JP2003087049A - Two-frequency resonance planar patch antenna, and design method therefor - Google Patents

Two-frequency resonance planar patch antenna, and design method therefor

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JP2003087049A
JP2003087049A JP2001272025A JP2001272025A JP2003087049A JP 2003087049 A JP2003087049 A JP 2003087049A JP 2001272025 A JP2001272025 A JP 2001272025A JP 2001272025 A JP2001272025 A JP 2001272025A JP 2003087049 A JP2003087049 A JP 2003087049A
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JP
Japan
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frequency
patch
slot
patch antenna
dual
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JP2001272025A
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Japanese (ja)
Inventor
Susumu Go
迪 呉
Satoshi Hori
智 堀
Hidekazu Oishibashi
秀和 大石橋
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Kojima Industries Corp
Original Assignee
Kojima Press Industry Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a two-frequency resonance planar patch antenna, which can transmit and receive circularly polarized waves and linearly polarized waves, using a single antenna. SOLUTION: This patch antenna is composed of an oblong patch body 12 and a ground plate 14 where the above patch plate 12 is superposed via a dielectric, and this has on the above patch body 12, the first slot 16a and the second slot 16b which are provided in close vicinity to the opposed sides S2 and S3 of the patch body 12, and a power supply point 18 on the diagonal of a virtual square 22, which has the same center point as the patch body 12 and has sides S1', S2', S3', and S4' in parallel with the four sides S1, S2, S3, and S4 of the patch main body 12. As a result, transmission and reception of the circularly polarized waves of relatively lower frequency and linearly polarized waves of frequency higher than the frequency of the circularly polarized waves, in question with a single patch antenna 10.

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、二周波共振平面パ
ッチアンテナ及びその設計方法、特に、円偏波と直線偏
波の両方を単一のアンテナで送受信できる二周波共振平
面パッチアンテナ及びその設計方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dual-frequency resonant planar patch antenna and its design method, and more particularly to a dual-frequency resonant planar patch antenna capable of transmitting and receiving both circularly polarized waves and linearly polarized waves with a single antenna and its design. Regarding the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来からパッチアンテナ等の平面アンテ
ナが周知である。平面アンテナは、低コスト化や軽量化
が比較的容易であり、レーダーや通信システム等の分野
で多々使用されている。従来のパッチアンテナとして
は、単一周波数円偏波用のものや単一周波数直線偏波用
のものがある。また、パッチアンテナにおいては、その
優れた低コスト性、軽量性、適合性により複数の周波数
を単一のアンテナで送受信したいという要望もあり、各
種開発が行われている。例えば、二周波直線偏波用のア
ンテナがそれであり、平面パッチアンテナの二つの平行
放射辺に近い部分に一対のスロットをエッチングするこ
とにより異なる周波数の2つの直線偏波を送受信するこ
とができる。このアンテナでは、両方の共振周波数にお
いて、同時に良好なインピーダンス整合及び利得性能を
得ることができる。
2. Description of the Related Art Conventionally, flat antennas such as patch antennas are well known. Planar antennas are relatively easy to reduce cost and weight, and are widely used in fields such as radar and communication systems. Conventional patch antennas include those for single frequency circular polarization and those for single frequency linear polarization. Further, with respect to the patch antenna, there is a demand for transmitting and receiving a plurality of frequencies with a single antenna because of its excellent low cost, light weight, and compatibility, and various developments have been made. For example, it is an antenna for dual frequency linearly polarized waves, and two linearly polarized waves of different frequencies can be transmitted and received by etching a pair of slots in a portion near two parallel radiation sides of a planar patch antenna. With this antenna, good impedance matching and gain performance can be obtained simultaneously at both resonance frequencies.

