JP2010252188A - アレーアンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】各アンテナ素子の放射係数の設定、およびインピーダンスの整合を容易に行うことができるアレーアンテナ装置の提供。
【解決手段】
複数のアンテナ素子を備えたアレーアンテナ装置であって、裏面に導体の接地板が設けられた誘電体基板と、上記誘電体基板の表面に設けられ直列に接続された複数段のアンテナブロックとを備え、各上記アンテナブロックは、給電マイクロストリップ線路と、上記給電マイクロストリップ線路の中途部に枝状に接続されたアンテナ素子とを含み、上記給電マイクロストリップ線路は、上記中途部と、上記中途部の入力端に上記アンテナ素子から離れて接続された入力側インピーダンス整合素子と、上記中途部の出力端に上記アンテナ素子から離れて接続された出力側インピーダンス整合素子とを有し、各段の上記入力側インピーダンス整合素子は、前段の上記出力側インピーダンス整合素子に接続されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明はアレーアンテナ装置に関し、より詳しくは、各アンテナ素子の放射係数の設定、およびインピーダンスの整合を容易に行うことができるアレーアンテナ装置に関する。

直列給電形平面アレーアンテナ装置（以下、アレーアンテナ装置と称する）の従来技術について説明する。図７は、従来のアレーアンテナ装置の一例を示す図である。図８は、図７に示されるアレーアンテナ装置の一部を抽出して示す図である。アレーアンテナ装置は、一般的に、図７に示されるように、裏面に導体接地板を設けた誘電体基板５０の表面に、給電線路４０の側辺に複数のアンテナ素子４１を接続してなるマイクロストリップ線路を設けることにより構成される。図８に示されるように、１本のアンテナ素子４１と当該アンテナ素子４１の前後の給電線路４０とからなるアンテナブロック４２において、給電線路４０の入力端３０から入力された電力３１は、その一部の電力３２がアンテナ素子４１に結合し、電力３２の電波が放射される。アンテナ素子４１の接続点の前後でインピーダンスの不整合が生じると、入力された電力３１の一部の電力３４が入力端３０へ戻る。これらのことから、放射電力３２＝入力電力３１−反射電力３４−出力電力３５という式が成り立つ。出力電力３５は次段のアンテナブロック４２のアンテナ素子４１に向けて出力され、次段のアンテナブロック４２においても前段のアンテナブロック４２と同様の電力の流れが生じる。

インピーダンスの不整合が生じると上記の如く電力の反射が生じるため、インピーダンスの不整合を防止する必要がある。従来、インピーダンスを整合させるために、図９に示されるように、インピーダンス整合素子３６を各アンテナ素子３８の接続部に設けることが行われている（特許文献１の図２１参照）。インピーダンス整合素子３６の側辺にアンテナ素子３８のコーナー部が接続されている。インピーダンス整合素子３６は、給電線路４０の一部を構成する。給電線路４０は、主部６０と、主部６０の端に接続されかつ主部６０よりも幅が大きいインピーダンス整合回路３６とを含む。

しかしながら、図９に示される如くインピーダンス整合素子３６を設けた場合、アンテナ素子３８からの電波放射量を決定する放射係数の設定が難しくなるという問題があった。以下、その理由を説明する。

図９に示されるアレーアンテナ装置において、第ｎ段のアンテナ素子３８の放射係数Ａ＿#nは以下の式１で表すことができる。
Ａ＿#n＝Ｚf＿#n／（Ｚr＿#n＋Ｚf＿#n）・・・（式１）
ここで、
Ｚf＿#n：第ｎ段のアンテナ素子３８の接続点３９から出力側（電力供給下流側）を見たインピーダンス
Ｚr＿#n：第ｎ段のアンテナ素子３８の放射インピーダンス

Ｚr＿#nは、第ｎ段のアンテナ素子３８の幅、第ｎ段のアンテナ素子３８の接続点３９における給電線路幅（主部６０の幅とインピーダンス整合素子３６の幅）、第ｎ段のアンテナ素子３８と給電線路４０の接続形状（アンテナ素子３８の給電線路４０への挿入量、挿入角度）、等に基づいて決定される。

アンテナ素子３８はインピーダンス整合素子３６に接続されているため、インピーダンス整合素子３６が設けられていない場合（すなわち、アンテナ素子３８が主部６０に直接接続されている場合）とはインピーダンスＺr＿#nが相違する。

