JPH05152840A - 偏波共用平面アンテナ - Google Patents
偏波共用平面アンテナInfo
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- JPH05152840A JPH05152840A JP30953391A JP30953391A JPH05152840A JP H05152840 A JPH05152840 A JP H05152840A JP 30953391 A JP30953391 A JP 30953391A JP 30953391 A JP30953391 A JP 30953391A JP H05152840 A JPH05152840 A JP H05152840A
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- Japan
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- radiating
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Abstract
(57)【要約】
【目的】パラレルプレートモード波から不要な結合や放
射を発生しないアンテナ特性に優れる偏波共用平面アン
テナを提供すること。 【構成】複数のスロット12を有する第1の地導体1
と、第1の誘電体2と、複数の第1の放射素子3と第1
の給電線路4とを形成した第1の給電基板5と、第2の
誘電体6と、複数の第2の放射素子7と第2の給電線路
8を形成した第2の給電基板9と、第3の誘電体10
と、第2の地導体11とをこの順に重ね、スロット12
と放射素子3と放射素子7がいずれも上面から見てほぼ
同じ位置にくるように設け、かつ、前記給電線路4によ
る放射素子3の励振方向と、前記給電線路8による放射
素子7の励振方向とを直交させ、垂直・水平偏波を共用
したこと。
射を発生しないアンテナ特性に優れる偏波共用平面アン
テナを提供すること。 【構成】複数のスロット12を有する第1の地導体1
と、第1の誘電体2と、複数の第1の放射素子3と第1
の給電線路4とを形成した第1の給電基板5と、第2の
誘電体6と、複数の第2の放射素子7と第2の給電線路
8を形成した第2の給電基板9と、第3の誘電体10
と、第2の地導体11とをこの順に重ね、スロット12
と放射素子3と放射素子7がいずれも上面から見てほぼ
同じ位置にくるように設け、かつ、前記給電線路4によ
る放射素子3の励振方向と、前記給電線路8による放射
素子7の励振方向とを直交させ、垂直・水平偏波を共用
したこと。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、マイクロ波帯の衛星通
信や無線通信等に用いられる偏波共用平面アンテナに関
する。
信や無線通信等に用いられる偏波共用平面アンテナに関
する。
【0002】
【従来の技術】マイクロ波帯の衛星通信では、受信チャ
ンネルごとに、垂直・水平偏波の切替が必要であり、ま
た、無線通信等においても、送受信を垂直・水平偏波あ
るいは、右旋、左旋円偏波の切替で対応したりするた
め、1つのアンテナで偏波を共用できるアンテナが開発
されるようになってきた。このような平面アンテナとし
て、図6に示すように地導体1と方形放射素子3から成
るマイクロストリップアンテナにおいて、地導体1の方
形放射素子3の真下に位置する部分にスロット12を設
け地導体1及び11と給電線路8により構成されたトリ
プレート線路と方形放射素子3をスロット12を介して
電磁結合させると共に、方形放射素子3の端部に接続さ
れた給電線路4による素子励振方向と、給電線路8によ
る素子励振方向を直交させるよう構成して垂直・水平偏
波の共用を可能としたアンテナが、1990年電子情報
通信学会春季全国大会予稿B−133「偏波共用平面ア
ンテナに関する一考察」や、1990年電子情報通信学
会秋季全国大会予稿B−93「偏波共用平面アレーの放
射特性」等に示されている。このような垂直・水平偏波
共用マイクロストリップアンテナは、給電線路4の出力
と給電線路8の出力を電気的に切替えるスイッチング回
路を具備することにより、偏波面が垂直・水平のように
