JP2000236212A

JP2000236212A - テーパードスロットアンテナ

Info

Publication number: JP2000236212A
Application number: JP11355091A
Authority: JP
Inventors: Satoru Sugawara; 悟菅原; Koji Mizuno; 皓司水野
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1998-12-18
Filing date: 1999-12-14
Publication date: 2000-08-29
Anticipated expiration: 2019-12-14
Also published as: JP3881144B2

Abstract

(57)【要約】【課題】Ｄ面の交差偏波成分を低減できるテーパード
スロットアンテナを提供すること。【解決手段】テーパードスロットアンテナ１０は、基
板１２と、その基板１２上に設けられた金属膜１３とか
らなる。金属膜１３には、スロットラインのスロット幅
が傾きをもって広くなるテーパー部１４が形成されてい
る。基板１２の両端には、金属膜１３を周期的に矩形状
に取り除くことにより、コルゲート構造１６が形成され
ている。このコルゲート構造１６の溝の深さは０．０４
〜０．１２波長、好ましくは０．０６〜０．１波長であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、移動体通信機器，
小型情報端末，その他の無線装置に利用可能なテーパー
ドスロットアンテナ（ＴａｐｅｒｅｄＳｌｏｔＡｎ
ｔｅｎｎａ）に関し、より詳細には、Ｄ面の交差偏波成
分を低減したテーパードスロットアンテナに関する。

【０００２】

【従来の技術】図１０は、従来のテーパードスロットア
ンテナの一例を示す斜視図である。このテーパードスロ
ットアンテナ１００は、基板１２０と、その基板１２０
上に設けられた金属膜１３０と、から構成されている。

【０００３】前記基板１２０は、ポリイミドなどの誘電
体材料からなり、厚さは１０〜１００μｍである。ま
た、前記金属膜１３０は、銅を主たる材料として構成さ
れており、その厚さは２〜２０μｍである。その金属膜
１３０には、スロットラインのスロット幅が傾きをもっ
て広くなるテーパー部１４が形成されている。なお、１
５はアンテナの開口部である。

【０００４】このテーパードスロットアンテナ１００
は、アンテナの面に対して平行な方向（スロットライン
の進行方向）に電波を放射する。

【０００５】テーパードスロットアンテナの構造がスロ
ットラインと同様であることから、マイクロスロットラ
インのように裏面に接地導体を必要としないので、ユニ
プレーナー構造の給電線や整合回路との一体化が容易で
ある。また、テーパードスロットアンテナは、使用可能
な周波数帯域幅が広く、また利得も高いので、移動体通
信機器、小型情報端末、その他の無線装置に利用されて
いる。

【０００６】ところが、上記テーパードスロットアンテ
ナ１００は、Ｄ面の交差偏波成分が−６〜−９ｄＢと高
い。なお、テーパードスロットアンテナの面の呼び方に
ついて説明すると、図１１に示すように、テーパードス
ロットアンテナでは、電磁波を放射する方向を含みかつ
基板１２０に平行な面をＥ面、基板１２０に垂直な面を
Ｈ面、前記Ｅ面および前記Ｈ面と４５°の角度をなす面
はＤ面と呼ばれている。また、交差偏波とは、電磁波の
偏波面がアンテナの偏波方向と直交する偏波のことであ
る。

【０００７】テーパードスロットアンテナのＤ面の交差
偏波成分を低減する方法は、「Ｐ．Ｒ．Ａｃｈａｒｙ
ａ，Ｊ．Ｊｏｈａｎｓｓｏｎ，ａｎｄＥ．Ｌ．Ｋｏｌ
ｌｂｅｒｇ，“Ｓｌｏｔｌｉｎｅａｎｔｅｎｎａｆ
ｏｒｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒａｎｄｓｕｂｍｉｌｌ
ｉｍｅｔｅｒｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ" ，Ｐｒｏｃ．２
０ｔｈＥｕｒ．ＭｉｃｒｏｗａｖｅＣｏｎｆ．，
Ｂｕｄａｐｅｓｔ，Ｈｕｎｇａｒｙ，ｐｐ３５３−３
５８，Ｓｅｐ．１９９０」で報告されている。この報
告では、テーパードスロットアンテナのテーパー形状を
ＢＬＴＳＡ（ＢｒｏｋｅｎＬｉｎｅａｒｌｙＴａｐ
ｅｒｅｄＳｌｏｔＡｎｔｅｎｎａ）と呼ばれる傾き
の異なる３本の直線で構成することにより、Ｄ面の交差
偏波成分を−１１ｄＢまで低減できたと説明されてい
る。

