JPH04122105A - 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】 ［産業上の利用分野コ この発明は円偏波用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］ 第６図は例えばＩＥＥＥ　ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ　
ＯＮ　ＡＮＴＥＮＮＡＳ　ＡＮＤ　ＰＲＯＰＡＧＡＴＩ
ＯＮ、　ＶＯＬ、　ＡＰ−２９，ＮＯ，１，ＪＡＮＵＡ
ＲＹ　１９８１、ＰＰ、２−２４．　　”ｉ［１ｃｒｏ
ｓｔｒｉｐ　Ａｎｔｅｎｎａ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙに
示された従来の円偏波を発生するマイクロストリップア
ンテナの構成例を示す図である。図において（１）は放
射導体、（２）は地導体板、（３）は誘電体基板であり
これらによりマイクロストリップアンテナ（４）が構成
される。さらに（５）はマイクロストリップアンテナ（
４）を励振するマイクロストリップ線路、（６）は正方
形の放射導体板の対角線上に設けられたスロットである
。

従来の円偏波マイクロストリップアンテナは上記のよう
に構成されているので、マイクロストリップ線路（５）
を伝搬してきた電波はマイクロストリップアンテナ（４
）に入射する。このマイクロストリップアンテナ（４）
に入射した電波を放射導体（１）に流れる電流で表すと
第７図に示す様に第−及び第二の対角線方向を向く二つ
の電流で表す事ができる。第一の電流はスロット（６）
の長平方向に沿った電流であり、第二の電流はスロット
（６）に直交して流れる電流である。第一の電流はスロ
ット（６）に沿って流れるためスロット（６）の影響を
受けず、第二の電流はスロット（６）に直交して流れる
ためスロット（６）は等価的にインダクティブなりアク
タンスを呈する。

そのため第二の電流はスロット（６）を通過する際に位
相遅れが生じる。したがって、スロット（６）の寸法を
適切に設定すれば第一の電流に対し第二の電流の位相を
所望の周波数において９０度遅らせることができ、放射
導体を流れる電流が電波の放射方向（紙面に垂直に、紙
面の裏から表方向）に対して右方向に回転し右旋円偏波
を放射する。

この従来の円偏波マイクロストリップアンテナは上記の
ように構成されているため、励振が簡単にできるが、こ
の励振に用いるマイクロストリップ線路（５）のストリ
ップ導体が放射導体（１）と同一面にありマイクロスト
リップ線路（５）からの放射によりアンテナの放射特性
が劣化するという問題があった。

これを解決する方法として地導体板（２）に対して反対
側に給電用のマイクロストリップ線路（５）を配置しマ
イクロストリップアンテナ（４）へは給電用導体ピンで
給電する方法がある。しかし、この給電用導体ピンの接
続が難しく、特にアレーアンテナ用として多数用いられ
る場合、この方法は不可能となる。

そこで第８図に示すような構成が考えられた。

この例は１９９０年電子情報通信学会春期全国大会の講
演番号Ｂ−１３１で発表された物で、図において（１）
は放射導体、（２）は地導体板、（３）は誘電体基板で
、この（１）、（２）および（３）からマイクロストリ
ップアンテナ（４）が構成される。ここで（７）は放射
導体（１）に設けられた凹部と凸部であり縮退分離素子
と呼ばれる。（８）は給電回路用誘電体基板、（５）は
マイクロストリップ線路、（９）は放射素子励振用のス
ロットである。第８図（ａ）は放射導体（１）とスロッ
ト（９）の位置関係を示したもので、第８図（ｂ）は第
８図（ａ）の対称軸Ｃ−Ｃにおける断面図である。第８
図（ａ）において、放射導体（１）には対称軸Ａ−Ａと
Ｂ−Ｂがある。

