JP2007243416A - Communication antenna - Google Patents

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JP2007243416A JP2006061044A JP2006061044A JP2007243416A JP 2007243416 A JP2007243416 A JP 2007243416A JP 2006061044 A JP2006061044 A JP 2006061044A JP 2006061044 A JP2006061044 A JP 2006061044A JP 2007243416 A JP2007243416 A JP 2007243416A
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伊藤  公一
Masaaki Takahashi
応明 高橋
Norimitsu Tanaka
憲光 田中
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a microstrip antenna which can be miniaturized easily and can radiate a circularly-polarized wave. <P>SOLUTION: The communication antenna comprises a dielectric substrate, a means for controlling a polarized wave formed on one side of the dielectric substrate, a conductive film as a ground conductor formed on the side of the dielectric substrate opposite to the side for forming a microstrip, and a feed means for electrically connecting the microstrip and the conductive film. This means is a notch, a slit or an active element, and the feed means is formed in the vicinity of the center of gravity of the microstrip. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、通信に関わるアンテナ(以下「通信用アンテナ」)の構造に係わるもので、特に円偏波を発生させることが可能なマイクロストリップアンテナの技術分野に属する。   The present invention relates to the structure of an antenna related to communication (hereinafter referred to as “communication antenna”), and particularly belongs to the technical field of a microstrip antenna capable of generating circularly polarized waves.

移動体衛星通信や、GPSナビゲーションシステムなどには、円偏波が放射可能な通信用アンテナが必要となる。特に小形な端末を実現するためには、端末に装備可能な小形の通信用アンテナが必要となる。   Mobile satellite communications, GPS navigation systems, and the like require communication antennas that can radiate circularly polarized waves. In particular, in order to realize a small terminal, a small communication antenna that can be installed in the terminal is required.

円偏波が放射可能な通信用アンテナには、一般的に、クロスダイポールアンテナや、四角形状や円形状の放射導体としてのマイクロストリップ、地導体(グランド)としての導電膜、誘電体基板と、を有して構成されているマイクロストリップアンテナがある。また、通信用アンテナの中でもスロットとマイクロストリップラインもよく使用されている。   Communication antennas that can radiate circularly polarized waves are generally a cross dipole antenna, a microstrip as a rectangular or circular radiation conductor, a conductive film as a ground conductor (ground), a dielectric substrate, There is a microstrip antenna that is configured to have. Also, among communication antennas, slots and microstrip lines are often used.

正方形や円形のマイクロストリップアンテナは、安定した円偏波特性を実現できるが小形化が大きな課題であった。これは従来の設計概念が大きく影響している。これまで円偏波放射素子は、正方形状や、円形状の素子を基本とし、縮退分離を利用して円偏波化させていた。円偏波化させるために分離したモードの電流は、対角状に分布するため波長短縮がしにくい。そのため、通信用アンテナは小形化に限界があり、たとえ小形化した場合においても、所望の利得、軸比を確保することは困難であった。   Square and circular microstrip antennas can achieve stable circular polarization characteristics, but downsizing has been a major issue. This is greatly influenced by the conventional design concept. Up to now, circularly polarized radiating elements are basically square or circular elements, and have been circularly polarized using degenerate separation. The current of the mode separated for circular polarization is distributed diagonally, so that it is difficult to shorten the wavelength. Therefore, there is a limit to miniaturization of the communication antenna, and it is difficult to ensure a desired gain and axial ratio even when the communication antenna is miniaturized.

他にもマイクロストリップアンテナの小型化には,単純に高誘電率基板を用いる手法があるが,利得,効率の低下が問題となる。 In addition, there is a method of simply using a high dielectric constant substrate for miniaturization of the microstrip antenna, but the reduction in gain and efficiency becomes a problem.

この他、通信用アンテナの設計により、円偏波および円偏波化、多偏波共用化などの技術として、スタック型、背面給電方式のマイクロストリップライン平面アンテナの共振モードの利用、平面アンテナとヘリカルアンテナのまたは平面アンテナとロッドアンテナを用いる技術が、例えば、下記特許文献1〜3に掲載されている。 In addition to the design of communication antennas, the use of resonant modes of stacked, back-fed microstrip line planar antennas, such as circular polarization, circular polarization, and multi-polarization sharing, Techniques using a helical antenna or a planar antenna and a rod antenna are described in, for example, Patent Documents 1 to 3 below.

特開2001−244726号公報JP 2001-244726 A 特開平9−232849号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-232849 特開公開平9−98017号公報JP-A-9-98017

しかしながら、上記特許文献1〜3に記載の技術では、通信用アンテナの小形化において課題を残し、広帯域化、利得、軸比の向上についても未だ課題が残っている。 However, in the techniques described in Patent Documents 1 to 3, problems remain in miniaturization of the communication antenna, and problems still remain with respect to widening the band, gain, and improvement of the axial ratio.

