【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、平面アンテナに関し、特に、マイクロ波通信やミリ波通信に好適な平面アンテナに関する。より具体的には、車両と車両外部の送信機器及び／又は受信機器に接続される平面アンテナであって、例えば、車両の窓ガラス板に設けられるのに適する平面アンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日、高速、大容量通信への要求から、マイクロ波やミリ波を用いて電波を送信又は受信する高周波の通信が急速に拡がっている。電波を送信又は受信するアンテナとして、例えば、図６に示すとおり、方形のパッチ状の放射導体（以下、パッチ導体４という）を誘電体基板２に設け、パッチ導体４を接地導体６により囲んだ平面アンテナが報告されている（例えば、特許文献１参照）。なお、図６において、５は１／４波長のインピーダンス変成器の中心導体、８は給電点、９は５０Ω伝送線路である。
【０００３】
しかし、この従来例では、平面アンテナを小型にすることが困難である問題があった。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２５２５２０号公報（７頁、図２（ｃ））
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来技術の有する前述の欠点を解消する平面アンテナの提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、誘電体基板にパッチ導体と接地導体とが設けられており、該パッチ導体が離間して該接地導体により囲まれている平面アンテナにおいて、
該パッチ導体の周辺が少なくとも１辺が１段階のコッホ曲線を有しており、該コッホ曲線の三角形が該パッチ導体の中心に向くように該１辺が構成されていることを特徴とする平面アンテナを提供する。
【０００７】
また、誘電体基板にパッチ導体と接地導体とが設けられており、該パッチ導体が離間して該接地導体により囲まれている平面アンテナにおいて、
ｎを自然数とするとき、該パッチ導体の周辺が少なくとも１辺がｎ段階のコッホ曲線を有しており、該コッホ曲線の三角形が該パッチ導体の中心に向くように該１辺が構成されていることを特徴とする平面アンテナを提供する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の平面アンテナについて、添付の図面に示される好適実施例を基に詳細に説明する。図１、２には、本発明の平面アンテナの一実施形態である平面アンテナが示されている。図１は、平面アンテナの平面図であり、図２は図１に示す平面アンテナのＡ−Ａ’断面図である。以下の説明において、特記しない場合には、方向は図面上での方向をいうものとする。
【０００９】
本発明の平面アンテナは、図１、２に示すように、ガラス板等の誘電体基板２の少なくとも一方の面に形成される平面アンテナであり、誘電体基板２にパッチ導体４と接地導体６とが設けられており、パッチ導体４が離間して接地導体６により囲まれている。本発明では、パッチ導体４と接地導体６とは誘電体基板２の片面（同じ面）に形成される。
【００１０】
図１に示す例では、パッチ導体４の周辺の４辺がコッホ曲線を有している。図３はコッホ曲線（Ｋｏｃｈ Ｃｕｒｖｅ）の説明図である。図３において、まず、所定の長さの線分を仮定し（図３（ａ））、次に、この線分を３等分する（図３（ｂ））。３等分されたうちの中央の線分を１辺とする正三角形を作成する（図３（ｃ））。以上を第１段階という。
【００１１】
図３（ｃ）に示す４つの直線について、それぞれ、図３（ａ）〜図３（ｂ）の処理をする（図３（ｄ）、第２段階）。このように、本発明では、ｎを自然数とするとき、パッチ導体４の周辺が少なくとも１辺がコッホ曲線のｎ段階を有している。したがって、図１に示す例は、上記第１段階の処理を施した平面アンテナであるが、本発明の平面アンテナは、上記第２段階、さらには、第ｎ段階の処理を施したものであってもよい。また、該コッホ曲線の三角形がパッチ導体４の中心に向くように該１辺が構成されている。
【００１２】
