JPH06310928A - 平面アンテナ - Google Patents

平面アンテナ

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JPH06310928A
JPH06310928A JP5097695A JP9769593A JPH06310928A JP H06310928 A JPH06310928 A JP H06310928A JP 5097695 A JP5097695 A JP 5097695A JP 9769593 A JP9769593 A JP 9769593A JP H06310928 A JPH06310928 A JP H06310928A
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JP
Japan
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mode
patch
antenna
conductor
excitation
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JP5097695A
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English (en)
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Hirohiko Yamamoto
裕彦 山本
Hiroshi Nakano
洋 中野
Tomozo Ota
智三 太田
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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  • Waveguide Aerials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】電流アンテナと磁流アンテナとを併せ有するダ
イバーシティ方式の平面アンテナを構成するに当たり、
形状・構造の簡素化を図る。 【構成】誘電体基板1の裏面に地導体板2が形成され、
表面には中央部に無導体部分4を有するTM11モード励
振パッチ3(第1の導体パッチ)と、その無導体部分4
の内側でTM01モード励振パッチ5(第2の導体パッ
チ)とが形成されている。TM11モード励振パッチ3は
誘電体基板1の裏面側のTM11モード用給電コネクタ7
に対し給電線6およびTM11モード給電点8を介して接
続され、TM01モード励振パッチ5の中心部は裏面側の
TM01モード用給電コネクタ9に対しTM01モード給電
点10を介して接続され複数箇所がスルーホール11
(短絡部)を介して地導体板2に接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、主として準マイクロ波
帯の移動体通信に用いられるもので、電流アンテナと磁
流アンテナとを併せ有するダイバーシティ方式の平面ア
ンテナに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、無線技術の発達に伴い、準マイク
ロ波帯の電波を用いた移動体無線通信システムが着目を
あびるようになってきた。この種の移動体無線通信シス
テムの1つにSS通信方式を用いた無線LANシステム
がある。無線LANシステムにおいては、その誤り率が
10-5程度以下ときわめて低く要求されるが、屋内のオ
フィス等で使用されるため、いわゆるマルチパスフェー
ジングにより受信電力が変動する現象が生じ、誤り率低
下の要因となる。このマルチパスフェージングによる受
信電力の低下を改善する手段として、ダイバーシティ方
式があり、ダイバーシティ方式に用いられるアンテナと
して、従来より、特開平2−218203号公報に開示
されているような平面アンテナが提案されている。
【0003】この従来の平面アンテナを図5および図6
を用いて以下に説明する。図5は平面アンテナの側面
図、図6は図5におけるa−a線矢視の底面図である。
これらの図において、31は誘電体基板、32は給電ピ
ン、33,34はショートピン、35は接地板、36は
同軸ケーブルからなる給電用コネクタ、37は同軸ケー
ブルからなる励振用コネクタである。接地板35に固定
された給電用コネクタ36および励振用コネクタ37に
それぞれ給電ピン32、ショートピン33が接続され、
給電ピン32は誘電体基板31の裏面に形成された導体
箔38の中心部に接続され、導体箔38は周辺部の複数
箇所のショートピン33,34を介して接地板35に接
続されている。この導体箔38は円環アンテナとして機
能するものである。ショートピン33の内部には図示は
しないがノッチアンテナ励振用給電線が内蔵されてお
り、そのノッチアンテナ励振用給電線は誘電体基板31
の表面に形成されたストリップ線路39に接続されてい
る。このストリップ線路39は周辺の1箇所から中心部
