特開 2023-154749 平面アンテナ及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023154749

(43)【公開日】2023-10-20

(54)【発明の名称】平面アンテナ及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01Q 13/08 20060101AFI20231013BHJP

   H01Q 5/40 20150101ALI20231013BHJP

   H01P 11/00 20060101ALI20231013BHJP

【ＦＩ】

H01Q13/08

H01Q5/40

H01P11/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022064291

(22)【出願日】2022-04-08

(71)【出願人】

【識別番号】000004330

【氏名又は名称】日本無線株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100119677

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 賢治

(74)【代理人】

【識別番号】100160495

【弁理士】

【氏名又は名称】畑 雅明

(74)【代理人】

【識別番号】100173716

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 真理

(74)【代理人】

【識別番号】100115794

【弁理士】

【氏名又は名称】今下 勝博

(72)【発明者】

【氏名】板垣 賢二

(72)【発明者】

【氏名】▲渋▼谷 裕三

【テーマコード（参考）】

5J045

【Ｆターム（参考）】

5J045AA03

5J045AA27

5J045BA03

5J045CA04

5J045DA10

5J045EA07

5J045EA08

5J045GA05

(57)【要約】

【課題】本開示は、複数の放射導体を用いて、共振周波数が大きく離れたマルチバンドアンテナを提供可能にすることを目的とする。
【解決手段】本開示は、絶縁基板３１の一方の面に、第１の給電部１２から給電され、第１の周波数で基本モードが共振する矩形導体１１と、第１の給電部とは異なる第２の給電部２２から給電され、前記矩形導体１１の基本モードよりも低い第２の周波数で基本モードが共振する環状導体２１と、を備える平面アンテナである。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

絶縁基板の一方の面に、
第１の給電部から給電され、第１の周波数で基本モードが共振する矩形導体と、
第１の給電部とは異なる第２の給電部から給電され、前記矩形導体の基本モードよりも低い第２の周波数で基本モードが共振する環状導体と、
を備える平面アンテナ。

【請求項2】

前記第１の周波数での基本モードがＴＭ_１０モードであり、
前記第２の周波数での基本モードがＴＭ_１１モードである、
請求項１に記載の平面アンテナ。

【請求項3】

複数の周波数帯において共振周波数を有する平面アンテナの製造方法であって、
基本モードの共振周波数が高周波側の周波数帯域に一致する矩形導体、及び基本モードの共振周波数が低周波側の周波数帯域に一致する環状導体を、絶縁基板の一方の面に搭載し、
前記矩形導体及び前記環状導体のそれぞれに給電部を設ける、
平面アンテナの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、平面アンテナ及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

帯域が大きく離れたマルチバンドアンテナが求められている。従来使用されている矩形又は円形の放射導体を用いると、基本モードの周波数から離れた第２の周波数に複数の高次モードが発生する（例えば、特許文献１及び２参照。）。このため、複数の高次モードが第２の周波数用のアンテナに干渉してしまい、第２の周波数における放射パターン及び反射特性の劣化を引き起こしていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許４２２７０８９号公報

【特許文献2】特開平０１－２４３７０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示は、複数の放射導体を用いて、共振周波数が大きく離れたマルチバンドアンテナを提供可能にすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の平面アンテナは、絶縁基板の一方の面に、
第１の給電部から給電され、第１の周波数で基本モードが共振する矩形導体と、
第１の給電部とは異なる第２の給電部から給電され、前記矩形導体の基本モードよりも低い第２の周波数で基本モードが共振する環状導体と、
を備える。

【0006】

本開示の平面アンテナの製造方法は、
複数の周波数帯において共振周波数を有する平面アンテナの製造方法であって、
基本モードの共振周波数が高周波側の周波数帯域に一致する矩形導体、及び基本モードの共振周波数が低周波側の周波数帯域に一致する環状導体を、絶縁基板の一方の面に搭載し、
前記矩形導体及び前記環状導体のそれぞれに給電部を設ける。

【0007】

本開示では、前記第１の周波数での基本モードがＴＭ_１０モードであり、前記第２の周波数での基本モードがＴＭ_１１モードであってもよい。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、複数の放射導体を用いて、共振周波数が大きく離れたマルチバンドアンテナを提供可能にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】平面アンテナの構成の一例である。

【図2】平面アンテナの斜視図を示す。

【図3】Ａ－Ａ’断面構成例を示す。

【図4】平面アンテナの構成の一例である。

【図5】平面アンテナの斜視図を示す。

【図6】Ｂ－Ｂ’断面構成例を示す。

【図7】平面アンテナの構成の一例である。

【図8】平面アンテナの構成の一例である。

【図9】矩形導体の電流方向と電界分布の一例であり、（ａ）は基本モードＴＭ_１０を示し、（ｂ）は第２の高次モードＴＭ_０２を示し、（ｃ）は第３の高次モードＴＭ_２１を示し、（ｄ）は第４の高次モードＴＭ_３０を示し、（ｅ）は第５の高次モードＴＭ_２３を示す。

【図10】矩形導体の共振周波数の一例を示す。

【図11】環状導体の電流方向と電界分布の一例であり、（ａ）は基本モードＴＭ_１１を示し、（ｂ）は第２の高次モードＴＭ_２１を示し、（ｃ）は第３の高次モードＴＭ_３１を示す。

【図12】環状導体の共振周波数の一例を示す。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本開示は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本開示は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

【0011】

図１及び図２に、本開示の平面アンテナの構成例を示す。本実施形態の平面アンテナは、複数の周波数帯において共振周波数を有するマルチバンドアンテナであり、絶縁基板３１の上面に放射導体として機能する矩形導体１１及び環状導体２１を備える。環状導体２１の内縁及び外縁は、矩形導体１１の外形と相似形を有する。