空間的に90度変化した場合でも、アンテナ自体を機械
的に回転させることなく所望の偏波出力を取り出すこと
が可能であり、偏波面の変化に瞬時に対応できるため、
通信の中断がなく、また取付構造も機械的駆動装置を必
要とせず容易にできる。
ンネルごとに、垂直・水平偏波の切替が必要であり、ま
た、無線通信等においても、送受信を垂直・水平偏波あ
るいは、右旋、左旋円偏波の切替で対応したりするた
め、1つのアンテナで偏波を共用できるアンテナが開発
されるようになってきた。このような平面アンテナとし
て、図6に示すように地導体1と方形放射素子3から成
るマイクロストリップアンテナにおいて、地導体1の方
形放射素子3の真下に位置する部分にスロット12を設
け地導体1及び11と給電線路8により構成されたトリ
プレート線路と方形放射素子3をスロット12を介して
電磁結合させると共に、方形放射素子3の端部に接続さ
れた給電線路4による素子励振方向と、給電線路8によ
る素子励振方向を直交させるよう構成して垂直・水平偏
波の共用を可能としたアンテナが、1990年電子情報
通信学会春季全国大会予稿B−133「偏波共用平面ア
ンテナに関する一考察」や、1990年電子情報通信学
会秋季全国大会予稿B−93「偏波共用平面アレーの放
射特性」等に示されている。このような垂直・水平偏波
共用マイクロストリップアンテナは、給電線路4の出力
と給電線路8の出力を電気的に切替えるスイッチング回
路を具備することにより、偏波面が垂直・水平のように
空間的に90度変化した場合でも、アンテナ自体を機械
的に回転させることなく所望の偏波出力を取り出すこと
が可能であり、偏波面の変化に瞬時に対応できるため、
通信の中断がなく、また取付構造も機械的駆動装置を必
要とせず容易にできる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来例は、図6に示したように、地導体1及び地導体11
と給電線路8により構成されたトリプレート線路と放射
素子3をスロット12を介して電磁結合させた場合に
は、地導体1及び11の間を伝搬する電力漏洩を引き起
こすパラレルプレートモード波が発生し、不要な結合や
放射を生じアンテナ特性の劣化をまねいてしまうこと
が、Proceedings of ICAP89,April,pp.346-368(1989)や
Digest IEEE Internatinal Microwave Symposium,pp.19
9-202,(1988)や、A ・P91-35「空間回路網法を用いたパ
ラレルプレートモードの解析とその抑圧法」及び近年の
学会等で報告されて明らかである。本発明は、パラレル
プレートモード波から不要な結合や放射を発生しないア
ンテナ特性に優れる偏波共用平面アンテナを提供するも
のである。
来例は、図6に示したように、地導体1及び地導体11
と給電線路8により構成されたトリプレート線路と放射
素子3をスロット12を介して電磁結合させた場合に
は、地導体1及び11の間を伝搬する電力漏洩を引き起
こすパラレルプレートモード波が発生し、不要な結合や
放射を生じアンテナ特性の劣化をまねいてしまうこと
が、Proceedings of ICAP89,April,pp.346-368(1989)や
Digest IEEE Internatinal Microwave Symposium,pp.19
9-202,(1988)や、A ・P91-35「空間回路網法を用いたパ
ラレルプレートモードの解析とその抑圧法」及び近年の
学会等で報告されて明らかである。本発明は、パラレル
プレートモード波から不要な結合や放射を発生しないア
ンテナ特性に優れる偏波共用平面アンテナを提供するも
のである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の偏波共用平面ア
ンテナは、図1に示すように、複数のスロット12を有
する第1の地導体1と、第1の誘電体2と、複数の第1
の放射素子3と第1の給電線路4とを形成した第1の給
電基板5と、第2の誘電体6と、複数の第2の放射素子
7と第2の給電線路8を形成した第2の給電基板9と、
第3の誘電体10と、第2の地導体11とをこの順に重
ね、スロット12と放射素子3と放射素子7がいずれも