【０００８】ところが、上記報告では、なぜＢＬＴＳＡ
にするとＤ面の交差偏波成分を低減できるか、また、ど
のような条件のときにＤ面の交差偏波成分が低減される
かに関しては何ら説明されていない。したがって、この
報告に基づいて、Ｄ面の交差偏波成分を低減したテーパ
ードスロットアンテナを作ることは困難である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
テーパードスロットアンテナではＤ面の交差偏波成分が
高いため、用途によっては問題になる。例えば、２つの
テーパードスロットアンテナの開口部を同じ方向に向け
ながら直交させて配置し、２つの偏波成分を独立して受
信するシステムでは、Ｄ面の交差偏波成分が高いと異な
る偏波に対しても感度を持ってしまうため、２つの偏波
成分がうまく分離できない問題がある。また、テーパー
ドスロットアンテナのＤ面の交差偏波成分が高くなる理
由についても明らかになっていない。

【００１０】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あって、テーパードスロットアンテナのＤ面の交差偏波
成分が高くなる理由を明らかにし、そのＤ面の交差偏波
成分を低減できるテーパードスロットアンテナを提供す
ることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決しようとするための手段】以上の目的を達
成するために、請求項１に係るテーパードスロットアン
テナは、基板と、前記基板上に設けられている金属膜
と、前記基板上にスロットラインのスロット幅が傾きを
もって広くなるように形成されているテーパー部とを有
し、前記テーパー部の開口部から電界を放射するテーパ
ードスロットアンテナにおいて、前記開口部から放射さ
れる電界の前記基板に垂直な成分に対して逆の位相をも
つ電界を生じさせる電界発生手段を備え、前記電界発生
手段が、前記テーパー部から０．６５波長以内の位置に
形成されるものである。

【００１２】すなわち、本発明のテーパードスロットア
ンテナでは、開口部から放射される電界の基板に垂直な
成分に対して逆の位相をもつ電界を前記テーパー部から
０．６５波長以内で生じさせることにより、開口部から
放射される電界の基板に垂直な成分を打ち消すようにな
っている。後述するように、本発明の発明者らの考察に
よると、開口部から放射される電界の基板に垂直な成分
がＤ面の交差偏波成分を高くしている。したがって、こ
の成分を打ち消し合う成分を生じさせることによりＤ面
の交差偏波成分を低減できることとなる。

【００１３】また、請求項２に係るテーパードスロット
アンテナは、請求項１に記載のテーパードスロットアン
テナにおいて、前記電界発生手段が、前記金属膜の電磁
波の放射方向に平行な両側端に周期的に形成された複数
の溝からなるコルゲート構造であり、前記溝の深さを
０．０４〜０．１２波長としたものである。

【００１４】すなわち、本発明のテーパードスロットア
ンテナでは、金属膜の電磁波の放射方向に平行な両側端
に溝の深さを０．０４〜０．１２波長とするコルゲート
構造を形成する。このコルゲート構造によって、開口部
から放射される電界の基板に垂直な成分を打ち消し合う
成分を意図的に生じさせることができるから、Ｄ面の交
差偏波成分を低減できることとなる。

【００１５】また、請求項３に係るテーパードスロット
アンテナは、請求項１に記載のテーパードスロットアン
テナにおいて、前記電界発生手段が、前記金属膜の電磁
波の放射方向に平行な両側端に周期的に形成された複数
の溝からなるコルゲート構造および前記金属膜の前記コ
ルゲート構造と前記テーパー部との間の部分に形成され
た電磁波の放射方向と平行な線状のスリットであり、前
記コルゲート構造の溝の深さを０．１５波長以上とした
ものである。

