JP2862265B2 - 平面アンテナ - Google Patents
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- JP2862265B2 JP2862265B2 JP1080694A JP8069489A JP2862265B2 JP 2862265 B2 JP2862265 B2 JP 2862265B2 JP 1080694 A JP1080694 A JP 1080694A JP 8069489 A JP8069489 A JP 8069489A JP 2862265 B2 JP2862265 B2 JP 2862265B2
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
- H01Q21/08—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart the units being spaced along or adjacent to a rectilinear path
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/0006—Particular feeding systems
- H01Q21/0075—Stripline fed arrays
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- Waveguide Aerials (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
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ラインを用いた平面
アンテナに係り、特に斜方向の指向特性付与または小型
化のために素子数が少ないクランク形のマイクロストリ
ップライン・アンテナに関するものである。
アンテナに係り、特に斜方向の指向特性付与または小型
化のために素子数が少ないクランク形のマイクロストリ
ップライン・アンテナに関するものである。
クランク形のマイクロストリップライン・アンテナの
代表的な例は、特開昭57−99803号公報の第９図及び第1
0図、またはこれに対応する米国特許第4,475,107号明細
書の第10図及び第11図に示されているように、比較的長
い山部分と比較的短い谷部分を交互にクランク形に結合
してなる導体ラインの対によって構成されている。ここ
で、対を構成している導体ラインは、その一方の谷部分
が他方の山部分の中央に来る関係で、平行に配置されて
いる。この導体ラインの対は、１個の山部分と１個の谷
部分の合計に相当する長さの区間ごとに、電磁波の２波
長になる円偏波または直線偏波用のアンテナ素子を構成
する。従って、上記特許公開公報の第９図及び第10図ま
たは上記米国特許明細書の第10図及び第11図に示されて
いるアンテナは、何れも３素子構成である。
代表的な例は、特開昭57−99803号公報の第９図及び第1
0図、またはこれに対応する米国特許第4,475,107号明細
書の第10図及び第11図に示されているように、比較的長
い山部分と比較的短い谷部分を交互にクランク形に結合
してなる導体ラインの対によって構成されている。ここ
で、対を構成している導体ラインは、その一方の谷部分
が他方の山部分の中央に来る関係で、平行に配置されて
いる。この導体ラインの対は、１個の山部分と１個の谷
部分の合計に相当する長さの区間ごとに、電磁波の２波
長になる円偏波または直線偏波用のアンテナ素子を構成
する。従って、上記特許公開公報の第９図及び第10図ま
たは上記米国特許明細書の第10図及び第11図に示されて
いるアンテナは、何れも３素子構成である。
なお、これらの導体ラインは誘電体基板上に形成され
ているので、周波数が同じであっても、基板が持つ誘電
率εに対応して、導体ライン上の電磁波の波長は空間に
おける波長と違ってくる。例えば、ポリエチレン基板
（ε＝2.5）に設けた導体ライン上の電磁波の波長は、
空間における波長の約63％に短縮され、発泡ポリエチレ
ン基板（ε＝1.7）に設けた導体ライン上の電磁波の波
長は、空間波長の約80％に短縮される。
ているので、周波数が同じであっても、基板が持つ誘電
率εに対応して、導体ライン上の電磁波の波長は空間に
おける波長と違ってくる。例えば、ポリエチレン基板
（ε＝2.5）に設けた導体ライン上の電磁波の波長は、
空間における波長の約63％に短縮され、発泡ポリエチレ
ン基板（ε＝1.7）に設けた導体ライン上の電磁波の波
長は、空間波長の約80％に短縮される。
上述のクランク形マイクロストリップライン・アンテ
ナは、各アンテナ素子内における各ラインごとの導体長
が電磁波の２波長に相当する長さであるとき、アンテナ
平面に垂直な方向に放射の主ビームが指向する。このよ
うな指向特性を、ブロードサイド型と呼んでいる。
ナは、各アンテナ素子内における各ラインごとの導体長
が電磁波の２波長に相当する長さであるとき、アンテナ
平面に垂直な方向に放射の主ビームが指向する。このよ
うな指向特性を、ブロードサイド型と呼んでいる。
しかし、クランク形の導体の各部の長さをマイクロス
トリップラインの伸延方向に引伸ばすと、放射の主ビー
ムは斜方向に指向するようになる。このような指向特性
を、サイドルッキング型と呼んでいる。
トリップラインの伸延方向に引伸ばすと、放射の主ビー
ムは斜方向に指向するようになる。このような指向特性
を、サイドルッキング型と呼んでいる。
中緯度地域または高緯度地域において、静止人工衛星
からの電波を受信しようとする場合、パラボラアンテナ
またはブロードサイド型平面アンテナを使用すれば、ア
ンテナ開口面またはアンテナ平面が電波の到来方向に垂
直になるように、アンテナを水平面に対して大きく起こ
さなければならぬ。そのために、アンテナを車両の屋根
の上に設置した場合、走行の際にアンテナが受ける風圧
が増大する。しかし、適度に指向特性が傾けられたサイ
ドルッキング型平面アンテナを用いれば、水平に誓い姿
勢で受信を行うことができるので、走行の際にアンテナ
が受ける風圧は僅かになる。
