JP2010136296A - Circular polarized wave patch antenna - Google Patents

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Kazuhiko Ogawara
一彦 大河原
Haruo Akino
晴夫 秋野
Masahiro Egawa
雅洋 頴川
Tetsushi Akiyama
哲志 秋山
Akira Miura
明 三浦
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve miniaturization, thickness reduction and high performance without any cost increase in a circular polarized wave patch antenna adopting a feeding system by capacitive coupling. <P>SOLUTION: The circular polarized wave patch antenna 1a, includes: a vertically flat box-shaped base substrate 2 consisting of a dielectric material or a magnetic material; a radiation electrode 10a which has a plane shape of almost square and is formed on a top face 3 of the base substrate; a GND electrode 6 which is formed on a bottom 5 of the base substrate; a feeding electrode 21a which is formed on the top face of the base substrate and is arranged opposite to one side 13 of the almost square in the radiation electrode through a gap 30; and a feeding line 20 for supplying an electric power to the feeding electrode. The feeding line is a thin line, and a feeding terminal 22 used as a feeding point is connected to a base end of the feeding line, and the feeding electrode is connected to a tip of the feeding line. In the radiation electrode, a recess 40 enclosing the feeding electrode is formed at the one side opposed to the feeding electrode through the gap. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば、移動体通信、ローカル・エリア・ネットワーク、ITS、ETC、GPS等に使用する円偏波のパッチアンテナに関する。   The present invention relates to a circularly polarized patch antenna used for mobile communications, local area networks, ITS, ETC, GPS, and the like.

本発明の適用例として、小型の電子機器に内蔵されるGPS信号の受信アンテナを挙げる。周知のごとく、GPS信号の受信アンテナは、GPS衛星から送信される円偏波の電磁波信号を受信するものであり、そのGPS信号は、船舶や自動車におけるナビゲーション装置が自身の位置情報を取得する用途に供される。そして、GPS信号の受信用アンテナの多くが右旋円偏波用である。   As an application example of the present invention, a GPS signal receiving antenna built in a small electronic device is cited. As is well known, a GPS signal receiving antenna receives a circularly polarized electromagnetic wave signal transmitted from a GPS satellite, and the GPS signal is used by a navigation device in a ship or an automobile to acquire its position information. To be served. Many of the GPS signal receiving antennas are for right-handed circular polarization.

ところで、近年では、船舶航行用のナビゲーション装置や車載のオーディオ機器などと一体化された組込型のカーナビゲーション装置に限らず、様々な機器、とくに携帯型の電子機器にGPSが利用され、これらの電子機器に搭載されるGPS受信用アンテナには、小型化が強く求められている。   By the way, in recent years, the GPS is used not only for a built-in car navigation device integrated with a navigation device for ship navigation or an in-vehicle audio device, but also for various devices, particularly portable electronic devices. There is a strong demand for miniaturization of GPS receiving antennas mounted on electronic devices.

GPS受信用アンテナを小型にする一つの方法としては、例えば、GPS受信機能が搭載された携帯電話機のように、移動体通信事業者が提供するネットワークサービス(例えば、基地局を利用した三角測量など)と連携させて測位することで、右旋円偏波受信性能が低い代わりに小型化が容易な1/4波長タイプの直線偏波のチップアンテナをGPS受信用アンテナとして使用する方法がある。   One method for reducing the size of a GPS receiving antenna is, for example, a network service provided by a mobile communication carrier such as a mobile phone equipped with a GPS receiving function (for example, triangulation using a base station). ), A 1/4 wavelength type linearly polarized chip antenna that is easy to miniaturize instead of having a low right-handed circularly polarized wave receiving performance is used as a GPS receiving antenna.

しかし、GPSは、従来の組込型のカーナビゲーション装置とは異なるPNDと呼ばれ着脱自在で携帯が可能なカーナビゲーション装置やPDAなどの電話機能のない携帯情報端末、ウルトラモバイルPCと呼ばれる超小型の可搬型コンピュータ、撮影場所の位置情報を記録できるディジタルカメラなど、多種多様な電子機器にまでその利用が拡大している。これらの機器は、普通、移動体通信網などの情報通信網を介したネットワークサービスとの連携は行わず、機器単体で測位する方式を採用している。そのため、これらの機器には、受信性能が高い右旋円偏波のアンテナを搭載することが望ましい。そして、本発明は、薄型化に適した右旋円偏波のアンテナを含む円偏波アンテナに関するものである。   However, GPS is called PND, which is different from conventional built-in car navigation devices, and is a detachable and portable car navigation device, a portable information terminal without a telephone function such as a PDA, and an ultra-small size called an ultra mobile PC. The use is expanding to a wide variety of electronic devices such as portable computers and digital cameras capable of recording location information of shooting locations. Usually, these devices do not cooperate with a network service via an information communication network such as a mobile communication network, and adopt a method of positioning by a single device. Therefore, it is desirable to mount a right-handed circularly polarized antenna with high reception performance on these devices. The present invention relates to a circularly polarized antenna including a right-handed circularly polarized antenna suitable for thinning.

円偏波パッチアンテナには、その給電方式に応じて2つの方式がある。図13に、第1の給電方式に対応した円偏波パッチアンテナ1jの概略構造を示した。(A)は平面図であり、(B)は、回路基板に実装されているこの円偏波パッチアンテナ1jの側断面図である。この円偏波パッチアンテナ1jは、ピン給電方式の円偏波パッチアンテナであり、カーナビゲーションなどへの使用例が多く、誘電体や磁性体からなる厚みが4〜5mm程度の上下に扁平な箱状の基体2の上面3に1辺15mm〜25mm程度の概略正方形の導体からなる放射電極10jが形成され、下面5にはGND電極6が面状に形成されている。そして、放射電極10jに給電するための金属製の給電ピン20jが、上面3の放射電極10jに接続されつつ、GND電極6が形成されている下面5側に挿通され、その先端がGND電極6と非接触となるように基体2の下面5から突出する。給電ピン20jは、通常、円偏波パッチアンテナ1jが実装される回路基板50に形成されたスルーホール51に挿入されるとともに、回路基板50においてアンテナ1jが実装される面52とは反対側の面53で半田54により回路基板50上に形成されている受信回路に接続される。それによって、回路基板50上の受信回路に受信したGPS信号が送出される。   There are two types of circularly polarized patch antennas depending on the feeding method. FIG. 13 shows a schematic structure of a circularly polarized patch antenna 1j corresponding to the first feeding method. (A) is a plan view, and (B) is a side sectional view of this circularly polarized patch antenna 1j mounted on a circuit board. This circularly polarized patch antenna 1j is a pin-fed circularly polarized patch antenna and is often used for car navigation and the like, and is a flat box with a thickness of about 4 to 5 mm made of a dielectric or magnetic material. A radiation electrode 10j made of a substantially square conductor having a side of about 15 mm to 25 mm is formed on the upper surface 3 of the substrate 2, and a GND electrode 6 is formed on the lower surface 5 in a planar shape. A metal power supply pin 20j for supplying power to the radiation electrode 10j is inserted into the lower surface 5 side on which the GND electrode 6 is formed while being connected to the radiation electrode 10j on the upper surface 3, and the tip thereof is connected to the GND electrode 6. It protrudes from the lower surface 5 of the base 2 so as to be non-contact. The feed pin 20j is normally inserted into a through hole 51 formed in the circuit board 50 on which the circularly polarized patch antenna 1j is mounted, and the circuit board 50 is opposite to the surface 52 on which the antenna 1j is mounted. The surface 53 is connected to a receiving circuit formed on the circuit board 50 by solder 54. As a result, the received GPS signal is sent to the receiving circuit on the circuit board 50.

