JPH01309403A - 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】 この発明は、同一周波数で励振モードを異にする電波を
放射するマイクロストリップアンテナに関するものであ
る。

「従来の技術］ 従来、同一周波数で励振モードを異にする電波を放射す
るマイクロストリップアンテナ（以下、これを単にアン
テナともいう）は、１つのアンテナとしは存在せず、２
つの円環マイクロストリップアンテナあるいは円形マイ
クロストリップアンテナを必要としていた。第５図は円
環マイクロストリップアンテナの構成を示す斜視図（Ａ
）およひ側面断面図（Ｂ）で、図において（１ｄ）は円
環導体、（２ａ）はλ／４変成器、（３）はス１〜リッ
プ線路、（４）は短絡壁、（５）は導体地板、（６）は
誘電体、（７）　ｉｊ給電線、（８）は高周波電源、（
９）はアース、Ｚｌ　、　　Ｚｌ　’　、　７．５０は
それぞれインピータンスの大きさを表す。

第５図に示すアンテナは、誘電体（６）の表面に、成る
１つの周波数における１つのモードて励振する円環導体
（１ａ）か印刷され、誘電体（６）の裏面には導体地板
（５）か印刷されており、円環パッチ中央部に設けられ
た短絡壁（４）で円環導体（１ａ）と導体地板（５）と
を短絡している。又、このアンテナに給電を行うために
、ス１〜リップ線路（３）と円環導体（１ａ）との間に
は、円環パッチの特性インピータンスＺ１に整合さぜる
／、：めのλｇ１／４変成器（２ａ）か挿入されている
。

第６図は円形マイクロストリップアンテナの構成を示す
斜視図（Ａ、　）および側面断面図（Ｂ）で、図におい
て第５図と同一符号は同−又は相当部分を示し、（］、
　ｂ　）は円形導体、（２ｂ）はλ／４変成器、（２０
）はショー１へビンである。

第６図に示すアンテナは、誘電体（６）の表面に、成る
１つの周波数における１つのモードで励振する円形導体
（１１：ｌ）か印刷され、誘電体（６）の裏面には導体
地板（５）か印刷されており、また円形マイクロストリ
ップアンテナには、図に示すように円形導体央部に設け
られたショートピン（２０）により、円形導体（１ｂ）
と導体地板＜５）とを短絡する形式のものもある。この
アンテナに給電を行うために、ストリップ線路（３）と
円形導体（］、　ｂ　）との間には、円形パッチの特性
インピーダンスＺ２に整合させるためのλｇ２／４変成
器（２ｂ）が挿入されている。

マイクロストリップアンテナでは、一般に基本モーＩミ
や第２次モードにおいては、比較的選択度か低く、広帯
域であり、製作上の容易さから円形マイクロストリップ
アンテナが用いられるが、高次モー１〜においては、選
択度か低くなり、帯域を向」ニさせることかできる円環
マイクロストリップアンテナが用いられている。

［発明か解決しようとする課題］ 上記のような従来の円形および円環マイクロストリップ
アンテナでは、１つのアンテナては、同一周波数で励振
モードが１つに限定されてしまい、１つの励振モードに
対する１つの指向性特性しか得られず、電波の到来方向
や放射目標位置が変化したときは通信ができなくなって
しまう。従って１つの周波数て励振モードを異にする電
波を放射するためには、２つ辺」二のそれぞれ導体形状
の異なるアンテナを用意しなければならないという問題
点があった。

この発明はかかる課題を解決するためになされたもので
、１つのアンテナで、同一周波数における励振モー１へ
を可変して、指向性特性を変化させることができるマイ
クロス１−リップアンテナを提供することを目的として
いる。

［課題を解決するための手段］ この発明にかかるマイクロストリップアンテナは、円形
導体を所望の円形励振モー１〜で励振するような大きさ
の円形とし、同一周波数において所望の円環励振モー１
−で励振するようにスイッチンり素子を切り換えて構成
する短絡壁を設け、切換装置でこれを切り換えることと
した。

「作用」 この発明においては、円形導体を所望の円形励振モード
で励振するような大きさの円形とし、同一周波数におい
て所望の円環励振モードて励振するようにスイッチング
素子を切り換えて構成する短絡壁を設け、切換装置でこ
れを切り換えることとしたのて、１つのアンテナで、同
一周波数における励振モードを可変して、指向性特性を
変化させることができる。

［実施例］ 以下、この発明の実施例を図について説明する。

第１図（Ａ）はこの発明によるアンテナの構成を示す斜
視図、（Ｂ）はその側面断面図で、第１図において第５
図、第６図と同一符号は同−又は相当部分を示し、（１
）はこの発明による円形導体、（１０）〜（１２）はそ
れぞれダイオード、＜１３）はコンデンサ、（１４）は
コイル、（１５）は出力制御線、（１６）は制御部、り
１７）は制御部コントロール線、（１８）＝６− は電位部て、制御部（１６）からの制御信号により、ダ
イオ−１〜（１０）〜（１２）を○Ｎ１０ＦＦする。（
１９）は給電切換部で、制御部（１６）からの制御信号
によりスイッチをａ側またはｂ側へ切り換える動作を行
う。また（２１）は給電線である。このダイオード（１
０）〜（１２＞、コンデンサ（１，３）、コイル（１４
）。

電位部（１８）でスイッチング素子か構成され、制御部
（１６）と給電切換部（１９）とて切換装置が構成され
る。

誘電体（６）の表面には円形導体（１）が印刷され、こ
の円形導体（１）は所望の周波数において所望の円形励
振モード（仮にＴＭｍ’　ｎｏとする）で励振するよう
に、その円形の大きさか定められている。

