JP2000077929A - マイクロストリップアンテナ - Google Patents
マイクロストリップアンテナInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】偶数次および奇数次高調波の不要放射を抑圧で
き、また放射パターンの非対称性の問題がなく、アレー
化も容易であるマイクロストリップアンテナを提供す
る。 【解決手段】誘電体基板２の第１の主面上に方形状の放
射導体１を設け、誘電体基板２の第２の主面に第１の主
面を対向させて設けられたもう一つの誘電体基板５の第
２の主面上にマイクロストリップ給電線路７を設け、両
誘電体基板２，５の間に接地導体板３を挟設し、この接
地導体板３の放射導体１の中心直下の位置に、放射導体
１と給電線路７とを結合させる結合用スロット４を形成
したスロット結合給電方式のマイクロストリップアンテ
ナにおいて、放射導体１上の所定の奇数次高調波成分の
電流値がほぼ最大となる位置に、放射導体１の二つの対
向する辺と平行に補助スロット対６−１，６−２を形成
する。
き、また放射パターンの非対称性の問題がなく、アレー
化も容易であるマイクロストリップアンテナを提供す
る。 【解決手段】誘電体基板２の第１の主面上に方形状の放
射導体１を設け、誘電体基板２の第２の主面に第１の主
面を対向させて設けられたもう一つの誘電体基板５の第
２の主面上にマイクロストリップ給電線路７を設け、両
誘電体基板２，５の間に接地導体板３を挟設し、この接
地導体板３の放射導体１の中心直下の位置に、放射導体
１と給電線路７とを結合させる結合用スロット４を形成
したスロット結合給電方式のマイクロストリップアンテ
ナにおいて、放射導体１上の所定の奇数次高調波成分の
電流値がほぼ最大となる位置に、放射導体１の二つの対
向する辺と平行に補助スロット対６−１，６−２を形成
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば移動体通信
用アンテナ、無線ＬＡＮ用アンテナなどに使用されるマ
イクロストリップアンテナに関する。
用アンテナ、無線ＬＡＮ用アンテナなどに使用されるマ
イクロストリップアンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】図１６に、従来のマイクロストリップア
ンテナの典型的な構成を示す。第１の誘電体基板１０２
の第１の主面上に方形の放射導体１０１が形成され、第
１の誘電体基板１０２の第２の主面に第１の主面を対向
させて設けられた第２の誘電体基板１０５の第２の主面
上に、放射導体１０１に電力を供給するための給電線路
１０７が形成される。第１の誘電体基板１０２と第２の
誘電体基板１０５との間には、放射導体１０１と給電線
路１０７とを結合させる結合用スロット１０４である矩
形スロットが形成された接地導体板１０３が挟設され
る。
ンテナの典型的な構成を示す。第１の誘電体基板１０２
の第１の主面上に方形の放射導体１０１が形成され、第
１の誘電体基板１０２の第２の主面に第１の主面を対向
させて設けられた第２の誘電体基板１０５の第２の主面
上に、放射導体１０１に電力を供給するための給電線路
１０７が形成される。第１の誘電体基板１０２と第２の
誘電体基板１０５との間には、放射導体１０１と給電線
路１０７とを結合させる結合用スロット１０４である矩
形スロットが形成された接地導体板１０３が挟設され
る。
【０００３】このマイクロストリップアンテナにおいて
は、給電線路１０７に外部から供給されたマイクロ波信
号は接地導体板１０３に形成された結合用スロット１０
４を介して放射導体１０１に電磁的に結合され、放射導
体１０１からマイクロ波が空間に放射される。このと
き、放射導体１０１の大きさは通常、最低次モードであ
るＴＭ100 モードで共振するように設計される。
は、給電線路１０７に外部から供給されたマイクロ波信
号は接地導体板１０３に形成された結合用スロット１０
４を介して放射導体１０１に電磁的に結合され、放射導
体１０１からマイクロ波が空間に放射される。このと
き、放射導体１０１の大きさは通常、最低次モードであ
るＴＭ100 モードで共振するように設計される。
【０００４】一般に、このような方形の放射導体１０１
を用いたマイクロストリップアンテナでは、高次モード
の共振周波数は最低次モードの整数倍となるため、高調
波成分の不要放射を考慮する必要がある。この問題を図
２により説明する。
を用いたマイクロストリップアンテナでは、高次モード
の共振周波数は最低次モードの整数倍となるため、高調
波成分の不要放射を考慮する必要がある。この問題を図
２により説明する。
【０００５】放射導体１０１と結合用スロット１０４と
の結合は、放射導体１０１上を流れる電流の大きさに依
存する。そのため、図２（ａ）に示すようにＴＭ100 モ
ードでは結合用スロット１０４を放射導体１０１の中心
直下に置くことにより、最も強い結合を得ることができ
る。
の結合は、放射導体１０１上を流れる電流の大きさに依
存する。そのため、図２（ａ）に示すようにＴＭ100 モ
ードでは結合用スロット１０４を放射導体１０１の中心
直下に置くことにより、最も強い結合を得ることができ
る。
【０００６】また、図２（ｂ）に示すようにＴＭ200 モ
ードでは放射導体１０１の中心直下で電流が０になるた
め、結合用スロット１０４を放射導体１０１の中心直下
に配置することにより、ＴＭ200 モードとは結合しない
ことになる。このことは、４次以上の偶数次の高次モー
ド全体にいえる。よって、このマイクロストリップアン
テナに例えば電力増幅器を接続した場合、その電力増幅
器の非線形性により発生する歪みのうち、偶数次の高調
波はマイクロストリップアンテナにおいて抑圧される。
ードでは放射導体１０１の中心直下で電流が０になるた
め、結合用スロット１０４を放射導体１０１の中心直下
に配置することにより、ＴＭ200 モードとは結合しない
ことになる。このことは、４次以上の偶数次の高次モー
ド全体にいえる。よって、このマイクロストリップアン
テナに例えば電力増幅器を接続した場合、その電力増幅
器の非線形性により発生する歪みのうち、偶数次の高調
波はマイクロストリップアンテナにおいて抑圧される。
【０００７】しかし、このマイクロストリップアンテナ
は電力増幅器の非線形性により発生する歪みのうち、奇
数次の高調波に対しては、各モード電流が最も強く流れ
る部分に結合用スロット１０４が存在し、最も強く結合
する構造となっているため、奇数次高調波、特に次数の
低い第３次高調波がアンテナから不要放射として放射さ
れるという問題がある。図１７は図１６のマイクロスト
リップアンテナの給電端子Ｔ１からアンテナ側を見た反
射損失特性を示したものであり、第３次高調波の不要放
射が生じていることが分かる。
は電力増幅器の非線形性により発生する歪みのうち、奇
数次の高調波に対しては、各モード電流が最も強く流れ
る部分に結合用スロット１０４が存在し、最も強く結合
する構造となっているため、奇数次高調波、特に次数の
低い第３次高調波がアンテナから不要放射として放射さ
れるという問題がある。図１７は図１６のマイクロスト
リップアンテナの給電端子Ｔ１からアンテナ側を見た反
射損失特性を示したものであり、第３次高調波の不要放
射が生じていることが分かる。
【０００８】このような奇数次高調波による不要放射の
問題を解決するために、アンテナと電力増幅器の間にフ
ィルタを挿入する方法があるが、この方法は周波数の特
に高いマイクロ波領域あるいはミリ波においては、フィ
ルタによる大きな電力損失を伴うため好ましくない。
問題を解決するために、アンテナと電力増幅器の間にフ
ィルタを挿入する方法があるが、この方法は周波数の特
に高いマイクロ波領域あるいはミリ波においては、フィ
ルタによる大きな電力損失を伴うため好ましくない。
【０００９】第２の従来例として、方形の放射導体で問
題となるＴＭ300 モードを抑圧したり、あるいはＴＭ
300 モードの共振周波数をずらす方法が文献［１］：S.
Maci,G.Avitabile,and G.Biffe Gentile，“Single-Lay
er Dual Frequency Patch Antenna ”，Electronics Le
tters 1993 Vol.29,No.16,pp.1441-1443．に開示されて
いる。
題となるＴＭ300 モードを抑圧したり、あるいはＴＭ
300 モードの共振周波数をずらす方法が文献［１］：S.
Maci,G.Avitabile,and G.Biffe Gentile，“Single-Lay
er Dual Frequency Patch Antenna ”，Electronics Le
tters 1993 Vol.29,No.16,pp.1441-1443．に開示されて
いる。
【００１０】この文献［１］に記載されたマイクロスト
リップアンテナでは、図１８にその要部を示したように
方形の放射導体２０１の両側の放射端近傍にスロット２
０６−１，２０６−２を形成することにより、電流の流
れを従来の方形放射導体の場合と異ならせることで、Ｔ
Ｍ300 モードの共振周波数を低くすることを可能にして
いる。文献［１］では、給電方法として同軸給電方式、
スロット結合給電方式の両方について言及している。
リップアンテナでは、図１８にその要部を示したように
方形の放射導体２０１の両側の放射端近傍にスロット２
０６−１，２０６−２を形成することにより、電流の流
れを従来の方形放射導体の場合と異ならせることで、Ｔ
Ｍ300 モードの共振周波数を低くすることを可能にして
いる。文献［１］では、給電方法として同軸給電方式、
スロット結合給電方式の両方について言及している。
【００１１】ここで、スロット２０６−１，２０６−２
が放射導体２０１の放射端近傍に形成され、放射端から
図示しない結合用スロット上まで流れる電流の経路があ
る波長の約０．７５倍で、かつスロット長がある波長の
約０．５倍であれば、その波長の周波数で共振すること
になる。この場合、スロット２０６−１，２０６−２の
存在により、電流の流れる経路はスロットがない場合に
比較して長くなるために共振周波数は低くなり、第３次
高調波では共振しなくなる。
が放射導体２０１の放射端近傍に形成され、放射端から
図示しない結合用スロット上まで流れる電流の経路があ
る波長の約０．７５倍で、かつスロット長がある波長の
約０．５倍であれば、その波長の周波数で共振すること
になる。この場合、スロット２０６−１，２０６−２の
存在により、電流の流れる経路はスロットがない場合に
比較して長くなるために共振周波数は低くなり、第３次
高調波では共振しなくなる。
【００１２】この第２の従来例のマイクロストリップア
ンテナは、２周波共用を目指したものであるが、ＴＭ
300 モードの共振周波数を低くすることにより第３次高
調波では共振しないようにしている点で、第１の従来例
のマイクロストリップアンテナの問題点を解決し得るも
のである。しかし、このアンテナでは上述した「放射端
から結合用スロット上まで流れる電流の経路がある波長
の約０．７５倍で、かつスロット長がある波長の約０．
５倍」という条件を満足するため、放射導体２０１上の
スロット２０６−１，２０６−２を放射端の近傍に設置
し、かつスロットをある程度大きくする必要があること
から、ＴＭ100 モードの電流も多少影響を受け、交差偏
波成分が大きくなってしまうという問題がある。
ンテナは、２周波共用を目指したものであるが、ＴＭ
300 モードの共振周波数を低くすることにより第３次高
調波では共振しないようにしている点で、第１の従来例
のマイクロストリップアンテナの問題点を解決し得るも
のである。しかし、このアンテナでは上述した「放射端
