JP3305412B2 - マイクロストリップアンテナ及びその構成部分 - Google Patents
マイクロストリップアンテナ及びその構成部分Info
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- JP3305412B2 JP3305412B2 JP12077293A JP12077293A JP3305412B2 JP 3305412 B2 JP3305412 B2 JP 3305412B2 JP 12077293 A JP12077293 A JP 12077293A JP 12077293 A JP12077293 A JP 12077293A JP 3305412 B2 JP3305412 B2 JP 3305412B2
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- Japan
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- patch
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
- H01Q9/04—Resonant antennas
- H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q23/00—Antennas with active circuits or circuit elements integrated within them or attached to them
Landscapes
- Waveguide Aerials (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Details Of Aerials (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この出願は、総括的にはマイクロ
ストリップ回路に関し、特に地球的位置標定システムの
ようなギガ周波数帯用のマイクロストリップアンテナと
受信機に関するものである。
ストリップ回路に関し、特に地球的位置標定システムの
ようなギガ周波数帯用のマイクロストリップアンテナと
受信機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】マイクロストリップアンテナは、この技
術分野ではよく知られている。原則的にそのようなアン
テナは、基板の一方の側に整形した導電性の被覆体をも
ち、他方の側にグラウンド面用の類似の被覆体があるア
ンテナパッチを採用している。マイクロストリップアン
テナを説明するためのよい出発点は、ＩＥＥＥ Ａｎｔ
ｅｎｎａｓ ａｎｄ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ Ｓｏｃｉ
ｅｔｙからの１９８１年１月の出版物ＡＰ−２１の巻に
見つけることができる。マイクロストリップアンテナに
あっては、輻射素子はしばしばパッチと言われている。
このパッチの形とその給電点は、偏波、ＳＷＲ（定在波
比）およびアンテナ指向性図のような特性を決定する。
基板の材料は、その誘電率の故にマイクロストリップア
ンテナの性能に重要な役割を演じる。温度変化が誘電率
に影響を与えるとき、パッチの中心共振周波数はずれる
傾向がある。受信用パッチの通過帯域が、１．５７５ギ
ガヘルツの中心周波数に対し例えば約２％であれば、温
度変化あるいは製造技術の結果として誘電率が変化して
通過帯域を非常に大きくずらしかねない。これは、パッ
チアンテナの性能に過度に不利な欠点をもたらす可能性
がある。
術分野ではよく知られている。原則的にそのようなアン
テナは、基板の一方の側に整形した導電性の被覆体をも
ち、他方の側にグラウンド面用の類似の被覆体があるア
ンテナパッチを採用している。マイクロストリップアン
テナを説明するためのよい出発点は、ＩＥＥＥ Ａｎｔ
ｅｎｎａｓ ａｎｄ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ Ｓｏｃｉ
ｅｔｙからの１９８１年１月の出版物ＡＰ−２１の巻に
見つけることができる。マイクロストリップアンテナに
あっては、輻射素子はしばしばパッチと言われている。
このパッチの形とその給電点は、偏波、ＳＷＲ（定在波
比）およびアンテナ指向性図のような特性を決定する。
基板の材料は、その誘電率の故にマイクロストリップア
ンテナの性能に重要な役割を演じる。温度変化が誘電率
に影響を与えるとき、パッチの中心共振周波数はずれる
傾向がある。受信用パッチの通過帯域が、１．５７５ギ
ガヘルツの中心周波数に対し例えば約２％であれば、温
度変化あるいは製造技術の結果として誘電率が変化して
通過帯域を非常に大きくずらしかねない。これは、パッ
チアンテナの性能に過度に不利な欠点をもたらす可能性
がある。
【０００３】種々の材料ならびに技術が、マイクロスト
リップアンテナの寸法上の安定性を改善するために使用
される。ＰＴＦＥすなわちポリテトラフルオルエチレン
が、選択材料となる傾向があり、特に安定性を改善する
ため織物にしたガラス繊維、またはガラスを不特定の方
法に向けた繊維と組み合わせて使うときその傾向があ
る。ＰＴＦＥは、関連する周波数帯で優れた特性を有し
ているが、高価になりがちである。不定方向の繊維を使
用すれば、基板内に予測できない割れ目や不均一な誘電
率を生ぜしめ、従って１つのパッチアンテナとつぎのパ
ッチアンテナとでは均一でない性能を作りがちである。
パッチアンテナの設計には、給電線が縁部の励振および
入出力回路に対し表わすインピーダンスにどんな仕方で
影響を与えるか、と言うことにより給電線を考慮に入れ
なければならない。パッチアンテナが受信機として採用
されるとき、正確なインピーダンス整合が、給電点に置
いて得られることが特に重要であり、給電点は下層にあ
る受信機回路の配置と両立性のある位置になければなら
ない。
リップアンテナの寸法上の安定性を改善するために使用
される。ＰＴＦＥすなわちポリテトラフルオルエチレン
が、選択材料となる傾向があり、特に安定性を改善する
ため織物にしたガラス繊維、またはガラスを不特定の方
法に向けた繊維と組み合わせて使うときその傾向があ
る。ＰＴＦＥは、関連する周波数帯で優れた特性を有し
ているが、高価になりがちである。不定方向の繊維を使
用すれば、基板内に予測できない割れ目や不均一な誘電
率を生ぜしめ、従って１つのパッチアンテナとつぎのパ
ッチアンテナとでは均一でない性能を作りがちである。
パッチアンテナの設計には、給電線が縁部の励振および
入出力回路に対し表わすインピーダンスにどんな仕方で
影響を与えるか、と言うことにより給電線を考慮に入れ
なければならない。パッチアンテナが受信機として採用
されるとき、正確なインピーダンス整合が、給電点に置
いて得られることが特に重要であり、給電点は下層にあ
る受信機回路の配置と両立性のある位置になければなら
ない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】１本の給電線にそって
パッチの中に作った切込を経てそのパッチの内側の特に
希望する励振領域まで延びる給電線等も含めて種々の給
電線について述べて来た。米国特許４，６９２，７６９
号には、矩形パッチ用の給電線を有するそのような切込
の１つの形式が示されている。米国特許４，０６７，０
１６号の図５は、正方形パッチの角に用いられた１対の
切込給電線を示している。パッチアンテナ用の他の給電
線は、米国特許４，１９７，５４４号と４，０５１，４
７８号に示されている。パッチアンテナが、いわゆるＧ
ＰＳ（地球的位置標定システム）衛星からの信号を受信
するために採用されるとき、地上における信号強度は、
時々刻々起る非常に弱いレベルと共に変動する傾向があ
る。正確な受信には、広範囲の現場の状況下で信頼性の
ある動作を行わせるため低い雑音指数が必要である。低
い雑音指数は達成するのが難しく、特に広範囲の温度変
動、日光、雨等への曝露のような広い範囲の地上条件を
考慮しなければならない時には難しい。
パッチの中に作った切込を経てそのパッチの内側の特に
希望する励振領域まで延びる給電線等も含めて種々の給
電線について述べて来た。米国特許４，６９２，７６９
号には、矩形パッチ用の給電線を有するそのような切込
の１つの形式が示されている。米国特許４，０６７，０
１６号の図５は、正方形パッチの角に用いられた１対の
切込給電線を示している。パッチアンテナ用の他の給電
線は、米国特許４，１９７，５４４号と４，０５１，４
７８号に示されている。パッチアンテナが、いわゆるＧ
