JPH0685526A - 平面アンテナ - Google Patents

平面アンテナ

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Publication number
JPH0685526A
JPH0685526A JP21295292A JP21295292A JPH0685526A JP H0685526 A JPH0685526 A JP H0685526A JP 21295292 A JP21295292 A JP 21295292A JP 21295292 A JP21295292 A JP 21295292A JP H0685526 A JPH0685526 A JP H0685526A
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JP
Japan
Prior art keywords
antenna
patch antenna
microstrip line
resonance
patch
Prior art date
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Pending
Application number
JP21295292A
Other languages
English (en)
Inventor
Yuji Wakimoto
本 雄 二 脇
Kenichi Hirahara
原 健 一 平
Jiro Toyama
山 二 郎 外
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.)
Nippon Mektron KK
Original Assignee
Nippon Mektron KK
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Publication date
Application filed by Nippon Mektron KK filed Critical Nippon Mektron KK
Priority to JP21295292A priority Critical patent/JPH0685526A/ja
Publication of JPH0685526A publication Critical patent/JPH0685526A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 平面アンテナにおいて、アンテナの垂直面内
の放射パターンを垂直軸を中心に偏らせる。 【構成】 基板13上にはマイクロストリップ・パッチ
アンテナ14、マイクロストリップライン共振アンテナ
15が形成され、基板13の背面にはグランドプレーン
17が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、平面アンテナの内の特
にマイクロストリップ・パッチアンテナの小型化に関す
る。
【0002】
【従来の技術】マイクロ波帯で使用されるアンテナとし
ては矩形及び円形のマイクロストリップ・パッチアンテ
ナがある。
【0003】図1に従来の矩形マイクロストリップ・パ
ッチアンテナを示す。図1において、ほぼ正方形の基板
1の上面にアンテナ共振長Lの矩形パッチアンテナ2が
形成されている。さらに基板1の背面にはグランドプレ
ーン3が形成されている。そして図示しない給電線によ
り給電点4において給電される。
【0004】このような構成の矩形マイクロストリップ
・パッチアンテナを動作させ、パッチアンテナ2の垂直
面内(Y−Z面内)の放射ビームの放射パターンを測定
すると、図2に示すように、放射ビームの角度θに関し
て図のようなパターンを示す。さらにこのパッチアンテ
ナは図3に示すようなインピーダンス特性を示し、定在
波比1.5で図のような共振周波数fを中心とした周
波数帯域となる。
【0005】ここで、図4に示すような偏った垂直面内
(Y−Z面内)の放射パターンが要求されることがあ
る。そのような放射パターンを図1に示す従来の矩形マ
イクロストリップ・パッチアンテナで実現する方法の一
つとして矩形パッチフェーズドアレイアンテナがあり、
これを図5に示す。
【0006】図5において、基板5の上面に図1のパッ
チアンテナ2と同じ矩形パッチアンテナ6、7が所定の
ギャップをおいて形成されている。さらに整合器9が基
板5の上面に形成されている。基板5の背面にはグラン
ドプレーン8が形成されている。そして図示しない給電
線から給電ライン10を介して整合器9に給電され、さ
らに、整合器9から長さの異なった給電ライン11、1
2を介してパッチアンテナ6、7に給電される。ここ
で、パッチアンテナ6の位相をφとすると、給電ライ
ン11、12の長さの違いによりΔφだけ位相が変わり
パッチアンテナ7の位相φが φ = φ
Δφ となる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】マイクロストリップ・
パッチアンテナの特徴の一つはアンテナを小型化できる
いということであるが、図5に示す矩形パッチフェーズ
ドアレイアンテナにより図4に示すような垂直面内(Y
−Z面内)の放射パターンを実現するには、複数個のパ
ッチアンテナ、さらには整合器が必要となり、アンテナ
全体の形状が大きくなる。さらに、複数個の給電ライン
