JPH01174104A - マイクロストリップアンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 以下の順序で本発明を説明する。

Ａ産業上の利用分野 Ｂ発明の概要 Ｃ従来の技術（第４図〜第７図） Ｄ発明が解決しようとする問題点（第４図〜第７図） Ｅ問題点を解決するための手段（第１図）Ｆ作用（第１
図） Ｇ実施例（第１図〜第３図） Ｈ発明の効果 Ａ産業上の利用分野 本発明はマイクロストリップアンテナに関し、例えば２
つの異なる周波数で動作する２周波共用のマイクロスト
リップアンテナに適用して好適なものである。

Ｂ発明の概要 本発明は、マイクロストリップアンテナにおいて、開口
部を備えた複数のキャビティを開口部が同軸形状になる
ように配置することにより、全体として簡易な構成で複
数の周波数で動作する所望の動作特性のマイクロストリ
ップアンテナを得ることができる。

Ｃ従来の技術 従来、マイクロ波帯域における２周波共用のマイクロス
トリップアンテナとして、種々の構成のものが提案され
ている（特開昭６０−１８２２０３号公報、特開昭６１
−１５６９０４号公報、特開昭６１−２６４８０４号公
幸旧　　。

すなわち第４図において、１は全体として基本的なマイ
クロストリップアンテナを示し、四角形状の平板導体で
なる地導体２と、円板形状の放射導体３とが、誘電体４
を挟んで対向するように構成されている。

地導体２及び放射導体３は、コネクタ５を介してそれぞ
れ給電線６の外部導体及び内部導体が接続されるように
なされ、当該給電線６を介して地導体２及び放射導体３
に給電されたマイクロ波が地導体２及び放射導体３に挟
まれた誘電体４の円板形状の領域で共振すると共に放射
導体３の周縁部の誘電体４から放射されるようになされ
ている。

従って第５図及び第６図に示すように、放射導体３の上
方に、誘電体７を間に挟んで放射導体３よりも小型形状
の放射導体８を配置すると共に放射導体３及び８と、放
射導体３及び地導体２にそれぞれマイクロ波を給電する
ようにすれば、放射導体３及び８間で共振する第１の共
振周波数のマイクロ波と、放射導体３及び地導体２間で
共振する第２の共振周波数のマイクロ波とを放射するこ
とができ、２周波共用のマイクロストリップアンテナ１
０及び１１を得ることができる。

すなわちマイクロストリップアンテナ１０においては、
コネクタ５を介して地導体２及び放射導体８に給電線（
図示せず）の外部導体及び内部導体を接続して間接的に
放射導体８及び３と、放射導体３及び地導体２を２周波
で励振するようにしたもので、これに対しマイクロスト
リップアンテナ１１においては、コネクタ５を介して放
射導体３及び地導体２にマイクロ波を給電すると共に給
電線１２を介して放射導体８及び３にマイクロ波を給電
することにより、２周波でマイクロストリップアンテナ
１１を共用するようにしたものである。

これに対して第７図に示すように、地導体２の下方に、
円環形状の誘電体５を間に挟んで円周内面が地導体２に
接地された円環形状の地導体１６を配置するようにして
も、マイクロストリップアンテナ１０及び１１と同様に
２周波共用のマイクロストリップアンテナ１７を得るこ
とができる。

この場合コネクタ５を介して放射導体３及び地導体２に
マイクロ波を給電すると共に地導体２及び地導体１６に
コネクタ１８を介してマイクロ波を給電するようにすれ
ば、放射導体３及び地導体２と、地導体２及び１６との
間で共振する第１及び第２の共振周波数のマイクロ波を
放射することができる。

Ｄ発明が解決しようとする問題点 ところが、この種のマイクロストリップアンテナにおい
ては、２周波共用にした分、マイクロストリップアンテ
ナを１つの周波数ごとに構成した場合に比して所望の動
作特性を得ることが困難な問題がある。