からの電波を受信しようとする場合、パラボラアンテナ
またはブロードサイド型平面アンテナを使用すれば、ア
ンテナ開口面またはアンテナ平面が電波の到来方向に垂
直になるように、アンテナを水平面に対して大きく起こ
さなければならぬ。そのために、アンテナを車両の屋根
の上に設置した場合、走行の際にアンテナが受ける風圧
が増大する。しかし、適度に指向特性が傾けられたサイ
ドルッキング型平面アンテナを用いれば、水平に誓い姿
勢で受信を行うことができるので、走行の際にアンテナ
が受ける風圧は僅かになる。
マイクロストリップライン・アンテナでは、クランク
形のアンテナ素子が、通常10素子前後直列に結合されて
いる。この素子数を増やすと、アンテナの利得は上がる
が、周波数帯域幅が狭くなる。逆に直列に列ぶクランク
形アンテナ素子の数を減らすと、周波数帯域幅は広がる
が、利得は低下する。そのために、クランク形アンテナ
素子の数が少ないブロードサイド型のアンテナの場合
は、素子列の終端にパッチアンテナ素子を附加し、利得
の改善を行っていた。
形のアンテナ素子が、通常10素子前後直列に結合されて
いる。この素子数を増やすと、アンテナの利得は上がる
が、周波数帯域幅が狭くなる。逆に直列に列ぶクランク
形アンテナ素子の数を減らすと、周波数帯域幅は広がる
が、利得は低下する。そのために、クランク形アンテナ
素子の数が少ないブロードサイド型のアンテナの場合
は、素子列の終端にパッチアンテナ素子を附加し、利得
の改善を行っていた。
前記特許公開公報等に示されているクランク形のアン
テナにサイドルッキング特性を与えようとする場合は、
大幅に各アンテナ素子の長さを増大させなければならな
い。例えば、主ビームの放射方向を28°傾けると、この
方向から見た各アンテナ素子の長さはcos28°＝0.88倍
に縮小されるにすぎないが、実際は各アンテナ素子の長
さを1.5倍にしないと、放射方向を28°傾けることがで
きない。そのために直列に並べうるアンテナ素子の数が
激減し、アンテナ利得が著るしく低下する。
テナにサイドルッキング特性を与えようとする場合は、
大幅に各アンテナ素子の長さを増大させなければならな
い。例えば、主ビームの放射方向を28°傾けると、この
方向から見た各アンテナ素子の長さはcos28°＝0.88倍
に縮小されるにすぎないが、実際は各アンテナ素子の長
さを1.5倍にしないと、放射方向を28°傾けることがで
きない。そのために直列に並べうるアンテナ素子の数が
激減し、アンテナ利得が著るしく低下する。
このように、アンテナ素子の長さをサイドルッキング
特性を得るために例えば1.5倍に引伸ばすと、28°傾い
た方向に使用しようとする電波の放射の主ビームが指向
するが、約1.5倍の波長を持った電波の主ビームが、ア
ンテナ平面にほぼ垂直な方向に放射されることに注意し
なければならない。同じ理由により、使用しようとする
電波の１倍から1.5倍の間にある波長の電波が、０°か
ら28°の間の各方向に放射される。更に、28°よりも一
層大きく傾いた方向に、使用電波よりも短い波長の電波
が放射されることも理解できよう。
特性を得るために例えば1.5倍に引伸ばすと、28°傾い
た方向に使用しようとする電波の放射の主ビームが指向
するが、約1.5倍の波長を持った電波の主ビームが、ア
ンテナ平面にほぼ垂直な方向に放射されることに注意し
なければならない。同じ理由により、使用しようとする
電波の１倍から1.5倍の間にある波長の電波が、０°か
ら28°の間の各方向に放射される。更に、28°よりも一
層大きく傾いた方向に、使用電波よりも短い波長の電波
が放射されることも理解できよう。
また、ブロードサイド型のクランク型マイクロストリ
ップライン・アンテナの場合も、アンテナ平面に垂直な
方向へ放射される使用電波よりも短かい波長の不所望電
波が、斜方向に放射されることが理解できよう。
ップライン・アンテナの場合も、アンテナ平面に垂直な
方向へ放射される使用電波よりも短かい波長の不所望電
波が、斜方向に放射されることが理解できよう。
従って本発明の第１の目的は、不所望な方向へ向う不
所望な波長の電波の放射を抑圧して、不要な放射による
アンテナの信号対雑音比を改善することにある。
所望な波長の電波の放射を抑圧して、不要な放射による
アンテナの信号対雑音比を改善することにある。
前述のように、ブロードサイド型のマイクロストリッ
プライン・アンテナでは、直列に並ぶアンテナ素子の数
の減少による利得の低下を、列の終端にパッチアンテナ
素子を附加することによって補うことができた。しか
し、パッチアンテナ素子は、正面方向にのみ大きな利得
を持つため、正面方向に放射されるエネルギーを位相差
によって減殺して、サイドルッキング型の特性を得るこ
とが困難であるから、クランク形アンテナにサイドルッ
キング特性を与えることによりアンテナ素子数が減少し
たことの対策としては有効でない。
プライン・アンテナでは、直列に並ぶアンテナ素子の数
の減少による利得の低下を、列の終端にパッチアンテナ
素子を附加することによって補うことができた。しか
し、パッチアンテナ素子は、正面方向にのみ大きな利得
を持つため、正面方向に放射されるエネルギーを位相差
によって減殺して、サイドルッキング型の特性を得るこ
とが困難であるから、クランク形アンテナにサイドルッ
キング特性を与えることによりアンテナ素子数が減少し
たことの対策としては有効でない。
従って、この発明の第２の目的は、比較的素子数が少
いクランク形のマイクロストリップライン・アンテナ、
特にサイドルッキング特性を与えるために素子数が減少
したクランク形アンテナにおいて、各アンテナ素子の放
射の効率を高めること及び指向性利得の向上によって、
アンテナの利得の向上を計り、開口効率を良くすること
にある。
いクランク形のマイクロストリップライン・アンテナ、
特にサイドルッキング特性を与えるために素子数が減少
したクランク形アンテナにおいて、各アンテナ素子の放
射の効率を高めること及び指向性利得の向上によって、
アンテナの利得の向上を計り、開口効率を良くすること
にある。
この発明においては、平面誘電体基板の表面にクラン
ク形の導体ラインの複数本が平行して形成され、その前
面の基板表面から電波の波長の概略半波長またはその整
