JP2007104026A - Microstrip antenna and high-frequency sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マイクロ波又はそれより高い周波数の電波を放射するマイクロストリップアンテナに関し、特に、複数のマイクロストリップアンテナから放射される統合的な電波ビームの指向方向を制御するための技術に関する。本発明はまた、マイクロストリップアンテナを用いた高周波センサに関する。 The present invention relates to a microstrip antenna that radiates microwaves or higher-frequency radio waves, and more particularly to a technique for controlling the direction of an integrated radio wave beam radiated from a plurality of microstrip antennas. The present invention also relates to a high-frequency sensor using a microstrip antenna.
従来より、基板の表面と裏面にそれぞれアンテナ電極と接地電極を配置し、アンテナ電極と接地電極との間にマイクロ波の高周波信号を印加することによって、アンテナ電極から垂直方向へ電波を放射させるマイクロストリップアンテナが知られている。このマイクロストリップアンテナをアレイ化し、複数のマイクロストリップアンテナから放射される統合的な電波ビームの指向方向を制御するための技術として、次のようなものが知られている。例えば、特許文献1に記載されたものは、基板の表面に複数のアンテナ電極を配置し、高周波スイッチを切替えて各アンテナ電極への高周波信号の給電線路の長さを変えることにより、統合的な電波ビームの指向方向を変化させる。すなわち、複数のアンテナ電極への給電線路の長さを違えることによって、複数のアンテナ電極からそれぞれ放射される電波の間に位相差を生じさせ、位相が遅れたアンテナの方へ統合的な電波ビームの指向方向を傾ける。また、例えば、特許文献2に記載のものは、統合的な電波ビームの指向方向の異なるアンテナ電極を複数個配置し、高周波スイッチによって、高周波信号が印加されるアンテナ電極を切替えることによって、統合的な電波ビームの指向方向を変化させる。
Conventionally, an antenna electrode and a ground electrode are disposed on the front and back surfaces of a substrate, respectively, and a microwave high-frequency signal is applied between the antenna electrode and the ground electrode to radiate radio waves vertically from the antenna electrode. A strip antenna is known. As techniques for arraying the microstrip antennas and controlling the directing direction of an integrated radio wave beam radiated from a plurality of microstrip antennas, the following is known. For example, in
マイクロストリップアンテナから放射される電波を用いた物体検知装置が知られている。この物体検知装置においては、上記のようにしてマイクロストリップアンテナからの統合的な電波ビームの指向方向を変化させることにより、統合的な電波ビームの指向方向が固定している場合に比較して、物体の位置や様子をより正確に検知することができるようになる。例えば、マイクロストリップアンテナから放射される統合的な電波ビームの指向方向をXY方向に変えて2次元範囲をスキャンさせることにより、2次元範囲にわたる物体の有無や様子が把握できる。物体検知装置の用途には、例えば自動追尾ミサイルにおける目標検知や、便器装置における使用者検知など多岐にわたる。いずれの用途においても、マイクロストリップアンテナから放射される統合的な電波ビームの指向方向を変化させ得ることは、非常に有用である。例えば、便器装置における使用者検知装置の場合について述べれば、使用者の位置や状態がより正確に検知されれば、便器の洗浄装置や脱臭装置などをより適切に制御できる。ところで、使用者の状態を正確に把握する目的のみからは、むしろカメラの方が適しているかもしれないが、便器装置においてはカメラの使用は困難である。よって、電波を用いた物体検知装置で、統合的な電波ビームの指向方向を制御して使用者の様子をより正確に把握できるようにすることは、非常に重要である。因みに、日本においては、人体を検知する目的には10.525GHzまたは24.15GHz、また、車載用衝突防止の目的には76GHzの周波数が使用可能である。 An object detection device using radio waves radiated from a microstrip antenna is known. In this object detection device, by changing the direction of the integrated radio wave beam from the microstrip antenna as described above, compared to the case where the direction of the integrated radio beam is fixed, The position and state of the object can be detected more accurately. For example, by changing the directivity direction of the integrated radio wave beam radiated from the microstrip antenna to the XY direction and scanning the two-dimensional range, it is possible to grasp the presence and state of an object over the two-dimensional range. Applications of the object detection device are diverse, such as target detection in an automatic tracking missile and user detection in a toilet device. In any application, it is very useful to be able to change the direction of the integrated radio wave beam radiated from the microstrip antenna. For example, in the case of a user detection device in a toilet device, if the position and state of the user are detected more accurately, a toilet cleaning device, a deodorizing device, and the like can be controlled more appropriately. By the way, the camera may be more suitable for the purpose of accurately grasping the state of the user, but it is difficult to use the camera in the toilet device. Therefore, it is very important for an object detection device using radio waves to control the direction of the integrated radio wave beam so that the user can be more accurately grasped. Incidentally, in Japan, a frequency of 10.525 GHz or 24.15 GHz can be used for the purpose of detecting a human body, and a frequency of 76 GHz can be used for the purpose of preventing a vehicle collision.
