JPH0629725A - Plane antenna - Google Patents

Plane antenna

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JPH0629725A
JPH0629725A JP3451791A JP3451791A JPH0629725A JP H0629725 A JPH0629725 A JP H0629725A JP 3451791 A JP3451791 A JP 3451791A JP 3451791 A JP3451791 A JP 3451791A JP H0629725 A JPH0629725 A JP H0629725A
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radiating element
line
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feeder
antenna
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謙治 王丸
Takao Murata
孝雄 村田
Masa Fujita
雅 藤田
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Nippon Hoso Kyokai NHK
Japan Broadcasting Corp
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Abstract

PURPOSE:To easily make an active antenna by preventing unnecessary radiation from a feeder by separation between the surface of the feeder and that of a radiating element to prevent the radiation directivity from being disturbed and facilitating the circuit design at the time of incorporating devices such as an amplifier and a phase device. CONSTITUTION:This plane antenna where a radiating element 9 and a feeder 6 are separated from each other is characterized by exciting a coplanar patch (radiating element) or a slot formed on one face of the substrate by a coplanar line (feeder 6) formed on the other face.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はマイクロ波帯用送受信ア
ンテナ等として使用される平面アンテナに係わり、特に
放射素子面と給電線路面とが分離された多層構造を持つ
平面アンテナに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a planar antenna used as a transmitting / receiving antenna for microwave band, and more particularly to a planar antenna having a multi-layer structure in which a radiation element surface and a feed line surface are separated.

【0002】本発明は基板の一方の面に形成したコプレ
ーナ線路により、残りの一方の面に形成したコプレーナ
パッチあるいはスロットを励振することにより、給電線
路面と放射素子面とを分離させるとともに、給電線から
の不要放射を防止して放射指向性を乱さないようにし、
さらにアンプや位相器などのデバイスを組み込むときの
回路設計を容易にしてアクティブアンテナ化を容易にす
る。
According to the present invention, a coplanar line formed on one surface of a substrate excites a coplanar patch or slot formed on the other surface of the substrate to separate the feed line surface from the radiating element surface and at the same time to supply the power. Prevent unnecessary radiation from electric wires to avoid disturbing radiation directivity,
Furthermore, it facilitates circuit design when incorporating devices such as amplifiers and phase shifters, and facilitates conversion to an active antenna.

【0003】[0003]

【従来の技術】マイクロ波帯用送受信アンテナ等として
使用される平面アンテナとして、従来、コプレーナ線路
による平面アンテナが知られている。
2. Description of the Related Art As a planar antenna used as a microwave transmitting / receiving antenna or the like, a planar antenna using a coplanar line is conventionally known.

【0004】この平面アンテナは、一枚の基板の同一平
面上に給電線と放射素子(パッチ)とを配置し、送受信
機から出力される送信信号を給電線を介して放射素子に
導いて電波を放射させたり、パッチによって電波を受信
して受信信号を発生させこれを給電線を介して送受信機
に導いたりしている(JOHN W.GREISER“Coplanar Strip
line Antenna"MICROWAVE JOURNAL Oct. 1976 参照)。
In this planar antenna, a feed line and a radiating element (patch) are arranged on the same plane of a single substrate, and a transmission signal output from a transceiver is guided to the radiating element via the feed line to cause radio waves. , Or receive a radio wave by a patch to generate a reception signal and guide it to a transceiver via a power supply line (JOHN W.GREISER “Coplanar Strip
line Antenna "MICROWAVE JOURNAL Oct. 1976).

【0005】また、他の平面アンテナとして、例えば、
電磁結合などを用いて放射素子面と給電線路面とを分離
した構造のアンテナも各種、提案されているが、給電線
にトリプレート線路、マイクロストリップ線路等を使用
することが多い。
As another planar antenna, for example,
Various antennas having a structure in which the radiating element surface and the feed line surface are separated by using electromagnetic coupling have been proposed, but a triplate line, a microstrip line, or the like is often used as a feed line.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の平面アンテナにおいては、次に述べるような問
題があった。
However, the above-mentioned conventional planar antenna has the following problems.

