JP2020161856A - Microstrip antenna and array antenna - Google Patents
Microstrip antenna and array antenna Download PDFInfo
- Publication number
- JP2020161856A JP2020161856A JP2019055910A JP2019055910A JP2020161856A JP 2020161856 A JP2020161856 A JP 2020161856A JP 2019055910 A JP2019055910 A JP 2019055910A JP 2019055910 A JP2019055910 A JP 2019055910A JP 2020161856 A JP2020161856 A JP 2020161856A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- antenna
- conductor
- microstrip
- microstrip antenna
- radiating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 183
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 83
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 claims description 5
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 3
- 230000010287 polarization Effects 0.000 abstract description 40
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 13
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 17
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003094 perturbing effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Waveguide Aerials (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
Description
本発明は、マイクロストリップアンテナに関する。また、そのマイクロストリップアンテナを複数配列したアレーアンテナに関する。 The present invention relates to a microstrip antenna. Further, the present invention relates to an array antenna in which a plurality of microstrip antennas are arranged.
特許文献１には、直線偏波の偏波方向を切り替えることが可能なマイクロストリップアンテナが記載されている。特許文献１には、円形の放射導体に複数の給電点を設け、給電点を切り替えることにより、放射導体の中心と給電点を結ぶ直線方向に偏波方向を切り替えることが記載されている。 Patent Document 1 describes a microstrip antenna capable of switching the polarization direction of linearly polarized waves. Patent Document 1 describes that a plurality of feeding points are provided on a circular radiation conductor, and the polarization direction is switched in a linear direction connecting the center of the radiation conductor and the feeding point by switching the feeding points.
また、特許文献２には、円偏波の右旋円偏波と左旋円偏波とを切り替え可能なマイクロストリップアンテナが記載されている。特許文献２には、円形のパッチアンテナの外周に給電線路を接続し、給電線路に対して４５度を成す方向であって、パッチアンテナの外周近傍に４つの摂動素子を設け、各摂動素子とパッチアンテナとを接続する４つのスイッチを設けた構成が示されている。そして、給電線路に対して反時計回りに４５度を成す方向に位置する一対の摂動素子とパッチアンテナとの接続をオンにし、他の一対の摂動素子とパッチアンテナとの接続をオフとすることで、右旋円偏波を放射するアンテナとでき、給電線路に対して時計回りに４５度を成す方向に位置する一対の摂動素子とパッチアンテナとの接続をオンにし、他の一対の摂動素子とパッチアンテナとの接続をオフとすることで、左旋円偏波を放射するアンテナとできることが記載されている。 Further, Patent Document 2 describes a microstrip antenna capable of switching between right-handed circularly polarized waves and left-handed circularly polarized waves. In Patent Document 2, a feeding line is connected to the outer circumference of a circular patch antenna, and four perturbing elements are provided in the vicinity of the outer periphery of the patch antenna in a direction of 45 degrees with respect to the feeding line. A configuration is shown in which four switches for connecting to a patch antenna are provided. Then, the connection between the pair of perturbation elements located at 45 degrees counterclockwise with respect to the feeding line and the patch antenna is turned on, and the connection between the other pair of perturbation elements and the patch antenna is turned off. Then, it can be used as an antenna that radiates right-handed circular polarization, and the connection between the pair of perceptual elements located at 45 degrees clockwise with respect to the feeding line and the patch antenna is turned on, and the other pair of perturbation elements It is described that the antenna can radiate left-handed circular polarization by turning off the connection between the antenna and the patch antenna.
しかし、特許文献１では、複数の給電点を放射素子の中心付近に配置する必要があるため、給電点の数を増やすことは難しく、直線偏波の偏波方向を大まかにしか制御することができなかった。 However, in Patent Document 1, since it is necessary to arrange a plurality of feeding points near the center of the radiating element, it is difficult to increase the number of feeding points, and it is possible to roughly control the polarization direction of linearly polarized waves. could not.
また、特許文献２のマイクロストリップアンテナは、摂動素子を大きくすることで直線偏波アンテナとして動作させることは可能であるが、給電点がパッチアンテナの中心からずれた位置であるため、直線偏波の偏波方向は制御することができない。 Further, the microstrip antenna of Patent Document 2 can be operated as a linearly polarized antenna by enlarging the perturbation element, but since the feeding point is located at a position deviated from the center of the patch antenna, the linearly polarized antenna is linearly polarized. The polarization direction of is uncontrollable.
そこで本発明の目的は、直線偏波の偏波方向を制御可能なマイクロストリップアンテナを実現することである。 Therefore, an object of the present invention is to realize a microstrip antenna capable of controlling the polarization direction of linearly polarized waves.
本発明の第１態様は、絶縁層と、絶縁層上に設けられ、円または正多角形のパターンである第１放射導体と、第１放射導体の中心に設けられた給電点と、絶縁層上に設けられ、前記第１放射導体の外周近傍に所定距離離間して設けられた複数の第２放射導体と、第１放射導体と各前記第２放射導体との間の接続、切断を制御するスイッチと、を有し、スイッチは、各前記第２放射導体のうち１つと前記第１放射導体とが接続され、他の前記第２放射導体と前記第１放射導体とは切断されるように制御されている、ことを特徴とするマイクロストリップアンテナである。 A first aspect of the present invention is an insulating layer, a first radiation conductor provided on the insulation layer and having a circular or regular polygonal pattern, a feeding point provided at the center of the first radiation conductor, and an insulation layer. Controls connection and disconnection between a plurality of second radiation conductors provided above and provided near the outer periphery of the first radiation conductor at a predetermined distance, and between the first radiation conductor and each of the second radiation conductors. The switch is such that one of the second radiating conductors and the first radiating conductor are connected to each other, and the other second radiating conductor and the first radiating conductor are disconnected. It is a microstrip antenna characterized by being controlled by.
第１放射導体のパターンは、円であることが好ましい。アンテナの特性が向上し、設計も容易である。 The pattern of the first radiating conductor is preferably a circle. The characteristics of the antenna are improved and the design is easy.
第２放射導体は等脚台形であり、２つの底辺を第１放射導体の周方向に揃えて配置されていてもよい。アンテナの帯域幅を広げることができる。 The second radiating conductor is isosceles trapezoidal, and the two bases may be aligned in the circumferential direction of the first radiating conductor. The bandwidth of the antenna can be increased.
また、本発明の第２態様は、上記本発明のマイクロストリップアンテナが配列されたアレーアンテナであって、隣接するマイクロストリップアンテナ間において、第１放射導体に接続されている第２放射導体の給電点に対する方向が、１８０°異なることを特徴とするアレーアンテナである。 A second aspect of the present invention is an array antenna in which the microstrip antennas of the present invention are arranged, and power is supplied to a second radiation conductor connected to the first radiation conductor between adjacent microstrip antennas. The array antenna is characterized in that the directions with respect to the points differ by 180 °.
また本発明の第３態様は、上記本発明のマイクロストリップアンテナである第１マイクロストリップアンテナと、上記本発明のマイクロストリップアンテナであって、第１マイクロストリップアンテナに隣接して配置された第２マイクロストリップアンテナと、移相量が９０°である９０°移相器と、を有し、第１マイクロストリップアンテナにおける第１放射導体に接続された第２放射導体の給電点に対する方向と、第２マイクロストリップアンテナにおける第１放射導体に接続された第２放射導体の給電点に対する方向は、９０°を成し、９０°移相器は、前記第１マイクロストリップアンテナの前段に接続されている、ことを特徴とする円偏波アンテナである。 A third aspect of the present invention is the first microstrip antenna which is the microstrip antenna of the present invention and the second microstrip antenna of the present invention which is arranged adjacent to the first microstrip antenna. It has a microstrip antenna and a 90 ° phase shifter having a phase shift amount of 90 °, and the direction of the second radiation conductor connected to the first radiation conductor in the first microstrip antenna with respect to the feeding point and the first. The direction of the second radiation conductor connected to the first radiation conductor in the two microstrip antenna with respect to the feeding point is 90 °, and the 90 ° phase shifter is connected to the front stage of the first microstrip antenna. It is a circularly polarized antenna characterized by.
