JP2003179428A - Broadband antenna - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、地中レーダや精査
レーダ等の各種レーダ装置、車両等の衝突防止用等のセ
ンサ、高速無線ＬＡＮ等の通信装置、ＥＳＭ装置等の各
種の装置に使用でき、且つアレイ化が容易なマイクロ波
の広帯域アンテナに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is used in various radar devices such as ground radar and scrutiny radar, sensors for collision prevention of vehicles, communication devices such as high-speed wireless LAN, and various devices such as ESM device. The present invention relates to a microwave wideband antenna that can be formed and can be easily arrayed.
【０００２】[0002]
【従来の技術】アレイアンテナを構成する為のアンテナ
素子として、電磁ホーンアンテナ、渦巻アンテナ、対数
周期アンテナ、テーパードスロットアンテナ等の各種の
アンテナ素子が知られている。例えば、電磁ホーンや対
数周期アンテナは、広帯域で整合させる為に、構成が比
較的大型となる傾向を有するものであり、グレーティン
グローブを抑圧する為の配列の工夫が必要となる。又渦
巻アンテナやテーパードスロットアンテナは、小型で広
帯域の整合が可能であり、平面アレイには有用なもので
ある。又渦巻アンテナは円偏波を発生し、テーパードス
ロットアンテナは直線偏波を発生する。2. Description of the Related Art Various antenna elements such as an electromagnetic horn antenna, a spiral antenna, a logarithmic periodic antenna and a tapered slot antenna are known as antenna elements for forming an array antenna. For example, an electromagnetic horn and a logarithmic periodic antenna tend to have a relatively large configuration in order to match in a wide band, and it is necessary to devise an arrangement for suppressing a grating lobe. Further, the spiral antenna and the tapered slot antenna are small in size and capable of wideband matching, and are useful for a planar array. The spiral antenna produces circular polarization, and the tapered slot antenna produces linear polarization.
【０００３】図８は従来のテーパードスロットアンテナ
を示し、（Ａ）はアレイ化したときのアンテナ面の配列
を示し、（Ｂ）は単一のテーパードスロットアンテナの
給電面を示す。誘電体基板８１の一方の面に、銅（Ｃ
ｕ）等による導体層８２を形成し、その導体層８２にテ
ーパー部８３とスロットライン部とからなるテーパード
スロットアンテナ８３を形成し、誘電体基板８１の他方
の面にマイクロストリップライン８４を形成し、スロッ
トラインとマイクロストリップライン８４とを直交配置
して、マイクロストリップライン−スロットライン変換
部による給電部を構成する。図８の（Ｂ）は、マイクロ
ストリップライン８４側から見た構成、即ち、給電面を
示す。FIG. 8 shows a conventional tapered slot antenna, (A) shows an array of antenna surfaces when arrayed, and (B) shows a feeding surface of a single tapered slot antenna. On one surface of the dielectric substrate 81, copper (C
u) etc., a conductor layer 82 is formed, a tapered slot antenna 83 including a tapered portion 83 and a slot line portion is formed on the conductor layer 82, and a microstrip line 84 is formed on the other surface of the dielectric substrate 81. The slot lines and the microstrip lines 84 are arranged orthogonally to each other to form a power supply section by the microstrip line-slot line conversion section. FIG. 8B shows the configuration viewed from the microstrip line 84 side, that is, the power feeding surface.
【０００４】マイクロストリップライン８４から給電す
ると、スロットラインとマイクロストリップラインとを
直交するように配置したマイクロストリップラインース
ロットライン変換部による給電部を介して、テーパード
スロットアンテナ８３に給電され、矢印で示す直線偏波
でテーパー部８３の開口側から電波を放射する。即ち、
アレイアンテナとした時のエンドファイア方向に電波を
放射する。この従来のテーパードスロットアンテナは、
テーパー部８３の開口側のエンドファイア方向に放射さ
れる電波の電力が最も大きいが、ホーンアンテナとは異
なり、誘電体基板８１に対して垂直方向にも放射する特
性となる。When power is supplied from the microstrip line 84, power is supplied to the tapered slot antenna 83 via the power supply section by the microstrip line-slot line conversion section arranged so that the slot line and the microstrip line are orthogonal to each other. Radio waves are emitted from the opening side of the tapered portion 83 with the linearly polarized wave shown. That is,
It radiates radio waves in the direction of the end fire when used as an array antenna. This conventional tapered slot antenna is
The electric power of the radio wave radiated in the end fire direction on the opening side of the tapered portion 83 is the largest, but unlike the horn antenna, it has the characteristic of radiating in the direction perpendicular to the dielectric substrate 81 as well.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】前述の従来のテーパー
ドスロットアンテナは、テーパー部８３と給電の為のマ
イクロストリップライン８４とが直線状に配置された構
成となるから、奥行きが大きくなり、アレイ化したとき
に大型化する問題がある。又テーパードスロットアンテ
ナは、前述のように、誘電体基板８１に対して垂直方向
にも電波が放射される特性を有するのであるから、図８
の（Ａ）に示すようにアレイ化したときに、隣接アンテ
ナ素子間の相互カップリングが大きい問題があり、近接
して配置することができないものである。The conventional tapered slot antenna described above has a structure in which the taper portion 83 and the microstrip line 84 for feeding are arranged in a straight line, so that the depth becomes large and an array is formed. There is a problem that it becomes larger when you do. Further, as described above, the tapered slot antenna has a characteristic that radio waves are also radiated in the direction perpendicular to the dielectric substrate 81.
