JPH01290302A - 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】 以下の順序で本発明を説明する。

へ産業上の利用分野 Ｂ発明の概要 Ｃ従来の技術（第１５図） Ｄ発明が解決しようとする問題点（第１５図及び第１６
図） Ｅ問題点を解決するための手段（第１図）２作用（第１
図） Ｇ実施例（第１図〜第１４図） （Ｇ１）第１の実施例（第１図〜第３図）（Ｇ２）第２
の実施例（第４図） （Ｇ３）第３の実施例（第５図） （Ｇ４）他の実施例（第６図〜第１４図）Ｈ発明の効果 Ａ産業上の利用分野 本発明はマイクロストリップアンテナに関し、特に周波
数帯域の広いマイクロストリップアンテナに適用し得る
。

Ｂ発明の概要 本発明は、マイクロストリップアンテナにおいて、第１
の接地導体の内側に第２の接地導体を設けることにより
、当該マイクロストリップアンテナの周波数帯域を広く
することができる。

Ｃ従来の技術 従来、この種のマイクロストリップアンテナにおいては
、使用周波数及び指向性とを自由に選定し得るようにな
されたものが提案されている（特願昭６２−３３２５９
４号）。

すなわち第１５図において、１は全体としてマイクロス
トリップアンテナを示し、円形形状の平板導体でなる放
射導体２が、誘電体３を間に挟んで地導体４と対抗する
ように配置されている。

放射導体２は、その周縁部が接地導体５を介して地導体
４の周縁部に接続され、これにより放射導体２は、地導
体４及び接地導体５と共にキャビティを構成するように
なされている。

従って、給電線６及びコネクタ７を介して給電されたマ
イクロ波においては、当該キャビティの大きさ及び誘電
体３の誘電率とで決まる周波数で共振するようになされ
ている。

さらに放射導体２は、中央部に円形形状の開口部２Ａを
備え、キャビティで共振したマイクロ波を当該開口部２
Ａから放射するようになされている。

従って、キャビティの大きさ及び誘電体３の誘電率を所
望の値に設定することにより、所望の周波数のマイクロ
ストリップアンテナを得ることができると共に、開口部
２Ａの大きさを所望の大きさに選定することにより、当
該開口部２Ａの大きさで決まるＩ論量性を得ることがで
きる。

Ｄ発明が解決しようとする問題点 ところで、この種のマイクロストリップアンテナにおい
ては、マイクロ波をキャビティで共振して放射するよう
になされているため、第１６図に示すように、一般に周
波数帯域が狭い問題がある。

従って広い周波数帯域を必要とするような通信設備には
、実用上適用することが困難な問題があった。

さらにこの種のマイクロストリップアンテナが使用され
る周波数帯域においては、波長が極めて短い周波数帯域
でなることから、アンテナ製作時に少しでも寸法に狂い
が生じると、当該マイクロストリップアンテナの中心周
波数が大きく変化する。

従ってこのように周波数帯域が狭い場合、当該マイクロ
ストリップアンテナを高い寸法精度で製作しなければな
らず、その分製作が困難な問題があった。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、周波数帯
域が広いマイクロストリップアンテナを提案しようとす
るものである。

Ｅ問題点を解決するための手段 かかる問題点を解決するため本発明においては、地導体
１１と、地導体１１に対抗して配置され、所定形状の開
口部１４を備えた放射導体１２と、放射導体１２の周縁
部を地導体１１に接地する第１の接地導体１５Ｂと、第
１の接地導体１５Ｂの内側で、放射導体１２を地導体１
１に断続的に接地する第２の接地導体１５Ａとを備える
ようにする。

２作用 第２の接地導体１５Ｂを第１の接地導体１５Ａの内側に
配置するようにすれば、放射導体１２、地導体１１及び
第１の接地導体１５Ａと、放射導体１２、地導体１１及
び第２の接地導体１５Ｂで決まる周波数帯域のマイクロ
ストリップアンテナ１０を得ることができ、その分当該
マイクロストリップアンテナの周波数帯域を広くするこ
とができる。

Ｇ実施例 以下図面について、本発明の一実施例を詳述する。

（Ｇ１）第１の実施例 第１図において、１０は全体としてマイクロストリップ
アンテナを示し、四辺形影状の平板導体でなる地導体１
１及び放射導体１２が、誘電体１３を間に挟んで対抗し
て配置されている。

放射導体１２は、半径が値ａでなる円形形状の開口部１
４を中央部に備え、当該開口部１４の外側半径ｂ１及び
ｂ！の円周上には、地導体１１及び放射導体１２を接続
する複数のスルーホールエ５Ａ及び１５Ｂが所定の間隔
で設けられ、これにより地導体１１及び放射導体１２が
その周縁部半径す、及びｂ！の位置で、断続的に接続さ
れるようになされている。

