JPH09238022A - 平面アンテナ - Google Patents
平面アンテナInfo
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- JPH09238022A JPH09238022A JP6719496A JP6719496A JPH09238022A JP H09238022 A JPH09238022 A JP H09238022A JP 6719496 A JP6719496 A JP 6719496A JP 6719496 A JP6719496 A JP 6719496A JP H09238022 A JPH09238022 A JP H09238022A
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- antenna
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- conductor
- circular
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- Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 異なった誘電率の誘電体基板に２つのパッチ
アンテナを別々に形成することにより２つのアンテナの
共振周波数の差を小さくできる平面アンテナを提供する
ことである。 【解決手段】 互いに異なる共振周波数を有する２つの
アンテナが異なった誘電率の誘電体基板上にそれぞれ形
成されてなる平面アンテナであって、上記１つのアンテ
ナがもう一方の円環アンテナの内径内に格納されている
構成となっている。
アンテナを別々に形成することにより２つのアンテナの
共振周波数の差を小さくできる平面アンテナを提供する
ことである。 【解決手段】 互いに異なる共振周波数を有する２つの
アンテナが異なった誘電率の誘電体基板上にそれぞれ形
成されてなる平面アンテナであって、上記１つのアンテ
ナがもう一方の円環アンテナの内径内に格納されている
構成となっている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、移動体通信装置お
よび移動体衛星通信装置等の平面アンテナに関し、特
に、周波数許容範囲を拡大することができる平面アンテ
ナに関する。
よび移動体衛星通信装置等の平面アンテナに関し、特
に、周波数許容範囲を拡大することができる平面アンテ
ナに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、移動体通信装置および移動体衛
星通信装置等には、構成が簡単で、平面上にアンテナ素
子等が構成できる平面アンテナが用いられる。図９は従
来の平面アンテナの構成図であり、（ａ）は斜視図であ
り、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′線における断面図であ
る。図９に示すように、この平面アンテナは、裏面に接
地導体１が形成された誘電体基板２の表面上に円環形状
の放射導体３が形成され、上記誘電体基板２内に形成さ
れ上記放射導体３の内径ｂに等しい直径を有する円筒形
状の連結導体４によって上記放射導体３の内周縁端部の
全周と上記接地導体１とが電気的に接続されている。ま
た、円形状の放射導体５が上記誘電体基板２上の上記放
射導体３の内径ｂ内に相互が接触しない様に形成されて
いる。さらに、給電用同軸ケーブル７の中心導体８が誘
電体基板２を貫通する給電線９を介して上記放射導体５
の中心０から放射方向にずれた所定位置Ｑ２で上記放射
導体５に電気的に接続され、上記同軸ケーブル７の接地
導体１０が上記接地導体１に電気的に接続されている。
また、給電用同軸ケーブル１１の中心導体１２が上記誘
電体基板２を貫通する給電線１３を介して上記放射導体
３に位置Ｑ１で電気的に接続され、上記同軸ケーブル１
１の接地導体１４が上記接地導体１に電気的に接続され
ている。以上のように形成することによって、放射導体
５と接地導体１によって円形パッチアンテナ１５が形成
され、放射導体３と接地導体１によって円環パッチアン
テナ１６が形成される。ここで、同軸ケーブル７を介し
て給電することにより円形パッチアンテナ１５を励振す
ることができ、また同軸ケーブル１１を介して給電する
ことによって円環パッチアンテナ１６を励振することが
できる。以上説明したような２つのパッチアンテナを用
い、円形パッチアンテナ１５の共振周波数と円環パッチ
アンテナ１６の共振周波数とを異ならせることにより２
周波共用アンテナとして使用される。
星通信装置等には、構成が簡単で、平面上にアンテナ素
子等が構成できる平面アンテナが用いられる。図９は従
来の平面アンテナの構成図であり、（ａ）は斜視図であ
り、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′線における断面図であ
る。図９に示すように、この平面アンテナは、裏面に接
地導体１が形成された誘電体基板２の表面上に円環形状
の放射導体３が形成され、上記誘電体基板２内に形成さ
れ上記放射導体３の内径ｂに等しい直径を有する円筒形
状の連結導体４によって上記放射導体３の内周縁端部の
全周と上記接地導体１とが電気的に接続されている。ま
た、円形状の放射導体５が上記誘電体基板２上の上記放
射導体３の内径ｂ内に相互が接触しない様に形成されて
いる。さらに、給電用同軸ケーブル７の中心導体８が誘
電体基板２を貫通する給電線９を介して上記放射導体５
の中心０から放射方向にずれた所定位置Ｑ２で上記放射
導体５に電気的に接続され、上記同軸ケーブル７の接地
導体１０が上記接地導体１に電気的に接続されている。
