JPH0524682B2 - - Google Patents

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JPH0524682B2
JPH0524682B2 JP24363887A JP24363887A JPH0524682B2 JP H0524682 B2 JPH0524682 B2 JP H0524682B2 JP 24363887 A JP24363887 A JP 24363887A JP 24363887 A JP24363887 A JP 24363887A JP H0524682 B2 JPH0524682 B2 JP H0524682B2
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JP
Japan
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branch
antenna
line
printed
diode
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JP24363887A
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Japanese (ja)
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JPS6489602A (en
Inventor
Akio Kuramoto
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NEC Corp
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Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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  • Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、固定および移動体に搭載して衛星通
信を行なうアンテナに関し、特に、プリント基板
を用いた平面形のプリントアンテナに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an antenna mounted on a fixed or mobile body for satellite communication, and more particularly to a planar printed antenna using a printed circuit board.

[従来技術の説明] 従来、この種の平面形のプリントアンテナは、
プリント基板上に配列された複数の放射素子を、
その電解の位相がそろうように励張し、所望の方
向が最大放射方向となるようにしていた。
[Description of Prior Art] Conventionally, this type of planar printed antenna is
Multiple radiating elements arranged on a printed circuit board,
The electrolysis was excited so that the phases were aligned, and the desired direction was the maximum radiation direction.

放射素子として、マイクロストリツプパツチア
ンテナを用いた平面形アンテナの一例を第2図に
示す。
FIG. 2 shows an example of a planar antenna using a microstrip patch antenna as a radiating element.

同図に示すアンテナは、各マイクロストリツプ
パツチアンテナ1が、導体より成るグランド板2
上の誘電体3の層の上に平面状に一列に配列さ
れ、各マイクロストリツプパツチアンテナ1には
所望の方向に鋭いペンシルビームを形成するよう
に、所定の励振位相を与えるためのマイクロスト
リツプライン4が接続されている。
In the antenna shown in the figure, each microstrip patch antenna 1 has a ground plate 2 made of a conductor.
Each microstrip patch antenna 1 has microstrips arranged in a row in a plane on the upper dielectric layer 3 to give a predetermined excitation phase so as to form a sharp pencil beam in a desired direction. A stripline 4 is connected.

いま、プリント基板と垂直な方向にz軸、放射
素子(ここではマイクロストリツプパツチアンテ
ナ)1の配列されている方向にx軸、このx軸と
直交しプリント板と平行な方向にy軸をとる。
Now, the z-axis is perpendicular to the printed circuit board, the x-axis is in the direction in which the radiating elements (microstrip patch antennas in this case) 1 are arranged, and the y-axis is perpendicular to this x-axis and parallel to the printed board. Take.

そして、所望の放射方向をxz面内でz軸より
x軸方向にθ(rad)ずれた方向とするとき、各
放射方向への励振位相n1〜n4は次式のようにな
る。
When the desired radiation direction is a direction shifted by θ (rad) in the x-axis direction from the z-axis within the xz plane, the excitation phases n 1 to n 4 in each radiation direction are expressed by the following equations.

no=−2πα(n−1)/λ0sinθ(rad) (n=1、2……4) ただし、λ0は自由空間波長、αは素子間隔とす
る。
n o =-2πα (n-1)/λ 0 sin θ (rad) (n=1, 2...4) where λ 0 is the free space wavelength and α is the element spacing.

[解決すべき問題点] 上述した従来の平面形のアンテナは、各放射素
子1への励振位相が、マイクロストリツプライン
4の通路長差で決定されるため、プリント基板上
のストリツプライン4および放射素子1のエツチ
ングパターンが決ると、最大放射方向が決つてし
まい、最大放射方向の角度は、プリント基板を物
理的に動かさない限り、可変することはできな
い。
[Problems to be Solved] In the conventional planar antenna described above, the excitation phase to each radiating element 1 is determined by the path length difference between the microstrip lines 4. Once the etching pattern of the radiating element 1 is determined, the maximum radiation direction is determined, and the angle of the maximum radiation direction cannot be changed unless the printed circuit board is physically moved.

したがつて、このアンテナを用いて衛星通信を
行なう場合、衛星の追尾はステツプトラツクと
し、アンテナ全体を動かさなければならない。ま
た、アンテナを搭載するものが、自動車などの動
きの激しい移動体である場合は、非常に高速なサ
ーボ機構が必要となり、実現不可能または高価と
なつてしまう。
Therefore, when performing satellite communications using this antenna, the satellite must be tracked using a step track, and the entire antenna must be moved. Furthermore, if the antenna is mounted on a rapidly moving object such as a car, a very high-speed servo mechanism is required, which may be impractical or expensive.

