(57)【要約】      （修正有）【課題】ワイマックスの作業周波数範囲において円偏波信号を送受信可能な広帯域コプレナ導波路給電による円偏波アンテナの提供。【解決手段】特にワイマックス（ＷｉＭＡＸ（登録商標））中の一つの作業周波数範囲（例えば３.３ＧＨz乃至３.８ＧＨz）において円偏波信号を送受信することが可能な広帯域コプレナ導波路給電による円偏波アンテナを提供する。このアンテナは、表面を備える基板と、前記表面に設置し且つ伝送部、整合部、及び延伸部を備える信号伝送ユニットと、前記表面に設置し且つ第一アース部を備える第一アースユニットと、前記表面に設置し且つ第二アース部を備える第二アースユニットとにより構成される。前記延伸部は、整合部より延伸突出して整合部と電気的に接続し、水平もしくは垂直に配置される。伝送部は整合部と電気的に接続して第一アース部と第二アース部間に位置される。【選択図】図２
0003146620.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
表面を備える基板と、
前記表面に設置し且つ伝送部、整合部、及び延伸部を備える信号伝送ユニットと、
前記表面に設置し且つ第一アース部を備える第一アースユニットと、
前記表面に設置し且つ第二アース部を備える第二アースユニットとにより構成され、
前記延伸部は、整合部より延伸突出し、前記整合部は伝送部及び延伸部と電気的に接続し、前記伝送部を第一アース部と第二アース部間に位置することを特徴とする広帯域コプレナ導波路給電による円偏波アンテナ。
【請求項２】
請求項１記載の広帯域コプレナ導波路給電による円偏波アンテナにおいて、前記広帯域コプレナ導波路給電による円偏波アンテナは、更にアース板を備え、前記アース板及び基板の二者が信号伝送ユニット、第一アースユニット、及び第二アースユニットを挟み込むことを特徴とする広帯域コプレナ導波路給電による円偏波アンテナ。
【請求項３】
請求項２記載の広帯域コプレナ導波路給電による円偏波アンテナにおいて、前記広帯域コプレナ導波路給電による円偏波アンテナは、更に環状部を備え、前記環状部は、前記表面に設置し、並びに、信号伝送ユニット、第一アースユニット、及び第二アースユニットを内側にして繞設することを特徴とする広帯域コプレナ導波路給電による円偏波アンテナ。
【請求項４】
請求項３記載の広帯域コプレナ導波路給電による円偏波アンテナにおいて、前記環状部は、一つの開口を備える矩形環状体であることを特徴とする広帯域コプレナ導波路給電による円偏波アンテナ。
【請求項５】
請求項３記載の広帯域コプレナ導波路給電による円偏波アンテナにおいて、前記延伸部は、基板の表面において水平に延伸することを特徴とする広帯域コプレナ導波路給電による円偏波アンテナ。
【請求項６】
請求項３記載の広帯域コプレナ導波路給電による円偏波アンテナにおいて、前記延伸部は、基板の表面において垂直に延伸することを特徴とする広帯域コプレナ導波路給電による円偏波アンテナ。
【請求項７】
請求項５記載の広帯域コプレナ導波路給電による円偏波アンテナにおいて、前記延伸部は、矩形形状とすることを特徴とする広帯域コプレナ導波路給電による円偏波アンテナ。
【請求項８】
請求項６記載の広帯域コプレナ導波路給電による円偏波アンテナにおいて、前記延伸部は、矩形形状とすることを特徴とする広帯域コプレナ導波路給電による円偏波アンテナ。
【請求項９】
請求項３記載の広帯域コプレナ導波路給電による円偏波アンテナにおいて、前記第一アース部の一端には更に第一アース延伸部を延伸し、第二アース部の一端には更に第二アース延伸部を延伸し、並びに、第一アース延伸部及び第二アース延伸部の形状は同じであることを特徴とする広帯域コプレナ導波路給電による円偏波アンテナ。
【請求項１０】
