JPH01189208A - 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】 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
部に放射導体を備えたキャビティでマイクロストリップ
アンテナを構成することにより、共用する周波数で位相
中心位置のずれの小さな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
報）。

すなわち第３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及び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配置されている。

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ｖＡ６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
射風体３の周縁部の領域から放射されるようになされて
いる。

従って第４図に示すように、放射４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４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、誘電体７及び放射導体８で構成された
第１のマイクロストリップアンテナと、放射導体３、誘
電体４及び地導体２で構成された第２のマイクロストリ
ップアンテナを得ることができる。

従って２周波共用のマイクロストリップアンテナ１０を
得ることができ、放射導体３及び８間で共振する第１の
共振周波数と、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る
。

これに対して第５図に示すように、誘電体４上に放射導
体３と共に放射導体１１を配置して放射導体３及び地導
体２と放射導体１１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、誘電体４及び地
導体２で構成された第１のマイクロストリップアンテナ
と、放射導体１１、誘電体４及び地導体２で構成された
第２のマイクロストリップアンテナを得ることができる
。

従って２周波共用のマイクロストリップアンテナ１２を
得ることができ、放射導体３及び地導体２間で共振する
第１の共振周波数と、放射導体１１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２周波共用のマイクロストリップア
ンテナにおいては、それぞれ共用するマイク波において
、位相中心の位置が異なる問題があった。

すなわち、マイクロストリップアンテナｌＯにおいては
、地導体３上に誘電体８を配置して第２のマイクロスト
リップアンテナの上方に第１のマイクロストリップアン
テナを構成した分、第１及び第２のマイクロストリップ
アンテナで位相中心の位置が高さ方向に異なる。

これに対して、マイクロストリップアンテナ１２におい
ては、誘電体４上に放射４体３と共に放射４体１１を配
置して第１のマイクロストリップアンテナの横に第２の
マイクロストリップアンテナを構成した分、第１及び第
２のマイクロストリップアンテナで位相中心の位置が横
方向に異なる。

従って、マイクロ波を受信して得られる位相情報に基づ
いて受信位置を高い精度で測定するようになされた例え
ばＧ　Ｐ　Ｓ　（ｇｌｏｂａｌ　ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎ
ｇ　ｓｙｓｔｅｍ　）システムのような位置検出システ
ムにこの種のマイクロストリップアンテナを用いる場合
においては、第１及び第２のマイクロストリップアンテ
ナで位相中心の位置が異なる分だけ、第１及び第２のマ
イクロストリップアンテナで受信した結果骨られる測定
結果に誤差が生じ、実際上この種のマイクロストリップ
アンテナを適用し得ない問題があった。

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、共用するマイクロ波において位相中心の
位置ずれが小さな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
２３と、地導体２３に対向して配置され、所定形状の開
口部２１Ａを備えた平板導体でなる第１の放射導体２１
と、第１の放射導体２１又は地導体２３の周縁部を地導
体２３又は第１の放射導体２１に接続する接地導体２６
と、地導体２３に対向して第１の放射導体２１の開口部
２１Ａに配置された第２の放射導体２９とを備えるよう
にする。

２作用 地導体２３、接地導体２６及び第１の放射導体２１で構
成される第１のマイクロストリップアンテナから放射さ
れる電磁波は、開口部２１Ａを介して放射されるのに対
し、第２の放射４体２９及び地導体２３で構成される第
２のマイクロストリップアンテナから放射された電磁波
は、第２の放射導体２９の周縁部から放射される。

従って第１及び第２のマイクロストリップアンテナの位
相中心の位置ずれをその分小さくすることができる。

Ｇ実施例 以下図面について本発明の一実施例を詳述する。

（Ｇｌ）第１の実施例 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、中心に半径ａ、の開口部
２１Ａを備えた半径すの円環形状でなる放射導体２１が
、誘電体２２を間に挟んで半径すの円板導体でなる放射
導体２３と対向するように配置されている。

