JPH01233902A - 平面アンテナ - 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］ 本発明は、クランク型のマイクロストリップラインを用
いた平面アンテナに関するものである。

［従来の技術］ 従来、クランク型のマイクロストリップラインを用いた
この種の平面アンテナは、所定の設計式によってマイク
ロストリップラインの形状寸法を算出しているが、クラ
ンク部のコーナ部分で特性インピーダンスが不連続にな
って反射損失が生じるという問題がある。そこで、クラ
ンク部のコーナを適当にカッ）（Ｍ験的にカット率を４
５〜７０％に設定）し、反射損失を少なくするようにし
ていた。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述の従来例にあっては、クランク部の
コーナのカット率を経験的に求めた適当な値に設定して
いたので、カット部分における反射損失があまり小さく
ならず、アンテナ利得および軸比が悪くなって設計目標
値を満足しない場合があるという問題があった。

本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、その目
的とするところ（土、コーナ力・ント部分１こおける反
射損失をより少なくすることができ、アンテナ利得およ
び軸比が良好な平面アンテナを提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の平面アンテナは、表面にマイクロストリップラ
インが形成された誘電体基板の裏面に接地導体を配置し
、上記マイクロストリップラインをクランク型とした平
面アンテナにおいて、クランク部の＃Ｘ幅をＷ（ｍｍ）
、マイクロストリップラインの長手方向に直交する方向
の突出寸法をｂ（１）とし、クランク部のコーナのカッ
ト率Ｍ（％）がＭ　＝　（７３−０，７８Ｘ　ｂ−４，
７７Ｘ　Ｗ　）±３となるようにマイクロストリップラ
インの形状寸法を設定したものである。

［作　用］ 本発明は上述のように構成されており、クランク型マイ
クロストリップラインを用いた平面アンテナにおいて、
クランク部のコーナ部分での反射損失が少なくなるよう
なカント率を実験結果お上１重回帰分析によって求めた
設計式により容易に設定できるようにしたものであり、
クランク部の線幅をＷ（＋＋ａ）、マイクロストリップ
ラインの長手方向に直交する方向の突出寸法をｂ（ｍｎ
）とし、クランク部のコーナのカット率Ｍ（％）を、Ｍ
　＝　（７３−０，７８Ｘ　ｂ−４，７７Ｘ　Ｗ　）±
３となるようにマイクロストリップラインの形状寸法を
設定し、コーナカット部分における反射損失をより少な
くしてアンテナ利得お上ゾ軸比が良好な平面アンテナを
容易に実現できるようにするものである。

［実施例１ 第１図乃至第６図は本発明一実施例を示すもので、表面
にマイクロストリップライン２が形成された誘電体基板
１の裏面に接地導体３を配置し、上記マイクロストリッ
プライン２をクランク型とした従来例と同様の平面アン
テナにおいて、クランク部２ａの線幅をＷ（＋ｍ）、マ
イクロストリップライン２の長手方向に直交する方向の
突出寸法をｂ（ＩＩＩＩｌｌ）とし、クランク部２ａの
コーナのカット率Ｍ（％）が Ｍ　＝　（７３−０，７８Ｘ　ｂ　−４，７７Ｘ　Ｗ　
）±３・・・・・・（１）となるようにマイクロストリ
ップライン２の形状寸法を設定したものである。ここに
、実施例にあっては、厚ｆｉｔ２（５０〜１００μｍ）
のポリエチレン系合成樹脂よりなる誘電体基板１の表面
に、多数のクランク部２ａを有するマイクロストリップ
ライン２を形成するとともに、誘電体基板１をアルミニ
ウム板よりなる接地導体３上に積層配置し、マイクロス
トリップライン２上に厚さり、（１±０゜２ｆｆｌＩ１
１）のポリエチレンテレフタレートよりなる保護層４を
被覆して平面アンテナが形成されており、中心周波数ｆ
ｖａが１１．７ＧＨｚ−１２ＧＨｚで指向角θＩｆｌが
１０〜３０ＤＥＧとなるようにマイクロストリップライ
ン２のクランク部２ａの形状（寸法ａ、ｂ、ｅおよび線
幅Ｗ）が設計され、カット率Ｍは、コーナ部分の対角寸
法Ｘに対するコーナ部分の線幅ｄの百分比（ｄＸ　１０
０　／ｘ）としている。なお、マイクロストリップライ
ン２の厚さは反射損失ＲＬに影響の少ない３０μ艶程度
に設定している。