【0007】まず、コプレーナ線路を使用した平面アン
テナにおいては、デバイス回路の構成が容易であるた
め、マイクロ波回路などで広く使用されているものの、
一枚の基板上にコプレーナ線路の延長という形で放射素
子を設けて給電線路上にアクティブデバイス等を組み込
むことが難しく、このためアクティブアンテナを作り難
いという問題があった。また、給電線からの不要放射に
より、放射指向性が乱されることが多かった。
First, although a planar antenna using a coplanar line is widely used in a microwave circuit or the like because the device circuit is easily configured,
There is a problem that it is difficult to provide an radiating element in the form of an extension of a coplanar line on a single substrate and to incorporate an active device or the like on the feed line, and thus it is difficult to form an active antenna. Moreover, the radiation directivity is often disturbed by unnecessary radiation from the power supply line.

【0008】このような平面アンテナでは放射素子と給
電線のアースとを共通にするために、給電線にトリプレ
ート線路やマイクロストリップ線路等を使用していて、
給電線にアクティブデバイス回路を直接組み込むことが
難しいという問題があった。そこで、このような問題を
解決する方法として、放射素子と給電線とを分離してア
ンテナを多層構造化することも提案されている。
In such a plane antenna, a triplate line, a microstrip line, or the like is used for the feed line in order to make the radiation element and the ground of the feed line common.
There is a problem that it is difficult to directly incorporate the active device circuit into the power supply line. Therefore, as a method for solving such a problem, it has been proposed to separate the radiating element and the feeder from each other to form the antenna into a multilayer structure.

【0009】本発明は上記の事情に鑑み、給電線路面と
放射素子面とを分離することができるとともに、給電線
からの不要放射を防止して放射指向性を乱さないように
することができ、さらにアンプや位相器などのデバイス
を組み込むときの回路設計を容易にしてアクティブアン
テナ化を容易にすることができる平面アンテナを提供す
ることを目的としている。
In view of the above circumstances, the present invention can separate the feeding line surface and the radiating element surface, and can prevent unnecessary radiation from the feeding line so as not to disturb the radiation directivity. It is another object of the present invention to provide a planar antenna that facilitates circuit design when incorporating devices such as amplifiers and phase shifters, and facilitates formation of an active antenna.

【0010】[発明の構成][Constitution of Invention]

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明による平面アンテナは、放射素子と給電線と
を分離した平面アンテナにおいて、基板の一方の面に形
成したコプレーナ線路により、残りの一方の面に形成し
たコプレーナパッチあるいはスロットを励振することを
特徴としている。
In order to achieve the above object, a planar antenna according to the present invention is a planar antenna in which a radiating element and a feed line are separated from each other by a coplanar line formed on one surface of a substrate. It is characterized in that a coplanar patch or slot formed on one surface of the one is excited.

【0012】[0012]

【作用】上記の構成において、基板の一方の面に形成し
たコプレーナ線路により、残りの一方の面に形成したコ
プレーナパッチあるいはスロットを励振することによ
り、給電線路面と放射素子面とを分離させて電線からの
不要放射を防止して放射指向性を乱さないようにし、さ
らにアンプや位相器などのデバイスを組み込むときの回
路設計を容易にしてアクティブアンテナ化を容易にす
る。
In the above structure, the coplanar line formed on one surface of the substrate excites the coplanar patch or slot formed on the other surface to separate the feed line surface from the radiating element surface. To prevent unnecessary radiation from electric wires so as not to disturb the radiation directivity, and also to facilitate circuit design when incorporating devices such as amplifiers and phase shifters, and facilitate active antennas.

【0013】[0013]

【実施例】図1は本発明による平面アンテナの第1実施
例を示す分解斜視図である。
1 is an exploded perspective view showing a first embodiment of a planar antenna according to the present invention.