また本発明の第４態様は、本発明の第３態様の円偏波アンテナが配列されたアレーアンテナであって、隣接する円偏波アンテナ間の円偏波の位相差が所定量となるように、第１マイクロストリップアンテナおよび第２マイクロストリップアンテナの第１放射導体に接続された第２放射導体の給電点に対する方向が設定されている、ことを特徴とするアレーアンテナである。 Further, the fourth aspect of the present invention is an array antenna in which the circularly polarized antennas of the third aspect of the present invention are arranged, so that the phase difference of circularly polarized waves between adjacent circularly polarized antennas is a predetermined amount. The array antenna is characterized in that the direction with respect to the feeding point of the second radiation conductor connected to the first radiation conductor of the first microstrip antenna and the second microstrip antenna is set.
また本発明の第５態様は、上記本発明のマイクロストリップアンテナである第１〜第４マイクロストリップアンテナと、移相量が９０°である９０°移相器と、を有し、第１〜第４マイクロストリップアンテナは、第１マイクロストリップアンテナと第４マイクロストリップアンテナが対角位置となり、第２マイクロストリップアンテナと第３マイクロストリップアンテナが対角位置となるように、２×２の正方格子状に配列され、第１マイクロストリップアンテナおよび第４マイクロストリップアンテナにおける第１放射導体に接続された第２放射導体の給電点に対する方向と、第２マイクロストリップアンテナおよび第３マイクロストリップアンテナにおける第１放射導体に接続された第２放射導体の給電点に対する方向は、９０°を成し、９０°移相器は、第１マイクロストリップアンテナおよび第４マイクロストリップアンテナの前段に接続されている、ことを特徴とする円偏波アンテナである。 A fifth aspect of the present invention includes the first to fourth microstrip antennas, which are the microstrip antennas of the present invention, and a 90 ° phase shifter having a phase shift amount of 90 °. The 4th microstrip antenna is a 2 × 2 square grid so that the 1st microstrip antenna and the 4th microstrip antenna are in diagonal positions and the 2nd microstrip antenna and the 3rd microstrip antenna are in diagonal positions. The direction with respect to the feeding point of the second radiating conductor arranged in a shape and connected to the first radiating conductor in the first microstrip antenna and the fourth microstrip antenna, and the first in the second microstrip antenna and the third microstrip antenna. The direction of the second radiation conductor connected to the radiation conductor with respect to the feeding point is 90 °, and the 90 ° phase shifter is connected to the front stage of the first microstrip antenna and the fourth microstrip antenna. It is a circularly polarized antenna characterized by.
また本発明の第６態様は、本発明の第５態様の円偏波アンテナが配列されたアレーアンテナであって、隣接する円偏波アンテナ間の円偏波の位相差が所定量となるように、第１〜第４マイクロストリップアンテナの第１放射導体に接続された第２放射導体の給電点に対する方向が設定されている、ことを特徴とするアレーアンテナである。 Further, the sixth aspect of the present invention is an array antenna in which the circularly polarized antennas of the fifth aspect of the present invention are arranged, so that the phase difference of circularly polarized waves between adjacent circularly polarized antennas is a predetermined amount. The array antenna is characterized in that the direction of the second radiation conductor connected to the first radiation conductor of the first to fourth microstrip antennas with respect to the feeding point is set.
本発明によれば、直線偏波の偏波方向をスイッチ制御によって簡便に制御することが可能なマイクロストリップアンテナを実現することができる。 According to the present invention, it is possible to realize a microstrip antenna capable of easily controlling the polarization direction of linearly polarized waves by switch control.
以下、本発明の具体的な実施例について図を参照に説明するが、本発明は実施例に限るものではない。 Hereinafter, specific examples of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the examples.
図１は、実施例１のマイクロストリップアンテナの構成を示した平面図であり、図２は図１におけるＡ−Ａでの断面図である。図１、２のように、実施例１のマイクロストリップアンテナは、基板１０と、接地導体１１と、第１放射導体１２と、第２放射導体１３と、給電点１４と、スイッチ１５と、を有している。 FIG. 1 is a plan view showing the configuration of the microstrip antenna of the first embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, the microstrip antenna of the first embodiment includes a substrate 10, a ground conductor 11, a first radiation conductor 12, a second radiation conductor 13, a feeding point 14, and a switch 15. Have.
基板１０は、誘電体からなる円形の板状である。基板１０の一方の主面（以下、裏面とする）には、その裏面に接して全面に接地導体１１が設けられている。接地導体１１は金属膜であり、たとえば銅箔である。基板１０に替えて、空気や真空の層などとしてもよい。つまり、接地導体１１と第１放射導体１２および第２放射導体１３とを電気的に分離する絶縁層であればよい。 The substrate 10 has a circular plate shape made of a dielectric material. A ground conductor 11 is provided on one main surface (hereinafter referred to as a back surface) of the substrate 10 in contact with the back surface thereof. The ground conductor 11 is a metal film, for example, a copper foil. Instead of the substrate 10, an air or vacuum layer may be used. That is, it may be an insulating layer that electrically separates the ground conductor 11, the first radiating conductor 12, and the second radiating conductor 13.
第１放射導体１２は、基板１０の他方の主面（以下、表面とする）に接して設けられた金属膜であり、たとえば銅箔である。第１放射導体１２の平面パターンは、図１に示すように、円である。第１放射導体１２の直径は、実施例１のマイクロストリップアンテナの設計周波数ｆなどに応じて設定される。 The first radiation conductor 12 is a metal film provided in contact with the other main surface (hereinafter referred to as a surface) of the substrate 10, and is, for example, a copper foil. As shown in FIG. 1, the plane pattern of the first radiating conductor 12 is a circle. The diameter of the first radiation conductor 12 is set according to the design frequency f of the microstrip antenna of the first embodiment.
なお、実施例１では第１放射導体１２のパターンを円としているが、正方形、正六角形、正八角形などの正多角形でもよい。ただし、実施例１のように円とすることが望ましい。対称性の高いパターンの方がアンテナの特性も向上し、設計も容易なためである。 Although the pattern of the first radiating conductor 12 is a circle in the first embodiment, it may be a regular polygon such as a square, a regular hexagon, or a regular octagon. However, it is desirable to make it a circle as in Example 1. This is because a pattern with high symmetry improves the characteristics of the antenna and is easy to design.
給電点１４は、第１放射導体１２の中心に設けられている。給電方式は、従来知られている任意の方式を用いることができる。たとえば、基板１０、接地導体１１に孔を設けて同軸線路を通し、第１放射導体１２の中心と同軸線路を接続することにより給電してもよい。 The feeding point 14 is provided at the center of the first radiation conductor 12. As the power feeding method, any conventionally known method can be used. For example, power may be supplied by providing a hole in the substrate 10 and the grounding conductor 11 and passing the coaxial line through the substrate 10 and connecting the center of the first radiating conductor 12 to the coaxial line.
第２放射導体１３は、基板１０表面であって第１放射導体１２の外周近傍に所定距離離間して設けられた長方形状の金属膜であり、たとえば銅箔である。また、第２放射導体１３は、図１のように、放射状に等角度に８個（つまり４５°ごとに）設けられている。また、第２放射導体１３は、その長辺方向と、第１放射導体１２の径方向とを揃えて配置されている。第２放射導体１３の長さや幅は、実施例１のマイクロストリップアンテナの設計周波数ｆや帯域幅に応じて設定される。 The second radiating conductor 13 is a rectangular metal film provided on the surface of the substrate 10 and near the outer periphery of the first radiating conductor 12 at a predetermined distance, and is, for example, a copper foil. Further, as shown in FIG. 1, eight second radiating conductors 13 are provided radially at equal angles (that is, every 45 °). Further, the second radiating conductor 13 is arranged so that the long side direction thereof and the radial direction of the first radiating conductor 12 are aligned. The length and width of the second radiating conductor 13 are set according to the design frequency f and the bandwidth of the microstrip antenna of the first embodiment.
