JPH11298230A - 平面アンテナ - Google Patents
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- JPH11298230A JPH11298230A JP11047334A JP4733499A JPH11298230A JP H11298230 A JPH11298230 A JP H11298230A JP 11047334 A JP11047334 A JP 11047334A JP 4733499 A JP4733499 A JP 4733499A JP H11298230 A JPH11298230 A JP H11298230A
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- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
- H01Q9/04—Resonant antennas
- H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
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- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/40—Radiating elements coated with or embedded in protective material
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- H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
- H01Q13/10—Resonant slot antennas
- H01Q13/106—Microstrip slot antennas
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
- H01Q9/04—Resonant antennas
- H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
- H01Q9/0464—Annular ring patch
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 平面アンテナを提供する。
【解決手段】 自由空間に電波を放射するための導体板
と、前記導体板上段に付着される上部誘電体層と、前記
上部誘電体層表面に付着されて前記導体板の電波放射の
ための電流を供給する給電部と、前記導体板下段に付着
され、少なくとも一つの空気層を含む複数個の下部誘電
体層とを含むことを特徴とする。本発明によるリングス
ロット放射素子を有する平面アンテナは、平面構造に一
つの放射素子だけを使用するため、構造が非常に簡単
で、大きな面積を占めない。そして、多層誘電体層を用
いた平面アンテナとして誘電体層間に空気層を挿入した
多層誘電体層を使用することによって、アンテナの効率
と利得を高め、ミリメートル波帯域でも容易に製作でき
る。また、柱を用いた空気層を有する平面アンテナは、
誘電体全体面を付ける必要がないので、製作が易しく、
誘電体間の接触面が小さいため寄生効果が少なくなる。
と、前記導体板上段に付着される上部誘電体層と、前記
上部誘電体層表面に付着されて前記導体板の電波放射の
ための電流を供給する給電部と、前記導体板下段に付着
され、少なくとも一つの空気層を含む複数個の下部誘電
体層とを含むことを特徴とする。本発明によるリングス
ロット放射素子を有する平面アンテナは、平面構造に一
つの放射素子だけを使用するため、構造が非常に簡単
で、大きな面積を占めない。そして、多層誘電体層を用
いた平面アンテナとして誘電体層間に空気層を挿入した
多層誘電体層を使用することによって、アンテナの効率
と利得を高め、ミリメートル波帯域でも容易に製作でき
る。また、柱を用いた空気層を有する平面アンテナは、
誘電体全体面を付ける必要がないので、製作が易しく、
誘電体間の接触面が小さいため寄生効果が少なくなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、アンテナに係り、
特に平面アンテナに関する。
特に平面アンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般的に、アンテナは、普通高周波回路
に接続して使われている一つの特殊な電気回路といえ
る。送信アンテナは、高周波回路の電力を能率的に電波
エネルギーに変換してこれを空間に放射し、受信アンテ
ナは、入力される電波エネルギーを効率的に電力に変換
して電気回路に伝達する。このように、アンテナは、電
気回路と電波との間のエネルギー変換器の役割をし、そ
の変換能率が良くなるようにその大きさと形状を適切に
設計する。
に接続して使われている一つの特殊な電気回路といえ
る。送信アンテナは、高周波回路の電力を能率的に電波
エネルギーに変換してこれを空間に放射し、受信アンテ
ナは、入力される電波エネルギーを効率的に電力に変換
して電気回路に伝達する。このように、アンテナは、電
気回路と電波との間のエネルギー変換器の役割をし、そ
の変換能率が良くなるようにその大きさと形状を適切に
設計する。
【０００３】高速無線通信システムでのアンテナのビー
ムパターンは、チャンネル特性を決定するのに重要な役
割をする。図１４は、室内高速移動通信のために提案さ
れたアンテナのビームパターンを示す図である。天井に
あるベースアンテナ１００は、広いビーム幅１１０を有
し、使用者端末器１２０に付着されたアンテナ１３０
は、指向性ビーム１４０の特性を有する。そして、前記
室内高速移動通信のためのアンテナは、室内チャンネル
の多重経路フェーディング現象を減らすために円形偏波
を使用する。
ムパターンは、チャンネル特性を決定するのに重要な役
割をする。図１４は、室内高速移動通信のために提案さ
れたアンテナのビームパターンを示す図である。天井に
あるベースアンテナ１００は、広いビーム幅１１０を有
し、使用者端末器１２０に付着されたアンテナ１３０
は、指向性ビーム１４０の特性を有する。そして、前記
室内高速移動通信のためのアンテナは、室内チャンネル
の多重経路フェーディング現象を減らすために円形偏波
を使用する。
【０００４】受信端アンテナに必要な指向性ビーム特性
を有するアンテナは、配列(array)アンテナを用いて比
較的容易に具現できる。しかし、ベースアンテナのよう
に広い角度に対して円形偏波のビーム特性を有するアン
テナを具現することは大変難しい。もし、ベースアンテ
ナパターンが正面方向のアンテナ利得が低い鉢形のビー
ム特性を有すれば、使用者の位置に関係なく、受信電界
の強度が一定になる。従って、ＲＦ送受信端の線形特性
に対する制限条件が大きく緩和され、ＲＦシステム全体
