JP2011199350A

JP2011199350A - アンテナ

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Publication number: JP2011199350A
Application number: JP2010060664A
Authority: JP
Inventors: Tamotsu Suda; 保須田
Original assignee: Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2010-03-17
Filing date: 2010-03-17
Publication date: 2011-10-06
Anticipated expiration: 2030-03-17
Also published as: JP5562080B2

Abstract

【課題】交差偏波レベルを低減し、また、指向性利得の最適化と整合とを両立することを可能にするアンテナを提供する。
【解決手段】平板状の誘電体基板１の裏面に地導体２を具備するアンテナにおいて、地導体２と対向して誘電体基板１の表面に設けられ、所定の周波数で共振し、外縁部が円形状の放射導体３と、放射導体３の中心に設けられた給電点８と、放射導体３にスリット９Ａ、９Ｂをそれぞれ設けることにより形成され、給電点８と電気的に接続されているとマイクロストリップ線路４、５を備え、マイクロストリップ線路４、５は、給電点８を中心にして対称に、放射導体３の外縁部に向けて、かつ、外縁部８から所定の距離だけ離れて設けられている。
【選択図】図１

Description

この発明は平面状に形成されたアンテナに関する。

平面状のアンテナとして、衛星等からの電波を受信する高次モードパッチアンテナがある。こうした従来のアンテナを利用したアンテナ装置がある（例えば、特許文献１参照。）。このアンテナ装置は、円錐状の円偏波ビームを発生して、静止衛星からの電波を受信する。また、次のようなアンテナ装置がある（例えば、特許文献２参照。）。このアンテナ装置は、ＴＭ１１０モードとＴＭ２１０モードの二つの放射素子を組み合わせて、ビーム方向を制御している。

これらのアンテナ装置に使用されているアンテナには、例えば図１２に示すものがある。なお、図１２（ａ）のＶ−Ｖ断面が図１２（ｂ）である。図１２のパッチアンテナは、所定の誘電率を持つ平板状の誘電体基板１０１を備えている。誘電体基板１０１の裏面には、アース側に接続される地導体１０２が設けられている。地導体１０２は、薄平板状の導電体である。誘電体基板１０１の表面には、円板状の放射導体１０３が設けられている。放射導体１０３は、誘電体基板１０１を介在して、地導体１０２と向かい合うように配置されている。

放射導体１０３の表面には、アンテナの給電点１０４が設けられている。なお、一般的に給電点には、アンテナが受信した電波による高周波信号または電波を送信する際の高周波信号が加えられる。アンテナの給電点１０４は、放射導体１０３の中心Ｏからオフセット距離ｒだけ離れた位置に設けられている。給電点１０４の部分には、誘電体基板１０１と放射導体１０３とを貫通する貫通孔１０４Ａが空けられている。地導体１０２には、貫通孔１０４Ａと同心で、かつ、貫通孔１０４Ａに比べて大口径の開口１０２Ａが空けられている。地導体１０２の開口１０２Ａの部分には、接続具１０５が取り付けられている。接続具１０５は例えばパッチアンテナが受信した高周波信号を同軸ケーブルに流すためのものである。接続具１０５の同軸線路の外側導体１０５Ａは地導体１０２に電気的に直接接続され、同軸線路の内側導体１０５Ｂは、開口１０２Ａと貫通孔１０４Ａを通って放射導体１０３に半田１０４Ｂで電気的に直接接続されている。内側導体１０５Ｂは、地導体１０２の開口１０２Ａに端部が挿入されているテフロン（登録商標）等の絶縁体１０５Ｃにより、地導体１０２と外側導体１０５Ａとから絶縁されている。そして、接続具１０５の外側導体１０５Ａが、ネジ止め等で同軸ケーブルの外部導体と電気的に接触し、接続具７の内側導体１０５Ｂの挿入孔１０５Ｄに同軸ケーブルの内部導体が挿入されて、内側導体１０５Ｂが同軸ケーブルの内部導体に電気的に接触される。

