JPH07101809B2 - 複数波共用マイクロストリップアレイアンテナ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、複数のマイクロ波帯の周波数を送信または受
信し得る小面積の複数波共用マイクロストリップアレイ
アンテナに関するものである。

（従来の技術） 近年、人または移動する物体に応答装置を備え、この応
答装置と定置された質問装置との間でマイクロ波により
情報を交換するシステムが提案されている。そして、応
答装置に個人情報等をデータとして書き込めば、ゲート
等を管理する質問装置との情報交換において、応答装置
を一種のIDカードや通過許可証として機能させることが
できる。さらに、多品種少量生産を行なう製造工場等に
おいて、生産工程にある半製品に仕様データを書き込ん
だ応答装置を付し、各工程において定置された質問装置
で応答装置に仕様を問い合せ、この仕様に応じた作業を
行なわせるならば、電子的な仕様指示書として機能させ
ることができる。

ここで、上述のIDカードや仕様指示書として機能させる
場合に、携帯や移動に対して商用交流電源から駆動電源
を供給することは不便であり、応答装置として電源を独
自に確保し得ない場合がある。特に、IDカード等として
用いる場合には小型軽量でしかも長寿命でなければなら
ず、電池等の電源では寿命の点で満足し得ない。

そこで、特開昭51−35911号公報と特開昭58−151722号
公報および特開昭58−85183号公報等に、応答装置に電
源としての電池を必要としない第４図にブロック回路図
を示すごとき技術が提案されている。

第４図において、質問装置１に、質問データをマイクロ
波帯の周波数ｆを搬送波として送信するための送信機２
とアンテナ３が設けられるとともに、応答装置４からこ
の周波数ｆの第２高調波2fを搬送波とする応答データを
受信するための受信機５とアンテナ６が設けられる。ま
た、応答装置４に、質問装置１から送信される送信デー
タを受信するアンテナ７が設けられるとともに、このア
ンテナ７で受信された搬送波をダイオード等を通して第
２高調波2fを出力する逓倍回路８および搬送波を整流し
て電源とする電源整流回路９が設けられる。さらに、電
源整流回路９から出力される直流電力によりデータ出力
回路10が動作されて変調回路11に応答データが出力さ
れ、この応答データにより逓倍回路８から出力された第
２高調波2fがA1変調されてアンテナ12から周波数2fを搬
送波として応答データが質問装置１に送信される。

ところで、上記した質問装置１にあっては、応答装置４
が離れた距離にあっても確実に動作させるためには、動
作エネルギとしての質問データ搬送波送信電力を大きな
ものとしたい。また、応答装置４から微弱な電力で送信
される応答データを高い利得で受信できることが望まし
い。そこで、従来の質問装置１にあっては、第３図に示
すごとき、二波共用マイクロストリップアレイアンテナ
が用いられていた。

第３図において、低誘導率（例えばε＝10）の誘電体基
板20の一方の面に、周波数ｆを共振周波数とする４個の
第１のマイクロストリップ共振器21,22…が、周波数ｆ
の誘電体基板20における波長λ_１の0.8倍の間隔で配置
される。また、これらの第１のマイクロストリップ共振
器21,22…の横側で誘電体基板20の同一面上に、周波数
ｆの第２高調波2fを共振周波数とする４個の第２のマイ
クロストリップ共振器22,22…が、周波数2fの誘電体基
板20における波長λ_２（＝0.5λ_１）の0.8倍の間隔で配
置される。さらに、４個の第１のマイクロストリップ共
振器21,21…がマイクロストリップラインからなる第１
の給電回路23で接続され、４個の第２のマイクロストリ
ップ共振器22,22…がマイクロストリップラインからな
る第２の給電回路24で接続されて、それぞれアレイアン
テナが構成される。そして、誘電体基板20の他方の面全
面に、グラウンド板25が配設される。

なお、第１と第２のマイクロストリップ共振器21,21…,
22,22…および第１と第２の給電回路23,24は、誘電体基
板20の面に蒸着等で配設された銅薄膜のエッチング等に
より同一工程で形成される。また、マイクロストリップ
アレイアンテナにおいて、波長の0.8倍の間隔で配置す
れば、アレイアンテナとしても最も利得が高くなること
が知られている。

（発明が解決しようとする課題） 上記した従来の二波共用マイクロストリップアレイアン
テナにあっては、第１および第２のマイクロストリップ
共振器21,21…,22,22…が、それぞれアレイアンテナと
して最も利得が高くなるような間隔に配置される。この
ために、誘電体基板20は大きな面積を必要とし、大型に
なるという問題点があった。

