JP4229418B2 - Circularly polarized patch antenna - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体通信、ローカル・エリア・ネットワーク、ITS、ETC、GPS等に使用する円偏波のパッチアンテナに関する。
【0002】
【従来の技術】
図8は、従来の円偏波パッチアンテナPA11を示す斜視図である。
【0003】
従来の円偏波パッチアンテナPA11は、誘電体ベース基板1と、その表面(おもて面)に構成されているパッチ素子2と、その裏面に設けられているGND導体3と、給電導体4と、その側面に構成されている給電端子5とによって構成されている。
【0004】
従来の円偏波パッチアンテナPA11において、パッチ素子2と給電端子5とは、ギャップを介して容量的に結合され、また、給電端子5と給電端子5とは導通している。
【0005】
また、パッチ素子2は、全体的には矩形型であり、その互いに対向する2つのコーナーのエッジが面取りされている。このように構成されたパッチアンテナPA11は、面取り量を調整することによって、円偏波を励振することが可能であり、また、給電端子5を側面に構成することが可能であるので、面実装が可能である。
【0006】
図9は、従来の円偏波パッチアンテナPA12を示す斜視図である。
【0007】
従来の円偏波パッチアンテナPA12は、誘電体ベース基板1と、その表面(おもて面)に構成されているパッチ素子2aと、パッチ素子2aに対向する裏面に配されているGND導体3と、給電ピンP1、P2と、給電用ハイブリッド回路61と、終端抵抗613とによって構成されている。
【0008】
ここで、矩形型パッチ素子2aと給電ピンP1、P2とは導通され、給電ピンP1、P2のそれぞれは、矩形型パッチ素子2aにおける互いに直交する2つの中心線上に構成され、給電ピンP1、P2のそれぞれは、入力インピーダンスが整合するような位置に配置されている。
【0009】
また、ハイブリッド回路61は、ストリップライン611、612によって構成され、IN端子から入力された電波は、給電ピンP1、P2に、互いに90度位相がずれて到達する。これによって、2給電方式の円偏波励振が可能になる。このように、2給電方式にすることによって、広帯域化が可能になる。
【0010】
図10は、従来の円偏波パッチアンテナPA13を示す斜視図である。
【0011】
従来の円偏波パッチアンテナPA13は、誘電体ベース基板1と、その表面(おもて面)に構成されているパッチ素子2bと、パッチ素子2bに対向する裏面に配されているGND導体3と、給電用ストリップラインSLa、SLbと、給電端子5a、5bとによって構成されている。
【0012】
従来の円偏波パッチアンテナPA13は、パッチアンテナPA12の給電方法をストリップラインにしたものであり、基本的な構成方法は、パッチアンテナPA12と同じである。上記のようにストリップライン方式にすることによって、面実装が可能になる。
【0013】
また、特開平7−7321号公報には、ハイブリッド回路を内蔵したアンテナが示されている。この従来例では、2つの放射導体が直交するように配置され、それぞれに、ハイブリッド回路を介して、給電するものである。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の円偏波パッチアンテナPA11は、軸比の周波数帯域が狭く、広帯域を必要とする用途には、使用できないという問題がある。
【0015】
上記従来の円偏波パッチアンテナPA12は、ピン給電方式であるので、面実装ができず、実装コストが高いという問題があり、また、インピーダンス調整が困難であるという問題がある。
【0016】
上記従来の円偏波パッチアンテナPA13は、給電用ストリップラインSLa、SLbの長さがある程度必要になるので、小型化できないという問題がある。
【0017】
また、特開平7−7321号公報に開示されている従来例では、2素子を90度に配置する必要があり、面積が大きいという問題がある。
【0018】
本発明は、軸比の周波数帯域が広く、面実装が可能であり、実装コストが低く、インピーダンス調整が容易であり、しかも小型である円偏波パッチアンテナを提供することを目的とするものである。
【0019】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ベース基板の表面にパッチ素子が構成され、ベース基板の裏面にGND導体が構成され、パッチ素子における互いに直交する2つの中心線のそれぞれとパッチ素子の縁との交点で、2つの給電導体がパッチ素子と容量結合または共振結合され、上記2つの給電導体に給電する2つの給電端子が、ベース基板の側面に構成されている円偏波パッチアンテナである。
【0020】
【発明の実施の形態および実施例】
図1は、本発明の第1の実施例である円偏波パッチアンテナPA1を示す斜視図である。
【0021】
円偏波パッチアンテナPA1は、セラミック、樹脂、セラミックと樹脂のコンポジット材料のうちで少なくとも1つによって構成されている誘電体または磁性体のベース基板11と、ベース基板11の表面(おもて面)11S1に構成されている矩形のパッチ素子21と、ベース基板11の裏面11S2に構成されているGND導体31と、給電導体41a、41bと、給電端子51a、51bとによって構成されている。
【0022】
GND導体31は、パッチ素子21の励振用GND導体である。
