JP4743279B2 - マイクロストリップアレーアンテナ - Google Patents

Description

本発明は、誘電体基板を用いたマイクロストリップアレーアンテナに関する。

誘電体基板上に形成されたストリップ導体からなるマイクロストリップアレーアンテナは、薄型、低コスト、生産性に優れている、などの特徴から、例えば衝突防止システムやＡＣＣ（Adaptive Cruise Control ）システムといった自動車搭載用レーダをはじめとする各種電波センサの送受信用アンテナとして広く利用されつつある。

そして、このようなマイクロストリップアレーアンテナとして、線状に配設された給電ストリップ線路の両側辺からそれぞれ各側辺に沿って所定間隔で複数の放射アンテナ素子が接続配列されてなるものが知られている。

このように構成されたマイクロストリップアレーアンテナは、例えば車載レーダとして車両に搭載される際、通常、アンテナ全体として所望の指向性（特に垂直方向の指向性）が得られるよう、給電ストリップ線路が地面に対して垂直になるように配置される。一方、マイクロストリップアレーアンテナによって送受信される電波としては、対向車からの放射電波との干渉を避けるため、地面に対して所定角度（例えば４５度）で傾斜した直線偏波を使用するのが望ましい。

そこで、アンテナ全体としては垂直方向に配置されつつも、地面に対して傾斜した直線偏波を実現すべく、給電ストリップ線路の両側辺の放射アンテナ素子が給電ストリップ線路の長さ方向に対して傾斜して接続配列されてなるマイクロストリップアレーアンテナが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

このように放射アンテナ素子が給電ストリップ線路の長さ方向に対して傾斜して接続配列されてなるマイクロストリップアレーアンテナの一例を、図６に示す。図６に示すマイクロストリップアレーアンテナ１００は、背面に導体の接地板１０１が形成された誘電体基板１０２上にストリップ導体１０３が形成されてなるものである。

ストリップ導体１０３は、主として、直線状に配設された給電ストリップ線路１０５と、この給電ストリップ線路１０５の一方の側辺に接続された複数の放射アンテナ素子１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ，１１１ｄ，１１１ｅ，・・・と、給電ストリップ線路１０５の他方の側辺に接続された複数の放射アンテナ素子１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ，１１１２ｄ，１１２ｅ，・・・とからなるものである。

給電ストリップ線路１０５の両側辺に接続された各放射アンテナ素子１１１ａ〜１１１ｅ，・・・，１１２ａ〜１１２ｅ，・・・は、各々が平行となるよう、且つ、その長手方向が給電ストリップ線路１０５の長さ方向と４５度の角度を成すように接続されている。このような構成により、給電ストリップ線路１０５の長さ方向に対して４５度の角度で傾斜した方向の直線偏波を送受信することができる。

特開２００１−４４７５２号公報

しかし、図６に示したマイクロストリップアレーアンテナ１００では、このマイクロストリップアレーアンテナ１００を、車載レーダとして所望の放射を実現するために水平方向に複数本配置すると（以下これを「車載レーダ構成」ともいう）、その車載レーダ構成の放射指向性においてサイドローブが上昇してしまうという問題があった。

図７に、マイクロストリップアレーアンテナ１００を車載レーダ構成とした場合の放射指向性（水平面指向性）の一例を示す。図７に示すように、マイクロストリップアレーアンテナ１００の車載レーダ構成での水平面指向性は、メインローブに対する各サイドローブの対称性が崩れ、一方のサイドローブが、車載レーダを構成するマイクロストリップアレーアンテナとして要求されるサイドローブの仕様値（上限値）を超えてしまっている。

このように、不要なサイドローブのレベルが上昇して仕様値を超えてしまうと、マイクロストリップアレーアンテナ１００を車載レーダとして使用した場合に、ゴーストが発生するおそれがあるなど、種々の問題が生じるおそれがある。

そこで、本願の発明者らは、図６に示した従来のマイクロストリップアレーアンテナ１００を車載レーダ構成とした場合における水平面指向性のサイドローブが上昇してしまう原因について、種々解析・検討を行った。その結果、その主な原因が、マイクロストリップアレーアンテナ１００において、給電ストリップ線路１０５に対する各放射アンテナ素子の接続角度（換言すれば、給電ストリップ線路１０５から各放射アンテナ素子への給電分岐角度）が両側辺でそれぞれ異なることにあることを見いだした。

即ち、従来のマイクロストリップアレーアンテナ１００では、給電ストリップ線路１０５の一方の側辺に接続される放射アンテナ素子１１１ａ等（以下「右側放射アンテナ素子」ともいう）は、図８（ａ）に示すように、給電ストリップ線路１０５の長さ方向に対して（即ち給電方向に対して）４５度の角度をなすように接続されている。これに対し、他方の側辺に接続される放射アンテナ素子１１２ａ等（以下「左側放射アンテナ素子」ともいう）は、図８（ｂ）に示すように、給電ストリップ線路１０５の長さ方向に対して１３５度の角度をなすように接続されている。

このように給電ストリップ線路１０５に対する放射アンテナ素子の接続角度（給電分岐角度）が右側放射アンテナ素子と左側放射アンテナ素子とで異なると、双方の素子単体での指向性は、図８（ｃ）に示すように非鏡対称な特性となってしまう。また、利得が最大となるピークレベルについても、若干ではあるが異なってしまう。

