(57)【要約】【課題】  円偏波及び直線偏波の電波を受信する小型で簡単な構成のパッチアンテナを提供する。【解決手段】  誘電体板２の一方の主表面に、円偏波電波の送信または受信可能にパッチ素子４が形成されている。このパッチ素子４は、１つの給電点６によって給電されている。この給電点６は、パッチ素子４の中心８とは異なる位置であるが、誘電体板２の中心に位置している。【選択図】        図１
2005328233.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体板と、
この誘電体板の一方の主表面に、円偏波の電波の送信または受信可能に形成され、かつ、１つの給電点によって１点給電されるパッチ素子とを、
具備し、前記１つの給電点は、前記パッチ素子の中心とは異なる位置であるが、前記誘電体板の中心に位置しているパッチアンテナ。
【請求項２】
請求項１記載のパッチアンテナにおいて、前記誘電体板が扁平な直方体状に形成され、前記パッチ素子が矩形の対向する２つの角を切り欠いた形状であるパッチアンテナ。
【請求項３】
請求項１記載のパッチアンテナにおいて、前記誘電体板が円板状に形成され、前記パッチ素子が楕円状に形成されているパッチアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パッチアンテナに関し、特に、円偏波及び直線偏波の電波を送受信するパッチアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、衛星を利用したデジタルラジオシステムが北米で実用化された。我が国においてもまもなくデジタルラジオシステムが実用化される見込みである。デジタルラジオシステムでは、主に衛星から主信号が円偏波で送信されるが、都市部、地下街、トンネル等では、衛星からの電波が遮蔽され、衛星からの電波を受信することができない。これに対処するために、主信号と同じプログラムを持つ例えば垂直偏波の補完用の電波が、ビルの屋上等に設けた再送信装置から再送信されている。このような円偏波の電波も垂直偏波の電波も受信できるようにした複合アンテナが例えば特許文献１に開示されている。この特許文献１では、円偏波を受信可能なクロスダイポールアンテナを反射板のほぼ中央に設け、垂直偏波を受信可能なホイップアンテナを同じ反射板の端部に設けてある。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１００９２８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の技術では、クロスダイポールアンテナとホイップアンテナとを設けなければならず、そのため構成が複雑になる。さらに、両アンテナの干渉によって両アンテナの特性が悪化することを防止するために、両アンテナを離して配置しなければならない。そのため、複合アンテナ全体が大型になる。
【０００５】
本発明は、円偏波及び直線偏波の電波を受信することができる小型で簡単な構成であり、水平方向の指向性が無指向性であるパッチ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】
【０００６】
本発明の一態様のパッチアンテナは、誘電体板を有している。誘電体板として、例えば対向する２つの主表面を所定間隔を隔てて有し、これら主表面が矩形または円形であるものを使用することができる。この誘電体板の一方の主表面に、パッチ素子が形成されている。パッチ素子の形状は、円偏波の電波を送信または受信することが可能に形成され、かつ、１つの給電点によって１点給電されるものである。例えばパッチ素子は、矩形に形成され、その対向する角が切り落とされたものとすることもできるし、楕円状に形成することもできる。給電点は、パッチ素子の中心とは異なる位置に位置するが、誘電体板の中心に位置している。
【０００７】
上述した小型でかつ簡単な構成とする場合、誘電体板上に矩形のパッチ素子を形成し、そのパッチ素子の対向する２つの角に切欠を形成し、このパッチ素子をパッチ素子の中心からずれた位置で一点給電することが考えられる。これによって、円偏波の送受信が可能となり、また、円偏波の場合よりも若干利得が低下するが、直線偏波、例えば垂直偏波も送受信可能となり、円偏波及び直線偏波双方を１つのパッチアンテナで送受信可能となる。但し、上述したように、給電点はパッチ素子の中心からずれている。パッチ素子と誘電体とは通常相似形に形成することが多く、そのため、給電箇所は、誘電体の中心からもずれる。そのため、垂直偏波の電波を受信した場合、水平方向の指向性が無指向性にならない。そのため、例えば、このパッチアンテナを自動車等の移動体に搭載した場合、移動体の向いている方向によって感度にムラができる。
【０００８】
この点を改善するために、本発明では、給電点が、パッチ素子の中心からずれた位置であり、かつ誘電体の中心位置に設定されている。このように構成すると、垂直偏波の水平方向付近の指向性が歪むことなく、無指向性とすることができる。
【発明の効果】
