JP3683422B2 - マイクロストリップアンテナおよびマイクロストリップアンテナ基板 - Google Patents
マイクロストリップアンテナおよびマイクロストリップアンテナ基板 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は電波を送受信するマイクロストリップアンテナおよびマイクロストリップアンテナ基板に係り、特に、無給電導体を有し、高角度における軸比、広帯域、低損失を高度にバランスさせ、衛星などにおいて円偏波の電波を走査する場合に好適なマイクロストリップアンテナおよびマイクロストリップアンテナ基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１２は「広帯域同一面給電円偏波マイクロストリップアレーアンテナ」（堀、中嶋，電子情報通信学会論文誌（Ｂ）Ｖｏｌ．Ｊ６８−Ｂ Ｎｏ．４，５１５−５２２ページ，１９８５年４月発行）に開示された従来のマイクロストリップアンテナ基板を示す断面図である。図において、１は誘電性材料からなる第一誘電板、２は第一誘電板１の裏面に形成された地導体、３は第一誘電板１の表面に形成され、地導体２との間に所定の電圧が印加される略円板形状の給電導体、４は第一誘電板１の表面に形成され、給電導体３に接続された給電用配線、４０は第一誘電板１の表面に形成された発泡スチロール、発泡ウレタンなどからなる発泡部材、６は発泡部材４０の表面に形成され、誘電性材料からなる第二誘電板、７は第二誘電板６の表面であって給電導体３と対応する位置に形成され、給電導体３よりも若干小さい半径を有する略円板形状の無給電導体である。また、８はそれぞれ給電導体３の給電用配線接続位置から９０度ずつ離間した位置に形成された給電導体切欠部である。
【０００３】
次に動作について説明する。
給電用配線４から給電導体３と地導体２との間に所定の電圧を印加すると、これに応じて給電導体３と地導体２との間および無給電導体７と地導体２との間において交番電界が生成され、この電界の変化に応じて給電導体３および無給電導体７から円偏波の電波が放出される。
【０００４】
そして、この従来のマイクロストリップアンテナ基板は、無給電導体７を利用し、それが主たる放射導体となるので、無給電導体７を利用しないものに比べて広帯域特性を得ることができ、しかも、簡易な給電方法にて円偏波を励振することができる。また、円偏波を励振することができるアンテナとしては他にもヘリカルアンテナ、スパイラルアンテナ、クロスダイポールなどがあるが、マイクロストリップアンテナはこれらに比べて容易に製作することができ、しかも、信頼性が高い。
【０００５】
【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基板は以上のように構成されているので、Ｑの高さを低くして広帯域特性を得ようとした場合には、空気を含んだ発泡部材４０の厚さをアンテナで送受信する電波の１／２０波長程度以上の厚さに設定する必要があり、そのために主たる放射導体である無給電導体７と地導体２との間の等価誘電率が小さくなり過ぎ、Ｅ面の放射指向性がＨ面の放射指向性よりもシャープになりすぎてしまい、「広角で軸比のよい円偏波マイクロストリップアンテナ」（後藤尚久，電子情報通信学会技術報告Ａ．Ｐ８１−３９，８１年発行）に示されているような広角度における良好な軸比が得られる等価誘電率（約１．７〜１．３）を得ることができないなどの課題があった。
【０００６】
また、広帯域特性を得つつ、広角度における軸比を改善するために、空気を含んだ発泡部材４０の厚さに対応させて第一誘電板１や第二誘電板６の厚さを厚くしたり、これらに誘電率が高い誘電性材料を使用した場合には、今度は、地導体２と無給電導体７との間の各層１，４０，６内を伝播する表面波成分が増大してしまい、その結果アンテナにおけるエネルギーロスが増大してしまうという別の問題が発生してしまう。
【０００７】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、高角度における軸比、広帯域、低損失を高度にバランスさせることができるマイクロストリップアンテナおよびマイクロストリップアンテナ基板を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るマイクロストリップアンテナは、地導体と、当該地導体と離間して配設された無給電導体と、上記地導体と上記無給電導体との間に配設され、上記地導体との間に所定の電圧が印加される給電導体と、上記無給電導体の周縁と上記給電導体の周縁とを結んで仕切られる導体間空間部の周囲に配設され、送受信波の波長の１／２０以上の厚さを有する略円筒形状の誘電性材料からなる壁状部材とを備えたものである。
【００１０】
この発明に係るマイクロストリップアンテナは、給電導体および無給電導体が円板形状に形成され、壁状部材には、導体間空間部よりも大きい断面略楕円形状の開口部が開設されているものである。
【００１１】
この発明に係るマイクロストリップアンテナは、壁状部材の内部あるいは表面には、給電導体から無給電導体へ向かう方向に沿って導電性シールドが複数延在し、その導電性シールドは、送受信波の波長よりも狭い間隔毎に配列されているものである。
【００１２】
この発明に係るマイクロストリップアンテナは、壁状部材の内部あるいは表面には、給電導体から無給電導体へ向かう方向の長さが異なる複数種類の導電性シールドが延在しているものである。
【００１３】
この発明に係るマイクロストリップアンテナは、地導体の周縁部には送受信波の波長の１／４の長さの多数のチョークが配列され、且つ、この複数のチョークの先端部が互いにショートされているものである。
【００１４】
この発明に係るマイクロストリップアンテナ基板は、誘電性材料からなる第一誘電板と、当該第一誘電板の裏面に形成された地導体と、上記第一誘電板の表面に形成され、上記地導体板との間に所定の電圧が印加される給電導体と、上記第一誘電板の表面であって上記給電導体の周囲である位置に形成され、誘電性材料からなる壁状部材と、当該壁状部材の表面に形成され、誘電性材料からなる第二誘電板と、当該第二誘電板の表面あるいは裏面であって上記給電導体と対応する位置に形成された無給電導体とを備えたものである。
【００１８】
この発明に係るマイクロストリップアンテナ基板は、第一誘電板上あるいは地導体の裏側に形成した第三誘電板の裏側に、給電導体と電気的に接続される給電用配線を形成したものである。
【００１９】
この発明に係るマイクロストリップアンテナ基板は、誘電性材料からなる壁状部材には送受信波の波長よりも狭い間隔毎にスルーホールおよび／またはビアホールを複数個開設し、上記スルーホールあるいはビアホール内にはそれぞれ導電性シールドが形成されているものである。
【００２０】
この発明に係るマイクロストリップアンテナ基板は、第二誘電板は第一誘電板とは異なる誘電率を有する誘電性材料にて形成されているものである。
【００２１】
この発明に係るマイクロストリップアンテナ基板は、第一誘電板の給電導体と反対側に形成された第一誘電板を含む多層基板の側面の長さを送受信波の波長の１／４の長さとし、少なくともその多層基板の側面、表面周縁部および裏面周縁部を導電性材料からなる被覆膜にて被覆し、更に、地導体の周縁部と上記表面周縁部および裏面周縁部の被覆膜とを複数のスルーホールあるいはビアホールを用いて電気的に接続するものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるマイクロストリップアンテナ基板の構造を示す部分分解斜視図および断面図である。図において、１は誘電性材料からなる第一誘電板、２は第一誘電板１の裏面に形成された地導体、３は第一誘電板１の表面に形成され、地導体２との間に所定の電圧が印加される略円板形状の給電導体、４は第一誘電板１の表面に形成され、給電導体３に接続された給電用配線、５は第一誘電板１の表面であって給電導体３の周囲である位置に形成され、給電導体３の外形よりも大きい内径を有し、送受信波の１／２０波長以上の厚さを有する略円筒形状の誘電性材料からなる壁状部材、６は壁状部材５の表面に形成され、誘電性材料からなる第二誘電板、７は第二誘電板６の表面にあって給電導体３と対応する位置に形成され、給電導体３よりも若干小さい半径を有する略円板形状の無給電導体である。
【００２３】
また、８はそれぞれ給電導体３の給電用配線接続位置から９０度ずつ離間した位置に形成された給電導体切欠部であり、９はそれぞれ各給電導体切欠部８と対応する位置に形成された無給電導体切欠部である。これらの切欠部８，９により直交したモードの縮退を解くことができ、一点給電であるにもかかわらず給電導体３から円偏波の電磁波が発生し、且つ、無給電導体７からも同様に円偏波の電磁波が発生する。
【００２４】
図２はこの発明の実施の形態１によるマイクロストリップアンテナにおいて、円形マイクロストリップアンテナの基本モードの場合に、軸比が「１」となる角度（放射方向）と地導体２と無給電導体７との間の誘電率との関係を示す特性図である。図において、横軸はマイクロストリップアンテナの法線方向を基準とする所定の放射方向の角度であり、縦軸は誘電率である。同図から、例えば、θｄとして３０°を確保したい場合には比誘電率を１．６１とし、θｄとして６０°を確保したい場合には比誘電率を１．３８とする必要があることがわかる。
【００２５】
なお、円形マイクロストリップアンテナの基本モードの場合における軸比（ＡＲ）は下記式１で計算できる。ここで、ａは円形マイクロストリップアンテナ（無給電導体７）の半径，εr は基板の比誘電率，J0 、J2 は０次と２次のベッセル関数であり、同式は周波数を特定の周波数に限定した場合に得られる式である。なお、軸比をよくするためにはＥ面とＨ面の指向性を一致させればよく、ここではＨ面の指向性はほぼ決定されているからＥ面の指向性を制御することになる。下記式１からわかるように指向性は基板の誘電率εr により変化するため、基板の誘電率εr を適当に選んでやれば軸比を改善できることがわかる。
【００２６】
【数１】
【００２７】
図３はこの発明の実施の形態１によるマイクロストリップアンテナの地導体２と無給電導体７との間の等価回路を示す説明図である。図において、１０は空気層である。そして、この場合の等価誘電率は静電近似を用いれば下記式２で概算できる。ここでは、それぞれの基板定数をεr1，ｔ1 ，εr2，ｔ2 ，εr3，ｔ3 ，としている。
【００２８】
【数２】
【００２９】
そして、この実施の形態１では、現存する誘電体材料の中に１．６１や１．３８程度の誘電率を有する材料はないので、上記第一誘電板１と第二誘電板６とに異なる誘電率を有する誘電性材料を用いている。ちなみに、発泡材やハニカム等は誘電率が１．１程度であり、テフロン系の基板では誘電率が２程度であり、これらを組み合わせている。更に具体的には、この基板材料としてシアネート系レジンやＢＴレジン（ビスマレイミドートリアジン樹脂）、低温焼結セラミックスなどを組み合わせて使用している。なお、壁状部材５としては、例えばフッ素樹脂、ＰＰＯ（ポリフェニレンオキサイド）、セラミック等を使用しており、この壁状部材５の誘電体定数、厚さ、形状、体積などは所定の方向において良好な軸比が選られるように最適な寸法に決定されている。
【００３０】
なお、ＢＴレジンは耐熱性、耐放射線性、機械的特性に優れ、宇宙空間のように温度変化が大きく環境条件の厳しい場所においての使用が可能になる。他方、低温焼成セラミックは比較的高誘電率であり、寸法精度が優れており、高周波数帯において所望の寸法精度を得るためには低誘電率基板では難しいような場合、、特にミリ波帯のように寸法精度が要求される場合には有効である。また、低温焼成セラミックは焼成温度を約９００℃に下げることができ，低抵抗の銅，銀を用いることができるため特に高周波数帯においても低損失化を図ることができ、基板厚の精度が確保できるため、バラツキが小さい。
【００３１】
次に動作について説明する。
給電用配線４から給電導体３と地導体２との間に所定の電圧を印加すると、これに応じて給電導体３と地導体２との間および無給電導体７と地導体２との間において交番電界が生成され、この電界の変化に応じて給電導体３および無給電導体７から円偏波の電波が放出される。この場合、給電導体３からの電波よりも無給電導体７からの電波の方が強い。また、この電波の放射特性は、無給電導体７と給電導体３との間には導体間空間部とともに誘電性材料からなる壁状部材５を配設することで等価誘電率を所望のものに調整しているので、円偏波のＥ面放射特性とＨ面放射特性とを概略一致させて高角度において好適な軸比となっており、しかも、無給電導体７を用いているので広帯域特性である。
【００３２】
図４はこの発明の実施の形態１による空気層１０の厚さｔ２と軸比や帯域幅との関係の一例を示す特性図である（（ａ）は壁状部材５付きの場合、（ｂ）は壁状部材５無しの場合）。図において、λ０は自由空間の波長であり、また、これらの図は誘電体基板としてガラスセラミックを用いてビーム走査角が６０度となる方向における特性図である。これらの図を比較すれば明らかなように、壁状部材５を使用しない場合（同図（ｂ）の場合）には軸比を最小にするためには空気層５の厚さｔ２を０．０２波長程度に設定しなければならないが、壁状部材５を使用する場合（同図（ａ）の場合）には軸比を最小にするためには空気層５の厚さｔ２を０．０４波長程度以上に設定することができる。しかも、このような軸比においては壁状部材５を使用しない場合よりも良好な帯域幅を同時に確保することができ、壁状部材５を使用することにより従来では得ることができなかった軸比と帯域幅との良好なバランスを得ることができることが解る。
