JP5042698B2

JP5042698B2 - Multi-frequency shared transceiver

Info

Publication number: JP5042698B2
Application number: JP2007117632A
Authority: JP
Inventors: 春夫川上; 賢小木曽; 雅澄石川; 淳一小市; 操羽石
Original assignee: Saitama University NUC
Current assignee: Saitama University NUC
Priority date: 2007-04-26
Filing date: 2007-04-26
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2027-04-26
Also published as: JP2008278059A

Description

本発明は、多周波共用特性を備えた偏波切替型マイクロストリップアンテナと動作周波数の少なくとも一つで円偏波か直線偏波の送受信を可能にする多周波分波器を具備するマルチバンド平面アンテナを用いた多周波共用送受信装置に関する。 The present invention relates to a multi-band plane comprising a polarization-switching microstrip antenna having multi-frequency shared characteristics and a multi-frequency branching filter capable of transmitting / receiving circular polarization or linear polarization at at least one of operating frequencies. The present invention relates to a multi-frequency shared transceiver using an antenna.

従来、マイクロストリップアンテナは小型、軽量で、しかも薄型に構成できるため移動体通信を始めとして多くの分野で用いられており、このアンテナを２重構造にした２周波共用特性を持つものや、３重構造にした３周波共用特性を持つアンテナは従来から考えられている。例えば１つの装置で、右旋、左旋円偏波、直線偏波などの受信が可能なアンテナとして使用することが出来る円偏波平面アンテナが考えられている（例えば、非特許文献１参照。）。しかし、１つのアンテナ端子より多周波共用特性を持つものは皆無であり、特に分波器と組み合わせて構成したものはない。
電子情報通信学会論文誌2006/12 Vol.J89-C,No.12,pp.1019-1031 「マルチバンド特性を示す円偏波平面アンテナの放射特性」 Conventionally, since a microstrip antenna is small, lightweight, and can be configured thinly, it is used in many fields including mobile communication. This antenna has a dual structure and a dual-frequency characteristic. An antenna having a three-frequency sharing characteristic having a double structure has been conventionally considered. For example, a circularly polarized planar antenna that can be used as an antenna capable of receiving right-handed, left-handed circularly polarized wave, linearly polarized wave, etc. with a single device is considered (for example, see Non-Patent Document 1). . However, there is nothing that has multi-frequency shared characteristics from one antenna terminal, and there is nothing particularly configured in combination with a duplexer.
IEICE Transactions 2006/12 Vol.J89-C, No.12, pp.1019-1031 "Radiation Characteristics of Circularly Polarized Planar Antenna Showing Multiband Characteristics"

近年の自動車は、ＧＰＳシステムや車載情報通信システムだけでなく、ＥＴＣシステム、セルラーシステム、無線ＬＡＮ等、多数のシステムを搭載しており、数多くのアンテナを必要としている。こうした状況を改善するために考えだされたアンテナとして多数の周波数の共用が可能であり、且つ、その周波数での偏波特性を自在に設定することが出来る多周波共用マイクロストリップアンテナが提案されているが、このアンテナのみでは多くの周波数を取り込むことはできるが、目的とする周波数のみを分離して受信することが出来ない。 Recent automobiles are equipped with a large number of systems such as an ETC system, a cellular system, and a wireless LAN as well as a GPS system and an in-vehicle information communication system, and require a large number of antennas. A multi-frequency shared microstrip antenna that can share many frequencies as an antenna that has been conceived to improve such a situation and that can freely set the polarization characteristics at that frequency has been proposed. However, although this antenna alone can capture many frequencies, it cannot receive only the target frequency separately.

本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、多数の周波数の共用を分離することが可能であり、且つ、その周波数での偏波特性を自在に設定することができるマルチバンドアンテナと小型分波器を融合させるシステムを構築することによって、始めてマルチバンドアンテナの各々の動作周波数の分離が可能となり、それらマルチバンド平面アンテナの実システムへの応用が可能な多周波共用送受信装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and is capable of separating the sharing of a large number of frequencies and capable of freely setting the polarization characteristics at the frequencies. By constructing a system that combines an antenna and a small duplexer, it is possible to separate the operating frequencies of each multiband antenna for the first time, and a multi-frequency shared transceiver that can be applied to a real system of these multiband planar antennas. The purpose is to provide.

第１の発明に係る多周波共用送受信装置は、少なくとも５波以上の複数の周波数帯の電波を送受信するマイクロストリップアンテナからなり、各々の周波数帯における直線偏波または円偏波の偏波切替が可能なマルチバンド平面アンテナと、前記マルチバンド平面アンテナに接続され、少なくとも５波以上の複数の周波数帯で動作する複数のデュプレクサからなる分波器とを具備してなる多周波共用送受信装置であって、
前記マルチバンド平面アンテナは、周囲長がそれぞれ目的とする周波数の約１波長で同心円状に設けられた少なくとも５つ以上の複数のリングアンテナ素子と、前記複数のリングアンテナ素子に電磁結合して給電を行うスタブを有する給電部と、前記リングアンテナ素子の点対称の位置に装荷され、円偏波、直線偏波が発生するように位置及び大きさが設定される摂動素子とからなり、
前記分波器は、前記マルチバンド平面アンテナに接続されて低域周波数帯及び中域周波数帯を含む低中域周波数帯と高域周波数帯の信号を分波する第１のデュプレクサと、前記第１のデュプレクサで分波された低中域周波数帯の信号を低域周波数帯及び中域周波数帯の信号に分波する第２のデュプレクサと、前記第２のデュプレクサで分波された低域周波数帯の信号からそれぞれ周波数の異なる信号を選択する第３のデュプレクサと、前記第２のデュプレクサで分波された中域周波数帯の信号を選択するローパスフィルタと、前記第１のデュプレクサで分波された高域周波数帯の信号からそれぞれ周波数の異なる信号を選択する第４のデュプレクサとを備え、少なくとも５波以上の周波数に対応できるように構成したことを特徴とする。 Multiband transmitting and receiving apparatus according to the first invention, Ri Do microstrip antenna for transmitting and receiving radio waves of a plurality of frequency bands or at least 5 waves, polarization switching of the linear or circular polarization in each frequency band in a multi-band planar antenna which can, which is connected to a multi-band planar antenna, comprising and a plurality of consisting duplexer demultiplexer operating at a plurality of frequency bands or at least 5 waves multiband transceiver There,
The multiband planar antenna has at least five or more ring antenna elements that are concentrically provided with a circumference of about one wavelength of a target frequency, and is electromagnetically coupled to the plurality of ring antenna elements to supply power. And a perturbation element that is loaded at a point-symmetrical position of the ring antenna element and whose position and size are set so that circular polarization and linear polarization are generated,
The duplexer is connected to the multiband planar antenna and demultiplexes a signal in a low-middle frequency band including a low-frequency band and a middle-frequency band and a signal in a high-frequency band, and the first duplexer A second duplexer that demultiplexes the signal in the low-mid-frequency band demultiplexed by one duplexer into a signal in the low-frequency band and the mid-frequency band; and the low-frequency that is demultiplexed by the second duplexer A third duplexer that selects signals having different frequencies from the band signals, a low-pass filter that selects a signal in the mid-frequency band demultiplexed by the second duplexer, and demultiplexed by the first duplexer. And a fourth duplexer that selects signals having different frequencies from signals in the high frequency band, and is configured to be capable of supporting at least five frequencies .

第２の発明は、前記第１の発明に係る多周波共用送受信装置において、前記マルチバンド平面アンテナは、前記複数のリングアンテナ素子の中央部に平面状放射素子を備えたことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the multi-frequency shared transmitting / receiving apparatus according to the first aspect of the invention, the multiband planar antenna includes a planar radiating element at a central portion of the plurality of ring antenna elements.

