JP3759469B2

JP3759469B2 - Multi-frequency resonant microstrip antenna

Info

Publication number: JP3759469B2
Application number: JP2002114612A
Authority: JP
Inventors: 捷弓長; 恒人木村
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2002-04-17
Filing date: 2002-04-17
Publication date: 2006-03-22
Anticipated expiration: 2022-04-17
Also published as: JP2003309416A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多周波共振マイクロストリップアンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の多周波共振マイクロストリップアンテナは、たとえば特開平５−１７５７２１号公報に開示されている。
【０００３】
図６は、上述の公開公報に開示されている従来の多周波共振マイクロストリップアンテナの概略斜視図である。図６においては、多周波共振マイクロストリップアンテナ１０は、使用波長に対して十分に薄い誘電体板部材２；誘電体板部材２の一方の面に装着された矩形状の放射導体板部材１；誘電体板部材２の他方の面に装着された接地導体３；放射導体板部材１の中心線または対角線上に位置する、所定周波数ｆｏｃ励振の第１の給電点５；を備えるマイクロストリップアンテナにおいて、所定周波数ｆｏｃ励振により発生する電界が０となる放射導体板部材１上に位置する第２の給電点４；を備え、第１の給電点５を給電点とした所定周波数ｆｏｃ励振に加え、第２の給電点４を給電点とした所定周波数ｆｏｃと異なる周波数ｆａで励振させるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の構造を有する多周波共振マイクロストリップアンテナは、下記のような不具合がある。
（１）共振周波数ごとに給電点が必要となり、給電点ごとに整合回路およびケーブルが必要となり、給電点を切り換える必要がある。整合回路およびケーブルを含むアンテナの構成が複雑になり、かつ高価となる。
（２）円偏波と直線偏波の混在化が不可能である。
【０００５】
そこで本発明は、上述した従来の問題点に鑑み、多周波および異なる偏波に対応でき、給電点が一つで構造が簡単で安価な多周波共振マイクロストリップアンテナを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、誘電体基板と、上記誘電体基板の表面に装着された五辺形アンテナ放射素子と、上記誘電体基板の裏面に装着されたグランドプレーンと、上記五辺形アンテナ放射素子が円偏波を発生するように上記五辺形アンテナ放射素子の所定位置に設けられた１つの給電点と、上記五辺形アンテナ放射素子上に形成され、直線偏波を発生するスロットアンテナ放射素子とを含み、前記五辺形アンテナ放射素子は、１つの内角の頂点を基準とし、この頂点の接線をＸ軸としかつこの内角を２分する線をＹ軸としたＸ−Ｙ座標で見た場合、上記内角に隣り合う２つの内角の角度が９０度とされると共に、上記内角と対向する辺がＸ軸と平行になるように形成され、前記スロットアンテナ放射素子は、前記五辺形アンテナ放射素子上であってＹ軸より右側の位置にＹ軸と平行な直線状に形成され、前記給電点は、上記内角の近傍であって、Ｙ軸より右側の位置に設けられ、前記五辺形アンテナ放射素子は、低い周波数帯に対応し、前記スロットアンテナ素子は前記五辺形アンテナ放射素子よりも高い周波数帯に対応するように、前記２つの放射素子を前記１つの給電点で共振させることを特徴とする多周波共振マイクロストリップアンテナに存する。
【０００７】
請求項１記載の発明によれば、多周波共振マイクロストリップアンテナは、誘電体基板と、誘電体基板の表面に装着された五辺形アンテナ放射素子と、誘電体基板の裏面に装着されたグランドプレーンと、五辺形アンテナ放射素子が円偏波を発生するように五辺形アンテナ放射素子の所定位置に設けられた１つの給電点と、五辺形アンテナ放射素子上に形成され、直線偏波を発生するスロットアンテナ放射素子とを含み、五辺形アンテナ放射素子は、１つの内角の頂点を基準とし、この頂点の接線をＸ軸としかつこの内角を２分する線をＹ軸としたＸ−Ｙ座標で見た場合、上記内角に隣り合う２つの内角の角度が９０度とされると共に、上記内角と対向する辺がＸ軸と平行になるように形成され、スロットアンテナ放射素子は、五辺形アンテナ放射素子上であってＹ軸より右側の位置にＹ軸と平行な直線状に形成され、給電点は、上記内角の近傍であって、Ｙ軸より右側の位置に設けられ、五辺形アンテナ放射素子は、低い周波数帯に対応し、スロットアンテナ素子は五辺形アンテナ放射素子よりも高い周波数帯に対応するように、２つの放射素子を１つの給電点で共振させるので、給電点が一つであるため、アンテナが対応する無線機での周波数の切り替えが不要となる。また、各電波の偏波方式と多周波に対応することによって、異なる偏波方式と異なる周波数の複数の無線機は、本発明の多周波共振マイクロストリップアンテナで送受信が可能となり、複数の無線機アンテナの機能が集約し、各種の無線機の統合が可能となり、無線機のコスト削減に繋がる。また、構造が簡易的なので、生産性があり、配置場所には制限がないので、自由空間や車やオフィス、航空機、船舶等へ自由に設置可能である。また、五辺形アンテナ素子を用いて、右旋円偏波方式および直線偏波方式に対応することができる。
【０００８】
