JP2005124056A - Patch antenna - Google Patents
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Description
本発明は、複数の周波数帯に対応する複数のパッチ電極を備えた小型のパッチアンテナに関する。 The present invention relates to a small patch antenna including a plurality of patch electrodes corresponding to a plurality of frequency bands.
最近、共振周波数が1.5GHz帯のGPS(全地球測位システム)用アンテナと、共振周波数が5.8GHz帯のETC(自動料金収受システム)用アンテナとをユニット化した車載用のパッチアンテナが提案されている。GPS用アンテナとETC用アンテナは共振周波数が大きく異なるため、両者のパッチ電極は大きさや形状がかなり異なったものとなる。 Recently, an in-vehicle patch antenna has been proposed that unitizes a GPS (global positioning system) antenna with a resonance frequency of 1.5 GHz and an ETC (automatic toll collection system) antenna with a resonance frequency of 5.8 GHz. Has been. Since the GPS antenna and the ETC antenna have greatly different resonance frequencies, the patch electrodes of the two are considerably different in size and shape.
図3は、このように共振周波数の異なる2種類のパッチ電極を備えたパッチアンテナの従来例を示す斜視図である。同図に示すパッチアンテナ1では、大きさや形状の異なる2種類のパッチ電極2,3がそれぞれ異なる誘電体基体4,5の天面に設けられている。すなわち、誘電体基体4の天面にパッチ電極2が設けられ、誘電体基体5の天面にパッチ電極3が設けられており、各誘電体基体4,5の底面には図示せぬグラウンド電極が設けられている。これら一対の誘電体基体4,5は回路基板8上の所定位置に並設されており、各パッチ電極2,3の給電点にそれぞれ給電ピン6,7の一端側が接続されて、各パッチ電極2,3が個別に給電されるようになっている。また、誘電体基体4,5を搭載している回路基板8の上面側には、ほぼ全面にグラウンド導体部9が設けられている。回路基板8の下面側には、フィルタ部や増幅部等を含む図示せぬアンテナ回路が配設されており、このアンテナ回路に各給電ピン6,7の他端側が接続されている。
FIG. 3 is a perspective view showing a conventional example of a patch antenna having two types of patch electrodes having different resonance frequencies. In the patch antenna 1 shown in the figure, two types of patch electrodes 2 and 3 having different sizes and shapes are provided on the top surfaces of different
このほか、共振周波数の異なる2種類のパッチ電極を同じ誘電体基体の天面に並設するという構成のパッチアンテナも提案されている(例えば、特許文献1参照)。図4は、この種のパッチアンテナの従来例を示す斜視図である。同図に示すパッチアンテナ11では、大きさや形状の異なる2種類のパッチ電極12,13が共通の誘電体基体14の天面に配設されており、この誘電体基体14の底面にはほぼ全面に図示せぬグラウンド電極が設けられている。各パッチ電極12,13の給電点にはそれぞれ給電ピン15,16の一端側が接続されており、各給電ピン15,16の他端側は、パッチアンテナ11を搭載している回路基板18の図示せぬアンテナ回路に接続されている。なお、この回路基板18の上面側には、ほぼ全面にグラウンド導体部19が設けられている。
図3に示す従来のパッチアンテナ1は、共振周波数の異なる2種類のパッチ電極2,3をそれぞれ別々の誘電体基体4,5に設け、各誘電体基体4,5を回路基板8上に並べて搭載するというものなので、各誘電体基体4,5を近接させて配置することにより省スペース化を図ることは可能である。しかしながら、このものは、セラミック等からなる各誘電体基体4,5の大きさや形状が異なるため金型費が増大し、かつ部品点数が多いため組立費も増大してしまい、結果として高コストなパッチアンテナになってしまうという問題があった。
In the conventional patch antenna 1 shown in FIG. 3, two types of patch electrodes 2 and 3 having different resonance frequencies are provided on separate
これに対して、図4に示す従来のパッチアンテナ11は、共振周波数の異なる2種類のパッチ電極12,13を共通の誘電体基体14の天面に設けるというものなので、部品点数が少なく、金型費や組立費が低減できるという利点がある。しかしながら、このものは、2種類のパッチ電極12,13どうしを十分に離間させてアイソレーションを確保しておかないと、一方のパッチ電極によって生じる電界と他方のパッチ電極によって生じる電界とが干渉を起こしてアンテナ特性を劣化させやすいため、天面が広い大型の誘電体基体14が必要であり、それゆえパッチアンテナの小型化が図りにくいという問題があった。
On the other hand, the
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、複数の周波数帯に対応できて所望のアンテナ特性を確保しつつ小型化が図れ、しかも低コスト化が容易なパッチアンテナを提供することにある。 The present invention has been made in view of the actual situation of the prior art, and an object of the present invention is to be able to deal with a plurality of frequency bands, to achieve a desired antenna characteristic, to be downsized, and to easily reduce the cost. Is to provide a simple patch antenna.
