JP6017003B1 - マイクロストリップアンテナ、及び、その製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】結合量の調整範囲の下限値が従来よりも小さい放射素子を含むマイクロストリップアンテナを実現する。【解決手段】誘電体基板１１と、誘電体基板１１の表面に形成されたアンテナ導体１２であって、給電線路１２ａと複数の放射素子１２ｂ１〜１２ｂ２０とを有するコムライン型のアンテナ導体１２と、誘電体基板１１の裏面に形成されたグランド導体１３と、を備え、放射素子１２ｂ１０は、給電線路１２ａ上の同一の点から給電線路１２ａの一方の側と他方の側とに突出した１対のスタブ１２ｂ１０Ｌ，１２ｂ１０Ｒにより構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、コムライン型のアンテナ導体を備えたマイクロストリップアンテナに関する。また、そのようなマイクロストリップアンテナの製造方法に関する。

無線通信の高速化及び大容量化、並びに、無線機器の小型化の進展に伴い、ミリ波帯（３０ＧＨｚ以上３００ＧＨｚ以下）で動作するアンテナに対する需要が高まっている。ミリ波帯で動作するアンテナとしては、例えば、コムライン型のアンテナ導体を備えたマイクロストリップアンテナが知られている。ここで、コムライン型のアンテナ導体とは、幹となる給電線路に複数の放射素子が枝状に付加されたアンテナ導体のことを指す。

このようなマイクロストリップアンテナにおいては、高い放射利得と低いサイドローブレベルとを実現するために、各放射素子の結合量が所望の値に一致するように各放射素子の形状及び配置を設計することが重要になる。

例えば、アンテナ導体がＮ個の放射素子を備えている場合、利得を最大化するためには、各放射素子の放射電力（その放射素子から放射される電磁波の電力）を一様分布とする（各放射素子の放射電力をそれぞれ１／Ｎにする）ことが求められる。この場合、各放射素子の結合量をそれぞれ１／Ｎ、１／（Ｎ−１）、１／（Ｎ−２）、…、１／３、１／２、１にすることになる。なお、各放射素子の結合量は、その放射素子のＳパラメータを用いて以下の式に従って算出することができる。各放射素子の放射電力は、その放射素子の入力電力（その放射素子に入力される高周波電流の電力）に、その放射素子の結合量を乗じたものになる。

結合量＝１−｜Ｓ１１｜^２−｜Ｓ２１｜^２
特許文献１〜２には、コムライン型のアンテナ導体を備えたマイクロストリップアンテナ（マイクロストリップアレーアンテナ）が開示されている。

特許文献１に記載のマイクロストリップアンテナは、給電線路の一方の側と他方の側とに交互に突出した複数の放射素を備えている。また、特許文献１には、各放射素子の幅を変更することによって、各放射素子の結合量を調整する調整方法が記載されている。

特許文献２に記載のマイクロストリップアンテナは、給電線路の一方の側と他方の形とに交互に設けられた複数の放射素子を備えている。また、特許文献２には、給電線路と各放射素子とを接続するための副給電線路にスタブを設けることによって、各放射素子の幅を変更することなく、各放射素子の結合量を大きくする調整方法が記載されている。

特開２００２−３１４３２９号（公開日：２００２年１０月２５日） 特開２０１０− ４１０９０号（公開日：２０１０年 ２月１８日）

しかしながら、特許文献１に記載のマイクロストリップアンテナのように、給電線路の一方の側と他方の側とに交互に突出した放射素子を備えたマイクロストリップアンテナにおいては、以下の問題があった。

すなわち、このようなマイクロストリップアンテナにおいては、各放射素子の幅及び長さ、並びに、各放射素子に隣接する他の放射素子との間隔を変更することによって、各放射素子の結合量を調整することができる。しかしながら、その調整範囲は、ごく限られたものであった。例えば、２０個の放射素子を備えたマイクロストリップアンテナにおいて各放射素子の放射電力を一様分布とする場合、給電線路の入力端に最も近い放射素子の結合量を１／２０程度とする必要が生じるが、このような小さい結合量を有する放射素子を実現することは困難であった。

また、特許文献２に記載の調整方法は、各放射素子を給電線路に接続するための副給電線路にスタブを設けることによって、その放射素子の結合量を大きくするためのものである。したがって、上記のような小さい結合量を有する放射素子を実現するという問題の解決に資するものではなかった。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、結合量の調整範囲の下限値が従来よりも小さい放射素子を含むマイクロストリップアンテナを実現することにある。

本発明に係るマイクロストリップアンテナは、誘電体基板と、前記誘電体基板の表面に形成されたアンテナ導体であって、給電線路と複数の放射素子とを有するコムライン型のアンテナ導体と、前記誘電体基板の裏面に形成されたグランド導体と、を備え、
前記複数の放射素子の少なくとも１つは、前記給電線路上の同一の点から前記給電線路の一方の側と他方の側とに突出した１対のスタブにより構成されている、ことを特徴とする。