なお、第２放射導体１３の平面パターンは必ずしも長方形である必要はなく、三角形、半円、台形、扇形、など任意の形状であってもよい。また、台形状、扇形などの形状として、第２放射導体１３の幅（第１放射導体１２の周方向における幅）が中心から遠ざかるにつれて大きくなるような形状とすれば、実施例１のマイクロストリップアンテナの帯域幅を大きくすることができる。図１１は、第２放射導体１３を等脚台形とし、２つの底辺を第１放射導体１２の周方向に揃えた変形例である。 The plane pattern of the second radiating conductor 13 does not necessarily have to be rectangular, and may be any shape such as a triangle, a semicircle, a trapezoid, and a fan. Further, if the shape such as trapezoidal shape or fan shape is such that the width of the second radiating conductor 13 (the width of the first radiating conductor 12 in the circumferential direction) increases as the distance from the center increases, the microstrip of Example 1 The bandwidth of the antenna can be increased. FIG. 11 is a modified example in which the second radiating conductor 13 is an isosceles trapezoid and the two bases are aligned in the circumferential direction of the first radiating conductor 12.
また、実施例１では、第２放射導体１３の数を等角度に８個としているが、これに限るものではない。後述のように、第２放射導体１３の位置と直線偏波の偏波方向とが対応しているため、制御したい直線偏波の偏波方向に応じて第２放射導体１３の個数や配置角度を設定すればよい。たとえば、第２放射導体１３の数をｎ個（ｎは２以上の自然数）として等角度に配置すれば、直線偏波の偏波方向を（３６０／ｎ）°ごとに切り替え可能となる。 Further, in the first embodiment, the number of the second radiating conductors 13 is set to 8 at an equal angle, but the number is not limited to this. As will be described later, since the position of the second radiating conductor 13 and the polarization direction of the linearly polarized wave correspond to each other, the number and arrangement angles of the second radiating conductor 13 are corresponding to the polarization direction of the linearly polarized wave to be controlled. Should be set. For example, if the number of the second radiating conductors 13 is n (n is a natural number of 2 or more) and arranged at the same angle, the polarization direction of the linearly polarized wave can be switched every (360 / n) °.
スイッチ１５は、第１放射導体１２の外周と、各第２放射導体１３との間にそれぞれ設けられている。また、スイッチ１５は、制御回路（図示しない）によってオンオフ制御され、スイッチ１５がオンのときには、第１放射導体１２の外周と第２放射導体１３とが接続され、第１放射導体１２と第２放射導体１３との間が導通する。一方、スイッチ１５がオフのときには、第１放射導体１２の外周と第２放射導体１３とが切断され、第１放射導体１２の外周と第２放射導体１３との間は導通しない。 The switch 15 is provided between the outer periphery of the first radiating conductor 12 and each of the second radiating conductors 13. Further, the switch 15 is controlled on and off by a control circuit (not shown), and when the switch 15 is on, the outer circumference of the first radiation conductor 12 and the second radiation conductor 13 are connected, and the first radiation conductor 12 and the second radiation conductor 12 are connected. Conducts with the radiation conductor 13. On the other hand, when the switch 15 is off, the outer circumference of the first radiation conductor 12 and the second radiation conductor 13 are cut off, and the outer circumference of the first radiation conductor 12 and the second radiation conductor 13 do not conduct electricity.
なお、スイッチ１５のオンオフ制御のための制御回路は、直流回路である。他方、アンテナは交流で動作する。そのため、スイッチ１５と制御回路の間にインダクタを挿入し、交流は遮断するとよい。 The control circuit for on / off control of the switch 15 is a DC circuit. On the other hand, the antenna operates with alternating current. Therefore, it is advisable to insert an inductor between the switch 15 and the control circuit to cut off the alternating current.
スイッチ１５には、ダイオードスイッチ、ＦＥＴスイッチ、ＭＥＭＳスイッチなどを用いることができる。 As the switch 15, a diode switch, an FET switch, a MEMS switch, or the like can be used.
次に、実施例１のマイクロストリップアンテナの動作について説明する。実施例１のマイクロストリップアンテナは、直線偏波を送受信するアンテナであり、スイッチ１５の制御によって、偏波方向の制御を可能としたアンテナである。 Next, the operation of the microstrip antenna of the first embodiment will be described. The microstrip antenna of the first embodiment is an antenna that transmits and receives linearly polarized waves, and is an antenna that enables control of the polarization direction by controlling the switch 15.
スイッチ１５の制御によって、８個の第２放射導体１３のうち１つを選択して第１放射導体１２と接続すると、第１放射導体１２および第２放射導体１３全体としての電気的な中心と、給電点１４の位置とがずれるため、第１放射導体１２と第２放射導体１３とを励振させることが可能となる。また、直線偏波の偏波方向は、第１放射導体１２の中心と、第１放射導体１２に接続された第２放射導体１３の中心とを結ぶ直線方向となる。よって、スイッチ１５の制御によって第１放射導体１２と接続する第２放射導体１３を替えることにより、直線偏波の偏波方向を切り替えることができる。 When one of the eight second radiating conductors 13 is selected and connected to the first radiating conductor 12 by the control of the switch 15, the first radiating conductor 12 and the second radiating conductor 13 as a whole are electrically centered. Since the position of the feeding point 14 is deviated, the first radiating conductor 12 and the second radiating conductor 13 can be excited. Further, the polarization direction of linearly polarized light is a linear direction connecting the center of the first radiating conductor 12 and the center of the second radiating conductor 13 connected to the first radiating conductor 12. Therefore, the polarization direction of linearly polarized waves can be switched by changing the second radiating conductor 13 connected to the first radiating conductor 12 by controlling the switch 15.
図３は、接続した第２放射導体１３の位置と、直線偏波の偏波方向との関係を示した一例である。図３では、接続されていない第２放射導体１３は白抜きで示している。また、図３中において横方向を偏波方向の基準とする。図３（ａ）のように、横方向右の第２放射導体１３を接続すると、第１放射導体１２の給電点１４と接続された第２放射導体１３の中心とを結ぶ直線方向が偏波方向となり、０°の偏波方向を実現できる。また、図３（ｃ）のように、横方向に対して４５°の方向に位置する第２放射導体１３を接続すると、偏波方向は４５°となり、図３（ｂ）のように、垂直方向に位置する第２放射導体１３を接続すると、偏波方向は９０°となる。 FIG. 3 is an example showing the relationship between the position of the connected second radiating conductor 13 and the polarization direction of linearly polarized waves. In FIG. 3, the second radiating conductor 13 that is not connected is shown in white. Further, in FIG. 3, the lateral direction is used as a reference for the polarization direction. As shown in FIG. 3A, when the second radiation conductor 13 on the right in the lateral direction is connected, the linear direction connecting the feeding point 14 of the first radiation conductor 12 and the center of the connected second radiation conductor 13 is polarized. It becomes a direction, and a polarization direction of 0 ° can be realized. Further, when the second radiating conductor 13 located at 45 ° with respect to the lateral direction is connected as shown in FIG. 3C, the polarization direction becomes 45 °, and as shown in FIG. 3B, it is vertical. When the second radiation conductor 13 located in the direction is connected, the polarization direction becomes 90 °.
なお、所望の偏波方向の第２放射導体１３とは１８０°反対側の第２放射導体１３を接続した場合、偏波方向は同じだが、位相は１８０°異なることになる。たとえば図３（ｄ）のように横方向左の第２放射導体１３を接続した場合、偏波方向は図３（ａ）と同じ横方向となるが、位相は図３（ａ）の場合とは１８０°異なる。 When the second radiating conductor 13 on the opposite side of the second radiating conductor 13 in the desired polarization direction is connected, the polarization direction is the same, but the phases are different by 180 °. For example, when the second radiation conductor 13 on the left in the lateral direction is connected as shown in FIG. 3 (d), the polarization direction is the same as that in FIG. 3 (a), but the phase is the same as that in FIG. 3 (a). Is 180 ° different.
