JPH0685527A - Microstrip antenna - Google Patents
Microstrip antennaInfo
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- JPH0685527A JPH0685527A JP25596392A JP25596392A JPH0685527A JP H0685527 A JPH0685527 A JP H0685527A JP 25596392 A JP25596392 A JP 25596392A JP 25596392 A JP25596392 A JP 25596392A JP H0685527 A JPH0685527 A JP H0685527A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、マイクロストリップア
ンテナに関し、特に、ビームをチルトさせるアレーアン
テナに用いて好適なマイクロストリップアンテナに関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a microstrip antenna, and more particularly to a microstrip antenna suitable for use as an array antenna for tilting a beam.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、小型、軽量、ロープロフィルな特
徴を有する平面アンテナが注目されつつある。そのロー
プロフィル性を更に生かす手法として、平面アンテナの
ビームチルトに関する研究が盛んに行われている。2. Description of the Related Art In recent years, a planar antenna having characteristics of small size, light weight and low profile has been attracting attention. As a method of further utilizing the low profile property, research on beam tilt of a planar antenna is actively conducted.
【０００３】従来のビームをチルトさせる手法として用
いられる平面アンテナ素子単体は、通常のブロードサイ
ド型のアレーアンテナ同様にビームのピークが正面方向
にある素子を用いている。As a conventional flat antenna element used as a method for tilting a beam, an element having a beam peak in the front direction is used as in a general broadside type array antenna.
【０００４】実際に、ビームチルトさせるマイクロスト
リップアンテナの構成は、図８に示す比誘電率εr から
なる基板の厚さｈの誘電体基板２の上に放射導体１を配
し、この放射導体１と対向する面に接地導体３を配する
構成にしている。この接地導体３側に給電コネクタ５を
設けている。給電点４は共に放射導体１上にある。図８
（ａ）は通常のマイクロストリップアンテナの平面図、
（ｂ）は破断線Ｉ−Ｉ’における断面図ある。Actually, the structure of a microstrip antenna for beam tilting is as follows. The radiation conductor 1 is arranged on a dielectric substrate 2 having a relative dielectric constant ε r and a substrate thickness h shown in FIG. The ground conductor 3 is arranged on the surface opposite to 1. The power supply connector 5 is provided on the side of the ground conductor 3. Both feed points 4 are on the radiation conductor 1. Figure 8
(A) is a plan view of an ordinary microstrip antenna,
(B) is sectional drawing in fracture line II '.
【０００５】また、上述したビームチルトさせるマイク
ロストリップラインの構成と異なる構成として図８
（ｃ）に示す片側短絡型マイクロストリップアンテナが
ある。図８（ｃ）は片側短絡型マイクロストリップアン
テナの平面図を示し、図８（ｄ）は図８（ｃ）の破断線
Ｊ−Ｊ’における断面図である。この片側短絡型マイク
ロストリップアンテナは、上記通常のマイクロストリッ
プアンテナの零電位面を地板と短絡する短絡面６を装荷
することにより同一共振周波数で作動するにもかかわら
ず、素子寸法が通常のドミナントモードで励振するマイ
クロストリップアンテナの１／２となる小型平面アンテ
ナである。Further, as a structure different from the structure of the microstrip line for beam tilting described above, FIG.
There is a one-side short-circuit type microstrip antenna shown in (c). FIG. 8C is a plan view of the one-side short-circuited microstrip antenna, and FIG. 8D is a cross-sectional view taken along the broken line JJ ′ of FIG. 8C. This one-sided short-circuit type microstrip antenna operates at the same resonance frequency by loading the short-circuit surface 6 that short-circuits the zero potential surface of the above-mentioned normal microstrip antenna with the ground plane, but the element size is a normal dominant mode. It is a small planar antenna that is half the size of a microstrip antenna that is excited by.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】ところで、例えば上述
したマイクロストリップアンテナを航空機の機体側面に
設置して進行方向である前方を観測する場合やアレーア
ンテナの素子アンテナとして用いて低仰角に合成放射ビ
ームを向ける場合等で、利得が低下してしまうことにな
る。By the way, for example, when the above-mentioned microstrip antenna is installed on the side of the body of an aircraft for observing the forward direction, or when it is used as an element antenna of an array antenna, a synthetic radiation beam with a low elevation angle is used. The gain will be reduced when the target is turned.
【０００７】このような指向性の問題点を改善する方法
の一例として例えば、特開平３−１５７００３号公報に
おいては、誘電体基板の一方の面には地導体を設け、他
方の面には対称軸を有する形状の放射導体を設けて上記
地導体と共に放射素子を形成し、放射導体の対称軸に沿
う位置に接地状態として対称軸の両側をそれぞれこの対
称軸に垂直な方向の共振器と成し、上記対称軸に対して
対称に２つの給電点を配し、２つの給電点間に電波の放
射方向に応じた位相差を発生させる手段を設けてマイク
ロストリップアンテナとすることにより、放射される電
波の合成放射ビームの主ビームの方向を可変とし、指向
性を変化させている。As an example of a method for improving such a problem of directivity, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 3-157003, a ground conductor is provided on one surface of a dielectric substrate and symmetrical on the other surface. A radiating conductor having an axis is provided to form a radiating element together with the ground conductor, and ground is placed at a position along the symmetry axis of the radiating conductor so that both sides of the symmetry axis form a resonator in a direction perpendicular to the symmetry axis. Then, by arranging two feeding points symmetrically with respect to the symmetry axis and providing a means for generating a phase difference according to the radiation direction of the radio wave between the two feeding points, the microstrip antenna is radiated. The direction of the main beam of the combined radiation beam of radio waves is changed to change the directivity.