なお、同図はアンテナに対する整合が取れた状態での空気層１０の厚さに対する軸比や帯域幅について示しているが、実際には同図（ｂ）において空気層５の厚さｔ２を０．０２波長程度に設定してしまうとアンテナの入力インピーダンスが小さくなるため、整合を得ることが難しい。
【００３３】
また、導体間空間部の周囲に形成されるフリンジング部（無給電導体７と地導体２との間の電界が形成される部位）に誘電性材料からなる壁状部材５を設けているので、この壁状部材５を含めてアンテナの送受信波を共振させることができ、表面波の発生自体を抑制してその伝播に起因するエネルギーロスを抑制しつつ、等価誘電率の低下を効果的に抑制することができる。なお、フリンジング部は無給電導体７の周囲から送受信波の１／４波長の距離以内に形成されるものであり、この範囲内のいずれかの位置に壁状部材５を設ければ上記効果を得ることができる。また、壁状部材５の厚さを送受信波の１／２波長よりも薄く形成しても十分に効果が得られる。更に、導体間空間部内は空気層１０であるので、これによっても広帯域特性が改善されている。
【００３４】
以上のように、この実施の形態１によれば、地導体２と、当該地導体２と離間して配設された無給電導体７と、上記地導体２と上記無給電導体７との間に配設され、上記地導体２との間に所定の電圧が印加される給電導体３と、上記無給電導体７の周縁と上記給電導体３の周縁とを結んで仕切られる導体間空間部の周囲に配設され、誘電性材料からなる壁状部材５とを備えたので、無給電導体７と給電導体３との間には導体間空間部とともに誘電性材料からなる壁状部材５が配設されることになり、空気層１０を厚くした場合の等価誘電率の低下を抑制することができる。特に、この実施の形態では、導体間空間部の周囲に形成されるフリンジング部に誘電性材料からなる壁状部材５を設けているので、この壁状部材５を含めてアンテナの送受信波を共振させることができるので、表面波の発生自体を抑制してその伝播に起因するエネルギーロスを抑制しつつ、等価誘電率の低下を効果的に抑制することができる。
【００３５】
従って、導体間空間部の厚さをアンテナで送受信する電波の１／２０波長程度以上の厚さに設定して広帯域特性を得つつも、それによる等価誘電率の低下を抑制することができ、しかも、その分、第一誘電板１や第二誘電板６の厚さを厚くしたりする必要がなくなるので、これらを厚くした場合に発生する表面波伝播による損失の増大を抑制することができる。つまり、高角度における軸比、広帯域、低損失を、従来では得ることができなかった高度なレベルにてバランスさせることができる効果がある。
【００３６】
この実施の形態１によれば、壁状部材５により第一誘電板１と第二誘電板６とを一体化させることができるので、給電導体３と無給電導体７とを精度良く配設することができ、高角度における軸比、広帯域特性、低損失のバランスを設計どおりに実現することができる効果がある。
【００３７】
この実施の形態１によれば、第二誘電板６は第一誘電板１とは異なる誘電率を有する誘電性材料にて形成されているので、高角度における軸比が選られるような等価誘電率に設定することができ、広帯域を図る効果がある。
【００３８】
そして、近年、衛星搭載用アンテナにおいては、電子的にビームを走査するフェーズドアレー技術や、マルチビーム技術が多く用いられるようになってきて、広角度における軸比が良いものが要求されるようになってきているが、この実施の形態１に係るマイクロストリップアンテナ基板を用いることにより、従来用いられていた鏡面アンテナでは得られなかった高角度軸比および広帯域特性を得ることができるので、機械的走査をすることなく複数の送受信波を同時に、異なる角度に対して円偏波信号を送受信することが可能となる。なお、この実施の形態１によるマイクロストリップアンテナ基板を複数個配列したフェーズドアレーの特性は、素子間結合が生じるためマイクロストリップアンテナ基板単体の特性とは異なるが同様の傾向の特性を示す。
【００３９】
なお、ここでは給電導体３や無給電導体７として円形のものを使用したが、方形、三角形、楕円などの形状であってもこの発明は有効である。
【００４０】
また、給電方式としてマイクロストリップ線路で給電する方式を示したが，給電ピンで背面から給電する方式、トリプレート線路による給電、あるいは地導体にスロットを設け、スロットを介して電磁的に給電する電磁結合方式、あるいはマイクロストリップ線路と放射導体（３）とを近接させて給電する近接給電方式など他の給電方法でもこの発明は有効である。
【００４１】
次に、円偏波励振のための切欠部８，９の形状も限定されるものでなく、また、無給電導体７のみに設けてもよい．
【００４２】
更に、壁状部材５として円形リング状のものを例示したが、正方形，長方形，台形，菱形リングなどの他の形状であっても同様の効果を奏する。また、リング状以外のものとしても格子状あるいは棒状などのものでもよく、無給電導体７の周囲全体ではなく、特定の方向にのみ障壁を設けてもよい。
【００４３】
実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２によるマイクロストリップアンテナ基板の構造を示す部分分解斜視図および断面図である。図において、１１は地導体２の裏面に形成された第三誘電板、１２は第三誘電板１１裏面に形成された給電用配線、１３は給電用配線１２裏面に形成された第四誘電板、１４は第四誘電板１３裏面に形成された第二地導体、１５は第二地導体１４裏面に形成された第五誘電板である。そして、これらは地導体２とともにトリプレート線路を構成している。
【００４４】
また、１６は一端が給電用配線１２に接続され、他端が２つに分岐されたマッチング回路、１７はそれぞれ当該各他端を給電導体３に接続する給電プローブである。そして、このマッチング回路１６は給電電圧に基づいて互いに位相が９０°ずれた２つの励振電圧に分岐し、各給電プローブ１７，１７は各励振電圧を給電導体３の９０°ずれた位置に供給する。これにより、給電導体３および無給電導体７から円偏波の電波が放出される。なお、マッチング回路１６としては例えばブランチライン型ハイブリッド回路、ウィルキンソン型分配回路、Ｔ分岐回路、ラットレース回路などがある。
【００４５】
更に、１８は第一誘電板１の表面であって給電導体３の周囲である位置に形成され、給電導体３の外形よりも大きい内径を有し、送受信波の１／２０波長以上の厚さを有する略円筒形状の導電性材料からなる壁状部材である。これ以外の構成は実施の形態１と同様であり同一の符号を付して説明を省略する。
【００４６】
次に動作について説明する。
給電用配線１２から給電導体３と地導体２との間に所定の電圧を印加すると、これに応じて給電導体３と地導体２との間および無給電導体７と地導体２との間において交番電界が生成され、この電界の変化に応じて給電導体３および無給電導体７から円偏波の電波が放出される。この場合、給電導体３からの電波よりも無給電導体７からの電波の方が強い。また、この電波の放射特性は、第一誘電板１や第二誘電板６の誘電率や厚さを調整することにより等価誘電率を所望のものに調整しているので、円偏波のＥ面放射特性とＨ面放射特性とを概略一致させて高角度において好適な軸比となっており、しかも、無給電導体７を用いているので広帯域特性である。
【００４７】
また、導体間空間部の周囲に導電性材料からなる壁状部材１８を設けているので、この壁状部材１８により空気層における表面波の伝播を阻止することができ、複数の基板を配列した場合に発生するアンテナ素子間の結合を防止して、その伝播に起因するエネルギーロスを抑制することができる。なお、この効果は壁状部材１８の厚さを０．１ｍｍ程度に薄くしても得られるものである。
【００４８】
次に、この実施の形態２のように２点給電方式にてマイクロストリップアンテナを円偏波励振した場合には、１点給電方式で励振した場合に比べて、比較的軸比の周波数特性が比較的広帯域となる。他方、１点給電方式は放射導体（給電導体３，無給電導体７）に切欠部８，９等の変形を設け直交したモードの縮退を解くため，構造が簡単であるというメリットがある。
【００４９】
更に、給電用配線１２を多層基板としてアンテナと一体に形成しているので、数百から数千のアンテナを配列する場合であったとしても、これら給電用配線１２とアンテナとを後から積層した場合における層間接続のずれ、はがれなどの問題を生ずることなく、電気的特性の劣化も生ずることがない。
【００５０】
以上のように、この実施の形態２によれば、地導体２と、上記地導体２と離間して配設された無給電導体７と、上記地導体２と上記無給電導体７との間に配設され、上記地導体２との間に所定の電圧が印加される給電導体３と、上記無給電導体７の周縁と上記給電導体３の周縁とを結んで仕切られる導体間空間部の周囲に配設され、導電性材料からなる壁状部材１８とを備えたので、無給電導体７と給電導体３との間の導体間空間部の周囲には導電性材料からなる壁状部材１８が配設されることになる。従って、第一誘電板１や第二誘電板６の厚さを厚くしたりしたとしても、空気層における表面波の伝播を阻止することができ、表面波伝播に起因するエネルギーロスを抑制しつつ、等価誘電率の低下を効果的に抑制することができる。つまり、高角度における軸比、広帯域、低損失を、従来では得ることができなかった高度なレベルにてバランスさせることができる効果がある。また、誘電性材料にて壁状部材５を形成する場合に比べて、薄い壁厚にて上記従来に無い効果を得ることができる効果がある。
【００５１】
実施の形態３．
図６はこの発明の実施の形態３によるマイクロストリップアンテナ基板の構造を示す部分分解斜視図および断面図である。図において、１９は第一誘電板１の表面にあって給電導体３の周囲である位置に形成され、給電導体３の外形よりも大きい断面略楕円形状の内径を有し、送受信波の１／２０波長以上の厚さを有する略円筒形状の誘電性材料からなる壁状部材である。これ以外の構成は実施の形態１と同様であり同一の符号を付して説明を省略する。
【００５２】
次に動作について説明する。
給電用配線４から給電導体３と地導体２との間に所定の電圧を印加すると、これに応じて給電導体３と地導体２との間および無給電導体７と地導体２との間において交番電界が生成され、この電界の変化に応じて給電導体３および無給電導体７から円偏波の電波が放出される。この場合、給電導体３からの電波よりも無給電導体７からの電波の方が強い。また、この電波の放射特性は、第一誘電板１や第二誘電板６の誘電率や厚さを調整することにより等価誘電率を所望のものに調整しているので、円偏波のＥ面放射特性とＨ面放射特性とを概略一致させて高角度において好適な軸比となっており、しかも、無給電導体７を用いているので広帯域特性である。
【００５３】
また、導体間空間部の周囲に断面略楕円形状の壁状部材１９を設けているので、楕円の長軸と短軸とで異なる共振状態とすることができるので、単に表面波の発生自体を抑制して、その伝播に起因するエネルギーロスを抑制しつつ、等価誘電率の低下を効果的に抑制することができるだけでなく、高角度における軸比を矯正して、更に高角度まで好適な軸比を得ることができる。
【００５４】
以上のように、この実施の形態３によれば、給電導体３および無給電導体７は円板形状に形成され、導体間空間部の周囲全体に渡って設けられる壁状部材１９には、当該導体間空間部よりも大きい断面略楕円形状の開口部が開設されているので、この開口部の軸方向を調整することにより送受信波の高角度における軸比を改善することができる効果がある。
【００５５】
なお、この実施の形態３では誘電性材料からなる壁状部材１９を前提として断面略楕円形状の場合の例を説明したが、導電性材料からなる壁状部材において断面略楕円形状としても同様の効果を得ることができる。
【００５６】
実施の形態４．
図７はこの発明の実施の形態４によるマイクロストリップアンテナ基板の構造を示す部分分解斜視図および断面図である。図において、２０はそれぞれ地導体２に電気的に接続されたスルーホール（導電性シールド）、２１はそれぞれ地導体２に電気的に接続され、当該スルーホール２０とは異なる高さのビアホール（導電性シールド）であり、これらは給電導体３と同心円上において、アンテナの送受信波の波長よりも狭い間隔毎に配列されている。
【００５７】
また、２２は地導体２の裏面に形成された第三誘電板、２３は第三誘電板１１裏面に、給電導体３と電気的に接続される給電用配線、２４は給電導体３の中心に対応する位置において、給電用配線２３と直行する向きに延在させて地導体２に開設された略長方体形状のスロットである。これ以外の構成は実施の形態１と同様であり同一の符号を付して説明を省略する。
【００５８】
次に動作について説明する。
給電用配線２３から給電導体３と地導体２との間に所定の電圧を印加すると、電磁界的にスロット２４を介して給電導体３に交番電圧が励振され、これに応じて給電導体３と地導体２との間および無給電導体７と地導体２との間において交番電界が生成され、この電界の変化に応じて給電導体３および無給電導体７から円偏波の電波が放出される。この場合、給電導体３からの電波よりも無給電導体７からの電波の方が強い。また、この電波の放射特性は、無給電導体７と給電導体３との間には導体間空間部とともに誘電性材料からなる壁状部材５を配設することで等価誘電率を所望のものに調整しているので、円偏波のＥ面放射特性とＨ面放射特性とを概略一致させて高角度において好適な軸比となっており、しかも、無給電導体７を用いているので広帯域特性である。
