KR20210130812A - 마이크로스트립 안테나, 정보 기기 - Google Patents

마이크로스트립 안테나, 정보 기기 Download PDF

Info

Publication number
KR20210130812A
KR20210130812A KR1020217032245A KR20217032245A KR20210130812A KR 20210130812 A KR20210130812 A KR 20210130812A KR 1020217032245 A KR1020217032245 A KR 1020217032245A KR 20217032245 A KR20217032245 A KR 20217032245A KR 20210130812 A KR20210130812 A KR 20210130812A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
antenna
microstrip
shape
cut
microstrip patch
Prior art date
Application number
KR1020217032245A
Other languages
English (en)
Inventor
미노루 후루카와
쩌왕 마
Original Assignee
가부시키가이샤 스페이스파워테크놀로지스
고쿠리츠다이가쿠호진 사이타마 다이가쿠
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 스페이스파워테크놀로지스, 고쿠리츠다이가쿠호진 사이타마 다이가쿠 filed Critical 가부시키가이샤 스페이스파워테크놀로지스
Publication of KR20210130812A publication Critical patent/KR20210130812A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/08—Radiating ends of two-conductor microwave transmission lines, e.g. of coaxial lines, of microstrip lines
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/50—Structural association of antennas with earthing switches, lead-in devices or lightning protectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/0006—Particular feeding systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/061—Two dimensional planar arrays
    • H01Q21/065—Patch antenna array

Landscapes

  • Waveguide Aerials (AREA)

Abstract

본 개시의 일 양태에 관한 마이크로스트립 안테나는, 제1 방향에 평행이며 또한 길이가 3/2 파장에 상당하는 제1 변 및 제2 변과 제1 방향에 직교하는 제2 방향에 평행인 제3 변 및 제4 변을 구비하는 사각형 공진기에 있어서 제1 변 및 제2 변으로부터 각각 사각형 공진기의 중심을 향하여 절결된 형상을 갖고 있고, 당해 절결된 형상에 의해, 당해 절결된 형상의 주변으로 되는 제1 부분에 대하여 대향하는 위치 관계에 있는 제2 부분 및 제3 부분에 대하여 방사 특성에 기여시키는 형상을 갖고 있고, 제1 부분, 제2 부분 및 제3 부분의 제1 방향의 길이는 각각 1/2 파장에 상당하고, 제1 부분의 제2 방향의 폭은, 절결된 형상에 의해, 제2 부분 및 제3 부분의 제2 방향의 폭에 비하여 좁아지고, 제2 부분 또는 제3 부분 중 어느 한쪽에 급전점을 구비한다.

