JPH06296110A - Triplate type plane antenna with parasitic element - Google Patents
Triplate type plane antenna with parasitic elementInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、マイクロ波帯の送受信
に用いられ、低サイドローブの平面アンテナに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a low sidelobe planar antenna used for transmission and reception in a microwave band.
【0002】[0002]
【従来の技術】平面アンテナのアンテナ効率を高める手
段として、トリプレート線路を用いて給電線路の低損失
化を図る方法がある。この種のアンテナの構成方法とし
て図5に示すように、地導体1の面上に誘電体2aを介
して放射素子5と給電線路6等を形成したアンテナ回路
基板3を設置し、その面上に誘電体2bを介してスロッ
ト7を有するスロット板4をスロット7が放射素子5の
真上にくるように形成し、さらにその面上に誘電体2c
を介して無給電素子9を形成した無給電基板8を無給電
素子9が放射素子5及びスロット7の真上にくるように
配置するアンテナ構成がある。2. Description of the Related Art As a means for improving the antenna efficiency of a plane antenna, there is a method of reducing the loss of a feed line by using a triplate line. As a method of constructing an antenna of this kind, as shown in FIG. 5, an antenna circuit board 3 having a radiation element 5 and a feed line 6 and the like formed on a surface of a ground conductor 1 via a dielectric 2a is installed, and on the surface thereof. A slot plate 4 having a slot 7 is formed on the radiating element 5 via a dielectric 2b so that the slot 7 is directly above the radiating element 5, and the dielectric 2c is formed on the surface thereof.
There is an antenna configuration in which the parasitic board 8 on which the parasitic element 9 is formed is disposed so that the parasitic element 9 is directly above the radiating element 5 and the slot 7.
【0003】この構成では、放射素子5と無給電素子9
は電磁的に結合しており、給電電力の放射に際しては、
無給電素子9のない構成に比べて地導体1とスロット板
4の間を横方向へ伝播する成分が低減されて、無給電素
子9から直接空間へ放射する成分が増加するため、高効
率で広帯域な特性を有する平面アンテナが実現可能であ
る。この詳細については、筆者らは1992年の電子情
報通信学会春季全国大会(予稿,B−61)で既に報告
している。In this configuration, the radiating element 5 and the parasitic element 9
Are electromagnetically coupled, and when radiating the power supply,
Compared to the configuration without the parasitic element 9, the component propagating in the lateral direction between the ground conductor 1 and the slot plate 4 is reduced, and the component radiated from the parasitic element 9 directly to the space is increased, so that the efficiency is high. A plane antenna having wide band characteristics can be realized. The details have already been reported by the authors at the 1992 IEICE Spring National Convention (Preliminary Report, B-61).
【0004】また、本構成において高効率な特性を実現
するためには、誘電体2a,2b,2cの厚みは、利用
中心周波数の自由空間波長をλ0とすると、0.1λ0以下
の厚さとする必要があり、スロット7の寸法は0.6λ0程
度とし、配列間隔は0.86λ0程度とする必要があった。Further, in order to realize highly efficient characteristics in this structure, the thickness of the dielectrics 2a, 2b, 2c is 0.1λ 0 or less, where λ 0 is the free space wavelength of the utilization center frequency. The dimensions of the slots 7 have to be about 0.6λ 0 , and the arrangement intervals have to be about 0.86λ 0 .
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】図5に示した構成のア
ンテナにおいては、利用中心周波数が高くなると、スロ
ット7の内部に露出した線路6からの不要放射が増大す
る。さらに、図6に示すように線路6のフリンジングも
増大するため、スロット板4のスロット7を形成した残
りの金属部分がトリプレート線路の上部地導体としての
機能が低下して、スロットからの線路不要放射も増大す
る。従って、従来の構成では利用中心周波数の上昇に伴
い、線路不要放射の影響で利得が低下すると共に、図7
に示すように、サイドローブレベルが上昇して規定サイ
ドローブレベル以下の低サイドローブ特性が実現できな
いという問題があった。In the antenna having the configuration shown in FIG. 5, the unwanted radiation from the line 6 exposed inside the slot 7 increases as the center frequency of use increases. Further, as shown in FIG. 6, fringing of the line 6 also increases, so that the remaining metal portion of the slot plate 4 in which the slot 7 is formed deteriorates in its function as the upper ground conductor of the triplate line, and the metal from the slot is removed. Unwanted line emissions also increase. Therefore, in the conventional configuration, the gain is reduced due to the effect of unnecessary radiation on the line as the use center frequency increases, and
As shown in, there is a problem that the side lobe level rises and the low side lobe characteristic below the specified side lobe level cannot be realized.
