JPH0193203A - 位相制御マイクロストリップラインアンテナ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、いわゆる平面アンテナとして知られるマイク
ロストリップラインアンテナにおいて、発生されるビー
ムの位相を制御することにより、励振周波数が変化する
場合でも、発生されるビームの指向性の変化を抑制する
ようにした位相制（卸マイクロストリップラインアンテ
ナに関する。

従来技術 従来から、たとえば衛星通信、マイクロ波通信またはレ
ーダなどにおいて、円１扁波で高利得のビームアンテナ
が必要とされている。このようなビームアンテナ尼して
マイクロストリップラインアンテナが平面アンテナとし
て多く用いられている。

このようなマイクロストリップラインアンテナには、後
述するように励振周波数を変化すると、ビームの発生方
向が変化してしまうという問題点があった。

第３０図は従来技術の典型的なマイクロストリツブライ
ンアンテナのストリップ導体１を説明する図である。第
３０図では、誘電体基板や地導体などは省略する。ここ
でストリップ導体１が配置された誘電体基板の法線２に
関して、角度θだけ変位した方向（第３０図矢符Ａ１で
示す）にビームが発生される場合を説明する。前記スト
リップ導体１が配列ピッチ（配列周期）して配列されて
いる場合、ストリップ導体１の各繰返し周期毎の部分（
以下、アンチ８す単位と称する）３毎に前記矢符Ａ１を
想定して説明する。

隣接する矢符Ａ１において、第３０図左方側から右方側
の矢符の始端部に垂線の足４を下ろしたとき、該垂線の
足４の前記左側矢符との交点と左側矢符の始点との距離
ｄは、 ｄ＝Ｌｓｉｎθ　　　　　　　　　　　　・（１）で表
わされる。ここでストリップ導体１の励振周波数の波数
ｋに関して、前記矢符Ａ１方向にストリップ導体１から
ビームが発生されているならば、−周期の始端と終端と
の間の空間的な位相差は、ｋＬｓｉｎθ　　　　　　　
　　　　　・（２）であり、上式の波数ｋについて、 ゛に＝２π／λ　（λ；自由空間波長）・・・（２ａ）
で表される。

一方、ストリップ導体１には電流■が流れており、この
電流Ｉの強さについて、 Ｉ＝Ｉ＠ｓ’β’　　　　　　　　　−（３）であるこ
とを想定する。ここでＩｏは最大振幅であり、記号８は
ストリップ導体１に沿ってストリップ導体１の長さを測
った量である。また変数βについでは、 β−２π／λ （λｇ；電流電流波長） である。また第４式のβについて、 β＝δｋ　　　　　　　　　　　　・・・（４ａ）δ＝
β／に＝λ／λｇ　　　　　　・・・（４ｂ）が成立す
る。

ストリップ導体１の前記アンテナ単位３の始点３ａから
終点３ｂまでの間で、前記電流Ｉの位相はβＬ２（Ｌ２
はストリップ導体１のアンテナ単位３のストリップ導体
１に沿って測った全長）だけずれることになる、したが
って前記第２式と併せて、ストリップ導体１がら発生さ
れる空間波では、βＬ２−ｋＬｓｉｎθ　　　　　　　
　・（５）だけ位相差ができることになる．また、βＬ
２−ｋＬｓｉｎθ＝　２　ｎπ（ｎ；整Ｔ＆）　−　＜
６　＞が成立する角度θの方向にビームが発生している
ことになる。

上記第４ａ式および第４ｂ式を第６式に代入すると、 ｋ（δＬ．−Ｌｓｉｎθ）＝　２　ｎｙｒ　　　　　−
　（６　ａ）が得られる。

発明が解決しようとする問題点 上記第６式において、波数には第４式に示されるように
励振周波数によって変１ヒする値であり、したがって従
来技術の第３０図で示すストリップ導体１を用いたマイ
クロストリップラインアンテナでは、励振周波数が変化
するとビームの発生方向が不所望に変化してしまうとい
う問題点があった。

本発明の目的は、上述の問題点を解決し、励振周波数を
変化しても、発生されるビーム方向が不所望に偏位する
ことを抑制するようにした改良された位相制御マイクロ
ストリップラインアンテナを提供することである。

