JP2667237B2 - プリントアンテナ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、マイクロ波送受信用のプリントアンテナに
関する。

（従来の技術） プリントアンテナは薄型で設置のためのスペースをと
らない、美感に優れており、印刷技術により比較的容易
に低コストで製造できる等の多くの利点を有する反面、
パラボラアンテナ等の反射面を使用する形式のアンテナ
に比較してアンテナの周波数帯域が狭く、ストリップア
ンテナ素子の数を増加して高利得化するほど、マイクロ
ストリップ線路の長さが長くなり、その結果給電損失が
増加してアンテナ効率が悪くなる等の欠点を有してい
る。

プリントアンテナのこれらの欠点を解消するために、
従来技術において、以下に説明するような周波数の広帯
域化の方法および高利得化（アレーアンテナの構成）の
給電方式に対する提案がなされている。

最初に、広帯域化のためになされた１つの提案には、
絶縁体基板のストリップアンテナが設けられた面とは反
対側に設けられた設置導電体のストリップアンテナ素子
の配置位置のほぼ対応する部分を除去して窓を形成する
方法がある。他の方法としては、ストリップアンテナ素
子の横巾を広げて広帯域化をはかるためにストリップア
ンテナ素子をパッチ型にする方法がある。これらを比較
すると、前者の窓付ストリップアンテナ素子は、ストリ
ップアンテナの素子本来の線状形状を放射のために利用
しているので、多数の共振モードを持つ後者のパッチ型
ストリップアンテナ素子と異なり、共振モードは１つし
かなく動作が安定してる点で優れている。

次に、高利得化のために、ストリップアンテナ素子を
多数並べてアレーアンテナを構成する場合、給電方式と
しては、直列型（１つのマイクロストリップ線路に沿っ
て多数のストリップアンテナ素子を配置しマイクロスト
リップ線路の端部または中点から給電する方式）および
並列型（ストリップアンテナ素子が配置された多数のマ
イクロストリップ線路を点対称に配置して各マイクロス
トリップ線路を接続してその点対称位置から給電する方
式）がある。並列型では広帯域化ができるが、マイクロ
ストリップ線路の長さが長くなるため、給電損失が大き
くなり、アンテナ効率が低下する。一方直列型では、マ
イクロストリップ線路の長さがそれほど長くならないた
め、給電損失を小さくできるが、１本のマイクロストリ
ップ線路で給電するストリップアンテナ素子の数を多く
すると、周波数変化によるアンテナ正面での利得の変化
が大きくなり、広帯域化できない。このため、アンテナ
効率を改善しかつ広帯域化するために、一般には直列給
電および並列給電の利害得失の妥協点として、直列給電
および並列給電を適切に組み合わせて（すなわち、スト
リップアンテナ素子の全数から直列給電する素子数を適
当に選び）、所望の帯域条件を満たしつつ、アンテナ効
率を最大にするようにしている。

また、前述の窓付ストリップアンテナ素子は、窓より
ストリップの主偏波（ストリップアンテナ素子の長さ方
向に振動する電界成分のみを持つ電磁波）に対する交差
偏波（ストリップの主偏波に直交する方向に振動する電
界成分のみを持つ電磁波）を放射する。このため、窓付
ストリップアンテナ素子単体では、交差偏波を充分に抑
制することができない。したがって、交差偏波を抑制す
るために、１つの窓付ストリップアンテナ素子で発生さ
れた交差偏波を他の窓付ストリップアンテナ素子で発生
された交差偏波により相殺する（逆位相の交差偏を重ね
合わせる）ように２つの窓付ストリップアンテナ素子を
対として配置することがなされる。

広帯域化をはかる窓付ストリップアンテナ素子を、サ
ブユニットとしての前述の直列給電アレーアンテナに用
いて前述の交差偏波を抑制するように配置した従来のア
レーアンテナを第５図および第６図に示す。

第５図はアレーアンテナの概略平面図を示し、アレー
アンテナは、絶縁体基板（図示せず）の一方の面に配置
された直線状のマイクロストリップ線路10と、マイクロ
ストリップ線路10に対する入出力部12と、マイクロスト
リップ線路10に沿ってその両側に配置された窓付ストリ
ップアンテナ素子14（14a、14b、14c、14d）と、を有す
る。窓付ストリップアンテナ素子14は、ストリップ16お
よび絶縁体基板の反対側の接地導電体（図示せず）に形
成された窓18を有している。各窓付ストリップアンテナ
素子14はマイクロストリップ線路上に発生する電圧定在
波の腹（電圧最大位置）にくるように配置されて効率良
く励振される。また、窓付ストリップアンテナ素子14a
および14bは２分の１波長間隔で配置されて、前述の交
差偏波を抑制している。同様に、窓付ストリップアンテ
ナ素子14cおよび14dも２分の１波長間隔で配置されて交
差偏波を抑制している。

第６図は他のアレーアンテナの概略平面図を示し、ア
レーアンテナは、絶縁体基板（図示せず）の一方の面に
配置されたコの字状のマイクロストリップ線路10と、マ
イクロストリップ線路10に対する入出力部12と、マイク
ロストリップ線路10に沿ってその両側に配置された窓付
ストリップアンテナ素子14（14a、14b、14c、14d）と、
を有する。窓付ストリップアンテナ素子14は、ストリッ
プ16および絶縁体基板の反対側の接地導電体（図示せ
ず）に形成された窓18を有している。各窓付ストリップ
アンテナ素子14はマイクロストリップ線路上に発生する
電圧定在波の腹（電圧最大位置）にくるように配置され
て効率良く励振される。また、窓付ストリップアンテナ
素子14aおよび14bは２波長間隔で配置されて、前述の交
差偏波を抑制している。同様に、窓付ストリップアンテ
ナ素子14cおよび14dも２波長間隔で配置されて交差偏波
を抑制している。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、第５図のアレーアンテナでは、マイク
ロストリップ線路をまたいだ相互結合のため特性変化が
著しく、設計が困難であると同様に、入出力部をマイク
ロストリップ線路の中央に配置することができず、この
ため、このアレーアンテナを単位のサブユニットとして
用いて直列または並列に多数組合わせて全体のプリント
アンテナを構成する場合、設計が困難となる欠点を有し
ている。

一方、第６図のアレーアンテナで、横に並べて多素子
化する場合、マイクロストリップ線路の折り返し部分の
スペースをとらねばならず、このアレーアンテナのサブ
ユニットを等間隔で配置できないので、設計性が悪く、
さらに、マイクロストリップ線路の多数のコーナーにお
いてインピーダンスが不連続となり、放射損失となる欠
点を有している。

さらに、多素子化にり高利得化を得る場合、一般に、
アンテナ平面上での合成放射電界を一様にすることによ
り、アンテナ効率を向上させることができるが、前述の
従来のアレーアンテナに基づいて多素子化してプリント
アンテナを構成する場合、前述の理由によりプリントア
ンテナ全体で窓付ストリップアンテナ素子の各々を均一
間隔で配置できず、したがって、窓付ストリップアンテ
ナ素子を単位放射素子として用いる場合には、アンテナ
特性の向上は難しく、設計性も悪いものであった。

したがって、本発明の目的は、前述の欠点を解消し
て、アンテナ特性が優れており、設計性の良いプリント
アンテナを提供することにある。

（課題を解決するための手段） 前述の目的を達成するために、本発明は、絶縁体基板
の一方の面に設けられたマイクロストリップ線路と、該
マイクロストリップ線路に関連して配置した複数のスト
リップアンテナ素子と、絶縁体基板の他方の面に設け
た、該ストリップアンテナ素子に対応する位置に窓を形
成した接地導電体と、を有するプリントアンテナにおい
て、前記マイクロストリップ線路に対する入出力部がマ
イクロストリップ線路の中点に配置され、前記ストリッ
プアンテナ素子がマイクロストリップ線路の片側にかつ
前記入出力部から対称に等間隔で配置されることを特徴
とするプリントアンテナ、を採用するものである。

（実施例） 次に、図面を参照して、本発明を説明する。

第１図は、本発明のプリントアンテナの第１実施例の
平面図である。第２図は、第１図の線２−２に沿った断
面図である。第３図は、第１図のプリントアンテナの単
位素子であるストリップアンテナ素子の拡大平面図であ
る。第４図は、本発明のプリントアンテナを円偏波送受
信用プリントアンテナに適用した第２実施例の平面図で
ある。

最初、第１図ないし第３図を参照すると、絶縁体基板
22（第３図）の一方の面にはマイクロストリップ線路10
が印刷形成により配置されており、入出力部12がこのマ
イクロストリップ線路の中点に接続されている。第１図
に示すように、窓付ストリップアンテナ素子14（14a、1
4b、14c、14d）が電圧定在波の腹の位置に入出力部12か
ら対称に等間隔で配置されている。各窓付ストリップア
ンテナ素子は、マイクロストリップ線路からわずかに離
れて配置されたストリップ16、絶縁体基板22の他の面に
印刷形成された接地導電体20のストリップ16に対応する
部分が除去されて形成された窓18（第１図および第３図
では点線で示す）と、から成る。

窓付ストリップアンテナ素子14aおよび14bを取り上げ
ると、これらのストリップ16はマイクストリップ線路の
伝送方向に関して反対方向であり、ストリップ16は電界
で励振されるので、これらストリップ16により形成され
る放射電界はアンテナ正面では同相となり、加算された
合成放射電界が形成される。一方、これらの窓18から形
成される放射電界（すなち、交差偏波を発生する放射電
界）は逆相となるため、互いに相殺され、交差偏波は抑
制される。

窓付ストリップアンテナ素子14cおよび14dに関しても
同様であり、交差偏波は抑制される。

さらに、窓付ストリップアンテナ素子14cおよび14dの
それぞれの外方に他の窓付ストリップアンテナ素子をマ
イクロストリップ線路に沿った延長上に付加しても、同
様な理由で、これらの付加された窓付ストリップアンテ
ナ素子による交差偏波は抑制される。

このように、本発明のプリントアンテナで採用する窓
付ストリップアンテナ素子の配列は、直列給電で、スト
リップによる加算された合成放射電界を得ることができ
ると同時に、窓による交差偏波を抑制することができ
る。

次に第４図を参照すると、第４図は前述のプリントア
ンテナを円偏波送受信用に適用する例を示している。こ
のプリントアンテナは、点線で示すスロットを付加して
いる点を除いては、前述のプリントアンテナと構成は同
一である。スロット24は接地導電体20の部分を除去する
ことによって形成される。スロット24は窓付ストリップ
アンテナ素子から４分の１波長の間隔の位置（すなわ
ち、電流最大位置）に配置されており、効率的に磁界に
より励振される。このように、円偏波は窓付ストリップ
アンテナ素子およびスロット素子の組み合わせにより発
生される。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明は、プリントアン
テナにおいて、単位放射素子（窓付ストリップアンテナ
素子）をマイクロストリップ線路の片側だけに配置しか
つ入出力部をマイクロストリップ線路の中点を配置した
ので、設計性が良く、アンテナ特性の良いプリントアン
テナを構成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のプリントアンテナの第１実施例の平
面図である。 第２図は、第１図の線２−２に沿った断面図である。 第３図は、第１図のプリントアンテナの単位素子である
ストリップアンテナ素子の拡大平面図である。 第４図は、本発明のプリントアンテナを円偏波送受信用
プリントアンテナに適用した第２実施例の平面図であ
る。 第５図は、従来技術のプリントアンテナの平面図であ
る。 第６図は、他の従来技術のプリントアンテナの平面図で
ある。 10……マイクロストリップ線路、 12……入出力部、 14……窓付ストリップアンテナ素子、 16……ストリップ、 18……窓、 20……接地導電体、 22……絶縁体基板、 24……スロット。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁体基板の一方の面に設けられたマイク
   ロストリップ線路のストリップ導体と、該マイクロスト
   リップ線路に関連して配置した複数のストリップアンテ
   ナ素子と、絶縁体基板の他方の面に設けた、該ストリッ
   プアンテナ素子に対応する位置に窓を形成した接地導電
   体と、を有するプリントアンテナにおいて、前記マイク
   ロストリップ線路に対する入出力部がマイクロストリッ
   プ線路の中点に配置され、前記ストリップアンテナ素子
   がマイクロストリップ線路の片側にかつ前記入出力部か
   ら対称に等間隔で配置される、ことを特徴とするプリン
   トアンテナ。
2. 【請求項２】請求項１記載のプリントアンテナにおい
   て、前記プリントアンテナがサブユニットを構成してお
   り、このサブユニットを１つの単位として直列または並
   列に接続して全体のプリントアンテナを形成することを
   特徴とするプリントアンテナ。
3. 【請求項３】請求項１記載のプリントアンテナにおい
   て、前記ストリップアンテナ素子の各々に対してスロッ
   トアンテナ素子を前記接地導電体に設けることを特徴と
   するプリントアンテナ。