そこで、本発明の目的は上記課題を解決し、小形な構造でも円偏波の放射を実現できる高性能なマイクロストリップアンテナを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a high-performance microstrip antenna capable of solving the above-described problems and realizing circularly polarized radiation even with a small structure.

上記問題を解決するための一手段に関わるマイクロストリップアンテナは、誘電体基板と誘電体基板の一方の面側に、ノッチ(又はスリット) もしくはアクティブ素子が装荷された放射導体としてのマイクロストリップと、前記誘電体基板のマイクロストリップが形成される面とは反対の面に形成された地導体(グランド)としての導電膜と、マイクロストリップと前記導電膜とを電気的に接続する給電手段と、を有する通信用アンテナである。 A microstrip antenna related to one means for solving the above problem is a microstrip as a radiation conductor in which a notch (or slit) or an active element is loaded on one side of a dielectric substrate and the dielectric substrate, A conductive film as a ground conductor (ground) formed on a surface opposite to the surface on which the microstrip of the dielectric substrate is formed, and a power feeding means for electrically connecting the microstrip and the conductive film. A communication antenna.

この手段において、マイクロストリップは、多角形状が望ましく、より望ましくは扇形又は三角形状である。またこの場合において、素子辺上にノッチ(又はスリット) 、もしくはノッチ(又はスリット)と同等の効果が得られるアクティブ素子が設けられていることも望ましい。 In this means, the microstrip is preferably polygonal, more preferably fan-shaped or triangular. In this case, it is also desirable that a notch (or slit) or an active element capable of obtaining the same effect as the notch (or slit) is provided on the element side.

本発明によれば、扇形や三角形などの多角形状に発生する共振モードに対して、円偏波の放射が得られるようにインピーダンスの周波数特性を制御し、所望の周波数で円偏波の放射を実現する。各共振モードの周波数特性の制御は、マイクロストリップ上に分布する電流をノッチ(スリット)の装荷によって行う。まず、マイクロストリップの形状を決め、マイクロストリップ上に発生する各モードの電流分布を調べる。次に対象とする2つ以上の共振モードを決める。2つの共振モードは、なるべく共振周波数の近いものが好ましい。次に、各共振モードの放射する電界の主偏波成分を調べ、所望の放射方向において等振幅、位相差p /2 となるようにノッチ(スリット)を各々適宜調整する。これは、共振器としてみたアンテナのインピーダンスの周波数特性制御を行っていることと等価である。2つの共振モードの周波数特性は、円偏波の放射条件(偏波方向、振幅、位相)を合わせられる範囲で自由に調整できるので、小形な円偏波マイクロストリップアンテナを実現する。   According to the present invention, the frequency characteristics of the impedance are controlled so that circularly polarized radiation can be obtained with respect to resonance modes generated in a polygonal shape such as a sector or a triangle, and circularly polarized radiation can be generated at a desired frequency. Realize. The frequency characteristics of each resonance mode are controlled by loading a current distributed on the microstrip with a notch (slit). First, the shape of the microstrip is determined, and the current distribution of each mode generated on the microstrip is examined. Next, determine two or more resonance modes of interest. The two resonance modes are preferably as close as possible to the resonance frequency. Next, the main polarization component of the electric field radiated in each resonance mode is examined, and the notches (slits) are appropriately adjusted so as to have equal amplitude and phase difference p / 2 in a desired radiation direction. This is equivalent to controlling the frequency characteristics of the impedance of the antenna as a resonator. The frequency characteristics of the two resonance modes can be freely adjusted within a range in which the circularly polarized radiation conditions (polarization direction, amplitude, and phase) can be matched, thereby realizing a small circularly polarized microstrip antenna.

本発明の重要な点としては、従来用いられている縮退分離でなく、各共振モードの周波数特性を直接調整して円偏波を発生させる考え方にある。扇形状のマイクロストリップなどは、2つの共振モードをほぼ独立に波長短縮可能することが可能である。これにより、通信用アンテナの動作周波数を自由に設定できるため、アンテナのサイズを小型化させても円偏波の放射を実現できる。   The important point of the present invention is not the conventional degenerate separation, but the idea of generating circularly polarized waves by directly adjusting the frequency characteristics of each resonance mode. A fan-shaped microstrip or the like can shorten the wavelength of the two resonance modes almost independently. As a result, the operating frequency of the communication antenna can be set freely, so that circularly polarized radiation can be realized even if the antenna size is reduced.