本発明によれば、良好な特性を示すマルチバンド平面アンテナを用いた多周波共用送受信装置が実現でき、また、偏波切替が可能で、かつ、マルチバンド特性を実現することができる。従って、本発明に係るマルチバンド平面アンテナを用いた多周波共用送受信装置は、多数のアンテナを必要とする、例えば自動車などにおいて、動作周波数を切替て使用するアンテナとして広く利用することができ、また、各分野が要求する多様なアンテナ特性のどれにも対応可能なアンテナとして、各分野で広く利用することができるものである。 According to the present invention, it is possible to realize a multi-frequency shared transmission / reception device using a multiband planar antenna exhibiting good characteristics, to enable polarization switching, and to realize multiband characteristics. Therefore, the multi-frequency shared transmission / reception apparatus using the multi-band planar antenna according to the present invention can be widely used as an antenna that uses a large number of antennas, for example, by switching the operating frequency in an automobile or the like. As an antenna that can handle any of the various antenna characteristics required by each field, it can be widely used in each field.

以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
本実施形態では、まず、マルチバンド平面アンテナと小型分波器を融合させるシステムに着目し、多周波及び偏波切替型平面アンテナのＧＰＳ、無線ＬＡＮ、ＥＴＣに使用可能な周波数選定を行い、その良好なる特性を把握して、マルチバンド平面アンテナおよび偏波切替型マルチバンド平面アンテナの設定を行う。次に、各アンテナの使用周波数に対応する夫々の各周波数分波器のコンポーネントを組み合わせてシステムに適合した多周波共用送受信装置を構成する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
In this embodiment, first, focusing on a system that combines a multiband planar antenna and a small duplexer, frequency selection that can be used for GPS, wireless LAN, and ETC of a multi-frequency and polarization-switching planar antenna is performed. Understand the good characteristics, and set the multiband planar antenna and the polarization switching type multiband planar antenna. Next, a multi-frequency shared transmission / reception apparatus suitable for the system is configured by combining the components of each frequency demultiplexer corresponding to the frequency used by each antenna.

図１は本発明の一実施形態に係る多周波共用送受信装置の全体の概略構成を示す図、図２は図１における分波器の構成例を示すブロック図である。 FIG. 1 is a diagram showing an overall schematic configuration of a multi-frequency shared transmitting / receiving apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of a duplexer in FIG.

本発明の実施形態に係る多周波共用送受信装置は、図１に示すように偏波切替型のマルチバンド平面アンテナ１及び分波器２によって構成される。上記偏波切替型のマルチバンド平面アンテナ１は、例えば分波器２のケース上に絶縁部材を介して一体に設けられる。 The multi-frequency shared transmitting / receiving apparatus according to the embodiment of the present invention includes a polarization-switching type multiband planar antenna 1 and a duplexer 2 as shown in FIG. The polarization switching type multiband planar antenna 1 is integrally provided on the case of the duplexer 2 via an insulating member, for example.

分波器２は、マルチバンド平面アンテナ１が接続される入力端子３及び複数の出力端子４ａ〜４ｎを備え、マルチバンド平面アンテナ１で受信した複数の周波数の信号を分波し、出力端子４ａ〜４ｎから上記分波した周波数ｆ１〜ｆｎの信号を出力する。尚、出力端子４ａ〜４ｎから取り出される信号（周波数ｆ１〜ｆｎ）の相互干渉は極力押えられていることが必要である。 The duplexer 2 includes an input terminal 3 to which the multiband planar antenna 1 is connected and a plurality of output terminals 4a to 4n. The duplexer 2 demultiplexes signals of a plurality of frequencies received by the multiband planar antenna 1 and outputs an output terminal 4a. The signals of the frequencies f1 to fn demultiplexed from .about.4n are output. It is necessary that the mutual interference of signals (frequency f1 to fn) taken out from the output terminals 4a to 4n is suppressed as much as possible.

図２に示す分波器２は、上記マルチバンド平面アンテナ１により、例えば周波数１．２２７６ＧＨｚのＧＰＳ−１、周波数１．５７５４２ＧＨｚのＧＰＳ−２、周波数２．４５ＧＨｚの無線ＬＡＮ−１、周波数５．２ＧＨｚの無線ＬＡＮ−２、周波数５．８ＧＨｚのＤＳＲＣ（Dedicated Short Range Communication：狭域通信）の５波の電波を受信した場合の構成例である。上記無線ＬＡＮ−２及びＤＳＲＣは、例えばＥＴＣに利用される。 A duplexer 2 shown in FIG. 2 uses the multiband planar antenna 1 to, for example, GPS-1 having a frequency of 1.2276 GHz, GPS-2 having a frequency of 1.57542 GHz, wireless LAN-1 having a frequency of 2.45 GHz, frequency 5. This is a configuration example when 5 radio waves of 2 GHz wireless LAN-2 and a frequency of 5.8 GHz DSRC (Dedicated Short Range Communication) are received. The wireless LAN-2 and DSRC are used for ETC, for example.

上記分波器２は、４つのデュプレクサＤＵＰ１〜ＤＵＰ４によって構成し、出来る限り、ＧＰＳ−１、ＧＰＳ−２、無線ＬＡＮ−１、無線ＬＡＮ−２、ＤＳＲＣの周波数の混信を防ぐようにデュプレクサＤＵＰ１〜ＤＵＰ４を組合せる。 The duplexer 2 is constituted by four duplexers DUP1 to DUP4, and duplexers DUP1 to DUP1 to prevent interference of frequencies of GPS-1, GPS-2, wireless LAN-1, wireless LAN-2, and DSRC as much as possible. Combine DUP4.

デュプレクサＤＵＰ４は、ローパスフィルタ（Ｌ）５ａ及びハイパスフィルタ（Ｈ）５ｂにより構成され、入力端子３に入力された信号を低域及び中域周波数帯と高域周波数帯の信号に分波する。低域周波数帯の信号はＧＰＳ−１（１．２２７６ＧＨｚ）、ＧＰＳ−２（１．５７５４２ＧＨｚ）を対象とし、中域周波数帯の信号は無線ＬＡＮ−１（２．４５ＧＨｚ）を対象としている。また、高域周波数帯の信号は無線ＬＡＮ−２（５．２ＧＨｚ）及びＤＳＲＣ（５．８ＧＨｚ）を対象としている。 The duplexer DUP4 includes a low-pass filter (L) 5a and a high-pass filter (H) 5b, and demultiplexes the signal input to the input terminal 3 into signals in the low-frequency, mid-frequency, and high-frequency bands. The low frequency band signal targets GPS-1 (1.2276 GHz) and GPS-2 (1.57542 GHz), and the mid frequency band signal targets wireless LAN-1 (2.45 GHz). Moreover, the signal of a high frequency band is intended for wireless LAN-2 (5.2 GHz) and DSRC (5.8 GHz).

上記デュプレクサＤＵＰ４により分波された低域周波数帯及び中域周波数帯の信号はデュプレクサＤＵＰ３に入力され、高域周波数帯の信号はデュプレクサＤＵＰ２に入力される。 The low frequency band and middle frequency band signals demultiplexed by the duplexer DUP4 are input to the duplexer DUP3, and the high frequency band signal is input to the duplexer DUP2.

デュプレクサＤＵＰ３は、ローパスフィルタ（Ｌ）６ａ及びハイパスフィルタ（Ｈ）６ｂにより構成され、デュプレクサＤＵＰ３から入力された信号を低域周波数帯の信号と中域周波数帯の信号に分波する。上記デュプレクサＤＵＰ３のローパスフィルタ（Ｌ）６ａを介して取り出される低域周波数帯の信号はデュプレクサＤＵＰ１に入力され、ハイパスフィルタ（Ｈ）６ｂを介して取り出される中域周波数帯の信号はローパスフィルタ（ＬＰＦ）８に入力される。 The duplexer DUP3 includes a low-pass filter (L) 6a and a high-pass filter (H) 6b, and demultiplexes a signal input from the duplexer DUP3 into a low-frequency signal and a mid-frequency signal. The low frequency band signal extracted via the low pass filter (L) 6a of the duplexer DUP3 is input to the duplexer DUP1, and the mid frequency band signal extracted via the high pass filter (H) 6b is a low pass filter (LPF). ) 8 is input.

