JP2014165561A - Antenna, communication device, and electronic apparatus - Google Patents

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Toshihiro Oda
敏宏 小田
Sunao Aizawa
直 相澤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an antenna for a circular polarized wave which is small, has wide directivity, enables impedance matching at the antenna side, and to provide a communication device using the antenna and an electronic apparatus.SOLUTION: An antenna 1 includes: a dielectric substrate 10; a first electrode 20; and a second electrode 30. The dielectric substrate 10 includes a first surface 10A and a second surface 10B which face each other. The first electrode 20 has a belt like shape and is formed on the first surface 10A. The second electrode 30 has a belt like shape and is formed on the second surface 10B. When the dielectric substrate 10 is planarly viewed, the first electrode 20 intersects with the second electrode 30. Electric power is supplied to the first electrode 20 and the second electrode 30 in a region where the first electrode 20 and the second electrode 30 are overlapped.

Description

本発明は、アンテナ、通信装置および電子機器に関する。   The present invention relates to an antenna, a communication device, and an electronic device.

例えば、衛星携帯電話機やGPS(Global Positioning System)を利用したナビゲーション装置では、円偏波を用いた無線通信が行われている。円偏波の受信は直線偏波アンテナでも行えるが、利得が半減してしまうため円偏波アンテナを用いることが望ましい。例えば、誘電体基板を挟んで対向する略正方形の放射電極と接地電極とを備えた円偏波パッチアンテナでは、放射電極によって所望の円偏波(右旋円偏波または左旋円偏波)の受信や送信を行うことができる。しかし、接地電極では所望の円偏波とは異なる旋回方向の円偏波しか受信や送信を行うことができない。つまり、放射電極で右旋円偏波を受信または送信するように構成した場合、接地電極では左旋円偏波しか受信または送信することができない。このように円偏波パッチアンテナでは、所望の円偏波の受信や送信が、放射電極を設けた面側の空間あるいは接地電極を設けた面側の空間のいずれか一方に限られていた。   For example, in a navigation device using a satellite mobile phone or GPS (Global Positioning System), wireless communication using circular polarization is performed. Although circularly polarized waves can be received with a linearly polarized antenna, it is desirable to use a circularly polarized antenna because the gain is halved. For example, in a circularly polarized patch antenna having a substantially square radiating electrode and a ground electrode facing each other across a dielectric substrate, a desired circularly polarized wave (right-handed circularly polarized wave or left-handed circularly polarized wave) is generated by the radiating electrode. Can receive and transmit. However, the ground electrode can receive and transmit only circularly polarized waves in a turning direction different from the desired circularly polarized wave. In other words, when the radiation electrode is configured to receive or transmit right-handed circularly polarized waves, the ground electrode can receive or transmit only left-handed circularly polarized waves. As described above, in the circularly polarized patch antenna, reception and transmission of a desired circularly polarized wave is limited to either the space on the surface side where the radiation electrode is provided or the space on the surface side where the ground electrode is provided.

このため、例えば、カーナビゲーション装置用のGPSアンテナとして円偏波パッチアンテナを自動車に設置した場合は、放射電極(または接地電極)を設けた面が常に天頂方向(人工衛星の存在する方向)を向いているので、円偏波の受信性能が大きく変動することはない。しかしながら、円偏波パッチアンテナをモバイル機器やウェアラブル機器にGPSアンテナとして搭載した場合は、これらの機器自体の向きが使用状況等によって様々に変わり、放射電極(または接地電極)を設けた面が常に天頂方向を向いているとは限らないので、円偏波の受信性能が大きく変動してしまう。このためモバイル機器やウェアラブル機器に搭載する円偏波アンテナとして、円偏波パッチアンテナのように指向性の狭いアンテナではなく、指向性が広い小型の円偏波アンテナが求められていた。   For this reason, for example, when a circularly polarized patch antenna is installed in a car as a GPS antenna for a car navigation device, the surface provided with the radiation electrode (or ground electrode) always has the zenith direction (the direction in which the artificial satellite exists). Therefore, the reception performance of circularly polarized waves does not fluctuate greatly. However, when a circularly polarized patch antenna is mounted on a mobile device or wearable device as a GPS antenna, the orientation of these devices varies depending on the usage conditions and the surface provided with a radiation electrode (or ground electrode) is always present. Since it does not always face the zenith direction, the reception performance of circularly polarized waves greatly fluctuates. Therefore, as a circularly polarized antenna to be mounted on a mobile device or a wearable device, a small circularly polarized antenna having a wide directivity has been demanded instead of an antenna having a narrow directivity like a circularly polarized patch antenna.

例えば、特許文献1には、四角柱状の誘電体基体3と、誘電体基体3の各側面に45°傾斜させて設けられた4本の放射導体4とを備えた円偏波アンテナ1が記載されている。この円偏波アンテナ1は、対向する側面に設けられた2本の放射導体4に着目したとき、両放射導体4が直交している。また、空間的に直交する偏波を発生する両放射導体4を90°の位相差が生じる間隔d1で配置し、両放射導体4を同相で給電することで円偏波を得ている(要約書,請求項1,段落0019,図1等)。   For example, Patent Document 1 describes a circularly polarized antenna 1 including a quadrangular prism-shaped dielectric base 3 and four radiating conductors 4 provided on each side of the dielectric base 3 so as to be inclined by 45 °. Has been. In the circularly polarized wave antenna 1, when attention is paid to the two radiation conductors 4 provided on the opposite side surfaces, the two radiation conductors 4 are orthogonal to each other. Also, circularly polarized waves are obtained by arranging both radiating conductors 4 generating spatially orthogonal polarized waves at an interval d1 where a phase difference of 90 ° occurs and feeding both radiating conductors 4 in the same phase (summary). Document, Claim 1, Paragraph 0019, FIG. 1, etc.).

特開2002−246837号公報JP 2002-246837 A

しかしながら、特許文献1に記載された円偏波アンテナ1は、インピーダンス整合をとるためにマッチング回路を備える必要があり、アンテナ側でインピーダンス整合をとることができなかった。   However, the circularly polarized antenna 1 described in Patent Document 1 needs to include a matching circuit in order to achieve impedance matching, and impedance matching cannot be achieved on the antenna side.

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、小型で指向性が広くアンテナ側でインピーダンス整合をとることが可能な円偏波用のアンテナ、およびこれを用いた通信装置、電子機器を提供することを解決課題とする。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and is a circularly polarized antenna that is small in size, has a wide directivity, and can achieve impedance matching on the antenna side, and a communication apparatus and electronic apparatus using the antenna. It is a solution subject to provide.

以上の課題を解決するため、本発明に係るアンテナは、互いに向かい合う第1の面および第2の面を有する誘電体基板と、前記第1の面に設けられた帯状の第1電極と、前記第2の面に設けられた帯状の第2電極とを備え、前記誘電体基板を平面視したとき、前記第1電極と前記第2電極とが交差し、前記第1電極と前記第2電極とが重なる領域内において前記第1電極および前記第2電極を給電することを特徴とする。   In order to solve the above problems, an antenna according to the present invention includes a dielectric substrate having a first surface and a second surface facing each other, a strip-shaped first electrode provided on the first surface, A band-shaped second electrode provided on a second surface, and when the dielectric substrate is viewed in plan, the first electrode and the second electrode intersect, and the first electrode and the second electrode The first electrode and the second electrode are supplied with power in a region where the two electrodes overlap each other.

以上の構成によれば、第1電極と第2電極は誘電体基板を挟んで配置される。ここで、誘電体基板を平面視したとき、帯状の第1電極と帯状の第2電極とは交差している。これにより、第1電極に流れる電流の向きと第2電極に流れる電流の向きとが直交成分を有することになる。従って、遠方界にて交わる第1電極から発生する電界と第2電極から発生する電界とが直交成分を有する状態を作ることができる。
また、誘電体基板の厚さを調整する等して、例えば、第1電極に給電される電流と第2電極に給電される電流との位相差を180°にすると共に、第1電極から発生して誘電体基板を介して第2の面側に放射される電界の波形および第2電極から発生して誘電体基板を介して第1の面側に放射される電界の波形の位相を90°だけ遅らせることが可能である。これにより、第1の面側の空間や第2の面側の空間で合成される2つの電界の波形に90°の位相差が生じる。
このように本発明に係るアンテナは、遠方界にて交わる2つの電界が直交成分を有し、かつ、2つの電界の波形に90°の位相差を生じさせることができるため、円偏波を受信または送信することができる。
According to the above configuration, the first electrode and the second electrode are disposed with the dielectric substrate interposed therebetween. Here, when the dielectric substrate is viewed in plan, the strip-shaped first electrode and the strip-shaped second electrode intersect each other. As a result, the direction of the current flowing through the first electrode and the direction of the current flowing through the second electrode have orthogonal components. Therefore, it is possible to create a state in which the electric field generated from the first electrode intersecting in the far field and the electric field generated from the second electrode have orthogonal components.
Further, by adjusting the thickness of the dielectric substrate, for example, the phase difference between the current supplied to the first electrode and the current supplied to the second electrode is set to 180 ° and generated from the first electrode. The phase of the waveform of the electric field radiated to the second surface side through the dielectric substrate and the waveform of the electric field generated from the second electrode and radiated to the first surface side through the dielectric substrate are set to 90. It is possible to delay by °. Thereby, a phase difference of 90 ° is generated in the waveforms of the two electric fields synthesized in the space on the first surface side and the space on the second surface side.
Thus, in the antenna according to the present invention, two electric fields intersecting in the far field have orthogonal components, and a 90 ° phase difference can be generated between the waveforms of the two electric fields. Can be received or transmitted.

また、本発明に係るアンテナは、誘電体基板を用いているので波長短縮効果によりアンテナを小型化することができる。また、本発明に係るアンテナは、第1の面側の空間と第2の面側の空間の双方において、略同じレベルで所望の円偏波(右旋円偏波または左旋円偏波)を受信または送信することができるので、円偏波パッチアンテナに比べ指向性が広い。言いかえると、第1電極と第2電極の双方で所望の円偏波を受信または送信することができる。さらに、本発明に係るアンテナは、発明者が鋭意検討した結果、誘電体基板を平面視したとき、第1電極と第2電極とが重なる領域内において双方の給電する位置を調整することで、アンテナ、給電線および通信回路(受信回路または送信回路)のインピーダンス整合をとることができることがわかった。従って、マッチング回路を設けなくてもアンテナ側でインピーダンス整合をとることが可能であり、反射損失をなくしてアンテナの受信効率や送信効率を高めることができる。   Moreover, since the antenna according to the present invention uses a dielectric substrate, the antenna can be miniaturized due to the wavelength shortening effect. In addition, the antenna according to the present invention generates a desired circularly polarized wave (right-handed circularly polarized wave or left-handed circularly polarized wave) at substantially the same level in both the space on the first surface side and the space on the second surface side. Since it can be received or transmitted, the directivity is wider than that of a circularly polarized patch antenna. In other words, a desired circularly polarized wave can be received or transmitted by both the first electrode and the second electrode. Furthermore, the antenna according to the present invention has been studied by the inventor. As a result, when the dielectric substrate is viewed in plan, by adjusting the position of feeding both in the region where the first electrode and the second electrode overlap, It was found that impedance matching of the antenna, the feeder line, and the communication circuit (receiving circuit or transmitting circuit) can be achieved. Therefore, impedance matching can be achieved on the antenna side without providing a matching circuit, and the reception loss and transmission efficiency of the antenna can be improved by eliminating reflection loss.

よって、本発明によれば、小型で指向性が広くアンテナ側でインピーダンス整合をとることが可能な円偏波用のアンテナを提供することができる。   Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a circularly polarized antenna that is small in size, has wide directivity, and can achieve impedance matching on the antenna side.

また、本発明に係るアンテナにおいて、前記誘電体基板を平面視したとき、前記第1電極と前記第2電極とが直交する構成であってもよい。
この構成によれば、第1電極と第2電極とが直交しているので、アンテナの全受信成分または全送信成分のうち、所望の円偏波(右旋円偏波または左旋円偏波)の占める割合が最も高くなる。従って、アンテナの受信性能や送信性能を高めることができる。
In the antenna according to the present invention, the first electrode and the second electrode may be orthogonal when the dielectric substrate is viewed in plan.
According to this configuration, since the first electrode and the second electrode are orthogonal to each other, a desired circularly polarized wave (right-handed circularly polarized wave or left-handed circularly polarized wave) out of all received components or all transmitted components of the antenna. Is the highest percentage. Therefore, the reception performance and transmission performance of the antenna can be improved.

また、本発明に係るアンテナにおいて、前記第1電極の短手方向の幅または前記第2電極の短手方向の幅が、給電線の太さより大きい構成であってもよい。
第1電極と第2電極には給電線を用いて給電が行われる。このため、インピーダンス整合をとるためには、誘電体基板のうち両電極が重なる領域内において給電線の接続位置を調整する必要がある。従って、少なくとも第1電極の短手方向の幅または第2電極の短手方向の幅を給電線の太さより大きくすることで、インピーダンス整合をとり易くすることができる。
In the antenna according to the present invention, the width in the short direction of the first electrode or the width in the short direction of the second electrode may be larger than the thickness of the feeder line.
Power is supplied to the first electrode and the second electrode using a power supply line. For this reason, in order to achieve impedance matching, it is necessary to adjust the connection position of the feeder line in a region where both electrodes overlap in the dielectric substrate. Therefore, impedance matching can be facilitated by making at least the width in the short direction of the first electrode or the width in the short direction of the second electrode larger than the thickness of the feeder line.

また、本発明に係るアンテナにおいて、前記第1電極と前記第2電極のいずれか一方および前記誘電体基板には、給電用の孔が形成されている構成であってもよい。
この給電用の孔に給電線を通して給電を行えば、電極に対する給電の位置をより正確に定めることができるから、インピーダンス整合をとり易くすることができる。
In the antenna according to the present invention, a power feeding hole may be formed in one of the first electrode and the second electrode and the dielectric substrate.
If power is supplied through the power supply hole through the power supply hole, the position of power supply to the electrode can be determined more accurately, and impedance matching can be easily achieved.

