JP4413419B2 - アンテナ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パッチアンテナで送受信する円偏波信号に対して軸比の最良点が円偏波信号の周波数となるようにしたアンテナ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
円偏波信号を送受信するための一般的な構造のアンテナ装置を図３ないし図５を参照して説明する。図３は、一般的なアンテナ装置の平面図である。図４は、図３のアンテナ装置の縦断面図である。図５は、図３に示すアンテナ装置のアンテナ特性図である。
【０００３】
図３および図４において、略正方形の平面形状を有する誘電体板１０の表面に、矩形の平面放射電極１２が配設され、裏面全体に接地電極１４が配設され、給電端子１６が誘電体板１０と接地電極１４を貫通して平面放射電極１２にオフセット位置で電気的接続されて、パッチアンテナ１８が構成される。このパッチアンテナ１８の接地電極１４に重ねて、辺の方向を平面放射電極１２の辺と略平行として、略正方形の大きな平面形状を有する導電接地部材２０が配設されてアンテナ装置２２が構成される。なお、給電端子１６は、接地電極１４および導電接地部材２０に電気的接続されないことは勿論である。
【０００４】
かかる構成からなるアンテナ装置２２は、パッチアンテナ１８の矩形の平面放射電極１２の辺の長さＷＬ，ＷＨにより２つの共振周波数ｆＬ，ｆＨが設定される。すなわち、図５に示すごとく、長い方の辺の長さＷＬにより低い方の共振周波数ｆＬが設定され、短い方の辺の長さＷＨにより高い方の共振周波数ｆＨが設定される。この２つの共振周波数ｆＬ、ｆＨの周波数幅は、オフセットによる一点給電で円偏波信号を送受信するための最適値に設定され、２つの共振周波数ｆＬ、ｆＨの中央が送受信しようとする円偏波信号の周波数ｆＳとなるように設定される。すると、円偏波信号を送受信する軸比は、周波数ｆＳにて最良値となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のパッチアンテナ１８を小型の携帯機器などに搭載する場合には、上述のごとく、アンテナ装置２６の導電接地部材２０を略正方形に設定できない場合もあり、略長方形とならざるを得ない場合がある。かかる場合の不具合につき以下説明する。図６は、導電接地部材が略長方形のアンテナ装置の平面図である。図７は、略長方形の導電接地部材として作用する筐体に従来のパッチアンテナを配設した一例を示す斜視図である。図８は、図６のアンテナ装置のアンテナ特性図である。図６および図７において、図３および図４の部材と同じまたは均等な部材には同じ符号を付けて重複する説明を省略する。
【０００６】
小型で携帯用のデータ端末機器やＧＰＳ装置などでは、一般的に掌で持てる大きさの偏平な筐体２４を備え、その偏平な厚さ方向の面に、図７のごとく従来のパッチアンテナ１８が配設されてアンテナ装置２６が構成される場合がある。かかる場合おいて、筐体２４が導電性金属などで形成されていると、この筐体２４が導電接地部材２８として作用し、電気的には図６のごとき構造のアンテナ装置２６が構成される。
【０００７】
かかるアンテナ装置２６のアンテナ特性は、図８に示すごとく、平面放射電極１２の辺の長さＷＬ、ＷＨによって設定される２つの共振周波数は、略正方形の導電接地部材２０を有するアンテナ装置２２と略同じであるが、軸比の最良点が大幅にずれる。図６のアンテナ装置２６では、高い方の共振周波数ｆＨを設定する辺の長さＷＨ方向に導電接地部材２８が長く、低い方の共振周波数ｆＬを設定する辺の長さＷＬ方向に導電接地部材２８が短いために、軸比の最良点が高い方の共振周波数側にずれている。そこで、２つの共振周波数ｆＬ、ｆＨの中間の周波数ｆＳでは、円偏波信号に対して軸比が悪いものとなる。この結果、アンテナ装置２６の向きを変えると利得が大幅に変化するなどの不具合が生ずる。
【０００８】