特許文献1や特許文献2で開示されている従来技術によれば、統合的な電波ビームの指向方向を変化させるために、高周波信号を伝播する給電線路をスイッチングにより切り替える必要がある。そのためには、使用される特定周波数の高周波信号に対するインピーダンスが所定の適正値に調整され伝送損失が少ない高周波スイッチを使用し適正な位置に接続する必要がある。しかしながら、周波数が高くなるほど給電線路と高周波スイッチの特性や接続状態のばらつき(例えば、基板の比率誘電率、高周波スイッチの性能、給電線路パターンのエッチング精度、及びスイッチの搭載位置等のばらつき)がアンテナ性能に大きく影響する。接続状態が悪いと高周波スイッチの接続部にて高周波信号の反射量が増大し、高周波スイッチを通過してアンテナへ供給される電力量が減少したり、位相量が変化して所望の方向へ電波ビームを放射することができなくなる。また、伝送損失の少ない高周波スイッチはかなり高価である。特に、統合的な電波ビームの指向方向を連続的または多段階に変化させる場合は多数の高周波スイッチが必要となる。しかしながら、例えば便器装置における使用者検知装置のような用途に高価な部品を多く使用することは実際的ではない。
According to the conventional techniques disclosed in
従って、本発明の目的は、所定の方向へ精度良く電波ビームの指向方向を切り替えるマイクロストリップアンテナを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a microstrip antenna that switches the directivity direction of a radio wave beam in a predetermined direction with high accuracy.
本発明のマイクロストリップアンテナは、絶縁性の基板と、前記基板の一面に配置され、高周波信号を印加するための給電点をそれぞれもつ、複数のアンテナ電極と、前記基板の他面又は内部に配置される、グランドレベルを提供するための接地電極と、前記複数のアンテナ電極のうちの少なくとも一つのアンテナ電極を、前記接地電極に接続するための前記給電点とは別の少なくとも一箇所に配置される導通部材と、前記複数のアンテナ電極のうちの少なくとも一つのアンテナ電極と前記接地電極との間の接続を開閉するスイッチと、片端が前記導通部材と他端が前記スイッチと接続され、前記アンテナ電極の前記導通部材が配置された箇所でのインピーダンスを調整する中継線路とを備えている。前記接続部材は、前記少なくとも一つのアンテナ電極を平面視した場合に前記少なくとも一つのアンテナ電極が占める平面領域内に入る場所に配置され、その場所にて前記アンテナ電極と前記接地電極が接続される。
このマイクロストリップアンテナによれば、複数のアンテナ電極のうち、少なくとも一つのアンテナ電極をスイッチ操作により接地電極に接続すると、接地電極に接続されたアンテナ電極から放射される電波ビームの位相と、他の接地電極に接続されないアンテナ電極から放射される電波ビームの位相がずれるため、複数のアンテナ電極から放射される統合的な電波ビームの指向方向を切り替えることができる。
The microstrip antenna of the present invention includes an insulating substrate, a plurality of antenna electrodes disposed on one surface of the substrate, each having a feeding point for applying a high frequency signal, and disposed on the other surface or inside the substrate. A ground electrode for providing a ground level, and at least one antenna electrode of the plurality of antenna electrodes is disposed in at least one place different from the feeding point for connecting to the ground electrode. A conductive member, a switch for opening and closing a connection between at least one antenna electrode of the plurality of antenna electrodes and the ground electrode, one end connected to the conductive member and the other end to the switch, and the antenna And a relay line that adjusts impedance at a location where the conductive member of the electrode is disposed. The connection member is disposed at a location that falls within a planar area occupied by the at least one antenna electrode when the at least one antenna electrode is viewed in plan, and the antenna electrode and the ground electrode are connected at that location. .