したがって、実施例１のマイクロストリップアンテナでは、直線偏波の偏波方向を横方向に対して０°、４５°、９０°、１３５°に制御可能であり、それぞれの偏波方向において、位相を０°、１８０°の２通りに制御可能である。 Therefore, in the microstrip antenna of the first embodiment, the polarization direction of the linearly polarized wave can be controlled to 0 °, 45 °, 90 °, and 135 ° with respect to the lateral direction, and the phase can be controlled in each polarization direction. It can be controlled in two ways, 0 ° and 180 °.
図４（ａ）は、第１放射導体１２および第２放射導体１３の電流経路を示した図である。図４（ａ）では、実施例１のマイクロストリップアンテナにおける複数の第２放射導体１３のうち、第１放射導体１２と接続されている第２放射導体１３のみを示している。また、第１放射導体１２の径方向であって第２放射導体１３の中心を通る方向にｘ軸を取る。また、図４（ａ）のように、ｘ軸上の第１放射導体１２および第２放射導体１３の端点のうち、第１放射導体１２側の端点をＡ、第２放射導体１３側の端点をＡ’とする。図４（ａ）のように、励振時、電流はＡ−Ａ’間を流れ、第１放射導体１２では円周近傍に主として流れる。 FIG. 4A is a diagram showing the current paths of the first radiation conductor 12 and the second radiation conductor 13. FIG. 4A shows only the second radiating conductor 13 connected to the first radiating conductor 12 among the plurality of second radiating conductors 13 in the microstrip antenna of the first embodiment. Further, the x-axis is taken in the radial direction of the first radiating conductor 12 and in the direction passing through the center of the second radiating conductor 13. Further, as shown in FIG. 4A, among the end points of the first radiation conductor 12 and the second radiation conductor 13 on the x-axis, the end point on the first radiation conductor 12 side is A, and the end point on the second radiation conductor 13 side. Let A'. As shown in FIG. 4A, during excitation, the current flows between A and A', and mainly flows in the vicinity of the circumference of the first radiating conductor 12.
図４（ｂ）は、Ａ−Ａ’間の各点におけるインピーダンスを示した図である。図４（ｂ）のように、第１放射導体１２に第２放射導体１３が接続されたことによる非対称性から、インピーダンスが０となる点は、第１放射導体１２の中心（給電点１４）から径方向に第２放射導体１３側にずれた点Ｂの位置となり、給電点１４ではインピーダンスは正の値Ｚｉｎ’となる。したがって、給電ポートの入力インピーダンスをＺｉｎ’とすることで、実施例１のマイクロストリップアンテナと給電ポートとの間のインピーダンス整合をすることができる。 FIG. 4B is a diagram showing impedance at each point between A and A'. As shown in FIG. 4B, the point where the impedance becomes 0 due to the asymmetry due to the connection of the second radiating conductor 13 to the first radiating conductor 12 is the center of the first radiating conductor 12 (feeding point 14). It is the position of the point B displaced from the second radiation conductor 13 side in the radial direction, and the impedance becomes a positive value Zin'at the feeding point 14. Therefore, by setting the input impedance of the feeding port to Zin', impedance matching can be performed between the microstrip antenna of the first embodiment and the feeding port.
図５は、実施例１のマイクロストリップアンテナのＳ１１をシミュレーションにより算出した結果を示した図である。図５のように、Ｓ１１の中心点（周波数４．８７ＧＨｚ）で整合するアンテナ設計が可能であることがわかった。 FIG. 5 is a diagram showing the results of calculating S11 of the microstrip antenna of Example 1 by simulation. As shown in FIG. 5, it was found that an antenna design that matches at the center point of S11 (frequency 4.87 GHz) is possible.
図６は、実施例１のマイクロストリップアンテナの指向性利得を示した図である。モデルは図５と同様である。原点を第１放射導体１２の中心（給電点１４）に取り、ｘ軸は、図３と同様の方向に取り、接続された第２放射導体１３に向かう方向を正とし、ｚ軸は、基板１０に垂直な方向に取り、基板１０裏面から表面に向かう方向を正とし、ｙ軸はｘ軸とｚ軸に垂直な方向に取った。また、図６の横軸はｚ軸正方向に対する角度であり、縦軸は指向性利得（ｄＢｉ）である。図６のように、ｙｚ面、ｘｚ面いずれの場合にも、利得が約０°でピークとなり、最大利得は約６．８ｄＢｉであり、３ｄＢビーム幅は約９２°の指向性が得られた。 FIG. 6 is a diagram showing the directional gain of the microstrip antenna of the first embodiment. The model is similar to FIG. The origin is taken at the center of the first radiating conductor 12 (feeding point 14), the x-axis is taken in the same direction as in FIG. 3, the direction toward the connected second radiating conductor 13 is positive, and the z-axis is the substrate. The direction perpendicular to 10 was taken, the direction from the back surface to the front surface of the substrate 10 was positive, and the y-axis was taken in the direction perpendicular to the x-axis and the z-axis. Further, the horizontal axis of FIG. 6 is an angle with respect to the positive direction of the z-axis, and the vertical axis is the directional gain (dBi). As shown in FIG. 6, in both the yz plane and the xz plane, the gain peaked at about 0 °, the maximum gain was about 6.8 dBi, and the directivity of the 3 dB beam width was about 92 °. ..
以上、実施例１のマイクロストリップアンテナによれば、スイッチ１５により第１放射導体１２と接続する第２放射導体１３を選択することで、直線偏波の偏波方向を簡便に切り替えることが可能な直線偏波アンテナを実現することができる。 As described above, according to the microstrip antenna of the first embodiment, the polarization direction of linearly polarized light can be easily switched by selecting the second radiating conductor 13 connected to the first radiating conductor 12 by the switch 15. A linearly polarized antenna can be realized.
図７は、実施例２の送信システムの構成を示した図である。図７のように、実施例２の送信システムは、２つのマイクロストリップアンテナ２００からなるアレーアンテナと、２つの可変移相器２０１と、高周波電源２０２と、分配器２０３と、スイッチ制御部２０４と、によって構成されている。マイクロストリップアンテナ２００は、実施例１と同様の構成のものである。 FIG. 7 is a diagram showing the configuration of the transmission system of the second embodiment. As shown in FIG. 7, the transmission system of the second embodiment includes an array antenna composed of two microstrip antennas 200, two variable phase shifters 201, a high frequency power supply 202, a distributor 203, and a switch control unit 204. , Consists of. The microstrip antenna 200 has the same configuration as that of the first embodiment.
高周波電源２０２は、２つのマイクロストリップアンテナ２００に高周波電力を供給する電源である。高周波電源２０２からの高周波電力は、分配器２０３によって等分配され、それぞれマイクロストリップアンテナ２００の給電点１４に入力される。また、高周波電源３０１から各マイクロストリップアンテナ２００の給電点１４までの経路長は等しく設定されている。 The high frequency power supply 202 is a power supply that supplies high frequency power to the two microstrip antennas 200. The high-frequency power from the high-frequency power supply 202 is equally distributed by the distributor 203 and input to the feeding point 14 of the microstrip antenna 200, respectively. Further, the path lengths from the high frequency power supply 301 to the feeding point 14 of each microstrip antenna 200 are set to be equal.
２つのマイクロストリップアンテナ２００は、一定間隔を空けて配列されている。スイッチ制御部２０４は、マイクロストリップアンテナ２００の各スイッチ１５の制御を行う装置である。実施例２においては、２つのマイクロストリップアンテナ２００の直線偏波の偏波方向が同じになるように、スイッチ制御部２０４は各スイッチ１５の制御を行っている。 The two microstrip antennas 200 are arranged at regular intervals. The switch control unit 204 is a device that controls each switch 15 of the microstrip antenna 200. In the second embodiment, the switch control unit 204 controls each switch 15 so that the polarization directions of the linearly polarized waves of the two microstrip antennas 200 are the same.
