JPH0738328A - 二周波共用アンテナ - Google Patents

二周波共用アンテナ

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JPH0738328A
JPH0738328A JP5203005A JP20300593A JPH0738328A JP H0738328 A JPH0738328 A JP H0738328A JP 5203005 A JP5203005 A JP 5203005A JP 20300593 A JP20300593 A JP 20300593A JP H0738328 A JPH0738328 A JP H0738328A
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04Resonant antennas
    • H01Q9/0407Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/0464Annular ring patch
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/40Imbricated or interleaved structures; Combined or electromagnetically coupled arrangements, e.g. comprising two or more non-connected fed radiating elements

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  • Electromagnetism (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 周波数の差の大きい二つの周波数で動作す
る、小型、軽量のマイクロストリップアンテナを得る。 【構成】 誘電体基板の表面に中心側でアース電極と短
絡した円環の導体パターンによる素子と、中央でアース
電極と短絡した円形の導体パターンによる素子を形成す
る。円環の導体パターンの内側に円形の導体パターンを
収納する。円環の導体パターンによる素子をTM11モー
ドで、円形の導体パターンによる素子をTM01モードで
励振させて異なる周波数で動作させる。 【効果】 GPSとVICSのように周波数帯が大きく
異なるシステムに共用可能なアンテナが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、誘電体基板を用いたマ
イクロストリップアンテナに係るもので、特に異なる二
つの共振周波数で利用できる二周波共用アンテナに関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】マイクロストリップアンテナは小型、軽
量である等の利点があるため、移動体通信等の分野で利
用されている。通常、一つの共振周波数で動作するもの
であるが、電極の形状等によって二周波共用とすること
も考えられている。この二周波共用アンテナは、送信と
受信に使用される周波数が異なる場合に用いられ、二つ
の周波数で同じモードで動作させることが必要である。
【0003】従来の二周波共用アンテナは、二つの周波
数帯が比較的接近した送信、受信に利用されており、上
記のように同じモードで動作させている。異なるモード
で、周波数が大きく異なる二周波共用アンテナは実現さ
れていなかった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】移動体通信もその種類
が広がり、それに応じて周波数帯域も広がっている。例
えば、自動車等の移動体の位置を知るためのGPS(凡
地球測位システム)では1.5GHz帯の周波数が用いられ、
VICS(道路交通情報通信システム)では2.5GHz帯の
周波数が用いられる。これまでの、二周波共用アンテナ
ではこの双方に対応することはできない。
【0005】本発明は、上記のようなGPSとVICS
のように同じ移動体で利用する二つの周波数帯の離れた
システムに対応できる、二周波共用アンテナを提供する
ものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、マイクロスト
リップアンテナを円環と円形の二つの放射電極で形成
し、二つの励振モードを異ならせて動作させることによ
って、上記の課題を解決するものである。
【0007】すなわち、本発明によるマイクロストリッ
プアンテナは、誘電体基板の表面に円環状で中心側の端
部が誘電体基板の裏面の接地電極と短絡された第一の放
射電極を具え、その放射電極の内側に中央部分を接地電
極と短絡した円形の第二の放射電極を具えたことに特徴
を有するものである。
【0008】また、誘電体基板の表面に円環状で中心側
の端部が誘電体基板の裏面の接地電極と短絡された第一
の放射電極を具え、その放射電極の内側に中央部分を接
地電極と短絡した円形の第二の放射電極を具え、第一の
放射電極と第二の放射電極とで異なるモードで動作する
ことに特徴を有するものである。
【0009】
【作用】円環アンテナの内側に円形パッチアンテナを配
置して、それぞれ異なるモードで励振させることによ
り、それぞれ異なる共振周波数で動作することができ、
二周波共用アンテナが得られる。TM01モードで動作さ
せると小型化するため、TM11モードで励振する円環ア
ンテナの内側の円筒内に収容することができる。
【0010】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例につ
いて説明する。
【0011】図1は、本発明による二周波共用アンテナ
の実施例を示す(a)は電極部のみの平面図、(b)は
正面断面図である。誘電体基板10の表面に円環の導体パ