However, when arrayed as shown in (A), there is a problem that mutual coupling between adjacent antenna elements is large, and they cannot be arranged close to each other.
【０００６】又テーパードスロットアンテナは、テーパ
ー部の開口側に沿った直線偏波のみの放射となり、垂直
偏波と水平偏波とに対応するには、物理的に全体を９０
度回転しなければならない問題がある。Further, the tapered slot antenna radiates only linearly polarized waves along the opening side of the tapered portion, and in order to cope with vertically polarized waves and horizontally polarized waves, the total length is 90%.
There is a problem of having to rotate once.
【０００７】本発明は、アレイ化も容易で、且つ偏波面
の切替え又は円偏波の発生も可能な広帯域のアンテナを
提供することを目的とする。It is an object of the present invention to provide a wideband antenna which can be easily arrayed and which can switch the plane of polarization or generate circular polarization.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明の広帯域アンテナ
は、図１を参照して説明すると、複数のテーパードスロ
ットアンテナ３ａ，３ｂの開口側を対向させて誘電体基
板１上に形成し、複数のテーパードスロットアンテナ３
ａ，３ｂの中の少なくとも１個のテーパードスロットア
ンテナ３ａの開口側と反対側に給電部を形成した構成を
有する。A broadband antenna of the present invention will be described with reference to FIG. 1. A plurality of tapered slot antennas 3a and 3b are formed on a dielectric substrate 1 with their opening sides facing each other. Tapered slot antenna 3
It has a configuration in which a feeding portion is formed on the side opposite to the opening side of at least one tapered slot antenna 3a among a and 3b.
【０００９】又電波を放射するアンテナ面の反対側に電
波吸収体と、この電波吸収体を収納したキャビティとを
設けることができる。又誘電体基板１上に、４個のテー
パードスロットアンテナの開口側を対向させて形成し、
直交する位置のテーパードスロットアンテナに選択的に
又は９０度の位相差で給電する給電部を形成することが
できる。Further, a radio wave absorber and a cavity accommodating the radio wave absorber can be provided on the side opposite to the antenna surface that radiates radio waves. Further, on the dielectric substrate 1, four tapered slot antennas are formed so that their opening sides are opposed to each other,
It is possible to form a power feeding portion that feeds power to the tapered slot antennas at orthogonal positions selectively or with a phase difference of 90 degrees.
【００１０】又電波を放射するアンテナ面上に順次誘電
率が大きくなる複数の誘電体層を設けることができる。
又給電部は、誘電体基板の一方の面に形成したテーパー
部とスロットスタブとの間のスロットラインと直交する
ように、誘電体基板の他方の面にマイクロストリップラ
インを形成した構成とすることができる。Further, a plurality of dielectric layers having a sequentially increasing dielectric constant can be provided on the surface of the antenna that radiates radio waves.
In addition, the power feeding portion should be configured such that a microstrip line is formed on the other surface of the dielectric substrate so as to be orthogonal to the slot line between the taper portion formed on one surface of the dielectric substrate and the slot stub. You can
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】図１は本発明の第１の実施の形態
の説明図であり、（Ａ）はアレイ化したアンテナ面を示
し、（Ｂ）は単一のアンテナの側面を示し、（Ｃ）は給
電面を示す。誘電体基板１の一方の面に、銅等の導体層
２を斜線で示すように形成し、それをパターンニングし
て、テーパー部６とスロットスタブ７とを含むテーパー
ドスロットアンテナ３ａ，３ｂの開口側を対向させて形
成する。この実施の形態は、２個のテーパードスロット
アンテナのテーパー部６側を対向させて形成した場合を
示す。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is an explanatory view of a first embodiment of the present invention, (A) shows an arrayed antenna surface, (B) shows a side surface of a single antenna, (C) shows a power feeding surface. A conductor layer 2 made of copper or the like is formed on one surface of the dielectric substrate 1 as shown by diagonal lines, and is patterned to open the tapered slot antennas 3a and 3b including the tapered portion 6 and the slot stub 7. The sides are formed to face each other. This embodiment shows a case where two tapered slot antennas are formed with their tapered portions 6 sides facing each other.
