JP2002026638A - アンテナ装置 - Google Patents
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
- H01Q13/10—Resonant slot antennas
- H01Q13/106—Microstrip slot antennas
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
- H01Q13/10—Resonant slot antennas
- H01Q13/16—Folded slot antennas
Landscapes
- Waveguide Aerials (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 より単純な構成で、より効率的にマイクロ波
帯及びミリ波帯の電磁波を放射又は受信する。 【解決手段】 誘電体表面５及び誘電体背面６を有する
平面形状の誘電体基板１と、円偏波された電磁波を放射
及び受信するスロット２，３を有する少なくとも１つの
サブアンテナと、少なくとも１つのサブアンテナに電力
を給電する少なくとも１つの給電線４とを備える。スリ
ット２，３を誘電体基板１の誘電体表面５に互いに直交
するＶ字状に設け、給電線４を誘電体背面６に設ける。
帯及びミリ波帯の電磁波を放射又は受信する。 【解決手段】 誘電体表面５及び誘電体背面６を有する
平面形状の誘電体基板１と、円偏波された電磁波を放射
及び受信するスロット２，３を有する少なくとも１つの
サブアンテナと、少なくとも１つのサブアンテナに電力
を給電する少なくとも１つの給電線４とを備える。スリ
ット２，３を誘電体基板１の誘電体表面５に互いに直交
するＶ字状に設け、給電線４を誘電体背面６に設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、円偏波された電磁
波を放射及び受信するアンテナ装置に関し、特に、マイ
クロ波又はミリ波周波数の電磁波を放射及び受信するア
ンテナ装置に関する。
波を放射及び受信するアンテナ装置に関し、特に、マイ
クロ波又はミリ波周波数の電磁波を放射及び受信するア
ンテナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、マイクロ波又はミリ波周波数の電
磁波を放射及び受信するアンテナは、マイクロ波帯やミ
リ波帯の無線通信システムのようなデータレートが高い
システムに応用できる技術として関心が高まっている。
典型的な応用例としては、衛星通信、屋内用ネットワー
ク（Local Area Network：ＬＡＮ）、屋外用見通し内私
設リンク（LOS private links）がある。これらの応用
例では、例えば、１５ＧＨｚから６０ＧＨｚ程度の極め
て高い周波数帯において広い帯域幅が要求される。円偏
波により、ユーザは、アンテナの指向性を気にする必要
がなくなる。
磁波を放射及び受信するアンテナは、マイクロ波帯やミ
リ波帯の無線通信システムのようなデータレートが高い
システムに応用できる技術として関心が高まっている。
典型的な応用例としては、衛星通信、屋内用ネットワー
ク（Local Area Network：ＬＡＮ）、屋外用見通し内私
設リンク（LOS private links）がある。これらの応用
例では、例えば、１５ＧＨｚから６０ＧＨｚ程度の極め
て高い周波数帯において広い帯域幅が要求される。円偏
波により、ユーザは、アンテナの指向性を気にする必要
がなくなる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、円偏波を呈
するアンテナは、従来から知られており、例えばマイク
ロストリップ（microstrip）技術を主に用いた平面アン
テナ（planar anntena）があり、例えば欧州特許公報Ｅ
Ｐ０２１５２４０Ｂ１には、マイクロ波を円偏波する平
面アレーアンテナ（planar-array anntena）が開示され
ている。このアンテナは、２つの金属層の間に挟まれた
基板により構成されている。両金属層には、開口部が設
けられ、これらの開口部には、基板上に励振用プローブ
（excitation poobe）が設けられている。ところで、こ
のような形状のアンテナは、構造が複雑であり、要求さ
れる公差を満たすためには、プローブを、金属層の開口
部に正確に一致されていなけらばならない。この複雑な
構造及び調整のためには、特別な製造工程と高度な技術
が必要とされる。
するアンテナは、従来から知られており、例えばマイク
ロストリップ（microstrip）技術を主に用いた平面アン
テナ（planar anntena）があり、例えば欧州特許公報Ｅ
Ｐ０２１５２４０Ｂ１には、マイクロ波を円偏波する平
面アレーアンテナ（planar-array anntena）が開示され
ている。このアンテナは、２つの金属層の間に挟まれた
基板により構成されている。両金属層には、開口部が設
けられ、これらの開口部には、基板上に励振用プローブ
（excitation poobe）が設けられている。ところで、こ
のような形状のアンテナは、構造が複雑であり、要求さ
れる公差を満たすためには、プローブを、金属層の開口
部に正確に一致されていなけらばならない。この複雑な
構造及び調整のためには、特別な製造工程と高度な技術
が必要とされる。
【０００４】本発明は、上述の課題に鑑みてなされたも
のであり、より単純な構成によって、マイクロ波及びミ
リ波周波数を扱うことができるアンテナ装置を提供する
ことを目的とする。
のであり、より単純な構成によって、マイクロ波及びミ
リ波周波数を扱うことができるアンテナ装置を提供する
ことを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために、本発明に係るアンテナ装置は、誘電体表面及び
誘電体背面を有する平面形状の誘電体基板と、円偏波さ
れた電磁波を放射及び受信する第１の素子及び第２の素
子を有する少なくとも１つのサブアンテナ手段と、少な
くとも１つのサブアンテナ手段に対して信号を送受する