図１に示す例において、パッチ導体４の、上側、左側及び右側の縁辺と、接地導体６のパッチ導体４側の右側の縁辺とは平行又は略平行である。図１に示す例では、インピーダンス変成器の中心導体５がパッチ導体４に設けられており、パッチ導体４の下側に下方に伸長されている。中心導体５の下端には、伝送線路９が設けられており、伝送線路９の開放端又は伝送線路９の開放端付近には給電点８が設けられている。ここで、インピーダンス変成器は、中心導体５と、中心導体５の周縁近傍の接地導体６の縁辺とで構成されている。
【００１３】
給電点８は表面実装型コネクタ（不図示）を介して、誘電体基板２の、パッチ導体４側の面で同軸ケーブル（不図示）の中心導体５と接続される。また、接地導体６は、アース接続された同軸ケーブルの外部導体と接続されて常時アース接続されている。
【００１４】
パッチ導体４の幅及び長さａは、平面アンテナで送信又は受信する電波の波長によって電波が共振するように設定される。幅及び長さａは、送信又は受信を行う所望の周波数帯の中心周波数の波長をλＭ とした場合、アンテナの送信又は受信効率を向上させるために、ｋ・（λＭ ／４）〜ｋ・λＭ （ｋは誘電体基板２における波長の短縮率）の範囲にあることが好ましい。この範囲に導体幅及び長さａを設定することで、この範囲外に設定する場合に比べて、利得が向上する。ここで、短縮率ｋは、誘電体基板２の比誘電率をεｒ とすると、ｋ＝εｒ （−１／２）で表すことができる。短縮率ｋとは、誘電体基板上を伝搬する電波の伝搬速度に関係するもので、所望の電波の周波数においてアンテナの入力インピーダンスのリアクタンス成分が０（ゼロ）となるようにする比率をいい、アンテナが共振するように、誘電体基板に設けられるアンテナの寸法を空気中に設けられるアンテナの寸法に比べて小さくする比率をいう。中心導体５の線路長は、ｋ・λＭ ／４程度である。
【００１５】
ところで、図７、図８、図９には、図１に示す例とは、別の実施例の平面図であり、パッチ導体４付近のみを示している。図７に示す例では、パッチ導体４の周辺の３辺がコッホ曲線を有している。図８に示す例では、パッチ導体４の対角を切削するようにして、パッチ導体４の平坦部４ａを設け、円偏波の通信に適するようにした。また、図示していないが、パッチ導体４の対角に凸部を設けてもよく、これにより、円偏波特性が向上する。図９に示す例では、パッチ導体４の中心又はほぼ中心に方形状の切削部分４ｂを設けた。
【００１６】
接地導体６は、誘電体基板２上の一定の領域に所定以上の面積を有するように形成される。すなわち、本発明の平面アンテナは指向性が良好となるように接地導体６の面積が調整されている。このようにして、指向性を良好にすることができるのは、誘電体基板と空気界面での反射やガラス板を伝搬する表面波の指向性への影響が低減するためと考えられる。
【００１７】
接地導体６はパッチ導体４の周囲を一定の距離離間して囲んでいる。すなわち、接地導体６の縁辺の一部又は全部はパッチ導体４の縁より一定の間隔ｇで離れている。間隔ｇは、平面アンテナの入力インピーダンス特性が良好となるように設定され、ほぼ誘電体基板２の厚さ近傍が好ましい。
【００１８】
中心導体５と接地導体６との最短間隔は、中心導体５の幅との比によって設定され、中心導体５の幅と間隔との比は、パッチ導体４の入力インピーダンスを通常、高周波伝送線路で用いられる特性インピーダンス５０Ωと整合するインピーダンスとなるように、誘電体基板２の比誘電率、パッチ導体４の導電率等及び接地導体６の導電率等を考慮して設定されることが好ましい。
【００１９】
パッチ導体４、中心導体５、５０Ω伝送線路９及び接地導体６は、例えば、銀ペースト等の、導電性金属を含有するペーストを誘電体基板２にプリントし、焼付けて形成される。なお、本発明においては、この形成方法に限定されず、銅等の導電性物質からなる、線状又は箔状の薄膜を、誘電体基板２の面上に形成してもよい。
【００２０】
誘電体基板２としてガラス板を用い、パッチ導体４、中心導体５、５０Ω伝送線路９及び接地導体６として銀ペーストをこのガラス板にプリントし焼付けて形成した場合には、ガラス板の比誘電率や銀ペーストによる導体の導電率を考慮して各部分の形状及び寸法等の諸数値が設定される。
【００２１】
