JPH03145305A - マイクロストリップアンテナ - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は円偏波用マイクロストリップアンテナに関す
るものである。

［従来の技術］ 従来、この種の装置として、第７図に示すようなものが
あった。この図は特開昭６１−２８１７０４号公報ｒｓ
ＨＦ帯平面アンテナＪに示されたもので、図において（
１）は誘電体基板、（２）は放射導体板、（３）は地導
体板、（４）は給電用ストリップ導体、（５）は放射導
体板（２）に設けられた四部である。ここで、誘電体基
板（１）の一方の面には放射導体板（２）、他方には地
導体板（３）が設けられている。また、放射導体板（２
）の凹部（５）は円形状の放射導体板（２）の中心Ｏを
通るこの円形上の直線Ａ−Ａ　”と円周が交差する部分
の周上に設けられたものであり、給電用ストリップ導体
（４）は、直線Ａ−Ａ　”と４５°の角度をなし、Ｏを
通る上記円板上の直線上の点Ｆで上記放射導体板（２）
と接続されている。

従来の円偏波用マイクロストリップアンテナは上記のよ
うに構成されているので、給電用ストリップ導体（４）
は地導体板（３）と組み合わさり、マイクロストリップ
線路を構成する。マイクロストリップ線路を伝搬してき
た電波は円偏波用マイクロストリップアンテナを励振す
る。

ここで、一般的な直線偏波川マイクロストリップアンテ
ナの動作について説明する。

第８図はマイクロストリップアンテナの動作を説明する
ための図であり、（２）は方向性のない円板からなる放
射導体板、（４）は給電用ストリップ導体である。給電
用ストリップ導体（４）に沿って伝搬してきた電波はマ
イクロストリップアンテナを励振する。同図（ａ）はマ
イクロストリップアンテナの放射導体板（２）上を流れ
る主要な共振電流の方向を矢印で示しており、この時、
マイクロストリップアンテナでは同図（ｂ）に示すよう
な入力インピーダンス特性を持ち、同図（Ｃ）に示すよ
うな等価回路で表される。これより、同図（ｂ）に示す
ように共振周波数ｆｏよりも低い周波数では誘導性、ｆ
ｏよりも高い周波数では容量性インピーダンス特性を示
す。また、同図（ｃ）に示す等価回路では、放射抵抗Ｒ
に流れる電流は、共振周波数ｆｏよりも低い周波数では
インダクタンスＬが並列に接続されるため進み、共振周
波数よりも高い周波数ではキャパシタンスＣが並列に接
続されるため遅れる。

次に第７図に示す円偏波用マイクロストリップアンテナ
の円偏波発生に係わる動作について説明する。

第９図は第７図の点Ｆから給電した時の放射導体板（２
）上を流れる電流の方向を示す図であり、（２）、　　
（４，）、　　（５）は第７図と同一のものを示してお
り、電流の方向は矢印で示している。なお、直線Ｂ−Ｂ
−は中心０を通り、直線Ａ−Ａ　−と直交する直線であ
る。同図（ａ）には放射導体板（２）上を流れる主要な
電流の方向を矢印で示す。この電流は、空間的に直交す
る二つのモードａ、　　ｂにわけて考えることができ、
同図（ｂ）。

（Ｃ）はそれぞれモードａ、モードｂの主要な電流の方
向であり、モードａは直線Ａ−Ａ　”方向、モードｂは
直線Ｂ−Ｂ一方向である。上記のようにモードａとモー
ドｂに分けて考えるとモードａの共振周波数「ａは、放
射導体板（２）に凹部（５）が設けられているため、モ
ードｂの共振周波数ｆｂよりも高（なる。なお、モード
ｂの共振周波数「ｂは放射導体板（２）に凹部（５）を
設ける前の円形状の場合と同じであり、ここではｆｂ＝
ｆｏとする。