また、本発明に係るアンテナにおいて、前記第1電極の長手方向に延在する縁のうち両端を除く部分が前記第1の面の縁と重ならず、前記第2電極の長手方向に延在する縁のうち両端を除く部分が前記第2の面の縁と重ならない構成であってもよい。
例えば、第1電極と第2電極がいずれも長方形の場合を例に説明すると、第1電極や第2電極において電流の分布は均一でなく、特に2本の長辺の部分に大きな電流が流れる。従って、各電極のうち2本の長辺(長手方向に延在する縁)の部分を露出させると波長短縮効果が十分に得られず、アンテナが大きくなってしまう。また、各長辺の両端、すなわち各電極(長方形)の4つの頂点の部分は、電極の長手方向に電流が流れることがない。従って、各電極の2本の長辺のうち両端を除く部分を誘電体で囲うことで、十分な波長短縮効果を得ることができ、アンテナの小型化を図ることができる。
Further, in the antenna according to the present invention, a portion excluding both ends of the edge extending in the longitudinal direction of the first electrode does not overlap with the edge of the first surface and extends in the longitudinal direction of the second electrode. The structure which does not overlap the edge of the said 2nd surface among the edges which remove | exclude both ends may be sufficient.
For example, the case where both the first electrode and the second electrode are rectangular will be described as an example. The current distribution is not uniform in the first electrode and the second electrode, and a large current flows particularly in the two long sides. . Therefore, if two long sides (edges extending in the longitudinal direction) of each electrode are exposed, the wavelength shortening effect cannot be sufficiently obtained, and the antenna becomes large. Further, current does not flow in the longitudinal direction of the electrodes at both ends of each long side, that is, at the four apex portions of each electrode (rectangle). Therefore, by enclosing the portion excluding both ends of the two long sides of each electrode with a dielectric, a sufficient wavelength shortening effect can be obtained and the antenna can be downsized.

また、本発明に係るアンテナにおいて、前記第1電極の長手方向に延在する縁が前記第1の面の縁と重ならず、前記第2電極の長手方向に延在する縁が前記第2の面の縁と重ならない構成であってもよい。
このように第1電極のうち長手方向に延在する全ての縁の部分を第1の面の縁と重ねないようにすると共に、第2電極のうち長手方向に延在する全ての縁の部分を第2の面の縁と重ねないようにしてもよい。
In the antenna according to the present invention, an edge extending in the longitudinal direction of the first electrode does not overlap an edge of the first surface, and an edge extending in the longitudinal direction of the second electrode is the second electrode. The structure which does not overlap with the edge of the surface may be sufficient.
In this way, all the edge portions extending in the longitudinal direction of the first electrode are not overlapped with the edges of the first surface, and all the edge portions extending in the longitudinal direction of the second electrode. May not overlap with the edge of the second surface.

また、本発明に係るアンテナにおいて、前記第1電極の縁が前記第1の面の縁と重ならず、前記第2電極の縁が前記第2の面の縁と重ならない構成であってもよい。
このように第1電極の全ての縁を第1の面の縁と重ねないようにすると共に、第2電極の全ての縁を第2の面の縁と重ねないようにしてもよい。
In the antenna according to the present invention, the edge of the first electrode may not overlap the edge of the first surface, and the edge of the second electrode may not overlap the edge of the second surface. Good.
In this way, all the edges of the first electrode may not overlap with the edges of the first surface, and all the edges of the second electrode may not overlap with the edges of the second surface.

また、本発明に係るアンテナにおいて、前記第1電極の長手方向が前記第1の面のいずれの辺とも平行でなく、前記第2電極の長手方向が前記第2の面のいずれの辺とも平行でない構成であってもよい。
例えば、第1の面と第1電極の場合を例に説明すると、仮に、第1の面の外形が正方形で一辺の長さが1であった場合、第1の面(正方形)のいずれかの辺と長手方向が平行になるように第1電極を設けると、第1電極の長手方向の長さは最大で1しかとれない。これに対し、第1の面の対角線上に第1電極を設けると、第1電極の長手方向の長さを1以上にすることができる。従って、同じアンテナ長が必要なら、第1電極の長手方向が第1の面のいずれの辺とも平行にならないようにした方が、アンテナをより小さくすることができる。
In the antenna according to the present invention, the longitudinal direction of the first electrode is not parallel to any side of the first surface, and the longitudinal direction of the second electrode is parallel to any side of the second surface. It may be a configuration that is not.
For example, the case of the first surface and the first electrode will be described as an example. If the outer shape of the first surface is a square and the length of one side is 1, one of the first surfaces (squares) When the first electrode is provided so that the side of the first electrode is parallel to the longitudinal direction, the length of the first electrode in the longitudinal direction can be only 1 at maximum. On the other hand, when the first electrode is provided on the diagonal line of the first surface, the length of the first electrode in the longitudinal direction can be set to 1 or more. Therefore, if the same antenna length is required, the antenna can be made smaller if the longitudinal direction of the first electrode is not parallel to any side of the first surface.

また、本発明に係るアンテナにおいて、前記第1電極のうち長手方向の両端に位置するいずれか一方の端部と、前記第2電極のうち長手方向の両端に位置するいずれか一方の端部とが重なる構成であってもよい。
例えば、誘電体基板を平面視したとき、第1電極と第2電極との中央部同士が交差する構造であると、両電極が重なる領域内において双方の給電する位置を調整することで、インピーダンス整合をとるだけでなく、右旋円偏波用のアンテナにしたり、左旋円偏波用のアンテナにすることが可能になる。その反面、アンテナの近くに比較的大きい導電性物質(例えば人体や金属等)が存在すると、この導電性物質からの影響を受けて、本来、右旋円偏波用であったはずのアンテナが左旋円偏波用のアンテナになってしまうといった不具合が生じる場合がある。これに対し、誘電体基板を平面視したとき、第1電極と第2電極との端部同士が交差する構造であると、右旋円偏波用または左旋円偏波用に特化したアンテナにすることができるから、アンテナの近くに人体等の導電性物質が存在しても、上述したような不具合が生じることはない。
Further, in the antenna according to the present invention, any one end of the first electrode located at both ends in the longitudinal direction, and any one end of the second electrode located at both ends in the longitudinal direction, The structure which overlaps may be sufficient.
For example, when the dielectric substrate has a structure in which the central portions of the first electrode and the second electrode intersect with each other when the dielectric substrate is seen in a plan view, the impedance can be adjusted by adjusting the position where both electrodes are fed in the region where both electrodes overlap. In addition to matching, it is possible to use a right-handed circularly polarized antenna or a left-handed circularly polarized antenna. On the other hand, if there is a relatively large conductive material (such as a human body or metal) near the antenna, the antenna that was originally intended for right-handed circular polarization is affected by this conductive material. There may be a problem that the antenna becomes a left-handed circularly polarized wave. On the other hand, when the dielectric substrate is viewed in plan, an antenna specialized for right-handed circular polarization or left-handed circular polarization has a structure in which ends of the first electrode and the second electrode intersect each other. Therefore, even if a conductive substance such as a human body is present near the antenna, the above-described problems do not occur.

なお、アンテナの可逆定理から明らかとなるように、本発明に係るアンテナは、円偏波を受信するアンテナであってもよいし、円偏波を送信するアンテナであってもよい。   As is clear from the reciprocity theorem of the antenna, the antenna according to the present invention may be an antenna that receives circularly polarized waves or an antenna that transmits circularly polarized waves.

また、本発明に係る通信装置は、上述したいずれかのアンテナを備える。例えば、通信装置として、衛星携帯電話機、タブレット端末、スマートフォン、ノート型パソコン等を例示することができる。また、通信装置には、例えば、アンテナと給電線と通信回路(送信回路または受信回路)とを備えた円偏波用の通信モジュール等も含まれる。なお、通信装置は、円偏波を受信する受信装置や、円偏波を送信する送信装置であってもよい。   The communication apparatus according to the present invention includes any one of the antennas described above. For example, a satellite mobile phone, a tablet terminal, a smartphone, a notebook computer, etc. can be exemplified as the communication device. The communication device also includes, for example, a circularly polarized wave communication module including an antenna, a feeder line, and a communication circuit (a transmission circuit or a reception circuit). The communication device may be a receiving device that receives circularly polarized waves or a transmitting device that transmits circularly polarized waves.

また、本発明に係る電子機器は、上述したいずれかのアンテナを備える。例えば、電子機器には、GPSを利用したナビゲーション装置、GPS衛星からの電波を受信して位置や速度を算出して移動距離や移動速度等を計測することが可能な携帯型ランニング機器、GPS衛星からの電波を受信して時刻を補正する機能を備えた腕時計等が含まれる。なお、通信装置の場合と同様に、電子機器は、円偏波を受信する機器であってもよいし、円偏波を送信する機器であってもよい。   An electronic apparatus according to the present invention includes any one of the antennas described above. For example, the electronic device includes a navigation device using GPS, a portable running device capable of calculating a position and speed by receiving radio waves from a GPS satellite, and measuring a moving distance, a moving speed, and the like, a GPS satellite A wristwatch or the like having a function of correcting the time by receiving a radio wave from is included. As in the case of the communication apparatus, the electronic device may be a device that receives circularly polarized waves or a device that transmits circularly polarized waves.

また、本発明に係るアンテナは、以下の構成であってもよい。
互いに向かい合う第1の面および第2の面を有する誘電体基板と、前記第1の面において第1方向に沿って設けられた帯状の第1電極と、前記第2の面において前記第1方向とは異なる第2方向に沿って設けられた帯状の第2電極とを備え、前記誘電体基板を平面視したとき、前記第1電極と前記第2電極とが交差し、前記第1電極と前記第2電極とが重なる領域内において前記第1電極および前記第2電極を給電する、ことを特徴とするアンテナ。この場合、前記第1方向と前記第2方向とのなす角度は直角であってもよい。
The antenna according to the present invention may have the following configuration.
A dielectric substrate having a first surface and a second surface facing each other, a strip-shaped first electrode provided along the first direction on the first surface, and the first direction on the second surface And when the dielectric substrate is viewed in plan, the first electrode and the second electrode intersect with each other, and the first electrode and the second electrode An antenna that feeds power to the first electrode and the second electrode in a region overlapping with the second electrode. In this case, the angle formed by the first direction and the second direction may be a right angle.

また、本発明に係るアンテナは、以下の構成であってもよい。
互いに向かい合う第1の面および第2の面を有する誘電体基板と、前記第1の面に設けられた帯状の第1電極と、前記第2の面に設けられた帯状の第2電極とを備え、前記誘電体基板を平面視したとき、(1)前記第1電極の長手方向と前記第2電極の長手方向とが異なり、(2)前記第1電極と前記第2電極とが交差し、(3)前記第1電極と前記第2電極とが重なる領域内において前記第1電極および前記第2電極を給電する、ことを特徴とするアンテナ。
The antenna according to the present invention may have the following configuration.
A dielectric substrate having a first surface and a second surface facing each other, a strip-shaped first electrode provided on the first surface, and a strip-shaped second electrode provided on the second surface And when the dielectric substrate is viewed in plan, (1) the longitudinal direction of the first electrode is different from the longitudinal direction of the second electrode, and (2) the first electrode and the second electrode intersect each other. (3) An antenna that feeds power to the first electrode and the second electrode in a region where the first electrode and the second electrode overlap each other.

第1実施形態に係るアンテナ1の構造を示す斜視図である。1 is a perspective view showing a structure of an antenna 1 according to a first embodiment. 給電点25,35およびスルーホール40を示す拡大斜視図である。3 is an enlarged perspective view showing feeding points 25 and 35 and a through hole 40. FIG. スルーホール40の部分の構造を示すアンテナ1の一部断面図である。2 is a partial cross-sectional view of the antenna 1 showing a structure of a portion of a through hole 40. FIG. 同軸ケーブル50の構造を示す斜視図である。2 is a perspective view showing a structure of a coaxial cable 50. FIG. Z軸方向から見たときのアンテナ1の平面図である。It is a top view of the antenna 1 when it sees from a Z-axis direction. 給電点25に給電される電流Iおよび給電点35に給電される電流Iの波形図である。It is a waveform diagram of a current I B which is fed to the current I A and the feeding point 35 is fed to the feeding point 25. 図6の波形図において位相が90°のときに両電極20,30に給電される電流I,Iの向きを示す図である。FIG. 7 is a diagram showing directions of currents I A and I B fed to both electrodes 20 and 30 when the phase is 90 ° in the waveform diagram of FIG. 6. 図6の波形図において位相が270°のときに両電極20,30に給電される電流I,Iの向きを示す図である。FIG. 7 is a diagram showing directions of currents I A and I B supplied to both electrodes 20 and 30 when the phase is 270 ° in the waveform diagram of FIG. 6. 図6の波形図において位相が90°のときに両電極20,30に流れる電流I,Iを合成して得られる電流ベクトルiαの向きを示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the direction of a current vector iα obtained by synthesizing currents I A and I B flowing in both electrodes 20 and 30 when the phase is 90 ° in the waveform diagram of FIG. 6. 図6の波形図において位相が270°のときに両電極20,30に流れる電流I,Iを合成して得られる電流ベクトルiαの向きを示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the direction of a current vector iα obtained by synthesizing currents I A and I B flowing in both electrodes 20 and 30 when the phase is 270 ° in the waveform diagram of FIG. 6. アンテナ1の各部の寸法を示す展開図である。FIG. 3 is a development view showing dimensions of each part of the antenna 1. アンテナ1の指向特性を立体的に示す図である。It is a figure which shows the directional characteristic of the antenna 1 in three dimensions. アンテナ1の指向特性を示すグラフである。3 is a graph showing the directivity characteristics of the antenna 1. 第2実施形態に係るアンテナ2の構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the antenna 2 which concerns on 2nd Embodiment. Z軸方向から見たときのアンテナ2の平面図である。It is a top view of the antenna 2 when it sees from a Z-axis direction. アンテナ2の各部の寸法を示す展開図である。FIG. 3 is a development view showing dimensions of each part of the antenna 2. アンテナ2の指向特性を立体的に示す図である。It is a figure which shows the directional characteristic of the antenna 2 in three dimensions. アンテナ2の指向特性を示すグラフである。5 is a graph showing the directivity characteristics of the antenna 2. 変形例1に係るアンテナ1’の一部断面図である。10 is a partial cross-sectional view of an antenna 1 ′ according to Modification 1. FIG. 変形例3に係るアンテナ2’の平面図である。FIG. 10 is a plan view of an antenna 2 ′ according to Modification 3.