【0003】ところで、近年では、GPS(Global pos
ition System)を用いた自動車のナビゲーションシステ
ムの普及に伴い通信システムの一般ユーザの利用が盛ん
になっている。また、最近のナビゲーションシステムに
おいては単に自車位置と目的地及びその間の経路を示す
だけではなく、様々な情報をリアルタイムで提供するV
ICS(登録商標)(Vehicle information & Communic
ation System)を利用し、例えば、渋滞に巻き込まれる
ことなく目的地まで移動可能な推奨経路の提示や移動経
路上の施設に関する情報(施設の予約状況や空き状況
等)の提供、各種エンターテイメント情報の提供等を受
け、より快適なドライブを実現する複合システムの利用
も高まっている。
By the way, in recent years, GPS (Global pos
general purpose users of communication systems have become popular with the spread of car navigation systems using the ition system). In addition, in recent navigation systems, V that provides various information in real time is not only the vehicle position and the destination and the route between them.
ICS (Vehicle information & Communic)
ation System), for example, presenting recommended routes that allow you to move to your destination without getting caught in traffic, providing information about facilities on the travel route (facility reservation status, availability, etc.), and various entertainment information. The use of complex systems that realize a more comfortable drive is also increasing with the provision of such services.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】前述したように、今や
ナビゲーションシステムにおいて、GPSとVICS
(登録商標)の複合利用は、不可欠なものになっている
が、GPSにおいては、1.575GHz円偏波が使用
されている。他方、VICS(登録商標)では、2.5
GHz直線偏波が用いられている。つまり、同じカーナ
ビゲーション装置であるにも関わらず、GPSとVIC
S(登録商標)を用いるために、異なる特性を有する個
別のアンテナが必要になってしまう問題がある。そのた
めシステム構成が複雑になったり、アンテナを搭載する
対象の意匠性を損ねてしまう虞もある。
As described above, in the navigation system, GPS and VICS are now being used.
The combined use of (registered trademark) has become indispensable, but 1.575 GHz circular polarization is used in GPS. On the other hand, in VICS (registered trademark), 2.5
GHz linear polarization is used. In other words, despite the same car navigation device, GPS and VIC
Since S (registered trademark) is used, there is a problem that separate antennas having different characteristics are required. Therefore, the system configuration may be complicated, and the design of the object on which the antenna is mounted may be impaired.

【0005】本発明は、このような問題点を解決するこ
とを課題としてなされたものであり、円偏波と直線偏波
を単一のアンテナで送受信することのできる二周波共振
平面パッチアンテナ及びその設計を容易に行うことので
きる設計方法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 a dual-frequency resonant planar patch antenna capable of transmitting and receiving circularly polarized waves and linearly polarized waves with a single antenna, and It is an object of the present invention to provide a design method capable of easily performing the design.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明は、長方形のパッチと、誘電体を介して前
記パッチを積層する当該パッチより大きな接地板と、前
記パッチ上に当該パッチの相対する長辺に近接して設け
られた一対のスロットと、前記パッチと同じ中心を有し
当該パッチの四辺と平行な四辺を有する仮想正方形の対
角線上に形成された給電点と、を含み、相対的に低い周
波数の円偏波と当該円偏波の周波数より高い周波数の直
線偏波とを送受信可能なことを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention relates to a rectangular patch, a ground plate larger than the patch for laminating the patches via a dielectric, and a patch on the patch. A pair of slots provided close to opposite long sides of the patch, and a feeding point formed on a diagonal line of a virtual square having the same center as the patch and having four sides parallel to the four sides of the patch, It is characterized in that it can transmit and receive a circularly polarized wave having a relatively low frequency and a linearly polarized wave having a frequency higher than the frequency of the circularly polarized wave.