アレーアンテナ装置の設計の段階で、ビームの形状および利得を最適化するために、各アンテナ素子３８の放射係数Ａを調節する必要がある。また、接続点３９における電力の反射を防止すべくインピーダンスを整合させる必要がある。

しかしながら、図９に示される例では、接続点３９の先のインピーダンス（Ｚr＿#nとＺf＿#nの合成インピーダンス）と接続点３９の手前側のインピーダンスの整合をとるためにインピーダンス整合素子３６の幅を変化させると、インピーダンスＺr＿#nの値を変化させてしまう。従って、折角インピーダンスＺr＿#nを設定しても、その後にインピーダンスの整合を行ったために、インピーダンスＺr＿#nを設定し直さなければならない。そして、インピーダンスＺr＿#nを再設定した後に再度インピーダンスの整合を行うと、再びインピーダンスＺr＿#nの値が変化してしまうこととなり、再びインピーダンスＺr＿#nを設定し直さなければならない。つまり、延々とインピーダンスＺr＿#nの設定が繰り返されることとなり、適切なインピーダンスの設定が難しいという問題がある。

特許第３３０６５９２号公報

本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、各アンテナ素子の放射係数の設定、およびインピーダンスの整合を容易に行うことができるアレーアンテナ装置の提供を目的とする。

第１の発明は、
複数のアンテナ素子を備えたアレーアンテナ装置であって、
裏面に導体の接地板が設けられた誘電体基板と、
上記誘電体基板の表面に設けられ直列に接続された複数段のアンテナブロックとを備え、
各上記アンテナブロックは、
給電マイクロストリップ線路と、
上記給電マイクロストリップ線路の中途部に枝状に接続されたアンテナ素子とを含み、
上記給電マイクロストリップ線路は、
上記中途部と、
上記中途部の入力端に上記アンテナ素子から離れて接続された入力側インピーダンス整合素子と、
上記中途部の出力端に上記アンテナ素子から離れて接続された出力側インピーダンス整合素子とを有し、
各段の上記入力側インピーダンス整合素子は、前段の上記出力側インピーダンス整合素子に接続されていることを特徴とする。

第１の発明によれば、各アンテナ素子の放射係数の設定、およびインピーダンスの整合を容易に行うことができる。以下、具体的に説明する。各アンテナブロックにおいて、アンテナ素子の放射係数Ａは、アンテナ素子接続点からアンテナ素子側を見たインピーダンス（アンテナ素子の放射インピーダンス）Ｚrと、アンテナ素子接続点から出力側（電力供給下流側）を見たインピーダンスＺｆの比に基づいて決定される。
すなわち、Ａ＝Ｚｆ／（Ｚr＋Ｚｆ）＝１／（（Ｚr／Ｚｆ）＋１）
放射係数Ａを変更するには、ＺrまたはＺｆのいずれかを変更すればよい。Ｚrはアンテナ素子の幅を変更することにより変更することができる。Ｚｆは出力側インピーダンス整合素子の線路幅を変更する（つまり、出力側インピーダンス整合素子の特性インピーダンスを変化させる）ことにより変更することができる。出力側インピーダンス整合素子がアンテナ素子から離れた位置にあるので、出力側インピーダンス整合素子の線路幅を変更してもその変更がＺrに影響が及ぶことはない。また、アンテナ素子の幅を変更してもその変更がＺｆに影響を及ぼすことはない。よって、ＺrまたはＺｆのいずれかを変更するだけで、放射係数を所望の値に容易に設定することができる。

放射係数の設定によりＺrまたはＺｆが変更されるため、アンテナ素子接続部から先を見たインピーダンス（つまり、ＺrとＺｆの合成インピーダンス：Ｚr×Ｚｆ／（Ｚr＋Ｚｆ））は変化する。アンテナ素子接続部の前後のインピーダンス整合は、入力側インピーダンス整合素子の線路幅の調整によって行う。入力側インピーダンス整合素子はアンテナ素子接続部から離れているので、入力側インピーダンス整合素子の線路幅を変更しても、その変更がＺrとＺｆの合成インピーダンスに影響を及ぼさない。よって、アンテナ素子接続部の前後のインピーダンス整合を容易にとることができる。