から結合用スロット上まで流れる電流の経路がある波長
の約０．７５倍で、かつスロット長がある波長の約０．
５倍」という条件を満足するため、放射導体２０１上の
スロット２０６−１，２０６−２を放射端の近傍に設置
し、かつスロットをある程度大きくする必要があること
から、ＴＭ100 モードの電流も多少影響を受け、交差偏
波成分が大きくなってしまうという問題がある。
【００１３】また、第２の従来例と同様に第１の従来例
の問題点を解決する第３の従来例として、文献［２］：
V.Radisic,Y.Qian,and T.Itoh,“Class F Power Amplif
ierIntegrated with Circular Sector Microstrip Ante
nna”,1997 IEEE MTT-S Digest PP.687-690(June,199
7）に開示されたマイクロストリップアンテナがある。
この第３の従来例のマイクロストリップアンテナでは、
円形の一部を切り取った放射導体が誘電体基板上に形成
され、放射導体への給電は放射導体と同一面内に形成さ
れたマイクロストリップ線路で行われる。
の問題点を解決する第３の従来例として、文献［２］：
V.Radisic,Y.Qian,and T.Itoh,“Class F Power Amplif
ierIntegrated with Circular Sector Microstrip Ante
nna”,1997 IEEE MTT-S Digest PP.687-690(June,199
7）に開示されたマイクロストリップアンテナがある。
この第３の従来例のマイクロストリップアンテナでは、
円形の一部を切り取った放射導体が誘電体基板上に形成
され、放射導体への給電は放射導体と同一面内に形成さ
れたマイクロストリップ線路で行われる。
【００１４】このアンテナは、最低次モードの共振周波
数よりも僅かに高い周波数を用いることで第２次高調
波、第３次高調波でのアンテナの入力インピーダンスの
実部をゼロ付近にできている。このため、参照面を動か
すことで偶数次高調波をショート（短絡）、奇数次高調
波をオープン（開放）として、最低次モードの電流のみ
をアンテナに供給でき、また電力増幅器をＦ級動作させ
ることが可能となり、効率のよいアンテナを実現できる
とされている。
数よりも僅かに高い周波数を用いることで第２次高調
波、第３次高調波でのアンテナの入力インピーダンスの
実部をゼロ付近にできている。このため、参照面を動か
すことで偶数次高調波をショート（短絡）、奇数次高調
波をオープン（開放）として、最低次モードの電流のみ
をアンテナに供給でき、また電力増幅器をＦ級動作させ
ることが可能となり、効率のよいアンテナを実現できる
とされている。
【００１５】しかしながら、この第３の従来例のマイク
ロストリップアンテナは、放射導体が非対称構造を有し
ているため、特にＨ面内での放射パターンの対称性が劣
化したり、交差偏波成分が高くなるという問題がある。
また、アンテナと給電用マイクロストリップ線路、電力
増幅器等が同一面内にあるため、アンテナのアレー化が
難しく、電力増幅器の耐環境性の面でも問題がある。
ロストリップアンテナは、放射導体が非対称構造を有し
ているため、特にＨ面内での放射パターンの対称性が劣
化したり、交差偏波成分が高くなるという問題がある。
また、アンテナと給電用マイクロストリップ線路、電力
増幅器等が同一面内にあるため、アンテナのアレー化が
難しく、電力増幅器の耐環境性の面でも問題がある。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
のマイクロストリップアンテナのうち、背面に構成され
た給電線路より接地導体に設けられたスロットを介して
給電するタイプのアンテナにおいては、スロットを放射
導体の中心軸上に配置することで偶数次高調波を抑圧す
ることができるが、奇数次高調波は放射導体と結合して
しまうために、不要放射してしまうという問題があっ
た。
のマイクロストリップアンテナのうち、背面に構成され
た給電線路より接地導体に設けられたスロットを介して
給電するタイプのアンテナにおいては、スロットを放射
導体の中心軸上に配置することで偶数次高調波を抑圧す
ることができるが、奇数次高調波は放射導体と結合して
しまうために、不要放射してしまうという問題があっ
た。
【００１７】さらに、方形放射導体の放射端近傍にスロ
ットを形成したマイクロストリップアンテナや、円形の
一部を取り去った形状の放射導体を持つマイクロストリ
ップアンテナにおいては、第２次高調波、第３次高調波
を抑圧できるが、交差偏波成分の増加や、放射パターン
の非対称性、アレー化などが問題であった。
ットを形成したマイクロストリップアンテナや、円形の
一部を取り去った形状の放射導体を持つマイクロストリ
ップアンテナにおいては、第２次高調波、第３次高調波
を抑圧できるが、交差偏波成分の増加や、放射パターン
の非対称性、アレー化などが問題であった。
【００１８】本発明は、このような従来の問題点を解消
すべくなされたもので、偶数次および奇数次高調波の不
要放射を抑圧でき、しかも放射パターンの非対称性の問
題がなく、アレー化も容易であるマイクロストリップア
ンテナを提供することを目的とする。
すべくなされたもので、偶数次および奇数次高調波の不
要放射を抑圧でき、しかも放射パターンの非対称性の問
題がなく、アレー化も容易であるマイクロストリップア
ンテナを提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明は第１の誘電体基板の第１の主面上に方形状
の放射導体を設け、第１の誘電体基板の第２の主面に第
１の主面を対向させて設けられた第２の誘電体基板の第
２の主面上に放射導体に電力を供給するための給電線路
を設け、さらに第１の誘電体基板と第２の誘電体基板と
の間に接地導体を挟設し、この接地導体の放射導体の中
心に対応する位置に、放射導体と給電線路とを結合させ
る結合用スロットを形成した基本構成を有するスロット
結合給電方式のマイクロストリップアンテナにおいて、
（ａ）放射導体上の所定の少なくとも一つの奇数次高調
波成分の電流値がほぼ最大となる位置に、または、
（ｂ）放射導体上の所定の少なくとも一つの奇数次高調
波成分の電流値がほぼ最大となる位置に対応した接地導
体上の位置に、放射導体の少なくとも二つの対向する辺
と平行に少なくとも一対の補助スロット対を形成したこ
とを特徴とする。
め、本発明は第１の誘電体基板の第１の主面上に方形状
の放射導体を設け、第１の誘電体基板の第２の主面に第
１の主面を対向させて設けられた第２の誘電体基板の第
２の主面上に放射導体に電力を供給するための給電線路
を設け、さらに第１の誘電体基板と第２の誘電体基板と
の間に接地導体を挟設し、この接地導体の放射導体の中
心に対応する位置に、放射導体と給電線路とを結合させ
る結合用スロットを形成した基本構成を有するスロット
結合給電方式のマイクロストリップアンテナにおいて、
（ａ）放射導体上の所定の少なくとも一つの奇数次高調
波成分の電流値がほぼ最大となる位置に、または、
（ｂ）放射導体上の所定の少なくとも一つの奇数次高調
波成分の電流値がほぼ最大となる位置に対応した接地導
体上の位置に、放射導体の少なくとも二つの対向する辺
と平行に少なくとも一対の補助スロット対を形成したこ
とを特徴とする。
【００２０】より具体的には、補助スロット対はその間
隔が放射導体の補助スロット対に垂直な辺の長さのほぼ
２／ｎ倍（但し、ｎは３以上の奇数）となる位置、言い
換えれば、放射導体の補助スロット対に平行な辺との距
離が放射導体の補助スロット対に垂直な辺の長さのほぼ
（ｎ−２）／２ｎ倍（但し、ｎは３以上の奇数）となる
位置に形成される。この場合、補助スロット対はｎ次の
奇数次高調波の電流が最大となる位置に形成されること
になる。
隔が放射導体の補助スロット対に垂直な辺の長さのほぼ
２／ｎ倍（但し、ｎは３以上の奇数）となる位置、言い
換えれば、放射導体の補助スロット対に平行な辺との距
離が放射導体の補助スロット対に垂直な辺の長さのほぼ
（ｎ−２）／２ｎ倍（但し、ｎは３以上の奇数）となる
位置に形成される。この場合、補助スロット対はｎ次の
奇数次高調波の電流が最大となる位置に形成されること
になる。
【００２１】このように構成されるマイクロストリップ
アンテナでは、結合用スロットを放射導体の中心に対応
する位置に設置することにより、偶数次高調波の不要放
射が抑圧される同時に、放射導体または接地導体の上記
のような位置に補助スロット対を形成して放射導体に流
れる所定の奇数次高調波電流を制御することで、奇数次
高調波成分の不要放射も抑圧される。
アンテナでは、結合用スロットを放射導体の中心に対応
する位置に設置することにより、偶数次高調波の不要放
射が抑圧される同時に、放射導体または接地導体の上記
のような位置に補助スロット対を形成して放射導体に流
れる所定の奇数次高調波電流を制御することで、奇数次
高調波成分の不要放射も抑圧される。
【００２２】すなわち、放射導体上の補助スロット対を
ｎ次の奇数次高調波の電流が最大となる位置に形成する
と、この奇数次高調波の電流は補助スロット対により妨
げられて流れにくくなり、結合用スロットとの結合も小
さくなるため、ｎ次の奇数次高調波による不要放射が抑
圧される。
ｎ次の奇数次高調波の電流が最大となる位置に形成する
と、この奇数次高調波の電流は補助スロット対により妨
げられて流れにくくなり、結合用スロットとの結合も小
さくなるため、ｎ次の奇数次高調波による不要放射が抑
圧される。
【００２３】また、補助スロット対を接地導体上に設け
た場合でも、第１の誘電体基板の厚さが波長に比べて薄
ければ、放射導体と接地導体との間の電磁界は接地導体
に対して垂直な方向に一様分布となるために、放射導体
に補助スロット対を形成した場合とほぼ同様の効果が得
られる。
た場合でも、第１の誘電体基板の厚さが波長に比べて薄
ければ、放射導体と接地導体との間の電磁界は接地導体
に対して垂直な方向に一様分布となるために、放射導体
に補助スロット対を形成した場合とほぼ同様の効果が得
られる。
【００２４】本発明に係るマイクロストリップアンテナ
においては、接地導体に補助スロット対を形成し、かつ
第２の誘電体基板の第２の主面上に、これらの補助スロ
ット対と結合する少なくとも一対の結合導体対を設けて
もよい。その場合、結合導体対の各々の長さを調整する
ことによって、接地導体上に形成された補助スロット対
の各々から見たインピーダンスを調整することが可能と
なるので、所望の電磁波の第３次高調波に対応する周波
数における全体のインピーダンスを調整することがで
き、偶数次高調波で短絡、奇数次高調波で開放の実現が
容易となる。
においては、接地導体に補助スロット対を形成し、かつ
第２の誘電体基板の第２の主面上に、これらの補助スロ
ット対と結合する少なくとも一対の結合導体対を設けて
もよい。その場合、結合導体対の各々の長さを調整する
ことによって、接地導体上に形成された補助スロット対
の各々から見たインピーダンスを調整することが可能と
なるので、所望の電磁波の第３次高調波に対応する周波
数における全体のインピーダンスを調整することがで
き、偶数次高調波で短絡、奇数次高調波で開放の実現が
容易となる。
【００２５】本発明に係るマイクロストリップアンテナ
では、放射導体の対称性を保つことが可能であり、また
放射導体に補助スロット対を設けた構成でも、補助スロ
ット対の形状は第２の従来例の場合に比較して小さくて
よいため、放射導体上に流れる高周波電流は通常のマイ
クロストリップアンテナのそれ電流とほぼ一致し、交差
偏波成分を低く抑えることが可能である。
