JPH0951225A

JPH0951225A - ミリ波帯平面アンテナ

Info

Publication number: JPH0951225A
Application number: JP20319295A
Authority: JP
Inventors: Shiro Kitao; 史郎北尾; Masao Yamato; 昌夫大和; Hiroyuki Omine; 裕幸大嶺; Tetsuo Haruyama; 鉄男春山; Hiroshi Aoki; 浩青木
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1995-08-09
Filing date: 1995-08-09
Publication date: 1997-02-18

Abstract

(57)【要約】【目的】ミリ波帯平面アンテナの交差偏波成分を抑制
し、また、高効率、小型および高機能なアンテナを得
る。【構成】地導体層１の上面に誘電体２ａを介して放射
素子８および給電線路３が積層され、その上部に誘電体
スペーサ２ｂを介して地導体１６に設けた放射窓４およ
び偏波グリッド１８が形成されたものである。【効果】ミリ波帯平面アンテナの放射窓に放射素子の
偏波と垂直方向に長手方向へ偏波グリッドを設けること
により、交差偏波成分の抑制された特性が得られる効果
がある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は例えば自動車の前面に
取付けられ、先行車との車間距離を測定するなどして車
の安全制御に用いられるアンテナに関するものであり、
さらには小型、薄型、軽量で高利得なミリ波帯平面アン
テナに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来よりミリ波帯平面アンテナとしては
誘電体基板上にストリップ導体を配置したマイクロスト
リップアンテナが知られている。また、アレー化した際
の給電線路の放射損、導体損による放射効率の低下を抑
制するために放射窓を用いたトリプレート線路給電の平
面アンテナが用いられてきた。例えば、図１７は、太
田，”６０ＧＨｚ帯トリプレート給電型パッチアンテナ
の放射特性”，電子情報通信学会秋季信学全大，Ｎｏ
Ｂ−１１４，１９９３．に示されたミリ波帯平面アンテ
ナの構成を示す。図１７において、１ａおよび１ｂは地
導体、２ａおよび２ｂは誘電体基板、３は給電線路、８
は放射素子、１７はフィルム基板、４は放射窓である。

【０００３】次に動作原理について説明する。トリプレ
ート線路給電のミリ波帯マイクロストリップアンテナは
地導体１ａ上に誘電体基板２ａを介して放射素子３が形
成されている。ここで、放射素子８と給電線路３が共平
面上にケミカルエッチングによりプリントされる。ま
た、放射素子８上に誘電体基板２ｂを介して放射窓４が
積層される。放射窓４は放射素子８の上に構成されるよ
うに設計され、放射窓４の大きさは放射素子８よりも大
きく設定するのが一般的である。放射窓４は放射素子８
の上部にのみ構成されるため、給電線路３は上下が地導
体で挟まれたトリプレート構造となる。これより給電線
路３からの不要放射を抑制することができ、簡単な構造
のミリ波帯平面アンテナが得られる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように、トリプレ
ート構造で給電線路からの不要放射を抑さえ、簡単なミ
リ波帯平面アンテナが実現できるが以下のような問題点
がある。ミリ波帯においては給電線路幅や地導体間の距
離が波長に比較して大きくなるため、給電線路はＴＥＭ
モード以外の高次モードが発生し、マイクロストリップ
線路も高次モードが発生するため、それに伴うアンテナ
の交差偏波成分の劣化が問題となる。また、誘電体基板
の比誘電率が大きいほど、誘電体損が大きくなるために
アンテナの利得が下がり、また、放射素子と地導体間で
の電磁界が集中するために、帯域が狭くなるという問題
があった。また、比誘電率が１．１程度の発泡材は柔ら
かく、厚さのばらつきが大きく、均一な力の固定が難し
いという問題点があった。また、ミリ波帯においてはレ
ドームの厚さが波長に比べて無視できず、アンテナ特性
におよぼす影響が大きいという問題があった。また、こ
の種の多層構造のアンテナにおいては各層の押さえ方で
特性が大きく変化するという問題があった。また、アン
テナを４５゜傾けて使用する際、正方配列のアンテナに
関しては対角が上下と左右に位置するため、アンテナの
外寸が大きく、設置場所が制限されるという問題があっ
た。また、４５゜偏波を構成する際に放射素子に４５゜
の角度から給電を行うと、給電線路の構成が複雑とな
り、ミリ波帯になると給電回路のスペースがなくなると
いう問題があった。また、アンテナ面にレドームを設置
する際に簡単な構成で防水機能を持たせることが困難で
あった。

【０００５】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであり、ミリ波帯で動作する平面アンテナの交差
偏波成分を抑制し、また、高効率、小型および高機能な
アンテナを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明の実施例１にお
いては、平板状の地導体、上記地導体上に設けた誘電体
基板、上記誘電体基板上に設けた放射素子と給電回路、
上記放射素子と給電回路上に設けた誘電体基板、上記誘
電体基板上に設けた上記放射素子の偏波に垂直方向に複
数のスリットを長手方向に設けた放射窓を有する地導体
とが積層されたことを特徴とするものである。