【００１６】すなわち、本発明のテーパードスロットア
ンテナでは、金属膜の電磁波の放射方向に平行な両側端
に溝の深さを０．１５波長以上とするコルゲート構造を
形成すると共にそのコルゲート構造とテーパー部との間
に電磁波の放射方向と平行に線状のスリットを形成す
る。このコルゲート構造によってＤ面の交差偏波成分を
低減でき、コルゲート構造が形成されているために基板
端部で強くなる電界の強度をスリットを形成することに
よって抑制できることになる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明のテーパードスロッ
トアンテナの実施の形態について、〔本発明の概略〕、
〔実施の形態１〕、〔実施の形態２〕の順で、添付の図
面を参照して詳細に説明する。

【００１８】〔本発明の概略〕本発明の発明者らの研究
による、テーパードスロットアンテナのＤ面の交差偏波
成分が高くなる理由を図１０および図１２を用いて説明
する。なお、図１２は、図１０に示した従来のテーパー
ドスロットアンテナ１００を開口部１５側から見た図で
ある。

【００１９】テーパードスロットアンテナ１００から電
磁波が放射される場合、その電磁波はスロットラインの
伝送モードＴから自由空間のモードＦへと移り変わって
いく。図１０および図１２に、このモードの移り変わり
の様子を模式的に示す。

【００２０】図１２に示すように、伝送モードＴの電界
は、基板１２０に垂直な成分Ｔ１，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ６
と、基板１２０に水平な成分Ｔ２，Ｔ５に分離すること
ができる。このように、スロットラインの伝送モードＴ
には基板に垂直な成分Ｔ１，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ６も含まれ
るため、この成分が自由空間に放射されて交差偏波成分
となる。

【００２１】この基板１２０に垂直な成分は、Ｅ面（図
１２では水平方向）やＨ面（図１２では垂直方向）に対
してはその配置の対称性が高いため、放射電界同士が打
ち消し合う。

【００２２】例えば、Ｅ面で観察すると、成分Ｔ１と成
分Ｔ４（または成分Ｔ３と成分Ｔ６）は大きさが等しく
向きが逆であり、観測点からの距離も等しいので、放射
電界を打ち消し合う。また、Ｈ面で観察すると、成分Ｔ
１と成分Ｔ３（または成分Ｔ４と成分Ｔ６）は大きさが
等しく向きが逆であり、観測点からの距離も等しいの
で、放射電界を打ち消し合う。このためＥ面，Ｈ面にお
いては、交差偏波成分がそれ程高くないので問題になら
ない。

【００２３】ところが、Ｄ面（図１２では斜め４５°方
向）においては、この基板１２０に垂直な成分の対称性
が崩れているので、交差偏波成分が高くなる。

【００２４】そこで、本発明のテーパードスロットアン
テナでは、開口部から放射される電界の基板に垂直な成
分を打ち消し合うような電界成分を意図的に生じさせる
ようにしてＤ面の交差偏波成分を低減する。

【００２５】〔実施の形態１〕図１に、本発明の実施の
形態１に係るテーパードスロットアンテナを示す。図１
（ａ）は本発明のテーパードスロットアンテナの斜視図
であり、図１（ｂ）は本発明のテーパードスロットアン
テナの上面図である。

【００２６】図１に示すように、テーパードスロットア
ンテナ１０は、基板１２と、その基板１２上に設けられ
た金属膜１３と、から構成されている。

【００２７】基板１２は、ポリイミド（例えば、商品
名：カプトン）などの誘電体材料からなり、厚さは１０
〜１００μｍである。また、金属膜１３は、銅を主たる
材料として構成されており、その厚さは２〜２０μｍで
ある。この金属膜１３には、スロットラインのスロット
幅が傾きをもって広くなるテーパー部１４が形成されて
いる。なお、１５はアンテナの開口部である。

【００２８】基板１２の両端の金属膜１３の部分には、
コルゲート構造１６が形成されている。テーパードスロ
ットアンテナの端部にコルゲート構造を形成することに
より、基板端部の電界の位相や強度を制御できること
が、本発明者らによって報告されている（ＩＥＥＥＭ
ＴＴ−ＳＩＭＳＤｉｇ．ｐｐ．５３３−５３６１
９９８）。このコルゲート構造１６により、開口部１５
から放射される電界の基板に垂直な成分を打ち消し合う
ような電界成分を意図的に生じさせることができる。