Description

마이크로스트립 안테나, 정보 기기
본 개시는 마이크로스트립 안테나, 정보 기기에 관한 것이다.
마이크로스트립 안테나는 휴대 전화기, 위성 통신용 기기, 자동차 등의 이동체 등에 사용되고 있다. 하기의 특허문헌 1, 특허문헌 2에는 마이크로스트립 안테나에 대하여 기재되어 있다.
안테나의 성능을 높이기 위해, 하기의 비특허문헌 1, 비특허문헌 2에는, 안테나의 이득을 높이기 위해, 4개의 안테나를 어레이화하는 것이 기재되어 있다. 비특허문헌 1에는, 4개의 안테나 소자를 전력 분배기에 의해 어레이화하는 구성이 기재되어 있다. 비특허문헌 1의 기술인 경우, 안테나를 배치하는 면과 회로를 배치하는 면에서는, 적합한 기판 재료가 다르고, 적합한 두께도 다르다. 그 때문에, 높은 이득을 얻기 위해, 안테나와 회로를 다른 기판에 의해 구성한다.
일본 특허 공개 제2003-258539호 공보 일본 특허 공개 제2003-283241호 공보
Richard E. Hodges 외 3명, "A Deployable High-Gain Antenna Bound for Mars: Developing a new folded-panel reflectarray for the first CubeSat mission to Mars.", [online], 2017년 2월 21일, IEEE Antennas and Propagation Magazine, 인터넷(URL: https://www.researchgate.net/publication/315370269_ A_Deployable_High-Gain_Antenna_Bound_for_Mars_Developing_a_new_folded-panel_ reflectarray_for_the_first_CubeSat_mission_to_Mars) MKA Rahim 외 3명, "Antenna array at 2.4 GHz for wireless LAN system using point to point communication", [online], 2007년 12월 4일, IEEE Xplore, 인터넷(URL:https://www.researchgate.net/publication/4364395_Antenna_array_at_24_GHz_for_wireless_LAN_system_using_point_to_point_communication)
비특허문헌 2에는, 전력 분배기 등의 회로를 안테나면에 구성하는 것이 기재되어 있다. 그러나, 안테나의 방사 효율을 희생시키게 된다.
그래서, 본 개시에 있어서, 보다 성능을 향상시킨 마이크로스트립 안테나를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 개시의 일 양태에 관한 마이크로스트립 안테나는, 제1 방향에 평행이며, 또한 길이가 3/2 파장에 상당하는 제1 변 및 제2 변과 제1 방향에 직교하는 제2 방향에 평행인 제3 변 및 제4 변을 구비하는 사각형 공진기에 있어서 제1 변 및 제2 변으로부터 각각 사각형 공진기의 중심을 향하여 절결된 형상을 갖고 있고, 당해 절결된 형상에 의해, 당해 절결된 형상의 주변으로 되는 제1 부분에 대하여 대향하는 위치 관계에 있는 제2 부분 및 제3 부분에 대하여 방사 특성에 기여시키는 형상을 갖고 있고, 제1 부분, 제2 부분 및 제3 부분의 제1 방향의 길이는 각각 1/2 파장에 상당하고, 제1 부분의 제2 방향의 폭은, 절결된 형상에 의해, 제2 부분 및 제3 부분의 제2 방향의 폭에 비하여 좁아지고, 제2 부분 또는 제3 부분 중 어느 한쪽에 급전점을 구비한다.
본 개시에 따르면, 보다 성능을 향상시킨 마이크로스트립 안테나, 정보 기기를 제공할 수 있다.
도 1은 종래의 마이크로스트립 안테나의 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 실시 형태에 있어서의 마이크로스트립 안테나를 도시하는 도면이다.
도 3은 동작 비교의 조건을 도시하는 도면이다.
도 4는 안테나의 방사 지향성의 비교 결과를 도시하는 도면이다.
이하, 도면을 참조하면서 실시 형태의 설명을 기술한다. 또한, 이후, 설명 완료된 요소와 동일 또는 유사한 요소에는 동일 또는 유사한 부호를 붙이고, 중복되는 설명에 대해서는 기본적으로 생략한다. 예를 들어, 복수의 동일 또는 유사한 요소가 존재하는 경우에, 각 요소를 구별하지 않고 설명하기 위해 공통 부호를 사용하는 경우가 있고, 각 요소를 구별하여 설명하기 위해 당해 공통 부호에 더하여 가지 번호를 사용하는 경우도 있다.
<비교예>
우선, 비교 대상으로서, 종래의 마이크로스트립 안테나(10)의 구성에 대하여 설명한다.
도 1은, 종래의 마이크로스트립 안테나의 구성을 도시하는 도면이다. 도 1의 (A)에 도시하는 바와 같이, 마이크로스트립 안테나(10)는 급전 회로용 기판(11), 그라운드 판(접지 유도체 판)(12), 안테나용 기판(유전체 기판)(13), 마이크로스트립 패치(14), 급전 핀(15), 급전 도체(16)를 구비한다.
도 1의 (A)에 있어서, 마이크로스트립 패치(14)를 갖는 안테나용 기판(13) 등의 면을, x축 및 y축에 의해 규정되는 면으로 하고, 당해 x축 및 y축에 대하여 수직으로 되는 방향을 z축이라고 한다. 즉, z축은, 마이크로스트립 안테나(10)의 두께 방향을 나타낸다.