問題点を解決するための手段 本発明は、誘電体基板の一方表面に、周期的に弯曲した
ストリップ導体を配置し、 該誘電体基板の他方表面には全面に地導体を設けたスト
リップラインアンテナにおいて、ストリ・ツブ導体の前
記周期毎に、単一または複数の少なくとも一方の共振素
子を配設して、位相制御を行なうようにしたことを特徴
とする位相制御マイクロストリップラインアンテナであ
る。

また本発明は、誘電体基板と、１つま゛たは複数のいず
れかの周期的に弯曲したストリップ導体と、地導体とを
含むマイクロストリップラインアンテナにおいて、 ストリップ導体の前記周期毎に、該周期内のストリップ
導体と誘電体を介在して電気的に結合される共振素子を
単一または複数のいずれか配設して位相制御を行なうよ
うにしたことを特徴とする位相制御マイクロストリップ
ラインアンテナである。

作　　用 本発明に従えば、誘電体基板の一方側表面に、周期的に
弯曲したストリップ導体を配置し、裏面には全面に地導
体を設けてなるマイクロストリップラインアンテナにお
いて、前記ストリップ導体の前記周期毎に単一または複
数のストリップ導体の予め定められる位置から給電され
る共振素子を一つまたは複数配設する。これにより、前
記ストリップ導体の各周期毎の構成と前記共振素子とを
流れる励Ｓ電流の位相を制御することができ、したがっ
て励振周波数を変化してもビームの方向が変化すること
を防ぐことができる。

またストリップ導体の周期毎に、該周期内のストリップ
導体と誘電体を介在して電気的に結合される共振素子を
単一または複数のいずれかを配設する。このような構成
によっても、励＠電流の位相を制御できる。

実施例 第１図は、本発明の一実施例の位相制御マイクロストリ
ップラインアンテナ　（以下、アンテナと略称する）　
１０の斜視図である。第１図を参照して、アンテナ１０
の基本的構造について説明する。

アンテナ１０は、平板状の誘電体材料から形成される基
板１１を含んでおり、その一方間表面にたとえば第１図
示のように周期的に弯曲した形状のたとえば銅などによ
って実現されるストリップ導体１２が形成される。基板
１１のストリップ導体１２が形成された表面と反対側表
面（裏面）には、その全体に亘って地導体１３が接着さ
れる。また基板１１のストリップ導体１２ｆｆ１表面上
に、ストリップ導体１２の弯曲形状の一周期ごとに、た
とえば矩形板状の第１共振素子１４および第２共振素子
１５が後述するようにそれぞれ配置される。

第２図はストリップ導体１２の一周期部分　（以下、ア
ンテナ単位と称する）２２の拡大平面図である。第２図
を併せて参照して、アンテナ１ｏの構成について詳述す
る。ストリップ導体１２の弯曲形状は任意の形状でよく
、後述するようなりランク状などの各種形状が任意に選
ばれる。このストリップ導体１２は、アンテナ単位２２
ごとに配列周期して周期的に弯曲しており、各周期の始
端１２ａからストリップ導体１２に沿う長さＬｌの位置
に、第１共振素子１４に給電する給電ライン１６が設け
られる。前記繰返し周期の終端１２ｂから始端１２ａに
向けて、ストリップ導体１２に沿う長さＬ２の位置に、
第２共振素子１５に給電する給電ライン１７が設けられ
る。

これらの給電ライン１６．１７のその形状に沿って計っ
た長さはＬ３．Ｌ４であり、略矩形の共振素子１４．１
５の長さはＬ　５　、Ｌ　６に選ばれる。

また前記ストリップ導体１２の始端１２ａおよび終端１
２ｂの区別は、ストリップ導体１２への給電側を始端と
する。

上述したような構造を有するアンテナ１０は、ストリッ
プ導体１２によって円周波のビームを放射し、かつ共振
素子１４．１５から発生されるビームを円偏波とし、こ
れらを合成する。これにより、アンテナ１０から放射さ
れるビームの放射効率番向上するとともに、励振周波数
が変化しても発生されるビームの方向がむやみに変化し
ないという特性を有するようにしている。以下、これら
の特性を得るための原理について説明する。