以上、本発明によって、小形な構造の円偏波マイクロストリップアンテナを提供することができる。   As described above, the present invention can provide a circularly polarized microstrip antenna having a small structure.

(実施形態1)
図1は、本実験実施形態に関わるマイクロストリップアンテナ(以下「本アンテナ」という。)の概略斜視図である。本アンテナは、誘電体基板3と、この誘電体基板の一方の面側に形成されるマイクロストリップ2と、誘電体基板3のマイクロストリップ2が形成された面とは反対の面側に形成される地導体(グランド)としての導電膜4とマイクロストリップ2と前記導電膜とを電気的に接続する給電手段1と、を有していることを特徴の一つとする。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic perspective view of a microstrip antenna (hereinafter referred to as “the present antenna”) according to this experimental embodiment. This antenna is formed on the dielectric substrate 3, the microstrip 2 formed on one surface side of the dielectric substrate, and the surface of the dielectric substrate 3 opposite to the surface on which the microstrip 2 is formed. One of the characteristics is that it includes a conductive film 4 as a ground conductor (ground), a microstrip 2, and a power feeding means 1 that electrically connects the conductive film.

マイクロストリップ2は、誘電体基板3の上に形成されるものであるが、誘電体基板3の代わりに空気を用いてもかまわないものであって、素子辺にはノッチ(又はスリット) 5、もしくはノッチ(又はスリット)と同等の効果を持つアクティブ素子6を装荷して形成される。マイクロストリップは、前記ノッチ(又はスリット) 5又は同等の効果を持つアクティブ素子6を装荷する限りにおいて特段の制限はないが、例えば形状としては、扇形状又は多角形状であることが望ましい。特に扇形状にすることは、2つの共振モードが近く、周波数制御を行いやすいばかりでなく、複数のマイクロストリップアンテナを一つの誘電体基板3上に形成する場合に、通常の正方形、円形のマイクロストリップ素子を利用するより、小形化の点で有利となる。   The microstrip 2 is formed on the dielectric substrate 3, but air may be used instead of the dielectric substrate 3, and a notch (or slit) 5 is provided on the element side. Alternatively, it is formed by loading an active element 6 having the same effect as a notch (or slit). The microstrip is not particularly limited as long as the notch (or slit) 5 or the active element 6 having the same effect is loaded, but the shape is preferably a fan shape or a polygonal shape, for example. In particular, the fan shape is not only close to the two resonance modes and easy to control the frequency, but also when a plurality of microstrip antennas are formed on one dielectric substrate 3, a normal square or circular micro This is more advantageous in terms of miniaturization than using strip elements.

また、ノッチ(又はスリット) 5、又は同等の効果を持つアクティブ素子6は、いずれかの辺に少なくとも1つ以上装荷されていることが望ましい。ノッチ(又はスリット) 5の形状に関しては、別段の制限はない。なお、本実施形態の一例において、マイクロストリップ2は、扇形に形成され、2つある両方の斜辺にノッチ(又はスリット) 5が装荷されている。また誘電体基板3としては、後述する導電膜4とマイクロストリップ2との間の絶縁を図ることが出来る限りにおいて特段に制限はなく、周知のものを採用することができる。またマイクロストリップ2の材質においては、導電性を有する限りにおいて特段に制限されることは無いが、例えば銅やアルミニウムなどの金属およびそれらの合金などを好適に用いることが出来る。   In addition, it is desirable that at least one or more notches (or slits) 5 or active elements 6 having the same effect are loaded on any side. There is no particular limitation on the shape of the notch (or slit) 5. In an example of the present embodiment, the microstrip 2 is formed in a sector shape, and notches (or slits) 5 are loaded on both hypotenuses. The dielectric substrate 3 is not particularly limited as long as insulation between the conductive film 4 and the microstrip 2 described later can be achieved, and a known substrate can be employed. In addition, the material of the microstrip 2 is not particularly limited as long as it has electrical conductivity. For example, metals such as copper and aluminum and alloys thereof can be preferably used.

導電膜4は、地導体(グランド)用、またはマイクロストリップ2に電位を供給するための入力用として用いられるものであり、本実施形態では誘電体基板3のマイクロストリップが形成された面とは反対の面側に配置される。材質としては、導電性である限りにおいて特段に制限はなく、マイクロストリップ2と同様の材質により構成することが出来る。 The conductive film 4 is used as a ground conductor (ground) or as an input for supplying a potential to the microstrip 2. In this embodiment, the surface of the dielectric substrate 3 on which the microstrip is formed. Arranged on the opposite side. The material is not particularly limited as long as it is conductive, and can be made of the same material as that of the microstrip 2.

