JP2010226633A

JP2010226633A - マイクロストリップアンテナ

Info

Publication number: JP2010226633A
Application number: JP2009073960A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Adachi; 政彦足立
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-03-25
Filing date: 2009-03-25
Publication date: 2010-10-07

Abstract

【課題】より簡単な構成で、円偏波による２周波または多周波を共用できるマイクロストリップアンテナを提供する。
【解決手段】それぞれマイクロストリップ導体からなる縮退分離素子を装荷した複数枚のパッチ(１ａ，１ｂ，１ｃ,・・・)が積層されると共に、各パッチを１点で給電する各パッチのための同軸給電部(５，６)をそれぞれに設けたことを特徴とするマイクロストリップアンテナ。各パッチは誘電体基板からなるそれぞれのパッチ支持板上に形成されて互いに重なるように積層され、同軸給電部が下方よりパッチ支持板を貫通して各パッチに接続される。
【選択図】図１

Description

この発明は、２周波または多周波で動作するマイクロストリップアンテナに関する。

例えば移動体通信用等に使用されるアンテナにおいては、搭載スペースが限られていることから、小型化・薄型化が可能なマイクロストリップアンテナが多用されている。このような用途に使用されるマイクロストリップアンテナは、通信する信号の種類に応じて、さまざまな周波数の電波を送受信する必要があることから、１つのアンテナで２周波、あるいは多周波の電波を送受信できる機能を持たせることが望ましい。

このような機能を持つマイクロストリップアンテナとしては、円形マイクロストリップアンテナと円環マイクロストリップアンテナをスタック(重層構造)化する方式(例えば、非特許文献１)や、方形マイクロストリップアンテナと穴付き方形マイクロストリップアンテナをスタック化する方式(例えば、非特許文献２)が提案されている。

W. Chujo, M. Fujise, M. Nakano, H.Arai, and N. Goto, "A Two-Layer Self-Diplexing Antenna Using a Circularly Polarized Ring Patch Antenna", IEICE Trans., vol.E-74, no.10, Oct. 1991. 陸田，新井，"穴付きパッチアンテナを用いたSelf-Diplexingアンテナ"，電子情報通信学会論文誌B，vol.J83-B，no.8，pp.1178-1185，2000年8月．

しかしながら、円偏波を用いる場合、円形マイクロストリップアンテナと円環マイクロストリップアンテナをスタック化する方式では、各アンテナに２点あるいは４点の給電点を設けて、ハイブリッド等により各給電点に対して位相差を付けて励振する必要があるため、構成が複雑になるという課題があった。また、方形マイクロストリップアンテナと穴付き方形マイクロストリップアンテナをスタック化する方式は、直線偏波には対応するが、円偏波には対応していないという課題があった。

この発明は、係る課題を解決するために成されたものであり、より簡単な構成で、円偏波による２周波または多周波を共用できるマイクロストリップアンテナを提供することを目的とする。

この発明は、それぞれマイクロストリップ導体からなる縮退分離素子を装荷した複数枚のパッチが積層されると共に、各パッチを１点で給電する各パッチのための同軸給電部をそれぞれに設けたことを特徴とするマイクロストリップアンテナにある。

この発明では簡単な構成で、円偏波による２周波または多周波を共用できるマイクロストリップアンテナを提供できる。

この発明の実施の形態１によるマイクロストリップアンテナの概略構成図である。図１のこの発明によるマイクロストリップアンテナの反射特性の例を示す図である。この発明の実施の形態２によるマイクロストリップアンテナの概略構成図である。

以下、この発明によるマイクロストリップアンテナを各実施の形態に従って図面を用いて説明する。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるマイクロストリップアンテナの概略構成図である。図１の(ａ)は透視上面図、(ｂ)は(ａ)のＡ−Ａ線における断面図である。図１のマイクロストリップアンテナは一番簡単な例として２層のものを示す。図１において、１層目のパッチ支持板である誘電体基板３ａの上面にはマイクロストリップ導体からなる１層目のパッチ１ａが形成されている。２層目のパッチ支持板である誘電体基板３ｂの上面にはマイクロストリップ導体からなる２層目のパッチ１ｂが形成され、下面には同じくマイクロストリップ導体からなるグランド地板４が形成されている。

