(57)【要約】【課題】小型化が図りやすい高利得な円偏波平面アンテナを提供すること。【解決手段】誘電体基板１上に、縮退分離素子３を装荷した同形状のパッチ電極２を４個配設して、各パッチ電極２と給電点Ｐとを給電ライン４にて接続した円偏波平面アンテナにおいて、４個のパッチ電極２のうち、第１のパッチ電極２ａと第２のパッチ電極２ｂは向きを揃えて並列に配置して給電点Ｐからの電気長を等しく設定し、第３のパッチ電極２ｃと第４のパッチ電極２ｄは、第１および第２のパッチ電極２ａ，２ｂとは向きを逆にして並列に配置すると共に、給電点Ｐからの電気長を第１および第２のパッチ電極２ａ，２ｂよりも給電位相差１８０度分だけ長く設定する。そして、第１および第３のパッチ電極２ａ，２ｃの相対向する側と、第２および第４のパッチ電極２ｂ，２ｄの相対向する側を、給電ライン４に接続する。【選択図】      図１
2004200774.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体基板上に縮退分離素子を装荷した同形状のパッチ電極を給電点の周囲に略対称に４個配設し、各パッチ電極と前記給電点とをそれぞれ給電ラインにて接続すると共に、前記誘電体基板の他面側に接地導体を設け、
前記４個のパッチ電極のうち、第１のパッチ電極と第２のパッチ電極は向きを揃えて並列に配置して前記給電点からの電気長を等しく設定し、第３のパッチ電極と第４のパッチ電極は、前記第１および第２のパッチ電極とは向きを逆にして並列に配置すると共に、前記給電点からの電気長を前記第１および第２のパッチ電極よりも給電位相差１８０度分だけ長く設定し、
かつ、前記第１および第３のパッチ電極は相対向する側を前記給電ラインに接続し、前記第２および第４のパッチ電極も相対向する側を前記給電ラインに接続したことを特徴とする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、パッチ電極を放射素子として円偏波電波の送信や受信を行う円偏波平面アンテナに係り、特に、誘電体基板上に複数個のパッチ電極を並設して利得を高めた円偏波平面アンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
誘電体基板の両面にそれぞれパッチ電極と接地導体を設け、切欠き等の縮退分離素子を装荷した該パッチ電極に所定の高周波電流を給電して円偏波電波を放射させるようにしたパッチアンテナは、小型で安価な円偏波平面アンテナとして各方面で利用されるようになっている。しかしながら、共振長に応じて大きさが規定されるパッチ電極は、小さくなればなるほどアンテナの利得は低下してしまうので、大きな利得が要求される場合には、利得を向上させるための対策が必要となる。
【０００３】
そこで従来、図３に示すように、誘電体基板上に複数個のパッチ電極を並設して利得を高めた円偏波平面アンテナが提案されている。同図において、誘電体基板１の片面には、縮退分離素子としての切欠き３を設けた同形状のパッチ電極２が向きを揃えて４個並設されていると共に、給電点Ｐと各パッチ電極２とを接続する給電ライン４が延設されている。各パッチ電極２はいずれも図示下端中央部が給電ライン４に接続されており、この接続箇所から給電点Ｐに至る給電ライン４の電気長はどのパッチ電極２もすべて等しい。誘電体基板１の他面にはほぼ全面に図示せぬ接地導体が設けられており、この接地導体とは非接触の図示せぬ給電ピンが誘電体基板１を貫通して給電点Ｐにはんだ付けされている。なお、パッチ電極２と給電ライン４は、誘電体基板１上に銅や銀等の導体板または導体層を設けてなるマイクロストリップ素子とマイクロストリップラインである。
【０００４】
このように概略構成されるアンテナは、４個のパッチ電極２が同形状で向きを揃えた配置になっており、かつ、各パッチ電極２に接続されている給電ライン４の電気長が等しくて給電位相差が生じないため、同相給電される各パッチ電極２から放射される円偏波電波はすべて同じになる。したがって、パッチ電極２が１個だけの場合に比べて利得を約４倍に高めることができる。また、４個のパッチ電極２を矩形領域の四隅に分散して配置させることができるため、例えばパッチ電極を３個あるいは５個配設する場合に比べて、誘電体基板１上に無駄なスペースが生じにくいという利点もある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述した従来の円偏波平面アンテナでは、各パッチ電極２の同じ箇所（図示下端中央部）が給電ライン４と接続されている関係上、給電点Ｐと各パッチ電極２とを接続する給電ライン４を、誘電体基板１上の広い領域に形成しなければならない。それゆえ、給電ライン４を形成するスペースを確保するために、隣接するパッチ電極２どうしの間隔を不所望に広げたり、誘電体基板１を不所望に大型化しなければならぬ場合があり、アンテナの小型化が図りにくいという問題があった。