【００１２】又誘電体基板１のテーパードスロットアン
テナ３ａ，３ｂを形成した面と反対側の給電面に、マイ
クロストリップライン４とマイクロストリップスタブ８
とを形成し、テーパードスロットアンテナ３ａのテーパ
ー部６とスロットスタブ７との間のスロットラインと、
マイクロストリップライン４とを直交するように配置し
て、マイクロストリップライン−スロットライン変換部
５による給電部を形成する。この場合、スロットスタブ
７とマイクロストリップスタブ８とは、広帯域にわた
り、マイクロストリップラインとスロットラインとの変
換を可能とするように構成される。即ち、図１の（Ｃ）
に於いては、テーパードスロットアンテナ３ａ，３ｂは
点線で示すように誘電体基板１の裏面側に形成し、マイ
クロストリップライン４とマイクロストリップスタブ８
とを実線で示すように、誘電体基板１の表面側に形成し
た状態を示す。Further, the microstrip line 4 and the microstrip stub 8 are provided on the feeding surface opposite to the surface of the dielectric substrate 1 on which the tapered slot antennas 3a and 3b are formed.
And a slot line between the tapered portion 6 and the slot stub 7 of the tapered slot antenna 3a,
The microstrip line 4 and the microstrip line 4 are arranged so as to be orthogonal to each other to form a power feeding section by the microstrip line-slot line conversion section 5. In this case, the slot stub 7 and the microstrip stub 8 are configured to enable conversion between the microstrip line and the slot line over a wide band. That is, (C) of FIG.
In this case, the tapered slot antennas 3a and 3b are formed on the back surface side of the dielectric substrate 1 as shown by the dotted line, and the microstrip line 4 and the microstrip stub 8 are formed.
As indicated by a solid line, and, are formed on the front surface side of the dielectric substrate 1.
【００１３】従って、それぞれ同一のパターンで、一方
の給電を行うテーパードスロットアンテナと、他方の無
給電のテーパードスロットアンテナとを、テーパー部６
が対向するように配置した構成となり、マイクロストリ
ップライン４から給電すると、図８に示す従来例とは相
違して、図１の（Ｂ）に示すように、誘電体基板１に対
して垂直方向、即ち、アレイ化した時のブロードサイド
方向に電波を放射する特性とすることができる。又図１
の（Ａ）の矢印で示す偏波方向となる。即ち、直線偏波
として誘電体基板１に対して垂直方向に放射することに
なる。従って、アレイ化方向として示すように、誘電体
基板１を相互に平面上に配列して、直線状のアレイアン
テナを構成することができる。又は二次元面に配列した
アレイアンテナを構成することができる。その場合に、
誘電体基板１に対して垂直方向、即ち、ブロードサイド
方向に電波を放射することができるから、隣接したアン
テナ素子間の相互カップリングは少なく、従って、相互
に近接して配置することが可能となり、アレイアンテナ
の小型化を図ることも可能となる。Therefore, in the same pattern, one tapered slot antenna which feeds power and the other tapered slot antenna which does not feed power are tapered 6
When the microstrip line 4 supplies power from the microstrip line 4, unlike the conventional example shown in FIG. 8, as shown in FIG. That is, the characteristic can be such that radio waves are radiated in the broadside direction when arrayed. See also Figure 1
The polarization direction is indicated by the arrow (A). That is, it is radiated as a linearly polarized wave in the direction perpendicular to the dielectric substrate 1. Therefore, as shown as the arraying direction, the dielectric substrates 1 can be arranged on a plane to form a linear array antenna. Alternatively, an array antenna arranged in a two-dimensional plane can be constructed. In that case,
Since radio waves can be radiated in the direction perpendicular to the dielectric substrate 1, that is, in the broadside direction, there is little mutual coupling between adjacent antenna elements, and therefore it is possible to arrange them in close proximity to each other. It is also possible to reduce the size of the array antenna.
【００１４】図２は本発明の第２の実施の形態の要部断
面図を示し、図１と同一符号は同一部分を示し、１０は
キャビティ、１１は電波吸収体、１２は空間を示す。誘
電体基板１のアンテナ面に形成した導体層２に、前述の
テーパードスロットアンテナを形成し、前述の給電面に
相当する側に、キャビティ１０を設け、その内部に、カ
ーボン，フェライト，ゴム等の誘電体又はそれらを混合
して、電波吸収材料として既に知られている各種の材料
の中から選択した電波吸収体１１を収納する。その場合
に、誘電体基板１と空間１２を介して電波吸収体１１を
収納した場合を示す。FIG. 2 shows a sectional view of the essential parts of a second embodiment of the present invention, in which the same reference numerals as in FIG. 1 designate the same parts, 10 is a cavity, 11 is a radio wave absorber, and 12 is a space. The above-mentioned tapered slot antenna is formed on the conductor layer 2 formed on the antenna surface of the dielectric substrate 1, and the cavity 10 is provided on the side corresponding to the above-mentioned feeding surface, and carbon, ferrite, rubber, etc. are provided inside the cavity 10. A dielectric or a mixture thereof is housed in a radio wave absorber 11 selected from various materials already known as radio wave absorbers. In that case, the case where the radio wave absorber 11 is housed through the dielectric substrate 1 and the space 12 is shown.