上記の構成によれば、給電線路の一方の側と他方の側とに突出した１対のスタブ（両側スタブ）により構成された放射素子において、スタブの形状又は配置を変化させたときに得られる結合量の変動範囲と、給電線路の一方の側に突出した単一のスタブ（片側スタブ）により構成された放射素子において、スタブの形状又は配置を変化させときに得られる結合量の変動範囲とを比べると、前者の下限値の方が後者の下限値よりも小さくなる。

このため、上記の構成によれば、結合量の調整範囲の下限値が従来よりも小さい放射素子を含むマイクロストリップアンテナを実現することができる。

本発明に係るマイクロストリップアンテナによれば、前記１対のスタブの各々は、付根に上記給電線路の出力端側が開口した切り込みが形成された長方形状の導体である、
ことが好ましい。

上記の構成によれば、上記切り込みの形状を変更することによって、給電線路の一方の側と他方の側とに突出した１対のスタブ（両側スタブ）により構成された放射素子の結合量の調整範囲を更に広げることができる。

本発明に係るマイクロストリップアンテナによれば、前記１対のスタブの一方は、前記給電線路の中心軸に対して前記１対のスタブの他方と線対称である、ことが好ましい。

上記の構成によれば、給電線路の一方の側に突出したスタブの形状と給電線路の他方の側に突出したスタブの形状とを独立に変更する必要がないので、所望の結合量を得るための放射素子の設計を簡単化することができる。

なお、上記マイクロストリップアンテナの製造方法についても、本発明の範疇に含まれる。

本発明によれば、結合量の調整範囲の下限値が従来よりも小さい放射素子を含むマイクロストリップアンテナを実現することができる。

（ａ）は、第１の実施形態に係るマイクロストリップアンテナの平面図であり、（ｂ）は、同マイクロストリップアンテナの側面図である。 図１のマイクロストリップアンテナが備える放射素子の平面図である。 （ａ）は、図１のマイクロストリップアンテナが備える放射素子の平面図であり、（ｂ）は、その放射素子を構成するスタブの幅と結合量との相関を示すグラフである。 （ａ）は、図１のマイクロストリップアンテナが備える放射素子の平面図であり、（ｂ）は、その放射素子を構成するスタブの長さと結合量との相関を示すグラフである。 （ａ）は、図１のマイクロストリップアンテナが備える放射素子の平面図であり、（ｂ）は、互いに隣接する放射素子間の間隔と結合量との相関を示すグラフである。 （ａ）は、図１のマイクロストリップアンテナが備える放射素子の平面図であり、（ｂ）は、その放射素子に形成される切り込みの長さと結合量との相関を示すグラフである。 （ａ）は、図１のマイクロストリップアンテナが備える放射素子の平面図であり、（ｂ）は、その放射素子に形成される切り込みの幅と結合量との相関を示すグラフである。 （ａ）は、比較例に係る放射素子の平面図であり、（ｂ）は、その放射素子を構成するスタブの幅と結合量との相関を示すグラフである。 （ａ）は、比較例に係る放射素子の平面図であり、（ｂ）は、その放射素子を構成するスタブの幅と結合量との相関を示すグラフである。 （ａ）は、比較例に係る放射素子の平面図であり、（ｂ）は、互いに隣接する放射素子間の間隔と結合量との相関を示すグラフである。 （ａ）は、比較例に係る放射素子の平面図であり、（ｂ）は、その放射素子に形成される切り込みの長さと結合量との相関を示すグラフである。 （ａ）は、比較例に係る放射素子の平面図であり、（ｂ）は、その放射素子に形成される切り込みの幅と結合量との相関を示すグラフである。 （ａ）は、第２の実施形態に係るマイクロストリップアンテナの平面図であり、（ｂ）は、同マイクロストリップアンテナの側面図である。

≪第１の実施形態≫
〔マイクロストリップアンテナの構成〕
本発明の第１の実施形態に係るマイクロストリップアンテナ１０の構成について、図１を参照して説明する。図１において、（ａ）は、マイクロストリップアンテナ１０の平面図であり、（ｂ）は、マイクロストリップアンテナ１０の側面図である。

マイクロストリップアンテナ１０は、図１に示すように、誘電体基板１１、アンテナ導体１２、グランド導体１３を備えている。

誘電体基板１１は、長方形の主面を有する板状の部材であり、主に樹脂等の誘電体からなる。本実形態においては、液晶ポリマーからなるＬＣＰ（Liquid Crystal Polymer）基板を、誘電体基板１１として用いる。

