JPH0590829A - マイクロストリツプアンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 パラレルプレートモードの発生を抑え良好な
電気特性を維持する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。 【構成】 パッチアンテナ３と、このパッチアンテナ３
に対向するように第１の誘電体層１を介して空間上でパ
ッチアンテナ３に所定長さ交叉するように設けられた給
電線路５と、この給電線路５に対向するように第２の誘
電体層２を介して設けられた第１の地導体板２とを備え
たマイクロストリップアンテナにおいて、パッチアンテ
ナ３と同一平面上で該パッチアンテナ３に接続されず、
かつ第１の誘電体層１を介し空間上で少なくとも給電線
路５を覆うように形成された第２の地導体板４を具備す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、移動体無線等に用いら
れるマイクロストリップアンテナに関する。

【０００２】

【従来の技術】これからのアレーアンテナとしては、ビ
ーム走査、ビーム成形、低サイドローブ化等のさまざま
な性能が要求される。このためには、ＬＮＡ（低雑音増
幅器）、ＨＰＡ（高出力増幅器）や移相器を含めたアク
ティブフェイズドアレーアンテナが必要である。しか
も、航空機や自動車等の移動体用への需要が最も期待さ
れるため、給電回路等を含めたアレーアンテナを小型・
薄型に構築することが要求される。

【０００３】ところで、アンテナの小型・薄型化に対し
てはマイクロストリップアンテナを利用することで対処
が可能であり、また給電回路の構築に対してもマイクロ
ストリップ系の線路を利用することができる。特に、ト
リプレート線路を利用することにより給電回路を別々の
層にして多層に重ね合わせられることができ有効であ
り、ＬＮＡ、ＨＰＡ等のアクティブ素子のＭＭＩＣ化に
よりこれらの素子をトリプレート線路の中に組み込むこ
とも可能である。また、トリプレート線路は、放射損失
がないため、マイクロストリップ線路より１波長当りの
挿入損失値は低い。つまり、素子数が多いアレーアンテ
ナの場合には、給電線路長が長くなり、その結果として
給電線路の挿入損失が増加し、アレーアンテナの利得の
劣化を引き起こす。従って、アンテナ効率を高めるため
には、トリプレート線路を用いることが必須となる。

【０００４】しかし、トリプレート線路を用いる場合の
問題点として、不要モードであるパラレルプレートモー
ドの発生が挙げられる。パラレルプレートモードは、ト
リプレート線路の構造の中で、上下の層に設けられたス
ロットやコネクタ等への接続部分等であって上下の構造
の非対称となる部分において発生し、整合特性や放射指
向性等の電気特性に悪影響を与える。

【０００５】その具体例として、トリプレート給電型平
面アンテナを図７及び図８に示す。図７はその平面図、
図８は図７のａ−ａ´断面図である。

【０００６】これらの図において、１０，１１は誘電体
基板であり、誘電体基板１０の上面には、４組の矩形パ
ッチアンテナ１２，１２…及びこれらを取り囲むように
スロット１３を介し地導体板１４が形成されている。

【０００７】誘電体基板１０，１１の間には、各矩形パ
ッチアンテナ１２と交叉するように給電線路１５が形成
されている。

【０００８】誘電体基板１１の下面には、ほぼ全面に地
導体板１６が形成されている。

【０００９】つまり、このトリプレート給電型アンテナ
では、給電線路１５とこれを挟む地導体板１４，１６に
よりトリプレート線路を構成しているが、上記スロット
１３の存在により上下非対称な構造となるため、この部
分でパラレルプレートモードが発生し、給電線路１５と
同軸線路（図示せず）との接続部１７においても同様の
理由でパラレルプレートモードが発生する。

【００１０】そして、パラレルプレートモードは、トリ
プレート線路を構成している地導体板１４，１６間を伝
搬し、基板のエッジまで達する。ここで、生じた電界
は、放射に寄与し、アンテナ素子とアレーアンテナの放
射界に影響を与える。また、トリプレート線路の中で発
生しているパラレルプレートモードは共振し、アンテナ
の共振特性にも悪影響を与える。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来の近接結合マイクロストリップアンテナにおいては、
パラレルプレートモードの発生によってアンテナの電気
特性に悪影響を及ぼす等の問題点があった。