この従来の高次モードパッチアンテナは、給電点１０４の内側導体１０５Ｂである給電ピンにて励振し、図１３に示すように、高次モード（ＴＭ２１モード）の電流分布を放射導体１０３上に形成する。これにより、高次モードパッチアンテナは、図１４に示すような、天頂方向（Ｚ軸方向）にヌル（不感点）を持ち、仰角斜め方向に放射ビームの最大値を持つ、円錐状の指向性を発生している。このとき、放射導体１０３は、通常の一次モード（ＴＭ１１モード）の場合に対して、二倍の大きさである。一次モード（ＴＭ１１モード）の電界分布と磁界分布とを図１５に示す。この場合、天頂方向に放射ビームの最大値が向くことになる。一般的な単峰指向性のパッチアンテナはこのモードである。

特開２０００−２５２７３９号公報特開平６−３３４４２７号公報

ところで、従来のパッチアンテナには、次の課題がある。図１２に示す形状の場合は、給電点１０４とパッチ中心Ｏとを含む面内（ＹＺ面）でＺ軸を中心としてみると、給電がＹ軸のマイナス方向つまり片側だけである。このために、ＸＺ面内の指向性が左右非対称となり、交差偏波が発生しやすい、という問題がある。図１６に示す理想的な円錐形指向性に対して、先の図１４に示すように、天頂方向のヌルが浅くなり、交差偏波が発生する。

さらに、先の図１２に示す従来の形状では、給電点１０４の位置を放射素子の中心Ｏからオフセットさせて、アンテナの入力インピーダンスを、図１７に示すように、５０オームに整合させている。なお、図１７は５０オームで正規化されており、以下のスミスチャートも同様である。

しかし、オフセットさせた給電位置は、放射導体１０３上の電流分布が最適な状態となる給電位置とは異なる、という課題がある。つまり、最適な円錐ビーム指向性が得られるように給電位置を選ぶと、入力インピーダンスが５０オームとならない。図１８にアンテナ指向性利得の周波数特性の例を実線で示す。このように、指向性利得の最大値が中心周波数に一致するように給電点位置を選ぶと、つまり、放射素子上の電流分布が最適となるようにすると、その際の入力インピーダンスは図１９に示すような値となる。つまり図１９では、スミスチャート上のプロットが中心を通らないので、整合が取れていない状態となる。この給電点の不整合損を含む実効利得の周波数特性を、先の図１８に破線で示す。また、この場合の中心周波数における指向性を図２０に示す。ここでは、天頂方向にヌルが形成されているが、不整合損により利得が低下している。先の図１８に実線で示す指向性利得のピークと破線で示す実効利得のピークを限りなく近づけることが理想であるが、この矛盾する二つの位置はトレードオフの関係にある。

この発明の目的は、前記の課題を解決し、交差偏波レベルを低減し、また、指向性利得の最適化と整合とを両立することを可能にするアンテナを提供することにある。

前記の課題を解決するために、請求項１の発明は、平板状の誘電体基板の裏面に地導体を具備するアンテナにおいて、前記地導体と対向して前記基板の表面に設けられ、所定の周波数で共振し、外縁部が所定形状の放射導体と、前記放射導体の中心に設けられた給電点と、前記放射導体にスリットをそれぞれ設けることにより形成され、前記給電点と電気的に接続されているマイクロストリップ線路とを備え、前記マイクロストリップ線路は、前記給電点を中心にして対称に、前記放射導体の外縁部に向けて、かつ、外縁部から所定の距離だけ離れて設けられている、ことを特徴とするアンテナである。

