JPH0537227A - 円偏波マイクロストリツプアンテナ及びその周波数調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 他の特性に影響を与えることなく周波数を上
方及び下方の両方向に調整することのできる円偏波マイ
クロストリップを提供する。 【構成】 誘電体基板４の一方面に接地導体が形成され
るとともに、他方面に放射導体２が形成され、該放射導
体２に偏心させて設けられた給電点Ｐに給電される円偏
波マイクロストリップアンテナ１であって、上記放射導
体２の外周縁端部であって、中心Ｏと上記給電点Ｐとを
結ぶ方向を基準として４５×（２Ｎ＋１）°（Ｎは整
数）の位置にそれぞれ軸比調整用の突起２３ａ〜２３ｄ
又は切欠を形成するとともに、９０Ｎ°（Ｎは整数）の
位置にそれぞれ１又は２以上の周波数調整用の突起２１
ａ〜２１ｄを形成し、かつ、該突起２１ａ〜２１ｄの基
端部近傍に１又は２以上の周波数調整用の導体欠除部２
２ａ〜２２ｄを形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、誘電体基板の一方の表
面に接地導体が形成され、他方の表面に放射導体が形成
されてなる円偏波マイクロストリップアンテナ及びその
周波数調整方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７は、従来の円偏波マイクロストリッ
プアンテナの平面図である。同図に示す従来の円偏波マ
イクロストリッアンテナ７は、円形の誘電体基板４の一
方の表面全体に接地導体（図では見えていない）が形成
されるとともに、他方の表面の中央位置に放射導体８が
形成され、前記接地導体面側から不図示の同軸ケーブル
により中心Ｏから径方向に偏心させて設けられた放射導
体８の給電点Ｐに給電されるようになっている。

【０００３】上記放射導体８は、円形を成し、中心Ｏと
給電点Ｐとを結ぶ直線Ｍに対して±４５°傾斜させた２
本の直線ｍ，ｎと交叉する４つの外周縁端部には、円偏
波の電波を放射するための矩形状の突起８ａ〜８ｄがそ
れぞれ形成されている。

【０００４】従来、上記突起８ａ〜８ｄの長さを短くす
ると、円偏波の長径と短径との比である軸比が変化する
とともに、該軸比が最小となる共振周波数が上方に変化
することが知られ、この特性を利用して円偏波マイクロ
ストリップアンテナ７の軸比調整と共振周波数の調整と
が行われている。

【０００５】すなわち、円偏波マイクロストリップアン
テナ７の共振周波数は、一般に放射導体７の直径Ｒ、誘
電体基板４の比誘電率ε及びその厚さｔにより決定され
ることから、これら３つのパラメータの設計値を適当に
設定して円偏波マイクロストリップアンテナ７の初期周
波数（無調整の時の共振周波数）を目標周波数より低く
目に設定しておき、上記４つの突起８ａ〜８ｄを同量ず
つ切削し、その長さＬｔを短くすることにより軸比を最
小に調整するとともに、該軸比が最小となる共振周波数
を徐々に目標周波数まで上昇させるようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の円偏波マイ
クロストリップアンテナ７は、円偏波発生用の突起８ａ
〜８ｄを切削することにより共振周波数を徐々に上昇さ
せて共振周波数を目標値に調整することは可能である
が、共振周波数を低下させる調整部は設けられていない
ので、共振周波数を徐々に低下させて周波数調整するこ
とは困難になっている。このため、前記突起８ａ〜８ｄ
を削り過ぎ、調整すべき共振周波数が目標周波数をオー
バーした場合には、周波数調整不良となり、製造工程に
おける収率を低下させることとなっている。

【０００７】また、上記突起８ａ〜８ｄを切削すること
により円偏波の軸比と共振周波数の両方を同時に調整し
ているので、両者をバランスよく調整することも困難で
ある。