数倍離れた平面上に、上記クランクの各辺にそれぞれ平
行な半波長導波素子を構成している導体の多数が、互に
接近して配置されている。
ク形の導体ラインの複数本が平行して形成され、その前
面の基板表面から電波の波長の概略半波長またはその整
数倍離れた平面上に、上記クランクの各辺にそれぞれ平
行な半波長導波素子を構成している導体の多数が、互に
接近して配置されている。
ここで、基板の前方面に導体ラインを形成する手段と
しては、基板の表面に積層した銅箔をエッチングするの
が実用的である。ブロードサイド型アンテナの場合、導
体ラインが作るクランクの各部の寸法は、例えば前記特
許公開公報の第10図、または前記米国特許明細書の第11
図に説明されている値に選ばれる。また、サイドルッキ
ング型アンテナの場合のクランクの各部の寸法は、主放
射ビームの傾き角に応じて、導体ラインの伸延方向に引
伸ばされる。
しては、基板の表面に積層した銅箔をエッチングするの
が実用的である。ブロードサイド型アンテナの場合、導
体ラインが作るクランクの各部の寸法は、例えば前記特
許公開公報の第10図、または前記米国特許明細書の第11
図に説明されている値に選ばれる。また、サイドルッキ
ング型アンテナの場合のクランクの各部の寸法は、主放
射ビームの傾き角に応じて、導体ラインの伸延方向に引
伸ばされる。
上記半波長導波素子は、例えばポリエステル樹脂の薄
フイルムのような、電波の透過率が良い誘電体フイルム
上に、金属の蒸着または導電性インクによる印刷によっ
て形成するのが望ましい。各半波長導波素子の実際の長
さは、導体が電波の半波長にほぼ共振状態になって、ア
ンテナの利得を高めるのに適した長さであるから、実際
の電波の半波長に較べると、かなり短かい。例えば、電
波の波長をλとし、導体ラインから半波長導波素子まで
の距離ｈを0.55λ、各半波長導波素子の幅を0.08λとし
た場合は、第６図に示すように、導波素子の長さが0.35
λ近辺であるときに、アンテナの利得が最も大きくなっ
た。
フイルムのような、電波の透過率が良い誘電体フイルム
上に、金属の蒸着または導電性インクによる印刷によっ
て形成するのが望ましい。各半波長導波素子の実際の長
さは、導体が電波の半波長にほぼ共振状態になって、ア
ンテナの利得を高めるのに適した長さであるから、実際
の電波の半波長に較べると、かなり短かい。例えば、電
波の波長をλとし、導体ラインから半波長導波素子まで
の距離ｈを0.55λ、各半波長導波素子の幅を0.08λとし
た場合は、第６図に示すように、導波素子の長さが0.35
λ近辺であるときに、アンテナの利得が最も大きくなっ
た。
半波長導波素子が設けられているフイルムを、誘電体
基板上の導体ラインから所定距離ｈだけ隔離する手段と
しては、導体ラインを有する誘電体基板面に低密度の発
泡樹脂、例えば発砲ポリスチロールの板を貼り合わせ、
その表面に半波長導波素子を有するフイルムを貼り合わ
せるのが望ましい。発泡樹脂板の代りに、紙や合成樹脂
のような低損失材料で作ったハニカム構造体の板を用い
ることもできる。導体ラインから半波長導波素子までの
距離ｈ、即ち上述のフイルムを誘電体基板から隔離して
いる板の厚さが、第７図に示すように、電波の波長の約
２分の１に相当する寸法のときに、アンテナの利得は最
大になる。そして、距離ｈがその整数倍の寸法のとき
も、アンテナの利得を高めることができる。
基板上の導体ラインから所定距離ｈだけ隔離する手段と
しては、導体ラインを有する誘電体基板面に低密度の発
泡樹脂、例えば発砲ポリスチロールの板を貼り合わせ、
その表面に半波長導波素子を有するフイルムを貼り合わ
せるのが望ましい。発泡樹脂板の代りに、紙や合成樹脂
のような低損失材料で作ったハニカム構造体の板を用い
ることもできる。導体ラインから半波長導波素子までの
距離ｈ、即ち上述のフイルムを誘電体基板から隔離して
いる板の厚さが、第７図に示すように、電波の波長の約
２分の１に相当する寸法のときに、アンテナの利得は最
大になる。そして、距離ｈがその整数倍の寸法のとき
も、アンテナの利得を高めることができる。
クランク形の導体ラインから放射された電波が、半波
長導波素子に到達すると、これに共振電流が流れる。導
体ラインは、水平偏波及び垂直偏波の電波を放射する
が、これにより各半波長導波素子にもクランクの各部に
それぞれ似た状態で共振電流が流れる。
長導波素子に到達すると、これに共振電流が流れる。導
体ラインは、水平偏波及び垂直偏波の電波を放射する
が、これにより各半波長導波素子にもクランクの各部に
それぞれ似た状態で共振電流が流れる。
ここで、各半波長導波素子の長さと、これを流れる共
振電流の大きさ及び位相の関係は第８図及び第９図のよ
うになる。即ち、共振電流は、導波素子の長さが電波の
半波長に相当する長さ（0.5λ）のときに最大になる
が、そのときの電流の位相は電波と90°違っているた
め、第６図に示したようにアンテナの利得増加につなが
らない。また、導波素子の長さが0.3波長（0.3λ）以下
になると、これを流れる電流の位相は電波と殆ど一致す
るが、電流値が著るしく減少するために、やはりアンテ
ナの利得増加につながらない。しかし、導波素子の長さ
が0.35波長（0.35λ）近辺のときは、共振電流がかなり
大きく、その位相も電波にかなり近いので、第６図に示
すようにアンテナの利得を大幅に増加させる。
振電流の大きさ及び位相の関係は第８図及び第９図のよ
うになる。即ち、共振電流は、導波素子の長さが電波の
半波長に相当する長さ（0.5λ）のときに最大になる
が、そのときの電流の位相は電波と90°違っているた
め、第６図に示したようにアンテナの利得増加につなが
らない。また、導波素子の長さが0.3波長（0.3λ）以下
になると、これを流れる電流の位相は電波と殆ど一致す
るが、電流値が著るしく減少するために、やはりアンテ
ナの利得増加につながらない。しかし、導波素子の長さ
が0.35波長（0.35λ）近辺のときは、共振電流がかなり
大きく、その位相も電波にかなり近いので、第６図に示
すようにアンテナの利得を大幅に増加させる。
１対の導体ラインで構成されるｎ個のアンテナ素子の
列は、第10図のように素子E1、E2、……Ei、……Enの直
列回路として表現することができる。各アンテナ素子は