なお、この方式では、基体2や放射電極10jのサイズを一回り小さくしたものがPND用に使用されている。そして、ピン20jの位置によって、インピーダンス調整をしている。また、この円偏波パッチアンテナ1jは、円偏波にするために1つの対向するコーナー11を面取りし、この面取り部分を縮退分離素子12として、位相が90度ずれた2つの共振を起こすようになっている。   In this method, the substrate 2 and the radiation electrode 10j are reduced in size by one size for PND. The impedance is adjusted according to the position of the pin 20j. Further, this circularly polarized patch antenna 1j chamfers one opposing corner 11 in order to make it circularly polarized, and this chamfered portion serves as a degenerate separation element 12 so as to cause two resonances whose phases are shifted by 90 degrees. It has become.

このピン20jで給電する円偏波パッチアンテナ1jの入力インピーダンスは主に放射電極10jと給電ピン20jの相対位置で制御されるため、インピーダンス整合の適応範囲が広いという長所を有する。その一方で、給電ピン20jを回路基板50に差し込み、裏面53で半田接続するため、実装の自動化が困難であり、組立コストが高くなってしまうという欠点がある。また、給電ピン20jが基体2の下面5に突き出る構造であることから、より小型の機器で要求される高密度実装には適さない。   Since the input impedance of the circularly polarized patch antenna 1j fed by the pin 20j is controlled mainly by the relative position between the radiation electrode 10j and the feed pin 20j, the impedance matching has a wide adaptation range. On the other hand, since the power supply pins 20j are inserted into the circuit board 50 and soldered at the back surface 53, it is difficult to automate the mounting and the assembly cost is increased. In addition, since the power feed pin 20j protrudes from the lower surface 5 of the base 2, it is not suitable for high-density mounting required for smaller equipment.

図14に第2の給電方式に対応する一般的な円偏波パッチアンテナ1kの構造を示した。この円偏波パッチアンテナ1kは、上下に扁平な箱状で誘電体材料または磁性体材料からなる基体2の上面3に、略正方形の平面形状をなす放射電極10kが形成されている。そして、細線(マイクロストリップ)状の信号線(給電線)20の先端(給電電極)21kから放射電極10kに給電するものである。具対的には、放射電極10kの1辺13と給電電極21kとを離間させて対向配置してこれらの電極(10k,21k)間にギャップ30を設け、これらの電極(10k,21k)間の容量結合によって給電するタイプである。   FIG. 14 shows a structure of a general circularly polarized patch antenna 1k corresponding to the second power feeding method. In this circularly polarized patch antenna 1k, a radiation electrode 10k having a substantially square planar shape is formed on an upper surface 3 of a base 2 made of a dielectric material or a magnetic material in a flat box shape. Then, power is supplied to the radiation electrode 10k from the tip (feed electrode) 21k of the thin line (microstrip) signal line (feed line) 20. Specifically, one side 13 of the radiation electrode 10k and the feeding electrode 21k are spaced apart from each other and a gap 30 is provided between these electrodes (10k, 21k), and between these electrodes (10k, 21k). This is a type that supplies power by capacitive coupling.

なお、放射電極10kの形状は、上記ピン20jによる給電方式を採用した円偏波パッチアンテナ1jと同様に略正方形の対向する二つのコーナー11に縮退分離素子12が設けられて、位相が90度ずれた二つの共振を起こすようになっている。先端が給電電極21kとなる給電線20は、略正方形の放射電極10の一辺13のほぼ中央から、当該正方形の外方へ直交して延長し、基体20の側面4を経由して下面5に至っている。   The shape of the radiation electrode 10k is similar to the circularly polarized patch antenna 1j adopting the feeding method using the pins 20j, and the degenerate separation elements 12 are provided at two corners 11 facing each other in a substantially square shape, and the phase is 90 degrees. Two resonances which are shifted are caused. The power supply line 20 whose tip is the power supply electrode 21k extends orthogonally from the substantially center of one side 13 of the substantially square radiation electrode 10 to the outside of the square, and passes through the side surface 4 of the base body 20 to the lower surface 5. Has reached.

GND電極6は、扁平箱状の基体2の上面3や側面4に設けられる場合もあるが、図示した例では、基体10の下面5のほぼ全面に設けられている。また、給電線20の基端22は、実装時に回路基板上の配線に接続されて給電点となる給電端子22であり、基体2の下面5には、この給電端子22が配設されている。なお、基体2の下面5において、GND電極6が給電線20と給電端子22の部分で短絡しないように、GND電極6と給電端子22との間にはギャップ31が設けられている。なお、これら放射電極10k、給電線20、およびGND電極6は、金・銀・銅・パラジウム・白金・銀白金・銀パラジウムなどの導体からなり、これら導体を印刷・めっき・エッチング・蒸着・塗布などによって形成することができる。   The GND electrode 6 may be provided on the upper surface 3 and the side surface 4 of the flat box-shaped base 2, but in the illustrated example, the GND electrode 6 is provided on almost the entire lower surface 5 of the base 10. A base end 22 of the power supply line 20 is a power supply terminal 22 that is connected to a wiring on a circuit board at the time of mounting and serves as a power supply point. The power supply terminal 22 is disposed on the lower surface 5 of the base 2. . Note that a gap 31 is provided between the GND electrode 6 and the power supply terminal 22 on the lower surface 5 of the base 2 so that the GND electrode 6 does not short-circuit between the power supply line 20 and the power supply terminal 22. The radiation electrode 10k, the feeder line 20, and the GND electrode 6 are made of a conductor such as gold, silver, copper, palladium, platinum, silver platinum, or silver palladium, and these conductors are printed, plated, etched, vapor deposited, and applied. Etc. can be formed.

もちろん、放射電極10kと給電電極21kとを直接接続した円偏波パッチアンテナも存在するが、等価回路上では、直列にR成分とL成分しか持たないため、インピーダンス整合の適応範囲が狭い。一方、上記第2の給電方式を採用した円偏波パッチアンテナ1kでは、給電電極21kの幅tや、ギャップ30の間隔Gを調整することで、入力インピーダンスを可変することができ、インピーダンス整合の適用範囲を広くすることができる。しかし、この第2の給電方式の円偏波パッチアンテナ1kは、上記ピン20jによる給電方式を採用した円偏波パッチアンテナ1jと比較すると、容量成分が付加された分だけ帯域幅が狭いという問題がある。なお、この第2の給電方式に対応する円偏波パッチアンテナ1kについては、以下の特許文献1などに記載されている。   Of course, there is a circularly polarized patch antenna in which the radiation electrode 10k and the feeding electrode 21k are directly connected. However, on the equivalent circuit, since only the R component and the L component are in series, the applicable range of impedance matching is narrow. On the other hand, in the circularly polarized patch antenna 1k employing the second feeding method, the input impedance can be varied by adjusting the width t of the feeding electrode 21k and the gap G of the gap 30, and impedance matching can be achieved. The application range can be widened. However, the circularly polarized patch antenna 1k of the second feeding method has a problem that the bandwidth is narrower by the amount of the added capacitance component compared to the circularly polarized patch antenna 1j adopting the feeding method by the pin 20j. There is. Note that the circularly polarized patch antenna 1k corresponding to the second power feeding method is described in Patent Document 1 below.