According to this microstrip antenna, when at least one antenna electrode among a plurality of antenna electrodes is connected to the ground electrode by a switch operation, the phase of the radio wave beam radiated from the antenna electrode connected to the ground electrode, and the other Since the phase of the radio wave beam radiated from the antenna electrode not connected to the ground electrode is shifted, it is possible to switch the directivity direction of the integrated radio wave beam radiated from the plurality of antenna electrodes.
電波ビームを比較的低速(100mSを越える)にて切り替える場合、ソレノイド等のアクチュエータをスイッチとして使用し、接地電極と導通部材とが接触状態/非接触状態になるよう適切な箇所にアクチュエータを設置すれば良い。電波ビームを比較的高速(100mS以下)にて切り替える場合、半導体構造やMEMS(中空)構造をもつ高周波スイッチを使用すれば良い。但し、アンテナ電極に導通部材が配置された箇所でのインピーダンス整合を気にせずに導通部材に直接、半導体構造やMEMS(中空)構造をもつ高周波スイッチを接続すると、インピーダンス整合がずれてアンテナ電極の位相が変化し、所定の方向へ電波ビームを切替えることが困難となることがある。そこで、本発明ではアンテナ電極に導通部材が配置された箇所でのインピーダンスを調整する中継線路を設けている。そのため、スイッチが開放状態(高周波信号を遮断)のとき、複数のアンテナ電極は使用する周波数帯域において最大共振を示し、所定の位相を保持している。従って、所定の方向へ精度良く、電波ビームの指向方向を切り替えることができる。また、複数のアンテナ電極へ高周波信号を伝播する給電線路の途中経路に高周波スイッチを接続する必要がないためアンテナ電極へ伝播される高周波信号の伝送損失は少なく、効率に優れる。また、スイッチに必要な性能として、アイソレーション(特定周波数の高周波波信号を遮断する特性)が良好であれば良く、高周波信号を良好に通過させる特性を持つ必要はなく、従来技術のように厳密な適正値の入力インピーダンスをもつことは不要であるから、高価な高周波スイッチは不要である。 When switching the radio wave beam at a relatively low speed (over 100 mS), use an actuator such as a solenoid as a switch and install the actuator at an appropriate location so that the ground electrode and the conducting member are in contact / non-contact. It ’s fine. When the radio wave beam is switched at a relatively high speed (100 mS or less), a high-frequency switch having a semiconductor structure or a MEMS (hollow) structure may be used. However, if a high-frequency switch having a semiconductor structure or a MEMS (hollow) structure is connected directly to the conducting member without worrying about impedance matching at the location where the conducting member is disposed on the antenna electrode, the impedance matching is shifted and the antenna electrode The phase may change, making it difficult to switch the radio beam in a predetermined direction. Therefore, in the present invention, a relay line for adjusting the impedance at the place where the conductive member is disposed on the antenna electrode is provided. Therefore, when the switch is in an open state (cuts off high-frequency signals), the plurality of antenna electrodes exhibit maximum resonance in the frequency band to be used and maintain a predetermined phase. Therefore, the directivity direction of the radio wave beam can be switched with high accuracy in a predetermined direction. In addition, since there is no need to connect a high-frequency switch to an intermediate path of a feed line that propagates high-frequency signals to a plurality of antenna electrodes, transmission loss of high-frequency signals propagated to the antenna electrodes is small and the efficiency is excellent. In addition, as the performance required for the switch, it is sufficient if the isolation (characteristic for blocking a high-frequency wave signal of a specific frequency) is good, and it is not necessary to have a characteristic for allowing a high-frequency signal to pass well. Since it is not necessary to have an appropriate input impedance, an expensive high-frequency switch is unnecessary.
