JPH02179102A

JPH02179102A - マイクロストリップアンテナ

Info

Publication number: JPH02179102A
Application number: JP33149488A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Karasuyama; 烏山　一郎
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1988-12-29
Filing date: 1988-12-29
Publication date: 1990-07-12

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、複数周波数帯に対応するマイクロストリップ
アンテナに関する。

〔発明の概要〕

本発明は、マイクロストリップアンテナにおいて、接地
導体上にそれぞれ誘電体層を介して直径の大きい順に複
数の円板導体を積層し、最小径の円板導体には、その中
心に給電すると共に、他の円板導体にはオフセット給電
することにより、最小径の円板導体が最高周波数帯の放
射素子となり、他の円板導体は隣接する小径円板導体に
対する接地導体となると共に、順次低くなる周波数帯の
放射素子ともなって、複数の周波数帯において、所望の
円錐ビーム状の指向性が小形かつ簡単な構成で得られる
ようにしたものである。

〔従来の技術〕

従来、静止人工衛星を介して、基地局と多数の移動局と
の間の無線通信系が構成され、または提案されている。

このような無線゛通信系は、例えば第６図に示すように
、衛星ＳＴｄを介して、基地局Ｃ３から多数の移動局Ｍ
への下り回線が構成されると共に、各移動局から基地局
Ｃ８への上り回線が衛星ＳＴｕを介して構成される。上
り回線及び下り回線の使用周波数は、例えばそれぞれ１
．６Ｇ）ｌｚ及び４．２ＧＨｚとされる。例えば運輸会
社のような利用者ＨＱと基地局Ｃ３とが別の通信回線り
で接続される。

上述のような無線通信系において、移動局側のアンテナ
としては、構成が簡単であり、低プロフィルである等の
点でマイクロストリップアンテナが好適である。

従来のマイクロストリップアンテナは、例えば第７図及
及び８図に示すように、方形の接地導体（１）にふっ素
樹脂のような低損失の誘電体板（２）を介して、円形の
放射素子（３）が積層された構成であり、放射素子（３
）の中心から離れた位置に給電点く３ｆ）が設けられ、
同軸給電線（４〕の内部導体（５）が接続される。

ＴＭ、モードの場合、表面電流は第７図に破線で示した
ように分布する。また、指向性は正面方向に最大利得を
有する単方向性となる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、静止衛星を利用した移動無線システム等にお
いて、移動局から見た静止衛星の仰角は、中緯度の地域
で、概ね２５°〜６５°の！ｉＦ囲におさまる。

ところが、前述のような従来のマイクロストリップアン
テナでは、移動局側で使用する場合、アンテナの最大利
得方向と静止衛星の仰角とが一致せず、アンテナの利得
が低下するという問題があった。

静止衛星の仰角に適応した所望の指向性を得るためには
、複数のマイクロストリップアンテナを適宜接続して位
相差給電するアレー化が一般に行なわれる。

しかしながら、このようなアレーアンテナは形状が太き
（なると共に、構造が複雑になるという問題があった。

上述のような指向性と形状・構造の問題を解消するため
に、本出願人は、特願昭６３−２４６４９０号において
、円形放射素子をＴ　Ｍ　ｏ　Ｉモードで共振させるこ
とにより、垂直面で主放射ビームが所要の仰角範囲をカ
バーすると共に、水平面無指向性としたマイクロストリ
ップアンテナを既に提案している。

既提案のマイクロストリップアンテナは、第９図及び第
１０図に示すように、円形の接地導体（１）に円形の放
射素子（３）がふっ素樹脂のような低損失の誘電体板（
２）を介して被着された構成であり、放射素子（３）の
中心に給電点（３ｆ）が設けられる。（４）は同軸給電
線である。

既提案例の場合、表面電流は、第９図に破線で示すよう
に、中央の給電点から周縁へ放射状に分布する。このた
め、オフセット給電時のように、垂直指向性に偏りが生
じることはない。

前述のような加速通信系の移動局側では、上り回線及び
下り回線の使用周波数にそれぞれ対応して、上述のよう
な既提案のマイクロストリップアンテナを２個並列に設
置すればよいことになる。

ところが、このような既提案のアンテナを近接して配置
すると、両者間の電気的結合によって、他のアンテナが
存在する側で利得の１＆減する角が複数発生して、主放
射ビームが複数のローブに分割されてしまうという問題
が生ずる。

