JPH033404A - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は円偏波アンテナに係り、特にマイクロストリ
ップアンテナを用いて構成した円偏波アンテナに関する
。

（従来の技術） マスクロストリップアンテナは誘電体基板上に薄い板状
の導体を形成して構成されたもので、薄型化、軽量化に
適しており、ＭＭＩＣ（モノリシック・マイクロ波集積
回路）デバイスなどを利用した集積回路を組み込むこと
も可能である。このため、衛星搭載用アンテナ、移動体
用アンテナをはじめとして種々の利用が考えられている
。

ところで、衛星通信や移動体通信では、円偏波アンテナ
に対する需要が大きい。マイクロストリップアンテナを
用いた円偏波アンテナの一例として、従来より第４図に
示すスロットを用いた構成のものが知られている。この
円扁波アンテナは、誘電体基板５１上に被着させた地導
体板５２に二つのスロット５３．５４を形成し、誘電体
基板５１の導体板５２と反対側の面に形成したストリッ
プ線路５５によって、スロット５３．５４に給電を行う
ようにしたものである。

ここで、スロット５３．５４を互いに９０″の角度をな
すように形成し、さらにマイクロストリップ線路５５に
Ｔ分岐５６を設け、スロット５３．５４が９０°の位相
差で励振されるようにＴ分岐５６の各分岐の線路長を調
整することにより、このアンテナは円偏波アンテナとし
て動作する。なお、Ｔ分岐に代えてハイブリッド結合器
が用いられる場合もある。

このように従来の円偏波アンテナでは、二つのスロット
５３．５４に対して９０＠の位相差で給電を行うために
Ｔ分岐やハイブリッド結合器が必要であり、給電系の構
成が複雑となる。このためアンテナをアレイ化したり、
または多段積層構造により多周波共用アンテナを構成す
る場合、スペースの関係で給電系を配置することが困難
となることが多い。

（発明が解決しようとする課題） 上述したように、従来のマイスフロストリップアンテナ
による円偏波アンテナでは、二つのスロットに対して９
０＠の位相差で給電を行うためにＴ分岐やハイブリッド
結合器などの要素を給電系に必要とするため、給電系の
構成が複雑となり、アレイアンテナや多周波共用アンテ
ナを構成する場合に給電系の配置が困難となるという問
題があった。

本発明は給電系の構成が簡単で、所望の円偏波特性が得
られる円偏波マイクロストリップアンテナを提供するこ
とを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は導体板に互いに略９０″の角度をなすように形
成された二つのスロットのうち一方のみに給電を行なう
給電系を構成するとともに、導体板に対向して、二つの
スロットにより励振される放射素子を設けたものである
。二つのスロットは略９０″の位相差で励振されるよう
に、放射素子を介して結合する。

（作用） 二つのスロットが形成された導体板に対向して放射素子
を設けると、二つのスロットは放射素子を介して強く結
合するため、一つのスロットに給電すると、無給電のス
ロットにも電磁界が誘起される。そして、スロットの位
置関係や長さ、幅などを適切に選定することにより、両
スロットの励振位相差は略９０″となる。

このように、二つのスロットは互いに略９０″の角度を
持ち、且つ略９０″の位相差で励振されることにより、
両スロットにより励振されている放射素子から円偏波が
放射される。

この場合、二つのスロット間に必要な励振位相差は、両
者の位置関係および寸法・形状によって得られるため、
給電系は一つのスロットのみに給電するものであればよ
く、単純な伝送線路でよい。従って、給電系の構成が極
めて簡単となり、アレイアンテナや多周波共用アンテナ
を構成する場合に有利となる。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る円偏波マイクロストリ
ップアンテナを示したものであり、（ａ）は断面図、（
ｂ）は上面図、（ｃ）は導体板５の上から見た図である
。

