JP3118693B2 - 誘電体アンテナ - Google Patents
誘電体アンテナInfo
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- JP3118693B2 JP3118693B2 JP08206922A JP20692296A JP3118693B2 JP 3118693 B2 JP3118693 B2 JP 3118693B2 JP 08206922 A JP08206922 A JP 08206922A JP 20692296 A JP20692296 A JP 20692296A JP 3118693 B2 JP3118693 B2 JP 3118693B2
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は，誘電体アンテナに
関し，詳しくは，高利得アンテナやアンテナを素子とし
てアレーを構成すると，高利得・薄型平面アンテナある
いは簡便な電子走査アンテナとして利用できる誘電体ア
ンテナに関する。
関し，詳しくは，高利得アンテナやアンテナを素子とし
てアレーを構成すると，高利得・薄型平面アンテナある
いは簡便な電子走査アンテナとして利用できる誘電体ア
ンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来，誘電体円盤あるいはかまぼこ形の
誘電体を地板上に配置し，地板裏面から同軸線路などで
励振する構造の誘電体アンテナが提案，研究されてい
る。
誘電体を地板上に配置し，地板裏面から同軸線路などで
励振する構造の誘電体アンテナが提案，研究されてい
る。
【０００３】図１５は従来の誘電体アンテナの一例を示
す断面図である。図１５に示すように，誘電体アンテナ
５０は，導電材料からなる地板５１上に誘電体板５２を
配置し，地板５１の裏面から地板５１を貫通して誘電体
板５２に至るように同軸線路６０が配置されている。同
軸線路６０の外部導体６３は地板５１の裏面に接続さ
れ，一方，同軸線路６０の中心導体６１は，誘電体板５
２に挿入されている。
す断面図である。図１５に示すように，誘電体アンテナ
５０は，導電材料からなる地板５１上に誘電体板５２を
配置し，地板５１の裏面から地板５１を貫通して誘電体
板５２に至るように同軸線路６０が配置されている。同
軸線路６０の外部導体６３は地板５１の裏面に接続さ
れ，一方，同軸線路６０の中心導体６１は，誘電体板５
２に挿入されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら，従来の
誘電体アンテナでは，誘電体による電磁界の閉じ込めが
十分でなく，アンテナが大形な割には利得が小さい。そ
のため，高利得を得ようとして誘電体を大きくすると高
次モードが発生し，放射パターンが乱れるという欠点を
有した。
誘電体アンテナでは，誘電体による電磁界の閉じ込めが
十分でなく，アンテナが大形な割には利得が小さい。そ
のため，高利得を得ようとして誘電体を大きくすると高
次モードが発生し，放射パターンが乱れるという欠点を
有した。
【０００５】そこで，本発明の技術的課題は，上述の欠
点を解消し，小形で高利得な，実用性の高い誘電体アン
テナを提供することにある。
点を解消し，小形で高利得な，実用性の高い誘電体アン
テナを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明では，上記課題を
解決するために，誘電体アンテナを誘電体板の寸法以上
の寸法を有する上板で覆う。このようにすると，誘電体
中への電磁界の閉じ込めが強くなり，アンテナが小形に
なるばかりでなく，上板上に位相が一様な電流が誘起さ
れ，高利得が実現できる。上板の寸法が２波長程度にな
っても，一様位相の電流が流れるが，これは従来の常識
を覆す現象である。
解決するために，誘電体アンテナを誘電体板の寸法以上
の寸法を有する上板で覆う。このようにすると，誘電体
中への電磁界の閉じ込めが強くなり，アンテナが小形に
なるばかりでなく，上板上に位相が一様な電流が誘起さ
れ，高利得が実現できる。上板の寸法が２波長程度にな
っても，一様位相の電流が流れるが，これは従来の常識
を覆す現象である。
【０００７】即ち，本発明によれば，導電材料からなる
地板と，前記地板の一面上に配置された少なくとも１個
の誘電体板と，前記誘電体板を覆う，前記誘電体板の寸
法以上の寸法を有する導電材料からなる上板と，前記誘
電体板を励振する励振手段とを具備することを特徴とす
る誘電体アンテナが得られる。
地板と，前記地板の一面上に配置された少なくとも１個
