JP2001177314A - Patch antenna - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、移動体通信、ロー
カル・エリア・ネットワーク、ＩＴＳ、ＥＴＣ、ＧＰＳ
等に使用する円偏波のパッチアンテナに関する。The present invention relates to mobile communication, local area networks, ITS, ETC, GPS.
The present invention relates to a circularly-polarized patch antenna used for such purposes.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図６は、従来の円偏波パッチアンテナＰ
Ａ１１を示す図である。2. Description of the Related Art FIG. 6 shows a conventional circularly polarized patch antenna P.
It is a figure showing A11.
【０００３】従来の円偏波パッチアンテナＰＡ１１は、
基体１０の表面にパッチ導体２０が設けられ、ピン給電
方式を採用したアンテナであり、最も一般的であり、ピ
ン５１の位置によって、インピーダンスを調整するもの
である。また、従来の円偏波パッチアンテナＰＡ１１
は、円偏波にするために１つの対向するコーナを面取り
し、これによって、位相が９０度ずれた２つの共振を起
こす。A conventional circularly polarized patch antenna PA11 is
This is an antenna in which the patch conductor 20 is provided on the surface of the base body 10 and employs a pin feeding method. The antenna is the most common, and the impedance is adjusted according to the position of the pin 51. In addition, the conventional circularly polarized patch antenna PA11
Chamfers one opposite corner to make it circularly polarized, thereby causing two resonances that are 90 degrees out of phase.
【０００４】図７は、従来の円偏波パッチアンテナＰＡ
１２を示す図である。FIG. 7 shows a conventional circularly polarized patch antenna PA.
FIG.
【０００５】従来の円偏波パッチアンテナＰＡ１２は、
パッチ導体１１と給電用導体３５との間にギャップＧが
設けられ、容量結合によって給電するタイプであり、特
開平１１−７４７２１号公報に開示されている。容量結
合による給電方法自体は、一般的であり、パッチアンテ
ナとして、よく用いられる手法である。この例では、マ
イクロストリップ状の信号線の先端から給電するという
ものであり、パッチ形状については上記のように、位相
が９０度ずれた２つの共振を起こす。A conventional circularly polarized patch antenna PA12 is
A gap G is provided between the patch conductor 11 and the power supply conductor 35 to supply power by capacitive coupling, which is disclosed in JP-A-11-74721. The feeding method itself by capacitive coupling is general and is a method often used as a patch antenna. In this example, power is supplied from the tip of the microstrip-shaped signal line, and two resonances having a phase shift of 90 degrees occur in the patch shape as described above.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】従来の円偏波パッチア
ンテナＰＡ１１は、給電状態は理想的であるが、ピン給
電であるので、実装方法が困難であるという問題があ
る。The conventional circularly-polarized patch antenna PA11 has an ideal power supply state, but has a problem that the mounting method is difficult because the power supply is pin-fed.
【０００７】従来の円偏波パッチアンテナＰＡ１２は、
容量結合タイプであり、面実装対応が可能であり、実装
性は優れているが、ピン給電タイプと比較し、容量成分
が付加された分だけ帯域幅が狭いという問題がある。A conventional circularly polarized patch antenna PA12 is
Although it is a capacitive coupling type, it is compatible with surface mounting and has excellent mountability, but it has a problem that the bandwidth is narrower than that of the pin feed type because of the added capacitance component.
【０００８】本発明は、実装が容易であり、また、帯域
幅が広い円偏波パッチアンテナを提供することを目的と
するものである。An object of the present invention is to provide a circularly polarized patch antenna which is easy to mount and has a wide bandwidth.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明は、誘電体材料ま
たは磁性体材料によって構成されている基体と、上記基
体の表面に設けられているパッチ導体と、ギャップを介
して、上記パッチ導体の１辺と平行に配置されている直
線状導体とこの直線状導体のほぼ中心部に給電する給電
用端子とによって構成され、Ｔ字型を具備する給電用導
体と、上記基体の表面、側面、裏面の少なくとも1つに
設けられているＧＮＤ基体とを有するパッチアンテナで
ある。According to the present invention, there is provided a base made of a dielectric material or a magnetic material, a patch conductor provided on a surface of the base, and a patch conductor provided through a gap. A power supply conductor having a T-shape, comprising a linear conductor disposed parallel to one side and a power supply terminal for supplying power to a substantially central portion of the linear conductor; A patch antenna having a GND base provided on at least one of the back surfaces.
