JP3068149B2 - マイクロストリップアレーアンテナ - Google Patents
マイクロストリップアレーアンテナInfo
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- JP3068149B2 JP3068149B2 JP2020431A JP2043190A JP3068149B2 JP 3068149 B2 JP3068149 B2 JP 3068149B2 JP 2020431 A JP2020431 A JP 2020431A JP 2043190 A JP2043190 A JP 2043190A JP 3068149 B2 JP3068149 B2 JP 3068149B2
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- JP
- Japan
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- radiating element
- feed line
- slot
- antenna
- substrate
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、マイクロ波帯のアンテナとして使用され
る平面アンテナに係り、特に、給電線基板と放射素子基
板が分離可能な電磁結合型マイクロ ストリップ アレ
ーアンテナに関するものである。
る平面アンテナに係り、特に、給電線基板と放射素子基
板が分離可能な電磁結合型マイクロ ストリップ アレ
ーアンテナに関するものである。
（発明の概要） この発明は、マイクロ波帯の送受信用アンテナとして
使用されるマイクロ ストリップ アレーアンテナに関
するもので、スロットなどの結合用開口部を介した電磁
結合型のマイクロ ストリップ アレーアンテナにおい
て、２つの互いに隣接した単位のアンテナ間の結合が、
放射素子用給電線と放射素子の縁端部に位置する唯１つ
の結合開口部と結合開口部励振用給電線とを介して達成
されるよう構成されている。
使用されるマイクロ ストリップ アレーアンテナに関
するもので、スロットなどの結合用開口部を介した電磁
結合型のマイクロ ストリップ アレーアンテナにおい
て、２つの互いに隣接した単位のアンテナ間の結合が、
放射素子用給電線と放射素子の縁端部に位置する唯１つ
の結合開口部と結合開口部励振用給電線とを介して達成
されるよう構成されている。
かくて放射素子を結ぶ給電線の構成が簡単になり、給
電線長も短くなり、不要放射も削減され、アンテナの放
射指向特性の劣化やアンテナ効率の低下も抑制される。
電線長も短くなり、不要放射も削減され、アンテナの放
射指向特性の劣化やアンテナ効率の低下も抑制される。
（従来の技術） 給電線基板と放射素子基板とを分離して、放射素子の
励振は電磁界結合で行なうマイクロ ストリップ アン
テナは、これまでも数多く既に報告されている。特に、
スロットを介して給電線基板上に作成したスロット励振
用給電線により放射素子を励振するものとしては、例え
ば、文献1,D.M.Pozar ＆ D.H.Schaubert:“Comparison
of Architectures for Monolithic Phased Array Anten
nas",MICROWAVE JOURNAL,pp.93−104,MARCH 1986があ
る。
励振は電磁界結合で行なうマイクロ ストリップ アン
テナは、これまでも数多く既に報告されている。特に、
スロットを介して給電線基板上に作成したスロット励振
用給電線により放射素子を励振するものとしては、例え
ば、文献1,D.M.Pozar ＆ D.H.Schaubert:“Comparison
of Architectures for Monolithic Phased Array Anten
nas",MICROWAVE JOURNAL,pp.93−104,MARCH 1986があ
る。
この方式により、アレー化したものとしては、例え
ば、文献2,J.F.ZURCHER:“The SSFIP:A Global Concept
for High−performance Broadband Planar Antennas",
