JP2824384B2 - ２周波共用マイクロストリップアンテナ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば自動車などの移
動体に搭載可能な２周波共用マイクロストリップアンテ
ナに関する。

【０００２】

【従来の技術】図１１及び図１２に、特開平０４−２５
３４０３号公報に開示された従来例の、２周波共用マイ
クロストリップアンテナを示す。

【０００３】図１１及び図１２に示すように、裏面に接
地導体１１が形成された誘電体基板１０上に円環状の放
射導体２が形成される。上記放射導体２の中心を中心と
して互いに３０°の角度だけ離れた放射導体２の内周縁
端部上の計１２か所の位置にそれぞれ、誘電体基板１０
をその面に垂直な方向で貫通する円柱形状のスルーホー
ル８０hが形成され、各スルーホール８０hにそれぞれス
ルーホール導体８０cが充填される。これによって、上
記放射導体２の内周縁端部の全周が各スルーホール導体
８０cを介して接地導体１１に電気的に接続される。こ
こで、各スルーホール８０h間の間隔は、当該マイクロ
ストリップアンテナの共振周波数の波長に比べて十分に
短いように設定される。このようにして、各スルーホー
ル８０hを形成し、各スルーホール８０hにそれぞれ放射
導体２と接地導体１１とを接続するための各スルーホー
ル導体８０cを形成することによって、疑似的な円筒形
状の接続導体を形成することができる。以下、各スルー
ホール導体８０cが形成する疑似的な円筒の外周面を疑
似円筒外周面といい、疑似的な円筒の内周面を疑似円筒
内周面という。

【０００４】また、上記放射導体２及び誘電体基板１０
上に誘電体基板１２が形成され、この誘電体基板１２上
に放射導体２と同軸で放射導体２の外径よりも短い直径
を有する円形状の放射導体１が形成される。なお、放射
導体１,２と接地導体１１の各面は互いに平行となるよ
うに形成される。

【０００５】さらに、上記接地導体１１に、放射導体２
の内径よりも短い外径と内径を有し接地導体１１の厚さ
方向に貫通する円環形状の円環スロット７１が、上記放
射導体１,２と同軸となるように、上記放射導体１の直
下の位置に形成される。また、上記接地導体１１に放射
導体２の中心からの一放射方向に対して垂直な方向の長
手の辺を有し接地導体１１の厚さ方向に貫通する矩形ス
ロット４１aが、上記各スルーホール導体８０cの疑似円
筒外周面の外側であって放射導体２の直下の位置に形成
される。さらに、上記接地導体１１に、放射導体２の中
心からの一放射方向に対して垂直な方向の長手の辺を有
し接地導体１１の厚さ方向に貫通する矩形スロット４１
bが、上記各スルーホール導体８０cの疑似円筒外周面の
外側であって矩形スロット４１aの形成位置から放射導
体１の中心を中心として図１１の上方から見て左回りの
方向に概ね９０°だけ回転された放射導体２の直下の位
置に形成される。

【０００６】上記接地導体１１が形成された誘電体基板
１０の裏面全面上に、誘電体基板１３が形成される。ま
た、誘電体基板１３上に、ストリップ導体５２aが、そ
の長手方向が放射導体１の中心からの一放射方向と平行
となり、かつストリップ導体５２aが矩形スロット４１a
の長手方向と直交し、上記各スルーホール導体８０cの
疑似円筒外周面と矩形スロット４１aとの間の位置にあ
るその終端部５２atが矩形スロット４１aから上記中心
Ｏに向かう方向に１／４λg以下だけ突出するように形
成される。これによって、ストリップ導体５２aと接地
導体１１によって給電用マイクロストリップ線路６２a
を構成する。また、誘電体基板１３上に、ストリップ導
体５２bが、その長手方向が放射導体１の中心Ｏからの
一放射方向と平行となり、かつストリップ導体５２bが
矩形スロット４１bの長手方向と直交し、上記各スルー
ホール導体８０cの疑似円筒外周面と矩形スロット４１b
との間の位置にあるその終端部５２btが矩形スロット４
１bから上記中心Ｏに向かう方向に１／４λg以下だけ突
出するように形成される。これによって、ストリップ導
体５２bと接地導体１１によって給電用マイクロストリ
ップ線路６２bを構成する。ここでλgは、マイクロスト
リップ線路６２a,６２bの管内波長である。