が必要となり設計・制作が困難となる。
【0008】本発明の目的は、小型なマイクロストリッ
プ・パッチアンテナにより、図4に示すような偏った垂
直面内(Y−Z面内)の放射パターンを実現することに
ある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、基板上に形成されたマイクロストリップ・
パッチアンテナと、前記パッチアンテナの共振長方向の
前記基板上において、共振アンテナとして動作するよう
に形成された給電用マイクロストリップラインとを備
え、前記パッチアンテナを、前記マイクロストリップラ
インにより、直接あるいは第1のギャップを介して給電
し、前記マイクロストリップラインを前記パッチアンテ
ナと共に複共振させることにより主輻射方向を制御設定
することを特徴とする平面アンテナを提供するものであ
る。
【0010】
【作用】矩形パッチアンテナと直接あるいは所定のギャ
ップを介してアンテナ基板に形成された給電用マイクロ
ストリップラインが共振アンテナとして機能する。
【0011】
【実施例】図6は本発明のマイクロストリップ・パッチ
アンテナの一実施例を示している。図6において、基板
13の上面には矩形パッチアンテナ14及びギャップを
介して給電用マイクロストリップライン15が形成され
ている。基板13の背面にはグランドプレーン17が形
成されている。パターンの形成方法としては、露光又は
印刷によるリソグラフィ工程の後、エッチングにより形
成する方法及びメッキによる方法等がある。
【0012】そして、図示しない給電線によりマイクロ
ストリップライン15上の給電点16に給電され、さら
にギャップを介して矩形パッチアンテナ14に給電され
る。グランドプレーン17は給電線のグランドに接続さ
れる。尚、給電点16は給電線から見た入力インピーダ
ンスの整合状態が最良となる位置に決定される。
【0013】尚、マイクロストリップライン15は共振
アンテナとして機能する。そして、マイクロストリップ
ライン共振アンテナ15の共振長La,矩形パッチアン
テナ14の共振長Lbは共に、基板13の比誘電率の平
方根を2倍して得られた値で自由空間における波長λを
割ったものにほぼ等しい。
【0014】マイクロストリップライン共振アンテナ1
5は電流を波源とするλ/2のマイクロストリップダイ
ポールアンテナとして動作する。アンテナ上の電流の向
きは矢印Jで示す方向となる。すなわち偏波の方向とな
る。一方、矩形パッチアンテナ14はパッチ端部の磁流
を波源とする磁流形成アンテナとして動作する。磁流の
方向は矢印Mで示す方向となる。偏波の方向は矢印Mと
直角な方向すなわちマイクロストリップライン共振アン
テナ15と同方向となる。
【0015】図6のアンテナを送信アンテナとして考え
ると、放射される電界は矩形パッチアンテナ14とマイ
クロストリップライン共振アンテナ15から各々放射さ
れる電界の合成電界となる。ところが、各アンテナが上
記の如く動作するので各々放射される電界に位相差を持
たせることができる。
【0016】その結果、合成電界の放射パターンは図7
に示すようになり、図4に示す放射パターンとほぼ同様
なパターンを示す。また矩形パッチアンテナ14とマイ
クロストリップライン共振アンテナ15が複共振を起こ
すのでインピーダンス特性は図8に示すようになり、定
在波比V.S.W.Rが1.5で共振周波数fを中心
とした広い周波数帯域が得られる。従って、図5に示す
マイクロストリップ・パッチアンテナより小型のアンテ
ナで、図4に示す放射パターンを実現できる。
【0017】図9に他の実施例を示す。この実施例では
基板13上に形成された矩形パッチアンテナ18とマイ
クロストリップライン共振アンテナ19の片側が各々基
板13の側面でグランドプレーン17に接続されてい
る。マイクロストリップライン共振アンテナ19の共振
長La,矩形パッチアンテナ14の共振長Lbは共に、
基板13の比誘電率の平方根を4倍して得られた値で自
由空間における波長を割ったものにほぼ等しい。
【0018】この実施例でも、図7、8に各々示したも
のと同様な垂直面内の放射パターンとインピーダンス特
性が得られる。
【0019】図10にさらに他の実施例を示す。基板1
3の上面には凹の字型のパッチアンテナ21が形成され
ている。さらにギャップCを介して給電用マイクロスト
リップライン22が形成されている。図6に示した実施
例と同様にマイクロストリップライン22は共振アンテ
ナとして動作する。基板13の背面にはグランド・プレ
ーン17が形成されている。そして、図示しない給電線
により給電点23に給電され、さらにギャップを介して
パッチアンテナ21に矢印Dで示す範囲で給電される。
グランドプレーン17は給電線のグランドに接続され
る。
【0020】尚、給電点23の位置、ギャップCさらに
矢印Dで示す範囲は給電線から見た入力インピーダンス
の整合状態が最良となるように決定される。さらにギャ
ップEはパッチアンテナ21とマイクロストリップライ
ン共振アンテナ22の干渉が少なくなるように、また、
入力インピーダンスの整合状態が最良となるように決定
される。
【0021】マイクロストリップライン共振アンテナ2
2の共振長La,矩形パッチアンテナ21の共振長Lb
は共に、基板13の比誘電率の平方根を2倍して得られ
た値で自由空間における波長λを割ったものにほぼ等し
い。
【0022】マイクロストリップライン共振アンテナ2