【００１５】又キャビティ１０は、金属により構成し、
テーパードスロットアンテナの給電面側に放射される電
波を、アンテナ面側に反射させる為のものであり、又電
波吸収体１１は、キャビティ１０による電波の反射特性
を広帯域にわたり整合させる為のものである。このよう
な構成により、放射方向は、誘電体基板１のアンテナ面
側からの一方向となり、アンテナゲインの向上を図るこ
とができる。なお、キャビティ１０と電波吸収体１１と
を、テーパードスロットアンテナを形成した誘電体基板
１のアンテナ面側に設けて、マイクロストリップライン
を設けた給電面側を電波の放射面とすることも可能であ
る。The cavity 10 is made of metal,
The radio wave radiated to the feeding surface side of the tapered slot antenna is reflected to the antenna surface side, and the radio wave absorber 11 is to match the reflection characteristic of the radio wave by the cavity 10 over a wide band. . With such a configuration, the radiation direction is one direction from the antenna surface side of the dielectric substrate 1, and the antenna gain can be improved. It should be noted that the cavity 10 and the radio wave absorber 11 may be provided on the antenna surface side of the dielectric substrate 1 on which the tapered slot antenna is formed, and the electric power feeding surface side provided with the microstrip line may be the radio wave emitting surface. is there.
【００１６】図３は本発明の第３の実施の形態の説明図
であり、（Ａ）はアンテナ面、（Ｂ）は側面、（Ｃ）は
給電面を示す。誘電体基板１上に形成した導体層２に、
テーパー部とスロットスタブとスロットラインとを含む
４個のテーパードスロットアンテナ３ａ〜３ｄのそれぞ
れ開口側を対向させて形成し、図３の（Ａ）のアンテナ
面として示す構成とする。3A and 3B are explanatory views of a third embodiment of the present invention. FIG. 3A shows an antenna surface, FIG. 3B shows a side surface, and FIG. 3C shows a feeding surface. On the conductor layer 2 formed on the dielectric substrate 1,
The four tapered slot antennas 3a to 3d including the taper portion, the slot stub, and the slot line are formed so that their opening sides face each other, and the structure shown as the antenna surface of FIG.
【００１７】又直交した位置のテーパードスロットアン
テナ、例えば、テーパードスロットアンテナ３ａ，３ｃ
のテーパー部とスロットスタブとの間のスロットライン
にそれぞれ直交するように、誘電体基板１のテーパード
スロットアンテナを形成した面と反対側の給電面にマイ
クロストリップライン４ａ，４ｃを、図３の（Ｃ）に示
すように形成し、マイクロストリップライン−スロット
ライン変換部による給電部を形成する。この場合のマイ
クロストリップライン４ａ，４ｃにもストリップスタブ
を形成する。Further, tapered slot antennas at orthogonal positions, for example, tapered slot antennas 3a and 3c.
Microstrip lines 4a and 4c are provided on the feeding surface on the side opposite to the surface of the dielectric substrate 1 on which the tapered slot antenna is formed so as to be orthogonal to the slot lines between the tapered portion and the slot stub, respectively. It is formed as shown in C) to form a power supply section by a microstrip line-slot line conversion section. Strip stubs are also formed on the microstrip lines 4a and 4c in this case.
【００１８】例えば、給電１として示すように、マイク
ロストリップライン４ａからテーパードスロットアンテ
ナ３ａに給電し、他のテーパードスロットアンテナ３
ｂ，３ｃ，３ｄは無給電とすると、図１に於いて説明し
た偏波方向の直線偏波として放射することができる。又
給電２として示すように、マイクロストリップライン４
ｃからテーパードスロットアンテナ３ｃに給電し、他の
テーパードスロットアンテナ３ａ，３ｂ，３ｄは無給電
とすると、図１に於いて説明した偏波方向と直交する偏
波方向となる。即ち、給電１，給電２の切替えにより、
垂直偏波と水平偏波との切替えが簡単にできることにな
る。又給電１，給電２を同時に行うと共に、それぞれの
給電位相を９０度とすると、円偏波を放射することがで
きる。その場合の円偏波の回転方向も位相制御により容
易に切替えることができる。For example, as shown as the power feeding 1, the tapered slot antenna 3a is fed from the microstrip line 4a, and the other tapered slot antenna 3 is fed.