【０００６】
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、小型化が図りやすい高利得な円偏波平面アンテナを提供することにある。
【０００７】
【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、本発明の円偏波平面アンテナでは、誘電体基板上に縮退分離素子を装荷した同形状のパッチ電極を給電点の周囲に略対称に４個配設し、各パッチ電極と前記給電点とをそれぞれ給電ラインにて接続すると共に、前記誘電体基板の他面側に接地導体を設け、前記４個のパッチ電極のうち、第１のパッチ電極と第２のパッチ電極は向きを揃えて並列に配置して前記給電点からの電気長を等しく設定し、第３のパッチ電極と第４のパッチ電極は、前記第１および第２のパッチ電極とは向きを逆にして並列に配置すると共に、前記給電点からの電気長を前記第１および第２のパッチ電極よりも給電位相差１８０度分だけ長く設定し、かつ、前記第１および第３のパッチ電極は相対向する側を前記給電ラインに接続し、前記第２および第４のパッチ電極も相対向する側を前記給電ラインに接続した。
【０００８】
このように構成された円偏波平面アンテナは、第１および第２のパッチ電極と第３および第４のパッチ電極の向きが逆転しているが、第１および第２のパッチ電極と第３および第４のパッチ電極は給電ラインの電気長が位相差１８０度分だけずらしてあるので、これら４個のパッチ電極から放射される円偏波電波はすべて同じになって高利得なアンテナが得られる。また、このアンテナでは給電ラインを、第１および第３のパッチ電極間の領域と、第２および第４のパッチ電極間の領域と、これら両領域に挟まれて給電点を含む中央領域とに集約して設けることができるので、第１および第２のパッチ電極どうしの間隔や、第３および第４のパッチ電極どうしの間隔を不所望に広げる必要がなくなる。さらに、４個のパッチ電極全体を包囲する領域に給電ライン用のスペースを確保する必要もなくなる。そのため、各パッチ電極を効率よく配設したり誘電体基板をコンパクトな大きさに抑えることが可能となって、アンテナの小型化が図りやすくなる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態を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円偏波平面アンテナの平面図、図２は該アンテナの断面図であり、図３に対応する部分には同一符号を付してある。
【００１０】
図１，２に示す円偏波平面アンテナは、誘電体基板１と、この誘電体基板１の片面に設けられた同形状の４個のパッチ電極（マイクロストリップ素子）２と、各パッチ電極２を給電点Ｐと接続している給電ライン（マイクロストリップライン）４と、誘電体基板１の他面のほぼ全面に設けられた接地導体５と、誘電体基板１を貫通して給電点Ｐにはんだ付けされた給電ピン６とを備えた構成となっている。
【００１１】
４個のパッチ電極２は、矩形領域の四隅に各パッチ電極２が位置するように、給電点Ｐの周囲に略対称に配設されている。これらのパッチ電極２には縮退分離素子としての切欠き３が設けられているので、各パッチ電極２は円偏波電波を放射する放射素子として動作する。４個のパッチ電極２のうち、図１の上部左右に位置する第１のパッチ電極２ａと第２のパッチ電極２ｂは向きを揃えて並列に配置されており、これらのパッチ電極２ａ，２ｂの図示下端中央部がそれぞれ給電ライン４の短寸線路４ａ，４ｂに接続されている。ただし、第１のパッチ電極２ａから給電点Ｐに至る給電ライン４の電気長Ｌ１と、第２のパッチ電極２ｂから給電点Ｐに至る給電ライン４の電気長Ｌ２は等しい。