JPH07326921A

JPH07326921A - マイクロストリップアレイアンテナ

Info

Publication number: JPH07326921A
Application number: JP6117851A
Authority: JP
Inventors: Noboru Ono; 登大野
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1994-05-31
Filing date: 1994-05-31
Publication date: 1995-12-12

Abstract

(57)【要約】【目的】低コストで、アンテナ利得を大きくし、アン
テナ電力半値角を小さくする。【構成】アレイアンテナの素子である各矩形の放射導
体板１と導体地板４が、誘電体板３を介して積層配設さ
れ、第１給電線路２、第２給電線路５を介して、高周波
電源６に接続される。高周波電源６により発生された高
周波電流は、第２給電線路５、第１給電線路２を介し
て、各放射導体板１に供給される。各放射導体板１より
放射された電磁波は、各素子に対応するキャビティ放射
開口部２１が設けられたキャビティ２２により集束さ
れ、主軸方向に照射される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば衛星放送、通信
放送、移動体通信、または移動体受信等に用いて好適な
マイクロストリップアレイアンテナに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図１４は、例えば、衛星放送、通信放
送、移動体通信、または移動体受信等のアンテナ装置と
して用いられる、従来の矩形のシールド型マイクロスト
リップアレイアンテナ（アンテナ）の一例の構成を示す
斜視図である。また、図１５は、図１４に示したアンテ
ナのＹ₁₄₁−Ｙ₁₄₂線断面図である。

【０００３】図１４または図１５に示したシールド型マ
イクロストリップアレイアンテナは、給電線路から放射
される不要な放射を抑制する円形または、矩形のシール
ドケース（シールド板）９を有している。また、アレイ
アンテナの素子である複数の矩形の放射導体板１と、導
体地板４とが、ガラス繊維強化フッ素樹脂、発泡フッ素
樹脂、または空気層のいずれかからなる低損失の誘電体
板３を介して積層配設されている。また、矩形の各放射
導体板１は、第１給電線路２（インピーダンスを変化さ
せるインピーダンス変成器（図示せず）を含む場合もあ
る）を介して、第２給電線路５に接続され、さらに、高
周波電源６に接続される。また、高周波電源６は、アー
ス７により接地されている。

【０００４】このように、アレイアンテナの各素子（放
射導体板）１は、図１４に示したＸ軸方向またはＹ軸方
向に、それぞれ所定の素子間隔ｄＸまたはｄＹだけおい
て、所定の数だけ配設されている。図１６は、このアレ
イアンテナをＺ軸方向から観察した図である。各放射導
体板１は、隣接する放射導体板１のそれぞれの中央が互
いに、Ｘ軸方向、またはＹ軸方向に、所定の素子間隔ｄ
Ｘ、またはｄＹだけ離れるように配設されている。

【０００５】図１６に示したアンテナにおいて、Ｘ軸方
向の放射導体板１の数を所定数Ｘ_nとし、Ｙ軸方向の放
射導体板１の数を所定数Ｙ_nとすると、アレイアンテナ
を構成する全素子数は、Ｘ_n×Ｙ_nで表される。

【０００６】上述した構成を有するアンテナの上面に
は、第１給電線路２からの電磁波の放射を抑制する（後
方から給電する後方給電の場合は、アンテナを衝撃等か
ら防ぐ）とともに、アレイアンテナの素子である各放射
導体板１からの電波が放射されるように、適当な大きさ
（各辺の長さＥ₁，Ｅ₂）の矩形の放射開口部８が各素子
に対応して設けられた、例えばアルミニウム製のシール
ドケース９が装荷される。

【０００７】なお、図中の各放射導体板１の一方の辺の
長さＤ₂は、所望の周波数および励振モード（例えば、
１モード対応）により決定される共振長であり、Ｄ₂＝（Ｃ／２）×ｆｒ×（ｅｒ）^1/2 で表される。ここで、定数Ｃは光速であり、定数ｆｒは
所望の周波数（共振周波数）であり、定数ｅｒは誘電体
板３の誘電率である。

【０００８】また、図中の各放射導体板１の他方の辺の
長さＤ₁は、通常、下記の式により決定される。即ち、Ｄ₁＝（Ｃ／２）×ｆｒ×｛（ｅｒ＋１）／２｝^1/2 で表される。１２ＧＨｚ帯での使用の場合、アレイアン
テナの素子である各放射導体板１の各辺の長さＤ₁およ
びＤ₂、シールドケース９までの距離ｈ、シールドケー
ス９のアレイアンテナの素子毎に設けられた放射開口部
８の各辺の長さＥ₁およびＥ₂、並びに、各素子のＸ軸方
向の素子間隔ｄＸおよびＹ軸方向の素子間隔ｄＹは、例
えば、Ｄ₁＝６．９４ミリメートルＤ₂＝７．９４ミリメート
ルｈ＝１．００ミリメートルＥ₁＝Ｅ₂＝１１．００ミ
リメートルｄＸ＝１９.２ミリメートルｄＹ＝１９.５ミリメート
ルに設定することができる。

