JPH02168703A - Plane antenna and its production - Google Patents
Plane antenna and its productionInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明は、マイクロストリップアンテナ素子で構成され
た平面アンテナ及びその製造方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a planar antenna composed of microstrip antenna elements and a method for manufacturing the same.
（従来の技術）
最近、静止衛星を用いた衛星方送、多目的通信衛星によ
る衛星通信などが実用化されている。(Prior Art) Recently, satellite transmission using geostationary satellites and satellite communication using multipurpose communication satellites have been put into practical use.
従来、衛星を利用して伝送される電波を受信するにはパ
ラボラアンテナが用いられていだが、アンテナの形状が
複雑になるため、壁に容易に施行でき、保守も容易な平
面アンテナが注目されている。Conventionally, parabolic antennas have been used to receive radio waves transmitted by satellites, but because the shape of the antenna is complicated, flat antennas, which can be easily installed on walls and are easy to maintain, are attracting attention. There is.
ところで、平面アンテナは、従来マイクロストリップ線
路により給電する方法がとられてきた。By the way, a method of feeding power to a planar antenna using a microstrip line has conventionally been adopted.
このマイクロストリップ線路を用いた平面アンテナに生
じる損失には、一般に導体損失と誘電体損失と放射損失
とがある。これらの損失のうち一番大きいものは、放射
損失である。この損失を減少させる構成としては、トリ
プレート線路を使ったアンテナが考えられる。従来この
種の平面アンテナの構成として第１１図に示した構成が
あった。Losses that occur in a planar antenna using this microstrip line generally include conductor loss, dielectric loss, and radiation loss. The largest of these losses is radiation loss. As a configuration for reducing this loss, an antenna using a triplate line can be considered. Conventionally, this type of planar antenna has a configuration shown in FIG. 11.
同図に示したごとく地導体板４５と導体４０が形成され
た放射回路板３９とで給電線４１と励振素子４３とが形
成された給電回路板４４をサンドイッチ状にはさんだ構
造である。給電線４１により給電された励振素子４３か
ら開口５０を介して電波が放射される。この平面アンテ
ナは、導体４０と地導体板４５と給電線４１とでトリプ
レート構造になっているが、給電線４２の部分について
は開口５０の部分を介して外部に露出されており、トリ
プレート構造の働きはしない。As shown in the figure, a power supply circuit board 44 on which a power supply line 41 and an excitation element 43 are formed is sandwiched between a ground conductor plate 45 and a radiation circuit board 39 on which a conductor 40 is formed. Radio waves are radiated from the excitation element 43 fed by the feeder line 41 through the opening 50 . This planar antenna has a triplate structure consisting of a conductor 40, a ground conductor plate 45, and a feeder line 41, but the feeder line 42 is exposed to the outside through an opening 50, and the triplate It does not function as a structure.
これは、開口５０に比べて励振素子４３が小さいので、
給電線４１を励振素子４３に接続させるだめに、給電線
４２の長さの部分だけ開口５０を介して外部に露出しな
ければならないからである。This is because the excitation element 43 is smaller than the aperture 50.
This is because in order to connect the feeder line 41 to the excitation element 43, only the length of the feeder line 42 must be exposed to the outside through the opening 50.
励振素子４３に全を力を供給する必要がある給電線４１
が、給電線４２０部分だけ比較的開口５０を介して外部
に露出している割合が大きいことにより、給電に必要な
電力のうち一部が、給電線４２０部分から開口５０を介
して不要放射となり、開口５０から放射される。この不
要放射電力分の損失が生じるだめ、放射素子に十分な給
電が行なえなくガる。A feeder line 41 that needs to supply full force to the excitation element 43
However, since a relatively large proportion of the feeder line 420 portion is exposed to the outside through the opening 50, a portion of the power required for power feeding is unnecessary radiated from the feeder line 420 portion through the opening 50. , is emitted from the aperture 50. As a result of this unnecessary radiated power loss, sufficient power cannot be supplied to the radiating element.
また、第１２図に示した構造の平面アンテナでは、励振
素子としてダイポールアンテナ素子４７を上部導体板４
６に形成させている。この構造のアンテナも導体板４６
と地導体板４９と給電線４８とでトリプレート構造を形
成している。この場合にも給電線４８が開口５１を介し
て外部に露出しており、不要放射の原因となるｏしかし
、この様なダイポ−ルアンテナ素子は、給電線とインピ
ーダンスマツチングがとれていないと効率よく電波が放
射され々い。従って、誘電体基板等に導体をエツチング
加工する場合の精度が問題になる。特にマイクロ波やミ
リ波のように高い周波数ではエツチングの誤差によるア
ンテナ指同性やインピーダンス特性への影響は大きい。Further, in the planar antenna having the structure shown in FIG. 12, the dipole antenna element 47 is used as the excitation element on the upper conductor plate 4.