本発明は上記の問題点にかんがみてなされたも
ので、アンテナ自体を物理的に動かさないで最大
放射方向の角度を変えることができ、電気的な高
速ビームスキヤンを行なうことのできるプリント
アンテナの提供を目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and provides a printed antenna that can change the angle of the maximum radiation direction without physically moving the antenna itself and can perform electrical high-speed beam scanning. With the goal.

[問題点の解決手段] 本発明は、上記目的を達成するため、プリント
板上に配列した放射素子または放射素子のアレイ
アンテナを直列給電するマイクロストリツプライ
ンを備えたプリントアンテナにおいて、前記マイ
クロストリツプラインの中央よりそれぞれ所定量
オフセツトした2つの分岐点で分岐する2つの分
岐ラインを形成し、これら2つの分岐ライン上に
おいて、前記各分岐点から1/4波長またはその奇
数倍離れたところに、各分岐ラインと地導体間に
スイツチングダイオードをそれぞれ装荷し、該装
荷点からさらに1/4波長またはその奇数倍離れた
ところで、前記各分岐ラインを合流させた給電回
路を具備した構成としてある。
[Means for Solving Problems] In order to achieve the above object, the present invention provides a printed antenna equipped with a microstrip line for serially feeding radiating elements arranged on a printed board or an array antenna of radiating elements. Two branch lines are formed that branch at two branch points that are each offset by a predetermined amount from the center of the lip line, and on these two branch lines, a distance of 1/4 wavelength or an odd number multiple thereof from each branch point is formed. , a switching diode is loaded between each branch line and the ground conductor, and a power supply circuit is provided in which the branch lines are joined at a distance of 1/4 wavelength or an odd number of times from the loading point. .

[実施例] 次に、本発明の実施例について図面を参照して
説明する。
[Example] Next, an example of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例の斜視図である。 FIG. 1 is a perspective view of an embodiment of the present invention.

本実施例のプリントアンテナは、放射素子とし
てマイクロストリツプパツチアンテナ1が導体よ
り成るグランド板2の上の誘電体3の層の上に配
列され、各マイクロストリツプパツチアンテナ1
にはマイクロストリツプライン4より給電され
る。
In the printed antenna of this embodiment, microstrip patch antennas 1 as radiating elements are arranged on a dielectric layer 3 on a ground plate 2 made of a conductor.
is supplied with power from the microstrip line 4.

マイクロストリツプライン4は、中心より±d
の距離の分岐点a,bで分岐して2つの分岐ライ
ン4a,4bをもち、これら2つの分岐ライン4
a,4b上において、前記各分岐点a,bよりそ
れぞれ1/4波長の場所に、ダイオード5,6が装
荷されている。これらダイオード5,6は、スト
リツプライン4とグランド板2との間に、回路と
並列に装荷され、バイアス電圧を加えることによ
り、高周波的にスイツチングを行なうものであ
る。なお、ダイオード5,6のコールドエンド
は、コンデンサ7,8によりそれぞれ高周波的に
グランド板2に接続されている。
The microstrip line 4 is ±d from the center.
It branches at branch points a and b with a distance of , and has two branch lines 4a and 4b, and these two branch lines 4
On a and 4b, diodes 5 and 6 are loaded at positions 1/4 wavelength away from the branch points a and b, respectively. These diodes 5 and 6 are loaded in parallel with the circuit between the stripline 4 and the ground plate 2, and perform high frequency switching by applying a bias voltage. Note that the cold ends of the diodes 5 and 6 are connected to the ground plate 2 at high frequency by capacitors 7 and 8, respectively.

前記分岐ライン4a,4bは、前記ダイオード
5,6を装荷した場所より、さらに1/4波長離れ
た分岐点cで合流して1つになり、本アンテナの
給電場所となつている。
The branch lines 4a and 4b join together at a branch point c, which is further 1/4 wavelength away from the location where the diodes 5 and 6 are loaded, and serve as a power feeding location for the present antenna.

次に、本アンテナの動作について説明する。 Next, the operation of this antenna will be explained.