なお、本明細書においては、誘電体基板１１の表面（ひょうめん）を構成する６つの面のうち、最大の面積を有する２つの面を「主面」と呼び、その他４つの面を「端面」と呼ぶ。また、誘電体基板１１の２つの主面を区別する必要があるときには、一方の主面を「表面」（おもてめん）と呼び、他方の主面を「裏面」と呼ぶ。

アンテナ導体１２は、誘電体基板１１の表面に形成された箔状部材であり、金属などの導体からなる。本実施形態においては、誘電体基板１１の表面に形成された銅箔を、アンテナ導体１２として用いる。

アンテナ導体１２は、給電線路１２ａと複数（本実施形態においては２０個）の放射素子１２ｂ１〜１２ｂ２０とを備えた、コムライン型のアンテナ導体である。なお、以下の説明においては、放射素子１２ｂ１〜１２ｂ２０の各々のことを、単に「放射素子１２ｂ」とも記載する。

給電線路１２ａは、アンテナ導体１２の幹となる帯状の導体であり、誘電体基板１１の表面の中心（２つの対角線の交点）を通るように、かつ、誘電体基板１１の表面の長辺と平行になるように、誘電体基板１１の表面に形成される。

給電線路１２ａは、誘電体基板１１を介して対向するグランド導体１３と共にマイクロストリップラインを構成する。すなわち、給電線路１２ａの入力端（図示した座標系においてｙ軸負方向側の端部）に入力された高周波電流は、このマイクロストリップライン内を給電線路１２ａの出力端（図示した座標系においてｙ軸正方向側の端部）に向かって伝送される。

給電線路１２ａには、入力端側から順に、放射素子１２ｂ１、放射素子１２ｂ２、…、放射素子１２ｂ２０が付加されている。各放射素子１２ｂは、両側スタブ、すなわち、給電線路１２ａ上の同一の点から、給電線路１２ａの一方の側（図示した座標系においてｘ軸負方向側）と他方の側（図示した座標系においてｘ軸正方向側）とに突出した１対のオープンスタブ（以下、単に「スタブ」と記載する）１２ｂＬ，１２ｂＲにより構成されている。例えば、放射素子１２ｂ１０は、給電線路１２ａの一方の側に突出したスタブ１２ｂ１０Ｌと、給電線路１２の他方の側に突出したスタブ１２ｂ１０Ｒとにより構成されている。

グランド導体１３は、誘電体基板１１の裏面に形成された箔状部材であり、金属などの導体からなる。本実施形態においては、誘電体基板１１の裏面全体を覆う銅箔を、グランド導体１３として用いる。

〔各放射素子の構成〕
次に、マイクロストリップアンテナ１０が備える各放射素子１２ｂの構成について、図２を参照してより具体的に説明する。図２は、放射素子１２ｂの周辺を拡大したマイクロストリップアンテナ１０の拡大平面図である。

上述したとおり、放射素子１２ｂは、給電線路１２ａ上の同一の点から、給電線路１２ａの一方の側と他方の側とに突出した１対のオープンスタブ１２ｂＬ，１２ｂＲにより構成されている。本実施形態においては、図２に示すように、切り込み１２ｂＬ１，１２ｂＲ１が形成された長方形状のスタブ１２ｂＬ，１２ｂＲを放射素子１２ｂとして用いている。

給電線路１２ａの一方の側（図示した座標系においてｘ軸負方向側）に突出したスタブ１２ｂＬは、給電線路１２ａからその（給電線路１２ａの）中心軸Ｎと垂直な方向に伸びている。すなわち、スタブ１２ｂＬの互いに対向する一組の辺が給電線路１２ａの中心軸Ｎと垂直になり、スタブ１２ｂＬの互いに対向するもう一組の辺が給電線路１２ａの中心軸Ｎと平行になるように配置されている。

一方、給電線路１２ａの他方の側（図示した座標系においてｘ軸正方向側）に突出したスタブ１２ｂＲは、給電線路１２ａからその（給電線路１２ａの）中心軸Ｎと垂直な方向に伸びている。すなわち、スタブ１２ｂＲの互いに対向する一組の辺が給電線路１２ａの中心軸Ｎと垂直になり、スタブ１２ｂＲの互いに対向するもう一組の辺が給電線路１２ａの中心軸Ｎと平行になるように配置されている。

切り込み１２ｂＬ１は、給電線路１２ａの中心軸Ｎに直交する、スタブ１２ｂＬの１組の辺のうち、給電線路１２ａの出力端側の辺に対して開口した長方形の切り込みであり、スタブ１２ｂＬの付根に形成されている。

一方、切り込み１２ｂＲ１は、給電線路１２ａの中心軸Ｎに直交する、スタブ１２ｂＲの１組の辺のうち、給電線路１２ａの出力端側の辺に対して開口した長方形の切り込みであり、スタブ１２ｂＲの付根に形成されている。

なお、本明細書においては、給電線路１２ａの中心軸Ｎと垂直になるスタブ１２ｂＬ，１２ｂＲの１組の辺の長さを、それぞれ、スタブ１２ｂＬ，１２ｂＲの「長さ」と記載し、給電線路１２ａの中心軸Ｎと平行になるスタブ１２ｂＬ，１２ｂＲのもう１組の辺の長さを、それぞれ、スタブ１２ｂＬ，１２ｂＲの「幅」と記載する。また、本明細書においては、給電線路１２ａの中心軸Ｎと垂直になる切り込み１２ｂＬ１，１２ｂＲ１の１組の辺の長さを、それぞれ、切り込み１２ｂＬ１，１２ｂＲ１の「幅」と記載し、給電線路１２ａの中心軸Ｎと平行になる切り込み１２ｂＬ１，１２ｂＲ１のもう１組の辺の長さを、それぞれ、切り込み１２ｂＬ１，１２ｂＲ１の「長さ」と記載する。

また、本実施形態においては、図２に示すように、スタブ１２ｂＬ，１２ｂＲの形状を、切り込み１２ｂＬ１，１２ｂＲ１も含めて、給電線路１２ａの中心軸Ｎに対して線対称としている。このため、スタブ１２ｂＲの長さ及び幅は、それぞれ、スタブ１２ｂＬの長さＬ及び幅Ｗと等しくなり、切り込み１２ｂＲ１の長さ及び幅は、それぞれ、切り込み１２ｂＬ１の長さＬ’及び幅Ｗ’と等しくなる。

〔各放射素子の結合量〕
マイクロストリップアンテナ１０において、各放射素子１２ｂの結合量（その放射素子１２ｂから放射される電磁波の電力／その放射素子に入力される高周波電流の電力）は、下記のパラメータと相関している。したがって、下記のパラメータの値を適宜設定することによって、各放射素子１２ｂの放射電力（その放射素子１２ｂから放射される電磁波の電力）を所望の値に一致させることができる。

（１）その放射素子１２ｂを構成するスタブ１２ｂＬ，１２ｂＲの長さＬ、
（２）その放射素子１２ｂを構成するスタブ１２ｂＬ，１２ｂＲの幅Ｗ、
（３）その放射素子１２ｂ（例えば放射素子１２ｂ１）の中心軸Ｍと、その放射素子１２ｂに隣接する放射素子１２ｂ（例えば放射素子１２ｂ２）の中心軸Ｍ’との間隔Ｄ、
（４）その放射素子１２ｂを構成するスタブ１２ｂＬ，１２ｂＲに形成された切り込み１２ｂＬ１，１２ｂＲ１の長さＬ’、
（５）その放射素子１２ｂを構成するスタブ１２ｂＬ，１２ｂＲに形成された切り込み１２ｂＬ１，１２ｂＲ１の幅Ｗ’。

図１に示すマイクロストリップアンテナ１０において、放射電力の一様分布を実現する、すなわち、各放射素子１２ｂの放射電力を下記の表１に示す値に一致させるためには、各放射素子１２ｂに関するパラメータＷ，Ｌ，Ｄ，Ｌ’，Ｗ’を、例えば、下記の表１に示す値に設定すればよい。

なお、上記の表１には、各放射素子１２ｂの結合量及び放射電力の他に、各放射素子１２ｂの入力電力（その放射素子１２ｂに入力される高周波電流の電力）及び残電力（その放射素子１２ｂに入力される高周波電流の電力−その放射素子から放射される電磁波の電力）を示している。結合量、入力電力、放射電力、残電力の間には、以下の関係がある（放射素子１２ｂ’は、放射素子１２ｂに隣接する２つの放射素子のうち、放射素子１２ｂよりも入力端側にある放射素子のことを指す）。

放射素子１２ｂの入力電力＝放射素子１２ｂ’の残電力、
放射素子１２ｂの放射電力＝放射素子１２ｂの入力電力×放射素子１２ｂの結合量、
放射素子１２ｂの残電力＝放射素子１２ｂの入力電力−放射素子１２ｂの放射電力。

また、図１に示すマイクロストリップアンテナ１０において、放射電力のＴａｙｌｏｒ分布を実現する、すなわち、各放射素子１２ｂの放射電力を下記の表２に示す値に一致させるためには、各放射素子１２ｂに関するパラメータＷ，Ｌ，Ｄ，Ｌ’ ，Ｗ’を、例えば、下記の表２に示す値に設定すればよい。

さらに、図１に示すマイクロストリップアンテナ１０において、放射電力のＣｈｅｂｙｓｈｅｖ分布を実現する、すなわち、各放射素子１２ｂの放射電力を下記の表３に示す値に一致させるためには、各放射素子１２ｂに関するパラメータＷ，Ｌ，Ｄ，Ｌ’，Ｗ’を、例えば、下記の表３に示す値に設定すればよい。

〔スタブの幅と結合量との相関〕
次に、放射素子１２ｂを構成するスタブ１２ｂＬ，１２ｂＲの幅Ｗと、その放射素子１２ｂの結合量との相関について、図３を参照して説明する。

図３の（ｂ）は、スタブ１２ｂＬ，１２ｂＲの幅Ｗと、放射素子１２ｂの結合量との相関を示すグラフである。なお、このグラフは、図３の（ａ）に示すように、（１）放射素子１２ｂを構成するスタブ１２ｂＬ，１２ｂＲの長さＬを１．３２ｍｍ、（２）互いに隣接する放射素子１２ｂ，１２ｂ’間の間隔Ｄを１．６４ｍｍ、（３）放射素子１２ｂに形成される切り込み１２ｂＬ１，１２ｂＲ１の幅Ｗ’を０．１ｍｍ、（４）放射素子１２ｂに形成される切り込み１２ｂＬ１，１２ｂＲ１の長さＬ’を０．１ｍｍに設定したときに得られたものである。なお、図３の（ｂ）の示すグラフの横軸は、上記の幅Ｗを、動作帯域の中心周波数（６０ＧＨｚ）に対応する自由空間波長λ（５．０ｍｍ）で規格化したものである。

図３の（ｂ）によれば、以下のことが分かる。すなわち、Ｗ／λを０．０５以下に設定すれば、結合量を０．１以下に抑えることができる。例えば、アンテナ導体１２に備わる放射素子１２ｂの数が多い場合、給電線路１２ａの入力端に近い放射素子１２ｂの結合量を０．１以下に抑える必要が生じることがあるが、Ｗ／λを０．０５以下に設定すれば、この要求に応えることができる。

図８の（ａ）に示すように放射素子を単一のスタブ（片側スタブ）により構成した場合、スタブの幅Ｗと結合量との相関は、図８の（ｂ）に示すグラフのようになる。

図３の（ｂ）と図８の（ｂ）とを比較すれば、以下のことが分かる。すなわち、放射素子を片側スタブにより構成した場合、Ｗ／λを０．０５以下に設定しても、放射素子１２ｂを両側スタブにより構成した場合のように、結合量を０．１以下に抑えることができない。なお、放射素子を片側スタブにより構成した場合であっても、Ｗ／λを０．３３以上に設定すれば、結合量を０．１以下に抑えることができる。ただし、この場合、スタブの幅が大きくなるので、アンテナサイズが大型化するという問題を生じる。

〔スタブの長さと結合量との相関〕
次に、放射素子１２ｂを構成するスタブ１２ｂＬ，１２ｂＲの長さＬと、その放射素子１２ｂの結合量との相関について、図４を参照して説明する。

図４の（ｂ）は、スタブ１２ｂＬ，１２ｂＲの長さＬと、放射素子１２ｂの結合量との相関を示すグラフである。なお、このグラフは、図４の（ａ）に示すように、（１）スタブ１２ｂＬ，１２ｂＲの幅Ｗを０．６ｍｍ、（２）隣接する放射素子１２ｂ’との間隔Ｄを１．６４ｍｍ、（３）切り込み１２ｂＬ１，１２ｂＲ１の幅Ｗ’を０．１ｍｍ、（４）切り込み１２ｂＬ１，１２ｂＲ１の長さＬ’を０．１ｍｍに設定したときに得られたものである。なお、図４の（ｂ）の示すグラフの横軸は、上記の幅Ｌを、動作帯域の中心周波数（６０ＧＨｚ）に対応する自由空間波長λ（５．０ｍｍ）で規格化したものである。

図４の（ｂ）によれば、以下のことが分かる。すなわち、Ｌ／λを０．１８以上０．２４以下に設定すれば、結合量を０．１以下に抑えることができる。例えば、アンテナ導体１２に備わる放射素子１２ｂの数が多い場合、給電線路１２ａの入力端に近い放射素子１２ｂの結合量を０．１以下に抑える必要が生じることがあるが、Ｌ／λを０．１８以上０．２４以下にすれば、この要求に応えることができる。

図９の（ａ）に示すように放射素子を単一のスタブ（片側スタブ）により構成した場合、スタブの長さＬと結合量との相関は、図９の（ｂ）に示すグラフのようになる。

図４の（ｂ）と図９の（ｂ）とを比較すれば、以下のことが分かる。すなわち、放射素子を片側スタブにより構成した場合、Ｌ／λを０．１８以上０．２４以下に設定しても、放射素子１２ｂを両側スタブにより構成した場合のように、結合量を０．１以下に抑えることができない。なお、放射素子を片側スタブにより構成した場合であっても、Ｗ／λを０．４３５以上に設定すれば、結合量を０．１以下に抑えることができる。ただし、この場合、スタブの幅が大きくなるので、アンテナサイズが大型化するという問題を生じる。

〔隣接する放射素子間との間隔と結合量との相関〕
次に、隣接する放射素子１２ｂ’間の間隔Ｄと、放射素子１２ｂの結合量との相関について、図５を参照して説明する。

図５の（ｂ）は、隣接する放射素子１２ｂ’間の間隔Ｄと、放射素子１２ｂの結合量との相関を示すグラフである。なお、このグラフは、図５の（ａ）に示すように、（１）スタブ１２ｂＬ，１２ｂＲの幅Ｗを０．６ｍｍ、（２）スタブ１２ｂＬ，１２ｂＲの長さＬを１．３２ｍｍ、（３）切り込み１２ｂＬ１，１２ｂＲ１の幅Ｗ’を０．１ｍｍ、（４）切り込み１２ｂＬ１，１２ｂＲ１の長さＬ’を０．１ｍｍに設定したときに得られたものである。なお、図５の（ｂ）の示すグラフの横軸は、上記の間隔Ｄを、動作帯域の中心周波数（６０ＧＨｚ）に対応する自由空間波長λ（５．０ｍｍ）で規格化したものである。

図５の（ｂ）によれば、以下のことが分かる。すなわち、Ｄ／λを０．１７以上０．３２以下に設定すれば、結合量を０．１以下に抑えることができる。例えば、アンテナ導体１２に備わる放射素子１２ｂの数が多い場合、給電線路１２ａの入力端に近い放射素子１２ｂの結合量を０．１以下に抑える必要が生じることがあるが、Ｄ／λを０．１７以上０．３２以下に設定すれば、この要求に応えることができる。

図１０の（ａ）に示すように放射素子を単一のスタブ（片側スタブ）により構成した場合、隣接する放射素子との間隔Ｄと結合量との相関は、図１０の（ｂ）に示すグラフのようになる。

図５の（ｂ）と図１０の（ｂ）とを比較すれば、以下のことが分かる。すなわち、放射素子を片側スタブにより構成した場合、Ｄ／λを０．１７以上０．３２以下に設定しても、放射素子１２ｂを両側スタブにより構成した場合のように、結合量を０．１以下に抑えることができない。それどころか、放射素子を片側スタブにより構成した場合、Ｄ／λを図示した範囲の如何なる値に設定しても、結合量を０．１以下に抑えることができない。すなわち、放射素子を片側スタブにより構成した場合、給電線路１２ａの入力端に近い放射素子１２ｂの結合量を０．１以下に抑えるという上記の要求に応えることができない。

〔スタブに形成された切り込みの長さとその放射素子の結合量との相関〕
次に、放射素子１２ｂを構成するスタブ１２ｂＬ，１２ｂＲに形成された切り込み１２ｂＬ１，１２ｂＲ１の長さＬ’と、その放射素子１２ｂの結合量との相関について、図６を参照して説明する。

図６の（ｂ）は、切り込み１２ｂＬ１，１２ｂＲ１の長さＬ’と、放射素子１２ｂの結合量との相関を示すグラフである。なお、このグラフは、図６の（ａ）に示すように、（１）スタブ１２ｂＬ，１２ｂＲの幅Ｗを０．６ｍｍ、（２）スタブ１２ｂＬ，１２ｂＲの長さＬを１．３２ｍｍ、（３）隣接する放射素子１２ｂ’との間隔Ｄを１．６４ｍｍ、（４）切り込み１２ｂＬ１，１２ｂＲ１の幅Ｗ’を０．１ｍｍに設定したときに得られたものである。なお、図６の（ｂ）の示すグラフの横軸は、上記の長さＬ’を、動作帯域の中心周波数（６０ＧＨｚ）に対応する自由空間波長λ（５．０ｍｍ）で規格化したものである。

図６の（ｂ）によれば、以下のことが分かる。すなわち、切り込み１２ｂＬ１，１２ｂＲ１の長さＬ’を０．０２≦Ｌ’／λ≦０．１の範囲で変化させた場合、結合量は、０．１５１≦結合量≦０．１７０の範囲で変化する。すなわち、放射素子１２ｂを両側スタブにより構成した場合、結合量を０．１６程度の小さい値に設定することができる。

図１１の（ａ）に示すように放射素子を単一のスタブ（片側スタブ）により構成した場合、スタブに形成される切り込みの長さＬ’と結合量との相関は、図１２の（ｂ）に示すグラフのようになる。

