JPH0637534A - 進行波形アンテナ - Google Patents

進行波形アンテナ

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JPH0637534A
JPH0637534A JP20971292A JP20971292A JPH0637534A JP H0637534 A JPH0637534 A JP H0637534A JP 20971292 A JP20971292 A JP 20971292A JP 20971292 A JP20971292 A JP 20971292A JP H0637534 A JPH0637534 A JP H0637534A
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radiating
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Hisamatsu Nakano
久松 中野
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NIPPON DENGIYOU KOSAKU KK
Nihon Dengyo Kosaku Co Ltd
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NIPPON DENGIYOU KOSAKU KK
Nihon Dengyo Kosaku Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】構造が簡潔で、設計製作が容易であり、放射又
は受信特性の良好な進行波形アンテナを実現する。 【構成】矩形波のように、同一形状部分を周期的に繰り
返して形成した放射素子2,3と地板1との間隔を、放
射素子2,3の給電端から適宜範囲の間は一定に保ち、
間隔を一定に保った範囲を超えて放射素子2,3の他端
(給電端と反対側の端部)に至る間は、放射素子2,3
の他端に近付くにしたがって漸次大となるように構成し
てある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば固定通信用又は
衛星通信用アンテナに要求される特性、即ち、形状が平
面的で効率の高い特性を備えた進行波形アンテナ又は進
行波形アンテナと同等の特性を備えた直列給電形アレイ
アンテナに関するものである。
【0002】
【従来の技術】図10(a)は、従来衛星通信用に用い
られている所謂クランク型円偏波マイクロストリップラ
インアンテナを示す平面図、図10(b)は、その側面
図で、11は導体板より成る地板、2及び3は所謂クラ
ンク型の放射素子、4は同軸接栓、5はマイクロストリ
ップ線路で、放射素子2及び3の各受信電力は、マイク
ロストリップ線路5で合成されて同軸接栓4に加えられ
る。逆に、同軸接栓4に加えられた送信電力は、マイク
ロストリップ線路5を介して放射素子2及び3に分配放
射される。図11(a)もまた従来衛星通信用に用いら
れている所謂クランク型円偏波マイクロストリップライ
ンアンテナを示す斜視図、図11(b)は、その要部の
拡大図で、11は導体板よりなる地板、12及び13は
誘電体板15の表面に設けた所謂クランク型の放射素子
で、放射素子12及び13を組み合わせて2組の単位ア
ンテナより成るアレイアンテナを形成してある。14は
各放射素子12及び13を同軸接栓(図示していない)
に接続する線路である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】図12は、図10に示
したアンテナにおける同軸接栓4及びマイクロストリッ
プ線路5を介して1Vの高周波電圧を放射素子2及び3
に印加した際に、放射素子2及び3に流れる高周波電流
のうち、放射素子2側に流れる高周波電流の絶対値を放
射素子2の各点において測定した結果を示す図で、横軸
は給電端(放射素子2及び3とマイクロストリップ線路
5との接続点)から各測定点までの長さを自由空間波長
λで表し、縦軸は電流の絶対値をmAで表してある。図
12から明らかなように、放射素子2の給電端から流入
した進行波と放射素子2の他端で反射された後退波との
干渉によって定在波形の電流分布を呈している。このよ
うなアンテナにおいては後退波の発生量が多い場合、効
率の良い受信が行われないばかりか、円偏波特性が劣化
して逆旋回円偏波をも受信することとなるため、交差偏
波特性に悪影響を与えることとなる。放射素子2及び3
と地板11との間隔を大にすることによって後退波の発
