JPH04352506A - アンテナ一体化マイクロ波回路 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はマイクロ波またはミリ
波帯のアンテナとミクサとを一体化したアンテナ一体化
マイクロ波回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７（ａ）は、例えば、Ｍｉｃｒｏｗａ
ｖｅ　　Ｊｏｕｒｎａｌ，（１９８８．３）に示された
、従来のアンテナと低雑音増幅器とを一体化したアンテ
ナ一体化マイクロ波回路を示す平面図であり、図７（ｂ
）は、図７（ａ）のＢＢ断面図である。図７において、
１は誘電体基板、２は地導体、３はアンテナの放射導体
、８はマイクロストリップ線路のストリップ導体、９は
出力端子、２０は低雑音増幅器全体を示す。２１は電界
効果トランジスタ（以下、ＦＥＴと呼ぶ）である。

【０００３】誘電体基板１の一方の面に、アンテナの放
射導体３、他方の面に、地導体２が形成されていて、マ
イクロストリップアンテナを構成している。上記マイク
ロストリップアンテナで受信された信号は、ストリップ
導体８と地導体２により構成されたマイクロストリップ
線路を介して、低雑音増幅器２０に入力されＦＥＴ２１
により増幅された後、出力端子９に出力される。

【０００４】また、図８は、他の従来例として、アンテ
ナとミクサとが一体化されたアンテナ一体化マイクロ波
回路を示す平面図である。図中、１は誘電体基板、３は
アンテナの放射導体、４はスルーホール、８はマイクロ
ストリップ線路のストリップ導体、９は出力端子、１４
は局部発振波入力端子、３０はダイオード７及びフィル
タ３１，３２，３３を有するミクサである。

【０００５】図８において、誘電体基板１の一方の面に
はアンテナの放射導体３、他方の面には地導体２が形成
され、マイクロストリップアンテナが構成されている。 上記マイクロストリップアンテナで受信された信号波は
、ストリップ導体８と地導体２とにより構成されたマイ
クロストリップ線路を介してフィルタ３１に入力される
。フィルタ３１は信号波のみを通過させる構成となって
おり、フィルタ３１を通過した信号波は一端をスルーホ
ール４を介して接地されているダイオード７に入力され
る。局部発振波入力端子１４に入力される局部発振波は
、ストリップ導体８と地導体２により構成されるマイク
ロストリップ線路を介してミクサ回路のフィルタ３２に
入力される。フィルタ３２は、局部発振波のみを通過さ
せる構成となっており、フィルタ３２を通過した局部発
振波はダイオード７を励起する。ダイオード７で信号波
と局部発振波はミクシングされ、中間波がフィルタ３３
を介して出力端子９に出力される。ここで、フィルタ３
３は信号波及び局部発振波は通過させず、中間波を通過
過させる構成となっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来のアンテナ一体化
マイクロ波回路は以上のように構成されていて、アンテ
ナの放射導体とマイクロ波回路が誘電体基板の片面上に
構成されているために、アンテナが複数個の素子アンテ
ナで構成され、その間隔が狭いときや、アンテナの放射
導体寸法が大きいとき、小型化する上の制約となってい
た。

【０００７】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、複数個の素子アンテナの間隔が狭
いときや、アンテナの放射導体寸法が大きいときにも、
１枚の誘電体基板にアンテナとマイクロ波回路を構成す
ることができるアンテナ一体化マイクロ波回路を得るこ
とを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、この請求項１記載のアンテナ一体化マイクロ波回路
では、マイクロストリップアンテナの放射導体とそれに
結合したマイクロストリップ線路の分波器を誘電体基板
の一方の面に設け、他方の面にコプレーナ線路を含む共
平面回路を設けて、ミクサ回路を構成し、アンテナとミ
クサとを一体化したものである。

【０００９】また、請求項２記載のアンテナ一体化マイ
クロ波回路では、上記のミクサ回路を構成するコプレー
ナ線路の線路長が、ｎを整数、λを該線路上の一波長と
して、（λ／４）＋（ｎλ／２）あり、上記コプレーナ
線路を給電線路としコプレーナ線路から誘電体基板の表
裏を貫く導体を介して放射導体に給電するようにしたも
のである。