図６の（ｂ）と図１１の（ｂ）とを比較すれば、以下のことが分かる。すなわち、放射素子を片側スタブにより構成した場合、切り込みの長さＬ’を０．０２≦Ｌ’／λ≦０．１の範囲で変化させた場合、結合量は、０．８９≦結合量≦０．９３５の範囲で変化する。つまり、放射素子を片側スタブにより構成した場合、放射素子１２ｂを両側スタブにより構成した場合のように、結合量を０．１６程度の小さい値に設定することができない。

〔スタブに形成された切り込みの幅と結合量との相関〕
次に、放射素子１２ｂを構成するスタブ１２ｂＬ，１２ｂＲに形成された切り込み１２ｂＬ１，１２ｂＲ１の幅Ｗ’と、放射素子１２ｂの結合量との相関について、図７を参照して説明する。

図７の（ｂ）は、切り込み１２ｂＬ１，１２ｂＲ１の幅Ｗ’と、放射素子１２ｂの結合量との相関を示すグラフである。なお、このグラフは、図７の（ａ）に示すように、（１）スタブ１２ｂＬ，１２ｂＲの幅Ｗを０．６ｍｍ、（２）スタブ１２ｂＬ，１２ｂＲの長さＬを１．３２ｍｍ、（３）隣接する放射素子１２ｂ’との間隔Ｄを１．６４ｍｍ、（４）切り込み１２ｂＬ１，１２ｂＲ１の長さＬ’を０．１ｍｍに設定したときに得られたものである。なお、図７の（ｂ）の示すグラフの横軸は、上記の幅Ｗ’を、動作帯域の中心周波数（６０ＧＨｚ）に対応する自由空間波長λ（５．０ｍｍ）で規格化したものである。

図７の（ｂ）によれば、以下のことが分かる。すなわち、切り込み１２ｂＬ１，１２ｂＲ１の幅Ｗ’を０．０２≦Ｗ’／λ≦０．０８の範囲で変化させた場合、結合量は、０．１≦結合量≦０．９の範囲で変化する。すなわち、放射素子１２ｂを両側スタブにより構成した場合、結合量を０．１程度の小さい値に設定することができる。

図１２の（ａ）に示すように放射素子を単一のスタブ（片側スタブ）により構成した場合、スタブに形成される切り込みの幅Ｗ’と結合量との相関は、図１２の（ｂ）に示すグラフのようになる。

図７の（ｂ）と図１２の（ｂ）とを比較すれば、以下のことが分かる。すなわち、放射素子を片側スタブにより構成した場合、切り込みの幅Ｗ’を０．０２≦Ｗ’／λ≦０．０８の範囲で変化させた場合、結合量は、０．９３６≦結合量≦０．９５２の範囲で変化する。つまり、放射素子を片側スタブにより構成した場合、放射素子１２ｂを両側スタブにより構成した場合のように、結合量を０．１程度の小さい値に設定することができない。

≪実施形態２≫
〔マイクロストリップアンテナの構成〕
本発明の第２の実施形態に係るマイクロストリップアンテナ２０の構成について、図１３を参照して説明する。図１３において、（ａ）は、マイクロストリップアンテナ２０の平面図であり、（ｂ）は、マイクロストリップアンテナ２０の側面図である。

本実施形態に係るマイクロストリップアンテナ２０は、第１の実施形態に係るマイクロストリップアンテナ１０と同様、誘電体基板２１、アンテナ導体２２、グランド導体２３を備えている。

誘電体基板２１及びグランド導体２３については、第１の実施形態に係るマイクロストリップアンテナ１０と同様に構成されているので、ここでは、その説明を省略する。以下、アンテナ導体２２について説明する。

アンテナ導体２２は、給電線路２２ａと複数（本実施形態においては２０個）の放射素子２２ｂ１〜２２ｂ２０とを備えた、コムライン型のアンテナ導体である。

給電線路２２ａは、アンテナ導体２２の幹となる帯状の導体である。給電線路２２ａは、誘電体基板２１の表面の中心を通るように、かつ、誘電体基板２１の表面の長辺と平行になるように、誘電体基板２１の表面に形成される。

給電線路２２ａには、入力端側から順に、放射素子２２ｂ１、放射素子２２ｂ２、…、放射素子２２ｂ２０が付加されている。これらの放射素子のうち、入力端側から数えて１番目から１５番目までの放射素子２２ｂ１〜２２ｂ１５は、両側スタブ、すなわち、給電線路２２ａ上の同一の点から、給電線路１２ａの一方の側（図示した座標系においてｘ軸負方向側）と他方の側（図示した座標系においてｘ軸正方向側）とに突出した１対のオープンスタブ（以下、単に「スタブ」と記載する）により構成されている。一方、これらの放射素子のうち、入力端側から数えて１６番目から２０番目までの放射素子２２ｂ１６〜２２ｂ２０は、片側スタブ、すなわち、給電線路２２ａの一方の側（図示した座標系においてｘ軸負方向側）に突出した単一のスタブ（片側スタブ）により構成されている。

