JPH03107203A - 平面アンテナ - Google Patents
平面アンテナInfo
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- JPH03107203A JPH03107203A JP2239777A JP23977790A JPH03107203A JP H03107203 A JPH03107203 A JP H03107203A JP 2239777 A JP2239777 A JP 2239777A JP 23977790 A JP23977790 A JP 23977790A JP H03107203 A JPH03107203 A JP H03107203A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
- H01Q9/04—Resonant antennas
- H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
- H01Q9/045—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with particular feeding means
- H01Q9/0457—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with particular feeding means electromagnetically coupled to the feed line
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
- H01Q9/04—Resonant antennas
- H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
- H01Q9/0414—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna in a stacked or folded configuration
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Waveguide Aerials (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
−の１
本発明は円偏波又は直線偏波を放射する（例えばプリン
ト配線又はマイクロストリップ）平面アンテナに係る０
本発明は円平面又は直線偏波の導波路の励振に適用する
ことができる。
ト配線又はマイクロストリップ）平面アンテナに係る０
本発明は円平面又は直線偏波の導波路の励振に適用する
ことができる。
本発明のこのようなアンテナは（非限定的な例として）
トリプレート、マイクロストリップ、同軸、バーライン
給電線のようなＴＥＮ（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅＴＥＮモ
ードで伝搬される電磁波と自由空間との間の変換を可能
にする既知のシステムは、励振子とホーンとから構成さ
れるシステムと、マイクロストリップアンテナとがあり
、前者は全体の寸法が大きく（長さが波長よりも大）、
後者は全体の寸法が小さい（長さが半波長より小）。
トリプレート、マイクロストリップ、同軸、バーライン
給電線のようなＴＥＮ（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅＴＥＮモ
ードで伝搬される電磁波と自由空間との間の変換を可能
にする既知のシステムは、励振子とホーンとから構成さ
れるシステムと、マイクロストリップアンテナとがあり
、前者は全体の寸法が大きく（長さが波長よりも大）、
後者は全体の寸法が小さい（長さが半波長より小）。
本発明のアンテナは改良された性能を有するマイクロス
トリップアンテナである。
トリップアンテナである。
この種の既知の装置は以下の要素を含む。
直交する同軸状給電線により給電される正方形、円形等
の二重共振器、このとき、放射は励振給電線により非対
称化される。更に、このような装置ははんだ付けを要す
る。