【００２９】図２に、前記テーパードスロットアンテナ
１０の一部拡大図を示す。この図に示すように、コルゲ
ート構造１６は、金属膜１３を周期的に矩形状に取り除
くことにより形成される複数の溝１７からなる。図中の
ｄは溝１７の深さ、ｗは溝１７の幅、ｐは溝１７の周期
である。また、Ｌは開口部１５からアンテナ端部までの
長さである。

【００３０】このテーパードスロットアンテナ１０は、
アンテナの面に対して平行な方向（スロットラインの進
行方向）に電波を放射し、移動体通信機器、小型情報端
末、その他の無線装置に利用することができる。

【００３１】さて、Ｄ面の交差偏波成分を低減するため
のパラメータを決めるために実験を行った。この実験の
ために、基板１２となる５０μｍのカプトン上に、金属
膜１３となる５μｍの銅を積層した。そして、アンテナ
の基本構造を、アンテナ長を２０ｍｍ、開口部の長さを
５ｍｍとし、ｄ４ｃｗ０４，ｄ５ｃｗ０４，ｄ５ｃｗ０
８の３種類のアンテナを用意した。

【００３２】開口部から基板端までの長さＬに関して
は、頭にｄ４が付くアンテナｄ４ｃｗ０４では２ｍｍ
（０．４波長）、頭にｄ５が付くアンテナｄ５ｃｗ０４
とｄ５ｃｗ０８とでは２．５ｍｍ（０．５波長）とし
た。また、溝の幅ｗおよび周期ｐに関しては、最後にｃ
ｗ０４が付くアンテナｄ４ｃｗ０４とｄ５ｃｗ０４とで
は幅を０．２ｍｍ（０．０４波長），周期を０．４ｍｍ
（０．０８波長）、最後にｃｗ０８が付くアンテナｄ５
ｃｗ０８とでは幅を０．４ｍｍ（０．０８波長），周期
を０．８ｍｍ（０．１６波長）とした。

【００３３】そして、上記３つのアンテナｄ４ｃｗ０
４，ｄ５ｃｗ０４，ｄ５ｃｗ０８のコルゲート構造の溝
の深さＤを変化させて、Ｄ面の交差偏波成分の強度を測
定した。なお、測定は６０ＧＨｚ（波長５ｍｍ）で行っ
た。この実験の結果を図３（ａ）に示す。この図では、
縦軸はＤ面の交差偏波成分の強度を表し、単位はｄＢで
ある。また、横軸は溝の深さｄを表し、単位は波長であ
る。

【００３４】溝の深さｄが０（ゼロ）〜０．０４波長の
ときは、３つのアンテナともＤ面の交差偏波成分の強度
が−１０ｄＢより高い。溝の深さｄが０．０４〜０．１
２波長のときは、３つのアンテナともＤ面の交差偏波成
分の強度が急激に低くなり、アンテナｄ４ｃｗ０４では
−１７．５ｄＢと最も低い。溝の深さｄが０．１２〜
０．２波長のときは、３つのアンテナともＤ面の交差偏
波成分の強度がまた−１０ｄＢより高くなる。

【００３５】図３（ａ）から分かるように、溝の深さｄ
が０．０６〜０．１波長のときにＤ面の交差偏波成分が
特に低減される。したがって、実施の形態１に係るテー
パードスロットアンテナ１０においては、コルゲート構
造１６の溝の深さを０．０４〜０．１２波長、好ましく
は０．０６〜０．１波長とする。これにより、テーパー
ドスロットアンテナ１０では、Ｄ面の交差偏波成分は低
減される。つまり、このようなコルゲート構造１６によ
り、基板端部の電界の位相を反転させ強度を強くし、開
口部１５から放射される電界の基板に垂直な成分と逆の
位相を持つ電界をテーパー部１４近傍で生じさせ、Ｄ面
の交差偏波成分を低減することができる。

【００３６】次に、開口部から基板端までの長さＬの最
適な値を決めるための実験を行った。この実験のため
に、基板１２となる５０μｍのカプトン上に、金属膜１
３となる５μｍの銅を積層した。そして、アンテナの基
本構造を、アンテナ長を２０ｍｍ、開口部の長さを５ｍ
ｍとし、アンテナの両端に溝の深さｄを０．４ｍｍ
（０．０８波長）、幅ｗを０．２ｍｍ（０．０４波
長）、周期ｐを０．４ｍｍ（０．０８波長）とするコル
ゲート構造を形成した。