ＰＳ（地球的位置標定システム）衛星からの信号を受信
するために採用されるとき、地上における信号強度は、
時々刻々起る非常に弱いレベルと共に変動する傾向があ
る。正確な受信には、広範囲の現場の状況下で信頼性の
ある動作を行わせるため低い雑音指数が必要である。低
い雑音指数は達成するのが難しく、特に広範囲の温度変
動、日光、雨等への曝露のような広い範囲の地上条件を
考慮しなければならない時には難しい。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明のマイク
ロストリップアンテナは；マイクロ波受信機と共に使用
するための円偏波マイクロストリップアンテナであっ
て；原則的に平坦な矩形の基板；その基板の一方の面に
付着された矩形の基平面；前記基板の他方の面に付着さ
れ、前記基平面の表面積以下である表面積を有する原則
的に矩形のアンテナパッチ；円偏波のために必要な所望
のインピーダンス整合および必要な位相分離の両方を達
成しかつアンテナ給電位置に対するアンテナパターン性
能の依存性を低減するために、前記アンテナパッチの縁
から十分に位相分離されたおおむね前記アンテナパッチ
の中央に配置される非輻射スロット；前記基板の前記他
方の面上で前記アンテナパッチの縁に対して鋭角で傾斜
する給電線；および前記給電線の両側に沿って前記アン
テナパッチ内に形成された、対応する角度で傾斜する切
込みであって、前記給電線及び前記アンテナパッチ間の
インピーダンス整合を低損失で強化するために前記アン
テナパッチ内に十分に延びる切込みを有する。請求項２
のフィルタおよび増幅器の組立体は：分離可能であると
共に積み重ねられる上部および下部金属板から形成され
た金属外被であって、前記金属板のそれぞれは類似した
形をした凹部を有し、その凹部は、前記上部および下部
金属板が接合されるとき、相互間の隔離壁により分離さ
れた空洞でなる入力および出力マイクロ波線路を形成す
る前記金属外被；前記上部および下部金属板と同じ形に
整形された比較的薄い絶縁性の基板に形成されたストリ
ップラインフィルタであって、前記基板は、入力および
出力ストリップラインフィルタを形成する金属被覆体を
有すると共に、前記入力および出力マイクロ波線路内で
それぞれ前記上部および下部金属板の間に挟まれた前記
ストリップラインフィルタ；前記基板の対向する側の上
に配置された、前記上部および下部金属板と接触する周
辺導電性被覆体と、その周辺導電性被覆体に接続され、
前記入力および出力フィルタの中間に配置され、且つ前
記上部および下部金属板の対向する隔離壁の間にその隔
離壁と接触するために配置された隔離導電性被覆体とを
有する前記基板；前記入力および出力フィルタに動作す
るよう結合され且つ前記入力および出力フィルタ間に配
置されて前記入力フィルタからのマイクロ波信号を増幅
する増幅器；前記金属外被の外側からのマイクロ波信号
を前記入力フィルタに結合するために前記金属板の一方
を貫通する入力手段；および前記出力フィルタからの増
幅されたマイクロ波信号を前記金属外被の外側に結合す
るために前記金属板の他方を貫通する出力手段を有す
る。請求項３のマイクロ波受信機組立体は：マイクロ波
を透過するレードーム外被であって、その最上部および
その最上部から下方に延びる周辺壁によって境をなす凹
部を形成するために整形された前記レードーム外被；お
よびそのレードーム外被の前記凹部の内側に適切に収納
する形の多層受信機構造；を具備するマイクロ波受信機
立体であって、前記多層受信機構造は、前記レードーム
外被の前記最上部に隣接して配置されたマイクロストリ
ップアンテナであって、前記最上部に隣接する一方の側
にアンテナパッチを有すると共に反対側に基平面を有す
る基板、および前記アンテナパッチに結合され、前記基
板および前記基平面を貫通する第１コネクタから形成さ
れた前記マイクロストリップアンテナ；上部および下部
金属板、およびその両金属板間にその両金属板から間隔
をあけて配置された回路担体ボードから形成されたマイ
クロ波フィルタおよび増幅器の組立体であって、前記回
路担体ボードが、入力フィルタ、出力フィルタ、および
前記回路担体ボード上に取り付けられ、前記入力および
出力フィルタの両方に結合されると共に前記両フィルタ
の間に配置された増幅器を有する、前記マイクロ波フィ
ルタおよび増幅器の組立体；前記入力フィルタに付けら
れ、前記第１コネクタと嵌合する入力コネクタ；および
前記出力フィルタに結合された出力コネクタを有する。
請求項４のマイクロ波受信機組立体は：最上部およびそ
の最上部から垂下する周辺壁を有して凹部を形成する原
則的に正方形でマイクロ波を透過するレードーム；原則
的に正方形の基板を有する層状マイクロストリップ円偏
波パッチアンテナであって、前記基板の一方の側に原則
的に正方形の輻射パッチを有すると共に反対側に基平面
を有し、前記基平面は前記輻射パッチより面積が大き
く、前記パッチアンテナは前記凹部の内側に配置され、
前記輻射パッチは前記レードームの前記最上部に隣接し
て配置され、前記レードームの前記最上部は、前記凹部
内へ内方に突出するセグメントを有し、且つ所望領域内
で隣接する前記輻射パッチと接触する形状である、前記
層状マイクロストリップ円偏波パッチアンテナ；一対の
遮蔽する上部および下部金属板およびその両金属板の間
に挟まれた回路担体ボードとから形成された実質的に正
方形の受信機マイクロストリップライン構造であって、
前記回路担体ボードが、所望の通過帯域特性を作るため
にストリップライン回路の一部として前記回路担体ボー
ド上に取り付けられた平坦な濾波手段と、低雑音指数を
達成し前記ストリップライン構造用の小さな定在波比を
保持するため、前記濾波手段に関して一体的に配置され
る増幅器とを有し、前記レードームの前記凹部内側で前
記層状パッチアンテナに関して端をそろえた層状関係に
嵌まり込む前記受信機マイクロストリップライン構造；
前記輻射パッチからの無線周波数信号を前記基平面およ
び前記上部金属板を通って前記濾波手段に結合する入力
コネクタ手段；および増幅され濾波された無線周波数信
号を前記下部金属板を通って結合する出力コネクタ手段
を有する。
ロストリップアンテナは；マイクロ波受信機と共に使用
するための円偏波マイクロストリップアンテナであっ
て；原則的に平坦な矩形の基板；その基板の一方の面に
付着された矩形の基平面；前記基板の他方の面に付着さ
れ、前記基平面の表面積以下である表面積を有する原則
的に矩形のアンテナパッチ；円偏波のために必要な所望
のインピーダンス整合および必要な位相分離の両方を達
成しかつアンテナ給電位置に対するアンテナパターン性
能の依存性を低減するために、前記アンテナパッチの縁
から十分に位相分離されたおおむね前記アンテナパッチ
の中央に配置される非輻射スロット；前記基板の前記他
方の面上で前記アンテナパッチの縁に対して鋭角で傾斜
する給電線；および前記給電線の両側に沿って前記アン
テナパッチ内に形成された、対応する角度で傾斜する切
込みであって、前記給電線及び前記アンテナパッチ間の
インピーダンス整合を低損失で強化するために前記アン
テナパッチ内に十分に延びる切込みを有する。請求項２
のフィルタおよび増幅器の組立体は：分離可能であると
共に積み重ねられる上部および下部金属板から形成され
た金属外被であって、前記金属板のそれぞれは類似した
形をした凹部を有し、その凹部は、前記上部および下部
金属板が接合されるとき、相互間の隔離壁により分離さ
れた空洞でなる入力および出力マイクロ波線路を形成す
る前記金属外被；前記上部および下部金属板と同じ形に
整形された比較的薄い絶縁性の基板に形成されたストリ
ップラインフィルタであって、前記基板は、入力および
出力ストリップラインフィルタを形成する金属被覆体を
有すると共に、前記入力および出力マイクロ波線路内で
それぞれ前記上部および下部金属板の間に挟まれた前記
ストリップラインフィルタ；前記基板の対向する側の上
に配置された、前記上部および下部金属板と接触する周
辺導電性被覆体と、その周辺導電性被覆体に接続され、
前記入力および出力フィルタの中間に配置され、且つ前
記上部および下部金属板の対向する隔離壁の間にその隔
離壁と接触するために配置された隔離導電性被覆体とを
有する前記基板；前記入力および出力フィルタに動作す
るよう結合され且つ前記入力および出力フィルタ間に配
置されて前記入力フィルタからのマイクロ波信号を増幅
する増幅器；前記金属外被の外側からのマイクロ波信号
を前記入力フィルタに結合するために前記金属板の一方
を貫通する入力手段；および前記出力フィルタからの増
幅されたマイクロ波信号を前記金属外被の外側に結合す
るために前記金属板の他方を貫通する出力手段を有す
る。請求項３のマイクロ波受信機組立体は：マイクロ波
