WO2005099039A1

WO2005099039A1 - マイクロストリップアンテナ

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Publication number: WO2005099039A1
Application number: PCT/JP2005/005245
Authority: WO
Inventors: Kengo Iwata; Hiroshi Tsuboi; Kensuke Murata; Toshio Koguro; Youichi Murase
Original assignee: Toto Ltd.
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2005-03-23
Publication date: 2005-10-20
Also published as: US7952534B2; TW200608631A; CN1938902A; CN1938902B; US20080036662A1; TWI263377B

Abstract

　基板１の表面上の複数のアンテナ電極１１、１２、１３、１４が、所定箇所１１Ａ−１１Ｃ、１２Ａ−１２Ｃ、１３Ａ−１３Ｃ、１４Ａ−１４Ｃにて、それぞれ基板１を貫くスルーホール接続部材を通じて、基板１の裏面の接地電極に接続可能となっている。各スルーホール接続部材はスイッチで開閉できるか、又は、各スルーホール接続部材と接地電極との電気的結合箇所に、そこのインピーダンスを可変するためのデバイスが設けられる。スイッチ又はインピーダンス可変デバイスにより、任意のアンテナ電極が接地電極に接続される。そのアンテナ電極から出力される電波ビームは、他のアンテナ電極から出力される電波ビームより位相がずれるので、統合的な電波ビームの指向方向が傾く。複数箇所１１Ａ−１１Ｃ、１２Ａ−１２Ｃ、１３Ａ−１３Ｃ、１４Ａ−１４Ｃのどれを接地電極に接続するかにより、統合的な電波ビームの指向方向の傾きの方向や大きさが変わる。

Description

技術分野

[0001] 本発明は、マイクロ波又はそれより高い周波数の電波を送信するマイクロストリップアンテナに関し、特に、マイクロストリップアンテナ力も発信される統合的な電波ビームの指向方向を制御するための技術に関する。本発明はまた、マイクロストリップアンテナを用いた高周波センサに関する。

背景技術

[0002] 従来より、基板の表面と裏面にそれぞれアンテナ電極と接地電極を配置し、アンテナ電極と接地電極との間にマイクロ波の高周波信号を印加することによって、アンテナ電極力垂直方向へ電波を発信させるマイクロストリップアンテナが知られている。マイクロストリップアンテナ力発信される統合的な電波ビームの指向方向を制御するための技術として、次のようなものが知られている。例えば、特開平 7-128435号公報に記載されたものは、基板の表面に複数のアンテナ電極を配置し、高周波スィツチを切替えて各アンテナ電極への高周波信号の給電線路の長さを変えることにより、統合的な電波ビームの指向方向を変化させる。すなわち、複数のアンテナ電極への給電線路の長さを違えることによって、複数のアンテナ電極からそれぞれ発信される電波の間に位相差を生じさせ、位相が遅れたアンテナの方へ統合された統合的な電波ビームの指向方向を傾ける。また、例えば、特開平 9— 214238号公報に記載のものは、統合的な電波ビームの指向方向の異なるアンテナ電極を複数個配置し、高周波スィッチによって、高周波信号が印加されるアンテナ電極を切替えることによつて、統合的な電波ビームの指向方向を変化させる。

[0003] マイクロストリップアンテナ力発信される電波を用いた物体検知装置が知られて!/ヽる。この物体検知装置においては、上記のようにしてマイクロストリップアンテナからの統合的な電波ビームの指向方向を変化させることにより、統合的な電波ビームの指向方向が固定している場合に比較して、物体の位置や様子をより正確に検知することができるようになる。例えば、マイクロストリップアンテナ力も送信される統合的な電波ビームの指向方向を XY方向に変えて 2次元範囲をスキャンさせることにより、 2次元範囲にわたる物体の有無や様子が把握できる。物体検知装置の用途には、例えば自動追尾ミサイルにおける目標検知や、便器装置における使用者検知など多岐にわたる。いずれの用途においても、マイクロストリップアンテナ力も送信される統合的な電波ビームの指向方向を変化させ得ることは、非常に有用である。例えば、便器装置における使用者検知装置の場合について述べれば、使用者の位置や状態がより正確に検知されれば、便器の洗浄装置や脱臭装置などをより適切に制御できる。ところで、使用者の状態を正確に把握する目的のみからは、むしろカメラの方が適しているかもしれないが、便器装置においてカメラは当然使用できない。よって、電波を用いた物体検知装置で、統合的な電波ビームの指向方向を制御して使用者の様子をより正確に把握できるようにすることは、非常に重要である。因みに、日本においては、人体を検知する目的には 10. 525GHzまたは 24. 15GHz、また、車載用衝突防止の目的には 76GHzの周波数が使用可能である。

発明の開示

[0004] 特開平 7— 128435号公報ゃ特開平 9— 214238号公報で開示されている従来技術によれば、統合的な電波ビームの指向方向を変化させるために、マイクロ波信号を伝送する給電線路をスイッチングする必要がある。そのためには、使用される特定周波数のマイクロ波信号に対するインピーダンスが所定の適正値に厳密に調整された高周波スィッチを使う必要があり、そのような高周波スィッチはかなり高価である。特に、統合的な電波ビームの指向方向を連続的または多段階に変化させる場合は多数の高周波スィッチが必要となる。し力しながら、例えば便器装置における使用者検知装置のような用途に高価な部品を多く使用することは実際的ではない。

[0005] 従って、本発明の目的は、マイクロストリップアンテナにおいて、簡単な構成で送信統合的な電波ビームの指向方向を傾けられるようにすることにある。

[0006] 本発明の別の目的は、マイクロストリップアンテナにおいて、簡単な構成で送信統合的な電波ビームの指向方向を可変とすることにある。

[0007] 本発明は、発明者らの研究により得られた新規な知見に基づいている。その新規な知見とは、マイクロストリップアンテナのアンテナ電極を、その領域中の給電点とは異なる或る箇所にて、接地電極に接続すると、そのアンテナ電極力発信されるマイク口波電波の位相が、接地電極に接続しないときに比べてずれるということである。そして、アンテナ電極の領域中の接地電極と接続される箇所の位置を変えると、位相のずれ量が変わるということである。本発明は、複数の電波のビームを出力するように構成されたマイクロストリップアンテナにおいて、上記知見を応用して、複数の電波のビームのうちの一部のビームの位相を他のビームからずらす。これにより、それら複数の電波のビームが合わさって形成される統合的な電波ビームの指向方向が傾くことになる。位相のずらし量を変えれば、統合的な電波ビームの傾きが代わるから、指向方向が可変となる。

[0008] 例えば、マイクロストリップアンテナが複数のアンテナ電極を有する場合には、それら複数のアンテナ電極力複数の電波のビームが出力される。この場合、複数のアンテナ電極のうちの一部のアンテナ電極力その電極中の或る箇所にて、接地電極に接続される。すると、そのアンテナ電極力発信される電波の位相力他のアンテナ電極から発信される電波からずれるので、統合された統合的な電波ビームの指向方向が傾く。或いは、一つのアンテナ電極を二次共振モードで動作させた場合には、その一つのアンテナ電極から、スプリットした 2つの電波のビームが発信される。この場合、その一つのアンテナ電極の領域カゝら選ばれた或る箇所を接地電極に接続すると、スプリットした 2つの電波のビームのうちの一方のビームの位相が他方のビームからずれる。よって、それらが合わさった統合的な電波ビームの指向方向が変化する

[0009] アンテナ電極を接地電極へ接続するための接続部材は、アンテナ電極の特性に悪影響を与えな、ようにするために、アンテナ電極を平面視した場合にアンテナ電極の領域内に入るような場所に配置され得る。この接続部材によるアンテナ電極を接地電極間の接続を開閉するためのスィッチを設けて、このスィッチをオン Zオフすれば、統合的な電波ビームの指向方向が、アンテナ電極に直角な方向と、それより傾いた方向とに切り替えられる。位相のずれ量が異なるアンテナ電極の複数箇所のそれぞれの接続部材とスィッチを設けて、接地電極に接続される箇所を変えられるようにすると、統合的な電波ビームの指向方向を複数段階に変えられる。上記スィッチには、特定周波数のマイクロ波信号を或る程度に良好に通過させ得るインピーダンス特性があればよぐ従来技術のように厳密な適正値のインピーダンスをもつことは不要であるから、高価な高周波スィッチは不要である。

[ooio] アンテナ電極を接地電極に接続する力切り離すかというオン Zオフ制御に代えて、アンテナ電極と接地電極との電気的な結合度合い、すなわち、高周波信号に対するインピーダンスを連続的または段階的に変化させる方法を採用することもできる。そのインピーダンスの変化に応じて、統合的な電波ビームの指向方向が変化する。

[0011] 上述した原理に基づく本発明の一つの側面に従うマイクロストリップアンテナは、絶縁性の基板と、前記基板の一面に配置され、高周波信号を印加するための給電点をそれぞれもつ、複数のアンテナ電極と、前記基板の他面又は内部に配置される、ダランドレベルを提供するための接地電極と、前記複数のアンテナ電極のうちの少なくとも一つのアンテナ電極を、前記給電点とは別の少なくとも一箇所にて、前記接地電極に接続するための接続部材とを備え、前記接続部材が、前記少なくとも一つのァンテナ電極を平面視した場合に前記少なくとも一つのアンテナ電極が占める平面領域内に入る場所であって、その場所にて前記アンテナ電極を前記接地電極に接続することにより前記アンテナ電極力放射される統合的な電子ビームの指向方向が前記基板の法線方向から傾くような場所に配置されている。このマイクロストリップァンテナによれば、複数のアンテナ電極のうち、接続部材によって接地電極に接続されるアンテナ電極から出力される電波のビームと、他のアンテナ電極から出力される電波のビームとの間の位相がずれるため、複数のアンテナ電極から出力される複数の電波のビームを合わせて統合的な電波ビームの指向方向が傾く。

[0012] 好適な実施形態においては、前記少なくとも一つのアンテナ電極の前記接地電極に接続される前記少なくとも一箇所が、前記少なくとも一つのアンテナ電極の前記給電点から終端縁へ向って前記高周波信号の 1Z4波長の奇数倍の距離だけ離れた位置とは異なる位置に存在する。このような箇所を接地電極に接続することで、上述した指向方向が傾く作用が効果的に得られる。

[0013] 好適な実施形態においては、前記接続部材が、前記少なくとも一つのアンテナ電極の前記少なくとも一箇所に対応する前記基板の箇所を貫通する導電性のスルーホールであって、前記少なくとも一つのアンテナ電極の前記少なくとも一箇所に接続された一端と、前記接地電極に接続された他端とを有する。前記スルーホールの直径は例えば 0. 1mm以下である。また、別の好適な実施形態によれば、前記少なくとも一つのアンテナ電極の少なくとも一つの縁力前記基板の少なくとも一つの縁に沿つて配置され、前記接続部材が、前記基板の前記少なくとも一つの縁の側面上に配置された導電体であって、前記少なくとも一つのアンテナ電極の前記少なくとも一つの縁の少なくとも一箇所に接続された一端と、前記接地電極に接続された他端とを有する。いずれにせよ、接続部材の構成は簡単で済む。

[0014] 好適な実施形態においては、前記少なくとも一つのアンテナ電極の前記接地電極に接続される前記少なくとも一箇所が、前記少なくとも一つのアンテナ電極の終端縁の近傍であって、前記給電点から終端縁に向力う方向に直交する方向において略中央の位置に存在する。

[0015] 好適な実施形態においては、前記接続部材による前記少なくとも一つのアンテナ電極と前記接地電極との間の接続を開閉するスィッチを更に備える。このスィッチのオン Zオフにより、統合的な電波ビームの指向方向を変えることが出来る。

[0016] 好適な実施形態にお!ヽては、前記スィッチが、前記接続部材と前記接地電極との接続箇所に配置されている。このように配置されたスィッチは、アンテナ電極の背後に隠れることになるため、アンテナ電極に特性に悪影響を与えない。

[0017] 上記スィッチとして、上記接続部材と上記接地電極にそれぞれ接続された 2つの電気接点を有し、その 2つの電気接点が、 ON状態では第 1のギャップを間にもって離れ、 OFF状態では第 1のギャップより大きい第 2のギャップをもって離れるようになつたスィッチを用いることができる。或いは、上記スィッチとして、上記接続部材と上記接地電極にそれぞれ接続された 2つの電気接点の間に絶縁膜を有するスィッチを用いることもできる。いずれにせよ、このような構造のスィッチとして、 MEMSスィッチを用!/、ることができる。

[0018] また、上記複数のアンテナ電極へ高周波を供給するための給電ラインは、基板のアンテナ電極と同じ面上に設けられてもよいし、或いは、反対側の面に設けられてもよい。給電ラインが反対側の面に設けられた場合、給電ラインとアンテナ電極との間の接続は、基板を貫通するスルーホールを通じて行うことができる。

[0019] 好適な実施形態においては、上記給電ラインは、発振回路と接続される大本の給電点を基板のほぼ中央に有し、その大本の給電点から互いに反対の両方向へ分岐し、そして、その大本の給電点力の給電ラインの分岐方向と個々のアンテナ電極を励振する方向とが 1方向にて一致しな、ように構成されて、る。前記複数のアンテナ電極の各々には前記接続部材と前記スィッチが設けられている。このマイクロストリツプアンテナによれば、例えば最も左側に位置する 1以上の電極のスィッチを操作することで、統合的な電波ビームの指向方向を平面視で例えば右側へ (逆に最も右側に位置する 1以上の電極のスィッチを操作すると電波ビームは例えば左側へ)傾けることができ、一方、例えば最も上側に位置する 1以上の電極のスィッチを操作することで、統合的な電波ビームの指向方向を平面視で例えば下側（逆に最も下側にある 1 以上の電極のスィッチを操作すると電波ビームは例えば上側）へ傾けることができる。また、同じ側で同時にオンされるスィッチの個数を変えることで、同じ側へ傾いた指向方向の傾き角度の大きさを可変できる。

