JP2006311478A - Circular polarizing microstrip antenna and circular polarizing microstrip antenna apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車などの移動体に搭載し、円偏波の電波を利用して情報を送受信するアンテナ及び該アンテナに接続される高周波回路を備えたアンテナ装置に関する。 The present invention relates to an antenna that is mounted on a moving body such as an automobile and transmits / receives information using circularly polarized radio waves, and an antenna device including a high-frequency circuit connected to the antenna.
近年、自動車のIT化に伴い、カーナビゲーションを代表とする車載情報端末の普及は著しいものがある。特に、移動体である自動車に対して、非接触で情報をやりとりできる電波や光を用いた通信手段が、様々な形態で搭載されるようになってきている。 2. Description of the Related Art In recent years, with the introduction of automobile IT, there has been a remarkable spread of in-vehicle information terminals represented by car navigation. In particular, communication means using radio waves and light capable of exchanging information in a non-contact manner with respect to automobiles that are moving bodies have been mounted in various forms.
図5に、典型的な車載情報端末の構成を示す。アンテナとして、GPSアンテナ部41、VICSアンテナ部42、ETC/DSRCアンテナ部43があり、情報端末本体44側にそれぞれの受信機あるいは送受信機が設けられている。図5では、この他に光ビーコンからの光信号を受信するためのVICS光投受光部も設けられている。
FIG. 5 shows a configuration of a typical in-vehicle information terminal. As antennas, there are a
図5に示すような構成では、GPSアンテナ部41やETC/DSRCアンテナ部43がそれぞれ個別の筐体に格納され、それぞれ専用の同軸ケーブル46、48を用いて情報端末本体44側と接続される。
In the configuration shown in FIG. 5, the
しかしながら、近年の自動車の軽量化や部品の小型化の要求、及び無線通信機器の多様化/高性能化の観点等から、同軸ケーブルを介して接続する方法に代わって、図4に示すように、アンテナ部と受信機又は送受信機の一部又は全部とを一体化し、これを一つの筐体に組み入れる形態が強く求められている。 However, instead of the method of connecting via a coaxial cable in view of the recent demand for weight reduction of automobiles, miniaturization of parts, and diversification / high performance of wireless communication devices, as shown in FIG. In addition, there is a strong demand for a form in which an antenna unit and a part or all of a receiver or a transceiver are integrated and incorporated in one housing.
図4では、アンテナ部31が高周波回路部及び送受信機の一部または全部を搭載した回路基板32に直接接続され、同一の筐体33の内部に格納されている。
In FIG. 4, the
一方、車載情報端末に用いられるいくつかのシステム、例えばGPSやETC/DSRC等では、円偏波の信号を利用していることから、情報端末側のアンテナとして円偏波用のアンテナを用いる必要がある。 On the other hand, since some systems used for in-vehicle information terminals, such as GPS and ETC / DSRC, use circularly polarized signals, it is necessary to use circularly polarized antennas as information terminal side antennas. There is.
円偏波アンテナの方式には様々なものがあるが、一般に広く用いられるアンテナとして、誘電体基板上に形成されたマイクロストリップアンテナ(MSA)がある。マイクロストリップアンテナの例を図6に示す。マイクロストリップアンテナを用いて円偏波アンテナを実現する方法には、図6(a)に示す1点給電方式と、図6(b)に示す2点給電方式の2通りの方法が知られている。 There are various types of circularly polarized antennas. As a widely used antenna, there is a microstrip antenna (MSA) formed on a dielectric substrate. An example of a microstrip antenna is shown in FIG. As a method of realizing a circularly polarized antenna using a microstrip antenna, two methods are known: a one-point feeding method shown in FIG. 6A and a two-point feeding method shown in FIG. 6B. Yes.
図6(a)に示す1点給電方式を用いたマイクロストリップアンテナ51では、放射パッチ52に例えば縮退分離素子53と呼ばれる非対称性を持たせるための構造を設けることで、円偏波を発生させるようにしている。該1点給電方式では、給電点54が1点のみ設けられている。
In the
これに対し図6(b)に示す2点給電方式を用いたマイクロストリップアンテナ56では、放射パッチ57の中心から見てほぼ直交する2方向から、給電線と呼ばれる信号伝送線路58、59を通して給電することで、円偏波を発生させるようにしている。2つの給電線58、59に供給される高周波信号は、一般的には等振幅でかつ位相差90°が与えられた2つの信号である。
On the other hand, in the
2点給電方式のマイクロストリップアンテナに等振幅で位相差90°の高周波信号を供給する給電回路には、図7に示すような方式がある。 FIG. 7 shows a power supply circuit that supplies a high-frequency signal with an equal amplitude and a phase difference of 90 ° to a two-point power supply microstrip antenna.
図7(a)、(b)、(c)はそれぞれ、T型分岐+90°位相差線路、ブランチライン分配器、及びウィルキンソン(Wilkinson)分配器+90°位相差線路と呼ばれる方式である。特に、図7(b)又は図7(c)に示す構成の給電回路を用いた場合には、軸比と呼ばれる円偏波の真円度を示す特性値が、広帯域にわたって優れたアンテナを実現できるという特徴がある。 FIGS. 7A, 7B, and 7C are systems called a T-type branch + 90 ° phase difference line, a branch line divider, and a Wilkinson divider + 90 ° phase difference line, respectively. In particular, when a power supply circuit having the configuration shown in FIG. 7B or FIG. 7C is used, a characteristic value indicating the circularity of circular polarization called an axial ratio realizes an excellent antenna over a wide band. There is a feature that can be done.