好適な実施形態においては、前記中継線路はコプレーナラインにて形成されている。
従って、高周波信号が伝播される伝送線路の長さだけでなく伝送線路の幅や伝送線路と接地電極間の空隙(スペース)によりインピーダンス調整ができる。そして、アンテナ電極からスイッチまでの伝送損失を抑えられる。
In a preferred embodiment, the relay line is formed by a coplanar line.
Therefore, the impedance can be adjusted not only by the length of the transmission line through which the high-frequency signal is propagated but also by the width of the transmission line and the gap between the transmission line and the ground electrode. And the transmission loss from an antenna electrode to a switch can be suppressed.
好適な実施形態においては、前記導通部材は前記複数のアンテナ電極のうちの少なくとも一つのアンテナ電極の一箇所に対応する前記基板の箇所を貫通する導電性のスルーホールであって、前記複数のアンテナ電極のうちの少なくとも一つのアンテナ電極の一箇所に接続された一端と、前記中継線路に接続された他端とを有し、互いに接続が容易で製造上のばらつきが少ない。 In a preferred embodiment, the conducting member is a conductive through-hole penetrating a portion of the substrate corresponding to one portion of at least one antenna electrode of the plurality of antenna electrodes, and the plurality of antennas It has one end connected to one place of at least one of the antenna electrodes and the other end connected to the relay line, and can be easily connected to each other with less manufacturing variation.
好適な実施形態においては、前記スイッチは前記中継線路と前記接地電極との接続箇所に配置されている。このように配置されたスイッチは、アンテナ電極の背後に隠れることになるため、電波の放射特性に悪影響を与えない。 In a preferred embodiment, the switch is disposed at a connection location between the relay line and the ground electrode. Since the switch arranged in this way is hidden behind the antenna electrode, it does not adversely affect the radio wave radiation characteristics.
本発明はまた、上述した本発明に従うマイクロストリップアンテナを用いた送信アンテナと、前記送信アンテナから出力された電波の物体からの反射波又は透過波を受信するための、前記送信アンテナと同一物の又は前記送信アンテナとは別物の受信アンテナと、前記受信アンテナからの電気信号を受けて処理する処理回路とを備えた高周波センサも提供する。 The present invention also provides a transmitting antenna using the microstrip antenna according to the present invention described above, and the same antenna as the transmitting antenna for receiving a reflected wave or a transmitted wave from a radio wave object output from the transmitting antenna. Alternatively, a high-frequency sensor including a receiving antenna that is different from the transmitting antenna and a processing circuit that receives and processes an electric signal from the receiving antenna is also provided.
本発明のマイクロストリップアンテナによれば、所定の方向へ精度良く電波ビームの指向方向を切り替えることができる。 According to the microstrip antenna of the present invention, the directivity direction of the radio wave beam can be accurately switched in a predetermined direction.
以下、図面を参照しながら、本発明におけるマイクロストリップアンテナの実施の形態について説明する。図1は、複数のアンテナ電極を備えた一般的なマイクロストリップアンテナの斜視図である。 Hereinafter, embodiments of a microstrip antenna according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of a general microstrip antenna having a plurality of antenna electrodes.