【００３７】そして、このアンテナの開口部から基板端
までの長さＬを変化させて、Ｄ面の交差偏波成分の強度
を測定した。なお、測定はやはり６０ＧＨｚ（波長５ｍ
ｍ）で行った。この実験の結果を図３（ｂ）に示す。こ
の図でも、縦軸はＤ面の交差偏波成分の強度を表し、単
位はｄＢである。また、横軸は溝の深さｄを表し、単位
は波長である。なお、比較のために、基板の端部にコル
ゲート構造が形成されていない従来のテーパードスロッ
トアンテナのＤ面の交差偏波成分の強度を点線で表し、
本発明のテーパードスロットアンテナのＤ面の交差偏波
成分の強度を実線で表す。

【００３８】本発明のテーパードスロットアンテナにお
いては、Ｄ面の交差偏波成分の強度が、開口部から基板
端までの長さＬが０．３〜０．４波長のときに徐々に低
くなり、０．４波長付近で約−１７．５ｄＢと最低値と
なって、開口部から基板端までの長さＬが０．４〜０．
７波長のときに徐々に高くなる。ところが、従来のテー
パードスロットアンテナにおいては、開口部から基板端
までの長さＬが変化してもＤ面の交差偏波成分の強度は
略一定である。また、本発明のテーパードスロットアン
テナのＤ面の交差偏波成分の強度は、開口部から基板端
までの長さＬの値に関わらず、従来のテーパードスロッ
トアンテナのＤ面の交差偏波成分の強度よりも低い。

【００３９】図３（ｂ）から分かるように、開口部から
基板端までの長さＬが０．６波長以下のときにＤ面の交
差偏波成分が低減される。

【００４０】ところで、一般にテーパードスロットアン
テナの放射電界は、テーパー部からおよそ０．４波長程
度外側に広がっている。また、逆相の電界を用いて打ち
消し合うようにするには少なくとも０．２５（１／４）
波長以内の距離にコルゲート構造１６を設ける必要があ
ると考えられる。したがって、図１に示すコルゲート構
造１６を、テーパー部１４から０．６５波長以内に設け
れば良いと考えられる。

【００４１】図３（ｂ）に示す結果は、上記条件を立証
したものとなっており、従って、実施の形態１のテーパ
ードスロットアンテナ１０では、テーパー部１４からコ
ルゲート構造１６までの長さＬ（開口部から基板端まで
の長さ）を０．６５波長以内とする。図３（ｂ）に示す
ように、長さＬが０．３波長以下になると特性が劣化し
てしまうので、長さＬの下限は０．３となる。これによ
り、テーパードスロットアンテナ１０では、Ｄ面の交差
偏波成分は低減される。

【００４２】この２つの実験から、テーパードスロット
アンテナ１０の端部に形成されているコルゲート構造１
６の溝１７の深さｄを０．０４〜０．１２波長、好まし
くは０．０６〜０．１波長とし、開口部１５から基板端
までの長さＬを０．６５波長以内とすると、開口部１５
から放射される電界の基板１２に垂直な成分を打ち消し
合うような電界成分を最適に生じさせることができ、Ｄ
面の交差偏波成分を最も低減できることとなる。

【００４３】次に、実施の形態１の発明を適用したテー
パードスロットアンテナを形成し、Ｅ面，Ｈ面，Ｄ面そ
れぞれの指向性を測定する実験を行った。この実験のた
めには、基板１２となる５０μｍのポリイミド上に、金
属膜１３となる５μｍの銅を積層した。そして、アンテ
ナ長を２０ｍｍ、開口部の長さを５ｍｍ、開口部から基
板端までの長さＬを２．５ｍｍ（０．５波長）とした。
また、アンテナの端部に溝の深さｄを０．４ｍｍ（０．
０８波長）、幅ｗを０．２ｍｍ（０．０４波長）、周期
ｐを０．４ｍｍ（０．０８波長）とするコルゲート構造
を形成した。また、このアンテナの設計周波数を６０Ｇ
Ｈｚとした。

