JP6250468B2 - Planar antenna - Google Patents
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Description
本発明は、平面アンテナに係り、さらに詳しくは、給電線路及び放射素子が誘電体基板上に形成された平面アンテナの改良に関する。 The present invention relates to a planar antenna, and more particularly to an improvement in a planar antenna in which a feed line and a radiating element are formed on a dielectric substrate.
マイクロストリップアンテナは、進行波が伝搬する給電線路と、進行波により励振される放射素子とが誘電体基板上に形成された平面アンテナであり、導波管等を用いて給電される。例えば、２以上の放射素子、放射素子に向けて延伸する給電線路及び変換器が誘電体基板上に形成される。給電線路は、誘電体基板の表面に形成されるマイクロストリップ導体と、誘電体基板の裏面に形成される接地板とにより構成されるマイクロストリップ線路である。また、変換器は、導波管とマイクロストリップ線路との間で電力変換を行う電力変換回路である。 The microstrip antenna is a planar antenna in which a feed line through which a traveling wave propagates and a radiating element excited by the traveling wave are formed on a dielectric substrate, and is fed using a waveguide or the like. For example, two or more radiating elements, a feed line extending toward the radiating element, and a converter are formed on the dielectric substrate. The feed line is a microstrip line constituted by a microstrip conductor formed on the front surface of the dielectric substrate and a ground plate formed on the back surface of the dielectric substrate. The converter is a power conversion circuit that performs power conversion between the waveguide and the microstrip line.
この様な平面アンテナにおいて、給電線路を介して供給される放射電力を２以上の給電線路に分配するのに分配器が用いられる。給電点から延伸する第１の給電線路と、放射素子に向けてそれぞれ延伸する第２〜第４の給電線路とが接続された分配器の場合、第１及び第３の給電線路は、給電方向に延びる直線上にそれぞれ配置され、第２及び第４の給電線路は、当該直線に垂直な直線上にそれぞれ配置される（例えば、特許文献１の図１０）。 In such a planar antenna, a distributor is used to distribute the radiated power supplied through the feed line to two or more feed lines. In the case of a distributor in which the first feed line extending from the feed point and the second to fourth feed lines extending toward the radiating element are connected, the first and third feed lines are in the feed direction. The second and fourth feed lines are respectively arranged on straight lines perpendicular to the straight line (for example, FIG. 10 of Patent Document 1).
上述した様な従来の分配器では、第２の給電線路や第４の給電線路に分配される放射電力が第３の給電線路に分配される放射電力と同程度乃至当該放射電力の１／３程度であった。このため、第２の給電線路や第４の給電線路への電力分配の比率を要求される放射特性に応じて十分に小さくすることができないという問題があった。 In the conventional distributor as described above, the radiated power distributed to the second feed line and the fourth feed line is approximately the same as the radiated power distributed to the third feed line or 1/3 of the radiated power. It was about. For this reason, there has been a problem that the ratio of power distribution to the second feed line and the fourth feed line cannot be made sufficiently small according to the required radiation characteristics.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、第３の給電線路に比べ、第２及び第４の給電線路への電力分配の比率を十分に小さくすることができる平面アンテナを提供することを目的とする。また、分配器を放射素子として機能させることができる平面アンテナを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a planar antenna capable of sufficiently reducing the ratio of power distribution to the second and fourth feed lines as compared to the third feed line. For the purpose. It is another object of the present invention to provide a planar antenna that allows a distributor to function as a radiating element.
第１の本発明による平面アンテナは、進行波が伝搬する給電線路及び上記進行波により励振される放射素子が誘電体基板上に形成された平面アンテナであって、給電点から延伸する第１の給電線路及び上記放射素子に向けてそれぞれ延伸する第２〜第４の給電線路が接続された矩形状の導体パターンからなり、第１及び第３の給電線路が略同一の直線上に配置され、第２及び第４の給電線路が当該直線と交差する直線上にそれぞれ配置された分配器を備え、上記導体パターンが、給電方向の長さが上記進行波の波長の１／２倍からなるように構成される。 A planar antenna according to a first aspect of the present invention is a planar antenna in which a feed line through which a traveling wave propagates and a radiating element excited by the traveling wave are formed on a dielectric substrate. It consists of a rectangular conductor pattern connected to the feed line and the second to fourth feed lines extending toward the radiation element, respectively, and the first and third feed lines are arranged on substantially the same straight line, The second and fourth feed lines each include a distributor disposed on a straight line intersecting the straight line, and the conductor pattern has a length in the feed direction that is ½ times the wavelength of the traveling wave. Configured.