【０００９】また、放射効率、アンテナ利得、およびア
ンテナ電力半値角は、誘電体板３の誘電正接および誘電
率に依存し、その値が大きいほど、小さくなる。例え
ば、誘電体板３の誘電正接が０．０００５、誘電率が
１．８５、Ｘ軸方向のアレイアンテナの素子数Ｘ_nが１
０、Ｙ軸方向の素子数Ｙ_nが２の場合、ボアサイト方向
（主軸方向）のアンテナ利得（絶対利得）Ｇは２０．９
（ｄＢｉ（デシベル））、Ｙ軸方向のアンテナ電力半値
角θ_Hは３３．５度となる。

【００１０】従って、所望の比較的大きいアンテナ利得
を得るためには、使用する誘電体板３の誘電正接および
誘電率を低くすることが必要となる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来のシールド型マイ
クロストリップアレイアンテナは、このように、その放
射効率、アンテナ利得、およびアンテナ電力半値角が、
誘電体板の誘電正接および誘電率に依存する。従って、
所望のアンテナ利得およびアンテナ電力半値角を得るた
めには、使用する誘電体板の誘電正接および誘電率を低
くすることが必要となる。しかしながら、低誘電正接、
低誘電率であるガラス繊維強化フッ素樹脂または発泡フ
ッ素樹脂などは高価であるため、それらの材料からなる
誘電体板を使用する場合、材料コストの上昇を招く課題
があった。

【００１２】また、誘電体板の誘電正接および誘電率を
低くすることにも限界があり、所望のアンテナ利得およ
びアンテナ電力半値角を得ることができない課題があっ
た。

【００１３】また、所望のアンテナ利得が得られないた
め、システムの電力増幅器の利得を向上させる必要があ
り、その結果、消費電力の増大を招く課題があった。

【００１４】さらに、所望のアンテナ電力半値角が得ら
れないため、外部からのノイズまたはマルチパスフェー
ジングにより、通信が不安定となる課題があった。

【００１５】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、低コストで所望のアンテナ利得、および電
力半値角を安定して得ることができるようにするもので
ある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明のマイクロストリ
ップアレイアンテナは、実現すべき周波数および励振モ
ードで共振する円形、円環形、矩形、環状矩形のいずれ
かの形状をなしたマイクロストリップアレイアンテナの
上面に、給電線路からの不要放射を抑制するためのシー
ルド手段（例えば、図１のシールドケース９）を設けた
シールド型マイクロストリップアレイアンテナにおい
て、シールド手段の上面に、アレイアンテナの各素子に
それぞれ対応する導電性の開口部を有する電界集束手段
（例えば、図１のキャビティ２２）を備えることを特徴
とする。

【００１７】また、電界集束手段（例えば図１および図
３のキャビティ２２）の開口部を、スルー形状の矩形柱
状の（断面の形状が矩形であり、その形状および大きさ
が一方の端から他方の端に向かって同一の）形状とする
ことができる。

【００１８】また、電界集束手段（例えば図４のキャビ
ティ３２）の開口部を、ホーン形状の矩形柱状の（断面
の形状が矩形であり、その大きさが一方の端から他方の
端に向かって不連続的に増大する）形状とすることがで
きる。

【００１９】また、電界集束手段（例えば図５のキャビ
ティ４２）の開口部を、テーパ形状の矩形柱状の（断面
の形状が矩形であり、その大きさが一方の端から他方の
端に向かって連続的に増大する）形状とすることができ
る。

【００２０】また、電界集束手段（例えば図８のキャビ
ティ５２）の開口部を、スルー形状の角の丸い矩形柱状
の（断面の形状が角の丸い矩形であり、その形状および
大きさが一方の端から他方の端に向かって同一の）形状
とすることができる。

【００２１】また、電界集束手段（例えば図９のキャビ
ティ６２）の開口部を、ホーン形状の角の丸い矩形柱状
の（断面の形状が角の丸い矩形であり、その大きさが一
方の端から他方の端に向かって不連続的に増大する）形
状とすることができる。

【００２２】また、電界集束手段（例えば図１０のキャ
ビティ７２）の開口部を、テーパ形状の角の丸い矩形柱
状の（断面の形状が角の丸い矩形であり、その大きさが
一方の端から他方の端に向かって連続的に増大する）形
状とすることができる。

【００２３】また、電界集束手段（例えば図１１のキャ
ビティ８２）の開口部を、スルー形状の円形柱状の（断
面の形状が円形であり、その形状および大きさが一方の
端から他方の端に向かって同一の）形状とすることがで
きる。

【００２４】また、電界集束手段（例えば図１２のキャ
ビティ９２）の開口部を、ホーン形状の円形柱状の（断
面の形状が円形であり、その大きさが一方の端から他方
の端に向かって不連続的に増大する）形状とすることが
できる。