上記課題を解決するためになされた請求項２記載の発明は、誘電体基板と、上記誘電体基板の表面に装着された五辺形アンテナ放射素子と、上記誘電体基板の裏面に装着されたグランドプレーンと、上記五辺形アンテナ放射素子が円偏波を発生するように上記五辺形アンテナ放射素子の所定位置に設けられた１つの給電点と、上記五辺形アンテナ放射素子上に形成され、直線偏波を発生するスロットアンテナ放射素子とを含み、前記五辺形アンテナ放射素子は、１つの内角の頂点を基準とし、この頂点の接線をＸ軸としかつこの内角を２分する線をＹ軸としたＸ−Ｙ座標で見た場合、上記内角に隣り合う２つの内角の角度が９０度とされると共に、上記内角と対向する辺がＸ軸と平行になるように形成され、前記スロットアンテナ放射素子は、前記五辺形アンテナ放射素子上であってＹ軸より左側の位置にＹ軸と平行な直線状に形成され、前記給電点は、上記内角の近傍であって、Ｙ軸より左側の位置に設けられ、前記五辺形アンテナ放射素子は、低い周波数帯に対応し、前記スロットアンテナ素子は前記五辺形アンテナ放射素子よりも高い周波数帯に対応するように、前記２つの放射素子を前記１つの給電点で共振させることを特徴とする多周波共振マイクロストリップアンテナに存する。
【０００９】
請求項２記載の発明によれば、誘電体基板と、誘電体基板の表面に装着された五辺形アンテナ放射素子と、誘電体基板の裏面に装着されたグランドプレーンと、五辺形アンテナ放射素子が円偏波を発生するように五辺形アンテナ放射素子の所定位置に設けられた１つの給電点と、五辺形アンテナ放射素子上に形成され、直線偏波を発生するスロットアンテナ放射素子とを含み、五辺形アンテナ放射素子は、１つの内角の頂点を基準とし、この頂点の接線をＸ軸としかつこの内角を２分する線をＹ軸としたＸ−Ｙ座標で見た場合、上記内角に隣り合う２つの内角の角度が９０度とされると共に、上記内角と対向する辺がＸ軸と平行になるように形成され、スロットアンテナ放射素子は、五辺形アンテナ放射素子上であってＹ軸より左側の位置にＹ軸と平行な直線状に形成され、給電点は、上記内角の近傍であって、Ｙ軸より左側の位置に設けられ、五辺形アンテナ放射素子は、低い周波数帯に対応し、スロットアンテナ素子は五辺形アンテナ放射素子よりも高い周波数帯に対応するように、２つの放射素子を１つの給電点で共振させるので、給電点が一つであるため、アンテナが対応する無線機での周波数の切り替えが不要となる。また、各電波の偏波方式と多周波に対応することによって、異なる偏波方式と異なる周波数の複数の無線機は、本発明の多周波共振マイクロストリップアンテナで送受信が可能となり、複数の無線機アンテナの機能が集約し、各種の無線機の統合が可能となり、無線機のコスト削減に繋がる。また、構造が簡易的なので、生産性があり、配置場所には制限がないので、自由空間や車やオフィス、航空機、船舶等へ自由に設置可能である。また、五辺形アンテナ素子を用いて、左旋円偏波方式および直線偏波方式に対応することができる。
【００１４】
上記課題を解決するためになされた請求項５記載の発明は、前記五辺形アンテナ放射素子はＧＰＳ周波数帯に対応し、前記スロットアンテナ放射素子はＶＩＣＳ周波数帯に対応していることを特徴とする請求項１または２記載の多周波共振マイクロストリップアンテナに存する。
【００１５】
請求項５記載の発明によれば、五辺形アンテナ放射素子はＧＰＳ周波数帯に対応し、スロットアンテナ放射素子はＶＩＣＳ周波数帯に対応しているので、ＧＰＳおよびＶＩＣＳの各周波数帯の電波に対応することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明による多周波共振マイクロストリップアンテナの実施の形態を示す図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は平面図におけるＸ−Ｘ線断面図である。
【００１７】
本発明による多周波共振マイクロストリップアンテナ１１の構造は、要約すると、誘電体基板１２の表面に多辺形（たとえば、五辺形）アンテナ放射素子としてのマイクロストリップアンテナ（以下ＭＳＡと記す）放射素子１３を装着し、裏面にグランドプレーン１４を装着し、ＭＳＡ放射素子１３の一部にスロットアンテナ（以下ＳＡと記す）放射素子１５を形成し、ＭＳＡ放射素子１３の所定位置に給電点１６を設けたものである。そして、この多周波共振マイクロストリップアンテナ１１は、ＭＳＡ放射素子１３が円偏波の放射素子として低い周波数帯に対応し、ＳＡ放射素子１５が直線偏波の放射素子としてＭＳＡ放射素子１３より高い周波数帯に対応し、これら２つの放射素子を１つの給電点１６で共振させるものである。
【００１８】
次に、図１に示す多周波共振マイクロストリップアンテナ１１について詳述する。多周波共振マイクロストリップアンテナ１１において、ＭＳＡ放射素子１３は、たとえばＧＰＳ（グローバルポジショニングシステム）の周波数帯（１．５ＧＨｚ帯、右旋円偏波方式）に対応し、ＳＡ放射素子１５は、たとえばＶＩＣＳ（道路交通情報通信システム）の周波数帯（２．５ＧＨｚ帯、直線偏波方式）に対応している。
【００１９】
誘電体基板１２は、たとえばテフロン（登録商標）等の誘電体材料からなり、正方形の板状に形成される。ＭＳＡ放射素子１３は、たとえば銅箔からなり、誘電体基板１２より小さい五辺形に形成され、グランドプレーン１４は、たとえば銅箔からなり、誘電体基板１２と同一の大きさに形成される。
【００２０】
ＭＳＡ放射素子１３の五辺形は、図２に示すように、１つの内角の頂点を基準とし、この頂点の接線をＸ軸としかつこの内角を２分する線をＹ軸としたＸ−Ｙ座標で見た場合、この内角に隣り合う２つの内角の角度が９０度とされると共に、この内角と対向する辺がＸ軸と平行になるように形成される。したがって、ＭＳＡ放射素子１３は、Ｙ軸に対して対称的な形状を有する。
【００２１】
ＳＡ放射素子１５は、図２に示すように、ＭＳＡ放射素子１３上であってＹ軸より右側の位置にＹ軸と平行な直線状に形成される。
【００２２】
