JPH02172307A - 二周波共用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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、三周波数で共用するマイクロストリップア
ンテナに関する。

（従来技術） マイクロストリップアンテナは誘電体板の表面に薄膜導
体を形成して構成されるため、薄型化・軽量化に適して
おり、移動体用アンテナを始めとして多方面に利用され
ている。マイクロストリップアンテナは一般に帯域幅が
狭いので、比較的離れた異なる二つの周波数を共用する
場合には、別々のアンテナを設ける必要がある。

しかし、複数のマイクロストリップアンテナを並べて配
置してしまうとアンテナ全体のサイズが大きくなり、ア
レー化する場合などに都合が悪い。

また、送信と受信の異なる周波数で動作するアンテナを
構成する場合には、送受間でのまわり込みが無いように
、送受で独立に給電して十分なアイソレーションレベル
を実現することが重要になつてくる。

このような問題点を解決する例として、マイクロストリ
ップアンテナを多層構造とした二周波共用アンテナが知
られている。

第８図はこのような二周波共用マイクロストリップアン
テナの例であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は断面図を示
す。第８図において、３１．３３は円形の放射素子導体
、３２．３４は誘電体板、３６゜３８は給電線、３９．
４０は給電コネクタ、３７は同軸線路の外導体である。

ここで、第２の放射素子導体３３の径は第１の放射素子
導体３］の径より大きく設定される。第１の放射素子導
体３］はそれ自身の大きさによって決まる共振周波数の
アンテナとして働く。一方、第２の放射素子導体３３は
それ自身の大きさによって決まる共振周波数のアンテナ
として働くとともに、第１−の放射素子導体３１に対す
る地導体としても作用する。この構成のマイクロストリ
ップアンテナは二つの共振周波数において独立に直接給
電が可能であり、設計」二部合が良い。

この二周波共用マイクロストリップアンテナにおいては
、第１の放射素子導体３１と誘電体板３２及び地導体（
第２の放射導体３３）からなる」二部アンテナに給電を
行なうための同軸線路外導体３７を、第２の放射素子導
体３３の電界０の点である中心部近傍に接続しなければ
ならないため、第１の放射素子導体３］の給電点の位置
が中心部に１；１ｊ約されてしまう。このため、」二部
アンテナと給電回路間のインピーダンス整合がとりにく
く、また軸比特性の良い円偏波素子を構成するときなど
に必要となる２点給電を行なうことが実質的に不ロＪ能
である。

このような問題を解決するために、第９図に示すように
二つの放射素子導体３１．３３の間に導体板４１、誘’
４体板４２及び給電線路４３を挿入する＋Ａｉ成か考え
られる。（ａ）は４−面図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は
導体板の構成を示す上面図である。

導体板４１には第９図（Ｃ）に示すようなスロット４５
力川刀られており、このスロット４５が放射素子導体３
〕を励振する。スロット４５への励振はトリプレート線
路の給電線４３により行なわれる。

このような構造にすることにより、」二部アンテナの給
電点の位置を自由に設定できるためインピーンス整合が
とりやすくなり、２点給電も可能となる。

しかしながら、第９図の構成では本来励振されてはなら
ない導体板４］が上部の放射素子導体３］もしくは下部
の放射素子導体３３、またはその両方により励振される
ことがあり、その結果として共振周波数や帯域幅の変化
などを起こすので、アンテナ設計上好ましくなく、また
上部・下部アンテナ間でのアイソレーション特性を著し
く劣化させるおそれがある。

（発明が解決しようとする課題） 」二連したように、従来の二周波共用マイクロストリッ
プアンテナにおいては、給電回路とのインピーダンス整
合がとりにくがったり、または導体板により共振周波数
が乱れたり、二つの周波数間のアイソレージ・ヨン特性
が悪化するという問題があった。

本発明の目的は、簡単な構成で給電回路とのインピーダ
ンス整合かとりやすく、また共振周波数カ安廻で、三周
波間でのアイソレーション特性の優れた二周波共用マイ
クロストリップアンテナを提供することを１」的とする
。