급전 회로용 기판(11)은, 급전 도체(16)를 구비한다. 급전 도체(16)는, 급전 핀(15)에 급전하기 위한 것이다. 급전 도체(16)와 그라운드 판(12)에 의해 마이크로스트립 라인을 형성한다. 당해 마이크로스트립 라인은 전력을 전송하는 선로로 된다.
그라운드 판(12)은 도체이며, 안테나용 기판(13)과 급전 회로용 기판(11) 사이에 마련된다.
안테나용 기판(13)은, 상면에 마이크로스트립 패치(14)를 구비한다.
마이크로스트립 패치(14)는, 급전 핀(15)에 의해 전력이 급전된다. 급전 핀(15)은, 마이크로스트립 패치(14)와 급전점(17)에 의해 접속하고, 급전점(17)을 통하여 마이크로스트립 패치(14)에 급전한다.
마이크로스트립 패치(14)와 그라운드 판(12)에 의해 마이크로스트립 안테나를 형성한다. 당해 마이크로스트립 안테나는 전파를 방사한다. 마이크로스트립 패치(14)를 방사 소자라고 하는 경우도 있다.
급전 도체(16)는, 급전 핀(15)에 전력을 급전한다.
또한, 도시하는 예에서는, 마이크로스트립 패치(14)는 원 형상 또는 타원 형상인 예를 도시하고 있지만, 사각형인 것도 있다. 도 1의 (B)는, 사각형 형상의 마이크로스트립 패치(14)의 예를 도시하는 도면이다.
도 1의 (B)에 도시하는 바와 같이, 사각형의 마이크로스트립 안테나는, 길이 「L」, 폭 「W」의 마이크로스트립 라인과 동등한 구조를 갖고 있으며, 공진기로서 동작한다.
도 1의 (C)에 도시하는 바와 같이, 안테나 소자를 전력 분배기에 의해 어레이화하는 구성도 있다. 도 1의 (C)에 있어서, 안테나면에 안테나 소자(24)(24A 내지 24H))를 배치하고 있다. 안테나 소자(24A, 24B, 24C, 24D)의 4개의 안테나 소자를 어레이화하고 있다. 또한, 안테나 소자(24E, 24F, 24G, 24H)의 4개의 안테나 소자를 어레이화하고 있다.
도 1의 (D)는 전력 분배기(25)를 배치하는 기판의 면을 도시한다. 도 1의 (D)는 도 1의 (C)에 대응하고 있으며, 도 1의 (C)에 있어서의 안테나 소자(24)의 배치 개소를, 도 1의 (D)에 있어서 점선으로 나타내고 있다.
또한, 도 1의 (C) 및 도 1의 (D)의 예에 있어서, 안테나면(도 1의 (C))에 전력 분배기(25)를 배치하는 경우에는, 도 1의 (C)의 경우와 비교하여 전력 분배기(25)를 배치하기 위한 영역을 안테나면에 있어서 확보할 필요가 있기 때문에, 안테나의 방사 효율을 저하시키게 된다.
이상과 같이, 안테나 소자(24)를 어레이화할 때, 전력 분배기(25)를 사용하게 되어, 그 손실에 의해 안테나의 방사 효율을 저하시키게 된다.
또한, 안테나면과, 전력 분배기(25)를 배치하기 위한 회로면을, 각각 별도의 기판에 의해 구성하는 경우, 전력 분배기가 차지하는 면적이 비교적 커져(면적 점유율이 높아짐), 전력 분배기를 배치하는 기판에 있어서 다른 회로를 구성하기 위한 면적이 제한될 수 있다.
<실시 형태에 있어서의 마이크로스트립 안테나의 설명>
도 2는, 실시 형태에 있어서의 마이크로스트립 안테나를 도시하는 도면이다.
도 2의 (A)는, 실시 형태에 있어서의 마이크로스트립 안테나의 형상의 일례를 도시한다. 도시하는 바와 같이, 마이크로스트립 패치(34A)는 H형의 형상을 갖고 있다.
마이크로스트립 패치(34A)는, 소정 파장을 갖는 사각형 공진기로서 구성되어 있다. 여기서, 도시하는 바와 같이, 마이크로스트립 패치(34A)는, 소정 파장으로서, 3/2 실효 파장(이하, 파장이라고 기술)의 사각형 공진기로서 구성되어 있다. 마이크로스트립 선로는, 특성 임피던스에 따라 실효 유전율이 변하기 때문에 실효 파장이 다르다. 즉, 실효 파장이 변수에 의해 정해지기 때문에, 마이크로스트립 패치(34A)에 있어서, 폭의 길이를 「λg」 등으로 기재한다.
마이크로스트립 패치(34A)는, 도시하는 예에 있어서, 횡방향이 3/2 파장의 폭을 가짐으로써, 공진기로서 동작한다. 도시하는 바와 같이, 절결부(38A, 38B)의 폭(도시하는 예에 있어서의 횡방향의 길이)을 「1/2λg2」라고 한다.
마이크로스트립 패치(34A)에 있어서, 절결부(38A, 38B) 사이의 영역을 제1 부분(도 3의 (A)에서 후술하는 바와 같은, H형 형상의 잘록부 부분에 상당하는 제1 부분(39A))이라고 한다.
마이크로스트립 패치(34A)에 있어서, 제1 부분에 대향하는 2개의 영역을, 제2 부분 및 제3 부분(도 3의 (A)에 도시하는 바와 같이 제2 부분(39B)과 제3 부분(39C))이라고 한다. 제2 부분(39B)의 폭을 「1/2λg1」이라고 한다. 제3 부분(39C)의 폭을 「1/2λg3」이라고 한다.
이상으로부터, 마이크로스트립 패치(34A)의 폭(도시하는 예에 있어서의 횡방향의 길이)을 1/2(λg1+λg2+λg3)이라고 표기하고 있고, 당해 마이크로스트립 패치(34A)의 폭은, 상기한 바와 같이 3/2 파장으로 되어 있다.
마이크로스트립 패치(34A)에 있어서, 종방향의 길이(도시하는 예에 있어서의 길이 「W」)는 1/2 실효 파장 이상의 임의의 값이다. 도시하는 예에 있어서, 길이 「W」가 「1/2λg4」 이상인 것을 나타내고 있다.