また同一周波数で、この円形励振モードとは別の、所望
の円環励振モード（仮にＴ　Ｍ　ｍ　ｎ　ｏとする）で
励振する位置となる、このアンテナのショートピン（２
０）か位置する中心から、半径１の距離にある同心円周
部分と、導体地板（５）との間には、複数本のタイオー
ト（１２）か接続されており、高周波的に短絡できるよ
うに短絡壁を構成するようになっている。

次に、第１図に示すアンテナの動作について説明する。

第２図に示すように、初期状態においては、ダイオード
Ｄ１（１０）がＯＮ、タイオードＤ２（１１）がＯＦＦ
、ダイオードＤ　３（１２）がＯＮ、給電切換部（１９
）のスイッチがａ側となっており、このアンテナは半径
ｐの位置で短絡していて、従来の第５図に示す円環マイ
クロストリップアンテナと同様に動作する。即ち、円環
励振モードＴＭｍｎＯで励振する。

ここて制御部コントロール線（１７）から切換指令か制
御部（１６）へ入力されると、制御部（１６）から制御
信号が出力され、電位部（１８）および給電切換部（１
９）を動作させ、ダイオードＤ１（１０）をＯＦＦ、タ
イオードＤ２（１１，）をＯＮ、ダイオードＤ３（１２
）をＯＦＦ、給電切換部（１９）のスイッチをｂ側にし
、従来の第６図に示す円形マイクロストリップアンテナ
と同様に円形励振モードＴＭｍ’ｎｏて励振するアンテ
ナとして動作させることがてきる。

以上のようにして、この発明では１つのアンテナで、同
一周波数において、ＴＭｍｎｏおよびＴＭｍ’　ｎｏの
２種類の円環および円形励振モードを選択することがで
き、指向性特性を変化させることができる。

なお、このアンテナて各モードに対する給電を行うため
に、ストリップ線路（３）と円形導体り１）との間には
、各モードに対するパッチの特性インピータンスｚ１お
よびｚ２に整合させるために、スイッチａ側にはλｇ１
／４変成器（２ａ）が、スイッチｂ側にはλｇ２／４変
成器（２ｂ、）が接続されている。

第３図は、この発明において代表的な励振モード（ＴＭ
　１１０．　ＴＭ　２１０．　ＴＭ　３１０）における
パッチ上、内の電流、電磁界分布を示す図で、図（Ａ）
はスイッチング素子により短絡していない円形マイクロ
ストリップアンテナとしての状態、図（Ｂ）はスイッチ
ング素子により短絡させて、円環マイクロストリップア
ンテナとしての状態である。

また、第４図はこの発明によるアンテナの指向性特性の
実験結果を示す図で、図（Ａ）では所定の周波数で円環
ＴＭ　１１０と円形ＴＭ２１０の２つのモードが励振さ
れ、Ｅ面、Ｈ面両者共に２つの指向性特性が得られてお
り、図（Ｂ）では所定の周波数で円環ＴＭ２１０と円形
Ｔ’Ｍ３１０の２つのモードが励振され、Ｅ面、Ｈ面両
者共に２つの指向性特性が得られていることが解る。

なお上記実施例では、ストリップ線路を用いてアンテナ
に給電することとしているか、これに限らず、スロット
給電等の給電方法においても同様に実施するこができる
。

また上記実施例では、導体地板の形状を円形としている
が、導体地板はこの形状に限定されることはなく、どの
ような形状でも同様に実施するこができる。

［発明の効果］ この発明は以上説明したとおり、１つのアンテナで、同
一周波数における励振モードを可変して、指向性特性を
変化させることができるので、１つのアンテナで、機械
的にアンテナの向きを変更する必要なく放射特性を制御
することかでき、最適な通信か可能となるという効果か
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によるアンテナの構成を示す図、第２
図はこの発明によるアンテナの動作を説明するための図
、第３図はパッチ上、内の電流。 電磁界分布を示す図、第４図はこの発明によるアンテナ
の実験結果を示す図、第５図、第６図はそれぞれ従来の
アンテナの構成を示す図。 ＜１）は円形導体、（２ａ）、　（２＋１）はそれぞれ
λ／４変成器、（３）はストリップ線路、（４）は短絡
壁、（５）は導体地板、（６）は誘電体、（７）は給電
線、（８）は高周波電源、（９）はアース、（１０）〜
（１２）はタイオート、（１３）は＝１ンテンザ、（１
４）はコイル、（１５）は出力制御線、（１６）は制御
部、（１７）は制御部コントロール線、（１８）は電位
部、（１つ）は電源切換部、（２０）はショートピン、
（２１）は給電線。 なお、各図中同一符号は同−又は相当部分を示ずものと
する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 誘電体表面に印刷された円形導体と、上記誘電体裏面に
   印刷された導体地板と、上記円形導体に給電する給電回
   路とを有するマイクロストリップアンテナにおいて、 上記円形導体を所望の円形励振モードで励振するような
   大きさの円形とする手段、 上記円形導体が上記円形励振モードで励振されるように
   上記円形導体に給電を行う第１の給電回路、 上記円形導体が上記円形励振モードと同一周波数で所望
   の円環励振モードで励振されるように上記円形導体の内
   部の同心円周部分と上記導体地板との間を短絡して短絡
   壁を構成することができるように接続されたスイッチン
   グ素子、 上記円形導体が上記円環励振モードで励振されるように
   上記円形導体に給電を行う第２の給電回路、 高周波電源を上記第１の給電回路に給電し、且つ上記ス
   イッチング素子を開放するよう制御するか、高周波電源
   を上記第２の給電回路に給電し、且つ上記スイッチング
   素子を短絡するように制御するかの切り換えを行う切換
   装置、 を備えたことを特徴とするマイクロストリップアンテナ
   。