また、給電点１６は、図２に示すように、上述の内角の近傍であって、Ｙ軸より右側の位置に設けられ、図１に示すように、信号伝送用導体としての給電用同軸ケーブル１７から給電される。
【００２３】
このような構造を有する多周波共振マイクロストリップアンテナ１１の寸法等のデータの実例は、次の通りである。
【００２４】
すなわち、誘電体基板１２は、Ｈ（厚さ）＝３．１ｍｍ、ε（比誘電率）＝２．５、ｔａｎδ（誘電体損）＝０．００２５である。
【００２５】
ＭＳＡ放射素子は、図２に示すように、ａ（Ｘ−Ｙ座標の基準点となる内角の頂点とこの内角に対向する辺の間隔）＝６３．８ｍｍ、ｂ（Ｘ−Ｙ座標の基準点となる内角に隣り合う２つの内角の各頂点間の間隔）＝６７．２ｍｍ、ｃ（Ｘ−Ｙ座標の基準点となる内角に隣り合う内角の頂点とＸ軸との間隔）＝１２．１ｍｍ、α（Ｘ−Ｙ座標の基準点となる内角の角度）＝９０゜である。
【００２６】
ＳＡ放射素子１５は、図２に示すように、ｄ（スロットの長さ）＝３８．３ｍｍ、ｅ（スロットの幅）＝０．７６ｍｍ、ｆ（Ｙ軸からの距離）＝１２ｍｍ、ｇ（Ｘ軸からの距離）＝２３．８ｍｍである。
【００２７】
給電点１６は、図２に示すように、ｈ（Ｘ軸からの距離）＝２．５ｍｍ、ｉ（Ｙ軸からの距離）＝４ｍｍである。
【００２８】
ＭＳＡ放射素子１３による右旋円偏波方式の共振周波数は、ａ，ｂ，ｃの寸法と、誘電体基板１２のデータおよび給電点１６の位置で決まる。また、ＳＡ放射素子１５による直線偏波方式の共振周波数は、スロットの寸法及び位置で決まる。したがって、スロットの設置位置（左右、上下）の変更によって、直線偏波方式の共振周波数が変わる。
【００２９】
図３は、図１に示す多周波共振マイクロストリップアンテナ１１のＶＳＷＲ特性を示し、１．５ＧＨｚおよび２．５ＧＨｚ付近にピークがある良好な特性が得られている。
【００３０】
また、図４は、図１に示す多周波共振マイクロストリップアンテナ１１の垂直面放射パターンを示す図であり、（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ、１．５ＧＨｚ帯および２．５ＧＨｚ帯における水平面（Ｘ−Ｚ面）、垂直面（Ｙ−Ｚ面）の放射パターンを示している。
【００３１】
図３および図４から分かるように、図１の多周波共振マイクロストリップアンテナ１１は、ＧＰＳおよびＶＩＣＳの各周波数帯に対応して良好なアンテナ特性が得られる。
【００３２】
このように、本発明の多周波共振マイクロストリップアンテナは、給電点が１つであるため、アンテナが対応する無線機での周波数の切り替えが不要となる。また、各電波の偏波方式と多周波に対応することによって、異なる偏波方式と異なる周波数の複数の無線機は、本発明の多周波共振マイクロストリップアンテナで送受信が可能となり、複数の無線機アンテナの機能が集約し、各種の無線機の統合が可能となり、無線機の小型化が可能となり、無線機のコスト削減に繋がる。また、構造が簡易的なので、生産性があり、配置場所には制限がないので、自由空間や車やオフィス、航空機、船舶等へ自由に設置可能である。
【００３３】
以上の通り、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限らず、種々の変形、応用が可能である。
【００３４】
たとえば、上述の実施の形態では、多周波共振マイクロストリップアンテナ１１は、右旋円偏波方式および直線偏波方式の電波に対応しているが、これに限らず、左旋円偏波方式等の他の偏波方式に対応するように変形可能である。
【００３５】
たとえば、図５は、本発明の多周波共振マイクロストリップアンテナの他の実施例を示す平面図である。図５においては、図１および図２に示す多周波共振マイクロストリップアンテナ１１におけるＳＡ放射素子１５と給電点１６を、Ｙ軸の左側に配置した点に特徴があり、その他の構成は図１および図２に示すものと同じである。すなわち、ＳＡ放射素子１５は、ＭＳＡ放射素子１３上であってＹ軸より左側の位置にＹ軸と平行な直線状に形成される。また、給電点１６は、基準となる内角の近傍であって、Ｙ軸より左側の位置に設けられる。このような構造を有する多周波共振マイクロストリップアンテナ１１は、ＭＳＡ放射素子１３により左旋円偏波方式に対応し、ＳＡ放射素子１５により直線偏波方式に対応することができる。
【００３６】
また、上述の実施の形態では、多周波共振マイクロストリップアンテナ１１は、ＧＰＳおよびＶＩＣＳの各周波数帯に対応する構成を有するが、他の周波数帯に対応するように構成することができる。
【００３７】
また、ＭＳＡ放射素子１３およびＳＡ放射素子１５の形状、寸法（厚さを含む）および材料は変更可能である。また、誘電体基板１２の形状、寸法（厚さを含む）、材料および誘電率も変更可能である。
【００３８】
また、ＳＡ放射素子１５は、ＭＳＡ放射素子１３上のどの場所に形成しても良いが、多周波共振マイクロストリップアンテナとしてそのＶＳＷＲ特性および放射パターン特性が最良となる場所に形成すべきであり、たとえば、図１に示すように、右旋円偏波方式および直線偏波方式に対応する場合は、Ｙ軸に対して給電点１６と同じ右側の上方に形成するのが最適であり、同様に、左旋円偏波方式および直線偏波方式に対応する場合は、図５に示すように、Ｙ軸に対して給電点１６と同じ左側の上方に形成するのが最適である。
【００３９】
また、給電点１６に接続される信号伝送用導体は、同軸ケーブルに限らず、コネクタやフィーダ線でも良い。
【００４０】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、給電点が１つであるため、アンテナが対応する無線機での周波数の切り替えが不要となる。また、各電波の偏波方式と多周波に対応することによって、異なる偏波方式と異なる周波数の複数の無線機は、本発明の多周波共振マイクロストリップアンテナで送受信が可能となり、複数の無線機アンテナの機能が集約し、各種の無線機の統合が可能となり、無線機の小型化が可能となり、無線機のコスト削減に繋がる。また、構造が簡易的なので、生産性があり、配置場所には制限がないので、自由空間や車やオフィス、航空機、船舶等へ自由に設置可能である。また、五辺形アンテナ素子を用いて、右旋円偏波方式および直線偏波方式に対応することができる。
