JPH07193420A - 平面アンテナ - Google Patents
平面アンテナInfo
- Publication number
- JPH07193420A JPH07193420A JP33094293A JP33094293A JPH07193420A JP H07193420 A JPH07193420 A JP H07193420A JP 33094293 A JP33094293 A JP 33094293A JP 33094293 A JP33094293 A JP 33094293A JP H07193420 A JPH07193420 A JP H07193420A
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- circularly polarized
- wave element
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明はマイクロストリップ線路を用いた簡
単な回路構成で、広角なビームチルト方向に良好な円偏
波特性を実現する。 【構成】 基板２上に円偏波を放射する円偏波素子３を
配置するとともに、この円偏波素子３から所定距離だけ
離間して直線偏波を発生する直線偏波素子４を配置し、
特定の方位角φ方向に対し、前記円偏波素子３および前
記直線偏波素子４の正面方向から任意の角度だけ傾いた
方向θに良好な軸比を持つ円偏波を放射する。
単な回路構成で、広角なビームチルト方向に良好な円偏
波特性を実現する。 【構成】 基板２上に円偏波を放射する円偏波素子３を
配置するとともに、この円偏波素子３から所定距離だけ
離間して直線偏波を発生する直線偏波素子４を配置し、
特定の方位角φ方向に対し、前記円偏波素子３および前
記直線偏波素子４の正面方向から任意の角度だけ傾いた
方向θに良好な軸比を持つ円偏波を放射する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はマイクロ波帯用の送受信
アンテナとして使用される平面アンテナに係わり、特に
素子の正面から傾いた方向に対して良好な軸比の円偏波
を発生するビームチルト型の平面アンテナに関する。
アンテナとして使用される平面アンテナに係わり、特に
素子の正面から傾いた方向に対して良好な軸比の円偏波
を発生するビームチルト型の平面アンテナに関する。
【０００２】［発明の概要］本発明はマイクロ波帯用の
送受信アンテナとして使用されるビームチルト型の平面
アンテナにおいて、マイクロストリップパッチからなる
円偏波素子と、直線偏波素子とを組み合わせ、直線偏波
素子によって得られる直線偏波で、円偏波素子によって
得られる円偏波の軸比を補正して素子の正面から任意の
角度だけ傾いた特定の方位角方向に対し、良好な軸比の
円偏波を発生させるものである。
送受信アンテナとして使用されるビームチルト型の平面
アンテナにおいて、マイクロストリップパッチからなる
円偏波素子と、直線偏波素子とを組み合わせ、直線偏波
素子によって得られる直線偏波で、円偏波素子によって
得られる円偏波の軸比を補正して素子の正面から任意の
角度だけ傾いた特定の方位角方向に対し、良好な軸比の
円偏波を発生させるものである。
【０００３】
【従来の技術】円偏波を発生する平面アンテナ素子とし
て、従来、基板上にマイクロストリップパッチアンテナ
の直線偏波素子を複数個組み合わせて配置したアンテナ
素子や基板上に配置された１つの素子を、直交する２つ
のモードで励振するアンテナ素子などが知られている。
て、従来、基板上にマイクロストリップパッチアンテナ
の直線偏波素子を複数個組み合わせて配置したアンテナ
素子や基板上に配置された１つの素子を、直交する２つ
のモードで励振するアンテナ素子などが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、素子
の正面からずれた方向に対して、円偏波を発生する平面
アンテナ（ビームチルト型の平面アンテナ）の開発が強
く望まれている。
の正面からずれた方向に対して、円偏波を発生する平面
アンテナ（ビームチルト型の平面アンテナ）の開発が強
く望まれている。
【０００５】しかしながら、基板上にマイクロストリッ
プパッチアンテナの円偏波素子を複数個組み合わせて配
置した従来の平面アンテナでは、素子の正面方向に対
し、良好な円偏波を発生することができるものの、正面
からずれた方向に対しては、円偏波の軸比が劣化してし
まうという特性を持っている。
プパッチアンテナの円偏波素子を複数個組み合わせて配
置した従来の平面アンテナでは、素子の正面方向に対