以下、マイクロストリップライン２の形状寸法の設計式
の導出について具体的に説明する。一般に、反射損失Ｒ
Ｌはａ　＋　ｂ　＋　ｅ　ｒ　Ｗ　＋　Ｍの相互関係に
よって大きく影響を受けるので、その形状寸法の設計は
充分検討する必要がある。特に、反射損失ＲＬを−１５
［ｄＢ］以下とするには、ｆ＋ｎ、θｍの設計目標値を
も満足させねばならないので、ａ　１　ｂ　＋　Ｃｒ　
Ｗ　ＩＭの設計値の相互関係の自由度は者しく制約を受
けることになる。本発明においては、ｆｍ、θｍおよび
反射損失ＲＬの設計目標値を共に満足させるａ。

ｂ、ｃ、Ｗ、Ｍの相互関係を実験によって求め、その領
域を明確にして最適な設計式を導き、設計が容易に行え
るようにするものである。

ところで、ｆ、θｍの設計目標値を満足させる条件から
ａ、ｅを求める設計式は、理論および実験からす、Ｗ、
Ｍの関数として以下のようになっている。

ａ＝　ｆａ（Ｗ　、ｂ、　Ｍ　）・・・・・・・・・・
・・・・・（２）ｂ＝　［６（Ｗ　、ｂ、　Ｍ　）・・
・・・・・・・・・・・・・（３）例えば、 ｆｍ＝　１１．９５Ｇ　Ｈｚ　　　θｍ＝２６［Ｄ　Ｅ
　Ｇ　］Ｗ＝１．５＋ｍ　　　ｂ＝８，６２１ｆｉＩＩ
ＩＭ＝５６［％］のとき、マイクロストリップライン２
のクランク部の形状設計データとして、ａ＝　１１．１
９［ｍｍｌ、ｃ＝７゜７２［ｍｎ＋］が得られる。

しかしながら、このときの反射ノ！１失尺りは−１２［
ｄＢ］となって、目標イ直である−１５［ｄＢ］よりも
高い値になっている。

そこで、本発明にあっては、後述する所定の実験サンプ
ルの反射損失ＲＬをネットワークアナライザによって測
定し、測定によって得られたデータと、重回帰分析手法
を用いて導出された設計式によって設計目標値を総て満
足する形状寸法（ａ、ｂ。

ｃ　、　Ｗ　、　Ｍ　）を容易に求められるようにして
おり、カット率Ｍ（％）が（１）式となるように設定し
、コーナカット部分における反射損失ＲＬをより少なく
してアンテナ利得および軸比が良好な平面アンテナを容
易に実現できるようにしている。なお、この場合、寸法
すは７〜９　［ｍｍｌの範囲内、＃！幅Ｗは１〜４［ａ
＋＋＋＋］の範囲内で、アンテナの総合利得、サイ−ロ
ーブなどを考慮しでＵ験的に選択される。すなわち、ア
ンテナの仕様が設定されて、総合利得、交差偏波特性、
指向角などより、理論と経験からマイクロストリップラ
イン２の線幅Ｗおよび５寸法が設定されれば、（１）式
に基いて反射損失ＲＬが目標値よりも少なくなるコーナ
のカッ）率Ｍ［％１が決定でき、次に、（２Ｈ３）式に
基いて寸法ａ、Ｃが求められ、総ての設計目標値を満足
するマイクロストリップライン２の形状寸法が得られ、
形状寸法（ａ、ｂ、ｃ、Ｗ、Ｍ　）の合理的な設計が容
易に且つ短ＶｆＦＪＩに行うことができるようになって
いる。

以下に設計式（１）を導出する実験方法について説明す
る。いま、クランク型のマイクロストリップラインの設
計式によるパターン寸法ａ、ｂ、ｃは以下のようになっ
ている。

ｂ＋（１−ηｃｏｓθｄ）ｃ＝２δ十λｇ（１ｔａｎ−
’　Ｈ１λｇ＝りＣ８／ｆｄ βｚ２π／λ８ 但し、 ｌ・・・波長短縮率　　θｄ・・・設計主放射方向λｇ
・・・＃Ｘ路波艮　　β・・・直線部の位相定数δ・・
・補正長（周波数調整） ｆｄ・・・設計周波数 また、電気的パターン寸法ｔ、ｂ＋、ｃ＋およびパター
ン実寸法ａ″、ｂ″、Ｃ”は、周波数補正長、紬比袖正
艮をδ、にとすれば以下のようになる。