【0006】本発明は、利得低下を生じることなく、線
路不要放射によるサイドローブレベルの上昇がない平面
アンテナを提供するものである。The present invention provides a planar antenna that does not cause gain reduction and does not raise the sidelobe level due to unwanted radiation from the line.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は、図1に示すよ
うに、地導体1とこの地導体1の面上に誘電体2aを介
して放射素子5と給電線路6等を形成したアンテナ回路
基板3を設置し、さらに、その面上に誘電体2bを介し
てスロット7を有するスロット板4をスロット7が放射
素子5の真上にくるように設置すると共に、前記スロッ
ト板4の面上に誘電体2cを介して無給電素子9を形成
した無給電基板8を無給電素子9が放射素子5及びスロ
ット7の真上にくるように設置して構成される無給電素
子付きトリプレート型平面アンテナにおいて、前記スロ
ット7の寸法Lを前記放射素子5の寸法aの0.9〜
1.0倍に設定する。As shown in FIG. 1, the present invention is an antenna in which a ground conductor 1 and a radiating element 5 and a feed line 6 are formed on a surface of the ground conductor 1 with a dielectric 2a interposed therebetween. A circuit board (3) is installed, and a slot plate (4) having a slot (7) on the surface of the circuit board (3) is installed so that the slot (7) is directly above the radiating element (5) and the surface of the slot plate (4) is A triplate plate with a parasitic element configured by installing a parasitic substrate 8 on which a parasitic element 9 is formed via a dielectric 2c so that the parasitic element 9 is directly above the radiating element 5 and the slot 7. In the planar antenna, the dimension L of the slot 7 is 0.9 to the dimension a of the radiating element 5.
Set to 1.0 times.
【0008】また、本発明は図1に示す構成において、
誘電体2a、2b、2cの厚さhを利用中心周波数の自
由空間波長λ0の0.1倍以下に設定し、さらに図2に
示すアレーアンテナ構成において、直交する2方向の配
列間隔P1,P2を利用中心周波数の自由空間波長λ0の
0.82〜0.86倍の範囲に設定する。Further, in the present invention, in the configuration shown in FIG.
Dielectric 2a, 2b, and set to 0.1 times or less of free space wavelength lambda 0 of the use central frequency a thickness h of the 2c, yet the array antenna configuration shown in FIG. 2, the arrangement interval of the two orthogonal directions P 1 , P 2 is set in the range of 0.82 to 0.86 times the free space wavelength λ 0 of the utilization center frequency.
【0009】本発明のアンテナに用いる誘電体2a、2
b、2cは比誘電率が約1.1以下の発泡ポリエチレン
や発泡ポリプロピレン等を用いることが望ましく、ま
た、放射素子5とスロット7及び無給電素子9の形状
は、一般に用いられる正方形、長方形あるいは円形のパ
ッチを用いることができるが、正方形の場合、放射素子
5の一辺の長さaは、利用中心周波数の自由空間波長λ
0の0.35〜0.4倍程度であることが望ましく、無
給電素子9の一辺の長さbは、λ0の0.25〜0.3
5倍程度であることが望ましい。Dielectrics 2a, 2 used in the antenna of the present invention
For b and 2c, it is desirable to use foamed polyethylene or polypropylene having a relative dielectric constant of about 1.1 or less, and the shape of the radiating element 5, the slot 7 and the parasitic element 9 is a commonly used square, rectangle or A circular patch can be used, but in the case of a square, the length a of one side of the radiating element 5 is determined by the free space wavelength λ of the used center frequency.