少なくとも１つの伝送線路手段とを備える。サブアンテ
ナ手段における第１の素子及び第２の素子は、誘電体基
板の誘電体表面に互いに直交するＶ字状に設けられたス
ロットであり、伝送線路手段は、誘電体背面に設けられ
ている。
ために、本発明に係るアンテナ装置は、誘電体表面及び
誘電体背面を有する平面形状の誘電体基板と、円偏波さ
れた電磁波を放射及び受信する第１の素子及び第２の素
子を有する少なくとも１つのサブアンテナ手段と、少な
くとも１つのサブアンテナ手段に対して信号を送受する
少なくとも１つの伝送線路手段とを備える。サブアンテ
ナ手段における第１の素子及び第２の素子は、誘電体基
板の誘電体表面に互いに直交するＶ字状に設けられたス
ロットであり、伝送線路手段は、誘電体背面に設けられ
ている。
【０００６】本発明に係るアンテナ装置の主な利点は、
簡単な構造を有することと、放射素子、すなわちスロッ
トと、給電回路（feed network）とを分離できることに
ある。この平面アンテナ構造の簡素化は、給電線（feed
line）とサブアンテナ手段とが１つの誘電体基板の一
方の面と他方の面とに形成されることによるものであ
る。したがって、本発明に係るアンテナ装置では、単層
基板を用いることができる。このため、基板上層上のパ
ス（path）の更なる調整が不要である。このような調整
は、開口部に結合したパッチアンテナ（aperture coupl
ed patch path antenna）では、必要とされるものであ
る。この場合、高い周波数帯域における許容誤差は、非
常に小さいため、上述の調整は困難で煩雑な作業とな
る。本発明は、アンテナ装置の製造におけるパスの更な
る調整工程を省略することができるため、単純な構成で
製造コストが安いアンテナ装置を実現することができ
る。また、単純なプレーナ技術（planar technolog
y）、印刷技術及び／又は単純で安価なフォトリソグラ
フ処理が利用できる。アンテナが民生用として成功する
には、簡単な構造を有し、製造コストが安いことが必要
である。さらに、本発明に係る平面プリント形のアンテ
ナ装置では、能動素子を同一基板上に容易に集積化する
ことができる。
簡単な構造を有することと、放射素子、すなわちスロッ
トと、給電回路（feed network）とを分離できることに
ある。この平面アンテナ構造の簡素化は、給電線（feed
line）とサブアンテナ手段とが１つの誘電体基板の一
方の面と他方の面とに形成されることによるものであ
る。したがって、本発明に係るアンテナ装置では、単層
基板を用いることができる。このため、基板上層上のパ
ス（path）の更なる調整が不要である。このような調整
は、開口部に結合したパッチアンテナ（aperture coupl
ed patch path antenna）では、必要とされるものであ
る。この場合、高い周波数帯域における許容誤差は、非
常に小さいため、上述の調整は困難で煩雑な作業とな
る。本発明は、アンテナ装置の製造におけるパスの更な
る調整工程を省略することができるため、単純な構成で
製造コストが安いアンテナ装置を実現することができ
る。また、単純なプレーナ技術（planar technolog
y）、印刷技術及び／又は単純で安価なフォトリソグラ
フ処理が利用できる。アンテナが民生用として成功する
には、簡単な構造を有し、製造コストが安いことが必要
である。さらに、本発明に係る平面プリント形のアンテ
ナ装置では、能動素子を同一基板上に容易に集積化する
ことができる。
【０００７】特にアレー構成（array configuration）
のアンテナ装置では、給電回路に接続するための給電線
は、誘電基板のサブアンテナ手段が設けられている面の
反対面に設けられており、アンテナ装置からの放射は、
サブアンテナ手段、すなわち容易に制御可能な放射スロ
ットのみにより定まる。
のアンテナ装置では、給電回路に接続するための給電線
は、誘電基板のサブアンテナ手段が設けられている面の
反対面に設けられており、アンテナ装置からの放射は、
サブアンテナ手段、すなわち容易に制御可能な放射スロ
ットのみにより定まる。
【０００８】給電線は、マイクロストリップ構造とする
ことができ、好ましくは、誘電体基板の背面に、各スロ
ットに対して４５°の角度で配設される。給電線をこの
ように配設することによって、結合部は、給電線の方向
に対して垂直になり、２つのスロットに均等に電力を分
配できる。互いに直交した２つのスロットを有し、Ｖ字
状に形成されたサブアンテナ手段において、一方のスロ
ットは、電磁波の水平成分を放射することができ、他方
のスロットは、電磁波の垂直成分を放射することができ
る。したがって、アンテナの円偏波放射は、上述した簡
素な構造によって得ることができる。
ことができ、好ましくは、誘電体基板の背面に、各スロ
ットに対して４５°の角度で配設される。給電線をこの
ように配設することによって、結合部は、給電線の方向
に対して垂直になり、２つのスロットに均等に電力を分
配できる。互いに直交した２つのスロットを有し、Ｖ字
状に形成されたサブアンテナ手段において、一方のスロ
ットは、電磁波の水平成分を放射することができ、他方
のスロットは、電磁波の垂直成分を放射することができ
る。したがって、アンテナの円偏波放射は、上述した簡
素な構造によって得ることができる。
【０００９】本発明の好ましい実施の形態において、サ
ブアンテナ手段の第１の素子及び第２の素子のうち一方
の長さは、他方の長さよりも長い。サブアンテナ手段の
素子は、互いに直交するＶ字状に配設されたスロットで
ある。スロットは、好ましくは、矩形状を有し、Ｖ字の
頂点において各スロットを接続する電橋部が形成され
る。また、本発明に係るアンテナ装置は、所望の電磁波
を励振するような形状及びスロットの長手方向の中心線
が互いに垂直であるような形状であれば、他の形状を有
していてもよい。本発明の一具体例では、サブアンテナ
手段の第１の素子及び第２の素子の幅は、給電線側の一
端から他端に向かって徐々に広がっている。すなわち、
スロットは、テーパ形状を有し、長手方向の中心線が直
交するように配設されている。
ブアンテナ手段の第１の素子及び第２の素子のうち一方
