JPH07226615A - 偏波ダイバーシティ用マイクロストリップアンテナ - Google Patents

偏波ダイバーシティ用マイクロストリップアンテナ

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JPH07226615A
JPH07226615A JP6016493A JP1649394A JPH07226615A JP H07226615 A JPH07226615 A JP H07226615A JP 6016493 A JP6016493 A JP 6016493A JP 1649394 A JP1649394 A JP 1649394A JP H07226615 A JPH07226615 A JP H07226615A
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JP
Japan
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dielectric substrate
microstrip antenna
diversity
antenna
dielectric
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Withdrawn
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JP6016493A
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English (en)
Inventor
Hiroyuki Takebe
裕幸 武部
Hirohiko Yamamoto
裕彦 山本
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ダイバーシティ切換スイッチ内蔵で小型のマ
イクロストリップ偏波ダイバーシティアンテナを提供す
る。 【構成】 第1の誘電体基板1と、地板2と、第2の誘
電体基板3とを積層し、第1の誘電体基板の表面にマイ
クロストリップアンテナを形成し、第2の誘電体基板3
の表面にダイバーシティ切換スイッチを含むマイクロ波
回路を形成し、接地電位を与える地板2を共通にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、マイクロストリップア
ンテナを用いた偏波ダイバーシティアンテナの改良に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】屋内,屋外で準マイクロ波帯の通信を行
なうと、電波は建造物や樹木等で反射,回折しながら多
重波として伝播するため、受信点では、受信電界強度は
フェージングを伴う。フェージングを伴った受信波の包
絡線レベルは、受信機の熱雑音レベルまで頻繁に落込む
ため、高品質通信を実現する場合の障害となる。このフ
ェージングの影響を軽減する技術として、2つ以上の受
信信号を利用するダイバーシティ受信が広く知られてい
る。
【0003】図7は、共平面給電のマイクロストリップ
アンテナの従来の一例の斜視図である。誘電体基板20
上に表面の導体をエッチング等で加工して形成された放
射導体である導体パッチ22と、第1の偏波放射用の第
1の給電線路23aと、導体パッチ22のインピーダン
スと第1の給電線路23aのインピーダンスとの整合を
とるための第1の1/4λインピーダンス変成器24a
と、第2の偏波放射用の第2の給電線路23bと導体パ
ッチ22のインピーダンスと第2の給電線路23bのイ
ンピーダンスとの整合をとるための1/4λインピーダ
ンス変成器24bを有し、該誘電体基板20の裏面には
地板21を設けマイクロストリップアンテナが形成され
ている。
【0004】図8は図7のマイクロストリップアンテナ
の給電部分に背面よりのオフセット給電を用いた従来の
他の例の斜視図である。誘電体基板20上にエッチング
された導体パッチ22と、導電性ピン等(図示せず)で
誘電体基板20の背面の図示されていない給電線路より
第1および第2の偏波を給電する第1および第2の給電
点25,26を有し、誘電体基板20の裏面には地板2
1を設けてある。
【0005】このような構成からなる従来の偏波ダイバ
ーシティマイクロストリップアンテナは、第1の給電線
路23aまたは第1の給電点25から給電した場合をア
ンテナブランチ1,第1の給電線路23bまたは第2の
給電点26から給電した場合をアンテナブランチ2とす
ると、アンテナブランチ1によって励振されるモード
と、アンテナブランチ2によって励振されるモードとは
互いに直交しており、低結合で独立なブランチとなり、
互いに直交する2個の偏波を有するダイバーシティアン
テナとなる。
【0006】図9は2個の偏波を切換えるダイバーシテ
ィ切換用スイッチの従来の回路図の一例である。信号入
力端子91の一方は、第1のDCカットコンデンサ92
aを介し、第1および第2のダイオード93a,94a
