JP2009194849A - 複合アンテナ装置及びアレイアンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高感度の特性が得られ、設置面積を節約できる複合アンテナ装置を提供する。
【解決手段】複合アンテナ装置は、開孔部を有する誘電体基板１１と、この誘電体基板１１上に、開孔部の周囲に沿って環状に形成される環状パッチアンテナ１２と、開孔部に設けられるダイポールアンテナ１３とを備え、環状パッチアンテナ１２及びダイポールアンテナ１３にそれぞれ独立して給電する。
【選択図】 図２

Description

この発明は、複数のアンテナ機能を有する複合アンテナ装置及びアレイアンテナ装置に関する。

従来、種々のアンテナが必要な場合、それらのアンテナを使い分けていた。しかし、全く別のアンテナを使うとなると、アンテナを別々に設置する必要があるため、アンテナの占めるスペースが大きくなり、不便であった。

そこで、円偏波アンテナと直線偏波アンテナを併せた構造の２偏波共用アンテナが知られている（例えば、特許文献１を参照）。しかし、このアンテナは指向性の方向が異なるものであり、同じ指向性のアンテナを必要とする場合には適用できなかった。
特開２００５−２０３０１公報

上述したように、上記アンテナでは、例えば基板に対して垂直方向のように、同じ指向性を有する２つのアンテナを必要とする場合には適用できなかった。

この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、高感度の特性が得られ、設置面積を節約できる複合アンテナ装置及びアレイアンテナ装置を提供することにある。

上記目的を達成するためにこの発明に係る複合アンテナ装置は、開孔部を有する誘電体基板と、前記誘電体基板上に、前記開孔部の周囲に沿って環状に形成されるパッチ型の第１アンテナと、前記開孔部に前記第１のアンテナとは独立して設けられる第２アンテナと、前記第１アンテナ及び前記第２アンテナにそれぞれ独立して給電する給電手段とを具備する。

また、この発明に係るアレイアンテナ装置は、複数の単位アンテナを配列したアレイアンテナ装置であって、前記単位アンテナの配列位置に開孔部を有する誘電体基板を具備し、前記複数の単位アンテナそれぞれは、前記誘電体基板上に、前記開孔部の周囲に沿って環状に形成されるパッチ型の第１アンテナと、前記開孔部に前記第１のアンテナとは独立して設けられる第２アンテナと、前記第１アンテナ及び前記第２アンテナにそれぞれ独立して給電する給電手段とを備える。

したがってこの発明によれば、高感度の特性が得られ、設置面積を節約できる複合アンテナ装置及びアレイアンテナ装置を提供することができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１に、この発明の一実施形態に係る複合アンテナ装置の外形の斜視図を示す。図２は、図１のＡ−Ａ’断面図である。
誘電体基板１１上に、環状パッチアンテナ１２を形成する。環状パッチアンテナ１２は、円板の中央部分を誘電体基板１１とともに、切り抜いた構造とする。この切り抜かれた環状パッチアンテナ１２と誘電体基板１１から成る円柱上の空間（開孔部）に、図２に示すように、中央アンテナとして、例えばダイポールアンテナ１３をＹ座標軸方向に向けて配置する。

次に、この複合アンテナ装置の動作について説明する。
ダイポールアンテナ１３は、Ｚ軸方向、すなわち垂直方向に送受信信号の指向性を有する。ダイポールアンテナ１３から信号を送信するときには、ダイポールアンテナ給電点１４に給電線を介して給電する。このとき、ダイポールアンテナ１３に対して環状パッチアンテナ１２は反射板として利用され、Ｚ軸方向すなわち誘電体基板１１に対して垂直な方向が送信信号の主放射方向となる。また、このダイポールアンテナ１３により信号を受信するときには、Ｚ軸方向からの信号が最もよく受信される。

一方、環状パッチアンテナ１２も、Ｚ軸方向に送受信信号の指向性を有する。環状パッチアンテナ１２から信号を送信するときには、パッチアンテナ給電点１５に給電線を介して信号を給電する。またこの環状パッチアンテナ１２により信号を受信する場合もＺ座標軸方向から到来する電波を最もよく受信することができる。