前記の放射効率の向上に関しては、一般に周期的に弯曲
した形状を有するストリップ導体を含むマイクロストリ
ップラインアンテナは、放射効率が比較的低いことが知
られている。一方、定在波型の波源、たとえば本実施例
に用いた共振素子１４．１５などは、マイクロストリッ
プラインアンテナに比較して放射効率が格段に高いこと
が知られている。したがって、これらを組み合わせて実
現される本実施例のアンテナ１ｏは、後述するように従
来のマイクロストリップラインアンテナにない高い放射
効率を実現できる。

上述したような特性を有する第１図示の本発明のアンテ
ナ１０の動作原理を説明するにあたって、説明の簡略化
のため、ストリップ導体１２の弯曲形状を第３図示のよ
うにクランク形状として説明するが、本実施例の結論お
よびさまざまな作用効果などは、第１図示の任意弯曲形
状のアンテナ１０についても同様に結論できるものであ
る。

第４［２Ｉは第３図示のアンテナ単位２２が、円偏波の
ビームを発生することができる原理を説明する図である
。第１図〜第４図を参照して、この原理について説明す
る。ここで前記長さし１〜Ｌ６について、以下のように
設定する。用いられるパラメータは、 ■始端１２ａから給電ライン１７のストリップ導体１２
への接続点１つまでの第３図左右方向長さＸ。、 ■終端１２ｂから接続点１９′ｉでの第３図左右方向長
さｓｏ、 ■ストリップ導体１２の共振素子１４．１５を囲む部分
であって、ストリップ導体１２の配列方向（第３図左右
方向＞Ａｌの沿う部分の長さ　２Ｘａ、■ストリップ導
体１２の前記配列方向Ａ１と垂直な方向の長さし、 ■ストリップ導体１２の始端１２ａから終端１２ｂまで
の全長し、 ’Ｌ＝２ａ＋ｃ　　　　　　　　　　　　　　・・・〈
７）である。

これらのパラメータに基づいて、上記各長さＬｌ、Ｂ２
を、下記のように設定する。

Ｌ　１　＝　ＸＯ＋　ｂ　　　　　　　　　　　・＝　
（９）Ｌ　２　＝　ｓｏ　＋　ｃ／　２　　　　　　　
　−　（１０）上記第９式および第１０式の右辺の変数
、および上述した長さＬ３〜Ｌ６の長さを下式のように
設定する。

ｘｏ＋ｂ＝λｇ／　２　　　　　　　　　−（１１）ｓ
ｏ＋　ｅ／　２　＝　３λｇ／４　　　　　　　・・・
（１２）Ｌ３＝Ｌ４＝λｇ／４　　　　　　　・・・（
１３）Ｌ５＝Ｌ６＝λｇ／２　　　　　　　・・・（１
４）このように各長さを設定した条件下における第３図
示のアンテナ単位２２が、円偏波を実現できる原理につ
いて説明する。ストリップ導体１２の始端１２ａ側から
、時刻ｔ＝Ｑで波長λｇの電流が流された場合のストリ
ップ導体１２などにおける電流の方向を、第４図（１）
に示す、始端１２ａがら接続点１８までは、電流の半周
期分が矢符Ｂ１で示される方向である場合を想定する。

したがって給電ライン１６には、接続点１８に向かう矢
符Ｂ２方向の電流が流れるが、給電ライン１６はその長
さＢ３が、上記第１３式で示したようにλｇ／４であり
、したがって矢符Ｂ２方向の電流が第１共振素子１４の
長手方向の長さの半分だけ、矢符Ｂ３で示すように存在
することになる。第１共振素子１４の残余の部分（長さ
λｇ／４）には、矢符Ｂ３と反対方向の矢符Ｂ４で示す
λｇ／４　　の電流が現われる。

またストリップ導体１２の接続点１８．１９間は、３λ
ｇ／４　　の長さを有しており、したがってこの部分の
一部分に、矢符Ｂ５で示す電流の半周期分が現われる。

残余の部分には接続点１つを通過し、第４図上下方向の
ストリップ導体１２の部分にまで廻り込む矢符Ｂ６で示
す半周期分の電流が現われる。この電流の一部は、給電
ライン１７にλｇ／４　　の長さだけ流れ込む。したが
って共振素子１５には、矢符Ｂ７で示すように半周期分
の電流が現われる。一方、ストリップ導体１２における
前記矢符Ｂ６の電流に対向して、終端１２ｂに向けて矢
符Ｂ８で示す半周期分の電流が現われる。このとき第４
図（１）で示すように、第４図左右方向の成分は相殺さ
れて零となり、第４図上下方向の成分のみが残ることに
なり、このようにして第４図（１）の時点では、発生さ
れるビームは矢符Ｆ１方向に渭向することになる。