第１０図に上記の共振周波数ｆａ及び共振周波数ｆｂで
共振する場合の円偏波用マイクロストリップアンテナの
入力インピーダンス特性を示す。

図において破線は共振周波数ｆａのモードａの特性を示
し、実線は共振周波数ｆｂのモードｂの特性を示す。こ
れより、ｆｂ＜ｆ＜ｆａなる周波数ｆにおいてモードａ
の位相は進み、モードｂの位相は遅れる。放射導体板（
２）に設けられた凹部（５）の面積を適当に選び、ｆａ
のｆｏからの変位を調整することにより、モードａ、ｂ
の放射電界の振幅が等しくなる周波数ｆｏ−におけるモ
ードａ、　　ｂの放射電界の位相をそれぞれ＋４５゜４
５°とすることができる。この時、モードａとモードｂ
の放射電界の振幅が等しくなると共に、モードａとモー
ドｂの放射電界の間に９０°の位相差が生じるため、第
７図に示す円偏波用マイクロストリップアンテナにおい
て、直線Ａ−Ａ−と４５゜の角度をなし、中心Ｏを通る
直線上の点Ｆから周波数ｆｏ−で給電すると円偏波を放
射することができる。上記の円偏波用マイクロストリッ
プアンテナにおいては、誘電体基板（１）が波長に比べ
て薄いため、反射特性及び楕円偏波率の良好な周波数帯
域が狭い。

また、直線偏波用マイクロストリップアンテナの反射特
性を広帯域化する手段としては従来、第１１図に示すよ
うなものがあった。この図はＧ、　ＤＵＢＯ３Ｔ、　Ｊ
、　ＲＯＣＱＵＥＮＣＯＵＲＴ、　Ｇ、　ＢＯＮＮＥＴ
著″ＩＮＦＬＵＥＮＣＥ　０ＦＤＩＲＥＣＴＯＲ５ＩＺ
Ｅ　ＵＰＯＮ　Ａ　ＭＩＣＲＯ３ＴＲＩＰ　ＱＵＡＤＲ
ＡＴＩＣＰ−ＡＴＣＩ（ＢＡＮＤＷＩＤＴＨ”、　ＩＥ
ＥＥ　１９８７　ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ　ＳＹＭ
ＰＯ３ＩＵＭ　ＤＩＧＥＳＴ　ＡＮＴＥＮＮＡＳ　ＡＮ
Ｄ　ＰＲＯＰＡＧＡＴＩＯＮ、ｐｐ。

９４０〜９４３．１９８７に示されたもので、分解斜視
図である。図において、（１）は第１の誘電体基板、（
２）は第１の放射導体板、（３）は地導体板、（４）は
給電用ストリップ導体、（６）は第２の誘電体基板、（
７）は第２の放射導体板である。

ここで、第２の誘電体基板（６）は第１の誘電体基板（
１）と平行に配置され、上記第１の誘電体基板（１）の
上記第２の誘電体基板（６）と対向する面に第１の放射
導体板（２）、他方の面に地導体板（３）が設けられて
おり、かつ上記第２の誘電体基板（６）の第１の誘電体
基板（１）と対向する面と反対の面に第２の放射導体板
（７）が設けられている。また、給電用ストリップ導体
（４）は、第１の放射導体板（２）に接続されている。

第１２図は、上記従来例に示された反射特性を広帯域化
する手段を円偏波用マイクロストリップアンテナに適用
した場合の楕円偏波率の周波数特性の測定結果を示す図
である。ここで用いだ円偏波用マイクロストリップアン
テナは第１１図に示した直線偏波用マイクロストリップ
アンテナにおいて、第１の放射導体板（２）及び第２の
放射導体板（７）を円形とし、一方の放射導体板に凹部
（５）を設け、地導体板（３）、第１の放射導体板（２
）、第２の放射導体板（７）を０．２波長間隔で配列し
たものである。図において破線は第１の放射導体板（２
）に四部（５）を設けた場合の特性を示し、実線は第２
の放射導体板（７）に凹部を設けた場合の特性を示す。

これより、第１の放射導体板（２）にのみ凹部（５）を
設けた場合には、はとんど円偏波は得られないことがわ
かる。

なお、従来の円偏波用マイクロストリップアンテナに対
する楕円偏波率の周波数特性は上記第１２図に実線で示
した測定結果とほぼ一致する。従って、上記従来の反射
特性を広帯域化する手段を適用しただけでは楕円偏波率
が良好な周波数帯域は広くならない。