【0023】
給電導体41a、41bは、ベース基板11の表面11S1上で、パッチ素子21上の互いに直交する中心線21La、21Lbのそれぞれと、パッチ素子21の縁との交点21Pa、21Pbにおいて、パッチ素子21と容量的に結合されている。
【0024】
給電端子51a、51bは、給電導体41a、41bに給電するためにベース基板11の側面11S3に構成されている。
【0025】
ベース基板11の表面(おもて面)11S1は、ベース基板における第1の面の例であり、裏面11S2は、ベース基板における第1の面と対向する第2の面の例であり、側面11S3は、上記ベース基板における上記第1、2の面とは異なる面の例である。
【0026】
パッチ素子21は、上記ベース基板の1つの面である第1の面に構成されているパッチ素子の例である。GND導体31は、上記第2の面に構成されているパッチ素子の励振用GND導体の例である。
【0027】
また、中心線21La、21Lbは、上記ベース基板の上記第1の面で、上記パッチ素子の中心点21Pcを通過し互いに直交する中心線の例である。給電導体41a、41bは、上記2つの中心線と、上記パッチ素子の縁との交点で、容量結合または共振結合されている2つの給電導体の例である。
【0028】
給電端子51a、51bは、上記2つの給電導体に給電するために、上記ベース基板における上記第1、2の面とは異なる面である第3の面に構成されている2つの給電端子の例である。
【0029】
図2は、円偏波パッチアンテナPA1にハイブリッド回路61を接続した状態を示す図である。
【0030】
円偏波パッチアンテナPA1における2つの給電端子51a、51bに、ハイブリッド回路61が接続されている。
【0031】
ハイブリッド回路61は、λ/4の長さを具備するストリップライン611、612によって構成され、終端抵抗613が接続されている。
【0032】
このようにすることによって、IN端子から入力された信号は、給電端子51a、51bに分配され、この場合、上記入力信号の位相が90度ずれた状態で、給電端子51aと51bとに到達する。このように、互いに独立に励振された信号は、パッチ素子21上で、直交する共振状態になり、これによって、円偏波パッチアンテナPA1は、軸比の周波数特性が非常に広帯域である円偏波を励振する。
【0033】
図3は、本発明の第2の実施例である円偏波パッチアンテナPA2を示す展開図である。
【0034】
円偏波パッチアンテナPA2は、円偏波パッチアンテナPA1と、ベース基板11aと、ハイブリッド回路62とによって構成されている。ベース基板11aは、ベース基板11と同様の基板である。
【0035】
図3に示す円偏波パッチアンテナPA1は、図1に示す円偏波パッチアンテナPA1と同じものであるが、説明の都合上、GND導体31が削除されたものであるとし、この削除されたGND導体31の代わり、GND導体31と同様のGND導体32が、ベース基板11aに設けられている。
【0036】
GND導体32には、2つのくり抜き部が設けられ、これらのくり抜き部に、GND導体32と絶縁された状態で、給電用ランド511a、511bが設けられている。
【0037】
ハイブリッド回路62は、ベース基板11aの裏面に構成され、これと同一面内に、終端抵抗623が設けられている。ハイブリッド回路62は、λ/4の長さを具備するストリップライン621、622によって構成されている。
【0038】
また、給電端子51a、51bの図3中、下部が、それぞれ、給電用ランド511a、511bに接続され、スルーホールを介して、ハイブリッド回路622接続されている。
【0039】
このように、ハイブリッド回路62が、円偏波パッチアンテナPA2のベース基板に一体的に収容されているので、全体の形状を小型にすることができる。
【0040】
図4は、本発明の第3の実施例である円偏波パッチアンテナPA3を示す斜視図である。
【0041】
円偏波パッチアンテナPA3は、円偏波パッチアンテナPA1において、その側面に設けられている給電端子51a、51bの代わりに、スルーホールを利用した給電端子53a、53bを設けたものである。
【0042】
円偏波パッチアンテナPA3を複数個同時に製造する場合、ベース基板13の複数個分の大きさのベース基板を分割することによって、複数のベース基板13を製造し、このときに、ベース基板13の側面13S3に、スルーホールの半分が位置するように、スルーホールの位置を設定する。そして、ベース基板13を分割すると、上記スルーホールが約半分に切断され、これによって、凹部Ca、Cbが形成され、この凹部Ca、Cbにそれぞれ、給電端子53a、53bが形成される。
【0043】
なお、ベース基板13、表面(おもて面)13S1、裏面13S2、側面13S3,パッチ素子23、中心点23Pc、中心線23La、23Lb、交点23Pa、23Pb、GND導体33、給電導体43a、43b、給電端子53a、53bは、それぞれ、円偏波パッチアンテナPA1のベース基板11、表面(おもて面)11S1、裏面11S2、側面11S3,パッチ素子21、中心点21Pc、中心線21La、21Lb、交点21Pa、21Pb、GND導体31、給電導体41a、41b、給電端子51a、51bに対応するものである。
【0044】
図5は、本発明の第4の実施例である円偏波パッチアンテナPA4を示す斜透視図である。
【0045】
図6は、円偏波パッチアンテナPA4を示す展開図である。
【0046】
