JP2640012B2 - Planar antenna - Google Patents

Planar antenna

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JP2640012B2
JP2640012B2 JP2129485A JP12948590A JP2640012B2 JP 2640012 B2 JP2640012 B2 JP 2640012B2 JP 2129485 A JP2129485 A JP 2129485A JP 12948590 A JP12948590 A JP 12948590A JP 2640012 B2 JP2640012 B2 JP 2640012B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、平面アンテナに関し、特にマイクロストリ
ップラインのようなマイクロストリップ素子を用いたも
のに関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a planar antenna, and more particularly to an antenna using a microstrip element such as a microstrip line.

[従来の技術] 先に本出願人は、第13図に示すような平面アンテナを
提案した。これは、誘電体基板1の裏面全体に地導体2
を設け、誘電体基板1の表面にクランク状のマイクロス
トリップライン31乃至38を設けた所謂マイクロストリッ
プラインアンテナにおいて、そのマイクロストリップラ
イン31乃至38を設けた誘電体基板1の上方に、この平面
アンテナで送信または受信しようとする周波数、すなわ
ち使用周波数の約半波長またはその整数倍に相当する距
離だけ離れたポリエステルフィルム7内に、使用周波数
の電波に共振する長さの導体81、82を、マイクロストリ
ップラインの伸延方向X及びこれに直交するY方向に多
数互いに接近して配置したものである。なお6は、導体
81、82とマイクロストリップライン31乃至38との間に上
記の間隔を維持させるために設けた例えば発泡樹脂等の
誘電体板で、導体81、82は実際には例えばポリエステル
樹脂の薄フィルムのような電波の透過率の高い誘電体フ
ィルム上に金属の蒸着や導電性インクによる印刷によっ
て形成されており、このフィルムを誘電体板6上に貼着
することによって導体81、82が取り付けられている。
[Prior Art] The present applicant has previously proposed a planar antenna as shown in FIG. This is because the ground conductor 2 covers the entire back surface of the dielectric substrate 1.
And a so-called microstrip line antenna in which crank-shaped microstrip lines 31 to 38 are provided on the surface of the dielectric substrate 1. In the so-called microstrip line antenna, the planar antenna is provided above the dielectric substrate 1 in which the microstrip lines 31 to 38 are provided. The conductors 81 and 82 having a length that resonates with radio waves at the operating frequency are placed in the polyester film 7 separated by a distance corresponding to about a half wavelength of the operating frequency or an integer multiple thereof at the frequency to be transmitted or received at A large number of strip lines are arranged close to each other in the extension direction X and the Y direction orthogonal to the strip line. 6 is a conductor
A dielectric plate made of, for example, foamed resin or the like provided to maintain the above-mentioned interval between 81, 82 and the microstrip lines 31 to 38, and the conductors 81, 82 are actually, for example, thin films of polyester resin. It is formed by vapor deposition of metal or printing with conductive ink on a dielectric film having high radio wave transmittance. The conductors 81 and 82 are attached by sticking this film on the dielectric plate 6. .

このような平面アンテナでは、マイクロストリップラ
イン31乃至38から使用周波数の電波が放射されると、こ
れが各導体81、82に到達する。このとき各導体81、82は
使用周波数の電波に共振する長さであるので、各導体8
1、82には大きな共振電流が流れ、利得を向上させるこ
とができる。
In such a planar antenna, when a radio wave of a use frequency is radiated from the microstrip lines 31 to 38, it reaches the conductors 81 and 82. At this time, the conductors 81 and 82 have a length that resonates with the radio wave of the operating frequency.
A large resonance current flows through 1, 82, and the gain can be improved.

