JPH05152827A - 円形マイクロストリツプアンテナ - Google Patents

円形マイクロストリツプアンテナ

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JPH05152827A
JPH05152827A JP3309438A JP30943891A JPH05152827A JP H05152827 A JPH05152827 A JP H05152827A JP 3309438 A JP3309438 A JP 3309438A JP 30943891 A JP30943891 A JP 30943891A JP H05152827 A JPH05152827 A JP H05152827A
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JP
Japan
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radiating element
circular
microstrip antenna
feeding point
pair
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JP3309438A
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English (en)
Inventor
Noboru Ono
登 大野
Ichiro Toriyama
一郎 鳥山
Shinichi Kuroda
慎一 黒田
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 円形マイクロストリップアンテナにおいて、
小形、かつ簡単な構成で、2周波数共振とする。 【構成】 マイクロストリップアンテナにおいて、円形
放射素子23の周縁に、単一の給電点24と45゜の角
間隔で、それぞれ所定面積ΔS/2の1対の変形部2
5,26を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、2周波数共振型の円
形マイクロストリップアンテナに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、衛星通信や移動体通信の分野にお
けるアンテナ系としては、通常、構成が簡単で形状が小
さく、低プロファイルの平面アンテナが使用されてい
る。そして、平面アンテナの代表格であるマイクロスト
リップアンテナでは、円形または方形の放射素子が一般
的である。これらの形状の放射素子では、その寸法が使
用周波数に対して一意的に定まること、また、その入力
インピーダンスが、中心では基本的にゼロであり、周辺
に近づくにつれて高くなることが知られている。
【0003】まず、図14〜図16を参照しながら、従
来のマイクロストリップアンテナについて説明する。図
14,図15において、10は平面アンテナであって、
いずれも円形の接地導体11上に、ふっ素樹脂のような
低損失の誘電体層12を介して、円形の放射素子13が
同心に積層配設される。この放射素子13には、中心1
3oから適宜にオフセットされて、単一の給電点14が
配設される。
【0004】図15に示すように、接地導体11の放射
素子13とは反対側に、給電点14と対向して、同軸コ
ネクタJが配設され、この同軸コネクタJの内部導体が
給電点14に直接に接続される。また、放射素子13の
中心13oは、短絡ピン13sにより、接地導体11に
接続される。
【0005】上述のような1点給電により、放射素子1
3には、TM110 モードにおいて、図14に矢印F0で
示されるような、給電点14を通る直径方向に励振電流
が流れて、放射素子13は、このモードに対応する単一
の周波数に共振し、直線偏波を放射する。
【0006】図14,図15のアンテナ10が、例え
ば、1.6GHzの周波数帯で使用される場合、接地導
体11,放射素子13の寸法、誘電体層12の厚さと誘
電率は、例えばそれぞれ次のように設定される。 D11=130mm, D13=66mm; t12=3.2mm, εr =2.6 また、給電点14のオフセット距離は、例えば次のよう
に設定される。 ρ14=10.0mm
【0007】これにより、上述のようなアンテナの入力
インピーダンス−周波数特性は、図16Aに示すように
なり、図16Bにも示すように、中心周波数における整
合状態は良好である。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前述のよう
な通信分野では、比較的近接した2つの周波数を使用し
て、上り回線と下り回線とによる双方向通信を行なう場
合がある。ところが、前述のようなマイクロストリップ
アンテナは、図16Bにも示すように、一般にそのQが
高く、周波数帯域が狭いので、比較的近接した2つの周
波数であっても、1つのアンテナでは充分カバーするこ
とができないという問題があった。
【0009】もっとも、上り回線と下り回線とにそれぞ