【0014】この図に示す平面アンテナは給電線基板1
と、放射素子基板2と、接続基板3とを備えており、送
受信機(図示は省略する)から送信信号が供給されたと
き、給電線基板1と接続基板3とを介して前記送信信号
を放射素子基板2に供給してこの放射素子基板2から直
線偏波を放射させ、また直線偏波が到来してとき、放射
素子基板2によって直線偏波を受信させてこの受信動作
によって得られた受信信号を接続基板3と給電線基板1
とを介して前記送受信機に供給する。
The plane antenna shown in this figure is a feed line substrate 1.
And a radiating element substrate 2 and a connection substrate 3, and when a transmission signal is supplied from a transceiver (not shown), the transmission signal is transmitted via the feeder line substrate 1 and the connection substrate 3. The linearly polarized wave is radiated from the radiating element substrate 2 by radiating it, and when the linearly polarized wave arrives, the linearly polarized wave is received by the radiating element substrate 2 and is obtained by this receiving operation. Received signals are sent to the connection board 3 and the feeder board 1
And to the transceiver via.

【0015】給電線基板1は良導体によって構成された
接地板4と、長板状に形成された良導体板によって構成
され前記接地板に形成された切欠き5内に配置される給
電線6とを備えており、図2に示す如く前記切欠き5の
幅“Wd”より前記給電線6の幅“Wa”が狭くされて
これらが接触しないようにされるとともに、給電線6の
インピーダンスが希望する値となるように前記各幅“W
d”、“Wa”の値が決められ、さらに必要に応じて給
電線6にインピーダンス整合等のためのスタブやトラン
ス等の回路が接続されている。
The feed line board 1 includes a ground plate 4 made of a good conductor, and a feed line 6 made of a good conductor plate formed in a long plate shape and arranged in a notch 5 formed in the ground plate. As shown in FIG. 2, the width "Wa" of the power supply line 6 is made narrower than the width "Wd" of the notch 5 so that they are not in contact with each other, and the impedance of the power supply line 6 is desired. Each width "W so that it becomes a value
The values of d "and" Wa "are determined, and if necessary, circuits such as stubs and transformers for impedance matching are connected to the power supply line 6.

【0016】また、放射素子基板2は良導体によって構
成された接地板7と、矩形状に形成された良導体板によ
って構成され前記接地板7に形成された切り抜き穴8部
分に配置される放射素子9とを備えており、図2に示す
如く前記切り抜き穴8の寸法“Lg”、“Wg”より前
記放射素子9の寸法“Lp”、“Wp”が小さくされて
これらが接触しないようにされるとともに、放射素子9
の共振周波数が希望する値となるように前記各寸法“L
g”、“Wg”、“Lp”、“Wp”の値が決られてい
る。
The radiating element substrate 2 is composed of a ground plate 7 made of a good conductor, and a good conductor plate having a rectangular shape, and the radiating element 9 is arranged in a cutout hole 8 formed in the ground plate 7. 2, the dimensions "Lp" and "Wp" of the radiating element 9 are made smaller than the dimensions "Lg" and "Wg" of the cutout hole 8 to prevent them from coming into contact with each other. Together with the radiating element 9
Each dimension "L" so that the resonance frequency of
The values of g ”,“ Wg ”,“ Lp ”, and“ Wp ”are determined.

【0017】また、接続基板3は誘電率“εr1”の誘電
体によって構成される厚さ“h1 ”の誘電体板10と、
この誘電体板10を貫通するように設けられる1つの接
続ピン11と複数の短絡ピン12とを備えており、図2
に示す如く前記給電線6の先端と前記放射素子9の一端
とが重なる部分に接続ピン11が配置されるとともに、
前記接地板7の切り抜き穴8の周囲に所定の間隔で各短
絡ピン12が配置されている。これによって、図3に示
す如く前記接続ピン11によって前記給電線6と前記放
射素子9とが接続され、前記各短絡ピン12によって前
記各接地板4、7が短絡されている。
The connecting substrate 3 is a dielectric plate 10 having a thickness "h 1 ", which is made of a dielectric material having a dielectric constant "ε r1 ".
It is provided with one connection pin 11 and a plurality of short-circuit pins 12 provided so as to penetrate the dielectric plate 10.
As shown in, the connection pin 11 is arranged at the portion where the tip of the power supply line 6 and one end of the radiating element 9 overlap,
The short-circuit pins 12 are arranged around the cutout hole 8 of the ground plate 7 at a predetermined interval. As a result, as shown in FIG. 3, the power supply line 6 and the radiating element 9 are connected by the connection pin 11, and the ground plates 4, 7 are short-circuited by the short-circuit pins 12.

