JP2012070237A - Microstrip array antenna - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、トリプレート形ストリップ線路を用い、給電回路と一体化した複数のマイクロストリップアンテナを配列した、マイクロストリップアレーアンテナに関するものである。 The present invention relates to a microstrip array antenna in which a plurality of microstrip antennas integrated with a feeder circuit are arranged using a triplate strip line.
従来のマイクロストリップアンテナとして、トリプレート形ストリップ線路を用い、給電回路と一体化した構造のマイクロストリップアンテナが知られている。 As a conventional microstrip antenna, a microstrip antenna having a structure in which a triplate strip line is used and integrated with a feeding circuit is known.
特許文献1に示すマイクロストリップアンテナは、第1および第2の誘電体層から成り、第1の誘電体層の一方の面に地導体板を有し、第2の誘電体層の一方の面に地導体板及び開口を配置し、上記第1および第2の地導体の概略中央にストリップ導体を配して成るトリプレート形ストリップ線路を構成し、上記ストリップ導体の先端部には、放射導体板を配置し、マイクロストリップアンテナの開口上部に第2の放射導体版を配置している(例えば、特許文献1参照)。 The microstrip antenna shown in Patent Document 1 includes first and second dielectric layers, has a ground conductor plate on one surface of the first dielectric layer, and one surface of the second dielectric layer. A triplate strip line is formed by disposing a ground conductor plate and an opening in the first and second ground conductors and arranging a strip conductor at the approximate center of the first and second ground conductors. A plate is disposed, and a second radiation conductor plate is disposed above the opening of the microstrip antenna (see, for example, Patent Document 1).
しかし、従来のマイクロストリップアンテナを平面上に複数素子配列して、アレーアンテナを構成しようとすると、第1および第2の地導体の間に平行平板モードが発生し、平行平板モードで素子間結合が発生することで、アレーアンテナの利得が低下したり、サイドローブが上昇するという問題が発生することが判明した。 However, when an array antenna is configured by arranging a plurality of conventional microstrip antennas on a plane, a parallel plate mode is generated between the first and second ground conductors, and the elements are coupled in the parallel plate mode. As a result, it has been found that problems such as a decrease in array antenna gain and an increase in side lobes occur.
この発明は、係る課題を解決するためになされたものであり、第1および第2の地導体の間の平行平板モードによる、アンテナ素子間の結合を抑制したマイクロストリップアレーアンテナを得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to obtain a microstrip array antenna in which coupling between antenna elements is suppressed by a parallel plate mode between the first and second ground conductors. And
この発明によるマイクロストリップアレーアンテナは、積層された第1、第2、及び第3の誘電体層と、上記第1の誘電体層の一方の面に形成された第1の地導体板と、上記第2の誘電体層の一方の面に形成された開口を有する第2の地導体板と、上記第1の誘電体層の他方の面と第2の誘電体層の他方の面に挟まれて形成され、上記第1、第2の誘電体層及び上記第1、第2の地導体板とともにトリプレート形ストリップ線路を構成するストリップ導体と、上記第1の誘電体層の他方の面と第2の誘電体層の他方の面に挟まれて形成され、上記ストリップ導体の先端部に接続され、上記開口に対向して配置され、上記トリプレート形ストリップ線路とともにマイクロストリップアンテナを構成する第1の放射導体板と、上記第1の放射導体板及び開口に対向して配置され、上記第3の誘電体層の他方面に形成された第2の放射導体板と、上記第1の地導体板2と第2の地導体板3の間に接続され、上記ストリップ導体を除く部分で上記放射導体板の周囲を取り囲むように、上記第1の放射導体板の共振波長より十分短い間隔で配列された接続導体とを備え、上上記接続導体に取り囲まれたマイクロストリップアンテナ、及び上記第2の放射導体板が、複数配列されてなる。