の長さは、他方の長さよりも長い。サブアンテナ手段の
素子は、互いに直交するＶ字状に配設されたスロットで
ある。スロットは、好ましくは、矩形状を有し、Ｖ字の
頂点において各スロットを接続する電橋部が形成され
る。また、本発明に係るアンテナ装置は、所望の電磁波
を励振するような形状及びスロットの長手方向の中心線
が互いに垂直であるような形状であれば、他の形状を有
していてもよい。本発明の一具体例では、サブアンテナ
手段の第１の素子及び第２の素子の幅は、給電線側の一
端から他端に向かって徐々に広がっている。すなわち、
スロットは、テーパ形状を有し、長手方向の中心線が直
交するように配設されている。
【００１０】サブアンテナ手段の両スロットの長手方向
の合計の長さは、スロットに導かれる波長にほぼ等しい
長さである。２つのスロットのうちの一方が他方よりも
長いときは、全体のスロット内部で励振される電磁場
は、Ｖ字形状の各アーム、すなわち垂直スロットと水平
スロットの間で位相が９０°異なる。これにより、垂直
方向と水平方向の各アームによって放射された電磁波の
成分は、垂直スロットと水平スロット間で位相が９０°
シフトする。この位相シフトにより、適切な周波数で円
偏波放射が得られる。
の合計の長さは、スロットに導かれる波長にほぼ等しい
長さである。２つのスロットのうちの一方が他方よりも
長いときは、全体のスロット内部で励振される電磁場
は、Ｖ字形状の各アーム、すなわち垂直スロットと水平
スロットの間で位相が９０°異なる。これにより、垂直
方向と水平方向の各アームによって放射された電磁波の
成分は、垂直スロットと水平スロット間で位相が９０°
シフトする。この位相シフトにより、適切な周波数で円
偏波放射が得られる。
【００１１】伝送線路手段としての給電線は、アンテナ
装置に応じて様々に設計することができる。給電線は、
好ましくはマイクロストリップ給電線である。一具体例
において、給電線は、サブアンテナ手段の第１の素子に
給電するための第１のラインと、サブアンテナ手段の第
２の素子に給電するための第２のラインとを有してい
る。第１のラインと第２のラインは、互いに対してコプ
レーナ線路となっている。給電線のさらなる具体例とし
て、給電線は、テーパ部を有していてもよい。このよう
な給電線の形状は、例えば、インピーダンスの実数部を
給電線の特性インピーダンスに調整できないような場合
に、特に有効となる。このような場合、インピーダンス
の実数部が低いとき、結合領域において低インピーダン
スのマイクロストリップ線路が使用され、テーパ構造を
介して所望のマイクロストリップ線路に整合される。も
ちろん、周知の他のいかなる整合構造を用いてもよい。
装置に応じて様々に設計することができる。給電線は、
好ましくはマイクロストリップ給電線である。一具体例
において、給電線は、サブアンテナ手段の第１の素子に
給電するための第１のラインと、サブアンテナ手段の第
２の素子に給電するための第２のラインとを有してい
る。第１のラインと第２のラインは、互いに対してコプ
レーナ線路となっている。給電線のさらなる具体例とし
て、給電線は、テーパ部を有していてもよい。このよう
な給電線の形状は、例えば、インピーダンスの実数部を
給電線の特性インピーダンスに調整できないような場合
に、特に有効となる。このような場合、インピーダンス
の実数部が低いとき、結合領域において低インピーダン
スのマイクロストリップ線路が使用され、テーパ構造を
介して所望のマイクロストリップ線路に整合される。も
ちろん、周知の他のいかなる整合構造を用いてもよい。
【００１２】サブアンテナ手段及び伝送線路手段は、好
ましくは、εｒが１以上の一定の誘電率を有する誘電体
基板上に設けられる。誘電体基板に好適な材料は、例え
ば、誘電率が２．１７のテフロン（登録商標）ガラス繊
維（teflon-fiberglass）である。サブアンテナ手段
は、例えば誘電体上に金属が製膜された領域に形成され
たスロットである。これらは、誘電体基板の一方の面に
金属を製膜し、周知のエッチング技術によって金属層を
エッチングすることによって実現できる。給電構造体
は、誘電体基板の背面に金属膜を所望の形状で形成する
ことにより実現できる。
ましくは、εｒが１以上の一定の誘電率を有する誘電体
基板上に設けられる。誘電体基板に好適な材料は、例え
ば、誘電率が２．１７のテフロン（登録商標）ガラス繊
維（teflon-fiberglass）である。サブアンテナ手段
は、例えば誘電体上に金属が製膜された領域に形成され
たスロットである。これらは、誘電体基板の一方の面に
金属を製膜し、周知のエッチング技術によって金属層を
エッチングすることによって実現できる。給電構造体
は、誘電体基板の背面に金属膜を所望の形状で形成する
ことにより実現できる。
【００１３】本発明に係るアンテナ装置は、反射手段を
設けることにより、さらなる効果を提供する。通常反射
板又は反射面として表されるこの反射板は、誘電体基板
の背面に対して平行に所定の間隔で設けられる。さら
に、この反射手段と誘電体基板の背面との間には、低損
失材料が設けられる。本発明に係るアンテナ装置は、反
射手段を備えていなくてもよいが、反射手段を設けるこ
とによりアンテナ装置の背面の放射が抑制され、放射面
側の利得を増大することができる。
設けることにより、さらなる効果を提供する。通常反射
板又は反射面として表されるこの反射板は、誘電体基板
の背面に対して平行に所定の間隔で設けられる。さら
に、この反射手段と誘電体基板の背面との間には、低損
失材料が設けられる。本発明に係るアンテナ装置は、反
射手段を備えていなくてもよいが、反射手段を設けるこ
とによりアンテナ装置の背面の放射が抑制され、放射面
側の利得を増大することができる。
【００１４】本発明に係るアンテナ装置は、特に、複数
のアンテナ素子から構成されるフェーズドアレーアンテ
ナにおけるアンテナ素子として用いることに適してい
る。この平面フェーズドアレーアンテナは、同一基板上
に２つの直交したスロットをそれぞれ含む幾つかのサブ
アンテナ手段を配置することによって実現できる。平面
フェーズドアレーアンテナは、基板の反対面に位置した