【０００８】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、軸比等の他の特性に影響を与えることなく共振
周波数を上下両方向に調整することのできる円偏波マイ
クロストリップアンテナ及びその周波数調整方法を提供
することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、誘電体基板の一方面に接地
導体が形成されるとともに、他方面に放射導体が形成さ
れ、該放射導体に偏心させて設けられた給電点に給電さ
れる円偏波マイクロストリップアンテナであって、上記
放射導体はその外周縁端部であって、中心と上記給電点
とを結ぶ方向を基準として４５×（２Ｎ＋１）°（Ｎは
整数）の位置にそれぞれ軸比調整用の突起又は切欠が形
成されるとともに、９０Ｎ°（Ｎは整数）の位置にそれ
ぞれ１又は２以上の周波数調整用の突起が形成され、か
つ、該突起の基端部近傍に１又は２以上の周波数調整用
の導体欠除部が形成されたものである。

【００１０】また、請求２記載の発明は、前記放射導体
に形成された周波数調整用の突起を切削することによ
り、又は周波数調整用の導体欠除部を案内として該放射
導体の外周縁端部にスリット状の切欠を形成することに
より上記円偏波マイクロストリップアンテナの周波数調
整を行うものである。

【００１１】

【作用】本発明によれば、円偏波マイクロストリップア
ンテナの放射導体の外周縁端部の上記４つの所定位置に
は周波数を調整するための突起と導体欠除部とが予め形
成されている。

【００１２】上記突起は、共振周波数を上方に調整する
ための調整部であって、４つの放射導体の外周縁端部に
形成された各突起を同量ずつ切削し、該各突起の長さを
短くすることにより円偏波マイクロストリップアンテナ
の共振周波数を上昇させることができる。

【００１３】一方、上記導体欠除部は、共振周波数を下
方に調整するための調整部であって、該導体欠除部を案
内として放射導体を外周方向に切削し、４つの放射導体
の外周縁端部にスリット状の切欠を同数ずつ形成するこ
とにより円偏波マイクロストリップアンテナの共振周波
数を低下させることができる。

【００１４】従って、円偏波マイクロストリップアンテ
ナは、上記４つの放射導体の外周縁端部に形成された各
突起を同量ずつ切削し、該各突起の長さを短くすること
により共振周波数を徐々に上昇させて共振周波数の調整
が行われる一方、上記４つの放射導体の外周縁端部にス
リット状の切欠をそれぞれ形成することにより共振周波
数を徐々に低下させて共振周波数の調整が行われる。

【００１５】

【実施例】図１は、本発明に係る円偏波マイクロストリ
ップアンテナの一実施例を示す平面図である。また、図
２は、前記図１のＡ−Ａ線断面図である。

【００１６】円偏波マイクロストリップアンテナ１は、
下表面全体に接地導体３が形成された円形の誘電体基板
４の上表面の中央部に、該誘電体基板４の直径Ｄよりも
十分に短い直径Ｒを有する円形状の放射導体２を形成し
て成り、前記接地導体３側から同軸ケーブル５により放
射導体２の中心Ｏから径方向に偏心させて設けられた給
電点Ｐに給電されるようになっている。上記同軸ケーブ
ル５の外導体５ａは、上記接地導体３に接続され、内導
体５ｂは、上記誘電体基板４を貫通して上表面の放射導
体２に接続されている。

【００１７】また、前記放射導体２の外周縁端部であっ
て、該放射導体２の中心Ｏから給電点Ｐを通る半径方向
を基準として４５×（２Ｎ＋１）°（Ｎは整数）方向、
すなわち、４５°，１３５°，２２５°，３１５°方向
の位置には、それぞれ幅Ｗｔ、長さＬｔの矩形状の突部
２３ａ〜２３ｄが形成されている。なお、突起２１ａ，
２１ｃの長さＬｔは、突起２３ｂ，２３ｄよりも長く構
成されている。

【００１８】上記突起２３ａ〜２３ｄは、円偏波の電波
を放射させるためのモード縮退分離素子であって、上記
放射導体２の外周縁端部の４ヵ所のうち少なくともいず
れか１ヵ所に突起が形成されていれば、円偏波を発生さ
せることができる。

【００１９】また、上記突起２３ａ〜２３ｄは、その長
さＬｔを変化させることにより円偏波の短径に対する長
径の比である軸比を変化させることができるとともに、
軸比が最小となる共振周波数を変化させることができる
ものである。突起２３ａ〜２３ｄの長さＬｔを短くする
と、軸比が最小となる共振周波数は上昇し、長くする
と、該共振周波数は低下する。