し、良好な円偏波を発生することができるものの、正面
からずれた方向に対しては、円偏波の軸比が劣化してし
まうという特性を持っている。
【０００６】このためこのような平面アンテナを改良し
ただけでは、良好な特性を持ったビームチルト型の平面
アンテナを構成することが難しいという問題があった。
ただけでは、良好な特性を持ったビームチルト型の平面
アンテナを構成することが難しいという問題があった。
【０００７】また、円形パッチを高次モードで励振して
円錐形の円偏波ビームを発生する平面アンテナも開発さ
れているが、給電上の問題によってマイクロストリップ
線路を使用できないため、基板の多層化が必要になり、
給電方法が複雑なものになってアレー化が困難である。
円錐形の円偏波ビームを発生する平面アンテナも開発さ
れているが、給電上の問題によってマイクロストリップ
線路を使用できないため、基板の多層化が必要になり、
給電方法が複雑なものになってアレー化が困難である。
【０００８】本発明は上記の事情に鑑み、マイクロスト
リップ線路を用いた簡単な回路構成で、広角なビームチ
ルト方向に良好な円偏波特性を実現することができる平
面アンテナを提供することを目的としている。
リップ線路を用いた簡単な回路構成で、広角なビームチ
ルト方向に良好な円偏波特性を実現することができる平
面アンテナを提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明による平面アンテナは、基板上に配置され、
円偏波を放射する円偏波素子と、前記基板上の前記円偏
波素子から所定距離だけ離間して配置され、直線偏波を
発生する直線偏波素子とを備え、特定の方位角方向に対
し、前記円偏波素子および前記直線偏波素子の正面方向
から任意の角度だけ傾いた方向に所望の軸比を持つ円偏
波を放射することを特徴としている。
めに本発明による平面アンテナは、基板上に配置され、
円偏波を放射する円偏波素子と、前記基板上の前記円偏
波素子から所定距離だけ離間して配置され、直線偏波を
発生する直線偏波素子とを備え、特定の方位角方向に対
し、前記円偏波素子および前記直線偏波素子の正面方向
から任意の角度だけ傾いた方向に所望の軸比を持つ円偏
波を放射することを特徴としている。
【００１０】
【作用】上記の構成において、基板上に円偏波を放射す
る円偏波素子を配置するとともに、この円偏波素子から
所定距離だけ離間して直線偏波を発生する直線偏波素子
を配置し、特定の方位角方向に対し、前記円偏波素子お
よび前記直線偏波素子の正面方向から任意の角度だけ傾
いた方向に所望の軸比を持つ円偏波を放射することによ
り、マイクロストリップ線路を用いた簡単な回路構成
で、広角なビームチルト方向に良好な円偏波特性を実現
する。
る円偏波素子を配置するとともに、この円偏波素子から
所定距離だけ離間して直線偏波を発生する直線偏波素子
を配置し、特定の方位角方向に対し、前記円偏波素子お
よび前記直線偏波素子の正面方向から任意の角度だけ傾
いた方向に所望の軸比を持つ円偏波を放射することによ
り、マイクロストリップ線路を用いた簡単な回路構成
で、広角なビームチルト方向に良好な円偏波特性を実現
する。
【００１１】
【実施例】図１は本発明による平面アンテナの一実施例
を示す平面図である。なお、この図１に示す平面アンテ
ナ１は、図２に示す座標系において、方位角φ＝９０度
の方向で、かつビームチルト角θ＝θ0 の方向に対し、
ビームを出射するときの１単位素子を示している。以
下、極座標表示されたビーム中にある点Ｐの電界のう
ち、φ方向の電界成分をＥφ、θ方向の電界成分をＥθ
として、図１に示す平面アンテナ１について詳細に説明
する。
を示す平面図である。なお、この図１に示す平面アンテ
ナ１は、図２に示す座標系において、方位角φ＝９０度
の方向で、かつビームチルト角θ＝θ0 の方向に対し、
ビームを出射するときの１単位素子を示している。以
下、極座標表示されたビーム中にある点Ｐの電界のう
ち、φ方向の電界成分をＥφ、θ方向の電界成分をＥθ
として、図１に示す平面アンテナ１について詳細に説明
する。
【００１２】まず、図１に示す平面アンテナ１は、Ｘ−
Ｙ方向に広がる基板２と、この基板２上に配置される円
偏波素子３と、基板２上に配置される直線偏波素子４
と、これら直線偏波素子４と円偏波素子３とに給電する
給電線５とを備えており、給電線５によって円偏波素子
３と、直線偏波素子４とに給電して前記円偏波素子３に
円偏波を発生させるとともに、直線偏波素子４に直線偏
波を発生させ、図２に示す如く方位角φの方向で、かつ
前記基板２の法線方向（Ｚ方向）に対してビームチルト
角θだけ傾いた方向に、これら円偏波と直線偏波とを合