【0007】また、上述の目的を達成するために、本発
明は、相対的に低い周波数の円偏波と当該円偏波の周波
数より高い周波数の直線偏波とを送受信可能な二周波共
振平面パッチアンテナの設計方法であって、正方形のパ
ッチの中心点を通りかつ前記パッチを構成する任意の第
1辺に平行な線上を前記第1辺に直交する第2辺に向か
ってオフセットした位置に仮給電点を設け周波数f1の
直線偏波を送受信可能なパッチアンテナにする第1ステ
ップと、第1ステップのパッチアンテナに対して、前記
仮給電点と第2辺との間で、当該第2辺に沿って形成さ
れる第1スロットと、前記パッチの中心点を挟んで前記
第1スロットと対称位置に形成された第2スロットとを
パッチ上に形成し、前記周波数f1より低い周波数f
1’及び前記周波数f1より高い周波数f2’の直線偏
波を送受信できる二周波直線偏波用のパッチアンテナに
移行させる第2ステップと、前記第2ステップのパッチ
アンテナに対して、前記第2辺から第1スロットまでの
距離及び前記第2辺に相対するパッチの第3辺と前記第
2スロットまでの距離を維持しつつ、第1スロット及び
第2スロット間の距離を減少させて前記第2ステップで
変化した前記周波数f1’を周波数f1に再調整して周
波数f1及び変化した周波数f2’’の直線偏波を送受
信できる二周波直線偏波用のパッチアンテナに移行させ
る第3ステップと、前記第3ステップのパッチアンテナ
に対して、前記第1スロット及び第2スロットの長さを
調整し、前記周波数f2’’を周波数f2に再調整し、
周波数f1及び周波数f2の直線偏波を送受信できる二
周波直線偏波用のパッチアンテナに移行させる第4ステ
ップと、前記第4ステップのパッチアンテナのパッチと
同じ中心点を有し当該パッチを形成する四辺と平行な四
辺を有する仮想正方形の対角線上に前記仮給電点を移動
し、かつ前記中心点に対する前記第1スロット及び第2
スロットの位置関係を維持しつつ、前記第1辺及び当該
第1辺に相対する第4辺を同じ長さ伸長させ、周波数f
1の円偏波と周波数f2の直線偏波を送受信できる二周
波共振平面パッチアンテナに移行させる第5ステップ
と、を含むことを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a dual frequency resonance plane capable of transmitting and receiving a circularly polarized wave having a relatively low frequency and a linearly polarized wave having a frequency higher than the frequency of the circularly polarized wave. A method for designing a patch antenna, wherein a line passing through a center point of a square patch and parallel to an arbitrary first side of the patch is offset toward a second side orthogonal to the first side. A first step of providing a temporary feeding point to form a patch antenna capable of transmitting and receiving linearly polarized waves of frequency f1, and the second step between the temporary feeding point and the second side with respect to the patch antenna of the first step. A first slot formed along a side and a second slot formed symmetrically to the first slot with the center point of the patch interposed therebetween are formed on the patch, and a frequency f lower than the frequency f1 is formed.
1'and a second step of shifting to a dual-frequency linear polarization patch antenna capable of transmitting and receiving linear polarization of frequency f2 'higher than the frequency f1, and the second side with respect to the patch antenna of the second step From the first slot to the first slot and the distance from the second side to the third side of the patch opposite to the second side, while reducing the distance between the first slot and the second slot. A third step of re-adjusting the frequency f1 ′ changed in step to a frequency f1 and shifting to a dual-frequency linear polarization patch antenna capable of transmitting and receiving linear polarization of the frequency f1 and the changed frequency f2 ″; For the patch antenna of the third step, the lengths of the first slot and the second slot are adjusted, and the frequency f2 ″ is readjusted to the frequency f2,
A fourth step of shifting to a dual-frequency linearly polarized patch antenna capable of transmitting and receiving linearly polarized waves of frequency f1 and frequency f2, and the patch having the same center point as the patch of the patch antenna of the fourth step is formed. The provisional feeding point is moved to a diagonal line of a virtual square having four sides parallel to the four sides, and the first slot and the second slot with respect to the center point are moved.
While maintaining the positional relationship of the slots, the first side and the fourth side opposite to the first side are extended by the same length, and the frequency f
A fifth step of shifting to a dual-frequency resonant planar patch antenna capable of transmitting and receiving the circularly polarized wave of 1 and the linearly polarized wave of frequency f2.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以下、本発明の二周波共振平面パ
ッチアンテナの好ましい実施の形態(以下実施形態とい
う)を図面に基づいて説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Preferred embodiments (hereinafter referred to as embodiments) of a dual-frequency resonant flat patch antenna of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0009】図1には、本実施形態の二周波共振平面パ
ッチアンテナ(以下、単にパッチアンテナという)10
の平面図及び側面図が示されている。パッチアンテナ1
0は、例えば銅箔等で構成されるパッチ本体12と、セ
ラミックス等の誘電体を介して、パッチ本体12を載置
する例えば銅箔等で形成される接地板14で構成されて
いる。
FIG. 1 shows a dual-frequency resonant planar patch antenna (hereinafter, simply referred to as patch antenna) 10 of the present embodiment.
A top view and a side view are shown. Patch antenna 1
Reference numeral 0 is composed of a patch body 12 made of, for example, copper foil, and a ground plate 14 made of, for example, copper foil on which the patch body 12 is mounted via a dielectric such as ceramics.

【0010】前記パッチ本体12は、外形が長方形形状
を呈し、パッチ本体12を構成する各辺のうち一対の長
辺に近接した位置に、その縁部に沿って一対のスロット
16a、16bが形成されている。また、前記接地板1
4は、パッチ本体12より大きく形成され、パッチ本体
12上の所定位置に形成される給電点18に接続される
給電プローブ20の芯線20a(例えば、同軸ケーブル
の芯線部分)を貫通させる貫通孔14aを有している。
従って、芯線20aは、はんだ付け等の接続手段により
パッチ本体12に接続され、外側のシールド部分は接地
板14に接続されている。なお、給電プローブ20は図
示しない送受信機に接続される。
The patch main body 12 has a rectangular outer shape, and a pair of slots 16a and 16b are formed along the edges of the patch main body 12 at a position close to a pair of long sides of each side forming the patch main body 12. Has been done. Also, the ground plate 1
Reference numeral 4 denotes a through hole 14a which is formed to be larger than the patch body 12 and which penetrates a core wire 20a (for example, a core wire portion of a coaxial cable) of a power supply probe 20 connected to a power supply point 18 formed at a predetermined position on the patch body 12. have.
Therefore, the core wire 20a is connected to the patch body 12 by a connecting means such as soldering, and the outer shield part is connected to the ground plate 14. The power supply probe 20 is connected to a transceiver (not shown).