【００２０】従って、後述するように上記突起２３ａ〜
２３ｄの長さＬｔを調整することにより円偏波の短径に
対する長径の比である軸比が調整されるようになってい
る。

【００２１】また、上記放射導体２の外周縁端部であっ
て、上記半径方向を基準として９０Ｎ°（Ｎは整数）方
向、すなわち、０°，９０°，１８０°，２７０°方向
の位置には、それぞれ周波数調整用の突起２１ａ〜２１
ｄが５本ずつ形成されている。また、放射導体２の外周
部の上記突起２１ａ〜２１ｄの基端部近傍には、それぞ
れ周波数調整用の導体欠除部２２ａ〜２２ｄが４個ずつ
形成されている。

【００２２】なお、上記突起２１ａ〜２１ｄは、少なく
とも１本ずつ形成されていればよく、５本以上形成して
いてもよい。また、上記導体欠除部２２ａ〜２２ｄにつ
いても少なくとも１個ずつ形成されていればよく、４個
以上形成していてもよい。

【００２３】図３は、放射導体２の外周縁端部に形成さ
れた周波数調整用の突起２１ａ及び導体欠除部２２ａと
軸比調整用の突起２３ａとの部分を拡大した図である。

【００２４】５本の各突起２１ａは、適宜の幅Ｗと長さ
Ｌとを有し、適宜の間隔を設けて放射導体２の外周から
放射状に突設されている。また、４個の各導体欠除部２
２ａは、適宜の直径ｄを有する円形の穴で、上記突起２
１ａ間の隙間と中心Ｏとを結ぶ線上であって放射導体２
の外周縁端から予め設定された距離Ｓだけ内側に設けら
れている。

【００２５】これら４個の導体欠除部２２ａは、誘電体
基板４に放射導体２が形成される前に予め誘電体基板４
に穿設されるか、或いは、放射導体２が形成された後に
誘電体基板４に穿設される。

【００２６】なお、上記導体欠除部２２ａ〜２２ｄは、
後述するように切欠２４を形成するためのガイドである
から、円形に限らず、楕円、矩形その他の任意の形状に
することができる。

【００２７】上記突起２１ａ〜２１ｄは、周波数を上方
に調整するためのもので、突起２１ａ〜２１ｄを切削し
（図３の突起２１ａの点線部参照）、その長さＬを短く
するのに応じて円偏波マイクロストリップアンテナ１の
共振周波数ｆｏを上昇させることができるものである。
特に４ヵ所の放射導体２の外周縁端部における各突起２
１ａ〜２１ｄを同量ずつ切削すると、円偏波マイクロス
トリップアンテナ１の特性、例えば入力インピーダンス
や円偏波の軸比等に影響を与えることなく共振周波数ｆ
ｏを徐々に上昇させることができる。

【００２８】また、上記導体欠除部２２ａ〜２２ｄは、
周波数を下方に調整するためのもので、図３に示すよう
に導体欠除部２２ａを案内として外周方向に放射導体２
を切削し、放射導体２の外周縁端部にスリット状の切欠
２４を形成することにより、その切欠２４の数に応じて
共振周波数ｆｏを低下させることができるものである。
特に４ヵ所の放射導体２の外周縁端部にそれぞれ同数の
切欠２４を形成することにより円偏波マイクロストリッ
プアンテナ１の特性、例えば入力インピーダンス、円偏
波の軸比等に影響を与えることなく共振周波数ｆｏを徐
々に低下させることができる。

【００２９】図４は、突起２１ａの切削量に対する共振
周波数の変化量（上昇量）の実験結果の一例を示す図で
ある。また、図５は、切欠２４の長さＳに対する周波数
の変化量（低下量）の実験結果の一例を示す図である。

【００３０】なお、図４に示す突起の切削量は、４つの
放射導体２の外周縁端部に形成された各突起２１ａ〜２
１ｄの切削量を示し、図５に示す切欠の長さＳは、４ヵ
所の外周縁端部に各１個ずつ切欠２４を形成するときの
該切欠２４の長さを示している。