以下、図面を参照して本発明に係る実施の形態を説明する。なお、図面において各部の寸法の比率は実際のものと適宜異なる。
<A.第1実施形態>
図1は、第1実施形態に係るアンテナ1の構造を示す斜視図である。なお、X軸は、誘電体基板10の上面10Aに対して平行な方向に延びる軸である。また、Z軸は、上面10Aに対して垂直な方向に延びる軸である。Y軸は、X軸およびZ軸に対して垂直な方向に延びる軸である。
アンテナ1は、誘電体基板10と、上部電極20(第1電極)と、下部電極30(第2電極)とを備える。誘電体基板10は、互いに向かい合う上面10A(第1の面)および下面10B(第2の面)を有する。上部電極20は、長方形状の形状を有し、上面10Aに形成されている。下部電極30は、長方形状の形状を有し、下面10Bに形成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the ratio of dimensions of each part is appropriately different from the actual one.
<A. First Embodiment>
FIG. 1 is a perspective view showing a structure of an antenna 1 according to the first embodiment. The X axis is an axis extending in a direction parallel to the upper surface 10A of the dielectric substrate 10. The Z axis is an axis extending in a direction perpendicular to the upper surface 10A. The Y axis is an axis extending in a direction perpendicular to the X axis and the Z axis.
The antenna 1 includes a dielectric substrate 10, an upper electrode 20 (first electrode), and a lower electrode 30 (second electrode). The dielectric substrate 10 has an upper surface 10A (first surface) and a lower surface 10B (second surface) facing each other. The upper electrode 20 has a rectangular shape and is formed on the upper surface 10A. The lower electrode 30 has a rectangular shape and is formed on the lower surface 10B.

誘電体基板10は、直方体状の外形を有し、例えば、プラスチックやセラミック等の誘電体で形成されている。上部電極20および下部電極30は、金属等の導体で形成されており、例えば、メッキやスクリーン印刷等によって誘電体基板10の表面に形成される。また、上部電極20や下部電極30の長手方向の長さ(アンテナ長)は、受信または送信する電波の周波数や、誘電体基板10の誘電率等に応じて定められる。上部電極20には給電点25が設けられている。また、下部電極30には給電点35が設けられている。給電点25は上部電極20に対する給電位置であり、給電点35は下部電極30に対する給電位置である。また、誘電体基板10には、Z軸方向に誘電体基板10を貫通するスルーホール40(孔)が設けられている。スルーホール40の両端の位置は、給電点25および給電点35である。   The dielectric substrate 10 has a rectangular parallelepiped outer shape, and is formed of a dielectric material such as plastic or ceramic, for example. The upper electrode 20 and the lower electrode 30 are formed of a conductor such as metal, and are formed on the surface of the dielectric substrate 10 by plating, screen printing, or the like, for example. Further, the length in the longitudinal direction (antenna length) of the upper electrode 20 and the lower electrode 30 is determined according to the frequency of the radio wave to be received or transmitted, the dielectric constant of the dielectric substrate 10, and the like. A feeding point 25 is provided on the upper electrode 20. The lower electrode 30 is provided with a feeding point 35. The feeding point 25 is a feeding position for the upper electrode 20, and the feeding point 35 is a feeding position for the lower electrode 30. The dielectric substrate 10 is provided with a through hole 40 (hole) that penetrates the dielectric substrate 10 in the Z-axis direction. The positions of both ends of the through hole 40 are a feeding point 25 and a feeding point 35.

図2は、給電点25,35およびスルーホール40を示す拡大斜視図である。また、図3は、スルーホール40の部分の構造を示すアンテナ1の一部断面図である。
図2に示すように、スルーホール40は、誘電体基板10をZ軸方向に貫く円筒状の貫通孔である。また、図3に示すように、下部電極30には、スルーホール40と同心円になるように円形状の開口部OP(孔)が設けられている。開口部OPの直径Pは、スルーホール40の直径pより大きいことが好ましい。
FIG. 2 is an enlarged perspective view showing the feeding points 25 and 35 and the through hole 40. FIG. 3 is a partial cross-sectional view of the antenna 1 showing the structure of the through hole 40.
As shown in FIG. 2, the through hole 40 is a cylindrical through hole that penetrates the dielectric substrate 10 in the Z-axis direction. As shown in FIG. 3, the lower electrode 30 is provided with a circular opening OP (hole) so as to be concentric with the through hole 40. The diameter P of the opening OP is preferably larger than the diameter p of the through hole 40.

図4は、同軸ケーブル50(給電線)の構造を示す斜視図である。
同軸ケーブル50は、その内側から順に、金属等の導体で形成された内部導体(芯線)52と、内部導体52の周囲を覆う絶縁層54と、金属等の導体で編組された外部導体(網線)56と、外部導体56を被覆する外皮58とを有する。内部導体52および外部導体56の材料は、例えば銅である。絶縁層54および外皮58は、ポリエチレン等の絶縁体で構成される。同軸ケーブル50の特性インピーダンスは、例えば50Ωである。
FIG. 4 is a perspective view showing the structure of the coaxial cable 50 (feed line).
The coaxial cable 50 includes, in order from the inside, an inner conductor (core wire) 52 formed of a conductor such as metal, an insulating layer 54 covering the periphery of the inner conductor 52, and an outer conductor (network) braided with a conductor such as metal. Line) 56 and an outer skin 58 covering the outer conductor 56. The material of the inner conductor 52 and the outer conductor 56 is, for example, copper. The insulating layer 54 and the outer skin 58 are made of an insulator such as polyethylene. The characteristic impedance of the coaxial cable 50 is, for example, 50Ω.

上部電極20および下部電極30には、同軸ケーブル50を用いて誘電体基板10の下面10B側から給電が行われる。同軸ケーブル50の内部導体52は、誘電体基板10の下面10B側から下部電極30の開口部OPを介してスルーホール40に挿入され、その先端が上部電極20にハンダ付けされる。また、同軸ケーブル50の外部導体56は、下部電極30のうち開口部OPの周縁部にハンダ付けされる。このように給電点25は、同軸ケーブル50の内部導体52と上部電極20との接続点である。また、給電点35は、同軸ケーブル50の外部導体56と下部電極30との接続点であり、下部電極30のうち開口部OPの周縁部の一部または全部となる。   Power is supplied to the upper electrode 20 and the lower electrode 30 from the lower surface 10B side of the dielectric substrate 10 using the coaxial cable 50. The inner conductor 52 of the coaxial cable 50 is inserted into the through hole 40 from the lower surface 10B side of the dielectric substrate 10 through the opening OP of the lower electrode 30, and the tip thereof is soldered to the upper electrode 20. Further, the outer conductor 56 of the coaxial cable 50 is soldered to the peripheral portion of the opening OP in the lower electrode 30. Thus, the feeding point 25 is a connection point between the inner conductor 52 of the coaxial cable 50 and the upper electrode 20. The feeding point 35 is a connection point between the outer conductor 56 of the coaxial cable 50 and the lower electrode 30, and is a part or all of the peripheral edge of the opening OP in the lower electrode 30.

図5は、Z軸方向から見たとき、すなわち上面10Aに垂直な方向から見たときのアンテナ1の平面図である。
Z軸方向からアンテナ1を平面視したとき、上部電極20と下部電極30とは、直交すると共に端部同士が重なる。すなわち、上部電極20の長手方向と下部電極30の長手方向とのなす角度は90°になる。また、上部電極20のうち図中左下側の端部と、下部電極30のうち図中右下側の端部とが互いに突き出ないように重なる。この端部同士が重なる領域をオーバーラップ領域OLAとしたとき、上部電極20の給電点25および下部電極30の給電点35は、いずれもオーバーラップ領域OLA内に位置する。発明者が鋭意検討した結果、オーバーラップ領域OLA内において給電点25,35の位置を調整することで、アンテナ1と、同軸ケーブル50と、通信回路(送信回路または受信回路)とのインピーダンス整合をとれることがわかった。
FIG. 5 is a plan view of the antenna 1 when viewed from the Z-axis direction, that is, when viewed from a direction perpendicular to the upper surface 10A.
When the antenna 1 is viewed in plan from the Z-axis direction, the upper electrode 20 and the lower electrode 30 are orthogonal to each other and the end portions overlap each other. That is, the angle formed by the longitudinal direction of the upper electrode 20 and the longitudinal direction of the lower electrode 30 is 90 °. Further, the upper electrode 20 overlaps the lower left end in the drawing and the lower electrode 30 lower right in the drawing so as not to protrude from each other. When the region where the ends overlap each other is defined as an overlap region OLA, the feeding point 25 of the upper electrode 20 and the feeding point 35 of the lower electrode 30 are both located in the overlap region OLA. As a result of intensive studies by the inventor, impedance matching between the antenna 1, the coaxial cable 50, and the communication circuit (transmission circuit or reception circuit) is achieved by adjusting the positions of the feeding points 25 and 35 in the overlap region OLA. I understood that I could take it.

なお、このようにしてインピーダンス整合をとるためには、オーバーラップ領域OLA内において同軸ケーブル50の接続位置を調整する必要がある。従って、少なくとも上部電極20の短手方向の幅または下部電極30の短手方向の幅を同軸ケーブル50の太さより大きくすることが好ましい。また、上部電極20の短手方向の幅や下部電極30の短手方向の幅を同軸ケーブル50の太さより十分に大きくとることで、インピーダンス整合をとり易くすることができる。   In order to achieve impedance matching in this way, it is necessary to adjust the connection position of the coaxial cable 50 in the overlap region OLA. Accordingly, it is preferable that at least the width of the upper electrode 20 in the short direction or the width of the lower electrode 30 in the short direction is larger than the thickness of the coaxial cable 50. Moreover, impedance matching can be facilitated by setting the width in the short direction of the upper electrode 20 and the width in the short direction of the lower electrode 30 to be sufficiently larger than the thickness of the coaxial cable 50.

また、同図に示すように、上部電極20の2本の長辺が上面10Aのいずれの辺とも平行にならず、下部電極30についても2本の長辺が下面10Bのいずれの辺とも平行にならないようにすると、アンテナ1を小型化することができる。これは、仮に、同図において、上部電極20の2本の長辺が上面10Aの短辺と平行になるように、直交する状態を保ったまま両電極20,30を誘電体基板10に配置しようとすると、誘電体基板10のY軸方向の長さを大きくしなければならないことからも明らかである。   Further, as shown in the figure, the two long sides of the upper electrode 20 are not parallel to any side of the upper surface 10A, and the two long sides of the lower electrode 30 are also parallel to any side of the lower surface 10B. If not, the antenna 1 can be miniaturized. This is because, in the same figure, the electrodes 20 and 30 are arranged on the dielectric substrate 10 while maintaining the orthogonal state so that the two long sides of the upper electrode 20 are parallel to the short sides of the upper surface 10A. If this is the case, it is clear from the fact that the length of the dielectric substrate 10 in the Y-axis direction must be increased.

また、図5にはZ軸方向からアンテナ1を平面視した場合を示したが、Z軸方向とは反対の方向からアンテナ1を平面視した場合も、上部電極20と下部電極30とが直交すると共に端部同士が重なる点に変わりはない。   5 shows the case where the antenna 1 is viewed in plan from the Z-axis direction, but the upper electrode 20 and the lower electrode 30 are orthogonal to each other when the antenna 1 is viewed from the direction opposite to the Z-axis direction. However, there is no change in the point where the ends overlap.

図6は、給電点25に給電される電流Iおよび給電点35に給電される電流Iの波形図である。なお、縦軸は電流の振幅であり、横軸は電流の位相である。
同図に示すように、給電点25に給電される電流Iと、給電点35に給電される電流Iとの位相差は、例えば180°になる。つまり、両電極20,30には、交流電源から同軸ケーブル50を介して180°の位相差を有する電流I,Iが給電される。なお、電流I,Iは、いずれも高周波電流である。前述したように同軸ケーブル50の内部導体52は、誘電体基板10の下面10B側からスルーホール40を通って上部電極20に接続されている。従って、誘電体基板10のZ軸方向の厚さを調整することで、給電点25,35に給電される電流I,Iに180°の位相差を生じさせることができる。なお、このようにして電流I,Iに位相差を生じさせる場合、誘電体基板10のZ軸方向の厚さを大きくすると、その分だけ電流Iの位相が遅れることになる。
Figure 6 is a waveform diagram of a current I B which is fed to the current I A and the feeding point 35 is fed to the feeding point 25. The vertical axis represents current amplitude, and the horizontal axis represents current phase.
As shown in the figure, the phase difference between the current I A fed to the feeding point 25, the current I B which is fed to the feeding point 35 is, for example, 180 °. That is, currents I A and I B having a phase difference of 180 ° are supplied to both electrodes 20 and 30 from the AC power source via the coaxial cable 50. The currents I A and I B are both high frequency currents. As described above, the inner conductor 52 of the coaxial cable 50 is connected to the upper electrode 20 through the through hole 40 from the lower surface 10B side of the dielectric substrate 10. Therefore, by adjusting the thickness of the Z-axis direction of the dielectric substrate 10, the current I A fed to the feeding point 25 and 35, it is possible to produce a phase difference of 180 ° in I B. The current I A in this way, when causing a phase difference in I B, when the thickness of the Z-axis direction of the dielectric substrate 10, so that the phase of the amount corresponding to the current I A is delayed.