また、給電用同軸ケーブル１１の中心導体１２が上記誘
電体基板２を貫通する給電線１３を介して上記放射導体
３に位置Ｑ１で電気的に接続され、上記同軸ケーブル１
１の接地導体１４が上記接地導体１に電気的に接続され
ている。以上のように形成することによって、放射導体
５と接地導体１によって円形パッチアンテナ１５が形成
され、放射導体３と接地導体１によって円環パッチアン
テナ１６が形成される。ここで、同軸ケーブル７を介し
て給電することにより円形パッチアンテナ１５を励振す
ることができ、また同軸ケーブル１１を介して給電する
ことによって円環パッチアンテナ１６を励振することが
できる。以上説明したような２つのパッチアンテナを用
い、円形パッチアンテナ１５の共振周波数と円環パッチ
アンテナ１６の共振周波数とを異ならせることにより２
周波共用アンテナとして使用される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のアンテナは、同一誘電体基板２に円形および円
環の２つのパッチアンテナ１５、１６が形成されるため
に、円環パッチアンテナ１６の内径ｂに格納される円形
パッチアンテナ１５は、外側の円環パッチアンテナ１６
よりも共振周波数が高くなってしまう。一般に円環パッ
チアンテナ１６のパッチ外径ａは、（１）式で求めるこ
とができる。 ａ＝（ＸnmＣ）／｛２πｆn √（εr ）｝ …（１） Ｘnm：円環アンテナ１６の内部電磁界の固有値 Ｃ ：光速 εr ：基板の誘電率 ｆn ：共振周波数 また、円環パッチアンテナ１６のパッチ内径ｂは、外径
ａとの比β＝ｂ／ａから求められる。ここで、βが大き
くなると、基本モード１１と高次モードＴＭ０１が近づ
くため、円環パッチアンテナの放射パターンに影響を及
ぼす。
た従来のアンテナは、同一誘電体基板２に円形および円
環の２つのパッチアンテナ１５、１６が形成されるため
に、円環パッチアンテナ１６の内径ｂに格納される円形
パッチアンテナ１５は、外側の円環パッチアンテナ１６
よりも共振周波数が高くなってしまう。一般に円環パッ
チアンテナ１６のパッチ外径ａは、（１）式で求めるこ
とができる。 ａ＝（ＸnmＣ）／｛２πｆn √（εr ）｝ …（１） Ｘnm：円環アンテナ１６の内部電磁界の固有値 Ｃ ：光速 εr ：基板の誘電率 ｆn ：共振周波数 また、円環パッチアンテナ１６のパッチ内径ｂは、外径
ａとの比β＝ｂ／ａから求められる。ここで、βが大き
くなると、基本モード１１と高次モードＴＭ０１が近づ
くため、円環パッチアンテナの放射パターンに影響を及
ぼす。
【０００４】また、円形パッチアンテナ１５の共振周波
数は、（２）式で求めることができる。 ｆO ＝（ＸnmＣ）／｛（２πｃ√（εr ）｝ …（２） Ｘnm：円形アンテナ１５の内部電磁界の固有値 Ｃ ：光速 εr ：基板の誘電率 ｃ ：パッチ半径 ここで、例えば、誘電率εr ＝２．１の誘電体基板に共
振周波数１．５ＧＨZの円環アンテナを形成しようとし
た場合は、外径ａは、４６ｍｍとなる。β＝０．３１６
としたとき、内径ｂは、１４．６ｍｍとなる。次に、円
形パッチアンテナの半径ｃを１４．５ｍｍにしたときの
共振周波数は、４．１８ＧＨZ となる。このときの２つ
のパッチアンテナの共振周波数の差は、２．６８ＧＨZ
となる。つまり、共振周波数差は、 ［（４．１８−１．５）／（４．１８＋１．５）］＊１
００＝４７．１８［％］ となる。従って、従来では同一誘電体基板で２つのアン
テナを形成しているので、共振周波数差が大きくなって
しまう欠点があった。
数は、（２）式で求めることができる。 ｆO ＝（ＸnmＣ）／｛（２πｃ√（εr ）｝ …（２） Ｘnm：円形アンテナ１５の内部電磁界の固有値 Ｃ ：光速 εr ：基板の誘電率 ｃ ：パッチ半径 ここで、例えば、誘電率εr ＝２．１の誘電体基板に共
振周波数１．５ＧＨZの円環アンテナを形成しようとし
た場合は、外径ａは、４６ｍｍとなる。β＝０．３１６
としたとき、内径ｂは、１４．６ｍｍとなる。次に、円
形パッチアンテナの半径ｃを１４．５ｍｍにしたときの
共振周波数は、４．１８ＧＨZ となる。このときの２つ
のパッチアンテナの共振周波数の差は、２．６８ＧＨZ
となる。つまり、共振周波数差は、 ［（４．１８−１．５）／（４．１８＋１．５）］＊１
００＝４７．１８［％］ となる。従って、従来では同一誘電体基板で２つのアン
テナを形成しているので、共振周波数差が大きくなって
しまう欠点があった。
【０００５】また、上述した従来の円形および円環パッ
チアンテナは、基本モードＴＭ１１または、２次モード
ＴＭ２１のいずれかで励振するアンテナとして使用され
る。一般に、ＴＭ１１モード、ＴＭ２１モードの放射パ
ターンは、図１０のようになり、ＴＭ１１モードが励振
するようなアンテナにすれば、低仰角の放射エネルギー
が小さくなり（図１０（ａ））、また、ＴＭ２１モード
が励振するようなアンテナにすれば、天頂方向の放射エ
ネルギーが小さくなる（図１０（ｂ））。従って、移動
体衛星通信等に使用する場合において、全ての仰角にお
いてある一定の利得を要求されたとき、上述した従来タ
イプの平面アンテナでは、カバーすることができない欠
点があった。また上記要求に対応するために一般に使用
される無指向性アンテナを使用することが考えられる
が、この場合、アンテナが立体構造となってしまい高さ
を低くできないという欠点が生じてしまう。本発明は、
上述のような問題を解決するためになされたもので、異
なった誘電率の誘電体基板に２つのパッチアンテナを別
々に形成することにより２つのアンテナの共振周波数の
差を小さくできる平面アンテナを提供することを目的と
している。
チアンテナは、基本モードＴＭ１１または、２次モード
ＴＭ２１のいずれかで励振するアンテナとして使用され