［発明の横１戊コ （課題を解決するための手段） 本発明は、第１の放射素子導体と、この第１の放射素子
導体より大ぎい導体板と、この導体板より大きい第２の
放射素子導体及び地導体を相互間に誘電体板をそれぞれ
介して積層し、さらに第１の放射素子導体の給電のため
の同軸線路を第２の放射素子導体及び地導体のほぼ中心
を通すとともに、該同軸線路の外導体を第２の放射素子
導体及び地導体と接続し、さらに導体板の端縁と第２の
放射素子導体とを短絡導体により短絡したことを特徴と
する。

（作　用） 第２の放射素子導体は同軸線路の外導体により中心が短
絡されているので、基本モードの共振周波数たけで励振
される。導体板は第２の放射素子導体よりも小さいので
、第２の放射素子導体の励振源により励振されることは
なく、また導体板は第］の放射素子導体よりも大きいの
で、第１の放射素子導体に対する地導体として作用する
。

しかも、この導体板は電界最大点である端縁が第２の放
ＩＪＪ素子導体と短絡されていることにより、第］の放
射素子導体や第２の放射素子導体により励振されること
はない。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る二周波共用マイクロス
トリップアンテナの構成を示すしたもので、（ａ）は−
に面図、（ｔ＋）は断面図である。

第１図に示すように、第１の放射素子導体１、誘電体板
２、円形の導体板３、誘電体板６、円形の第２の放射素
子導体７、誘電体板８、円形の導体板９、誘電体板１０
、誘電体板１．２及び地導体１３か上から順次積層され
ている。導体板３には放射素子導体］を励振するための
スロットか形成され、導体板９にも同様に放射素子導体
７を励振するためのスロットか形成されている。これら
のスロットについては、後述する。

誘電体板６」二にはトリプレート線路の中心導体５か形
成され、この中心導体５の一端は同軸線路の外導体１７
の内側を通り誘電体板６を貫通して設けられた同軸線路
の中心導体］６の一端に接続されている。同様に誘電体
板１２上にはトリプレト線路における中心導体１１か形
成され、この中心導体１１の一端は誘電体板］、２を貫
通して設けられた同軸線路の中心導体１８の一端に接続
されている。

中心導体］６及び外導体からなる同軸線路の他端と、中
心導体］−８を有する同軸線路の他端は同軸コネクタ１
９．２０を介して図示しない外部の給電回路（送信回路
または受信回路）に接続されている。また、同軸コネク
タ１．９．２０の外導体は地導体］３にも接続されてい
る。

導体］、３，５，７，９，１．１．１３は、例えば誘電
体板１，２，４，６，８，１０．１２の片面または両面
に蒸着等により形成された銅膜その他の薄膜導体をエツ
チングして不要部分を除去することによって形成される
。

第１の放射素子導体１の給電用である中心導体１６と外
導体１７からなる同軸線路は、図のように第２の放射素
子導体７及び地導体］３のほぼ中心を通り、かつ外導体
］７は第２の放射素子導体７及び地導体コ３に電気的に
接続されている。

また、本発明に基づいて導体板３の端縁は、短絡導体１
４によって第２の放射導体７と短絡されている。短絡導
体１４．１５は線状導体が用いられ、誘電体板６，７に
予め開けられた貫通孔を通り、両端が半田付は等により
導体板３及び第２の放射素子導体７に電気的に接続され
る。

このマイクロストリップアンテナは、第１の放射索子導
体１を放射素子とする上部アンテナと、第２の放射素子
導体７を放射素子とする下部アンテナとからなる別々の
共振周波数を持つ２つのアンテナが共存している構造で
ある。

次に、本実施例の二周波共用マイクロストリップアンテ
ナの動作を説明する。最初に上部アンテナの動作につい
て考える。第１の放射素子導体コ５は、これよりも径の
大きな導体板３との間に電界を励起して、アンテナとし
て動作する。このときの共振周波数は、第１の放射素子
導体コと誘電体板２により決まる基本モードの周波数で
ある。第１の放射素子導体］は、導体板３に形成された
第２図に示すスロット２１により励振される。このスロ
ット２］は、導体板３と第２の放射素子導体７の間に４
１η成されるトリプレート線路の中心導体５により給電
される。