【００１０】この請求項３記載のアンテナ一体化マイク
ロ波回路では、マイクロストリップアンテナの放射導体
を形成した誘電体基板の、他方の面に共平面回路による
ミクサ回路を構成して、アンテナとミクサとを一体化し
たものである。

【００１１】また、請求項４記載のアンテナ一体化マイ
クロ波回路では、ミクサ回路を構成するコプレーナ線路
の線路長が、ｎを整数、λを該線路上の一波長として、
（λ／４）＋（ｎλ／２）あり、上記ミクサ回路を構成
するコプレーナ線路を給電線路とし、該コプレーナ線路
から誘電体基板の表裏を貫く導体を介して放射導体に給
電するようにし、上記給電線路としたコプレーナ線路の
ストリップ導体にコプレーナ線路の分波器を結合させた
ものである。

【００１２】

【作用】上記のように構成された請求項１記載のアンテ
ナ一体化マイクロ波回路では、マイクロストリップアン
テナの放射導体とそれに結合したマイクロストリップ線
路の分波器を誘電体基板の一方の面に設け、他方の面に
コプレーナ線路を含む共平面回路を設けて、ミクサ回路
を構成し、アンテナとミクサとを一体化したことにより
、小形化のための設計裕度を上げることができる。

【００１３】請求項２記載のアンテナ一体化マイクロ波
回路では、上記ミクサ回路を構成する線路長が、ｎを整
数、λを該線路上の一波長として（λ／４）＋（ｎλ／
２）あるコプレーナ線路を給電線路として用いることに
より、小型化が可能である。

【００１４】請求項３記載のアンテナ一体化マイクロ波
回路では、マイクロストリップアンテナの放射導体を形
成した誘電体基板の、他方の面に共平面回路によるミク
サ回路を構成して、アンテナとミクサとを一体化したこ
とにより、小形化のための設計裕度を上げることができ
る。

【００１５】請求項４記載のアンテナ一体化マイクロ波
回路では、上記ミクサ回路を構成する線路長が、ｎを整
数、λを該線路上の一波長として（λ／４）＋（ｎλ／
２）あるコプレーナ線路を給電線路として用いることに
より、小型化が可能である。

【００１６】

【実施例】はじめに、アンテナの放射導体を設けた誘電
体基板の面をＡ面、他方の面をＢ面と定義する。なお、
平面図の斜線でハッチングした部分は表面（基板を見た
面）の導体を表す。 実施例１．図１はこの発明の実施例１を示す斜視図であ
る。図２は図１のＡＡ断面図、図３は図１を地導体側（
Ｂ面）から見た平面図、図４は図１のアンテナの放射導
体側（Ａ面）から見た平面図である。図中、１は誘電体
基板、２は地導体、３は放射導体、４はスルーホール、
５はコプレーナ線路のストリップ導体、６はスロット線
路、７はダイオード、８はマイクロストリップ線路のス
トリップ導体、９は出力端子、１０は分波回路全体を示
す。１４は局部発振波入力端子である。

【００１７】誘電体基板１の一方の面（Ａ面）に形成し
た放射導体３と、他方の面（Ｂ面）に形成した地導体２
とで構成されるマイクロストリップアンテナに入力した
信号波は、スルーホール４を介して接続されたコプレー
ナ線路５を伝搬し、コプレーナ線路の開放端にてコプレ
ーナ線路の地導体に対して並列、かつ互いに逆の極性で
接続された２つのダイオード７に入力する。

【００１８】一方、局部発振波入力端子１４に入力した
局部発振波は、地導体２に形成されたスロット線路６を
介して、線路に直列接続された２つのダイオード７を励
起する。ここで、局部発振波入力端子１４から内部を見
て、スロット線路の先端に接続されたコプレーナ線路は
、先端が短絡されたスロット線路と見なすことができ、
さらに、ｎを整数、λを該線路上の一波長として、コプ
レーナ線路の長さを（λ／４）＋（ｎλ／２），（以下
、ｎを整数、λを該線路上の一波長の説明を省略する）
にしているので、ダイオードが接続されている部分は、
開放端と見なせる。