の誘電体板と，前記誘電体板を覆う，前記誘電体板の寸
法以上の寸法を有する導電材料からなる上板と，前記誘
電体板を励振する励振手段とを具備することを特徴とす
る誘電体アンテナが得られる。
【０００８】ここで，本発明の誘電体アンテナにおい
て，前記励振手段は，前記地板の他面から励振する同軸
線路を備えていることが好ましく，また，前記地板上に
構成したマイクロストリップ線路，コプレーナ線路，ス
ロット線路，及びＮＲＤガイドの内の少なくとも一種か
らなるものであっても良い。
て，前記励振手段は，前記地板の他面から励振する同軸
線路を備えていることが好ましく，また，前記地板上に
構成したマイクロストリップ線路，コプレーナ線路，ス
ロット線路，及びＮＲＤガイドの内の少なくとも一種か
らなるものであっても良い。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下，本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。
て図面を参照しながら説明する。
【００１０】図１は本発明の実施の形態による誘電体ア
ンテナの基本構造を示す斜視図である。また，図２は図
１の誘電体アンテナの基本構造の断面図である。図１及
び図２に示すように，誘電体アンテナ１０は，金属材料
からなる地板５１とこの地板５１上に設けられた略円板
状の誘電体板５２と，この誘電体板５２を覆うようにこ
の誘電体５２上に配置された金属材料からなる上板１と
を備えている。また，誘電体板５２には，地板５１の裏
面からこの地板５１を貫通して，誘電体板５２まで，同
軸線路６０が配置されている。同軸線路６０の外部導体
６３は地板５１に固定されており，また，中心導体６１
は，誘電体板５２に挿入されている。
ンテナの基本構造を示す斜視図である。また，図２は図
１の誘電体アンテナの基本構造の断面図である。図１及
び図２に示すように，誘電体アンテナ１０は，金属材料
からなる地板５１とこの地板５１上に設けられた略円板
状の誘電体板５２と，この誘電体板５２を覆うようにこ
の誘電体５２上に配置された金属材料からなる上板１と
を備えている。また，誘電体板５２には，地板５１の裏
面からこの地板５１を貫通して，誘電体板５２まで，同
軸線路６０が配置されている。同軸線路６０の外部導体
６３は地板５１に固定されており，また，中心導体６１
は，誘電体板５２に挿入されている。
【００１１】図３は本発明の第１の実施の形態による誘
電体アンテナ及びＥ面／Ｈ面座標系を示す斜視図であ
る。図３を参照すると，誘電体アンテナ１０ａは，比誘
電率１０．２，直径２０ｍｍ，厚さ３ｍｍの誘電体円盤
１１を，直径３２ｍｍの円形上板２で同心状に覆い，中
心を６ｍｍ外れた位置で，地板５１裏面から同軸線路６
０を用いて励振している。この場合，中心周波数は３．
１ＧＨｚであるが，図４に示すように，円形上板２の直
径を更に大きくすると動作周波数は下がる。図５は放射
パターンを示す図である。図５の上半面は誘電体円盤の
中心と励振点を含む垂直面（Ｅ面）内の放射パターンで
あり，下半面はこれと直交する面（Ｈ面）内の放射パ夕
一ンである。
電体アンテナ及びＥ面／Ｈ面座標系を示す斜視図であ
る。図３を参照すると，誘電体アンテナ１０ａは，比誘
電率１０．２，直径２０ｍｍ，厚さ３ｍｍの誘電体円盤
１１を，直径３２ｍｍの円形上板２で同心状に覆い，中
心を６ｍｍ外れた位置で，地板５１裏面から同軸線路６
０を用いて励振している。この場合，中心周波数は３．
１ＧＨｚであるが，図４に示すように，円形上板２の直
径を更に大きくすると動作周波数は下がる。図５は放射
パターンを示す図である。図５の上半面は誘電体円盤の
中心と励振点を含む垂直面（Ｅ面）内の放射パターンで
あり，下半面はこれと直交する面（Ｈ面）内の放射パ夕
一ンである。
【００１２】図６は本発明の第２の実施の形態による誘
電体アンテナを示す斜視図である。図６を参照すると，
誘電体アンテナ１０ｂは，同軸線路６０を２本用いて，
図３と同様の誘電体円盤１１を，空間的に９０度異なる
２地点で，電気的にも９０度の位相差をもって励振し
て，円偏波アンテナが構成されている。
電体アンテナを示す斜視図である。図６を参照すると，
誘電体アンテナ１０ｂは，同軸線路６０を２本用いて，
図３と同様の誘電体円盤１１を，空間的に９０度異なる
２地点で，電気的にも９０度の位相差をもって励振し
て，円偏波アンテナが構成されている。
【００１３】図７は本発明の第３の実施の形態による誘
電体アンテナとＥ面／Ｈ面座標系を示す斜視図である。
図７を参照すると，誘電体アンテナ１０ｃは，図３に示
す誘電体アンテナと同様の誘電体円盤１１に，方形上板