円偏波パッチアンテナPA4は、円偏波パッチアンテナPA1のベース基板11と同様のベース基板14、141、142、143の内部に、ハイブリッド回路64を設けた実施例であり、ハイブリッド回路64は、ストリップラインで構成されている。つまり、ハイブリッド回路64は、パッチ素子の励振用GND導体34と、第2のGND導体341との間に、ストリップラインとして構成されている回路である。
【0047】
円偏波パッチアンテナPA4は、ベース基板14、141、142、143と、ベース基板14の図6中、上面に構成されている矩形のパッチ素子21と、ベース基板141の図6中、上面に構成されているパッチ素子励振用GND導体34と、ベース基板143の図6中、上面に構成されているGND導体341と、給電導体43a、43bと、給電端子53a、53bと、ハイブリッド回路64とによって構成されている。
【0048】
給電導体43a、43bは、ベース基板14の上面上で、パッチ素子21上の互いに直交する2つの中心線のそれぞれと、パッチ素子21の縁との交点において、パッチ素子21と容量的に結合されている。
【0049】
給電端子53a、53bは、給電導体43a、43bに給電するためにベース基板14、141、142、143の側面に構成されている。
【0050】
また、4つのコーナー部のそれぞれには、1/4スルーホール(スルーホールをダイシング等によって1/4に割ったもの)33cが設けられ、この1/4スルーホールは、GND導体34と341とを接続するためのものである。
【0051】
ハイブリッド回路64は、ベース基板142の図6中、上面に設けられ、λ/4の長さを具備するストリップライン641、642によって構成されている。
【0052】
円偏波パッチアンテナPA4を製造する場合、ベース基板143、142、141、14の順で積層し、プレス等によって一体化することによって、図5に示すハイブリッド回路内蔵型の円偏波パッチアンテナPA4が形成される。
【0053】
図7は、従来例である円偏波パッチアンテナPA11と、上記実施例である円偏波パッチアンテナPA1、PA2との周波数特性を示す図である。
【0054】
図7(1)は、反射特性であるVSWRの周波数特性を示す図である。図7(1)において、二点鎖線で示す特性8aは、従来の円偏波パッチアンテナPA11のVSWR特性である。一点鎖線で示す特性81は、実施例の円偏波パッチアンテナPA1のVSWR特性である。破線で示す特性82は、ハイブリッド回路62がベース基板に内蔵されている円偏波パッチアンテナPA2のVSWR特性である反射特性である。
【0055】
アンテナを接続した状態でハイブリッド回路の入力部から反射特性を見ると、破線の特性82になるので、ハイブリッド一体型の円偏波パッチアンテナPA2では、破線の特性82に示すように非常に広帯域の反射特性となるが、放射損失に対する反射特性は、一点鎖線の特性81と同等である。
【0056】
図7(2)は、軸比の周波数特性を示す図である。図7(2)において、二点鎖線で示す特性9aは、従来の円偏波パッチアンテナPA11の軸比特性である。破線で示す特性92は、ハイブリッド回路62がベース基板に内蔵されている円偏波パッチアンテナPA2の軸比特性である。
【0057】
これらのように、2給電の容量結合で構成した上記実施例の円偏波パッチアンテナは、広帯域化が可能である。
【0058】
また、上記実施例は、インピーダンスの調整、パターン調整が容易である。
【0059】
さらに、パッチ素子21、GND導体31、32、34、341、給電端子51a、51b、53a、53b、ストリップライン61、64等の導体は、金、銀、銅、パラジウム、白金、銀パラジウム、銀白金、アルミニウム等の導体を、印刷、めっき、蒸着、スパッタ、エッチング等によって構成したものである。
【0060】
GND導体31、32、34は、第1の面と対向するベース基板における第2の面に構成されているパッチ素子の励振用GND導体の例であり、また、上記第1の面と対向し、ベース基板内に存在する面にパッチ素子の励振用GND導体を構成するようにしてもよい。
【0061】
給電導体41a、41b、43a、43bは、パッチ素子の中心点を通過しパッチ素子上で互いに直交する2つの中心線のそれぞれと、パッチ素子の縁との交点で容量結合または共振結合されている2つの給電導体の例であり、また、給電導体41a、41bを、ベース基板の側面に設けるようにしてもよい。
【0062】
また、上記各実施例は、移動体通信、ローカル・エリア・ネットワーク、ITS(Intelligent Transport System)、ETC(Electronic Toll Collection System)、GPS等に使用することができる円偏波のパッチアンテナである。
【0063】
【発明の効果】
本発明の円偏波パッチアンテナは、軸比の周波数帯域が広く、面実装が可能であり、実装コストが低く、インピーダンス調整が容易であり、小型であるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例である円偏波パッチアンテナPA1の斜視図である。
【図2】円偏波パッチアンテナPA1にハイブリッド回路61を接続した状態を示す図である。
【図3】本発明の第2の実施例である円偏波パッチアンテナPA2の展開図である。
【図4】本発明の第3の実施例である円偏波パッチアンテナPA3の斜視図である。
【図5】本発明の第4の実施例である円偏波パッチアンテナPA4の斜透視図である。