【０００７】さらに、誘電体基板１３上に、ストリップ
導体５１aが、その長手方向が放射導体１の中心Ｏから
の一放射方向及びストリップ導体５２aの長手方向と平
行となり、かつストリップ導体５１aが円環スロット７
１の接線方向と直交し、また、上記中心Ｏを中心として
ストリップ導体５２aに対して対称の位置に延在し、さ
らに、インピーダンス整合のためその終端部５１atが円
環スロット７１から上記中心Ｏに向かう方向に突出する
ように形成される。これによって、ストリップ導体５１
aと接地導体１１によって給電用マイクロストリップ線
路６１aを構成する。またさらに、誘電体基板１３上
に、ストリップ導体５１bが、その長手方向が放射導体
１の中心Ｏからの一放射方向及びストリップ導体５２b
の長手方向と平行となり、かつストリップ導体５１bが
円環スロット７１の接線方向と直交し、また、上記中心
Ｏを中心としてストリップ導体５２bに対して対称の位
置に延在し、さらに、インピーダンス整合のためその終
端部５１btが円環スロット７１から上記中心Ｏに向かう
方向に突出するように形成される。これによって、スト
リップ導体５１bと接地導体１１によって給電用マイク
ロストリップ線路６１bを構成する。

【０００８】以上のように形成されたマイクロストリッ
プアンテナにおいて、放射導体１と接地導体として動作
する放射導体２とによって円偏波円形パッチアンテナを
構成し、また、放射導体２と接地導体１１とによって円
偏波円環パッチアンテナを構成している。ここで、円偏
波円形パッチアンテナの共振周波数は、公知の通り放射
導体１の半径と誘電体基板１２の誘電率と厚さによって
決定され、円偏波円環パッチアンテナの共振周波数は、
公知の通り放射導体２の半径と誘電体基板１０の誘電率
と厚さによって決定されるが、本実施例においては、円
偏波円形パッチアンテナの共振周波数(以下、第一の共
振周波数という。)と、円偏波円環パッチアンテナの共
振周波数(以下、第二の共振周波数という。)とが互いに
異なるように設定される。

【０００９】以上のように構成されたマイクロストリッ
プアンテナにおいて、それぞれ同一の第一の共振周波数
を有しかつ互いに９０°の位相差を有する２つのマイク
ロ波信号をそれぞれ、上記マイクロストリップ線路６１
a,６１bを介して入力したとき、当該マイクロ波信号の
電磁波が円環スロット７１と誘電体基板１０,１２を介
して放射導体１に対して放射され、これによって、上記
円偏波円形パッチアンテナが励振され、円偏波の上記電
磁波が放射導体１の面に対して垂直な方向でかつ円環ス
ロット７１から放射導体１に向かう方向で自由空間に放
射される。また、それぞれ同一の第二の共振周波数を有
しかつ互いに９０°の位相差を有する２つのマイクロ波
信号をそれぞれ、上記マイクロストリップ線路６２a,６
２bを介して入力したとき、当該マイクロ波信号の電磁
波が矩形スロット４１a,４１bと誘電体基板１０を介し
て放射導体２に対して放射され、これによって、上記円
偏波円環パッチアンテナが励振され、円偏波の上記電磁
波が放射導体２の面に対して垂直な方向でかつ矩形スロ
ット４１a,４１bから放射導体２に向かう方向で自由空
間に放射される。

【００１０】ここで上述のように、上記円偏波円形パッ
チアンテナの共振周波数と上記円偏波円環パッチアンテ
ナの共振周波数が互いに異なるように設定され、また、
円環スロット７１と各矩形スロット４１a,４１bとの間
が概ね接地電位を有する各スルーホール導体８０cによ
って遮蔽されて電気的に分離され、これによって各パッ
チアンテナが電気的に分離されているので、当該マイク
ロストリップアンテナを互いに異なる２周波において上
記円偏波円形パッチアンテナを送信用として、また上記
円偏波円環パッチアンテナを受信用として使用すること
ができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来例の２周波共用マイクロストリップアンテナにおい
ては、送信用円偏波円形パッチアンテナ及び受信用円偏
波円環パッチアンテナとも、直交２点給電を行っている
ため、それぞれ複数の給電用の給電線路を備える必要が
ある。また、円形放射導体給電用のスロットが形成でき
る領域は、円環放射導体の内径の内側の狭い領域に限ら
れるため、スロット同士あるいは給電線路と他のスロッ
トとの間または給電線路同士など不要な結合を生じるこ
とがあり、放射される円偏波の軸比が悪化したり、送信
端子と受信端子との間のアイソレーションが悪化すると
いう問題点があった。また、この方法では送信側端子と
受信側端子の双方に９０°ハイブリットを備える必要が
あり、２周波共用マイクロストリップアンテナの給電回
路が複雑になり、当該２周波共用マイクロストリップア
ンテナを用いてアレーアンテナを構成したとき当該アレ
ーアンテナの給電回路が極めて複雑になるという問題点
もあった。