の具現が容易になり、コストを大幅に低下させることが
できる。
を有するアンテナは、配列(array)アンテナを用いて比
較的容易に具現できる。しかし、ベースアンテナのよう
に広い角度に対して円形偏波のビーム特性を有するアン
テナを具現することは大変難しい。もし、ベースアンテ
ナパターンが正面方向のアンテナ利得が低い鉢形のビー
ム特性を有すれば、使用者の位置に関係なく、受信電界
の強度が一定になる。従って、ＲＦ送受信端の線形特性
に対する制限条件が大きく緩和され、ＲＦシステム全体
の具現が容易になり、コストを大幅に低下させることが
できる。
【０００５】一般に、平面アンテナは、誘電体と導体面
よりなり、誘電体上に置かれている導体表面やスロット
に電流を誘起させて自由空間に電磁波エネルギーを放射
するアンテナである。平面アンテナは、端末器や壁面等
の表面に付着できるので空間に占める容積は小さく、配
列アンテナを構成しやすいだけでなく、大量生産が可能
で、低コストで製作できる長所がある。反面、誘電体層
を使用するために、放射モード以外に願わない表面波モ
ードが発生して効率が低くなる短所がある。前記平面ア
ンテナは、導体表面に電流が流れれば、自由空間に電波
が放射されるだけでなく、誘電体表面に沿って進行する
表面波が存在する。この際、発生する表面波モードの数
は誘電体層の厚さに比例し、必ず一つの表面波モードは
存在する。表面波を抑制するためには誘電体層の厚さを
縮めるべきであるが、厚さを誘電体内電波波長の１／４
以下に縮めれば，一つのモード（無くせないモードであ
る）だけ発生して損失が最小になる。しかし，ミリメー
トル波帯域では波長が数ｍｍであるため、実際製作する
場合、薄いすぎてすぐこわれる恐れがある。
よりなり、誘電体上に置かれている導体表面やスロット
に電流を誘起させて自由空間に電磁波エネルギーを放射
するアンテナである。平面アンテナは、端末器や壁面等
の表面に付着できるので空間に占める容積は小さく、配
列アンテナを構成しやすいだけでなく、大量生産が可能
で、低コストで製作できる長所がある。反面、誘電体層
を使用するために、放射モード以外に願わない表面波モ
ードが発生して効率が低くなる短所がある。前記平面ア
ンテナは、導体表面に電流が流れれば、自由空間に電波
が放射されるだけでなく、誘電体表面に沿って進行する
表面波が存在する。この際、発生する表面波モードの数
は誘電体層の厚さに比例し、必ず一つの表面波モードは
存在する。表面波を抑制するためには誘電体層の厚さを
縮めるべきであるが、厚さを誘電体内電波波長の１／４
以下に縮めれば，一つのモード（無くせないモードであ
る）だけ発生して損失が最小になる。しかし，ミリメー
トル波帯域では波長が数ｍｍであるため、実際製作する
場合、薄いすぎてすぐこわれる恐れがある。
【０００６】図１５（ａ）は、平面アンテナとして広く
使われているマイクロストリップパッチアンテナを示す
図であり、誘電体２０、前記誘電体２０の下部に位置す
る導体２４及び電流を供給する給電線（マイクロストリ
ップ線）２２よりなる。図１５（ｂ）は、多層誘電体層
を用いた平面アンテナの一例を示す図であり、多層誘電
体２２０、リングスロット２００を具備し、多層誘電体
２２０上に位置する導体板２１０、導体板２１０上に位
置する誘電体２４０及びリングスロット２００に電流を
供給する給電部２３０よりなる。
使われているマイクロストリップパッチアンテナを示す
図であり、誘電体２０、前記誘電体２０の下部に位置す
る導体２４及び電流を供給する給電線（マイクロストリ
ップ線）２２よりなる。図１５（ｂ）は、多層誘電体層
を用いた平面アンテナの一例を示す図であり、多層誘電
体２２０、リングスロット２００を具備し、多層誘電体
２２０上に位置する導体板２１０、導体板２１０上に位
置する誘電体２４０及びリングスロット２００に電流を
供給する給電部２３０よりなる。
【０００７】一般に、前記マイクロストリップパッチア
ンテナを使用して円形偏波特性を得る場合、広い角度に
対して優れた軸比を得ることは非常に難しいし、交差偏
波特性がよくない。更に、周波数がミリメートル波帯域
以上の場合には、全体的に小さすぎて作り難いだけでな
く、小さい衝撃にも壊れる可能性が大きい。
ンテナを使用して円形偏波特性を得る場合、広い角度に
対して優れた軸比を得ることは非常に難しいし、交差偏
波特性がよくない。更に、周波数がミリメートル波帯域
以上の場合には、全体的に小さすぎて作り難いだけでな
く、小さい衝撃にも壊れる可能性が大きい。
【０００８】厚いながら高効率の平面アンテナを作るた
めに１／４波長厚さの誘電体を数層重ねた平面アンテナ
が提案される場合もあったが、各層間の誘電率を高−低
−高の順序で積層すれば利得を高めうる。しかし、高い
ミリメートル波帯域で多層誘電体を作ることも容易では
ない。その理由は、非常に精密に製作されなければ、相
異なる物質間の接触面で発生する寄生効果がアンテナの
性能低下を起こすからである。また、温度の変化や圧力
によって、捩じれが発生して、性能に影響を与える。
めに１／４波長厚さの誘電体を数層重ねた平面アンテナ
が提案される場合もあったが、各層間の誘電率を高−低
−高の順序で積層すれば利得を高めうる。しかし、高い
ミリメートル波帯域で多層誘電体を作ることも容易では
ない。その理由は、非常に精密に製作されなければ、相
異なる物質間の接触面で発生する寄生効果がアンテナの
性能低下を起こすからである。また、温度の変化や圧力
によって、捩じれが発生して、性能に影響を与える。
【０００９】また、高いミリメートル波帯域では楕円形
の誘電体レンズを付着して利得を高める方法もあるが、
精密なレンズ加工にかかる費用と技術的な難しさのた
め、電波天文学などのきわめて限定された分野でのみ使
われている。
の誘電体レンズを付着して利得を高める方法もあるが、
精密なレンズ加工にかかる費用と技術的な難しさのた
め、電波天文学などのきわめて限定された分野でのみ使
われている。
【００１０】図１６は、リングスロットアンテナを示す
図であり、導体板３００、導体板３００の下部に位置す
る誘電体３１０及び電波を放射するスロット３２０より
なる。前記リングスロットアンテナは、ミリメートル波
周波数帯域でマイクロストリップアンテナに代わる単一
平面形放射素子であって、高い周波数でも製作が比較的
易しい。そして、前記リングスロットアンテナは、マイ
クロストリップ伝送線とＣＰＷ(Coplanar Waveguide)等
の多様な給電方法が採択でき、二重偏波特性のアンテナ
が容易に具現できる長所がある。しかし、前記アンテナ
を用いても広い角度で円形偏波の特性を得ることは容易
でなく、接地面がアンテナと同じ面上に存在するため、
願わない後方への放射がたくさん起る短所がある。現
在、二重偏波具現のために、２つの地点で９０°角度差
をおいてリングスロットに給電する方法を使用している
が、この場合、ビームパターンが指向性で非対称であり
望みの軸比特性を得難い。
図であり、導体板３００、導体板３００の下部に位置す
