JPH04183003A - トリプレート型アンテナ - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は移動体に搭載されるトリプレート型アンテナに
関する。

［従来の技術： 自動車等の移動体に設けられｆコ移動局と固定局との間
を、通信衛星を介して通信を行う移動体衛星通信システ
ムが提案されている。このシステムにおける移動体に設
置されるアンテナとして、小型、軽量、薄型で、背面放
射のない高性能なアンテナ素子を用いた素子間結合の小
さし・アし・−アンテナが要求されている。

第５Ａ図、第５Ｂ図及び第５Ｃ図に、この移動体衛星通
信システムにおいて適用される従来のトリプレート型ア
ンテナを示す。

第５Ａ図、第５Ｂ図及び第５Ｃ図において、方形状の誘
電体基板５３の表面５３ａの全面には、開口部５５ａが
円環状に周回しｆ二円環スロット５５が基板中央部に形
成された接地導体板５２が設けられる。一方、誘電体基
板５３の下面５３ｂには、第５Ｂ図に示すように上記円
環スロｙト５５の円弧と直交しさらに円環スロット５５
の中心点方向へ長さＳだけ突出したマイクＣストリップ
導体６０が表面５４ａに形成された誘電体基板５４か設
けられ、さらに誘電体基板５４の下面５４ｂには接地導
体板５１が設けられる。このように構成された従来のト
リプレート型アンテナにおいて、誘電体基板５３．５４
とマイクロストリップ導体６０と接地導体板５１．５２
とは、トリプレート線路６１を形成しており、このトリ
プレート線路６１にマイクロ波信号を入力したとき、円
環スロット５５の開口部５５ａか励振されることにより
直線偏波の電波か円環スロット５５の形成されている接
地導体板５２の表面方向の空間に放射される。

したがって、このトリプレート型アンテナを背面への放
射を抑えた直線偏波アンテナとして使用することができ
る。

一発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述の従来のトリプレート型アンテナを
直線偏波アンテナとして用いたときには、接地導体板１
２に円環スロット５５の開口部５５ａか形成され接地導
体板１１と接地導体板１２とが異なることよりトリプレ
ート線路６Ｉの構造か不平衡になるｆコめ、接地導体板
５１．５２間を伝播する多数の不要な伝播波が生じる。

これにより、円環スロット５５の開口部５５ａの共振と
近接した周波数の伝播波か生じた場合には、この円環ス
ロット５５の開口部５５ａの共振と上記伝播波の結合が
生じ、円環スロット５５の開口部５５ａの共振周波数が
ずれてしまうという問題点かあつｆ二。

まＬこの円環スロット５５の開口部５５ａをアレーアン
テナの素子として用いる場合には、この伝播波によりト
リプレート構造の線路間に大きな結合を生じ、これによ
り素子間結合か増加するｆコめアレーアンテナの放射特
性か劣化するという問題点かあっｆ二。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたも
ので、従来例に比較し共振周波数が安定しており、アレ
ー化した場合にも素子間結合特性の小さいトリプレート
型アンテナを提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、第１の接地導体板とこれに対向する第２の接
地導体板との間に、第１及び第２の接地導体板に当接し
たそれぞれの誘電体基板にてマイクロ波平面線路を挟設
し、上記マイクロ波平面線路に対向するように第１ある
いは第２の接地導体板にスロットを形成し、第１及び第
２の接地導体板を導体により短絡しにことを特徴とする
。

［作用り 例えば１個の上記マイクロ波平面線路を設け、このマイ
クロ波平面線路にマイクロ波信号を入力することにより
、第１あるいは第２の接地導体板に形成された円環スロ
ット開口部を励起する。これによって、上記入力された
マイクロ波信号の直線偏波の電磁波か当該トリプレート
型アンテナの円環スロット開口から外部に輻射される。

このとき第１及び第２の接地導体板を短絡しｆコ導体は
、従来生じていた接地導体板間の不要な伝播波の発生を
抑えるように作用し、その結果当該トリプレート型アン
テナは、円環スロット部のみが励振されることになる。

したかってその共振周波数は、円環スロット開口部の構
造より導出される値と−致し、また接地導体板の不要な
伝播波も存在しない１こめアレー構造の素子間結合も抑
えることができる。

