JPS6313404A - マイクロストリツプ円偏波アンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明はマイクロストリップ円偏波アンテナに関し、
特に、接地された誘電体基板の表面上に形成されたマイ
クロストップ放射素子を、電磁界的結合を利用して基板
中を通るストリップ線路で励振するようなマイクロスト
リップ円偏波アナテナに関する。

［従来の技術］ 最近の電子機器の小型化、軽二化、薄型化に伴、って、
薄型で平面構造を有する平面アンテナに関する研究が盛
んに進められている。平面アンテナの典型例として、マ
イクロストリップアンテナがある。このようなマイクロ
ストリップアンテナとしては、テレビジョン学界誌Ｖｏ
証、３８．Ｎｏ。

１１（１９８４年１１月号）およびＩＥＥＥ　　ＶＱＬ
、ＡＰ−２９Ｎｏ、１　（１９８１年１月号）などにお
いて発表されている。

第３図は従来の円偏波を発生する２点給電方式のマイク
ロストリップアンテナを示す図であり、特に、第３図（
ａ）は円形放射器を用いた例の平面図であり、第３図（
ｂ）は方形の放射器を用いた一例を示す平面図であり、
第３図（Ｃ）は断面図である。

まず、第３図を参照して、従来のマイクロストリップア
ンテナについて説明する。誘電体基板１上には、第３図
（ａ）に示すような円形放射器２または第３図（ｂ）に
示すような方形放射器３と３ｄＢハイブリツド４とが形
成されている。これらの放射器２または３と３ｄＢハイ
ブリツド４は、それぞれ放射器２または３の外周上の直
交した２つの給電点６ａ、６ｂで接続されている。３ｄ
Ｂハイブリツド４の１つの端子には整合負荷５が接続さ
れ、他の端子７から信号が入力される。また、誘電体基
板１の他方面には接地導体８が形成されている。

上述のごとく構成されたマイクロストリップアンテナに
おいて、端子７から入力された信号は３ｄＢハイブリツ
ド４によってそれぞれの位相差が９０”の等振幅信号に
分けられ、給電点６ａ、６ｂから円形放射器２または方
形放射器３に与えられる。これらの信号により、円形放
射器２または方形放射器３上には、位相差９０’の２つ
の直交モード電流が発生し、クロスダイポールなどの線
状アンテナと同じ動作原理に基づき、円偏波を放射する
。

［発明が解決しようとする問題点コ ところで、上述のごとく構成されたマイクロストリップ
アンテナでは、比較的広範囲な周波数領域において良好
な軸比を与えるが、円偏波を発生するために不可避的に
位相調整回路が必要となる。

このため、その給電系の構成が複雑になりかつ給電損失
なども問題となる。また、給電回路と円形放射器２また
は方形放射器３が同一平面上にあるため、アレイを設計
する際に円形放射器２または方形放射器３の設計位置に
大きな制約を受けるという製作上の難点もあった。

それゆえに、この発明の主たる目的は、従来の３ｄＢハ
イブリツドなどの位相調整回路を用いた２点給電方式に
代えて、給電線と放射素子間の電磁界的結合を利用して
、放射素子上に位相差９０°の直交モードを発生させる
ことができ、小型でアレイ化に適したマイクロストリッ
プ円偏波アンテナを提供することである。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係るマイクロストリップ円偏波アンテナは、
第１および第２の誘電体基板を積層し、第１の誘電体基
板上には円形または方形のループ状あるいはパッチ状マ
イクロストリップ放射素子を形成し、第２の誘電体基板
の一方側の第１の誘電体基板に対向する面にはストリッ
プ線路を形成し、その終端に整合負荷を接続し、第２の
誘電体基板の他方面側に接地導体を形成して構成したも
のである。

［作用］ この発明に係るマイクロストリップ円偏波アンテナは、
ストリップ線路とマイクロストリップ放射素子とを電磁
界的に結合させ、ストリップ線路上の進行波電流の行路
差を利用してマイクロストリップ放射素子に位相差９０
’の直交モードを発生させる。したがって、従来のよう
な３ｄＢハイブリツドや分岐回路などを必要としないた
め、構造が極めて簡単で電気的損失が少なく小型化でき
る。

［発明の実施例］ 第１図はこの発明の一実施例を示す図であり、特に、第
１図（ａ）は円形ループ状放射素子を形成した例の平面
図であり、第１図（ｂ）は方形のループ状放射素子を形
成した例の平面図であり、第１図（ｃ）は断面図である
。

まず、第１図を参照して、この発明の一実施例の構成に
ついて説明する。２枚の誘電体基板１０゜１１がそれぞ
れ積み重ねられ、一方の誘電体基板１０の表面には、第
１図（ａ）に示すような幅の狭い円形のループ状放射素
子１２または第１図（ｂ）に示すような幅の狭い方形の
ループ状放射素子１３が形成される。他方の誘電体基板
１１の誘電体基板１０に対向する面には、ストリップ線
路１４が形成され、このストリップ線路１４の一端が給
電点１７とされ、他端は線路の特性インピーダンスに等
しい整合負荷１６によって終端される。ストリップ線路
１４と円形ループ状放射素子１２または方形ループ状放
射素子１３は、各放射素子１２または１３の中心から見
てそれぞれが９０°の角度をなす２本の線分とそれぞれ
の放射索子１２または１３とが交わる交点１５ａ、１５
ｂで交差するように配置される。なお、円形ループ状放
射素子１２または方形ループ状放射素子１３は、それぞ
れ動作周波数において周囲長が１波長の基本モードで共
振するようにその寸法が決められる。なお、誘電体基板
１１の他方面には接地導体１８が形成される。

