JP6082260B2 - Dual polarized patch antenna - Google Patents
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Description
本発明は、導波器を備えた2偏波パッチアンテナに関する。 The present invention relates to a two-polarized patch antenna provided with a director.
近年、小型で薄型の円偏波アンテナとしてパッチアンテナが普及しつつある(例えば、特許文献1、2参照。)。この種のパッチアンテナとして、導波器(無給電素子)を備えた2偏波パッチアンテナが従来から考えられている。
In recent years, patch antennas are becoming popular as small and thin circularly polarized antennas (see, for example,
図9は、正方形の無給電素子を備えた従来の2偏波パッチアンテナの構成例を示す斜視図である。図9において、11は誘電体(合成樹脂)により例えば厚さがt1で円板状に形成されたアンテナ基板で、その下面には導体により形成された接地板12が全面に設けられている。アンテナ基板11の上面中央には、1辺の長さがL1の正方形のパッチ素子13が設けられる。このパッチ素子13の一辺の中央には、主偏波給電部14が設けられ、その先端中央部が主偏波給電点15となっている。また、パッチ素子13には、主偏波給電部14と隣接する辺の中央に逆偏波給電部16が設けられ、その先端中央部が逆偏波給電点17となっている。上記主偏波給電部14及び逆偏波給電部16は、線路幅によって給電インピーダンスを調整するインピーダンス変換機能を備えている。
FIG. 9 is a perspective view showing a configuration example of a conventional dual-polarized patch antenna including a square parasitic element. In FIG. 9, 11 is an antenna substrate formed of a dielectric material (synthetic resin), for example, in a disk shape with a thickness of t1, and a
また、アンテナ基板11の上面には、誘電体(合成樹脂)により厚さがt2で、一辺の長さがL2の正方形に形成された無給電素子用の素子基板18が配置される。この素子基板18は、例えば四隅に設けられた絶縁体からなる支柱19a〜19dによりアンテナ基板11上に所定の高さに設けられる。素子基板18の上面中央には、導体により一辺の長さがL3の正方形に形成された無給電素子21がパッチ素子13に対して所定の高さh1で相対向するように設けられる。
Further, on the upper surface of the
上記のように構成された2偏波パッチアンテナにおいて、主偏波給電点15及び逆偏波給電点17に所定の高周波信号を給電することによって異なる二つの直交モードを、独立して励振させることができる。
In the two-polarized patch antenna configured as described above, two different orthogonal modes are excited independently by feeding a predetermined high-frequency signal to the main
上記2偏波パッチアンテナにおいて、アンテナ基板11の直径D、厚さt1、比誘電率εr、素子基板18の一辺の長さL2、厚さt2、無給電素子21の一辺の長さL3を例えば以下に示すように
D :120mm
t1 :1.6mm
εr :2.3
L1 :41mm
L2 :80mm
t2 :1.6mm
L3 :44mm
の値に設定し、2.3GHz帯の2偏波パッチアンテナとした場合の主偏波のVSWRを図10に、主偏波の利得特性を図11に示す。図10は横軸に周波数[GHz]をとり、縦軸にVSWRをとって示した。図11は横軸に周波数[GHz]をとり、縦軸に利得[dBi]をとって示した。上記のように2偏波パッチアンテナにおいては、VSWR及び利得特性ともに良好な特性が得られている。なお、上記VSWRと利得の特性は、主偏波の特性と逆偏波の特性がほぼ等しいので、図10及び図11では主偏波の特性のみを示している。
In the two-polarized patch antenna, the diameter D, the thickness t1, the relative permittivity εr, the length L2 of one side of the
t1: 1.6 mm
εr: 2.3
L1: 41 mm
L2: 80 mm
t2: 1.6 mm
L3: 44 mm
FIG. 10 shows the VSWR of the main polarization and FIG. 11 shows the gain characteristics of the main polarization when the 2.3 GHz band dual polarization patch antenna is set. In FIG. 10, the horizontal axis represents frequency [GHz] and the vertical axis represents VSWR. FIG. 11 shows the frequency [GHz] on the horizontal axis and the gain [dBi] on the vertical axis. As described above, in the two-polarized patch antenna, both VSWR and gain characteristics are good. Note that the VSWR and gain characteristics are substantially the same as the characteristics of the main polarization and the reverse polarization, and therefore, only the characteristics of the main polarization are shown in FIGS.
