(57)【要約】【課題】２種類の周波数帯域の信号波を送受信可能で小型薄型化が容易な２バンド共用パッチアンテナを提供すること。【解決手段】パッチアンテナ１０は、一対の切欠き１４に挟まれた延出部１３を有するパッチ電極１２と、このパッチ電極１２が片面に設けられた誘電体基板１１と、この誘電体基板１１を介して少なくともパッチ電極１２と対向する位置に設けられた接地導体１５とを備え、パッチ電極１２に対して、延出部１３の先端から他端に至る帯状領域１２ａを共振させるための第１の高周波信号と、この第１の高周波信号よりも高い周波数で記帯状領域１２ａを含まない帯状領域１２ｂを共振させるための第２の高周波信号とが選択的に給電されるようにした。【選択図】      図１
2004208224.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の切欠きに挟まれた延出部を有するパッチ電極と、このパッチ電極が片面に設けられた誘電体基板と、この誘電体基板を介して少なくとも前記パッチ電極と対向する位置に設けられた接地導体とを備え、
前記パッチ電極に対して、前記延出部の先端から他端に至る帯状領域を共振させるための第１の高周波信号と、この第１の高周波信号よりも高い周波数で前記帯状領域を含まない領域を共振させるための第２の高周波信号とが選択的に給電されるように構成したことを特徴とする２バンド共用パッチアンテナ。
【請求項２】
請求項１の記載において、前記パッチ電極のうち前記延出部の存する側と逆側の一辺端を複数のスルーホールを介して前記接地導体に短絡したことを特徴とする２バンド共用パッチアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２種類の周波数帯域（バンド）の信号波の送信や受信が可能で、無線ＬＡＮカード等に実装して好適な２バンド共用パッチアンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、有線ケ−ブルを使わずに、所定周波数帯域（例えば２．４ＧＨｚ帯域）の信号波の送受信で情報交換が行える無線ＬＡＮが普及しつつある。パソコン等の電子機器を無線ＬＡＮに対応させる際には、送受信機能を備えた無線ＬＡＮカードを装填することが多く、かかる無線ＬＡＮカードには、無線ＬＡＮで使用される直線偏波の信号波を送受信するためのアンテナや、送信回路、受信回路等が実装されている。
【０００３】
この種の無線ＬＡＮカードに実装されるアンテナにはかなりの小型化が要求されるため、従来より、図５に示すようなパッチアンテナが広く採用されている。同図に示すパッチアンテナ１は、誘電体基板２の片面に銅箔等からなるパッチ電極３を設け、このパッチ電極３を誘電体基板２を介して接地導体４と対向させると共に、マイクロストリップライン５等によってパッチ電極３に所定の高周波信号を給電するという構成になっている。ここで、接地導体４は例えば誘電体基板２の裏面のほぼ全面に設けられており、マイクロストリップライン５は図示せぬアンテナ回路に接続されている。
【０００４】
このように概略構成されたパッチアンテナ１においては、パッチ電極３を励振して前記高周波信号に対応した電界を生じさせることにより、パッチ電極３からその電極面に対して垂直な前方へ信号波を放射させることができる。なお、図５では外形が矩形のパッチ電極３にマイクロストリップライン５が接続されているが、パッチ電極３の外形は円形等であってもよく、また、給電ピンやスルーホールによってパッチ電極３に給電してもよい。
【０００５】
ところで、現在は無線ＬＡＮシステムに２．４ＧＨｚ帯域の信号波が広く使用されているが、将来的には、より高周波な別の帯域（例えば５．２ＧＨｚ帯域）の信号波を使用する送受信システムも普及するものと考えられている。そうなると、高低２種類の周波数帯域の信号波が送受信可能な小型アンテナの必要性が高まる。
【０００６】
このように２バンドで共用できる比較的小型のアンテナとしては、従来、上面にパッチ電極が設けられた第１の誘電体基板と、上面に別のパッチ電極が設けられ裏面全面に接地導体が設けられた第２の誘電体基板と、裏面に複数のマイクロストリップラインが設けられた第３の誘電体基板とを重ね合わせて構成される２パッチ積層型のアンテナが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このものは、上から順に第１、第２、第３の誘電体基板が積層されており、上下の各パッチ電極に対する給電は、それぞれ、接地導体の複数箇所に形成されたスリットを介して異なるマイクロストリップラインから行われるようになっている。そして、各パッチ電極の形状や大きさが異なるため、第１の誘電体基板上のパッチ電極に所定の高周波信号を給電して共振させることにより第１の共振周波数の信号波を放射させることができ、また、第２の誘電体基板上のパッチ電極に別の高周波信号を給電して共振させることにより第２の共振周波数の信号波を放射させることができる。