【００４１】
請求項２記載の発明によれば、給電点が１つであるため、アンテナが対応する無線機での周波数の切り替えが不要となる。また、各電波の偏波方式と多周波に対応することによって、異なる偏波方式と異なる周波数の複数の無線機は、本発明の多周波共振マイクロストリップアンテナで送受信が可能となり、複数の無線機アンテナの機能が集約し、各種の無線機の統合が可能となり、無線機の小型化が可能となり、無線機のコスト削減に繋がる。また、構造が簡易的なので、生産性があり、配置場所には制限がないので、自由空間や車やオフィス、航空機、船舶等へ自由に設置可能である。また、五辺形アンテナ素子を用いて、左旋円偏波方式および直線偏波方式に対応することができる。
【００４４】
請求項５記載の発明によれば、ＧＰＳおよびＶＩＣＳの各周波数帯の電波に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による多周波共振マイクロストリップアンテナの実施の形態を示す図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は平面図におけるＸ−Ｘ線断面図である。
【図２】図１におけるＭＳＡ放射素子の形状および寸法を説明する図である。
【図３】図１の多周波共振マイクロストリップアンテナのＶＳＷＲ特性を示す図である。
【図４】図１の多周波共振マイクロストリップアンテナの垂直面放射パターンを示す図であり、（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ、１．５ＧＨｚ帯および２．５ＧＨｚ帯における水平面（Ｘ−Ｚ面）、垂直面（Ｙ−Ｚ面）の放射パターンを示す。
【図５】本発明による多周波共振マイクロストリップアンテナの他の実施例を示す平面図である。
【図６】従来の多周波共振マイクロストリップアンテナの概略斜視図である。
【符号の説明】
１１多周波共振マイクロストリップアンテナ
１２誘電体基板
１３ＭＳＡ（マイクロストリップアンテナ）放射素子（多辺形アンテナ放射素子）
１４グランドプレーン
１５ＳＡ（スロットアンテナ）放射素子
１６給電点
１７給電用同軸ケーブル（信号伝送用導体）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a multi-frequency resonant microstrip antenna.
[0002]
[Prior art]
This type of multi-frequency resonant microstrip antenna is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 5-175721.
[0003]
FIG. 6 is a schematic perspective view of a conventional multi-frequency resonant microstrip antenna disclosed in the above-mentioned publication. In FIG. 6, the multi-frequency resonant microstrip antenna 10 includes a dielectric plate member 2 that is sufficiently thin with respect to the used wavelength; a rectangular radiation conductor plate member 1 mounted on one surface of the dielectric plate member 2; In a microstrip antenna comprising: a ground conductor 3 mounted on the other surface of the dielectric plate member 2; a first feeding point 5 of a predetermined frequency foc excitation located on the center line or diagonal of the radiation conductor plate member 1; A second feeding point 4 located on the radiation conductor plate member 1 where the electric field generated by the predetermined frequency foc excitation is 0, in addition to the predetermined frequency foc excitation using the first feeding point 5 as a feeding point, The second feeding point 4 is excited at a frequency fa different from the predetermined frequency foc with the feeding point as a feeding point.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the multi-frequency resonant microstrip antenna having the above structure has the following problems.