図7は、図6の波形図において位相が90°のときに両電極20,30に給電される電流I,Iの向きを示す図である。また、図8は、図6の波形図において位相が270°のときに両電極20,30に給電される電流I,Iの向きを示す図である。
図6の波形図において位相が90°のタイミングでは、図7に矢印で示すように、上部電極20に流れる電流Iの向きは、上部電極20の長手方向に沿って給電点25に向かう方向になり、下部電極30に流れる電流Iの向きは、下部電極30の長手方向に沿って給電点35に向かう方向になる。従って、Z軸方向からアンテナ1を平面視したとき、電流Iの向きと電流Iの向きは直角になる。また、図6の波形図において位相が270°のタイミングでは、図8に矢印で示すように、上部電極20に流れる電流Iの向きは、上部電極20の長手方向に沿って給電点25から離れる方向になり、下部電極30に流れる電流Iの向きは、下部電極30の長手方向に沿って給電点35から離れる方向になる。従って、270°の場合も、Z軸方向からアンテナ1を平面視したとき、電流Iの向きと電流Iの向きは直角になる。
FIG. 7 is a diagram showing the directions of currents I A and I B supplied to both electrodes 20 and 30 when the phase is 90 ° in the waveform diagram of FIG. FIG. 8 is a diagram showing the directions of currents I A and I B supplied to both electrodes 20 and 30 when the phase is 270 ° in the waveform diagram of FIG.
At the timing of phase 90 ° in the waveform diagram of FIG. 6, as shown by the arrows in FIG. 7, the direction of the current I A flowing to the upper electrode 20, the direction toward the feed point 25 along the longitudinal direction of the upper electrode 20 becomes, the direction of the current I B that flows through the lower electrode 30 is made in a direction towards the feed point 35 along the longitudinal direction of the lower electrode 30. Accordingly, a plan view of the antenna 1 from the Z-axis direction, the direction of orientation and the current I B of the current I A is a right angle. Further, the timing of the phase is 270 ° in the waveform diagram of FIG. 6, as shown by the arrows in FIG. 8, the direction of the current I A flowing to the upper electrode 20 from the feeding point 25 along the longitudinal direction of the upper electrode 20 away becomes direction, the direction of the current I B that flows through the lower electrode 30 is made in a direction away from the feed point 35 along the longitudinal direction of the lower electrode 30. Therefore, even if the 270 °, when viewed in plan the antenna 1 from the Z-axis direction, the direction of orientation and the current I B of the current I A is a right angle.

このように図6の波形図において0°以上で180°未満の区間では、両電極20,30に流れる電流I,Iの向きが図7に示すように給電点25,35に向かう方向になる。また、図6の波形図において180°以上で360°未満の区間では、両電極20,30に流れる電流I,Iの向きが図8に示すように給電点25,35から離れる方向になる。また、いずれの場合も電流Iの向きと電流Iの向きは直角になる。なお、図7および図8において、給電点25,35の近傍における局所的な電流I,Iの向きは、図中矢印で示す向きとは異なる場合があるが、給電点25,35の近傍以外における電流I,Iの向きは、おおむね図中矢印で示す向きになる。 As described above, in the waveform diagram of FIG. 6, in the section of 0 ° or more and less than 180 °, the directions of the currents I A and I B flowing through the electrodes 20 and 30 are the directions toward the feeding points 25 and 35 as shown in FIG. become. Further, in the waveform diagram of FIG. 6, in the section of 180 ° or more and less than 360 °, the directions of the currents I A and I B flowing through the electrodes 20 and 30 are in a direction away from the feeding points 25 and 35 as shown in FIG. Become. The direction of orientation and the current I B of the current I A in any case at right angles. 7 and 8, the directions of the local currents I A and I B in the vicinity of the feeding points 25 and 35 may be different from the directions indicated by the arrows in the drawings. The directions of the currents I A and I B outside the vicinity are generally the directions indicated by the arrows in the figure.

また、上部電極20や下部電極30において電流の分布は均一でなく、特に2本の長辺(長手方向に延在する辺)の部分に大きな電流が流れる。つまり、上部電極20や下部電極30のうち長手方向に延在する両端の部分に大きな電流が流れる。従って、より大きな波長短縮効果を得るためには、上部電極20や下部電極30の各長辺の部分を誘電体で囲うこと、すなわち、上部電極20の2本の長辺の各々が上面10Aのいずれの辺とも重ならず、下部電極30についても2本の長辺の各々が下面10Bのいずれの辺とも重ならないようにすることが重要である。   In addition, the current distribution is not uniform in the upper electrode 20 and the lower electrode 30, and a large current flows particularly in the two long sides (sides extending in the longitudinal direction). That is, a large current flows through both end portions of the upper electrode 20 and the lower electrode 30 extending in the longitudinal direction. Therefore, in order to obtain a larger wavelength shortening effect, each long side portion of the upper electrode 20 and the lower electrode 30 is surrounded by a dielectric, that is, each of the two long sides of the upper electrode 20 is formed on the upper surface 10A. It is important that each of the two long sides of the lower electrode 30 does not overlap any of the sides of the lower surface 10B.

なお、図示した態様では、上部電極20の四隅の頂点(各長辺の両端)のうち3点が上面10Aの縁と重なっており、これは下部電極30についても同様であるが、これら全ての頂点を上面10Aや下面10Bの縁と重ならないようにしてもよい。これらの各頂点の部分(角部)では電流の流れる向きが電極の長手方向にはならない。従って、上部電極20の2本の長辺のうち両端を除く部分が上面10Aのいずれの辺とも重ならず、下部電極30についても2本の長辺のうち両端を除く部分が下面10Bのいずれの辺とも重ならないようにしてもよい。このように上部電極20や下部電極30において四隅の頂点は、上面10Aや下面10Bの縁と重なっていてもよく、重なっていなくてもよい。また、上部電極20や下部電極30について、2本の長辺だけでなく2本の短辺(短手方向に延在する辺)についても上面10Aや下面10Bの縁と重ならないようにしてもよい。   In the illustrated embodiment, three of the four corner vertices (both ends of each long side) of the upper electrode 20 overlap the edge of the upper surface 10A, and this is the same for the lower electrode 30. You may make it a vertex not overlap with the edge of upper surface 10A or lower surface 10B. In each of these apex portions (corner portions), the direction of current flow does not become the longitudinal direction of the electrode. Therefore, the portion of the upper electrode 20 except for both ends does not overlap with any side of the upper surface 10A, and the lower electrode 30 also includes the portion of the two long sides excluding both ends of the lower surface 10B. You may make it not overlap with the side. Thus, the apexes of the four corners in the upper electrode 20 and the lower electrode 30 may or may not overlap with the edges of the upper surface 10A and the lower surface 10B. Further, not only the two long sides but also the two short sides (sides extending in the short direction) of the upper electrode 20 and the lower electrode 30 do not overlap with the edges of the upper surface 10A and the lower surface 10B. Good.

ところで、上部電極20に電流Iが流れることで発生する電界をEとし、下部電極30に電流Iが流れることで発生する電界をEとしたとき、電界Eや電界Eの波形は、例えばZ軸方向やその反対方向に進む。ここで、誘電体基板10のZ軸方向の厚さdは、上部電極20から発生してZ軸方向とは反対方向に進み、誘電体基板10の下面10B側の空間に放射される電界Eの波形の位相を90°だけ遅らせると共に、下部電極30から発生してZ軸方向に進み、誘電体基板10の上面10A側の空間に放射される電界Eの波形の位相を90°だけ遅らせるように定められている。つまり、誘電体基板10によって、上面10A側の空間や下面10B側の空間で合成される電界Eと電界Eの波形に90°の位相差が生じる。 Incidentally, the electric field generated by flowing a current I A to the upper electrode 20 and E A, when the electric field generated by flowing current I B to the lower electrode 30 and E B, of the electric field E A and field E B The waveform proceeds, for example, in the Z-axis direction or the opposite direction. Here, the thickness d in the Z-axis direction of the dielectric substrate 10 is generated from the upper electrode 20 and proceeds in the direction opposite to the Z-axis direction, and is radiated to the space on the lower surface 10B side of the dielectric substrate 10. the phase of the a waveform with delaying 90 °, proceeds in the Z-axis direction generated from the lower electrode 30, the phase of the waveform of the electric field E B that is radiated into space on the upper surface 10A side of the dielectric substrate 10 by 90 ° It is stipulated to delay. That is, the dielectric substrate 10, a phase difference of 90 ° in the waveform of the electric field E A and the electric field E B are combined in a space of the space and the lower surface 10B side of the upper surface 10A side occurs.

なお、前述したように誘電体基板10のZ軸方向の厚さdは、給電点25,35に給電される電流I,Iに180°の位相差を生じさせる役割も担っている。従って、誘電体基板10のZ軸方向の厚さdは、両電極20,30に給電される電流I,Iに180°の位相差を生じさせると共に、上面10A側の空間や下面10B側の空間で合成される電界Eと電界Eの波形に90°の位相差を生じさせるように定められる。 As described above, the thickness d of the dielectric substrate 10 in the Z-axis direction also plays a role of causing a phase difference of 180 ° between the currents I A and I B fed to the feeding points 25 and 35. Accordingly, the thickness d in the Z-axis direction of the dielectric substrate 10 causes a phase difference of 180 ° between the currents I A and I B fed to both the electrodes 20 and 30, and the space on the upper surface 10A side or the lower surface 10B. the waveform of the electric field E a and the electric field E B are combined in a space of the side is determined so as to generate a phase difference of 90 °.

図5に示したように、Z軸方向からアンテナ1を平面視したとき、長方形状の上部電極20と長方形状の下部電極30とは交差(直交)している。これにより、上部電極20に流れる電流Iの向きと下部電極30に流れる電流Iの向きとが直交成分を有することになる。従って、遠方界にて交わる上部電極20から発生する電界Eと下部電極30から発生する電界Eとが直交成分を有する状態を作ることができる。また、上部電極20に流れる電流Iは、下部電極30に流れる電流Iより180°だけ位相が遅れている。しかしながら、誘電体基板10によって、上面10A側の空間では、下部電極30から発生した電界Eの波形の位相が90°だけ遅れ、下面10B側の空間では、上部電極20から発生した電界Eの波形の位相が90°だけ遅れる。従って、最終的に、上面10A側の空間や下面10B側の空間で電界Eと電界Eの波形が合成される際には、両者の位相が90°だけずれていることになる。 As shown in FIG. 5, when the antenna 1 is viewed in a plan view from the Z-axis direction, the rectangular upper electrode 20 and the rectangular lower electrode 30 intersect (orthogonal). Thereby, the the direction of the current I B that flows in the direction and the lower electrode 30 of the current I A flowing to the upper electrode 20 has a quadrature component. Therefore, it is possible to make a state in which the electric field E B generated from the electric field E A and the lower electrode 30 which is generated from the upper electrode 20 intersecting at far field has a perpendicular component. The current I A flowing to the upper electrode 20, a phase only 180 ° from the current I B that flows through the lower electrode 30 is delayed. However, the dielectric substrate 10, in the space of the upper surface 10A side, the phase of the waveform of the electric field E B generated from the lower electrode 30 is 90 ° delayed, in the space of the lower surface 10B side, the electric field E A generated from the upper electrode 20 The phase of the waveform is delayed by 90 °. Therefore, finally, when the waveform of the electric field E A and the electric field E B are synthesized in the space of the space and the lower surface 10B side of the upper surface 10A side, so that both phases are shifted by 90 °.

その結果、遠方界にて交わる2つの電界E,Eが直交成分を有し、かつ、2つの電界E,Eの波形に90°の位相差を生じさせることができる。従って、直交する2本の半波長ダイポールアンテナを90°の位相差で給電した場合と同じように、アンテナ1は、円偏波の受信や送信を行うことができる。また、例えば給電点25を視点として電波の進行方向(例えばZ軸方向やその反対方向)を見たとき、電界Eと電界Eの波形をベクトル合成して得られる偏波面は、時間の経過と共に時計回り(右回り)に回転するから、アンテナ1は右旋円偏波用のアンテナになる。 As a result, the two electric fields E A and E B that intersect in the far field have orthogonal components, and a 90 ° phase difference can be generated in the waveforms of the two electric fields E A and E B. Therefore, the antenna 1 can receive and transmit circularly polarized waves in the same manner as when two orthogonal half-wavelength dipole antennas are fed with a phase difference of 90 °. Further, for example, when looking at the wave traveling direction the feeding point 25 as the viewpoint (for example, Z-axis direction or the opposite direction), the polarization plane obtained by the waveform of the electric field E A and the electric field E B with vector synthesis time Since it rotates clockwise (clockwise) with the passage of time, the antenna 1 becomes an antenna for right-handed circular polarization.

図9は、図6の波形図において位相が90°のときに両電極20,30に流れる電流I,Iを合成して得られる電流ベクトルiαの向きを示す図である。また、図10は、図6の波形図において位相が270°のときに両電極20,30に流れる電流I,Iを合成して得られる電流ベクトルiαの向きを示す図である。
本実施形態に係るアンテナ1では、図6の波形図において位相が0°以上で180°未満の場合に、図9に示すように電流ベクトルiαの向きがY軸方向になる。また、図6の波形図において位相が180°以上で360°未満の場合に、図10に示すように電流ベクトルiαの向きがY軸とは反対の方向になる。このように電流ベクトルiαの向きがY軸になる場合、図12に示すようにY軸を中心軸としてドーナツ状の形状を有する指向特性(右旋円偏波成分)が得られる。
FIG. 9 is a diagram showing the direction of the current vector iα obtained by combining the currents I A and I B flowing through the electrodes 20 and 30 when the phase is 90 ° in the waveform diagram of FIG. FIG. 10 is a diagram showing the direction of the current vector iα obtained by combining the currents I A and I B flowing through the electrodes 20 and 30 when the phase is 270 ° in the waveform diagram of FIG.
In the antenna 1 according to the present embodiment, when the phase is 0 ° or more and less than 180 ° in the waveform diagram of FIG. 6, the direction of the current vector iα is the Y-axis direction as shown in FIG. In the waveform diagram of FIG. 6, when the phase is 180 ° or more and less than 360 °, the direction of the current vector iα is opposite to the Y axis as shown in FIG. 10. Thus, when the direction of the current vector iα is the Y axis, a directional characteristic (a right-handed circularly polarized wave component) having a donut shape with the Y axis as the central axis as shown in FIG. 12 is obtained.