【００２５】また、電界集束手段（例えば図１３のキャ
ビティ１０２）の開口部を、テーパ形状の円形柱状の
（断面の形状が円形であり、その大きさが一方の端から
他方の端に向かって連続的に増大する）形状とすること
ができる。

【００２６】

【作用】本発明のマイクロストリップアレイアンテナに
おいては、シールド型マイクロストリップアレイアンテ
ナの上部に、アレイアンテナの各素子に対応するキャビ
ティ放射開口部２１を有するキャビティ２２を装荷する
ようにした。従って、所望の周波数及び励振モードにお
いて、低コストで所望の比較的高いアンテナ利得および
比較的小さいアンテナ電力半値角を得ることができる。
このように、アンテナ利得を高くすることができるの
で、到来する微弱の電波の受信も可能となる。また、放
射電力を小さくすることができるため、送信電力を節約
することができる。また、アンテナ電力半値角を小さく
することができるので、到来する方向の電波を強く受信
することができ、他の方向からの妨害波を受け難くする
ことができる。さらに、マルチパスフェージングを少な
くすることができるため、安定した通信が可能となる。

【００２７】

【実施例】図１は、本発明のマイクロストリップアレイ
アンテナ（アンテナ）の一実施例の構成を示す斜視図で
ある。また、図２は、図１に示したアンテナのＹ₁₁−Ｙ
₁₂線断面図である。

【００２８】アレイアンテナを構成する素子である矩形
（各辺の長さＤ₁，Ｄ₂）の放射導体板１と導体地板４
は、ガラス繊維強化フッ素樹脂、発泡フッ素樹脂、また
は空気層のうちのいずれかからなる低損失の誘電体板３
を介して、積層配設されている。また、矩形の放射導体
板１は、それぞれ第１給電線路２を介して、第２給電線
路５に接続され、第２給電線路５は高周波電源６に接続
されている。また、高周波電源６は、アース７により接
地されている。

【００２９】この積層体１０の上部には、第１給電線路
２からの放射を抑制するために、または後方から給電す
る後方給電の場合、アンテナを衝撃から防ぐために、例
えば、アルミニウムからなるシールドケース９が装荷さ
れる。このシールドケース９には、電波が放射される所
定の大きさの矩形（各辺の長さＥ₁，Ｅ₂）の放射開口部
８が、各素子（放射導体板）１に対応して設けられてい
る。

【００３０】さらに、シールドケース９の上部に、導電
性を有するキャビティ２２が装荷されている。キャビテ
ィ２２には、例えば、スルー形状で矩形柱状のキャビテ
ィ放射開口部２１が、各素子に対応して設けられてい
る。また、キャビティ２２は、各キャビティ放射開口部
２１の中心が、シールドケース９の各放射開口部８の中
心とＺ軸上でそれぞれ一致するように、シールドケース
９と合面装荷されるようになされている。

【００３１】即ち、アレイアンテナの素子である各放射
導体板１の中心間のＸ軸方向の距離、各素子毎に設けら
れた各放射開口部８の中心間のＸ軸方向の距離、および
各素子毎に設けられた各キャビティ放射開口部２１の中
心間のＸ軸方向の距離は、それぞれ同一の距離ｄＸとさ
れる。同様に、アレイアンテナの素子である各放射導体
板１の中心間のＹ軸方向の距離、各素子毎に設けられた
各放射開口部８の中心間のＹ軸方向の距離、および各素
子毎に設けられた各キャビティ放射開口部２１の中心間
のＹ軸方向の距離は、それぞれ同一の距離ｄＹとされ
る。

【００３２】次に、その動作について説明する。まず、
高周波電源６より発生された高周波電流は、第２給電線
路５、第１給電線路２を介して、各放射導体板１に供給
される。

【００３３】各放射導体板１は、そこに供給された高周
波電流の作用により、所定の周波数の電磁波を発生し、
主軸方向（図２において上方向）に向けて放射する。そ
の際、シールドケース９により電磁波の放射方向が制限
され、そのほとんどが主軸方向に放射される。また、シ
ールドケース９により、第１給電線路２による不要な電
磁波の放射が抑制される。

【００３４】図３（ａ）は、キャビティ２２を上部から
観察した図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示した
キャビティ２２のＸ₃₁−Ｘ₃₂線断面図である。この導電
性を有するキャビティ２２には、スルー形状の矩形柱状
のキャビティ放射開口部２１が所定数（この実施例の素
子数に対応して４つ）だけ設けられている。

【００３５】キャビティ２２の各辺の長さは、それぞれ
長さＢ₁または長さＢ₂で表され、このキャビティ２２は
例えばアルミニウムからなり、所定数のキャビティ放射
開口部２１が、それらの中央部が互いにＸ軸方向には間
隔ｄＸ、Ｙ軸方向には間隔ｄＹだけ離れるように設けら
れている。