３を装荷した構成である。方形上板３の長辺，短辺をＨ
面，Ｅ面に沿つてとり，長さはそれぞれ２００ｍｍ，３
５ｍｍである。図８は図７の誘電体アンテナの放射パタ
ーンを示す図である。Ｅ面内の放射パターンは＜もちろ
ん，Ｈ面内の放射パターンも単一ビームである。この場
合の中心周波数は，３．１ＧＨｚであり，方形上板３の
長辺が２００ｍｍと２波長に相当する長さでも，単一ビ
ームが得られることがわかる。これは全く新しい発見で
あり，本発明の独創性を示しているものである。
電体アンテナとＥ面／Ｈ面座標系を示す斜視図である。
図７を参照すると，誘電体アンテナ１０ｃは，図３に示
す誘電体アンテナと同様の誘電体円盤１１に，方形上板
３を装荷した構成である。方形上板３の長辺，短辺をＨ
面，Ｅ面に沿つてとり，長さはそれぞれ２００ｍｍ，３
５ｍｍである。図８は図７の誘電体アンテナの放射パタ
ーンを示す図である。Ｅ面内の放射パターンは＜もちろ
ん，Ｈ面内の放射パターンも単一ビームである。この場
合の中心周波数は，３．１ＧＨｚであり，方形上板３の
長辺が２００ｍｍと２波長に相当する長さでも，単一ビ
ームが得られることがわかる。これは全く新しい発見で
あり，本発明の独創性を示しているものである。
【００１４】図９は本発明の第４の実施の形態による誘
電体アンテナとＥ面／Ｈ面座標系を示す斜視図である。
図９に示すように，誘電体アンテナ１０ｄは，図３の誘
電体円盤１１の代わりに方形の誘電体板１２を用い，こ
れを方形上板３で覆った構成を有する。誘電体板１２の
寸法は，Ｅ面方向２０ｍｍ，Ｈ面方向５ｍｍ，厚さ３ｍ
ｍで比誘電率は１０．２である。また，方形上板３の寸
法はＥ面方向４０ｍｍ，Ｈ面方向２０ｍｍである。
電体アンテナとＥ面／Ｈ面座標系を示す斜視図である。
図９に示すように，誘電体アンテナ１０ｄは，図３の誘
電体円盤１１の代わりに方形の誘電体板１２を用い，こ
れを方形上板３で覆った構成を有する。誘電体板１２の
寸法は，Ｅ面方向２０ｍｍ，Ｈ面方向５ｍｍ，厚さ３ｍ
ｍで比誘電率は１０．２である。また，方形上板３の寸
法はＥ面方向４０ｍｍ，Ｈ面方向２０ｍｍである。
【００１５】図１０は図９の誘電体アンテナ１０ｄの放
射パターンを示す図である。図１０に示すように，Ｅ
面，Ｈ面の放射パターンは誘電体円盤１１の場合と大差
なく，中心周波数も３．０４ＧＨｚと殆ど変わらない。
射パターンを示す図である。図１０に示すように，Ｅ
面，Ｈ面の放射パターンは誘電体円盤１１の場合と大差
なく，中心周波数も３．０４ＧＨｚと殆ど変わらない。
【００１６】上記実施の形態による誘電体アンテナにお
いては，中心周波数はＥ面方向の上板寸法で決定され，
Ｈ面方向の寸法には関係しない。
いては，中心周波数はＥ面方向の上板寸法で決定され，
Ｈ面方向の寸法には関係しない。
【００１７】図１１は本発明の第５の実施の形態による
誘電体アンテナアレーを示す斜視図である。図１１に示
すように，誘電体アンテナアレー１０ｅは，図７の誘電
体アンテナを素子としたアンテナアレーを示しており，
薄型の平面アンテナが構成されている。また，このアン
テナアレーに高速の電子制御素子を組み込むことで，電
子走査アンテナも構成される。
誘電体アンテナアレーを示す斜視図である。図１１に示
すように，誘電体アンテナアレー１０ｅは，図７の誘電
体アンテナを素子としたアンテナアレーを示しており，
薄型の平面アンテナが構成されている。また，このアン
テナアレーに高速の電子制御素子を組み込むことで，電
子走査アンテナも構成される。
【００１８】図１２は図１１の誘電体アンテナアレー１
０ｅの放射パターンを示す図である。図１２に示すよう
に，Ｅ面内のパターンは，半値角が小さくなり，アレー
効果が見られる。
０ｅの放射パターンを示す図である。図１２に示すよう
に，Ｅ面内のパターンは，半値角が小さくなり，アレー
効果が見られる。
【００１９】図１３は，本発明の第６の実施の形態によ
る誘電体アンテナとＥ面／Ｈ面座標系を示す斜視図であ
る。図１３を参照すると，第６の実施の形態による誘電
体アンテナ１０ｆは，図７に示す誘電体アンテナ１０ｃ
と線状アンテナ２１を組み合わせた円偏波アンテナを示
している。方形上板３を用いた誘電体アンテナは，短辺
方向に電流が流れるので，等価的には長辺に沿って磁流
が流れると考えられる。従って，これと線状アンテナ２
１を平行に配置し，それぞれを９０度の位相差で励振す
ると簡便な円偏波アンテナになる。
る誘電体アンテナとＥ面／Ｈ面座標系を示す斜視図であ
る。図１３を参照すると，第６の実施の形態による誘電
体アンテナ１０ｆは，図７に示す誘電体アンテナ１０ｃ
と線状アンテナ２１を組み合わせた円偏波アンテナを示
