(57)【要約】【課題】小型化そして軽量化できて携帯通信装置と整合することに適する円偏波アンテナを提供する。【解決手段】背中合わせに第１面と第２面とを有している第１の誘電基板と、前記第１の誘電基板の第１面に形成されている接地手段と、前記第１の誘電基板の第２面に形成されている給電手段と、前記給電手段の一部が重なって配置されている第１面と、該第１面と逆向きのある第２面を有し、そして該第１面は前記第１の誘電基板の第２面上に配置されている第２の誘電基板と、前記第２の誘電基板の第２面上に配置されている結合手段と、前記第２の誘電基板の第２面の上に、前記結合手段を囲むように配置されている放射手段とを備えてなることを特徴とする円偏波アンテナを提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
背中合わせに第１面及び第２面を有している第１の誘電基板と、
前記第１の誘電基板の第１面に形成されている接地手段と、
前記第１の誘電基板の第２面に形成されている給電手段と、
前記給電手段の一部が重なって配置されている第１面及び該第１面に対向する第２面を有し、該第１面は前記第１の誘電基板の第２面上に配置されている第２の誘電基板と、
前記第２の誘電基板の第２面上に配置されている結合手段と、
前記第２の誘電基板の第２面上に、前記結合手段を囲むように配置されている放射手段とを備えてなることを特徴とする円偏波アンテナ。
【請求項２】
前記第１の誘電基板が略長方形に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の円偏波アンテナ。
【請求項３】
前記第１の誘電基板がＦＲ−４基板で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の円偏波アンテナ。
【請求項４】
前記接地手段が略長方形に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の円偏波アンテナ。
【請求項５】
前記給電手段が金属ストリップであることを特徴とする請求項１に記載の円偏波アンテナ。
【請求項６】
前記第２の誘電基板が筒状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の円偏波アンテナ。
【請求項７】
前記第２の誘電基板がセラミック材からなることを特徴とする請求項１に記載の円偏波アンテナ。
【請求項８】
前記結合手段が扇形に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の円偏波アンテナ。
【請求項９】
前記放射手段が環状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の円偏波アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は円偏波アンテナに関し、特に、携帯通信装置に適用する円偏波アンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
スマートフォンの普及と共に、ＧＰＳ（グローバル・ポジショニング・システム）機能を内蔵していてＧＰＳ信号を受信できる携帯通信装置もスマートフォンの主流になりつつある。従って、新型のスマートフォンの設計者にとって、ＧＰＳに欠かせない円偏波アンテナをいかに携帯通信装置に搭載することが重要な課題となる。
【０００３】
従来の円偏波アンテナは、一点給電タイプと二点給電タイプの２タイプがある。一点給電タイプの円偏波アンテナは、帯域幅が狭いことと、インピーダンスマッチングに必要な調整がし難い欠点を持っている。一方、二点給電タイプの円偏波アンテナは、嵩張って重く、携帯通信装置に組み込むには小型化と軽量化が困難であるという欠点を持つ。
【０００４】
従って、これら２タイプの従来の円偏波アンテナは、両方共携帯通信装置に搭載するのに適さない。
【０００５】
上記した従来の円偏波アンテナ技術に関する文献としては、例えば米国特許６，４４５，３４６号公報が挙げられる。