この平面アンテナでは、第１の給電線路から分配器の一端に入射した進行波と、分配器の他端によって反射して当該一端に伝搬した進行波とが干渉により強め合うので、分配器内において進行波による共振が発生する。このため、給電方向に延びる第３の給電線路に分配される放射電力に比べ、給電方向と交差する方向に延びる第２及び第４の給電線路に分配される放射電力を十分に抑制することができる。従って、第３の給電線路に比べ、第２及び第４の給電線路への電力分配の比率を十分に小さくすることができる。また、矩形状の導体パターンからなる分配器が共振器として作用するので、分配器を放射素子として機能させることができる。 In this planar antenna, the traveling wave incident on one end of the distributor from the first feeding line and the traveling wave reflected by the other end of the distributor and propagated to the one end are intensified by interference. Resonance due to traveling waves occurs. For this reason, compared with the radiated power distributed to the third feed line extending in the feed direction, the radiated power distributed to the second and fourth feed lines extending in the direction crossing the feed direction can be sufficiently suppressed. it can. Therefore, the ratio of power distribution to the second and fourth feed lines can be made sufficiently smaller than that of the third feed line. In addition, since the distributor composed of the rectangular conductor pattern acts as a resonator, the distributor can function as a radiating element.
第２の本発明による平面アンテナは、上記構成に加え、第１の給電線路が、上記導体パターンの第１の辺に接続され、第２及び第４の給電線路が、第１の辺に隣接する第２及び第４の辺の中央にそれぞれ接続されているように構成される。 In the planar antenna according to the second aspect of the present invention, in addition to the above configuration, the first feed line is connected to the first side of the conductor pattern, and the second and fourth feed lines are adjacent to the first side. It is comprised so that it may each be connected to the center of the 2nd and 4th edge.
この平面アンテナでは、進行波の共振より、導体パターンの第１及び第３の辺の位置には定在波の腹が形成され、第２及び第４の辺の中央には定在波の節が形成される。第２及び第４の給電線路は、定在波の節に接続されるので、第２及び第４の給電線路に分配される放射電力を効果的に絞り込むことができる。 In this planar antenna, antinodes of standing waves are formed at the positions of the first and third sides of the conductor pattern due to the resonance of the traveling wave, and the nodes of the standing wave are formed at the centers of the second and fourth sides. Is formed. Since the second and fourth feed lines are connected to the node of the standing wave, the radiated power distributed to the second and fourth feed lines can be effectively narrowed down.
第３の本発明による平面アンテナは、上記構成に加え、第１の給電線路が、上記導体パターンの第１の辺に接続され、第２及び第４の給電線路が、第１の辺に隣接する第２及び第４の辺の中点に対し、偏心させてそれぞれ接続されているように構成される。 In the planar antenna according to the third aspect of the present invention, in addition to the above configuration, the first feed line is connected to the first side of the conductor pattern, and the second and fourth feed lines are adjacent to the first side. It is configured to be eccentrically connected to the midpoint of the second and fourth sides.
この様な構成によれば、第２及び第４の給電線路と導体パターンの第２及び第４の辺との接続位置を調整することにより、第２及び第４の給電線路への電力分配の比率を変更することができる。 According to such a configuration, by adjusting the connection position of the second and fourth feed lines and the second and fourth sides of the conductor pattern, the power distribution to the second and fourth feed lines can be performed. The ratio can be changed.
第４の本発明による平面アンテナは、上記構成に加え、第１の給電線路が、第１の辺の中央に垂直に接続され、第２又は第４の給電線路が、第２又は第４の辺に垂直に接続され、第１の給電線路から線路幅方向の距離が上記進行波の波長の１／４倍の位置に上記給電方向の段差を有するように構成される。 In the planar antenna according to the fourth aspect of the present invention, in addition to the above configuration, the first feed line is connected perpendicularly to the center of the first side, and the second or fourth feed line is the second or fourth line. Connected perpendicularly to the side, the distance in the line width direction from the first power supply line is configured to have a step in the power supply direction at a position that is 1/4 times the wavelength of the traveling wave.
この平面アンテナでは、第２又は第４の給電線路の接続端に入射した進行波と、第２又は第４の給電線路の段差によって反射して当該接続端に伝搬した進行波とが干渉により打ち消し合うので、段差による反射を抑制することができる。また、第２又は第４の給電線路への電力分配の比率は、給電線路の接続端における線路幅によって規定される。このため、給電線路に段差を設けることにより、放射素子側の線路幅を変更することなく、第２又は第４の給電線路への電力分配の比率を調整することができる。 In this planar antenna, the traveling wave incident on the connection end of the second or fourth feed line and the traveling wave reflected by the step of the second or fourth feed line and propagated to the connection end cancel out due to interference. Therefore, reflection due to a step can be suppressed. The ratio of power distribution to the second or fourth feed line is defined by the line width at the connection end of the feed line. For this reason, by providing a step in the feed line, the ratio of power distribution to the second or fourth feed line can be adjusted without changing the line width on the radiation element side.
