JPH04286204A - 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】

【０００１】［発明の目的］

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は、スロット結合型のマイ
クロストリップアンテナに関する。

【０００３】

【従来の技術】従来のこの種のアンテナとしては図５に
示すように反射板が形成されていないマイクロストリッ
プアンテナが知られている。このアンテナは、片面に放
射素子５１を被着した誘電体５２を、発泡材層５４を介
してスロット５６を形成した接地導体５５の一方の面に
積層し、接地導体５５の他方の面にマイクロストリップ
線路５７を形成した第２の誘電体５３を積層して構成さ
れている。かかる従来のアンテナのＨ面の放射パターン
を図６（ａ）に、Ｅ面の放射パターンを図６（ｂ）に示
すが、この場合、反射板が形成されていないことにより
、所望の放射方向とは反対側への不要放射があり、その
ためアンテナのすぐ後ろに送受信装置あるいはアンテナ
支持装置を取り付けた場合、アンテナの入力インピーダ
ンスが変化したり、送受信装置が不要放射波により特性
が劣化したりすることが考えられる。そのため不要放射
波の影響がなくなるところまで離した位置にこれら装置
を設置しなければならないために、アンテナの薄型化が
実現できないという不都合がある。

【０００４】また、この種の別のアンテナの第２の従来
例を図７に示す。このマイクロストリップアンテナは、
放射素子５１を被着した第１の誘電体５２を第１の接地
導体５５の一方の面に積層し、接地導体５５の他方の面
に第２の誘電体５３及びマイクロストリップ線路５７を
形成した第３の誘電体５８を積層し、かつ第３の誘電体
５８に第２の接地導体５９を積層して構成されており、
トリプレート線路を給電線路として用い、図示の如く第
１の接地導体５５にスロット５６を形成し、放射素子１
に給電するものである。ところがこのアンテナの場合、
トリプレート線路にスロット５６を設けることにより２
つの接地導体５５，５９の間を伝搬する平行平板モード
が発生する。この平行平板モードは、トリプレート線路
の２つの接地導体５５，５９間を伝搬し、特にアレイア
ンテナを構成した際に他の各素子アンテナと結合を起こ
し、アレイアンテナでビーム・スキャンさせた場合にあ
る方向で電磁波が放射しなくなってしまうスキャン・ブ
ラインドネスを起こす原因となる。この平行平板モード
を抑圧する方法としては、所定の位置で導体ピンまたは
スルーホールにより２つの接地導体５５，５９間を短絡
する方法があるが、この方法では２つの接地導体５５，
５９を短絡する作業工程が入るためにアンテナのコスト
が高くついてしまう欠点がある。

【０００５】さらに、第３の従来例としては図８に示す
スロットアンテナが知られている。図８に示すスロット
アンテナにおいては、スロット６０を形成した接地導体
６１をマイクロストリップ線路６２を形成した誘電体６
３と積層すると共に、誘電体６３の通常所望放射方向の
反対側に４分の１波長または８分の１波長の距離をおい
て反射板６５を設けている。しかしながら、この方法の
場合にはマイクロストリップ線路６２とアンテナとの整
合をとるためにインピーダンス整合装置を挿入しなけれ
ばならない。ところがこの整合装置を用いるためにこれ
を形成するだけのスペースが必要となり、そのためアン
テナ全体の小型化が容易ではなくなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述したように図５に
示す従来のアンテナにおいては、所望方向以外への不要
放射が生じるため、不要放射波の影響がなくなるところ
まで離した位置に送受信装置あるいはアンテナ支持装置
を設置しなければならず、アンテナの薄型化が実現でき
ないという問題点がある。また、図７に示すアンテナで
は、平行平板モードを抑圧するために、所定の位置で導
体ピンまたはスルーホールにより２つの接地導体間を短
絡する必要があるが、２つの接地導体を短絡する作業工
程が入るためにアンテナのコストが高くついてしまう欠
点がある。さらに、図８のスロットアンテナにあっては
、給電線路との整合をとるためにインピーダンス整合装
置を挿入する必要があることから、その整合装置を挿入
するためのスペースが必要となり、アンテナ全体の小型
化が困難となる問題点があった。

【０００７】本発明は、上記のような従来技術の問題点
を点を改善し、薄型で小型の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。

【０００８】［発明の構成］

【０００９】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明は接地導体の一方の面に一層または複数
の層からなる誘電体から構成される第１の誘電体層を介
して放射素子が形成され、他方の面に第２の誘電体を介
してマイクロストリップ導体が形成され、前記放射素子
と前記マイクロストリップ導体を結合するために前記接
地導体にスロットが形成されたマイクロストリップアン
テナにおいて、前記マイクロストリップ導体の下に第３
の誘電体層を介して反射板が形成されてなり、前記第３
の誘電体層は前記第２の誘電体層の誘電率より小さいこ
とを特徴とするマイクロストリップアンテナである。

