(57)【要約】【課題】単一給電で且つ単層構造の２周波共用アンテナを実現する。【解決手段】誘電体基板１０と、誘電体基板１０の裏面のグランドパターン２０と、誘電体基板１０の表面の円形パターン３０および円環パターン４０を備え、円形パターン３０に給電点３１とスタブ３２を設け、円形パターン３０と円環パターン４０を給電線路４１で接続し、円環パターン４０に摂動素子４２を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体基板と、該誘電体基板の裏面に配置されたグランドパターンと、前記誘電体基板の表面に配置され且つ給電点が設けられた第１のアンテナパターンと、前記誘電体基板の前記表面において前記第１のアンテナパターンの外側に前記第１のアンテナパターンを囲むようにギャップを介して配置された第２のアンテナパターンとを備え、
前記第１のアンテナパターンと前記第２のアンテナパターンとの間を給電線路により接続したことを特徴とする多周波共用アンテナ。
【請求項２】
請求項１に記載の多周波共用アンテナにおいて、
前記表面において前記第２のアンテナパターンの外側に前記第２のアンテナパターンを囲むようにギャップを介して配置された第３のアンテナパターンとを備え、
前記第２のアンテナパターンと前記第３のアンテナパターンとの間を給電線路により接続したことを特徴とする多周波共用アンテナ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の多周波共用アンテナにおいて、
前記給電線路が、その位置と線路長の調整によりインピーダンス整合用素子として機能することを特徴とする多周波共用アンテナ。
【請求項４】
請求項１、２又は３に記載の多周波共用アンテナにおいて、
少なくとも前記いずれか１つのアンテナパターンに円偏波発生用の摂動素子を設けたことを特徴とする多周波共用アンテナ。
【請求項５】
請求項１、２、３又は４に記載の多周波共用アンテナにおいて、
前記アンテナパターンの内の内側のアンテナパターンの外側に共振周波数調整用のスタブを設けたことを特徴とする多周波共用アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の異なった周波数の電波を同時に送受信できる多周波共用アンテナに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、移動通信は飛躍的な普及を遂げ、そのサービスは多種多様化している。特に自動車における無線通信においてはその種類が急増しており、例えばＧＰＳ、ＶＩＣＳ等は既に広く普及され多くの車に搭載されている。一般にこれらの用途のアンテナは、ダッシュボード付近に設置されることが望まれるが、そこはスペースが限られており、１つのアンテナで２つのシステムに対応可能な２周波共用アンテナの開発が期待されている。
【０００３】
そこで、この２周波共用アンテナとして、非特許文献１に示されるように、正方形のパッチアンテナの内側にギャップを介して小さな正方形パッチアンテナパターンを配置したものが提案されている。また、さらに展開した３周波共用アンテナとして、非特許文献２に示されるように、平面アンテナを多層状に形成し、共通の給電点で給電したものが提案されている。
【非特許文献１】彦久保  他２名  著、「マルチモード端末用２共振型アンテナの一検討」、２００１年電子情報通信学会総合大会、Ｂ−１−１７４、第１９２頁、（２００１年）。
【非特許文献２】弓長  他１名  著、「多層板構成の３周波共振アンテナの設計と実測結果」、電子情報通信学会、信学技報、４１−４６頁、ＡＰ２００２−１４１、（２００３年１月）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上記の非特許文献１の技術は各アンテナに個々に給電を独立して行う複数給電方式であり、給電構造が複雑になるという問題がある。一方、非特許文献２の技術は共通給電ではあるが、多層基板を使用するので構造が複雑になり製造し難くなるという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、単一給電で且つ単層構造で異なる複数の周波数に共振するアンテナを独立して設計できるようにした多周波共用アンテナを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１にかかる多周波共用アンテナは、誘電体基板と、該誘電体基板の裏面に配置されたグランドパターンと、前記誘電体基板の表面に配置され且つ給電点が設けられた第１のアンテナパターンと、前記誘電体基板の前記表面において前記第１のアンテナパターンの外側に前記第１のアンテナパターンを囲むようにギャップを介して配置された第２のアンテナパターンとを備え、前記第１のアンテナパターンと前記第２のアンテナパターンとの間を給電線路により接続したことを特徴とする。
請求項２にかかる発明は、請求項１に記載の多周波共用アンテナにおいて、前記表面において前記第２のアンテナパターンの外側に前記第２のアンテナパターンを囲むようにギャップを介して配置された第３のアンテナパターンとを備え、前記第２のアンテナパターンと前記第３のアンテナパターンとの間を給電線路により接続したことを特徴とする。
請求項３にかかる発明は、請求項１又は２に記載の多周波共用アンテナにおいて、前記給電線路が、その位置と線路長の調整によりインピーダンス整合用素子として機能することを特徴とする。
請求項４にかかる発明は、請求項１、２又は３に記載の多周波共用アンテナにおいて、少なくとも前記いずれか１つのアンテナパターンに円偏波発生用の摂動素子を設けたことを特徴とする。