【０００８】また、小型、薄型で放射特性の向上を図る
方法として特性特開平１−１３５１０７号公報では、方
形バッチの下方に位置する誘電体部分に低誘電率の基板
を重ねて厚くし、他方、方形バッチの有意の誘電体部を
薄くすることより、誘電体を厚くして広帯域化を図り、
且つ素子アンテナ間の相互結合量が小さいマイクロスト
リップアンテナを実現させている。Further, as a method for improving radiation characteristics with a small size and a thin shape, in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 1-135107, a low dielectric constant substrate is thickened by stacking it on a dielectric portion located below a square batch. , By thinning the significant dielectric portion of the square batch, the dielectric is thickened to achieve a wider band,
Moreover, a microstrip antenna with a small mutual coupling amount between element antennas is realized.
【０００９】ところが、このようにアンテナビームの走
査角が大きいアレーアンテナは、ビームの走査方向での
アンテナ素子単体の利得が低下すると共に、所望の方向
以外にグレーティングローブが発生してアンテナの高利
得化を妨げている。However, in such an array antenna having a large scanning angle of the antenna beam, the gain of the antenna element alone in the beam scanning direction is reduced, and grating lobes are generated in directions other than the desired direction, resulting in a high antenna gain. Is hindering the transformation.
【００１０】そこで、本発明は、このような実情に鑑み
てなされたものであり、ビーム走査角の大きいアレーア
ンテナにおける利得の低下を防ぐと共に、所望の方向以
外でのグレーティングローブの発生を抑えて、任意の方
向へのチルトビームを可能にすることのできるマイクロ
ストリップアンテナの提供を目的とする。Therefore, the present invention has been made in view of such a situation, and prevents the decrease of the gain in the array antenna having a large beam scanning angle and suppresses the generation of the grating lobe in a direction other than the desired direction. An object of the present invention is to provide a microstrip antenna capable of enabling a tilt beam in any direction.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明に係るマイクロス
トリップアンテナは、誘電体層を介して接地導体に対向
する放射導体を備えたマイクロストリップアンテナにお
いて、上記放射導体の第１の中心線上で、且つ上記放射
導体の中心点に対して互いに対称となる位置に設けられ
た上記放射導体と上記接地導体とを短絡する２つの短絡
導体と、上記放射導体に設けられ、上記第１の中心線に
直交する第２の中心線を中心として互いに線対称な２つ
の導体剥離部と、上記放射導体の中心点に設けられた給
電点とを有することにより、上述の課題を解決する。A microstrip antenna according to the present invention is a microstrip antenna provided with a radiation conductor opposed to a ground conductor via a dielectric layer, on a first center line of the radiation conductor, Further, two short-circuit conductors that short-circuit the radiation conductor and the ground conductor, which are provided at positions symmetrical to each other with respect to the center point of the radiation conductor, and the radiation conductor, which are provided on the first center line. The above-described problem is solved by having two conductor stripping portions that are line-symmetric with respect to the second center line that is orthogonal to each other and a feeding point that is provided at the center point of the radiation conductor.
【００１２】誘電体層を介して接地導体に対向する放射
導体を備えたマイクロストリップアンテナにおいて、上
記放射導体の第１の中心線上で、且つ上記放射導体の中
心点に対して互いに対称となる位置に設けられた上記放
射導体と上記接地導体とを短絡する２つの短絡導体と、
上記放射導体に設けられ、上記第１の中心線に直交する
第２の中心線を中心として互いに線対称な２つの導体剥
離部と、上記２つの導体剥離部の間に形成された給電線
路上で、且つ上記中心点以外の位置に設けられた給電点
とを有することにより、上述の課題を解決する。In a microstrip antenna provided with a radiation conductor facing a ground conductor via a dielectric layer, a position on the first center line of the radiation conductor and symmetrical with respect to the center point of the radiation conductor. Two short-circuit conductors that short-circuit the radiation conductor and the ground conductor provided in
On the feed line formed between the two conductor stripping portions, which are provided in the radiation conductor and are line-symmetric with respect to each other about the second center line orthogonal to the first center line, In addition, by having a feeding point provided at a position other than the central point, the above-mentioned problem is solved.
【００１３】[0013]
【作用】本発明のマイクロストリップアンテナは、放射
導体と接地導体とを短絡する２つの短絡導体と、２つの
導体剥離部を第１の中心線に直交する第２の中心線を中
心として互いに線対称な位置に設け、給電点を上記放射
導体の中心点に設けることにより、分離した２つの放射
導体を結合させている。短絡面幅を放射導体の幅より小
さくして給電線路を通常の放射導体の領域内に納めるIn the microstrip antenna of the present invention, the two short-circuit conductors for short-circuiting the radiation conductor and the ground conductor and the two conductor stripped portions are connected to each other with the second center line orthogonal to the first center line as a center. Two separate radiation conductors are coupled by providing them at symmetrical positions and providing a feeding point at the center point of the radiation conductor. Make the feed line within the area of the normal radiation conductor by making the width of the short-circuit plane smaller than the width of the radiation conductor.