すべて同構造であるから、ｉ番目（ｉは１からｎまでの
間の任意の整数）の素子Eiについての説明は、全アンテ
ナ素子に適用することができる。アンテナ素子EiにPiな
る電力が与えられると、Riなる電力の放射が行われ、 Pi−Ri＝P(i+1) なる残った電力が次段の素子E(i+1)へ送られる。そし
て、各アンテナ各素子の放射の効率をRi／Pi＝Ｋとする
と、最終段素子Enでは、 P(n+1)＝P1(1-K)n なる電力が残り、終端抵抗Ｒに吸収される。
列は、第10図のように素子E1、E2、……Ei、……Enの直
列回路として表現することができる。各アンテナ素子は
すべて同構造であるから、ｉ番目（ｉは１からｎまでの
間の任意の整数）の素子Eiについての説明は、全アンテ
ナ素子に適用することができる。アンテナ素子EiにPiな
る電力が与えられると、Riなる電力の放射が行われ、 Pi−Ri＝P(i+1) なる残った電力が次段の素子E(i+1)へ送られる。そし
て、各アンテナ各素子の放射の効率をRi／Pi＝Ｋとする
と、最終段素子Enでは、 P(n+1)＝P1(1-K)n なる電力が残り、終端抵抗Ｒに吸収される。
各アンテナ素子の放射効率Ｋを横軸に取り、アンテナ
素子を１個しか使わない場合に較べてｎ個使った場合の
アンテナ利得の上昇を計算して縦軸に示すと、第11図の
ようになる。各アンテナ素子の放射効率は、導体ライン
を形成している導体箔の幅を広げることなどにより、向
上させることができる。しかし、導体箔の幅を過度に広
げると、クランクの形状が損なわれるので、通常は、ア
ンテナ素子の放射効率Ｋは10〜30％程度にすぎない。
素子を１個しか使わない場合に較べてｎ個使った場合の
アンテナ利得の上昇を計算して縦軸に示すと、第11図の
ようになる。各アンテナ素子の放射効率は、導体ライン
を形成している導体箔の幅を広げることなどにより、向
上させることができる。しかし、導体箔の幅を過度に広
げると、クランクの形状が損なわれるので、通常は、ア
ンテナ素子の放射効率Ｋは10〜30％程度にすぎない。
第11図では、アンテナの利得が最も上がる条件を×印
で示している。これによると、各アンテナ素子の放射効
率Ｋが通常の10〜30％の範囲内であっても、素子数ｎが
８以上になれば、容易に最高利得条件が得られるが、素
子数ｎが６以下であれば、放射効率Ｋを30％以上にしな
いと最高利得条件を得ることができず、これは、通状の
手段では実現できない。しかし、この発明によれば、ア
ンテナ素子の前面に半波長導波素子を配置したことによ
って、Ｋの値を50％前後にまで引上げることができるの
で、素子数ｎが４個の場合でも、アンテナ利得を最大限
に高めることができる。従って、小型化、広帯域化、サ
イドルッキング特性付与などの目的で素子数が少ないク
ランク形マイクロストリップライン・アンテナの利得を
効果的に高めることができる。
で示している。これによると、各アンテナ素子の放射効
率Ｋが通常の10〜30％の範囲内であっても、素子数ｎが
８以上になれば、容易に最高利得条件が得られるが、素
子数ｎが６以下であれば、放射効率Ｋを30％以上にしな
いと最高利得条件を得ることができず、これは、通状の
手段では実現できない。しかし、この発明によれば、ア
ンテナ素子の前面に半波長導波素子を配置したことによ
って、Ｋの値を50％前後にまで引上げることができるの
で、素子数ｎが４個の場合でも、アンテナ利得を最大限
に高めることができる。従って、小型化、広帯域化、サ
イドルッキング特性付与などの目的で素子数が少ないク
ランク形マイクロストリップライン・アンテナの利得を
効果的に高めることができる。
また、半波長導波素子は、所定の波長の電波に対して
のみ、アンテナ素子の利得を高める機能を発揮するの
で、不所望方向へ向う不所望な波長の電波の放射を抑制
することができる。
のみ、アンテナ素子の利得を高める機能を発揮するの
で、不所望方向へ向う不所望な波長の電波の放射を抑制
することができる。
なお、以上はアンテナを送信に用いる場合の動作であ
るが、受信に用いればこれと完全に可逆的に動作させる
ことができる。
るが、受信に用いればこれと完全に可逆的に動作させる
ことができる。
第１図及び第２図において、発泡ポリエチレンよりな
る基板１の裏面にはアルミニウム製の接地板２が積層さ
れ、その表面には第３図に示すようなパターンのクラン
ク形の導体ライン31、32、33、34、35、36、37、38が銅
箔によって形成されている。１例として、基板１、接地
板２及び銅箔のそれぞれの厚さは、0.8mm、1mm及び0.03
mmである。
る基板１の裏面にはアルミニウム製の接地板２が積層さ
れ、その表面には第３図に示すようなパターンのクラン
ク形の導体ライン31、32、33、34、35、36、37、38が銅
箔によって形成されている。１例として、基板１、接地
板２及び銅箔のそれぞれの厚さは、0.8mm、1mm及び0.03
mmである。
第５図に示すように、導体ライン31〜38の伸延方向を
Ｘ、基板１上にあってＸに直交する方向をＹ、基板１に
垂直な方向をＺとすると、各導体ラインは、Ｘ方向の比
較的長い部分Ａと、Ｘ方向の比較的短かい部分Ｂとを交
互に有し、部分Ａと部分Ｂとの間はＹ方向の部分Ｃによ
って結合されている。１例として、電波の周波数が12GH
zで、Ｚ方向からＸ方向へ28°傾いたＷ方向へ電波を放
射させる場合の各部の寸法は、 ライン31〜38の幅 4.0mm 部分Ａの中心部の長さ 29.2mm 部分Ｂの中心部の長さ 21.0mm 部分Ｃの中心部の長さ 10.0mm である。
Ｘ、基板１上にあってＸに直交する方向をＹ、基板１に
垂直な方向をＺとすると、各導体ラインは、Ｘ方向の比
較的長い部分Ａと、Ｘ方向の比較的短かい部分Ｂとを交
互に有し、部分Ａと部分Ｂとの間はＹ方向の部分Ｃによ
って結合されている。１例として、電波の周波数が12GH
zで、Ｚ方向からＸ方向へ28°傾いたＷ方向へ電波を放
射させる場合の各部の寸法は、 ライン31〜38の幅 4.0mm 部分Ａの中心部の長さ 29.2mm 部分Ｂの中心部の長さ 21.0mm 部分Ｃの中心部の長さ 10.0mm である。
第３図に示すように、導体ライン31及び32の入力導体