る誘電体３１０及び電波を放射するスロット３２０より
なる。前記リングスロットアンテナは、ミリメートル波
周波数帯域でマイクロストリップアンテナに代わる単一
平面形放射素子であって、高い周波数でも製作が比較的
易しい。そして、前記リングスロットアンテナは、マイ
クロストリップ伝送線とＣＰＷ(Coplanar Waveguide)等
の多様な給電方法が採択でき、二重偏波特性のアンテナ
が容易に具現できる長所がある。しかし、前記アンテナ
を用いても広い角度で円形偏波の特性を得ることは容易
でなく、接地面がアンテナと同じ面上に存在するため、
願わない後方への放射がたくさん起る短所がある。現
在、二重偏波具現のために、２つの地点で９０°角度差
をおいてリングスロットに給電する方法を使用している
が、この場合、ビームパターンが指向性で非対称であり
望みの軸比特性を得難い。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明が達成しようと
する技術的課題は、リングスロットを放射素子として使
用し、４個のマイクロストリップ伝送線に給電すること
によって、鉢形のビーム特性を得て、広い角度に対して
円形偏波の特性を得られる平面アンテナを提供すること
である。
する技術的課題は、リングスロットを放射素子として使
用し、４個のマイクロストリップ伝送線に給電すること
によって、鉢形のビーム特性を得て、広い角度に対して
円形偏波の特性を得られる平面アンテナを提供すること
である。
【００１２】本発明が達成しようとする他の技術的課題
は、アンテナ利得を大きくするために誘電率が小さな空
気層を挿入した多層誘電体を用いた平面アンテナを提供
することである。
は、アンテナ利得を大きくするために誘電率が小さな空
気層を挿入した多層誘電体を用いた平面アンテナを提供
することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】前記の技術的課題を解決
するための本発明による平面アンテナは、自由空間に電
波を放射するための導体板と、前記導体板上段に付着さ
れる上部誘電体層と、前記上部誘電体層表面に付着され
て前記導体板の電波放射のための電流を供給する給電部
と、前記導体板下段に付着され、少なくとも一つの空気
層を含む複数個の下部誘電体層とを含むことを特徴とす
る。
するための本発明による平面アンテナは、自由空間に電
波を放射するための導体板と、前記導体板上段に付着さ
れる上部誘電体層と、前記上部誘電体層表面に付着され
て前記導体板の電波放射のための電流を供給する給電部
と、前記導体板下段に付着され、少なくとも一つの空気
層を含む複数個の下部誘電体層とを含むことを特徴とす
る。
【００１４】前記下部誘電体層は、前記上部誘電体層よ
り高い誘電率を有することを特徴とする。
り高い誘電率を有することを特徴とする。
【００１５】前記空気層は、誘電率の大きさが前記空気
層の上部及び下部の誘電体層より誘電率が同一かまたは
小さいことが望ましい。また、前記空気層は、前記複数
個の下部誘電体層を構成する二つの誘電体層の間に柱を
挿入することによって形成されうる。前記空気層の厚さ
は，前記空気層を通過する電波の波長の１／４で、前記
空気層が挿入される二つの誘電体層の厚さは，前記誘電
体内の波長の１／４であることが望ましい。
層の上部及び下部の誘電体層より誘電率が同一かまたは
小さいことが望ましい。また、前記空気層は、前記複数
個の下部誘電体層を構成する二つの誘電体層の間に柱を
挿入することによって形成されうる。前記空気層の厚さ
は，前記空気層を通過する電波の波長の１／４で、前記
空気層が挿入される二つの誘電体層の厚さは，前記誘電
体内の波長の１／４であることが望ましい。
【００１６】また、前記空気層は、前記複数個の下部誘
電体層を構成する二つの誘電体層間に蜂の巣層を挿入す
ることによって形成されることが望ましい。前記蜂の巣
層層の厚さは、前記蜂の巣層層を通過する電波の波長の
１／４で、前記蜂の巣層層が挿入される二つの誘電体層
の厚さは、前記誘電体内の波長の１／４であることが望
ましい。
電体層を構成する二つの誘電体層間に蜂の巣層を挿入す
ることによって形成されることが望ましい。前記蜂の巣
層層の厚さは、前記蜂の巣層層を通過する電波の波長の
１／４で、前記蜂の巣層層が挿入される二つの誘電体層
の厚さは、前記誘電体内の波長の１／４であることが望
ましい。
【００１７】前記の技術的課題を解決するための本発明
による平面アンテナは、導体をリング形態にあけて形成
されたリングスロット放射素子を具備し、前記リングス
ロット放射素子を通じて電波が放射される導体板と、前
記導体板上段に付着され、誘電体よりなる上部誘電体層
と、前記上部誘電体層表面に付着され、前記導体板の電
波放射のために電流を供給する給電部と、前記導体板下
段に付着され、誘電体よりなる下部誘電体層とを含むこ
とを特徴とする。ここで、前記給電部は、４つのマイク
ロストリップ伝送線給電構造を有し、４つの各給電点は
前記リングスロット放射素子の中心線を基準として０
゜、４５゜、１８０゜、２２５゜に位置し、給電線の長
さ調節を通じて、各給電線を通じて供給される給電信号
の位相が各々０゜９０゜、０゜、９０゜になる。
による平面アンテナは、導体をリング形態にあけて形成
されたリングスロット放射素子を具備し、前記リングス
ロット放射素子を通じて電波が放射される導体板と、前
記導体板上段に付着され、誘電体よりなる上部誘電体層
と、前記上部誘電体層表面に付着され、前記導体板の電
波放射のために電流を供給する給電部と、前記導体板下
段に付着され、誘電体よりなる下部誘電体層とを含むこ
とを特徴とする。ここで、前記給電部は、４つのマイク
ロストリップ伝送線給電構造を有し、４つの各給電点は
前記リングスロット放射素子の中心線を基準として０
゜、４５゜、１８０゜、２２５゜に位置し、給電線の長
さ調節を通じて、各給電線を通じて供給される給電信号
の位相が各々０゜９０゜、０゜、９０゜になる。
【００１８】前記マイクロストリップ伝送線給電部の４
つの各給電点は、前記リングスロット放射素子の中心線
を基準として０゜、−４５゜、１８０゜、１３５゜に位
置することができる。
つの各給電点は、前記リングスロット放射素子の中心線
を基準として０゜、−４５゜、１８０゜、１３５゜に位
置することができる。
【００１９】前記下部誘電体層は、前記上部誘電体層よ
り高い誘電率を有することが望ましく、前記下部誘電体
層は、複数個の誘電体層よりなることを特徴とする。前
記複数個の誘電体層は、蜂の巣層層を含む多層誘電体層
であることを特徴とする。
り高い誘電率を有することが望ましく、前記下部誘電体
層は、複数個の誘電体層よりなることを特徴とする。前
記複数個の誘電体層は、蜂の巣層層を含む多層誘電体層
であることを特徴とする。
【００２０】前記複数個の誘電体層は、厚さがλd ／４
（λd ：誘電体を通過して放射される電波の波長）にな
るように形成され、隣接した誘電体層の誘電率差が所定
の値より大きく形成されることが望ましい。また、前記