마이크로스트립 패치(34A)는, 절결부(38A, 38B)로 나타내는 바와 같이 도려내어진 형상을 갖고 있다. 당해 절결부(38A, 38B)의 폭(도시하는 예에 있어서의 횡방향의 길이)이, 소정 파장에 기초하는 길이를 갖고 있다. 절결부(38A, 38B)의 한 변의 길이(폭)는, 소정 파장에 기초하는 길이로서, 1/2 파장의 폭으로서 구성되어 있다. 마이크로스트립 패치(34A)는, 절결부(38A, 38B)에 의해 도려내어진 형상을 가짐으로써, H형 형상의 잘록부 부분(즉, 절결부(38A, 38B) 사이)을 갖는 형상으로 되어 있다.
마이크로스트립 패치(34A)는, H형 형상의 잘록부 부분과는 다른 위치에 급전점(17)을 갖고 있다. 도시하는 바와 같이, 마이크로스트립 패치(34A)는, 급전점(17)을, H형의 형상에 있어서, 잘록부 부분을 사이에 두고 대향하는 2개의 영역의 임의의 위치에 갖고 있다. 당해 영역은, 3/2 파장의 변과 1/2 파장의 변으로 구성되어 있다.
이상과 같이, 절결부(38A, 38B)를 갖지 않는 사각형 공진기와 비교하면, 당해 사각형 공진기(절결 부분 없음)에 있어서 급전점으로부터 급전하면, 당해 사각형 공진기에 있어서, 3/2 파장 공진기로서 직선적으로 1/2 파장마다 동일한 강도의 전류 피크가 3개 나타나게 된다. 이때, 중앙의 1/2 파장부는, 대향하는 2개의 영역의 전류와 위상이 역위상으로 되기 때문에, z 방향(정면 방향)의 방사에 기여하지 않고, 사이드 로브 성분으로 된다. 한편, 마이크로스트립 패치(34A)는, 급전점(17)에 의해 급전한 경우, 절결부(38A, 38B)를 가짐으로써, H형 형상의 잘록부 부분에 있어서 대향하는 2개의 영역보다 작은 전류가 흐르는(절결 부분이 없는 사각형 공진기와 비교하면 특성 임피던스가 높아 전류가 흐르기 어려워짐), 즉 잘록부 부분에 있어서는, 마이크로스트립 안테나의 방사 특성으로서, 사이드 로브 레벨을 보다 낮게 할 수 있다.
또한, 당해 잘록부 부분에 대하여, 사이드 로브 레벨을 보다 낮추기 위해, 금속으로 차폐하는 것으로 해도 된다.
또한, 당해 잘록부 부분에 대하여, 당해 잘록부 부분에 대향하는 2개의 영역보다 두께(z축 방향)를 얇게 하는 것으로 해도 된다.
이상과 같이, 마이크로스트립 패치(34A)는, 사각형 공진기에 있어서 절결된 형상(절결부(38A, 38B))을 갖고 있고, 당해 절결된 형상에 의해, 당해 절결된 형상의 주변으로 되는 제1 부분(절결부(38A, 38B) 사이로 되는 잘록부 부분. 후술하는 도 3의 제1 부분(39A))에 대하여 대향하는 위치 관계에 있는 제2 부분(후술하는 도 3의 제2 부분(39B)) 및 제3 부분(후술하는 도 3의 제3 부분(39C))에 대하여 방사 특성에 기여시키는 형상을 갖고 있다.
도 2의 (B)는, 실시 형태에 있어서의 마이크로스트립 안테나의 형상의 다른 예를 도시한다. 도시하는 바와 같이, 마이크로스트립 패치(34B)는, 도 2의 (A)의 마이크로스트립 패치(34A)와 비교하면, H형 형상의 잘록부 부분을 사이에 두고 대향하는 2개의 영역에 있어서, 절결부(38C, 38D)(슬롯)에 의해 도려내어진 형상을 갖고 있다. 당해 절결부(38C, 38D)의 어느 것은, 급전점(17)의 부근에 마련되어 있다. 도시하는 바와 같이, 마이크로스트립 패치(34B)는, 급전점(17)의 부근에 절결부(38D)를 갖는 형성으로 되어 있다. 마이크로스트립 패치(34B)에 있어서, 상기 2개의 영역을 도려내는 부분의 수는 2개로 하고 있지만, 2개로 한정하지 않아도 된다.
도 2의 (C)는, 실시 형태에 있어서의 마이크로스트립 안테나의 형상의 다른 예를 도시한다. 도시하는 바와 같이, 마이크로스트립 패치(34C)는, 도 2의 (A)의 마이크로스트립 패치(34A)와 비교하면, H형 형상의 잘록부 부분에 있어서, 또한 잘록부 부분의 외측으로부터 절결부(38E, 38F)에 의해 도려내어진 형상을 갖고 있다. 즉, 마이크로스트립 패치(34C)에 있어서, 급전점(17)에 의해 급전한 경우, 절결부(38E, 38F)에 의해 끼인 부분(마이크로스트립 패치(34C)의 H형 형상의 잘록부 부분의, 더 잘록하게 되는 부분)에 있어서 전류가 흐르게 된다(절결 부분이 없는 사각형 공진기와 비교하면 전류가 흐르기 어려워짐). 도시하는 예에서는, 마이크로스트립 패치(34C)의 H형 형상의 잘록부 부분은, 마이크로스트립 패치(34A)의 H형 형상의 잘록부 부분보다 굵게 형성되어 있다. 마이크로스트립 패치(34C)에 있어서, 잘록부 부분의 외측으로부터 도려내는 부분의 수는 2개로 하고 있지만, 2개로 한정하지 않아도 된다.
도 2의 (D)는, 실시 형태에 있어서의 마이크로스트립 안테나의 형상의 다른 예를 도시한다. 도시하는 바와 같이, 마이크로스트립 패치(34D)는, 도 2의 (A)의 마이크로스트립 패치(34A)와 비교하면, H형 형상의 잘록부 부분에 있어서, 잘록부 부분의 내측에 있어서, 절결부(38G)에 의해 도려내어진 형상을 갖고 있다. 즉, 마이크로스트립 패치(34D)에 있어서, 급전점(17)에 의해 급전한 경우, 절결부(38G)를 우회하여 전류가 흐르게 된다. 당해 우회하여 전류가 흐름과 함께 슬롯의 좌우에서 전류의 위상을 반전시킴으로써, 사이드 로브 레벨을 보다 낮게 할 수 있다. 마이크로스트립 패치(34D)에 있어서, 잘록부 부분의 내측에 있어서 도려내는 부분의 수는 1개로 하고 있지만, 1개로 한정하지 않아도 된다.
<동작 비교>