A microstrip array antenna according to the present invention includes laminated first, second, and third dielectric layers, a first ground conductor plate formed on one surface of the first dielectric layer, Sandwiched between a second ground conductor plate having an opening formed on one surface of the second dielectric layer, the other surface of the first dielectric layer and the other surface of the second dielectric layer. A strip conductor that forms a triplate strip line together with the first and second dielectric layers and the first and second ground conductor plates, and the other surface of the first dielectric layer. And the other surface of the second dielectric layer, is connected to the tip of the strip conductor, and is disposed to face the opening, and constitutes a microstrip antenna together with the triplate strip line. A first radiation conductor plate and the first radiation conductor; And a second radiating conductor plate disposed opposite the opening and formed on the other surface of the third dielectric layer, and between the first ground conductor plate 2 and the second
この発明によれば、マイクロストリップアンテナの周囲の第1の地導体板2と第2の地導体板の間に、波長より十分短い間隔で接続導体を並べることで、平行平板モードによる素子間相互結合を抑圧し、アレーアンテナの利得の低下やサイドローブ上昇を低減することができる。 According to the present invention, the connection conductors are arranged at intervals sufficiently shorter than the wavelength between the first ground conductor plate 2 and the second ground conductor plate around the microstrip antenna, thereby achieving mutual coupling between elements in the parallel plate mode. It is possible to reduce the gain of the array antenna and the side lobe.
実施の形態1.
以下、この発明に係る実施の形態1によるマイクロストリップアレーアンテナについて、図を用いて説明する。図1は、実施の形態1によるマイクロストリップアンテナの構成を示す図であり、(a)は上面透視図、(b)は側面断面図である。図2は、図1のマイクロストリップアンテナを、複数個並べてマイクロストリップアレーアンテナを構成した例を示す図である。
Embodiment 1 FIG.
Hereinafter, a microstrip array antenna according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the drawings. 1A and 1B are diagrams showing a configuration of a microstrip antenna according to Embodiment 1, wherein FIG. 1A is a top perspective view, and FIG. 1B is a side sectional view. FIG. 2 is a diagram showing an example in which a microstrip array antenna is configured by arranging a plurality of the microstrip antennas of FIG.
図1において、マイクロストリップアンテナ5は、矩形状の第1の放射導体板1と、第1の地導体板2と、第1の誘電体基板(層)3と、第2の誘電体基板(層)4と、第2の地導体板6と、ストリップ導体7と、接続導体12から構成されている。また、第2の誘電体基板(層)4の上方には、矩形状の第2の放射導体10と、第3の誘電体基板(層)11が設けられている。
In FIG. 1, a
第1の誘電体基板3の上に第2の誘電体基板4が積層され、第2の誘電体基板4の上に第3の誘電体基板11が積層される。第1の放射導体板1及びストリップ導体7は、第1の誘電体基板3の上面(一方の面)と第2の誘電体基板4の下面(一方の面)の間に挟まれて配置される。ストリップ導体7は、第1の放射導体板1に接続される。第1の地導体板2は、第1の誘電体基板3の下面(他方の面)に配置される。ストリップ導体7、第1の誘電体基板3、及び第1の地導体板2は、トリプレート形マイクロストリップ線路8を構成する。
A second dielectric substrate 4 is laminated on the first
第3の誘電体基板11は、第2の誘電体基板4の上に積層される。第2の地導体板6は、第2の誘電体基板4の上面(他方の面)と第3の誘電体基板11の下面(一方の面)の間に配置される。第2の地導体板6は、第1の放射導体板1と対向する位置に、矩形状の刳り貫き開口穴が設けられている。第2の放射導体10は第3の誘電体基板11の上面(他方の面)に配置され、第1の放射導体板1の上方位置で第1の放射導体板1に対向する。
