JPH02503380A - 円偏波マイクロストリップアンテナアレイ - 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】 円偏波マイクロストリップアンテナアレイこの発明は、マイクロストリップアン テナの構造に関するものであり、特に円偏波電磁波を放射および受波するマイク ロストリップアンテナアレイに関するものである。

発　　明　　の　　背　　景 過去において円偏波電磁波放射を送信および受信する種々のアンテナ装置が開発 されている。古典的な装置はヨーロッパ特許第０．０７１．０６９号明細書（ν ｅｒｎｅｒ　Ｌａｎｇｅ、　１９８３年２月９日）に開示されているホーンアン テナである。このマイクロ波アンテナはホーン形状の導波管とこの導波管の軸に 垂直な２個の互いに直交して配置された励起放射器とを備えている。

励起放射器９０度３ｄＢハイブリツドカプラーから駆動されている。しかしなが らこのアンテナ装置は高価であり、製造が困難である。さらに大型であり、それ 故コンパクトなトランシーバを必要とする用途には使用できない。

別の従来のアンテナ装置は米国特許第４．１８０．８１７０号明細書（Ｇａｒｙ 　５ａｎｆｏｒｄ）および米国特許第４．２１７．５４９号明細書（Ｂｅｎｇｔ 　Ｈｅｎｏｃｈ）に開示されている。これらの明細書は行および列に配置された 複数の正方形放射素子を有する２次元アンテナアレイを開示している。各正方形 放射素子は素子の隣接する側部に供給される９０度位相の異なった２つの信号に よって励起される。それ故、各正方形放射素子は、一方は第１の偏波であり、他 方は第２の偏波である２つの信号を放射する。しかしながら２つの信号は各放射 素子に供給されるから、これら２つの信号は交差結合する傾向があり、それは送 信された信号を歪ませる恐れがある。さらに放射素子は、円偏波を放射し、楕円 偏波を放射しないようにするためには正確に正方形でなければならない。これは 製造コストを増加する欠点がある。

本出願人の米国特許出願８９４．２５８号に記載された別の開発形態では、トラ ンシーバは並んで直交して配置された２個の直線偏波アンテナを有している。し かしながら自動車の衝突防止レーダトランシーバのような用途では、もつとコン パクトなアンテナ装置が望ましい。

発　　明　　の　　要　　約 それ故、この発明の目的は、円偏波放射を送信および受信し、同時に簡単でコン パクトで製造が容易なアンテナ装置を提供することである。

この発明の特徴は、互に隣接して配置されているが、交差結合を軽減するような 間隔を有している２個の独立した直線偏波アンテナを有することである。

この発明による円偏波アンテナ装置は、複数の本質的に平行なストリップライン 導体を有する１対の直線偏波アンテナアレイを備えている。各ストリップライン 導体はそれから外方に突出する複数の放射素子を備えている。直線偏波アンテナ アレイはインターディジタルパターンで配置され、１つのアンテナアレイの放射 素子は他のアンテナアレイの放射素子に対して本質的に直交している。アンテナ アレイはクアドラチュアカブラの異なる端子に結合され、一つのアンテナアレイ は実質上第１の偏波の第１の信号を放射し、他方のアンテナアレイは第１の信号 とほぼ９０度色位相異なった実質上第２の偏波の第２の信号を放射する。

２つのアンテナアレイはインターディジタルパターンで配置されているから、円 偏波アンテナが非常にコンパクトに形成できる。しかしながら２つのアンテナア レイは互に間隔を隔てられているから、交差結合は減少され、実質的に円偏波の 放射が得られる。

この発明の付加的な目的、効果および特徴は添付図面を参照にした以下のこの発 明の実施例の詳細な説明により明白になるであろう。

図面の簡単な説明 図は、この発明により構成された円偏波アンテナ装置の平面図である。

詳　　細　　な　　説　　明 図面を参照に説明すると、この発明の原理にしたがったアンテナ構造が示されて おり、それは複数の本質的に平行で共通平面の非放射マイクロストリップ伝送ラ イン１２および１４を備えている。これらの伝送ラインは例えば銅のストリップ ライン導体であり、アンテナの所望の動作周波数にもとづいて約１波長間隔を隔 てられている。非放射マイクロストリップ伝送ライン１２および１４はそれぞれ 同様に銅のようなストリップライン導体で構成された非放射マイクロストリップ 伝送ライン１Ｂおよび１８によって互に結合されいる。マイクロストリップ伝送 ライン１２および１４はインターディジタルパターンに配置された複数の指状体 を形成している。非放射マイクロストリップ伝送ライン１２．１４．１６．１８ は全て３ｄＢクアドラチユアカプラ３０のインピーダンスに整合する５０オーム のインピーダンスを有することができる。クアドラチュアカブラ３０は図に符号 １．２，３．４で示すように一般に４個の端子を有する。マイクロストリップ伝 送ライン１６はクアドラチュアカブラ３０の端子２に電気的に結合され、マイク ロストリップ伝送ラインエ８は端子３に電気的に結合されている。