실시 형태에서 설명한 마이크로스트립 패치(34B)와, 종래예로서 설명한 안테나 어레이의 동작을 비교한 결과에 대하여 설명한다.
도 3은, 동작 비교의 조건을 도시하는 도면이다. 도 3의 (A)는, 실시 형태에 있어서의 마이크로스트립 패치(34B)의 형상 및 치수를 도시한다. 도 3의 (B)는, 비교예로서 도 1의 (C), (D)에서 설명한 안테나 어레이의 형상 및 치수를 도시한다. 상기한 바와 같이, 마이크로스트립 패치(34B)는, H형 형상의 잘록부 부분으로 되는 제1 부분(39A)과, 당해 잘록부 부분에 대하여 대향하는 위치 관계에 있는 제2 부분(39B)과 제3 부분(39C)을 갖는다.
도 3의 (A), (B)에 도시하는 바와 같이, 마이크로스트립 패치(34B)와, 안테나 소자(24A, 24B, 24C, 24D)로 이루어지는 안테나 어레이는, 동일 사이즈로 되어 있다. 즉, 마이크로스트립 패치(34B)는, 한 변이 폭 「70mm」의 치수를 갖는다. 즉, 도 3의 (A)의 예에 도시하는 마이크로스트립 패치(34B)는, 폭(도시하는 예에 있어서의 횡방향의 길이), 길이 「W」(도시하는 예에 있어서의 종방향의 길이)를 동등한 것으로 하고 있다. 길이 「W」를 변동시킨 경우(길이 「W」를 크게 한 경우), 변동시키기 전과 비교하여 불필요한 공진을 발생시키기는 하지만, 이득은 높아져, 마이크로스트립 패치(34)의 방사 효율이 높아지는 경우도 있다.
한편, 안테나 어레이는, 안테나 소자(24A, 24B, 24C, 24D) 각각이 폭 「23.5mm」의 치수를 갖고, 이들 안테나 소자(24A, 24B, 24C, 24D)를 배치함으로써, 전체로서 한 변이 폭 「23.5mm」인 치수를 갖고 있다.
즉, 마이크로스트립 패치(34B)와 안테나 어레이는, 기판에 배치하였을 때 전유(專有)하는 면적이 동등하다.
도 4는, 안테나의 방사 지향성의 비교 결과를 도시하는 도면이다.
도 4에 도시하는 예로서, 5.8GHz의 신호에 기초하는 동작의 비교 결과를 도시하고 있다. 마이크로스트립 패치(34B)에 대해서는 방사 지향성에 대하여 실측을 행하고, 실측값에 기초하여 그래프를 그리고 있다. 종래예로서 설명한 안테나 어레이에 대해서는, 전자계 시뮬레이션에 의한 계산값에 기초하여 그래프를 그리고 있다.
이상을 비교한 결과, (1) 이득에 대해서는, 마이크로스트립 패치(34B)는, 종래예의 안테나 어레이와 비교하여 전력 분배기(전력 분배기(25))가 불필요하게 되므로, 15％ 정도 고효율로 된다.
구체적으로는, 마이크로스트립 패치(34B)와, 종래예의 안테나 어레이를 비교하면, 종래예의 안테나 어레이의 복수의 안테나 소자(24A, 24B, 24C, 24D)의 이득에 대해서는 마이크로스트립 패치(34B)와 동등하게 된다. 예를 들어, 비유전율 「1」, 안테나 어레이를 배치하는 기판의 두께 「1mm」라고 하는 조건에 있어서, 마이크로스트립 패치(34B)의 이득과, 안테나 소자(24A, 24B, 24C, 24D)의 이득은, 모두 15.4(dBi) 정도이다.
한편, 안테나 어레이에 전력 분배기(전력 분배기(25))를 배치함에 따른 손실로서, 비유전율 「3.2」, 전력 분배기를 배치하는 기판의 두께 「0.8mm」라고 하는 조건에 있어서, 0.7(dB)로 된다.
이상으로부터, 전력 분배기에 의한 손실을 고려한 안테나 어레이의 실효 이득과, 마이크로스트립 패치(34B)의 실효 이득을 비교하면, 마이크로스트립 패치(34B)의 실효 이득이 15.4(dBi)인 것에 비해, 종래예의 안테나 어레이의 실효 이득이 14.7(dBi)(즉, 「15.4」-「0.7」)로 되어, 마이크로스트립 패치(34B) 쪽이, 종래예의 안테나 어레이와 비교하여 15％ 정도(0.7dB) 고효율로 된다.
또한, (2) 방사 지향성에 대해서는, 마이크로스트립 패치(34B)는, 종래예의 안테나 어레이와 비교하여, 사이드 로브가 낮아지고, 내간섭성이 우수하다.
예를 들어, 방사 지향성으로서, 마이크로스트립 패치(34B) 또는 종래예의 안테나 어레이가 배치되는 기판의 면에 대하여 수직인 축(z축)에 대한 앙각으로서 「±50°」의 방향에 있어서, 마이크로스트립 패치(34B)의 사이드 로브 레벨은, E면에 대해서는 「-16.7」(dB)인 것에 비해, 종래예의 안테나 어레이에 대해서는 「-13.2」(dB)로 평가되어, 마이크로스트립 패치(34B) 쪽이 3(dB) 이상, 사이드 로브 레벨이 낮게 되어 있다.
예를 들어, 방사 지향성으로서, z축에 대한 앙각으로서 「±55°」의 방향에 있어서, 마이크로스트립 패치(34B)의 사이드 로브 레벨은, H면에 대해서는 「-16.6」(dB)인 것에 비해, 종래예의 안테나 어레이에 대해서는 「-10.5」(dB)로 평가되어, 마이크로스트립 패치(34B) 쪽이 6(dB) 이상, 사이드 로브 레벨이 낮게 되어 있다.
이하, 구체적으로 설명하면 도 4의 (A)는, 마이크로스트립 패치(34B)와, 종래예로서 설명한 안테나 어레이에 대하여, E면의 지향 특성을 비교한 도면이다. 도 4의 (A)에 있어서, 마이크로스트립 패치(34B)의 방사 지향성(41)을 점선으로 나타내고, 종래예로서 설명한 안테나 어레이의 방사 지향성(42)을 실선으로 나타낸다.