The third dielectric substrate 11 is stacked on the second dielectric substrate 4. The second ground conductor plate 6 is disposed between the upper surface (the other surface) of the second dielectric substrate 4 and the lower surface (the one surface) of the third dielectric substrate 11. The second ground conductor plate 6 is provided with a rectangular through hole at a position facing the first radiation conductor plate 1. The second
接続導体12は、第1の誘電体基板3及び第2の誘電体基板4を貫通し、第1の地導体板2と第2の地導体板3の間に接続される。接続導体12は、第1の放射導体板1の周囲に並べられ、第1の放射導体板1の共振波長λの1次モード及び2次モードよりも十分短い間隔(例えば、20分の1λ以上、4分の1λ以下の間隔)で、ストリップ導体7を除く第1の放射導体板1の周囲を取り囲んでいる。また、接続導体12は、ストリップ導体7と第1の放射導体板1との接続部の周囲で、ストリップ導体7の両側に位置するように配置されている。
The
また、図2において、マイクロストリップアンテナ5は、第2の放射導体10とともに、平面上に複数個配列される。ストリップ導体7の間には、ストリップ導体7と第1の放射導体板1との接続部を除き、接続導体12が配置されていない。
In FIG. 2, a plurality of
次に、動作について説明する。
トリプレート形マイクロストリップ線路8を伝播してきた電波は、トリプレート形マイクロストリップ線路8を通して、共振器の一種である放射導体板1及び第1の地導体板2から成るマイクロストリップアンテナ5を励振する。次に、マイクロストリップアンテナ5の励振によって第2の放射導体板10が励振され、マイクロストリップアンテナ5及び第2の放射導体板10の両方の励振により、電波が空間に放射される。
Next, the operation will be described.
The radio wave propagating through the triplate
マイクロストリップアンテナ5を励振すると、その周囲に電界が発生する。この電界は、第1の地導体板2と第2の地導体板6の間に電位差を発生させ、2枚の地導体の間で平行平板モードを発生させる。
When the
マイクロストリップアンテナ5を平面上に配列して、アレーアンテナとして用いる場合、平行平板モードは地導体板間を2次元的に伝播し、マイクロストリップアンテナ5の素子間相互結合の強度は距離に比例して減衰することとなる。
When the
ここで、第1の地導体板2と第2の地導体板6の間は、波長に比べて短い間隔で接続導体12により短絡されている。このため、マイクロストリップアンテナ5周囲に発生した電界は、周囲に漏れ出すことができない。従って、第1の地導体板2と第2の地導体板6の間の平行平板モードによる、マイクロストリップアンテナ5の素子間相互結合を抑制することができる。
Here, the first ground conductor plate 2 and the second ground conductor plate 6 are short-circuited by the
実施の形態1によるマイクロスロリップアレーアンテナは、上下に積層された第1、第2及び第3の誘電体基板3、4、11から成り、第1の誘電体基板3の一方の面に第1の地導体板2を形成し、第2の誘電体基板4の一方の面に、開口を有した第2の地導体板6を形成し、上記第1の誘電体基板3の他方の面と第2の誘電体基板4の他方の面に挟まれて形成され、上記第1および第2の地導体板2、6の概略中央に配置されたストリップ導体7を備え、上記第1、第2の誘電体基板3、4、上記ストリップ導体7及び上記第1、第2の地導体板2、6はトリプレート形ストリップ線路8を構成する。また、第1の誘電体基板3の他方の面と第2の誘電体基板4の他方の面に挟まれて形成され、上記ストリップ導体7の先端部に接続されるとともに、上記開口に対向して配置された第1の放射導体板1と、上記第1の放射導体板1及び開口に対向して配置され、上記第3の誘電体基板11の他方面に形成された第2の放射導体板10と、上記第1の地導体板2と第2の地導体板6の間に接続され、上記ストリップ導体7を除く部分で上記第1の放射導体板1の周囲を取り囲むように、上記第1の放射導体板1の共振波長より十分短い間隔で配列された接続導体12を備える。上記トリプレート形ストリップ線路8と第1の放射導体板1と接続導体12はマイクロストリップアンテナ5を構成し、当該接続導体12に取り囲まれたマイクロストリップアンテナ5、及び上記第2の放射導体板10を、複数配列してマイクロストリップアレーアンテナが構成される。
The micro-sloppy array antenna according to the first embodiment includes first, second and third
これによって、マイクロストリップアンテナ5の周囲の第1の地導体板2と第2の地導体板3の間に、波長より十分短い間隔で接続導体12を並べることで、平行平板モードによるアンテナ素子間相互結合を抑圧し、アレーアンテナの利得の低下やサイドローブ上昇を低減することができる。
Accordingly, the
また、実施の形態1によるマイクロスロリップアレーアンテナを通信、レーダ等幅広い分野のアレーアンテナに利用することによって、アレーアンテナの利得低下やサイドローブ上昇の低減効果の分だけ、所望のアンテナ性能を維持することができる。 In addition, by using the micro-slope array antenna according to the first embodiment for an array antenna in a wide range of fields such as communication and radar, the desired antenna performance is maintained by the effect of reducing the gain of the array antenna and the effect of increasing the side lobe. can do.