請求項２の発明は、請求項１に記載のアンテナにおいて、前記放射導体は環状の形状であり、前記マイクロストリップ線路は放射導体の内側の環状側面から前記給電点に向けてそれぞれ突出して設けられ、この放射導体に電気的に直接接続され、前記放射導体の環状側面の内部には、前記給電点に電気的に直接接続され、容量を形成する容量パッチが設けられ、前記容量パッチにギャップを設けることで、前記マイクロストリップ線路を前記容量パッチ内に延長して設け、前記容量パッチにより形成した並列容量と、前記ギャップにより形成した直列容量とにより、インピーダンス変換をして給電点を前記マイクロストリップ線路に電気的にそれぞれ接続する変換器を形成する、ことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項２に記載のアンテナにおいて、前記容量パッチの広さと、前記ギャップの幅および長さとを基にインピーダンスの変換を調整する、ことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、給電点を放射導体の中心に設け、かつ、給電点を中心に対称位置にマイクロストリップ線路を設けることにより、両方のマイクロストリップ線路に対して給電が対照的に行われる。この結果、指向性については天頂方向に深いヌルを形成することができる。これにより、交差偏波を抑圧した指向性を得ることができる。

請求項２の発明によれば、給電点を放射導体の中心に設けて、天頂方向に深いヌルを形成するので、交差偏波を抑圧することができる。かつ、容量パッチによる並列容量と、ギャップによる直列容量とにより変換器を形成するので、指向性の最適化と給電状態の整合とを行うことができ、しかも理想的な整合状態を実現することができる。

請求項３の発明によれば、容量パッチの広さとギャップの幅および長さと変えることにより、インピーダンス変換の調整を容易に行うことができる。

実施の形態１によるパッチアンテナを示す図であり、図１（ａ）はアンテナの斜視図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＩ‐Ｉ断面を示す断面図である。放射導体を拡大した様子を示す平面図である。インピーダンス変換の等価回路を示す回路図である。静電容量を説明する図であり、図４（ａ）は平行平板キャパシターを説明する図、図４（ｂ）はインターデジタルキャパシターを説明する図、図４（ｃ）はインターデジタルキャパシターの実際の等価回路を示す図である。本発明のパッチアンテナの指向性の一例を示す、ピークでノーマライズした図である。本発明のパッチアンテナの入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。本発明のパッチアンテナの利得周波数特性を示す図である。本発明のパッチアンテナの指向性の実測値を示す図であり、図８（ａ）はＸ−Ｚ面指向性を表す図、図８（ｂ）はＹ−Ｚ面指向性を表す図である。本発明のパッチアンテナの入力インピーダンス特性の実測値を表す図である。実施の形態１の変形例を示す斜視図である。実施の形態２によるパッチアンテナを示す図であり、図１１（ａ）はアンテナの斜視図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＩＩ‐ＩＩ断面を示す断面図である。従来の高次モードパッチアンテナを示す図であり、図１２（ａ）はアンテナの斜視図、図１２（ｂ）は図１２（ａ）のＶ‐Ｖ断面を示す断面図である。ＴＭ２１モードの電界分布と磁界分布の例を示す図である。図１２のＴＭ２１高次モードパッチアンテナの指向性の実際例を示す図である。ＴＭ１１モードの電界分布と磁界分布の例を示す図である。ＴＭ２１高次モードパッチアンテナの指向性理論値を基にした指向性を示す図である。図１２のアンテナの入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。アンテナ指向性利得の周波数特性を示す図である。アンテナの入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。アンテナの指向性の例を示す図である。

次に、この発明の実施の形態について、高次モード（ＴＭ２１）のパッチアンテナを例として詳しく説明する。

（実施の形態１）
この実施の形態によるパッチアンテナを図１に示す。なお、図１（ａ）はアンテナの斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＩ−Ｉ断面を表す。図１のパッチアンテナは、誘電体基板１と、地導体２と、放射導体３と、マイクロストリップ線路４、５と、容量パッチ６と、接続具７とで構成されている。

誘電体基板１は、所定の誘電率と厚さａとを持つ、平板状の絶縁部材で作られている。誘電体基板１の裏面には、地導体２が設けられている。地導体２は、薄い平板状の導体で作られ、アース側に接続される。この実施の形態では、誘電体基板１の裏面を、導体として銅で被覆することにより、地導体２が形成されている。