第５の本発明による平面アンテナは、上記構成に加え、第２又は第４の給電線路が、線路幅が第３の給電線路よりも狭いように構成される。この様な構成によれば、第２又は第４の給電線路に分配される放射電力をさらに絞り込むことができる。 The planar antenna according to the fifth aspect of the present invention is configured such that, in addition to the above configuration, the second or fourth feed line is narrower than the third feed line. According to such a configuration, it is possible to further narrow down the radiated power distributed to the second or fourth feed line.
本発明によれば、第３の給電線路に比べ、第２及び第４の給電線路への電力分配の比率を十分に小さくした平面アンテナを提供することができる。また、分配器が放射素子として機能する平面アンテナを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a planar antenna in which the ratio of power distribution to the second and fourth feed lines is sufficiently smaller than that of the third feed line. In addition, a planar antenna in which the distributor functions as a radiating element can be provided.
＜平面アンテナ１＞
図１は、本発明の実施の形態による平面アンテナ１の一構成例を示した斜視図である。図中には、矩形状の平板からなる誘電体基板１０を折り曲げることにより、互いに異なる方向を向く３つの放射面Ａ１〜Ａ３が形成された平面アンテナ１が示されている。
<Planar
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration example of a
この平面アンテナ１は、ミリ波又はマイクロ波帯域の電磁波を送受信するためのマイクロストリップアンテナであり、分配器２，３，６〜８、給電線路４，１１〜１４、放射素子５及び誘電体基板１０により構成される。例えば、平面アンテナ１は、携帯電話機における近距離無線通信用の送受信アンテナとして用いられる。平面アンテナ１に分配器２を設けたことにより、給電線路１２及び１４への電力分配の比率を十分に小さくし、また、指向特性を向上させている。
This
誘電体基板１０は、誘電体からなるアンテナ用の基板である。例えば、誘電体基板１０には、フッ素樹脂等の絶縁性樹脂からなる樹脂基板が用いられる。給電線路４，１１〜１４は、進行波が伝搬するマイクロストリップ線路であり、誘電体基板１０の表面に形成された概ね等幅で延びる導体パターンと、誘電体基板１０の裏面に形成された接地板（図示せず）とにより構成される。上記接地板は、誘電体基板１０の表面の導体パターンに対し、グランド電極として機能する導体パターンであり、誘電体基板１０の裏面の全体を概ね覆っている。
The
放射素子５は、給電線路４上を伝搬する進行波により励振される共振器であり、進行波の電力を自由空間へ放射する。この放射素子５は、誘電体基板１０の表面に形成された所定形状の導体パターンからなる。給電線路１１は、給電点から延伸する第１の給電線路であり、放射面Ａ１に配置されている。給電線路１２〜１４は、放射素子５に向けてそれぞれ延伸する第２〜第４の給電線路である。
The radiating
この平面アンテナ１では、２以上の放射素子グループに放射電力が分配され、各放射素子グループから電磁波が送信される。各放射素子グループには、１又は２以上の放射素子５が配置される。
In the
給電線路１２は、放射面Ａ３に配置された放射素子グループ（図示せず）に給電するための線路である。給電線路１３は、放射面Ａ１に配置された放射素子グループＧ１に給電するための線路である。給電線路１４は、放射面Ａ２に配置された放射素子グループＧ２に給電するための線路である。放射素子グループＧ１及びＧ２には、それぞれ４つの放射素子５が配置されている。
The
この平面アンテナ１では、給電線路１２，１４が稜線ＲＬと交差するように誘電体基板１０を屈曲させることにより、３つの放射面Ａ１〜Ａ３と、２つの稜線ＲＬが形成されている。放射面Ａ１は、給電線路１１が延びる方向を給電方向とすれば、この給電方向に長い矩形形状からなる。各稜線ＲＬは、放射面Ａ１の長辺である。
In the
放射面Ａ２は、放射面Ａ１の一方の長辺に隣接し、給電方向に長い矩形形状からなる。一方、放射面Ａ３は、放射面Ａ１の他方の長辺に隣接し、給電方向に長い矩形形状からなる。放射面Ａ２及びＡ３は、いずれも放射面Ａ１に垂直である。放射面Ａ１〜Ａ３の向きを互いに異ならせることにより、異なる３つの方向に電磁波を放射させることができる。 The radiation surface A2 is adjacent to one long side of the radiation surface A1, and has a rectangular shape that is long in the feeding direction. On the other hand, the radiation surface A3 is adjacent to the other long side of the radiation surface A1 and has a rectangular shape that is long in the feeding direction. The radiation surfaces A2 and A3 are both perpendicular to the radiation surface A1. By making the directions of the radiation surfaces A1 to A3 different from each other, electromagnetic waves can be radiated in three different directions.
