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公開番号2025027516
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-28
出願番号2023132299
出願日2023-08-15
発明の名称アンテナ
出願人日本電信電話株式会社,国立大学法人北海道大学
代理人弁理士法人志賀国際特許事務所
主分類H01Q 21/26 20060101AFI20250220BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】方形パッチ素子を有するアンテナにおいて、小型化を可能とする。
【解決手段】アンテナは、パッチ素子と、前記パッチ素子が形成された第1の誘電体基板と、90度ハイブリッド回路を含み、前記パッチ素子に給電する給電回路と、前記90度ハイブリッドが形成された第2の誘電体基板と、前記90度ハイブリッドから前記パッチ素子に給電信号を送る一対の給電プローブと、を備える。前記第1の誘電体基板と前記第2の誘電体基板とは、厚さ方向に間隔をおいて配置されている。前記パッチ素子に直交する方向から見て、前記90度ハイブリッド回路の少なくとも一部は、前記パッチ素子と重なる位置に形成されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
パッチ素子と、
前記パッチ素子が形成された第１の誘電体基板と、
９０度ハイブリッド回路を含み、前記パッチ素子に給電する給電回路と、
前記９０度ハイブリッド回路が形成された第２の誘電体基板と、
前記９０度ハイブリッド回路から前記パッチ素子に給電信号を送る一対の給電プローブと、
を備え、
前記第１の誘電体基板と前記第２の誘電体基板とは、厚さ方向に間隔をおいて配置され、
前記パッチ素子に直交する方向から見て、前記９０度ハイブリッド回路の少なくとも一部は、前記パッチ素子と重なる位置に形成されている、
アンテナ。
続きを表示（約 180 文字）【請求項２】
前記９０度ハイブリッド回路は、全体が前記パッチ素子と重なる位置に形成されている、
請求項１に記載のアンテナ。
【請求項３】
平面視において、前記パッチ素子の中心から前記給電プローブまでの距離は、設計周波数帯域の中心周波数における波長の０．０８３倍～０．１０７倍となる、
請求項１または２に記載のアンテナ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナに関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、衛星ＩｏＴプラットフォーム（衛星ＩｏＴ－ＰＦ）の検討が行われている。衛星ＩｏＴ－ＰＦは、低軌道周回衛星により、地上通信網ではカバーが困難なエリア（海上、山間部等）を含む地球上のあらゆる場所のＩｏＴ端末からのセンサデータ収集を実現する。衛星ＩｏＴ－ＰＦでは、衛星ＩｏＴ端末同士の干渉、地上ＩｏＴ端末からの干渉信号などが受信に影響を与えることがある。衛星ＩｏＴ端末が送信する微弱な電波を低軌道衛星で受信するためには、低軌道衛星に複数の受信アンテナを搭載し、受信ビーム制御を行うことが有効である（例えば、非特許文献１を参照）。
【０００３】
低軌道衛星は、一般に小型・軽量が求められるため、小型の低軌道衛星に複素の受信アンテナを搭載するためには、アンテナの小型化が求められる。衛星ＩｏＴ－ＰＦでは、各国の衛星ＩｏＴ端末を使用できるようにするために、各国で用いられる周波数帯に対応可能、かつ、衛星通信で必要となる円偏波動作が可能なアンテナ（多周波共用円偏波アンテナ）が用いられることがある。
【０００４】
多周波共用円偏波アンテナの代表的な構成要素として、方形パッチアンテナおよび円形パッチアンテナがある。方形パッチアンテナでは、放射素子として、正方形の導体板からなるパッチ素子が用いられる。円形パッチアンテナでは、放射素子として、円形の導体板からなるパッチ素子が用いられる。方形あるいは円形パッチアンテナを用いて多周波共用円偏波アンテナを構成する場合、アンテナの小型化を実現するためには、パッチ素子（放射素子）の小型化が求められる。
【０００５】
動作周波数が同一となる方形パッチアンテナと円形パッチアンテナとを比較した場合、方形パッチ素子の方が円形パッチ素子よりも小さな寸法となる。したがって、アンテナ小型化の観点から、方形パッチアンテナを用いることが望ましい。方形パッチアンテナにおいては、方形パッチ素子を小型化することで、さらなる多周波共用円偏波アンテナの小型化が可能となる。方形パッチ素子を小型化できる構造として、方形パッチ素子にＬ字スロットを形成した構造がある（例えば、非特許文献２を参照）。
【０００６】
方形パッチアンテナを多周波共用円偏波アンテナに用いる場合、方形パッチ素子の円偏波化が必要となる。方形パッチ素子で円偏波放射を実現するための方式としては、方形パッチ素子の角を適切な面積で切り落とし、１箇所の給電点において給電する方式がある（１点給電方式）。この方式では、方形パッチ素子に、等振幅であって位相差９０度となる、互いに直交する電流（モード）を発生させることによって、円偏波放射を実現する。
【０００７】
方形パッチ素子で円偏波放射を実現するための方式としては、９０度ハイブリッド回路を用いることで、等振幅で位相差９０度の２つの信号を生成し、それらによって、方形パッチ素子上の２箇所の給電点においてパッチ素子を励振する方式がある（２点給電方式）。この方式では、方形パッチ素子上に、等振幅であって位相差９０度となる電流（モード）を発生させることによって、円偏波放射を実現する（例えば、非特許文献３を参照）。
【０００８】
上述のように、方形パッチアンテナの円偏波化を実現するための方式として、１点給電方式と２点給電方式があるが、２点給電方式を用いることが望ましい。２点給電方式で円偏波化された方形パッチアンテナは、一般に、広帯域にわたる円偏波動作が可能である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
J. Chu, X. Chen, C. Zhong and Z. Zhang, "Robust Design for NOMA-Based Multibeam LEO Satellite Internet of Things", IEEE Internet of Things Journal, vol. 8, no. 3, pp. 1959-1970, 2021.
G. Kumar and K. P. Ray, “Broadband Microstrip Antennas”, Artech House, pp.336-337, 2003.
R. A. Sainati, “CAD of Microstrip Antennas for Wireless Applications”, Artech House, pp.127-129, 1996.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、前述の円偏波パッチアンテナは、給電回路（９０度ハイブリッド回路）、パッチ素子などを有するため、サイズが大きくなりやすいという問題があった。
（【００１１】以降は省略されています）

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