【００１２】そこで、本発明は、パラレルプレートモー
ドの発生を抑え良好な電気的特性を維持するマイクロス
トリップアンテナを提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、本発明は、パッチアンテナと、このパッチアンテナ
に対向するように第１の誘電体層を介して空間上で前記
パッチアンテナに所定長さ交叉するように設けられた給
電線路と、この給電線路に対向するように第２の誘電体
層を介して設けられた第１の地導体板とを備えたマイク
ロストリップアンテナにおいて、前記パッチアンテナと
同一平面上で該パッチアンテナに接続されず、かつ前記
第１の誘電体層を介し空間上で少なくとも前記給電線路
を覆うように形成された第２の地導体板を具備するもの
である。

【００１４】

【作用】本発明によれば、パラレルプレートモードを発
生させるスロットが存在しない構成になっているため、
スロットによるパラレルプレートモードは発生しない。
また、第２の地導体層が給電線路に沿った形状に形成さ
れているため、コネクタと給電線路との接続部分におい
て発生したパラレルプレートモードは線路以外に広がる
ことなく、基板の端に不要の放射源が集中することもな
い。従って、パラレルプレートモードの発生を抑え、ア
ンテナの電気特性に影響を及ぼさない。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例の詳細を図面に基づき
説明する。

【００１６】図１乃至図３は本発明の一実施例に係る近
接結合マイクロストリップアンテナを示す図であり、図
１はその分解斜視図、図２はアンテナ面から見た平面
図、図３は断面図である。

【００１７】これらの図に示す近接結合マイクロストリ
ップアンテナは、方形状で所定厚の誘電体基板１，２を
重ねて構成される。

【００１８】誘電体基板１の上面には、導体板からなる
矩形パッチアンテナ３及び後述する地導体板４が形成さ
れている。

【００１９】誘電体基板１，２の間には、矩形パッチア
ンテナ３と所定の長さＳｌだけ交叉するように給電線路
５が形成されている。

【００２０】誘電体基板２の下面には、そのほぼ全面に
地導体板６が形成されると共に、給電線路５に給電する
ためのコネクタ７が配置されている。ここで、コネクタ
７の外導体は、地導体板６に接続され、コネクタ７の中
心導体は、誘電体基板２を貫く導体ピンまたはスルーホ
ール８を介し給電線路５に接続されている。

【００２１】本実施例の近接結合マイクロストリップア
ンテナでは、給電線路５とこれを挟む地導体板４，６に
よりトリプレート線路を構成しているのであるが、上記
地導体板４は、矩形パッチアンテナ３に接続されずかつ
給電線路５に沿った形状に形成されている。ここで、地
導体板４の幅Ｗｇは、地導体として動作する幅を有して
おれば良く、ここでは給電線路５の線路幅Ｗｌの４倍程
度にされている。

【００２２】次に、このように構成された近接結合マイ
クロストリップアンテナの動作を説明する。

【００２３】コネクタ７から入力された信号は、導体ピ
ンまたはスルーホール８を介し給電線路５に給電され
る。

【００２４】ここで、給電線路５と矩形パッチアンテナ
３とが所定の長さＳｌだけ交叉しているため、給電線路
５と矩形パッチアンテナ３とは電磁的に結合し、矩形パ
ッチアンテナ３が励振され、電波が放射されアンテナと
して動作する。

【００２５】本実施例の近接結合マイクロストリップア
ンテナアンテナでは、従来例で説明したパラレルプレー
トモードを発生させるスロットが存在しない構成になっ
ているため、スロットによるパラレルプレートモードは
発生しない。

【００２６】一方、コネクタ７と給電線路５との接続部
分９においては、従来例と同様にパラレルプレートモー
ドが発生する。しかし、トリプレート線路を構成してい
る誘電体基板１上の地導体板４の幅Ｗｇは給電線路５の
線路幅Ｗｌの４倍程度であるため、発生したパラレルプ
レートモードは線路以外に広がることなく、基板の端に
不要の放射源が集中することもない。従って、アレーア
ンテナの放射特性や素子アンテナの共振特性に与える影
響が小さくなる。