［発明が解決しようとする課題］ 第７図に示した従来の円偏波用マイクロストリップアン
テナにおいては、反射特性及び楕円偏波率が良好な周波
数帯域が一般に狭いという問題点があった。また、第１
１図に示すように第２の放射導体板を設けて広帯域化を
図っても、反射特性は広帯域化できても楕円偏波率が良
好な周波数帯域は広くはならないという問題点があった
。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、縮退分離素子を設けた円偏波用マイクロスト
リップアンテナにおいて、広帯域にわたり楕円偏波率が
良好な円偏波用マイクロストリップアンテナを得ること
を目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る円偏波用マイクロストリップアンテナは
、第１の放射導体板と略平行に第２の放射導体板を設け
、かつ、第１の放射導体板と第２の放射導体板それぞれ
を円形状とし、その中心を通る直線と円周が交差する周
上に凹部または凸部もしくは凹部と凸部の両方を設け、
第１の放射導体板に電波を給電する手段を備えた。

［作用］ この発明においては、第１の放射導体板と略平行に第２
の放射導体板を設け、かつ、第１および第２の放射導体
板に凹部または凸部、もしくは、凹部と凸部の両方を設
けたので、入力インピーダンスの周波数特性を平坦化で
き、広い周波数帯域にわたり良好な楕円偏波率が得られ
る。

［実施例コ 第１図はこの発明の円偏波用マイクロストリップアンテ
ナの一実施例の構成を示す分解斜視図である。また、第
２図は第１図に示した円偏波用マイクロストリップアン
テナの楕円偏波率の周波数特性を示す特性図である。図
において（１）〜（７）は第７図及び第１１図に示した
従来装置と同一のものであり、（８）は第２の放射導体
板（７）に設けられた凹部、（９）は第１の誘電体基板
（１）及び第２の誘電体基板（６）と直交する第１の対
称面、（１０）は第１の誘電体基板（１）、第２の誘電
体基板（６）及び第１の対称面（９）と直交する第２の
対称面である。ここで、第２の誘電体基板（６）は第１
の誘電体基板誘電体（１）と平行に配置され、上記第１
の誘電体基板（１）の上記第２の誘電体基板（６）と対
向する面に円形状の第１の放射導体板（２）、他方に地
導体板（３）が設けられており、かつ上記第２の誘電体
基板（６）の一方の面に円形状の第２の放射導体板（７
）が設けられている。また、第１の放射導体板（２）の
凹部（５）は第１の対称面（９）と円周が交差する部分
の周上に設けられ、第２の放射導体板（７）の凹部（８
）は第１の対称面（９）と円周が交差する部分の周上に
設けられている。また、給電用ストリップ導体（４）は
、上記第１の対称面（９）と４５°の角度をなし、上記
第１の放射導体板（２）の中心Ｏ７を通る上記第１の放
射導体板（２）上の直線上の点Ｆで上記第１の放射導体
板（２）と接続されている。

ここで、第１図に示しだ円偏波用マイクロストリップア
ンテナにおいて、第１め放射導体板（２）と第２の放射
導体板（７）の両方に凹部（５）。

（８）を設け、地導体板（３）、第１の放射導体板（２
）、第２の放射導体板（７）の間隔をそれぞれ０．２波
長とすると、楕円偏波率の測定結果は第２図のようにな
り、上記の第１２図との比較から明らかなように、広い
周波数帯域にわたり良好な楕円偏波率を得ることができ
た。また、第１と第２の放射導体板（２）（７）及び凹
部（５）（８）の位置あるいは面積を適当に設計するこ
とにより、楕円偏波率の周波数特性を変化させることが
できる。

なお、上記第１の放射導体板（２）及び第２の放射導体
板（７）に凹部（５）、（８）を設けるかわりに、凸部
を設けた構造としても良いことは自明である。

第３図はこの発明の第２の実施例を示す分解斜視図で、
図において（１）〜（７）及び（９）〜（１０）は第１
図と同一のものであり、（１１）は第２の放射導体板（
７）に設けられた凸部である。ここで、円形状の第１の
放射導体板（２）の凹部（５）は第１の対称面（９）と
円周が交差する部分の周上に設けられ、給電用ストリッ
プ導体（４）は、上記第１の対称面（９）と４５°の角
度をなし、上記第１の放射導体板（２）の中心０１を通
る上記第１の放射導体板（２）上の直線上の点Ｆで上記
第１の放射導体板（２）と接続されている。また、上記
円形状の第２の放射導体板（７）の凸部（１１）は第２
の対称面（１０）と円周が交差する部分に設けられてい
る。