【００１２】本発明の目的は、以上の問題点を解決し、
送信端子と受信端子の間のアイソレーションを従来例に
比較して大きくでき、しかも給電回路の構成が簡単な２
周波共用マイクロストリップアンテナを提供することに
ある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明に係る請求項１記
載の２周波共用マイクロストリップアンテナは、第一の
共振周波数を有する送信用円偏波パッチアンテナと、第
二の共振周波数を有する受信用円偏波パッチアンテナと
を備えた２周波共用マイクロストリップアンテナであっ
て、上記送信用円偏波パッチアンテナは、第一の放射導
体と、上記第一の放射導体と対向して所定の間隔だけ離
れて設けられる接地導体と、上記第一の放射導体と上記
接地導体との間に設けられる円環状の第二の放射導体
と、上記第二の放射導体の内周縁端部と上記接地導体と
を電気的に接続する接続導体と、上記接地導体を介して
上記第一の放射導体と対向するように形成される第一の
給電線路と、上記第一の給電線路に交差するように上記
接続導体よりも内側の位置の上記接地導体に形成され、
上記第一の給電線路と上記第一の放射導体とを電磁的に
結合するための第一のスロットと、第一の共振周波数を
有するマイクロ波信号を上記第一の給電線路に給電した
ときに、上記第一の放射導体から円偏波の電磁波を放射
する縮退分離手段とを備え、上記受信用円偏波パッチア
ンテナは、上記第二の放射導体と、上記接地導体を介し
て上記第二の放射導体と対向するように互いに離れて形
成される第二と第三の給電線路と、上記第二と第三の給
電線路にそれぞれ交差するようにかつ、上記第二の放射
導体の中心を中心として互いに９０°の角度を隔てて、
上記接続導体よりも外側の位置の上記接地導体に形成さ
れ、上記第二の給電線路と上記第二の放射導体及び第三
の給電線路と上記第二の放射導体とをそれぞれ電磁的に
結合する矩形形状の第二と第三のスロットとを備えたこ
とを特徴とする。

【００１４】また、請求項２記載の２周波共用マイクロ
ストリップアンテナは、請求項１記載の２周波共用マイ
クロストリップアンテナにおいて、上記縮退分離手段
は、上記第一の放射導体の一部に設けられた切り欠きで
あることを特徴とする。

【００１５】また、請求項３記載の２周波共用マイクロ
ストリップアンテナは、請求項１又は２記載の２周波共
用マイクロストリップアンテナにおいて、上記第一のス
ロットは、円環形状であることを特徴とする。

【００１６】請求項４記載の２周波共用マイクロストリ
ップアンテナは、請求項１又は２記載の２周波共用マイ
クロストリップアンテナにおいて、上記第一のスロット
は、十字形状であることを特徴とする。

【００１７】

【作用】請求項１記載の２周波共用マイクロストリップ
アンテナにおいては、第一の共振周波数を有するマイク
ロ波信号が上記第一の給電線路に入力されると、第一の
給電線路は第一のスロットを介して当該マイクロ波信号
の電磁波を第一の放射導体に励振する。このとき上記放
射導体２は接地導体として動作する。これによって、上
記円偏波パッチアンテナが励振され、上記縮退分離手段
と上記第一の放射導体によって、円偏波の上記電磁波が
第一の放射導体の面に対して垂直な方向でかつ第一のス
ロットから第一の放射導体に向かう方向で自由空間に放
射される。以上のようにして、送信用円偏波パッチアン
テナは円偏波の上記電磁波を自由空間に放射する。

【００１８】一方、第二の共振周波数を有しかつ円偏波
の電磁波が、受信用円偏波パッチアンテナに入射される
と、第二の放射導体が励振され、第二の周波数を有し互
いに９０°の位相差を有する電磁波がそれぞれ第二と第
三のスロットを介してそれぞれ第二と第三の給電線路に
入力される。これによって、それぞれ同一の第二の周波
数を有しかつ互いに９０°の位相差を有する２つのマイ
クロ波信号が、第二と第三の給電線路に励起される。以
上のようにして、受信用円偏波パッチアンテナは、第二
の共振周波数を有しかつ円偏波の電磁波が入射される
と、それぞれ同一の第二の周波数を有しかつ互いに９０
°の位相差を有する２つのマイクロ波信号を、第二と第
三の給電線路に励起する。さらに、例えば、上記第二の
周波数を有しかつ互いに９０°の位相差を有する２つの
マイクロ波信号が、第二と第三の給電線路が入力端子に
接続された９０°ハイブリッド回路に入力されると、上
記２つのマイクロ波信号は合成されて１つのマイクロ波
信号として出力される。

