JPH03227103A - マイクロストリップアレーアンテナ - Google Patents

マイクロストリップアレーアンテナ

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JPH03227103A
JPH03227103A JP2043190A JP2043190A JPH03227103A JP H03227103 A JPH03227103 A JP H03227103A JP 2043190 A JP2043190 A JP 2043190A JP 2043190 A JP2043190 A JP 2043190A JP H03227103 A JPH03227103 A JP H03227103A
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antenna
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王丸 謙治
Takao Murata
村田 孝雄
Masa Fujita
雅 藤田
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Japan Broadcasting Corp
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Nippon Hoso Kyokai NHK
Japan Broadcasting Corp
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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) この発明は、マイクロ波帯のアンテナとして使用される
平面アンテナに係り、特に、給電線基板と放射素子基板
が分離可能な電磁結合型マイクロストリップ アレーア
ンテナに関するものである。
(発明の概要) この発明は、マイクロ波帯の送受信用アンテナとして使
用されるマイクロ ストリップ アレーアンテナに関す
るもので、スロットなどの結合用開口部を介した電磁結
合型のマイクロ ストリップ アレーアンテナにおいて
、2つの互いに隣接した単位のアンテナ間の結合が、放
射素子用給電線と放射素子の縁端部に位置する唯1つの
結合開口部と結合用開口部励振用給電線とを介して達成
されるよう構成されている。
かくて放射素子を結ぶ給電線の構成が簡単になリ、給電
線長も短(なり、不要放射も削減され、アンテナの放射
指向特性の劣化やアンテナ効率の低下も抑制される。
(従来の技術) 給電線基板と放射素子基板とを分離して、放射素子の励
振は電磁界結合で行なうマイクロ ストリップ アンテ
ナは、これまでも数多く既に報告されている。特に、ス
ロットを介して給電線基板上に作成したスロット励振用
給電線により放射素子を励振するものとしては、例えば
、文献ID、 M、 Pozar & D、 H,5c
haubert : llComparisonof 
 Architectures for Monoli
thic Phased ArrayAntennas
” 、 MICROWAVE JOIJRNAL、 p
p、 93−1093−1O41986がある。
この方式により、アレー化したものとしては、例えば、
文献2. J、F、 ZIJRCHER:  ”The
 5SFIP:A  Global Concept 
for旧gh−performance Broadb
and Planar Antennas  、 EL
ECTRONIC5LETTER510th、 Nov
ember 1988 、 Vol、 24.No、2
3がある。
これに対して、多数の放射素子を、同一基板上の給電線
で接続してアレーアンテナを構成後、給電線の一部をス
ロットで励振するタイプ、例えば、文献3.西山昌幸、
伊藤精彦:“導波管給電型平面アレーの素子アンテナの
広帯域化、“電子情報通信学会、マイクロ波研究会資料
、MW 87−33゜pp、 23−28.1987 
、あるいは、放射素子の一個を取り去り、その部分に給
電点として、結合用のプルーブを設けた例、例えば、文
献4.特開昭62220003号′平面アレーアンテナ
パがある。
(発明が解決しようとする課B) スロットを介した電磁結合によりアレーアンテナを構成
した文献20例では、すべての放射素子は直接スロット
を介して給電されており、給電線は各放射素子下部のス
ロットを励振するよう配線されている。このため、給電
線が複雑になって、増幅器や位相器を組み込んで能動化
する際にスペース的な余裕がない。これに対して、文献
31文献4の方法は、ブロック化したマイクロ ストリ
ップ アレーを一個のスロットあるいはプルーブで励振
するため、スロットを励振するだめの給電線が複雑にな
らず、能動素子を組み込むスペース的な余裕もできる。
したがって、能動型マイクロストリップアレーアンテナ
に最適な構成方法と言える。しかし、文献3の方法は、
放射素子基板上のストリップ線路にスロットを介して結
合させるため、スロットから空間への直接の放射が避け
られず、スロットに励振されたパワーすべてが放射素子
には伝送されない。したがって、アンテナの効率が低下
する。また、文献4の方法は、文献30問題点を併せ持
っている他、プルーブのためのスペースが放射素子基板