本発明は、かかる従来技術の事情に鑑みてなされたもので、導電接地部材が略長方形であっても円偏波信号の周波数に軸比の最良点を設定できるようにしたアンテナ装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明のアンテナ装置は、誘電体板の表面に矩形の平面放射電極が配設されて円偏波信号を送受信するパッチアンテナと、このパッチアンテナの裏面に略長方形であってその辺が前記平面放射電極の辺と略平行に配設される導電接地部材とを備えるアンテナ装置において、前記パッチアンテナの軸比の最良点が前記円偏波信号の周波数と一致するように、前記平面放射電極の辺の長さを調整して構成されている。
【００１０】
また、前記パッチアンテナの低い方の共振周波数と高い方の共振周波数の周波数幅を最適化したままで、前記平面放射電極の辺の長さを調整して構成することもできる。
【００１１】
そして、前記導電接地部材が前記パッチアンテナの高い方の共振周波数を定める前記平面放射電極の辺の長さ方向に長いならば、前記平面放射電極の４辺の長さをより長くするように調整し、前記導電接地部材が前記パッチアンテナの低い方の共振周波数を定める前記平面放射電極の辺の長さ方向に長いならば、前記平面放射電極の４辺の長さをより短くするように調整して構成しても良い。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図１ないし図２を参照して説明する。図１は、本発明のアンテナ装置の実施例の平面図である。図２は、図１のアンテナ装置のアンテナ特性図である。図１において、図３と図４および図６に示す部材と同じまたは均等な部材には同じ符号を付けて重複する説明を省略する。
【００１３】
図１に示すアンテナ装置３０において、パッチアンテナ３２の基本的な構造は、従来のパッチアンテナ１８と同じであるが、平面放射電極３４の辺の長さＷＬ’、ＷＨ’の設定が相違する。例えば、導電接地部材２８が、平面放射電極３４の高い方の共振周波数ｆＨ’を設定する一方の辺ＷＨ’方向に長いならば、まずこの辺の長さＷＨ’を従前よりも長く設定して、高い方の共振周波数ｆＨ’を従来よりも低く設定する。また、この低く設定された高い方の共振周波数ｆＨ’と適宜な周波数幅を有するように低い方の共振周波数ｆＬ’が低くなるように平面放射電極３４の他方の辺の長さＷＬ’を従前よりも長く設定する。すると、２つの共振周波数ｆＬ’、ｆＨ’は適宜な周波数幅を備えて、図８に示す従来のアンテナ特性に対して、周波数が相対的に低い方にずれたアンテナ特性が得られる。そこで、かかる調整によって、軸比の最良点が送受信すべき円偏波信号の周波数ｆＳとなるように設定する。
【００１４】
また、導電接地部材２８が、平面放射電極３４の低い方の共振周波数ｆＬ’を設定する他方の辺ＷＬ’の方向に長いならば、まずこの辺の長さＷＬ’を従前よりも短く設定して低い方の共振周波数ｆＬ’を従来よりも高く設定する。また、この高く設定された低い方の共振周波数ｆＬ’と適宜な周波数幅を有するように高い方の共振周波数ｆＨ’が高くなるように平面放射電極３４の一方の辺の長さＷＨ’を従前よりも短く設定する。このようにして、低い方の共振周波数ｆＬ’の方向にずれている軸比の最良点が、送受信すべき円偏波信号の周波数ｆＳとなるように設定する。
【００１５】
なお、オフセットによる１点給電で円偏波信号を送受信するのに最適な２つの共振周波数ｆＬ’、ｆＨ’の間の周波数幅は、従来のパッチアンテナ１８と同様に、誘電体板１０の誘電率などにより適宜に設定することは勿論である。また、上記実施例では、導電性金属で形成された筐体２４が導電接地部材２８として作用する場合につき説明したが、これに限られず、導電接地部材２８として作用する部材が略長方形であれば、本発明を応用できることは容易に理解できるであろう。さらに、パッチアンテナ１８、３２で、円偏波信号を送受信するものに限られず、送信または受信のいずれか一方であっても良いことは勿論である。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のアンテナ装置は構成されているので、以下のごとき格別な効果を奏する。
【００１７】
請求項１記載のアンテナ装置は、平面放射電極の辺の長さを調整して送受信すべき円偏波信号の周波数に、軸比が最良点となる周波数を一致させるようにしたので、アンテナ装置の向きを変えてもアンテナ利得が大幅に変化するようなことがない。
【００１８】
