JPH01243605A - 誘電体装荷アレイアンテナ - Google Patents
誘電体装荷アレイアンテナInfo
- Publication number
- JPH01243605A JPH01243605A JP7101988A JP7101988A JPH01243605A JP H01243605 A JPH01243605 A JP H01243605A JP 7101988 A JP7101988 A JP 7101988A JP 7101988 A JP7101988 A JP 7101988A JP H01243605 A JPH01243605 A JP H01243605A
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- JP
- Japan
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- antenna
- array antenna
- dielectric
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- unit antennas
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- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Waveguide Aerials (AREA)
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。
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、誘電体を装荷したアレイアンテナに関する。
従来の技術
近年、いわゆる平面アンテナが広く用いられている。こ
の平面アンテナは、電気絶縁性基板の一方表面に、波源
となる導電体を敷設し、他方表面に地導体を配してなる
構成である。波源としては、各種マイクロストリップラ
インや各種バッチアンテナが用いられる。上記バッチア
ンテナを用いる場合には、たとえば矩形板状の金属片（
バッチ）が基板上に多数形成されてアレイアンテナを構
成し、これらに給電ラインによって交流電圧を供給し発
振させる。
の平面アンテナは、電気絶縁性基板の一方表面に、波源
となる導電体を敷設し、他方表面に地導体を配してなる
構成である。波源としては、各種マイクロストリップラ
インや各種バッチアンテナが用いられる。上記バッチア
ンテナを用いる場合には、たとえば矩形板状の金属片（
バッチ）が基板上に多数形成されてアレイアンテナを構
成し、これらに給電ラインによって交流電圧を供給し発
振させる。
発明が解決しようとする課題
このようなバッチアンテナを用いるアレイアンテナで発
振または受信動作を行う場合、サイドローブが顕著に発
生してしまうことが知られている。
振または受信動作を行う場合、サイドローブが顕著に発
生してしまうことが知られている。
その例を第７図に示す、第７図は、円偏波率を観察対象
とした指向性を示すグラフである。すなわち直線偏波の
放射波を放射する送信用標準アンテナを、特性を観察す
べき受信用アンテナに正対させる。送信用アンテナを５
受信用アンテナに向かう仮想線のまわりに回転駆動する
。受信用アンテナの指向性が強い方向については、上記
放射波を円偏波と等価な状態に受信し、第７図の波形Ｐ
１゜Ｐ２．Ｐ３に示されるような高いレベルを検出する
。第７図で残余の状態は、送信用アンテナからの偏波方
向が回転している直線偏波の放射波が、相互に直交する
方向の成分のレベルが異なって受信される事態などに起
因して受信波のレベルが振動してしまう状態を示してい
る。
とした指向性を示すグラフである。すなわち直線偏波の
放射波を放射する送信用標準アンテナを、特性を観察す
べき受信用アンテナに正対させる。送信用アンテナを５
受信用アンテナに向かう仮想線のまわりに回転駆動する
。受信用アンテナの指向性が強い方向については、上記
放射波を円偏波と等価な状態に受信し、第７図の波形Ｐ
１゜Ｐ２．Ｐ３に示されるような高いレベルを検出する
。第７図で残余の状態は、送信用アンテナからの偏波方
向が回転している直線偏波の放射波が、相互に直交する
方向の成分のレベルが異なって受信される事態などに起
因して受信波のレベルが振動してしまう状態を示してい
る。
このような実験で観察されるパッチアレイアンテナの特
性は、第７図に示されるようにサイドローブが大きく観