第４図（１）の時点から時間１／４ｆＱだけ経過した時
刻の状態は第４図（２）に示される。このとき、ストリ
ップ導体１２、給電ライン１６．１７および共振素子１
４．１５における各電流の向きは、第４図（２）の矢符
Ｃ１〜ＣＩＯで示される。この場合、第４［２１（１）
を９照して説明した原理に従えば、発生されるビームの
清白方向は矢符Ｆ２で示されるように、第４図（１）の
場合より９０度回転した状態となる。

第４図（２）の時点から、さらに時間１　／　４　ｆａ
が経過し、第４図（１）の場合からは時間２　／　４　
ｆ、たけ経過した状態では、ストリップ導体１２など各
部における電流の向きは、第４図（３）図示のようにな
り、発生されるビー１１は矢符Ｆ３方向に偏向すること
になる。

第４図（３）の時点から時間１／４Ｆ、たけ経過し、第
４図（１）の時点から時間３／４ｆ、経過した時刻のス
トリップ導体１２などにおける電流の様子は、第４図（
４）に示される。この場合のストリップ導（ｌｔｃ　１
２における半波長ごとの電流は矢符Ｅ１・〜Ｅ１０で示
され、これらを合成して得られる発生されたビームのｆ
ｌｆ向方肉方向ｉ）　Ｆ　４で示される。

これらのようにして、上記第４図（１）〜第４図（４）
で示したように、ストリップ導体１２に流される電流の
周期１／ｆ０に関して、その−周期ごとに第３図示の構
成は、右回りの円偏波ビームを発生することになる。

第５図は第３図示のアンテナ単位′２２の等価回路図で
ある。共振素子１４．１５に関して、インピーダンスＺ
ｌ、Ｚ２が想定され、残余のストリップ導体１２に関し
てインピーダンスＺＯが想定される。また入力電圧■ｉ
、入力インピーダンスＺｉおよび励振電流Ｉｉのとき出
力電圧Ｖｏｕｔ、出力電流Ｉ　ｏｕｔが得られたとする
。このとき、４端子回路定数Ａ　、Ｂ　、Ｃ、Ｄに関し
て、が成立する。

一方、反復伝播定数Ｏは、アンテナ１ｏの減衰量αｉと
位相量βｉとに関して、 ０−“ｉ＋βｉ　　　　　　　　　　・・・（１６）の
ように表現される。このような反復伝播定数ｅに関して
、 ０　＋＝＝　＜＾＋Ｄ）／２＋〔（＾＋Ｄ）／２）　２
−１　、、、（１７）−Ｏ＝＜＾＋Ｄ）／２−　ＪＴ（
＾＋Ｄ）／２：Ｉ　２−１−（１８）が成立する。

上記第１６式〜第１８式を解いて得られる減衰量αｉお
よび位相量βｉの１長連する変位量　Δ（βｉ）を、下
記第１表の東ＣＦ下で測定した結果を、第６図のグラフ
に示す、第６図の横軸は、使用中心周波数ｆ、の偏差量
Δｆを、使用中心周波数ｆ０で除して正規化した数値で
ある。ラインノ１は第３図のアンテナ単位２２において
、ストリップ導体１２のみの場合の位相変位量Δ（βｉ
）の変化を示し、ライン、／２．、ｆ３は、アンテナ１
０の位相変位量Δ（βｉ）および減衰量αｉの変化を示
す。

ここで、アンテナ１０から発生されるビームの方向は、
従来技術の項で述べた原理によって決定され、具体的に
は第６式の条件を満足する方向に発生されることになる
。ここで上記第６式に関して、使用中心周波数ｆ０が変
動した場合、波数になどにも変化が現われることになる
。このような場合の第６式に対応する条件は下式で示さ
れる。

［βＬ２＋Δ（βＬ２）］ −（ｋ＋Δｋ）　Ｌ　＋５ｉｎ（θ＋Δθ）＝２ｎｙｒ
・・・（１９） このとき、 １Δθ１（１・・・（２０） の近似条件を設定して、第１９式を方向変位量Δθで解
くと、 Δθ＝［Δ（βＬ２）−ΔｋＬ　ｓｉｎθ］／ｋＬｃｏ
ｓθ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　、、−（２１）が得られる。

