JP3759469B2 - 多周波共振マイクロストリップアンテナ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多周波共振マイクロストリップアンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の多周波共振マイクロストリップアンテナは、たとえば特開平５−１７５７２１号公報に開示されている。
【０００３】
図６は、上述の公開公報に開示されている従来の多周波共振マイクロストリップアンテナの概略斜視図である。図６においては、多周波共振マイクロストリップアンテナ１０は、使用波長に対して十分に薄い誘電体板部材２；誘電体板部材２の一方の面に装着された矩形状の放射導体板部材１；誘電体板部材２の他方の面に装着された接地導体３；放射導体板部材１の中心線または対角線上に位置する、所定周波数ｆｏｃ励振の第１の給電点５；を備えるマイクロストリップアンテナにおいて、所定周波数ｆｏｃ励振により発生する電界が０となる放射導体板部材１上に位置する第２の給電点４；を備え、第１の給電点５を給電点とした所定周波数ｆｏｃ励振に加え、第２の給電点４を給電点とした所定周波数ｆｏｃと異なる周波数ｆａで励振させるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の構造を有する多周波共振マイクロストリップアンテナは、下記のような不具合がある。
（１）共振周波数ごとに給電点が必要となり、給電点ごとに整合回路およびケーブルが必要となり、給電点を切り換える必要がある。整合回路およびケーブルを含むアンテナの構成が複雑になり、かつ高価となる。
（２）円偏波と直線偏波の混在化が不可能である。
【０００５】
そこで本発明は、上述した従来の問題点に鑑み、多周波および異なる偏波に対応でき、給電点が一つで構造が簡単で安価な多周波共振マイクロストリップ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】
上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、誘電体基板と、上記誘電体基板の表面に装着された五辺形アンテナ放射素子と、上記誘電体基板の裏面に装着されたグランドプレーンと、上記五辺形アンテナ放射素子が円偏波を発生するように上記五辺形アンテナ放射素子の所定位置に設けられた１つの給電点と、上記五辺形アンテナ放射素子上に形成され、直線偏波を発生するスロットアンテナ放射素子とを含み、前記五辺形アンテナ放射素子は、１つの内角の頂点を基準とし、この頂点の接線をＸ軸としかつこの内角を２分する線をＹ軸としたＸ−Ｙ座標で見た場合、上記内角に隣り合う２つの内角の角度が９０度とされると共に、上記内角と対向する辺がＸ軸と平行になるように形成され、前記スロットアンテナ放射素子は、前記五辺形アンテナ放射素子上であってＹ軸より右側の位置にＹ軸と平行な直線状に形成され、前記給電点は、上記内角の近傍であって、Ｙ軸より右側の位置に設けられ、前記五辺形アンテナ放射素子は、低い周波数帯に対応し、前記スロットアンテナ素子は前記五辺形アンテナ放射素子よりも高い周波数帯に対応するように、前記２つの放射素子を前記１つの給電点で共振させることを特徴とする多周波共振マイクロストリップアンテナに存する。
【０００７】
請求項１記載の発明によれば、多周波共振マイクロストリップアンテナは、誘電体基板と、誘電体基板の表面に装着された五辺形アンテナ放射素子と、誘電体基板の裏面に装着されたグランドプレーンと、五辺形アンテナ放射素子が円偏波を発生するように五辺形アンテナ放射素子の所定位置に設けられた１つの給電点と、五辺形アンテナ放射素子上に形成され、直線偏波を発生するスロットアンテナ放射素子とを含み、五辺形アンテナ放射素子は、１つの内角の頂点を基準とし、この頂点の接線をＸ軸としかつこの内角を２分する線をＹ軸としたＸ−Ｙ座標で見た場合、上記内角に隣り合う２つの内角の角度が９０度とされると共に、上記内角と対向する辺がＸ軸と平行になるように形成され、スロットアンテナ放射素子は、五辺形アンテナ放射素子上であってＹ軸より右側の位置にＹ軸と平行な直線状に形成され、給電点は、上記内角の近傍であって、Ｙ軸より右側の位置に設けられ、五辺形アンテナ放射素子は、低い周波数帯に対応し、スロットアンテナ素子は五辺形アンテナ放射素子よりも高い周波数帯に対応するように、２つの放射素子を１つの給電点で共振させるので、給電点が一つであるため、アンテナが対応する無線機での周波数の切り替えが不要となる。また、各電波の偏波方式と多周波に対応することによって、異なる偏波方式と異なる周波数の複数の無線機は、本発明の多周波共振マイクロストリップアンテナで送受信が可能となり、複数の無線機アンテナの機能が集約し、各種の無線機の統合が可能となり、無線機のコスト削減に繋がる。また、構造が簡易的なので、生産性があり、配置場所には制限がないので、自由空間や車やオフィス、航空機、船舶等へ自由に設置可能である。また、五辺形アンテナ素子を用いて、右旋円偏波方式および直線偏波方式に対応することができる。
【０００８】