測される。このようなサイドローブを防止しようとする
と、アレイアンテナを構成するパッチアンテナの構成密
度を向上する必要があることが知られている。このよう
に構成密度を向上すると、サイドローブは低減できるも
のの、パッチアンテナを形成する際に格段に精密な微細
加工技術が必要となり、工数も増大する８また給電ライ
ン長も増大することから、給電ラインにおける励振電力
のロスがむやみに増大してしまい、アンテナとしての効
率が大幅に低下してしまうという問題がある。
性は、第７図に示されるようにサイドローブが大きく観
測される。このようなサイドローブを防止しようとする
と、アレイアンテナを構成するパッチアンテナの構成密
度を向上する必要があることが知られている。このよう
に構成密度を向上すると、サイドローブは低減できるも
のの、パッチアンテナを形成する際に格段に精密な微細
加工技術が必要となり、工数も増大する８また給電ライ
ン長も増大することから、給電ラインにおける励振電力
のロスがむやみに増大してしまい、アンテナとしての効
率が大幅に低下してしまうという問題がある。
本発明の目的は、上述の技術的課題を解消し、小形であ
って高効率の誘電体装荷アレイアンテナを提供すること
である。
って高効率の誘電体装荷アレイアンテナを提供すること
である。
課題を解決するための手段
本発明は、電気絶縁性材料から成る配線基板上に配置さ
れたアレイアンテナと、 アレイアンテナを構成する各単位アンテナ上に配置され
た誘電体等漬物とを含むことを特徴とする誘電体装荷ア
レイアンテナである。
れたアレイアンテナと、 アレイアンテナを構成する各単位アンテナ上に配置され
た誘電体等漬物とを含むことを特徴とする誘電体装荷ア
レイアンテナである。
作 用
本発明に従えば、電気絶縁性材料から成る配線基板上に
アレイアンテナを配置する。このアレイアンテナを構成
する各単位アンテナ上に誘電体等価物を配置することに
より、各単位アンテナ毎の開口効率が増大される。これ
によりアレイアンテナを構成する単位アンテナの配置密
度を低減でき、単位アンテナおよび各単位アンテナに給
電する構成における電力損失を格段に低減できる。さら
に前記単位アンテナの配置密度を適切に選ぶことにより
、全体の能率を格段に向上できる。
アレイアンテナを配置する。このアレイアンテナを構成
する各単位アンテナ上に誘電体等価物を配置することに
より、各単位アンテナ毎の開口効率が増大される。これ
によりアレイアンテナを構成する単位アンテナの配置密
度を低減でき、単位アンテナおよび各単位アンテナに給
電する構成における電力損失を格段に低減できる。さら
に前記単位アンテナの配置密度を適切に選ぶことにより
、全体の能率を格段に向上できる。
実施例
第１図は、本発明の一実施例の誘電体装荷アレイアンテ
ナ（以下、アンテナと略す）１の構成を示す斜視図であ
る。第１図を参照して、アンテナ１について説明する１
本実施例のアンテナ１は、たとえば合成樹脂材料などの
電気絶縁性材料などから成る配線基板２の一方表面３上
に、たとえば矩形板状の金属銅などから成るパッチ４が
多数形成される。各パッチ４は、その平面視がたとえば
正方形状であって、相互の間隔Ｌ１はたとえば１゜６λ
０（λＯは励振空間波長）に選ばれ、アンテナ１の全体
の大きさは、たとえば３２０ｍｍＸ３２０ｍｍに選ばれ
る０本件発明者は、このようなパッチ４を配線基板２上
に、たとえば６４素子形成し、これを周波数ｆ Ｏ（１
１，２５ＧＨｚ＞で励振した実験を行った。このような
実験結果が、従来の技術の項で参照した第７図示の結果
である。
ナ（以下、アンテナと略す）１の構成を示す斜視図であ
る。第１図を参照して、アンテナ１について説明する１
本実施例のアンテナ１は、たとえば合成樹脂材料などの
電気絶縁性材料などから成る配線基板２の一方表面３上
に、たとえば矩形板状の金属銅などから成るパッチ４が
多数形成される。各パッチ４は、その平面視がたとえば
正方形状であって、相互の間隔Ｌ１はたとえば１゜６λ
０（λＯは励振空間波長）に選ばれ、アンテナ１の全体
の大きさは、たとえば３２０ｍｍＸ３２０ｍｍに選ばれ
る０本件発明者は、このようなパッチ４を配線基板２上
に、たとえば６４素子形成し、これを周波数ｆ Ｏ（１
１，２５ＧＨｚ＞で励振した実験を行った。このような
実験結果が、従来の技術の項で参照した第７図示の結果
である。
一方、本件発明者は、従来の技術の項で説明したような
技術的な課題に鑑み、第１図示のパッチ４上に二点鎖線