を透過するレードーム外被であって、その最上部および
その最上部から下方に延びる周辺壁によって境をなす凹
部を形成するために整形された前記レードーム外被；お
よびそのレードーム外被の前記凹部の内側に適切に収納
する形の多層受信機構造；を具備するマイクロ波受信機
立体であって、前記多層受信機構造は、前記レードーム
外被の前記最上部に隣接して配置されたマイクロストリ
ップアンテナであって、前記最上部に隣接する一方の側
にアンテナパッチを有すると共に反対側に基平面を有す
る基板、および前記アンテナパッチに結合され、前記基
板および前記基平面を貫通する第１コネクタから形成さ
れた前記マイクロストリップアンテナ；上部および下部
金属板、およびその両金属板間にその両金属板から間隔
をあけて配置された回路担体ボードから形成されたマイ
クロ波フィルタおよび増幅器の組立体であって、前記回
路担体ボードが、入力フィルタ、出力フィルタ、および
前記回路担体ボード上に取り付けられ、前記入力および
出力フィルタの両方に結合されると共に前記両フィルタ
の間に配置された増幅器を有する、前記マイクロ波フィ
ルタおよび増幅器の組立体；前記入力フィルタに付けら
れ、前記第１コネクタと嵌合する入力コネクタ；および
前記出力フィルタに結合された出力コネクタを有する。
請求項４のマイクロ波受信機組立体は：最上部およびそ
の最上部から垂下する周辺壁を有して凹部を形成する原
則的に正方形でマイクロ波を透過するレードーム；原則
的に正方形の基板を有する層状マイクロストリップ円偏
波パッチアンテナであって、前記基板の一方の側に原則
的に正方形の輻射パッチを有すると共に反対側に基平面
を有し、前記基平面は前記輻射パッチより面積が大き
く、前記パッチアンテナは前記凹部の内側に配置され、
前記輻射パッチは前記レードームの前記最上部に隣接し
て配置され、前記レードームの前記最上部は、前記凹部
内へ内方に突出するセグメントを有し、且つ所望領域内
で隣接する前記輻射パッチと接触する形状である、前記
層状マイクロストリップ円偏波パッチアンテナ；一対の
遮蔽する上部および下部金属板およびその両金属板の間
に挟まれた回路担体ボードとから形成された実質的に正
方形の受信機マイクロストリップライン構造であって、
前記回路担体ボードが、所望の通過帯域特性を作るため
にストリップライン回路の一部として前記回路担体ボー
ド上に取り付けられた平坦な濾波手段と、低雑音指数を
達成し前記ストリップライン構造用の小さな定在波比を
保持するため、前記濾波手段に関して一体的に配置され
る増幅器とを有し、前記レードームの前記凹部内側で前
記層状パッチアンテナに関して端をそろえた層状関係に
嵌まり込む前記受信機マイクロストリップライン構造；
前記輻射パッチからの無線周波数信号を前記基平面およ
び前記上部金属板を通って前記濾波手段に結合する入力
コネクタ手段；および増幅され濾波された無線周波数信
号を前記下部金属板を通って結合する出力コネクタ手段
を有する。
【０００６】
【作用】この発明によると、マイクロストリップ回路を
使用しまた組立てるのが便利でかつ広範囲の有害な環境
条件に耐えうる経済的な構造を使って、低雑音の動作が
達成される。これは、レードーム外被を採用することに
より、この発明に従う１個のマイクロストリップ回路を
用いて達成されるが、この外被内では、マイクロストリ
ップパッチアンテナがレードームの頂上近くに置かれ、
フィルタと増幅器部から形成された受信機部分はパッチ
アンテナの基平面近くに置かれる。マイクロストリップ
アンテナは、出力コネクタを有し、それはアンテナ内に
埋め込まれ、かつフィルタと増幅器の組立体内にある相
補的な取付けコネクタ上に押しつけることができるもの
である。全体のマイクロストリップ回路は、パッチアン
テナの動作に及ぼすレードームの電磁的効果が不変にな
るような方法で、素早く便利にぱちんとレードームの中
にはまり込む。これは、プラスチック材料のレードーム
をその頂上部分にいくらか弾性をもたせて形成すること
により達成される。この事により、アンテナ組立部がレ
ードームの中にぱちんとはまり込むにつれてアンテナパ
ッチに隣接するようになるレードームの頂上部分に対向
して、アンテナ組立部を加圧することが可能になる。
使用しまた組立てるのが便利でかつ広範囲の有害な環境
条件に耐えうる経済的な構造を使って、低雑音の動作が
達成される。これは、レードーム外被を採用することに
より、この発明に従う１個のマイクロストリップ回路を
用いて達成されるが、この外被内では、マイクロストリ
ップパッチアンテナがレードームの頂上近くに置かれ、
フィルタと増幅器部から形成された受信機部分はパッチ
アンテナの基平面近くに置かれる。マイクロストリップ
アンテナは、出力コネクタを有し、それはアンテナ内に
埋め込まれ、かつフィルタと増幅器の組立体内にある相
補的な取付けコネクタ上に押しつけることができるもの
である。全体のマイクロストリップ回路は、パッチアン
テナの動作に及ぼすレードームの電磁的効果が不変にな
るような方法で、素早く便利にぱちんとレードームの中
にはまり込む。これは、プラスチック材料のレードーム
をその頂上部分にいくらか弾性をもたせて形成すること
により達成される。この事により、アンテナ組立部がレ
ードームの中にぱちんとはまり込むにつれてアンテナパ
ッチに隣接するようになるレードームの頂上部分に対向
して、アンテナ組立部を加圧することが可能になる。
【０００７】マイクロストリップ回路全体の特有の利点
は、関連する周波数帯における低雑音指数および小定在
波比である。これらは、コネクタの位置に対する感度を
減らすため、給電線が特殊の方法で整形されかつ方向づ
けられるアンテナパッチのような特徴を組み合せて採用
することにより達成される。この事は、順繰りにフィル
タおよび無線周波数増幅器のような後段にある受信機回
路の設計を容易にする。更に、アンテナパッチには、円
偏波用の所望の位相分離を行うため選択して方向づけら
れている中心スロットが設けられている。この発明のマ
イクロストリップ回路のもう一つの特徴は、フィルタと
増幅器の一体化構造から形成された受信機回路の使用で
あり、この構造は、レードームの内側でマイクロストリ
ップアンテナと共に便利に組み立てられ、層状の組立体
を形成している。受信機は、ストリップライン型の３枚
板回路を含み、その回路内では外側の導体板が互に組に
なって伝送線路を形成している。薄い基板担体ボードが
その板の間に吊されており、整形された導電性の被覆体
を保持して間隔をあけた入力フィルタと出力フィルタを
形成している。無線周波増幅器が、関連する帯域幅にわ
たって小さいＳＷＲと共に低い雑音指数を維持するよう
な方法で入力出力フィルタの間に配置されている。
は、関連する周波数帯における低雑音指数および小定在
波比である。これらは、コネクタの位置に対する感度を
減らすため、給電線が特殊の方法で整形されかつ方向づ
けられるアンテナパッチのような特徴を組み合せて採用
することにより達成される。この事は、順繰りにフィル
タおよび無線周波数増幅器のような後段にある受信機回
路の設計を容易にする。更に、アンテナパッチには、円
偏波用の所望の位相分離を行うため選択して方向づけら
れている中心スロットが設けられている。この発明のマ
イクロストリップ回路のもう一つの特徴は、フィルタと
増幅器の一体化構造から形成された受信機回路の使用で
あり、この構造は、レードームの内側でマイクロストリ
ップアンテナと共に便利に組み立てられ、層状の組立体
を形成している。受信機は、ストリップライン型の３枚
板回路を含み、その回路内では外側の導体板が互に組に
なって伝送線路を形成している。薄い基板担体ボードが
その板の間に吊されており、整形された導電性の被覆体
を保持して間隔をあけた入力フィルタと出力フィルタを
形成している。無線周波増幅器が、関連する帯域幅にわ
たって小さいＳＷＲと共に低い雑音指数を維持するよう
な方法で入力出力フィルタの間に配置されている。
【０００８】この発明によるマイクロストリップ回路
は、ＧＰＳ衛星からの信号を受信するには特に有用であ
る。これらの信号は、場所により変化するばかりではな
く時々刻々変動しがちであるので、高性能の受信回路が
必要である。しかし高性能はまたしばしば高いコストを
伴う。それ故この発明のマイクロストリップ回路のもう
一つの特徴は、経済的な構造体と組立体である。マイク
ロストリップパッチアンテナにあっては、基板は高価な
ＰＴＦＥ材を使用する代りに、ポリプロピレンと織物に
したガラスを交互に層にして形成した基板を採用してい
る。好ましくは、ポリプロピレン層が織物にしたガラス
の層より実質的に厚いことである。この基板材料は、関
連する周波数範囲内でかつ使用が予想される温度範囲に