【0018】そして、前記送受信機から送信信号が供給
されたとき、給電線基板1と接続基板3とを介して前記
送信信号を放射素子基板2に供給して前記放射素子9を
Y軸方向に励振してY軸方向に電界成分を持つ直線偏波
を発生させこれを放射させ、また直線偏波が到来してと
き、放射素子基板9によって前記直線偏波を受信させて
この受信動作によって得られた受信信号を接続基板3と
給電線基板1とを介して前記送受信機に供給する。
When a transmission signal is supplied from the transmitter / receiver, the transmission signal is supplied to the radiating element substrate 2 via the feeder line substrate 1 and the connection substrate 3 to move the radiating element 9 in the Y-axis direction. It is excited to generate a linearly polarized wave having an electric field component in the Y-axis direction to radiate it, and when the linearly polarized wave arrives, the radiating element substrate 9 receives the linearly polarized wave to obtain it by this receiving operation. The received signal thus obtained is supplied to the transceiver via the connection board 3 and the power supply line board 1.

【0019】またこのとき、放射素子9を囲むように各
接地板4、7と各短絡ピン12とが配置され、これによ
って接続点での不要な放射モードの発生が抑制され放射
素子9が効率良く励振される。
Further, at this time, the ground plates 4, 7 and the short-circuit pins 12 are arranged so as to surround the radiating element 9, so that generation of an unnecessary radiating mode at the connection point is suppressed, and the radiating element 9 is made efficient. Well excited

【0020】このように、この実施例においては、基板
をコプレーナ線路構造にして放射素子9を励振するよう
にしたので、給電線路面と放射素子面とを分離すること
ができるとともに、給電線6からの不要放射を防止して
放射指向性を乱さないようにすることができ、さらにア
ンプや位相器などのデバイスを組み込むときの回路設計
を容易にしてアクティブアンテナ化を容易にすることが
できる。
As described above, in this embodiment, since the substrate has the coplanar line structure to excite the radiating element 9, it is possible to separate the feeding line surface and the radiating element surface, and at the same time, to feed the wire 6 It is possible to prevent unnecessary radiation from the antenna and prevent the radiation directivity from being disturbed. Furthermore, it is possible to facilitate the circuit design when incorporating devices such as an amplifier and a phase shifter, and facilitate the formation of an active antenna.

【0021】図4は本発明による平面アンテナの第2実
施例を示す平面図である。なお、この図においては、図
1の各部と同じ部分には同じ符号が付してある。
FIG. 4 is a plan view showing a second embodiment of the planar antenna according to the present invention. In this figure, the same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals.

【0022】この図に示す平面アンテナが図1に示す平
面アンテナと異なる点は、給電線基板1を構成する接地
板4に形成された切欠き5に対して“90度”の位相差
となる位置に切欠き15を形成するとともに、この切欠
き15内に給電線16を配置し、さらに放射素子9の形
状を希望の周波数“f”で共振するような寸法の方形状
にするとともに、前記給電線16の一端と前記放射素子
9の一端とを接続ピン17によって接続するようにした
ことである。
The plane antenna shown in this figure differs from the plane antenna shown in FIG. 1 in that there is a phase difference of "90 degrees" with respect to the notch 5 formed in the ground plate 4 constituting the feeder line board 1. The notch 15 is formed at the position, the feed line 16 is arranged in the notch 15, and the shape of the radiating element 9 is made rectangular so as to resonate at a desired frequency "f". That is, one end of the power supply line 16 and one end of the radiating element 9 are connected by the connection pin 17.

【0023】そして、各給電線6、16を介して90度
の位相差を持つ2つの送信信号が供給されたとき、これ
を放射素子9に給電してこの放射素子9からから円偏波
を放射させ、また円偏波が到来したとき、放射素子9に
よってこれを受信させてこの受信動作によって得られた
“90度”の位相差を持つ2つの受信信号を各給電線
6、16を介して送受信機に供給する。
Then, when two transmission signals having a phase difference of 90 degrees are supplied through the respective feeders 6 and 16, they are fed to the radiating element 9 to generate circularly polarized waves from the radiating element 9. When the circularly polarized wave arrives and is radiated, the radiating element 9 receives the circular polarized wave, and two received signals having a phase difference of "90 degrees" obtained by this receiving operation are passed through the feeder lines 6 and 16 respectively. Supply to the transceiver.

