JPH07240621A

JPH07240621A - アンテナ装置及び給電装置

Info

Publication number: JPH07240621A
Application number: JP2817894A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Omine; 裕幸大嶺; Hiroyuki Sato; 裕之佐藤; Yonehiko Sunahara; 米彦砂原
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1994-02-25
Filing date: 1994-02-25
Publication date: 1995-09-12
Anticipated expiration: 2016-12-04
Also published as: JP3234393B2

Abstract

(57)【要約】【目的】簡単な構造で、給電線路からの放射を抑え、
また不要平行平板モードを抑圧して放射導体へ結合効率
よく給電できるアンテナ装置を得ることを目的とする。【構成】第１の地導体板１、第１の基板２、給電線路
１２をもつ共振器３、第２の基板４、半波長以下の大き
さの結合孔８をもつ第２の地導体板５、第３の基板６、
及び放射導体７を順に多層基板として、上記第１の地導
体板、第１の基板、及び給電線路をもつ共振器を、有し
て構成する第１のマイクロストリップアンテナ１０を共
振させ、上記共振器３から第２の地導体板５に設けた上
記結合孔８を介して、第２の地導体板５、第３の基板
６、及び放射導体７を、有して構成する第２のマイクロ
ストリップアンテナ１１の放射導体７に電磁的に結合さ
せることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はトリプレート線路で給
電する電磁結合型のアンテナ、及びそれを用いた多層基
板構成の給電装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、P.L.Sullivan and D.H.S
chaubert: ■Analysis of an Aperture Coupled Micros
trip Antenna■, IEEE Transaction on Antenna and Pr
opagation, Vol.AP-34,No.8,pp.977-984,(Aug.1986) に
示された電磁結合型アンテナがあり、図１６は上記文献
に示された概略構成図である。図において、１は地導体
板、２は第１の誘電体基板、９はストリップ導体であ
り、上記の地導体板１、第１の誘電体基板２、及びスト
リップ導体９からマイクロストリップ線路１５を構成し
ている。４は第２の誘電体基板、７は放射導体であり、
上記の第２の誘電体基板４、放射導体７、地導体板１か
らマイクロストリップアンテナ１０を構成している。８
はスロットでありマイクロストリップアンテナ１０の放
射導体７を給電している。

【０００３】次に動作について説明する。給電線路とし
てマイクロストリップ線路１５は結合孔（スロット）８
を介して放射導体７と電磁的に結合する。この場合、ス
ロットの中心からマイクロストリップ線路の開放端まで
の長さを１／４波長とすることにより、スロットにおい
て磁界が最大となり放射導体に強く結合する。この放射
導体は共振し給電された電波は空間に放射される。

【０００４】また、図１７は電子情報通信学会春季全国
大会講演論文集，B-113,pp.2-113(1911)に示された従来
のトリプレート型ストリップ線路で給電する電磁結合型
のマイクロストリップアンテナを示す多層基板の断面図
である。図において、１は地導体板、２は第１の誘電体
基板、４は第２の誘電体基板、５は第２の地導体板、９
はストリップ導体である。上記の地導体板１、第１の誘
電体基板２、第２の誘電体基板４、第２の地導体板５、
ストリップ導体９からトリプレート型ストリップ線路１
２を構成している。８は地導体板上に設けられた結合用
スロットである。６は第３の誘電体基板、７は放射導体
である。第２の地導体板５とマイクロストリップアンテ
ナ１０を構成している。３４は空胴、３５はスルーホー
ルである。

【０００５】先の図１６に示す従来のマイクロストリッ
プアンテナではマイクロストリップ線路１５を用いて給
電している。この構造は背面からピンで給電する場合と
比較して、半田付けを要さず、アンテナと給電回路が地
導体板を介して分離されているため、互いの特性に影響
しないという特徴がある。しかし、給電線路のマイクロ
ストリップ線路からの放射が大きい。そこで、裏面の給
電線路からの放射を抑圧するために、図１７はトリプレ
ート型ストリップ線路を用いて給電する例である。しか
し、通常のトリプレート型ストリップ線路で給電した場
合は、トリプレート型ストリップ線路の両地導体板を流
れている電流のうち、一方の電流だけがスロットとの結
合に寄与し、他方の電流は反射してしまう。このため整
合がとれず、結合が弱いという問題が生じる。そこで、
ストリップ線路を挟む両地導体板をスロット近傍におい
てスルーホール３５で接続する。これにより両地導体板
を流れる電流がスロットの形成された側の地導体板にだ
け流れるようになり反射の少ない広帯域な特性が得られ
る。さらに、他方の地導体板にもスロット８を設け、そ
こに１／４波長の空胴３４を設けると対称な構成とな
り、スルーホールを流れる電流が強くなり、マイクロス
トリップアンテナ１０への結合が強くなる。よって、ト
リプレート型ストリップ線路を伝播してきた電波がスロ
ットを介してマイクロストリップアンテナを励振し、空
間に電波が放射される。

【０００６】また、図１８は電子通信学会総合全国大会
講演論文集，656,pp.3-109(1982)に示された従来のスロ
ットアンテナを示す多層基板の断面図である。図におい
て、３５はスルーホール、３７はストリップ導体の接続
導体、３９は放射スロットである。