【０００７】この発明の実施例２においては、平板状の
地導体、上記地導体上に設けた誘電体基板、上記誘電体
基板上に設けた放射素子上に偏波方向と等しい方向に単
数もしくは複数のスリットを設けた放射素子と給電回
路、上記放射素子と給電回路上に設けた誘電体基板、上
記誘電体基板上に設けた上記放射素子の偏波に垂直な方
向に複数のスリットを長手方向に設けた放射窓を有する
地導体とが積層されたことを特徴とするものである。

【０００８】この発明の実施例３においては、請求項１
または２記載のミリ波帯平面アンテナにおいて、誘電体
基板材料に比誘電率が１．２から１．５の誘電体を用い
ることを特徴とするものである。

【０００９】この発明の実施例４においては、平板状の
地導体、上記地導体上に設けた誘電体基板、上記誘電体
基板上に設けた放射素子と給電回路、上記放射素子と給
電回路上に設けた誘電体基板、上記誘電体基板上に設け
た上記放射素子の偏波と垂直方向に複数のスリットを長
手方向に設けた放射窓を有する地導体、上記放射窓上に
設けた誘電体からなるレドームとが積層され、レドーム
の厚さを（半波長）／（√レドームの比誘電率）のほぼ
整数倍することを特徴とするものである。

【００１０】この発明の実施例５においては、平板状の
地導体、上記地導体上に設けた誘電体基板、上記誘電体
基板上に設けた放射素子と給電回路、上記放射素子と給
電回路上に設けた誘電体基板、上記誘電体基板上に設け
た上記放射素子の偏波と垂直方向に複数のスリットを長
手方向に設けた放射窓を有する地導体とが積層された請
求項１〜４のいずれかに記載のミリ波帯平面アンテナに
おいて、上記放射窓上に設けた誘電体基板、上記基板上
に誘電体からなるレドームとが積層され、上記誘電体基
板の厚さを半波長のほぼ整数倍とすることを特徴とする
ものである。

【００１１】この発明の実施例６においては、請求項４
または５記載のミリ波帯平面アンテナにおいて、その反
りの外径方向をアンテナ前面に取り付けることを特徴と
するものである。

【００１２】この発明の実施例７においては、放射素子
を複数個配列した請求項１〜５のいずれかに記載のミリ
波帯平面アンテナにおいて、外形が多角形構造であるこ
とを特徴とするものである。

【００１３】この発明の実施例８においては、放射素子
を複数個配列した請求項１〜５のいずれかに記載のミリ
波帯平面アンテナにおいて、アンテナを水平面に対して
約４５゜傾けて使用することを特徴とするものである。

【００１４】この発明の実施例９においては、請求項１
〜５のいずれかに記載のミリ波帯平面アンテナにおい
て、下部地導体の形状を凹部とし、同地板の周囲には溝
が形成され、上記溝の中にゴム状のシールド材質を設置
し、レドームで押さえることを特徴とするものである。

【００１５】この発明の実施例１０においては、請求項
１〜５のいずれかに記載のミリ波帯平面アンテナにおい
て、アンテナの給電回路を二分割し、コンパレータを背
面に設置し、双方のアンテナを同相または逆相で励振
し、アンテナの背面に機械駆動系を設けたことを特徴と
するものである。

【００１６】この発明の実施例１１においては、請求項
１〜５のいずれかに記載のミリ波帯平面アンテナにおい
て、アンテナの給電系が多分割され、各々の給電系を切
り換える移相器あるいはスイッチが装荷されたことを特
徴とするものである。

【００１７】この発明の実施例１２においては、請求項
１〜５のいずれかに記載のミリ波帯平面アンテナにおい
て、独立したアンテナの給電系にスイッチが装荷された
ことを特徴とするものである。

【００１８】この発明の実施例１３においては、請求項
１〜５のいずれかに記載のミリ波帯平面アンテナにおい
て、アンテナの給電系が２ｎ分割され、バトラマトリク
スの回路が装荷されたことを特徴とするものである。

【００１９】この発明の実施例１４においては、請求項
１〜５のいずれかに記載のミリ波帯平面アンテナにおい
て、給電回路とモノリシックマイクロ波集積回路送受信
機をアンテナ裏面に一体化することを特徴とするもので
ある。

【００２０】この発明の実施例１５においては、平板状
の地導体、上記地導体上に設けた誘電体基板、上記誘電
体基板上に設けた放射素子上に偏波方向と等しい方向に
単数もしくは複数のスリットを設けた放射素子と給電回
路、上記放射素子と給電回路上に設けた誘電体基板、上
記誘電体基板上に設けた放射窓を有する地導体とが積層
されたことを特徴とするものである。

