JPH05343915A - マイクロストリップアンテナ - Google Patents

マイクロストリップアンテナ

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JPH05343915A
JPH05343915A JP4150547A JP15054792A JPH05343915A JP H05343915 A JPH05343915 A JP H05343915A JP 4150547 A JP4150547 A JP 4150547A JP 15054792 A JP15054792 A JP 15054792A JP H05343915 A JPH05343915 A JP H05343915A
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antenna
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thickness
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佳雄 恵比根
Yoshiyuki Chatani
嘉之 茶谷
Tetsuya Miyabayashi
哲也 宮林
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 広帯域にわたり、放射特性の良好なマイクロ
ストリップアンテナを得る。 【構成】 誘電体基板または空気層1の厚さを波長の2
0分の1以上とするとともに、地導体3にスロット7を
設け、このスロット7を介して背面よりマイクロストリ
ップ線路6により励振する構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、移動体通信用基地局
に用いるマイクロストリップアンテナに関するものであ
り、特にマイクロストリップアンテナの広帯域化に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】マイクロストリップアンテナを移動基地
局用アンテナ素子として用いる場合、20%以上という
広い地域が要求される。従来、マイクロストリップアン
テナを広帯域化する方法として、図6および図7に示す
方法が知られている。図6はたとえば、鈴木他、「マイ
クロストリップアンテナの広帯域化」、昭和56年度電
子通信学会総合全国大会、624に示されるもので、図
において1は誘電体基板、2は励振素子、3は地導体、
8は同軸コネクタを示す。また、図7はたとえば、堀
他、「2重化によるSバンド子帯域円偏波マイクロスト
リップアンテナ」、昭和57年度電子通信学会総合全国
大会、642に示されるもので、図において1は誘電体
基板、2は励振素子、3は地導体、4は非励振素子、8
は同軸コネクタを示す。また、これらの図は励振素子、
非励振素子が円形の場合を示している。
【0003】次に動作について説明する。マイクロスト
リップアンテナは、励振素子2の寸法に対応した周波数
で共振し、この周波数で電波をストリップ導体に垂直な
方向へ効率よく放射する。ここで、例えば励振素子が円
形の場合、共振周波数は概略“数1”で与えられる。
【0004】
【数1】
【0005】また、アンテナの動作帯域幅は、アンテナ
のQ値をQT 、VSWRをsとして“数2”で与えられ
る。
【0006】
【数2】
【0007】さらにQT は、“数3”で与えられる。
【0008】
【数3】
【0009】従って、アンテナを広帯域化するためには
基板の比誘電率を低くするとともに、基板の厚さを厚く
すれば良い。例えば、基板の比誘電率を1(空気)、基
板厚を0.06波長とした場合、QT は約10となり、
VSWR1:2の比帯域は約7%となる。
【0010】また、広帯域化の別な方法として、図7に
示すように、励振素子2の上側にこれと平行に比励振素
子4を設ける方法がある。これは、図8に示すごとく励
振素子2と非励振素子4にわずかに異なる共振周波数を
与えることにより、両者の容量結合によって図に示すご
とく広帯域化を実現するものである。この場合、1:
1.5のVSWRで約8.5%の帯域幅が実験的に得ら
れている。
【0011】また、上記2つの方法を併用することによ
ってさらに広帯域化が可能となる。すなわち、誘電帯基
板または空気層の厚さを20分の1波長以上と厚くする
とともに、非励振素子を装荷することによって、1:
1.5のVSWRで20%程度の帯域幅が実験的に得ら
れている。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】移動帯通信用の基地局
アンテナとしては、20%以上の比帯域が必要となる。
しかるに従来のマイクロストリップアンテナにおいて
は、20%以上の帯域幅を得るためには、誘電体基板ま
たは空気層の厚さを20分の1波長以上と厚くするとと
もに非励振素子を装荷する必要がある。この場合、基本
モードだけでなく高次モードのQ値も下がるため、高次
モードが励振されやすくなり、かつ従来のマイクロスト
リップアンテナは同軸コネクタより励振されるため、ア
ンテナの内部電磁界が給電ピンの影響で非対称となり、
非対称な高次モードが励振され、図9に示すようにE面
内の放射指向性が非対称になるという問題があった。
【0013】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、広帯域にわたり放射特性の良好
なマイクロストリップアンテナを得ることを目的とす
る。
【0014】
【課題を解決するための手段】この発明に係わるマイク
ロストリップアンテナは、誘電体基板または空気層の厚
さを20分の1波長以上とし、かつ励振素子の上側にこ
れと平行に非励振素子を設けるとともに、地導体面の励
振素子の中心に対応する部分にスロットを設け、このス
ロットを介して背面よりマイクロストリップ線路により
励振したものである。
【0015】また、この発明に係わるマイクロストリッ
プアンテナは、誘電体基板または空気層の厚さを20分
の1波長以上とし、かつ励振素子の上側にこれと平行に