【図6】円偏波パッチアンテナPA4を示す展開図である。
【図7】従来例である円偏波パッチアンテナPA11と、上記実施例である円偏波パッチアンテナPA1、PA2との周波数特性を示す図である。
【図8】従来の円偏波パッチアンテナPA11を示す斜視図である。
【図9】従来の円偏波パッチアンテナPA12を示す斜視図である。
【図10】従来の円偏波パッチアンテナPA13を示す斜視図である。
【符号の説明】
PA1、PA2、PA3、PA4…円偏波パッチアンテナ、
11、11a、13、14、141、142、143…ベース基板、
11S1…ベース基板の表面(おもて面)、
11S2…ベース基板の裏面、
11S3…ベース基板の側面、
21…パッチ素子、
21Pc…中心、
21Pa、21Pb…交点、
21La、21Lb…中心線、
31、32、34…パッチ素子の励振用GND導体、
341…GND導体、
41a、41b、43a、43b…給電導体、
51a、51b、53a、53b…給電端子、
61、64…ハイブリッド回路、
611,612,641,642…ストリップライン。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a circularly polarized patch antenna used for mobile communication, local area network, ITS, ETC, GPS and the like.
[0002]
[Prior art]
FIG. 8 is a perspective view showing a conventional circularly polarized patch antenna PA11.
[0003]
A conventional circularly polarized patch antenna PA11 includes a dielectric base substrate 1, a patch element 2 formed on the front surface (front surface), a GND conductor 3 provided on the back surface, and a feed conductor 4. And a power supply terminal 5 formed on the side surface thereof.
[0004]
In the conventional circularly polarized patch antenna PA11, the patch element 2 and the feed terminal 5 are capacitively coupled through a gap, and the feed terminal 5 and the feed terminal 5 are electrically connected.
[0005]
The patch element 2 has a rectangular shape as a whole, and two corner edges facing each other are chamfered. The patch antenna PA11 configured as described above can excite circularly polarized waves by adjusting the chamfering amount, and the power supply terminal 5 can be configured on the side surface. Is possible.
[0006]
FIG. 9 is a perspective view showing a conventional circularly polarized patch antenna PA12.
[0007]
A conventional circularly polarized patch antenna PA12 includes a dielectric base substrate 1, a patch element 2a formed on the front surface (front surface), and a GND conductor 3 disposed on the back surface facing the patch element 2a. And power supply pins P1 and P2, a power supply hybrid circuit 61, and a termination resistor 613.
[0008]
Here, the rectangular patch element 2a is electrically connected to the power supply pins P1 and P2, and each of the power supply pins P1 and P2 is configured on two center lines orthogonal to each other in the rectangular patch element 2a, and the power supply pins P1 and P2 Are arranged at positions where input impedances match.