生を抑えることが可能となるが、同時に進行波も減衰す
るため、効率良く放射又は受信を行わせることが不可能
となる。又、このアンテナにおける地板11と放射素子
2及び3との間隔をλ/16とした場合、設計周波数に
おける最大放射方向の利得はほぼ22.2dBiであ
る。上述したところから明らかなように、このアンテナ
においては、地板11と放射素子2及び3との間隔を単
純に調整するのみでは、放射又は受信効率を良好にする
ことは極めて困難である。図11に示したアンテナは、
図11(b)に放射素子12及び13の一部の拡大図を
示すように、放射素子の給電端側から他端に至るにした
がって放射素子の幅を漸次広くして放射又は受信効率の
向上を図ったものであるが、放射素子の幅の変化の最適
条件を求めるために極めて多くの時間と労力を必要とす
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、同一形状部分
を周期的に繰り返して形成した放射素子と地板との間隔
を、前記放射素子の給電端から適宜範囲に亙って一定に
保ち、この一定間隔の範囲を超えて前記放射素子の他端
に至る範囲においては前記放射素子の他端に近付くにし
たがって漸次大となるように形成した進行波形アンテナ
を実現することによって、従来の欠点を除こうとするも
のである。
【0005】
【作用】放射素子の給電端から流入した進行波は、地板
と放射素子との間隔が漸次大となる範囲において徐々に
減衰することとなるから、放射素子の他端は無反射に近
い状態となる。したがって、放射素子の他端からの反射
による後退波の発生を有効に抑えることが可能となり、
放射又は受信効率が著しく改善される。
【0006】
【実施例】図1(a)は、本発明の一実施例を示す平面
図、図1(b)は、その側面図で、1は導体板より成る
地板、2及び3は所謂クランク型(即ち、矩形波状)の
放射素子で、放射素子2における立ち上りと立ち下がり
との間隔、立ち下がりと立ち上がりとの間隔、立ち上り
及び立ち下がりの高さ、放射素子3における立ち下がり
と立ち上がりとの間隔、立ち上がりと立ち下がりとの間
隔、立ち上り及び立ち下がりの高さの一例を図2に示し
てある。図1に戻って、4は給電端子で、例えば同軸接
栓より成る。5はマイクロストリップ線路で、放射素子
2及び3の各端部を同軸接栓4の内部導体に接続する。
そして本発明においては、放射素子2及び3によって形
成される放射素子面と地板1との間隔を、従来のように
全域に亙って一定に保つことなく、放射素子2及び3の
給電端、即ち、放射素子2及び3の各端部とマイクロス
トリップ線路5との接続点から適宜範囲の間は地板1と
放射素子面との間隔を一定に形成し、この範囲を超えて
放射素子2及び3の各他端に至る範囲においては、放射
素子2及び3の各他端に近付くにしたがって地板1と放
射素子面との間隔が漸次大となるように形成してある。
地板1と放射素子面との間隔を上記のように保持するた
めには、図には示していないが、図11に示した誘電体
板15と同様の適当な固体誘電体、例えば発泡ポリエチ
レンのように損失が少なく比誘電率が1に近い固体誘電
体の厚さを上記の間隔条件に対応するように形成し、こ
の固体誘電体を地板1の表面に固定すると共に、固体誘
電体の表面に例えばエッチング法によるプリント配線手
法によって放射素子2及び3を設けるか、導体薄板を所
要形状に打ち抜いて形成した放射素子を固体誘電体の表
面に固着することによって本発明アンテナを形成するこ
とができる。このように構成した本発明アンテナにおい
ては、放射素子2及び3の給電端(放射素子2及び3と
マイクロストリップ線路5との接続点)から流入した進
行波は、地板1と放射素子面との間隔が漸次大となる範
囲において徐々に減衰することとなるから、放射素子2
及び3の各他端は無反射に近い状態となる。したがっ
て、放射素子の他端からの反射による後退波の発生を有
効に抑えることが可能となり、放射又は受信効率が著し
く改善される。
【0007】図3は、図1における同軸接栓4及びマイ
クロストリップ線路5を介して放射素子2及び3に1V
の高周波電圧を印加した際に、放射素子2及び3に流れ
る高周波電流のうち、放射素子2側に流れる高周波電流
の絶対値を放射素子2の各点において測定した結果を示
す図で、横軸は給電端から各測定点までの長さを自由空
間波長λで表し、縦軸は電流の絶対値をmAで表してあ
る。尚、供試アンテナは、地板1と放射素子面との間隔
が漸次大となる範囲における放射素子面の地板1に対す
る傾斜角を1°に保ったものを使用した。図3から明ら
かなように、放射素子2上の電流は進行波形の分布を呈