Ａ−ＡとＢ−Ｂは直交しており、かつ対称軸ＡＡとＢ−
Ｂそれぞれに沿った放射導体（１）の長さａａおよびｂ
ｂは異なる長さである。さらに、ここで例を上げて示し
た長方形のスロット（９）の長辺および短辺方向は、上
記放射導体（１）の対称軸に対し４５°の角度で交わっ
た構成である。

さらにマイクロストリップ線路（５）の一方の端は給電
端（１０）、他の端は開放端（１１）と成っている。こ
の開放端（１１）から概略１７４波長のマイクロストリ
ップ線路（５）上の点において上記スロットの長辺方向
とマイクロストリップ線路（５）は直交して配置される
構成である。このアンテナの動作は次のようになる。マ
イクロストリップ線路（５）の給電端（１０）、から給
電された電波は開放端（１１）から概略１７４波長の点
において電流が最大になり、磁界が強くなってスロット
（９）と結合する。このとき放射導体（１）と地導体板
（２）から構成されるマイクロストリップアンテナ（４
）の共振周波数を励振する電波の周波数近傍に設定する
と、スロット（９）と結合した電波はマイクロストリッ
プアンテナ（４）を励振する。ここで第８図（ａ）に示
したように放射導体（１）の対称軸Ａ−ＡとＢ−Ｂそれ
ぞれに沿った長さａａおよびｂｂは異なる長さであるた
め、このマイクロストリップアンテナ（４）はｆ、およ
びｆ２の二つの周波数で共振する二共振特性を示す。ス
ロット（９）から励振する電波の周波数ｆ。をこのｆ、
、ｆ２の中間に設定するとａａ＜ｂｂの場合、ａａの長
さの放射導体（１）の部分は誘導性インピーダンス特性
を示し、ｂｂの長さの放射導体（１）の部分は容量性イ
ンピーダンス特性を示す。したがって、容量性インピー
ダンス特性を示す側の放射導体（１）を励振した電波の
位相は遅れ、逆に誘導性インピーダンス特性を示す側の
放射導体（１）を励振した電波の位相は進む。

さらに、スロット（９）の電界の方向は放射導体（１）
の直交する対称軸Ａ−ＡとＢ−Ｂから同一の角度（４５
°）にあるため、長さａａおよびｂｂの放射導体（１）
を同一振幅で励振する。このような動作をするため、上
記各インピーダンスの大きさを位相の進み遅れの差が９
０’に成るように最適に設定すると、このマイクロスト
リップアンテナ（４）は時間的に電波の偏波が電波放射
方向を向いて右方向へ回転する右旋円偏波を放射する。

このマイクロストリップアンテナ（４）では給電用のマ
イクロストリップ線路（５）が、その中心導体であるス
トリップ導体が地導体にたいしてアンテナの放射方向と
逆の方向にあるため、線路の不連続部で発生する不要放
射がアンテナの放射特性に影響を与えないという特長が
ある。しかしっ上記のような従来の円偏波マイクロスト
リップアンテナは、円偏波を放射するため放射導体（１
）の直交する対称軸Ａ−ＡとＢ−Ｈの長さａａおよびｂ
ｂが異なる。そのため、放射導体（１）の軸Ａ−ＡとＢ
−Ｈのカット面で各カット面に沿った偏波の放射パター
ンを測定すると長さの長い方（ａａ）のカット面にくら
べ長さの短いほう（ｂｂ）のカット面でのビーム幅が広
くなり、したがって利得が低くなる。このため放射導体
（１）の長さの異なる対称軸Ａ−ＡとＢ−Ｂのカット面
で利得が異なり、従って正面方向では完全な円偏波が得
られない。