[0009]
The hybrid circuit 61 includes strip lines 611 and 612, and radio waves input from the IN terminal reach the power supply pins P1 and P2 with a phase difference of 90 degrees from each other. As a result, it is possible to perform two-feed type circularly polarized wave excitation. In this way, by using the two-feeding method, it is possible to increase the bandwidth.
[0010]
FIG. 10 is a perspective view showing a conventional circularly polarized patch antenna PA13.
[0011]
A conventional circularly polarized patch antenna PA13 includes a dielectric base substrate 1, a patch element 2b formed on the surface (front surface) thereof, and a GND conductor 3 disposed on the back surface facing the patch element 2b. And power supply strip lines SLa and SLb and power supply terminals 5a and 5b.
[0012]
The conventional circularly polarized patch antenna PA13 uses a strip line as the feeding method of the patch antenna PA12, and the basic configuration method is the same as that of the patch antenna PA12. By adopting the stripline method as described above, surface mounting becomes possible.
[0013]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-7321 discloses an antenna incorporating a hybrid circuit. In this conventional example, two radiating conductors are arranged so as to be orthogonal to each other, and power is supplied to each via a hybrid circuit.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional circularly polarized patch antenna PA11 has a problem that the frequency band of the axial ratio is narrow and cannot be used for applications that require a wide band.
[0015]
The conventional circularly polarized patch antenna PA12 has a problem that it cannot be surface-mounted because it is a pin-fed system, has a high mounting cost, and it is difficult to adjust impedance.
[0016]
The conventional circularly polarized patch antenna PA13 has a problem that it cannot be miniaturized because the lengths of the feeding strip lines SLa and SLb are required to some extent.
[0017]
Further, in the conventional example disclosed in JP-A-7-7321, it is necessary to arrange two elements at 90 degrees, and there is a problem that the area is large.
[0018]
An object of the present invention is to provide a circularly polarized patch antenna having a wide axial ratio frequency band, capable of surface mounting, low mounting cost, easy impedance adjustment, and small size. is there.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, a patch element is formed on the surface of the base substrate, a GND conductor is formed on the back surface of the base substrate, and two intersections between two center lines orthogonal to each other and the edge of the patch element A circularly polarized patch antenna in which a power supply conductor is capacitively coupled or resonantly coupled to a patch element and two power supply terminals that supply power to the two power supply conductors are formed on the side surface of the base substrate.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a perspective view showing a circularly polarized patch antenna PA1 according to the first embodiment of the present invention.
[0021]
The circularly polarized patch antenna PA1 includes a dielectric or magnetic base substrate 11 made of at least one of ceramic, resin, and a composite material of ceramic and resin, and a surface (front surface) of the base substrate 11. ) The rectangular patch element 21 configured in 11S1, the GND conductor 31 configured on the back surface 11S2 of the base substrate 11, the power supply conductors 41a and 41b, and the power supply terminals 51a and 51b.
[0022]
The GND conductor 31 is an excitation GND conductor for the patch element 21.
[0023]
The power supply conductors 41a and 41b are formed on the surface 11S1 of the base substrate 11 at the intersections 21Pa and 21Pb between the center lines 21La and 21Lb orthogonal to each other on the patch element 21 and the edge of the patch element 21, respectively. Capacitively coupled.
[0024]
The power supply terminals 51a and 51b are configured on the side surface 11S3 of the base substrate 11 to supply power to the power supply conductors 41a and 41b.
[0025]
The surface (front surface) 11S1 of the base substrate 11 is an example of a first surface of the base substrate, and the back surface 11S2 is an example of a second surface facing the first surface of the base substrate. 11S3 is an example of a surface different from the first and second surfaces of the base substrate.
[0026]
The patch element 21 is an example of a patch element configured on a first surface that is one surface of the base substrate. The GND conductor 31 is an example of the excitation GND conductor of the patch element formed on the second surface.
[0027]
Center lines 21La and 21Lb are examples of center lines that pass through the center point 21Pc of the patch element and are orthogonal to each other on the first surface of the base substrate. The feed conductors 41a and 41b are examples of two feed conductors that are capacitively coupled or resonantly coupled at the intersection of the two center lines and the edge of the patch element.
[0028]
The power supply terminals 51a and 51b are examples of two power supply terminals configured on a third surface that is different from the first and second surfaces of the base substrate in order to supply power to the two power supply conductors. It is.
[0029]
FIG. 2 is a diagram showing a state in which the hybrid circuit 61 is connected to the circularly polarized patch antenna PA1.
