JP2643925B2 - antenna - Google Patents
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、マイクロストリツプアンテナを複数個組み
合わせて構成するアンテナ、さらに詳しく云えば、500M
HZ以上、例えば800MHZ帯を使用する自動車電話機の通信
等に適するアンテナに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an antenna constituted by combining a plurality of microstrip antennas, more specifically, a 500M antenna.
H Z above, an antenna suitable for example communications of an automobile phones that use 800MHz Z bands.
従来多くのアンテナは1/4波長または半波長の放射器
を基本とする線状アンテナを主構成要素とし、これらを
単独または複数個組み合わせて使用している。また適当
な構造の反射器や導波器と組み合わせて使用することも
行われてきた。これらのアンテナはほとんどの種類にお
いて以下に述べるような欠点を有している。2. Description of the Related Art Conventionally, many antennas mainly use a linear antenna based on a / 4-wavelength or a half-wavelength radiator as a main component, and these are used alone or in combination. It has also been used in combination with a reflector or director having an appropriate structure. These antennas have the following disadvantages in most types:
第一に、立体的かつ複雑な構造となるのに加えて、波
長短縮効果を利用しにくいためにアンテナ全体の小形化
に限界があること。First, in addition to having a three-dimensional and complicated structure, it is difficult to use the wavelength shortening effect, so there is a limit to miniaturization of the entire antenna.
第二に、従来においてもアンテナの小形化のためには
アンテナ長を波長に比較して短かく構成する方法が行わ
れてはいるが、その場合にはアンテナの入力抵抗が低く
なるために信号源とのインピーダンス整合がとりにくく
しかも挟帯域特性を呈し易いことである。Second, in the past, in order to reduce the size of the antenna, a method of making the antenna length shorter than the wavelength has been used. It is difficult to achieve impedance matching with the source and easily exhibit narrow band characteristics.
本発明の目的は、これらの欠点を除去し構造が簡単で
しかも小形化が可能でさらに容易に指向特性も選択でき
るアンテナを提供することにある。An object of the present invention is to provide an antenna which eliminates these drawbacks, has a simple structure, can be downsized, and can easily select a directional characteristic.
前記目的を達成するために本発明によるアンテナは、
誘電体基板上に円板状のアンテナエレメントを、裏面に
グランドプレーンをそれぞれ形成して構成されるマイク
ロストリップアンテナを２個以上電気的に並列接続し、 前記円板状のアンテナエレメントの中心から周縁に到
るまでを給電点の位置とし、その位置を調整することに
よりインピーダンス整合を行い、 かつ各々のマイクロストリップアンテナの指向特性を
それぞれ異なる方向に持たせ、アンテナ全体として互い
に相反する方向になる双方向または互いに直交する方向
に指向特性を持つように構成してある。In order to achieve the above object, an antenna according to the present invention comprises:
A disk-shaped antenna element is formed on a dielectric substrate, and two or more microstrip antennas each formed by forming a ground plane on the back surface are electrically connected in parallel with each other. To the position of the feeding point, impedance matching is performed by adjusting the position, and the directional characteristics of each microstrip antenna are provided in different directions, so that the antennas are in mutually opposite directions. It is configured to have directional characteristics in directions or directions orthogonal to each other.
前記構成によれば、前述した欠点はすべて除去でき、
本発明の目的を完全に達成することができる。According to the above configuration, all of the above-mentioned disadvantages can be eliminated,
The object of the present invention can be completely achieved.
以下、図面を参照して本発明をさらに詳しく説明す
る。Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
第１図は本発明に対し重要な役割を果たしているマイ
クロストリツプアンテナの一例を示したものである。第
１図中１は円板状のアンテナエレメント、２はグランド
プルーン、３はアンテナエレメント１とグランドプレー
ン２を電気的に短絡するための金属導体部、４は誘電体
基板、５は給電のための同軸ケーブル、６はアンテナエ
レメントの中央部、７はアンテナエレメントへの給電
部、８は６と７を結ぶ線上に位置するアンテナエレメン
ト１の周辺部の一点を示している。このマイクロストリ
ツプアンテナが従来の線状アンテナに比較して大きな相
違点を有するところは次の点である。FIG. 1 shows an example of a microstrip antenna which plays an important role in the present invention. In FIG. 1, 1 is a disk-shaped antenna element, 2 is a ground prune, 3 is a metal conductor for electrically short-circuiting the antenna element 1 and the ground plane 2, 4 is a dielectric substrate, and 5 is a power supply. , 6 denotes a central portion of the antenna element, 7 denotes a power feeding portion to the antenna element, and 8 denotes a point at a peripheral portion of the antenna element 1 located on a line connecting 6 and 7. The microstrip antenna has the following major differences from the conventional linear antenna.