【０００７】
【特許文献１】
特開平７−２４９９３３号公報（第４〜６頁、図１）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来の２パッチ積層型アンテナは、２種類のパッチ電極を上下に分けて配設する構成なので、誘電体基板を含めた全体の厚さ寸法が大きくなってしまい、無線ＬＡＮカード等に実装するうえで必要な薄型化が困難であるという問題があった。そこで、薄型化を図るために２種類のパッチ電極を同一の誘電体基板上に並設するという構成も考えられるが、この方式では全体の面積が不所望に増大してしまうため、無線ＬＡＮカード等に実装するうえで必要な小型化が実現できないという別の問題があった。
【０００９】
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、２種類の周波数帯域の信号波を送受信可能で小型薄型化が容易な２バンド共用パッチアンテナを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するために、本発明の２バンド共用パッチアンテナでは、一対の切欠きに挟まれた延出部を有するパッチ電極と、このパッチ電極が片面に設けられた誘電体基板と、この誘電体基板を介して少なくとも前記パッチ電極と対向する位置に設けられた接地導体とを備え、前記パッチ電極に対して、前記延出部の先端から他端に至る帯状領域を共振させるための第１の高周波信号と、この第１の高周波信号よりも高い周波数で前記帯状領域を含まない領域を共振させるための第２の高周波信号とが選択的に給電されるように構成した。
【００１１】
このように構成されたアンテナでは、パッチ電極のうち前記帯状領域に隣接する部分が切欠きによって幅狭になっており、該幅狭部分においてインピーダンスの大きな相違により高周波信号を反射させることができるので、延出部を含めたパッチ電極の大きさや形状を適宜選択することにより、パッチ電極の該帯状領域とそれ以外の領域をそれぞれ異なる共振長で共振させることができる。したがって、パッチ電極の数は一つだけであるが、第１の高周波信号を給電して該帯状領域を共振させれば第１の共振周波数の信号波が放射され、第２の高周波信号を給電して該帯状領域を含まない領域を共振させれば第２の共振周波数の信号波が放射されることになって、高低２種類の周波数帯域の信号波が送受信可能となり、小型で薄型の２バンド共用パッチアンテナが得られる。
【００１２】
また、かかる構成において、パッチ電極のうち延出部の存する側と逆側の一辺端を複数のスルーホールを介して接地導体に短絡しておけば、パッチ電極がワイヤ系におけるモノポールアンテナと同様に小型化できるため、アンテナ全体の大きさを格段に小さくすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態について図面を参照して説明すると、図１は本発明の実施形態例に係る２バンド共用パッチアンテナの平面図、図２は該パッチアンテナが接続されているアンテナ回路の構成図、図３は該パッチアンテナのＳパラメータ（散乱パラメータ）を示す共振特性図である。
【００１４】
図１に示すパッチアンテナ１０は、パッチ電極１２に延出部１３を設け、この延出部１３の先端から他端に至る長さＬ1の帯状領域１２ａと、この帯状領域１２ａよりも短寸でパッチ電極１２の両側部を構成する長さＬ2の帯状領域１２ｂとを、それぞれ異なる周波数で共振させるようにしたアンテナである。銅箔等からなるパッチ電極１２は誘電体基板１１の片面に設けられており、誘電体基板１１の他面（裏面）にはほぼ全面に接地導体１５が設けられている。このパッチ電極１２は延出部１３を挟む位置に一対の切欠き１４を有しており、また、パッチ電極１２の所定位置にはインピーダンスを整合させた状態で給電ピン１８がはんだ付けされている。この給電ピン１８は、図２に示す２．４５ＧＨｚ用のアンテナ回路１６と５．２ＧＨｚ用のアンテナ回路１７とに接続されている。つまり、このパッチアンテナ１０は、給電ピン１８を介してパッチ電極１２に対し、２．４５ＧＨｚ帯域の第１の高周波信号と５．２ＧＨｚ帯域の第２の高周波信号とが選択的に給電できるようになっている。
【００１５】
なお、アンテナ回路１６には、２．４５ＧＨｚ帯域の信号を通過させるバンドパスフィルタ１６ａと、送信モードと受信モードを切り換える回路１６ｂと、２．４５ＧＨｚ帯域の信号を送信する回路１６ｃと、２．４５ＧＨｚ帯域の信号を受信する回路１６ｄとが具備されている。同様に、アンテナ回路１７には、５．２ＧＨｚ帯域の信号を通過させるバンドパスフィルタ１７ａと、送信モードと受信モードを切り換える回路１７ｂと、５．２ＧＨｚ帯域の信号を送信する回路１７ｃと、５．２ＧＨｚ帯域の信号を受信する回路１７ｄとが具備されている。
【００１６】