【００４４】図４（ａ）にＥ面の指向性、図４（ｂ）に
Ｈ面の指向性、図４（ｃ）にＤ面の指向性、図４（ｄ）
にＤ面の交差偏波成分の指向性を示す。この図では、縦
軸は相対強度を表し、単位はｄＢである。また、横軸は
アンテナの放射角度を表し、単位は度である。比較のた
めに、基板の端部にコルゲート構造が形成されていない
従来のテーパードスロットアンテナの指向性を図５に示
す。図４と同様に、図５（ａ）にＥ面の指向性、図５
（ｂ）にＨ面の指向性、図５（ｃ）にＤ面の指向性、図
５（ｄ）にＤ面の交差偏波成分の指向性を示す。

【００４５】図５（ｄ）に示すように従来のテーパード
スロットアンテナではＤ面の交差偏波成分が−９ｄＢと
高いのに対して、図４（ｄ）に示すように本発明のテー
パードスロットアンテナではＤ面の交差偏波成分が−１
３ｄＢと低くなっている。

【００４６】このように、上記実施の形態１のテーパー
ドスロットアンテナ１０では、開口部１５から基板端ま
での長さＬを０．６５波長以内とし、溝１７の深さｄを
０．０４〜０．１２波長、好ましくは０．０６〜０．１
波長とするコルゲート構造を基板１２の両端に形成する
ことにより、開口部１５から放射される電界の基板１２
に垂直な成分を打ち消し合うような電界成分を意図的に
生じさせることができ、Ｄ面の交差偏波成分を低減でき
る。

【００４７】なお、実施の形態１においては、コルゲー
ト構造１６の溝１７の形状を矩形状としたが、上述した
効果を得ることができるのであれば、矩形以外の形状を
用いることが可能であることはいうまでもない。

【００４８】〔実施の形態２〕図６に、本発明の実施の
形態２に係るテーパードスロットアンテナを示す。図６
（ａ）は本発明のテーパードスロットアンテナの斜視図
であり、図６（ｂ）は本発明のテーパードスロットアン
テナの上面図である。

【００４９】図６に示すように、テーパードスロットア
ンテナ２０は、基板２２と、その基板２２上に設けられ
た金属膜２３とからなる。

【００５０】前記金属膜２３には、コルゲート構造１６
とテーパー部１４との間に線状のスリットＳ１，Ｓ２が
形成されている。なお、コルゲート構造１６の溝の深さ
と線状のスリットＳ１，Ｓ２を設けたこと以外の構成に
ついては、上記実施の形態１に係るテーパードスロット
アンテナ１０と同じであるので、その説明は省略する。

【００５１】図７に、前記テーパードスロットアンテナ
２０の一部拡大図を示す。この図に示したように、コル
ゲート構造１６は、前記金属膜２３を周期的に矩形状に
取り除くことにより形成される複数の溝１７からなる。
また、このコルゲート構造１６の溝１７とテーパー部１
４の間に、電磁波の放射方向および基板２２の端部に略
平行に、スリットＳ１，Ｓ２が形成されている。

【００５２】上記実施の形態１に係るテーパードスロッ
トアンテナ１０では、開口部から放射される電界の基板
に垂直な成分を打ち消し合うような電界成分を意図的に
生じさせているため、基板端部での電界の強度が強くな
る。このように基板端部での電界の強度が強くなると、
アンテナを複数配置するアンテナアレイのような構成で
は、隣接するアンテナ間のクロストークが高くなってし
まう。

【００５３】そこで、この実施の形態２に係るテーパー
ドスロットアンテナ２０では、このコルゲート構造１６
とテーパー部１４の間に線状のスリットＳ１，Ｓ２を形
成することにより、基板端部での電界の強度を抑制す
る。なお、基板端部の電界強度を抑制するためには、溝
の深さが０．１５波長以上のコルゲート構造を基板端部
に設ければ良いことが本発明者らの研究によって明らか
にされている。

【００５４】図８は、図６のテーパードスロットアンテ
ナ２０を開口部１５側から見た図である。Ｔはスロット
ラインの伝送モード、Ｇはスリットに生じる電界であ
る。図中のＴ３は伝送モードＴにより生じる電界の基板
２２に垂直な成分、Ｇ１，Ｇ２は電界Ｇにより生じる電
界の基板２２に垂直な成分である。ここでは、一方のス
リットＳ１，Ｓ２について説明するが、他方のスリット
Ｓ１，Ｓ２においても同じような現象が起きることにな
る。