可変移相器２０１は、分配器２０３とマイクロストリップアンテナ２００の間にそれぞれ挿入されている。可変移相器２０１は、マイクロストリップアンテナ２００に供給される高周波の位相を所望の値に変化させる装置である。実施例２では、可変移相器２０１によって、２つのマイクロストリップアンテナ２００に供給される高周波の位相差を所望の値に設定することにより、指向性ビームの方向を所望の方向としている。 The variable phase shifter 201 is inserted between the distributor 203 and the microstrip antenna 200, respectively. The variable phase shifter 201 is a device that changes the phase of the high frequency supplied to the microstrip antenna 200 to a desired value. In the second embodiment, the direction of the directional beam is set to a desired direction by setting the phase difference of the high frequency supplied to the two microstrip antennas 200 to a desired value by the variable phase shifter 201.
実施例２の送信システムは、直線偏波の送受信が可能なアンテナであり、可変移相器２０１によって移相量を制御することにより、指向性ビームの方向を制御することができ、スイッチ制御部２０４によってマイクロストリップアンテナ２００の直線偏波の偏波方向を制御することで、指向性ビームの偏波方向を制御することができる。 The transmission system of the second embodiment is an antenna capable of transmitting and receiving linearly polarized light, and the direction of the directional beam can be controlled by controlling the phase shift amount by the variable phase shifter 201, and the switch control unit. By controlling the polarization direction of the linearly polarized light of the microstrip antenna 200 by 204, the polarization direction of the directional beam can be controlled.
図８は、実施例３の送信システムの構成を示した図である。図８のように、実施例３の送信システムは、４つのマイクロストリップアンテナ３００からなるアレーアンテナと、高周波電源３０１によって構成されている。マイクロストリップアンテナ３００は、実施例１と同様の構成のものである。図８では、マイクロストリップアンテナ３００の第２放射導体１３のうち、第１放射導体１２に接続されていないものは白抜きで示している。 FIG. 8 is a diagram showing the configuration of the transmission system of the third embodiment. As shown in FIG. 8, the transmission system of the third embodiment is composed of an array antenna composed of four microstrip antennas 300 and a high frequency power supply 301. The microstrip antenna 300 has the same configuration as that of the first embodiment. In FIG. 8, among the second radiation conductors 13 of the microstrip antenna 300, those not connected to the first radiation conductor 12 are shown in white.
高周波電源３０１は、４つのマイクロストリップアンテナ３００に高周波電力を供給する電源である。高周波電源３０１からの高周波電力は、分配器３０２によって等分配されてそれぞれマイクロストリップアンテナ３００の給電点１４に入力される。高周波電源３０１から各マイクロストリップアンテナ３００の給電点１４までの距離は等しく設定されている。実施例２とは異なり、マイクロストリップアンテナ３００の前段には可変移相器が設けられていない。 The high frequency power supply 301 is a power supply that supplies high frequency power to the four microstrip antennas 300. The high-frequency power from the high-frequency power supply 301 is equally distributed by the distributor 302 and input to the feeding points 14 of the microstrip antenna 300, respectively. The distance from the high-frequency power supply 301 to the feeding point 14 of each microstrip antenna 300 is set to be equal. Unlike the second embodiment, the variable phase shifter is not provided in the front stage of the microstrip antenna 300.
４つのマイクロストリップアンテナ３００は、一方向に一定間隔を空けて配列されている。また、４つのマイクロストリップアンテナ３００は、直線偏波の偏波方向が全て同じで、隣接するマイクロストリップアンテナ３００間の位相差は１８０°になるように、各スイッチ１５が制御されている。つまり、隣接するマイクロストリップアンテナ３００間では、第１放射導体１２に接続されている第２放射導体１３の位置が１８０°異なるようにする。図８においては、左から１番目と３番目のマイクロストリップアンテナ３００では、第１放射導体１２は、縦方向の２つの第２放射導体１３のうち上方と接続され、左から２番目と４番目のマイクロストリップアンテナ３００では、第１放射導体１２は、縦方向の２つの第２放射導体１３のうち下方と接続されている。よって、図８の構成では偏波方向は図中の縦方向である。また、指向性ビームの方向は、各マイクロストリップアンテナ３００の間隔で決まる。 The four microstrip antennas 300 are arranged at regular intervals in one direction. Further, each switch 15 is controlled so that the four microstrip antennas 300 have the same polarization direction of linearly polarized waves and the phase difference between adjacent microstrip antennas 300 is 180 °. That is, the positions of the second radiating conductor 13 connected to the first radiating conductor 12 are different by 180 ° between the adjacent microstrip antennas 300. In FIG. 8, in the first and third microstrip antennas 300 from the left, the first radiation conductor 12 is connected to the upper side of the two second radiation conductors 13 in the vertical direction, and is the second and fourth from the left. In the microstrip antenna 300 of the above, the first radiation conductor 12 is connected to the lower side of the two second radiation conductors 13 in the vertical direction. Therefore, in the configuration of FIG. 8, the polarization direction is the vertical direction in the figure. The direction of the directional beam is determined by the distance between the microstrip antennas 300.
実施例３の送信システムは、直線偏波の送信が可能であり、可変移相器を用いることなく、所定の方向に指向性ビームを向けることができ、また直線偏波の偏波方向を制御することができる。 The transmission system of the third embodiment is capable of transmitting linearly polarized waves, can direct a directional beam in a predetermined direction without using a variable phase shifter, and controls the polarization direction of linearly polarized waves. can do.
図９は、実施例４の送信システムの構成を示した図である。図９のように、実施例４の送信システムは、８つのマイクロストリップアンテナ４００からなるアレーアンテナと、高周波電源４０１と、９０°移相器４０２と、によって構成されている。マイクロストリップアンテナ４００は、実施例１と同様の構成のものである。図９では、マイクロストリップアンテナ４００の第２放射導体１３のうち、第１放射導体１２に接続されていないものは白抜きで示している。 FIG. 9 is a diagram showing the configuration of the transmission system of the fourth embodiment. As shown in FIG. 9, the transmission system of the fourth embodiment is composed of an array antenna composed of eight microstrip antennas 400, a high frequency power supply 401, and a 90 ° phase shifter 402. The microstrip antenna 400 has the same configuration as that of the first embodiment. In FIG. 9, among the second radiation conductors 13 of the microstrip antenna 400, those not connected to the first radiation conductor 12 are shown in white.
高周波電源４０１は、８つのマイクロストリップアンテナ４００に高周波電力を供給する電源である。高周波電源４０１からの高周波電力は、図示しない分配器によって等分配されてそれぞれマイクロストリップアンテナ４００の給電点に入力される。高周波電源４０１から各マイクロストリップアンテナ４００の給電点１４までの距離は等しく設定されている。 The high frequency power supply 401 is a power supply that supplies high frequency power to the eight microstrip antennas 400. The high-frequency power from the high-frequency power supply 401 is equally distributed by a distributor (not shown) and input to the feeding points of the microstrip antenna 400, respectively. The distance from the high-frequency power supply 401 to the feeding point 14 of each microstrip antenna 400 is set to be equal.
マイクロストリップアンテナ４００は、図９のように、２×４のマトリクス状に配列されている。上段のマイクロストリップアンテナ４００と下段のマイクロストリップアンテナ４００とで１つのアンテナユニットを構成し、このアンテナユニットが所定間隔を空けて一方向に４つ配列されている。以下、図９中左側からアンテナユニットＵ１〜Ｕ４とする。下段の４つのマイクロストリップアンテナ４００については、高周波電源４０１と各マイクロストリップアンテナ４００の給電点１４との間に、９０°移相器４０２が挿入されている。９０°移相器４０２は、高周波電源４０１からの高周波の位相を９０°進める装置である。 The microstrip antennas 400 are arranged in a 2 × 4 matrix as shown in FIG. The upper microstrip antenna 400 and the lower microstrip antenna 400 form one antenna unit, and four antenna units are arranged in one direction at predetermined intervals. Hereinafter, the antenna units U1 to U4 will be referred to from the left side in FIG. For the lower four microstrip antennas 400, a 90 ° phase shifter 402 is inserted between the high frequency power supply 401 and the feeding point 14 of each microstrip antenna 400. The 90 ° phase shifter 402 is a device that advances the phase of the high frequency from the high frequency power supply 401 by 90 °.
