JPH04262604A - プリンテッド・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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プリンテッド・アンテ
ナに関し、特に誘電体材料のプリント板上にマイクロ・
ストリップ線路をプリントしたプリンテッド・プレーナ
アレイ・アンテナ（以下、単にプリンテッド・アンテナ
と称する）に関するものである。

【０００２】衛星通信移動局用、移動通信局用あるいは
移動携帯用レーダ等においては、軽量であり且つ薄いア
ンテナが不可欠である。

【０００３】

【従来の技術】上記のように軽量且つ薄いアンテナとし
ては、図１に断面構造が示されているように、底部に銅
箔膜３が設けられた誘電体材料のプリント板１の上にマ
イクロ・ストリップ線路２をプリントしたプリンテッド
・アンテナが知られているが、このプリンテッド・アン
テナは、図２に平面的に示すようなプリント・パターン
を有しており、図示のようにパターン寸法がアンテナと
しての動作中心となる所定の周波数に対応した波長の２
分の１（実際にはλｇ／２，λｇ＝ηλ（ηは誘導体に
よる波長短縮率、λは自由空間波長））の長さに設定さ
れているものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のプリンテッド・アンテナにおいては、図３の
グラフに示すように使用するプリント板の誘電率の変化
によりプリント板中の波長に短縮率がかかってその動作
中心周波数が左右にシフトしてしまい、特にプリンテッ
ド・アンテナのＱが高くマイクロ波帯の動作帯域が狭い
場合には、その帯域の左右両端においてそれぞれ点Ａ，
Ｂの利得となってしまい、実線で示した設計通りの動作
中心周波数の場合に比べてアンテナ利得が大きく減少し
てしまうという問題がある。

【０００５】これをもっと具体的に説明すると、通常、
プリンテッド・アンテナを設計する場合には、動作中心
周波数に合わせてプリント板のパターン形状、寸法の他
、誘電率も決定する必要があるが、プリント板の誘電率
は設計者が意図したものに対して必ず何らかの製造上の
誤差を含んでしまう。

【０００６】その誤差とは、例えば比誘電率εｒ　＝２
．６　の場合、通常±０．０２程度以上であり、これに
よるプリンテッド・アンテナの動作中心周波数に対する
影響は次のようになる。

【０００７】マイクロ・ストリップ線路の場合、直接周
波数に関わるものはプリント板の厚みｈ、パターン幅Ｗ
、プリント板の比誘電率εｒ　から計算される実効誘電
率（比誘電率）εｅ　であり、例えばｈ＝０．８ｍｍ　
、Ｗ＝２ｍｍ　、εｒ　＝２．６　とすると、εｅ＝２
．１　となる。

【０００８】ここで、εｒ　＝２．６　±０．０２（Δ
ε）であれば、εｅ　＝２．１　±０．０２（Δε）と
なり、これによる動作中心周波数ｆ０の変化は、 　　｛εｒ　／（εｒ　＋Δε）　｝１／２　≒｛εｅ
　／（εｅ　＋Δε）　｝１／２　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　＝ｆ０’／ｆ０
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・式（
１）　 となり、変動した中心周波数ｆ０’　は０．９９６ｆ０
　〜１．００４ｆ０　となるので、ｆ０＝１０ＧＨｚの
場合には、１０ＧＨｚ　±４０ＭＨｚ　となる。

【０００９】このように、Ｑの高い共振型アンテナの場
合、図３からも分かるように上記の変動周波数±４０Ｍ
Ｈｚ　の中心周波数の変化により利得が減少してしまい
、アンテナの性能が低下してしまうと共に、一度アンテ
ナのパターンをプリントしてしまうと周波数変動を調整
することが極めて困難になるという問題点があった。

【００１０】従って、本発明は、アンテナのパターンを
プリントする前に誘電率材料の誤差による動作中心周波
数の変動を調整したプリンテッド・アンテナを実現する
ことを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明に係るプリンテッド・アンテナにおいては、
図２に示すマイクロ・ストリップ線路２のプリント・パ
ターン寸法が一定の拡大・縮小率に従ってアンテナの動
作中心周波数を一定に保つように選択されている。

