JP2018029249A - 平面アンテナ - Google Patents
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Abstract
Description
これらの図に示す従来の平面アンテナ100は、x−y平面に平行に配置された略円形とされた誘電体基板110を備え、誘電体基板110の表面に周期的導電体群112が形成されている。周期的導電体群112は、正六角形の形状とされた37個のパッチ素子120−1〜120−37が隣接するパッチ素子と等間隔を持ってx−y平面に配置されるよう周期的に配列されて構成されている。また、周期的導電体群112の中央のパッチ素子120−1を囲むように六角形のリング状に配置された6個のパッチ素子120−2〜120−7の各間に励振素子114−1〜114−6が、平面アンテナ100の中心を回転中心として60°間隔で放射状に合計6個配置されている。6個の励振素子114−1〜114−6は同じ構成とされている。図12にパッチ素子120−6とパッチ素子120−7との間のスリットに配置された励振素子114−5が示されている。パッチ素子120−6とパッチ素子120−7との間の誘電体基板110には、長孔110aが形成され、励振素子114−5が誘電体基板110の裏面から長孔110a内に挿入されて後述するように短絡線114aが地板111にはんだ付けされる。励振素子114−1〜114−6はz軸に平行に配置された立体的な逆Fアンテナとされ、6個の励振素子114−1〜114−6のいずれか1つだけが給電され、他の励振素子は開放されて無給電とされる。
なお、誘電体基板110の比誘電率をεrとした際に実効波長λは次式(1)で求められる。
λ=λ0/√((εr+1)/2) (1)
なお、この明細書の説明において、「励振素子114」の表記は「励振素子114−1〜114−6」を表しており、「パッチ素子120」の表記は「パッチ素子120−1〜120−37」を表している。
前記した本発明の平面アンテナにおいて、前記励振パッチ素子は、周期的導電体群の中央部における隣接する前記パッチ素子を一部切り欠いて形成されていてもよい。
前記した本発明の平面アンテナにおいて、複数の前記励振素子の内の給電する1つの前記励振素子を選択する選択手段を備え、該選択手段で選択された前記励振素子に応じた方向に、放射されるビームが形成されるようにしてもよい。
前記した本発明の平面アンテナにおいて、前記選択手段で選択された前記励振素子の前記第3接続部の端部に給電部が接続され、前記選択手段で選択されない前記励振素子の前記第3接続部の端部は開放されるようにしてもよい。
本発明の平面アンテナ1はEBG構造を備えており、図1ないし図7に示すように、本発明の平面アンテナ1は、x−y平面に平行に配置された略円形とされた誘電体基板10を備えている。誘電体基板10は、PTFE(Polytetra fluoroethylene:四ふっ化エチレン樹脂)やガラスエポキシ樹脂などの高周波特性の良好な誘電体材で構成するのが好ましい。誘電体基板10の表面には、周期的導電体群12が形成されている。周期的導電体群12は、正六角形の形状とされた37個のパッチ素子20−1〜20−37が隣接するパッチ素子間で等間隔を持ってx−y平面に配置されるよう周期的に配列されて構成されている。37個のパッチ素子20−1〜20−37で形成される本発明の平面アンテナ1においては、各パッチ素子20−1〜20−37が六角形の3層のリング状に配列されるようになる。37個のパッチ素子20−1〜20−37は、誘電体基板10上に導電体材料を印刷して形成したり、プリント基板とされた誘電体基板10をエッチングする等により形成されている。
なお、この明細書の説明において、「励振素子14」の表記は「励振素子14−1〜14−6」を表しており、「パッチ素子20」の表記は「パッチ素子20−1〜20−37」を表している。
以上説明した本発明の実施例の平面アンテナ1では、アンテナの可逆性により、電波を受信する場合においても同様に動作する。
さらに、本発明の実施例の形態が適用される平面アンテナでは、パッチ素子の一部を切り欠くことにより、励振素子とされる水平形で平面状の逆Fアンテナを誘電体基板上に導電体パターン化できるため、励振素子とパッチ素子とを誘電体基板の同一平面上に印刷して形成することができる。これにより、励振素子を含め、地板およびパッチ素子も同時に誘電体基板上に作成することが可能となり部品点数を削減できる。さらに、励振素子を導電体パターン化することにより、励振素子の配置精度が向上し、励振素子の給電部および短絡部もビアホールにて形成できるため、励振素子における給電部のはんだ付けが容易になると共に、短絡部のはんだ付けを不要とすることができる。このように、本発明の平面アンテナでは、構造および製作を簡素化することができ、これにより製作工数の削減による時間短縮が図れ、高信頼性を得ることができるようになる。
Claims (5)
- 誘電体基板の表面に形成された複数のパッチ素子からなる周期的導電体群と、
該周期的導電体群の中央部における前記パッチ素子の間に平面状に形成された励振パッチ素子を有する複数の励振素子と、
前記誘電体基板の裏面の全面に形成された地板とを備え、
前記周期的導電体群を構成する複数の前記パッチ素子のそれぞれにおいて、ほぼ中央が前記誘電体基板を貫通する第1接続部を介して前記地板に接地され、複数の前記励振素子におけるそれぞれの前記励振パッチにおいて、端縁が前記誘電体基板を貫通する第2接続部を介して前記地板に接地され、ほぼ中央に前記誘電体基板を貫通する第3接続部が接続され、複数の前記励振素子の内の1つの前記励振素子における前記第3接続部だけに給電されることを特徴とする平面アンテナ。 - 前記パッチ素子が正六角形の形状とされており、前記励振素子は、矩形の形状とされた前記励振パッチ素子と、前記第2接続部および前記第3接続部からなる逆Fアンテナとされていることを特徴とする請求項1記載の平面アンテナ。
- 前記励振パッチ素子は、周期的導電体群の中央部における隣接する前記パッチ素子を一部切り欠いて形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の平面アンテナ。
- 複数の前記励振素子の内の給電する1つの前記励振素子を選択する選択手段を備え、
該選択手段で選択された前記励振素子に応じた方向に、放射されるビームが形成されることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の平面アンテナ。 - 前記選択手段で選択された前記励振素子の前記第3接続部の端部に給電部が接続され、前記選択手段で選択されない前記励振素子の前記第3接続部の端部は開放されることを特徴とする請求項4に記載の平面アンテナ。
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