JPH0645820A - 平面アンテナ - Google Patents

平面アンテナ

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Publication number
JPH0645820A
JPH0645820A JP30564992A JP30564992A JPH0645820A JP H0645820 A JPH0645820 A JP H0645820A JP 30564992 A JP30564992 A JP 30564992A JP 30564992 A JP30564992 A JP 30564992A JP H0645820 A JPH0645820 A JP H0645820A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
antenna
ground plane
probe
feed network
planar antenna
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP30564992A
Other languages
English (en)
Inventor
Martin S Smith
マーチン・ステイーブンス・スミス
Dean Kitchener
デイーン・キッチェナー
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nortel Networks Ltd
Original Assignee
Northern Telecom Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Northern Telecom Ltd filed Critical Northern Telecom Ltd
Publication of JPH0645820A publication Critical patent/JPH0645820A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/061Two dimensional planar arrays
    • H01Q21/064Two dimensional planar arrays using horn or slot aerials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/005Patch antenna using one or more coplanar parasitic elements

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Aerials With Secondary Devices (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】上方の放射パターンが制限され、方位に関して
方向性を持つか、又は方向性を持たない領域パターンを
有する平面アンテナをサイズ、重量、コスト及び構造の
簡単さを考慮して、提供する。 【構成】少なくとも1つの放射要素を含み、この放射要
素は、単一の印刷導体パターン層として形成されるダイ
ポール及びその分配ネットワークと、前記分配ネットワ
ークからの放射を防ぐ手段、及び放射要素ダイポールと
平行に設けられる寄生要素を具備する。具体的に述べる
と、プローブ18及び20はアパーチャ14,16を介
して放射し、この放射要素は、フィードネットワーク2
2a,22bにより同相または、異なる位相が提供され
る。接地平面12のプローブに平行な境界部分26,2
8は寄生アンテナ放射要素として作用する。また背面か
ら離れた反射平面を持つことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は平面アンテナに関し、
このアンテナは上方の放射パターンが制限され、方位に
関して方向性を持つか、又は方向性を持たない領域パタ
ーンを有している。
【0002】
【従来の技術】一対の1/4波長放射器が異なる位相で
供給される従来のダイポールアンテナ(dipole
antenna)は、放射器の軸に直交する平面内に実
質的に方向性のない放射パターンを発生する。放射器が
反射接地平面(groundplane)に平行に配置
されその接地平面から1/4波長に設定されると、その
放射パターンは実質的に方向性を持つ。幾つかの放射器
が垂直に並べられると、放射パターンは実質的に方向性
があり、仰角が制限される。アンテナの設計で重要な要
因はアンテナのゲインである。リフレクタ(refle
ctor)を設けることでアンテナ前面のゲインは増加
するが、背面のゲインは減少する。例えば100MHz
以上の高周波数を用いる最近の遠距離通信の用途では、
アンテナの電気的性能とは別に、アンテナのサイズ、重
量、コスト及び簡単な構造など他の要因を考慮する必要
がある。要求される事項に依存して、アンテナは単一放
射要素(例えば単一ダイポールアンテナ)又は同様な放
射要素のアレイで構成される。
【0003】
【課題を解決するための手段と作用】本発明によれば、
少なくとも一つの放射要素を有する平面アンテナが提供
され、この放射要素は印刷された単一の導体パターン層
として構成されるダイポールとその分配ネットワーク、
及びこの分散ネットワークからの放射を防ぐ手段を具備
する。
【0004】本発明の一実施例によれば、少なくとも一
つの放射要素を有する平面アンテナが提供され、これは
位置合わせされた一対の同一長方形アパーチャーと、各
アパーチャー内ので対向する方向に突出してダイポール
を形成する一対のコリニアプローブ(colinear
probe)と、異なる位相でプローブを供給するよ
うに接続及び構成されるフィードネットワーク導体パタ
ーン(feed network conductor
pattern)を具備する。これらにより各プロー
ブは各アパーチャーを介して放射する。ここで接地平面
の全体的大きさに対するアパーチャーの大きさは、プロ
ーブに平行な接地平面部分が寄生放射要素として作用す
る大きさで、プローブはフィードネットワーク導体パタ
ーンに連続しており、このフィードネットワーク導体パ
ターン及びプローブは、接地平面に平行で隣接している