[発明が解決しようとする課題] しかし、上記の平面アンテナでは、導体81、82は矩形
状であり、しかもX及びY方向にのみ伸延しているの
で、X及びY方向に沿う電界において導体81、82の共振
が最も大きくなるが、X及びY方向の中間方向の電界に
対しては共振電流が少なくなる。マイクロストリップラ
イン31乃至38からの電波の放射は、その直線部分からの
放射ばかりではなく、裁頭された角部Dからも電波がか
なり放射されている。この角部Dからの放射電界につい
ては解析が困難であるが、X及びY方向とは異なる方向
の放射電界があると考えられる。従って、上記の平面ア
ンテナでは、角部Dからの放射に対して共振電流の大き
さ、位相がX及びY方向の放射と異なるため、第14図
(a)のようにもともと円偏波であったマイクロストリ
ップラインアンテナの軸比が、同図(b)に示すように
最大振幅方向がX及びY方向に対して斜めとなる。この
ような軸比を補正することをクランク型のマイクロスト
リップラインアンテナで行なうことは困難であり、円偏
波の利得を向上させることができなかった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the above-mentioned planar antenna, the conductors 81 and 82 are rectangular and extend only in the X and Y directions. , 82 have the largest resonance, but the resonance current is smaller for an electric field in the middle direction between the X and Y directions. The radio waves radiated from the microstrip lines 31 to 38 are not only radiated from the linear portions but also considerably radiated from the truncated corners D. It is difficult to analyze the radiated electric field from the corner D, but it is considered that there is a radiated electric field in a direction different from the X and Y directions. Therefore, in the above planar antenna, the magnitude and phase of the resonance current differ from the radiation in the X and Y directions with respect to the radiation from the corner D, so that the antenna is originally circularly polarized as shown in FIG. The axial ratio of the microstrip line antenna is such that the maximum amplitude direction is oblique to the X and Y directions as shown in FIG. It is difficult to correct such an axial ratio with a crank-type microstrip line antenna, and the gain of circularly polarized waves cannot be improved.

本発明は、軸比を改善することによって、利得を向上
させた平面アンテナを提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a planar antenna having improved gain by improving the axial ratio.

[課題を解決するための手段] 上記の目的を達成するために、本発明は、基板上に設
けられたマイクロストリップ素子から使用周波数の電波
を放射するように形成されたマイクロストリップアンテ
ナと、上記基板において上記マイクロストリップ素子が
設けられている面から、上記使用周波数の波長λの約1/
2またはこれらの整数倍の距離を隔てた位置にある平面
上に、第1の方向に約1/2λの間隔を隔てて、第1の方
向と直角な第2の方向に約1/4λの間隔を隔てて、整列
配置され、約0.3λ乃至0.37λの直径を有する複数の円
形素子とを、有するものである。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the present invention provides a microstrip antenna formed to radiate radio waves of a use frequency from a microstrip element provided on a substrate, From the surface of the substrate on which the microstrip element is provided, about 1 / (λ) of the wavelength λ of the working frequency.
2 or on a plane at a distance of an integral multiple thereof, at a distance of about 1 / 2λ in the first direction and about 1 / 4λ in a second direction perpendicular to the first direction. A plurality of circular elements having a diameter of about 0.3λ to 0.37λ, which are aligned and spaced apart from each other.

また、複数の円形素子を設けた平面は、1つでもよい
が、これを上下方向に複数設けることもできる。この場
合、これら平面間の間隔は、λ/2またはこれらの整数倍
の長さとする。
The number of planes on which a plurality of circular elements are provided may be one, but a plurality of such elements may be provided in the vertical direction. In this case, the interval between these planes is λ / 2 or an integral multiple thereof.

[作用] 本発明によれば、マイクロストリップ素子から放射さ
れた使用周波数の電波は、整列させられた円形素子に到
達する。これら円形素子は、到達した電波と共振する。
しかも、規則正しく整列させた円形素子であるので、ど
のような方向から電波が到来しても、同じパターンで共
振する。
[Operation] According to the present invention, the radio wave of the use frequency radiated from the microstrip element reaches the aligned circular element. These circular elements resonate with the arriving radio waves.
Moreover, since the circular elements are regularly arranged, they resonate in the same pattern regardless of the direction in which radio waves arrive.

[実施例] 第1図乃至第8図に第1の実施例を示す。この実施例
も、上述した従来のものと同様にマイクロストリップラ
インアンテナを有するもので、このマイクロストリップ
アンテナでは、第2図に示すように、例えば比誘電率が
1.7で、長さ20cm、幅14cmの発泡ポリエチレン製の誘電
体基板1の裏面にアルミニウム製の地導体2が積層さ
れ、その基板1の表面に第3図に示すようなクランク状
のパターンのマイクロストリップライン31乃至38が例え
ば銅箔によって形成されている。一例として、基板1、
地導体2及びマイクロストリップライン31乃至38のそれ
ぞれの厚さは、0.8mm、1mm、0.03mmである。
Embodiment FIG. 1 to FIG. 8 show a first embodiment. This embodiment also has a microstrip line antenna similar to the above-mentioned conventional one. In this microstrip antenna, as shown in FIG.
1.7, a ground conductor 2 made of aluminum is laminated on the back surface of a dielectric substrate 1 made of foamed polyethylene having a length of 20 cm and a width of 14 cm, and a micro-structure having a crank-shaped pattern as shown in FIG. The strip lines 31 to 38 are formed of, for example, copper foil. As an example, substrate 1,
The thicknesses of the ground conductor 2 and the microstrip lines 31 to 38 are 0.8 mm, 1 mm, and 0.03 mm, respectively.