【００１９】さらに、第一のスロットと第二のスロット
及び第一のスロットと第三のスロットは概ね接地電位を
有する接続導体によって遮蔽されて電気的に分離されて
いる。これによって、送信用円偏波パッチアンテナと受
信用円偏波パッチアンテナは電気的に分離される。以上
のようにして、本発明に係る２周波共用マイクロストリ
ップアンテナは、送信用円偏波パッチアンテナが第一の
周波数を有する電磁波を、自由空間中に放射する一方、
受信用円偏波パッチアンテナが第二の周波数を有しかつ
互いに９０°の位相差を有する２つのマイクロ波信号
を、第二と第三の給電線路に励起する。

【００２０】

【実施例】以下、図面を参照して本発明による実施例に
ついて説明する。

【００２１】図１は、本発明に係る実施例の２周波共用
マイクロストリップアンテナの構成を示す斜視図であ
る。図２は、接地導体１１を上方から見た平面図であ
り、図３は、誘電体基板１０を上方から見た平面図であ
り、図４は、誘電体基板１２を上方から見た平面図であ
る。図１ないし図４において、図１１と図１２と同一の
ものについては同一の符号を付している。

【００２２】この実施例の２周波共用マイクロストリッ
プアンテナは、接地導体１１に設けられた円環スロット
７１を介して給電する１つのマイクロストリップ線路６
２と、切り欠き１cを設けた放射導体１とを備えた送信
用の円偏波円形パッチアンテナと、円環上の放射導体２
と、円環状の放射導体２の中心を中心として、互いに９
０°の角度を隔てて上記接地導体１１上に設けられた２
つの矩形スロット４１a,４１bを介して給電するマイク
ロストリップ線路６１a,６１bとを備えた受信用の円偏
波円環パッチアンテナを備えたことを特徴としている。

【００２３】図１に示すように、裏面に接地導体１１が
形成された誘電体基板１０上に円環状の放射導体２が形
成される。上記放射導体２の中心を中心として互いに４
５°の角度だけ離れた放射導体２の内周縁端部上の計８
か所の位置にそれぞれ、誘電体基板１０をその面に垂直
な方向で貫通する円柱形状のスルーホール８０hが形成
され、各スルーホール８０hにそれぞれスルーホール導
体８０cが充填される。これによって、上記放射導体２
の内周縁端部の全周が各スルーホール導体８０cを介し
て接地導体１１に電気的に接続される。ここで、各スル
ーホール８０h間の間隔は、当該マイクロストリップア
ンテナの共振周波数の波長に比べて十分に短いように設
定される。このようにして、各スルーホール導体８０c
によって疑似的な円筒形状の接続導体を形成することが
できる。

【００２４】また、上記放射導体２及び誘電体基板１０
上に誘電体基板１２が形成され、この誘電体基板１２上
に放射導体２と同軸で放射導体２の外径よりも短い直径
を有する放射導体１が形成される。さらに、放射導体１
には、放射導体１の中心を通る仮想線上の放射導体１の
２つの外周縁端部であって互いに対向する位置にそれぞ
れ略矩形形状の切り欠き１cが形成される。ここで、上
記仮想線は誘電体基板１３の中央部に位置する直線形状
のストリップ導体６２の長手方向と約４５°の角度で立
体的に交差されるように設定される。なお、放射導体
１,２と、接地導体１１の各面は互いに平行となるよう
に形成される。

【００２５】さらに、上記接地導体１１に、放射導体２
の内径よりも短い外径と内径を有し接地導体１１の厚さ
方向に貫通する円環形状の円環スロット７１が、上記放
射導体１,２と同軸となるように、上記放射導体１の直
下の位置に形成される。また、上記接地導体１１に放射
導体２の中心からの一放射方向に対して垂直な方向の長
手の辺を有し接地導体１１の厚さ方向に貫通する矩形ス
ロット４１aが、上記各スルーホール導体８０cの疑似円
筒外周面の外側であって放射導体２の直下の位置に形成
される。さらに、上記接地導体１１に、放射導体２の中
心からの一放射方向に対して垂直な方向の長手の辺を有
し接地導体１１の厚さ方向に貫通する矩形スロット４１
bが、上記各スルーホール導体８０cの疑似円筒外周面の
外側であって矩形スロット４１aの形成位置から放射導
体１の中心を中心として図２の上面から見て左回りの方
向に概ね９０°だけ回転された放射導体２の直下の位置
に形成される。