る。一般に、ＴＭ１１モード、ＴＭ２１モードの放射パ
ターンは、図１０のようになり、ＴＭ１１モードが励振
するようなアンテナにすれば、低仰角の放射エネルギー
が小さくなり（図１０（ａ））、また、ＴＭ２１モード
が励振するようなアンテナにすれば、天頂方向の放射エ
ネルギーが小さくなる（図１０（ｂ））。従って、移動
体衛星通信等に使用する場合において、全ての仰角にお
いてある一定の利得を要求されたとき、上述した従来タ
イプの平面アンテナでは、カバーすることができない欠
点があった。また上記要求に対応するために一般に使用
される無指向性アンテナを使用することが考えられる
が、この場合、アンテナが立体構造となってしまい高さ
を低くできないという欠点が生じてしまう。本発明は、
上述のような問題を解決するためになされたもので、異
なった誘電率の誘電体基板に２つのパッチアンテナを別
々に形成することにより２つのアンテナの共振周波数の
差を小さくできる平面アンテナを提供することを目的と
している。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、互いに異なる共振周波数を有する２つの
アンテナが異なった誘電率の誘電体基板上にそれぞれ形
成されてなる平面アンテナにおいて、上記１つのアンテ
ナがもう一方の円環アンテナの内径内に格納されている
ことを特徴とする。本発明の他の特徴は、同じ共振周波
数を有する２つのアンテナが異なった誘電率の誘電体基
板上にそれぞれ形成されてなる平面アンテナにおいて、
上記１つのアンテナがもう一方の円環アンテナの内径内
に格納されており、上記一方のアンテナは、高次モード
（２次モード以上）励振用として高次モードで励振さ
れ、他方のアンテナは、基本モード励振用として基本モ
ードで励振され、上記両アンテナを切り替えてダイバー
シティ機能を得る様にしたことである。本発明の他の特
徴は、同じ共振周波数を有する２つのアンテナが異なっ
た誘電率の誘電体基板上にそれぞれ形成されてなる平面
アンテナにおいて、上記１つのアンテナがもう一方の円
環アンテナの内径内に格納されており、上記一方のアン
テナは、高次モード（２次モード以上）励振用として高
次モードで励振され、他方のアンテナは、基本モード励
振用として基本モードで励振され、上記両アンテナの放
射パターンが合成されることである。
め、本発明は、互いに異なる共振周波数を有する２つの
アンテナが異なった誘電率の誘電体基板上にそれぞれ形
成されてなる平面アンテナにおいて、上記１つのアンテ
ナがもう一方の円環アンテナの内径内に格納されている
ことを特徴とする。本発明の他の特徴は、同じ共振周波
数を有する２つのアンテナが異なった誘電率の誘電体基
板上にそれぞれ形成されてなる平面アンテナにおいて、
上記１つのアンテナがもう一方の円環アンテナの内径内
に格納されており、上記一方のアンテナは、高次モード
（２次モード以上）励振用として高次モードで励振さ
れ、他方のアンテナは、基本モード励振用として基本モ
ードで励振され、上記両アンテナを切り替えてダイバー
シティ機能を得る様にしたことである。本発明の他の特
徴は、同じ共振周波数を有する２つのアンテナが異なっ
た誘電率の誘電体基板上にそれぞれ形成されてなる平面
アンテナにおいて、上記１つのアンテナがもう一方の円
環アンテナの内径内に格納されており、上記一方のアン
テナは、高次モード（２次モード以上）励振用として高
次モードで励振され、他方のアンテナは、基本モード励
振用として基本モードで励振され、上記両アンテナの放
射パターンが合成されることである。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図示した実施形態
に基づいて説明する。図１は、本発明による平面アンテ
ナの一実施形態を示す構成図であり、（ａ）は斜視図で
あり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′線における断面図であ
る。図１において、この平面アンテナは、四角形の平板
状の基板を有しており、この平板状基板が、その中心部
分に形成された円形の第１の誘電体基板１７と、上記第
１の誘電体基板１７以外の部分から成る第２の誘電体基
板１８とから成っている。そして、上記平板状基板の裏
面には接地導体１９が形成されると共に、上記第２の誘
電体基板１８の表面上に円形の第１の誘電体基板１７の
外径とそのパッチ内径ｂ′が一致する円環形状の放射導
体２０が形成され、上記第１および第２の誘電体基板１
７および１８との間には円環形状の放射導体２０の内径
ｂ′に等しい直径を有する円筒形状の連結導体２１が形
成され、それにより円環形状の放射導体２０の内周縁端
部の全周と上記接地導体１９とが電気的に接続されてい
る。また、上記第１の誘電体基板１７の表面上には円形
状の放射導体２２が円環形状の放射導体２０内径内に相
互が接触しない様に形成されている。
に基づいて説明する。図１は、本発明による平面アンテ
ナの一実施形態を示す構成図であり、（ａ）は斜視図で
あり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′線における断面図であ
る。図１において、この平面アンテナは、四角形の平板
状の基板を有しており、この平板状基板が、その中心部
分に形成された円形の第１の誘電体基板１７と、上記第
１の誘電体基板１７以外の部分から成る第２の誘電体基
板１８とから成っている。そして、上記平板状基板の裏
面には接地導体１９が形成されると共に、上記第２の誘
電体基板１８の表面上に円形の第１の誘電体基板１７の
外径とそのパッチ内径ｂ′が一致する円環形状の放射導
体２０が形成され、上記第１および第２の誘電体基板１
７および１８との間には円環形状の放射導体２０の内径