【００１４】また、本発明のマイクロストリップアンテ
ナは、放射導体と接地導体とを短絡する２つの短絡導体
と、２つの導体剥離部を第１の中心線に直交する第２の
中心線を中心として互いに線対称な位置に設け、上記２
つの導体剥離部の間に形成された給電線路上で、且つ上
記中心点以外の位置に設けられた給電点を設けることに
より、短絡面で区切られた２つの放射導体を同時に励振
させることを可能にする。In the microstrip antenna of the present invention, the two short-circuit conductors for short-circuiting the radiating conductor and the ground conductor and the two conductor stripped portions are centered on the second center line orthogonal to the first center line. It is provided at positions symmetrical to each other and the above 2
It is possible to simultaneously excite two radiating conductors separated by a short-circuited surface by providing a feeding point provided on a feeding line formed between two conductor strips and at a position other than the above-mentioned center point. To
【００１５】[0015]
【実施例】以下、本発明に係るマイクロストリップアン
テナの実施例について、図面を参照しながら説明する。Embodiments of the microstrip antenna according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１６】図１に示す概略的な模式図は、本発明のマ
イクロストリップアンテナの基本構成について、説明す
るための図である。ここで、マイクロストリップアンテ
ナ１０は、従来の構成でも説明したように誘電体層を介
して接地導体に対向する放射導体を備えた構成からなる
ものである。The schematic diagram shown in FIG. 1 is a diagram for explaining the basic structure of the microstrip antenna of the present invention. Here, the microstrip antenna 10 is configured to include a radiation conductor facing the ground conductor via the dielectric layer as described in the conventional configuration.
【００１７】マイクロストリップアンテナ１０の基本構
成を説明するため、図１（ａ）に示す平面図と、この平
面図の破断線Ａ−Ａ’に沿った破断面を図１（ｂ）に示
す。マイクロストリップアンテナ１０は上記放射導体１
１の第１の中心線Ａ−Ａ’上で、且つ上記放射導体１１
の中心点ＣA に対して互いに対称となる位置に設けられ
た上記放射導体１１と上記接地導体１３とを短絡する２
つの短絡導体１６と、上記放射導体１１に設けられ、上
記第１の中心線Ａ−Ａ’に直交する第２の中心線Ｘ軸を
中心として互いに線対称な２つの導体剥離部１８と、上
記放射導体１１の中心点ＣA に設けられた給電点１４と
で構成している。In order to explain the basic structure of the microstrip antenna 10, a plan view shown in FIG. 1 (a) and a fracture surface taken along a broken line AA 'in this plan view are shown in FIG. 1 (b). The microstrip antenna 10 is the radiation conductor 1 described above.
On the first center line AA ′ of 1 and the radiation conductor 11
2 short-circuits the radiation conductor 11 and the ground conductor 13 provided at positions symmetrical to each other with respect to the center point C A of
One short-circuit conductor 16 and two conductor stripping portions 18 provided on the radiation conductor 11 and line-symmetrical to each other about a second centerline X axis orthogonal to the first centerline AA ′. It is composed of a feeding point 14 provided at the center point C A of the radiation conductor 11.
【００１８】図１に示すマイクロストリップアンテナ
は、図１（ｂ）及び図１（ｃ）から明かなように基板の
厚さをｈとする比誘電率εr からなる誘電体基板１２の
上に放射導体１１を配する。上記放射導体１１の寸法
は、ａ×ｂの大きさである。上記放射導体１１は、例え
ば方形、あるいは円形も含む楕円形に形成し、図１の場
合、方形を採っている。The microstrip antenna shown in FIG. 1 is mounted on a dielectric substrate 12 having a relative permittivity ε r and a substrate thickness h, as is apparent from FIGS. 1 (b) and 1 (c). The radiation conductor 11 is arranged. The size of the radiation conductor 11 is a × b. The radiation conductor 11 is formed in, for example, a rectangular shape or an elliptical shape including a circular shape, and has a rectangular shape in FIG.
【００１９】マイクロストリップアンテナ１０は、図１
（ａ）及び（ｂ）が示す放射導体１１から放射導体１１
を剥離した導体剥離部１８、１８を設けている。放射導
体１１と接地導体１３との間は、短絡導体１６を用いて
短絡させている。この短絡導体１６はそれぞれ幅をｃ／
２からなる２つの短絡面１６、１６で幅ｃの長さにして
いる。また、放射導体１１が配される導体剥離部１８上
に例えばマイクロストリップ線路等の給電線路１７を設
けている。放射導体の中心点ＣA には接地導体１３側に
設けた給電コネクタ１５から給電される給電点１４を設
けている。The microstrip antenna 10 is shown in FIG.
From the radiation conductor 11 shown in (a) and (b) to the radiation conductor 11
The conductor peeling portions 18, 18 are formed by peeling. The radiation conductor 11 and the ground conductor 13 are short-circuited by using a short-circuit conductor 16. Each of the short-circuit conductors 16 has a width of c /
The length of the width c is made up of the two short-circuit surfaces 16 and 16 formed of two. Further, a feed line 17 such as a microstrip line is provided on the conductor peeling portion 18 on which the radiation conductor 11 is arranged. A feeding point 14 to which power is fed from a feeding connector 15 provided on the ground conductor 13 side is provided at the center point C A of the radiation conductor.