非励振素子を設けるとともに、地導体面の励振素子の中
心に対応する部分にスロットを設け、このスロットを介
して背面よりマイクロストリップ線路により励振し、さ
らに地導体の幅を0.3波長から0.4波長の間に狭
め、水平面内のビーム幅を120゜に広げたものであ
る。
【0016】
【作用】この発明のマイクロストリップアンテナは、地
導体に設けられたスロットを介して給電を行なうので、
誘電体または空気層を厚くすることによる非対称な高次
モードの発生が抑圧され、放射特性が劣化することなく
広帯域化することができる。
【0017】また、この発明のマイクロストリップアン
テナは、地導体幅を0.3波長から0.4波長の間に狭
めているから、広帯域にわたって磁界面内で120゜の
ビーム幅が得られる。
【0018】
【実施例】実施例1.図1はこの発明の実施例1を示す
概略構成図であり、1は誘電体基板または空気層、2は
励振素子、3は地導体、4は非励振素子、5は第二の誘
電体基板、6はマイクロストリップ線路、7は地導体に
設けられたスロットである。この実施例においては、励
振素子および非励振素子が方形の場合を示しているが、
円形でも良い。
【0019】次に動作について説明する。図において、
励振素子2とマイクロストリップ線路6は地導体3をは
さんでたがいに反対側に設置される。また、スロット7
は地導体3上の励振素子2の中心に対応する部分に設け
られている。マイクロストリップ線路6を伝送してきた
マイクロ波は、スロット7を介してアンテナ内部の磁界
と結合し、アンテナ内部に基本モードの電磁界を励振す
る。この時、誘電体基板または空気層1の厚さを20分
の1波長以上に厚くした場合でも、スロット7は励振素
子2の中心に設けられているから内部電磁界は対称とな
るため非対象な高次モードを発生することがなく、図2
に示すように対称性の良い放射パターンが得られ、放射
特性を損わない。また、20分の1波長以上の厚い基板
と非励振素子の効果により、図3に示すように1:1.
5のVSWRで20%以上の帯域幅が得られ、すなわち
広帯域にわたり、放射特性の良好なマイクロストリップ
アンテナが得られる。
【0020】実施例2.図4は、この発明の実施例2を
示す概略構成図である。図において、1〜7は実施例1
の場合と同様のものである。
【0021】移動通信用基地局アンテナにおいては水平
面内120゜のビーム幅が必要となる。通常のマイクロ
ストリップアンテナにおいては地導体幅は1〜数波長に
設定され、この場合磁界面内のビーム幅としては、70
゜〜90゜の値が実験的に得られている。ここで、マイ
クロストリップアンテナの地導体の幅を狭くすると、側
方および後方へのまわりこみが多くなるためビーム幅が
広くなり、地導体幅を0.35波長とした時、図5に示
すごとく120゜のビーム幅が実験的に得られる。さら
に、地導体幅が0.3波長から0.4波長の間であれ
ば、120゜ビームアンテナとして実用可能なビーム幅
が得られる。すなわち、図4の構成により20%以上の
広帯域にわたり、水平面内120゜ビーム幅を有するマ
イクロストリップアンテナを得ることができる。
【0022】
【発明の効果】この発明は以上のように構成されている
ので、線路による不要放射や非対称な高次モードの発生
による放射特性の劣化がなく、広帯域にわたり放射特性
の良好なマイクロストリップアンテナが得られる効果が
ある。
【0023】また、広帯域にわたり放射特性の良好な1
20゜ビームアンテナが得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例1を示す概略構成図である。
【図2】この発明によるアンテナの反射損失を示す図で
ある。
【図3】この発明によるアンテナの電界面内放射指向性
を示す図である。
【図4】この発明の実施例2を示す概略構成図である。
【図5】この発明による磁界面内放射指向性を示す図で
ある。
【図6】従来のアンテナを示す概略構成図である。
【図7】従来のアンテナの別の例を示す概略構成図であ
る。
【図8】従来のアンテナによる広帯域化の原理を示す図
である。
【図9】従来のアンテナによる電界面内放射指向性を示
す図である。
【符号の説明】
1 誘電体基板または空気層 2 励振素子 3 地導体 4 非励振素子 5 第二の誘電体基板 6 マイクロストリップ線路 7 スロット 8 同軸コネクタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮林 哲也 鎌倉市上町屋214番地 湘菱電子株式会社 内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 誘電体基板または空気層をはさんで平行
    に配置された地導体と円形または方形の励振素子とを備
    えたマイクロストリップアンテナにおいて、上記誘電体
    基板または空気層の厚さを波長の20分の1以上と厚く
    するとともに、上記励振素子の上側に間隔を隔ててこれ
    と平行に非励振素子を設け、かつ地導体面上の励振素子
    の中心に対応する部分にスロットを設け、このスロット
    を介して背面よりマイクロストリップ線路により励振し
    たことを特徴とするマイクロストリップアンテナ。
  2. 【請求項2】 誘電体基板または空気層をはさんで平行
    に配置された地導体と円形または方形の励振素子とを備
    えたマイクロストリップアンテナにおいて、上記誘電体
    基板または空気層の厚さを波長の20分の1以上と厚く
    するとともに、上記励振素子に間隔を隔ててこれと平行
    に非励振素子を設け、かつ地導体面上の励振素子の中心
    に対応する部分にスロットを設け、このスロットを介し
    て背面よりマイクロストリップ線路により励振し、さら
    に水平面内ビーム幅が120゜となるように地導体の幅
    を0.3波長から0.4波長の間に狭めたことを特徴と
    するマイクロストリップアンテナ。
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