亘って均一かつ安定した誘電率と言ったような電磁的動
作特性が望ましい。この基板は、その他のマイクロ波の
構造体にも使用できる。それ故、ギガヘルツ周波数での
使用に適し、低い雑音指数と小さいＳＷＲを有し、かつ
組立るのに便利なマイクロストリップアンテナと受信機
回路を提供することが、この発明の一つの目的である。
また円偏波のマイクロストリップアンテナを提供するこ
とが、この発明の更なる目的である。また比較的安価
で、低損失な材料および安定した誘電率のようなマイク
ロ波周波数における優れた特性を有する基板材料を提供
することが、この発明のもう一つの目的である。また非
常に低い雑音指数と小さいＳＷＲを有するマイクロ波用
のフィルタと増幅器の一体化組立体を提供することが、
この発明の更なる目的である。発明のこれらおよびその
他の利点ならびに目的は、図面に示した好ましい実施例
についての以下の詳細な説明から理解できる。
は、ＧＰＳ衛星からの信号を受信するには特に有用であ
る。これらの信号は、場所により変化するばかりではな
く時々刻々変動しがちであるので、高性能の受信回路が
必要である。しかし高性能はまたしばしば高いコストを
伴う。それ故この発明のマイクロストリップ回路のもう
一つの特徴は、経済的な構造体と組立体である。マイク
ロストリップパッチアンテナにあっては、基板は高価な
ＰＴＦＥ材を使用する代りに、ポリプロピレンと織物に
したガラスを交互に層にして形成した基板を採用してい
る。好ましくは、ポリプロピレン層が織物にしたガラス
の層より実質的に厚いことである。この基板材料は、関
連する周波数範囲内でかつ使用が予想される温度範囲に
亘って均一かつ安定した誘電率と言ったような電磁的動
作特性が望ましい。この基板は、その他のマイクロ波の
構造体にも使用できる。それ故、ギガヘルツ周波数での
使用に適し、低い雑音指数と小さいＳＷＲを有し、かつ
組立るのに便利なマイクロストリップアンテナと受信機
回路を提供することが、この発明の一つの目的である。
また円偏波のマイクロストリップアンテナを提供するこ
とが、この発明の更なる目的である。また比較的安価
で、低損失な材料および安定した誘電率のようなマイク
ロ波周波数における優れた特性を有する基板材料を提供
することが、この発明のもう一つの目的である。また非
常に低い雑音指数と小さいＳＷＲを有するマイクロ波用
のフィルタと増幅器の一体化組立体を提供することが、
この発明の更なる目的である。発明のこれらおよびその
他の利点ならびに目的は、図面に示した好ましい実施例
についての以下の詳細な説明から理解できる。
【０００９】
【実施例】以下添付の図面を参照しつつ実施例を説明す
る。図１と図２は、受信機組立体１６の上にマイクロス
トリップパッチアンテナ１４を取り囲むプラスチック製
のレードーム外被１２で形成された多層化マイクロスト
リップ回路１０が示されている。このマイクロストリッ
プ回路１０は１．５７５ギガヘルツのＧＰＳ信号の受信
機として使用するのに特に適している。もっとも発明の
原理は、別のマイクロ波周波数や別の信号にも適用でき
る。入力部はマイクロストリップパッチアンテナ１４で
あり、出力部はフィルタ増幅器組立体すなわち受信機組
立体１６内に埋め込まれている雌型（バスケット）コネ
クタ１８の所で得られるようになっている。マイクロス
トリップパッチアンテナ１４と受信機組立体１６は、レ
ードーム外被内にぱちんとはまり込み、その外被の上の
部分２０は、アンテナパッチ２２に隣接している。この
アンテナパッチ２２は、多様な位置にあるＧＰＳ衛星か
らのＧＰＳ信号を受信することができる全方向性アンテ
ナパターンを有する円偏波を生成するように形造られて
いる。
る。図１と図２は、受信機組立体１６の上にマイクロス
トリップパッチアンテナ１４を取り囲むプラスチック製
のレードーム外被１２で形成された多層化マイクロスト
リップ回路１０が示されている。このマイクロストリッ
プ回路１０は１．５７５ギガヘルツのＧＰＳ信号の受信
機として使用するのに特に適している。もっとも発明の
原理は、別のマイクロ波周波数や別の信号にも適用でき
る。入力部はマイクロストリップパッチアンテナ１４で
あり、出力部はフィルタ増幅器組立体すなわち受信機組
立体１６内に埋め込まれている雌型（バスケット）コネ
クタ１８の所で得られるようになっている。マイクロス
トリップパッチアンテナ１４と受信機組立体１６は、レ
ードーム外被内にぱちんとはまり込み、その外被の上の
部分２０は、アンテナパッチ２２に隣接している。この
アンテナパッチ２２は、多様な位置にあるＧＰＳ衛星か
らのＧＰＳ信号を受信することができる全方向性アンテ
ナパターンを有する円偏波を生成するように形造られて
いる。
【００１０】よく知られているように、アンテナは、受
信モードでのみならず送信でも使用でき、「輻射素子」
および「給電線」（フィーダー）のようなアンテナの術
語は、両モードに適用される。マイクロストリップパッ
チアンテナ１４では、上部の輻射するアンテナパッチ２
２は、下側にアンテナ基平面２６を有する基板２４の上
に形成される。アンテナパッチ２２は、縁３０から非輻
射スロット３２の方に内側に延びる斜の給電線２８を有
する矩形の、好ましくは原則的に正方形の形のものであ
る。コネクタ３４は、受信機組立体１６内の相手のコネ
クタ３６との接触のため給電線２８から下方に延びてい
る（図４参照）。マイクロストリップパッチアンテナ１
４と受信機組立体１６は、レードーム外被の凹み４０の
中で成層様式で組立てられる。レードーム１２の最上部
分４２は、アンテナパッチ２２と接触状態にあり、この
パッチ２２はまた受信機組立体１６が垂下壁４４にぱち
んとはまり込むことによって最上部分４２に対して加圧
される。ぱちんとはまり込むことは、垂下壁４４の底に
ある間隔をあけた舌片４６が受信機組立体１６の低縁に
ある切込４８にはまることにより行われる。
信モードでのみならず送信でも使用でき、「輻射素子」
および「給電線」（フィーダー）のようなアンテナの術
語は、両モードに適用される。マイクロストリップパッ
チアンテナ１４では、上部の輻射するアンテナパッチ２
２は、下側にアンテナ基平面２６を有する基板２４の上
に形成される。アンテナパッチ２２は、縁３０から非輻
射スロット３２の方に内側に延びる斜の給電線２８を有
する矩形の、好ましくは原則的に正方形の形のものであ
る。コネクタ３４は、受信機組立体１６内の相手のコネ
クタ３６との接触のため給電線２８から下方に延びてい
る（図４参照）。マイクロストリップパッチアンテナ１
４と受信機組立体１６は、レードーム外被の凹み４０の
中で成層様式で組立てられる。レードーム１２の最上部
分４２は、アンテナパッチ２２と接触状態にあり、この
パッチ２２はまた受信機組立体１６が垂下壁４４にぱち
んとはまり込むことによって最上部分４２に対して加圧
される。ぱちんとはまり込むことは、垂下壁４４の底に
ある間隔をあけた舌片４６が受信機組立体１６の低縁に
ある切込４８にはまることにより行われる。
【００１１】図３の主部、図３のＡ部、および図３のＢ
部には、マイクロストリップ回路１０の更に細部が示さ
れている。受信機組立体１６は、一対の組になった上部
と下部の金属板５０、５２のそれぞれから形成されてお
り、それらの金属板と薄い回路担体ボード５４が一緒に
なって折れ曲がったストリップ線路３枚板式回路網を形
成している。金属板５０と５２は各々似た形状の凹部５
６、５８、６０、６２を有し、それらは、金属板５０、
５２が積み重ねられたとき、隔離壁６８、７０により分
離された空洞でなるマイクロ波線路６４、６６（図５参
照）を形成する。回路担体ボード５４は、基板７２の両
側上に導電性の銅被覆体を有しており、それらは従来の
エッチング工程により成形された被覆体である。これら
の被覆体は、凹部５６−６２のまわりの周辺壁の形と釣
り合った形状の周辺導体７４、７６を有し、かつ中心導
体７８、８０を含んでいる。導体７４、７６、７８、８
０は、隔離壁６８と７０、そしてまた凹部５６−６２の
まわりの他の周辺壁との接触部をしっかりと締めつける
ことにより接地される。
部には、マイクロストリップ回路１０の更に細部が示さ
れている。受信機組立体１６は、一対の組になった上部
と下部の金属板５０、５２のそれぞれから形成されてお
り、それらの金属板と薄い回路担体ボード５４が一緒に
なって折れ曲がったストリップ線路３枚板式回路網を形
成している。金属板５０と５２は各々似た形状の凹部５
６、５８、６０、６２を有し、それらは、金属板５０、
５２が積み重ねられたとき、隔離壁６８、７０により分
離された空洞でなるマイクロ波線路６４、６６（図５参
照）を形成する。回路担体ボード５４は、基板７２の両