2は電流を波源とするλ/2のマイクロストリップダイ
ポールアンテナとして動作する。アンテナ上の電流の向
きは矢印Jで示す方向となる。すなわち偏波の方向とな
る。一方、矩形パッチアンテナ21はパッチ端部の磁流
を波源とする磁流形成アンテナとして動作する。磁流の
方向は矢印Mで示す方向となる。偏波の方向は矢印Mと
直角な方向すなわちマイクロストリップライン共振アン
テナ22と同方向となる。
【0023】図10のアンテナを送信アンテナとして考
えると、放射される電界は矩形パッチアンテナ21とマ
イクロストリップライン共振アンテナ22から各々放射
される電界の合成電界となる。ところが、各アンテナが
上記の如く動作するので各々放射される電界に位相差を
持たせることができる。尚、矩形パッチアンテナ21と
マイクロストリップライン共振アンテナ22が近接して
いることに起因する干渉を防止するために矩形パッチア
ンテナ21を凹の字型に形成している。
【0024】その結果、合成電界の放射パターンは図7
に示したものとほぼ同様になり、図4に示す放射パター
ンとほぼ同様なパターンを示す。また矩形パッチアンテ
ナ21とマイクロストリップライン共振アンテナ22が
複共振を起こすのでインピーダンス特性は図8に示した
ものと同様になり、定在波比V.S.W.Rが1.5で
共振周波数fを中心とした広い周波数帯域が得られ
る。従って、図5に示すマイクロストリップ・パッチア
ンテナより小型のアンテナで、図4に示す放射パターン
を実現できる。
【0025】図11にさらに他の実施例を示す。この実
施例では基板13上に形成された矩形パッチアンテナ2
4とマイクロストリップライン共振アンテナ25の片側
が各々グランドプレーン17に接続されている。マイク
ロストリップライン共振アンテナ25の共振長La,矩
形パッチアンテナ24の共振長Lbは共に、基板13の
比誘電率の平方根を4倍して得られた値で自由空間にお
ける波長を割ったものにほぼ等しい。
【0026】この実施例でも、図7、8に各々示したも
のと同様な垂直面内の放射パターンとインピーダンス特
性が得られる。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、パ
ッチアンテナに給電するためのマイクロストリップライ
ンを共振アンテナとしても機能させることにより、図4
に示すような放射パターンが得られる。また小型なマイ
クロストリップ・パッチアンテナが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のマイクロストリップ・パッチアンテナを
示す斜視図。
【図2】図1に示したパッチアンテナの垂直面内放射パ
ターンを示す模式図。
【図3】図1に示したパッチアンテナのインピーダンス
特性を示す図。
【図4】本発明で要求する垂直面内放射パターンを示す
模式図。
【図5】図4に示した垂直面内放射パターンを得るため
の従来のマイクロストリップ・パッチアンテナの一例を
示す斜視図。
【図6】本発明のパッチアンテナの一実施例を示す模式
図。
【図7】図6に示したパッチアンテナの垂直面内放射パ
ターンを示す模式図。
【図8】図6に示したパッチアンテナのインピーダンス
特性を示す図。
【図9】本発明のパッチアンテナの他の一実施例を示す
模式図。
【図10】本発明のパッチアンテナのさらに他の一実施
例を示す模式図。
【図11】本発明のパッチアンテナのさらに他の一実施
例を示す模式図。
【符号の説明】
1 基板 2 パッチアンテナ 3 グランドプレーン 4 給電点 5 基板 6 パッチアンテナ 7 パッチアンテナ 8 グランドプレーン 9 整合器 10 給電ライン 11 給電ライン 12 給電ライン 13 基板 14 パッチアンテナ 15 マイクロストリップライン 16 給電点 17 グランドプレーン 18 パッチアンテナ 19 マイクロストリップライン 20 給電点 21 パッチアンテナ 22 マイクロストリップライン 23 給電点 24 パッチアンテナ 25 マイクロストリップライン 26 給電点
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年8月31日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0004
【補正方法】変更
【補正内容】
【0004】このような構成の矩形マイクロストリップ
・パッチアンテナを動作させ、パッチアンテナ2の垂直
面内(Y−Z面内)の放射ビームの放射パターンを測定
すると、図2に示すように、放射ビームの角度θに関し
て図のようなパターンを示す。さらにこのパッチアンテ
ナは図3に示すようなインピーダンス特性を示し、電圧
定在波比1.5で図のような共振周波数fを中心とし
た周波数帯域となる。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0007
【補正方法】変更
【補正内容】
【0007】
【発明が解決しようとする課題】マイクロストリップ・
パッチアンテナの特徴の一つはアンテナを小型化できる
ということであるが、図5に示す矩形パッチフェーズド
アレイアンテナにより図4に示すような垂直面内(Y−
Z面内)の放射パターンを実現するには、複数個のパッ
チアンテナ、さらには整合器が必要となり、アンテナ全
体の形状が大きくなる。さらに、複数個の給電ラインが