311及び321は導体11に、導体ライン33及び34の入力導体
331及び341は導体12に、導体ライン35及び36の入力導体
351及び361は導体13に、導体ライン37及び38の入力導体
371及び381は導体14に、それぞれ結合されている。そし
て、導体11及び12は導体15に、導体13及び14は導体16に
それぞれ結合され、更に導体15及び16は入力端子４に結
合されている。これらの導体311、321、331、341、35
1、361、371、381、11、12、13、14、15、16及び入力端
子４も、各導体ラインと同様に、基板１上に銅箔で形成
されている。
311及び321は導体11に、導体ライン33及び34の入力導体
331及び341は導体12に、導体ライン35及び36の入力導体
351及び361は導体13に、導体ライン37及び38の入力導体
371及び381は導体14に、それぞれ結合されている。そし
て、導体11及び12は導体15に、導体13及び14は導体16に
それぞれ結合され、更に導体15及び16は入力端子４に結
合されている。これらの導体311、321、331、341、35
1、361、371、381、11、12、13、14、15、16及び入力端
子４も、各導体ラインと同様に、基板１上に銅箔で形成
されている。
また、導体ライン31及び32の出力導体312及び322と接
地導体41の間、導体ライン33及び34の出力導体332及び3
42と接地導体42の間、導体ライン35及び36の出力導体35
2及び362と接地導体43の間、導体ライン37及び38の出力
導体372及び382と接地導体44の間には、それぞれ終端抵
抗5152、53、54が半田付けされている。これらの導体31
2、322、332、342、352、362、372、382、41、42、43、
44も、各導体ラインと同様に、基板１上に銅箔で形成さ
れている。終端抵抗51〜54の抵抗値は、導体ラインのイ
ンピーダンスに等しく、例えばライン・インピーダンス
が50オームであれば、同様に50オームである。なお、接
地導体41,42,43,44、は接地板２と静電的に結合するこ
とにより、高周波的に接地されている。
地導体41の間、導体ライン33及び34の出力導体332及び3
42と接地導体42の間、導体ライン35及び36の出力導体35
2及び362と接地導体43の間、導体ライン37及び38の出力
導体372及び382と接地導体44の間には、それぞれ終端抵
抗5152、53、54が半田付けされている。これらの導体31
2、322、332、342、352、362、372、382、41、42、43、
44も、各導体ラインと同様に、基板１上に銅箔で形成さ
れている。終端抵抗51〜54の抵抗値は、導体ラインのイ
ンピーダンスに等しく、例えばライン・インピーダンス
が50オームであれば、同様に50オームである。なお、接
地導体41,42,43,44、は接地板２と静電的に結合するこ
とにより、高周波的に接地されている。
基板１の導体ライン31〜38を有する表面の上には、低
密度の発泡スチロール板６が積層され、更に発泡スチロ
ール板６の表面上には薄いポリエステルフイルム７が積
層されている。ポリエステルフイルム７の表面には、第
４図に示すように、多数のＸ方向の半波長導波素子81、
81……と多数のＹ方向半波長導波素子82、82……とが、
アルミニウムの蒸着によって形成されている。１例とし
て、12GHzの電波の場合は、発泡スチロール板６の厚さ
は14.5〜15mmであり、半波長導波素子は幅が2mmで長さ
が8.75mmが適当である。
密度の発泡スチロール板６が積層され、更に発泡スチロ
ール板６の表面上には薄いポリエステルフイルム７が積
層されている。ポリエステルフイルム７の表面には、第
４図に示すように、多数のＸ方向の半波長導波素子81、
81……と多数のＹ方向半波長導波素子82、82……とが、
アルミニウムの蒸着によって形成されている。１例とし
て、12GHzの電波の場合は、発泡スチロール板６の厚さ
は14.5〜15mmであり、半波長導波素子は幅が2mmで長さ
が8.75mmが適当である。
第12図は、上記実施例のように１列が４素子で構成さ
れているアンテナにおいて、入力端子４に加わった電力
と終端抵抗51〜54に吸収される残留電力との比率を示
し、曲線11は半波長導波素子81及び82を有していない場
合のものであり、曲線12は半波長導波素子81及び82を有
する場合のものである。これによると、半波長導波素子
を設けない場合は、入力の75％しか放射が行われない
が、半波長導波素子を設けることにより、実に94〜95％
が放射されることが判る。
れているアンテナにおいて、入力端子４に加わった電力
と終端抵抗51〜54に吸収される残留電力との比率を示
し、曲線11は半波長導波素子81及び82を有していない場
合のものであり、曲線12は半波長導波素子81及び82を有
する場合のものである。これによると、半波長導波素子
を設けない場合は、入力の75％しか放射が行われない
が、半波長導波素子を設けることにより、実に94〜95％
が放射されることが判る。
第13図は、第５図に示すようにビームの傾斜角が28°
であり、９素子で構成された列を16列有する12GHz用ア
ンテナにおいて、半波長導波素子を用いない場合（Od
B）に較べて、半波長導波素子を設けた場合のアンテナ
利得の増加を示すものである。ここで、矢印13は電波の
使用帯域を示す。
であり、９素子で構成された列を16列有する12GHz用ア
ンテナにおいて、半波長導波素子を用いない場合（Od
B）に較べて、半波長導波素子を設けた場合のアンテナ
利得の増加を示すものである。ここで、矢印13は電波の
使用帯域を示す。
第14図は、本発明で使用される半波長導波素子81、81
……及び82、82……の第４図とは異なる配置例を示す。
第14図では半波長導波素子81、81……は半波長に相当す
る長さだけずらせて配置してあり、各行の半波長導波素
子82、82……は半波長に相当する長さだけずらせて配置
してあるが、このずらせる長さは、半波長に限らず、例
えば1/4波長、1/10波長等のように任意の長さだけずら
せることもできる。
……及び82、82……の第４図とは異なる配置例を示す。