絶縁基板上に形成され、フィードネットワーク導体パタ
ーンは、マイクロストリップ(microstrip)
構成内の接地平面のアパーチャー以外の部分に位置整合
されるように配置される。
【0005】アンテナの好適実施例において、複数の同
一放射要素が共通接地平面内で、共通フィードネットワ
ーク導体パターンに位置整合されるように形成され、こ
のパターンは、単一方向を有する全てのプローブに同相
を提供し、反対方向の全てのプローブに異なる位相を提
供するように配置される。
【0006】更に他の実施例では、アンテナは第1接地
平面と同一構成のアパーチャーを有する第2接地平面を
含み、フィードネットワーク及びプローブ、及び前記2
つの接地平面で三面構造を構成する。アンテナは更に、
その背面から離れて配置される反射平面を含むことがで
きる。
【0007】
【実施例】図1及び図2に示す平面アンテナ要素はファ
イバーグラス基板10を具備し、この基板の一方の側に
は2つの同一長方形アパーチャー14、16を有する金
属接地平面12が配置される。基板の他方の側には金属
導体パターンが配置され、これは2つのプローブ18、
20及び共通フィードネットワーク(feed net
work)22a、22bで構成される。フィード点2
4は外部フィード(図示されず)を接続するために提供
される。フィードネットワーク22a、22bは、接地
平面の一部分と共にマイクロストリップ送信ラインを形
成するように配置され、この接地平面は長方形アパーチ
ャーを定義する。フィード点24の位置は、所定周波数
のr.f.信号がネットワークに与えられたとき、ネッ
トワークの2つの部分22a及び22bの相対的長さに
より、2つのプローブ18及び20が異なる位相で供給
されるように選択され、それによりダイポールアンテナ
が構成される。更に、長方形アパーチャーの大きさ、即
ち接地平面の境界部分の大きさは、プローブに平行な境
界部分26、28が寄生アンテナ放射要素として作用
し、アンテナのパターンを形成するように選択される。
【0008】図3は図1及び図2のアンテナの三面形式
を示し、接地平面12と同一の第2接地平面30は、基
板10の他の側に配置される。第2接地平面は、フィー
ドネットワークの平面から絶縁空間手段(図示されず)
だけ離れて配置され、従って、フィードネットワークは
両方の平面から同じ距離だけ離れている。実際に、フィ
ードネットワークは一般的な印刷回路技術を用いてファ
イバーグラス板上に形成でき、接地平面はアルミニュー
ムシートを打ち抜いて制作できる。ネットワークと接地
平面の間は絶縁シート、又は様々の層の間に挿入される
スタッドで形成できる。図4に示すように、アンテナに
ある程度の方向性を与えるために、金属の背面リフレク
タ32をアンテナに取り付けることができる。
【0009】図1及び2に示すように、実験的な単一要
素アンテナが、1.6mm厚のファイバーグラス基板10
を用いて制作された。この基板10上にはフィードネッ
トワーク22a、22b及びプローブ18、20が印刷
回路として形成された。アンテナの全幅は80mmで、長
さは114mmであった。各アパーチャーは40mm×60
mmであった。各プローブの長さは26.5mmであった。
フィードネットワークの厚みは一般に5mmであるが、適
切なインピーダンス整合を達成するために部分的に僅か
3mmであった。リフレクタ32の幅は40mm、長さ11
5mmで、アンテナから40mmだけ離れて配置された。図
5aは周波数1795MHzにおけるこのアンテナの方
位放射パターンの測定値である。ここでは、6dBiの
ピークゲインで約120°のビーム幅が得られた。
【0010】第2の単一要素三面アンテナが図4に示す
ように構成されたが、これには修正されたフィードネッ
トワークが設けられた。フィードネットワークの幅の広
い部分は3.5mmで、狭い部分は2mmであった。総合的
大きさは依然として80mm×115mmで、アパーチャー
の大きさは再び40mm×60mmであった。幅40mmの背
面リフレクタが40mm離れて保持されたが、接地平面空
間は2.4mmに変更され、その構造の有効絶縁定数は
=1であった。1795MHzでの方位放射パターンを
図5bに示す。
【0011】最後に図6に示すように、要素アパーチャ
ー40mm×60mmを用いて、4つの要素のマイクロスト
リップアレイが制作された。中央フィード点40を有す
る修正されたフィードネットワークは追加の長さを有す
る印刷回路トラック42を具備し、これにより各プロー
ブフィードに必要な位相調整を達成した。単一方向を有
する全てのプローブはアレイの一方の側に沿ったネット
ワークによって同位相で供給され、その反対方向を有す
る全てのプローブはアレイの他方の側に沿ったネットワ
ークによって異なる位相で供給された。
【0012】要素間隔は115mm(1795MHzで
0.69)、及び背面リフレクタが前のように取り付け
られた。アレイは3dBの約120°方位ビーム幅で、
前後比(front−to−back rario)に
優れ、小さいクロスポーラレベル(cross−pol
ar level)であった。
【図面の簡単な説明】
【図1】マイクロストリップ内に形成されるフィードネ
ットワークを含む一対のダイポールを有する平面アンテ
ナを示す。
【図2】図1の断面X−Xを示すアンテナの側面図。
【図3】図1及び図2の単一要素アンテナの三面形式の
展開斜視図。
【図4】背面リフレクタを有する三面単一要素アンテナ
の展開斜視図。
【図5】(a)マイクロストリップ、及び(b)三面で
構成されたアンテナに関する方位放射パターンの測定値
を示し、両方のアンテナは背面リフレクタを有する。
【図6】マイクロストリップアンテナアレイの4つの要
素を示す。
【符号の説明】
12…金属接地平面、10…ファイバーグラス基板、1
4…長方形アパーチャー、18・20…プローブ、22
a・22b…フィードネットワーク。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マーチン・ステイーブンス・スミス イギリス国、シーエム1・4エックスキュ ー、エセックス、チェルムスフォード、チ ュズレウイット・ドライブ 8 (72)発明者 デイーン・キッチェナー イギリス国、シーエム2・0テーダブリ ュ、エセックス、チェルムスフォード、ゴ ールドレイ・アベニュー、バーウッド・コ ート 15