【００２１】

【作用】この発明の実施例１によれば、放射素子の偏波
に垂直な方向に複数のスリットを長手方向に設けた放射
窓を用いることで交差偏波が抑制される。

【００２２】この発明の実施例２によれば、放射素子に
偏波方向と等しい方向に単数もしくは複数のスリットを
設け、放射素子の偏波に垂直な方向に複数のスリットを
長手方向に設けた放射窓を用いることで放射効率が上昇
し、低交差偏波特性が得られる。

【００２３】この発明の実施例３によれば、誘電体基板
に厚さのばらつきが少ない比誘電率が１．２から１．５
の誘電体を用いることで、アンテナ面への密着が均一化
され、ばらつきの少ないアンテナの放射特性が得られ
る。

【００２４】この発明の実施例４によれば、レドームの
厚さを（半波長）／（√レドームの比誘電率）のほぼ整
数倍とすることで反射が最小となり、アンテナの放射効
率が上がる。

【００２５】この発明の実施例５によれば、アンテナ面
とレドームの距離を半波長のほぼ整数倍とすることで反
射が最小となり、アンテナの放射効率が上がる。

【００２６】この発明の実施例６によれば、レドームの
反りの外径方向をアンテナ前面に取り付けることでアン
テナ面を密着でき、アンテナ特性のばらつきを低減でき
る。

【００２７】この発明の実施例７によれば、アンテナの
外形を切り落とし、多角形とすることで、アンテナ最大
径を小さくできる。

【００２８】この発明の実施例８によれば、アンテナを
水平面に対し約４５゜傾けて使用することで容易にアン
テナの偏波を４５゜傾けることができる。

【００２９】この発明の実施例９によれば、地導体周囲
上面に設けた溝の中にゴム状のシールド材質を設置し、
レドームで押さえることで気密性を保ち、防水性を高め
ることができる。

【００３０】この発明の実施例１０によれば、アンテナ
の給電回路を二分割し、スイッチを用いて双方のアンテ
ナを同相または逆相で励振し、和または差の放射パター
ンを形成し、さらにアンテナを機械駆動系により動作さ
せることで目標追尾可能なアンテナを構成できる。

【００３１】この発明の実施例１１によれば、アンテナ
の給電回路を多分割し、各々の給電系を切り換える移相
器あるいはスイッチが装荷されたことでアンテナの指向
性を変化させることができる。

【００３２】この発明の実施例１２によれば、独立した
アンテナの給電系にスイッチが装荷されたことでアンテ
ナを選択することができ、各々のアンテナを個別に動作
させることができる。

【００３３】この発明の実施例１３によれば、アンテナ
の給電系を２ｎ分割し、バトラマトリクス回路を装荷す
ることでアンテナの指向性を容易に変化させることがで
きる。

【００３４】この発明の実施例１４によれば、給電回路
とモノリシックマイクロ波集積回路送受信機をアンテナ
裏面に一体化することでアンテナ装置の小型化が達成で
きる。

【００３５】この発明の実施例１５によれば、放射素子
に偏波方向と等しい方向に単数もしくは複数のスリット
を設けることで低交差偏波特性が得られる。

【００３６】

【実施例】

実施例１．図１はこの発明の実施例１に係わるミリ波帯
平面アンテナを示す概略構成図である。図１において
は、地導体１ａの表面に第１の誘電体基板２ａを介して
放射素子８および給電線路３が積層され、その上部に第
２の誘電体基板２ｂを介して地導体１ｂに設けた放射窓
４および偏波グリッド１８が形成される。第１および第
２の誘電体基板２ａおよび２ｂは厚さが約１０分の１波
長程度の低誘電率発泡シートからなる。また、放射素子
８および給電線路３はフィルム基板上にケミカルエッチ
ングにより得られる。放射窓４は薄い金属プレートをエ
ッチングして形成される。ここで、放射窓４には偏波グ
リッド１８が放射素子８の偏波方向と垂直方向に設けて
ある。

【００３７】次に動作について説明する。地導体上に誘
電体基板を介して放射素子および給電線路を積層し、さ
らに誘電体基板を介して放射窓を積層することにより給
電線路はトリプレート構造となり、給電線路からアンテ
ナ外部への不要放射が抑制される。また、放射窓に偏波
グリッドを放射素子の偏波方向と垂直に長手方向に設け
ることで、アンテナの正偏波以外の成分は放射窓が金属
壁と等価に考えられ、正偏波成分以外は全て偏波グリッ
ドに反射してアンテナ外部へ放射されない仕組みとな
る。このため、アンテナの交差偏波成分が抑制される。