次に、本発明の平面アンテナの動作について説明する。パッチ導体４は電波を放射する放射導体として機能する。また、中心導体５は、その両側に一定の距離を隔てて接地導体が形成される公知の伝送線路であるコプレーナウェーブガイド（ＣＰＷ）を形成する。インピーダンス変成器はパッチ導体４の入力インピーダンスを通常、高周波伝送線路で用いられる特性インピーダンス５０Ωと整合させるように機能することが好ましい。
【００２２】
送信の際は、給電点８から電気信号を給電する。この電気信号は中心導体５を伝搬してパッチ導体４に到達しパッチ導体４が励振される。このときパッチ導体４の共振周波数で励振されれば、パッチ導体４より電波が放射される。
【００２３】
マイクロストリップアンテナは、放射導体と地導体との間の電界により放射導体端部で磁流を生じ、その磁流を波源として電波を放射するアンテナである。これに対して、本発明の平面アンテナは、パッチ導体４と、その周囲に間隔をおいて同一面に設けられた接地導体６との間の電界によりパッチ導体４の端部で磁流を生じ、その磁流を波源として、電波を放射するものと考えられる。本発明の平面アンテナにおける共振周波数は、パッチ導体４の形状、寸法、パッチ導体４と接地導体６との間隔等を用いて設定することができる。電波の受信は、送信と受信との可逆性により、上記説明と反対の動作となる。
【００２４】
このように、本発明の平面アンテナは、パッチ導体４及び接地導体６が設けられた誘電体基板２の面の反対の面に導体が設けられていなくてもよく、誘電体基板２の一面にのみ、パッチ導体４、接地導体６及び中心導体５が設けられた、同一面又は共平面（コプレーナ）構造のアンテナにできるので、平面アンテナを誘電体基板２の片面に形成することができる。したがって、誘電体基板の両面に導体を設けなければならないＭＳＡに比べて、生産性及び耐久性が向上する。特に本発明の平面アンテナが車両用フロントガラス板等の窓ガラス板の車室内側に設けられた場合には、顕著に耐久性が向上する。さらに、給電点８もパッチ導体４等と同一の面側に設けることができるので、給電も容易になり、簡易でコンパクトな構成を実現することができる。
【００２５】
図１、２に示す例では、一枚の誘電体基板２上に形成されている。しかし、本発明においては、例えば、合わせガラス板や複層ガラス板等の多層誘電体基板であってもよく、この場合、合わせガラス板や複層ガラス板を構成するガラス板のどの面側に設けられてもよい。例えば、合わせガラス板の合わせ面側に形成してもよいが、この場合、ガラス板を横断してアンテナに給電するための給電手段が必要とされる。
【００２６】
さらに、誘電体基板は、ガラス板に限定されず、セラミック、ポリイミド樹脂、サファイア及びプリント配線基板等いずれであってもよい。また、アンテナの送信又は受信の効率を向上させるには低誘電損失の誘電体基板を用いるのが好ましい。また、誘電体基板は、表層に着色したプリント膜、例えば黒色プリント膜を形成したものを用いてもよい。
【００２７】
誘電体基板２の面の表層には、黒色セラミック膜が形成されてもよい。また、本発明の平面アンテナを車両用窓ガラス板に設けてもよい。この場合、本発明の平面アンテナは車両用フロントガラス板等の窓ガラス板の車室内側に設けられることが好ましい。また、前記車両用ガラス板が合わせガラス板である場合には、本発明の平面アンテナは、合わせガラスを構成するガラス基板に設けられてもよい。
【００２８】
本発明の平面アンテナは、車両用フロントガラス板の縁から１００ｍｍ以内の範囲に形成されるのが好ましく、車両用フロントガラス板を車両に装着する際の左右方向の中心線を中心とする左右１００ｍｍ以内の範囲に形成されるのが好ましい。
【００２９】
本発明の平面アンテナは、例えば、車両用フロントガラス板等の窓ガラス板の面に形成してＥＴＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｏｌｌ ＣｏｌｌｅｃｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ：ノンストップ自動料金収受システム、路側無線装置の送信周波数：５．７９５ＧＨｚ又は５．８０５ＧＨｚ、路側無線装置の受信周波数：５．８３５ＧＨｚ又は５．８４５ＧＨｚ）におけるアンテナとして利用される。すなわち、車両用フロントガラス板を誘電体基板２として用いる。このような平面アンテナは、狭域通信（ＤＳＲＣ：Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ Ｓｈｏｒｔ Ｒａｎｇｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ）制御回路等とともに一体化して誘電体基板２上に設けられてもよい。