【特許文献１】米国特許第６４４５３４６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、本発明は上記した従来の円偏波アンテナが持つ欠点を克服できる円偏波アンテナを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の円偏波アンテナは、第１及び第２の誘電基板と、接地手段と、給電手段と、結合（ｃｏｕｐｌｉｎｇ）手段と、放射手段とを備え、第１の誘電基板は背中合わせに位置する第１面及び第２面を有している。前記接地手段は、前記第１の誘電基板の前記第１面に形成されている。前記給電手段は、前記第１の誘電基板の前記第２面に形成されている。前記第２の誘電基板は、前記給電手段の一部が重なって配置されている第１面と、該第１面と対向する第２面を有し、該第１面は前記第１の誘電基板の第２面上に配置されている。前記結合手段は、前記第２の誘電基板の第２面上に配置されている。前記放射手段は、前記第２の誘電基板の第２面の上に、前記結合手段を囲むように配置されている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、円偏波アンテナを構成する第１及び第２の誘電基板と、給電手段と、結合手段と、放射手段とは、何れも比較的に小さいサイズに形成することができ、更に、給電手段と、結合手段及び放射手段との間に物理的な電気的接続がないので、スマートフォンなどの携帯通信装置に搭載することに適する小型化及び軽量化された円偏波アンテナを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１及び図２に示すように、本発明の好ましい実施形態の円偏波アンテナ１は、第１の誘電基板１１及び第２の誘電基板２１と、接地手段１２と、給電手段１３と、結合手段２３と、放射手段２２とを有している。
【００１０】
本実施形態の円偏波アンテナ１は、中心周波数を２７００ＭＨｚとするものである。
【００１１】
第１の誘電基板１１は、通常正方形に形成されて背中合わせに第１面１１１と第２面１１２とを有している。本実施形態において、第１の誘電基板１１のサイズは、３０×３０ｍｍ２になっている。そして、第１の誘電基板１１は、ＦＲ―４基板であることが好ましい。
【００１２】
また、第１の誘電基板１１は四角形に限らず、円形に形成することもできる。
【００１３】
接地手段１２は、通常第１の誘電基板１１の第１面１１１上に正方形に形成される。本実施形態において、接地手段１２は第１の誘電基板１１と同じサイズに形成されている。
【００１４】
また、接地手段１２も四角形に限らず、円形や三角形に形成することもできる。
【００１５】
給電手段１３は、通常第１の誘電基板１１の第２面１１２上に長方形に形成され、第１の誘電基板１１の第１側１１３から第２面１１２の中心方向へ延伸する。本実施形態において、給電手段１３は１３．５×３ｍｍ２のサイズになっている。そして、給電手段１３はマイクロストリップなどの金属ストリップからなることが好ましい。
【００１６】
また、給電手段１３も長方形に限らず、Ｌ字形や十字形、Ｘ字形などに形成することもできる。
【００１７】
また、他の実施形態において、給電手段１３として、共平面導波管（ｃｏｐｌａｎａｒ  ｗａｖｅｇｕｉｄｅ，ＣＰＷ）や、給電スロット、またはスロット線路を用いることもできる。
【００１８】
給電手段１３は、更に、第１の誘電基板１１の第１側１１３のすぐ隣に配置されている給電ポイント１３１を有している。
【００１９】
第２の誘電基板２１は筒状に形成されており、第１の誘電基板１１の第２面１１２上に配置されていて、給電手段１３の一部に重なって配置されている第１面２１１と、第１面２１１の対向面である第２面２１２とを有している。本実施形態において、第２の誘電基板２１のサイズは、高さ３．３ｍｍで外径７．４ｍｍである。また、第２の誘電基板２１はセラミック材からなることが好ましい。
【００２０】
また、第２の誘電基板２１は筒状に限らず、キューブ状（立方体状）に形成することもできる。
【００２１】
また、他の実施形態において、第２の誘電基板２１として、ＦＲ−４基板を用いることもできる。
【００２２】
結合手段２３は、第２の誘電基板２１の第２面２１２上に扇形に形成されており、互いに反対し合う両側、即ち扇形を形成する２つの半径である周縁２３１、２３２を有している。本実施形態において、各周縁２３１、２３２の長さは５ｍｍである。また、２つの周縁２３１、２３２は直交することが好ましい。
【００２３】
また、結合手段２３は扇形に限らず、半円形に形成することもできる。
【００２４】
放射手段２２は、第２の誘電基板２１の第２面２１２上に、結合手段２３を囲むように円形の環状に形成されている。本実施形態において、放射手段２２は外径７ｍｍ、内径６ｍｍのサイズに形成されている。
【００２５】
また、放射手段２２は円形の環状に限らず、長方形、正方形、三角形、楕円形などの形状に形成することもできる。
【００２６】