図1において、絶縁性の基板1の表面には、同じサイズで同じ矩形状のAアンテナ電極2とBアンテナ電極3が、形状的及び位置的に線対称の関係をもって、配置され、基板1の裏面にはほぼ全面に接地電極4が配置されている。そして、Aアンテナ電極2及びBアンテナ電極3の同じ側の縁に設けられた給電点P、Pには、給電線路10を通じて、例えば、10.525GHzの高周波電圧Vfが印加される。接地電極4は接地されてグランドレベルを提供する。Aアンテナ電極2とBアンテナ電極3への給電線路10の長さは同じである。なお、給電点P、Pは、アンテナ電極2、3の縁ではなく、アンテナ電極2、3の縁から内奥へ或る距離だけ入った位置に配置される場合もある。このような構成によって、Aアンテナ電極2及びBアンテナ電極3からは、それぞれ、同一電界強度の電波ビーム7、8が基板1に対して垂直な指向方向で放射される。
In FIG. 1, an
図2は、本発明のマイクロストリップアンテナの電波走査原理を示す平面図である。図3は、図2のA−A断面図である。 FIG. 2 is a plan view showing the radio wave scanning principle of the microstrip antenna of the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
図2、3に示すマイクロストリップアンテナは、基板1とAアンテナ電極2とBアンテナ電極3と接地電極4と給電線路10と導通部材(以下、「スルーホール」という)5を有する。Aアンテナ電極2とBアンテナ電極3とは形状的及び位置的に線対称の関係にあり、励振方向が同じである。各アンテナ電極2、3には給電線路10を介し高周波信号が伝播される。これに加えて、一方の電極、例えばAアンテナ電極2、の或る一箇所2Aが接地電極4に接続される。すなわち、Aアンテナ電極2の上記一箇所2Aに対応する基板1の箇所を導電体性のスルーホール5が貫通しており、このスルーホール5は、一端にてAアンテナ電極2の上記一箇所に結合され、他端にて接地電極4に結合される。このように、Aアンテナ電極2の上記一箇所2Aは、スルーホール5を介して接地電極4に接続されている。このように接地電極4に接続される(又は、後に説明するスイッチやその他の電気回路により所望時に接地される)アンテナ電極の箇所を、「接地点」と呼ぶ。図2に示すアンテナ電極2、3の一辺の長さ(図中、上下方向)は、高周波信号の基板1での半波長λg/2と同じかやや小さく設計されている。ここで、λgは、基板1を伝搬する高周波信号の波長である。また、真空中における高周波信号電波の波長をλ、基板1の誘電率をεrとすると、λ=εr1/2・λgである。図2に示す例では、接地点2Aは、Aアンテナ電極2の給電点Pの延長線上、且つAアンテナ電極2の端面近傍に配置されている。Aアンテナ電極2から発射される電波ビームの位相は、Bアンテナ電極3から発射される電波ビームの位相より進み、結果として、Aアンテナ電極2とBアンテナ電極3から放射される統合的な電波ビームの指向方向は、図2で矢印に示すようにBアンテナ電極3の側へ傾く。
The microstrip antenna shown in FIGS. 2 and 3 has a
図4は、本発明のマイクロストリップアンテナの第1の実施形態の平面図である。図5は、図4のB−B断面図である。図6は、図4に示すマイクロストリップアンテナのAアンテナ電極2に対応する部分のみを拡大した裏面の平面図である。
FIG. 4 is a plan view of the first embodiment of the microstrip antenna of the present invention. 5 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. FIG. 6 is a plan view of the back surface in which only the portion corresponding to the
図4、5に示すマイクロストリップアンテナは、前述した図2、3のマイクロストリップアンテナのAアンテナ電極2の接地点2Aに対応する基板1の箇所を導電体性のスルーホール5が貫通しており、このスルーホール5は、一端にてAアンテナ電極2の上記一箇所に結合され、他端には接地点2Aにおけるインピーダンスを調整する中継線路21が結合されている。片端にスルーホール5が結合された中継線路21の他端にはAアンテナ電極2と接地電極4との間の接続を開閉するスイッチ9が接続されている。接地点2AはAアンテナ電極2の給電点Pの延長線上、且つAアンテナ電極2の端面近傍に配置されている。図4に示す例では、Aアンテナ電極2にスルーホール5を介して接続されたスイッチ9を操作し、Aアンテナ電極2と接地電極4を接続することにより、Aアンテナ電極2から発射される電波ビームの位相は、Bアンテナ電極3から発射される電波のビームの位相より進み、結果として、Aアンテナ電極2とBアンテナ電極3から放射される電波ビームの指向方向が、基板1に対して垂直な指向方向から図4で矢印に示すようにBアンテナ電極3の側へ傾く。