放射素子２２ｂ１〜２２ｂ２０の何れを構成するスタブも、切り込みが形成された長方形状の導体である。これらの切り込みは、給電線路２２ａの中心軸に直交するスタブの１組の辺のうち、給電線路２２ａの出力端側の辺に対して開口した長方形の切り込みであり、スタブの付根に形成されている。

〔各放射素子の結合量〕
マイクロストリップアンテナ２０においても、放射素子２２ｂ１〜２２ｂ２０の結合量は、下記のパラメータと相関している。したがって、下記のパラメータの値を適宜設定することによって、各放射素子の放射電力を所望の値に一致させることができる。

（１）その放射素子を構成するスタブの長さＬ、
（２）その放射素子を構成するスタブの幅Ｗ、
（３）その放射素子の中心軸と、その放射素子に隣接する放射素子の中心軸との間隔Ｄ、
（４）その放射素子を構成するスタブに形成された切り込みの長さＬ’、
（５）その放射素子を構成するスタブに形成された切り込みの幅Ｗ’。

図１３に示すマイクロストリップアンテナ２０において、放射電力の一様分布を実現する、すなわち、各放射素子２２ｂの放射電力を下記の表４に示す値に一致させるためには、各放射素子２２ｂに関するパラメータＷ，Ｌ，Ｄ，Ｌ’，Ｗ’を、例えば、下記の表４に示す値に設定すればよい。

また、図１３に示すマイクロストリップアンテナ２０において、放射電力のＴａｙｌｏｒ分布を実現する、すなわち、各放射素子２２ｂの放射電力を下記の表５に示す値に一致させるためには、各放射素子２２ｂに関するパラメータＷ，Ｌ，Ｄ，Ｌ’，Ｗ’を、例えば、下記の表５に示す値に設定すればよい。

さらに、図１３に示すマイクロストリップアンテナ２０において、放射電力のＣｈｅｂｙｓｈｅｖ分布を実現する、すなわち、各放射素子２２ｂの放射電力を下記の表６に示す値に一致させるためには、各放射素子２２ｂに関するパラメータＷ，Ｌ，Ｄ，Ｌ’，Ｗ’を、例えば、下記の表６に示す値に設定すればよい。

〔付記事項〕
本発明は上述した各実施形態（実施例）に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、例えば、ミリ波帯で動作するアンテナとして好適に利用することができる。

１０，２０ マイクロストリップアンテナ
１１，２１ 誘電体基板
１２，２２ アンテナ導体
１２ａ，２２ａ 給電線路
１２ｂ，１２ｂ１〜１２ｂ２０，
２２ｂ１〜２２ｂ２０ 放射素子
１２ｂＬ，１２ｂＲ スタブ
１２ｂＬ１，１２ｂＲ１ 切り込み
１３，２３ グランド導体

Claims (3)

1. 誘電体基板と、前記誘電体基板の表面に形成されたアンテナ導体であって、給電線路と複数の放射素子とを有するコムライン型のアンテナ導体と、前記誘電体基板の裏面に形成されたグランド導体と、を備え、
   前記複数の放射素子の少なくとも１つは、前記給電線路上の同一の点から前記給電線路の一方の側と他方の側とに突出した１対のスタブにより構成されており、
   前記１対のスタブの各々は、付根に上記給電線路の出力端側が開口した切り込みが形成された長方形状の導体であり、
   前記切り込みの上記給電線路と直交する方向の幅は、前記複数の放射素子からの放射電力の分布が一様分布、Ｔａｙｌｏｒ分布、又はＣｈｅｂｙｓｈｅｖ分布になるように設定されている、
   ことを特徴とするマイクロストリップアンテナ。
2. 前記１対のスタブの一方は、前記給電線路の中心軸に対して前記１対のスタブの他方と線対称である、
   ことを特徴とする請求項１に記載のマイクロストリップアンテナ。
3. 誘電体基板と、前記誘電体基板の表面に形成されたアンテナ導体であって、給電線路と複数の放射素子とを有するコムライン型のアンテナ導体と、前記誘電体基板の裏面に形成されたグランド導体と、を備えたマイクロストリップアンテナの製造方法において、
   前記複数の放射素子の少なくとも１つは、前記給電線路上の同一の点から前記給電線路の一方の側と他方の側とに突出した１対のスタブにより構成されており、
   前記１対のスタブの各々は、付根に上記給電線路の出力端側が開口した切り込みが形成された長方形状の導体であり、
   前記切り込みの上記給電線路と直交する方向の幅を、前記複数の放射素子からの放射電力の分布が一様分布、Ｔａｙｌｏｒ分布、又はＣｈｅｂｙｓｈｅｖ分布になるように設定する工程を含む、
   ことを特徴とするマイクロストリップアンテナの製造方法。
   

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