ところで、質問装置１は定置されるので、駆動電源が不
足するようなこともない。このために、質問装置１のア
ンテナ６で受信された応答装置４から送信される応答デ
ータを、必要に応じて充分に増幅することが可能であ
る。そこで、アンテナ６の利得が若干低下しても、二波
共用マイクロストリップアレイアンテナが小型化できる
ならば、実用上有益である。

本発明の目的は、上述のごとき従来の二波共用マイクロ
ストリップアレイアンテナの事情に鑑みてなされたもの
で、小面積で小型化し得る複数波共用マイクロストリッ
プアレイアンテナを提供することにある。

（問題点を解決するための手段） かかる目的を達成するために、本発明の複数波共用マイ
クロストリップアレイアンテナは、誘電体層の一方の面
にマイクロストリップ共振器を配設し、他方の面にグラ
ウンド板を配設してなるマイクロストリップアンテナで
あって、前記誘電体層の一方の面に第１の共振周波数の
半波長の寸法を有し高い利得を必要とする第１のマイク
ロストリップ共振器を複数個前記第１の共振周波数の4/
5波長の間隔を設けて配置し、これらの複数個の第１の
マイクロストリップ共振器を給電回路で接続してアレイ
アンテナを構成し、前記誘電体層の同じ面で前記第１の
マイクロストリップ共振器の間に前記第１の共振周波数
より高い第２の共振周波数の半波長の寸法を有し高い利
得を必要としない第２のマイクロストリップ共振器を複
数個配置し、これらの複数個の第２のマイクロストリッ
プ共振器を給電回路で接続して第２のアレイアンテナを
構成している。

（作用） 第１の共振周波数を有する複数の第１のマイクロストリ
ップ共振器を誘電体層の一方の面に4/5波長の間隔を設
けて配置し、これらの第１のマイクロストリップ共振器
の間に第２の共振周波数を有する第２のマイクロストリ
ップ共振器を配置したので、第１のマイクロストリップ
共振器からなるアレイアンテナは高い利得が得られる。
そして、第２のマイクロストリップ共振器からなるアレ
イアンテナは、4/5波長の間隔でないために高い利得が
得られないが、第１と第２のマイクロストリップ共振器
を配置するのに必要な誘電体層の面積が小さくて良い。

（実施例） 以下、本発明の実施例を第１図を参照して説明する。第
１図は、本発明の複数波共用マイクロストリップアレイ
アンテナの一実施例の外観斜視図である。第１図におい
て第３図と同一若しくは均等な部材には同一符号を付け
て重複する説明を省略する。

第１図において、低誘電率の誘電体基板20の一方の面
に、周波数ｆを共振周波数とすべく半波長の寸法を有す
る４個の第１のマイクロストリップ共振器21,21…が周
波数ｆの誘電体基板20における波長λ_１の0.8倍の間隔
で配置される。そして、誘電体基板20の同一面で、周波
数ｆの第２高調波2fを共振周波数とすべく半波長の寸法
を有する４個の第２のマイクロストリップ共振器22,22
…が、第１のマイクロストリップ共振器21,21…の間隔
の間と横側とに分けて配置される。この第２のマイクロ
ストリップ共振器22,22…の間隔は周波数2fの誘電体基
板20における波長λ_２の0.8倍でなくて良い。さらに、
４個の第１のマイクロストリップ共振器21,21…が、マ
イクロストリップラインからなる第１の給電回路23で接
続され、また４個の第２のマイクロストリップ共振器2
2,22…が、マイクロストリップラインからなる第２の給
電回路24で接続されて、それぞれアレイアンテナが構成
される。

なお、第１の給電回路23は、第１のマイクロストリップ
共振器21,21…から送信される周波数が全て同相となる
ようにストリップラインの長さが調整されている。ま
た、第２の給電回路24は、第２のマイクロストリップ共
振器22,22…で受信される周波数が全て同相で合成され
るようにストリップラインの長さが調整されている。

かかる構成において、第１のマイクロストリップ共振器
21,21…の間隔の間に、すくなくとも一部の第２のマイ
クロストリップ共振器22,22が配置されるので、第１と
第２のマイクロストリップ共振器21,21…,22,22…を配
置するのに必要な誘電体基板20の面積が小さくても良
い。このため、第３図に示す従来のものに比較して、第
２のマイクロストリップ共振器22,22…で構成されるア
レイアンテナは4/5波長の間隔でないために高い利得が
得られないが、小型の複数波共用マイクロストリップア
レイアンテナが構成できる。そして、第１のマイクロス
トリップ共振器21,21…で構成されるアレイアンテナ
は、第３図に示す従来のものと同様の高い利得を得るこ
とができる。