The microstrip antenna shown in FIGS. 4 and 5 has a conductive through-
ここで、接地点2Aにおけるインピーダンスを調整する中継線路21の役割について説明する。図7は、図4に示すマイクロストリップアンテナのAアンテナ電極2に対応する部分のみを拡大した断面図である。
Here, the role of the
図7に示されるアンテナでは、スイッチ9がオフ状態であるときのAアンテナ電極2に接続された伝送線路の部分、すなわち、Aアンテナ電極2の接地点2Aから基板1の裏面のスイッチ9内の線路の終端に至るまでの伝送線路長U(より具体的には、スルーホール5、基板1裏の面上のスルーホール5からスイッチ9までの中継線路21、及びスイッチ9内部の伝送線路22の合計の線路長)が、λg/2×n(nは1以上の整数)になっている(例えば、U=λg/2)。また、Aアンテナ電極2の長さVもλg/2×n(nは1以上の整数)になっている(例えば、V=λg/2)。スイッチ9として、半導体スイッチや機械スイッチ(例えばMEMS)のように、その内部に伝送線路22を持ち、オン時の接点の損失が無視できる程度に小さいスイッチが採用される場合、アンテナから放射される電波の方向制御に大きく影響する要因は、スイッチ9がオン状態であるときより、むしろオフ状態であるときにおけるAアンテナ電極2に関わる高周波特性、例えばインピーダンスまたは位相など、である。スイッチ9がオフ状態のときの伝送線路路長Uが高周波信号の二分の一波長λg/2の整数倍であるならば、Aアンテナ電極2の接地点2AでのインピーダンスZは無限大に近くなる。即ち、Aアンテナ電極2の位相が最適な中継線路21の接続により大きく変化することを抑制できる。
In the antenna shown in FIG. 7, the portion of the transmission line connected to the
図8Aと図8Bは、それぞれ、図4に示すアンテナにおける、スイッチ9のオン/オフ切り替えによるAアンテナ電極2の接地点2AでのインピーダンスZの変化とアンテナから放射される電波の方向とを示す。
8A and 8B show the change in impedance Z at the
図8Aと図8Bの左側には、スイッチ9がオフの時の状態が示されている。図8Aに示されるように、図4のアンテナにおいて、伝送線路長Uが高周波信号の二分の一波長λg/2の整数倍である場合、接地点2Aのインピーダンスはほぼ無限大であり、電波の方向は基板に垂直である。これに対し、図8Bに示されるように、図4のアンテナにおいて、伝送線路長Uが高周波信号の二分の一波長λg/2の整数倍でない場合、接地点2Aのインピーダンスはより低く、電波の方向は或る角度θ1だけ傾いてしまう。図8Aと図8Bの右側には、スイッチ9がオンの時の状態が示されている。スイッチ9がオンの時には、いずれのアンテナでも電波は、より大きい角度θ2で傾くが、この傾き角度θ2は双方のアンテナ間であまり違わない。従って、図4のアンテナにおいて伝送線路長Uが高周波信号の二分の一波長λg/2の整数倍である方が、スイッチ9のオン/オフ切り替えにより得られる電波方向の変化幅が大きい。
The state when the
接地点2Aにおけるインピーダンスの調整は、中継線路21の長さを変えることで容易に対応できる。また、図7に示す中継線路21はコプレーナライン構造にて形成され、基板1に伝送線路となる配線材(例えば、銅箔)が密着した状態にある。従って、アンテナ電極からスイッチまでの伝送損失が少ない。そして、高周波信号が伝播される伝送線路の幅を変える、伝送線路と接地電極間の空隙(スペース)距離を変える、伝送線路上の一部表面に誘電体(例えば、樹脂やセラミック)を固着させる、といった後加工によってもインピーダンスの調整が容易である。
The adjustment of the impedance at the
図9〜図11は、本発明のマイクロストリップアンテナの第2の実施形態の平面図である。 9 to 11 are plan views of a second embodiment of the microstrip antenna of the present invention.