側上に導電性の銅被覆体を有しており、それらは従来の
エッチング工程により成形された被覆体である。これら
の被覆体は、凹部５６−６２のまわりの周辺壁の形と釣
り合った形状の周辺導体７４、７６を有し、かつ中心導
体７８、８０を含んでいる。導体７４、７６、７８、８
０は、隔離壁６８と７０、そしてまた凹部５６−６２の
まわりの他の周辺壁との接触部をしっかりと締めつける
ことにより接地される。
【００１２】図６ないし図８と図１２にさらに示すよう
に、回路担体ボード５４は、更に一方の上側８２にそれ
ぞれ入出力フィルタ８４、８６の形で被覆体を保持し、
また他方の側８８上に無線周波数増幅器９０を保持して
いる。増幅器９０は、回路担体ボード５４の下側８８の
中心導体８０の上にはまり込んでいる。短い入力リード
線９２は、入力フィルタ８４からの信号を結合するため
のキャパシタ９５を形成するために、入力フィルタ８４
の出力部分に重なる導電性のランド９４に接続されてい
る。同様に、増幅器９０の出力リード線９８は、出力フ
ィルタ８６の入力部分に重なりキャパシタ１０１を形成
して、増幅した出力信号をフィルタ８６に結合する。増
幅器９０用のＤＣ電力の入力は、細いリード線１０２を
通して供給され、このリード線は、中心周波数において
高度に誘導性であり、接地した導体８０と平行に、かつ
それから僅かに間隔をおいて配置されている。リード線
１０２は導体のランド１０４に接続しており、このラン
ドは、出力フィルタ８６の出力部分に重なり、増幅ろ波
された信号を出力コネクタ１８に結合するためのキャパ
シタ１０５を形成する。その状況は図４に一層詳細に示
されている。キャパシタ板１０４は、出力フィルタ８６
とコネクタ１８間の容量結合を形成する他に、ＤＣ電力
をリード線１０２経由で増幅器９０に送達することを可
能にする。ランド導体８０に接続されている増幅器９０
の他のリード線が示されている。
に、回路担体ボード５４は、更に一方の上側８２にそれ
ぞれ入出力フィルタ８４、８６の形で被覆体を保持し、
また他方の側８８上に無線周波数増幅器９０を保持して
いる。増幅器９０は、回路担体ボード５４の下側８８の
中心導体８０の上にはまり込んでいる。短い入力リード
線９２は、入力フィルタ８４からの信号を結合するため
のキャパシタ９５を形成するために、入力フィルタ８４
の出力部分に重なる導電性のランド９４に接続されてい
る。同様に、増幅器９０の出力リード線９８は、出力フ
ィルタ８６の入力部分に重なりキャパシタ１０１を形成
して、増幅した出力信号をフィルタ８６に結合する。増
幅器９０用のＤＣ電力の入力は、細いリード線１０２を
通して供給され、このリード線は、中心周波数において
高度に誘導性であり、接地した導体８０と平行に、かつ
それから僅かに間隔をおいて配置されている。リード線
１０２は導体のランド１０４に接続しており、このラン
ドは、出力フィルタ８６の出力部分に重なり、増幅ろ波
された信号を出力コネクタ１８に結合するためのキャパ
シタ１０５を形成する。その状況は図４に一層詳細に示
されている。キャパシタ板１０４は、出力フィルタ８６
とコネクタ１８間の容量結合を形成する他に、ＤＣ電力
をリード線１０２経由で増幅器９０に送達することを可
能にする。ランド導体８０に接続されている増幅器９０
の他のリード線が示されている。
【００１３】類似の容量結合が入力フィルタ８４の入力
においてコネクタ３６（図４参照）から得られるが、こ
のコネクタは、入力フィルタ８４の部分に重なるキャパ
シタ１１２を形成する導電性のランド１１０に接続して
いる。無線周波数増幅器９０は、種々の設計で作ること
ができるが、これらの設計が所望する動作目的を満足さ
せることが条件である。１．５７５ギガヘルツのＧＰＳ
周波数用として意図されたところのこの実施例にあって
は、その周波数において所望する利得は、約２７ｄｂで
あり、ＶＳＷＲは１．２ないし１であり、雑音指数は約
０．８ｄｂで、かつ約２０ｄＢｍの第３次のインターセ
プトおよび１０ｄＢｍの入力電力を取扱うことができる
ものである。これらの特性を満足させる一つの無線周波
数増幅器が、２段のガリウム砒素電界効果トランジスタ
で作られており、且つ低雑音指数を達成するため一連の
帰還型ノイズ対策回路網が設けられている。この２段は
一連の低電流負荷用バイアス回路構成を採用している。
そのような無線周波数増幅器を作るための一つの技術
は、米国特許４，７３７，２３６号に記載されている。
においてコネクタ３６（図４参照）から得られるが、こ
のコネクタは、入力フィルタ８４の部分に重なるキャパ
シタ１１２を形成する導電性のランド１１０に接続して
いる。無線周波数増幅器９０は、種々の設計で作ること
ができるが、これらの設計が所望する動作目的を満足さ
せることが条件である。１．５７５ギガヘルツのＧＰＳ
周波数用として意図されたところのこの実施例にあって
は、その周波数において所望する利得は、約２７ｄｂで
あり、ＶＳＷＲは１．２ないし１であり、雑音指数は約
０．８ｄｂで、かつ約２０ｄＢｍの第３次のインターセ
プトおよび１０ｄＢｍの入力電力を取扱うことができる
ものである。これらの特性を満足させる一つの無線周波
数増幅器が、２段のガリウム砒素電界効果トランジスタ
で作られており、且つ低雑音指数を達成するため一連の
帰還型ノイズ対策回路網が設けられている。この２段は
一連の低電流負荷用バイアス回路構成を採用している。
そのような無線周波数増幅器を作るための一つの技術
は、米国特許４，７３７，２３６号に記載されている。
【００１４】図１２は、入力フィルタ８４、増幅器９０
および出力フィルタ８６の等価回路図を示している。入
力フィルタ８４は、スプリアス信号除去用のプレセレク
タとして動作する。その仕様の要求する特性は、約０．
４ｄｂ以下の低挿入損失、中心帯域より約±１４０ＭＨ
Ｚ離れた信号の除去量が２０ｄｂ、約１．２ないし１．
もしくはそれより良いＳＷＲ、そして中心周波数付近で
原則的に±１５ＭＨＺ以下の範囲内にある通過帯域であ
る。出力フィルタ８６は、約±１０ＭＨＺ以下の範囲内
と言う一層狭い帯域幅と、３０ｄｂの除去量および原則
的に約１ｄｂ以下の挿入損を有することが望ましい。こ
れらの動作特性は、図８に示すようにフィルタの構造寸
法と共に周囲の変化、また図６に示すように増幅器９０
とそのリード線に関してフィルタの位置等の条件全般に
亘って達成されかつ維持される。
および出力フィルタ８６の等価回路図を示している。入
力フィルタ８４は、スプリアス信号除去用のプレセレク
タとして動作する。その仕様の要求する特性は、約０．
４ｄｂ以下の低挿入損失、中心帯域より約±１４０ＭＨ
Ｚ離れた信号の除去量が２０ｄｂ、約１．２ないし１．
もしくはそれより良いＳＷＲ、そして中心周波数付近で
原則的に±１５ＭＨＺ以下の範囲内にある通過帯域であ
る。出力フィルタ８６は、約±１０ＭＨＺ以下の範囲内
と言う一層狭い帯域幅と、３０ｄｂの除去量および原則
的に約１ｄｂ以下の挿入損を有することが望ましい。こ
れらの動作特性は、図８に示すようにフィルタの構造寸
法と共に周囲の変化、また図６に示すように増幅器９０
とそのリード線に関してフィルタの位置等の条件全般に
亘って達成されかつ維持される。
【００１５】入力フィルタは、入力キャパシタ１１２、
それに続く１／４波長部分１２０および誘導性部分１２
２から形成されており、誘導性部分の一端は接地されて
いる。類似の第２の誘導性部分１２４は、１／４波長部
分１２６によってキャパシタ９５に結合され、つぎに増
幅器９０の入力リード線９２に結合されている。誘導性
部分１２４と１２６間の結合は、上記のフィルタ動作特
性に釣り合って選択されたギャップ１３０の幅により決
定される。１．５７５ＧＨＺの中心周波数に対し、ギャ
ップ１８０の幅は約０．０３０”すなわち０．７６ｍｍ
である。出力フィルタ８６は入力フィルタ８４と類似の
構造であり、キャパシタ１０１から始まり、１／４波長
部分１３４と誘導性部分１３６と続く。ギャップ１３８
は、部分１３６をもう一つの誘導性部分１４０から分離
するが、この部分１４０は、引き続き１／４波長部分１
４２を経てキャパシタ１０５に接続されている。誘導性
部分１３６と１４０間の結合はギャップ１３８の幅Ｗに
より決定される。上記のフィルタ動作特性および１．５
７５ＧＨＺの中心周波数に対し、ギャップ１３８の幅は
約０．１００”すなわち２．５４ｍｍである。
それに続く１／４波長部分１２０および誘導性部分１２
２から形成されており、誘導性部分の一端は接地されて
いる。類似の第２の誘導性部分１２４は、１／４波長部
分１２６によってキャパシタ９５に結合され、つぎに増
幅器９０の入力リード線９２に結合されている。誘導性
部分１２４と１２６間の結合は、上記のフィルタ動作特
性に釣り合って選択されたギャップ１３０の幅により決