このような構成により、Ｌ部アンテナにおいては第１の
放射素子導体］の給電点を自由に設定できるので、給電
点か放射素子導体の中心近傍に制約されていた従来の第
８図に示した二周波共用ストリップアンテナに比較して
、給電回路とのインピーダンス整合か格段にとりやすく
なり、また軸比特性の良い２点給電の円偏波素子を構成
するときに必要なハイブリッドやＴ分岐を容易に実現す
ることか可能となる。

次に、下部アンテナについて考える。第２の放射素子導
体７は、導体板９との間に電界を励起して、アンテナと
して動作する。このときの共振周波数は、第２の放射素
子導体７と導体板９よりににある誘電体板２．４，６．
８により決まる基本モードの周波数である。第２の放射
素子導体７は、第３図に示す導体板９に形成されたスロ
ット２２により励振される。スロット２２は、導体板９
と地導体］３の間に構成されるトリプレート線路の中心
導体１１により給電される。

このような構成の下部アンテナの利点は、」一部アンテ
ナのそれと同様である。また、−１一部アンテナの給電
のための同軸線路（中心導体１６及び外導体］７）が下
部アンテナの中央、すなゎぢ第２の放射素子導体７や地
導体１３のほぼ中心を通っているため、第２の放射素子
導体７に基本モード以外のｉｉ′：Ｊ次の不要なモード
が励振されることを防止することができる。

また、上部アンテナを構成する第１の放射素子導体］と
円形導体板３の径は、下部アンテナにおける第２の放射
素子導体７の径よりも小さいので、上部アンテナが下部
アンテナの放射に悪影響を与えることはない。

そして、本実施例によれば導体板３の端縁」二の２点Ａ
、Ｈにおいて導体板３と第２の放射素子導体７を短絡導
体１，１１１．．１５により短絡することによって、導
体板３での電界の発生を防ぎ、導体板３がアンテナとし
て動作するのを防止することができる。この効果の原理
を第１０図により説明する。

第１０図（ａ）に示すような円形放射素子からｙ方向の
偏波をもつ電界が放射される場合、基本モトによる磁流
イメージは図のようになり、放射素子と地導体の間の電
界分布は第１０図（ｂ）に示すようになる。ここで、電
界の大きさはｙ輔−１−の放射素子の端縁で最大となる
が、この電界の発生を抑えれば電波は放射しないことに
なる。従って、放射素子導体のＡ、Ｂの２点を地導体と
短絡することにより電波の放射を阻止することができる
。

］２ 本実施例では以」二の原理を導体板３に適用し、短絡導
体１４．１５で導体板３の端縁と第２の放射素子導体７
とを短絡することによって、導体板３からの電波の放射
を抑えている。この場合、短絡する場所は２個所だけで
よいので、実現が容易である。また、導体板３はアンテ
ナとして動作することがないので、」二部アンテナもし
くは下部アンテナが導体板３と結合して共振周波数を設
計値から変化させたり、二つのアンテナ間のアイソレン
ヨン特性を劣化させたりすることがない。

なお、本発明の二周波共用マイクロストリップアンテナ
は、円偏波アンテナにも適用できる。第４図に円偏波を
放射する場合の上部アンテナの導体板３の」二面図を示
す。導体板３に円偏波励振のため９０°の角度を持たせ
てスロット２１．２３が形成され、トリプレート線路の
中心導体５により両スロｙ）２］、２３が９０°の位相
差で励振される構成となっている。このとき点Ａと点Ｂ
を結ぶ方向の直線偏波成分に対する基本モードの発生を
阻止するため、点Ａと点Ｂにおいて短絡導体］４］３ １５により導体板３と第２の放射素子導体７とが短絡さ
れる。同様に点Ｃと点りを結ぶ方向の直線偏波成分に対
する基本モードに対しては、点Ｃと点りにおいて短絡導
体２４．２５により導体板３と第２の放射素子導体７と
か短絡される。このような構成により、円偏波アンテナ
としても前述した効果か得られる。