請求項３記載の広帯域コプレナ導波路給電による円偏波アンテナにおいて、一つの作業周波数範囲において高周波信号の送受信をし、前記作業周波数範囲は3.3GHz乃至3.8GHzであることを特徴とする広帯域コプレナ導波路給電による円偏波アンテナ。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、広帯域コプレナ導波路給電による円偏波アンテナに関するものであり、これは、金属導体（アース板）を被覆せずに「二方向放射ユニット」として使用することが可能であり、また、金属導体を被覆して「単方向放射ユニット」として使用することも可能である。並びに、適当なアンテナ設計により、本考案の広帯域コプレナ導波路給電による円偏波アンテナは、ワイマックス（WiMAX）中の一つの作業周波数範囲（例えば3.3GHz乃至3.8GHz）において円偏波信号を送受信することも可能である。
【背景技術】
【０００２】
無線通信技術の日進月歩により、無線通信が必要とする周波数範囲もまた更新されている。その内、マイクロ波を作業周波数としたワイマックス（WiMAX）技術が近来、幅広く応用されているが、現在、3.3GHz乃至3.8GHz間の周波数範囲に応用したワイマックスアンテナはあまり多く見られず、線偏波アンテナが主である為、線偏波信号を送受信できるだけである。特許文献１にて開示されたアンテナは、3.5GHz付近においてのみ線偏波を生じさせるものである。しかし、無線通信の領域において線偏波信号だけを送受信するアンテナは要望に応えられず、これにより、無線通信装置の使用に対して大きな制限が設けられている。
【０００３】
【特許文献１】台湾特許公報第I262625号明細書
【０００４】
図１に示した公知技術の混合式単極アンテナにおいて、アース面１２は、形状がほぼ矩形であり上方エッジ１２１を備え、しかも上方エッジ１２１付近にアース点１２２を備える。媒体基板１３は、アース面１２の上方エッジ１２１箇所に位置し、しかもアース面１２から離れた方向に延伸する。垂直放射金属線１４は、媒体基板１３上に位置し、スタート端１４１及びエンド端１４２を備え、スタート端１４１はアンテナの給電点としてアース面１２の上方エッジ１２１付近に位置させ、エンド端１４２はアース面１２から離れる方向の延長線上にある。水平放射混合部品１５は、媒体基板１３上に位置し、ほぼ垂直に垂直放射金属線１４と接続しており、前記水平放射混合部品１５は、セラミックアンテナ１６と微調整金属線１６３を備え、第一共振周波帯域を生じさせるものである。第一水平放射金属線１７は、媒体基板１３上に位置し、並びに、ほぼ垂直に垂直放射金属線１４と接続しており、前記第一水平放射金属線１７は第二共振周波帯域を生じさせるものである。第二水平放射金属線１８は、媒体基板１３の上に位置し、ほぼ垂直に垂直放射金属線１４と接続しており、前記第二水平放射金属線は第三共振周波帯域を生じさせるものである。前記給電伝送線１９は信号を伝送するものであり、それは、垂直放射金属線１４のスタート端１４１に接続する中心導線１９１、及びアース面１２のアース点１２２に接続する外層アース導体１９２を備える。
【０００５】
また、前記第一水平放射金属線１７は、スタート端１７１及びエンド端１７２を備え、スタート端１７１は垂直放射金属線１４に電気的に接続され、エンド端１７２は平行する水平放射混合部品１５の開回路端１５１から離れる方向に延伸する。同様に、第二水平放射金属線１８もまたスタート端１８１及びエンド端１８２を備え、スタート端１８１は垂直放射金属線１４に電気的に接続され、エンド端１８２は平行する水平放射混合部品１５の開回路端１５１方向に延伸する。本アンテナにおいて、垂直放射金属線１４、水平放射混合部品の微調整金属線１６３、第一水平放射金属線１７、及び第二水平放射金属線１８は、印刷またはエッチング技術により媒体基板１３上に形成される。また、水平放射混合部品のセラミックアンテナ１６は、スタート端１６１及びエンド端１６２を備え、スタート端１６１は垂直放射金属線１４に電気的に接続され、エンド端１６２は微調整金属線１６３に電気的に接続する。
【０００６】
前記の接続方式の配置は、アンテナサイズとそれの占める面積を効果的に縮小し、同時に十分な操作周波数幅を備えている（即ち、現在の無線エリアネットワークに必要な2.4GHz帯域及び5GHz帯域の動作要求、且つグローバルマイクロ波がネットワークにアクセスするのに必要な2.5GHz帯域、3.5GHz帯域、及び5GHz帯域の動作要求を含む）。しかし、本アンテナは、線偏波信号の送受信しかできない。