上記課題を解決するためになされた請求項２記載の発明は、誘電体基板と、上記誘電体基板の表面に装着された五辺形アンテナ放射素子と、上記誘電体基板の裏面に装着されたグランドプレーンと、上記五辺形アンテナ放射素子が円偏波を発生するように上記五辺形アンテナ放射素子の所定位置に設けられた１つの給電点と、上記五辺形アンテナ放射素子上に形成され、直線偏波を発生するスロットアンテナ放射素子とを含み、前記五辺形アンテナ放射素子は、１つの内角の頂点を基準とし、この頂点の接線をＸ軸としかつこの内角を２分する線をＹ軸としたＸ−Ｙ座標で見た場合、上記内角に隣り合う２つの内角の角度が９０度とされると共に、上記内角と対向する辺がＸ軸と平行になるように形成され、前記スロットアンテナ放射素子は、前記五辺形アンテナ放射素子上であってＹ軸より左側の位置にＹ軸と平行な直線状に形成され、前記給電点は、上記内角の近傍であって、Ｙ軸より左側の位置に設けられ、前記五辺形アンテナ放射素子は、低い周波数帯に対応し、前記スロットアンテナ素子は前記五辺形アンテナ放射素子よりも高い周波数帯に対応するように、前記２つの放射素子を前記１つの給電点で共振させることを特徴とする多周波共振マイクロストリップアンテナに存する。
【０００９】
請求項２記載の発明によれば、誘電体基板と、誘電体基板の表面に装着された五辺形アンテナ放射素子と、誘電体基板の裏面に装着されたグランドプレーンと、五辺形アンテナ放射素子が円偏波を発生するように五辺形アンテナ放射素子の所定位置に設けられた１つの給電点と、五辺形アンテナ放射素子上に形成され、直線偏波を発生するスロットアンテナ放射素子とを含み、五辺形アンテナ放射素子は、１つの内角の頂点を基準とし、この頂点の接線をＸ軸としかつこの内角を２分する線をＹ軸としたＸ−Ｙ座標で見た場合、上記内角に隣り合う２つの内角の角度が９０度とされると共に、上記内角と対向する辺がＸ軸と平行になるように形成され、スロットアンテナ放射素子は、五辺形アンテナ放射素子上であってＹ軸より左側の位置にＹ軸と平行な直線状に形成され、給電点は、上記内角の近傍であって、Ｙ軸より左側の位置に設けられ、五辺形アンテナ放射素子は、低い周波数帯に対応し、スロットアンテナ素子は五辺形アンテナ放射素子よりも高い周波数帯に対応するように、２つの放射素子を１つの給電点で共振させるので、給電点が一つであるため、アンテナが対応する無線機での周波数の切り替えが不要となる。また、各電波の偏波方式と多周波に対応することによって、異なる偏波方式と異なる周波数の複数の無線機は、本発明の多周波共振マイクロストリップアンテナで送受信が可能となり、複数の無線機アンテナの機能が集約し、各種の無線機の統合が可能となり、無線機のコスト削減に繋がる。また、構造が簡易的なので、生産性があり、配置場所には制限がないので、自由空間や車やオフィス、航空機、船舶等へ自由に設置可能である。また、五辺形アンテナ素子を用いて、左旋円偏波方式および直線偏波方式に対応することができる。
【００１４】
上記課題を解決するためになされた請求項５記載の発明は、前記五辺形アンテナ放射素子はＧＰＳ周波数帯に対応し、前記スロットアンテナ放射素子はＶＩＣＳ周波数帯に対応していることを特徴とする請求項１または２記載の多周波共振マイクロストリップアンテナに存する。
【００１５】
請求項５記載の発明によれば、五辺形アンテナ放射素子はＧＰＳ周波数帯に対応し、スロットアンテナ放射素子はＶＩＣＳ周波数帯に対応しているので、ＧＰＳおよびＶＩＣＳの各周波数帯の電波に対応することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明による多周波共振マイクロストリップアンテナの実施の形態を示す図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は平面図におけるＸ−Ｘ線断面図である。
【００１７】
本発明による多周波共振マイクロストリップアンテナ１１の構造は、要約すると、誘電体基板１２の表面に多辺形（たとえば、五辺形）アンテナ放射素子としてのマイクロストリップアンテナ（以下ＭＳＡと記す）放射素子１３を装着し、裏面にグランドプレーン１４を装着し、ＭＳＡ放射素子１３の一部にスロットアンテナ（以下ＳＡと記す）放射素子１５を形成し、ＭＳＡ放射素子１３の所定位置に給電点１６を設けたものである。そして、この多周波共振マイクロストリップアンテナ１１は、ＭＳＡ放射素子１３が円偏波の放射素子として低い周波数帯に対応し、ＳＡ放射素子１５が直線偏波の放射素子としてＭＳＡ放射素子１３より高い周波数帯に対応し、これら２つの放射素子を１つの給電点１６で共振させるものである。
【００１８】
次に、図１に示す多周波共振マイクロストリップアンテナ１１について詳述する。多周波共振マイクロストリップアンテナ１１において、ＭＳＡ放射素子１３は、たとえばＧＰＳ（グローバル ポジショニング システム）の周波数帯（１．５ＧＨｚ帯、右旋円偏波方式）に対応し、ＳＡ放射素子１５は、たとえばＶＩＣＳ（道路交通情報通信システム）の周波数帯（２．５ＧＨｚ帯、直線偏波方式）に対応している。
【００１９】
誘電体基板１２は、たとえばテフロン（登録商標）等の誘電体材料からなり、正方形の板状に形成される。ＭＳＡ放射素子１３は、たとえば銅箔からなり、誘電体基板１２より小さい五辺形に形成され、グランドプレーン１４は、たとえば銅箔からなり、誘電体基板１２と同一の大きさに形成される。