図12は、上記2偏波パッチアンテナの2.35GHzにおける指向性パターンを示し、(a)は主偏波指向性、(b)は逆偏波指向性を示している。図12(a)において、実線a1は主偏波磁界面の指向性、破線b1は主偏波電界面の指向性で、磁界面半値幅は90°、電界面半値幅は97°となっている。また、図12(b)において、実線a2は逆偏波磁界面の指向性、破線b2は逆偏波電界面の指向性で、磁界面半値幅は90°、電界面半値幅は96°である。 FIG. 12 shows the directivity pattern at 2.35 GHz of the two-polarized patch antenna, where (a) shows the main polarization directivity and (b) shows the reverse polarization directivity. In FIG. 12A, the solid line a1 is the directivity of the main polarization magnetic field surface, the broken line b1 is the directivity of the main polarization electric field surface, the magnetic field surface half width is 90 °, and the electric field surface half width is 97 °. Yes. In FIG. 12B, the solid line a2 is the directivity of the reverse polarization magnetic field surface, the broken line b2 is the directivity of the reverse polarization electric field surface, the magnetic field surface half width is 90 °, and the electric field surface half width is 96 °. is there.
上記2偏波パッチアンテナにおいては、図12に示したように主偏波指向性及び逆偏波指向性における電界面及び磁界面ともに指向性半値幅にそれぞれ差を生じており、その半値幅の差は6〜7°程度である。 In the two-polarized patch antenna, as shown in FIG. 12, there is a difference in the directivity half-value width in both the electric field surface and the magnetic field surface in the main polarization directivity and the reverse polarization directivity. The difference is about 6-7 °.
上記図9に示した従来の2偏波パッチアンテナでは、VSWR及び利得特性ともに良好な特性が得られている。 In the conventional two-polarized patch antenna shown in FIG. 9, good characteristics are obtained in both VSWR and gain characteristics.
しかし、パッチアンテナは、給電構造を含めると偏波方向に対して対称な形状ではないということや、誘電体基板を用いることなどによって、磁界面と電界面の半値幅に6〜10°程度の差が生じる。この差を解消するには、単一偏波で用いる場合には放射素子や無給電素子を長方形にしたり、反射板の上下と左右で長さが違う形状のものを用いることで調整できる。しかし、直交する2偏波の電界面どうし、磁界面どうしを同じ半値幅に保ちつつ、更には磁界面と電界面の半値幅を揃えたい場合は、先に述べたような、無給電素子を長方形にする手法だと実現できない。なぜなら、偏波方向に対して、一方は上下に長い無給電素子に見え、他方は左右に長い無給電素子に見えるからである。 However, the patch antenna does not have a symmetric shape with respect to the polarization direction when the feed structure is included, or by using a dielectric substrate, the half width of the magnetic field plane and the electric field plane is about 6 to 10 °. There is a difference. In order to eliminate this difference, in the case of using a single polarized wave, it is possible to adjust by making the radiating element and the parasitic element rectangular, or using a shape having different lengths on the top, bottom, left and right of the reflector. However, if it is desired to keep the half-width of the magnetic field plane and the electric field plane while maintaining the two half-polarized electric field planes and the magnetic field planes at the same half-value width, a parasitic element as described above should be used. This is not possible with the rectangular method. This is because, with respect to the polarization direction, one appears to be a parasitic element that is long vertically, and the other appears to be a parasitic element that is long to the left and right.
図13(a)〜(c)は、従来の2偏波パッチアンテナの磁界面と電界面の半値幅調整時における指向性の変化を示し、(a)は半値幅調整前の指向性、(b)は半値幅調整後の一方の偏波の指向性、(c)は半値幅調整後の他方の偏波の指向性を示している。なお、図13において、実線a、a1、a2は磁界面の指向性、破線b、b1、b2は電界面の指向性を示している。 FIGS. 13A to 13C show changes in directivity at the time of adjusting the half-value width of the magnetic field surface and the electric field surface of the conventional dual-polarized patch antenna, and FIG. 13A shows the directivity before the half-value width adjustment. b) shows the directivity of one polarization after half-width adjustment, and (c) shows the directivity of the other polarization after half-width adjustment. In FIG. 13, solid lines a, a1, and a2 indicate the directivity of the magnetic field surface, and broken lines b, b1, and b2 indicate the directivity of the electric field surface.