給電回路により給電される。本発明に係るアンテナ装置
は、このようなアレー構成に対して、特に有効である。
誘電体基板の背面に給電線を設けることにより、電磁波
を放射するための構成を給電回路から分離することがで
きる。特に、従来のアンテナ装置、特にアレー構成のア
ンテナ装置では、給電回路からの望ましくないスプリア
ス放射成分が観測される。これらの望ましくない成分
は、軸比（axial ratio）を低下させるために好ましく
ない。一方、本発明に係るアンテナ装置では、給電回路
は、サブアンテナ手段から完全に分離されているため、
放射は、良く制御することができるサブアンテナ手段、
すなわち放射スロットによって定まる。したがって、マ
ルチパス効果による反射を著しく減衰させることができ
る。
のアンテナ素子から構成されるフェーズドアレーアンテ
ナにおけるアンテナ素子として用いることに適してい
る。この平面フェーズドアレーアンテナは、同一基板上
に２つの直交したスロットをそれぞれ含む幾つかのサブ
アンテナ手段を配置することによって実現できる。平面
フェーズドアレーアンテナは、基板の反対面に位置した
給電回路により給電される。本発明に係るアンテナ装置
は、このようなアレー構成に対して、特に有効である。
誘電体基板の背面に給電線を設けることにより、電磁波
を放射するための構成を給電回路から分離することがで
きる。特に、従来のアンテナ装置、特にアレー構成のア
ンテナ装置では、給電回路からの望ましくないスプリア
ス放射成分が観測される。これらの望ましくない成分
は、軸比（axial ratio）を低下させるために好ましく
ない。一方、本発明に係るアンテナ装置では、給電回路
は、サブアンテナ手段から完全に分離されているため、
放射は、良く制御することができるサブアンテナ手段、
すなわち放射スロットによって定まる。したがって、マ
ルチパス効果による反射を著しく減衰させることができ
る。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るアンテナ装置
について、図面を参照して詳細に説明する。
について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】図１は、本発明に基づくアンテナの平面図
である。このアンテナは、誘電体基板１の表面５に製膜
された金属層７に、放射用のスロット２，３を備え、こ
れらに対応する誘電体基板１の背面６に、製膜された給
電線４を備えている。具体例として示すアンテナのスロ
ット２，３は、誘電体基板１の表面５に設けられ金属層
７をエッチング加工することにより、誘電体基板１の表
面５に形成することができる。スロット２とスロット３
は、互いに対して９０°角度を有し、Ｖ字状に配置され
ている。
である。このアンテナは、誘電体基板１の表面５に製膜
された金属層７に、放射用のスロット２，３を備え、こ
れらに対応する誘電体基板１の背面６に、製膜された給
電線４を備えている。具体例として示すアンテナのスロ
ット２，３は、誘電体基板１の表面５に設けられ金属層
７をエッチング加工することにより、誘電体基板１の表
面５に形成することができる。スロット２とスロット３
は、互いに対して９０°角度を有し、Ｖ字状に配置され
ている。
【００１７】図１に示す具体例では、スロット２，３
は、それぞれ矩形状の形状を有し、給電端において電橋
部（bridge portion）８を介して互いに連結されてい
る。この電橋部８は、スロット２，３の幅よりも小とさ
れている。スロット２，３を電橋部８によって接続する
ことにより、スロット２，３と電橋部８によって構成さ
れるサブアンテナの形状は、電橋部８、すなわちＶ字の
底部（bottom tip）が平坦とされたＶ字形状を有する。
スロット２の長さは、ＬＳ２であり、スロット３の長さ
は、ＬＳ３である。具体例に示すスロット３の長さは、
スロット２の長さよりも若干長く、スロット２，３は、
ともにＷＳの幅を有している。なお、一方のスロットの
幅が、垂直に配置されている他方のスロットの幅よりも
狭くてもよく、このようなアンテナもまた、本発明の範
囲内である。図１に示すように、スロット２とスロット
３との間の角度は、９０°である。
は、それぞれ矩形状の形状を有し、給電端において電橋
部（bridge portion）８を介して互いに連結されてい
る。この電橋部８は、スロット２，３の幅よりも小とさ
れている。スロット２，３を電橋部８によって接続する
ことにより、スロット２，３と電橋部８によって構成さ
れるサブアンテナの形状は、電橋部８、すなわちＶ字の
底部（bottom tip）が平坦とされたＶ字形状を有する。
スロット２の長さは、ＬＳ２であり、スロット３の長さ
は、ＬＳ３である。具体例に示すスロット３の長さは、
スロット２の長さよりも若干長く、スロット２，３は、
ともにＷＳの幅を有している。なお、一方のスロットの
幅が、垂直に配置されている他方のスロットの幅よりも
狭くてもよく、このようなアンテナもまた、本発明の範
囲内である。図１に示すように、スロット２とスロット
３との間の角度は、９０°である。
【００１８】誘電体基板１の背面６には、スロット２，
３と励振波を送受するための給電線４が設けられてい
る。図１に示す具体例では、給電線４は、一定の幅を有
するマイクロストリップ線路である。給電線４は、スロ
ット２とスロット３とがなす９０°の角を横切って、両
スロットに対して４５°の角度で設けられている。長さ
Ｌ３は、給電線４がスロット２，３と重なる位置までの
長さを示している。この長さＬ３は、スロット２とスロ
ット３の結合平面における複素インピーダンスの虚数部
が最小となるように調整される。このように、アンテナ
の形状は、給電線の特性インピーダンスに効果的に整合
できるようにしたものであり、このインピーダンスは、
例えば、５０Ωである。給電線４の長さＬ３を有する部
位とは反対の終端は、図示しない給電回路に接続されて
いる。本発明に基づくアンテナにより、給電回路におい
てハイブリッド又は電力分配器（hybrids or power div
ider）を設ける必要がない。
３と励振波を送受するための給電線４が設けられてい