このように、環状パッチアンテナ１２と、その中央部分に設けられたダイポールアンテナ１３にそれぞれ独立して給電することにより、同じＺ軸方向に指向性を有し、２つの異なる周波数にて動作する複合アンテナ装置を構成できる。

なお、ダイポールアンテナ１３と環状パッチアンテナ１２との間には、給電する偏波の組合せに制約はなく、まったく独立に異なる偏波の電波を給電することができる。

以上述べたように、上記実施形態に係る複合アンテナ装置は、複合アンテナ装置は、開孔部を有する誘電体基板１１と、この誘電体基板１１上に、開孔部の周囲に沿って環状に形成される環状パッチアンテナ１２と、開孔部に設けられるダイポールアンテナ１３とを備え、環状パッチアンテナ１２及びダイポールアンテナ１３にそれぞれ独立して給電するものである。

したがって上記実施形態によれば、互いに異なる２つの周波数に対応したアンテナ素子を同一平面上に形成できるため、設置面積を節約できる。さらに、環状パッチアンテナ１２は、中央アンテナ（ダイポールアンテナ１３）に対して反射板として機能するため、高感度の特性を得ることができる。

なお、この発明は上記実施形態に限定されるものではない。以下に変形例を述べる。
上記実施形態では、環状パッチアンテナ１２の中央部は円形に切り抜かれていた。しかし、この環状パッチアンテナ１２は、必ずしも、中央を円形に切り抜く必要はない。環状パッチアンテナ１２の形状は、三角形、四角形といった多角形とした場合でも同様の効果が得られる。図３に環状パッチアンテナ１２を四角形に形成した場合の構成を示す。

また上記実施形態では、中央アンテナとして、ダイポールアンテナ１３を設けたが、その他にも、ボウタイアンテナ等の板状アンテナを用いることができ、この場合も同様の効果を得ることができる。図４に板状アンテナを中央アンテナとして用いた構成を示す。また、ダイポールアンテナ等の板状アンテナを直交化することで、直交する２種の直線偏波や円偏波様のアンテナとしても、同様の効果が得られる。

さらに、上記実施形態においては、複合アンテナ装置として１つの環状パッチアンテナと１つのダイポールアンテナが組み合わせて、複合アンテナ装置を構成した。そこで、この複合アンテナ装置の組み合わせを複数個規則的に或いは不規則的に、平面上に配置した、いわゆるアレーアンテナ装置として構成することもできる。

また、環状パッチアンテナとダイポールアンテナとを併せ、位相を変えて給電することにより、種々の偏波を生成することができる。

要するにこの発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

本発明の一実施形態に係る複合アンテナ装置の構成を示す斜視図。 図１に示した複合アンテナ装置のＡ−Ａ’の断面を示す図。 図１に示した複合アンテナ装置の環状パッチアンテナを四角形に形成とした構成を示す図。 図１に示した複合アンテナ装置の中心素子を板状アンテナとした構成を示す図。

符号の説明

１１…誘電体基板、１２…環状パッチアンテナ、１３…ダイポールアンテナ、１４…ダイポールアンテナ給電点、１５…パッチアンテナ給電点。

Claims (4)

1. 開孔部を有する誘電体基板と、
   前記誘電体基板上に、前記開孔部の周囲に沿って環状に形成されるパッチ型の第１アンテナと、
   前記開孔部に前記第１のアンテナとは独立して設けられる第２アンテナと、
   前記第１アンテナ及び前記第２アンテナにそれぞれ独立して給電する給電手段と
   を具備することを特徴とする複合アンテナ装置。
2. 前記第１アンテナは、パッチ形状が円形または多角形であることを特徴とする請求項１記載の複合アンテナ装置。
3. 前記第２アンテナは、ダイポールアンテナであることを特徴とする請求項１記載の複合アンテナ装置。
4. 複数の単位アンテナを配列したアレイアンテナ装置であって、
   前記単位アンテナの配列位置に開孔部を有する誘電体基板を具備し、
   前記複数の単位アンテナそれぞれは、
   前記誘電体基板上に、前記開孔部の周囲に沿って環状に形成されるパッチ型の第１アンテナと、
   前記開孔部に前記第１のアンテナとは独立して設けられる第２アンテナと、
   前記第１アンテナ及び前記第２アンテナにそれぞれ独立して給電する給電手段と
   を備えることを特徴とするアレイアンテナ装置。

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