給電点６２，６１が設けられている。更に、給電点
６２は、誘電体基板６５を介して接地導体６７から突出
するまで延出する給電プローブ６６に接続され、また、
給電点６１は、同様に、誘電体基板６５を介して接地導
体６７から突出するまで延出する別の給電プローブ（図
示せず）に接続されている。

【００８１】この構成において、誘電体基板６５の背面
から、給電点６２に接続されている給電プローブ６６及
び給電点６１に接続されている給電プローブを介して、
各々独立した信号を供給することにより、互いに直交す
る偏波の電波を放射させることが可能となる。

【００８２】このように、本実施形態では、背面給電型
偏波共用パッチアンテナ素子５８に設ける給電点６１，
６２を、背面給電型偏波共用パッチアンテナ素子５８と
各々電磁結合する２つの片側短絡型無給電パッチアンテ
ナ素子６４，６３を、各々互いに直交する偏波で励振す
るように配置することで、偏波共用平面アンテナの広帯
域化を図ることが可能となる。

【００８３】〔シミュレーション結果〕また、本発明に
よる偏波共用平面アンテナの具体例に対して、電磁界シ
ミュレーションを行った場合のシミュレーション結果
を、図面を用いて説明する。

【００８４】図８は、本発明の具体例に対して行った電
磁界シミュレーションの結果（実線）と、従来技術１の
具体例に対して行った電磁界シミュレーションの結果
（点線）と、を示すグラフである。

【００８５】但し、この電磁界シミュレーションにおい
て、本発明の具体例では、誘電体基板として、比誘電率
が２．２で、厚さが０．８ｍｍのテフロングラス基板を
用い、パッチアンテナ素子の１辺を７．７ｍｍ、無給電
パッチアンテナ素子の１辺を０．８ｍｍとして行った。
また、同様に、従来技術１の具体例では、誘電体基板と
して、比誘電率が２．２で、厚さが０．８ｍｍのテフロ
ングラス基板を用い、パッチアンテナ素子の１辺を７．
７ｍｍとして行った。

【００８６】図８を参照すると、リターンロスが１０ｄ
Ｂ以上得られる周波数帯域は、従来技術１による構成の
アンテナ素子が約３００ＭＨｚであるのに対して、本発
明による構成のアンテナ素子では、約９００ＭＨｚとな
り、周波数帯域が大きく改善されていることがわかる。

【００８７】また、本発明によるアンテナ素子は、１枚
の誘電体基板上にプリントパターンとして形成すること
が可能であるため、構成が簡易であり、容易に製造する
ことが可能で、且つ、歩留りが高く製造することが可能
である。

【００８８】

【発明の効果】以上、説明したように、請求項１記載の
発明によれば、誘電体基板上の同一面上に、１つの無給
電パッチアンテナ素子と、互いに直交した偏波を励振す
る２つの共平面給電型パッチアンテナ素子と、を空隙を
介して配置したことを特徴とし、これにより、簡易な構
成で、周波数帯域を改善することが可能となる。即ち、
広い周波数帯域の偏波共用平面アンテナを、歩留りが高
く、容易に製造することが可能となる。

【００８９】また、請求項２記載の発明によれば、誘電
体基板上の同一面上に、１つの無給電パッチアンテナ素
子と、互いに直交した偏波を励振する２つの共平面給電
型パッチアンテナ素子と、を空隙を介して配置したこと
を特徴とし、これにより、簡易な構成で、周波数帯域を
改善することが可能となる。即ち、広い周波数帯域の偏
波共用平面アンテナを、歩留りが高く、容易に製造する
ことが可能となる。

【００９０】また、請求項３記載の発明によれば、誘電
体基板上の同一面上に、１つの無給電パッチアンテナ素
子と、互いに直交した偏波を励振する２つの片側短絡型
パッチアンテナ素子と、を空隙を介して配置したことを
特徴とし、これにより、簡易な構成で、周波数帯域を改
善することが可能となる。即ち、広い周波数帯域の偏波
共用平面アンテナを、歩留りが高く、容易に製造するこ
とが可能となる。

【００９１】また、請求項４記載の発明によれば、誘電
体基板上の同一面上に、１つの共平面給電型偏波共用パ
ッチアンテナ素子と、互いに直交した偏波を励振する２
つの無給電パッチアンテナ素子と、を空隙を介して配置
したことを特徴とし、これにより、簡易な構成で、周波
数帯域を改善することが可能となる。即ち、広い周波数
帯域の偏波共用平面アンテナを、歩留りが高く、容易に
製造することが可能となる。

【００９２】また、請求項５記載の発明によれば、誘電
体基板上の同一面上に、１つの共平面給電型偏波共用パ
ッチアンテナ素子と、互いに直交した偏波を励振する２
つの片側短絡型パッチアンテナ素子と、を空隙を介して
配置したことを特徴とし、これにより、簡易な構成で、
周波数帯域を改善することが可能となる。即ち、広い周
波数帯域の偏波共用平面アンテナを、歩留りが高く、容
易に製造することが可能となる。

【００９３】また、請求項６記載の発明によれば、誘電
体基板上の同一面上に、１つの背面給電型偏波共用パッ
チアンテナ素子と、互いに直交した偏波を励振する２つ
の無給電パッチアンテナ素子と、を空隙を介して配置し
たことを特徴とし、これにより、簡易な構成で、周波数
帯域を改善することが可能となる。即ち、広い周波数帯
域の偏波共用平面アンテナを、歩留りが高く、容易に製
造することが可能となる。

