JP3048944B2 - アレーアンテナ - Google Patents
アレーアンテナInfo
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- JP3048944B2 JP3048944B2 JP8350796A JP35079696A JP3048944B2 JP 3048944 B2 JP3048944 B2 JP 3048944B2 JP 8350796 A JP8350796 A JP 8350796A JP 35079696 A JP35079696 A JP 35079696A JP 3048944 B2 JP3048944 B2 JP 3048944B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明はアレーアンテナを
構成する素子アンテナとして使用する広帯域な特性を呈
するマイクロストリップアンテナに関するものである。
構成する素子アンテナとして使用する広帯域な特性を呈
するマイクロストリップアンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図８は例えば電子通信学会編、アンテナ
工学ハンドブック，オーム社（昭55-1）P.109 に示され
た従来のマイクロストリップアンテナの構造図であり、
図において、１は金属箔で構成した一辺の長さＬの方形
パッチ、２は比誘電率がεで厚さがｔの誘電体板、３は
金属箔の地導体、４は給電点である。
工学ハンドブック，オーム社（昭55-1）P.109 に示され
た従来のマイクロストリップアンテナの構造図であり、
図において、１は金属箔で構成した一辺の長さＬの方形
パッチ、２は比誘電率がεで厚さがｔの誘電体板、３は
金属箔の地導体、４は給電点である。
【０００３】図９は図８で示したマイクロストリップア
ンテナのＢ−Ｂ′に沿った断面図で、図において、５は
マイクロストリップアンテナに給電する同軸コネクタ、
６は同軸コネクタ５の内導体であり、｜Ｅは放射に寄与
する開口電界である。
ンテナのＢ−Ｂ′に沿った断面図で、図において、５は
マイクロストリップアンテナに給電する同軸コネクタ、
６は同軸コネクタ５の内導体であり、｜Ｅは放射に寄与
する開口電界である。
【０００４】上記のマイクロストリップアンテナは、給
電点４から給電され、基本モードであるＴＭ110 モード
で励振した場合には、Ｂ−Ｂ′と平行でＺ方向で最大に
なる放射電界が得られる。
電点４から給電され、基本モードであるＴＭ110 モード
で励振した場合には、Ｂ−Ｂ′と平行でＺ方向で最大に
なる放射電界が得られる。
【０００５】図１０は図８，図９で示したマイクロスト
リップアンテナを間隔ｄで２個配列したアレーアンテナ
の構造を示す図である。
リップアンテナを間隔ｄで２個配列したアレーアンテナ
の構造を示す図である。
【０００６】素子アンテナを等間隔ｄで直線状に多数配
列したリニアアレーアンテナにおいては、上記間隔ｄと
ビーム走査角度θ0 （Ｚ方向からの角度）の関係は、グ
レーティングローブの発生を防ぐために、R.C.ハンセン
（R.C.Hansen）著、「マイクロウェイブ スキャンニン
グ アンテナ ボリュームII」，アカデミックプレス(1
966)（"Microwave Scanning Antennas Volume II", Aca
demic Pres,(1966) ）p.17 に示されるように、
列したリニアアレーアンテナにおいては、上記間隔ｄと
ビーム走査角度θ0 （Ｚ方向からの角度）の関係は、グ
レーティングローブの発生を防ぐために、R.C.ハンセン
（R.C.Hansen）著、「マイクロウェイブ スキャンニン
グ アンテナ ボリュームII」，アカデミックプレス(1
966)（"Microwave Scanning Antennas Volume II", Aca
demic Pres,(1966) ）p.17 に示されるように、
【０００７】
【数１】
【０００８】が成り立つように選ばれる。ここで、λは
電波の波長である。例えば６０°までビームを走査する
場合には、 ｄ＜ 0.536λ …(2) とする必要がある。
電波の波長である。例えば６０°までビームを走査する
場合には、 ｄ＜ 0.536λ …(2) とする必要がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】マイクロストリップア
ンテナの損失ファクターであるＱ値（ＱT ）と電圧定在
波比（ＶＳＷＲ：Voltage Standing Wave Ratio ）の値
がρ以下となる比帯域ＢＷの関係はI.J.バール，P.バー
シャ（I.J.Bahl, P.Bhartia ）著「マイクロストリップ
アンテナ」アーテックハウス（“Microstrip Antenn
a”，Artech House）(1980)，p.62に示されるように、
ンテナの損失ファクターであるＱ値（ＱT ）と電圧定在
波比（ＶＳＷＲ：Voltage Standing Wave Ratio ）の値
がρ以下となる比帯域ＢＷの関係はI.J.バール，P.バー
シャ（I.J.Bahl, P.Bhartia ）著「マイクロストリップ
アンテナ」アーテックハウス（“Microstrip Antenn
a”，Artech House）(1980)，p.62に示されるように、
【００１０】
【数２】
【００１１】となる。またＱT は、
【００１２】
【数３】
【００１３】である。ここで、Ｑr ，Ｑd ，Ｑc はそれ