【００３０】
なお、本発明の平面アンテナは、上述した５．８ＧＨｚの周波数帯を用いた無線通信を行うＥＴＣにおいて好適に用いられるが、ＥＴＣに限定されず、同様の周波数帯を用いる種々のデータ通信にも使用可能である。例えば、自動車電話用の８００ＭＨｚ帯（８１０〜９６０ＭＨｚ）、自動車電話用の１．５ＧＨｚ帯（１．４２９〜１．５０１ＧＨｚ）、ＵＨＦ帯（３００ＭＨｚ〜３ＧＨｚ）、ＧＰＳ人工衛星のＧＰＳ信号１５７５．４２ＭＨｚ等の電波の送信又は受信に用いることもできる。上記帯域以外にもマイクロ波の周波数の電波（１ＧＨｚ〜３ＴＨｚ）やミリ波帯の電波（３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚ）の送信又は受信にも用いることができる。
【００３１】
【実施例】
以下に実施例を用いて本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例には限定されず、本発明の要旨を損なわない限り、各種の改良や変更も本発明に含まれる。
【００３２】
「例１（実施例）」
誘電体基板としてガラス板を使用し、図１、２に示すような平面アンテナを製作した。パッチ導体４、中心導体５、５０Ω伝送線路９及び接地導体６は銀ペーストをこのガラス板にプリントし焼付けて形成した。各部の寸法、定数は以下のとおりであり、寸法の単位はｍｍとし、以下に示す例２でも同様とする。
【００３３】
周波数２．０〜２．６ＧＨｚの反射損失を測定した。図４に横軸を周波数にした反射損失特性を示す。図４から共振周波数は略２．３ＧＨｚであることがわかる。図５は縦軸を感度とした指向特性図である。
【００３４】
ガラス板の寸法（縦×横×厚さ） ２００×２００×３．５、
ａ １８．９、
ｂ ２５．９、
ｃ ７４．０、
ｇ ３．５。
【００３５】
「例２（比較例）」
誘電体基板としてガラス板を使用し、図６に示すような平面アンテナを製作した。パッチ導体４、中心導体５、５０Ω伝送線路９及び接地導体６は銀ペーストをこのガラス板にプリントし焼付けて形成した。共振周波数は略２．３ＧＨｚになるように、各部の寸法、定数を以下のとおり設定した。
【００３６】
ガラス板の寸法（縦×横×厚さ） ２００×２００×３．５、
ｄ ２０．０、
ｅ ３５．０、
ｆ ８６．０。
【００３７】
【発明の効果】
本発明では、パッチ導体の周辺が少なくとも１辺がコッホ曲線を有しているために、従来の平面アンテナより、パッチ導体４、接地導体６を小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の平面アンテナの一実施例の平面図。
【図２】図２は図１に示す平面アンテナのＡ−Ａ’断面図。
【図３】コッホ曲線の説明図。
【図４】例１の反射損失特性図。
【図５】例１の指向特性図。
【図６】従来例の平面図。
【図７】図１に示す例とは、別の実施例の平面図。
【図８】図１に示す例とは、別の実施例の平面図。
【図９】図１に示す例とは、別の実施例の平面図。
【符号の説明】
２：誘電体基板
４：パッチ導体
６：接地導体
８：給電点[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a planar antenna, and more particularly to a planar antenna suitable for microwave communication and millimeter wave communication. More specifically, the present invention relates to a planar antenna connected to a vehicle and a transmission device and / or a reception device outside the vehicle, for example, a planar antenna suitable for being provided on a window glass plate of a vehicle.