図13(a)に示すように2偏波パッチアンテナの磁界面と電界面の半値幅に差を生じている場合において、無給電素子を長方形にすることで同図(b)に示すように一方の偏波における磁界面指向性a1と電界面指向性b1が揃うように調整すると、偏波方向によって無給電素子の見え方が異なるため、同図(c)に示すように他方の偏波における磁界面指向性a2と電界面指向性b2の半値幅の差が調整前よりも大きくなってしまう。このため2偏波パッチアンテナにおいて、直交する2偏波の指向性が揃うよう調整することは非常に困難であった。 As shown in FIG. 13B, when the half-value width of the magnetic field plane and the electric field plane of the two-polarized patch antenna is different as shown in FIG. If adjustment is made so that the magnetic field plane directivity a1 and the electric field plane directivity b1 in one polarization are aligned, the appearance of the parasitic element differs depending on the polarization direction, so the other polarization as shown in FIG. The difference between the half-value widths of the magnetic field surface directivity a2 and the electric field surface directivity b2 becomes larger than before the adjustment. For this reason, it has been very difficult to adjust the directivity of two orthogonally polarized waves in a two-polarized patch antenna.
上記のようにパッチアンテナにおいて、磁界面と電界面の半値幅を揃えたい場合、単一偏波で用いる場合には放射素子や無給電素子を長方形にしたり、反射板の上下と左右で長さが違う形状のものを用いることで調整できる。しかし、直交する2偏波の磁界面どうし、電界面どうしを同じ半値幅に保ちつつ、更には磁界面と電界面の半値幅を揃えたい場合、従来の調整方法では偏波方向によって無給電素子等の見え方が異なるため、直交する2偏波の指向性が揃うよう調整することは非常に困難である。 As described above, in patch antennas, when the half-width of the magnetic field plane and the electric field plane is to be equalized, when using single polarization, the radiating element and parasitic element are rectangular, or the reflector plate has a length at the top, bottom, left and right. Can be adjusted by using a different shape. However, in the case where it is desired to keep the half-width of the magnetic field plane and the electric field plane while keeping the orthogonal two polarized magnetic field planes and the electric field planes at the same half-value width, the conventional adjustment method can change the parasitic element depending on the polarization direction. Therefore, it is very difficult to adjust the directivity of two orthogonal polarizations to be uniform.
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、直交する2偏波の磁界面どうし、電界面どうしを同じ半値幅に保ちつつ、更には磁界面と電界面の半値幅を容易に調整することができる2偏波パッチアンテナを提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and while maintaining the same half-value width between two orthogonally polarized magnetic field surfaces and between electric field surfaces, the half-width of the magnetic field surface and the electric field surface can be easily increased. An object of the present invention is to provide a dual-polarized patch antenna that can be adjusted.
第1の発明は、アンテナ基板と、前記アンテナ基板の下面に設けられる接地板と、前記アンテナ基板の上面に設けられる直交する2偏波の給電点を備えたパッチ素子と、前記パッチ素子に相対向して所定の高さに設けられる無給電素子とを具備してなる2偏波パッチアンテナにおいて、前記無給電素子は、偏波方向を基準として四隅あるいは上下左右の中央部に誘電体材料を設け、該誘電体材料の形状及び配置によって縮退部を構成し、該縮退部により各偏波面における磁界面半値幅と電界面半値幅を調整可能に構成したことを特徴とする。 According to a first aspect of the present invention, there is provided an antenna substrate, a ground plate provided on a lower surface of the antenna substrate, a patch element having two orthogonally polarized feed points provided on an upper surface of the antenna substrate, and a relative to the patch element And a parasitic element provided with a parasitic element provided at a predetermined height, the parasitic element is provided with a dielectric material at four corners or upper, lower, left and right central portions with reference to the polarization direction. And a degenerate portion is formed by the shape and arrangement of the dielectric material, and the degenerate portion is configured to be able to adjust the half-width of the magnetic field plane and the half-width of the electric field plane in each polarization plane.