この円偏波マイクロストリップアンテナは、表面に被着
された導体膜を所定パターンにエツチングした誘電体板
を積層して構成したもので、接地導体板１とトリプレー
ト給電線路３が両面にそれぞれ形成された第１の誘電体
板２、導体板５が形成された第２の誘電体板４、放射素
・子９が形成された第３の誘電体板８を順次積層してい
る。

導体板５には二つのスロット６．７が、互い１；９０°
の角度をなすように形成されている。スロット６にはト
リプレート給電線路３が交差しているが、スロット７に
は交差していない。すなわち、スロット６のみが給電さ
れ、スロット７は無給電とされている。

トリプレート給電線路３は誘電体板２．４を挟んで両側
に設けられた導体板１．７とともにトリプレート構造を
形成している。このトリプレート給電線路３のスロット
６に結合している側と反対側の端部は、同軸コネクタ１
０の中心導体１２に接続されている。また、接地導体板
１は同軸コネクタ１０の外導体１１に接続されている。

同軸コネクタ１０に図示しない励振源（例えば送信機）
が接続される。

放射素子９は円形の導体板からなり、その中心は短絡線
１３によって導体板７に電気的に接続されている。この
ようにすることで、放射素子９からの不要な高次モード
による電波の放射が防止される。

上記の構成において、トリプレート給電線路３によって
給電されたスロット６は、放射素子９の存在によりスロ
ット７と結合する。スロット６がスロット７と結合する
理由は、まずスロット６が放射素子９と結合し、放射素
子９が更にスロット７と結合することによるものと考え
られる。すなわち、スロット７は放射素子９を介してス
ロット６と強く結合することにより、給電されていない
にも関わらず励振されて電磁界を誘起するものと考えら
れる。ここで、スロット６．７の位置関係と、それぞれ
の長さ及び幅を調整す、ると、所望の周波数においてス
ロット６．７は互いに９０°の位相差で励振される。

このように、互いに９０″の角度を持ち、しかも９０＠
の位相差で励振されるスロット６．７によって放射素子
９が励振されることにより、放射素子９から円偏波が放
射されることになる。

第２図に、本実施例の円偏波マイクロストリップアンテ
ナから放射される円偏波の軸比特性を実測した結果を示
す。スロット６．７及び放射素子９の寸法は第２図中に
示した通りである。

同図から、良好な円偏波特性が実現されていることが理
解されよう。

このような構成のアンテナによれば、給電系（；Ｔ分岐
やハイブリッド結合器のような複雑な素子を用いること
無く、簡単な構成で円偏波特性が得られる。従って、給
電系の占有スペースが小さくて済むので、アレイ化した
場合や後述する多周波共用アンテナを構成する場合など
に有効である。

また、給電線路にトリプレート線路を用いた多層構造と
なっているため、ＭＭＩＣデバイスなどを組み込んだ給
電系の構築にも適しており、またアクティブアレーアン
テナなどにも極めて好適である。

さらに、スロット６とトリプレート給電線路３との整合
性を良くするために、１／４波長変成器やスタブなどを
容易に設けることができるという利点もある。

本発明は多層構造に適しており、別々の周波数で動作す
る幾つかの円偏波マイクロストリップアンテナを重ねて
、多周波で動作するアンテナを構成することも可能であ
る。

第３図は二周波共用の円偏波マイクロストリップアンテ
ナの実施例であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は上面図、
（Ｃ）は導体板３９の上から見た図、（ｄ）は放射素子
２８の上から見た図、（ｅ）は導体板２５の上から見た
図である。

上部アンテナは接地導体板２１とトリプレート給電線路
２３が両面にそれぞれ形成された第１の誘電体板２２、
導体板２５が形成された第２の誘電体板２４、第１の放
射素子２９が形成された第３の誘電体板２８を順次積層
したもので、導体板２５には二つのスロット２６．２７
が互いに９０″の角度をなすように形成されている。