各アンテナユニットＵ１〜Ｕ４は、それぞれ右旋円偏波アンテナとして動作するようにマイクロストリップアンテナ４００のスイッチ１５が制御されている。つまり、上段のマイクロストリップアンテナ４００において第１放射導体１２に接続されている第２放射導体１３の位置が、下段のマイクロストリップアンテナ４００において第１放射導体１２に接続されている第２放射導体１３の位置に対して時計回りに９０°の位置となるようにする。このように設定されているため、下段のマイクロストリップアンテナ４００から放射される直線偏波は、上段のマイクロストリップアンテナ４００から放射される直線偏波に対して偏波方向が直交し、かつ位相が９０°進んでいる。よって、上段のマイクロストリップアンテナ４００から放射される電磁波と下段のマイクロストリップアンテナ４００から放射される電磁波の合成波は、右旋円偏波となる。 The switch 15 of the microstrip antenna 400 is controlled so that each of the antenna units U1 to U4 operates as a right-handed circularly polarized antenna. That is, the position of the second radiating conductor 13 connected to the first radiating conductor 12 in the upper microstrip antenna 400 is the second radiating conductor 13 connected to the first radiating conductor 12 in the lower microstrip antenna 400. The position should be 90 ° clockwise with respect to the position of. Because of this setting, the linearly polarized light radiated from the lower microstrip antenna 400 has a polarization direction orthogonal to the linearly polarized light radiated from the upper microstrip antenna 400 and has a phase. It is 90 ° ahead. Therefore, the combined wave of the electromagnetic wave radiated from the upper microstrip antenna 400 and the electromagnetic wave radiated from the lower microstrip antenna 400 becomes right-handed circularly polarized wave.
また、各アンテナユニットＵ１〜Ｕ４は、隣接するアンテナユニット間の位相差が４５°となるように、マイクロストリップアンテナ４００のスイッチ１５が制御されている。円偏波アンテナでは、その円偏波アンテナを物理的に回転させると、円偏波の位相もその回転角分の変化が生じる。マイクロストリップアンテナ４００では、第１放射導体１２に接続されている第２放射導体１３の位置を替えることで、アンテナを物理的に回転させたのと同じ状態とすることができる。 Further, in each of the antenna units U1 to U4, the switch 15 of the microstrip antenna 400 is controlled so that the phase difference between the adjacent antenna units is 45 °. In a circularly polarized antenna, when the circularly polarized antenna is physically rotated, the phase of the circularly polarized wave also changes by the rotation angle. In the microstrip antenna 400, by changing the position of the second radiating conductor 13 connected to the first radiating conductor 12, the antenna can be brought into the same state as physically rotated.
そこで、実施例４では、あるマイクロストリップアンテナ４００において第１放射導体１２に接続されている第２放射導体１３の位置を、左側に隣接するマイクロストリップアンテナ４００において接続されている第２放射導体１３の位置に対して反時計回りに４５°ずらした位置としている。これにより、左側に隣接するマイクロストリップアンテナ４００に対して物理的に反時計回りに４５°回転させたのと同じ状態としている。この結果、アンテナユニットＵ２は、アンテナユニットＵ１を物理的に反時計回りに４５°回転させたのと同様の状態となり、アンテナユニットＵ２から放射される円偏波は、アンテナユニットＵ１から放射される円偏波に対して位相が４５°異なることになる。アンテナユニットＵ３、Ｕ４から放射される円偏波についても同様となり、アンテナユニットＵ１〜Ｕ４から放射される円偏波は、位相が４５°ずつずれることになる。 Therefore, in the fourth embodiment, the position of the second radiating conductor 13 connected to the first radiating conductor 12 in a certain microstrip antenna 400 is set to the position of the second radiating conductor 13 connected in the microstrip antenna 400 adjacent to the left side. The position is offset by 45 ° counterclockwise with respect to the position of. As a result, the state is the same as when the microstrip antenna 400 adjacent to the left side is physically rotated by 45 ° counterclockwise. As a result, the antenna unit U2 is in the same state as when the antenna unit U1 is physically rotated by 45 ° counterclockwise, and the circularly polarized light radiated from the antenna unit U2 is radiated from the antenna unit U1. The phase is 45 ° different with respect to the circularly polarized light. The same applies to the circularly polarized waves radiated from the antenna units U3 and U4, and the circularly polarized waves radiated from the antenna units U1 to U4 are out of phase by 45 °.
なお、実施例４では、各アンテナユニットＵ１〜Ｕ４は右旋円偏波アンテナとしているが、左旋円偏波アンテナとすることもできる。これは、上段のマイクロストリップアンテナ４００において第１放射導体１２に接続されている第２放射導体１３の位置が、下段のマイクロストリップアンテナ４００において第１放射導体１２に接続されている第２放射導体１３の位置に対して反時計回りに９０°の位置となるようにすることで実現できる。よって、アンテナユニットＵ１〜Ｕ４は、スイッチ１５の制御によって、簡易に右旋円偏波と左旋円偏波とを切り替えることができる。 In the fourth embodiment, the antenna units U1 to U4 are right-handed circularly polarized antennas, but left-handed circularly polarized antennas can also be used. This is because the position of the second radiating conductor 13 connected to the first radiating conductor 12 in the upper microstrip antenna 400 is connected to the first radiating conductor 12 in the lower microstrip antenna 400. This can be achieved by setting the position to 90 ° counterclockwise with respect to the position of 13. Therefore, the antenna units U1 to U4 can easily switch between right-handed circularly polarized waves and left-handed circularly polarized waves by controlling the switch 15.
また、実施例４では、各アンテナユニットＵ１〜Ｕ４間の位相差を４５°に設定しているが、マイクロストリップアンテナ４００は直線偏波の偏波方向を４５°ごとに切り替え可能であるため、各アンテナユニットＵ１〜Ｕ４間の位相差も４５°の倍数に設定することが可能である。 Further, in the fourth embodiment, the phase difference between the antenna units U1 to U4 is set to 45 °, but since the microstrip antenna 400 can switch the polarization direction of linearly polarized waves every 45 °, The phase difference between the antenna units U1 to U4 can also be set to a multiple of 45 °.
以上の構成により、アンテナユニットＵ１〜Ｕ４は、円偏波アンテナを一方向に一定間隔を空けて配列した直線アレーアンテナと同様の動作となり、各アンテナユニットＵ１〜Ｕ４間の４５°の位相差と、アンテナユニットＵ１〜Ｕ４の間隔に応じた所定の方向に指向性ビームを向けることができる。 With the above configuration, the antenna units U1 to U4 operate in the same manner as a linear array antenna in which circularly polarized antennas are arranged at regular intervals in one direction, and the phase difference between the antenna units U1 to U4 is 45 °. , The directional beam can be directed in a predetermined direction according to the distance between the antenna units U1 to U4.
実施例４の送信システムは、円偏波の送受信が可能なアンテナであり、可変移相器を用いることなく、所定の方向に指向性ビームを向けることができる。 The transmission system of the fourth embodiment is an antenna capable of transmitting and receiving circularly polarized waves, and can direct a directional beam in a predetermined direction without using a variable phase shifter.