給電手段1は、導電膜4とストリップライン2とを電気的に接続するための手段であり、電気的に接続する事が出来る限りにおいて特段に制限されるものではないが、例えば、誘電体基板3にスルーホールを形成し、このスルーホールに伝導性の材料を充填することによっても形成できる。また、本実施形態に関わる給電手段1は、マイクロストリップ2の重心からオフセットさせた位置に設けられていることも態様として望ましい。特に本実施形態では、マイクロストリップ2と導電膜4とを誘電体基板3の面それぞれに配置し、基板を貫通させる供給手段を用いているため、小形化かつ薄型な円偏波アンテナを実現することが出来る。 The power supply means 1 is means for electrically connecting the conductive film 4 and the strip line 2 and is not particularly limited as long as it can be electrically connected. 3 can be formed by forming a through hole and filling the through hole with a conductive material. It is also desirable as an aspect that the power supply means 1 according to the present embodiment is provided at a position offset from the center of gravity of the microstrip 2. In particular, in this embodiment, since the microstrip 2 and the conductive film 4 are arranged on each surface of the dielectric substrate 3 and supply means for penetrating the substrate is used, a small and thin circularly polarized antenna is realized. I can do it.

本アンテナは、このような構成を採用することにより、小形な構造で、円偏波の放射、利得軸比の向上、さらには、アクティブ素子の装荷により、多偏波共用、多周波共用を図ることが出来る。ここで、図2、図3を用いて本アンテナによる動作について説明する。 By adopting such a configuration, this antenna has a small structure, radiation of circularly polarized waves, improvement of gain axis ratio, and further, sharing of multipolarization and multifrequency by loading active elements. I can do it. Here, the operation of this antenna will be described with reference to FIGS.

図2は、ノッチなどを装荷していない形状の扇形状のパッチアンテナに現れる2つの共振モードの電流分布の模式図である。図2(a)は、共振周波数が最も低いモード#1の電流分布。図2(b)は、モード#1の次に共振周波数の低いモード#2の電流分布である。図に示した内角90°の扇形を例にすると、ノッチの無い状態での2つの周波数差異は、21%程度であるが、互いの偏波方向は直行している。そこで、本アンテナは、これらの直交モードを利用して、アンテナの円偏波化を行う。まず、モード#2の共振周波数が、モード#1と、ほぼ同じ周波数となるようノッチ(およびスリット)を図2の辺ABおよびADに装荷する。このときノッチ(およびスリット)の形状および位置は任意であるが、モード#1、#2の偏波方向をなるべく変えない程度とする。最後に、ある特定の周波数にて2つのモード#1,#2の位相差をπ/2となるよう、適宜ノッチを調整することで、円偏波の放射を実現する。本例の扇形の場合は、電流分布からも明らかなように、モード#1の共振周波数は弧CBDに装荷するノッチ(もしくはスリット)で制御可能であり、モード#2の共振周波数は、辺ACと辺ACに装荷するノッチで適宜調整可能である。
図3は、円偏波化させた本アンテナの動作説明を行うための図であって、例えば本アンテナで左旋円偏波を受信する場合の説明を行うための図である。本図では扇形を例に示す。マイクロストリップ2を誘電体基板上面から観た場合の上面図である。本図の場合、左旋円偏波を受信する場合の説明図であって、図3は(a)は、この波の位相が0の場合を、図3(b)は位相がp / 2となる場合を、図2(c)は、位相がp の場合を、図3(d)は位相が3p /2 の場合をそれぞれ示す。
FIG. 2 is a schematic diagram of current distributions in two resonance modes appearing in a fan-shaped patch antenna having no notch or the like. FIG. 2A shows the current distribution in mode # 1 having the lowest resonance frequency. FIG. 2B shows the current distribution in mode # 2, which has the next lowest resonance frequency after mode # 1. Taking the fan shape with an inner angle of 90 ° as shown in the figure as an example, the difference between the two frequencies without the notch is about 21%, but the polarization directions of each other are orthogonal. Therefore, this antenna performs circular polarization of the antenna using these orthogonal modes. First, the notches (and slits) are loaded on the sides AB and AD in FIG. 2 so that the resonance frequency of mode # 2 is substantially the same as that of mode # 1. At this time, the shape and position of the notches (and slits) are arbitrary, but the polarization directions of the modes # 1 and # 2 are not changed as much as possible. Finally, circularly polarized radiation is realized by appropriately adjusting the notch so that the phase difference between the two modes # 1 and # 2 is π / 2 at a specific frequency. In the fan shape of this example, as is clear from the current distribution, the resonance frequency of mode # 1 can be controlled by a notch (or slit) loaded on the arc CBD, and the resonance frequency of mode # 2 is And the notch loaded on the side AC can be adjusted as appropriate.
FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the circularly polarized antenna, for example, when the antenna receives a left-handed circularly polarized wave. This figure shows a sector shape as an example. It is a top view at the time of seeing the microstrip 2 from a dielectric substrate upper surface. In the case of this figure, it is explanatory drawing in the case of receiving a left-handed circularly polarized wave, FIG. 3 (a) shows the case where the phase of this wave is 0, and FIG. 3 (b) shows that the phase is p / 2. FIG. 2 (c) shows a case where the phase is p, and FIG. 3 (d) shows a case where the phase is 3p / 2.

