JPH0126564B2 - - Google Patents
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- JPH0126564B2 JPH0126564B2 JP5448083A JP5448083A JPH0126564B2 JP H0126564 B2 JPH0126564 B2 JP H0126564B2 JP 5448083 A JP5448083 A JP 5448083A JP 5448083 A JP5448083 A JP 5448083A JP H0126564 B2 JPH0126564 B2 JP H0126564B2
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- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 11
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 14
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 9
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 6
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
- H01Q9/04—Resonant antennas
- H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
- H01Q9/0428—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna radiating a circular polarised wave
Landscapes
- Waveguide Aerials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は広帯域にわたつてVSWRおよび軸
比の良好な円偏波マイクロストリツプアンテナに
関するものである。従来、円偏波マイクロストリ
ツプアンテナは素子として円形または正方形パツ
チを用い、これを90゜位相差で２点給電する方法
が用いられていた。この90゜ハイブリツド
（90゜HYB）の帯域は、一般的にアンテナ素子の
帯域より広いためアンテナの帯域を広げるには、
アンテナ素子の帯域を広げる必要がある。
比の良好な円偏波マイクロストリツプアンテナに
関するものである。従来、円偏波マイクロストリ
ツプアンテナは素子として円形または正方形パツ
チを用い、これを90゜位相差で２点給電する方法
が用いられていた。この90゜ハイブリツド
（90゜HYB）の帯域は、一般的にアンテナ素子の
帯域より広いためアンテナの帯域を広げるには、
アンテナ素子の帯域を広げる必要がある。
そこで、アンテナ素子の帯域を広げるには、ア
ンテナ素子を形成する基板の厚みを増すとともに
低誘電率の基板が用いられる。ところが、この方
法により広帯域化するとVSWRの帯域は広くな
るが軸比の帯域は、給電構造の非対称性により、
広くならない欠点があつた。
ンテナ素子を形成する基板の厚みを増すとともに
低誘電率の基板が用いられる。ところが、この方
法により広帯域化するとVSWRの帯域は広くな
るが軸比の帯域は、給電構造の非対称性により、
広くならない欠点があつた。
この発明は上記欠点を改善するため、マイクロ
ストリツプパツチの一部に微少な切りかきを設
け、軸比を悪化させている楕円偏波を打消すよう
な楕円偏波を発生させ、広帯域にわたつて低軸比
を実現するものである。
ストリツプパツチの一部に微少な切りかきを設
け、軸比を悪化させている楕円偏波を打消すよう
な楕円偏波を発生させ、広帯域にわたつて低軸比
を実現するものである。
以下図面に従つて詳細に説明する。
第１図は従来の円形パツチと90゜HYBを用いた
円偏波マイクロストリツプアンテナの一例であ
る。図において、１は銅ハク等による円形パツ
チ、２は誘電体基板、３は銅ハク等による地導体
であり、円形パツチ１および地導体３はそれぞれ
誘電体基板の表と裏に被着形成される。４は円形
パツチ１の給電点であり、給電点４ａまたは４ｂ
と地導体３の間に、円形パツチ１が共振する周波
数で給電すると、それぞれ直交する直線偏波の波
を放射する。５は円形パツチ１と地導体３の間に
高周波を印加するための同軸コネクタであり、中
心導体は給電点４に、外導体は地導体３に接続さ
れている。６はそのアンテナを円偏波アンテナと
して動作させるための90゜HYBであり、７は入力
端子、８は出力端子である。入力端子７から入つ
た波は出力端子８ａ，８ｂに等振幅で、相対位相
がそれぞれ0゜、−90゜で出て行く。９は出力端子８
ａおよび８ｂ間のアイソレーシヨンをとるための
終端器である。ここで90゜HYB６の出力端子８
ａ，８ｂはそれぞれコネクタ５ａ，５ｂに接続さ
れており、相対位相差がそれぞれ0゜、−90゜である
ため、このアンテナは、左旋円偏波を放射する。
円偏波マイクロストリツプアンテナの一例であ
