JPH04213905A - 平面アレイアンテナ - Google Patents

平面アレイアンテナ

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Publication number
JPH04213905A
JPH04213905A JP40137490A JP40137490A JPH04213905A JP H04213905 A JPH04213905 A JP H04213905A JP 40137490 A JP40137490 A JP 40137490A JP 40137490 A JP40137490 A JP 40137490A JP H04213905 A JPH04213905 A JP H04213905A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
antenna
phase
phase shifter
microstrip patch
patch antennas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP40137490A
Other languages
English (en)
Inventor
Takahiro Yamada
孝弘 山田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shinsangyo Kaihatsu KK
Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
Shinsangyo Kaihatsu KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aisin Seiki Co Ltd, Shinsangyo Kaihatsu KK filed Critical Aisin Seiki Co Ltd
Priority to JP40137490A priority Critical patent/JPH04213905A/ja
Publication of JPH04213905A publication Critical patent/JPH04213905A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、平面アレイアンテナに
関し、特に基板面に複数のマイクロストリップパッチア
ンテナを配置した平面アレイアンテナに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、衛星通信の利用分野が拡大し、移
動体上でも衛星通信を行うシステムが開発されているが
、このとき問題となるものの1つにアンテナが揚げられ
る。移動体として自動車を考えると、アンテナは小型か
つ薄型で軽量であることが望まれ、この意味で平面アレ
イアンテナは好適である。
【0003】ところが、移動体システムにおいては、衛
星追尾が必要となる。これは、アンテナ全体を傾斜回転
することにより追尾を実現することができるが、アンテ
ナを搭載するものが、自動車などの動きの激しい移動体
である場合は、非常に高速なサ−ボ機構等が必要となり
、その重量,大きさ等により実現不可能または、高価と
なってしまうという問題があった。
【0004】この改善策として、基準面上に複数のマイ
クロストリップパッチアンテナと、その給電線路である
マイクロストリップラインの途中に設けられた2通りの
励振位相を形成できる移相器を使い、その結果2方向に
ビ−ム方向を切り換えられる平面アレイアンテナが開示
されている(特開昭64−36202号公報)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、衛星放送のよ
うに弱い電波を受信する場合にはアンテナのビ−ムを絞
る必要があるため、その場合にビ−ムの2方向切り換え
だけでは移動体の揺動には追従することはできない。
【0006】また、これに対し励振位相角を変えた移相
器を直列に何段か接続すれば移動体の揺動に追従するこ
とができるが、同一平面(基準面)上に多数の移相器を
形成した場合には基準面の面積が大きくなるためアンテ
ナが大型化し、また移相器部分をアンテナアレイの横ま
で配線しなければならないため給電線の距離が長くなり
、その結果給電線損失が大きくなるという問題を生じる
【0007】本発明は、移相器を持つアンテナの給電線
損失を低減し、かつ比較的小型で移動体の揺動に追従し
うる平面アレイアンテナを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の平面アレイアン
