JP2004064397A

JP2004064397A - 環状平面アンテナ

Info

Publication number: JP2004064397A
Application number: JP2002219686A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Kawasaki; 川▲崎▼　繁男; Kazuhisa Iwasaki; 岩崎　和久; Hideki Urabe; 浦邊　秀樹
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2002-07-29
Filing date: 2002-07-29
Publication date: 2004-02-26

Abstract

【課題】環状平面アンテナにおいて、一般的な回路基板の製作手法により小型で廉価に且つ簡単に製造でき、また給電線や他の高周波部品との接続が容易になるようにする。
【解決手段】誘電体基板１上に、銅箔等の導電材料により環状アンテナ素子２を平面状にパターン形成し、接地板との短絡部３の壁面５及び給電点４の給電部をスルーホールメッキにより形成する。そして、裏面でセミリジッドケーブル等の給電線７を接続する。また、環状アンテナ素子２の形状を必要に応じて例えば矩形にしたり、給電点４も別に設けて円偏波アンテナにも対応できるようにする。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波信号を受信、送信するための環状平面アンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
衛星通信や携帯電話などの各種電子機器においては高周波信号の送受信が行われており、この高周波信号を放射させるアンテナの一つに環状アンテナがある。この環状アンテナは、その構造から一般的なパッチアンテナより利得が大きいことが知られている。
【０００３】
図７はこのような環状アンテナの一般的な構造を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はそのＣ−Ｃ′線断面図である。同図において、１１は空気もしくは誘電体層で、その表面に環状アンテナ素子１２が設けられている。１３はその裏側の接地板（ＧＮＤ）、１４は環状アンテナ素子１２の給電点、１５は給電点１４に接続されたセミリジッド等の給電線である。
【０００４】
上記の環状アンテナは、導体金属による平板リング状のアンテナであり、内周部が接地板１３と短絡されている構造である。平板リング状の形状としては、円形、四角形、多角形などがある。
【０００５】
また、給電点１４は内周部と外周部の間で給電線１５とインピーダンス整合の取れる場所（位置）にある。そして、偏波は垂直偏波であるが、位相差を持たせた２点給電により円偏波も可能である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような従来の環状アンテナにあっては、構造が立体的で大きくなってしまい、また立体的構造であるために、環状アンテナ素子と接地板との短絡接続において溶接などの工程があり、製作工程が複雑になるという問題点があった。
【０００７】
また、給電線との接続方法がセミリジッドケーブルなどの給電線を直接接続する方法となり、スペース等が必要で、大型なものとなってしまうという問題点があった。
【０００８】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたもので、小型で廉価にかつ簡単に製造でき、また給電線や他の高周波部品との接続が容易な環状平面アンテナを提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る環状平面アンテナは、次のように構成したものである。
【００１０】
（１）誘電体基板上に、導電材料により平面状で且つ環状にアンテナ素子をパターン形成した。
【００１１】
（２）上記（１）において、アンテナ素子と接地導体との間をスルーホールメッキにより接続した。
【００１２】
（３）上記（１）または（２）において、アンテナ素子の給電部をスルーホールによって形成し、誘電体基板のアンテナ素子と反対側に給電線を接続した。
【００１３】
（４）上記（１）または（２）において、複数の誘電体基板を貼り合わせて多層構造に形成した。
【００１４】
（５）上記（４）において、多層構造の給電点をスルーホールで接続し、アンテナ素子と反対側に給電線を接続した。
【００１５】
（６）上記（２）または（３）において、アンテナ素子のスルーホール部を接地導体で塞いで短絡させた。