【０００７】次に動作について説明する。放射素子とし
てスロットアンテナを用い、サーキュレータ、モノパル
スコンパレータ、ミキサ、分配器などのＲＦ信号回路を
含めてトリプレート型ストリップ線路で構成し、これら
を多層基板構成にしたものである。電波はこれらのＲＦ
信号回路を経由してスロットから放射される。各基板間
は多数のスルーホールを用いて接続している。また、ス
ロットアンテナの周辺にも多数のスルーホールを形成
し、空胴を構成している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来のマイクロストリ
ップアンテナとして、マイクロストリップ線路から放射
導体にスロットを介して電磁的に給電しているものは、
放射導体の裏面より同軸線路等で給電する方法に対して
半田付けを要さず製作が容易であるが、マイクロストリ
ップ線路からの放射が大きく、アンテナの利得低下が生
ずるという課題がある。これに対して、従来のトリプレ
ート型ストリップ線路から放射導体にスロットを介して
電磁的に給電しているものは、給電線路からの放射は抑
圧できるが、トリプレート型ストリップ線路のスロット
への結合が弱く、スロット近傍において両側の地導体板
をスルーホール接続するもの、または、一方の地導体板
にもスロットを設け、そこに空胴を設けて対称の構造と
しマイクロストリップアンテナへの結合を強くしている
ものがあるが、構造が複雑となり、またスルーホール接
続の加工工程も加わるという課題があった。また、アン
テナ装置の給電回路がＲＦ信号回路と一体化して、多層
基板構成をとるとき、基板間の導体接続を多く必要と
し、且つスロットアンテナの場合、平行平板モードを抑
圧するためスロット周辺にも地導体板間を接続する多数
のスルーホールを必要とするなど、給電回路の構造が複
雑になり製作が極めて困難になるという課題があった。

【０００９】この発明はこのような課題を解消するため
になされたもので、簡単な構造で、給電線路からの放射
を抑え、また、不要平行平板モードを抑圧して放射導体
へ結合効率よく給電できるアンテナ装置を得ることを目
的とする。また、簡単な構造で、給電線路からの放射を
抑え、不要平行平板モードを抑圧して、多層基板の層間
接続をする給電装置を得ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に係わる発明のアンテナ装置は、第１の
地導体板、第１の基板、給電線路をもつ共振器、第２の
基板、半波長以下の大きさの結合孔をもつ第２の地導体
板、第３の基板、及び放射導体を順に多層基板とし、上
記第１の地導体板、第１の基板、及び給電線路をもつ共
振器を、有して構成する第１のマイクロストリップアン
テナを共振させ、上記共振器から第２の地導体板に設け
た上記結合孔を介して、第２の地導体板、第３の基板、
及び放射導体を、有して構成する第２のマイクロストリ
ップアンテナの放射導体に電磁的に結合させるようにし
たものである。

【００１１】また、請求項２に係わる発明のアンテナ装
置は、請求項１記載のアンテナ装置の共振器または放射
導体に、もしくは共振器と放射導体にスリットを設ける
ようにしたものである。

【００１２】また、請求項３に係わる発明のアンテナ装
置は、請求項１記載のアンテナ装置の第２のマイクロス
トリップアンテナの放射導体に給電線路を設けて上記放
射導体を直接励振する偏波と、第１のマイクロストリッ
プアンテナの共振器から結合孔を介して上記放射導体を
励振する偏波と、を直交させたものである。

【００１３】また、請求項４に係わる発明のアンテナ装
置は、請求項３記載のアンテナ装置の放射導体を長方形
とし縦横の長さを変えたものである。

【００１４】また、請求項５に係わる発明のアンテナ装
置は、請求項３記載のアンテナ装置の第２のマイクロス
トリップアンテナの放射導体の上に、さらに第４の基
板、開口部を設けた第３の地導体板を順に多層基板とし
て設けたものである。

【００１５】また、請求項６に係わる発明のアンテナ装
置は、第１の地導体板、第１の基板、給電線路をもつ共
振器、第２の基板、半波長を基準とした大きさの放射ス
ロットを設けた第２の地導体板とを順に多層基板とし、
上記第１の地導体板、第１の基板、及び給電線路をもつ
共振器を、有して構成する第１のマイクロストリップア
ンテナを共振させ、上記共振器から上記放射スロットへ
電磁的に結合させたものである。

【００１６】また、請求項７に係わる発明のアンテナ装
置は、請求項６記載のアンテナ装置の第２の地導体板に
設けた放射スロットから、基準として半波長離して１ま
たは複数個のスロットを設けたものである。

【００１７】また、請求項８に係わる発明のアンテナ装
置は、請求項６記載のアンテナ装置の放射スロットを設
けた第２の地導体板の上部に、直線偏波から円偏波に変
換する偏波変換器を設けたものである。

【００１８】また、請求項９に係わる発明の給電装置
は、地導体板、基板、及び給電線路をもつ共振器を、有
して構成するマイクロストリップアンテナを複数個多層
基板に設けて、上記共振器間の地導体板に設けた半波長
より小さい結合孔を介して共振器間を電磁的に結合させ
て多層基板の層間接続を行うようにしたものである。

【００１９】また、請求項１０に係わる発明の給電装置
は、請求項９記載の給電装置の多層基板の地導体板間を
接続する接続導体を設けたものである。

【００２０】また、請求項１１に係わる発明のアンテナ
装置は、第１の地導体板、第１の基板、給電線路をもつ
共振器、第２の基板、及び開口部と上記開口部内に放射
導体を設けた第２の地導体板を順に多層基板とし、上記
第１の地導体板、第１の基板、及び給電線路をもつ共振
器を、有して構成する第１のマイクロストリップアンテ
ナを共振させ、上記共振器から上記放射導体へ電磁的に
結合させたものである。

【００２１】

【作用】以上のように構成された請求項１に係わる発明
のアンテナ装置では、上記第１の地導体板、第１の基
板、及び給電線路をもつ共振器を、有して構成する第１
のマイクロストリップアンテナを共振させ、上記共振器
から第２の地導体板に設けた上記結合孔を介して、第２
の地導体板、第３の基板、及び放射導体を、有して構成
する第２のマイクロストリップアンテナの放射導体へ電
磁的に結合させることにより、簡単な構造で、給電線路
からの放射を抑え、また、不要平行平板モードを抑圧し
て、第１のマイクロストリップアンテナの共振器から第
２のマイクロストリップアンテナの放射導体へ結合効率
よく給電することができる。