[0030]
A hybrid circuit 61 is connected to the two power supply terminals 51a and 51b in the circularly polarized patch antenna PA1.
[0031]
The hybrid circuit 61 includes strip lines 611 and 612 having a length of λ / 4, and a termination resistor 613 is connected thereto.
[0032]
By doing so, the signal input from the IN terminal is distributed to the power supply terminals 51a and 51b. In this case, the input signal reaches the power supply terminals 51a and 51b with the phase of the input signal shifted by 90 degrees. . As described above, the signals excited independently from each other are in an orthogonal resonance state on the patch element 21, and thus the circularly polarized patch antenna PA1 has a circular polarization whose frequency characteristic of the axial ratio is very wide. Exciting waves.
[0033]
FIG. 3 is a development view showing a circularly polarized patch antenna PA2 according to the second embodiment of the present invention.
[0034]
The circularly polarized patch antenna PA2 includes a circularly polarized patch antenna PA1, a base substrate 11a, and a hybrid circuit 62. The base substrate 11 a is the same substrate as the base substrate 11.
[0035]
The circularly polarized patch antenna PA1 shown in FIG. 3 is the same as the circularly polarized patch antenna PA1 shown in FIG. 1. However, for convenience of explanation, it is assumed that the GND conductor 31 is deleted. Instead of the GND conductor 31, a GND conductor 32 similar to the GND conductor 31 is provided on the base substrate 11a.
[0036]
The GND conductor 32 is provided with two cut-out portions, and power supply lands 511a and 511b are provided in the cut-out portions so as to be insulated from the GND conductor 32.
[0037]
The hybrid circuit 62 is configured on the back surface of the base substrate 11a, and a termination resistor 623 is provided in the same plane. The hybrid circuit 62 is constituted by strip lines 621 and 622 having a length of λ / 4.
[0038]
Further, the lower portions of the power supply terminals 51a and 51b in FIG. 3 are connected to power supply lands 511a and 511b, respectively, and are connected to the hybrid circuit 622 through through holes.
[0039]
Thus, since the hybrid circuit 62 is integrally accommodated in the base substrate of the circularly polarized patch antenna PA2, the overall shape can be reduced in size.
[0040]
FIG. 4 is a perspective view showing a circularly polarized patch antenna PA3 according to the third embodiment of the present invention.
[0041]
The circularly polarized patch antenna PA3 is obtained by providing feed terminals 53a and 53b using through holes in place of the feed terminals 51a and 51b provided on the side surface of the circularly polarized patch antenna PA1.
[0042]
When a plurality of circularly polarized patch antennas PA3 are manufactured at the same time, a plurality of base substrates 13 are manufactured by dividing a base substrate having a size corresponding to a plurality of the base substrates 13. The position of the through hole is set so that half of the through hole is located on the side surface 13S3. Then, when the base substrate 13 is divided, the through hole is cut in about half, thereby forming recesses Ca and Cb, and feeding terminals 53a and 53b are formed in the recesses Ca and Cb, respectively.
[0043]
The base substrate 13, the front surface (front surface) 13S1, the back surface 13S2, the side surface 13S3, the patch element 23, the center point 23Pc, the center lines 23La and 23Lb, the intersection points 23Pa and 23Pb, the GND conductor 33, the power supply conductors 43a and 43b, The feed terminals 53a and 53b are respectively the base substrate 11 of the circularly polarized patch antenna PA1, the front surface (front surface) 11S1, the back surface 11S2, the side surface 11S3, the patch element 21, the center point 21Pc, the center lines 21La and 21Lb, and the intersections. This corresponds to 21Pa, 21Pb, the GND conductor 31, the feeding conductors 41a and 41b, and the feeding terminals 51a and 51b.
[0044]
FIG. 5 is a perspective view showing a circularly polarized patch antenna PA4 according to the fourth embodiment of the present invention.
[0045]
FIG. 6 is a development view showing the circularly polarized patch antenna PA4.
[0046]
The circularly polarized patch antenna PA4 is an embodiment in which a hybrid circuit 64 is provided inside a base substrate 14, 141, 142, 143 similar to the base substrate 11 of the circularly polarized patch antenna PA1. It consists of strip lines. That is, the hybrid circuit 64 is a circuit configured as a strip line between the excitation GND conductor 34 of the patch element and the second GND conductor 341.