ぞれ放射損、誘電体損、導体損に基づくＱである。Ｑd
は使用する誘電体材料の誘電正接（ｔａｎδ）だけで決
定され、Ｑc は導体の誘電率，及びアンテナの厚さｔか
ら決まる値である。一方、Ｑrは誘電体の誘電率εとそ
の厚さｔから決まる値であり、誘電率εが小さく、かつ
厚さが大きい程小さくなる。従って低損失な誘電体材料
を用いて比帯域ＢＷを広げるには、式(3) ，(4) からわ
かるようにＱT のうち特にＱr を小さくする必要があ
る。
ぞれ放射損、誘電体損、導体損に基づくＱである。Ｑd
は使用する誘電体材料の誘電正接（ｔａｎδ）だけで決
定され、Ｑc は導体の誘電率，及びアンテナの厚さｔか
ら決まる値である。一方、Ｑrは誘電体の誘電率εとそ
の厚さｔから決まる値であり、誘電率εが小さく、かつ
厚さが大きい程小さくなる。従って低損失な誘電体材料
を用いて比帯域ＢＷを広げるには、式(3) ，(4) からわ
かるようにＱT のうち特にＱr を小さくする必要があ
る。
【００１４】しかしマイクロストリップアンテナとして
複数個配列したアレーアンテナにおいて、誘電体の厚さ
ｔを厚くすると、放射に寄与する開口面積ｔ×Ｗが大き
くなり、素子アンテナ間の相互結合量が増大して動作時
のインピーダンスが劣化する、あるいは所望の放射パタ
ーン形状が得られないという問題点があった。特に式
(2) に示したように広い角度範囲内でビームを走査する
場合には素子間隔を約０．５波長まで狭くする必要があ
り、相互結合量が−１５ｄＢ程度と大きくなるため、動
作インピーダンスおよび放射パターンが著しく劣化する
という欠点があった。
複数個配列したアレーアンテナにおいて、誘電体の厚さ
ｔを厚くすると、放射に寄与する開口面積ｔ×Ｗが大き
くなり、素子アンテナ間の相互結合量が増大して動作時
のインピーダンスが劣化する、あるいは所望の放射パタ
ーン形状が得られないという問題点があった。特に式
(2) に示したように広い角度範囲内でビームを走査する
場合には素子間隔を約０．５波長まで狭くする必要があ
り、相互結合量が−１５ｄＢ程度と大きくなるため、動
作インピーダンスおよび放射パターンが著しく劣化する
という欠点があった。
【００１５】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、広帯域で、かつ相互結合量が小
さいアレーアンテナを提供することを目的とする。
ためになされたもので、広帯域で、かつ相互結合量が小
さいアレーアンテナを提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】この発明（請求項１）に
係るアレーアンテナは、複数のマイクロストリップアン
テナを有するアレーアンテナであって、上記マイクロス
トリップアンテナが、方形誘電体と、この方形誘電体の
一方の面に設けられた第１の地導体と、上記方形誘電体
の他方の面に設けられたパッチと、上記第１の地導体に
それぞれ電気的に接続され、上記方形誘電体の両端にお
ける側面に沿って上記方形誘電体の両端における側面か
ら上記方形誘電体の他方の面の上方に延長されてこの延
長された部分と上記方形誘電体の側面に沿う部分とを加
算した高さがそれぞれ中心周波数における電波の波長に
対する略１／４波長の長さを有する互いに平行な第２及
び第３の地導体とを具備し、上記各マイクロストリップ
アンテナの上記第２及び第３の地導体が、複数のマイク
ロストリップアンテナ間の障壁となるように並べた構成
としたものである。
係るアレーアンテナは、複数のマイクロストリップアン
テナを有するアレーアンテナであって、上記マイクロス
トリップアンテナが、方形誘電体と、この方形誘電体の
一方の面に設けられた第１の地導体と、上記方形誘電体
の他方の面に設けられたパッチと、上記第１の地導体に
それぞれ電気的に接続され、上記方形誘電体の両端にお
ける側面に沿って上記方形誘電体の両端における側面か
ら上記方形誘電体の他方の面の上方に延長されてこの延
長された部分と上記方形誘電体の側面に沿う部分とを加
算した高さがそれぞれ中心周波数における電波の波長に
対する略１／４波長の長さを有する互いに平行な第２及
び第３の地導体とを具備し、上記各マイクロストリップ
アンテナの上記第２及び第３の地導体が、複数のマイク
ロストリップアンテナ間の障壁となるように並べた構成
としたものである。
【００１７】また、この発明（請求項２）に係るアレー
アンテナは、複数のマイクロストリップアンテナを有す
るアレーアンテナであって、上記マイクロストリップア
ンテナが、誘電体と、この誘電体の一方の面に設けられ
た第１の地導体と、上記誘電体の他方の面に設けられた
パッチと、このパッチの両側の上記誘電体に形成されて
上記第１の地導体に電気的に接続されたスルーホールめ
っきからなる第２及び第３の地導体と、これらの第２及
び第３の地導体にそれぞれ電気的に接続され、上記誘電
体の他方の面上において上記パッチ側に延びてその長さ
と上記スルーホールめっきの高さとの加算値がそれぞれ
中心周波数における電波の波長に対する略１／４波長の
長さを有する第４及び第５の地導体とを具備し、上記各
マイクロストリップアンテナの上記第２及び第４の地導
体と上記第３及び第５の地導体が、複数のマイクロスト
リップアンテナ間の障壁となるように並べた構成とした
ものである。
アンテナは、複数のマイクロストリップアンテナを有す
るアレーアンテナであって、上記マイクロストリップア
ンテナが、誘電体と、この誘電体の一方の面に設けられ