【００３６】キャビティ放射開口部２１の各辺の長さ
は、それぞれ長さＡ₁または長さＡ₂で表される。また、
キャビティ２２の高さは、高さＨで表される。

【００３７】このような構成のキャビティ２２が装荷さ
れたアンテナにおいては、各放射導体板１より放射され
る電界が、シールド型マイクロストリップアレイアンテ
ナの上面に合面装荷されたキャビティ２２のキャビティ
放射開口部２１を通過するとき集束されるため、アンテ
ナ利得を大きくするとともに、アンテナ電力半値角を小
さくすることができる。

【００３８】図４は、本発明のアンテナの他の実施例の
構成を示す図である。ここでは、キャビティ３２だけを
図示し、その他の構成は、図１の場合と同様であるの
で、図示は省略してある。図４（ａ）は、キャビティ３
２を上部から観察した図であり、図４（ｂ）は、図４
（ａ）に示したキャビティ３２のＸ₄₁−Ｘ₄₂線断面図で
ある。この導電性を有するキャビティ３２には、矩形柱
状でホーン形状のキャビティ放射開口部３１が所定数
（この実施例の素子数に対応する４つ）だけ設けられて
いる。

【００３９】キャビティ３２の各辺の長さは、それぞれ
長さＢ₁または長さＢ₂で表され、このキャビティ３２は
例えばアルミニウムからなり、所定数のキャビティ放射
開口部３１が、それらの中央部が互いにＸ軸方向には間
隔ｄＸ、Ｙ軸方向には間隔ｄＹだけ離れるように設けら
れている。

【００４０】キャビティ放射開口部３１の各辺の長さ
は、最大寸法がそれぞれ長さＡ₁または長さＡ₂で表さ
れ、最小寸法がそれぞれ長さＣ₁またはＣ₂で表される。
また、キャビティ３２の高さは、スルー形状部分は高さ
Ｈ₁、ホーン形状部分は高さＨ₂で表される。

【００４１】このような構成のキャビティ３２が装荷さ
れたアンテナにおいては、各放射導体板１より放射され
る電界が、シールド型マイクロストリップアレイアンテ
ナの上面に合面装荷されたキャビティ３２のキャビティ
放射開口部３１を通過するとき集束されるため、アンテ
ナ利得を大きくするとともに、アンテナ電力半値角を小
さくすることができる。

【００４２】図５は、本発明のアンテナのさらに他の実
施例の構成を示す図である。ここでは、キャビティ４２
だけを図示し、その他の構成は、図１の場合と基本的に
同様であるので、図示は省略してあるが、この実施例に
おいては、アレイアンテナの素子数は、Ｘ軸方向に１０
個、Ｙ軸方向に２個の計２０個であるものとする。

【００４３】この導電性を有するキャビティ４２には、
テーパ形状で矩形柱状のキャビティ放射開口部４１が所
定数（この実施例の場合の素子数に対応する数（Ｘ軸方
向に１０個、Ｙ軸方向に２個の計２０個））だけ設けら
れている。図５においては、それらのキャビティ放射開
口部４１うちの４つだけを図示し、その他は図示を省略
している。

【００４４】キャビティ４２の各辺の長さは、それぞれ
長さＢ₁または長さＢ₂で表され、このキャビティ４２は
例えばアルミニウムからなり、所定数のキャビティ放射
開口部４１が、それらの中央部が互いにＸ軸方向には間
隔ｄＸ、Ｙ軸方向には間隔ｄＹだけ離れるように設けら
れている。

【００４５】キャビティ放射開口部４１の各辺の長さ
は、最大寸法がそれぞれ長さＡ₁または長さＡ₂で表さ
れ、最小寸法がそれぞれ長さＣ₁またはＣ₂で表される。
また、キャビティ４２の高さは、高さＨで表される。

【００４６】例えば、１２ＧＨｚ帯で、図１を参照して
上述した構成のシールド型マイクロストリップアレイア
ンテナに使用するキャビティ４２の外形寸法（各辺の長
さＢ₁またはＢ₂）、キャビティ４２の高さＨ、キャビテ
ィ放射開口部４１のそれぞれの最大寸法（各辺の長さＡ
₁またはＡ₂）、およびキャビティ放射開口部４１のそれ
ぞれの最小寸法（各辺の長さＣ₁またはＣ₂）は、例えば
次のような値に設定される。長さＢ₁＝２４０ミリメートル長さＢ₂＝８０ミリメートル高さＨ＝６ミリメートル長さＡ₁＝Ａ₂＝１６ミリメートル長さＣ₁＝Ｃ₂＝１４ミリメートル

【００４７】また、このとき、放射導体板１のＸ軸方向
の数およびキャビティ放射開口部４１のＸ軸方向の開口
数を１０とし、アレイアンテナの素子１のＹ軸方向の素
子数およびキャビティ放射開口部４１のＹ軸方向の開口
数を２とする。

