JPH01284105A - スタック型マイクロストリップアンテナ - Google Patents

スタック型マイクロストリップアンテナ

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JPH01284105A
JPH01284105A JP11445288A JP11445288A JPH01284105A JP H01284105 A JPH01284105 A JP H01284105A JP 11445288 A JP11445288 A JP 11445288A JP 11445288 A JP11445288 A JP 11445288A JP H01284105 A JPH01284105 A JP H01284105A
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JP
Japan
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microstrip antenna
driven element
insulating substrate
stacked
earthing pin
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Tomoyuki Watanabe
智之 渡辺
Yuujirou Taguchi
田口 裕二朗
Toshikiyo Hirata
平田 俊清
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Toyo Communication Equipment Co Ltd
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Toyo Communication Equipment Co Ltd
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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、スタック型マイクロストリップアンテナに間
する。
(従来の技術) 飛行機などに搭載されるアンテナとして、近年、マイク
ロストリップアンテナの開発がさかんに行なわれている
第10図はこのようなマイクロストリップアンテナの一
例を示す斜視図、第11図はこのマイクロストリップア
ンテナの一部裁断斜視図である。
これらの図に示すマイクロストリップアンテナは、アン
テナのベースとなる絶縁基板1ooと、この絶縁基板1
00の下面側に形成されるグランド面101と、前記絶
縁基板100の上面側に形成される励振素子(金属板)
102と、前記絶縁基板100を貫通して下面側から前
記励振素子102に接続される2本の給電線103a、
103bと、前記グランド面101に接続される1本の
接地線104とを備えている。
そしてこのマイクロストリップアンテナにおいては、偏
波面が回転する電波(円偏波)を生成するために、励振
素子102の中心からの角度(オフセット角度)が“9
0度”となる点(給電点)Pl、P2で、各給電線10
3a、103bど、励振素子102とを接続している。
そして、前記接地線104を接地させた拭態で、前記給
電線103aに“0度”位相の高周波信号が供給される
とともに、給電線103bに、゛″90度″位相の高周
波信号が供給されたとき、このマイクロストリップアン
テナによって円偏波が生成され、これが空中(この図に
おいて、上面側)に放射される。
このようにこのマイクロストリップアンテナにおいては
、アンテナ全体を極めて薄くすることができるとともに
、円偏波を生成できるので、飛行機用のアンテナとして
極めて有望視されている。
しかしこのような従来のマイクロストリップアンテナは
、構造が簡単で、かつ薄くすることができるものの、実
用化に際してVSWRに対して使用可能な周波数帯域が
狭いという問題があり、これが実用化のネックになって
いた。
そこでこのような問題を解決するため、第12図、第1
3図に示す如く前記励振素子102から所定距離りだけ
離して絶縁基板107を配置するとともに、この絶縁基
板107上に形成された無給電素子(金属板)108の
中心点と、前記グランド而101とをアースピン109
で接続したマイクロストリップアンテナ(以下、このよ
うなアンテナをスタック型マイクロストリップアンテナ
という)■!2がtM案されている。
このアンテナのアースピン109の目的は、素子108
.102上に励振される電流分布の対称性を保つことに
よる電気的性能のみの改善に限られていた。したがって
、アースピン109の太さについては、まったく考慮さ
れていなかった。
この場合、スタック型マイク[lストリップアンテナの
理論的動作は、定かてはないが、この無給電素子10B
を設けることによって次に述べるような特性が得られる
ことが実験的に確認されている。
まず、絶縁基板100.107として、厚さ“1.6n
+a+”のテフロングラス基板を用いたスタック型マイ
クロストリップアンテナ112では、2゜6Ct!z”
帯で共厖するように励振素子102の半径aを決めたと
き、励振素子102の半径aと、無給電素子108の半
径すとの比をパラメータとして、各絶縁基板ioo、1
07rW1の距離りを変えれば、第141fflに示す
ようなVSWRが“1.5”以下になる帯域幅/素子間
隔特性が得られる。
この図から明らかなように、励振素子102の半径aと
、無給電素子10日の半径すとの比を“1.05″にし
、かつ各絶縁基板100.107閑の距ahを“IO+
+us″にしたときが、最も都合の良い特性になる。そ
してこの条件のとき、第15図の特性曲線110に示す
ようなVSWR特性になる。
この特性曲線110から明らかなように、この例では、
”2.6G H2”を中心として“±+cuz”範囲、
すなわち周波数“2.5G Hz〜2−TG Hz” 
テ、VSWR(直が“1.5″以下になる。
このときの特性曲線110と、無給電素子108がない
ときの特性曲線111とを比較すれば明らかなように、
無給7fi Z子10Bが設けられたことによって、“
2.5GH,!〜2.7CI+□′の範囲において実用
上、差し支えない程度までVSWR特性を改善すること
ができる。
ところでこのような従来のスタック型マイクロストリッ
プアンテナ112においては、第16図に示す如く励振
素子102の中心と、無給電素子108の中心とがずれ
ると、VSWR特性が急激に悪化するという性質がある
と考えられる。
このため、スタック型マイクロストリップアンテナ1.