上記デュプレクサＤＵＰ１は、ＧＰＳ−１（１．２２７６ＧＨｚ）の信号を選択するバンドパスフィルタ（ＢＰＦ１）７ａ及びＧＰＳ−２（１．５７５４２ＧＨｚ）の信号を選択するバンドパスフィルタ（ＢＰＦ２）７ｂからなり、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ１）７ａで選択されたＧＰＳ−１の信号は出力端子４ａから出力され、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ２）７ｂで選択されたＧＰＳ−２の信号は出力端子４ｂから出力される。 The duplexer DUP1 includes a bandpass filter (BPF1) 7a for selecting a GPS-1 (1.2276 GHz) signal and a bandpass filter (BPF2) 7b for selecting a GPS-2 (1.57542 GHz) signal. The GPS-1 signal selected by the pass filter (BPF1) 7a is output from the output terminal 4a, and the GPS-2 signal selected by the bandpass filter (BPF2) 7b is output from the output terminal 4b.

また、上記ローパスフィルタ（ＬＰＦ）８は、デュプレクサＤＵＰ３のハイパスフィルタ（Ｈ）を介して取り出される中域周波数帯の信号から無線ＬＡＮ−１（２．４５ＧＨｚ）の信号を選択し、出力端子４ｃから出力する。上記無線ＬＡＮ−１の中域周波数帯に対してローパスフィルタ（ＬＰＦ）８を挿入した理由は、無線ＬＡＮ−１の周波数（２．４５ＧＨｚ）の第２高調波が高域周波数帯の無線ＬＡＮ−２（５．２ＧＨｚ）及びＤＳＲＣ（５．８ＧＨｚ）の周波数に影響を及ぼさないようにするためである。 The low-pass filter (LPF) 8 selects a wireless LAN-1 (2.45 GHz) signal from the mid-frequency signal extracted through the high-pass filter (H) of the duplexer DUP3, and outputs the signal from the output terminal 4c. Output. The reason why the low pass filter (LPF) 8 is inserted into the mid frequency band of the wireless LAN-1 is that the second harmonic of the frequency of the wireless LAN-1 (2.45 GHz) is a high frequency band. This is so as not to affect the frequency of 2 (5.2 GHz) and DSRC (5.8 GHz).

また、上記デュプレクサＤＵＰ２は、デュプレクサＤＵＰ４のハイパスフィルタ（Ｈ）５ｂを介して出力される高域周波数帯の信号から無線ＬＡＮ−２（５．２ＧＨｚ）の信号を選択するバンドパスフィルタ（ＢＰＦ３）９ａ及びＤＳＲＣ（５．８ＧＨｚ）の信号を選択するバンドパスフィルタ（ＢＰＦ２）９ｂからなり、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ３）９ａで選択された無線ＬＡＮ−２の信号は出力端子４ｄから出力され、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ４）９ｂで選択されたＤＳＲＣの信号は出力端子４ｅから出力される。 Further, the duplexer DUP2 is a bandpass filter (BPF3) 9a for selecting a wireless LAN-2 (5.2 GHz) signal from a high frequency band signal output via the highpass filter (H) 5b of the duplexer DUP4. And a bandpass filter (BPF2) 9b for selecting a DSRC (5.8 GHz) signal, and the signal of the wireless LAN-2 selected by the bandpass filter (BPF3) 9a is output from the output terminal 4d, and the bandpass filter The DSRC signal selected by (BPF4) 9b is output from the output terminal 4e.

図３Ａは上記デュプレクサＤＵＰ３の回路素子の構成を示す図、図３ＢはデュプレクサＤＵＰ４の回路素子の構成を示す図である。 FIG. 3A is a diagram showing the configuration of circuit elements of the duplexer DUP3, and FIG. 3B is a diagram showing the configuration of circuit elements of the duplexer DUP4.

デュプレクサＤＵＰ３のローパスフィルタ（Ｌ）６ａは、図３Ａに示すように入力端子１１と出力端子１２ａとの間に直列に接続されるインダクタンス素子Ｌ１〜Ｌ４、及び上記インダクタンス素子Ｌ１〜Ｌ４と接地間に設けられるコンデンサ素子Ｃ１〜Ｃ３により構成され、ハイパスフィルタ（Ｈ）６ｂは、入力端子１１と出力端子１２ａとの間に直列に接続されるコンデンサ素子Ｃ４〜Ｃ７、及び上記コンデンサ素子Ｃ４〜Ｃ７と接地間に設けられるインダクタンス素子Ｌ５〜Ｌ７により構成される。上記デュプレクサＤＵＰ３の設計に際しては、解析設計シミュレータによりそれぞれのローパスフィルタ６ａのインダクタンス素子Ｌ１〜Ｌ４とコンデンサ素子Ｃ１〜Ｃ３の値、ハイパスフィルタ６ｂのコンデンサ素子Ｃ４〜Ｃ７及びインダクタンス素子Ｌ５〜Ｌ７の値を決定する。 As shown in FIG. 3A, the low pass filter (L) 6a of the duplexer DUP3 includes inductance elements L1 to L4 connected in series between the input terminal 11 and the output terminal 12a, and between the inductance elements L1 to L4 and the ground. The high-pass filter (H) 6b includes capacitor elements C4 to C7 connected in series between the input terminal 11 and the output terminal 12a, and the capacitor elements C4 to C7 and the ground. It is comprised by the inductance elements L5-L7 provided between. In designing the duplexer DUP3, the values of the inductance elements L1 to L4 and the capacitor elements C1 to C3 of the low-pass filter 6a and the values of the capacitor elements C4 to C7 and the inductance elements L5 to L7 of the high-pass filter 6b are determined by an analysis design simulator. decide.

デュプレクサＤＵＰ４のローパスフィルタ（Ｌ）５ａは、図３Ｂに示すように入力端子１３と出力端子１４ａとの間に直列に接続されるインダクタンス素子Ｌ１１〜Ｌ１５、及び上記インダクタンス素子Ｌ１１〜Ｌ１５と接地間に接続されるコンデンサ素子Ｃ１１〜Ｃ１４により構成され、ハイパスフィルタ（Ｈ）６ｂは、入力端子１３と出力端子１４ｂとの間に直列に接続されるコンデンサ素子Ｃ１５〜Ｃ１９、及び上記コンデンサ素子Ｃ１５〜Ｃ１９と接地間に接続されるインダクタンス素子Ｌ１６〜Ｌ１９により構成される。上記デュプレクサＤＵＰ４の設計に際しては、解析設計シミュレータによりそれぞれのローパスフィルタ５ａのインダクタンス素子Ｌ１１〜Ｌ１５とコンデンサ素子Ｃ１１〜Ｃ１４の値、ハイパスフィルタ５ｂのコンデンサ素子Ｃ１５〜Ｃ１９及びインダクタンス素子Ｌ１６〜Ｌ１９の値を決定する。 As shown in FIG. 3B, the low pass filter (L) 5a of the duplexer DUP4 includes inductance elements L11 to L15 connected in series between the input terminal 13 and the output terminal 14a, and between the inductance elements L11 to L15 and the ground. The high-pass filter (H) 6b includes capacitor elements C15 to C19 connected in series between the input terminal 13 and the output terminal 14b, and the capacitor elements C15 to C19. It is comprised by the inductance elements L16-L19 connected between earth | grounds. In designing the duplexer DUP4, the values of the inductance elements L11 to L15 and the capacitor elements C11 to C14 of the low-pass filter 5a and the values of the capacitor elements C15 to C19 and the inductance elements L16 to L19 of the high-pass filter 5b are analyzed by an analysis design simulator. decide.

上記デュプレクサＤＵＰ３、ＤＵＰ４を構成するローパスフィルタ（Ｌ）及びハイパスフィルタ（Ｈ）の段数を多段にした理由は、尖鋭な特性が要求される高調波成分を除去するためで、デュプレクサＤＵＰ３は３段構成、デュプレクサＤＵＰ４は４段構成とした。 The reason why the number of stages of the low-pass filter (L) and the high-pass filter (H) constituting the duplexers DUP3 and DUP4 is increased is to remove harmonic components that require sharp characteristics, and the duplexer DUP3 has a three-stage configuration. The duplexer DUP4 has a four-stage configuration.