【0011】通常、二周波直線偏波用のパッチアンテナ
の場合、給電点18をパッチ本体12の中心から前記ス
ロット16aまたはスロット16bのいずれかの方向
に、ずらしながら調整することにより、異なる2つの周
波数を有し、両方の共振周波数において、同時に良好な
インピーダンス整合及び利得を得ることができる。
Generally, in the case of a dual-frequency linearly polarized patch antenna, the feeding point 18 is adjusted while being shifted from the center of the patch body 12 toward either the slot 16a or the slot 16b while adjusting the two different points. Frequency, and good impedance matching and gain can be obtained at both resonance frequencies at the same time.

【0012】しかし、本実施形態においては、良好な円
偏波の送受信を可能とするために、給電点18の位置を
変更している。本実施形態においては、パッチ本体12
と同じ中心点C0を有し、かつパッチ本体12の四つの
辺S1,S2,S3,S4と平行な四つの辺S1’,S2’,
S3’,S4’を有する仮想正方形22の対角線22a上
で、中心点C0からオフセットした位置に給電点18を
形成している。このような給電点18の配置を行うこと
により、相対的に低い周波数の円偏波と前記円偏波の周
波数より高い周波数の直線偏波とを送受信可能な二偏波
を持つパッチアンテナ10を得ることができる。
However, in the present embodiment, the position of the feeding point 18 is changed in order to enable good circular polarization transmission / reception. In the present embodiment, the patch body 12
And four sides S1 ', S2', which have the same center point C0 and are parallel to the four sides S1, S2, S3, S4 of the patch body 12.
The feeding point 18 is formed at a position offset from the center point C0 on the diagonal line 22a of the virtual square 22 having S3 'and S4'. By arranging such feeding points 18, the patch antenna 10 having two polarizations capable of transmitting and receiving a circularly polarized wave having a relatively low frequency and a linearly polarized wave having a frequency higher than the frequency of the circularly polarized wave can be provided. Obtainable.

【0013】図2(a)〜(e)には、二偏波を持つパ
ッチアンテナ10の設計手順を説明する説明図が示され
ている。図2においては、相対的に低い円偏波の周波数
f1と、円偏波の周波数f1より高い直線偏波の周波数
f2の送受信を可能とするパッチアンテナ10の設計手
順が示されている。
FIGS. 2A to 2E are explanatory views for explaining the design procedure of the patch antenna 10 having dual polarization. FIG. 2 shows a design procedure of the patch antenna 10 that enables transmission and reception of a relatively low circular polarization frequency f1 and a linear polarization frequency f2 higher than the circular polarization frequency f1.

【0014】まず、図2(a)に示す第1ステップにお
いて、周波数f1の直線偏波を可能とするパッチアンテ
ナ24を形成する。すなわち、正方形のパッチ本体(辺
S1=S2=S3=S4)26の中心点C0を通りかつパッ
チ本体26を構成する任意の第1辺(例えば、辺S1)
に平行な線上を前記辺S1に直交する第2辺(S2)に向
かってオフセットした位置に仮給電点C1を設けて、周
波数f1の直線偏波を送受信可能なパッチアンテナ24
を形成する。
First, in the first step shown in FIG. 2A, the patch antenna 24 capable of linearly polarized wave of the frequency f1 is formed. That is, an arbitrary first side (for example, side S1) that passes through the center point C0 of the square patch body (side S1 = S2 = S3 = S4) 26 and constitutes the patch body 26
A patch antenna 24 capable of transmitting and receiving linearly polarized waves of frequency f1 by providing a temporary feeding point C1 at a position offset on a line parallel to the second side (S2) orthogonal to the side S1.
To form.