れ専用のアンテナを用いて双方向通信を行なうことはで
きるが、この場合には、アンテナ系が大きくなってしま
うという問題が生ずる。
【0010】かかる点に鑑み、この発明の目的は、小
形、かつ簡単な構成で、比較的近接した2つの周波数に
対応することができる、円形マイクロストリップアンテ
ナを提供するところにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】第1のこの発明は、誘電
体層22を介して接地導体21に対向する円形の放射素
子23を備え、この放射素子の中心から所定の距離に単
一の給電点24を配設した円形マイクロストリップアン
テナにおいて、給電点と45゜の角間隔を有する放射素
子の直径の両端部にそれぞれ所定面積ΔS/2の1対の
変形部25,26を形成して2周波数共振型とした円形
マイクロストリップアンテナである。
【0012】第2のこの発明は、誘電体層を介して接地
導体に対向する円形の放射素子を備え、この放射素子の
中心から所定の距離に単一の給電点を配設した円形マイ
クロストリップアンテナにおいて、放射素子43の中心
に給電点44と45゜の角度で所定面積ΔSの長方形の
開孔45を穿設して2周波数共振型とした円形マイクロ
ストリップアンテナである。
【0013】第3のこの発明は、誘電体層22を介して
接地導体21に対向する円形の放射素子23を備え、こ
の放射素子の中心から所定の距離に給電点を配設した円
形マイクロストリップアンテナにおいて、1対の給電点
24a,24bを90゜の角間隔で配設すると共に、こ
の1対の給電点の一方を通る放射素子の直径の両端部に
それぞれ所定面積ΔS/2の1対の変形部25,26を
刻設した円形マイクロストリップアンテナである。
【0014】第4のこの発明は、誘電体層を介して接地
導体に対向する円形の放射素子を備え、この放射素子の
中心から所定の距離に給電点を配設した円形マイクロス
トリップアンテナにおいて、1対の給電点44a,44
bを90゜の角間隔で配設すると共に、この1対の給電
点の一方と整列して放射素子43の中心に所定面積ΔS
の長方形の開孔45を穿設して2周波数共振型とした円
形マイクロストリップアンテナである。
【0015】
【作用】かかる構成によれば、小形で、比較的近接した
2つの周波数に容易に対応することができる。
【0016】
【実施例】以下、図1〜図4を参照しながら、この発明
による円形マイクロストリップアンテナを1点給電型に
適用した一実施例について説明する。
【0017】この発明の一実施例の構成を図1〜図3に
示す。この図1〜図3において、前出図14,15に対
応する部分には“1”の位が同一の符号を付して一部説
明を省略する。
【0018】この実施例の円形マイクロストリップアン
テナ20では、図1及び図2に示すように、円形の放射
素子23の周縁に、180゜の角間隔で、1対の切欠き
25,26を刻設する。そして、この切欠き25,26
を通る放射素子23の直径は、単一の給電点24に対し
て反時計方向に45゜の角間隔を有する。
【0019】各切欠き25,26の面積ΔS/2は、元
の円形放射素子の面積をSとし、第1種ベッセル関数の
微分形J′1 (χ11)=0を満足する、アンテナの固有
値をχ11とし、無負荷QをQoとして、次式のように設
定される。 ΔS/S>1/χ11・Qo 円形放射素子の場合は、χ11=1.841となる。
【0020】図3に示すように、2つの信号源1,2の
出力が、ダイプレクサ3を介して、給電点24に供給さ
れる。双方向通信を行なう場合は、信号源1,2の一方
が送信機となり、他方が受信機となる。その余の構成は
前出図14,15と同様である。
【0021】上述のような1点給電と、1対の切欠きの
刻設とにより、この実施例の放射素子23は、図2に矢
印Fa,Fbで示すような、放射素子23の給電点24
を通る直径とそれぞれ45゜の方向の、直交する2つの
モードで励振されて、放射素子23は、このモードに対
応する2つの周波数で共振し、それぞれ直線偏波を放射
する。
【0022】切欠きがない通常の円形放射素子の場合に
は、この2つのモードFa,Fbが同一の周波数に共振
して、外部からは判別することができない。この状態を
縮退しているという。図1,2に示すように、放射素子
23に、1対の切欠き25,26が刻設されると、この
切欠きの部分が、一方のモードFaに対しては強電界領
域であり、他方のモードFbに対しては強磁界領域であ
るので、切欠きの形成による各モードFa,Fbの共振
周波数のずれ量が異なる。
【0023】従って、2つのモードFa,Fbがそれぞ
れ異なる周波数で共振することになり、縮退の状態が解
かれて(分離されて)、外部からの判別が可能となる。
そして、第1の共振周波数が放射素子23の直径D23に
依存すると共に、第2の共振周波数は切欠き25,26
の寸法に依存し、この切欠きの寸法のみによって、共振
周波数を容易に制御することができる。
【0024】この実施例のアンテナ20が、例えば、
1.6GHzの周波数帯で使用される場合、接地導体2