さらに、以下の特許文献2には、上述した第2の給電方式を採用しつつ、帯域幅を広くすることができる円偏波パッチアンテナについて記載されている。この特許文献2に記載された円偏波パッチアンテナ(従来例)の構造を図15に示した。この従来例に係る円偏波パッチアンテナ1Lは、上記第2の給電方式を採用した一般的な円偏波パッチアンテナ1kの改良形態であり、放射電極10Lの1辺13とギャップ30を介して直線状の導体21Lを配置し、この直線状導体(給電電極)21Lと細線状の給電線20が、それぞれT字の横棒と縦棒となるように接続されている。それによって、この従来例に係る円偏波パッチアンテナ1kは、実装容易性を確保しつつ、上記一般的な円偏波パッチアンテナ1jと比べて結合容量が大きく、帯域幅が広くなっている。
特開平11−74721号公報 特開2001−177314号公報
Further, Patent Document 2 below describes a circularly polarized patch antenna that can widen the bandwidth while adopting the above-described second feeding method. The structure of the circularly polarized patch antenna (conventional example) described in Patent Document 2 is shown in FIG. A circularly polarized patch antenna 1L according to this conventional example is an improved form of a general circularly polarized patch antenna 1k that employs the above-described second feeding method, and is arranged via one side 13 of the radiation electrode 10L and a gap 30. A linear conductor 21L is arranged, and the linear conductor (feeding electrode) 21L and the thin line-shaped feeding line 20 are connected to form a T-shaped horizontal bar and a vertical bar, respectively. Accordingly, the circularly polarized patch antenna 1k according to this conventional example has a large coupling capacity and a wide bandwidth as compared with the general circularly polarized patch antenna 1j while ensuring ease of mounting.
JP-A-11-74721 JP 2001-177314 A

上記従来例では、実装の自動化にも対応可能な容量結合による充電方式を採用しつつ、、帯域幅を広げる事にも成功している。しかしながら、電子機器にはさらなる小型・薄型化が求められ、これら機器に使用される円偏波パッチアンテナには、とくに一層の薄型化が求められている。そして、パッチアンテナの薄型化を達成するためには、基体を薄くすることが最も有効な方法である。   In the above-mentioned conventional example, the bandwidth has been successfully expanded while adopting a charging method based on capacitive coupling that can cope with automation of mounting. However, electronic devices are required to be further reduced in size and thickness, and circularly polarized patch antennas used in these devices are required to be particularly thinner. In order to reduce the thickness of the patch antenna, it is the most effective method to make the substrate thinner.

しかし、基体を薄くすると、基体の表裏(上下面)における放射電極とGND電極とによる容量成分が大きくなり、容量結合においてアンダーカップリング傾向となり、入力インピーダンスにおける誘導性傾向が顕著となる。そして、インピーダンス整合のみならず位相・利得・軸比等の各特性を良好に保つことが困難となる。   However, when the substrate is made thinner, the capacitive component due to the radiation electrode and the GND electrode on the front and back surfaces (upper and lower surfaces) of the substrate becomes larger, the capacitive coupling tends to be under-coupled, and the inductive tendency in the input impedance becomes remarkable. It becomes difficult to maintain not only impedance matching but also various characteristics such as phase, gain, and axial ratio.

入力インピーダンスの誘導性を打ち消すためには、給電電極と放射電極との対向距離を小さくしてギャップを狭小化すればよいが、極端にギャップが狭いと、大量生産時において、そのギャップの形成精度を維持することが難しくなり、特性に個体差が生じる。放射電極と給電電極が短絡して不良品となる可能性もある。特に安価で大量生産に適したスクリーン印刷法や湿式エッチング法を用いたプロセスで各電極を形成する場合、ギャップの設計値が極端に狭いと歩留が極めて悪くなる。もちろん、板金成型による電極形成方法では極端に狭いギャップを安定して形成することは、さらに困難である。より高い精度で製造しようとすれば、製造設備や品質管理に掛かるコストが増加する。   In order to cancel the inductivity of the input impedance, the gap should be narrowed by reducing the distance between the feed electrode and the radiation electrode. However, if the gap is extremely narrow, the accuracy of the gap formation in mass production Is difficult to maintain, and there are individual differences in characteristics. There is also a possibility that the radiation electrode and the feeding electrode are short-circuited, resulting in a defective product. In particular, when forming each electrode by a process using a screen printing method or a wet etching method that is inexpensive and suitable for mass production, the yield is extremely poor if the design value of the gap is extremely narrow. Of course, it is more difficult to stably form an extremely narrow gap by the electrode forming method by sheet metal molding. If it is intended to manufacture with higher accuracy, the cost for manufacturing equipment and quality control increases.

確かに、上記従来例では、直線状導体の長さを長くして結合容量を増加させることが可能であり、ギャップを狭小化しなくても入力インピーダンスの誘導性傾向を打ち消すことができる。しかし、アンテナの薄型化が進むにつれ、その直線状導体の両端を略正方形の放射電極のコーナー、すなわち強電界部付近にまで延伸せざるを得なくなる。そうなると、今度は、入力インピーダンスがオーバーカップリング傾向となり、特性が劇的に反転し、インピーダンスを整合させることが極めて困難となる。もちろん、利得や軸比等の特性も劣化してしまう。   Certainly, in the above conventional example, the length of the linear conductor can be increased to increase the coupling capacitance, and the inductive tendency of the input impedance can be canceled without narrowing the gap. However, as the antenna becomes thinner, both ends of the linear conductor must be extended to the corners of the substantially square radiation electrode, that is, near the strong electric field portion. Then, this time, the input impedance tends to be overcoupled, the characteristics are dramatically reversed, and it becomes extremely difficult to match the impedance. Of course, characteristics such as gain and axial ratio also deteriorate.

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、その目的は、容量結合による給電方式を採用した円偏波パッチアンテナにおいて、小型・薄型化と高性能化とをコストアップを伴わずに達成させることにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to reduce the size, thickness, and performance of a circularly polarized patch antenna that employs a capacitively coupled feeding method without increasing the cost. It is to make it achieve.