た第１の地導体と、上記誘電体の他方の面に設けられた
パッチと、このパッチの両側の上記誘電体に形成されて
上記第１の地導体に電気的に接続されたスルーホールめ
っきからなる第２及び第３の地導体と、これらの第２及
び第３の地導体にそれぞれ電気的に接続され、上記誘電
体の他方の面上において上記パッチ側に延びてその長さ
と上記スルーホールめっきの高さとの加算値がそれぞれ
中心周波数における電波の波長に対する略１／４波長の
長さを有する第４及び第５の地導体とを具備し、上記各
マイクロストリップアンテナの上記第２及び第４の地導
体と上記第３及び第５の地導体が、複数のマイクロスト
リップアンテナ間の障壁となるように並べた構成とした
ものである。
【００１８】
【作用】この発明（請求項１）においては、複数のマイ
クロストリップアンテナを有するアレーアンテナであっ
て、上記マイクロストリップアンテナが、方形誘電体
と、この方形誘電体の一方の面に設けられた第１の地導
体と、上記方形誘電体の他方の面に設けられたパッチ
と、上記第１の地導体にそれぞれ電気的に接続され、上
記方形誘電体の両端における側面に沿って上記方形誘電
体の両端における側面から上記方形誘電体の他方の面の
上方に延長されてこの延長された部分と上記方形誘電体
の側面に沿う部分とを加算した高さがそれぞれ中心周波
数における電波の波長に対する略１／４波長の長さを有
する互いに平行な第２及び第３の地導体とを具備し、上
記各マイクロストリップアンテナの上記第２及び第３の
地導体が、複数のマイクロストリップアンテナ間の障壁
となるように並べた構成としたから、広帯域で、相互結
合量の小さいアレーアンテナを実現できる。
クロストリップアンテナを有するアレーアンテナであっ
て、上記マイクロストリップアンテナが、方形誘電体
と、この方形誘電体の一方の面に設けられた第１の地導
体と、上記方形誘電体の他方の面に設けられたパッチ
と、上記第１の地導体にそれぞれ電気的に接続され、上
記方形誘電体の両端における側面に沿って上記方形誘電
体の両端における側面から上記方形誘電体の他方の面の
上方に延長されてこの延長された部分と上記方形誘電体
の側面に沿う部分とを加算した高さがそれぞれ中心周波
数における電波の波長に対する略１／４波長の長さを有
する互いに平行な第２及び第３の地導体とを具備し、上
記各マイクロストリップアンテナの上記第２及び第３の
地導体が、複数のマイクロストリップアンテナ間の障壁
となるように並べた構成としたから、広帯域で、相互結
合量の小さいアレーアンテナを実現できる。
【００１９】また、この発明（請求項２）においては、
複数のマイクロストリップアンテナを有するアレーアン
テナであって、上記マイクロストリップアンテナが、誘
電体と、この誘電体の一方の面に設けられた第１の地導
体と、上記誘電体の他方の面に設けられたパッチと、こ
のパッチの両側の上記誘電体に形成されて上記第１の地
導体に電気的に接続されたスルーホールめっきからなる
第２及び第３の地導体と、これらの第２及び第３の地導
体にそれぞれ電気的に接続され、上記誘電体の他方の面
上において上記パッチ側に延びてその長さと上記スルー
ホールめっきの高さとの加算値がそれぞれ中心周波数に
おける電波の波長に対する略１／４波長の長さを有する
第４及び第５の地導体とを具備し、上記各マイクロスト
リップアンテナの上記第２及び第４の地導体と上記第３
及び第５の地導体が、複数のマイクロストリップアンテ
ナ間の障壁となるように並べた構成としたから、広帯域
で、相互結合量の小さいアレーアンテナを実現できる。
また、第２及び第３の地導体をスルーホールめっきから
なるものとしているので、第２及び第３の地導体を容易
に得ることができる。
複数のマイクロストリップアンテナを有するアレーアン
テナであって、上記マイクロストリップアンテナが、誘
電体と、この誘電体の一方の面に設けられた第１の地導
体と、上記誘電体の他方の面に設けられたパッチと、こ
のパッチの両側の上記誘電体に形成されて上記第１の地
導体に電気的に接続されたスルーホールめっきからなる
第２及び第３の地導体と、これらの第２及び第３の地導
体にそれぞれ電気的に接続され、上記誘電体の他方の面
上において上記パッチ側に延びてその長さと上記スルー
ホールめっきの高さとの加算値がそれぞれ中心周波数に
おける電波の波長に対する略１／４波長の長さを有する
第４及び第５の地導体とを具備し、上記各マイクロスト
リップアンテナの上記第２及び第４の地導体と上記第３
及び第５の地導体が、複数のマイクロストリップアンテ
ナ間の障壁となるように並べた構成としたから、広帯域
で、相互結合量の小さいアレーアンテナを実現できる。
また、第２及び第３の地導体をスルーホールめっきから
なるものとしているので、第２及び第３の地導体を容易
に得ることができる。
【００２０】
実施の形態１．以下、この発明の実施の形態について説
明する。図１は本発明の実施の形態１によるマイクロス
トリップアンテナを説明するための図であり、図におい
て、１は金属箔で構成した方形パッチ、２は比誘電率が
εで厚さがｔの誘電体板、３は金属箔からなる第１の地
導体、４は給電点である。
明する。図１は本発明の実施の形態１によるマイクロス
トリップアンテナを説明するための図であり、図におい
て、１は金属箔で構成した方形パッチ、２は比誘電率が
εで厚さがｔの誘電体板、３は金属箔からなる第１の地
導体、４は給電点である。
【００２１】図２は図１のＡ−Ａ′に沿って切断したと
きの断面を示す図であり、図において、５は同軸コネク