【００５９】
また、導体間空間部の周囲に形成されるフリンジング部に誘電性材料からなる壁状部材５を設けているので、この壁状部材５を含めてアンテナの送受信波を共振させることができるので、表面波の発生自体を抑制してその伝播に起因するエネルギーロスを抑制しつつ、等価誘電率の低下を効果的に抑制することができる。
【００６０】
更に、壁状部材５の内部に、アンテナの送受信波の波長よりも狭い間隔毎にスルーホール２０およびビアホール２１を配列しているので、導体間空間部の周囲に導電性材料からなる壁状部材を設けた場合と同様に空気層における表面波の伝播を阻止することができ、複数の基板を隣接して配置してもその伝播に起因するエネルギーロスを抑制することができる。
【００６１】
最後に、導体間空間部の周囲に高さの異なる２種類のスルーホール２０およびビアホール２１を設けているので、一方向とそれと９０度の方向とで異なる共振状態とすることができ、単に表面波の発生自体を抑制して、その伝播に起因するエネルギーロスを抑制しつつ、等価誘電率の低下を効果的に抑制することができるだけでなく、高角度における軸比を矯正して更に高角度まで好適な軸比を得ることができる。
【００６２】
以上のように、この実施の形態４によれば、誘電性材料からなる壁状部材５の内部に、給電導体３から無給電導体７へ向かう方向に沿って延在する複数個のスルーホール２０およびビアホール２１が、アンテナの送受信波の波長よりも狭い間隔毎に配列されているので、誘電性材料による壁状部材５による効果とともに導電性材料による壁状部材の効果を併せ持つことができる。従って、誘電性材料のみで壁状部材５を形成する場合よりも薄い壁厚にしてもそれと同等のバランスを得ることができる効果がある。
【００６３】
この実施の形態４によれば、スルーホール２０とともにビアホール２１を用いているので、この長さの配列を調整することにより送受信波の高角度における軸比を改善することができる効果がある。
【００６４】
実施の形態５．
図８はこの発明の実施の形態５によるマイクロストリップアンテナ基板の構造を示す部分分解斜視図および断面図である。図において、２５はそれぞれ第一誘電板１の表面に形成され、地導体２との間に所定の電圧が印加される略直方板形状の給電導体、２６はそれぞれ給電導体２５の配列方向において給電導体２５の配設間隔と同じ配設間隔に配列され、送受信波の１／２０波長以上の厚さを有する略長方体形状の誘電性材料からなる壁状部材であり、２７は第二誘電板６の表面であって給電導体２５と対応する位置に形成され、給電導体２５よりも小さい略直方板形状の無給電導体である。
【００６５】
また、２８はそれぞれ、地導体２の周縁部に接続され、その下端２８ａから先端までの長さＬがアンテナの送受信波の波長の１／４の長さに形成されるとともに、その先端部が互いにショートされているチョークである。これ以外は図２と同様であり同一の符号を付して説明を省略する。
【００６６】
次に動作について説明する。
図示外の給電用配線から給電導体２５と地導体２との間に９０°位相がずれた２つの電圧を印加すると、給電導体２５に交番電圧が励振され、これに応じて給電導体２５と地導体２との間および無給電導体２７と地導体２との間において交番電界が生成され、この電界の変化に応じて給電導体２５および無給電導体２７から円偏波の電波が放出される。この場合、給電導体２５からの電波よりも無給電導体２７からの電波の方が強い。また、この電波の放射特性は、無給電導体２７と給電導体２５との間には導体間空間部とともに誘電性材料からなる壁状部材２６を配設することで等価誘電率を所望のものに調整しているので、円偏波のＥ面放射特性とＨ面放射特性とを概略一致させて高角度において好適な軸比となっており、しかも、無給電導体２７を用いているので広帯域特性である。
【００６７】
以上のように、この実施の形態５によれば、地導体２の周縁部にはアンテナの送受信波の波長の１／４の長さの多数のチョーク２８が配列され、且つ、この複数のチョーク２８の先端部が互いにショートされているので、地導体２の大きさを小さくしても、地導体２裏面への放射を抑制することができる。特に、地導体２の大きさを小さくした場合、広角度においてはこの地導体２裏面への放射が顕著に発生し、その裏面の構造体の影響を受けて放射特性が変化し、その結果、軸比の変動、利得低下、裏側に配接された送受信機への電波漏れ込みによるアイソレーション劣化などの問題が発生してしまうが、本発明のように、地導体２の周囲に終端が互いにショートされたチョーク２８を設けることにより、地導体２端部の電界成分を「０」とすることができるので、これらの問題点を防止することができる効果がある。
【００６８】
実施の形態６．
図９はこの発明の実施の形態６によるマイクロストリップアンテナ基板の構造を示す部分分解斜視図および断面図である。図において、２９は格子形状に形成された誘電性材料からなるスペーサであり、このスペーサ２９には各導体間空間部よりも大きい断面略四角形状の複数の開口部が開設されている。これ以外の構成は図５および図８と同様の構成なので同一の符号を付して説明を省略する。
【００６９】
次に動作について説明する。
給電用配線１２から給電導体２５と地導体２との間に９０°位相がずれた２つの電圧を印加すると、給電導体２５に交番電圧が励振され、これに応じて給電導体２５と地導体２との間および無給電導体２７と地導体２との間において交番電界が生成され、この電界の変化に応じて給電導体２５および無給電導体２７から円偏波の電波が放出される。この場合、給電導体２５からの電波よりも無給電導体２７からの電波の方が強い。また、この電波の放射特性は、無給電導体２７と給電導体２５との間には導体間空間部とともに誘電性材料からなる壁状部材２９を配設することで等価誘電率を所望のものに調整しているので、円偏波のＥ面放射特性とＨ面放射特性とを概略一致させて高角度において好適な軸比となっており、しかも、無給電導体２７を用いているので広帯域特性である。
【００７０】
なお、ここでは４つのアンテナを四角配列としたが、三角配列であってもよく、また、２個、１６個などのようにアンテナの素子数に制限はない。また、軸比の改善を図るために基板内でシーケンシャルアレーとしてもよい。次に、ここでは円偏波励振用給電回路とアンテナとを一体化する構成を示したが、送受信機をも含めて一体化してもよい。そして、このように多層基板を用いてアレーアンテナ及びサブアレーを構成することで製作が容易になり、量産性が優れる効果がある。
【００７１】
以上のように、この実施の形態６によれば、誘電性材料からなる第一誘電板１と、当該第一誘電板１の裏面に形成された地導体２と、上記第一誘電板１の表面に形成され、上記地導体板２との間に所定の電圧が印加される複数個の給電導体２５と、上記第一誘電板１の表面に形成され、上記複数個の給電導体２５と同様の相互配設間隔にて複数個の開口部が開設された誘電性材料からなるスペーサ２９と、当該スペーサ２９の表面に形成され、誘電性材料からなる第二誘電板６と、当該第二誘電板６の表面あるいは裏面であって上記各給電導体２５と対応する位置に形成された複数個の無給電導体２７とを備えたので、無給電導体２７と給電導体２５との間には導体間空間部とともに誘電性材料からなるスペーサ２９が配設されることになり、空気層を厚くした場合の等価誘電率の低下を抑制することができる。特に、この実施の形態６では、導体間空間部の周囲に形成されるフリンジング部に誘電性材料からなるスペーサ２９を設けているので、このスペーサ２９を含めてアンテナの送受信波を共振させることができ、表面波の発生自体を抑制してその伝播に起因するエネルギーロスを抑制しつつ、等価誘電率の低下を効果的に抑制することができる。
【００７２】
従って、導体間空間部の厚さをアンテナで送受信する電波の１／２０波長程度以上の厚さに設定して広帯域特性を得つつも、それによる等価誘電率の低下を抑制することができ、しかも、その分第一誘電板１や第二誘電板６の厚さを厚くしたりする必要がなくなるので、表面波伝播による損失の増大を抑制することができる。つまり、高角度における軸比、広帯域、低損失を従来では得ることができなかった高度なレベルにてバランスさせることができる効果がある。
【００７３】
また、スペーサ２９により第一誘電板１と第二誘電板６とを一体化させることができるので、給電導体２５と無給電導体２７とを精度良く配設することができ、各アンテナの特性を高角度における軸比、広帯域特性、低損失のバランスを設計どおりに、且つ、同等の特性に実現することができる効果がある。
【００７４】
この実施の形態６によれば、スペーサ２９はその各開口部が、各無給電導体２７の周縁と各給電導体２５の周縁とを結んで仕切られる各導体間空間部に対応する位置となるように配設されているので、最も広帯域な特性を得ることができる効果がある。
【００７５】
この実施の形態６によれば、第三誘電板１１上に給電導体２５と電気的に接続される給電用配線１２を形成したので、給電回路自体も一体化させ、それを含めて高角度における軸比、広帯域、低損失を従来では得ることができなかった高度なレベルにてバランスさせることができるので、給電方法に起因するこれらの特性劣化を防止することができる効果がある。
【００７６】
実施の形態７．
図１０はこの発明の実施の形態７によるマイクロストリップアンテナ基板の１つのアンテナの構造を示す部分分解斜視図および断面図である。図において、３０は格子形状に形成され、各交叉位置が給電導体３と無給電導体７の中心部と重なるように配設された誘電性材料からなるスペーサであり、３１はこのスペーサ３０の各交叉位置に開設された中空のスルーホール、３２はこのスルーホール３１を介して地導体２と無給電導体７の中心部とを接続する接地導体である。
【００７７】
なお、円偏波を得るためには直交したモードの縮退を解く必要があるので、２つの誘電体棒３０ａ（各格子を構成する誘電体のこと）を給電位置に対して斜め４５°方向にそれぞれ挿入し，両者の幅をそれぞれ適当に変えている。これにより直交したモードの共振周波数が変化し円偏波を励振することができる。また、２本の誘電体棒３０ａを給電位置から斜め４５°方向から各々ずらしてその角度を変えることでも直交したモードの縮退を解くことができる。
【００７８】
次に動作について説明する。
給電用配線４から給電導体３と地導体２との間に所定の電圧を印加すると、これに応じて給電導体３と地導体２との間および無給電導体７と地導体２との間において交番電界が生成され、この電界の変化に応じて給電導体３および無給電導体７から円偏波の電波が放出される。この場合、給電導体３からの電波よりも無給電導体７からの電波の方が強い。また、この電波の放射特性は、無給電導体７と給電導体３との間には導体間空間部とともに誘電性材料からなるスペーサ３０を配設することで等価誘電率を所望のものに調整しているので、円偏波のＥ面放射特性とＨ面放射特性とを概略一致させて高角度において好適な軸比となっており、しかも、無給電導体７を用いているので広帯域特性である。
【００７９】
また、導体間空間部をスペーサ３０で微小区間毎に区切っているので、このスペーサ３０により空気層における表面波の伝播を阻止することができ、その伝播に起因するエネルギーロスを抑制することができる。
【００８０】
更に、無給電導体７をその電界成分が０である中心部において地導体２に接地しているので、無給電導体７の放射特性を損なうことなく、この無給電導体７が帯電してしまうことを防止することができる。
【００８１】
以上のように、この実施の形態７によれば、スペーサ３０は各無給電導体７の中心部には各開口部が対応しないように配設されるとともに当該中心部に対応する位置にスルーホール３１が形成され、当該スルーホール３１を介して各無給電導体７が地導体２と電気的に接続されているので、無給電導体７からの放射特性に悪影響を及ぼすことなくこの無給電導体７の帯電を防止することができ、放電や落雷などによって無給電導体７に高電圧が印加されてしまうことを防止することができる効果がある。
【００８２】
実施の形態８．
図１１はこの発明の実施の形態８による複数のマイクロストリップアンテナ基板の構造を示す部分分解斜視図および断面図である。図において、３３は第五誘電板１５裏面に形成された第二の給電用配線、３４はこの第二の給電用配線３３裏側に配設された第六誘電板であり、３５は多層基板であり、第一誘電板１からこの第六誘電板３４までの厚さＬがアンテナの送受信波の１／４波長と等しくなるようにこの多層基板３５は形成されている。
【００８３】
また、３６は多層基板３５側面全面に蒸着された側面メタライズ部（被覆膜）、３７は第一誘電板１表面周縁部全体に蒸着された上面メタライズ部（被覆膜）、３８は第六誘電板３４裏面全体に渡って蒸着された下面メタライズ部（被覆膜）であり、３９はそれぞれこれらメタライズ部３６，３７，３８を上記上面の第一誘電板１および下面の第六誘電板３４において地導体２に電気的に接続するスルーホールである。これ以外の構成は図５および図９と同様なので同一の符号を付して説明を省略する。
【００８４】
次に動作について説明する。