定される。１．５７５ＧＨＺの中心周波数に対し、ギャ
ップ１８０の幅は約０．０３０”すなわち０．７６ｍｍ
である。出力フィルタ８６は入力フィルタ８４と類似の
構造であり、キャパシタ１０１から始まり、１／４波長
部分１３４と誘導性部分１３６と続く。ギャップ１３８
は、部分１３６をもう一つの誘導性部分１４０から分離
するが、この部分１４０は、引き続き１／４波長部分１
４２を経てキャパシタ１０５に接続されている。誘導性
部分１３６と１４０間の結合はギャップ１３８の幅Ｗに
より決定される。上記のフィルタ動作特性および１．５
７５ＧＨＺの中心周波数に対し、ギャップ１３８の幅は
約０．１００”すなわち２．５４ｍｍである。
【００１６】増幅器９０は、図３の主部、図３のＡ部お
よび図５に示すように、中心の導電性ランド８０上には
まり込むような仕方で、回路担体ボード５４に取り付け
られている。下側板５２内の隔離壁７０は、一部切り取
られてギャップ１４８（図３参照）を形成し、その中に
増幅器９０は、担体５４が板５０と５２の間にねじまた
はリベット１５０によりサンドイッチ状にはさまれると
き、はまり込む。図示しかつ説明した増幅器９０および
フィルタの構造・寸法を用いて、約１．３ｄｂの非常に
低い雑音指数と、約１．３ないし１．０またはそれより
良いＳＷＲを達成できる。フィルタ増幅器組立体１６
は、その他のマイクロは回路内で、また別のアンテナ構
造体と共に使用することができる。マイクロストリップ
回路の組立体は、図３、図４、および図５によって特に
よく理解できるごとく、便利でまた正確なものに作られ
る。マイクロストリップパッチアンテナ２２と入力フィ
ルタ８４間の電気接続は、押圧接続の相互はまり込み式
コネクタ３４と３６を使用して得られる。コネクタ３４
は給電線２８に半田付けされ、またコネクタ３６は導体
ランド１１０に半田付けされる。相互接続のためには、
この後コネクタ３６の雄ピンがコネクタ３４の雌バスケ
ット内にはまり込むように、それぞれの組立体１４と１
６を一緒に押しさえすればよい。
よび図５に示すように、中心の導電性ランド８０上には
まり込むような仕方で、回路担体ボード５４に取り付け
られている。下側板５２内の隔離壁７０は、一部切り取
られてギャップ１４８（図３参照）を形成し、その中に
増幅器９０は、担体５４が板５０と５２の間にねじまた
はリベット１５０によりサンドイッチ状にはさまれると
き、はまり込む。図示しかつ説明した増幅器９０および
フィルタの構造・寸法を用いて、約１．３ｄｂの非常に
低い雑音指数と、約１．３ないし１．０またはそれより
良いＳＷＲを達成できる。フィルタ増幅器組立体１６
は、その他のマイクロは回路内で、また別のアンテナ構
造体と共に使用することができる。マイクロストリップ
回路の組立体は、図３、図４、および図５によって特に
よく理解できるごとく、便利でまた正確なものに作られ
る。マイクロストリップパッチアンテナ２２と入力フィ
ルタ８４間の電気接続は、押圧接続の相互はまり込み式
コネクタ３４と３６を使用して得られる。コネクタ３４
は給電線２８に半田付けされ、またコネクタ３６は導体
ランド１１０に半田付けされる。相互接続のためには、
この後コネクタ３６の雄ピンがコネクタ３４の雌バスケ
ット内にはまり込むように、それぞれの組立体１４と１
６を一緒に押しさえすればよい。
【００１７】レードーム１２は、日光および他の気象条
件に耐えうるプラスチック材料から作られる。プラスチ
ックのレードームは、アンテナパッチ２２に接近してい
るので、その動作に影響を与えがちであり、特にもしパ
ッチがレードームに対してずれているときはなおさらで
ある。それ故レードーム１２には変形可能な中心リブ１
５６が設けられている。このリブ１５６は、レードーム
に関しアンテナ組立体を中心に保ちつつ、マイクロスト
リップアンテナ１４とフィルタの上側板５０とを摩擦で
押込むことを可能にしている。アンテナパッチ２２に関
してレードーム１２をさらに固定することは、僅かに弾
性のあるレードーム最上部分２０に対してパッチ２２を
加圧することによって得られる。最上部分２０には、ア
ンテナパッチ２２に対して接触するのに役立つ平らで内
側に突起させたセグメント１６０が設けられている。更
にこの突起したセグメントは、レードームの最上部分２
０がスロット３２の直ぐ近くでパッチ２２と接触しない
ように整形されている。レードーム１２のこの特徴は図
９と１０の図面を用いて詳細に図解されている。この発
明によるレードームは、その他のマイクロ波用構造体お
よびアンテナと共に使用することができる。
件に耐えうるプラスチック材料から作られる。プラスチ
ックのレードームは、アンテナパッチ２２に接近してい
るので、その動作に影響を与えがちであり、特にもしパ
ッチがレードームに対してずれているときはなおさらで
ある。それ故レードーム１２には変形可能な中心リブ１
５６が設けられている。このリブ１５６は、レードーム
に関しアンテナ組立体を中心に保ちつつ、マイクロスト
リップアンテナ１４とフィルタの上側板５０とを摩擦で
押込むことを可能にしている。アンテナパッチ２２に関
してレードーム１２をさらに固定することは、僅かに弾
性のあるレードーム最上部分２０に対してパッチ２２を
加圧することによって得られる。最上部分２０には、ア
ンテナパッチ２２に対して接触するのに役立つ平らで内
側に突起させたセグメント１６０が設けられている。更
にこの突起したセグメントは、レードームの最上部分２
０がスロット３２の直ぐ近くでパッチ２２と接触しない
ように整形されている。レードーム１２のこの特徴は図
９と１０の図面を用いて詳細に図解されている。この発
明によるレードームは、その他のマイクロ波用構造体お
よびアンテナと共に使用することができる。
【００１８】円偏波マイクロストリップパッチ２２は、
図９に示すように、縁１６２より僅かに細い給電線２８
を有する縁３０の寸法で略正方形に形成される。給電線
２８は、両側で切込１６４ないし１６４’により囲まれ
ている。給電線２８は、縁３０との間に鋭角αを形成
し、パッチ２２に入り良好なインピーダンス整合が得ら
れる点１６６まで伸びている。角αは、パッチアンテナ
が小さいＳＷＲ、低損失および良好な輻射パターンを維
持している限り実質的に変動しうる。角度αは変動して
もよく、好ましくは約６０゜から約８５゜までの範囲内
であり、またこの実施例では約６８゜である。スロット
３２はパッチ２２の中央にあり、原則的にその対角線の
一つに沿って整列している。切込み１６４の寸法と給電
線２８の角度αは、パッチ２２の大きな面積に亘って、
円偏波のために必要な所望のインピーダンス整合および
必要な位相分離の両方を達成する。これらの特徴は、コ
ネクタ３４により表わされるアンテナから受信機への給
電点が、頂点が最適給電点１６６である二等辺三角形の
面積内に入ることを可能にするものである。この事は、
最良のインピーダンス整合と最小の損失を維持しなが
ら、アンテナ対受信機インターフェースの位置にとって
最大限のフレキシビリティを与える。
図９に示すように、縁１６２より僅かに細い給電線２８
を有する縁３０の寸法で略正方形に形成される。給電線
２８は、両側で切込１６４ないし１６４’により囲まれ
ている。給電線２８は、縁３０との間に鋭角αを形成
し、パッチ２２に入り良好なインピーダンス整合が得ら
れる点１６６まで伸びている。角αは、パッチアンテナ
が小さいＳＷＲ、低損失および良好な輻射パターンを維
持している限り実質的に変動しうる。角度αは変動して
もよく、好ましくは約６０゜から約８５゜までの範囲内
であり、またこの実施例では約６８゜である。スロット
３２はパッチ２２の中央にあり、原則的にその対角線の
一つに沿って整列している。切込み１６４の寸法と給電
線２８の角度αは、パッチ２２の大きな面積に亘って、
円偏波のために必要な所望のインピーダンス整合および
必要な位相分離の両方を達成する。これらの特徴は、コ
ネクタ３４により表わされるアンテナから受信機への給
電点が、頂点が最適給電点１６６である二等辺三角形の
面積内に入ることを可能にするものである。この事は、
最良のインピーダンス整合と最小の損失を維持しなが
ら、アンテナ対受信機インターフェースの位置にとって
最大限のフレキシビリティを与える。
【００１９】１．５７５ＧＨＺの周波数で所望の動作を
行うアンテナパッチ２２は以下の特定寸法を有してい
た。すなわち辺３０は２．１”（５３．３４ｍｍ）、辺
１６２は２．０６６”（５２．４８ｍｍ）である、また
スロット３２は１．０２５”（２６ｍｍ）の長さと０．
０５５”（１．４ｍｍ）の幅で辺１６２’に関し４５．
４７゜の角度βで設けられている。給電線２８は、０．
０５０”（１．２７ｍｍ）の幅をもち、その長さは縁３