そのため、このように指向特性が非鏡対称となる右側放射アンテナ素子及び左側放射アンテナ素子をそれぞれ図６に示すように垂直方向に複数接続配列してマイクロストリップアレーアンテナ１００を構成し、さらにこのマイクロストリップアレーアンテナ１００を車載レーダ構成とすると，その指向性は、図７に示したように、サイドローブが左右非対称となり、且つ、不要なサイドローブのレベルが上昇して仕様値を超えてしまうことがあるのである。

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、給電ストリップ線路の両側辺にそれぞれ放射アンテナ素子が接続されてなるマイクロストリップアレーアンテナにおいて、給電ストリップ線路に対して所定角度で傾斜した方向の直線偏波を実現しつつ、給電ストリップ線路の一方の側辺に接続されている放射アンテナ素子と他方の側辺に接続されている放射アンテナ素子のそれぞれの素子単体での指向性が鏡対称な特性となるようにすることを目的とする。

本願発明者らは、上記課題を解決するためには、給電ストリップ線路に対する各放射アンテナ素子の接続角度（給電分岐角度）が両側辺で同じ角度となるようにすればよい、即ち、給電方向に対して両側辺ともに同じ角度で放射アンテナ素子への給電が行われるようにすればよいということに着目し、本願発明に至った。

即ち、上記課題を解決するためになされた請求項１に記載の発明は、背面に導体の接地板が形成された誘電体基板と、その誘電体基板上に形成されたストリップ導体とを有してなるマイクロストリップアレーアンテナであって、ストリップ導体は、少なくとも、所定の延設方向に沿って延設された線状の給電ストリップ線路と、その給電ストリップ線路の両側辺にそれぞれ少なくとも１つ接続された、所定の長さの放射アンテナ素子とからなるものである。そして、各放射アンテナ素子は、各々、給電ストリップ線路に対してその長さ方向における異なる位置に接続されている。また、各放射アンテナ素子は、その長手方向が互いに平行であって、且つ、給電ストリップ線路の延設方向に対するその長手方向の角度が９０度とは異なる角度である。また、給電ストリップ線路は、当該給電ストリップ線路に対する各放射アンテナ素子の接続角度が等しくなるよう、その一部又は全てが曲折した形状を成し、全体としては上記延設方向へ延設されている。

このように構成されたマイクロストリップアレーアンテナでは、給電ストリップ線路が、図６に示した従来のマイクロストリップアレーアンテナ１００のような直線状の形状とはされておらず、その一部又は全てが曲折した形状にされている。但し、部分的に見れば曲折した形状をなしつつも、全体としてはあくまでも所定の延設方向に沿って延設されている。

このように給電ストリップ線路を曲折させるのは、この給電ストリップ線路の両側辺に接続される各放射アンテナ素子がいずれも、その接続部位において給電ストリップ線路に対して等しい角度で接続されるようにするためである。

即ち、給電ストリップ線路が全体として直線状である限り、図６に示した従来のマイクロストリップアレーアンテナ１００のように、右側放射アンテナ素子と左側放射アンテナ素子とで給電ストリップ線路に対する接続角度（給電分岐角度）は１８０度異なってしまう。

そこで本発明では、給電ストリップ線路を、全体としては所定の延設方向へと延設された形状としつつも、一部又は全てを曲折させることにより、この給電ストリップ線路に接続される各放射アンテナ素子が、その接続部位における給電ストリップ線路とのなす角がいずれも同じ角度となるようにしているのである。

従って、上記のように構成された請求項１に記載のマイクロストリップアレーアンテナによれば、放射アンテナ素子の長手方向が互いに平行且つ給電ストリップ線路の延設方向に対して９０度とは異なる角度をなしており、更に、給電ストリップ線路の両側辺でそれぞれ放射アンテナ素子の接続角度が等しいため、給電ストリップ線路に対して所定角度で傾斜した方向の直線偏波を実現しつつ、各放射アンテナ素子の単体での指向特性を、両側辺で互いに鏡対称或いはそれに近い特性とすることができる。

次に、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のマイクロストリップアレーアンテナであって、給電ストリップ線路に対する各放射アンテナ素子の接続角度は９０度であることを特徴とする。

給電ストリップ線路に対して各放射アンテナ素子が同じ角度で接続される限り、その接続角度は適宜決めることができるが、その角度によっては、給電ストリップ線路を大きく曲折させる必要が生じたり、複雑に曲折させる必要が生じるなど、結果として給電ストリップ線路の形状が複雑化する必要がある。

そこで、請求項２に記載のように接続角度を９０度とすれば、給電ストリップ線路の形状を簡素化することができる。

次に、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のマイクロストリップアレーアンテナであって、給電ストリップ線路は、曲折した部分が滑らかな曲線となるように形成されている。

給電ストリップ線路を曲折させるにあたっては、例えばノコギリ歯形状のような、所定角度の角をなすように屈曲させることも可能であり、そのように屈曲した角を有する給電ストリップ線路によってマイクロストリップアレーアンテナを形成することもできる。

