JPH04372210A - プリントアンテナ - 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】

【産業上の利用分野】本発明は、マイクロ波送受信用プ
リントアンテナに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】プリント基板上にアンテナ素子及び伝送
線路を構成したプリントアンテナは、薄型、軽量、小型
、量産向き、電子回路との一体化が容易であるなどの多
くの利点を有し、衛星放送、移動体通信などのマイクロ
波送受信用アンテナとして用いられている。プリントア
ンテナには、各種の形式があるが、線状のストリップア
ンテナ素子を用い、基板を挟んでストリップアンテナ素
子の反対側にある接地導電体を取り除いた窓を設けるこ
とにより広帯域化したプリントアンテナは、パッチ型素
子等を用いる他のプリントアンテナと異なり、共振モー
ドが１つしかなく動作が安定しているという点で注目さ
れている。

【０００３】さらに、衛星放送送受信等に用いられる円
偏波送受信用のアンテナとしてこの線状のストリップア
ンテナ素子を用いる場合には、同様に線状素子であるス
ロットアンテナ素子と組み合わせて、励振用の伝送線路
に沿って給電位相差が９０度となるように配置すること
が提案されている。このように配置すると、ストリップ
素子の放射電界とスロット素子の放射電界とは空間的に
直交しているので、時間的に９０度の位相差を持つと共
に、空間的に直交した振動電磁界の合成となり、効率よ
く円偏波を放射することができる（前述のアンテナの説
明は送信アンテナに関するものであるが、アンテナは、
電磁界の双対性により、送信、受信のいずれにも用いら
れるものである）。

【０００４】このようにして線状素子の組み合わせによ
り構成したプリントアンテナは、動作が安定していると
いう線状素子の特徴に加え、アクティブ素子との組み合
わせにより、右旋と左旋の円偏波、及び通信衛星を使っ
た衛星放送で使用する直線偏波の切り換えを電子的に行
うことが可能である。

【０００５】したがって、パッチ型素子等を用いて、１
素子毎に円偏波を送受できるように設計する他のプリン
トアンテナに比べて、より多機能なアンテナを実現でき
るという特徴がある。

【０００６】接地導電体の一部分を取り除いた窓により
ストリップアンテナ素子の周波数帯域が広げられること
を述べたが、同時にアンテナの両側に電磁波が放射され
るようになる。このようなアンテナの両側に放射された
電磁界を片側のみに放射させるためには、従来例の図８
に示すような反射板２０を設ける。反射板は、基板のど
ちら側に設けてもよいが、図８に示すように、伝送線路
からの放射損を減らすという目的も同時に達成するため
に、伝送線路の中心導体のある側に反射板を設けるのが
好ましい。

【０００７】なお、この反射板の付加によって円偏波特
性が劣化するのを改善するために、窓の中にストリップ
アンテナを設ける提案が本発明と同じ発明者によってな
されている（特願平１−３４４２９９号）。

【０００８】以上述べた線状素子の組み合わせにより円
偏波を放射するプリントアンテナの従来例を図６乃至図
８に示す。

【０００９】図６は、線状素子の組み合わせにより円偏
波を放射するプリントアンテナの従来例を示す平面図で
あり、図７は、図６のプリントアンテナを構成する従来
例の窓付きストリップアンテナ素子とスロット素子の一
対を示す平面図であり、図８は、反射板も共に示す図７
の線８−８に沿った断面図である。

【００１０】これらの図面を参照すると、線状ストリッ
プアンテナ素子１０は窓１４の内側に設けられ、伝送線
路１２との電磁結合により、線状ストリップアンテナ素
子の長さで決まる周波数ｆ０の電磁波を効率よく放射す
る。窓１４は、幅が広く、長さの長いスロットとしても
動作するので、ストリップアンテナ素子１０からの放射
に対して不要放射を生じる。この不要放射は、互いにキ
ャンセルするペア（図示せず）を設けることで抑圧でき
る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
プリントアンテナで、前述の方法を用いて完全に不要放
射をキャンセルできるのは、ある特定の方向かつある１
点の周波数に限られていた。また、不要放射による放射
パターンの乱れのために利得が低下するので、アレーア
ンテナ全体で放射パターンの乱れを補正する設計をさら
に行う必要があり、設計性が悪いという欠点があった。

【００１２】本発明は、以上の状況に鑑み、不要放射を
キャンセルするペアを設けなくても、窓からの不要放射
が少なく、設計性が良好で、周波数帯域が広く、利得の
高い、マイクロ波送受信用プリントアンテナを提供する
ことにある。