上記目的を達成するための本発明は、誘電体材料または磁性体材料からなる上下に扁平な箱状の基体と、略正方形の平面形状を有して前記基体の上面に形成されている放射電極と、前記基体の下面に形成されているGND電極と、前記基体の上面に形成されて前記放射電極における前記略正方形の1辺とギャップを介して対向配置されている給電電極と、当該給電電極に給電するための給電線とを備えた円偏波パッチアンテナであって、前記給電線は、細線状で、基端に給電点となる給電端子が接続され、先端に前記給電電極が接続され、前記放射電極は、前記給電電極と前記ギャップを介して対向する前記1辺に、当該給電電極を取り囲む凹部が形成されている円偏波パッチアンテナとしている。   In order to achieve the above object, the present invention includes a box-shaped base body made of a dielectric material or a magnetic material and flattened vertically, and a radiation electrode having a substantially square planar shape and formed on the top surface of the base body. A GND electrode formed on the lower surface of the base, a power supply electrode formed on the upper surface of the base and disposed opposite to the substantially square side of the radiation electrode via a gap, and the power supply electrode A circularly polarized patch antenna provided with a power supply line for supplying power to the power supply line, wherein the power supply line has a thin line shape, a power supply terminal serving as a power supply point is connected to a base end, and the power supply electrode is connected to a front end. The radiating electrode is a circularly polarized patch antenna in which a concave portion surrounding the feeding electrode is formed on the one side facing the feeding electrode via the gap.

前記凹部は、前記給電電極と前記ギャップを介して対向する前記1辺に形成された凸部の先端を略コの字型に切り欠いた形状となるように形成されていてもよい。   The concave portion may be formed so as to have a shape in which a tip of a convex portion formed on the one side facing the power supply electrode through the gap is cut out in a substantially U-shape.

前記給電電極と前記給電線が、それぞれ、T字の横棒と縦棒に対応する形状に形成され、当該T字の横棒が前記凹部の内側に前記ギャップを介して配置されている円偏波パッチアンテナとすることもできる。   The feed electrode and the feed line are formed in a shape corresponding to a T-shaped horizontal bar and a vertical bar, respectively, and the T-shaped horizontal bar is arranged inside the recess with the gap interposed therebetween. It can also be a wave patch antenna.

前記給電線の先端が櫛歯状となるように複数に枝分かれして前記給電電極が形成されているとともに、当該櫛歯の各先端が前記凹部の内側に前記ギャップを介して配置されている円偏波パッチアンテナとすることもできる。なお、前記櫛歯の各先端のそれぞれに対応して前記凹部が複数形成されていてもよい。   A circle in which the power supply electrode is formed by branching into a plurality of teeth such that the front end of the power supply line has a comb shape, and each front end of the comb tooth is disposed inside the recess through the gap It can also be a polarized patch antenna. A plurality of the concave portions may be formed corresponding to the respective tips of the comb teeth.

上記何れかの円偏波パッチアンテナにおいて、前記基体の下面に形成されている前記GND電極は、平行する2本の細線状に当該基体の側面に延長するとともに、当該延長部分が前記基体側面にて前記給電線の少なくとも一部を挟持するように、当該給電線の延長方向の両側に平行して配置されていることとしてもよい。   In any one of the above circularly polarized patch antennas, the GND electrode formed on the lower surface of the base extends to the side of the base in the form of two parallel thin wires, and the extended portion extends to the side of the base. It is good also as arrange | positioning in parallel with the both sides of the extension direction of the said feed line so that at least one part of the said feed line may be clamped.

上記何れかの円偏波パッチアンテナにおいて、前記凹部の底辺を形成する全線分の長さが、前記放射電極の略正方形の4辺の長さの合計の1/8以下であれば、より特性にすぐれた円偏波パッチアンテナとすることができる。   In any one of the above circularly polarized patch antennas, if the length of all the line segments forming the bottom of the concave portion is equal to or less than 1/8 of the total length of the substantially square four sides of the radiation electrode, the characteristics are further improved. It can be a circularly polarized patch antenna.

本発明によれば、高性能で、かつ小型で薄型の円偏波パッチアンテナを安価に提供することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to provide a high-performance, small and thin circularly polarized patch antenna at low cost.

本発明の円偏波パッチアンテナは、ギャップを介して対向する給電端子と放射電極について、その対向形状を工夫することで、放射電極が弱電界集中領域で給電電極と密に結合するようにしている。それによって、基体を薄くした際に誘導性傾向やアンダーカップリング傾向となっても、容易に入力インピーダンスを整合させることができ、利得や軸比などの放射特性も良好に維持することを可能としている。以下に、本発明の実施例として、主に、上記給電電極と放射電極との対向形状が異なる円偏波パッチアンテナを挙げる。   In the circularly polarized patch antenna of the present invention, the radiating electrode is closely coupled to the feeding electrode in the weak electric field concentration region by devising the opposing shape of the feeding terminal and the radiating electrode facing each other through the gap. Yes. This makes it possible to easily match the input impedance and maintain good radiation characteristics such as gain and axial ratio, even if the substrate becomes thin and tends to be inductive or under-coupled. Yes. Hereinafter, as embodiments of the present invention, mainly circularly polarized patch antennas in which the opposing shape of the feeding electrode and the radiating electrode are different will be described.

===第1の実施例===
図1に、本発明の第1の実施例における円偏波パッチアンテナ1aの電極構造を示した。(A)は、放射電極10aが形成されている基体2の上面3の平面図であり、(B)は、(A)における要部100aの拡大図である。当該実施例は、図14に示した一般的な円偏波パッチアンテナ1kと同様に、上下に扁平な箱状の基体2の上面3に、対角線上にある二つのコーナー11が面取りされて縮退分離素子12が形成された略正方形状の放射電極10aと、細線の先端を給電電極21aとする給電線20とが配設されており、給電電極21aは、放射電極10aの1辺13のほぼ中心にてギャップ30を介して当該1辺13と対向配置されている。また、基体2の裏面(図示せず)には、図14(B)に示した構造と同様に、給電端子22の形成領域を除くほぼ全面にGND電極6が形成されている。第1の実施例における以上の構造は、上記一般的な円偏波パッチアンテナ1kとほぼ同様である。
=== First Embodiment ===
FIG. 1 shows an electrode structure of a circularly polarized patch antenna 1a according to the first embodiment of the present invention. (A) is a top view of the upper surface 3 of the base | substrate 2 in which the radiation electrode 10a is formed, (B) is an enlarged view of the principal part 100a in (A). In the present embodiment, similar to the general circularly polarized patch antenna 1k shown in FIG. 14, two diagonal corners 11 are chamfered on the upper surface 3 of a box-like base 2 flattened up and down, and degenerate. A substantially square-shaped radiation electrode 10a on which the separation element 12 is formed and a power supply line 20 having a thin wire tip at the power supply electrode 21a are disposed, and the power supply electrode 21a is substantially on one side 13 of the radiation electrode 10a. The one side 13 is disposed opposite the gap 30 at the center. Further, on the back surface (not shown) of the base 2, the GND electrode 6 is formed on almost the entire surface except the region where the power supply terminal 22 is formed, similarly to the structure shown in FIG. 14B. The above structure in the first embodiment is substantially the same as that of the general circularly polarized patch antenna 1k.