しかし、給電ストリップ線路に屈曲した角が存在すると、給電ストリップ線路を伝搬する電力の一部がその屈曲部から放射してしまい、その分、電力の損失が生じてしまう。

そこで、請求項３に記載のように、曲折した部分が滑らかな曲線となるように給電ストリップ線路を形成すれば、曲折した部分からの電力の無駄な放射を抑制することができ、より効率の高いマイクロストリップアレーアンテナを提供することができる。

次に、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のマイクロストリップアレーアンテナであって、給電ストリップ線路は、Ｓ字状に連続して曲折した形状を成している。

このように、給電ストリップ線路をＳ字状の形状とすることで、給電ストリップ線路自体の形状を簡素化しつつ、給電ストリップ線路に対して各放射アンテナ素子が９０度の角度で接続された形状を容易に実現できる。しかも、Ｓ字状であることから、給電ストリップ線路が全体に渡って滑らかに曲折した形状となるため、放射効率も向上される。

次に、請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載のマイクロストリップアレーアンテナであって、給電ストリップ線路の各側辺には、それぞれ、該各側辺に沿って複数の放射アンテナ素子が接続配列されている。

このように構成されたマイクロストリップアレーアンテナによれば、各側辺にそれぞれ放射アンテナ素子が複数接続された、いわゆる直列給電方式のマイクロストリップアレーアンテナが構成されるため、給電電力の損失を抑制でき、所望の指向特性を容易に得ることが可能な、より高性能のマイクロストリップアレーアンテナの提供が可能となる。

次に、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のマイクロストリップアレーアンテナであって、給電ストリップ線路の各側辺のうち一方の側辺に接続配列されている複数の放射アンテナ素子のそれぞれは、他方の側辺に沿って複数の放射アンテナ素子がそれぞれ接続配列されている間隔の中央に接続配列されている。

このように構成された請求項６に記載のマイクロストリップアレーアンテナによれば、両側辺の放射アンテナ素子が給電ストリップ線路に沿って交互に接続されることになるため、効率の良い電波の放射及び受信が可能となる。
また、請求項７に記載の発明は、背面に導体の接地板が形成された誘電体基板と、その誘電体基板上に形成されたストリップ導体とを有してなるマイクロストリップアレーアンテナであって、ストリップ導体は、少なくとも、所定の延設方向に沿って延設された線状の給電ストリップ線路と、その給電ストリップ線路の両側辺にそれぞれ、該各側辺に沿って複数接続配列された、所定の長さの放射アンテナ素子とからなるものである。そして、各放射アンテナ素子は、その長手方向が互いに平行であって、且つ、給電ストリップ線路の延設方向に対するその長手方向の角度が９０度とは異なる角度である。また、給電ストリップ線路は、当該給電ストリップ線路に対する各放射アンテナ素子の接続角度が等しくなるよう、その一部又は全てが曲折した形状を成し、全体としては延設方向へ延設されている。そして、給電ストリップ線路の各側辺のうち一方の側辺に接続配列されている複数の放射アンテナ素子のそれぞれは、他方の側辺に沿って複数の放射アンテナ素子がそれぞれ接続配列されている間隔の中央に接続配列されている。
このように構成された請求項７に記載のマイクロストリップアレーアンテナによれば、両側辺の放射アンテナ素子が給電ストリップ線路に沿って交互に接続されることになるため、効率の良い電波の放射及び受信が可能となる。

実施形態のマイクロストリップアレーアンテナの基本的構成を表す説明図である。 放射アンテナ素子単体の特性を説明するための図であり、（ａ）は右側放射アンテナ素子及び左側放射アンテナ素子の関係を説明するための説明図、（ｂ）はその各放射アンテナ素子の単体での水平面指向性を示す図である。 実施形態のマイクロストリップアレーアンテナの具体的構成を表す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 実施形態のマイクロストリップアレーアンテナを車載レーダ構成とした場合の水平面指向性を示す図である。 マイクロストリップアレーアンテナの他の例を表す説明図である。 従来のマイクロストリップアレーアンテナの構成を表す説明図である。 従来のマイクロストリップアレーアンテナを車載レーダ構成とした場合の水平面指向性を示す図である。 従来のマイクロストリップアレーアンテナを構成する放射アンテナ素子単体の特性を説明するための図であり、（ａ）は右側放射アンテナ素子の構成を説明するための説明図、（ｂ）は左側放射アンテナ素子の構成を説明するための説明図、（ｃ）はその各放射アンテナ素子の単体での水平面指向性を示す図である。

以下に、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。

（１）マイクロストリップアレーアンテナの基本構成
図１に、本発明が適用された実施形態のマイクロストリップアレーアンテナを示す。図１に示すマイクロストリップアレーアンテナ１は、背面に導体の接地板が形成された誘電体基板上にストリップ導体が形成されてなるものであるが、図１では、マイクロストリップアレーアンテナ１における最も特徴的構成をなしているストリップ導体のみが示されている。そこでまず、図１に基づき、マイクロストリップアレーアンテナ１におけるストリップ導体の構成について説明する。

図１に示すように、本実施形態のマイクロストリップアレーアンテナ１におけるストリップ導体は、主として、所定の延設方向（図中下方向）に沿って延設された線状の給電ストリップ線路３と、その給電ストリップ線路３の各側辺に沿って接続配列された複数の放射アンテナ素子５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，・・・，６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，・・・とを備えている。