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００７】
前述アンテナが線偏波信号の送受信しかできない欠点に鑑み、業界は、ワイマックスの作業周波数範囲において円偏波信号を送受信可能な広帯域コプレナ導波路給電による円偏波アンテナを必要としている。
【０００８】
本考案の目的は、ワイマックス（WiMAX）中の一つの作業周波数範囲（例えば3.3GHz乃至3.8GHz）において円偏波信号の送受信が可能な広帯域コプレナ導波路給電による円偏波アンテナを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述目的を達成する為に、本考案の広帯域コプレナ導波路給電による円偏波アンテナは、表面を備える基板と、前記表面に設置して伝送部、整合部、及び延伸部を備える信号伝送ユニットと、前記表面に設置して第一アース部を備える第一アースユニットと、前記表面に設置し且つ第二アース部を備える第二アースユニットとにより構成される。前記延伸部は整合部より延伸突出し、且つ整合部は伝送部及び延伸部と電気的に接続し、前記伝送部を第一アース部と第二アース部間に位置させる。
よって、設計を経た信号伝送ユニット、第一アースユニット、及び第二アースユニットを備えることにより、本考案の広帯域コプレナ導波路給電による円偏波アンテナを経たアンテナ設計の後、本考案の広帯域コプレナ導波路給電による円偏波アンテナは、ワイマックス（WiMAX）中の一つの作業周波数範囲（例えば3.3GHz乃至3.8GHz）において円偏波信号の送受信が可能となる。
また、本考案の広帯域コプレナ導波路給電による円偏波アンテナは更に、信号伝送ユニット、第一アースユニット、及び第二アースユニットを内側にして繞設した環状部を備え、前記環状部は、何れの形式とすることが可能であるが、良好なものとして、一つの開口を備える矩形環状体、一つの開口を備える正方形環状体、もしくは一つの開口を備える多角形環状体が挙げられる。本考案の広帯域コプレナ導波路給電による円偏波アンテナの延伸部は、基板の表面において垂直か水平に延伸し、その形状の最良例は矩形か正方形である。本考案の広帯域コプレナ導波路給電による円偏波アンテナは、何れの材料の基板でもよいが、FR-4材料のマイクロ波基板、デュロイド（Duroid）材料のマイクロ波基板、テフロン（登録商標）（Teflon）材料のマイクロ波基板、ロハセル（Rohacell）材料のマイクロ波基板、ガリウム砒素（GaAs）材料のマイクロ波基板、セラミック材料のマイクロ波基板、シリコン基板が良好である。本考案の広帯域コプレナ導波路給電による円偏波アンテナにおける信号伝送ユニット、第一アースユニット、及び第二アースユニットの材料は、何れの種類の金属でもよいが、銅、アルミニウム、金が良好である。本考案の広帯域コプレナ導波路給電による円偏波アンテナのアース板の材料は、何れの種類の金属でもよいが、銅、アルミニウム、金が良好である。本考案の広帯域コプレナ導波路給電による円偏波アンテナは、周波数範囲において高周波信号の送受信が可能であり、周波数範囲は、3.3GHz乃至3.8GHz間が良好である。
【考案の効果】
【００１０】
本考案の広帯域コプレナ導波路給電による円偏波アンテナは、金属導体（アース板）を被覆せずに「二方向放射ユニット」として使用することが可能であり、また、金属導体を被覆して「単方向放射ユニット」として使用することも可能であり、並びに、適当なアンテナ設計を経た後、本考案の広帯域コプレナ導波路給電による円偏波アンテナは、ワイマックス（WiMAX）の内の一つの作業周波数範囲（例えば3.3GHz乃至3.8GHz）において円偏波信号を送受信することも可能であることを特徴とする。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１１】