1,放射素子23の直径、切欠き25,26の幅と深
さ、誘電体層22の厚さと誘電率は、例えばそれぞれ次
のように設定される。 D21=130 mm, D23=65 mm; w = 11.7mm, d = 5.5mm; t22= 4.0mm, εr = 2.6 また、給電点24のオフセット距離は、例えば次のよう
に設定される。 ρ24= 12.0mm
【0025】これにより、上述のようなアンテナの入力
インピーダンス−周波数特性は、図4Aに示すようにな
り、図4Bにも示すように、2つの共振周波数における
整合状態は良好である。この実施例では、給電点のオフ
セット距離のみによって、容易にインピーダンス整合を
とることができる。
【0026】上述の実施例では、縮退分離のために、1
対の切欠き25,26を設けたが、図5に示すように、
円形放射素子33の周縁に、180゜の角間隔で、1対
の張出し35,36を形成するようにしてもよい。この
場合、張出し35,36を通る放射素子33の直径は、
単一の給電点34に対して時計方向に45゜の角間隔を
有する。そして、各張出し35,36の面積ΔS/2
は、前述の実施例の切欠き25,26の面積と同様に設
定される。
【0027】また、図6に示すように、円形放射素子4
3の中心にスリット45を穿設してもよい。この場合、
スリット45の長手方向が、単一の給電点44に対し
て、例えば、反時計方向に45゜の角度となる。そし
て、スリット45の面積ΔSは、前述の両実施例の切欠
き25,26ないし張出し35,36の面積の和と等し
く設定される。なお、この図5,図6において、前出図
1に対応する部分には“1”の位が同一の符号を付して
説明を省略する。
【0028】次に、図7〜図11を参照しながら、この
発明による円形マイクロストリップアンテナを2点給電
型に適用した他の実施例について説明する。
【0029】この発明の他の実施例の構成を図7〜図9
に示す。この図7〜図9において、前出図1〜図3に対
応する部分には同一の符号を付して一部説明を省略す
る。
【0030】この実施例の円形マイクロストリップアン
テナ20Dでは、図7及び図8に示すように、円形放射
素子23の中心23oから所定の距離ρ24に、1対の給
電点24a,24bを90゜の角間隔で配設すると共
に、縮退分離のために、この1対の給電点の一方、例え
ば、24bを通る直径上で、放射素子23の周縁に、1
対の切欠き25,26を刻設する。
【0031】図9に示すように、2つの信号源1,2の
出力が、同軸コネクタJa,Jbを介して、1対の給電
点24a,24bにそれぞれ供給される。双方向通信を
行なう場合は、信号源1,2の一方が送信機となり、他
方が受信機となる。その余の構成は前出図1〜3と同様
である。
【0032】上述のような2点給電と、1対の切欠きの
刻設とにより、この実施例の放射素子23は、図8に矢
印Fa,Fbで示すような、それぞれ給電点24a,2
4bを通り、互いに直交する2つのモードで励振され
て、放射素子23は、このモードに対応する2つの周波
数で共振し、それぞれ直線偏波を放射する。
【0033】この実施例のアンテナ20Dが、例えば、
1.6GHzの周波数帯で使用される場合、接地導体2
1,放射素子23の直径、切欠き25,26の幅と深
さ、誘電体層22の厚さと誘電率は、例えばそれぞれ次
のように設定される。 D21=130 mm, D23=64 mm; w = 10.0mm, d = 5.0mm; t22= 3.2mm, εr = 2.6 また、両給電点24a,24bのオフセット距離は、例
えば次のように設定される。 ρ24= 9.5mm
【0034】これにより、上述のようなアンテナの一方
の給電点24aの入力インピーダンス−周波数特性は、
図10Aに示すようになり、図10Bにも示すように、
一方の共振周波数における整合状態は良好である。ま
た、他方の給電点24bの入力インピーダンス−周波数
特性は、図11Aに示すようになり、図11Bにも示す
ように、他方の共振周波数における整合状態は良好であ
る。そして、この実施例では、給電点のオフセット距離
のみによって、容易にインピーダンス整合をとることが
できる。
【0035】上述のように、この実施例では、2点給電
により、2周波数共振型のアンテナを、各共振周波数ご
とに独立に励振することができて、ダイプレクサを用い
る必要がなく、給電系のコストを低減することができ
る。また、アクティブアンテナを容易に構成することが
できる。
【0036】上述の実施例でも、縮退分離のために、放
射素子の周縁に1対の切欠き25,26を設けたが、図
12に示すように、1対の給電点34a,34bを90
゜の角間隔で配設すると共に、この1対の給電点の一
方、例えば、34aを通る直径上で、放射素子33の周
縁に、1対の張出し35,36を形成するようにしても
よい。この張出し35,36の各面積ΔS/2は、前述
の実施例の切欠き25,26の面積と同様に設定され
る。
【0037】また、図13に示すように、円形放射素子
43の中心にスリット45を穿設してもよい。この場
合、スリット45の長手方向が、単一の給電点44に対