If b, 3c, and 3d are not fed, they can be radiated as linearly polarized waves in the polarization directions described in FIG. Also, as shown as power feeding 2, a microstrip line 4
When the tapered slot antenna 3c is fed from c and the other tapered slot antennas 3a, 3b and 3d are not fed, the polarization direction is orthogonal to the polarization direction described in FIG. In other words, by switching between feeding 1 and feeding 2,
This makes it easy to switch between vertical polarization and horizontal polarization. Further, when the power feeding 1 and the power feeding 2 are performed simultaneously and the respective power feeding phases are set to 90 degrees, circularly polarized waves can be radiated. In that case, the rotation direction of the circularly polarized wave can be easily switched by phase control.
【００１９】又図３の（Ｂ）に示すように、誘電体基板
１の両面から矢印で示すように、電波が放射されるもの
であるが、図３に示す実施の形態に於いても、図２に示
すキャビティ１０を設けた実施の形態と組合せて、誘電
体基板１の何れか一つの面側から電波を放射する構成と
することも可能である。Further, as shown in FIG. 3B, radio waves are radiated from both sides of the dielectric substrate 1 as shown by arrows, but in the embodiment shown in FIG. In combination with the embodiment in which the cavity 10 shown in FIG. 2 is provided, it is also possible to adopt a configuration in which a radio wave is radiated from any one surface side of the dielectric substrate 1.
【００２０】図４は本発明の第４の実施の形態の要部断
面図であり、図２と同一符号は同一部分を示し、２０は
誘電体層を示す。誘電体基板１の給電面側にキャビティ
１０とその中に収容した電波吸収体１１とを設け、誘電
体基板１上に形成した導体層２の上、即ち、複数のテー
パードスロットアンテナを、導体層２のスロットパター
ンによって形成したアンテナ面上に、誘電体層２０を設
ける。この誘電体層２０の誘電率と厚さとの選定によ
り、ブロードサイド方向の空間との整合性をとって、ア
ンテナのゲインを向上させると共に広帯域化することが
できる。この実施の形態に於いても、誘電体基板１上に
形成したテーパードスロットアンテナ側に前述の電波吸
収体１１を収容したキャビティ１０を設け、マイクロス
トリップラインを形成した給電面側を電波の放射面とし
た時に、その電波の放射面側に、前述の誘電体層２０を
設けることができる。FIG. 4 is a cross-sectional view of an essential part of a fourth embodiment of the present invention, in which the same symbols as in FIG. 2 indicate the same parts, and 20 indicates a dielectric layer. A cavity 10 and a radio wave absorber 11 housed in the cavity 10 are provided on the feeding surface side of the dielectric substrate 1, and a plurality of tapered slot antennas are provided on the conductor layer 2 formed on the dielectric substrate 1. The dielectric layer 20 is provided on the antenna surface formed by the slot pattern 2. By selecting the dielectric constant and the thickness of the dielectric layer 20, matching with the space in the broadside direction can be achieved, and the antenna gain can be improved and the band can be widened. Also in this embodiment, the cavity 10 accommodating the above-mentioned radio wave absorber 11 is provided on the side of the tapered slot antenna formed on the dielectric substrate 1, and the power feeding surface side on which the microstrip line is formed is the radio wave emitting surface. In this case, the above-mentioned dielectric layer 20 can be provided on the radiation surface side of the radio wave.
【００２１】図５は本発明の第５の実施の形態の分解斜
視図を示し、誘電体基板１に、テーパー部６とスロット
スタブ７とを有し、テーパー部６の開口側を対向して配
置した２個のテーパードスロットアンテナと、その反対
側の面にマイクロストリップスタブ８とマイクロストリ
ップライン４とを形成し、テーパードスロットアンテナ
を形成した面側に、電波吸収体１１を収容したキャビテ
ィ１０を設けて、マイクロストリップライン４を形成し
た給電面側から電波を放射する構成とした場合を示す。
又誘電体基板１をキャビティ１０に固定した時に、マイ
クロストリップライン４の給電側の孔に給電用同軸ライ
ン３３を挿入して半田付け等により接続する。FIG. 5 is an exploded perspective view of the fifth embodiment of the present invention, in which a dielectric substrate 1 has a taper portion 6 and a slot stub 7, and the opening side of the taper portion 6 faces each other. The two tapered slot antennas arranged, the microstrip stub 8 and the microstrip line 4 are formed on the opposite surface, and the cavity 10 accommodating the electromagnetic wave absorber 11 is formed on the surface on which the tapered slot antenna is formed. A case in which the radio wave is radiated from the power supply surface side where the microstrip line 4 is formed is shown.
Further, when the dielectric substrate 1 is fixed in the cavity 10, the feeding coaxial line 33 is inserted into the hole on the feeding side of the microstrip line 4 and connected by soldering or the like.