【００２６】上記接地導体１１が形成された誘電体基板
１０の裏面全面上に、誘電体基板１３が形成される。ま
た、誘電体基板１３上に、ストリップ導体５１aが、そ
の少なくとも矩形スロット４１a交差する一部分(以下、
主要部という。)の長手方向が放射導体１の中心からの
一放射方向と平行となり、かつストリップ導体５１aが
矩形スロット４１aの長手方向と直交した後、上記各ス
ルーホール導体８０cの疑似円筒外周面と矩形スロット
４１aとの間でストリップ導体５１aの終端部に向かって
図２の上から見たときに概ね直角で図上上側に曲げられ
て形成される。これによって、ストリップ導体５１aと
接地導体１１によって給電用マイクロストリップ線路６
１aを構成する。さらに、ストリップ導体５１bが、その
少なくとも矩形スロット４１bと交差する一部分の長手
方向が放射導体１の中心からの一放射方向と平行とな
り、かつストリップ導体５１bが矩形スロット４１bの長
手方向と直交した後、上記各スルーホール導体８０cの
疑似円筒外周面と矩形スロット４１bとの間でストリッ
プ導体４１bの終端部に向かって図２の上から見たとき
に概ね直角で図上上側に曲げられて形成される。これに
よって、ストリップ導体５１bと接地導体１１によって
給電用マイクロストリップ線路６１bを構成する。また
さらに、誘電体基板１３上に、ストリップ導体５２が、
その少なくとも誘電体基板１３の中央部に位置する主要
部の長手方向がストリップ導体５１aの主要部の長手方
向とストリップ導体５１bの主要部の長手方向とに対し
て１３５°の角度をなし、かつストリップ導体５２が円
環スロット７１との交差点で円環スロット７１の接線方
向と直交し、放射導体１の中心に向かう方向に突出する
ように形成される。これによって、ストリップ導体５２
と接地導体１１によって給電用マイクロストリップ線路
６２を構成する。

【００２７】さらに、マイクロストリップ導体５１aは
９０°ハイブリッド回路９０の一方の入力端子９１に接
続され、マイクロストリップ導体５１bは９０°ハイブ
リッド回路９０の他方の入力端子９２に接続される。ま
た、９０°ハイブリッド回路９０の一方の出力端子９３
には、終端抵抗９５が接続されている。９０°ハイブリ
ッド回路９０は、公知のように、それぞれ１／４波長の
４個の伝送線路がリング状に接続されて構成され、４個
の伝送線路のうち１個の伝送線路の両端に入力端子９
１,９２が接続され、入力端子が接続された伝送線路に
対向して配置された伝送線路に出力端子９３,９４が接
続されて構成される。

【００２８】以上のように形成されたマイクロストリッ
プアンテナにおいて、放射導体１と、接地導体として動
作する放射導体２と、放射導体１に設けられた切り欠き
１cと、円環スロット７１と、給電用マイクロストリッ
プ線路６２によって円偏波円形パッチアンテナを構成
し、また、放射導体２と、接地導体１１と、矩形スロッ
ト４１a,４１bと、給電用マイクロストリップ線路６１
a,６１bによって円偏波円環パッチアンテナを構成して
いる。ここで、円偏波円形パッチアンテナの共振周波数
は、公知の通り放射導体１の半径と誘電体基板１２の誘
電率と厚さによって決定され、円偏波円環パッチアンテ
ナの共振周波数は、公知の通り放射導体２の半径と誘電
体基板１０の誘電率と厚さによって決定されるが、本実
施例においては、円偏波円形パッチアンテナの共振周波
数(以下、第一の共振周波数という。)と、円偏波円環パ
ッチアンテナの共振周波数(以下、第二の共振周波数と
いう。)とが互いに異なるように設定される。

【００２９】以上のように構成されたマイクロストリッ
プアンテナにおいて、第一の共振周波数を有するマイク
ロ波信号を上記マイクロストリップ線路６２を介して入
力したとき、当該マイクロ波信号の電磁波が円環スロッ
ト７１と誘電体基板１０と誘電体基板１２を介して放射
導体１に対して放射され、これによって、上記円偏波円
形パッチアンテナが励振され、放射導体１に形成された
切り欠き１cによる縮退分離によって、円偏波の上記電
磁波が放射導体１の面に対して垂直な方向でかつ円環ス
ロット７１から放射導体１に向かう方向で自由空間に放
射される。