る。図１に示す具体例では、給電線４は、一定の幅を有
するマイクロストリップ線路である。給電線４は、スロ
ット２とスロット３とがなす９０°の角を横切って、両
スロットに対して４５°の角度で設けられている。長さ
Ｌ３は、給電線４がスロット２，３と重なる位置までの
長さを示している。この長さＬ３は、スロット２とスロ
ット３の結合平面における複素インピーダンスの虚数部
が最小となるように調整される。このように、アンテナ
の形状は、給電線の特性インピーダンスに効果的に整合
できるようにしたものであり、このインピーダンスは、
例えば、５０Ωである。給電線４の長さＬ３を有する部
位とは反対の終端は、図示しない給電回路に接続されて
いる。本発明に基づくアンテナにより、給電回路におい
てハイブリッド又は電力分配器（hybrids or power div
ider）を設ける必要がない。
【００１９】両スロットの長辺の合計長、すなわち（Ｌ
Ｓ１＋ＬＳ２）は、スロットに導かれる波長とほぼ等し
い。この長さと同様に、スロットの幅ＷＳは、連結部の
インピーダンスの実数部と、円偏波のための電界成分の
位相とが正確に得られるように調整されている。
Ｓ１＋ＬＳ２）は、スロットに導かれる波長とほぼ等し
い。この長さと同様に、スロットの幅ＷＳは、連結部の
インピーダンスの実数部と、円偏波のための電界成分の
位相とが正確に得られるように調整されている。
【００２０】次に、このアンテナの機能について説明す
る。励振波は、マイクロストリップ給電線４を介して、
スロット２，３に導かれる。この給電線４は、スロット
２，３に機械的には接続されてはいない。スロット２，
３の領域において、供給された電磁波の磁界成分は、ス
ロット２，３の電界成分を励振する。上述したように、
適切に調整されたスロット２，３の長さにより、正確な
周波数で円偏波された放射が得られる。
る。励振波は、マイクロストリップ給電線４を介して、
スロット２，３に導かれる。この給電線４は、スロット
２，３に機械的には接続されてはいない。スロット２，
３の領域において、供給された電磁波の磁界成分は、ス
ロット２，３の電界成分を励振する。上述したように、
適切に調整されたスロット２，３の長さにより、正確な
周波数で円偏波された放射が得られる。
【００２１】図２は、本発明の第２の具体例のアンテナ
の平面図である。第２の具体例においても同様に、スロ
ット２，３が誘電体基板１の表面５に設けられた金属層
７に形成されている。第２の具体例において用いられる
給電線は、所定の幅ｗ１を有する幅狭部９と、幅狭部９
から幅が徐々に広がったテーパ部１０と、テーパ部１０
に繋がり幅狭部９より広い幅ｗ２を有する幅広部１１と
からなる。幅広部１１は、部分的にスロット２とスロッ
ト３が繋がった領域によって覆われている。スロット
２，３によって覆われた部分の長さは、Ｌ３であり、以
下、この部分をスタブ（stub）と呼ぶ。幅広部１１は、
スロット２，３によって形成される底部が平坦とされた
Ｖ字の底部、すなわち電橋部１２の底部を越えて、テー
パ部１０に向かって延びている。スタブ長Ｌ３は、スロ
ット２とスロット３の結合平面のインピーダンスの虚数
部が最小となるように調整される。スタブからテーパ部
１０までの間の幅広部１１の長さＬ２は、スタブ長Ｌ３
よりも短い。この中間部の長さＬ２は、励振波を各スロ
ット領域へ一様に導くこと確実にするように調整されて
いる。給電線４の幅狭部９のテーパ部１０とは逆の終端
は、給電回路に接続されている。
の平面図である。第２の具体例においても同様に、スロ
ット２，３が誘電体基板１の表面５に設けられた金属層
７に形成されている。第２の具体例において用いられる
給電線は、所定の幅ｗ１を有する幅狭部９と、幅狭部９
から幅が徐々に広がったテーパ部１０と、テーパ部１０
に繋がり幅狭部９より広い幅ｗ２を有する幅広部１１と
からなる。幅広部１１は、部分的にスロット２とスロッ
ト３が繋がった領域によって覆われている。スロット
２，３によって覆われた部分の長さは、Ｌ３であり、以
下、この部分をスタブ（stub）と呼ぶ。幅広部１１は、
スロット２，３によって形成される底部が平坦とされた
Ｖ字の底部、すなわち電橋部１２の底部を越えて、テー
パ部１０に向かって延びている。スタブ長Ｌ３は、スロ
ット２とスロット３の結合平面のインピーダンスの虚数
部が最小となるように調整される。スタブからテーパ部
１０までの間の幅広部１１の長さＬ２は、スタブ長Ｌ３
よりも短い。この中間部の長さＬ２は、励振波を各スロ
ット領域へ一様に導くこと確実にするように調整されて
いる。給電線４の幅狭部９のテーパ部１０とは逆の終端
は、給電回路に接続されている。
【００２２】図３は、本発明の具体例として示すアンテ
ナの断面図である。誘電体基板１の表面５は、厚みｄ１
を有する金属層７によって覆われている。この金属層７
にスロット２，３が設けられている。なお、図３には、
スロット２のみが示されている。誘電体基板１の背面６
には、マイクロストリップ線路として形成された給電線
４が配設されている。この給電線４は、例えば、背面６
上に設けられた金属線である。なお、誘電体基板１の背
面６に金属層を設け、この金属層にスロットを形成して
給電線としてもよく、このようなアンテナも、本発明の
範囲内である。
ナの断面図である。誘電体基板１の表面５は、厚みｄ１
を有する金属層７によって覆われている。この金属層７
にスロット２，３が設けられている。なお、図３には、
スロット２のみが示されている。誘電体基板１の背面６
には、マイクロストリップ線路として形成された給電線
４が配設されている。この給電線４は、例えば、背面６
上に設けられた金属線である。なお、誘電体基板１の背
面６に金属層を設け、この金属層にスロットを形成して
給電線としてもよく、このようなアンテナも、本発明の
範囲内である。
【００２３】図３に示す具体例は、誘電体基板１を低損
失材料１３によって支持した例である。低損失材料１３
には、誘電体基板１が設けられた面の反対面に金属製の
反射板１４が設けられている。反射板１４は、誘電体基
板１の背面６と平行とされている。低損失材料１３は、
例えばポリウレタン、空気で満たされた空間、又は１に
