(57)【要約】【課題】特性の劣化を極力抑えながら小型化が可能な円偏波平面アンテナを提供するもので、特に、軸比特性を改善して広帯域化を可能にする円偏波平面アンテナを提供する。【解決手段】放射導体１１は１周がほぼ１波長である環状の導体パターンからなり、配線基板１２の表面には接地導体１３が、裏面には９０°ハイブリッド１４が形成されており、９０°ハイブリッド１４の全周を４等分した点の隣接する２点に接続された導体１５と放射導体１１とが容量的に結合されて給電され、９０°ハイブリッド１４の残りの２点に近接する導体１６と放射導体１１とが容量的に結合されるとともにそれらの導体が接地された導体パターンに接続される【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体パターンが形成された配線基板に放射電極が形成された誘電体セラミクスが搭載されてなる円偏波平面アンテナにおいて、
放射導体は環状の導体パターンからなり、
配線基板の表面には接地導体が、裏面には９０°ハイブリッドが形成されており、９０°ハイブリッドの全周を４等分した点の隣接する２点に接続された導体と放射電極とが容量的に結合されて給電され、
９０°ハイブリッドの残りの２点に近接する導体と放射電極とが容量的に結合されるとともにそれらの導体が接地された導体パターンに接続される、
ことを特徴とする円偏波平面アンテナ。
【請求項２】
導体パターンが形成された配線基板に放射電極が形成された誘電体セラミクスが搭載されてなる円偏波平面アンテナにおいて、
放射導体は環状の導体パターンからなり、
配線基板の表面には接地導体が、裏面には９０°ハイブリッドが形成されており、９０°ハイブリッドの全周を４等分した点の隣接する２点に接続された給電用ピンの先端と放射電極とが容量的に結合されて給電され、
９０°ハイブリッドの残りの２点に近接する装荷リアクタンス用ピンと放射電極とが容量的に結合されるとともにそれらの装荷リアクタンス用ピンがリアクタンス素子を介して接地された導体パターンに接続される、
ことを特徴とする円偏波平面アンテナ。
【請求項３】
導体パターンが形成された配線基板に放射電極が形成された誘電体セラミクスが搭載されてなる円偏波平面アンテナにおいて、
放射導体は環状の導体パターンからなり、
配線基板の表面には接地導体が、裏面には９０°ハイブリッドが形成されており、９０°ハイブリッドの全周を４等分した点の隣接する２点に接続されて誘電体セラミクスの表面に形成された給電用導体の先端と放射電極とが容量的に結合されて給電され、
９０°ハイブリッドの残りの２点に近接する誘電体セラミクスの表面に形成された装荷リアクタンス用導体と放射電極とが容量的に結合されるとともにそれらの装荷リアクタンス用ピンがリアクタンス素子を介して接地された導体パターンに接続される、
ことを特徴とする円偏波平面アンテナ。
【請求項４】
放射電極は１周はほぼ１波長である請求項１、請求項２または請求項３記載の円偏波平面アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波無線機器用円偏波平面アンテナに係るもので、マイクロ波帯の複数のＩＴＳサービス（ＧＰＳ，ＥＴＣ等）や無線ＬＡＮ用などに適した円偏波平面アンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開２００２−９５３８号公報
【特許文献２】特開２００２−２３２２２７号公報
【０００３】
ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）を利用する自動車に搭載されるカー・ナビゲーション・システムなどのアンテナとして、どの方位にも最適な状態で通信がし易く、薄くてコンパクトな円偏波平面アンテナが利用されている。また、最近では、その特性（特長）から無線ＬＡＮのアクセスポイントのアンテナなどとして利用範囲が広がっている。
【０００４】
この円偏波平面アンテナは通常図９に示すように、配線基板９２の表面の接地導体９３上に放射導体９１が形成された誘電体セラミクス９０を搭載している。互いに偏波が直交する２つのモード＃１、＃２が各々独立して励振する。給電方式には、図９に示したように、直交する２つのモード＃１、＃２に同一点から１点給電する方式と、図１０に示したように、配線基板１０２の裏面に形成した９０°ハイブリッド１０４などの位相調整器を使用して異なる２点から給電する２点給電方式とがある。これらの円偏波平面アンテナでは、特性面において、周波数帯域、アンテナ利得、インピーダンスの他、軸比特性が重要視されている。軸比特性が低下すると交差偏波成分のアイソレーションが悪くなることが分かっている。