゛またアンテナ１０がら放射すべきビームの方向をθ＝
９０度で想定すると、方向変位１Δθについて、 Δθ＝Δ（βＬ、）／ｋＬ　　　　　　　　　・・・（
２２）が得られる。

本実施例のアンテナ１ｏは、ストリップ導体１２に加え
て共振素子１４．１５を含んでおり、したがって、算出
される方向変位量Δθ　は、Δθ　＝Δβｉ／ｋＬ　　
　　　　　　　・・・（２３）が得られる。したがって
本実施例のアンテナ１゜における放射ビームの方向変位
量Δθを抑制するには、 １Δβ；１　（１Δ（βＬ２）１　　　　　　・・・（
２４）が成立することが必要となる。

上記第２４式の条件は、第６図に示したようなグラフに
おいて、得られる位相量を現わす曲線の傾きが可及的に
ゼロに近付く傾向として現われる。

また減衰量αｉは、これが小さいことがより良好な条件
であることは勿論である。

本実施例の上記条件下のアンテナ１０は、ライン！２に
示すように、極めて良好な結果を得ている。

第７図は第３図示のアンテナ１０において、ストリップ
導体１２の延びる方向に沿う全長！を若干増減し、かつ
給電ライン１６．１７の長さＬ３゜Ｌ４を、第６図示の
場合よりも若干短くした場合の上記減衰量αｉおよび位
相変位量Δ（βｉ）の変化を示すグラフである。実線で
示したライン！１゜ノアは、ストリップ導体１２のみの
場合を示し、破線ノ５．ノ８は前記全長！を若干減少し
た場合を示し、点線、／６．７９は、全長ｌを若干延ば
した場きの減衰量αｉおよび位相変位量Δ（βｉ）をそ
れぞれ現わす。

上述したような条件下では、第６図の場合と異なる特性
が得られることが理解される。第８図は第７図の場合と
基本的に同一の条件下で、アンテナ１０のＱ値を減少し
た場合のデータを示すグラフである。第８図の各曲線は
、第７図の各曲線と相互に対応し、したがって対応する
曲線には第７図で用いた参照符号Ｊ！４〜ノ９に、添字
ａを付して示す。

上述したような第３図の基本構成を有するアンテナ１０
に関する説明と同様の現象は、ストリップ導体１２の形
状をクランク形状に限るものではなく、第２図示の任意
の周期形状を有するストリップ導体１２であってもこれ
を実現することができる。またこのような場合、ストリ
ップ導体１２に接続して設けられる共振素子１４．１５
の形状は、第２１図示の形状に限らずこれを十文字型に
重ねて得られる形状、すなわち第９図示のような形状の
共振素子２０であっても同様に実現できる。

共振素子２０は、基本的に矩形の金属板の４偶部を四角
形状に切り落として得られる。

また、本発明は第１０図示のような形状の共振素子２１
を用いても同様に実現することができる。

共振素子２１は、矩形の金属板の一対角線上の頂部を切
り落とした形状であり、ストリップ導体１２とは単一本
の給電ライン２２によって接続される。

第１０図示のようなアンテナ１０ａは、等価的に第１１
図示の回路にて示される。このような等価回路における
前記第１５式〜第１８式に対応する数式は、第１５式お
よび第１６式に対応する数式として下記第２５式および
第２６式が挙げられる。

Ｏ；αｉ＋ｊβｉ ＝、１７ｎＶ、／Ｖ２ ＝　、ｌ’　＋＋　Ｉ　Ｉ／　Ｉ　２　　　　　　　　
　　　・・・（２６）また、第１７式および第１８式に
関しては、同一表現の数式が用いられる。

第１０１２Ｉ示の構成に関して、前述の実施例と同様な
計算手順によって、減衰量αｉおよび位相変位量Δ（β
ｉ）を測定したデータを第１２［ｈＪに示す。

第１２図のライン！１は、上述したようなストリップ導
体１２のみの場合のデータであり、ラインＪ！１０．）
１１は、第１０図示の構成の位相変位量Δ（βｉ）よび
減衰量αｉをそれぞれ示す。

