JPH02883B2 - - Google Patents
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- JPH02883B2 JPH02883B2 JP7294784A JP7294784A JPH02883B2 JP H02883 B2 JPH02883 B2 JP H02883B2 JP 7294784 A JP7294784 A JP 7294784A JP 7294784 A JP7294784 A JP 7294784A JP H02883 B2 JPH02883 B2 JP H02883B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- conductor plate
- antenna
- radiating
- conical beam
- mode
- Prior art date
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
- H01Q9/04—Resonant antennas
- H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
- H01Q9/0428—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna radiating a circular polarised wave
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- Waveguide Aerials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（発明の技術分野）
本発明は簡潔な構成で薄形の構造を有し、円錐
ビームを放射する円偏波アンテナに関するもので
ある。
ビームを放射する円偏波アンテナに関するもので
ある。
（従来技術と問題点）
第１図は、円錐ビームアンテナの用途の例を示
す図であつて、１は船舶、２はアンテナ、３はア
ンテナの円錐ビームの電界強度の等しい点を結ん
だ線、４は静止衛星、５は鉛直軸を表わしてお
り、６は主ビーム方向を示す線である。
す図であつて、１は船舶、２はアンテナ、３はア
ンテナの円錐ビームの電界強度の等しい点を結ん
だ線、４は静止衛星、５は鉛直軸を表わしてお
り、６は主ビーム方向を示す線である。
例えば、船舶と衛星の間で通信を行なう場合、
船舶の移動や向きにかかわらず、無追尾の状態で
通信を可能にするには、アンテナのビームパター
ンは、その主ビームが第１図に示すように鉛直軸
５に対し、アンテナから衛星を臨む方向の線を母
線とする円錐形に近い形をしていればよい。これ
を円錐ビームと呼んでいる。
船舶の移動や向きにかかわらず、無追尾の状態で
通信を可能にするには、アンテナのビームパター
ンは、その主ビームが第１図に示すように鉛直軸
５に対し、アンテナから衛星を臨む方向の線を母
線とする円錐形に近い形をしていればよい。これ
を円錐ビームと呼んでいる。
従来、この円錐ビームを有する円偏波アンテナ
としては、第２図に示すようなクロスダイポール
アンテナがあつた。第２図において３はアンテナ
の円錐ビームの電界度の等しい点を結んだ線、５
は鉛直軸、６は主ビーム方向を示す線、７はクロ
スダイポール、８は給電線を示している。
としては、第２図に示すようなクロスダイポール
アンテナがあつた。第２図において３はアンテナ
の円錐ビームの電界度の等しい点を結んだ線、５
は鉛直軸、６は主ビーム方向を示す線、７はクロ
スダイポール、８は給電線を示している。
しかし、このアンテナは構造が立体的になり、
アンテナ高が大きくなるとともに、給電のための
同軸線路長が異なることから、給電が複雑となる
欠点があつた。
アンテナ高が大きくなるとともに、給電のための
同軸線路長が異なることから、給電が複雑となる
欠点があつた。
第３図は、従来の円錐ビームを有する円偏波ア
ンテナの他の構成例を示す図であつて、８は給電
線、９は放射導体板、１１は誘電体、１２は導体
基板、１６は給電点、１７はマイクロストリツプ
給電線路を示している。
ンテナの他の構成例を示す図であつて、８は給電
線、９は放射導体板、１１は誘電体、１２は導体
基板、１６は給電点、１７はマイクロストリツプ
給電線路を示している。
このアンテナは、第２図のアンテナに比べて構
造が平面的になつてはいるが、円錐ビームを得る
ために相向かい合う素子を逆相で励振する必要が
あり、複数の素子と給電分配線路を必要とするか
ら形状が薄いかわりに平面的に大きい構造となる
という欠点があつた。
造が平面的になつてはいるが、円錐ビームを得る
ために相向かい合う素子を逆相で励振する必要が
あり、複数の素子と給電分配線路を必要とするか
ら形状が薄いかわりに平面的に大きい構造となる
という欠点があつた。
（発明の目的）
本発明はこれらの欠点を除去するために、ｍが
２以上であるような１素子のTMmn0モード励振
マイクロストリツプアンテナを用い、放射方向で
90度の位相差を持つような位相関係で、放射導体
板の中心を通り互いに90／ｍ度（ｍはTMmn0モ
ードのｍ）をなす２直線上の22点から放射導体板