【０００５】
電子機器の流れは小型化、軽量化、薄型化にあるところから、アンテナの分野において誘電体セラミクスの誘電率を高い方へと変えることや複雑な放射電極形状とすることが考えられているが、特性の低下を伴ってしまうのが現状となっている。特に、帯域特性、軸比特性の低下が著しいので、比較的広い帯域を必要とする無線ＬＡＮなどの機器として適さなくなってしまう。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、特性の低下を極力抑えながら小型化が可能な円偏波平面アンテナを提供するものである。特に、軸比特性を改善して広帯域化を可能にする円偏波平面アンテナを提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
すなわち、導体パターンが形成された配線基板に放射電極が形成された誘電体セラミクスが搭載されてなる円偏波平面アンテナにおいて、放射導体は環状の導体パターンからなり、配線基板の表面には接地導体が、裏面には９０°ハイブリッドが形成されており、９０°ハイブリッドの全周を４等分した点の隣接する２点に接続された導体と放射電極とが容量的に結合されて給電され、９０°ハイブリッドの残りの２点に近接する導体と放射電極とが容量的に結合されるとともにそれらの導体が接地された導体パターンに接続されることに特長を有するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明による円偏波平面アンテナの概念を図３に従って説明する。リング状の放射導体３２を用い、それを４等分した点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのうちの２点Ａ、Ｂに給電する２点給電方式を採っている。２つの給電点Ａ，Ｂは給電導体と容量的に結合されて９０°ハイブリッド３４に接続されて同軸ケーブル等で外部回路を接続される。残りの２点Ｃ、Ｄは容量的に導体と結合されて、リアクタンス素子を介して接地される。このリアクタンス素子と接続される容量結合手段を付加することによって特性が改善されるとともに、小型化が可能となる。
【０００９】
【実施例】
以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。図１と図２は本発明の第１の実施体を示すもので、図１は上面および下面の斜視図、図２は平面図と底面図および側面と正面の断面図である。誘電体セラミクス１０の表面には１周がほぼ１波長の四角形のリング状の放射導体１１が形成されており、配線基板１２の表面に形成された接地導体１３上に搭載されている。配線基板１２の裏面には導体パターンによって９０°ハイブリッド１４が形成されている。この９０°ハイブリッドも全長がほぼ１波長となるように形成されている。
【００１０】
９０°ハイブリッドは全周を４等分した点の隣接する２点から内側に導体パターンが引き出されて給電点に対応する位置に配置された給電用ピン１５と接続される。この給電用ピン１５は誘電体セラミクス１０に形成された穴に挿入されて先端が放射導体１１と対向するように配置される。これによって、給電用ピン１５は放射導体１１と容量的に結合されることになる。９０°ハイブリッドは入出力コネクタ１７を介して（図示しない）同軸ケーブルに接続されて外部回路に接続される。また、チップ抵抗１８を介して接地された導体パターンと接続される。
【００１１】
９０°ハイブリッドを４等分した点の残りの２点に近接する位置に配置された装架リアクタンス用ピン１６も、給電用ピン１５と同様に、誘電体セラミクス１０に形成された穴に挿入されて先端が放射導体１１と対向するように配置される。この装荷リアクタンス用ピン１６の形状は給電用ピンと同一でよい。これによって、装荷リアクタンス用ピン１６と放射導体１１も容量的に結合される。この装架リアクタンス用ピン１６はチップコンデンサ１９を介して接地された導体パターンと接続される。この容量は接地導体パターンとの間のギャップによって得られる容量でもよい。これによって、図３に示した接続構造が得られる。