テナは、2層の基板(1,6)から構成され、2層の基
板(1,6)間にグランド面(3)を形成するアンテナ
基板(30);アンテナ基板(30)の上面の長手方向
に対して直角方向に、所定間隔で配列された複数のマイ
クロストリップパッチアンテナ(211〜244)を有
するアンテナ列(40a,40b,40c,40d);
および、アンテナ基板(30)の下面に配設され、アン
テナ列(40a,40b,40c,40d)に接続し複
数のマイクロストリップパッチアンテナ(211〜24
4)の電波信号の位相を変える移相器(101);を備
える。
【0009】また、本発明の好ましい例としては、移相
器(101)にそれぞれ互いに位相変位量の異なる多数
の移相器(102,103)を直列に接続する。
【0010】なお、カッコ内の記号は、図面に示し後述
する実施例の対応要素を示す。
【0011】
【作用】これによれば、所定間隔で配列された複数のマ
イクロストリップパッチアンテナ(211〜244)を
有するアンテナ列(40a,40b,40c,40d)
および、アンテナ列(40a,40b,40c,40d
)に接続し複数のマイクロストリップパッチアンテナ(
211〜244)の電波信号の位相を変える移相器(1
01)を、2層の基板(1,6)から構成され、2層の
基板(1,6)間にグランド面(3)を形成するアンテ
ナ基板(30)の上面および下面に配設するので、複数
のマイクロストリップパッチアンテナ(211〜244
)からの最短距離で移相器(101)を配置することに
より、給電線損失を小さくしうる。また、複数のマイク
ロストリップパッチアンテナ(211〜244)と移相
器(101)が同一面上にないので、アンテナ基板(3
0)の上面の面積を小さくすることができ、この結果平
面アレイアンテナを全体として小型化することができる
。更に、複数のマイクロストリップパッチアンテナ(2
11〜244)は、移相器(101)から受ける不要輻
射の影響を小さくすることができる。
【0012】また、本発明の好ましい例としては、移相
器(101)にそれぞれ互いに位相変位量の異なる多数
の移相器(102,103)を直列に接続するので、複
数のマイクロストリップパッチアンテナ(211〜24
4)のビ−ム方向を、複数のマイクロストリップパッチ
アンテナ(211〜244)自体を動かすことなく複数
の方向に切り換えられる。従って、例えば自動車等の移
動体に、本発明の平面アレイアンテナを搭載した場合、
移動体の揺動に対して追従することができる。
【0013】本発明の他の目的および特徴は、図面を参
照した以下の実施例の説明より明らかになろう。
【0014】
【実施例】図1に、本発明の一実施例の平面アレイアン
テナを上面から見た図を,図2に、図1のA−A線断面
図を,図3に、平面アレイアンテナを下面から見た図を
それぞれ示す。
【0015】BSアンテナは、本来受信専用であるが、
電波では送信も受信と同様に考えられるため、ここでは
送信状態においての説明をする。図1において、アンテ
ナ基板30は、2層の誘電体基板1,誘電体基板6およ
び誘電体基板1と誘電体基板6の間に形成されたグラン
ド板3から構成されている。アンテナ基板30の上面に
は、所定の素子間隔dを隔てて横(図1に示すX軸方向
)一列に配設された4個の、放射素子であるマイクロス
トリップパッチアンテナを一組とするアンテナ列40a
,40b,40c,40dが、4段縦(図1に示すY方
向)に並べられている。すなわち、本実施例では16個
のマイクロストリップパッチアンテナ2mn(1≦m≦
4,1≦n≦4)を配している。このマイクロストリッ
プパッチアンテナ2mnは、給電線路であるマイクロス
トリップライン4a〜4dによりピン5a〜5dとそれ
ぞれ接続されている。ピン5aは、図2に示すようにア
ンテナ基板30の上面からアンテナ基板30の下面(裏
面)に導かれている。ピン5b〜5dについても同様で
ある。
【0016】図3において、アンテナ基板30の下面に
導かれたピン5a〜5dは、移相器列10a〜10dを
介してマイクストリップライン20と接続される。この
ようにアンテナ基板30の上面にはマイクロストリップ
パッチアンテナ2mn,中間面にはグランド板3,アン
テナ基板30の下面には移相器列10a〜10dからな
る回路を形成する2層基板により構成することにより、
アンテナ2mnからの最短距離で移相器列10a〜10
dを配置することができ、その結果給電線路の長さが短
縮するので給電線損失が低減する。また、アンテナ2m
nと移相器列10a〜10dが同一面上にないので、ア