上面から見てほぼ同じ位置にくるように設け、かつ、前
記給電線路4による放射素子3の励振方向と、前記給電
線路8による放射素子7の励振方向とを直交させ、垂直
・水平偏波を共用したことを特徴とする。また、図3に
示すように、複数のスロット12を有する第1の地導体
1と、第1の誘電体2と、複数の円偏波を放射できる第
1の放射素子31と第1の給電線路4とを形成した第1
の給電基板5と、第2の誘電体6と、複数の円偏波を放
射できる第2の放射素子71と第2の給電線路8を形成
した第2の給電基板9と、第3の誘電体10と、第2の
地導体11とをこの順に重ね、スロット12と放射素子
31と放射素子71がいずれも上面から見てほぼ同じ位
置にくるように設け、かつ、第1の放射素子31と第2
の放射素子71とが互いに異なる旋回方向を有するよう
に設けて、右左旋円偏波を共用することもできる。この
とき、図4に示すように、前記放射素子31及び71が
共に、2つの放射素子を互いに90°回転させて配置
し、かつ2つの放射素子からの出力の位相を同じにする
ように合成するもこともでき、軸比を改善でき好まし
い。さらに、図5に示すように、前記構成に、第4の誘
電体13と、複数のスロット14を有する第3の地導体
15とを加えて、前記第2の地導体11の上にこの順に
重ね、スロット12と放射素子3あるいは放射素子31
と、放射素子7あるいは放射素子71と、このスロット
14とがいずれも上面から見てほぼ同じ位置にくるよう
に設けることもできる。以上の偏波共用平面アンテナに
おいて、誘電体2、6、10及び13の厚みは必ずしも
同じでなくてもよい。
ンテナは、図1に示すように、複数のスロット12を有
する第1の地導体1と、第1の誘電体2と、複数の第1
の放射素子3と第1の給電線路4とを形成した第1の給
電基板5と、第2の誘電体6と、複数の第2の放射素子
7と第2の給電線路8を形成した第2の給電基板9と、
第3の誘電体10と、第2の地導体11とをこの順に重
ね、スロット12と放射素子3と放射素子7がいずれも
上面から見てほぼ同じ位置にくるように設け、かつ、前
記給電線路4による放射素子3の励振方向と、前記給電
線路8による放射素子7の励振方向とを直交させ、垂直
・水平偏波を共用したことを特徴とする。また、図3に
示すように、複数のスロット12を有する第1の地導体
1と、第1の誘電体2と、複数の円偏波を放射できる第
1の放射素子31と第1の給電線路4とを形成した第1
の給電基板5と、第2の誘電体6と、複数の円偏波を放
射できる第2の放射素子71と第2の給電線路8を形成
した第2の給電基板9と、第3の誘電体10と、第2の
地導体11とをこの順に重ね、スロット12と放射素子
31と放射素子71がいずれも上面から見てほぼ同じ位
置にくるように設け、かつ、第1の放射素子31と第2
の放射素子71とが互いに異なる旋回方向を有するよう
に設けて、右左旋円偏波を共用することもできる。この
とき、図4に示すように、前記放射素子31及び71が
共に、2つの放射素子を互いに90°回転させて配置
し、かつ2つの放射素子からの出力の位相を同じにする
ように合成するもこともでき、軸比を改善でき好まし
い。さらに、図5に示すように、前記構成に、第4の誘
電体13と、複数のスロット14を有する第3の地導体
15とを加えて、前記第2の地導体11の上にこの順に
重ね、スロット12と放射素子3あるいは放射素子31
と、放射素子7あるいは放射素子71と、このスロット
14とがいずれも上面から見てほぼ同じ位置にくるよう
に設けることもできる。以上の偏波共用平面アンテナに
おいて、誘電体2、6、10及び13の厚みは必ずしも
同じでなくてもよい。
【0005】
【作用】本発明の偏波共用平面アンテナは、図2にその
一部を示すように、給電線路8の端部に放射素子7を設
けて、放射素子3と放射素子7が直接電磁結合されるも
のであり、スロット12は放射素子3及び7が結合する
為の開口である。本発明者らは、図2に示す構成のう
ち、第1の地導体1から第2の地導体11までの放射素
子上部にスロット開口を有するトリプレート給電型平面
アンテナについて検討を行ない、素子のアレー間隔を適
正化することによりパラレルプレートモード波を有効活
用し得るとの結果を得ている。本発明は、この結果を元
に、さらに2つの方向の異なる偏波を放射できる構造と