分配器２は、給電線路１１を介して給電された放射電力を給電線路１２〜１４へ分配する３分岐の分岐回路であり、給電線路１１〜１４が接続された矩形状の導体パターンからなる。この分配器２は、給電方向の長さが進行波の波長の１／２倍からなり、共振器として機能する。分配器２は、放射面Ａ１に配置されている。
The
分配器３は、給電線路１３を介して給電された放射電力を３つの給電線路４へ分配する３分岐の分岐回路である。分配器６は、給電線路４を介して給電された放射電力を２つの給電線路４へ分配する２分岐の分岐回路である。放射面Ａ１の放射素子グループＧ１は、分配器３及び６と、４つの放射素子５と、分配器３又は６から放射素子５に向けて延びる給電線路４とにより構成される。
The
放射面Ａ１内の各放射素子５は、給電線路４の終端部に接続され、放射面Ａ１が直線偏波のアレイアンテナを構成するように配置されている。すなわち、放射面Ａ１内の各放射素子５は、互いに同じ方向を向き、進行波の波長の整数倍の間隔で配置されている。このため、各放射素子から自由空間へ放射された電磁波は、放射面Ａ１に垂直な方向において、同位相になるとともに偏波面が揃い、放射面Ａ１は、直線偏波を放射することができる。
Each radiating
分配器７は、給電線路１４を介して給電された放射電力を３つの給電線路４へ分配する３分岐の分岐回路であり、分配器３と同様の構成からなる。分配器８は、給電線路４を介して給電された放射電力を２つの給電線路４へ分配する２分岐の分岐回路であり、分配器６と同様の構成からなる。放射面Ａ２の放射素子グループＧ２は、分配器７及び８と、４つの放射素子５と、分配器７又は８から放射素子５に向けて延びる給電線路４とにより構成される。
The distributor 7 is a three-branch branch circuit that distributes the radiated power fed through the
放射面Ａ２内の各放射素子５は、給電線路４の終端部に接続され、放射面Ａ２が直線偏波のアレイアンテナを構成するように配置されている。放射面Ａ３に配置される放射素子グループは、放射面Ａ２の放射素子グループＧ２と同様に構成される。また、平面アンテナ１では、給電線路４及び１２〜１４の線路長を調整することにより、分配器２と放射面Ａ１〜Ａ３内の放射素子５との間で、進行波の位相を一致させている。この様な平面アンテナ１によれば、放射面Ａ１〜Ａ３の長手方向に垂直な平面内において互いに直交する３つの方向にそれぞれ鋭い指向性を持たせることができる。
Each radiating
特に、分配器２を放射面Ａ１に配置したことにより、放射面Ａ１に比べ、放射面Ａ２やＡ３に分配される放射電力を絞り込むことができる。また、分配器２が共振器として作用し、分配器２自体が放射素子として機能するので、放射面Ａ１の放射特性を向上させることができる。
In particular, by arranging the
分配器２や給電線路１１〜１４を構成する導体パターンは、誘電体基板１０に金属薄膜、例えば、銅箔を貼り付け、誘電体基板１０上の金属薄膜をエッチング加工等によりパターニングすることによって製作される。また、給電線路４及び１１〜１４の線路幅は、送受信させる電磁波の周波数、帯域幅及び放射特性に応じて決定される。また、給電線路４及び１１〜１４の線路幅は、送受信しようとする電磁波の管内波長λｇに比べて十分に狭い。管内波長λｇは、誘電体基板１０に形成された給電線路４及び１１〜１４を伝搬する電磁波の波長である。
Conductor patterns constituting the
図２は、図１の平面アンテナ１の構成例を示した図であり、平面アンテナ１の放射面Ａ１を正面方向から見た場合が示されている。この図では、放射面Ａ１の長手方向を上下方向とし、紙面に垂直な方向を放射面Ａ１の正面方向として、分配器２や給電線路１１〜１４が描画されている。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the
分配器２は、上下方向に長い矩形パターンからなり、給電線路１１及び１３が略同一の直線上に配置され、給電線路１２及び１４が当該直線と交差する直線上にそれぞれ配置されている。分配器２の給電方向の長さは、矩形パターンの上辺２１及び下辺２３間の距離Ｌ１により規定され、管内波長λｇの１／２倍からなる。
The
給電線路１１及び１３は、いずれも上下方向に延び、矩形パターンの上辺２１及び下辺２３にそれぞれ接続されている。給電線路１１は、下端が上辺２１の中央に接続され、上端は放射面Ａ１の上側の短辺に達している。つまり、給電線路１１は、上下方向に延びる線路であることから、上辺２１の中央に垂直に接続されている。給電線路１１には、上端を給電点として放射電力が供給される。
The feed lines 11 and 13 both extend in the vertical direction and are connected to the
給電線路１３は、上端が下辺２３の中央に接続され、下端が分配器３に接続されている。つまり、給電線路１３は、上下方向に延びる線路であることから、下辺２３の中央に垂直に接続されている。
The
給電線路１２及び１４は、いずれも左右方向に延び、矩形パターンの左辺２２及び右辺２４にそれぞれ接続されている。左辺２２及び右辺２４は、上辺２１に隣接する辺である。給電線路１２は、右端が左辺２２の中央に接続され、左端は放射面Ａ１の左側の長辺に達している。つまり、給電線路１２は、左右方向に延びる線路であることから、左辺２２の中央に垂直に接続されている。この給電線路１２は、折り曲げた状態の誘電体基板１０の稜線ＲＬを跨いで放射面Ａ３側に延びている。
The feed lines 12 and 14 both extend in the left-right direction and are connected to the