の二重共振器、このとき、放射は励振給電線により非対
称化される。更に、このような装置ははんだ付けを要す
る。
直線状スロット又は結合孔により夫々給電される二重又
は−重共振器。このような装置ははんだ付けを全く必要
としない、更に、結合スロット又は孔が（正方形、円形
等の）共振器に対して対称に配置されるとき、励振はダ
イアダラムを非対称化しない。円偏波又は二重直線偏波
の場合、励振を非対称化させるか又は給電線を交差させ
る（交差スロットの場合）必要がある。
は−重共振器。このような装置ははんだ付けを全く必要
としない、更に、結合スロット又は孔が（正方形、円形
等の）共振器に対して対称に配置されるとき、励振はダ
イアダラムを非対称化しない。円偏波又は二重直線偏波
の場合、励振を非対称化させるか又は給電線を交差させ
る（交差スロットの場合）必要がある。
電磁結合による給電、このような装置ははんだ付けの必
要がない、放射は放射側の線路からの放射により減損さ
れる。
要がない、放射は放射側の線路からの放射により減損さ
れる。
ＴＥＮで伝搬される電磁波と導波路との間の変換を実現
する既知の緊密なシステムを以下に挙げる。
する既知の緊密なシステムを以下に挙げる。
導波路の底部に夫々配置された共振器。その性能、帯域
幅及び偏波純度は電気通信帯域にほとんど適合できない
。
幅及び偏波純度は電気通信帯域にほとんど適合できない
。
同軸給電線により給電される二重共振器。このような装
置は３つの異なる段、即ちＴＥＮライン励振段、能動共
振器段及び受動共振器段を必要とする。
置は３つの異なる段、即ちＴＥＮライン励振段、能動共
振器段及び受動共振器段を必要とする。
仏国特許出願第８７１５３５９号によると、導波路の励
振に適用される装置は通常のダイプレクサと同等の性能
で２段しか含まず、はんだ付けを何ら必要としない。
振に適用される装置は通常のダイプレクサと同等の性能
で２段しか含まず、はんだ付けを何ら必要としない。
本発明の目的は、従来技術の装置の特徴を改良すること
である。
である。
光３Ｉと廷カー
このために、本発明はループ状スロットを介して給電線
に結合された受動共振器を含む平面アンテナに係る。
に結合された受動共振器を含む平面アンテナに係る。
有利なことには本発明は従来技術装置よりも良好な帯域
幅を有する。更に、本発明は円偏波又は二重直線偏波の
場合に放射の対称性を維持するために好適である。
幅を有する。更に、本発明は円偏波又は二重直線偏波の
場合に放射の対称性を維持するために好適である。
得られる性能は帯域幅の増加、１つ又はＺつのポートに
よる円又は直線偏波への高純度偏向、非常に対称な励振
（給電線は励振された波側で遮蔽される）である。
よる円又は直線偏波への高純度偏向、非常に対称な励振
（給電線は励振された波側で遮蔽される）である。
このようなアンテナは円又は直線偏波で周波数の再使用
を行う多重ソースアンテナ（アンテナアレー）で使用さ
れ得る。該アンテナはまた、ただ１種類の偏波が励振さ
れる直接放射多重ソース又はアレーアンテナでも使用さ
れ得る。
を行う多重ソースアンテナ（アンテナアレー）で使用さ
れ得る。該アンテナはまた、ただ１種類の偏波が励振さ
れる直接放射多重ソース又はアレーアンテナでも使用さ
れ得る。
本発明の特徴及び利点は添付図面に関する以下の非限定
的な実施例の説明に明示される。
的な実施例の説明に明示される。
及１匠
本発明の装置は第１図及び第２図に示すように、任意の
形の、より具体的には円形又は正方形の受動共振器１を
備えている。この共振器１は作動周波数のプリント回路
又はマイクロストリップ導体であり、その中心は開放す
ることができる。共振器１は積層され得る複数の共振器
から構成してもよい。
形の、より具体的には円形又は正方形の受動共振器１を
備えている。この共振器１は作動周波数のプリント回路
又はマイクロストリップ導体であり、その中心は開放す
ることができる。共振器１は積層され得る複数の共振器
から構成してもよい。
この共振器は円形、正方形又はその他の形状の環状スロ
ット３を介して給電線４に結合されており、スロットの
幅は一定又は不定である。このスロット３は導体板８と
ディスク状、正方形又は他の形状の導体材料領域２との
間のギャップにより構成される。