に向けて形成されている。ストリップ線路39の中心部
から4つのノッチ励振用ストリップ線路40が放射状に
延びる状態で誘電体基板31の上面に形成されている。
一方、誘電体基板31の下面に形成された導体箔38に
おいて、周辺部の4箇所に半径方向に延びるノッチ41
が切欠き形成されている。各ノッチ41に対向する状態
で、各ノッチ励振用ストリップ線路40の端部が配置さ
れている。
【0004】給電用コネクタ36から給電ピン32を介
して誘電体基板31の裏面の導体箔38に供給された電
流は、中心から周辺のショートピン33,34に向かっ
て放射状に流れ接地板35へと至る。このとき、電流が
放射状に流れる導体箔38は円環アンテナとして動作
し、給電ピン32に平行な電界成分に感応する。導体箔
38にノッチ41が形成されていても、ノッチ41の方
向が電流方向と平行であるので、ノッチ41の存在は円
環アンテナの機能に影響を与えることはない。
【0005】一方、励振用コネクタ37より供給される
マイクロ波信号はショートピン33の内部のノッチアン
テナ励振用給電線(図示せず)を介して誘電体基板31
の表面のストリップ線路39に至り、さらに4つのノッ
チ励振用ストリップ線路40に分流されて4つのノッチ
41を励振する。直径方向で相対向する一対2組のノッ
チ41は、2つの半波長スロットアンテナと等価な動作
をする。
【0006】以上により、この平面アンテナは、円環ア
ンテナで構成される電流アンテナとスロットアンテナで
構成される磁流アンテナとを組み合わせたエネルギー密
度受信アンテナとして動作することになる。すなわち、
ダイバーシティ方式の平面アンテナを構成している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の平面アンテナの場合には、ノッチ41にマイクロ波
信号を給電するのに誘電体基板31の表面においてスト
リップ線路39および分岐したノッチ励振用ストリップ
線路40を介して給電するが、ストリップ線路39への
給電に当たっては、ショートピン33の内部にノッチア
ンテナ励振用給電線を内蔵するという構造をとってお
り、また、ストリップ線路39から4つのノッチ励振用
ストリップ線路40を分岐するという構造をとってお
り、このことが全体の形状,構造を複雑なものにしてい
た。
【0008】本発明は、このような事情に鑑みて創案さ
れたものであって、電流アンテナと磁流アンテナとを併
せ有するダイバーシティ方式の平面アンテナを構成する
に当たって、従来例に比べて形状・構造が簡素な平面ア
ンテナ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】本発明に係る平面アンテ
ナは、裏面に地導体板を有する誘電体基板と、パッチ中
央部に無導体部分を有しダイバーシティの一方の端子と
なる第1の給電点をもつ状態で前記誘電体基板の表面に
形成された第1の導体パッチと、前記無導体部分の内側
においてダイバーシティの他方の端子となる第2の給電
点をもつ状態で前記誘電体基板の表面に形成された第2
の導体パッチと、この第2の導体パッチの複数箇所にお
いて前記誘電体基板を貫通し第2の導体パッチを裏面の
地導体板に接続する短絡部とを備えたことを特徴とする
ものである。
【0010】
【作用】中央部に無導体部分を有する第1の導体パッチ
に給電すると、この環状の導体パッチの周辺部に磁流が
生じ、そのパッチに垂直な方向を最大放射方向とする磁
流アンテナとして機能する。また、第2の導体パッチに
給電すると半径方向に電流が流れ、パッチ上方にヌルを
有する軸対称な指向性の励振モードとなり、モノポール
アンテナと類似のアンテナすなわち電流アンテナとして
機能する。中央部に無導体部分を有する第1の導体パッ
チは電流が迂回するので寸法が小さくてすみ、しかも、
その無導体部分に第2の導体パッチを配置するので、磁
流アンテナの放射源と電流アンテナの放射源とを近接で
き、良好な電力密度受信アンテナとすることができる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施例に係る平面アンテナに
ついて、図面に基づいて詳細に説明する。
【0012】図1は準マイクロ波帯の移動体通信用の平
面アンテナを示す斜視図、図2はその平面アンテナの断
面図である。図1において、1は誘電体基板、2は誘電
体基板1の裏面に形成された地導体板、3は誘電体基板
1の表面において中央部に円状の無導体部分4を有する
状態の円環状に形成された第1の導体パッチとしてのT
11モード励振パッチ(磁流アンテナとして機能す
る)、5は無導体部分4の内部においてTM11モード励
振パッチ3から離間した状態で誘電体基板1の表面に円
状に形成された第2の導体パッチとしてのTM01モード
励振パッチ(電流アンテナとして機能する)、6は誘電
体基板1上でTM11モード励振パッチ3から延出された
給電線、7は誘電体基板1の周辺部で裏面に取り付けら
れその心線が誘電体基板1を貫通するTM11モード用給
電コネクタ、8はTM11モード用給電コネクタ7の心線