ｂ′に等しい直径を有する円筒形状の連結導体２１が形
成され、それにより円環形状の放射導体２０の内周縁端
部の全周と上記接地導体１９とが電気的に接続されてい
る。また、上記第１の誘電体基板１７の表面上には円形
状の放射導体２２が円環形状の放射導体２０内径内に相
互が接触しない様に形成されている。
【０００８】さらに、給電用同軸ケーブル７の中心導体
８が誘電体基板１７を貫通する給電線９を介して放射導
体２２の中心０から放射方向にずれた所定位置Ｑ２で放
射導体２２に電気的に接続され、同軸ケーブル７の接地
導体１０が上記接地導体１９に電気的に接続されてい
る。また、給電用同軸ケーブル１１の中心導体１２が上
記誘電体基板１８を貫通する給電線１３を介して放射導
体２０に位置Ｑ１で電気的に接続され、同軸ケーブル１
１の接地導体１４が上記接地導体１９に電気的に接続さ
れている。そして、上記２つのパッチアンテナの共振周
波数が異なるように円環パッチの外径ａ′と内径ｂ′と
第２の誘電体基板１８の厚さと誘電率、円形パッチアン
テナの半径ｃ′と第１の誘電体基板１７の厚さと誘電率
のパラメータが設定されている。
８が誘電体基板１７を貫通する給電線９を介して放射導
体２２の中心０から放射方向にずれた所定位置Ｑ２で放
射導体２２に電気的に接続され、同軸ケーブル７の接地
導体１０が上記接地導体１９に電気的に接続されてい
る。また、給電用同軸ケーブル１１の中心導体１２が上
記誘電体基板１８を貫通する給電線１３を介して放射導
体２０に位置Ｑ１で電気的に接続され、同軸ケーブル１
１の接地導体１４が上記接地導体１９に電気的に接続さ
れている。そして、上記２つのパッチアンテナの共振周
波数が異なるように円環パッチの外径ａ′と内径ｂ′と
第２の誘電体基板１８の厚さと誘電率、円形パッチアン
テナの半径ｃ′と第１の誘電体基板１７の厚さと誘電率
のパラメータが設定されている。
【０００９】以上のように形成することによって、放射
導体２２と接地導体１によって円形パッチアンテナが形
成され、放射導体２０と接地導体１によって円環パッチ
アンテナが形成される。ここで、同軸ケーブル７を介し
て給電することにより円形パッチアンテナを励振するこ
とができ、また、同軸ケーブル１１を介して給電するこ
とによって円環パッチアンテナを励振することができ
る。ここで、上記２つのパッチアンテナの共振周波数の
差について考えると、例えば、誘電率εr ＝２．１の第
２の誘電体基板１８に共振周波数１．５ＧＨZ の円環ア
ンテナを形成しようとした場合は、外径ａ′は、４６ｍ
ｍとなる。β＝０．３１６としたとき、内径ｂ′は、１
４．６ｍｍとなる。そして、円形パッチアンテナの第１
の誘電体基板１７の誘電率εr をεr ＝１０とすると、
円形パッチアンテナの半径ｃ′＝１４．５ｍｍの時の共
振周波数は、１．９２ＧＨZ となるので、この時の共振
周波数差は、 ｛（１．９２−１．５）／（１．９２＋１．５）｝＊１
００＝１２．２８［％］ となる。
導体２２と接地導体１によって円形パッチアンテナが形
成され、放射導体２０と接地導体１によって円環パッチ
アンテナが形成される。ここで、同軸ケーブル７を介し
て給電することにより円形パッチアンテナを励振するこ
とができ、また、同軸ケーブル１１を介して給電するこ
とによって円環パッチアンテナを励振することができ
る。ここで、上記２つのパッチアンテナの共振周波数の
差について考えると、例えば、誘電率εr ＝２．１の第
２の誘電体基板１８に共振周波数１．５ＧＨZ の円環ア
ンテナを形成しようとした場合は、外径ａ′は、４６ｍ
ｍとなる。β＝０．３１６としたとき、内径ｂ′は、１
４．６ｍｍとなる。そして、円形パッチアンテナの第１
の誘電体基板１７の誘電率εr をεr ＝１０とすると、
円形パッチアンテナの半径ｃ′＝１４．５ｍｍの時の共
振周波数は、１．９２ＧＨZ となるので、この時の共振
周波数差は、 ｛（１．９２−１．５）／（１．９２＋１．５）｝＊１
００＝１２．２８［％］ となる。
【００１０】つまり、下記の（１）（２）式より基板の
誘電率εr を大きくすることは、１／√（εr ）だけパ
ッチを小さくすることとなるので、共振周波数を高くす
ることができる。従って、円環パッチアンテナの内径
ｂ′に格納するアンテナの誘電率を円環パッチアンテナ
を形成する誘電体基板の誘電率より、高く設定すれば、
共振周波数差を小さくすることができる。これにより、
２周波共用アンテナの周波数許容範囲が拡大し、多くの
システムへの応用が可能となる。 ａ＝ （ＸnmＣ）／｛２πｆn √（εr ）｝ …（１） Ｘnm：円環アンテナの内部電磁界の固有値 Ｃ ：光速 εr ：基板の誘電率 ｆn ：共振周波数 ｆO ＝（ＸnmＣ）／｛２πｃ√（εr ）｝ …（２） Ｘnm：円形アンテナの内部電磁界の固有値 Ｃ ：光速 εr ：基板の誘電率 ｃ ：パッチ半径 次に、本発明による平面アンテナの第２実施形態につい
て説明する。図２は、本発明による平面アンテナの第２
実施形態を示す構成図であり、（ａ）は斜視図であり、
（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′線における断面図である。図
２において、この平面アンテナは、四角形の平板状の基
板を有しており、この平板状基板が、その中心部分に形
成された円形の第１の誘電体基板１７と、上記第１の誘
電体基板１７以外の部分から成る第２の誘電体基板１８
とから成っている。そして、上記平面状基板の裏面には
接地導体１９が形成されると共に、上記第２の誘電体基
板１８の表面上に円形の第１の誘電体基板１７の外径と
そのパッチ内径ｂ″が一致する円環形状の放射導体２０
が形成され、上記第１および第２の誘電体基板１７およ
び１８との間には円環形状の放射導体２０の内径ｂ″に