［実施例で （第一の実施例） 第１Ａ図、第１Ｂ図及び第１Ｃ図に、上述の移動体衛星
通信ノステムにおいて適用可能な、本発明に係る第一の
実施例の直線偏波トリプレート型アンテナを示す。

この直線偏波トリプレート型アンテナは、接地導体板１
１とこれに対向する別の接地導体板１２との間に、上記
接地導体板１１．１２に当接された誘電体基板１３．１
４にてマイクロ波平面線路２０を挟接し、上記接地導体
板１２に円環スロット１５を上記マイクロ波平面線路２
０に対向するように形成し、上記接地導体板１１と接地
導体板１２を導体２＋ａないし２１ｄにより短絡したこ
とを特徴としている。

第１Ａ図、第１Ｂ図、第１Ｃ図において、側面１４ｂの
全面上に接地導体板１１か設けられ、側面１４ｂと対向
する側面１４ａに第１Ｂ図に示すように幅Ｗを有するマ
イクロ波平面線路２０が形成された誘電体基板１４と、
側面１３ａ全面上に接地導体板１２が形成されに誘電体
基板１３とが、マイクロストリップ導体２０を挟接する
ように形成される。ここで、誘電体基板１３と１４とこ
れらに挟接されたマイクロストリップ導体２０と接地導
体板１１，１２とによってトリプレート線路２２が形成
される。尚、接地導体板１２の基板中央部には、第１Ｂ
図に示すように内周半径がｒｓ。

スロット幅Ｗｓを有する円環スロットＩ５がその円弧を
マイクロストリップ導体２０と直交するように形成され
、又、マイクロストリップ導体２０は、円環スロット】
５との交点１５ａから円環スロット１５の中心点方向へ
長さＳだけ延在するように形成されている。さらに接地
導体板１１，１２、誘電体基板１３．１４には、それぞ
れの基板の例えば四隅近傍でそれぞれの基板間で同じ位
置に各基板を貫通ずる小口径の貫通孔２６ａないし２６
ｄ、２５ａないし２５ｄ、２７ａないし２７ｄ１２８ａ
ないし２８ｄがそれぞれ形成されている。これらの接地
導体板１１．＋　２、誘電体基板１３．１４は、第１Ｃ
図に示すように積層されたあとて、接地導体板１１と１
２が短絡されるように、それぞれの基板に設けられる上
述した貫通孔２５ａないし２５ｄ、２６ａないし２６ｄ
、２７ａないし２７ｄ、２８ａないし２８ｄには導体２
１ａないし２１ｄが埋設される。

このように構成されｆニトリプレート型アンテナにおけ
る動作を以下に説明する。

トリプレート線路２２にマイクロ波信号を入力すること
により、接地導体板１２に形成された円環スロット１５
を励振することができる。このとき、導体２１ａないし
２１ｄにより接地導体板＋１゜１２間のこの位置では、
強制的に接地導体板ＩＩ。

１２間の電界が零となる。したがって、この位置で電界
振幅をもつ伝播波は接地導体板１１．１２間に存在でき
ない。したがって導体２１ａないし２１ｄの設置位置を
適切に選ぶことにより、中央半径ｒｓおよび幅Ｗｓによ
り決まる円環スロットＩ５の開口部の共振周波数近傍の
周波数をもつ接地導体板間の伝播波の発生を抑えること
が可能になる。これにより、上記トリプレート型アンテ
ナを直線偏波アンテナとして用いることかできる。

なお、マイクロストリシブ導体２０の長さＳを変化する
ことにより、公知のとおり上記直線偏波のトリプレート
型アンテナの共振周波数におけるアンテナインピーダン
スのりアクタンス成分か変化する。したがって、上記の
長さＳは、トリプレート線路２２の特性インピーダンス
がトリプレート型アンテナのアンテナインピーダンスに
整合するように設定される。

以上の実施例において、接地導体板ＩＩと接地導体板１
２を短絡するのに導体２１ａないし２１ｄを用いている
がこれに限らず、小口径の貫通孔２５ａないし２５ｄ、
２６ａないし２６ｄ、２７ａないし２７ｄ、２８ａない
し２８ｄに対し、スルーホール加工を施してもよい。

又、本実施例において、接地導体板Ｉ２に形成されてい
るスロットの形状は円環を用いている力へこれに限らず
、直線スロットを用いてもよい。

又、本実施例において、トリプレート型アンテナは、直
線偏波アンテナとして用いているか、これに限らず、２
点給電もしくは縮退分離素子の付加によって円偏波アン
テナとして用いてもよい。