【００３０】また、第二の共振周波数を有しかつ円偏波
の電磁波が、円偏波円環パッチアンテナに入射される
と、放射導体２が励振され、第二の周波数を有し互いに
９０°の位相差を有する電磁波がそれぞれ矩形スロット
４１a,４１bを介してそれぞれマイクロストリップ線路
６１a,６１bに入力される。これによって、それぞれ同
一の第二の周波数を有しかつ互いに９０°の位相差を有
する２つのマイクロ波信号が、ストリップ導体５１a,５
１bに発生する。当該２つのマイクロ波信号は、９０°
ハイブリッド回路９０の入力端子９１,９２に入力さ
れ、合成された後出力端子９４から受信信号として出力
される。

【００３１】ここで上述のように、上記円偏波円形パッ
チアンテナの共振周波数と上記円環パッチアンテナの共
振周波数が互いに異なるように設定され、また、円環ス
ロット７１と各矩形スロット４１a,４１bとの間が概ね
接地電位を有する各スルーホール導体８０cによって遮
蔽されて電気的に分離され、これによって各パッチアン
テナが電気的に分離されているので、当該マイクロスト
リップアンテナを互いに異なる２周波において上記円偏
波円形パッチアンテナを送信用として、また上記円偏波
円環パッチアンテナを受信用として使用することができ
る。

【００３２】この実施例の２周波共用マイクロストリッ
プアンテナは、送信用の円偏波円環パッチアンテナの給
電用線路として、１つのマイクロストリップ線路を用い
る一点給電によって円偏波を励振しているので、２つの
マイクロストリップ線路を用いた場合と比較すると、給
電線路間又は給電線路とスロット間の不要な結合が低減
できるために、送信側端子と受信側端子との間のアイソ
レーションを大きくすることができ、軸比が改善できる
という特有の利点を有する。さらに、送信側の９０°ハ
イブリッド回路９０が不要であり、給電回路が簡素化で
きる。

【００３３】上記実施例の２周波共用マイクロストリッ
プアンテナの電気的特性を測定するため、当該マイクロ
ストリップアンテナを試作した。

【００３４】図５は、上記試作した円偏波２周波共用マ
イクロストリップアンテナの各パッチアンテナのマイク
ロストリップ線路６２,６１b,６１aの各入力端子におい
て測定された入力端反射係数Ｓ１１,Ｓ２２,Ｓ３３[d
Ｂ]の周波数特性を示すグラフであり、図６は、９０°
ハイブリッド回路９０の出力端子９４とマイクロストリ
ップ線路の入力端子間において測定された各端子間の相
互結合量[dＢ]の周波数特性を示すグラフである。

【００３５】図５に図示した円偏波円形パッチアンテナ
の入力端反射係数の周波数特性Ｓ１１から明らかなよう
に、円偏波円形パッチアンテナの共振周波数は約１．６
４ＧＨzであり、電圧定在波比が２以下の帯域幅に対応
する入力端反射係数Ｓ１１が約−９．５dＢ以下の帯域
幅(以下、単に帯域幅という。)は当該共振周波数に対し
て約５．６％であった。また、図５に示した円偏波円環
パッチアンテナの入力端反射係数Ｓ２２,Ｓ３３の周波
数特性から明らかなように、円偏波円環パッチアンテナ
の共振周波数は約１．５４ＧＨzであり、上記帯域幅は
当該共振周波数に対して約１．８％であった。従って、
各パッチアンテナにおいて使用する２周波とも十分な共
振特性が得られている。

【００３６】図６に図示した相互結合量の周波数特性か
ら明らかなように、９０°ハイブリッド回路９０の出力
端子９４とマイクロストリップ線路６２の入力端子間に
おいて測定された各端子間の相互結合量は受信周波数
１．５４ＧＨzにおいて約−１５dＢとなり、送信周波数
１．６４ＧＨzにおいて約−３５dＢとなっていることが
わかる。これによって、円偏波円形パッチアンテナを１
つのマイクロストリップ線路を用いる一点給電により励
振することによって、送信端子と受信端子との間のアイ
ソレーションを従来例に比較して大きくできることがわ
かる。