近い、好ましくは１．２以下の誘電率を有する他の低損
失材料からなる。反射板１４には、アンテナの放射面の
利得を大きくする働きがある。この目的のため、反射板
１４と誘電体基板１の距離ｄ２は、適宜、調整できる。
反射板１４と誘電体基板１の距離ｄ２、特に誘電体基板
１の中央までの距離は、アンテナの動作帯域（working
band）の中心周波数の（電気的）波長の約１／４であ
る。
失材料１３によって支持した例である。低損失材料１３
には、誘電体基板１が設けられた面の反対面に金属製の
反射板１４が設けられている。反射板１４は、誘電体基
板１の背面６と平行とされている。低損失材料１３は、
例えばポリウレタン、空気で満たされた空間、又は１に
近い、好ましくは１．２以下の誘電率を有する他の低損
失材料からなる。反射板１４には、アンテナの放射面の
利得を大きくする働きがある。この目的のため、反射板
１４と誘電体基板１の距離ｄ２は、適宜、調整できる。
反射板１４と誘電体基板１の距離ｄ２、特に誘電体基板
１の中央までの距離は、アンテナの動作帯域（working
band）の中心周波数の（電気的）波長の約１／４であ
る。
【００２４】図４は、本発明の第３の具体例のアンテナ
の平面図である。この第３の具体例は、図２に示す具体
例と本質的に同等であるが、図４に示すスロット２，３
は、テーパ形状を有している。スロット２，３の幅ＷＳ
は、一端から他端に向かって減少している。長さＬＳ２
及び長さＬＳ３と同様に幅ＷＳ１及び幅ＷＳ２は、スロ
ット２とスロット３との結合平面におけるインピーダン
スの実数部と、円偏波のための電界成分の位相とが正確
に得られるように調整される。
の平面図である。この第３の具体例は、図２に示す具体
例と本質的に同等であるが、図４に示すスロット２，３
は、テーパ形状を有している。スロット２，３の幅ＷＳ
は、一端から他端に向かって減少している。長さＬＳ２
及び長さＬＳ３と同様に幅ＷＳ１及び幅ＷＳ２は、スロ
ット２とスロット３との結合平面におけるインピーダン
スの実数部と、円偏波のための電界成分の位相とが正確
に得られるように調整される。
【００２５】図５は、本発明の第４の具体例のアンテナ
の平面図である。この第４の具体例において、給電線
は、２つの分離されたライン１５及びライン１６からな
るコプレーナ線路として表されている。ライン１５，１
６は、誘電体基板１の背面６上に配設されている。一
方、スロット２，３は、誘電体基板１の表面５上に配設
されている。図５に示す具体例において、スロット２と
スロット３は、連結されていない。ライン１５は、スロ
ット３に電磁結合給電を行い、ライン１６は、スロット
２に電磁結合給電を行う。
の平面図である。この第４の具体例において、給電線
は、２つの分離されたライン１５及びライン１６からな
るコプレーナ線路として表されている。ライン１５，１
６は、誘電体基板１の背面６上に配設されている。一
方、スロット２，３は、誘電体基板１の表面５上に配設
されている。図５に示す具体例において、スロット２と
スロット３は、連結されていない。ライン１５は、スロ
ット３に電磁結合給電を行い、ライン１６は、スロット
２に電磁結合給電を行う。
【００２６】図１から図５に示された具体例は、いずれ
もフェーズドアレーアンテナを構成するアンテナ素子と
して用いることができる。
もフェーズドアレーアンテナを構成するアンテナ素子と
して用いることができる。
【００２７】本発明の具体例として示すアンテナの動作
を検証するために、シミュレーションを行った。図２に
示すアンテナについて、動作帯域６０ＧＨｚにおいて、
反射板を使用した場合と、使用しない場合について検討
した。使用したアンテナは、以下の表に示すような幾何
学的及び電気的パラメータを有するものである。
を検証するために、シミュレーションを行った。図２に
示すアンテナについて、動作帯域６０ＧＨｚにおいて、
反射板を使用した場合と、使用しない場合について検討
した。使用したアンテナは、以下の表に示すような幾何
学的及び電気的パラメータを有するものである。
【００２８】
【表１】
【００２９】プレーナソフトウェア（planar softwar
e）に基づくＭＰＩＥ（Mixed potential integral equa
tion：混合ポテンシャル積分方程式）を用いてこれらの
アンテナの動作をシミュレーションした結果を図６〜図
１０に示す。
e）に基づくＭＰＩＥ（Mixed potential integral equa
tion：混合ポテンシャル積分方程式）を用いてこれらの
アンテナの動作をシミュレーションした結果を図６〜図
１０に示す。
【００３０】図６は、本発明の具体例として示したアン
テナにおける、ＧＨｚ単位の周波数に対するデシベル単
位の反射係数Ｓ１１を示す図である。周波数帯域は、５
０ＧＨｚから７０ＧＨｚまでが示されている。破線は、
反射板を備えたアンテナ（１）の入力反射係数を示し、
実線は、反射板を備えないアンテナ（２）の入力反射係
数を示している。反射板を備えたアンテナと反射板を備
えないアンテナともに、５８ＧＨｚから６４ＧＨｚの間
で良好に整合していることがわかる。この結果、結合イ
ンピーダンス（coupling impedance）の実数部は、約２
５オームであることを示している。
テナにおける、ＧＨｚ単位の周波数に対するデシベル単
位の反射係数Ｓ１１を示す図である。周波数帯域は、５
０ＧＨｚから７０ＧＨｚまでが示されている。破線は、
反射板を備えたアンテナ（１）の入力反射係数を示し、
実線は、反射板を備えないアンテナ（２）の入力反射係
数を示している。反射板を備えたアンテナと反射板を備
えないアンテナともに、５８ＧＨｚから６４ＧＨｚの間
で良好に整合していることがわかる。この結果、結合イ
ンピーダンス（coupling impedance）の実数部は、約２
５オームであることを示している。
【００３１】図７は、本発明の具体例として示したアン
テナの周波数に対する軸比（axialratio）を示す図であ
る。反射板を備えたアンテナ（１）の軸比は、所望の周
波数である６０ＧＨｚにおいて１ｄＢ程度まで小さくす
ることができる。