【００２０】また、上記短絡導体１６は、Ｘ軸に線対称
に設けた短絡面１６、１６に限定されることなく、導電
ピン、またはスルーホールで上記放射導体１１と上記接
地導体１３とをつないで構成することも可能である。Further, the short-circuit conductor 16 is not limited to the short-circuit surfaces 16 and 16 provided in line symmetry with respect to the X axis, and the radiation conductor 11 and the ground conductor 13 are connected by a conductive pin or a through hole. It is also possible to configure with.
【００２１】上記導体剥離部１８は一辺の長さをｌ、他
方の辺を（ｂ−ｃ）とし、剥離面積をｌ×（ｂ−ｃ）に
設定している。上記給電線路１７は、この剥離面内に長
さｌ、幅ｗで構成している。The conductor stripping portion 18 has a length of one side of 1 and the other side of (bc), and the stripping area is set to l × (bc). The feed line 17 has a length l and a width w in the peeled surface.
【００２２】この片側短絡型マイクロストリップアンテ
ナが通常のマイクロストリップアンテナのゼロ電位面を
接地導体と短絡したものであることは既に従来の説明に
おいて前述した通りである。この関係を図２に示してい
る。図２（ａ）に示す一辺ａの通常のマイクロストリッ
プアンテナは共振周波数ｆ0 で放射し、図２（ｂ）に示
す一辺ａ／２からなる片側短絡型マイクロストリップア
ンテナの共振周波数ｆr を同一周波数ｆr ＝ｆ0 で放射
する。このように本発明のマイクロストリップアンテナ
は一方の片側短絡型マイクロストリップアンテナの短絡
面１６、１６は、他方の短絡面として共有させた構造を
有している。これによって、マイクロストリップアンテ
ナは、基本的に短絡面１６、１６によって区切られた同
一共振周波数で動作する２つの片側短絡型マイクロスト
リップアンテナとみなすことができ、通常のマイクロス
トリップアンテナと同一寸法で、同一共振周波数で作動
させることが可能になる（図２ｃを参照）。The one-side short-circuit type microstrip antenna is the one in which the zero potential surface of the ordinary microstrip antenna is short-circuited to the ground conductor, as described above in the conventional description. This relationship is shown in FIG. The normal microstrip antenna on one side a shown in FIG. 2A radiates at the resonance frequency f 0 , and the resonance frequency f r of the one-side short-circuited microstrip antenna having one side a / 2 shown in FIG. 2B is the same. It radiates at a frequency f r = f 0 . As described above, the microstrip antenna of the present invention has a structure in which the short-circuit surfaces 16 and 16 of the one-side short-circuit microstrip antenna are shared as the other short-circuit surface. Accordingly, the microstrip antenna can be regarded as two single-sided short-circuit type microstrip antennas which basically operate at the same resonance frequency delimited by the short-circuit planes 16 and 16 and have the same dimensions as a normal microstrip antenna. It is possible to operate at the same resonance frequency (see Figure 2c).
【００２３】ここで、どちらか一方のアンテナに着目す
ると、この片側短絡型マイクロストリップアンテナの形
状は一方の片側短絡型マイクロストリップアンテナの短
絡面側から共平面オフセット給電を行っていることにな
る。Here, focusing on either one of the antennas, the one-side short-circuited microstrip antenna has a shape in which coplanar offset feeding is performed from the short-circuit surface side of the one-side short-circuited microstrip antenna.
【００２４】次に、このマイクロストリップアンテナの
動作原理について図３〜図５を参照しながら説明する。Next, the operating principle of this microstrip antenna will be described with reference to FIGS.
【００２５】図３（ａ）はマイクロストリップアンテナ
の片側に注目した場合の放射導体１１を示している。実
際に、片側短絡型マイクロストリップアンテナの短絡部
での入力インピーダンスは、図３（ｂ）に示すように０
Ωになり、放射導体１１の縁端方向に短絡部を変位させ
ると共に、入力インピーダンスが連続的に上昇する。入
力インピーダンスは縁端で最も高くなる。マイクロスト
リップアンテナは、給電系の入力インピーダンスと内部
に構成された給電線路１７の特性インピーダンスとが等
しくなるまで給電点１４をオフセットさせて変位するこ
とで整合させている。このようにオフセット量に対して
入力インピーダンスが決まることから、図３（ｃ）に示
す背面給電でも、図３（ｄ）に示す共平面オフセット給
電でも給電系のインピーダンスが同じならばオフセット
量は略々同じで良い。FIG. 3A shows the radiating conductor 11 when attention is paid to one side of the microstrip antenna. Actually, the input impedance at the short-circuited portion of the one-sided short-circuited microstrip antenna is 0 as shown in FIG.
Becomes Ω, the short-circuit portion is displaced toward the edge of the radiation conductor 11, and the input impedance continuously rises. The input impedance is highest at the edges. The microstrip antenna is matched by offsetting and displacing the feeding point 14 until the input impedance of the feeding system and the characteristic impedance of the feeding line 17 formed inside become equal. Since the input impedance is determined with respect to the offset amount in this manner, the offset amount is substantially the same in both the back-side power feeding shown in FIG. 3C and the coplanar offset power feeding shown in FIG. 3D if the impedance of the power feeding system is the same. The same for each.