本発明によれば、導波器を備えた2偏波パッチアンテナにおいて、四隅あるいは上下左右の中央部に誘電体材料の形状及び配置によって縮退部を構成した無給電素子を設け、該無給電素子を導波器として使用することにより、直交する2偏波の磁界面どうし、電界面どうしを同じ半値幅に保ちながら、磁界面と電界面の半値幅を目的に応じて容易に調整することができる。 According to the present invention, the dual polarization patch antenna with a waveguide, four smear Rui provided parasitic element which constitutes the degeneration part in the center of the vertical and horizontal by the shape and arrangement of the dielectric material, the By using a parasitic element as a director, the half-width of the magnetic field plane and the electric field plane can be easily adjusted according to the purpose while keeping the two half-polarized magnetic field planes and the electric field planes at the same half-width. can do.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
まず、本発明の一実施形態に係る2偏波パッチアンテナの基本構成について説明する。 本発明は、導波器を備えた2偏波パッチアンテナにおいて、図1(a)に示すように例えば偏波方向が上下方向である正方形の無給電素子30に対し、同図(b)に示すように例えば四隅を方形に切欠して縮退部31a〜31dを設けるか、あるいは同図(c)に示すように上下左右の中央部を方形に切欠して縮退部32a〜32dを設ける。図1(b)に示すように四隅に縮退部31a〜31dを設けてなる無給電素子30A、図1(c)に示すように上下左右の中央部に縮退部32a〜32dを設けてなる無給電素子30Bを導波器として使用することで、磁界面半値幅と電界面半値幅の増減を逆相関とし、各偏波面における磁界面と電界面の半値幅を所望する差に調整する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
First, a basic configuration of a two-polarized patch antenna according to an embodiment of the present invention will be described. The present invention shows a two-polarized patch antenna having a director, as shown in FIG. 1A, for example, with respect to a square
次に、上記四隅に縮退部31a〜31dを設けてなる無給電素子30Aと、上下左右の中央部に縮退部32a〜32dを設けてなる無給電素子30Bの半値幅調整作用について、図2〜図4を参照して説明する。
Next, with respect to the half-value width adjusting action of the
図2(a)は、磁界面半値幅を電界面半値幅に比較してより広くしたい場合の無給電素子30上に必要となる電流分布を示し、矢印線41と矢印線42は異なる偏波方向の励振電流を示している。一方の励振電流41は無給電素子30上を水平方向に流れ、他方の励振電流42は励振電流41と直交する方向に流れ、無給電素子30上の中央部にて交差している。
FIG. 2A shows a current distribution required on the
図2(b)は、電界面半値幅を磁界面半値幅に比較してより広くしたい場合の無給電素子30上に必要となる電流分布を示し、矢印線43と矢印線44は異なる偏波方向の励振電流を示している。一方の偏波の励振電流43は無給電素子30の上側縁及び下側縁の中央部を同一の方向例えば右方向に流れ、他方の励振電流44は無給電素子30の左右の側縁の中央部において励振電流43と90°異なる方向例えば上方向に流れる。なお、上記図2に矢印線で示す励振電流は、位置を示したものであって、大きさは示していない。
FIG. 2B shows a current distribution required on the
図3(a)は、上記図1(c)に示したように上下左右の中央部に縮退部31a〜31dを設けてなる無給電素子30B上の大まかな電流分布を示し、図3(b)は上記図1(b)に示したように四隅に縮退部31a〜31dを設けてなる無給電素子30A上の大まかな電流分布を示している。
FIG. 3A shows a rough current distribution on the
図3(a)に示すように上下左右の中央部に縮退部32a〜32dが設けられた無給電素子30Bにおいては、水平方向に流れる一方の偏波の励振電流51は、上下の中央部に設けられた縮退部32a、32cに沿って湾曲して流れる。また、上方向に流れる他方の偏波の励振電流52は、左右の中央部に設けられた縮退部32b、32dに沿って湾曲して流れる。
As shown in FIG. 3A, in the