給電線路１４は、左端が右辺２４の中央に接続され、右端は放射面Ａ１の右側の長辺に達している。つまり、給電線路１４は、左右方向に延びる線路であることから、右辺２４の中央に垂直に接続されている。この給電線路１４は、折り曲げた状態の誘電体基板１０の稜線ＲＬを跨いで放射面Ａ２側に延びている。
The
分配器３は、上下方向に延びる２つの給電線路１３及び４と、左右方向に延びる２つの給電線路４とが接続されたクロス形状の導体パターンからなり、各給電線路が等幅で結合されている。左右方向に延びる給電線路４は、上下方向に延びる給電線路１３及び４に対し、垂直に接続されている。
The
分配器６は、上下方向に延びる１つの給電線路４と、左右方向に延びる２つの給電線路４とが接続されたＴ字形状の導体パターンからなり、各給電線路が等幅で結合されている。上下方向に延びる給電線路４は、左右方向に延びる給電線路４に対し、垂直に接続されている。
The
分配器３と放射素子５とを繋ぐ給電線路４と、分配器６と放射素子５とを繋ぐ給電線路４には、それぞれ屈曲部１５が形成されている。この屈曲部１５は、左右方向に延びる給電線路４と上下方向に延びる給電線路４とが垂直に交差するＬ字形状からなる。
A
本実施の形態によれば、給電線路１１から分配器２の一端に入射した進行波と、分配器２の他端によって反射して当該一端に伝搬した進行波とが干渉により強め合うので、分配器２内において進行波による共振が発生する。このため、給電方向に延びる給電線路１３に分配される放射電力に比べ、給電方向と交差する方向に延びる給電線路１２及び１４に分配される放射電力を十分に抑制することができる。従って、給電線路１３に比べ、給電線路１２及び１４への電力分配の比率を十分に小さくすることができる。また、矩形状の導体パターンからなる分配器２が共振器として作用するので、分配器２を放射素子として機能させることができる。
According to the present embodiment, the traveling wave incident on one end of the
図２に示した平面アンテナ１では、進行波の共振より、分配器２の上辺２１及び下辺２３の位置には定在波の腹が形成され、左辺２２及び右辺２４の中央には定在波の節が形成される。給電線路１２及び１４は、定在波の節に接続されるので、給電線路１２及び１４に分配される放射電力を効果的に絞り込むことができる。
In the
図３は、図２の分配器２の変形例を比較例と比較して示した図であり、給電線路１２及び１４の線路幅を給電線路１３よりも狭くした場合が示されている。図中の（ａ）には、本発明の変形例が示され、（ｂ）には、比較例が示されている。
FIG. 3 is a view showing a modification of the
この変形例では、給電線路１２及び１４の全長に渡って、給電線路１２及び１４の線路幅が給電線路１３よりも狭くなっている。すなわち、給電線路１３及び１４の線路幅をそれぞれｗ３及びｗ４とすれば、ｗ４＜ｗ３である。また、給電線路１２の線路幅は、給電線路１４と同程度である。
In this modification, the line widths of the
一方、比較例は、分配器２が、上下方向に延びる２つの給電線路１１及び１３と、左右方向に延びる２つの給電線路１２及び１４とが接続されたクロス形状の導体パターンからなり、各給電線路が等幅で結合されている。左右方向に延びる給電線路１２及び１４は、上下方向に延びる給電線路１１及び１３に対し、垂直に接続されている。また、給電線路１２及び１４の線路幅は、給電線路１３よりも狭くなっている。
On the other hand, in the comparative example, the
図４は、分配器２の動作特性の一例を比較例と比較して示した図であり、線路幅ｗ４を変化させた場合の分配比率が示されている。図中には、給電線路１３の線路幅ｗ３を０．２ｍｍで固定した場合が示されている。また、この図では、横軸を線路幅ｗ４とし、縦軸を給電線路１４の分配比率として、給電線路１３の分配比率を１００とした場合が示されている。分配比率は、電力分配の割合である。
FIG. 4 is a diagram showing an example of operating characteristics of the
比較例では、線路幅ｗ４を０．１ｍｍから０．４ｍｍまで段階的に増加させた場合、分配比率が２９．２％から３２．６％まで単調に増加している。つまり、比較例では、０．１ｍｍ以上０．４ｍｍ以下の線路幅ｗ４の範囲内における分配比率の変動幅が、３．４％と僅かであり、給電線路１４の分配比率は、給電線路１３の１／３程度である。
In the comparative example, when the line width w 4 is increased stepwise from 0.1 mm to 0.4 mm, the distribution ratio increases monotonously from 29.2% to 32.6%. That is, in the comparative example, the fluctuation range of the distribution ratio within the range of the line width w 4 of 0.1 mm or more and 0.4 mm or less is as small as 3.4%, and the distribution ratio of the
これに対し、本発明の変形例では、線路幅ｗ４を０．１ｍｍから０．４ｍｍまで段階的に増加させた場合、分配比率が７．６％から１５．２％まで単調に増加している。つまり、変形例では、０．１ｍｍ以上０．４ｍｍ以下の線路幅ｗ４の範囲内における分配比率の変動幅が、７．６％と大きく、給電線路１４の分配比率は、給電線路１３の１／１０程度にまで下げられることが判る。