6. An antenna with this structure also has a conductor plate 46.
The ground conductor plate 49 and the power supply line 48 form a triplate structure. In this case as well, the feeder line 48 is exposed to the outside through the opening 51, causing unnecessary radiation. Radio waves are often emitted. Therefore, accuracy becomes a problem when etching a conductor onto a dielectric substrate or the like. Particularly at high frequencies such as microwaves and millimeter waves, etching errors have a large effect on antenna simultaneity and impedance characteristics.
またとの励振素子をアルミなどの金属で一体製造するこ
とは出来ない。なぜなら励振素子として、穴の開いた開
口部面内にグイビールを製造しなければならないからで
ある。Furthermore, it is not possible to integrally manufacture the excitation element with metal such as aluminum. This is because, as an excitation element, a guivir must be produced within the plane of the opening with the hole.
（発明が解決しようとする課題）
以上述べたように、平面アンテナの開口部の大きさに比
べて励振素子の大きさが非常に小さい場合、励振素子に
給電するための給電線の一部分が開口部からみて外部に
露出する割合が比較的大きくなる。この露出した給電線
から電波が不要放射されるので、励振素子に十分な給電
が行なえなくなるという欠点があった。(Problems to be Solved by the Invention) As described above, when the size of the excitation element is very small compared to the size of the aperture of the planar antenna, part of the feeder line for feeding power to the excitation element is opened. The proportion exposed to the outside is relatively large. Since radio waves are unnecessarily radiated from this exposed power supply line, there is a drawback that sufficient power cannot be supplied to the excitation element.
また、励振素子と給電線とを別々の基板に形成させてい
ると励振素子と給電線とのインピーダンスマツチングが
とれる様に導体をエツチング加工しないどいけないので
高い精度を要し、基板と基板との結合を高精度に行なわ
ねばならない。Furthermore, if the excitation element and the feeder line are formed on separate substrates, the conductor must be etched to achieve impedance matching between the excitation element and the feeder line, which requires high precision, and must be combined with high precision.
本発明は、平面アンテナの開口部と励振素子との大きさ
をほぼ同じ大きさに設定して、励振素子と給電線とを同
一基板上に形成させて給電線の放射損失を減少させかつ
、電波の放射効率も十分得られる平面アンテナ及びその
製造方法を提供することを目的とするものである。The present invention reduces the radiation loss of the feed line by setting the aperture of the planar antenna and the excitation element to approximately the same size, forming the excitation element and the feed line on the same substrate, and It is an object of the present invention to provide a planar antenna that can obtain sufficient radio wave radiation efficiency and a method for manufacturing the same.
（課題を解決するだめの手段）
上記目的を達成するために本発明の平面アンテナとして
、導体板には、正方形の開口部を複数個設けている。給
電板には、この開口部に励振するように形成された正方
形の励振素子が開口部の個数分形成されており、まだ、
との励振素子夫々を給電する給電線が形成されている。(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, in the planar antenna of the present invention, a plurality of square openings are provided in the conductive plate. The feed plate has as many square excitation elements as the openings, which are formed to excite the openings.
A power supply line is formed to supply power to each of the excitation elements.
そしてこの導体板と給電板と地導体板とを順次積み重ね
てトリプレート構造の平面アンテナを構成している。The conductor plate, the feeder plate, and the ground conductor plate are stacked one after another to form a planar antenna with a triplate structure.
この平面アンテナにおいて、開口部と励振素子の大きさ
をほぼ同じ大きさにしたことを特徴とするものである。This planar antenna is characterized in that the size of the aperture and the excitation element are approximately the same.
壕だ、平面アンテナの製造方法としては、第１の誘電体
基板の片面に導体をエツチングし、一辺の長さを（０，
４１乃至０．５７）λ０（λ０は、中心周波数に対する
自由空間周波数）にした正方形の開口部を複数形成させ
る導体板製造工程と、第２の誘電体基板上に開口部に励
振させる一辺の長さを（０，３５乃至０．５３）λ０（
λ０は、中心周波数に対する自由空間周波数）にした正
方形の励振素子を複数形成させ、との励振素子夫々を給
電する給電線を形成させる給電板製造工程と、第３の誘
電体基板の片面に導体をエツチングする地導体製造工程
と、第１の誘電体基板と第２の誘電体基板と第３の誘電
体基板とを順次積層させる工程とからなることを特徴と
するものである。In order to manufacture a flat antenna, a conductor is etched on one side of the first dielectric substrate, and the length of one side is set to (0,
41 to 0.57) A conductive plate manufacturing process in which a plurality of square openings are formed at λ0 (λ0 is the free space frequency with respect to the center frequency), and a length of one side to be excited in the openings on the second dielectric substrate. (0,35 to 0.53)λ0(
λ0 is the free space frequency relative to the center frequency), and a power supply plate manufacturing process in which a plurality of square excitation elements are formed, and a feeder line is formed to feed each of the excitation elements, and a conductor is placed on one side of the third dielectric substrate. This method is characterized by comprising a ground conductor manufacturing step of etching the ground conductor, and a step of sequentially laminating a first dielectric substrate, a second dielectric substrate, and a third dielectric substrate.