【００２６】図４は、マイクロストリップアンテナの各
タイプを示している。図４（ａ）は通常のマイクロスト
リップアンテナで、共振周波数ｆ0 を放射する。図４
（ｂ）は片側短絡型マイクロストリップアンテナにおい
て一辺の断面部をすべて短絡面にした場合で、共振周波
数ｆr0を放射する。図４（ｃ）は、図４（ｂ）に示した
片側短絡型マイクロストリップアンテナの短絡面を半分
に両側に分離して設けた場合である。このマイクロスト
リップアンテナの共振周波数はｆr1である。また、図４
（ｄ）のマイクロストリップアンテナは両側に短絡ピン
を設けた場合で、共振周波数がｆr2になる。FIG. 4 shows each type of microstrip antenna. FIG. 4A shows a normal microstrip antenna, which radiates a resonance frequency f 0 . Figure 4
(B) is a one-side short-circuit type microstrip antenna in which all the cross-sections on one side are short-circuited surfaces, and the resonance frequency fr0 is radiated. FIG. 4C shows a case where the short-circuited surface of the one-side short-circuited microstrip antenna shown in FIG. The resonance frequency of this microstrip antenna is f r1 . Also, FIG.
The microstrip antenna in (d) has a resonance frequency of f r2 when short-circuit pins are provided on both sides.
【００２７】これらマイクロストリップアンテナの共振
周波数には、ｆ0 ＝ｆr0に対して、 ｆ0 ＝ｆr0＞ｆr1＞ｆr2 （１） の関係がある。この共振周波数の関係は、片側短絡型マ
イクロストリップアンテナの短絡面の幅ｃ及びその２つ
の短絡面に挟まれた区間の幅（ｂ−ｃ）に依存してい
る。また、この短絡面の幅の変化は入力インピーダンス
にも影響する。これによって、片側短絡型マイクロスト
リップアンテナは、短絡面幅ｃの減少に伴って共振周波
数が低下し、入力インピーダンスが上昇する。[0027] The resonance frequency of the microstrip antenna, with respect to f 0 = f r0, f 0 = f r0> f r1> relationship of f r2 (1). The relationship between the resonance frequencies depends on the width c of the short-circuited surface of the one-side short-circuited microstrip antenna and the width (bc) of the section sandwiched between the two short-circuited surfaces. Further, the change in the width of the short-circuited surface also affects the input impedance. As a result, in the one-side short-circuited microstrip antenna, the resonance frequency decreases and the input impedance increases as the short-circuit surface width c decreases.
【００２８】このように短絡面の幅ｃが小さ過ぎると、
全体的に高インピーダンスになる。この高インピーダン
スになる傾向は急峻なため、給電線路１７との整合がと
れなくなる場合も生じるので注意を要する。逆に、片側
短絡型マイクロストリップアンテナの共振周波数は、短
絡面の幅によって制御が可能であるともいえる。If the width c of the short circuit surface is too small,
High impedance as a whole. Since the tendency of becoming high impedance is steep, there is a case where the power supply line 17 cannot be matched, so caution is required. On the contrary, it can be said that the resonance frequency of the one-side short-circuited microstrip antenna can be controlled by the width of the short-circuited surface.
【００２９】なお、給電点（すなわち、Ｘ軸）方向でオ
フセットするために放射導体１１を剥離させた部分は共
振周波数に顕著に影響しない。The portion where the radiation conductor 11 is peeled off in order to offset in the feeding point (that is, the X-axis) direction does not significantly affect the resonance frequency.
【００３０】以上の説明は一方のアンテナに着目した場
合であるが、図５は共振周波数及び入力インピーダンス
の整合が短絡面をオフセットすることによって調整され
た片側短絡型マイクロストリップアンテナを反対向きに
接合してつなげたマイクロストリップアンテナの放射導
体１１を示している。これら２つの片側短絡型マイクロ
ストリップアンテナを結ぶ給電線路１７上に給電点１４
を設定すれば、短絡面１６で区切られた２つの放射導体
１１ａ、１１ｂを同時に励振させることが可能になる。
例えば給電系のインピーダンスに対してマイクロストリ
ップ線路等の給電線路１７の特性インピーダンスを２倍
に設定すれば、マイクロストリップアンテナは整合回路
なしで直接、給電が可能になる。Although the above explanation is focused on one of the antennas, FIG. 5 shows that one side short-circuited microstrip antennas are adjusted in the opposite direction by adjusting the resonance frequency and the input impedance by offsetting the short-circuited surface. The radiating conductor 11 of the microstrip antenna is connected together. A feeding point 14 is provided on a feeding line 17 connecting these two one-side short-circuited microstrip antennas.
By setting, it becomes possible to simultaneously excite the two radiating conductors 11a and 11b separated by the short-circuit surface 16.
For example, if the characteristic impedance of the feeding line 17 such as a microstrip line is set to be twice the impedance of the feeding system, the microstrip antenna can feed power directly without a matching circuit.
