JPH02105704A - 円偏波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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、円偏波信号を発生できる円偏波マイクロス
トリップアンテナに関する。

［従来の技術］ 自動車等の移動体による移動局と固定局との間を通信衛
星を介して交信する移動体衛星通信システムが災害発生
時等に重要な役割を果たしている。

この移動体に設けられるアンテナとしては、小型軽量で
衛星を追尾しながら通信可能とするために、広角で高速
ビーム走査が行え、しから円偏波による電波を発生でき
る高性能で高機能なアンテナが要求される。

第７図（Ａ）は、この種の移動体衛星通信システムにお
いて用いられている第１の従来例である円偏波マイクロ
ストリップアンテナ２０の平面図であり、第７図（Ｂ）
は、第７（Ａ）におけるＢ−Ｂ’ラインについての縦断
面図である。第７図（Ａ）及び（Ｂ）において、方形状
の誘電体基板２１の上面に導体板にてなる円板状のマイ
クロストリップパッチ２２が形成され、又、この誘電体
基板２１の裏面に接地導体板２３が形成される。マイク
ロストリップパッチ２２の中央Ｑより図中右寄りの箇所
に、該マイクロストリップパッチ２２と電気的に接続し
た導体ピン２４が、誘電体基板２１を貫通して設けられ
、該導体ピン２４の他端は、接地導体板２３を非接触に
貫通し、接地導体２３の裏面に設けられたコネクタ２５
の中央電極２５ａに接続される。コネクタ２５の外側電
極２５ｂは接地導体２３と電気的に接続される。２９は
、前記導体ピン２４の位置よりＱを中心として９０°回
転した箇所に設けられた導体ピンであり、この導体ピン
２９にも、前記コネクタ２５と同様なコネクタ３０（不
図示）が設けられる。

ここで、コネクタ２５あるいはコネクタ３０のいずれか
一方に９０°位相を遅らせる移送器を挿入し、該コネク
タ２５．３０を介し、それぞれ互いに位相差９０度の関
係にある信号をマイクロストリップパッチ２２に供給す
れば、この円偏波マイクロストリップアンテナ２０より
、電界が一方向に回転する円偏波の電波が輻射される。

第８図（Ａ）は、上述の移動体衛星通信システムに用い
られる第２の従来例である円偏波マイクロストリップア
ンテナ４０の平面図であり、第８図（Ｂ）は、第８図（
Ａ）におけるｃ−ｃ’ラインについての縦断面図である
。

前述の従来例と同様に、誘電体基板４１の両面にマイク
ロストリップパッチ４２と接地導体４３が形成され、又
、前述の導体ピン２４と同じ位置に導体ピン４４及び、
該導体ピン４４に対応して、中央電極４５ａ及び外側電
極４５ｂよりなるコネクタ４５が設けられる。そして、
マイクロストリップパッチ４２の中央Ｑと導体ピン４４
の位置とを結ぶラインと４５°の角度をなずライン上の
、該マイクロストリップパッチ４２の周縁に“コ”の字
形状の切欠４２ａ、４２ｂが設けられる。

このように形成された円偏波マイクロストリップアンテ
ナ４０に対しコネクタ４５より信号を供給すると、マイ
クロストリップパッチ４２より第１の従来例と同様に、
円偏波の電波が輻射される。

上記第１あるいは第２の従来例のアンテナ２０４０を複
数個アレー状に配置し、そして各々のアンテナのコネク
タに可変移送器を接続し、これらの可変移送器の他端を
、電力分配／合成器を介して送信機または受信機に接続
する。このように構成したシステムにおいて、各移送器
における移送器を制御することにより、ビーム走査が行
なわれる。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、第１の従来例のアンテナ２０においては、２
個の導体ピン２４．２９及び、コネクタ２５．３０と、
円偏波を発生させるために９０°移送器を必要とし、又
、第２の従来例のアンテナ４０においても導体ピン４４
を必要とし、構造が複雑なために製作工程が増え製造コ
ストが高くついた。又、第１の従来例及び第２の従来例
共にケーブルを介して可変移送器や電力分配／合成器に
接続するため伝搬損失が大きくなり、これらの機能回路
を含めたアンテナシステムの形状が大きくなるという欠
点があった。

この発明の目的は、以上の問題を解決し、従来例に比較
して小型・軽量であって良好な円偏波特性を有する円偏
波マイクロストリップアンテナを提供することにある。

［課題を解決するための手段］ この発明の円偏波マイクロストリップアンテナは、導体
板にてなるマイクロストリップパッチと、前記マイクロ
ストリップパッチと対向する位置に設けられたマイクロ
ストリップ線路との間に、それぞれ誘電体を介して接地
導体が挟まれており、該接地導体板には、前記マイクロ
ストリップ線路とそれぞれ４５°の角度をなし、かつ十
字点が該マイクロストリップ線路上に合致するよう、２
本の異なる長さのスロットよりなる十字スロットを設け
たことを特徴とする。