（作用）
導体が形成されている導体板と地導体板とでトリプレー
ト構造を形成しており、給電板に形成された給電線から
励振素子に損失なく給電することができる。(Function) The conductor plate on which the conductor is formed and the ground conductor plate form a triplate structure, and power can be fed to the excitation element from the feed line formed on the feed plate without loss.
まだ、励振素子と給電線とを同じ基板である給電板上に
形成しているので、インピーダンス整合がとり易く製造
し易い構成となっている。Still, since the excitation element and the feeder line are formed on the same substrate, which is the feeder plate, impedance matching is easily achieved and the structure is easy to manufacture.
導体板に形成されている正方形の開口部と正方形の励振
素子とは、はぼ同じ大きさにしているので、開口部を介
して外部に露出している給電線が短くでき、給電線から
の不要放射がなくなる。従って、放射損失を小さくでき
る。Since the square opening formed in the conductor plate and the square excitation element are approximately the same size, the power supply line exposed to the outside through the opening can be shortened, and the distance from the power supply line can be reduced. Eliminates unnecessary radiation. Therefore, radiation loss can be reduced.
（実施例） 以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。(Example) Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
第１図は、本発明の一実施例を示しだ図である。FIG. 1 is a diagram showing one embodiment of the present invention.
同図（ａ）には、平面アンテナの一励振素子を上から見
た図が示されており、同図（１））には、同図（ａ）の
Ａ−Ｂ間断面図が示されている。正方形の開口部が設け
られた導体板１と地導体板５とでトリプレートの外導体
を構成しており、これらは同電位となっている。この導
体板１と地導体板５との中央にフィルム４が設置されて
いる。このフィルム４には、給電線２と正方形の励振素
子３がエツチング等で形成されている。また、との励振
素子３と開口部とは同調がとれている状態となっている
。尚、励振素子３と開口部とは、はぼ同じ大きさで構成
されている。即ち、励振素子３の一辺が、（０，３５乃
至０．５３）λい開口部の一辺は、（０，４１乃至０．
５７）λ０である。尚、λ０は中心周波数に対する自由
空間波長である。例えば導体板ｌとフィルム４及び地導
体板５とフィルム４との間は、空気と同じ誘電率のもの
まだは、それに近いものを用い、厚さは、例えば（０，
３５乃至０．１０）λ０（λ０ ：中心周波数に対する
自由空間波長）としている。Figure (a) shows a top view of the single excitation element of the planar antenna, and Figure (1)) shows a cross-sectional view along A-B in Figure (a). ing. The conductor plate 1 provided with a square opening and the ground conductor plate 5 constitute the outer conductor of the triplate, and these are at the same potential. A film 4 is installed in the center between the conductor plate 1 and the ground conductor plate 5. A feeder line 2 and a square excitation element 3 are formed on this film 4 by etching or the like. Further, the excitation element 3 and the aperture are in synchronization. Note that the excitation element 3 and the opening are configured to have approximately the same size. That is, one side of the opening of the excitation element 3 whose side is (0,35 to 0.53) is (0,41 to 0.53).
57) λ0. Note that λ0 is the free space wavelength with respect to the center frequency. For example, between the conductor plate 1 and the film 4, and between the ground conductor plate 5 and the film 4, materials with the same dielectric constant as air or close to it are used, and the thickness is, for example, (0,
35 to 0.10) λ0 (λ0: free space wavelength with respect to the center frequency).
以上の構成により使用周波数に共振した励振素子と電磁
界的に結合した開口部から電波が放射される。開口部に
励振される電磁界は、その励振素子の形状や大きさによ
って特有の分布を示すが先にも述べたように平面アンテ
ナとして効率よく電波を放射させるためには開口部には
振幅と位相が一様に分布するのが良く、この場合開口部
の正面方向で強い電波が放射される。またこの様に励振
する場合は、励振素子と給電線とのインピーダンスの整
合も比較前取り易くなる。With the above configuration, radio waves are radiated from the opening that is electromagnetically coupled to the excitation element that resonates at the frequency used. The electromagnetic field excited by the aperture exhibits a unique distribution depending on the shape and size of the excitation element, but as mentioned earlier, in order to efficiently radiate radio waves as a planar antenna, the aperture must have a certain amplitude and amplitude. It is good that the phase is uniformly distributed, and in this case strong radio waves are radiated in the front direction of the opening. Furthermore, when exciting in this way, it becomes easier to match the impedance between the exciting element and the feeder line.