下部誘電体層は、誘電体レンズでありうる。
（λd ：誘電体を通過して放射される電波の波長）にな
るように形成され、隣接した誘電体層の誘電率差が所定
の値より大きく形成されることが望ましい。また、前記
下部誘電体層は、誘電体レンズでありうる。
【００２１】前記導体板のリングスロット放射素子は、
少なくとも２次以上の共振モードを形成するようにまわ
りの長さが決まる。
少なくとも２次以上の共振モードを形成するようにまわ
りの長さが決まる。
【００２２】前記の技術的な課題を解決するための本発
明による平面アンテナは、導体をリング形態にあけて形
成されたリングスロット放射素子を具備し、前記リング
スロット放射素子を通じて電波が放射される導体板と、
前記導体板上段に付着され、誘電体よりなる上部誘電体
層と、前記上部誘電体層表面に付着され、前記導体板の
電波放射のために電流を供給する給電部と、前記導体板
下段に付着され、空気層を含む複数の誘電体層よりなる
下部誘電体層とを含むことを特徴とする。ここで、前記
給電部は、４つのマイクロストリップ伝送線給電構造を
有し、４つの各給電点は、前記リングスロット放射素子
の中心線を基準として０゜、４５゜、１８０゜、２２５
゜に位置し、給電線の長さ調節を通じて、各給電線を通
じて供給される給電信号の位相が各々０゜、９０゜、０
゜、９０゜になる。
明による平面アンテナは、導体をリング形態にあけて形
成されたリングスロット放射素子を具備し、前記リング
スロット放射素子を通じて電波が放射される導体板と、
前記導体板上段に付着され、誘電体よりなる上部誘電体
層と、前記上部誘電体層表面に付着され、前記導体板の
電波放射のために電流を供給する給電部と、前記導体板
下段に付着され、空気層を含む複数の誘電体層よりなる
下部誘電体層とを含むことを特徴とする。ここで、前記
給電部は、４つのマイクロストリップ伝送線給電構造を
有し、４つの各給電点は、前記リングスロット放射素子
の中心線を基準として０゜、４５゜、１８０゜、２２５
゜に位置し、給電線の長さ調節を通じて、各給電線を通
じて供給される給電信号の位相が各々０゜、９０゜、０
゜、９０゜になる。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、添付した図面を参照して本
発明を詳細に説明する。図１は、本発明によるリングス
ロット放射器を有する平面アンテナの構造を示す図であ
る。前記平面アンテナは、多層平面構造を有し、上から
上部誘電体層４００、導体板４１０及び下部誘電体層４
２０が積層されている形態を有する。導体板４１０にリ
ング形態の穴をあけて形成されたリングスロット放射素
子４３０が、アンテナとして機能するようにする。リン
グスロット放射素子４３０は、正面方向の利得が低い鉢
形のビームの特性を得るように、与えられた周波数で２
次共振が起こるように設計する。このために、リングス
ロットの総長さが、スロット内部の管内波長の０．９〜
１．１倍になるように設計する。スロットの幅は、スロ
ットの入力インピーダンスを決定するので、アンテナ給
電部とのインピーダンスマッチングが容易になるように
設計する。スロットの幅が広くなれば給電部とのカップ
リングがうまくなされて効率が高まるが、広すぎるとラ
ジアル方向の高次モードが発生してビームパターンの歪
曲が発生するため、適切に決定する。
発明を詳細に説明する。図１は、本発明によるリングス
ロット放射器を有する平面アンテナの構造を示す図であ
る。前記平面アンテナは、多層平面構造を有し、上から
上部誘電体層４００、導体板４１０及び下部誘電体層４
２０が積層されている形態を有する。導体板４１０にリ
ング形態の穴をあけて形成されたリングスロット放射素
子４３０が、アンテナとして機能するようにする。リン
グスロット放射素子４３０は、正面方向の利得が低い鉢
形のビームの特性を得るように、与えられた周波数で２
次共振が起こるように設計する。このために、リングス
ロットの総長さが、スロット内部の管内波長の０．９〜
１．１倍になるように設計する。スロットの幅は、スロ
ットの入力インピーダンスを決定するので、アンテナ給
電部とのインピーダンスマッチングが容易になるように
設計する。スロットの幅が広くなれば給電部とのカップ
リングがうまくなされて効率が高まるが、広すぎるとラ
ジアル方向の高次モードが発生してビームパターンの歪
曲が発生するため、適切に決定する。
【００２４】図２は、導体板４１０の上段にある上部誘
電体層４００の表面に導体ストリップを付着してＲＦ回
路と連結するマイクロストリップ給電部５００を示す図
である。マイクロストリップ給電部（アンテナ給電部）
５００は、対称的であり、広い角度で円形偏波の特性を
得られるように４つの地点で給電する。この際、給電位
置は、リングスロット放射素子４３０の中心線ａ−ａ’
を基準として０゜、４５゜、１８０゜、２２５゜（また
は０゜、−４５゜、１８０゜、１３５゜）であり、各給
電点に対して給電電流の位相が，各々０゜、９０゜、０
゜、９０゜になるように給電回路を設計する。このため
に、ＲＦ送受信端と連結された一つの給電マイクロスト
リップ伝送線から電力分配器を通じて均一に４箇所に分
けられるようにする。この際、各々の給電伝送路の長さ
を調節して、給電電界の位相差を調節し、各電力分配器
にはインピーダンス変換部を設けて反射損失を最小化す
る。また、給電伝送線の長さと幅は、ストリップとスロ
ットのカップリングが最大になるように設計する。
電体層４００の表面に導体ストリップを付着してＲＦ回
路と連結するマイクロストリップ給電部５００を示す図
である。マイクロストリップ給電部（アンテナ給電部）
５００は、対称的であり、広い角度で円形偏波の特性を
得られるように４つの地点で給電する。この際、給電位
置は、リングスロット放射素子４３０の中心線ａ−ａ’
を基準として０゜、４５゜、１８０゜、２２５゜（また
は０゜、−４５゜、１８０゜、１３５゜）であり、各給
電点に対して給電電流の位相が，各々０゜、９０゜、０
゜、９０゜になるように給電回路を設計する。このため
に、ＲＦ送受信端と連結された一つの給電マイクロスト
リップ伝送線から電力分配器を通じて均一に４箇所に分
けられるようにする。この際、各々の給電伝送路の長さ
を調節して、給電電界の位相差を調節し、各電力分配器
にはインピーダンス変換部を設けて反射損失を最小化す
る。また、給電伝送線の長さと幅は、ストリップとスロ
ットのカップリングが最大になるように設計する。
【００２５】導体板４１０の下段には断層または多層誘
電体層を付着したり、楕円体状の誘電体レンズを付着し
てアンテナの利得を高める。この際、下部誘電体層４２
０の誘電率は上部誘電体層４００の誘電率より高いべき
であるが、これは、アンテナ放射パターンの前／後方比
を高めるためである。
電体層を付着したり、楕円体状の誘電体レンズを付着し
てアンテナの利得を高める。この際、下部誘電体層４２
０の誘電率は上部誘電体層４００の誘電率より高いべき
であるが、これは、アンテナ放射パターンの前／後方比
を高めるためである。