【００２２】また、請求項２に係わる発明のアンテナ装
置では、請求項１に係わる発明の構成による作用ととも
に、共振器または放射導体に、もしくは共振器と放射導
体に、スリットを設けることにより、その共振周波数が
低下し、共振器および、または放射導体の大きさを小形
にすることができる。

【００２３】また、請求項３に係わる発明のアンテナ装
置では、請求項１に係わる発明の構成による作用ととも
に、第２のマイクロストリップアンテナの放射導体に給
電線路を設けて上記放射導体を直接励振する偏波と、第
１のマイクロストリップアンテナの共振器から結合孔を
介して上記放射導体を励振する偏波と、を直交させたこ
とにより、簡単な構造で直交偏波をつくることができ
る。

【００２４】また、請求項４に係わる発明のアンテナ装
置では、請求項３に係わる発明の構成による作用ととも
に、放射導体を長方形とし縦横の長さを変えることによ
り、それぞれ異なる周波数の直交偏波をつくることがで
きる。

【００２５】また、請求項５に係わる発明のアンテナ装
置では、請求項３に係わる発明の構成による作用ととも
に、第２のマイクロストリップアンテナの放射導体の上
に、さらに第４の基板、開口部をもつ第３の地導体板を
順に積層した多層基板を設けたことにより、上記放射導
体を直接励振する給電線路からの放射も抑えることがで
きる。

【００２６】また、請求項６に係わる発明のアンテナ装
置では、第１の地導体板、第１の基板、及び給電線路を
もつ共振器を、有して構成する第１のマイクロストリッ
プアンテナを共振させ、上記共振器から第２の地導体板
に設けた放射スロットに電磁的に結合させることによ
り、簡単な構造で、給電線路からの放射を抑え、また、
不要平行平板モードを抑圧して、第１のマイクロストリ
ップアンテナの共振器から上記放射スロットへ結合効率
よく給電することができる。

【００２７】また、請求項７に係わる発明のアンテナ装
置では、請求項６に係わる発明の構成による作用ととも
に、第２の地導体板に設けた放射スロットから基準とし
て半波長離して１または複数個のスロットを設けたこと
により、さらに不要平行平板モードを抑圧することがで
きる。

【００２８】また、請求項８に係わる発明のアンテナ装
置では、請求項６に係わる発明の構成による作用ととも
に、放射スロットを設けた第２の地導体板の上部に、直
線偏波から円偏波に変換する偏波変換器を設けたことに
より、簡単な構造で特性のよい円偏波を得ることができ
る。

【００２９】また、請求項９に係わる発明の給電装置で
は、地導体板、基板、及び給電線路をもつ共振器を、有
して構成するマイクロストリップアンテナを複数個多層
基板に設けて、上記共振器間の地導体板に設けた半波長
より小さい結合孔を介して共振器間を電磁的に結合させ
ることにより、簡単な構造で、給電線路からの放射を抑
え、また、不要平行平板モードを抑圧して、共振器間の
結合効率よく多層基板の層間接続を行うことができる。

【００３０】また、請求項１０に係わる発明の給電装置
では、請求項９に係わる発明の構成による作用ととも
に、多層基板の地導体板間を接続する接続導体を設けた
ことにより、共振器の共振周波数がずれても不要平行平
板モードを抑圧することができる。

【００３１】また、請求項１１に係わる発明の給電装置
では、第１の地導体板、第１の基板、及び給電線路をも
つ共振器を、有して構成する第１のマイクロストリップ
アンテナを共振させ、第２の地導体板に設けた開口部内
の放射導体と電磁的に結合させることにより、簡単な構
造で、給電線路からの放射を抑え、また、不要平行平板
モードを抑圧して、第１のマイクロストリップアンテナ
の共振器から上記放射導体へ結合効率よく給電すること
ができる。

【００３２】

【実施例】

実施例１．図１はこの発明の実施例１を示す概略構成図
である。図において、１は第１の地導体板、２は第１の
誘電体基板、３は共振器、４は第２の誘電体基板、５は
第２の地導体板、６は第３の誘電体基板、７は放射導
体、８は結合孔（スロット）、９はストリップ導体であ
る。第１の地導体板１、第１の誘電体基板２、共振器３
で第１のマイクロストリップアンテナ１０を構成してい
る。第２の地導体板５、第３の誘電体基板６、放射導体
７で、第２のマイクロストリップアンテナ１１を構成し
ている。第１の地導体板１、第１の誘電体基板２、スト
リップ導体９でトリプレート型ストリップ線路１２（以
下、トリプレート線路と呼ぶ）を構成している。本実施
例を含み以下の全ての実施例において、多層基板を構成
する基板は誘電体基板を例として説明しているが半導体
基板の場合も同様のことが言える。

【００３３】マイクロストリップアンテナの動作原理に
ついて図１，２を参照して説明する。図２（ａ）はマイ
クロストリップアンテナ１素子単体が共振した場合の放
射指向性を示している。放射導体の正面方向（θ＝９０
度）に放射指向性が最大値となり、放射導体のエッジ方
向（θ＝０度）は放射指向性が無いあるいは小さくな
る。この理由は図２（ｂ）に示すように、方形マイクロ
ストリップアンテナの放射界は等価的に２つのスロット
で置き換えられる。正面方向では２つのスロットからの
放射界が同相となり指向性をもつ。しかし、このスロッ
トの素子間隔は約半波長となるため、エッジ方向では逆
相となり打ち消し合うため、エッジ方向の放射のレベル
は小さくなる。