[0002]
[Prior art]
Today, due to the demand for high-speed, large-capacity communication, high-frequency communication that transmits or receives radio waves using microwaves or millimeter waves is rapidly expanding. As an antenna for transmitting or receiving radio waves, for example, as shown in FIG. 6, a rectangular patch-shaped radiation conductor (hereinafter referred to as patch conductor 4) is provided on the dielectric substrate 2, and the patch conductor 4 is surrounded by a ground conductor 6. A planar antenna has been reported (for example, see Patent Document 1). In FIG. 6, 5 is a central conductor of an impedance transformer having a quarter wavelength, 8 is a feeding point, and 9 is a 50Ω transmission line.
[0003]
However, this conventional example has a problem that it is difficult to reduce the size of the planar antenna.
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2002-252520 A (page 7, FIG. 2 (c))
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a planar antenna that eliminates the above-mentioned drawbacks of the prior art.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a planar antenna in which a dielectric substrate is provided with a patch conductor and a ground conductor, and the patch conductor is separated and surrounded by the ground conductor.
A plane in which the periphery of the patch conductor has at least one Koch curve on one side, and the one side is configured such that the triangle of the Koch curve faces the center of the patch conductor. Provide an antenna.
[0007]
Further, in the planar antenna in which a patch conductor and a ground conductor are provided on the dielectric substrate, and the patch conductor is separated and surrounded by the ground conductor,
When n is a natural number, at least one side of the periphery of the patch conductor has an n-stage Koch curve, and the one side is configured so that the triangle of the Koch curve faces the center of the patch conductor. A planar antenna is provided.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the planar antenna of the present invention will be described in detail based on the preferred embodiments shown in the accompanying drawings. 1 and 2 show a planar antenna which is an embodiment of the planar antenna of the present invention. FIG. 1 is a plan view of the planar antenna, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of the planar antenna shown in FIG. In the following description, unless otherwise specified, a direction refers to a direction on the drawing.
[0009]
As shown in FIGS. 1 and 2, the planar antenna of the present invention is a planar antenna formed on at least one surface of a dielectric substrate 2 such as a glass plate. A patch conductor 4 and a ground conductor 6 are provided on the dielectric substrate 2. And the patch conductor 4 is separated and surrounded by the ground conductor 6. In the present invention, the patch conductor 4 and the ground conductor 6 are formed on one surface (same surface) of the dielectric substrate 2.
[0010]
In the example shown in FIG. 1, the four sides around the patch conductor 4 have a Koch curve. FIG. 3 is an explanatory diagram of a Koch curve. In FIG. 3, first, a line segment having a predetermined length is assumed (FIG. 3A), and then this line segment is divided into three equal parts (FIG. 3B). An equilateral triangle having one side of the central line segment divided into three equal parts is created (FIG. 3C). This is called the first stage.
[0011]
For the four straight lines shown in FIG. 3C, the processes of FIG. 3A to FIG. 3B are performed (FIG. 3D, second stage). As described above, in the present invention, when n is a natural number, the periphery of the patch conductor 4 has at least one side of the Koch curve. Accordingly, the example shown in FIG. 1 is a planar antenna that has been subjected to the first stage processing, but the planar antenna of the present invention has been subjected to the second stage and further to the nth stage processing. May be. Further, the one side is configured so that the triangle of the Koch curve is directed to the center of the patch conductor 4.