る。図において、１は銅ハク等による円形パツ
チ、２は誘電体基板、３は銅ハク等による地導体
であり、円形パツチ１および地導体３はそれぞれ
誘電体基板の表と裏に被着形成される。４は円形
パツチ１の給電点であり、給電点４ａまたは４ｂ
と地導体３の間に、円形パツチ１が共振する周波
数で給電すると、それぞれ直交する直線偏波の波
を放射する。５は円形パツチ１と地導体３の間に
高周波を印加するための同軸コネクタであり、中
心導体は給電点４に、外導体は地導体３に接続さ
れている。６はそのアンテナを円偏波アンテナと
して動作させるための90゜HYBであり、７は入力
端子、８は出力端子である。入力端子７から入つ
た波は出力端子８ａ，８ｂに等振幅で、相対位相
がそれぞれ0゜、−90゜で出て行く。９は出力端子８
ａおよび８ｂ間のアイソレーシヨンをとるための
終端器である。ここで90゜HYB６の出力端子８
ａ，８ｂはそれぞれコネクタ５ａ，５ｂに接続さ
れており、相対位相差がそれぞれ0゜、−90゜である
ため、このアンテナは、左旋円偏波を放射する。
しかしながら、この円偏波は給電構造の非対称
性により楕円偏波となつている。すなわち、第１
図において給電点４ａは向つて右側に給電点４ｂ
があり、給電点４ｂは向つて上側に給電点４ａが
ある。このため給電点４ａのみ給電された波を考
えると、本来直線偏波を放射すべきところ、給電
点４ｂがあるため実際は楕円偏波となる。例とし
て2GHz帯で基板厚10mmの円形パツチの場合、実
験によると軸比約10dBの左旋の楕円偏波となつ
ている。
性により楕円偏波となつている。すなわち、第１
図において給電点４ａは向つて右側に給電点４ｂ
があり、給電点４ｂは向つて上側に給電点４ａが
ある。このため給電点４ａのみ給電された波を考
えると、本来直線偏波を放射すべきところ、給電
点４ｂがあるため実際は楕円偏波となる。例とし
て2GHz帯で基板厚10mmの円形パツチの場合、実
験によると軸比約10dBの左旋の楕円偏波となつ
ている。
ここで、軸比の悪化する原因を更に詳細に説明
する。
する。
第２図は給電点４ａのみ給電したときの放射電
界〓1を示しE1＝Ａ〓−jB〓で与えられる。ここ
でＡ、Ｂは正の実数でＡ＞Ｂとし、ｊは虚数を示
し、〓、〓は図中の矢印の示す方向の直交する単
位ベクトルである。１０は終端器であり、給電し
ない端子は等価的に終端器で終端したときと等し
くなる。
界〓1を示しE1＝Ａ〓−jB〓で与えられる。ここ
でＡ、Ｂは正の実数でＡ＞Ｂとし、ｊは虚数を示
し、〓、〓は図中の矢印の示す方向の直交する単
位ベクトルである。１０は終端器であり、給電し
ない端子は等価的に終端器で終端したときと等し
くなる。
第３図は給電点４ｂのみ給電したときの放射電
界E2を示し、給電構造が逆になるため、〓2＝Ａ
〓−jB〓となる。これは同一軸比で右旋の楕円
偏波である。従つて、給電点４ａを0゜、給電点４
ｂを−90゜の位相で給電したときの電界〓は、〓
＝〓1＋〓2e-j〓/2＝〓1−ｊ〓2＝（Ａ−Ｂ）〓−ｊ
（Ａ＋Ｂ）〓となる。
界E2を示し、給電構造が逆になるため、〓2＝Ａ
〓−jB〓となる。これは同一軸比で右旋の楕円
偏波である。従つて、給電点４ａを0゜、給電点４
ｂを−90゜の位相で給電したときの電界〓は、〓
＝〓1＋〓2e-j〓/2＝〓1−ｊ〓2＝（Ａ−Ｂ）〓−ｊ
（Ａ＋Ｂ）〓となる。
これは、軸比が（Ａ＋Ｂ）／（Ａ−Ｂ）の左旋
の楕円偏波である。一例として、給電点４ａまた
は給電点４ｂのみを給電したときの軸比を10dB
とすると、20log（Ａ／Ｂ）＝10でありＡ／Ｂ＝
3.16であるから、放射電界Ｅの軸比は5.7dBとな
る。
の楕円偏波である。一例として、給電点４ａまた
は給電点４ｂのみを給電したときの軸比を10dB
とすると、20log（Ａ／Ｂ）＝10でありＡ／Ｂ＝
3.16であるから、放射電界Ｅの軸比は5.7dBとな
る。
従つて、２つの回転方向の異なる直交する楕円
偏波を90位相差で給電しても円偏波にならない。
これを解決するには各楕円偏波そのものを直線偏
波に近づければ良い。
偏波を90位相差で給電しても円偏波にならない。
これを解決するには各楕円偏波そのものを直線偏
波に近づければ良い。
第４図はこの発明の一実施例であり、図におい
て円形パツチ１から終端器９までは第１図と同じ
であるが、この発明は第１図において円形パツチ
１の中心と給電点４ａ，４ｂを結ぶ直交座標にお
いて、２つの給電点４ａ，４ｂに平行で原点を通
る直線上に円形パツチの一部を切り取つた縮退分
離素子１１を挿荷したものである。
て円形パツチ１から終端器９までは第１図と同じ
であるが、この発明は第１図において円形パツチ
１の中心と給電点４ａ，４ｂを結ぶ直交座標にお
いて、２つの給電点４ａ，４ｂに平行で原点を通
る直線上に円形パツチの一部を切り取つた縮退分
離素子１１を挿荷したものである。
ここで、まず給電点４ａのみを給電したとする
と、給電点４ｂがあることにより、第２図に示し
たように左旋の楕円偏波〓1と縮退分離素子があ
ることによる〓′1を放射する。
と、給電点４ｂがあることにより、第２図に示し
たように左旋の楕円偏波〓1と縮退分離素子があ
ることによる〓′1を放射する。
この〓′1は、第５図に示すように、〓′1＝A′〓
＋jB′〓の右旋の楕円偏波である。ここでA′、
B′は正の実数でA′＞B′とし、ｊは虚数を示す。
更に〓′1は縮退分離素子の寸法を調整することに
よりＡ＝A′、Ｂ＝B′とすることができる。従つ
て第４図において給電点４ａのみを給電したとし
て、その放射電界を〓″1とすると〓″1＝〓1＋
〓′1＝Ａ〓−jB〓＋A′〓＋jB′〓＝2A〓となる。
これは〓方向に電界成分をもつ直線偏波となつて
いる。
＋jB′〓の右旋の楕円偏波である。ここでA′、
B′は正の実数でA′＞B′とし、ｊは虚数を示す。
更に〓′1は縮退分離素子の寸法を調整することに
よりＡ＝A′、Ｂ＝B′とすることができる。従つ
て第４図において給電点４ａのみを給電したとし
て、その放射電界を〓″1とすると〓″1＝〓1＋
〓′1＝Ａ〓−jB〓＋A′〓＋jB′〓＝2A〓となる。
これは〓方向に電界成分をもつ直線偏波となつて
いる。
次に給電点４ｂのみ給電したとすると、給電点
４ａがあることにより第３図に示したように右旋
の楕円偏波〓2と縮退分離素子があることによる
〓′2を放射する。この〓′2は第７図に示すよう
に、〓′2＝A′〓＋jB′〓の左旋の楕円偏波であり、
縮退分離素子の寸法は第６図と同じであるためＡ
＝A′、Ｂ＝B′である。従つて第４図において給
電点４ｂのみを給電したとして、その放射電界を
〓″2とすると、第８図に示すように、〓″2＝〓2
＋〓′2＝Ａ〓−jB〓＋A′〓＋jB′〓＝2A〓とな
る。これは〓方向に電界成分をもつ直線偏波とな
つている。
４ａがあることにより第３図に示したように右旋
の楕円偏波〓2と縮退分離素子があることによる
〓′2を放射する。この〓′2は第７図に示すよう
に、〓′2＝A′〓＋jB′〓の左旋の楕円偏波であり、
縮退分離素子の寸法は第６図と同じであるためＡ
＝A′、Ｂ＝B′である。従つて第４図において給
電点４ｂのみを給電したとして、その放射電界を
〓″2とすると、第８図に示すように、〓″2＝〓2
＋〓′2＝Ａ〓−jB〓＋A′〓＋jB′〓＝2A〓とな
る。これは〓方向に電界成分をもつ直線偏波とな
つている。
従つて第４図のように給電点４ａを0゜、給電点
４ｂを−90゜の位相で給電すると放射電界〓″は、
〓″＝〓″1＋〓″2e-j〓/2＝2A〓−j2A〓となり、完
全な左旋円偏波となる。
４ｂを−90゜の位相で給電すると放射電界〓″は、
〓″＝〓″1＋〓″2e-j〓/2＝2A〓−j2A〓となり、完
全な左旋円偏波となる。
なお、この軸比の打消し効果は、広帯域にわた
つて得られることが確認されており、一例とし
て、基板厚10mmの誘電体ハニカム基板を用いた円
形パツチにおいて、2GHz帯における軸比2dB以
下の帯域は16％以上得られた。
つて得られることが確認されており、一例とし
て、基板厚10mmの誘電体ハニカム基板を用いた円
形パツチにおいて、2GHz帯における軸比2dB以
下の帯域は16％以上得られた。
また上記説明は円形パツチを例に取つて説明し
たが、正方形パツチでも同様の効果があることは
云うまでもない。更に縮退分離素子の形状は、上
記の説明では素子の一部を切り取つたものとした
が、素子の中心を通り２つの給電点を結ぶ直線に
直交する直線上において、パツチの外側に微少パ
ツチ張り付けた縮退分離素子でも同様の効果があ
ることは云うまでもない。
たが、正方形パツチでも同様の効果があることは
云うまでもない。更に縮退分離素子の形状は、上
記の説明では素子の一部を切り取つたものとした
が、素子の中心を通り２つの給電点を結ぶ直線に
直交する直線上において、パツチの外側に微少パ
ツチ張り付けた縮退分離素子でも同様の効果があ
ることは云うまでもない。
第１図は従来の２点給電による円形パツチを用
いた円偏波マイクロストリツプアンテナの一例を
示す図、第２図と第３図は給電点にそれぞれ単独
に給電したときの放射電界ベクトルを示す図、第
４図はこの発明の一実施例を示す図、第５図は縮
退分離素子付パツチを給電点４ｂを考慮せずに給
電点４ａから給電したときの放射電界ベクトルを
示す図、第６図は第５図において給電点４ｂを考
慮したときの放射電界ベクトルを示す図、第７図
は縮退分離素子付パツチを給電点４ａを考慮せず
に、給電点４ｂから給電したときの放射電界ベク
トルを示す図、第８図は第７図において給電点４
ａを考慮したときの放射電界ベクトルを示す図で
ある。 図に於て、１は円形パツチ、２は誘電体基板、
３は地導体、４は給電点、５はコネクタ、６は
90゜ハイブリツドの出力端子、７は90゜ハイブリツ
ド、８は90゜ハイブリツドの入力端子、９，１０
は終端器、１１は縮退分離素子である。なお、図
中同一符号は同一又は相当部分を示す。
いた円偏波マイクロストリツプアンテナの一例を
示す図、第２図と第３図は給電点にそれぞれ単独
に給電したときの放射電界ベクトルを示す図、第
４図はこの発明の一実施例を示す図、第５図は縮
退分離素子付パツチを給電点４ｂを考慮せずに給
電点４ａから給電したときの放射電界ベクトルを
示す図、第６図は第５図において給電点４ｂを考
慮したときの放射電界ベクトルを示す図、第７図
は縮退分離素子付パツチを給電点４ａを考慮せず
に、給電点４ｂから給電したときの放射電界ベク
トルを示す図、第８図は第７図において給電点４
ａを考慮したときの放射電界ベクトルを示す図で
ある。 図に於て、１は円形パツチ、２は誘電体基板、
３は地導体、４は給電点、５はコネクタ、６は
90゜ハイブリツドの出力端子、７は90゜ハイブリツ
ド、８は90゜ハイブリツドの入力端子、９，１０
は終端器、１１は縮退分離素子である。なお、図
中同一符号は同一又は相当部分を示す。
Claims (1)
- １ 90゜の位相差で２点給電した円偏波マイクロ
ストリツプアンテナにおいて、アンテナ素子の中
心と上記２つの給電点を結ぶ直交座標にあつて、
２つの給電点に平行で原点を通る直線上に１つの
給電点で給電したときに発生する交差偏波成分を
打ち消して直線偏波とする様な縮退分離素子を設
けたことを特徴とする円偏波マイクロストリツプ
アンテナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5448083A JPS59181706A (ja) | 1983-03-30 | 1983-03-30 | マイクロストリツプアンテナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5448083A JPS59181706A (ja) | 1983-03-30 | 1983-03-30 | マイクロストリツプアンテナ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59181706A JPS59181706A (ja) | 1984-10-16 |
| JPH0126564B2 true JPH0126564B2 (ja) | 1989-05-24 |
Family
ID=12971821
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5448083A Granted JPS59181706A (ja) | 1983-03-30 | 1983-03-30 | マイクロストリツプアンテナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59181706A (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4660048A (en) * | 1984-12-18 | 1987-04-21 | Texas Instruments Incorporated | Microstrip patch antenna system |
| US4761654A (en) * | 1985-06-25 | 1988-08-02 | Communications Satellite Corporation | Electromagnetically coupled microstrip antennas having feeding patches capacitively coupled to feedlines |
| US4827271A (en) * | 1986-11-24 | 1989-05-02 | Mcdonnell Douglas Corporation | Dual frequency microstrip patch antenna with improved feed and increased bandwidth |
| US5087920A (en) * | 1987-07-30 | 1992-02-11 | Sony Corporation | Microwave antenna |
| FR2623020B1 (fr) * | 1987-11-05 | 1990-02-16 | Alcatel Espace | Dispositif d'excitation d'un guide d'onde en polarisation circulaire par une antenne plane |
| JPH02179008A (ja) * | 1988-12-28 | 1990-07-12 | Dx Antenna Co Ltd | 平面アンテナ |
| US5216430A (en) * | 1990-12-27 | 1993-06-01 | General Electric Company | Low impedance printed circuit radiating element |
| US6087988A (en) * | 1995-11-21 | 2000-07-11 | Raytheon Company | In-line CP patch radiator |
-
1983
- 1983-03-30 JP JP5448083A patent/JPS59181706A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59181706A (ja) | 1984-10-16 |
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