[0020] 好適な実施形態においては、前記基板の一面上の前記複数のアンテナ電極が、前記基板の比誘電率よりも大き!ヽ比誘電率をもつ誘電体で覆われて!/、る。誘電体で覆われたアンテナ電極の表面では高周波信号の波長力電極表面が空気に直接触れている場合に比較して、より短くなり、その分、アンテナ電極のサイズと間隔を小さくすることができる。すなわち、同じサイズの基板上に配置できるアンテナ電極の個数と密度をより高くすることができる。その結果として、電波ビームの指向方向の調節可能な傾きの分解能をより細力べすることができる。

[0021] 好適な実施形態においては、前記少なくとも一つのアンテナ電極が、前記給電点力も終端縁へ向力方向に伸びる複数のストライプ電極に分割されている。これにより、電波ビームのゲインと指向性が向上する。

[0022] 前記アンテナ電極の端部に接するように誘電体が配置されてもよ!、。前記アンテナ電極の近傍にキヤビティ構造が形成されてもょヽ。前記アンテナ電極の近傍に無給電電極が配置されてもよ!ヽ。

[0023] 本発明の別の側面に従うマイクロストリップアンテナは、絶縁性の基板と、前記基板の一面に配置され、高周波信号を印加するための給電点を有する、少なくとも 1つのアンテナ電極と、前記基板の他面又は内部に配置された接地電極と、前記アンテナ電極を、前記給電点とは別の少なくとも一箇所にて、前記接地電極に接続するための接続部材とを備え、前記接続部材が、前記アンテナ電極を平面視した場合に前記アンテナ電極が占める平面領域内に入る場所であって、その場所にて前記アンテナ電極を前記接地電極に接続することにより前記アンテナ電極から放射される統合的な電子ビームの指向方向が前記基板の法線方向から傾くような場所に配置されている。好適な実施形態では、前記アンテナ電極が、前記高周波信号を受けて二次共振モードで動作するような二次元寸法を有している。このマイクロストリップアンテナによれば、 1つのアンテナ電極から、スプリットした 2つの電波のビームが出力され、そして、一方のビームの位相が他方のビームからずれるので、統合した電波ビームの指向方向が傾く。

[0024] 本発明のまた別の側面に従うマイクロストリップアンテナは、絶縁性の基板と、前記基板の一面に配置され、高周波信号を印加するための給電点をそれぞれもつ、複数のアンテナ電極と、前記基板の他面又は内部に配置される、グランドレベルを提供するための接地電極と、前記複数のアンテナ電極のうちの少なくとも一つのアンテナ電極を、前記給電点とは別の複数の箇所にて、前記接地電極にそれぞれ接続するための複数の接続部材とを備える。このマイクロストリップアンテナによれば、複数のァンテナ電極のうち、接続部材によって接地電極に接続されるアンテナ電極から出力される電波のビームと、他のアンテナ電極から出力される電波のビームとの間の位相がずれるため、複数のアンテナ電極から出力される複数の電波のビームを合わせて統合的な電波ビームの指向方向が傾く。スィッチによって、複数の接続部材のうちのどれを有効にどれを無効にするかが選択できる。この選択により、統合的な電波ビームの指向方向の傾きの方向や角度を変えることができる。

[0025] 本発明のまた別の側面に従うマイクロストリップアンテナは、絶縁性の基板と、前記基板の一面に配置され、高周波信号を印加するための給電点を有する、少なくとも 1 つのアンテナ電極と、前記基板の他面又は内部に配置された接地電極と、前記アンテナ電極を、前記給電点とは別の複数の箇所にて、前記接地電極にそれぞれ接続するための複数の接続部材と、前記複数の接続部材による前記アンテナ電極と前記接地電極との接続をそれぞれ開閉する複数のスィッチとを備える。好適な実施形態では、前記アンテナ電極が、前記高周波信号を受けて二次共振モードで動作するような二次元寸法を有している。このマイクロストリップアンテナによれば、 1つのアンテナ電極から、スプリットした 2つの電波のビームが出力される。そして、そのアンテナ電極の上記複数の箇所のいずれかを接地電極に接続すると、 2つの電波ビームの間の位相がずれるので、統合した電波ビームの指向方向が傾く。上記複数のスィッチにより、上記複数の箇所のどれを接地電極に接続するかを選択することにより、統合した電波ビームの指向方向の傾きの方向や角度を変えることができる。

[0026] 本発明のさらに別の側面に従うマイクロストリップアンテナは、絶縁性の基板と、前記基板の一面に配置され、高周波信号を印加するための給電点をそれぞれもつ、複数のアンテナ電極と、前記基板の他面又は内部に配置される、グランドレベルを提供するための接地電極と、前記複数のアンテナ電極のうちの少なくとも一つのアンテナ電極を、前記給電点とは別の少なくとも一箇所にて、前記接地電極に電気的に結合するための接続部材と、前記接続部材による前記少なくとも一つのアンテナ電極と前記接地電極との間の電気的結合がもつ前記高周波信号に対するインピーダンスを変化させるインピーダンス可変装置とを備える。このマイクロストリップアンテナによれば、複数のアンテナ電極のうち、接続部材によって接地電極に電気的に結合されるアンテナ電極から出力される電波のビームと、他のアンテナ電極から出力される電波のビームとの間の位相がずれるため、複数のアンテナ電極から出力される複数の電波のビームを合わせて統合的な電波ビームの指向方向が傾く。その電気的結合力 Sもつ前記高周波信号に対するインピーダンスを変化させることにより、統合的な電波ビームの指向方向の傾きの方向や角度が変わる。

[0027] 好適な実施形態にお!ヽては、前記インピーダンス可変装置が、前記接続部材と前記接地電極との電気的結合箇所に設けられてヽる。

[0028] 好適な実施形態にお!ヽては、前記インピーダンス可変装置が、前記接続部材による前記少なくとも一つのアンテナ電極と前記接地電極との間の電気線路の実効長さ又は断面積を変えて前記インピーダンスを変化させる。別の好適な実施形態にぉヽては、前記インピーダンス可変装置が、前記接続部材による前記少なくとも一つのァンテナ電極と前記接地電極との間の静電容量を変えて前記回路のインピーダンスを変化させる。

[0029] 好適な実施形態においては、前記少なくとも一つのアンテナ電極に、前記接続部材として、前記基板を貫通する導電性の複数の前記スルーホールが設けられ、複数のスルーホールに複数の前記スィッチが設けられる。スルーホールの直径は、 0. lm m以下である。そして、前記インピーダンス可変装置が、前記複数のスィッチの中から複数通りのスィッチの組合せを選択してオンする。オンされるスィッチの組合せを変えることで、電波ビームの指向方向が変化する。

[0030] 上記インピーダンス可変装置として、上記接続部材と上記接地電極にそれぞれ接続された 2つの電気接点を有し、その 2つの電気接点が、第 1の状態では第 1のギヤップを間にもって離れ、第 2の状態では第 1のギャップより大きい第 2のギャップをもって離れるようになった装置を用いることができる。或いは、上記インピーダンス可変装置として、上記接続部材と上記接地電極にそれぞれ接続され、相互間の距離が可変である 2つの電気接点の間に絶縁膜を有する装置を用いることもできる。いずれにせよ、このような構造のインピーダンス可変装置として、 MEMSスィッチを用いることができる。

[0031] 本発明のさらにまた別の側面に従うマイクロストリップアンテナは、絶縁性の基板と、前記基板の一面に配置され、高周波信号を印加するための給電点をもつ、少なくとも 1つのアンテナ電極と、前記基板の他面又は内部に配置された、グランドレベルを提供するための接地電極と、前記アンテナ電極を、前記給電点とは別の少なくとも一箇所にて、前記接地電極に電気的に結合するための接続部材と、前記接続部材による前記少なくとも一つのアンテナ電極と前記接地電極との間の電気的結合力 Sもつ前記高周波信号に対するインピーダンスを変化させるインピーダンス可変装置とを備える。好適な実施形態では、前記アンテナ電極が、前記高周波信号を受けて二次共振モードで動作するような二次元寸法を有している。このマイクロストリップアンテナによれば、 1つのアンテナ電極から、スプリットした 2つの電波のビームが出力され、そして、上記電気的な結合によって、一方のビームの位相が他方のビーム力もずれるので、統合した電波ビームの指向方向が傾く。その電気的結合がもつ前記高周波信号に対するインピーダンスを変化させることにより、統合的な電波ビームの指向方向の傾きの方向や角度が変わる。

[0032] 本発明はまた、上述した本発明に従うマイクロストリップアンテナを用いた送信アンテナと、前記送信アンテナから出力された電波の物体からの反射波又は透過波を受信するための、前記送信アンテナと同一物の又は前記送信アンテナとは別物の受信アンテナと、前記受信アンテナ力ゝらの電気信号を受けて処理する処理回路とを備えた高周波センサも提供する。

図面の簡単な説明

[0033] [図 1]図 1は、複数のアンテナ電極を備えた一般的なマイクロストリップアンテナの斜視図である。

[図 2]図 2は、本発明のマイクロストリップアンテナの一実施形態を示す平面図である [図 3]図 3は、図 2の A— A断面図である。

[図 4]図 4は、同実施形態におけるアンテナ電極の接地点の位置と統合的な電波ビームの傾き角度との関係を示す図である。

[図 5]図 5は、同実施形態におけるアンテナ電極の接地点の別の配置例を示す平面図である。

[図 6]図 6は、本発明のマイクロストリップアンテナの第 2の実施形態の平面図である。

[図 7]図 7は、図 6の B— B断面図である。

[図 8]図 8は、本発明のマイクロストリップアンテナの第 3の実施形態の平面図である。

[図 9]図 9は、同実施形態におけるアンテナ電極の接地点の別の配置例を示す平面図である。

[図 10]図 10は、本発明のマイクロストリップアンテナの第 4の実施形態の平面図である。

[図 11]図 11は、同実施形態におけるアンテナ電極の接地点の別の配置例を示す平面図である。

[図 12]図 12は、同実施形態におけるアンテナ電極の接地点のまた別の配置例を示す平面図である。

[図 13]図 13は、同実施形態におけるアンテナ電極の接地点のさらにまた別の配置例を示す平面図である。

[図 14]図 14は、本発明のマイクロストリップアンテナの第 5の実施形態を示す平面図である。

[図 15]図 15は、本発明のマイクロストリップアンテナの第 6の実施形態を示す平面図である。

[図 16]図 16は、本発明のマイクロストリップアンテナを実現するための第 11のノリエーシヨンにおけるアンテナ電極及び接地電極の配置断面図である。

[図 17]図 17は、本発明のマイクロストリップアンテナの第 7の実施形態を示す断面図である。

[図 18]図 18は、本発明のマイクロストリップアンテナの第 8の実施形態を示す平面図である。

[図 19]図 19は、図 18の C C断面図である。

[図 20]図 20は、本発明のマイクロストリップアンテナの第 9の実施形態を示す平面図である。

[図 21]図 21は、同実施形態の背面図である。

[図 22]図 22は、図 20の D— D断面図である。

[図 23]図 23は、図 21におけるスルーホールと接地電極との接続箇所 Sの拡大図である。

[図 24]図 24は、本発明のマイクロストリップアンテナの第 10の実施形態を示す断面図である。

[図 25]図 25は、本発明のマイクロストリップアンテナの第 11の実施形態におけるスル一ホールと接地電極と接続箇所の部分を示す平面図である。

[図 26]図 26は、本発明のマイクロストリップアンテナの第 12の実施形態におけるスル一ホールと接地電極と接続箇所の部分を示す平面図である。

[図 27]図 27は、本発明のマイクロストリップアンテナの第 13の実施形態におけるスル一ホールと接地電極と接続箇所の部分を示す平面図である。 [図 28]図 28は、本発明のマイクロストリップアンテナの第 14の実施形態におけるスル一ホールと接地電極と接続箇所の部分を示す平面図である。

[図 29]図 29は、本発明のマイクロストリップアンテナの第 15の実施形態におけるスル一ホールと接地電極と接続箇所の部分を示す平面図である。

[図 30]図 30は、本発明のマイクロストリップアンテナの構造のバリーエーシヨンと電波放射方向の変化の例を示す図である。

[図 31]図 31は、本発明のマイクロストリップアンテナの構造のノリエーシヨンと電波放射方向の変化の例を示す図である。

[図 32]図 32は、本発明のマイクロストリップアンテナの構造のノリエーシヨンと電波放射方向の変化の例を示す図である。

[図 33]図 33は、本発明のマイクロストリップアンテナの構造のノリエーシヨンと電波放射方向の変化の例を示す図である。

[図 34]図 34は、実験により得られた、スルーホールの直径 (横軸）と統合電波の放射角度 (縦軸)との関係を示す図である。

[図 35]図 35は、実験により得られた、スルーホールと接地電極間を短絡するライン幅 (横軸)と統合電波の放射角度 (縦軸)の関係を示す図である。

[図 36]図 36は、本発明のマイクロストリップアンテナの第 16の実施形態の平面図である。

[図 37]図 37は、本発明のマイクロストリップアンテナの第 17の実施形態の平面図である。

[図 38]図 38は、本発明のマイクロストリップアンテナの第 18の実施形態の平面図である。

[図 39]図 39は、本発明のマイクロストリップアンテナの第 19の実施形態の平面図である。

[図 40]図 40は、本発明のマイクロストリップアンテナの第 20の実施形態の平面図である。

[図 41]図 41は、本発明のマイクロストリップアンテナの第 21の実施形態の平面図である。 [図 42]図 42は、本発明のマイクロストリップアンテナの第 22の実施形態の平面図である。