を励振する給電回路を配置することにより、放射
素子１素子と給電回路という簡潔な構造で円錐ビ
ームを得たものである。
２以上であるような１素子のTMmn0モード励振
マイクロストリツプアンテナを用い、放射方向で
90度の位相差を持つような位相関係で、放射導体
板の中心を通り互いに90／ｍ度（ｍはTMmn0モ
ードのｍ）をなす２直線上の22点から放射導体板
を励振する給電回路を配置することにより、放射
素子１素子と給電回路という簡潔な構造で円錐ビ
ームを得たものである。
以下本発明の構成等について実施例の図面に基
づいて詳細に説明する。
づいて詳細に説明する。
（発明の実施例）
TMmn0モード励振マイクロストリツプアンテ
ナの共振周波数f0は、公知のとおり次式で与えら
れる。
ナの共振周波数f0は、公知のとおり次式で与えら
れる。
ここで、Kmnは第１種Bessel関数J′m（Ｘ）＝０
のｎ番目の解を示しており、Ｃは真空中の光速、
εrは基板の誘導体の比誘電率である。また、(1)式
におけるaeは放射導体板の実効等価半径を示し
ており、端効果（fringing effect）を考慮するこ
とにより、放射導体板半径ａとは次式で関係づけ
られる。
のｎ番目の解を示しており、Ｃは真空中の光速、
εrは基板の誘導体の比誘電率である。また、(1)式
におけるaeは放射導体板の実効等価半径を示し
ており、端効果（fringing effect）を考慮するこ
とにより、放射導体板半径ａとは次式で関係づけ
られる。
ここで、ｄは誘電体の厚さである。
TMmn0モード励振マイクロストリツプアンテ
ナに１つの給電点から給電したときの放射指向性
ｇ（θ、φ）は次式で与えられる。
ナに１つの給電点から給電したときの放射指向性
ｇ（θ、φ）は次式で与えられる。
ｇ＝（θ、φ）＝√2＋2
ここで、
Eθ＝−〔Jm-1（ｕ）−Jm+1（ｕ）〕cosmφ ……(4)
Eθ＝〔Jm-1（ｕ）＋Jm+1（ｕ）〕cosθsinmφ ……(5)
ただし、Ｊは第１種Beseel関数、K0は自由空
間中の伝搬定数、aeは(2)式で与えられる実効等
価半径である。
間中の伝搬定数、aeは(2)式で与えられる実効等
価半径である。
また、２点給電により円偏波を励振する場合の
放射指向性gc（θ、φ）は、(3)式で与えられたｇ
（θ、φ）を用いて次式で与えられる。
放射指向性gc（θ、φ）は、(3)式で与えられたｇ
（θ、φ）を用いて次式で与えられる。
gc（θ、φ）＝ｇ（θ、φ）＋jg（θ、φ−π／2m
……(7)
第４図は本発明のｍ＝２、ｎ＝１の場合の実施
例を示す図であり、TM210モードで励振する１素
子のマイクロストリツプアンテナの場合を示して
いる。第４図において、９は放射導体板、１０は
90度位相差給電回路としての3dBハイブリツド、
１１は誘電体、１２は導体基板、１４は1/4波線
路、１５はチツプ抵抗、１６は給電点を示してい
る。
例を示す図であり、TM210モードで励振する１素
子のマイクロストリツプアンテナの場合を示して
いる。第４図において、９は放射導体板、１０は
90度位相差給電回路としての3dBハイブリツド、
１１は誘電体、１２は導体基板、１４は1/4波線
路、１５はチツプ抵抗、１６は給電点を示してい
る。
TM210モードで励振する場合、(1)式中のKmn
はK21＝3.054である。
はK21＝3.054である。
第５図はTM210モード励振マイクロストリツプ
アンテナの表面電流の分布を示す図で、ａは１点
から給電した場合、ｂは中心を通り45度をなす２
直線上の２点から給電した場合を示している。
アンテナの表面電流の分布を示す図で、ａは１点
から給電した場合、ｂは中心を通り45度をなす２
直線上の２点から給電した場合を示している。
第４図に示す実施例では中心を通り45度をなす
２直線上の２点から給電しているので、表面電流
の分布は第５図ｂに示すようになり、各点からの
給電に対する内部電磁界は互いに直交する。すな
わち、TM210モード励振マイクロストリツプアン
テナの放射電磁界も直交し、２つの給電点への給
電位相差が90度になるように給電することにより
円偏差が放射される。このとき、TM210モードで
励振されていることから鉛直軸方向の放射電磁界
が０であり、放射指向性円錐ビームになることに
変わりはない。従つて、この実施例のような、
TM210モード励振マイクロストリツプアンテナの
場合、45度をなす２直線上の２点から９度の位相
差給電することにより、１素子で円偏波円錐ビー
ムが得られることになる。
２直線上の２点から給電しているので、表面電流
の分布は第５図ｂに示すようになり、各点からの
給電に対する内部電磁界は互いに直交する。すな
わち、TM210モード励振マイクロストリツプアン
テナの放射電磁界も直交し、２つの給電点への給
電位相差が90度になるように給電することにより
円偏差が放射される。このとき、TM210モードで
励振されていることから鉛直軸方向の放射電磁界
が０であり、放射指向性円錐ビームになることに
変わりはない。従つて、この実施例のような、
TM210モード励振マイクロストリツプアンテナの
場合、45度をなす２直線上の２点から９度の位相
差給電することにより、１素子で円偏波円錐ビー
ムが得られることになる。