図11は、アンテナ1の各部の寸法を示す展開図である。
誘電体基板10は、例えば、29mm(X軸方向)×17mm(Y軸方向)×4mm(Z軸方向)の直方体状の外形を有する。上部電極20および下部電極30は、いずれも20.5mm×3.5mmの長方形状の外形を有する。また、下部電極30には円形状の開口部OPが設けられている。上部電極20は、上面10Aのうち図中右上から中央下にかけて45°の傾斜角で形成されている。また、下部電極30は、下面10Bのうち図中中央上から左下にかけて45°の傾斜角で形成されている。
FIG. 11 is a development view showing dimensions of each part of the antenna 1.
The dielectric substrate 10 has a rectangular parallelepiped outer shape of 29 mm (X-axis direction) × 17 mm (Y-axis direction) × 4 mm (Z-axis direction), for example. Both the upper electrode 20 and the lower electrode 30 have a rectangular outer shape of 20.5 mm × 3.5 mm. The lower electrode 30 is provided with a circular opening OP. The upper electrode 20 is formed at an inclination angle of 45 ° from the upper right to the lower center of the upper surface 10A. The lower electrode 30 is formed at an inclination angle of 45 ° from the upper center to the lower left of the lower surface 10B.

図中、「x」は、上面10Aの図中左側の短辺から給電点25の中心までのX軸方向の距離であり、これは下面10Bの図中左側の短辺から給電点35の中心(スルーホール40や開口部OPの中心)までのX軸方向の距離と同じである。また、図中、「y」は、上面10Aの図中下側の長辺から給電点25の中心までのY軸方向の距離であり、これは下面10Bの図中上側の長辺から給電点35の中心までのY軸方向の距離と同じである。例えば、インピーダンス整合をとることが可能な給電位置(x,y)について一例を示すと、xは13.6mmであり、yは3.2mmである。   In the drawing, “x” is the distance in the X-axis direction from the short side on the left side of the top surface 10A to the center of the feeding point 25, and this is the center of the feeding point 35 from the short side on the left side of the bottom surface 10B in the drawing. It is the same as the distance in the X-axis direction to (the center of the through hole 40 or the opening OP). In the figure, “y” is the distance in the Y-axis direction from the lower long side of the upper surface 10A in the drawing to the center of the feeding point 25, and this is the feeding point from the upper long side of the lower surface 10B in the drawing. It is the same as the distance in the Y-axis direction to the center of 35. For example, an example of the feeding position (x, y) where impedance matching can be achieved is shown. X is 13.6 mm and y is 3.2 mm.

また、誘電体基板10の主材料は例えばBaO-TiOであり、誘電体基板10の比誘電率は110で、誘電正接は2×10−4である。上部電極20および下部電極30の材料は銅であり、両電極20,30のZ軸方向の厚さは10μmである。また、スルーホール40の直径pは、0.15mmである。 The main material of the dielectric substrate 10 is, for example, BaO—TiO 2 , and the dielectric substrate 10 has a relative dielectric constant of 110 and a dielectric loss tangent of 2 × 10 −4 . The material of the upper electrode 20 and the lower electrode 30 is copper, and the thickness in the Z-axis direction of both the electrodes 20 and 30 is 10 μm. The diameter p of the through hole 40 is 0.15 mm.

以上の寸法と材料で構成されたアンテナ1の特性を表1に示す。
Table 1 shows the characteristics of the antenna 1 composed of the above dimensions and materials.

表1において、ケース1〜3は、適切な給電位置(x,y)を設定してインピーダンス整合がとれている場合の特性を示し、ケース4は、給電位置(x,y)の設定が適切でなくインピーダンス整合がとれていない場合の特性を示す。ケース1〜3のようにインピーダンス整合がとれている場合は、それぞれの共振周波数で−30dB以下となる十分なリターンロスが得られる。これに対し、ケース4のようにインピーダンス整合がとれていない場合は、共振周波数におけるリターンロスが−5dB程度になってしまう。   In Table 1, Cases 1 to 3 show characteristics when impedance matching is achieved by setting an appropriate power supply position (x, y), and Case 4 has an appropriate setting of the power supply position (x, y). The characteristic when impedance matching is not taken is shown. When impedance matching is achieved as in Cases 1 to 3, a sufficient return loss that is −30 dB or less at each resonance frequency can be obtained. On the other hand, when impedance matching is not achieved as in case 4, the return loss at the resonance frequency is about −5 dB.

また、ケース1〜3のいずれの場合も、右旋円偏波の規格化平均ゲインが0.97であるのに対し、左旋円偏波の規格化平均ゲインは0.03であるから、ゲインの97%が右旋円偏波になっていることがわかる。これは、アンテナ1が、左旋円偏波をほとんど放射することなく右旋円偏波を主体的に放射するアンテナであること、あるいは左旋円偏波をほとんど受信することなく右旋円偏波を主体的に受信するアンテナであることを示している。   In any of cases 1 to 3, the normalized average gain of right-handed circular polarization is 0.97, whereas the normalized average gain of left-handed circular polarization is 0.03. It can be seen that 97% of these are right-handed circularly polarized waves. This is because the antenna 1 is an antenna that mainly emits a right-handed circularly polarized wave without radiating a left-handed circularly polarized wave, or a right-handed circularly-polarized wave with little reception of a left-handed circularly polarized wave. It shows that the antenna is actively receiving.

図12は、アンテナ1の指向特性(右旋円偏波成分)を立体的に示す図である。また、図13は、アンテナ1の指向特性(右旋円偏波成分)を示すグラフである。
なお、図12および図13に示す指向特性は、いずれも表1にケース1として記載したアンテナ1に関するものである。前述したように円偏波パッチアンテナでは、放射電極を設けた面側の空間と接地電極を設けた面側の空間のうち、いずれか一方の空間でしか右旋円偏波の受信や送信が行えない。これに対し、本実施形態1に係るアンテナ1では、図12および図13から明らかとなるように、上部電極20を設けた上面10A側の空間だけでなく、下部電極30を設けた下面10B側の空間においても、略同じレベルで右旋円偏波の受信や送信を行うことができる。また、XZ平面においては、全方向について右旋円偏波を受信または送信することが可能である。
FIG. 12 is a diagram three-dimensionally showing the directivity characteristic (right-handed circularly polarized wave component) of the antenna 1. FIG. 13 is a graph showing the directivity characteristic (right-handed circularly polarized wave component) of the antenna 1.
The directivity characteristics shown in FIGS. 12 and 13 both relate to the antenna 1 described as case 1 in Table 1. As described above, in a circularly polarized patch antenna, right-handed circularly polarized wave is received and transmitted only in one of the space on the surface side where the radiation electrode is provided and the space on the surface side where the ground electrode is provided. I can't. On the other hand, in the antenna 1 according to the first embodiment, as is clear from FIGS. 12 and 13, not only the space on the upper surface 10A side where the upper electrode 20 is provided, but also the lower surface 10B side where the lower electrode 30 is provided. The right-handed circularly polarized wave can be received and transmitted at substantially the same level. In the XZ plane, right-handed circularly polarized waves can be received or transmitted in all directions.

以上説明したように本実施形態によれば、上部電極20と下部電極30は誘電体基板10を挟んで配置されている。ここで、Z軸方向から誘電体基板10を平面視したとき、長方形状の上部電極20と長方形状の下部電極30とは交差(直交)している。これにより、上部電極20に流れる電流Iの向きと下部電極30に流れる電流Iの向きとが直交成分を有することになる。従って、遠方界にて交わる上部電極20から発生する電界Eと下部電極30から発生する電界Eとが直交成分を有する状態を作ることができる。また、誘電体基板10のZ軸方向の厚さdを調整することで、上部電極20に給電される電流Iと下部電極30に給電される電流Iとの位相差を180°にすると共に、上部電極20から発生して誘電体基板10を介して下面10B側に放射される電界Eの波形および下部電極30から発生して誘電体基板10を介して上面10A側に放射される電界Eの波形の位相を90°だけ遅らせることが可能である。これにより、上面10A側の空間や下面10B側の空間で合成される電界Eと電界Eの波形に90°の位相差が生じる。 As described above, according to this embodiment, the upper electrode 20 and the lower electrode 30 are arranged with the dielectric substrate 10 interposed therebetween. Here, when the dielectric substrate 10 is viewed in plan from the Z-axis direction, the rectangular upper electrode 20 and the rectangular lower electrode 30 intersect (orthogonal). Thereby, the the direction of the current I B that flows in the direction and the lower electrode 30 of the current I A flowing to the upper electrode 20 has a quadrature component. Therefore, it is possible to make a state in which the electric field E B generated from the electric field E A and the lower electrode 30 which is generated from the upper electrode 20 intersecting at far field has a perpendicular component. Further, by adjusting the thickness d of the Z-axis direction of the dielectric substrate 10, the phase difference between the current I B which is fed to the current I A and the lower electrode 30 fed to the upper electrode 20 to 180 ° together, radiated by the upper surface 10A side through the dielectric substrate 10 is generated from the waveform and the lower electrode 30 of the electric field E a radiated to the lower surface 10B side through the dielectric substrate 10 is generated from the upper electrode 20 the phase of the waveform of the electric field E B can be delayed by 90 °. Thus, the phase difference of 90 ° in the waveform of the electric field E A and the electric field E B are combined in a space of the space and the lower surface 10B side of the upper surface 10A side occurs.

このように本実施形態に係るアンテナ1は、遠方界にて交わる2つの電界E,Eが直交成分を有し、かつ、2つの電界E,Eの波形に90°の位相差を生じさせることができるから、円偏波の受信や送信を行うことが可能である。また、例えば給電点25を視点として電波の進行方向を見たとき、2つの電界E,Eの波形をベクトル合成して得られる偏波面は、時間の経過と共に右回りに回転する。従って、本実施形態に係るアンテナ1は、右旋円偏波用のアンテナになる。 As described above, in the antenna 1 according to this embodiment, the two electric fields E A and E B intersecting in the far field have orthogonal components, and the waveform of the two electric fields E A and E B has a phase difference of 90 °. Therefore, it is possible to receive and transmit circularly polarized waves. For example, when the traveling direction of the radio wave is viewed from the feeding point 25 as a viewpoint, the polarization plane obtained by vector synthesis of the waveforms of the two electric fields E A and E B rotates clockwise with the passage of time. Therefore, the antenna 1 according to this embodiment is a right-handed circularly polarized antenna.

また、本実施形態によれば、誘電体基板10を用いているので波長短縮効果によりアンテナ1を小型化することができる。特に、Z軸方向からアンテナ1を平面視したとき、両電極20,30の各長辺のうち両端を除く部分が誘電体基板10のいずれの辺とも重ならないようにすることで、アンテナ1のサイズをより小さくすることが可能である。また、Z軸方向からアンテナ1を平面視したとき、両電極20,30の各長辺が誘電体基板10のいずれの辺とも平行にならないようにすることでも、アンテナ1の小型化を図ることができる。   Moreover, according to this embodiment, since the dielectric substrate 10 is used, the antenna 1 can be reduced in size by the wavelength shortening effect. In particular, when the antenna 1 is viewed in plan from the Z-axis direction, the portion of the long sides of the electrodes 20 and 30 excluding both ends does not overlap with any side of the dielectric substrate 10. It is possible to make the size smaller. Further, the antenna 1 can be reduced in size by preventing the long sides of the electrodes 20 and 30 from being parallel to any of the sides of the dielectric substrate 10 when the antenna 1 is viewed in plan from the Z-axis direction. Can do.

また、本実施形態に係るアンテナ1は、上部電極20を設けた上面10A側の空間と、下部電極30を設けた下面10B側の空間の双方において、略同じレベルで右旋円偏波を受信または送信することができるから、円偏波パッチアンテナに比べ指向性が広い。言いかえると、上部電極20と下部電極30の双方で右旋円偏波を受信または送信することができる。   Further, the antenna 1 according to the present embodiment receives the right-handed circularly polarized wave at substantially the same level in both the space on the upper surface 10A side where the upper electrode 20 is provided and the space on the lower surface 10B side where the lower electrode 30 is provided. Or since it can transmit, its directivity is wide compared with a circularly polarized patch antenna. In other words, the right-handed circularly polarized wave can be received or transmitted by both the upper electrode 20 and the lower electrode 30.

さらに、本実施形態によれば、オーバーラップ領域OLA内において給電点25,35の位置を調整することで、アンテナ1と、同軸ケーブル50と、通信回路(送信回路または受信回路)とのインピーダンス整合をとることができる。従って、マッチング回路を設けなくてもアンテナ側でインピーダンス整合をとることが可能であり、反射損失をなくしてアンテナ1の受信効率や送信効率を高めることができる。   Furthermore, according to the present embodiment, impedance matching between the antenna 1, the coaxial cable 50, and the communication circuit (transmission circuit or reception circuit) is performed by adjusting the positions of the feeding points 25 and 35 in the overlap region OLA. Can be taken. Therefore, it is possible to achieve impedance matching on the antenna side without providing a matching circuit, and it is possible to increase the reception efficiency and transmission efficiency of the antenna 1 by eliminating reflection loss.

よって、本実施形態によれば、小型で指向性が広くアンテナ側でインピーダンス整合をとることが可能な右旋円偏波用のアンテナ1を提供することができる。また、小型で指向性が広い円偏波アンテナであることから、特に、モバイル機器やウェアラブル機器等、機器自体の向きが使用状況等によって様々に変わる通信装置や電子機器に搭載するのに適している。また、本実施形態に係るアンテナ1は、ゲインの97%が右旋円偏波になることから、右旋円偏波を極めて効率良く受信または送信することができる。   Therefore, according to this embodiment, it is possible to provide a right-handed circularly polarized antenna 1 that is small in size, has a wide directivity, and can achieve impedance matching on the antenna side. In addition, since it is a small, circularly polarized antenna with wide directivity, it is particularly suitable for mounting on communication devices and electronic devices, such as mobile devices and wearable devices, where the orientation of the device itself varies depending on usage conditions. Yes. In addition, since the antenna 1 according to the present embodiment has 97% of the gain converted to the right-handed circularly polarized wave, the right-handed circularly polarized wave can be received or transmitted very efficiently.

<B.第2実施形態>
次に、第2実施形態について説明する。なお、第1実施形態に係るアンテナ1と共通する部分については、説明を適宜省略または簡略化している。
<B. Second Embodiment>
Next, a second embodiment will be described. Note that description of parts common to the antenna 1 according to the first embodiment is omitted or simplified as appropriate.