【００３１】また、給電線路１７の長さｌ方向の中心に
給電することにより、これら２つの片側短絡型マイクロ
ストリップアンテナは同相で励振されることになる。と
ころが、片側短絡型マイクロストリップアンテナは互い
に短絡面の向きが逆に配設している。これによって、本
発明のマイクロストリップアンテナの放射電磁界が正面
（すなわち、Ｚ軸）方向で打ち消し合うためにマイクロ
ストリップアンテナはコニカルパターンを発生する。By feeding power to the center of the feed line 17 in the length 1 direction, these two one-side short-circuited microstrip antennas are excited in the same phase. However, the one-sided short-circuited microstrip antennas are arranged such that the directions of their short-circuited surfaces are opposite to each other. As a result, the radiated electromagnetic fields of the microstrip antenna of the present invention cancel each other in the front (that is, Z-axis) direction, so that the microstrip antenna generates a conical pattern.
【００３２】また、給電点１４を給電線路１７の長さ方
法の中心からオフセットすることにより、２つの放射導
体１１ａ、１１ｂの励振位相を任意に変えることが可能
になる。この位相差により、マイクロストリップアンテ
ナ１０は非対称な放射パターンを放射する。Further, by offsetting the feeding point 14 from the center of the length method of the feeding line 17, it becomes possible to arbitrarily change the excitation phases of the two radiation conductors 11a and 11b. Due to this phase difference, the microstrip antenna 10 radiates an asymmetric radiation pattern.
【００３３】より具体的な実施例として実際にマイクロ
ストリップアンテナからこの励振位相の変化に応じて放
射される放射パターンの第１の実施例について図６を参
照しながら説明する。図６は、給電線路１７の中央に給
電した場合の相対電力で表した放射パターンである。こ
の放射パターンは、Ｘ−Ｚ平面のパターンを示してい
る。As a more specific example, a first example of the radiation pattern actually radiated from the microstrip antenna according to the change of the excitation phase will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a radiation pattern represented by relative power when power is fed to the center of the feed line 17. This radiation pattern shows a pattern in the XZ plane.
【００３４】ここで、基板は、テフロンファイバ基板を
用いる。この基板のファクタは、それぞれ比誘電率εr
＝２．６、基板の厚さｈ＝１．６ｍｍである。また、マ
イクロストリップアンテナの構造及び電気的特性のファ
クタとしては、放射導体寸法ａ＝ｂ＝３２．０ｍｍ、短
絡面の幅ｃ＝２８．０ｍｍ、給電線路１７の特性インピ
ーダンスを１００Ω（ただし、ｗ＝１．２ｍｍ）に設定
している。Here, a Teflon fiber substrate is used as the substrate. The factors of this substrate are the relative permittivity ε r
= 2.6, and the thickness h of the substrate is 1.6 mm. The factors of the structure and electrical characteristics of the microstrip antenna are as follows: radiating conductor dimension a = b = 32.0 mm, short-circuit surface width c = 28.0 mm, and characteristic impedance of the feeding line 17 is 100Ω (where w = 1.2 mm) is set.
【００３５】図６に示す放射パターンは、給電線路長ｌ
＝７．０ｍｍに設定して共振周波数ｆr ＝２．５３５Ｇ
Ｈｚで測定している。この相対電力のパターンは、Ｚ軸
方向で打ち消し合いが生じるため、Ｚ軸の角度θが略々
０°を中心にコニカルパターンを発生させていることが
判る。The radiation pattern shown in FIG. 6 has a feed line length l.
= 7.0 mm and the resonance frequency f r = 2.535G
It is measured in Hz. Since the patterns of the relative electric power cancel each other in the Z-axis direction, it is understood that the conical pattern is generated with the angle θ of the Z-axis being about 0 °.
【００３６】このように構成することにより、同一共振
周波数で作動するドミナントモードで励振されるマイク
ロストリップアンテナと同一、あるいはそれ以下の寸法
で放射パターンをコニカルパターンにすることができ
る。With such a configuration, the radiation pattern can be a conical pattern with the same dimension as or smaller than that of the microstrip antenna excited in the dominant mode operating at the same resonance frequency.
【００３７】次に、マイクロストリップアンテナにおけ
る第２の実施例について図７を参照しながら説明する。
ここで、この基板のファクタは、それぞれ比誘電率εr
＝２．６、基板の厚さｈ＝１．６ｍｍである。また、マ
イクロストリップアンテナの構造及び電気的特性のファ
クタとしては、放射導体寸法ａ＝ｂ＝３２．５ｍｍ、短
絡面の幅ｃ＝２９．０ｍｍ、給電線路１７の特性インピ
ーダンスを１００Ω（ただし、ｗ＝１．２ｍｍ）に設定
している。図７は、給電点１４を給電線路１７上でオフ
セットした位置に設けた場合の相対電力で表した放射パ
ターンである。この図７の放射パターンもＸ−Ｚ平面の
パターンを示している。Next, a second embodiment of the microstrip antenna will be described with reference to FIG.
Here, the factors of this substrate are the relative permittivity ε r
= 2.6, and the thickness h of the substrate is 1.6 mm. In addition, as the factors of the structure and electrical characteristics of the microstrip antenna, the dimension of the radiation conductor a = b = 32.5 mm, the width of the short-circuit surface c = 29.0 mm, and the characteristic impedance of the feed line 17 is 100Ω (where w = 1.2 mm) is set. FIG. 7 is a radiation pattern represented by relative power when the feeding point 14 is provided at an offset position on the feeding line 17. The radiation pattern of FIG. 7 also shows a pattern on the XZ plane.