給電ストリップ線路３は、Ｓ字状に連続して曲折した形状を成しつつ、全体としては延設方向へと延設されている。換言すれば、延設方向に平行な直線を仮想直線８とした場合に、この仮想直線８に沿って滑らかなＳ字状に延設されている。

そして、給電ストリップ線路３の両側辺のうち一方の第１側辺３ａには、短冊形状の複数の放射アンテナ素子５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，・・・が接続（突設）されている。また、給電ストリップ線路３の両側辺のうち他方の第２側辺３ｂにも、短冊形状の複数の放射アンテナ素子６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，・・・が接続（突設）されている。

ここで、第１側辺３ａに接続された複数の放射アンテナ素子５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，・・・の構成について、代表としてこのうち一つの放射アンテナ素子５ａに着目して説明する。放射アンテナ素子５ａは、長さＬ（給電ストリップ線路３との接続点から開放端である電界放射エッジ線５５ａまでの距離）が、ストリップ導体を伝搬する電波の波長λｇ（以下「線路内波長λｇ」という）の約１／２（即ち約λｇ／２）である。

そして、この放射アンテナ素子５ａは、延設方向に対して（仮想直線８に対して）は４５度の角度をなすように配置されつつ、給電ストリップ線路３に対しては、９０度の接続角度で接続されている。

即ち、給電ストリップ線路３はＳ字状に曲折した形状であるため、その線路方向は、部分的に見ればＳ字状の形状に沿って変化している。放射アンテナ素子５ａは、このＳ字状に曲折した給電ストリップ線路３において、接続部分における線路方向に対して９０度の角度を成すように接続されているのである。言い換えれば、放射アンテナ素子５ａは、給電ストリップ線路３に対してその接続部分から線路の法線方向へと伸びるように突設されている。

また、放射アンテナ素子５ａの輪郭エッジ線の一辺である電界放射エッジ線５５ａ（放射電波の電界方向と直交する方向）は、給電ストリップ線路３における当該放射アンテナ素子５ａの接続部分の線路方向に対しては平行であり、且つ、延設方向に対しては（仮想直線８に対しては）４５度の角度をなしている。

第１側辺３ａに接続されている他の各放射アンテナ素子５ｂ，５ｃ，５ｄ，・・・についても、上記説明した放射アンテナ素子５ａと基本的には同じ構成であり、長さＬはλｇ／２で、いずれも延設方向に対しては４５度の角度をなすように配置されつつ、給電ストリップ線路３に対しては９０度の接続角度で接続されている。

また、第１側辺３ａに沿って接続されている各放射アンテナ素子５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，・・・の間隔ｄは、線路内波長λｇと同じ長さである。つまり、第１側辺３ａには、短冊形状の複数の放射アンテナ素子が線路内波長λｇと同じ間隔ｄで接続配列されているのである。そしてこれらは、上述したように延設方向に対して４５度の角度をなしていることから、その長手方向は互いに平行である。

次に、第２側辺３ｂに接続された複数の放射アンテナ素子６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，・・・の構成について、代表としてこのうち一つの放射アンテナ素子６ａに着目して説明する。放射アンテナ素子６ａも、基本的には、第１側辺３ａに接続されている放射アンテナ素子５ａと同じ構成であり、長さＬはλｇ／２である。また、この放射アンテナ素子６ａは、延設方向に対して（仮想直線８に対して）は４５度の角度をなすように配置されつつ、給電ストリップ線路３に対しては、９０度の接続角度で接続されている。即ち、放射アンテナ素子６ａは、給電ストリップ線路３に対してその接続部分から線路の法線方向へと伸びるように突設されているのである。

また、放射アンテナ素子６ａの輪郭エッジ線の一辺である電界放射エッジ線６５ａは、給電ストリップ線路３における当該放射アンテナ素子６ａの接続部分の線路方向に対しては平行であり、且つ、延設方向に対しては（仮想直線８に対しては）４５度の角度をなしている。

第２側辺３ｂに接続されている他の各放射アンテナ素子６ｂ，６ｃ，６ｄ，・・・についても、上記説明した放射アンテナ素子５ａと基本的には同じ構成であり、長さＬはλｇ／２で、いずれも延設方向に対しては４５度の角度をなすように配置されつつ、給電ストリップ線路３に対しては９０度の接続角度で接続されている。

さらに、第２側辺３ｂに沿って接続されている各放射アンテナ素子６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，・・・の間隔ｄも、線路内波長λｇと同じ長さである。つまり、第２側辺３ｂにも、短冊形状の複数の放射アンテナ素子が線路内波長λｇと同じ間隔ｄで接続配列されているのである。そしてこれらは、上述したように延設方向に対して４５度の角度をなしている。そのため、第２側辺３ｂに接続されている各放射アンテナ素子６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，・・・は、長手方向が互いに平行であり、且つ、第１側辺３ａに接続されている各放射アンテナ素子５ｂ，５ｃ，５ｄ，・・・に対しても長手方向が互いに平行である。