ット３を介して給電線４に結合されており、スロットの
幅は一定又は不定である。このスロット３は導体板８と
ディスク状、正方形又は他の形状の導体材料領域２との
間のギャップにより構成される。
導体８及び２はプリント又はエツチングされ得る。
例えばトリプレート又はマイクロストリップ線路であり
得る給電線４は２つの接地板８及び９の間に封入され得
る；給電線側の放射が十分弱い場合くマイクロストリッ
プ線路による給電の場合）第２の接地板９は省略され得
る。
得る給電線４は２つの接地板８及び９の間に封入され得
る；給電線側の放射が十分弱い場合くマイクロストリッ
プ線路による給電の場合）第２の接地板９は省略され得
る。
本発明のアンテナは種々の誘電スペーサ５．６及び７を
有する。これらのスペーサは均一でも不均一でもよく、
部分的でも全面的でもよく、該光層及び所望の性能に依
存して可変の高さを有する。
有する。これらのスペーサは均一でも不均一でもよく、
部分的でも全面的でもよく、該光層及び所望の性能に依
存して可変の高さを有する。
これらのスペーサは誘電率の低い材料から構成され得、
特にスペーサ５は低誘電率材料から構成される。スペー
サ６及び７の高さ及び電波品質（ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇ
ｎｅｔｉｃ ｑｕａｌｉｔｙ）が等しいならば、給電線
はこのとき、導体４の厚さに応じてトリプレート又はバ
ーライン型となる。スペーサ材料６及び７は一般にスペ
ーサ５以上の誘電率を有する。
特にスペーサ５は低誘電率材料から構成される。スペー
サ６及び７の高さ及び電波品質（ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇ
ｎｅｔｉｃ ｑｕａｌｉｔｙ）が等しいならば、給電線
はこのとき、導体４の厚さに応じてトリプレート又はバ
ーライン型となる。スペーサ材料６及び７は一般にスペ
ーサ５以上の誘電率を有する。
スペーサ６及び７が互いに異なる場合、給電線は遮蔽マ
イクロストリップ型となる。この場合、スペーサ６の誘
電率はスペーサ７の誘電率よりも高くすることができる
。スペーサ６の厚さはこの場合スペーサ７の厚さよりも
小さい。
イクロストリップ型となる。この場合、スペーサ６の誘
電率はスペーサ７の誘電率よりも高くすることができる
。スペーサ６の厚さはこの場合スペーサ７の厚さよりも
小さい。
共振器１は非導電性の保護材料１３で被覆され得る。
給電線４は一般に放射状であり、典型的には終端が開放
された４分の１波長久タブによる電磁結合によってスロ
ット３に給電する。スロットはこうして共振器１に結合
される。この組み合わせにより、空気中の基板上で１．
２未満の定在波比を有する典型的には２０％の広い通過
帯域を得ることができる。
された４分の１波長久タブによる電磁結合によってスロ
ット３に給電する。スロットはこうして共振器１に結合
される。この組み合わせにより、空気中の基板上で１．
２未満の定在波比を有する典型的には２０％の広い通過
帯域を得ることができる。
このとき、最大放射は第２図の矢印Ｉに平行な方向であ
り、導体８及び２に垂直である。したがって、接地板８
及び導体２は給電線からの放射を遮蔽する。この放射は
非常に良好な対称性と低い交差ｍ波しベルとを有する。
り、導体８及び２に垂直である。したがって、接地板８
及び導体２は給電線からの放射を遮蔽する。この放射は
非常に良好な対称性と低い交差ｍ波しベルとを有する。
環状スロット３の励振は当業者に既知の方法、けを要す
る）、短絡回路を介しての励振により実施され得る。
る）、短絡回路を介しての励振により実施され得る。
第３図は放射方向の４分の１波長部分による環状スロッ
ト３の励振を示す。この励振はトリプレート、マイクロ
ストリップ等の線で実施され得、部分１０は伝搬波長の
約４分の１の長さを有し終端が開放されたスタブである
。終端における開放はスロットの面で短絡に変換され、
こうしてスロットの励振を可能にする。部分１１は線の
伝搬波長の約４分の１の長さのインピーダンス整合部分
であり、装置を所望のインピーダンス（例えば５０Ω）
に整合さ装置の形状に従い、スロットの励振面は第３図
に示すように装置の対称中心とスロットとの間にある程
度台まれ得る。