【００３８】図２（ａ）および図２（ｂ）は偏波グリッ
ドによるアンテナの交差偏波抑制の効果を示す図であ
る。図２（ａ）は放射窓に偏波グリッドを設けた場合の
２４０素子アレーの交差偏波特性を示している。図２
（ｂ）は放射窓に偏波グリッドを設けない場合の２４０
素子アレーの交差偏波特性を示している。放射窓に偏波
グリッドを設けた場合の交差偏波の最悪値は−２８ｄＢ
であり、放射窓に偏波グリッドを設けない場合の交差偏
波の最悪値は−１８ｄＢである。これらの測定結果よ
り、放射窓に偏波グリッドを設けることによる交差偏波
成分の抑制効果は明らかである。ここでは、各素子を同
振幅・同位相で例振する例を示したが、各素子の位相を
変えてビームをチルトさせた場合、あるいは振幅を変え
て低サイドローブ化を図った場合もこの発明は有効であ
る。また、方形マイクロストリップアンテナの例を示し
たが、円形マイクロストリップアンテナ等、他の形状で
もよい。放射窓も円形等他の形状にしてもよく、マイク
ロストリップアンテナや放射窓の形状にはこの発明は依
存しない。

【００３９】実施例２．図３はこの発明の実施例２に係
わるミリ波帯平面アンテナを示す概略構成図である。図
３においては、放射素子８に偏波方向と等しい方向に単
数もしくは複数のスリット１６を設ける。さらに、放射
素子８上に誘電体基板を介して偏波グリッド１８を設け
た放射窓４を有する地導体板１６が積層されている。

【００４０】次に動作原理について説明する。放射窓に
グリッドを設けると交差偏波は抑制される。しかし、放
射窓にて完全反射した成分は給電線路間での多重反射あ
るいはアンテナ内部における伝搬等により特性が劣化す
る。そこで、放射素子にグリッドを設けることで放射素
子自信の交差偏波を抑制することができる。このため、
放射素子の上に偏波グリッドを設けた放射窓を積層する
ことで放射窓にて完全反射する成分が減少し、放射効率
が上がる。

【００４１】実施例３．図４はこの発明の実施例３に係
わるミリ波帯平面アンテナを示す概略構成図である。図
４においては、地導体１ａの表面に第１の誘電体基板２
ａを介して放射素子８および給電線路３が積層され、そ
の上部に第２の誘電体基板２ｂを介して地導体１ｂに設
けた放射窓４が形成され、第１および第２の誘電体基板
２ａおよび２ｂは比誘電率が１．２〜１．５を特徴とす
るものである。上記放射窓に偏波グリッド１８を設けて
もこの発明が有効であることは明らかである。

【００４２】次に動作原理について説明する。ミリ波帯
で誘電体基板をスペーサに用いるとき、誘電体の厚さの
ばらつきがアンテナ特性に与える影響が大きいことが考
えられる。比誘電率が１．１程度の低誘電率の発泡材で
は厚さのばらつきが大きい。そこで、比誘電率１．２〜
１．５のものを用いることで厚さのばらつきの少ないス
ペーサが実現でき、安定したアンテナの放射特性が得ら
れる。

【００４３】実施例４．図５はこの発明の実施例４に係
わるレドームを説明するための図である。最適な厚さは
ｄ＝ｎλ／２√εｒ（ｎ＝１，２，・・）式で表され
る。ここで、εｒはレドームの比誘電率を示す。また、
レドーム材料は誘電体を用いてもよい。

【００４４】次に動作原理について説明する。ミリ波帯
では、レドーム厚は波長に比べて無視できるほど小さく
ないため、アンテナ特性に及ぼす影響は大きい。そこ
で、レドーム７は厚さを考慮して設計する必要がある。
基本的に反射波が同相で再放射されるよう設計される。
すなわち、最適な厚さは平面波の異なる誘電率を持つ層
への反射波の考え方から、はｄ＝ｎλ／２√εｒ（ｎ＝
１，２，・・）式で表される。

【００４５】実施例５．図６はこの発明の実施例５に係
わる発明を説明するための図である。図６においては、
地導体１ａの表面に第１の誘電体２ａを介して放射素子
８および給電線路３が積層され、放射素子８および給電
線路３上に第２の誘電体２ｂを介して放射窓４が形成さ
れるミリ波帯平面アンテナの上に厚さがほぼ半波長の整
数倍の発泡基板材料からなる誘電体基板５を介してレド
ーム７が積層されたものである。

【００４６】次に動作原理について説明する。レドーム
厚を半波長のほぼ整数倍とすることで、平面波の反射は
抑えられる。しかし、レドームがアンテナ近傍にある場
合、平面波とはならず、レドームでの反射が生じる。そ
こで、アンテナ面、すなわち放射窓４とレドーム７の距
離を約半波長とすることでレドーム面での反射波がすべ
て同相で再放射されるようにすることができる。これに
より、アンテナ面を出たパワーがすべて放射され、高効
率なアンテナが実現できる。実施例においては、アンテ
ナ面とレドーム間には厚さが約半波長の低誘電率発泡材
からなる誘電体基板５を用いている。さらに、この誘電
体基板を介してアンテナ面をレドームで押さえること
で、アンテナ面を均一な力で押さえることができる。