タ、６は同軸コネクタの内導体、７，８は上記方形パッ
チ１の端からＳだけ間を置き、Ａ−Ａ′と直交する面と
平行に設けられ、上記第１の地導体と電気的に短絡され
た金属箔からなる高さｈの第２，第３の地導体、｜Ｅは
放射に寄与する開口電界を示す。
きの断面を示す図であり、図において、５は同軸コネク
タ、６は同軸コネクタの内導体、７，８は上記方形パッ
チ１の端からＳだけ間を置き、Ａ−Ａ′と直交する面と
平行に設けられ、上記第１の地導体と電気的に短絡され
た金属箔からなる高さｈの第２，第３の地導体、｜Ｅは
放射に寄与する開口電界を示す。
【００２２】図３に実線で示す曲線９は、図１，図２で
示したマイクロストリップアンテナの比誘電率εを１．
１２、厚さを０．０５λo 、方形パッチ１の一辺の長さ
Ｌを０．４２λo 、方形パッチ１の第２，第３の地導体
７，８との距離Ｓを０．１λo 、第２，第３の地導体の
高さｈを０．２３λo とした場合の該マイクロストリッ
プアンテナの周波数に対するインピーダンス軌跡をモー
メント法により計算した結果を示している。なお、λo
は中心周波数ｆo における電波の波長である。同様に図
３で点線で示す曲線１０は図８，図９に示した従来のマ
イクロストリップアンテナのインピーダンス軌跡を上記
図１，図２で示したマイクロストリップアンテナと同一
寸法緒元にて計算した結果を示している。また図４は、
図３に示した計算により求めたインピーダンス軌跡に対
応するインピーダンス軌跡の実測値を示している。
示したマイクロストリップアンテナの比誘電率εを１．
１２、厚さを０．０５λo 、方形パッチ１の一辺の長さ
Ｌを０．４２λo 、方形パッチ１の第２，第３の地導体
７，８との距離Ｓを０．１λo 、第２，第３の地導体の
高さｈを０．２３λo とした場合の該マイクロストリッ
プアンテナの周波数に対するインピーダンス軌跡をモー
メント法により計算した結果を示している。なお、λo
は中心周波数ｆo における電波の波長である。同様に図
３で点線で示す曲線１０は図８，図９に示した従来のマ
イクロストリップアンテナのインピーダンス軌跡を上記
図１，図２で示したマイクロストリップアンテナと同一
寸法緒元にて計算した結果を示している。また図４は、
図３に示した計算により求めたインピーダンス軌跡に対
応するインピーダンス軌跡の実測値を示している。
【００２３】以上図３，図４に示したように、第２，第
３の地導体７，８を設けることにより、周波数に対する
インピーダンス軌跡は小さくなり、広い帯域特性を呈す
ることがわかる。図１，図２で示したマイクロストリッ
プアンテナにおける広帯域化の効果は、上記第２，第３
の地導体が、それぞれ等価的にモノポールアンテナとし
て上記パッチの放射電磁界と相互作用することによって
得られるものと考えられる。第２，第３の地導体の高さ
ｈを０．２３λo とした場合には上述のような顕著な広
帯域化の効果が得られるが、これよりも大幅に短いもの
や大幅に長いものについて計算をした場合には広帯域化
の効果があまり見られない。この理由は、０．２３λo
は１／４λに近い値であり、このときは第２，第３の地
導体が、１／４λモノポールとなり、共振することによ
り、周波数帯域が広がっているからであると推測され
る。従って、第２，第３の地導体の寸法（高さ）は、１
／４λに近い値とすることが効果的である。
３の地導体７，８を設けることにより、周波数に対する
インピーダンス軌跡は小さくなり、広い帯域特性を呈す
ることがわかる。図１，図２で示したマイクロストリッ
プアンテナにおける広帯域化の効果は、上記第２，第３
の地導体が、それぞれ等価的にモノポールアンテナとし
て上記パッチの放射電磁界と相互作用することによって
得られるものと考えられる。第２，第３の地導体の高さ
ｈを０．２３λo とした場合には上述のような顕著な広
帯域化の効果が得られるが、これよりも大幅に短いもの
や大幅に長いものについて計算をした場合には広帯域化
の効果があまり見られない。この理由は、０．２３λo
は１／４λに近い値であり、このときは第２，第３の地
導体が、１／４λモノポールとなり、共振することによ
り、周波数帯域が広がっているからであると推測され
る。従って、第２，第３の地導体の寸法（高さ）は、１
／４λに近い値とすることが効果的である。
【００２４】ここで、第２，第３の地導体は金属箔を使
用した場合について説明したが、第２，第３の地導体は
電界面に平行なスルーホールメッキによって構成しても
良く、上述と同様の効果を奏する。本発明の実施の形態
１は、第２，第３の地導体を電界面に平行なスルーホー
ルメッキによって構成したものである。すなわち、誘電
体板２の、方形パッチ１の端からＳだけ間を置いた位置
に電界面に平行なスルーホールを形成し、このスルーホ
ールの内面にメッキ層を形成した構成としたものであ
る。
用した場合について説明したが、第２，第３の地導体は
電界面に平行なスルーホールメッキによって構成しても
良く、上述と同様の効果を奏する。本発明の実施の形態
１は、第２，第３の地導体を電界面に平行なスルーホー
ルメッキによって構成したものである。すなわち、誘電
体板２の、方形パッチ１の端からＳだけ間を置いた位置
に電界面に平行なスルーホールを形成し、このスルーホ
ールの内面にメッキ層を形成した構成としたものであ
る。
【００２５】なお、アレーアンテナを実現する場合は、
上述した本実施の形態１による素子アンテナを、図１０
に示すように２つ又はそれ以上並べた構成とすればよい
ものである。
上述した本実施の形態１による素子アンテナを、図１０