ンテナ基板30の上面の面積を小さくすることができ、
またアンテナ2mnは移相器列10a〜10dから受け
る不要輻射の影響を低減しうる。また、アンテナ2mn
と移相器列10a〜10dが同一面上に存在するときと
比べて、アンテナ密度を高くすることもできる。
【0017】図4に、図3に示す移相器列10aを拡大
して示す。移相器列10aは、101,102,103
の3ビットの移相器で構成されている。
【0018】移相器101は、変成器11,スタブ12
,PINダイオ−ド13,DCブロック14,バイアス
ライン15から構成されている。変成器11は長さがλ
g/4のマイクロストリップラインからなる。なお、λ
gはマイクロストリップライン上の1波長を示す。この
変成器11の両端には、幅狭部12aと幅広部12bか
らなるスタブ12が設けられ、幅狭部12aの先端には
PINダイオ−ド13が設けられている。PINダイオ
−ド13の他端は、グランドになっている。バイアスラ
イン15は、幅狭部15aと幅広部15bからなり、共
に長さはλg/4である。幅広部15bは、先端解放の
スタブであり、その基部P(幅狭部15aと幅広部15
bの接続部)は高周波的には短絡状態であるため主線路
21から幅狭部15aを見たインピ−ダンスを高くでき
る。なお、DCブロック14は主線路21に印加したバ
イアス電流が他回路に流出するのを防ぐ。
【0019】基部Aにバイアス電圧を印加すると、PI
Nダイオ−ド13がオン/オフ動作をして両スタブ12
の先端を短絡解放する。この状態で変成器11から見た
スタブ12のインピ−ダンスは一方が容量性,他方が誘
導性となる。つまり、PINダイオ−ド13をスイッチ
ング駆動することにより、2つの異なる励振位相量が得
られる。
【0020】次に移相器102は、ハイブリッド結合器
16,スタブ17,PINダイオ−ド13,DCブロッ
ク14,バイアスライン15から構成されている。ハイ
ブリッド結合器16において、■から入力された信号は
、■と■に等電力で2分配され■の位相は■の位相より
90°遅れている。■と■の先にはスタブ17が設けら
れ、その先端にはPINダイオ−ド13が設けられてい
る。ここでバイアス電圧を印加すると、PINダイオ−
ド13がオン/オフ動作し両スタブ17の先端を短絡解
放する。スタブ17のインピ−ダンスZsによりPIN
ダイオ−ド13のインピ−ダンスを■と■のインピ−ダ
ンスZ0に整合させる。つまり、PINダイオ−ド13
をスイッチング駆動することにより、2つの異なる位相
量が得られる。
【0021】移相器103は、移相器102とスタブ1
8を除き構成は同じである。よってスタブ18のインピ
−ダンスZsを変えることにより、移相器102とは異
なる2つの位相量が得られる。
【0022】以上により、101,102,103の3
ビットの移相器のそれぞれのPINダイオ−ド13をス
イッチング駆動することにより、8つの異なる励振位相
量が得られる。よって、ピン5aによって接続されるマ
イクロストリップパッチアンテナ211,212,21
3,214の最大放射方向を図1に示す基準軸Z(X軸
およびY軸に直角な方向)に対して正面方向に+θ(4
方向:+θ1,+θ2,+θ3,+θ4)とその逆方向
に−θ(4方向:−θ1,−θ2,−θ3,−θ4)、
アンテナ自体を動かすことなく切り換えることができる
。これは、移相器列10b,10c,10dについても
同様である。従って、8方向に電波の放射方向を切り換
えられるので、自動車等の移動体の揺動に比較的追従す
ることができる。更に、励振位相角を変えた移相器を直
列に接続することにより精度の高い追従が可能となる。
【0023】
【発明の効果】以上の通り本発明によれば、所定間隔で
配列された複数のマイクロストリップパッチアンテナ(
211〜244)を有するアンテナ列(40a,40b
,40c,40d)および、アンテナ列(40a,40
b,40c,40d)に接続し複数のマイクロストリッ
プパッチアンテナ(211〜244)の電波信号の位相
を変える移相器(101)を、2層の基板(1,6)か
ら構成され、2層の基板(1,6)間にグランド面(3
)を形成するアンテナ基板(30)の上面および下面に
配設するので、複数のマイクロストリップパッチアンテ
ナ(211〜244)からの最短距離で移相器(101
)を配置することにより、給電線損失を小さくしうる。 また、複数のマイクロストリップパッチアンテナ(21
1〜244)と移相器(101)が同一面上にないので
、アンテナ基板(30)の上面の面積を小さくすること
ができ、この結果平面アレイアンテナを全体として小型