【００２６】スロットアンテナの場合、誘電率が高い方
向に多くの電力が放射されるので、導体板４１０の下段
には高い誘電率を有する誘電体層を付着する。この際、
誘電体内部では自由空間に放射される電波以外に誘電体
表面に沿って伝播する表面波が発生するが、これを最大
限抑制するために誘電体層の厚さを波長の１／４にすべ
きである。
向に多くの電力が放射されるので、導体板４１０の下段
には高い誘電率を有する誘電体層を付着する。この際、
誘電体内部では自由空間に放射される電波以外に誘電体
表面に沿って伝播する表面波が発生するが、これを最大
限抑制するために誘電体層の厚さを波長の１／４にすべ
きである。
【００２７】図３は、下部誘電体層４２０の代りに多層
の誘電体層を導体板４１０の下部に付着したリングスロ
ットアンテナの構成を示す図である。ミリメートル波帯
域では波長が小さくなって誘電体層が過度に薄くなるた
め、図３に示しすように、１／４波長の厚さを有する数
層の誘電体層を積層して導体板４１０の下段に付着し
て、厚くしながらも効率低下を抑制できる。この際、前
記多層誘電体層の誘電率を高−低−高の分布にすれば、
アンテナ利得を高めうる。
の誘電体層を導体板４１０の下部に付着したリングスロ
ットアンテナの構成を示す図である。ミリメートル波帯
域では波長が小さくなって誘電体層が過度に薄くなるた
め、図３に示しすように、１／４波長の厚さを有する数
層の誘電体層を積層して導体板４１０の下段に付着し
て、厚くしながらも効率低下を抑制できる。この際、前
記多層誘電体層の誘電率を高−低−高の分布にすれば、
アンテナ利得を高めうる。
【００２８】図４は、下部誘電体層４２０の代りに多層
の誘電体層と誘電体レンズとを導体板４１０の下部に付
着したリングスロットアンテナの構成を示す図である。
高利得のビーム特性を得ようとする場合は、導体板４１
０の下段に誘電体レンズ７００を付着する。
の誘電体層と誘電体レンズとを導体板４１０の下部に付
着したリングスロットアンテナの構成を示す図である。
高利得のビーム特性を得ようとする場合は、導体板４１
０の下段に誘電体レンズ７００を付着する。
【００２９】次に、本発明によるリングスロット放射器
を有する平面アンテナの動作を説明する。給電伝送線か
らスロットにカップリングされた高周波信号は、リング
スロットに電磁界を誘起させ、スロットに誘起された電
磁界は、マグネチック電流源として作用して自由空間に
電磁波を放射する。この際、リングスロットまわりの長
さが’ｎ* スロット内の波長／２（ｎは整数）’を満足
する場合には、共振モードが形成され、電波エネルギー
が空間に最大に放射される。給電回路としてマイクスト
リップ伝送線を用いる場合、多様な形態の給電回路が構
成できて有利である。給電回路方向に電波がたくさん放
射されることを防止するために、上側の誘電層はなるべ
く低い誘電率の物質を使用する。
を有する平面アンテナの動作を説明する。給電伝送線か
らスロットにカップリングされた高周波信号は、リング
スロットに電磁界を誘起させ、スロットに誘起された電
磁界は、マグネチック電流源として作用して自由空間に
電磁波を放射する。この際、リングスロットまわりの長
さが’ｎ* スロット内の波長／２（ｎは整数）’を満足
する場合には、共振モードが形成され、電波エネルギー
が空間に最大に放射される。給電回路としてマイクスト
リップ伝送線を用いる場合、多様な形態の給電回路が構
成できて有利である。給電回路方向に電波がたくさん放
射されることを防止するために、上側の誘電層はなるべ
く低い誘電率の物質を使用する。
【００３０】図５は、リングスロット素子の半径に従う
放射エネルギー（または放射抵抗）を示すグラフであ
り、共振モードは、リングスロット素子まわりの長さと
スロット内部の電界波形の関係によって放射エネルギー
が最大になる時である。１次共振モードではビームが指
向性の特性を有するが、２次共振モード、即ちｎが２の
時は凹状のビーム特性を有し、１２０゜以上の広い３ｄ
Ｂビーム幅を有する。ここでは、２次共振モードのリン
グスロットの４つの地点０゜、４５゜、１８０゜、２２
５゜に各々位相差を相異にして０゜、９０゜、０゜、９
０゜に給電することによって、左旋回または右旋回円形
偏波の特性を得る。０゜、−４５゜、１８０゜、１３５
゜に給電しても同じように円形偏波特性が得られる。
放射エネルギー（または放射抵抗）を示すグラフであ
り、共振モードは、リングスロット素子まわりの長さと
スロット内部の電界波形の関係によって放射エネルギー
が最大になる時である。１次共振モードではビームが指
向性の特性を有するが、２次共振モード、即ちｎが２の
時は凹状のビーム特性を有し、１２０゜以上の広い３ｄ
Ｂビーム幅を有する。ここでは、２次共振モードのリン
グスロットの４つの地点０゜、４５゜、１８０゜、２２
５゜に各々位相差を相異にして０゜、９０゜、０゜、９
０゜に給電することによって、左旋回または右旋回円形
偏波の特性を得る。０゜、−４５゜、１８０゜、１３５
゜に給電しても同じように円形偏波特性が得られる。
【００３１】一度スロットから放射された波は、誘電体
層を経て自由空間に放射されるが、誘電率が高い方の導
体板の下段側へより多くの波が放射される。
層を経て自由空間に放射されるが、誘電率が高い方の導
体板の下段側へより多くの波が放射される。
【００３２】図６は、本発明によるリングスロット放射
器を有する平面アンテナの放射特性を理論的に計算した
結果を示すグラフである。解析方法は全波分析(full wa
ve analysis)方法を使用した。図６で０゜で空白(null)
パターンを示し、３ｄＢビーム幅が１２０゜以上である
ことが確認できた。図７は、円形偏波特性を調べるため
の軸比(Axial ratio) を示すグラフである。完全な円形
偏波の場合、垂直方向電界と水平方向電界の比が最大１
で、位相差は９０゜になるべきである。図７で示すよう
に、広い領域１２０゜で円形偏波特性を示している。
器を有する平面アンテナの放射特性を理論的に計算した
結果を示すグラフである。解析方法は全波分析(full wa
ve analysis)方法を使用した。図６で０゜で空白(null)
パターンを示し、３ｄＢビーム幅が１２０゜以上である
ことが確認できた。図７は、円形偏波特性を調べるため
の軸比(Axial ratio) を示すグラフである。完全な円形
偏波の場合、垂直方向電界と水平方向電界の比が最大１
で、位相差は９０゜になるべきである。図７で示すよう
に、広い領域１２０゜で円形偏波特性を示している。
【００３３】一方、図８は、本発明による蜂の巣層層を
含む多層誘電体層を用いた平面アンテナの構造を示す図
であり、平面アンテナ層３０及び多層誘電体層３５より
なる。
含む多層誘電体層を用いた平面アンテナの構造を示す図
であり、平面アンテナ層３０及び多層誘電体層３５より
なる。
【００３４】平面アンテナ層３０は、自由空間に電波を
放射するための導体板３４、導体板３４の上部に付着さ
れる上部誘電体層３２、及び上部誘電体層３２の上部表
面に付着されて、導体板３４の電波放射のための電流を
供給する給電部３３よりなる。給電部３３は、通常の平
面アンテナの給電部であって、その形態はマイクロスト
リップパッチアンテナまたはリングスロットアンテナの
給電部を有しうる。平面アンテナ層３０は、上部誘電体
層３２上に置かれている導体表面やスロット形態よりな
る給電部に電流を誘起させて自由空間に電磁波エネルギ
ーを放射する平面アンテナである。
放射するための導体板３４、導体板３４の上部に付着さ
れる上部誘電体層３２、及び上部誘電体層３２の上部表
面に付着されて、導体板３４の電波放射のための電流を
供給する給電部３３よりなる。給電部３３は、通常の平
面アンテナの給電部であって、その形態はマイクロスト
リップパッチアンテナまたはリングスロットアンテナの
給電部を有しうる。平面アンテナ層３０は、上部誘電体
層３２上に置かれている導体表面やスロット形態よりな
る給電部に電流を誘起させて自由空間に電磁波エネルギ
ーを放射する平面アンテナである。
【００３５】多層誘電体層３５は、平面アンテナ層３０
の放射方向に付着される蜂の巣層層３７を含む多層の誘
電体層よりなり、アンテナの利得を高める。多層誘電体
層３５は、誘電体よりなり、六角形のセル構造を有する
蜂の巣層層３７、蜂の巣層層３７の下部に付着され、誘
電率が高い誘電体よりなる下部誘電体層３８及び蜂の巣
層層３７の上部に付着され、誘電率が高い誘電体よりな
る上部誘電体層３６よりなる。１／４波長（誘電体内の
波長）厚さの誘電体板上に、１／４波長（空気中の波
長）厚さの蜂の巣層構造を有する層を載せた後、再び誘
電体層を載せる。この方式で願う層数の多層誘電体層が
具現できる。
の放射方向に付着される蜂の巣層層３７を含む多層の誘
電体層よりなり、アンテナの利得を高める。多層誘電体
層３５は、誘電体よりなり、六角形のセル構造を有する
蜂の巣層層３７、蜂の巣層層３７の下部に付着され、誘
電率が高い誘電体よりなる下部誘電体層３８及び蜂の巣
層層３７の上部に付着され、誘電率が高い誘電体よりな
る上部誘電体層３６よりなる。１／４波長（誘電体内の
波長）厚さの誘電体板上に、１／４波長（空気中の波
長）厚さの蜂の巣層構造を有する層を載せた後、再び誘
電体層を載せる。この方式で願う層数の多層誘電体層が
具現できる。
【００３６】一般に、蜂の巣層は、機具物表面に付着さ
れて外部的要因、即ち圧力や温度変化に従う機具物の変
形を防止するために使われてきた。ここでは、蜂の巣層
と誘電体を積層して多層誘電体層を構成し、これを平面
アンテナに適用する。蜂の巣層層３７は、誘電体間の接
触面が少ないため寄生効果が少なくなり、外部圧力や温
度変化に従うアンテナ構造の変形を防止する役割をす
る。
れて外部的要因、即ち圧力や温度変化に従う機具物の変
形を防止するために使われてきた。ここでは、蜂の巣層
と誘電体を積層して多層誘電体層を構成し、これを平面
アンテナに適用する。蜂の巣層層３７は、誘電体間の接
触面が少ないため寄生効果が少なくなり、外部圧力や温
度変化に従うアンテナ構造の変形を防止する役割をす
る。
【００３７】一方、多層誘電体層３５を既存の平面アン
テナの放射方向に付着し、平面アンテナ層３０の放射器
の構造はどんな構造でもよい。図９は、多層誘電体層３
５を適用したマイクロストリップパッチアンテナを示
す。図１０は、多層誘電体層３５を適用したリングスロ
ットアンテナを示す。
テナの放射方向に付着し、平面アンテナ層３０の放射器
の構造はどんな構造でもよい。図９は、多層誘電体層３
５を適用したマイクロストリップパッチアンテナを示
す。図１０は、多層誘電体層３５を適用したリングスロ
ットアンテナを示す。
【００３８】一方、図１１は、本発明の多層誘電体層の
構造を示す図であり、平面アンテナ層１４５０及び多層
誘電体層１４６０よりなる。
構造を示す図であり、平面アンテナ層１４５０及び多層
誘電体層１４６０よりなる。
【００３９】平面アンテナ層１４５０は、低誘電率の誘
電体１４００、誘電体１４００の下部に位置し自由空間
に電波を放射するための導体板１４１０、誘電体１４０
０の上部に付着されて導体板１４１０の電波放射のため
の電流を供給する給電部１４４０よりなる。給電部１４
４０は、通常の平面アンテナの給電部であって、その形
態はマイクロストリップパッチアンテナまたはリングス
ロットアンテナの給電部を有することができる。平面ア
ンテナ層１４５０は、誘電体１４００の上に置かれてい
る導体表面やスロット形態でできた給電部に電流を誘起
させて、自由空間に電磁波エネルギーを放射する平面ア
ンテナである。
電体１４００、誘電体１４００の下部に位置し自由空間
に電波を放射するための導体板１４１０、誘電体１４０
０の上部に付着されて導体板１４１０の電波放射のため
の電流を供給する給電部１４４０よりなる。給電部１４
４０は、通常の平面アンテナの給電部であって、その形
態はマイクロストリップパッチアンテナまたはリングス
ロットアンテナの給電部を有することができる。平面ア
ンテナ層１４５０は、誘電体１４００の上に置かれてい
る導体表面やスロット形態でできた給電部に電流を誘起
させて、自由空間に電磁波エネルギーを放射する平面ア
ンテナである。
【００４０】多層誘電体層１４６０は、平面アンテナ層
１４５０に付着され、高誘電率を有する誘電体よりなる
上部誘電体層１４２０、高誘電率を有する誘電体よりな
る下部誘電体層１４２５、上部誘電体層１４２０と下部
誘電体層１４２５との間に位置し誘電体柱が支持する空
気層１４３０よりなる。上部誘電体層１４２０及び下部
誘電体層１４２５は、１／４波長（誘電体内の波長）厚
さの高い誘電率を有する誘電体板である。前記誘電体板
上の４つの角を含むいくつかの地点に１／４波長（空気
中の波長）長さの誘電体柱を立て、その上に再び同じ誘
電体層を覆う。このような方式で、願う層数の多層誘電
体層が具現できる。誘電体柱は、誘電体層と同じ物質よ
り構成でき、誘電率が低い物質で作ることができる。
１４５０に付着され、高誘電率を有する誘電体よりなる
上部誘電体層１４２０、高誘電率を有する誘電体よりな
る下部誘電体層１４２５、上部誘電体層１４２０と下部
誘電体層１４２５との間に位置し誘電体柱が支持する空
気層１４３０よりなる。上部誘電体層１４２０及び下部
誘電体層１４２５は、１／４波長（誘電体内の波長）厚
さの高い誘電率を有する誘電体板である。前記誘電体板
上の４つの角を含むいくつかの地点に１／４波長（空気
中の波長）長さの誘電体柱を立て、その上に再び同じ誘
電体層を覆う。このような方式で、願う層数の多層誘電
体層が具現できる。誘電体柱は、誘電体層と同じ物質よ
り構成でき、誘電率が低い物質で作ることができる。
【００４１】多層誘電体層１４６０を既存の平面アンテ
ナの放射方向に付着する。ここで、放射器の構造は、ど
んな構造でもよい。図１２は、空気層が挿入された多層
誘電体層を用いたマイクロストリップパッチアンテナを
示す図であり、空気層を含む多層誘電体層１５００及び
マイクロストリップパッチアンテナ１５１０よりなる。
符号１５２０は誘電体層、符号１５３０は給電部、符号
１５４０は導体層を示す。図１３は、空気層が挿入され
た多層誘電体層を用いたスロットアンテナを示す図であ
り、空気層を含む多層誘電体層１６及びリングスロット
アンテナ１８よりなる。
ナの放射方向に付着する。ここで、放射器の構造は、ど
んな構造でもよい。図１２は、空気層が挿入された多層
誘電体層を用いたマイクロストリップパッチアンテナを
示す図であり、空気層を含む多層誘電体層１５００及び
マイクロストリップパッチアンテナ１５１０よりなる。
符号１５２０は誘電体層、符号１５３０は給電部、符号
１５４０は導体層を示す。図１３は、空気層が挿入され
た多層誘電体層を用いたスロットアンテナを示す図であ
り、空気層を含む多層誘電体層１６及びリングスロット
アンテナ１８よりなる。
【００４２】
【発明の効果】本発明によるリングスロット放射素子を
有する平面アンテナは、平面構造に一つの放射素子のみ
使用するため、構造が非常に簡単で大きな面積を占めな
い。マイクロストリップ伝送線を給電として用いて多重
給電回路具現が容易で、一つの給電から４箇所に給電す
るので、ＭＭＩＣ(Monolithic Microwave Integrated C
ircuit) 回路との連結が容易である。従って、このアン
テナは、室内無線通信システムのベース用アンテナに適
用できる。
有する平面アンテナは、平面構造に一つの放射素子のみ
使用するため、構造が非常に簡単で大きな面積を占めな
い。マイクロストリップ伝送線を給電として用いて多重
給電回路具現が容易で、一つの給電から４箇所に給電す
るので、ＭＭＩＣ(Monolithic Microwave Integrated C
ircuit) 回路との連結が容易である。従って、このアン
テナは、室内無線通信システムのベース用アンテナに適
用できる。
【００４３】そして、室内無線通信システムのベースア
ンテナとして適した鉢形ビームの特性を得る。この場
合、使用者の位置に関係なく受信電界が均一なので、Ｒ
Ｆ増幅器のダイナミックレンジに対する設計条件が緩
む。ＭＭＩＣ送受信器の場合は、設計が望みのダイナミ
ックレンジを得難いため、このアンテナがシステム具現
に役に立つはずである。
ンテナとして適した鉢形ビームの特性を得る。この場
合、使用者の位置に関係なく受信電界が均一なので、Ｒ
Ｆ増幅器のダイナミックレンジに対する設計条件が緩
む。ＭＭＩＣ送受信器の場合は、設計が望みのダイナミ
ックレンジを得難いため、このアンテナがシステム具現
に役に立つはずである。
【００４４】また、１２０゜以上の３ｄＢビーム幅を有
し、ビームパターンが対称的で、１２０゜以上の広い角
度で円形偏波の特性を維持する。また，単一放射素子を
使用するので小さな空間を占め、製作が容易である。
し、ビームパターンが対称的で、１２０゜以上の広い角
度で円形偏波の特性を維持する。また，単一放射素子を
使用するので小さな空間を占め、製作が容易である。
【００４５】また、平面構造であるので端末器、ＰＤＡ
(Personal Digital Assitant) 、ノート型パソコン等使
用者ターミナルの表面に付着でき、アンテナの大量生産
ができて、製作コストが低い。また、ミリメートル波の
場合で、半導体工程を用いる場合、寄生効果が発生する
確率が減るため収率が高まる。
(Personal Digital Assitant) 、ノート型パソコン等使
用者ターミナルの表面に付着でき、アンテナの大量生産
ができて、製作コストが低い。また、ミリメートル波の
場合で、半導体工程を用いる場合、寄生効果が発生する
確率が減るため収率が高まる。
【００４６】また、多層誘電体層を使用する場合、効率
が減らないながら厚い平面アンテナの製作ができるの
で、ミリメートル波用アンテナに適している。
が減らないながら厚い平面アンテナの製作ができるの
で、ミリメートル波用アンテナに適している。
【００４７】一方、多層誘電体層を用いた平面アンテナ
として、誘電体層間に空気層を挿入した多層誘電体層を
使用することによってアンテナの効率と利得を高め、ミ
リメートル波帯域でも容易に製作できる。
として、誘電体層間に空気層を挿入した多層誘電体層を
使用することによってアンテナの効率と利得を高め、ミ
リメートル波帯域でも容易に製作できる。
【００４８】そして、柱を用いた空気層を有する平面ア
ンテナは、誘電体全体面を付ける必要がないため製作が
容易で、誘電体間の接触面が少ないため寄生効果が少な
くなる。
ンテナは、誘電体全体面を付ける必要がないため製作が
容易で、誘電体間の接触面が少ないため寄生効果が少な
くなる。
【００４９】また、多層誘電体層で各誘電体層間の誘電
率差が大きいほど、利得が高まる。空気層の誘電率が１
（得られる最小の誘電率値）であるので、アンテナ利得
が極大化し、前／後方比が高まる。
率差が大きいほど、利得が高まる。空気層の誘電率が１
（得られる最小の誘電率値）であるので、アンテナ利得
が極大化し、前／後方比が高まる。
【００５０】また、蜂の巣層構造を用いた空気層を有す
る平面アンテナは、既存の平面形アンテナより効率と利
得が高くて、機具的な強度に優れる。多層誘電体層の各
誘電体層間の誘電率差が大きいほど利得が高まるが、蜂
の巣層領域の大部分は空気であるので、実効誘電率は１
に近い。従って、アンテナ利得が極大化し、前／後方比
が高まる。
る平面アンテナは、既存の平面形アンテナより効率と利
得が高くて、機具的な強度に優れる。多層誘電体層の各
誘電体層間の誘電率差が大きいほど利得が高まるが、蜂
の巣層領域の大部分は空気であるので、実効誘電率は１
に近い。従って、アンテナ利得が極大化し、前／後方比
が高まる。
【００５１】また、本発明による平面アンテナは、無線
通信、レーダー、自動車衝突防止装置などの多様な用途
に使用できる。
通信、レーダー、自動車衝突防止装置などの多様な用途
に使用できる。
【図１】本発明によるリングスロットアンテナの放射器
の構造を示す図である。
の構造を示す図である。
【図２】図１の導体板の上段にある上部誘電体層の表面
に導体ストリップを付着してＲＦ回路と連結するマイク
ロストリップ給電部を示す図である。
に導体ストリップを付着してＲＦ回路と連結するマイク
ロストリップ給電部を示す図である。
【図３】図１の下部誘電体層の代りに多層の誘電体層を
導体板の下部に付着したリングスロットアンテナの構成
を示す図である。
導体板の下部に付着したリングスロットアンテナの構成
を示す図である。
【図４】図１の下部誘電体層の代りに多層の誘電体層と
誘電体レンズとを導体板の下部に付着したリングスロッ
トアンテナの構成を示す図である。
誘電体レンズとを導体板の下部に付着したリングスロッ
トアンテナの構成を示す図である。
【図５】リングスロット素子の半径に従う放射エネルギ
ー（または放射抵抗）を示すグラフである。
ー（または放射抵抗）を示すグラフである。
【図６】本発明によるリングスロットアンテナの放射特
性を理論的に計算した結果を示すグラフであり、（ａ）
はＥ平面であり、（ｂ）はＨ平面である。
性を理論的に計算した結果を示すグラフであり、（ａ）
はＥ平面であり、（ｂ）はＨ平面である。
【図７】円形偏波特性を調べるための軸比を示すグラフ
であり、（ａ）はＥ平面であり、（ｂ）はＨ平面であ
る。
であり、（ａ）はＥ平面であり、（ｂ）はＨ平面であ
る。
【図８】本発明による蜂の巣層層を含む多層誘電体層を
用いた平面アンテナの構造を示す図である。
用いた平面アンテナの構造を示す図である。
【図９】図８の多層誘電体層を適用したマイクロストリ
ップパッチアンテナを示す図である。
ップパッチアンテナを示す図である。
【図１０】図８の多層誘電体層を適用したリングスロッ
トアンテナを示す図である。
トアンテナを示す図である。
【図１１】本発明の多層誘電体層の構造を示す図であ
る。
る。
【図１２】空気層が挿入された多層誘電体層を用いたマ
イクロストリップパッチアンテナを示す図である。
イクロストリップパッチアンテナを示す図である。
【図１３】空気層が挿入された多層誘電体層を用いたス
ロットアンテナを示す図である。
ロットアンテナを示す図である。
【図１４】室内高速移動通信のために提案されたアンテ
ナのビームパターンを示す図である。
ナのビームパターンを示す図である。
【図１５】平面アンテナの例を示す図であり、（ａ）は
平面アンテナとして広く使われているマイクロストリッ
プパッチアンテナであり、（ｂ）は多層誘電体層を用い
た平面アンテナの一例である。
平面アンテナとして広く使われているマイクロストリッ
プパッチアンテナであり、（ｂ）は多層誘電体層を用い
た平面アンテナの一例である。
【図１６】リングスロットアンテナを示す図である。
１６，３５，１４６０，１５００・・・多層誘電体層 １８・・・リングスロットアンテナ ３０，１４５０・・・平面アンテナ層 ３２，３６，４００，１４２０・・・上部誘電体層 ３３，１４４０，１５３０・・・給電部 ３４，４１０，１４１０・・・導体板 ３７・・・蜂の巣層層 ３８，４２０，１４２５・・・下部誘電体層 ４３０・・・リングスロット放射素子 ５００・・マイクロストリップ給電部 ７００・・・誘電体レンズ １４００・・・誘電体 １４３０・・・空気層 １５１０・・・マイクロストリップパッチアンテナ １５２０・・・誘電体層 １５４０・・・導体層
Claims (17)
- 【請求項１】 自由空間に電波を放射するための導体板
と、 前記導体板上段に付着される上部誘電体層と、 前記上部誘電体層表面に付着されて前記導体板の電波放
射のための電流を供給する給電部と、 前記導体板下段に付着され、少なくとも一つの空気層を
含む複数個の下部誘電体層とを含むことを特徴とする平
面アンテナ。 - 【請求項２】 前記下部誘電体層は、 前記上部誘電体層より高い誘電率を有することを特徴と
する請求項１に記載の平面アンテナ。 - 【請求項３】 前記空気層は、 誘電率の大きさが前記空気層の上部及び下部の誘電体層
より誘電率が同一かまたは小さいことを特徴とする請求
項１または請求項２に記載の平面アンテナ。 - 【請求項４】 前記空気層は、 前記複数個の下部誘電体層を構成する二つの誘電体層と
の間に柱を挿入することによって形成されることを特徴
とする請求項１に記載の平面アンテナ。 - 【請求項５】 前記空気層の厚さは、 前記空気層を通過する電波の波長の１／４で、 前記空気層が挿入される二つの誘電体層の厚さは、 前記誘電体内の波長の１／４であることを特徴とする請
求項４に記載の平面アンテナ。 - 【請求項６】 前記空気層は、 前記複数個の下部誘電体層を構成する二つの誘電体層間
に蜂の巣層を挿入することによって形成されることを特
徴とする請求項１に記載の平面アンテナ。 - 【請求項７】 前記蜂の巣層層の厚さは、 前記蜂の巣層層を通過する電波の波長の１／４で、 前記蜂の巣層層が挿入される二つの誘電体層の厚さは、 前記誘電体内の波長の１／４であることを特徴とする請
求項６に記載の平面アンテナ。 - 【請求項８】 前記導体板は、 リングスロット放射素子を具備することを特徴とする請
求項１に記載の平面アンテナ。 - 【請求項９】 導体をリング形態にあけて形成されたリ
ングスロット放射素子を具備し、前記リングスロット放
射素子を通じて電波が放射される導体板と、 前記導体板上段に付着され、誘電体よりなる上部誘電体
層と、 前記上部誘電体層表面に付着され、前記導体板の電波放
射のために電流を供給する給電部と、 前記導体板下段に付着され、誘電体よりなる下部誘電体
層とを含み、 前記給電部は、 ４つのマイクロストリップ伝送線給電構造を有し、４つ
の各給電点は前記リングスロット放射素子の中心線を基
準として０゜、４５゜、１８０゜、２２５゜に位置し、
給電線の長さ調節を通じて、各給電線を通じて供給され
る給電信号の位相が各々０゜、９０゜、０゜、９０゜に
なることを特徴とする平面アンテナ。 - 【請求項１０】 前記マイクロストリップ伝送線給電部
の４つの各給電点の位置は、 前記リングスロット放射素子の中心線を基準として０
゜、−４５゜、１８０゜、１３５゜に位置することを特
徴とする請求項９に記載の平面アンテナ。 - 【請求項１１】 前記下部誘電体層は、 前記上部誘電体層より高い誘電率を有することを特徴と
する請求項９に記載の平面アンテナ。 - 【請求項１２】 前記下部誘電体層は、 複数個の誘電体層よりなることを特徴とする請求項９に
記載の平面アンテナ。 - 【請求項１３】 前記複数個の誘電体層は、 蜂の巣層層を含む多層誘電体層であることを特徴とする
請求項１２に記載の平面アンテナ。 - 【請求項１４】 前記複数個の誘電体層は、 厚さがλd ／４（λd ：誘電体を通過して放射される電
波の波長）になるように形成され、隣接した誘電体層の
誘電率差が所定の値より大きく形成されることを特徴と
する請求項１２に記載の平面アンテナ。 - 【請求項１５】 前記下部誘電体層は、 誘電体レンズであることを特徴とする請求項９に記載の
平面アンテナ。 - 【請求項１６】 前記導体板のリングスロット放射素子
は、 少なくとも２次以上の共振モードを形成するようにまわ
りの長さが決まることを特徴とする請求項９に記載の平
面アンテナ。 - 【請求項１７】 導体をリング形態にあけて形成された
リングスロット放射素子を具備し、前記リングスロット
放射素子を通じて電波が放射される導体板と、 前記導体板上段に付着され、誘電体よりなる上部誘電体
層と、 前記上部誘電体層表面に付着され、前記導体板の電波放
射のために電流を供給する給電部と、 前記導体板下段に付着され、空気層を含む複数の誘電体
層よりなる下部誘電体層とを含み、 前記給電部は、 ４つのマイクロストリップ伝送線給電構造を有し、４つ
の各給電点は前記リングスロット放射素子の中心線を基
準として０゜、４５゜、１８０゜、２２５゜に位置し、
給電線の長さ調節を通じて、各給電線を通じて供給され
る給電信号の位相が各々０゜、９０゜、０゜、９０゜に
なることを特徴とする平面アンテナ。
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