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくとも1つの放射要素を含む平面アン
    テナであって、前記放射要素は、印刷された単一導体パ
    ターン層として形成されるダイポール及びその分配ネッ
    トワークと、前記分配ネットワークからの放射を防ぐ手
    段、及び前記放射要素ダイポールと平行の寄生要素を具
    備することを特徴とする平面アンテナ。
  2. 【請求項2】前記放射を防ぐ手段は、前記導体パターン
    層に平行で離れて設けられる金属層を具備し、前記金属
    層は前記分配ネットワークのみを遮蔽することを特徴と
    する請求項1記載の平面アンテナ。
  3. 【請求項3】前記金属層は更に寄生要素を構成するよう
    に形成されることを特徴とする請求項2記載の平面アン
    テナ。
  4. 【請求項4】少なくとも1つの放射要素を有する平面ア
    ンテナであって、前記放射要素は位置整合された一対の
    同一長方形アパーチャーと、各アパーチャー内で対向す
    る方向に突出してダイポールを形成する一対のコリニア
    ープローブと、前記プローブを異なる位相で供給するよ
    うに接続され配置されるフィードネットワーク導体パタ
    ーンと(これにより各プローブは前記アパーチャーを各
    々介して放射し)、ここで、前記接地平面の全体的大き
    さに対する前記アパーチャーの大きさは、前記プローブ
    に平行な前記接地平面の部分が寄生放射要素として作用
    するように設定され、前記プローブは前記フィードネッ
    トワークに連続しており、前記フィードネットワーク導
    体パターン及び前記プローブは、前記接地平面に隣接し
    且つ平行な絶縁基板上に形成され、そして前記フィード
    ネットワーク導体パターンは、マイクロストリップ構成
    内の前記接地平面のアパーチャー以外の部分と位置整合
    されるように配置されることを特徴とする平面アンテ
    ナ。
  5. 【請求項5】複数の同一構成放射要素が、共通接地平面
    内で共通フィードネットワーク導体パターンに位置整合
    されて形成され、前記導体パターンは一方向を有する全
    ての前記プローブを同位相で供給し、その反対方向を有
    する全てのプローブを異なる位相で供給するように配置
    されることを特徴とする請求項4記載の平面アンテナ。
  6. 【請求項6】前記アンテナは第2接地平面を含み、この
    平面は前記第1接地平面と同様な構成であって、前記フ
    ィードネットワークとプローブ、及び前記2つの接地平
    面は三重構造を形成することを特徴とする請求項5記載
    の平面アンテナ。
  7. 【請求項7】前記アンテナの背面には前記アンテナから
    離れてリフレクタが設けられることを特徴とする請求項
    4、5又は6記載の平面アンテナ。
  8. 【請求項8】前記接地平面はアルミニューム板を打ち抜
    いて形成されることを特徴とする請求項4、5又は6記
    載の平面アンテナ。
  9. 【請求項9】前記フィードネットワーク及び前記プロー
    ブは印刷回路パターンとして絶縁基板上に形成されるこ
    とを特徴とする請求項4乃至8の1項に記載の平面アン
    テナ。
  10. 【請求項10】前記フィードネットワーク及び前記接地
    平面の間には絶縁シートスペーサーが形成されることを
    特徴とする請求項4乃至9の1項に記載の平面アンテ
    ナ。
JP30564992A 1991-11-15 1992-11-16 平面アンテナ Pending JPH0645820A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB9124291A GB2261554B (en) 1991-11-15 1991-11-15 Flat plate antenna
GB9124291:7 1991-11-15

Publications (1)

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JPH0645820A true JPH0645820A (ja) 1994-02-18

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ID=10704680

Family Applications (1)

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JP30564992A Pending JPH0645820A (ja) 1991-11-15 1992-11-16 平面アンテナ

Country Status (4)

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EP (1) EP0542447B1 (ja)
JP (1) JPH0645820A (ja)
DE (1) DE69207865T2 (ja)
GB (1) GB2261554B (ja)

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GB2261554B (en) 1995-05-24
EP0542447A1 (en) 1993-05-19
EP0542447B1 (en) 1996-01-24
GB9124291D0 (en) 1992-01-08
DE69207865T2 (de) 1996-10-02
GB2261554A (en) 1993-05-19
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