１層目のパッチ１ａと２層目のパッチ１ｂは、誘電体基板３ａによってグランド地板４との間隔を保持している。１層目のパッチ１ａと２層目のパッチ１ｂは、それぞれ同軸線路の外導体５と同軸線路の内導体である給電ピン６で構成される同軸給電部により給電される。図１の左側が１層目用の同軸給電部、右側が２層目用の同軸給電部となる。同軸線路の外導体５は共に誘電体基板３ａの下面側からグランド地板４に接続されている。１層目のパッチ１ａのための給電ピン６は、誘電体基板３ａの下面側からグランド地板４、誘電体基板３ａを貫通してパッチ１ａに接続され、２層目のパッチ１ｂのための給電ピン６は、誘電体基板３ａの下面側からグランド地板４、誘電体基板３ａ、１層目のパッチ１ａ、２層目の誘電体基板３ｂを貫通してパッチ１ｂに接続されている。

２層目のパッチ１ｂに接続される給電ピン６は、１層目のパッチ１ａをこれと接続されずに貫かなければならないため、１層目のパッチ１ａには、２層目のパッチ１ｂに接続される給電ピン６を通すための貫通穴７ａが開いている。また同様にグランド地板４にも、１層目のパッチ１ａと２層目のパッチ１ｂへそれぞれ給電するための給電ピン６をこれと接続されずに通すための貫通穴７ｂが開いている。例えば、誘電体基板３ａに開ける貫通穴７ａは横断面が円形(同軸線路の外導体５の直径と同じ)、パンチ１ａ，１ｂに開ける貫通穴７ａは横断面が矩形である。

１層目のパッチ１ａと２層目のパッチ１ｂには、それぞれ縮退分離素子(切り欠き)８ａ，８ｂを装荷しており、これにより、円偏波が励振される。１層目のパッチ１ａに設けた貫通穴７ａの周囲には、１層目のパッチ１ａとグランド地板４を接続するスルーホールまたはショートピン９が設けられており、これらは１層目のパッチ１ａに接続させる同軸給電部と２層目のパッチ１ｂに接続される同軸給電部の間のアイソレーション改善に寄与する(Self-Diplexing効果が高まる)が、必要がなければ省略しても良い。

図２は図１の形態におけるマイクロストリップアンテナの反射特性の例である。縦軸がリターンロス、横軸が規格化周波数を示す。１層目のパッチ１ａと２層目のパッチ１ｂの寸法、縮退分離素子８ａ，８ｂの寸法、給電ピン６の位置、誘電体基板３ａ，３ｂの厚さを適切に選ぶことにより、１層目のパッチ１ａの反射特性１０と２層目のパッチ１ｂの反射特性１１で示すように、２つの異なる周波数で動作するアンテナ特性が得られる。

以上のような構成では、１層目のパッチ１ａと２層目のパッチ１ｂの給電点はそれぞれ１点のみでよく、縮退分離素子８ａ，８ｂにより円偏波が励振されるため、より簡単な構成で、２周波で円偏波として動作するアンテナが実現できる。

なお、図１では誘電体基板３ａ，３ｂを用いたが、１層目のパッチ１ａと２層目のパッチ１ｂを保持できる構造であれば、例えばペーパーハニカム基板や誘電体スペーサ等を用いても実施可能である。

実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２によるマイクロストリップアンテナの概略構成図である。図３の(ａ)は透視上面図、(ｂ)は(ａ)のＢ−Ｂ線における断面図である。上記実施の形態と同一もしくは相当部分は同一符号で示し説明は省略する。図３のマイクロストリップアンテナでは、図１のマイクロストリップアンテナに３層目のパッチ１ｃを加えて、３つの異なる周波数で円偏波として動作するアンテナを実現している。

２層目のパッチ１ｂ上に３層目の誘電体基板３ｃが積層され、誘電体基板３ｃの上面には縮退分離素子８ｃを装荷して３層目のパッチ１ｃが形成されている。図３の中央の同軸給電部が３層目用の同軸給電部である。同軸線路の外導体５は誘電体基板３ａの下面側からグランド地板４に接続されている。３層目のパッチ１ｃのための給電ピン６は、誘電体基板３ａの下面側からグランド地板４、１層目の誘電体基板３ａおよびパッチ１ａ、２層目の誘電体基板３ｂおよびパッチ１ｂ、３層目の誘電体基板３ｃを貫通してパッチ１ｃに接続されている。