等しい直径を有する円筒形状の連結導体２１が形成さ
れ、それにより円環形状の放射導体２０の内周縁端部の
全周と上記接地導体１９とが電気的に接続されている。
また、上記第１の誘電体基板１７の表面上には円形状の
放射導体２２が円環形状の放射導体２０内径ｂ″内に相
互が接触しない様に形成されている。さらに、給電用同
軸ケーブル７の中心導体８が誘電体基板１７を貫通する
給電線９を介して放射導体２２の中心０から放射方向に
ずれた所定位置Ｑ２で放射導体２２に電気的に接続さ
れ、同軸ケーブル７の接地導体１９が上記接地導体１に
電気的に接続されている。
誘電率εr を大きくすることは、１／√（εr ）だけパ
ッチを小さくすることとなるので、共振周波数を高くす
ることができる。従って、円環パッチアンテナの内径
ｂ′に格納するアンテナの誘電率を円環パッチアンテナ
を形成する誘電体基板の誘電率より、高く設定すれば、
共振周波数差を小さくすることができる。これにより、
２周波共用アンテナの周波数許容範囲が拡大し、多くの
システムへの応用が可能となる。 ａ＝ （ＸnmＣ）／｛２πｆn √（εr ）｝ …（１） Ｘnm：円環アンテナの内部電磁界の固有値 Ｃ ：光速 εr ：基板の誘電率 ｆn ：共振周波数 ｆO ＝（ＸnmＣ）／｛２πｃ√（εr ）｝ …（２） Ｘnm：円形アンテナの内部電磁界の固有値 Ｃ ：光速 εr ：基板の誘電率 ｃ ：パッチ半径 次に、本発明による平面アンテナの第２実施形態につい
て説明する。図２は、本発明による平面アンテナの第２
実施形態を示す構成図であり、（ａ）は斜視図であり、
（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′線における断面図である。図
２において、この平面アンテナは、四角形の平板状の基
板を有しており、この平板状基板が、その中心部分に形
成された円形の第１の誘電体基板１７と、上記第１の誘
電体基板１７以外の部分から成る第２の誘電体基板１８
とから成っている。そして、上記平面状基板の裏面には
接地導体１９が形成されると共に、上記第２の誘電体基
板１８の表面上に円形の第１の誘電体基板１７の外径と
そのパッチ内径ｂ″が一致する円環形状の放射導体２０
が形成され、上記第１および第２の誘電体基板１７およ
び１８との間には円環形状の放射導体２０の内径ｂ″に
等しい直径を有する円筒形状の連結導体２１が形成さ
れ、それにより円環形状の放射導体２０の内周縁端部の
全周と上記接地導体１９とが電気的に接続されている。
また、上記第１の誘電体基板１７の表面上には円形状の
放射導体２２が円環形状の放射導体２０内径ｂ″内に相
互が接触しない様に形成されている。さらに、給電用同
軸ケーブル７の中心導体８が誘電体基板１７を貫通する
給電線９を介して放射導体２２の中心０から放射方向に
ずれた所定位置Ｑ２で放射導体２２に電気的に接続さ
れ、同軸ケーブル７の接地導体１９が上記接地導体１に
電気的に接続されている。
【００１１】また、給電用同軸ケーブル１１の中心導体
１２が上記誘電体基板１８を貫通する給電線１３を介し
て放射導体２０に位置Ｑ１で電気的に接続され、同軸ケ
ーブル１１の接地導体１４が上記接地導体１９に電気的
に接続されている。この時、円環パッチアンテナは、Ｔ
Ｍ２１モード（２次モード）で励振され、円形パッチア
ンテナは、ＴＭ１１モード（基本モード）で励振され、
かつ、２つのパッチアンテナの共振周波数が同じになる
ように円環パッチの外径ａ″と内径ｂ″と第２の誘電体
基板１８の厚さと誘電率、円形パッチアンテナの半径
ｃ″と第１の誘電体基板１７の厚さと誘電率のパラメー
タを設定する。そして、図２（ｂ）に示すように、円環
パッチアンテナと円形パッチアンテナを切り替えるスイ
ッチ部２３が設けられており、このスイッチ部２３によ
りダイバシティ機能が得られる。上記スイッチ部２３の
切り替えは、通信機における入力信号の強弱、歪等によ
り判断し、より状態の良い方へ切り替えることにより、
特性の向上を計ることができる。
１２が上記誘電体基板１８を貫通する給電線１３を介し
て放射導体２０に位置Ｑ１で電気的に接続され、同軸ケ
ーブル１１の接地導体１４が上記接地導体１９に電気的
に接続されている。この時、円環パッチアンテナは、Ｔ
Ｍ２１モード（２次モード）で励振され、円形パッチア
ンテナは、ＴＭ１１モード（基本モード）で励振され、
かつ、２つのパッチアンテナの共振周波数が同じになる
ように円環パッチの外径ａ″と内径ｂ″と第２の誘電体
基板１８の厚さと誘電率、円形パッチアンテナの半径
ｃ″と第１の誘電体基板１７の厚さと誘電率のパラメー
タを設定する。そして、図２（ｂ）に示すように、円環
パッチアンテナと円形パッチアンテナを切り替えるスイ
ッチ部２３が設けられており、このスイッチ部２３によ
りダイバシティ機能が得られる。上記スイッチ部２３の
切り替えは、通信機における入力信号の強弱、歪等によ
り判断し、より状態の良い方へ切り替えることにより、
特性の向上を計ることができる。
【００１２】次に、本発明による平面アンテナの第３実
施形態について説明する。図３は、本発明による平面ア
ンテナの第３実施形態を示す構成図であり、（ａ）は斜
視図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′線における断面
図である。図４は、図３に示した平面アンテナを裏面か
ら見た斜視図である。この第３実施形態は、図３、図４
に示す様に、上述した第２実施形態における給電部分の
構成が異なっているもので、上記接地導体１９の下面に
第３の誘電体基板２４が形成され、その第３の誘電体基
板２４の下面に、マイクロストリップライン２分配合成
回路２５が形成され、そのマイクロストリップライン２