第5図に示すようにマイクロストリップライン31乃至
38の伸延方向をX、これに直交する方向をY、基板1に
垂直な方向をZとすると、マイクロストリップライン31
乃至38は、X方向の比較的長い部分Aと、X方向の比較
的短い部分Bと交互に有し、部分A、B間はY方向の部
分Cによって結合されている。これらマイクロストリッ
プライン31乃至38は、このようなクランク状部がそれぞ
れ4素子ずつ設けられているものである。一例として、
使用周波数が12GHzで、Z方向からX方向へ28度傾いた
W方向へ電波を放射させる、即ちサイドルッキング型の
指向特性の場合の各部の寸法は、 ライン31乃至38の幅 3.0mm 部分Aの中心部の長さ 29.2mm 部分Bの中心部の長さ 21.0mm 部分Cの中心部の長さ 10.0mm である。なお、このようなサイドルッキング型の指向特
性とするのは、Z方向に電波を放射するブロードサイド
型の指向特性の場合には、ポールの中間に平面アンテナ
を取付けるとき、Z方向が静止衛星と対向するように配
置しなければならず、その取付が面倒であるのに対し、
サイドルッキング型の指向特性としておけば、Z方向か
ら所定の角度だけ傾いて電波を放射するので、Z方向を
静止衛星と対向するように配置する必要がなく、取付が
容易になるからである。
As shown in FIG.
Assuming that the extension direction of 38 is X, the direction perpendicular thereto is Y, and the direction perpendicular to substrate 1 is Z, microstrip line 31
Numerals 38 through 38 alternately include relatively long portions A in the X direction and relatively short portions B in the X direction, and portions A and B are connected by a portion C in the Y direction. Each of the microstrip lines 31 to 38 is provided with four such crank-shaped parts. As an example,
The frequency used is 12 GHz, and radio waves are radiated in the W direction inclined 28 degrees from the Z direction to the X direction. In other words, in the case of the side-looking type directional characteristics, the dimensions of each part are as follows. The length of the center is 29.2 mm. The length of the center of the part B is 21.0 mm. The length of the center of the part C is 10.0 mm. It should be noted that such side-looking directional characteristics are such that, in the case of a broadside directional characteristic in which radio waves are radiated in the Z direction, when the planar antenna is mounted in the middle of the pole, the Z direction and the geostationary satellite are changed. They must be arranged to face each other, and the installation is troublesome,
If side-looking directional characteristics are used, radio waves are emitted at a predetermined angle from the Z direction, so that it is not necessary to arrange the Z direction to face a geostationary satellite, and mounting is facilitated.

第3図に示すように、マイクロストリップライン31、
32の入力導体311、321は導体11に、マイクロストリップ
ライン33、34の入力導体331、341は導体12に、マイクロ
ストリップライン35、36の入力導体351、361は導体13
に、マイクロストリップライン37、38の入力導体371、3
81は導体14に、それぞれ結合されている。そして、導体
11、12は導体15に、導体13、14は導体16にそれぞれ結合
され、更に導体15、16は入力端子4に結合されている。
これらの導体311、321、331、341、351、361、371、38
1、11、12、13、14、15、16及び入力端子4も、各マイ
クロストリップライン31乃至38と同様に基板1上に銅箔
で形成されている。
As shown in FIG. 3, the microstrip line 31,
32 input conductors 311 and 321 are on conductor 11, input conductors 331 and 341 on microstrip lines 33 and 34 are on conductor 12, and input conductors 351 and 361 on microstrip lines 35 and 36 are on conductor 13.
In addition, the input conductors 371, 3 of the microstrip lines 37, 38
81 are connected to the conductors 14, respectively. And conductor
The conductors 11 and 12 are coupled to the conductor 15, the conductors 13 and 14 are coupled to the conductor 16, and the conductors 15 and 16 are coupled to the input terminal 4.
These conductors 311, 321, 331, 341, 351, 361, 371, 38
1, 11, 12, 13, 14, 15, 16 and the input terminal 4 are also formed of copper foil on the substrate 1 like the microstrip lines 31 to 38.