【００４７】実施例６．図７はこの発明の実施例６に係
わるレドームのアンテナ面への抑え方を説明するための
図である。実施例６によるミリ波帯平面アンテナにおい
ては、レドーム７の反りの外径方向をアンテナ前面に向
けて装着している。

【００４８】次に動作原理について説明する。レドーム
をアンテナ面へ装着する場合、放射素子、発泡基板材料
を積層してアンテナを構成しているため、ミリ波帯では
各々ばらつき、厚さの変化により、アンテナ特性が変化
する。そこで、各層を密着させることがばらつきを低減
するために必要である。仮にレドームで周囲だけを押さ
えてもアンテナの中心部は押さえることができない。こ
の結果、各層が浮いてしまうことになる。レドーム７に
反りの構造を持たせ、その外径方向をアンテナの前面方
向に取り付けることでアンテナ面を密着できる。これ
は、レドームの中心部でアンテナ面へ力を加えることが
可能なためアンテナを構成する誘電体基板、放射素子、
放射窓を密着でき、ばらつきの少ない放射特性を得るこ
とが可能である。

【００４９】実施例７．図８はこの発明の実施例７に係
わるアンテナ形状を説明するための図である。図８にお
いては、放射素子８は正方配列にてアレー化を行ってい
る。正方配列でアレー化を行った場合、アンテナ形状は
必然的に正方となるが、ここでは、アンテナ外形の四隅
を切り落とし、八角形のアンテナ形状となっている。こ
こに、各放射素子の入力インピーダンスが変わらないよ
う設計している。

【００５０】次に動作原理について説明する。アンテナ
外形を多角形とすることでアンテナの最大径が小さくな
り、設置する際のスペースが小さくなる。例えば、３２
×３２素子アレーの四隅の素子、計４８素子を切り落と
した場合、最大径の比で約１２％の小型化に対し、わず
か０．１７ｄＢ（２％）の利得低下にしかならない。よ
って、アンテナの小型化の手法としては極めて有効であ
る。

【００５１】実施例８．図９はこの発明の実施例８に係
わるアンテナの設置の向きを示す図である。通常、４５
゜偏波を得るには素子を４５゜傾けて給電しなければな
らず、これを共平面で配線を行うのはスペース的に困難
である。図９においてはアンテナをアンテナ面を地面に
対し約４５゜傾けて、４５゜偏波のアンテナを実現でき
る。これにより、特に多素子アレーにおいては給電線路
配置の問題を回避できる。

【００５２】実施例９．図１０はこの発明の実施例９に
係わるアンテナの防水対策を説明するための図である。
アンテナは地導体１ａ内側に誘電体基板２ａ、フィルム
基板１７、誘電体基板２ｂ、放射窓４および誘電体基板
５が収まるようにその深さが設計されている。また、こ
の地導体１ａの周囲上面には凹上の溝が形成され、この
溝の中にゴム状シールド材質６を設置し、その上からレ
ドーム７で押さえ、地導体１ａを固定している。

【００５３】次に動作原理について説明する。ゴム状シ
ールド材質６を地導体の周囲に設置し、図１０に示すご
とくレドーム７を装着し、レドーム７の上からゴム状シ
ールド材質６の外側よりネジ９で地導体１を固定するこ
とでアンテナ内部の気密を保ち、防水性を高めることが
可能となる。また、接着剤等を用いないで上に重ねてい
くだけでアンテナが構成できるので、一連の組み立て作
業が容易になる。

【００５４】実施例１０．図１１（ａ）および（ｂ）は
この発明の実施例１０に係わるミリ波帯平面アンテナを
示す概略構成図である。図１１（ａ）においてはアンテ
ナ１０の給電系はＡとＢに２分割されており、ＡとＢの
アンテナはコンパレータにてＡ＋Ｂの信号とＡ−Ｂの信
号に合成される。ここで、ＡとＢのアンテナは同じ諸元
で構成されている。また、図１１（ｂ）においてはアン
テナを上から見た図を示しており、機械駆動系１２にて
アンテナ１０を左右に動かす仕組みとなっている。

【００５５】次に動作原理について説明する。コンパレ
ータにてＡ＋Ｂの信号とＡ−Ｂの信号を合成すると和の
パターンと差のパターンが得られる。これらのパターン
を交互に切り替えることで目標移動の検知が可能とな
り、さらに、このアンテナを機械駆動系１２を用いて左
右に振動させることで目標追尾の機能を持たせることが
可能となる。