(1) A feed point is required for each resonance frequency, a matching circuit and a cable are required for each feed point, and the feed point needs to be switched. The configuration of the antenna including the matching circuit and the cable becomes complicated and expensive.
(2) It is impossible to mix circularly polarized waves and linearly polarized waves.
[0005]
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-described conventional problems, an object of the present invention is to provide a multi-frequency resonant microstrip antenna that can cope with multiple frequencies and different polarizations, has a single feeding point, has a simple structure, and is inexpensive. .
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 is directed to a dielectric substrate, a pentagonal antenna radiating element mounted on the surface of the dielectric substrate, and mounted on the back surface of the dielectric substrate. and the ground plane, one feeding point provided at a predetermined position of the pentagon antenna radiating element so that the pentagon antenna radiating element to generate circularly polarized waves, formed in the pentagon antenna on the radiation element are, see contains a slot antenna radiating element for generating linearly polarized, the pentagon antenna radiating element, the apex of one interior angle with respect to 2 minutes was and this inner angle tangent of the vertex with the X-axis When viewed in XY coordinates with the line as the Y axis, the angle between the two inner angles adjacent to the inner angle is 90 degrees, and the side facing the inner angle is parallel to the X axis. The slot antenna radiating element is A linear shape parallel to the Y axis is formed on the pentagonal antenna radiating element on the right side of the Y axis, and the feed point is provided in the vicinity of the inner angle and on the right side of the Y axis. The two radiating elements are connected to the one so that the pentagonal antenna radiating element corresponds to a low frequency band, and the slot antenna element corresponds to a higher frequency band than the pentagonal antenna radiating element. The present invention resides in a multi-frequency resonant microstrip antenna characterized by resonating at a feeding point .
[0007]
According to the first aspect of the present invention, a multi-frequency resonant microstrip antenna includes a dielectric substrate, a pentagonal antenna radiating element mounted on the surface of the dielectric substrate, and a ground mounted on the back surface of the dielectric substrate. and plain, and one feeding point provided at a predetermined position of the pentagon antenna radiating element as pentagon antenna radiating element to generate circularly polarized waves are formed in the pentagon antenna on the radiation element, a linearly polarized A pentagonal antenna radiating element with a vertex of one interior angle as a reference, a tangent of the vertex as an X axis, and a line that bisects the interior angle as a Y axis When viewed in XY coordinates, the angle between two inner angles adjacent to the inner angle is 90 degrees, and the side facing the inner angle is formed to be parallel to the X axis. , Pentagram A linear element parallel to the Y axis is formed on the radiation element on the right side of the Y axis, and the feeding point is provided in the vicinity of the inner angle and on the right side of the Y axis. The two radiating elements are resonated at one feeding point so that the radiating element corresponds to a low frequency band and the slot antenna element corresponds to a higher frequency band than the pentagonal antenna radiating element. Therefore, it is not necessary to switch the frequency at the radio device corresponding to the antenna. Also, by responding to the polarization method and multi-frequency of each radio wave, a plurality of radio devices having different polarization methods and different frequencies can be transmitted / received by the multi-frequency resonant microstrip antenna of the present invention. The functions of the antenna are integrated, and various types of wireless devices can be integrated, leading to cost reduction of the wireless devices. In addition, since the structure is simple, there is productivity, and there is no restriction on the arrangement location, so that it can be freely installed in a free space, a car, an office, an aircraft, a ship, or the like. In addition, the pentagonal antenna element can be used to cope with a right-handed circular polarization method and a linear polarization method.
[0008]
In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 2 is directed to a dielectric substrate, a pentagonal antenna radiating element mounted on the surface of the dielectric substrate, and mounted on the back surface of the dielectric substrate. A ground plane, one feeding point provided at a predetermined position of the pentagonal antenna radiating element so that the pentagonal antenna radiating element generates circular polarization, and formed on the pentagonal antenna radiating element The pentagonal antenna radiating element is a line that uses the vertex of one interior angle as a reference, the tangent of this vertex as the X axis, and bisects this interior angle. Is defined as an angle of two inner angles adjacent to the inner angle is 90 degrees and a side facing the inner angle is parallel to the X axis. The slot antenna radiating element is A linear shape parallel to the Y axis is formed on the pentagonal antenna radiating element on the left side of the Y axis, and the feed point is provided in the vicinity of the inner angle and on the left side of the Y axis. The two radiating elements are connected to the one so that the pentagonal antenna radiating element corresponds to a low frequency band, and the slot antenna element corresponds to a higher frequency band than the pentagonal antenna radiating element. The present invention resides in a multi-frequency resonant microstrip antenna characterized by resonating at a feeding point.