ELECTRONICS LETTERS,10th,November 1988,Vol.24,No.2
3がある。
ば、文献2,J.F.ZURCHER:“The SSFIP:A Global Concept
for High−performance Broadband Planar Antennas",
ELECTRONICS LETTERS,10th,November 1988,Vol.24,No.2
3がある。
これに対して、多数の放射素子を、同一基板上の給電
線で接続してアレーアンテナを構成後、給電線の一部を
スロットで励振するタイプ、例えば、文献3,西山昌幸、
伊藤精彦：“導波管給電型平面アレーの素子アンテナの
広帯域化,"電子情報通信学会、マイクロ波研究会資料、
MW87−33,pp.23−28、1987、あるいは、放射素子の一個
を取り去り、その部分に給電点として、結合用のプルー
ブを設けた例、例えば、文献4,特開昭62−220003号“平
面アレーアンテナ”がある。
線で接続してアレーアンテナを構成後、給電線の一部を
スロットで励振するタイプ、例えば、文献3,西山昌幸、
伊藤精彦：“導波管給電型平面アレーの素子アンテナの
広帯域化,"電子情報通信学会、マイクロ波研究会資料、
MW87−33,pp.23−28、1987、あるいは、放射素子の一個
を取り去り、その部分に給電点として、結合用のプルー
ブを設けた例、例えば、文献4,特開昭62−220003号“平
面アレーアンテナ”がある。
（発明が解決しようとする課題） スロットを介した電磁結合によりアレーアンテナを構
成した文献２の例では、すべての放射素子は直接スロッ
トを介して給電されており、給電線は各放射素子下部の
スロットを励振するよう配線されている。このため、給
電線が複雑になって、増幅器や位相器を組む込んで能動
化する際にスペース的な余裕がない。これに対して、文
献3,文献４の方法は、ブロック化したマイクロ ストリ
ップ アレーを一個のスロットあるいはプルーブで励振
するため、スロットを励振するための給電線が複雑にな
らず、能動素子を組み込むスペース的な余裕もできる。
したがって、能動型マイクロストリップアレーアンテナ
に最適な構成方法と言える。しかし、文献３の方法は、
放射素子基板上のストリップ線路にスロットを介して結
合させるため、スロットから空間への直接の放射が避け
られず、スロットに励振されたパワーすべてが放射素子
には伝送されない。したがって、アンテナの効率が低下
する。また、文献４の方法は、文献３の問題点を併せ持
っている他、プルーブのためのスペースが放射素子基板
上に必要となる。さらに取り去られた放射素子に接続さ
れていた給電線の端部を、給電線と同じ特性インピーダ
ンスの抵抗で終端しなければならず、製作が面倒にな
る。
成した文献２の例では、すべての放射素子は直接スロッ
トを介して給電されており、給電線は各放射素子下部の
スロットを励振するよう配線されている。このため、給
電線が複雑になって、増幅器や位相器を組む込んで能動
化する際にスペース的な余裕がない。これに対して、文
献3,文献４の方法は、ブロック化したマイクロ ストリ
ップ アレーを一個のスロットあるいはプルーブで励振
するため、スロットを励振するための給電線が複雑にな
らず、能動素子を組み込むスペース的な余裕もできる。
したがって、能動型マイクロストリップアレーアンテナ
に最適な構成方法と言える。しかし、文献３の方法は、
放射素子基板上のストリップ線路にスロットを介して結
合させるため、スロットから空間への直接の放射が避け
られず、スロットに励振されたパワーすべてが放射素子
には伝送されない。したがって、アンテナの効率が低下
する。また、文献４の方法は、文献３の問題点を併せ持
っている他、プルーブのためのスペースが放射素子基板
上に必要となる。さらに取り去られた放射素子に接続さ
れていた給電線の端部を、給電線と同じ特性インピーダ
ンスの抵抗で終端しなければならず、製作が面倒にな
る。
従って本発明の目的は、放射素子基板と給電線基板が
分離され、放射素子の励振はスロットを介した電磁界結
合でおこなうマイクロ ストリップ アンテナにおい
て、結合部分からの不要放射がなく、さらに、結合用開
口部を励振するための給電回路が簡単でかつスペース的
にも余裕のある、能動型アンテナに適したマイクロスト