請求項５にかかる発明は、請求項１、２、３又は４に記載の多周波共用アンテナにおいて、前記アンテナパターンの内の内側のアンテナパターンの外側に共振周波数調整用のスタブを設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、給電を共通とし且つ単層構造としたアンテナであるので、その製作が容易となり、また別パターンへの給電線路の線路長の調整によりインピーダンスの整合調整も可能であり、また特定のパターンにはスタブを追加することにより共振周波数の調整も可能であり、また特定のパターンに摂動素子を追加することにより円偏波発生用とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の多周波共用アンテナの実施例について説明する。図１(a)は２周波共用アンテナに適用した実施例の平面図、図１(b)は断面図である。本実施例では、所定の比誘電率の矩形の誘電体基板１０の裏面の全面にグランドパターン２０を形成し、表面においては、その中央に円形パターン３０（第１のアンテナパターン）を形成し、その円形パターン３０の外側に若干のギャップを介して円形パターン３０と同心の円環パターン４０（第２のアンテナパターン）を形成している。５０は同軸の給電端子である。
【０００９】
中央の円形パターン３０は、例えば２．５ＧＨｚ帯の周波数に共振するアンテナを構成し、その中心からオフセットした位置に、同軸の給電端子５０に接続される給電点３１が形成されている。この円形パターン３０の共振周波数はパターン半径によって制御されるが、この半径が制約をうける場合には、円形パターン３０の外側にスタブ３２を延伸して装荷することにより、見かけ上、円形パターン３０の形状を大きくすることができ、その円弧長や装荷位置を調整することにより、共振周波数の調整が可能となる。例えば、円弧長を大きくすれば共振周波数が低下する。なお、スタブ３２の装荷位置や形状を変化させることにより、そのスタブを摂動素子として働かせることも可能であり、円形パターン３０のアンテナの共振周波数において円偏波を得ることもできる。
【００１０】
外側の円環パターン４０は、例えば１．５ＧＨｚ帯の周波数に共振するアンテナを構成し、円形パターン３０の給電点３１から給電線路４１を介して給電されている。この給電線路４１の線路長と給電点３１からの離間距離と角度等を調整することにより、円環パターン４０のアンテナと円形パターン３０のアンテナとのインピーダンス整合がとられている。４２は円環パターン４０のアンテナをその共振周波数で円偏波発生用アンテナとして機能させるための摂動素子であり、円環パターン４０の内側に延伸されている。通常、摂動素子は給電点から４５度傾けた箇所に配置されるが、本実施例では円弧状のマイクロストリップ線路を用いているため、その摂動素子は４５度ではなく、円偏波が得られる適当な位置となっている。なお、直線偏波が得られる摂動素子の装荷位置も同じ円周上に存在する。
【００１１】
円形パターン３０と円環パターン４０とは同一平面上に配置されるためにその結合が強くなり、一方が他方の影響を強く受けて所定の共振周波数の実現やインピーダンス整合が困難な場合があるが、スタブ３２、給電線路４１、摂動素子４２の前記した円弧長の調整の他に、給電点３１を固定として、それらスタブ３２、給電線路４１、摂動素子４２の周方向の位置（回転角度位置）を調整すれば、その問題を解決できる。
【００１２】
図１に示した構造の２周波共用アンテナを図１のスケールで示すサイズで形成したときのリターンロス特性（共振周波数特性）を図２に示した。円形パターン３０のアンテナが１．５７５ＧＨｚで共振し、円環パターン４０のアンテナが２．５ＧＨｚで共振していることが確認できる。なお、誘電体基板１０としては、比誘電率εｒ＝１０、誘電体損失係数tanδ＝０．０００１、厚さ４ｍｍのアルミナを使用した。
【００１３】
図３は円形パターン３０の中央部分にくり抜き部３３を形成した変形例を示す図である。くり抜き部３３の形状を大きくするほど給電点３１が中心方向に寄るので、(b)、(c)に示すように給電線路３４を設ける必要がある。
【００１４】
図４は３周波共用アンテナに適用した場合の平面パターンを示す平面図である。ここでは、中央に円形パターン３０（第１のアンテナパターン）を、その外側にギャップを介して円環パターン４０（第２のアンテナパターン）を、その外側にギャップを介して円環パターン６０（第３のアンテナパターン）を、それぞれ配置している。給電点３１は中央の円形パターン３０に形成し、円形パターン３０から円環パターン４０には給電線路４１で、円環パターン４０から円環パターン６０には給電線路６１で、それぞれ給電を行っている。この例では、中央の円形パターン３０と外側の円環パターン６０にそれぞれ摂動素子３５，６２を設けて円偏波発生用としている。よって、円形パターン３０は円偏波発生用、円環パターン４０は直線偏波発生用、円環パターン６０は円偏波発生用となる。
【００１５】
図５は３周波共用アンテナの別の実施例の平面パターンを示す平面図である。ここでは、円環パターン４０，６０に摂動素子４２，６２を形成して、円偏波発生用としている。よって、円形パターン３０は直線偏波発生用、円環パターン４０は円偏波発生用、円環パターン６０は円偏波発生用となる。
【００１６】
なお、以上の実施例では、表面のアンテナパターンはすべて円形あるいは円環の形状のパターンとした例について説明したが、パターン形状は任意であり、楕円、矩形あるいは多角形でも可能である。また、４周波以上の共用アンテナを作成するには、順次外側に内側のアンテナパターンを囲むようにアンテナパターンを形成すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】(a)は本発明の２周波共用アンテナの実施例の平面図、(b)は(a)のＡ−Ａ線断面図である。
【図２】図１の２周波共用アンテナのリターンロス特性図である。図である。
【図３】(a)〜(c)は図１の２周波共用アンテナの中央の円形パターンにくり抜き部を形成した変形例を示す表面パターン図である。
【図４】本発明の３周波共用アンテナの実施例の表面パターン図である。
【図５】図４の３周波共用アンテナの変形例の表面パターン図である。
【符号の説明】
【００１８】
１０：誘電体基板
２０：グランドパターン
３０：円形パターン、３１：給電点、３２：スタブ、３３：くり抜き部、３４：給電線路、３５：摂動素子
４０：円環パターン、４１：給電線路、４２：摂動素子
５０：給電端子
６０：円環パターン、６１：給電線路、６２：摂動素子
【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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