しかし、第1の実施例では、図1(B)に拡大して示したように、細線状の給電線20の先端を給電電極21aとするとともに、放射電極10aには、ギャップ(図中、網点部分)30を介して給電電極21aを取り囲む凹部40が形成されている。なお、入力インピーダンスは、給電電極21aの幅tや凹部の深さd、給電電極21aの先端23と凹部40の底辺41との距離y1、および給電電極21aの両側側線24と凹部40の内側線42の距離(y2,y3)などを調整することで整合させればよい。   However, in the first embodiment, as shown in an enlarged view in FIG. 1B, the tip of the thin line-shaped power supply line 20 is used as a power supply electrode 21a, and the radiation electrode 10a includes a gap ( A recess 40 is formed surrounding the feeding electrode 21 a via a halftone dot portion 30. The input impedance includes the width t of the power supply electrode 21a and the depth d of the concave portion, the distance y1 between the tip 23 of the power supply electrode 21a and the bottom 41 of the concave portion 40, and both side lines 24 of the power supply electrode 21a and the inner line of the concave portion 40. What is necessary is just to match by adjusting the distance (y2, y3) of 42, etc.

このように、給電電極21aが放射電極10aに形成された凹部40により取り囲まれた構造により、給電電極21aの先端23と両側の線分24が、それぞれ凹部40の底部41、および内側両側の線分42とギャップ30を介して対向する。したがって、上記一般的な円偏波パッチアンテナ1kでは、給電線20の先端21kのみが容量結合に寄与していたのに対し、第1の実施例における円偏波パッチアンテナ1aでは、給電電極21aの両側側線24の線分も容量結合に寄与する。そのため、基体2を薄くした場合、給電電極21aと放射電極10aとの距離(y1〜y3)を小さくしてギャップ30を狭小化しなくても結合容量が増加し、アンダーカップリング傾向と誘導性傾向とを解消することができる。   In this way, due to the structure in which the feeding electrode 21a is surrounded by the recess 40 formed in the radiation electrode 10a, the tip 23 of the feeding electrode 21a and the line segments 24 on both sides are respectively connected to the bottom 41 of the recess 40 and the inner side lines. Opposite the minute 42 via the gap 30. Therefore, in the general circularly polarized patch antenna 1k, only the tip 21k of the feeder line 20 contributes to capacitive coupling, whereas in the circularly polarized patch antenna 1a in the first embodiment, the feeder electrode 21a. The line segments of both side lines 24 also contribute to capacitive coupling. Therefore, when the substrate 2 is thinned, the coupling capacity increases without reducing the distance (y1 to y3) between the feeding electrode 21a and the radiation electrode 10a to narrow the gap 30, and tends to be under-coupled and inductive. Can be eliminated.

===第2の実施例===
図2に、本発明の第2の実施例における円偏波パッチアンテナ1bの電極構造を示した。(A)は、放射電極10bが形成されている基体2の上面3の平面図であり、(B)は、(A)における要部100bの拡大図である。当該実施例では、略正方形の放射電極10bの形成領域の外に凹部40を形成している。具体的には、給電電極21bと対向する1辺13に二つの突起43を形成し、この突起43が給電電極21bを両側からギャップ30を介して挟持している。すなわち、放射電極10bは、前記給電電極21bに対向する1辺13に凸部が設けられて、その凸部がコの字型に切り欠かれた形状となっている。そして、コの字の内側で凹部40が形成され、コの字の底辺41、すなわち凹部40の底辺41が放射電極10bの1辺13の一部となっている。そして、給電電極21bは、そのコの字の内側の3辺(41,42)によって取り囲まれている。
=== Second Embodiment ===
FIG. 2 shows the electrode structure of the circularly polarized patch antenna 1b in the second embodiment of the present invention. (A) is a top view of the upper surface 3 of the base | substrate 2 in which the radiation electrode 10b is formed, (B) is an enlarged view of the principal part 100b in (A). In this embodiment, the recess 40 is formed outside the area where the substantially square radiation electrode 10b is formed. Specifically, two protrusions 43 are formed on one side 13 facing the power supply electrode 21b, and the protrusions 43 sandwich the power supply electrode 21b from both sides with a gap 30 interposed therebetween. In other words, the radiation electrode 10b has a shape in which a convex portion is provided on one side 13 facing the feeding electrode 21b, and the convex portion is cut out in a U-shape. A recess 40 is formed inside the U-shape, and the bottom 41 of the U-shape, that is, the bottom 41 of the recess 40 is a part of one side 13 of the radiation electrode 10b. The feeding electrode 21b is surrounded by three sides (41, 42) inside the U-shape.

第2の実施例では、凹部40を放射電極10bの略正方形の領域外に設けて、放射電極10bの面積を減らさずに給電電極21bと効率的に容量結合させる構造となっている。そのため、第1の実施例と比べると、より最適な整合状態が得られやすく、特性の劣化も少なくすることができる。   In the second embodiment, the concave portion 40 is provided outside the substantially square area of the radiation electrode 10b, and is configured to be capacitively coupled with the feeding electrode 21b efficiently without reducing the area of the radiation electrode 10b. Therefore, as compared with the first embodiment, a more optimal matching state can be easily obtained, and deterioration of characteristics can be reduced.

===第3の実施例===
図3に、本発明の第3の実施例における円偏波パッチアンテナ1cの電極構造を示した。(A)は、放射電極10cが形成されている基体2の上面3の平面図であり、(B)は、(A)における要部100cの拡大図である。第3の実施例では、給電電極21cを単なる細線の先端部分とせず、給電線20をT字の縦棒として、当該給電線20の先端をT字状となるように左右に分岐させ、このT字の横棒部分を給電電極21cとしている。そして、この形状により、放射電極(10c,10d)の一辺13とT字の横棒かならなる給電電極21cとの間で容量結合するため、第1の実施例より結合容量が増加し、ギャップ30を狭くすることなく、円偏波パッチアンテナ1cを薄くすることができる。また、給電電極21cは、T字の横棒に対応する線分25cに加え、当該横棒の両端26cも凹部の内側線分(41,42)と容量結合するので、従来例1Lと比較して、T字の横棒25cの長さを延伸しなくても十分な結合容量が得られ、インピーダンスを容易に整合させることができる。
=== Third embodiment ===
FIG. 3 shows the electrode structure of the circularly polarized patch antenna 1c in the third embodiment of the present invention. (A) is a top view of the upper surface 3 of the base | substrate 2 in which the radiation electrode 10c is formed, (B) is an enlarged view of the principal part 100c in (A). In the third embodiment, the feeding electrode 21c is not a mere tip of a thin line, the feeding line 20 is a T-shaped vertical bar, and the tip of the feeding line 20 is branched left and right so as to be T-shaped. A T-shaped horizontal bar portion is used as a feeding electrode 21c. With this shape, since the capacitive coupling is performed between the side 13 of the radiation electrode (10c, 10d) and the feeding electrode 21c formed of a T-shaped horizontal bar, the coupling capacitance is increased as compared with the first embodiment, and the gap The circularly polarized patch antenna 1c can be made thin without narrowing 30. In addition to the line segment 25c corresponding to the T-shaped horizontal bar, the feeding electrode 21c is capacitively coupled to the inner line segments (41, 42) of the recess in addition to the line segment 25c corresponding to the T-shaped horizontal bar. Thus, a sufficient coupling capacity can be obtained without extending the length of the T-shaped horizontal bar 25c, and the impedance can be easily matched.