【００１０】[0010]
【発明の実施の形態および実施例】図１は、本発明の第
１の実施例であるパッチアンテナＰＡ１を示す図であ
る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a diagram showing a patch antenna PA1 according to a first embodiment of the present invention.
【００１１】パッチアンテナＰＡ１は、基体１０と、パ
ッチ導体２１と、給電用導体３０と、ＧＮＤ導体４０と
を有する。The patch antenna PA1 has a base 10, a patch conductor 21, a power supply conductor 30, and a GND conductor 40.
【００１２】基体１０は、誘電体材料または磁性体材料
によって構成され、つまり、誘電体または磁性体のセラ
ミック、樹脂、または、それらのコンポジット材料によ
って構成されている。The substrate 10 is made of a dielectric material or a magnetic material, that is, made of a dielectric or magnetic ceramic, resin, or a composite material thereof.
【００１３】パッチ導体２１は、基体１０の表面に設け
られ、基本的には矩形状を有し、この矩形の一対の対向
するコーナであって、図１中、左上のコーナと右下のコ
ーナとに、面取りされた面取り部２１ａ、２１ｂが設け
られている。つまり、パッチ導体２１は、基体１０の表
面に、印刷・めっき・エッチング・蒸着・塗布等によっ
て形成されている金・銀・銅・パラジウム・白金・銀白
金・銀パラジウム等の導体であり、この導体のコーナ
に、面取り部２１ａ、２１ｂが設けられている矩形状の
導体である。The patch conductor 21 is provided on the surface of the base 10 and has a basically rectangular shape. The patch conductor 21 is a pair of opposed corners of this rectangle. Are provided with chamfered portions 21a and 21b. That is, the patch conductor 21 is a conductor of gold, silver, copper, palladium, platinum, silver platinum, silver palladium, or the like formed on the surface of the base 10 by printing, plating, etching, vapor deposition, coating, or the like. It is a rectangular conductor in which chamfers 21a and 21b are provided at the corners of the conductor.
【００１４】給電用導体３０は、ギャップを介して、パ
ッチ導体２１の１辺と平行に配置されている直線状導体
３０ａと、直線状導体３０ａのほぼ中心部に給電する給
電用端子３０ｂとによって構成され、Ｔ字型を具備す
る。直線状導体３０ａは、金・銀・銅・パラジウム・白
金・銀白金・銀パラジウム等が印刷・めっき・エッチン
グ・蒸着・塗布等によって形成されたものである。The power supply conductor 30 is composed of a linear conductor 30a disposed in parallel with one side of the patch conductor 21 via a gap, and a power supply terminal 30b for supplying power to a substantially central portion of the linear conductor 30a. It has a T-shape. The linear conductor 30a is formed of gold, silver, copper, palladium, platinum, silver platinum, silver palladium, or the like by printing, plating, etching, vapor deposition, coating, or the like.
【００１５】ＧＮＤ導体４０は、基体１０の裏面に、パ
ッチ導体２１を構成する場合と同様に、そのほぼ全面に
設けられている。また、ＧＮＤ導体４０が給電用端子３
０ｂと導通しないように、ＧＮＤ導体４０と給電用端子
３０ｂとの間にギャップを設ける必要がある。そして、
給電用端子３０ｂは、直線状導体３０ａのほぼ中心部に
給電するように、ベース基体１０の側面に、金・銀・銅
・パラジウム・白金・銀白金・銀パラジウム等を印刷・
めっき・エッチング・蒸着・ターミネート・塗布等によ
って構成されている。なお、ＧＮＤ導体４０は、基体１
０の表面、側面に設けられていてもよい。The GND conductor 40 is provided on substantially the entire surface of the back surface of the base 10, as in the case where the patch conductor 21 is formed. The GND conductor 40 is connected to the power supply terminal 3.
It is necessary to provide a gap between the GND conductor 40 and the power supply terminal 30b so as not to conduct with 0b. And
The power supply terminal 30b prints gold / silver / copper / palladium / platinum / silver platinum / silver palladium on the side surface of the base body 10 so as to supply power to almost the center of the linear conductor 30a.
It is composed of plating, etching, vapor deposition, termination, coating, etc. Note that the GND conductor 40 is formed on the base 1.
0 may be provided on the surface and side surfaces.
【００１６】パッチアンテナＰＡ１は、右旋円偏波のパ
ッチアンテナである。The patch antenna PA1 is a right-handed circularly polarized patch antenna.