注意すべきことは、本実施形態において、結合手段２３は第２の誘電基板２１上に形成され、そして結合手段２３は第１の誘電基板１１の第３側１１５よりも第２側１１４に近く配置されているので、本実施形態の円偏波アンテナ１は右旋円偏波（ＲＨＣＰ）アンテナになる。また、結合手段２３を第２の誘電基板２１上に、第１の誘電基板１１の第２側１１４よりも第３側１１５に近く配置すれば、左旋円偏波（ＬＨＣＰ）アンテナに構成することができる。
【００２７】
図３〜図８は本発明の円偏波アンテナ１を使用した実験結果を示す図である。図３に示すように、例えば中心周波数が２７００ＭＨｚの場合、本発明の円偏波アンテナ１は、約６５ＭＨｚのインピーダンス帯域幅（例えば２６７５ＭＨｚ〜２７４０ＭＨｚ）を達成し、そしてリターンロスは−１０ｄｂ（例えばＶＳＷＲ≦２）である。さらに、図５、図６に示すように、本発明の円偏波アンテナ１は、リップルが０ｄｂ〜３ｄｂにおいて、１００度の半値電力幅を達成することができる。更に、図７及び図８に示すように、本発明の円偏波アンテナ１は、３ｄＢ以下の軸比（例えば０．５ｄＢ）と、２．５ｄＢｉ〜３．５ｄＢｉのアンテナゲインを達成することができる。
【００２８】
注意すべきことは、本発明において、信号源（図示せず）からの信号は、給電手段１３と、結合手段２３及び放射手段２２との間に発生する電磁結合により本発明の円偏波アンテナ１に供給される。つまり、給電手段１３と結合手段２３及び放射手段２２との間には、物理的な電気接続が形成されない。その代わり、信号源からの信号は電界エネルギーの形で転送されて給電手段１３を通過するとき、給電手段１３は上方に放射する電界放射を発生させる。更に、給電手段１３のサイズについては、単純にインピーダンスマッチングを実現するように調整することができる。
【００２９】
また、放射手段２２の内側または外側に所定の導電性パターンを形成することや、放射手段２２の内側にある結合手段２３を図９に示すような扇形に削ること、即ち図２に示した扇形の中心側から同じ中心角の扇形部分を削除して、２つの円弧と２つの線分とからなる扇形にすることによって、摂動効果を増強することができる。
【００３０】
更に、結合手段２３のパターンの位置は放射手段２２の内側に限らず、結合手段２３の外側や、結合手段２３上に形成することもできる。例えば、結合手段２３上に左よりに形成する場合、違う方向の円偏波化効果を発生させることができる。
【００３１】
また、給電手段１３のパターンに応じて結合手段２３を調整して小さく形成することによって、コンデンサ効果を減らして感度を下げることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
上記のように、第１及び第２の誘電基板１１、１２と、給電手段１３と、結合手段２３と、放射手段２２とはそれぞれ従来よりも相対的に小さいサイズで形成することができ、そして給電手段１３と結合手段２３及び放射手段２２との間に物理的な電気接続がないので、本発明の円偏波アンテナ１はスマートフォンなどの携帯通信装置に搭載することに適している。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の円偏波アンテナの好ましい実施形態の構成を、部分的に透過して示す斜視図である。
【図２】図１に示す円偏波アンテナの平面図である。
【図３】同円偏波アンテナのリターンロスを示すグラフである。
【図４】同円偏波アンテナに対する実験結果を示すスミスチャートである。
【図５】同円偏波アンテナのｘ-ｚ平面上の放射パターンを示すグラフである。
【図６】同円偏波アンテナのｘ-ｙ平面上の放射パターンを示すグラフである。
【図７】同円偏波アンテナの軸比を示すグラフである。
【図８】同円偏波アンテナのアンテナゲインを示すグラフである。
【図９】同円偏波アンテナ結合手段の変形例を概略的に示す平面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１１  第１の誘電基板
１１１  第１の誘電基板の第１面
１１２  第１の誘電基板の第２面
１１３  第１側
１１４  第２側
１１５  第３側
１２  接地手段
１３  給電手段
２１  第２の誘電基板
２１１  第２の誘電基板の第１面
２１２  第２の誘電基板の第２面
２２  放射手段
２３  結合手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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