【００４８】また、放射導体板１のＸ軸方向の間隔ｄＸ
を１９．２ミリメートル、Ｙ軸方向の間隔ｄＹを１９．
５ミリメートル、シールドケース９の放射開口部８の各
辺の長さＥ₁，Ｅ₂を１１ミリメートル、放射導体板１の
各辺の長さＤ₁またはＤ₂をそれぞれ６．９ミリメートル
または７．７５ミリメートルとする。

【００４９】図６は、図５に示した構造のキャビティ４
２が装荷されたアンテナの指向性特性を示した図であ
る。縦軸は相対利得（単位はデシベル）、即ち、ボアサ
イト方向での利得を１とした場合の相対値を表し、横軸
はボアサイト方向を角度０度としたとき、その方向から
のずれの角度（単位は度）を表している。

【００５０】実線は、従来のアンテナの指向性特性を表
し、黒丸がついた実線が、図５に示した構成のアンテナ
の指向性特性を表している。図５に示したアンテナのア
ンテナ電力半値角θ_H1は、２９．４度であり、従来のア
ンテナのアンテナ電力半値角θ_H2は、３３．５度であ
る。

【００５１】従って、図５に示したアンテナのアンテナ
電力半値角θ_H1は、従来のアンテナのアンテナ電力半値
角θ_H2より、４．１度だけ小さくなっている。

【００５２】図７は、アンテナの絶対利得特性を表した
図である。縦軸は、絶対利得（単位は、ｄＢｉ）であ
り、横軸は、共振周波数（単位はギガヘルツ）である。
実線は、従来のアンテナの絶対利得特性を表し、黒丸が
ついた実線は、図５に示したアンテナの絶対利得特性を
表している。

【００５３】例えば、共振周波数が１２．６３（ＧＨ
ｚ）の場合、図５に示したアンテナの絶対利得は、２
１．６（ｄＢｉ）であり、従来のアンテナの絶対利得
は、２０．９（ｄＢｉ）である。従って、この場合、本
発明のアンテナの絶対利得は、従来のアンテナの絶対利
得より、０．７０（ｄＢ）（相対利得）だけ大きくなっ
ている。

【００５４】このように、キャビティ４２をシールドケ
ース９の上面に装荷することにより、各放射導体板１よ
り放射される電界が、シールド型マイクロストリップア
レイアンテナの上面に合面装荷されたキャビティ４２の
キャビティ放射開口部４１を通過するとき集束されるた
め、アンテナ利得を大きくすることができるとともに、
アンテナ電力半値角を小さくすることができる。

【００５５】図８は、本発明のアンテナのさらに他の実
施例の構成を示す図である。ここでは、キャビティ５２
だけを図示し、その他の構成は、図１の場合と同様であ
るので、図示は省略してある。図８（ａ）は、キャビテ
ィ５２を上面から観察した図であり、図８（ｂ）は、図
８（ａ）に示したキャビティ５２のＸ₈₁−Ｘ₈₂線断面図
である。この導電性を有するキャビティ５２は例えばア
ルミニウムからなり、スルー形状の角の丸い（半径
Ｒ₁）矩形柱状のキャビティ放射開口部５１が所定数
（この実施例の場合の素子数に対応して例えば４つ）だ
け設けられている。

【００５６】キャビティ５２の各辺の長さは、それぞれ
長さＢ₁または長さＢ₂で表され、このキャビティ５２は
例えばアルミニウムからなり、所定数のキャビティ放射
開口部５１が、それらの中央部が互いにＸ軸方向には間
隔ｄＸ、Ｙ軸方向には間隔ｄＹだけ離れるように設けら
れている。

【００５７】キャビティ放射開口部５１の各辺の長さ
は、それぞれ長さＡ₁または長さＡ₂で表される。また、
キャビティ５２の高さは、高さＨで表される。

【００５８】このような構成のキャビティ５２が装荷さ
れたアンテナにおいては、各放射導体板１より放射され
る電界が、シールド型マイクロストリップアレイアンテ
ナの上面に合面装荷されたキャビティ５２のキャビティ
放射開口部５１を通過するとき集束されるため、アンテ
ナ利得を大きくするとともに、アンテナ電力半値角を小
さくすることができる。

【００５９】図９は、本発明のアンテナのさらに他の実
施例の構成を示す図である。ここでは、キャビティ６２
だけを図示し、その他の構成は、図１の場合と同様であ
るので、図示は省略してある。図９（ａ）は、キャビテ
ィ６２を上面から観察した図であり、図９（ｂ）は、図
９（ａ）に示したキャビティ６２のＸ₉₁−Ｘ₉₂線断面図
である。この導電性を有するキャビティ６２は例えばア
ルミニウムからなり、ホーン形状の角の丸い矩形柱状
（最大半径Ｒ₁，最小半径Ｒ₂）のキャビティ放射開口部
６１が所定数（この実施例の場合の素子数に対応して例
えば４つ）だけ設けられている。