さらに、地導体１１及び放射導体１２においては、当該
スルーホール１５Ａより内周側の所定位置にコネクタを
介して給電線が接続されるようになされ、これにより当
該地導体１１及び放射導体１２にマイクロ波を給電する
ようになされている。

従って当該マイクロストリップアンテナ１０においては
、地導体１１、放射導体１２及びスルーホール１５Ａで
囲まれた第１の円環形状の領域と、地導体１１、放射導
体１２及びスルーホール１５Ｂで囲まれた第２の円環形
状の領域とが形成され、当該第１及び第２の円環形状の
Ｍ！ａで共振したマイクロ波を開口部１４から放射する
ようになされている。

このため第２図に示すように、半径す、の位置に設けら
れたスルーホール１５Ｂにおいては、地導体１１及び放
射導体１２と共に所定の周波数ｆ、のマイクロ波が共振
する第２のキャビテを構成するように、その配置間隔が
選定されている。

さらに、半径す、の位置に設けられたスルーホール１５
Ａにおいては、地導体１１及び放射導体工２と共に周波
数ｆ！よりも高い所定の周波数ｆ、のマイクロ波が共振
する第１のキャビテを構成するように、かつ周波数ｆ８
のマイクロ波が給電された際に、当該周波数ｆ、のマイ
クロ波がスルーホール１５Ｂ１地導体１１及び放射導体
１２で構成される第２のキャビテで共振し得るように、
その配置間隔が選定されている。

従ってスルーホール１５Ａ１地導体１１及び放射導体１
２で構成される第１のキャビテにおいては、曲線Ｌ１で
示すように、周波数ｆ１で反射係数が最も小さくなるの
に対し、スルーホール１５Ｂ、地導体１１及び放射導体
１２で構成される第２のキャビテにおいては、曲線Ｌ２
で示すように、周波数ｆ、で反射係数が最も小さくなり
、これにより当該マイクロストリップアンテナ１０全体
の反射係数を周波数ｆ、及びｆ、で最も小さくすること
ができる。

従って第３図に示すように、当該周波数ｆ、及びｆｔを
所望の周波数ｒ０を中心にしてに近接して設定すれば、
当該周波数ｆ、を中心周波数にして帯域の広いマイクロ
ストリップアンテナ１ｏを得ることができる。

従って製作容易なマイクロストリップアンテナを得るこ
とができると共に、広い周波数帯域を必要とするような
通信設備に適用することができる。

このため、スルーホール１５Ａ及び１５Ｂを配置する半
径ｂ１及びｂ！を、次のように選定する。

すなわち、誘電体１３の誘電率をε１、電磁波の伝搬速
度をＣとおいて、次式 の間係式で表される変数に、を用いて、次式（Ｊａ（ｋ
＋ａ））　’　　・ｙ＊（ｋ＋ｂ＋）−ＪＩＩ（ｋＩＪ
）　　・　（Ｙ−（Ｊａ））’　　−０・・・・・・　
（２） で表される関係式を、周波数ｆ、で満足するように、ス
ルーホール１５Ａの配置位Ｒｈ　＋を選定する。

ここでＪ、Ｉ及びＹ、は、それぞれｎ次のベッセル関数
及びノイマン関数でなり、ｒＪ、（ｋｌａ月′及び（Ｙ
−（ｋ＋ａ））　’　は、その微分式を表す。

さらにｎは、マイクロストリップアンテナ１゜の動作モ
ードをＴ　ａ＋ｔモードで表した際の次数ｎでなる。

同様にして次式 し の関係式で表される変数に！を用いて、次式（Ｊ、（ｋ
ｔａ））　’　　・Ｙａ（ｋｚｂｚ）−Ｊ、１（ｋｔｂ
ｔ）　　・　（Ｙ−（ｋｔａ））’　−Ｑ・・・・・・
　（４） で表される関係式を、周波数ｆｔで満足するように、ス
ルーホール１５Ｂの配置位置ｂｔを選定する。

ちなみにこの実施例においては、隣接するスルーホール
１５Ａの中間位置に、スルーホール１５Ｂが配置される
ようになされている。

さらに、所望の指向性が得られるように、開口部１４の
半径ａを選定し、これにより中心周波数ｆゆで広帯域か
つ所望の指向性のマイクロストリップアンテナを得るこ
とができる。

か（してスルーホールｉ５Ｂは、放射導体１２の周縁部
を地導体１１に接地する第１の接地導体を構成するのに
対し、スルーホール１５Ａは、第１の接地導体の内側で
、放射導体１２を地導体１１に断続的に接地する第２の
接地導体を構成する。