また、図3に(b)に示すように四隅に縮退部31a〜31dが設けられた無給電素子30Aにおいては、水平方向に流れる一方の偏波の励振電流53は、縮退部31a〜31dの無い中央部において外側方向(上下方向)に湾曲した形状の流れとなる。また、上方向に向かって流れる他方の偏波の励振電流54は、縮退部31a〜31dの無い中央部において左右の外側方向に湾曲した形状の流れとなる。
In addition, in the
上記無給電素子30Bに流れる励振電流51、52及び無給電素子30Aに流れる励振電流53、54において、電流の値が大きいのは、分布曲線の中央付近であるので、特に放射に寄与する電流分布は図4に示すようになる。
In the
無給電素子30Bにおける放射に寄与する励振電流51、52は、図4(a)に示すように縮退部32a〜32dの内側に沿って湾曲し、無給電素子30Bの中央部で交差する電流分布となる。この電流分布は、図2(a)に示した磁界面半値幅を電界面半値幅に対してより広くしたい場合の電流分布に近くなっている。この結果、上下左右の中央部に縮退部32a〜32dを設けた無給電素子30Bにおいては、縮退部32a〜32dの大きさを調整することによって磁界面半値幅の調整が可能となる。
また、無給電素子30Aにおける放射に寄与する励振電流53、54は、図4(b)に示すように縮退部31a〜31dの無い中央部において外側方向に湾曲した電流分布となる。この電流分布は、図2(b)に示した電界面半値幅を磁界面半値幅に対してより広くしたい場合の電流分布に近くなっている。この結果、四隅に縮退部31a〜31dを設けた無給電素子30Aにおいては、縮退部31a〜31dの大きさを調整することによって電界面半値幅の調整が可能となる。
In addition, the
次に、上記無給電素子30Aあるいは無給電素子30Bを用いた2偏波パッチアンテナの具体的な構成例について説明する。
Next, a specific configuration example of a two-polarized patch antenna using the
図5は、本発明の実施例1に係る2偏波パッチアンテナの具体的な構成例を示す斜視図である。この実施例1では、四隅に縮退部31a〜31dが設けられた無給電素子30Aを使用した場合の例を示している。この実施例1に係る2偏波パッチアンテナは、図9に示した従来の2偏波パッチアンテナに比較し、無給電素子30Aの構成が異なるのみであるので、図9と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
FIG. 5 is a perspective view showing a specific configuration example of the dual polarization patch antenna according to the first embodiment of the present invention. In this Example 1, the example at the time of using the
無給電素子30Aは、素子基板18の上面中央に設けられ、導体により一辺の長さがL3の正方形に形成され、アンテナ基板11上のパッチ素子13に対して所定の高さh1で相対向するように設けられる。無給電素子30Aは、四隅をd1、d2の長さで方形に切欠して形成した縮退部31a〜31dを備えている。縮退部31a〜31dの長さd1、d2は、例えば約4mmに設定される。
The
上記のように無給電素子30Aを備えた2偏波パッチアンテナにおいて、アンテナ基板11の直径D、厚さt1、比誘電率εr、素子基板18の一辺の長さL2、厚さt2、無給電素子21の一辺の長さL3を図9に示した従来の2偏波パッチアンテナと同様に、
D :120mm
t1 :1.6mm
εr :2.3
L1 :41mm
L2 :80mm
t2 :1.6mm
L3 :44mm
の値に設定し、且つ無給電素子30Aにおける縮退部31a〜31dの長さd1、d2を
d1 :4mm
d2 :4mm
に設定して2.3GHz帯の2偏波パッチアンテナとした場合、図9に示した従来の2偏波パッチアンテナと同様のVSWR(図10参照)及び利得特性(図11参照)が得られた。上記各部の寸法は、一例を示したものであり、使用する周波数帯や指向性等の仕様に応じて任意に変更することが可能である。
In the dual-polarized patch antenna having the
D: 120 mm
t1: 1.6 mm
εr: 2.3
L1: 41 mm
L2: 80 mm
t2: 1.6 mm
L3: 44 mm
And the lengths d1 and d2 of the
d2: 4 mm
When a 2.3 GHz band dual polarization patch antenna is set, the same VSWR (see FIG. 10) and gain characteristics (see FIG. 11) as the conventional dual polarization patch antenna shown in FIG. 9 are obtained. It was. The dimensions of the above-described parts are merely examples, and can be arbitrarily changed according to specifications such as a frequency band to be used and directivity.