なお、上記第１の放射導体板（２）に凹部（５）第２の
放射導体板（７）に凸部（１１）を設けるかわりに、第
１の放射導体板（２）に凸部、第２の放射導体板（７）
に凹部（８）を設けた構造としても良いことは自明であ
る。

第４図はこの発明の第３の実施例を示す分解斜視図で、
図において（１）〜（１０）は第１図と同一のものであ
り、（１１）は第２の放射導体板（７）に設けられた凸
部であり、（１２）は第１の放射導体板（２）に設けら
れた凸部である。ここで、上記円形状の第１の放射導体
板（２）及び上記第２の放射導体板（７）の凹部（５）
、（８）はそれぞれ第１の対称面（９）と円周が交差す
る部分に設けられ、上記第１の放射導体板（２）及び上
記第２の放射導体板（７）の凸部（１２）。

（１１）はそれぞれ第２の対称面（１０）と円周が交差
する部分に設けられている。また、給電用ストリップ導
体（４）は、上記第１の対称面（９）及び第２の対称面
（１０）とそれぞれ４５°の角度をなし、上記第１の放
射導体板（２）の中心０゜を通る上記第１の放射導体板
（２）上の直線上の点Ｆで上記第１の放射導体板（２）
と接続されている。

なお、上記の実施例において、第１の放射導体板（２）
には凹部（５）と凸部（１２）のいずれか一方だけを設
けても良い。

第５図はこの発明の第４の実施例を示す構成説明図であ
り、同図（ａ）は分解斜視図、同図（ｂ）は正面図、同
図（Ｃ）は平面Ｐにおける断面図である。

図において（１）〜（１２）は第４図と同一のものであ
り、（１３）は第３の誘電体基板、（１４）は第１の対
称面（９）及び第２の対称面（１０）とそれぞれ４５°
の角度をなす地導体板（３）上の直線Ｃ−Ｃ″を対称軸
とする地導体板（３）上に設けられたスロット、（１５
）は給電用ストリップ導体（４）と第３の誘電体基板（
１３）と地導体板（３）で形成されたマイクロストリッ
プ線路である。

ここで、第１の誘電体基板（１）の一方の面は第２の誘
電体基板（６）と対向し、他方の面は第３の誘電体基板
（１３）と対向している。また、第３の誘電体基板（１
３）は第１の誘電体基板（１）と略平行に配置され、上
記第３の誘電体基板（１３）の第１の誘電体基板（１）
と対向する面には地導体板（３）、他方の面には給電用
ストリップ導体（４）が設けられ、地導体板（３）には
スロット（１４）が設けられている。

この実施例において、マイクロストリップ線路（１５）
はスロット（１４）と結合するように配置されており、
マイクロストリップ線路（１５）から給電された電波は
スロット（１４）を介して第１の放射導体板（２）と地
導体板（３）からなる放射素子を励振し、空間に電波を
放射する。

なお、この実施例においては、給電用ストリップ導体（
４）が地導体板（３）により第１の放射導体板（２）と
遮蔽されるため、給電用ストリップ導体（４）からの不
要放射の影響を抑圧できる利点がある。

また、上記マイクロストリップ線路（１５）にかえて、
トリプレート形ストリップ線路を用いた構造としても良
いことは自明である。

第６図はこの発明の第５の実施例を示すものであり、同
図（ａ）は正面図、同図（ｂ）はＸ−Ｘ−における断面
図である。図において、（２）〜（４）及び（７）〜（
１５）は第５図と同一のものであり、（１ａ）は第１の
薄膜基板、（１ｂ）は第１の発泡誘電体基板、（６ａ）
は第２の薄膜基板、（６ｂ）は第２の発泡誘電体基板で
ある。

ここで、同図（ｂ）に示すように第１の放射導体板（２
）は第１の薄膜基板（１ａ）の一方の面に設けられ、第
２の放射導体板（７）は第２の薄膜基板（６ａ）の一方
の面に設けられ、第１の薄膜基板（１ａ）と第３の誘電
体基板（１３）は第１の発泡誘電体基板（１ｂ）を挟ん
で積層され、第１の薄膜基板（１ａ）と第２の薄膜基板
（６ａ）は第２の発泡誘電体基板（６ｂ）を挟んで積層
されている。