[図 43]図 43は、本発明のマイクロストリップアンテナの構造のノリエーシヨンと電波放射方向の変化の例を示す図である。

[図 44]図 44は、本発明のマイクロストリップアンテナの構造のノリエーシヨンと電波放射方向の変化の例を示す図である。

[図 45]図 45は、本発明の第 23の実施形態に力かるマイクロストリップアンテナのアンテナ電極の平面図である。

[図 46]図 46は、図 45のマイクロストリップアンテナにおいて、スルーホールの直径と信号伝達量と電波ビームの傾き角度との関係の一例を示す図である。

[図 47]図 47は、図 45のマイクロストリップアンテナにおいて、オンされるスルーホールの選択と電波ビームの傾き角度等との関係の一例を示す図である。

[図 48]図 48は、本発明の第 24の実施形態に力かるマイクロストリップアンテナのアンテナ電極の平面図。

[図 49]図 49は、図 48のマイクロストリップアンテナにおいて、電波ビームを右方向に傾ける方法を示す平面図である。

[図 50]図 50は、図 48のマイクロストリップアンテナにおいて、電波ビームを左方向に傾ける方法を示す平面図である。

[図 51]図 51は、図 48のマイクロストリップアンテナにおいて、電波ビームを下方向に傾ける方法を示す平面図である。

[図 52]図 52は、図 48のマイクロストリップアンテナにおいて、電波ビームを上方向に傾ける方法を示す平面図である。

[図 53]図 53は、図 48のマイクロストリップアンテナにおいて、電波ビームの傾き角の大きさを調節する方法を示す平面図である。

[図 54]図 54は、図 48のマイクロストリップアンテナにおいて、電波ビームの傾き角の大きさを調節する方法を示す平面図である。

[図 55]図 55は、図 48のマイクロストリップアンテナにおいて、電波ビームの傾き角の大きさを調節する方法を示す平面図である。 [図 56]図 56は、図 48のマイクロストリップアンテナの変形例を示す平面図である。

[図 57]図 57は、図 48のマイクロストリップアンテナの別の変形例を示す平面図である

[図 58]図 58は、図 48のマイクロストリップアンテナにおいて、電波ビームの指向'性を改善する方法を示す平面図である。

[図 59]図 59は、図 48のマイクロストリップアンテナにおいて、電波ビームの指向性を改善する方法を示す平面図である。

[図 60]図 60は、アンテナ電極の構造の変形例を示す平面図である。

[図 61]図 61は、アンテナ電極を誘電体で覆ったマイクロストリップアンテナの変形例を示す断面図である。

[図 62]図 62は、図 61の構造によるアンテナ電極の集積度向上効果を説明する平面図である。

[図 63]図 63は、図 61のアンテナ電極の集積度向上効果による傾き角度の可変分解能の向上効果を説明する図である。

[図 64]図 64は、アンテナ電極間の隙間に誘電体層を設けた変形例を示す断面図である。

[図 65]図 65は、図 64の構造の更なる変形例を示す断面図である。

[図 66]図 66は、アンテナ電極間の隙間にキヤビティを設けた変形例を示す断面図である。

[図 67]図 67は、本発明の第 25の実施形態に力かるマイクロストリップアンテナを示す平面図である。

[図 68]図 68は、図 67のマイクロストリップアンテナの作用を示す平面図である。

[図 69]図 69は、図 67のマイクロストリップアンテナの作用を示す平面図である。

[図 70]図 70は、本発明の第 26の実施形態に力かるマイクロストリップアンテナを示す平面図である。

[図 71]図 71は、図 70の E— E断面図である。

[図 72]図 72Aは、電波ビームの傾きを制御する用途に適した MEMSスィッチの OFF 状態を示す断面図、図 72Bは同 MEMSスィッチの ON状態を示す断面図である。 [図 73]図 73Aは、従来型の MEMSスィッチの電気接点の OFF状態を示す断面図、図 73Bは同電気接点の ON状態を示す断面図である。

[図 74]図 74は、図 74Aは図 72に示された MEMSスィッチの電気接点の OFF状態を示す断面図、図 74Bは同電気接点の ON状態を示す断面図である。

[図 75]図 75は、図 75Aは電波ビームの傾きを制御する用途に適したスィッチの変形例の電気接点の OFF状態を示す断面図、図 75Bは同電気接点の ON状態を示す断面図である。

発明を実施するための最良の形態

[0034] 以下、図面を参照しながら、本発明におけるマイクロストリップアンテナの実施の形態について説明する。図 1は、複数のアンテナ電極を備えた一般的なマイクロストリツプアンテナの斜視図である。

[0035] 図 1において、絶縁性の基板 1の表面には、同じサイズで同じ矩形状の Aアンテナ電極 2と Bアンテナ電極 3が、形状的及び位置的に線対称の関係をもって、配置され、基板 1の裏面にはほぼ全面に接地電極 4が配置されている。そして、 Aアンテナ電極 2及び Bアンテナ電極 3のそれぞれの同じ側の縁の中央点に設けられた給電点 P、 Pには、給電線路 10を通じて、例えば、 10. 525GHzの高周波電圧 Vfが印加される。接地電極 4は接地されてグランドレベルを提供する。 Aアンテナ電極 2と Bアンテナ電極 3への給電線路 10の長さは同じである。なお、給電点 P、 Pは、アンテナ電極 2、 3の縁ではなぐアンテナ電極 2、 3の縁から内奥へ或る距離だけ入った位置に配置される場合もある。このような構成によって、 Aアンテナ電極 2及び Bアンテナ電極 3からは、それぞれ、同一電界強度の電波ビーム 7、 8が基板 1に対して垂直な指向方向で送信される。

[0036] ところが、発明者らの実験結果によると、複数のアンテナ電極のうち何れかのアンテナ電極の或る箇所を接地電極に接続すると、接地電極に接続されたアンテナ電極を伝搬する高周波信号の位相と接地電極に接続されないアンテナ電極を伝搬する高周波信号の位相との間に位相ズレが生じるために、複数のアンテナ電極から送信される統合的な電波ビームの指向方向が傾くことが確認された。なお、接地電極に接続されたアンテナ電極の接地電極に接続されないアンテナ電極に対する位相ズレは、アンテナ電極における接地電極の接続位置やアンテナ電極の形状などによって、進む場合も遅れる場合もあり得る。位相ズレの量も、アンテナ電極における接地電極の接続位置やアンテナ電極の形状などによって異なる。

[0037] 例えば、アンテナ電極がある形状である場合には、接地電極に接続されたアンテナ電極を伝搬する高周波信号の位相が接地電極に接続されないアンテナ電極を伝搬する高周波信号の位相より進むために、複数のアンテナ電極から出力される電波のビームを合わせた統合的な電波は、接地電極に接続されて、な、アンテナ電極側 ( つまり、位相の遅れたアンテナ電極側）へ傾くことが分力つた。以下、接地電極に接続されたアンテナ電極を伝搬する高周波信号の位相が、そうでな!/ヽアンテナ電極を伝搬する高周波信号の位相より進む場合を例にとり、本発明の実施形態について説明する。

[0038] 図 2は、本発明のマイクロストリップアンテナの一実施形態を示す平面図である。図 3は、図 2の A— A断面図である。

[0039] 図 2、 3に示すマイクロストリップアンテナは、図 1に示したものと同じ基本的構成、すなわち、基板 1と Aアンテナ電極 2と Bアンテナ電極 3と接地電極 4と給電線路 10を有する。 Aアンテナ電極 2と Bアンテナ電極 3とは形状的及び位置的に線対称の関係にある。これに加えて、一方の電極、例えば Aアンテナ電極 2、の或る一箇所 2Aが接地電極 4に接続される。すなわち、 Aアンテナ電極 2の上記一箇所 2Aに対応する基板 1の箇所を導電体性の接続部材 (以下、「スルーホール」という） 5が貫通しており、このスルーホール 5は、一端にて Aアンテナ電極 2の上記一箇所に結合され、他端にて接地電極 4に結合される。このように、 Aアンテナ電極 2の上記一箇所 2Aは、スルーホール 5を介して接地電極 4に接続されてヽる。このように接地電極 4に接続される（又は、後に説明されるように、スィッチやその他の電気回路により所望時に接地にされ得るようになった)アンテナ電極の箇所を、「接地点」と呼ぶ。図 2に示すように、ァンテナ電極 2、 3の図中下側の給電点 P、 Pから反対側の縁 (終端縁)までのアンテナ電極 2、 3の長さ Lは、高周波信号の基板 1での半波長 g/2と同じかやや小さく設計されている。ここで、 gは、基板 1を伝搬する高周波信号の波長である。また、真空中における高周波信号電波の波長をえ、基板 1の誘電率を ε rとすると、 λ = ε rl/ 2· gである。図 2に示す例では、 Aアンテナ電極 2の接地点 2Aは、給電点 Pがある縁とは反対側の終端縁の 1箇所に配置されている。 Aアンテナ電極 2から発射される電波のビームは、 Bアンテナ電極 3から発射される電波のビームより位相が若干進み、結果として、両ビームをあわせた統合的な電波ビームの指向方向は、図 2で矢印に示すように Bアンテナ電極 3の側へ傾く。

[0040] 図 2に示す構成において、 Aアンテナ電極 2の接地点 2Aの位置を変えると、統合的な電波ビームの指向方向の傾き角度が変化する。図 4は、アンテナ電極 2、 3が或る形状である場合にぉ、て実験的に得られた、接地点 2Aの位置と統合的な電波ビームの指向方向の基板面に垂直な方向に対する傾き角度との関係を示す特性図である。図 4において、横軸は Aアンテナ電極 2の給電点 Pを原点 0とした場合の図 2に示した長さ Lの方向における接地点 2Aの位置を示し、縦軸は統合的な電波ビームの傾き角度を示している。

[0041] 図 4から分力るように、長さ Lの方向における給電点 P力も接地点 2Aまでの距離がほぼ 0 (つまり、接地点 2Aが給電点 Pと同じ縁上)またはほぼ半波長 λ g/2 (つまり、接地点 2Aが給電点 Pと反対側の終端縁上)であるときに、統合的な電波ビームの傾き角度が最大となり、逆に、その距離がほぼ 4分の 1波長え g/4 (つまり、接地点 2Aが長さ L方向の中央位置上)であるときに、統合的な電波ビームの傾き角度が最小（ほぼ 0)となる。なお、図には示してないが、接地点 2Aの位置を長さ L方向とは直交する方向に変えた場合には、統合的な電波ビームの傾き角度に目立った変化はない。例えば、図 2において、 Aアンテナ電極 2の上左端（図 4中で λ g/2の位置）にある接地点 2Aを、上側の縁に沿って右方向へ移動させても、統合的な電波ビームの傾き角度に目立った変化はない。これに対し、上左端の接地点 2Aを、左側の縁に沿って下方へ移動させると、傾き角度は低下して中央点（図 4中で λ g/4の位置)で最小となり、次に上昇して下側の縁（図 4中で 0の位置）に到達すると再び最大となる。

[0042] 従って、図 5に示すように、 Aアンテナ電極 2の接地点 2Aを終端縁よりやや中間位置側に配置した場合、統合的な電波ビームの傾きは、図 2に示す場合よりやや小さくなる。図 2と図 5に示した 2つの接地点 2Aの位置の双方にスルーホール 5を設け、それらのスルーホール 5にそれぞれスィッチ（図示せず）を設けて、それらのスルーホール 5を個別に開閉できるようにすると、それらのスィッチのすべてがオフ力、いずれかひとつにスィッチがオンであるかにより、統合的な電波ビームの方向を 3通りに切り替えることができる。

[0043] 図 6は、本発明のマイクロストリップアンテナの第 2の実施形態の平面図である。また、図 7は、図 6の B— B断面図である。

[0044] 図 6及び図 7に示すように、 Aアンテナ電極 2及び Bアンテナ電極 3の終端縁が基板 1の縁に沿って配置される。 Aアンテナ電極 2の終端縁力基板 1の縁の側面に配置された接続部材 6によって、接地電極 4に接続される。このようにして Aアンテナ電極 2の終端縁が接地電極 4に接続されることによって、図 2の場合と同様に、マイクロストリップアンテナ力送信される統合的な電波ビーム力図 6の矢印のように Bアンテナ電極 3の方向へ傾く。

[0045] 図 8は、本発明のマイクロストリップアンテナの第 3の実施形態の平面図である。

[0046] 図 8に示すように、 Aアンテナ電極 7及び Bアンテナ電極 8の給電点 P、 P力それぞれのアンテナ電極 7、 8の内奥の位置（伝送線路 10のインピーダンスとアンテナインピ一ダンスとがー致する点）に配置されている。 Aアンテナ電極 7の終端縁の左端に接地点 7Aがあり、これが図示しないスルーホールによって背面の接地電極に接続される。それにより、統合的な電波ビームは例えば図 8の矢印に示すように Bアンテナ電極 3の方向へ傾く。

[0047] 図 8の実施形態において、 Aアンテナ電極 7の接地点 7Aを例えば図 9に示すように終端縁の右端に変えると、統合的な電波ビームは例えば図 9の矢印に示すように A アンテナ電極 2方へ傾く。図 8と図 9に示した 2つの接地点 7Aの位置の双方にスルーホールを設け、それらのスルーホールにそれぞれスィッチ（図示せず）を設けて、それらのスルーホールを個別に開閉できるようにすると、それらのスィッチのすべてがオフ力いずれかひとつにスィッチがオンであるかにより、統合的な電波ビームの方向を 3 通りに切り替えることができる。図 8、 9に示す構成では、片側のアンテナ電極にはスルーホールをまったく配置していないため製造上のばらつきによる（インピーダンス不整合)伝達損失を片側に集約でき、出力特性の良いアンテナを提供できる。