【００２０】
ＭＳＡ放射素子１３の五辺形は、図２に示すように、１つの内角の頂点を基準とし、この頂点の接線をＸ軸としかつこの内角を２分する線をＹ軸としたＸ−Ｙ座標で見た場合、この内角に隣り合う２つの内角の角度が９０度とされると共に、この内角と対向する辺がＸ軸と平行になるように形成される。したがって、ＭＳＡ放射素子１３は、Ｙ軸に対して対称的な形状を有する。
【００２１】
ＳＡ放射素子１５は、図２に示すように、ＭＳＡ放射素子１３上であってＹ軸より右側の位置にＹ軸と平行な直線状に形成される。
【００２２】
また、給電点１６は、図２に示すように、上述の内角の近傍であって、Ｙ軸より右側の位置に設けられ、図１に示すように、信号伝送用導体としての給電用同軸ケーブル１７から給電される。
【００２３】
このような構造を有する多周波共振マイクロストリップアンテナ１１の寸法等のデータの実例は、次の通りである。
【００２４】
すなわち、誘電体基板１２は、Ｈ（厚さ）＝３．１ｍｍ、ε（比誘電率）＝２．５、ｔａｎδ（誘電体損）＝０．００２５である。
【００２５】
ＭＳＡ放射素子は、図２に示すように、ａ（Ｘ−Ｙ座標の基準点となる内角の頂点とこの内角に対向する辺の間隔）＝６３．８ｍｍ、ｂ（Ｘ−Ｙ座標の基準点となる内角に隣り合う２つの内角の各頂点間の間隔）＝６７．２ｍｍ、ｃ（Ｘ−Ｙ座標の基準点となる内角に隣り合う内角の頂点とＸ軸との間隔）＝１２．１ｍｍ、α（Ｘ−Ｙ座標の基準点となる内角の角度）＝９０゜である。
【００２６】
ＳＡ放射素子１５は、図２に示すように、ｄ（スロットの長さ）＝３８．３ｍｍ、ｅ（スロットの幅）＝０．７６ｍｍ、ｆ（Ｙ軸からの距離）＝１２ｍｍ、ｇ（Ｘ軸からの距離）＝２３．８ｍｍである。
【００２７】
給電点１６は、図２に示すように、ｈ（Ｘ軸からの距離）＝２．５ｍｍ、ｉ（Ｙ軸からの距離）＝４ｍｍである。
【００２８】
ＭＳＡ放射素子１３による右旋円偏波方式の共振周波数は、ａ，ｂ，ｃの寸法と、誘電体基板１２のデータおよび給電点１６の位置で決まる。また、ＳＡ放射素子１５による直線偏波方式の共振周波数は、スロットの寸法及び位置で決まる。したがって、スロットの設置位置（左右、上下）の変更によって、直線偏波方式の共振周波数が変わる。
【００２９】
図３は、図１に示す多周波共振マイクロストリップアンテナ１１のＶＳＷＲ特性を示し、１．５ＧＨｚおよび２．５ＧＨｚ付近にピークがある良好な特性が得られている。
【００３０】
また、図４は、図１に示す多周波共振マイクロストリップアンテナ１１の垂直面放射パターンを示す図であり、（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ、１．５ＧＨｚ帯および２．５ＧＨｚ帯における水平面（Ｘ−Ｚ面）、垂直面（Ｙ−Ｚ面）の放射パターンを示している。
【００３１】
図３および図４から分かるように、図１の多周波共振マイクロストリップアンテナ１１は、ＧＰＳおよびＶＩＣＳの各周波数帯に対応して良好なアンテナ特性が得られる。
【００３２】
このように、本発明の多周波共振マイクロストリップアンテナは、給電点が１つであるため、アンテナが対応する無線機での周波数の切り替えが不要となる。また、各電波の偏波方式と多周波に対応することによって、異なる偏波方式と異なる周波数の複数の無線機は、本発明の多周波共振マイクロストリップアンテナで送受信が可能となり、複数の無線機アンテナの機能が集約し、各種の無線機の統合が可能となり、無線機の小型化が可能となり、無線機のコスト削減に繋がる。また、構造が簡易的なので、生産性があり、配置場所には制限がないので、自由空間や車やオフィス、航空機、船舶等へ自由に設置可能である。
【００３３】
以上の通り、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限らず、種々の変形、応用が可能である。
【００３４】
たとえば、上述の実施の形態では、多周波共振マイクロストリップアンテナ１１は、右旋円偏波方式および直線偏波方式の電波に対応しているが、これに限らず、左旋円偏波方式等の他の偏波方式に対応するように変形可能である。
【００３５】
たとえば、図５は、本発明の多周波共振マイクロストリップアンテナの他の実施例を示す平面図である。図５においては、図１および図２に示す多周波共振マイクロストリップアンテナ１１におけるＳＡ放射素子１５と給電点１６を、Ｙ軸の左側に配置した点に特徴があり、その他の構成は図１および図２に示すものと同じである。すなわち、ＳＡ放射素子１５は、ＭＳＡ放射素子１３上であってＹ軸より左側の位置にＹ軸と平行な直線状に形成される。また、給電点１６は、基準となる内角の近傍であって、Ｙ軸より左側の位置に設けられる。このような構造を有する多周波共振マイクロストリップアンテナ１１は、ＭＳＡ放射素子１３により左旋円偏波方式に対応し、ＳＡ放射素子１５により直線偏波方式に対応することができる。
【００３６】
また、上述の実施の形態では、多周波共振マイクロストリップアンテナ１１は、ＧＰＳおよびＶＩＣＳの各周波数帯に対応する構成を有するが、他の周波数帯に対応するように構成することができる。
【００３７】