分配合成回路２５によって円環パッチアンテナの給電点
Ｑ１と円形パッチアンテナの給電点Ｑ２とが上記第３の
誘電体基板２４下面で電気的に接続される様になってい
る。これにより、この平面アンテナの放射パターンは、
ＴＭ１１とＴＭ２１の合成となるので図５に示すように
なり、従来よりも広範囲において良好なアンテナ特性が
得られる。
施形態について説明する。図３は、本発明による平面ア
ンテナの第３実施形態を示す構成図であり、（ａ）は斜
視図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′線における断面
図である。図４は、図３に示した平面アンテナを裏面か
ら見た斜視図である。この第３実施形態は、図３、図４
に示す様に、上述した第２実施形態における給電部分の
構成が異なっているもので、上記接地導体１９の下面に
第３の誘電体基板２４が形成され、その第３の誘電体基
板２４の下面に、マイクロストリップライン２分配合成
回路２５が形成され、そのマイクロストリップライン２
分配合成回路２５によって円環パッチアンテナの給電点
Ｑ１と円形パッチアンテナの給電点Ｑ２とが上記第３の
誘電体基板２４下面で電気的に接続される様になってい
る。これにより、この平面アンテナの放射パターンは、
ＴＭ１１とＴＭ２１の合成となるので図５に示すように
なり、従来よりも広範囲において良好なアンテナ特性が
得られる。
【００１３】次に、本発明による平面アンテナの第４実
施形態について説明する。図６は、本発明による平面ア
ンテナの第４実施形態を示す構成図であり、（ａ）は斜
視図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′線における断面
図である。この第４実施形態は、図６に示す様に、上述
した第２実施形態における円形パッチアンテナの換りに
第２の円環パッチアンテナを形成した構成となってい
る。すなわち、図６（ｂ）に示す様に、第２の誘電体基
板１８に形成された第１の円環パッチアンテナのパッチ
内径ｂ″の内に第２の円環パッチアンテナ２６が設けら
れている。そして、ＴＭ１１モード励振円環パッチアン
テナとＴＭ２１モード励振円環パッチアンテナを切り替
えスイッチ部２３を設けてダイバシティ機能を持たせて
いる。上記切り替えは、通信機における人力信号の強
弱、歪等により判断し、より状態の良い方へ切り替える
ことにより、特性の向上を計ることができる。
施形態について説明する。図６は、本発明による平面ア
ンテナの第４実施形態を示す構成図であり、（ａ）は斜
視図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′線における断面
図である。この第４実施形態は、図６に示す様に、上述
した第２実施形態における円形パッチアンテナの換りに
第２の円環パッチアンテナを形成した構成となってい
る。すなわち、図６（ｂ）に示す様に、第２の誘電体基
板１８に形成された第１の円環パッチアンテナのパッチ
内径ｂ″の内に第２の円環パッチアンテナ２６が設けら
れている。そして、ＴＭ１１モード励振円環パッチアン
テナとＴＭ２１モード励振円環パッチアンテナを切り替
えスイッチ部２３を設けてダイバシティ機能を持たせて
いる。上記切り替えは、通信機における人力信号の強
弱、歪等により判断し、より状態の良い方へ切り替える
ことにより、特性の向上を計ることができる。
【００１４】次に、本発明による平面アンテナの第５実
施形態について説明する。図７は、本発明による平面ア
ンテナの第５実施形態を示す構成図であり、（ａ）は斜
視図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′線における断面
図である。図８は、図７に示した平面アンテナを裏面か
ら見た斜視図である。この第５実施形態は、図７、図８
に示す様に、上述した第３実施形態（図３、図４）にお
ける円形パッチアンテナの換りに第２の円環パッチアン
テナ２６を形成した構成となっている。すなわち、図６
（ｂ）に示す様に、第２の誘電体基板１８に形成された
第１の円環パッチアンテナのパッチ内径ｂ″の内に第２
の円環パッチアンテナ２６が設けられている。そして、
第１の円環パッチアンテナの放射導体内の給電点Ｑ１と
円環パッチアンテナの放射導体内の給電点Ｑ２とが第３
の誘電体基板２４下面でマイクロストリップライン２分
配合成回路２５で電気的に接続される。これにより、こ
のアンテナの放射パターンは、ＴＭ１１とＴＭ２１の合
成となるので図５に示すように従来よりも広範囲におい
て良好なアンテナ特性が得られる。以上、本発明を四角
形の平面状基板に平面アンテナをその中心部分に一組構
成したものを例として説明したが、本発明はこれのみに
限定されるものではなく、基板の形状は使用する場合に
応じて適宜選択すれば良く、平面基板上に複数の平面ア
ンテナを配置してダイバーシティ、又はアレイアンテナ
の構成としたものであってもよいことは自明である。
施形態について説明する。図７は、本発明による平面ア
ンテナの第５実施形態を示す構成図であり、（ａ）は斜
視図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′線における断面
図である。図８は、図７に示した平面アンテナを裏面か
ら見た斜視図である。この第５実施形態は、図７、図８
に示す様に、上述した第３実施形態（図３、図４）にお
ける円形パッチアンテナの換りに第２の円環パッチアン
テナ２６を形成した構成となっている。すなわち、図６
（ｂ）に示す様に、第２の誘電体基板１８に形成された
第１の円環パッチアンテナのパッチ内径ｂ″の内に第２
の円環パッチアンテナ２６が設けられている。そして、
第１の円環パッチアンテナの放射導体内の給電点Ｑ１と