この実施例においては、第１の薄膜基板（１ａ）と第２
の薄膜基板（６ａ）を第１および第２の発泡誘電体基板
（ｌｂ）、（６ｂ）により保持するため、第１および第
２の放射導体板（２）、（７）の支持が容易となる。ま
た、一般に発泡誘電体基板（ｌｂ）、（６ｂ）は一般に
誘電体基板に比べ、誘電率、誘電正接共に小さいため、
低損失なマイクロストリップアンテナを構成することが
できる。

さらに誘電体として薄膜基板（ｌａ）、（６ａ）と発泡
誘電体基板（１ｂ）、（６ｂ）を積層して用いるため、
きわめて安価にできる効果がある。

なお、以上の説明においては、円形状の第１の放射導体
板（２）及び上記第２の放射導体板（７）の円形寸法が
同一の場合を図示したが、これに限らず両者の円形寸法
を違えても良い。また、円形状の第１の放射導体板（２
）に設けた凹部（５）または凸部（１２）と円形状の第
２の放射導体板（７）に設けた凹部（８）または凸部（
１１）との相対角度が０度または９０度の場合を図示し
たが、これに限るものではなく、上記以外の相対角度で
設計しても良い。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、第１の放射導体板と平
行に第２の放射導体板を設け、かつ、第１の放射導体板
と第２の放射導体板それぞれに凹部または凸部、もしく
は凹部と凸部の両方を設けることにより、広い周波数帯
域にわたり良好な楕円偏波率を有する円偏波用マイクロ
ストリップアンテナを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の円偏波用マイクロストリップアンテ
ナの一実施例の構成を示す分解斜視図、第２図は第１図
に示した円偏波用マイクロストリップアンテナの楕円偏
波率の周波数特性を示す特性図、第３図はこの発明の第
２の実施例の構成を示す分解斜視図、第４図はこの発明
の第３の実施例の構成を示す分解斜視図、第５図はこの
発明の第４の実施例を示す構成説明図、第６図はこの発
明の第５の実施例を示す構成説明図、第７図は従来の円
偏波用マイクロストリップアンテナの構成図、第８図は
マイクロストリップアンテナの動作を説明するための説
明図、第９図は円偏波用マイクロストリップアンテナの
放射導体板上を流れる主要な電流の方向を示す説明図、
第１０図は円偏波用マイクロストリップアンテナの入力
インピーダンスの周波数特性を示す特性図、第１１図は
従来の直線偏波用マイクロストリップアンテナの構成を
説明する分解斜視図、第１２図は円偏波用マイクロスト
リップアンテナのは楕円偏波率の周波数特性を示す特性
図である。 図において、（１）は第１の誘電体基板、（１ａ）は第
１の薄膜基板、（１ｂ）は第１の発泡誘電体基板、（２
）は第１の放射導体板、（３）は地導体板、（３ａ）は
第１の地導体板、（３ｂ）は第２の地導体板、（４）は
給電用ストリップ導体、（５）は第１の放射導体板（２
）に設けられた凹部、（６）は第２の誘電体基板、（６
ａ）は第２の薄膜基板、（６ｂ）は第２の発泡誘電体基
板、（７）は第２の放射導体板、（８）は第２の放射導
体板（７）に設けられた凹部、（９）は第１の対称面、
（１０）は第２の対称面、（１１）は第２の放射導体板
（７）に設けられた凸部、（１２）は第１の放射導体板
（２）に設けられた凸部、（１３）は第３の誘電体基板
、（１４）は地導体板（３）上に設けられたスロット、
（１５）は給電用ストリップ導体（４）と第３の誘電体
基板（１３）と地導体板（３）で形成されたマイクロス
トリップ線路である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 地導体板上に第１の放射導体板、第２の放射導体板の順
   で配列され、該第１の放射導体板に電波を給電する手段
   を備えたマイクロストリップアンテナにおいて、該第１
   の放射導体板を円形状とし、円の中心を通る直線と円周
   が交差する周上に凹部あるいは凸部を設けると共に、該
   第２の放射導体板を円形状とし、円の中心を通る直線と
   円周が交差する周上に凹部あるいは凸部を設けたことを
   特徴とするマイクロストリップアンテナ。