本願発明者は、第１Ｄ図に示すように厚さか１６ｍｍで
あり誘電率が２５５である２枚の誘電体基板１３．１４
を用いて、中央半径ｒｓか３５ｍｍでありスロット幅Ｗ
ｓが１．５ｍｍである円環スロット１５を近接する円弧
間距離を３０ｍｍ離して上記接地導体板１２に２個形成
し、またマイクロストリップ導体２０の幅Ｗはその特性
インピーダンスが５０Ωとなるように設定し、かつマイ
クロストリップ導体２０の長さＳが４５ｍｍとなるよう
に間隔１００ｍｍを離して平行に２本形成して、さらに
第１Ａ図、第１Ｂ図及び第１Ｃ図に示したような、上下
接地導体板１１．１２を短絡する導体２＋ａないし２１
ｄを付加した構造のトリプレート型アンテナと、第５Ａ
図、第５Ｂ図及び第５Ｃ図に示したような、上下接地導
体板５１．５２を短絡する導体を付加しない構造のトリ
プレート型アンテナを製作し、これらのトリプレート型
アンテナについて下記の通り実験を行っに・ 導体２１ａｒ、；いし２１ｄ８投けたトリプレート型ア
ンテナに形成した２本のマイクロストリップ導体２０の
基板縁端部側の端部２０ａの片方から、周波数か１．３
ＧＨｚから１．７ＧＨｚまでのマイクロ波信号を入力し
、マイクロストリップ導体２０の基板縁端部側の端部２
０ａの他方２０ｂから同じ周波数のマイクロ波信号を出
力することて、入力端反射係数Ｓｌｌ及び入力端通過結
合係数Ｓ２１の周波数特性を測定しｆ二。第２図、第３
図に短絡導体２１ａないし２１ｄを付加した構造の入力
端反射係数Ｓｌｌ、入力端透過結合係数８２１の周波数
特性を示し、第６図、第７図に短絡導体を付加しない構
造の入力端反射係数８１１、入力端透過結合係数Ｓ１２
の周波数特性を示す。これらの図かられかるように短絡
導体を付加した構造では、測定周波数帯域の１．５６Ｇ
Ｈｚで円環スロット開口部のみの励振による単一の共振
が得られているのに対し、短絡導体を付加しない構造で
は、これ以外にこれ近傍の１．６ＧＨｚとこれからは離
れた１、４ＧＨｚで接地導体板間の伝播波による共振か
生していることがわかる。まｆ二、Ｓ２１の透過結合特
性は、短絡導体を付加した構造では円環スロット開口部
の共振周波数のみで結合を生じているのに対し、短絡導
体を付加しない構造では円環スロット開口部の共振のほ
かにも接地導体板間の伝播波により大きな結合を生じて
いることが分かる。

以上説明したように、接地導体板１１とこれに対向する
別の接地導体板１２との間に、上記接地導体板Ｉ＋、１
２に当接され７こ誘電体基板１３．１４を介してマイク
ロ波平面線路２０を挾接し、上記接地導体板１２に円環
スロット１５を上記マイクロ波平面線路２０に対向する
ように形成し、上記接地導体板１１と接地導体板Ｉ２と
を導体２１ａないし２］ｄにより短絡することによって
、共振周波数か安定しており、アレー化しん場合にも素
子間結合特性の小さいトリプレート型アンテナを実現で
きる。

（第二の実施例） 第４Ａ図、第４Ｂ図及び第４Ｃ図に、上述の移動体衛星
通信ノステムにおいて適用可能な、本発明に係る第二の
実施例の直線偏波トリプレート型アンテナを示す。第４
Ａ図、第４Ｂ図及び第４ｃ図において、第１Ａ図、第１
Ｂ図及び第１Ｃ図に示す構成部分と同様のものについて
は同一の符号を付している。

この直線偏波トリプレートアンテナが、第一の実施例の
直線偏波トリプレートアンテナと異なるのは、円環スロ
ット１５と同心にて形成され円環スロットｊ５の外周径
より大きい円形マイクロストリップパッチ３１を形成し
た誘電体基板３２をトリプレート線路２２の接地導体板
１２の表面１２ａ上に設けたことである。すなわち、第
二の実施例のアンテナは、第一の実施例のトリプレート
型アンテナを給電線路とし円環スロット開口部を電磁結
合口とするマイクロストリップアンテナである。