【００３４】次いで、マイクロストリップアンテナの共
振器の上方に結合孔（スロット）を設けた地導体板と、
さらにその上方にもう一つの放射導体をもつマイクロス
トリップアンテナを備えて構成した本実施例１のアンテ
ナ装置の動作について図１，２を参照して説明する。第
１のマイクロストリップアンテナ１０を共振させると共
振器として動作し、エネルギーが蓄えられる。さらに正
面方向に放射指向性が最大となり電波の大部分は結合孔
の方向に伝わり、結合孔を介して放射導体に伝わること
になる。ここで放射導体７を共振する寸法とすると、第
２のマイクロストリップアンテナが励振され、電波が放
射される。即ち、第１のマイクロストリップアンテナを
共振器として動作させると、給電線路としての役割をな
し、放射導体７を放射素子として動作させることができ
る。

【００３５】図２（ｃ）は２つのマイクロストリップア
ンテナを組み合わせた場合の等価回路図を示す。２つの
マイクロストリップアンテナをそれぞれＲ，Ｌ，Ｃの並
列共振器で表し、スロットをＬ，Ｃの並列回路で表す。
第１のマイクロストリップアンテナからスロットを介
し、第２のマイクロストリップアンテナへ電磁的に結合
される。

【００３６】この実施例１では１素子の例を示したが、
多素子アレーアンテナとしても、同様に有効であること
はいうまでもない。さらに、曲面上に構成しても同様に
有効である。

【００３７】また、トリプレート線路で給電する例を示
したが、サスペンディッド線路、地板付スロット線路、
地板付コプレーナ線路などの給電線路で給電してもよ
い。

【００３８】また、多層基板として誘電体基板を用いた
例を示したが、半導体基板の場合も同様である。また、
空気層としてもよい。

【００３９】また、共振器３の形状として、円形マイク
ロストリップアンテナを用いた例を示したが、方形、楕
円、リング、もしくは多角形等の形状としてもよい。

【００４０】以上のように、簡単な構造で、給電線路か
らの放射を抑え、また、不要平行平板モードを抑圧して
放射導体へ結合効率よく給電できるアンテナ装置を得る
ことができる。

【００４１】実施例２．図３はこの発明の実施例２を示
す概略構成図である。図において、１は第１の地導体
板、２は第１の誘電体基板、３は共振器、４は第２の誘
電体基板、５は第２の地導体板、６は第３の誘電体基
板、７は放射導体、９はストリップ導体である。第１の
地導体板１、第１の誘電体基板２、共振器３で第１のマ
イクロストリップアンテナ１０を構成し、第２の地導体
板５、第３の誘電体基板６、放射導体７で、第２のマイ
クロストリップアンテナ１１を構成している。第１の地
導体板１、第１の誘電体基板２、ストリップ導体９でト
リプレート線路１２を構成している。１３はダンベルス
ロットである。

【００４２】次に、実施例２の動作原理について説明す
る。実施例１と同様な原理で、共振器３で共振した電波
はダンベルスロット１３を介して放射導体７に伝わる。
ここで放射導体を共振する寸法とすることにより放射導
体７が励振され、電波が放射される。ダンベルスロット
を用いることで、結合部としてのスロットの広帯域化が
図られ、入力インピーダンス広帯域化が図られる。ここ
ではダンベルスロットを用いた例を示したが、円形開口
などのスロット形状としてもよい。ここでは１素子の例
を示したが、多素子アレーアンテナとしても、この発明
が有効であることはいうまでもない。さらに、曲面上に
構成してもこの発明は有効である。

【００４３】本実施例では、実施例１と同様に、簡単な
構造で、給電線路からの放射を抑え、また、不要平行平
板モードを抑圧して放射導体へ結合効率よく給電でき、
且つ入力インピーダンス広帯域化したアンテナ装置を得
ることができる。

【００４４】実施例３．図４はこの発明の実施例３を示
す概略構成図である。図において、２１ａ，２１ｂはト
リプレート型ストリップ線路、２２はクロススロットあ
る。

【００４５】次に動作原理について説明する。実施例１
と同様な原理で、放射導体７を励振される。この実施例
３では共振器３に２つの給電線路２１ａ，２１ｂを設け
て、それぞれに、直交した直線偏波を、あるいは２つの
給電線路に９０度の位相差を与えることで円偏波を励振
することができる利点がある。ここでは、地導体板にク
ロススロットを設ける例について示したが、円形開口な
どの形状の開口としても同様である。ここでは１素子の
例を示したが、多素子アレーアンテナとしても、この発
明が有効であることはいうまでもない。さらに、曲面上
に構成してもこの発明は有効である。

【００４６】本実施例では、実施例１と同様に、簡単な
構造で、給電線路からの放射を抑え、また、不要平行平
板モードを抑圧して放射導体へ結合効率よく給電でき、
且つ、円偏波用のアンテナ装置を得ることができる。

【００４７】実施例４．図５はこの発明の実施例４を示
す概略構成図である。図において、３２は共振器と放射
導体板に設けたスリットである。

【００４８】次に動作原理について説明する。実施例１
と同様な原理で、共振器３を共振させる。スロット８を
介して放射導体７を励振する。この場合、共振器３にス
リットを設けることにより共振周波数が低下するため、
スリットがない場合に比べ共振器３の小形化を図れる。
また、放射導体にスリットを設けても同様に小形化を図
ることができる。ここでは１素子の例を示したが、多素
子アレーアンテナとしても、この発明が有効であること
はいうまでもない。さらに、曲面上に構成してもこの発
明は有効である。

【００４９】本実施例では、実施例１と同様に、簡単な
構造で、給電線路からの放射を抑え、また、不要平行平
板モードを抑圧して放射導体へ結合効率よく給電でき、
且つ、共振器と放射導体を、または一方を小形にしたア
ンテナ装置を得ることができる。

【００５０】実施例５．図６はこの発明の実施例５を示
す概略構成図であ。図において、２０は円偏波を励振す
るために直交したモードの縮退を解くため放射導体７に
設けた切り欠きである。

【００５１】次に動作原理について説明する。実施例１
と同様な原理で、放射導体７が励振される。円偏波を励
振するために、放射導体７に切り欠き２０を設ける。こ
の切り欠き２０により直交したモードの縮退が解かれ、
２つの共振周波数の異なるモードに分離される。この切
り欠き２０の大きさを調整することで２つのモードの振
幅が等しく、且つ位相差が９０度となる周波数において
円偏波が励振される。この例では切り欠き２０を付けて
縮退を解く例を示したが、他の形状により縮退を解く方
法、例えば凸部あるいは凹凸あるいは放射導体内部にス
ロットを設けても同様に円偏波が励振される。ここでは
１素子の例を示したが、多素子アレーアンテナとして
も、この発明が有効であることはいうまでもない。さら
に、曲面上に構成してもこの発明は有効である。

【００５２】本実施例では、実施例１と同様に、簡単な
構造で、給電線路からの放射を抑え、また、不要平行平
板モードを抑圧して放射導体へ結合効率よく給電でき、
且つ、円偏波用のアンテナ装置を得ることができる。

【００５３】実施例６．図７はこの発明の実施例６を示
す概略構成図である。図において、１４は放射導体７を
直接励振する給電線路を構成するストリップ導体であ
り、第２の地導体板５と第３の誘電体基板６とでマイク
ロストリップ線路１５を構成している。２５は１／４波
長インピーダンス変換器であり、マイクロストリップ線
路１２と第１のマイクロストリップアンテナ１０とのイ
ンピーダンス整合を図るものである。

【００５４】次に動作原理について説明する。実施例１
と同様な原理で、共振器３から結合孔８を介して放射導
体７が励振される。この場合励振される偏波面はｘ−ｚ
面内である（偏波１とする）。次に、この放射導体７は
共振器３から励振される偏波方向と直交する位置からマ
イクロストリップ線路１５により直接励振される。この
場合、共振器３から励振された偏波に直交する位置にあ
る放射導体７の中心は電界が零であるので、この位置に
給電線路であるマイクロストリップ線路１５を直接接続
しても偏波１に影響を与えない。直接励振により励振さ
れる偏波はｙ−ｚ面となり（偏波２とする）、互いに直
交した偏波が励振される。スロットは半波長よりも小さ
く、且つスロットの偏波はこの偏波２に直交しているの
で（スロットの偏波は偏波１と同じ）、偏波２は偏波１
に影響を与えない。従って、偏波１と偏波２は互いに影
響を与えず、それぞれ直交した直線偏波を励振すること
ができる。

【００５５】ここで、放射導体７の正方形の縦横の寸法
を変えることにより、それぞれ異なる周波数の直交偏波
を得ることができる。

【００５６】本実施例では、実施例１と同様に、簡単な
構造で、給電線路からの放射を抑え、また、不要平行平
板モードを抑圧して放射導体へ結合効率よく給電でき、
且つ、直交偏波用のアンテナ装置を得ることができる。

【００５７】実施例７．図８はこの発明の実施例７を示
す概略構成図である。図において、１６は第４の誘電体
基板であり、１７は第３の地導体板、１８は第２のトリ
プレート型ストリップ線路、１９は開口部である。

【００５８】次に動作原理について説明する。実施例６
と同様な原理で２つのストリップ線路１２，１８により
直交した直線偏波で励振する。放射導体７を直接励振す
る給電線路１８もトリプレート線路としたことにより、
給電線路１８からの放射も抑圧される。開口部１９の大
きさを半波長以上とすることにより放射に影響を与えな
い。

【００５９】本実施例では、実施例１と同様に、簡単な
構造で、給電線路からの放射を抑え、平行平板モードを
抑圧して共振器から放射導体への結合効率がよく給電で
き、且つ、交差偏波の良い直交偏波用のアンテナ装置を
得ることができる。

【００６０】実施例８．図９はこの発明の実施例８を示
す概略構成図である。図において、３９は放射スロット
である。

【００６１】次に動作原理について説明する。通常、ト
リプレート線路の片面にスロットアンテナを構成した場
合、トリプレート線路は対称な構造であるが、スロット
の位置で非対称な構造となる。よって、平衡−不平衡の
アンバランスのため、スロットの位置で反射が生じるこ
とになる。そこで、スロットを給電するための線路の先
端を共振器とすることにより、エネルギーを蓄え、スロ
ットアンテナから効率良く電波を放射させるものであ
る。スロットアンテナの長さは共振させるため約半波長
にとる。

【００６２】放射スロットの形状として方形以外に楕
円、円形等の形状でも良い。また、放射スロットが１つ
の例を示したが複数個の放射スロットとしても同様の効
果が得られる。また、放射素子として１素子の例を示し
たが、アレーアンテナの場合も有効であることはいうま
でもない。

【００６３】本実施例では、簡単な構造で、給電線路か
らの放射を抑え、平行平板モードを抑圧して共振器から
放射導体への結合効率がよく給電できるアンテナ装置を
得ることができる。

【００６４】実施例９．図１０はこの発明の実施例９を
示す概略構成図である。図において、３９は放射スロッ
ト、２４は非励振スロットである。

【００６５】次に動作原理について説明する。実施例８
と同様に共振器３により励振された電波は共振器３の上
方に設けたスロットアンテナを励振し放射される。ここ
で、共振からずれるに従い平衡−不平衡のアンバランス
のため、放射されず電波はスロットで反射することにな
る。この放射されない電波は不要平行平板モードとな
り、両地導体板１と５の間を伝播することになる。この
平行平板のモードは地導体板内を自由に伝播するため、
アンテナの特性を劣化させることになる。