도 4의 (B)는, 마이크로스트립 패치(34B)와, 종래예로서 설명한 안테나 어레이에 대하여, H면의 지향 특성을 비교한 도면이다. 도 4의 (B)에 있어서, 마이크로스트립 패치(34B)의 방사 지향성(43)을, 각 측정점에 대하여 동그라미 표시(기호 「●」)를 부여한 실선으로 나타내고, 종래예로서 설명한 안테나 어레이의 방사 지향성(44)을, 동그라미 표시가 없는 실선으로 나타내고 있다.
도 4의 (A) (B)에 있어서, 마이크로스트립 패치(34B)의 방사 지향성(41)에 대하여 「신규 고이득 안테나」라고 표기하고, 종래예로서 설명한 안테나 어레이의 방사 지향성(42)에 대하여 「종래 4소자 어레이」라고 표기하고 있다. 또한, 도 4의 (A) (B)에 있어서, 횡축은, 마이크로스트립 패치(34B) 또는 안테나 어레이가 배치되는 기판의 면에 대하여 수직인 축(z축)에 대한 앙각을 나타낸다. 종축은, 이득을 나타낸다.
도 4의 (A) (B)에 도시하는 바와 같이, z축에 대한 앙각이 「±0°」인 부근에 있어서는, 방사 지향성(41)(마이크로스트립 패치(34B))은, 방사 지향성(42)(종래예의 안테나 어레이)보다 고효율의 이득으로 되어 있고, 방사 지향성(43)(마이크로스트립 패치(34A))은 방사 지향성(44)(종래예의 안테나 어레이)보다 고효율의 이득으로 되어 있다.
또한, 사이드 로브 레벨(예를 들어, 앙각 「±50°」, 앙각 「±55°」 부근)에 대해서도, 방사 지향성(41)은 방사 지향성(42)보다 낮게 되어 있고, 방사 지향성(43)은 방사 지향성(44)보다 낮게 되어 있다.
이상으로부터, 안테나의 면적이 동일 정도임에도 불구하고, 본 실시 형태의 마이크로스트립 안테나 쪽이, 방사 효율이 높다고 할 수 있다.
종래예와 비교하면, 실시 형태에서 설명한 마이크로스트립 안테나는, 전력 분배기(합성기)를 마련할 필요가 없기 때문에, 전력 분배기에 의한 손실을 없앨 수 있어, 더 높은 방사 효율을 얻을 수 있다. 또한, 전력 분배기용 기판을 불필요로 할 수 있기 때문에, 제조가 보다 용이해진다. 또한, 안테나를 배치하는 면에 대하여 배면에 회로를 구성하는 경우에, 전력 분배기를 배치할 필요가 없기 때문에, 배면에 있어서 원하는 회로를 구성하기 위한 면적을 넓게 이용할 수 있다.
이상과 같이 설명한 마이크로스트립 안테나는 휴대 전화기, 위성 통신용 기기, 자동차 등의 이동체 등 여러 가지 정보 기기에 탑재될 수 있다. 즉, 정보 기기는, 상기 실시 형태에서 설명한 마이크로스트립 안테나(마이크로스트립 패치(34A, 34B, 34C, 34D))를 구비한다. 당해 정보 기기는, 마이크로스트립 패치(34A) 등에 의해 전력을 방사함으로써, 다른 장치에 전력을 공급하기 위한 것으로 해도 된다. 즉, 정보 기기는 무선에 의해 전력을 보내는 무선 송전 기기인 것으로 해도 된다.
<부기>
이상의 각 실시 형태에서 설명한 사항을 이하에 부기한다.
(부기 1)
마이크로스트립 안테나(34A, 34B, 34C, 34D)이며, 사각형 공진기에 있어서 절결된 형상(38A, 38B, 38C, 38D, 38E, 38F, 38G)을 갖고 있고, 당해 절결된 형상에 의해, 당해 절결된 형상의 주변으로 되는 제1 부분(39A)에 대하여 대향하는 위치 관계에 있는 제2 부분(39B) 및 제3 부분(39C)에 대하여 방사 특성에 기여시키는 형상을 갖고 있는, 마이크로스트립 안테나.
(부기 2)
절결된 형상으로서, 사각형 공진기의 외측으로부터, 사각형 공진기의 대향하는 2개의 변에 대하여 절결된 형상(38A, 38B)을 가짐으로써, 사각형 공진기가 H형의 형상을 갖고 있는, 부기 1에 기재된 마이크로스트립 안테나.
(부기 3)
당해 절결된 형상의 폭은, 당해 변의 길이에 기초하는 길이(도 2)를 갖고 있는, 부기 2에 기재된 마이크로스트립 안테나.
(부기 4)
사각형 공진기는 3/2 파장의 변을 갖고, 당해 절결된 형상의 폭은 1/2 파장인(도 2), 부기 3에 기재된 마이크로스트립 안테나.
(부기 5)
제1 부분은 절결된 형상으로 끼인 부분이고, 제2 부분 및 제3 부분의 폭은 각각 1/2 파장인(도 2), 부기 4에 기재된 마이크로스트립 안테나.
(부기 6)
제1 부분이 아니라 제2 부분 또는 제3 부분 중 어느 것에 급전점(17)을 구비하는, 부기 1 내지 5 중 어느 것에 기재된 마이크로스트립 안테나.
(부기 7)
제2 부분 또는 제3 부분의 내측으로부터 절결된 형상(38C, 38D)을 갖는, 부기 1 내지 6 중 어느 것에 기재된 마이크로스트립 안테나.
(부기 8)
제1 부분에 있어서, 제1 부분의 외측으로부터 절결된 형상(38E, 38F)을 더 갖는, 부기 1 내지 7 중 어느 것에 기재된 마이크로스트립 안테나.
(부기 9)
제1 부분에 있어서, 제1 부분의 내측으로부터 절결된 형상(38G)을 더 갖는, 부기 1 내지 7 중 어느 것에 기재된 마이크로스트립 안테나.
(부기 10)
부기 1 내지 9 중 어느 마이크로스트립 안테나를 구비하는, 정보 기기.
10: 마이크로스트립 안테나
11: 급전 회로용 기판
12: 그라운드 판
13: 안테나용 기판
14: 마이크로스트립 패치
15: 급전 핀
16: 급전 도체
17: 급전점
24A, 24B, 24C, 24D, 24E, 24F, 24G, 24H: 안테나 소자
25: 전력 분배기
34A, 34B, 34C, 34D: 마이크로스트립 패치
38A, 38B, 38C, 38D, 38E, 38F, 38G, 38H: 절결부
41, 42, 43, 44: 방사 지향성