【００２２】又電波を放射する面上に複数種類の誘電体
層３１，３２を設ける。この実施の形態に於いては２種
類の誘電体層３１，３２を設けた場合を示すが、更に多
種類の誘電体層を設けることも可能である。この実施の
形態に於ける誘電体層３１，３２の比誘電率は、誘電体
基板１側を小さく、順次大きくなるように構成する。例
えば、８ＧＨｚ〜１８ＧＨｚ帯等に於いて使用する広帯
域アンテナを構成する場合、誘電体基板１上の誘電体層
３１とその上の誘電体層３２との比誘電率ε１，ε２
と、厚さｔ１，ｔ２とは、例えば、ε１＝２．１、ｔ１
＝１〔ｍｍ〕、ε２＝９．７、ｔ２＝１．２〔ｍｍ〕と
することができる。又この場合の誘電体層３１として、
４フッ化エチレンを用いることができ、又誘電体層３２
としてアルミナ等のセラミックを用いることができる。A plurality of types of dielectric layers 31, 32 are provided on the surface that radiates radio waves. In this embodiment, the case where two types of dielectric layers 31 and 32 are provided is shown, but more types of dielectric layers can be provided. The relative dielectric constants of the dielectric layers 31 and 32 in this embodiment are configured such that they are smaller on the side of the dielectric substrate 1 and gradually increase. For example, when configuring a wideband antenna used in the 8 GHz to 18 GHz band or the like, the relative dielectric constants ε1 and ε2 of the dielectric layer 31 on the dielectric substrate 1 and the dielectric layer 32 thereon.
And the thicknesses t1 and t2 are, for example, ε1 = 2.1, t1
= 1 [mm], ε2 = 9.7, and t2 = 1.2 [mm]. Further, as the dielectric layer 31 in this case,
Tetrafluoroethylene can be used and the dielectric layer 32
As such, a ceramic such as alumina can be used.
【００２３】又誘電体基板１の厚さを０．５〔ｍｍ〕、
比誘電率を３とした構成が一般には使用されている。又
誘電体基板１の寸法ａ，ｂと、スロットスタブ７間の寸
法ｄと、テーパー部６の曲率半径ｒと、キャビティ１０
の高さｃとの一例を示す。即ち、ａ＝ｂ＝１２〔ｍ
ｍ〕、ｃ＝５〔ｍｍ〕、ｄ＝７．６〔ｍｍ〕、ｒ＝１．
６〔ｍｍ〕とすることができる。又スロットスタブ７
は、扇形の場合を示し、通常は、内部波長をλg とする
と、その長さをλg ／４とし、スロットラインから見て
７０度程度の開き角度のパターンとすることができる。
なお、前述の各部の寸法や誘電率等は、周波数帯等に応
じて種々変更することができるものである。The thickness of the dielectric substrate 1 is 0.5 [mm],
A structure having a relative dielectric constant of 3 is generally used. Further, the dimensions a and b of the dielectric substrate 1, the dimension d between the slot stubs 7, the radius of curvature r of the taper portion 6, and the cavity 10
An example of the height c is shown. That is, a = b = 12 [m
m], c = 5 [mm], d = 7.6 [mm], r = 1.
It can be 6 [mm]. Also slot stub 7
Indicates a sector shape, and normally, assuming that the internal wavelength is λ g , the length thereof is λ g / 4, and a pattern with an opening angle of about 70 degrees as seen from the slot line can be formed.
The dimensions, permittivity, etc. of the above-mentioned respective parts can be variously changed according to the frequency band and the like.
【００２４】図６は本発明の実施の形態の広帯域アンテ
ナの反射減衰量及びアンテナゲインの特性説明図であ
り、図５に示す実施の形態の構成について、（Ａ）は反
射減衰量特性、（Ｂ）はアンテナゲイン特性を８ＧＨｚ
〜１８ＧＨｚ帯にわたって示すものである。従って、マ
イクロ波帯の広帯域にわたり送受信アンテナとして用い
ることが可能であり、且つアレイ化することにより、ア
ンテナゲインの向上及び指向性の制御等が可能となる。FIG. 6 is a diagram for explaining the characteristics of the return loss and the antenna gain of the broadband antenna according to the embodiment of the present invention. In the configuration of the embodiment shown in FIG. B) shows the antenna gain characteristic at 8 GHz
-18 GHz band is shown. Therefore, it can be used as a transmission / reception antenna over a wide band of the microwave band, and by forming an array, it is possible to improve antenna gain and control directivity.