の陽極に接続されるとともに、第1のRFチョークコイ
ル95aを介し接地される。第1および第2のダイオー
ド93a,94aの陰極はそれぞれ第3および第4のダ
イオード93b,94bの陽極と、第2および第3のR
Fチョークコイル95b,95cの一方の端子と、第1
および第2の出力端子96,97の一方に接続される。
第3および第4のダイオード93b,94bの陰極は接
地される。第2および第3のRFチョークコイル95
b,95cの他方の端子は、第2および第3のDCカッ
トコンデンサ92b,92cと、第1および第2のバイ
アス端子98a,98bの一方の端子に接続される。第
1および第2のバイアス端子98a,98bの他方の端
子は接地される。第1および第2のバイアス端子98
a,98bのそれぞれの両端子は、第2および第3のD
Cカットコンデンサ92b,92cの両端に接続される
ことになる。
【0007】以下、信号入力端子91が第1の出力端子
96側へスイッチされる場合について述べる。第1のバ
イアス端子98aに+Vc ボルトのDC電圧がかけら
れ、第2のバイアス端子98bに−Vc ボルトのDC電
圧がかけられる。このとき第1および第4のダイオード
93a,94bは導通し、第2および第3のダイオード
94a,93bは非導通となる。このとき、信号入力端
子91からのRF信号は、ダイオード93aを通り第1
の出力端子96に出力される。この際、第2のダイオー
ド94aが非導通、第4のダイオード94bが導通にな
っているため、第2のダイオード94aの陽極から見た
インピーダンスが大きくなり、第2の出力端子97への
RF信号の漏れは非常に小さくなる。同様に第1のバイ
アス端子98aに−、第2のバイアス端子98bに+の
DC電圧がかけられた場合、第2および第3のダイオー
ド94a,93bが導通、第1および第4のダイオード
93a,94bが非導通となり、信号入力端子91から
のRF信号は第2の出力端子97へ出力される。
【0008】なお、上記ダイバーシティ切換用スイッチ
回路は、誘電体基板20上の導体パッチ22が形成され
ているのと同じ面、またはケーブル等で接続されたダイ
バーシティ切換スイッチ専用基板上に形成される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】一般に、マイクロスト
リップアンテナは、誘電体の共振を利用するため、その
共振周波数は、誘電体基板の誘電率,厚みに左右され
る。それゆえ、量産時の誘電率,厚みのばらつき,温度
特性による共振周波数のずれ等を考慮すると、帯域の広
いことが望まれる。そのため、誘電体基板としては、誘
電率の低い基板厚の厚いものが使用される。また、ダイ
バーシティアンテナとしては、信号処理を行なうRF回
路と切り離して使用することを考慮すると、RF接続ケ
ーブルができるだけ少なくなる、たとえば、1本になる
ダイバーシティ切換スイッチ内蔵アンテナが望まれる。
【0010】しかし、従来のマイクロストリップアンテ
ナでは、共平面給電の場合誘電体基板が上述のように誘
電率の低いものが使用されると、マイクロストリップラ
インの幅が太くなり、また1/4λインピーダンス変成
器も誘電体基板の波長短縮率が小さくなるため大型とな
る。このため、ダイバーシティ切換スイッチを内蔵する
と、全体としてのアンテナ寸法が大きくなる。また、背
面給電の場合は、ダイバーシティ切換スイッチを接地す
る場所がない。
【0011】本発明は、係る問題に鑑み考えだされるも
のであり、ダイバーシティ切換スイッチを内蔵した小型
の偏波ダイバーシティ用マイクロストリップアンテナを
提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】偏波ダイバーシティ用マ
イクロストリップアンテナにおいて、接地電位を与える
ための地板の両面に、単一または複数の誘電体で形成さ
れる第1の誘電体基板と第2の誘電体基板を配置し、第
1の誘電体基板の地板に対向しない面には放射導体を設
け、複数偏波放射用マイクロストリップアンテナを形成
するとともに、前記第2の誘電体基板の地板に対向しな
い面には少なくともダイバーシティ切換スイッチを含む
マイクロ波回路を形成し、マイクロストリップアンテナ
とマイクロ波回路の接地導体を共有させる。
【0013】
【作用】本発明によれば、接地電位を与えるための地板
の両側に、マイクロストリップアンテナ用の第1の誘電
体基板と、ダイバーシティ切換スイッチを含むマイクロ
波回路用の第2の誘電体基板を前記地板を共有して配置
している。したがって、マイクロストリップアンテナは
第1の誘電体基板の誘電率,誘電体損失にのみ影響を受
けアンテナとして動作する。マイクロ波回路は第2の誘
電体基板の誘電率,誘電体損失にのみ影響を受けマイク
ロ波回路として動作する。それぞれに最も適した誘電体
基板を使用することにより効率のよい偏波ダイバーシテ
ィ用マイクロストリップアンテナを得ることができる。
【0014】
【実施例】図1は本発明の第1の実施例の斜視図、図2