円環パッチアンテナの放射導体内の給電点Ｑ２とが第３
の誘電体基板２４下面でマイクロストリップライン２分
配合成回路２５で電気的に接続される。これにより、こ
のアンテナの放射パターンは、ＴＭ１１とＴＭ２１の合
成となるので図５に示すように従来よりも広範囲におい
て良好なアンテナ特性が得られる。以上、本発明を四角
形の平面状基板に平面アンテナをその中心部分に一組構
成したものを例として説明したが、本発明はこれのみに
限定されるものではなく、基板の形状は使用する場合に
応じて適宜選択すれば良く、平面基板上に複数の平面ア
ンテナを配置してダイバーシティ、又はアレイアンテナ
の構成としたものであってもよいことは自明である。
【００１５】
【発明の効果】本発明は、以上説明した様に、互いに異
なる共振周波数を有する２つの平面アンテナが異なった
誘電率の誘電体基板上にそれぞれ形成され、１つのアン
テナが一方の円環アンテナの内径内に格納されている構
成となっているので、周波数許容範囲が拡大し、多くの
システムに使用することができるという効果がある。ま
た、同じ共振周波数を有する２つの平面アンテナが異な
った誘電率の誘電体基板上にそれぞれ形成され、１つの
アンテナが一方の円環アンテナの内径内に格納され、そ
れぞれのアンテナが、高次モード励振用（２次モード以
上）と基本モード励振用とされ、２つのアンテナを合
成、または、２つのアンテナを切り替える構成となって
いるので、アレイ機能、ダイバーシティ機能と多用途に
利用できると共に、小型、軽量で低姿勢の構造でかつ移
動体に好適なアンテナ特性が得られるという優れた効果
がある。
なる共振周波数を有する２つの平面アンテナが異なった
誘電率の誘電体基板上にそれぞれ形成され、１つのアン
テナが一方の円環アンテナの内径内に格納されている構
成となっているので、周波数許容範囲が拡大し、多くの
システムに使用することができるという効果がある。ま
た、同じ共振周波数を有する２つの平面アンテナが異な
った誘電率の誘電体基板上にそれぞれ形成され、１つの
アンテナが一方の円環アンテナの内径内に格納され、そ
れぞれのアンテナが、高次モード励振用（２次モード以
上）と基本モード励振用とされ、２つのアンテナを合
成、または、２つのアンテナを切り替える構成となって
いるので、アレイ機能、ダイバーシティ機能と多用途に
利用できると共に、小型、軽量で低姿勢の構造でかつ移
動体に好適なアンテナ特性が得られるという優れた効果
がある。
【図１】本発明による平面アンテナの一実施形態を示す
構成図であり、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は（ａ）
のＡ−Ａ′線における断面図である。
構成図であり、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は（ａ）
のＡ−Ａ′線における断面図である。
【図２】本発明による平面アンテナの第２実施形態を示
す構成図であり、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は
（ａ）のＡ−Ａ′線における断面図である。
す構成図であり、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は
（ａ）のＡ−Ａ′線における断面図である。
【図３】本発明による平面アンテナの第３実施形態を示
す構成図であり、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は
（ａ）のＡ−Ａ′線における断面図である。
す構成図であり、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は
（ａ）のＡ−Ａ′線における断面図である。
【図４】図３に示した平面アンテナの裏面斜視図であ
る。
る。
【図５】図３に示した第３実施形態におけるＴＭ１１モ
ード＋ＴＭ２１モード合成励振時のアンテナの放射パタ
ーン図である。
ード＋ＴＭ２１モード合成励振時のアンテナの放射パタ
ーン図である。
【図６】本発明による平面アンテナの第４実施形態を示
す構成図であり、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は
（ａ）のＡ−Ａ′線における断面図である。
す構成図であり、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は
（ａ）のＡ−Ａ′線における断面図である。
【図７】本発明による平面アンテナの第５実施形態を示
す構成図であり、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は
（ａ）のＡ−Ａ′線における断面図である。
す構成図であり、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は
（ａ）のＡ−Ａ′線における断面図である。
【図８】図７に示した平面アンテナの裏面斜視図であ
る。
る。
【図９】従来の平面アンテナの構成図であり、（ａ）は
斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′線における断
面図である。
斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′線における断
面図である。
【図１０】図９に示した従来の平面アンテナの放射パタ
ーン図であり、（ａ）は、ＴＭ１１モード励振時の放射
パターン図であり、（ｂ）は、ＴＭ２１モード励振時の
放射パターン図である。
ーン図であり、（ａ）は、ＴＭ１１モード励振時の放射
パターン図であり、（ｂ）は、ＴＭ２１モード励振時の
放射パターン図である。
１、１０、１４、１９…接地導体、 ２、１７、