で示すような誘電体５を配置することに想到した。この
ような誘電体５は一例として直方体状に構成され、横Ｗ
ｌ （１，２５λ０）、縦Ｄｉ （１，２５λ０）、高
さＨｌ （１，４２λＯ）に選ばれ、また前記一方表面
３と誘電体５との間隙の距ＭＤ２は、たとえば０．０８
λＯに選ばれた。
技術的な課題に鑑み、第１図示のパッチ４上に二点鎖線
で示すような誘電体５を配置することに想到した。この
ような誘電体５は一例として直方体状に構成され、横Ｗ
ｌ （１，２５λ０）、縦Ｄｉ （１，２５λ０）、高
さＨｌ （１，４２λＯ）に選ばれ、また前記一方表面
３と誘電体５との間隙の距ＭＤ２は、たとえば０．０８
λＯに選ばれた。
このようなアンテナ１を用いて、周波数特性を観測した
結果が第２図のグラフに示される。従来の技術の項で第
７図の結果を得るための構成として説明した直線偏波を
有する送信用標準アンテナについて、偏波方向が垂直方
向と平行になる場合と、水平方向に平行になる場合につ
いて本件アンテナ１の周波数特性を観測した。第２図の
ライン１１が垂直方向の偏波の場合であり、ライン１２
が水平方向の漏波の場合である。第２図から明らかなよ
うに、本実施例のアンテナ１は、使用周波数１２ＧＨｚ
を中心に周波数帯域ｆ１〜ｆ２が使用可能である結果を
得た。これは、実験例で示すと、放射電力のピーク状態
から１ｄＢ降下の範囲では、周波数帯域として０．５Ｇ
Ｈｚが得られた。
結果が第２図のグラフに示される。従来の技術の項で第
７図の結果を得るための構成として説明した直線偏波を
有する送信用標準アンテナについて、偏波方向が垂直方
向と平行になる場合と、水平方向に平行になる場合につ
いて本件アンテナ１の周波数特性を観測した。第２図の
ライン１１が垂直方向の偏波の場合であり、ライン１２
が水平方向の漏波の場合である。第２図から明らかなよ
うに、本実施例のアンテナ１は、使用周波数１２ＧＨｚ
を中心に周波数帯域ｆ１〜ｆ２が使用可能である結果を
得た。これは、実験例で示すと、放射電力のピーク状態
から１ｄＢ降下の範囲では、周波数帯域として０．５Ｇ
Ｈｚが得られた。
このような測定結果は、第３図に示される標準電磁ホー
ンの周波数特性と比較して、格段に周波数帯域が拡大さ
れていることが理解される。
ンの周波数特性と比較して、格段に周波数帯域が拡大さ
れていることが理解される。
このようなアンテナ１の指向性図は、第４図に示される
。第４図を求める測定法は、従来の技術の項において、
第７図の結果を求める構成として説明した事項と同様で
ある０本実施例では、第７図に示した波形ＰＬ、Ｐ３の
ようなサイドローブが消去され、波形Ｐ２で示されるよ
うに正面方向にのみ指向性が実現されていることが理解
される。
。第４図を求める測定法は、従来の技術の項において、
第７図の結果を求める構成として説明した事項と同様で
ある０本実施例では、第７図に示した波形ＰＬ、Ｐ３の
ようなサイドローブが消去され、波形Ｐ２で示されるよ
うに正面方向にのみ指向性が実現されていることが理解
される。
第５図は、本実施例に従うアンテナ１１の相対放射電力
を示すグラフである。第５図の測定をするに当たり、第
１図の構成を有するアンテナ１において、パッチ４の間
隔Ｌ１を１．１９λＯ、パッチ４は１６素子、アンテナ
１の全体の大きさは１２ｃｍＸ１２ｃｍ（４，７４λＯ
Ｘ４．７４λ０）とし、誘電体５の大きさは横Ｗ１を１
．０λ０、縦Ｄ１を１．０λＯ１高さＨｌを１．２λＯ
とし、間隔Ｄ２を０．０８λ０とした。第５図において
、ライン１３は本実施例のアンテナ１の相対放射電力で
あり、ライン１４は標準電磁ホーンアンテナの相対放射
電力である。
を示すグラフである。第５図の測定をするに当たり、第
１図の構成を有するアンテナ１において、パッチ４の間
隔Ｌ１を１．１９λＯ、パッチ４は１６素子、アンテナ
１の全体の大きさは１２ｃｍＸ１２ｃｍ（４，７４λＯ
Ｘ４．７４λ０）とし、誘電体５の大きさは横Ｗ１を１
．０λ０、縦Ｄ１を１．０λＯ１高さＨｌを１．２λＯ
とし、間隔Ｄ２を０．０８λ０とした。第５図において
、ライン１３は本実施例のアンテナ１の相対放射電力で
あり、ライン１４は標準電磁ホーンアンテナの相対放射
電力である。
本件発明者は、第１図を参照して説明した寸法のアンテ
ナ１１と、第５図に関連して上述した寸法のアンテナ１
との双方について、開口効率および威力などを測定した
。これによれば第１図示の６４素子の構成では、開口効
率３５％、利得２８゜６ｄＢが得られ、上記１６素子の
構成では開口効率７７．１％、利得２３．４ｄＢが得ら