以上の構成において、マイクロストリップアンテナ１０
に給電された周波数ｒ、のマイクロ波は、半径す、の位
置に設けられたスルーホールｉ５Ｂと地導体１１及び放
射導体１２とで構成される第２のキャビテで共振すると
共に、開口部１４から放射される。

これに対して、周波数ｆ、のマイクロ波は、°半径す、
の位置に設けられたスルーホール１５Ａと地導体１１及
び放射導体１２とで構成される第１のキャビテで共振す
ると共に、開口部１４から放射される。

従って、周波数ｆ、及びｆ２の間で反射係数を低くする
ことができる。

以上の構成によれば、スルーホール１５Ｂで構成された
第１の接地導体の内側に、放射導体１２を地導体１１に
断続的に接地する第２の接地導体をスルーホール１５Ａ
で構成したことにより、スルーホール１５Ａ１放射導体
１２及び地導体１１で決まる周波数と、スルーホール１
５Ｂ、放射導体１２及び地導体１１で決まる周波数との
マイクロ波を放射することができ、かくして帯域の広い
マイクロストリップアンテナ１０を得ることができる。

（Ｇ２）第２の実施例 第１図との対応部分に同一符号を付して示す第４図にお
いて、２０は全体としてマイクロストリップアンテナを
示し、隣接するスルーホール１５Ａの中間位置に、スル
ーホール１５Ｂを配置する代わりに、２つおきにスルー
ホール１５Ａ及びスルーホール１５Ｂを配置することに
より、第１及び第２の接地導体を形成したものである。

第４図の構成によれば、スルーホール１５Ａ及びスルー
ホール１５Ｂを２つおきに配置するようにしても、第１
の実施例と同様の効果を得ることができる。

（Ｇ３）第３の実施例 第５図において、２１は全体としてマイクロストリップ
アンテナを示し、スルーホール１５Ａの内側半径す、の
位置に複数のスルーホール１５Ｇを形成し、第１及び第
２のキャビテに加えて、スルーホール１５Ｃ２放射導体
１２及び地導体１１で構成される第３のキャビテを形成
するようにしたものである。

第５図の構成によれば、第１及び第２のキャビテに加え
て第３のキャビテを形成するようにしたことにより、第
１及び第２の実施例に比してさらに一段と帯域の広いマ
イクロストリップアンテナを得ることができる。

（Ｇ４）他の実施例 なお上述の実施例においては、スルーホールで放射導体
及び地導体を断続的に接続することにより、第１の接地
導体を形成する場合について述べたが、第１の接地導体
はこれに限らず、例えば半径ｂｔで円板形状に放射導体
及び誘電体を切断し、当該誘電体の側面部をメツキ処理
して放射導体及び地導体を接続する第１の接地導体を形
成する場合、さらに当該誘電体の側面部に導電性のペー
ストを塗布して第１の接地導体を形成する場合等、種々
の接続方法を広く適用することができる。

さらに上述の実施例においては、平板導体でなる地導体
１１及び放射導体１２を平行に配置したマイクロストリ
ップアンテナに本発明を適用した場合について述べたが
、地導体１１及び放射導体１２の配置方法は平行に限ら
ず、種々に変形することができる。

すなわち第６図〜第１１図に断面を取って示すように、
地厚体１１及び放射導体１２間の間隔を、マイクロスト
リップアンテナの中央部及び周辺部とで異なる値に設定
する。

例えば第６図においては、開口部１４で間隔が大きくな
るように、平板導体でなる地導体１１と、中央部が突出
した放射導体１２Ａとを第１の接地導体１６で接続する
。

これに対して第７図においては、平板導体でなる放射導
体１２を中央部が突出した地導体１１Ａに第１の接地導
体１６で接続し、これにより開口部１４で間隔が大きく
なるようにする。

さらに第８図及び第９図においては、それぞれ中央部が
突出した地導体ｌＩＡ及び放射導体１２Ａとを接地導体
１６で接続し、これにより開口部１４で間隔が大きくな
るようにする。

これに対して第１０図においては、開口部１４に対抗す
る面が平坦で中央部が突出してなる地導体１１Ｂを、中
央部が突出した放射導体１２Ａに接続し、これにより開
口部１４で間隔が大きくなるようにする。

これとは逆に第１１図においては、開口部１４で間隔が
狭くなるように、中央部がへこんだ地導体１１Ｃ及び放
射導体１２Ｂとを第１の接地導体１６で接続する。

このようにすれば、地導体１１及び放射導体１２とを平
行に配置した場合に比して、マイクロストリップアンテ
ナの周波数帯域を広帯域化することができ、当該筒１の
接地導体１６の内側にスルーホールで第２の接地導体を
形成することにより、さらに−段と広帯域のマイクロス
トリップアンテナを得ることができる。