この第3の実施例では、図4に示すように、上記円偏波パッチアンテナ10cと同じ形状の給電電極21dを採用しつつ、凹部40を第2の実施例のように、放射電極10dの略正方形の外形の外側に形成してもよい。   In the third embodiment, as shown in FIG. 4, the feeding electrode 21d having the same shape as that of the circularly polarized patch antenna 10c is employed, and the recess 40 of the radiation electrode 10d is formed as in the second embodiment. You may form outside the substantially square external shape.

===第4の実施例===
図5に、本発明の第4の実施例における円偏波パッチアンテナ1eの電極構造を示した。(A)は、放射電極10eが形成されている基体2の上面3の平面図であり、(B)は、(A)における要部100eの拡大図である。第4の実施例も、第3の実施例と同様に、結合容量の増加を図るために細線状の給電線20の先端を分岐させ、その分岐部分を給電電極21eとしている。そして、第4の実施例では、給電線20の先端を櫛歯状に分岐させている。なお、この第4の実施例も、図6に示した円偏波パッチアンテナ1fのように、給電電極21fの形状を変えず、凹部40を放射電極10fの略正方形の外形の外側に形成してもよい。
=== Fourth embodiment ===
FIG. 5 shows an electrode structure of a circularly polarized patch antenna 1e according to the fourth embodiment of the present invention. (A) is a top view of the upper surface 3 of the base | substrate 2 in which the radiation electrode 10e is formed, (B) is an enlarged view of the principal part 100e in (A). Similarly to the third embodiment, the fourth embodiment also branches the tip of the thin wire-shaped power supply line 20 to increase the coupling capacitance, and uses the branch portion as a power supply electrode 21e. In the fourth embodiment, the tip of the power supply line 20 is branched in a comb shape. In the fourth embodiment, like the circularly polarized patch antenna 1f shown in FIG. 6, the shape of the feeding electrode 21f is not changed, and the recess 40 is formed outside the substantially square outer shape of the radiation electrode 10f. May be.

===第5の実施例===
図7に、本発明の第5の実施例における円偏波パッチアンテナ1gの電極構造を示した。(A)は、放射電極10gが形成されている基体2の上面3の平面図であり、(B)は、(A)における要部100gの拡大図である。第5の実施例において、給電電極21gの形状は、第4の実施例と同様に櫛歯状となっている。しかし、当該実施例では、櫛歯状に複数に枝分かれした給電電極21gのそれぞれの先端25gを、個別の凹部40で取り囲むようにしている。それによって、給電電極21gの外側側線26gや各櫛歯の先端25gに加え、櫛歯の底27や内側の側線部分28が各凹部40の内側(41,42)や側壁の先端部分43と狭いギャップ30(図中、網点部分)を介して対向するようになり、結合容量をさらに増大させることができる。なお、この第5の実施例においても、図8に示した円偏波パッチアンテナ1hのように、同じ櫛歯状の給電電極21hを採用しつつ、凹部40を放射電極10hの外形をなす概略正方形の外側に形成した変形例がある。
=== Fifth embodiment ===
FIG. 7 shows an electrode structure of a circularly polarized patch antenna 1g according to the fifth embodiment of the present invention. (A) is a top view of the upper surface 3 of the base | substrate 2 in which the radiation electrode 10g is formed, (B) is an enlarged view of the principal part 100g in (A). In the fifth embodiment, the shape of the feeding electrode 21g is a comb-like shape as in the fourth embodiment. However, in this embodiment, each of the tips 25g of the feeding electrode 21g branched into a plurality of comb teeth is surrounded by the individual recesses 40. Thereby, in addition to the outer side line 26g of the feeding electrode 21g and the tip 25g of each comb tooth, the bottom 27 of the comb tooth and the inner side line part 28 are narrower than the inner side (41, 42) of each recess 40 and the tip part 43 of the side wall. Opposing via the gap 30 (dot portion in the figure), the coupling capacity can be further increased. In this fifth embodiment as well, as in the circularly polarized patch antenna 1h shown in FIG. 8, the same comb-shaped feeding electrode 21h is adopted, and the recess 40 is outlined to form the outer shape of the radiation electrode 10h. There is a modification formed outside the square.

===第6の実施例===
図9に本発明の第6の実施例に係る円偏波パッチアンテナ1iの電極構造を示した。(A)は放射電極10iが形成されている基体2の上面3側から見た斜視図であり、(B)はGND電極6が形成されている下面4側から見た斜視図である。この第6の実施例では、基体2の下面4に形成されているGND電極5に2本の細線(GND端子)7が接続され、そのGND端子7が基体2の側面4に延長している。そして、給電線20の少なくとも一部がその2本のGND端子7によって挟持されている。この図では、基体2の側面4に形成されている給電線20の部分が挟持されている。もちろん、上面3にまでGND端子7が延長して給電電極21iとの接続部まで給電線20が挟持されていてもよい。なお、上面3の放射電極10iや給電電極21iは、上記1〜5の実施例における放射電極(10a〜10h)や給電電極(21a〜21h)の形状を採用することができる。ここでは、第3の実施例の変形例として示した円偏波パッチアンテナ1dと同じ形状のものを示した。
=== Sixth embodiment ===
FIG. 9 shows an electrode structure of a circularly polarized patch antenna 1i according to the sixth embodiment of the present invention. (A) is the perspective view seen from the upper surface 3 side of the base | substrate 2 in which the radiation electrode 10i is formed, (B) is the perspective view seen from the lower surface 4 side in which the GND electrode 6 is formed. In the sixth embodiment, two thin wires (GND terminals) 7 are connected to the GND electrode 5 formed on the lower surface 4 of the base 2, and the GND terminal 7 extends to the side surface 4 of the base 2. . At least a part of the power supply line 20 is sandwiched between the two GND terminals 7. In this figure, a portion of the power supply line 20 formed on the side surface 4 of the base 2 is sandwiched. Of course, the GND terminal 7 may be extended to the upper surface 3 and the power supply line 20 may be clamped to the connection portion with the power supply electrode 21i. In addition, the shape of the radiation electrodes (10a to 10h) and the power supply electrodes (21a to 21h) in the first to fifth embodiments can be adopted for the radiation electrode 10i and the power supply electrode 21i on the upper surface 3. Here, the same shape as the circularly polarized patch antenna 1d shown as the modification of the third embodiment is shown.

この第6の実施例の円偏波パッチアンテナ1iでは、給電線20における給電電極21i以外の部分にも容量性リアクタンス成分を持たせることができるため、極めて広い帯域で、アンテナ1iの入力インピーダンスを整合させることができる。   In the circularly polarized patch antenna 1i according to the sixth embodiment, since the capacitive reactance component can be provided in a portion other than the feeding electrode 21i in the feeding line 20, the input impedance of the antenna 1i can be set in a very wide band. Can be matched.