[0009]
According to the second aspect of the present invention , the dielectric substrate, the pentagonal antenna radiating element mounted on the surface of the dielectric substrate, the ground plane mounted on the back surface of the dielectric substrate, and the pentagonal antenna radiation. One feed point provided at a predetermined position of the pentagonal antenna radiating element so that the element generates circular polarization, and a slot antenna radiating element that is formed on the pentagonal antenna radiating element and generates linearly polarized wave When the pentagonal antenna radiating element is viewed in XY coordinates with the vertex of one interior angle as a reference, the tangent of this vertex as the X axis, and the line that bisects the interior angle as the Y axis The angle between two inner angles adjacent to the inner angle is 90 degrees, and the side facing the inner angle is formed to be parallel to the X axis. The slot antenna radiating element is a pentagonal antenna radiating element. And to the left of the Y axis It is formed in a straight line parallel to the axis, the feeding point is provided in the vicinity of the inner angle and at the left side of the Y axis, the pentagonal antenna radiating element corresponds to the low frequency band, and the slot antenna element Since the two radiating elements resonate at one feeding point so as to correspond to a higher frequency band than the pentagonal antenna radiating element, since there is one feeding point, the frequency at the radio device corresponding to the antenna No need to switch. Also, by responding to the polarization method and multi-frequency of each radio wave, a plurality of radio devices having different polarization methods and different frequencies can be transmitted / received by the multi-frequency resonant microstrip antenna of the present invention. The functions of the antenna are integrated, and various types of wireless devices can be integrated, leading to cost reduction of the wireless devices. In addition, since the structure is simple, there is productivity, and there is no restriction on the arrangement location, so that it can be freely installed in a free space, a car, an office, an aircraft, a ship, or the like. Further, it is possible to cope with the left-handed circularly polarized wave system and the linearly polarized wave system by using the pentagonal antenna element.
[0014]
In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 5 is characterized in that the pentagonal antenna radiating element corresponds to a GPS frequency band and the slot antenna radiating element corresponds to a VICS frequency band. The multi-frequency resonant microstrip antenna according to claim 1 or 2 is provided.
[0015]
According to the invention described in claim 5, since the pentagonal antenna radiating element corresponds to the GPS frequency band and the slot antenna radiating element corresponds to the VICS frequency band, the radio wave of each frequency band of GPS and VICS is supported. can do.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1A and 1B are diagrams showing an embodiment of a multi-frequency resonant microstrip antenna according to the present invention. FIG. 1A is a perspective view, FIG. 1B is a plan view, and FIG. 1C is a cross-sectional view taken along line XX in the plan view. It is.
[0017]
The structure of the multi-frequency resonant microstrip antenna 11 according to the present invention can be summarized as a microstrip antenna (hereinafter referred to as MSA) radiating element as a polygonal (for example, pentagonal) antenna radiating element on the surface of the dielectric substrate 12. 13 is mounted, a ground plane 14 is mounted on the back surface, a slot antenna (hereinafter referred to as SA) radiating element 15 is formed on a part of the MSA radiating element 13, and a feeding point 16 is provided at a predetermined position of the MSA radiating element 13. It is a thing. In this multi-frequency resonant microstrip antenna 11, the MSA radiation element 13 corresponds to a low frequency band as a circularly polarized radiation element, and the SA radiation element 15 has a higher frequency than the MSA radiation element 13 as a linearly polarized radiation element. Corresponding to the band, these two radiating elements are resonated at one feeding point 16.
[0018]
Next, the multifrequency resonant microstrip antenna 11 shown in FIG. 1 will be described in detail. In the multi-frequency resonant microstrip antenna 11, the MSA radiating element 13 corresponds to, for example, a GPS (Global Positioning System) frequency band (1.5 GHz band, right-handed circular polarization method), and the SA radiating element 15 is, for example, VICS. It corresponds to the frequency band (2.5 GHz band, linear polarization system) of (road traffic information communication system).
[0019]
The dielectric substrate 12 is made of a dielectric material such as Teflon (registered trademark), and is formed in a square plate shape. The MSA radiating element 13 is made of, for example, copper foil and is formed in a pentagon shape smaller than the dielectric substrate 12, and the ground plane 14 is made of, for example, copper foil and has the same size as the dielectric substrate 12.
[0020]
As shown in FIG. 2, the pentagon of the MSA radiating element 13 is an XY with the vertex of one interior angle as a reference, the tangent of this vertex as the X axis, and the line that bisects the interior angle as the Y axis. When viewed in terms of coordinates, the angle between two inner angles adjacent to the inner angle is 90 degrees, and the side facing the inner angle is formed to be parallel to the X axis. Therefore, the MSA radiating element 13 has a symmetrical shape with respect to the Y axis.
[0021]
As shown in FIG. 2, the SA radiating element 15 is formed in a straight line parallel to the Y axis at a position on the MSA radiating element 13 and on the right side of the Y axis.
[0022]
Further, as shown in FIG. 2, the feeding point 16 is provided in the vicinity of the above-mentioned inner angle and on the right side of the Y axis, and as shown in FIG. 1, a feeding coaxial cable as a signal transmission conductor. Power is supplied from 17.
[0023]
Examples of data such as dimensions of the multi-frequency resonant microstrip antenna 11 having such a structure are as follows.
[0024]
That is, the dielectric substrate 12 has H (thickness) = 3.1 mm, ε (relative permittivity) = 2.5, and tan δ (dielectric loss) = 0.0025.