と給電線6とが接続されたTM11モード給電点(第1の
給電点)、9は誘電体基板1の中心部で裏面に取り付け
られその心線が誘電体基板1を貫通するTM01モード用
給電コネクタ、10はTM01モード用給電コネクタ9の
心線とTM01モード励振パッチ5とが接続されたTM01
モード給電点(第2の給電点)、11はTM01モード励
振パッチ5の部分において誘電体基板1に貫通形成され
TM01モード励振パッチ5と地導体板2とを電気的に接
続する短絡部としてのスルーホールである。
【0013】誘電体基板1は、テフロン(登録商標)グ
ラス、BTレジン、ガラスエポキシ、セラミックスなど
の材料で構成されている。TM11モード励振パッチ3、
TM01モード励振パッチ5、給電線6および地導体板2
は、両面銅貼り基板をエッチングすることにより形成さ
れている。スルーホール11は、2つ以上対称に設けら
れる。
【0014】下面のTM01モード用給電コネクタ9から
表面中央のTM01モード給電点10を介してTM01モー
ド励振パッチ5に給電すると、TM01モード励振パッチ
5がTM01モードで励振される。このとき、電流はTM
01モード給電点10から半径方向の外側に流れ、その電
流によって生じる指向性は励振パッチ5に垂直な方向に
ヌルを有する軸対称な指向性となる。その指向性は地導
体板2上のモノポールアンテナと類似の指向性で、この
TM01モード励振パッチ5は電流アンテナとして機能す
ると考えられる。
【0015】TM01モード励振パッチ5に対する入力イ
ンピーダンスは、スルーホール11の数,位置,直径な
どにより変化させることができ、TM01モード用給電コ
ネクタ9の特性インピーダンスと整合するように設定さ
れている。
【0016】一方、裏面のTM11モード用給電コネクタ
7から表面のTM11モード給電点8とインピーダンス整
合のための給電線6を介してTM11モード励振パッチ3
に給電が行われ、TM11モード励振パッチ3がTM11
ードで励振される。TM11モードが励振されるときのT
11モード励振パッチ3の寸法は、外側のTM01モード
励振パッチ5の直径に比べて大きいので、上述したよう
な同心状配置の構造が可能となっている。
【0017】TM11モードで励振されたTM11モード励
振パッチ3においては、この励振パッチ3の周辺部の磁
流が放射に寄与すると考えられ、TM11モード励振パッ
チ3は、この励振パッチ3に垂直な方向を最大放射方向
とする磁流アンテナとして機能すると考えられる。
【0018】TM11モード用給電コネクタ7およびTM
01モード用給電コネクタ9の出力信号を適当な振幅,位
相で合成することにより電力密度受信アンテナと同様の
動作をすることになる。
【0019】TM11モード励振パッチ3上に流れる電流
は、TM11モードの場合、給電線6に接続された点から
反対側の端部に向かって流れる。ところが、TM11モー
ド励振パッチ3の中央部に無導体部分4があるので、T
11モード励振パッチ3に流れる電流は無導体部分4で
妨げられ迂回して流れるようになるため、経路が長くな
る。したがって、同一波長であることを前提にして、無
導体部分4がある励振パッチ3と無導体部分4がない励
振パッチとを比較した場合、無導体部分4がある励振パ
ッチ3の方が小型になる。しかも、その無導体部分4に
TM01モード励振パッチ5を配置することができ、コネ
クタとしてノッチアンテナ励振用給電線を内蔵するよう
な複雑な構造のものは必要ではなく、従来例に比べて形
状が簡易で構造が簡素な平面アンテナとすることができ
る。
【0020】TM01モード励振パッチ5の放射部は2つ
の励振パッチ3,5の間の無導体部分4となり、TM11
モード励振パッチ3の放射部はその励振パッチ3の周囲
となり、2つの放射源を近接して配置することができ
る。
【0021】TM01モード励振パッチ5が構成する電流
アンテナは電界に感応し、TM11モード励振パッチ3が
構成する磁流アンテナは磁界に感応する。一般に、電界
の大きさが大きくなると磁界は小さくなり、その逆に電
界が小さくなると磁界は大きくなり、磁界が小さくなる
と電界が大きくなる。したがって、電流アンテナと磁流
アンテナを近接して配置したとき、一方のアンテナ出力
がマルチパスフェージングによって小さくなっても、他
方のアンテナ出力が大きくなり、結果的にTM01モード
用給電コネクタ9およびTM11モード用給電コネクタ7
はダイバーシティ方式のアンテナ端子として用いること
ができる。この場合、2つのアンテナの放射源がより近
接している方が良好なダイバーシティの動作が得られる
のであり、この意味からも本実施例の平面アンテナはダ
イバーシティ方式のアンテナとして良好な機能を司るも
のであるといえる。
【0022】図3は本発明の別の実施例に係る平面アン
テナを示す平面図である。図3において、1は誘電体基
板、3はTM11モード励振パッチ(第1の導体パッ
チ)、4は無導体部分、5はTM01モード励振パッチ
(第2の導体パッチ)、6は給電線、8はTM11モード
給電点、10はTM01モード給電点、11はスルーホー