第14図では半波長導波素子81、81……は半波長に相当す
る長さだけずらせて配置してあり、各行の半波長導波素
子82、82……は半波長に相当する長さだけずらせて配置
してあるが、このずらせる長さは、半波長に限らず、例
えば1/4波長、1/10波長等のように任意の長さだけずら
せることもできる。
第15図は、本発明で使用できる半波長導波素子の別の
形状の例を示し、各素子はＸ方向の部分83とＹ方向の部
分84とからなる十字形をなし、部分83及び84は何れも電
波の波長の0.35倍に相当する長さを有する。
形状の例を示し、各素子はＸ方向の部分83とＹ方向の部
分84とからなる十字形をなし、部分83及び84は何れも電
波の波長の0.35倍に相当する長さを有する。
以上の説明によって明らかなように、この発明による
クランク形マイクロストリップライン・アンテナは、指
向性利得の向上と共に１アンテナ素子当りの放射効率を
従来の10〜30％から50％附近まで高めることができるの
で、特に小型化や広帯域化のため、或いはサイドルッキ
ング特性を得るために、同一列上に並ぶアンテナ素子数
が少ない場合に極めて有効である。同時に、不所望の方
向に向う不要な波長の放射を抑制して、アンテナの信号
対雑音比も向上させることができる。
クランク形マイクロストリップライン・アンテナは、指
向性利得の向上と共に１アンテナ素子当りの放射効率を
従来の10〜30％から50％附近まで高めることができるの
で、特に小型化や広帯域化のため、或いはサイドルッキ
ング特性を得るために、同一列上に並ぶアンテナ素子数
が少ない場合に極めて有効である。同時に、不所望の方
向に向う不要な波長の放射を抑制して、アンテナの信号
対雑音比も向上させることができる。
第１図はこの発明の実施例の一部破断平面図、第２図は
同実施例の拡大した部分断面図、第３図は同実施例にお
けるマイクロストリップラインの平面図、第４図は同実
施例における半波長導波素子の平面図、第５図は同実施
例における方向の説明図、第６図は半波長導波素子の長
さとアンテナ利得との関係を示す線図、第７図は半波長
導波素子のアンテナ素子からの距離とアンテナ利得との
関係を示す線図、第８図は半波長導波素子の長さと共振
電流の大きさとの関係を示す線図、第９図は半波長導波
素子の長さと共振電流の位相との関係を示す線図、第10
図は各アンテナ素子の電力の移動状態を示すブロック
図、第11図は各アンテナ素子の放射効率と多素子アンテ
ナの利得の関係を示す線図、第12図は従来例及び本発明
における終端残留電力を比較する線図、第13図は本発明
によるアンテナ利得の向上と周波数との関係を示す線
図、第14図はこの発明における半波長導波素子の異なる
配列例を示す部分平面図、第15図はこの発明における異
なる形状の半波長導波素子を示す部分平面図である。 １……平面誘電体基板、２……接地板、31〜38……導体
ライン、６……発砲スチロール板、７……ポリエステル
フイルム、81……Ｘ方向半波長導波素子、82……Ｙ方向
半波長導波素子、Ａ……比較的長い部分、Ｂ……比較的
短かい部分、Ｃ……結合部分。
同実施例の拡大した部分断面図、第３図は同実施例にお
けるマイクロストリップラインの平面図、第４図は同実
施例における半波長導波素子の平面図、第５図は同実施
例における方向の説明図、第６図は半波長導波素子の長
さとアンテナ利得との関係を示す線図、第７図は半波長
導波素子のアンテナ素子からの距離とアンテナ利得との
関係を示す線図、第８図は半波長導波素子の長さと共振
電流の大きさとの関係を示す線図、第９図は半波長導波
素子の長さと共振電流の位相との関係を示す線図、第10
図は各アンテナ素子の電力の移動状態を示すブロック
図、第11図は各アンテナ素子の放射効率と多素子アンテ
ナの利得の関係を示す線図、第12図は従来例及び本発明
における終端残留電力を比較する線図、第13図は本発明
によるアンテナ利得の向上と周波数との関係を示す線
図、第14図はこの発明における半波長導波素子の異なる
配列例を示す部分平面図、第15図はこの発明における異
なる形状の半波長導波素子を示す部分平面図である。 １……平面誘電体基板、２……接地板、31〜38……導体
ライン、６……発砲スチロール板、７……ポリエステル
フイルム、81……Ｘ方向半波長導波素子、82……Ｙ方向
半波長導波素子、Ａ……比較的長い部分、Ｂ……比較的
短かい部分、Ｃ……結合部分。
Claims (1)
- 【請求項１】Ｘ方向及びこれに直交するＹ方向に横たわ
る平面誘電体基板上に、上記Ｘ方向に伸びる比較的長い
部分と同方向に伸びる比較的短かい部分とを交互に有
し、上記Ｙ方向に伸びる部分によって上記両部分がクラ
ンク形に結合されている導体ラインの複数本を平行に配
置してなるマイクロストリップライン・アンテナにおい
て、上記導体ラインの前面に上記マイクロストリップラ
イン・アンテナの使用電波の約半波長またはその整数倍
に相当する距離だけ離れた平面内に、上記使用電波の半
波長に共振し得る長さの導体によって形成され、上記Ｘ
方向及び上記Ｙ方向にそれぞれ伸びる多数の半波長導波
素子を、互に接近させて配置したことを特徴とする平面
アンテナ。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1080694A JP2862265B2 (ja) | 1989-03-30 | 1989-03-30 | 平面アンテナ |
| US07/462,137 US5006858A (en) | 1989-03-30 | 1990-01-08 | Microstrip line antenna with crank-shaped elements and resonant waveguide elements |
| GB9002573A GB2229863B (en) | 1989-03-30 | 1990-02-06 | Microstrip line antenna with waveguide elements |
| FR9001680A FR2645353B1 (fr) | 1989-03-30 | 1990-02-13 | Antenne plane |