化することができる。更に、複数のマイクロストリップ
パッチアンテナ(211〜244)は、移相器(101
)から受ける不要輻射の影響を小さくすることができる
【0024】また、本発明の好ましい例としては、移相
器(101)にそれぞれ互いに位相変位量の異なる多数
の移相器(102,103)を直列に接続するので、複
数のマイクロストリップパッチアンテナ(211〜24
4)のビ−ム方向を、複数のマイクロストリップパッチ
アンテナ(211〜244)自体を動かすことなく複数
の方向に切り換えられる。従って、例えば自動車等の移
動体に、本発明の平面アレイアンテナを搭載した場合、
移動体の揺動に対して追従することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の平面アレイアンテナを示す
外観斜視図である。
【図2】図1に示すA−A線断面図である。
【図3】図1に示す平面アレイアンテナを裏返して見た
外観斜視図である。
【図4】図3に示す移相器列10aを示す拡大斜視図で
ある。
【符号の説明】
1:誘電体基板 211〜244:マイクロストリップパッチアンテナ(
マイクロストリップパッチアンテ ナ) 3:グランド板(グランド面) 4a〜4d:マイクロストリップライン     5a
〜5d:ピン6:誘電体基板            
       10a〜10d:移相器列101〜10
3:移相器(移相器)         11:変成器
12:スタブ                   
         13:PINダイオ−ド 14:DCブロック                
      15:バイアスライン 16:ハイブリッド結合器             
   17:スタブ18:スタブ 20:マイクロストリップライン          
21:主線路30:アンテナ基板(アンテナ基板)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  2層の基板から構成され、該2層の基
    板間にグランド面を形成するアンテナ基板;該アンテナ
    基板の上面の長手方向に対して直角方向に、所定間隔で
    配列された複数のマイクロストリップパッチアンテナを
    有するアンテナ列;および、前記アンテナ基板の下面に
    配設され、前記アンテナ列に接続し前記複数のマイクロ
    ストリップパッチアンテナの電波信号の位相を変える移
    相器;を備える平面アレイアンテナ。
  2. 【請求項2】  2層の基板から構成され、該2層間に
    グランド面を形成するアンテナ基板;該アンテナ基板の
    上面の長手方向に対して直角方向に、所定間隔で配列さ
    れた複数のマイクロストリップパッチアンテナを有する
    アンテナ列;前記アンテナ基板の下面に配設され、前記
    アンテナ列に接続し前記複数のマイクロストリップパッ
    チアンテナの電波信号の位相を変え、直列に接続された
    多数の移相器;および、該多数の移相器の位相変化量は
    、それぞれ異なることを特徴とする平面アレイアンテナ
JP40137490A 1990-12-11 1990-12-11 平面アレイアンテナ Pending JPH04213905A (ja)

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JP40137490A JPH04213905A (ja) 1990-12-11 1990-12-11 平面アレイアンテナ

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JP (1) JPH04213905A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09159751A (ja) * 1995-12-05 1997-06-20 Denso Corp 平面アレーアンテナ及び位相モノパルスレーダ装置
WO1999065107A1 (fr) * 1998-06-09 1999-12-16 Nec Corporation Dispositif d'antenne reseau a commande de phase

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09159751A (ja) * 1995-12-05 1997-06-20 Denso Corp 平面アレーアンテナ及び位相モノパルスレーダ装置
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