次に、放射素子から放射される平面波が開口で励振して
いく状態を第２図を用いて以下に説明する。導体ででき
た平板６にある開ロアに平面波６０が当ったとき開ロア
からは開ロアに励振される電磁界の振幅、位相分布に応
じた電波が放射される。Next, the state in which the plane wave radiated from the radiating element is excited at the aperture will be explained below using FIG. 2. When a plane wave 60 hits the open lower part of the flat plate 6 made of a conductor, radio waves are emitted from the open lower part according to the amplitude and phase distribution of the electromagnetic field excited in the open lower part.
最も効率よく電波が放射される条件は、開ロアに振幅、
位相とも一様に励振されるときである。この様な条件は
、開ロアの大きさが伝搬する電波の波長のほぼ半分のと
きに達成される。この様な開口をアンテナ素子として利
用すれば、簡単で製作しやすいアンテナ素子ができる。The conditions for the most efficient radio wave radiation are the open lower amplitude,
This is when both phase and phase are uniformly excited. Such conditions are achieved when the size of the open lower is approximately half the wavelength of the propagating radio waves. If such an aperture is used as an antenna element, a simple and easy-to-manufacture antenna element can be obtained.
一方、この開口を励振するには、給電線に繋がれた励振
素子を使って電磁気的に結合させるのが最も自然である
。従って、本発明では、トリプレート線路の中央部の線
路と同じ面に設けられた励振素子から電波を放射させる
。この励振素子は、開口に電磁界を励振させ、とこから
再び電波が空間に放射される。On the other hand, in order to excite this aperture, it is most natural to use an excitation element connected to a power supply line and to couple it electromagnetically. Therefore, in the present invention, radio waves are radiated from the excitation element provided on the same surface as the line at the center of the triplate line. This excitation element excites an electromagnetic field in the aperture, from which radio waves are radiated into space again.
ここで、アンテナの特性のうちインピーダンスの整合に
ついて放射素子の一辺の長さと開口の一辺の長さとの関
係を第３図を用いて以下に述べる。Here, regarding impedance matching among antenna characteristics, the relationship between the length of one side of the radiating element and the length of one side of the aperture will be described below using FIG.
同図は、導体板と中央の線路との間を空気層とし、それ
らの距離を０．０３５乃至０．１０λ０ とした場合の
結果が示されている。給電線は、励振素子端に４分の１
波長の変成器を接続し、この変成器に５０Ω線路がつな
げられているものである。第３図は、５０Ω線路からみ
たインピーダンスを電圧定在波化（ｖｓｗＢ）−ｃ表Ｌ
、ＶＳＷＲ≦１．２トナル必要周波数帯域■の励振素子
の大きさ（１）及び開口の大きさ（ト）を示す。この結
果からインピーダンス整合がとられているのは、Ｂ＝５
％の帯域にわたってＶＳＷＥ、く１．２となる励振素子
の大きさ（１）が（０，３５乃至０５３）λ。の時であ
り、開口の大きさ（ト）は、（０，１４乃至０．５７）
λ。であることがわかる。This figure shows the results when an air layer is provided between the conductor plate and the central line, and the distance between them is set to 0.035 to 0.10λ0. A quarter of the feed line is connected to the end of the excitation element.
A wavelength transformer is connected, and a 50Ω line is connected to this transformer. Figure 3 shows the voltage standing wave (vswB)-c table L of the impedance seen from the 50Ω line.
, VSWR≦1.2 The size of the excitation element (1) and the size of the aperture (g) for the required tonal frequency band (2) are shown. From this result, impedance matching is achieved when B=5
The size (1) of the excitation element is (0,35 to 053)λ, which gives a VSWE of 1.2% over a band of 1.2%. The opening size (g) is (0.14 to 0.57).
λ. It can be seen that it is.