図6は、上記実施例1に係る2偏波パッチアンテナの2.35GHzにおける指向性パターンを示し、(a)は主偏波指向性、(b)は逆偏波指向性を示している。図6(a)において、実線a1は主偏波磁界面の指向性、破線b1は主偏波電界面の指向性で、磁界面半値幅は92°、電界面半値幅は103°となっている。また、図6(b)において、実線a2は逆偏波磁界面の指向性、破線b2は逆偏波電界面の指向性で、磁界面半値幅は92°、電界面半値幅は102°である。 FIG. 6 shows the directivity pattern at 2.35 GHz of the dual-polarized patch antenna according to the first embodiment, where (a) shows the main polarization directivity and (b) shows the reverse polarization directivity. In FIG. 6A, the solid line a1 is the directivity of the main polarization magnetic field surface, the broken line b1 is the directivity of the main polarization electric field surface, the magnetic field surface half width is 92 °, and the electric field surface half width is 103 °. Yes. In FIG. 6B, the solid line a2 is the directivity of the reverse polarization magnetic field surface, the broken line b2 is the directivity of the reverse polarization electric field surface, the magnetic field surface half width is 92 °, and the electric field surface half width is 102 °. is there.
上記実施例1は、四隅に縮退部31a〜31dを備えた無給電素子30Aを使用し、磁界面半値幅に対して電界面半値幅がより広くなるように設定した場合の例を示したもので、電界面半値幅を磁界面半値幅に対して10°〜11°広くすることができた。
Example 1 shows an example in which a
図7は、本発明の実施例2に係る2偏波パッチアンテナの具体的な構成例を示す斜視図である。この実施例2では、上下左右の中央部に縮退部32a〜32dが設けられた無給電素子30Bを使用した場合の例を示している。
FIG. 7 is a perspective view showing a specific configuration example of the dual polarization patch antenna according to the second embodiment of the present invention. In the second embodiment, an example is shown in which a
この実施例2に係る2偏波パッチアンテナは、図9に示した従来の2偏波パッチアンテナに比較し、無給電素子30Bの構成が異なるのみであるので、図9と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
The two-polarized patch antenna according to the second embodiment is different from the conventional two-polarized patch antenna shown in FIG. 9 only in the configuration of the
無給電素子30Bは、上下左右の中央部を幅W1、深さd3で切欠して形成した縮退部32a〜32dを備えている。縮退部32a〜32dの幅W1は例えば約2mm、深さd3は約7mmに設定される。
The
上記のように無給電素子30Bを備えた2偏波パッチアンテナにおいて、アンテナ基板11の直径D、厚さt1、比誘電率εr、素子基板18の一辺の長さL2、厚さt2、無給電素子21の一辺の長さL3を図9に示した従来の2偏波パッチアンテナと同じ値に設定し、且つ無給電素子30Bにおける幅W1を2mm、深さd3を7mmに設定して2.3GHz帯の2偏波パッチアンテナとした場合、図9に示した従来の2偏波パッチアンテナと同様のVSWR(図10参照)及び利得特性(図11参照)が得られた。
In the dual-polarized patch antenna having the
図8は、上記実施例2に係る2偏波パッチアンテナの2.35GHzにおける指向性パターンを示し、(a)は主偏波指向性、(b)は逆偏波指向性を示している。図8(a)において、実線a1は主偏波磁界面の指向性、破線b1は主偏波電界面の指向性で、磁界面半値幅は88°、電界面半値幅は84°となっている。また、図8(b)において、実線a2は逆偏波磁界面の指向性、破線b2は逆偏波電界面の指向性で、磁界面半値幅は88°、電界面半値幅は84°である。 FIG. 8 shows the directivity pattern at 2.35 GHz of the dual-polarized patch antenna according to the second embodiment, where (a) shows the main polarization directivity and (b) shows the reverse polarization directivity. In FIG. 8A, the solid line a1 indicates the directivity of the main polarization magnetic field surface, the broken line b1 indicates the directivity of the main polarization electric field surface, the magnetic field surface half width is 88 °, and the electric field surface half width is 84 °. Yes. In FIG. 8B, the solid line a2 is the directivity of the reverse polarization magnetic field surface, the broken line b2 is the directivity of the reverse polarization electric field surface, the magnetic field surface half width is 88 °, and the electric field surface half width is 84 °. is there.