本アンテナは、ダイオード5,6を交互にスイ
ツイチングすることにより、アンテナのビーム方
向をx−z面内で、z軸に対し±θ方向に切り換
えるものである。
In this antenna, by alternately switching the diodes 5 and 6, the beam direction of the antenna is switched in the ±θ direction with respect to the z-axis within the xz plane.

いま、一方のダイオード6にバイアス電圧を加
えて回路を短絡すると、分岐点bおよび分岐点c
よりダイオード6側を観たインピーダンスは非常
に大きくなり、ダイオード6を含む分岐点bから
分岐点cの分岐ライン4bは存在しなくても電気
的に等価である。このとき、給電は分岐点cから
ダイオード5のホツトエンドを通る分岐ライン4
aを通じて、分岐点aより行なわれる。分岐点a
はマイクロストリツプライン4の中心より、x軸
方向にdだけオフセツトされており、各素子から
の合成電解は−θ方向で最大となるように調整さ
れている。
Now, if a bias voltage is applied to one diode 6 to short-circuit the circuit, branch point b and branch point c
The impedance viewed from the side of the diode 6 becomes very large, and the branch line 4b from the branch point b to the branch point c including the diode 6 is electrically equivalent even if it does not exist. At this time, power is supplied from the branch line 4 passing through the hot end of the diode 5 from the branch point c.
The process is carried out from branch point a through a. Branching point a
is offset by d from the center of the microstrip line 4 in the x-axis direction, and the combined electrolysis from each element is adjusted to be maximum in the -θ direction.

なお、このとき、ダイオード5はオフ状態で非
常に高いインピーダンスを示し、ストリツプライ
ンのインピーダンスに影響を与えない。
Note that at this time, the diode 5 exhibits a very high impedance in the off state and does not affect the impedance of the stripline.

同様に、ダイオード5にバイアス電圧を加えて
オンとし、ダイオード6をオフとしたとき、給電
は分岐ライン4bを通じて分岐点bより行なわ
れ、このとき、各素子からの合成電界の最大放射
方向は+θとなるように調整されている。
Similarly, when a bias voltage is applied to diode 5 to turn it on and diode 6 is turned off, power is supplied from branch point b through branch line 4b, and at this time, the maximum radiation direction of the combined electric field from each element is +θ It has been adjusted so that

以上のように本実施例のプリントアンテナは、
プリント板上に配列された複数のマイクロストリ
ツプパツチアンテナ1を直列給電するマイクロス
トリツプライン4に2つの分岐を設けることによ
り、各マイクロストリツプパツチアンテナ1への
励振位相の異なる2つの給電線をもち、ダイオー
ド5,6を用いたスイツチイング回路により、前
記2つの給電線を切り換えて2通りのビームピー
クの角度がわずかに異なるペンシルビームの放射
パターンを使用でき、アンテナ自体を物理的に動
かさないで、電気的な高速ビームスキヤンを行な
うことができる。
As mentioned above, the printed antenna of this example is
By providing two branches in the microstrip line 4 that serially feeds a plurality of microstrip patch antennas 1 arranged on a printed board, two branches with different excitation phases are provided to each microstrip patch antenna 1. A switching circuit that has a feed line and uses diodes 5 and 6 allows the use of two pencil beam radiation patterns with slightly different beam peak angles by switching between the two feed lines. Electrical high-speed beam scanning can be performed without moving the beam.

なお、上記実施例においては、説明の都合上、
放射素子はいわゆるデイスク状のパツチアンテナ
を使用したが、放射素子であれば何でもよく、例
えばダイポールアンテナ、スロツトアンテナなど
の直線偏波素子や、スパイラルアンテナなどの円
偏波素子であればよいことは勿論である。
In addition, in the above embodiment, for convenience of explanation,
Although a so-called disk-shaped patch antenna was used as the radiating element, any radiating element may be used, such as a linearly polarized wave element such as a dipole antenna or a slot antenna, or a circularly polarized wave element such as a spiral antenna. Of course.

また、上記実施例のアレイアンテナを対称に置
き、2つのアレイアンテナの給電について、上記
実施例と同様の給電回路を採用して接続すること
により、上記実施例の場合とは直交する方向にも
2通りの近接した最大放射方向をもつペンシルビ
ームの放射パターンを切り換えることができ、計
4通りの近接した最大放射方向をもつペンシルビ
ームの放射パターンを切り換えて使用することも
できる。
In addition, by arranging the array antennas of the above embodiment symmetrically and connecting the two array antennas using the same feeding circuit as in the above embodiment, it is also possible to connect the two array antennas in a direction perpendicular to that of the above embodiment. It is possible to switch between pencil beam radiation patterns having two adjacent maximum radiation directions, and it is also possible to switch and use pencil beam radiation patterns having a total of four adjacent maximum radiation directions.