【0015】次に、図2(b)に示す第2ステップにお
いて、第1ステップのパッチアンテナ24を異なる周波
数の直線偏波を送受信できるパッチアンテナ28に移行
させる。すなわち、仮給電点C1と辺S2との間で、前記
辺S2に沿って設定したラインL1上に所定の長さ及び幅
の第1スロット30aと、パッチ本体26の中心点C0
を挟んで、前記第1スロット30aの対称位置に設定し
たラインL2上に所定の長さ及び幅の第2スロット30
b(第1スロット30aと同じ大きさ)を形成する。こ
の結果、第1ステップのパッチ本体26は周波数f1よ
り低い周波数f1’及び前記周波数f1より高い周波数
f2’の直線偏波を送受信できる二周波直線偏波用のパ
ッチアンテナ28に移行する。なお、この時、低い共振
周波数f1’は、パッチ本体26の外形の大きさによっ
て決定され、高い方の共振周波数f2’は、パッチ本体
26上の2つの第1スロット30a及び第2スロット3
0bの大きさ及び位置により決定される。
Next, in the second step shown in FIG. 2B, the patch antenna 24 of the first step is moved to the patch antenna 28 capable of transmitting and receiving linearly polarized waves of different frequencies. That is, between the temporary feeding point C1 and the side S2, the first slot 30a having a predetermined length and width on the line L1 set along the side S2, and the center point C0 of the patch body 26.
With the second slot 30 having a predetermined length and width on the line L2 set at the symmetrical position of the first slot 30a.
b (the same size as the first slot 30a) is formed. As a result, the patch body 26 in the first step moves to the dual-frequency linear polarization patch antenna 28 capable of transmitting and receiving the linear polarization of the frequency f1 ′ lower than the frequency f1 and the frequency f2 ′ higher than the frequency f1. At this time, the low resonance frequency f1 ′ is determined by the size of the outer shape of the patch body 26, and the higher resonance frequency f2 ′ is determined by the two first slots 30a and the second slots 3 on the patch body 26.
It is determined by the size and position of 0b.

【0016】次に、図2(c)に示す第3ステップにお
いて、第2ステップにおいて、第1スロット30a、第
2スロット30bの形成により変化してしまった周波数
f1’を周波数f1に再調整する。すなわち、パッチ本
体26の大きさを再調整することにより周波数f1を得
る。つまり、S2辺から第1スロット30aまでの距離
W1及び辺S2に相対するパッチ本体26の第3辺(辺S
3)と第2スロット30bまでの距離W2を維持しつつ
(W1=W2)、第1スロット30a及び第2スロット3
0b間の距離W3(図2(b))を減少させて、図2
(c)に示すように距離W4にする。つまり、パッチ本
体32の面積を減少させて周波数調整を行う。その結
果、第2ステップで変化した周波数f1’は周波数f1
に再調される。なお、この時、第2ステップで決まって
いた周波数f2’も連動して相対的に変化してしまい周
波数f2’’となる。従って、この段階で、周波数f1
及び変化した周波数f2’’の直線偏波を送受信可能な
二周波直線偏波用のパッチアンテナ30に移行する。
Next, in the third step shown in FIG. 2C, the frequency f1 'changed in the second step due to the formation of the first slot 30a and the second slot 30b is readjusted to the frequency f1. . That is, the frequency f1 is obtained by readjusting the size of the patch body 26. That is, the distance W1 from the S2 side to the first slot 30a and the third side (side S
3) and the distance W2 from the second slot 30b to the first slot 30a and the second slot 3 while maintaining the distance W2 (W1 = W2).
The distance W3 between 0b (Fig. 2 (b)) is reduced to
The distance W4 is set as shown in (c). That is, the area of the patch body 32 is reduced to adjust the frequency. As a result, the frequency f1 ′ changed in the second step is the frequency f1
Is re-adjusted. At this time, the frequency f2 ′ determined in the second step also changes in conjunction with each other and becomes the frequency f2 ″. Therefore, at this stage, the frequency f1
And the dual-frequency linearly polarized patch antenna 30 capable of transmitting and receiving the linearly polarized wave of the changed frequency f2 ″.

【0017】次に、図2(d)に示す第4ステップにお
いて、第3ステップにおいて、パッチ本体32の大きさ
を変化させたことにより変化してしまった周波数f
2’’を所望の直線偏波の周波数f2に再調整する。す
なわち、第1スロット30a及び第2スロット30bの
大きさ(長さ)を増減調整することにより高い方の周波
数f2を得る。図2(d)の例では、第1スロット30
a及び第2スロット30bの両端を長手方向にそれぞれ
長さW5ずつ同じ長さだけ延ばし第1スロット16a及
び第2スロット16bを形成することによって、高い側
の共振周波数f2への再調整を行う。その結果、周波数
f1及び周波数f2の直線偏波を送受信できる二周波直
線偏波用のパッチアンテナ34に移行する。
Next, in the fourth step shown in FIG. 2D, the frequency f which has changed due to the change in the size of the patch body 32 in the third step.
2 ″ is readjusted to the desired linearly polarized frequency f2. That is, the higher frequency f2 is obtained by increasing or decreasing the size (length) of the first slot 30a and the second slot 30b. In the example of FIG. 2D, the first slot 30
Re-adjustment to the higher resonance frequency f2 is performed by extending both ends of a and the second slot 30b in the longitudinal direction by the same length W5 to form the first slot 16a and the second slot 16b. As a result, it shifts to the dual-frequency linearly polarized patch antenna 34 capable of transmitting and receiving the linearly polarized waves of the frequencies f1 and f2.