また、つぎの様な欠点もある。すなわち放射導体（１）
の対称軸Ａ−ＡとＢ−Ｂそれぞれに沿った長さａａおよ
びｂｂは異なる長さであり、これに応じてマイクロスト
リップアンテナ（４）がｆｌおよびｆ２の二つの周波数
で共振する二共振特性を示す。励振する電波の周波数は
ｆ。をこのｆｆ２の中間に設定するから、ａａ＜ｂｂの
場合、ｂｂの長さの放射導体（１）の凸部分は真円の放
射導体（１）で共振周波数源ｆ。の場合に比べてその分
だけ大きくなっており、多数のアンテナを約１／２波長
間隔で配置するアレーアンテナに用いるとき素子寸法が
大きくなり配置が難しくなったこの発明に係わるマイク
ロストリップアンテナは、上記二つの従来例のアンテナ
を特定の関係で組み合わせることによりそれぞれの問題
点を解決したもので、誘電体基板の一方に二本の直交す
る対称軸を持ち、各々の対称軸に沿った長さが互いに等
しい形状の放射導体を形成し、かつ、上記放射導体の一
方の対称軸に沿って放射導体に第一のスロットを形成す
る。さらに、上記第一のスロットの長手方向に対し４５
°の角度に長手方向を持つ第二のスロットを設けた地導
体板を形成し、この第二のスロットを介してアンテナを
励振する構成としたものである。

［作用］ この発明におけるマイクロストリップアンテナは、放射
素子と給電用ストリップ線路を地導体板で遮蔽すること
ができる。また両対称軸に沿った放射導体の長さが同一
のため各対称軸に沿った偏波の各カット面での放射パタ
ーンが等しくなり軸比の良好な円偏波アンテナが得られ
るとともに小型なアンテナが得られる。

［発明の実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において（１）は放射導体、（２）は地導体板、（３
）は誘電体基板で、この（１）、（２）および（３）か
らマイクロストリップアンテナ（４）が構成される。（
１２）は放射導体（１）に設けられた縮退分離用スロッ
ト、（１３）は地導体板（２）に設けられた放射素子励
振用スロットで、縮退分離用スロット（１２）と放射素
子励振用スロット（１３）は４５度の角度で交差させる
構成である。（８）は給電回路用誘電体基板であり、地
導体板（２）をマイクロストリップアンテナ（４）と共
有してマイクロストリップ線路（５）を構成している。

このマイクロストリップ線路（５）は放射素子励振用ス
ロット（１３）と直行して配置される。

第１図（ａ）は放射導体板（１）の縮退分離用スロット
（１２）と放射素子励振用スロット（１３）および給電
用のマイクロストリップ線路（５）の関係を示したもの
で、第１図（ｂ）は第１図（ａ）のＣ−Ｃにおける断面
図である。　第１図（ａ）において、放射導体（１）に
は対称軸Ａ−ＡとＢ−Ｂがある。Ａ−ＡとＢ−Ｂは直交
しており、ここで例を上げて示した長方形の縮退分離用
スロット（１２）の長辺および短辺方向は、上記放射素
子励振用スロット（１３）と４５°の角度で交わった構
成である。

第１図（ｂ）においてマイクロストリップ線路（５）の
一方の端は給電端（１０）　、他の端は開放端（１１）
と成っている。この開放端から概略１７４波長のマイク
ロストリップ線路（５）上の点において上記スロットの
長辺方向とマイクロストリップ線路（５）は直交して配
置される構成である 次に動作について説明する。マイクロストリップ線路（
５）の給電端（１０）、から給電された電波は開放端（
１１）から概略１７４波長の点において電流が最大にな
り、磁界が強くなって放射素子励振用スロット（１３）
と結合する。このとき放射導体（１）と地導体板（２）
から構成されるマイクロストリップアンテナ（４）の共
振周波数を励振する電波の周波数近傍に設定すると、放
射素子励振用スロット（１３）と結合した電波はマイク
ロストリップアンテナ（４）を励振する。このとき励振
されたマイクロストリップアンテナ（４）の放射導体（
１）に流れる電流は放射素子励振用スロット（１３）の
長手方向に対し直行する方向を向く。ここで第１図（ａ
）に示したように放射導体（１）には縮退分離用スロッ
ト（１２）の長手方向が放射素子励振用スロット（１３
）の長手方向に対し４５度の角度で設けられているため
放射導体（１）に流れる電流は縮退分離用スロット（１
２）の位置において二つの方向に分けて考えることがで
きる。第一の電流は縮退分離用スロット（１３）の長手
方向に沿った電流であり、第二の電流は縮退分離用スロ
ット（１３）に直交して流れる電流である。第一の電流
はスロットに沿って流れるためスロットの影響を受けず
、第二の電流はスロットに直交して流れるためスロット
は等価的にインダクティブなりアクタンスを呈する。