【００５６】実施例１１．図１２はこの発明の実施例１
１に係わるミリ波帯平面アンテナを示す概略構成図であ
る。アンテナ１０の給電系はｎ分割されており、それぞ
れが独立したアンテナとなっている。またアンテナの給
電系に位相を切り換える移相器あるいはスイッチ１３が
装荷され、給電回路を移相器あるいはスイッチを用いて
切り換える仕組みとなっている。

【００５７】次に動作原理について説明する。アンテナ
１０の各アンテナ部分はそれぞれ独立しており、移相器
あるいはスイッチでこれらのアンテナに位相差を設けて
給電することで、簡単にアンテナのビーム方向を制御す
ることができる。よって、機械駆動なしに高速にビーム
が走査でき、目標を追尾できる。

【００５８】実施例１２．図１３はこの発明の実施例１
２に係わるミリ波帯平面アンテナを示す概略構成図であ
る。アンテナ１０の給電系はｎ分割されており、それぞ
れが独立したアンテナとなっている。またアンテナの給
電系にスイッチ回路２０が装荷され、給電回路をスイッ
チを用いて切り換える仕組みとなっている。

【００５９】次に動作原理について説明する。アンテナ
１０の各アンテナ部分はそれぞれ独立しており、これら
のアンテナをスイッチを切り換えることで、アンテナを
選択できる。例えば、各々の独立したアンテナはそれぞ
れ異なる指向性を持たせておき、これらのアンテナをス
イッチで切り換えて用いることでビームの指向性を変化
させることができるため、安価なアンテナの構成が可能
となる。

【００６０】実施例１３．図１４はこの発明の実施例１
３に係わるミリ波帯平面アンテナを示す概略構成図であ
る。アンテナ１０の給電系は２ｎ（ｎ＝１，２，・・
・）分割されており、それぞれの給電系はバトラーマト
リクス回路に接続されている。また、出力ポートは２ｎ
個設けてある。

【００６１】次に動作原理について説明する。アンテナ
１０の各アンテナの給電回路それぞれ独立しており、こ
れらの２ｎ個の給電回路をバトラーマトリクス回路に接
続することで、各給電回路に位相差を設けることがで
き、アンテナの指向性を変化させ、マルチビームの形成
が可能となる。

【００６２】実施例１４．図１５はこの発明の実施例１
４に係わるミリ波帯平面アンテナを示す概略構成図であ
る。アンテナの給電回路とモノリシックマイクロ波集積
回路（ＭＭＩＣ）送受信機１４をアンテナ裏面において
一体化している。

【００６３】次に、動作原理を説明する。図１５に示す
ように、アンテナの給電線路３の最終端は導波管変換器
１５によりアンテナの地導体１の裏面に設けたＭＭＩＣ
送受信機１４と一体化される。これにより、給電系の損
失は導波管変換部１５と給電線路３のみとなるため、効
率が上がる。また、送受信機のＭＭＩＣ化により、アン
テナ系の小型化が可能となる。

【００６４】実施例１５．図１６はこの発明の実施例１
５に係わるミリ波帯平面アンテナを示す概略構成図であ
る。図１６においては、放射素子８に偏波方向と等しい
方向に単数もしくは複数のスリット１６を設ける。さら
に、放射素子８上に誘電体基板を介して放射窓４を有す
る地導体板１６が積層されている。

【００６５】次に動作原理について説明する。放射素子
に偏波方向と等しい方向に単数もしくは複数のスリット
を設けることで正偏波成分以外の偏波の発生が抑制さ
れ、放射素子自体の交差偏波の発生を抑制することがで
き、放射効率が上がる。

【００６６】

【発明の効果】この発明の実施例１によれば、トリプレ
ート線路給電のマイクロストリップアンテナの放射窓に
放射素子の偏波と垂直方向に長手方向へ偏波グリッドを
設けたアンテナを提供しており、交差偏波成分の抑制に
効果がある。

【００６７】この発明の実施例２によれば、ミリ波帯平
面アンテナにおいて放射素子に偏波方向と等しい方向に
単数もしくは複数のスリットを設け、さらに、放射窓の
偏波と垂直方向に長手方向へ偏波グリッドを設けること
で交差偏波成分を抑制するとともに、放射効率を高める
効果がある。

【００６８】この発明の実施例３によれば、誘電体基板
に比誘電率が１．２から１．５の誘電体を用いること
で、厚さのばらつきが減少し、アンテナ特性のばらつき
が少なくなる効果がある。

【００６９】この発明の実施例４によれば、レドームの
厚さを（半波長）／（√レドームの比誘電率）のほぼ整
数倍とすることでレドーム面からの反射が最小となり、
アンテナの放射効率向上に効果がある。

【００７０】この発明の実施例５によれば、放射窓とレ
ドームの距離を半波長のほぼ整数倍とすることで、レド
ームにおける反射波がすべて同相で再放射され、高効率
なアンテナが実現できる効果がある。

