JP6051879B2 - パッチアンテナ - Google Patents
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Description
そして第1のパッチの短辺及び第2のパッチの短辺が、誘電体層の第1の端部側に位置し、かつ第1のパッチの長辺及び第2のパッチの長辺が第1の端部と対向する第2の端部側に位置するように第1のパッチ及び第2のパッチが配置され、かつ、第1のパッチは、第1のパッチの長辺よりも第1のパッチの短辺に近い第1の給電点を介して給電され、第2のパッチは、第1のパッチの短辺よりも第1の端部側に位置する第2の給電点を介して給電される。
上記の一般的な記述及び下記の詳細な記述の何れも、例示的かつ説明的なものであり、請求項のように、本発明を限定するものではないことを理解されたい。
このパッチアンテナは、複数の周波数帯域を利用可能なパッチアンテナ(マイクロストリップアンテナとも呼ばれる)であり、積層された、サイズの異なる複数のパッチを持つ。そしてこのパッチアンテナは、BANにおいて利用されるハブ通信機に適するように、人体に取り付けられた複数の通信機器間の通信に利用される無線周波数において、そのパッチアンテナの表面に対して平行な面において優れた放射特性を示す。一方、このパッチアンテナは、ハブ通信機と人体外に設置された通信装置間の通信に利用される無線周波数において、パッチアンテナの表面に対して垂直な方向において優れた放射特性を示す。
パッチアンテナ1は、下側から順に、接地電極10と、基板11と、基板11内に設けられた低周波用パッチ12と、基板11の表面に設けられた高周波用パッチ13とを有する。さらにパッチアンテナ1は、低周波用パッチ12に給電する給電線14と、高周波用パッチ13に給電する給電線15とを有する。なお、パッチアンテナ1がBANに利用される場合、例えば、図2における基板11の下側の面、すなわち、接地電極10が人体の表面に対向するように、パッチアンテナ1は人体に取り付けられる。
なお、接地電極10よりも下方に、パッチアンテナ1と、パッチアンテナ1を用いて他の通信機器と通信する通信回路(図示せず)とを支持するための絶縁体層(図示せず)が設けられていてもよい。
なお、上記の各部のサイズは単なる一例であり、パッチアンテナ1の各部のサイズは、使用する信号の周波数、各部の材質の物理特性などに応じて、適宜設定されればよい。
グラフ400に示されるように、954MHz付近において、S11パラメータの値は、良好なアンテナ特性の目安とされる-10dB以下となっていることが分かる。またグラフ401に示されるように、2.415GHz付近において、S11パラメータの値は、良好なアンテナ特性の目安とされる-10dB以下となっていることが分かる。
図5(a)に示されるグラフ501は、xy平面、すなわち、パッチアンテナ1の表面に平行な面における、周波数954MHzについてのパッチアンテナ1の遠方界利得(dB単位)を表す。図5(b)に示されるグラフ502は、xz平面における、周波数954MHzについてのパッチアンテナ1の遠方界利得(dB単位)を表す。そして図5(c)に示されるグラフ503は、zy平面における、周波数954MHzについてのパッチアンテナ1の遠方界利得(dB単位)を表す。
グラフ501〜503に示されるように、パッチアンテナ1では、周波数954MHzにおいて、パッチアンテナ1の表面に対して平行な面に沿った利得がパッチアンテナ1の表面に対して垂直な方向の利得よりも高いことが分かる。したがって、周波数954MHzでは、主として、パンチアンテナ1の表面に平行な面に沿って電場が放射される。
図6(a)に示されるグラフ601は、xy平面、すなわち、パッチアンテナ1の表面に平行な面における、周波数2.415GHzについてのパッチアンテナ1の遠方界利得(dB単位)を表す。図6(b)に示されるグラフ602は、xz平面における、周波数2.415GHzについてのパッチアンテナ1の遠方界利得(dB単位)を表す。そして図6(c)に示されるグラフ603は、zy平面における、周波数2.415GHzについてのパッチアンテナ1の遠方界利得(dB単位)を表す。
グラフ601〜603に示されるように、パッチアンテナ1では、周波数2.415GHzにおいて、パッチアンテナ1の表面に対して垂直な方向の利得がパッチアンテナ1の表面に平行な方向の利得よりも高いことが分かる。したがって、周波数2.415GHzでは、主として、パンチアンテナ1の表面に垂直な方向に電場が放射される。
10 接地電極
11 基板
12 低周波用パッチ
13 高周波用パッチ
12c、13c 側壁導体
14、15 給電線
Claims (4)
- 誘電体層と、
前記誘電体層の下面に設けられた接地電極と、
前記誘電体層の内部に、前記接地電極と平行に配置され、第1の周波数を持つ信号を空中へ送信または空中から受信する、台形状に形成された導電性を有する第1のパッチと、
前記誘電体層の上面に、前記第1のパッチと平行に配置され、前記第1の周波数よりも高い第2の周波数を持つ信号を空中へ送信または空中から受信する、台形状に形成された導電性を有する第2のパッチと、
前記第1のパッチの短辺と前記接地電極とを電気的に接続する第1の導体と、
前記第2のパッチの短辺と前記接地電極とを電気的に接続する第2の導体と、を有し、
前記第1のパッチの前記短辺及び前記第2のパッチの前記短辺が、前記誘電体層の第1の端部側に位置し、かつ前記第1のパッチの長辺及び前記第2のパッチの長辺が前記第1の端部と対向する第2の端部側に位置するように前記第1のパッチ及び前記第2のパッチが配置され、かつ、前記第1のパッチは、前記第1のパッチの前記長辺よりも前記第1のパッチの前記短辺に近い第1の給電点を介して給電され、前記第2のパッチは、前記第1のパッチの前記短辺よりも前記第1の端部側に位置する第2の給電点を介して給電され、
前記第1の周波数における前記第1のパッチの表面に平行な面に沿った放射強度が前記第1のパッチの表面に垂直な方向の放射強度よりも強く、前記第2の周波数における前記第2のパッチの表面に垂直な方向の放射強度が前記第2のパッチの表面に平行な面に沿った放射強度よりも強い、
パッチアンテナ。 - 前記第1のパッチの前記短辺の幅は、前記第1の周波数における前記第1のパッチの表面に平行な面に沿った放射強度が前記第1のパッチの表面に垂直な方向の放射強度よりも強くなるように設定される、請求項1に記載のパッチアンテナ。
- 前記第1のパッチの前記短辺の幅は、前記第1のパッチの前記長辺の幅の半分以下である、請求項2に記載のパッチアンテナ。
- 前記第1のパッチ及び前記第2のパッチは、それぞれ、等脚台形状に形成され、かつ、前記第1のパッチの前記短辺の中点と前記第1のパッチの前記長辺の中点とを通る第1の中心線が、前記第2のパッチの前記短辺の中点と前記第2のパッチの前記長辺の中点とを結ぶ第2の中心線と一致するように前記第1のパッチ及び前記第2のパッチは配置され、かつ、前記第1の給電点及び前記第2の給電点が前記第1の中心線上に設けられる、請求項1〜3の何れか一項に記載のパッチアンテナ。
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