ターンAと円形の導体パターンBが形成され、アース電
極となる裏面の導体層11とで、それぞれマイクロストリ
ップアンテナを構成する。導体パターンAは中心側の端
面で導体層11と短絡され、導体パターンBは中心部で導
体層11と短絡されている。導体パターンA、導体パター
ンBはそれぞれ基板10の裏面から同軸線により所定の給
電点で給電される。
【0012】導体パターンAで構成される素子はTM11
モードで、導体パターンBで構成される素子はTM01
ードでそれぞれ動作する。
【0013】誘電率21で厚さが5mmの誘電体基板に次の
ような寸法で導体パターンを形成しした例について説明
する。導体パターンAの外径a2を17.9mm、内径b2を8.0m
m とし、導体パターンBの外径a1を6.2mm 、導体層11と
の短絡導体の外径を1.0mm となるように導体を形成し
た。導体パターンAには中心からの距離ρ2 が9.1mm の
点で給電し、導体パターンBには中心からの距離ρ1
1.4mm の点で給電した。なお、導体パターンの厚みは0.
05mmとした。
【0014】上記のような構成による二周波共用アンテ
ナの特性を図2に示す。図2(a)は導体パターンBに
よる特性で2.5GHzに共振点を有していることを示してい
る。また、図2(b)は導体パターン(A)による特性
で1.5GHzに共振点を有していることを示している。
【0015】誘電体率が37で厚さ5mmの誘電体基板を用
いる場合は、次のように寸法をとった。導体パターンA
の外径a2を15.2mm、内径b2を8.0mm とし、導体パターン
Bの外径a1を4.25mm、導体層11との短絡導体の外径を1.
0mm となるように導体を形成した。導体パターンAには
中心からの距離ρ2 が8.7mm の点で給電し、導体パター
ンBには中心からの距離ρ1 が1.3mm の点で給電した。
なお、導体パターンの厚みは前記の例と同様に0.05mmと
した。
【0016】上記のような構成による二周波共用アンテ
ナの特性を図3に示す。図3(a)は導体パターンBに
よる特性で2.5GHzに共振点を有していることを示してい
る。また、図3(b)は導体パターン(A)による特性
で1.5GHzに共振点を有していることを示している。これ
は、前記の例と同様な特性が得られることを示してお
り、誘電率が高くなったことにより、素子を小型化でき
ることを示している。
【0017】上記のような二周波共用アンテナの素子間
の相互結合を見ると、給電点の相対角度で異なるが、共
振周波数の差が大きいために最大でも40dB以下に抑制さ
れる。この相互結合は給電点の相対角度により60dBの変
化が確認されたが、相対角度が90°で最小値となり、 1
00dB以下となることが確認された。
【0018】実際にGPSとVICSに利用する場合、
GPSの電波は円偏波なので、導体パターンAは1点給
電のときは縮退分離素子を付加して円偏波を励振する
か、2点給電で位相差を持たせて円偏波を励振する等の
方法を併せて用いるとよい。
【0019】なお、GPSとVICSに利用する場合、
それぞれビーコン送信器の位置が異なるのでそれぞれ受
信に適当な放射パターンを有するものであることが望ま
しい。衛星から到来する1.5GHz帯のGPSビーコンの受
信には、放射パターンがアンテナの上法に向いたTM11
モードが望ましく、また2.5GHzのVICSの路上ビーコ
ン波の受信には、水平方向への放射が強いTM01モード
が必要となる。本発明による二周波共用アンテナはこの
ような要求を満たしてそれぞれのビーコン波の受信に適
したものとなっている。
【0020】上記の説明は、GPSの1.5GHz帯とVIC
Sの2.5GHz帯に適用する例で説明したが、他の周波数に
それぞれ対応させることができることは言うまでもな
い。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、小型、軽量で周波数の
大きく異なる二つの周波数で動作する二周波共用アンテ
ナが得られる。また、それぞれの素子の設計も容易な二
周波共用アンテナが得られる。
【0022】また、小型、低背型のアンテナであるの
で、自動車等のルーフトップに搭載することができる等
の利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例を示す(a)平面図、(b)
正面断面図
【図2】 本発明による二周波共用アンテナの特性の説
明図
【図3】 本発明による二周波共用アンテナの特性の説
明図
【符号の説明】
10:誘電体基板 11:アース導体層 A:導体パターン(円環) B:導体パターン(円形)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 誘電体基板の表面に円環状で中心側の端
    部が誘電体基板の裏面の接地電極と短絡された第一の放
    射電極を具え、その放射電極の内側に中央部分を接地電
    極と短絡した円形の第二の放射電極を具えた二周波共用
    アンテナ。
  2. 【請求項2】 誘電体基板の表面に円環状で中心側の端
    部が誘電体基板の裏面の接地電極と短絡された第一の放
    射電極を具え、その放射電極の内側に中央部分を接地電
    極と短絡した円形の第二の放射電極を具え、第一の放射
    電極と第二の放射電極とで異なるモードで動作する二周
    波共用アンテナ。
  3. 【請求項3】 誘電体基板の表面に円環状で中心側の端
    部が誘電体基板の裏面の接地電極と短絡された第一の放
    射電極を具え、その放射電極の内側に中央部分を接地電
    極と短絡した円形の第二の放射電極を具え、第一の放射
    電極はTM11モードで動作し、第二の放射電極はTM01
    モードで動作する二周波共用アンテナ。
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