図14は、第2実施形態に係るアンテナ2の構造を示す斜視図である。
アンテナ2は、互いに向かい合う上面60Aおよび下面60Bを有する誘電体基板60と、上面60Aに設けられた帯状の上部電極70と、下面60Bに設けられた帯状の下部電極80とを備える。上部電極70には給電点75が設けられており、下部電極80には給電点85が設けられている。また、誘電体基板60には、Z軸方向に誘電体基板60を貫通するスルーホール90が設けられている。スルーホール90の両端の位置は、給電点75および給電点85である。
FIG. 14 is a perspective view showing the structure of the antenna 2 according to the second embodiment.
The antenna 2 includes a dielectric substrate 60 having an upper surface 60A and a lower surface 60B facing each other, a strip-shaped upper electrode 70 provided on the upper surface 60A, and a strip-shaped lower electrode 80 provided on the lower surface 60B. The upper electrode 70 is provided with a feeding point 75, and the lower electrode 80 is provided with a feeding point 85. In addition, the dielectric substrate 60 is provided with a through hole 90 penetrating the dielectric substrate 60 in the Z-axis direction. The positions of both ends of the through hole 90 are a feeding point 75 and a feeding point 85.

本実施形態に係るアンテナ2が第1実施形態に係るアンテナ1と異なるのは、誘電体基板60の外形、上部電極70と下部電極80が十字に交差している点、給電点75,85と開口部OPとスルーホール90の位置等である。なお、スルーホール90が設けられた部分のアンテナ2の断面構造は図3と同様である。すなわち、スルーホール90は円筒状の貫通孔であり、下部電極80にはスルーホール90と同心円になるように円形状の開口部OPが設けられている。また、第1実施形態の場合と同様に、上部電極70および下部電極80には、図4に示した同軸ケーブル50を用いて誘電体基板60の下面60B側から給電が行われる。従って、上部電極70の給電点75には同軸ケーブル50の内部導体52が接続され、下部電極80の給電点85には同軸ケーブル50の外部導体56が接続される。   The antenna 2 according to this embodiment is different from the antenna 1 according to the first embodiment in that the outer shape of the dielectric substrate 60, the upper electrode 70 and the lower electrode 80 intersect in a cross shape, the feeding points 75 and 85, For example, the positions of the opening OP and the through hole 90. The cross-sectional structure of the antenna 2 where the through hole 90 is provided is the same as that shown in FIG. That is, the through hole 90 is a cylindrical through hole, and the lower electrode 80 is provided with a circular opening OP so as to be concentric with the through hole 90. Similarly to the case of the first embodiment, power is supplied to the upper electrode 70 and the lower electrode 80 from the lower surface 60B side of the dielectric substrate 60 using the coaxial cable 50 shown in FIG. Accordingly, the inner conductor 52 of the coaxial cable 50 is connected to the feeding point 75 of the upper electrode 70, and the outer conductor 56 of the coaxial cable 50 is connected to the feeding point 85 of the lower electrode 80.

図15は、Z軸方向から見たときのアンテナ2の平面図である。
上面60Aおよび下面60Bは正方形であり、上面60Aには、図中右上の頂点と左下の頂点とを結ぶ対角線上に上部電極70が形成されている。また、下面60Bには、図中左上の頂点と右下の頂点とを結ぶ対角線上に下部電極80が形成されている。上部電極70と下部電極80は、直交すると共に中央部同士が重なる。この中央部同士が重なる領域をオーバーラップ領域OLAとしたとき、上部電極70の給電点75および下部電極80の給電点85は、いずれもオーバーラップ領域OLA内に位置する。発明者が鋭意検討した結果、オーバーラップ領域OLA内において給電点75,85の位置を調整することで、インピーダンス整合をとれることがわかった。
FIG. 15 is a plan view of the antenna 2 when viewed from the Z-axis direction.
The upper surface 60A and the lower surface 60B are square, and the upper electrode 70 is formed on the upper surface 60A on a diagonal line connecting the upper right vertex and the lower left vertex in the drawing. Further, the lower electrode 80 is formed on the lower surface 60B on a diagonal line connecting the upper left vertex and the lower right vertex in the drawing. The upper electrode 70 and the lower electrode 80 are orthogonal to each other and the center portions overlap each other. When the region where the central portions overlap each other is defined as an overlap region OLA, the feed point 75 of the upper electrode 70 and the feed point 85 of the lower electrode 80 are both located in the overlap region OLA. As a result of intensive studies by the inventor, it has been found that impedance matching can be achieved by adjusting the positions of the feeding points 75 and 85 in the overlap region OLA.

なお、同図に示すように、上部電極70の2本の長辺が上面60Aのいずれの辺とも平行にならず、下部電極80についても2本の長辺が下面60Bのいずれの辺とも平行にならないようにすると、アンテナ2の小型化を図ることができる。例えば、上面60Aと上部電極70の場合を例に説明すると、仮に上面60A(正方形)の一辺の長さを1とした場合、上面60Aのいずれかの辺と長辺が平行になるように上部電極70を設けると、上部電極70の長辺の長さは最大で1しかとれない。これに対し、上面60Aの対角線上に上部電極70を設けると、上部電極70の長辺の長さを1以上にすることができる。従って、同じアンテナ長が必要なら、上部電極70の長辺が上面60Aのいずれの辺とも平行にならないようにした方が、アンテナ2をより小さくすることができる。   As shown in the figure, the two long sides of the upper electrode 70 are not parallel to any side of the upper surface 60A, and the two long sides of the lower electrode 80 are also parallel to any side of the lower surface 60B. If not, the antenna 2 can be reduced in size. For example, the case of the upper surface 60A and the upper electrode 70 will be described as an example. If the length of one side of the upper surface 60A (square) is assumed to be 1, the upper side of the upper surface 60A and the longer side are parallel to each other. When the electrode 70 is provided, the length of the long side of the upper electrode 70 can be only 1 at maximum. On the other hand, when the upper electrode 70 is provided on the diagonal line of the upper surface 60A, the length of the long side of the upper electrode 70 can be set to 1 or more. Therefore, if the same antenna length is required, the antenna 2 can be made smaller if the long side of the upper electrode 70 is not parallel to any side of the upper surface 60A.

また、本実施形態に係るアンテナ2においても、第1実施形態と同じように誘電体基板60のZ軸方向の厚さdが定められる。従って、上部電極70(給電点75)に給電される電流Iの波形および下部電極80(給電点85)に給電される電流Iの波形は、図6と同じになり、両者の位相差は180°になる。また、上部電極70に電流Iが流れることで発生する電界をEとし、下部電極80に電流Iが流れることで発生する電界をEとしたとき、上面60A側の空間や下面60B側の空間で合成される電界Eと電界Eの波形には90°の位相差が生じる。 Also in the antenna 2 according to this embodiment, the thickness d in the Z-axis direction of the dielectric substrate 60 is determined as in the first embodiment. Accordingly, the waveform of the current I B which is fed to the upper electrode 70 waveform, and the lower electrode 80 of the current I A fed to (feeding point 75) (feeding point 85), the same as FIG. 6, both the phase difference Becomes 180 °. Further, the electric field generated by flowing a current I A to the upper electrode 70 and E A, when the electric field generated by flowing current I B to the lower electrode 80 and E B, the upper surface 60A side space and the lower surface 60B the waveform of the electric field E a and the electric field E B are combined in a space on the side occurs a phase difference of 90 °.

また、Z軸方向からアンテナ2を平面視したとき、長方形状の上部電極70と長方形状の下部電極80とは交差(直交)している。これにより、上部電極70に流れる電流Iの向きと下部電極80に流れる電流Iの向きとが直交成分を有することになるから、遠方界にて交わる電界Eと電界Eとが直交成分を有する状態を作ることができる。従って、遠方界にて交わる2つの電界E,Eが直交成分を有し、かつ、2つの電界E,Eの波形に90°の位相差を生じさせることができるから、本実施形態に係るアンテナ2も円偏波の受信や送信を行うことが可能である。 When the antenna 2 is viewed in plan from the Z-axis direction, the rectangular upper electrode 70 and the rectangular lower electrode 80 intersect (orthogonal). Thus, because the direction of the current I B that flows in the direction and the lower electrode 80 of the current I A flowing to the upper electrode 70 will have a quadrature component, and the electric field E A and the electric field E B intersecting at the far field perpendicular A state with ingredients can be made. Therefore, the two electric fields E A and E B that intersect in the far field have orthogonal components, and a 90 ° phase difference can be generated in the waveforms of the two electric fields E A and E B. The antenna 2 according to the embodiment can also receive and transmit circularly polarized waves.

なお、前述したように本実施形態に係るアンテナ2は、Z軸方向から平面視したとき、両電極70,80が十字に交差し、その中央部にオーバーラップ領域OLAが位置している。従って、アンテナ2は、給電点75,85の位置によって、右旋円偏波用のアンテナにすることもできるし、左旋円偏波用のアンテナにすることもできる。つまり、本実施形態に係るアンテナ2は、オーバーラップ領域OLA内における給電点75,85の位置を調整することで、インピーダンス整合をとるだけでなく、右旋円偏波用のアンテナにしたり、左旋円偏波用のアンテナにすることが可能になる。また、給電点75,85の位置によっては、直線偏波用のアンテナにすることも可能である。   As described above, when the antenna 2 according to the present embodiment is viewed in plan from the Z-axis direction, the electrodes 70 and 80 intersect in a cross shape, and the overlap region OLA is located at the center thereof. Therefore, the antenna 2 can be a right-hand circularly polarized antenna or a left-hand circularly polarized antenna depending on the positions of the feeding points 75 and 85. That is, the antenna 2 according to the present embodiment not only achieves impedance matching by adjusting the positions of the feed points 75 and 85 in the overlap region OLA, but can also be a right-handed circularly polarized antenna, It becomes possible to make an antenna for circular polarization. Further, depending on the positions of the feeding points 75 and 85, a linearly polarized antenna can be used.

図16は、アンテナ2の各部の寸法を示す展開図である。
誘電体基板60は、例えば、17mm(X軸方向)×17mm(Y軸方向)×4mm(Z軸方向)の直方体状の外形を有する。上部電極70および下部電極80は、いずれも20.5mm×3.5mmの長方形状の外形を有する。上部電極70は、上面60Aにおいて図中右上の頂点と左下の頂点とを結ぶ対角線上に45°の傾斜角で形成されている。また、下部電極80は、下面60Bにおいて図中右上の頂点と左下の頂点とを結ぶ対角線上に45°の傾斜角で形成されている。
FIG. 16 is a development view showing dimensions of each part of the antenna 2.
The dielectric substrate 60 has a rectangular parallelepiped outer shape of, for example, 17 mm (X-axis direction) × 17 mm (Y-axis direction) × 4 mm (Z-axis direction). Each of the upper electrode 70 and the lower electrode 80 has a rectangular outer shape of 20.5 mm × 3.5 mm. The upper electrode 70 is formed on the upper surface 60A on a diagonal line connecting the upper right apex and the lower left apex in the drawing with an inclination angle of 45 °. Further, the lower electrode 80 is formed on the diagonal line connecting the upper right vertex and the lower left vertex in the figure at the lower surface 60B at an inclination angle of 45 °.

図中、「x」は、上面60Aの図中左側の辺から給電点75の中心までのX軸方向の距離であり、これは下面60Bの図中左側の辺から給電点85の中心(スルーホール90や開口部OPの中心)までのX軸方向の距離と同じである。また、図中、「y」は、上面60Aの図中下側の辺から給電点75の中心までのY軸方向の距離であり、これは下面60Bの図中上側の辺から給電点85の中心までのY軸方向の距離と同じである。例えば、インピーダンス整合をとることが可能な右旋円偏波用の給電位置(x,y)について一例を示すと、xは8.2mmであり、yは8.5mmである。   In the drawing, “x” is the distance in the X-axis direction from the left side of the upper surface 60A to the center of the feeding point 75, and this is the center of the feeding point 85 from the left side of the lower surface 60B in the drawing. It is the same as the distance in the X-axis direction to the center of the hole 90 and the opening OP. In the drawing, “y” is the distance in the Y-axis direction from the lower side of the upper surface 60A in the drawing to the center of the feeding point 75, and this is the distance from the upper side of the lower surface 60B to the feeding point 85 in the drawing. It is the same as the distance in the Y-axis direction to the center. For example, when an example is given with respect to a feeding position (x, y) for right-handed circular polarization capable of impedance matching, x is 8.2 mm and y is 8.5 mm.

また、第1実施形態の場合と同様に、誘電体基板60の主材料は例えばBaO-TiOであり、誘電体基板60の比誘電率は110で、誘電正接は2×10−4である。上部電極70および下部電極80の材料は銅であり、両電極70,80のZ軸方向の厚さは10μmである。また、スルーホール90の直径pは、0.15mmである。 Also, as in the first embodiment, the main material of the dielectric substrate 60 is a BaO-TiO 2 for example, the relative dielectric constant of the dielectric substrate 60 is 110, the dielectric loss tangent is 2 × 10 -4 . The material of the upper electrode 70 and the lower electrode 80 is copper, and the thickness of the both electrodes 70 and 80 in the Z-axis direction is 10 μm. The through hole 90 has a diameter p of 0.15 mm.

以上の寸法と材料で構成されたアンテナ2の特性を表2に示す。
Table 2 shows the characteristics of the antenna 2 composed of the above dimensions and materials.

表2において、ケース1として記載した給電位置(x,y)は、インピーダンス整合をとることが可能な右旋円偏波用の給電位置である。ケース1の場合、共振周波数で−30dB以下となる十分なリターンロスが得られる。また、右旋円偏波の規格化平均ゲインが0.93であるのに対し、左旋円偏波の規格化平均ゲインは0.07であるから、ゲインの93%が右旋円偏波になっていることがわかる。これは、給電位置をx=8.2mm,y=8.5mmに設定した場合、アンテナ2が、左旋円偏波をほとんど放射することなく右旋円偏波を主体的に放射するアンテナであること、あるいは左旋円偏波をほとんど受信することなく右旋円偏波を主体的に受信するアンテナであることを示している。   In Table 2, a feeding position (x, y) described as case 1 is a feeding position for right-handed circularly polarized waves that can achieve impedance matching. In case 1, a sufficient return loss is obtained that is -30 dB or less at the resonance frequency. In addition, the normalized average gain of right-handed circular polarization is 0.93, whereas the normalized average gain of left-handed circular polarization is 0.07, so 93% of the gain is converted to right-handed circular polarization. You can see that This is an antenna in which the antenna 2 mainly radiates right-handed circularly polarized light without substantially radiating left-handed circularly polarized light when the feeding position is set to x = 8.2 mm and y = 8.5 mm. This indicates that the antenna mainly receives the right-handed circularly polarized wave without receiving the left-handed circularly polarized wave.