成した良好な軸比の円偏波を放射する。
Ｙ方向に広がる基板２と、この基板２上に配置される円
偏波素子３と、基板２上に配置される直線偏波素子４
と、これら直線偏波素子４と円偏波素子３とに給電する
給電線５とを備えており、給電線５によって円偏波素子
３と、直線偏波素子４とに給電して前記円偏波素子３に
円偏波を発生させるとともに、直線偏波素子４に直線偏
波を発生させ、図２に示す如く方位角φの方向で、かつ
前記基板２の法線方向（Ｚ方向）に対してビームチルト
角θだけ傾いた方向に、これら円偏波と直線偏波とを合
成した良好な軸比の円偏波を放射する。
【００１３】円偏波素子３は、各辺の長さが寸法ａ（こ
の寸法ａは使用周波数によって決まる値）に形成される
とともに、これらの各辺が各々、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向に
沿って配置された正方形のマイクロストリップパッチで
あり、給電線５によって第１給電点６に対し、位相
“０”度で給電されるとともに、第２給電点７に対し、
位相“９０”度で給電されて、円偏波を発生する。
の寸法ａは使用周波数によって決まる値）に形成される
とともに、これらの各辺が各々、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向に
沿って配置された正方形のマイクロストリップパッチで
あり、給電線５によって第１給電点６に対し、位相
“０”度で給電されるとともに、第２給電点７に対し、
位相“９０”度で給電されて、円偏波を発生する。
【００１４】また、直線偏波素子４はＹ軸方向の長さが
寸法ｂに形成され、Ｘ軸方向の長さが寸法ａ（この寸法
ａは前記円偏波素子の寸法ａと同じ長さ）に形成された
長方形のマイクロストリップパッチであり、素子の中心
が円偏波素子３の中心からＹ軸方向に距離ｄだけ離間し
た位置に配置され、給電線５によって給電点８に、円偏
波素子３の第２給電点７に対する位相より位相差δだけ
遅れた位相で給電されて直線偏波を発生する。
寸法ｂに形成され、Ｘ軸方向の長さが寸法ａ（この寸法
ａは前記円偏波素子の寸法ａと同じ長さ）に形成された
長方形のマイクロストリップパッチであり、素子の中心
が円偏波素子３の中心からＹ軸方向に距離ｄだけ離間し
た位置に配置され、給電線５によって給電点８に、円偏
波素子３の第２給電点７に対する位相より位相差δだけ
遅れた位相で給電されて直線偏波を発生する。
【００１５】この場合、前記寸法ｂは直線偏波素子４の
方位角φ＝９０度の面指向性（Ｈ面指向性）に関係し、
寸法ｂの値によって直線偏波素子４のビーム幅が変化す
る。例えば、寸法ｂを小さくすることで、ビーム幅を広
くすることができる。
方位角φ＝９０度の面指向性（Ｈ面指向性）に関係し、
寸法ｂの値によって直線偏波素子４のビーム幅が変化す
る。例えば、寸法ｂを小さくすることで、ビーム幅を広
くすることができる。
【００１６】さらに、前記位相差δと、円偏波素子３と
直線偏波素子４との間隔ｄ、およびビームチルト角θ0
との間に、次式が成り立つ。
直線偏波素子４との間隔ｄ、およびビームチルト角θ0
との間に、次式が成り立つ。
【００１７】 δ＝ｋ0 ・ｄ・ｓｉｎθ0 …（１） 但し、ｋ0 ：自由空間における波数 そして、給電線５の各分岐点９における電力分配比率を
任意に選択することによって前記円偏波素子３の第１、
第２給電点６、７と、前記直線偏波素子４の給電点８に
対する給電電力を決定し得るように構成されている。
任意に選択することによって前記円偏波素子３の第１、
第２給電点６、７と、前記直線偏波素子４の給電点８に
対する給電電力を決定し得るように構成されている。
【００１８】次に、図３〜図５を参照しながら、この実
施例の偏波特性について説明する。
施例の偏波特性について説明する。
【００１９】まず、円偏波素子３から出射される電波は
位相が９０度異なり、互いに直交する２つの電界成分Ｅ
φ１、Ｅθ１を持つことから、この円偏波素子３から放
射される電波は前記各電界成分Ｅφ１、Ｅθ１を持つ円
偏波となる。
位相が９０度異なり、互いに直交する２つの電界成分Ｅ
φ１、Ｅθ１を持つことから、この円偏波素子３から放
射される電波は前記各電界成分Ｅφ１、Ｅθ１を持つ円
偏波となる。
【００２０】このとき、円偏波素子３の放射特性から方
位角φ＝９０度である面（Ｙ−Ｚ面）では、頂点からの
角度θが大きくなるにつれて、図３に示す如く第２給電
点７から給電された電力によって発生する電界成分Ｅφ
１のレベルが急激に減少するため、この電界Ｅφ１のレ
ベルと、第１給電点６から給電された電力によって発生
する電界Ｅθ１のレベルとに差が生じて軸比が劣化す