(7)を用いて計算した放射指向性の計算例を第６
図に示す。図中のパラメータは基板の誘導体の比
誘導率である。
図に示す。図中のパラメータは基板の誘導体の比
誘導率である。
なお、90度の位相差を発生するための回路とし
て、第４図では3dBハイブリツドを用いた場合を
示している。このように、放射素子と同一面に給
電回路を設けることにより基板の裏から１個のコ
ネクタを用いて給電が可能である。なお、この場
合、ハイブリツドのダミー端は1/4波長線路とチ
ツプ抵抗を用いて終端するとより簡潔なアンテナ
の構成が可能である。
て、第４図では3dBハイブリツドを用いた場合を
示している。このように、放射素子と同一面に給
電回路を設けることにより基板の裏から１個のコ
ネクタを用いて給電が可能である。なお、この場
合、ハイブリツドのダミー端は1/4波長線路とチ
ツプ抵抗を用いて終端するとより簡潔なアンテナ
の構成が可能である。
以上、ここでは、TM210モードについて示した
が、他のモードにおいても同様であり、例えば、
ｍ＝３、ｎ＝１としたTM310モードの場合は、
Kmn＝4.201であり、30度をなす直線上の点から
90度の位相差で給電することにより、同様の結果
を得ることができる。
が、他のモードにおいても同様であり、例えば、
ｍ＝３、ｎ＝１としたTM310モードの場合は、
Kmn＝4.201であり、30度をなす直線上の点から
90度の位相差で給電することにより、同様の結果
を得ることができる。
第７図は本発明の他の実施例を示す図であつ
て、１３は無給電導電板を示している。本例のよ
うに、放射導体板の上方に平行に無給電導体板を
装荷することにより、無給電導体板無装荷時のマ
イクロストリツプアンテナの共振周波数特性に無
給電導体板装荷による共振周波数特性が重畳さ
れ、共振周波数特性は変化する。そこで、２導体
板の間隔および大きさの比を適当に選ぶことによ
り広域が可能である。
て、１３は無給電導電板を示している。本例のよ
うに、放射導体板の上方に平行に無給電導体板を
装荷することにより、無給電導体板無装荷時のマ
イクロストリツプアンテナの共振周波数特性に無
給電導体板装荷による共振周波数特性が重畳さ
れ、共振周波数特性は変化する。そこで、２導体
板の間隔および大きさの比を適当に選ぶことによ
り広域が可能である。
第８図に無給電導体板装荷時および無装荷時の
VSWR特性の一例を示す。無給電導体板の装荷
により広域化されているのがわかる。
VSWR特性の一例を示す。無給電導体板の装荷
により広域化されているのがわかる。
また、第７図に示すような無給電導体板をプリ
ント基板にプリントすることにより構成して、無
給電導体板と放射導体板の間に発泡プラステイツ
ク等の誘導体を挟んで接着する構造とすれば、放
射導体板および給電回路が隠蔽されて耐候性が増
すので経年による影響の少ない安定したアンテナ
を得ることができる。
ント基板にプリントすることにより構成して、無
給電導体板と放射導体板の間に発泡プラステイツ
ク等の誘導体を挟んで接着する構造とすれば、放
射導体板および給電回路が隠蔽されて耐候性が増
すので経年による影響の少ない安定したアンテナ
を得ることができる。
（発明の効果）
以上説明したように、本発明の円偏波円錐ビー
ムアンテナは１素子の高次モード励振マイクロス
トリツプアンテナに、アンテナと同一面に配置し
た90度位相差回路を用いて適当な２点から給電す
ることにより、簡潔な構成で円錐ビームを得るこ
とができる利点が有り、例えば衛星を用いた通信
における移動体搭載用アンテナとして適用するこ
とが可能である。
ムアンテナは１素子の高次モード励振マイクロス
トリツプアンテナに、アンテナと同一面に配置し
た90度位相差回路を用いて適当な２点から給電す
ることにより、簡潔な構成で円錐ビームを得るこ
とができる利点が有り、例えば衛星を用いた通信
における移動体搭載用アンテナとして適用するこ
とが可能である。
第１図は円錐ビームアンテナの用途の例を示す
図、第２図は従来のクロスダイポールアレーアン
テナを示す図、第３図は従来の円錐ビームを有す
る円偏波アンテナの他の構成例を示す図、第４図
は本発明の一実施例を示す図、第５図はTM210モ
ード励振マイクロストリツプアンテナの表面電流
の分布を示す図、第６図は放射指向性の計算例を
示す図、第７図は本発明の他の実施例を示す図、
第８図はVSWR特性の実測例を示す図である。 １……船舶、２……アンテナ、３……アンテナ
の円錐ビームの電界強度の等しい点を結んだ線、
４……静止衛星、５……鉛直軸、６……主ビーム
方向を示す線、７……クロスダイポール、８……
給電線、９……放射導体板、１０……90度位相差
給電回路、１１……誘電体、１２……導体基板、
１３……無給電導体板、１４……1/4波長線路、
１５……チツプ抵抗、１６……給電点、１７……
マイクロストリツプ給電線路。
図、第２図は従来のクロスダイポールアレーアン
テナを示す図、第３図は従来の円錐ビームを有す
る円偏波アンテナの他の構成例を示す図、第４図
は本発明の一実施例を示す図、第５図はTM210モ
ード励振マイクロストリツプアンテナの表面電流
の分布を示す図、第６図は放射指向性の計算例を
示す図、第７図は本発明の他の実施例を示す図、