上記デュプレクサＤＵＰ３を構成するローパスフィルタ６ａ、ハイパスフィルタ６ｂ及びデュプレクサＤＵＰ４を構成するローパスフィルタ５ａ、ハイパスフィルタ５ｂの集中定数回路に於ける解析設計シミュレータによる解析結果の諸特性（挿入損失、分離度）を図４Ａ、図４Ｂに示す。それぞれのＧＰＳ−１、ＧＰＳ−２、無線ＬＡＮ−１、無線ＬＡＮ−２、並びにＤＳＲＣの各端子４ａ〜４ｅに於ける挿入損失は低く抑えられており、相互干渉となる分離度は７０ｄＢ以上の高くて十分な値となっている。 Various characteristics (insertion loss, degree of separation) of the analysis result by the analysis design simulator in the lumped constant circuit of the low-pass filter 6a, the high-pass filter 6b and the low-pass filter 5a and the high-pass filter 5b constituting the duplexer DUP3. 4A and 4B. The insertion loss at each of the GPS-1, GPS-2, wireless LAN-1, wireless LAN-2, and DSRC terminals 4a to 4e is kept low, and the separation degree causing mutual interference is 70 dB or more. High and sufficient value.

図４Ａは、デュプレクサＤＵＰ３のシミュレーション結果であり、（ａ）はローパスフィルタ６ａの特性、（ｂ）はハイパスフィルタ６ｂの特性、（ｃ）はＶＳＷＲ特性、（ｄ）は結合量を示している。また、図４Ｂは、デュプレクサＤＵＰ４のシミュレーション結果であり、（ａ）はローパスフィルタ５ａの特性、（ｂ）はハイパスフィルタ５ｂの特性、（ｃ）はＶＳＷＲ特性、（ｄ）は結合量を示している。 4A shows simulation results of the duplexer DUP3, where (a) shows the characteristics of the low-pass filter 6a, (b) shows the characteristics of the high-pass filter 6b, (c) shows the VSWR characteristics, and (d) shows the coupling amount. 4B is a simulation result of the duplexer DUP4, where (a) shows the characteristics of the low-pass filter 5a, (b) shows the characteristics of the high-pass filter 5b, (c) shows the VSWR characteristics, and (d) shows the coupling amount. Yes.

上記図４Ａ、図４Ｂのシミュレーション結果を基礎に分波器２を製作し、実験した結果、挿入損失は低く抑えられており、相互干渉となる分離度は十分な値となっている。 As a result of manufacturing and experimenting the duplexer 2 based on the simulation results of FIGS. 4A and 4B, the insertion loss is kept low, and the degree of separation that causes mutual interference is sufficient.

図５Ａ〜図５Ｅにその測定結果を示す。図５ＡはＧＰＳ−１の場合のＶＳＷＲ、挿入損失と分離度を示している。ＶＳＷＲは１．０５でありその時の挿入損失は−０．９５ｄＢである。他のＧＰＳ−２、無線ＬＡＮ−１、無線ＬＡＮ−２並びにＤＳＲＣの端子４ｂ〜４ｅへの分離度は５０ｄＢ以上あり、十分な値となっている。 The measurement results are shown in FIGS. 5A to 5E. FIG. 5A shows VSWR, insertion loss, and degree of separation in the case of GPS-1. The VSWR is 1.05, and the insertion loss at that time is -0.95 dB. The degree of separation of the other GPS-2, wireless LAN-1, wireless LAN-2, and DSRC terminals 4b to 4e is 50 dB or more, which is a sufficient value.

図５ＢはＧＰＳ−２の場合のＶＳＷＲ、挿入損失と分離度を示している。ＶＳＷＲは１．０１でありその時の挿入損失は−１．２７ｄＢである。他のＧＰＳ−１、無線ＬＡＮ−１、無線ＬＡＮ−２並びにＤＳＲＣの端子４ａ、４ｃ〜４ｅへの分離度は５５ｄＢ以上である。なお、この時の近接のＧＰＳ−１の分離度を除けば、９０ｄＢ以上の良好な値となっている。 FIG. 5B shows VSWR, insertion loss, and degree of separation in the case of GPS-2. The VSWR is 1.01, and the insertion loss at that time is -1.27 dB. The degree of separation of other GPS-1, wireless LAN-1, wireless LAN-2, and DSRC terminals 4a, 4c to 4e is 55 dB or more. Except for the separation degree of the nearby GPS-1 at this time, it is a good value of 90 dB or more.

図５Ｃは無線ＬＡＮ−１の場合のＶＳＷＲ、挿入損失と分離度を示している。ＶＳＷＲは１．０２でありその時の挿入損失は−１．６ｄＢである。他のＧＰＳ−１、ＧＰＳ−２、無線ＬＡＮ−２並びにＤＳＲＣの端子４ａ、４ｂ、４ｄ、４ｅへの分離度は８０ｄＢ以上である。なお、この時のＶＳＷＲと挿入損失の値は広い帯域に渡って良好な値となっている。 FIG. 5C shows VSWR, insertion loss, and degree of separation in the case of wireless LAN-1. VSWR is 1.02, and the insertion loss at that time is -1.6 dB. The degree of separation of the other GPS-1, GPS-2, wireless LAN-2, and DSRC terminals 4a, 4b, 4d, and 4e is 80 dB or more. The values of VSWR and insertion loss at this time are good values over a wide band.

図５Ｄは無線ＬＡＮ−２の場合のＶＳＷＲ、挿入損失と分離度を示している。ＶＳＷＲは１．１でありその時の挿入損失は−１．４ｄＢである。他のＧＰＳ−１、ＧＰＳ−２、無線ＬＡＮ−１並びにＤＳＲＣの端子４ａ〜４ｃ、４ｅへの分離度は６４ｄＢ以上である。なお、この時の近接のＤＳＲＣの分離度を除けば、９０ｄＢ以上の良好な値となっている。 FIG. 5D shows VSWR, insertion loss, and degree of separation in the case of wireless LAN-2. The VSWR is 1.1 and the insertion loss at that time is -1.4 dB. The degree of separation of the other GPS-1, GPS-2, wireless LAN-1, and DSRC terminals 4a to 4c, 4e is 64 dB or more. Except for the separation degree of the adjacent DSRC at this time, it is a good value of 90 dB or more.

図５ＥはＤＳＲＣの場合のＶＳＷＲ、挿入損失と分離度を示している。ＶＳＷＲは１．０７でありその時の挿入損失は−１．４ｄＢである。他のＧＰＳ−１、ＧＰＳ−２、無線ＬＡＮ−１、無線ＬＡＮ−２の端子４ａ〜４ｄへの分離度は６４ｄＢ以上である。なお、この時の近接の無線ＬＡＮ−２の分離度を除けば、９０ｄＢ以上の良好な値となっている。 FIG. 5E shows VSWR, insertion loss, and degree of separation in the case of DSRC. The VSWR is 1.07, and the insertion loss at that time is -1.4 dB. The degree of separation of the other GPS-1, GPS-2, wireless LAN-1, and wireless LAN-2 into terminals 4a to 4d is 64 dB or more. Except for the separation degree of the adjacent wireless LAN-2 at this time, it is a good value of 90 dB or more.

以上の結果より高調波成分の除去は完全に行なわれ、良好な結果を得た。 From the above results, harmonic components were completely removed, and good results were obtained.

上記送受信装置の実験により分波器２の特性が得られたので、次にこの分波器２の特性と偏波切替型マルチバンド平面アンテナ１の特性を組み合わせた場合の総合特性について以下に説明する。 Since the characteristics of the duplexer 2 have been obtained by the experiment of the transmission / reception apparatus, the overall characteristics when the characteristics of the duplexer 2 and the characteristics of the polarization switching type multiband planar antenna 1 are combined will be described below. To do.

ここで本発明の分波器と組み合わせるマルチバンド平面アンテナ１の特性について述べる。一つのアンテナを用いて複数の周波数を受信可能とするマルチバンド平面アンテナ１の領域において、従来のマルチバンド平面アンテナは、２周波もしくは３周波程度の直線偏波の周波数を受信可能とするものが主流であった。 Here, the characteristics of the multiband planar antenna 1 combined with the duplexer of the present invention will be described. In the area of the multiband planar antenna 1 that can receive a plurality of frequencies using a single antenna, the conventional multiband planar antenna can receive a linearly polarized frequency of about 2 or 3 frequencies. It was mainstream.