[0012]
In the example shown in FIG. 1, the upper, left and right edges of the patch conductor 4 and the right edge of the ground conductor 6 on the patch conductor 4 side are parallel or substantially parallel. In the example shown in FIG. 1, the center conductor 5 of the impedance transformer is provided on the patch conductor 4 and extends downward on the lower side of the patch conductor 4. A transmission line 9 is provided at the lower end of the central conductor 5, and a feeding point 8 is provided near the open end of the transmission line 9 or the open end of the transmission line 9. Here, the impedance transformer is composed of the center conductor 5 and the edge of the ground conductor 6 in the vicinity of the periphery of the center conductor 5.
[0013]
The feed point 8 is connected to the center conductor 5 of the coaxial cable (not shown) on the surface of the dielectric substrate 2 on the patch conductor 4 side via a surface mount connector (not shown). The ground conductor 6 is always connected to the ground by being connected to the outer conductor of the coaxial cable connected to the ground.
[0014]
The width and length a of the patch conductor 4 are set so that the radio wave resonates depending on the wavelength of the radio wave transmitted or received by the planar antenna. The width and length a, when the wavelength of the center frequency of a desired frequency band to perform transmission or reception was lambda M, in order to improve the transmission or reception efficiency of the antenna, k · (λ M / 4 ) ~k -It is preferable that it exists in the range of (lambda) M (k is the shortening rate of the wavelength in the dielectric substrate 2). By setting the conductor width and length a in this range, the gain is improved as compared with the case where the conductor width and length a are set outside this range. Here, shortening rate k, when the relative dielectric constant of the dielectric substrate 2 and epsilon r, can be expressed by k = ε r (-1/2). The shortening rate k is related to the propagation speed of the radio wave propagating on the dielectric substrate, and refers to the ratio at which the reactance component of the input impedance of the antenna becomes 0 (zero) at the desired radio frequency, The ratio is such that the size of the antenna provided on the dielectric substrate is smaller than the size of the antenna provided in the air so that the antenna resonates. The line length of the central conductor 5 is about k · λ M / 4.
[0015]
7, 8, and 9 are plan views of another embodiment different from the example shown in FIG. 1, and only the vicinity of the patch conductor 4 is shown. In the example shown in FIG. 7, the three sides around the patch conductor 4 have a Koch curve. In the example shown in FIG. 8, the patch conductor 4 is cut so that the diagonal of the patch conductor 4 is provided, and the flat portion 4 a of the patch conductor 4 is provided so as to be suitable for circular polarization communication. Although not shown, a convex portion may be provided on the diagonal of the patch conductor 4, thereby improving the circular polarization characteristics. In the example shown in FIG. 9, a square-shaped cutting portion 4 b is provided at the center or almost the center of the patch conductor 4.
[0016]
The ground conductor 6 is formed in a certain area on the dielectric substrate 2 so as to have an area larger than a predetermined area. That is, the area of the ground conductor 6 is adjusted so that the planar antenna of the present invention has good directivity. The reason why the directivity can be improved in this manner is considered to be because the influence on the directivity of the surface wave propagating on the reflection at the interface between the dielectric substrate and the air or on the glass plate is reduced.
[0017]
The ground conductor 6 surrounds the patch conductor 4 with a certain distance therebetween. That is, a part or all of the edge of the ground conductor 6 is separated from the edge of the patch conductor 4 at a constant interval g. The interval g is set so that the input impedance characteristic of the planar antenna is good, and is preferably approximately in the vicinity of the thickness of the dielectric substrate 2.
[0018]
The shortest distance between the center conductor 5 and the ground conductor 6 is set by a ratio with the width of the center conductor 5, and the ratio between the width and the distance of the center conductor 5 determines the input impedance of the patch conductor 4, usually with a high frequency transmission line. It is preferable to set the dielectric substrate 2 in consideration of the relative dielectric constant of the dielectric substrate 2, the conductivity of the patch conductor 4, the conductivity of the ground conductor 6, and the like so that the impedance matches the characteristic impedance of 50Ω used.