れた。これらの結果は、標準電磁ホーンの利得が通常２
２゜６〜２２．９ｄＢであることに鑑みると、相対放射
電力が２倍以上から数倍になっていることが理解される
。
ナ１１と、第５図に関連して上述した寸法のアンテナ１
との双方について、開口効率および威力などを測定した
。これによれば第１図示の６４素子の構成では、開口効
率３５％、利得２８゜６ｄＢが得られ、上記１６素子の
構成では開口効率７７．１％、利得２３．４ｄＢが得ら
れた。これらの結果は、標準電磁ホーンの利得が通常２
２゜６〜２２．９ｄＢであることに鑑みると、相対放射
電力が２倍以上から数倍になっていることが理解される
。
以上のように本実施例のアンテナ１では、パッチ４上に
誘電体５を設けることによって、その開口効率と利得と
を格段に増大でき、これにより配線基板２上でのパッチ
４の配置密度を格段に低減できる。これによりパッチ４
に関する給電ラインにおける消費電力のロスを、本実施
例ではたとえば半減できる。また全体の能率も向上でき
ることになる。
誘電体５を設けることによって、その開口効率と利得と
を格段に増大でき、これにより配線基板２上でのパッチ
４の配置密度を格段に低減できる。これによりパッチ４
に関する給電ラインにおける消費電力のロスを、本実施
例ではたとえば半減できる。また全体の能率も向上でき
ることになる。
第６図は、本発明の他の実施例のアンテナ１ａの平面視
を示す図面である。前述の実施例では、配線基板２上に
パッチ４を配列して、その上に誘電体５を配置するよう
にしたが、本実施例では、たとえばクランク状のマイク
ロストリップライン６．７を用いるようにした。マイク
ロストリップライン６では、長さ２ａ、高さｂのクラン
クが全長しで構成され、これらの間には長さλｇ（λｇ
は線路波長）の直線部分８が介在される。
を示す図面である。前述の実施例では、配線基板２上に
パッチ４を配列して、その上に誘電体５を配置するよう
にしたが、本実施例では、たとえばクランク状のマイク
ロストリップライン６．７を用いるようにした。マイク
ロストリップライン６では、長さ２ａ、高さｂのクラン
クが全長しで構成され、これらの間には長さλｇ（λｇ
は線路波長）の直線部分８が介在される。
またマイクロストリップライン７では、長さＣおよび高
さｂのクランクが全長りで配置され、これらの間にはや
はり長さλｇの直線部分９が介在される。このようなマ
イクロストリップライン６゜７における長さしの部分と
、直線部分８．９とを含む構成が周期Ｌ１で繰り返され
る。
さｂのクランクが全長りで配置され、これらの間にはや
はり長さλｇの直線部分９が介在される。このようなマ
イクロストリップライン６゜７における長さしの部分と
、直線部分８．９とを含む構成が周期Ｌ１で繰り返され
る。
本実施例の第６図に示すマイクロストリップライン６．
７の長さしの部分に、双方にまたがって誘電体を配置す
る。すなわち、各誘電体の間には、長さλｇの間隙が設
けられることになる０本実施例では、λｇ＝０．６８３
λＯ，ｂ＝３λｇ／８、ａ＝７λｇ／１６、ｃ＝３λｇ
／８、Ｌ＝１０λｇ ／ ８、Ｌ１＝１８λｇ ／ ８
に選ぶ、ここで、長さ１１を、 １１＝２ａ＋２ｂ＋ｃ（＝２λｇ） ・−
（１）１１＝Ｉ ＋λｇ（＝３λｇ）
・・・く２）のように選ぶ。
７の長さしの部分に、双方にまたがって誘電体を配置す
る。すなわち、各誘電体の間には、長さλｇの間隙が設
けられることになる０本実施例では、λｇ＝０．６８３
λＯ，ｂ＝３λｇ／８、ａ＝７λｇ／１６、ｃ＝３λｇ
／８、Ｌ＝１０λｇ ／ ８、Ｌ１＝１８λｇ ／ ８
に選ぶ、ここで、長さ１１を、 １１＝２ａ＋２ｂ＋ｃ（＝２λｇ） ・−
（１）１１＝Ｉ ＋λｇ（＝３λｇ）
・・・く２）のように選ぶ。
このような構成のアンテナ１１では、標準電磁ホーンの
場合と比較して、使用周波数帯域が３Ｌ／２（Ｌ＋λｇ
）倍に改善されることが検証された。また開口効率およ
び利得についても、上述の実施例と同様な結果が得られ
ることが確認された。
場合と比較して、使用周波数帯域が３Ｌ／２（Ｌ＋λｇ
）倍に改善されることが検証された。また開口効率およ
び利得についても、上述の実施例と同様な結果が得られ
ることが確認された。
本実施例のアンテナ１１では、上述の実施例における効
果に加え、長さλｇの直線部分８．９を設けることによ
り、アンテナ１１におけるマイクロストリップライン６
．７の全長を比較的短くすることができ、これにより励
振時における励振側から遠去かるに従って招来する位相