On the other hand, in the modification of the present invention, when the line width w 4 is increased stepwise from 0.1 mm to 0.4 mm, the distribution ratio increases monotonously from 7.6% to 15.2%. Yes. That is, in the modification, the fluctuation range of the distribution ratio within the range of the line width w 4 of 0.1 mm or more and 0.4 mm or less is as large as 7.6%, and the distribution ratio of the
本発明の変形例によれば、給電線路１２及び１４の線路幅を調整することにより、これらの給電線路１２及び１４への電力分配の比率を大きく変化させることができる。また、給電線路１２及び１４線路幅を給電線路１３よりも狭くすることにより、比較例よりも更に、給電線路１２及び１４への電力分配の比率を絞り込むことができる。
According to the modification of the present invention, by adjusting the line widths of the
なお、図４では、給電線路１２及び１４の線路幅をいずれも給電線路１３よりも狭くし、或いは、広くする場合の例について説明したが、本発明は、給電線路１２及び１４間で線路幅を異ならせるような構成であっても良い。給電線路１２及び１４間で線路幅を異ならせることにより、給電線路１２及び１４間で分配比率を異ならせることができる。
In FIG. 4, an example in which the line widths of the
図５は、図２の分配器２の変形例を示した図であり、給電線路１２及び１４の接続位置を偏心させた場合が示されている。この変形例では、給電線路１２及び１４が、分配器２の中央から移動量ｄだけ上方へ偏心させて接続されている。移動量ｄは、矩形パターンの左辺２２及び右辺２４の中点からの距離である。
FIG. 5 is a view showing a modification of the
図６は、分配器２の動作特性の一例を示した図であり、給電線路１２及び１４の移動量ｄを変化させた場合の分配比率が示されている。この図では、横軸を移動量ｄとし、縦軸を給電線路１４の分配比率として、給電線路１３の分配比率を１００とした場合が示されている。
FIG. 6 is a diagram showing an example of the operating characteristics of the
本発明の変形例では、移動量ｄを０ｍｍから０．５ｍｍまで段階的に増加させた場合、分配比率が１０．３％から６５．３％まで単調に増加している。この様な本発明の変形例によれば、給電線路１２及び１４と分配器２との接続位置を調整することにより、これらの給電線路１２及び１４への電力分配の比率を大きく変化させることができる。
In the modification of the present invention, when the movement amount d is increased stepwise from 0 mm to 0.5 mm, the distribution ratio increases monotonously from 10.3% to 65.3%. According to such a modification of the present invention, the ratio of the power distribution to the
なお、図５では、給電線路１２及び１４がいずれも上方へ偏心させて分配器２に接続される場合の例について説明したが、本発明は、給電線路１２及び１４をそれぞれ下方へ偏心させて分配器２に接続するような構成であっても良い。また、本発明は、給電線路１２及び１４間で分配器２との接続位置を異ならせるような構成であっても良い。給電線路１２及び１４間で接続位置を異ならせることにより、給電線路１２及び１４間で分配比率を異ならせることができる。
In addition, although FIG. 5 demonstrated the example in case all the
図７は、図１の平面アンテナ１の放射特性の一例を従来構造と比較して示した図であり、垂直面及び水平面内における指向特性を表す特性曲線が示されている。図中の（ａ）には、垂直面内の指向特性が示され、（ｂ）には、水平面内の指向特性が示されている。この図では、中央の放射面Ａ１を鉛直にし、両端の放射面Ａ２及びＡ３を水平にした状態で測定された放射利得の特性曲線が示されている。また、図中のグラフには、横軸を垂直角度（ｄｅｇ）又は水平角度（ｄｅｇ）とし、縦軸を絶対利得（ｄＢｉ）として、特性曲線が示されている。上記利得は、アイソトロピックアンテナを基準とする利得である。
FIG. 7 is a diagram showing an example of radiation characteristics of the
従来構造は、分配器２が、上下方向に延びる２つの給電線路１１及び１３と、左右方向に延びる２つの給電線路１２及び１４とが接続されたクロス形状の導体パターンからなる平面アンテナである。
In the conventional structure, the
垂直面内の指向特性は、放射面Ａ１〜Ａ３の長手方向に垂直な鉛直面内において、放射面Ａ１の法線方向を０°とし、仰角方向を正方向として表された利得分布からなり、垂直角度が０ｄｅｇの位置にピークが出現している。従来構造では、ピーク値が２．１ｄＢｉ程度であるのに対し、本発明の平面アンテナ１では、１１．１ｄＢｉ程度と正面利得が向上している。