Claims (6)

  1. 마이크로스트립 안테나이며,
    제1 방향에 평행이며, 또한 길이가 3/2 파장에 상당하는 제1 변 및 제2 변과 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향에 평행인 제3 변 및 제4 변을 구비하는 사각형 공진기에 있어서 상기 제1 변 및 상기 제2 변으로부터 각각 상기 사각형 공진기의 중심을 향하여 절결된 형상을 갖고 있고, 당해 절결된 형상에 의해, 당해 절결된 형상의 주변으로 되는 제1 부분에 대하여 대향하는 위치 관계에 있는 제2 부분 및 제3 부분에 대하여 방사 특성에 기여시키는 형상을 갖고 있고,
    상기 제1 부분, 상기 제2 부분 및 상기 제3 부분의 상기 제1 방향의 길이는 각각 1/2 파장에 상당하고,
    상기 제1 부분의 상기 제2 방향의 폭은, 상기 절결된 형상에 의해, 상기 제2 부분 및 상기 제3 부분의 상기 제2 방향의 폭에 비하여 좁아지고,
    상기 제2 부분 또는 상기 제3 부분 중 어느 한쪽에 급전점을 구비하는,
    마이크로스트립 안테나.
  2. 제1항에 있어서, 상기 절결된 형상으로서, 상기 제1 변으로부터 상기 제1 방향의 길이가 1/2 파장의 직사각형으로 절결된 형상과, 상기 제2 변으로부터 상기 제1 방향의 길이가 1/2 파장의 직사각형으로 절결된 형상을 가짐으로써, H형의 형상을 갖고 있는, 마이크로스트립 안테나.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 부분 또는 상기 제3 부분 중 적어도 하나의 내측의 일부가 도려내어져 있는, 마이크로스트립 안테나.
  4. 제1항에 있어서, 상기 절결된 형상에 의해, 상기 제1 부분은 상기 제2 방향의 폭이 일정하지 않은, 마이크로스트립 안테나.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 부분의 내측의 일부가 도려내어져 있는, 마이크로스트립 안테나.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 마이크로스트립 안테나를 구비하는, 정보 기기.
KR1020217032245A 2019-11-21 2020-09-17 마이크로스트립 안테나, 정보 기기 KR20210130812A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2019-210671 2019-11-21
JP2019210671A JP6764163B1 (ja) 2019-11-21 2019-11-21 マイクロストリップアンテナ、情報機器
PCT/JP2020/035353 WO2021100307A1 (ja) 2019-11-21 2020-09-17 マイクロストリップアンテナ、情報機器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210130812A true KR20210130812A (ko) 2021-11-01