[0019]
The patch conductor 4, the center conductor 5, the 50Ω transmission line 9 and the ground conductor 6 are formed by printing and baking a paste containing a conductive metal such as silver paste on the dielectric substrate 2. In the present invention, the formation method is not limited to this, and a linear or foil-like thin film made of a conductive material such as copper may be formed on the surface of the dielectric substrate 2.
[0020]
When a glass plate is used as the dielectric substrate 2 and a silver paste is printed and printed on the glass plate as the patch conductor 4, the center conductor 5, the 50Ω transmission line 9 and the ground conductor 6, the relative dielectric constant of the glass plate Various values such as the shape and size of each part are set in consideration of the conductivity of the conductor by silver paste.
[0021]
Next, the operation of the planar antenna of the present invention will be described. The patch conductor 4 functions as a radiation conductor that radiates radio waves. Further, the central conductor 5 forms a coplanar waveguide (CPW) which is a known transmission line in which a ground conductor is formed at a certain distance on both sides thereof. The impedance transformer preferably functions to match the input impedance of the patch conductor 4 with the characteristic impedance 50Ω normally used in high frequency transmission lines.
[0022]
At the time of transmission, an electric signal is fed from the feeding point 8. This electric signal propagates through the central conductor 5 to reach the patch conductor 4 and the patch conductor 4 is excited. At this time, radio waves are radiated from the patch conductor 4 if excited at the resonance frequency of the patch conductor 4.
[0023]
The microstrip antenna is an antenna that generates a magnetic current at the end of the radiating conductor by an electric field between the radiating conductor and the ground conductor, and radiates radio waves using the magnetic current as a wave source. On the other hand, the planar antenna of the present invention generates a magnetic current at the end of the patch conductor 4 due to the electric field between the patch conductor 4 and the ground conductor 6 provided on the same plane with a space around it. The electromagnetic current is considered to radiate radio waves using the wave source. The resonance frequency in the planar antenna of the present invention can be set using the shape and size of the patch conductor 4, the distance between the patch conductor 4 and the ground conductor 6, and the like. The reception of radio waves is the opposite of the above description due to the reversibility between transmission and reception.
[0024]
Thus, in the planar antenna of the present invention, no conductor may be provided on the surface opposite to the surface of the dielectric substrate 2 on which the patch conductor 4 and the ground conductor 6 are provided. Only the antenna having the same plane or the coplanar (coplanar) structure provided with the patch conductor 4, the ground conductor 6 and the center conductor 5 can be formed on one side of the dielectric substrate 2. Therefore, productivity and durability are improved as compared with MSA in which conductors must be provided on both surfaces of the dielectric substrate. In particular, when the planar antenna of the present invention is provided on the vehicle interior side of a window glass plate such as a vehicle windshield plate, the durability is remarkably improved. Further, since the feeding point 8 can be provided on the same surface side as the patch conductor 4 and the like, feeding is facilitated, and a simple and compact configuration can be realized.
[0025]
In the example shown in FIGS. 1 and 2, it is formed on a single dielectric substrate 2. However, in the present invention, for example, a multilayer dielectric substrate such as a laminated glass plate or a multilayer glass plate may be used, and in this case, on which side of the glass plate constituting the laminated glass plate or the multilayer glass plate It may be provided. For example, it may be formed on the side of the laminated glass plate, but in this case, a feeding means for feeding the antenna across the glass plate is required.
[0026]
Furthermore, the dielectric substrate is not limited to a glass plate, and may be any ceramic, polyimide resin, sapphire, printed wiring board, or the like. Moreover, it is preferable to use a dielectric substrate with a low dielectric loss in order to improve the efficiency of transmission or reception of the antenna. Moreover, you may use the dielectric substrate which formed the printed film colored on the surface layer, for example, the black printed film.
[0027]
A black ceramic film may be formed on the surface layer of the surface of the dielectric substrate 2. Moreover, you may provide the planar antenna of this invention in the window glass plate for vehicles. In this case, the planar antenna of the present invention is preferably provided on the vehicle interior side of a window glass plate such as a vehicle windshield plate. Moreover, when the said glass plate for vehicles is a laminated glass plate, the planar antenna of this invention may be provided in the glass substrate which comprises laminated glass.