る。
位角φ＝９０度である面（Ｙ−Ｚ面）では、頂点からの
角度θが大きくなるにつれて、図３に示す如く第２給電
点７から給電された電力によって発生する電界成分Ｅφ
１のレベルが急激に減少するため、この電界Ｅφ１のレ
ベルと、第１給電点６から給電された電力によって発生
する電界Ｅθ１のレベルとに差が生じて軸比が劣化す
る。
【００２１】このとき、直線偏波素子４によって、直線
偏波が出射され、φ＝９０度である面（Ｙ−Ｚ面）内の
電界成分Ｅφ２と、前記円偏波素子３による電界Ｅφ１
とが合成されて、偏波の急激なレベル低下を緩和され、
図４に示す良好な軸比の円偏波が生成される。
偏波が出射され、φ＝９０度である面（Ｙ−Ｚ面）内の
電界成分Ｅφ２と、前記円偏波素子３による電界Ｅφ１
とが合成されて、偏波の急激なレベル低下を緩和され、
図４に示す良好な軸比の円偏波が生成される。
【００２２】そして、希望するビームチルト角θ0 の方
向に対し、円偏波素子３による円偏波の電界成分Ｅφ１
と、直線偏波素子４による直線偏波の電界成分Ｅφ２と
が同相になるように、給電位相差δを設定し、さらに合
成された電界成分Ｅφ（Ｅφ＝Ｅφ１＋Ｅφ２）の大き
さと、円偏波素子３による円偏波の電界成分Ｅθ１の大
きさとが同じ（｜Ｅθ１｜＝｜Ｅφ｜）になるように、
給電線５の電力分配比を設定しているので、円偏波素子
３と、直線偏波素子４とによってφ＝９０度の面内でθ
＝θ0 の方向にチルトした円偏波を放射する。
向に対し、円偏波素子３による円偏波の電界成分Ｅφ１
と、直線偏波素子４による直線偏波の電界成分Ｅφ２と
が同相になるように、給電位相差δを設定し、さらに合
成された電界成分Ｅφ（Ｅφ＝Ｅφ１＋Ｅφ２）の大き
さと、円偏波素子３による円偏波の電界成分Ｅθ１の大
きさとが同じ（｜Ｅθ１｜＝｜Ｅφ｜）になるように、
給電線５の電力分配比を設定しているので、円偏波素子
３と、直線偏波素子４とによってφ＝９０度の面内でθ
＝θ0 の方向にチルトした円偏波を放射する。
【００２３】また、直線偏波素子３の寸法ｂで電界成分
Ｅφ２の指向性が決まるため、この寸法ｂの値によって
合成指向性Ｅφ１＋Ｅφ２の角度特性を制御することが
できる。
Ｅφ２の指向性が決まるため、この寸法ｂの値によって
合成指向性Ｅφ１＋Ｅφ２の角度特性を制御することが
できる。
【００２４】これによって、ビームチルト角θ＝θ0 の
点の前後で電界成分Ｅθ１と、合成電界成分Ｅφ１＋Ｅ
φ２との強度差が小さくなるように、直線偏波素子３の
寸法ｂを設定すれば、広角な軸比特性を持つ、ビームを
形成することができる。
点の前後で電界成分Ｅθ１と、合成電界成分Ｅφ１＋Ｅ
φ２との強度差が小さくなるように、直線偏波素子３の
寸法ｂを設定すれば、広角な軸比特性を持つ、ビームを
形成することができる。
【００２５】この結果、円偏波素子３のみのとき、方位
角φ＝９０度の面における各電界レベルの角度特性が図
５に示す如くビームチルト角θが大きくなるにしたがっ
て一方の電界成分Ｅθ１に比べ、他方の電界成分Ｅφ１
が減少して広角での円偏波特性が著しく劣化するが、上
述した実施例においては、円偏波素子３の隣に直線偏波
素子４を配置しているので、素子間隔ｄ＝０．６λ0
（λ0 ：自由空間波長）、位相差δ＝１８０度にしたと
き、方位角φ＝９０度の面における電界レベルの角度特
性を図６に示すようにすることができる。
角φ＝９０度の面における各電界レベルの角度特性が図
５に示す如くビームチルト角θが大きくなるにしたがっ
て一方の電界成分Ｅθ１に比べ、他方の電界成分Ｅφ１
が減少して広角での円偏波特性が著しく劣化するが、上
述した実施例においては、円偏波素子３の隣に直線偏波
素子４を配置しているので、素子間隔ｄ＝０．６λ0
（λ0 ：自由空間波長）、位相差δ＝１８０度にしたと
き、方位角φ＝９０度の面における電界レベルの角度特
性を図６に示すようにすることができる。
【００２６】この図６から明らかなように、付加した直
線偏波素子４の効果により、広角での方位角φ方向成分
の減少を抑えることができる、ビームチルト角θ＝６０
度の付近でピークを持つ円偏波特性を確保することがで
きる。
線偏波素子４の効果により、広角での方位角φ方向成分
の減少を抑えることができる、ビームチルト角θ＝６０
度の付近でピークを持つ円偏波特性を確保することがで
きる。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、マ
イクロストリップ線路を用いた簡単な回路構成で、広角
なビームチルト方向に良好な円偏波特性を実現すること
ができる。
イクロストリップ線路を用いた簡単な回路構成で、広角