[0025]
As shown in FIG. 2, the MSA radiating element has a (the interval between the vertex of the inner angle serving as the reference point of the XY coordinate and the side facing the inner angle) = 63.8 mm, b (the reference point of the XY coordinate). Between the vertices of two interior angles adjacent to the interior angle) = 67.2 mm, c (interval between the vertex of the interior angle adjacent to the interior angle serving as the reference point of the XY coordinates) and 12.1 mm , Α (inner angle serving as a reference point of the XY coordinates) = 90 °.
[0026]
As shown in FIG. 2, the SA radiating element 15 has d (slot length) = 38.3 mm, e (slot width) = 0.76 mm, f (distance from the Y axis) = 12 mm, g (X Distance from the axis) = 23.8 mm.
[0027]
As shown in FIG. 2, the feeding point 16 has h (distance from the X axis) = 2.5 mm and i (distance from the Y axis) = 4 mm.
[0028]
The resonance frequency of the right-handed circular polarization method by the MSA radiating element 13 is determined by the dimensions a, b, and c, the data on the dielectric substrate 12, and the position of the feeding point 16. The resonance frequency of the linearly polarized wave system by the SA radiating element 15 is determined by the size and position of the slot. Therefore, the resonance frequency of the linearly polarized wave system is changed by changing the slot installation position (left and right, up and down).
[0029]
FIG. 3 shows the VSWR characteristics of the multi-frequency resonant microstrip antenna 11 shown in FIG. 1. Good characteristics with peaks in the vicinity of 1.5 GHz and 2.5 GHz are obtained.
[0030]
4 is a diagram showing a vertical plane radiation pattern of the multi-frequency resonant microstrip antenna 11 shown in FIG. 1, and (A) and (B) are horizontal planes in the 1.5 GHz band and the 2.5 GHz band, respectively. The radiation pattern of (XZ plane) and vertical plane (YZ plane) is shown.
[0031]
As can be seen from FIGS. 3 and 4, the multi-frequency resonant microstrip antenna 11 of FIG. 1 can obtain good antenna characteristics corresponding to each frequency band of GPS and VICS.
[0032]
As described above, since the multi-frequency resonant microstrip antenna of the present invention has one feeding point, it is not necessary to switch the frequency in the radio device corresponding to the antenna. Also, by responding to the polarization method and multi-frequency of each radio wave, a plurality of radio devices having different polarization methods and different frequencies can be transmitted / received by the multi-frequency resonant microstrip antenna of the present invention. The functions of the antenna are integrated, and various types of wireless devices can be integrated. The wireless device can be miniaturized, leading to cost reduction of the wireless device. In addition, since the structure is simple, there is productivity, and there is no restriction on the arrangement location, so that it can be freely installed in a free space, a car, an office, an aircraft, a ship, or the like.
[0033]
As described above, the embodiment of the present invention has been described. However, the present invention is not limited to this, and various modifications and applications are possible.
[0034]
For example, in the above-described embodiment, the multi-frequency resonant microstrip antenna 11 is compatible with right-handed circularly-polarized and linearly-polarized radio waves, but is not limited to this. It can be modified to accommodate other polarization systems.
[0035]
For example, FIG. 5 is a plan view showing another embodiment of the multi-frequency resonant microstrip antenna of the present invention. FIG. 5 is characterized in that the SA radiating element 15 and the feeding point 16 in the multi-frequency resonant microstrip antenna 11 shown in FIGS. 1 and 2 are arranged on the left side of the Y axis. This is the same as shown in FIG. That is, the SA radiating element 15 is formed in a straight line parallel to the Y axis at a position on the MSA radiating element 13 and on the left side of the Y axis. Further, the feeding point 16 is provided in the vicinity of the reference inner angle and on the left side of the Y axis. The multi-frequency resonant microstrip antenna 11 having such a structure can correspond to the left-handed circularly polarized wave system by the MSA radiating element 13 and can correspond to the linearly polarized wave system by the SA radiating element 15.
[0036]
In the above-described embodiment, the multi-frequency resonant microstrip antenna 11 has a configuration corresponding to each frequency band of GPS and VICS, but can be configured to correspond to other frequency bands.
[0037]
Further, the shapes, dimensions (including thickness), and materials of the MSA radiation element 13 and the SA radiation element 15 can be changed. In addition, the shape, dimensions (including thickness), material, and dielectric constant of the dielectric substrate 12 can be changed.
[0038]
The SA radiating element 15 may be formed at any location on the MSA radiating element 13, but should be formed at a location where the VSWR characteristic and the radiation pattern characteristic are the best as a multi-frequency resonant microstrip antenna. For example, as shown in FIG. 1, when the right-handed circularly polarized wave method and the linearly polarized wave method are supported, it is optimal to form the upper right side of the feed point 16 with respect to the Y axis. In the case of corresponding to the left-handed circular polarization method and the linear polarization method, as shown in FIG. 5, it is optimal to form it on the same left side as the feeding point 16 with respect to the Y axis.
[0039]
Further, the signal transmission conductor connected to the feeding point 16 is not limited to the coaxial cable but may be a connector or a feeder line.