図3(a)の場合、すなわち位相が0の場合、このマイクロストリップのCからDの方向に対して総合電流分布が起こる。これは、図3(b),(c),(d)の用に左旋円偏波の位相変化と共に変化する。これを導電膜4を介して検知することで受信が可能となる。特に本アンテナは、辺ACと辺ADに装荷されたノッチ(又はスリット) 5を周回するので、円偏波の放射を小形な構造で実現できる。 In the case of FIG. 3A, that is, when the phase is 0, the total current distribution occurs in the direction from C to D of this microstrip. This changes with the phase change of the left-handed circularly polarized wave as shown in FIGS. 3 (b), (c), and (d). By detecting this via the conductive film 4, reception becomes possible. In particular, since this antenna circulates the notches (or slits) 5 loaded on the side AC and the side AD, circularly polarized radiation can be realized with a small structure.

なお、本実施形態においては左旋円偏波の受信について説明を行ったが、反対に送信についても用いることが出来ることは言うまでもない。また、本アンテナは、給電点の位置を変えることによりほぼ同様の原理により右旋円偏波についても実現が可能である。この例を図4に示す。 In this embodiment, the reception of the left-handed circularly polarized wave has been described, but it goes without saying that it can also be used for transmission. In addition, this antenna can be realized for right-handed circularly polarized waves by substantially the same principle by changing the position of the feeding point. An example of this is shown in FIG.

素子の形を扇形状とした場合における、実施形態1のアンテナを、図5に示すような測定系で、利得、軸比の垂直面内放射指向性(f =0°)を解析した結果を図6に示す。図5は、モーメント法(MoM)を用いた数値計算による結果と、試作品を利用した測定結果を示した。前記の方法により、良好に円偏波の放射を実現できることを確認できる。 In the case where the shape of the element is a fan shape, the antenna of Embodiment 1 was analyzed with respect to the vertical in-plane radiation directivity (f = 0 °) of the gain and the axial ratio by the measurement system as shown in FIG. As shown in FIG. FIG. 5 shows the result of numerical calculation using the moment method (MoM) and the measurement result using a prototype. It can be confirmed that circularly polarized radiation can be satisfactorily realized by the above method.

なお,マイクロストリップ2の形状は、前記の扇形と,斜辺,内角および弧の長さが異なる場合においても、ノッチ(又はスリット) 5の位置を適切に選択することで、同様に円偏波の放射を得ることが出来る。例えば扇形の内角が狭い場合(弧の長さが短い場合)は、前記と同等の総合電流分布を起こすために、弧にノッチ(又はスリット) 5を入れる。この例を図7に示す。 Note that the shape of the microstrip 2 is similar to that of the circularly polarized wave by selecting the position of the notch (or slit) 5 appropriately even when the length of the hypotenuse, interior angle, and arc is different from the sector shape. Radiation can be obtained. For example, when the sector-shaped inner angle is narrow (when the length of the arc is short), a notch (or slit) 5 is made in the arc in order to cause the same total current distribution as described above. An example of this is shown in FIG.

なお,マイクロストリップ2の形状は、前記の扇形には限定されず,多角形でもよい。前記の通り、素子の形状に合わせてノッチ(又はスリット) 5を適宜調整可能すれば、簡単に円偏波の放射を得ることが出来る。素子の形状が三角形の例を図8に示す。 Note that the shape of the microstrip 2 is not limited to the above-mentioned sector shape, and may be a polygonal shape. As described above, if the notch (or slit) 5 can be appropriately adjusted according to the shape of the element, circularly polarized radiation can be easily obtained. An example in which the shape of the element is a triangle is shown in FIG.