上に必要となる。さらに取り去られた放射素子に接続さ
れていた給電線の端部を、給電線と同じ特性インピーダ
ンスの抵抗で終端しなければならず、製作が面倒になる
従って本発明の目的は、放射素子基板と給電線基板が分
離され、放射素子の励振はスロットを介した電磁界結合
でおこなうマイクロストリップアンテナにおいて、結合
部分からの不要放射がなく、さらに、結合用開口部を励
振するための給電回路が簡単でかつスペース的にも余裕
のある、能動型アンテナに適したマイクロストリップア
レーアンテナを提供せんとするものである。
(課題を解決するための手段) この目的を達成するため、本発明に係るマイクロ スト
リップ アレーアンテナは、その基板上に複数の放射素
子がアレー状に配設された放射素子基板と、その基板上
に結合用開口部励振用給電線を有する給電線基板と、そ
れら基板間に介挿され結合用開口部を有する金属箔とを
備えた電磁結合型のマイクロ ストリップ アレーアン
テナにおいて、2つの互いに隣接させるそれぞれが1つ
の放射素子を含む単位のアンテナ間の結合が、放射素子
に接続された放射素子基板上の放射素子用給電線と、金
属箔に設けられ唯1つの放射素子を励振するための結合
用開口部と、給電線基板上の結合用開口部励振用給電線
とを介して達成されるよう構成されたことを特徴とする
ものである。
(作 用) 本発明によれば、電磁界結合型のマイクロストリアブア
レーアンテナを構成する場合、マイクロストリップアレ
ーアンテナ中の給電線の1部を電磁界結合などにより励
振する必要がなく、直接マイクロストリップアレーアン
テナの1つの放射素子を励振することによって、それに
接続した他の放射素子も励振することができる。従って
、放射素子を結ぶ給電線の構成が簡単になり、給電線長
も短くなる。また、放射素子を直接励振するため、給電
線の1部を励振した時のような結合部からの不要放射が
なく、アンテナの放射指向特性の劣化やアンテナ効率の
低下がない。
(実施例) 以下添付図面を参照し実施例により本発明の詳細な説明
する。
本発明を直線偏波マイクロストリップアンテナに適用し
た実施例を第1図を参照して説明する。
第1図示実施例の構成は、放射素子1と、放射素子用給
電線2と、スロット3と、直線偏波放射素子(別の放射
素子)4を含む。
スロット3により励振された放射素子1の励振方向の素
子エツジ部分に放射素子用給電線2を接続し、さらに、
同一偏波、同一共振周波数を持つ直線偏波放射素子4を
接続する。これにより、直並列給電型アレー単位アンテ
ナの基本接続が構成される。共振周波数における各放射
素子の位相を等しくするため、放射素子用給電線2の長
さはλg/2(λg = c / (f −7iTT 
) 、ここでCは光速、fは放射素子め共振周波数)に
設定される。
第1の実施例構成について、第2図(部分構成図)、第
3図(各部分の位置関係を示す図)を参照してさらに詳
細に説明する。第2図において、アンテナ基板(放射素
子基板)5、金属箔6および給電線基板8はお互いに密
着するように積層されており、スロット励振用給電線7
によって励振されたスロット3はさらに放射素子1を励
振する。
したが−って、スロット3および放射素子1の大きさを
希望周波数fで共振するようにそれぞれ選べば、放射素
子1からは、y方向の電界成分をもつ直線偏波の電磁波
が放射される。さらに、放射素子1の偏波方向のエツジ
部分に放射素子用給電線2を接続し、さらに先に等しい
周波数で共振する直線偏波放射素子4を偏波面が一致す
るように接続すれば、マイクロストリップアレーアンテ
ナ単位アンテナの基本接続を構成することができる。
第1図示第1の実施例では、放射素子1の形状は、方形
パッチとしているが、円形パッチなども利用できる。ス
ロット3は円形などの結合用開口でもよい。また、スロ
ット励振用給電線7は例示したマイクロストリップライ
ンの他に、ストリップラインなどのシールド型平面回路
あるいは導波管なども利用できる。
第3図は、第1の実施例各部分積層時の位置関係を示す
平面図(a)および断面図(b)である。放射素子1は
比較的低誘電率(εr+)なアンテナ基板(放射素子基
板)5上にエツチングなどにより作成される。放射素子
1の長さしいは、−船釣なマイクロストリップアンテナ
の場合、約λg / 2(λg=c/(f−F−)、こ
こでCは光速、fは希望共振周波数)に選ばれるが、放
射素子下部に設けたスロット3により励振する場合は、
若干、放射素子寸法をλg / 2より小さくする必要
がある。放射素子の帯域特性は基板厚d1に依存するの
で、用途に応じて基板厚さを選択する。また、直線偏波
素子の場合、幅W9は任意に選べる。この実施例の場合
、金属箔6は放射素子1、放射素子用給電線2およびス
ロット励振用給電線7の共通アースとなっている。この
金属箔6の放射素子1に対応する部分に幅Wa、長さL
aのスロット3を形成する。スロット3も周波数fで共
振するよう幅Wa、長さLaを選ぶ必要がある。金属箔
6は銅箔、あるいはアルミ箔などを利用するかあるいは
、アンテナ基板5として両面銅張りのものを使用し、両
面エツチングにより作成する方法もある。
スロット励振用給電線7は、給電線基板8(比誘電率ε
、、2、厚さdz)上にエツチングなどにより作成され
る。スロット励振用給電線7の長さLsの部分は、オー