【００１７】次に、上記実施例であるパッチアンテナＰ
Ａ１の動作について説明する。Next, the patch antenna P of the above embodiment is used.
The operation of A1 will be described.
【００１８】図２は、パッチアンテナＰＡ１の動作原理
を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the operation principle of the patch antenna PA1.
【００１９】円偏波のパッチアンテナＰＡ１の給電用端
子３０ｂから給電すると、図２に示すように、互いに９
０度位相がずれ、直交する共振電流ｉａ、ｉｂが励振さ
れ、パッチ導体２１から、円偏波の送受信が可能にな
る。この動作原理の詳細については、ここでは省略す
る。When power is supplied from the power supply terminal 30b of the circularly polarized patch antenna PA1, as shown in FIG.
The orthogonal resonance currents ia and ib having a phase shift of 0 degrees are excited, and transmission and reception of circularly polarized waves from the patch conductor 21 become possible. The details of this operation principle are omitted here.
【００２０】図３は、円偏波パッチアンテナＰＡ１にお
ける給電用導体３０の長さを変えた場合における特性を
示す図である。FIG. 3 is a diagram showing characteristics when the length of the feeding conductor 30 in the circularly polarized patch antenna PA1 is changed.
【００２１】図３(１)、(２)、(３)は、それぞれ、パッ
チアンテナＰＡ１−１、ＰＡ１、ＰＡ１−２を示す図で
ある。FIGS. 3 (1), (2), and (3) are diagrams showing the patch antennas PA1-1, PA1, and PA1-2, respectively.
【００２２】パッチアンテナＰＡ１−１、ＰＡ１、ＰＡ
１−２は、その直線状導体が、パッチ導体の辺のうちで
対向する辺ａの長さよりも、長い、同じ、短いものであ
る。Patch antennas PA1-1, PA1, PA
1-2, the straight conductor is longer, the same, or shorter than the length of the opposite side a among the sides of the patch conductor.
【００２３】つまり、パッチアンテナＰＡ１−１は、そ
の直線状導体の長さｂ１が、パッチ導体の辺のうちで対
向する辺の長さａよりも、長いものである。パッチアン
テナＰＡ１は、その直線状導体の長さｂが、パッチ導体
の辺のうちで対向する辺の長さａと同じものである。パ
ッチアンテナＰＡ１−２は、その直線状導体の長さｂ２
が、パッチ導体の辺のうちで対向する辺の長さａより
も、短いものである。That is, in the patch antenna PA1-1, the length b1 of the linear conductor is longer than the length a of the opposite side of the sides of the patch conductor. In the patch antenna PA1, the length b of the linear conductor is the same as the length a of the opposite side of the sides of the patch conductor. The patch antenna PA1-2 has a length b2 of the linear conductor.
Are shorter than the length a of the opposite side of the side of the patch conductor.
【００２４】なお、パッチアンテナＰＡ１−１、ＰＡ１
−２は、基本的には、パッチアンテナＰＡ１と同じであ
り、直線状導体の長さのみが、パッチアンテナＰＡ１と
は異なる。The patch antennas PA1-1, PA1
-2 is basically the same as the patch antenna PA1, and differs from the patch antenna PA1 only in the length of the linear conductor.
【００２５】パッチ導体２１の対向辺よりも長い給電用
導体３１を有するパッチアンテナＰＡ１−１（図３
（１））を使用すると、図３(１ｂ)のＶＳＷＲ特性で明
らかなように、帯域幅が広くなる。逆に、パッチ導体２
１の対向辺よりも短い給電用導体３２を有するパッチア
ンテナＰＡ１−２（図３（３））を使用すると、図３
(３ｂ)のＶＳＷＲ特性で明らかなように、帯域幅が狭く
なる。A patch antenna PA1-1 (FIG. 3) having a feeding conductor 31 longer than the opposite side of the patch conductor 21.
When (1)) is used, the bandwidth is widened, as is apparent from the VSWR characteristics in FIG. Conversely, patch conductor 2
When the patch antenna PA1-2 (FIG. 3 (3)) having the feeding conductor 32 shorter than the opposite side of FIG.
As is apparent from the VSWR characteristic of (3b), the bandwidth becomes narrow.
