技術分野
この発明は広帯域円偏波平面アンテナ及びアンテナ装置に関する。詳しくは、特に2.0GHz〜5.0GHz帯のWiFi(Wireless Fidelity:ブランド名)や、WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)及び3.1GHz〜10.6GHz帯のUWB(Ultra Wide Band)無線通信等に用いることができるプリント基板型の広帯域円偏波平面アンテナ及びアンテナ装置
発明が解決しようとする課題[発明の詳細な説明]から抜粋
上述した広帯域円偏波平面アンテナ及びアンテナ装置によれば、次のような問題がある。
非特許文献1は、プリント基板型で方形のモノポールアンテナであるために、アンテナ素子が単純な矩形であり、アンテナ特性が量産したときの製作誤差の影響を受けにくいという利点がある。しかし、周波数帯域幅として1.75〜4.22GHz(リターンロス10dB以下を満たす周波数帯域幅、軸比ARが3dB以下を満たす周波数帯域幅では、1.73〜4.27GHz)という周波数帯が確保されてはいるものの、まだ満足すべき広帯域幅は得られていない。
非特許文献2、3は、周波数帯域幅は広いが、サブパターンを装荷したり、矩形ループを形成しなければならないので、アンテナ素子の形状が複雑である。そのため、アンテナやアンテナ装置を量産したときの製作誤差の影響を受け易く、特に円偏波特性を示す軸比特性が安定しないという問題がある。
また、非特許文献4のように、広帯域直線偏波平面アンテナとしてモノポールアンテナ構成の楕円型のアンテナ素子が知られている。これは楕円パッチからの放射は楕円パッチの長軸方向にベクトルの向きを持つ電界が発生し、接地導体部の電流は楕円パッチの長軸あるいはマイクロストリップ線路に対して対称に流れるため接地導体部からも楕円パッチの長軸方向に電界の向きを持つ電界が発生する。したがって楕円パッチの長軸方向に電界の向きを持つ直線偏波しか放射することができない。円偏波は放射することができず、UHF帯やSHF帯の円偏波アンテナとしては使用できない。
そこで本発明は、このような従来の課題を解決したものであって、アンテナ素子が単純な形状であって、かつ周波数帯域幅を広く取れる広帯域の円偏波平面アンテナ及びアンテナ装置を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段[発明の詳細な説明]から抜粋
上述した課題を解決するため、請求項1に記載したこの発明に係る広帯域円偏波平面アンテナでは、誘電体基板の表面に、滑らかな輪郭線を持ち、長軸を有する形状のパッチ導体と、前記パッチ導体の基部に連接され、直線状の中心軸を有するマイクロストリップ線路と、前記誘電体基板の裏面側であって、前記パッチ導体の基部側に形成された接地導体板とからなり、
前記パッチ導体を、長軸が前記マクロストリップ線路の中心軸の直・・・ 続きを
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【発明の効果】
この発明では、パッチ導体と接地導体板のそれぞれから放射される電界の振幅の大きさが同じであり、パッチ導体を所定角度だけ傾斜させると共に、パッチ導体から放射される電界と接地導体板側から放射される電界の位相が略90°となるように構成することで、広帯域な円偏波平面アンテナを実現したものである。
これによれば、アンテナの構造が極めて簡単であり、しかも薄型で軽量化できるため、携帯性に優れた平面アンテナを提供できる。また円偏波特性に関しても、VSWR(定在波比)が2以下で、軸比が3dB以下を満たす周波数帯域幅が88.4%となり、従来では得られない周波数の広帯域化(2.1〜5.5GHz帯および3.1〜10.6GHz帯)を実現できる。
しかも天頂方向に関して周波数に依存しない一様な放射指向性が得られるため、アンテナの向きを考慮することなくこの平面アンテナを設置できる特徴を有する。
この発明についての権利主張の範囲[特許請求の範囲]
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この特許公報に記載されている図面[図面の簡単な説明]から抜粋
【図1】 この発明に係る広帯域円偏波平面アンテナの一例を示す平面図である。
【図2】 その側面図である。
【図3A】 この発明に係る平面アンテナの電流分布状態を示す図である(ωt=10°)。
【図3B】 この発明に係る平面アンテナの電流分布状態を示す図である(ωt=100°)。
【図3C】 この発明に係る平面アンテナの電流分布状態を示す図である(ωt=190°)。
【図3D】 この発明に係る平面アンテナの電流分布状態を示す図である(ωt=280°)。
【図4】 軸比特性とVSWR特性を示す特性図である。
【図5】 VSWR特性のシミュレーション値と測定値の関係を示す特性図である。
【図6】 軸比特性のシミュレーション値と測定値の関係を示す特性図である。
【図7】 天頂方向の利得特性を示す特性図である。
【図8】 2GHz帯での放射指向性を示す特性図である。
【図9】 3GHz帯での放射指向性を示す特性図である。
【図10】 4GHz帯での放射指向性を示す特性図である。
【図11】 5GHz帯での放射指向性を示す特性図である。
【図12】 UWB帯に適用したときのアンテナ特性(軸比特性)であって、パッチ導体の傾きθを変えたときの特性曲線図である。
【図13】 UWB帯に適用したときのアンテナ特性(定在波比特性)であって、パッチ導体の傾きθを変えたときの特性曲線図である。
【図14】 従来例の平面アンテナの電流分布状態を示す図である。
10・・・広帯域円偏波平面アンテナ
20・・・誘電体基板
30・・・パッチ導体
40・・・マイクロストリップ線路
50・・・接地導体板
60・・・給電点
70・・・同軸ケーブル
θ・・・パッチ導体30の傾き
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