マイクロストリップ伝送ライン１２および１４はそれぞれその導体に沿って配置 された複数の放射素子を有する。放射素子２２および２４はほぼ長方形であるこ とが望ましいが、他の形状を使用することもできる。放射素子２２および２４は マイクロストリップ伝送ライン１２および１４から外方に突出し、はぼ１／２波 長延在する。放射素子２２および２４は所望の動作周波数にもとづいて約１７２ 波長またはその整数倍それぞれの伝送ラインに沿って間隔をおいて配置されるが 、１波長の間隔が望ましい。さらに放射素子２２および２４は約１／８波長の幅 であり、損失を最小にするようにマイクロストリップ伝送ライン１２および１４ のインピーダンスに整合することが望ましい。放射素子２２および２４は各マイ クロストリップ伝送ライン１２および１４と共通の平面で、それと約４５度の角 度を形成している。

しかしながら隣接しているマイクロストリップ伝送ラインＩ２および工４の対の 各放射素子２２および２４は互に垂直に配置されている。

マイクロストリップ伝送ライン１６および１８は、それぞれ３ｄＢクアドラチユ アカブラ３０の端子２および３に電気的に結合されている。クアドラチュアカブ ラ３０は例えば３ｄＢブランチラインカブラ、ラインカブラ、または集中素子で よい。

アンテナ装置１０によって送信されるべき信号はクアドラチュアカブラ３０の端 子１に結合される。クアドラチュアカブラ３０はこの信号を振幅がほぼ同じで位 相が９０度異なる２つの信号に分割し、それらの信号は端子２および３に現れる 。端子２および３の信号はマイクロストリップ伝送ライン１６および１８ならび に１２および１４によって放射素子２２．２４にそれぞれ供給される。したがっ て放射素子２２は実質上第１の偏波の、例えば水平直線偏波の第１の信号を放射 し、放射素子２４は実質上第２の偏波の、例えば垂直直線偏波の第２の信号を放 射する。

ファーフィールド、すなわちアンテナから約１０波長以上離れたフィールドでは 、これらの水平および垂直直線偏波は単一の円偏波を形成する。円偏波を発生す るために、マイクロストリップ伝送ライン１６および１８の電気的距離は等しい ことが望まれる。マイクロストリップ伝送ライン１２および１４の数、ならびに 放射素子２２．２４の数および幾何学的形状は所望の放射パターンおよびビーム はばを得るために変化させることができる。

アンテナｌＯはまたそれに向かって反射されて戻った信号を受信する。遠距離の 目標から反射されるとき、円偏波の極性は反転される。２個のアンテナアレイ２ ０および２１は円偏波の２つの互に垂直な成分、例えば水平および垂直成分を受 信し、それはクアドラチュアカブラ３０の端子２および３に現れる。

り７ドラチユアカブラ３０は２つの互に垂直な成分を単一の信号に再構成し、そ れは端子４に現れる。

アンテナアレイ２０および２１ならびにクアドラチュアカブラ３０は誘電体基体 ４０上に設置されることができる。誘電体基体４０は下方に銅のような導電層を 有するテフロンベΣスガラスファイバでよい。したがってアンテナ装置１０は標 準の印刷回路板技術を使用して製造することができる。両側に銅を被覆したよう な既成の誘電体基体も使用できる。一方の側の銅は図示の導体パターンを生成す るように当業者によく知られている技術を使用して単にエツチングすればよい。

基体の反対側に被覆された銅は接地平面として作用する。

上記のアンテナ回路構造およびレイアウトは送信された直交直線偏波信号間の高 度の分離を与える。さらにアンテナアレイをインターディジタルにすることによ ってコンパクトなアンテナ装置が与えられる。