本実施形態に係るマルチバンド平面アンテナ１においては、１０周波程度の周波数も受信可能であり、かつ、各々の周波数において、直線偏波または円偏波の偏波切替、すなわち、すべての偏波を送受信可能とし、移動体用通信システムとしての機能が飛躍的に向上する画期的な高性能平面アンテナとすることができる。 In the multiband planar antenna 1 according to the present embodiment, about 10 frequencies can be received, and at each frequency, polarization switching between linearly polarized waves and circularly polarized waves, that is, all polarized waves are transmitted. It is possible to provide an epoch-making high-performance planar antenna that can transmit and receive and dramatically improve the function as a mobile communication system.

また、本実施形態に係るマルチバンド平面アンテナ１は、フォトエッチングシステムにより製作可能であり、より量産性に富み、低価格化が期待でき、その民生機器化への実現性は高い。 In addition, the multiband planar antenna 1 according to the present embodiment can be manufactured by a photoetching system, is more mass-productive, can be expected to be lower in price, and is highly feasible for commercial use.

本実施形態においては、多周波共用平面型送受信装置は、正多角形（又は円形）の外形を有する複数の環状の平面導波路からなる多周波・偏波切替型平面アンテナおよび分波器を含む信号処理装置より構成される。これにより、一つのアンテナを用い、周波数の異なるＧＰＳ、ＥＴＣ及び偏波の異なるシステム（衛星デジタル音声放送、移動体、無線ＬＡＮ、ソフトウェア無線等）への送受信可能な多周波・偏波共用システムへの応用が可能になる。 In the present embodiment, the multi-frequency shared planar transmitter / receiver includes a multi-frequency / polarization-switching planar antenna and a duplexer including a plurality of annular planar waveguides having a regular polygonal (or circular) outer shape. It consists of a signal processing device. As a result, using a single antenna, a multi-frequency / polarized wave sharing system that can transmit and receive to GPS, ETC, and systems with different polarizations (satellite digital audio broadcasting, mobile, wireless LAN, software defined radio, etc.) with different frequencies Can be applied.

図６Ａは、本実施形態における偏波切替型マルチバンド平面アンテナ１の構成を示し、（ａ）は全体構成を示す斜視図、同図（ｂ）は断面図、同図（ｃ）は放射素子の拡大図である。なお、図６Ａは、ＧＰＳ（１．２ＧＨｚ、１．５ＧＨｚ）、無線ＬＡＮ（２．４５ＧＨｚ）、ＥＴＣ（５．２ＧＨｚ、５．８ＧＨｚ）の５波の電波を送受信する場合を例として示している。このマルチバンド平面アンテナ１は、第１の絶縁基板２０に形成されたリング形状の金属導体層から成る放射素子３７と第２の絶縁基板３１に形成された串形状の金属導体層から成る給電部（Ｌプローブ）３３と第２の絶縁基板３１の裏面に設けられた地導体３２と、中心導体及び外側導体を有する同軸コネクタ３６を備え、多周波共用マイクロストリップアンテナを構成している。 6A shows the configuration of the polarization-switching multiband planar antenna 1 according to the present embodiment. FIG. 6A is a perspective view showing the overall configuration, FIG. 6B is a sectional view, and FIG. 6C is a radiating element. FIG. FIG. 6A shows an example of transmitting and receiving five radio waves of GPS (1.2 GHz, 1.5 GHz), wireless LAN (2.45 GHz), and ETC (5.2 GHz, 5.8 GHz). . The multiband planar antenna 1 includes a radiating element 37 formed of a ring-shaped metal conductor layer formed on a first insulating substrate 20 and a feeder unit formed of a skew-shaped metal conductor layer formed on a second insulating substrate 31. (L probe) 33, ground conductor 32 provided on the back surface of second insulating substrate 31, and coaxial connector 36 having a central conductor and an outer conductor are included to constitute a multi-frequency microstrip antenna.

放射素子３７は、複数例えば５つの枠状（正方形）の平面状により構成され、これらはアンテナ部基板である第１の絶縁基板２０上の金属導体層にリング状のスリット２２を設けることにより形成されている。上記リングアンテナ素子２３ａ〜２３ｅは、周囲長がそれぞれ目的とする電波（周波数）の約１波長に設定される。また、リングアンテナ素子２３ａ、２３ｂ、２３ｄ、２３ｅには、点対称の位置、すなわち対角線上の二隅に、金属導体層を三角形状に切除した摂動素子２５、２６、２７、２８が形成される。給電部３３の串形状の金属導体層は、リングアンテナ素子２３ａ〜２３ｅの一辺の中央を横断して長さＰｌ、幅Ｐｗの直線部３４と、この直線部３４の両側からリングアンテナ素子２３ａ〜２３ｅに沿って長さＰｔだけ延びるスタブ３５とを有している。 The radiating element 37 is configured by a plurality of, for example, five frame-shaped (square) planar shapes, which are formed by providing a ring-shaped slit 22 in the metal conductor layer on the first insulating substrate 20 that is the antenna unit substrate. Has been. Each of the ring antenna elements 23a to 23e has a peripheral length set to about one wavelength of a target radio wave (frequency). Further, the ring antenna elements 23a, 23b, 23d, and 23e are provided with perturbation elements 25, 26, 27, and 28 in which the metal conductor layer is cut into a triangular shape at two point-symmetric positions, that is, at two diagonal corners. . A skewer-shaped metal conductor layer of the power feeding unit 33 crosses the center of one side of the ring antenna elements 23a to 23e, and has a linear part 34 having a length Pl and a width Pw, and ring antenna elements 23a to 23a from both sides of the linear part 34. And a stub 35 extending by a length Pt along the line 23e.

同軸コネクタ３６の中心導体の先端は、第２の絶縁基板３１を貫通して給電部３３の直線部３４に接続し、また、中心導体から絶縁された同軸コネクタ３６の外側導体は、地導体３２に接続している。上記給電部３３は、広帯域での電磁結合型の給電が可能な従来の“Ｌプローブ”にスタブ３５を設けており、このスタブ３５の長さＰｔを調整して、リングアンテナ素子２３ａ〜２３ｅが関与する固有モードの整合を取っている。また、第２の絶縁基板３１は給電部３３を構成する給電用基板としての役割を果たし、アンテナ部基板である第１の絶縁基板２０と、給電部３３を挟む形で積層されている。 The front end of the central conductor of the coaxial connector 36 passes through the second insulating substrate 31 and is connected to the straight portion 34 of the power feeding portion 33, and the outer conductor of the coaxial connector 36 insulated from the central conductor is the ground conductor 32. Connected to. The power feeding section 33 is provided with a stub 35 on a conventional “L probe” capable of electromagnetic coupling type power feeding in a wide band, and the ring antenna elements 23 a to 23 e are adjusted by adjusting the length Pt of the stub 35. Matching the eigenmodes involved. In addition, the second insulating substrate 31 serves as a power feeding substrate constituting the power feeding unit 33, and is laminated with the first insulating substrate 20 that is an antenna unit substrate sandwiching the power feeding unit 33.

この偏波切替型マルチバンド平面アンテナ１において、図６Ａに符号で示した各種寸法諸元は、次の通り設定している。図６Ａにおいて、符号ａ、ｂは放射素子３７の隣接する２辺の長さ、ｗ１〜ｗ５はリングアンテナ素子２３ａ〜２３ｅの幅、ｄ１〜ｄ４は各リングアンテナ素子２３ａ〜２３ｅ間に設けられるスリット２２の幅、Ｐ１は給電部３３における直線部３４の長さ、Ｐｗは給電部３３の直線部３４の幅、Ｐｓは給電部３３における直線部３４のリングアンテナ素子２３ａからの突出長さ、Ｐｔはスタブ３５の長さ、Ｐｄは直線部３４の始端部から給電点までの長さ、ｔ１は第１の絶縁基板２０の厚さ、ｔ２は第２の絶縁基板３１の厚さである。なお、以下の設定値は、一例を示したものであってこれに限定されるものではない。 In this polarization-switching multiband planar antenna 1, various dimensions indicated by symbols in FIG. 6A are set as follows. 6A, symbols a and b are the lengths of two adjacent sides of the radiating element 37, w1 to w5 are the widths of the ring antenna elements 23a to 23e, and d1 to d4 are slits provided between the ring antenna elements 23a to 23e. 22, P 1 is the length of the linear portion 34 in the power feeding portion 33, Pw is the width of the linear portion 34 of the power feeding portion 33, Ps is the protruding length of the linear portion 34 in the power feeding portion 33 from the ring antenna element 23 a, Pt Is the length of the stub 35, Pd is the length from the starting end of the linear portion 34 to the feeding point, t1 is the thickness of the first insulating substrate 20, and t2 is the thickness of the second insulating substrate 31. Note that the following setting values are merely examples, and are not limited thereto.