誘電体２２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導体２６が形成され、放射導体２
１の周縁部を地導体２３の周縁部に接地するようになさ
れている。

さらに地導体２３及び放射導体２１は、コネクタ３０を
介して給電線３１の外部導体及び内部導体が所定位置に
接続されるようになされ、給電線３１の特１生インピー
ダンスと当工亥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２３及び
放射導体２１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２６、放射導体２１及び地導体２３
は、全体として円形形状の開口部２１Ａを備えた円環形
状のキャビティでなる第１のマイクロストリップアンテ
ナを構成し、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。

従って当該キャビティの共振条件が第１の周波数ｒ、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を当該筒１の共振周波数ｆ１で使用することがで
きる。

すなわち誘電体２２の比誘電率を８．いマイクロ波の伝
搬速度をＣとおいて、次式、 し の関係式で表される変数に１を用いて、次式、（Ｊｎ（
ｋ、ａ＋））　’　　−Ｙ、（ｋ、ｂ、）−Ｊ、（ｋ＋
ｂ＋）’　　（Ｙｎ（ｋ＋ａ＋））’　＝０・・・・・
・（２） の関係式を満足する周波数ｆ１で、マイクロ波を共振さ
せることができる。

ここでＪ７及びＹ、は、ｎ次のベッセル関数及びノイマ
ン関数でなり、（Ｊ、１（ｋ、ａυ）′及び（ｙ、（ｋ
ｔａ＋））’　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ｊ亥マイクロストリ゛ンブアンテナ２０
の動作モードＴ□７モードの次数ｎでなる。

このとき当該キャビティにおいては、誘電体２２のうち
の地導体２３及び放射導体２１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のに
対し、当該共振領域で共振した電磁波は開口部２１Ａの
うち、共振領域に近接した周縁部の領域（すなわち放射
４体２１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。

従って当該マイクロストリップアンテナ２０においては
、開口部２１Ａの中央付近の領域に周波数ｒ、のマイク
ロ波の放射に寄与しない領域（すなわちアンテナ動作に
寄与しない６７ｆ　ｈ”ｉ　）が形成され、これにより
、当該領域に放射導体を配置して周波数ｆ、のマイクロ
波を放射するようにすれば周波数ｆ、及びｆ２の２周波
共用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、このように放射導体を配置すれば誘電体２２上
の放射導体２１と同一平面上に放射導体を配置すること
ができ、第１及び第２のマイクロ波における位相中心の
位置を高さ方向について一致させることができる。

さらに当該放射導体を開口部２１Ａの形状と相似形状に
選定し、開口部２１Ａに対して同軸状に配置すれば、横
方向における位相中心の位置を一致させることができる
。

従ってこの実施例においては、半径ａ２の円板導体でな
る放射導体２９を開口部２１Ａに対して同軸状に誘電体
２３上に配置し、地導体２３及び放射４体２９とで第２
のマイクロストリップアンテナを構成するようになされ
ている。

すなわち、放射導体２９及び地導体２３は、コネクタ３
２を介して給電線３３の外部導体及び内部４体が所定位
置に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２９及
び地導体２３にマイクロ波を給電するようになされてい
る。

このようにすれば放射導体２９及び地導体２３の間に挟
まれた円板形状の領域で、次式の関係式で表される変数
に２を用いて、次式（Ｊｎ（ｋｚａｔ））’　＝Ｏ””
・・（４）の関係式を満足する周波数ｆ２でマイクロ波
を共振させることができる。

従って共振したマイクロ波が放射導体２９の周縁部の領
域から放射され、かくして、開口部２１Ａの中に、第２
の放射導体２９を形成することにより、第１の周波数ｆ
、においてアンテナ動作に寄与しない領域に、第１のマ
イクロストリップアンテナに対して位相中心の位置が一
致した第２の周波数ｆオのマイクロストリップアンテナ
を形成することができる。

以上の構成において、給電線３１を介して第１のマイク
ロストリップアンテナでなる地導体２３及び放射導体２
１に給電されたマイクロ波は、当該地導体２３及び放射
導体２１で挾まれた円環形状の共振領域で共振すると共
に放射導体２１の開口部２１Ａに沿った円環形状の放射
領域から放射される。

これに対して給電線３３を介し゛ζ第２のマイクロスト
リップアンテナでなる地導体２３及び放射導体２９に給
電されたマイクロ波は、当該地導体２３及び放射導体２
９で挟まれた円板形状の領域で共振すると共に放射導体
２９の外周に沿った円環形状の領域から放射される。

以上の構成によれば、開口部を備えたキャビティで第１
のマイクロストリップアンテナを構成すると共に当該開
口部に放射導体を配置して第２のマイクロストリップア
ンテナを構成するようにしたことにより、全体として簡
易な構成で、第１及び第２のマイクロストリップアンテ
ナの位相中心位置を一致させることができる。

（Ｇ２）第２の実施例 第１図との対応部分に同一符号を付して示す第２図にお
いて、４０は全体として周波数ｆ、　、ｆ。

及びｆ３で動作する３周波共用のマイクロストリップア
ンテナを示し、第１の放射導体２１の開口部２１Ａに円
板導体でなる第２及び第３の放射導体２９Ａ及び２９Ｂ
を配置する。

第２の放射導体２９Ａ及び地導体２３と、第３の放射導
体２９Ｂ及び地導体２３との間には、給電線（図示せず
）を介してそれぞれ周波数ｆｔ及びｆ３のマイクロ波が
給電されるようになされ、かくしてそれぞれ周波数ｆ２
及びｆ、のマイクロ波が当該筒２の放射導体２９Ａ及び
地導体２３と、第３の放射導体２９Ｂ及び地導体２３と
の間で挟まれた円板形状の領域で共振すると共に第２及
び第３の放射導体２９Ａ及び２９Ｂの周縁部に沿った円
環形状の領域から放射される。

従って開口部２１Ａの中に第２及び第３の放射導体２９
Ａ及び２９Ｂを配置して周波数ｒ２及びｆ、のマイクロ
波を放射するようにした分、周波数ｆ、　、ｆ、及びｆ
、の位相中心位置を近接させることができる。

第２図の構成によれば、開口部２１Ａに第２及び第３の
放射導体を配置してマイクロストリップアンテナ構成し
たことにより、共用する周波数ｆ５、ｆ２及びｆ、にお
いて位相中心位置が近接した周波数共用のマイクロスト
リップアンテナ４０を得ることができる。

（Ｇ３）他の実施例 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よい。

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、放射導体及び地導体の
間に誘電体２２を配置した場合について述べたが、本発
明はこれに限らず、例えば誘電体に代えて空気を用いる
ようにしても良い。

さらに上述の実施例においては、放射４体２１の外形と
同じ外形形状の地導体２３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、円板にかえて平板形状の地導体
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。

また上述の実施例においては、開口部に配置した放射導
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、−方だけを矩形形状にしたり等
種々の形状を適用することができる。

さらに開口部に配置する放射導体の数は、１又は２つだ
けに限らず、必要に応じて複数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、当該マイクロストリッ
プアンテナを位置検出システム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、開口部に放射導体を備え
たキャビティでマイクロストリップアンテナを構成した
ことにより、全体として簡易な構成で、位相中心位置の
ずれの小さな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図はその第２の実施例を示す
斜視図、第３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、１．１０，１２．２０．４０
・・・・・・マイクロストリップアンテナ、２．２３・
・・・・・地導体、３．８．１１．２１．２９．２９Ａ
、２９Ｂ・・・・・・放射導体、４．７．２２・・・・
・・誘電体、２１Ａ・・・・・・開口部、２６・・・・
・・接地導体。

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、 上記地導体に対向して上記第１の放射導体の開口部に配
   置された第２の放射導体と 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
   。