| DE4010101A DE4010101A1 (de) | 1989-03-30 | 1990-03-29 | Flachantenne |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1080694A JP2862265B2 (ja) | 1989-03-30 | 1989-03-30 | 平面アンテナ |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02260704A JPH02260704A (ja) | 1990-10-23 |
| JP2862265B2 true JP2862265B2 (ja) | 1999-03-03 |
Family
ID=13725438
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1080694A Expired - Fee Related JP2862265B2 (ja) | 1989-03-30 | 1989-03-30 | 平面アンテナ |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP2862265B2 (ja) |
| DE (1) | DE4010101A1 (ja) |
| FR (1) | FR2645353B1 (ja) |
| GB (1) | GB2229863B (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU654595B2 (en) * | 1992-01-23 | 1994-11-10 | Andrew Corporation | Parallel-conductor transmission line antenna |
| JPH05283902A (ja) * | 1992-03-31 | 1993-10-29 | Sony Corp | 円偏波発生器及び円偏波受信アンテナ |
| USH1460H (en) * | 1992-04-02 | 1995-07-04 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Spiral-mode or sinuous microscrip antenna with variable ground plane spacing |
| US5422649A (en) * | 1993-04-28 | 1995-06-06 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Parallel and series FED microstrip array with high efficiency and low cross polarization |
| US5450090A (en) * | 1994-07-20 | 1995-09-12 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Multilayer miniaturized microstrip antenna |
| US5561435A (en) * | 1995-02-09 | 1996-10-01 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Planar lower cost multilayer dual-band microstrip antenna |
| US6452553B1 (en) * | 1995-08-09 | 2002-09-17 | Fractal Antenna Systems, Inc. | Fractal antennas and fractal resonators |
| US7019695B2 (en) | 1997-11-07 | 2006-03-28 | Nathan Cohen | Fractal antenna ground counterpoise, ground planes, and loading elements and microstrip patch antennas with fractal structure |
| US20060119525A1 (en) * | 2004-08-24 | 2006-06-08 | Nathan Cohen | Wideband antenna system for garments |
| US20050231426A1 (en) * | 2004-02-02 | 2005-10-20 | Nathan Cohen | Transparent wideband antenna system |
| US6127977A (en) * | 1996-11-08 | 2000-10-03 | Cohen; Nathan | Microstrip patch antenna with fractal structure |
| DE19531309C2 (de) * | 1995-08-25 | 1999-11-25 | Technisat Satellitenfernsehpro | Phasengesteuerte zweidimensionale Gruppenantenne als teiladaptives Empfangssystem für den Satellitenrundfunk mit elektronischer Beeinflussung der Richtcharakteristik und der Polarisation |
| US5923295A (en) * | 1995-12-19 | 1999-07-13 | Mitsumi Electric Co., Ltd. | Circular polarization microstrip line antenna power supply and receiver loading the microstrip line antenna |
| JPH09270633A (ja) * | 1996-03-29 | 1997-10-14 | Hitachi Ltd | Ｔｅｍスロットアレイアンテナ |