は図1のX−X′断面図、図3は図1の第2の誘電体基
板3の平面図である。
【0015】これらの図に示されるように、このダイバ
ーシティアンテナは第1の誘電体1上の金属薄膜にエッ
チング等により形成された導体パッチ4と、第1および
第2の給電点5,6を有して、第1の誘電体基板1の裏
面には、地板2が積層され、マイクロストリップアンテ
ナを形成する。さらに、地板2の反対側には第2の誘電
体基板3が積層され、第1の誘電体基板1,地板2,第
2の誘電体基板3は3層の構造となっている。第2の誘
電体基板3の表面には、第1および第2の給電点5,6
と、第1および第2の誘電体基板1,3を地板2に接触
しないように貫通するピン7で接続される第3および第
4の給電点9a,9bと、公知のダイオード等で構成さ
れたピンダイオードスイッチ10と、該ピンダイオード
スイッチ10の第1および第2の端子と第3および第4
の給電点9a,9bとを結ぶ、第1および第2のマイク
ロストリップライン12a,12bと、該ピンダイオー
ドスイッチ10の第3の端子に接続された第3のマイク
ロストリップライン11と、第1および第2のマイクロ
ストリップライン12a,12bに接続された第1およ
び第2のDCライン8a,8bを有する。第1および第
2のDCライン8a,8bは、約1/4λの長さを有し
ており、端子13a,13bで地板2にスルーホール等
を用いて接地されており、RFチョークとして動作す
る。
【0016】図1に示す座標系で、x軸上の第1の給電
点5から給電した場合をアンテナブランチ1、y軸上の
第2の給電点6から給電した場合をアンテナブランチ2
とすると、アンテナブランチ1とアンテナブランチ2か
ら放射される電波は、偏波面が互いに直交する低結合で
独立な電波となる。
【0017】図4はダイバーシティ切換スイッチの他の
一実施例の回路図である。入力端子41の一方は、第1
のダイオード43の陽極、第2のダイオード44の陰極
に接続される。第1のダイオード43の陰極、第2のダ
イオード44の陽極は第1および第2のRFチョークコ
イル42a,42bを介して接地されるとともに、第1
および第2の出力端子45,46に接続される。
【0018】今、入力端子41にRF信号に+Vc ボル
トのDC電圧が重畳された場合、第1のダイオード43
は導通し、第2のダイオード44は非導通となり、重畳
されたDC電流は、第1のRFチョークコイル42aを
介して接地される。このとき、RF信号に対するインピ
ーダンスも、第1のダイオード43は整合がとられ、第
2のダイオード44は高インピーダンスとなり、入力端
子41からのRF信号は、第1のダイオード43を通り
第1の出力端子45へ導かれる。このときRFチョーク
コイル42aは、RFチョークとして働くため、第2の
ダイオード44の陰極からRFチョークコイル42aを
見たインピーダンスは高インピーダンスとなり、RF信
号はRFチョークコイル42a側へは流れない。同様
に、入力端子41にRF信号に−Vc ボルトのDC電圧
が重畳された場合は、第1のダイオード43が非導通、
第2のダイオード44が導通となり、入力端子41は第
2の出力端子46に接続される。
【0019】上述のように、入力端子41(第3のマイ
クロストリップライン11に対応する)にプラスまたは
マイナスのDC電圧を重畳させることにより、第1およ
び第2の出力端子45,46すなわちアンテナブランチ
1,2の切換えを、それぞれ1段のダイオード43およ
び44で行ない、小型かつ低消費電力化を実現し、偏波
ダイバーシティを行なうことができる程度のアイソレー
ションを得ることができる。
【0020】ダイバーシティ切換スイッチとして図9に
示される従来のダイバーシティ切換スイッチを使用する
こともできる。
【0021】第1の誘電体基板1は、マイクロストリッ
プアンテナを形成するための誘電体基板であるため、ア
ンテナの高効率,広帯域化を図るため、低損失,低誘電
率の比較的厚いテフロン基板等の誘電体基板が用いられ
る。一方第2の誘電体基板3は、ピンダイオードスイッ
チ,マイクロストリップラインを含む平面回路用の基板
であるため、回路の小型化の観点から、高誘電率で比較
的薄いガラスエポキシ基板等の誘電体基板が用いられ
る。また、第2の誘電体基板3上の平面回路としては、
ダイバーシティ切換スイッチだけでなく、低雑音増幅器
等のマイクロ波回路を構成してもよい。
【0022】図5は本発明の第2の実施例の斜視図であ
り、図6はそのY/Y′断面図である。図1,2,3の
第1の実施例と異なるところは、第1の誘電体基板1の
代わりに、第3の誘電体基板14と空気層15の2層構
造としたことである。第3の誘電体基板14上に、第1
の実施例と同様に導体パッチ4、第1および第2の給電
点5,6を形成し、その裏面はスペーサ17によって空
気層15を介して地板2に重ねられている。7aおよび
7bは、第1および第2の給電点5,6とマイクロスト
リップラインを接続するピンである。地板2の裏面に
は、第2の誘電体基板3が形成され、第2の誘電体基板
3上には、第1の実施例と同様のダイバーシティ切換回
路等の平面回路が形成されている。
【0023】この実施例によると、アンテナに対する誘
電体を高誘電率で比較的薄い安価なガラスエポキシ基板
等の第3の誘電体基板14と空気層15の積層構成で、
マイクロストリップアンテナの実効誘電率を低くでき、
安価で、前記平面回路用の誘電体基板である第2の誘電
体基板3と第3の誘電体基板14を同一の材料のできる
という点から、量産性に適したマイクロストリップアン
テナを構成することができる。第2の実施例では、空気
層15の代わりに、低誘電率,低損失の発泡誘電体を用
いてもよい。この場合は発泡誘電体によりスペーサの代
わりとすることができる。
【0024】前述の実施例では方形導体パッチを用いて
いるが、円形導体パッチを用いても同様の効果が得られ
る。
【0025】
【発明の効果】本発明による偏波ダイバーシティアンテ
ナは、マイクロストリップアンテナの高効率,広帯域化
を実現するために、マイクロストリップアンテナ用の第
1の誘電体基板を低誘電率,低損失のものを使用した場
合でも、ダイバーシティ切換スイッチ等のマイクロ波回
路は、第2の誘電体基板の誘電率によってのみ波長短縮
を受けるため、小型化が可能である。また、マイクロ波
回路は、マイクロストリップアンテナと基板を共有して
一体形成されるため、小型化が可能であるとともに、接
地位置がマイクロストリップアンテナの地板の裏側であ
るため、マイクロストリップアンテナの電波放射に影響
を及ぼさなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の斜視図である。
【図2】図1のX−X′断面図である。
【図3】図1の裏面の平面図である。
【図4】ダイバーシティ切換スイッチの一例の回路図で
ある。
【図5】本発明の第2の実施例の斜視図である。
【図6】図5のY−Y′断面図である。
【図7】従来の一例の斜視図である。
【図8】従来の他の例の斜視図である。
【図9】ダイバーシティ切換スイッチの他の例の回路図
である。
【符号の説明】
1 第1の誘電体基板 2 地板 3 第2の誘電体基板 4 導体パッチ 5 第1の給電点 6 第2の給電点 7,7a,7b ピン 8a,8b DCライン 10 ピンダイオードスイッチ 11 マイクロストリップライン 12a,12b マイクロストリップライン

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 接地電位を与えるための地板の一方の面
    に第1の誘電体基板を配置し、該地板の他方の面に第2
    の誘電体基板を配置し、第1の誘電体基板の地板と対向
    しない面には複数偏波放射用マイクロストリップアンテ
    ナを形成し、第2の誘電体基板の地板と対向しない面に
    は少なくともダイバーシティー切換スイッチを含むマイ
    クロ波回路を形成することを特徴とする偏波ダイバーシ
    ティマイクロストリップアンテナ。
  2. 【請求項2】 第1の誘電体基板および第2の誘電体基
    板は、地板の両側に積層して一体に形成されていること
    特徴とする、請求項1記載の偏波ダイバーシティ用マイ
    クロストリップアンテナ。
  3. 【請求項3】 地板と第1の誘電体基板をスペーサを介
    して一体に形成されていることを特徴とする、請求項1
    記載の偏波ダイバーシティ用マイクロストリップアンテ
    ナ。
  4. 【請求項4】 第1の誘電体基板は複数の誘電体で構成
    されていることを特徴とする、請求項1記載の偏波ダイ
    バーシティ用マイクロストリップアンテナ。
JP6016493A 1994-02-10 1994-02-10 偏波ダイバーシティ用マイクロストリップアンテナ Withdrawn JPH07226615A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005328129A (ja) * 2004-05-12 2005-11-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd 折り畳み式携帯無線機
JP2006210971A (ja) * 2005-01-25 2006-08-10 Furuno Electric Co Ltd アンテナ
KR101028567B1 (ko) * 2008-11-05 2011-04-11 한국과학기술원 패치 안테나를 이용한 단일 안테나 구조의 레이더 센서
JP2011097517A (ja) * 2009-11-02 2011-05-12 Smk Corp 高周波結合器
JP2011160294A (ja) * 2010-02-02 2011-08-18 Sony Chemical & Information Device Corp アンテナ装置、及び、通信装置

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Effective date: 20010508