当段アンテナブロックの入力端を前段（当段から見て電力供給上流側の段）アンテナブロックの出力端に接続するためには、当段アンテナブロックの入力インピーダンスと前段アンテナブロックの出力インピーダンスを整合させ、これによりアンテナブロック同士の接続箇所での電力反射をなくす必要がある。当段アンテナブロックの入力インピーダンスは、入力側インピーダンス整合素子の線路幅を変更することにより所望の値に設定することができる。入力インピーダンス整合素子がアンテナ素子から離れて位置しているので、入力側インピーダンス整合素子の線路幅を変更しても、その変更がＺrに影響を及ばさず、従って、先に設定した放射係数Ａが変化しない。よって、Ｚrへの影響を考慮することなく容易に入力インピーダンスの設定を行うことができる。

以上のことから、各段の放射係数をアンテナブロック毎に独立して設定することができ、各段の放射係数の設定が容易となる。また、当段の入力インピーダンスと前段の出力インピーダンスを容易に整合させることができるので、各段を独立に設計した後に各段を相互に接続してアレーアンテナを容易に設計することができる。

第２の発明は、第１の発明において、
上記給電マイクロストリップ線路において、
上記中途部は、アンテナ素子接続部の前後の長さがそれぞれλｇ／４であり、
上記入力側インピーダンス整合素子および出力側インピーダンス整合素子の長さがそれぞれλｇ／４であることを特徴とする。
ここで、
λｇ：マイクロストリップ線路を伝播する電波の波長

第２の発明によれば、各アンテナ素子の放射係数の設定およびインピーダンスの整合を容易かつ適切に行うことができる。

第３の発明は、第１または第２の発明において、
第ｎ段の上記出力側インピーダンス整合素子の特性インピーダンスｚｍ2＿#nは、以下の式１で表されることを特徴とする。
ｚｍ2＿#n＝SQRT((ｚｏ²×Ｚout＿#n)/Ｚf＿#n)・・・（式１）
ここで、
ｚｏ：第ｎ段の上記給電ストリップ線路の特性インピーダンス
Ｚout＿#n:第ｎ段の上記出力側インピーダンス整合素子の出力端から出力側を見たインピーダンスであって、当該出力端に接続されていると仮定した第ｎ＋１段のインピーダンス
Ｚf＿#n：第ｎ段の上記アンテナ素子の接続点から出力側を見たインピーダンス

第３の発明によれば、出力側インピーダンス整合素子のインピーダンスｚｍ2＿#nを、簡単な計算で算出することができる。

第４の発明は、第１乃至３いずれかの発明において、
第ｎ段の上記入力側インピーダンス整合素子のインピーダンスｚｍ1＿#nは、以下の式２で表されることを特徴とする。
ｚｍ1＿#n＝SQRT(ｚｏ²×Ｚin＿#n×(Ｚr＿#n＋Ｚf＿#n)/(Ｚr＿#n×Ｚf＿#n))・・・（式２）
ここで、
ｚｏ：第ｎ段の上記給電ストリップ線路のインピーダンス
Ｚin＿#n：第ｎ段の入力インピーダンス
Ｚr＿#n：第ｎ段の上記アンテナ素子の接続点からアンテナ素子側を見たインピーダンス
Ｚf＿#n：第ｎ段の上記アンテナ素子の接続点から出力側を見たインピーダンス

第４の発明によれば、入力側インピーダンス整合素子のインピーダンスｚｍ1＿#nを、簡単な計算で算出することができる。

本発明によれば、各アンテナ素子の放射係数の設定、およびインピーダンスの整合を容易かつ適切に行うことができる。

本発明の第１実施形態に係るアレーアンテナ装置を示す図 図１に示されるアレーアンテナ装置の一部を拡大して示す図であり、各アンテナブロックの寸法の一例を示す図である。 図１に示されるアレーアンテナ装置の一部を拡大して示す図であり、アレーアンテナ装置におけるインピーダンスを示す図である。 図１に示されるアレーアンテナ装置における電力の流れを示す図 本発明の第２実施形態に係るアレーアンテナ装置を示す図 図５に示されるアレーアンテナ装置の一部を拡大して示す図 従来のアレーアンテナ装置を示す図 図７に示されるアレーアンテナ装置の一部を拡大して示す図 従来の他のアレーアンテナ装置を示す図