実施例５の送信システムは、実施例４の送信システムにおいて、アンテナユニットの構成を図１０に示すアンテナユニットＵ５に変更したものである。アンテナユニットＵ５は、４つのマイクロストリップアンテナ５００を２×２の正方格子状に配列した構成である。マイクロストリップアンテナ５００は、実施例１と同様の構成のものである。図１０では、マイクロストリップアンテナ５００の第２放射導体１３のうち、第１放射導体１２に接続されていないものは白抜きで示している。以下、図１０中、左上のマイクロストリップアンテナを５００ａ、右上のマイクロストリップアンテナを５００ｂ、左下のマイクロストリップアンテナを５００ｃ、右下のマイクロストリップアンテナを５００ｄとする。 The transmission system of the fifth embodiment is the transmission system of the fourth embodiment in which the configuration of the antenna unit is changed to the antenna unit U5 shown in FIG. The antenna unit U5 has a configuration in which four microstrip antennas 500 are arranged in a 2 × 2 square grid pattern. The microstrip antenna 500 has the same configuration as that of the first embodiment. In FIG. 10, among the second radiation conductors 13 of the microstrip antenna 500, those not connected to the first radiation conductor 12 are shown in white. Hereinafter, in FIG. 10, the upper left microstrip antenna is 500a, the upper right microstrip antenna is 500b, the lower left microstrip antenna is 500c, and the lower right microstrip antenna is 500d.
４つのマイクロストリップアンテナ５００ａ〜５００ｄのうち、対角にある２つのマイクロストリップアンテナ５００ａ、５００ｄについては、スイッチ１５の制御により、第１放射導体１２に接続されている第２放射導体１３の位置を同一にし、直線偏波の偏波方向、および位相が同一となるようにする。また、別の対角にある２つのマイクロストリップアンテナ５００ｂ、５００ｃについては、第１放射導体１２に接続されている第２放射導体１３の位置を、マイクロストリップアンテナ５００ａ、５００ｄにおいて接続されている第２放射導体１３の位置に対して時計回りに９０°の位置とする。これにより、マイクロストリップアンテナ５００ｂ、５００ｃの直線偏波の偏波方向、位相を同一とし、かつマイクロストリップアンテナ５００ａ、５００ｄの直線偏波の偏波方向に対して直交するようにする。また、マイクロストリップアンテナ５００ａ、５００ｄは、高周波電源４０１に直接接続するようにしている。また、マイクロストリップアンテナ５００ｂ、５００ｃは、９０°移相器４０２を介して高周波電源４０１に接続するようにし、マイクロストリップアンテナ５００ａ、５００ｄに対して位相が９０°進んだ状態とする。 Of the four microstrip antennas 500a to 500d, for the two diagonal microstrip antennas 500a and 500d, the position of the second radiation conductor 13 connected to the first radiation conductor 12 is determined by the control of the switch 15. Make them the same so that the polarization directions and phases of the linearly polarized waves are the same. Regarding the two microstrip antennas 500b and 500c on different diagonals, the positions of the second radiation conductor 13 connected to the first radiation conductor 12 are connected by the microstrip antennas 500a and 500d. 2 The position is 90 ° clockwise with respect to the position of the radiation conductor 13. As a result, the polarization directions and phases of the linearly polarized waves of the microstrip antennas 500b and 500c are made the same, and the polarization directions of the linearly polarized waves of the microstrip antennas 500a and 500d are orthogonal to each other. Further, the microstrip antennas 500a and 500d are directly connected to the high frequency power supply 401. Further, the microstrip antennas 500b and 500c are connected to the high frequency power supply 401 via the 90 ° phase shifter 402, and the phase is advanced by 90 ° with respect to the microstrip antennas 500a and 500d.
このように設定された実施例５におけるアンテナユニットＵ５も、実施例４におけるアンテナユニットＵ１〜Ｕ４と同じく、右旋円偏波アンテナとして動作する。つまり、各マイクロストリップアンテナ５００ａ〜５００ｄから放射される電磁波の合成波は右旋円偏波となる。実施例４のアンテナユニットＵ１〜Ｕ４では、指向性ビームの方向をアンテナユニットＵ１〜Ｕ４の配列方向に対して垂直方向に大きく傾けると、アンテナユニットを構成する２つのマイクロストリップアンテナからの電磁波の位相差が大きくなり、円偏波として動作しないが、実施例５におけるアンテナユニットは、指向性ビームの方向をどの方向に傾けても円偏波アンテナとして動作させることが可能である。 The antenna unit U5 in the fifth embodiment set in this way also operates as a right-handed circularly polarized wave antenna like the antenna units U1 to U4 in the fourth embodiment. That is, the combined wave of the electromagnetic waves radiated from each of the microstrip antennas 500a to 500d is right-handed circularly polarized wave. In the antenna units U1 to U4 of the fourth embodiment, when the direction of the directional beam is greatly tilted in the direction perpendicular to the arrangement direction of the antenna units U1 to U4, the position of the electromagnetic waves from the two microstrip antennas constituting the antenna unit Although the phase difference becomes large and the antenna unit does not operate as circularly polarized waves, the antenna unit in the fifth embodiment can be operated as a circularly polarized antenna regardless of the direction of the directional beam.
なお、実施例５では、各アンテナユニットの間隔が大きくなるとグレーティングローブが生じる場合があるが、各アンテナユニットの間隔を不等間隔とする方法によりグレーティングローブを抑制することが可能である。 In Example 5, a grating lobe may occur when the distance between the antenna units becomes large, but the grating lobe can be suppressed by a method in which the distance between the antenna units is unequal.
また、実施例２〜５は一方向に実施例１のマイクロストリップアンテナを配列した直線アレーアンテナを有した送信システムであったが、二次元的に実施例１のマイクロストリップアンテナを配列した平面アレーアンテナとすることももちろん可能である。 Further, Examples 2 to 5 were transmission systems having a linear array antenna in which the microstrip antennas of Example 1 were arranged in one direction, but a planar array in which the microstrip antennas of Example 1 were arranged two-dimensionally. Of course, it can also be used as an antenna.
本発明は、直線偏波の偏波方向の制御と指向性制御が可能なアレーアンテナとして利用することができ、マイクロ波送電などに利用することができる。 The present invention can be used as an array antenna capable of controlling the polarization direction of linearly polarized waves and directivity control, and can be used for microwave power transmission and the like.
１０：基板
１１：接地導体
１２：第１放射導体
１３：第２放射導体
１４：給電点
１５：スイッチ
２００〜５００：マイクロストリップアンテナ
２０１：可変移相器
２０２、３０１：高周波電源
２０３、３０２：分配器
２０４：スイッチ制御部
10: Substrate 11: Ground conductor 12: First radiant conductor 13: Second radiant conductor 14: Feed point 15: Switch 200 to 500: Microstrip antenna 201: Variable phase shifter 202, 301: High frequency power supply 203, 302: Distribution Instrument 204: Switch control unit
Claims (8)
前記絶縁層上に設けられ、円または正多角形のパターンである第１放射導体と、
前記第１放射導体の中心に設けられた給電点と、
前記絶縁層上に設けられ、前記第１放射導体の外周近傍に所定距離離間して設けられた複数の第２放射導体と、
前記第１放射導体と各前記第２放射導体との間の接続、切断を制御するスイッチと、
を有し、
前記スイッチは、各前記第２放射導体のうち１つと前記第１放射導体とが接続され、他の前記第２放射導体と前記第１放射導体とは切断されるように制御されている、
ことを特徴とするマイクロストリップアンテナ。 Insulation layer and
A first radiation conductor provided on the insulating layer and having a circular or regular polygonal pattern,
A feeding point provided at the center of the first radiating conductor and
A plurality of second radiating conductors provided on the insulating layer and provided at a predetermined distance in the vicinity of the outer periphery of the first radiating conductor.
A switch that controls the connection and disconnection between the first radiating conductor and each of the second radiating conductors,
Have,
The switch is controlled so that one of the second radiating conductors and the first radiating conductor are connected, and the other second radiating conductor and the first radiating conductor are disconnected.
A microstrip antenna that features that.
隣接する前記マイクロストリップアンテナ間において、前記第１放射導体に接続されている前記第２放射導体の前記給電点に対する方向が、１８０°異なる、
ことを特徴とするアレーアンテナ。 An array antenna in which the microstrip antenna according to any one of claims 1 to 3 is arranged.
The directions of the second radiation conductor connected to the first radiation conductor with respect to the feeding point differ by 180 ° between the adjacent microstrip antennas.
An array antenna that features that.