【００２６】上記のように、反射特性の帯域幅で比較す
ると、給電用導体の長さは、長いほど優れているが、図
３（１ａ）、（２ａ）、（３ａ）に示すスミスチャート
では、給電用導体を長くし過ぎると、全体的にＬ性に偏
る。As described above, as compared with the reflection characteristic bandwidth, the longer the feeding conductor, the better the length is. However, in the Smith charts shown in FIGS. 3 (1a), (2a) and (3a), On the other hand, if the power supply conductor is too long, the L conductor is biased as a whole.
【００２７】図６（２）に示す従来の円偏波パッチアン
テナＰＡ１１におけるピン給電のスミスチャートと比較
すると、上記実施例のように容量結合方式における位相
は、従来の円偏波パッチアンテナＰＡ１１における位相
から１８０度ずれていることが理想的であり、図３に示
す例のうちでは、図３（２ａ）が最も好ましい。このと
きに、円偏波の特性として重要な項目である軸比特性
が、より理想に近い状態になる。上記のように、給電端
子をＴ型にすることによって、円偏波の理想状態に近い
状態の給電が可能になる。Compared with the pin feed Smith chart of the conventional circularly polarized patch antenna PA11 shown in FIG. 6 (2), the phase in the capacitive coupling system as in the above embodiment is different from that of the conventional circularly polarized patch antenna PA11. Ideally, the phase is shifted by 180 degrees from the phase, and among the examples shown in FIG. 3, FIG. 3 (2a) is the most preferable. At this time, the axial ratio characteristic, which is an important item as the characteristic of the circularly polarized wave, comes closer to the ideal state. As described above, when the power supply terminal is T-shaped, power can be supplied in a state close to the ideal state of circular polarization.
【００２８】図４は、本発明の第２の実施例であるパッ
チアンテナＰＡ２を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a patch antenna PA2 according to a second embodiment of the present invention.
【００２９】パッチアンテナＰＡ２は、基本的には、パ
ッチアンテナＰＡ１と同じであり、パッチ導体２１の代
わりに、パッチ導体２２が設けられている点のみが、パ
ッチアンテナＰＡ１と異なる点である。The patch antenna PA2 is basically the same as the patch antenna PA1, and is different from the patch antenna PA1 only in that a patch conductor 22 is provided instead of the patch conductor 21.
【００３０】パッチ導体２２は、基体１０の表面に設け
られ、基本的には矩形状を有し、この矩形の一対の対向
するコーナであって、図２中、左下のコーナと右上のコ
ーナとに、面取りされた面取り部２２ａ、２２ｂが設け
られている。The patch conductor 22 is provided on the surface of the base body 10 and has a basically rectangular shape. The patch conductor 22 is a pair of opposed corners of this rectangle. Are provided with chamfered portions 22a and 22b.
【００３１】パッチアンテナＰＡ２は、左旋円偏波のパ
ッチアンテナである。The patch antenna PA2 is a left-handed circularly polarized patch antenna.
【００３２】円偏波を励振するには、９０度位相がずれ
た共振を直交するように励振する必要があり、上記面取
り部２２ａ、２２ｂは、９０度位相がずれた共振を直交
するように励振するために構成するものである。In order to excite circularly polarized waves, it is necessary to excite resonances having a phase shift of 90 degrees so as to be orthogonal. The chamfered portions 22a and 22b are so arranged that the resonances having a phase shift of 90 degrees are orthogonal. It is configured to excite.
【００３３】円偏波を励振するには、９０度位相がずれ
た共振を直交するように励振する必要があり、面取り部
２２ａ、２２ｂは、９０度位相がずれた共振を直交する
ように励振するために構成するものである。In order to excite circularly polarized waves, it is necessary to excite the resonances shifted by 90 degrees out of phase so that the chamfers 22a and 22b excite resonances shifted by 90 degrees out of phase. It is configured to do so.
【００３４】図５は、本発明の第３の実施例である円偏
波パッチアンテナＰＡ３を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a circularly polarized patch antenna PA3 according to a third embodiment of the present invention.
【００３５】円偏波パッチアンテナＰＡ３は、パッチ導
体２３の各辺の中心部に、レーザ・サンドブラスト・ル
ータ等によって切り込み２３１が設けられたものであ
る。The circularly polarized patch antenna PA3 has a notch 231 provided at the center of each side of the patch conductor 23 by a laser sandblast router or the like.
【００３６】円偏波パッチアンテナＰＡ３の基本的な構
成は、パッチアンテナＰＡ１における構成と同様であ
る。The basic configuration of the circularly polarized patch antenna PA3 is the same as the configuration of the patch antenna PA1.