３層目のパッチ１ｃに接続される給電ピン６は、グランド地板４、１層目のパッチ１ａおよび２層目のパッチ１ｂと接続されずにこれらを貫かなければならないため、グランド地板４、１層目のパッチ１ａおよび２層目のパッチ１ｂには、３層目のパッチ１ｃに接続される給電ピン６を通すための貫通穴７ａ、７ｂが開いている。

以上は３つのパッチを積層した例であるが、４つ以上のパッチを積層する構造にしても良い。このように、複数のパッチを積層することにより、多周波で円偏波として動作するマイクロストリップアンテナが実現可能となる。

これを一般化すると、それぞれ上面に形成された前記パッチが重なるように上下方向に積層されたｎ層分(但しｎは２以上の正の整数)のパッチ支持板(３ａ、３ｂ・・・)と、最下層のパッチ支持板の下面に形成されたグランド地板(４)と、外導体(５)が第１層である前記最下層のパッチ支持板の下面側から前記グランド地板に接続されるように伸び、内導体(６)が前記最下層のパッチ支持板の下面側から貫通穴により前記グランド地板に接続されないようにして最下層のパッチ支持板を貫通し最下層のパッチ支持板のパッチに接続されるように伸びた第１層用の前記同軸給電部と、それぞれ、外導体(５)が前記最下層のパッチ支持板の下面側から前記グランド地板に接続されるように伸び、内導体(６)が前記最下層のパッチ支持板の下面側から、それぞれ貫通穴により前記グランド地板および第１層である最下層から第ｎ−１層の各パッチに接続されないように、さらに第１層から第ｎ層のパッチ支持板を貫通して第ｎ層のパッチに接続されるように伸びた第２層からｎ層用の前記同軸給電部と、を備えたマイクロストリップアンテナとなる。

１ａ〜１ｃパッチ、３ａ〜３ｃ誘電体基板、４グランド地板、５外導体、６給電ピン、７ａ〜７ｂ貫通穴、８ａ〜８ｃ縮退分離素子、９スルーホールまたはショートピン。

Claims

それぞれマイクロストリップ導体からなる縮退分離素子を装荷した複数枚のパッチが積層されると共に、各パッチを１点で給電する各パッチのための同軸給電部をそれぞれに設けたことを特徴とするマイクロストリップアンテナ。
それぞれ上面に形成された前記パッチが重なるように上下方向に積層されたｎ層分(但しｎは２以上の正の整数)のパッチ支持板と、
最下層のパッチ支持板の下面に形成されたグランド地板と、
外導体が第１層である前記最下層のパッチ支持板の下面側から前記グランド地板に接続されるように伸び、内導体が前記最下層のパッチ支持板の下面側から貫通穴により前記グランド地板に接続されないようにして最下層のパッチ支持板を貫通し最下層のパッチ支持板のパッチに接続されるように伸びた第１層用の前記同軸給電部と、
それぞれ、外導体が前記最下層のパッチ支持板の下面側から前記グランド地板に接続されるように伸び、内導体が前記最下層のパッチ支持板の下面側から、それぞれ貫通穴により前記グランド地板および第１層である最下層から第ｎ−１層の各パッチに接続されないように、さらに第１層から第ｎ層のパッチ支持板を貫通して第ｎ層のパッチに接続されるように伸びた第２層からｎ層用の前記同軸給電部と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載のマイクロストリップアンテナ。
各パッチ支持板が誘電体基板または誘電体スペーサまたはペーパーハニカム基板からなることを特徴とする請求項２に記載のマイクロストリップアンテナ。
各同軸給電部の内導体が給電ピンからなり、前記給電ピンと前記同軸給電部の外導体により同軸線路を構成することを特徴とする請求項２または３に記載のマイクロストリップアンテナ。
各パッチ支持板のパッチに形成された貫通穴の周囲に層の上下のパッチ同士またはパッチとグランド地板を互いに接続するスルーホールまたは複数のショートピンが形成されていることを特徴とする請求項２から４までのいずれか１項に記載のマイクロストリップアンテナ。