［実施例］ 以下、この発明を一実施例に基づき詳細に説明する。

第１図及び第２図に、この発明の一実施例である円偏波
マイクロストリップアンテナ６０の分解斜視図及び平面
図を示しており、又、第２図におけるＡ−Ａ’ラインに
ついての縦断面図を第３図に示している。

第１図、第２図及び第３図において、ｌは、方形状で所
定厚の接地導体板であり、この接地導体板１のほぼ中央
には、該接地導体板ｌにおける２本の対角線の向きの十
字状のスロット２が設けられる。この十字スロット２に
おける２本のスロット２ａ、２ｂは、所定幅で長さがそ
れぞれＩ２１と、Ｑより所定長短いＱ２であり、各々の
スロット長の半分のところで双方のスロットが直交して
いる。

この接地導体板ｌの上下面には、同一の大きさの誘電体
基板３．４がそれぞれ接合される。そして、上部の誘電
体基板３の上面はぼ中央には、線路仮になる円板状のマ
イクロストリップパッチ５か当接して設けられる。又、
下部の誘電体基板４の下面には、十字スロット２の交点
を通り、かつ２本のスロット２ａ、２ｂがなす９０°の
角度を等分する向きに、幅Ｗのマイクロストリップ線路
６が接して設けられる。このマイクロストリップ線路６
の一端６ａは、誘電体基板４の端面と揃えられ、該マイ
クロストリップ線路６の他端６ｂは、十字スロット２の
交点より更にＳだけ突き出るように延在している。

以上の構成とし、マイクロストリップ線路６より十字ス
ロット２を介してマイクロストリップパッチ５を励振す
るようにすれば、接地導体板ｌに形成された一つのスロ
ット２ａとマイクロストリップパッチ５とにより第１の
直線偏波マイクロストリップアンテナが形成され、他の
スロット２ｂとマイクロストリップパッチ５とにより第
２の直線偏波のマイクロストリップアンテナが形成され
る。

ここで、スロット２ａの長さＱｌと、スロット２ｂの長
さａ、とを異ならせているため、第４図（Ａ）の電圧定
在波比（ＶＳＷＲ）のグラフで示すように、第１の直線
偏波マイクロストリップアンテナの共振周波数ｒ１と、
第２の直線偏波マイクロストリップアンテナの共振周波
数ｒ、とは異なる。

第４図（Ｂ）は、第１の直線偏波マイクロスＩ・リップ
アンテナと、第２の直線偏波マイクロストリップアンテ
ナとの周波数に対する励振７ｕ流の位相変化を折れ線近
似で表した図であり、二つの直線偏波マイクロストリッ
プアンテナの励振電流の位相差か９０°になる周波数ｆ
。において、第１及び第２のアンテナより輻射される直
線偏波が空間的に合成されることにより、円偏波アンテ
ナとして機能する。この実施例のごとく、スロット２ａ
の長さＱｌがスロット２ｂの長さＱｔよりも艮いと、左
旋円偏波を発生させることができ、逆にスロット２ｂを
スロット２ａより長くすれば右旋円偏波を発生さ仕るこ
とができる。

尚、マイクロストリップ線路６における長さＳを変化す
ることにより、公知の通り、上記円偏波マイクロストリ
ップアンテナのアンテナインピーダンスのりアクタンス
成分が変化する。従って、この長さＳは、マイクロスト
リップ線路６の特性インピーダンスが円偏波マイクロス
トリップアンテナのアンテナインピーダンスに対して整
合するように設定される。

以上説明したように、共振周波数の胃なる第１の直線偏
波マイクロストリップアンテナと、第２の直線偏波マイ
クロストリップアンテナとを一体的に形成することによ
り、円偏波アンテナを構成しているので、円偏波発生の
ための９０°移送器を用いる必要がなく、しから給電用
線路がマイクロストリップ線路６のみであるので、従来
例に比較して小型・軽量であって、製作工程が容易な円
偏波マイクロストリップアンテナを実現できる。

以下に上記の円偏波マイクロストリップアンテナ６０に
ついての実験例を述べる。

第１図ないし第３図に示した実施例の円偏波マイクロス
トリップアンテナ６０において、誘電体基板３の厚さを
３　、２　ｍｍとし、誘電体基板４の厚さを１．６ｎ＋
ｎ＋とじ、比誘電率は共に２５５とした。

又、マイクロストリップパッチ５の半径を３１゜０ｍｍ
とし、スロット２ａの長さｇｌを２３．７ｍｍ、スロッ
ト２ｂの長さＱ、を１８．３ｍｍとし、左旋円偏波マイ
クロストリップアンテナを構成した。そして、マイクロ
ストリップ線路６の幅Ｗは、特性インピーダンスが５０
Ωとなるように設定し、長さＳは２５ｍｍとした。

第５図は、第１図ないし第３図に示した円偏波マイクロ
ストリップアンテナ６０の入力端である、マイクロスト
リップ線路６の端部６ａに、１ＧＨｚから２ＧＨｚまで
の信号を入力した場合における反射損失量の周波数特性
を示すグラフである。この第５図に示すように、第１及
び第２の直線偏波マイクロストリップアンテナは、ｒｌ
及びｆｌ、即ち、それぞれ約１．５６５ＧＨｚ及び１．
６２３ＧＨｚで共振状態を呈した。

