JP2004208225A - ２バンド共用パッチアンテナ - Google Patents
２バンド共用パッチアンテナ Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004208225A JP2004208225A JP2002377955A JP2002377955A JP2004208225A JP 2004208225 A JP2004208225 A JP 2004208225A JP 2002377955 A JP2002377955 A JP 2002377955A JP 2002377955 A JP2002377955 A JP 2002377955A JP 2004208225 A JP2004208225 A JP 2004208225A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- patch electrode
- patch
- electrode
- antenna
- frequency signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Landscapes
- Waveguide Aerials (AREA)
- Details Of Aerials (AREA)
Abstract
【課題】２種類の周波数帯域の信号波を送受信可能で小型薄型化が容易であり、かつ、パッチ電極の前方だけでなく後方でも良好な感度が得られる２バンド共用パッチアンテナを提供すること。
【解決手段】パッチアンテナ１０は、導体の存しない窓部１３を有するパッチ電極１２と、このパッチ電極１２が片面に設けられた誘電体基板１１と、この誘電体基板１１を介してパッチ電極１２と対向する位置に設けられた接地導体１４とを備え、接地導体１４の平面形状はパッチ電極１２と略同形にしてある。そして、パッチ電極１２の全体を共振させるための第１の高周波信号（例えば２．４５ＧＨｚ帯域）と、この第１の高周波信号よりも高い周波数で窓部１３を共振させるための第２の高周波信号（例えば５．２ＧＨｚ帯域）とが、パッチ電極１２に選択的に給電されるようにした。
【選択図】 図１
【解決手段】パッチアンテナ１０は、導体の存しない窓部１３を有するパッチ電極１２と、このパッチ電極１２が片面に設けられた誘電体基板１１と、この誘電体基板１１を介してパッチ電極１２と対向する位置に設けられた接地導体１４とを備え、接地導体１４の平面形状はパッチ電極１２と略同形にしてある。そして、パッチ電極１２の全体を共振させるための第１の高周波信号（例えば２．４５ＧＨｚ帯域）と、この第１の高周波信号よりも高い周波数で窓部１３を共振させるための第２の高周波信号（例えば５．２ＧＨｚ帯域）とが、パッチ電極１２に選択的に給電されるようにした。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２種類の周波数帯域（バンド）の信号波の送信や受信が可能で、無線ＬＡＮカード等に実装して好適な２バンド共用パッチアンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、有線ケ−ブルを使わずに、所定周波数帯域（例えば２．４ＧＨｚ帯域）の信号波の送受信で情報交換が行える無線ＬＡＮが普及しつつある。パソコン等の電子機器を無線ＬＡＮに対応させる際には、送受信機能を備えた無線ＬＡＮカードを装填することが多く、かかる無線ＬＡＮカードには、無線ＬＡＮで使用される直線偏波の信号波を送受信するためのアンテナや、送信回路、受信回路等が実装されている。
【０００３】
この種の無線ＬＡＮカードに実装されるアンテナにはかなりの小型化が要求されるため、従来より、図８に示すようなパッチアンテナが広く採用されている。同図に示すパッチアンテナ１は、誘電体基板２の片面に銅箔等からなるパッチ電極３を設け、このパッチ電極３を誘電体基板２を介して接地導体４と対向させると共に、マイクロストリップライン５等によってパッチ電極３に所定の高周波信号を給電するという構成になっている。ここで、接地導体４は例えば誘電体基板２の裏面のほぼ全面に設けられており、マイクロストリップライン５は図示せぬアンテナ回路に接続されている。
【０００４】
このように概略構成されたパッチアンテナ１においては、パッチ電極３を励振して前記高周波信号に対応した電界を生じさせることにより、パッチ電極３からその電極面に対して垂直な前方へ信号波を放射させることができる。なお、図８では外形が矩形のパッチ電極３にマイクロストリップライン５が接続されているが、パッチ電極３の外形は円形等であってもよく、また、給電ピンやスルーホールによってパッチ電極３に給電してもよい。
【０００５】
ところで、現在は無線ＬＡＮシステムに２．４ＧＨｚ帯域の信号波が広く使用されているが、将来的には、より高周波な別の帯域（例えば５．２ＧＨｚ帯域）の信号波を使用する送受信システムも普及するものと考えられている。そうなると、高低２種類の周波数帯域の信号波が送受信可能な小型アンテナの必要性が高まる。
【０００６】
このように２バンドで共用できる比較的小型のアンテナとしては、従来、上面にパッチ電極が設けられた第１の誘電体基板と、上面に別のパッチ電極が設けられ裏面全面に接地導体が設けられた第２の誘電体基板と、裏面に複数のマイクロストリップラインが設けられた第３の誘電体基板とを重ね合わせて構成される２パッチ積層型のアンテナが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このものは、上から順に第１、第２、第３の誘電体基板が積層されており、上下の各パッチ電極に対する給電は、それぞれ、接地導体の複数箇所に形成されたスリットを介して異なるマイクロストリップラインから行われるようになっている。そして、各パッチ電極の形状や大きさが異なるため、第１の誘電体基板上のパッチ電極に所定の高周波信号を給電して共振させることにより第１の共振周波数の信号波を放射させることができ、また、第２の誘電体基板上のパッチ電極に別の高周波信号を給電して共振させることにより第２の共振周波数の信号波を放射させることができる。
【０００７】
【特許文献１】
特開平７−２４９９３３号公報（第４〜６頁、図１）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来の２パッチ積層型アンテナは、２種類のパッチ電極を上下に分けて配設する構成なので、誘電体基板を含めた全体の厚さ寸法が大きくなってしまい、無線ＬＡＮカード等に実装するうえで必要な薄型化が困難であるという問題があった。そこで、薄型化を図るために２種類のパッチ電極を同一の誘電体基板上に並設するという構成も考えられるが、この方式では全体の面積が不所望に増大してしまうため、無線ＬＡＮカード等に実装するうえで必要な小型化が実現できないという別の問題があった。
【０００９】
また、従来のパッチアンテナの指向特性はパッチ電極の前方（反誘電体基板側の空間）に略球形の主たる放射パターン（メインローブ）が形成されるというものなので、パッチ電極の前方でしか送受信が行えず、それゆえ送受信する対象物の位置が特定できない環境下で使用すると感度が著しく低下する恐れがあった。
【００１０】
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、２種類の周波数帯域の信号波を送受信可能で小型薄型化が容易であり、かつ、パッチ電極の前方だけでなく後方でも良好な感度が得られる２バンド共用パッチアンテナを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するために、本発明の２バンド共用パッチアンテナでは、導体の存しない窓部を有するパッチ電極と、このパッチ電極が片面に設けられた誘電体基板と、前記パッチ電極と平面形状が略同形で前記誘電体基板を介して該パッチ電極と対向する位置に設けられた接地導体とを備え、前記パッチ電極に対して、該パッチ電極の全体を共振させるための第１の高周波信号と、この第１の高周波信号よりも高い周波数で前記窓部を共振させるための第２の高周波信号とが選択的に給電されるように構成した。
【００１２】