【００２７】次に、本発明を４素子アレーアンテナに適
用した実施例を図４に示す。なお、上述し実施例と同様
の機能を果たす要素には同一の符号を付す。

【００２８】図４に示す４素子アレーアンテナでは、給
電線路５は４方向に分岐しており、それに伴い地導体板
４も分岐させている。従って、この場合、上述した実施
例に比しパラレルプレートモードが伝搬する領域の形状
が不規則になるため、パラレルプレートモードがアレー
アンテナの特性に与える影響はより小さくなる。

【００２９】この応用としてアンテナ素子面にある地導
体板４の形状を直線からランダムな曲面に変えた実施例
を図５に示す。つまり、地導体板４の幅は、直線的であ
る必要ななく、不規則な形状にした方がパラレルプレー
トモードの影響も小さくできる。

【００３０】以上のように本発明は、パラレルプレート
モードの発生を抑え良好な電気特性を維持することを主
目的とするものであるが、本発明の構成により以下の効
果も期待できる。

【００３１】まず、トリプレート線路として動作する主
要な部分は、中心導体（給電線路５）の線路幅の４倍程
度以内にある部分であり、地導体板４の余分な部分を取
り除いているため、重量が軽減される。従って、アンテ
ナ全体が軽量であることが要求される人工衛星や航空機
搭載用アンテナとして効果がある。

【００３２】さらに、地導体板６の導体部に対しても地
導体板４及びアンテナ素子下部の導体以外を取り除いて
も同様の効果が得られる。

【００３３】また、航空機用のアレーアンテナ等では、
例えば図６に示すように航空機の形状に合わせて曲面状
にアンテナ及び給電回路を形成することが要求される
が、本発明の近接結合マイクロストリップアンテナにお
いては、アンテナ面の地導体板４がもう一方の地導体板
６に比べ金属の面積が狭いので、曲面状に曲げることが
比較的容易に行われる点が効果的である。

【００３４】さらに、パラレルプレートモードの影響が
ないために、トリプレート線路にＬＮＡ、ＨＰＡや移動
器などのマイクロ波素子を挿入することが可能となり、
アクティブアレーアンテナを容易に実現することができ
る。

【００３５】なお、上述した実施例においては、矩形パ
ッチアンテナ素子で説明したが、円形等の任意な形状を
有するアンテナ素子を用いても同様な効果が得られる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、パ
ラレルプレートモードの不要な伝搬や線路間の結合によ
る近接結合マイクロストリップアンテナの電気特性の劣
化を防ぐことができる。また、給電線路からの不要放射
を防げ、かつ、給電線路の挿入損失を低減できる。さら
に、地導体板の余分な部分の金属を取除いているため
に、アンテナ全体の軽量化ができ、衛星搭載や航空機用
アンテナとして効果がある。また、片面の銅が少ないた
め、曲面上に変形することが容易であり、航空機搭載用
など曲面に形成するアンテナに対して有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る近接結合マイクロスト
リップアンテナの分解斜視図である。

【図２】図１においてアンテナ面から見た平面図であ
る。

【図３】図１の断面図である。

【図４】本発明を適用した４素子アレーアンテナの平面
図である。

【図５】本発明の一変形例を示す図である。

【図６】本発明の一変形例を示す図である。

【図７】従来のトリプレート給電型平面アンテナの平面
図である。

【図８】図７のａ−ａ´断面図である。

【符号の説明】

１，２…誘電体基板、３…矩形パッチアンテナ、４，６
…地導体板、５…給電線路、７…コネクタ、８…導体ピ
ンまたはスルーホール。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パッチアンテナと、 このパッチアンテナに対向するように第１の誘電体層を
   介して空間上で前記パッチアンテナに所定長さ交叉する
   ように設けられた給電線路と、 この給電線路に対向するように第２の誘電体層を介して
   設けられた第１の地導体板とを備えたマイクロストリッ
   プアンテナにおいて、 前記パッチアンテナと同一平面上で該パッチアンテナに
   接続されず、かつ前記第１の誘電体層を介し空間上で少
   なくとも前記給電線路を覆うように形成された第２の地
   導体板を具備することを特徴とするマイクロストリップ
   アンテナ。