[0048] 図 10は、本発明のマイクロストリップアンテナの第 4の実施形態の平面図である。 [0049] 図 10に示すように、基板 1に Aアンテナ電極 11、 Bアンテナ電極 12、 Cアンテナ電極 13、及び Dアンテナ電極 14の 4枚のアンテナ電極が 2 X 2のマトリクス状に配置される。 Aアンテナ電極 11と Bアンテナ電極 12は形状的及び位置的に線対称の関係にあり、 Cアンテナ電極 13と Dアンテナ電極 14も形状的及び位置的に線対称の関係にある。 Aアンテナ電極 11と Bアンテナ電極 12の電極パターンと、 Cアンテナ電極 13 と Dアンテナ電極 14のパターンは、形状において基本的に同一である。 Aアンテナ電極 11、 Bアンテナ電極 12、 Cアンテナ電極 13及び Dアンテナ電極 14への給電線路の長さは同一である。基板 1のほぼ中央にある大本の給電点 P0からの給電ライン 10の分岐方向（図中左右の方向）と、個々の電極 11一 14を励振する方向（給電点 P カゝら終端縁への方向で、図中縦方向）とは、直交していて、一致してはいない。 AT ンテナ電極 11の終端縁上の 1箇所に接地点 11Aが設けられ、 Cアンテナ電極 13の終端縁上の一箇所にも接地点 13Aが設けられる。これにより、例えば図 10の右向きの矢印のように、統合的な電波ビームの指向方向が A、 Cアンテナ電極 11、 13から B 、 Dアンテナ電極 12、 14へ向力う方向へ傾く。

[0050] また、この実施形態において、図 11に示すように、 Aアンテナ電極 11と Bアンテナ電極 12の終端縁上にそれぞれ接地点 11A、 12Aが設けられると、例えば図 11に示す下向きの矢印のように、統合的な電波ビームの指向方向が A、 Bアンテナ電極 11、 12力らじ、 Dアンテナ 13、 14へ向力う方向ヘイ頃く。

[0051] また、この実施形態において、図 12に示すように、 Aアンテナ電極 11にのみ接地点 11Aが設けられると、例えば図 12に示す右斜め下向きの矢印のように、統合的な電波ビームの指向方向が Aアンテナ電極 11から Dアンテナ電極 14へ向力う方向へ傾く。

[0052] また、この実施形態において、図 13に示すように、 Aアンテナ電極 11と Bアンテナ電極 12と Cアンテナ電極 13の終端縁上にそれぞれ接地点 11A、 12 A, 13Aが設けられると、例えば図 13に示す右斜め下向きの矢印のように、統合的な電波ビームの指向方向が Aアンテナ電極 11から Dアンテナ電極 14へ向力方向へ、図 12の場合より大きく傾く。接地点 11 A— 13Aに接続されたスルーホール（図示せず）にそれぞれスィッチ（図示せず)を設けて、それらスィッチを選択的に有効 Z無効にすることで、図 10から図 13に示したようなバリエーションが選択できる。

[0053] 図 14は、本発明のマイクロストリップアンテナの第 5の実施形態を示す平面図である。

[0054] 図 14に示すように、 Aアンテナ電極 11、 Bアンテナ電極 12、 Cアンテナ電極 13、及び Dアンテナ電極 14の 4枚のアンテナ電極が 2 X 2のマトリクス状に配置される。 Aァンテナ電極 11と Bアンテナ電極 12は形状的及び位置的に線対称の関係にあり、 Cァンテナ電極 13と Dアンテナ電極 14も形状的及び位置的に線対称の関係にある。 A アンテナ電極 11と Bアンテナ電極 12の電極パターンと、 Cアンテナ電極 13と Dアンテナ電極 14のパターンは、形状において基本的に同一である。 Aアンテナ電極 11、 B アンテナ電極 12、 Cアンテナ電極 13及び Dアンテナ電極 14への給電線路の長さは同一である。 Aアンテナ電極 11と Bアンテナ電極 12の終端縁が基板 1の上縁に沿つて配置される。そして、 Aアンテナ電極 11の終端縁上の 2つの箇所力それぞれ、その 2箇所に対応した基板 1の上縁の側面に配置された 2つの接続部材 6A、 6Bによつて、基板 1の裏面の接地電極（図示せず）に接続される。同様に、 Bアンテナ電極 12 の終端縁上の 2つの箇所が、それぞれ、その 2箇所に対応した基板 1の上縁の側面に配置された 2つの接続部材 6C、 6Dによって、基板 1の裏面の接地電極（図示せず )に接続される。これによつて、例えば図 14に示す下向きの矢印のように、統合的な電波ビームの指向方向が Cアンテナ電極 13及び Dアンテナ電極 14の方向へ傾く。接続部材 6A、 6B、 6C、 6Dにそれぞれスィッチ（図示せず）を設けて、それらスィッチにより接続部材 6A、 6B、 6A、 6B、 6C、 6Dを開閉することで、統合的な電波ビームの指向方向や角度を変化させることができる。

[0055] 図 15は、本発明のマイクロストリップアンテナの第 6の実施形態を示す配置断面図である。

[0056] 図 15に示すように、基板 1は、 A基板 1A、 B基板 IBのような積層された複数の基板力もなる多層基板であり、 A基板 1 Aと B基板 1Bの間に接地電極 4が挟み込まれている。つまり、基板 1の内部に接地電極 4が配置される。 Aアンテナ電極 2及び Bアンテナ電極 3は例えば図 2の実施形態と同様に配置される。 Aアンテナ電極 2は、例えば終端縁の一箇所の接地点 2Aにて、 A基板 1 Aを貫くスルーホール 5によって接地電極 4に接続される。図 2の実施形態と同様に、統合的な電波ビームの指向方向が Bァンテナ電極 3の方向へ傾く。スルーホール 5にスィッチ（図示せず）を設けて、そのスィツチによりスルーホール 5を開閉することで、統合的な電波ビームの指向方向を変化させることがでさる。

[0057] 図 16は、上述したスィッチの一例を示す断面図である。

[0058] 図 16に示すように、 Aアンテナ電極 2に接続されたスルーホール 5と接地電極 4とが間の接続される箇所にスィッチ 9が設けられ、スィッチ 9はこのスルーホール 5と接地電極 4間の接続を開閉する。スィッチ 9は、 Aアンテナ電極 2を平面視した場合に Aァンテナ電極 2の領域内に入る場所に配置されている。スィッチ 9は、高周波信号を良好に通せる特性を持つ必要はないから、高周波スィッチである必要はない。スィッチ 9は、機械的なスィッチでもよ!/、し半導体スィッチでもよ!/ヽ。

[0059] 図 17は、本発明のマイクロストリップアンテナの第 7の実施形態を示す断面図である。

[0060] この実施形態の平面図は図 10から図 13に示したものと同様である。図 17に示すように、 Aアンテナ電極 11は、接地点 11 Aにて、スルーホール 5Aによって接地電極 4 に接続される。一方、 Bアンテナ電極 12は、 Aアンテナ電極 11の接地点 11Aと対称の位置にある点 12Aにて、スルーホール 5Bに接続されているものの、このスルーホール 5Bは基板 1を完全に貫いておらず接地電極 4には接続されていない。つまり、スルーホール 5Bは、スルーホールとして機能しないダミーのスルーホールである。従つて、 Bアンテナ電極 12は接地電極 4に接続されていない。この Aアンテナ電極 11と B アンテナ電極 12と同様の構成力 Cアンテナ電極 13と Dアンテナ電極 14にも適用されている。従って、図 10の場合と同様に、 Aアンテナ電極 11と Cアンテナ電極 13だけが接地電極 4に接続されるので、統合的な電波ビームの指向方向は図 10の場合と同様に傾く。それにカ卩えて、接地電極 4へ接続されない Bアンテナ電極 12や Dアンテナ電極 14にもダミーのスルーホール 5Bが接続されることにより、全てのアンテナ電極 11— 14がほぼ同じ形状に構成されることになり、アンテナ電極 11— 14の整合性がよくなる。

[0061] 図 18は、本発明のマイクロストリップアンテナの第 8の実施形態を示す平面図である。図 19は、図 18の C-C断面図である。

[0062] 図 18において、アンテナ電極 21の給電点 Pから終端縁 (上側の縁)までの長さ Lは、高周波信号の半波長え g/2よりやや大きく設定されている。そのため、アンテナ電極 21は高周波信号に対して 2次共振周波数モードで動作し、その結果、図 19に示すようにアンテナ電極 21から 2つの方向へスプリットした電波ビーム 22、 23が出力される。アンテナ電極 21が、或る位置 (例えば、終端縁の左端）に配置された接地点 21 Aにて、スルーホール 5Aを通じて接地電極 4に接続されると、 2つの電波ビーム 22、 23の間の位相がずれる (例えば、接地点 21A側の電波ビーム 22の位相が進む）ために、電波ビーム 22、 23を合わせた統合的な電波ビームの指向方向は例えば接地点 21Aがない側（図中右側）に傾く。アンテナ電極 21が、別の位置 (例えば、終端縁の右端）に配置された接地点 21Bにて、スルーホール 5Bを通じて接地電極 4に接続されると、統合的な電波ビームの指向方向は別の方向（例えば、左側）へ傾く。スルーホール 5A、 5Bをそれぞれスィッチ 9A、 9Bによって開閉して接地点の位置を変化させれば、統合的な電波ビームの指向方向が変化する。

[0063] 図 20は、本発明のマイクロストリップアンテナの第 9の実施形態を示す平面図である。図 21は、同実施形態の背面図である。図 22は、図 20の D— D断面図である。図 2 3は、図 21におけるスルーホールと接地電極との接続箇所 Sの拡大図である。

[0064] 図 20および図 22に示すように、基板 1の表面には複数のアンテナ電極 11、 12、 1 3、 14がマトリックス状に配置される。アンテナ電極 11と 12は形状的及び位置的に線対称の関係にあり、アンテナ電極 13と 14も形状的及び位置的に線対称の関係にある。アンテナ電極 11と 12の電極パターンと、アンテナ電極 13と 14のパターンは、形状において基本的に同一である。アンテナ電極 11、 12、 13、 14への給電線路の長さは同一である。アンテナ電極 11、 12、 13、 14の各々は、異なる位置に配置された複数の接地点 11A— 11C、 12A— 12C、 13A— 13C、 14A— 14Cにて複数のスルーホール 5、 5、…と接続されている。図 21に示すように、基板 1の裏面には実質的に全面に亘つて接地電極 4が配置されている。図 22および図 23〖こ示すよう〖こ、各スルーホール 5は基板 1を貫通して裏面側で円形の島状の電極 (以下、ランドという） 31を形成している。図 23に示すように、接地電極 4の各ランド 31に対応する箇所には、ランド 31と同心のより大きい円形の隙間が開いており、よって、ランド 31と接地電極 4の間には絶& ^ペース 33が存在する。接続線 32が、絶&^ペース 33を跨いで、ランド 31 と接地電極 4の間をつないでいる。接続線 32は、スィッチ機能をもち、ランド 31と接地電極 4を電気的に接続したり、切り離したりすることができる。各接続線 32の開閉により、上述した複数の接地点 11 A— 11C、 12A— 12C、 13A— 13C、 14A— 14Cのうちのどれを接地電極 4に接続するかを選択することにより、統合的な電波ビームの指向方向を変化させることができる。

[0065] なお、各アンテナ電極における接地点の個数や配置には様々なノリエーシヨンが考えられる。例えば、統合的な電波ビームの指向方向を、基板から垂直方向を中心にして反対方向（例えば、上下や左右)へ振ることができ、かつ、各方向において指向方向の傾き角の大きさを所望数の段階に変えられるようなるような複数箇所に接地点を配置することができる。

[0066] ところで、上述したすべての実施形態にお!、て、スィッチが、アンテナ電極と接地電極との間をオン (接続）とオフ (切断)の 2段階に単純に切り替えている。しかし、変形例として、アンテナ電極と接地電極との電気的な結合の度合い、換言すれば、アンテナ電極と接地電極との間の高周波信号に対するインピーダンス Z (=R+j co L-j ' l Ζω を、連続的または段階的に調節することにより、統合的な電波ビームの指向方向を連続的または段階的に変化させるようにすることもできる。例えば、図 23に示した例では、接続線 32の幅 dm (換言すれば断面積)や絶縁スペースの距離 dsなど力ランド 31 (つまり、アンテナ電極）と接地電極 4との間のインピーダンスに影響を与える。従って、図 23に示した例において、接続線 32の幅 dmまたは絶縁スペースの距離 dsを連続的または段階的に可変とする構成を導入することにより、アンテナ電極と接地電極 4との間のインピーダンスを変え、それにより、統合的な電波ビームの指向方向の傾きの大きさを可変制御することができる。ことができる。例えば、接続線 32の幅 dmを変えることによって、接続線 32のインピーダンス (抵抗値)を変えることができる。また、アンテナ電極カゝら接地電極に接続されるスルーホールの長さを変えることで、アンテナ電極と接地電極との間のインピーダンスを変えることもできる。

[0067] 以下では、このようにアンテナ電極と接地電極との間のインピーダンスを変えるようにした実施形態について説明する。

[0068] 図 24は、本発明のマイクロストリップアンテナの第 10の実施形態を示す断面図である。

[0069] 図 24に示す実施形態では、スルーホール 5の長さを変えることによってアンテナ電極 2と接地電極 4との間のインピーダンスが可変制御される。すなわち、多層基板 34 の表面にはアンテナ電極 2が配置され、そのアンテナ電極 2に接続されたスルーホール 5が多層基板 34を裏面側まで貫いている。スルーホール 5は、その長さによってそのインピーダンスが有意に変わるような材質又は細さに形成されている。多層基板 34 の裏面には接地電極 4が配置されている。さらに、多層基板 34の各層間に中間電極 35A、 35B、 35C、 35Dがそれぞれ配置されており、これらの中間電極 35A、 35B、 35C、 35Dのすべてにスルーホール 5が接続されている。そして、各中間電極 35A、 35B、 35C、 35Dは、それぞれ、スィッチ SW1、 SW2、 SW3、 SW4によって裏面の接地電極 4に接続されるように構成されて!、る。

[0070] ここで、スィッチ SW1を ONすると、接地電極 4は実質的に中間電極 25Aの位置になるので、スルーホール 5の実効長さは最も短くなり、アンテナ電極 2と接地電極 4との間のインピーダンスは最も小さくなる。また、スィッチ SW4を ONすると、接地電極 4 は実質的に中間電極 35Dの位置になるので、スルーホール 5の実効長さは最も長くなり、アンテナ電極 2と接地電極 4との間のインピーダンスは最も大きくなる。このようにして、各スィッチ SW1、 SW2、 SW3、 SW4を切替えることによって、スルーホール 5の実効長さを変えることにより、アンテナ電極 2と接地電極 4との間のインピーダンスが変わるので、統合的な電波ビームの指向方向が変わる。