図9〜図11に示すように、基板1にAアンテナ電極11、Bアンテナ電極12、Cアンテナ電極13、及びDアンテナ電極14の4枚のアンテナ電極が2×2のマトリクス状に配置される。Aアンテナ電極11とBアンテナ電極12は形状的及び位置的に線対称の関係にあり、Cアンテナ電極13とDアンテナ電極14も形状的及び位置的に線対称の関係にあり、アンテナ電極11〜14の励振方向は同じである。Aアンテナ電極11とBアンテナ電極12の電極パターンと、Cアンテナ電極13とDアンテナ電極14のパターンは、形状において基本的に同一である。Aアンテナ電極11、Bアンテナ電極12、Cアンテナ電極13及びDアンテナ電極14への給電線路10の長さは同一である。そして、Aアンテナ電極11とBアンテナ電極12とに分岐される給電線路10部分と、Cアンテナ電極13とDアンテナ電極14とに分岐される給電線路10部分にウィルキンソンカプラー6が接続されている。Aアンテナ電極11の略中央の1箇所に接地点11A、Bアンテナ電極12の略中央の1箇所に接地点12A、Cアンテナ電極13の略中央の1箇所に接地点13A、Dアンテナ電極14の略中央の1箇所に接地点14Aが配置され、各接地点11A〜14Aには(図示しない)スルーホールが貫通しており、(図示しない)中継線路を介し(図示しない)接地電極と接続を開閉する(図示しない)スイッチ9が各アンテナ電極11〜14に接続されている。Aアンテナ電極11とCアンテナ電極13に接続された(図示しない)スイッチを操作し、Aアンテナ電極11とCアンテナ電極13を(図示しない)接地電極に接続すると、基板1に対し垂直方向に放射されていた統合的な電波ビームが、例えば図6の右向きの矢印のように、指向方向がA、Cアンテナ電極11、13からB、Dアンテナ電極12、14へ向かう方向へと変化する。
As shown in FIGS. 9 to 11, four antenna electrodes of an
また、この実施形態において、Aアンテナ電極11とBアンテナ電極12に接続された(図示しない)スイッチを操作し、Aアンテナ電極11とBアンテナ電極12を(図示しない)接地電極に接続すると、基板1に対し垂直方向に放射されていた統合的な電波ビームが、例えば図7に示す下向きの矢印のように、統合的な電波ビームの指向方向がA、Bアンテナ電極11、12からC、Dアンテナ電極13、14へ向かう方向へと変化する。
In this embodiment, when a switch (not shown) connected to the
また、この実施形態において、Aアンテナ電極11に接続された(図示しない)スイッチのみを操作し、Aアンテナ電極11のみを(図示しない)接地電極に接続すると、基板1に対し垂直方向に放射されていた統合的な電波ビームが、例えば図8に示す右斜め下向きの矢印のように、統合的な電波ビームの指向方向がAアンテナ電極11からDアンテナ電極14へ向かう方向へと変化する。
Further, in this embodiment, when only the switch (not shown) connected to the
上述した本発明に従うマイクロストリップアンテナは、物体の検知などのための高周波センサに応用できる。そのような高周波センサは、マイクロストリップアンテナを用いた送信アンテナと、送信アンテナから出力された電波の物体からの反射波又は透過波を受信するための受信アンテナと、受信アンテナからの電気信号を受けて処理する処理回路とを備えたる。ここで受信アンテナは送信アンテナとは別に設けることができるが、特に反射波を受信する場合には、送信アンテナを受信アンテナとしても用いることができる。 The above-described microstrip antenna according to the present invention can be applied to a high-frequency sensor for detecting an object. Such a high-frequency sensor receives a transmitting antenna using a microstrip antenna, a receiving antenna for receiving a reflected wave or transmitted wave from a radio wave object output from the transmitting antenna, and an electric signal from the receiving antenna. And a processing circuit for processing. Here, although the receiving antenna can be provided separately from the transmitting antenna, the transmitting antenna can also be used as the receiving antenna, particularly when a reflected wave is received.
以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は本発明の説明のための例示にすぎず、本発明の範囲をこの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨を逸脱することなく、その他の様々な態様でも実施することができる。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this embodiment is only the illustration for description of this invention, and is not the meaning which limits the scope of the present invention only to this embodiment. The present invention can be implemented in various other modes without departing from the gist thereof.