It is desirable to be about 0.35 to 0.4 times 0 , and the length b of one side of the parasitic element 9 is 0.25 to 0.3 of λ 0 .
It is desirable to be about 5 times.
【0010】[0010]
【作用】本発明の無給電素子付きトリプレート型平面ア
ンテナのスロット板4は、給電線路6と地導体1と共に
構成されるトリプレート線路の上部地導体として作用
し、またスロット7は、放射素子5と無給電素子9が電
磁的結合するための開口である。ここで、スロット7の
寸法Lを放射素子5の寸法aの0.9〜1.0倍とする
ことで、給電線路6がスロット7の内部に露出すること
がなく、不要放射が抑制されると共に、アレー化した際
にスロット板4のスロット7を形成した残りの金属部が
広くできるため、給電線路6に対するシールド効果が向
上して、線路からの不要放射が抑制できる。この時、放
射素子5に対して無給電素子9の寸法を適切な寸法に設
定することにより、放射素子5の給電電力は効率よく無
給電素子9に伝達されて空間に放射するため、スロット
7の寸法を小さくしても利得の低下を生じることはな
い。さらに、誘電体2a、2b、2cの厚みを利用中心
周波数の自由空間波長λ0 に対して0.1倍以下とする
ことにより、線路のフリンジングを抑えることができ、
また、配列間隔をλ0の0.84倍程度とすることで、
スロット板4と地導体1の間を横方向へ伝播する成分を
活用できるため、高効率化が図れ、不要放射によるサイ
ドローブレベルの上昇が抑制できる。The slot plate 4 of the tri-plate type planar antenna with a parasitic element of the present invention acts as an upper ground conductor of the tri-plate line constituted by the feed line 6 and the ground conductor 1, and the slot 7 is a radiating element. 5 is an opening for electromagnetically coupling the passive element 9 and the parasitic element 9. Here, by setting the dimension L of the slot 7 to 0.9 to 1.0 times the dimension a of the radiating element 5, the feed line 6 is not exposed inside the slot 7, and unnecessary radiation is suppressed. At the same time, since the remaining metal portion of the slot plate 4 in which the slots 7 are formed can be widened when arrayed, the shield effect for the feed line 6 is improved, and unnecessary radiation from the line can be suppressed. At this time, by setting the dimension of the parasitic element 9 to the radiating element 5 to an appropriate dimension, the power fed to the radiating element 5 is efficiently transmitted to the parasitic element 9 and radiated into the space, so that the slot 7 The gain does not decrease even if the size of is reduced. Further, by setting the thickness of the dielectrics 2a, 2b, 2c to be 0.1 times or less the free space wavelength λ 0 of the utilization center frequency, fringing of the line can be suppressed,
Further, by setting the arrangement interval to be about 0.84 times λ 0 ,
Since the component propagating in the lateral direction between the slot plate 4 and the ground conductor 1 can be utilized, high efficiency can be achieved, and an increase in side lobe level due to unnecessary radiation can be suppressed.
【0011】[0011]
【実施例】本発明の一実施例を図3に示す。アンテナ構
成は、図2に示す構成であり、地導体1として厚さ1m
mのアルミニウム板を用い、スロット板4として厚さ
0.5mmのアルミニウム板を用いた。誘電体2a、2
b、2cとして厚さ1mmで比誘電率約1.1のポリプ
ロピレンフォームを用いた。また、アンテナ回路基板3
及び無給電基板8として厚さ25μmのPETフィルム
に厚さ35μmの銅箔を貼り合わせた基板を用い、放射
素子5と給電線路6及び無給電素子9を銅箔の不要部分
をエッチング除去して形成した。またスロット板4に
は、スロット7をプレス加工して形成した。上記構成に
より図3に示す如く、放射素子5、スロット7及び無給
電素子9の配列数を縦4ヶ、横24ヶとし、直交する2
方向の配列間隔を利用中心周波数の自由空間波長λ0の
0.84倍で等間隔としてアンテナを製作した。ここで
放射素子5を一辺の長さaがλ0の0.373倍の正方
形とし、スロット7の一辺長Lをaと等しくした正方形
とし、無給電素子9を一辺の長さbがλ0の0.284
倍の正方形とした。本アンテナにより利用中心周波数で
指向性を測定した結果、図4に示す如く、要求サイドロ
ーブレベル以下の低サイドローブ特性が実現できること
が確認できた。この時の利得は約28dBで効率70%
程度の良好な結果であった。また、VSWR<1.5の
帯域も約10%であり、広帯域な特性を得ることができ
た。FIG. 3 shows an embodiment of the present invention. The antenna configuration is as shown in FIG. 2, and the ground conductor 1 has a thickness of 1 m.