[0071] 図 25は、本発明のマイクロストリップアンテナの第 11の実施形態におけるスルーホール 5と接地電極 4と接続箇所の部分を示す平面図である。

[0072] この実施形態において、スルーホール 5とランド 31と接地電極 4とは図 23に示したものと同様の構成になっている。図 25 (a)から（c)に示すように、接続線 32Aは先端に行く置くほど連続的に細くなる（断面積が小さくなる）形状を有する。接続線 32Aは、ァクチユエータ 41により、一定角度範囲で回転移動するようになっている。図 25 (a )に示すように、接続線 32Aの先端の最も細い部分がランド 31と接地電極 4を接続する場合、接続線 32Aのインピーダンス（すなわち、アンテナ電極と接地電極 4との間のインピーダンス）が最も大きくなる。図 25 (b)および図 25 (c)に示すように、接続線 32Aのより太い部分がランド 31と接地電極 4を接続する場合、接続線 32Aのインピ一ダンス（すなわち、アンテナ電極と接地電極 4との間のインピーダンス）はより小さくなる。統合的な電波ビームの傾き角度は、上記インピーダンスの大きさに対応した角度となる。このようにしてインピーダンスの大きさが連続的に変わることにより、統合的な電波ビームの傾きが連続的に変わる。

[0073] 図 26は、本発明のマイクロストリップアンテナの第 12の実施形態におけるスルーホール 5と接地電極 4と接続箇所の部分を示す平面図である。

[0074] 図 26 (a)から (c)に示すように、先端に行くほど連続的に細くなる（断面積が小さくなる）形状の接続線 32B力ァクチユエータ 42によってある距離範囲で直線的に移動するようになっている。図 25の実施形態と同等の作用効果が得られる。

[0075] 図 27は、本発明のマイクロストリップアンテナの第 13の実施形態におけるスルーホール 5と接地電極 4と接続箇所の部分を示す平面図である。

[0076] 図 27に示すように、先端に行くほど段階的に細くなる（断面積力 S小さくなる）形状の接続線 32C力ァクチユエータ 42によってある距離範囲で直線的に移動するようになっている。これにより、統合的な電波ビームの傾きを段階的に変えることができる。

[0077] 図 28は、本発明のマイクロストリップアンテナの第 14の実施形態におけるスルーホール 5と接地電極 4と接続箇所の部分を示す断面図である。

[0078] 図 28 (a)に示す状態では、可動電極 45が、パネ 44の反発力によって、接地電極 4 とランド 31から離れており、ランド 31と接地電極 4との間（つまり、アンテナ電極と接地電極 4との間）のインピーダンス Zは最大である。図 28 (b)に示す状態では、可動電極 45がパネ 44に抗してランド 31と接地電極 4に完全に接触し、ランド 31と接地電極 4との間（つまり、アンテナ電極と接地電極 4との間）のインピーダンス Zは最小である。このようにして、アンテナ電極と接地電極 4との間のインピーダンスが 2段階に切り替わる。これに応じて、統合的な電波ビームの指向方向が 2段階に変わる。

[0079] 図 29は、本発明のマイクロストリップアンテナの第 15の実施形態におけるスルーホール 5と接地電極 4との接続箇所の部分を示す断面図である。 [0080] 図 29 (a)に示すように、可動電極 47が、パネ 46の反発力によって、接地電極 4とランド 31から所定の最大距離だけ離れている。このとき、接続板 45を介したランド 31と接地電極 4との間の静電容量 (C)は最小であり、よって、ランド 31と接地電極 4との間 (つまり、アンテナ電極と接地電極 4との間）のインピーダンス Zは最大である。図 29 ( b)に示すように、可動電極 47がパネ 46に抗つて、ランド 31と接地電極 4に若干近づくと、ランド 31と接地電極 4との間の静電容量 (C)はより大きくなり、ランド 31と接地電極 4との間（つまり、アンテナ電極と接地電極 4との間）のインピーダンス Zはより小さくなる。図 29 (c)に示すように、可動電極 47がパネ 46に抗つて、ランド 31と接地電極 4 に更に近づくと、ランド 31と接地電極 4との間の静電容量 (C)は更に大きくなり、ランド 31と接地電極 4との間（つまり、アンテナ電極と接地電極 4との間）のインピーダンス Zは更に小さくなる。このようにして、アンテナ電極と接地電極 4との間のインピーダンスは連続的に変化する。これに応じて、統合的な電波ビームの指向方向が連続的に変わる。

[0081] 上述した本発明に従うマイクロストリップアンテナは、物体の検知などのための高周波センサに応用できる。そのような高周波センサは、マイクロストリップアンテナを用いた送信アンテナと、送信アンテナから出力された電波の物体からの反射波又は透過波を受信するための受信アンテナと、受信アンテナからの電気信号を受けて処理する処理回路とを備えたる。ここで受信アンテナは送信アンテナとは別に設けることができるが、特に反射波を受信する場合には、送信アンテナを受信アンテナとしても用いることがでさる。

[0082] 次に、本発明に従うマイクロストリップアンテナの特性に関して説明する。

[0083] 実験によれば、アンテナ電極への給電点の位置およびアンテナ電極の間隔によつて、同じ共振周波数でも、最適なアンテナの形状 (つまり縦横の寸法)が異なる。アンテナの形状が変わると、接地点の配置が同じでも、位相がどの程度進むか遅れるかが変わり、その結果、電波の放射角度が異なる。

[0084] 図 30力ら図 32は、 10GHzにて励振するアンテナの構造のノリエーシヨンを示しており、図 30ではアンテナ電極 2、 3の端縁に給電 (信号の伝送線 10との接続箇所) P が配置され、図 31と図 32ではアンテナ電極 2、 3の内部に給電点 Pが配置されている。アンテナ電極 2、 3の間隔は図 30と図 31では 15mm、図 32では 10mmである。これらの図において、（a)の平面図における白丸と黒丸の印は接地点 2A、 2Bの位置を示し、（b)のグラフにおける横軸は接地点 2A、 2Bの給電点 Pからの矢印方向の位置、縦軸は統合された電波の放射角度、点線の曲線は白丸の接地点 2Aの場合の実験で得られた放射角度の変化、実線の曲線は黒丸の接地点 2Bの場合の実験で得られた放射角度の変化を示す。なお、ここで言う (以降の説明でも同様)放射角度とは、アンテナ電極の面に垂直な方向（つまり、接地点が無いときの放射方向）を角度ゼロとしたときの、この角度ゼロ方向に対する放射方向の傾き角度である。

[0085] 図 30では、図 30 (a)に示すように接地点 2A、 2Bをアンテナ電極 2の図中左上（白丸)または中央上（黒丸）のいずれに配置した場合でも、接地点 2A、 2Bの位置を矢印のように下方へ変化させたとき、統合された電波の放射角度は、図 30 (b)に示すように同様の傾向で変化した。

[0086] 図 31、図 32では、アンテナ電極の中央上（黒丸）に接地点 2Bを配置した場合、図 30と同様の変化を示した。しかし、アンテナ電極の左上（白丸）に接地点 2Aを配置した場合、 gZ4の位置について対称に +方向から一方向へ放射角度が変化する。そして、図 31と図 32を対比して分力るように、アンテナ電極 2、 3の間隔が狭くなるほど、位相が進む側の放射角度が大きくなり、その変化量も大き力つた。

[0087] 図 33、図 43及び図 44は、それぞれ、上述した図 30、図 31及び図 32と同じ構造のアンテナにおいて、各図 (a)に示すように、アンテナ電極 2の接地点 2Aの位置を給電点 P側の縁とは反対側の終端縁の近傍に置き、これを矢印のように終端縁に沿って図中左端力右端まで横方向（給電点 Pから終端縁へ向力う方向に直行する方向）へ移動させた場合に、実験的に得られた接地点 2Aの位置と統合された電波の放射角度との関係を示している（各図 (b))。なお、各図 (b)において、横軸の接地点位置の原点 0は、各図 (a)で接地点 2Aが位置して、る左端位置 (他方のアンテナ電極 3から最も遠い位置）に対応し、また、 Wは、アンテナ電極 2の上述した横方向の寸法 (幅）を示している。

[0088] 図 33のアンテナ（図 30と同じ構造)の場合、放射角度は接地点 2Aの位置にかかわらず一定角度であった。図 43のアンテナ（図 31と同じ構造)の場合、接地点 2Aの位置が中央位置 (W/2)より左側では一定角度（図 33のアンテナの最大放射角度より大、）であったが、接地点 2Aが中央位置 (W/2)より右側では右方向へ行くほど低下した。図 44のアンテナ（図 32と同じ構造)の場合、接地点 2Aが中央位置 (W/2)にあるとき放射角度は最大のピーク（図 33、図 34のアンテナの最大放射角度より大きい）となり、接地点 2Aが左右両側へ移動すると急激に低下した。

[0089] このように、アンテナ構造によって放射角度変化の特性が異なる。どのアンテナ構造を採用するか、用途に応じて取捨選択することができる。しかし、上記の考察からわ力ることは、多くのアンテナ構造において、アンテナ電極 2の終端縁近傍の幅 W方向の中央位置 (W/2)に 1つの接地点を設けることで、最大の放射角度が得られることである。よって、その終端縁の中央位置の接地点の有効 Z無効 (つまり、接地されているか、否力 )をスィッチなどで切り替えることにより、それぞれのアンテナ構造における最大の放射角度変化を得ることができる。また、終端縁の中央位置以外のもっと小さい放射角度が得られる位置にも別の接地点を設け、それら複数の接地点の有効 Z 無効をスィッチなどで選択することで、よりデリケートな放射方向制御ができる。

[0090] ここでは、励振周波数が 10GHzにて説明しているが、励振周波数がより高いまたはより低い場合であってアンテナ電極 2、 3の形状や間隔が 10GHzの場合とは異なる場合であっても、上述と同様の傾向があった。

[0091] 複数の接地点の中から 1以上の接地点を選択して電波の放射角度を切替る場合、図 23で説明したように、各接地点のスルーホールと接地電極の間にスペースを設けて両者を電気的に分離する構造が採用できる。

[0092] 図 34は、実験により得られた、スルーホールの直径 (横軸）と統合電波の放射角度

(縦軸）との関係を示している。アンテナの励振周波数は 10GHzである。

[0093] 図 34から分かるように、スルーホールの直径を小さくし過ぎるとスルーホールを伝播する高周波信号の伝播量が少なくなるため、放射角度の変化が小さくなる。理由は、スルーホールの直径が小さくなると、スルーホールを伝播する高周波信号の伝播量が少なくなるためと考えられる。

[0094] 逆に、スルーホールの直径を大きくしていくと放射角度が大きくなるが、（励振周波数が例えば 10GHzの場合)直径が例えば φ 0. 3mm付近で放射角度は飽和状態に至った。また、スルーホールの外周がアンテナにおける λ Ζ2の位置に近くなるほど放射角度が小さくなつた。従って、（励振周波数が例えば 10GHzの場合)スルーホールの直径は φ 10— φ 500mmが望ましく特に有効なのは φ 100— φ 300 μ mであり、複数のスルーホールを構成し電波の放射角度を切り替えるには φ 100— φ 20 Ommを採用し、 1つのスルーホールと接地電極間のインピーダンス変化で放射角度を切り替えるには、基板の穴あけカ卩ェ実績の高い φ 300mmを採用するのが好適である。

[0095] なお、アンテナの励振周波数に応じてスルーホールの最適な直径は変化し、励振周波数が高くなるほどスルーホールの直径を小さくした方が良い。その理由は、周波数が高くなるとマイクロストリップライン (MSL)が細くなる原理と同様と考えられる。

[0096] 電波の放射角度を制御する方法としては、上述した種々の実施形態のように、任意の放射角度となるアンテナ電極面の一部にスルーホールを配置し、（例えば、放射角度が最大となるアンテナ電極の位置、つまり例えば先端部中央、にスルーホールを配置し、）そして、図 25から図 27の実施形態のように、スルーホールと接地電極間を短絡するライン幅を変更することにより放射角度を制御するようにした構造が採用でできる。図 35は、このようにした場合において、実験的に得られた、ライン幅 (横軸）と放射角度 (縦軸)の関係を示す。

[0097] あるいは、次のような方法で、スルーホールと接地電極間を短絡させる面積を電気的または機械的に制御することによりアンテナの放射角度を段階的に制御することもできる。すなわち、スルーホールまたはスルーホールに接続されたランド上と接地電極との間に例えば 10— 100 μ m程度の幅 (太さ）の板状または針状の電極を複数本配置して、それら電極の中から、スルーホールと接地電極間を短絡させる電極を選択するような構造が採用できる。

[0098] あるいは、各アンテナ電極に複数の接地点を配置して、それらを選択することで放射角度を段階的に制御することもできる。その場合、接地点の中心点間に少なくとも基板の厚み以上またはスルーホールの直径以上の間隔を設けることが必要である。そこで、接地点の位置がアンテナ電極の幅方向で若干変化しても電波の放射角度が変化しないような場合には、例えば図 36に示すように、アンテナ電極 11、 12、 13、 14の各々上の蛇行する複数位置（白丸印）にそれぞれ接地点を配置すれば、放射角度より細力べ段階的に制御できる。

[0099] 図 37に示すアンテナは、各アンテナ電極 11、 12、 13、 14に接続される給電線路 1 0の長さが同じであるため、電力が均等に分配される。

[0100] 図 38と図 39にそれぞれ示すアンテナは、図中下方 2枚のアンテナ電極 13、 14同士間、及び上方 2枚のアンテナ電極 11、 12同士間では、伝播される高周波信号の位相は同じだが、上方 2枚のアンテナ電極 11、 12に接続される給電線路 10の長さより下方 2枚のアンテナ電極 13、 14のそれの方が短いため、上方 2枚のアンテナ電極 11、 12よりも下方 2枚のアンテナ電極 13、 14の方が放射電力が大きい。図 38に示すアンテナでは、放射電力のより小さい方のアンテナ電極 11、 12に接地点 11A、 12 Aが配置され、これに対し、図 39に示すアンテナでは、放射電力のより大きい方の下方のアンテナ電極 13、 14に接地点 13A、 14Aが配置される。アンテナ電極に接地点を配置して接地電極に接続することにより放射電力が小さくなるが、図 38に示すように、放射電力のより小さい方のアンテナ 11、 12に接地点 11A、 12Aを配置することにより、接地点 11A、 12Aによる放射電力の低下を抑制できる。