このように構成されたアンテナは、パッチ電極に給電すると該パッチ電極内の窓部を横切る電界が生じるので、該窓部の形状や大きさを適宜選択して所定の高周波信号を給電することにより、パッチ電極全体を励振するときの共振長よりも短い共振長で該窓部を共振させることができる。これにより、パッチ電極の数は一つだけであるが、第１の高周波信号を給電してパッチ電極全体を共振させれば第１の共振周波数の信号波が放射され、第２の高周波信号を給電して窓部を共振させれば第２の共振周波数の信号波が放射されることになって、高低２種類の周波数帯域の信号波が送受信可能となり、小型で薄型の２バンド共用パッチアンテナが得られる。しかも、このアンテナは、相対向するパッチ電極と接地導体の平面形状を略同形にしてあるため、接地導体がパッチ電極と同様の信号波を放射する無給電の放射導体として動作し、それゆえパッチ電極の前方だけでなく後方でも送受信することができ、送受信する対象物の位置が特定できない環境下でも使用可能となる。
【００１３】
かかる構成において、パッチ電極の一辺端を複数のスルーホールを介して接地導体に短絡しておけば、ワイヤ系におけるモノポールアンテナと同様にアンテナの全長を短くすることができるので、格段の小型化が図れる。
【００１４】
また、上述した目的を達成するために、本発明の２バンド共用パッチアンテナでは、略Ｕ字形に切り欠かれたノッチ部を有し、該ノッチ部に沿って帯状に延びるパッチ電極と、このパッチ電極が片面に設けられた誘電体基板と、前記パッチ電極と平面形状が略同形で前記誘電体基板を介して前記パッチ電極と対向する位置に設けられた接地導体とを備え、前記パッチ電極のうち前記ノッチ部を挟んで対向する一方の部位の端部を前記接地導体に短絡すると共に、前記パッチ電極に対して、該パッチ電極の全体を共振させるための第１の高周波信号と、この第１の高周波信号よりも高い周波数で前記ノッチ部を共振させるための第２の高周波信号とが選択的に給電されるように構成した。
【００１５】
このように構成されたアンテナでは、パッチ電極に給電するとノッチ部を横切る電界が生じるので、該ノッチ部の大きさを適宜選択して所定の高周波信号を給電することにより、パッチ電極全体を励振するときの共振長よりも短い共振長で該ノッチ部を共振させることができ、２バンド共用のパッチアンテナが得られる。また、かかる形状のパッチ電極はワイヤ系における逆Ｌアンテナと同様の小型化が図れるため、アンテナ全体の大きさを格段に小さくすることができる。そして、相対向するパッチ電極と接地導体の平面形状が略同形で、接地導体がパッチ電極と同様の信号波を放射する無給電の放射導体として動作するため、パッチ電極の前方だけでなく後方でも送受信することができる。
【００１６】
また、上述した目的を達成するために、本発明の２バンド共用パッチアンテナでは、一対の切欠きに挟まれた延出部を有するパッチ電極と、このパッチ電極が片面に設けられた誘電体基板と、前記パッチ電極と平面形状が略同形で前記誘電体基板を介して前記パッチ電極と対向する位置に設けられた接地導体とを備え、前記パッチ電極に対して、前記延出部の先端から他端に至る帯状領域を共振させるための第１の高周波信号と、この第１の高周波信号よりも高い周波数で前記帯状領域を含まない領域を共振させるための第２の高周波信号とが選択的に給電されるように構成した。
【００１７】
このように構成されたアンテナでは、パッチ電極のうち前記帯状領域に隣接する部分が切欠きによって幅狭になっており、該幅狭部分においてインピーダンスの大きな相違により高周波信号を反射させることができるので、延出部を含めたパッチ電極の大きさや形状を適宜選択することにより、パッチ電極の該帯状領域とそれ以外の領域をそれぞれ異なる共振長で共振させることができ、２バンド共用のパッチアンテナが得られる。また、相対向するパッチ電極と接地導体の平面形状が略同形で、接地導体がパッチ電極と同様の信号波を放射する無給電の放射導体として動作するため、パッチ電極の前方だけでなく後方でも送受信することができる。
【００１８】
また、上述した目的を達成するために、本発明の２バンド共用パッチアンテナでは、一辺端に切欠き部を有するパッチ電極と、このパッチ電極が片面に設けられた誘電体基板と、前記パッチ電極と平面形状が略同形で前記誘電体基板を介して前記パッチ電極と対向する位置に設けられた接地導体とを備え、前記パッチ電極の前記一辺端を前記接地導体に短絡すると共に、前記パッチ電極に対して、該パッチ電極の全体を共振させるための第１の高周波信号と、この第１の高周波信号よりも高い周波数で前記切欠き部を共振させるための第２の高周波信号とが選択的に給電されるように構成した。
【００１９】
このように構成されたアンテナでは、パッチ電極に給電すると、前記一辺端と前記切欠き部の底辺との間に該切欠き部を縦断する電界が生じるので、該切欠き部の大きさを適宜選択して所定の高周波信号を給電することにより、パッチ電極全体を励振するときの共振長よりも短い共振長で該切欠き部を共振させることができ、２バンド共用のパッチアンテナが得られる。また、かかる形状のパッチ電極はワイヤ系におけるモノポールアンテナと同様の小型化が図れるため、アンテナ全体の大きさを格段に小さくすることができる。そして、相対向するパッチ電極と接地導体の平面形状が略同形で、接地導体がパッチ電極と同様の信号波を放射する無給電の放射導体として動作するため、パッチ電極の前方だけでなく後方でも送受信することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態について図面を参照して説明すると、図１は本発明の実施形態例に係る２バンド共用パッチアンテナの平面図、図２は該パッチアンテナの断面図、図３は該パッチアンテナが接続されているアンテナ回路の構成図、図４は該パッチアンテナのＳパラメータ（散乱パラメータ）を示す共振特性図である。
【００２１】
図１，２に示すパッチアンテナ１０は、パッチ電極１２内に導体の存しない領域である窓部１３を形成して、パッチ電極１２の全体が共振する周波数よりも高い周波数で該窓部１３を共振させると共に、平面形状がパッチ電極１２と略同形の接地導体１４を設けて、放射パターンが前方と後方で略同等になるようにしたアンテナである。銅箔等からなるパッチ電極１２は誘電体基板１１の片面に設けられており、このパッチ電極１２は外形が一辺の長さＬの正方形状であるが、パッチ電極１２内には一辺の長さｄの正方形状の窓部１３が設けられている。接地導体１４は誘電体基板１１の他面（裏面）に設けられており、この接地導体１４はパッチ電極１２と同様に外形が一辺の長さＬの正方形状である。この接地導体１４内には反対側の窓部１３と対向する位置に窓部１５が設けられており、これ両の窓部１３，１５は同形状に形成されている。また、パッチ電極１２の所定位置には、インピーダンスを整合させた状態で給電ピン１８がはんだ付けされている。この給電ピン１８は、図３に示す２．４５ＧＨｚ用のアンテナ回路１６と５．２ＧＨｚ用のアンテナ回路１７とに接続されている。つまり、このパッチアンテナ１０は、給電ピン１８を介してパッチ電極１２に対し、２．４５ＧＨｚ帯域の第１の高周波信号と５．２ＧＨｚ帯域の第２の高周波信号とが選択的に給電できるようになっている。
【００２２】
なお、アンテナ回路１６には、２．４５ＧＨｚ帯域の信号を通過させるバンドパスフィルタ１６ａと、送信モードと受信モードを切り換える回路１６ｂと、２．４５ＧＨｚ帯域の信号を送信する回路１６ｃと、２．４５ＧＨｚ帯域の信号を受信する回路１６ｄとが具備されている。同様に、アンテナ回路１７には、５．２ＧＨｚ帯域の信号を通過させるバンドパスフィルタ１７ａと、送信モードと受信モードを切り換える回路１７ｂと、５．２ＧＨｚ帯域の信号を送信する回路１７ｃと、５．２ＧＨｚ帯域の信号を受信する回路１７ｄとが具備されている。
【００２３】
かかる構成のパッチアンテナ１０は、パッチ電極１２に給電する高周波信号の周波数に応じて、給電点のＳパラメータ（いわゆるＳ11）が図５に示すように変化し、２．４５ＧＨｚと５．２ＧＨｚという異なる周波数帯域で共振するデュアルバンド対応のアンテナとなっている。具体的には、パッチ電極１２にアンテナ回路１６から２．４５ＧＨｚ帯域の信号を給電すれば、パッチ電極１２の全体を共振させることができ、そのときの共振長をλ1とすると、パッチ電極１２の外縁の一辺の長さＬは約（λ1／２）となる。ここで、共振長λ1は２．４５ＧＨｚの信号波の波長λlow（≒１２０ｍｍ）に誘電体基板１１による波長短縮率を乗じた値であり、誘電体の比誘電率をεとすると、λ1＝λlow／√εとなる。本実施形態例においては、誘電体としてε≒９の材料を使用しているためλ1≒４０ｍｍとなり、パッチ電極１２の外縁の一辺の長さＬが約２０ｍｍに設定してある。
【００２４】
また、パッチ電極１２にアンテナ回路１７から５．２ＧＨｚ帯域の信号を給電すれば、窓部１３を横切る電界が生じて、パッチ電極１２の全体ではなく窓部１３をループアンテナのように共振させることができ、そのときの共振長をλ2とすると、窓部１３の一辺の長さｄは約（λ2／２）となる。ここで、共振長λ2は５．２ＧＨｚの信号波の波長λhigh（≒６０ｍｍ）に誘電体基板１１による波長短縮率を乗じた値で、λ2＝λhigh／√εとなるため、本実施形態例においてはλ2≒２０ｍｍとなり、窓部１３の一辺の長さｄが約１０ｍｍに設定してある。