An aluminum plate having a thickness of 0.5 mm was used as the slot plate 4. Dielectrics 2a, 2
As b and 2c, polypropylene foam having a thickness of 1 mm and a relative dielectric constant of about 1.1 was used. Also, the antenna circuit board 3
Also, as the parasitic substrate 8, a substrate in which a PET film having a thickness of 25 μm and a copper foil having a thickness of 35 μm are attached is used, and the radiating element 5, the feeding line 6 and the parasitic element 9 are removed by etching unnecessary portions of the copper foil. Formed. The slot plate 4 was formed by pressing the slot 7. With the above structure, as shown in FIG. 3, the radiating elements 5, the slots 7, and the parasitic elements 9 are arranged in a vertical array of 4 rows and a horizontal array of 24 rows, and are arranged in two orthogonal directions.
The antennas were manufactured with the arrangement intervals in the direction being equal to 0.84 times the free space wavelength λ 0 of the center frequency used. Here, the radiating element 5 is a square whose one side length a is 0.373 times λ 0 and the one side length L of the slot 7 is equal to a, and the parasitic element 9 has one side length b of λ 0. Of 0.284
Doubled square. As a result of measuring the directivity at the utilization center frequency with this antenna, it was confirmed that low sidelobe characteristics below the required sidelobe level could be realized as shown in FIG. The gain at this time is about 28 dB and the efficiency is 70%.
The result was good. Further, the band of VSWR <1.5 was also about 10%, and a wide band characteristic could be obtained.
【0012】[0012]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば利
用中心周波数の上昇に伴う給電線路から不要放射が抑制
できるため、利得低下を生じることなく、広い帯域に渡
って低サイドローブ特性を有する良好な平面アンテナを
提供することができる。As described above, according to the present invention, unnecessary radiation from the feed line due to an increase in the use center frequency can be suppressed, so that the low side lobe characteristic can be obtained over a wide band without causing the gain reduction. It is possible to provide a good planar antenna having the same.
【図1】(a)は本発明の一実施例の基本構成を示す平
面図であり、(b)は本発明の一実施例の基本構成を示
す断面図である。FIG. 1A is a plan view showing the basic structure of an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a sectional view showing the basic structure of the embodiment of the present invention.
【図2】本発明の一実施例のアンテナのアレー構成を示
す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing an array configuration of an antenna according to an embodiment of the present invention.
【図3】本発明の一実施例の平面図である。FIG. 3 is a plan view of an embodiment of the present invention.
【図4】本発明の一実施例の指向特性を示す線図であ
る。FIG. 4 is a diagram showing a directional characteristic of an embodiment of the present invention.
【図5】(a)は従来例を示す平面図であり、(b)は
従来例を示す断面図である。5A is a plan view showing a conventional example, and FIG. 5B is a sectional view showing the conventional example.
【図6】従来例の課題を説明するための断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining the problems of the conventional example.
【図7】図6の特性を示す線図である。FIG. 7 is a diagram showing the characteristics of FIG.