[0101] また、図 37—図 39の 3種類のアンテナに関して、それらのアンテナ電極の間隔が等しい場合、それぞれのアンテナ力の放射電力の大きさを比較すると、

図 39 (例えば 0.28mW) < 図 37 (例えば 0.48mW) < 図 38 (例えば 0.68mW) となる。一方、放射角度の変化の大きさを比較すると

図 38 (例えば 39° ) < 図 37 (例えば 45° ) < 図 39 (例えば 57° ) となる。よって放射パワー重視の場合と角度変化重視の場合とで、上記 3種の構造を使い分けることができる。

[0102] 微細加工技術を用いて、アンテナ上に誘電体凹凸レンズや反射ミラーを構成することで、アンテナの特性を一層高めることができる。

[0103] 図 40に示す実施形態では、本発明の原理に従って統合電波の放射角度が変えられるようにしたアンテナ電極 51、 52、 53、 54のそれぞれの正面に、誘電体凸レンズ 55、 56、 57、 58力置される。それぞれの誘電体凸レンズ 55、 56、 57、 58の屈折率が適切に設定されている。アンテナ電極 51、 52、 53、 54から放射される電波ビームが矢印のように集光され、分解能があがる。なお、誘電体凸レンズ 55、 56、 57、 58 それ自体には、公知の構成のものが採用できる。

[0104] また、図 41に示す実施形態では、本発明の原理に従って統合電波の放射角度が変えられるようにしたアンテナ電極 51、 52、 53、 54のそれぞれの正面に、誘電体凹レンズ 55、 56、 57、 58力 S設けられる。それぞれの誘電体四レンズ 55、 56、 57、 58の屈折率が適切に設定されている。この場合は、矢印で示すように広角に電波が放射される。なお、誘電体凹レンズ 55、 56、 57、 58それ自体〖こは、公知の構成のものが採用できる。

[0105] また、図 42に示す実施形態では、本発明の原理に従って統合電波の放射角度が変えられるようにしたアンテナ電極 51、 52、 53、 54のそれぞれの正面に、微細なビーム方向切替スィッチ 65、 66、 67、 68が配置される。ビーム方向切替スィッチ 65、 6 6、 67、 68は、電波反射ミラー（又はレンズ)を使って電波ビームの方向を切り替えることができるものであり、それ自体には公知の構成のものが採用できる。例えば、各ビーム方向切替スィッチ 65、 66、 67、 68は、図示のように静電力発生部 71と電波反射ミラー（又はレンズ） 72とを有し、静電力発生部 71が発生する静電力によってその姿勢 (傾き）が例えば 2段階に切り替わる。各ビーム方向切替スィッチ 65、 66、 67、 6 8の切替により、本発明の原理に従がう電波ビーム走査の中心を、基板に対して垂直方向からある一定の角度 (例えば 45度)傾けることができるため、ある狭いエリアだけのスキャニングだけでなぐより広いエリア（例えば 180度全方位)のスキャニングが可能である。

[0106] 上述のことから分力るように、複数のアンテナ電極の内の一部のアンテナ電極と設置電極とを接続するスルーホールを通るマイクロ波信号の伝達量（つまり、スルーホールのインピーダンス）を変化させることにより、そのアンテナ電極でのマイクロ波信号の位相量が変化し、それにより、複数のアンテナ電極から放射される統合的な電波ビームの指向方向の傾き角度が変化する。上記信号伝達量を多段階又は連続的に制御することにより、種々の角度へ電波ビームを放射することができる。スルーホールの信号伝達量を制御する方法として、上述した!/、くつかの実施形態で採用された方法の他に、例えば、 (1) スルーホールによる接続を開閉するためのスィッチとして半導体スィッチ、例えば FETを用い、そして、その FETのゲート電圧を制御することにより、ソース-ドレイン間の信号伝達量を調節すること、或いは、

(2) 同じアンテナ電極に、信号伝達量が飽和レベルより小さく制限されているスル一ホールを複数接続し、それらのスルーホールの中力任意の個数と位置にあるスルーホールを選択してオンすること、

などが採用できる。

[0107] 図 45は、上述の (2)の方法が採用された本発明の第 23の実施形態に力かるマイクロストリップアンテナのアンテナ電極の平面図である。図 46は、図 45のマイクロストリップアンテナにお、て、スルーホールの直径と信号伝達量と電波ビームの傾き角度との関係の一例を示す図である。図 45において、傾き角度は、基板表面に垂直な方向を 0度としている。

[0108] 図 45に示すように、基板 1の表面上に、形状的及び位置的に線対称な 2つのアンテナ電極 2、 3があり、一方のアンテナ電極 2は複数 (例えば 9個）の接地点 2A、 2A、 …にて複数 (例えば 9個）のスルーホール（図示せず）に接続されている。図示の例では、 9個の接地点 2A、 2A、…がアンテナ電極 2の終端縁の付近に集中して、 3 X 3のマトリックス状に配置されている力これは一つの例示であり、接地点の個数や配置には様々な変形例が採用し得る。図示省略してあるが、基板 1の裏面の接地電極と 9 個のスルーホールとの接続箇所には、それらのスルーホールをオン Zオフするための 9個のスィッチが設けられている。それらのスィッチを制御することで、 1以上のスル一ホールを任意に選択してオンすることができ、それにより、スルーホールを通る信号の伝達量が変化し、電波ビームの指向方向が変化する。

[0109] 図 46には、図 45のような構成のマイクロストリップアンテナにおいて、スルーホールの直径が 0. 05mm, 0. 2mm及び 0. 3mmのそれぞれである場合に 1個のスルーホール 5だけをオンにしたときと、スルーホールの直径が 0. 05mmである場合に 9個のスルーホールを全部オンにしたときにおける、オンにしたスルーホールを通る信号伝達量 (アンテナ電極に供給された全信号エネルギーに対するスルーホールを通過した信号エネルギーの比率）と電波ビームの傾き角度の具体例が示されて!/、る。 [0110] 図 45から分るように、 1個のスルーホールだけがオンされている状態であっても、スルーホールの直径が 0. 2mm以上になると、スルーホールの信号伝達量は飽和値に達する。一方、スルーホール 5の直径が 0. 1mm以下である場合には、 1個のスルーホール 5の信号伝達量は飽和値の数分の 1以下であり、よって、オンするスルーホールの個数を変えることで、信号伝達量を数段階以上に変化させ、電波ビームの傾き角度を数段階以上に変化させることができる。

[0111] 図 47は、図 45のマイクロストリップアンテナでスルーホールの直径を 0. 05mmとした場合における、オンされるスルーホールの選択と電波ビームの傾き角度 (基板表面に垂直な方向が 0度）、指向性及びゲインとの関係の具体例を示す。図 47において、黒丸はオンされたスルーホールの接地点を示し、白丸はオフされたスルーホールの接地点を示す。

[0112] 図 47力ら分るように、オンされるスルーホールの個数を変えることで、電波ビームの傾き角度が変化する。一般的な傾向として、オンされるスルーホールの個数が多くなるほど、傾き角度が大きくなる。オンされるスルーホールの個数が同じであっても、それらのスルーホールの位置によって、傾き角度が異なる。また、電波ビームの指向性やゲインも、オンされるスルーホールの選択に応じて変化する。オンされるスルーホールの選択が異なっても、ほぼ同じ傾き角度が得られる場合があり、その場合でも、スルーホールの選択によって指向性やゲインは異なる。所望の傾き角度が得られる何通りかのスルーホールの選択肢の中から、より望ましい指向性やゲインが得られるものを使用すればよい。

[0113] 図 48は、本発明の第 24の実施形態に力かるマイクロストリップアンテナのアンテナ電極の平面図である。

[0114] 図 48に示すように、基板 1の表面上に、複数、例えば 4つの電極グループ 70、 80、 90、 100力 2 X 2のマトリックス状に配置される。第 1の電極グループ 70は、複数、例えば 4つのアンテナ電極 71、 72、 73、 74から構成され、これらのアンテナ電極 71 、 72、 73、 74は 2 X 2のマトリックス状に配置される。アンテナ電極 71と 73は形状的及び位置的に線対称であり、アンテナ電極 72と 74も形状的及び位置的に線対称である。アンテナ電極 71と 73の電極パターンと、アンテナ電極 72と 74の電極パターンは実質的に同一である。アンテナ電極 71、 72、 73、 74への給電線路 10の長さは同一である。

[0115] 第 2の電極グループ 80も、例えば 4つのアンテナ電極 81、 82、 83、 84から構成され、第 3の電極グループ 90も、例えば 4つのアンテナ電極 91、 92、 93、 94から構成され、第 4の電極グループ 100も、例えば 4つのアンテナ電極 101、 102、 103、 104 から構成され、それぞれの電極パターンは、第 1の電極グループ 70の電極パターンと同じである。基板 1のほぼ中央にある大本の給電点 200からの給電ライン 10の分岐方向（矢印 Aで示す方向）と、個々のアンテナ電極 71— 74、 81— 84、 91一 94、 10 1一 104の励振の方向（代表的に電極 72で示すように、各アンテナ電極の給電点から終端縁への矢印 Bで示す方向）とは、直交しており、一致してはいない。全てのアンテナ電極には、図 48中で黒円印で示されるように、給電点と反対側の終端縁に接地点が設けられている。それらの接地点にはそれぞれ図示しないスルーホールが接続されており、それらのスルーホールには、それをオン Zオフするスィッチがそれぞれ接続されて、る。それらのスィッチは独立して制御することができる。

[0116] このマイクロストリップアンテナは、複数の電極グループ 70、 80、 90、 100を選択的に用いて、統合的な電波ビームの指向方向を、平面視で縦と横の 2方向に変化させることができる。図 49一図 52は、電波ビームの指向方向を縦と横に変化させるための具体的な方法の具体例を示す。図 49一図 52において、ノ、ツチングが付されたァンテナ電極は、それに接続さられたスルーホールがオンされていることを意味し、ハツチングが付されて!ヽな、アンテナ電極は、それに接続されたスルーホールがオフされていることを意味する。

[0117] 図 49と図 50に示すように、図中横方向の端に位置するアンテナ電極を用いて電波ビームの指向方向を図中横方向に変化させることができる。すなわち、図 49に示すように、左端に配置されたアンテナ電極 71、 72、 91、 92のスルーホールだけをオンすると統合的な電波ビームは矢印で示すように右側に傾く。逆に図 50に示すように右端に配置されたアンテナ電極 83、 84、 103、 104のスルーホールだけをオンすると統合的な電波ビームは矢印で示すように左側に傾く。

[0118] また、図 51と図 52に示すように、図中縦方向の端に位置するアンテナ電極を用いて電波ビームの指向方向を図中縦方向に変化させることができる。すなわち、図 51 に示すように、上端に配置されたアンテナ電極 72、 74、 82、 84のスルーホールだけをオンすると統合的な電波ビームは矢印で示すように下側に傾く。逆に図 52に示すように下端に配置されたアンテナ電極 91、 93、 101、 103のスルーホールだけをオンすると統合的な電波ビームは矢印で示すように上側に傾く。

[0119] 図 53—図 55は、図 48に示すマイクロストリップアンテナで電波ビームの傾き角度の大きさを調節する方法の例を示す。図 53—図 55において、ノ、ツチングが付されたァンテナ電極は、それに接続されたスルーホールがオンされていることを意味し、ハツチングが付されて!ヽな、アンテナ電極は、それに接続されたスルーホールがオフされていることを意味する。

[0120] 図 53—図 55に示す例では、電波ビームは図 49に示した例と同様に右側に傾くが、しかし、スルーホールがオンされるアンテナ電極の数が異なるため、傾き角度の大きさが異なる。スルーホールがオンされるアンテナ電極の数は図 53の例で最少の 1 枚、図 54の例で 2枚、図 55の例で 3枚であり、図 49の例では最大の 4枚であり、このように枚数が増えるに伴って、傾き角度も大きくなる。このように、スルーホールがオンされるアンテナ電極の数を変化させることで、傾き角度の大きさを変化させることができる。

[0121] 図 48に示すように、基板 1上に複数のアンテナ電極が配置され、発振器（図示せず )力も給電される大本の給電点 200での給電ライン 10の分岐方向（図 48、矢印 A)とアンテナ電極の励振方向（図 48、矢印 B)とが一致していない (又は、後述する図 57 の例のように 2方向で一致している)構造、要するに、上記分岐方向と励振方向とが一方向でのみ一致するようにはなって、な、構造のマイクロストリップアンテナにお!/ヽては、上述した図 49一図 55に示された方法を応用することで、電波ビームの指向方向を上下左右に様々な大きさの角度で振ることで、 2次元範囲を電波ビームでスキヤンすることが可能である。