一方、表2において、ケース2として記載した給電位置(x,y)は、左旋円偏波用の給電位置である。ケース2の場合、共振周波数におけるリターンロスは、−16.6dBであり、やや十分とは言えない値であるが、左旋円偏波の規格化平均ゲインが0.97であるのに対し、右旋円偏波の規格化平均ゲインは0.03であるから、ゲインの97%が左旋円偏波になっていることがわかる。これは、給電位置をx=8.5mm,y=8.1mmに設定した場合、アンテナ2が、右旋円偏波をほとんど放射することなく左旋円偏波を主体的に放射するアンテナであること、あるいは右旋円偏波をほとんど受信することなく左旋円偏波を主体的に受信するアンテナであることを示している。   On the other hand, in Table 2, the feeding position (x, y) described as Case 2 is a feeding position for left-handed circularly polarized waves. In case 2, the return loss at the resonance frequency is −16.6 dB, which is not a sufficient value, but the normalized average gain of the left-handed circularly polarized wave is 0.97, whereas Since the normalized average gain of the circularly polarized wave is 0.03, it can be seen that 97% of the gain is the left circularly polarized wave. This is an antenna in which the antenna 2 mainly emits the left-handed circularly polarized wave without radiating the right-handed circularly polarized wave when the feeding position is set to x = 8.5 mm and y = 8.1 mm. This indicates that the antenna mainly receives the left-handed circularly polarized wave without receiving the right-handed circularly polarized wave.

図17は、アンテナ2の指向特性(右旋円偏波成分)を立体的に示す図である。また、図18は、アンテナ2の指向特性(右旋円偏波成分)を示すグラフである。
なお、図17および図18に示す指向特性は、いずれも表2にケース1として記載した右旋円偏波用のアンテナ2に関するものである。図17および図18から明らかとなるように、本実施形態に係るアンテナ2においても、上部電極70を設けた上面60A側の空間と、下部電極80を設けた下面60B側の空間の双方において、略同じレベルで右旋円偏波の受信や送信を行うことができる。また、XZ平面においては、全方向について右旋円偏波を受信または送信することが可能である。
FIG. 17 is a diagram three-dimensionally showing the directivity characteristic (right-handed circularly polarized wave component) of the antenna 2. FIG. 18 is a graph showing the directivity characteristics (right-handed circularly polarized wave component) of the antenna 2.
17 and 18 both relate to the right-handed circularly polarized antenna 2 described as case 1 in Table 2. As is clear from FIGS. 17 and 18, also in the antenna 2 according to the present embodiment, in both the space on the upper surface 60A side where the upper electrode 70 is provided and the space on the lower surface 60B side where the lower electrode 80 is provided, It is possible to receive and transmit right-handed circularly polarized waves at substantially the same level. In the XZ plane, right-handed circularly polarized waves can be received or transmitted in all directions.

以上説明したように本実施形態に係るアンテナ2においても、第1実施形態に係るアンテナ1と同様の効果を得ることができる。これに加え、本実施形態に係るアンテナ2は、オーバーラップ領域OLA内における給電点75,85の位置を調整することで、インピーダンス整合をとるだけでなく、右旋円偏波用のアンテナにしたり、左旋円偏波用のアンテナにすることが可能になる。また、XY平面におけるアンテナのサイズを、第1実施形態に係るアンテナ1に比べ、約70%に抑えることができるから更なる小型化が図れる。   As described above, also in the antenna 2 according to this embodiment, the same effect as that of the antenna 1 according to the first embodiment can be obtained. In addition to this, the antenna 2 according to the present embodiment can be used not only for impedance matching by adjusting the positions of the feeding points 75 and 85 in the overlap region OLA but also for a right-handed circularly polarized antenna. It becomes possible to make an antenna for left-handed circular polarization. Further, since the size of the antenna in the XY plane can be suppressed to about 70% compared to the antenna 1 according to the first embodiment, further miniaturization can be achieved.

なお、本実施形態に係るアンテナ2は、Z軸方向から平面視したとき、両電極70,80の中央部同士が直交する構造であるため、給電点75,85の位置を調整することで右旋円偏波用または左旋円偏波用に切り替えることが可能になる。しかしながら、表2におけるケース1の場合とケース2の場合の給電位置(x,y)を比較するとわかるように、両者の給電位置の違いは僅かである。従って、例えば、アンテナ2の近くに比較的大きい導電性物質(例えば人体や金属等)が存在すると、この導電性物質からの影響を受けて、本来、右旋円偏波用であったはずのアンテナ2が左旋円偏波用のアンテナ2になってしまうといった不具合が生じる場合がある。これに対し、第1実施形態に係るアンテナ1は、Z軸方向から平面視したとき、両電極20,30の端部同士が直交する構造であるため、右旋円偏波用に特化したアンテナにすることができるから、アンテナ1の近くに人体等の導電性物質が存在しても、左旋円偏波用のアンテナになってしまうといった不具合が生じることはない。   Note that the antenna 2 according to the present embodiment has a structure in which the central portions of both the electrodes 70 and 80 are orthogonal to each other when viewed in plan from the Z-axis direction. It is possible to switch to a circularly polarized wave or a left-handed circularly polarized wave. However, as can be seen from a comparison of the power feeding positions (x, y) in case 1 and case 2 in Table 2, the difference between the power feeding positions is slight. Therefore, for example, if a relatively large conductive material (such as a human body or a metal) is present near the antenna 2, it should be originally intended for right-handed circular polarization under the influence of the conductive material. There may be a problem that the antenna 2 becomes the antenna 2 for left-handed circular polarization. On the other hand, the antenna 1 according to the first embodiment is specialized for right-handed circular polarization because the ends of the electrodes 20 and 30 are orthogonal to each other when viewed in plan from the Z-axis direction. Since the antenna can be used, even if a conductive substance such as a human body is present near the antenna 1, there is no problem of becoming a left-handed circularly polarized antenna.

<C.応用例>
第1実施形態や第2実施形態に例示したアンテナの共振周波数は1401〜1497MHzであるから(インピーダンス整合がとれていない表1のケース4の場合を除く)、所望の周波数の円偏波を受信または送信するためには、アンテナの寸法調整を行う必要がある。寸法調整を行う場合、目的の周波数に応じてアンテナ各部の寸法を定数倍すればよい。例えば、第1実施形態において表1にケース1として記載したアンテナ1(共振周波数:1494MHz)をGPSのL1信号を受信するGPSアンテナとして使用する場合、L1信号の送信周波数は1575.42MHzであるから、理論的にはアンテナ1の各部の寸法を1494/1575.42倍してやればよい。ここで、上部電極20や下部電極30のZ軸方向の厚さ、スルーホール40の直径p、開口部OPの直径Pは、定数倍する必要はない。なお、種々の要因によって、実際には理論通りにはいかないため、理論値に対してさらなる寸法調整が必要である。
<C. Application example>
Since the resonance frequency of the antenna illustrated in the first embodiment or the second embodiment is 1401 to 1497 MHz (except in case 4 in Table 1 where impedance matching is not achieved), a circularly polarized wave having a desired frequency is received. Or in order to transmit, it is necessary to adjust the dimension of the antenna. When the dimensions are adjusted, the dimensions of each part of the antenna may be multiplied by a constant according to the target frequency. For example, when the antenna 1 (resonance frequency: 1494 MHz) described as case 1 in Table 1 in the first embodiment is used as a GPS antenna that receives a GPS L1 signal, the transmission frequency of the L1 signal is 1575.42 MHz. Theoretically, the dimensions of each part of the antenna 1 may be multiplied by 1494 / 1575.42. Here, the thickness in the Z-axis direction of the upper electrode 20 and the lower electrode 30, the diameter p of the through hole 40, and the diameter P of the opening OP need not be multiplied by a constant. It should be noted that due to various factors, the actual value does not work as expected, and further dimensional adjustment is necessary with respect to the theoretical value.

以上の寸法調整を行うことで、例えば、各実施形態に例示したいずれかのアンテナを、GPSアンテナとしてモバイル機器やウェアラブル機器(例えば、ノート型パソコン、タブレット端末、スマートフォン、腕時計等)に搭載することができる。また、各実施形態に例示したいずれかのアンテナを、カーナビゲーション装置や衛星携帯電話機に搭載してもよいし、衛星通信に限らず、例えば、無線タグ用の電波(円偏波)を受信する読取装置等に搭載してもよい。このように本発明に係るアンテナは、円偏波を受信または送信する機能を有する各種の通信装置や電子機器に搭載することが可能である。また、通信装置には、各実施形態に例示したいずれかのアンテナを備えるGPS通信モジュール等も含まれる。   By performing the above dimension adjustment, for example, any one of the antennas exemplified in each embodiment is mounted as a GPS antenna on a mobile device or wearable device (for example, a notebook computer, a tablet terminal, a smartphone, a wristwatch, etc.). Can do. In addition, any of the antennas exemplified in each embodiment may be mounted on a car navigation device or a satellite mobile phone, and is not limited to satellite communication, for example, receives radio waves for radio tags (circular polarization). You may mount in a reading apparatus etc. As described above, the antenna according to the present invention can be mounted on various communication devices and electronic devices having a function of receiving or transmitting circularly polarized waves. The communication device includes a GPS communication module including any one of the antennas exemplified in each embodiment.

<D.変形例>
本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、例えば以下の変形が可能である。また、以下に示す2以上の変形を適宜組み合わせることもできる。
<D. Modification>
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and for example, the following modifications are possible. Also, two or more of the following modifications can be combined as appropriate.

[変形例1]
図19に示すように、スルーホールを設けないようにし、その代わりに金属等の導体で形成された円形状の補助電極(第3電極)100を設ける構成としてもよい。なお、同図は、第1実施形態に係るアンテナ1の変形例である。補助電極100は、誘電体基板10’の下面10Bにおいて、下部電極30の開口部OPの内側に、開口部OPと同心円になるように設けられる。例えば、補助電極100の材料は銅であり、Z軸方向の厚さは10μmである。補助電極100には、同軸ケーブル50の内部導体52が接続される。ハンダ付けを考慮すると、補助電極100の直径Sは、同軸ケーブル50の内部導体52の直径より大きいことが好ましい。また、補助電極100は、開口部OPの内側に設けられるから、その直径Sは開口部OPの直径Pより小さい。
[Modification 1]
As shown in FIG. 19, a through-hole may not be provided, and a circular auxiliary electrode (third electrode) 100 formed of a conductor such as metal may be provided instead. This figure is a modification of the antenna 1 according to the first embodiment. The auxiliary electrode 100 is provided on the lower surface 10B of the dielectric substrate 10 ′ inside the opening OP of the lower electrode 30 so as to be concentric with the opening OP. For example, the material of the auxiliary electrode 100 is copper, and the thickness in the Z-axis direction is 10 μm. An internal conductor 52 of the coaxial cable 50 is connected to the auxiliary electrode 100. In consideration of soldering, the diameter S of the auxiliary electrode 100 is preferably larger than the diameter of the inner conductor 52 of the coaxial cable 50. Further, since the auxiliary electrode 100 is provided inside the opening OP, its diameter S is smaller than the diameter P of the opening OP.

以上の構成であっても、上部電極20(給電点25)には、同軸ケーブル50の内部導体52、補助電極100および誘電体基板10’を介して、下部電極30(給電点35)に給電される電流Iより180°だけ位相が遅れた電流Iが給電される。同図に示す構成の場合、誘電体基板10’にスルーホールを形成する必要がないので、その分だけアンテナ1’の製造工程を簡素化することができ、製造コストを低減できる。但し、第1実施形態で説明したようにスルーホール40を設けた方が上部電極20における給電点25の位置を正確に定めることができるから、インピーダンス整合をとり易くすることができる。なお、同様の変形を第2実施形態にも適用することができる。 Even with the above configuration, the upper electrode 20 (feeding point 25) is fed to the lower electrode 30 (feeding point 35) via the inner conductor 52 of the coaxial cable 50, the auxiliary electrode 100, and the dielectric substrate 10 ′. current I A which only phase delayed 180 ° from the current I B is is powered. In the case of the configuration shown in the figure, since it is not necessary to form a through hole in the dielectric substrate 10 ', the manufacturing process of the antenna 1' can be simplified correspondingly, and the manufacturing cost can be reduced. However, as described in the first embodiment, the provision of the through hole 40 can accurately determine the position of the feeding point 25 in the upper electrode 20, so that impedance matching can be easily achieved. Similar modifications can be applied to the second embodiment.

[変形例2]
例えば、第1実施形態において、誘電体基板10の上面10A側から給電を行ってもよい。この場合、下部電極30ではなく上部電極20に開口部OPが形成されることになる。また、上部電極20の給電点25には同軸ケーブル50の外部導体56が接続され、下部電極30の給電点35には同軸ケーブル50の内部導体52が接続される。なお、給電線は同軸ケーブル50に限らない。また、同様の変形を第2実施形態にも適用することができる。
[Modification 2]
For example, in the first embodiment, power may be supplied from the upper surface 10 </ b> A side of the dielectric substrate 10. In this case, the opening OP is formed not in the lower electrode 30 but in the upper electrode 20. The outer conductor 56 of the coaxial cable 50 is connected to the feeding point 25 of the upper electrode 20, and the inner conductor 52 of the coaxial cable 50 is connected to the feeding point 35 of the lower electrode 30. The feeder line is not limited to the coaxial cable 50. Similar modifications can also be applied to the second embodiment.

[変形例3]
例えば、図20に示すように、上部電極70の2本の長辺が上面60Aの図中上下の辺と平行になり、下部電極80の2本の長辺が下面60Bの図中左右の辺と平行になるようにしてもよい。また、同図に示すように、上部電極70の2本の短辺が上面60Aの図中左右の辺と重なり、下部電極80の2本の短辺が下面60Bの図中上下の辺と重なるようにしてもよい。
[Modification 3]
For example, as shown in FIG. 20, the two long sides of the upper electrode 70 are parallel to the upper and lower sides of the upper surface 60A, and the two long sides of the lower electrode 80 are the left and right sides of the lower surface 60B. You may make it become parallel. Also, as shown in the figure, the two short sides of the upper electrode 70 overlap with the left and right sides of the upper surface 60A, and the two short sides of the lower electrode 80 overlap the upper and lower sides of the lower surface 60B. You may do it.