したものであり、パラレルプレートモード波から不要な
結合や放射を発生することなくアンテナ特性に優れる偏
波共用平面アンテナが実現できる。さらに、円偏波に対
しても適用できることを見い出し、左右の旋回方向の円
偏波に共用でき、さらに、これに従来の技術を敷援し
て、軸比、VSWR特性等が広帯域に良好な円偏波特性
が得られる構造の発明をなすことができた。またさら
に、スロット14を有する地導体15を設置することに
より、受信する偏波の方向に対する性能の差が極めて小
さい、安定性に優れた偏波共用平面アンテナが実現でき
る。
一部を示すように、給電線路8の端部に放射素子7を設
けて、放射素子3と放射素子7が直接電磁結合されるも
のであり、スロット12は放射素子3及び7が結合する
為の開口である。本発明者らは、図2に示す構成のう
ち、第1の地導体1から第2の地導体11までの放射素
子上部にスロット開口を有するトリプレート給電型平面
アンテナについて検討を行ない、素子のアレー間隔を適
正化することによりパラレルプレートモード波を有効活
用し得るとの結果を得ている。本発明は、この結果を元
に、さらに2つの方向の異なる偏波を放射できる構造と
したものであり、パラレルプレートモード波から不要な
結合や放射を発生することなくアンテナ特性に優れる偏
波共用平面アンテナが実現できる。さらに、円偏波に対
しても適用できることを見い出し、左右の旋回方向の円
偏波に共用でき、さらに、これに従来の技術を敷援し
て、軸比、VSWR特性等が広帯域に良好な円偏波特性
が得られる構造の発明をなすことができた。またさら
に、スロット14を有する地導体15を設置することに
より、受信する偏波の方向に対する性能の差が極めて小
さい、安定性に優れた偏波共用平面アンテナが実現でき
る。
【0006】
【実施例】実施例1 図1に示す構造とし、地導体1として厚さ0.5mm、
地導体11として厚さ1mmで大きさは各々90mm×
90mmのアルミニウム板を用い、誘電体2・6・9・
10として厚さ2mmで比誘導率約1.1のポリエチレ
ンフォームを用い、また給電基板5・9として厚さ25
μmのPETフィルムに厚さ35μmの銅箔を貼り合わ
せた基板を用いた。給電基板5には放射素子3及び給電
線路4を含むアンテナ回路を、給電基板9には放射素子
7及び給電線路8を含むアンテナ回路を銅箔の不要な箇
所をエッチング除去して形成した。また、地導体1の放
射素子3の真下及び放射素子7の真上に位置する部分
に、1辺の長さを14mmとした正方形のスロット12
を設けた。尚、放射素子3は1辺の長さを約6.9mm
とした正方形、放射素子7は1辺の長さを約7.2mm
とした正方形とした。この時、放射素子3、放射素子7
及びスロット12の配列数を16とし、直交する2方向
にそれぞ等間隔で配列すると共に、前記2方向の間隔
を、利用周波数12.45GHzの自由空間波長24.
1mmの0.9倍である21.7mmとし、給電線路4
と給電線路8が直交する方向で各部材を積層して16素
子アレーアンテナを構成した。このアンテナの給電線路
4による励振方向(図2に示すAの方向)の直線偏波利
得は、18.2dB、給電線路7による励振方向(図2
に示すBの方向)の直線偏波利得は20.0dBであっ
た。
地導体11として厚さ1mmで大きさは各々90mm×
90mmのアルミニウム板を用い、誘電体2・6・9・
10として厚さ2mmで比誘導率約1.1のポリエチレ
ンフォームを用い、また給電基板5・9として厚さ25
μmのPETフィルムに厚さ35μmの銅箔を貼り合わ
せた基板を用いた。給電基板5には放射素子3及び給電
線路4を含むアンテナ回路を、給電基板9には放射素子
7及び給電線路8を含むアンテナ回路を銅箔の不要な箇
所をエッチング除去して形成した。また、地導体1の放
射素子3の真下及び放射素子7の真上に位置する部分
に、1辺の長さを14mmとした正方形のスロット12
を設けた。尚、放射素子3は1辺の長さを約6.9mm
とした正方形、放射素子7は1辺の長さを約7.2mm
とした正方形とした。この時、放射素子3、放射素子7
及びスロット12の配列数を16とし、直交する2方向
にそれぞ等間隔で配列すると共に、前記2方向の間隔
を、利用周波数12.45GHzの自由空間波長24.