誘電体基板１の表面には、外縁部と内縁部とが円形をした環状の放射導体３が設けられている。放射導体３は、厚さが値ｂである薄い平板状の導体で作られ、地導体２と対向するように、誘電体基板１の表面に設けられている。この実施の形態では、誘電体基板１の表面に、導体として銅を環状に被覆することにより、放射導体３が形成されている。つまり、表面に銅を被覆した基板を加工して、放射導体３を形成する。以下の部材についても同様に銅基板を加工して形成される。放射導体３は、例えば衛星からの電波を受信するために、所定の周波数で共振する。この放射導体３と誘電体基板１と地導体２とにより、ＴＭ２１高次モードパッチアンテナの本体部が形成されている。なお、放射導体３の外縁部と内縁部とは四角であってもよい。

マイクロストリップ線路４は、放射導体３の内側の環状側面から中心に向けて突出して設けられている。マイクロストリップ線路４は、細長形状をした、厚さが値ｂである薄い平板状の導体で作られ、誘電体基板１の表面に設けられている。この実施の形態では、銅基板を加工することにより、放射導体３と一体でマイクロストリップ線路４が形成される。マイクロストリップ線路４は、例えば放射導体３が受信することで発生する高周波信号を流すためのものである。

マイクロストリップ線路５は、放射導体３の環状の中心に対して、マイクロストリップ線路４とは対称位置に、つまり、放射導体３の内側の環状側面に沿ってマイクロストリップ線路４を１８０度移動した位置に、放射導体３の内側の環状側面から中心に向けて設けられている。マイクロストリップ線路５は、マイクロストリップ線路４と同様であり、放射導体３と一体で形成されている。マイクロストリップ線路５は、マイクロストリップ線路４と同じように、例えば放射導体３が受信することで発生する高周波信号を流すためのものである。

これらのマイクロストリップ線路４、５により、放射導体３に対して電力分配器と二本の給電線を代替している。従来であれば、給電点をＹＺ面内の対象位置二ヶ所に設けて、放射導体上の電流分布の対象性を高めることで、ＸＺ面内の指向性が乱れることを回避する。そのために、通常は放射導体の二ヶ所に設けた給電点に対して地導体板の裏側に二本の給電線と電力分配器を設ける必要がある。しかし、この実施の形態では、マイクロストリップ線路４、５によりこれらを省くことができる。

接続具７は外側導体７Ａと内側導体７Ｂとを備えている。接続具７は、高周波信号を伝送するための同軸ケーブルを接続するためのものであり、アンテナの本体部に給電点８を次のようにして形成する。放射導体３の環状の中心には、誘電体基板１と容量パッチ６の後述するパッチ素子６Ｃとを貫通する貫通孔８Ａが空けられている。地導体２には、貫通孔８Ａと同心で、かつ、貫通孔８Ａに比べて大口径の開口２Ａが空けられている。開口２Ａの部分には、図１２の接続具１０５と同様の接続具７が取り付けられている。接続具７の外側導体７Ａは地導体２に電気的に直接接続され、内側導体７Ｂは、開口２Ａと貫通孔８Ａを通ってパッチ素子６Ｃに半田８Ｂで電気的に直接接続されている。内側導体７Ｂは、地導体２の開口２Ａに端部が挿入されている絶縁体７Ｃにより、地導体２と外側導体７Ａとから絶縁されている。これにより、容量パッチ６に給電点８が形成される。そして、接続具７の外側導体７Ａが、ネジ止め等で同軸ケーブルの外部導体と電気的に接触し、接続具７の内側導体７Ｂの挿入孔７Ｄに同軸ケーブルの内部導体が挿入されて、内側導体７Ｂが同軸ケーブルの内部導体に電気的に接触される。