また、ＭＳＡ放射素子１３およびＳＡ放射素子１５の形状、寸法（厚さを含む）および材料は変更可能である。また、誘電体基板１２の形状、寸法（厚さを含む）、材料および誘電率も変更可能である。
【００３８】
また、ＳＡ放射素子１５は、ＭＳＡ放射素子１３上のどの場所に形成しても良いが、多周波共振マイクロストリップアンテナとしてそのＶＳＷＲ特性および放射パターン特性が最良となる場所に形成すべきであり、たとえば、図１に示すように、右旋円偏波方式および直線偏波方式に対応する場合は、Ｙ軸に対して給電点１６と同じ右側の上方に形成するのが最適であり、同様に、左旋円偏波方式および直線偏波方式に対応する場合は、図５に示すように、Ｙ軸に対して給電点１６と同じ左側の上方に形成するのが最適である。
【００３９】
また、給電点１６に接続される信号伝送用導体は、同軸ケーブルに限らず、コネクタやフィーダ線でも良い。
【００４０】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、給電点が１つであるため、アンテナが対応する無線機での周波数の切り替えが不要となる。また、各電波の偏波方式と多周波に対応することによって、異なる偏波方式と異なる周波数の複数の無線機は、本発明の多周波共振マイクロストリップアンテナで送受信が可能となり、複数の無線機アンテナの機能が集約し、各種の無線機の統合が可能となり、無線機の小型化が可能となり、無線機のコスト削減に繋がる。また、構造が簡易的なので、生産性があり、配置場所には制限がないので、自由空間や車やオフィス、航空機、船舶等へ自由に設置可能である。また、五辺形アンテナ素子を用いて、右旋円偏波方式および直線偏波方式に対応することができる。
【００４１】
請求項２記載の発明によれば、給電点が１つであるため、アンテナが対応する無線機での周波数の切り替えが不要となる。また、各電波の偏波方式と多周波に対応することによって、異なる偏波方式と異なる周波数の複数の無線機は、本発明の多周波共振マイクロストリップアンテナで送受信が可能となり、複数の無線機アンテナの機能が集約し、各種の無線機の統合が可能となり、無線機の小型化が可能となり、無線機のコスト削減に繋がる。また、構造が簡易的なので、生産性があり、配置場所には制限がないので、自由空間や車やオフィス、航空機、船舶等へ自由に設置可能である。また、五辺形アンテナ素子を用いて、左旋円偏波方式および直線偏波方式に対応することができる。
【００４４】
請求項５記載の発明によれば、ＧＰＳおよびＶＩＣＳの各周波数帯の電波に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による多周波共振マイクロストリップアンテナの実施の形態を示す図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は平面図におけるＸ−Ｘ線断面図である。
【図２】図１におけるＭＳＡ放射素子の形状および寸法を説明する図である。
【図３】図１の多周波共振マイクロストリップアンテナのＶＳＷＲ特性を示す図である。
【図４】図１の多周波共振マイクロストリップアンテナの垂直面放射パターンを示す図であり、（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ、１．５ＧＨｚ帯および２．５ＧＨｚ帯における水平面（Ｘ−Ｚ面）、垂直面（Ｙ−Ｚ面）の放射パターンを示す。
【図５】本発明による多周波共振マイクロストリップアンテナの他の実施例を示す平面図である。
【図６】従来の多周波共振マイクロストリップアンテナの概略斜視図である。
【符号の説明】
１１ 多周波共振マイクロストリップアンテナ
１２ 誘電体基板
１３ ＭＳＡ（マイクロストリップアンテナ）放射素子（多辺形アンテナ放射素子）
１４ グランドプレーン
１５ ＳＡ（スロットアンテナ）放射素子
１６ 給電点
１７ 給電用同軸ケーブル（信号伝送用導体）
【発明の属する技術分野】
本発明は、多周波共振マイクロストリップアンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の多周波共振マイクロストリップアンテナは、たとえば特開平５−１７５７２１号公報に開示されている。
【０００３】
図６は、上述の公開公報に開示されている従来の多周波共振マイクロストリップアンテナの概略斜視図である。図６においては、多周波共振マイクロストリップアンテナ１０は、使用波長に対して十分に薄い誘電体板部材２；誘電体板部材２の一方の面に装着された矩形状の放射導体板部材１；誘電体板部材２の他方の面に装着された接地導体３；放射導体板部材１の中心線または対角線上に位置する、所定周波数ｆｏｃ励振の第１の給電点５；を備えるマイクロストリップアンテナにおいて、所定周波数ｆｏｃ励振により発生する電界が０となる放射導体板部材１上に位置する第２の給電点４；を備え、第１の給電点５を給電点とした所定周波数ｆｏｃ励振に加え、第２の給電点４を給電点とした所定周波数ｆｏｃと異なる周波数ｆａで励振させるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の構造を有する多周波共振マイクロストリップアンテナは、下記のような不具合がある。