また、第２側辺３ｂに沿って接続配列されている複数の放射アンテナ素子６ｂ，６ｃ，６ｄ，・・・は、それぞれ、第１側辺３ａに沿って接続配列されている複数の放射アンテナ素子５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，・・・の接続間隔における中央に接続されている。具体的には、図１において第２側辺３ｂに接続された放射アンテナ素子のうち最も給電側に近い放射アンテナ素子６ａは、第１側辺３ａに接続された２つの放射アンテナ素子５ａ，５ｂの間隔の中央、即ち給電ストリップ線路３における放射アンテナ素子５ａの接続位置から放射アンテナ素子６ａの接続位置に至る経路の中央に接続されている。他の各放射アンテナ素子も同様である。

これにより、給電ストリップ線路３の両側辺の放射アンテナ素子は、この給電ストリップ線路３に沿って交互に等間隔で接続されることになる。

このように構成されたマイクロストリップアレーアンテナ１において、入力端（図１における上側）から入力された電力は、給電ストリップ線路３を終端側（図１における下側）へ伝搬するにつれて、この給電ストリップ線路３の両側辺３ａ，３ｂに接続された各放射アンテナ素子にその伝搬電力の一部が順次結合して放射され、残された電力が終端側へ伝搬していく。そのため、給電ストリップ線路３を伝搬する電力は終端に近づくほど徐々に減衰していく。

そして、各放射アンテナ素子は、いずれもその長手方向が平行であることから、放射する電波の電界方向もすべて同じ（平行）である。即ち、各放射アンテナ素子はいずれも主偏波成分の偏波面が平行な電波を放射するのである。そしてその偏波面（電界方向）は、給電ストリップ線路３の延設方向に対しては４５度の角度で傾斜している。そのため、マイクロストリップアレーアンテナ１を、その延設方向が地面に対して垂直となるように配置して用いる場合に、地面に対して斜め４５度の直線偏波の電波を送受信することができる。

一方、各放射アンテナ素子５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，・・・，６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，・・・の幅Ｗは、電力の入力端（図１における上側）から徐々に大きな幅となるように形成されている。つまり、最も入力端に近い放射アンテナ素子の幅Ｗが最も小さく、最も終端側（図１における下側）に近い放射アンテナ素子の幅Ｗが最も大きい。

このように、給電ストリップ線路３における接続位置によって放射アンテナ素子の幅Ｗを変えているのは、本実施形態では一例として各放射アンテナ素子からの放射量が均一になるように設定されていることによる。

各放射アンテナ素子からの放射量が均一になるためには、給電ストリップ線路３を伝搬する電力が大きい入力端側の放射アンテナ素子ほど、その幅Ｗを小さくして結合量を小さくする必要がある。逆に、給電ストリップ線路３を伝搬する電力が小さくなる終端側の放射アンテナ素子ほど、その幅Ｗを大きくして結合量を大きくする必要がある。

なお、このように各放射アンテナ素子からの放射量を均一とするのはあくまでも一例であり、各放射アンテナ素子の幅Ｗは、マイクロストリップアレーアンテナ１に対して要求される諸仕様、特性等に応じて適宜設定することができる。

即ち、マイクロストリップアレーアンテナ１に対して要求される指向特性等に応じて、各放射アンテナ素子において実現すべき励振振幅は予め定まるものである。そのため、各放射アンテナ素子の幅Ｗは、この励振振幅が実現されるよう、この励振振幅に対応した幅の分布となるように設定されるのである。

（２）放射アンテナ素子の特性
次に、マイクロストリップアレーアンテナ１を構成する各放射アンテナ素子５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，・・・，６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，・・・の素子単体の特性について、図２を用いて説明する。ここでは、図２（ａ）に示すように、給電ストリップ線路３の両側辺のうち第１側辺３ａに接続された各放射アンテナ素子５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，・・・（以下「右側放射アンテナ素子」ともいう）の素子単体の特性については、代表として放射アンテナ素子５ａの特性を説明する。一方、第２側辺３ｂに接続された各放射アンテナ素子６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，・・・（以下「左側放射アンテナ素子」ともいう）の素子単体の特性については、代表として放射アンテナ素子６ａの特性を説明する。

本実施形態のマイクロストリップアレーアンテナ１は、右側放射アンテナ素子５ａおよび左側放射アンテナ素子６ａの双方とも、互いにその長手方向が平行であり、且つ、給電ストリップ線路３に対する接続角度が同じ（本例では９０度）である。

つまり、従来のマイクロストリップアレーアンテナでは、図８に示したように、給電ストリップ線路に対する給電分岐角度は右側放射アンテナ素子と左側放射アンテナ素子とで異なる角度であったが、本実施形態のマイクロストリップアレーアンテナ１では、図１及び図２（ａ）に示すように、給電ストリップ線路３の入力端から入力された電力は、各放射アンテナ素子の接続部位において、その伝搬電力の一部がいずれも同じ９０度の給電分岐角度にて分岐（結合）される。

そのため、右側放射アンテナ素子５ａ及び左側放射アンテナ素子６ａの素子単体での指向性（水平面指向性）は、図２（ｂ）に示すように鏡対称な特性となる。また、利得が最大となるピークレベルもほぼ等しい。

