JP2005347961A - 誘電体基板を用いた高周波平面アンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】ＭＳＬアンテナとＳＬアンテナとの中間の特性を有する高周波平面アンテナを提供する。
【解決手段】第１誘電体基板１ａに設けられた内部導体６と前記内部導体６を周回する開口線路５と前記開口線路５を隔て前記内部導体６を取り巻く外部導体７とからなる共振器を有し、前記共振器に給電路４を設けてなる高周波平面アンテナにおいて、前記内部導体６は前記第１誘電体基板１ａの一主面側に形成され、前記外部導体７は前記第１誘電体基板１ａの他主面側に形成された構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明はミリ波やマイクロ波帯の誘電体基板を用いた高周波平面アンテナを技術分野とし、特に内部導体及び外部導体からなる高周波平面アンテナに関する。

（発明の背景）高周波平面アンテナは簡易な加工性や小型軽量性から、モバイル通信やワイヤレス通信や衛星放送等に広く用いられている。このようなものの一つに、マイクロストリップライン（以下、ＭＳＬとする）型やスロットライン（以下、ＳＬとする）型とした高周波平面アンテナがある。

（従来技術の一例）第３図及び第４図はＭＳＬ型及びＳＬ型とした高周波平面アンテナの図で、いずれも同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。

ＭＳＬ型及びＳＬ型とした高周波平面アンテナは、いずれも第１誘電体基板１ａに形成された共振器を有する。ＭＳＬ型とした高周波平面アンテナ（以下、ＭＳＬアンテナとする）では、第１誘電体基板１ａの一主面に形成された共振導体２と他主面の接地導体３とから共振器を形成する。そして、第１誘電体基板１ａの共振導体２にＭＳＬとする給電路４を接続してなる。

また、ＳＬ型の高周波平面アンテナ（以下、ＳＬアンテナとする）は、第１誘電体基板１ａの一主面に形成された内部導体６と外部導体７とから共振器を形成する。内部導体６の外周には周回する開口線路５を有し、外部導体７が内部導体６を取り囲む。そして、第１誘電体基板１ａの他主面に開口線路５と交差して内部導体６及び外部導体７にまたがるＭＳＬとする給電路４を設けてなる。給電路４は内部導体６及び外部導体７と電磁結合して両者に給電する。

このようなものでは、例えばＭＳＬアンテナの場合には、給電路４からの不平衡型とした高周波（電磁波）が共振導体２に供給される。そして、接地導体３との間で不平衡型として共振する。また、ＳＬアンテナの場合には、給電路４からの不平衡型の高周波が内部導体６と外部導体７とに給電され、平衡型として両者間で共振する。これらの共振周波数は、ＭＳＬでは共振導体２の給電方向の長さに依存し、ＳＬアンテナでは開口線路５の長さに依存する。

そして、一般には、ＳＬアンテナの帯域幅はＭＳＬアンテナよりも広く、広帯域化の点で優れる。また、ＭＳＬアンテナの場合は他主面を接地導体３とするので、一主面からのみ電波（電磁波）が送信又は受信される。したがって、他主面側からの回り込みがなくて指向特性を良好にする。これに対し、ＳＬアンテナでは両主面側から電磁波が送受信されるので両主面間での電磁波が例えば干渉を生じる。したがって、指向特性の点から、ＭＳＬアンテナが優れる。
特開２００３−１９８２４０号公報

（従来技術の問題点）しかしながら、上記構成の高周波平面アンテナでは次の問題があった。すなわち、ＭＳＬアンテナでは、前述のように指向特性を良好にするものの、帯域幅が狭い。また、ＳＬアンテナではＭＳＬ型よりも広帯域化の点で優れるが、指向特性に劣る。したがって、高周波アンテナの選択幅が狭い問題があった。

（発明の目的）本発明はＭＳＬアンテナとＳＬアンテナとの中間の特性を有する高周波平面アンテナを提供することを目的とする。

本発明は、特許請求の範囲（請求項１）に示したように、第１誘電体基板に設けられた内部導体と前記内部導体を周回する開口線路と前記開口線路を隔て前記内部導体を取り巻く外部導体とからなる共振器を有し、前記共振器に給電路を設けてなる高周波平面アンテナにおいて、前記内部導体は前記第１誘電体基板の一主面側に形成され、前記外部導体は前記第１誘電体基板の他主面側に形成された構成とする。

このような構成であれば、内部導体は第１誘電体基板の一主面に形成され、開口線路を隔てて内部導体を取り巻く外部導体は他主面に形成される。したがって、先ず、例えば外部導体を接地導体として内部導体に給電すると（要するに、不平衡型として給電すると）、内部導体と外部導体との間に開口線路を経ての電磁界を生じ、言わばＭＳＬ共振器（ＭＳＬアンテナ）として動作する。