リップアレーアンテナを提供せんとするものである。
分離され、放射素子の励振はスロットを介した電磁界結
合でおこなうマイクロ ストリップ アンテナにおい
て、結合部分からの不要放射がなく、さらに、結合用開
口部を励振するための給電回路が簡単でかつスペース的
にも余裕のある、能動型アンテナに適したマイクロスト
リップアレーアンテナを提供せんとするものである。
（課題を解決するための手段） この目的を達成するため、本発明に係るマイクロスト
リップアレーアンテナは、給電線を有する給電線基板
と、前記給電線により励振される結合用開口部を有する
金属箔と、前記結合用開口部により励振される第１の放
射素子と該第１の放射素子の偏波方向のエッジ部分にそ
れぞれ接続された放射素子用給電線を介して励振される
２個の第２の放射素子とを有する放射素子基板と、を具
えたことを特徴とするものである。
リップアレーアンテナは、給電線を有する給電線基板
と、前記給電線により励振される結合用開口部を有する
金属箔と、前記結合用開口部により励振される第１の放
射素子と該第１の放射素子の偏波方向のエッジ部分にそ
れぞれ接続された放射素子用給電線を介して励振される
２個の第２の放射素子とを有する放射素子基板と、を具
えたことを特徴とするものである。
（作 用） 本発明によれば、電磁界結合型のマイクロストリップ
アレーアンテナを構成する場合、マイクロストリップア
レーアンテナ中の給電線の１部を電磁界結合などにより
励振する必要がなく、直接マイクロストリップアレーア
ンテナの１つの放射素子を励振することによって、それ
に接続した他の放射素子も励振することができる。従っ
て、放射素子を結ぶ給電線の構成が簡単になり、給電線
長も短くなる。また、放射素子を直接励振するため、給
電線の１部を励振した時のような結合部からの不要放射
がなく、アンテナの放射指向特性の劣化やアンテナ効率
の低下がない。
アレーアンテナを構成する場合、マイクロストリップア
レーアンテナ中の給電線の１部を電磁界結合などにより
励振する必要がなく、直接マイクロストリップアレーア
ンテナの１つの放射素子を励振することによって、それ
に接続した他の放射素子も励振することができる。従っ
て、放射素子を結ぶ給電線の構成が簡単になり、給電線
長も短くなる。また、放射素子を直接励振するため、給
電線の１部を励振した時のような結合部からの不要放射
がなく、アンテナの放射指向特性の劣化やアンテナ効率
の低下がない。
（実施例） 以下添付図面を参照した実施例により本発明を詳細に
説明する。
説明する。
本発明を直線偏波マイクロストリップアンテナに適用
した実施例を第１図を参照して説明する。第１図示実施
例の構成は、放射素子１と、放射素子用給電線２と、ス
ロット３と、直線偏波放射素子（別の放射素子）４を含
む。
した実施例を第１図を参照して説明する。第１図示実施
例の構成は、放射素子１と、放射素子用給電線２と、ス
ロット３と、直線偏波放射素子（別の放射素子）４を含
む。
スロット３により励振された放射素子１の励振方向の
素子エッジ部分に放射素子用給電線２を接続し、さら
に、同一偏波、同一共振周波数を持つ直線偏波放射素子
４を接続する。これにより、直並列給電型アレー単位ア
ンテナの基本接続が構成される。共振周波数における各
放射素子の位相を等しくするため、放射素子用給電線２
の長さは ここでｃは光速、ｆは放射素子の共振周波数）に設定さ
れる。
素子エッジ部分に放射素子用給電線２を接続し、さら
に、同一偏波、同一共振周波数を持つ直線偏波放射素子
４を接続する。これにより、直並列給電型アレー単位ア
ンテナの基本接続が構成される。共振周波数における各
放射素子の位相を等しくするため、放射素子用給電線２
の長さは ここでｃは光速、ｆは放射素子の共振周波数）に設定さ
れる。
第１の実施例構成について、第２図（部分構成図）、
第３図（各部分の位置関係を示す図）を参照してさらに
詳細に説明する。第２図において、アンテナ基板（放射
素子基板）５、金属箔６および給電線基板８はお互いに
密着するように積層されており、スロット励振用給電線
７によって励振されたスロット３はさらに放射素子１を
励振する。したがって、スロット３および放射素子１の
大きさを希望周波数ｆで共振するようにそれぞれ選べ
ば、放射素子１からは、ｙ方向の電界成分をもつ直線偏