なお、ノッチ(又はスリット) 5の形状、数、位置は、適宜調整可能であり、限定はされない。目標とするマイクロストリップアンテナのサイズに合わせてノッチを調整すれば、簡単に円偏波の放射を得ることが出来る。扇形を基本に、図1より小形な円偏波素子を実現する例を図8、9に示す。 このように、複数ノッチ(スリット)を利用することで、2つのモードそれぞれに対して積極的に波長短縮を行えば、さらに小形な円偏波マイクロストリップアンテナを実現できる。 The shape, number, and position of the notch (or slit) 5 can be adjusted as appropriate, and are not limited. If the notch is adjusted according to the size of the target microstrip antenna, circularly polarized radiation can be easily obtained. 8 and 9 show examples of realizing a circularly polarized wave element smaller in size than that in FIG. 1 on the basis of a sector shape. In this way, by using a plurality of notches (slits), if the wavelength is actively shortened for each of the two modes, a smaller circularly polarized microstrip antenna can be realized.

(実施形態2)
本実施形態は、ほぼ実施形態1と同様であるが、マイクロストリップのノッチ(又はスリット) 5ではなくアクティブ素子6を形成している点が異なる。図10に本実施形態に関わるマイクロストリップアンテナの概略斜視図を示す。
(Embodiment 2)
This embodiment is substantially the same as the first embodiment except that the active element 6 is formed instead of the microstrip notch (or slit) 5. FIG. 10 is a schematic perspective view of the microstrip antenna according to this embodiment.

アクティブ素子6としては、例えばダイオード、キャパシタ、リアクタンス、インダクタンスなどを好適に用いることが出来る。これらにより、電流分布の位相関係を制御し、右左旋偏波、直線偏波の共用を実現できる。しかも、アクティブ素子によって直接2つのモードの周波数特性を制御できるため、広帯域な円偏波アンテナを実現できる。なお、先に示した図10は扇形マイクロストリップアンテナに適応した例である。素子の形状などは、実施形態1と同様に、特段の指定はない。 As the active element 6, for example, a diode, a capacitor, a reactance, an inductance, or the like can be suitably used. As a result, the phase relationship of the current distribution can be controlled to realize sharing of right / left-handed polarization and linear polarization. In addition, since the frequency characteristics of the two modes can be directly controlled by the active element, a broadband circularly polarized antenna can be realized. Note that FIG. 10 shown above is an example applied to a fan-shaped microstrip antenna. As with the first embodiment, the shape of the element is not particularly specified.

(実施形態3)
本構造は、ほぼ実施形態1、2と同様であるが、マイクロストリップ2と給電手段1との接続関係が異なる。図11にこのアンテナにおける概略分解斜視図を示す。図が示すとおり、本アンテナは誘電体基板の中に一層別の層を設け、給電用マイクロストリップライン7と、給電手段1と、を設けている。マイクロストリップライン8の位置により入力インピーダンスの調整を行い、簡単にマッチングを取ることが出来る。本構造を利用することで、アンテナは積層構造のみで簡単に実現できる。また、アンテナ部と給電部を分解できるので、それぞれを部分的にメンテナンスすることが出来る。
(Embodiment 3)
This structure is substantially the same as in the first and second embodiments, but the connection relationship between the microstrip 2 and the power feeding means 1 is different. FIG. 11 is a schematic exploded perspective view of this antenna. As shown in the figure, this antenna is provided with another layer in a dielectric substrate, and a feeding microstrip line 7 and feeding means 1 are provided. The input impedance is adjusted according to the position of the microstrip line 8, and matching can be easily performed. By using this structure, the antenna can be easily realized with only a laminated structure. In addition, since the antenna unit and the power feeding unit can be disassembled, each of them can be partially maintained.