１８…誘電体基板、３、２０…円環形状の放射導体、
４、２１…円筒形状の連結導体、５、２２…円
形状の放射導体、 ７、１１…給電用同軸ケ
ーブル、８、１２…中心導体、
９、１３…給電線、１５…円形パッチアンテナ、
１６…円環パッチアンテナ、２３…スイッチ
部、２５…マイクロストリップライン２分配合成回路、
１８…誘電体基板、３、２０…円環形状の放射導体、
４、２１…円筒形状の連結導体、５、２２…円
形状の放射導体、 ７、１１…給電用同軸ケ
ーブル、８、１２…中心導体、
９、１３…給電線、１５…円形パッチアンテナ、
１６…円環パッチアンテナ、２３…スイッチ
部、２５…マイクロストリップライン２分配合成回路、
Claims (3)
- 【請求項１】 互いに異なる共振周波数を有する２つの
アンテナが異なった誘電率の誘電体基板上にそれぞれ形
成されてなる平面アンテナであって、上記１つのアンテ
ナがもう一方の円環アンテナの内径内に格納されている
ことを特徴とする平面アンテナ。 - 【請求項２】 同じ共振周波数を有する２つのアンテナ
が異なった誘電率の誘電体基板上にそれぞれ形成されて
なる平面アンテナであって、上記１つのアンテナがもう
一方の円環アンテナの内径内に格納されており、上記一
方のアンテナは、高次モード（２次モード以上）励振用
として高次モードで励振され、他方のアンテナは、基本
モード励振用として基本モードで励振され、上記両アン
テナを切り替えてダイバーシティ機能を得ることを特徴
とする平面アンテナ。 - 【請求項３】 同じ共振周波数を有する２つのアンテナ
が異なった誘電率の誘電体基板上にそれぞれ形成されて
なる平面アンテナであって、上記１つのアンテナがもう
一方の円環アンテナの内径内に格納されており、上記一
方のアンテナは、高次モード（２次モード以上）励振用
として高次モードで励振され、他方のアンテナは、基本
モード励振用として基本モードで励振され、上記両アン
テナの放射パターンが合成されることを特徴とする平面
アンテナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6719496A JPH09238022A (ja) | 1996-02-28 | 1996-02-28 | 平面アンテナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6719496A JPH09238022A (ja) | 1996-02-28 | 1996-02-28 | 平面アンテナ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09238022A true JPH09238022A (ja) | 1997-09-09 |
Family
ID=13337861
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6719496A Pending JPH09238022A (ja) | 1996-02-28 | 1996-02-28 | 平面アンテナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09238022A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004289332A (ja) * | 2003-03-20 | 2004-10-14 | Clarion Co Ltd | 平面アンテナ |
| JP2006060770A (ja) * | 2004-03-31 | 2006-03-02 | Toto Ltd | マイクロストリップアンテナ及び高周波センサ |
| JP2006295966A (ja) * | 2004-03-31 | 2006-10-26 | Toto Ltd | マイクロストリップアンテナ及び高周波センサ |
| JP2011513856A (ja) * | 2008-03-06 | 2011-04-28 | センサーマティック・エレクトロニクス・エルエルシー | Ｅａｓ及びｒｆｉｄ組み合わせタグのためのｒｆｉｄアンテナを有する取り外しシステム及び方法 |
| US7952534B2 (en) | 2004-03-31 | 2011-05-31 | Toto Ltd. | Microstrip antenna |
-
1996
- 1996-02-28 JP JP6719496A patent/JPH09238022A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004289332A (ja) * | 2003-03-20 | 2004-10-14 | Clarion Co Ltd | 平面アンテナ |
| JP2006060770A (ja) * | 2004-03-31 | 2006-03-02 | Toto Ltd | マイクロストリップアンテナ及び高周波センサ |
| JP2006295966A (ja) * | 2004-03-31 | 2006-10-26 | Toto Ltd | マイクロストリップアンテナ及び高周波センサ |
| US7952534B2 (en) | 2004-03-31 | 2011-05-31 | Toto Ltd. | Microstrip antenna |
| JP2011513856A (ja) * | 2008-03-06 | 2011-04-28 | センサーマティック・エレクトロニクス・エルエルシー | Ｅａｓ及びｒｆｉｄ組み合わせタグのためのｒｆｉｄアンテナを有する取り外しシステム及び方法 |
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