波の電磁波が放射される。さらに、放射素子１の偏波方
向のエッジ部分に放射素子用給電線２を接続し、さらに
先に等しい周波数で共振する直線偏波放射素子４を偏波
面が一致するように接続すれば、マイクロストリップア
レーアンテナ単位アンテナの基本接続を構成することが
できる。
第３図（各部分の位置関係を示す図）を参照してさらに
詳細に説明する。第２図において、アンテナ基板（放射
素子基板）５、金属箔６および給電線基板８はお互いに
密着するように積層されており、スロット励振用給電線
７によって励振されたスロット３はさらに放射素子１を
励振する。したがって、スロット３および放射素子１の
大きさを希望周波数ｆで共振するようにそれぞれ選べ
ば、放射素子１からは、ｙ方向の電界成分をもつ直線偏
波の電磁波が放射される。さらに、放射素子１の偏波方
向のエッジ部分に放射素子用給電線２を接続し、さらに
先に等しい周波数で共振する直線偏波放射素子４を偏波
面が一致するように接続すれば、マイクロストリップア
レーアンテナ単位アンテナの基本接続を構成することが
できる。
第１図示第１の実施例では、放射素子１の形状は、方
形パッチとしているが、円形パッチなども利用できる。
スロット３は円形などの結合用開口でもよい。また、ス
ロット励振用給電線７は例示したマイクロストリップラ
インの他に、ストリップラインなどのシールド型平面回
路あるいは導波管なども利用できる。
形パッチとしているが、円形パッチなども利用できる。
スロット３は円形などの結合用開口でもよい。また、ス
ロット励振用給電線７は例示したマイクロストリップラ
インの他に、ストリップラインなどのシールド型平面回
路あるいは導波管なども利用できる。
第３図は、第１の実施例各部分積層時の位置関係を示
す平面図（ａ）および断面図（ｂ）である。放射素子１
は比較的低誘電率（εr1）なアンテナ基板（放射素子基
板）５上にエッチングなどにより作成される。放射素子
１の長さLpは、一般的なマイクロストリップアンテナの
場合、約λg/2 ここでｃは光速、ｆは希望共振周波数）に選ばれるが、
放射素子下部に設けたスロット３により励振する場合
は、若干、放射素子寸法をλg/2より小さくする必要が
ある。放射素子の帯域特性は基板厚d1に依存するので、
用途に応じて基板厚さを選択する。また、直線偏波素子
の場合、幅Wpは任意に選べる。この実施例の場合、金属
箔６は放射素子１、放射素子用給電線２およびスロット
励振用給電線７の共通アースとなっている。この金属箔
６の放射素子１に対応する部分に幅Wa、長さLaのスロッ
ト３を形成する。スロット３も周波数ｆで共振するよう
幅Wa、長さLaを選ぶ必要がある。金属箔６は銅箔、ある
いはアルミ箔などを利用するかあるいは、アンテナ基板
５として両面銅張りのものを使用し、両面エッチングに
より作成する方法もある。
す平面図（ａ）および断面図（ｂ）である。放射素子１
は比較的低誘電率（εr1）なアンテナ基板（放射素子基
板）５上にエッチングなどにより作成される。放射素子
１の長さLpは、一般的なマイクロストリップアンテナの
場合、約λg/2 ここでｃは光速、ｆは希望共振周波数）に選ばれるが、
放射素子下部に設けたスロット３により励振する場合
は、若干、放射素子寸法をλg/2より小さくする必要が
ある。放射素子の帯域特性は基板厚d1に依存するので、
用途に応じて基板厚さを選択する。また、直線偏波素子
の場合、幅Wpは任意に選べる。この実施例の場合、金属
箔６は放射素子１、放射素子用給電線２およびスロット
励振用給電線７の共通アースとなっている。この金属箔
６の放射素子１に対応する部分に幅Wa、長さLaのスロッ
ト３を形成する。スロット３も周波数ｆで共振するよう
幅Wa、長さLaを選ぶ必要がある。金属箔６は銅箔、ある
いはアルミ箔などを利用するかあるいは、アンテナ基板
５として両面銅張りのものを使用し、両面エッチングに
より作成する方法もある。
スロット励振用給電線７は、給電線基板８（比誘電率
εr2、厚さd2）上にエッチングなどにより作成される。
スロット励振用給電線７の長さLsの部分は、オープンス
タブとして動作するので、マッチングがとれる適当な長
さに調整する必要がある。
εr2、厚さd2）上にエッチングなどにより作成される。
スロット励振用給電線７の長さLsの部分は、オープンス