(実施形態4)
本構造は、ほぼ実施形態1、2と同様であるが、マイクロストリップ5と給電手段1との接続関係が異なる。図9にこのアンテナにおける概略分解斜視図を示す。図9が示すとおり、導電膜4に給電用スロット8を挿入し、導電膜4の下に一層別の誘電体基板を設け、給電用マイクロストリップライン8と、給電手段1と、さらにその下に、誘電体基板10と、最下層に導電膜11と、を設けている。これにより、アンテナは、基板の積層のみで簡単に製作することが可能である。さらに本実施形態では、給電用マイクロストリップライン7と、放射導体としてのマイクロストリップ2と、を地導体としての導電膜4にて電気的に分離できる。これにより給電用マイクロストリップライン8からの不要な放射や、素子と給電線路との不要な結合を低減でき、なおかつ電力の伝送損失も下げることが可能である。誘電体基板の厚みなどは、目的に合わせて適宜調整する。スリットの形や数は、効率良く放射導体へエネルギーを伝えることが出来れば別段の指定はない。また、マイクロストリップラインの数や形状も同様に指定はない。図12は、マイクロストリップラインを直線状とし、スロット8を十字形状とした例である。例えば、軸比の特性を向上させるために、十字形状のスロットを周回するように、マイクロストリップラインを配置してもよい。
(Embodiment 4)
This structure is substantially the same as in the first and second embodiments, but the connection relationship between the microstrip 5 and the power feeding means 1 is different. FIG. 9 shows a schematic exploded perspective view of this antenna. As shown in FIG. 9, a feeding slot 8 is inserted into the conductive film 4, and another dielectric substrate is provided under the conductive film 4, and the feeding microstrip line 8, the feeding means 1, and further below it. The dielectric substrate 10 and the conductive film 11 are provided on the lowermost layer. Thus, the antenna can be easily manufactured only by stacking the substrates. Furthermore, in this embodiment, the power supply microstrip line 7 and the microstrip 2 as the radiation conductor can be electrically separated by the conductive film 4 as the ground conductor. As a result, unnecessary radiation from the power supply microstrip line 8 and unnecessary coupling between the element and the power supply line can be reduced, and power transmission loss can be reduced. The thickness of the dielectric substrate is appropriately adjusted according to the purpose. The shape and number of slits are not specified as long as energy can be efficiently transmitted to the radiation conductor. Similarly, the number and shape of the microstrip lines are not specified. FIG. 12 shows an example in which the microstrip line is linear and the slot 8 is cross-shaped. For example, in order to improve the characteristics of the axial ratio, the microstrip line may be arranged so as to go around a cross-shaped slot.

(実施形態5)
本構造は、ほぼ実施形態1、2と同様であるが、放射素子としてのマイクロストリップ2の構造が異なる。図10にこのアンテナにおける概略分解斜視図を示す。図10が示す通り、マイクロストリップ2の上に、誘電体基板、無給電放射素子としてのマイクロストリップ9が積層されている点が異なる。マイクロストリップ9の形は、別段の指定はないが、好ましくはマイクロストリップ2と同等の形状である。このような構造にすることで、一点給電でも円偏波が放射可能な比帯域幅の拡大や、円偏波利得、軸比の改善を行うことができる。誘電体基板の厚みなどは、適宜調整し、所望の利得や、比帯域特性を得る。
(Embodiment 5)
This structure is almost the same as in the first and second embodiments, but the structure of the microstrip 2 as a radiating element is different. FIG. 10 shows a schematic exploded perspective view of this antenna. As shown in FIG. 10, the difference is that a microstrip 9 as a dielectric substrate and a parasitic radiation element is laminated on the microstrip 2. The shape of the microstrip 9 is not particularly specified, but is preferably the same shape as the microstrip 2. By adopting such a structure, it is possible to expand the specific bandwidth in which circularly polarized light can be radiated even with a single power supply, and to improve the circularly polarized wave gain and the axial ratio. The thickness of the dielectric substrate is appropriately adjusted to obtain a desired gain and specific band characteristics.

本発明は、薄型、軽量、堅牢な構造を持ち、簡単に設計、試作できるので、携帯端末、自動車、飛行機、船舶(ボート)、電車などの、車内や屋根などに搭載し、衛星通信をはじめとした円偏波を利用したアプリケーション用のアンテナとして対応できる。 Since the present invention has a thin, light, and robust structure and can be easily designed and prototyped, it can be installed in the interior of a car, roof, etc., such as a portable terminal, automobile, airplane, ship (boat), train, etc. It can be used as an antenna for applications using circular polarization.

また、本発明に関わる通信用マイクロストリップアンテナは、小形化が容易に行えるため、端末内蔵用アンテナとしても応用できる。 Further, the communication microstrip antenna according to the present invention can be easily miniaturized, so that it can be applied as a terminal built-in antenna.

また、本発明に関わる通信用マイクロストリップアンテナは、通信だけではなく、GPSや移動体衛星放送などの受信アプリケーションにも使用できる。 The communication microstrip antenna according to the present invention can be used not only for communication but also for receiving applications such as GPS and mobile satellite broadcasting.

また、本発明に関わる通信用マイクロストリップアンテナは、いくつかの素子を並べたアレイ構造にも適しており、四角形や円形の構造を持つマイクロストリップアンテナと比較して、大幅な小形化を実現できる。 In addition, the communication microstrip antenna according to the present invention is also suitable for an array structure in which several elements are arranged, and can be significantly reduced in size as compared to a microstrip antenna having a square or circular structure. .