【００６６】そこで、この放射スロット３９より基準と
して１／２波長離れた位置にもう１つのスロット２４を
設ける。このスロットは共振器３により直接励振されな
いため、非励振のスロットである。平行平板モードとな
り伝播した電波はこの非励振のスロットの不連続でさら
に反射を生じるが、スロットと非励振のスロットの間隔
は約１／２波長であるため、位相が逆相となり打ち消し
合い、伝播しない。従って、非励振スロットはスロット
で発生した平行平板モードを打ち消すため、不要な平行
平板モードを抑圧することができ、共振器から放射導体
への結合効率がよくなる。放射スロットの形状として、
方形を用いた例を示したが楕円、円形等の形状としても
よい。非励振のスロットは１個の例を示したが、複数個
のスロットとしても同様な効果がえられる。放射素子と
して１素子の例を示したが、アレーアンテナの場合も有
効であることはいうまでもない。また、曲面上に構成し
ても有効である。

【００６７】本実施例では、簡単な構造で、給電線路か
らの放射を抑え、実施例８に比べてさらに平行平板モー
ドを抑圧して共振器から放射導体への結合効率がよく給
電できるアンテナ装置を得ることができる。

【００６８】実施例１０．図１１（ａ）はこの発明の実
施例１０を示す概略構成図である。図において、２６は
メアンダラインである。

【００６９】次に動作原理について説明する。実施例１
と同様な原理で、マイクロストリップアンテナ１０が励
振され、放射スロット３９を介して直線偏波の電波が放
射される。円偏波を励振するために偏波変換器（メアン
ダライン）を放射スロット３９の上部に設ける。図１１
（ｂ）にその動作原理を示す。メアンダラインに斜めに
電波が入射した場合、メアンダラインに垂直な成分と水
平な成分に分けて考えることができる。垂直な成分は容
量性（Ｃ性）、水平な成分は誘導性（Ｌ性）を示すた
め、メアンダラインを通過する際、垂直な成分と水平な
成分ではそれぞれ位相差を生じることになる。この位相
差を９０度とすることで円偏波が得られる。これは共振
器に縮退を解いて円偏波を励振する場合と同様な原理で
ある。給電線路からの不要放射がなく、容易に円偏波が
得られる。

【００７０】本実施例では、簡単な構造で、給電線路か
らの放射を抑え、平行平板モードを抑圧して共振器から
放射導体への結合効率がよく給電でき、且つ、円偏波用
のアンテナ装置を得ることができる。

【００７１】実施例１１．図１２はこの発明の実施例１
１を示す概略構成図である。図において、２７は第５の
誘電体基板、２８ａ，２８ｂは第２の共振器、２９は第
２の放射導体、３０は増幅器、３１は位相を変えるため
のストリップ線路もしくは移相器、３６は第２の結合用
スロットである。

【００７２】次に動作原理について説明する。トリプレ
ート線路１２により増幅器３０を介して実施例１と同様
な原理でマイクロストリップアンテナ１０を励振する。
共振器３は結合用スロット８を介して第２の共振器２８
ａを励振する。電波は共振器２８ａに接続されたストリ
ップ線路を介して次の第２の共振器２８ｂを励振する。
ストリップ線路の長さを変え、もしくはストリップ線路
の代りに移相器を接続して位相を変えることができる。
第２の共振器２８ｂが励振されると第２の結合用スロッ
ト３６を介して、第２の放射導体２９を励振し、空間に
電波が放射される。上記の説明ではストリップ線路１２
より増幅器３０を介してマイクロストリップアンテナ１
０を励振する例を示したが、増幅器に限らずミクサ、逓
倍器等のＲＦ信号回路の場合でも同様である。

【００７３】また、マイクロ波回路の増幅器、移相器も
多層基板上に構成できるため、小形な送受信器の構成が
可能となる。ここでは増幅器、移相器を接続する例を示
したが、これに限らずミクサ、逓倍器、コンパレータ、
サーキュレータ、アイソレータ等を接続することも可能
である。さらに、ここでは誘電体基板に増幅器等をハイ
ブリッド構成する例を示したが、半導体基板にＭＭＩＣ
化することも可能であり、小形化が容易に達成できる。
また、トリプレート線路１２で給電する例を示したが、
サスペンデッド線路、地板付スロット、地板付コプレー
ナ線路等で給電しても同様である。

【００７４】本実施例では、簡単な構造で、給電線路か
らの放射を抑え、不要平行平板モードを抑圧して、多層
基板の層間接続をする給電装置を得ることができる。

【００７５】実施例１２．図１３はこの発明の実施例１
２を示す概略構成図である。図において、３８は２分配
器である。動作原理は図１２とほぼ同じであり、実施例
１と同様な原理でマイクロストリップアンテナ１０を励
振する。共振器３はスロット８を介して第２の共振器２
８ａを励振する。この第２の共振器２８ａの上部には地
導体板１７があるため外部には放射されず、この電波は
放射導体２８ａに接続されたストリップ線路からなる分
配器３８を介して、次の２つの第２の共振器２８ｂを励
振する。２つの第２の共振器２８ｂが励振されると、上
記各共振器２８ｂの上方の２つの第２のスロット３６を
介して、２つの第２の放射導体２９に給電して励振さ
れ、空間に電波が放射される

【００７６】実施例１１では多層基板に２個のマイクロ
ストリップアンテナを共振器として形成し、多層基板の
層間接続を直列に行った給電装置の例を示しているが、
実施例１２では多層基板に３個のマイクロストリップア
ンテナを共振器として形成し、多層基板の層間接続を直
列に１個と並列に２個行った給電装置の例を示してい
る。

【００７７】本実施例では、実施例１１と同様に、簡単
な構造で、給電線路からの放射を抑え、不要平行平板モ
ードを抑圧して、多層基板の層間接続をする給電装置を
得ることができる。

【００７８】実施例１３．図１４はこの発明の実施例１
３を示す多層基板断面図である。この図１４の多層基板
の断面図は実施例１１を示す図１２の多層基板のＡ−Ａ
断面図を基本としている。図において、３５は、地導体
板１と５、及び地導体板５と１７を相互に接続するよう
設けた接続導体である。

