JPH0734524B2 - スロットアンテナ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、衛星放送受信、レーダー用アレーアンテナ
等の放射素子として用いられるスロットアンテナに関す
るものである。

［従来の技術］ 第３図は、例えばカナダ文献、I.J.Bahl,P.Bhartia“MI
CROSTRIP ANTENNAS"Artech House pp.238〜242（1980）
に記載の従来のスロットアンテナを示す斜視図であり、
（１）は誘電体基板、（２）は誘電体基板（１）の１表
面（以下第１の表面という）Q₁に設けられた地導体板、
（３）は地導体板（２）に設けられた円周が約１波長の
円環状のスロット、（４）は誘電体基板（１）の地表面
（以下第２の表面という）Q₂に設けられたストリップ線
路である。

上記構成において、ストリップ線路（４）にマイクロ波
が給電されると、スロット（３）が励振されて電波が放
射される。また、入射された電波によりスロット（３）
が励振され、ストリップ線路（４）にマイクロ波が出力
される。

第４図は第３図に示した従来のスロットアンテナを直交
２偏波あるいは円偏波で励振するよう構成したスロット
アンテナを示す斜視図であり、（4a）及び（4b）は、誘
電体基板（１）の第２の表面Q₂に、スロット（３）の中
心から見て互に直交する方向に設けられた第１及び第２
のストリップ線路である。

この構成においては、ストリップ線路（4a），（4b）に
同相のマイクロ波が給電されると、スロット（３）が直
交２偏波で励振されて直線偏波の電波が放射される。ス
トリップ線路（4a），（4b）に位相が90°ずれたマイク
ロ波が給電されると、スロット（３）が円偏波で励振さ
れて円偏波の電波が放射される。また、入射された直線
偏波の電波によりスロット（３）が励振されると、スト
リップ線路（4a），（4b）に偏波面が直交した同相のマ
イクロ波が出力され、円偏波の電波が入射すると、スト
リップ線路（4a），（4b）に偏波面が直交した位相が90
°ずれたマイクロ波が出力される。

［発明が解決しようとする課題］ 第４図に示す従来のスロットアンテナは以上のように構
成されているので、一方のストリップ線路（4a）から給
電した時、他方のストリップ線路（4b）の影響で、スロ
ットの電気長が変化するため、スロット（３）上の電界
の最小点はストリップ線路（4b）と交差する点からず
れ、スロット（３）とストリップ線路（4b）との間で結
合が生じる。これにより、ストリップ線路（4a）と（4
b）の間でスロットを介して結合を生じ、交差偏波識別
度が劣化するという問題点があった。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、スロットの中心から見て直交する方向に設
けられた２本のストリップ線路間の結合を低減し、交差
偏波識別度が良好なスロットアンテナを得ることを目的
とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係るスロットアンテナは、スロットが、誘電
体基板の第１、第２の表面にともに直交し互に直交する
第１、第２の２つの対称面に対して対称な形状を有し、
ストリップ線路が、第１、第２の対称面と第２の表面と
の第１、第２の交線上にそれぞれ設けられた第１、第２
の２本のストリップ線路と、これら第１、第２の２本の
ストリップ線路の延長線上にこれらと離隔してそれぞれ
設けられた第１、第２の２本の無給電ストリップ線路で
構成され、上記第１のストリップ線路と上記第１の無給
電ストリップ線路を、上記第１の対称面と上記第１の表
面の交線が上記スロットと交差する２点の一方及び他方
にそれぞれ対向する位置に設け、上記第２のストリップ
線路と上記第２の無給電ストリップ線路を、上記第２の
対称面と上記第１の表面の交線が上記スロットと交差す
る２点の一方及び他方にそれぞれ対向する位置に設けた
ものである。

［作用］ この発明におけるスロットアンテナは、無給電ストリッ
プ線路により、スロットの電気長が変えられ、スロット
の中心から見て直交する方向に設けられた２本のストリ
ップ線路の内、第１のストリップ線路によって励振され
たスロット上の電界が第２のストリップ線路と交差する
点で最小となり、かつ、第２のストリップ線路によって
励振されるスロット上の電界が第１のストリップ線路と
交差する点で最小となり、２本のストリップ線路間の結
合が低減する。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図によって説明する。第１
図（ａ），（ｂ），（ｃ）はこの発明の一実施例の概略
構成を示す斜視図、平面図及び正断面図である。図にお
いて、（１）は誘電体基板、（２）は誘電体基板（１）
の第１の表面Q₁に設けられた地導体板、（３）は地導体
板（２）に設けられたスロットで、直交する２つの第
１、第２の対称面P₁、P₂に対して対称な円環状をなし、
その円周は約１波長である。（4a），（4b）はストリッ
プ線路、（5a），（5b）はこれらストリップ線路（4
a），（4b）の延長線上にこれらと離隔してそれぞれ設
けられた無給電ストリップ線路で、ともに誘電体基板
（１）の第２の表面Q₂に設けられ、ストリップ線路（4
a）と無給電ストリップ線路（5a）は、第２の表面Q₂と
上記第１の対称面P₁と交線（6a）上で、第１の対称面P₁
と上記第１の表面Q₁の交線が上記スロット（３）と交差
する２点の一方及び他方にそれぞれ対向する位置に、ス
トリップ線路（4b）と無給電線路（5b）は、第２の表面
Q₂と第２の対称面P₂との交線（6b）上で、第２の対称面
P₂と第１の表面Q₁の交線がスロット（３）と交差する２
点の一方及び他方にそれぞれ対向する位置に設けられて
いる。

次に、この実施例の動作について説明する。ストリップ
線路（4b）及び無給電ストリップ線路（5a），（5b）が
ない状態でストリップ線路（4a）に給電が行なわれる
と、スロット（３）上に電界が励起される。この時、ス
ロット（３）は基本姿態では周長約一波長の長さを持
ち、スロット（３）上の電界は対称面P₁と交わる点で最
大となり、対称面P₂と交わる点で最小となる。従って、
このスロット（３）と対称面P₂と交わる点にストリップ
線路（4b）を設けても、このストリップ線路（4b）との
結合は極めて少ないはずである。しかし、実際にはスト
リップ線路（4b）の有限の線路幅のために、スロット
（３）との間に無視できない大きさの結合が生じ、スロ
ット（３）の電界分布は非対象となるため、スロット
（３）上の電界の最小点が対称面P₂と交わる点、すなわ
ち、ストリップ線路（4b）と交差する点からずれ、スト
リップ線路（4b）に電流が生じる。

ここで、スロット（３）の中心をはさんでストリップ線
路（4b）と反対側に、適当な長さと幅を有する無給電ス
トリップ線路（5b）を設けると、この無給電ストリップ
線路（5b）とスロット（３）との交差点も、ストリップ
線路（4b）とスロット（３）との交差点と同様、ストリ
ップ線路（4a）からスロット（３）への励振による電界
が零でないため、無給電ストリップ線路（5b）とスロッ
ト（３）とは結合する。この時、無給電ストリップ線路
（5b）の先端が開放で長さが1/4波長以下なら、無給電
ストリップ線路（5b）の呈するインピーダンスは容量性
となり、スロット（３）の実効長は長くなり、1/4波長
以上ならそのインピーダンスは誘導性となりスロット
（３）の実効長は短くなる。このようにして、スロット
（３）の実効長を変えることにより、ストリップ線路
（4b）と交差する点と無給電ストリップ線路（5b）と交
差する点におけるスロット（３）の電気長の変化を等し
くすることができ、電界は対称面P₂と交わる点で最小と
なり、ストリップ線路（4b）に生じる電流が小さくな
る。

同様に、無給電ストリップ線路（5a）を設けることによ
り、ストリップ線路（4b）に給電が行なわれた時のスト
リップ線路（4a）に生じる電流が小さくなる。このよう
にして、ストリップ線路（4a）と（4b）の結合は低減
し、交差偏波識別度が良好な直交２偏波又は円偏波励振
のスロットアンテナを得ることができる。