さらに上述の実施例においては、円板形状の誘電体１３
を用いる場合について述べたが、誘電体の形状はこれに
限らず、開口部１４に対抗する部分を省略するようにし
てもよい。

このようにすれば、誘電体の使用量を低減して、その分
軽量のマイクロストリップアンテナを得ることができる
。

さらに上述の実施例においては、誘電率ε、の誘電体１
３を地導体１１及び放射導体１２間に配置する場合につ
いて述べたが、本発明はこれに限らず、誘電体１３を省
略するようにしてもよい。

このようにすれば、地導体１１及び放射導体１２間に誘
電率が値１の空気層を得ることができ、その分全体の構
成を簡略化することができる。

さらに誘電率が−様な誘電体に代えて、マイクロストリ
ップアンテナの中央部及び周辺部とで異なる誘電率の誘
電体を配置するようにしてもよい。

すなわち第１２図に示すように、平、板場体でなる地導
体１１及び放射導体１２間に、外周側から順に誘電率８
□、ｔｒｘ及びε。の円環形状の誘電体１３Ａ、１３Ｂ
及び１３Ｃを配置することにより、当該マイクロストリ
ップアンテナの内周側の誘電率が、外周側の誘電率に比
して大きくなるようにする。

これに対して第１３図においては、最外周側に誘電率Ｃ
Ｐ、の誘電体１３Ａを配置すると共に、その内側に誘電
率６□及びＣ０の誘電体１３Ｄ及び１３Ｅを層状に配置
し、開口部１４に近づくに従って誘電体１３Ｄの厚さが
薄くなるようにすることにより、内周側の誘電率が外周
側の誘電率に比して大きくなるようにする。

さらに第１４図においては、内周側から外周側に向かっ
て徐々に誘電率が小さくなるような誘電体１３Ｆを配置
して、内周側の誘電率が外周側の誘電率に比して大きく
なるようにする。

このようにすれば、地導体１１及び放射導体１２間に誘
電率が−様な誘電体１３を配置した場合に比して、マイ
クロストリップアンテナの周波数帯域を広帯域化するこ
とができ、第１の接地導体１６の内側にスルーホールで
第２の接地導体を形成することにより、さらに−段と広
帯域のマイクロストリップアンテナを得ることができる
。

さらに上述の実施例においては、円形形状の開口部に対
してスルーホールを円形形状に配置して、第１、第２及
び第３の接地導体を構成した場合について述べたが、開
口部の形状及びスルーホールの配置形状はこれに限らず
、例えばスルーホールを四辺形形状に配置したり、六辺
形形状に配置したり等、必要に応じて種々に変形するこ
とができる。

さらにこの場合、第１、第２及び第３の接地導体のうち
、その一部だけを円形形状等から所望の配置形状に変更
するようにしてもよい。

さらに上述の実施例においては、マイクロストリップア
ンテナに給電線を用いてマイクロ波を給電する場合につ
いて述べたが、マイクロ波の給電方法はこれに限らず、
例えば、ストリップライン等種々の給電方法を広く適用
することができる。

Ｈ発明の効果 以上のように本発明によれば、第１の接地導体の内側に
、放射導体及び地導体を断続的に接続する第２の接地導
体を構成することにより、第１の接地導体、放射導体及
び地導体で決まる周波数と、第２の接地導体、放射導体
及び地導体で決まる周波数とのマイクロ波を放射するこ
とができ、かくして帯域の広い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図は本発明の一実施例によるマイクロストリップア
ンテナを示す斜視図、第２図及び第３図はその動作の説
明に供する特性曲線図、第４図はその第２の実施例を示
す斜視図、第５図はその第３の実施例を示す斜視図、第
６図、第７図、第８図、第９図、第１０図及び第１１図
は放射導体及び地導体の他の構成を示す断面図、第１２
図、第１３図及び第１４図は誘電体の他の構成を示す断
面図、第１５図は従来のマイクロストリップアンテナを
示す斜視図、第１６図はその動作の説明に供する特性曲
線図である。 １．１０．２０．２１・・・・・・マイクロストリップ
アンテナ、２．１２．１２Ａ、１２Ｂ・・・・・・放射
導体、３．１３．１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ，１３Ｅ。 １３Ｆ・・・・・・誘電体、４．１１、ＩＩＡ、ＩＩＢ
、１１Ｃ・・・・・・地導体、５．１５Ａ、１５Ｂ、１
６・・・・・・接地導体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 地導体と、 上記地導体に対抗して配置され、所定形状の開口部を備
   えた放射導体と、 上記放射導体の周縁部を上記地導体に接地する第１の接
   地導体と、 上記第１の接地導体の内側で、上記放射導体を上記地導
   体に断続的に接地する第２の接地導体とを具えたことを
   特徴とするマイクロストリップアンテナ。