JPH0129083B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はマイクロストリツプアンテナに関し、
特に広帯域にわたつて動作するマイクロストリツ
プアンテナに関する。

一般にマイクロストリツプアンテナの帯域幅は
きわめて狭い。

このため従来は、基板の厚みを増したり、誘電
体の誘電率を低くしたり、また大きさの異なるマ
イクロストリツプアンテナを積層状に形成したり
するなどして該マイクロストリツプアンテナの広
帯域化をはかつていた。

ところでマイクロストリツプアンテナを広帯域
化していつた場合、ドミナントモードもしくは所
望の高次モードに加えてこれらドミナントモード
もしくは所望の高次モードの固有共振周波数付近
に固有共振周波数を有する不要モードも共に励振
されてしまい、例えば指向性や軸比等の特性が劣
化するというような不都合が生じる。

しかるに従来は、上記不要モードの追従励振に
対する対策はほとんど講じられなかつた。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであ
り、広帯域にわたつて動作する際に、指向性や軸
比等に対して特性の劣化を及びす不要モードを抑
制し基板の厚さに関係なく安定した所望の偏波を
得るパツチ型のマイクロストリツプアンテナを提
供することを目的とする。

本発明によれば、所望の偏波を得るために必要
とする第１の給電部（バラン、容量性ローデイン
グを必要としない）を有し、マイクロストリツプ
アンテナのアンテナ中心に対して上記第１の給電
部と逆方向の位置に第２の給電部を（バラン、容
量性ローーデイングを付加することなく）設ける
ことにより上記不要モードを抑制する。

また、本発明によれば、所望モードに対する固
有共振周波数付近で使用するパツチ型マイクロス
トリツプアンテナにおいて、広帯域化に伴い発生
する不要モードを、給電点の位置と数のみを制御
することにより抑圧することができる。

以下、本発明に係るマイクロストリツプアンテ
ナについて添附図面の実施例を参照し、詳細に説
明する。

はじめに第１図及び第２図を参照して本発明に
係るマイクロストリツプアンテナの原理を説明す
る。

例えば最低次モード（第１モード）を所望のモ
ードとし該最低次モードでマイクロストリツプア
ンテナを動作させた場合、この表面電流分布は第
１図ａに示す態様となる。また、この最低次モー
ドで動作させようとした場合、最も影響力の大き
い不要高次モード、すなわち上記最低次モードの
固有共振周波数に最も近い固有共振周波数を有す
る不要高次モードは第２次高次モードであり、こ
の表面電流分布は第１図ｂに示す態様となる。た
だし、第１図ａおよびｂにおいて、はアンテナ
中心点、Ｐ１は給電点（第１給電点とする）であ
り、該第１給電点Ｐ１はＰ線上の任意の位置に
バラン、容量性ローデイングを付加することなく
配設される。

次に、上述した第１給電点Ｐ１と中心点に対
して対称となる位置に第２給電点Ｐ２をバラン、
容量性ローデイングを付加することなく配設し、
しかも該第２給電点Ｐ２における給電条件を上記
第１給電点Ｐ１における給電条件と等振幅、逆位
相とした場合、上記最低次モードおよび第２次高
次モードでの表面電流分布はそれぞれ第２図ａお
よび第２図ｂに示す態様となる。

ここで、第１図ａおよびｂに示した各表面電流
分布態様と第２図ａおよびｂに示した各表面電流
分布態様とを比較して明らかなように、最低次モ
ードでは上記条件のもとに第２給電点Ｐ２を設け
ても同一の表面電流分布となるが、第２次高次モ
ードで上記条件のもとに第２給電点Ｐ２を設けた
場合は表面電流分布が互いに逆となる。

したがつて、１つのマイクロストリツプアンテ
ナについて上記第１給電点Ｐ１と第２給電点Ｐ２
とを同時に設け、これらを上記条件で励振した場
合、上述した各電流分布はそれぞれ第３図ａおよ
びｂに示す態様となる。すなわち最低次モードで
は２倍に強め合い（第３図ａ参照）、第２次高次
モードでは互いに打ち消し合う（第３図ｂ参照）。
これにより、中心ピンの有無にかかわらず不要高
次モードである第２次高次モードは原理的に完全
に消滅し、所望とする最低次モードだけが大きく
励振される。

したがつて、第３図に示すマイクロストリツプ
アンテナからは、特にバラン、容量性ローデイン
グ等を付加することなく良好な指向性を有する直
線偏波が基板の厚さや中心ピンの有無に関係なく
得られることになる。

なお、上述した原理が他の不要高次モードや所
望モードより低次の不要モードを抑制する場合に
おいても基板の厚さに関係なく同様に通用するも
のであることは勿論である。

また、第１図においてＰ線上に複数の給電点
を設けたとしても類似した表面電流分布を示すも
のであり、この場合は上記複数の給電点と中心点
Ｏについてそれぞれ対称な位置に複数の給電点を
設け、これら各給電点に対して上述した給電条件
を一括して適用すればよい。

さらにこの原理を応用すれば、いずれか一方に
は複数、他方には単一の給電点をそれぞれ配設
し、これら給電点に加える上記給電条件のうち振
幅の条件を適宜調節して上述同様の結果を得るこ
ともできる。

なお、上述の説明では便宜上第１および第２給
電点Ｐ１およびＰ２の配設位置を中心点につい
て対称としたが、これら各給電点Ｐ１およびＰ２
の配設位置は必ずしも中心点について対称でな
くともよい。すなわち、これら各給電点Ｐ１およ
びＰ２の各配設位置が中心点について対称とな
る位置の近傍にさえあれば上記給電条件の適宜な
配慮により十分な効果を得ることができる。この
ことは上記給電点を複数とする場合についても同
様である。

本発明は、その放射エレメントが２次元的な広
がりを持ち、かつその形状及び寸法に依存した共
振周波数を有するマイクロストリツプアンテナ
を、その所望の固有共振周波数付近で広帯域化に
渡つて使用する場合に問題となる不要モードを抑
圧するものである。

その場合、マイクロストリツプアンテナは原則
としてアンテナ自身の形状及び寸法で決まる共振
周波数付近で使用されるため、給電点の位置のみ
を変えることによつてインピーダンス整合をとる
ことができるので特に整合用の容量性ローデイン
グを設けなくてもよい。

さて、上記マイクロストリツプアンテナによつ
て円偏波を得る場合、２つの給電点から互いに直
交し、90゜（度）位相差を有する最低次モードが励
振されるような給電を行うことは周知の通りであ
り、この２点給電型の円偏波マイクロストリツプ
アンテナに上述した原理を適用して形成した本発
明に係るマイクロストリツプアンンテナの一実施
例を第４図に示す。

第４図において、１０はマイクロストリツプア
ンテナであり、アンテナ素子１１、基板１２、お
よびこれらアンテナ素子１１と基板１２との間に
介在する図示しない誘電体によつて構成される。
また、このマイクロストリツプアンテナ１０は、
同第４図に示すように中心点について水平方向
および垂直方向にそれぞれ対称な位置関係となる
給電点Ａ，Ｃおよび給電点Ｂ，Ｄの４つの給電点
を具えている。なお、このマイクロストリツプア
ンテナ１０は、例えば上記基板１２の厚みを増し
たり、上記誘電体の誘電率を低くしたりするなど
の手段が施され、適宜に広帯域化されている。

また、電力分配器２０は上記各給電点Ａ，Ｂ，
ＣおよびＤに対して所定条件の電力を与えること
によりマイクロストリツプアンテナ１０を励振す
る装置であり、ここでは上記給電点Ａ，Ｂ，Ｃお
よびＤに対し、等振幅でそれぞれ90゜ずつの位相
差を有する４つの電力を同時に供給するものとす
る。すなわち、給電点Ａに対しては位相0゜の所定
振幅電力を供給し、給電点Ｂに対しては位相−
90゜の所定振幅電力を供給し、給電点Ｃに対して
は位相−180゜の所定振幅電力を供給し、給電点Ｄ
に対しては位相−270゜の所定振幅電力を供給す
る。この条件は右旋円偏波に対するものである
が、左旋円偏波にしたい場合は位相量の正負を逆
にすれば良い。

これによりマイクロストリツプアンテナ１０
は、先に説明した原理に基づき所望モードの励振
強調を行うととも不要モードの消滅を行う。

したがつて、このマイクロストリツプアンテナ
１０からは特に、バラン、容量性ローデイング等
を付加することなく軸比等の精度に優れた安定し
た円偏波が基板の厚さや中心ピンの有無に関係な
く得られることになる。

また、この第４図に示した実施例は前記電力分
配器２０から出力される各電力を同軸線路を介し
てマイクロストリツプアンテナ１０へ供給する同
軸給電タイプについて示したものであるが、前述
した給電条件さえ満足できるものであれば他のい
かなる給電方式を採用してもよいことは勿論であ
り、例えば第５図に示すように電力分配器２０か
ら出力される各電力をストリツプラインSL１，
SL２，SL３およびSL４を介してマイクロストリ
ツプアンテナ１０へ供給するストリツプライン給
電タイプなども採用することができる。

また、これら第４図および第５図に示した実施
例では円偏波を得るための第１の給電点ペアと該
第１の給電点ペアによつて得られる円偏波の特性
を改善するための第２給電点ペアとの合計４つの
給電点を配設するように説明したが、上記第２の
給電点ペアのうちいずれか一方を削除して給電点
の数を合計３つに減らしてもよい（給電条件の適
宜な調整により上記効果と類似した効果を得る
か、または上記第１の給電点ペアのうちいずれか
一方の給電点による励振のみを改善する）。この
場合、第４図および第５図に示した実施例によつ
て得られる円偏波と比較すれば多少特性的に劣る
ものの、従来のマイクロストリツプアンテナによ
つて得られる円偏波よりは十分に安定した特性を
有する円偏波を得ることができ、また経済的にも
有利となる。

また、本発明は単一の給電点で円偏波が励振で
きる１点給電型マイクロストリツプアンテナにも
勿論適用できる。この場合は、アンテナの中心に
ついて互いに対称な位置またはその近傍に設けら
れた２つの給電点に互いに逆相の電力を供給する
ことにより第４図のものと同様な効果が得られ
る。

さらに、上記アンテナ素子１１のパターン形状
は振動方向に垂直な軸に対称であればよく、一実
施例として示した円形に固定されるものではな
い。

なお、本発明に係るマイクロストリツプアンテ
ナにおいて各給電点の数、位置関係および各給電
条件が一義的でないことは先の原理で説明した通
りであり、しかもこのことを応用すれば楕円状の
偏波を得る場合にも有効に適用できる。

以上、説明したように本発明によれば、広帯域
で動作させる際、不要モードによつて悪影響を受
けることがない良好な特性のマイクロストリツプ
アンテナを容易に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明に係るマイクロスト
リツプアンテナの原理を示す図、第３図乃至第５
図はそれぞれ本発明に係るマイクロストリツプア
ンテナの実施例を示す図である。 １０……マイクロストリツプアンテナ、１１…
…アンテナ素子、１２……基板、２０……電力分
配器、SL１，SL２，SL３，SL４……ストリツ
プライン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ パツチ型のマイクロストリツプアンテナにお
   いて、所望の偏波を得るための少なくともひとつ
   の給電点を有する第１の給電部に加えて、アンテ
   ナの中心についてこの第１の給電部とは対称な位
   置を含むその近傍内に少なくともひとつの給電点
   を有する第２の給電部を設け、前記アンテナの中
   心について互いに逆方向にある給電点に互いに逆
   位相の電力を供給するようにしたことを特徴とす
   るマイクロストリツプアンテナ。 ２ 前記第１の給電部は前記アンテナの中心につ
   いて互いに所定角度方向で、かつ等距離の位置に
   配設された２つの給電点である特許請求の範囲第
   １項記載のマイクロストリツプアンテナ。 ３ 前記第２の給電部は前記第１の給電部の２つ
   の給電点と前記アンテナの中心についてそれぞれ
   対称な位置に設けた２つの給電点である特許請求
   の範囲第２項記載のマイクロストリツプアンテ
   ナ。 ４ 前記第１および第２の給電部はそれぞれ単一
   の給電点からなる特許請求の範囲第１項記載のマ
   イクロストリツプアンテナ。 ５ 前記第１および第２の給電部へ供給する電力
   は等振幅の電力である特許請求の範囲第１項記載
   のマイクロストリツプアンテナ。 ６ 前記第１および第２の給電部へ供給する電力
   は、それぞれ前記アンテナの中心について対称と
   なる給電点間で互いに逆位相、かつ等振幅の電力
   である特許請求の範囲第３項記載のマイクロスト
   リツプアンテナ。