している。この供試アンテナの電気的特性は、図10に
示した従来のアンテナの設計周波数と同一の設計周波数
において最大放射方向の利得が22.8dBi、軸比が
1.13dBで、図10に示した従来のアンテナに較べ
て放射又は受信効率が大幅に改善されている。
【0008】図1には、地板1を平坦な導体板で形成
し、放射素子面と地板1との間隔が漸次変化する部分
は、放射素子面を上向きに傾斜させて形成した場合を例
示したが、図4(a)に平面図を、図4(b)に側面図
を示すように、放射素子2及び3を平坦な面上に設け、
放射素子面と地板1との間隔が漸次変化する部分は、地
板1を下向きに傾斜させて形成しても本発明を実施する
ことができる。図4における他の符号及び構成は、図1
と同様である。図1及び図4には、放射素子面と地板1
との間隔が漸次変化する部分における間隔の変化が、終
始一様な場合を例示したが、例えば指数関数的に変化す
るように形成しても本発明を実施することができる。何
れの場合においても、放射素子面と地板1との間隔が一
定の範囲から漸次大となる範囲に移行する箇所における
間隔の変化が急激に行われないように形成すると共に、
間隔が変化する範囲における変化の状態が滑らかである
ように形成することが望ましい。又、図1及び図4に
は、放射又は受信特性を改善するために、2個の放射素
子2及び3を並べて設けた場合を例示してあるが、放射
素子2又は3の何れか1個のみを設けるようにしても本
発明を実施することができる。
【0009】図5は、本発明アンテナにおいて地板と放
射素子面との間隔を給電端付近においてλ/16に形成
し、放射素子を形成する周期的繰り返し形状部分、即
ち、図1及び図4における12個の矩形波状部分(以
下、放射素子の構成要素と略記する)のうち、放射素子
面が地板に対して相対的に傾斜している部分に含まれる
放射素子の構成要素の数を変えた場合における放射又は
受信特性の変化の一例を示す図で、横軸は放射素子面が
地板に対して相対的に傾斜している部分に含まれる放射
素子の構成要素の数、縦軸は利得(dBi)又は軸比
(dB)で、曲線Gは利得の変化を示し、曲線Aは軸比
の変化を示す。図5から明らかなように、この供試アン
テナにおいては放射素子面が地板に対して相対的に傾斜
している部分に含まれる放射素子の構成要素の数が7個
ないし9個の範囲において利得が高く、軸比が良好であ
る。
【0010】図6は、図1に示した放射素子2及び3に
よって1組の単位アンテナを形成し、この単位アンテナ
を複数組(図6においては4組)設けてアレイアンテナ
を構成することにより高利得化を図って衛星放送の受信
用に好適なアンテナとした一例を示す図で、図6(a)
は平面図、図6(b)は側面図で、符号は図1と同様で
ある。この実施例においても図6(b)に示すように、
地板1を平坦な導体板で形成し、放射素子面と地板1と
の間隔が漸次変化する部分は、放射素子面を上向きに傾
斜させる代りに、放射素子面を平坦な面に形成し、放射
素子面と地板1との間隔が漸次変化する部分は、地板1
を下向きに傾斜させるようにしてもよい。
【0011】以上の各実施例においては、何れも形状を
所謂クランク型(即ち、矩形波状)に形成した放射素子
を用いた場合を例示したが、使用する偏波面が直線偏波
の場合、図7(a)に平面図を、図7(b)に側面図を
示すように、ジグザグの三角波状に形成した放射素子6
を用いても本発明を実施することができ、図8(a)に
平面図を、図8(b)に側面図を示すように、所謂フラ
ンクリン型の放射素子7を用いても本発明を実施するこ
とができる。放射素子としては、以上の諸形状を有する
ものの他、一般的に、周期的繰り返し形状を有するもの
であれば任意の形状の放射素子を用い、これを地板と組
み合わせ、前述した放射素子面と地板との間隔条件を満
足させることによって本発明を実施することができる。
【0012】図9(a)に平面図を示したアンテナは、
放射素子8として直列給電マイクロストリップパッチア
レイアンテナ素子を用いたもので、その電流分布が進行
波形分布となるため、図9(b)に側面図を示すよう
に、放射素子8と地板1との間隔関係を図1について説
明したように形成することによって、本発明アンテナと
実質的に同等の作用を営ませることができる。即ち、こ
のアンテナの場合も本発明の実施例に属するものであ
る。放射素子としては、図9に示したものの他、一般的
に直列給電形アレイアンテナに用いられる放射素子の電
流分布は進行波形であるから、このような放射素子のう
ち任意の放射素子を用いて本発明を実施することができ
る。尚、図7ないし図9における他の符号及び構成は、