【００１３】

【問題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
めに、本発明は、絶縁体基板の一方の面に設けられた接
地導体に形成した窓と、該窓内にストリップアンテナ素
子として形成したストリップ導電体とを有し、前記窓が
前記ストリップ導電体の長さ方向の中央部の位置で該中
央部に向かう方向に突出する凸部を有する、ことを特徴
とするプリントアンテナを採用するものである。

【００１４】

【作用】本発明は、ストリップ導電体の中央部で窓の幅
を部分的に狭くする凸部を設けることによって、ストリ
ップアンテナ素子の周波数帯域を狭くすることなく、窓
からの不要放射を減らすこととができるものである。こ
の中央部の窓幅は、余り広げると凸部を設けないときと
変わりなく不要放射を生じるので、向き合った凸部の先
端同士の間の距離がストリップアンテナ素子の幅の３倍
以下にするのが望ましい。

【００１５】ストリップアンテナ素子上の電界分布は、
端部で最も強く、この部分で窓の幅を広くすることによ
ってストリップアンテナ素子の帯域を広げることができ
る。ストリップアンテナ素子の中央部の電界は零であり
、この部分では接地導体の一部分である窓が近づいても
ストリップアンテナ素子の特性は変化しない。そこで、
窓の凸部の先端はストリップアンテナ素子に接続されて
も良いが、凸部の先端部分の幅によって、ストリップア
ンテナ素子の共振周波数が変化するので、凸部の先端部
分の幅がストリップアンテナ素子の幅以下であることが
望ましい。

【００１６】反射板は、通常、使用周波数での波長をλ
としてλ／４の位置に置かれるが、アンテナの一方に電
磁波を放射する目的を達成すれば良く、特に前述の値に
限定されない。また、反射板の位置を固定するために別
の絶縁体基板をアンテナとの間に挟んでも良い。

【００１７】アンテナの絶縁体基板についても厚みが一
定で、誘電特性が所望のものであれば良く、特に限定さ
れない。

【００１８】

【実施例】次に、図面を参照して、本発明を説明する。 図１は、本発明のプリントアンテナの第１実施例の要部
拡大平面図であり、図２は、図１の線２−２に沿った断
面図であり、図３は、プリントアンテナを反射下付きの
円偏波送受信用プリントアンテナに適用した第２実施例
の要部拡大平面図であり、図４は、図３の線４−４に沿
った断面図であり、図５は、図１のプリントアンテナを
円偏波送受信用プリントアンテナに適用した第３実施例
の全体を示す平面図である。

【００１９】図１及び図２を参照すると、厚さ０．８ｍ
ｍの絶縁体基板１６の一方の面には、幅１．０ｍｍ、長
さ７．５ｍｍのストリップアンテナ素子１０と、その周
囲の接地導電体１８を除去して窓１４を形成し、この窓
１４内には、両側からストリップアンテナ素子の中央部
に向かって突出した接地導電体１８の凸部１１を形成し
た。凸部１１の先端同士の間の距離を１．８ｍｍとし、
凸部１１の先端部分の幅を０．４ｍｍとした。また、絶
縁体基板１６の他方の面には励振用の伝送線路１２を形
成した。なお、窓の端部の位置は、励振用伝送線路１２
から０．８ｍｍであった。

【００２０】次に、図３及び図４を参照すると、これら
の図面には、図１及び図２で示したプリントアンテナア
ンテナを反射板付き円偏波送受信用プリントアンテナに
適用した例を示している。このプリントアンテナは、ス
ロットアンテナ素子２２及び反射板２０を付加している
点を除いては、前述のプリントアンテナと構成は同様で
ある。

【００２１】スロットアンテナ素子２２は、設計周波数
１２ＧＨｚとし、接地導電体１８の部分を除去すること
によって形成し、窓付きストリップアンテナ素子から４
．２ｍｍ（伝送線路上での１／４波長に対応する）の位
置に配置した。反射板２０は、基板の伝送線路側に後方
１／４波長の位置に配置した。

【００２２】図５は、図３及び図４に示したプリントア
ンテナを基本素子として構成した円偏波送受信用プリン
トアンテナの一例を示す。

【００２３】ストリップアンテナ素子１０及びスロット
アンテナ素子２２は、それぞれ伝送線路１２の片側に１
６．８ｍｍ（伝送線路上の１波長）間隔で線路に沿って
２列に配置した。入出力部１３は、各列のアンテナ素子
が同位相で励振されるように、各列の伝送線路の中心に
設けた。