０から約０．０９６”（２．４３ｍｍ）と縁１６２から
約０．６７１”（１７．０４ｍｍ）の位置にコネクタ３
４の中心部が配置収容されるよう選択された。給電線２
８用の角αは約６８゜で基板の厚さは約０．１４０”
（３．５６ｍｍ）であった。マイクロストリップパッチ
アンテナ１４の動作は、基板２４のマイクロ波特性に依
存する。図１１にポリプロピレン１７０と織物にしたガ
ラス１７２を交互に層にしたものから形成した基板２４
の非常に大きく拡大した図が示されている。ポリプロピ
レン層１７０は、織物ガラス層１７２より実質的に厚
く、原則的にその前者対後者の厚さの比率は約１．５か
ら約５までの範囲内である。基板２４のある例では、ポ
リプロピレン層１７０は約０．０２０”の厚さで、織物
ガラス層１７２は約０．００８”の厚さであった。これ
らの層１７０と１７２は熱と圧力で一緒に接着できる。
行うアンテナパッチ２２は以下の特定寸法を有してい
た。すなわち辺３０は２．１”（５３．３４ｍｍ）、辺
１６２は２．０６６”（５２．４８ｍｍ）である、また
スロット３２は１．０２５”（２６ｍｍ）の長さと０．
０５５”（１．４ｍｍ）の幅で辺１６２’に関し４５．
４７゜の角度βで設けられている。給電線２８は、０．
０５０”（１．２７ｍｍ）の幅をもち、その長さは縁３
０から約０．０９６”（２．４３ｍｍ）と縁１６２から
約０．６７１”（１７．０４ｍｍ）の位置にコネクタ３
４の中心部が配置収容されるよう選択された。給電線２
８用の角αは約６８゜で基板の厚さは約０．１４０”
（３．５６ｍｍ）であった。マイクロストリップパッチ
アンテナ１４の動作は、基板２４のマイクロ波特性に依
存する。図１１にポリプロピレン１７０と織物にしたガ
ラス１７２を交互に層にしたものから形成した基板２４
の非常に大きく拡大した図が示されている。ポリプロピ
レン層１７０は、織物ガラス層１７２より実質的に厚
く、原則的にその前者対後者の厚さの比率は約１．５か
ら約５までの範囲内である。基板２４のある例では、ポ
リプロピレン層１７０は約０．０２０”の厚さで、織物
ガラス層１７２は約０．００８”の厚さであった。これ
らの層１７０と１７２は熱と圧力で一緒に接着できる。
【００２０】銅の層１７４と１７６は、適当な接着部を
形成するため特別に調整された表面、例えば酸化銅の表
面を有するときは、これらの銅層は接着材の薄い層また
はポリエチレンの薄い層あるいは熱と圧力でポリプロピ
レン層１７０に貼り付けてもよい。層状にした基板２４
の電磁的特性は、関連する温度とマイクロ周波数に亘っ
て一定した誘導率を有するもので非常に優れており、ま
た低損失の材料である。基板２４は、コネクタ、同軸ケ
ーブル、導波管構造体、またその他のアンテナ、ストリ
ップ線路とマイクロストリップ回路のような広い範囲の
マイクロ波製品で、銅の被覆体をつけて、あるいはつけ
ずに使用できる。この発明によるマイクロストリップア
ンテナと受信機およびそれらの構成部分を、このように
説明したので、その利点はよく理解できるであろう。図
解した実施例からの変形物は、クレームにより決定され
る発明の範囲から離れることなく作ることができる。例
えば、アンテナパッチの押圧は、アンテナ１４と受信機
１６の間、または受信機１６とはさみ４６の下の外被１
２内にはまるぱちんとはまり込む下部カバー板の間、の
いづれかに圧縮できる弾性層を使用することにより達成
できる。
形成するため特別に調整された表面、例えば酸化銅の表
面を有するときは、これらの銅層は接着材の薄い層また
はポリエチレンの薄い層あるいは熱と圧力でポリプロピ
レン層１７０に貼り付けてもよい。層状にした基板２４
の電磁的特性は、関連する温度とマイクロ周波数に亘っ
て一定した誘導率を有するもので非常に優れており、ま
た低損失の材料である。基板２４は、コネクタ、同軸ケ
ーブル、導波管構造体、またその他のアンテナ、ストリ
ップ線路とマイクロストリップ回路のような広い範囲の
マイクロ波製品で、銅の被覆体をつけて、あるいはつけ
ずに使用できる。この発明によるマイクロストリップア
ンテナと受信機およびそれらの構成部分を、このように
説明したので、その利点はよく理解できるであろう。図
解した実施例からの変形物は、クレームにより決定され
る発明の範囲から離れることなく作ることができる。例
えば、アンテナパッチの押圧は、アンテナ１４と受信機
１６の間、または受信機１６とはさみ４６の下の外被１
２内にはまるぱちんとはまり込む下部カバー板の間、の
いづれかに圧縮できる弾性層を使用することにより達成
できる。
【００２１】
【発明の効果】この発明によると、マイクロストリップ
回路を使用しまた組立てるのが便利でかつ広範囲の有害
な環境条件に耐え得る経済的な構造を使って、低雑音の
動作が達成される。すなわち弾性プラスチックのレード
ーム外被を採用しこの外被内でマイクロストリップパッ
チアンテナがレードームの頂上近くに置かれ、フィルタ
と増幅器部から形成された受信機部分はパッチアンテナ
の基平面近くに置かれる。そして全体のマイクロストリ
ップ回路は、パッチアンテナの動作に及ぼすレードーム
の電磁的効果が不変になるように素早く簡単にぱちんと
レードームの中にはめ込まれる。この構成により、ギガ
ヘルツ周波数での使用に適し、低い雑音指数と小さいＳ
ＷＲと有し、かつ組立てるのに便利なマイクロストリッ
プアンテナと受信回路を提供することができる。マイク
ロストリップパッチアンテナにあっては、基板は高価な
ＰＴＦＥ材を使用する代わりに、ポリプロピレンと織物
にしたガラスを交互に層にして形成した基板を採用して
いるので、関連する周波数範囲内でかつ使用が予想され
る温度範囲に亘って均一かつ安定した誘導率といったよ
うな電磁的動作特性が得られる。
回路を使用しまた組立てるのが便利でかつ広範囲の有害
な環境条件に耐え得る経済的な構造を使って、低雑音の
動作が達成される。すなわち弾性プラスチックのレード
ーム外被を採用しこの外被内でマイクロストリップパッ
チアンテナがレードームの頂上近くに置かれ、フィルタ
と増幅器部から形成された受信機部分はパッチアンテナ
の基平面近くに置かれる。そして全体のマイクロストリ
ップ回路は、パッチアンテナの動作に及ぼすレードーム
の電磁的効果が不変になるように素早く簡単にぱちんと
レードームの中にはめ込まれる。この構成により、ギガ
ヘルツ周波数での使用に適し、低い雑音指数と小さいＳ
ＷＲと有し、かつ組立てるのに便利なマイクロストリッ
プアンテナと受信回路を提供することができる。マイク
ロストリップパッチアンテナにあっては、基板は高価な
ＰＴＦＥ材を使用する代わりに、ポリプロピレンと織物
にしたガラスを交互に層にして形成した基板を採用して
いるので、関連する周波数範囲内でかつ使用が予想され
る温度範囲に亘って均一かつ安定した誘導率といったよ
うな電磁的動作特性が得られる。
【図１】この発明によるマイクロストリップ回路の一部
披断斜視図。
披断斜視図。
【図２】図１のマイクロストリップ回路を組立てたもの
の下側斜視図。
の下側斜視図。
【図３】図１のマイクロストリップ回路の下側斜視分解
図とその中の上側斜視図及びフィルタボードの上側斜視
図の関連図。
図とその中の上側斜視図及びフィルタボードの上側斜視
図の関連図。
【図４】図１の線IV−IVに沿って取ったマイクロストリ
ップ回路の断面図。
ップ回路の断面図。
【図５】図１の線Ｖ−Ｖに沿って取ったマイクロストリ
ップ回路の断面図。
ップ回路の断面図。
【図６】図３のマイクロストリップ回路の受信機部分に
使用されているフィルタと増幅器を有する担体ボードの
裏側の平面図。
使用されているフィルタと増幅器を有する担体ボードの
裏側の平面図。
【図７】図６の担体ボードの横に立てた側面図。
【図８】図６の担体ボードの上面の平面図。
【図９】図１のマイクロストリップ回路に使われている
マイクロストリップパッチアンテナの上側の平面図。
マイクロストリップパッチアンテナの上側の平面図。
【図１０】図１のマイクロストリップ回路に使われてい
るマイクロストリップパッチアンテナとレードームの前
面斜視図。
るマイクロストリップパッチアンテナとレードームの前
面斜視図。
【図１１】この発明による基板材料で、図１のマイクロ
ストリップ回路に使用されているものを大幅に拡大した
部分断面図。
ストリップ回路に使用されているものを大幅に拡大した
部分断面図。
【図１２】担体ボードの増幅器とフィルタの等価回路の
回路図。
回路図。
１０ 多層化マイクロストリップ回路 １２ レードーム １４ パッチアンテナ １６ 受信機組立体 ２０ 外被の上の部分 ２２ アンテナパッチ ２４ 基板 ２６ アンテナ基平面 ２８ 給電線 ３０ 縁 ３２ 非輻射スロット ３４ コネクタ ４２ 最上部分 ４６ 舌片 ４８ 切込