図1と同様である。又、図7ないし図9には、地板1を
平坦な導体板で形成し、放射素子面と地板1との間隔が
漸次変化する部分は、放射素子面を上向きに傾斜させて
形成した場合を例示したが、放射素子を平坦な面上に設
け、放射素子面と地板1との間隔が漸次変化する部分
は、地板1を下向きに傾斜させて形成してもよいこと、
放射素子面と地板1との間隔が漸次変化する部分におけ
る間隔の変化を、終始一様にする他、例えば指数関数的
に変化するようにしてもよいこと、放射素子面と地板1
との間隔が一定の範囲から漸次大となる範囲に移行する
箇所における間隔の変化が急激に行われないように形成
すると共に、間隔が変化する範囲における変化の状態が
滑らかであるように形成することが望ましいこと等は、
図4についての説明において言及したとおりである。
【0013】
【発明の効果】本発明アンテナは、放射素子の形状を、
図11に示した従来のアンテナにおけるように複雑に変
化する形状とする必要なく、同一形状部分を周期的に繰
り返して形成した放射素子を用いることが可能であるか
ら、この点において設計製作が容易で、又、地板と放射
素子面との間隔条件の設定もさほど困難なものではない
からアンテナ全体の設計製作は極めて容易で、従来のア
ンテナに較べて放射又は受信特性が良好であり、全体の
構造も簡潔である等の特長を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1(a)は、本発明の一実施例を示す平面
図、図1(b)は、側面図である。
【図2】本発明における放射素子の形状寸法の一例を示
す図である。
【図3】本発明における放射素子上の電流分布の一例を
示す図である。
【図4】図4(a)は、本発明の他の実施例を示す平面
図、図4(b)は、側面図である。
【図5】本発明における放射素子面が地板に対して相対
的に傾斜している部分に含まれる放射素子の構成要素の
数と、放射又は受信特性との関係の一例を示す図であ
る。
【図6】図6(a)は、本発明の他の実施例を示す平面
図、図6(b)は、側面図である。
【図7】図7(a)は、本発明の他の実施例を示す平面
図、図7(b)は、側面図である。
【図8】図8(a)は、本発明の他の実施例を示す平面
図、図8(b)は、側面図である。
【図9】図9(a)は、本発明の他の実施例を示す平面
図、図9(b)は、側面図である。
【図10】図10(a)は、従来のアンテナを示す平面
図、図10(b)は、側面図である。
【図11】図11(a)は、従来のアンテナを示す斜視
図、図11(b)は、要部の拡大図である。
【図12】従来のアンテナにおける放射素子上の電流分
布の一例を示す図である。
【符号の説明】
1 地板 2 放射素子 3 放射素子 4 同軸接栓 5 マイクロストリップ線路 6 放射素子 7 放射素子 8 放射素子 11 地板 12 放射素子 13 放射素子 14 接続線路 15 誘電体板

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】同一形状部分を周期的に繰り返して形成し
    た放射素子と地板との間隔を、前記放射素子の給電端か
    ら適宜範囲に亙って一定に保ち、この一定間隔の範囲を
    超えて前記放射素子の他端に至る範囲においては前記放
    射素子の他端に近付くにしたがって漸次大となるように
    形成したことを特徴とする進行波形アンテナ。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0738319A (ja) * 1993-04-06 1995-02-07 Hiroshi Kikuchi パラメトリック増幅型進行波アンテナ
JP2008219322A (ja) * 2007-03-02 2008-09-18 Murata Mfg Co Ltd パッチアンテナ装置
CN109659700A (zh) * 2018-11-06 2019-04-19 佛山市顺德区中山大学研究院 一种周期性短路钉微带漏波天线

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JP2008219322A (ja) * 2007-03-02 2008-09-18 Murata Mfg Co Ltd パッチアンテナ装置
CN109659700A (zh) * 2018-11-06 2019-04-19 佛山市顺德区中山大学研究院 一种周期性短路钉微带漏波天线

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