また、マイクロストリップライン31、32の出力導体31
2、322と接地導体41との間、マイクロストリップライン
33、34の出力導体332、342と接地導体42との間、マイク
ロストリップライン35、36の出力導体352、362と接地導
体43との間、マイクロストリップライン37、38の出力導
体372、382と接地導体44との間には、それぞれ終端抵抗
51、52、53、54が、はんだ付けされている。これらの導
体312、322、332、342、352、362、372、382、41、42、
43、44も、各マイクロストリップライン31乃至38と同様
に基板1上に銅箔で形成されている。終端抵抗51乃至54
の抵抗値は、マイクロストリップライン31乃至38のイン
ピーダンスに等しく設定されている。なお、接地導体41
乃至44は、地導体2と静電的に結合することにより高周
波的に接地されている。
The output conductors 31 of the microstrip lines 31, 32
2, microstrip line between 322 and ground conductor 41
33, 34 between the output conductors 332, 342 and the ground conductor 42, between the microstrip lines 35, 36, the output conductors 352, 362 and the ground conductor 43, and microstrip lines 37, 38, the output conductors 372, 382. Terminating resistor between ground conductor 44
51, 52, 53, 54 are soldered. These conductors 312, 322, 332, 342, 352, 362, 372, 382, 41, 42,
43 and 44 are also formed of copper foil on the substrate 1 like the microstrip lines 31 to 38. Terminating resistors 51 to 54
Is set equal to the impedance of the microstrip lines 31 to 38. The ground conductor 41
44 are grounded at a high frequency by being electrostatically coupled to the ground conductor 2.

基板1におけるマイクロストリップライン31乃至38を
有する表面の上には、誘電体板、例えば低密度の発泡ス
チロール板6が積層され、更に発泡スチロール板6の表
面上には薄いポリエステルフィルム7が積層されてい
る。このポリエステルフィルム7の表面には、第4図に
示すように多数の導電円形素子8が、例えばアルミニウ
ム蒸着によって形成されている。一例として、この平面
アンテナの使用周波数が12GHzの場合、発泡スチロール
板の厚さは、0.5乃至0.6λ(λは使用周波数の波長)で
ある12.5mm乃至15mmであり、導電円形素子8の直径は、
0.30乃至0.37λである7.7mm乃至9.25mmである。また各
導電円形素子8は、第1図に示すようにX方向(行方
向)において中心から中心までの距離を約0.5λ(13.7m
m)とし、Y方向(列方向)においては約0.25λ(7.6m
m)とし、さらに、各行では、偶数行の各導電円形素子
は、奇数行の導電円形素子よりも約0.25λ位置がずれて
いる。第3図に示すような長いクランクと短いクランク
とからなる1素子領域Rにそれぞれ12個づつ各1素子領
域Rに同じパターンで位置するように各導電円形素子8
は配置されている。例えば第1図の右上に示す1素子領
域R1と、左上に示す1素子領域R2では、各クランクの位
置上に対応するそれぞれ導電円形素子8が設けられてい
る。なお、1素子領域Rは、同一の終端抵抗に接続され
る2つのマイクロストリップラインに跨がって形成され
ている。
A dielectric plate, for example, a low-density styrene foam plate 6 is laminated on the surface of the substrate 1 having the microstrip lines 31 to 38, and a thin polyester film 7 is laminated on the surface of the styrene foam plate 6. . On the surface of the polyester film 7, a large number of conductive circular elements 8 are formed by, for example, aluminum evaporation, as shown in FIG. As an example, when the operating frequency of this planar antenna is 12 GHz, the thickness of the styrene foam plate is 12.5 mm to 15 mm, which is 0.5 to 0.6λ (λ is the wavelength of the operating frequency), and the diameter of the conductive circular element 8 is
7.7 mm to 9.25 mm, which is 0.30 to 0.37λ. As shown in FIG. 1, each conductive circular element 8 has a distance from the center to the center in the X direction (row direction) of about 0.5λ (13.7 m).
m) and about 0.25λ (7.6m) in the Y direction (row direction).
m), and in each row, each conductive circular element in the even-numbered row is shifted by about 0.25λ from the conductive circular element in the odd-numbered row. As shown in FIG. 3, each of the conductive circular elements 8 is arranged in the same pattern in each of the 12 element regions R, each having a long crank and a short crank.
Is located. For example, in the one element region R1 shown in the upper right of FIG. 1 and the one element region R2 shown in the upper left, conductive circular elements 8 corresponding to the positions of the respective cranks are provided. One element region R is formed over two microstrip lines connected to the same terminating resistor.