ａ＝ｂ＝４８．０
ｗ１＝３．７、ｗ２＝４．１、ｗ３＝５．０、ｗ４＝０．２５、ｗ５＝０．４
ｄ１＝０．８、ｄ２＝１．９、ｄ３＝３．０、ｄ４＝０．１５
Ｐｌ＝２３．０、Ｐｗ＝１．５、Ｐｓ＝０．８、Ｐｔ＝０〜５、Ｐｄ＝０．８
ｔ１＝ｔ２＝１．２（以上、単位はｍｍ）
また、リングアンテナ素子２３ａに設けられた摂動素子２５の面積をΔＳ１、リングアンテナ素子２３ｂに設けられた摂動素子２６の面積をΔＳ２、リングアンテナ素子２３ｄに設けられた摂動素子２７の面積をΔＳ４、リングアンテナ素子２３ｅに設けられた摂動素子２８の面積をΔＳ５とするとき、
ΔＳ１＝−０．１％、ΔＳ２＝−０．２％、ΔＳ４＝０．１５％、ΔＳ５＝−０．５％
に設定している。また、第１の絶縁基板２０及び第２の絶縁基板３１には、テフロン（登録商標）グラスファイバ基板（ＰＴＦＥ基板、比誘電率εｒ＝２．６、ｔａｎδ＝１．８×１０−３）を使用し、この基板に銅薄膜が被着されたプリント基板をエッチングして、放射素子３７と給電部３３を形成している。 a = b = 48.0
w1 = 3.7, w2 = 4.1, w3 = 5.0, w4 = 0.25, w5 = 0.4
d1 = 0.8, d2 = 1.9, d3 = 3.0, d4 = 0.15
Pl = 23.0, Pw = 1.5, Ps = 0.8, Pt = 0-5, Pd = 0.8
t1 = t2 = 1.2 (above, unit is mm)
Further, the area of the perturbation element 25 provided in the ring antenna element 23a is ΔS1, the area of the perturbation element 26 provided in the ring antenna element 23b is ΔS2, and the area of the perturbation element 27 provided in the ring antenna element 23d is ΔS4, When the area of the perturbation element 28 provided in the ring antenna element 23e is ΔS5,
ΔS1 = −0.1%, ΔS2 = −0.2%, ΔS4 = 0.15%, ΔS5 = −0.5%
Is set. The first insulating substrate 20 and the second insulating substrate 31 are made of a Teflon (registered trademark) glass fiber substrate (PTFE substrate, relative permittivity εr = 2.6, tan δ = 1.8 × 10 −3). In use, the printed circuit board having the copper thin film deposited thereon is etched to form the radiating element 37 and the power feeding portion 33.

この偏波切替型マルチバンド平面アンテナ１では、先ずリングアンテナ素子２３ｅが５次モードの周波数で右旋偏波を発生するように摂動素子２８の位置及び大きさを設定し、次に、リングアンテナ素子２３ｄがリングアンテナ素子２３ｅとの相互作用を受けながらも、４次モードの周波数で直線偏波を発生するように、次に、リングアンテナ素子２３ｃが３次モードの周波数で直線偏波を発生するように摂動素子を設定しない。次にリングアンテナ素子２３ｂが２次モードと１次モードの周波数で右旋偏波を発生するように摂動素子２５、２６の位置及び大きさを設定している。 In this polarization-switching multiband planar antenna 1, first, the position and size of the perturbation element 28 are set so that the ring antenna element 23e generates a right-handed polarization at the frequency of the fifth order mode, and then the ring antenna. Next, the ring antenna element 23c generates a linearly polarized wave at the frequency of the third-order mode so that the element 23d generates an interaction with the ring antenna element 23e while generating the linearly polarized wave at the frequency of the fourth-order mode. Do not set the perturbation element to Next, the positions and sizes of the perturbation elements 25 and 26 are set so that the ring antenna element 23b generates right-handed polarized waves at the frequencies of the secondary mode and the primary mode.

このように、この偏波切替型マルチバンド平面アンテナ１は、放射素子３７を構成するリングアンテナ素子２３ａ〜２３ｅの数を増して、動作周波数の多様化を図ることができ、また、それらの動作周波数の偏波特性を左旋、右旋あるいは直線偏波に、自在に設定することができる。 As described above, the polarization-switching multiband planar antenna 1 can increase the number of ring antenna elements 23a to 23e constituting the radiating element 37, thereby diversifying the operating frequency. The frequency polarization characteristics can be freely set to left, right or linear polarization.

図７は、この偏波切替型マルチバンド平面アンテナ１の５波の周波数帯のＶＳＷＲ特性（リターンロス特性）を示している。図中の１、２、３、４、５に現れている共振現象は、それぞれリングアンテナ素子２３ａ〜２３ｅに基づいて生じており、これらを１次モード、２次モード、３次モード、４次モード、５次モードと呼ぶことにする。図８Ａ〜図８Ｅはそれぞれの場合の放射パターンを示している。１次モードと２次モードの周波数での軸比を示している。３次モードと４次モードは軸比が大きいので直線偏波とみなせる。５次モードの軸比は数ｄＢ以下であり、右旋円偏波が発生している。その場合の軸比特性を図９Ａ〜図９Ｃに示した。 FIG. 7 shows the VSWR characteristics (return loss characteristics) of the 5-wave frequency band of the polarization-switching multiband planar antenna 1. The resonance phenomena appearing at 1, 2, 3, 4 and 5 in the figure are generated based on the ring antenna elements 23a to 23e, respectively. It will be referred to as mode and quintic mode. 8A to 8E show the radiation patterns in each case. The axial ratio at the frequency of the primary mode and the secondary mode is shown. Since the third-order mode and the fourth-order mode have a large axial ratio, they can be regarded as linearly polarized waves. The axial ratio of the fifth-order mode is several dB or less, and right-handed circularly polarized wave is generated. The axial ratio characteristics in that case are shown in FIGS. 9A to 9C.

この偏波切替型マルチバンド平面アンテナ１では、放射素子３７を構成するリングアンテナ素子２３ａ〜２３ｅの中央部分を付属回路素子の設置場所として利用したり、給電部（Ｌプローブ）への電気接続場所として使用したりできるため、アンテナ装置の小型化が可能になる。 In this polarization-switching multiband planar antenna 1, the central portion of the ring antenna elements 23 a to 23 e constituting the radiating element 37 is used as an installation location for the attached circuit elements, or an electrical connection location to the power feeding unit (L probe). Therefore, the antenna device can be downsized.

なお、上記実施形態では、図６Ａの（ｃ）に示したようにリングアンテナ素子２３ａ〜２３ｅの中央部に放射素子を設けない場合について説明したが、図６Ｂに示すようにリングアンテナ素子２３ａ〜２３ｅの中央部に平面状の放射素子３８を挿入してもよい。このように放射素子３８を挿入することにより、６波の電波を受信することが可能になる。 In the above embodiment, the case where no radiating element is provided in the center of the ring antenna elements 23a to 23e as shown in FIG. 6C is described. However, as shown in FIG. A planar radiating element 38 may be inserted in the center of 23e. By inserting the radiating element 38 in this way, it is possible to receive six radio waves.

また、これまではマルチバンド平面アンテナの放射特性について説明してきたが、このマルチバンド平面アンテナを受信アンテナとして使用する場合に全く同じ特性が得られることはアンテナの“相反の定理”から自明である。 In addition, the radiation characteristics of the multiband planar antenna have been described so far, but it is obvious from the “reciprocity theorem” of the antenna that the same characteristics can be obtained when this multiband planar antenna is used as a receiving antenna. .