以−１−の説明においては、放射素子導体１，７および
導体板３を円形としたが、楕円または多角形（特に四角
形）でも同様の効果が得られる。特に、導体板３を四角
形にした場合には、直線偏波アンテナの時は第５図に示
すような四角形の向かい合う２辺」二の点Ｅ　Ｆで、ま
た円偏波アンテナの時は第６図に示すような四角形の各
辺上の点Ｅ、Ｆ。

Ｇ、Ｈで、それぞれ導体板３の端縁と第２の放射素子導
体７とを短絡すればよい。

また、以上の実施例では放射素子導体１，７の励振をス
ロットにより行なった場合について説明したが、スロッ
トを用いす給電線を直接放射素子に接続する方法により
励振してもよい。第７図はその実施例を示したもので、
トリプレート線路の中心導体５の先端と第１の放射素子
導体１とを、誘電体板２，４及び導体板３を貫通さぜた
給電線２６によって接続している。このような構成によ
っても、前記実施例と同様の効果が得られる。

さらに、前記実施例では下部アンテナに関して導体板９
を介して放射素子導体７を励振する場合について説明し
てたが、導体板９及びトリプレート放射素子導体７に接
続しても横わない。

［発明の効果コ 本発明によれば、給電点が自由に設定できるためインピ
ーダンス整合がとりやすく、また」二部及び下部アンテ
ナ間の導体板での共振を防ぐことにより、両アンテナの
共振周波数を乱すことがなく、アイソレーション特性の
劣化を防ぐことかできる。

さらに、二つの共振周波数に対応する給電が独立に行わ
れるので、設計」二部合が良い。また下部アンテナは中
心か同軸線路の外導体によって短絡されるので、下部ア
ンテナの放射素子導体が不必要な高次のモードによって
放射することを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　（ｂ）は本発明の一実施例に係る二周波
共用マイクロストリップアンテナの上向１’ＺＩおよび
断（１１１図、第２図及び第″づ図は同実施例における
導体板」二のスロット構成を示す上面図、第４図、第５
図及び第６図は本発明の他の実施例における導体板上の
スロット構成を示す上面図、第７図（ａ）（ｂ）は本発
明のさらに別の実施例に係る二周波共用マイクロストリ
ップアンテナの断面図及び導体板の」二面図、第８図（
ａ）（＋））は従来の二周波共用マイクロストリップア
ンテナの一例を示す上面図および断面図、第９図（ａ）
　（ｂ）　（ｃ）は従来の二周波共用マイクロストリッ
プアンテナの他の例を示す上面図と断面図及びスロット
が形成された面の上面図、第１０図はマイクロストリッ
プアンテナの基本動作を示す図である。 １・・第１の放射素子導体、２，４，６．８１０　１２
・・・誘電体板、３，９・導体板、５１コ　トリプレー
ｌ−線路の中心導体、７−・第２の放射素子導体、］３
・・地導，体、１．４，　　１．、５，　　２，！Ｉ。 ２５・・・短絡導体、１．６．１７・・・同軸線路中心
導体、１８・・・同軸線路外導体、１９．２０・・同軸
コネクタ、２］，２２．２３・・・スロット、２６・・
・給電線。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 （ａ） （ｂ） 第 図 第 図 第 図 ぐ の

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１の放射素子導体と、この第１の放射素子導体
   より大きい導体板と、この導体板より大きい第２の放射
   素子導体及び地導体を相互間に誘電体板をそれぞれ介し
   て積層し、第１の放射素子導体の給電のための同軸線路
   を第２の放射素子導体及び地導体のほぼ中心を通すとと
   もに、該同軸線路の外導体を第２の放射素子導体及び地
   導体と接続し、さらに前記導体板の端縁と第２の放射素
   子導体とを短絡導体により短絡したことを特徴とする二
   周波共用マイクロストリップアンテナ。
2. （２）前記導体板は第１の放射素子導体を励振するため
   のスロットを有し、該スロットは前記導体板と第２の放
   射素子導体との間に設けられ、一端が前記同軸線路に接
   続されたトリプレート線路により給電されることを特徴
   とする請求項１記載の二周波共用マイクロストリップア
   ンテナ。