以上のように構成された第二の実施例のマイクロストリ
ップアンテナは、円環スロット１５の開口部と円形マイ
クロストリップパッチ３１とが電磁結合することによる
２周波共振特性を有し、２つの周波数において直線偏波
放射特性を示す。この２周波共用アンテナは、第一の実
施例の構造を給電線路とすることにより、第一の実施例
と同様の作用と効果を有する２周波共用直線偏波アンテ
ナとして働く。

本実施例において、接地導体板Ｉ２に形成されたスロッ
トの形状は円環を用いているが、これに限らず、直線ス
ロットを用いてもよい。

又、本実施例において、マイクロストリップアンテナは
、直線偏波アンテナとして用いているが、これに限らず
、２点給電もしくは縮退分Ｍ素子の付加によって円偏波
アンテナとして用いてもよい。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、接地導体板間に導
体を設けたことより、接地導体板間の伝播波の発生か抑
えられ、不要な伝播波の発生を抑えた円環スロット開口
部のみの励振が得られ、共振周波数が安定しており共振
周波数の設定が容易になる。また、この接地導体板間の
伝播波の存在は、トリプレート型アンテナをアレー化し
Ｌ際の素子間結合の大きな要因となるが、上述し几よう
に不要な伝播波の発生を抑えることて素子間結合を抑え
ることかでき、よってトリプレート型アシ第１Ａ図は本
発明に係る第一の実施例のトリプレート型平面アンテナ
の分解斜視図、第１Ｂ図は第１Ａ図のトリプレート型平
面アンテナの平面図、第１Ｃ図は第１Ｂ図におけるＡ−
Ａ’線についての縦断面図、第１Ｄ図は本発明のトリプ
レート型アンテナを用いた実験例に使用したトリプレー
ト型アンテナの平面図、第２図は実施例のトリプレート
型平面アンテナの入力端反射係数Ｓｌｌの周゛　　波数
特性を示ｔクラフ、第３図は実施例のトリプレート型平
面アンテナの入力端透過結合係数８２１の周波数特性を
示すグラフ、第４Ａ図は本発明に係る第二の実施例のト
リプレート型平面アンテナの分解斜視図、第４Ｂ図は第
４Ａ図のトリプレート型平面アンテナの平面図、第４Ｃ
図は第４Ｂ図におけるＡ−Ａ’線についての縦断面図、
第５Ａ図は従来のトリプレート型平面アンテナの分解斜
視図、第５Ｂ図は第５Ａ図のトリプシ／−ト型平面アン
テナの平面図、第５Ｃ図は第５Ｂ図にお（するＡ−Ａ’
線についての縦断面図、第６図は従来のトリプレート型
平面アンテナの入力端反射係数Ｓｌｌの周波数特性を示
すグラフ、第７図は従来のトリプレート型平面アンテナ
の入力端透過結合係数Ｓ２１の周波数特性を示すグラフ
である。

ＩＩ、＋２　　接地導体板、 １３．１４．３２・・誘電体基板、 １５　円環スロット、 ２０・・マイクロストリップ線路、 ２１ａないし２１ｄ　　導体、 ３１−・円形マイクロストリップバッチ、４１ａないし
４１ｄ・・導体。

特許出願人　株式会社エイ・ティ・アール光電波通信研
究所 第１Ａ図 第１Ｂ図 ０ａ 第１Ｃ図 第２２１ 第３図 嬉４Ａ　図 第４Ｂ図 ２０ａ 第４Ｃ図 第５Ａ図 第５Ｂ図 ０ａ 第５０図 第６図 第プ図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１の接地導体板とこれに対向する第２の接地導
   体板との間に、第１及び第２の接地導体板に当接したそ
   れぞれの誘電体基板にてマイクロ波平面線路を挟設し、
   上記マイクロ波平面線路に対向するように第１あるいは
   第２の接地導体板にスロットを形成し、第１及び第２の
   接地導体板を導体により短絡したことを特徴とするトリ
   プレート型アンテナ。
2. （２）上記スロットが形成された第１あるいは第２の接
   地導体板の表面上にマイクロストリップパッチ導体を形
   成した誘電体基板を形成した、請求項１記載のトリプレ
   ート型アンテナ。