している。方形上板３を用いた誘電体アンテナは，短辺
方向に電流が流れるので，等価的には長辺に沿って磁流
が流れると考えられる。従って，これと線状アンテナ２
１を平行に配置し，それぞれを９０度の位相差で励振す
ると簡便な円偏波アンテナになる。
【００２０】図１４は本発明の第７の実施の形態による
誘電体アンテナアレーを示す斜視図である。図１４を参
照すると，第７の実施の形態による誘電体アンテナアレ
ー１０ｇは，誘電体円盤１１をアレー配列したものを一
枚の上板１で覆つたもので，高利得アンテナまたは電子
走査アンテナとして利用できる。
誘電体アンテナアレーを示す斜視図である。図１４を参
照すると，第７の実施の形態による誘電体アンテナアレ
ー１０ｇは，誘電体円盤１１をアレー配列したものを一
枚の上板１で覆つたもので，高利得アンテナまたは電子
走査アンテナとして利用できる。
【００２１】このように，本発明の実施の形態において
は，上板を寸法の大きな方形あるいは円形とすること
で，高利得アンテナとして使用でき，さらに，これらの
アンテナを素子としてアレーを構成すると，高利得・薄
型平面アンテナあるいは簡便な電子走査アンテナとして
利用できる。
は，上板を寸法の大きな方形あるいは円形とすること
で，高利得アンテナとして使用でき，さらに，これらの
アンテナを素子としてアレーを構成すると，高利得・薄
型平面アンテナあるいは簡便な電子走査アンテナとして
利用できる。
【００２２】尚，本発明の実施の形態において，励振す
る励振手段として，同軸線路を用いたものを示したが，
マイクロストリップ線路，コプレーナ線路，スロット線
路，ＮＲＤガイド等を一種もしくは複数組み合わせて用
いても，本発明の実施の形態と同様に誘電体アンテナを
構成できることはいうまでもない。
る励振手段として，同軸線路を用いたものを示したが，
マイクロストリップ線路，コプレーナ線路，スロット線
路，ＮＲＤガイド等を一種もしくは複数組み合わせて用
いても，本発明の実施の形態と同様に誘電体アンテナを
構成できることはいうまでもない。
【００２３】
【発明の効果】以上，説明したように，本発明によれ
ば，誘電体板を，これより寸法の大きな上板で覆うだけ
で，小形・高利得のアンテナが実現できる。
ば，誘電体板を，これより寸法の大きな上板で覆うだけ
で，小形・高利得のアンテナが実現できる。
【００２４】また，本発明によれば，上板を辺の長さが
２波長にも及ぶ方形にしても，単一ビーム動作が保持で
き，これまでにない新しい動作原理の誘電体アンテナを
提供することができる。
２波長にも及ぶ方形にしても，単一ビーム動作が保持で
き，これまでにない新しい動作原理の誘電体アンテナを
提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による誘電体アンテナの基
本構造を示す斜視図である。
本構造を示す斜視図である。
【図２】図１の誘電体アンテナの基本構造の断面図であ
る。
る。
【図３】本発明の第１の実施の形態による誘電体アンテ
ナ及びＥ面／Ｈ面座標系を示す斜視図である。
ナ及びＥ面／Ｈ面座標系を示す斜視図である。
【図４】上板の直径と周波数との関係を示す図である。
【図５】図３の誘電体アンテナの放射パターンを示す図
である。
である。
【図６】本発明の第２の実施の形態による誘電体アンテ
ナを示す斜視図である。
ナを示す斜視図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態による誘電体アンテ
ナとＥ面／Ｈ面座標系を示す斜視図である。
ナとＥ面／Ｈ面座標系を示す斜視図である。
【図８】図７の誘電体アンテナの放射パターンを示す図
である。
である。
【図９】本発明の第４の実施の形態による誘電体アンテ
ナとＥ面／Ｈ面座標系を示す斜視図である。
ナとＥ面／Ｈ面座標系を示す斜視図である。
【図１０】図９の誘電体アンテナの放射パターンを示す
図である。
図である。
【図１１】図１１は本発明の第５の実施の形態による誘
電体アンテナアレーとＥ面／Ｈ面座標系を示す斜視図で
ある。
電体アンテナアレーとＥ面／Ｈ面座標系を示す斜視図で
ある。
【図１２】図１１の誘電体アンテナアレー１０ｅの放射
パターンを示す図である。
パターンを示す図である。
【図１３】本発明の第６の実施の形態による誘電体アン
テナとＥ面／Ｈ面座標系を示す斜視図である。
テナとＥ面／Ｈ面座標系を示す斜視図である。
【図１４】本発明の第７の実施の形態による誘電体アン
テナアレーを示す斜視図である。
テナアレーを示す斜視図である。
【図１５】従来技術による誘電体アンテナを示す断面図
である。
である。