また、上記実施形態では、放射素子３７の外形が正方系のものについて説明したが、その外形は、正三角形や正六角形などの正多角形、あるいは円または円に近い楕円などの形状であってもよい。 In the above embodiment, the radiating element 37 has a square outer shape, but the outer shape is a regular polygon such as a regular triangle or a regular hexagon, or a shape such as a circle or an ellipse close to a circle. Also good.

また、上記実施形態では、基板としてテフロン（登録商標）グラスファイバ基板を使用し、この基板に形成された銅薄膜をエッチングして放射素子３７や給電部３３を形成する場合について説明したが、本発明は、それに限るものではなく、例えば、セラミックスグリーンシートに金属粉末を含むメタライズドペーストで放射素子や給電部等の導体パターンを印刷し、それらを積層して焼成するような方法で形成してもよい。 In the above embodiment, a case where a Teflon (registered trademark) glass fiber substrate is used as a substrate and the copper thin film formed on the substrate is etched to form the radiation element 37 and the power feeding unit 33 has been described. The invention is not limited thereto, and for example, a ceramic green sheet may be formed by a method in which a conductor pattern such as a radiating element or a power feeding portion is printed with a metallized paste containing metal powder, and then laminated and fired. Good.

次に上記実施形態で示した偏波切替型マルチバンド平面アンテナ１を用いた多周波共用送受信装置の実験結果について説明する。アンテナ部と分波器の個々の特性は上記した通りであるので、組み合わせた場合の総合特性について述べる。 Next, experimental results of the multi-frequency shared transmission / reception apparatus using the polarization switching type multiband planar antenna 1 shown in the above embodiment will be described. Since the individual characteristics of the antenna unit and the duplexer are as described above, the overall characteristics when combined are described.

図１０、図１１は、挿入損失、ＶＳＷＲ及び分離度（減衰量）を示している。なお、図１０、図１１において、Ｆ１はＧＰＳ−１の周波数（１．２２７６ＧＨｚ）、Ｆ２はＧＰＳ−２の周波数（１．５７５４２ＧＨｚ）、Ｆ３は無線ＬＡＮ−１の周波数（２．４５ＧＨｚ）、Ｆ４は無線ＬＡＮ−２の周波数（５．２ＧＨｚ）、Ｆ５はＤＳＲＣの周波数（５．８ＧＨｚ）である。 10 and 11 show insertion loss, VSWR, and degree of separation (attenuation). 10 and 11, F1 is a GPS-1 frequency (1.2276 GHz), F2 is a GPS-2 frequency (1.57542 GHz), F3 is a wireless LAN-1 frequency (2.45 GHz), and F4. Is the frequency of wireless LAN-2 (5.2 GHz), and F5 is the frequency of DSRC (5.8 GHz).

図１０、図１１から明らかなように規格値に対して測定結果は大幅に良好な値となっており、初期の目的であるマルチバンド平面アンテナ１を用いた多周波共用送受信装置として十分な値が得られた。その諸特性は十分各周波数を分離している結果である。 As is clear from FIGS. 10 and 11, the measurement result is significantly better than the standard value, which is a sufficient value as a multi-frequency shared transmission / reception device using the multiband planar antenna 1 which is the initial purpose. was gotten. Their characteristics are the result of separating each frequency sufficiently.

上記実施形態で示したマルチバンド平面アンテナ１は、５波（ＧＰＳ、無線ＬＡＮ、ＥＴＣ）の周波数が受信可能であり、かつ、各々の周波数において、直線偏波または円偏波の偏波切替、すなわち、すべての偏波を送受信可能とする画期的なマルチバンド平面アンテナである。また、上記マルチバンド平面アンテナ１は、ＧＰＳ（１．２ＧＨｚ、１．５ＧＨｚ）、無線ＬＡＮ（２．４５ＧＨｚ）、ＥＴＣ（５．２ＧＨｚ、５．８ＧＨｚ）と近年急速に需要が伸びている非常に有望な周波数帯での装置に注目して開発した。このように、多周波の周波数領域において偏波切替が可能なマルチバンド平面アンテナ１を用いることにより、車載用通信システムとしての機能が飛躍的に向上する。また、上記マルチバンド平面アンテナ１は、ＧＰＳ円偏波、無線ＬＡＮ直線偏波、ＥＴＣ直線、円偏波の５波の周波数に対するインピーダンス特性は十分満足した結果を得た。分波器については上記マルチバンド平面アンテナのＧＰＳ（１．２ＧＨｚ、１．５ＧＨｚ）、無線ＬＡＮ（２．４５ＧＨｚ）、ＥＴＣ（５．２ＧＨｚ、５．８ＧＨｚ）の５波の周波数に対応出来、良好な結果を得た。上記マルチバンド平面アンテナと分波器を組み合わせた多周波共用送受信装置は、分離度、感度は共に良好であった。 The multiband planar antenna 1 shown in the above embodiment is capable of receiving frequencies of five waves (GPS, wireless LAN, ETC), and at each frequency, polarization switching of linear polarization or circular polarization, That is, it is an epoch-making multiband planar antenna that can transmit and receive all polarized waves. In addition, the multiband planar antenna 1 is rapidly increasing in demand in recent years, such as GPS (1.2 GHz, 1.5 GHz), wireless LAN (2.45 GHz), ETC (5.2 GHz, 5.8 GHz). It was developed with a focus on devices in promising frequency bands. Thus, by using the multiband planar antenna 1 capable of switching the polarization in the multi-frequency range, the function as an in-vehicle communication system is dramatically improved. In addition, the multiband planar antenna 1 obtained a sufficiently satisfactory impedance characteristic with respect to frequencies of five waves of GPS circular polarization, wireless LAN linear polarization, ETC linear polarization, and circular polarization. As for the duplexer, it is compatible with the above-mentioned multiband planar antenna GPS (1.2 GHz, 1.5 GHz), wireless LAN (2.45 GHz), ETC (5.2 GHz, 5.8 GHz) and 5 frequencies. Results were obtained. The multi-frequency shared transmission / reception device combining the multiband planar antenna and the duplexer has good separation and sensitivity.

以上説明したように本発明によれば、良好な特性を示すマルチバンド平面アンテナと分波器を組み合わせた多周波共用送受信装置が実現できた。また、この種のアンテナ系は偏波切替が可能で、かつ、マルチバンド特性が実現可能であることが明らかである。従って、本発明に係る偏波切替型マルチバンド平面アンテナを用いた多周波共用送受信装置は、多数のアンテナを必要とする、例えば自動車などにおいて、動作周波数を切替て使用するアンテナとして広く利用することができ、また、各分野が要求する多様なアンテナ特性のどれにも対応可能なアンテナとして、各分野で広く利用することができるものである。 As described above, according to the present invention, it is possible to realize a multi-frequency shared transmission / reception device that combines a multiband planar antenna exhibiting good characteristics and a duplexer. Further, it is clear that this type of antenna system can switch polarization and can realize multiband characteristics. Therefore, the multi-frequency shared transmission / reception apparatus using the polarization-switching multiband planar antenna according to the present invention is widely used as an antenna that requires a large number of antennas, for example, an automobile that switches operating frequencies. In addition, it can be widely used in each field as an antenna that can cope with any of the various antenna characteristics required by each field.