【００１０】

【作用】本発明では、反射板を形成したことにより、後
方への電磁波の伝搬が妨げられるため、放射素子と反対
方向への不要放射が抑圧され、接地導体と反射板の間に
マイクロストリップ線路を形成した誘電体とマイクロス
トリップ線路の誘電体より小さい誘電率を持つ誘電体層
が挿入されることにより、各々の媒質の誘電率が異なる
のでトリプレート線路を給電線路に使用した場合に生じ
る平行平板モードが抑圧されると共に、反射板付スロッ
トアンテナにおいては給電線路との整合をとるために必
要であったインピーダンス整合装置を用いることなく給
電線路との整合をとることができる。これにより、マイ
クロストリップアンテナの薄型と小型化が可能となる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。図１は本発明の一実施例に係るマイクロス
トリップアンテナの分解斜視図を示す。本実施例のマイ
クロストリップアンテナは、放射素子１を片面に被着し
た第１の誘電体２を第１の発泡材３を介してスロット５
を形成した接地導体４に積層し、接地導体４の他方の面
に接地導体４と反対側の面にマイクロストリップ線路７
を形成した第２の誘電体６を積層し、さらに第２の発泡
材８を介在させて反射板９を積層した構造を有している
。

【００１２】次に、上記の如く構成されるマイクロスト
リップアンテナの動作について伸べる。マイクロストリ
ップ線路７に信号が入射されると接地導体４のスロット
５に磁流が励振される。この磁流が放射素子１を励振す
ることにより電磁波が放射される。反射板９が無い場合
には、スロット５上の磁流による放射が多少あり、放射
素子とは反対方向への不要放射が起きるが、反射板９を
形成することにより、後方への電磁波の伝搬が妨げられ
るために後方への不要放射が抑圧される。また、給電線
路としてマイクロストリップ線路７を使用し、接地導体
４と反射板９の間にマイクロストリップ線路７を形成し
た第２の誘電体６とそれより小さい誘電率を持つ誘電体
層として第２の発泡材８を介在させることにより、平行
平板モードは、理論的に励振されない。反射板９とマイ
クロストリップ線路７の間に介在する第２の発泡材８の
誘電率をマイクロストリップ線路７を形成する第２の誘
電体６のそれより小さくするのは、逆の場合には伝送線
路の電磁界は反射板９とストリップ線路７の間に集中す
るために、スロット５を介して放射素子１への給電がで
きなくなるからである。

【００１３】図２は上述した本発明の一実施例に係るマ
イクロストリップアンテナの放射パターンを示しており
、図２（ａ）はマイクロストリップアンテナのＨ面の放
射パターン、図２（ｂ）はマイクロストリップアンテナ
のＥ面の放射パターンである。図２と図６の放射パター
ンを比較すると、反射板を形成していない従来型と比べ
て反射板９を形成した本実施例に係るマイクロストリッ
プアンテナでは不要放射の電界強度はかなり抑圧できて
いることが確認できる。図２において反射板９を形成し
たにもかかわらず後方への不要放射を完全に抑圧できて
おらず多少の不要放射が発生しているが、この原因は反
射板９及び接地導体４の端部における電磁波の回析現象
のためである。

【００１４】図３は本発明の有効性を確認するために、
一実施例に係るマイクロストリップアンテナにおいて、
反射板９の位置（第２の発泡材８の厚さｄ４）を変化さ
せた場合のアンテナの入力抵抗の変化を示した測定結果
である。ここで、縦軸（Ｒ／Ｒ０）は反射板が無い場合
の入力抵抗値で規格化された入力抵抗、横軸（ｄ４／λ
０）は共振波数（λ０）で規格化されたマイクロストリ
ップ線路７と反射板９の距離である。なお、第１の誘電
体２として厚さｄ１＝０．４ｍｍで誘電率４．０　　の
基板を、第２の誘電体６として厚さｄ３＝０．８ｍｍで
誘電率２．５５の基板を、第１の発泡材３として厚さｄ
２＝５．５ｍｍで誘電率１．１のものを用い、アンテナ
長Ｌ＝６９ｍｍ、幅Ｗ＝６４ｍｍ、スロット長ＳＬ＝２
７ｍｍ、スロット幅ＳＷ＝２ｍｍとし、マイクロストリ
ップ線路の特性インピーダンスは５０Ωとした。

【００１５】図３より次のことが分る。第１に、マイク
ロストリップ線路７と反射板９の距離が１０分の１波長
ではほとんど反射板９の位置の影響はなくアンテナの入
力抵抗は一定である。この結果より、これ以上反射板９
を離してもアンテナのインピーダンスはほとんど変わら
なく、アンテナ自身が厚くなるだけである。よってこれ
以上反射板９を離す必要はないことが分る。