１ 上板 ２ 円形上板 ３ 方形上板 １０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０
ｆ，１０ｇ 誘電体アンテナ １１ 誘電体円盤 １２ 誘電体板 ５１ 地板 ５２ 誘電体板 ６０ 同軸線路 ６１ 中心導体 ６２ 誘電体 ６３ 外部導体
ｆ，１０ｇ 誘電体アンテナ １１ 誘電体円盤 １２ 誘電体板 ５１ 地板 ５２ 誘電体板 ６０ 同軸線路 ６１ 中心導体 ６２ 誘電体 ６３ 外部導体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−8541（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−316727（ＪＰ，Ａ) Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ａｎｄ Ｏｐｔ ｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｅ ｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．９，Ｎｏ．４, 1995，ｐｐ．204−207 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01Q 13/00 - 13/28 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (3)
- 【請求項１】 導電材料からなる地板と，前記地板の一
面上に配置された少なくとも１個の誘電体板と，前記誘
電体板を覆う，前記誘電体板の寸法以上の寸法を有する
導電材料からなる上板と，前記誘電体板を励振する励振
手段とを具備することを特徴とする誘電体アンテナ。 - 【請求項２】 請求項１記載の誘電体アンテナにおい
て，前記励振手段は，前記地板の他面から励振する同軸
線路を備えていることを特徴とする誘電体アンテナ。 - 【請求項３】 請求項１記載の誘電体アンテナにおい
て，前記励振手段は，前記地板上に構成したマイクロス
トリップ線路，コプレーナ線路，スロット線路，及びＮ
ＲＤガイドの内の少なくとも一種からなることを特徴と
する誘電体アンテナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08206922A JP3118693B2 (ja) | 1996-08-06 | 1996-08-06 | 誘電体アンテナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08206922A JP3118693B2 (ja) | 1996-08-06 | 1996-08-06 | 誘電体アンテナ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1051226A JPH1051226A (ja) | 1998-02-20 |
| JP3118693B2 true JP3118693B2 (ja) | 2000-12-18 |
Family
ID=16531308
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08206922A Expired - Fee Related JP3118693B2 (ja) | 1996-08-06 | 1996-08-06 | 誘電体アンテナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3118693B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3415817B2 (ja) * | 2000-08-28 | 2003-06-09 | アーベル・システムズ株式会社 | 太陽電池 |
-
1996
- 1996-08-06 JP JP08206922A patent/JP3118693B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ａｎｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．９，Ｎｏ．４，１９９５，ｐｐ．２０４−２０７ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1051226A (ja) | 1998-02-20 |
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