して、例えば、反時計方向に45゜の角度となる。そし
て、スリット45の面積ΔSは、前述の両実施例の切欠
き25,26ないし張出し35,36の面積の和と等し
く設定される。なお、この図12,図13において、前
出図7に対応する部分には“1”の位が同一の符号を付
して説明を省略する。
【0038】なお、上述の各実施例における、切り欠
き,張出し,スロットの配設方向は、図示の方向から9
0゜回転してもよい。また、各給電点に対しても、背面
直接給電に代えて、マイクロストリップ線路による背面
側方給電を行なってもよく、あるいは、スロット給電を
行なってもよい。
【0039】
【発明の効果】以上詳述のように、この発明によれば、
マイクロストリップアンテナの円形放射素子の周縁また
は中心に、給電点に対して所定の方向で、縮退分離のた
めに、所定面積の変形を施すようにしたので、小形で、
2周波数共振型の円形マイクロストリップアンテナが容
易に得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明による円形マイクロストリップアン
テナを1点給電型に適用した一実施例の構成を示す分解
斜視図
【図2】 この発明の一実施例の構成を示す平面図
【図3】 この発明の一実施例の構成を示す断面図
【図4】 この発明の一実施例の特性を示す線図
【図5】 この発明の他の実施例の構成を示す分解斜視
【図6】 この発明の他の実施例の構成を示す分解斜視
【図7】 この発明による円形マイクロストリップアン
テナを2点給電型に適用した他の実施例の構成を示す分
解斜視図
【図8】 この発明の他の実施例の構成を示す平面図
【図9】 この発明の他の実施例の構成を示す断面図
【図10】 この発明の他の実施例の特性を示す線図
【図11】 この発明の他の実施例の特性を示す線図
【図12】 この発明の他の実施例の構成を示す分解斜
視図
【図13】 この発明の他の実施例の構成を示す分解斜
視図
【図14】 従来の円形マイクロストリップアンテナの
構成例を示す平面図
【図15】 従来例の構成を示す断面図
【図16】 従来例の特性を示す線図
【符号の説明】
20,30,40;20D,30D,40D円形マイク
ロストリップアンテナ 21,31,41 接地導体 22,32,42 誘電体層 23,33,43 放射素子 24,24a,24b,34,34a,34b,44,
44a,44b給電点 25,26 切欠き 36,36 張出し 45 スロット

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 誘電体層を介して接地導体に対向する円
    形の放射素子を備え、この放射素子の中心から所定の距
    離に単一の給電点を配設した円形マイクロストリップア
    ンテナにおいて、 上記給電点と45゜の角間隔を有する上記放射素子の直
    径の両端部にそれぞれ所定面積の1対の変形部を形成し
    て2周波数共振型としたことを特徴とする円形マイクロ
    ストリップアンテナ。
  2. 【請求項2】 誘電体層を介して接地導体に対向する円
    形の放射素子を備え、この放射素子の中心から所定の距
    離に単一の給電点を配設した円形マイクロストリップア
    ンテナにおいて、 上記放射素子の中心に上記給電点と45゜の角度で所定
    面積の長方形の開孔を穿設して2周波数共振型としたこ
    とを特徴とする円形マイクロストリップアンテナ。
  3. 【請求項3】 誘電体層を介して接地導体に対向する円
    形の放射素子を備え、この放射素子の中心から所定の距
    離に給電点を配設した円形マイクロストリップアンテナ
    において、 1対の給電点を90゜の角間隔で配設すると共に、 この1対の給電点の一方を通る上記放射素子の直径の両
    端部にそれぞれ所定面積の1対の変形部を形成して2周
    波数共振型としたことを特徴とする円形マイクロストリ
    ップアンテナ。
  4. 【請求項4】 誘電体層を介して接地導体に対向する円
    形の放射素子を備え、この放射素子の中心から所定の距
    離に給電点を配設した円形マイクロストリップアンテナ
    において、 1対の給電点を90゜の角間隔で配設すると共に、 この1対の給電点の一方と整列して上記放射素子の中心
    に所定面積の長方形の開孔を穿設して2周波数共振型と
    したことを特徴とする円形マイクロストリップアンテ
    ナ。
JP3309438A 1991-11-25 1991-11-25 円形マイクロストリツプアンテナ Pending JPH05152827A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2006035881A1 (ja) * 2004-09-30 2006-04-06 Toto Ltd. マイクロストリップアンテナ及びマイクロストリップアンテナを用いた高周波センサ
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