第６図は、本実験例の円偏波マイクロストリップアンテ
ナ６０を受信アンテナとして用い、直線偏波の送信アン
テナを伝搬方向に対して回転させながら測定した、１．
６ＧＨｚにおける放射指向特性であり、図中の実線は放
射電力の最大値、破線は放射電力の最小値を示しており
、最大放射方向である指向角０°における放射電力の最
大値をＯｄＢに正規化して示している。この第６図でわ
かるように、上記円偏波マイクロストリップアンテナ６
０は、正面方向における放射電力の最大値と最小値との
差（軸比）か約０．４ｄＢであった。

上記の実験結果により、インピーダンス整合が的確に行
なわれ、かつ良好な円偏波特性を有する円偏波マイクロ
ストリップアンテナを実現できることがわかった。

尚、以上の実施例では、マイクロストリップバッチ５を
円板形状としたが、これに限定されず、矩形または正方
形等の他の形状であってもよい。又、十字スロット２を
、マイクロストリップバッチ５の中央部に対向する位置
に設けたが、中央からオフセットした位置であっても差
し支えない。

更に、以上の実施例では、円価波マイクロストリップア
ンテナ６０の特性について述べたが、従来例で述べたご
とく、ビーム走査を行わせるために、この発明の円偏波
マイクロストリップアンテナ６０を複数個アレー状に配
置し、各々のアンテナ６０のマイクロストリップ線路６
に可変移送器を接続し、これらの可変移送器の他端に電
力分配／合成器を介して送信機または受信機を接続し、
可変移送器における各移送量を制御できるように構成す
ることらできる。

その際、前記可変移送器並びに電力分配合成器等の機能
回路を、上記誘電体基板３裏面のマイクロストリップ線
路６と同一面に設け、かつ、各々のマイクロストリップ
線路６と直接接続して、機能回路と円偏波マイクロスト
リップアンテナ６０とを一体化できるので、従来例に比
較して小型・軽量が実現でき、しかも低い伝送損失シス
テムを実現できる。

「発明の効果］ 以上説明したように、この発明によれば、接地導体板に
設けられた十字スロットを介してマイクロストリップバ
ッチを励振するように構成したので、マイクロストリッ
プバッチ、十字スロットを有する接地導体板、及びマイ
クロストリップ線路の各部材を一体的に形成することが
でき、小型・軽量で製作工程も容易となり、しかも、良
好な円偏波特性を有する円偏波マイクロストリップアン
テナを実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の円偏波マイクロストリップアンテナ
の一実施例を示す分解斜視図、第２図は、第１図の円偏
波マイクロストリップアンテナにおけろ平面図、第３図
は、第２図の平面図におけるＡ−Ａ’ラインについての
縦断面図、第４図（Ａ）は、第１図ないし第３図図示の
円偏波マイクロストリップアンテナにおける第１及び第
２の直線偏波マイクロストリップアンテナの電圧定在波
比を示す原理図、第４図（Ｂ）は、第１図ないし第３図
図示の円偏波マイクロストリップアンテナにおける第１
及び第２の直線偏波マイクロストリップアンテナの励振
電流の位相変化を示す原理図、第５図は、第１図ないし
第３図図示の円偏波マイクロストリップアンテナで得ら
れた、アンテナ入力端における反射損失量の周波数特性
を示すグラフ、第６図は、第１図ないし第３図図示の円
偏波マイクロストリップアンテナで得られた、アンテナ
の放射指向特性図、第７図（Ａ）は、第１の従来例であ
る円偏波マイクロストリップアンテナの平面図、第７図
（Ｂ）は、第７図（Ａ）の平面図におけるＢＢ°ライン
に対する縦断面図、第８図（Ａ）は、第２の従来例であ
る円偏波マイクロストリップアンテナの平面図、第８図
（Ｂ）は、第８図（Ａ）の平面図におけるＣ Ｃ°ラインに対する縦断面図であ る。 ｌ・・・接地導体板、２・・・十字スロット、３．４・
・・誘電体基板、５・・・マイクロストリップパッチ、
６マイクロストリツプ線路、６０ ロストリップアンテナ。 円偏波マイク

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）導体板にてなるマイクロストリップパッチと、前
   記マイクロストリップパッチと対向する位置に設けられ
   たマイクロストリップ線路との間に、それぞれ誘電体を
   介して接地導体が挟まれており、該接地導体板には、前
   記マイクロストリップ線路とそれぞれ４５°の角度をな
   し、かつ十字点が該マイクロストリップ線路上に合致す
   るよう、２本の異なる長さのスロットよりなる十字スロ
   ットを設けたことを特徴とする円偏波マイクロストリッ
   プアンテナ。
2. （２）上記マイクロストリップパッチが、円板形状もし
   くは矩形板形状であることを特徴とする請求項１記載の
   円偏波マイクロストリップアンテナ。