に示すように２つ又はそれ以上並べた構成とすればよい
ものである。
【００２６】また、図１ではパッチの形状を方形とした
場合について示したが、パッチの形状はこれに限定され
るものではなく、円形や楕円形、更に方形以外の多角形
にした場合についても本発明を適用でき同様の効果を奏
することができる。
場合について示したが、パッチの形状はこれに限定され
るものではなく、円形や楕円形、更に方形以外の多角形
にした場合についても本発明を適用でき同様の効果を奏
することができる。
【００２７】実施の形態２．次に本発明の実施の形態２
を図について説明する。図５は本発明の実施の形態２に
よるマイクロストリップアンテナを説明するための図で
あり、図において、図１と同一符号は同一または相当部
分である。
を図について説明する。図５は本発明の実施の形態２に
よるマイクロストリップアンテナを説明するための図で
あり、図において、図１と同一符号は同一または相当部
分である。
【００２８】図６は、図５のＡ−Ａ′の沿って切断した
ときの断面を示す図で、５は同軸コネクタ、６は同軸コ
ネクタの内導体、７，８は上記方形パッチ１の端からｕ
だけ間を置き、Ａ−Ａ′と直交する面と平行に設けられ
た上記第１の地導体３と電気的に短絡された金属箔から
なる第２，第３の地導体、１９，２０は上記方形パッチ
１の端からＳだけ間を置き、該パッチと平行な面に上記
第２の地導体７および上記第３の地導体８と電気的に短
絡された、金属箔からなる第４，第５の地導体、｜Ｅは
放射に寄与する開口電界を示す。
ときの断面を示す図で、５は同軸コネクタ、６は同軸コ
ネクタの内導体、７，８は上記方形パッチ１の端からｕ
だけ間を置き、Ａ−Ａ′と直交する面と平行に設けられ
た上記第１の地導体３と電気的に短絡された金属箔から
なる第２，第３の地導体、１９，２０は上記方形パッチ
１の端からＳだけ間を置き、該パッチと平行な面に上記
第２の地導体７および上記第３の地導体８と電気的に短
絡された、金属箔からなる第４，第５の地導体、｜Ｅは
放射に寄与する開口電界を示す。
【００２９】図７に実線で示す曲線１３は、図５，図６
で示したマイクロストリップアンテナの比誘電率εを
１．１２、厚さｔを０．０５λo 、方形パッチ１の一辺
の長さＬを０．４２λo 、方形パッチ１と第２，第３の
地導体７，８との距離ｕを０．１λo 、方形パッチ１と
第４，第５の地導体１９，２０との距離Ｓを０．０７λ
o とした場合の該マイクロストリップアンテナの周波数
に対するインピーダンス軌跡の実測値を示している。な
お、λo は中心周波数ｆo における電波の波長である。
同様に、図７に点線で示す曲線１４は、図８，図９で示
した従来のマイクロストリップアンテナのインピーダン
ス軌跡を上記図５，図６で示したマイクロストリップア
ンテナと同一寸法緒元にて実測した結果を示している。
で示したマイクロストリップアンテナの比誘電率εを
１．１２、厚さｔを０．０５λo 、方形パッチ１の一辺
の長さＬを０．４２λo 、方形パッチ１と第２，第３の
地導体７，８との距離ｕを０．１λo 、方形パッチ１と
第４，第５の地導体１９，２０との距離Ｓを０．０７λ
o とした場合の該マイクロストリップアンテナの周波数
に対するインピーダンス軌跡の実測値を示している。な
お、λo は中心周波数ｆo における電波の波長である。
同様に、図７に点線で示す曲線１４は、図８，図９で示
した従来のマイクロストリップアンテナのインピーダン
ス軌跡を上記図５，図６で示したマイクロストリップア
ンテナと同一寸法緒元にて実測した結果を示している。
【００３０】以上、図７に示したように、第２，第３，
第４および第５の地導体７，８，１９および２０を設け
ることにより、周波数に対するインピーダンス軌跡は小
さくなり、広帯域特性を呈することがわかる。図５，図
６で示したマイクロストリップアンテナにおける広帯域
の効果は、上記第２，第４の地導体及び第３，第５の地
導体が、それぞれ等価的にモノポールアンテナとして上
記パッチの放射電磁界と相互作用することによって得ら
れるものと考えられる。なお、上記実施例では第２と第
４の地導体の寸法（第２の地導体長さ）を加算した後、
及び第３と第５の地導体の寸法を加算した値が０．０８
λo であり、１／４λに近い値とはなっていないが、こ
れは方形パッチ１と第４，第５の地導体１９，２０との
距離Ｓはそのままとし、方形パッチ１と第２，第３の地
導体７，８との距離ｕを広げる等して、第２，及び第４
の地導体の長さを加算した値、及び第３，及び第５の地
導体の長さを加算した値を１／４λに近い値とすれば、
広帯域化の効果を向上できるものである。また、図５，
図６に示したマイクロストリップアンテナにおける更な
る効果は、図１，図２に示したマイクロストリップアン
テナに対して高さ方向のサイズを小さくできることであ
る。従って、かかる構成とすれば、広帯域特性に優れた
マイクロストリップアンテナをよりコンパクトなサイズ
で実現できるものである。
第４および第５の地導体７，８，１９および２０を設け
ることにより、周波数に対するインピーダンス軌跡は小
さくなり、広帯域特性を呈することがわかる。図５，図
６で示したマイクロストリップアンテナにおける広帯域
の効果は、上記第２，第４の地導体及び第３，第５の地
導体が、それぞれ等価的にモノポールアンテナとして上
記パッチの放射電磁界と相互作用することによって得ら
れるものと考えられる。なお、上記実施例では第２と第
４の地導体の寸法（第２の地導体長さ）を加算した後、