次に、第１図に示したマイクロストリップ円偏波アンテ
ナの動作について説明する。ストリップ線路１４」二を
流れる励振電流の波長λＳおよび円形ループ状放射素子
１２または方形ループ状放射素子１３上に電磁界的結合
によって誘起される電流の波長λａは、誘電体基板１０
および１１の存在によって自由空間中の波長λ０より短
縮され、この第１図に示したアンテナの構造では、λ０
〉λａ〉λＳの関係にある。したがって、円形ループ状
放射索子１２または方形ループ状放射素子１３の周囲を
１波長λａに選べば、２つの交点１５ａ、１５ｂの長さ
はストリップ線路１４上の波長λＳのほぼ１／４となり
、電気的には約９０°の位相差をもっことになる。

誘電体基板１０の厚さが一般に使用される１１５０波長
（λ０）程度であって、ストリップ線路１４やループ状
放射素子１２．１３の幅が比較的狭い場合、ループ状放
射素子１２．１３上に誘起される電流は、交点１５ａ、
１５ｂ付近を流れる給電線上の電流に比例すると考えら
れる。したがって、ループ状放射素子１２．１３上には
等振幅で９０”の位相差をもつ２つの直交モードの電流
が発生することになり、従来のクロスダイポールと同じ
動作原理により円偏波を発生する。

なお、この発明は、上述の第１図に示した例に限ること
なく、ループ状放射素子を種々変形して実施することも
可能である。たとえば、動作周波数で基本モードが共振
するように寸法を選べば、円形ループ状放射素子１２あ
るいは方形ループ状放射素子１３の導体幅を増加させて
もよい。その場合、各放射素子とストリップ線路１４の
交点の位置は、放射素子の中心から見て９０°よりも大
きくなる方向に移動させて、２つの直交基本モードが誘
起されるように補正する。

第２図はこの発明の他の実施例を示す図であり、特に、
第２図（ａ）誘電体基板上に円形パッチを形成した例を
示す平面図であり、第２図（ｂ）は方形パッチを形成し
た例を示す図であり、第２図（ｃ）は断面図である。

この第２図に示した例は、前述の第１図に示した円形ル
ープ状放射素子１２および方形ループ状放射索子１３に
代えて、円板状の円形パッチ１９または方形状の方形パ
ッチ２０を形成したものであって、前述の第１図と同じ
動作原理に基づいて、円偏波アンテナとして動作させる
ことができる。

なお、この発明をアレイアンテナに適用する場合には、
終端が整合したストリップ線路１４の上部に、複数個の
放射素子を電磁界の放射方向に応じて適当な間隔で配列
すればよい。たとえば、アンテナ面と垂直な方向に放射
する場合は、ストリップ線路１４の誘電率を考慮した波
長λＳの間隔で、またそれから傾ける場合は、放射方向
で各アレイ素子からの電磁界の位相が希望方向で一致す
るように間隔を調整して配列すればよい。

［発明の効果コ 以上のように、この発明によれば、第１および第２の誘
電体基板を積層し、第１の誘電体基板上に円形または方
形のループ状あるいはパッチ状のマイクロストリップ放
射素子を形成し、第２の誘電体基板の一方側に、その終
端に整合負荷を接続したストリップ線路を形成し、第２
の誘電体基板の他方面側に接地導体を形成し、ストリッ
プ線路とマイクロストリップ放射素子とを電磁界的に結
合させて、ストリップ線路上の進行波電流の行路差を利
用してマイクロストリップ放射素子に位相差９０”の直
交モードを発生させるようにしたので、従来のような３
ｄＢハイブリツドや分岐回路などを必要とせず、構造が
極めて簡単になる。しかも、電気的損失が少なく小型化
を図ることができる。さらに、アレイ化する場合におい
ては、給電線と放射素子が二重構造で上下に分離されて
いるため、放射素子の位置設計に対する自由度が大きく
、複数個の放射素子に対して整合負荷は１つでよく、製
作上有利となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す図である。 第２図はこの発明の他の実施例を示す図である。 第３図は従来の２点給電方式のマイクロストリップ円偏
波アンテナを示す図である。 図において、１０．１１は誘電体基板、１２は円形ルー
プ状放射素子、１３は方形ループ状放射素子、１４はス
トリップ線路、１５ａ、１５ｂは交点、１６は整合負荷
、１７は端子、１８は接地導体、１９は円形バッチ、２
０は方形パッチを示す。　　　′ 第１図 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）それぞれが積層される第１および第２の誘電体基
   板と、 前記第１の誘電体基板上に形成される円形または方形の
   ループ状あるいはパッチ状マイクロストリップ放射素子
   と、 前記第２の誘電体基板の一方側の前記第１の誘電体基板
   に対向する面に形成されかつその終端に整合負荷が接続
   されたストリップ線路と、 前記第２の誘電体基板の他方面側に配置されかつ接地さ
   れる接地導体とを含み、 前記ストリップ線路と前記マイクロストリップ放射素子
   とを電磁界的に結合させ、該ストリップ線路上の進行波
   電流の行路差を利用して、該マイクロストリップ放射素
   子に位相差９０°の直交モードを発生させることを特徴
   とする、マイクロストリップ円偏波アンテナ。
2. （２）前記円形または方形のループ状マイクロストリッ
   プ放射素子と前記ストリップ線路は、該マイクロストリ
   ップ放射素子の中心から見て、それぞれが９０°の角度
   をなす２本の線分と該マイクロストリップ放射素子とが
   交わる点で交差するようにしたことを特徴とする、特許
   請求の範囲第１項記載のマイクロストリップ円偏波アナ
   テナ。