【００２４】図５に示したアンテナは、最大利得の得ら
れる周波数が、１１．９ＧＨｚであり、軸比（良好な円
偏波の程度）が、最も良好な周波数と一致した。また、
伝送線路に直角な面内の放射パターンを測定したところ
、第１サイドローブレベルの最大値は−１０ｄＢ、左右
の差が２ｄＢであった。

【００２５】比較として図６の従来例のプリントアンテ
ナの構成で（即ち、窓の凸部を設けないで）、最大利得
が得られるようにストリップアンテナ素子とスロットア
ンテナ素子の長さ及び位置を調整した。最大利得は、１
１．６ＧＨｚが得られ、最も軸比の良好な周波数は、１
１．９ＧＨｚであった。このとき、窓の端部の位置は、
励振用の伝送線路から０．２ｍｍであった。また、同様
に放射パターンを測定したところ、第１サイドローブレ
ベルの最大値が−５ｄＢ、左右の差が１０ｄＢであった
。

【００２６】このように、本発明の構成は、最大利得の
得られる周波数と、軸比の良好な周波数が従来例とは異
なって一致し、同時に窓からの不要放射による放射パタ
ーンの乱れが抑えられていることがわかる。つまり、窓
に凸部を設けたアンテナは、不要放射による放射パター
ンの乱れが改善された。また、同時に、窓の端部の位置
を伝送線路から離すことができたので（この例では、０
．２ｍｍであったものが０．８ｍｍとなった）ので、伝
送線路の特性がほとんど変化せず軸比の良好な周波数と
最大利得の得られる周波数が一致し、設計性が改善され
たことがわかる。

【００２７】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、周波数帯域が広く、設計性のよいプリントアンテ
ナが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明のプリントアンテナの第１実施
例の要部拡大平面図である。

【図２】図２は、図１の線２−２に沿った断面図である
。

【図３】図３は、プリントアンテナを反射下付きの円偏
波送受信用プリントアンテナに適用した第２実施例の要
部拡大平面図である。

【図４】図４は、図３の線４−４に沿った断面図である
。

【図５】図５は、図１のプリントアンテナを円偏波送受
信用プリントアンテナに適用した第３実施例の全体を示
す平面図である。

【図６】図６は、線状素子の組み合わせにより円偏波を
放射するプリントアンテナの従来例を示す平面図である
。

【図７】図７は、図６のプリントアンテナを構成する従
来例の窓付きストリップアンテナ素子とスロット素子の
一対を示す平面図である。

【図８】図８は、反射板も共に示す図７の線８−８に沿
った断面図である。

【符号の説明】

１０　　ストリップアンテナ素子 １１　　窓の凸部 １２　　伝送線路 １３　　入出力部 １４　　窓 １６　　絶縁体基板 １８　　接地導電体 ２０　　反射板 ２２　　スロットアンテナ素子

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　絶縁体基板の一方の面に設けられた接
   地導体に形成した窓と、該窓内にストリップアンテナ素
   子として形成したストリップ導電体とを有し、前記窓が
   前記ストリップ導電体の長さ方向の中央部の位置で該中
   央部に向かう方向に突出する凸部を有する、ことを特徴
   とするプリントアンテナ。
2. 【請求項２】　　請求項１記載のプリントアンテナにお
   いて、前記凸部が前記ストリップ導電体の軸線に対して
   ほぼ対称であり、該凸部の先端同士の間の距離が前記ス
   トリップ導電体の幅の１倍以上、３倍以下である、こと
   を特徴とするプリントアンテナ。
3. 【請求項３】　　請求項１記載のプリントアンテナにお
   いて、前記凸部の先端部分の幅が前記ストリップ導電体
   の幅以下である、ことを特徴とするプリントアンテナ。
4. 【請求項４】　　請求項１記載のプリントアンテナにお
   いて、前記ストリップ導電体に関連して、前記接地導電
   体に形成したスロットアンテナ素子を有する、ことを特
   徴とするプリントアンテナ。
5. 【請求項５】　　請求項１乃至４のいずれか１つに記載
   のプリントアンテナにおいて、前記プリントアンテナを
   基本素子とし、該基本素子を絶縁体基板に複数個設けた
   、ことを特徴とするプリントアンテナ。
6. 【請求項６】　　請求項１乃至５のいずれか１つに記載
   のプリントアンテナにおいて、前記絶縁体基板に間隔を
   隔てて反射板を設けた、ことを特徴とするプリントアン
   テナ。