【００３１】また、実験に使用した円偏波マイクロスト
リップアンテナ１は、共振周波数ｆｏ＝１．５７５ＧＨ
ｚのもので、各部の寸法は、 誘電体基板４；比誘電率ε＝２１．４、直径Ｄ＝３７ｍ
ｍ、厚さｔ＝６ｍｍ 放射導体２；直径Ｒ＝２０．６ｍｍの円形放射導体 周波数調整用突起２１ａ〜２１ｄ；幅Ｗ＝０．４ｍｍ、
長さＬ＝１ｍｍ 導体欠除部２２ａ〜２２ｄ；直径ｄ＝０．７ｍｍの円
形、形成可能な切欠２４の長さＳ＝０．２５ｍｍ〜０．
７５ｍｍ 軸比調整用突起２３ａ，２３ｃ；幅Ｗｔ＝１ｍｍ、長さ
Ｌｔ＝１ｍｍ 軸比調整用突起２３ｂ，２３ｄ；幅Ｗｔ＝１ｍｍ、長さ
Ｌｔ＝２ｍｍ である。

【００３２】図４に示されるように、共振周波数ｆｏ
は、４つの放射導体２の外周縁端部の各突起２１ａ〜２
１ｄを０．１ｍｍ短くする毎におよそ０．７ＭＨｚずつ
上昇することが分かった。従って、４つの放射導体２の
外周縁端部の各突起２１ａ〜２１ｄを適当な量ずつ切削
することにより周波数を徐々に上昇させて円偏波マイク
ロストリップアンテナ１の共振周波数ｆｏの微調整を行
うことができる。

【００３３】また、図５に示されるように、例えば４つ
の放射導体２の外周縁端部にそれぞれ長さＳ＝０．２５
ｍｍの切欠２４を１個ずつ形成すると、共振周波数ｆｏ
はおよそ２．５ＭＨｚ低下し、切欠２４の長さＳを０．
１ｍｍ長くする毎に共振周波数ｆｏの低下量は、およそ
１ＭＨｚずつ増加することが分かった。従って、適当な
長さの切欠２４が形成可能に導体欠除部２２ａ〜２２ｄ
を設け、４つの放射導体２の外周縁端部に形成される各
切欠２４の数を増加させることにより周波数を段階的に
低下させて円偏波マイクロストリップアンテナ１の共振
周波数ｆｏの微調整を行うことができる。

【００３４】次に、上記円偏波マイクロストリップアン
テナ１の周波数調整について説明する。円偏波マイクロ
ストリップアンテナ１の共振周波数ｆｏは、主に誘電体
基板４の厚さｔ、誘電体基板４の比誘電率ε及び放射導
体の直径Ｒのパラメータにより決定される。そこで、上
記３つのパラメータの設計値を適当に選定し、円偏波マ
イクロストリップアンテナ１の共振周波数ｆｏの初期周
波数（誘電体基板４の表裏面に放射導体２と接地導体３
とを形成し、無調整のときの軸比が最小となる共振周波
数）を目標値よりも少し低くなるようにしておく。例え
ば上述の図４に示した例では、初期周波数をおよそ１．
５７ＧＨｚに設定しておく。

【００３５】次に、円偏波の軸比が規格値以下でない場
合は、上記４つの軸比調整用の突起２３ａ〜２３ｄをそ
れぞれ同量ずつ削る作業を１回若しくは数回行うことに
より円偏波の軸比を規格値以下に調整する。次に、軸比
調整後の軸比が最小となる共振周波数ｆｏが目標周波数
以下であれば、上記周波数調整用の突起２１ａ〜２１ｄ
をそれぞれ同量ずつ削る作業を１回若しくは数回行うこ
とにより共振周波数ｆｏを徐々に上昇させて目標周波数
に調整する。例えば上述の図４に示した例では、目標周
波数１．５７５ＧＨｚに調整する。

【００３６】なお、上記切削作業において、１回の作業
で突起２１ａ〜２１ｄを１本ずつ切削するようにしても
よく、或いは１回の作業で突起２１ａ〜２１ｄの一部を
切削し、数回の作業で１本目の突起がなくなると、２本
目の突起２１ａ〜２１ｄを切削するようにしてもよい。

【００３７】そして、上記突起２１ａ〜２１ｄを削り過
ぎ、共振周波数ｆｏが目標周波数を超えた場合は、１回
の作業で導体欠除部２２ａ〜２２ｄを案内として４ヵ所
の放射導体２の外周縁端部にそれぞれ１個ずつ切欠２４
を形成する作業を１回又は数回繰り返して共振周波数ｆ
ｏを徐々に低下させて目標周波数に設定する。