次に、開口部を介して外部に露出している給電線の長さ
と線路損失との関係を第４図を用いて説明する。開口部
を介して外部に露出している給電線の長さｂ（ｉＪが長
くなるにつれ放射損失も大きくなってきている。このこ
とからも開口部分中で比較的長い距離給電線を露出させ
ることは、放射損失の増大につながる。従って、本発明
では、開口部と励振素子の大きさをほぼ同じにして、給
電線が開口部を介して外部に露出する割合を最小限にす
ることで給電線からの不要放射を防止している。Next, the relationship between the length of the feeder line exposed to the outside through the opening and the line loss will be explained using FIG. 4. As the length b (iJ) of the feeder line exposed to the outside through the opening increases, the radiation loss also increases.For this reason, it is important to expose the feeder line over a relatively long distance within the opening. This leads to an increase in radiation loss. Therefore, in the present invention, the size of the opening and the excitation element are made approximately the same, and the proportion of the feeder line exposed to the outside through the opening is minimized. Prevents unnecessary radiation from electric wires.
第５図に示されている複数の励振素子としてこの場合４
つの励振素子を形成させた平面アンテナの構成について
説明する。カプトン等の基板上に片面全体に銅等をエツ
チングさせた地導体板１゜と、４つの正方形励振素子１
５，１６，１７．１８と、これらの励振素子を給電する
だめの給電線１９とが銅等を用いてエツチングされた基
板９と、基板９に形成された励振素子１５，１６，１７
，１８にカップリングする様に形成された正方形の開口
部１１，１２，１３，１４を設けた導体板８とからなる
。In this case, 4 as the plurality of excitation elements shown in FIG.
The configuration of a planar antenna in which two excitation elements are formed will be described. A ground conductor plate 1° on which copper or the like is etched all over one side on a substrate such as Kapton, and four square excitation elements 1
5, 16, 17, 18, and a power supply line 19 for feeding these excitation elements are etched using copper or the like, and excitation elements 15, 16, 17 formed on the substrate 9.
.
尚、この導体板８には、開口部１１，１２，１３゜１４
を除く全面に銅等がエツチングされている。Note that this conductor plate 8 has openings 11, 12, 13° 14
Copper etc. are etched on the entire surface except for.
まだ、開口部１１，１２，１３．１４や励振素子１５．
１６．］７．１８は、前述したとおり規定された一辺の
長さによって形成されている。これらの３つの基板を重
ね合せて平面アンテナを形成させている。There are still openings 11, 12, 13, 14 and excitation elements 15.
16. ]7.18 is formed by the defined length of one side as described above. These three substrates are stacked to form a planar antenna.
次に、軸比特性（簡単に言うと、最適な偏波を放射させ
るための特性を表わした（パラメータ）を最適にするこ
とが可能な円偏波を発生できる平面アンテナについて第
６図を用いて以下に説明する。同図（ａ）は、−励振素
子を上から見た図が示されている。まだ、同図（ｂ）は
、同図（ａ）のＡＢ間断面図が示されている。同図（ｂ
）に示されている様に、地導体板２４上に一定間隔をお
いてフィルム３を設ける。このフィルム３には、同図（
ａ）に示した様に、正方形でできだ励振素子２２の相対
角している２つの角を取り除いたものが形成されており
、との励振素子２２に給電するための給電線２１も形成
されている。このフィルム３上に一定間隔をおいて導体
板２０を設けている。この導体板２０には、励振素子２
２に励振するよう開口部が形成されている。以上の構成
にすることで、２つの角が取り除かれた励振素子と開口
部との励振から円偏波を発生させることができる。Next, using Figure 6, we will discuss a planar antenna that can generate circularly polarized waves that can optimize the axial ratio characteristics (simply put, the (parameters) that represent the characteristics for radiating optimal polarized waves). This will be explained below. Figure (a) shows a view of the excitation element viewed from above. Figure (b) shows a cross-sectional view between AB in Figure (a). Same figure (b
), films 3 are provided on the ground conductor plate 24 at regular intervals. This film 3 includes the same figure (
As shown in a), a square excitation element 22 with two opposite corners removed is formed, and a power supply line 21 for feeding power to the excitation element 22 is also formed. ing. Conductive plates 20 are provided on this film 3 at regular intervals. This conductor plate 20 has an excitation element 2
An opening is formed so as to excite 2. With the above configuration, circularly polarized waves can be generated from the excitation of the excitation element and the aperture with two corners removed.
尚、この励振素子の相対角する２つの角を取り除く際に
、取り除いた面積ともとの励振素子との割合を０．０６
２乃ｐ０．０７４にすると、軸比特性の良い円偏波を発
生させる平面アンテナが実現でＡることが実験よりわか
った。In addition, when removing the two opposite corners of this excitation element, the ratio of the removed area to the original excitation element is 0.06
Experiments have shown that when p0.074 is set, a planar antenna that generates circularly polarized waves with good axial ratio characteristics can be realized.