第6図に示す実線は第1図に示す構成において、導電
円形素子8の直径を変化させたときの利得変化を示すも
ので、これより直径を0.3乃至0.37λとすれば利得が向
上することが明らかである。なお、同図に点線で示した
のは、上述した従来の矩形の導波素子を用いた平面アン
テナにおいて導波素子の長さを変化させた場合の利得変
化を示したもので、従来のものでは導波素子を設けてい
ない平面アンテナと比較して最高でも約2.8dBしか利得
が向上していないのに対し、この実施例では導電円形素
子8を設けていない平面アンテナと比較して、最低でも
約3dB、最高約3.8dBまで利得が向上している。
The solid line shown in FIG. 6 shows a change in gain when the diameter of the conductive circular element 8 is changed in the configuration shown in FIG. 1. When the diameter is set to 0.3 to 0.37λ, the gain is improved. Is evident. The dotted line in the figure shows the gain change when the length of the waveguide element is changed in the above-described conventional planar antenna using a rectangular waveguide element. In this embodiment, the gain is improved by only about 2.8 dB at the maximum as compared with the planar antenna without the waveguide element, whereas in this embodiment, the gain is lower than the planar antenna without the conductive circular element 8. But the gain has been improved to about 3dB, up to about 3.8dB.

第7図に示す実線は、第1図に示す構成において、発
泡スチロール板6の厚さtを変化させた場合の利得変化
を示すもので、これより発泡スチロール板6の厚さtを
約λ/2の整数倍としても利得が向上することが明らかで
ある。なお、同図に点線で示すのは上述した従来の矩形
導波素子を用いた平面アンテナにおいて発泡スチロール
6の厚さtを変化させた場合の利得変化であって、これ
においても発泡スチロールの厚さをλ/2の整数倍とする
ことによって利得が向上するが、本実施例の方が利得向
上の程度が高いことが明らかである。
The solid line shown in FIG. 7 shows a change in gain when the thickness t of the styrofoam plate 6 is changed in the configuration shown in FIG. 1. From this, the thickness t of the styrofoam plate 6 is set to about λ / 2. It is clear that the gain is improved even when the integral multiple of. Note that the dotted line in the figure shows a change in gain when the thickness t of the styrofoam 6 is changed in the above-described planar antenna using the conventional rectangular waveguide element. Although the gain is improved by setting it to an integral multiple of λ / 2, it is clear that the gain of this embodiment is higher.

上述した理由の他に利得が向上するのは、導電円形素
子8を上述したように規則的に配列したことにより、導
電円形素子8がどのような方向からの電界に対しても同
じパターンで共振するので、軸比の大きな変動がないか
らである。なお、本実施例の場合でも、第8図(a)に
実線で示すような円偏波は、同図(b)に実線で示すよ
うに変化するが、マイクロストリップライン31乃至38か
ら放射される電波の軸比を同図(a)に点線で示すよう
に縦長にしておけば、同図(b)に点線で示すように完
全な円偏波とすることができる。
In addition to the reasons described above, the gain is improved because the conductive circular elements 8 are arranged regularly as described above, so that the conductive circular elements 8 resonate in the same pattern against an electric field from any direction. This is because there is no large change in the axial ratio. In the case of this embodiment as well, the circular polarization as shown by the solid line in FIG. 8 (a) changes as shown by the solid line in FIG. 8 (b), but is radiated from the microstrip lines 31 to 38. By setting the axial ratio of the radio wave to be vertically long as shown by the dotted line in FIG. 7A, it is possible to obtain perfect circular polarization as shown by the dotted line in FIG.

第1図に示すマイクロストリップアンテナにおいて、
導電円形素子8の直径を8.5mm、誘電体板6の厚さを14m
mとすると、26dBの利得が得られ、投影面積から見たア
ンテナ開口効率は約80%に達した。
In the microstrip antenna shown in FIG.
The diameter of the conductive circular element 8 is 8.5 mm, and the thickness of the dielectric plate 6 is 14 m.
Assuming m, a gain of 26 dB was obtained, and the antenna aperture efficiency as viewed from the projected area reached about 80%.