上述した目的を達成するため、本発明のパッチアンテナでは、誘電体材料からなる誘電体基体と、該誘電体基体の天面に並設された複数のパッチ電極と、前記誘電体基体の底面に設けられたグラウンド電極と、前記複数のパッチ電極に対して個別に給電する複数の給電手段と、前記複数のパッチ電極の間に設けられて前記誘電体基体を貫通する電界誘導手段とを備え、少なくとも片面にグラウンド導体部を有する回路基板上に搭載されるようにした。ここで、誘電体基体を貫通する電界誘導手段としては、回路基板のグラウンド導体部に接続された複数のスルーホールや金属ピンが好ましいが、エアホール(空洞)であってもよい。 In order to achieve the above-described object, in the patch antenna of the present invention, a dielectric substrate made of a dielectric material, a plurality of patch electrodes arranged in parallel on the top surface of the dielectric substrate, and a bottom surface of the dielectric substrate. A ground electrode provided, a plurality of power supply means for individually supplying power to the plurality of patch electrodes, and an electric field induction means provided between the plurality of patch electrodes and penetrating the dielectric substrate, It was mounted on a circuit board having a ground conductor part on at least one side. Here, as the electric field induction means penetrating the dielectric substrate, a plurality of through holes and metal pins connected to the ground conductor portion of the circuit board are preferable, but air holes (cavities) may also be used.
このように構成されたパッチアンテナは、共通の誘電体基体の天面に複数のパッチ電極を配設して各パッチ電極を個別に給電するというものであるが、複数のパッチ電極間に誘電体基体を貫通する電界誘導手段(複数のスルーホールや金属ピン等)が設けてあり、この電界誘導手段へパッチ電極間の電界を誘導することができるため、給電時に各パッチ電極によって生じる電界どうしが干渉を起こす危険性が少なくなり、その結果、複数のパッチ電極どうしを大きく離間させなくてもアイソレーションが確保しやすくなる。つまり、所望のアンテナ特性を確保するために誘電体基体を大型化する必要がなくなるので、このパッチアンテナは小型化が図りやすい。また、このパッチアンテナは誘電体基体を共通化しているため部品点数が少なく、よって金型費や組立費が低減できて低コスト化が図りやすい。 The patch antenna configured in this manner is such that a plurality of patch electrodes are arranged on the top surface of a common dielectric substrate and each patch electrode is individually fed. Electric field induction means (a plurality of through holes, metal pins, etc.) penetrating the substrate are provided, and an electric field between the patch electrodes can be induced to the electric field induction means. The risk of causing interference is reduced, and as a result, it is easy to ensure isolation without separating the plurality of patch electrodes from each other. That is, since it is not necessary to increase the size of the dielectric substrate in order to ensure desired antenna characteristics, the patch antenna can be easily reduced in size. In addition, since this patch antenna has a common dielectric base, the number of parts is small, so that the die cost and assembly cost can be reduced, and the cost can be easily reduced.
なお、このように構成されるパッチアンテナにおいて、複数のパッチ電極が互いに共振周波数の異なる一対のパッチ電極である場合には、両パッチ電極の間の適当な境界線に沿って複数のスルーホールや金属ピン等を点在させることにより電界誘導手段となすことができる。また、この場合、例えば一方のパッチ電極をGPS用とし、他方のパッチ電極をそれよりも小さなETC用として使用することができる。 In the patch antenna configured as described above, when the plurality of patch electrodes are a pair of patch electrodes having different resonance frequencies, a plurality of through-holes or Electric field induction means can be obtained by interspersing metal pins and the like. In this case, for example, one patch electrode can be used for GPS and the other patch electrode can be used for a smaller ETC.