ル(短絡部)であり、これらの構成は、図1,図2で説
明した先の実施例と同様であるので、ここでは符号名称
を記載するにとどめ、説明を省略する。
【0023】この実施例においては、以上の構成に加え
て、TM11モード励振パッチ3の外周上において、給電
線6と中心のTM01モード給電点10とを結ぶ直線に対
して45°をなす2箇所に、誘電体基板1の表面上でT
11モード励振パッチ3に連接する状態で微小突起3a
を形成してある。この実施例の場合、TM11モード励振
パッチ3において2つの共振モードの縮退がとけ、直交
する2つのTM11モードが励振されることになる。
【0024】通常、1つのTM11モードが励振される励
振パッチの指向性は、励振パッチの水平面内にヌルを有
するが、直交する2つのTM11モードが励振されるとき
の合成電界の指向性は、励振パッチ3の水平面内におい
てほぼ一様となる。したがって、TM11モード励振パッ
チ3を磁流アンテナとして用いた場合に水平面内におけ
る感度を均一に近い状態とすることができる。
【0025】実験例 図1,図2に示す実施例の効果を検証するために実験を
行った。誘電体基板1として厚さ1.6mmのガラスエ
ポキシ基板を用いた。導体パターンの形状は図4に示す
ようなものとし、2.48GHzにおいて入力インピー
ダンスが50Ωに整合するような寸法に設定した。
【0026】屋内見通し外電波伝搬環境において、半波
長ダイポールアンテナから垂直偏波を送信し、図4の平
面アンテナで受信し、TM01モード用給電コネクタ9お
よびTM11モード用給電コネクタ7から取り出せる受信
電力の相関係数を計算したところ、0.1以下の非常に
小さい相関係数が得られ、ダイバーシティ方式のアンテ
ナとして充分良好な機能を発揮することが立証された。
【0027】なお、上記実施例では励振パッチ3,5の
パターンが円形であったが、これに限定する必要はな
く、方形その他種々の形状が考えられる。また、励振パ
ッチ3,5の一部分が分離されていてもよい。さらに、
TM11モード用給電コネクタ7とTM01モード用給電コ
ネクタ9との出力を合成して電力密度受信を行うほか、
2つの給電コネクタ7,9のそれぞれに受信機を接続し
て選択ダイバーシティを行うようにしてもよい。
【0028】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、中央部
に無導体部分を有する第1の導体パッチを磁流アンテナ
となし、無導体部分に配置され地導体板に短絡された第
2の導体パッチを電流アンテナとなすから、ダイバーシ
ティ方式の平面アンテナを構成するに当たって、従来例
に比べ形状および構造の簡素化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る平面アンテナを示す斜
視図である。
【図2】上記実施例の平面アンテナの断面図である。
【図3】本発明の別の実施例に係る平面アンテナの平面
図である。
【図4】実験に用いた平面アンテナのパターン図であ
る。
【図5】従来例に係る平面アンテナを示す側面図であ
る。
【図6】図5におけるa−a線矢視の底面図である。
【符号の説明】
1……誘電体基板 2……地導体板 3……TM11モード励振パッチ(第1の導体パッチ) 3a……微小突起 4……無導体部分 5……TM01モード励振パッチ(第2の導体パッチ) 6……給電線 7……TM11モード用給電コネクタ 8……TM11モード給電点(第1の給電点) 9……TM01モード用給電コネクタ 10……TM01モード給電点(第2の給電点) 11……スルーホール(短絡部)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 裏面に地導体板を有する誘電体基板と、
    パッチ中央部に無導体部分を有しダイバーシティの一方
    の端子となる第1の給電点をもつ状態で前記誘電体基板
    の表面に形成された第1の導体パッチと、前記無導体部
    分の内側においてダイバーシティの他方の端子となる第
    2の給電点をもつ状態で前記誘電体基板の表面に形成さ
    れた第2の導体パッチと、この第2の導体パッチの複数
    箇所において前記誘電体基板を貫通し第2の導体パッチ
    を裏面の地導体板に接続する短絡部とを備えたことを特
    徴とする平面アンテナ。
JP5097695A 1993-04-23 1993-04-23 平面アンテナ Pending JPH06310928A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2008090745A1 (ja) * 2007-01-25 2008-07-31 Nidec Sankyo Corporation ループアンテナ
JP2009194849A (ja) * 2008-02-18 2009-08-27 Toshiba Corp 複合アンテナ装置及びアレイアンテナ装置
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