図２に示す通り、本考案の第一実施例の広帯域コプレナ導波路給電による円偏波アンテナは、基板２１、信号伝送ユニット２２、第一アースユニット２３、及び第二アースユニット２４により構成される。前記基板２１は、表面２１１を備え、信号伝送ユニット２２、第一アースユニット２３、及び第二アースユニット２４はそれぞれ表面２１１上に設置される。本考案の第一実施例において、基板２１はFR-4材料のマイクロ波基板、媒体常数は4.4、厚さは1.6mmとする。しかし異なる応用状況において、基板２１をデュロイド（Duroid）材料のマイクロ波基板、テフロン（登録商標）（Teflon）材料のマイクロ波基板、ロハセル（Rohacell）材料のマイクロ波基板、ガリウム砒素（GaAs）材料のマイクロ波基板、セラミック材料のマイクロ波基板、シリコン基板の何れかにすることも可能である。
【００１２】
また、信号伝送ユニット２２は、伝送部２２１、整合部２２２、及び延伸部２２３を備え、前記延伸部２２３は整合部２２２より延伸突出する。前記整合部２２２は、伝送部２２１及び延伸部２２３と電気的に接続され、伝送部２２１は更に、信号処理ユニット（未図示）と電気的に接続する。また、延伸部２２３は基板２１の表面２１１に対し水平延伸する。本考案の第一実施例では、延伸部２２３の形状は矩形であるが、異なる応用状況において、多角形や正方形等の異なる形状とすることも可能である。
【００１３】
図２において、前記の第一アースユニット２３は第一アース部２３１を備え、第一アース部２３１の一端には更に第一アース延伸部２３２を延伸し、並びに、第一アース延伸部２３２は延伸部２２３の近くに位置し表面２１１に設置する。前記の第二アースユニット２４は第二アース部２４１を備え、第二アース部２４１の一端には更に第二アース延伸部２４２を延伸させ、並びに、第二アース延伸部２４２と第一アース延伸部２３２の形状は同じものとする。また、本考案の第一実施例の広帯域コプレナ導波路給電による円偏波アンテナにおいて、伝送部２２１は第一アース部２３１と第二アース部２４１の間に位置しており、即ち「コプレナ給電」構造を形成する。また、整合部２２２及び延伸部２２３は、第一アース延伸部２３２と第二アース延伸部２４２の間に位置しており、つまり、信号伝送ユニット２２は第一アースユニット２３と第二アースユニット２４の間に挟み込まれる構造である。注意すべき点として、本考案の第一実施例における信号伝送ユニット２２、第一アースユニット２３、及び第二アースユニット２４の材料は銅であるが、異なる応用状況において、信号伝送ユニット２２、第一アースユニット２３、及び第二アースユニット２４の材料をアルミニウム若しくは金とすることも可能である。
【００１４】
最後に本考案の第一実施例の広帯域コプレナ導波路給電による円偏波アンテナは、更に環状部２５を備え、環状部２５は、前記の信号伝送ユニット２２、第一アースユニット２３、及び第二アースユニット２４を内側にして繞設する。本考案の第一実施例での環状部２５は、一つの開口を備える矩形環状体であるが、異なる応用状況においては、環状部２５を一つの開口を備える正方形環状体もしくは一つの開口を備える多角形環状体とすることも可能である。
【００１５】
図３は、本考案の第一実施例における広帯域コプレナ導波路給電による円偏波アンテナの平面図である。図３中の本考案の第一実施例における広帯域コプレナ導波路給電による円偏波アンテナに示した各表示記号の各数値は、次の表１の通りである。
【００１６】
【表１】
0003146620.tif 000003
【００１７】
図４は、本考案の第一実施例における広帯域コプレナ導波路給電による円偏波アンテナのリターンロスとアンテナ作業周波数間の関係を示したグラフである。図中の曲線Iは、IE3Dシミュレーションソフトによりシミュレートして得られた曲線であり、曲線Jは、本考案の第一実施例における広帯域コプレナ導波路給電による円偏波アンテナを実際に測定して得られた曲線である。図４から、本考案第一実施例の広帯域コプレナ導波路給電による円偏波アンテナでは、概ね2.8GHz乃至4GHz間の周波数範囲内においてリターンロスが-10db以下となることがわかる。即ち、本考案第一実施例の広帯域コプレナ導波路給電による円偏波アンテナでのリターンロス10dbの周波数幅は約1.2GHzである。