1 第1の放射導体板、2 第1の地導体板、3 第1の誘電体基板(層)、4 第2の誘電体基板(層)、5 マイクロストリップアンテナ、6 第2の地導体板、7 ストリップ導体、8 トリプレート形マイクロストリップ線路、9 接続導体、10 第2の放射導体板、11 第3の誘電体基板(層)、12 接続導体。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st radiation conductor plate, 2 1st ground conductor plate, 1st dielectric substrate (layer), 4th dielectric substrate (layer), 5 microstrip antenna, 6 2nd ground conductor plate , 7 strip conductor, 8 triplate type microstrip line, 9 connection conductor, 10 second radiating conductor plate, 11 third dielectric substrate (layer), 12 connection conductor.
Claims (1)
上記第1の誘電体層の一方の面に形成された第1の地導体板と、
上記第2の誘電体層の一方の面に形成された開口を有する第2の地導体板と、
上記第1の誘電体層の他方の面と第2の誘電体層の他方の面に挟まれて形成され、上記第1、第2の誘電体層及び上記第1、第2の地導体板とともにトリプレート形ストリップ線路を構成するストリップ導体と、
上記第1の誘電体層の他方の面と第2の誘電体層の他方の面に挟まれて形成され、上記ストリップ導体の先端部に接続され、上記開口に対向して配置され、上記トリプレート形ストリップ線路とともにマイクロストリップアンテナを構成する第1の放射導体板と、
上記第1の放射導体板及び開口に対向して配置され、上記第3の誘電体層の他方面に形成された第2の放射導体板と、
上記第1の地導体板2と第2の地導体板3の間に接続され、上記ストリップ導体を除く部分で上記放射導体板の周囲を取り囲むように、上記第1の放射導体板の共振波長より十分短い間隔で配列された接続導体と、
を備え、
上記接続導体に取り囲まれたマイクロストリップアンテナ、及び上記第2の放射導体板が、複数配列されてなるマイクロストリップアレーアンテナ。 Laminated first, second, and third dielectric layers;
A first ground conductor plate formed on one surface of the first dielectric layer;
A second ground conductor plate having an opening formed on one surface of the second dielectric layer;
Formed between the other surface of the first dielectric layer and the other surface of the second dielectric layer, the first and second dielectric layers and the first and second ground conductor plates And a strip conductor constituting a triplate strip line, and
Formed between the other surface of the first dielectric layer and the other surface of the second dielectric layer, connected to the tip of the strip conductor, disposed opposite the opening, A first radiation conductor plate constituting a microstrip antenna together with a plate-shaped strip line;
A second radiating conductor plate disposed opposite to the first radiating conductor plate and the opening and formed on the other surface of the third dielectric layer;
The resonance wavelength of the first radiation conductor plate is connected between the first ground conductor plate 2 and the second ground conductor plate 3 and surrounds the periphery of the radiation conductor plate at a portion excluding the strip conductor. Connecting conductors arranged at shorter intervals, and
With
A microstrip array antenna in which a plurality of microstrip antennas surrounded by the connection conductors and the second radiation conductor plate are arranged.
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