この結合の問題は２個のアンテナを離せば解消するが、
この場合には、アンテナ系全体の形状が大きくなるとい
う問題が生ずる。

一方、例えば、アンテナ及び電波伝播に関する米国電気
電子学会技術報告（１εεＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ
ｓｏｎ　Ａｎｔｅｎｎａｓ　ａｎｄ　Ｐｒｏｐａｇａｔ
ｉｏｎ）第２７巻第３号２７０〜２７３頁（１９７８年
３月）には、前出第７図及び第８図に示すような従来の
マイクロス）　ＩＪツブアンテナの放射素子（３）の上
に、誘電体板を介して、無給電の円形導体を同心にスタ
ック（積Ｎ）した２周波数用のアンテナが開示されてい
る。

しかしながら、この２周波数用アンテナも前述の無線通
信系で使用されるように、その比が２．６倍になるよう
なかけ離れた２つの周波数をカバーし得ない。

かかる点に鑑み、本発明の目的は、互いにかけ離れた複
数の周波数帯において、それぞれ所要仰角範囲の垂直指
向性を有すると共に、水平面無指向性の簡単な構成のマ
イクロス）　ＩＪツブアンテナを提供するところにある
。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、接地された導電平板（１１）上にそれぞれ低
損失の誘電体層（１２）、　（１４）　を介して、複数
の導電円板（１３）、　（１５）　を直径の大きいもの
から順次積層して同心に配設し、最小径の導電円板（１
５）の中心に給電点（１５ｆ）　を設けると共に、他の
導電円板（１３）にはそれぞれ中心から離れた位置に給
電点（１３ｆ、）、　（１３ｆ２＞　　を設けたマイク
ロストリップアンテナである。

〔作用〕

かかる構成にによれば、最小径の円板導体が最高周波数
帯の放射素子となり、他の円板導体は隣接する小径円板
導体に対する接地導体となると共に、順次低くなる周波
数帯の放射素子ともなって、小形かつ簡単な構成で複数
の周波数帯において所望の円錐ビーム状の指向性が得ら
れる。

〔実施例〕

以下、第１図〜第５図を参照しながら、本発明によるマ
イクロストリップアンテナの一実施例について説明する
。

本発明の一実施例の構成を第１図及び第２図に示す。

第１、図及び第２図において、いずれも円形の接地導体
（１１）上に、ふっ素樹脂のような低損失の誘電体層（
１２）を介して、中径の円板導体（１３）が同心に積層
配設され、この円板導体（１３）上に、小径の誘電体層
（１４）を介して、小径の円板導体（１５）が同心に積
層配設される。

本実施例において、各導体（１１）、　（１３）、　（
１５）の半径、誘電体層（１２）、　（１４）　　の誘
電率及び厚さは、例えば次のように設定される。

ｒ口＝９０ｍｍ、　　　　ｒ　、−＝５５ｍｍｒ　、ｓ
　＝２６．５＋＋＋ｍ、　　　　ε、　＝２．６ｊ　＋
２　＝　ｊ　＋４　＝３．２ｍｍ中径の円板導体（１３
）には、その中心から等しくｒｒ　だけオフセットされ
、角間隔θの２ケ所に給電点（１３ｆ、）及び（１３ｆ
２）が設けられ、小径の円板導体（１５）の中心に給電
点（１５）が設けられる。本実施例において、給電点（
１３ｆ、）及び（１３ｆ２）のオフセット距離及び角間
隔は例えば次のように設定される。

ｒ、　＝３３ｍｔｎ、　　　　　θ＝１３５゜中径円板
導体（１３）の両給電点（１３ｆ、）及び（１３ｆ、）
には、それぞれ同軸給電線（２１）及び（２２）が接続
される。この場合、両給電線（２１）及び（２２）の外
部導体は接地導体（１１）に接続される。

また、小径円板導体（１５）の給電点（１５ｆ）　　に
は同軸給電線（２５）の内部導体（２６）が接続され、
給電線（２５）の外部導体（２７）は接地導体（１１）
に接続される。

なお、本実施例において、中径円板導体（１３）は、そ
の中心において、スルーホール加工により接地導体（１
１）と電気的に接続されており、従って、同軸給電線（
２５）の外部導体（２７）は中径円板導体（１３）の中
央部に接続されることになる。

本実施例の動作は次の通りである。

小径円板導体（１５）は中心給電であり、既提案例と同
様に、その半径はｒ　ｔｓ　＝２６．５ｍｍであって、
Ｔ　Ｍ　ｏ　＋モードで４．２Ｇ）！ｚに共振して、垂
直偏波の放射素子となる。このとき、中径円板導体（１
３）は小径円板導体（１５〉に対する接地導体として機
能し、第３図に示すように、主ビームが所望の仰角範囲
となる垂直指向性が得られる。