及び第３と第５の地導体の寸法を加算した値が０．０８
λo であり、１／４λに近い値とはなっていないが、こ
れは方形パッチ１と第４，第５の地導体１９，２０との
距離Ｓはそのままとし、方形パッチ１と第２，第３の地
導体７，８との距離ｕを広げる等して、第２，及び第４
の地導体の長さを加算した値、及び第３，及び第５の地
導体の長さを加算した値を１／４λに近い値とすれば、
広帯域化の効果を向上できるものである。また、図５，
図６に示したマイクロストリップアンテナにおける更な
る効果は、図１，図２に示したマイクロストリップアン
テナに対して高さ方向のサイズを小さくできることであ
る。従って、かかる構成とすれば、広帯域特性に優れた
マイクロストリップアンテナをよりコンパクトなサイズ
で実現できるものである。
【００３１】ここで、第２，第３の地導体は金属箔を使
用した場合について説明したが、第２，第３の地導体は
電界面に平行なスルーホールメッキによって構成しても
良く、上述と同様の効果を奏する。本発明の実施の形態
２は、第２，第３の地導体を電界面に平行なスルーホー
ルメッキによって構成したものである。すなわち、誘電
体板２の、方形パッチ１の端からｕだけ間を置いた位置
に電界面に平行なスルーホールを形成し、このスルーホ
ールの内面にメッキ層を形成し、第４，第５の地導体１
９，２０をこのメッキ層に接続して設けた構成としたも
のである。
用した場合について説明したが、第２，第３の地導体は
電界面に平行なスルーホールメッキによって構成しても
良く、上述と同様の効果を奏する。本発明の実施の形態
２は、第２，第３の地導体を電界面に平行なスルーホー
ルメッキによって構成したものである。すなわち、誘電
体板２の、方形パッチ１の端からｕだけ間を置いた位置
に電界面に平行なスルーホールを形成し、このスルーホ
ールの内面にメッキ層を形成し、第４，第５の地導体１
９，２０をこのメッキ層に接続して設けた構成としたも
のである。
【００３２】なお、アレーアンテナを実現する場合は、
上述した本実施の形態２による素子アンテナを、図１０
に示すように２つ又はそれ以上並べた構成とすればよい
ものである。
上述した本実施の形態２による素子アンテナを、図１０
に示すように２つ又はそれ以上並べた構成とすればよい
ものである。
【００３３】また、図５ではパッチの形状を方形とした
場合について示したが、パッチの形状はこれに限定され
るものではなく、円形や楕円形、更に方形以外の多角形
にした場合についても本発明を適用でき同様の効果を奏
することができる。
場合について示したが、パッチの形状はこれに限定され
るものではなく、円形や楕円形、更に方形以外の多角形
にした場合についても本発明を適用でき同様の効果を奏
することができる。
【００３４】
【発明の効果】以上のように、この発明（請求項１）に
よれば、複数のマイクロストリップアンテナを有するア
レーアンテナであって、上記マイクロストリップアンテ
ナが、方形誘電体と、この方形誘電体の一方の面に設け
られた第１の地導体と、上記方形誘電体の他方の面に設
けられたパッチと、上記第１の地導体にそれぞれ電気的
に接続され、上記方形誘電体の両端における側面に沿っ
て上記方形誘電体の両端における側面から上記方形誘電
体の他方の面の上方に延長されてこの延長された部分と
上記方形誘電体の側面に沿う部分とを加算した高さがそ
れぞれ中心周波数における電波の波長に対する略１／４
波長の長さを有する互いに平行な第２及び第３の地導体
とを具備し、上記各マイクロストリップアンテナの上記
第２及び第３の地導体が、複数のマイクロストリップア
ンテナ間の障壁となるように並べた構成としたから、素
子アンテナ間の相互結合量が小さく、かつ、インピーダ
ンス特性の広帯域化を図ることができ、使用周波数帯域
の広い通信用、あるいはレーダ用のビーム走査アレーア
ンテナとして用いることのできるアレーアンテナを実現
できる効果がある。
よれば、複数のマイクロストリップアンテナを有するア
レーアンテナであって、上記マイクロストリップアンテ
ナが、方形誘電体と、この方形誘電体の一方の面に設け
られた第１の地導体と、上記方形誘電体の他方の面に設
けられたパッチと、上記第１の地導体にそれぞれ電気的
に接続され、上記方形誘電体の両端における側面に沿っ
て上記方形誘電体の両端における側面から上記方形誘電
体の他方の面の上方に延長されてこの延長された部分と
上記方形誘電体の側面に沿う部分とを加算した高さがそ
れぞれ中心周波数における電波の波長に対する略１／４
波長の長さを有する互いに平行な第２及び第３の地導体
とを具備し、上記各マイクロストリップアンテナの上記
第２及び第３の地導体が、複数のマイクロストリップア
ンテナ間の障壁となるように並べた構成としたから、素
子アンテナ間の相互結合量が小さく、かつ、インピーダ
ンス特性の広帯域化を図ることができ、使用周波数帯域
の広い通信用、あるいはレーダ用のビーム走査アレーア
ンテナとして用いることのできるアレーアンテナを実現
できる効果がある。
【００３５】また、この発明（請求項２）によれば、複
数のマイクロストリップアンテナを有するアレーアンテ
ナであって、上記マイクロストリップアンテナが、誘電
体と、この誘電体の一方の面に設けられた第１の地導体
と、上記誘電体の他方の面に設けられたパッチと、この
パッチの両側の上記誘電体に形成されて上記第１の地導
体に電気的に接続されたスルーホールめっきからなる第
２及び第３の地導体と、これらの第２及び第３の地導体
にそれぞれ電気的に接続され、上記誘電体の他方の面上