第2の実施例を第9図及び第10図に示す。この実施例
は、第10図に示すように長さが50cmで、横幅が44cmの基
板1a上に、16個のマイクロストリップライン3a、3a……
を設けたマイクロストリップ素子基板を有し、各マイク
ロストリップライン3a、3a……は、それぞれ10個のクラ
ンク状素子からなる。100はシールド板で、マイクロス
トリップライン3a、3a……の給電回路を包囲するように
設けられ、その高さは例えば7mmである。このシールド
板100は、給電回路から放射する電波の放射損失を少な
くするために設けられている。
A second embodiment is shown in FIG. 9 and FIG. In this embodiment, as shown in FIG. 10, 16 microstrip lines 3a, 3a ... on a substrate 1a having a length of 50 cm and a width of 44 cm.
Are provided, and each of the microstrip lines 3a, 3a,... Comprises ten crank-shaped elements. Reference numeral 100 denotes a shield plate, which is provided so as to surround the power supply circuit of the microstrip lines 3a, 3a,..., And has a height of, for example, 7 mm. The shield plate 100 is provided to reduce radiation loss of radio waves radiated from the power supply circuit.

この実施例でも、導電円形素子8aを第1の実施例と同
様に配置しているが、その直径は8.5mmである。また発
泡スチロール板6aの高さは、シールド板100側の端部で
の高さh1が13mmで、終端側の端部の高さh2が14.5mmとさ
れている。即ち、給電回路側から終端側に向って上昇傾
斜している。
Also in this embodiment, the conductive circular element 8a is arranged in the same manner as in the first embodiment, but has a diameter of 8.5 mm. The height of the styrene foam plate 6a at the end on the shield plate 100 side is 13 mm, and the height h2 at the end on the terminal side is 14.5 mm. That is, it is inclined upward from the power supply circuit side toward the terminal side.

このように発泡スチロール板6aを設けた場合の利得を
第11図に点線bで示す。また終端側と給電側での発泡ス
チロール板6aの高さを共に13mmと均一にした場合の利得
を同図に一点鎖線cで示す。両者の比較から明らかな様
に、この実施例にように発泡スチロール板6aに傾斜をつ
けると、利得が0.3乃至0.5dB程度向上した。
The gain when the styrofoam plate 6a is provided in this manner is shown by a dotted line b in FIG. The gain when the height of the Styrofoam plate 6a on both the terminal side and the power supply side is made uniform to 13 mm is shown by a chain line c in FIG. As is clear from the comparison between the two, when the styrene foam plate 6a is inclined as in this embodiment, the gain is improved by about 0.3 to 0.5 dB.

これは次の理由による。発泡スチロール板6aの高さ、
即ち導電円形素子8aと各マイクロストリップライン3aと
の距離によって、各マイクロストリップライン3aの1素
子当りの放射減衰量(給電側から終端側へ1素子通過し
たときの放射により信号レベルの低下)が大きく変化す
る。最も減衰する高さ、即ち最も多く放射される高さ
は、本実施例の場合、0.58λ(14.5mm、第7図参照)で
あり、これよりも大きくても小さくても減衰量は小さく
なる。即ち、放射は小さくなる。平面アンテナにおい
て、最も利得を高めるための条件は、導電円形素子8aが
設けられている面において同一電界とすることである。
クランク状のマイクロストリップラインを用いた場合、
終端側に近づくほど伝送されてくる電力が小さくなり、
放射電界は小さくなっている。そこで、最も効率良く放
射される14.5mmに終端側での発泡スチロールの高さを選
択し、各円形導波素子8aからの放射電界を均等にしてい
るので、利得が向上している。
This is for the following reason. The height of the styrofoam plate 6a,
That is, the amount of radiation attenuation per element of each microstrip line 3a (a decrease in signal level due to radiation when one element passes from the feeding side to the terminal side) depends on the distance between the conductive circular element 8a and each microstrip line 3a. It changes greatly. The height at which the light is attenuated most, that is, the height at which the light is radiated most is 0.58λ (14.5 mm, see FIG. 7) in the present embodiment. . That is, the radiation is reduced. In the planar antenna, the condition for maximizing the gain is to have the same electric field on the surface on which the conductive circular element 8a is provided.
When using a crank-shaped microstrip line,
The power transmitted decreases as it approaches the end,
The radiated electric field is small. Therefore, the height of the styrofoam on the terminal end side is selected to be 14.5 mm, which is most efficiently radiated, and the electric field radiated from each circular waveguide element 8a is made uniform, so that the gain is improved.

第3の実施例を第12図に示す。この実施例は、導電円
形素子8b、8cを二層に設けたもので、下側の導電円形素
子8b、直径が8mmのもので、この導電円形素子8bが載っ
ている発泡スチロール板6bは、給電側及び終端側共に高
さが13mmであり、上側の導電円形素子8cは、直径が7.5m
mであり、この導電円形素子8cが載っている発泡スチロ
ール板6cの高さは給電側で13mm、終端側で14mmである。
第12図から明らかなように、導電円形素子8b、8cの位置
は、互いに対応している。
FIG. 12 shows a third embodiment. In this embodiment, the conductive circular elements 8b and 8c are provided in two layers, and the lower conductive circular element 8b has a diameter of 8 mm. The side and the terminal side are 13 mm in height, and the upper conductive circular element 8c has a diameter of 7.5 m.
m, and the height of the styrofoam plate 6c on which the conductive circular element 8c is placed is 13 mm on the power supply side and 14 mm on the terminal side.
As is clear from FIG. 12, the positions of the conductive circular elements 8b and 8c correspond to each other.

この実施例の利得を第11図に実線aで示す。これから
も明らかなように、導電円形素子を二層に設けたことに
より第2の実施例のもの(点線)よりも広帯域化が図れ
ている。
The gain of this embodiment is shown by the solid line a in FIG. As is clear from this, the provision of the conductive circular elements in two layers allows a wider band than that of the second embodiment (dotted line).

上記の各実施例では基板1、1aに発泡ポリエチレン基
板を用いたが、ポリエチレン基板等の他の基板を用いる
こともできる。マイクロストリップラインはクランク状
のものを示したが、他の形状のマイクロストリップライ
ンを用いることができるし、マイクロストリップアンテ
ナとして機能するものであれば、マイクロストリップラ
インアンテナに限ったものではない。また、導電円形素
子8、8aは、ポリエステル樹脂の薄膜フィルムに設けた
が、電波の透過率が良い誘電体フィルムであれば他のも
のでも使用できる。また導電円形素子は、蒸着によって
設けたが、導電印刷インクによって誘導体フィルム上に
印刷してもよい。また誘導体板として発泡ポリスチロー
ルを用いたが、これに代えて紙や合成樹脂のような低損
失材料で作ったハニカム構造体の板を使用することもで
きる。また、各1素子領域Rは、同一の終端抵抗に接続
される2つのマイクロストリップラインに跨がって設け
たが、第3図に符号R′で示すように異なる終端抵抗に
接続される2つのマイクロストリップライン間に跨がっ
て形成してもよい。
In each of the above embodiments, a foamed polyethylene substrate is used for the substrates 1 and 1a, but other substrates such as a polyethylene substrate can be used. Although the microstrip line is shown as a crank shape, a microstrip line having another shape can be used, and the microstrip line is not limited to the microstrip line antenna as long as it functions as a microstrip antenna. Further, the conductive circular elements 8, 8a are provided on a thin film of polyester resin, but any other dielectric film having a good radio wave transmittance can be used. Further, the conductive circular element is provided by vapor deposition, but may be printed on the derivative film by a conductive printing ink. Further, although foamed polystyrene is used as the derivative plate, a plate having a honeycomb structure made of a low-loss material such as paper or synthetic resin may be used instead. Further, each one element region R is provided so as to straddle two microstrip lines connected to the same terminating resistor. However, as shown by a symbol R 'in FIG. It may be formed over one microstrip line.