線状アンテナの場合には形状、寸法が決定されると、
おのずから入力インピーダンスが決定されてしまうのに
対し、マイクロストリツプアンテナにおいては入力イン
ピーダンスを広い範囲で選択することが可能である。In the case of a linear antenna, once the shape and dimensions are determined,
While the input impedance is naturally determined, the input impedance of the microstrip antenna can be selected in a wide range.
第１図において、アンテナエレメントへの給電部７の
位置をアンテナエレメントの中央部６側に近づけた場合
には入力インピーダンスは論理的にはシヨート状態（Ｏ
Ω）にまで低下し、反対にアテナエレメントの周辺部８
の方向に移動させた場合にはインピーダンス無限大の方
向に変化する。In FIG. 1, when the position of the feeder 7 to the antenna element is brought closer to the center 6 of the antenna element, the input impedance is logically in a short state (O).
Ω), and conversely, the periphery 8 of the athena element
When it is moved in the direction, the impedance changes in the direction of infinite impedance.
線状アンテナにおいては一般に形状寸法を小さくする
と入力インピーダンスのうちの抵抗分が低下し、給電線
または信号源との整合がとり難くなる欠点があるのに対
し、マイクロストリツプアンテナにおいては小形化対策
としては、誘電体基板４の比誘電率が大きいものを使用
することで容易に対処でき、その上入力インピーダンス
については前述のように選択の自由度が大きい利点を有
している。In general, a linear antenna has the drawback that if the shape and dimensions are reduced, the resistance of the input impedance decreases, making it difficult to match with the feed line or signal source. On the other hand, the microstrip antenna is downsized. As a countermeasure, the use of a dielectric substrate 4 having a large relative dielectric constant can be easily dealt with, and furthermore, the input impedance has an advantage of a large degree of freedom as described above.
第２図は第１図に示したマイクロストリツプアンテナ
の垂直面内指向特性として、Ｅ面特性の一例について示
したものである。図中の破線（イ）で示されるものが理
想特性であり、誘電体基板の上側領域にのみ電界が発生
することを示している。これに対し実際には実線（ロ）
で示す特性となり誘電体基板の下側領域にも電界が発生
する。しかし下側領域の電界は上側領域のそれと比較し
て微弱であるとみることができるから、マイクロストリ
ツプアンテナは大略一方向性のアンテナと言える。FIG. 2 shows an example of an E-plane characteristic as a directional characteristic in a vertical plane of the microstrip antenna shown in FIG. The one shown by the broken line (a) in the figure is the ideal characteristic, and indicates that an electric field is generated only in the upper region of the dielectric substrate. In contrast, the solid line (b)
, An electric field is also generated in the lower region of the dielectric substrate. However, since the electric field in the lower region can be considered to be weaker than that in the upper region, the microstrip antenna can be said to be a substantially unidirectional antenna.
本発明は以上説明したマイクロストリツプアンテナの
特性を生かしつつ、種々の指向特性の異なるアンテナを
端にマイクロストリツプアンテナを複数個電気的に並列
に接続して構成したものである。In the present invention, a plurality of microstrip antennas having different directional characteristics are electrically connected in parallel to each other at the end while utilizing the characteristics of the microstrip antenna described above.
第３図は本発明によるアンテナの実施例を示すもの
で、指向特性が双方向性を有するアンテナの断面図であ
る。本実施例は、前記マイクロストリツプアンテナを２
個垂直配置し、しかも両者がグランドプレーンを互いに
平行にして向き合う構成となつている。この場合、アン
テナエレメント１の給電点の入力インピーダンスおよび
同軸ケーブル５は信号給電用同軸ケーブル９の特性イン
ピーダンスの２倍となつている。FIG. 3 shows an embodiment of the antenna according to the present invention, and is a sectional view of an antenna having a bidirectional directional characteristic. In this embodiment, the microstrip antenna is
They are vertically arranged, and they face each other with the ground planes parallel to each other. In this case, the input impedance of the feeding point of the antenna element 1 and the coaxial cable 5 are twice the characteristic impedance of the coaxial cable 9 for signal feeding.
また、第４図は本発明の第２の実施例を示すもので直
交する２方向に対し指向特性を持たせるようにしたアン
テナの断面図である。給電点各同軸ケーブルのインピー
ダンス関係は第３図の場合と同一である。第４図の場合
と同様な構成法により互いに直交する３方向に指向特性
を持たせたアンテナが構成できることは容易に推測でき
る。この場合の給電点のインピーダンスは、特定の同軸
ケーブルの３倍になることも明白である。その他指向特
性の個々の要求に対して、複数個のマイクロストリツプ
アンテナを相互に任意の角度で組み合わせることも可能
である。FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention and is a cross-sectional view of an antenna having directivity characteristics in two orthogonal directions. The impedance relationship of each coaxial cable at the feeding point is the same as in FIG. It can be easily presumed that an antenna having directional characteristics in three directions orthogonal to each other can be configured by the same configuration method as in the case of FIG. It is also clear that the impedance at the feed point in this case is three times that of a particular coaxial cable. In addition, it is also possible to combine a plurality of microstrip antennas at an arbitrary angle with each other for each requirement of the directional characteristics.