すなわちマイクロストリップアンテナ１０においては、
マイクロ波を地導体２及び放射導体８に給電して間接的
に放射導体３を励振するようになされているため、地導
体２及び放射導体３間と、放射導体３及び８間でマイク
ロ波が共振する際に、それぞれ放射導体８及び誘電体７
と地導体２及び誘電体４との影響を避は得す、その分１
つの周波数ごとにマイクロストリップアンテナを構成し
た場合に比してマイクロストリップアンテナ１０全体の
設計が煩雑になり、その分所型の動作特性を得ることが
困難になる問題がある。

これに対してマイクロストリップアンテナ１１において
は、放射導体３及び８と、放射導体３及び地導体２をそ
れぞれ個別に励振するようになされているため、その分
マイクロストリップアンテナＩＯに比して簡易に設計す
ることができる。

ところが、放射導体８の上面側がら放射導体８及び３に
マイクロ波を給電するようになされているため、給電線
１２が当該マイクロストリップアンテナ１１の放射面側
に配置されるようになり、給電線１２の影響でアンテナ
の指向性が乱れる問題がある。

これに対してマイクロストリップアンテナ１７によれば
、給電線による指向性の乱れを防止して放射導体３及び
地導体２と地導体２及び１６に個別にマイクロ波を給電
することができる。

ところがマイクロストリップアンテナ１７においては、
指向性の広い利得の高いアンテナを得ることが困難な問
題がある。

この問題を解決する１つの方法として、マイクロストリ
ップアンテナ１７の周囲の所定位置に、例えば円板導体
でなる無給電素子を配置する方法がある。

ところがこのような場合においては、無給電素子を設け
た分当該マイクロストリップアンテナの設計が煩雑にな
ると共にマイクロストリップアンテナ全体の構成が煩雑
になる問題があった。

特に２周波共用のマイクロストリップアンテナに無給電
素子を装荷するようにすると、当該無給電素子がそれぞ
れの共振周波数について特性に影響を与えることを避は
得す、その分マイクロストリップアンテナ１７全体の調
整作業が煩雑になる問題があった。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので全体として
簡易な構成で、所望の動作特性を得ることができる周波
共用のマイクロストリップアンテナを提案しようとする
ものである。

Ｅ問題点を解決するための手段 かかる問題点を解決するため本発明においては、地導体
２５と、地導体２５に対向して配置され、所定形状の開
口部２２Ａを備えた平板導体でなる第１の放射導体２２
と、第１の放射導体２２又は地導体２５の周縁部を地導
体２５又は第１の放射導体２２に接続する接地導体２７
と、第１の放射導体２２の開口部２２Ａと中心軸が一致
するような開口部２１Ａを備え、第１の放射導体２２と
対向するように配置された第２の放射導体２１と、第２
又は第１の放射導体２１．２２の周縁部を第１又は第２
の放射導体２２．２１に接続する接地導体２６とを備え
るようにする。

Ｆ作用 地導体２５、接地導体２７及び第１の放射導体２２で構
成される第１のキャビティから放射された電磁波は、第
２の放射導体２１の開口部２１Ａを介して放射されるの
に対し、第１及び第２の放射導体２１．２２と接地導体
２６で構成された第２のキャビティから放射された電磁
波は、当該マイクロストリップアンテナの上面に露出し
た開口部２２Ａから放射される。

従って第１及び第２のキャビティの相互に形容未然に防
止して、マイクロ波を放射することができる。

Ｇ実施例 以下図面について本発明の一実施例について詳述する。

第１図において、２０は全体として２周波共用のマイク
ロストリップアンテナを示し、半径がそれぞれ値ａ、及
びａ２の円形形状の開口部２２Ａ及び２１Ａを中心に備
えた円環形状の放射導体２２及び２１が、それぞれ円環
形状の誘電体２４及び２３上に中心軸が互いに一致する
ように配置されている。

誘電体２３及び２４においては、メツキ処理することに
より、周縁部に円筒形状の接地４体２６及び２７が形成
され、放射導体２１及び地導体２５の周縁部を放射導体
２２に接続するようになされている。