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のマイクロストリップアンテナであって、前記第１マイクロストリップアンテナに隣接して配置された第２マイクロストリップアンテナと、
移相量が９０°である９０°移相器と、を有し、
前記第１マイクロストリップアンテナにおける前記第１放射導体に接続された前記第２放射導体の前記給電点に対する方向と、前記第２マイクロストリップアンテナにおける前記第１放射導体に接続された前記第２放射導体の前記給電点に対する方向は、９０°を成し、
前記９０°移相器は、前記第１マイクロストリップアンテナの前段に接続されている、
ことを特徴とする円偏波アンテナ。 The first microstrip antenna, which is the microstrip antenna according to any one of claims 1 to 3,
The microstrip antenna according to any one of claims 1 to 3, wherein the second microstrip antenna is arranged adjacent to the first microstrip antenna.
It has a 90 ° phase shifter with a phase shift amount of 90 °.
The direction of the second radiant conductor connected to the first radiant conductor in the first microstrip antenna with respect to the feeding point and the second radiant conductor connected to the first radiant conductor in the second microstrip antenna. The direction of the feed point with respect to the feeding point is 90 °.
The 90 ° phase shifter is connected to the front stage of the first microstrip antenna.
A circularly polarized antenna characterized by this.
隣接する前記円偏波アンテナ間の円偏波の位相差が所定量となるように、前記第１マイクロストリップアンテナおよび前記第２マイクロストリップアンテナの前記第１放射導体に接続された前記第２放射導体の前記給電点に対する方向が設定されている、
ことを特徴とするアレーアンテナ。 An array antenna in which the circularly polarized antennas according to claim 5 are arranged.
The second radiation connected to the first radiation conductor of the first microstrip antenna and the second microstrip antenna so that the phase difference of the circularly polarized waves between the adjacent circularly polarized antennas becomes a predetermined amount. The direction of the conductor with respect to the feeding point is set,
An array antenna that features that.
移相量が９０°である９０°移相器と、を有し、
前記第１〜第４マイクロストリップアンテナは、前記第１マイクロストリップアンテナと前記第４マイクロストリップアンテナが対角位置となり、前記第２マイクロストリップアンテナと前記第３マイクロストリップアンテナが対角位置となるように、２×２の正方格子状に配列され、
前記第１マイクロストリップアンテナおよび前記第４マイクロストリップアンテナにおける前記第１放射導体に接続された前記第２放射導体の前記給電点に対する方向と、前記第２マイクロストリップアンテナおよび前記第３マイクロストリップアンテナにおける前記第１放射導体に接続された前記第２放射導体の前記給電点に対する方向は、９０°を成し、
前記９０°移相器は、前記第１マイクロストリップアンテナおよび前記第４マイクロストリップアンテナの前段に接続されている、
ことを特徴とする円偏波アンテナ。 The first to fourth microstrip antennas, which are the microstrip antennas according to any one of claims 1 to 3,
It has a 90 ° phase shifter with a phase shift amount of 90 °.
In the first to fourth microstrip antennas, the first microstrip antenna and the fourth microstrip antenna are in diagonal positions, and the second microstrip antenna and the third microstrip antenna are in diagonal positions. Arranged in a 2x2 square grid,
The direction of the second radiation conductor connected to the first radiation conductor in the first microstrip antenna and the fourth microstrip antenna with respect to the feeding point, and in the second microstrip antenna and the third microstrip antenna. The direction of the second radiating conductor connected to the first radiating conductor with respect to the feeding point is 90 °.
The 90 ° phase shifter is connected to the first microstrip antenna and the front stage of the fourth microstrip antenna.
A circularly polarized antenna characterized by this.
隣接する前記円偏波アンテナ間の円偏波の位相差が所定量となるように、前記第１〜第４マイクロストリップアンテナの前記第１放射導体に接続された前記第２放射導体の前記給電点に対する方向が設定されている、
ことを特徴とするアレーアンテナ。 An array antenna in which the circularly polarized antennas according to claim 7 are arranged.
The power supply of the second radiation conductor connected to the first radiation conductor of the first to fourth microstrip antennas so that the phase difference of the circularly polarized light between the adjacent circularly polarized antennas becomes a predetermined amount. The direction to the point is set,
An array antenna that features that.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019055910A JP7283162B2 (en) | 2019-03-25 | 2019-03-25 | Microstrip and array antennas |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019055910A JP7283162B2 (en) | 2019-03-25 | 2019-03-25 | Microstrip and array antennas |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2020161856A true JP2020161856A (en) | 2020-10-01 |
| JP7283162B2 JP7283162B2 (en) | 2023-05-30 |
Family
ID=72640068
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2019055910A Active JP7283162B2 (en) | 2019-03-25 | 2019-03-25 | Microstrip and array antennas |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7283162B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112736415A (en) * | 2020-12-04 | 2021-04-30 | 东莞市信为兴电子有限公司 | Radio frequency antenna, radio frequency circulator and method for producing radio frequency antenna |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008236656A (en) * | 2007-03-23 | 2008-10-02 | Mitsubishi Electric Corp | Antenna system |
| US20090066601A1 (en) * | 2007-09-10 | 2009-03-12 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Cross dipole, cross dipole module, array antenna, and multiple input multiple output antenna |
-
2019
- 2019-03-25 JP JP2019055910A patent/JP7283162B2/en active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008236656A (en) * | 2007-03-23 | 2008-10-02 | Mitsubishi Electric Corp | Antenna system |
| US20090066601A1 (en) * | 2007-09-10 | 2009-03-12 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Cross dipole, cross dipole module, array antenna, and multiple input multiple output antenna |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112736415A (en) * | 2020-12-04 | 2021-04-30 | 东莞市信为兴电子有限公司 | Radio frequency antenna, radio frequency circulator and method for producing radio frequency antenna |
| CN112736415B (en) * | 2020-12-04 | 2023-10-27 | 东莞市信为兴电子有限公司 | Radio frequency antenna, radio frequency circulator and method for producing radio frequency antenna |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP7283162B2 (en) | 2023-05-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6809576B2 (en) | Array antenna | |
| JP6384550B2 (en) | Wireless communication module | |
| US5926137A (en) | Foursquare antenna radiating element | |
| CN111837294A (en) | Antenna array with common radiating elements exhibiting reduced azimuthal beamwidth and increased isolation | |
| US9831551B2 (en) | Reconfigurable antenna system | |
| CN113454922B (en) | Base station antenna with 4 ports having radiating element array without using duplexer | |
| KR20180105484A (en) | Microstrip patch array antenna | |
| WO2003003515A1 (en) | High gain, frequency tunable variable impedance transmission line loaded antenna having shaped top plates | |
| JP2011055419A (en) | Strongly-coupled element array antenna | |
| KR101858932B1 (en) | Antenna including Metal Ring and Ceramic Ring | |
| Zhao et al. | Pattern-reconfigurable antenna using low-profile electric and magnetic radiators | |
| JP7283162B2 (en) | Microstrip and array antennas | |
| US10483652B2 (en) | Multi-beam antenna and multi-beam antenna array system including the same | |
| JPH11266118A (en) | Patch array antenna | |
| JP6577655B2 (en) | Hybrid circuit, power supply circuit, antenna device, and power supply method | |
| JP6948014B2 (en) | Microstrip antenna and array antenna | |
| JP5918874B1 (en) | Array antenna | |
| Lee et al. | Wide angle scanning circular polarized meta-structured antenna array | |
| KR102020489B1 (en) | Antenna Apparatus | |
| JP2004088325A (en) | Antenna array | |
| JP5435507B2 (en) | Omnidirectional antenna | |
| JP2611883B2 (en) | Mobile station antenna for satellite communication | |
| KR102569685B1 (en) | Multi-band antenna and manufacturing method thereof | |
| Aihsan et al. | Design and Simulation of 2× 1 and 2× 2 Array Antenna at 5.8 GHz for Gain and Axial Ratio Enhancement | |
| JP2006174463A (en) | Impedance and/or polarization matched planar antenna |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220119 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20220701 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20221018 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20221129 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230126 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230418 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230501 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7283162 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |