JPH04122106A - マイクロストリップアンテナ - 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】 ［産業上の利用分野コ この発明は給電回路と一体化した構造のマイクロストリ
ップアンテナに関するものである。

［従来の技術］ 従来例として、例えば１９９０年電子情報通信学会論文
誌Ｂ−２，３４〜４０頁“トリプレート形平面アンテナ
とそのアレー”がある。第１２図はこの従来の給電回路
と一体化したマイクロストリップアンテナの構成例を示
すものである。図において、（１）は放射導体板、（２
）は第１の地導体板、（３）は第１の誘電体基板、（４
）は第２の誘電体基板であり、この４つからマイクロス
トリップアンテナ（５）が構成される。さらに、（６）
は第２の地導体板、（７）はストリップ導体であり、こ
のストリップ導体（７）は第１の地導体板（２）、第２
の地導体板（６）を地導体とするトリプレート形ストリ
ップ線路（以下ストリップ線路）（８）を構成している
。

従来のストリップを用いた給電回路と一体化した構成の
マイクロストリップアンテナは上記のように構成されて
いるので、ストリップ線路（８）を伝搬してきた電波は
ストリップ導体（７）を介して共振器の一種である放射
導体板（１）及び第２の地導体板（６）から成るマイク
ロストリップアンテナ（５）を励振し、これにより電波
が放射される。

また、第１３図は公開特許公報、平１−２５４００８に
示されたマイクロストリップアンテナの構成図である。

第１３図（ａ）は断面図、第１３図（ｂ）は上面図であ
る。図において、（１）〜（８）は第１２図に示したも
のと同様のものであり、（９）は第１の地導体板（２）
及び第２の地導体板（６）を接続するための接続導体、
（１０）は放射導体板（１）とストリップ導体（７）と
を接続する導体である。なお、このマイクロストリップ
アンテナは、放射素子（５）の地導体と給電回路の地導
体が共通にされた一部のみ一体化した構成のものである
。従って、接続導体（９）は第１３図（ｂ）に示すよう
に、ストリップ導体（７）全体を囲むように設けること
ができ、また、それが望ましいが、必ずしも全体でなく
ともよい。なお、この接続導体（９）を設ける位置は、
ストリップ導体（７）の中心からの距離Ｘが誘電体中で
の波長の１／１〜１／１６が良く、１／２が好ましい。

この接続導体（９）の幅は、誘電体中での波長の１／１
６が好ましく、接続導体（９）同志の間隔ｙは、誘電体
中での波長の１／２〜１／１６が好ましい。

このマイクロストリップアンテナでは、ストリップ線路
（８）を伝搬してきた電波は導体（１０）を介して共振
器の一種である放射導体板（１）及び第２の地導体板（
６）から成るマイクロストリップアンテナ（５）を励振
し、これにより電波が放射される。この時、このマイク
ロストリップアンテナでは導体（１０）によりストリッ
プ導体（７）と放射導体板（１）とを接続しており、導
体（１０）が屈曲して第１の地導体板（２）および第２
の地導体板（６）の間から突出しているため、導体（１
０）からの基板のなす平面方向への不要放射が生じる。

そこで、接続導体（９）によりストリップ導体（７）を
囲むように第１の地導体板（２）及び第２の地導体板（
６）を接続することにより不要放射を遮蔽する。

？Ｍ＋　Ｌｌｓｆｐプｌ’ＸＩ”ウーｖ’ｕ、コ上記第
１２図に示したような従来のマイクロストリップアンテ
ナは、アンテナを励振する給電線路にストリップ線路を
用いている。このストリップ線路は、その中心導体の両
側に地導体が配置されるため、線路の不連続部で発生す
る不要放射が少なく、また、アンテナの放射特性に悪影
響を与えることはない。この点ではすぐれているが次の
ような問題点がある。ストリップ線路は上下対称な構造
であるが、マイクロストリップアンテナは非対称な構造
となる。すなわち、ストリップ線路のモードからマイク
ロストリップアンテナのモードに変換される際、平衡不
平衡な構造よりストリップ導体（７）と第１の地導体板
（２）、またはストリップ導体（７）と第２の地導体板
（６）との間の電界でモード変換されなかったものによ
り第１の地導体板（２）、またはストリップ導体（７）
と第２の地導体板（６）との間を伝搬する平行平板モー
ド（ＴＥＭモード）が励振される。

このモードが使用周波数及び使用周波数近傍において多
重反射波を生じると、電波の混信を生じたり、また、結
合量が大きいと給電回路の破損等アンテナの特性に悪影
響を与えるという問題点があった。

また、第１３図に示したマイクロストリップアンテナは
給電回路と一体化されておらず、薄くできないという問
題点があった。

ここで、上記第１２図のようなマイクロストリップアン
テナでは第１３図に示したような接続導体（９）を設け
ても、結合部近傍のモード変換部で導通させていないた
め、平行平板モードが発生して伝搬するという問題点が
ある。

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、線路からの不要放射が低減された給電回路と
一体化した構造で、且つ、不要な平行平板モードが抑圧
されたマイクロストリップ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］ この発明に係わる第１のマイクロストリップアンテナは
、ストリップ導体と、上記ストリップ導体の一方の面に
対向させ、絶縁して設けられた第１の地導体板と、上記
ストリップ導体の他方の面に対向させ、絶縁して設けら
れた第２の地導体板とから成る線路と、上記第２の地導
体板の部分に、第２の地導体板と絶縁して形成された放
射導体と、これに対向する上記第１の地導体板とから成
る放射素子とを備え、上記ストリップ導体を上記放射導
体に近接させて配置し、上記線路で給電するマイクロス
トリップアンテナにおいて、上記第１の地導体板と第２
の地導体板を少なくとも上記放射導体と上記ストリップ
導体との結合部近傍のモト変換部で導通させたものであ
る。

また、この発明に係わる第２のマイクロストリップアン
テナは、ストリップ導体と、上記ストリップ導体の一方
の面に対向させ、絶縁して設けられた第１の地導体板と
、上記ストリップ導体の他方の面に対向させ、絶縁して
設けられた第２の地導体板とから成る線路と、上記スト
リップ導体に接続して形成された放射導体と、これに対
向する上記第１の地導体板とから成り、上記放射導体に
対向する上記第２の地導体板の部分が切除されている放
射素子とを備え、上記線路で給電するマイクロストリッ
プアンテナにおいて、上記第１の地導体板と第２の地導
体板を少なくとも上記放射導体と上記ストリップ導体と
の接続部近傍のモード変換部で導通させたものである。

［作用］ この発明に係わるマイクロストリップアンテナは、線路
の第１の地導体板と第２の地導体板を少なくとも線路と
放射素子との結合部近傍のモード変換部で導通させたの
で、第１の地導体板と第２の地導体板をモード変換部で
強制的に同電位とし、平行平板モードの発生を抑圧して
多重反射及び放射素子間の結合を低減する。

［実施例］ 以下、この発明の実施例を図について説明する。

第１図はこの発明のマイクロストリップアンテナの一実
施例を示す構成図である。図において、（１）〜（９）
は第１２図の従来例に示したものと同様のものである。

ここで、接続導体（９）は第１及び第２の地導体板（２
）、（６）を接続するための接続導体で、第１及び第２
の誘電体基板（３）、（４）に例えばスルホールメツキ
等の技術を用いて形成される。また、接続導体（９）は
マイクロストリップアンテナ（５）の周囲の少なくとも
放射導体板（１）とストリップ導体（７）との結合部近
傍のモード変換部に第１の地導体板（２）と第２の地導
体板（６）を導通させるように設けている。

第２図、第３図はこのアンテナの動作原理を示す説明図
である。第２図は第１２図の従来例の構成を示す図であ
り、第３図は上記この発明の一実施例を示す図である。

第２図の従来のマイクロストリップアンテナでは、スト
リップ線路（８）を伝搬してきた電波の両地導体を流れ
る電流が、マイクロストリップアンテナ（５）の手前で
不連続となるため、ストリップ線路近傍の第２の地導体
板（６）を流れていた電流はマイクロストリップアンテ
ナ（５）の周辺を流れるようになる。したがって、この
時点で非対称な構造となり、第１及び第２の地導体板（
２）、（６）を逆向きに流れる平行平板のモードが生じ
ることになる。即ち、放射導体板（１）とストリップ導
体（７）との結合部近傍でストリップ線路（８）を伝搬
する平衡モードからマイクロストリップアンテナのモー
トにモード変換されるが、このモード変換で残っ六スト
リップ線路（８）の電界により第１の地導個板（２）と
第２の地導体板（６）の間に平行平部のモードが発生し
、各方向へ自由に伝搬する。そこで、第３図のように、
第１の地導体板（２）き第２の地導体板（６）を接続導
体（９）で接続することにより、２枚の地導体を流れる
電流をマイクロストリップアンテナ（５）の手前で合流
さ七ることができ、金地導体電流がマイクロストリップ
アンテナと結合し、ストリップ線路（８）のモードから
マイクロストリップアンテナ（５）へＣモード変換が容
易に行え、かつ、第１の地導体塾（２）と第２の地導体
板（６）をモード変換部て強制的に同電位とするので平
行平板モードが発益しないことになる。従って、ストリ
ップ線路（８を伝わってきた電波は共振器の一種である
放射導体板（１）及び第１の地導体板（２）から成るマ
イクロストリップアンテナ（５）を励振し、こねにより
電波が放射される。

第４図及び第５図に従来例およびこの発明の一実施例に
ついての実測値を示す。第４図はストリップ線路（８）
の入力端よりみた反射特性を示している。点線は従来例
の構成による反射特性、実線はこの発明の一実施例の構
成による反射特性を示している。ここで、マイクロスト
リップアンテナ（５）の半径をａ１マイクロストリップ
アンテナ（５）の中心から第２の地導体板（６）までの
半径をｂ１第１及び第２の誘電体基板（３）。

（４）を合わせた厚さをｔとすると、それぞれ、ａ＝０
．１７５λ０、ｂ＝ｏ、２１０λ０、ｔ＝０．０２３λ
Ｏ（λＯ：自由自由空間波長）である。また、基板の大
きさは１．５λｏＸ１．５λ０の場合の特性を示してい
る。従来例の構成では平行平板モードが誘電体基板の端
部で多重反射を起こし、リップルが生じており、共振点
近傍にも見られる。それに対し、この発明の構成では平
行平板モードが抑圧されているためリップルが生じてい
ない。また、第５図は上記のようなマイクロストリップ
アンテナ（５）をアレーとした場合に問題となる２素子
間の給電線路の端子間結合量を示している。第５図から
従来の構成では平行平板モードが結合し、−１０ｄＢ程
度の結合量があるが、この発明の構成にすることにより
一２５ｄＢ程度の結合量に抑えられることがわかる。

なお、上記実施例では接続導体（９）を２本用いた例を
示したが、第６図のようにマイクロストリップアンテナ
（５）の周囲に数本用いても同様な特性が得られること
は言うまでもない。

また、上記実施例では円形のマイクロストリップアンテ
ナ（５）を用いた例を示したが、第７図のように方形、
あるいは任意の形状のマイクロストリップアンテナ、さ
らに、第８図のように円偏波を励振するために、縮退分
離素子（１１）を付けた構造の放射導体板（１）を有す
るマイクロストリップアンテナに対してもこの発明が有
効であることは言うまでもない。また、第９図のように
円偏波を励振するために、あるいは第１０図のようにマ
イクロストリップアンテナの直交した２偏子がある場合
でもこの発明が有効であることは言うまでもない。

次に、第１１図はこの発明のマイクロストリップアンテ
ナのまた他の実施例を示す構成図である。

図において、（１）〜（９）は第１図の実施例に示した
ものと同様のものである。ここで、放射導体板（１）は
ストリップ導体（７）に接続して第１の誘電体基板（３
）と第２の誘電体基板（４）の間に形成されており、ス
トリップ線路（８）を直接マイクロストリップアンテナ
（５）に結合させたものである。この様にアンテナを構
成した場合でも上記実施例同様の効果を奏することは言
うまでもない。

なお、以上の実施例では誘電体基板にスルホールで接続
導体（９）を構成した例を示したが、誘電体基板にかえ
て空気層としても良く、また、この場合には接続導体（
９）は金属棒などを用いるのが良い。

さらに、以上の実施例ではアンテナとしてマイが、これ
に限らず、この発明は、マイクロストリップアンテナ（
５）を同様の構成で複数個設けたアレーアンテナなどの
平面アンテナに適用でき、上記実施例同様の効果を奏す
る。

［発明の効果］ 以上のように、この発明におけるマイクロストリップア
ンテナでは、線路の第１の地導体板と第２の地導体板を
少なくとも線路と放射素子との結合部近傍のモード変換
部で導通させたので、第１の地導体板と第２の地導体板
をモード変換部で強制的に同電位として平行平板モード
の発生を抑圧し、多重反射及び放射素子間の結合を低減
させる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のマイクロストリップアンテナの一実
施例を示す構成図、第２図は従来のマイクロストリップ
アンテナの電流分布を示す図、第３図はこの発明による
マイクロストリップアンテナの電流分布を示す図、第４
図は反射特性の実測値を示す図、第５図は結合量の実測
値を示す図、第６図、第７図、第８図、第９図、第１０
図、第１１図はこの発明の他の実施例を示す図、第１２
図、第１３図は従来のマイクロストリップアンテナを示
す構成図である。 図において、（１）は放射導体板、（２）は第１の地導
体板、（３）は第１の誘電体基板、（４）は第２の誘電
体基板、（５）はマイクロストリップアンテナ、（６）
は第２の地導体板、（７）はストリップ導体、（８）は
ストリップ線路、（９）は接続導体、（１０）は導体、
（１１）は縮退分離素子である。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ストリップ導体と、上記ストリップ導体の一方の
   面に対向させ、絶縁して設けられた第１の地導体板と、
   上記ストリップ導体の他方の面に対向させ、絶縁して設
   けられた第２の地導体板とから成る線路と、上記第２の
   地導体板の部分に、第２の地導体板と絶縁して形成され
   た放射導体と、これに対向する上記第１の地導体板とか
   ら成る放射素子とを備え、上記ストリップ導体を上記放
   射導体に近接させて配置し、上記線路で給電するマイク
   ロストリップアンテナにおいて、上記第１の地導体板と
   第２の地導体板を少なくとも上記放射導体と上記ストリ
   ップ導体との結合部近傍のモード変換部で導通させたこ
   とを特徴とするマイクロストリップアンテナ。
2. （２）ストリップ導体と、上記ストリップ導体の一方の
   面に対向させ、絶縁して設けられた第１の地導体板と、
   上記ストリップ導体の他方の面に対向させ、絶縁して設
   けられた第２の地導体板とから成る線路と、上記ストリ
   ップ導体に接続して形成された放射導体と、これに対向
   する上記第１の地導体板とから成り、上記放射導体に対
   向する上記第２の地導体板の部分が切除されている放射
   素子とを備え、上記線路で給電するマイクロストリップ
   アンテナにおいて、上記第１の地導体板と第２の地導体
   板を少なくとも上記放射導体と上記ストリップ導体との
   接続部近傍のモード変換部で導通させたことを特徴とす
   るマイクロストリップアンテナ。