そして、開口線路を設けた分、既存のＭＳＬアンテナに比較して電磁結合が疎になって帯域幅を広げる。また、第１誘電体基板の他主面には接地導体としての外部導体が存在するので、他主面側への電磁波の放射を抑制する。したがって、指向性をも良好にする。

次に、外部導体と内部導体とを平衡型として給電すると、内部導体と外部導体との間に開口線路を経ての電磁界を生じ、言わばＳＬ共振器（ＳＬアンテナ）として動作する。したがって、帯域幅は広くなる。また、内部導体が外部導体よりも前面になるので、他主面より一主面側から放射される電磁波の強度が高まって指向性をも良好にする。

本発明の請求項２に示したように、請求項１の前記共振器は前記外部導体を接地導体としたＭＳＬ型とし、前記給電路は前記内部導体に接続したＭＳＬとするので、ＭＳＬアンテナを構成する。

同請求項３に示したように、請求項１の前記共振器は前記外部導体と前記内部導体とを電気的に独立したＳＬ型とし、前記給電路は前記第１誘電体基板に積層した第２誘電体基板１ｂの裏面に設けられ、前記開口線路と交差して前記外部導体を接地導体とするＭＳＬとするので、ＳＬアンテナを構成する。

第１図は本発明の第１実施例を説明する高周波平面アンテナの図で、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。なお、前従来例と同一部分には同番号を付与してその説明は簡略又は省略する。

高周波平面アンテナは、誘電体基板１ａの一主面に設けた内部導体６と、他主面に設けた外部導体７とから共振器を形成する。外部導体７は内部導体６より大きい開口部８を有する。そして、内部導体６を取り囲んで形成され、両者間に開口線路５を有する。この例では、内部導体６に給電路４を接続し、外部導体７を接地する。

このような構成であれば、給電路４からの高周波は、内部導体６と外部導体７の間で、開口線路５を隔てて不平衡型の電磁界を生じて共振する。言わば、内部導体６を前述の共振導体２として、外部導体７を接地導体３としたＭＳＬアンテナとして機能（動作）する。

そして、発明の効果の欄でも記載したように、内部導体６と外部導体７（接地導体３）との間に開口線路５を有するので、両者間の電磁結合が疎となる。したがって、共振先鋭度所謂Ｑが小さくなって、帯域幅が広がる。また、他主面には接地導体３を有するので、他主面側からの電磁波の放射も抑制できる。

第２図は本発明の第１実施例を説明する高周波平面アンテナの図で、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。なお、第１実施例と同一部分の説明は簡略又は省略する。

高周波平面アンテナは、第１実施例と同様に、第１誘電体基板１ａの一主面に設けた内部導体６と、他主面に設けられて開口線路５を隔てた電気的に独立する外部導体７とから共振器を形成する。そして、ここでは、第１誘電体基板１ａの他主面に第２誘電体基板１ｂを設け、裏面に開口線路５と交差する給電路４を形成する。

このような構成であれば、給電路４からの高周波は、内部導体６と外部導体７とに給電され、両者間で平衡型の電磁界を生じて共振する。言わば、前述のＳＬアンテナとして機能（動作）する。したがって、発明の効果の欄でも記載したように、ＳＬアンテナと同様に帯域幅は広くなる。また、内部導体６が外部導体７よりも前面になるので、一主面側から放射される電磁波の強度が高まる。したがって、指向性をも良好にする。

（他の事項）上記各実施例ではアンテナ素子を１つとして説明したが、これを複数個配列してアレー型としても構成できることは勿論である。

本発明の第１実施例を説明するＭＳＬ型とした高周波平面アンテナの図で、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。 本発明の第２実施例を説明するＳＬ型とした高周波平面アンテナの図で、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。 従来例を説明するＭＳＬ型の高周波平面アンテナの図で、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。 従来例を説明するＳＬ型の高周波平面アンテナの図で、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。

符号の説明

１ 積層基板、１（ａｂ） 誘電体基板、２ 共振導体、３ 接地導体、４ 給電路、５ 開口線路、６ 内部導体、７ 外部導体、８ 開口部。

Claims (3)

1. 第１誘電体基板に設けられた内部導体と前記内部導体を周回する開口線路と前記開口線路を隔て前記内部導体を取り巻く外部導体とからなる共振器を有し、前記共振器に給電路を設けてなる高周波平面アンテナにおいて、前記内部導体は前記第１誘電体基板の一主面側に形成され、前記外部導体は前記第１誘電体基板の他主面側に形成された高周波平面アンテナ。
2. 請求項１において、前記共振器は前記外部導体を接地導体としたマイクロストリップライン型とし、前記給電路は前記内部導体に接続したマイクロストリップラインである高周波平面アンテナ。
3. 請求項１において、前記共振器は前記外部導体と前記内部導体とを電気的に独立したスロットライン型とし、前記給電路は前記第１誘電体基板に積層した第２誘電体基板の裏面に設けられ、前記開口線路と交差して前記外部導体を接地導体とするマイクロストリップラインである高周波平面アンテナ。

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