さらに地導体２５及び放射導体２２は、第２図に示すよ
うに、コネクタ３０を介して所定位置に、給電線３１の
外部導体及び内部導体が接続されるようになされ、給電
線３１の特性インピーダンスと当該マイクロストリップ
アンテナ２０の入力インピーダンスとが整合した状態で
当該地導体２５及び放射導体２２にマイクロ波を給電す
るようになされている。

かくして、接地導体２７、放射薄体２２及び地導体２５
は、全体として円形形状の開口部２２Ａを備えた円環形
状の第１のキャビティを構成し、当該キャビティで電磁
波を共振すると共に共振した電磁波を開口部２２Ａを介
して放射する。

従って当該箱１のキャビティの共振条件が第１の周波数
ｆ１で成り立つようにすれば、当該マイクロストリップ
アンテナ２０を当該箱１の共振周波数ｆ１で使用するこ
とができる。

このとき当該箱１のキャビティにおいては、誘電体２４
のうちの地導体２５及び放射導体２２とで挟まれた円環
形状の領域（以下共振領域と呼ぶ）で電磁波が共振する
。

これに対して当該共振領域で共振した電磁波が開口部２
２Ａから放射されることから、共振した電磁波が、当該
開口部２２Ａの周縁部の領域（すなわち放射導体２２の
円環内周に沿った円環形状の領域で以下放射領域と呼ぶ
）から集中して放射される。

同様に第３図に示すように、放射導体２１及び２２は、
コネクタ３２を介して所定位置に、給電線３３の外部導
体及び内部導体が接続されるようになされ、給電線３３
の特性インピーダンスと当該マイクロストリップアンテ
ナ２０の入力インピーダンスとが整合した状態で当該放
射導体２１及び２２にマイクロ波を給電するようになさ
れている。

か（して、接地導体２６、放射導体２１及び２２は、全
体として円形形状の開口部２１Ａを備えた円環形状の第
２キヤビテイを構成し、当該キャビティで電磁波を共振
すると共に共振した電磁波を開口部２１Ａを介して放射
する。

従って当該箱２のキャビティの共振条件が第２の周波数
ｆ２で成り立つようにすれば、当該マイクロストリップ
アンテナ２０を当該箱２の共振周波数ｆ２で使用するこ
とができる。

さらに当該第２キヤビテイにおいては、誘電体２３のう
ちの放射導体２１及び２２とで挟まれた円環形状の共振
領域で電磁波が共振し、共振した電磁波が、開口部２１
Ａの周縁部の円環形状の放射領域から集中して放射され
る。

従って第１図に示すように、マイクロストリップアンテ
ナ２０の上面に配置した放射導体２１の開口部２１Ａを
下方に配置した放射導体２２の開口部２２Ａより大きく
して、第１のキャビティの放射領域から放射されたマイ
クロ波が、第２のキャビティの誘電体２３及び放射導体
２２によってさえぎられないようにすれば、第２のキャ
ビティの影響を未然に防止して第１のキャビティから周
波数１のマイクロ波を放射させることができる。

同様に第２のキャビティにおいては、当該キャビティの
放射領域がマイクロストリップアンテナ２０の上面に露
出するような構成になされているので、第１のキャビテ
ィの影響を未然に防止して周波数ｆ２のマイクロ波を放
射させることができる。

さらにこのようにキャビティを重ね合わせるようにすれ
ば、給電線をマイクロストリップアンテナ２０の上面に
露出させないでもマイクロストリップアンテナ２０の背
面からそれぞれマイクロ波を給電することができる。

従ってそれぞれ第１及び第２の中心周波数ｆ１及びｆ２
で共振するように構成した第１及び第２のキャビティを
重ね合わせるだけの簡易な構成で、各キャビティの影響
を未然に防止して第１及び第２の中心周波数ｆ、及びｆ
２で２周波を共用したマイクロストリップアンテナを得
ることができる。