第２図は、本発明の複数波共用マイクロストリップアレ
イアンテナの他の実施例の外観斜視図である。第２図に
おいて、第１図および第３図と同一若しくは均等な部材
には同一符号を付けて重複する説明を省略する。

第２図において、第１図と相違するところは、誘電体基
板20の同一面で、第１のマイクロストリップ共振器21,2
1…および第２のマイクロストリップ共振器22,22…が配
置されない余白のスペースに、周波数ｆの第３高調波3f
を共振周波数とする４個の第３のマイクロストリップ共
振器26,26…が設けられ、マイクロストリップラインか
らなる第３の給電回路27で接続されてアレイアンテナが
構成されることにある。そして、第１のマイクロストリ
ップ共振器21,21…に対しては、グラウンド板25側から
誘電体基板20を貫通させて同軸ケーブル（図示せず）に
より、または基板に積層構造を用いてスルーホールと印
刷配線により適宜に給電される。

なお、上記実施例では、第１と第２と第３のマイクロス
トリップ共振器21,21…,22,22…,26,26…は、いずれも
４個でアレイアンテナが構成されているが、この数に限
られないとともに、第１と第２と第３のマイクロストリ
ップ共振器21,21…,22,22…,26,26…の個数が相違して
も良い。また、第１と第２と第３のマイクロストリップ
共振器21,21…,22,22…,26,26…の共振周波数は、高調
波の関係になくても良い。さらに、アレイアンテナを形
成するマイクロストリップ共振器が水平偏波と垂直偏波
および円偏波のいずれを送信および受信するものであっ
ても良く、そしてアレイアンテナの半数で水平偏波を送
受信し、残りの半数で垂直偏波を送受信するものであっ
ても良い。そしてさらに、誘電体基板20に代えて空気層
を設けて誘電体層としても良いことは勿論である。

（発明の効果） 本発明は、以上説明したように構成されているので、複
数の周波数を送信または受信する２つのアレイアンテナ
を小型化することができる。しかも、第１の共振周波数
を有するアレイアンテナは、小型化したにもかかわら
ず、利得が従来のアレイアンテナと同じであるという格
別の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の複数波共用マイクロストリップアレ
イアンテナの一実施例の外観斜視図であり、第２図は、
本発明の複数波共用マイクロストリップアレイアンテナ
の他の実施例の外観斜視図であり、第３図は、従来の二
波共用マイクロストリップアレイアンテナの外観斜視図
であり、第４図は、第３図のアレイアンテナが用いられ
る質問装置と応答装置との間でマイクロ波により情報を
交換するシステムのブロック回路図である。 20:誘電体基板、21:第１のマイクロストリップ共振器、
22:第２のマイクロストリップ共振器、23:第１の給電回
路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川島 義一 神奈川県藤沢市川名１丁目12番２号 山武 ハネウエル株式会社藤沢工場内 (72)発明者 古島 広明 神奈川県藤沢市川名１丁目12番２号 山武 ハネウエル株式会社藤沢工場内 (56)参考文献 特開 昭62−49711（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−210703（ＪＰ，Ａ) 昭和58年電子通信学会総合全国大会講演 論文集〔分冊３〕論文番号747（３−82頁)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】誘電体層の一方の面にマイクロストリップ
   共振器を、配設し、他方の面にグラウンド板を配設して
   なるマイクロストリップアンテナであって、前記誘電体
   層の一方の面に第１の共振周波数の半波長の寸法を有し
   高い利得を必要とする第１のマイクロストリップ共振器
   を複数個前記第１の共振周波数の4/5波長の間隔を設け
   て配置し、これらの複数個の第１のマイクロストリップ
   共振器を給電回路で接続してアレイアンテナを構成し、
   前記誘電体層の同じ面で前記第１のマイクロストリップ
   共振器の間に前記第１の共振周波数より高い第２の共振
   周波数の半波長の寸法を有し高い利得を必要としない第
   ２のマイクロストリップ共振器を複数個配置し、これら
   の複数個の第２のマイクロストリップ共振器を給電回路
   で接続して第２のアレイアンテナを構成したことを特徴
   とする複数波共用マイクロストリップアレイアンテナ。