給電用配線１２や第二の給電用配線３３から給電導体２５と地導体２との間に９０°位相がずれた２つの電圧を印加すると、給電導体２５に交番電圧が励振され、これに応じて給電導体２５と地導体２との間および無給電導体２７と地導体２との間において交番電界が生成され、この電界の変化に応じて給電導体２５および無給電導体２７から円偏波の電波が放出される。この場合、給電導体２５からの電波よりも無給電導体２７からの電波の方が強い。また、この電波の放射特性は、無給電導体２７と給電導体２５との間には導体間空間部とともに誘電性材料からなる壁状部材を配設することで等価誘電率を所望のものに調整しているので、円偏波のＥ面放射特性とＨ面放射特性とを概略一致させて高角度において好適な軸比となっており、しかも、無給電導体２７を用いているので広帯域特性である。
【００８５】
また、多層基板３５の側面に１／４波長の長さの側面メタライズ部３６を設けるとともに、その両端部に連続して上面メタライズ部３７および下面メタライズ部３８を設けた構造となっているので、複数の多層基板３５を近接して配置することにより、送受信波の周波数においては側面メタライズ部３６の両端部をオープン状態とすることができ、これら複数の多層基板３５，３５の間から当該送受信波が裏側に回り込みにくくすることができる。
【００８６】
また、このように複数の多層基板３５，３５を近接して配置して基板間の隙間にてチョークを構成しているので、実施の形態５に比べて簡易に、且つ、多層基板３５と一体化させてチョークを構成することができ、しかも、複数の多層基板３５，３５を高密度に配列することができる。
【００８７】
以上のように、この実施の形態８によれば、側面の長さがアンテナの送受信波の波長の１／４の長さとなるように多層基板３５を形成するとともに、少なくともその多層基板３５の側面、表面１周縁部および裏面３４周縁部を導電性材料からなる被覆膜であるメタライズ部３６，３７，３８にて被覆し、更に、地導体２の周縁部と上記表面周縁部の上面メタライズ部３７および裏面周縁部の下面メタライズ部３８の被覆膜とを複数のスルーホール３９を用いて電気的に接続するので、複数の多層基板３５，３５を高密度に隣接して配置することで当該被覆膜である側面メタライズ部３６の上面側端縁や下面側端縁において上記アンテナの送受信波に関してはオープン状態とすることができるので、これら多層基板３５，３５の間から裏面に上記アンテナの送受信波が回り込むことを防止することができ、軸比の変動、利得低下、裏側に配接された送受信機への電波漏れ込みによるアイソレーション劣化などの問題を防止することができる効果がある。
【００８８】
【発明の効果】
この発明によれば、地導体と、当該地導体と離間して配設された無給電導体と、上記地導体と上記無給電導体との間に配設され、上記地導体との間に所定の電圧が印加される給電導体と、上記無給電導体の周縁と上記給電導体の周縁とを結んで仕切られる導体間空間部の周囲に配設され、送受信波の波長の１／２０以上の厚さを有する略円筒形状の誘電性材料からなる壁状部材とを備えるように構成したので、無給電導体と給電導体との間の導体間空間部の厚さをアンテナで送受信する電波の１／２０波長以上の厚さに設定することができて広帯域特性を得ることができると共に、上述のような略円筒形状の壁状部材を含めてアンテナの送受信波を共振させることができることにより、表面波の発生自体を抑制してその伝播に起因するエネルギーロスを抑制しつつ、等価誘電率の低下を効果的に抑制することができる。
【００８９】
従って、導体間空間部の厚さをアンテナで送受信する電波の１／２０波長程度以上の厚さに設定して広帯域特性を得つつも、それによる等価誘電率の低下を抑制することができ、しかも、その分第一誘電板や第二誘電板の厚さを厚くしたりする必要がなくなるので、表面波伝播による損失の増大を抑制することができる。つまり、高角度における軸比、広帯域、低損失を従来では得ることができなかった高度なレベルにてバランスさせることができる効果がある。
【００９１】
この発明によれば、給電導体および無給電導体が円板形状に形成され、壁状部材には、導体間空間部よりも大きい断面略楕円形状の開口部が開設されているので、この開口部の軸方向を調整することにより送受信波の高角度における軸比を改善することができる効果がある。
【００９２】
この発明によれば、壁状部材の内部あるいは表面には、給電導体から無給電導体へ向かう方向に沿って導電性シールドが複数延在し、その導電性シールドは、送受信波の波長よりも狭い間隔毎に配列されているので、誘電性材料による壁状部材による効果とともに導電性材料による壁状部材による効果を得ることができる。従って、誘電性材料のみで壁状部材を形成する場合よりも薄い壁厚にしてもそれと同等のバランスが得られる効果がある。
【００９３】
この発明によれば、壁状部材の内部あるいは表面には、給電導体から無給電導体へ向かう方向の長さが異なる複数種類の導電性シールドが延在しているので、この長さの配列を調整することにより送受信波の高角度における軸比を改善することができる効果がある。
【００９４】
この発明によれば、地導体の周縁部には送受信波の波長の１／４の長さの多数のチョークが配列され、且つ、この複数のチョークの先端部が互いにショートされているので、地導体の大きさを小さくしても、地導体裏面への放射を抑制することができる。特に、地導体の大きさを小さくした場合、広角度においてはこの地導体裏面への放射が顕著に発生し、その裏面の構造体の影響を受けて放射特性が変化し、その結果、軸比の変動、利得低下、裏側に配接された送受信機への電波漏れ込みによるアイソレーション劣化などの問題が発生してしまうが、本発明のように、地導体の周囲に終端が互いにショートされたチョークを設けることにより、地導体端部の電界成分を「０」とすることができるので、これらの問題点を防止することができる。
【００９５】
この発明によれば、誘電性材料からなる第一誘電板と、当該第一誘電板の裏面に形成された地導体と、上記第一誘電板の表面に形成され、上記地導体板との間に所定の電圧が印加される給電導体と、上記第一誘電板の表面であって上記給電導体の周囲である位置に形成され、誘電性材料からなる壁状部材と、当該壁状部材の表面に形成され、誘電性材料からなる第二誘電板と、当該第二誘電板の表面あるいは裏面であって上記給電導体と対応する位置に形成された無給電導体とを備えたので、無給電導体と給電導体との間には導体間空間部とともに誘電性材料からなる壁状部材が配設されることになり、空気層を厚くした場合の等価誘電率の低下を抑制することができる。特に、この発明では、導体間空間部の周囲に形成されるフリンジング部に誘電性材料からなる壁状部材を設けているので、この壁状部材を含めてアンテナの送受信波を共振させることができ、表面波の発生自体を抑制してその伝播に起因するエネルギーロスを抑制しつつ、等価誘電率の低下を効果的に抑制することができる。
【００９６】
従って、導体間空間部の厚さをアンテナで送受信する電波の１／２０波長程度以上の厚さに設定して広帯域特性を得つつも、それによる等価誘電率の低下を抑制することができ、しかも、その分第一誘電板や第二誘電板の厚さを厚くしたりする必要がなくなるので、表面波伝播による損失の増大を抑制することができる。つまり、高角度における軸比、広帯域、低損失を従来では得ることができなかった高度なレベルにてバランスさせることができる効果がある。
【００９７】
また、壁状部材により第一誘電板と第二誘電板とを一体化させることができるので、給電導体と無給電導体とを精度良く配設することができ、高角度における軸比、広帯域特性、低損失のバランスを設計どおりに実現することができる効果がある。
【０１０３】
この発明によれば、第一誘電板上あるいは地導体の裏側に形成した第三誘電板の裏側に、給電導体と電気的に接続される給電用配線を形成したので、給電回路自体も一体化させ、それを含めて高角度における軸比、広帯域、低損失を従来では得ることができなかった高度なレベルにてバランスさせることができるので、給電方法に起因するこれらの特性劣化を防止することができる効果がある。
【０１０４】
この発明によれば、誘電性材料からなる壁状部材には送受信波の波長よりも狭い間隔毎にスルーホールおよび／またはビアホールを複数個開設し、上記スルーホールあるいはビアホール内にはそれぞれ導電性シールドが形成されているので、誘電性材料による壁状部材による効果とともに導電性材料による壁状部材による効果を得ることができる。従って、誘電性材料のみで壁状部材を形成する場合よりも薄い壁厚にしてもそれと同等のバランスが得られる効果がある。
【０１０５】
この発明によれば、第二誘電板は第一誘電板とは異なる誘電率を有する誘電性材料にて形成されているので、高角度における軸比が選られるような等価誘電率に設定することができる効果がある。
【０１０６】
この発明によれば、第一誘電板の給電導体と反対側に形成された第一誘電板を含む多層基板の側面の長さを送受信波の波長の１／４の長さとし、少なくともその多層基板の側面、表面周縁部および裏面周縁部を導電性材料からなる被覆膜にて被覆し、更に、地導体の周縁部と上記表面周縁部および裏面周縁部の被覆膜とを複数のスルーホールあるいはビアホールを用いて電気的に接続するので、多数の基板を高密度に隣接して配置することで当該被覆膜の上面側端縁や下面側端縁において、上記アンテナの送受信波に関してはオープン状態とすることができるので、これら基板の間から裏面に上記アンテナの送受信波が回り込むことを防止することができ、軸比の変動、利得低下、裏側に配接された送受信機への電波漏れ込みによるアイソレーション劣化などの問題を防止することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１によるマイクロストリップアンテナ基板の構造を示す部分分解斜視図および断面図である。
【図２】 この発明の実施の形態１によるマイクロストリップアンテナにおいて、円形マイクロストリップアンテナの基本モードの場合に、軸比が「１」となる角度（放射方向）と地導体２と無給電導体７との間の誘電率との関係を示す特性図である。
【図３】 この発明の実施の形態１によるマイクロストリップアンテナの地導体２と無給電導体７との間の等価回路を示す説明図である。
【図４】 この発明の実施の形態１による空気層１０の厚さｔ２と軸比や帯域幅との関係の一例を示す特性図である（（ａ）は壁状部材５付きの場合、（ｂ）は壁状部材５無しの場合）。
【図５】 この発明の実施の形態２によるマイクロストリップアンテナ基板の構造を示す部分分解斜視図および断面図である。
【図６】 この発明の実施の形態３によるマイクロストリップアンテナ基板の構造を示す部分分解斜視図および断面図である。
【図７】 この発明の実施の形態４によるマイクロストリップアンテナ基板の構造を示す部分分解斜視図および断面図である。
【図８】 この発明の実施の形態５によるマイクロストリップアンテナ基板の構造を示す部分分解斜視図および断面図である。
【図９】 この発明の実施の形態６によるマイクロストリップアンテナ基板の構造を示す部分分解斜視図および断面図である。
【図１０】 この発明の実施の形態７によるマイクロストリップアンテナ基板の１つのアンテナの構造を示す部分分解斜視図および断面図である。
【図１１】 この発明の実施の形態８による複数のマイクロストリップアンテナ基板の構造を示す部分分解斜視図および断面図である。
【図１２】 従来のマイクロストリップアンテナ基板を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 第一誘電板、２ 地導体、３，２５ 給電導体、４，１２，２３，３３ 給電用配線、５，１８，１９，２６ 壁状部材、６ 第二誘電板、７，２７ 無給電導体、２０ スルーホール（導電性シールド）、２１ ビアホール（導電性シールド）、２８ チョーク、２９，３０ スペーサ、３１ スルーホール、３６ 側面メタライズ部（被覆膜）、３７ 上面メタライズ部（被覆膜）、３８ 下面メタライズ部（被覆膜）、３９ スルーホール。
【発明の属する技術分野】
この発明は電波を送受信するマイクロストリップアンテナおよびマイクロストリップアンテナ基板に係り、特に、無給電導体を有し、高角度における軸比、広帯域、低損失を高度にバランスさせ、衛星などにおいて円偏波の電波を走査する場合に好適なマイクロストリップアンテナおよびマイクロストリップアンテナ基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１２は「広帯域同一面給電円偏波マイクロストリップアレーアンテナ」（堀、中嶋，電子情報通信学会論文誌（Ｂ）Ｖｏｌ．Ｊ６８−Ｂ Ｎｏ．４，５１５−５２２ページ，１９８５年４月発行）に開示された従来のマイクロストリップアンテナ基板を示す断面図である。図において、１は誘電性材料からなる第一誘電板、２は第一誘電板１の裏面に形成された地導体、３は第一誘電板１の表面に形成され、地導体２との間に所定の電圧が印加される略円板形状の給電導体、４は第一誘電板１の表面に形成され、給電導体３に接続された給電用配線、４０は第一誘電板１の表面に形成された発泡スチロール、発泡ウレタンなどからなる発泡部材、６は発泡部材４０の表面に形成され、誘電性材料からなる第二誘電板、７は第二誘電板６の表面であって給電導体３と対応する位置に形成され、給電導体３よりも若干小さい半径を有する略円板形状の無給電導体である。また、８はそれぞれ給電導体３の給電用配線接続位置から９０度ずつ離間した位置に形成された給電導体切欠部である。
【０００３】
次に動作について説明する。
給電用配線４から給電導体３と地導体２との間に所定の電圧を印加すると、これに応じて給電導体３と地導体２との間および無給電導体７と地導体２との間において交番電界が生成され、この電界の変化に応じて給電導体３および無給電導体７から円偏波の電波が放出される。