本発明のパッチアンテナは、共通の誘電体基体の天面に個別に給電される複数のパッチ電極を配設すると共に、これら複数のパッチ電極の間に誘電体基体を貫通するスルーホールや金属ピン等の電界誘導手段を設け、給電時に各パッチ電極によって生じる電界どうしが干渉を起こしにくい構造にしてあるため、複数のパッチ電極どうしを大きく離間させなくてもアイソレーションが確保しやすい。それゆえ、このパッチアンテナは、誘電体基体の共通化による金型費や組立費の低減で低コスト化が図りやすいだけでなく、所望のアンテナ特性を確保するために誘電体基体を大型化する必要がないため小型化が図りやすい。 The patch antenna according to the present invention includes a plurality of patch electrodes that are individually fed to the top surface of a common dielectric substrate, and a through hole or a metal pin that penetrates the dielectric substrate between the plurality of patch electrodes. The electric field induction means such as the above is provided, and the electric field generated by each patch electrode during power feeding is less likely to cause interference, so that it is easy to ensure isolation even if the plurality of patch electrodes are not greatly separated from each other. Therefore, this patch antenna not only facilitates cost reduction by reducing the die cost and assembly cost due to the common use of the dielectric substrate, but also enlarges the dielectric substrate to ensure the desired antenna characteristics. Since it is not necessary, it is easy to reduce the size.
発明の実施の形態を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パッチアンテナの斜視図、図2は該パッチアンテナの断面図である。 An embodiment of the invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of a patch antenna according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the patch antenna.
これらの図に示すパッチアンテナ21は、セラミック等からなる誘電体基体22と、誘電体基体22の天面に配設されたパッチ電極23,24と、誘電体基体22の底面のほぼ全面に設けられたグラウンド電極25と、パッチ電極23,24のほぼ中間地点で誘電体基体22を貫通している複数のスルーホール26と、各パッチ電極23,24の給電点にそれぞれ半田付けされて誘電体基体22を貫通している給電ピン27,28とによって構成されている。ここで、一方のパッチ電極23はGPS用の放射導体であり、他方のパッチ電極24はそれよりも小さなETC用の放射導体であって、両パッチ電極23,24は所定の間隔を存して並設されている。また、複数のスルーホール26はすべてグラウンド電極25とは非接触に保たれている。
The
図2に示すように、このパッチアンテナ21は絶縁性の両面接着テープ29を用いて回路基板30上に載置固定されている。回路基板30の上面側のほぼ全面と下面側の一部にはグラウンド導体部31が設けられており、また、回路基板30の下面側にはフィルタ部や増幅部等を含むアンテナ回路32が配設されている。このアンテナ回路32に各給電ピン27,28の下端部が接続されているため、パッチアンテナ21の各パッチ電極23,24は個別に給電される。両パッチ電極23,24間に位置して誘電体基体22を貫通している複数のスルーホール26は、回路基板30を貫通し、その下面側でグラウンド導体部31に半田付けされている。
As shown in FIG. 2, the
上述したパッチアンテナ21は、共通の誘電体基体22の天面に2種類のパッチ電極23,24を配設して各パッチ電極23,24を個別に給電するというものであるが、両パッチ電極23,24間の適当な境界線に沿って誘電体基体22を貫通する複数のスルーホール26が設けてあり、これらスルーホール26群はパッチ電極23,24間の電界を誘導する一種のシールド機能を果たすため、給電時に各パッチ電極23,24によって生じる電界どうしが干渉を起こす危険性は少ない。つまり、このパッチアンテナ21では、スルーホール26群を設けたことによって、2種類のパッチ電極23,24どうしを大きく離間させなくてもアイソレーションが確保しやすくなっている。したがって、このパッチアンテナ21の場合、GPS用とETC用という異なる周波数帯に対応させるために誘電体基体22を大型化する必要がなくなり、所望のアンテナ特性を確保しつつ小型化が実現されている。また、このパッチアンテナ21はGPS用とETC用の誘電体基体22を共通化しているため、部品点数が少なくて金型費や組立費が低減でき、よって低コスト化が図りやすい。
In the
なお、パッチ電極23,24間の電界を誘導する手段はスルーホール26群に限定されるものではなく、例えば、パッチ電極23,24間の適当な境界線に沿って誘電体基体22を貫通する複数の金属ピンを設け、これらの金属ピンをグラウンド導体部31に接続しても同等の効果が得られる。また、スルーホール26群の代わりに内部導体を持たないエアホール(空洞)を設けただけであっても、パッチ電極23,24間の電界をある程度誘導することはできるので、アイソレーションの確保と小型化を両立させる効果はある。
The means for inducing the electric field between the
21 パッチアンテナ
22 誘電体基体
23,24 パッチ電極
25 グラウンド電極
26 スルーホール(電界誘導手段)
27,28 給電ピン
29 両面接着テープ
30 回路基板
31 グラウンド導体部
32 アンテナ回路
21
27, 28
Claims (5)
5. The patch antenna according to claim 1, wherein the plurality of patch electrodes are a pair of patch electrodes having different resonance frequencies.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20070109 |