【００６０】キャビティ６２の各辺の長さは、それぞれ
長さＢ₁または長さＢ₂で表され、このキャビティ６２は
例えばアルミニウムからなり、所定数のキャビティ放射
開口部６１が、それらの中央部が互いにＸ軸方向には間
隔ｄＸ、Ｙ軸方向には間隔ｄＹだけ離れるように設けら
れている。

【００６１】キャビティ放射開口部６１の各辺の長さ
は、最大寸法がそれぞれ長さＡ₁または長さＡ₂で表さ
れ、最小寸法がそれぞれ長さＣ₁またはＣ₂で表される。
また、キャビティ６２の高さは、スルー形状部分が高さ
Ｈ₁、ホーン形状部分が高さＨ₂で表される。

【００６２】このような構成のキャビティ６２が装荷さ
れたアンテナにおいては、各放射導体板１より放射され
る電界が、シールド型マイクロストリップアレイアンテ
ナの上面に合面装荷されたキャビティ６２のキャビティ
放射開口部６１を通過するとき集束されるため、アンテ
ナ利得を大きくするとともに、アンテナ電力半値角を小
さくすることができる。

【００６３】図１０は、本発明のアンテナのさらに他の
実施例の構成を示す図である。ここでは、キャビティ７
２だけを図示し、その他の構成は、図１の場合と同様で
あるので、図示は省略してある。図１０（ａ）は、キャ
ビティ７２を上面から観察した図であり、図１０（ｂ）
は、図１０（ａ）に示したキャビティ７２のＸ₁₀₁−Ｘ
₁₀₂線断面図である。この導電性を有するキャビティ７
２は例えばアルミニウムからなり、テーパ形状の角の丸
い矩形柱状（最大半径Ｒ₁，最小半径Ｒ₂）のキャビティ
放射開口部７１が所定数（この実施例の場合の素子数に
対応して例えば４つ）だけ設けられている。

【００６４】キャビティ７２の各辺の長さは、それぞれ
長さＢ₁または長さＢ₂で表され、このキャビティ７２は
例えばアルミニウムからなり、所定数のキャビティ放射
開口部７１が、それらの中央部が互いにＸ軸方向には間
隔ｄＸ、Ｙ軸方向には間隔ｄＹだけ離れるように設けら
れている。

【００６５】キャビティ放射開口部７１の各辺の長さ
は、最大寸法がそれぞれ長さＡ₁または長さＡ₂で表さ
れ、最小寸法がそれぞれ長さＣ₁またはＣ₂で表される。
また、キャビティ７２の高さは、高さＨで表される。

【００６６】このような構成のキャビティ７２が装荷さ
れたアンテナにおいては、アレイアンテナの素子である
各放射導体板１より放射される電界が、シールド型マイ
クロストリップアレイアンテナの上面に合面装荷された
キャビティ７２のキャビティ放射開口部７１を通過する
とき集束されるため、アンテナ利得を大きくするととも
に、アンテナ電力半値角を小さくすることができる。

【００６７】図１１は、本発明のアンテナのさらに他の
実施例の構成を示す図である。ここでは、キャビティ８
２だけを図示し、その他の構成は、図１の場合と同様で
あるので、図示は省略してある。図１１（ａ）は、キャ
ビティ８２を上面から観察した図であり、図１１（ｂ）
は、図１１（ａ）に示したキャビティ８２のＸ₁₁₁−Ｘ
₁₁₂線断面図である。この導電性を有するキャビティ８
２は例えばアルミニウムからなり、スルー形状で円形柱
状（内直径φａ₁）のキャビティ放射開口部８１が所定
数（この実施例の場合の素子数に対応して例えば４つ）
だけ設けられている。

【００６８】キャビティ８２の各辺の長さは、それぞれ
長さＢ₁または長さＢ₂で表され、このキャビティ８２は
例えばアルミニウムからなり、所定数のキャビティ放射
開口部８１が、それらの中央部が互いにＸ軸方向には間
隔ｄＸ、Ｙ軸方向には間隔ｄＹだけ離れるように設けら
れている。

【００６９】キャビティ放射開口部８１の内直径は長さ
φａ₁で表される。また、キャビティ８２の高さは、高
さＨで表される。

【００７０】このような構成のキャビティ８２が装荷さ
れたアンテナにおいては、アレイアンテナの素子である
各放射導体板１より放射される電界が、シールド型マイ
クロストリップアレイアンテナの上面に合面装荷された
キャビティ８２のキャビティ放射開口部８１を通過する
とき集束されるため、アンテナ利得を大きくするととも
に、アンテナ電力半値角を小さくすることができる。