（１）共振周波数ごとに給電点が必要となり、給電点ごとに整合回路およびケーブルが必要となり、給電点を切り換える必要がある。整合回路およびケーブルを含むアンテナの構成が複雑になり、かつ高価となる。
（２）円偏波と直線偏波の混在化が不可能である。
【０００５】
そこで本発明は、上述した従来の問題点に鑑み、多周波および異なる偏波に対応でき、給電点が一つで構造が簡単で安価な多周波共振マイクロストリップ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】
上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、誘電体基板と、上記誘電体基板の表面に装着された五辺形アンテナ放射素子と、上記誘電体基板の裏面に装着されたグランドプレーンと、上記五辺形アンテナ放射素子が円偏波を発生するように上記五辺形アンテナ放射素子の所定位置に設けられた１つの給電点と、上記五辺形アンテナ放射素子上に形成され、直線偏波を発生するスロットアンテナ放射素子とを含み、前記五辺形アンテナ放射素子は、１つの内角の頂点を基準とし、この頂点の接線をＸ軸としかつこの内角を２分する線をＹ軸としたＸ−Ｙ座標で見た場合、上記内角に隣り合う２つの内角の角度が９０度とされると共に、上記内角と対向する辺がＸ軸と平行になるように形成され、前記スロットアンテナ放射素子は、前記五辺形アンテナ放射素子上であってＹ軸より右側の位置にＹ軸と平行な直線状に形成され、前記給電点は、上記内角の近傍であって、Ｙ軸より右側の位置に設けられ、前記五辺形アンテナ放射素子は、低い周波数帯に対応し、前記スロットアンテナ素子は前記五辺形アンテナ放射素子よりも高い周波数帯に対応するように、前記２つの放射素子を前記１つの給電点で共振させることを特徴とする多周波共振マイクロストリップアンテナに存する。
【０００７】
請求項１記載の発明によれば、多周波共振マイクロストリップアンテナは、誘電体基板と、誘電体基板の表面に装着された五辺形アンテナ放射素子と、誘電体基板の裏面に装着されたグランドプレーンと、五辺形アンテナ放射素子が円偏波を発生するように五辺形アンテナ放射素子の所定位置に設けられた１つの給電点と、五辺形アンテナ放射素子上に形成され、直線偏波を発生するスロットアンテナ放射素子とを含み、五辺形アンテナ放射素子は、１つの内角の頂点を基準とし、この頂点の接線をＸ軸としかつこの内角を２分する線をＹ軸としたＸ−Ｙ座標で見た場合、上記内角に隣り合う２つの内角の角度が９０度とされると共に、上記内角と対向する辺がＸ軸と平行になるように形成され、スロットアンテナ放射素子は、五辺形アンテナ放射素子上であってＹ軸より右側の位置にＹ軸と平行な直線状に形成され、給電点は、上記内角の近傍であって、Ｙ軸より右側の位置に設けられ、五辺形アンテナ放射素子は、低い周波数帯に対応し、スロットアンテナ素子は五辺形アンテナ放射素子よりも高い周波数帯に対応するように、２つの放射素子を１つの給電点で共振させるので、給電点が一つであるため、アンテナが対応する無線機での周波数の切り替えが不要となる。また、各電波の偏波方式と多周波に対応することによって、異なる偏波方式と異なる周波数の複数の無線機は、本発明の多周波共振マイクロストリップアンテナで送受信が可能となり、複数の無線機アンテナの機能が集約し、各種の無線機の統合が可能となり、無線機のコスト削減に繋がる。また、構造が簡易的なので、生産性があり、配置場所には制限がないので、自由空間や車やオフィス、航空機、船舶等へ自由に設置可能である。また、五辺形アンテナ素子を用いて、右旋円偏波方式および直線偏波方式に対応することができる。
【０００８】
上記課題を解決するためになされた請求項２記載の発明は、誘電体基板と、上記誘電体基板の表面に装着された五辺形アンテナ放射素子と、上記誘電体基板の裏面に装着されたグランドプレーンと、上記五辺形アンテナ放射素子が円偏波を発生するように上記五辺形アンテナ放射素子の所定位置に設けられた１つの給電点と、上記五辺形アンテナ放射素子上に形成され、直線偏波を発生するスロットアンテナ放射素子とを含み、前記五辺形アンテナ放射素子は、１つの内角の頂点を基準とし、この頂点の接線をＸ軸としかつこの内角を２分する線をＹ軸としたＸ−Ｙ座標で見た場合、上記内角に隣り合う２つの内角の角度が９０度とされると共に、上記内角と対向する辺がＸ軸と平行になるように形成され、前記スロットアンテナ放射素子は、前記五辺形アンテナ放射素子上であってＹ軸より左側の位置にＹ軸と平行な直線状に形成され、前記給電点は、上記内角の近傍であって、Ｙ軸より左側の位置に設けられ、前記五辺形アンテナ放射素子は、低い周波数帯に対応し、前記スロットアンテナ素子は前記五辺形アンテナ放射素子よりも高い周波数帯に対応するように、前記２つの放射素子を前記１つの給電点で共振させることを特徴とする多周波共振マイクロストリップアンテナに存する。
【０００９】