【０００４】
そして、この従来のマイクロストリップアンテナ基板は、無給電導体７を利用し、それが主たる放射導体となるので、無給電導体７を利用しないものに比べて広帯域特性を得ることができ、しかも、簡易な給電方法にて円偏波を励振することができる。また、円偏波を励振することができるアンテナとしては他にもヘリカルアンテナ、スパイラルアンテナ、クロスダイポールなどがあるが、マイクロストリップアンテナはこれらに比べて容易に製作することができ、しかも、信頼性が高い。
【０００５】
【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基板は以上のように構成されているので、Ｑの高さを低くして広帯域特性を得ようとした場合には、空気を含んだ発泡部材４０の厚さをアンテナで送受信する電波の１／２０波長程度以上の厚さに設定する必要があり、そのために主たる放射導体である無給電導体７と地導体２との間の等価誘電率が小さくなり過ぎ、Ｅ面の放射指向性がＨ面の放射指向性よりもシャープになりすぎてしまい、「広角で軸比のよい円偏波マイクロストリップアンテナ」（後藤尚久，電子情報通信学会技術報告Ａ．Ｐ８１−３９，８１年発行）に示されているような広角度における良好な軸比が得られる等価誘電率（約１．７〜１．３）を得ることができないなどの課題があった。
【０００６】
また、広帯域特性を得つつ、広角度における軸比を改善するために、空気を含んだ発泡部材４０の厚さに対応させて第一誘電板１や第二誘電板６の厚さを厚くしたり、これらに誘電率が高い誘電性材料を使用した場合には、今度は、地導体２と無給電導体７との間の各層１，４０，６内を伝播する表面波成分が増大してしまい、その結果アンテナにおけるエネルギーロスが増大してしまうという別の問題が発生してしまう。
【０００７】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、高角度における軸比、広帯域、低損失を高度にバランスさせることができるマイクロストリップアンテナおよびマイクロストリップアンテナ基板を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るマイクロストリップアンテナは、地導体と、当該地導体と離間して配設された無給電導体と、上記地導体と上記無給電導体との間に配設され、上記地導体との間に所定の電圧が印加される給電導体と、上記無給電導体の周縁と上記給電導体の周縁とを結んで仕切られる導体間空間部の周囲に配設され、送受信波の波長の１／２０以上の厚さを有する略円筒形状の誘電性材料からなる壁状部材とを備えたものである。
【００１０】
この発明に係るマイクロストリップアンテナは、給電導体および無給電導体が円板形状に形成され、壁状部材には、導体間空間部よりも大きい断面略楕円形状の開口部が開設されているものである。
【００１１】
この発明に係るマイクロストリップアンテナは、壁状部材の内部あるいは表面には、給電導体から無給電導体へ向かう方向に沿って導電性シールドが複数延在し、その導電性シールドは、送受信波の波長よりも狭い間隔毎に配列されているものである。
【００１２】
この発明に係るマイクロストリップアンテナは、壁状部材の内部あるいは表面には、給電導体から無給電導体へ向かう方向の長さが異なる複数種類の導電性シールドが延在しているものである。
【００１３】
この発明に係るマイクロストリップアンテナは、地導体の周縁部には送受信波の波長の１／４の長さの多数のチョークが配列され、且つ、この複数のチョークの先端部が互いにショートされているものである。
【００１４】
この発明に係るマイクロストリップアンテナ基板は、誘電性材料からなる第一誘電板と、当該第一誘電板の裏面に形成された地導体と、上記第一誘電板の表面に形成され、上記地導体板との間に所定の電圧が印加される給電導体と、上記第一誘電板の表面であって上記給電導体の周囲である位置に形成され、誘電性材料からなる壁状部材と、当該壁状部材の表面に形成され、誘電性材料からなる第二誘電板と、当該第二誘電板の表面あるいは裏面であって上記給電導体と対応する位置に形成された無給電導体とを備えたものである。
【００１８】
この発明に係るマイクロストリップアンテナ基板は、第一誘電板上あるいは地導体の裏側に形成した第三誘電板の裏側に、給電導体と電気的に接続される給電用配線を形成したものである。
【００１９】
この発明に係るマイクロストリップアンテナ基板は、誘電性材料からなる壁状部材には送受信波の波長よりも狭い間隔毎にスルーホールおよび／またはビアホールを複数個開設し、上記スルーホールあるいはビアホール内にはそれぞれ導電性シールドが形成されているものである。
【００２０】
この発明に係るマイクロストリップアンテナ基板は、第二誘電板は第一誘電板とは異なる誘電率を有する誘電性材料にて形成されているものである。
【００２１】
この発明に係るマイクロストリップアンテナ基板は、第一誘電板の給電導体と反対側に形成された第一誘電板を含む多層基板の側面の長さを送受信波の波長の１／４の長さとし、少なくともその多層基板の側面、表面周縁部および裏面周縁部を導電性材料からなる被覆膜にて被覆し、更に、地導体の周縁部と上記表面周縁部および裏面周縁部の被覆膜とを複数のスルーホールあるいはビアホールを用いて電気的に接続するものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるマイクロストリップアンテナ基板の構造を示す部分分解斜視図および断面図である。図において、１は誘電性材料からなる第一誘電板、２は第一誘電板１の裏面に形成された地導体、３は第一誘電板１の表面に形成され、地導体２との間に所定の電圧が印加される略円板形状の給電導体、４は第一誘電板１の表面に形成され、給電導体３に接続された給電用配線、５は第一誘電板１の表面であって給電導体３の周囲である位置に形成され、給電導体３の外形よりも大きい内径を有し、送受信波の１／２０波長以上の厚さを有する略円筒形状の誘電性材料からなる壁状部材、６は壁状部材５の表面に形成され、誘電性材料からなる第二誘電板、７は第二誘電板６の表面にあって給電導体３と対応する位置に形成され、給電導体３よりも若干小さい半径を有する略円板形状の無給電導体である。
【００２３】
また、８はそれぞれ給電導体３の給電用配線接続位置から９０度ずつ離間した位置に形成された給電導体切欠部であり、９はそれぞれ各給電導体切欠部８と対応する位置に形成された無給電導体切欠部である。これらの切欠部８，９により直交したモードの縮退を解くことができ、一点給電であるにもかかわらず給電導体３から円偏波の電磁波が発生し、且つ、無給電導体７からも同様に円偏波の電磁波が発生する。
【００２４】
図２はこの発明の実施の形態１によるマイクロストリップアンテナにおいて、円形マイクロストリップアンテナの基本モードの場合に、軸比が「１」となる角度（放射方向）と地導体２と無給電導体７との間の誘電率との関係を示す特性図である。図において、横軸はマイクロストリップアンテナの法線方向を基準とする所定の放射方向の角度であり、縦軸は誘電率である。同図から、例えば、θｄとして３０°を確保したい場合には比誘電率を１．６１とし、θｄとして６０°を確保したい場合には比誘電率を１．３８とする必要があることがわかる。
【００２５】
なお、円形マイクロストリップアンテナの基本モードの場合における軸比（ＡＲ）は下記式１で計算できる。ここで、ａは円形マイクロストリップアンテナ（無給電導体７）の半径，εr は基板の比誘電率，J0 、J2 は０次と２次のベッセル関数であり、同式は周波数を特定の周波数に限定した場合に得られる式である。なお、軸比をよくするためにはＥ面とＨ面の指向性を一致させればよく、ここではＨ面の指向性はほぼ決定されているからＥ面の指向性を制御することになる。下記式１からわかるように指向性は基板の誘電率εr により変化するため、基板の誘電率εr を適当に選んでやれば軸比を改善できることがわかる。
【００２６】
【数１】
図３はこの発明の実施の形態１によるマイクロストリップアンテナの地導体２と無給電導体７との間の等価回路を示す説明図である。図において、１０は空気層である。そして、この場合の等価誘電率は静電近似を用いれば下記式２で概算できる。ここでは、それぞれの基板定数をεr1，ｔ1 ，εr2，ｔ2 ，εr3，ｔ3 ，としている。
【００２８】
【数２】
そして、この実施の形態１では、現存する誘電体材料の中に１．６１や１．３８程度の誘電率を有する材料はないので、上記第一誘電板１と第二誘電板６とに異なる誘電率を有する誘電性材料を用いている。ちなみに、発泡材やハニカム等は誘電率が１．１程度であり、テフロン系の基板では誘電率が２程度であり、これらを組み合わせている。更に具体的には、この基板材料としてシアネート系レジンやＢＴレジン（ビスマレイミドートリアジン樹脂）、低温焼結セラミックスなどを組み合わせて使用している。なお、壁状部材５としては、例えばフッ素樹脂、ＰＰＯ（ポリフェニレンオキサイド）、セラミック等を使用しており、この壁状部材５の誘電体定数、厚さ、形状、体積などは所定の方向において良好な軸比が選られるように最適な寸法に決定されている。
【００３０】
なお、ＢＴレジンは耐熱性、耐放射線性、機械的特性に優れ、宇宙空間のように温度変化が大きく環境条件の厳しい場所においての使用が可能になる。他方、低温焼成セラミックは比較的高誘電率であり、寸法精度が優れており、高周波数帯において所望の寸法精度を得るためには低誘電率基板では難しいような場合、、特にミリ波帯のように寸法精度が要求される場合には有効である。また、低温焼成セラミックは焼成温度を約９００℃に下げることができ，低抵抗の銅，銀を用いることができるため特に高周波数帯においても低損失化を図ることができ、基板厚の精度が確保できるため、バラツキが小さい。
【００３１】
次に動作について説明する。
給電用配線４から給電導体３と地導体２との間に所定の電圧を印加すると、これに応じて給電導体３と地導体２との間および無給電導体７と地導体２との間において交番電界が生成され、この電界の変化に応じて給電導体３および無給電導体７から円偏波の電波が放出される。この場合、給電導体３からの電波よりも無給電導体７からの電波の方が強い。また、この電波の放射特性は、無給電導体７と給電導体３との間には導体間空間部とともに誘電性材料からなる壁状部材５を配設することで等価誘電率を所望のものに調整しているので、円偏波のＥ面放射特性とＨ面放射特性とを概略一致させて高角度において好適な軸比となっており、しかも、無給電導体７を用いているので広帯域特性である。
【００３２】
図４はこの発明の実施の形態１による空気層１０の厚さｔ２と軸比や帯域幅との関係の一例を示す特性図である（（ａ）は壁状部材５付きの場合、（ｂ）は壁状部材５無しの場合）。図において、λ０は自由空間の波長であり、また、これらの図は誘電体基板としてガラスセラミックを用いてビーム走査角が６０度となる方向における特性図である。これらの図を比較すれば明らかなように、壁状部材５を使用しない場合（同図（ｂ）の場合）には軸比を最小にするためには空気層５の厚さｔ２を０．０２波長程度に設定しなければならないが、壁状部材５を使用する場合（同図（ａ）の場合）には軸比を最小にするためには空気層５の厚さｔ２を０．０４波長程度以上に設定することができる。しかも、このような軸比においては壁状部材５を使用しない場合よりも良好な帯域幅を同時に確保することができ、壁状部材５を使用することにより従来では得ることができなかった軸比と帯域幅との良好なバランスを得ることができることが解る。
なお、同図はアンテナに対する整合が取れた状態での空気層１０の厚さに対する軸比や帯域幅について示しているが、実際には同図（ｂ）において空気層５の厚さｔ２を０．０２波長程度に設定してしまうとアンテナの入力インピーダンスが小さくなるため、整合を得ることが難しい。
【００３３】
また、導体間空間部の周囲に形成されるフリンジング部（無給電導体７と地導体２との間の電界が形成される部位）に誘電性材料からなる壁状部材５を設けているので、この壁状部材５を含めてアンテナの送受信波を共振させることができ、表面波の発生自体を抑制してその伝播に起因するエネルギーロスを抑制しつつ、等価誘電率の低下を効果的に抑制することができる。なお、フリンジング部は無給電導体７の周囲から送受信波の１／４波長の距離以内に形成されるものであり、この範囲内のいずれかの位置に壁状部材５を設ければ上記効果を得ることができる。また、壁状部材５の厚さを送受信波の１／２波長よりも薄く形成しても十分に効果が得られる。更に、導体間空間部内は空気層１０であるので、これによっても広帯域特性が改善されている。
【００３４】
以上のように、この実施の形態１によれば、地導体２と、当該地導体２と離間して配設された無給電導体７と、上記地導体２と上記無給電導体７との間に配設され、上記地導体２との間に所定の電圧が印加される給電導体３と、上記無給電導体７の周縁と上記給電導体３の周縁とを結んで仕切られる導体間空間部の周囲に配設され、誘電性材料からなる壁状部材５とを備えたので、無給電導体７と給電導体３との間には導体間空間部とともに誘電性材料からなる壁状部材５が配設されることになり、空気層１０を厚くした場合の等価誘電率の低下を抑制することができる。特に、この実施の形態では、導体間空間部の周囲に形成されるフリンジング部に誘電性材料からなる壁状部材５を設けているので、この壁状部材５を含めてアンテナの送受信波を共振させることができるので、表面波の発生自体を抑制してその伝播に起因するエネルギーロスを抑制しつつ、等価誘電率の低下を効果的に抑制することができる。