容量パッチ６は、図２に示すように、放射導体３の環状内側とマイクロストリップ線路４、５の外側に、かつ誘電体基板１の表面に形成されている２つの半円部分、および、マイクロストリップ線路４、５が対向して誘電体基板１の表面に形成されている四角形部分の両方に設けられている。２つの半円形部分には、容量パッチ６のパッチ素子６Ａ、６Ｂが設けられている。パッチ素子６Ａ、６Ｂは、半円形をした薄い平板状の導体で作られ、放射導体３の環状内側およびマイクロストリップ線路４、５と非接触の状態で誘電体基板１の表面に配置されている。この実施の形態では、銅基板を加工することにより、パッチ素子６Ａ、６Ｂが形成される。

パッチ素子６Ａとパッチ素子６Ｂとは、パッチ素子６Ｃによって電気的に直接接続されている。パッチ素子６Ｃは、四角形をした薄い平板状の導体で作られ、マイクロストリップ線路４、５と非接触の状態で誘電体基板１の表面に配置されている。この実施の形態では、銅基板を加工することにより、パッチ素子６Ａ、６Ｂと一体でパッチ素子６Ｃが形成される。これにより、パッチ素子６Ａ〜６Ｃにより、容量パッチ６が形成されている。

これらのパッチ素子６Ａ〜６Ｃは、マイクロストリップ線路４、５から距離ｃだけ離れて設けられ、かつ、マイクロストリップ線路４、５と向かい合う部分の長さがｄ、ｅである。つまり、パッチ素子６Ａ〜パッチ素子６Ｃとマイクロストリップ線路４、５との間には、長さｄおよび長さｅのコ字状をした幅ｃのスリット９Ａ、９Ｂが形成されている。

こうして形成された容量パッチ６は、図３に示すように、マイクロストリップ線路４、５と対向することで、給電点８に対して直列容量Ｃ_１を形成する。つまり、長さｄおよび長さｅのコ字状をしたスリット９Ａ、９Ｂの部分で、直列容量Ｃ_１が形成される。また、容量パッチ６は、地導体２と対向することで、給電点８に対して並列容量Ｃ_２を形成する。

並列容量Ｃ_２は次のようにして算出可能である。一般的に、平行平板の静電容量Ｃは、図４（ａ）に示すように、厚さが値ｈであり、誘電率が値ε_ｒである基板の上下に、縦が値Ｌ_ａであり、横が値Ｗである導体板Ｐ１、Ｐ２を設けた平行平板があるとき、この平行平板の静電容量Ｃ_２は次の計算式で算出される。
平行平板が容量パッチ６である場合、パッチ素子６Ａ〜６Ｃの面積を基に、数１式の値「Ｌ_ａＷ」を求める。これにより、数１式を利用して、並列容量Ｃ_２を算出することができる。

直列容量Ｃ_１は次のようにして算出可能である。一般的に、図４（ｂ）に示すマイクロストリップ線路がある場合、この線路の端部間で生じる静電容量Ｃ_１は次の計算式で算出される。
なお、数２式では、値Ｌ_ｂがマイクロストリップ素子の長さであり、値ｗがマイクロストリップ素子の並んでいる幅である。値ε_ｒはマイクロストリップ素子が設けられている基板の誘電率である。値ｘはマイクロストリップ素子の幅と間隔であり、値ｔはマイクロストリップ素子の厚さである。さらに、値Ｎはフィンガーの数である。この数２式を基に直列容量Ｃ_１を算出することが可能である。なお、マイクロストリップ線路の場合、この線路の端部間で生じる静電容量Ｃ_ｂについては、図４（ｃ）の等価回路に示すＣ_ｂを直列容量として使うが、容量Ｃ_ｃと抵抗Ｒ_ｃが僅かに生じる。実際には、並列容量としての並行平板と組み合わせた状態で、電磁界解析して寸法を最適化する。