【００７１】図１２は、本発明のアンテナのさらに他の
実施例の構成を示す図である。ここでは、キャビティ９
２だけを図示し、その他の構成は、図１の場合と同様で
あるので、図示は省略してある。図１２（ａ）は、キャ
ビティ９２を上面から観察した図であり、図１２（ｂ）
は、図１２（ａ）に示したキャビティ９２のＸ₁₂₁−Ｘ
₁₂₂線断面図である。この導電性を有するキャビティ９
２は例えばアルミニウムからなり、ホーン形状の円形柱
状（最大内直径φａ₁，最小内直径φａ₂）のキャビティ
放射開口部９１が所定数（この実施例の場合の素子数に
対応して例えば４つ）だけ設けられている。

【００７２】キャビティ９２の各辺の長さは、それぞれ
長さＢ₁または長さＢ₂で表され、このキャビティ９２は
例えばアルミニウムからなり、所定数のキャビティ放射
開口部９１が、それらの中央部が互いにＸ軸方向には間
隔ｄＸ、Ｙ軸方向には間隔ｄＹだけ離れるように設けら
れている。

【００７３】キャビティ放射開口部９１の最大内直径は
長さφａ₁で表され、最小内直径は長さφａ₂で表され
る。また、キャビティ９２の高さは、スルー形状部分が
高さＨ₁、ホーン形状部分が高さＨ₂で表される。

【００７４】このような構成のキャビティ９２が装荷さ
れたアンテナにおいては、アレイアンテナの素子である
各放射導体板１より放射される電界が、シールド型マイ
クロストリップアレイアンテナの上面に合面装荷された
キャビティ９２のキャビティ放射開口部９１を通過する
とき、集束される。従って、アンテナ利得を大きくする
ことができ、さらにアンテナ電力半値角を小さくするこ
とができる。

【００７５】図１３は、本発明のアンテナのさらに他の
実施例の構成を示す図である。ここでは、キャビティ１
０２だけを図示し、その他の構成は、図１の場合と同様
であるので、図示は省略してある。図１３（ａ）は、キ
ャビティ１０２を上面から観察した図であり、図１３
（ｂ）は、図１３（ａ）に示したキャビティ１０２のＸ
₁₃₁−Ｘ₁₃₂線断面図である。この導電性を有するキャビ
ティ１０２は例えばアルミニウムからなり、テーパ形状
で円形柱状（最大内直径φａ₁，最小内直径φａ₂）のキ
ャビティ放射開口部１０１が所定数（この実施例の場合
の素子数に対応して例えば４つ）だけ設けられている。

【００７６】キャビティ１０２の各辺の長さは、それぞ
れ長さＢ₁または長さＢ₂で表され、このキャビティ１０
２は例えばアルミニウムからなり、所定数のキャビティ
放射開口部１０１が、それらの中央部が互いにＸ軸方向
には間隔ｄＸ、Ｙ軸方向には間隔ｄＹだけ離れるように
設けられている。

【００７７】キャビティ放射開口部１０１の最大内直径
は、長さφａ₁で表され、最小内直径は、長さφａ₂で表
される。また、キャビティ１０２の高さは、高さＨで表
される。

【００７８】このような構成のキャビティ１０２が装荷
されたアンテナにおいては、アレイアンテナの素子であ
る各放射導体板１より放射される電界が、シールド型マ
イクロストリップアレイアンテナの上面に合面装荷され
たキャビティ１０２のキャビティ放射開口部１０１を通
過するとき、集束される。従って、アンテナの絶対利得
を大きくすることができ、さらにアンテナ電力半値角を
小さくすることができる。

【００７９】なお、上記各実施例においては、導体地板
４および誘電体板３の形状を矩形としたが、正方形、楕
円形、または円形としてもよい。同様に、各放射導体板
１の形状を、円形、円環形、楕円形、正方形、または環
状矩形としてもよい。

【００８０】また、上記各実施例においては、シールド
ケース９およびキャビティ２２乃至１０２は、金属を加
工したものとしたが、ＡＢＳ樹脂等に導電性を持たせた
ものとしてもよい。

【００８１】さらに、キャビティ２２乃至１０２のキャ
ビティ放射開口部２１乃至１０１を構成する部分だけ
が、導電性を有するように加工するようにしてもよい。

【００８２】また、上記各実施例においては、各放射導
体板１の端部に給電するマイクロストリップアレイアン
テナを用いたが、後方から給電するオフセット給電によ
るマイクロストリップアレイアンテナ、または導体地板
に形成されたスロットから給電するスロット給電による
マイクロストリップアレイアンテナを用いるようにする
こともできる。

【００８３】また、上記各実施例においては、シールド
ケース９の各放射開口部８の形状を、矩形としたが、正
方形、円形、楕円形など、さまざまな形状とすることが
できる。

【００８４】さらに、上記各実施例においては、簡単の
ためアレイアンテナのＸ軸方向の素子数およびキャビテ
ィ放射開口部の数を２または１０とし、Ｙ軸方向のアレ
イアンテナの素子数およびキャビティ放射開口部の数を
２としたが、これに限定されるものではなく適宜の数と
することができる。