（３）マイクロストリップアレーアンテナの具体的構成
次に、本発明が適用されたマイクロストリップアレーアンテナのより具体的な構成例を、図３に示す。図３（ａ）はマイクロストリップアレーアンテナ１０の平面図であり、図３（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図である。図３に示すマイクロストリップアレーアンテナ１０は、背面に導体の接地板１１が形成された誘電体基板１２上にストリップ導体１３が形成されてなるものである。

そして、ストリップ導体１３は、主として、所定の延設方向に沿って延設された給電ストリップ線路１５と、その給電ストリップ線路１５の各側辺に沿って接続配列された複数の放射アンテナ素子２１ａ〜２１ｖ，２２ａ〜２２ｖとからなるものである。

そして、給電ストリップ線路１５の入力端から入力された電力は、給電ストリップ線路１５を終端側へ伝搬するにつれて、この給電ストリップ線路１５の両側辺に接続された各放射アンテナ素子２１ａ〜２１ｖ，２２ａ〜２２ｖにその伝搬電力の一部が順次結合して放射され、残された電力が終端側へ伝搬していく。

給電ストリップ線路１５の終端には、残留電力を有効に放射させるためのマイクロストリップアンテナ素子１７が設けられている。なお、このマイクロストリップアンテナ素子１７に代えて例えば、残留電力を吸収させるための整合終端素子を設けるようにしてもよく、給電ストリップ線路１５の終端をどのように構成するかは適宜決めることができる。

給電ストリップ線路１５は、図１のマイクロストリップアレーアンテナ１の給電ストリップ線路３と同様、延設方向に沿ってＳ字状に滑らかに曲折した形状をなしている。

そして、この給電ストリップ線路１５の両側辺のうち一方の第１側辺１５ａには、この給電ストリップ線路１５を伝搬する電波の波長λｇの間隔で、複数の放射アンテナ素子２１ａ〜２１ｖが接続配列されている。また、他方の第２側辺１５ｂにも、同じくλｇの間隔で複数の放射アンテナ素子２２ａ〜２２ｖが接続配列されている。

各放射アンテナ素子の形状や配置等についても、図１のマイクロストリップアレーアンテナ１と基本的に同様である。即ち、素子長はλｇ／２であり、各放射アンテナ素子の長手方向は、いずれも平行であって且つ延設方向に対して４５度の角度をなしている。また、各放射アンテナ素子は、給電ストリップ線路１５に対してはいずれも９０度の接続角度で接続されている。さらに、各放射アンテナ素子の幅も、各放射アンテナ素子からの放射量が均一になるよう、電力の入力端から終端にかけて徐々に大きな幅となるようにされている。

但し、図３に示すマイクロストリップアレーアンテナ１０は、各放射アンテナ素子２１ａ〜２１ｖ，２２ａ〜２２ｖのうち、終端側に近い所定数の放射アンテナ素子は、矩形形状であって、且つ、その一つの頂角において給電ストリップ線路１５に接続されている。具体的には、第１側辺１５ａ側においては、複数の放射アンテナ素子２１ａ〜２１ｖのうち終端側の９個の放射アンテナ素子２１ｋ〜２１ｖが、第２側辺１５ｂ側においては、複数の放射アンテナ素子２２ａ〜２２ｖのうち終端側の９個の放射アンテナ素子２２ｋ〜２２ｖが、それぞれ矩形形状であって、給電ストリップ線路１５との接続は一つの頂角においてなされている。

本実施形態のマイクロストリップアレーアンテナ１０は、図３に示すように、終端側に近い放射アンテナ素子ほど素子幅が大きくなっていくが、このように素子幅が大きくなると、放射アンテナ素子から放射される電波は、主偏波成分（長手方向に平行な成分であり、延設方向に対して４５度の角度の成分）以外に、これと交差する不要な交差偏波成分も多く含まれるようになってしまう。

そこで、終端側に近い、素子幅が大きくなる放射アンテナ素子については、給電ストリップ線路１５との接続幅を小さくすべく、一つの頂角において給電ストリップ線路１５と接続している。これにより、不要な交差偏波成分の発生を抑制しているのである。

このように構成された図３のマイクロストリップアレーアンテナ１０を、例えば車載レーダとして所望の放射を実現するために水平方向に複数本のマイクロストリップアレーアンテナ１０をアレー配置（車載レーダ構成）した場合の水平面指向性を、図４に示す。図４に示すように、マイクロストリップアレーアンテナ１０の水平面指向性は、メインローブとサイドローブの差が３０ｄＢ以上の仕様を満たしている。また、サイドローブについても、左右対称であり、その値は仕様値（上限値）より十分低い値に抑制されている。このことからも、右側放射アンテナ素子と左側放射アンテナ素子の各素子単体での指向性（水平面指向性）を鏡対称な特性として実現できたことによる効果を十分に確認することができる。

（４）実施形態の効果
以上説明した本実施形態のマイクロストリップアレーアンテナでは、給電ストリップ線路の延設方向に対して４５度の角度で複数配置された放射アンテナ素子に対し、給電ストリップ線路との接続角度（給電分岐角度）がいずれも同じ９０度となるように構成されている。具体的には、給電ストリップ線路について、全体としては延設方向に延設された形状としつつ、Ｓ字状に滑らかに曲折した形状とすることで、各放射アンテナ素子との 同じ接続角度での接続が実現されている。

このように、給電ストリップ線路の両側辺の放射アンテナ素子（右側放射アンテナ素子及び左側放射アンテナ素子）がいずれも同じ接続角度で接続されていることにより、右側・左側各放射アンテナ素子の単体での指向特性は、図２に示したように鏡対称な特性を実現することが可能となる。

そのため、本実施形態のマイクロストリップアレーアンテナによれば、給電ストリップ線路の延設方向に対して所定角度（本例では４５度）で傾斜した方向の直線偏波を実現しつつ、不要なサイドローブが抑制された良好な指向特性を実現することが可能となる。

また、給電ストリップ線路をＳ字状の形状とするとともに、その給電ストリップ線路に対する各放射アンテナ素子の接続角度を９０度（直角）としている。そのため、９０度以外の接続角度で接続するように形成する場合に比べて、給電ストリップ線路自体の形状を簡素化することができ、９０度で接続された形状を容易に実現することができる。

さらに、給電ストリップ線路は、屈曲した角を有しておらず、全体として滑らかな形状となっている。そのため、給電ストリップ線路自体からの無駄な電力の放射を抑制することができ、より効率の高いマイクロストリップアレーアンテナを提供することができる。

また、給電ストリップ線路の各側辺にはそれぞれ、複数の放射アンテナ素子が所定間隔ｄ（本例では線路内波長λｇ）で複数接続されており、これにより、いわゆる直列給電方式のマイクロストリップアレーアンテナが実現されている。そのため、給電電力の損失を抑制でき、所望の指向特性（図４参照）を容易に得ることが可能な、より高性能のマイクロストリップアレーアンテナの提供が可能となる。

［変形例］
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の実施の形態は、上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採り得ることはいうまでもない。

例えば、図１に示したマイクロストリップアレーアンテナ１は、給電ストリップ線路３が、全体として滑らかな、連続したＳ字状の形状であったが、これはあくまでも一例であり、例えば、図５（ａ）に示すように、鋸歯形状の給電ストリップ線路４３からなるマイクロストリップアレーアンテナ４０を構成してもよい。

図５（ａ）のマイクロストリップアレーアンテナ４０は、延設方向に沿って延設された鋸歯形状の給電ストリップ線路４３と、この給電ストリップ線路４３の両側辺において所定の接続角度（例えば９０度）で接続配列された複数の放射アンテナ素子４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，・・・，４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，・・・とを備えたものである。

このように構成された図５（ａ）のマイクロストリップアレーアンテナ４０によっても、図１や図３に示したマイクロストリップアレーアンテナと同様、給電ストリップ線路４３の延設方向に対して所定角度（例えば４５度）で傾斜した方向の直線偏波を実現しつつ、不要なサイドローブが抑制された良好な指向特性を実現することが可能である。

但し、図５（ａ）のマイクロストリップアレーアンテナ４０における給電ストリップ線路４３は、屈曲部が角を有する形状となっているため、その角の部分からの電力漏洩が大きくなり、アンテナ全体としての効率が低下するおそれがある。

そこで、より好ましくは、図５（ｂ）に示すマイクロストリップアレーアンテナ５０のように、給電ストリップ線路５１を、屈曲した部分が丸みを有する滑らかな形状となるようにするとよい。このように、屈曲部分が角を有しないようにすることで、屈曲部分からの電力の無駄な放射を抑制することができる。

また、上記実施形態（図１，図３）や図５には、いずれも、給電ストリップ線路が連続したＳ字状或いは鋸歯形状のマイクロストリップアレーアンテナを示したが、給電ストリップ線路は、必ずしもこのように連続して規則的に変化する形状にする必要はなく、不規則に曲折したものでもよい。

つまり、全体的にみれば所定の延設方向に沿って延設されつつ、部分的にみれば各放射アンテナ素子がいずれも同じ接続角度で接続されている限り、給電ストリップ線路の具体的曲折形状は特に限定されるものではない。

また、上記実施形態では、給電ストリップ線路３の各側辺に接続される各放射アンテナ素子の接続間隔を約λｇ／２としたが、これはあくまでも一例であり、放射アンテナ素子の接続間隔は適宜決めることができる。例えば、λｇを基本としつつ、給電ストリップ線路３における接続位置や他の放射アンテナ素子との相対的関係等に応じてλｇよりも短く（或いは長く）するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、第２側辺３ｂに沿って接続配列されている複数の放射アンテナ素子６ｂ，６ｃ，６ｄ，・・・が、それぞれ、第１側辺３ａに沿って接続配列されている複数の放射アンテナ素子５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，・・・の接続間隔における中央に接続されている構成としたが、このように一方の側辺側の放射アンテナ素子を他方の側辺側の放射アンテナ素子の接続間隔の中央位置に接続するのはあくまでも一例であり、両側辺に接続配列される放射アンテナ素子の相互間の位置関係については適宜決めることができる。

また、給電ストリップ線路の両側辺にそれぞれ接続する放射アンテナ素子は、少なくとも一つあればよく、その数についても特に限定されるものではない。

また、上記実施形態では、給電ストリップ線路の延設方向に対する放射アンテナ素子の長手方向の角度が４５度である場合を示したが、この４５度という配置角度もあくまでも一例であり、延設方向に対して平行又は垂直でない限り、延設方向に対する各放射アンテナ素子の配置角度は適宜決めることができる。

また、給電ストリップ線路に対する各放射アンテナ素子の接続角度が９０度というのもあくまでも一例であり、９０度以外の角度で接続させるようにすることもできる。

また、給電ストリップ線路の延設方向について、上記実施形態ではいずれも、ある特定の直線方向（仮想直線８の長さ方向）を延設方向としたが、この延設方向は必ずしも特定の（１つの）方向である必要はない。つまり、仮想直線８そのものを、直線ではなく、一部又は全体に渡って曲折したものとしてもよい。その場合も、給電ストリップ線路は、全体としてはその曲折した仮想曲線（延設方向）に沿って延設されつつ、給電ストリップ線路自身もその一部又は全体が曲折した形状をなすことで、上記同様に各放射アンテナ素子がいずれも同じ接続角度で接続されるように形成することができる。

１、１０，４０，５０，１００…マイクロストリップアレーアンテナ、３…給電ストリップ線路、３ａ，１５ａ…第１側辺、３ｂ，１５ｂ…第２側辺、５ａ〜５ｄ，６ａ〜６ｄ，２１ａ〜２１ｖ，２２ａ〜２２ｖ，４１ａ〜４１ｃ，４２ａ〜４２ｃ，１１１ａ〜１１１ｅ，１１２ａ〜１１２ｅ…放射アンテナ素子、８…仮想直線、１１，１０１…接地板、１３，１０３…ストリップ導体、１５，４３，５１，１０５…給電ストリップ線路、１７…マイクロストリップアンテナ素子、５５ａ，６５ａ…電界放射エッジ線

Claims (7)

1. 背面に導体の接地板が形成された誘電体基板と、その誘電体基板上に形成されたストリップ導体とを有してなるマイクロストリップアレーアンテナであって、
   前記ストリップ導体は、少なくとも、
   所定の延設方向に沿って延設された線状の給電ストリップ線路と、
   前記給電ストリップ線路の両側辺にそれぞれ少なくとも１つ接続された、所定の長さの放射アンテナ素子とからなり、
   前記各放射アンテナ素子は、各々、前記給電ストリップ線路に対してその長さ方向における異なる位置に接続されており、
   前記各放射アンテナ素子は、その長手方向が互いに平行であって、且つ、前記延設方向に対するその長手方向の角度が９０度とは異なる角度であり、
   前記給電ストリップ線路は、当該給電ストリップ線路に対する前記各放射アンテナ素子の接続角度が等しくなるよう、その一部又は全てが曲折した形状を成し、全体としては前記延設方向へ延設されている
   ことを特徴とするマイクロストリップアレーアンテナ。
2. 請求項１に記載のマイクロストリップアレーアンテナであって、
   前記給電ストリップ線路に対する前記各放射アンテナ素子の接続角度は、９０度である
   ことを特徴とするマイクロストリップアレーアンテナ。
3. 請求項１又は２に記載のマイクロストリップアレーアンテナであって、
   前記給電ストリップ線路は、前記曲折した部分が滑らかな曲線となるように形成されている
   ことを特徴とするマイクロストリップアレーアンテナ。
4. 請求項３に記載のマイクロストリップアレーアンテナであって、
   前記給電ストリップ線路は、Ｓ字状に連続して曲折した形状を成す
   ことを特徴とするマイクロストリップアレーアンテナ。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載のマイクロストリップアレーアンテナであって、
   前記給電ストリップ線路の各側辺には、それぞれ、該各側辺に沿って複数の前記放射アンテナ素子が接続配列されている
   ことを特徴とするマイクロストリップアレーアンテナ。
6. 請求項５に記載のマイクロストリップアレーアンテナであって、
   前記給電ストリップ線路の各側辺のうち一方の側辺に接続配列されている複数の前記放射アンテナ素子のそれぞれは、他方の側辺に沿って複数の前記放射アンテナ素子がそれぞれ接続配列されている間隔の中央に接続配列されている
   ことを特徴とするマイクロストリップアレーアンテナ。
7. 背面に導体の接地板が形成された誘電体基板と、その誘電体基板上に形成されたストリップ導体とを有してなるマイクロストリップアレーアンテナであって、
   前記ストリップ導体は、少なくとも、
   所定の延設方向に沿って延設された線状の給電ストリップ線路と、
   前記給電ストリップ線路の両側辺にそれぞれ、該各側辺に沿って複数接続配列された、所定の長さの放射アンテナ素子とからなり、
   前記各放射アンテナ素子は、その長手方向が互いに平行であって、且つ、前記延設方向に対するその長手方向の角度が９０度とは異なる角度であり、
   前記給電ストリップ線路は、当該給電ストリップ線路に対する前記各放射アンテナ素子の接続角度が等しくなるよう、その一部又は全てが曲折した形状を成し、全体としては前記延設方向へ延設されており、
   前記給電ストリップ線路の各側辺のうち一方の側辺に接続配列されている複数の前記放射アンテナ素子のそれぞれは、他方の側辺に沿って複数の前記放射アンテナ素子がそれぞれ接続配列されている間隔の中央に接続配列されている
   ことを特徴とするマイクロストリップアレーアンテナ。