容量パッチ６においては、マイクロストリップ線路４、５と共に直列容量Ｃ_１を給電点８に対して形成し、誘電体基板１と共に並列容量Ｃ_２を給電点８に対して形成するので、容量パッチ６の形状と、スリット９Ａ、９Ｂの幅ｃおよび長さｄ、ｅを調整することにより、先の図３に示すように、直列容量Ｃ_１と並列容量Ｃ_２の値を調整することができる。つまり、給電点８のインピーダンスを値Ｚ_ｉｎとし、アンテナの入力インピーダンスＺとすれば、次の式により、アンテナの入力インピーダンスＺと給電点８のインピーダンスＺ_ｉｎとの整合をとることができる。
つまり、直列容量Ｃ_１と並列容量Ｃ_２とにより、入力インピーダンスを５０オームに変換するインピーダンス変成器を形成する。具体的には、この実施の形態である、円環状のＴＭ２１高次モードパッチアンテナの入力インピーダンスＺを、直列容量Ｃ_１と並列容量Ｃ_２で分圧し、給電点のインピーダンスＺ_ｉｎを５０オームに変換する。

上記構成のパッチアンテナについて、指向性を計算すると、図５のようになる。この指向性では天頂方向で深いヌルが形成されていることから、交差偏波が抑圧された、良好な指向性が得られていることが判る。つまり、従来の課題である交差偏波の抑圧が達成されている、ということを表している。なお、図５はピークでノーマライズされている。

また、入力インピーダンスの計算値をスミスチャート上にプロットしたものを図６に示す。プロットは中心周波数においてスミスチャートの中央を通り、５０オームに整合できていることが判る。図７に仰角４５度方向の利得の周波数特性を示す。指向性利得に対して、給電点の不整合損を含む実効利得のピーク値が概ね一致していることから、従来の課題である電流分布の最適な状態、つまり指向性の最適化と給電状態の整合という二つを両立させることができている、ということを表している。

この実施の形態によるＴＭ２１高次モードパッチアンテナを試作し、実測した指向性を図８（ａ）と図８（ｂ）とに示す。図８（ａ）、（ｂ）において、交差偏波が概ねマイナス３０ｄＢ以下に抑圧されている。さらに図９に試作アンテナの入力インピーダンスの実測値を示す。この図に示すように、プロットが中心付近を通る理想的な整合状態が実現されている。

このように、この実施の形態によれば、給電点８を放射導体３の中心に設け、かつ、給電点８に対して対称位置にマイクロストリップ線路４、５を設けることにより、マイクロストリップ線路４、５の両方に対して給電を対照的に行うので、天頂方向に深いヌルを形成することができる。これにより、交差偏波を抑圧することができ、かつ、指向性の最適化と、直列容量Ｃ_１と並列容量Ｃ_２とにより給電状態の整合とを行うことができ、しかも理想的な整合状態を実現することができる。つまり、高い利得を得ながら５０オームに整合することができる。また、複雑な給電回路や電力分配器を外付けすること無く、高い利得を得ながら５０オームに整合するという、二つの特性を実現することができる。さらに、利得と整合のトレードオフを克服することができるので、コスト、消費電力、重量等の面で有利となる。さらに、この実施の形態によれば、誘電体基板１の両面に銅を被覆した銅基板を用いてアンテナを形成するので、アンテナの製造が極めて容易である。

なお、この実施の形態の変形例としては、例えば図１０に示すように、片側だけにマイクロストリップ線路４を設けるパッチアンテナ等の各種のものがある。

（実施の形態２）
この実施の形態によるＴＭ２１高次モードパッチアンテナを図１１に示す。なお、図１１（ａ）はアンテナの斜視図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＩＩ−ＩＩ断面を表す。なお、この実施の形態では、先に説明した実施の形態１と同一もしくは同一と見なされる構成要素には、それと同じ参照符号を付けて、その説明を省略する。

この実施の形態では、実施の形態１の誘電体基板１に形成される表面パターンが簡略化されている。この実施の形態によるパッチアンテナでは、誘電体基板１の表面に円形状の放射導体２１が設けられている。この実施の形態では、；実施の形態１と同様に、銅基板を加工することにより、放射導体２１が形成される。