【００１８】
図５は、本考案第一実施例の広帯域コプレナ導波路給電による円偏波アンテナにおける主ビーム方向上での軸化比率とアンテナ作業周波数間の関係を示したグラフである。図中の曲線Kは、IE3Dシミュレーションソフトによりシミュレートして得られた曲線であり、曲線Lは、本考案の第一実施例における広帯域コプレナ導波路給電による円偏波アンテナを実際に測定して得られた曲線である。図５から、本考案第一実施例の広帯域コプレナ導波路給電による円偏波アンテナでは、概ね3.3GHz乃至4.1GHz間の周波数範囲内の主ビーム方向上での軸化比率が3db以下となることがわかる。即ち、本考案第一実施例の広帯域コプレナ導波路給電による円偏波アンテナでの軸化比率3dbの周波数幅は約0.8GHzである。
【００１９】
図６は、本考案第一実施例の広帯域コプレナ導波路給電による円偏波アンテナにおける主ビーム方向上でのゲインとアンテナ作業周波数間の関係を示したグラフである。図中の曲線Mは、IE3Dシミュレーションソフトによりシミュレートして得られた曲線であり、曲線Nは、本考案の第一実施例における広帯域コプレナ導波路給電による円偏波アンテナを実際に測定して得られた曲線である。図６から、本考案第一実施例の広帯域コプレナ導波路給電による円偏波アンテナでは、概ね3GHz乃至4.4GHz間の周波数範囲内においてゲインが3dB以上となることがわかる。
【００２０】
よって、前述の図４、図５、及び図６から、本考案第一実施例の広帯域コプレナ導波路給電による円偏波アンテナが、ワイマックス（WiMAX）中の一つの作業周波数範囲（例えば3.3GHz乃至3.8GHz）において円偏波信号を送受信することが実際に明らかにされた。
【００２１】
図７に示す通り、本考案の第二実施例における広帯域コプレナ導波路給電による円偏波アンテナは、基板５１、信号伝送ユニット５２、第一アースユニット５３、及び第二アースユニット５４により構成される。前記基板５１は、表面５１１を備え、信号伝送ユニット５２、第一アースユニット５３、及び第二アースユニット５４はそれぞれ表面５１１上に設置される。本考案の第二実施例において、基板５１はFR-4材料のマイクロ波基板、媒体常数は4.4、厚さは1.6mmとする。しかし異なる応用状況において、基板５１をデュロイド（Duroid）材料のマイクロ波基板、テフロン（登録商標）（Teflon）材料のマイクロ波基板、ロハセル（Rohacell）材料のマイクロ波基板、ガリウム砒素（GaAs）材料のマイクロ波基板、セラミック材料のマイクロ波基板、シリコン基板の何れかにすることも可能である。
【００２２】
また、信号伝送ユニット５２は、伝送部５２１、整合部５２２、及び延伸部５２３を備え、前記延伸部５２３は整合部５２２より延伸突出する。前記整合部５２２は、伝送部５２１及び延伸部５２３と電気的に接続され、伝送部５２１は更に、信号処理ユニット（未図示）と電気的に接続する。また、延伸部５２３は基板５１の表面５１１において垂直に延伸する。本考案の第二実施例では、延伸部５２３の形状は矩形であるが、異なる応用状況において、多角形や正方形等の異なる形状とすることも可能である。
【００２３】
図７において、前記の第一アースユニット５３は第一アース部５３１を備え、第一アース部５３１の一端には更に第一アース延伸部５３２を延伸し、並びに、第一アース延伸部５３２は延伸部５２３から離して表面５１１に設置する。前記の第二アースユニット５４は第二アース部５４１を備え、第二アース部５４１の一端には更に第二アース延伸部５４２を延伸し、並びに、第二アース延伸部５４２と第一アース延伸部５３２の形状は同じものとする。また、本考案の第二実施例の広帯域コプレナ導波路給電による円偏波アンテナにおいて、伝送部５２１は第一アース部５３１と第二アース部５４１の間に位置しており、即ち「コプレナ給電」構造を形成する。また、整合部５２２及び延伸部５２３は、第一アース延伸部５３２と第二アース延伸部５４２の間に位置しており、つまり、信号伝送ユニット５２は第一アースユニット５３と第二アースユニット５４の間に挟み込まれる構造である。注意すべき点として、本考案の第二実施例における信号伝送ユニット５２、第一アースユニット５３、及び第二アースユニット５４の材料は銅であるが、異なる応用状況において、信号伝送ユニット５２、第一アースユニット５３、及び第二アースユニット５４の材料をアルミニウム若しくは金とすることも可能である。