【００２５】
このように本実施形態例に係るパッチアンテナ１０にはパッチ電極１２が一つだけしかなく、複数のパッチ電極を積層したり並設したりする構成にはなっていないが、パッチ電極１２内に設けた窓部１３を活用することにより、２．４５ＧＨｚと５．２ＧＨｚという高低２種類の周波数帯域の信号波を送受信することができ、無線ＬＡＮカード等にも容易に実装可能な小型で薄型の２バンド共用パッチアンテナとなっている。
【００２６】
しかも、このパッチアンテナ１０は、相対向するパッチ電極１２と接地導体１４の平面形状が窓部１３，１５も含めて略同形にしてあるため、接地導体１４がパッチ電極１２と同様の信号波を放射する無給電の放射導体として動作する。つまり、パッチ電極１２にアンテナ回路１６から２．４５ＧＨｚ帯域の信号を給電すると、パッチ電極１２と接地導体１４からそれぞれの前方へ略同形のメインローブが放射されて、図２中に実線で示すように、パッチアンテナ１０から見て対称な双指向性の放射パターンＰ1が得られる。また、パッチ電極１２にアンテナ回路１７から５．２ＧＨｚ帯域の信号を給電したときには、パッチ電極１２の窓部１３と接地導体１４の窓部１５が同じようなループアンテナとして動作するため、図２中に鎖線で示すように、パッチアンテナ１０の前方の指向性と後方の指向性が似ている放射パターンＰ2が得られる。これらの放射パターンＰ1，Ｐ2からわかるように、このパッチアンテナ１０は、共振周波数が２．４５ＧＨｚのときにも５．２ＧＨｚのときにも、パッチ電極１２の前方だけでなく後方でも送受信が行える。したがって、送受信する対象物の位置が特定できない環境下においてもパッチアンテナ１０は感度不良を起こしにくく、使い勝手のよい２バンド共用パッチアンテナとなっている。
【００２７】
なお、パッチ電極１２および接地導体１４の外形や窓部１３，１５の形状は正方形に限定されるものではなく、例えば外形が円形のパッチ電極内に矩形や円形の窓部を設けてもよい。また、パッチ電極１２に対する給電を、給電ピン１８ではなくマイクロストリップラインやスルーホールによって行ってもよい。
【００２８】
図５は本発明の他の実施形態例に係る２バンド共用パッチアンテナの平面図であり、図１に対応する部分には同一符号を付してある。
【００２９】
図５に示すパッチアンテナ２０では、誘電体基板１１の片面に設けられたパッチ電極１２の一辺端と、誘電体基板１１の他面に設けられた図示せぬ接地導体とが、複数のスルーホール１９を介して短絡してある。このようにパッチ電極１２の一辺端が接地導体に短絡してあるパッチアンテナ２０は、ワイヤ系におけるモノポールアンテナと同様の小型化が図れるため、アンテナ全体の大きさ前記実施形態例に比べてかなり小さくできるという利点がある。つまり、図５に示すパッチアンテナ２０を図１に示すパッチアンテナ１０と比べた場合、パッチ電極１２の外縁の一辺の長さＬ1は約Ｌ／２に短縮でき、窓部１３の一辺の長さｄ1は約ｄ／２に短縮できる。また、このパッチアンテナ２０においても前記実施形態例と同様に、接地導体の平面形状は窓部１３を含めてパッチ電極１２と略同形であり、かつ誘電体基板１１を介してパッチ電極１２と接地導体とが対向させてあるので、接地導体がパッチ電極１２と同じような信号波を放射する無給電の放射導体として動作し、パッチ電極１２の前方だけでなく後方でも送受信が行える。
【００３０】
図６は本発明のさらに他の実施形態例に係る２バンド共用パッチアンテナの平面図であり、図５に対応する部分には同一符号を付してある。
【００３１】
図６に示すパッチアンテナ３０では、パッチ電極１２の一辺端に略Ｕ字形に切り欠かれたノッチ部２１が設けてあり、このノッチ部２１に沿ってパッチ電極１２が帯状に延びている。また、パッチ電極１２のうちノッチ部２１を挟んで対向する一方の部位の端部が、複数のスルーホール１９を介して誘電体基板１１の裏面に設けられた図示せぬ接地導体に短絡してある。そのため、パッチ電極１２に給電するとノッチ部２１を横切る電界が生じて、このノッチ部２１をノッチアンテナのように共振させることができる。すなわち、このパッチアンテナ３０は、給電ピン１８を介してパッチ電極１２に対し、２．４５ＧＨｚ帯域の第１の高周波信号を給電するとパッチ電極１２の全体が共振し、５．２ＧＨｚ帯域の第２の高周波信号を給電するとノッチ部２１が共振するようになっており、２バンド共用のパッチアンテナとして利用できる。また、このパッチアンテナ３０の場合、ワイヤ系における逆Ｌアンテナと同様の小型化が図れるため、アンテナ全体の大きさ格段に小さくすることができる。なお、このパッチアンテナ３０においても、接地導体の平面形状はノッチ部２１を含めてパッチ電極１２と略同形であり、かつ誘電体基板１１を介してパッチ電極１２と接地導体とが対向させてあるので、接地導体がパッチ電極１２と同じような信号波を放射する無給電の放射導体として動作し、パッチ電極１２の前方だけでなく後方でも送受信が行える。
【００３２】
図７は本発明のさらに他の実施形態例に係る２バンド共用パッチアンテナの平面図であり、図１に対応する部分には同一符号を付してある。
【００３３】
図７に示すパッチアンテナ４０は、パッチ電極１２に一対の切欠き２２に挟まれた延出部２３を設け、この延出部２３の先端から他端に至る帯状領域１２ａと、パッチ電極１２の両側部を構成する短寸の帯状領域１２ｂとを、それぞれ異なる共振長で共振させるようにしたアンテナである。すなわち、パッチ電極１２の帯状領域１２ａ，１２ｂ間は切欠き２２によって幅狭になっており、該幅狭部分においてインピーダンスの大きな相違により高周波信号を反射させることができるので、給電ピン１８を介してパッチ電極１２に対し２．４５ＧＨｚ帯域の第１の高周波信号を給電すると長寸の帯状領域１２ａが共振し、５．２ＧＨｚ帯域の第２の高周波信号を給電すると短寸の帯状領域１２ｂが共振する。それゆえ、このパッチアンテナ４０も小型で薄型の２バンド共用パッチアンテナとなっている。また、このパッチアンテナ４０においても、誘電体基板１１の裏面に設けられている図示せぬ接地導体の平面形状が延出部２３を含めてパッチ電極１２と略同形であり、かつ誘電体基板１１を介してパッチ電極１２と接地導体とが対向させてあるので、接地導体がパッチ電極１２と同じような信号波を放射する無給電の放射導体として動作し、パッチ電極１２の前方だけでなく後方でも送受信が行える。
【００３４】
なお、図７において、パッチ電極１２のうち延出部２３の存する側と逆側の一辺端を接地導体に短絡する構成にした場合、ワイヤ系におけるモノポールアンテナと同様の小型化が図れるため、アンテナ全体の大きさを格段に小さくすることができる。
【００３５】
図８は本発明のさらに他の実施形態例に係る２バンド共用パッチアンテナの平面図であり、図５に対応する部分には同一符号を付してある。
【００３６】
図８に示すパッチアンテナ５０は、図４に示すパッチアンテナ２０と同様に、パッチ電極１２の一辺端が複数のスルーホール１９を介して誘電体基板の裏面に設けられた図示せぬ接地導体に短絡してあるため、小型化を促進するうえで有利であるが、前記窓部１３は設けずに、該一辺端に切欠き部２４を設けた点が異なっている。つまり、このパッチアンテナ５０の場合、パッチ電極１２に給電すると、該一辺端と切欠き部２４の底辺との間に該切欠き部２４を縦断する電界が生じるので、パッチ電極１２の全体を励振するときの共振長よりも短い共振長で該切欠き部２４を共振させることができる。
【００３７】
具体的には、給電ピン１８を介してパッチ電極１２に対し２．４５ＧＨｚ帯域の第１の高周波信号を給電するとパッチ電極１２の全体が共振し、５．２ＧＨｚ帯域の第２の高周波信号を給電すると切欠き部２４が共振するため、小型で薄型の２バンド共用パッチアンテナとなっている。また、このパッチアンテナ５０においても、図示せぬ接地導体の平面形状が切欠き部２４を含めてパッチ電極１２と略同形であり、かつ誘電体基板１１を介してパッチ電極１２と接地導体とが対向させてあるので、接地導体がパッチ電極１２と同じような信号波を放射する無給電の放射導体として動作し、パッチ電極１２の前方だけでなく後方でも送受信が行える。
【００３８】
なお、図５〜図８に示す各パッチアンテナ２０，３０，４０，５０においても、パッチ電極１２に対する給電を、給電ピン１８ではなくマイクロストリップラインやスルーホールによって行ってもよい。
【００３９】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。