===凹部の最適寸法について===
上記第1〜第6の実施例における円偏波パッチアンテナ(1a〜1i)では、図15に示した従来例と比較して、特性を維持したまま、放射電極(10a〜10i)と給電電極(21a〜21i)とを極めて狭い領域に形成することができる。言い換えれば、放射電極(10a〜10i)の1辺13と給電電極(21a〜21i)との対向領域における凹部40のサイズを最適化すれば、薄型化を達成した上で極めて特性に優れた円偏波パッチアンテナ(1a〜1i)を得ることができる。そこで、本発明の実施例における円偏波パッチアンテナ(1a〜1i)について、放射電極(10a〜10i)の外形を形成する略正方形の全周に対する凹部40の底41の長さをパラメータとして特性を評価した。評価にあたっては、図9に示した構造の円偏波パッチアンテナ(本発明品)1iと、比較的特性に優れた図15に示した従来例の円偏波パッチアンテナ(従来品)1Lについて、右旋アンテナ利得と軸比の特性を比較した。
=== About the optimum dimensions of the recess ===
In the circularly polarized patch antennas (1a to 1i) in the first to sixth embodiments, the radiation electrodes (10a to 10i) and the feeding electrode are maintained while maintaining the characteristics as compared with the conventional example shown in FIG. (21a to 21i) can be formed in a very narrow region. In other words, by optimizing the size of the recess 40 in the facing region between the one side 13 of the radiation electrode (10a to 10i) and the feeding electrode (21a to 21i), a circle with excellent characteristics can be achieved while achieving a reduction in thickness. Polarized patch antennas (1a to 1i) can be obtained. Therefore, the circularly polarized patch antennas (1a to 1i) according to the embodiment of the present invention are characterized by using the length of the bottom 41 of the recess 40 with respect to the entire circumference of the substantially square forming the outer shape of the radiation electrodes (10a to 10i) as a parameter. Evaluated. In the evaluation, the circularly polarized patch antenna (the product of the present invention) 1i having the structure shown in FIG. 9 and the conventional circularly polarized patch antenna (the conventional product) 1L shown in FIG. The characteristics of right-handed antenna gain and axial ratio were compared.

図10(A)に、当該特性評価に際して採用した発明品1iの各部位のサイズを示した。また、同図(B)に従来品1Lにおける各部位のサイズを示した。発明品1iと従来品1Lは、放射電極(10i,10L)の外形をなす略正方形の全周をLとすると、L=2a+2bであり、当該評価においては、a=b=7mmとしている。また、放射電極(10i,10L)と給電電極(21i,21L)間の距離Gは0.5mmである。   FIG. 10A shows the size of each part of the inventive product 1i employed for the characteristic evaluation. Moreover, the size of each part in the conventional product 1L is shown in FIG. Inventive product 1i and conventional product 1L have L = 2a + 2b, where L is the entire circumference of a substantially square forming the outer shape of the radiation electrode (10i, 10L), and in this evaluation, a = b = 7 mm. Further, the distance G between the radiation electrode (10i, 10L) and the feeding electrode (21i, 21L) is 0.5 mm.

基体2は、上下に扁平で、上面3と下面5が略正方形の箱状であり、上面3と下面4における横の長さXと縦の長さYは、ともに12mmとなっている。そして、従来品1LのT字型の給電電極21Lの長さWは、放射電極10Lの1辺13の長さに等しい。すなわち、放射電極10Lの略正方形の各辺の長さa(=b=7mm)からコーナー11に形成された縮退分離素子12の部分を除いた長さとなっている。そして、発明品1iにおける放射電極10iの外周Lと凹部40の底41の幅Cとの比をパラメータとし、基体2の厚さ(図中、紙面奥行き方向)を1.5mm〜2.0mmとしたときの特性を評価した。なお、縮退分離素子12を放射電極(10i,10L)のコーナー11に設けた面取り部分で構成せず、略正方形の対角線延長方向に設けた突起によって構成する場合でも同様に略正方形の外形Lは、2a+2bとなる。   The base 2 is flat in the vertical direction, and the upper surface 3 and the lower surface 5 have a substantially square box shape. The horizontal length X and the vertical length Y of the upper surface 3 and the lower surface 4 are both 12 mm. The length W of the T-shaped feeding electrode 21L of the conventional product 1L is equal to the length of one side 13 of the radiation electrode 10L. That is, the length is obtained by removing the degenerate separation element 12 formed at the corner 11 from the length a (= b = 7 mm) of each side of the substantially square side of the radiation electrode 10L. Then, the ratio of the outer circumference L of the radiation electrode 10i and the width C of the bottom 41 of the recess 40 in the product 1i is used as a parameter, and the thickness of the substrate 2 (in the depth direction in the drawing) is 1.5 mm to 2.0 mm. The characteristics were evaluated. Even when the degenerate separation element 12 is not formed by the chamfered portion provided at the corner 11 of the radiation electrode (10i, 10L) but is formed by a protrusion provided in a substantially square diagonal extension direction, the substantially square outer shape L is similarly 2a + 2b.

上記発明品1iと図15に示した従来品1Lの右旋アンテナ利得特性と軸比特性を、それぞれ図11と図12に示した。これらの図より、発明品1iは、凹部40の底41の幅Cの値に寄らず、総じて従来品1Lより特性が優れていることが分かる。そして、C/L≦1/8で、著しい特性向上が認められた。すなわち、本発明の円偏波パッチアンテナは、凹部の底の幅を放射電極の外形をなす略正方形の4辺の長さの合計Lの1/8以下とすることで優れた特性が得られることが分かった。なお、上記第5の実施例の円偏波パッチアンテナ10gでは、複数の凹部40が形成されているが、この場合は、凹部40の底41の全線分の長さ、すなわち、各凹部40の底40の長さの合計値がCとなる。   The right-handed antenna gain characteristics and axial ratio characteristics of the invention product 1i and the conventional product 1L shown in FIG. 15 are shown in FIGS. 11 and 12, respectively. From these figures, it can be seen that the inventive product 1i is generally superior in characteristics to the conventional product 1L, regardless of the value of the width C of the bottom 41 of the recess 40. And the remarkable characteristic improvement was recognized by C / L <= 1/8. In other words, the circularly polarized patch antenna according to the present invention has excellent characteristics when the width of the bottom of the recess is set to 1/8 or less of the total length L of the four sides of the substantially square forming the outer shape of the radiation electrode. I understood that. In the circularly polarized patch antenna 10g of the fifth embodiment, a plurality of recesses 40 are formed. In this case, the length of the entire line segment of the bottom 41 of the recess 40, that is, each recess 40 is The total value of the lengths of the bottom 40 is C.