[発明の効果] 以上のように、本発明によれば、マイクロストリップ
素子から使用周波数の約半波長またはその整数倍の距離
だけ上方に、使用周波数の約半波長またはその整数倍の
距離だけ上方に、使用周波数の約0.3λ乃至0.37λの直
径の円形導波素子を、第1の方向に約λ/2の間隔に、第
2の方向に約λ/4の間隔に規則的に配列しているので、
利得が従来のものよりも格段に向上する。更に、円形素
子を複数段に設けると、広帯域化を図ることができる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, it is located above the microstrip element by about a half wavelength of the operating frequency or an integer multiple thereof, and upward by about a half wavelength of the operating frequency or an integer multiple thereof. Circular waveguide elements having diameters of about 0.3λ to 0.37λ of the working frequency are regularly arranged at intervals of about λ / 2 in the first direction and at intervals of about λ / 4 in the second direction. So
The gain is significantly improved over the conventional one. Further, when the circular elements are provided in a plurality of stages, a wider band can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明による平面アンテナの第1の実施例の部
分破断平面図、第2図は同第1の実施例の部分破断省略
縦断面図、第3図は同第1の実施例に用いるマイクロス
トリップアンテナ素子基板の平面図、第4図は同第1の
実施例に用いる導電円形素子を設けたフィルムの平面
図、第5図は同第1の実施例における電波の放射方向の
説明図、第6図は同第1の実施例の導電円形素子の直径
及び従来のものの導波素子の長さと利得との関係を示す
図、第7図は同第1の実施例と従来のものとにおける発
泡スチロールの高さと利得との関係を示す図、第8図は
同第1の実施例の給電電界との放射電界とを示す図、第
9図は第2の実施例の側面図、第10図は同第2の実施例
に使用するマイクロストリップアンテナ素子基板の平面
図、第11図は第2の実施例及び第3の実施例の周波数対
利得特性図、第12図は第3の実施例の側面図、第13図は
従来の平面アンテナの部分省略破断平面図、第14図は従
来の平面アンテナの給電電界と放射電界とを示す図であ
る。 1、1a……基板、31乃至38、3a……マイクロストリップ
ライン、8、8a、8b、8c……導電円形素子。
FIG. 1 is a partially cutaway plan view of a first embodiment of a planar antenna according to the present invention, FIG. 2 is a partially cutaway longitudinal sectional view of the first embodiment, and FIG. 3 is a view of the first embodiment. FIG. 4 is a plan view of a microstrip antenna element substrate to be used, FIG. 4 is a plan view of a film provided with a conductive circular element used in the first embodiment, and FIG. 5 is an illustration of a radiation direction of radio waves in the first embodiment. FIG. 6 is a view showing the relationship between the diameter of the conductive circular element of the first embodiment and the length and gain of the conventional waveguide element, and FIG. 7 is a view showing the first embodiment and the conventional one. FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the height of the polystyrene foam and the gain in FIG. 8, FIG. 8 is a diagram showing the feed electric field and the radiated electric field of the first embodiment, FIG. 9 is a side view of the second embodiment, FIG. FIG. 10 is a plan view of a microstrip antenna element substrate used in the second embodiment, and FIG. 11 is a second embodiment. FIG. 12 is a side view of the third embodiment, FIG. 13 is a partially omitted cutaway plan view of the conventional planar antenna, and FIG. 14 is a conventional plane view. FIG. 4 is a diagram illustrating a feed electric field and a radiated electric field of the antenna. 1, 1a ... substrate, 31 to 38, 3a ... microstrip line, 8, 8a, 8b, 8c ... conductive circular element.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】基板上に設けられたマイクロストリップ素
子から使用周波数の電波を放射するように形成されたマ
イクロストリップアンテナと、 上記基板において上記マイクロストリップ素子が設けら
れている面から、上記使用周波数の波長λの約1/2また
はこれの整数倍の距離を隔てた位置にある平面上に、第
1の方向に約1/2λの間隔を隔てて、第1の方向と直角
な第2の方向に約1/4λの間隔を隔てて、整列配置さ
れ、約0.3λ乃至0.37λの直径を有する複数の円形素子
とを、 有する平面アンテナ。
1. A microstrip antenna formed to radiate radio waves of a use frequency from a microstrip element provided on a substrate; A second plane perpendicular to the first direction at a distance of about 1 / 2λ in the first direction on a plane at a distance of about 1/2 of the wavelength λ or an integer multiple thereof. And a plurality of circular elements having a diameter of about 0.3λ to 0.37λ aligned with each other at an interval of about 1 / 4λ in the direction.
【請求項2】基板上に設けられたマイクロストリップ素
子から使用周波数の電波を放射するように形成されたマ
イクロストリップアンテナと、 上記基板において上記マイクロストリップ素子が設けら
れている面から、上記使用周波数の波長λの約1/2また
はこれの整数倍の距離を隔てた複数の位置にある平面上
に、第1の方向に約1/2λの間隔を隔てて、第1の方向
と直角な第2の方向に約1/4λの間隔を隔てて、整列配
置され、約0.3λ乃至0.37λの直径を有する複数の円形
素子とを、 有する平面アンテナ。
2. A microstrip antenna formed to radiate radio waves of a use frequency from a microstrip element provided on a substrate, and a microstrip antenna formed on a surface of the substrate on which the microstrip element is provided. On a plane at a plurality of positions separated by a distance of about の of the wavelength λ or an integral multiple of the wavelength λ, and separated by a distance of about λλ in the first direction and a second angle perpendicular to the first direction. And a plurality of circular elements having a diameter of about 0.3λ to 0.37λ aligned with each other at an interval of about 1 / 4λ in two directions.
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