The directivity characteristic in the vertical plane is a gain distribution expressed in the vertical plane perpendicular to the longitudinal direction of the radiation planes A1 to A3, with the normal direction of the radiation plane A1 being 0 ° and the elevation direction being the positive direction. A peak appears at a position where the vertical angle is 0 deg. In the conventional structure, the peak value is about 2.1 dBi, whereas in the
水平面内の指向特性は、水平面内において、放射面Ａ１の法線方向を０ｄｅｇとし、一方の方位方向を正方向として表された利得分布からなる。本発明の平面アンテナ１では、０ｄｅｇの位置にメインローブのピークが出現し、−３０ｄｅｇ付近に漸近線（利得は、−４０ｄＢｉ以下）が存在している。つまり、平面アンテナ１は、水平面に関し、放射面Ａ１の正面方向に鋭い指向性を有する放射特性のアンテナであることが判る。
The directivity characteristic in the horizontal plane is a gain distribution expressed with the normal direction of the radiation plane A1 being 0 deg and the one azimuth direction being the positive direction in the horizontal plane. In the
なお、本実施の形態では、給電線路１２及び１４の全長に渡って給電線路１２及び１４の線路幅を調整することにより、給電線路１２及び１４の分配比率を変化させる場合の例について説明したが、本発明は、給電線路１２及び１４の線路幅を調整する方法をこれに限定するものではない。例えば、給電線路１２又は１４に給電方向の段差を設けることにより、給電線路１２又は１４の線路幅を階段状に変化させるような構成であっても良い。
In the present embodiment, an example in which the distribution ratio of the
図８は、平面アンテナ１の他の構成例を示した図であり、分配器２から延びる給電線路１２及び１４に段差９が形成される場合が示されている。この平面アンテナ１では、給電線路１２及び１４がいずれも給電方向の段差９を有している。
FIG. 8 is a diagram illustrating another configuration example of the
段差９は、給電線路１２及び１４の上側辺を給電方向（上下方向）の上流側に張り出させることによって形成され、給電線路１１の右側辺から給電線路１１の線路幅方向、すなわち、左右方向の距離Ｌ２が進行波の波長の１／４倍の位置に配置されている。つまり、給電線路１２及び１４は、分配器２との接続端から段差９にかけて、線路幅が広くなっている。例えば、段差９により、線路幅が０．１ｍｍ程度変化している。
The
この様な平面アンテナ１によれば、給電線路１２及び１４の接続端に入射した進行波と、段差９によって反射して当該接続端に伝搬した進行波とが干渉により打ち消し合うので、段差９による反射を抑制することができる。また、給電線路１２及び１４への電力分配の比率は、給電線路１２及び１４の接続端における線路幅によって規定される。このため、給電線路１２及び１４に段差９を設けることにより、放射素子５側の線路幅を変更することなく、給電線路１２及び１４への電力分配の比率を調整することができる。
According to such a
図８に示した平面アンテナ１では、分配器３，６及び屈曲部１５の形状が図２に示した平面アンテナ１と異なっている。すなわち、図８の分配器３は、上下方向に延びる給電線路１３及び４に対し、左右方向に延びる給電線路４が給電方向の上流側へ湾曲しながら接続された円弧形状の導体パターンからなる。
In the
また、図８の分配器６は、上下方向に延びる給電線路４に対し、左右方向に延びる給電線路４が給電方向の上流側へ湾曲しながら接続された円弧形状の導体パターンからなる。また、図８の屈曲部１５は、左右方向に延びる給電線路４と上下方向に延びる給電線路４とが互いに湾曲しながら交差する円弧形状からなる。分配器３，６や屈曲部１５に上述した様な円弧形状を採用することにより、不要放射の発生が低減するので、給電損失の増大や指向特性の劣化を抑制することができる。
Further, the
なお、図８に示した平面アンテナ１では、段差９が、給電線路１２及び１４の上側辺を給電方向の上流側に張り出させることによって形成される場合の例について説明したが、本発明は、段差９の構成をこれに限定するものではない。例えば、給電線路１２及び１４の下側辺を給電方向の下流側に張り出させ、或いは、給電線路１２及び１４の上側辺及び下側辺を互いに反対方向に張り出させることによって形成されるような構成であっても良い。また、給電線路１２又は１４のいずれか一方にのみ、段差９を設けるような構成であっても良い。
In the
図９は、平面アンテナ１のその他の構成例を示した図であり、分配器２の各種の変形例が示されている。図中の（ａ）には、分配器２から延びる給電線路１２及び１４が給電方向の上流側に傾斜している場合が示されている。この様に構成すれば、図２に示した分配器２に比べ、給電線路１２及び１４の分配比率を小さくすることができる。
FIG. 9 is a diagram showing another configuration example of the