【0018】最後に、図2(e)に示す第5ステップに
おいて、第4ステップのパッチアンテナ34を円偏波を
送受信可能にするために、仮給電点C1を移動する。こ
の仮給電点C1の移動を行う場合、図1にも示したよう
に、第4ステップで移行形成したパッチアンテナ34の
パッチ本体32と同じ中心点C0を有しパッチ本体32
を形成する四つの辺S1,S2,S3,S4と平行な四つの
辺S1’,S2’,S3’,S4’を有する仮想正方形22
の対角線22a上で中心点C0からオフセットした位置
に前記仮給電点C1を移動し、円偏波の送受信を可能と
する給電点18を決定する。この時、同時に前記中心点
C0に対する前記第1スロット16a及び第2スロット
16bの位置関係を維持しつつ、前記辺S1及び辺S4を
同じ長さ伸長する微調整を行いながら周波数f1の円偏
波と周波数f2の直線偏波を送受信できる二周波共振平
面パッチアンテナ10に移行する。
Finally, in the fifth step shown in FIG. 2 (e), the temporary feeding point C1 is moved so that the patch antenna 34 of the fourth step can transmit and receive circularly polarized waves. When the temporary feeding point C1 is moved, as shown in FIG. 1, the patch main body 32 has the same center point C0 as the patch main body 32 of the patch antenna 34 formed in the fourth step.
A virtual square 22 having four sides S1 ', S2', S3 ', S4' parallel to the four sides S1, S2, S3, S4 forming
The provisional feeding point C1 is moved to a position offset from the center point C0 on the diagonal line 22a, and the feeding point 18 capable of transmitting and receiving circularly polarized waves is determined. At this time, while maintaining the positional relationship of the first slot 16a and the second slot 16b with respect to the center point C0 at the same time, while performing the fine adjustment to extend the sides S1 and S4 by the same length, the circular polarization of the frequency f1 is obtained. And a dual frequency resonant planar patch antenna 10 capable of transmitting and receiving linearly polarized waves of frequency f2.

【0019】このように、周波数f1の円偏波と周波数
f2の直線偏波を送受信できる二周波共振平面パッチア
ンテナ10を容易に設計することができる。
In this way, the dual-frequency resonant planar patch antenna 10 capable of transmitting and receiving the circularly polarized wave of the frequency f1 and the linearly polarized wave of the frequency f2 can be easily designed.

【0020】図3には、上述のようにして設計したパッ
チアンテナ10に50Ω同軸ケーブルから給電した場合
の実測リターンロスが示されている。図3において、2
つの共振周波数が望まれる1.575GHz及び2.5
GHzの周波数で達成されており、リターンロスがf1
=1.575GHzでは、−17dBであり、f2=
2.5GHzでは、−27dBであるため、同時に良好
なインピーダンス整合が得られていることが分かる。言
うまでもなく、これらの周波数は、GPS及びVICS
(登録商標)に使用される周波数である。
FIG. 3 shows the measured return loss when the patch antenna 10 designed as described above is fed from a 50Ω coaxial cable. In FIG. 3, 2
1.575 GHz and 2.5 where two resonant frequencies are desired
It has been achieved at the frequency of GHz, and the return loss is f1.
= -17 dB at 1.575 GHz, f2 =
At 2.5 GHz, since it is -27 dB, it can be seen that good impedance matching is obtained at the same time. Needless to say, these frequencies are GPS and VICS
(Registered trademark).

【0021】従って、GPS及びVICS(登録商標)
を複合活用するような通信システムにおいても単一のア
ンテナで必要な信号の送受信が可能であり、通信システ
ムの簡略化を行うことが可能になると共に、アンテナを
搭載する対象物、例えば自動車等の意匠性に対する影響
を極力少なくすることができる。
Therefore, GPS and VICS (registered trademark)
It is possible to transmit and receive necessary signals with a single antenna even in a communication system that utilizes multiple antennas, and it is possible to simplify the communication system, and at the same time, an object equipped with the antenna, such as an automobile The influence on the design can be minimized.

【0022】例えば、上述のようにして設計し作成した
GPS及びVICS(登録商標)用のパッチアンテナ1
0を自動車に設置するには、例えば、パッチアンテナ1
0を樹脂ケースで覆い、助手席の前のインストルメント
パネルやルーフ上に、路側に設けられたVICS(登録
商標)アンテナの偏波方向と一致するように、かつ水平
に設置するように取り付けることが望ましい。
For example, a patch antenna 1 for GPS and VICS (registered trademark) designed and created as described above.
To install 0 in a car, for example, patch antenna 1
0 is covered with a resin case and mounted on the instrument panel in front of the passenger seat or on the roof so that it is installed horizontally so as to match the polarization direction of the VICS (registered trademark) antenna provided on the roadside. Is desirable.

【0023】なお、本実施形態においては、図2(a)
〜(e)で、パッチアンテナ10の設計手順を示したの
みで、各寸法を適宜変更することにより、所望の周波数
の二周波共振平面パッチアンテナを得られることはいう
までもなく、用途に適したパッチアンテナを設計するこ
とができる。また、各寸法の選択は、周波数の確認を行
いながら個々に行ってもよし、アンテナのシミュレーシ
ョンが十分にできる環境下では、例えば、コンピュータ
上で、各寸法をパラメータとして変化させ、共振周波数
を確認しながら設計することも好適である。
In this embodiment, FIG. 2 (a)
It is needless to say that the design procedure of the patch antenna 10 is only shown in (e) and that the two-frequency resonant planar patch antenna of a desired frequency can be obtained by appropriately changing each dimension. A patch antenna can be designed. In addition, each dimension may be selected individually while confirming the frequency.In an environment where the antenna simulation can be sufficiently performed, for example, on a computer, change each dimension as a parameter and confirm the resonance frequency. However, it is also preferable to design.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
円偏波と直線偏波を単一のアンテナで送受信することの
できる二周波共振平面パッチアンテナを得ることができ
る。また、その設計を容易に行うことができる。
As described above, according to the present invention,
A dual-frequency resonant planar patch antenna capable of transmitting and receiving circularly polarized waves and linearly polarized waves with a single antenna can be obtained. Moreover, the design can be easily performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明に係る二周波共振平面パッチアンテナ
の平面図及び側面図である。
1A and 1B are a plan view and a side view of a dual-frequency resonant planar patch antenna according to the present invention.

【図2】 本発明に係る二周波共振平面パッチアンテナ
の設計手順を説明する説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a design procedure of a dual frequency resonant flat patch antenna according to the present invention.

【図3】 本発明に係る二周波共振平面パッチアンテナ
の実測リターンロスを示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing measured return loss of the dual-frequency resonant planar patch antenna according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 二周波共振平面パッチアンテナ(パッチアンテ
ナ)、12 パッチ本体、14 接地板、16a 第1
スロット、16b 第2スロット、18 給電点、20
給電プローブ、22 仮想正方形、S1,S2,S3,
S4,S1’,S2’,S3’,S4’ 辺。
10 dual frequency resonance plane patch antenna (patch antenna), 12 patch body, 14 ground plate, 16a 1st
Slot, 16b second slot, 18 feeding point, 20
Feed probe, 22 virtual squares, S1, S2, S3,
S4, S1 ', S2', S3 ', S4' sides.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01Q 21/30 H01Q 21/30 (72)発明者 大石橋 秀和 愛知県豊田市下市場町3丁目30番地 小島 プレス工業株式会社内 Fターム(参考) 5J012 CA11 CA21 FA01 5J021 AA01 AB05 AB06 DB07 HA07 HA10 JA03 JA06 5J045 AA03 AA12 AB05 BA01 CA01 CA04 DA06 DA10 FA02 GA01 HA06 JA02 JA15 NA02 NA06─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H01Q 21/30 H01Q 21/30 (72) Inventor Hidekazu Oishibashi 3-30, Shimomarket-cho, Toyota-shi, Aichi Kojima Press Kogyo Co., Ltd. F-term (reference) 5J012 CA11 CA21 CA01 FA01 5J021 AA01 AB05 AB06 DB07 HA07 HA10 JA03 JA06 5J045 AA03 AA12 AB05 BA01 CA01 CA04 DA06 DA10 FA02 GA01 HA06 JA02 JA15 NA02 NA06

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 長方形のパッチと、 誘電体を介して前記パッチを積層する当該パッチより大
きな接地板と、 前記パッチ上に当該パッチの相対する長辺に近接して設
けられた一対のスロットと、 前記パッチと同じ中心を有し当該パッチの四辺と平行な
四辺を有する仮想正方形の対角線上に形成された給電点
と、 を含み、 相対的に低い周波数の円偏波と当該円偏波の周波数より
高い周波数の直線偏波とを送受信可能なことを特徴とす
る二周波共振平面パッチアンテナ。
1. A rectangular patch, a ground plate that is larger than the patch and is formed by stacking the patches via a dielectric, and a pair of slots provided on the patch in proximity to opposite long sides of the patch. , A feeding point formed on a diagonal line of a virtual square having the same center as the patch and having four sides parallel to the four sides of the patch, and A dual-frequency resonant planar patch antenna capable of transmitting and receiving linearly polarized waves of a frequency higher than the frequency.
【請求項2】 相対的に低い周波数の円偏波と当該円偏
波の周波数より高い周波数の直線偏波とを送受信可能な
二周波共振平面パッチアンテナの設計方法であって、 正方形のパッチの中心点を通りかつ前記パッチを構成す
る任意の第1辺に平行な線上を前記第1辺に直交する第
2辺に向かってオフセットした位置に仮給電点を設け周
波数f1の直線偏波を送受信可能なパッチアンテナにす
る第1ステップと、 前記第1ステップのパッチアンテナに対して、前記仮給
電点と第2辺との間で、当該第2辺に沿って形成される
第1スロットと、前記パッチの中心点を挟んで前記第1
スロットと対称位置に形成された第2スロットとをパッ
チ上に形成し、前記周波数f1より低い周波数f1’及
び前記周波数f1より高い周波数f2’の直線偏波を送
受信できる二周波直線偏波用のパッチアンテナに移行さ
せる第2ステップと、 前記第2ステップのパッチアンテナに対して、前記第2
辺から第1スロットまでの距離及び前記第2辺に相対す
るパッチの第3辺と前記第2スロットまでの距離を維持
しつつ、第1スロット及び第2スロット間の距離を減少
させて前記第2ステップで変化した前記周波数f1’を
周波数f1に再調整して周波数f1及び変化した周波数
f2’’の直線偏波を送受信できる二周波直線偏波用の
パッチアンテナに移行させる第3ステップと、 前記第3ステップのパッチアンテナに対して、前記第1
スロット及び第2スロットの長さを調整し、前記周波数
f2’’を周波数f2に再調整し、周波数f1及び周波
数f2の直線偏波を送受信できる二周波直線偏波用のパ
ッチアンテナに移行させる第4ステップと、 前記第4ステップのパッチアンテナのパッチと同じ中心
点を有し当該パッチを形成する四辺と平行な四辺を有す
る仮想正方形の対角線上に前記仮給電点を移動し、かつ
前記中心点に対する前記第1スロット及び第2スロット
の位置関係を維持しつつ、前記第1辺及び当該第1辺に
相対する第4辺を同じ長さ伸長させ、周波数f1の円偏
波と周波数f2の直線偏波を送受信できる二周波共振平
面パッチアンテナに移行させる第5ステップと、 を含むことを特徴とする二周波共振平面パッチアンテナ
の設計方法。
2. A method of designing a dual-frequency resonant planar patch antenna capable of transmitting and receiving a circularly polarized wave having a relatively low frequency and a linearly polarized wave having a frequency higher than the frequency of the circularly polarized wave, the method comprising: A provisional feed point is provided at a position offset on a line passing through the center point and parallel to an arbitrary first side forming the patch toward a second side orthogonal to the first side, and linearly polarized waves of frequency f1 are transmitted and received. A first step of making a possible patch antenna; a first slot formed along the second side between the temporary feeding point and the second side with respect to the patch antenna of the first step; The first point across the center point of the patch
A dual-frequency linearly polarized wave capable of transmitting and receiving a linearly polarized wave having a frequency f1 ′ lower than the frequency f1 and a frequency f2 ′ higher than the frequency f1 by forming a slot and a second slot formed at a symmetrical position on the patch. A second step of shifting to a patch antenna; and a second step for the patch antenna of the second step.
The distance between the first slot and the second slot is maintained while maintaining the distance from the side to the first slot and the distance between the third side of the patch facing the second side and the second slot, and reducing the distance between the first slot and the second slot. A third step of re-adjusting the frequency f1 ′ changed in two steps to a frequency f1 and moving to a patch antenna for dual frequency linear polarization capable of transmitting and receiving linear polarization of the frequency f1 and the changed frequency f2 ″, For the patch antenna of the third step, the first
Adjusting the lengths of the slots and the second slot, readjusting the frequency f2 ″ to the frequency f2, and shifting to a dual-frequency linearly polarized patch antenna capable of transmitting and receiving linearly polarized waves of the frequencies f1 and f2. 4 steps, moving the temporary feeding point on a diagonal line of a virtual square having the same center point as the patch of the patch antenna of the fourth step and having four sides parallel to the four sides forming the patch, and While the positional relationship between the first slot and the second slot is maintained, the first side and the fourth side opposite to the first side are extended by the same length, and a circular polarization of frequency f1 and a straight line of frequency f2 are obtained. A fifth step of migrating to a dual-frequency resonant planar patch antenna capable of transmitting and receiving polarized waves, and a method of designing a dual-frequency resonant planar patch antenna.
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