【００３５】
従って、導体間空間部の厚さをアンテナで送受信する電波の１／２０波長程度以上の厚さに設定して広帯域特性を得つつも、それによる等価誘電率の低下を抑制することができ、しかも、その分、第一誘電板１や第二誘電板６の厚さを厚くしたりする必要がなくなるので、これらを厚くした場合に発生する表面波伝播による損失の増大を抑制することができる。つまり、高角度における軸比、広帯域、低損失を、従来では得ることができなかった高度なレベルにてバランスさせることができる効果がある。
【００３６】
この実施の形態１によれば、壁状部材５により第一誘電板１と第二誘電板６とを一体化させることができるので、給電導体３と無給電導体７とを精度良く配設することができ、高角度における軸比、広帯域特性、低損失のバランスを設計どおりに実現することができる効果がある。
【００３７】
この実施の形態１によれば、第二誘電板６は第一誘電板１とは異なる誘電率を有する誘電性材料にて形成されているので、高角度における軸比が選られるような等価誘電率に設定することができ、広帯域を図る効果がある。
【００３８】
そして、近年、衛星搭載用アンテナにおいては、電子的にビームを走査するフェーズドアレー技術や、マルチビーム技術が多く用いられるようになってきて、広角度における軸比が良いものが要求されるようになってきているが、この実施の形態１に係るマイクロストリップアンテナ基板を用いることにより、従来用いられていた鏡面アンテナでは得られなかった高角度軸比および広帯域特性を得ることができるので、機械的走査をすることなく複数の送受信波を同時に、異なる角度に対して円偏波信号を送受信することが可能となる。なお、この実施の形態１によるマイクロストリップアンテナ基板を複数個配列したフェーズドアレーの特性は、素子間結合が生じるためマイクロストリップアンテナ基板単体の特性とは異なるが同様の傾向の特性を示す。
【００３９】
なお、ここでは給電導体３や無給電導体７として円形のものを使用したが、方形、三角形、楕円などの形状であってもこの発明は有効である。
【００４０】
また、給電方式としてマイクロストリップ線路で給電する方式を示したが，給電ピンで背面から給電する方式、トリプレート線路による給電、あるいは地導体にスロットを設け、スロットを介して電磁的に給電する電磁結合方式、あるいはマイクロストリップ線路と放射導体（３）とを近接させて給電する近接給電方式など他の給電方法でもこの発明は有効である。
【００４１】
次に、円偏波励振のための切欠部８，９の形状も限定されるものでなく、また、無給電導体７のみに設けてもよい．
【００４２】
更に、壁状部材５として円形リング状のものを例示したが、正方形，長方形，台形，菱形リングなどの他の形状であっても同様の効果を奏する。また、リング状以外のものとしても格子状あるいは棒状などのものでもよく、無給電導体７の周囲全体ではなく、特定の方向にのみ障壁を設けてもよい。
【００４３】
実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２によるマイクロストリップアンテナ基板の構造を示す部分分解斜視図および断面図である。図において、１１は地導体２の裏面に形成された第三誘電板、１２は第三誘電板１１裏面に形成された給電用配線、１３は給電用配線１２裏面に形成された第四誘電板、１４は第四誘電板１３裏面に形成された第二地導体、１５は第二地導体１４裏面に形成された第五誘電板である。そして、これらは地導体２とともにトリプレート線路を構成している。
【００４４】
また、１６は一端が給電用配線１２に接続され、他端が２つに分岐されたマッチング回路、１７はそれぞれ当該各他端を給電導体３に接続する給電プローブである。そして、このマッチング回路１６は給電電圧に基づいて互いに位相が９０°ずれた２つの励振電圧に分岐し、各給電プローブ１７，１７は各励振電圧を給電導体３の９０°ずれた位置に供給する。これにより、給電導体３および無給電導体７から円偏波の電波が放出される。なお、マッチング回路１６としては例えばブランチライン型ハイブリッド回路、ウィルキンソン型分配回路、Ｔ分岐回路、ラットレース回路などがある。
【００４５】
更に、１８は第一誘電板１の表面であって給電導体３の周囲である位置に形成され、給電導体３の外形よりも大きい内径を有し、送受信波の１／２０波長以上の厚さを有する略円筒形状の導電性材料からなる壁状部材である。これ以外の構成は実施の形態１と同様であり同一の符号を付して説明を省略する。
【００４６】
次に動作について説明する。
給電用配線１２から給電導体３と地導体２との間に所定の電圧を印加すると、これに応じて給電導体３と地導体２との間および無給電導体７と地導体２との間において交番電界が生成され、この電界の変化に応じて給電導体３および無給電導体７から円偏波の電波が放出される。この場合、給電導体３からの電波よりも無給電導体７からの電波の方が強い。また、この電波の放射特性は、第一誘電板１や第二誘電板６の誘電率や厚さを調整することにより等価誘電率を所望のものに調整しているので、円偏波のＥ面放射特性とＨ面放射特性とを概略一致させて高角度において好適な軸比となっており、しかも、無給電導体７を用いているので広帯域特性である。
【００４７】
また、導体間空間部の周囲に導電性材料からなる壁状部材１８を設けているので、この壁状部材１８により空気層における表面波の伝播を阻止することができ、複数の基板を配列した場合に発生するアンテナ素子間の結合を防止して、その伝播に起因するエネルギーロスを抑制することができる。なお、この効果は壁状部材１８の厚さを０．１ｍｍ程度に薄くしても得られるものである。
【００４８】
次に、この実施の形態２のように２点給電方式にてマイクロストリップアンテナを円偏波励振した場合には、１点給電方式で励振した場合に比べて、比較的軸比の周波数特性が比較的広帯域となる。他方、１点給電方式は放射導体（給電導体３，無給電導体７）に切欠部８，９等の変形を設け直交したモードの縮退を解くため，構造が簡単であるというメリットがある。
【００４９】
更に、給電用配線１２を多層基板としてアンテナと一体に形成しているので、数百から数千のアンテナを配列する場合であったとしても、これら給電用配線１２とアンテナとを後から積層した場合における層間接続のずれ、はがれなどの問題を生ずることなく、電気的特性の劣化も生ずることがない。
【００５０】
以上のように、この実施の形態２によれば、地導体２と、上記地導体２と離間して配設された無給電導体７と、上記地導体２と上記無給電導体７との間に配設され、上記地導体２との間に所定の電圧が印加される給電導体３と、上記無給電導体７の周縁と上記給電導体３の周縁とを結んで仕切られる導体間空間部の周囲に配設され、導電性材料からなる壁状部材１８とを備えたので、無給電導体７と給電導体３との間の導体間空間部の周囲には導電性材料からなる壁状部材１８が配設されることになる。従って、第一誘電板１や第二誘電板６の厚さを厚くしたりしたとしても、空気層における表面波の伝播を阻止することができ、表面波伝播に起因するエネルギーロスを抑制しつつ、等価誘電率の低下を効果的に抑制することができる。つまり、高角度における軸比、広帯域、低損失を、従来では得ることができなかった高度なレベルにてバランスさせることができる効果がある。また、誘電性材料にて壁状部材５を形成する場合に比べて、薄い壁厚にて上記従来に無い効果を得ることができる効果がある。
【００５１】
実施の形態３．
図６はこの発明の実施の形態３によるマイクロストリップアンテナ基板の構造を示す部分分解斜視図および断面図である。図において、１９は第一誘電板１の表面にあって給電導体３の周囲である位置に形成され、給電導体３の外形よりも大きい断面略楕円形状の内径を有し、送受信波の１／２０波長以上の厚さを有する略円筒形状の誘電性材料からなる壁状部材である。これ以外の構成は実施の形態１と同様であり同一の符号を付して説明を省略する。
【００５２】
次に動作について説明する。
給電用配線４から給電導体３と地導体２との間に所定の電圧を印加すると、これに応じて給電導体３と地導体２との間および無給電導体７と地導体２との間において交番電界が生成され、この電界の変化に応じて給電導体３および無給電導体７から円偏波の電波が放出される。この場合、給電導体３からの電波よりも無給電導体７からの電波の方が強い。また、この電波の放射特性は、第一誘電板１や第二誘電板６の誘電率や厚さを調整することにより等価誘電率を所望のものに調整しているので、円偏波のＥ面放射特性とＨ面放射特性とを概略一致させて高角度において好適な軸比となっており、しかも、無給電導体７を用いているので広帯域特性である。
【００５３】
また、導体間空間部の周囲に断面略楕円形状の壁状部材１９を設けているので、楕円の長軸と短軸とで異なる共振状態とすることができるので、単に表面波の発生自体を抑制して、その伝播に起因するエネルギーロスを抑制しつつ、等価誘電率の低下を効果的に抑制することができるだけでなく、高角度における軸比を矯正して、更に高角度まで好適な軸比を得ることができる。
【００５４】
以上のように、この実施の形態３によれば、給電導体３および無給電導体７は円板形状に形成され、導体間空間部の周囲全体に渡って設けられる壁状部材１９には、当該導体間空間部よりも大きい断面略楕円形状の開口部が開設されているので、この開口部の軸方向を調整することにより送受信波の高角度における軸比を改善することができる効果がある。
【００５５】
なお、この実施の形態３では誘電性材料からなる壁状部材１９を前提として断面略楕円形状の場合の例を説明したが、導電性材料からなる壁状部材において断面略楕円形状としても同様の効果を得ることができる。
【００５６】
実施の形態４．
図７はこの発明の実施の形態４によるマイクロストリップアンテナ基板の構造を示す部分分解斜視図および断面図である。図において、２０はそれぞれ地導体２に電気的に接続されたスルーホール（導電性シールド）、２１はそれぞれ地導体２に電気的に接続され、当該スルーホール２０とは異なる高さのビアホール（導電性シールド）であり、これらは給電導体３と同心円上において、アンテナの送受信波の波長よりも狭い間隔毎に配列されている。
【００５７】
また、２２は地導体２の裏面に形成された第三誘電板、２３は第三誘電板１１裏面に、給電導体３と電気的に接続される給電用配線、２４は給電導体３の中心に対応する位置において、給電用配線２３と直行する向きに延在させて地導体２に開設された略長方体形状のスロットである。これ以外の構成は実施の形態１と同様であり同一の符号を付して説明を省略する。
【００５８】
次に動作について説明する。
給電用配線２３から給電導体３と地導体２との間に所定の電圧を印加すると、電磁界的にスロット２４を介して給電導体３に交番電圧が励振され、これに応じて給電導体３と地導体２との間および無給電導体７と地導体２との間において交番電界が生成され、この電界の変化に応じて給電導体３および無給電導体７から円偏波の電波が放出される。この場合、給電導体３からの電波よりも無給電導体７からの電波の方が強い。また、この電波の放射特性は、無給電導体７と給電導体３との間には導体間空間部とともに誘電性材料からなる壁状部材５を配設することで等価誘電率を所望のものに調整しているので、円偏波のＥ面放射特性とＨ面放射特性とを概略一致させて高角度において好適な軸比となっており、しかも、無給電導体７を用いているので広帯域特性である。
【００５９】
また、導体間空間部の周囲に形成されるフリンジング部に誘電性材料からなる壁状部材５を設けているので、この壁状部材５を含めてアンテナの送受信波を共振させることができるので、表面波の発生自体を抑制してその伝播に起因するエネルギーロスを抑制しつつ、等価誘電率の低下を効果的に抑制することができる。
【００６０】
更に、壁状部材５の内部に、アンテナの送受信波の波長よりも狭い間隔毎にスルーホール２０およびビアホール２１を配列しているので、導体間空間部の周囲に導電性材料からなる壁状部材を設けた場合と同様に空気層における表面波の伝播を阻止することができ、複数の基板を隣接して配置してもその伝播に起因するエネルギーロスを抑制することができる。
【００６１】
最後に、導体間空間部の周囲に高さの異なる２種類のスルーホール２０およびビアホール２１を設けているので、一方向とそれと９０度の方向とで異なる共振状態とすることができ、単に表面波の発生自体を抑制して、その伝播に起因するエネルギーロスを抑制しつつ、等価誘電率の低下を効果的に抑制することができるだけでなく、高角度における軸比を矯正して更に高角度まで好適な軸比を得ることができる。
【００６２】
以上のように、この実施の形態４によれば、誘電性材料からなる壁状部材５の内部に、給電導体３から無給電導体７へ向かう方向に沿って延在する複数個のスルーホール２０およびビアホール２１が、アンテナの送受信波の波長よりも狭い間隔毎に配列されているので、誘電性材料による壁状部材５による効果とともに導電性材料による壁状部材の効果を併せ持つことができる。従って、誘電性材料のみで壁状部材５を形成する場合よりも薄い壁厚にしてもそれと同等のバランスを得ることができる効果がある。
【００６３】