ずれを格段に減少ことかでき、これにより上述の使用周
波数帯域の拡大を得ることができる。
果に加え、長さλｇの直線部分８．９を設けることによ
り、アンテナ１１におけるマイクロストリップライン６
．７の全長を比較的短くすることができ、これにより励
振時における励振側から遠去かるに従って招来する位相
ずれを格段に減少ことかでき、これにより上述の使用周
波数帯域の拡大を得ることができる。
発明の効果
以上のように本発明に従えば、各単位アンテナ毎の開口
効率が増大される。これによりアレイアンテナを構成す
る単位アンテナの配置密度を低減でき、単位アンテナお
よび各単位アンテナに給電する構成における電力損失を
格段に低減できる。
効率が増大される。これによりアレイアンテナを構成す
る単位アンテナの配置密度を低減でき、単位アンテナお
よび各単位アンテナに給電する構成における電力損失を
格段に低減できる。
さらに前記単位アンテナの配置密度を適切に選ぶことに
より、全体の能率を格段に向上できる。
より、全体の能率を格段に向上できる。
第１図は本発明の一実施例のアンテナ１の基本的構成を
示す斜視図、第２図は本実施例の使用周波数帯域を説明
するグラフ、第３図は標準電磁ホーンにおける周波数特
性を説明するグラフ、第４図はアンテナ１の指向性を示
すグラフ、第５図はアンテナ１の利得を説明するグラフ
、第６図は本発明の他の実施例のアンテナ１１の構成を
示す平面図、第７図は典型的な従来技術のアンテナの指
向性を示すグラフである。 １・・・アンテナ、２・・・配線基板、４・・・パッチ
、５・・・誘電体、６．７・・・マイクロストリップラ
イン、８．９・・・直線部分 代理人 弁理士 西教 圭一部 第５図 １１．５ １２．０ Ｉ波Ｒｆ（ＧＨ２） 手続補正書（方式）
示す斜視図、第２図は本実施例の使用周波数帯域を説明
するグラフ、第３図は標準電磁ホーンにおける周波数特
性を説明するグラフ、第４図はアンテナ１の指向性を示
すグラフ、第５図はアンテナ１の利得を説明するグラフ
、第６図は本発明の他の実施例のアンテナ１１の構成を
示す平面図、第７図は典型的な従来技術のアンテナの指
向性を示すグラフである。 １・・・アンテナ、２・・・配線基板、４・・・パッチ
、５・・・誘電体、６．７・・・マイクロストリップラ
イン、８．９・・・直線部分 代理人 弁理士 西教 圭一部 第５図 １１．５ １２．０ Ｉ波Ｒｆ（ＧＨ２） 手続補正書（方式）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 電気絶縁性材料から成る配線基板上に配置されたアレイ
アンテナと、 アレイアンテナを構成する各単位アンテナ上に配置され
た誘電体等価物とを含むことを特徴とする誘電体装荷ア
レイアンテナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63071019A JP2719592B2 (ja) | 1988-03-24 | 1988-03-24 | 誘電体装荷アレイアンテナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63071019A JP2719592B2 (ja) | 1988-03-24 | 1988-03-24 | 誘電体装荷アレイアンテナ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01243605A true JPH01243605A (ja) | 1989-09-28 |
| JP2719592B2 JP2719592B2 (ja) | 1998-02-25 |
Family
ID=13448388
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63071019A Expired - Fee Related JP2719592B2 (ja) | 1988-03-24 | 1988-03-24 | 誘電体装荷アレイアンテナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2719592B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05166018A (ja) * | 1991-12-12 | 1993-07-02 | Fujitsu Ltd | 非接触ｉｃカード |
| CN108666767A (zh) * | 2017-03-28 | 2018-10-16 | 华为技术有限公司 | 微带天线及通信系统 |
| WO2020066451A1 (ja) * | 2018-09-27 | 2020-04-02 | 株式会社村田製作所 | アンテナ装置 |
| WO2022158061A1 (ja) * | 2021-01-25 | 2022-07-28 | 株式会社村田製作所 | アンテナ装置、レーダモジュール、及び通信モジュール |
| US11837788B2 (en) | 2018-09-27 | 2023-12-05 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Antenna device |
| US11973279B2 (en) | 2018-09-27 | 2024-04-30 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Antenna device and communication apparatus |
| US12482944B2 (en) | 2021-12-22 | 2025-11-25 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Antenna module and communication device equipped with same |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63238704A (ja) * | 1987-03-26 | 1988-10-04 | Nec Corp | アンテナ |
-
1988
- 1988-03-24 JP JP63071019A patent/JP2719592B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
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| JPS63238704A (ja) * | 1987-03-26 | 1988-10-04 | Nec Corp | アンテナ |
Cited By (12)
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| CN108666767A (zh) * | 2017-03-28 | 2018-10-16 | 华为技术有限公司 | 微带天线及通信系统 |
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| CN112771726A (zh) * | 2018-09-27 | 2021-05-07 | 株式会社村田制作所 | 天线装置 |
| JPWO2020066451A1 (ja) * | 2018-09-27 | 2021-08-30 | 株式会社村田製作所 | アンテナ装置 |
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| CN112771726B (zh) * | 2018-09-27 | 2023-08-18 | 株式会社村田制作所 | 天线装置 |
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| US11973279B2 (en) | 2018-09-27 | 2024-04-30 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Antenna device and communication apparatus |
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| US12482944B2 (en) | 2021-12-22 | 2025-11-25 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Antenna module and communication device equipped with same |
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| JP2719592B2 (ja) | 1998-02-25 |
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