1mmの0.9倍である21.7mmとし、給電線路4
と給電線路8が直交する方向で各部材を積層して16素
子アレーアンテナを構成した。このアンテナの給電線路
4による励振方向(図2に示すAの方向)の直線偏波利
得は、18.2dB、給電線路7による励振方向(図2
に示すBの方向)の直線偏波利得は20.0dBであっ
た。
【0007】実施例2 図3に示す構造とし、実施例1のアンテナにおいて放射
素子3及び放射素子7のコーナ部を切除して、第1の放
射素子31と第2の放射素子71とが互いに異なる旋回
方向の円偏波を放射できるようにした。この時、放射素
子31及び放射素子71の切除面積の割合は素子の面積
の約14%とした。結果は、給電線路4により励振され
る右旋円偏波利得と、給電線路8により励振される左旋
円偏波利得は、それぞれ実施例1で得られた直線偏波の
利得とほぼ同様であった。
素子3及び放射素子7のコーナ部を切除して、第1の放
射素子31と第2の放射素子71とが互いに異なる旋回
方向の円偏波を放射できるようにした。この時、放射素
子31及び放射素子71の切除面積の割合は素子の面積
の約14%とした。結果は、給電線路4により励振され
る右旋円偏波利得と、給電線路8により励振される左旋
円偏波利得は、それぞれ実施例1で得られた直線偏波の
利得とほぼ同様であった。
【0008】実施例3 前記放射素子31及び放射素子71の配置を図4に示す
ようにペア素子配列とした以外は、実施例2と同様にア
ンテナを製作した。結果は、実施例2と同様であった
が、軸比が良好となり、VSWR1.3以下の周波数帯
域が、実施例2の約2倍となる特性が得られた。
ようにペア素子配列とした以外は、実施例2と同様にア
ンテナを製作した。結果は、実施例2と同様であった
が、軸比が良好となり、VSWR1.3以下の周波数帯
域が、実施例2の約2倍となる特性が得られた。
【0009】実施例4 図5に示すように、地導体15として厚さ0.5mmで
大きさ90×90mmのアルミニウム板を用い、放射素
子3の真上に位置する部分に、1辺の長さを14mとし
た正方形のスロット14を設け、誘電体13として厚さ
2mmで比誘電率約1.1のポリエチレンフォームを用
い、実施例1、2、及び3と同様なアンテナ面上に、前
記誘電体13を介して前記地導体15を設置した。結果
は、実施例1、2及び3での結果に対して、いずれも給
電線路4により励振される偏波利得が約1.5〜1.8
dB向上し、給電線路4と給電線路8の偏波利得がほぼ
同等な安定した特性が得られた。
大きさ90×90mmのアルミニウム板を用い、放射素
子3の真上に位置する部分に、1辺の長さを14mとし
た正方形のスロット14を設け、誘電体13として厚さ
2mmで比誘電率約1.1のポリエチレンフォームを用
い、実施例1、2、及び3と同様なアンテナ面上に、前
記誘電体13を介して前記地導体15を設置した。結果
は、実施例1、2及び3での結果に対して、いずれも給
電線路4により励振される偏波利得が約1.5〜1.8
dB向上し、給電線路4と給電線路8の偏波利得がほぼ
同等な安定した特性が得られた。
【0010】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によっ
て、パラレルプレートモード波によるアンテナ特性の劣
化を抑制でき、良好なアンテナ特性を有する高効率偏波
共用平面アンテナを提供することができた。
て、パラレルプレートモード波によるアンテナ特性の劣
化を抑制でき、良好なアンテナ特性を有する高効率偏波
共用平面アンテナを提供することができた。
【0011】
【図1】 本発明の一実施例を示す斜視図である。
【図2】 図1の要部を示す斜視図である。
【図3】 本発明の他の実施例を示す斜視図である。
【図4】 図3の要部を示す上面図である。
【図5】 本発明の他の実施例を示す斜視図である。
【図6】 従来例の要部を示す斜視図である。