図7に示す各給電回路では、1つの高周波信号を2つの線路に分岐して出力するようにしており、該2つの線路間に使用周波数の1/4波長に相当する電気長の差を設けることで、90°位相差を実現している。すなわち、使用周波数の波長をλとすると、少なくともλ/4に相当する電気長を備えた線路が必要となり、相応な設置スペースが必要となる。 In each power supply circuit shown in FIG. 7, one high-frequency signal is branched and output to two lines, and a difference in electrical length corresponding to a quarter wavelength of the used frequency is provided between the two lines. Thus, a 90 ° phase difference is realized. That is, if the wavelength of the used frequency is λ, a line having an electrical length corresponding to at least λ / 4 is required, and a corresponding installation space is required.
例えば、GPS用アンテナ(使用周波数:1.57542GHz)の給電回路を図7(b)に示すブランチライン分配器で実現しようとすると、厚さ0.8mmのガラスエポキシ基板(FR−4等:比誘電率4.3)上に形成される電気長λ/4の線路は、パターン幅約1.5mm、パターン長およそ30mmの大きさとなる。この線路を4本リング状に形成して前記ブランチライン分配器を形成すると、高周波回路基板のかなりの面積を給電回路が占めることになり、送受信機の回路との共存ができなくなるという問題があった。 For example, if it is going to implement | achieve the electric power feeding circuit of the antenna for GPS (usage frequency: 1.57542GHz) with the branch line divider | distributor shown in FIG.7 (b), a glass epoxy board | substrate (FR-4 etc .: ratio: thickness 0.8mm) A line having an electric length λ / 4 formed on the dielectric constant 4.3) has a pattern width of about 1.5 mm and a pattern length of about 30 mm. If this line is formed in a ring shape to form the branch line distributor, the feeding circuit occupies a considerable area of the high-frequency circuit board, and there is a problem that it cannot coexist with the circuit of the transceiver. It was.
そこで、前記給電回路の設置スペースをできるだけ小さくするために、たとえば特許文献1に記載されているように、アンテナ素子のグランド電極を挟んでその裏面側に高周波回路基板を形成し、さらに該高周波回路基板の上に前記給電回路をパターンを用いて形成することが多い。
しかしながら、特許文献1に記載されているように、給電回路を高周波回路/送受信機と同一の前記高周波回路基板上に形成する構成とすると、給電回路を含めたアンテナ特性を評価することができなくなるといった問題があった。
However, as described in
また、上記のような構成では、アンテナの放射特性を最適化するために給電回路の一部を微調整するといったことも難しく、給電回路の微調整の度に送受信機も含めて再製作する必要が生じてしまう。 In addition, in the above configuration, it is difficult to finely adjust a part of the feed circuit in order to optimize the radiation characteristics of the antenna. Will occur.
そこで、例えば図8に示すように、パッチ導体71が形成されている放射面72上に、図7(b)に示すブランチライン分配器73からなる給電回路を形成した例が報告されている。
Thus, for example, as shown in FIG. 8, an example in which a feeder circuit including a
しかしながら、図8に示すような構成では、放射面72が大きくなってしまうだけでなく、放射面72の形状がパッチ導体71の中心に対して対称性が大きくくずれた形状となるため、電磁界結合などの影響により、アンテナの軸比特性が劣化してしまうといった問題点もあった。
However, in the configuration as shown in FIG. 8, not only the
そこで、本発明はこれらの問題を解決するためになされたものであり、アンテナの軸比特性が広帯域で良好な小型の円偏波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。 The present invention has been made to solve these problems, and an object of the present invention is to provide a small circularly polarized microstrip antenna having a wide bandwidth and good axial ratio characteristics of the antenna.
この発明の円偏波マイクロストリップアンテナの第1の態様は、誘電材料を所定の厚さに形成した誘電体基板と、前記誘電体基板の一方の面に配置されたパッチ導体と、前記誘電体基板の他方の面に配置された接地導体と、前記パッチ導体の中心から見て第1の方向に配置され前記パッチ導体に給電する第1給電部と、前記パッチ導体の中心から見て前記第1の方向と直交する第2の方向に配置され前記パッチ導体に給電する第2給電部とを備え、前記第1給電部と前記第2給電部に略同一の振幅かつ略90°の位相差で給電することにより円偏波の励振が可能な円偏波マイクロストリップアンテナであって、前記パッチ導体と同一面上に、ウィルキンソン型分配器の一方の出力側に90°位相差線路を接続して形成された給電回路を備え、前記第1給電部および前記第2給電部を前記給電回路が有する2つの出力端と接続することにより高周波信号を前記パッチ導体に供給することを特徴とする円偏波マイクロストリップアンテナである。 According to a first aspect of the circularly polarized microstrip antenna of the present invention, a dielectric substrate in which a dielectric material is formed to a predetermined thickness, a patch conductor disposed on one surface of the dielectric substrate, and the dielectric A grounding conductor disposed on the other surface of the substrate; a first feeding portion disposed in a first direction as viewed from the center of the patch conductor; and feeding the patch conductor; and the first conductor as viewed from the center of the patch conductor. A second power feeding unit that is disposed in a second direction orthogonal to the direction of 1 and feeds power to the patch conductor, and the first power feeding unit and the second power feeding unit have substantially the same amplitude and a phase difference of about 90 °. A circularly polarized microstrip antenna capable of exciting circularly polarized waves by feeding with a 90 ° phase difference line on one output side of the Wilkinson divider on the same plane as the patch conductor. Equipped with a feeding circuit formed in front The circularly polarized microstrip antenna is characterized in that a high-frequency signal is supplied to the patch conductor by connecting the first feeding unit and the second feeding unit to two output ends of the feeding circuit.