ト３の励振を示す。この励振はトリプレート、マイクロ
ストリップ等の線で実施され得、部分１０は伝搬波長の
約４分の１の長さを有し終端が開放されたスタブである
。終端における開放はスロットの面で短絡に変換され、
こうしてスロットの励振を可能にする。部分１１は線の
伝搬波長の約４分の１の長さのインピーダンス整合部分
であり、装置を所望のインピーダンス（例えば５０Ω）
に整合さ装置の形状に従い、スロットの励振面は第３図
に示すように装置の対称中心とスロットとの間にある程
度台まれ得る。
典型的な寸法は次の通りである。
共振器１の直径は半波長未満である。
環状スロット３の直径はほぼ半波長である。この直径は
スペーサ６の相対誘電率に反比例する。スロットの円周
は波長よりも大であり得る。スロット３は共振性である
。
スペーサ６の相対誘電率に反比例する。スロットの円周
は波長よりも大であり得る。スロット３は共振性である
。
スペーサ５及び６の高さは波長の数分の１である。
第４図に示す本発明の１つの実施例によると、本発明の
アンテナは相互に直交する２つの位置く導体８に平行な
線の面で９０°％はなれて配置される位置）で給電され
る。励振方式が前に述べたような当業者に既知のもので
あるとき、アンテナは次の動作が可能である。
アンテナは相互に直交する２つの位置く導体８に平行な
線の面で９０°％はなれて配置される位置）で給電され
る。励振方式が前に述べたような当業者に既知のもので
あるとき、アンテナは次の動作が可能である。
−２つのポートの結合を解除すると、相互に独立した２
つの空間的に直交する直線偏波（例えば垂直及び水平偏
波）を発生することができる。これによ−リ、このシス
テムは、各ポートに装置に関して対称の放射を与えると
いう利益が得られる。
つの空間的に直交する直線偏波（例えば垂直及び水平偏
波）を発生することができる。これによ−リ、このシス
テムは、各ポートに装置に関して対称の放射を与えると
いう利益が得られる。
装置の対称性を維持しながら直角位相装置（カップラ、
９０’ハイブリツド、Ｔコネクタ及び線路長）を用いて
１つ又は２つの円偏波を発生することができる。
９０’ハイブリツド、Ｔコネクタ及び線路長）を用いて
１つ又は２つの円偏波を発生することができる。
第４図は開放４分の１波長部分による二重給電の場合の
装置の正面図である。線路１４及び１５は各々垂直に（
放射方向に）スロットと交差しており、それらの長さに
応じて、導体２の下で非直線状形態をとって結合を減少
するように分岐するようにしてもよい。線路１４及び１
５は第３図を参照して説明したように構成される。
装置の正面図である。線路１４及び１５は各々垂直に（
放射方向に）スロットと交差しており、それらの長さに
応じて、導体２の下で非直線状形態をとって結合を減少
するように分岐するようにしてもよい。線路１４及び１
５は第３図を参照して説明したように構成される。
第５図、第６図、第７図は単一のポートで円偏波を発生
する本発明の実施例を示す。
する本発明の実施例を示す。
当業者に知られているように、マイクロストリップアン
テナの非対称性は円偏波を形成することが可能である。
テナの非対称性は円偏波を形成することが可能である。
したがって、本発明のアンテナはこのような非ることが
できる。これらの変形の目的は放射構造を非対称化する
ことである。
できる。これらの変形の目的は放射構造を非対称化する
ことである。
第５図は対角線上に配置されたこのようなノツチを示し
、ノツチの幅は中心に向かって連続的に減少する。導体
２のこの形状は広い帯域幅にわたり楕円率を最適化する
（８％に近い帯域幅で楕円率１ｄＢ未満）。
、ノツチの幅は中心に向かって連続的に減少する。導体
２のこの形状は広い帯域幅にわたり楕円率を最適化する
（８％に近い帯域幅で楕円率１ｄＢ未満）。
第６図は１つのポートで円偏波を発生する別の方法を示
す。導体８及び２の間のスロット３を短絡する薄い導体
が１つの対角線方向に配置されている。
す。導体８及び２の間のスロット３を短絡する薄い導体
が１つの対角線方向に配置されている。
第７図は別の実施例を示す。給電線は２つの相互に垂直
な位置でスロットの下を通る。２つの交差部間の線路の
長さは波長の約４分の１である。第３図を参照して記載