開口部に励振される電磁界は、励振素子の形状や大きさ
によって特有の分布を示すが、円偏波を発生させるアン
テナとして効率よ〈円偏波を放射させるためには、開口
部で振幅と位相が一様に分布するのが良く、この状態で
は、開［］部の正面方向に強い電波が放射される。この
ｎ１１幅と位相が一様に分布している状態を表わす特性
として軸比特性が一般的に用いられる。この軸比特性に
つい゛（第７図を用いて以下に説明する。第７図には、
開口部の一辺をＬ１励振素子の一辺を１１取ね除いた角
の三角形状をしたものの一辺をａとして、Ｌとｌを一定
にしてａを０．０５９λ０からＯ，１０７λ。The electromagnetic field excited at the aperture has a unique distribution depending on the shape and size of the excitation element, but it is not efficient as an antenna that generates circularly polarized waves. It is good for the phase to be uniformly distributed, and in this state, strong radio waves are radiated in the front direction of the open part. An axial ratio characteristic is generally used as a characteristic representing a state in which the n11 width and phase are uniformly distributed. This axial ratio characteristic will be explained below using Fig. 7.
One side of the opening is a triangle with one side of the L1 excitation element removed by 11, and one side is a, and with L and l constant, a is 0.059λ0 to O, 107λ.
（λ０は、中心周波数に対する自由空間周波数）の間で
可変させた時の軸比特性が示されている。(λ0 is the free space frequency with respect to the center frequency) The axial ratio characteristics are shown when varied between.
この結果ａを０．１０７λ０にした時に最も良好な特性
が得られている。この時のｌは０．４１λ０としていた
ので、励振素子の面積Ｓと取り除かれた２つの角の合計
面積△Ｓとの割合△Ｓ／Ｓは、△Ｓ／８＝（０，１０７
λｏ ）” ／ （０，４１λｏ ）２＝０．０６８
１であった。次に、周波数ｆ０を一定として、△Ｓ／Ｓ
（摂動量という）を可変させた場合の軸比特性について
第８図を用いて説明する。一般的に、軸比特性が３〔ｄ
Ｂ〕以下の場合に良好な円偏波は得られる。同図からこ
の軸比特性が３〔ｄＢ）以下になっているのは、△Ｓ／
Ｓの摂動量が、０．０６４乃至０１０７２の範囲の場合
である。各種の誤差を考えると、０．０６２乃至０．０
７４の場合に良好な円偏波が得られることがわかった。As a result, the best characteristics were obtained when a was set to 0.107λ0. Since l at this time was 0.41λ0, the ratio ΔS/S of the area S of the excitation element and the total area ΔS of the two corners removed is ΔS/8=(0,107
λo)” / (0,41λo)2=0.068
It was 1. Next, with the frequency f0 constant, △S/S
The axial ratio characteristics when the amount of perturbation (referred to as the amount of perturbation) is varied will be explained using FIG. Generally, the axial ratio characteristic is 3 [d
B] Good circularly polarized waves can be obtained in the following cases. From the same figure, the reason why this axial ratio characteristic is less than 3 [dB] is because △S/
This is a case where the amount of perturbation of S is in the range of 0.064 to 01072. Considering various errors, 0.062 to 0.0
It was found that good circularly polarized waves can be obtained in the case of 74.
円偏波を励振させる他の方法としては、第９図に示しだ
様に、励振素子２５と基板２６に設けられた開口部との
位置関係を第１図に示したものと同じ状態にしておいて
、励振素子２５に対して給電線２７を用いて２点で給電
させる方法もある。Another method for exciting circularly polarized waves is to set the positional relationship between the excitation element 25 and the opening provided in the substrate 26 in the same state as shown in FIG. 1, as shown in FIG. Alternatively, there is also a method of supplying power to the excitation element 25 at two points using the power supply line 27.
この方法では、１本の給電線に対してもう一本の給電線
は、９０°位相をずらせるだめに４分の１波長長い構成
にして、この２本の給電線によシ２つのモードを発生さ
せることで、円偏波を励振させることができる。In this method, one feeder line and the other feeder line are configured to be a quarter wavelength longer in order to have a 90° phase shift, and these two feeder lines have two modes. By generating , circularly polarized waves can be excited.
平面アンテナの製造方法について次に第１０図を用いて
以下に説明する。誘電体基板３６上に銅３５を全面にエ
ツチングさせる。そして誘電体基板３６の両端を数ｎｙ
ｎＬ字状に折シ曲げて、この折り曲げられた端に凹状の
六３３．３４をあける。Next, a method for manufacturing a planar antenna will be described below using FIG. 10. Copper 35 is etched all over the dielectric substrate 36. Then, connect both ends of the dielectric substrate 36 to several ny
Bend it into an nL shape and make concave holes at the bent end.