第2の態様は、前記給電回路が、前記誘電体基板の中心から見て前記第1の方向の対称軸と、前記誘電体基板の中心から見て前記第2の方向の対称軸と、前記誘電体基板の端部とで囲まれる領域内に形成されていることを特徴とする円偏波マイクロストリップアンテナである。 According to a second aspect, the feeding circuit includes a symmetry axis in the first direction as viewed from the center of the dielectric substrate, a symmetry axis in the second direction as viewed from the center of the dielectric substrate, A circularly polarized microstrip antenna formed in a region surrounded by an end portion of a dielectric substrate.
第3の態様は、前記接地導体の面積が、前記パッチ導体の面積の9倍か、それより小さいことを特徴とする円偏波マイクロストリップアンテナである。 A third aspect is a circularly polarized microstrip antenna characterized in that the area of the ground conductor is nine times or smaller than the area of the patch conductor.
第4の態様は、前記誘電体基板の厚さが、0.4mm以上であることを特徴とする円偏波マイクロストリップアンテナである。 A fourth aspect is a circularly polarized microstrip antenna, wherein the dielectric substrate has a thickness of 0.4 mm or more.
第5の態様は、前記90°位相差線路及び前記ウィルキンソン型分配器が、前記給電回路から出力される2つの高周波信号の各々の振幅成分及び両者の位相差を、それぞれA1,A2、及びΔθとするとき、
A1≠A2 、Δθ≠90°
となるよう構成されていることを特徴とする円偏波マイクロストリップアンテナである。
According to a fifth aspect, the 90 ° phase difference line and the Wilkinson divider determine the amplitude component of each of the two high-frequency signals output from the power supply circuit and the phase difference between the two components, A1, A2, and Δθ, respectively. And when
A1 ≠ A2, Δθ ≠ 90 °
The circularly polarized microstrip antenna is characterized by being configured as follows.
第6の態様は、前記第1給電部が、前記ウィルキンソン型分配器の出力端に接続され、前記第2給電部が、前記90°位相差線路の出力端に接続されていることを特徴とする円偏波マイクロストリップアンテナである。 A sixth aspect is characterized in that the first power feeding unit is connected to an output end of the Wilkinson distributor, and the second power feeding unit is connected to an output end of the 90 ° phase difference line. This is a circularly polarized microstrip antenna.
第7の態様は、前記第1給電部が、前記90°位相差線路の出力端に接続され、前記第2給電部が前記ウィルキンソン型分配器の出力端に接続されていることを特徴とする円偏波マイクロストリップアンテナである。 A seventh aspect is characterized in that the first power feeding unit is connected to an output end of the 90 ° phase difference line, and the second power feeding unit is connected to an output end of the Wilkinson distributor. It is a circularly polarized microstrip antenna.
第8の態様は、第1の態様から第7の態様のいずれかに記載の円偏波マイクロストリップアンテナを備え、前記接地導体の開放側の面にさらに別の誘電体基板を積層し、前記別の誘電体基板の開放側の面に送受信機を含む高周波回路部を配置し、前記高周波回路部と前記ウィルキンソン型分配器の入力端とをスルーホールを介して接続することを特徴とする円偏波マイクロストリップアンテナ装置である。 An eighth aspect includes the circularly polarized microstrip antenna according to any one of the first aspect to the seventh aspect, further comprising another dielectric substrate laminated on the open-side surface of the ground conductor, A high frequency circuit unit including a transceiver is disposed on the open side surface of another dielectric substrate, and the high frequency circuit unit and the input end of the Wilkinson distributor are connected via a through hole. This is a polarized microstrip antenna device.
以上説明したように本発明によれば、90°位相差線路とウィルキンソン型分配器とからなる給電回路をアンテナ放射面上に形成した円偏波マイクロストリップアンテナを提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a circularly polarized microstrip antenna in which a feeding circuit including a 90 ° phase difference line and a Wilkinson divider is formed on the antenna radiation surface.
前記給電回路をアンテナ放射面上に形成したことにより、前記給電回路を含めたアンテナ特性を評価することが可能となり、給電回路を調整してアンテナ放射特性を最適化することが容易になった。 By forming the feeding circuit on the antenna radiation surface, it is possible to evaluate the antenna characteristics including the feeding circuit, and it is easy to adjust the feeding circuit and optimize the antenna radiation characteristics.
また、パッチ導体の中心に対して誘電体基板の形状をほぼ対称とすることができるため、広帯域にわたって良好な軸比を得ることが可能である。 In addition, since the shape of the dielectric substrate can be made almost symmetrical with respect to the center of the patch conductor, a good axial ratio can be obtained over a wide band.
さらに本発明によれば、5.8GHz帯を用いるETCやDSRC,1.575GHz帯を用いるGPSなどに好適な円偏波マイクロストリップアンテナ及びアンテナ装置を提供することができる。 Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide a circularly polarized microstrip antenna and an antenna device suitable for ETC and DSRC using the 5.8 GHz band, GPS using the 1.575 GHz band, and the like.
図面を参照して本発明の好ましい実施の形態における円偏波マイクロストリップアンテナの構成について詳細に説明する。なお、同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。 A configuration of a circularly polarized microstrip antenna according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, about each component which has the same function, the same code | symbol is attached | subjected and shown for simplification of illustration and description.
図1は、本発明の実施の形態に係る円偏波マイクロストリップアンテナの概略の構成を示すブロック図である。本実施形態の円偏波マイクロストリップアンテナ1は、誘電材料を所定の厚さに形成した誘電体基板2の表面上に、パッチ導体3が形成されている。また、誘電体基板2の裏面には図示しない接地導体が形成されている。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a circularly polarized microstrip antenna according to an embodiment of the present invention. In the circularly polarized
パッチ導体3は、第1給電部4と第2給電部5の2つの給電部を有する2点給電方式のパッチアンテナである。第1給電部4は、パッチ導体3の中心6から見て図面上垂直の方向に設けられており、第2給電部5は、パッチ導体3の中心6から見て図面上水平の方向に設けられている。すなわち、第1給電部4と第2給電部5とは、90°だけ異なる方向に設けられている。
The
本実施形態の円偏波マイクロストリップアンテナ1は、パッチ導体3が形成されている誘電体基板2の表面上に、さらに90°位相差線路7とウィルキンソン型分配器8を備えている。90°位相差線路7とウィルキンソン型分配器8は、第1給電部4と第2給電部5に接続されて、パッチ導体3に給電する給電回路9を形成している。
The circularly polarized
すなわち、第1給電部4とウィルキンソン型分配器8の一方の出力端が接続され、ウィルキンソン型分配器8の他方の出力端と90°位相差線路7の入力端が接続され、さらに90°位相差線路7の出力端と第2給電部5が接続されている。
That is, the first power feeding unit 4 and one output terminal of the
給電回路9として図7(c)に示す90°位相差線路7とウィルキンソン型分配器8を用いた場合には、図7(b)に示すブランチライン分配器と比べて、少なくとも1本のλ/4線路を省略することができる。その結果、給電回路9をパッチ導体3と同一平面上に形成しても、アンテナの対称性を大きく損なわないように配設することが可能となる。
When the 90 °
すなわち、給電回路9を90°位相差線路7とウィルキンソン型分配器8で形成することにより、誘電体基板2の形状がパッチ導体3の中心6に対してほぼ対称となるように、誘電体基板2上に給電回路9を配置することが可能となる。
That is, the dielectric substrate is formed so that the shape of the
図1では、誘電体基板2の2本の対称軸10、11のうち、垂直方向の対称軸11はパッチ導体3の中心6を通過しているものの、水平方向の対称軸10がパッチ導体3の中心6からずれている。しかしながら、水平方向の対称軸10とパッチ導体3の中心6とのずれはわずかであることから、パッチ導体3の中心6に対する誘電体基板2の対称性がほぼ維持されている。
In FIG. 1, of the two
図1では、90°位相差線路7とウィルキンソン型分配器8からなる給電回路9は、誘電体基板2の左下に配置されている。すなわち、誘電体基板2の2本の対称軸10、11と端部で囲まれた領域内に、給電回路9を配置するようにしている。
In FIG. 1, a power feeding circuit 9 including a 90 °
上記のように、誘電体基板2の2本の対称軸10、11で分割される4つの領域のうち、いずれか1つの領域内に給電回路9を配置し、対称軸10、11上には給電回路9が配置されないようにすることにより、給電回路9がアンテナの放射パターンへ影響するのを軽減することが可能となる。
As described above, the feeder circuit 9 is disposed in any one of the four regions divided by the two
図1のように構成された本発明の円偏波マイクロストリップアンテナ1の特性を、図2を用いて説明する。図2は、円偏波の特性の一つである軸比を示すグラフである。図2(a)は図6(a)に示すような1点給電方式のパッチアンテナの軸比特性を示すグラフであり、図2(b)は本発明の円偏波マイクロストリップアンテナ1の軸比特性を示すグラフである。
The characteristics of the circularly polarized
円偏波アンテナの軸比は、所定の周波数帯で例えば6dB以下となるのが好ましく、該所定の周波数を中心に6dB以下となる帯域幅が広いのがさらに好ましい。1点給電方式のパッチアンテナの軸比は、図2(a)に示すように6dB以下となる帯域がきわめて狭い。これに対して、本発明の円偏波マイクロストリップアンテナ1の軸比は、図2(b)に示すように6dB以下となる帯域が大幅に拡大されている。