【００３７】以上の実施例においては、円環スロット７
１を用いているが、本発明はこれに限らず、図８に示す
ように円環スロット７１に代えて十字スロット７２を用
いてもよい。十字スロット７２は、直交する２つのスロ
ットの長手方向がそれぞれ誘電体基板１３の中央部に位
置するストリップ導体５２の長手方向と４５°の角度に
なるように形成される。図９は、試作した十字スロット
７２を用いた円偏波２周波共用マイクロストリップアン
テナの、各パッチアンテナのマイクロストリップ線路６
２,６１b,６１aの各入力端において測定された入力端反
射係数Ｓ１１,Ｓ２２,Ｓ３３[dＢ]の周波数特性を示す
グラフであり、図１０は、９０°ハイブリッド回路９０
の出力端子９４とマイクロストリップ線路６２の入力端
子間において測定された各端子間の相互結合量[dＢ]の
周波数特性を示すグラフである。

【００３８】この場合図９に図示した円偏波円形パッチ
アンテナの入力端反射係数Ｓ１１の周波数特性から明ら
かなように、円偏波円形パッチアンテナの共振周波数は
約１．６４ＧＨzであり、帯域幅は当該共振周波数に対
して約５．３％であった。また、図９に示した円偏波円
環パッチアンテナの入力端反射係数Ｓ２２,Ｓ３３の周
波数特性から明らかなように、円偏波円環パッチアンテ
ナの共振周波数は約１．５４ＧＨzであり、上記帯域幅
は当該共振周波数に対して約２．１％であった。従っ
て、各パッチアンテナにおいて使用する２周波とも十分
な共振特性が得られている。さらに図１０に図示した相
互結合量の周波数特性から明らかなように、９０°ハイ
ブリット９０の出力端子９４とマイクロストリップ線路
６２の入力端子間において測定された各端子間の相互結
合量は受信周波数１．５４ＧＨzにおいて約１８dＢが得
られ、送信周波数１．６４ＧＨzにおいて約３５dＢが得
られていることがわかる。これによって、円偏波円形パ
ッチアンテナの給電線路として１つのマイクロストリッ
プ線路を用い、かつ十字スロット７２を用いることによ
って、送信端子と受信端子との間のアイソレーションを
従来例に比較して大きくできることがわかる。

【００３９】本実施例においては、スルーホール導体８
０cによって疑似的な円筒形状の接続導体を形成した
が、本発明はこれに限らず円筒形状の接続導体を形成し
てもよい。

【００４０】本実施例においては、誘電体基板１０,１
２,１３を用いて円形パッチアンテナと円環パッチアン
テナを構成したが、本発明はこれに限らず自由空間中に
立体的に各導体を形成して上記各パッチアンテナを構成
してもよい。

【００４１】本実施例においては、ストリップ導体５１
aの主要部とストリップ導体５１b主要部は互いに９０°
の角度となるように形成し、ストリップ導体５２はスト
リップ導体５１aの主要部とストリップ導体５１b主要部
に対してそれぞれ１３５°の角度となるように形成した
が、本発明はこれに限定されるものではない。

【００４２】本実施例においては、受信用給電線路とし
てマイクロストリップ線路を２個用いる２点給電によっ
て円偏波を放射したが、本発明はこれに限らずマイクロ
ストリップ線路を４個用いる４点給電によって円偏波を
放射してもよい。

【００４３】

【発明の効果】本発明に係る２周波共用マイクロストリ
ップアンテナは、送信用の円偏波円形パッチアンテナの
給電用線路として、１つのマイクロストリップ線路を用
いているので、２つのマイクロストリップ線路を用いた
場合に比較すると、給電線路間又は給電線路とスロット
間の不要な結合が低減できるため、送信側端子と受信側
端子のアイソレーションを大きくすることができ、さら
に放射円偏波の軸比が改善できるという利点を有する。
特に送信周波数におけるアイソレーションは極めて良い
という特有の利点を有する。さらに送信側の給電回路に
９０°ハイブリッド回路９０が不要であり、給電回路が
簡略化できる。特に本発明に係る２周波共用マイクロス
トリップアンテナを複数個用いてアレーアンテナを構成
した場合に９０°ハイブリッド回路を大幅に減少させる
ことができ、簡略化の効果は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る実施例の２周波共用マイクロス
トリップアンテナの構成を示す斜視図である。

【図２】 図１の２周波共用マイクロストリップアンテ
ナにおいて、接地導体１１を上方から見た平面図であ
る。

【図３】 図１の２周波共用マイクロストリップアンテ
ナにおいて、誘電体基板１０を上方から見た平面図であ
る。

【図４】 図１の２周波共用マイクロストリップアンテ
ナにおいて、誘電体基板１２を上方から見た平面図であ
る。

【図５】 図１の２周波共用マイクロストリップアンテ
ナの各パッチアンテナのマイクロストリップ線路の各入
力端において測定された入力端反射係数Ｓ１１,Ｓ２２,
Ｓ３３の周波数特性を示すグラフである。