【００７９】次に動作原理について説明する。実施例１
１と同様に、地導体板間に接続導体がなくとも電磁的な
結合により多層基板の層間接続をすることができる。し
かし、共振器の共振周波数からずれるにしたがい、結合
が弱くなり平行平板モードの発生量が増加する。そこ
で、地導体板相互を接続導体として、例えば、スルーホ
ールにより接続することにより平行平板モードの発生を
抑圧することができる。地導体板を接続することはスト
リップ導体を接続する場合に比べ、信頼性の点で優れて
いる。ストリップ導体を接続する接続導体（スルーホー
ル）はもし切断されると、そこで反射が生じ電波伝送が
できなくなるが、上記のような地導体板を相互に接続す
る接続導体が仮に複数箇所切断されたとしても、特性に
は大きな影響を与えない。

【００８０】本実施例では、実施例１１と同様に、簡単
な構造で、給電線路からの放射を抑え、共振器の共振周
波数からずれても不要平行平板モードを抑圧して、多層
基板の層間接続をする給電装置を得ることができる。

【００８１】実施例１４．図１５はこの発明の実施例１
４を示す概略構成図である。図において、１は第１の地
導体板、２は第１の誘電体基板、３は共振器、４は第２
の誘電体基板、５は第２の地導体板、７は地導体板の開
口部内に設けられ放射導体である。

【００８２】次に動作原理について説明する。実施例１
と同様に第１のマイクロストリップアンテナの共振器３
で共振した電波は放射導体７に伝わる。ここで放射導体
７を共振する寸法とすることにより放射導体７が励振さ
れ、電波が放射される。放射導体は無給電素子として動
作する。第１のマイクロストリップアンテナの上方に第
２の地導体板を設けたことにより、第１のマイクロスト
リップアンテナの給電線路をトリプレート線路としたこ
とにより給電線路１２からの不要放射を抑えられ、さら
に平行平板モードも抑圧できる。放射導体として１素子
の例を示したが、アレーアンテナの場合も有効であるこ
とはいうまでもない。また、曲面上に構成しても有効で
ある。

【００８３】本実施例では、簡単な構造で、給電線路か
らの放射を抑え、また、不要平行平板モードを抑圧して
放射導体へ結合効率よく給電できるアンテナ装置を得る
ことができる。

【００８４】

【発明の効果】以上のように請求項１に係わる発明によ
れば、第１の地導体板、第１の基板、及び給電線路をも
つ共振器を、有して構成する第１のマイクロストリップ
アンテナを共振させ、上記共振器から第２の地導体板に
設けた上記結合孔を介して、第２の地導体板、第３の基
板、及び放射導体を、有して構成する第２のマイクロス
トリップアンテナの放射導体に電磁的に結合させて、簡
単な構造で、給電線路からの放射を抑え、また、不要平
行平板モードを抑圧して放射導体へ結合効率よく給電で
きるアンテナ装置を得ることができる。

【００８５】また、請求項２に係わる発明によれば、請
求項１に係わる発明の効果に加え、共振器または放射導
体に、もしくは共振器と放射導体に、スリットを設け
て、小形化したアンテナ装置を得ることができる。

【００８６】また、請求項３に係わる発明によれば、請
求項１に係わる発明の効果に加え、第２のマイクロスト
リップアンテナの放射導体に給電線路を設けて上記放射
導体を直接励振する偏波と、第１のマイクロストリップ
アンテナの共振器から結合孔を介して上記放射導体を励
振する偏波と、を直交させて、簡単な構造で、直交偏波
用のアンテナ装置を得ることができる。

【００８７】また、請求項４に係わる発明によれば、請
求項３に係わる発明の効果に加え、放射導体を長方形と
し縦横の長さを変えて、それぞれ異なる周波数の直交偏
波用のアンテナ装置を得ることができる。

【００８８】また、請求項５に係わる発明によれば、請
求項３に係わる発明の効果に加え、第２のマイクロスト
リップアンテナの放射導体の上に、さらに第４の基板、
開口部を設けた第３の地導体板を順に多層基板として設
けて、放射導体の給電線路からの放射も抑えたアンテナ
装置を得ることができる。

【００８９】また、請求項６に係わる発明によれば、第
１の地導体板、第１の基板、及び給電線路をもつ共振器
を、有して構成する第１のマイクロストリップアンテナ
を共振させ、上記共振器から第２の地導体板に設けた放
射スロットへ電磁的に結合させて、簡単な構造で、給電
線路からの放射を抑え、また、不要平行平板モードを抑
圧して放射導体へ結合効率よく給電できるたアンテナ装
置を得ることができる。

【００９０】また、請求項７に係わる発明によれば、請
求項６に係わる発明の効果に加え、第２の地導体板に設
けた放射スロットから基準として半波長離して１または
複数個のスロットを設けて、さらに、不要平行平板モー
ドを抑圧したアンテナ装置を得ることができる。

【００９１】また、請求項８に係わる発明によれば、請
求項６に係わる発明の効果に加え、放射スロットを設け
た第２の地導体板の上部に、直線偏波から円偏波に変換
する偏波変換器を設けて、簡単な構造で、円偏波特性の
よいアンテナ装置を得ることができる。

【００９２】また、請求項９に係わる発明によれば、地
導体板、基板、及び給電線路をもつ共振器を、有して構
成するマイクロストリップアンテナを複数個多層基板に
設けて、上記共振器間の地導体板に設けた半波長より小
さい結合孔を介して共振器間を電磁的に結合させて、給
電線路からの放射を抑え、また、不要平行平板モードを
抑圧して共振器間の結合効率よく、簡単な構造で、多層
基板の層間接続を行える給電装置を得ることができる。