The axial ratio of the circularly polarized antenna is preferably 6 dB or less, for example, in a predetermined frequency band, and more preferably has a wide bandwidth of 6 dB or less around the predetermined frequency. As shown in FIG. 2 (a), the axial ratio of the one-point feeding type patch antenna has a very narrow band of 6 dB or less. On the other hand, the axial ratio of the circularly polarized
本発明の円偏波マイクロストリップアンテナ1は、図1に示すように、パッチ導体3と同じ面上でかつ左下の領域に90°位相差線路7とウィルキンソン型分配器8とからなる給電回路9を配置している。これに対し、特許文献1に記載のアンテナでは、誘電体基板2に対しパッチ導体3とは反対の面(裏面)上に90°位相差線路7とウィルキンソン型分配器8を配置している。
As shown in FIG. 1, a circularly
このように、90°位相差線路7とウィルキンソン型分配器8の配置位置によって、アンテナの軸比がどのように変化するかを、図3を用いて説明する。図3は、90°位相差線路7とウィルキンソン型分配器8とからなる給電回路9の設置位置による軸比の変化を模式的に示したグラフである。
How the axial ratio of the antenna changes according to the arrangement positions of the 90 °
特許文献1と同様に、90°位相差線路7とウィルキンソン型分配器8を誘電体基板2に対しパッチ導体3とは反対の面(裏面)上に配置した場合には、軸比は図3に示すグラフ21のようになり、広帯域化が実現されていることがわかる。
Similarly to
これに対し、例えば図8に示す従来のアンテナと同様に、パッチ導体3と同じ面上に90°位相差線路7とウィルキンソン型分配器8を配置しただけでは、軸比は図3のグラフ22のように変化し、周波数約5.8GHzを中心周波数とする帯域が大幅に狭められてしまう。これは、アンテナ放射面が、パッチ導体3の中心6に対して対象性が大きく崩れた形状となってしまうためである。
On the other hand, for example, similarly to the conventional antenna shown in FIG. 8, if the 90 °
なお、図8では給電回路としてブランチライン分配器を用いていたが、図3のグラフ22はブランチライン分配器に代えて90°位相差線路7とウィルキンソン型分配器8を用いたときの軸比を示している。
In FIG. 8, the branch line distributor is used as the power supply circuit. However, the
さらに、90°位相差線路7とウィルキンソン型分配器8をパッチ導体3と同じ面上に配置した場合であっても、図1に示す本発明の円偏波マイクロストリップアンテナ1のように、対称軸10、11と誘電体基板2の端部で囲まれた領域内に90°位相差線路7とウィルキンソン型分配器8を配置した場合には、軸比は再びグラフ21のようになって広帯域化が実現される。
Further, even when the 90 °
上記のとおり、本発明の円偏波マイクロストリップアンテナ1は、給電回路9を構成する90°位相差線路7とウィルキンソン型分配器8をパッチ導体3と同じ面上に配置しても、パッチ導体3と反対の面(裏面)上に給電回路9を配置した場合と同程度の広帯域化を実現することが可能となる。
As described above, the circularly
一方、給電回路9をパッチ導体3と反対の面(裏面)上に設けた場合には、給電回路9を含めたアンテナ素子(パッチ導体3)の特性を評価することができない。そのため、アンテナの放射特性を最適化するために、給電回路9の一部を微調整するといったことも難しく、給電回路9の微調整の度に送受信機も含めた製作のやり直しが必要になってしまう。
On the other hand, when the power feeding circuit 9 is provided on the surface (back surface) opposite to the
これに対し本発明の円偏波マイクロストリップアンテナ1では、給電回路を構成する90°位相差線路7とウィルキンソン型分配器8をパッチ導体3と同じ面上に配置していることから、パッチ導体3と給電回路9とを一体的に評価することができる。従って、パッチ導体3と給電回路9のみでアンテナの放射特性を最適化することが可能となる。
On the other hand, in the circularly polarized
本発明の円偏波マイクロストリップアンテナ1では、誘電体基板2の裏面に形成された前記接地導体の面積が、パッチ導体3の面積の9倍かそれより小さい場合であっても、広帯域なアンテナ特性を実現できる。マイクロストリップパッチアンテナにおいては、一般的には、パッチ導体3の面積に比べて十分に大きい面積をもった前記接地導体が望ましい。しかしながら、アンテナの小型化等の要求から、アンテナの使用周波数の1波長程度以下を1辺とする接地導体を用いて設計された例が報告されている。
In the circularly polarized
このように、前記パッチ導体に対して有限な面積の接地導体を用いた場合に、ブランチライン分配器を用いた給電回路をアンテナ放射面上に形成すると、図8に示すようにアンテナの対称性が大きく損なわれ、軸比特性が劣化してしまう。さらに、前記接地導体の面積がパッチ導体の9倍以下となるようなブランチライン分配器を形成しにくくなる場合には、広帯域な軸比特性の確保は困難である。これに対し、本発明の円偏波マイクロストリップアンテナ1では、前記接地導体の面積がパッチ導体3の面積の9倍以下であっても、広帯域なアンテナ特性を実現することが可能である。
In this way, when a grounding conductor having a finite area is used for the patch conductor, when a feeding circuit using a branch line distributor is formed on the antenna radiation surface, the symmetry of the antenna is obtained as shown in FIG. Is greatly impaired, and the axial ratio characteristics deteriorate. Furthermore, when it is difficult to form a branch line distributor in which the area of the ground conductor is 9 times or less that of the patch conductor, it is difficult to ensure a wide-band axial ratio characteristic. On the other hand, in the circularly polarized
また、本発明の円偏波マイクロストリップアンテナ1では、誘電体基板2の厚さを0.4mm以上とするのが好ましい。誘電体基板2は、厚くするほど利得、VSWR,及び軸比の特性を広帯域化することができ、従来は例えば1.6mm以上としていた。
Further, in the circularly polarized
これに対し、本発明の円偏波マイクロストリップアンテナ1では、誘電体基板2の厚さを例えば1.6mm以下とすることができ、該厚さが0.4mm以上であれば広帯域な特性を実現できる。
On the other hand, in the circularly polarized
本発明の円偏波マイクロストリップアンテナ1のように、90°位相差線路7及び前記ウィルキンソン型分配器8からなる給電回路9を、パッチ導体3と同一面上(アンテナ放射面上)に配置した場合には、アンテナ放射パターンがパッチ導体3の中心6に対して対称性が確保できなくなる恐れがある。この場合には、第1給電部と第2給電部から励振される共振モード間に干渉が発生し、円偏波アンテナとしての軸比特性が劣化してしまう。
Like the circularly
そこで、本発明の円偏波マイクロストリップアンテナ1では、前記アンテナ放射パターンの対称性が確保できない場合でも、90°位相差線路7の線幅(特性インピーダンスが変化)と線路長(伝播位相遅延が変化)を調整するとともに、ウィルキンソン型分配器8の分配比を調整することにより、広帯域にわたって軸比特性の良好な円偏波アンテナを得ることができる。
Therefore, in the circularly polarized
上記のように、90°位相差線路7とウィルキンソン型分配器8を非対称な構造とすることにより、給電回路9から出力される2つの高周波信号は下記のような特徴を有する信号となる。すなわち、前記2つの高周波信号のそれぞれの振幅及び両者の位相差を、それぞれA1,A2、及びΔθとするとき、
A1≠A2 、Δθ≠90°
となる高周波信号となる。給電回路9を調整して上式を満たす2つの高周波信号とすることで、好ましい軸比特性が得られるようになる。
As described above, by making the 90 °
A1 ≠ A2, Δθ ≠ 90 °
Becomes a high-frequency signal. By adjusting the feeding circuit 9 to obtain two high-frequency signals satisfying the above formula, a preferable axial ratio characteristic can be obtained.
さらに、本発明の円偏波マイクロストリップアンテナ1では、パッチ導体3と同一平面上に給電回路9が設けられていることで、アンテナ放射特性と給電特性の最適化が容易に行えるという利点がある。
Furthermore, the circularly
本発明の円偏波マイクロストリップアンテナ装置の実施形態を、図4を用いて以下に説明する。図4は、アンテナ部と受信機又は送受信機の一部又は全部とを一体化し、これを一つの筐体に組み入れたアンテナ装置である。本発明の円偏波マイクロストリップアンテナ装置は、前記アンテナ部に本発明の円偏波マイクロストリップアンテナ1を用いて構成される。
An embodiment of the circularly polarized microstrip antenna device of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 4 shows an antenna device in which an antenna unit and a part or all of a receiver or a transmitter / receiver are integrated into one housing. The circularly polarized microstrip antenna device of the present invention is configured using the circularly polarized
図4に示す本発明の円偏波マイクロストリップアンテナ装置は、誘電体基板35の裏面に形成された接地導体36の開放面に、さらに別の誘電体基板37を積層し、誘電体基板37の接地導体36とは反対の面に高周波回路部及び送受信機の一部または全部を搭載した回路基板32を設けている。さらに、前記高周波回路部とウィルキンソン型分配器8の入力端とが、スルーホールを介して接続されている。
In the circularly polarized microstrip antenna device of the present invention shown in FIG. 4, another
本発明の円偏波マイクロストリップアンテナ1は、上記説明の通り小型で広帯域な特性を有することから、広帯域な特性を損なうことなく、図4に示すような一体化されたアンテナ装置とすることが可能である。
Since the circularly polarized
1・・・円偏波マイクロストリップアンテナ
2、55、62・・・誘電体基板
3・・・パッチ導体
4・・・第1給電部
5・・・第2給電部
6・・・パッチ導体3の中心
7・・・90°位相差線路
8・・・ウィルキンソン型分配器
9・・・給電回路
10・・・誘電体基板2の水平方向の対称軸
11・・・誘電体基板2の垂直方向の対称軸
21、22・・・円偏波軸比
31・・・アンテナ部
32・・・回路基板
33・・・筐体33
34・・・シールドケース
35、37・・・誘電体基板
36・・・接地導体
41・・・GPSアンテナ部
42・・・VICSアンテナ部
43・・・ETC/DSRCアンテナ部
44・・・情報端末本体
45・・・VICS光投受光部
46、47、48・・・同軸ケーブル
51・・・1点給電方式のマイクロストリップアンテナ
52、57・・・放射パッチ
53・・・縮退分離素子
54、60、61・・・給電点
56・・・2点給電方式のマイクロストリップアンテナ
58、59・・・信号伝送線路
71・・・パッチ導体
72・・・放射面
73・・・ブランチライン分配器
DESCRIPTION OF
34 ...
Claims (8)
前記パッチ導体と同一面上に、ウィルキンソン型分配器の一方の出力側に90°位相差線路を接続して形成された給電回路を備え、
前記第1給電部および前記第2給電部を前記給電回路が有する2つの出力端と接続することにより高周波信号を前記パッチ導体に供給する
ことを特徴とする円偏波マイクロストリップアンテナ。 A dielectric substrate formed with a predetermined thickness of a dielectric material, a patch conductor disposed on one surface of the dielectric substrate, a ground conductor disposed on the other surface of the dielectric substrate, and the patch conductor A first feeding portion that is arranged in a first direction as viewed from the center of the patch and feeds the patch conductor; and a patch conductor that is arranged in a second direction perpendicular to the first direction as seen from the center of the patch conductor. A circularly polarized wave that is capable of exciting a circularly polarized wave by feeding the first and second feeding parts with substantially the same amplitude and a phase difference of about 90 °. A microstrip antenna,
Provided with a feeding circuit formed on the same plane as the patch conductor by connecting a 90 ° phase difference line to one output side of the Wilkinson distributor,
A circularly polarized microstrip antenna that supplies a high-frequency signal to the patch conductor by connecting the first feeding unit and the second feeding unit to two output ends of the feeding circuit.
前記誘電体基板の中心から見て前記第1の方向の対称軸と、前記誘電体基板の中心から見て前記第2の方向の対称軸と、前記誘電体基板の端部とで囲まれる領域内に形成されている
ことを特徴とする請求項1に記載の円偏波マイクロストリップアンテナ。 The feeding circuit is
A region surrounded by an axis of symmetry in the first direction as viewed from the center of the dielectric substrate, an axis of symmetry in the second direction as viewed from the center of the dielectric substrate, and an end of the dielectric substrate. The circularly polarized microstrip antenna according to claim 1, wherein the circularly polarized microstrip antenna is formed inside.
前記パッチ導体の面積の9倍か、それより小さい
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の円偏波マイクロストリップアンテナ。 The area of the ground conductor is
The circularly polarized microstrip antenna according to claim 1 or 2, wherein the area of the patch conductor is nine times or smaller.
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の円偏波マイクロストリップアンテナ。 The circularly polarized microstrip antenna according to any one of claims 1 to 3, wherein the dielectric substrate has a thickness of 0.4 mm or more.
前記給電回路から出力される2つの高周波信号の各々の振幅成分及び両者の位相差を、それぞれA1,A2、及びΔθとするとき、
A1≠A2 、Δθ≠90°
となるよう構成されている
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の円偏波マイクロストリップアンテナ。 The 90 ° phase difference line and the Wilkinson divider are:
When the amplitude component of each of the two high-frequency signals output from the power feeding circuit and the phase difference between the two are A1, A2, and Δθ, respectively,
A1 ≠ A2, Δθ ≠ 90 °
5. The circularly polarized microstrip antenna according to claim 1, wherein the circularly polarized microstrip antenna is configured as follows.
ことを特徴とする請求項1に記載の円偏波マイクロストリップアンテナ。 The said 1st electric power feeding part is connected to the output end of the said Wilkinson type | mold divider | distributor, and the said 2nd electric power feeding part is connected to the output end of the said 90 degree phase difference track | line. Circular polarized microstrip antenna.
ことを特徴とする請求項1に記載の円偏波マイクロストリップアンテナ。 The said 1st electric power feeding part is connected to the output end of the said 90 degree phase difference line, and the said 2nd electric power feeding part is connected to the output end of the said Wilkinson type | mold divider | distributor. Circularly polarized microstrip antenna.
前記接地導体の開放側の面にさらに別の誘電体基板を積層し、
前記別の誘電体基板の開放側の面に送受信機を含む高周波回路部を配置し、
前記高周波回路部と前記ウィルキンソン型分配器の入力端とをスルーホールを介して接続する
ことを特徴とする円偏波マイクロストリップアンテナ装置。 A circularly polarized microstrip antenna according to any one of claims 1 to 7,
Laminating another dielectric substrate on the open-side surface of the ground conductor,
A high frequency circuit unit including a transceiver is disposed on the open side surface of the another dielectric substrate,
A circularly polarized microstrip antenna device, wherein the high-frequency circuit unit and the input end of the Wilkinson distributor are connected through a through hole.
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---|---|
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Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101145842B1 (en) * | 2010-02-19 | 2012-05-17 | 주식회사 이엠따블유 | Terminal for electronic toll colletction system |
JP2013016947A (en) * | 2011-07-01 | 2013-01-24 | Mitsumi Electric Co Ltd | Antenna device |
JP2015198357A (en) * | 2014-04-01 | 2015-11-09 | 株式会社デンソーウェーブ | Antenna device and communication apparatus |
JP2016053811A (en) * | 2014-09-03 | 2016-04-14 | 東芝テック株式会社 | Ic tag reading device |
CN106169649A (en) * | 2016-08-30 | 2016-11-30 | 厦门致联科技有限公司 | A kind of Ultrathin high gain reading and writing device antenna battle array for rfid system |
CN106169656A (en) * | 2016-08-31 | 2016-11-30 | 上海捷士太通讯技术有限公司 | A kind of Broadband Circular Polarization Microstrip Antenna array |
CN106785403A (en) * | 2017-01-09 | 2017-05-31 | 成都信息工程大学 | Two-band 5G microstrip antennas |
JP2020072389A (en) * | 2018-10-31 | 2020-05-07 | マスプロ電工株式会社 | Antenna device |
CN113594704A (en) * | 2021-08-31 | 2021-11-02 | 湖南大学 | Broadband triple-polarization reconfigurable high-gain microstrip antenna |
CN116315663A (en) * | 2023-05-11 | 2023-06-23 | 深圳芯盛思技术有限公司 | Anti-interference type receiving-transmitting integrated antenna based on differential transmitting and differential receiving mode |
CN117748131A (en) * | 2023-12-06 | 2024-03-22 | 成都辰星迅联科技有限公司 | Broadband high-efficiency high-low elevation gain circular polarization cone-mode four-arm spiral antenna |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01205606A (en) * | 1988-02-12 | 1989-08-18 | Toshiba Corp | Planar antenna |
JPH04123601A (en) * | 1990-09-14 | 1992-04-23 | Sharp Corp | Plane antenna for circularly polarized wave |
JPH05121935A (en) * | 1991-10-24 | 1993-05-18 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | Plane antenna |
JPH06140835A (en) * | 1991-03-14 | 1994-05-20 | Toshiba Corp | Circular polarized antenna shared for transmission and reception |
JP2000091842A (en) * | 1998-09-09 | 2000-03-31 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Antenna system |
JP2001267835A (en) * | 2000-03-17 | 2001-09-28 | Toshiba Corp | Circularly polarized wave microstrip antenna and cross polarization component reducing method to be used for the antenna |
JP2003133845A (en) * | 2001-10-24 | 2003-05-09 | Maspro Denkoh Corp | Antenna, phase shifter and communication device |
-
2005
- 2005-09-07 JP JP2005258728A patent/JP2006311478A/en active Pending
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01205606A (en) * | 1988-02-12 | 1989-08-18 | Toshiba Corp | Planar antenna |
JPH04123601A (en) * | 1990-09-14 | 1992-04-23 | Sharp Corp | Plane antenna for circularly polarized wave |
JPH06140835A (en) * | 1991-03-14 | 1994-05-20 | Toshiba Corp | Circular polarized antenna shared for transmission and reception |
JPH05121935A (en) * | 1991-10-24 | 1993-05-18 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | Plane antenna |
JP2000091842A (en) * | 1998-09-09 | 2000-03-31 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Antenna system |
JP2001267835A (en) * | 2000-03-17 | 2001-09-28 | Toshiba Corp | Circularly polarized wave microstrip antenna and cross polarization component reducing method to be used for the antenna |
JP2003133845A (en) * | 2001-10-24 | 2003-05-09 | Maspro Denkoh Corp | Antenna, phase shifter and communication device |
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101145842B1 (en) * | 2010-02-19 | 2012-05-17 | 주식회사 이엠따블유 | Terminal for electronic toll colletction system |
JP2013016947A (en) * | 2011-07-01 | 2013-01-24 | Mitsumi Electric Co Ltd | Antenna device |
JP2015198357A (en) * | 2014-04-01 | 2015-11-09 | 株式会社デンソーウェーブ | Antenna device and communication apparatus |
JP2016053811A (en) * | 2014-09-03 | 2016-04-14 | 東芝テック株式会社 | Ic tag reading device |
CN106169649A (en) * | 2016-08-30 | 2016-11-30 | 厦门致联科技有限公司 | A kind of Ultrathin high gain reading and writing device antenna battle array for rfid system |
CN106169656A (en) * | 2016-08-31 | 2016-11-30 | 上海捷士太通讯技术有限公司 | A kind of Broadband Circular Polarization Microstrip Antenna array |
CN106785403A (en) * | 2017-01-09 | 2017-05-31 | 成都信息工程大学 | Two-band 5G microstrip antennas |
JP2020072389A (en) * | 2018-10-31 | 2020-05-07 | マスプロ電工株式会社 | Antenna device |
JP7152262B2 (en) | 2018-10-31 | 2022-10-12 | マスプロ電工株式会社 | antenna device |
CN113594704A (en) * | 2021-08-31 | 2021-11-02 | 湖南大学 | Broadband triple-polarization reconfigurable high-gain microstrip antenna |
CN113594704B (en) * | 2021-08-31 | 2024-05-10 | 湖南大学 | Broadband three-polarization reconfigurable high-gain microstrip antenna |
CN116315663A (en) * | 2023-05-11 | 2023-06-23 | 深圳芯盛思技术有限公司 | Anti-interference type receiving-transmitting integrated antenna based on differential transmitting and differential receiving mode |
CN117748131A (en) * | 2023-12-06 | 2024-03-22 | 成都辰星迅联科技有限公司 | Broadband high-efficiency high-low elevation gain circular polarization cone-mode four-arm spiral antenna |
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