この上に銅等でエツチングさせた一辺の長さが（０３５
乃至０．５３）λ。の正方形でできた励振素子３７及び
給電線３８とが形成されているポリミドフィルム等のフ
ィルム６１を配置させている。その更に上に、誘電体基
板２９の下側に銅３０を全面にエツチングさせてこの誘
電体基板２９の両端を数ａｍＬ字状に折シ曲げ、との折
シ曲げられた端に凸部３１．３２を設ける。この凸部３
１．３２は、誘電体基板３６に設けられた凹部３３，３
４とでフィルム６０をはさみこんで、フィルム６１を引
っ張らせる働きをしている。そして、フィルム６１の弛
みを防止している。まだ、誘電体基板２９には、励振素
子３７にカップリングする様に一辺の長さが（０４１乃
至０．５７）λ０の正方形でできた開口部２８が設けら
れている。励振素子３７から開口部２８を介して電波が
放射される。一方、受信も電波の可逆性から可能である
。従って励振素子と給電線を一本化して一枚のフィルム
に構成させることで、複雑なインピーダンスマツチング
をとる必要もなく給電線から放射損失が少ない平面アン
テナを構成することができる。以上の平面アンテナ製造
方法では、上下の誘電体基板の両端をＬ字状に折り曲げ
てフィルムをはさみ込んでいた。しかし、上下の誘電体
基板の両端に数ｎ程度の誘電体基板を接着させて、見か
け上、Ｌ字状の構成にしてもよい。The length of one side etched with copper etc. on this is (035
to 0.53) λ. A film 61 made of polyimide film or the like is disposed, on which an excitation element 37 made of a square shape and a power supply line 38 are formed. Further above, copper 30 is etched on the entire surface of the lower side of the dielectric substrate 29, and both ends of the dielectric substrate 29 are bent into a shape of several mL, and a convex portion 31 is formed on the bent edge. .32 shall be provided. This convex part 3
1.32 is the recess 33, 3 provided in the dielectric substrate 36.
The film 60 is sandwiched between the film 60 and the film 61, and the film 61 is pulled. This prevents the film 61 from loosening. The dielectric substrate 29 is still provided with an opening 28 made of a square whose side length is (041 to 0.57) λ0 so as to be coupled to the excitation element 37. Radio waves are emitted from the excitation element 37 through the opening 28 . On the other hand, reception is also possible due to the reversibility of radio waves. Therefore, by integrating the excitation element and the feed line into a single film, it is possible to construct a planar antenna with less radiation loss from the feed line without the need for complicated impedance matching. In the above-described planar antenna manufacturing method, both ends of the upper and lower dielectric substrates are bent into an L shape and a film is sandwiched therebetween. However, approximately several n dielectric substrates may be adhered to both ends of the upper and lower dielectric substrates to form an apparently L-shaped configuration.
以上詳述してきたように、本発明によれば、励振素子と
給電線とを同一基板上に形成させ、トリプレート構造に
しているので、別々の基板に励振素子と給電線とを夫々
形成したものに比べて基板夫々の位置合せが不用となる
ので、インピーダンスマツチングがと９易くなる。As described in detail above, according to the present invention, the excitation element and the feeder line are formed on the same substrate, resulting in a triplate structure, so that the excitation element and the feeder line are formed on separate substrates. Since alignment of each board is unnecessary compared to the conventional method, impedance matching becomes much easier.
また、平面アンテナの開口部と励振素子とをほぼ同じ大
きさにすることで、給電線が開口部を介して外部にあま
り露出しないために、この給電線による不要放射がなく
なり放射損失を防止することができる。In addition, by making the opening of the planar antenna and the excitation element approximately the same size, the feeder line is not exposed to the outside through the opening, which eliminates unnecessary radiation due to the feeder line and prevents radiation loss. be able to.
第１図は、本発明の一実施例を示した図、第２図は、本
発明の導体板からの放射を示した図、第３図は、本発明
の励振素子と開口の大きさとの関係を示した図、第４図
は、給電線の開口露出部分の長さと損失との関係を示し
た図、第５図は、本発明のアンテナ素子をアレー状に配
列させた平面アンテナの一構成を示した図、第６図は、
本発明の他の実施例を示した図、第７図は、本発明の軸
比特性を示した図、第８図は、軸比特性の最適値を示し
た図、第９図は、本発明の他の実施例を示した図、第ｉ
ｏ図は、本発明の平面アンテナ製造方法の一例を示した
図、第１１図は、従来例を示した図、第１２図は従来例
を示した図である。
１・・・導体板、
２・・・給電線、
３・・・励振素子、
４・・・フィルム、
５・・・地導体板。FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing radiation from the conductor plate of the present invention, and FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the excitation element of the present invention and the size of the aperture. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the length of the exposed portion of the feeder line and the loss, and FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the length of the exposed portion of the feeder line and the loss. FIG. The diagram showing the configuration, Figure 6, is
FIG. 7 is a diagram showing another embodiment of the present invention, FIG. 7 is a diagram showing the axial ratio characteristic of the present invention, FIG. 8 is a diagram showing the optimum value of the axial ratio characteristic, and FIG. Figures showing other embodiments of the invention, No. i
FIG. 11 is a diagram showing an example of the method for manufacturing a flat antenna according to the present invention, FIG. 11 is a diagram showing a conventional example, and FIG. 12 is a diagram showing a conventional example. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Conductor plate, 2... Power supply line, 3... Excitation element, 4... Film, 5... Ground conductor plate.