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係るアレーアンテナ装置について、図面を参照しつつ説明する。図１は、第１実施形態に係るアレーアンテナ装置を示す図である。図２は、図１に示されるアレーアンテナ装置の一部を拡大して示す図であり、各アンテナブロックの寸法の一例を示す図である。図３は、図１に示されるアレーアンテナ装置の一部を拡大して示す図であり、アレーアンテナ装置におけるインピーダンスを示す図である。図４は、図１に示されるアレーアンテナ装置における電力の流れを示す図である。

図１、２、３に示されるように、第１実施形態に係るアレーアンテナ装置１は、複数のアンテナ素子２を備えたアレーアンテナ装置である。図１に示されるアレーアンテナ装置１は、直線状の給電ストリップ線路６から直線状のアンテナ素子２に直接給電される直列給電形平面アレーアンテナである。以下、アレーアンテナ装置１について詳述する。

アレーアンテナ装置１は、誘電体基板３と、複数段のアンテナブロック４とを備えている。

誘電体基板３は、その裏面に導体の接地板（図示せず）が設けられ、裏面と反対側の表面には導体のアンテナブロック４が設けられている。

各アンテナブロック４は、誘電体基板３の表面において直列に接続されている。

各アンテナブロック４は、給電マイクロストリップ線路６と、アンテナ素子２とを含む。

給電マイクロストリップ線路６は、電力をアンテナ素子２に供給する直線状のマイクロストリップ線路である。給電マイクロストリップ線路６は、中途部６１と、入力側インピーダンス整合素子７と、出力側インピーダンス整合素子８とを有する。

各アンテナブロック４において、中途部６１は帯状であって、給電マイクロストリップ線路６の長さ方向中央部に位置し、図２に示されるように、入力端９から出力端１１にかけて一定幅とされている。中途部６１の側辺中央にはアンテナ素子２が接続されている。中途部６１において、アンテナ素子接続点１０（接続部分の中心点。以下、接続点１０と称する）前後の長さ（Ｌ３、Ｌ２）は、それぞれ、当該給電マイクロストリップ線路６を伝播する電波の波長λｇの１／４（λｇ／４）とされている。換言すると、各アンテナブロック４において、中途部６１の入力端９から接続点１０までの長さＬ３はλｇ／４であり、接続点１０から中途部６１の出力端１１までの長さＬ２はλｇ／４である。各アンテナブロック４の給電マイクロストリップ線路６は、例えば、同一長さ、同一幅とされている。なお、波長λｇは、真空中を伝播する所定の電波の波長λを誘電体基板３の誘電率で短縮させた波長である。

アンテナ素子２は、給電マイクロストリップ線路６の中途部６１に枝状に接続された直線状のマイクロストリップ線路である。アンテナ素子２は、図２に示される例では、給電マイクロストリップ線路６に対して出力側（すなわち、電力供給下流側）へ傾斜（例えば４５度）するように、給電マイクロストリップ線路６の一方の側辺に接続されている。なお、アンテナ素子２は、マイクロストリップ線路６に対して入力側（すなわち、電力供給上流側）へ傾斜するように給電マイクロストリップ線路６に接続されてもよいし、或いは、マイクロストリップ線路６に対して直角方向に延びるように給電マイクロストリップ線路６に接続されてもよい。アンテナ素子２は長方形状に形成されており、その１つのコーナー部が給電マイクロストリップ線路６に直接接続されている。各アンテナ素子２の幅Ｗは、図１に示されるように、入力側（すなわち、電力供給上流側）のアンテナブロック４から出力側（すなわち、電力供給下流側）のアンテナブロック４にかけて次第に大きくなっている。これにより、入力側のアンテナブロック４から出力側のアンテナブロック４にかけて、次第に各アンテナ素子２の放射係数Ａを大きくすることができる。第ｎ段のアンテナブロック４におけるアンテナ素子２の放射係数Ａ＿#nは、Ａ＿#n＝Ｚｆ＿#n／（Ｚr＿#n＋Ｚｆ＿#n）＝１／（（Ｚr＿#n／Ｚｆ＿#n）＋１）で表される。ここで、Ｚr＿#nは第ｎ段のアンテナ素子２の接続点１０からアンテナ素子側を見た放射インピーダンスであり、Ｚf＿#nは第ｎ段のアンテナ素子２の接続点１０から出力側を見たインピーダンスである。アンテナ素子２は、その端部から電波を放射する。各アンテナ素子２の長さＬは、例えば、所望の周波数に対応する波長λｇの半分の長さ（λｇ／２）に設定されている。

出力側インピーダンス整合素子８は、その入力端が中途部６１の出力端１１に接続されている。出力側インピーダンス整合素子８の長さＬ１は、λｇ／４に設定されている。インピーダンスＺf＿#nを所望の値に設定するための出力側インピーダンス整合素子８の特性インピーダンスｚｍ2＿#n（図３参照）は、以下の式１で表される。
ｚｍ2＿#n＝SQRT((ｚｏ²×Ｚout＿#n)/Ｚf＿#n)・・・（式１）
ここで、
ｚｏ：第ｎ段の中途部６１の特性インピーダンス
Ｚout＿#n:第ｎ段の前記出力側インピーダンス整合素子の出力端１９から出力側を見たインピーダンスであって、当該出力端１９に第ｎ＋１段のアンテナブロックが接続されていると仮定したときのインピーダンス
Ｚf＿#n：第ｎ段のアンテナ素子２の接続点１０から出力側を見たインピーダンス
SQRT：平方根

入力側インピーダンス整合素子７は、その出力端が中途部６１の入力端９に接続されている。入力側インピーダンス整合素子７の長さＬ４は、λｇ／４に設定されている。アンテナブロック４の入力インピーダンスＺin＿#nを所望の値に設定するための入力側インピーダンス整合素子７の特性インピーダンスｚｍ1＿#n（図３参照）は、以下の式２で表される。
ｚｍ1＿#n＝SQRT(ｚｏ²×Ｚin＿#n×(Ｚr＿#n＋Ｚf＿#n)/(Ｚr＿#n×Ｚf＿#n))・・・（式２）
ここで、
ｚｏ：第ｎ段の給電ストリップ線路６の特性インピーダンス
Ｚin＿#n：第ｎ段の入力側インピーダンス
Ｚr＿#n：第ｎ段のアンテナ素子２の接続点１０からアンテナ素子２側を見たインピーダンス
Ｚf＿#n：第ｎ段のアンテナ素子２の接続点１０から出力側を見たインピーダンス
SQRT：平方根
なお、入力側インピーダンス整合素子７の特性インピーダンスｚｍ1＿#nは、出力側インピーダンス整合素子８の特性インピーダンスｚｍ2＿#nが設定された後に設定される。

各段の入力側インピーダンス整合素子７の入力端は、前段のアンテナブロック４の出力側インピーダンス整合素子８の出力端に接続されている。

第ｎ段のアンテナブロック４の入力インピーダンスＺin＿#nと第ｎ−１段（前段）の出力端に接続されていると仮定したインピーダンスＺout＿#n-1とを等しくすることにより、インピーダンスの整合がとられるので、第ｎ段のアンテナブロック４と第ｎ−１段（前段）のアンテナブロック４とを電力がその境界部分で反射しないように接続することができる。同様に全段を順に接続するとアレーアンテナ装置１が構成される。以上により、各ブロック４毎に、独立して放射係数Ａを調整することができ、アレーアンテナ装置１の設計が容易となる。

アレーアンテナ装置１の終端には、終端での残留電力を吸収するための整合終端素子５０が設けられている。

アレーアンテナ装置１の動作について説明する。
アレーアンテナ装置１の給電点１２（図１参照）に電力が供給されると、各アンテナブロック４において、図４に示されるように、入力側インピーダンス整合素子７の入力端１３から入力された電力１４は、その一部の電力１５がアンテナ素子２に結合し、その電力の電波が放射される（放射電力１５）。入力電力１４から放射電力１５を差し引いた電力（出力電力１６）が、出力側インピーダンス整合素子８の出力端１９から次段のアンテナブロック４へ出力される。

入力側インピーダンス整合素子７を設けたことで、アンテナブロック４の間でインピーダンスの整合がとられているので、入力された電力３１の一部の電力が給電部１２側へ戻らない。つまり、反射損が小さいので、各アンテナ素子２から電波を効率良く放射することができる。

また、各アンテナ素子２の放射係数Ａの設定、およびインピーダンスの整合を容易に行うことができる。以下、具体的に説明する。各アンテナブロック４において、アンテナ素子の放射係数Ａは、アンテナ素子接続点１０からアンテナ素子２側を見たインピーダンス（アンテナ素子の放射インピーダンス）Ｚrと、アンテナ素子接続点１０から出力側（電力供給下流側）を見たインピーダンスＺｆの比に基づいて決定される。
すなわち、Ａ＝Ｚｆ／（Ｚr＋Ｚｆ）＝１／（（Ｚr／Ｚｆ）＋１）
放射係数Ａを変更するには、ＺrまたはＺｆのいずれかを変更すればよい。Ｚrはアンテナ素子２の幅を変更することにより変更することができる。Ｚｆは出力側インピーダンス整合素子８の線路幅を変更する（つまり、出力側インピーダンス整合素子８の特性インピーダンスを変化させる）ことにより変更することができる。出力側インピーダンス整合素子８がアンテナ素子２から離れた位置にあるので、出力側インピーダンス整合素子８の線路幅を変更してもその変更がＺrに影響を及ぼすことはない。また、アンテナ素子２の幅を変更してもその変更がＺｆに影響を及ぼすことはない。よって、ＺrまたはＺｆのいずれかを変更するだけで、放射係数Ａを所望の値に容易に設定することができる。

放射係数Ａの設定によりＺrまたはＺｆが変更されるため、アンテナ素子接続部１０から先を見たインピーダンス（つまり、ＺrとＺｆの合成インピーダンス：Ｚr×Ｚｆ／（Ｚr＋Ｚｆ））は変化する。アンテナ素子接続部１０の前後のインピーダンス整合は、入力側インピーダンス整合素子７の線路幅の調整によって行う。入力側インピーダンス整合素子７はアンテナ素子接続部１０から離れているので、入力側インピーダンス整合素子の線路幅を変更しても、その変更がＺrとＺｆの合成インピーダンスに影響を及ぼさない。よって、アンテナ素子接続部１０の前後のインピーダンス整合を容易にとることができる。

当段アンテナブロック４の入力端１３を前段（当段から見て電力供給上流側の段）アンテナブロックの出力端に接続するためには、当段アンテナブロック４の入力インピーダンスＺin＿#nと前段アンテナブロックの出力インピーダンスＺout＿#n-1を整合させ、これによりアンテナブロック同士の接続箇所での電力反射をなくす必要がある。当段アンテナブロック４の入力インピーダンスＺin＿#nは、入力側インピーダンス整合素子７の線路幅を変更することにより所望の値に設定することができる。入力インピーダンス整合素子７がアンテナ素子２から離れて位置しているので、入力側インピーダンス整合素子７の線路幅を変更しても、その変更がＺrに影響を及ばさず、従って、先に設定した放射係数Ａが変化しない。よって、Ｚrへの影響を考慮することなく容易に入力インピーダンスＺin＿#nの設定を行うことができる。

以上のことから、各段の放射係数をアンテナブロック４毎に独立して設定することができ、各段の放射係数Ａの設定が容易となる。また、当段の入力インピーダンスＺin＿#nと前段の出力インピーダンスＺout＿#n-1を容易に整合させることができるので、各段を独立に設計した後に各段を相互に接続してアレーアンテナ装置１を容易に設計することができる。

なお、図１，２，３に示される例では、各入力側インピーダンス整合素子７の幅と当該入力側インピーダンス整合素子７の前段における出力側インピーダンス整合素子８の幅が異なって図示されているが、同じ幅でもよい。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態に係るアレーアンテナ装置について、図面を参照しつつ説明する。図５は、本発明の第２実施形態に係るアレーアンテナ装置を示す図である。図６は、図４に示されるアレーアンテナ装置の一部を拡大して示す図である。なお、第１実施形態と同様の構成については同一の参照符号を付してその説明を省略する。

第２実施形態に係るアレーアンテナ装置１７は、誘電体基板３と、複数段のアンテナブロック２０とを備えている。

誘電体基板３は、その裏面に導体の接地板（図示せず）が設けられ、裏面と反対側の表面には導体のアンテナブロック２０が設けられている。

第２実施形態に係るアレーアンテナ装置１７が第１実施形態と異なる点は、アンテナ素子１８と給電マイクロストリップ線路６との接続形状であり、その他の構成は第１実施形態と同様である。Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４はそれぞれ、λｇ／４に設定されている。

第２実施形態では、アンテナ素子１８は、一方の短辺全体が給電マイクロストリップ線路６に埋まるように給電ストリップ線路６の一方の側辺に接続されている。つまり、アンテナ素子１８の給電ストリップ線路６への挿入深さが第１実施形態と異なる。

第２実施形態においては、第１実施形態と同様、電力の反射損が小さくなるので、各アンテナ素子１８から電波を効率良く放射することができる。また、第２実施形態においては、第１実施形態と同様、各アンテナ素子１８の放射係数の設定およびインピーダンスの整合を容易かつ適切に行うことができる。

本発明は、用途に応じてビームの形状および利得を変更することが求められる車載レーダ装置を構成するアレーアンテナ装置等に利用可能である。

１，１７ アレーアンテナ装置
２，１８ アンテナ素子
３ 誘電体基板
４，２０ アンテナブロック
５ 接地板
６ 給電マイクロストリップ線路
７ 入力側インピーダンス整合素子
８ 出力側インピーダンス整合素子
９ 給電マイクロストリップ線路の入力端
１０ 給電マイクロストリップ線路とアンテナ素子の接続点
１１ 給電マイクロストリップ線路の出力端
１２ 給電点
１３ 入力側インピーダンス整合素子の入力端
１４ 入力電力
１５ 放射電力
１６ 出力電力
１９ 出力側インピーダンス整合素子の出力端
６１ 中途部

Claims (4)

1. 複数のアンテナ素子を備えたアレーアンテナ装置であって、
   裏面に導体の接地板が設けられた誘電体基板と、
   前記誘電体基板の表面に設けられ直列に接続された複数段のアンテナブロックとを備え、
   各前記アンテナブロックは、
   給電マイクロストリップ線路と、
   前記給電マイクロストリップ線路の中途部に枝状に接続されたアンテナ素子とを含み、
   前記給電マイクロストリップ線路は、
   前記中途部と、
   前記中途部の入力端に上記アンテナ素子から離れて接続された入力側インピーダンス整合素子と、
   前記中途部の出力端に上記アンテナ素子から離れて接続された出力側インピーダンス整合素子とを有し、
   各段の前記入力側インピーダンス整合素子は、前段の前記出力側インピーダンス整合素子に接続されていることを特徴とするアレーアンテナ装置。
2. 前記給電マイクロストリップ線路において、
   前記中途部は、アンテナ素子接続部の前後の長さがそれぞれλｇ／４であり、
   前記入力側インピーダンス整合素子および出力側インピーダンス整合素子の長さがそれぞれλｇ／４であることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
   ここで、
   λｇ：マイクロストリップ線路を伝播する電波の波長
3. 第ｎ段の前記出力側インピーダンス整合素子の特性インピーダンスｚｍ2＿#nは、以下の式１で表されることを特徴とする請求項１または２に記載のアレーアンテナ装置。
   ｚｍ2＿#n＝SQRT((ｚｏ²×Ｚout＿#n)/Ｚf＿#n)・・・（式１）
   ここで、
   ｚｏ：第ｎ段の前記中途部の特性インピーダンス
   Ｚout＿#n:第ｎ段の前記出力側インピーダンス整合素子の出力端から出力側を見たインピーダンスであって、当該出力端に第ｎ＋１段のアンテナブロックが接続されていると仮定したときのインピーダンス
   Ｚf＿#n：第ｎ段の前記アンテナ素子の接続点から出力側を見たインピーダンス
4. 第ｎ段の前記入力側インピーダンス整合素子のインピーダンスｚｍ1＿#nは、以下の式２で表されることを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項に記載のアレーアンテナ装置。
   ｚｍ1＿#n＝SQRT(ｚｏ²×Ｚin＿#n×(Ｚr＿#n＋Ｚf＿#n)/(Ｚr＿#n×Ｚf＿#n))・・・（式２）
   ここで、
   ｚｏ：第ｎ段の前記給電ストリップ線路のインピーダンス
   Ｚin＿#n：第ｎ段の入力インピーダンス
   Ｚr＿#n：第ｎ段の前記アンテナ素子の接続点からアンテナ素子側を見たインピーダンス
   Ｚf＿#n：第ｎ段の前記アンテナ素子の接続点から出力側を見たインピーダンス

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