1. 地導体 2. 誘電体 3,31. 放射素子 4. 給電線路 5. 給電基板 6. 誘電体 7,71. 放射素子 8. 給電線路 9. 給電基板 10. 誘電体 11. 地導体 12. スロッ
ト 13. 誘電体 14. スロッ
ト 15. 地導体
ト 13. 誘電体 14. スロッ
ト 15. 地導体
Claims (4)
- 【請求項1】 複数のスロット12を有する第1の地導
体1と、第1の誘電体2と、複数の第1の放射素子3と
第1の給電線路4とを形成した第1の給電基板5と、第
2の誘電体6と、複数の第2の放射素子7と第2の給電
線路8を形成した第2の給電基板9と、第3の誘電体1
0と、第2の地導体11とをこの順に重ね、スロット1
2と放射素子3と放射素子7がいずれも上面から見てほ
ぼ同じ位置にくるように設け、かつ、前記給電線路4に
よる放射素子3の励振方向と、前記給電線路8による放
射素子7の励振方向とを直交させ、垂直・水平偏波を共
用したことを特徴とする偏波共用平面アンテナ。 - 【請求項2】 複数のスロット12を有する第1の地導
体1と、第1の誘電体2と、複数の円偏波を放射できる
第1の放射素子31と第1の給電線路4とを形成した第
1の給電基板5と、第2の誘電体6と、複数の円偏波を
放射できる第2の放射素子71と第2の給電線路8を形
成した第2の給電基板9と、第3の誘電体10と、第2
の地導体11とをこの順に重ね、スロット12と放射素
子3と放射素子71がいずれも上面から見てほぼ同じ位
置にくるように設け、かつ、第1の放射素子31と第2
の放射素子71とが互いに異なる旋回方向を有するよう
に設けて、右左旋円偏波を共用したことを特徴とする偏
波共用平面アンテナ。 - 【請求項3】 前記放射素子31及び71が共に、2つ
の放射素子を互いに90°回転させて配置し、かつ2つ
の放射素子からの出力の位相を同じにするように合成す
るものであることを特徴とする請求項2に記載の偏波共
用平面アンテナ。 - 【請求項4】 前記構成に、第4の誘電体13と、複数
のスロット14を有する第3の地導体15とを加えて、
前記第2の地導体11の上にこの順に重ね、スロット1
2と放射素子3と放射素子7あるいは放射素子71とこ
のスロット14がいずれも上面から見てほぼ同じ位置に
くるように設けたことを特徴とする請求項1〜3項のう
ちいずれかに記載の偏波共用平面アンテナ。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30953391A JPH05152840A (ja) | 1991-11-26 | 1991-11-26 | 偏波共用平面アンテナ |
DE4239597A DE4239597C2 (de) | 1991-11-26 | 1992-11-25 | Ebene Antenne mit dualer Polarisation |
US08/347,211 US5510803A (en) | 1991-11-26 | 1994-11-21 | Dual-polarization planar antenna |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30953391A JPH05152840A (ja) | 1991-11-26 | 1991-11-26 | 偏波共用平面アンテナ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05152840A true JPH05152840A (ja) | 1993-06-18 |
Family
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1991
- 1991-11-26 JP JP30953391A patent/JPH05152840A/ja active Pending
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