【００８５】

【発明の効果】本発明のマイクロストリップアレイアン
テナによれば、シールド型マイクロストリップアレイア
ンテナの上部に、導電性の開口部を有する電界集束手段
を設けるようにしたので、所望の周波数及び励振モード
において、低コストで所望のアンテナ利得およびアンテ
ナ電力半値角を得ることができる。また、アンテナ利得
を高くすることができるので、電力放射の無駄を少なく
することができ、到来する微弱の電波を受信することが
可能となる。また、放射電力を小さくすることができる
ので、送信電力を節約することができる。また、アンテ
ナ電力半値角を小さくすることができるので、到来する
方向の電波を強く受信することができ、妨害波を受け難
くすることができる。さらにマルチパスフェージングを
少なくすることができるため、安定した通信が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のアンテナの一実施例の構成を示す図で
ある。

【図２】図１に示したアンテナのＹ₁₁−Ｙ₁₂線断面図で
ある。

【図３】図１に示したアンテナのキャビティ２２の構成
を示す図である。

【図４】本発明のアンテナの他の実施例のキャビティ３
２の構成を示す図である。

【図５】本発明のアンテナのさらに他の実施例のキャビ
ティ４２の構成を示す図である。

【図６】従来のアンテナ、および図５に示した実施例の
アンテナのＹ軸方向の指向性特性を示す図である。

【図７】従来のアンテナ、および図５に示した実施例の
アンテナのボアサイト方向の絶対利得周波数特性を示す
図である。

【図８】本発明のアンテナのさらに他の実施例のキャビ
ティ５２の構成を示す図である。

【図９】本発明のアンテナのさらに他の実施例のキャビ
ティ６２の構成を示す図である。

【図１０】本発明のアンテナのさらに他の実施例のキャ
ビティ７２の構成を示す図である。

【図１１】本発明のアンテナのさらに他の実施例のキャ
ビティ８２の構成を示す図である。

【図１２】本発明のアンテナのさらに他の実施例のキャ
ビティ９２の構成を示す図である。

【図１３】本発明のアンテナのさらに他の実施例のキャ
ビティ１０２の構成を示す図である。

【図１４】従来のアンテナ（シールド型矩形マイクロス
トリップアレイアンテナ）の構成を示す図である。

【図１５】図１４に示した従来のアンテナのＹ₁₄₁−Ｙ
₁₄₂線断面図である。

【図１６】図１４に示した従来のアンテナの放射導体板
１の配置方法を説明するための図である。

【符号の説明】

１放射導体板２第１給電線路３誘電体板４導体地板５第２給電線路６高周波電源７アース８放射開口部９シールドケース１０積層体２１，３１，４１，５１，６１，７１，８１，９１，１
０１キャビティ放射開口部２２，３２，４２，５２，６２，７２，８２，９２，１
０２キャビティ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】実現すべき周波数および励振モードで共
振する円形、円環形、矩形、環状矩形のいずれかの形状
をなしたマイクロストリップアレイアンテナの上面に、
給電線路からの放射を抑制するためのシールド手段を設
けたシールド型マイクロストリップアレイアンテナにお
いて、前記シールド手段の上面に、アレイアンテナの各素子に
対応した導電性の開口部を有する電界集束手段を備える
ことを特徴とするマイクロストリップアレイアンテナ。
【請求項２】前記電界集束手段の前記開口部の形状
は、スルー形状の矩形柱状であることを特徴とする請求
項１に記載のマイクロストリップアレイアンテナ。
【請求項３】前記電界集束手段の前記開口部の形状
は、ホーン形状の矩形柱状であることを特徴とする請求
項１に記載のマイクロストリップアレイアンテナ。
【請求項４】前記電界集束手段の前記開口部の形状
は、テーパ形状の矩形柱状であることを特徴とする請求
項１に記載のマイクロストリップアレイアンテナ。
【請求項５】前記電界集束手段の前記開口部の形状
は、スルー形状の角の丸い矩形柱状であることを特徴と
する請求項１に記載のマイクロストリップアレイアンテ
ナ。
【請求項６】前記電界集束手段の前記開口部の形状
は、ホーン形状の角の丸い矩形柱状であることを特徴と
する請求項１に記載のマイクロストリップアレイアンテ
ナ。
【請求項７】前記電界集束手段の前記開口部の形状
は、テーパ形状の角の丸い矩形柱状であることを特徴と
する請求項１に記載のマイクロストリップアレイアンテ
ナ。
【請求項８】前記電界集束手段の前記開口部の形状
は、スルー形状の円形柱状であることを特徴とする請求
項１に記載のマイクロストリップアレイアンテナ。
【請求項９】前記電界集束手段の前記開口部の形状
は、ホーン形状の円形柱状であることを特徴とする請求
項１に記載のマイクロストリップアレイアンテナ。
【請求項１０】前記電界集束手段の前記開口部の形状
は、テーパ形状の円形柱状であることを特徴とする請求
項１に記載のマイクロストリップアレイアンテナ。