【0012】

図３は図１のＡ－Ａ’断面構成例を示す。絶縁基板３１の上面には、給電部１２及び２２が配置され、絶縁基板３１の裏面には、グランド導体３３が配置されている。給電部１２は、絶縁基板３１の裏面に接続されている同軸コネクタ（不図示）とビア導体１４で接続されている。給電部２２は、絶縁基板３１の裏面に接続されている同軸コネクタ（不図示）とビア導体２４で接続されている。これにより、本開示の平面アンテナは、単層構造の平面アンテナにおいて、矩形導体１１及び環状導体２１への電力供給を独立して制御可能になっている。

【0013】

図４及び図５に、本開示の平面アンテナの構成例を示す。図６は図４のＢ－Ｂ’断面構成例を示す。図４及び図５の例では、多層構造の絶縁基板３１及び３２となっており、絶縁基板３１及び３２の間に給電部１２及び２２が配置されている。給電部１２は、絶縁基板３２の裏面に接続されている同軸コネクタ（不図示）とビア導体１４で接続されている。給電部２２は、絶縁基板３２の裏面に接続されている同軸コネクタ（不図示）とビア導体２４で接続されている。これにより、本開示の平面アンテナは、多層構造の平面アンテナにおいて、矩形導体１１及び環状導体２１への電力供給を独立して制御可能になっている。

【0014】

図１～図６に示すように、本開示は単層の両面基板及び多層基板のいずれであってもよく、給電部１２及び２２についても矩形導体１１及び環状導体２１に独立して電力を供給可能な任意の形態を採用しうる。

【0015】

図７及び図８に、本開示の平面アンテナの構成例を示す。本実施形態の平面アンテナは、図１及び図４の構成において、矩形導体１１及び環状導体２１の外縁に、切り欠き１３及び２３を備える。図では、切り欠き１３及び２３が、対角の位置にそれぞれ配置されている例を示す。これにより、円偏波の放射特性を得ることができる。なお、矩形導体１１及び環状導体２１が切り欠き１３及び２３を備えない図１及び図４の構成の場合、直線偏波の放射特性を得ることができる。以下、図８の構成について説明する。

【0016】

図９及び図１０に、それぞれ、矩形導体１１の電界分布及び共振周波数の一例を示す。図９に示す矢印は電流の流れる方向を示す。図１０に、矩形導体の共振周波数の一例を示す。図９（ａ）に示すように、矩形導体１１では、基本波としてＴＭ_１０モードが励振され、電流分布はＹ方向に対して一様な分布となっている。矩形導体１１では、図９（ｂ）、図９（ｃ）、図９（ｅ）及び図１０に示すように、高次の波としてはＴＭ_ｍｎ（ｍ＝０，１，２，…、ｎ＝０，１，２，…）の組み合わせ分だけ存在し、高帯域側になるにつれて多数発生する。このため、帯域が大きく離れている周波数ｆ１２で共振するアンテナとの共用はできない。

【0017】

図１１及び図１２に、それぞれ、環状導体２１の電界分布及び共振周波数の一例を示す。図１１に示す矢印は電流の流れる方向を示す。図１２に、環状導体２１の共振周波数の一例を示す。図１１（ｂ）、図１１（ｃ）及び図１２に示すように、リング形の環状導体２１では、素子形状に沿った電流が流れ、基本波としてはＴＭ_１１モードが励振される。高次モードの波としてはＴＭ_ｍ１（ｍ＝０，２，３，４，…）の組み合わせのみと考えられ、これは矩形導体１１と比較して少ない。また周波数ｆ２１の高周波側に第２の高次モードＴＭ_２１及び第３の高次モードＴＭ_３１が現れるが、第３の高次モードＴＭ_３１の高周波側の周波数ｆ２２に高次モードの現れない周波数帯域が存在する。

【0018】

そこで、本開示の平面アンテナの製造方法は、矩形導体１１の基本モードの周波数ｆ１１を周波数ｆ２２に一致させる。より具体的には、本開示のマルチバンドアンテナの製造方法は、基本モードの共振周波数ｆ１１が高周波側の周波数帯域に一致する矩形導体１１、及び基本モードの共振周波数ｆ２１が低周波側の周波数帯域に一致する環状導体２１を、絶縁基板３１の一方の面に搭載し、前記矩形導体１１及び前記環状導体２１のそれぞれに給電部１２及び２２を設ける。

【0019】

これにより、本開示は、矩形導体１１及び環状導体２１が共振する基本モードの周波数は異なり、環状導体２１の基本モードの周波数ｆ１１の方が矩形導体１１の基本モードの周波数ｆ２１よりも低く、矩形導体１１の基本モードの周波数ｆ１１が周波数ｆ２２に一致している平面アンテナを提供することができる。したがって、本開示は、共振周波数の大きく離れた周波数ｆ２１と周波数ｆ２２の複合のアンテナを実現し、共振周波数の大きく離れたマルチバンドアンテナを提供することができる。

【0020】

なお、本開示は、矩形導体１１が高周波側の周波数帯域で発振し、環状導体２１が低周波側の周波数帯域で発振していればよく、周波数ｆ２１及びｆ２２は限定しない。また、本実施形態では環状導体２１が一つである例を示したが、環状導体２１は１以上の任意の数でありうる。

【産業上の利用可能性】

【0021】

本開示は情報通信産業に適用することができる。

【符号の説明】

【0022】

１１：矩形導体
１２、２２：給電部
１３、２３：切り欠き
１４、２４：ビア導体
２１：環状導体
３１、３２：絶縁基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】