【００２４】
最後に本考案の第二実施例の広帯域コプレナ導波路給電による円偏波アンテナは、更に環状部５５を備え、環状部５５は、前記の信号伝送ユニット５２、第一アースユニット５３、及び第二アースユニット５４を内側にしてそれらに繞設する。本考案の第二実施例での環状部５５は、一つの開口を備える矩形環状体であるが、異なる応用状況においては、環状部５５を一つの開口を備える正方形環状体もしくは一つの開口を備える多角形環状体とすることも可能である。
【００２５】
前述した通り、設計を経た信号伝送ユニット、第一アースユニット、及び第二アースユニットを備えることにより、本考案の広帯域コプレナ導波路給電による円偏波アンテナによるアンテナ設計の後、本考案の広帯域コプレナ導波路給電による円偏波アンテナは、ワイマックス（WiMAX）中の一つの作業周波数範囲（例えば3.3GHz乃至3.8GHz）において円偏波信号の送受信が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】公知の広帯域アンテナの立体図である。
【図２】本考案の第一実施例における広帯域コプレナ導波路給電による円偏波アンテナの立体図である。
【図３】本考案の第一実施例における広帯域コプレナ導波路給電による円偏波アンテナの平面図である。
【図４】本考案の第一実施例における広帯域コプレナ導波路給電による円偏波アンテナのリターンロスとアンテナ作業周波数間の関係を示したグラフである。
【図５】本考案第一実施例の広帯域コプレナ導波路給電による円偏波アンテナにおける主ビーム方向上での軸化比率とアンテナ作業周波数間の関係を示したグラフである。
【図６】本考案第一実施例の広帯域コプレナ導波路給電による円偏波アンテナにおける主ビーム方向上でのゲインとアンテナ作業周波数間の関係を示したグラフである。
【図７】本考案の第二実施例における広帯域コプレナ導波路給電による円偏波アンテナの立体図である。
【符号の説明】
【００２７】
１２    アース面
１２１  上方エッジ
１２２  アース点
１３  媒体基板
１４  垂直放射金属線
１４１  スタート端
１４２  エンド端
１５  水平放射混合部品
１５１  開回路端
１６  セラミックアンテナ
１６１  スタート端
１６２  エンド端
１６３  微調整金属線
１７  第一水平放射金属線
１７１  スタート端
１７２  エンド端
１８  第二水平放射金属線
１８１  スタート端
１８２  エンド端
１９  給電伝送線
１９１  中心導線
１９２  外層アース導体
２１  基板
２１１  表面
２２  信号伝送ユニット
２２１  伝送部
２２２  整合部
２２３  延伸部
２３  第一アースユニット
２３１  第一アース部
２３２  第一アース延伸部
２４  第二アースユニット
２４１  第二アース部
２４２  第二アース延伸部
２５  環状部
２６  アース板
５１  基板
５１１  表面
５２  信号伝送ユニット
５２２  整合部
５２３  延伸部
５３  第一アースユニット
５３１  第一アース部
５３２  第一アース延伸部
５４  第二アースユニット
５４１  第二アース部
５４２  第二アース延伸部
５５  環状部
５６  アース板
【図１】
0003146620.tif 000004
【図２】
0003146620.tif 000005
【図３】
0003146620.tif 000006
【図４】
0003146620.tif 000007
【図５】
0003146620.tif 000008
【図６】
0003146620.tif 000009
【図７】
0003146620.tif 000010