Family

ID=72614587

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020217032245A KR20210130812A (ko) 2019-11-21 2020-09-17 마이크로스트립 안테나, 정보 기기

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11855354B2 (ko)
EP (1) EP4064455A4 (ko)
JP (1) JP6764163B1 (ko)
KR (1) KR20210130812A (ko)
CN (1) CN113767524A (ko)
WO (1) WO2021100307A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2023149557A (ja) * 2022-03-31 2023-10-13 株式会社Space Power Technologies マイクロストリップアンテナ

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003258539A (ja) 2002-03-06 2003-09-12 Communication Research Laboratory マイクロストリップアンテナ
JP2003283241A (ja) 2002-03-27 2003-10-03 Mitsubishi Electric Corp マイクロストリップアンテナ

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS644101A (en) * 1987-06-26 1989-01-09 Nippon Telegraph & Telephone Circularly polarized wave microstrip antenna
JPH05129825A (ja) * 1991-11-07 1993-05-25 Mitsubishi Electric Corp マイクロストリツプアンテナ
JPH08213831A (ja) * 1995-02-07 1996-08-20 Seiko Instr Inc マイクロストリップアンテナ
JP3468044B2 (ja) * 1997-08-19 2003-11-17 三菱電機株式会社 平面アンテナ
JPH11251833A (ja) * 1998-02-27 1999-09-17 Toyota Central Res & Dev Lab Inc マイクロストリップアンテナ素子およびマイクロストリップアレーアンテナ
JP3415453B2 (ja) * 1998-08-31 2003-06-09 株式会社東芝 マイクロストリップアンテナ
DE19941311C1 (de) 1999-08-31 2001-06-07 Cryoelectra Ges Fuer Kryoelek Bandfilter
TW431033B (en) * 1999-09-03 2001-04-21 Ind Tech Res Inst Twin-notch loaded type microstrip antenna
KR100417063B1 (ko) * 1999-12-15 2004-02-05 티디케이가부시기가이샤 마이크로 스트립 안테나
KR100675383B1 (ko) 2004-01-05 2007-01-29 삼성전자주식회사 극소형 초광대역 마이크로스트립 안테나
JP4348282B2 (ja) * 2004-06-11 2009-10-21 株式会社日立製作所 無線用ｉｃタグ、及び無線用ｉｃタグの製造方法
JP2006311372A (ja) * 2005-04-28 2006-11-09 Hitachi Ltd 無線ｉｃタグ
KR100706185B1 (ko) 2005-08-02 2007-04-12 충남대학교산학협력단 3차원 구조의 만자형 마이크로스트립 패치 안테나
KR100743100B1 (ko) 2005-12-05 2007-07-27 한양대학교 산학협력단 노치 또는/및 슬롯을 이용한 초광대역 안테나
US8421678B2 (en) * 2007-04-12 2013-04-16 Panasonic Corporation Antenna apparatus provided with radiation conductor with notched portion
JP5737048B2 (ja) * 2011-08-12 2015-06-17 カシオ計算機株式会社 パッチアンテナ装置及び電波受信機器
JP6048531B2 (ja) * 2015-04-22 2016-12-21 カシオ計算機株式会社 パッチアンテナ装置及び電波受信機器
CN208655891U (zh) * 2018-06-11 2019-03-26 深圳迈睿智能科技有限公司 天线
CN109509963B (zh) 2018-12-25 2023-12-01 华南理工大学 一种陷波双极化基站天线
CN109728431B (zh) * 2019-01-21 2021-03-12 南京邮电大学 一种带宽提高的四单元微带阵列天线

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003258539A (ja) 2002-03-06 2003-09-12 Communication Research Laboratory マイクロストリップアンテナ
JP2003283241A (ja) 2002-03-27 2003-10-03 Mitsubishi Electric Corp マイクロストリップアンテナ

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MKA Rahim 외 3명, "Antenna array at 2.4 GHz for wireless LAN system using point to point communication", [online], 2007년 12월 4일, IEEE Xplore, 인터넷(URL:https://www.researchgate.net/publication/4364395_Antenna_array_at_24_GHz_for_wireless_LAN_system_using_point_to_point_communication)
Richard E. Hodges 외 3명, "A Deployable High-Gain Antenna Bound for Mars: Developing a new folded-panel reflectarray for the first CubeSat mission to Mars.", [online], 2017년 2월 21일, IEEE Antennas and Propagation Magazine, 인터넷(URL: https://www.researchgate.net/publication/315370269_ A_Deployable_High-Gain_Antenna_Bound_for_Mars_Developing_a_new_folded-panel_ reflectarray_for_the_first_CubeSat_mission_to_Mars)

Also Published As

Publication number Publication date
JP6764163B1 (ja) 2020-09-30
CN113767524A (zh) 2021-12-07
EP4064455A4 (en) 2023-12-13
WO2021100307A1 (ja) 2021-05-27
JP2021083001A (ja) 2021-05-27
US20220029306A1 (en) 2022-01-27
US11855354B2 (en) 2023-12-26
EP4064455A1 (en) 2022-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4125837A (en) Dual notch fed electric microstrip dipole antennas
CA1056942A (en) Stripline antenna arrays
US7289076B2 (en) Small planar antenna with enhanced bandwidth and small strip radiator
US7079082B2 (en) Coplanar waveguide continuous transverse stub (CPW-CTS) antenna for wireless communications
US11843190B2 (en) Wideband antenna and antenna module including the same
US20150236425A1 (en) Array antenna
US20150263431A1 (en) Antenna for mobile-communication base station
US20050237255A1 (en) Small footprint dual band dipole antennas for wireless networking
US9899738B2 (en) Antenna
US20240079787A1 (en) High gain and fan beam antenna structures
JP4323413B2 (ja) パッチアンテナ、アレイアンテナおよびそれを備えた実装基板
KR20210130812A (ko) 마이크로스트립 안테나, 정보 기기
Chen et al. Dual-beam microstrip leaky-wave array excited by aperture-coupling method
Maddio et al. A circularly polarized antenna for dual band operation at 2.45 GHz and 5.10 GHz
JP5078732B2 (ja) アンテナ装置
CN108417984B (zh) 一种平衡偶极子单元及宽带全向共线阵列天线
Parvez et al. Modified Patch and Ground Plane Geometry with Reduced Resonant Frequency
Sufian et al. A series fed planar array-based 4-port MIMO antenna for 5G mmWave IoT Applications
Karthikeya et al. Implementational aspects of various feeding techniques for mmWave 5G antennas
JP2007006246A (ja) 多周波共用マイクロストリップアンテナ
JP2021083075A (ja) マイクロストリップアンテナ、情報機器
JP2017139686A (ja) アンテナおよび基地局
JP7264510B2 (ja) パッチアンテナ、及びアレイアンテナ
Abd Almuhsan et al. A Circular Patch Antenna Based Substrate Integrated Waveguide Technology for 5 th Generation Systems
Xu et al. Planar vertically polarized quasi-yagi antennas using magnetic current loops

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application
E902 Notification of reason for refusal