12を製造するとき、これらがずれないように、加工精
度や、組立て精度を高くしなければならないが、このた
め製造工数が多く必・堤となり、コスト高となっていた
また、第17図に示す如くこのスタック型マイクロスト
リップアンテナ112を飛行0113に搭載した場合、
落雷などによってアースピン109が溶けてしまう虞れ
があった。
(発明の目的) 本発明は上記の事情に鑑み、励振素子と、7!!給電素
子とがずれた場合においても、V S W R特性が低
下しないようにすることができるとともに、落雷などの
事故が起こった場合においても、アースピンが溶断しに
<<シたスタック型マイクロストリップアンテナを提供
することを目的としている。
(発明の概要) 上記の問題点を解決するために本発明によるスタック型
マイクロストリップアンテナにおいては、無給電素子と
、励Wi素子とを接続するアースピンの径を太くして柱
状、またはパイプ状にしたことを特徴とする。
(実施例) 第1図は本発明によるスタック型マイクロストリップア
ンテナの一実施例を示す斜視図、第2図は同実施例の一
部裁断斜視図である。
これらの図に示すスタック型マイクロストリップアンテ
ナ20は、励振素子板lと、無給電素子板2と、アース
ピン3と、2本の給電線4a、4bと、接地線5とを備
えており、接地線5が接地された状態で、各給電線4a
、4bを介して位相差90度の高周波信号S1、S2が
供給されたとき、時間の経過に従って偏波面が回転する
電波(円偏波)を発生し、これを空中に放射する。
励振素子板lは、テフロングラスなどによって構成され
る絶縁基板6と、この絶縁基板6の1鉗(この図におい
て上部側の面)に形成される目形の励振素子7と、前記
絶縁基板6の下面に形成されるグランド面8とをイーえ
ており、このグランド面8には、接地線5が接続される
とともに、前記励振素子7には、前記絶縁基板6に形成
された貫通孔9a、9bを介して給電線4a、4 bが
接続されている。
この場合、励振素子7と、各給電線4a、4bとの接続
点く給電点P7、P2)は、第3UiJに示す如く中心
点Tからの角度θが105度となり、かつインピーダン
スが“50Ω”となる点に設けられている。
また、無給電素子板2は、テフロングラスなどによって
構成される絶縁基板loと、この絶縁基板IOの上面に
形成される円形の無給電窒子11とを備えており、この
無給電素子11の中心ど、前記励振素子7の中心は、絶
縁基板10に形成された貫通孔12と、前記励振素子7
、絶縁基板6に形成された貫通孔13とに挿通されたア
ースピン(直径、4mm) 3によってグランド面8に
接続されている。
この場合、第4図に示す如く各絶縁基板6、lOの厚さ
do、d2は各々“4mm” 、”1.6mo+”に設
定されるとともに、これら各絶縁基板6.10の間隔り
は“4mm”に設定されている。
次に、第5図〜第9図に示す各特性図を参照しながらこ
の実施例の特性について説明する。
まず、従来のスタック型マイクロストリップアンテナに
おいては、各絶縁基板間隔を“10m網″より狭くする
と、各給電点間のアイソレーションが低下してしまうが
、この実施例においては、各絶縁基板6.10の間隔1
1を“41”にしたとき、各給電点P1.P2のオフセ
ット角度θを“105度”にだところで、第5図に示す
如く設計周波数F。を“1595.25MHz”として
、送信周波数F、を“1660.5MHz”にし、さら
に受信周波数F2を“1530MH7,”としたときに
おける各給電点P1、P2のアイソレージ:1ンを“−
14dB″゛以下にすることができた。
これによって、送受信電波をほぼ完全な円偏波にするこ
とができる。
またこの実施例においては、アースピン3の直径を太く
しているので、励振素子7の中心と、無給電素子11の
中心とが多少ずれた場合においても、スタック型マイク
ロストリップアンテナ2゜のVSWR特性が低下しない
ようにすることができる。また、このようにアースピン
3の直径を太くすることによって、第6図に示す如く設
計周波数F0を“1595.25M1+□′として、送
信周波数を“1660−5MHz” ニL/、さらに受
信周波数を“1530M112”としたときにおける各
給電点PI、P2のアイソレーション値を下げることが
できる。
また、アースピン3を太くしているので、無給電素子1
1に落雷があったときにも、このアースピン3が溶解し
ないようにすることができる。
またこの実施例においては、励振素子7の半径aを“6
4.82mm”にし、さらにこの励振素子の半径aと、
無給電素子11のtq径すの比を“1.14”にしてい
るので、第7図に示す如く送信周波数を“lG60.5
MH□”にし、さらに受信周波数を“1530MH2”
としたときにおけるVSWR特性を向上させることがで
きる。
また上述した実施例においては、各絶縁基板6.10間
を空間にしているが、第8図に示す如く各絶縁基板6.
10間に誘電率εが“lO”程度の誘電板21を挿入す
るようにして、第9図の特性曲線24.25に示す如<
VSWR特性を向上させるようにしても良い。
そしてこのときの特性曲線24.25と、誘電板21が
挿入されていないときの特性曲線22.23とを比較す
れば明らかなように、j電板21を挿入することによっ
てVSWR特性を改善することができる。
また上述した各実施例においては、給電点PいP2のオ
フセット角度θを“105度”にしているが、各給電点
P1.22間のアイソレーションが所定値以下の点であ
れば、このオフセット角度θを他の値にするようにして
も良い。
(発明の効果) 以上説明したように本発明によれば、アースピンの径を
太くしているので、励振素子と、無給電素子とがずれた
場合においても、VSWR特性が低下しないようにする
ことができるとともに、落雷などの事故が起こった場合
においても、アースピンが溶断しないようにすることが
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるスタック型マイクロストリップア
ンテナの一実施例を示す斜視図、第2図は同実施例の一
部裁断斜視図、第3図は第1図に示す励振素子板の平面
図、第4図は同実施例の正面図、第5図は同実施例のア
イソレーション/オフセット角特性図、第6図は同実施
例のアイソレーション/アースビン径特性図、第7図は
同実施例のVSWR/素子径比特性図、第8図は本発明
によるスタック型マイクロストリップアンテナの他の実
施例を示す正面図、第9図は第8図に示す実施例のVS
WR/素子径比特性図、第10図は従来からあるマイク
ロストリップアンテナの一例を示す斜視図、第11[J
は第101mに示すマイクロストリップアンテナの一部
裁断斜視図、第12図は従来、提案されているスタック
型マイクロストリップアンテナの一例を示す斜視図、第
13図は第12図に示すスタック型マイクロストリップ
アンテナの一部裁断斜視図、第14図は第12図および
第13図に示すスタック型マイクロストリップアンテナ
の帯域幅/素子rr:1隔特性図、第15図は第12図
および第13図に示すスタック型マイクロストリップア
ンテナのVSWR/周波数特性図、第16図は第12図
および第13図に示すスタック型マイクロストリップア
ンテナの問題点を説明するための正面図、第17図は第
12図および第13図に示すスタック型マイクロストリ
ップアンテナの他の問題点を説明するための#炭量であ
る。 3・・・導体柱、又は導体パイプ(アースピン)、7・
・・励振素子、11・・・無給電素子、20・・・スタ
ック型マイクロストリップアンテナ、Po、P2・・・
給電点。 第1図 第2図 第3図 第4図 第7図 \ Q    帖    9    鴇    N  
  ヘt−1 第8図 第9図 ■−一 ″“°  1゜S   1.i4  竪九第10図 第12図 第13図 第15図 第1a図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)円形の無給電素子と、円形の励振素子と、グラン
    ド面とが所定間隔で順次積層されたスタック型マイクロ
    ストリップアンテナにおいて、前記無給電素子と、励振
    素子との夫々の中心部を導体柱又は導体パイプによって
    接続したことを特徴とするスタック型マイクロストリッ
    プアンテナ。
  2. (2)前記導体柱又は導体パイプを電気的に接地したこ
    とを特徴とする(1)項記載のスタック型マイクロスト
    リップアンテナ。
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