において上記パッチ側に延びてその長さと上記スルーホ
ールめっきの高さとの加算値がそれぞれ中心周波数にお
ける電波の波長に対する略１／４波長の長さを有する第
４及び第５の地導体とを具備し、上記各マイクロストリ
ップアンテナの上記第２及び第４の地導体と上記第３及
び第５の地導体が、複数のマイクロストリップアンテナ
間の障壁となるように並べた構成としたから、素子アン
テナ間の相互結合量が小さく、かつ、インピーダンス特
性の広帯域化を図ることができ、使用周波数帯域の広い
通信用、あるいはレーダ用のビーム走査アレーアンテナ
として用いることのできるアレーアンテナを実現できる
効果がある。また、第２及び第３の地導体をスルーホー
ルめっきからなるものとしているので、第２及び第３の
地導体を容易に得ることができる効果がある。
数のマイクロストリップアンテナを有するアレーアンテ
ナであって、上記マイクロストリップアンテナが、誘電
体と、この誘電体の一方の面に設けられた第１の地導体
と、上記誘電体の他方の面に設けられたパッチと、この
パッチの両側の上記誘電体に形成されて上記第１の地導
体に電気的に接続されたスルーホールめっきからなる第
２及び第３の地導体と、これらの第２及び第３の地導体
にそれぞれ電気的に接続され、上記誘電体の他方の面上
において上記パッチ側に延びてその長さと上記スルーホ
ールめっきの高さとの加算値がそれぞれ中心周波数にお
ける電波の波長に対する略１／４波長の長さを有する第
４及び第５の地導体とを具備し、上記各マイクロストリ
ップアンテナの上記第２及び第４の地導体と上記第３及
び第５の地導体が、複数のマイクロストリップアンテナ
間の障壁となるように並べた構成としたから、素子アン
テナ間の相互結合量が小さく、かつ、インピーダンス特
性の広帯域化を図ることができ、使用周波数帯域の広い
通信用、あるいはレーダ用のビーム走査アレーアンテナ
として用いることのできるアレーアンテナを実現できる
効果がある。また、第２及び第３の地導体をスルーホー
ルめっきからなるものとしているので、第２及び第３の
地導体を容易に得ることができる効果がある。
【図１】 この発明の実施の形態１によるマイクロスト
リップアンテナを説明するための図である。
リップアンテナを説明するための図である。
【図２】 図１のＡ−Ａ′断面図である。
【図３】 この発明の実施の形態１によるマイクロスト
リップアンテナの特性を説明するための図である。
リップアンテナの特性を説明するための図である。
【図４】 この発明の実施の形態１によるマイクロスト
リップアンテナの特性を説明するための図である。
リップアンテナの特性を説明するための図である。
【図５】 この発明の実施の形態２によるマイクロスト
リップアンテナを説明するための図である。
リップアンテナを説明するための図である。
【図６】 図５のＡ−Ａ′断面図である。
【図７】 この発明の実施の形態２によるマイクロスト
リップアンテナの特性を説明するための図である。
リップアンテナの特性を説明するための図である。
【図８】 従来のマイクロストリップアンテナを示す斜
視図である。
視図である。
【図９】 図５のＢ−Ｂ′断面図である。
【図１０】 従来のマイクロストリップアンテナを２個
配列したアレーアンテナの構造を示す斜視図である。
配列したアレーアンテナの構造を示す斜視図である。
１ 方形パッチ、２ 誘電体板、３ 第１の地導体、４
給電点、５ 同軸コネクタ、６ 同軸コネクタの内導
体、７ 第２の地導体、８ 第３の地導体、９ 図１に
示すマイクロストリップアンテナのインピーダンス軌跡
を示す計算値、１０ 従来のマイクロストリップアンテ
ナのインピーダンス軌跡を示す計算値、１１ 図１に示
すマイクロストリップアンテナのインピーダンス軌跡を
示す実測値、１２ 従来のマイクロストリップアンテナ
のインピーダンス軌跡を示す実測値、１３ 図５に示す
マイクロストリップアンテナのインピーダンス軌跡を示
す実測値、１４ 従来のマイクロストリップアンテナの
インピーダンス軌跡を示す実測値、１９ 第４の地導
体、２０ 第５の地導体。
給電点、５ 同軸コネクタ、６ 同軸コネクタの内導
体、７ 第２の地導体、８ 第３の地導体、９ 図１に
示すマイクロストリップアンテナのインピーダンス軌跡
を示す計算値、１０ 従来のマイクロストリップアンテ
ナのインピーダンス軌跡を示す計算値、１１ 図１に示
すマイクロストリップアンテナのインピーダンス軌跡を
示す実測値、１２ 従来のマイクロストリップアンテナ
のインピーダンス軌跡を示す実測値、１３ 図５に示す
マイクロストリップアンテナのインピーダンス軌跡を示
す実測値、１４ 従来のマイクロストリップアンテナの
インピーダンス軌跡を示す実測値、１９ 第４の地導
体、２０ 第５の地導体。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01Q 13/08 ５Ｊ０２１
Claims (2)
- 【請求項１】 複数のマイクロストリップアンテナを有
するアレーアンテナであって、 上記マイクロストリップアンテナは、方形誘電体と、こ
の方形誘電体の一方の面に設けられた第１の地導体と、
上記方形誘電体の他方の面に設けられたパッチと、上記
第１の地導体にそれぞれ電気的に接続され、上記方形誘
電体の両端における側面に沿って上記方形誘電体の両端
における側面から上記方形誘電体の他方の面の上方に延
長されてこの延長された部分と上記方形誘電体の側面に
沿う部分とを加算した高さがそれぞれ中心周波数におけ