第８図はVSWR特性の実測例を示す図である。 １……船舶、２……アンテナ、３……アンテナ
の円錐ビームの電界強度の等しい点を結んだ線、
４……静止衛星、５……鉛直軸、６……主ビーム
方向を示す線、７……クロスダイポール、８……
給電線、９……放射導体板、１０……90度位相差
給電回路、１１……誘電体、１２……導体基板、
１３……無給電導体板、１４……1/4波長線路、
１５……チツプ抵抗、１６……給電点、１７……
マイクロストリツプ給電線路。
Claims (1)
- １ 誘電体板の一方の面に導体基板を展着し、該
誘電体板の他方の面に放射導体板と無給電導体板
とを配置した構造を有し、放射導体板の中心を通
る垂直軸上における放射電磁界が極小となるｍが
２以上のTMm10モード励振マイクロストリツプ
アンテナにおいて、放射方向で90度の位相差を持
つような位相関係で、放射導体板の中心を通り互
いに90／ｍ度（ｍはTMm10モードのｍ）をなす
２直線上の２点から放射導体板を励振する給電回
路を有することを特徴とする円偏波円錐ビームア
ンテナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7294784A JPS60217702A (ja) | 1984-04-13 | 1984-04-13 | 円偏波円錐ビ−ムアンテナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7294784A JPS60217702A (ja) | 1984-04-13 | 1984-04-13 | 円偏波円錐ビ−ムアンテナ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60217702A JPS60217702A (ja) | 1985-10-31 |
| JPH02883B2 true JPH02883B2 (ja) | 1990-01-09 |
Family
ID=13504081
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7294784A Granted JPS60217702A (ja) | 1984-04-13 | 1984-04-13 | 円偏波円錐ビ−ムアンテナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60217702A (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0746762B2 (ja) * | 1986-01-30 | 1995-05-17 | 日本電気株式会社 | 円偏波マイクロストリツプアンテナ |
| JPS6331302A (ja) * | 1986-07-25 | 1988-02-10 | Sony Corp | アンテナの位相差給電装置 |
| US4742354A (en) * | 1986-08-08 | 1988-05-03 | Hughes Aircraft Company | Radar transceiver employing circularly polarized waveforms |
| JPS63120502A (ja) * | 1986-11-10 | 1988-05-24 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 広帯域マイクロストリツプアンテナ |
| JP2602817B2 (ja) * | 1986-11-10 | 1997-04-23 | 株式会社東芝 | インク記録方法 |
| FR2623020B1 (fr) * | 1987-11-05 | 1990-02-16 | Alcatel Espace | Dispositif d'excitation d'un guide d'onde en polarisation circulaire par une antenne plane |
| JP2939558B2 (ja) * | 1988-05-11 | 1999-08-25 | 東洋通信機株式会社 | スタック型マイクロストリップアンテナ |
| US4987421A (en) * | 1988-06-09 | 1991-01-22 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Microstrip antenna |
| US20080129635A1 (en) * | 2006-12-04 | 2008-06-05 | Agc Automotive Americas R&D, Inc. | Method of operating a patch antenna in a higher order mode |
-
1984
- 1984-04-13 JP JP7294784A patent/JPS60217702A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60217702A (ja) | 1985-10-31 |
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