タブとして動作するので、マッチングがとれる適当な長
さに調整する必要がある。
第４図は本発明に係る第２の実施例の構成を示す図
で、放射素子１と、放射素子用給電線２と、スロット３
と、円偏波放射素子９を含む。この例では、２個のスロ
ット３により円偏波励振された放射素子１に円偏波放射
素子９が接続され円偏波アレーを構成している。放射素
子用給電線２の長さは、各放射素子が希望周波数で同相
になるよう選択する。この場合、放射素子としては、例
示した方形パッチの他、円形パッチなども使用可能であ
る。
で、放射素子１と、放射素子用給電線２と、スロット３
と、円偏波放射素子９を含む。この例では、２個のスロ
ット３により円偏波励振された放射素子１に円偏波放射
素子９が接続され円偏波アレーを構成している。放射素
子用給電線２の長さは、各放射素子が希望周波数で同相
になるよう選択する。この場合、放射素子としては、例
示した方形パッチの他、円形パッチなども使用可能であ
る。
第５図は、第２の実施例の部分構成図である。放射素
子１をＸ、Ｙ方向に励振するため、金属箔６には２個の
スロット３を形成している。放射素子１の形状を正方形
とし、２個のスロットを同一振幅かつ90度の位相差を与
えるよう励振することにより、円偏波アンテナを構成す
ることができる。さらに、放射素子１に円偏波アンテナ
９を接続することにより、円偏波マイクロストリップア
レーアンテナを構成できる。
子１をＸ、Ｙ方向に励振するため、金属箔６には２個の
スロット３を形成している。放射素子１の形状を正方形
とし、２個のスロットを同一振幅かつ90度の位相差を与
えるよう励振することにより、円偏波アンテナを構成す
ることができる。さらに、放射素子１に円偏波アンテナ
９を接続することにより、円偏波マイクロストリップア
レーアンテナを構成できる。
（発明の効果） 本発明の特徴は、スロットなどの結合用開口部により
励振された放射素子に、さらに放射素子を接続すること
により、直並列型マイクロストリップアレーを構成して
いる点にある。アレーアンテナとしての放射素子数は、
接続する放射素子の数により調整可能である。また、ス
ロットにより励振した放射素子を中心としてアレーアン
テナを構成できることから、スロットを励振するための
給電線も複雑にならず、給電線基板にスペース的な余裕
が生じ、能動素子の組み込みが容易となる。したがっ
て、給電線中にアンプや位相器などの素子を組み込む能
動的アンテナやフェーズドアレーアンテアの構造とし
て、有効な構成と考えられる。
励振された放射素子に、さらに放射素子を接続すること
により、直並列型マイクロストリップアレーを構成して
いる点にある。アレーアンテナとしての放射素子数は、
接続する放射素子の数により調整可能である。また、ス
ロットにより励振した放射素子を中心としてアレーアン
テナを構成できることから、スロットを励振するための
給電線も複雑にならず、給電線基板にスペース的な余裕
が生じ、能動素子の組み込みが容易となる。したがっ
て、給電線中にアンプや位相器などの素子を組み込む能
動的アンテナやフェーズドアレーアンテアの構造とし
て、有効な構成と考えられる。
本発明では、アレーアンテナへの給電が、放射素子に
直接、電磁界結合により行われることから、結合による
パワーは、スロットから直接、空間に放射されることな
く、放射素子、さらにそれに接続された放射素子に伝送
される。これにより、アンテナ効率は向上し、不要放射
により、アンテナの放射指向特性が乱れることもない。
また、給電線基板と放射素子基板を分離しているため、
給電線および放射素子をそれぞれ、独立に設計製作する
ことができるため、設計の自由度は増す。さらに、スル
ーホールなどにより両方の基板を接続する必要もなく、
製作も容易である。
直接、電磁界結合により行われることから、結合による
パワーは、スロットから直接、空間に放射されることな
く、放射素子、さらにそれに接続された放射素子に伝送
される。これにより、アンテナ効率は向上し、不要放射
により、アンテナの放射指向特性が乱れることもない。
また、給電線基板と放射素子基板を分離しているため、
給電線および放射素子をそれぞれ、独立に設計製作する
ことができるため、設計の自由度は増す。さらに、スル
ーホールなどにより両方の基板を接続する必要もなく、
製作も容易である。