【００４０】
パッチ電極内に設ける窓部の形状や大きさを適宜選択して所定の高周波信号を給電することにより、パッチ電極全体を励振するときの共振長よりも短い共振長で該窓部を共振させることができるので、複数のパッチ電極を配設しなくても高低２種類の周波数帯域の信号波が送受信可能となり、小型で薄型の２バンド共用パッチアンテナが得られる。また、相対向するパッチ電極と接地導体の平面形状を略同形にしてあるため、接地導体がパッチ電極と同様の信号波を放射する無給電の放射導体として動作し、パッチ電極の前方だけでなく後方でも送受信することができ、それゆえ送受信する対象物の位置が特定できない環境下でも使用できて使い勝手が向上する。
【００４１】
なお、該窓部を有するパッチ電極の一辺端を複数のスルーホールを介して接地導体に短絡する構成にした場合には、アンテナの全長を短くすることができるので、格段の小型化が図れる。
【００４２】
また、パッチ電極が略Ｕ字形に切り欠かれたノッチ部を有し、該パッチ電極のうちノッチ部を挟んで対向する一方の部位の端部を、平面形状が該パッチ電極と略同形の接地導体に短絡する構成のパッチアンテナにおいては、パッチ電極全体を励振するときの共振長よりも短い共振長で該ノッチ部を共振させることができるので、小型で薄型の２バンド共用パッチアンテナが得られ、かつパッチ電極の前方だけでなく後方でも送受信することができる。
【００４３】
また、パッチ電極が一対の切欠きに挟まれた延出部を有し、該延出部の先端から他端に至る帯状領域と、該帯状領域を含まない領域を、それぞれ異なる共振長で共振させるようにし、かつ接地導体の平面形状をパッチ電極と略同形にしたパッチアンテナにおいては、該帯状領域を含まない領域を相対的に短い共振長で共振させることができるので、小型で薄型の２バンド共用パッチアンテナが得られ、かつパッチ電極の前方だけでなく後方でも送受信することができる。
【００４４】
また、パッチ電極の一辺端を接地導体に短絡して、該一辺端に切欠き部を設けると共に、接地導体の平面形状をパッチ電極と略同形にしたパッチアンテナにおいては、パッチ電極全体を励振するときの共振長よりも短い共振長で該切欠き部を共振させることができるので、小型で薄型の２バンド共用パッチアンテナが得られ、かつパッチ電極の前方だけでなく後方でも送受信することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態例に係る２バンド共用パッチアンテナの平面図である。
【図２】図１に示すパッチアンテナの断面図である。
【図３】図１に示すパッチアンテナが接続されているアンテナ回路の構成図である。
【図４】図１に示すパッチアンテナのＳパラメータを示す共振特性図である。
【図５】本発明の他の実施形態例に係る２バンド共用パッチアンテナの平面図である。
【図６】本発明のさらに他の実施形態例に係る２バンド共用パッチアンテナの平面図である。
【図７】本発明のさらに他の実施形態例に係る２バンド共用パッチアンテナの平面図である。
【図８】本発明のさらに他の実施形態例に係る２バンド共用パッチアンテナの平面図である。
【図９】従来の一般的なパッチアンテナの構成を示す平面図である。
【符号の説明】
１０，２０，３０，４０，５０ パッチアンテナ
１１ 誘電体基板
１２ パッチ電極
１２ａ，１２ｂ 帯状領域
１３，１５ 窓部
１４ 接地導体
１６，１７ アンテナ回路
１８ 給電ピン
１９ スルーホール
２１ ノッチ部
２２ 切欠き
２３ 延出部
２４ 切欠き部
【発明の属する技術分野】
本発明は、２種類の周波数帯域（バンド）の信号波の送信や受信が可能で、無線ＬＡＮカード等に実装して好適な２バンド共用パッチアンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、有線ケ−ブルを使わずに、所定周波数帯域（例えば２．４ＧＨｚ帯域）の信号波の送受信で情報交換が行える無線ＬＡＮが普及しつつある。パソコン等の電子機器を無線ＬＡＮに対応させる際には、送受信機能を備えた無線ＬＡＮカードを装填することが多く、かかる無線ＬＡＮカードには、無線ＬＡＮで使用される直線偏波の信号波を送受信するためのアンテナや、送信回路、受信回路等が実装されている。
【０００３】
この種の無線ＬＡＮカードに実装されるアンテナにはかなりの小型化が要求されるため、従来より、図８に示すようなパッチアンテナが広く採用されている。同図に示すパッチアンテナ１は、誘電体基板２の片面に銅箔等からなるパッチ電極３を設け、このパッチ電極３を誘電体基板２を介して接地導体４と対向させると共に、マイクロストリップライン５等によってパッチ電極３に所定の高周波信号を給電するという構成になっている。ここで、接地導体４は例えば誘電体基板２の裏面のほぼ全面に設けられており、マイクロストリップライン５は図示せぬアンテナ回路に接続されている。
【０００４】
このように概略構成されたパッチアンテナ１においては、パッチ電極３を励振して前記高周波信号に対応した電界を生じさせることにより、パッチ電極３からその電極面に対して垂直な前方へ信号波を放射させることができる。なお、図８では外形が矩形のパッチ電極３にマイクロストリップライン５が接続されているが、パッチ電極３の外形は円形等であってもよく、また、給電ピンやスルーホールによってパッチ電極３に給電してもよい。
【０００５】
ところで、現在は無線ＬＡＮシステムに２．４ＧＨｚ帯域の信号波が広く使用されているが、将来的には、より高周波な別の帯域（例えば５．２ＧＨｚ帯域）の信号波を使用する送受信システムも普及するものと考えられている。そうなると、高低２種類の周波数帯域の信号波が送受信可能な小型アンテナの必要性が高まる。
【０００６】
このように２バンドで共用できる比較的小型のアンテナとしては、従来、上面にパッチ電極が設けられた第１の誘電体基板と、上面に別のパッチ電極が設けられ裏面全面に接地導体が設けられた第２の誘電体基板と、裏面に複数のマイクロストリップラインが設けられた第３の誘電体基板とを重ね合わせて構成される２パッチ積層型のアンテナが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このものは、上から順に第１、第２、第３の誘電体基板が積層されており、上下の各パッチ電極に対する給電は、それぞれ、接地導体の複数箇所に形成されたスリットを介して異なるマイクロストリップラインから行われるようになっている。そして、各パッチ電極の形状や大きさが異なるため、第１の誘電体基板上のパッチ電極に所定の高周波信号を給電して共振させることにより第１の共振周波数の信号波を放射させることができ、また、第２の誘電体基板上のパッチ電極に別の高周波信号を給電して共振させることにより第２の共振周波数の信号波を放射させることができる。
【０００７】
【特許文献１】
特開平７−２４９９３３号公報（第４〜６頁、図１）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来の２パッチ積層型アンテナは、２種類のパッチ電極を上下に分けて配設する構成なので、誘電体基板を含めた全体の厚さ寸法が大きくなってしまい、無線ＬＡＮカード等に実装するうえで必要な薄型化が困難であるという問題があった。そこで、薄型化を図るために２種類のパッチ電極を同一の誘電体基板上に並設するという構成も考えられるが、この方式では全体の面積が不所望に増大してしまうため、無線ＬＡＮカード等に実装するうえで必要な小型化が実現できないという別の問題があった。
【０００９】
また、従来のパッチアンテナの指向特性はパッチ電極の前方（反誘電体基板側の空間）に略球形の主たる放射パターン（メインローブ）が形成されるというものなので、パッチ電極の前方でしか送受信が行えず、それゆえ送受信する対象物の位置が特定できない環境下で使用すると感度が著しく低下する恐れがあった。
【００１０】
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、２種類の周波数帯域の信号波を送受信可能で小型薄型化が容易であり、かつ、パッチ電極の前方だけでなく後方でも良好な感度が得られる２バンド共用パッチアンテナを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するために、本発明の２バンド共用パッチアンテナでは、導体の存しない窓部を有するパッチ電極と、このパッチ電極が片面に設けられた誘電体基板と、前記パッチ電極と平面形状が略同形で前記誘電体基板を介して該パッチ電極と対向する位置に設けられた接地導体とを備え、前記パッチ電極に対して、該パッチ電極の全体を共振させるための第１の高周波信号と、この第１の高周波信号よりも高い周波数で前記窓部を共振させるための第２の高周波信号とが選択的に給電されるように構成した。
【００１２】
このように構成されたアンテナは、パッチ電極に給電すると該パッチ電極内の窓部を横切る電界が生じるので、該窓部の形状や大きさを適宜選択して所定の高周波信号を給電することにより、パッチ電極全体を励振するときの共振長よりも短い共振長で該窓部を共振させることができる。これにより、パッチ電極の数は一つだけであるが、第１の高周波信号を給電してパッチ電極全体を共振させれば第１の共振周波数の信号波が放射され、第２の高周波信号を給電して窓部を共振させれば第２の共振周波数の信号波が放射されることになって、高低２種類の周波数帯域の信号波が送受信可能となり、小型で薄型の２バンド共用パッチアンテナが得られる。しかも、このアンテナは、相対向するパッチ電極と接地導体の平面形状を略同形にしてあるため、接地導体がパッチ電極と同様の信号波を放射する無給電の放射導体として動作し、それゆえパッチ電極の前方だけでなく後方でも送受信することができ、送受信する対象物の位置が特定できない環境下でも使用可能となる。
【００１３】
かかる構成において、パッチ電極の一辺端を複数のスルーホールを介して接地導体に短絡しておけば、ワイヤ系におけるモノポールアンテナと同様にアンテナの全長を短くすることができるので、格段の小型化が図れる。
【００１４】
また、上述した目的を達成するために、本発明の２バンド共用パッチアンテナでは、略Ｕ字形に切り欠かれたノッチ部を有し、該ノッチ部に沿って帯状に延びるパッチ電極と、このパッチ電極が片面に設けられた誘電体基板と、前記パッチ電極と平面形状が略同形で前記誘電体基板を介して前記パッチ電極と対向する位置に設けられた接地導体とを備え、前記パッチ電極のうち前記ノッチ部を挟んで対向する一方の部位の端部を前記接地導体に短絡すると共に、前記パッチ電極に対して、該パッチ電極の全体を共振させるための第１の高周波信号と、この第１の高周波信号よりも高い周波数で前記ノッチ部を共振させるための第２の高周波信号とが選択的に給電されるように構成した。
【００１５】
このように構成されたアンテナでは、パッチ電極に給電するとノッチ部を横切る電界が生じるので、該ノッチ部の大きさを適宜選択して所定の高周波信号を給電することにより、パッチ電極全体を励振するときの共振長よりも短い共振長で該ノッチ部を共振させることができ、２バンド共用のパッチアンテナが得られる。また、かかる形状のパッチ電極はワイヤ系における逆Ｌアンテナと同様の小型化が図れるため、アンテナ全体の大きさを格段に小さくすることができる。そして、相対向するパッチ電極と接地導体の平面形状が略同形で、接地導体がパッチ電極と同様の信号波を放射する無給電の放射導体として動作するため、パッチ電極の前方だけでなく後方でも送受信することができる。
【００１６】
また、上述した目的を達成するために、本発明の２バンド共用パッチアンテナでは、一対の切欠きに挟まれた延出部を有するパッチ電極と、このパッチ電極が片面に設けられた誘電体基板と、前記パッチ電極と平面形状が略同形で前記誘電体基板を介して前記パッチ電極と対向する位置に設けられた接地導体とを備え、前記パッチ電極に対して、前記延出部の先端から他端に至る帯状領域を共振させるための第１の高周波信号と、この第１の高周波信号よりも高い周波数で前記帯状領域を含まない領域を共振させるための第２の高周波信号とが選択的に給電されるように構成した。
【００１７】
このように構成されたアンテナでは、パッチ電極のうち前記帯状領域に隣接する部分が切欠きによって幅狭になっており、該幅狭部分においてインピーダンスの大きな相違により高周波信号を反射させることができるので、延出部を含めたパッチ電極の大きさや形状を適宜選択することにより、パッチ電極の該帯状領域とそれ以外の領域をそれぞれ異なる共振長で共振させることができ、２バンド共用のパッチアンテナが得られる。また、相対向するパッチ電極と接地導体の平面形状が略同形で、接地導体がパッチ電極と同様の信号波を放射する無給電の放射導体として動作するため、パッチ電極の前方だけでなく後方でも送受信することができる。
【００１８】
また、上述した目的を達成するために、本発明の２バンド共用パッチアンテナでは、一辺端に切欠き部を有するパッチ電極と、このパッチ電極が片面に設けられた誘電体基板と、前記パッチ電極と平面形状が略同形で前記誘電体基板を介して前記パッチ電極と対向する位置に設けられた接地導体とを備え、前記パッチ電極の前記一辺端を前記接地導体に短絡すると共に、前記パッチ電極に対して、該パッチ電極の全体を共振させるための第１の高周波信号と、この第１の高周波信号よりも高い周波数で前記切欠き部を共振させるための第２の高周波信号とが選択的に給電されるように構成した。
【００１９】
このように構成されたアンテナでは、パッチ電極に給電すると、前記一辺端と前記切欠き部の底辺との間に該切欠き部を縦断する電界が生じるので、該切欠き部の大きさを適宜選択して所定の高周波信号を給電することにより、パッチ電極全体を励振するときの共振長よりも短い共振長で該切欠き部を共振させることができ、２バンド共用のパッチアンテナが得られる。また、かかる形状のパッチ電極はワイヤ系におけるモノポールアンテナと同様の小型化が図れるため、アンテナ全体の大きさを格段に小さくすることができる。そして、相対向するパッチ電極と接地導体の平面形状が略同形で、接地導体がパッチ電極と同様の信号波を放射する無給電の放射導体として動作するため、パッチ電極の前方だけでなく後方でも送受信することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態について図面を参照して説明すると、図１は本発明の実施形態例に係る２バンド共用パッチアンテナの平面図、図２は該パッチアンテナの断面図、図３は該パッチアンテナが接続されているアンテナ回路の構成図、図４は該パッチアンテナのＳパラメータ（散乱パラメータ）を示す共振特性図である。
【００２１】
図１，２に示すパッチアンテナ１０は、パッチ電極１２内に導体の存しない領域である窓部１３を形成して、パッチ電極１２の全体が共振する周波数よりも高い周波数で該窓部１３を共振させると共に、平面形状がパッチ電極１２と略同形の接地導体１４を設けて、放射パターンが前方と後方で略同等になるようにしたアンテナである。銅箔等からなるパッチ電極１２は誘電体基板１１の片面に設けられており、このパッチ電極１２は外形が一辺の長さＬの正方形状であるが、パッチ電極１２内には一辺の長さｄの正方形状の窓部１３が設けられている。接地導体１４は誘電体基板１１の他面（裏面）に設けられており、この接地導体１４はパッチ電極１２と同様に外形が一辺の長さＬの正方形状である。この接地導体１４内には反対側の窓部１３と対向する位置に窓部１５が設けられており、これ両の窓部１３，１５は同形状に形成されている。また、パッチ電極１２の所定位置には、インピーダンスを整合させた状態で給電ピン１８がはんだ付けされている。この給電ピン１８は、図３に示す２．４５ＧＨｚ用のアンテナ回路１６と５．２ＧＨｚ用のアンテナ回路１７とに接続されている。つまり、このパッチアンテナ１０は、給電ピン１８を介してパッチ電極１２に対し、２．４５ＧＨｚ帯域の第１の高周波信号と５．２ＧＨｚ帯域の第２の高周波信号とが選択的に給電できるようになっている。
【００２２】
なお、アンテナ回路１６には、２．４５ＧＨｚ帯域の信号を通過させるバンドパスフィルタ１６ａと、送信モードと受信モードを切り換える回路１６ｂと、２．４５ＧＨｚ帯域の信号を送信する回路１６ｃと、２．４５ＧＨｚ帯域の信号を受信する回路１６ｄとが具備されている。同様に、アンテナ回路１７には、５．２ＧＨｚ帯域の信号を通過させるバンドパスフィルタ１７ａと、送信モードと受信モードを切り換える回路１７ｂと、５．２ＧＨｚ帯域の信号を送信する回路１７ｃと、５．２ＧＨｚ帯域の信号を受信する回路１７ｄとが具備されている。
【００２３】
かかる構成のパッチアンテナ１０は、パッチ電極１２に給電する高周波信号の周波数に応じて、給電点のＳパラメータ（いわゆるＳ11）が図５に示すように変化し、２．４５ＧＨｚと５．２ＧＨｚという異なる周波数帯域で共振するデュアルバンド対応のアンテナとなっている。具体的には、パッチ電極１２にアンテナ回路１６から２．４５ＧＨｚ帯域の信号を給電すれば、パッチ電極１２の全体を共振させることができ、そのときの共振長をλ1とすると、パッチ電極１２の外縁の一辺の長さＬは約（λ1／２）となる。ここで、共振長λ1は２．４５ＧＨｚの信号波の波長λlow（≒１２０ｍｍ）に誘電体基板１１による波長短縮率を乗じた値であり、誘電体の比誘電率をεとすると、λ1＝λlow／√εとなる。本実施形態例においては、誘電体としてε≒９の材料を使用しているためλ1≒４０ｍｍとなり、パッチ電極１２の外縁の一辺の長さＬが約２０ｍｍに設定してある。
【００２４】
また、パッチ電極１２にアンテナ回路１７から５．２ＧＨｚ帯域の信号を給電すれば、窓部１３を横切る電界が生じて、パッチ電極１２の全体ではなく窓部１３をループアンテナのように共振させることができ、そのときの共振長をλ2とすると、窓部１３の一辺の長さｄは約（λ2／２）となる。ここで、共振長λ2は５．２ＧＨｚの信号波の波長λhigh（≒６０ｍｍ）に誘電体基板１１による波長短縮率を乗じた値で、λ2＝λhigh／√εとなるため、本実施形態例においてはλ2≒２０ｍｍとなり、窓部１３の一辺の長さｄが約１０ｍｍに設定してある。
【００２５】
このように本実施形態例に係るパッチアンテナ１０にはパッチ電極１２が一つだけしかなく、複数のパッチ電極を積層したり並設したりする構成にはなっていないが、パッチ電極１２内に設けた窓部１３を活用することにより、２．４５ＧＨｚと５．２ＧＨｚという高低２種類の周波数帯域の信号波を送受信することができ、無線ＬＡＮカード等にも容易に実装可能な小型で薄型の２バンド共用パッチアンテナとなっている。
【００２６】
しかも、このパッチアンテナ１０は、相対向するパッチ電極１２と接地導体１４の平面形状が窓部１３，１５も含めて略同形にしてあるため、接地導体１４がパッチ電極１２と同様の信号波を放射する無給電の放射導体として動作する。つまり、パッチ電極１２にアンテナ回路１６から２．４５ＧＨｚ帯域の信号を給電すると、パッチ電極１２と接地導体１４からそれぞれの前方へ略同形のメインローブが放射されて、図２中に実線で示すように、パッチアンテナ１０から見て対称な双指向性の放射パターンＰ1が得られる。また、パッチ電極１２にアンテナ回路１７から５．２ＧＨｚ帯域の信号を給電したときには、パッチ電極１２の窓部１３と接地導体１４の窓部１５が同じようなループアンテナとして動作するため、図２中に鎖線で示すように、パッチアンテナ１０の前方の指向性と後方の指向性が似ている放射パターンＰ2が得られる。これらの放射パターンＰ1，Ｐ2からわかるように、このパッチアンテナ１０は、共振周波数が２．４５ＧＨｚのときにも５．２ＧＨｚのときにも、パッチ電極１２の前方だけでなく後方でも送受信が行える。したがって、送受信する対象物の位置が特定できない環境下においてもパッチアンテナ１０は感度不良を起こしにくく、使い勝手のよい２バンド共用パッチアンテナとなっている。
【００２７】
なお、パッチ電極１２および接地導体１４の外形や窓部１３，１５の形状は正方形に限定されるものではなく、例えば外形が円形のパッチ電極内に矩形や円形の窓部を設けてもよい。また、パッチ電極１２に対する給電を、給電ピン１８ではなくマイクロストリップラインやスルーホールによって行ってもよい。
【００２８】
図５は本発明の他の実施形態例に係る２バンド共用パッチアンテナの平面図であり、図１に対応する部分には同一符号を付してある。
【００２９】
図５に示すパッチアンテナ２０では、誘電体基板１１の片面に設けられたパッチ電極１２の一辺端と、誘電体基板１１の他面に設けられた図示せぬ接地導体とが、複数のスルーホール１９を介して短絡してある。このようにパッチ電極１２の一辺端が接地導体に短絡してあるパッチアンテナ２０は、ワイヤ系におけるモノポールアンテナと同様の小型化が図れるため、アンテナ全体の大きさ前記実施形態例に比べてかなり小さくできるという利点がある。つまり、図５に示すパッチアンテナ２０を図１に示すパッチアンテナ１０と比べた場合、パッチ電極１２の外縁の一辺の長さＬ1は約Ｌ／２に短縮でき、窓部１３の一辺の長さｄ1は約ｄ／２に短縮できる。また、このパッチアンテナ２０においても前記実施形態例と同様に、接地導体の平面形状は窓部１３を含めてパッチ電極１２と略同形であり、かつ誘電体基板１１を介してパッチ電極１２と接地導体とが対向させてあるので、接地導体がパッチ電極１２と同じような信号波を放射する無給電の放射導体として動作し、パッチ電極１２の前方だけでなく後方でも送受信が行える。
【００３０】
図６は本発明のさらに他の実施形態例に係る２バンド共用パッチアンテナの平面図であり、図５に対応する部分には同一符号を付してある。
【００３１】
図６に示すパッチアンテナ３０では、パッチ電極１２の一辺端に略Ｕ字形に切り欠かれたノッチ部２１が設けてあり、このノッチ部２１に沿ってパッチ電極１２が帯状に延びている。また、パッチ電極１２のうちノッチ部２１を挟んで対向する一方の部位の端部が、複数のスルーホール１９を介して誘電体基板１１の裏面に設けられた図示せぬ接地導体に短絡してある。そのため、パッチ電極１２に給電するとノッチ部２１を横切る電界が生じて、このノッチ部２１をノッチアンテナのように共振させることができる。すなわち、このパッチアンテナ３０は、給電ピン１８を介してパッチ電極１２に対し、２．４５ＧＨｚ帯域の第１の高周波信号を給電するとパッチ電極１２の全体が共振し、５．２ＧＨｚ帯域の第２の高周波信号を給電するとノッチ部２１が共振するようになっており、２バンド共用のパッチアンテナとして利用できる。また、このパッチアンテナ３０の場合、ワイヤ系における逆Ｌアンテナと同様の小型化が図れるため、アンテナ全体の大きさ格段に小さくすることができる。なお、このパッチアンテナ３０においても、接地導体の平面形状はノッチ部２１を含めてパッチ電極１２と略同形であり、かつ誘電体基板１１を介してパッチ電極１２と接地導体とが対向させてあるので、接地導体がパッチ電極１２と同じような信号波を放射する無給電の放射導体として動作し、パッチ電極１２の前方だけでなく後方でも送受信が行える。
【００３２】
図７は本発明のさらに他の実施形態例に係る２バンド共用パッチアンテナの平面図であり、図１に対応する部分には同一符号を付してある。
【００３３】
図７に示すパッチアンテナ４０は、パッチ電極１２に一対の切欠き２２に挟まれた延出部２３を設け、この延出部２３の先端から他端に至る帯状領域１２ａと、パッチ電極１２の両側部を構成する短寸の帯状領域１２ｂとを、それぞれ異なる共振長で共振させるようにしたアンテナである。すなわち、パッチ電極１２の帯状領域１２ａ，１２ｂ間は切欠き２２によって幅狭になっており、該幅狭部分においてインピーダンスの大きな相違により高周波信号を反射させることができるので、給電ピン１８を介してパッチ電極１２に対し２．４５ＧＨｚ帯域の第１の高周波信号を給電すると長寸の帯状領域１２ａが共振し、５．２ＧＨｚ帯域の第２の高周波信号を給電すると短寸の帯状領域１２ｂが共振する。それゆえ、このパッチアンテナ４０も小型で薄型の２バンド共用パッチアンテナとなっている。また、このパッチアンテナ４０においても、誘電体基板１１の裏面に設けられている図示せぬ接地導体の平面形状が延出部２３を含めてパッチ電極１２と略同形であり、かつ誘電体基板１１を介してパッチ電極１２と接地導体とが対向させてあるので、接地導体がパッチ電極１２と同じような信号波を放射する無給電の放射導体として動作し、パッチ電極１２の前方だけでなく後方でも送受信が行える。
【００３４】
なお、図７において、パッチ電極１２のうち延出部２３の存する側と逆側の一辺端を接地導体に短絡する構成にした場合、ワイヤ系におけるモノポールアンテナと同様の小型化が図れるため、アンテナ全体の大きさを格段に小さくすることができる。
【００３５】
図８は本発明のさらに他の実施形態例に係る２バンド共用パッチアンテナの平面図であり、図５に対応する部分には同一符号を付してある。
【００３６】
図８に示すパッチアンテナ５０は、図４に示すパッチアンテナ２０と同様に、パッチ電極１２の一辺端が複数のスルーホール１９を介して誘電体基板の裏面に設けられた図示せぬ接地導体に短絡してあるため、小型化を促進するうえで有利であるが、前記窓部１３は設けずに、該一辺端に切欠き部２４を設けた点が異なっている。つまり、このパッチアンテナ５０の場合、パッチ電極１２に給電すると、該一辺端と切欠き部２４の底辺との間に該切欠き部２４を縦断する電界が生じるので、パッチ電極１２の全体を励振するときの共振長よりも短い共振長で該切欠き部２４を共振させることができる。
【００３７】
具体的には、給電ピン１８を介してパッチ電極１２に対し２．４５ＧＨｚ帯域の第１の高周波信号を給電するとパッチ電極１２の全体が共振し、５．２ＧＨｚ帯域の第２の高周波信号を給電すると切欠き部２４が共振するため、小型で薄型の２バンド共用パッチアンテナとなっている。また、このパッチアンテナ５０においても、図示せぬ接地導体の平面形状が切欠き部２４を含めてパッチ電極１２と略同形であり、かつ誘電体基板１１を介してパッチ電極１２と接地導体とが対向させてあるので、接地導体がパッチ電極１２と同じような信号波を放射する無給電の放射導体として動作し、パッチ電極１２の前方だけでなく後方でも送受信が行える。
【００３８】
なお、図５〜図８に示す各パッチアンテナ２０，３０，４０，５０においても、パッチ電極１２に対する給電を、給電ピン１８ではなくマイクロストリップラインやスルーホールによって行ってもよい。
【００３９】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。
【００４０】
パッチ電極内に設ける窓部の形状や大きさを適宜選択して所定の高周波信号を給電することにより、パッチ電極全体を励振するときの共振長よりも短い共振長で該窓部を共振させることができるので、複数のパッチ電極を配設しなくても高低２種類の周波数帯域の信号波が送受信可能となり、小型で薄型の２バンド共用パッチアンテナが得られる。また、相対向するパッチ電極と接地導体の平面形状を略同形にしてあるため、接地導体がパッチ電極と同様の信号波を放射する無給電の放射導体として動作し、パッチ電極の前方だけでなく後方でも送受信することができ、それゆえ送受信する対象物の位置が特定できない環境下でも使用できて使い勝手が向上する。
【００４１】
なお、該窓部を有するパッチ電極の一辺端を複数のスルーホールを介して接地導体に短絡する構成にした場合には、アンテナの全長を短くすることができるので、格段の小型化が図れる。
【００４２】
また、パッチ電極が略Ｕ字形に切り欠かれたノッチ部を有し、該パッチ電極のうちノッチ部を挟んで対向する一方の部位の端部を、平面形状が該パッチ電極と略同形の接地導体に短絡する構成のパッチアンテナにおいては、パッチ電極全体を励振するときの共振長よりも短い共振長で該ノッチ部を共振させることができるので、小型で薄型の２バンド共用パッチアンテナが得られ、かつパッチ電極の前方だけでなく後方でも送受信することができる。
【００４３】
また、パッチ電極が一対の切欠きに挟まれた延出部を有し、該延出部の先端から他端に至る帯状領域と、該帯状領域を含まない領域を、それぞれ異なる共振長で共振させるようにし、かつ接地導体の平面形状をパッチ電極と略同形にしたパッチアンテナにおいては、該帯状領域を含まない領域を相対的に短い共振長で共振させることができるので、小型で薄型の２バンド共用パッチアンテナが得られ、かつパッチ電極の前方だけでなく後方でも送受信することができる。
【００４４】
また、パッチ電極の一辺端を接地導体に短絡して、該一辺端に切欠き部を設けると共に、接地導体の平面形状をパッチ電極と略同形にしたパッチアンテナにおいては、パッチ電極全体を励振するときの共振長よりも短い共振長で該切欠き部を共振させることができるので、小型で薄型の２バンド共用パッチアンテナが得られ、かつパッチ電極の前方だけでなく後方でも送受信することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態例に係る２バンド共用パッチアンテナの平面図である。
【図２】図１に示すパッチアンテナの断面図である。
【図３】図１に示すパッチアンテナが接続されているアンテナ回路の構成図である。
【図４】図１に示すパッチアンテナのＳパラメータを示す共振特性図である。
【図５】本発明の他の実施形態例に係る２バンド共用パッチアンテナの平面図である。
【図６】本発明のさらに他の実施形態例に係る２バンド共用パッチアンテナの平面図である。
【図７】本発明のさらに他の実施形態例に係る２バンド共用パッチアンテナの平面図である。
【図８】本発明のさらに他の実施形態例に係る２バンド共用パッチアンテナの平面図である。
【図９】従来の一般的なパッチアンテナの構成を示す平面図である。
【符号の説明】
１０，２０，３０，４０，５０ パッチアンテナ
１１ 誘電体基板
１２ パッチ電極
１２ａ，１２ｂ 帯状領域
１３，１５ 窓部
１４ 接地導体
１６，１７ アンテナ回路
１８ 給電ピン
１９ スルーホール
２１ ノッチ部
２２ 切欠き
２３ 延出部
２４ 切欠き部
Claims (5)
- 導体の存しない窓部を有するパッチ電極と、このパッチ電極が片面に設けられた誘電体基板と、前記パッチ電極と平面形状が略同形で前記誘電体基板を介して該パッチ電極と対向する位置に設けられた接地導体とを備え、
前記パッチ電極に対して、該パッチ電極の全体を共振させるための第１の高周波信号と、この第１の高周波信号よりも高い周波数で前記窓部を共振させるための第２の高周波信号とが選択的に給電されるように構成したことを特徴とする２バンド共用パッチアンテナ。 - 請求項１の記載において、前記パッチ電極の一辺端を複数のスルーホールを介して前記接地導体に短絡したことを特徴とする２バンド共用パッチアンテナ。
- 略Ｕ字形に切り欠かれたノッチ部を有し、該ノッチ部に沿って帯状に延びるパッチ電極と、このパッチ電極が片面に設けられた誘電体基板と、前記パッチ電極と平面形状が略同形で前記誘電体基板を介して前記パッチ電極と対向する位置に設けられた接地導体とを備え、
前記パッチ電極のうち前記ノッチ部を挟んで対向する一方の部位の端部を前記接地導体に短絡すると共に、前記パッチ電極に対して、該パッチ電極の全体を共振させるための第１の高周波信号と、この第１の高周波信号よりも高い周波数で前記ノッチ部を共振させるための第２の高周波信号とが選択的に給電されるように構成したことを特徴とする２バンド共用パッチアンテナ。 - 一対の切欠きに挟まれた延出部を有するパッチ電極と、このパッチ電極が片面に設けられた誘電体基板と、前記パッチ電極と平面形状が略同形で前記誘電体基板を介して前記パッチ電極と対向する位置に設けられた接地導体とを備え、
前記パッチ電極に対して、前記延出部の先端から他端に至る帯状領域を共振させるための第１の高周波信号と、この第１の高周波信号よりも高い周波数で前記帯状領域を含まない領域を共振させるための第２の高周波信号とが選択的に給電されるように構成したことを特徴とする２バンド共用パッチアンテナ。 - 一辺端に切欠き部を有するパッチ電極と、このパッチ電極が片面に設けられた誘電体基板と、前記パッチ電極と平面形状が略同形で前記誘電体基板を介して前記パッチ電極と対向する位置に設けられた接地導体とを備え、
前記パッチ電極の前記一辺端を前記接地導体に短絡すると共に、前記パッチ電極に対して、該パッチ電極の全体を共振させるための第１の高周波信号と、この第１の高周波信号よりも高い周波数で前記切欠き部を共振させるための第２の高周波信号とが選択的に給電されるように構成したことを特徴とする２バンド共用パッチアンテナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002377955A JP2004208225A (ja) | 2002-12-26 | 2002-12-26 | ２バンド共用パッチアンテナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002377955A JP2004208225A (ja) | 2002-12-26 | 2002-12-26 | ２バンド共用パッチアンテナ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004208225A true JP2004208225A (ja) | 2004-07-22 |
Family
ID=32814968
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002377955A Withdrawn JP2004208225A (ja) | 2002-12-26 | 2002-12-26 | ２バンド共用パッチアンテナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004208225A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009049655A (ja) * | 2007-08-17 | 2009-03-05 | Antenna Technology Inc | Ｒｆｉｄタグ用の補助アンテナ及びその取付方法 |
| JP2010193396A (ja) * | 2009-02-20 | 2010-09-02 | Antenna Technology Inc | ２周波共用平面アンテナ |