また、図１の下部左右に位置する第３のパッチ電極２ｃと第４のパッチ電極２ｄは、第１および第２のパッチ電極２ａ，２ｂとは向きを逆にして並列に配置されており、これら第３および第４のパッチ電極２ｃ，２ｄの図示上端中央部がそれぞれ給電ライン４の迂回線路４ｃ，４ｄに接続されている。第３のパッチ電極２ｃから給電点Ｐに至る給電ライン４の電気長Ｌ３と、第４のパッチ電極２ｄから給電点Ｐに至る給電ライン４の電気長Ｌ４は等しいが、この電気長Ｌ３，Ｌ４は、第１および第２のパッチ電極２ａ，２ｂから給電点Ｐまでの電気長Ｌ１，Ｌ２よりも給電位相差１８０度分だけ長く設定されている。つまり、迂回線路４ｃ，４ｄの線路長を短寸線路４ａ，４ｂよりも所定寸法だけ長くしておくことによって、第３および第４のパッチ電極２ｃ，２ｄには第１および第２のパッチ電極２ａ，２ｂよりも１８０度位相の遅れた信号が給電されるようになっている。
【００１２】
給電点Ｐにはんだ付けされている給電ピン６は、接地導体５とは非接触で、図示せぬアンテナ回路に接続されている。そして、この給電ピン６や給電ライン４を介して、各パッチ電極２（第１〜第４のパッチ電極２ａ〜２ｄ）に所定の高周波電流が給電されるようになっている。
【００１３】
このように構成された円偏波平面アンテナでは、同形状な４個のパッチ電極２のうち、第１および第２のパッチ電極２ａ，２ｂと第３および第４のパッチ電極２ｃ，２ｄの向きが逆転しているが、前者のパッチ電極２ａ，２ｂと後者のパッチ電極２ｃ，２ｄは給電ライン４の電気長が位相差１８０度分だけずらしてあるので、結局、４個のパッチ電極２から放射される円偏波電波はすべて同じになって、利得を大幅に高めることができる。
【００１４】
また、この円偏波平面アンテナにおいては、図１に示すように給電ライン４が比較的狭い領域に集中して形成されている。つまり、第１および第３のパッチ電極２ａ，２ｃが相対向する側を給電ライン４（短寸線路４ａや迂回線路４ｃ）に接続しており、かつ第２および第４のパッチ電極２ｂ，２ｄが相対向する側を給電ライン４（短寸線路４ｂや迂回線路４ｄ）に接続しているので、結局、給電ライン４は、第１および第３のパッチ電極２ａ，２ｃ間の領域と、第２および第４のパッチ電極２ｂ，２ｄ間の領域と、これら両領域に挟まれて給電点Ｐを含む中央領域とに集約して設けることができる。それゆえ、第１および第２のパッチ電極２ａ，２ｂどうしの間隔や、第３および第４のパッチ電極２ｃ，２ｄどうしの間隔を不所望に広げる必要はなく、各パッチ電極２を効率よく配設することができる。また、４個のパッチ電極２全体を包囲する領域に給電ライン４用のスペースを確保する必要もないので、誘電体基板１をコンパクトな大きさに抑えることができる。したがって、高利得でありながら小型化に好適な円偏波平面アンテナとなっている。
【００１５】
なお、縮退分離素子を含めた各パッチ電極２の形状は上記実施形態例に限定されるものではなく、給電ライン４のパターン形状も適宜選択可能である。
【００１６】
【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。
【００１７】
給電点の周囲に略対称に配設した４個のパッチ電極から放射される円偏波電波がすべて同じになるため、高利得なアンテナが得られる。また、給電ラインを、第１および第３のパッチ電極間の領域と、第２および第４のパッチ電極間の領域と、これら両領域に挟まれて給電点を含む中央領域とに集約して設けることができるので、給電ライン用に広いスペースを確保する必要がなくなり、アンテナの小型化が図りやすくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態例に係る円偏波平面アンテナの平面図である。
【図２】該アンテナの断面図である。
【図３】従来例に係る円偏波平面アンテナの平面図である。
【符号の説明】
１  誘電体基板
２  パッチ電極
２ａ  第１のパッチ電極
２ｂ  第２のパッチ電極
２ｃ  第３のパッチ電極
２ｄ  第４のパッチ電極
３  切欠き（縮退分離素子）
４  給電ライン
４ａ，４ｂ  短寸線路
４ｃ，４ｄ  迂回線路
５  接地導体
６  給電ピン
Ｐ  給電点
【図１】
2004200774.tif 000003
【図２】
2004200774.tif 000004
【図３】
2004200774.tif 000005