請求項２記載のアンテナ装置は、平面放射電極の２つの共振周波数の間の周波数幅を最適化したままで周波数をずらすようにしたので、オフセットによる１点給電で円偏波信号を送受信できる。
【００１９】
請求項３記載のアンテナ装置にあっては、長方形の導電接地部材の長い方向に応じて平面放射電極の辺の長さを調整することで、簡単に軸比の最良点を送受信する円偏波信号の周波数に一致させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のアンテナ装置の実施例の平面図である。
【図２】図１のアンテナ装置のアンテナ特性図である。
【図３】一般的な構造のアンテナ装置の平面図である。
【図４】図３のアンテナ装置の縦断面図である。
【図５】図３に示すアンテナ装置のアンテナ特性図である
【図６】導電接地部材が略長方形のアンテナ装置の平面図である。
【図７】略長方形の導電接地部材として作用する筐体に従来のパッチアンテナを配設した一例を示す斜視図である。
【図８】図６のアンテナ装置のアンテナ特性図である
【符号の説明】
１０ 誘電体板
１２，３４ 平面放射電極
１６ 給電端子
１８，３２ パッチアンテナ
２２，２６，３０ アンテナ装置
ＷＬ，ＷＨ，ＷＬ’，ＷＨ’ 辺の長さ
ｆＬ，ｆＬ’ 低い方の共振周波数
ｆＨ，ｆＨ’ 高い方の共振周波数
ｆＳ 送受信する円偏波信号の周波数
【発明の属する技術分野】
本発明は、パッチアンテナで送受信する円偏波信号に対して軸比の最良点が円偏波信号の周波数となるようにしたアンテナ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
円偏波信号を送受信するための一般的な構造のアンテナ装置を図３ないし図５を参照して説明する。図３は、一般的なアンテナ装置の平面図である。図４は、図３のアンテナ装置の縦断面図である。図５は、図３に示すアンテナ装置のアンテナ特性図である。
【０００３】
図３および図４において、略正方形の平面形状を有する誘電体板１０の表面に、矩形の平面放射電極１２が配設され、裏面全体に接地電極１４が配設され、給電端子１６が誘電体板１０と接地電極１４を貫通して平面放射電極１２にオフセット位置で電気的接続されて、パッチアンテナ１８が構成される。このパッチアンテナ１８の接地電極１４に重ねて、辺の方向を平面放射電極１２の辺と略平行として、略正方形の大きな平面形状を有する導電接地部材２０が配設されてアンテナ装置２２が構成される。なお、給電端子１６は、接地電極１４および導電接地部材２０に電気的接続されないことは勿論である。
【０００４】
かかる構成からなるアンテナ装置２２は、パッチアンテナ１８の矩形の平面放射電極１２の辺の長さＷＬ，ＷＨにより２つの共振周波数ｆＬ，ｆＨが設定される。すなわち、図５に示すごとく、長い方の辺の長さＷＬにより低い方の共振周波数ｆＬが設定され、短い方の辺の長さＷＨにより高い方の共振周波数ｆＨが設定される。この２つの共振周波数ｆＬ、ｆＨの周波数幅は、オフセットによる一点給電で円偏波信号を送受信するための最適値に設定され、２つの共振周波数ｆＬ、ｆＨの中央が送受信しようとする円偏波信号の周波数ｆＳとなるように設定される。すると、円偏波信号を送受信する軸比は、周波数ｆＳにて最良値となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のパッチアンテナ１８を小型の携帯機器などに搭載する場合には、上述のごとく、アンテナ装置２６の導電接地部材２０を略正方形に設定できない場合もあり、略長方形とならざるを得ない場合がある。かかる場合の不具合につき以下説明する。図６は、導電接地部材が略長方形のアンテナ装置の平面図である。図７は、略長方形の導電接地部材として作用する筐体に従来のパッチアンテナを配設した一例を示す斜視図である。図８は、図６のアンテナ装置のアンテナ特性図である。図６および図７において、図３および図４の部材と同じまたは均等な部材には同じ符号を付けて重複する説明を省略する。
【０００６】
小型で携帯用のデータ端末機器やＧＰＳ装置などでは、一般的に掌で持てる大きさの偏平な筐体２４を備え、その偏平な厚さ方向の面に、図７のごとく従来のパッチアンテナ１８が配設されてアンテナ装置２６が構成される場合がある。かかる場合おいて、筐体２４が導電性金属などで形成されていると、この筐体２４が導電接地部材２８として作用し、電気的には図６のごとき構造のアンテナ装置２６が構成される。