Claims (4)
部に励振するように形成された複数の正方形の励振素子
及びこの励振素子夫々を給電する給電線が設けられた給
電板と、地導体板とを順次積み重ねたトリプレート構造
の平面アンテナにおいて、前記開口部と前記励振素子と
をほぼ同じ大きさにしたことを特徴とする平面アンテナ
。(1) A conductor plate provided with a plurality of square openings, a power supply plate provided with a plurality of square excitation elements formed to be excited in the openings, and a power supply line for feeding power to each of the excitation elements; 1. A planar antenna having a triplate structure in which ground conductor plates are stacked one after another, characterized in that the opening and the excitation element are approximately the same size.
７）λ＿０は、中心周波数に対する自由空間周波数）に
、かつ前記励振素子の一片の長さを（０．３５乃至０．
５３）λ＿０（λ＿０は、中心周波数に対する自由空間
周波数）にしたことを特徴とする請求項１記載の平面ア
ンテナ。(2) The length of one side of the opening is (0.41 to 0.5
7) λ_0 is the free space frequency relative to the center frequency) and the length of one piece of the excitation element is (0.35 to 0.
53) The planar antenna according to claim 1, characterized in that λ_0 (λ_0 is a free space frequency with respect to the center frequency).
部に励振するよう形成された複数の励振素子及びこの励
振素子夫々を給電する給電線が設けられた給電板と、地
導体板とを順次積み重ねたトリプレート構造の平面アン
テナにおいて、前記励振素子の相対角している２つの角
を取り除き、かつこの取り除かれた２つの角の合計面積
と前記励振素子の面積との割合を０．０６２乃至０．０
７４にしたことを特徴とする平面アンテナ。(3) A conductor plate provided with a plurality of square openings, a power supply plate provided with a plurality of excitation elements formed to be excited in the openings, and a power supply line for feeding power to each of the excitation elements, and a ground conductor plate. In a planar antenna with a triplate structure in which the excitation element is sequentially stacked, the two corners of the excitation element that are at a relative angle are removed, and the ratio of the total area of the two removed corners to the area of the excitation element is 0. .062 to 0.0
A flat antenna characterized by having a diameter of 74.
一辺の長さを（０．４１乃至０．５７）λ＿０（λ＿０
は、中心周波数に対する自由空間周波数）にした正方形
の開口部を複数形成させる導体板製造工程と、第２の誘
電体基板上に前記開口部に励振させる一辺の長さを（０
．３５乃至０．５３）λ＿０（λ＿０は、中心周波数に
対する自由空間周波数）にした正方形の励振素子を複数
形成させ、この励振素子それぞれを給電する給電線を形
成させる給電板製造工程と、第３の誘電体基板の片面に
導体をエッチングする地導体板製造工程と、前記第１の
誘導電体基板と前記第２の誘電体基板と前記第３の誘電
体基板とを順次積み重ねる工程とからなることを特徴と
する平面アンテナの製造方法。(4) Etching a conductor on one side of the first dielectric substrate,
The length of one side is (0.41 to 0.57) λ_0 (λ_0
is a conductor plate manufacturing process in which a plurality of square openings are formed with the free space frequency relative to the center frequency), and the length of one side of the second dielectric substrate to be excited by the openings is (0).
．． 35 to 0.53) A power supply plate manufacturing process in which a plurality of square excitation elements having a frequency of λ_0 (λ_0 is the free space frequency with respect to the center frequency) are formed, and a power supply line is formed to feed each of the excitation elements; A ground conductor plate manufacturing step of etching a conductor on one side of a dielectric substrate, and a step of sequentially stacking the first dielectric substrate, the second dielectric substrate, and the third dielectric substrate. A method for manufacturing a planar antenna characterized by:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63272949A JPH02168703A (en) | 1988-09-02 | 1988-10-31 | Plane antenna and its production |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21842088 | 1988-09-02 | ||
| JP63-218420 | 1988-09-02 | ||
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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