【００１６】
（７）上記（４）ないし（６）何れかにおいて、アンテナ素子とその反対側の高周波伝送線路とをスルーホールで接続した。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明は高周波信号を送受信するための環状平面アンテナに係るものであり、ここで高周波信号とは、正弦波や矩形波、変調された信号など、周波数成分を持った信号すべてを意味する。また、高周波信号のうちマイクロ波帯信号は、周波数がおおむね１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの信号を意味し、準ミリ波帯信号は、おおむね１０ＧＨｚ〜３０ＧＨｚの信号、ミリ波帯信号は、おおむね３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚの信号をそれぞれ意味する。
【００１８】
そして、高周波伝送線路とは、上記のマイクロ波帯信号、準ミリ波帯信号及びミリ波帯信号を伝播することができる伝送線路を意味する。これらの高周波信号を放射させるアンテナとして、環状平面アンテナがあり、以下、本発明の実施例を図面について説明する。
【００１９】
図１は本発明の第１の実施例の構成を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ′線断面図である。同図において、１は誘電体基板、２はこの基板上の環状アンテナ素子で、導電材料により平面状で且つ環状にパターン形成されている。３は接地板との短絡部（スルーホール）、４はスルーホールによって形成された給電部の給電点、５はスルーホールメッキにより形成された上記短絡部３の短絡壁面、６は接地板の接地面、７は給電点４と接続された環状アンテナ素子２と反対側の給電線である。
【００２０】
上記の環状平面アンテナは、誘電体基板上に環状アンテナ部を銅箔等の導電パターンによって形成し、下部の接地板（ＧＮＤ）との短絡接続は穴の壁面５をスルーホールメッキで形成している。また、給電部もスルーホールメッキによって形成しており、セミリジッドケーブル等による裏面からの給電が容易となる。
【００２１】
このため、一般的な回路基板の製作手法により環状平面アンテナを実現でき、小型で廉価に且つ簡単に製造することができ、また給電線や他の高周波部品との接続が容易となる。
【００２２】
図２は本発明の第２の実施例の構成を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はそのＢ−Ｂ′線断面図である。同図において、１〜７は図１と同一構成要素を示し、８は裏側の誘電体基板を示している。
【００２３】
本実施例の環状平面アンテナは、複数（ここでは２枚）の誘電体基板を貼り合わせて多層構造にしたものである。
【００２４】
すなわち、環状アンテナ素子２を形成した両面基板である誘電体基板１と、給電部を形成した同じく両面基板である誘電体基板８を張り合わせることにより、接地面６を中間層に形成する。この接地面６を中間層に形成することにより、環状アンテナ素子２のスルーホール穴（短絡壁面５）を接地面で塞ぐことができ、裏面への不要な放射をなくすことができる。
【００２５】
また、接地面６を中間層に形成することにより、環状アンテナ素子２の接地板との短絡部３の接触面積を大きくとることができ、接地面６へのインピーダンスを下げることができる。
【００２６】
また、接地面６を中間層に形成することにより、裏面において回路パターンを形成することができ、更に、給電点４をスルーホールにすることによって、セミリッジドケーブルなどの給電線７を容易に接続することができる。
【００２７】
このように、環状平面アンテナを多層構造にすることによって、裏面に高周波伝送線路を採用でき、他の高周波部品との接続が容易となる。
【００２８】
図３は本発明の第３の実施例の構成を示す断面図である。本実施例は、給電部への接続部９を高周波伝送線路の一つであるマイクロストリップ線路で形成したものである。図示のように、多層構造とすることによって裏面に高周波伝送線路を形成することができ、他の高周波回路との接続が容易となる。
【００２９】
図４は本発明の第４の実施例の構成を示す平面図である。上述の各実施例では環状アンテナ素子２の形状を円形としたが、本実施例では環状アンテナ素子２の形状を四角形（ここでは正方形）としている。
【００３０】
このように、環状アンテナ素子２をパターンとして形成できるので、環状アンテナ素子２の形状は円形だけでなく、複雑な形にも容易に対応でき、矩形や多角形とすることもできる。
【００３１】
図５は本発明の第５の実施例の構成を示す平面図である。本実施例は、図４の実施例の構造において、環状アンテナ素子２の給電点４を２箇所に設けたものである。このように、給電点４を二つにすることによって、偏波面を円偏波とすることができる。
【００３２】
図６は本発明の第６の実施例の構成を示す平面図である。本実施例は、四角形の環状アンテナ素子２廼相対向する角部に切り欠き１０を設けたものである。このように、環状アンテナ素子２の一部を切り欠くことによって縮退を起こさせることができ、偏波面を円偏波とすることができる。
【００３３】
以上、本発明の各実施例について述べたが、何れの実施例においても前述のように一般的な回路基板の製作手法により環状平面アンテナを実現でき、小型で廉価に且つ簡単に製造することができ、また給電線や他の高周波部品との接続が容易である。
【００３４】
すなわち、本発明では一般的なマイクロストリップ構造のパッチアンテナより利得の大きい環状アンテナを誘電体基板上に平面アンテナとして実現でき、エッチングなどによる一般的なプリント基板を製造する方法で環状アンテナを実現できるので、小型且つ簡単に、また廉価に製造できる。
【００３５】
環状アンテナは３次元構造をとるため、加工及び組立て精度が良くないが、本発明によってプリント基板上のパターンとして製造できるので、エッチングによるパターニング加工と同等の精度が得られる。
【００３６】
また、環状平面アンテナの給電点を一般的なプリント基板で用いられるスルーホールで形成するので、セミリッジドケーブルなどの給電線や他の高周波部品との接続が容易となる。更に、２点給電式の円偏波アンテナもスルーホールを形成することにより、容易に実現できる。
【００３７】
なお、本発明は、ＧＰＳ、ＶＩＣＳ、ＥＴＣ、デジタル衛星放送など、高周波信号を受信、送信する機器のアンテナ、また、高利得が必要な衛星通信を利用した送受信機のアンテナ、小型移動体通信機（携帯電話、ＰＨＳ、トランシーバーなど）のアンテナとして広く利用することができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、一般的な回路基板の製作手法により小型で廉価に且つ簡単に製造でき、また給電線や他の高周波部品との接続が容易な環状平面アンテナを実現することができる。
【００３９】
環状アンテナは３次元構造をとるため、加工及び組立て精度が良くないが、本発明によってプリント基板上のパターンとして製造できるので、エッチングによるパターニング加工と同等の精度が得られる。
【００４０】
また、多層構造にすることによって、裏面に高周波伝送線路を採用でき、他の高周波部品との接続が容易となる。アンテナの形状も、パターニング形成によるので、複雑な形状にも容易に対応できる。
【００４１】
また、環状平面アンテナの給電点を一般的なプリント基板で用いられるスルーホールで形成するので、セミリッジドケーブルなどの給電線や他の高周波部品との接続が容易となる。更に、２点給電式の円偏波アンテナもスルーホールを形成することにより、容易に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の構成を示す図
【図２】本発明の第２の実施例の構成を示す図
【図３】本発明の第３の実施例の構成を示す断面図
【図４】本発明の第４の実施例の構成を示す平面図
【図５】本発明の第５の実施例の構成を示す平面図
【図６】本発明の第６の実施例の構成を示す平面図
【図７】従来例の構成を示す図
【符号の説明】
１　誘電体基板
２　環状アンテナ素子
３　短絡部
４　給電点
５　短絡壁面
６　接地面
７　給電線
８　誘電体基板
９　接続部
１０　切り欠き

Claims

誘電体基板上に、導電材料により平面状で且つ環状にアンテナ素子をパターン形成したことを特徴とする環状平面アンテナ。
アンテナ素子と接地導体との間をスルーホールメッキにより接続したことを特徴とする請求項１に記載の環状平面アンテナ。
アンテナ素子の給電部をスルーホールによって形成し、誘電体基板のアンテナ素子と反対側に給電線を接続したことを特徴とする請求項１または２に記載の環状平面アンテナ。
複数の誘電体基板を貼り合わせて多層構造に形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の環状平面アンテナ。
多層構造の給電点をスルーホールで接続し、アンテナ素子と反対側に給電線を接続したことを特徴とする請求項４に記載の環状平面アンテナ。
アンテナ素子のスルーホール部を接地導体で塞いで短絡させたことを特徴とする請求項２または３に記載の環状平面アンテナ。
アンテナ素子とその反対側の高周波伝送線路とをスルーホールで接続したことを特徴とする請求項４ないし６何れかに記載の環状平面アンテナ。