なビームチルト方向に良好な円偏波特性を実現すること
ができる。
【図１】本発明による平面アンテナの一実施例を示す平
面図である。
面図である。
【図２】図１に示す平面アンテナの座標系の一例を示す
模式図である。
模式図である。
【図３】図１に示す平面アンテナを構成する円偏波素子
のみのときに得られるだ円偏波の一例を示す模式図であ
る。
のみのときに得られるだ円偏波の一例を示す模式図であ
る。
【図４】図１に示す平面アンテナを構成する円偏波素子
および直線偏波素子によって得られる円偏波の一例を示
す模式図である。
および直線偏波素子によって得られる円偏波の一例を示
す模式図である。
【図５】図１に示す平面アンテナを構成する円偏波素子
のみのときに得られる円偏波の一例を示す特性図であ
る。
のみのときに得られる円偏波の一例を示す特性図であ
る。
【図６】図１に示す平面アンテナを構成する円偏波素子
および直線偏波素子によって得られる円偏波の一例を示
す特性図である。
および直線偏波素子によって得られる円偏波の一例を示
す特性図である。
【符号の説明】 １ 平面アンテナ ２ 基板 ３ 円偏波素子 ４ 直線偏波素子 ５ 給電線 ６ 第１給電点 ７ 第２給電点 ８ 給電点 ９ 分岐点
Claims (1)
- 【請求項１】 基板上に配置され、円偏波を放射する円
偏波素子と、 前記基板上の前記円偏波素子から所定距離だけ離間して
配置され、直線偏波を発生する直線偏波素子と、 を備え、 特定の方位角方向に対し、前記円偏波素子および前記直
線偏波素子の正面方向から任意の角度だけ傾いた方向に
所望の軸比を持つ円偏波を放射する、 ことを特徴とする平面アンテナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33094293A JPH07193420A (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 平面アンテナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33094293A JPH07193420A (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 平面アンテナ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07193420A true JPH07193420A (ja) | 1995-07-28 |
Family
ID=18238147
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33094293A Pending JPH07193420A (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 平面アンテナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07193420A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006191644A (ja) * | 2005-01-07 | 2006-07-20 | Agc Automotive Americas R & D Inc | 複合素子ビーム操縦アンテナ |
| JP2019092130A (ja) * | 2017-11-17 | 2019-06-13 | Tdk株式会社 | デュアルバンドパッチアンテナ |
| JP2020072389A (ja) * | 2018-10-31 | 2020-05-07 | マスプロ電工株式会社 | アンテナ装置 |
-
1993
- 1993-12-27 JP JP33094293A patent/JPH07193420A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006191644A (ja) * | 2005-01-07 | 2006-07-20 | Agc Automotive Americas R & D Inc | 複合素子ビーム操縦アンテナ |
| JP2019092130A (ja) * | 2017-11-17 | 2019-06-13 | Tdk株式会社 | デュアルバンドパッチアンテナ |
| JP2020072389A (ja) * | 2018-10-31 | 2020-05-07 | マスプロ電工株式会社 | アンテナ装置 |
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