本発明の第1の実施例における円偏波パッチアンテナの構造図である。1 is a structural diagram of a circularly polarized patch antenna according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施例における円偏波パッチアンテナの構造図である。FIG. 6 is a structural diagram of a circularly polarized patch antenna according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第3の実施例における円偏波パッチアンテナの構造図である。FIG. 6 is a structural diagram of a circularly polarized patch antenna according to a third embodiment of the present invention. 上記第3の実施例の円偏波パッチアンテナの変形例の構造図である。It is a structural diagram of a modified example of the circularly polarized patch antenna of the third embodiment. 本発明の第4の実施例における円偏波パッチアンテナの構造図である。FIG. 10 is a structural diagram of a circularly polarized patch antenna according to a fourth embodiment of the present invention. 上記第4の実施例の円偏波パッチアンテナの変形例の構造図である。It is a block diagram of the modification of the circularly polarized patch antenna of the said 4th Example. 本発明の第5の実施例における円偏波パッチアンテナの構造図である。FIG. 10 is a structural diagram of a circularly polarized patch antenna according to a fifth embodiment of the present invention. 上記第5の実施例の円偏波パッチアンテナの変形例の構造図である。It is a structural diagram of a modified example of the circularly polarized patch antenna of the fifth embodiment. 本発明の第6の実施例における円偏波パッチアンテナの構造図である。FIG. 10 is a structural diagram of a circularly polarized patch antenna according to a sixth embodiment of the present invention. 本発明の円偏波パッチアンテナと従来の円偏波パッチアンテナの各部位のサイズを示す図である。It is a figure which shows the size of each site | part of the circular polarization patch antenna of this invention, and the conventional circular polarization patch antenna. 本発明の円偏波パッチアンテナと従来の円偏波パッチアンテナの右旋アンテナ利得特性を示す図である。It is a figure which shows the right-handed antenna gain characteristic of the circular polarization patch antenna of this invention, and the conventional circular polarization patch antenna. 本発明の円偏波パッチアンテナと従来の円偏波パッチアンテナの軸比特性を示す図である。It is a figure which shows the axial ratio characteristic of the circular polarization patch antenna of this invention, and the conventional circular polarization patch antenna. ピンによる給電方式を採用した一般的な円偏波パッチアンテナの構造図である。FIG. 3 is a structural diagram of a general circularly polarized patch antenna that employs a pin feed method. 容量結合による給電方式を採用した一般的な円偏波パッチアンテナの構造図である。FIG. 2 is a structural diagram of a general circularly polarized patch antenna that employs a power feeding method based on capacitive coupling. 容量結合による給電方式を採用した従来の円偏波パッチアンテナの構造図である。FIG. 6 is a structural diagram of a conventional circularly polarized patch antenna that employs a power feeding method using capacitive coupling.

符号の説明Explanation of symbols

1a〜1k、1L 円偏波パッチアンテナ
2 基体
3 基体上面
4 基体側面
5 基体下面
6 GND電極
7 GND端子
10a〜10k、10L 放射電極
12 縮退分離素子部
13 放射電極の1辺
20 給電線
21a〜21i、21k、21L 給電電極
22 給電端子
30 ギャップ
40 凹部
41 凹部の底辺
1a to 1k, 1L circularly polarized patch antenna 2 substrate 3 substrate upper surface 4 substrate side surface 5 substrate lower surface 6 GND electrode 7 GND terminal 10a to 10k, 10L radiation electrode 12 degenerate separation element part 13 one side of radiation electrode 20 feeder line 21a to 21i, 21k, 21L Feed electrode 22 Feed terminal 30 Gap 40 Recess 41 Recess bottom

Claims (7)

誘電体材料または磁性体材料からなる上下に扁平な箱状の基体と、略正方形の平面形状を有して前記基体の上面に形成されている放射電極と、前記基体の下面に形成されているGND電極と、前記基体の上面に形成されて前記放射電極における前記略正方形の1辺とギャップを介して対向配置されている給電電極と、当該給電電極に給電するための給電線とを備えた円偏波パッチアンテナであって、
前記給電線は、細線状で、基端に給電点となる給電端子が接続され、先端に前記給電電極が接続され、
前記放射電極は、前記給電電極と前記ギャップを介して対向する前記1辺に、当該給電電極を取り囲む凹部が形成されている
ことを特徴とする円偏波パッチアンテナ
A vertically flat box-shaped substrate made of a dielectric material or a magnetic material, a radiation electrode having a substantially square planar shape and formed on the upper surface of the substrate, and formed on the lower surface of the substrate A GND electrode; a power supply electrode formed on an upper surface of the base body and disposed opposite to the substantially square side of the radiation electrode via a gap; and a power supply line for supplying power to the power supply electrode A circularly polarized patch antenna,
The power supply line is a thin line, a power supply terminal serving as a power supply point is connected to the proximal end, and the power supply electrode is connected to the distal end,
The circularly polarized patch antenna, wherein the radiation electrode is formed with a recess surrounding the power supply electrode on the one side facing the power supply electrode through the gap.
前記凹部は、前記給電電極と前記ギャップを介して対向する前記1辺に形成された凸部の先端を略コの字型に切り欠いた形状となるように形成されていることを特徴とする請求項1に記載の円偏波パッチアンテナ。   The concave portion is formed so as to have a shape in which a tip of a convex portion formed on the one side facing the power supply electrode through the gap is cut into a substantially U-shape. The circularly polarized patch antenna according to claim 1. 前記給電電極と前記給電線は、それぞれ、T字の横棒と縦棒に対応する形状に形成され、当該T字の横棒が前記凹部の内側に前記ギャップを介して配置されていることを特徴とする請求項1または2に記載の円偏波パッチアンテナ。   The power supply electrode and the power supply line are formed in a shape corresponding to a T-shaped horizontal bar and a vertical bar, respectively, and the T-shaped horizontal bar is disposed inside the recess through the gap. The circularly polarized patch antenna according to claim 1 or 2, characterized by the above. 前記給電線の先端が櫛歯状となるように複数に枝分かれして前記給電電極が形成されているとともに、当該櫛歯の各先端が前記凹部の内側に前記ギャップを介して配置されていることを特徴とする請求項1または2に記載の円偏波パッチアンテナ。   The power supply electrode is formed in a plurality of branches so that the front end of the power supply line has a comb shape, and each front end of the comb tooth is disposed inside the recess through the gap. The circularly polarized patch antenna according to claim 1 or 2. 前記櫛歯の各先端のそれぞれに対応して前記凹部が複数形成されていることを特徴とする請求項4に記載の円偏波パッチアンテナ。   The circularly polarized patch antenna according to claim 4, wherein a plurality of the concave portions are formed corresponding to the respective tips of the comb teeth. 前記基体の下面に形成されている前記GND電極は、平行する2本の細線状に当該基体の側面に延長するとともに、当該延長部分が前記基体側面にて前記給電線の少なくとも一部を挟持するように、当該給電線の延長方向の両側に平行して配置されていることを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載円偏波パッチアンテナ。   The GND electrode formed on the lower surface of the base extends to the side of the base in the form of two parallel thin wires, and the extended portion sandwiches at least a part of the power supply line on the side of the base. As described above, the circularly polarized patch antenna according to any one of claims 1 to 5, wherein the circularly polarized patch antenna is disposed in parallel to both sides in the extending direction of the feeder line. 前記凹部の底辺を形成する全線分の長さは、前記放射電極の略正方形の4辺の長さの合計の1/8以下であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の円偏波パッチアンテナ。   The length of all the line segments which form the bottom side of the said recessed part is 1/8 or less of the sum total of the length of four sides of the substantially square of the said radiation electrode, It is any one of Claims 1-6 characterized by the above-mentioned. Circularly polarized patch antenna.
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