したように、線路は開放４分の１波長部分により閉じら
れている。
な位置でスロットの下を通る。２つの交差部間の線路の
長さは波長の約４分の１である。第３図を参照して記載
したように、線路は開放４分の１波長部分により閉じら
れている。
円偏波を独立して発生する２つのポートを得るために、
前に述べた実施例（特に第５図及び第６図の実施例）は
、第８図に示すように、非対称性に関しては第１のポー
トに対称な第２のポートを備えることができる。
前に述べた実施例（特に第５図及び第６図の実施例）は
、第８図に示すように、非対称性に関しては第１のポー
トに対称な第２のポートを備えることができる。
材料１３を越えた側の自由空間が、導体８に垂直な軸に
一致する伝搬軸を有する円筒形（円形、正方形、楕円形
等の断面）の導波路によつだ置き換えられる場合にも、
以上述べた全ての記載は適用することができる。導波路
の対称軸は導体１及び２の対称軸を通る。導波路の金属
壁は導体８又は９との接触により本装置に接触する。
一致する伝搬軸を有する円筒形（円形、正方形、楕円形
等の断面）の導波路によつだ置き換えられる場合にも、
以上述べた全ての記載は適用することができる。導波路
の対称軸は導体１及び２の対称軸を通る。導波路の金属
壁は導体８又は９との接触により本装置に接触する。
本発明の装置が２つの導体板８及び９の存在下で給電線
４により給電される場合、２つの導体８及び９から構成
される導波路は導体の一方のスロットに起因する非対称
性により励振され得る。この現象は場合により電位性能
を低下させ得る。この場合、装置はこのスプリアス波の
ためのトラップを備え得る。
４により給電される場合、２つの導体８及び９から構成
される導波路は導体の一方のスロットに起因する非対称
性により励振され得る。この現象は場合により電位性能
を低下させ得る。この場合、装置はこのスプリアス波の
ためのトラップを備え得る。
導体８及び９の間でスロット３の周囲には第９図に示す
ように連続又は不連続の短絡回路１６が付加され得る。
ように連続又は不連続の短絡回路１６が付加され得る。
このとき、平行板導波路を短絡する任意の形状のキャビ
ティが形成される。その大きいほうの寸法は波長よりも
小さく、キャビティの全体の寸法を減少するために最小
化されなければならない。このキャビティは１又は複数
の給電線を貫通させなければならない。
ティが形成される。その大きいほうの寸法は波長よりも
小さく、キャビティの全体の寸法を減少するために最小
化されなければならない。このキャビティは１又は複数
の給電線を貫通させなければならない。
キャビティを共振金属スタッドにより置き換えてもよい
。
。
キャビティは２つの導体８及び９を必ずしも接触させる
ことなく、導体８及び９の間のギャップの急激な減少に
より構成され得る。２つの導体を接近させると、作動周
波数でスプリアス波を短絡する高いキャパシタンスを形
成する。
ことなく、導体８及び９の間のギャップの急激な減少に
より構成され得る。２つの導体を接近させると、作動周
波数でスプリアス波を短絡する高いキャパシタンスを形
成する。
平行板導波路の励振は第１０図に示す導体８のスロット
３の周囲に切り欠き１７を形成することにより調節され
得る。これらの切り欠きは平行板導波路の開放回路を構
成する。切り欠きは給電線に沿って伝搬を撹乱してはな
らない。これらの切り欠きの形状は任意であり得るが、
所望の性能で機能する。
３の周囲に切り欠き１７を形成することにより調節され
得る。これらの切り欠きは平行板導波路の開放回路を構
成する。切り欠きは給電線に沿って伝搬を撹乱してはな
らない。これらの切り欠きの形状は任意であり得るが、
所望の性能で機能する。
これらの後者２つの方法ははんだ付けが不要である。
本発明の装置は他の変形も可能である。
通過帯域又は指向性を増加するために２又は３以上の共
振器を使用することができる。
振器を使用することができる。
自由空間内のみならず導波路でも上記実施例を使用する
ことができる。
ことができる。
当然のことながら以上の説明は好ましい実施例に関する
ものに過ぎず、発明の範囲から逸脱することなく構成要
素を同等の要素に置き換えることができる・。
ものに過ぎず、発明の範囲から逸脱することなく構成要
素を同等の要素に置き換えることができる・。