| JP2012129598A (ja) * | 2010-12-13 | 2012-07-05 | Fujitsu Ltd | アンテナ |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04122104A (ja) * | 1990-09-13 | 1992-04-22 | Mitsubishi Electric Corp | ２周波共用アンテナ |
| JPH0685487B2 (ja) * | 1985-05-18 | 1994-10-26 | 日本電装株式会社 | ２周波共用平面アンテナ |
| JPH09326628A (ja) * | 1996-06-07 | 1997-12-16 | Mitsubishi Electric Corp | アンテナ装置 |
| JPH1093332A (ja) * | 1996-09-13 | 1998-04-10 | Nippon Antenna Co Ltd | 複共振逆ｆ型アンテナ |
| JPH10276034A (ja) * | 1997-02-03 | 1998-10-13 | Tdk Corp | プリントアンテナおよびその共振周波数調整方法 |
| WO1999038227A1 (fr) * | 1998-01-27 | 1999-07-29 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Antenne multifrequence |
| JPH11251825A (ja) * | 1998-03-03 | 1999-09-17 | Kenwood Corp | 多周波共振型逆ｆ型アンテナ |
| JP2002223114A (ja) * | 2000-11-22 | 2002-08-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | アンテナ及びそれを用いた無線装置 |
| JP2002271133A (ja) * | 2001-03-09 | 2002-09-20 | Sharp Corp | 高周波アンテナおよび高周波通信装置 |
-
2002
- 2002-12-26 JP JP2002377955A patent/JP2004208225A/ja not_active Withdrawn
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0685487B2 (ja) * | 1985-05-18 | 1994-10-26 | 日本電装株式会社 | ２周波共用平面アンテナ |
| JPH04122104A (ja) * | 1990-09-13 | 1992-04-22 | Mitsubishi Electric Corp | ２周波共用アンテナ |
| JPH09326628A (ja) * | 1996-06-07 | 1997-12-16 | Mitsubishi Electric Corp | アンテナ装置 |
| JPH1093332A (ja) * | 1996-09-13 | 1998-04-10 | Nippon Antenna Co Ltd | 複共振逆ｆ型アンテナ |
| JPH10276034A (ja) * | 1997-02-03 | 1998-10-13 | Tdk Corp | プリントアンテナおよびその共振周波数調整方法 |
| WO1999038227A1 (fr) * | 1998-01-27 | 1999-07-29 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Antenne multifrequence |
| JPH11214917A (ja) * | 1998-01-27 | 1999-08-06 | Toshiba Corp | 多周波アンテナ |
| JPH11251825A (ja) * | 1998-03-03 | 1999-09-17 | Kenwood Corp | 多周波共振型逆ｆ型アンテナ |
| JP2002223114A (ja) * | 2000-11-22 | 2002-08-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | アンテナ及びそれを用いた無線装置 |
| JP2002271133A (ja) * | 2001-03-09 | 2002-09-20 | Sharp Corp | 高周波アンテナおよび高周波通信装置 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009049655A (ja) * | 2007-08-17 | 2009-03-05 | Antenna Technology Inc | Ｒｆｉｄタグ用の補助アンテナ及びその取付方法 |
| JP2010193396A (ja) * | 2009-02-20 | 2010-09-02 | Antenna Technology Inc | ２周波共用平面アンテナ |
| JP2012129598A (ja) * | 2010-12-13 | 2012-07-05 | Fujitsu Ltd | アンテナ |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7339531B2 (en) | Multi frequency magnetic dipole antenna structures and method of reusing the volume of an antenna | |
| US20050116865A1 (en) | Multifrequency inverted-F antenna | |
| US6606071B2 (en) | Multifrequency antenna with a slot-type conductor and a strip-shaped conductor | |
| JP5680497B2 (ja) | 進行波励振アンテナ及び平面アンテナ | |
| JP2004007559A (ja) | 多共振アンテナ、アンテナモジュールおよび多共振アンテナを用いた無線装置 | |
| CN112751193A (zh) | 天线模组及电子设备 | |
| US20060232474A1 (en) | Antenna system | |
| JP2001119232A (ja) | 円偏波用平面アンテナ | |
| JP2017511667A (ja) | アンテナアイソレーションの提供を有する容量結合型ループアンテナを用いたアンテナシステム | |
| KR20130090770A (ko) | 절연 특성을 가진 지향성 안테나 | |
| JP2012147263A (ja) | アンテナ・モジュール並びに無線通信装置 | |
| JP2005508099A (ja) | 移動機器用のマルチバンドアンテナ | |
| JP5093622B2 (ja) | スロットアンテナ | |
| JP4691054B2 (ja) | マイクロストリップアンテナ | |
| KR100570072B1 (ko) | 이동통신 단말기용 내장형 안테나 | |
| JP2004147327A (ja) | 多重帯域アンテナ | |
| JP2007142876A (ja) | 偏波共用パッチアンテナ | |
| JP2006295630A (ja) | アンテナ装置 | |
| JP2002344238A (ja) | 偏波共用平面アンテナ | |
| JP2004208225A (ja) | ２バンド共用パッチアンテナ | |
| JP2004228982A (ja) | デュアルバンドアンテナ | |
| JPH10247807A (ja) | 誘電体アンテナ | |
| JP2004208226A (ja) | ２バンド共用パッチアンテナ | |
| JP2004172997A (ja) | ２バンド共用パッチアンテナ | |
| GB2404791A (en) | Compact antenna arrangement for simultaneous operation under two different protocols |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050509 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060822 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20060927 |