かかる構成のパッチアンテナ１０は、パッチ電極１２の延出部１３を含む長さＬ1の帯状領域１２ａと、延出部１３を含まない長さＬ2の帯状領域１２ｂとの境界領域が切欠き１４によって幅狭になっているため、該幅狭部分においてインピーダンスの大きな相違により高周波信号を反射させることができる。そのため、パッチ電極１２の帯状領域１２ａを第１の高周波信号で共振させることができると共に、パッチ電極１２の帯状領域１２ｂを第２の高周波信号で共振させることができる。つまり、このパッチアンテナ１０は、パッチ電極１２に給電する高周波信号の周波数に応じて、給電点のＳパラメータ（いわゆるＳ11）が図３に示すように変化し、２．４５ＧＨｚと５．２ＧＨｚという異なる周波数帯域で共振するデュアルバンド対応のアンテナとなっている。
【００１７】
具体的には、パッチ電極１２にアンテナ回路１６から２．４５ＧＨｚ帯域の信号を給電すれば、延出部１３を含む長さＬ1の帯状領域１２ａを共振させることができ、そのときの共振長をλ1とすると、Ｌ1≒λ1／２となる。ここで、共振長λ1は２．４５ＧＨｚの信号波の波長λlow（≒１２０ｍｍ）に誘電体基板１１による波長短縮率を乗じた値であり、誘電体の比誘電率をεとすると、λ1＝λlow／√εとなる。本実施形態例においては、誘電体としてε≒９の材料を使用しているためλ1≒４０ｍｍとなり、帯状領域１２ａの長さＬ1が約２０ｍｍに設定してある。
【００１８】
また、パッチ電極１２にアンテナ回路１７から５．２ＧＨｚ帯域の信号を給電すれば、延出部１３を含まない長さＬ2の帯状領域１２ｂを共振させることができ、そのときの共振長をλ2とすると、Ｌ2≒λ2／２となる。ここで、共振長λ2は５．２ＧＨｚの信号波の波長λhigh（≒６０ｍｍ）に誘電体基板１１による波長短縮率を乗じた値で、λ2＝λhigh／√εとなるため、本実施形態例においてはλ2≒２０ｍｍとなり、帯状領域１２ｂの長さＬ2が約１０ｍｍに設定してある。
【００１９】
このように本実施形態例に係るパッチアンテナ１０にはパッチ電極１２が一つだけしかなく、複数のパッチ電極を積層したり並設したりする構成にはなっていないが、パッチ電極１２に延出部１３を突設して、該延出部１３を含む帯状領域１２ａと、該延出部１３を含まない帯状領域１２ｂとを別々に共振させることができるため、２．４５ＧＨｚと５．２ＧＨｚという高低２種類の周波数帯域の信号波を送受信することができる。また、パッチ電極１２の延出部１３を挟む両側に切欠き１４が設けてあるので、延出部１３を突設してあってもパッチ電極１２は長寸にならず、アンテナ全体の小型化が図りやすくなっている。それゆえ、このパッチアンテナ１０は小型で薄型の２バンド共用アンテナとして使用することができ、無線ＬＡＮカード等にも容易に実装することが可能となる。
【００２０】
なお、パッチ電極１２に対する給電を、給電ピン１８ではなくマイクロストリップラインやスルーホールによって行ってもよい。
【００２１】
図４は本発明の他の実施形態例に係る２バンド共用パッチアンテナの平面図であり、図１に対応する部分には同一符号を付してある。
【００２２】
図４に示すパッチアンテナ２０では、誘電体基板１１の片面に設けられたパッチ電極１２の一辺端と、誘電体基板１１の他面に設けられた接地導体１５とが、複数のスルーホール１９を介して短絡してある。このようにパッチ電極１２の一辺端が接地導体１５に短絡してあるパッチアンテナ２０は、ワイヤ系におけるモノポールアンテナと同様の小型化が図れて、各帯状領域１２ａ，１２ｂの長さをそれぞれ前記実施形態例の約半分に短縮することができるため、アンテナ全体の大きさを格段に小さくすることができる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。
【００２４】
パッチ電極の延出部の先端から他端に至る帯状領域と該帯状領域を含まない領域とをそれぞれ異なる共振長で共振させるというアンテナであって、複数のパッチ電極を配設しなくても高低２種類の周波数帯域の信号波が送受信できるため、小型で薄型の２バンド共用パッチアンテナが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態例に係る２バンド共用パッチアンテナの平面図である。
【図２】図１に示すパッチアンテナが接続されているアンテナ回路の構成図である。
【図３】図１に示すパッチアンテナのＳパラメータを示す共振特性図である。
【図４】本発明の他の実施形態例に係る２バンド共用パッチアンテナの平面図である。
【図５】従来の一般的なパッチアンテナの構成を示す平面図である。
【符号の説明】
１０，２０  パッチアンテナ
１１  誘電体基板
１２  パッチ電極
１２ａ，１２ｂ  帯状領域
１３  延出部
１４  切欠き
１５  接地導体
１６，１７  アンテナ回路
１８  給電ピン
【図１】
2004208224.tif 000003
【図２】
2004208224.tif 000004
【図３】
2004208224.tif 000005
【図４】
2004208224.tif 000006
【図５】
2004208224.tif 000007