第１図は本発明の装置の正面図、第２図は第１図の■−
■面における同装置の縦断面図、第３図は無接触給電線
の説明図、第４図は直角位相装置に連結されているとき
、独立した２つの直線偏波又は相互に逆位相の２つの円
偏波を発生することが可能な直交給電線のトポロジの説
明図、第５図は１つのポートだけで円偏波が発生される
本発明の実施例のトポロジの説明図、第６図〜第８図は
第５図に示した実施例の２種の実施例のトポロジの説明
図、第９図及び第１０図は平行板導波路のためのトラッ
プに連合する本発明の詳細な説明図である。 １・・・・・・共振器、３・・・・・・スロット、４・
・・・・・給電線、８・・・・・・外部導体、１１・・
・・・・整合部分、１７・・・・・・切り欠き。
■面における同装置の縦断面図、第３図は無接触給電線
の説明図、第４図は直角位相装置に連結されているとき
、独立した２つの直線偏波又は相互に逆位相の２つの円
偏波を発生することが可能な直交給電線のトポロジの説
明図、第５図は１つのポートだけで円偏波が発生される
本発明の実施例のトポロジの説明図、第６図〜第８図は
第５図に示した実施例の２種の実施例のトポロジの説明
図、第９図及び第１０図は平行板導波路のためのトラッ
プに連合する本発明の詳細な説明図である。 １・・・・・・共振器、３・・・・・・スロット、４・
・・・・・給電線、８・・・・・・外部導体、１１・・
・・・・整合部分、１７・・・・・・切り欠き。
Claims (16)
- （１）ループ状スロットを介して給電線に結合された受
動共振器を含むことを特徴とする平面アンテナ。 - （２）ループ状スロットが環状スロットであることを特
徴とする請求項１に記載のアンテナ。 - （３）開放４分の１波長線路により構成される給電線と
、該給電線に後続し且つスロットの面に対してオフセッ
トした整合部分とを含むことを特徴とする請求項１又は
２に記載のアンテナ。 - （４）給電が直交する偏波を形成する２つの線路により
行われることを特徴とする請求項１から３のいずれか一
項に記載のアンテナ。 - （５）給電線が放射方向にスロットと交差していること
を特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のア
ンテナ。 - （６）給電線がスロットに正接していることを特徴とす
る請求項１から４のいずれか一項に記載のアンテナ。 - （７）給電線の一方がスロットに正接しており、他方が
スロットの放射方向に配置されていることを特徴とする
請求項４に記載のアンテナ。 - （８）共振器又はスロット又はその両者が円偏波を発生
するように給電線に対して非対称に配置されていること
を特徴とする請求項１に記載のアンテナ。 - （９）この非対称性がスロットに形成された１つ又は２
つの短絡から構成されることを特徴とする請求項８に記
載のアンテナ。 - （１０）非対称性が導体内の深さと共に減少する幅を有
するノッチにより構成されることを特徴とする請求項８
に記載のアンテナ。 - （１１）給電線が円偏波を発生するように直交する２つ
の位置で単一分岐でスロットに給電することを特徴とす
る請求項１又は２に記載のアンテナ。 - （１２）非対称性に関して対称に配置された２つの給電
ポートが使用され、他方のポートに直交する円偏波を一
方のポート上に発生することを特徴とする請求項８から
１０のいずれか一項に記載のアンテナ。 - （１３）導波路を励振できるように、導波路の終端にそ
の軸に垂直に配置されることを特徴とする請求項１から
１２のいずれか一項に記載のアンテナ。 - （１４）連続又は不連続の短絡された金属キャビティが
、給電線側でループ状スロットの少なくとも一部を包囲
していることを特徴とする請求項１から１３のいずれか
一項に記載のアンテナ。 - （１５）容量性閉金属キャビティが給電線側でループ状
スロットを包囲していることを特徴とする請求項１から
１３のいずれか一項に記載のアンテナ。 - （１６）スロットの外部導体が切り欠きを含むことを特
徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載のアン
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