[0122] なお、図 48—図 55に示したマイクロストリップアンテナでは、電極グループの個数力 S₄つで、一つの電極グループに含まれるアンテナ電極の個数も 4つである力これは一例にすぎず、電極グループの個数又は電極グループのアンテナ電極の個数は、上記とは別の個数であってもよい。また、電極の配置パターンも、図 48—図 55に示したものとは別のパターンであってもよぐ例えば、図 56又は図 57に示すような配置も可能である。いずれにしても、複数のアンテナ電極のそれぞれにスルーホールが接続されて!、て、それらスルーホールがそれぞれスィッチでオン Zオフできるようになつたマイクロストリップアンテナを採用することができる。このような構成のマイクロストリツプアンテナでは、統合的な電波ビームの指向方向を異なる方向に傾けたり、その傾き角度の大きさを変化させたりすることができる。ところで、図 56に示すアンテナ電極の配置では、発振器力もの給電点 205での給電の分岐方向（矢印 A)とアンテナ電極の励振方向（矢印 B)がー方向（矢印 A、 Bで示す横方向）でのみ一致している。このような場合、発明者らの実験によると、統合的な電波ビームの方向は図中横方向にしカ頃かない。し力しながら、横方向へ傾く角度の大きさは、スルーホールがオンされるアンテナの枚数に依存して変わるので、細力べ制御することが可能である。一方、図 57に示すアンテナ電極の配置では、給電点 210での給電の分割方向（矢印 Aと矢印 C)とアンテナ電極での励振方向（矢印 Bと矢印 D)が、 2方向（矢印 A、 Bの横と、矢印 C、 Dの縦)で一致しており、よって、一方向でのみ一致するようにはなってない。このような場合、発明者らの実験によると、横と縦の 2方向のいずれにも統合的な電波ビームを傾けることができる。

図 48—図 55に示すアンテナ電極を用いた場合、それぞれのアンテナ電極グループ 70、 80、 90、 100内で内佃 Jに位置するアンテナ電極 73、 81、 94、 102ίま、電波ビームの指向方向を可変する目的では操作される必要は無いので、この点ではスルーホール及びスィッチを設ける必要は無いが、電波ビームの指向角度を絞る目的では、これを操作することが効果的である。例えば、図 58に示すように電波方向を図中右側に傾ける場合、上述のように左端のアンテナ電極 71、 72、 91、 92のスルーホールがオンされる力カロえて、個々のグループ内で内側且つ左側にあるアンテナ電極 81 、 82、 101、 102のスルーホールもオンすると、統合的な電波ビームの指向角度がより狭く絞られる（つまり、指向性が向上する)。このように指向角度を広角と狭角に変える（指向性を変える）には内側の前記 4枚のアンテナ電極の中でそのスルーホールがオンされる電極の枚数を変えればよぐオンする枚数が多いほど指向角度が狭くなる。尚、下方向に傾けた電波ビームの指向角度を絞るには、図 59に示すようにこのグループ内で内側且つ上側にあるアンテナ電極 92、 94、 102、 104のスルーホールをオンすればよ!、。その他の方向に関しても上述に準じて行えばよ!、。

[0124] 図 60は、上述した様々な実施形態の個々のアンテナ電極に採用することができる電極構造の変形例を示す。

[0125] 図 60Aに示すアンテナ電極 110は、 1枚の連続して導体膜からなるものであり、この構造は上述した様々な実施形態の各アンテナ電極に採用されている。図 60Bに示すアンテナ電極 111は、給電点 Pから終端縁へ向力方向へ伸びた複数のストライプ電極 112、 112、 · ··【こ分害されてヽる。また、図 60C【こ示すアンテナ電極 113も、給電点 Pから終端縁へ向力う方向へ伸びた複数のストライプ電極 114、 114、…に分割されて、るが、その分割は図 60Bの電極 11よりも細力、。

[0126] 図 60A、 B、 Cに示す異なる構造のアンテナ電極 110、 111、 113を、それぞれ同じ位置に設けた接地点 110A、 111A、 113Aにて、スルーホール（図示せず）に接続した場合、それぞれのスルーホールがオンのときとオフのときの電波ビームの指向性とゲインが図 60A、 B、 Cの右側に示されている。これから分るように、図 60Aのような連続的なアンテナ電極よりも、図 60B、 Cのようなストレイプ電極に分割されたアンテナ電極の方が、電波ビームの指向性とゲインが高い。このように、アンテナ電極を分割する (換言すれば、給電点 Pから終端縁へ向カゝぅ方向へスリットを入れる）と、電波ビームの指向性とゲインが改善される。その理由は、アンテナは給電方向に平行な端面で電界が集中し、内部ではほとんど発生しない為、スリットを入れることで、内部の無駄な領域が制限され、中央のアンテナで発生した電界がとなりの無給電素子に影響を与え、その無給電素子の両端部に電解が発生し、更にそのとなりの無給電素子に影響を与える為、アンテナ電極と無給電素子に発生する電界強度の総和が増え放射強度が向上するからであると推測される。おそらぐ上述した様々なマイクロストリップアンテナの実施形態において、全てのアンテナ電極、又は接地点をもつアンテナ電極を含む一部のアンテナ電極に、図 60B、 Cのような分割された構造を適用することにより、そのマイクロストリップアンテナ力も放射される電波ビームの指向性とゲインが改善されるが、反面、スルーホールの作用による電波ビームの傾き角度の大きさは小さくなるであろう。従って、この分割されたアンテナ電極を用いたマイクロストリツプアンテナは、電波ビームを振らせる角度範囲はそれ程大きくなくてよいが、電波ビームを遠くまで到達させたいような用途、例えば、自動車の衝突防止用のレーダなど、において有用である。

[0127] 図 61は、上述した様々な実施形態に採用することができる基板表面の構造の変形例を示す。

[0128] 図 61に示すように、基板 1の表面上には、基板 1の比誘電率より大きい比誘電率をもった誘電体材料による誘電体膜 116が形成されており、この誘電体膜 116がアンテナ電極 115、 115、…を覆っている。誘電体膜 116の比誘電率が高いほど、また、誘電体膜 116の厚みが厚、ほど、アンテナ電極 115でのマクロ波信号の波長が短縮される。この波長短縮作用の結果として、アンテナ電極をより小型化して、より高密度に集積することが可能になる。ずなわち、図 62Aに示すマイクロストリップアンテナでは、アンテナ電極 117が空気に触れるようになっており、図示のようなサイズであるのに対して、図 62Bに示すマイクロストリップアンテナでは、アンテナ電極 115を上述した誘電体膜 116が覆っているため、波長が短縮した分だけ、アンテナ電極 115のサィズ及び間隔がより縮小され、よって、同じサイズと同じ電波放射効率のマイクロストリップアンテナであっても、アンテナ電極の集積度が向上する。その結果として、図 62 Aのマイクロストリップアンテナでは、電波ビームの傾き角度を調節できる角度分解能が図 63Aに示すような値 0 1であるのに対して、図 62Bのマイクロストリップアンテナでは、集積度が上がった分だけ、角度分解能も図 63Bに示すようにより細かい値 Θ 2 に向上する。

[0129] なお、誘電体膜 116の比誘電率が高いほど、上述した波長短縮効果が高い。そのため、誘電体膜 116の比誘電率が高いほど、同程度の波長短縮効果を得るために必要な誘電体膜 116の厚さは薄くなる。よって、マイクロストリップアンテナの薄型化が要求される場合、比誘電率が大きい誘電体材料を使用することが好ましぐまた、その方が誘電体の製膜時間の短縮ィ匕が図れ、製造コストの削減もできる。

[0130] 図 64は、上述した様々な実施形態に採用することができる基板表面の構造の別の変形例を示す。 [0131] 図 64に示すように、基板 1の表面上のアンテナ電極 118、 118、…の端部に接するように、アンテナ電極 118、 118、…の間の隙間の領域に、基板 1の比誘電率より大きい比誘電率をもった誘電体材料による誘電体層 119、 119、…が設けられている。よつて、アンテナ電極 118、 118、…同士は、誘電体層 119、 119、…によって隔てられている。アンテナ電極 118、 118、…の端部の電界が誘電体層 119、 119、…に影響を与え、誘電体層 119、 119、…から電波を放射する為、放射強度は向上する。しかしながら、アンテナ電極 118、 118、…相互間の干渉は制限される為、実質的にアンテナ電極 118、 118、…間距離が伸びた状態になり、電波の傾斜角度は抑制される。従って、一般のアンテナ設計では、給電ラインの分岐点から見た一側のアンテナ電極が他側のアンテナ電極のインピーダンス変化の影響を受けな、ようにするために、分岐点にウィルキンソン力ブラを挿入するのが通常であるが、本発明の上記実施形態では、アンテナ相互干渉を利用して、ビームを傾けている為、前記力ブラは望ましくない。

[0132] 図 65は、図 64の構造の変形例を示す。

[0133] 図 65の構造では、アンテナ電極 118、 118、…の端部に接するように、その端部の近傍に誘電体 120、 120、…が配置される。図 64のものと同様、アンテナ電極 118、 118、…の端部の電界が誘電体 120、 120、…に効率よく励起して放射強度を向上させる。

[0134] 図 66は、また別の変形例を示す。

[0135] 図 66の構造では、基板 1のアンテナ電極 118、 118、…間の部分にキヤビティ構造 121、 121、…が設けられる。キヤビティ構造 121、 121、…によりアンテナ電極 118、 118、…相互の干渉が強くなるため、スルーホールのスィッチがオフの時は放射強度は低下するが、スィッチがオンの時には最大強度を確保することができる。その結果として、基板 1に対し垂直方向の電界強度と傾斜させた時の電界強度が略同等化または傾斜時のほうが大きくなるため、電波ビームを物体検知に用いる用途では、基板 1に対し垂直方向の検知精度と傾いた時の検知精度が同等になり、あらゆる方向の物体を検知するのに好都合のアンテナ装置が提供できる。

[0136] 図 67—図 69は、別の実施形態に力かるマイクロストリップアンテナを示す。 [0137] 図 67に示すマイクロストリップアンテナは、基板 1上に二次元マトリックス配置された多数の電極が存在する。それらの電極のうち、中央の 4つの電極 11、 12、 13、 14が、例えば図 10に示した構造のように高周波の給電を受けるアンテナ電極であり、その周囲近傍に配置された多数の電極 (ハッチングを付して示したもの） 122、 122、…は、給電を受けない無給電電極である。アンテナ電極 11、 12、 13、 14に黒丸で図示したようなスルーホールがあり、スルーホールは基板 1裏面の接地電極（図示せず）に、高周波電力の通過量が制御可能なスィッチ、例えば FET、介して結合されている。無給電電極 122、 122、 ···【ま、アンテナ電極 11、 12、 13、 14力ら出る統合的な電波ビームの指向性を改善する（つまり、ビームを狭く鋭くする）作用効果を有する。上記 FETのソース'ドレインの通過量を調節することで、統合的な電波ビームの指向方向を種々に変化させることができる。例えば、図 68に一点鎖線で示すように、例えば 8 方向に統合的な電波ビームの指向方向を切り替えることができる。また、図 69に点線、破線及び一点鎖線で示すように、電波ビームの指向方向の傾き角度の大きさを変ィ匕させることができる。このように電波ビームの指向方向を多彩に変化させるために、必要なスィッチ（例えば FET)の個数は 4個のような少数であり、低コストである。

[0138] 図 70は、更にまた別の実施形態に力かるマイクロストリップアンテナの平面構成を示す。図 71は、図 70の E— E線に沿った断面図を示す。

[0139] 図 70と図 71に示すマイクロストリップアンテナは、アンテナ電極 11、 12、 13、 14へ高周波を供給するための給電線 130が、基板 1のアンテナ電極 11、 12、 13、 14とは反対側の背面に設けられている。図 71に示されるように、アンテナ電極 11、 12の給電点 11B、 12Bは、それぞれスルーホール 132、 134を介して給電線 130に接続され、アンテナ電極 13、 14の給電点 13B、 14Bも同様に、それぞれスルーホール（図示されてない）を介して給電線 130に接続されている。また、基板 1の背面に、給電線 130の給電点 130Aに高周波を印加する発振回路 136が設けられる。さらに、基板 1の背面【こ、アンテナ電極 11、 12、 13、 14の接地, 11A、 12A、 13 A, 14A【こ接続されたスルーホール 144、 146、…を接地電極 138に接続するためのスィッチ 140 、 144、…力 S設けられる。アンテナ電極 11、 12、 13、 14の各々の励振方向（図 70の上下方向）の長さ Lは、使用される高周波の基板 1上での波長 λ gの約 2分の 1である [0140] 図 4を参照して既に説明したように、図 2に示されたマイクロストリップアンテナの場合、アンテナ電極 2の励振方向での λ g/4 (つまり LZ2)の位置に接地点 2Aを配置しても、電波ビームを傾けることができない。しかし、このことが必ずしも、全ての構造のマイクロストリップアンテナにおいて真であるわけではない。例えば、図 70と図 71に示したマイクロストリップアンテナの場合には、図 70に示すようにアンテナ電極 11、 1 2、 13、 14の励振方向での gZ4 (つまり LZ2)の位置に接地点 11A、 12A、 13A 、 14Aを配置しても、接地点 11A、 12A、 13 A, 14Aを選択的に接地することで、電波ビームを傾けることが可能である。この理由は、給電線 130が基板 1のアンテナ電極 11、 12、 13、 14とは反対側の面に設けられていると構造にあるの力もしれないが、明確には分かっていない。とにかぐこのように、マイクロストリップアンテナの構造により、電波ビームを傾けるための接地点の配置は異なってくる。

[0141] 図 72Aと図 72Bは、上述した種々の構造のマイクロストリップアンテナにおいてスル一ホールをオンオフするために採用可能なスィッチの構造例を示す。

[0142] 図 72Aと図 72Bに示されたスィッチ 216は、アンテナ電極 212に接続されたスルーホール 222と、接地電極 214との間を開閉するための、 MEMS (Micro Electro Mechanical System)技術によるスィッチ (以下、 MEMSスィッチという）である。図 72A は、 MEMSスィッチ 216の OFF状態を示しており、図 72Bは、 ON状態を示している。注目すべき点は、図 72Aに示される OFF状態では勿論である力図 72Bに示される ON状態においてさえ、 MEMSスィッチ 216内の固定電気接点 220と可動電気接点 218の間が機械的に開いており接触していない点である。すなわち、図 72Bに示される ON状態では、 2つの電気接点 218と 220間には小さいギャップがあり、図 72A に示される OFF状態では、そのギャップが更に大きくなる。このような構造の MEMS スィッチ 216の採用により、 1G—数百 GHzという高周波帯において良好な ON状態と OFF状態を作り出すことができる。