テナの周波数に対する軸比（axialratio）を示す図であ
る。反射板を備えたアンテナ（１）の軸比は、所望の周
波数である６０ＧＨｚにおいて１ｄＢ程度まで小さくす
ることができる。
【００３２】図８は、反射板を備えたアンテナ（１）と
反射板を備えないアンテナ（２）の利得を示す図であ
る。反射板を備えたアンテナアンテナ（１）の利得は、
アンテナ（２）の利得よりも、約２ｄＢ高くなっている
ことがわかる。
反射板を備えないアンテナ（２）の利得を示す図であ
る。反射板を備えたアンテナアンテナ（１）の利得は、
アンテナ（２）の利得よりも、約２ｄＢ高くなっている
ことがわかる。
【００３３】図９と図１０は、それぞれ反射板を備えた
アンテナ（１）と反射板を備えないアンテナ（２）の利
得を示す図である。これらの図から、反射板を備えたア
ンテナ（１）の放射特性は、ほぼ対称であるが、反射板
を備えないアンテナ（２）の放射特性は、非対称の成分
を含むことがわかる。また、アンテナ（２）は、後方に
大きな電力を放射しており、好ましくない。図８から明
らかなように、反射板を備えないアンテナ（２）の主方
向における利得は、１．２ｄＢであるが、反射板を設け
ることによって主方向における利得を３．３ｄＢ高める
ことができる。反射板は、理論的には、アンテナ（２）
の利得を３ｄＢ増加させるが、反射板と表面の金属層と
から構成される平行導波路におけるモード励振（excita
tion ofmode）により、若干の電力損失が生じる。この
ような損失は、励振領域の周囲に短絡ピン（shorting）
を設けることによって抑制することができる。
アンテナ（１）と反射板を備えないアンテナ（２）の利
得を示す図である。これらの図から、反射板を備えたア
ンテナ（１）の放射特性は、ほぼ対称であるが、反射板
を備えないアンテナ（２）の放射特性は、非対称の成分
を含むことがわかる。また、アンテナ（２）は、後方に
大きな電力を放射しており、好ましくない。図８から明
らかなように、反射板を備えないアンテナ（２）の主方
向における利得は、１．２ｄＢであるが、反射板を設け
ることによって主方向における利得を３．３ｄＢ高める
ことができる。反射板は、理論的には、アンテナ（２）
の利得を３ｄＢ増加させるが、反射板と表面の金属層と
から構成される平行導波路におけるモード励振（excita
tion ofmode）により、若干の電力損失が生じる。この
ような損失は、励振領域の周囲に短絡ピン（shorting）
を設けることによって抑制することができる。
【００３４】
【発明の効果】以上のように、本発明に係るアンテナ
は、誘電体表面及び誘電体背面を有する平面形状の誘電
体基板と、円偏波された電磁波を放射及び受信する第１
の素子及び第２の素子を有する少なくとも１つのサブア
ンテナ手段と、少なくとも１つのサブアンテナ手段に対
して信号を送受する少なくとも１つの伝送線路手段とを
備え、サブアンテナ手段における第１の素子及び第２の
素子は、誘電体基板の誘電体表面に互いに直交するＶ字
状に設けられたスロットであり、伝送線路手段は、誘電
体背面に設けられている。これにより、アンテナを製造
する工程における基板上のパスの更なる調整が省略でき
る上に単純なプレーナ技術、印刷技術及び／又は単純で
安価なフォトリソグラフ工程が利用できるため、全体の
製造コストを抑えることができる。
は、誘電体表面及び誘電体背面を有する平面形状の誘電
体基板と、円偏波された電磁波を放射及び受信する第１
の素子及び第２の素子を有する少なくとも１つのサブア
ンテナ手段と、少なくとも１つのサブアンテナ手段に対
して信号を送受する少なくとも１つの伝送線路手段とを
備え、サブアンテナ手段における第１の素子及び第２の
素子は、誘電体基板の誘電体表面に互いに直交するＶ字
状に設けられたスロットであり、伝送線路手段は、誘電
体背面に設けられている。これにより、アンテナを製造
する工程における基板上のパスの更なる調整が省略でき
る上に単純なプレーナ技術、印刷技術及び／又は単純で
安価なフォトリソグラフ工程が利用できるため、全体の
製造コストを抑えることができる。
【図１】本発明の第１の具体例として示すアンテナの平
面図である。
面図である。
【図２】本発明の第２の具体例として示すアンテナの平
面図である。
面図である。
【図３】本発明の具体例として示すアンテナの断面図で
ある。
ある。
【図４】本発明の第３の具体例として示すアンテナの平
面図である。
面図である。
【図５】本発明の第４の具体例として示すアンテナの平
面図である。
面図である。
【図６】本発明の具体例として示すアンテナの周波数に
対する反射係数を示す図である。
対する反射係数を示す図である。
【図７】本発明の具体例として示す反射板を備えたアン
テナと反射板を備えないアンテナの軸比のシミュレーシ
ョン結果を示す図である。
テナと反射板を備えないアンテナの軸比のシミュレーシ
ョン結果を示す図である。
【図８】本発明の具体例として示す反射板を備えたアン
テナと反射板を備えないアンテナの利得のシミュレーシ
ョン結果を示す図である。
テナと反射板を備えないアンテナの利得のシミュレーシ
ョン結果を示す図である。
【図９】本発明の具体例として示す反射板を備えたアン
テナの水平スロット方向における放射パターンのシミュ
レーション結果を示す図である。
テナの水平スロット方向における放射パターンのシミュ
レーション結果を示す図である。
【図１０】本発明の具体例として示す反射板を備えない
アンテナの水平スロット方向における放射パターンのシ
ミュレーション結果を示す図である。
アンテナの水平スロット方向における放射パターンのシ
ミュレーション結果を示す図である。
１ 誘電体基板、２，３ スロット、４ 給電線、５
表面、６ 背面、７ 金属層、８ 電橋部