本発明の一実施形態に係る多周波共用送受信装置の基本構成図。1 is a basic configuration diagram of a multi-frequency shared transmitting / receiving device according to an embodiment of the present invention. 同実施形態における分波器の詳細を示す構成図。The block diagram which shows the detail of the splitter in the same embodiment. 同実施形態におけるデュプレクサＤＵＰ３の回路素子の構成を示す図。The figure which shows the structure of the circuit element of duplexer DUP3 in the embodiment. 同実施形態におけるデュプレクサＤＵＰ４の回路素子の構成を示す図。The figure which shows the structure of the circuit element of duplexer DUP4 in the embodiment. 同実施形態におけるデュプレクサＤＵＰ３の挿入損失、分離度を示す図。The figure which shows the insertion loss and separation degree of duplexer DUP3 in the embodiment. 同実施形態におけるデュプレクサＤＵＰ４の挿入損失、分離度を示す図。The figure which shows the insertion loss and separation degree of duplexer DUP4 in the embodiment. 同実施形態における分波器のＶＳＷＲ、挿入損失、分離度を示す図。The figure which shows VSWR of the duplexer in the same embodiment, insertion loss, and isolation | separation. 同実施形態における分波器のＶＳＷＲ、挿入損失、分離度を示す図。The figure which shows VSWR of the duplexer in the same embodiment, insertion loss, and isolation | separation. 同実施形態における分波器のＶＳＷＲ、挿入損失、分離度を示す図。The figure which shows VSWR of the duplexer in the same embodiment, insertion loss, and isolation | separation. 同実施形態における分波器のＶＳＷＲ、挿入損失、分離度を示す図。The figure which shows VSWR of the duplexer in the same embodiment, insertion loss, and isolation | separation. 同実施形態における分波器のＶＳＷＲ、挿入損失、分離度を示す図。The figure which shows VSWR of the duplexer in the same embodiment, insertion loss, and isolation | separation. 同実施形態における偏波切替型マルチバンド平面アンテナの構成を示し、（ａ）は全体構成を示す斜視図、（ｂ）は断面図、同図（ｃ）は放射素子の拡大図。The structure of the polarization switching type multiband planar antenna in the same embodiment is shown, (a) is a perspective view showing the overall structure, (b) is a cross-sectional view, and (c) is an enlarged view of a radiating element. 同実施形態における偏波切替型マルチバンド平面アンテナのリングアンテナ素子の中央部に平面状の放射素子を挿入した場合の例を示す図。The figure which shows the example at the time of inserting a planar radiation element in the center part of the ring antenna element of the polarization switching type multiband planar antenna in the same embodiment. 同実施形態における偏波切替型マルチバンド平面アンテナの５波の周波数帯のＶＳＷＲ特性を示す図。The figure which shows the VSWR characteristic of the frequency band of 5 waves of the polarization switching type | mold multiband planar antenna in the embodiment. 同実施形態におけるリングアンテナ素子の１．２ＧＨｚ帯の放射パターンを示す図。The figure which shows the radiation pattern of the 1.2 GHz band of the ring antenna element in the embodiment. 同実施形態におけるリングアンテナ素子の１．５ＧＨｚ帯の放射パターンを示す図。The figure which shows the radiation pattern of the 1.5 GHz band of the ring antenna element in the embodiment. 同実施形態におけるリングアンテナ素子の２．４５ＧＨｚ帯の放射パターンを示す図。The figure which shows the radiation pattern of a 2.45 GHz band of the ring antenna element in the embodiment. 同実施形態におけるリングアンテナ素子の５．２ＧＨｚ帯の放射パターンを示す図。The figure which shows the radiation pattern of the 5.2 GHz band of the ring antenna element in the embodiment. 同実施形態におけるリングアンテナ素子の５．８ＧＨｚ帯の放射パターンを示す図。The figure which shows the radiation pattern of a 5.8 GHz band of the ring antenna element in the embodiment. 同実施形態におけるリングアンテナ素子の１．２ＧＨｚ帯の軸比特性を示す図。The figure which shows the axial ratio characteristic of the 1.2 GHz band of the ring antenna element in the embodiment. 同実施形態におけるリングアンテナ素子の１．５ＧＨｚ帯の軸比特性を示す図。The figure which shows the axial ratio characteristic of the 1.5 GHz band of the ring antenna element in the embodiment. 同実施形態におけるリングアンテナ素子の５．８ＧＨｚ帯の軸比特性を示す図。The figure which shows the axial ratio characteristic of a 5.8 GHz band of the ring antenna element in the embodiment. 同実施形態における多周波共用送受信装置の総合特性（ＶＳＷＲ、挿入損失）を示す図。The figure which shows the comprehensive characteristic (VSWR, insertion loss) of the multifrequency shared transmission / reception apparatus in the embodiment. 同実施形態における多周波共用送受信装置の総合特性（分離度）を示す図。The figure which shows the total characteristic (separation degree) of the multifrequency shared transmission / reception apparatus in the embodiment.

Explanation of symbols

１…偏波切替型マルチバンド平面アンテナ、２…分波器、３…入力端子、４ａ〜４ｎ…出力端子、ＤＵＰ１〜ＤＵＰ４…デュプレクサ、５ａ、６ａ…ローパスフィルタ（ＬＰＦ）、５ｂ、６ｂ…ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）、７ａ、７ｂ、９ａ、９ｂ…バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）、８…ローパスフィルタ（ＬＰＦ）、１１…入力端子、１２ａ、１２ｂ…出力端子、１３…入力端子、１４ａ、１４ｂ…出力端子、Ｌ１〜Ｌ４、Ｌ５〜Ｌ７…インダクタンス素子、Ｃ１〜Ｃ３、Ｃ４〜Ｃ７…コンデンサ素子、Ｌ１１〜Ｌ１５、Ｌ１６〜Ｌ１９…インダクタンス素子、Ｃ１１〜Ｃ１４、Ｃ１５〜Ｃ１９…コンデンサ素子、２０…第１の絶縁基板、２２…スリット、２３ａ〜２３ｅ…リングアンテナ素子、２５〜２８…摂動素子、３１…第２の絶縁基板、３２…地導体、３３…給電部、３４…直線部、３５…スタブ、３６…同軸コネクタ、３７、３８…放射素子。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Polarization switching type multiband planar antenna, 2 ... Splitter, 3 ... Input terminal, 4a-4n ... Output terminal, DUP1-DUP4 ... Duplexer, 5a, 6a ... Low pass filter (LPF), 5b, 6b ... High pass Filter (HPF), 7a, 7b, 9a, 9b ... Band pass filter (BPF), 8 ... Low pass filter (LPF), 11 ... Input terminal, 12a, 12b ... Output terminal, 13 ... Input terminal, 14a, 14b ... Output Terminals, L1 to L4, L5 to L7 ... Inductance elements, C1 to C3, C4 to C7 ... Capacitor elements, L11 to L15, L16 to L19 ... Inductance elements, C11 to C14, C15 to C19 ... Capacitor elements, 20 ... First 22 ... slit, 23a-23e ... ring antenna element, 25-28 ... perturbation element, 31 ... second insulation Substrate, 32 ... ground conductor, 33 ... feeding unit, 34 ... straight portion 35 ... stubs, 36 ... coaxial connectors, 37, 38 ... radiating element.

Claims

At least 5 or more waves Ri Do a plurality of microstrip antenna for transmitting and receiving radio waves of frequency bands, and a linear or circular polarization multiband planar antenna capable of polarization switching of the respective frequency bands, the multiband planar is connected to the antenna, a multiband transmitting and receiving apparatus comprising and a plurality of consisting duplexer demultiplexer operating at a plurality of frequency bands or at least 5 waves,
The multiband planar antenna has at least five or more ring antenna elements that are concentrically provided with a circumference of about one wavelength of a target frequency, and is electromagnetically coupled to the plurality of ring antenna elements to supply power. And a perturbation element that is loaded at a point-symmetrical position of the ring antenna element and whose position and size are set so that circular polarization and linear polarization are generated,
The duplexer is connected to the multiband planar antenna and demultiplexes a signal in a low-middle frequency band including a low-frequency band and a middle-frequency band and a signal in a high-frequency band, and the first duplexer A second duplexer that demultiplexes the signal in the low-mid-frequency band demultiplexed by one duplexer into a signal in the low-frequency band and the mid-frequency band; and the low-frequency that is demultiplexed by the second duplexer A third duplexer that selects signals having different frequencies from the band signals, a low-pass filter that selects a signal in the mid-frequency band demultiplexed by the second duplexer, and demultiplexed by the first duplexer. high band from each frequency band of the signal and a fourth duplexer for selecting signals with different frequencies, multi-frequency, characterized by being configured to accommodate at least 5 or more waves frequencies Use transmitting and receiving device.

2. The multi-frequency shared transmitting / receiving apparatus according to claim 1 , wherein the multiband planar antenna includes a planar radiating element at a central portion of the plurality of ring antenna elements.