【００１９】上記ダイオード７で発生した中間波は、コ
プレーナモードとなるために、局部発振器側には漏洩せ
ず、入力信号側へ伝搬し、スルーホール４を介してアン
テナの放射導体３に入力する。中間波は放射導体３に直
接結合するマイクロストリップ線路構造の分波回路１０
及びマイクロストリップ線路８を伝搬し、出力端子９に
出力される。ここで、分波回路１０は信号波に対しては
開放となり、また、上記分波回路１０は、アンテナの放
射導体上の信号波の電界が弱い位置に接続できるために
、分波回路の上記マイクロストリップアンテナの特性に
与える影響は小さい。従って、長さλ／４＋ｎλ／２の
コプレーナ線路は、上記ミクサ回路において、局部発振
波に対して先端短絡線路として働く一方、上記マイクロ
ストリップアンテナにおいて、地導体及びアンテナ給電
線路として働く。また、図１，図４に示すマイクロスト
リップアンテナの放射導体３に接続されているマイクロ
ストリップ線路の分波回路１０のアンテナの放射パター
ンへの影響については、もう１つの分波回路１０を上記
放射導体３の対象の位置に設け、２つの分波回路１０の
出力を合成するようにして、アンテナの放射パターンの
対象性を保持することができる。

【００２０】以上、ここではダウンコンバータとして受
信回路で中間波生成の例について示しているが、アップ
コンバータとして送信回路で高周波生成に用いる場合に
も、上記構成の効果は同等と見なせる。

【００２１】上記の実施例１では、放射導体３とコプレ
ーナ線路５とをスルーホール４によって接続する例を示
しているが、金属ピンもしくはバイアホールを用いても
同等である。

【００２２】実施例２．図５は、この発明の実施例２を
示すアンテナ一体化マイクロ波回路であり、誘電体基板
１の平面図（Ｂ面）である。図中、１１はワイヤである
。実施例１では分波回路１０はマイクロストリップ線路
によるチョーク構造となっていて、誘電体基板１のＡ面
に形成され、マイクロストリップアンテナの放射導体３
に結合した構成となっているが、この実施例２では、分
波回路１０はコプレーナ線路によるチョーク構造となっ
ていて、誘電体基板１のＢ面に形成したものである。

【００２３】実施例２の動作について説明する。図５の
ダイオード７におけるミクシングにより得られた中間波
は、（λ／４）＋（ｎλ／２）の長さのコプレーナ線路
５を伝搬し、コプレーナ線路のストリップ導体に接続さ
れたワイヤ１１を通じて分波回路１０に入力する。ここ
で、分波回路１０はコプレーナ線路によるチョーク構造
となっているので、アンテナの放射導体３からの信号波
、及び局部発振波入力端子１４より入力する局部発振波
に対しては開放となり、入力した上記中間波だけが分波
され出力端子９に出力する。

【００２４】図６は、この発明の実施例３を示す斜視図
である。図中、１２は中間波増幅器、１３は局部発振波
発振器である。実施例１ではミクサから中間波を出力と
する例を示したが、中間波増幅器１２を同じ基板に設け
て中間波を増幅後に出力することもでき、また、局部発
振波発振器も同一基板上に設け一体化したアンテナ一体
化マイクロ波回路の例を示す。この他、移相器等のマイ
クロ波回路についても同等である。

【００２５】実施例３の動作について説明する。実施例
１の図１と同一構成部分については既に説明済みなので
省略する。局部発振波発振器１３において発生した局部
発振波は、地導体２に形成されたスロット線路６を介し
て、線路に直列接続された２つのダイオード７を励起す
る。

【００２６】分波回路１０から出力された中間波は、ス
トリップ導体８と地導体２よりなるマイクロストリップ
線路から上記誘電体基板１の表裏を貫くスルーホール４
を介して、誘電体基板１のＢ面に形成されたコプレーナ
線路を経て、中間波増幅器１２に入力する。中間波増幅
器１２に入力した中間波は増幅された後、コプレーナ線
路５を介して出力端子９に出力する。

【００２７】なお、以上の説明で誘電体基板１が半導体
基板の場合、即ちモノリシック化したものであっても同
等である。

【００２８】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、以下に
記載されるような効果を奏する。請求項１記載のアンテ
ナ一体化マイクロ波回路では、マイクロストリップアン
テナの放射導体とそれに結合したマイクロストリップ線
路の分波器を誘電体基板の一方の面に設け、他方の面に
コプレーナ線路を含む共平面回路を設けて、ミクサ回路
を構成し、アンテナとミクサとを一体化することにより
、小形化のための設計裕度をあげることができ、１枚の
誘電体基板にアンテナとマイクロ波回路を構成すること
ができるアンテナ一体化マイクロ波回路を得ることがで
きる。