【００１６】第２に、反射板９までの距離が２０分の１
波長以上では抵抗値の変化は比較的なだらかであり、逆
に２０分の１波長以下では抵抗値の変化が急激に減少す
る傾向にある。アンテナの入力抵抗については、反射板
が無い従来型のマイクロストリップアンテナでの設計値
にスロット長とアンテナ長に多少の補正を加えることに
より整合を取ることができる。アンテナのリアクタンス
については、反射板の位置により多少の変化が生じるが
、この分は、接地導体４に空けられたスロット５の大き
さ及びマイクロストリップ線路７の開放終端より構成さ
れるスタブの長さを変えることにより補正できることは
明らかである。これにより、給電線路とのインピーダン
ス整合がなされる。

【００１７】図４（ａ）は第３図での測定結果を用いて
、第２の発泡材８の厚さｄ４＝１０ｍｍ（０．０５７波
長）で設計したマイクロストリップアンテナの反射損失
の周波数特性を１．０ＧＨｚから２．０ＧＨｚまで測定
した結果である。図４（ｂ）は第２の発泡材８の厚さを
ｄ４＝２．５ｍｍ（０．０１４３波長）としたときの反
射損失の特性である。図４（ｂ）でアンテナの共振以外
にもう一つ共振がみられるが、これらは平行平板モード
による共振である。この共振は第２の発泡材８の厚さが
ｄ４＝６．０ｍｍ（０．０３１６波長）付近から発生し
ている。このことより、３０分の１波長以下に反射板９
を近付けると平行平板モードの影響が大きくなり、アン
テナ特性を悪化させる可能性が出てくる。よって、この
距離以下に反射板９を近付けるべきではないことが分る
。また、第４図より明らかであるがマイクロストリップ
線路の特性インピーダンスを５０Ωにしたままで整合が
とれている。

【００１８】上記の実施例において、放射素子１として
正方形のパッチを形成しているが、これに限らず、放射
素子としては円形、矩形または縮退分離素子をつけて円
偏波を励振できるようにした放射素子などであってもよ
い。さらに、実施例では、スロット５はマイクロストリ
ップ線路６に対して垂直に形成されているが、これに限
らず、マイクロストリップ線路６に対して４５度の角度
で形成してもよいし、互いに直角でマイクロストリップ
線路６に４５度の角度で形成されているクロススロット
でもよい。

【００１９】また、上記の実施例では、接地導体４と反
射板９の間に発泡材８を挿入しているが、これに限らず
、誘導体６の誘電率より誘電率の低い誘電体を用いても
いいし、誘電体からなる支持棒で反射板９を支持して空
気層を形成してもよいし、誘電体または発泡材でスペー
サを形成して反射板を支持することで空気層を形成して
もよい。

【００２０】

【発明の効果】以上述べたように本発明のマイクロスト
リップアンテナによれば、反射板のない場合に発生する
後方への不要放射を抑圧することができ、トリプレート
線路で給電した際に接地導体間に発生する平行平板モー
ドの発生を抑圧し、反射板付スロットアンテナにおいて
は給電線路との整合をとるために必要であったインピー
ダンス整合装置を用いることなく給電線路との整合をと
ることができ、薄型で小型のマイクロストリップアンテ
ナを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るマイクロストリップアンテナの一
実施例の分解斜視図である。

【図２】（ａ）は本発明に係るマイクロストリップアン
テナの実施例のＨ面放射パターンを示す図、（ｂ）はそ
のＥ面放射パターンを示す図である。

【図３】本発明に係るマイクロストリップアンテナの実
施例の反射板の位置とアンテナの入力抵抗の関係を表し
た図である。

【図４】（ａ），（ｂ）は本発明に係るマイクロストリ
ップアンテナの実施例の反射損失の周波数特性を表す図
である。

【図５】従来のマイクロストリップアンテナの第１の例
を示す分解斜視図である。

【図６】（ａ）は図５に示した第１の従来型のマイクロ
ストリップアンテナのＨ面パターンを表した図、（ｂ）
は第１の従来型のマイクロストリップアンテナのＥ面パ
ターンを表した図である。

【図７】従来のマイクロストリップアンテナの第２の例
を示す分解斜視図である。

【図８】第３の従来型であるスロットアンテナを示す分
解斜視図である。

【符号の説明】

１………放射素子 ２………第１の誘電体 ３………第１の発泡材 ４………接地導体 ５………スロット ６………第２の誘電体 ７………マイクロストリップ線路 ８………第２の発泡材 ９………反射板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　接地導体の一方の面に一層または複数
   の層からなる誘電体から構成される第１の誘電体層を介
   して放射素子が形成され、他方の面に第２の誘電体を介
   してマイクロストリップ導体が形成され、前記放射素子
   と前記マイクロストリップ導体を結合するために前記接
   地導体にスロットが形成されたマイクロストリップアン
   テナにおいて、前記マイクロストリップ導体の下に第３
   の誘電体層を介して反射板が形成されてなり、前記第３
   の誘電体層は前記第２の誘電体層の誘電率より小さいこ
   とを特徴とするマイクロストリップアンテナ。