図中の（ｂ）には、分配器２から延びる給電線路１２及び１４が給電方向の下流側に傾斜している場合が示されている。この様に構成すれば、図２に示した分配器２に比べ、給電線路１２及び１４の分配比率を大きくすることができる。
(B) in the figure shows a case where the
図中の（ｃ）には、分配器２から延びる給電線路１１〜１４が矩形パターンの４つの頂点にそれぞれ接続されている場合が示されている。矩形パターンの給電方向の長さは、給電線路１１の接続端から給電線路１３の接続端までの距離であり、管内波長λｇの１／２倍からなる。この様な構成であっても、給電線路１３に比べ、給電線路１２及び１４への電力分配の比率を十分に小さくすることができる。
(C) in the figure shows a case where the
１ 平面アンテナ
２，３，６〜８ 分配器
４，１１〜１４ 給電線路
５ 放射素子
９ 段差
１０ 誘電体基板
Ａ１〜Ａ３ 放射面
Ｇ１，Ｇ２ 放射素子グループ
ＲＬ 稜線
DESCRIPTION OF
Claims (5)
給電点から延伸する第１の給電線路及び上記放射素子に向けてそれぞれ延伸する第２〜第４の給電線路が接続された矩形状の導体パターンからなり、第１及び第３の給電線路が略同一の直線上に配置され、第２及び第４の給電線路が当該直線と交差する直線上にそれぞれ配置された分配器を備え、
上記導体パターンは、給電方向の長さが上記進行波の波長の１／２倍からなることを特徴とする平面アンテナ。 In a planar antenna in which a feed line through which a traveling wave propagates and a radiating element excited by the traveling wave are formed on a dielectric substrate,
It consists of a rectangular conductor pattern to which a first feed line extending from a feed point and second to fourth feed lines extending toward the radiating element are connected, and the first and third feed lines are substantially the same. A distributor disposed on the same straight line, wherein the second and fourth feeder lines are respectively disposed on straight lines intersecting the straight line;
The planar antenna according to claim 1, wherein the conductor pattern has a length in a feeding direction that is ½ times the wavelength of the traveling wave.
第２及び第４の給電線路は、第１の辺に隣接する第２及び第４の辺の中央にそれぞれ接続されていることを特徴とする請求項１に記載の平面アンテナ。 The first feeder line is connected to the first side of the conductor pattern,
2. The planar antenna according to claim 1, wherein the second and fourth feed lines are respectively connected to the centers of the second and fourth sides adjacent to the first side.
第２及び第４の給電線路は、第１の辺に隣接する第２及び第４の辺の中点に対し、偏心させてそれぞれ接続されていることを特徴とする請求項１に記載の平面アンテナ。 The first feeder line is connected to the first side of the conductor pattern,
2. The plane according to claim 1, wherein the second and fourth feeder lines are eccentrically connected to the midpoints of the second and fourth sides adjacent to the first side, respectively. antenna.
第２又は第４の給電線路は、第２又は第４の辺に垂直に接続され、第１の給電線路から線路幅方向の距離が上記進行波の波長の１／４倍の位置に上記給電方向の段差を有することを特徴とする請求項２又は３に記載の平面アンテナ。 The first feeder line is connected perpendicularly to the center of the first side,
The second or fourth feeder line is connected perpendicularly to the second or fourth side, and the distance from the first feeder line in the line width direction is ¼ times the wavelength of the traveling wave. The planar antenna according to claim 2, wherein the planar antenna has a step in the direction.
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