【００２５】図７は本発明の実施の形態のアンテナ放射
パターンの測定曲線図を示す。同図に於いて、（Ａ）は
８ＧＨｚ、（Ｂ）は１２ＧＨｚ、（Ｃ）は１８ＧＨｚの
電界面アンテナ放射パターンを示し、前述の誘電体基板
１に垂直な方向を０度とし、且つその方向の放射レベル
を０ｄＢに正規化し、＋９０度〜−９０度の範囲につい
ての放射パターンを示す。各周波数帯に於ける放射パタ
ーンは類似しており、広帯域アンテナとして使用するこ
とができる。FIG. 7 shows a measurement curve diagram of an antenna radiation pattern according to the embodiment of the present invention. In the figure, (A) shows an electric field plane antenna radiation pattern of 8 GHz, (B) 12 GHz, and (C) 18 GHz, and the direction perpendicular to the dielectric substrate 1 is 0 degree, and its direction is Radiation level is normalized to 0 dB and the radiation pattern for the range from +90 degrees to -90 degrees is shown. The radiation pattern in each frequency band is similar and can be used as a wideband antenna.
【００２６】[0026]
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、複数の
テーパードスロットアンテナ、例えば、図１に示すよう
に２個のテーパードスロットアンテナ３ａ，３ｂの開口
側を対向させて誘電体基板１上に形成し、複数のテーパ
ードスロットアンテナ３ａ，３ｂの中の少なくとも１個
のテーパードスロットアンテナ３ａの開口側と反対側に
給電部を形成したもので、アレイ化した時のブロードサ
イド方向に電波を放射することができることにより、ア
ンテナ素子間の相互カップリングを低減し、近接配置を
可能とすることができるから、小型化を図ることができ
る利点がある。As described above, according to the present invention, a plurality of tapered slot antennas, for example, two tapered slot antennas 3a and 3b as shown in FIG. A plurality of tapered slot antennas 3a and 3b, and at least one tapered slot antenna 3a is provided with a feeding portion on the opposite side to the opening side, and radiates radio waves in the broadside direction when arrayed. By doing so, mutual coupling between the antenna elements can be reduced, and the antenna elements can be arranged close to each other, so that there is an advantage that miniaturization can be achieved.
【００２７】又複数のテーパードスロットアンテナ、例
えば、図３に示すように、４個のテーパードスロットア
ンテナ３ａ〜３ｄを、それぞれのテーパー部６の開口側
を対向させるように配置した構成とし、直交する位置の
テーパードスロットアンテナに対して、選択的に給電す
ることにより、垂直偏波又は水平偏波の切替えを容易に
行うことができる利点がある。又９０度位相で同時に給
電することにより、円偏波とすることができる利点があ
る。Further, a plurality of tapered slot antennas, for example, four tapered slot antennas 3a to 3d are arranged so that the opening sides of the respective tapered portions 6 face each other and are orthogonal to each other, as shown in FIG. By selectively feeding power to the tapered slot antenna at the position, there is an advantage that vertical polarization or horizontal polarization can be easily switched. Further, there is an advantage that a circularly polarized wave can be obtained by simultaneously supplying power in a 90-degree phase.
【００２８】又電波吸収体１１を収容したキャビティ１
０を設けることにより、誘電体基板１の一方の面からの
み電波を放射する構成として、アンテナゲインを向上す
ることができ、且つ広帯域化も可能となる利点がある。
又電波の放射面側に誘電体層を設けて、空間との整合を
とることにより、アンテナゲインの向上及び広帯域化を
図ることができる利点がある。A cavity 1 containing a radio wave absorber 11
By providing 0, there is an advantage that the antenna gain can be improved and the band can be widened in the configuration in which the radio wave is radiated from only one surface of the dielectric substrate 1.
Further, by providing a dielectric layer on the radiation surface side of radio waves to match the space, there is an advantage that the antenna gain can be improved and the band can be widened.
【図１】本発明の第１の実施の形態の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第２の実施の形態の要部断面図であ
る。FIG. 2 is a cross-sectional view of main parts of a second embodiment of the present invention.
【図３】本発明の第３の実施の形態の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a third embodiment of the present invention.
【図４】本発明の第４の実施の形態の要部断面図であ
る。FIG. 4 is a cross-sectional view of an essential part of a fourth embodiment of the present invention.
【図５】本発明の第５の実施の形態の分解斜視図であ
る。FIG. 5 is an exploded perspective view of a fifth embodiment of the present invention.
【図６】本発明の実施の形態の広帯域アンテナの反射減
衰量及びアンテナゲインの特性説明図である。FIG. 6 is a characteristic explanatory diagram of return loss and antenna gain of the wideband antenna according to the embodiment of the present invention.
【図７】本発明の実施の形態のアンテナ放射パターンの
測定曲線図である。FIG. 7 is a measurement curve diagram of an antenna radiation pattern according to the embodiment of the present invention.
【図８】従来例の説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram of a conventional example.