そのため第二の電流はスロットを通過する際に位相遅れ
が生じる。したがって、スロットの寸法を適切に設定す
れば第一の電流に対し第二の電流の位相を所望の周波数
において９０度遅らせることができ、放射導体を流れる
電流が電波の放射方向（紙面に垂直に、紙面の裏から表
方向）に対して右方向に回転し右旋円偏波を放射する。

なお、上記実施例では放射導体（１）に円形をしたもの
を示したが、これに限らず第２図に示すように正方形の
放射導体（１）を用いても良い。

同図には実線で礼状の縮退分離用スロット（１２）を破
線で放射素子励振用スロット（１３）の位置も示しであ
る。また第３図に示すような各スロットの位置関係でも
良く、第４図に示すような放射素子励振用スロット（１
１）の形状をステップ状にしてもよい。また、第５図に
示すように給電用マイクロストリップ線路の先端をスル
ーホール導体（１４）で地導体板（２）と接続し短絡端
としても良い。さらに、上記例では給電線路にマイクロ
ストリップ線路（５）を用いた場合について説明したが
、これにかぎらずトリプレート形ストリップ線路を用い
てよいのは言うまでもない。

［発明の効果コ 以上のように、この発明によればスロットを設けた地導
体板の一方に放射導体板、他方に給電用線路を配置する
構成で円偏波を励振できるので、給電回路からの不用放
射の無いマイクロストリップアンテナが実現できるとと
もに、カット面によって利得の差が無く完全な円偏波が
得られ、かつ円形で放射導体（１）を構成した場合、真
円で構成した場合に比べて同一共振周波数でも大きさ（
径）を小さく出来、アレーアンテナに用いれば配置が容
易で結合の少ないアンテナが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるマイクロストリップ
アンテナを示す構成図、第２図から第３図はこの発明の
他の実施例の縮退分離用スロット（１０）を設けた放射
導体（１）と放射素子励振用スロット（１１）の位置関
係と形状を示す図、第４図この発明の他の実施例の放射
素子励振用スロット（１１）の形状を示す図、第５図は
給電用マイクロストリップ線路の先端を短絡端とした図
、第６図、〜第８図は従来のマイクロストリップアンテ
ナの構成および動作説明の図である。 （１）は放射導体、（２）は地導体板、（３）は誘電体
基板、（４）はマイクロストリップアンテナ、（５）は
給電用のマイクロストリップ線路、（８）は給電回路用
誘電体基板、（１０）は給電端、（１１）は開放端、（
１２）は縮退分離用スロット、（１３）は放射素子励振
用のスロット、（１４）はスルーホール導体である。な
お、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 二本の直交する対称軸を持ち、上記各対称軸に沿った方
   向の長さが同一で、かつ上記対称軸の一方に沿ってスリ
   ットを設けた放射導体を誘電体基板の一方の面に形成し
   、上記誘電体基板の他方の面に地導体板を形成し、かつ
   上記対称軸の一方に対し４５゜の角度をなす対称軸を持
   つスロットを上記地導体板に形成し、該スロットと結合
   するストリップ線路を上記地導体板を地導体として共有
   する給電回路用誘電体基板を用いて構成したことを特徴
   とするマイクロストリップアンテナ。