【００１２】

【作用】例えば、プリント板の誘電率が小さくなった場
合、動作中心周波数は上記の式（１）　においてΔεが
負の値になるため高くなる。従って、中心周波数を逆に
低くすればよいのであるから図２に示すプリント・パタ
ーン寸法のλ／４を長くすればよいことになる。

【００１３】このため、マイクロ・ストリップ線路２の
パターンを拡大して大き目にプリントすることにより動
作中心周波数を下げることとなる。誘電率が高いときに
は、この逆となる。

【００１４】

【実施例】本発明に係るプリンテッド・アンテナの実施
例を図２により説明すると、使用プリント板１の比誘電
率は上記のように２．６　±０．０２、アレイの素子数
は１６、各素子は幅２ｍｍのジグザグ型（フランクリン
型）となっており、この場合の標準の動作中心周波数は
９５５０ＭＨｚ　で、アンテナ利得が２９ｄＢｉ　以上
の周波数帯域が２００ＭＨｚに設定されている。

【００１５】このような場合のプリント板１の実際の比
誘電率の測定値は２．６２と０．０２だけ高くなり、パ
ターン拡大率を０％（上記の標準の動作中心周波数のも
の）に設定したとすると、その実際の動作中心周波数は
９５１０〜９５２０ＭＨｚ　と３０〜４０ＭＨｚ　だけ
低くなる。

【００１６】従って、動作中心周波数が低くなるのを抑
えるため、標準の動作中心周波数に対するプリント・パ
ターンを＋１％だけアレイの素子方向に縮小を掛けたパ
ターンでエッチングを行うことにより上記の動作中心周
波数をほぼ９５５０ＭＨｚ　に補正することができる。

【００１７】また、同様にして、プリント板１の実際の
比誘電率の測定値が２．５８のときには、動作中心周波
数は９５８０〜９５９０ＭＨｚ　になってしまうが、逆
に＋１％の拡大を掛けたプリント・パターンでエッチン
グすることにより上記の動作中心周波数をほぼ９５５０
ＭＨｚ　に補正することができる。

【００１８】尚、このプリント・パターンについては、
誘電率誤差に応じてそのパターン寸法が異なるもの（拡
大・縮小したもの）を種々用意しておき、プリント板の
誘電率測定値に応じて選択することが好ましい。また、
一般にプリント板の誘電率が異なる場合は、整合をとる
ため、プリント板の厚さ又はプリント板のマイクロ・ス
トリップ線路のライン幅を変化させるが、通常の誘電率
誤差範囲内であれば、プリント板の厚さ及びマイクロ・
ストリップ線路２のライン幅はそのままで差し支えなく
、設計費用及び製造費用の削減が期待できる。

【００１９】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明に係るプリン
テッド・アンテナによれば、マイクロ・ストリップ線路
のプリント・パターン寸法が一定の拡大・縮小率に従っ
てアンテナの動作中心周波数を一定に保つように選択さ
れているので、動作中心周波数のズレが制御でき、アン
テナ利得の低下等の性能劣化を回避することができ、良
好なアンテナ特性を保つことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】プリンテッド・アンテナの一般的な断面構造を
示す図である。

【図２】本発明及び従来例に係るプリンテッド・アンテ
ナの平面構造を説明するための図である。

【図３】従来例に係るプリンテッド・アンテナの動作中
心周波数のズレを説明するためのグラフ図である。

【符号の説明】

１　　プリント板 ２　　マイクロ・ストリップ線路 尚、図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　誘電体材料のプリント板（１）　上に
   マイクロ・ストリップ線路（２）　をプリントしたプリ
   ンテッド・アンテナにおいて、該マイクロ・ストリップ
   線路（２）　のプリント・パターン寸法が一定の拡大・
   縮小率に従ってアンテナの動作中心周波数を一定に保つ
   ように選択されていることを特徴としたプリンテッド・
   アンテナ。