【００７１】この発明の実施例６によれば、レドームの
反りの外径方向をアンテナ正面方向に取り付けることで
アンテナ面を密着することで、アンテナ特性のばらつき
を低減させる効果がある。

【００７２】この発明の実施例７によれば、アンテナの
外形を多角形とすることで、アンテナ利得を低下させず
にアンテナを小型化できる効果がある。

【００７３】この発明の実施例８によれば、アンテナを
水平面に対し約４５゜傾けて使用することでアンテナの
偏波を４５゜傾け、簡単な給電回路で偏波を４５゜傾け
る効果がある。

【００７４】この発明の実施例９によれば、地導体に設
けた溝の中にゴム状のシールド材質を設置し、レドーム
で押さえることでアンテナ内部の気密性を保ち、防水性
を高める効果がある。

【００７５】この発明の実施例１０によれば、アンテナ
の給電回路を二分割し、コンパレータを用いて双方のア
ンテナを同相または逆相で励振し、和または差の放射パ
ターンを形成し、さらにアンテナを機械駆動系により動
作させることで簡単な構成で目標を追尾できる効果があ
る。

【００７６】この発明の実施例１１によれば、多分割さ
れたアンテナの給電回路に移相器あるいはスイッチを接
続し、各給電回路に至る位相を制御することでアンテナ
の放射指向性を容易に変化できる効果がある。

【００７７】この発明の実施例１２によれば、独立した
アンテナにスイッチを接続し、各アンテナを選択するよ
うにすることで、アンテナの切り換えが容易にできる効
果がある。

【００７８】この発明の実施例１３によれば、２ｎ分割
されたアンテナの給電回路にバトラーマトリクス回路を
接続し、各給電回路に至る位相を制御することでアンテ
ナの放射指向性を容易に変化できる効果がある。

【００７９】この発明の実施例１４によれば、ＭＭＩＣ
送受信機をアンテナ裏面において一体化することで、低
損失で、小型なアンテナ装置が得られる。アンテナ系を
小型化できる効果がある。

【００８０】この発明の実施例１５によれば、ミリ波帯
平面アンテナにおいて放射素子に偏波方向と等しい方向
に単数もしくは複数のスリットを設け、さらに放射窓を
設けることで交差偏波成分を抑制するとともに、放射効
率を高める効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１を示すミリ波帯平面アン
テナの概略構成図である。

【図２】この発明の実施例１に係わる測定値を示す図
である。

【図３】この発明の実施例２を示すミリ波帯平面アン
テナの概略構成図である。

【図４】この発明の実施例３を示すミリ波帯平面アン
テナの概略構成図である。

【図５】この発明の実施例４を示すミリ波帯平面アン
テナの概略構成図である。

【図６】この発明の実施例５を示すミリ波帯平面アン
テナの概略断面図である。

【図７】この発明の実施例６を示すレドームの抑え方
を示すミリ波帯平面アンテナの概略断面図である。

【図８】この発明の実施例７を示すミリ波帯平面アン
テナの概略図である。

【図９】この発明の実施例８を示すミリ波帯平面アン
テナの設置概念図である。

【図１０】この発明の実施例９を示すミリ波帯平面ア
ンテナの概略断面図である。

【図１１】この発明の実施例１０を示すミリ波帯平面
アンテナの概略図である。

【図１２】この発明の実施例１１を示すミリ波帯平面
アンテナの概略図である。

【図１３】この発明の実施例１２を示すミリ波帯平面
アンテナの概略図である。

【図１４】この発明の実施例１３を示すミリ波帯平面
アンテナの概略図である。

【図１５】この発明の実施例１４を示すミリ波帯平面
アンテナの概略図である。

【図１６】この発明の実施例１６を示すミリ波帯平面
アンテナの概略構成図である。

【図１７】従来のミリ波帯平面アンテナを説明する概
略構成図である。

【符号の説明】

１ａ第１の地導体板、１ｂ第２の地導体板、２ａ
第１の誘電体基板、２ｂ第２の誘電体基板、３給電
線路、４放射窓、５第３の誘電体基板、６ゴム状シ
ールド材質、７レドーム、８放射素子、９ネジ、
１０アンテナ、１１コンパレータ、１２機械駆動
系、１３移相器あるいはスイッチ、１４ＭＭＩＣ送
受信器、１５導波管変換器、１６スリット、１７
フィルム基板、１８偏波グリッド、１９凹状の溝、
２０スイッチ回路、２１バトラーマトリクス回路。