では、放射導体の対称性を保つことが可能であり、また
放射導体に補助スロット対を設けた構成でも、補助スロ
ット対の形状は第２の従来例の場合に比較して小さくて
よいため、放射導体上に流れる高周波電流は通常のマイ
クロストリップアンテナのそれ電流とほぼ一致し、交差
偏波成分を低く抑えることが可能である。
【００２６】また、本発明のマイクロストリップアンテ
ナでは、放射導体が形成された第１の誘電体基板の背面
側の第２の誘電体基板上に給電線路が形成されるので、
第２の誘電体基板を高誘電率基板にし、結合用スロット
より動作周波数における線路内波長（λｇ）のほぼ（２
ｍ＋１）／８（但し、ｍは整数）離れた位置の給電線路
上に電力増幅器その他の回路を集積化して実装すること
により、アンテナのアレー化が可能となる。さらに、こ
れに加えて移相器等を接続することによって、フェーズ
ドアレーアンテナを実現することもできる。
ナでは、放射導体が形成された第１の誘電体基板の背面
側の第２の誘電体基板上に給電線路が形成されるので、
第２の誘電体基板を高誘電率基板にし、結合用スロット
より動作周波数における線路内波長（λｇ）のほぼ（２
ｍ＋１）／８（但し、ｍは整数）離れた位置の給電線路
上に電力増幅器その他の回路を集積化して実装すること
により、アンテナのアレー化が可能となる。さらに、こ
れに加えて移相器等を接続することによって、フェーズ
ドアレーアンテナを実現することもできる。
【００２７】本発明は円偏波用のマイクロストリップア
ンテナにも適用が可能であり、この場合は補助スロット
対として、互いに直交して形成された第１および第２の
補助スロット対を設ければよい。
ンテナにも適用が可能であり、この場合は補助スロット
対として、互いに直交して形成された第１および第２の
補助スロット対を設ければよい。
【００２８】また、本発明を円偏波用のマイクロストリ
ップアンテナとして構成する場合、放射導体の一方の対
角線上の両端部に切り欠きまたは容量性微小スタブを設
けてもよい。これらの切り欠きまたは容量性微小スタブ
は、いわゆる縮退分離素子として作用し、これによって
放射導体上に円偏波の発生に必要な同振幅で位相差が９
０°の互いに直交する直線偏波が励起される。
ップアンテナとして構成する場合、放射導体の一方の対
角線上の両端部に切り欠きまたは容量性微小スタブを設
けてもよい。これらの切り欠きまたは容量性微小スタブ
は、いわゆる縮退分離素子として作用し、これによって
放射導体上に円偏波の発生に必要な同振幅で位相差が９
０°の互いに直交する直線偏波が励起される。
【００２９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。 （第１の実施形態）図１は本発明の第１の実施形態に係
るマイクロストリップアンテナの構成を示す図であり、
（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′線に沿う断
面図をそれぞれ示している。
参照して説明する。 （第１の実施形態）図１は本発明の第１の実施形態に係
るマイクロストリップアンテナの構成を示す図であり、
（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′線に沿う断
面図をそれぞれ示している。
【００３０】図１に示されるように、第１の誘電体基板
２の一方の面（第１の主面）上に方形の放射導体１が形
成されている。ここで、「方形」とは正方形または狭義
の長方形であり、本実施形態では正方形、長方形のいず
れであってもよい。また、第１の誘電体基板２の他方の
面（第２の主面）に一方の面（第１の主面）を対向させ
て、第２の誘電体基板５が設けられている。この第２の
誘電体基板５の他方の面（第２の主面）に、放射導体１
に電力を供給するためのマイクロストリップ導体からな
る給電線路７が形成されている。
２の一方の面（第１の主面）上に方形の放射導体１が形
成されている。ここで、「方形」とは正方形または狭義
の長方形であり、本実施形態では正方形、長方形のいず
れであってもよい。また、第１の誘電体基板２の他方の
面（第２の主面）に一方の面（第１の主面）を対向させ
て、第２の誘電体基板５が設けられている。この第２の
誘電体基板５の他方の面（第２の主面）に、放射導体１
に電力を供給するためのマイクロストリップ導体からな
る給電線路７が形成されている。
【００３１】また、第１の誘電体基板２と第２の誘電体
基板５との間に、接地導体板３が挟設されている。この
接地導体板３には、放射導体１と給電線路７とを結合さ
せる矩形の結合用スロット４が放射導体１のほぼ中心直
下に位置し、かつ放射導体１の対向する二辺（放射端）
と平行に形成されている。この場合、給電線路７は結合
用スロット４と直交するように形成される。
基板５との間に、接地導体板３が挟設されている。この
接地導体板３には、放射導体１と給電線路７とを結合さ
せる矩形の結合用スロット４が放射導体１のほぼ中心直
下に位置し、かつ放射導体１の対向する二辺（放射端）
と平行に形成されている。この場合、給電線路７は結合
用スロット４と直交するように形成される。
【００３２】そして、本実施形態では放射導体１上の結
合用スロット４と平行な軸Ｂ−Ｂ′（Ａ−Ａ′線と直交
する軸）に対して互いに対称な位置に、一対の補助スロ
ット対６−１，６−２が結合用スロット４とほぼ平行に
形成されている。ここで、補助スロット対６−１，６−
２は放射導体１上の所定の奇数次高調波成分、例えば第
３次高調波の電流値がほぼ最大となる位置に形成され
る。
合用スロット４と平行な軸Ｂ−Ｂ′（Ａ−Ａ′線と直交
する軸）に対して互いに対称な位置に、一対の補助スロ
ット対６−１，６−２が結合用スロット４とほぼ平行に
形成されている。ここで、補助スロット対６−１，６−
２は放射導体１上の所定の奇数次高調波成分、例えば第
３次高調波の電流値がほぼ最大となる位置に形成され
る。
【００３３】より具体的には、放射導体１の補助スロッ
ト対６−１，６−２に垂直な辺の長さ（放射導体１が正
方形の場合、放射導体１の一辺の長さに等しい）をＬと
したとき、補助スロット対６−１，６−２はほぼＬ１＝
２Ｌ／３の間隔で、言い換えれば放射導体１の放射端で
ある補助スロット対６−１，６−２に平行な対向する二
辺から距離Ｌ２＝Ｌ／６だけ離れた位置に形成されてい
る。
ト対６−１，６−２に垂直な辺の長さ（放射導体１が正
方形の場合、放射導体１の一辺の長さに等しい）をＬと
したとき、補助スロット対６−１，６−２はほぼＬ１＝
２Ｌ／３の間隔で、言い換えれば放射導体１の放射端で
ある補助スロット対６−１，６−２に平行な対向する二
辺から距離Ｌ２＝Ｌ／６だけ離れた位置に形成されてい
る。
【００３４】このように構成された本実施形態のマイク
ロストリップアンテナにおいては、給電線路７は結合用
スロット４を介して放射導体１上のＴＭ100 モードと電
磁的に結合され、これにより放射導体１から放射される
電磁波の偏波はＡ−Ａ′面に平行な直線偏波となる。
ロストリップアンテナにおいては、給電線路７は結合用
スロット４を介して放射導体１上のＴＭ100 モードと電
磁的に結合され、これにより放射導体１から放射される
電磁波の偏波はＡ−Ａ′面に平行な直線偏波となる。
【００３５】また、補助スロット対６−１，６−２は放
射導体１上の第３次高調波の電流成分であるＴＭ300 モ
ードの電流値が最大となる位置に形成されており、ＴＭ
300モードの電流が流れるのを極力妨げるようにスロッ
ト長およびスロット幅が調整されている。これにより結
合用スロット４とＴＭ300 モードの結合を極力小さくす
ることができ、第３次高調波の不要放射を抑圧すること
ができる。
射導体１上の第３次高調波の電流成分であるＴＭ300 モ
ードの電流値が最大となる位置に形成されており、ＴＭ
300モードの電流が流れるのを極力妨げるようにスロッ
ト長およびスロット幅が調整されている。これにより結
合用スロット４とＴＭ300 モードの結合を極力小さくす
ることができ、第３次高調波の不要放射を抑圧すること
ができる。
【００３６】すなわち、図２（ｃ）に示されるように、
ＴＭ300 モードでは放射導体１の放射端（補助スロット
対６−１，６−２に平行な対向する二辺）からの距離Ｌ
２がＬ／６の位置（補助スロット対６−１，６−２の間
隔Ｌ１が２Ｌ／３の位置）で電流値が最大となるため、
これらの位置に補助スロット対６−１，６−２を形成す
れば、ＴＭ300 モードの電流の流れを妨げることがで
き、第３次高調波の不要放射を抑圧することが可能とな
る。
ＴＭ300 モードでは放射導体１の放射端（補助スロット
対６−１，６−２に平行な対向する二辺）からの距離Ｌ
２がＬ／６の位置（補助スロット対６−１，６−２の間
隔Ｌ１が２Ｌ／３の位置）で電流値が最大となるため、
これらの位置に補助スロット対６−１，６−２を形成す
れば、ＴＭ300 モードの電流の流れを妨げることがで
き、第３次高調波の不要放射を抑圧することが可能とな
る。
【００３７】この効果について、図３および図４により
さらに詳しく説明する。本実施形態のマイクロストリッ
プアンテナと、先に述べた第２の従来例のマイクロスト
リップアンテナとの違いは、後者では放射導体上のスロ
ットが放射導体の放射端近傍に形成され、その長さはＴ
Ｍ300 モードの約４分の１波長に選定されているのに対
し、本実施形態のマイクロストリップアンテナにおいて
は、放射導体１上の補助スロット対６−１，６−２が放
射導体１の放射端から離れた位置つまり結合用スロット
４の近傍に、しかも第２の従来例の放射導体上のスロッ
トに比較して小さな大きさで形成される点である。
さらに詳しく説明する。本実施形態のマイクロストリッ
プアンテナと、先に述べた第２の従来例のマイクロスト
リップアンテナとの違いは、後者では放射導体上のスロ
ットが放射導体の放射端近傍に形成され、その長さはＴ
Ｍ300 モードの約４分の１波長に選定されているのに対
し、本実施形態のマイクロストリップアンテナにおいて
は、放射導体１上の補助スロット対６−１，６−２が放
射導体１の放射端から離れた位置つまり結合用スロット
４の近傍に、しかも第２の従来例の放射導体上のスロッ
トに比較して小さな大きさで形成される点である。
【００３８】このような構成により、本実施形態による
とＴＭ300 モードの発生を抑圧することができ、ＴＭ
300 モードを励振しないマイクロストリップアンテナが
実現できる。
とＴＭ300 モードの発生を抑圧することができ、ＴＭ
300 モードを励振しないマイクロストリップアンテナが
実現できる。
【００３９】補助スロット対６−１，６−２を上記のよ
うな位置に形成すると、図３に示すように最低次モード
であるＴＭ100 モードの電流は補助スロット対６−１，
６−２の付近では小さな値となるため、補助スロット対
６−１，６−２がある程度小さければ、ほとんど影響を
受けることはない。偶数次高調波に関しては、結合用ス
ロット４が放射導体１の中心直下にあるために不要放射
はされない。
うな位置に形成すると、図３に示すように最低次モード
であるＴＭ100 モードの電流は補助スロット対６−１，
６−２の付近では小さな値となるため、補助スロット対
６−１，６−２がある程度小さければ、ほとんど影響を
受けることはない。偶数次高調波に関しては、結合用ス
ロット４が放射導体１の中心直下にあるために不要放射
はされない。
【００４０】ここで、放射導体１上に補助スロット対６
−１，６−２が形成されていない場合（第１の従来例の
マイクロストリップアンテナと同じ構成の場合）、第３
次高調波はＴＭ300 モードの共振周波数と一致するた
め、アンテナから放射されてしまう。これ対し、本実施
形態のようにＴＭ300 モード（第３次高調波）の電流値