因に、各キャビティから放射されるマイクロ波において
は、開口部２１Ａ及び２２Ａの大きさと、キャビティの
外径ｂ１及びｂ２　（すなわち放射扉体２１の外側半径
す、及び地導体２５の半径ｂ２でなる）と誘電体２３及
び２５の比誘電率ε□及びε１□を所定の値に選定する
ことにより、各のキャビティから放射されるマイクロ波
の指向性を中心周波数ｆ、及びｆ２と無関係に設定する
ことができ、例えば無給電素子等を設けなくても、指向
性の広い高利得のアンテナを簡易に得ることができる。

すなわち、次式 に、＝　　□　　　・・・・・・（１）ｋ２＝　　□　
　　・・・・・・（２）の関係式で表される変数に、及
びに２を用いて、次式 ％式％） の関係式を満足する周波数ｆ、及びｆ２で、各キャビテ
ィにおいてマイクロ波を共振させると共にマイクロ波を
効率良く放射させることができる。

ここでＪ、１及びＹ７は、ｎ次のベッセル関数及びノイ
マン関数でなり、（Ｊ、（ｋ、ａ、））’及び（Ｙ、（
ｋ、ａ、　））　’　は、それぞれｎ次のベッセル関数
及びノイマン関数の微分式を表す。

さらにｎは、当該マイクロストリップアンテナ２０の動
作モードＴ□モードの次数ｎでなる。

従って放射領域の大きさ（すなわち半径ａ、及びａ２で
なる）を誘電体２３及び２４の比誘電率’ｒｌ、及びε
、２と地導体２５及び放射導体２１の半径す、及びｂ２
に対して（３）式及び（４）式の関係式を満足するよう
な条件で変化させれば、共振周波数を所定値に保持した
まま所望の指向性を得ることができる。

かくして各周波数ごとにマイクロストリップアンテナを
構成した場合と同様に所望の動作特性を備えた全体とし
て簡易な構成のマイクロストリップアンテナを得ること
ができる。

以上の構成において、給電線３１から放射導体２２及び
地導体２５に供給されたマイクロ波は、当該放射導体２
２及び地導体２５で挟まれた誘電体２４の円環形状の共
振領域で開口部２２Ａの半径ａＩ、放射導体２２の半径
ｂ１及び誘電体２４の比誘電率εｒ１で決まる条件で共
振すると共に開口部２２Ａの大きさで決まる指向性で放
射導体２１の開口部２１Ａを介して放射される。

これに対して、給電線３３から放射導体２１及び２２に
供給されたマイクロ波は、当該放射導体２１及び２２で
挟まれた誘電体２３０円環形状の共振領域で開口部２１
Ａの半径ａ２、放射導体２２の半径ｂ２及び誘電体２３
の比誘電率ｃｒｔで決まる条件で共振すると共に、当該
開口部２１Ａの大きさで決まる指向性で放射される。

以上の構成によれば、マイクロストリップアンテナを開
口部を備えた複数の、キャビティで構成すると共に開口
部の中心軸が一致するように構成したことにより、全体
として簡易な構成で所望の動作特性の２周波共用のマイ
クロストリップアンテナを得ることができる。

なお上述の実施例においては、メツキ処理することによ
り、接地導体２６及び２７を形成するようにした場合に
ついて述べたが、本発明はこれに限らず、例えば導電性
のペーストを塗布したり、導電性のテープを巻き付ける
ようにして接地導体を形成するようにしても良い。

さらに、上述の実施例においては、接地導体を円筒形状
にした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、
要は誘電体の周縁部からマイクロ波が放射されないよう
に地導体及び放射導体とを接続すれば良く、例えば誘電
体を囲むように、多数のスルーホールを形成して接地導
体を形成するようにしても良い。

さらに上述の実施例においては、所望の比誘電率の誘電
体２３及び２４を用いた場合について述べたが、本発明
はこれに限らず、例えば誘電体として空気を用いるよう
にしても良い。

さらに上述の実施例においては、放射導体２１の外形と
同じ外形形状になるように放射導体２２を用いた場合に
ついて述べたが、本発明はこれに限らず、要はキャビテ
ィが形成されるようにすれば、例えば放射導体に対して
外形形状の大きな地導体を用いたり、平板にかえて円板
形状の地導体を用いる等種々の外形形状の地導体を用い
ることができる。