放射導体２１の中心には、給電点８が設けられている。給電点８と、それを構成する接続具７とは、実施の形態１と同様であるので、これらの説明を省略する。

給電点８を挟むようにして、平行なスリット２２、２３が放射導体２１に設けられている。つまり、円形状の放射導体２１上にスリット２２、２３が二本設けられている。これにより、給電点８を中心にして対称位置に、所定幅で長さが値ｆのマイクロストリップ線路２４、２５が形成される。このとき、マイクロストリップ線路２４、２５の各先端が、放射導体２１の外縁部から所定の距離だけ内側に位置するように、マイクロストリップ線路２４、２５が形成されている。

なお、先にも述べたように、従来であれば、給電点をＹＺ面内の対象位置二ヶ所に設けて、放射導体上の電流分布の対象性を高める。これにより、ＸＺ面内の指向性が乱れることを回避する。そのために、通常は放射導体の二ヶ所に設けた給電点に対して、地導体板の裏側に二本の給電線と電力分配器を設ける必要がある。しかし、この実施の形態では、二本のスリット２２、２３を設けてマイクロストリップ線路２４、２５を形成することで、電力分配器と二本の給電線を代替している。

上記構成のパッチアンテナについて、アンテナ指向性利得の周波数特性が先に示した図１８と同じになり、入力インピーダンスは先に示した図１９と同じになる。さらに、中心周波数における指向性は先に示した図２０と同じになる。

このように、この実施の形態によれば、給電点８を放射導体３の中心に設け、かつ、給電点８を中心にして対称位置にマイクロストリップ線路２４、２５を設けることにより、マイクロストリップ線路２４、２５の両方に対して給電点８から給電を対照的に行うので、天頂方向の深いヌルを形成することができる。これにより、交差偏波が抑圧された、良好な指向性を得ることができる。また、誘電体基板１の表面に放射導体２１およびスリット２２、２３だけを形成するので、誘電体基板１の表面に形成されるパターンを簡略化することができる。

この発明は、水平面に設置して斜め上方に通信相手が存在する用途、例えば日本のような中緯度地域から静止軌道上の通信衛星にアクセスするような用途に最適である。また、この発明によるアンテナを素子として、配列アンテナを構成することができる。その場合、各素子に移相制御機能を設ければ、斜め上方に高い利得を持つフェーズドアレーアンテナを実現することができる。

１誘電体基板
２地導体
３放射導体
４、５マイクロストリップ線路
６容量パッチ
７接続具
８給電点
９Ａ、９Ｂスリット

Claims

平板状の誘電体基板の裏面に地導体を具備するアンテナにおいて、
前記地導体と対向して前記基板の表面に設けられ、所定の周波数で共振し、外縁部が所定形状の放射導体と、
前記放射導体の中心に設けられた給電点と、
前記放射導体にスリットをそれぞれ設けることにより形成され、前記給電点と電気的に接続されているマイクロストリップ線路とを備え、
前記マイクロストリップ線路は、前記給電点を中心にして対称に、前記放射導体の外縁部に向けて、かつ、外縁部から所定の距離だけ離れて設けられている、
ことを特徴とするアンテナ。
前記放射導体は環状の形状であり、
前記マイクロストリップ線路は放射導体の内側の環状側面から前記給電点に向けてそれぞれ突出して設けられ、この放射導体に電気的に直接接続され、
前記放射導体の環状側面の内部には、前記給電点に電気的に直接接続され、容量を形成する容量パッチが設けられ、
前記容量パッチにギャップを設けることで、前記マイクロストリップ線路を前記容量パッチ内に延長して設け、
前記容量パッチにより形成した並列容量と、前記ギャップにより形成した直列容量とにより、インピーダンス変換をして給電点を前記マイクロストリップ線路に電気的にそれぞれ接続する変換器を形成する、
ことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。
前記容量パッチの広さと、前記ギャップの幅および長さとを基にインピーダンスの変換を調整する、
ことを特徴とする請求項２に記載のアンテナ。