【００３８】図７に示す放射パターンは、給電線路長ｌ
＝１２．０ｍｍ、給電点１４からのオフセット量は５．
０ｍｍに設定して共振周波数ｆr ＝２．５３５ＧＨｚで
測定している。この設定によってマイクロストリップア
ンテナは相対電力の放射パターンのピークを略々４０°
にずらすことができる。The radiation pattern shown in FIG. 7 has a feed line length l.
= 12.0 mm, the offset amount from the feeding point 14 is 5.
Are measured at the resonant frequency f r = 2.535GHz is set to 0mm. With this setting, the microstrip antenna causes the peak of the radiation pattern of the relative power to be about 40 °.
Can be shifted.
【００３９】このように設定することによって、マイク
ロストリップアンテナは主ビーム方向を任意の仰角に設
定することができ、ビーム走査角の大きいアレーアンテ
ナにおける利得の低下を抑えると共に、所望の方向以外
でのグレーティングローブの発生をも抑制することがで
きる。また、非対称な放射パターンを発生する平面アン
テナ素子単体を実現させることができる。By setting in this way, the main beam direction of the microstrip antenna can be set to an arbitrary elevation angle, the gain reduction in the array antenna having a large beam scanning angle can be suppressed, and the direction other than the desired direction can be suppressed. Generation of grating lobes can also be suppressed. Further, it is possible to realize a single flat antenna element that generates an asymmetrical radiation pattern.
【００４０】[0040]
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明のマイクロストリップアンテナによれば、誘電体層を
介して接地導体に対向する放射導体を備えたマイクロス
トリップアンテナにおいて、上記放射導体の第１の中心
線上で、且つ上記放射導体の中心点に対して互いに対称
となる位置に設けられた上記放射導体と上記接地導体と
を短絡する２つの短絡導体と、上記放射導体に設けら
れ、上記第１の中心線に直交する第２の中心線を中心と
して互いに線対称な２つの導体剥離部と、上記放射導体
の中心点に設けられた給電点とを有することにより、ビ
ーム走査角の大きいアレーアンテナにおける利得の低下
を防ぐことができ、コニカルパターンを発生させること
ができる。As is apparent from the above description, according to the microstrip antenna of the present invention, in the microstrip antenna provided with the radiation conductor facing the ground conductor through the dielectric layer, Two short-circuit conductors for short-circuiting the radiation conductor and the ground conductor, which are provided on the first center line and at positions symmetrical to each other with respect to the center point of the radiation conductor, and the radiation conductor, By having two conductor stripping portions that are line-symmetric with respect to the second center line orthogonal to the first center line and a feeding point provided at the center point of the radiation conductor, the beam scanning angle It is possible to prevent a decrease in gain in a large array antenna and generate a conical pattern.
【００４１】誘電体層を介して接地導体に対向する放射
導体を備えたマイクロストリップアンテナにおいて、上
記放射導体の第１の中心線上で、且つ上記放射導体の中
心点に対して互いに対称となる位置に設けられた上記放
射導体と上記接地導体とを短絡する２つの短絡導体と、
上記放射導体に設けられ、上記第１の中心線に直交する
第２の中心線を中心として互いに線対称な２つの導体剥
離部と、上記２つの導体剥離部の間に形成された給電線
路上で、且つ上記中心点以外の位置に設けられた給電点
とを有することにより、ビーム走査角の大きいアレーア
ンテナにおける利得の低下を防ぐと共に、所望の方向以
外に発生するグレーティングローブを抑えることができ
る。また、非対称な放射パターンを発生する平面アンテ
ナ素子単体を実現させることができる。In a microstrip antenna provided with a radiation conductor opposed to a ground conductor via a dielectric layer, a position on the first center line of the radiation conductor and symmetrical with respect to the center point of the radiation conductor. Two short-circuit conductors that short-circuit the radiation conductor and the ground conductor provided in
On the feed line formed between the two conductor stripping portions, which are provided in the radiation conductor and are line-symmetric with respect to each other about the second center line orthogonal to the first center line, In addition, by having a feeding point provided at a position other than the center point, it is possible to prevent a decrease in gain in an array antenna having a large beam scanning angle and suppress a grating lobe that occurs in a direction other than a desired direction. . Further, it is possible to realize a single flat antenna element that generates an asymmetrical radiation pattern.
【図１】本発明に係るマイクロストリップアンテナにお
ける第１の実施例の（ａ）は平面図、（ｂ）は破断線に
沿った断面図である。FIG. 1A is a plan view of a first embodiment of a microstrip antenna according to the present invention, and FIG. 1B is a sectional view taken along a broken line.
【図２】図１に示したマイクロストリップアンテナの構
成を説明する模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the configuration of the microstrip antenna illustrated in FIG.
【図３】（ａ）は一方の放射導体の形状を示した平面
図、（ｂ）は入力インピーダンスの変化を説明する模式
図、（ｃ）及び（ｄ）は、それぞれ背面給電と共平面給
電する場合の給電点の設定位置を説明する図である。3A is a plan view showing the shape of one of the radiation conductors, FIG. 3B is a schematic diagram illustrating a change in input impedance, and FIGS. 3C and 3D are back-side feeding and co-planar feeding, respectively. It is a figure explaining the setting position of the feed point in the case of doing.