一方、中径円板導体（１３）は、インピーダンスがそれ
ぞれ５０Ωの、第１の給電点（１３ｆ、）が基準位相（
０°）、第２の給電点（１３ｆ、）が−９０°位相の１
．６ＧＨｚの信号でＴ　Ｍ　２１モードで励振されて、
円偏波の放射素子となり、第４図に示すような所望の垂
直指向性が得られる。

また、Ｔ　Ｍ　ｏ　＋モード以外で放射素子の中点のイ
ンピーダンスは基本的に０Ωであるから、本実施例では
、前述のように、中径円板導体（１３）の中央部を接地
導体（１１）に接続して動作の安定を図っている。

上述のように、本実施例では、所望の指向性が正面方向
の利得を必要としない円錐ビームであるため、正面方向
の環境がアンテナ自身の特性に及ぼす影響が少ないこと
に着目して、低い方の周波数帯のアンテナの中央に高い
方の周波数帯のアンテナを積層したので、小形でかつ簡
単な構成で所望の指向性が実現される。

なお、使用周波数が接近して来ると、上側誘電体層り１
４）の影響により、中糸円板導体（１３）の共振周波数
が低（なる。

上述の実施例では、中径円板導体〈１３）の給電点（１
３ｆ、）及び（Ｈｆ、）には、それぞれ同軸給電線（２
１）及び（２２）によって、所定位相差の高周波信号を
供給するようにしたが、第５図に示すようなノーイブリ
ッド回路（３０）を用いれば、アンテナ系全体を一層コ
ンパクトに構成することができる。

即ち、第５図において、例えば厚さがＱ、　１３＋ｔ＋
＋ｎのふっ素樹脂を用いた両面胴貼積層板（３１）の一
方の銅１　（３２）を図示のように形成し、入力端子Ｉ
Ｎから信号を供給すると、Ａ点から左側が上下左右とも
対称となる。ＢＣ及びＢＤが実効波長の略１／４に設定
され、Ａ点の信号電力は両出力端子Ｏ１及び０□に等分
されて供給されると共に、出力端子０□の方の位相が９
０°遅れる。Ｔは終端抵抗端子である。両出力端子０．
及び０□間の距離を第１図の給電点（１３ｆ、）及び（
１３ｆ２）の直線距離に等しく設定しておけば、このハ
イブリッド回路（３０）を接地導体（１１）に背中合せ
に接着し、対応する出力端子と給電点とを導体ピン（図
示せず）で簡単に接続することができる。

なお、上述の実施例では、２つの周波数帯が使用される
場合について説明したが、３つ以上の周波数帯が使用さ
れる場合にも、全く同様に本発明を適用することができ
る。

〔発明の効果〕

以上詳述のように、本発明によれば、接地導体上にそれ
ぞれ誘電体層を介して直径の大きい順に複数の円板導体
を積層し、最小径の円板導体には、その中心に給電する
と共に、他の円板導体にはオフセット給電するようにし
たので、最小径の円板導体が最高周波数帯の放射素子と
なり、他の円板導体は隣接する小径円板導体に対する接
地導体となると共に、順次低くなる周波数帯の放射素子
ともなって、小形かつ簡単な構成で、複数の周波数帯に
おいて、所望の円錐ビーム状の指向性を有するマイクロ
ストリップアンテナが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明によるマイクロストリップア
ンテナの一実施例の構成を示す平面図及び断面図、第３
図及び第４図は本発明の一実施例の指向性を示す線図、
第５図及び第６図は本発明の説明のための平面図及び概
念図、第１図及び第８図は従来のマイクロストリップア
ンテナの構成例を示す平面図及び断面図、第９図及び第
１０図は既提案によるマイクロストリップアンテナの構
成を示す平面図及び断面図である。（１１）は接地導体、（１２）、　（１４）　　は誘電
体層、（１３）。（１５）は円板導体、（１３ｆｌ）、　（１３ｆ２）、
　（１５ｆ）　　は給電点である。 ′Ｉ／＆１ｒｌＡ代　　理　　人　　　　　伊　　藤　　　　　真向　　
　　　　　　松　　隈　　秀　　盛偵ミフ子をｙ−１第２図史フ沖ト所＋１　の　詣百十生（チ＝４．２Ｃｒｔ−！ｚ）第５図奸會力艷Ｍｉｉイざ系　０　オ簿Ｆ（イト１第６図突発イＨのす＆　Ｕ　＝ｌ’ｔ　（チ＝１．６θＨｚ）
第８図

Claims

【特許請求の範囲】接地された導電平板上にそれぞれ低損失の誘電体層を介
して複数の導電円板を直径の大きいものから順次積層し
て同心に配設し、最小径の導電円板の中心に給電点を設けると共に、他の導電円板にはそれぞれ中心から離れた位置に給電点
を設けたことを特徴とするマイクロストリップアンテナ
。