| US6016127A (en) * | 1996-06-26 | 2000-01-18 | Howell Laboratories, Inc. | Traveling wave antenna |
| WO1999027608A1 (en) * | 1997-11-22 | 1999-06-03 | Nathan Cohen | Cylindrical conformable antenna on a planar substrate |
| US6300914B1 (en) * | 1999-08-12 | 2001-10-09 | Apti, Inc. | Fractal loop antenna |
| US6498587B1 (en) * | 2001-06-13 | 2002-12-24 | Ethertronics Inc. | Compact patch antenna employing transmission lines with insertable components spacing |
| US6885343B2 (en) | 2002-09-26 | 2005-04-26 | Andrew Corporation | Stripline parallel-series-fed proximity-coupled cavity backed patch antenna array |
| CN102856302B (zh) * | 2012-09-14 | 2014-11-05 | 中国科学院半导体研究所 | 光子集成芯片匹配电路的三维封装装置 |
| JP6264052B2 (ja) * | 2014-01-16 | 2018-01-24 | 富士通株式会社 | アンテナ装置 |
| TWI738343B (zh) * | 2020-05-18 | 2021-09-01 | 為昇科科技股份有限公司 | 蜿蜒天線結構 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3775771A (en) * | 1972-04-27 | 1973-11-27 | Textron Inc | Flush mounted backfire circularly polarized antenna |
| GB2064877B (en) * | 1979-11-22 | 1983-07-27 | Secr Defence | Microstrip antenna |
| JPS5799803A (en) * | 1980-12-12 | 1982-06-21 | Toshio Makimoto | Microstrip line antenna for circular polarized wave |
| US4364050A (en) * | 1981-02-09 | 1982-12-14 | Hazeltine Corporation | Microstrip antenna |
| FR2556510B1 (fr) * | 1983-12-13 | 1986-08-01 | Thomson Csf | Antenne periodique plane |
| FR2592233B1 (fr) * | 1985-12-20 | 1988-02-12 | Radiotechnique Compelec | Antenne plane hyperfrequences recevant simultanement deux polarisations. |
| US5005019A (en) * | 1986-11-13 | 1991-04-02 | Communications Satellite Corporation | Electromagnetically coupled printed-circuit antennas having patches or slots capacitively coupled to feedlines |
| EP0289085A3 (en) * | 1987-04-25 | 1990-06-20 | Yoshihiko Sugio | Phase control microstripline antenna |
| JPH0720015B2 (ja) * | 1987-12-26 | 1995-03-06 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | 平面アレイアンテナ |
-
1989
- 1989-03-30 JP JP1080694A patent/JP2862265B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1990
- 1990-01-08 US US07/462,137 patent/US5006858A/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-02-06 GB GB9002573A patent/GB2229863B/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-02-13 FR FR9001680A patent/FR2645353B1/fr not_active Expired - Fee Related
- 1990-03-29 DE DE4010101A patent/DE4010101A1/de not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2229863A (en) | 1990-10-03 |
| GB2229863B (en) | 1993-06-16 |
| DE4010101A1 (de) | 1990-10-04 |
| US5006858A (en) | 1991-04-09 |
| FR2645353B1 (fr) | 1994-04-15 |
| FR2645353A1 (fr) | 1990-10-05 |
| JPH02260704A (ja) | 1990-10-23 |
| GB9002573D0 (en) | 1990-04-04 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |