JP2765556B2

JP2765556B2 - マイクロストリップアンテナ

Info

Publication number: JP2765556B2
Application number: JP8042476A
Authority: JP
Inventors: 浩介田邊
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1996-02-29
Filing date: 1996-02-29
Publication date: 1998-06-18
Anticipated expiration: 2016-02-29
Also published as: JPH09238019A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は移動体衛星通信用に
用いられるマイクロストリップアンテナに関し、特に給
電素子と無給電素子とを備える広帯域化を図ったマイク
ロストリップアンテナに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種のアンテナの一例を図６の
部分分解斜視図に示す。同図は４素子のアレイアンテナ
として構成したものであり、誘電体基板１１の表面上に
４つの円形の放射素子１２が形成され、かつ各放射素子
１２に接続される給電回路１３が形成される。前記誘電
体基板１１の裏面には接地導体板１４が形成される。ま
た、前記誘電体基板１１にはスペーサ１７によって所定
の間隔をおいて第２の誘電体基板１５が配置され、この
誘電体基板１５の前記放射素子１２に対向される側の面
に各放射素子に正対して４つの円形の無給電素子１６が
配置されている。

【０００３】このアレイアンテナでは、放射素子１２は
給電回路１３により高周波電力が供給され、電磁波を放
射する。これにより無給電素子１６が前記電磁波を受
け、この高周波電力を電磁波として再放射する。ここ
で、放射素子１２の直径を無給電素子１６の直径よりも
小さくすることで、各素子の共振周波数を相違させ、ア
ンテナの広帯域化を図ることができる。このようなアン
テナとしては、特開平３−３２２０３号公報、特開平２
−１３０００７号公報、特開平２−７９６０２号公報、
実開平３−９５１７号公報等に提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような従来のアン
テナでは、図７にその平面配置図を示すように、放射素
子１２に無給電素子１６を対向させるために放射素子１
２と無給電素子１６の各中心位置を正対させており、か
つ前記したような広帯域化を得るために無給電素子１６
の直径を放射素子１２よりも大きく設定している。この
ため、アンテナを平面方向から見た場合に、無給電素子
１６の周辺部が放射素子１２の周辺部から外側にはみ出
ることになり、これがためにアンテナ全体の外形寸法は
無給電素子の径寸法によって決定され、外形寸法を小型
化する上での制約となっている。

【０００５】この場合、小型化を進めるために無給電素
子１６の径寸法を放射素子１２に可及的に近い寸法にま
で低減すると、放射素子１２に接続されている給電回路
１３が無給電素子１６の平面面積領域からはみ出される
ことになり、給電回路１３のマイクロストリップ線路の
不連続部から電磁波が放射され、広帯域にわたった良好
な交差偏波識別度を得ることが困難になる。

【０００６】本発明の目的は、小型化を図る一方で、広
帯域な交差偏波識別度を得ることが可能なマイクロスト
リップアンテナを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、給電回路によ
り給電された放射素子から放射される電磁波を無給電素
子で受けてここから再放射するマイクロストリップアン
テナにおいて、無給電素子の平面面積は前記放射素子よ
りも大きくされ、かつ前記無給電素子の中心を前記給電
回路側に偏位させて無給電素子の平面領域内に放射素子
と給電回路とが含まれるように構成したことを特徴とす
る。また、放射素子、給電回路および無給電回路を１素
子とした複数の素子を配列したアレイアンテナとして構
成された場合、少なくとも配列の外側に配置される放射
素子の給電回路を内側に配置し、これら外側の放射素子
に対向される各無給電素子を配列の内側方向に偏位させ
た構成とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図１（ａ）および（ｂ）は本発明を
４素子のアレイアンテナとして構成した例の斜視図と断
面図であり、基本的な構成はこれまでと同様に、第１の
誘電体基板１の表面上に４つの円形の放射素子２が形成
され、かつ各放射素子２に接続される給電回路３が形成
される。また、前記誘電体基板１の裏面には接地導体板
４が形成される。さらに、前記誘電体基板１にはスペー
サ７によって所定の間隔をおいて第２の誘電体基板５が
配置され、この誘電体基板５の前記放射素子２に対向さ
れる側の面に各放射素子２に正対して４つの円形の無給
電素子６が配置されている。この第２の誘電体基板５は
アンテナカバーのレドームとして機能される。

【０００９】図２は図１のアンテナにおける放射素子２
と無給電素子６の平面配置を示す図である。無給電素子
６の直径は放射素子２の直径よりも幾分大きく形成され
ており、ここで放射素子２と無給電素子６の各共振周波
数をｆ１，ｆ２とすると、ｆ１＞ｆ２の関係にある。ｆ
１／ｆ２の値は、１．１〜１．５程度であり、これら２
つの近接した周波数にそれぞれ共振される放射素子２と
無給電素子６とを組み合わせることで、全体としてアン
テナの広帯域化が図られている。

【００１０】そして、前記無給電素子６と放射素子２と
はその中心位置が平面方向で相違されており、無給電素
子６の中心位置が放射素子２に接続されている給電回路
３の方向に偏位された位置に設定されている。ここで
は、４つの放射素子２に接続される給電回路３は、四角
形位置に配置された各放射素子２の内側に配置されてお
り、したがって無給電素子６の中心位置はそれぞれ四角
形位置の内側方向に偏位されている。また、このとき各
放射素子２の給電回路３はそれぞれの無給電素子６の平
面面積内に含まれるようにその中心位置が設定されてい
る。

【００１１】この構成によれば、無給電素子６の径寸法
が放射素子２の径寸法よりも大きく形成されていても、
無給電素子６の各中心位置が内側方向に偏位されている
ため、４つの無給電素子６を含む平面面積をこの中心位
置の偏位分だけ低減することができる。これにより、ア
ンテナの平面面積の制約が緩和され、アンテナの小型化
が達成される。因みに、このアンテナの正常動作を保証
するために、無給電素子５及び放射素子２の中心から
０．２５波長の距離の接地導体板の寸法を確保したとし
た場合、本実施形態ではアンテナの外形寸法は１．２８
波長×１．０７波長の寸法となる。これに対し、図７に
示した従来のアンテナでは、同じ条件での接地導体板の
寸法を確保した場合、アンテナの外形寸法は１．３４波
長×１．１２波長の寸法となる。これにより、本実施形
態のアンテナは、図７の従来アンテナに比較して面積が
９．３％小型化することが可能であることが判る。

【００１２】また、この実施形態では、無給電素子６を
放射素子２の給電回路３側に偏位させており、この給電
回路３が無給電素子６の平面面積内に含まれているた
め、給電回路３から放射方向において不要な偏波成分を
抑圧することができ、広帯域にわたって良好な交差偏波
識別度が得られる。

【００１３】図３はこの交差偏波識別度を示すものであ
る。放射素子２の直径０．３３波長、無給電素子６の直
径０．４７波長、スペーサ７の高さ０．０６波長の場合
について測定したものである。図３（ａ）は放射素子２
と無給電素子６の中心が一致されて給電回路３が無給電
素子６の面積外にはみ出した図７の場合、図３（ｂ）は
無給電素子６の中心を偏位させて給電回路３が無給電素
子６の面積内に含まれる本実施形態の場合である。これ
らを比較すると、本実施形態では、軸比は３．６ｄＢと
０．９ｄＢで、２．７ｄＢ改善されていることが判る。
なお、図３は被測定アンテナが円偏波アンテナであるた
め、直線偏波のアンテナを連続的に偏波回転させた電磁
波を被測定アンテナで受信し、パターン測定したもの
で、パターンの包絡線の軸は軸比を示している。また、
図４は軸比の周波数特性を示しており、本実施形態にお
いて軸比が改善されていることは明らかである。

【００１４】ここで、本発明は図５（ａ）に示すよう
に、１つの素子からなるマイクロストリップアンテナに
ついても同様に適用することができる。この場合でも、
無給電素子６の直径は放射素子２の直径よりも若干大き
くし、かつその中心位置を放射素子２に接続された給電
回路３側に偏位させ、かつ無給電素子の面積内に放射素
子と給電回路とを含む構成としている。このように構成
したアンテナにおいても、前記実施形態と同様にアンテ
ナの交差偏波識別度の改善が実現できる。さらに、本発
明は図５（ｂ）のように矩形の無給電素子６Ａと放射素
子２Ａを有するアンテナにも適用できる。ただし、この
場合には無給電素子６Ａの縦方向あるいは横方向の位置
を偏位させることで、無給電素子６Ａの面積内に放射素
子２Ａと給電回路３Ａとを含ませている。

【００１５】なお、前記実施形態では本発明を４つの素
子のアレイアンテナに適用した場合を示しているが、こ
れと異なる数のアレイアンテテに適用することも可能で
ある。この場合には、外側に配列される素子について本
発明を適用することでアンテナの小型化が実現できる。
また、全ての素子について無給電素子の面積内に放射素
子と給電回路が含まれるように構成することで、交差偏
波識別度の改善が実現できる。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、放射素子
及び給電回路と、これに対向される無給電素子とを含む
マイクロストリップアンテナにおいて、無給電素子の中
心を給電回路側に偏位させて無給電素子の平面領域内に
放射素子と給電回路とが含まれるように構成したことに
より、給電回路からの不要放射を防止して、交差偏波識
別度を改善することができる。また、放射素子、給電回
路および無給電回路を１素子として複数の素子を備える
アレイアンテナとして構成された場合、少なくとも外側
に配置される放射素子の給電回路を内側に配置し、これ
ら放射素子に対向される各無給電素子を配列の内側方向
に偏位させた構成とすることにより、アンテナの外形寸
法を低減してアンテナの小型化が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を４素子アレイアンテナに適用した実施
形態の斜視図と断面図である。

【図２】図１における無給電素子と放射素子の平面配置
を示す図である。

【図３】従来と本発明のアンテナの放射パターンを示す
図である。

【図４】従来と本発明のアンテナの軸比の周波数特性を
示す図である。

【図５】本発明を１素子アンテナに適用した場合の素子
の平面配置を示す図である。

【図６】従来の４素子アレイアンテナの部分分解斜視図
である。

【図７】図６のアンテナにおける素子の平面配置図であ
る。

【符号の説明】

１第１の誘電体基板２放射素子３給電回路４接地導体板５第２の誘電体基板６無給電素子７スペーサ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】高周波電力の給電を受けて電磁波を放射
する放射素子と、この放射素子と同一面内に形成されて
前記放射素子に給電を行う給電回路と、前記放射素子に
対向配置され前記放射素子からの電磁波を受けて再放射
する無給電素子とを備えるマイクロストリップアンテナ
において、前記無給電素子の平面面積は前記放射素子よ
りも大きくされ、かつ前記無給電素子の中心を前記給電
回路側に偏位させて前記無給電素子の平面領域内に前記
放射素子と給電回路とが含まれるように構成したことを
特徴とするマイクロストリップアンテナ。
【請求項２】前記無給電素子と放射素子とは異なる径
寸法の円形に形成され、前記無給電素子の中心位置を放
射素子の中心位置に対して給電回路側に偏位させてなる
請求項１に記載のマイクロストリップアンテナ。
【請求項３】前記無給電素子と放射素子とは縦横寸法
が異なる矩形に形成され、前記無給電素子の縦横寸法を
放射素子と給電回路とを含む寸法に設定し、かつ前記無
給電素子の中心位置を前記放射素子に対して給電回路側
に偏位して配置する請求項１に記載のマイクロストリッ
プアンテナ。
【請求項４】前記放射素子、給電回路および無給電回
路を１素子とした複数の素子を平面上に配列したアレイ
アンテナとして構成され、少なくとも前記配列において
外側に配置される放射素子の給電回路を配列の内側に配
置し、これら外側の放射素子に対向される各無給電素子
を配列の内側方向に偏位させてなる請求項１ないし３の
いずれかに記載のマイクロストリップアンテナ。
【請求項５】表面に前記放射素子と給電回路とが形成
され、裏面に接地導体板が形成された第１の誘電体基板
と、この誘電体基板に対してスペーサにより所要の間隔
をおいて対向配置され、かつ前記放射素子に対向される
面に前記無給電素子が形成された第２の誘電体基板とで
構成される請求項１ないし４のいずれかに記載のマイク
ロストリップアンテナ。