請求項２記載の発明によれば、誘電体基板と、誘電体基板の表面に装着された五辺形アンテナ放射素子と、誘電体基板の裏面に装着されたグランドプレーンと、五辺形アンテナ放射素子が円偏波を発生するように五辺形アンテナ放射素子の所定位置に設けられた１つの給電点と、五辺形アンテナ放射素子上に形成され、直線偏波を発生するスロットアンテナ放射素子とを含み、五辺形アンテナ放射素子は、１つの内角の頂点を基準とし、この頂点の接線をＸ軸としかつこの内角を２分する線をＹ軸としたＸ−Ｙ座標で見た場合、上記内角に隣り合う２つの内角の角度が９０度とされると共に、上記内角と対向する辺がＸ軸と平行になるように形成され、スロットアンテナ放射素子は、五辺形アンテナ放射素子上であってＹ軸より左側の位置にＹ軸と平行な直線状に形成され、給電点は、上記内角の近傍であって、Ｙ軸より左側の位置に設けられ、五辺形アンテナ放射素子は、低い周波数帯に対応し、スロットアンテナ素子は五辺形アンテナ放射素子よりも高い周波数帯に対応するように、２つの放射素子を１つの給電点で共振させるので、給電点が一つであるため、アンテナが対応する無線機での周波数の切り替えが不要となる。また、各電波の偏波方式と多周波に対応することによって、異なる偏波方式と異なる周波数の複数の無線機は、本発明の多周波共振マイクロストリップアンテナで送受信が可能となり、複数の無線機アンテナの機能が集約し、各種の無線機の統合が可能となり、無線機のコスト削減に繋がる。また、構造が簡易的なので、生産性があり、配置場所には制限がないので、自由空間や車やオフィス、航空機、船舶等へ自由に設置可能である。また、五辺形アンテナ素子を用いて、左旋円偏波方式および直線偏波方式に対応することができる。
【００１４】
上記課題を解決するためになされた請求項５記載の発明は、前記五辺形アンテナ放射素子はＧＰＳ周波数帯に対応し、前記スロットアンテナ放射素子はＶＩＣＳ周波数帯に対応していることを特徴とする請求項１または２記載の多周波共振マイクロストリップアンテナに存する。
【００１５】
請求項５記載の発明によれば、五辺形アンテナ放射素子はＧＰＳ周波数帯に対応し、スロットアンテナ放射素子はＶＩＣＳ周波数帯に対応しているので、ＧＰＳおよびＶＩＣＳの各周波数帯の電波に対応することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明による多周波共振マイクロストリップアンテナの実施の形態を示す図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は平面図におけるＸ−Ｘ線断面図である。
【００１７】
本発明による多周波共振マイクロストリップアンテナ１１の構造は、要約すると、誘電体基板１２の表面に多辺形（たとえば、五辺形）アンテナ放射素子としてのマイクロストリップアンテナ（以下ＭＳＡと記す）放射素子１３を装着し、裏面にグランドプレーン１４を装着し、ＭＳＡ放射素子１３の一部にスロットアンテナ（以下ＳＡと記す）放射素子１５を形成し、ＭＳＡ放射素子１３の所定位置に給電点１６を設けたものである。そして、この多周波共振マイクロストリップアンテナ１１は、ＭＳＡ放射素子１３が円偏波の放射素子として低い周波数帯に対応し、ＳＡ放射素子１５が直線偏波の放射素子としてＭＳＡ放射素子１３より高い周波数帯に対応し、これら２つの放射素子を１つの給電点１６で共振させるものである。
【００１８】
次に、図１に示す多周波共振マイクロストリップアンテナ１１について詳述する。多周波共振マイクロストリップアンテナ１１において、ＭＳＡ放射素子１３は、たとえばＧＰＳ（グローバル ポジショニング システム）の周波数帯（１．５ＧＨｚ帯、右旋円偏波方式）に対応し、ＳＡ放射素子１５は、たとえばＶＩＣＳ（道路交通情報通信システム）の周波数帯（２．５ＧＨｚ帯、直線偏波方式）に対応している。
【００１９】
誘電体基板１２は、たとえばテフロン（登録商標）等の誘電体材料からなり、正方形の板状に形成される。ＭＳＡ放射素子１３は、たとえば銅箔からなり、誘電体基板１２より小さい五辺形に形成され、グランドプレーン１４は、たとえば銅箔からなり、誘電体基板１２と同一の大きさに形成される。
【００２０】
ＭＳＡ放射素子１３の五辺形は、図２に示すように、１つの内角の頂点を基準とし、この頂点の接線をＸ軸としかつこの内角を２分する線をＹ軸としたＸ−Ｙ座標で見た場合、この内角に隣り合う２つの内角の角度が９０度とされると共に、この内角と対向する辺がＸ軸と平行になるように形成される。したがって、ＭＳＡ放射素子１３は、Ｙ軸に対して対称的な形状を有する。
【００２１】
ＳＡ放射素子１５は、図２に示すように、ＭＳＡ放射素子１３上であってＹ軸より右側の位置にＹ軸と平行な直線状に形成される。
【００２２】
また、給電点１６は、図２に示すように、上述の内角の近傍であって、Ｙ軸より右側の位置に設けられ、図１に示すように、信号伝送用導体としての給電用同軸ケーブル１７から給電される。
【００２３】
このような構造を有する多周波共振マイクロストリップアンテナ１１の寸法等のデータの実例は、次の通りである。
【００２４】
すなわち、誘電体基板１２は、Ｈ（厚さ）＝３．１ｍｍ、ε（比誘電率）＝２．５、ｔａｎδ（誘電体損）＝０．００２５である。
【００２５】
ＭＳＡ放射素子は、図２に示すように、ａ（Ｘ−Ｙ座標の基準点となる内角の頂点とこの内角に対向する辺の間隔）＝６３．８ｍｍ、ｂ（Ｘ−Ｙ座標の基準点となる内角に隣り合う２つの内角の各頂点間の間隔）＝６７．２ｍｍ、ｃ（Ｘ−Ｙ座標の基準点となる内角に隣り合う内角の頂点とＸ軸との間隔）＝１２．１ｍｍ、α（Ｘ−Ｙ座標の基準点となる内角の角度）＝９０゜である。
【００２６】
ＳＡ放射素子１５は、図２に示すように、ｄ（スロットの長さ）＝３８．３ｍｍ、ｅ（スロットの幅）＝０．７６ｍｍ、ｆ（Ｙ軸からの距離）＝１２ｍｍ、ｇ（Ｘ軸からの距離）＝２３．８ｍｍである。
【００２７】
給電点１６は、図２に示すように、ｈ（Ｘ軸からの距離）＝２．５ｍｍ、ｉ（Ｙ軸からの距離）＝４ｍｍである。
【００２８】
ＭＳＡ放射素子１３による右旋円偏波方式の共振周波数は、ａ，ｂ，ｃの寸法と、誘電体基板１２のデータおよび給電点１６の位置で決まる。また、ＳＡ放射素子１５による直線偏波方式の共振周波数は、スロットの寸法及び位置で決まる。したがって、スロットの設置位置（左右、上下）の変更によって、直線偏波方式の共振周波数が変わる。
【００２９】
図３は、図１に示す多周波共振マイクロストリップアンテナ１１のＶＳＷＲ特性を示し、１．５ＧＨｚおよび２．５ＧＨｚ付近にピークがある良好な特性が得られている。
【００３０】
また、図４は、図１に示す多周波共振マイクロストリップアンテナ１１の垂直面放射パターンを示す図であり、（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ、１．５ＧＨｚ帯および２．５ＧＨｚ帯における水平面（Ｘ−Ｚ面）、垂直面（Ｙ−Ｚ面）の放射パターンを示している。
【００３１】
図３および図４から分かるように、図１の多周波共振マイクロストリップアンテナ１１は、ＧＰＳおよびＶＩＣＳの各周波数帯に対応して良好なアンテナ特性が得られる。
【００３２】
このように、本発明の多周波共振マイクロストリップアンテナは、給電点が１つであるため、アンテナが対応する無線機での周波数の切り替えが不要となる。また、各電波の偏波方式と多周波に対応することによって、異なる偏波方式と異なる周波数の複数の無線機は、本発明の多周波共振マイクロストリップアンテナで送受信が可能となり、複数の無線機アンテナの機能が集約し、各種の無線機の統合が可能となり、無線機の小型化が可能となり、無線機のコスト削減に繋がる。また、構造が簡易的なので、生産性があり、配置場所には制限がないので、自由空間や車やオフィス、航空機、船舶等へ自由に設置可能である。
【００３３】
以上の通り、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限らず、種々の変形、応用が可能である。
【００３４】
たとえば、上述の実施の形態では、多周波共振マイクロストリップアンテナ１１は、右旋円偏波方式および直線偏波方式の電波に対応しているが、これに限らず、左旋円偏波方式等の他の偏波方式に対応するように変形可能である。
【００３５】
たとえば、図５は、本発明の多周波共振マイクロストリップアンテナの他の実施例を示す平面図である。図５においては、図１および図２に示す多周波共振マイクロストリップアンテナ１１におけるＳＡ放射素子１５と給電点１６を、Ｙ軸の左側に配置した点に特徴があり、その他の構成は図１および図２に示すものと同じである。すなわち、ＳＡ放射素子１５は、ＭＳＡ放射素子１３上であってＹ軸より左側の位置にＹ軸と平行な直線状に形成される。また、給電点１６は、基準となる内角の近傍であって、Ｙ軸より左側の位置に設けられる。このような構造を有する多周波共振マイクロストリップアンテナ１１は、ＭＳＡ放射素子１３により左旋円偏波方式に対応し、ＳＡ放射素子１５により直線偏波方式に対応することができる。
【００３６】
また、上述の実施の形態では、多周波共振マイクロストリップアンテナ１１は、ＧＰＳおよびＶＩＣＳの各周波数帯に対応する構成を有するが、他の周波数帯に対応するように構成することができる。
【００３７】
また、ＭＳＡ放射素子１３およびＳＡ放射素子１５の形状、寸法（厚さを含む）および材料は変更可能である。また、誘電体基板１２の形状、寸法（厚さを含む）、材料および誘電率も変更可能である。
【００３８】
また、ＳＡ放射素子１５は、ＭＳＡ放射素子１３上のどの場所に形成しても良いが、多周波共振マイクロストリップアンテナとしてそのＶＳＷＲ特性および放射パターン特性が最良となる場所に形成すべきであり、たとえば、図１に示すように、右旋円偏波方式および直線偏波方式に対応する場合は、Ｙ軸に対して給電点１６と同じ右側の上方に形成するのが最適であり、同様に、左旋円偏波方式および直線偏波方式に対応する場合は、図５に示すように、Ｙ軸に対して給電点１６と同じ左側の上方に形成するのが最適である。
【００３９】
また、給電点１６に接続される信号伝送用導体は、同軸ケーブルに限らず、コネクタやフィーダ線でも良い。
【００４０】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、給電点が１つであるため、アンテナが対応する無線機での周波数の切り替えが不要となる。また、各電波の偏波方式と多周波に対応することによって、異なる偏波方式と異なる周波数の複数の無線機は、本発明の多周波共振マイクロストリップアンテナで送受信が可能となり、複数の無線機アンテナの機能が集約し、各種の無線機の統合が可能となり、無線機の小型化が可能となり、無線機のコスト削減に繋がる。また、構造が簡易的なので、生産性があり、配置場所には制限がないので、自由空間や車やオフィス、航空機、船舶等へ自由に設置可能である。また、五辺形アンテナ素子を用いて、右旋円偏波方式および直線偏波方式に対応することができる。
【００４１】
請求項２記載の発明によれば、給電点が１つであるため、アンテナが対応する無線機での周波数の切り替えが不要となる。また、各電波の偏波方式と多周波に対応することによって、異なる偏波方式と異なる周波数の複数の無線機は、本発明の多周波共振マイクロストリップアンテナで送受信が可能となり、複数の無線機アンテナの機能が集約し、各種の無線機の統合が可能となり、無線機の小型化が可能となり、無線機のコスト削減に繋がる。また、構造が簡易的なので、生産性があり、配置場所には制限がないので、自由空間や車やオフィス、航空機、船舶等へ自由に設置可能である。また、五辺形アンテナ素子を用いて、左旋円偏波方式および直線偏波方式に対応することができる。
【００４４】
請求項５記載の発明によれば、ＧＰＳおよびＶＩＣＳの各周波数帯の電波に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による多周波共振マイクロストリップアンテナの実施の形態を示す図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は平面図におけるＸ−Ｘ線断面図である。
【図２】図１におけるＭＳＡ放射素子の形状および寸法を説明する図である。
【図３】図１の多周波共振マイクロストリップアンテナのＶＳＷＲ特性を示す図である。
【図４】図１の多周波共振マイクロストリップアンテナの垂直面放射パターンを示す図であり、（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ、１．５ＧＨｚ帯および２．５ＧＨｚ帯における水平面（Ｘ−Ｚ面）、垂直面（Ｙ−Ｚ面）の放射パターンを示す。
【図５】本発明による多周波共振マイクロストリップアンテナの他の実施例を示す平面図である。
【図６】従来の多周波共振マイクロストリップアンテナの概略斜視図である。
【符号の説明】
１１ 多周波共振マイクロストリップアンテナ
１２ 誘電体基板
１３ ＭＳＡ（マイクロストリップアンテナ）放射素子（多辺形アンテナ放射素子）
１４ グランドプレーン
１５ ＳＡ（スロットアンテナ）放射素子
１６ 給電点
１７ 給電用同軸ケーブル（信号伝送用導体）
Claims (3)
- 誘電体基板と、
上記誘電体基板の表面に装着された五辺形アンテナ放射素子と、
上記誘電体基板の裏面に装着されたグランドプレーンと、
上記五辺形アンテナ放射素子が円偏波を発生するように上記五辺形アンテナ放射素子の所定位置に設けられた１つの給電点と、
上記五辺形アンテナ放射素子上に形成され、直線偏波を発生するスロットアンテナ放射素子とを含み、
前記五辺形アンテナ放射素子は、１つの内角の頂点を基準とし、この頂点の接線をＸ軸としかつこの内角を２分する線をＹ軸としたＸ−Ｙ座標で見た場合、上記内角に隣り合う２つの内角の角度が９０度とされると共に、上記内角と対向する辺がＸ軸と平行になるように形成され、
前記スロットアンテナ放射素子は、前記五辺形アンテナ放射素子上であってＹ軸より右側の位置にＹ軸と平行な直線状に形成され、
前記給電点は、上記内角の近傍であって、Ｙ軸より右側の位置に設けられ、
前記五辺形アンテナ放射素子は、低い周波数帯に対応し、前記スロットアンテナ素子は前記五辺形アンテナ放射素子よりも高い周波数帯に対応するように、前記２つの放射素子を前記１つの給電点で共振させる
ことを特徴とする多周波共振マイクロストリップアンテナ。 - 誘電体基板と、
上記誘電体基板の表面に装着された五辺形アンテナ放射素子と、
上記誘電体基板の裏面に装着されたグランドプレーンと、
上記五辺形アンテナ放射素子が円偏波を発生するように上記五辺形アンテナ放射素子の所定位置に設けられた１つの給電点と、
上記五辺形アンテナ放射素子上に形成され、直線偏波を発生するスロットアンテナ放射素子とを含み、
前記五辺形アンテナ放射素子は、１つの内角の頂点を基準とし、この頂点の接線をＸ軸としかつこの内角を２分する線をＹ軸としたＸ−Ｙ座標で見た場合、上記内角に隣り合う２つの内角の角度が９０度とされると共に、上記内角と対向する辺がＸ軸と平行になるように形成され、
前記スロットアンテナ放射素子は、前記五辺形アンテナ放射素子上であってＹ軸より左側の位置にＹ軸と平行な直線状に形成され、
前記給電点は、上記内角の近傍であって、Ｙ軸より左側の位置に設けられ、
前記五辺形アンテナ放射素子は、低い周波数帯に対応し、前記スロットアンテナ素子は前記五辺形アンテナ放射素子よりも高い周波数帯に対応するように、前記２つの放射素子を前記１つの給電点で共振させる
ことを特徴とする多周波共振マイクロストリップアンテナ。 - 前記五辺形アンテナ放射素子はＧＰＳ周波数帯に対応し、前記スロットアンテナ放射素子はＶＩＣＳ周波数帯に対応している
ことを特徴とする請求項１または２記載の多周波共振マイクロストリップアンテナ。
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