JPS6040203B2 - マイクロストリツプアンテナ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、小型・軽量でかつ低姿勢な構造を有するマイ
クロストリップアンテナにおいて、相異なる周波数にそ
れぞれ共振する２つの入出力端子を実現する構造に関す
るものである。

従来のこの種のアンテナ構造としては第１図に示す円形
マイクロストリップアンテナが知られている。

第１図において、円形放射導体素子１の中心と第１の入
出力端子９の給電点６を結ぶ直線に対して９０ｏの角度
をなす直線上に第２の入出力端子１３の給電点１０を設
けて２つの低給合な入出力端子を実現し、この２つの入
出力端子のうち第１の入出力端子９は円形放射導体素子
１の半径で決まる共振周波数ナ，で用い、第２の入出力
端子１３には容量性あるいは誘導性サセプタンス２０を
挿入して共振周波数を〆２（≠〆，）に同調させること
によって相異なる周波数〆，，〆２にそれぞれ −する
２つの入出力端子を実 するものである。なお給電は同
軸線により行なわれる。しかしながらこの構成ではアン
テナ放射素子以外に外部同調素子２０を必要とし、アン
テナ構成が複雑で、コスト高となる欠点があった。また
第２図に示すごとく、半径の異なる円形放射導体素子１
及び１５をもつ円形マイクロストリップアンテナを同Ｄ
軸状に重ね合せ見掛け上一つのアンテナとして構成した
ものが提案されている。

ここで第１の入出力端子９は円形放射導体素子１の半径
ｒ，で決まる周波数〆，に、第２の入出力端子１３は円
形放射導体素子１５の半径ｒ２で決まる周波数〆２ に
それぞれ共振する構成であるので低姿勢というマイクロ
ストリップアンテナの利点を損なう構造であった。本発
明はこれらの従釆の技術を改善するもので、その目的は
異なる２つの周波数に共振する入出力端子を具備するマ
イクロストリップアンテナを提供することにあり、その
特徴は、放射導体素子として楕円形の放射導体を用いる
マイクロストリップアンテナにある。

以下図面により実施例を説明する。第３図は本発明の実
施例であって、１は楕円形放射導体素子、２は接地導体
、３は譲露体板、４は楕円形放射導体素子の最軸、５は
楕円形放射導体素子の短軸、６は楕円形放射導体素子１
の長軸４上に設けた第１の給電点、７は第１の給電線、
８は第１の給電線に接続された同軸線路、９は第１の入
出力端子、１川ま楕円形放射導体素子１の短軸５上に設
けた第２の給電点、１１は第２の給電線、１２は第２の
給電線に接続された同軸線路１３は第２の入出力端子、
１４は楕円形放射導体素子１の長軸４と短鞠５の交点で
あって、この点で楕円形導体素子１と接地導体２とを短
絡している。

また第４図は楕円放射素子の焦点を座標系の焦点とした
楕円座標系である。

放射導体素子を楕円形にすることにより、楕円形の長軸
、短軸の長さに依存する２つの異なった周波数（「ｕ及
び「１）で共振することを実験的に確認することができ
る。従って、同時送受話方式による移動通信方式のよう
に、送信帯城と受信帯城を別個に必要とするような通信
方式の場合には、楕円形放射導体素子の最軸及び短軸の
長さを適当に選ぶことによって、上記の２つの共振周波
数を各々送受信帯城に共振させることができる。第５図
は譲霞率ごｒ＝４．３９の誘電体を用い、最軸と短髄の
長さの比を約０．９として構成した場合のＩＪターンロ
ス及び端子間結合減衰量の測定例を示すものである。こ
こでリターンロス００Ｂとはアンテナへの入射電力が全
て反射してもどる場合を示す。楕円形放射導体素子によ
って励振される２つの基本モードはｅＴＭ肌モード及び
ｏＴＭ，．ｏモードなるもので、これら２つの基本モー
ドの固有値は楕円放射導体素子の長藤と短軸の長さによ
って決まる。

すなわち楕円の形状に対してこれら２つの基本モードの
固有は一意に定まる。この２つの励振モードの電界分布
は楕円形放射導体素子の焦点を座標系の焦点とする楕円
座標系（第４図）において、以下のようになる。ｅＴＭ
肌モード；ｅＥｚのＣｅ，（り，ｅＸ，）ｃｅ，（ｆ，
ｅｘ，） 【１’ｏＴＭ肌モード；ｏＥＺのＳｅ
，（り，ｏＸ，）ｓｅ，（隻，。

Ｘ．） 【２１ここでｃｅ，（隻，ｘ），ｓｅ，
（ぎ，ｘ）は×→０のときそれぞれｃｏｓｆ，ｓｉｎぎ
に収束するＭａｔｈｉｅｕ関数、Ｃｅ，（り，ｘ），Ｓ
ｅ，（り，ｘ）はｘ→０のときそれぞれＣｏｓｈ刀，Ｓ
ｉｎｈりに収束する変形されたＭａ側ｅｕ関数、ｅｘ，
はＣｅ，（ｄ，ｘ）の１番目の非雲根、ｏｘ，はＳｅ，
′（ｄ，ｘ）の１番目の非零根、刀＝ｄは楕円の大きさ
を表わす媒介変数で、楕円の焦点間距離を２ｑとすると
き、長軸の長さが幻ｃｏｓｈｄ、短軸の長さが幻ｓｊ肌
ｄとなる関係にある。

ｅＴＭ，．。モードは最軸モードと考えることができ、
脱１こおし、て短軸を表わ欄ぎ＝亨（刈座標系でＸ＝。
，ｙ＞。）または妻汀（刈座標系でＸ＝０’ｙ＜０）を
代入すれＧまＣｅ・傷Ｘ）：比．（雲仇Ｘ）；。となり
、短軸上でｅＥＺ＝。となるモードである。またｏＴＭ
，．ｏモードは短餓モードと考えることができ、【２ー
式において最軸を表わす値さ＝０（ｘｙ座標系でｘ＜−
ｑ，ｙ＝０）ｆ＝汀（ｘｙ座標系でｘ＞ｑ，ｙ＝０），
り＝０（奴座標系で−ｑ≦ｘ≦ｑ，ｙ＝０）を代入すれ
ばＳｅｌ（０，Ｘ）ニＳｅｌ（汀，Ｘ）ニ。

，Ｓｅｌ（０，ｘ）＝０となり、長軸上でｏＥｚ＝０と
なるモードである。従って最軸上短藤上に給電線を設け
た場合、長軸上に設けた給電線は長藤モードであるｅＴ
Ｍ，．ｏモードを励振するためｅＥｚ＝０なる短軸上に
設けられた給電線によって内部電磁界を乱されることが
ない。同様に短軸上に設けた給電線は短軸モードである
。ｏＴＭ，．ｏモードを励振するためｏＥｚ＝０になる
長藤上の給電線によって内部電磁界を乱されることがな
いため、これら２つの給電線間には結合がない。このよ
うにして励振される２つのモードのうち最轍モ−ド（ｅ
ＴＭ，．ｏ）共振周波数〆１は短軸モ−ド（ｏＴＭ，．
ｏ）の共振周波数〆ｕに比べて低周波側に発生し、実験
的にも確認された。

以上のように楕円形放射導体素子を用い、最軸・短軸上
にそれぞれ給電線を設けることによって互いに直交する
２つの励振モードを独立に励振することができ、１つの
放射導体素子で異なる周波数で動作する２つの入出力端
子を構成し得るマイクロストリップアンテナを実現する
ことができる。

これら２つの周波数ナ１，ナｕは楕円形放射導体素子の
長軸、短軸の長さを適当に設定することにより希望する
共振周波数に設定することができる。なお、楕円形放射
導体素子１の最軸と短軸の交点１０１こおいて楕円形放
射導体素子１と接地導体２を短絡することにより、所要
のモード以外の励振モードを抑ええる効果がある。

以上説明したように、本発明のマイクロストリップアン
テナは、４・型・軽量・低姿勢という利点を損なうこと
なく、またアンテナ外部に同調素子を設けることなく相
異なる周波数に共振する２つの入出力端子を実現できる
ため、送受信帯城として異なる周波数帯域を用いる移動
通信方式の移動体用アンテナとして極めて有効である。

図面の簡単な説明第１図は従来の放射導体素子が円形の
マイクロストリップアンテナ、第２図は半径の異なる放
射導体素子を用いた従来の円形マイクロストリップアン
テナ、第３図は本発明の実施例、第４図は楕円座標系、
第５図は本発明のマイクロストリップアンテナの周波数
特性例である。

１・・・・・・放射導体素子、２・・・・・・接地導体
、３・・・・・・誘電体、４・・・・・・楕円放射導体
素子の最軸、５・・・・・・楕円放射導体素子の短軸、
６…・・・第１の給電点、７…・・・第１の給電線、８
…・・・第１の給電線に接続された同軸線路、９・・・
・・・第１の入出力端子、１０・…・・第２の給電点、
１１・・・第２の給電線、１２・・・・・・第２の給電
線に接続された同軸線路、１３・・・…第２の入出力端
子、１４・・・・・・放射導体素子の中心、１５…・・
・円形放射導体素子、１６・・・・・・誘電体、１７・
・・…楕円形放射導体素子の最軸に設けられた第１の入
力端子よりみたりターンロス、１８・・…・楕円形放射
導体素子の短軸に設けられた第２の入出力端子よりみた
りターンロス、１９・・・・・・楕円形放射導体素子に
設けられた２つの入出力端子間の伝送損失。

繁／図 拳２図 繁３図 鷲Ｌ４ 図 柊５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 波長に比べて薄い誘電体を挾み互いに対向する放射
   導体素子と接地導体板から構成され、接地導体板の背面
   から同軸給電線より給電されるマイクロストリツプアン
   テナにおいて、放射導体素子を楕円形放射導体板とし、
   楕円形放射導体素子の長軸と短軸上にそれぞれ給電点を
   設け、長軸と短軸との交点において楕円形放射導体素子
   と接地導体とを短絡したことを特徴とするマイクロスト
   リツプアンテナ。