この実施の形態４によれば、スルーホール２０とともにビアホール２１を用いているので、この長さの配列を調整することにより送受信波の高角度における軸比を改善することができる効果がある。
【００６４】
実施の形態５．
図８はこの発明の実施の形態５によるマイクロストリップアンテナ基板の構造を示す部分分解斜視図および断面図である。図において、２５はそれぞれ第一誘電板１の表面に形成され、地導体２との間に所定の電圧が印加される略直方板形状の給電導体、２６はそれぞれ給電導体２５の配列方向において給電導体２５の配設間隔と同じ配設間隔に配列され、送受信波の１／２０波長以上の厚さを有する略長方体形状の誘電性材料からなる壁状部材であり、２７は第二誘電板６の表面であって給電導体２５と対応する位置に形成され、給電導体２５よりも小さい略直方板形状の無給電導体である。
【００６５】
また、２８はそれぞれ、地導体２の周縁部に接続され、その下端２８ａから先端までの長さＬがアンテナの送受信波の波長の１／４の長さに形成されるとともに、その先端部が互いにショートされているチョークである。これ以外は図２と同様であり同一の符号を付して説明を省略する。
【００６６】
次に動作について説明する。
図示外の給電用配線から給電導体２５と地導体２との間に９０°位相がずれた２つの電圧を印加すると、給電導体２５に交番電圧が励振され、これに応じて給電導体２５と地導体２との間および無給電導体２７と地導体２との間において交番電界が生成され、この電界の変化に応じて給電導体２５および無給電導体２７から円偏波の電波が放出される。この場合、給電導体２５からの電波よりも無給電導体２７からの電波の方が強い。また、この電波の放射特性は、無給電導体２７と給電導体２５との間には導体間空間部とともに誘電性材料からなる壁状部材２６を配設することで等価誘電率を所望のものに調整しているので、円偏波のＥ面放射特性とＨ面放射特性とを概略一致させて高角度において好適な軸比となっており、しかも、無給電導体２７を用いているので広帯域特性である。
【００６７】
以上のように、この実施の形態５によれば、地導体２の周縁部にはアンテナの送受信波の波長の１／４の長さの多数のチョーク２８が配列され、且つ、この複数のチョーク２８の先端部が互いにショートされているので、地導体２の大きさを小さくしても、地導体２裏面への放射を抑制することができる。特に、地導体２の大きさを小さくした場合、広角度においてはこの地導体２裏面への放射が顕著に発生し、その裏面の構造体の影響を受けて放射特性が変化し、その結果、軸比の変動、利得低下、裏側に配接された送受信機への電波漏れ込みによるアイソレーション劣化などの問題が発生してしまうが、本発明のように、地導体２の周囲に終端が互いにショートされたチョーク２８を設けることにより、地導体２端部の電界成分を「０」とすることができるので、これらの問題点を防止することができる効果がある。
【００６８】
実施の形態６．
図９はこの発明の実施の形態６によるマイクロストリップアンテナ基板の構造を示す部分分解斜視図および断面図である。図において、２９は格子形状に形成された誘電性材料からなるスペーサであり、このスペーサ２９には各導体間空間部よりも大きい断面略四角形状の複数の開口部が開設されている。これ以外の構成は図５および図８と同様の構成なので同一の符号を付して説明を省略する。
【００６９】
次に動作について説明する。
給電用配線１２から給電導体２５と地導体２との間に９０°位相がずれた２つの電圧を印加すると、給電導体２５に交番電圧が励振され、これに応じて給電導体２５と地導体２との間および無給電導体２７と地導体２との間において交番電界が生成され、この電界の変化に応じて給電導体２５および無給電導体２７から円偏波の電波が放出される。この場合、給電導体２５からの電波よりも無給電導体２７からの電波の方が強い。また、この電波の放射特性は、無給電導体２７と給電導体２５との間には導体間空間部とともに誘電性材料からなる壁状部材２９を配設することで等価誘電率を所望のものに調整しているので、円偏波のＥ面放射特性とＨ面放射特性とを概略一致させて高角度において好適な軸比となっており、しかも、無給電導体２７を用いているので広帯域特性である。
【００７０】
なお、ここでは４つのアンテナを四角配列としたが、三角配列であってもよく、また、２個、１６個などのようにアンテナの素子数に制限はない。また、軸比の改善を図るために基板内でシーケンシャルアレーとしてもよい。次に、ここでは円偏波励振用給電回路とアンテナとを一体化する構成を示したが、送受信機をも含めて一体化してもよい。そして、このように多層基板を用いてアレーアンテナ及びサブアレーを構成することで製作が容易になり、量産性が優れる効果がある。
【００７１】
以上のように、この実施の形態６によれば、誘電性材料からなる第一誘電板１と、当該第一誘電板１の裏面に形成された地導体２と、上記第一誘電板１の表面に形成され、上記地導体板２との間に所定の電圧が印加される複数個の給電導体２５と、上記第一誘電板１の表面に形成され、上記複数個の給電導体２５と同様の相互配設間隔にて複数個の開口部が開設された誘電性材料からなるスペーサ２９と、当該スペーサ２９の表面に形成され、誘電性材料からなる第二誘電板６と、当該第二誘電板６の表面あるいは裏面であって上記各給電導体２５と対応する位置に形成された複数個の無給電導体２７とを備えたので、無給電導体２７と給電導体２５との間には導体間空間部とともに誘電性材料からなるスペーサ２９が配設されることになり、空気層を厚くした場合の等価誘電率の低下を抑制することができる。特に、この実施の形態６では、導体間空間部の周囲に形成されるフリンジング部に誘電性材料からなるスペーサ２９を設けているので、このスペーサ２９を含めてアンテナの送受信波を共振させることができ、表面波の発生自体を抑制してその伝播に起因するエネルギーロスを抑制しつつ、等価誘電率の低下を効果的に抑制することができる。
【００７２】
従って、導体間空間部の厚さをアンテナで送受信する電波の１／２０波長程度以上の厚さに設定して広帯域特性を得つつも、それによる等価誘電率の低下を抑制することができ、しかも、その分第一誘電板１や第二誘電板６の厚さを厚くしたりする必要がなくなるので、表面波伝播による損失の増大を抑制することができる。つまり、高角度における軸比、広帯域、低損失を従来では得ることができなかった高度なレベルにてバランスさせることができる効果がある。
【００７３】
また、スペーサ２９により第一誘電板１と第二誘電板６とを一体化させることができるので、給電導体２５と無給電導体２７とを精度良く配設することができ、各アンテナの特性を高角度における軸比、広帯域特性、低損失のバランスを設計どおりに、且つ、同等の特性に実現することができる効果がある。
【００７４】
この実施の形態６によれば、スペーサ２９はその各開口部が、各無給電導体２７の周縁と各給電導体２５の周縁とを結んで仕切られる各導体間空間部に対応する位置となるように配設されているので、最も広帯域な特性を得ることができる効果がある。
【００７５】
この実施の形態６によれば、第三誘電板１１上に給電導体２５と電気的に接続される給電用配線１２を形成したので、給電回路自体も一体化させ、それを含めて高角度における軸比、広帯域、低損失を従来では得ることができなかった高度なレベルにてバランスさせることができるので、給電方法に起因するこれらの特性劣化を防止することができる効果がある。
【００７６】
実施の形態７．
図１０はこの発明の実施の形態７によるマイクロストリップアンテナ基板の１つのアンテナの構造を示す部分分解斜視図および断面図である。図において、３０は格子形状に形成され、各交叉位置が給電導体３と無給電導体７の中心部と重なるように配設された誘電性材料からなるスペーサであり、３１はこのスペーサ３０の各交叉位置に開設された中空のスルーホール、３２はこのスルーホール３１を介して地導体２と無給電導体７の中心部とを接続する接地導体である。
【００７７】
なお、円偏波を得るためには直交したモードの縮退を解く必要があるので、２つの誘電体棒３０ａ（各格子を構成する誘電体のこと）を給電位置に対して斜め４５°方向にそれぞれ挿入し，両者の幅をそれぞれ適当に変えている。これにより直交したモードの共振周波数が変化し円偏波を励振することができる。また、２本の誘電体棒３０ａを給電位置から斜め４５°方向から各々ずらしてその角度を変えることでも直交したモードの縮退を解くことができる。
【００７８】
次に動作について説明する。
給電用配線４から給電導体３と地導体２との間に所定の電圧を印加すると、これに応じて給電導体３と地導体２との間および無給電導体７と地導体２との間において交番電界が生成され、この電界の変化に応じて給電導体３および無給電導体７から円偏波の電波が放出される。この場合、給電導体３からの電波よりも無給電導体７からの電波の方が強い。また、この電波の放射特性は、無給電導体７と給電導体３との間には導体間空間部とともに誘電性材料からなるスペーサ３０を配設することで等価誘電率を所望のものに調整しているので、円偏波のＥ面放射特性とＨ面放射特性とを概略一致させて高角度において好適な軸比となっており、しかも、無給電導体７を用いているので広帯域特性である。
【００７９】
また、導体間空間部をスペーサ３０で微小区間毎に区切っているので、このスペーサ３０により空気層における表面波の伝播を阻止することができ、その伝播に起因するエネルギーロスを抑制することができる。
【００８０】
更に、無給電導体７をその電界成分が０である中心部において地導体２に接地しているので、無給電導体７の放射特性を損なうことなく、この無給電導体７が帯電してしまうことを防止することができる。
【００８１】
以上のように、この実施の形態７によれば、スペーサ３０は各無給電導体７の中心部には各開口部が対応しないように配設されるとともに当該中心部に対応する位置にスルーホール３１が形成され、当該スルーホール３１を介して各無給電導体７が地導体２と電気的に接続されているので、無給電導体７からの放射特性に悪影響を及ぼすことなくこの無給電導体７の帯電を防止することができ、放電や落雷などによって無給電導体７に高電圧が印加されてしまうことを防止することができる効果がある。
【００８２】
実施の形態８．
図１１はこの発明の実施の形態８による複数のマイクロストリップアンテナ基板の構造を示す部分分解斜視図および断面図である。図において、３３は第五誘電板１５裏面に形成された第二の給電用配線、３４はこの第二の給電用配線３３裏側に配設された第六誘電板であり、３５は多層基板であり、第一誘電板１からこの第六誘電板３４までの厚さＬがアンテナの送受信波の１／４波長と等しくなるようにこの多層基板３５は形成されている。
【００８３】
また、３６は多層基板３５側面全面に蒸着された側面メタライズ部（被覆膜）、３７は第一誘電板１表面周縁部全体に蒸着された上面メタライズ部（被覆膜）、３８は第六誘電板３４裏面全体に渡って蒸着された下面メタライズ部（被覆膜）であり、３９はそれぞれこれらメタライズ部３６，３７，３８を上記上面の第一誘電板１および下面の第六誘電板３４において地導体２に電気的に接続するスルーホールである。これ以外の構成は図５および図９と同様なので同一の符号を付して説明を省略する。
【００８４】
次に動作について説明する。
給電用配線１２や第二の給電用配線３３から給電導体２５と地導体２との間に９０°位相がずれた２つの電圧を印加すると、給電導体２５に交番電圧が励振され、これに応じて給電導体２５と地導体２との間および無給電導体２７と地導体２との間において交番電界が生成され、この電界の変化に応じて給電導体２５および無給電導体２７から円偏波の電波が放出される。この場合、給電導体２５からの電波よりも無給電導体２７からの電波の方が強い。また、この電波の放射特性は、無給電導体２７と給電導体２５との間には導体間空間部とともに誘電性材料からなる壁状部材を配設することで等価誘電率を所望のものに調整しているので、円偏波のＥ面放射特性とＨ面放射特性とを概略一致させて高角度において好適な軸比となっており、しかも、無給電導体２７を用いているので広帯域特性である。
【００８５】
また、多層基板３５の側面に１／４波長の長さの側面メタライズ部３６を設けるとともに、その両端部に連続して上面メタライズ部３７および下面メタライズ部３８を設けた構造となっているので、複数の多層基板３５を近接して配置することにより、送受信波の周波数においては側面メタライズ部３６の両端部をオープン状態とすることができ、これら複数の多層基板３５，３５の間から当該送受信波が裏側に回り込みにくくすることができる。
【００８６】
また、このように複数の多層基板３５，３５を近接して配置して基板間の隙間にてチョークを構成しているので、実施の形態５に比べて簡易に、且つ、多層基板３５と一体化させてチョークを構成することができ、しかも、複数の多層基板３５，３５を高密度に配列することができる。
【００８７】
以上のように、この実施の形態８によれば、側面の長さがアンテナの送受信波の波長の１／４の長さとなるように多層基板３５を形成するとともに、少なくともその多層基板３５の側面、表面１周縁部および裏面３４周縁部を導電性材料からなる被覆膜であるメタライズ部３６，３７，３８にて被覆し、更に、地導体２の周縁部と上記表面周縁部の上面メタライズ部３７および裏面周縁部の下面メタライズ部３８の被覆膜とを複数のスルーホール３９を用いて電気的に接続するので、複数の多層基板３５，３５を高密度に隣接して配置することで当該被覆膜である側面メタライズ部３６の上面側端縁や下面側端縁において上記アンテナの送受信波に関してはオープン状態とすることができるので、これら多層基板３５，３５の間から裏面に上記アンテナの送受信波が回り込むことを防止することができ、軸比の変動、利得低下、裏側に配接された送受信機への電波漏れ込みによるアイソレーション劣化などの問題を防止することができる効果がある。