が最大となる位置に補助スロット対６−１，６−２を形
成すると、図４に示すようにＴＭ300 モードの電流は補
助スロット対６−１，６−２を避けるように流れようと
する。
−１，６−２が形成されていない場合（第１の従来例の
マイクロストリップアンテナと同じ構成の場合）、第３
次高調波はＴＭ300 モードの共振周波数と一致するた
め、アンテナから放射されてしまう。これ対し、本実施
形態のようにＴＭ300 モード（第３次高調波）の電流値
が最大となる位置に補助スロット対６−１，６−２を形
成すると、図４に示すようにＴＭ300 モードの電流は補
助スロット対６−１，６−２を避けるように流れようと
する。
【００４１】補助スロット対６−１，６−２が放射導体
１の放射端近傍（放射端からの距離Ｌ２がＬ／６に満た
ない位置）にある場合は、第２の従来例のマイクロスト
リップアンテナと同様であるが、本実施形態のように放
射導体１の放射端から補助スロット対６−１，６−２ま
での距離Ｌ２がＬ／６だけ離れているため、ＴＭ300モ
ードが抑圧される。本発明の場合、第３次高調波でアン
テナとして動作させないことを目的としているため、そ
れ以外の周波数で共振させる必要はなく、補助スロット
対６−１，６−２を放射端から放射導体１の一辺の長さ
Ｌの１／６離してＴＭ300 モードを抑圧するだけで十分
である。
１の放射端近傍（放射端からの距離Ｌ２がＬ／６に満た
ない位置）にある場合は、第２の従来例のマイクロスト
リップアンテナと同様であるが、本実施形態のように放
射導体１の放射端から補助スロット対６−１，６−２ま
での距離Ｌ２がＬ／６だけ離れているため、ＴＭ300モ
ードが抑圧される。本発明の場合、第３次高調波でアン
テナとして動作させないことを目的としているため、そ
れ以外の周波数で共振させる必要はなく、補助スロット
対６−１，６−２を放射端から放射導体１の一辺の長さ
Ｌの１／６離してＴＭ300 モードを抑圧するだけで十分
である。
【００４２】上述の説明は第３次高調波の不要放射を抑
圧する場合についてであったが、第５次以上の奇数次高
調波に対しても同様に、電流の最大値付近に補助スロッ
ト対６−１，６−２を形成することにより奇数次高調波
の不要放射を抑圧できる。例えば、図２（ｄ）に示され
るように、ＴＭ500 モードでは放射導体１の距離Ｌ２が
Ｌ／１０の位置（距離Ｌ１が４Ｌ／５の位置）、または
Ｌ２が３Ｌ／１０の位置（間隔Ｌ１が２Ｌ／５の位置）
で電流値が最大となるため、これらの位置に補助スロッ
ト対６−１，６−２を形成することにより、ＴＭ500 モ
ードの電流が流れるのを妨げることができ、第５次高調
波の不要放射を抑圧することが可能となる。
圧する場合についてであったが、第５次以上の奇数次高
調波に対しても同様に、電流の最大値付近に補助スロッ
ト対６−１，６−２を形成することにより奇数次高調波
の不要放射を抑圧できる。例えば、図２（ｄ）に示され
るように、ＴＭ500 モードでは放射導体１の距離Ｌ２が
Ｌ／１０の位置（距離Ｌ１が４Ｌ／５の位置）、または
Ｌ２が３Ｌ／１０の位置（間隔Ｌ１が２Ｌ／５の位置）
で電流値が最大となるため、これらの位置に補助スロッ
ト対６−１，６−２を形成することにより、ＴＭ500 モ
ードの電流が流れるのを妨げることができ、第５次高調
波の不要放射を抑圧することが可能となる。
【００４３】これを一般化して表現すれば、補助スロッ
ト対６−１，６−２の間隔Ｌ１を放射導体１の補助スロ
ット対６−１，６−２に垂直な辺の長さ（この場合、放
射導体１が正方形であるため、一辺の長さに等しい）Ｌ
のほぼ２／ｎ倍（但し、ｎは３以上の奇数）、あるいは
補助スロット対６−１，６−２と放射導体１の補助スロ
ット対６−１，６−２に平行な辺との距離が放射導体１
の補助スロット対６−１，６−２に垂直な辺の長さ（こ
の場合、放射導体１が正方形であるため、一辺の長さに
等しい）Ｌのほぼ（ｎ−２）／２ｎ倍（但し、ｎは３以
上の奇数）とすればよいことになる。
ト対６−１，６−２の間隔Ｌ１を放射導体１の補助スロ
ット対６−１，６−２に垂直な辺の長さ（この場合、放
射導体１が正方形であるため、一辺の長さに等しい）Ｌ
のほぼ２／ｎ倍（但し、ｎは３以上の奇数）、あるいは
補助スロット対６−１，６−２と放射導体１の補助スロ
ット対６−１，６−２に平行な辺との距離が放射導体１
の補助スロット対６−１，６−２に垂直な辺の長さ（こ
の場合、放射導体１が正方形であるため、一辺の長さに
等しい）Ｌのほぼ（ｎ−２）／２ｎ倍（但し、ｎは３以
上の奇数）とすればよいことになる。
【００４４】なお、給電線路７とアンテナとの間の動作
周波数でのインピーダンス整合は、結合用スロット４の
主として長手方向の寸法と、結合用スロット４から給電
線路７の給電端子Ｔ１である各開放端までの線路で形成
される整合用スタブの長さを調整することによって得ら
れる。通常、整合用スタブの長さは動作周波数における
λｇ／４（λｇ：線路内波長、管内波長ともいう）、最
も結合度を高くすることができる。また、整合用スタブ
をこの長さにすることで、結合用スロット４の中心直下
からみた整合用スタブのインピーダンスは、動作周波数
を含む奇数次高調波で０Ω、偶数次高調波で∞となる。
周波数でのインピーダンス整合は、結合用スロット４の
主として長手方向の寸法と、結合用スロット４から給電
線路７の給電端子Ｔ１である各開放端までの線路で形成
される整合用スタブの長さを調整することによって得ら
れる。通常、整合用スタブの長さは動作周波数における
λｇ／４（λｇ：線路内波長、管内波長ともいう）、最
も結合度を高くすることができる。また、整合用スタブ
をこの長さにすることで、結合用スロット４の中心直下
からみた整合用スタブのインピーダンスは、動作周波数
を含む奇数次高調波で０Ω、偶数次高調波で∞となる。
【００４５】本発明者は、本実施形態の効果を確認する
ため、本実施形態に従ってマイクロストリップアンテナ
を試作し、給電端子Ｔ１における反射係数の周波数特性
を測定した。試作したマイクロストリップアンテナの各
パラメータは、以下の通りである。
ため、本実施形態に従ってマイクロストリップアンテナ
を試作し、給電端子Ｔ１における反射係数の周波数特性
を測定した。試作したマイクロストリップアンテナの各
パラメータは、以下の通りである。
【００４６】（ａ）誘電体基板２の比誘電率：２．６
０、厚さ：１．６ｍｍ （ｂ）誘電体基板５の比誘電率：２．６０、厚さ：０．
８ｍｍ （ｃ）放射導体１の一辺の長さＬ：４８．０ｍｍ （ｄ）結合用スロット４の大きさ：１５．０ｍｍ長×
１．０ｍｍ幅 （ｅ）放射導体１上の補助スロット対６−１，６−２の
位置：放射導体１の放射端より放射導体１の一辺の長さ
Ｌの１／６ （ｆ）補助スロット対６−１，６−２の大きさ：１４．
０ｍｍ長×１．０ｍｍ幅 （ｇ）給電線路７の開放スタブ長：２６．０ｍｍ （ｈ）給電線路７の特性インピーダンス：５０Ω 図５は、図１のマイクロストリップアンテナの給電端子
Ｔ１からアンテナ側を見た反射損失特性を示す図であ
る。図５から分かるように、試作したマイクロストリッ
プアンテナは１．７４３ＧＨｚで共振しており、他に
４．０１５ＧＨｚおよび６．１４５ＧＨｚでも共振して
いる。１．７４３ＧＨｚはＴＭ100 モードの共振であ
り、アンテナとして動作させる中心周波数である。４．
０１５ＧＨｚはＴＭ120 モードによる共振であり、６．
１４５ＧＨｚはＴＭ320 モードによる共振であると考え
られる。この図５より明らかなように、１．７４３ＧＨ
ｚの第２次高調波である３．４８６ＧＨｚおよび第３次
高調波である５．２２９ＧＨｚには共振が見られないこ
とが分かる。
０、厚さ：１．６ｍｍ （ｂ）誘電体基板５の比誘電率：２．６０、厚さ：０．
８ｍｍ （ｃ）放射導体１の一辺の長さＬ：４８．０ｍｍ （ｄ）結合用スロット４の大きさ：１５．０ｍｍ長×
１．０ｍｍ幅 （ｅ）放射導体１上の補助スロット対６−１，６−２の
位置：放射導体１の放射端より放射導体１の一辺の長さ
Ｌの１／６ （ｆ）補助スロット対６−１，６−２の大きさ：１４．
０ｍｍ長×１．０ｍｍ幅 （ｇ）給電線路７の開放スタブ長：２６．０ｍｍ （ｈ）給電線路７の特性インピーダンス：５０Ω 図５は、図１のマイクロストリップアンテナの給電端子
Ｔ１からアンテナ側を見た反射損失特性を示す図であ
る。図５から分かるように、試作したマイクロストリッ
プアンテナは１．７４３ＧＨｚで共振しており、他に
４．０１５ＧＨｚおよび６．１４５ＧＨｚでも共振して
いる。１．７４３ＧＨｚはＴＭ100 モードの共振であ
り、アンテナとして動作させる中心周波数である。４．
０１５ＧＨｚはＴＭ120 モードによる共振であり、６．
１４５ＧＨｚはＴＭ320 モードによる共振であると考え
られる。この図５より明らかなように、１．７４３ＧＨ
ｚの第２次高調波である３．４８６ＧＨｚおよび第３次
高調波である５．２２９ＧＨｚには共振が見られないこ
とが分かる。
【００４７】一方、図１７に試作した本実施形態に係る
マイクロストリップアンテナと同様のパラメータを有
し、かつ第３次高調波成分の不要放射抑圧のために設け
られた放射導体１上の補助スロット対６−１，６−２に
相当するスロットがない図１６に示した第１の従来例に
係るマイクロストリップアンテナの給電端子Ｔ１からア
ンテナ側を見た反射損失特性を示す。
マイクロストリップアンテナと同様のパラメータを有
し、かつ第３次高調波成分の不要放射抑圧のために設け
られた放射導体１上の補助スロット対６−１，６−２に
相当するスロットがない図１６に示した第１の従来例に
係るマイクロストリップアンテナの給電端子Ｔ１からア
ンテナ側を見た反射損失特性を示す。
【００４８】図１７と図５の比較から、第１の従来例で
は５．２ＧＨｚ付近に共振があるために第３次高調波が
放射してしまうのに対して、本実施形態に基づく図５で
は第１の従来例で観測された５．２ＧＨｚ付近の共振が
なくなっていることにより、第３次高調波の不要放射を
抑圧できていることが明らかである。このように本実施
形態に基づいて、放射導体１に補助スロット対６−１，
６−２を形成することにより、第３次高調波付近の共振
がなくなり、第３次高調波による不要放射を抑圧できる
ことが確認された。
は５．２ＧＨｚ付近に共振があるために第３次高調波が
放射してしまうのに対して、本実施形態に基づく図５で
は第１の従来例で観測された５．２ＧＨｚ付近の共振が
なくなっていることにより、第３次高調波の不要放射を
抑圧できていることが明らかである。このように本実施
形態に基づいて、放射導体１に補助スロット対６−１，
６−２を形成することにより、第３次高調波付近の共振
がなくなり、第３次高調波による不要放射を抑圧できる
ことが確認された。
【００４９】図６は、試作したマイクロストリップアン
テナにおいて、アンテナとして動作させる１．７４３Ｇ
Ｈｚ、第２次高調波である３．４８６ＧＨｚ、第３次高
調波である５．２２９ＧＨｚにおける入力インピーダン
スを示したスミスチャートである。ここで、参照面は結
合用スロット４の中心直下から回路側に３８．６ｍｍの
地点からアンテナ側を見たものである。
テナにおいて、アンテナとして動作させる１．７４３Ｇ
Ｈｚ、第２次高調波である３．４８６ＧＨｚ、第３次高
調波である５．２２９ＧＨｚにおける入力インピーダン
スを示したスミスチャートである。ここで、参照面は結
合用スロット４の中心直下から回路側に３８．６ｍｍの
地点からアンテナ側を見たものである。
【００５０】この図６から明らかなように、第２次高調
波に対してアンテナはほぼショート（短絡）に見えてお
り、第３次高調波に対してアンテナはほぼオープン（開
放）に見えていることが分かる。
波に対してアンテナはほぼショート（短絡）に見えてお