さらに、分岐点bからダイオード6、分岐点c
からダイオード6、分岐点aからダイオード5、
分岐点cからダイオード5の距離は、一方の分岐
線路を短絡するためなので1/4波長の奇数倍の長
さとしてもよく、この場合にも同様な効果が得ら
れることは明白である。
Further, from branch point b to diode 6, branch point c
from diode 6, from branch point a to diode 5,
Since the distance from the branch point c to the diode 5 is to short-circuit one of the branch lines, it may be set to an odd multiple of 1/4 wavelength, and it is clear that the same effect can be obtained in this case as well.

[発明の効果] 以上説明したように本発明は、プリント板上に
配列された複数の放射素子を直列給電するマイク
ロストリツプラインに2つの分岐を設けることに
より、各素子への励振位相の異なる2つの給電線
をもち、ダイオードを用いたスイツチング回路に
より、前記2つの給電線を切り換えて2通りのビ
ームピークの角度がわずかに異なるペンシルビー
ムの放射パターンを使用できる。
[Effects of the Invention] As explained above, the present invention provides two branches in a microstrip line that series-feeds a plurality of radiating elements arranged on a printed board, so that the excitation phases to each element are different. A switching circuit that has two feed lines and uses diodes can switch between the two feed lines to use two pencil beam radiation patterns with slightly different beam peak angles.

したがつて、本発明のプリントアンテナは、ア
ンテナ自体を物理的に動かさないで、電気的な高
速ビームスキヤンを行なうことができる。
Therefore, the printed antenna of the present invention can perform electrical high-speed beam scanning without physically moving the antenna itself.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例を示す斜視図、第2
図は従来例の斜視図である。 1:マイクロストリツプパツチアンテナ、2:
グランド板、3:誘電体、4:マイクロストリツ
プライン、4a:分岐ライン、4b:分岐ライ
ン、5:ダイオード、6:ダイオード、7:コン
デンサ、8:コンデンサ。
Fig. 1 is a perspective view showing one embodiment of the present invention;
The figure is a perspective view of a conventional example. 1: Microstrip patch antenna, 2:
Ground plate, 3: dielectric, 4: microstrip line, 4a: branch line, 4b: branch line, 5: diode, 6: diode, 7: capacitor, 8: capacitor.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 プリント板上に配列した放射素子または放射
素子のアレイアンテナを直列給電するマイクロス
トリツプラインを備えたプリントアンテナにおい
て、前記マイクロストリツプラインの中央よりそ
れぞれ所定量オフセツトした2つの分岐点で分岐
する2つの分岐ラインを形成し、これら2つの分
岐ライン上において、前記各分岐点から1/4波長
またはその奇数倍離れたところに、各分岐ライン
と地導体間にスイツチングダイオードをそれぞれ
装荷し、該装荷点からさらに1/4波長またはその
奇数倍離れたところで、前記各分岐ラインを合流
させた給電回路を具備したことを特徴とするプリ
ントアンテナ。 2 アレイアンテナは、対称に置かれた2つのア
レイアンテナである特許請求の範囲第1項記載の
プリントアンテナ。
[Scope of Claims] 1. In a printed antenna equipped with a microstrip line for serially feeding a radiating element or an array antenna of radiating elements arranged on a printed board, 2 elements offset by a predetermined amount from the center of the microstrip line, respectively. Two branch lines are formed that branch at one branch point, and on these two branch lines, a switching line is placed between each branch line and the ground conductor at a distance of 1/4 wavelength or an odd number of times from each branch point. 1. A printed antenna comprising a feeding circuit in which each branch line is loaded with a diode and the branch lines are joined at a distance of 1/4 wavelength or an odd number of times from the loading point. 2. The printed antenna according to claim 1, wherein the array antenna is two array antennas placed symmetrically.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP3663702B2 (en) * 1995-12-05 2005-06-22 株式会社デンソー Planar array antenna and phase monopulse radar apparatus
US6954177B2 (en) * 2002-11-07 2005-10-11 M/A-Com, Inc. Microstrip antenna array with periodic filters for enhanced performance

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JPS6489602A (en) 1989-04-04

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