[変形例4]
例えば、第1実施形態に係るアンテナ1において、上部電極20が設けられた上面10Aと、下部電極30が設けられた下面10Bとを入れ替えれば、左旋円偏波用のアンテナになる。但し、インピーダンス整合をとることが可能な給電点25,35の位置については調整し直す必要がある。このように第1実施形態に係るアンテナ1は、左旋円偏波用のアンテナにすることもできる。
[Modification 4]
For example, in the antenna 1 according to the first embodiment, if the upper surface 10A provided with the upper electrode 20 and the lower surface 10B provided with the lower electrode 30 are switched, an antenna for left-handed circular polarization is obtained. However, it is necessary to readjust the positions of the feeding points 25 and 35 that can achieve impedance matching. Thus, the antenna 1 according to the first embodiment can be a left-handed circularly polarized antenna.

[変形例5]
例えば、第1実施形態おいて、Z軸方向からアンテナ1を平面視したとき、上部電極20と下部電極30とは直交している必要はなく、少なくとも交差していればよい。両電極20,30の交差する角度が、例えば75°や100°の場合であっても、90°の場合よりは受信性能や送信性能が低下するが、右旋円偏波用のアンテナとして使用することができる。但し、両電極20,30の交差する角度が90°から離れるにつれ、直線偏波等の必要としない成分が多く含まれることになるので、アンテナ1の受信性能や送信性能が低下する。従って、第1実施形態で説明したように両電極20,30を直交させると、アンテナ1の全受信成分または全送信成分のうち、右旋円偏波の占める割合を最も高くすることができるから、アンテナ1の受信性能や送信性能を高めることができる。これは、第2実施形態に係るアンテナ2についても同様である。
[Modification 5]
For example, in the first embodiment, when the antenna 1 is viewed in a plan view from the Z-axis direction, the upper electrode 20 and the lower electrode 30 do not need to be orthogonal to each other, and at least cross each other. Even if the angle at which the electrodes 20 and 30 intersect is, for example, 75 ° or 100 °, the reception performance and transmission performance are lower than in the case of 90 °, but it is used as an antenna for right-handed circular polarization. can do. However, as the angle at which the electrodes 20 and 30 intersect with each other moves away from 90 °, more unnecessary components such as linearly polarized waves are included, so that the reception performance and transmission performance of the antenna 1 deteriorate. Therefore, as described in the first embodiment, when the electrodes 20 and 30 are orthogonal, the ratio of the right-handed circularly polarized wave can be maximized in the total reception component or the total transmission component of the antenna 1. The reception performance and transmission performance of the antenna 1 can be improved. The same applies to the antenna 2 according to the second embodiment.

[変形例6]
例えば、第1実施形態では、誘電体基板10のZ軸方向の厚さdを調整することで、両電極20,30に給電される電流I,Iに180°の位相差を生じさせると共に、上面10A側の空間や下面10B側の空間で合成される電界Eと電界Eの波形に90°の位相差を生じさせるようにした。しかしながら、誘電体基板10のZ軸方向の厚さdを調整することで、例えば、両電極20,30に給電される電流I,Iに200°の位相差を生じさせると共に、上面10A側の空間や下面10B側の空間で合成される電界Eと電界Eの波形に110°の位相差を生じさせるようにしてもよい。また、電流I,Iの位相差を160°にする一方、電界Eと電界Eの波形に70°の位相差を生じさせるようにしてもよい。また、電流I,Iの位相差を調整するために移相器等を用いてもよい。このように要は、電流間の位相差と電界間の位相差との差分が90°になるようにすればよい(遠方界にて交わる2つの電界E,Eの波形に90°の位相差が生じるようにすればよい)。これは、第2実施形態に係るアンテナ2についても同様である。
[Modification 6]
For example, in the first embodiment, by adjusting the thickness d of the dielectric substrate 10 in the Z-axis direction, a phase difference of 180 ° is generated in the currents I A and I B fed to both the electrodes 20 and 30. together, and to produce a phase difference of 90 ° in the waveform of the electric field E a and the electric field E B are combined in a space of the space and the lower surface 10B side of the upper surface 10A side. However, by adjusting the thickness d of the dielectric substrate 10 in the Z-axis direction, for example, a phase difference of 200 ° is generated in the currents I A and I B fed to both the electrodes 20 and 30, and the upper surface 10A may be causing a phase difference of 110 ° in the waveform of the electric field E a and the electric field E B are combined in a space of the space and the lower surface 10B side of the side. Further, the phase difference between the currents I A and I B may be set to 160 °, while a phase difference of 70 ° may be generated between the waveforms of the electric fields E A and E B. A phase shifter or the like may be used to adjust the phase difference between the currents I A and I B. The point is that the difference between the phase difference between the current and the phase difference between the electric fields should be 90 ° (the waveform of the two electric fields E A and E B intersecting in the far field is 90 °. A phase difference may be generated). The same applies to the antenna 2 according to the second embodiment.

[変形例7]
上部電極20,70や下部電極30,80の外形は、長方形に限らず、例えば細長い楕円形等であってもよい。また、上部電極20,70や下部電極30,80は、短手方向の幅が一定でなくてもよいし、直線状でなくてもよい。このように上部電極20,70や下部電極30,80の外形は、帯状であればよい。ここで帯状とは、所定の幅があって細長く続く形のことである。また、誘電体基板10,60の外形は、直方体に限らず、例えば円柱形等であってもよい。なお、上部電極20,70や下部電極30,80が多角形の場合は、多角形を構成する辺の部分が縁になるが、上部電極20,70や下部電極30,80が多角形でない場合は、その外周の部分が縁になる。これは、誘電体基板10,60についても同様である。また、誘電体基板10,60において上面10A,60Aと下面10B,60Bは、互いに向かい合っていればよく、必ずしも平行である必要はない。また、上面10A,60Aと下面10B,60Bは、同じ大きさである必要もない。
[Modification 7]
The outer shape of the upper electrodes 20 and 70 and the lower electrodes 30 and 80 is not limited to a rectangle, and may be, for example, an elongated ellipse. Further, the upper electrodes 20 and 70 and the lower electrodes 30 and 80 may not have a constant width in the short-side direction or may not be linear. As described above, the outer shape of the upper electrodes 20 and 70 and the lower electrodes 30 and 80 may be a strip shape. Here, the band shape means a shape having a predetermined width and continuing long and narrow. Further, the outer shape of the dielectric substrates 10 and 60 is not limited to a rectangular parallelepiped, and may be, for example, a cylindrical shape. In addition, when the upper electrodes 20 and 70 and the lower electrodes 30 and 80 are polygons, the side portions constituting the polygon are edges, but the upper electrodes 20 and 70 and the lower electrodes 30 and 80 are not polygons. Is the edge of the outer periphery. The same applies to the dielectric substrates 10 and 60. Further, in the dielectric substrates 10 and 60, the upper surfaces 10A and 60A and the lower surfaces 10B and 60B may be opposed to each other, and are not necessarily parallel. Further, the upper surfaces 10A and 60A and the lower surfaces 10B and 60B do not have to be the same size.

[変形例8]
上述した各実施形態等では、便宜上、Z軸方向を上側とし、その反対方向を下側としたが、例えば、Y軸方向を上側とし、その反対方向を下側としてもよい。このように、上面10A,60Aと下面10B,60Bや、上部電極20,70と下部電極30,80は、両者の絶対的な位置関係を規定するものではない。
[Modification 8]
In each of the above-described embodiments, for the sake of convenience, the Z-axis direction is the upper side and the opposite direction is the lower side. However, for example, the Y-axis direction may be the upper side and the opposite direction may be the lower side. Thus, the upper surface 10A, 60A and the lower surface 10B, 60B, or the upper electrode 20, 70 and the lower electrode 30, 80 do not define the absolute positional relationship between them.

1,1’,2,2’…アンテナ、10,10’,60…誘電体基板、10A,60A…上面(第1の面)、10B,60B…下面(第2の面)、20,70…上部電極(第1電極)、25,75…上部電極の給電点、30,80…下部電極(第2電極)、35,85…下部電極の給電点、40,90…スルーホール(孔)、50…同軸ケーブル(給電線)、52…内部導体、54…絶縁層、56…外部導体、58…外皮、100…補助電極、OP…開口部(孔)、OLA…オーバーラップ領域、I…上部電極に給電される電流、I…下部電極に給電される電流、d…誘電体基板のZ軸方向の厚さ、p…スルーホールの直径、P…開口部の直径、S…補助電極の直径、iα…電流ベクトル。
1, 1 ', 2, 2' ... antenna 10, 10 ', 60 ... dielectric substrate, 10A, 60A ... upper surface (first surface), 10B, 60B ... lower surface (second surface), 20, 70 ... upper electrode (first electrode), 25, 75 ... upper electrode feeding point, 30, 80 ... lower electrode (second electrode), 35, 85 ... lower electrode feeding point, 40, 90 ... through hole (hole) 50 ... Coaxial cable (feed line), 52 ... Inner conductor, 54 ... Insulating layer, 56 ... Outer conductor, 58 ... Outer skin, 100 ... Auxiliary electrode, OP ... Opening (hole), OLA ... Overlapping region, I A ... current supplied to the upper electrode, I B ... current supplied to the lower electrode, d ... thickness in the Z-axis direction of the dielectric substrate, p ... diameter of the through hole, P ... diameter of the opening, S ... auxiliary Electrode diameter, iα ... current vector.

Claims (11)

互いに向かい合う第1の面および第2の面を有する誘電体基板と、
前記第1の面に設けられた帯状の第1電極と、
前記第2の面に設けられた帯状の第2電極とを備え、
前記誘電体基板を平面視したとき、
前記第1電極と前記第2電極とが交差し、前記第1電極と前記第2電極とが重なる領域内において前記第1電極および前記第2電極を給電する、
ことを特徴とするアンテナ。
A dielectric substrate having a first surface and a second surface facing each other;
A strip-shaped first electrode provided on the first surface;
A strip-shaped second electrode provided on the second surface;
When the dielectric substrate is viewed in plan view,
Supplying power to the first electrode and the second electrode in a region where the first electrode and the second electrode intersect and the first electrode and the second electrode overlap;
An antenna characterized by that.
前記誘電体基板を平面視したとき、
前記第1電極と前記第2電極とが直交する、
ことを特徴とする請求項1に記載のアンテナ。
When the dielectric substrate is viewed in plan view,
The first electrode and the second electrode are orthogonal to each other;
The antenna according to claim 1.
前記第1電極の短手方向の幅または前記第2電極の短手方向の幅が、給電線の太さより大きい、
ことを特徴とする請求項1または2に記載のアンテナ。
The width in the short direction of the first electrode or the width in the short direction of the second electrode is larger than the thickness of the feeder line;
The antenna according to claim 1 or 2.
前記第1電極と前記第2電極のいずれか一方および前記誘電体基板には、給電用の孔が形成されている、
ことを特徴とする請求項1乃至3のうちいずれか1項に記載のアンテナ。
Either one of the first electrode and the second electrode and the dielectric substrate are formed with power feeding holes.
The antenna according to any one of claims 1 to 3.
前記第1電極の長手方向に延在する縁のうち両端を除く部分が前記第1の面の縁と重ならず、前記第2電極の長手方向に延在する縁のうち両端を除く部分が前記第2の面の縁と重ならない、
ことを特徴とする請求項1乃至4のうちいずれか1項に記載のアンテナ。
Of the edge extending in the longitudinal direction of the first electrode, the portion excluding both ends does not overlap the edge of the first surface, and the portion excluding both ends of the edge extending in the longitudinal direction of the second electrode is Does not overlap the edge of the second surface,
The antenna according to any one of claims 1 to 4, characterized in that:
前記第1電極の長手方向に延在する縁が前記第1の面の縁と重ならず、前記第2電極の長手方向に延在する縁が前記第2の面の縁と重ならない、
ことを特徴とする請求項1乃至4のうちいずれか1項に記載のアンテナ。
The edge extending in the longitudinal direction of the first electrode does not overlap with the edge of the first surface, and the edge extending in the longitudinal direction of the second electrode does not overlap with the edge of the second surface.
The antenna according to any one of claims 1 to 4, characterized in that:
前記第1電極の縁が前記第1の面の縁と重ならず、前記第2電極の縁が前記第2の面の縁と重ならない、
ことを特徴とする請求項1乃至4のうちいずれか1項に記載のアンテナ。
The edge of the first electrode does not overlap the edge of the first surface, and the edge of the second electrode does not overlap the edge of the second surface;
The antenna according to any one of claims 1 to 4, characterized in that:
前記第1電極の長手方向が前記第1の面のいずれの辺とも平行でなく、前記第2電極の長手方向が前記第2の面のいずれの辺とも平行でない、
ことを特徴とする請求項1乃至7のうちいずれか1項に記載のアンテナ。
The longitudinal direction of the first electrode is not parallel to any side of the first surface, and the longitudinal direction of the second electrode is not parallel to any side of the second surface;
The antenna according to any one of claims 1 to 7, characterized in that
前記誘電体基板を平面視したとき、
前記第1電極のうち長手方向の両端に位置するいずれか一方の端部と、前記第2電極のうち長手方向の両端に位置するいずれか一方の端部とが重なる、
ことを特徴とする請求項1乃至8のうちいずれか1項に記載のアンテナ。
When the dielectric substrate is viewed in plan view,
Any one end located at both ends in the longitudinal direction of the first electrode and any one end located at both ends in the longitudinal direction of the second electrode overlap.
The antenna according to any one of claims 1 to 8, wherein
請求項1乃至9のうちいずれか1項に記載のアンテナを備えることを特徴とする通信装置。   A communication apparatus comprising the antenna according to claim 1. 請求項1乃至9のうちいずれか1項に記載のアンテナを備えることを特徴とする電子機器。
An electronic apparatus comprising the antenna according to claim 1.
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