上記実施例2は、上下左右の中央部に縮退部32a〜32dを備えた無給電素子30Bを使用し、磁界面半値幅が電界面半値幅に対してより広くなるように設定した場合の例を示したもので、従来の2偏波パッチアンテナ(図9参照)に対して半値幅の広い面が逆転し、主偏波指向性及び逆偏波指向性の磁界面半値幅が88°、電界面半値幅が84°となり、磁界面半値幅が電界面半値幅に対して4°広くなっている。
Example 2 above is an example in which a
上記実施例1、2に示したように導波器を備えた2偏波パッチアンテナにおいて、四隅に縮退部31a〜31dを設けてなる無給電素子30Aあるいは上下左右の中央部に縮退部32a〜32dを設けてなる無給電素子30Bを導波器として使用することにより、直交する2偏波の磁界面どうし、電界面どうしを同じ半値幅に保ちながら、磁界面と電界面の半値幅を目的に応じて容易に調整することができる。また、プリント基板による無給電素子を用いることにより、上記磁界面及び電界面の半値幅を更に容易に調整することができる。更に、円偏波のアンテナを設計する際、軸比を改善することが可能である。
In the two-polarized patch antenna having a director as shown in the first and second embodiments, the
また、パッチアンテナで、±45°偏波の1列多段スタックアンテナを設計し、垂直方向のビームチルトを成形する際、水平面における最大放射方向の変化を抑えることが可能である。 In addition, when a single-row multi-stage stack antenna with ± 45 ° polarization is designed as a patch antenna and a vertical beam tilt is formed, a change in the maximum radiation direction in the horizontal plane can be suppressed.
なお、上記実施例では、無給電素子に縮退部31a〜31d、32a〜32dを設けた場合について示したが、無給電素子の導体形状をそのままにし、無給電素子の周囲に誘電体材料を設け、該誘電体材料を縮退形状とすることによっても、上記実施例と同様に、磁界面と電界面の半値幅を調整することができる。すなわち、誘電体材料の分布は、導体上の電流分布に影響を及ぼすため、無給電素子の周囲に設けた誘電体材料の形状及び配置によって縮退部を構成することにより、磁界面と電界面の半値幅を調整することができる。
In the above embodiment, the case where the parasitic elements are provided with the
また、上記実施例では、正方形の無給電素子30に縮退部31a〜31d、32a〜32dを設けた場合について示したが、円形に形成した無給電素子に偏波方向を基準として四隅あるいは上下左右の中央部に縮退部を構成しても、各偏波面における磁界面と電界面の半値幅を調整することができる。
In the above-described embodiment, the case where the
更に上記実施例では、素子基板18の上面に無給電素子30A又は30Bを設けた場合について説明したが、素子基板18の下面に無給電素子30A又は30Bを設けても良い。この場合、無給電素子30A、30Bは、アンテナ基板11上のパッチ素子13に対して所定の高さに保持する。
Furthermore, although the case where the
また上記実施例では、1段の無給電素子(30A又は30B)を設けた場合について説明したが、無給電素子を多段に構成しても良いことは勿論である。 In the above-described embodiment, the case where the one-stage parasitic element (30A or 30B) is provided has been described, but it is needless to say that the parasitic element may be configured in multiple stages.
また、本発明は、上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できるものである。 Further, the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage.
11…アンテナ基板、12…接地板、13…パッチ素子、14…主偏波給電部、15…主偏波給電点、16…逆偏波給電部、17…逆偏波給電点、18…無給電素子用の素子基板、19a〜19d…支柱、21…無給電素子、30、30A、30B…無給電素子、31a〜31d、32a〜32d…縮退部、41〜44、51〜54…励振電流。
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記無給電素子は、偏波方向を基準として四隅あるいは上下左右の中央部に誘電体材料を設け、該誘電体材料の形状及び配置によって縮退部を構成し、該縮退部により各偏波面における磁界面半値幅と電界面半値幅を調整可能に構成したことを特徴とする2偏波パッチアンテナ。 An antenna substrate, a ground plate provided on the lower surface of the antenna substrate, a patch element having two orthogonally polarized feed points provided on the upper surface of the antenna substrate, and a predetermined height opposite to the patch element In the two-polarized patch antenna comprising a parasitic element provided in the antenna,
The parasitic element is provided with a dielectric material at the four corners or at the center of the top, bottom, left, and right with respect to the polarization direction, and a degenerate portion is formed by the shape and arrangement of the dielectric material. A dual polarized patch antenna characterized in that the interface half width and electric field half width can be adjusted.
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