【００９４】また、請求項７記載の発明によれば、誘電
体基板上の同一面上に、１つの背面給電型偏波共用パッ
チアンテナ素子と、互いに直交した偏波を励振する２つ
の片側短絡型無給電パッチアンテナ素子と、を空隙を介
して配置したことを特徴とし、これにより、簡易な構成
で、周波数帯域を改善することが可能となる。即ち、広
い周波数帯域の偏波共用平面アンテナを、歩留りが高
く、容易に製造することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態による偏波共用平面ア
ンテナの構成を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）
は（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。

【図２】本発明の第２の実施形態による偏波共用平面ア
ンテナの構成を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）
は（ａ）のＢ−Ｂ’断面図である。

【図３】本発明の第３の実施形態による偏波共用平面ア
ンテナの構成を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）
は（ａ）のＣ−Ｃ’断面図である。

【図４】本発明の第４の実施形態による偏波共用平面ア
ンテナの構成を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）
は（ａ）のＤ−Ｄ’断面図である。

【図５】本発明の第５の実施形態による偏波共用平面ア
ンテナの構成を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）
は（ａ）のＥ−Ｅ’断面図である。

【図６】本発明の第６の実施形態による偏波共用平面ア
ンテナの構成を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）
は（ａ）のＦ−Ｆ’断面図である。

【図７】本発明の第７の実施形態による偏波共用平面ア
ンテナの構成を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）
は（ａ）のＧ−Ｇ’断面図である。

【図８】本実施形態によるアンテナ素子と従来技術１に
よるアンテナ素子との電磁界シミュレーション結果を示
すグラフである。

【図９】従来技術１によるマイクロストリップアンテナ
の構成を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は
（ａ）のＨ−Ｈ’断面図である。

【図１０】従来技術２による偏波面制御平面アンテナの
構成を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）
のＩ−Ｉ’断面図である。

【図１１】従来技術３による平面アンテナの構成を示す
図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＪ−Ｊ’
断面図である。

【符号の説明】

１、１２、２０、３２、３３、５１、５２、８３無給
電パッチアンテナ素子２、５共平面給電型パッチアンテナ素子３、６、３４、３５、４２、４３、７１、７２、８５
給電線４、７、３６、３７、４４、４５アンテナ端子８、１７、２７、３０、４６、５５、６５、７５、８
０、８６、８７誘電体基板９、１９、２９、３８、４９、５７、６７、７６、８
１、８８接地導体１０、１１、１４、１６、２２、２４、５３、５４、６
１、６２、７３、７４、７８、７９給電点１３、１５背面給電型パッチアンテナ素子１８、２８、５６、６６、８２給電プローブ２１、２３片側短絡型パッチアンテナ素子２５、２６、４７、４８、６３、６４短絡面３１、３９共平面給電型偏波共用パッチアンテナ素子４０、４１、５９、６０片側短絡型無給電パッチアン
テナ素子５０、５８背面給電型偏波共用パッチアンテナ素子７０、７７、８４パッチアンテナ素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5J021 AA09 AB06 GA08 HA05 HA07 JA05 5J045 AA12 AB05 CA02 CA03 DA10 EA07 HA06 NA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】誘電体基板上の同一面上に、１つの無給
電パッチアンテナ素子と、互いに直交した偏波を励振す
る２つの共平面給電型パッチアンテナ素子と、を空隙を
介して配置したことを特徴とする偏波共用平面アンテ
ナ。
【請求項２】誘電体基板上の同一面上に、１つの無給
電パッチアンテナ素子と、互いに直交した偏波を励振す
る２つの共平面給電型パッチアンテナ素子と、を空隙を
介して配置したことを特徴とする偏波共用平面アンテ
ナ。
【請求項３】誘電体基板上の同一面上に、１つの無給
電パッチアンテナ素子と、互いに直交した偏波を励振す
る２つの片側短絡型パッチアンテナ素子と、を空隙を介
して配置したことを特徴とする偏波共用平面アンテナ。
【請求項４】誘電体基板上の同一面上に、１つの共平
面給電型偏波共用パッチアンテナ素子と、互いに直交し
た偏波を励振する２つの無給電パッチアンテナ素子と、
を空隙を介して配置したことを特徴とする偏波共用平面
アンテナ。
【請求項５】誘電体基板上の同一面上に、１つの共平
面給電型偏波共用パッチアンテナ素子と、互いに直交し
た偏波を励振する２つの片側短絡型パッチアンテナ素子
と、を空隙を介して配置したことを特徴とする偏波共用
平面アンテナ。
【請求項６】誘電体基板上の同一面上に、１つの背面
給電型偏波共用パッチアンテナ素子と、互いに直交した
偏波を励振する２つの無給電パッチアンテナ素子と、を
空隙を介して配置したことを特徴とする偏波共用平面ア
ンテナ。
【請求項７】誘電体基板上の同一面上に、１つの背面
給電型偏波共用パッチアンテナ素子と、互いに直交した
偏波を励振する２つの片側短絡型無給電パッチアンテナ
素子と、を空隙を介して配置したことを特徴とする偏波
共用平面アンテナ。