【００５５】この図から分かるように、成分Ｔ３と成分
Ｇ１は打ち消し合い、成分Ｔ３と成分Ｇ２は強め合う。
ところが、成分Ｔ３と成分Ｇ１は空間的に近接している
ため同じ位相を打ち消し合うが、成分Ｔ３と成分Ｇ２は
空間的に離れているため位相にずれが生じて完全には強
め合わない。このため、基板端部での電界の強度を抑制
することができ、Ｄ面の交差偏波成分を低減することが
できる。

【００５６】なお、このスリットは上述した機能を満た
すものであるならば、複数本でも良く、また電磁波の放
射方向と厳密に平行でなくても良い。また同様の効果を
得られる構造であれば、上述したスリットに限らずその
他のパターンやその組み合わせでも良い。また、スリッ
トの本数や太さおよび組み合わせかたは、使用するアン
テナに応じて適したものにしても良い。さらに、コルゲ
ート構造１６の溝１７の形状を矩形状としたが、同様の
効果を得ることができるのであれば、矩形以外の形状を
用いることが可能であることはいうまでもない。

【００５７】次に、実施の形態２の発明を適用したテー
パードスロットアンテナを形成し、Ｅ面，Ｈ面，Ｄ面そ
れぞれの指向性を測定する実験を行った。この実験のた
めには、基板１２となる５０μｍのポリイミド上に、金
属膜１３となる５μｍの銅を積層した。そして、アンテ
ナ長を２０ｍｍ、開口部の長さを５ｍｍ、開口部から基
板端までの長さＬを２．５ｍｍ（０．５波長）とした。
また、アンテナの端部に溝の深さｄを０．８ｍｍ（０．
１６波長）、幅ｗを０．２ｍｍ（０．０４波長）、周期
ｐを０．４ｍｍ（０．０８波長）とするコルゲート構造
を形成した。さらに、コルゲート構造とテーパー部の間
に、基板端から１．２ｍｍ（０．２４波長）〜１．５ｍ
ｍ（０．３波長）の間に幅０．３ｍｍ（０．０６波長）
の線状のスリットＳ２と、基板端から１．８ｍｍ（０．
３６波長）〜２．０ｍｍ（０．４波長）の間に幅０．２
ｍｍ（０．０４波長）の線状のスリットＳ１を形成し
た。また、このアンテナの設計周波数を６０ＧＨｚとし
た。

【００５８】図９（ａ）にＥ面の指向性、図９（ｂ）に
Ｈ面の指向性、図９（ｃ）にＤ面の指向性、図９（ｄ）
にＤ面の交差偏波成分の指向性を示す。この図では、縦
軸は相対強度を表し、単位はｄＢである。また、横軸は
アンテナの放射角度を表し、単位は度である。

【００５９】図５（ｄ）に示したように従来のテーパー
ドスロットアンテナではＤ面の交差偏波成分が−９ｄＢ
と高いのに対して、図９（ｄ）に示すように本発明のテ
ーパードスロットアンテナではＤ面の交差偏波成分が−
１３．２ｄＢと低くなっている。

【００６０】このように、上記実施の形態２のテーパー
ドスロットアンテナ２０では、基板２２の両端に溝１７
の深さｄを０．１５波長とするコルゲート構造を形成す
ると共に、コルゲート構造１６とテーパー部１４の間に
線状のスリットを形成することにより、開口部１５から
放射される電界の基板１２に垂直な成分を打ち消し合う
ような電界成分を意図的に生じさせることができ、かつ
基板端部での電界の強度が強くなってしまうことを防止
できる。また、このテーパードスロットアンテナ２０を
アンテナアレイに用いる場合、隣接するアンテナ間のク
ロストークを低くすることが可能であるため、アンテナ
を複数配置するアンテナアレイのような構成にも好適に
用いることができる。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のテーパー
ドスロットアンテナ（請求項１）では、開口部から放射
される電界の基板に垂直な成分に対して逆の位相をもつ
電界を前記テーパー部から０．６５波長以内で生じさせ
ることにより（電界発生手段）、開口部から放射される
電界の基板に垂直な成分を打ち消す合うような電界を意
図的に発生させることができるから、Ｄ面の交差偏波成
分を低減できる。