この発明は特定の実施例を参照にして図示され、説明されたが、当業者に明白な 種々の変更、変形がこの発明の技術的範囲を逸脱することなく可能なことは明白 である。

国際調査報告 国際調査報告

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. （１）円偏波電磁波放射を放射および受信するための１対の直線偏波アンテナを 具備し、各アンテナはインターディジタルなパターンで配置された複数の本質的 に平行な指状ストリップライン導体を有しており、これらストリップライン導体 はそれぞれ外方に突出する複数の放射素子を具備し、前記アンテナの一つの前記 ストリップライン導体に沿って配置されたそれらの突出した放射素子は前記アン テナの他方のものの前記ストリップライン導体に沿って配置された突出した放射 素子と直交するように配置されている円偏波アンテナ装置。
2. （２）前記突出した放射素子は各ストリップライン導体と４５度の角度を形成し ている請求の範囲第１項記載のアンテナ装置。
3. （３）第１、第２、第３、第４のブランチライン端子を有するクァドラチュアカ プラを具備し、前記直線偏波アンテナアレイは前記第２および第３のブランチラ イン端子間に結合されている請求の範囲第１項記載のアンテナ装置。
4. （４）さらに誘電体基体を具備し、前記アンテナアレイおよび方向性カプラがこ の誘電体基体上に配置されている特許請求の範囲第１項記載のアンテナ装置。
5. （５）信号を発生する手段を具備し、前記方向性カプラの第１のブランチライン 端子はこの信号発生手段に電気的に結合されている請求の範囲第３項記載のアン テナ装置。
6. （６）前記突出した放射素子はアンテナ装置の所望の動作周波数にもとづいて約 １／２波長の長さであり、約１波長の間隔である請求の範囲第１項記載のアンテ ナ装置。
7. （７）前記ストリップライン導体はアンテナ装置の所望の動作周波数にもとづい て約１／２波長離れている請求の範囲第６項記載のアンテナ装置。
8. （８）円偏波電磁波放射を送信および受信するためのアンテナアレイ装置におい て、 誘電体基体と、 前記基体上に配置され、外方に突出する複数の導電性放射タブを有する１以上の ストリップライン導体を具備する第１の直線偏波アンテナと、 外方に突出する複数の導電性放射タブを有する１以上のストリップライン導体を 具備する第２の直線偏波アンテナとを具備し、 前記第２のアンテナは前記基体上に配置され、前記第１および第２のアンテナの ストリップライン導体は実質的に互に平行であり、前記第１のアンテナの突出し た放射タブは前記第２のアンテナの突出した放射タブと本質的に直交するように 配置されているアンテナアレイ装置。
9. （９）第１、第２、第３、第４のブランチライン端子を有するクァドラチュアカ プラを具備し、前記第１および第２のアンテナは前記方向性カブラの前記第２お よび第３のブランチライン端子間に電気的に結合されている請求の範囲第８項記 載のアンテナアレイ装置。
10. （１０）前記クァドラチュアカブラのブランチライン端子の一つに信号を与える 手段を具備している請求の範囲第９項記載のアンテナアレイ装置。
11. （１１）前記放射タブはアンテナ装置の所望の動作周波数にもとづいて約１／２ 波長の長さであり、前記導体に沿って約１波長の間隔である請求の範囲第８項記 載のアンテナアレイ装置。
12. （１２）位相のほぼ９０度異なる２つの独立した直線偏波電磁波を放射する２個 の直線偏波アンテナを具備する円偏波アンテナ装置において、 誘電体基体と、 第１の予め定められた方向で外方に突出する複数の放射素子をそれぞれ有し、一 端で互いに結合された複数の本質的に平行な第１のストリップライン導体を具備 する第１のアンテナアレイと、 前記第１の予め定められた方向と約９０度の角度の第２の予め定められた方向で 外方に突出する複数の放射素子をそれぞれ有し、一端で互いに結合された複数の 本質的に平行な第２のストリップライン導体を具備する第２のアンテナアレイと 、 第１、第２、第３、第４のブランチライン端子を有する３ｄＢ方向性カプラとを 具備し、 前記第１および第２のアンテナアレイは前記誘電体基体上に配置され、 前記第１および第２のアンテナアレイは前記第２および第３のブランチライン端 子にそれぞれ電気的に結合されている円偏波アンテナ装置。
13. （１３）前記第１および第２の放射素子はそれぞれの第１および第２のストリッ プライン導体とほぼ４５度の角度を形成している請求の範囲第１２項記載のアン テナ装置。
14. （１４）前記第１および第２の複数の放射素子はそれぞれ実質上長方形の形状で ある請求の範囲第１２項記載のアンテナ装置。
15. （１５）前記第１および第２の複数の放射素子はアンテナ装置の所望の動作周波 数にもとづいてそれぞれ前記第１および第２のストリップライン導体に沿って約 １波長離れている請求の範囲第１２項記載のアンテナ装置。
16. （１６）アンテナ装置の所望の動作周波数にもとづいて前記第１のストリップラ イン導体は約１波長離れ、前記第２のストリップライン導体は約１波長離れてい る請求の範囲第１５項記載のアンテナ装置。