[0028]
The planar antenna of the present invention is preferably formed within a range of 100 mm or less from the edge of the vehicle windshield plate, and the left and right 100 mm centered on the center line in the horizontal direction when the vehicle windshield plate is mounted on the vehicle. It is preferable to form in the range.
[0029]
The planar antenna of the present invention is formed on a surface of a window glass plate such as a vehicle windshield plate, for example, and an ETC (Electronic Toll Collection System: non-stop automatic toll collection system, roadside wireless device transmission frequency: 5.795 GHz or 5 .805 GHz, reception frequency of roadside wireless device: 5.835 GHz or 5.845 GHz). That is, a vehicle windshield plate is used as the dielectric substrate 2. Such a planar antenna may be integrally provided on the dielectric substrate 2 together with a short circuit communication (DSRC) control circuit or the like.
[0030]
The planar antenna of the present invention is preferably used in ETC that performs wireless communication using the above-described 5.8 GHz frequency band, but is not limited to ETC and is also used for various data communication using the same frequency band. It can be used. For example, an 800 MHz band (810 to 960 MHz) for a car phone, a 1.5 GHz band (1.429 to 1.501 GHz) for a car phone, a UHF band (300 MHz to 3 GHz), a GPS artificial satellite GPS signal 1575.42 MHz, etc. It can also be used to transmit or receive radio waves. In addition to the above band, it can also be used for transmission or reception of radio waves with a microwave frequency (1 GHz to 3 THz) or millimeter wave bands (30 GHz to 300 GHz).
[0031]
【Example】
The present invention will be described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples, and various improvements and modifications are also included in the present invention as long as the gist of the present invention is not impaired.
[0032]
"Example 1 (Example)"
Using a glass plate as a dielectric substrate, a planar antenna as shown in FIGS. The patch conductor 4, the center conductor 5, the 50Ω transmission line 9 and the ground conductor 6 were formed by printing and baking a silver paste on this glass plate. The dimensions and constants of each part are as follows, the unit of dimensions is mm, and the same applies to Example 2 shown below.
[0033]
The reflection loss at a frequency of 2.0 to 2.6 GHz was measured. FIG. 4 shows the reflection loss characteristics with the horizontal axis as the frequency. It can be seen from FIG. 4 that the resonance frequency is approximately 2.3 GHz. FIG. 5 is a directional characteristic diagram with the vertical axis representing sensitivity.
[0034]
Glass plate dimensions (length x width x thickness) 200 x 200 x 3.5,
a 18.9,
b 25.9,
c 74.0,
g 3.5.
[0035]
"Example 2 (comparative example)"
Using a glass plate as the dielectric substrate, a planar antenna as shown in FIG. 6 was manufactured. The patch conductor 4, the center conductor 5, the 50Ω transmission line 9 and the ground conductor 6 were formed by printing and baking a silver paste on this glass plate. The dimensions and constants of each part were set as follows so that the resonance frequency was approximately 2.3 GHz.
[0036]
Glass plate dimensions (length x width x thickness) 200 x 200 x 3.5,
d 20.0,
e 35.0,
f 86.0.
[0037]
【The invention's effect】
In the present invention, since at least one side of the periphery of the patch conductor has a Koch curve, the patch conductor 4 and the ground conductor 6 can be made smaller than the conventional planar antenna.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of an embodiment of a planar antenna of the present invention.
2 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of the planar antenna shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a Koch curve.
4 is a reflection loss characteristic diagram of Example 1. FIG.
5 is a directional characteristic diagram of Example 1. FIG.
FIG. 6 is a plan view of a conventional example.
FIG. 7 is a plan view of another embodiment different from the example shown in FIG. 1;
FIG. 8 is a plan view of another embodiment different from the example shown in FIG. 1;
FIG. 9 is a plan view of another embodiment different from the example shown in FIG. 1;
[Explanation of symbols]
2: Dielectric substrate 4: Patch conductor 6: Ground conductor 8: Feed point