１ 誘電体基板 ２ 導体層 ３ａ，３ｂ テーパードスロットアンテナ ４ マイクロストリップライン ５ 給電部 ６ テーパー部 ７ スロットスタブ ８ マイクロストリップスタブ 1 Dielectric substrate 2 conductor layers 3a, 3b Tapered slot antenna 4 microstrip line 5 power supply 6 taper part 7 slot stub 8 microstrip stubs
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｑ 21/24 Ｈ０１Ｑ 21/24 (72)発明者 金山 敦司 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 株式会社富士通システム統合研究所 内 (72)発明者 山形 利彦 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 Ｆターム(参考） 5J012 DA03 FA05 5J020 AA02 BB01 BC04 BC12 BD03 CA04 DA01 DA02 DA03 DA04 DA06 DA07 EA06 EA09 5J021 AA03 AA11 AB05 BA03 CA01 CA04 FA04 GA03 GA08 HA04 HA10 JA02 JA05 JA06 JA07 5J045 AA06 AA11 AA12 AA21 AB05 BA01 CA02 CA03 CA04 DA06 EA07 FA01 FA09 GA08 HA06 JA15 LA03 NA07 5J070 AD11 AD17 AK06 AK11 AK12 AK26 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H01Q 21/24 H01Q 21/24 (72) Inventor Atsushi Kanayama 4-chome 1-chome Uedachu, Nakahara-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa No. 1 Fujitsu System Integration Laboratories Ltd. (72) Inventor Toshihiko Yamagata 4-1-1 Kamiotanaka, Nakahara-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa F-Terms within Fujitsu Limited (reference) 5J012 DA03 FA05 5J020 AA02 BB01 BC04 BC12 BD03 CA04 DA01 DA02 DA03 DA04 DA06 DA07 EA06 EA09 5J021 AA03 AA11 AB05 BA03 CA01 CA04 FA04 GA03 GA08 HA04 HA10 JA02 JA05 JA06 JA07 5J045 AA06 AA11 AA12 AA21 AB05 BA01 CA02 CA11 CA12 AD07 AK17 AD07 AK17 HA17 JA15 LA03 HA07 JA15 LA15 HA06 JA15 LA15 HA06 JA15 LA15
Claims (5)
口側を対向させて誘電体基板上に形成し、 前記複数のテーパードスロットアンテナの中の少なくと
も１個のテーパードスロットアンテナの前記開口側と反
対側に給電部を形成したことを特徴とする広帯域アンテ
ナ。1. A plurality of tapered slot antennas are formed on a dielectric substrate so that their opening sides are opposed to each other, and at least one of the plurality of tapered slot antennas is fed to the opposite side to the opening side. A wideband antenna characterized in that a portion is formed.
波吸収体と、該電波吸収体を収納したキャビティとを設
けたことを特徴とする請求項１記載の広帯域アンテナ。2. The broadband antenna according to claim 1, wherein a radio wave absorber and a cavity accommodating the radio wave absorber are provided on the opposite side of the antenna surface that radiates radio waves.
ードスロットアンテナの開口側を対向させて形成し、直
交する位置の前記テーパードスロットアンテナに選択的
に又は位相差で給電する給電部を形成したことを特徴と
する請求項１又は２記載の広帯域アンテナ。3. A power feeding unit which is formed on the dielectric substrate such that the opening sides of the four tapered slot antennas are opposed to each other and which feeds the tapered slot antennas at orthogonal positions selectively or with a phase difference. The wideband antenna according to claim 1, which is formed.
電率が大きくなる複数の誘電体層を設けたことを特徴と
する請求項１又は２又は３項記載の広帯域アンテナ。4. The broadband antenna according to claim 1, wherein a plurality of dielectric layers having a sequentially increasing dielectric constant are provided on an antenna surface that radiates radio waves.
面に形成したテーパード部とスロットスタブとの間のス
ロットラインと直交するように前記誘電体基板の他方の
面にマイクロストリップラインを形成した構成を有する
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の広
帯域アンテナ。5. The power feeding unit has a microstrip line on the other surface of the dielectric substrate so as to be orthogonal to a slot line between a tapered portion formed on one surface of the dielectric substrate and a slot stub. The broadband antenna according to any one of claims 1 to 4, which has a formed structure.
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|---|---|---|---|---|
| JP2004349928A (en) * | 2003-05-21 | 2004-12-09 | Denki Kogyo Co Ltd | Polarized wave antenna assembly |
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| JP2014072573A (en) * | 2012-09-27 | 2014-04-21 | Fujitsu Ltd | Slot antenna |
| EP3100074A4 (en) * | 2014-01-30 | 2017-11-08 | 3D-Radar AS | Antenna system for ground penetrating radar |
-
2001
- 2001-12-12 JP JP2001378099A patent/JP3823293B2/en not_active Expired - Fee Related
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| AU2015211492B2 (en) * | 2014-01-30 | 2020-03-26 | 3D-Radar As | Antenna system for ground penetrating radar |
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