【００１２】
図１と図２に示した本発明による円偏波平面アンテナを、比誘電率が約８の直方体の誘電体セラミクスで試作した。誘電体セラミクスのサイズは縦横２０ｍｍで厚さを６ｍｍとして、その表面に外側が１６ｍｍ、内側が８ｍｍの放射導体を形成した。リング状の放射導体の各直線部の中央の位置で、裏面から挿入した給電用ピンと装荷リアクタンス用ピンと１ｍｍの間隔で対向させた。給電用ピンと装荷リアクタンス用ピンは上記の説明のとおりに接続した。比較のために、図１０に示した素子を２６ｍｍ角の誘電体セラミクスに２２ｍｍ角の放射電極を形成して作製した。これは給電ピンが容量的に結合されたのもではなく、直接給電導体に接続されたものである。
【００１３】
図５と図６はアンテナの周波数対アンテナ最大利得特性を示すもので、図５は右旋偏波の、図６は左旋偏波の特性を示すものである。図において、実線が本発明による円偏波平面アンテナの特性を、破線が従来のアンテナの特性を示している。図７は周波数対軸比特性を示すもので、本発明による円偏波平面アンテナでは大幅に改善されていることが分かる。これによって、広い周波数帯において利用可能なアンテナが得られる。図８は本発明による円偏波平面アンテナの垂直面放射パターンを示すももので、実線が右旋偏波を、破線が左旋偏波を示したものである。
【００１４】
図４は本発明の他の実施例を示す斜視図である。図１、図２の給電用ピン、装荷リアクタンス用ピンに代えて、給電用導体４５と装荷リアクタンス用導体４６を誘電体セラミクス４０の表面に形成したものである。この場合でも給電用導体４５と装荷リアクタンス用導体４６は放射導体４１と容量的に結合されている。なお、この場合には９０°ハイブリッド４４から引き出す導体パターンは外側に形成される点が異なる。また、装荷リアクタンス用導体４６は導体パターンのギャップによって容量を得る構造となっている。
【００１５】
本発明における装荷リアクタンス用導体は、コンデンサだけでなく抵抗やインダクタなどのリアクタンス素子を用いて終端させることもできる。また、配線基板状の導体パターンによってそれらのリアクタンス素子を得ることもできる。さらに、放射導体の形状は円環状としてもよい。なお、９０°ハイブリッドは位相調整器として作用するもので、他の位相調整器（回路）を利用してもよい。
【００１６】
【発明の効果】
本発明によれば、特性の劣化を極力抑えながら小型化が可能な円偏波平面アンテナが得られる。特に、軸比特性が改善されて広帯域化が可能な円偏波平面アンテナが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の（Ａ）は表面側、（Ｂ）は裏面側斜視図
【図２】本発明の実施例の（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面断面図、（Ｃ）は正面断面図、（Ｄ）は底面図
【図３】本発明の概念の説明図
【図４】本発明の他の実施例を示す（Ａ）は表面側、（Ｂ）は裏面側斜視図
【図５】本発明による円偏波平面アンテナの周波数対右旋偏波アンテナ最大利得特性の説明図
【図６】本発明による円偏波平面アンテナの周波数対左旋偏波アンテナ最大利得特性の説明図
【図７】本発明による円偏波平面アンテナの周波数対軸比特性の説明図
【図８】本発明による円偏波平面アンテナの垂直面放射パターンの説明図
【図９】従来の１点給電平面アンテナの斜視図
【図１０】従来の２点給電平面アンテナの（Ａ）は表面側、（Ｂ）は裏面側斜視図
【符号の説明】
１０、４０、９０：誘電体セラミクス
１１、３２、４１：放射導体
１２、３２、９２、１０２：配線基板
１３、９３：接地導体
１４、３４、４４、１０４：９０°ハイブリッド
１５：給電用ピン
４５：給電用導体
１６：装荷リアクタンス用ピン
４６：装荷リアクタンス用導体
１７：入出力コネクタ
１８：チップ抵抗
１９：チップコンデンサ
【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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【図１０】
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