【００９３】また、請求項１０に係わる発明によれば、
請求項９に係わる発明の効果に加え、多層基板の地導体
板間を接続する接続導体を設けて、共振器の共振周波数
がずれても不要平行平板モードを抑圧する給電装置を得
ることができる。

【００９４】また、請求項１１に係わる発明によれば、
第１の地導体板、第１の基板、及び給電線路をもつ共振
器を、有して構成する第１のマイクロストリップアンテ
ナを共振させ、第２の地導体板に設けた開口部内の放射
導体に結合させて、簡単な構造で、給電線路からの放射
を抑え、また、不要平行平板モードを抑圧して放射導体
へ結合効率よく給電できるたアンテナ装置を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１を示す概略構成図である。

【図２】この発明の実施例１の動作原理を説明する図で
ある。

【図３】この発明の実施例２を示す概略構成図である。

【図４】この発明の実施例３を示す概略構成図である。

【図５】この発明の実施例４を示す概略構成図である。

【図６】この発明の実施例５を示す概略構成図である。

【図７】この発明の実施例６を示す概略構成図である。

【図８】この発明の実施例７を示す概略構成図である。

【図９】この発明の実施例８を示す概略構成図である。

【図１０】この発明の実施例９を示す概略構成図であ
る。

【図１１】この発明の実施例１０を示す概略構成図であ
る。

【図１２】この発明の実施例１１を示す概略構成図であ
る。

【図１３】この発明の実施例１２を示す概略構成図であ
る。

【図１４】この発明の実施例１３を示す断面図である。

【図１５】この発明の実施例１４を示す概略構成図であ
る。

【図１６】従来のアンテナ装置を示す概略構成図であ
る。

【図１７】従来の他のアンテナ装置を示す断面図であ
る。

【図１８】従来の他のアンテナ装置を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１第１の地導体板２第１の誘電体基板３共振器４第２の誘電体基板５第２の地導体板６第３の誘電体基板７放射導体８結合孔（スロット）９ストリップ導体１０第１のマイクロストリップアンテナ１１第２のマイクロストリップアンテナ１２トリプレート型ストリップ線路（トリプレート線
路）１３ダンベルスロット１４第２のストリップ導体１５マイクロストリップ線路１６第４の誘電体基板１７第３の地導体板１８第２のトリプレート線路１９開口部２０切り欠き２１ａ，２１ｂトリプレート線路２２クロススロット２３円形開口２４非励振スロット２５ λｇ／４インピーダンス変換器２６メアンダライン２７第５の誘電体基板２８ａ，２８ｂ第２の共振器２９第２の放射導体３０増幅器３１移相器３２スリット３３接続導体３４空胴３５多層基板の接続導体３６第２のスロット３７ストリップ導体の接続３８分配器３９放射スロット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の地導体板、第１の基板、給電線路
をもつ共振器、第２の基板、半波長以下の大きさの結合
孔をもつ第２の地導体板、第３の基板、及び放射導体を
順に多層基板とし、上記第１の地導体板、第１の基板、及び給電線路をもつ
共振器を、有して構成する第１のマイクロストリップア
ンテナを共振させ、上記共振器から第２の地導体板に設
けた上記結合孔を介して、第２の地導体板、第３の基
板、及び放射導体を、有して構成する第２のマイクロス
トリップアンテナの放射導体に電磁的に結合させること
を特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】共振器または放射導体に、もしくは共振
器と放射導体にスリットを設けたことを特徴とする請求
項１記載のアンテナ装置。
【請求項３】第２のマイクロストリップアンテナの放
射導体に給電線路を設けて上記放射導体を直接励振する
偏波と、第１のマイクロストリップアンテナの共振器か
ら結合孔を介して上記放射導体を励振する偏波と、を直
交させたことを特徴とする請求項１記載のアンテナ装
置。
【請求項４】放射導体を長方形とし縦横の長さを変え
たことを特徴とする請求項３記載のアンテナ装置。
【請求項５】第２のマイクロストリップアンテナの放
射導体の上に、さらに第４の基板、開口部を設けた第３
の地導体板を順に多層基板として設けたことを特徴とす
る請求項３記載のアンテナ装置。
【請求項６】第１の地導体板、第１の基板、給電線路
をもつ共振器、第２の基板、半波長を基準とした大きさ
の放射スロットを設けた第２の地導体板とを順に多層基
板とし、上記第１の地導体板、第１の基板、及び給電線
路をもつ共振器を、有して構成する第１のマイクロスト
リップアンテナを共振させ、上記共振器から上記放射ス
ロットへ電磁的に結合させることを特徴とするアンテナ
装置。
【請求項７】第２の地導体板に設けた放射スロットか
ら基準として半波長離して１または複数個のスロットを
設けたことを特徴とする請求項６記載のアンテナ装置。
【請求項８】放射スロットを設けた第２の地導体板の
上部に、直線偏波から円偏波に変換する偏波変換器を設
けたことを特徴とする請求項６記載のアンテナ装置。
【請求項９】地導体板、基板、及び給電線路をもつ共
振器を、有して構成するマイクロストリップアンテナを
複数個多層基板に設けて、上記共振器間の地導体板に設
けた半波長より小さい結合孔を介して共振器間を電磁的
に結合させて多層基板の層間接続を行うことを特徴とす
る給電装置。
【請求項１０】多層基板の地導体板間を接続する接続
導体を設けたことを特徴とする請求項９記載の給電装
置。
【請求項１１】第１の地導体板、第１の基板、給電線
路をもつ共振器、第２の基板、及び開口部と上記開口部
内に放射導体を設けた第２の地導体板を順に多層基板と
し、上記第１の地導体板、第１の基板、及び給電線路をもつ
共振器を、有して構成する第１のマイクロストリップア
ンテナを共振させ、上記共振器から上記放射導体へ電磁
的に結合させることを特徴とするアンテナ装置。