【００２９】請求項２記載のアンテナ一体化マイクロ波
回路では、上記のミクサ回路を構成する線路長が、ｎを
整数、λを該線路上の一波長として、（λ／４）＋（ｎ
λ／２）あるコプレーナ線路を給電線路として用いるよ
うにしたことにより、小形化が可能となり、１枚の誘電
体基板にアンテナとマイクロ波回路を構成することがで
きるアンテナ一体化マイクロ波回路を得ることができる
。

【００３０】請求項３記載のアンテナ一体化マイクロ波
回路では、マイクロストリップアンテナの放射導体を形
成した誘電体基板の、他方の面に共平面回路によるミク
サ回路を構成して、アンテナとミクサとを一体化するこ
とにより、小形化のための設計裕度をあげることができ
、１枚の誘電体基板にアンテナとマイクロ波回路を構成
することができるアンテナ一体化マイクロ波回路を得る
ことができる。

【００３１】請求項４記載のアンテナ一体化マイクロ波
回路では、ミクサ回路を構成する線路長が、ｎを整数、
λを該線路上の一波長として（λ／４）＋（ｎλ／２）
あるコプレーナ線路を給電線路として用いるようにした
ことにより、小形化が可能となり、１枚の誘電体基板に
アンテナとマイクロ波回路を構成することができるアン
テナ一体化マイクロ波回路を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１を示す構成図である。

【図２】図１のＡＡ断面図である。

【図３】図１の平面図（Ｂ面）である。

【図４】図１の平面図（Ａ面）である。

【図５】この発明の実施例２を示す構成図である。

【図６】この発明の実施例３を示す構成図である。

【図７】従来のアンテナ一体化マイクロ波回路を示す平
面図と断面図である。

【図８】従来の他のアンテナ一体化マイクロ波回路を示
す平面図である。

【符号の説明】

１　　誘電体基板 ２　　地導体 ３　　放射導体 ４　　スルーホール ５　　コプレーナ線路のストリップ導体６　　スロット
線路 ７　　ダイオード ８　　マイクロストリップ線路のストリップ導体９　　
出力端子 １０　　分波回路 １１　　ワイヤ １２　　中間波増幅器 １３　　局部発振波発振器 １４　　局部発振波入力端子 ２０　　低雑音増幅器 ２１　　ＦＥＴ ３０　　ミクサ ３１　　信号波通過フィルタ ３２　　局部発振波通過フィルタ ３３　　中間波通過フィルタ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】マイクロストリップアンテナの放射導体と
   それに結合したマイクロストリップ線路の分波器を誘電
   体基板の一方の面に設け、他方の面にコプレーナ線路を
   含む共平面回路を設けて、ミクサ回路を構成し、アンテ
   ナとミクサとを一体化したアンテナ一体化マイクロ波回
   路。
2. 【請求項２】ミクサ回路を構成するコプレーナ線路の線
   路長が、ｎを整数、λを該線路上の一波長として、（λ
   ／４）＋（ｎλ／２）あり、上記コプレーナ線路を給電
   線路としコプレーナ線路から誘電体基板の表裏を貫く導
   体を介して放射導体に給電するようにした請求項１記載
   のアンテナ一体化マイクロ波回路。
3. 【請求項３】マイクロストリップアンテナの放射導体を
   形成した誘電体基板の、他方の面に共平面回路によるミ
   クサ回路を構成して、アンテナとミクサとを一体化した
   アンテナ一体化マイクロ波回路。
4. 【請求項４】ミクサ回路を構成するコプレーナ線路の線
   路長が、ｎを整数、λを該線路上の一波長として、（λ
   ／４）＋（ｎλ／２）あり、上記ミクサ回路を構成する
   コプレーナ線路を給電線路とし、該コプレーナ線路から
   誘電体基板の表裏を貫く導体を介して放射導体に給電す
   るようにし、上記給電線路としたコプレーナ線路のスト
   リップ導体にコプレーナ線路の分波器を結合させた請求
   項３記載のアンテナ一体化マイクロ波回路。