【図４】片側短絡型マイクロストリップアンテナの共振
周波数と短絡面の関係を説明する模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a relationship between a resonance frequency and a short-circuit surface of a one-side short-circuit microstrip antenna.
【図５】本発明のマイクロストリップアンテナの放射導
体の構成を説明する図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a radiation conductor of the microstrip antenna of the present invention.
【図６】実際に、マイクロストリップアンテナからこの
励振位相の変化に応じて放射される放射パターンを示す
図である。FIG. 6 is a diagram showing a radiation pattern actually emitted from a microstrip antenna according to a change in the excitation phase.
【図７】実際に、マイクロストリップアンテナからこの
励振位相の変化に応じて放射される放射パターンを示す
図である。FIG. 7 is a diagram showing a radiation pattern actually emitted from a microstrip antenna in accordance with a change in the excitation phase.
【図８】（ａ）は通常のマイクロストリップアンテナの
平面図、（ｂ）は破断線に沿った断面図、（ｃ）は片側
短絡型マイクロストリップアンテナの平面図、（ｄ）は
破断線に沿った断面図である。8A is a plan view of a normal microstrip antenna, FIG. 8B is a cross-sectional view taken along a broken line, FIG. 8C is a plan view of a one-side short-circuit type microstrip antenna, and FIG. FIG.
１１・・・・・・・・・・・・放射導体 １２・・・・・・・・・・・・誘電体基板 １３・・・・・・・・・・・・接地導体 １４・・・・・・・・・・・・給電点 １５・・・・・・・・・・・・給電コネクタ １６・・・・・・・・・・・・短絡導体 １７・・・・・・・・・・・・給電線路 １８・・・・・・・・・・・・導体剥離部 11 --- Radiation conductor 12 --- Dielectric substrate 13 --- Ground conductor 14 ---・ ・ ・ ・ ・ ・ Feed point 15 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Feed connector 16 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Short-circuit conductor 17 ・ ・ ・.... Feeding line 18 ...
Claims (2)
射導体を備えたマイクロストリップアンテナにおいて、 上記放射導体の第１の中心線上で、且つ上記放射導体の
中心点に対して互いに対称となる位置に設けられた上記
放射導体と上記接地導体とを短絡する２つの短絡導体
と、 上記放射導体に設けられ、上記第１の中心線に直交する
第２の中心線を中心として互いに線対称な２つの導体剥
離部と、 上記放射導体の中心点に設けられた給電点とを有するこ
とを特徴とするマイクロストリップアンテナ。1. A microstrip antenna provided with a radiation conductor facing a ground conductor via a dielectric layer, wherein the radiation conductor is symmetrical with respect to a first center line of the radiation conductor and a center point of the radiation conductor. Two short-circuit conductors for short-circuiting the radiation conductor and the ground conductor, which are provided at different positions, and line symmetry with respect to a second center line that is provided on the radiation conductor and is orthogonal to the first center line. A microstrip antenna, characterized in that it has two separate conductor strips and a feeding point provided at the center of the radiation conductor.
射導体を備えたマイクロストリップアンテナにおいて、 上記放射導体の第１の中心線上で、且つ上記放射導体の
中心点に対して互いに対称となる位置に設けられた上記
放射導体と上記接地導体とを短絡する２つの短絡導体
と、 上記放射導体に設けられ、上記第１の中心線に直交する
第２の中心線を中心として互いに線対称な２つの導体剥
離部と、 上記２つの導体剥離部の間に形成された給電線路上で、
且つ上記中心点以外の位置に設けられた給電点とを有す
ることを特徴とするマイクロストリップアンテナ。2. A microstrip antenna including a radiation conductor facing a ground conductor via a dielectric layer, wherein the radiation conductor is symmetrical with respect to a first center line of the radiation conductor and a center point of the radiation conductor. Two short-circuit conductors for short-circuiting the radiation conductor and the ground conductor, which are provided at different positions, and line symmetry with respect to a second center line that is provided on the radiation conductor and is orthogonal to the first center line. On the feed line formed between the two conductor stripping portions and the two conductor stripping portions,
A microstrip antenna having a feeding point provided at a position other than the center point.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25596392A JP3223594B2 (en) | 1992-08-31 | 1992-08-31 | Microstrip antenna |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25596392A JP3223594B2 (en) | 1992-08-31 | 1992-08-31 | Microstrip antenna |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0685527A true JPH0685527A (en) | 1994-03-25 |
| JP3223594B2 JP3223594B2 (en) | 2001-10-29 |
Family
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP25596392A Expired - Fee Related JP3223594B2 (en) | 1992-08-31 | 1992-08-31 | Microstrip antenna |
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| JP (1) | JP3223594B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105932423A (en) * | 2016-07-06 | 2016-09-07 | 西北工业大学 | Device for improving wide beam of micro-strip antenna |
-
1992
- 1992-08-31 JP JP25596392A patent/JP3223594B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105932423A (en) * | 2016-07-06 | 2016-09-07 | 西北工业大学 | Device for improving wide beam of micro-strip antenna |
| CN105932423B (en) * | 2016-07-06 | 2019-03-29 | 西北工业大学 | A kind of device improving microstrip antenna broad beam |
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| JP3223594B2 (en) | 2001-10-29 |
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