【００６２】また、本発明のテーパードスロットアンテ
ナ（請求項２）では、開口部から基板端までの長さを
０．６５波長以内とし、溝の深さを０．０４〜０．１２
波長とするコルゲート構造を金属膜の電磁波の放射方向
に平行な両側端に電界発生手段として形成することによ
り、開口部から放射される電界の基板に垂直な成分を打
ち消し合うような電界成分を意図的に生じさせることが
できるから、Ｄ面の交差偏波成分を低減できる。

【００６３】また、本発明のテーパードスロットアンテ
ナ（請求項３）では、電界発生手段として、溝の深さを
０．１５波長とするコルゲート構造を金属膜の電磁波の
放射方向に平行な両側端に形成すると共に、コルゲート
構造とテーパー部の間に電磁波の放射方向に平行な線状
のスリットを形成することにより、開口部から放射され
る電界の基板に垂直な成分を打ち消し合うような電界成
分を意図的に生じさせることができると共に、基板端部
での電界の強度が強くなってしまうことを防止できるか
ら、Ｄ面の交差偏波成分を低減できると共にアンテナア
レイのような構成に用いたときも隣接するアンテナ間に
クロストークが発生しなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係るテーパードスロッ
トアンテナの構成図である。

【図２】図１のテーパードスロットアンテナの一部拡大
図である。

【図３】Ｄ面の交差偏波成分を低減するためのパラメー
タを得る実験の結果の説明図である。

【図４】実施の形態１の発明を適用したテーパードスロ
ットアンテナのＥ面，Ｈ面，Ｄ面の指向性の説明図であ
る。

【図５】従来のテーパードスロットアンテナのＥ面，Ｈ
面，Ｄ面の指向性の説明図である。

【図６】本発明の実施の形態２に係るテーパードスロッ
トアンテナの構成図である。

【図７】図６のテーパードスロットアンテナの一部拡大
図である。

【図８】図６のテーパードスロットアンテナの電界分布
を表す説明図である。

【図９】実施の形態２の発明を適用したテーパードスロ
ットアンテナのＥ面，Ｈ面，Ｄ面の指向性の説明図であ
る。

【図１０】従来のテーパードスロットアンテナの斜視図
である。

【図１１】テーパードスロットアンテナのＥ面，Ｈ面，
Ｄ面の概念説明図である。

【図１２】テーパードスロットアンテナのＤ面の交差偏
波成分が高くなる理由を説明するための原理説明図であ
る。

【符号の説明】

１０，２０テーパードスロットアンテナ１２，２２基板１３，２３金属膜１４テーパー部１５開口部１６コルゲート構造１７溝Ｓ１，Ｓ２スリットＴ伝送モードＦ自由空間のモード

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板と、前記基板上に設けられている金
属膜と、前記基板上にスロットラインのスロット幅が傾
きをもって広くなるように形成されているテーパー部と
を有し、前記テーパー部の開口部から電界を放射するテ
ーパードスロットアンテナにおいて、前記開口部から放射される電界の前記基板に垂直な成分
に対して逆の位相をもつ電界を生じさせる電界発生手段
を備え、前記電界発生手段は、前記テーパー部から０．６５波長
以内の位置に形成されることを特徴とするテーパードス
ロットアンテナ。
【請求項２】前記電界発生手段は、前記金属膜の電磁
波の放射方向に平行な両側端に周期的に形成された複数
の溝からなるコルゲート構造であり、前記溝の深さは、０．０４〜０．１２波長であることを
特徴とする請求項１に記載のテーパードスロットアンテ
ナ。
【請求項３】前記電界発生手段は、前記金属膜の電磁
波の放射方向に平行な両側端に周期的に形成された複数
の溝からなるコルゲート構造および前記金属膜の前記コ
ルゲート構造と前記テーパー部との間の部分に形成され
た電磁波の放射方向と平行な線状のスリットであり、前記コルゲート構造の溝の深さは、０．１５波長以上で
あることを特徴とする請求項１に記載のテーパードスロ
ットアンテナ。