第２図（ａ），（ｂ），（ｃ）は、この発明の他の実施
例の概略構成を示す斜視図、平面図及び正断面図であ
る。図において、（1a），（1b）は互に重合した第１、
第２の誘電体基板、（2a）は誘電体基板（1a）の第１の
表面Q₁に設けられた第１の地導体板、（2b）は誘電体基
板（1b）の下面である第３の表面Q₃に設けられた第２の
地導体板、（３）は第１の地導体板（2a）に設けられた
円環状のスロット、（4a），（4b）はストリップ線路、
（5a），（5b）は無給電ストリップ線路で、ともに第
１、第２の誘電体基板（1a），（1b）の重合面である第
２の表面Q₂に設けられ、第１図（ａ），（ｂ），（ｃ）
に示す実施例と同様に配置されている。

この実施例のスロットアンテナは、ストリップ線路（5
a），（5b）をトリプレート線路として機能させたもの
であり、無給電ストリップ線路（5a）、（5b）の動作の
説明については上述の実施例とほぼ同じであるので省略
する。

なお、上記の実施例ではスロットの形状を円形の環状と
した場合について説明したが、方形の環状、楕円の環状
等、２つの直交する対称面に対して対称な他の形状とし
ても同様の効果を得ることができる。また、誘電体基板
として空気層を用いてストリップ線路をサスペンデッド
線路としても同様の効果が得られる。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、スロットが、誘電体
基板の第１、第２の表面にともに直交し互に直交する第
１、第２の２つの対称面に対して対称な形状を有し、ス
トリップ線路が、第１、第２の２本のストリップ線路
と、第１、第２の２本の無給電ストリップ線路で構成さ
れ、上記第１のストリップ線路と上記第１の無給電スト
リップ線路を、上記第１の対称面と上記第２の表面の交
線上で上記スロットと交差する位置に設け、上記第２の
ストリップ線路と上記第２の無給電ストリップ線路を、
上記第２の対称面と上記第２の表面の交線上で上記スロ
ットと交差する位置に設けたので、上記第１、第２の無
給電ストリップ線路の長さを変えて上記スロットの電気
長を調節することにより、第１、第２のストリップ線路
間の結合が低減した、円偏波又は直交２偏波で励振した
場合の交差偏波識別度の良好なスロットアンテナが得ら
れる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ），（ｂ），（ｃ）は、この発明の一実施例
の概略構成を示す斜視図、平面図及び正断面図、第２図
（ａ），（ｂ），（ｃ）は、この発明の他の実施例を示
す斜視図、平面図及び正断面図、第３図及び第４図は従
来のスロットアンテナを示す斜視図である。 図において、（１），（1a），（1b）は誘電体基板、
（２），（2a），（2b）は地導体板、（３）はスロッ
ト、（４），（4a），（4b）はストリップ線路、（5
a），（5b）は無給電ストリップ線路、Q₁は第１の表
面、Q₂は第２の表面、P₁は第１の対称面、P₂は第２の対
称面である。 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】平行な第１の表面と第２の表面を有する誘
   電体基板の上記第１の表面に、環状のスロットを備えた
   地導体板が、上記第２の表面にストリップ線路がそれぞ
   れ設けられ、直交する２つの直線偏波あるいは円偏波で
   励振されるスロットアンテナにおいて、上記スロット
   が、上記誘電体基板の第１、第２の表面にともに直交し
   互に直交する第１、第２の２つの対称面に対して対称な
   形状を有し、上記ストリップ線路が、上記第１、第２の
   対称面と上記第２の表面との第１、第２の交線上にそれ
   ぞれ設けられた第１、第２の２本のストリップ線路と、
   これら第１、第２の２本のストリップ線路の延長線上に
   これらと離隔してそれぞれ設けられた第１、第２の２本
   の無給電ストリップ線路で構成され、上記第１のストリ
   ップ線路と上記第１の無給電ストリップ線路を、上記第
   １の対称面と上記第１の表面の交線が上記スロットと交
   差する２点の一方及び他方にそれぞれ対向する位置に設
   け、上記第２のストリップ線路と上記第２の無給電スト
   リップ線路を、上記第２の対称面と上記第１の表面の交
   線が上記スロットと交差する２点の一方及び他方にそれ
   ぞれに対向する位置に設けたことを特徴とするスロット
   アンテナ。