[0047]
The circularly polarized patch antenna PA4 includes the base substrates 14, 141, 142, and 143, the rectangular patch element 21 formed on the upper surface of the base substrate 14 in FIG. 6, and the upper surface of the base substrate 141 in FIG. The configured patch element excitation GND conductor 34, the GND conductor 341 formed on the upper surface of the base substrate 143 in FIG. 6, the power supply conductors 43a and 43b, the power supply terminals 53a and 53b, and the hybrid circuit 64 It is constituted by.
[0048]
The feed conductors 43 a and 43 b are capacitively coupled to the patch element 21 on the upper surface of the base substrate 14 at the intersections between the two center lines orthogonal to each other on the patch element 21 and the edge of the patch element 21. ing.
[0049]
The power supply terminals 53a and 53b are configured on the side surfaces of the base substrates 14, 141, 142, and 143 to supply power to the power supply conductors 43a and 43b.
[0050]
Further, each of the four corner portions is provided with a 1/4 through hole (a through hole divided by 1/4 by dicing or the like) 33c. The 1/4 through hole is connected to the GND conductors 34 and 341, Is for connecting.
[0051]
The hybrid circuit 64 is formed by strip lines 641 and 642 provided on the upper surface of the base substrate 142 in FIG. 6 and having a length of λ / 4.
[0052]
When the circularly polarized patch antenna PA4 is manufactured, the base substrates 143, 142, 141, and 14 are stacked in this order and integrated by pressing or the like, so that the circularly polarized patch antenna PA4 with a built-in hybrid circuit shown in FIG. Is formed.
[0053]
FIG. 7 is a diagram showing frequency characteristics of the circularly polarized patch antenna PA11 which is the conventional example and the circularly polarized patch antennas PA1 and PA2 which are the above-described embodiments.
[0054]
FIG. 7A is a diagram illustrating the frequency characteristic of VSWR, which is a reflection characteristic. In FIG. 7A, a characteristic 8a indicated by a two-dot chain line is a VSWR characteristic of the conventional circularly polarized patch antenna PA11. A characteristic 81 indicated by an alternate long and short dash line is a VSWR characteristic of the circularly polarized patch antenna PA1 of the embodiment. A characteristic 82 indicated by a broken line is a reflection characteristic that is a VSWR characteristic of the circularly polarized patch antenna PA2 in which the hybrid circuit 62 is built in the base substrate.
[0055]
When the reflection characteristic is seen from the input part of the hybrid circuit with the antenna connected, it becomes a broken line characteristic 82. Therefore, the hybrid-integrated circularly polarized patch antenna PA2 has a very wide band as shown by the broken line characteristic 82. Although it becomes a reflection characteristic, the reflection characteristic with respect to radiation loss is equivalent to the characteristic 81 of a dashed-dotted line.
[0056]
FIG. 7B is a diagram illustrating the frequency characteristics of the axial ratio. In FIG. 7 (2), a characteristic 9a indicated by a two-dot chain line is an axial ratio characteristic of the conventional circularly polarized patch antenna PA11. A characteristic 92 indicated by a broken line is an axial ratio characteristic of the circularly polarized patch antenna PA2 in which the hybrid circuit 62 is built in the base substrate.
[0057]
As described above, the circularly polarized patch antenna according to the above-described embodiment configured by two-feed capacitive coupling can have a wide band.
[0058]
In the above-described embodiment, impedance adjustment and pattern adjustment are easy.
[0059]
Furthermore, conductors such as patch element 21, GND conductors 31, 32, 34, 341, power supply terminals 51a, 51b, 53a, 53b, strip lines 61, 64 are gold, silver, copper, palladium, platinum, silver palladium, silver, and the like. A conductor such as platinum or aluminum is formed by printing, plating, vapor deposition, sputtering, etching, or the like.
[0060]
The GND conductors 31, 32, and 34 are examples of the patch element excitation GND conductor formed on the second surface of the base substrate facing the first surface, and are opposed to the first surface. In addition, an excitation GND conductor of the patch element may be formed on a surface existing in the base substrate.
[0061]
The feed conductors 41a, 41b, 43a, 43b are capacitively coupled or resonantly coupled at the intersections of two centerlines that pass through the center point of the patch element and are orthogonal to each other on the patch element, and the edge of the patch element. This is an example of two power supply conductors, and the power supply conductors 41a and 41b may be provided on the side surface of the base substrate.
[0062]
Each of the above embodiments is a circularly polarized patch antenna that can be used for mobile communication, a local area network, ITS (Intelligent Transport System), ETC (Electronic Toll Collection System), GPS, and the like.