以上説明したように、本発明によるアンテナは、構造
が簡単でかつ小形化が容易である点、またアンテナの指
向特性を希望する方向に設定し易い点およびアンテナの
入力インピーダンスを広い範囲で選定できる点で従来の
線状アンテナを用いたアンテナに比較して大きな利点が
ある。As described above, the antenna according to the present invention is simple in structure and easy to miniaturize, is easy to set the directional characteristics of the antenna in a desired direction, and can select the input impedance of the antenna in a wide range. In this respect, there is a great advantage as compared with an antenna using a conventional linear antenna.
第１図はマイクロストリツプアンテナの一例を示す図、
第２図は第１図のマイクロストリツプアンテナの垂直面
内指向特性としてＥ面特性の一例を示す図、第３図は本
発明によるアンテナの一実施例を示すもので、２個のマ
イクロストリツプアンテナを垂直配置して双方向性の指
向特性を持たせたアンテナの断面図、第４図は本発明の
他の実施例を示すもので、互いに直交する方向に指向特
性を有するアンテナの断面図である。 １……円板状のアンテナエレメント ２……グランドプレーン ３……アンテナエレメントとグランドプレーンの接続の
ための金属導体部 ４……誘電体基板 ５……給電用同軸ケーブル ６……アンテナエレメントの中央部 ７……アンテナエレメントの給電部 ８……アンテナエレメントの周辺部の一点 ９……複数個のマイクロストリツプアンテナへの給電用
同軸ケーブルFIG. 1 shows an example of a microstrip antenna.
FIG. 2 shows an example of an E-plane characteristic as a directional characteristic in a vertical plane of the microstrip antenna of FIG. 1, and FIG. 3 shows an embodiment of the antenna according to the present invention. FIG. 4 is a cross-sectional view of an antenna in which strip antennas are vertically arranged to have bidirectional directional characteristics. FIG. 4 shows another embodiment of the present invention, in which antennas have directional characteristics in directions orthogonal to each other. FIG. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Disc-shaped antenna element 2 ... Ground plane 3 ... Metal conductor part for connection of an antenna element and a ground plane 4 ... Dielectric substrate 5 ... Feeding coaxial cable 6 ... Center of antenna element Part 7: Feeding part of antenna element 8: One point in the periphery of antenna element 9: Coaxial cable for feeding to a plurality of microstrip antennas
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 花沢 徹郎 横須賀市武１丁目2356番地 日本電信電 話公社横須賀電気通信研究所内 審査官 清水 稔 (56)参考文献 特開 昭56−168437（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−166111（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭58−20163（ＪＰ，Ｂ２) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Tetsuro Hanazawa 1-2356 Take, Yokosuka City Examiner, Nippon Telegraph and Telephone Public Corporation Yokosuka Electric Communication Research Laboratory Minoru Shimizu (56) References JP-A-56-1668437 (JP, A ) Real Opening Sho 58-166111 (JP, U) Japanese Patent Publication Sho 58-20163 (JP, B2)
Claims (1)
トを、裏面にグランドプレーンをそれぞれ形成して構成
されるマイクロストリップアンテナを２個以上電気的に
並列接続し、 前記円板状のアンテナエレメントの中心から周縁に到る
までを給電点の位置とし、その位置を調整することによ
りインピーダンス整合を行い、 かつ各々のマイクロストリップアンテナの指向特性をそ
れぞれ異なる方向に持たせ、アンテナ全体として互いに
相反する方向になる双方向または互いに直交する方向に
指向特性を持つように構成したアンテナ。1. A disk-shaped antenna, wherein two or more microstrip antennas each having a disk-shaped antenna element formed on a dielectric substrate and a ground plane formed on the back surface are electrically connected in parallel. The position from the center of the element to the periphery is defined as the position of the feeding point, impedance matching is performed by adjusting the position, and the directional characteristics of each microstrip antenna are provided in different directions. An antenna configured to have directional characteristics in two directions or in directions orthogonal to each other.
Priority Applications (1)
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| JP59092295A JP2643925B2 (en) | 1984-05-09 | 1984-05-09 | antenna |
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ID=14050421
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- 1984-05-09 JP JP59092295A patent/JP2643925B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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