る電波の波長に対する略１／４波長の長さを有する互い
に平行な第２及び第３の地導体とを具備し、 上記各マイクロストリップアンテナの上記第２及び第３
の地導体が、複数のマイクロストリップアンテナ間の障
壁となるように並べたことを特徴とするアレーアンテ
ナ。 - 【請求項２】 複数のマイクロストリップアンテナを有
するアレーアンテナであって、 上記マイクロストリップアンテナは、誘電体と、この誘
電体の一方の面に設けられた第１の地導体と、上記誘電
体の他方の面に設けられたパッチと、このパッチの両側
の上記誘電体に形成されて上記第１の地導体に電気的に
接続されたスルーホールめっきからなる第２及び第３の
地導体と、これらの第２及び第３の地導体にそれぞれ電
気的に接続され、上記誘電体の他方の面上において上記
パッチ側に延びてその長さと上記スルーホールめっきの
高さとの加算値がそれぞれ中心周波数における電波の波
長に対する略１／４波長の長さを有する第４及び第５の
地導体とを具備し、 上記各マイクロストリップアンテナの上記第２及び第４
の地導体と上記第３及び第５の地導体が、複数のマイク
ロストリップアンテナ間の障壁となるように並べたこと
を特徴とするアレーアンテナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8350796A JP3048944B2 (ja) | 1989-08-21 | 1996-12-27 | アレーアンテナ |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21521889 | 1989-08-21 | ||
| JP1-215218 | 1989-08-21 | ||
| JP8350796A JP3048944B2 (ja) | 1989-08-21 | 1996-12-27 | アレーアンテナ |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2158416A Division JPH082004B2 (ja) | 1989-08-21 | 1990-06-15 | マイクロストリップアンテナ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09172321A JPH09172321A (ja) | 1997-06-30 |
| JP3048944B2 true JP3048944B2 (ja) | 2000-06-05 |
Family
ID=26520747
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8350796A Expired - Lifetime JP3048944B2 (ja) | 1989-08-21 | 1996-12-27 | アレーアンテナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3048944B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004120130A (ja) * | 2002-09-24 | 2004-04-15 | Hitachi Kokusai Electric Inc | グランド板付アンテナ及びグランド板付アレーアンテナ |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7227502B2 (en) | 2003-12-18 | 2007-06-05 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Patch antenna whose directivity is shifted to a particular direction, and a module integrated with the patch antenna |
| JP3870958B2 (ja) * | 2004-06-25 | 2007-01-24 | ソニー株式会社 | アンテナ装置並びに無線通信装置 |
| JP5103227B2 (ja) * | 2008-03-03 | 2012-12-19 | アンリツ株式会社 | レーダ用アンテナ |
| JP7266197B2 (ja) * | 2020-03-31 | 2023-04-28 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 通信端末 |
-
1996
- 1996-12-27 JP JP8350796A patent/JP3048944B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 電子情報通信学会春季全国大会（１９８９年） Ｂ−９５ |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004120130A (ja) * | 2002-09-24 | 2004-04-15 | Hitachi Kokusai Electric Inc | グランド板付アンテナ及びグランド板付アレーアンテナ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09172321A (ja) | 1997-06-30 |
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