また、本発明に関わる通信用マイクロストリップアンテナは、移動体衛星通信、医療、災害対策など数多くのアプリケーションに使用できる。このアンテナにより、可搬型端末による移動体衛星通信や、動画を含む移動体衛星放送サービスも実施でき、乗用車などに装備しインターネットなども利用可能である。 Further, the communication microstrip antenna according to the present invention can be used for many applications such as mobile satellite communication, medical care, and disaster countermeasures. With this antenna, mobile satellite communications using portable terminals and mobile satellite broadcasting services including moving images can be implemented, and the Internet can be used in passenger cars.

実施形態1に関わる通信用マイクロストリップアンテナの概略斜視図。1 is a schematic perspective view of a communication microstrip antenna according to Embodiment 1. FIG. 実施形態1に関わる通信用マイクロストリップアンテナの動作を説明するための図。FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the communication microstrip antenna according to the first embodiment. 実施形態1に関わる通信用マイクロストリップアンテナの動作を説明するための図。FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the communication microstrip antenna according to the first embodiment. 実施形態1に関わる通信用マイクロストリップアンテナの特性解析を行った一例の概略斜視図。FIG. 3 is a schematic perspective view of an example in which the characteristic analysis of the communication microstrip antenna according to the first embodiment is performed. 実施形態1に関わる通信用マイクロストリップアンテナの放射特性を示す図。FIG. 3 shows radiation characteristics of the communication microstrip antenna according to the first embodiment. 実施形態1に関わる通信用マイクロストリップアンテナの他の一例の概略斜視図。FIG. 4 is a schematic perspective view of another example of a communication microstrip antenna according to the first embodiment. 実施形態1に関わる通信用マイクロストリップアンテナの他の一例の概略斜視図。FIG. 4 is a schematic perspective view of another example of a communication microstrip antenna according to the first embodiment. 実施形態1に関わる通信用マイクロストリップアンテナの他の一例の概略斜視図。FIG. 4 is a schematic perspective view of another example of a communication microstrip antenna according to the first embodiment. 実施形態1に関わる通信用マイクロストリップアンテナの他の一例の概略斜視図。FIG. 4 is a schematic perspective view of another example of a communication microstrip antenna according to the first embodiment. 実施形態2に関わる通信用マイクロストリップアンテナの概略斜視図。3 is a schematic perspective view of a communication microstrip antenna according to Embodiment 2. FIG. 実施形態3に関わる通信用マイクロストリップアンテナの概略斜視図。4 is a schematic perspective view of a communication microstrip antenna according to Embodiment 3. FIG. 実施形態4に関わる通信用マイクロストリップアンテナの概略斜視図。5 is a schematic perspective view of a communication microstrip antenna according to Embodiment 4. FIG. 実施形態5に関わる通信用マイクロストリップアンテナの概略斜視図。6 is a schematic perspective view of a communication microstrip antenna according to Embodiment 5. FIG.

Claims (6)

誘電体基板と、
該誘電体基板の一方の面側に形成される偏波を制御するための手段と、
前記誘電体基板のマイクロストリップが形成される面とは反対の面に形成される地導体としての導電膜と、
前記マイクロストリップと前記導電膜とを電気的に接続する給電手段と、を有する通信用アンテナ。
A dielectric substrate;
Means for controlling the polarization formed on one side of the dielectric substrate;
A conductive film as a ground conductor formed on the surface opposite to the surface on which the microstrip of the dielectric substrate is formed;
A communication antenna comprising: a power feeding means for electrically connecting the microstrip and the conductive film.
前記手段はノッチ若しくはスリット又はアクティブ素子であることを特徴とする請求項1記載の通信用アンテナ。 2. The communication antenna according to claim 1, wherein the means is a notch or a slit or an active element. 前記マイクロストリップは、扇形にノッチ又はスリットが入った形状であることを特徴とする請求項1又は2に記載の通信用アンテナ。 The communication antenna according to claim 1 or 2, wherein the microstrip has a sector shape with a notch or a slit. 前記マイクロストリップは、環状扇形にノッチ又はスリットが入った形状であることを特徴とする請求項1又は2に記載の通信用アンテナ。 The communication antenna according to claim 1 or 2, wherein the microstrip has a circular fan shape with a notch or slit. 前記マイクロストリップは、多角形状に、ノッチ又はスリットが入った形状を有する請求項1又は2に記載の通信用アンテナ。 The communication antenna according to claim 1, wherein the microstrip has a polygonal shape with a notch or a slit. 前記給電手段は、前記マイクロストリップの重心付近に形成されていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の通信用アンテナ。








The communication antenna according to claim 1, wherein the power feeding unit is formed near a center of gravity of the microstrip.








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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2018227827A1 (en) * 2017-06-14 2018-12-20 南京邮电大学 Method for designing vehicle-mounted antenna

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