[0040]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, since there is one feeding point, it is not necessary to switch the frequency at the radio device corresponding to the antenna. Also, by responding to the polarization method and multi-frequency of each radio wave, a plurality of radio devices having different polarization methods and different frequencies can be transmitted / received by the multi-frequency resonant microstrip antenna of the present invention. The functions of the antenna are integrated, and various types of wireless devices can be integrated. The wireless device can be miniaturized, leading to cost reduction of the wireless device. In addition, since the structure is simple, there is productivity, and there is no restriction on the arrangement location, so that it can be freely installed in a free space, a car, an office, an aircraft, a ship, or the like. In addition, the pentagonal antenna element can be used to cope with a right-handed circular polarization method and a linear polarization method.
[0041]
According to the second aspect of the present invention, since there is one feeding point , it is not necessary to switch the frequency at the radio device corresponding to the antenna. Also, by responding to the polarization method and multi-frequency of each radio wave, a plurality of radio devices having different polarization methods and different frequencies can be transmitted / received by the multi-frequency resonant microstrip antenna of the present invention. The functions of the antenna are integrated, and various types of wireless devices can be integrated. The wireless device can be miniaturized, leading to cost reduction of the wireless device. Further, since the structure is simple, there is productivity, and there is no restriction on the arrangement place, so that it can be freely installed in a free space, a car, an office, an aircraft, a ship, or the like. Further, it is possible to cope with the left-handed circularly polarized wave system and the linearly polarized wave system by using the pentagonal antenna element.
[0044]
According to the fifth aspect of the present invention, it is possible to cope with radio waves in each frequency band of GPS and VICS.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B are diagrams showing an embodiment of a multi-frequency resonant microstrip antenna according to the present invention, where FIG. 1A is a perspective view, FIG. 1B is a plan view, and FIG. 1C is a cross-sectional view taken along line XX in the plan view; It is.
FIG. 2 is a diagram illustrating the shape and dimensions of the MSA radiating element in FIG.
3 is a diagram showing VSWR characteristics of the multi-frequency resonant microstrip antenna of FIG. 1. FIG.
FIGS. 4A and 4B are diagrams showing vertical plane radiation patterns of the multi-frequency resonant microstrip antenna of FIG. 1, and FIGS. 4A and 4B are horizontal planes (XZ) in 1.5 GHz band and 2.5 GHz band, respectively. Plane) and a vertical pattern (YZ plane).
FIG. 5 is a plan view showing another embodiment of the multi-frequency resonant microstrip antenna according to the present invention.
FIG. 6 is a schematic perspective view of a conventional multi-frequency resonant microstrip antenna.
[Explanation of symbols]
11 Multifrequency Resonant Microstrip Antenna 12 Dielectric Substrate 13 MSA (Microstrip Antenna) Radiating Element (Polygonal Antenna Radiating Element)
14 Ground plane 15 SA (slot antenna) radiation element 16 Feed point 17 Feed coaxial cable (signal transmission conductor)

Claims

A dielectric substrate;
A pentagonal antenna radiating element mounted on the surface of the dielectric substrate;
A ground plane mounted on the back surface of the dielectric substrate;
One feeding point provided at a predetermined position of the pentagon antenna radiating element so that the pentagon antenna radiating element to generate circularly polarized waves,
Formed in the pentagon antenna on the radiation element, and a slot antenna radiating element for generating linearly polarized seen including,
When the pentagonal antenna radiating element is viewed in XY coordinates with the vertex of one interior angle as a reference, the tangent of this vertex as the X axis, and the line that bisects the interior angle as the Y axis, The angle between two internal angles adjacent to each other is 90 degrees, and the side facing the internal angle is formed to be parallel to the X axis,
The slot antenna radiating element is formed in a straight line parallel to the Y axis at a position on the pentagonal antenna radiating element on the right side of the Y axis,
The feeding point is provided in the vicinity of the inner angle and on the right side of the Y axis.
The two radiating elements are connected to the one feeding point so that the pentagonal antenna radiating element corresponds to a low frequency band and the slot antenna element corresponds to a higher frequency band than the pentagonal antenna radiating element. A multi-frequency resonant microstrip antenna characterized by resonating with

A dielectric substrate;
A pentagonal antenna radiating element mounted on the surface of the dielectric substrate;
A ground plane mounted on the back surface of the dielectric substrate;
One feeding point provided at a predetermined position of the pentagonal antenna radiating element so that the pentagonal antenna radiating element generates circular polarization;
A slot antenna radiating element that is formed on the pentagonal antenna radiating element and generates linearly polarized waves;
When the pentagonal antenna radiating element is viewed in XY coordinates with the vertex of one interior angle as a reference, the tangent of this vertex as the X axis, and the line that bisects the interior angle as the Y axis, The angle between two internal angles adjacent to each other is 90 degrees, and the side opposite to the internal angle is formed to be parallel to the X axis,
The slot antenna radiating element is formed in a straight line parallel to the Y axis at a position on the pentagonal antenna radiating element on the left side of the Y axis,
The feeding point is provided in the vicinity of the inner angle and on the left side of the Y axis.
The two radiating elements are connected to the one feeding point so that the pentagonal antenna radiating element corresponds to a low frequency band and the slot antenna element corresponds to a higher frequency band than the pentagonal antenna radiating element. Resonate with
A multi-frequency resonant microstrip antenna.

The pentagonal antenna radiating element corresponds to the GPS frequency band, and the slot antenna radiating element corresponds to the VICS frequency band.
The multi-frequency resonant microstrip antenna according to claim 1 or 2.