り、第３次高調波に対してアンテナはほぼオープン（開
放）に見えていることが分かる。
【００５１】ところで、電力増幅器の高効率化を図るた
めの回路上の工夫として、Ｆ級動作が知られている。Ｆ
級動作は、電力増幅器の出力回路のインピーダンスＺn
を偶数次高調波に対して０、奇数次高調波に対して無限
大にすることにより、出力段のＦＥＴをスイッチング動
作させるものであり、このようにすると出力の電圧は方
形波、電流は半波整流波となり、電力増幅器の効率が改
善される。
めの回路上の工夫として、Ｆ級動作が知られている。Ｆ
級動作は、電力増幅器の出力回路のインピーダンスＺn
を偶数次高調波に対して０、奇数次高調波に対して無限
大にすることにより、出力段のＦＥＴをスイッチング動
作させるものであり、このようにすると出力の電圧は方
形波、電流は半波整流波となり、電力増幅器の効率が改
善される。
【００５２】図６より明らかなように、結合用スロット
４の中心直下から回路側に３８．６ｍｍの地点からアン
テナ側を見たとき、アンテナは第２次高調波に対してほ
ぼショート（短絡）に見え、第３次高調波に対してはほ
ぼオープン（開放）に見えることが分かる。よって、こ
の地点に電力増幅器１０を実装することにより、第２の
従来例のマイクロストリップアンテナ同様、電力増幅器
とアンテナの間にフィルタ等を挿入する必要がなく、電
力増幅器とアンテナを一体化して高効率の出力が可能な
一体化アンテナが実現できる。
４の中心直下から回路側に３８．６ｍｍの地点からアン
テナ側を見たとき、アンテナは第２次高調波に対してほ
ぼショート（短絡）に見え、第３次高調波に対してはほ
ぼオープン（開放）に見えることが分かる。よって、こ
の地点に電力増幅器１０を実装することにより、第２の
従来例のマイクロストリップアンテナ同様、電力増幅器
とアンテナの間にフィルタ等を挿入する必要がなく、電
力増幅器とアンテナを一体化して高効率の出力が可能な
一体化アンテナが実現できる。
【００５３】さらに、本発明者は放射導体１上に形成さ
れた補助スロット対６−１，６−２の大きさと反射損失
の周波数特性を明らかにするため、実験的に数種類の補
助スロット対６−１，６−２により測定を行った。この
とき、各パラメータは先の試作したマイクロストリップ
アンテナのそれと同じにし、放射導体１上の補助スロッ
ト対６−１，６−２の長さのみを変えた。
れた補助スロット対６−１，６−２の大きさと反射損失
の周波数特性を明らかにするため、実験的に数種類の補
助スロット対６−１，６−２により測定を行った。この
とき、各パラメータは先の試作したマイクロストリップ
アンテナのそれと同じにし、放射導体１上の補助スロッ
ト対６−１，６−２の長さのみを変えた。
【００５４】図７に、その結果を示す。図７より明らか
なように、補助スロット対６−１，６−２の長さを大き
くすることによって５．２ＧＨｚ付近の共振が小さくな
り、かつ周波数が低い方にシフトしていくのが分かる。
一方、アンテナとして動作させる１．７ＧＨｚ付近は多
少の周波数シフトが見られるが、共振特性に大きな変化
がないことが分かる。
なように、補助スロット対６−１，６−２の長さを大き
くすることによって５．２ＧＨｚ付近の共振が小さくな
り、かつ周波数が低い方にシフトしていくのが分かる。
一方、アンテナとして動作させる１．７ＧＨｚ付近は多
少の周波数シフトが見られるが、共振特性に大きな変化
がないことが分かる。
【００５５】このことにより、放射導体１上に形成され
た補助スロット対６−１，６−２の大きさが小さい範囲
では、アンテナとして動作させるＴＭ100 モード、不要
放射の原因となるＴＭ300 モード共に影響を受けない。
これに対し、補助スロット対６−１，６−２の大きさが
大きくなると、ＴＭ300 モードでは補助スロット対６−
１，６−２の形成されている位置で電流値が最大とな
り、電流が流れるのを妨げられるが、電流の流れる距離
が長くなるため共振周波数が下がり、また補助スロット
対６−１，６−２が大きいほどスロットの長手方向へ流
れる電流が大きくなるために結合用スロット４との結合
が小さくなる結果、反射損失特性が劣化する。一方、Ｔ
Ｍ100 モードでは、補助スロット対６−１，６−２の付
近の電流が小さいために、それほど大きな影響を受けな
い。
た補助スロット対６−１，６−２の大きさが小さい範囲
では、アンテナとして動作させるＴＭ100 モード、不要
放射の原因となるＴＭ300 モード共に影響を受けない。
これに対し、補助スロット対６−１，６−２の大きさが
大きくなると、ＴＭ300 モードでは補助スロット対６−
１，６−２の形成されている位置で電流値が最大とな
り、電流が流れるのを妨げられるが、電流の流れる距離
が長くなるため共振周波数が下がり、また補助スロット
対６−１，６−２が大きいほどスロットの長手方向へ流
れる電流が大きくなるために結合用スロット４との結合
が小さくなる結果、反射損失特性が劣化する。一方、Ｔ
Ｍ100 モードでは、補助スロット対６−１，６−２の付
近の電流が小さいために、それほど大きな影響を受けな
い。
【００５６】（第２の実施形態）図８は本発明の第２の
実施形態に係るマイクロストリップアンテナの構成を示
す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−
Ａ′線に沿う断面図をそれぞれ示している。
実施形態に係るマイクロストリップアンテナの構成を示
す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−
Ａ′線に沿う断面図をそれぞれ示している。
【００５７】図１と相対応する部分に同一の参照符号を
付して説明すると、本実施形態では放射導体１上に補助
スロット対６−１，６−２に加え、補助スロット対６−
１，６−２の内側の軸Ｂ−Ｂ′に対して互いに対称な位
置に、もう一つの補助スロット対６−３，６−４が放射
導体１の一辺の長さの約２／５だけ離れて、かつＡ−
Ａ′軸に対して対称に形成されている。
付して説明すると、本実施形態では放射導体１上に補助
スロット対６−１，６−２に加え、補助スロット対６−
１，６−２の内側の軸Ｂ−Ｂ′に対して互いに対称な位
置に、もう一つの補助スロット対６−３，６−４が放射
導体１の一辺の長さの約２／５だけ離れて、かつＡ−
Ａ′軸に対して対称に形成されている。
【００５８】図７に示す結果より、各高調波に対応した
マイクロストリップアンテナのモード電流の最大値付近
に補助スロット対を形成し、モード電流の流れを妨げる
ことにより高次モードを抑圧できることが確認された。
マイクロストリップアンテナのモード電流の最大値付近
に補助スロット対を形成し、モード電流の流れを妨げる
ことにより高次モードを抑圧できることが確認された。
【００５９】そこで、本実施形態のマイクロストリップ
アンテナにおいては、第１の実施形態に係るマイクロス
トリップアンテナ同様、第３次高調波をＴＭ300 モード
の電流が一番流れる部分にスロット６−１，６−２を形
成することにより、ＴＭ300モード電流の流れを妨げ、
これに加えてもう一つの補助スロット対６−３，６−４
をＴＭ500 モードの電流が最大となる位置に形成するこ
とにより、ＴＭ500 モード電流の流れも妨げることによ
って、第３次および第５次高調波の不要放射を抑圧する
ことができる。
アンテナにおいては、第１の実施形態に係るマイクロス
トリップアンテナ同様、第３次高調波をＴＭ300 モード
の電流が一番流れる部分にスロット６−１，６−２を形
成することにより、ＴＭ300モード電流の流れを妨げ、
これに加えてもう一つの補助スロット対６−３，６−４
をＴＭ500 モードの電流が最大となる位置に形成するこ
とにより、ＴＭ500 モード電流の流れも妨げることによ
って、第３次および第５次高調波の不要放射を抑圧する
ことができる。
【００６０】（第３の実施形態）図９は本発明の第３の
実施形態に係るマイクロストリップアンテナの構成を示
すであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′
線に沿う断面図をそれぞれ示している。
実施形態に係るマイクロストリップアンテナの構成を示
すであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′
線に沿う断面図をそれぞれ示している。
【００６１】本実施形態のマイクロストリップアンテナ
は円偏波励振用のアンテナであり、正方形の放射導体１
の一方の対角線上の両端部（頂点付近）に適当な大きさ
の切り欠き８ａ，８ｂを設けることによって、放射導体
１上に励起されるＡ−Ａ′線に平行な偏波及び垂直な偏
波が同振幅でかつ互いの位相差が９０°になるようにし
て、円偏波を励振させている点が第１の実施形態のマイ
クロストリップアンテナと異なっている。
は円偏波励振用のアンテナであり、正方形の放射導体１
の一方の対角線上の両端部（頂点付近）に適当な大きさ
の切り欠き８ａ，８ｂを設けることによって、放射導体
１上に励起されるＡ−Ａ′線に平行な偏波及び垂直な偏
波が同振幅でかつ互いの位相差が９０°になるようにし
て、円偏波を励振させている点が第１の実施形態のマイ
クロストリップアンテナと異なっている。
【００６２】図９の例は、左旋円偏波を励振するように
したマイクロストリップアンテナであり、右旋円偏波を
励振するマイクロストリップアンテナは、放射導体１の
もう一方の対角線上の両端部に同様の切り欠きを設ける
ことによって実現できる。
したマイクロストリップアンテナであり、右旋円偏波を
励振するマイクロストリップアンテナは、放射導体１の
もう一方の対角線上の両端部に同様の切り欠きを設ける
ことによって実現できる。
【００６３】本実施形態のマイクロストリップアンテナ
は、放射導体１に補助スロット対６−１，６−２に加え
て、円偏波励振用の切り欠き８ａ，８ｂを設けることに
よって、アンテナとして動作させる周波数において円偏
波を励振する。但し、本実施形態のマイクロストリップ
アンテナは、高調波成分に対しては直線偏波となる。従
って、電流の流れは第１の実施形態のマイクロストリッ
プアンテナと同様になるため、第１の実施形態と同様に
補助スロット対６−１，６−２を形成することによって
第３次高調波などの奇数次高調波による不要放射を抑圧
することが可能である。
は、放射導体１に補助スロット対６−１，６−２に加え
て、円偏波励振用の切り欠き８ａ，８ｂを設けることに
よって、アンテナとして動作させる周波数において円偏
波を励振する。但し、本実施形態のマイクロストリップ
アンテナは、高調波成分に対しては直線偏波となる。従
って、電流の流れは第１の実施形態のマイクロストリッ
プアンテナと同様になるため、第１の実施形態と同様に
補助スロット対６−１，６−２を形成することによって
第３次高調波などの奇数次高調波による不要放射を抑圧
することが可能である。
【００６４】なお、本実施形態においては円偏波励振の
ために切り欠き８ａ，８ｂを設けているが、これに限ら
ず、切り欠き８ａ，８ｂを形成した対角線とは異なる対
角線上に容量性微小スタブ８ｃ，８ｄを設けてもよい
し、これら切り欠きと容量性微小スタブとの組み合わせ
であってもよい。
ために切り欠き８ａ，８ｂを設けているが、これに限ら
ず、切り欠き８ａ，８ｂを形成した対角線とは異なる対
角線上に容量性微小スタブ８ｃ，８ｄを設けてもよい
し、これら切り欠きと容量性微小スタブとの組み合わせ
であってもよい。
【００６５】（第４の実施形態）図１０は本発明の第４
の実施形態に係るマイクロストリップアンテナの構成を
示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−
Ａ′線に沿う断面図をそれぞれ示している。
の実施形態に係るマイクロストリップアンテナの構成を
示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−
Ａ′線に沿う断面図をそれぞれ示している。
【００６６】本実施形態のマイクロストリップアンテナ
は、やはり円偏波励振用のアンテナであり、放射導体１
の形状が矩形（長方形）で、アンテナとして動作する周
波数において互いに直交する２つの直線偏波が同振幅で
９０°の位相差を実現できるように隣接する二辺の長さ
を異ならせている第１の実施形態のマイクロストリップ
アンテナと異なっている。また、給電路線７および結合
用スロット４は、放射導体１の一方の対角線と同じ軸上
に形成される。従って、結合用スロット４と放射導体１
の各辺のなす角は、ほぼ４５°である。
は、やはり円偏波励振用のアンテナであり、放射導体１
の形状が矩形（長方形）で、アンテナとして動作する周
波数において互いに直交する２つの直線偏波が同振幅で
９０°の位相差を実現できるように隣接する二辺の長さ
を異ならせている第１の実施形態のマイクロストリップ
アンテナと異なっている。また、給電路線７および結合
用スロット４は、放射導体１の一方の対角線と同じ軸上
に形成される。従って、結合用スロット４と放射導体１
の各辺のなす角は、ほぼ４５°である。
【００６７】このように結合用スロット４および給電線
路７を傾けることにより、放射導体１上に励振される直
交する二つの直線偏波を同振幅にすることが可能とな
り、アンテナとして動作させる周波数において円偏波を
励振することができる。
路７を傾けることにより、放射導体１上に励振される直
交する二つの直線偏波を同振幅にすることが可能とな
り、アンテナとして動作させる周波数において円偏波を
励振することができる。
【００６８】また、本実施形態では第３の実施形態のマ
イクロストリップアンテナ同様、高調波に関しては直線
偏波が励振される。本実施形態が第３の実施形態と異な
る点は、結合用スロット４が放射導体１に対してほぼ４
５°の角度を有していることである。このため、本実施
形態では図１０（ａ）に示すように補助スロット対とし
て互いに直交する二組の補助スロット対６−１，６−２
および６−３，６−４を設けることにより、互いに直交
する二つの直線偏波の各々に対して高調波を抑圧できる
ようにしている。
イクロストリップアンテナ同様、高調波に関しては直線
偏波が励振される。本実施形態が第３の実施形態と異な
る点は、結合用スロット４が放射導体１に対してほぼ４
５°の角度を有していることである。このため、本実施
形態では図１０（ａ）に示すように補助スロット対とし
て互いに直交する二組の補助スロット対６−１，６−２
および６−３，６−４を設けることにより、互いに直交
する二つの直線偏波の各々に対して高調波を抑圧できる
ようにしている。
【００６９】なお、本実施形態のマイクロストリップア
ンテナにおいては、結合用スロット４および給電線路７
が共に第３の実施形態に比較して４５°傾いているが、
これに限らず、結合用スロット４のみが放射導体１に対
して４５°の角度を有し、給電線路７は図９（ａ）に示
す第３の実施形態と同様、放射導体１の一辺に対して平
行であってもよい。
ンテナにおいては、結合用スロット４および給電線路７
が共に第３の実施形態に比較して４５°傾いているが、
これに限らず、結合用スロット４のみが放射導体１に対
して４５°の角度を有し、給電線路７は図９（ａ）に示
す第３の実施形態と同様、放射導体１の一辺に対して平
行であってもよい。
【００７０】（第５の実施形態）図１１は本発明の第５
の実施形態に係るマイクロストリップアンテナの構成を
示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−
Ａ′線に沿う断面図をそれぞれ示している。
の実施形態に係るマイクロストリップアンテナの構成を
示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−
Ａ′線に沿う断面図をそれぞれ示している。
【００７１】本実施形態のマイクロストリップアンテナ
も円偏波励振用であり、二つの結合用スロット４ａ，４
ｂが放射導体１の中心直下に、互いの中心が一致し、か
つ互いが直交するように形成されている点が第１の実施
形態のマイクロストリップアンテナと異なっている。
も円偏波励振用であり、二つの結合用スロット４ａ，４
ｂが放射導体１の中心直下に、互いの中心が一致し、か
つ互いが直交するように形成されている点が第１の実施
形態のマイクロストリップアンテナと異なっている。
【００７２】放射導体１上に形成される補助スロット対
６−１，６−２の間隔は、結合用スロット４ａに平行に
互いの距離が正方形の放射導体１の一辺の長さＬの２／
ｎ倍（例えば２／３倍）に設定され、放射導体１上に形
成されるもう一組の補助スロット対６−３，６−４は、
結合用スロット４ｂに平行に互いの距離が正方形の放射
導体１の一辺の長さＬの２／ｎ倍（例えば２／３倍）に
設定されている。
６−１，６−２の間隔は、結合用スロット４ａに平行に
互いの距離が正方形の放射導体１の一辺の長さＬの２／
ｎ倍（例えば２／３倍）に設定され、放射導体１上に形
成されるもう一組の補助スロット対６−３，６−４は、
結合用スロット４ｂに平行に互いの距離が正方形の放射
導体１の一辺の長さＬの２／ｎ倍（例えば２／３倍）に
設定されている。
【００７３】結合用スロット４ａと結合する給電線路７
ａは給電線路７ａと直交するように形成され、結合用ス
ロット４ｂと結合する給電線路７ｂは給電線路７ｂと直
交するように形成されている。
ａは給電線路７ａと直交するように形成され、結合用ス
ロット４ｂと結合する給電線路７ｂは給電線路７ｂと直
交するように形成されている。
【００７４】今、同一の周波数を有し、かつ互いに位相
差９０°を有する各マイクロ波信号をそれぞれ給電線路
７ａ，７ｂの給電端子Ｔ１，Ｔ２を介してアンテナに給
電すると、各マイクロ波信号によってそれぞれ結合用ス
ロット４ａ，４ｂを介して正方形の放射導体１が励振さ
れる。これによって、マイクロストリップアンテナから
円偏波の電磁波が放射される。
差９０°を有する各マイクロ波信号をそれぞれ給電線路
７ａ，７ｂの給電端子Ｔ１，Ｔ２を介してアンテナに給
電すると、各マイクロ波信号によってそれぞれ結合用ス
ロット４ａ，４ｂを介して正方形の放射導体１が励振さ
れる。これによって、マイクロストリップアンテナから
円偏波の電磁波が放射される。
【００７５】ここで、給電端子Ｔ１を介して給電される
マイクロ波信号の位相を給電端子Ｔ２を介して給電され
るマイクロ波信号の位相に比較して９０°だけ進ませる
と、左旋円偏波の電磁波を放射することができ、逆に９
０°だけ遅らせると、右旋円偏波の電磁波を放射するこ
とができる。
マイクロ波信号の位相を給電端子Ｔ２を介して給電され
るマイクロ波信号の位相に比較して９０°だけ進ませる
と、左旋円偏波の電磁波を放射することができ、逆に９
０°だけ遅らせると、右旋円偏波の電磁波を放射するこ
とができる。
【００７６】本実施形態のマイクロストリップアンテナ
においては、結合用スロット４ａ，４ｂは互いに直交す
るようにクロススロットを形成しており、かつ正方形の
放射導体１の中心直下に形成されているために、直交す
る二つの直線偏波のいずれに対しても放射導体１上に偶
数次モードを励振しないようになっている。もし、本実
施形態のように放射導体１上に補助スロット対６−１，
６−２および６−３，６−４を形成しない場合には、第
１の従来例のマイクロストリップアンテナ同様に、第３
次高調波が励振される。
においては、結合用スロット４ａ，４ｂは互いに直交す
るようにクロススロットを形成しており、かつ正方形の
放射導体１の中心直下に形成されているために、直交す
る二つの直線偏波のいずれに対しても放射導体１上に偶
数次モードを励振しないようになっている。もし、本実
施形態のように放射導体１上に補助スロット対６−１，
６−２および６−３，６−４を形成しない場合には、第
１の従来例のマイクロストリップアンテナ同様に、第３
次高調波が励振される。
【００７７】ここで、給電用端子Ｔ１，Ｔ２に９０°ハ
イブリッドカップラが接続されている場合、第３次高調
波成分は９０°ハイブリッドカップラによって基本波と
は逆旋の円偏波に変換され、アンテナから放射されるこ
とになる。よって、円偏波の場合でも第３次高調波が放
射されてしまう。本実施形態のマイクロストリップアン
テナのように放射導体１上に補助スロット対６−１，６
−２および６−３，６−４を形成すれば、第３次高調波
などの奇数次高調波成分の不要放射を抑圧することがで
きる。
イブリッドカップラが接続されている場合、第３次高調
波成分は９０°ハイブリッドカップラによって基本波と
は逆旋の円偏波に変換され、アンテナから放射されるこ
とになる。よって、円偏波の場合でも第３次高調波が放
射されてしまう。本実施形態のマイクロストリップアン
テナのように放射導体１上に補助スロット対６−１，６
−２および６−３，６−４を形成すれば、第３次高調波
などの奇数次高調波成分の不要放射を抑圧することがで
きる。
【００７８】なお、本実施形態のマイクロストリップア
ンテナにおいては、結合用スロット４ａ，４ｂからなる
クロススロットを用いているが、これに限らず、円形状
の結合用スロットであってもよいし、矩形の結合用スロ
ットであってもよい。
ンテナにおいては、結合用スロット４ａ，４ｂからなる
クロススロットを用いているが、これに限らず、円形状
の結合用スロットであってもよいし、矩形の結合用スロ
ットであってもよい。
【００７９】（第６の実施形態）図１２は本発明の第６
の実施形態に係るマイクロストリップアンテナの構成を
示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−
Ａ′線に沿う断面図をそれぞれ示している。
の実施形態に係るマイクロストリップアンテナの構成を
示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−
Ａ′線に沿う断面図をそれぞれ示している。
【００８０】本実施形態のマイクロストリップアンテナ
は、補助スロット対６−１，６−２が正方形の放射導体
１上でなく、接地導体３上に、つまり結合用スロット４
と同一平面上に形成した点が第１の実施形態のマイクロ
ストリップアンテナと異なっている。このような構成に
より、最低次モードにおいてはアンテナとして動作さ
せ、同時に高調波の不要放射を抑圧させる。補助スロッ
ト対６−１，６−２が形成される位置は、第１の実施形
態と同じである。
は、補助スロット対６−１，６−２が正方形の放射導体
１上でなく、接地導体３上に、つまり結合用スロット４
と同一平面上に形成した点が第１の実施形態のマイクロ
ストリップアンテナと異なっている。このような構成に
より、最低次モードにおいてはアンテナとして動作さ
せ、同時に高調波の不要放射を抑圧させる。補助スロッ
ト対６−１，６−２が形成される位置は、第１の実施形
態と同じである。
【００８１】一般に、マイクロストリップアンテナにお
いて、放射導体直下の電磁界は誘電体の表面に対して垂
直な方向は一様である。このため、放射導体１上に流れ
る電流と接地導体３に流れる電流は向きが異なるだけで
あり、強度は同じである。従って、奇数次の高調波を抑
圧する目的で、接地導体３上に放射導体１上と同様に補
助スロット対６−１，６−２を形成しても、全く同様の
効果が得られる。
いて、放射導体直下の電磁界は誘電体の表面に対して垂
直な方向は一様である。このため、放射導体１上に流れ
る電流と接地導体３に流れる電流は向きが異なるだけで
あり、強度は同じである。従って、奇数次の高調波を抑
圧する目的で、接地導体３上に放射導体１上と同様に補
助スロット対６−１，６−２を形成しても、全く同様の
効果が得られる。
【００８２】なお、本実施形態のマイクロストリップア
ンテナにおいては、接地導体３上にのみ補助スロット対
６−１，６−２を構成したが、接地導体３上と放射導体
１上のそれぞれ同じ位置あるいは異なる位置にそれぞれ
補助スロット対を形成しても構わない。
ンテナにおいては、接地導体３上にのみ補助スロット対
６−１，６−２を構成したが、接地導体３上と放射導体
１上のそれぞれ同じ位置あるいは異なる位置にそれぞれ
補助スロット対を形成しても構わない。
【００８３】（第７の実施形態）図１３は本発明の第７
の実施形態に係るマイクロストリップアンテナの構成を
示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−
Ａ′線に沿う断面図をそれぞれ示している。
の実施形態に係るマイクロストリップアンテナの構成を
示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−
Ａ′線に沿う断面図をそれぞれ示している。
【００８４】本実施形態のマイクロストリップアンテナ
は、第２の誘電体基板５上の給電線路７と同一面上に、
接地導体３上に形成された補助スロット対６−１，６−
２の長手方向の中央部の直下を通過し、かつ結合導体対
９−１，９−２の長手方向が補助スロット対６−１，６
−２の長手方向と直交するように形成された結合導体対
９−１，９−２が接続されている点が第６の実施形態の
マイクロストリップアンテナと異なる。
は、第２の誘電体基板５上の給電線路７と同一面上に、
接地導体３上に形成された補助スロット対６−１，６−
２の長手方向の中央部の直下を通過し、かつ結合導体対
９−１，９−２の長手方向が補助スロット対６−１，６
−２の長手方向と直交するように形成された結合導体対
９−１，９−２が接続されている点が第６の実施形態の
マイクロストリップアンテナと異なる。
【００８５】この構成の場合、補助スロット対６−１，
６−２に結合された結合導体対９−１，９−２の長さの
調整により、補助スロット対６−１，６−２から結合導
体対９−１，９−２側を見たインピーダンスを変化させ
ることが可能となる。このことは、給電線路７と放射導
体１を電磁的に結合させる結合用スロット４から放射導
体１側を見た場合、放射導体１を介して補助スロット対
６−１，６−２、結合導体対９−１，９−２により構成
されるサセプタンス成分が放射導体１本来のアドミッタ
ンスに付加されることと等価になる。従って、奇数次高
調波成分のインピーダンスを調整することが可能とな
る。
６−２に結合された結合導体対９−１，９−２の長さの
調整により、補助スロット対６−１，６−２から結合導
体対９−１，９−２側を見たインピーダンスを変化させ
ることが可能となる。このことは、給電線路７と放射導
体１を電磁的に結合させる結合用スロット４から放射導
体１側を見た場合、放射導体１を介して補助スロット対
６−１，６−２、結合導体対９−１，９−２により構成
されるサセプタンス成分が放射導体１本来のアドミッタ
ンスに付加されることと等価になる。従って、奇数次高
調波成分のインピーダンスを調整することが可能とな
る。
【００８６】一方、偶数次高調波は放射導体１との結合
を生じないため、インピーダンスの調整機構は給電線路
７の開放端から結合用スロット４までの長さのみであ
る。従って、奇数次高調波と偶数次高調波を独立に制御
することが可能となる。そのため、電力増幅器をＦ級動
作させるために要求されるインピーダンスを実現するた
めの条件をある程度制御することが可能である。
を生じないため、インピーダンスの調整機構は給電線路
７の開放端から結合用スロット４までの長さのみであ
る。従って、奇数次高調波と偶数次高調波を独立に制御
することが可能となる。そのため、電力増幅器をＦ級動
作させるために要求されるインピーダンスを実現するた
めの条件をある程度制御することが可能である。
【００８７】本発明者は、本実施形態のマイクロストリ
ップアンテナを実際に試作し、給電端子Ｔ１における反
射係数の周波数特性を測定した。試作したマイクロスト
リップアンテナにおける各パラメータは、以下の通りで
ある。
ップアンテナを実際に試作し、給電端子Ｔ１における反
射係数の周波数特性を測定した。試作したマイクロスト
リップアンテナにおける各パラメータは、以下の通りで
ある。
【００８８】（ａ）誘電体基板２の比誘電率：２．６
０、厚さ：１．６ｍｍ （ｂ）誘電体基板５の比誘電率：２．６０、厚さ：０．
８ｍｍ （ｃ）放射導体１の一辺の長さＬ：４８．０ｍｍ （ｄ）結合用スロット４の大きさ：１５．０ｍｍ長×
１．０ｍｍ幅 （ｅ）放射導体１上の補助スロット対６−１，６−２の
位置：放射導体１の放射端より放射導体１の一辺の長さ
Ｌの１／６ （ｆ）補助スロット対６−１，６−２の大きさ：１５．
０ｍｍ長×１．０ｍｍ幅 （ｇ）結合導体対９−１，９−２の大きさ：７ｍｍ長×
２．２４ｍｍ幅 （ｈ）給電線路７の開放スタブ長：２６．０ｍｍ （ｉ）給電線路７の特性インピーダンス：５０Ω 図１４は、図１３のマイクロストリップアンテナの給電
点Ｔ１からアンテナ側を見た反射損失特性を示す図あ
る。この図１４より、試作したマイクロストリップアン
テナは１．８１ＧＨｚで共振しており、ＴＭ100 モード
での動作である。第２次高調波である３．６２ＧＨｚで
の反射係数は−０．５ｄＢ、第３次高調波である５．４
３ＧＨｚでは−２．２ｄＢと高調波成分の励振が抑圧さ
れていることが分かる。
０、厚さ：１．６ｍｍ （ｂ）誘電体基板５の比誘電率：２．６０、厚さ：０．
８ｍｍ （ｃ）放射導体１の一辺の長さＬ：４８．０ｍｍ （ｄ）結合用スロット４の大きさ：１５．０ｍｍ長×
１．０ｍｍ幅 （ｅ）放射導体１上の補助スロット対６−１，６−２の
位置：放射導体１の放射端より放射導体１の一辺の長さ
Ｌの１／６ （ｆ）補助スロット対６−１，６−２の大きさ：１５．
０ｍｍ長×１．０ｍｍ幅 （ｇ）結合導体対９−１，９−２の大きさ：７ｍｍ長×
２．２４ｍｍ幅 （ｈ）給電線路７の開放スタブ長：２６．０ｍｍ （ｉ）給電線路７の特性インピーダンス：５０Ω 図１４は、図１３のマイクロストリップアンテナの給電
点Ｔ１からアンテナ側を見た反射損失特性を示す図あ
る。この図１４より、試作したマイクロストリップアン
テナは１．８１ＧＨｚで共振しており、ＴＭ100 モード
での動作である。第２次高調波である３．６２ＧＨｚで
の反射係数は−０．５ｄＢ、第３次高調波である５．４
３ＧＨｚでは−２．２ｄＢと高調波成分の励振が抑圧さ
れていることが分かる。
【００８９】図１５は、図１４の試作したマイクロスト
リップアンテナにおいて、アンテナとして動作させる
１．８１ＧＨｚ、第２次高調波である３．６２ＧＨｚ、
第３次高調波である５．４３ＧＨｚにおける入力インピ
ーダンスを示したスミスチャートである。ここで、参照
面は結合用スロット４の中心直下から回路側に３６．８
ｍｍの地点からアンテナ側を見たものである。この図よ
り明らかなように、第２次高調波に対してアンテナはほ
ぼ短絡に見えており、第３次高調波に対してアンテナは
ほぼ開放に見えていることがわかる。よって、本実施形
態のマイクロストリップアンテナでも、第１の実施形態
のマイクロストリップアンテナと同等の特性が得られる
ことが分かる。
リップアンテナにおいて、アンテナとして動作させる
１．８１ＧＨｚ、第２次高調波である３．６２ＧＨｚ、
第３次高調波である５．４３ＧＨｚにおける入力インピ
ーダンスを示したスミスチャートである。ここで、参照
面は結合用スロット４の中心直下から回路側に３６．８
ｍｍの地点からアンテナ側を見たものである。この図よ
り明らかなように、第２次高調波に対してアンテナはほ
ぼ短絡に見えており、第３次高調波に対してアンテナは
ほぼ開放に見えていることがわかる。よって、本実施形
態のマイクロストリップアンテナでも、第１の実施形態
のマイクロストリップアンテナと同等の特性が得られる
ことが分かる。
【００９０】（他の実施形態）第１〜第７の実施形態に
おいて、第１の誘電体基板２の材料は空気、発泡材、ハ
ニカム材であってもよいし、これらを組み合わせて積層
したものでもよいし、あるいは誘電体基板とこれらを組
み合わせて積層した積層基板であってもよい。加えて、
誘電体基板、半導体基板に穴あるいは溝などにより周期
的構造を人工的に構成した基板であってもよい。
おいて、第１の誘電体基板２の材料は空気、発泡材、ハ
ニカム材であってもよいし、これらを組み合わせて積層
したものでもよいし、あるいは誘電体基板とこれらを組
み合わせて積層した積層基板であってもよい。加えて、
誘電体基板、半導体基板に穴あるいは溝などにより周期
的構造を人工的に構成した基板であってもよい。
【００９１】第１〜第７の実施形態においては、給電線
路としてマイクロストリップ線路を用いているが、これ
に限らず、例えばトリプレート線路、コプレーナ線路、
またはスロット線路であってもよい。
路としてマイクロストリップ線路を用いているが、これ
に限らず、例えばトリプレート線路、コプレーナ線路、
またはスロット線路であってもよい。
【００９２】第１〜第７の実施形態においては、結合用
スロットとして矩形スロットを用いているが、これに限
らず、例えばひし形、楕円形であってもよいし、あるい
は矩形スロットの両端を垂直方向に延ばした「ドッグボ
ーン形」と呼ばれるスロットであってもよい。
スロットとして矩形スロットを用いているが、これに限
らず、例えばひし形、楕円形であってもよいし、あるい
は矩形スロットの両端を垂直方向に延ばした「ドッグボ
ーン形」と呼ばれるスロットであってもよい。
【００９３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明はスロット
結合給電方式のマイクロストリップアンテナにおいて、
放射導体上の所定の少なくとも一つの奇数次高調波成分
の電流値がほぼ最大となる位置に、または放射導体上の
所定の少なくとも一つの奇数次高調波成分の電流値がほ
ぼ最大となる位置に対応した接地導体上の位置に、放射
導体の少なくとも二つの対向する辺と平行に少なくとも
一対の補助スロット対を設けることにより、さらに具体
的には、放射導体の補助スロット対に垂直な辺の長さの
ほぼ２／ｎ倍（但し、ｎは３以上の奇数）となる位置、
言い換えれば、放射導体の補助スロット対に平行な辺と
の距離が放射導体の補助スロット対に垂直な辺の長さの
ほぼ（ｎ−２）／２ｎ倍となる位置に補助スロット対を
設けることによって、放射導体上に奇数次のモード電流
が流れるのを妨げ、奇数次高調波による不要放射を抑圧
することができる。
結合給電方式のマイクロストリップアンテナにおいて、
放射導体上の所定の少なくとも一つの奇数次高調波成分
の電流値がほぼ最大となる位置に、または放射導体上の
所定の少なくとも一つの奇数次高調波成分の電流値がほ
ぼ最大となる位置に対応した接地導体上の位置に、放射
導体の少なくとも二つの対向する辺と平行に少なくとも
一対の補助スロット対を設けることにより、さらに具体
的には、放射導体の補助スロット対に垂直な辺の長さの
ほぼ２／ｎ倍（但し、ｎは３以上の奇数）となる位置、
言い換えれば、放射導体の補助スロット対に平行な辺と
の距離が放射導体の補助スロット対に垂直な辺の長さの
ほぼ（ｎ−２）／２ｎ倍となる位置に補助スロット対を
設けることによって、放射導体上に奇数次のモード電流
が流れるのを妨げ、奇数次高調波による不要放射を抑圧
することができる。
【００９４】さらに、単に奇数次高調波の不要放射を抑
圧するだけでなく、アンテナ側の入力インピーダンスを
見る参照面を選ぶことによって、基本波に対しては整
合、第２次高調波に対してはショート（短絡）、第３次
高調波に対してはオープン（開放）とすることが可能で
ある。
圧するだけでなく、アンテナ側の入力インピーダンスを
見る参照面を選ぶことによって、基本波に対しては整
合、第２次高調波に対してはショート（短絡）、第３次
高調波に対してはオープン（開放）とすることが可能で
ある。
【００９５】このことは、接地導体上に形成されたスロ
ットに結合するように導体を給電線路と同一平面上に構
成し、その線路長を制御することにより、奇数次高調波
における入力インピーダンスを制御することが可能とな
り、よってＦ級動作のための設計が容易になる。これに
よって、この参照面にて電力増幅器とアンテナを接続す
ることにより、接続された電力増幅器をＦ級動作させる
ことが可能となり、システム全体の高効率化が可能とな
る。
ットに結合するように導体を給電線路と同一平面上に構
成し、その線路長を制御することにより、奇数次高調波
における入力インピーダンスを制御することが可能とな
り、よってＦ級動作のための設計が容易になる。これに
よって、この参照面にて電力増幅器とアンテナを接続す
ることにより、接続された電力増幅器をＦ級動作させる
ことが可能となり、システム全体の高効率化が可能とな
る。
【００９６】また、奇数次高調波の不要放射防止のため
に、アンテナと電力増幅器の間にフィルタ等を挿入する
必要がなくなるため、特にＫａ帯やミリ波など給電線路
の損失が大きい高周波領域での損失が低減されるという
利点もある。
に、アンテナと電力増幅器の間にフィルタ等を挿入する
必要がなくなるため、特にＫａ帯やミリ波など給電線路
の損失が大きい高周波領域での損失が低減されるという
利点もある。
【００９７】さらに、本発明のマイクロストリップアン
テナにおいては、給電線路及び電力増幅器は接地導体を
挟んで放射導体の反射側に形成されるため、給電回路に
自由度が増え、例えばアレー化した際もそれ程苦労なく
配列することが可能であり、フェーズドアレーアンテナ
の実現も容易である。
テナにおいては、給電線路及び電力増幅器は接地導体を
挟んで放射導体の反射側に形成されるため、給電回路に
自由度が増え、例えばアレー化した際もそれ程苦労なく
配列することが可能であり、フェーズドアレーアンテナ
の実現も容易である。
【図１】本発明の第１の実施形態に係るマイクロストリ
ップアンテナの平面図およびＡ−Ａ′線に沿う断面図
ップアンテナの平面図およびＡ−Ａ′線に沿う断面図
【図２】従来および本発明のマイクロストリップアンテ
ナの放射導体上に流れる電流分布を示す図
ナの放射導体上に流れる電流分布を示す図
【図３】図１のマイクロストリップアンテナの放射導体
上をＴＭ100 モード電流が流れる様子を模式的に示す図
上をＴＭ100 モード電流が流れる様子を模式的に示す図
【図４】図１のマイクロストリップアンテナの放射導体
上をＴＭ300 モード電流が流れる様子を模式的に示す図
上をＴＭ300 モード電流が流れる様子を模式的に示す図
【図５】図１のマイクロストリップアンテナの反射損失
の周波数特性を示す図
の周波数特性を示す図
【図６】図１のマイクロストリップアンテナの基本波、
第２次高調波および第３次高調波の入力インピーダンス
特性を示す図
第２次高調波および第３次高調波の入力インピーダンス
特性を示す図
【図７】図１のマイクロストリップアンテナの補助スロ
ット対の大きさによる反射損失の周波数特性の変化を示
す図
ット対の大きさによる反射損失の周波数特性の変化を示
す図
【図８】本発明の第２の実施形態に係るマイクロストリ
ップアンテナの平面図およびＡ−Ａ′線に沿う断面図
ップアンテナの平面図およびＡ−Ａ′線に沿う断面図
【図９】本発明の第３の実施形態に係るマイクロストリ
ップアンテナの平面図およびＡ−Ａ′線に沿う断面図
ップアンテナの平面図およびＡ−Ａ′線に沿う断面図
【図１０】本発明の第４の実施形態に係るマイクロスト
リップアンテナの平面図およびＡ−Ａ′線に沿う断面図
リップアンテナの平面図およびＡ−Ａ′線に沿う断面図
【図１１】本発明の第５の実施形態に係るマイクロスト
リップアンテナの平面図およびＡ−Ａ′線に沿う断面図
リップアンテナの平面図およびＡ−Ａ′線に沿う断面図
【図１２】本発明の第６の実施形態に係るマイクロスト
リップアンテナの平面図およびＡ−Ａ′線に沿う断面図
リップアンテナの平面図およびＡ−Ａ′線に沿う断面図
【図１３】本発明の第７の実施形態に係るマイクロスト
リップアンテナの平面図およびＡ−Ａ′線に沿う断面図
リップアンテナの平面図およびＡ−Ａ′線に沿う断面図
【図１４】図１３のマイクロストリップアンテナの反射
損失の周波数特性を示す図
損失の周波数特性を示す図
【図１５】図１３のマイクロストリップアンテナの基本
波、第２次高調波および第３次高調波の入力インピーダ
ンス特性を示す図
波、第２次高調波および第３次高調波の入力インピーダ
ンス特性を示す図
【図１６】第１の従来例のマイクロストリップアンテナ
の平面図およびＡ−Ａ′線に沿う断面図
の平面図およびＡ−Ａ′線に沿う断面図
【図１７】図１６のマイクロストリップアンテナの反射
損失の周波数特性を示す図
損失の周波数特性を示す図
【図１８】第２の従来例のマイクロストリップアンテナ
の要部の平面図および放射導体上を電流が流れる様子を
模式的に示す図
の要部の平面図および放射導体上を電流が流れる様子を
模式的に示す図
１…放射導体 ２…第１の誘電体基板 ３…接地導体板 ４，４ａ，４ｂ…結合用スロット ６−１，６−２，６−３，６−４…補助スロット対 ７，７ａ，７ｂ…給電線路 ８ａ，８ｂ…切り欠き（縮退分離素子） ８ｃ，８ｄ…容量性微小スタブ（縮退分離素子） ９−１，９−２…結合導体対 １０…電力増幅器 Ｔ１，Ｔ２…給電端子
Claims (8)
- 【請求項１】第１の誘電体基板と、 前記第１の誘電体基板の第１の主面上に設けられた方形
状の放射導体と、 前記第１の誘電体基板の第２の主面に第１の主面を対向
させて設けられた第２の誘電体基板と、 前記第２の誘電体基板の第２の主面上に設けられ、前記
放射導体に電力を供給するための給電線路と、 前記第１の誘電体基板と前記第２の誘電体基板との間に
挟設され、前記放射導体の中心に対応する位置に前記放
射導体と前記給電線路とを結合させる結合用スロットが
形成された接地導体とを具備し、 前記放射導体上の所定の少なくとも一つの奇数次高調波
成分の電流値がほぼ最大となる位置に、前記放射導体の
少なくとも二つの対向する辺と平行に少なくとも一対の
補助スロット対が形成されていることを特徴とするマイ
クロストリップアンテナ。 - 【請求項２】第１の誘電体基板と、 前記第１の誘電体基板の第１の主面上に設けられた方形
状の放射導体と、 前記第１の誘電体基板の第２の主面に第１の主面を対向
させて設けられた第２の誘電体基板と、 前記第２の誘電体基板の第２の主面上に設けられ、前記
放射導体に電力を供給するための給電線路と、 前記第１の誘電体基板と前記第２の誘電体基板との間に
挟設され、前記放射導体の中心に対応する位置に前記放
射導体と前記給電線路とを結合させる結合用スロットが
形成された接地導体とを具備し、 前記放射導体上の所定の少なくとも一つの奇数次高調波
成分の電流値がほぼ最大となる位置に対応した前記接地
導体上の位置に、前記放射導体の少なくとも二つの対向
する辺と平行に少なくとも一対の補助スロット対が形成
されていることを特徴とするマイクロストリップアンテ
ナ。 - 【請求項３】第１の誘電体基板と、 前記第１の誘電体基板の第１の主面上に設けられた方形
状の放射導体と、 前記第１の誘電体基板の第２の主面に第１の主面を対向
させて設けられた第２の誘電体基板と、 前記第２の誘電体基板の第２の主面上に設けられ、前記
放射導体に電力を供給するための給電線路と、 前記第１の誘電体基板と前記第２の誘電体基板との間に
挟設され、前記放射導体の中心に対応する位置に前記放
射導体と前記給電線路とを結合させる結合用スロットが
形成された接地導体とを具備し、 前記放射導体上の所定の少なくとも一つの奇数次高調波
成分の電流値がほぼ最大となる位置に対応した前記接地
導体上の位置に、前記放射導体の少なくとも二つの対向
する辺と平行に少なくとも一対の補助スロット対が形成
され、 前記第２の誘電体基板の第２の主面上に、前記補助スロ
ット対と結合する少なくとも一対の結合導体対が設けら
れていることを特徴とするマイクロストリップアンテ
ナ。 - 【請求項４】前記補助スロット対の間隔が前記放射導体
の前記補助スロット対に垂直な辺の長さのほぼ２／ｎ倍
（但し、ｎは３以上の奇数）であることを特徴とする請
求項１乃至３のいずれか１項に記載のマイクロストリッ
プアンテナ。 - 【請求項５】前記補助スロット対と前記放射導体の前記
補助スロット対に平行な辺との距離が前記放射導体の前
記補助スロット対に垂直な辺の長さのほぼ（ｎ−２）／
２ｎ倍（但し、ｎは３以上の奇数）であることを特徴と
する請求項１乃至４のいずれか１項に記載のマイクロス
トリップアンテナ。 - 【請求項６】前記第２の誘電体基板上の前記結合用スロ
ットより動作周波数における線路内波長のほぼ（２ｍ＋
１）／８（但し、ｍは整数）離れた位置の前記給電線路
上に増幅器を実装したことを特徴とする請求項１乃至５
のいずれか１項に記載のマイクロストリップアンテナ。 - 【請求項７】前記補助スロット対として、第１の補助ス
ロット対および該第１の補助スロット対に直交して形成
された第２の補助スロット対を有することを特徴とする
請求項１乃至６のいずれか１項に記載のマイクロストリ
ップアンテナ。 - 【請求項８】前記放射導体の一方の対角線上の両端部に
切り欠きまたは容量性微小スタブが設けられてることを
特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のマイ
クロストリップアンテナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24604598A JP3415453B2 (ja) | 1998-08-31 | 1998-08-31 | マイクロストリップアンテナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24604598A JP3415453B2 (ja) | 1998-08-31 | 1998-08-31 | マイクロストリップアンテナ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000077929A true JP2000077929A (ja) | 2000-03-14 |
| JP3415453B2 JP3415453B2 (ja) | 2003-06-09 |
Family
ID=17142654
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24604598A Expired - Lifetime JP3415453B2 (ja) | 1998-08-31 | 1998-08-31 | マイクロストリップアンテナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3415453B2 (ja) |
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-
1998
- 1998-08-31 JP JP24604598A patent/JP3415453B2/ja not_active Expired - Lifetime
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