1.地導体 2a,2b,2
c.誘電体 3.アンテナ回路基板 4.スロット板 5.放射素子 6.給電線路 7.スロット 8.無給電基板 9.無給電素子1. Ground conductors 2a, 2b, 2
c. Dielectric 3. Antenna circuit board 4. Slot plate 5. Radiating element 6. Power supply line 7. Slot 8. Parasitic board 9. Parasitic element
Claims (3)
(2a)を介して複数の放射素子(5)と給電線路(6)を形成し
たアンテナ回路基板(3)を設置し、その面上に誘電体(2
b)を介して複数のスロット(7)を有するスロット板(4)を
各スロット(7)が各放射素子(5)の真上にくるように設置
すると共に、前記スロット板(4)の面上に誘電体(2c)を
介して複数の無給電素子(9)を形成した無給電基板(8)を
各無給電素子(9)が各放射素子(5)及び各スロット(7)の
真上にくるように設置して構成される無給電素子付きト
リプレート型平面アンテナにおいて、前記スロット(7)
の寸法を前記放射素子(5)の寸法の0.9倍〜1.0倍
の寸法としたことを特徴とする無給電素子付きトリプレ
ート型平面アンテナ。1. A ground conductor (1) and a dielectric on the surface of this ground conductor (1).
Install the antenna circuit board (3) on which multiple radiating elements (5) and feed lines (6) are formed via (2a), and place the dielectric (2
The slot plate (4) having a plurality of slots (7) via b) is installed so that each slot (7) is directly above each radiating element (5), and the surface of the slot plate (4) is A parasitic board (8) with a plurality of parasitic elements (9) formed on top of it with a dielectric (2c) is attached to each radiating element (5) and each slot (7). In the triplate type planar antenna with a parasitic element installed so as to come to the top, the slot (7)
Is a dimension of 0.9 times to 1.0 times the dimension of the radiating element (5), a triplate type planar antenna with a parasitic element.
中心周波数の自由空間波長λ0の0.1倍以下としたことを
特徴とする請求項1に記載の無給電素子付きトリプレー
ト型平面アンテナ。2. The dielectric according to claim 1, wherein the thickness of the dielectrics (2a), (2b), (2c) is 0.1 times or less of the free space wavelength λ 0 of the utilization center frequency. Tri-plate type planar antenna with feeding element.
素子(9)とから成るエレメントをマトリックス状に配列
したアレーアンテナにおいて、直交する2方向の配列間
隔を、利用中心周波数の自由空間波長の0.82〜0.86倍の
範囲に設定したことを特徴とする請求項1または2に記
載の無給電素子付きトリプレート型平面アンテナ。3. An array antenna in which elements comprising the radiating element (5), a slot (7) and a parasitic element (9) are arrayed in a matrix, and the array spacing in two orthogonal directions is defined as the center frequency of utilization. The triplate type planar antenna with a parasitic element according to claim 1 or 2, wherein the triplate type planar antenna is set in a range of 0.82 to 0.86 times a free space wavelength.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8314393A JPH06296110A (en) | 1993-04-09 | 1993-04-09 | Triplate type plane antenna with parasitic element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8314393A JPH06296110A (en) | 1993-04-09 | 1993-04-09 | Triplate type plane antenna with parasitic element |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06296110A true JPH06296110A (en) | 1994-10-21 |
Family
ID=13793999
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8314393A Pending JPH06296110A (en) | 1993-04-09 | 1993-04-09 | Triplate type plane antenna with parasitic element |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06296110A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002135040A (en) * | 2000-10-23 | 2002-05-10 | Dx Antenna Co Ltd | Patch antenna |
JP2002290144A (en) * | 2001-03-28 | 2002-10-04 | Hitachi Chem Co Ltd | Planar array antenna |
JP2006180444A (en) * | 2004-12-22 | 2006-07-06 | Tatung Co | Circularly polarized array antenna |
JP2010114645A (en) * | 2008-11-06 | 2010-05-20 | Japan Radio Co Ltd | Antenna device, and array antenna device provided with the same |
-
1993
- 1993-04-09 JP JP8314393A patent/JPH06296110A/en active Pending
Cited By (5)
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