【0024】このようにこの実施例においては、上述し
た第1実施例と同様に基板をコプレーナ線路構造にして
放射素子9を励振するようにしたので、給電線路面と放
射素子面とを分離することができるとともに、各給電線
6、16からの不要放射を防止して放射指向性を乱さな
いようにすることができ、さらにアンプや位相器などの
デバイスを組み込むときの回路設計を容易にしてアクテ
ィブアンテナ化を容易にすることができる。
As described above, in this embodiment, as in the first embodiment described above, the substrate has the coplanar line structure to excite the radiating element 9. Therefore, the feeding line surface and the radiating element surface are separated. In addition, it is possible to prevent unnecessary radiation from the power supply lines 6 and 16 and prevent the radiation directivity from being disturbed, and also to facilitate circuit design when incorporating devices such as amplifiers and phase shifters. It is possible to easily make an active antenna.

【0025】図5は本発明による平面アンテナの第3実
施例を示す分解斜視図である。なお、この図において
は、図1の各部と同じ部分には同じ符号が付してある。
FIG. 5 is an exploded perspective view showing a third embodiment of the planar antenna according to the present invention. In this figure, the same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals.

【0026】この図に示す平面アンテナが図1に示す平
面アンテナと異なる点は、放射素子基板2の上面にパラ
サイト素子板20を設けたことである。
The plane antenna shown in this figure differs from the plane antenna shown in FIG. 1 in that a parasitic element plate 20 is provided on the upper surface of the radiating element substrate 2.

【0027】パラサイト素子板20は前記放射素子板2
の上面に配置される誘電率“εr2”、厚さ“h2 ”の誘
電体によって構成される誘電体板21と、この誘電体板
21上の前記放射素子9と対応する位置に設けられるパ
ラサイト素子22とを備えており、前記パラサイト素子
22の寸法を希望の共振周波数“f”にすることによ
り、放射素子9が励振されたとき、この放射素子9と電
磁的に結合されているパラサイト素子22が励振されて
直線偏波が放射される。
The parasitic element plate 20 is the radiating element plate 2
Is provided on the upper surface of the dielectric plate 21, which is made of a dielectric material having a dielectric constant “ε r2 ” and a thickness “h 2 ”, and provided on the dielectric plate 21 at a position corresponding to the radiating element 9. And a parasitic element 22. By setting the dimension of the parasitic element 22 to a desired resonance frequency "f", the parasitic element electromagnetically coupled to the radiating element 9 when the radiating element 9 is excited. The element 22 is excited and a linearly polarized wave is radiated.

【0028】このようにこの実施例においては、上述し
た第1、第2実施例と同様に基板をコプレーナ線路構造
にして放射素子9とパラサイト素子22とを励振するよ
うにしたので、給電線路面と放射素子面とを分離するこ
とができるとともに、給電線6からの不要放射を防止し
て放射指向性を乱さないようにすることができ、さらに
アンプや位相器などのデバイスを組み込むときの回路設
計を容易にしてアクティブアンテナ化を容易にすること
ができる。
As described above, in this embodiment, as in the first and second embodiments described above, the substrate has a coplanar line structure so that the radiating element 9 and the parasitic element 22 are excited. And the radiating element surface can be separated, and unnecessary radiation from the feed line 6 can be prevented so that the radiation directivity is not disturbed, and a circuit for incorporating a device such as an amplifier or a phase shifter. The design can be facilitated and the active antenna can be facilitated.

【0029】また、この第3実施例においては、直線偏
波を送受信させるようにしているが、上述した第2実施
例と同様な手法によって円偏波を送受信させるようにし
ても良い。
In the third embodiment, linearly polarized waves are transmitted and received, but circular polarized waves may be transmitted and received by the same method as in the second embodiment.

【0030】また、上述した各実施例においては、1層
の誘電体板10を使用するようにしているが、誘電率と
厚さによって放射素子9の共振周波数と給電線6、16
の特性インピーダンスとが影響を受けるため、それぞれ
の状況に応じて異なる誘電率の誘電体板を重ね合わせた
多層構造の誘電体板を使用するようにしても良い。
Further, in each of the above-described embodiments, the one-layer dielectric plate 10 is used. However, the resonance frequency of the radiating element 9 and the feeder lines 6 and 16 depend on the dielectric constant and the thickness.
Therefore, a dielectric plate having a multi-layer structure in which dielectric plates having different permittivities are stacked may be used depending on the respective conditions.

【0031】また、上述した実施例においては、棒状の
良導体によって接続ピン11、17や各短絡ピン12を
構成するようにしているが、誘電体板10にスルーホー
ルを形成してこれを接続ピン11、17や各短絡ピン1
2として使用するようにしても良い。
In the above-described embodiment, the connecting pins 11 and 17 and the short-circuiting pins 12 are made of rod-shaped good conductors, but through holes are formed in the dielectric plate 10 and the connecting pins are formed. 11, 17 and each short-circuit pin 1
It may be used as 2.

【0032】また、上述した各実施例においては、放射
素子9によって直線偏波や円偏波を送受信させるように
しているが、接地板7に形成された切り抜き穴8を送受
信周波数に応じた寸法にしてこれをスロットとして使用
し直線偏波や円偏波を送受信させるようにしても良い。
Further, in each of the above-mentioned embodiments, the linearly polarized wave or the circularly polarized wave is transmitted / received by the radiating element 9, but the cutout hole 8 formed in the ground plate 7 is dimensioned according to the transmitting / receiving frequency. Then, this may be used as a slot to transmit / receive linearly polarized waves or circularly polarized waves.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、給
電線路面と放射素子面とを分離することができるととも
に、給電線からの不要放射を防止して放射指向性を乱さ
ないようにすることができ、さらにアンプや位相器など
のデバイスを組み込むときの回路設計を容易にしてアク
ティブアンテナ化を容易にすることができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to separate the feeding line surface and the radiating element surface from each other, and prevent unnecessary radiation from the feeding line so as not to disturb the radiation directivity. Further, it is possible to facilitate the circuit design when incorporating devices such as an amplifier and a phase shifter, and facilitate the formation of an active antenna.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による平面アンテナの第1実施例を示す
分解斜視図である。
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a first embodiment of a planar antenna according to the present invention.

【図2】図1に示す平面アンテナの一部を拡大した平面
図である。
FIG. 2 is an enlarged plan view of a part of the planar antenna shown in FIG.

【図3】図1に示す平面アンテナの断面図である。3 is a cross-sectional view of the planar antenna shown in FIG.

【図4】本発明による平面アンテナの第2実施例を示す
一部拡大平面図である。
FIG. 4 is a partially enlarged plan view showing a second embodiment of the planar antenna according to the present invention.

【図5】本発明による平面アンテナの第3実施例を示す
分解斜視図である。
FIG. 5 is an exploded perspective view showing a third embodiment of the planar antenna according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 給電線基板 2 放射素子基板 3 接続基板 6 コプレーナ線路(給電線) 9 コプレーナパッチ(放射素子) 11 コプレーナ線路(接続ピン) 1 Feed line substrate 2 Radiating element substrate 3 Connection substrate 6 Coplanar line (feed line) 9 Coplanar patch (radiating element) 11 Coplanar line (connecting pin)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 放射素子と給電線とを分離した平面アン
テナにおいて、 基板の一方の面に形成したコプレーナ線路により、残り
の一方の面に形成したコプレーナパッチあるいはスロッ
トを励振すること、を特徴とする平面アンテナ。
1. A planar antenna having a radiating element and a feed line separated from each other, wherein a coplanar line formed on one surface of a substrate excites a coplanar patch or slot formed on the other surface. A planar antenna that does.
JP3034517A 1991-02-28 1991-02-28 Planar antenna Expired - Lifetime JP3002277B2 (en)

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