表面、６ 背面、７ 金属層、８ 電橋部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 オベルシュミット、ゲラルド ドイツ連邦共和国 70327 シュトゥット ゥガルト ヘデルフィンガー シュトラー セ 61 アドヴァンスド テクノロジー センター シュトゥットゥガルト ソニー インターナショナル （ヨーロッパ） ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテ ル ハフツング内 (72)発明者 ブランコビッチ、ベズリン ドイツ連邦共和国 70327 シュトゥット ゥガルト ヘデルフィンガー シュトラー セ 61 アドヴァンスド テクノロジー センター シュトゥットゥガルト ソニー インターナショナル （ヨーロッパ） ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテ ル ハフツング内 (72)発明者 クルペシュビッチ、ドラガン ドイツ連邦共和国 70327 シュトゥット ゥガルト ヘデルフィンガー シュトラー セ 61 アドヴァンスド テクノロジー センター シュトゥットゥガルト ソニー インターナショナル （ヨーロッパ） ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテ ル ハフツング内 Ｆターム(参考） 5J021 AA09 AB05 BA01 CA03 DB03 GA08 HA05 HA07 JA02 5J045 AA01 AA02 AA05 AA16 AA21 AB06 BA01 CA04 DA06 EA07 FA02 FA08 HA03 HA05 JA15 NA01 NA02
Claims (9)
- 【請求項１】 誘電体表面及び誘電体背面を有する平面
形状の誘電体基板と、 円偏波された電磁波を放射及び受信する第１の素子及び
第２の素子を有する少なくとも１つのサブアンテナ手段
と、 上記少なくとも１つのサブアンテナ手段に対して信号を
送受する少なくとも１つの伝送線路手段とを備え、 上記サブアンテナ手段における第１の素子及び第２の素
子は、上記誘電体基板の誘電体表面に互いに直交するＶ
字状に設けられたスロットであり、上記伝送線路手段
は、上記誘電体背面に設けられていることを特徴とする
アンテナ装置。 - 【請求項２】 上記サブアンテナ手段の第１の素子及び
第２の素子のうち一方の長さは、他方の長さよりも長い
ことを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。 - 【請求項３】 上記サブアンテナ手段の第１の素子及び
第２の素子の各幅は、給電側の一端から他端に向かって
徐々に広くなっていることを特徴とする請求項１又は２
記載のアンテナ装置。 - 【請求項４】 上記サブアンテナ手段の第１の素子を構
成するスロット及び第２の素子を構成するスロットは、
上記誘電体表面又は上記誘電体背面のいずれか一方上に
金属が製膜された領域に形成されていることを特徴とす
る請求項１乃至３いずれか１項記載のアンテナ装置。 - 【請求項５】 上記誘電体基板の誘電体背面に対して平
行に所定の間隔で設けられた反射手段と、上記反射手段
と上記誘電体基板の誘電体背面との間に設けられた低損
失材料とを備えることを特徴とする請求項１乃至４いず
れか１項記載のアンテナ装置。 - 【請求項６】 上記伝送線路手段は、マイクロストリッ
プ構造であることを特徴とする請求項１乃至５いずれか
１項記載のアンテナ装置。 - 【請求項７】 上記伝送線路手段は、テーパ部を有する
ことを特徴とする請求項１乃至６いずれか１項記載のア
ンテナ装置。 - 【請求項８】 上記伝送線路手段は、信号を上記サブア
ンテナ手段の第１の素子に送受するための第１のライン
と、信号を上記サブアンテナ手段の第２の素子に送受す
るための第２のラインとを有し、上記第１のラインと第
２のラインは、コプレーナ線路であることを特徴とする
請求項１乃至７いずれか１項記載のアンテナ装置。 - 【請求項９】 複数のアンテナ素子から構成されるフェ
ーズドアレーアンテナにおけるアンテナ素子として配列
されていることを特徴とする請求項１乃至８いずれか１
項記載のアンテナ装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP00111418A EP1158605B1 (en) | 2000-05-26 | 2000-05-26 | V-Slot antenna for circular polarization |
| EP00111418.0 | 2000-05-26 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002026638A true JP2002026638A (ja) | 2002-01-25 |
Family
ID=8168853
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001159655A Withdrawn JP2002026638A (ja) | 2000-05-26 | 2001-05-28 | アンテナ装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6507321B2 (ja) |
| EP (1) | EP1158605B1 (ja) |
| JP (1) | JP2002026638A (ja) |
| CN (1) | CN1177390C (ja) |
| AT (1) | ATE264554T1 (ja) |
| DE (1) | DE60009874T2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006057034A1 (ja) * | 2004-11-25 | 2006-06-01 | Fujitsu Limited | ディスク読み取り／書き込み装置、タグ読み取り／書き込み装置及びスロットアンテナ |
| JP2007110723A (ja) * | 2005-10-11 | 2007-04-26 | Tdk Corp | 広帯域アンテナおよびその製造方法 |
| JPWO2017018324A1 (ja) * | 2015-07-24 | 2018-06-07 | 旭硝子株式会社 | ガラスアンテナ及びガラスアンテナを備える車両用窓ガラス |
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