スロット２６はトリプレート給電線路２°３を介して給
電され、一方、スロット２７は無給電とされている。ト
リプレート給電線路２３のスロット２６に結合している
側と反対側の端部は、同軸コネクタ３０の中心導体３２
に接続されている。

また、接地導体板２１は同軸コネクタ３０の外導体３１
と接続されている。放射素子２９の中心と導体板２５は
外導体３１により接続され、放射素子２９の高次の不要
モードによる励振を防いでいる。

下部アンテナはトリプレート給電線路３８が形成された
第４の誘電体板３７、導体板４０が形成された第５の誘
電体板３９、第２の放射索子４４が形成された第６の誘
電体板４３を順次積層したもので、導体板４０には二つ
のスロット４１．４２が互いに９０″の角度をなすよう
に形成されている。スロット４１はトリプレート給電線
路３８を介して給電され、スロット４２は無給電とされ
ている。トリプレート給電線路３８のスロット４１に結
合している側と反対側の端部は、同軸コネクタ３３の中
心導体３６に接続されている。放射素子４４は円形の導
体板からなり、その中心は短絡線４５によって導体板４
０に電気的に接続されて、高次不要モードによる電波が
放射されないようにしている。

同軸コネクタ３０．３３は、それぞれ異なる周波数の励
振源に接続される。このようにして異なる二層液で動作
する円偏波アンテナが簡単に実現できる。この場合、二
つの円−波アンテナは独立に構成されているので、両ア
ンテナ間での結合量を低く抑えることができ、例えば送
信と受信で共用する場合などには非常に有利である。

本発明は上述した実施例に限定されない。例えば実施例
においては、放射素子が円形の場合を示したが、方形で
あっても全く同様の効果が期待できる。

また、二つのスロットが９０＠の角度を持つように説明
したが、両スロットの結合量を変えるために９０’から
若干ずらせても構わない。

さらに、誘電体板を積層した例を示したが、誘電体板を
用いず、導体板をなんらかの方法で支え、導体間の空気
層を誘電体として用いることも可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によればＴ分岐やハイブリ
ッド結合器などを用いない簡単な給電系により、円偏波
を放射するマイクロストリップアンテナを実現すること
ができる。

従って、本発明はアレイ化や多周波共用化を行なう場合
のように、給電系を配置する領域が限られている時、特
に有効である。

また、ＭＭＩＣによる移相器や低雑音増幅器などを給電
系に一体化して組み込む場合の配置・構成が容易になる
。

さらに、給電線路として実施例に示したようにトリプレ
ート線路を用いれば、給電線路からの不要輻射を防止で
き、給電系の電力損失も低減されるという利点を持つ。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る円偏波マイクロストリ
ップアンテナの構成を示す図、第２図は同実施例のアン
テナの軸比特性を実ａｌｌ　した結果を示す図、第３図
は本発明の他の実施例に係る二層液共用の円偏波マイク
ロストリップアンテナの構成を示す図、第４図は従来の
円偏波マイクロストリップアンテナの構成を示す図であ
る。 １．２１・・・接地導体板 ２．４．８．２２，２４．２８，３７，３９゜４３・・
・誘電体板 ３．２３．３８・・・トリプレート給電線路５．２５．
４０・・・導体板 ６．７．２６，２７，４１．４２・・・スロット９．２
９．４４・・・放射素子 １０．３０．３３・・・同軸コネクタ １１．３１．３５・・・外導体 １２．３２．３６・・・中心導体 １３．４５・・・短絡線

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）二つのスロットが互いに略９０°の角度をなすよ
   うに形成された導体板と、 前記二つのスロットの一方のみに給電を行なう給電手段
   と、 前記導体板に対向して設けられ、前記二つのスロットに
   より励振される放射素子とを具備し、前記二つのスロッ
   トは略９０°の位相差をもって励振されるように前記放
   射素子を介して結合する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）前記給電手段はトリプレート線路を給電線路とす
   るもの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。