プンスタブとして動作するので、マツチングがとれる適
当な長さに調整する必要がある。
第4図は本発明に係る第2の実施例の構成を示す図で、
放射素子1と、放射素子用給電線2と、スロット3と、
円偏波放射素子9を含む。この例では、2個のスロット
3により円偏波励振された放射素子1に円偏波放射素子
9が接続され円偏波アレーを構成している。放射素子用
給電線2の長さは、各放射素子が希望周波数で同相にな
るよう選択する。この場合、放射素子としては、例示し
た方形パッチの他、円形パッチなども使用可能である。
第5図は、第2の実施例の部分構成図である。
放射素子1をX、Y方向に励振するため、金属箔6には
2個のスロット3を形成してる。放射素子1の形状を正
方形とし、2個のスロットを同一振幅かつ90度の位相
差を与えるよう励振することにより、円偏波アンテナを
構成することができる。
さらに、放射素子1に円偏波アンテナ9を接続すること
により、円偏波マイクロストリップアレアンテナを構成
できる。
(発明の効果) 本発明の特徴は、スロットなどの結合用開口部により励
振された放射素子に、さらに放射素子を接続することに
より、直並列型マイクロストリップアレーを構成してい
る点にある。アレーアンテナとしての放射素子数は、接
続する放射素子の数により調整可能である。また、スロ
ットにより励振した放射素子を中心としてアレーアンテ
ナを構成できることから、スロットを励振するための給
電線も複雑にならず、給電線基板にスペース的な余裕が
生じ、能動素子の組み込みが容易となる。
したがって、給電線中にアンプや位相器などの素子を組
み込む能動的アンテナやフェーズドアレーアンテアの構
造として、有効な構成と考えられる。
本発明では、アレーアンテナへの給電が、放射素子に直
接、電磁界結合により行われることから、結合によるパ
ワーは、スロットから直接、空間に放射されることなく
、放射素子、さらにそれに接続された放射素子に伝送さ
れる。これにより、アンテナ効率は向上し、不要放射に
より、アンテナの放射指向特性が乱れることもない。ま
た、給電線基板と放射素子基板を分離しているため、給
電線および放射素子をそれぞれ、独立に設計製作するこ
とができるため、設計の自由度は増す。さらに、スルー
ホールなどにより両方の基板を接続する必要もなく、製
作も容易である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明に係る第1の実施例の基本構成図、 第2図は、本発明筒1の実施例の部分構成図、第3図は
、本発明筒1の実施例各部分の位置関係を示す平面図(
a)と、断面図(b)、第4図は、本発明に係る第2の
実施例の基本構成図、 第5図は、本発明筒2の実施例において、放射素子部分
の構成法の1例を示す図である。 ■・・・放射素子      2・・・放射素子用給電
線3・・・スロット      4・・・直線偏波放射
素子5・・・放射素子基板    6・・・金属箔7・
・・スロット励振用給電線 訃・・給電線基板     9・・・円偏波放射素子。 第1 図 苓奉鎮底゛ 第2図 オqそ明第−1の寅徊叩イグ11め剖ル分茅気成゛β]
ス 第3図 第4をll冨1の宍力恒金’l封嗣置y系行す脂性面目 第4図 1トシト帆1;イ系る第“2/l穴ケヒ脅C島、1片が
1コ第5図 オ早た明冨2の突設11音ル分J舞Jべ口ヌ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、その基板上に複数の放射素子がアレー状に配設され
    た放射素子基板と、その基板上に結合用開口部励振用給
    電線を有する給電線基板と、それら基板間に介挿され結
    合用開口部を有する金属箔とを備えた電磁結合型のマイ
    クロストリップアレーアンテナにおいて、 2つの互いに隣接させるそれぞれが1つの放射素子を含
    む単位のアンテナ間の結合が、放射素子に接続された放
    射素子基板上の放射素子用給電線と、金属箔に設けられ
    唯1つの放射素子を励振するための結合用開口部と、給
    電線基板上の結合用開口部励振用給電線とを介して達成
    されるよう構成されたことを特徴とするマイクロストリ
    ップアレーアンテナ。2、請求項1記載のアレーアンテ
    ナにおいて、前記結合用開口部がスロット状であること
    を特徴とするマイクロストリップアレーアンテナ。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05121930A (ja) * 1991-10-24 1993-05-18 Yagi Antenna Co Ltd 平面アンテナ
KR100702774B1 (ko) * 2000-03-22 2007-04-03 주식회사 케이티 이중급전 이중공진형의 안테나 구조
CN114039208A (zh) * 2021-11-22 2022-02-11 江苏科技大学 一种多频段缝隙耦合天线

Cited By (4)

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CN114039208A (zh) * 2021-11-22 2022-02-11 江苏科技大学 一种多频段缝隙耦合天线
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