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 トーマス ジー． アンドリコビツチ アメリカ合衆国 ニユーハンプシヤー州 ウエアレ，ジエミー ドライブ 22 (72)発明者 エー． デービツド コズロフスキー アメリカ合衆国 ニユーハンプシヤー州 アトキンソン，アカデミー アベニユ ー 59 (72)発明者 ニール イー． フオスター アメリカ合衆国 マサチユーセツツ州 ビラーシア，クツク ストリート 50 (72)発明者 スコツト エー． デロシユ アメリカ合衆国 マサチユーセツツ州 ニユーベリイ，セブン サンセツト ド ライブ （番地なし) (56)参考文献 特開 昭63−315228（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−181204（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−108303（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−117926（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01Q 13/08 H01P 1/203 H01Q 1/42 H01Q 23/00
Claims (4)
- 【請求項１】 マイクロ波受信機と共に使用するための
円偏波マイクロストリップアンテナであって； 原則的に平坦な矩形の基板； その基板の一方の面に付着された矩形の基平面； 前記基板の他方の面に付着され、前記基平面の表面積以
下である表面積を有する原則的に矩形のアンテナパッ
チ； 円偏波のために必要な所望のインピーダンス整合および
必要な位相分離の両方を達成しかつアンテナ給電位置に
対するアンテナパターン性能の依存性を低減するため
に、前記アンテナパッチの縁から十分に位相分離されお
おむね前記アンテナパッチの中央に配置される非輻射ス
ロット； 前記基板の前記他方の面上で前記アンテナパッチの縁に
対して鋭角で傾斜する給電線；および前記給電線の両側
に沿って前記アンテナパッチ内に形成され、対応する角
度で傾斜する切込みであって、前記給電線及び前記アン
テナパッチ間のインピーダンス整合を低損失で強化する
ために前記アンテナパッチ内に十分に延びる切込み； を有するマイクロストリップアンテナ。 - 【請求項２】 分離可能であると共に積み重ねられる上
部および下部金属板から形成された金属外被であって、
前記金属板のそれぞれは類似した形をした凹部を有し、
その凹部は、前記上部および下部金属板が接合されると
き、相互間の隔離壁により分離された空洞でなる入力お
よび出力マイクロ波線路を形成する前記金属外被；前記 上部および下部金属板と同じ形に整形された比較的
薄い絶縁性の基板に形成されたストリップラインフィル
タであって、前記基板は、入力および出力ストリップラ
インフィルタを形成する金属被覆体を有すると共に、前
記入力および出力マイクロ波線路内でそれぞれ前記上部
および下部金属板の間に挟まれた前記ストリップライン
フィルタ；前記基板の対向する側の上 に配置された、前記上部およ
び下部金属板と接触する周辺導電性被覆体と、その周辺
導電性被覆体に接続され、前記入力および出力フィルタ
の中間に配置され、且つ前記上部および下部金属板の対
向する隔離壁の間にその隔離壁と接触するために配置さ
れた隔離導電性被覆体とを有する前記基板； 前記入力および出力フィルタに動作するよう結合され且
つ前記入力および出力フィルタ間に配置されて前記入力
フィルタからのマイクロ波信号を増幅する増幅器； 前記金属外被の外側からのマイクロ波信号を前記入力フ
ィルタに結合するために前記金属板の一方を貫通する入
力手段；および前記出力フィルタからの増幅されたマイ
クロ波信号を前記金属外被の外側に結合するために前記
金属板の他方を貫通する出力手段を有するフィルタおよ
び増幅器の組立体。 - 【請求項３】 マイクロ波を透過するレードーム外被で
あって、その最上部およびその最上部から下方に延びる
周辺壁によって境をなす凹部を形成するために整形され
た前記レードーム外被；および そのレードーム外被の前
記凹部の内側に適切に収納する形の多層受信機構造； を具備するマイクロ波受信機組立体であって、 前記多層 受信機構造は、前記レードーム外被の前記最上部に隣接して配置された
マイクロストリップアンテナであって 、前記最上部に隣
接する一方の側にアンテナパッチを有すると共に反対側
に基平面を有する基板、および前記アンテナパッチに結
合され、前記基板および前記基平面を貫通する第１コネ
クタから形成された前記マイクロストリップアンテナ； 上部および下部金属板、およびその両金属板間にその両
金属板から間隔をあけて配置された回路担体ボードから
形成されたマイクロ波フィルタおよび増幅器の組立体で
あって、前記回路担体ボードが、入力フィルタ、出力フ
ィルタ、および前記回路担体ボード上に取り付けられ、
前記入力および出力フィルタの両方に結合されると共に
前記両フィルタの間に配置された増幅器を有する、前記
マイクロ波フィルタおよび増幅器の組立体；前記 入力フィルタに付けられ、前記第１コネクタと嵌合
する入力コネクタ；および前記出力フィルタに結合され
た出力コネクタ； を有するマイクロ波受信機組立体。 - 【請求項４】 最上部およびその最上部から垂下する周
辺壁を有して凹部を形成する原則的に正方形でマイクロ
波を透過するレードーム； 原則的に正方形の基板を有する層状マイクロストリップ
円偏波パッチアンテナであって、前記基板の一方の側に
原則的に正方形の輻射パッチを有すると共に反対側に基
平面を有し、前記基平面は前記輻射パッチより面積が大
きく、前記パッチアンテナは前記凹部の内側に配置さ
れ、前記輻射パッチは前記レードームの前記最上部に隣
接して配置され、前記レードームの前記最上部は、前記
凹部内へ内方に突出するセグメントを有し、且つ所望領
域内で隣接する前記輻射パッチと接触する形状である、
前記層状マイクロストリップ円偏波パッチアンテナ； 一対の遮蔽する上部および下部金属板およびその両金属
板の間に挟まれた回路担体ボードとから形成された実質
的に正方形の受信機マイクロストリップライン構造であ
って、前記回路担体ボードが、所望の通過帯域特性を作
るためにストリップライン回路の一部として前記回路担
体ボード上に取り付けられた平坦な濾波手段と、低雑音
指数を達成し前記ストリップライン構造用の小さな定在
波比を保持するため、前記濾波手段に関して一体的に配
置される増幅器とを有し、前記レードームの前記凹部内
側で前記層状パッチアンテナに関して端をそろえた層状
関係に嵌まり込む前記受信機マイクロストリップライン
構造；前記輻射パッチからの無線周波数信号を前記基平面およ
び前記上部金属板を通って 前記濾波手段に結合する入力
コネクタ手段；および増幅され濾波された無線周波数信
号を前記下部金属板を通って結合する出力コネクタ手
段； を有するマイクロ波受信機組立体。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/872,447 US5438697A (en) | 1992-04-23 | 1992-04-23 | Microstrip circuit assembly and components therefor |
| US07/872447 | 1992-04-23 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06152227A JPH06152227A (ja) | 1994-05-31 |
| JP3305412B2 true JP3305412B2 (ja) | 2002-07-22 |
Family
ID=25359594
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12077293A Expired - Fee Related JP3305412B2 (ja) | 1992-04-23 | 1993-04-22 | マイクロストリップアンテナ及びその構成部分 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5438697A (ja) |
| JP (1) | JP3305412B2 (ja) |
Families Citing this family (68)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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