【０００７】
かかるアンテナ装置２６のアンテナ特性は、図８に示すごとく、平面放射電極１２の辺の長さＷＬ、ＷＨによって設定される２つの共振周波数は、略正方形の導電接地部材２０を有するアンテナ装置２２と略同じであるが、軸比の最良点が大幅にずれる。図６のアンテナ装置２６では、高い方の共振周波数ｆＨを設定する辺の長さＷＨ方向に導電接地部材２８が長く、低い方の共振周波数ｆＬを設定する辺の長さＷＬ方向に導電接地部材２８が短いために、軸比の最良点が高い方の共振周波数側にずれている。そこで、２つの共振周波数ｆＬ、ｆＨの中間の周波数ｆＳでは、円偏波信号に対して軸比が悪いものとなる。この結果、アンテナ装置２６の向きを変えると利得が大幅に変化するなどの不具合が生ずる。
【０００８】
本発明は、かかる従来技術の事情に鑑みてなされたもので、導電接地部材が略長方形であっても円偏波信号の周波数に軸比の最良点を設定できるようにしたアンテナ装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明のアンテナ装置は、誘電体板の表面に矩形の平面放射電極が配設されて円偏波信号を送受信するパッチアンテナと、このパッチアンテナの裏面に略長方形であってその辺が前記平面放射電極の辺と略平行に配設される導電接地部材とを備えるアンテナ装置において、前記パッチアンテナの軸比の最良点が前記円偏波信号の周波数と一致するように、前記平面放射電極の辺の長さを調整して構成されている。
【００１０】
また、前記パッチアンテナの低い方の共振周波数と高い方の共振周波数の周波数幅を最適化したままで、前記平面放射電極の辺の長さを調整して構成することもできる。
【００１１】
そして、前記導電接地部材が前記パッチアンテナの高い方の共振周波数を定める前記平面放射電極の辺の長さ方向に長いならば、前記平面放射電極の４辺の長さをより長くするように調整し、前記導電接地部材が前記パッチアンテナの低い方の共振周波数を定める前記平面放射電極の辺の長さ方向に長いならば、前記平面放射電極の４辺の長さをより短くするように調整して構成しても良い。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図１ないし図２を参照して説明する。図１は、本発明のアンテナ装置の実施例の平面図である。図２は、図１のアンテナ装置のアンテナ特性図である。図１において、図３と図４および図６に示す部材と同じまたは均等な部材には同じ符号を付けて重複する説明を省略する。
【００１３】
図１に示すアンテナ装置３０において、パッチアンテナ３２の基本的な構造は、従来のパッチアンテナ１８と同じであるが、平面放射電極３４の辺の長さＷＬ’、ＷＨ’の設定が相違する。例えば、導電接地部材２８が、平面放射電極３４の高い方の共振周波数ｆＨ’を設定する一方の辺ＷＨ’方向に長いならば、まずこの辺の長さＷＨ’を従前よりも長く設定して、高い方の共振周波数ｆＨ’を従来よりも低く設定する。また、この低く設定された高い方の共振周波数ｆＨ’と適宜な周波数幅を有するように低い方の共振周波数ｆＬ’が低くなるように平面放射電極３４の他方の辺の長さＷＬ’を従前よりも長く設定する。すると、２つの共振周波数ｆＬ’、ｆＨ’は適宜な周波数幅を備えて、図８に示す従来のアンテナ特性に対して、周波数が相対的に低い方にずれたアンテナ特性が得られる。そこで、かかる調整によって、軸比の最良点が送受信すべき円偏波信号の周波数ｆＳとなるように設定する。
【００１４】
また、導電接地部材２８が、平面放射電極３４の低い方の共振周波数ｆＬ’を設定する他方の辺ＷＬ’の方向に長いならば、まずこの辺の長さＷＬ’を従前よりも短く設定して低い方の共振周波数ｆＬ’を従来よりも高く設定する。また、この高く設定された低い方の共振周波数ｆＬ’と適宜な周波数幅を有するように高い方の共振周波数ｆＨ’が高くなるように平面放射電極３４の一方の辺の長さＷＨ’を従前よりも短く設定する。このようにして、低い方の共振周波数ｆＬ’の方向にずれている軸比の最良点が、送受信すべき円偏波信号の周波数ｆＳとなるように設定する。
【００１５】