【００３８】一方、軸比調整後の共振周波数ｆｏが既に
目標周波数以上であれば、上述の導体欠除部２２ａ〜２
２ｄを案内とする切欠２４の形成作業により共振周波数
ｆｏを徐々に低下させて目標周波数に設定し、この作業
で共振周波数ｆｏが目標周波数以下に低下した場合は、
更に上述の突起２１ａ〜２１ｄの切削作業により共振周
波数ｆｏを徐々に上昇させて目標周波数に設定する。

【００３９】なお、上記実施例では、円形の放射導体２
を有する円偏波マイクロストリップアンテナ１について
説明したが、本発明は、例えば図６に示すように方形の
放射導体２′であってもよく、その他任意の形状の放射
導体を有する円偏波マイクロストリップアンテナ１に適
用することができる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、誘電体基板の表裏面の接地導体と放射導体
とを形成してなる円偏波マイクロストリップアンテナに
おいて上記放射導体の外周縁端部であって、放射導体中
心と給電点とを結ぶ方向を基準として９０Ｎ°（Ｎは整
数）方向の位置に、それぞれ周波数を上方に調整するた
めの突起と周波数を下方に調整するための導体欠除部と
を形成したので、上記突起の長さ若しくは上記導体欠除
部を案内として形成される切欠の長さを調整することに
より他の特性に影響を与えることなく周波数を調整する
ことができる。

【００４１】また、請求項２記載の発明によれば、円偏
波マイクロストリップアンテナの放射導体の外周縁端部
の上記特定位置に予め形成された周波数を上方に調整す
るための突起を切削することにより、又は周波数を下方
に調整するための導体欠除部を案内として切欠を形成す
ることにより周波数の調整を行うようにしたので、他の
特性に影響を与えることなく周波数の調整を簡単に行う
ことができる。

【００４２】また、周波数調整作業において目標周波数
を超えた場合にも、逆方向に周波数を再調整することが
でき、周波数の調整不良を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る円偏波マイクロストリップアンテ
ナの一実施例を示す平面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】放射導体の外周縁端部に形成された周波数調整
用の突起及び導体欠除部と軸比調整用の突起の部分を拡
大した図である。

【図４】周波数調整用突起の切削量に対する周波数の変
化量を示す図である。

【図５】切欠の長さに対する周波数の変化量を示す図で
ある。

【図６】本発明に係る円偏波マイクロストリップアンテ
ナの第２実施例の放射導体の形状を示す図である。

【図７】従来の円偏波マイクロストリップアンテナの一
実施例を示す平面図である。

【符号の説明】

１ 円偏波マイクロストリップアンテナ ２，２′ 放射導体 ３ 接地導体 ４ 誘電体基板 ５ 給電用同軸ケーブル ２１ａ〜２１ｄ，２３ａ〜２３ｄ 突起 ２２ａ〜２２ｄ 導体欠除部 Ｐ 給電点

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 誘電体基板の一方面に接地導体が形成さ
   れるとともに、他方面に放射導体が形成され、該放射導
   体に偏心させて設けられた給電点に給電される円偏波マ
   イクロストリップアンテナであって、上記放射導体はそ
   の外周縁端部であって、中心と上記給電点とを結ぶ方向
   を基準として４５×（２Ｎ＋１）°（Ｎは整数）の位置
   にそれぞれ軸比調整用の突起又は切欠が形成されるとと
   もに、９０Ｎ°（Ｎは整数）の位置にそれぞれ１又は２
   以上の周波数調整用の突起が形成され、かつ、該突起の
   基端部近傍に１又は２以上の周波数調整用の導体欠除部
   が形成されていることを特徴とする円偏波マイクロスト
   リップアンテナ。
2. 【請求項２】 前記放射導体に形成された周波数調整用
   の突起を切削することにより、又は周波数調整用の導体
   欠除部を案内として該放射導体の外周縁端部にスリット
   状の切欠を形成することにより周波数の調整を行うこと
   を特徴とする請求項１記載の円偏波マイクロストリップ
   アンテナの周波数調整方法。