1 基板
2、11 Aアンテナ電極
3、12 Bアンテナ電極
4 接地電極
5 接続部材(スルーホール)
6 分配器(ウィルキンソンカプラー)
9 スイッチ
10 給電線路
13 Cアンテナ電極
14 Dアンテナ電極
21 中継線路
22 スイッチ内部の伝送線路
DESCRIPTION OF
6 Distributor (Wilkinson coupler)
9
Claims (3)
前記基板の一面に配置され、高周波信号を印加するための給電点をそれぞれもつ、複数のアンテナ電極と、
前記基板の他面又は内部に配置される、グランドレベルを提供するための接地電極と、
前記複数のアンテナ電極のうちの少なくとも一つのアンテナ電極を、前記接地電極に接続するための前記給電点とは別の少なくとも一箇所に配置される導通部材と、
前記複数のアンテナ電極のうちの少なくとも一つのアンテナ電極と前記接地電極との間の接続を開閉するスイッチと、
片端が前記導通部材と他端が前記スイッチと接続され、前記アンテナ電極の前記導通部材が配置された箇所でのインピーダンスを調整する中継線路と、
を備えていることを特徴とするマイクロストリップアンテナ。 An insulating substrate;
A plurality of antenna electrodes disposed on one surface of the substrate, each having a feeding point for applying a high-frequency signal;
A ground electrode for providing a ground level, disposed on the other side or inside of the substrate;
A conducting member disposed in at least one location different from the feeding point for connecting at least one antenna electrode of the plurality of antenna electrodes to the ground electrode;
A switch for opening and closing a connection between at least one antenna electrode of the plurality of antenna electrodes and the ground electrode;
One end is connected to the conducting member and the other end is connected to the switch, and the relay line for adjusting the impedance at the place where the conducting member of the antenna electrode is disposed,
A microstrip antenna characterized by comprising:
前記マイクロストリップアンテナが、
絶縁性の基板と、
前記基板の一面に配置され、高周波信号を印加するための給電点をそれぞれもつ、複数のアンテナ電極と、
前記基板の他面又は内部に配置される、グランドレベルを提供するための接地電極と、
前記複数のアンテナ電極のうちの少なくとも一つのアンテナ電極を、前記接地電極に接続するための前記給電点とは別の少なくとも一箇所に配置される導通部材と、
前記複数のアンテナ電極のうちの少なくとも一つのアンテナ電極と前記接地電極との間の接続を開閉するスイッチと、
片端が前記導通部材と他端が前記スイッチと接続され、前記アンテナ電極の前記導通部材が配置された箇所でのインピーダンスを調整する中継線路と、
を備えていることを特徴とする高周波センサ。
A transmission antenna using a microstrip antenna for outputting a high-frequency radio wave, and the same or the same as the transmission antenna for receiving a reflected wave or a transmitted wave from an object of the radio wave output from the transmission antenna In a high-frequency sensor comprising a receiving antenna that is different from a transmitting antenna, and a processing circuit that receives and processes an electrical signal from the receiving antenna,
The microstrip antenna is
An insulating substrate;
A plurality of antenna electrodes disposed on one surface of the substrate, each having a feeding point for applying a high-frequency signal;
A ground electrode for providing a ground level, disposed on the other side or inside of the substrate;
A conducting member disposed in at least one location different from the feeding point for connecting at least one antenna electrode of the plurality of antenna electrodes to the ground electrode;
A switch for opening and closing a connection between at least one antenna electrode of the plurality of antenna electrodes and the ground electrode;
One end is connected to the conducting member and the other end is connected to the switch, and the relay line for adjusting the impedance at the place where the conducting member of the antenna electrode is disposed,
A high-frequency sensor comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005287746A JP2007104026A (en) | 2005-09-30 | 2005-09-30 | Microstrip antenna and high-frequency sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005287746A JP2007104026A (en) | 2005-09-30 | 2005-09-30 | Microstrip antenna and high-frequency sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2007104026A true JP2007104026A (en) | 2007-04-19 |
Family
ID=38030574
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2005287746A Pending JP2007104026A (en) | 2005-09-30 | 2005-09-30 | Microstrip antenna and high-frequency sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2007104026A (en) |
-
2005
- 2005-09-30 JP JP2005287746A patent/JP2007104026A/en active Pending
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