【００３７】このように切り込み２３１を設けることに
よってパッチ導体各辺の総延長が長くなるので、パッチ
導体上の共振周波数を下げることになる。同一の共振周
波数となるように設計する場合、パッチ導体の各辺を短
くすることができ、パッチアンテナ全体を小型化するこ
とができる。By providing the cuts 231 in this manner, the total extension of each side of the patch conductor becomes longer, so that the resonance frequency on the patch conductor is lowered. When designed to have the same resonance frequency, each side of the patch conductor can be shortened, and the entire patch antenna can be reduced in size.
【００３８】[0038]
【発明の効果】本発明によれば、容量結合タイプの面実
装タイプの円偏波パッチアンテナでありながら、ピン給
電とほぼ同等の円偏波パッチアンテナ特性が得られ、し
かも、広帯域化、軸比特性を改善することができるとい
う効果を奏する。According to the present invention, it is possible to obtain a circularly polarized patch antenna characteristic substantially equivalent to that of the pin feed, while being a capacitively coupled surface mount type circularly polarized patch antenna. There is an effect that the specific characteristics can be improved.
【図１】本発明の第１の実施例であるパッチアンテナＰ
Ａ１を示す斜視図である。FIG. 1 shows a patch antenna P according to a first embodiment of the present invention.
It is a perspective view which shows A1.
【図２】本発明の第１の実施例の動作原理を示す図であ
る。FIG. 2 is a diagram showing an operation principle of the first embodiment of the present invention.
【図３】円偏波パッチアンテナＰＡ１における給電用導
体３０の長さを変えた場合における特性を示す図であ
る。FIG. 3 is a diagram illustrating characteristics when the length of a feeding conductor 30 in a circularly polarized patch antenna PA1 is changed.
【図４】本発明の第２の実施例であるパッチアンテナＰ
Ａ２を示す斜視図である。FIG. 4 shows a patch antenna P according to a second embodiment of the present invention;
It is a perspective view which shows A2.
【図５】本発明の第３の実施例である円偏波パッチアン
テナＰＡ３を示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view showing a circularly polarized patch antenna PA3 according to a third embodiment of the present invention.
【図６】従来の円偏波パッチアンテナＰＡ１１を示す図
である。FIG. 6 is a diagram showing a conventional circularly polarized patch antenna PA11.
【図７】従来の円偏波パッチアンテナＰＡ１２を示す図
である。FIG. 7 is a diagram showing a conventional circularly polarized patch antenna PA12.
ＰＡ１、ＰＡ２、ＰＡ３…パッチアンテナ、 １０…基体、 ２１、２２、２３…パッチ導体、 ２３１…切り込み、 ３０、３１、３２…給電用導体、 ３０ａ…直線状導体、 ３０ｂ…給電用端子。 PA1, PA2, PA3: Patch antenna, 10: Base, 21, 22, 23: Patch conductor, 231: Cut, 30, 31, 32: Feeding conductor, 30a: Linear conductor, 30b: Feeding terminal.
Claims (3)
成されている基体と；上記基体の表面に設けられている
パッチ導体と；ギャップを介して、上記パッチ導体の１
辺と平行に配置されている直線状導体と、この直線状導
体のほぼ中心部に給電する給電用端子とによって構成さ
れ、Ｔ字型を具備する給電用導体と；上記基体の表面、
側面、裏面のうちの少なくとも1つの面に設けられてい
るＧＮＤ導体と；を有することを特徴とするパッチアン
テナ。1. A base made of a dielectric material or a magnetic material; a patch conductor provided on a surface of the base; and one of the patch conductors via a gap.
A power supply conductor having a T-shape constituted by a linear conductor disposed parallel to the side and a power supply terminal for supplying power to a substantially central portion of the linear conductor;
And a GND conductor provided on at least one of the side surface and the back surface.
込みが設けられていることを特徴とするパッチアンテ
ナ。2. The patch antenna according to claim 1, wherein a cut is provided substantially at a center of at least one side of the patch conductor.
れ、矩形状であることを特徴とするパッチアンテナ。3. The patch antenna according to claim 1, wherein the patch conductor has a rectangular shape with a pair of opposing corners chamfered.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35830899A JP2001177314A (en) | 1999-12-17 | 1999-12-17 | Patch antenna |
Applications Claiming Priority (1)
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