第１図は、本発明に係る第１の実施例の基本構成図、 第２図は、本発明第１の実施例の部分構成図、 第３図は、本発明第１の実施例各部分の位置関係を示す
平面図（ａ）と、断面図（ｂ）、 第４図は、本発明に係る第２の実施例の基本構成図、 第５図は、本発明第２の実施例において、放射素子部分
の構成法の１例を示す図である。 １……放射素子、２……放射素子用給電線 ３……スロット、４……直線偏波放射素子 ５……放射素子基板、６……金属箔 ７……スロット励振用給電線 ８……給電線基板、９……円偏波放射素子。
平面図（ａ）と、断面図（ｂ）、 第４図は、本発明に係る第２の実施例の基本構成図、 第５図は、本発明第２の実施例において、放射素子部分
の構成法の１例を示す図である。 １……放射素子、２……放射素子用給電線 ３……スロット、４……直線偏波放射素子 ５……放射素子基板、６……金属箔 ７……スロット励振用給電線 ８……給電線基板、９……円偏波放射素子。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−135106（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−208003（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01Q 21/00 - 21/30
Claims (1)
- 【請求項１】給電線を有する給電線基板と、 前記給電線により励振される結合用開口部を有する金属
箔と、 前記結合用開口部により励振される第１の放射素子と該
第１の放射素子の偏波方向の両エッジ部分にそれぞれ接
続された放射素子用給電線を介して励振される第２の放
射素子とを有する放射素子基板と、 を具えたことを特徴とするマイクロ ストリップ アレ
ーアンテナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020431A JP3068149B2 (ja) | 1990-02-01 | 1990-02-01 | マイクロストリップアレーアンテナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020431A JP3068149B2 (ja) | 1990-02-01 | 1990-02-01 | マイクロストリップアレーアンテナ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03227103A JPH03227103A (ja) | 1991-10-08 |
| JP3068149B2 true JP3068149B2 (ja) | 2000-07-24 |
Family
ID=12026855
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2020431A Expired - Lifetime JP3068149B2 (ja) | 1990-02-01 | 1990-02-01 | マイクロストリップアレーアンテナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3068149B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05121930A (ja) * | 1991-10-24 | 1993-05-18 | Yagi Antenna Co Ltd | 平面アンテナ |
| KR100702774B1 (ko) * | 2000-03-22 | 2007-04-03 | 주식회사 케이티 | 이중급전 이중공진형의 안테나 구조 |
| CN114039208B (zh) * | 2021-11-22 | 2023-10-03 | 江苏科技大学 | 一种多频段缝隙耦合天线 |
-
1990
- 1990-02-01 JP JP2020431A patent/JP3068149B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03227103A (ja) | 1991-10-08 |
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