必要となり設計・製作が困難となる。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0016
【補正方法】変更
【補正内容】
【0016】その結果、合成電界の放射パターンは図7
に示すようになり、図4に示す放射パターンとほぼ同様
なパターンを示す。また矩形パッチアンテナ14とマイ
クロストリップライン共振アンテナ15が複共振を起こ
すのでインピーダンス特性は図8に示すようになり、電
圧定在波比V.S.W.Rが1.5で共振周波数f
中心とした広い周波数帯域が得られる。従って、図5に
示すマイクロストリップ・パッチアンテナより小型のア
ンテナで、図4に示す放射パターンを実現できる。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0024
【補正方法】変更
【補正内容】
【0024】その結果、合成電界の放射パターンは図7
に示したものとほぼ同様になり、図4に示す放射パター
ンとほぼ同様なパターンを示す。また矩形パッチアンテ
ナ21とマイクロストリップライン共振アンテナ22が
複共振を起こすのでインピーダンス特性は図8に示した
ものと同様になり、電圧定在波比V.S.W.Rが1.
5で共振周波数fを中心とした広い周波数帯域が得ら
れる。従って、図5に示すマイクロストリップ・パッチ
アンテナより小型のアンテナで、図4に示す放射パター
ンを実現できる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板上に形成されたマイクロストリップ・
    パッチアンテナと、前記パッチアンテナの共振長方向の
    前記基板上において、共振アンテナとして動作するよう
    に形成された給電用マイクロストリップラインとを備
    え、前記パッチアンテナを、前記マイクロストリップラ
    インにより直接あるいは第1のギャップを介して給電
    し、前記マイクロストリップラインを前記パッチアンテ
    ナと共に複共振させることにより主輻射方向を制御設定
    することを特徴とする平面アンテナ。
  2. 【請求項2】前記パッチアンテナとマイクロストリップ
    ラインは各々、向かい合っている側と反対側の端部が前
    記グランドプレーンと接続されることを特徴とする請求
    項1に記載の平面アンテナ。
  3. 【請求項3】前記パッチアンテナはその共振長方向に凹
    の字型を成し、その凹んだ部分と前記給電用マイクロス
    トリップラインがその共振長が、直接あるいは第一のギ
    ャップを介して前記パッチアンテナの共振長と同じ方向
    になるように、かつ、前記凹の字型パッチアンテナの凹
    みの両内側面と前記給電用マイクロストリップラインが
    第2のギャップを介して離れるように前記パッチアンテ
    ナと前記マイクロストリップラインが配され、前記第1
    及び第2のギャップは給電側から見た入力インピーダン
    ス整合が最良になるように、かつ前記パッチアンテナと
    前記マイクロストリップラインが干渉しないように設定
    されることを特徴とする請求項1又は2に記載の平面ア
    ンテナ。
JP21295292A 1992-08-10 1992-08-10 平面アンテナ Pending JPH0685526A (ja)

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JP21295292A JPH0685526A (ja) 1992-08-10 1992-08-10 平面アンテナ

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JP (1) JPH0685526A (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09232856A (ja) * 1996-02-22 1997-09-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd 平面アンテナ
EP0929121A1 (en) * 1998-01-09 1999-07-14 Nokia Mobile Phones Ltd. Antenna for mobile communcations device
US6140970A (en) * 1999-04-30 2000-10-31 Nokia Mobile Phones Limited Radio antenna
WO2002035643A3 (en) * 2000-10-19 2002-10-31 Mobilian Corp Antenna polarization separation to provide signal isolation
JP2007124016A (ja) * 2005-10-25 2007-05-17 Denso Corp 統合アンテナ

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WO2002035643A3 (en) * 2000-10-19 2002-10-31 Mobilian Corp Antenna polarization separation to provide signal isolation
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