[0063]
【The invention's effect】
The circularly polarized patch antenna of the present invention has an effect that the frequency band of the axial ratio is wide, surface mounting is possible, mounting cost is low, impedance adjustment is easy, and the size is small.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a circularly polarized patch antenna PA1 according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a state in which a hybrid circuit 61 is connected to a circularly polarized patch antenna PA1.
FIG. 3 is a development view of a circularly polarized patch antenna PA2 according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a perspective view of a circularly polarized patch antenna PA3 that is a third embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a perspective view of a circularly polarized patch antenna PA4 according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a development view showing a circularly polarized patch antenna PA4.
FIG. 7 is a diagram illustrating frequency characteristics of a circularly polarized patch antenna PA11 that is a conventional example and the circularly polarized patch antennas PA1 and PA2 that are the above examples.
FIG. 8 is a perspective view showing a conventional circularly polarized patch antenna PA11.
FIG. 9 is a perspective view showing a conventional circularly polarized patch antenna PA12.
FIG. 10 is a perspective view showing a conventional circularly polarized patch antenna PA13.
[Explanation of symbols]
PA1, PA2, PA3, PA4 ... Circularly polarized patch antennas,
11, 11a, 13, 14, 141, 142, 143 ... base substrate,
11S1 ... the surface (front surface) of the base substrate,
11S2 ... the back surface of the base substrate,
11S3: side surface of the base substrate,
21 ... Patch element,
21Pc ... center,
21 Pa, 21 Pb ... intersection,
21La, 21Lb ... center line,
31, 32, 34 ... GND conductors for exciting patch elements,
341 ... GND conductor,
41a, 41b, 43a, 43b ... feeding conductor,
51a, 51b, 53a, 53b ... power supply terminal,
61, 64 ... hybrid circuit,
611, 612, 641, 642 ... stripline.

Claims (4)

セラミック、樹脂、セラミックと樹脂とのコンポジット材料のうちの少なくとも1つによって構成されている誘電体または磁性体のベース基板と;
上記ベース基板の1つの面である第1の面に構成されているパッチ素子と;
上記第1の面と対向する上記ベース基板における第2の面、または、上記第1の面と対向する上記ベース基板内の面に構成されているパッチ素子の励振用GND導体と;
上記パッチ素子の中心点を通過し上記パッチ素子上で互いに直交する2つの中心線のそれぞれと、上記パッチ素子の縁との交点で容量結合または共振結合されている2つの給電導体と;
上記2つの給電導体のそれぞれに給電するために、上記第1、2の面とは異なる上記ベース基板における第3の面に構成されている2つの給電端子と;
を有することを特徴とする円偏波パッチアンテナ。
A dielectric or magnetic base substrate made of at least one of ceramic, resin, and a composite material of ceramic and resin;
A patch element formed on a first surface which is one surface of the base substrate;
An excitation GND conductor of a patch element configured on a second surface of the base substrate facing the first surface, or a surface in the base substrate facing the first surface;
Two feed conductors that are capacitively coupled or resonantly coupled at the intersections of two centerlines that pass through the center point of the patch element and are orthogonal to each other on the patch element; and
Two power supply terminals configured on a third surface of the base substrate different from the first and second surfaces to supply power to each of the two power supply conductors;
A circularly polarized patch antenna comprising:
請求項1において、
IN端子から入力された信号の位相を90度ずらすハイブリッド回路が、上記円偏波パッチアンテナと一体化されていることを特徴とする円偏波パッチアンテナ。
In claim 1,
A circularly polarized patch antenna, wherein a hybrid circuit that shifts the phase of a signal input from an IN terminal by 90 degrees is integrated with the circularly polarized patch antenna.
請求項2において、
上記ハイブリッド回路は、上記ベース基板と積層されていることを特徴とする円偏波パッチアンテナ。
In claim 2,
The circularly polarized patch antenna, wherein the hybrid circuit is laminated with the base substrate.
請求項3において、
上記パッチ素子の励振用GND導体から見て、上記パッチ素子とは反対側に設けられ、上記ベース基板に固着されている第2のGND導体を有し、
上記ハイブリッド回路は、上記パッチ素子の励振用のGND導体と、上記第2のGND導体との間に、ストリップラインとして構成されている回路であることを特徴とする円偏波パッチアンテナ。
In claim 3,
When viewed from the excitation for the GND conductor of the patch element, and the patch element is provided on the opposite side, a second GND conductor is fixed to the base substrate,
The circularly polarized patch antenna, wherein the hybrid circuit is a circuit configured as a strip line between a GND conductor for exciting the patch element and the second GND conductor.
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