【００８８】
【発明の効果】
この発明によれば、地導体と、当該地導体と離間して配設された無給電導体と、上記地導体と上記無給電導体との間に配設され、上記地導体との間に所定の電圧が印加される給電導体と、上記無給電導体の周縁と上記給電導体の周縁とを結んで仕切られる導体間空間部の周囲に配設され、送受信波の波長の１／２０以上の厚さを有する略円筒形状の誘電性材料からなる壁状部材とを備えるように構成したので、無給電導体と給電導体との間の導体間空間部の厚さをアンテナで送受信する電波の１／２０波長以上の厚さに設定することができて広帯域特性を得ることができると共に、上述のような略円筒形状の壁状部材を含めてアンテナの送受信波を共振させることができることにより、表面波の発生自体を抑制してその伝播に起因するエネルギーロスを抑制しつつ、等価誘電率の低下を効果的に抑制することができる。
【００８９】
従って、導体間空間部の厚さをアンテナで送受信する電波の１／２０波長程度以上の厚さに設定して広帯域特性を得つつも、それによる等価誘電率の低下を抑制することができ、しかも、その分第一誘電板や第二誘電板の厚さを厚くしたりする必要がなくなるので、表面波伝播による損失の増大を抑制することができる。つまり、高角度における軸比、広帯域、低損失を従来では得ることができなかった高度なレベルにてバランスさせることができる効果がある。
【００９１】
この発明によれば、給電導体および無給電導体が円板形状に形成され、壁状部材には、導体間空間部よりも大きい断面略楕円形状の開口部が開設されているので、この開口部の軸方向を調整することにより送受信波の高角度における軸比を改善することができる効果がある。
【００９２】
この発明によれば、壁状部材の内部あるいは表面には、給電導体から無給電導体へ向かう方向に沿って導電性シールドが複数延在し、その導電性シールドは、送受信波の波長よりも狭い間隔毎に配列されているので、誘電性材料による壁状部材による効果とともに導電性材料による壁状部材による効果を得ることができる。従って、誘電性材料のみで壁状部材を形成する場合よりも薄い壁厚にしてもそれと同等のバランスが得られる効果がある。
【００９３】
この発明によれば、壁状部材の内部あるいは表面には、給電導体から無給電導体へ向かう方向の長さが異なる複数種類の導電性シールドが延在しているので、この長さの配列を調整することにより送受信波の高角度における軸比を改善することができる効果がある。
【００９４】
この発明によれば、地導体の周縁部には送受信波の波長の１／４の長さの多数のチョークが配列され、且つ、この複数のチョークの先端部が互いにショートされているので、地導体の大きさを小さくしても、地導体裏面への放射を抑制することができる。特に、地導体の大きさを小さくした場合、広角度においてはこの地導体裏面への放射が顕著に発生し、その裏面の構造体の影響を受けて放射特性が変化し、その結果、軸比の変動、利得低下、裏側に配接された送受信機への電波漏れ込みによるアイソレーション劣化などの問題が発生してしまうが、本発明のように、地導体の周囲に終端が互いにショートされたチョークを設けることにより、地導体端部の電界成分を「０」とすることができるので、これらの問題点を防止することができる。
【００９５】
この発明によれば、誘電性材料からなる第一誘電板と、当該第一誘電板の裏面に形成された地導体と、上記第一誘電板の表面に形成され、上記地導体板との間に所定の電圧が印加される給電導体と、上記第一誘電板の表面であって上記給電導体の周囲である位置に形成され、誘電性材料からなる壁状部材と、当該壁状部材の表面に形成され、誘電性材料からなる第二誘電板と、当該第二誘電板の表面あるいは裏面であって上記給電導体と対応する位置に形成された無給電導体とを備えたので、無給電導体と給電導体との間には導体間空間部とともに誘電性材料からなる壁状部材が配設されることになり、空気層を厚くした場合の等価誘電率の低下を抑制することができる。特に、この発明では、導体間空間部の周囲に形成されるフリンジング部に誘電性材料からなる壁状部材を設けているので、この壁状部材を含めてアンテナの送受信波を共振させることができ、表面波の発生自体を抑制してその伝播に起因するエネルギーロスを抑制しつつ、等価誘電率の低下を効果的に抑制することができる。
【００９６】
従って、導体間空間部の厚さをアンテナで送受信する電波の１／２０波長程度以上の厚さに設定して広帯域特性を得つつも、それによる等価誘電率の低下を抑制することができ、しかも、その分第一誘電板や第二誘電板の厚さを厚くしたりする必要がなくなるので、表面波伝播による損失の増大を抑制することができる。つまり、高角度における軸比、広帯域、低損失を従来では得ることができなかった高度なレベルにてバランスさせることができる効果がある。
【００９７】
また、壁状部材により第一誘電板と第二誘電板とを一体化させることができるので、給電導体と無給電導体とを精度良く配設することができ、高角度における軸比、広帯域特性、低損失のバランスを設計どおりに実現することができる効果がある。
【０１０３】
この発明によれば、第一誘電板上あるいは地導体の裏側に形成した第三誘電板の裏側に、給電導体と電気的に接続される給電用配線を形成したので、給電回路自体も一体化させ、それを含めて高角度における軸比、広帯域、低損失を従来では得ることができなかった高度なレベルにてバランスさせることができるので、給電方法に起因するこれらの特性劣化を防止することができる効果がある。
【０１０４】
この発明によれば、誘電性材料からなる壁状部材には送受信波の波長よりも狭い間隔毎にスルーホールおよび／またはビアホールを複数個開設し、上記スルーホールあるいはビアホール内にはそれぞれ導電性シールドが形成されているので、誘電性材料による壁状部材による効果とともに導電性材料による壁状部材による効果を得ることができる。従って、誘電性材料のみで壁状部材を形成する場合よりも薄い壁厚にしてもそれと同等のバランスが得られる効果がある。
【０１０５】
この発明によれば、第二誘電板は第一誘電板とは異なる誘電率を有する誘電性材料にて形成されているので、高角度における軸比が選られるような等価誘電率に設定することができる効果がある。
【０１０６】
この発明によれば、第一誘電板の給電導体と反対側に形成された第一誘電板を含む多層基板の側面の長さを送受信波の波長の１／４の長さとし、少なくともその多層基板の側面、表面周縁部および裏面周縁部を導電性材料からなる被覆膜にて被覆し、更に、地導体の周縁部と上記表面周縁部および裏面周縁部の被覆膜とを複数のスルーホールあるいはビアホールを用いて電気的に接続するので、多数の基板を高密度に隣接して配置することで当該被覆膜の上面側端縁や下面側端縁において、上記アンテナの送受信波に関してはオープン状態とすることができるので、これら基板の間から裏面に上記アンテナの送受信波が回り込むことを防止することができ、軸比の変動、利得低下、裏側に配接された送受信機への電波漏れ込みによるアイソレーション劣化などの問題を防止することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１によるマイクロストリップアンテナ基板の構造を示す部分分解斜視図および断面図である。
【図２】 この発明の実施の形態１によるマイクロストリップアンテナにおいて、円形マイクロストリップアンテナの基本モードの場合に、軸比が「１」となる角度（放射方向）と地導体２と無給電導体７との間の誘電率との関係を示す特性図である。
【図３】 この発明の実施の形態１によるマイクロストリップアンテナの地導体２と無給電導体７との間の等価回路を示す説明図である。
【図４】 この発明の実施の形態１による空気層１０の厚さｔ２と軸比や帯域幅との関係の一例を示す特性図である（（ａ）は壁状部材５付きの場合、（ｂ）は壁状部材５無しの場合）。
【図５】 この発明の実施の形態２によるマイクロストリップアンテナ基板の構造を示す部分分解斜視図および断面図である。
【図６】 この発明の実施の形態３によるマイクロストリップアンテナ基板の構造を示す部分分解斜視図および断面図である。
【図７】 この発明の実施の形態４によるマイクロストリップアンテナ基板の構造を示す部分分解斜視図および断面図である。
【図８】 この発明の実施の形態５によるマイクロストリップアンテナ基板の構造を示す部分分解斜視図および断面図である。
【図９】 この発明の実施の形態６によるマイクロストリップアンテナ基板の構造を示す部分分解斜視図および断面図である。
【図１０】 この発明の実施の形態７によるマイクロストリップアンテナ基板の１つのアンテナの構造を示す部分分解斜視図および断面図である。
【図１１】 この発明の実施の形態８による複数のマイクロストリップアンテナ基板の構造を示す部分分解斜視図および断面図である。
【図１２】 従来のマイクロストリップアンテナ基板を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 第一誘電板、２ 地導体、３，２５ 給電導体、４，１２，２３，３３ 給電用配線、５，１８，１９，２６ 壁状部材、６ 第二誘電板、７，２７ 無給電導体、２０ スルーホール（導電性シールド）、２１ ビアホール（導電性シールド）、２８ チョーク、２９，３０ スペーサ、３１ スルーホール、３６ 側面メタライズ部（被覆膜）、３７ 上面メタライズ部（被覆膜）、３８ 下面メタライズ部（被覆膜）、３９ スルーホール。
Claims (10)
- 地導体と、当該地導体と離間して配設された無給電導体と、上記地導体と上記無給電導体との間に配設され、上記地導体との間に所定の電圧が印加される給電導体と、上記無給電導体の周縁と上記給電導体の周縁とを結んで仕切られる導体間空間部の周囲に配設され、送受信波の波長の１／２０以上の厚さを有する略円筒形状の誘電性材料からなる壁状部材とを備えたマイクロストリップアンテナ。
- 地導体と、当該地導体と離間して配設された無給電導体と、上記地導体と上記無給電導体との間に配設され、上記地導体との間に所定の電圧が印加される給電導体と、上記無給電導体の周縁と上記給電導体の周縁とを結んで仕切られる導体間空間部の周囲に配設され、送受信波の波長の１／２０以上の厚さを有する誘電性材料からなる壁状部材とを備えたマイクロストリップアンテナにおいて、上記給電導体および無給電導体が円板形状に形成され、上記壁状部材には、上記導体間空間部よりも大きい断面略楕円形状の開口部が開設されていることを特徴とするマイクロストリップアンテナ。
- 壁状部材の内部あるいは表面には、給電導体から無給電導体へ向かう方向に沿って導電性シールドが複数延在し、その導電性シールドは、送受信波の波長よりも狭い間隔毎に配列されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のマイクロストリップアンテナ。
- 壁状部材の内部あるいは表面には、給電導体から無給電導体へ向かう方向の長さが異なる複数種類の導電性シールドが延在していることを特徴とする請求項３記載のマイクロストリップアンテナ。
- 地導体の周縁部には送受信波の波長の１／４の長さの複数のチョークが配列され、且つ、この複数のチョークの先端部が互いにショートされていることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載のマイクロストリップアンテナ。
- 誘電性材料からなる第一誘電板と、当該第一誘電板の裏面に形成された地導体と、上記第一誘電板の表面に形成され、上記地導体との間に所定の電圧が印加される給電導体と、上記第一誘電板の表面であって上記給電導体の周囲である位置に形成され、送受信波の波長の１／２０以上の厚さを有する略円筒形状の誘電性材料からなる壁状部材と、当該壁状部材の表面に形成され、誘電性材料からなる第二誘電板と、当該第二誘電板の表面あるいは裏面であって上記給電導体と対応する位置に形成された無給電導体とを備えたマイクロストリップアンテナ基板。
- 第一誘電板上あるいは地導体の裏側に形成した第三誘電板の裏側に、給電導体と電気的に接続される給電用配線を形成したことを特徴とする請求項６記載のマイクロストリップアンテナ基板。
- 誘電性材料からなる壁状部材には送受信波の波長よりも狭い間隔毎にスルーホールおよび／またはビアホールを複数個配設し、上記スルーホールあるいはビアホール内にはそれぞれ導電性シールドが形成されていることを特徴とする請求項６記載のマイクロストリップアンテナ基板。
- 第二誘電板は第一誘電板とは異なる誘電率を有する誘電性材料にて形成されていることを特徴とする請求項６記載のマイクロストリップアンテナ基板。
- 第一誘電板の給電導体と反対側に形成された第一誘電板を含む多層基板の側面の長さを送受信波の波長の１／４の長さとし、少なくともその多層基板の側面、表面周縁部および裏面周縁部を導電性材料からなる被覆膜にて被覆し、更に、地導体の周縁部と上記表面周縁部および裏面周縁部の被覆膜とを複数のスルーホールあるいはビアホールを用いて電気的に接続することを特徴とする請求項６記載のマイクロストリップアンテナ基板。
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