さらに上述の実施例においては、給電線を用いてマイク
ロ波を給電した場合について述べたが、本発明はこれに
限らず、ストリップラインを用いてマイクロ波を給電す
るようにしても良い。

さらに上述の実施例においては、円環形状の誘電体２４
を用いた場合について述べたが、本発明はこれに限らず
、円環形状の誘電体２４に代えて円板形状の誘電体を用
いるようにしても良い。

また上述の実施例においては、放射導体及び開口部を円
形形状にした場合について述べたが、本発明はこれに限
らず、例えば開口部及び放射導体の双方を矩形形状にし
たり、一方だけを矩形形状にしたり等種々の形状を通用
することができる。

さらにこの場合、開口部の位置は放射導体の中央位置に
限らず、必要に応じて中央位置からずらして配置するよ
うにしても良い。

さらに上述の実施例においては、２つのキャビティを重
ね合わせることにより２周波共用のマイクロストリップ
アンテナを得る場合について述べたが、本発明はこれに
限らず、無給電素子と組み合わせて指向性及び利得の向
上を図るようにしても良い。

さらに上述の実施例においては、２周波共用のマイクロ
ストリップアンテナの場合について述べたが、本発明は
これに限らず、組み合わせるキャビティを増やせば、そ
の分３周波、４周波等所望の数だけ周波数を共用するこ
とができるマイクロストリップアンテナを得ることがで
きる。

さらに上述の実施例においては、当該マイクロストリッ
プアンテナをマイクロ波通信用に用いた場合について述
べたが、本発明はこれに限らず、例えばマイクロ波を用
いた物体検出装置の検出器等広く適用することができる
。

Ｈ発明の効果 以上のように本発明によれば、開口部を備えた複数のキ
ャビティを開口部が同軸上に配置されるように重ね合わ
せたことにより、全体として簡易な構成で、所望の動作
特性を備えた周波数共用のマイクロストリップアンテナ
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるマイクロストリップアンテナの一
実施例を示す斜視図、第２図、第３図は動作の説明に供
する特性曲線図、第５図は従来のマイクロストリップア
ンテナの基本的構成を示す斜視図、第６図、第７図及び
第８図はその２周波共用のマイクロストリップアンテナ
を示す断面図である。 ■、１０，１１，１７．２０・・・・・・マイクロスト
リップアンテナ、２．１６．２５・・・・・・地導体、
３．８．２１．２２・・・・・・放射導体、４．７．１
５．２３．２４・・・・・・誘電体、２６．２７・・・
・・・接地導体。 マイクロストリップアンテナ 第１図 マイクロストリップ７ン子す 第４図 第７図 昭和６２年１２月２８日提出の特許願（１）２、発明の
名称 マイクロストリップアンテナ ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住所　東京部品用図化品用６丁目７番３５号名称（２１
８）ソ　ニー株式会社 代表者　大賀典雄 ４、代　理　人　〒１５０（電話０３−４７０−６５９
１）居所　東京都渋谷区神宮前三丁目２２番１０号斉胚
ビル４階 氏名　（８２７４）弁理士　　１）辺　恵　基５、補正
の対象 明細書の「図面の簡単な説明」の欄 ト・・−計　′・ ６、補正の内容 （１）　　明細書、第２１頁１０行、「第５図」を「第
４図」と訂正する。 （２）同、第２１頁１２行、「第６図、第７図及び第８
図」を「第５図、第６図及び第７図」と訂正する。 緊

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 地導体と、 上記地導体に対向して配置され、所定形状の開口部を備
   えた平板導体でなる第１の放射導体と、上記第１の放射
   導体又は上記地導体の周縁部を上記地導体又は上記第１
   の放射導体に接続する接地導体と、 上記第１の放射導体の開口部と中心軸が一致するような
   開口部を備え、上記第１の放射導体と対向するように配
   置された第２の放射導体と、上記第２又は第１の放射導
   体の周縁部を上記第１又は第２の放射導体に接続する接
   地導体とを具えたことを特徴とするマイクロストリップ
   アンテナ。