【図６】 図１の２周波共用マイクロストリップアンテ
ナの受信出力端子と送信入力端子との間において測定さ
れた相互結合量の周波数特性を示すグラフである。

【図７】 本発明に係る実施例の変形例の２周波共用マ
イクロストリップアンテナにおいてその接地導体１１を
上方から見た平面図である。

【図８】 本発明に係る実施例の変形例の２周波共用マ
イクロストリップアンテナにおいて誘電体基板１２を上
方から見た平面図である。

【図９】 図７の２周波共用マイクロストリップアンテ
ナの各パッチアンテナのマイクロストリップ線路の各入
力端において測定された入力端反射係数Ｓ１１,Ｓ２２,
Ｓ３３の周波数特性を示すグラフである。

【図１０】 図７の２周波共用マイクロストリップアン
テナの受信出力端子と送信入力端子との間において測定
された相互結合量の周波数特性を示すグラフである。

【図１１】 従来例の２周波共用マイクロストリップア
ンテナを示す平面図である。

【図１２】 図１１のＤ−Ｄ'線についての縦断面図で
ある。

【符号の説明】

１,２…放射導体 １c…切り欠き １０,１２,１３…誘電体基板 １１…接地導体 ４１a,４１b…矩形スロット ５１a,５１b,５２a,５２b…ストリップ導体 ６１a,６１b,６２a,６２b…マイクロストリップ線路 ７１…円環スロット ７２…十字スロット ８０c…スルーホール導体 ８０h…スルーホール ９０…９０°ハイブリッド回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 唐沢 好男 京都府相楽郡精華町大字乾谷小字三平谷 ５番地 株式会社エイ・ティ・アール光 電波通信研究所内 (56)参考文献 特開 平２−205104（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−105704（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−140835（ＪＰ，Ａ) 1991年電子情報通信学会春季全国大会 講演論文集 Ｂ−106 昭和63年電子情報通信学会秋季全国大 会講演論文集 Ｂ−39 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01Q 13/08 H01Q 5/01 H01Q 21/30

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第一の共振周波数を有する送信用円偏波
   パッチアンテナと、第二の共振周波数を有する受信用円
   偏波パッチアンテナとを備えた２周波共用マイクロスト
   リップアンテナであって、 上記送信用円偏波パッチアンテナは、 第一の放射導体と、 上記第一の放射導体と対向して所定の間隔だけ離れて設
   けられる接地導体と、 上記第一の放射導体と上記接地導体との間に設けられる
   円環状の第二の放射導体と、 上記第二の放射導体の内周縁端部と上記接地導体とを電
   気的に接続する接続導体と、 上記接地導体を介して上記第一の放射導体と対向するよ
   うに形成される第一の給電線路と、 上記第一の給電線路に交差するように上記接続導体より
   も内側の位置の上記接地導体に形成され、上記第一の給
   電線路と上記第一の放射導体とを電磁的に結合するため
   の第一のスロットと、 第一の共振周波数を有するマイクロ波信号を上記第一の
   給電線路に給電したときに、上記第一の放射導体から円
   偏波の電磁波を放射する縮退分離手段とを備え、 上記受信用円偏波パッチアンテナは、 上記第二の放射導体と、 上記接地導体を介して上記第二の放射導体と対向するよ
   うに互いに離れて形成される第二と第三の給電線路と、 上記第二と第三の給電線路にそれぞれ交差するようにか
   つ、上記第二の放射導体の中心を中心として互いに９０
   °の角度を隔てて、上記接続導体よりも外側の位置の上
   記接地導体に形成され、上記第二の給電線路と上記第二
   の放射導体及び第三の給電線路と上記第二の放射導体と
   をそれぞれ電磁的に結合する矩形形状の第二と第三のス
   ロットとを備えたことを特徴とする２周波共用マイクロ
   ストリップアンテナ。
2. 【請求項２】 上記縮退分離手段は、上記第一の放射導
   体の一部に設けられた切り欠きであることを特徴とする
   請求項１記載の２周波共用マイクロストリップアンテ
   ナ。
3. 【請求項３】 上記第一のスロットは、円環形状である
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の２周波共用マイ
   クロストリップアンテナ。
4. 【請求項４】 上記第一のスロットは、十字形状である
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の２周波共用マイ
   クロストリップアンテナ。