【０００９】
以上のように、本発明によれば、小型で簡単な構成でありながら、水平指向性を無指向性にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の１実施形態のパッチアンテナは、衛星を利用したデジタルラジオシステムの受信用アンテナであって、１台のパッチアンテナでありながら、衛星からの円偏波の電波と、ビルの屋上等に設けられた再送信局からの直線偏波、例えば垂直偏波の電波とを、受信するためのものである。この電波の周波数は、例えば２．３ＧＨｚである。
【００１１】
このパッチアンテナは、図１（ａ）、（ｂ）に示すように誘電体板２を有している。この誘電体板２は、例えば対向する２つの主表面２ａ、２ｂを備えている。これら主表面２ａ、２ｂは、正方形状に形成され、例えばその一辺が２６．４ｍｍに形成されている。この誘電体板２の厚さは、例えば４．０ｍｍに形成されている。この誘電体の比誘電率は、例えば約１３である。
【００１２】
この誘電体板２の主表面２ａ上にパッチ素子４が形成されている。このパッチ素子４は、一辺の長さが１９．４ｍｍの正方形の対向する角を切り欠いた形状に導電性材料によって形成されたものである。一辺の長さは、使用周波数（２．３ＧＨｚ）の１／２波長（＝６５．２ｍｍ）を基にして決定されている。即ち、上記１／２波長（＝６５．２ｍｍ）に短縮率、例えば約０．３を乗算した値が一辺の長さである。誘電体板２の比誘電率、パッチアンテナ素子４の切欠寸法及びアンテナ構成によって短縮率は変化する。このパッチ素子４は、一点給電され、これによって円偏波を受信することができる。また、円偏波の場合よりも若干利得が低下する（約３ｄＢ低下する）が、直線偏波、例えば垂直偏波の電波も受信可能である。このパッチ素子４は、その両側縁が誘電体板２の両側縁に同じ距離、例えば３．５ｍｍ離れて位置し、その下端縁が誘電体板の下端縁から例えば６．２ｍｍ離れて位置し、上端縁は誘電体板２の上端縁から例えば０．８ｍｍ離れて位置している。即ち、誘電体板２の中心位置と、パッチ素子４の中心位置とは一致していない。
【００１３】
このパッチ素子４の給電点６の位置は、例えば図１（ａ）に示すように、誘電体板２の中心、即ち誘電体板２の左側縁から１３．２ｍｍで上側端から１３．２ｍｍの位置にある。この位置は、パッチ素子４の左右方向の中心にはあるが、上下方向ではパッチ素子４の下端縁から約７ｍｍの位置にあり、パッチ素子４の中心８から約２．７ｍｍずれている。このように給電点６をパッチ素子４の中心からずらせることによって、このパッチ素子４の給電点６と例えば５０オームの給電ラインとの接続におけるインピーダンスをマッチングさせることができる。
【００１４】
この給電点６には、同図（ｂ）に示すように、誘電体板２の主表面２ｂ側から給電ピン１０が挿入され、パッチ素子４に接続されている。この給電ピン１０は、例えば誘電体板２の主表面２ｂ側に設けたローノイズアンプ（図示せず）の入力側に接続されている。ローノイズアンプのインピーダンスも約５０オームである。
【００１５】
このように構成したパッチアンテナ素子では、図１（ａ）から明らかなように給電点６の位置は、パッチ素子４の中心８からずれているが、上述したように誘電体板２の中心に位置している。これによって、図２に実線で示すように垂直偏波の電波に対する水平指向性が歪むことなく無指向性とすることができる。図２に破線で示すのは、誘電体板２の中心とパッチ素子４の中心とを一致させ、パッチ素子４の中心からずらせた位置で一点給電したパッチアンテナにおける垂直偏波の電波に対する水平指向性を示したものである。この破線で示す特性から明らかなように、誘電体板２の中心とパッチ素子４の中心とを一致させた場合には、給電点６の位置が誘電体板２の中心とならないので、特定の方向に歪みが生じ、水平方向の指向性は無指向性とはなっていない。
【００１６】
上記の実施の形態では、誘電体板２を扁平な直方体状に、パッチ素子４を概略正方形上に形成したが、これに限ったものではなく、例えば図３に示すように円板状の誘電体板１２、楕円状のパッチ素子１４とすることもできる。但し、この場合でも、パッチ素子１４の給電点１６の位置は、パッチ素子１４の中心からずれた位置であるが、誘電体板１２の中心である位置とする。この他、パッチ素子１４は円形として、これに２箇所の切欠を設けたもの等のように円偏波の電波を送受信することが可能なものであれば、種々のものを使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の１実施形態のパッチアンテナの平面図及び側面図である。
【図２】図１のパッチアンテナと従来のパッチアンテナとの垂直偏波の電波に対する水平指向特性図である。
【図３】図１のパッチアンテナの変形例の平面図である。
【符号の説明】
【００１８】
２  １２  誘電体板
４  １４  パッチ素子
６  １６  給電点
【図１】
2005328233.tif 000003
【図２】
2005328233.tif 000004
【図３】
2005328233.tif 000005