フロントページの続き (72)発明者春山鉄男東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者青木浩東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平板状の第１の地導体、上記第１の地導
体上に設けた第１の誘電体基板、上記第１の誘電体基板
上に設けた放射素子と給電回路、上記放射素子と給電回
路上に設けた第２の誘電体基板、上記第２の誘電体基板
上に設けた上記放射素子の偏波に垂直な方向に複数のス
リットを長手方向に設けた放射窓を有する第２の地導体
とが積層されたことを特徴とするミリ波帯平面アンテ
ナ。
【請求項２】平板状の第１の地導体、上記第１の地導
体上に設けた第１の誘電体基板、上記第１の誘電体基板
上に設けた放射素子上に偏波方向と等しい方向に単数も
しくは複数のスリットを設けた放射素子と給電回路、上
記放射素子と給電回路上に設けた第２の誘電体基板、上
記第２の誘電体基板上に設けた上記放射素子の偏波に垂
直な方向に複数のスリットを長手方向に設けた放射窓を
有する第２の地導体とが積層されたことを特徴とするミ
リ波帯平面アンテナ。
【請求項３】第１のおよび第２の誘電体基板は、比誘
電率が１．２から１．５であることを特徴とする請求項
１または２記載のミリ波帯平面アンテナ。
【請求項４】平板状の第１の地導体、上記第１の地導
体上に設けた第１の誘電体基板、上記第１の誘電体基板
上に設けた放射素子と給電回路、上記放射素子と給電回
路上に設けた第２の誘電体基板、上記第２の誘電体基板
上に設けた上記放射素子の偏波に垂直方向に複数のスリ
ットを長手方向に設けた放射窓を有する第２の地導体、
上記放射窓上に設けた誘電体からなるレドームとが積層
され、レドームの厚さを（半波長）／（√レドームの比
誘電率）のほぼ整数倍することを特徴とする請求項１〜
３のいずれかに記載のミリ波帯平面アンテナ。
【請求項５】平板状の第１の地導体、上記第１の地導
体上に設けた第１の誘電体基板、上記第１の誘電体基板
上に設けた放射素子と給電回路、上記放射素子と給電回
路上に設けた第２の誘電体基板、上記第２の誘電体基板
上に設けた上記放射素子の偏波に垂直方向に複数のスリ
ットを長手方向に設けた放射窓を有する第２の地導体と
が積層された請求項１〜４のいずれかに記載のミリ波帯
平面アンテナにおいて、上記放射窓上に設けた第３の誘
電体基板、上記基板上に誘電体からなるレドームを積層
し、上記第３の誘電体基板の厚さを半波長のほぼ整数倍
とすることを特徴とするミリ波帯平面アンテナ。
【請求項６】誘電体からなるレドームは、反りの外径
方向をアンテナ前面に取り付けることを特徴とする請求
項４または５に記載のミリ波帯平面アンテナ。
【請求項７】放射素子を複数個配列した請求項１〜５
のいずれかに記載のミリ波帯平面アンテナにおいて、外
形が多角形構造であることを特徴とするミリ波帯平面ア
ンテナ。
【請求項８】放射素子を複数個配列した請求項１〜５
のいずれかに記載のミリ波帯平面アンテナにおいて、ア
ンテナを水平面に対して約４５゜傾けて使用することを
特徴とするミリ波帯平面アンテナ。
【請求項９】平板状の第１の地導体の周囲の上面に凹
状の溝が形成され、上記溝の中にゴム状のシールド材質
を設置し、レドームで押さえることを特徴とする請求項
１〜５のいずれかに記載のミリ波帯平面アンテナ。
【請求項１０】アンテナの給電回路を二分割し、コン
パレータを背面に設置し、双方のアンテナを同相または
逆相で励振し、アンテナの背面に機械駆動系を設けたこ
とを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のミリ波
帯平面アンテナ。
【請求項１１】アンテナの給電系が多分割され、各々
の給電系を切り換える移相器あるいはスイッチが装荷さ
れたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の
ミリ波帯平面アンテナ。
【請求項１２】独立したアンテナの給電系にスイッチ
が装荷されたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか
に記載のミリ波帯平面アンテナ。
【請求項１３】アンテナの給電系が２ｎ（ｎ＝１，
２，・・・）分割され、バトラマトリクス回路が装荷さ
れたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の
ミリ波帯平面アンテナ。
【請求項１４】給電回路とモノリシックマイクロ波集
積回路送受信機をアンテナ裏面に一体化することを特徴
とする請求項１〜５のいずれかに記載のミリ波帯平面ア
ンテナ。
【請求項１５】平板状の第１の地導体、上記第１の地
導体上に設けた第１の誘電体基板、上記第１の誘電体基
板上に設けた放射素子上に偏波方向と等しい方向に単数
もしくは複数のスリットを設けた放射素子と給電回路、
上記放射素子と給電回路上に設けた第２の誘電体基板、
上記第２の誘電体基板上に設けた放射窓を有する第２の
地導体とが積層されたことを特徴とするミリ波帯平面ア
ンテナ。