なお、オフセットによる１点給電で円偏波信号を送受信するのに最適な２つの共振周波数ｆＬ’、ｆＨ’の間の周波数幅は、従来のパッチアンテナ１８と同様に、誘電体板１０の誘電率などにより適宜に設定することは勿論である。また、上記実施例では、導電性金属で形成された筐体２４が導電接地部材２８として作用する場合につき説明したが、これに限られず、導電接地部材２８として作用する部材が略長方形であれば、本発明を応用できることは容易に理解できるであろう。さらに、パッチアンテナ１８、３２で、円偏波信号を送受信するものに限られず、送信または受信のいずれか一方であっても良いことは勿論である。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のアンテナ装置は構成されているので、以下のごとき格別な効果を奏する。
【００１７】
請求項１記載のアンテナ装置は、平面放射電極の辺の長さを調整して送受信すべき円偏波信号の周波数に、軸比が最良点となる周波数を一致させるようにしたので、アンテナ装置の向きを変えてもアンテナ利得が大幅に変化するようなことがない。
【００１８】
請求項２記載のアンテナ装置は、平面放射電極の２つの共振周波数の間の周波数幅を最適化したままで周波数をずらすようにしたので、オフセットによる１点給電で円偏波信号を送受信できる。
【００１９】
請求項３記載のアンテナ装置にあっては、長方形の導電接地部材の長い方向に応じて平面放射電極の辺の長さを調整することで、簡単に軸比の最良点を送受信する円偏波信号の周波数に一致させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のアンテナ装置の実施例の平面図である。
【図２】図１のアンテナ装置のアンテナ特性図である。
【図３】一般的な構造のアンテナ装置の平面図である。
【図４】図３のアンテナ装置の縦断面図である。
【図５】図３に示すアンテナ装置のアンテナ特性図である
【図６】導電接地部材が略長方形のアンテナ装置の平面図である。
【図７】略長方形の導電接地部材として作用する筐体に従来のパッチアンテナを配設した一例を示す斜視図である。
【図８】図６のアンテナ装置のアンテナ特性図である
【符号の説明】
１０ 誘電体板
１２，３４ 平面放射電極
１６ 給電端子
１８，３２ パッチアンテナ
２２，２６，３０ アンテナ装置
ＷＬ，ＷＨ，ＷＬ’，ＷＨ’ 辺の長さ
ｆＬ，ｆＬ’ 低い方の共振周波数
ｆＨ，ｆＨ’ 高い方の共振周波数
ｆＳ 送受信する円偏波信号の周波数
Claims (3)
- 誘電体板の表面に矩形の平面放射電極が配設されて円偏波信号を送受信するパッチアンテナと、このパッチアンテナの裏面に略長方形であってその辺が前記平面放射電極の辺と略平行に配設される導電接地部材とを備えるアンテナ装置において、前記パッチアンテナの軸比の最良点が前記円偏波信号の周波数と一致するように、前記平面放射電極の辺の長さを調整して構成したことを特徴とするアンテナ装置。
- 請求項１記載のアンテナ装置において、前記パッチアンテナの低い方の共振周波数と高い方の共振周波数の周波数幅を最適化したままで、前記平面放射電極の辺の長さを調整して構成したことを特徴とするアンテナ装置。
- 請求項１または２記載のアンテナ装置において、前記導電接地部材が前記パッチアンテナの高い方の共振周波数を定める前記平面放射電極の辺の長さ方向に長いならば、前記平面放射電極の４辺の長さをより長くするように調整し、前記導電接地部材が前記パッチアンテナの低い方の共振周波数を定める前記平面放射電極の辺の長さ方向に長いならば、前記平面放射電極の４辺の長さをより短くするように調整して構成したことを特徴とするアンテナ装置。
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| JP2006287452A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Digital Electronics Corp | アンテナ装置および電子機器 |
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2000
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