ａ　’　＝　ａ”−δ／２ ｂ’＝ｂ″−δ ｅ””ｅ”−δ ａ””ａｋ ｂ″＝ｂ Ｃ″＝ｃ＋２に 上記各計算式からパターン実寸法ａ″、ｂ”、Ｃ”を求
めると、 ｂ″＝ｂ’＝ ｂ’十δ ところで、上述の計算に使用する７ンテナ股計データの
うち、波長短縮率ηお上り周波数補正長δは構成部材の
材料によって値が異なるので、アンテナを設計する場合
には、これらのアンテナ設計データを測定により求めな
ければならない。下記第１表は、誘電体基板としてεｒ
≦２．４、ｔａｎδ＜０．００１のものを用い、マイク
ロストリップラインの線幅Ｗの異なる直線状のものを準
備し、ＴＲＤ法によりサンプルをカットバックして波長
短縮率を測定した結果を示している。但し、接地導体３
の厚さは２ｍＦ６、Ｒ電体基板１の厚さは１　［１１１
１１゜マイクロストリップライン２の厚さは３５μ【ｎ
、保護膜４の厚さは１００μ槌である。

ｇｉ表 また、下記第２表は、測定サンプルとしてｉｌ福Ｗ、カ
ット率Ｍの異なる１列のアレイアンテナを準ａ（ｂ’＝
７λｇ／１６、ｋ＝　０　［ｍ＋＋＋］、δ＝　１　（
ｍｍｌ）し、このサンプルの主放射方向θｄを示す中心
周波数ｆｍを精度の良い指向特性測定装置によって求め
、次式によってδを計算したものである。

（２ａ”＋２ｂ″＋Ｃ″）−η（２ａ″十Ｃ”）ｃｏｓ
θｄ＝４δ＋２ηＣｏ／ｆｍ 第２表 但し、Ｍ＝５０〜６０ 上述のようにしで計算されたパターン実寸法ａ″。

ｂ″、Ｃ″の平面アンテナサンプルの反射損失ＲＬをネ
ットワークアナライザで測定し、反射損失ＲＬが一１５
ｄＢ以下になる（Ｗ、ｂ’、に、Ｍ）の組み合わせを求
めると、下記の第３表および第４表のようになる。

第３表 第４表 以上のようにして求められたデータと、重回帰分析手法
を用いてカット率Ｍをｂ　、　Ｗの関数として数式化す
ると、（１）式が得られることになる。

［発明の効果１ 本発明は上述のように構成されており、クランク型マイ
クロストリップラインを用いた平面アンテナにおいて、
クランク部のコーナ部分での反射損失が少なくなるよう
なカット率を実験結果および重回帰分析によって求めた
設計式により容易に設定できるようにしたものであり、
クランク部の線幅をＷ（ｍ＋１１）、マイクロストリッ
プラインの艮手力向に直交する方向の突出寸法をｂ（Ｉ
Ｉｌｍ）とし、クランク部のコーナのカット率Ｍ（％）
がＭ　＝　（７３−０，７８Ｘ　ｂ−４，７７Ｘ　Ｗ　
’）±３となるようにマイクロストリップラインの形状
寸法を設定しているので、コーナカット部分における反
射損失をより少なくしてアンテナ利得および軸比が良好
な平面アンテナを提供できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る平面アンテナの斜視図、第２図は
同上の要部断面図、第３図は同上の動作説明図、第４図
乃至第６図は同上の要部正面図である。 １は誘電体基板、２はマイクロストリップライン、２ａ
はクランク部、３は接地導体である。 代理人　弁理士　石　１）長　七 第４図 第５図 ａ 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）表面にマイクロストリップラインが形成された誘
   電体基板の裏面に接地導体を配置し、上記マイクロスト
   リップラインをクランク型とした平面アンテナにおいて
   、クランク部の線幅をＷ（ｍｍ）、マイクロストリップ
   ラインの長手方向に直交する方向の突出寸法をｂ（ｍｍ
   ）とし、クランク部のコーナのカット率Ｍ（％）が Ｍ＝（７３−０．７８×ｂ−４．７７×Ｗ）±３となる
   ようにマイクロストリップラインの形状寸法を設定した
   ことを特徴とする平面アンテナ。