[0143] この原理を図 73—図 74を参照して説明する。

[0144] 図 73Aと図 73Bはそれぞれ、従来型の MEMSスィッチの電気接点 230、 232の名目上の OFF状態と ON状態を示す。また、図 74 Aと図 74Bはそれぞれ、図 72A、 B に示した MEMSスィッチ 216の電気接点 218、 220の名目上の OFF状態と ON状態を示す。

[0145] 図 73Aと図 73B〖こ示すよう〖こ、従来型の MEMSスィッチでは、電気接点 230、 232 は、名目上の OFF状態では離れて両者間に僅かなギャップ G1が開き、名目上の O N状態で機械的に接触する。しかし、図 73Aに示す僅かなギャップ G1は、低周波帯では実質的に OFF状態であるが、高周波帯では実質的に ON状態である。これに対し、図 74Aと図 74Bに示された MEMSスィッチ 216では、電気接点 218、 220は、名目上の OFF状態では、十分に大きなギャップ G2をもって離れており、名目上の ON 状態では、僅かなギャップ G3を間にもって離れている。図 74Aに示すように電気接点 218、 220間にある十分に大きなギャップ G2が、高周波帯においても実質的な O FF状態を形成する。また、図 74Bに示すように電気接点 218、 220間に僅かなギヤップ G3があっても、これは高周波帯においては実質的な ON状態である。

[0146] 電波ビームの傾きを制御すると!/、う目的のためには、スィッチがどれだけ真の ON 状態に近い状態を作り出せるかよりも、むしろ、スィッチがどれだけ真の OFF状態に近い状態を作り出せるかということの方が重要である。その理由は、スルーホールを通る高周波の伝達量の変化に対する電波ビームの傾き角度の変化の感度は、スル一ホールを通る高周波の伝達量が小さいほど大きいからである。従って、高周波に対して実質的な OFF状態を作り出せる上述のスィッチ 216は、電波ビームの傾きを制御する用途に適している。

[0147] 図 75Aと図 75Bは、電波ビームの傾きを制御する用途に適したスィッチの電気接点の変形例を示す。図 75Aは OFF状態を示し、図 75Bは ON状態を示す。

[0148] 図 75Aと図 75Bに示すように、電気接点 218、 220間に、シリコン酸化膜のような誘電材料又は絶縁材量の薄膜 214が設けられる。図 75Aに示すように、この絶縁薄膜 214により、電気接点 218、 220間に小さいギャップ G4があるだけでも、高周波に対して実質的な OFF状態が作り出される。図 75Bに示す状態では、電気接点 218、 22 0間のギャップ G4がなくなることで、絶縁薄膜 214があっても、高周波に対して実質的な ON状態が作り出される。

[0149] 以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は本発明の説明のための例示にすぎず、本発明の範囲をこの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨を逸脱することなぐその他の様々な態様でも実施することができる。上述した本発明に従うマイクロストリップアンテナは、遠隔の人や物体を検出するための高周波センサに応用することができる。すなわち、そのような高周波センサは、本発明に従うマイクロストリップアンテナを用いた送信アンテナと、その送信アンテナから出力された電波の物体からの反射波又は透過波を受信するための、送信アンテナと同一物の又は送信アンテナとは別物の受信アンテナと、その受信アンテナ力もの電気信号を受けて処理する処理回路とを組み合わせることで、構成することができる

Claims

請求の範囲

[1] 絶縁性の基板と、

前記基板の一面に配置され、高周波信号を印加するための給電点をそれぞれもつ、複数のアンテナ電極と、

前記基板の他面又は内部に配置される、グランドレベルを提供するための接地電極と、

前記複数のアンテナ電極のうちの少なくとも一つのアンテナ電極を、前記給電点とは別の少なくとも一箇所にて、前記接地電極に接続するための接続部材とを備え、前記接続部材が、前記少なくとも一つのアンテナ電極を平面視した場合に前記少なくとも一つのアンテナ電極が占める平面領域内に入る場所であって、その場所にて前記少なくとも一つのアンテナ電極を前記接地電極に接続することにより前記複数のアンテナ電極力放射される統合的な電子ビームの指向方向が前記基板の法線方向から傾くような場所に配置されていることを特徴とするマイクロストリップアンテナ

[2] 前記少なくとも一つのアンテナ電極の前記接地電極に接続される前記少なくとも一箇所力前記少なくとも一つのアンテナ電極の前記給電点力終端縁へ向って前記高周波信号の 1Z4波長の奇数倍の距離だけ離れた位置とは異なる位置に存在することを特徴とする請求項 1に記載のマイクロストリップアンテナ。

[3] 前記接続部材が、前記少なくとも一つのアンテナ電極の前記少なくとも一箇所に対応する前記基板の箇所を貫通する導電性のスルーホールであって、前記少なくとも一つのアンテナ電極の前記少なくとも一箇所に接続された一端と、前記接地電極に接続された他端とを有することを特徴とする請求項 1に記載のマイクロストリップアンテナ。

[4] 前記少なくとも一つのアンテナ電極の少なくとも一つの縁力前記基板の少なくとも一つの縁に沿って配置され、

前記接続部材が、前記基板の前記少なくとも一つの縁の側面上に配置された導電体であって、前記少なくとも一つのアンテナ電極の前記少なくとも一つの縁の少なくとも一箇所に接続された一端と、前記接地電極に接続された他端とを有することを特徴とする請求項 1または請求項 2に記載のマイクロストリップアンテナ。

[5] 前記少なくとも一つのアンテナ電極の前記接地電極に接続される前記少なくとも一箇所が、前記少なくとも一つのアンテナ電極の終端縁の近傍であって、前記給電点力終端縁に向力う方向に直交する方向にぉ、て略中央の位置に存在することを特徴とする請求項 1乃至 4いずれか 1項記載のマイクロストリップアンテナ。

[6] 前記接続部材による前記少なくとも一つのアンテナ電極と前記接地電極との間の接続を開閉するスィッチを更に備えた請求項 1に記載のマイクロストリップアンテナ。

[7] 前記スィッチが、前記接続部材と前記接地電極との接続箇所に配置されて！ヽる請求

[8] 前記スィッチが、前記接続部材と前記接地電極にそれぞれ接続された 2つの電気接点を有し、前記 2つの電気接点が、 ON状態では第 1のギャップを間にもって離れ、 O FF状態では前記第 1のギャップより大きい第 2のギャップをもって離れるようになって V、る請求項 6記載のマイクロストリップアンテナ。

[9] 前記スィッチが、前記接続部材と前記接地電極にそれぞれ接続され、相互間の距離が可変である 2つの電気接点と、前記 2つの電気接点の間に設けられた絶縁膜とを有する請求項 6記載のマイクロストリップアンテナ。

[10] 前記複数のアンテナ電極に高周波電力を供給するための給電ラインを更に備え、前記給電ラインが、前記基板の前記他面上に設けられ、かつ前記基板を貫通する導電性のスルーホールを通じて前記複数のアンテナ電極の前記給電点に接続されてヽる請求項 1記載のマイクロストリップアンテナ。

[11] 前記複数のアンテナ電極に高周波電力を供給するための給電ラインを更に備え、前記給電ラインが、発振回路と接続される大本の給電点を基板のほぼ中央に有し、前記大本の給電点から互いに反対の両方向へ分岐し、そして、前記大本の給電点からの前記給電ラインの分岐方向と個々のアンテナ電極を励振する方向とが 1方向にて一致しな、ようになって!/、ることを特徴とする請求項 1記載のマイクロストリップアンテナ。

[12] 前記基板の一面上の前記複数のアンテナ電極が、前記基板の比誘電率よりも大き Vヽ比誘電率をもつ誘電体で覆われて!/ヽることを特徴とする請求項 1記載のマイクロストリップアンテナ。

[13] 前記少なくとも一つのアンテナ電極が、前記給電点から終端縁へ向かう方向へ伸びる複数のストライプ電極に分割されていることを特徴とする請求項 1記載のマイクロストリップアンテナ。

[14] 絶縁性の基板と、

前記基板の一面に配置され、高周波信号を印加するための給電点をもつ、少なくとも 1つのアンテナ電極と、

前記基板の他面又は内部に配置された、グランドレベルを提供するための接地電極と、

前記アンテナ電極を、前記給電点とは別の少なくとも一箇所にて、前記接地電極に接続するための接続部材とを備え、

前記接続部材が、前記アンテナ電極を平面視した場合に前記アンテナ電極が占める平面領域内に入る場所であって、その場所にて前記アンテナ電極を前記接地電極に接続することにより前記アンテナ電極力放射される統合的な電子ビームの指向方向が前記基板の法線方向から傾くような場所に配置されていることを特徴とするマイクロストリップアンテナ。

[15] 前記アンテナ電極が、前記高周波信号を受けて二次共振モードで動作するような二次元寸法を有することを特徴とする請求項 14に記載のマイクロストリップアンテナ。

[16] 前記アンテナ電極の前記接地電極に接続される前記少なくとも一箇所が、前記アンテナ電極の前記給電点力終端縁へ向力つて前記高周波信号の 1Z4波長の奇数倍の距離だけ離れた位置とは異なる位置に存在することを特徴とする請求項 14に記

[17] 前記接続部材が、前記アンテナ電極の前記少なくとも一箇所に対応する前記基板の箇所を貫通する導電性のスルーホールであって、前記アンテナ電極の前記少なくとも一箇所に接続された一端と、前記接地電極に接続された他端とを有することを特徴とする請求項 14に記載のマイクロストリップアンテナ。

[18] 前記アンテナ電極の少なくとも一つの縁力前記基板の少なくとも一つの縁に沿って配置され、前記接続部材が、前記基板の前記少なくとも一つの縁の側面上に配置された導電体であって、前記アンテナ電極の前記少なくとも一つの縁の少なくとも一箇所に接続された一端と、前記接地電極に接続された他端とを有することを特徴とする請求項 1

4に記載のマイクロストリップアンテナ。

[19] 前記接続部材による前記アンテナ電極と前記接地電極との間の接続を開閉するスィツチを更に備えた請求項 14に記載のマイクロストリップアンテナ。

[20] 前記スィッチが、前記接続部材と前記接地電極との接続箇所に配置されて！ヽる請求項 19記載のマイクロストリップアンテナ。

[21] 前記アンテナ電極の端部に接するよう配置された誘電体を更に備える請求項 1記載

[22] 前記アンテナ電極の近傍に形成されたキヤビティ構造を更に備える請求項 1記載のマイクロストリップアンテナ。

[23] 前記アンテナ電極の近傍に配置された無給電電極を更に備える請求項 1記載のマイクロストリップアンテナ。

[24] 絶縁性の基板と、

前記複数のアンテナ電極のうちの少なくとも一つのアンテナ電極を、前記給電点とは別の複数の箇所にてそれぞれ前記接地電極に接続するための複数の接続部材と複数の接続部材による前記少なくとも一つのアンテナ電極と前記接地電極との接続をそれぞれ開閉する複数のスィッチと

[25] 絶縁性の基板と、

前記基板の一面に配置され、高周波信号を印加するための給電点をもつ、少なくとも 1つのアンテナ電極と、前記基板の他面又は内部に配置された、グランドレベルを提供するための接地電極と、

前記アンテナ電極を、前記給電点とは別の複数の箇所にて、前記接地電極にそれぞれ接続するための複数の接続部材と、

前記複数の接続部材による前記アンテナ電極と前記接地電極との接続をそれぞれ開閉する複数のスィッチと

[26] 絶縁性の基板と、

前記複数のアンテナ電極のうちの少なくとも一つのアンテナ電極を、前記給電点とは別の少なくとも一箇所にて、前記接地電極に電気的に結合するための接続部材と前記接続部材による前記少なくとも一つのアンテナ電極と前記接地電極との間の電気的結合がもつ前記高周波信号に対するインピーダンスを変化させるインピーダンス可変装置とを備えることを特徴とするマイクロストリップアンテナ。

[27] 前記インピーダンス可変装置が、前記接続部材による前記少なくとも一つのアンテナ電極と前記接地電極との間の電気線路の実効長さ又は断面積を変えて前記インピ一ダンスを変化させることを特徴とする請求項 26に記載のマイクロストリップアンテナ

[28] 前記インピーダンス可変装置が、前記接続部材による前記少なくとも一つのアンテナ電極と前記接地電極との間の静電容量を変えて前記回路のインピーダンスを変化させることを特徴とする請求項 26に記載のマイクロストリップアンテナ。

[29] 前記インピーダンス可変装置が、前記接続部材と前記接地電極との電気的結合箇所に設けられていることを特徴とする請求項 26に記載のマイクロストリップアンテナ。

[30] 前記少なくとも一つのアンテナ電極に、前記接続部材として、前記基板を貫通する導電性の複数のスルーホールが設けられ、前記複数のスルーホールに複数の前記スィツチが設けられ、

前記インピーダンス可変装置が、前記複数のスィッチの中から複数通りのスィッチの組合せを選択してオンするようになって!/ヽることを特徴とする請求項 26に記載のマイクロストリップアンテナ。

[31] 前記インピーダンス可変装置が、前記接続部材と前記接地電極にそれぞれ接続された 2つの電気接点を有し、前記 2つの電気接点が、第 1の状態では第 1のギャップを間にもって離れ、第 2の状態では前記第 1のギャップより大きい第 2のギャップをもつて離れるようになって!/、る請求項 26記載のマイクロストリップアンテナ。

[32] 前記インピーダンス可変装置が、前記接続部材と前記接地電極にそれぞれ接続され、相互間の距離が可変である 2つの電気接点と、前記 2つの電気接点の間に設けられた絶縁膜とを有する請求項 26記載のマイクロストリップアンテナ。

[33] 絶縁性の基板と、

前記アンテナ電極を、前記給電点とは別の少なくとも一箇所にて、前記接地電極に電気的に結合するための接続部材と、

前記接続部材による前記少なくとも一つのアンテナ電極と前記接地電極との間の電気的結合がもつ前記高周波信号に対するインピーダンスを変化させるインピーダンス可変装置とを備えることを特徴とするマイクロストリップアンテナ。