上述したように、本発明はストリップ導体１２の形状を
クランク形状に限定するものではなく、上述の説明でク
ランク形状のストリップ導体１２を用いたのは、あくま
でも説明の便のためである。

すなわち、本発明のストリップ導体１２の形状は第１３
図〜第１５図示のような各種の形状であっても同様に実
現することができる。

また本発明の位相制御マイクロストリップライナンテナ
によって発生されるビームは、円偏波に限るもの・では
なく、例えば第１６１１２１および第１７図に示すスト
リップ導体１２の構成を持つことによって、それぞれ矢
符Ｆ５方向および矢符Ｆ６方向の直線偏波を実現するこ
とができる。また本実施例のストリップ導体１２の縁り
返し形状は、クランク形状として説明するが、前述の各
実施例と同様に任意形状の繰り返し形状であって良いの
は勿論である。

第１６図の構成にあって、クランク形状のストリップ導
体１２を構成する各辺の長さＨ１〜Ｈ３を、使用電流の
波長λｇに関してλ８／２に選ぶことにより、第４図の
説明と同様の考察により、矢符Ｆ５方向の直線偏波が実
現されていることが確認される。

第１７図においては、クランク形状のストリップ導体１
２を構成する各部の長さＨ１〜Ｈ３について、 Ｈ１＝Ｈ２＝λ［１／４　　　　　　　　・・・（２７
）Ｈ３＝　５Ａｇ／４　　　　　　　　　　・・・（２
８）と選ぶことにより、同様の考察によって矢符Ｆ６方
向の直線偏波が実現されていることが確認される。

このとき共振素子２１の長さＨ４はλｇ／２　　に選ば
れ、ストリップ導体１２における設置位置は第１７図に
おける長さＦ５がλｇ／２　　であるように選ばれる。

このような構成によっても前述の各実施例で述べた効果
と同様の効果を得ることができる。

また本発明におけるストリップ導体と共振素子との接続
態様は、上記各実施例に限られるものではなく、たとえ
ば第１８図に示されるように相互に隣接する２つのスト
リップ導体３０．３１に、共振素子３２に給電する給電
ライン３３．３４をそれぞれ配設するようにしてもよい
、ここで、上記各実施例で述べた原理に従えば、共振素
子３２に関する給電ライン３３のストリップ導体３０へ
の配設位置は、ストリップ導体３０／＼の給電点３７か
らストリップ導体３０に沿って長さＬＩＯの位置に設け
られる。

このとき、給電ライン３４を接続するストリップ導体３
１の接続位置３５と、ストリップ導体３１への給電点３
７と同位相で給電する給電点３６との間のストリップ導
体３１に沿う長さを、上記長さＬＩＯに選ぶ。これによ
り給電ライン３４にストリップ導体３１から流入する電
流の位相は、ストリップ導体３０の場合と同相になる。

このような構成でも、上記各実施例で述、べた効果と同
様な効果を得ることができる。

第１８Ａ図は本発明のさらに池の実施例のアンテナ１０
ｅの構成例を示す平面図である。アンテナ１０ｅは、第
１８Ａ図に示されるように相互に隣接する２つのストリ
ップ導体４０．４１に、共振素子４２に給電する給電ラ
イン４４．４４をそれぞれ配設した。ここで、上記各実
施例で述べた原理に従えば、共振素子４２に関する給電
ライン４３のストリップ導体４０への配設位置は、スト
リップ導体４０／＼の給電点４５からストリップ導体４
０に沿って長さＬｌｌの位置に設けられる。

このとき、給電ライン４４が接続されるストリップ導体
４１の接続位置４６と、ストリップ導体４１への給電点
４５と同位相で給電する給電点４７との間°のストリッ
プ導体４１に沿う長Ｌ１２を、に選ぶ。

第１８Ｂ図は第１８Ａ図示のアンテナ１０ｅが、円偏波
のビームを発生することができる原理を説明する図であ
る。第１８Ａ図および第１８Ｂ図を参照して、この原理
について説明する。アンテナ１０ｅの各部分の寸法は第
４図のアンテナ単位２２とそれぞれ対応する。

このようなアンテナ１０ｅが、円偏波を実現できる原理
について説明する。ストリップ導（＊４０゜４１の始端
４５．４７側から、時刻ｔ＝Ｑで波長λｇの電流が流さ
れた場合のストリップ導体４２などにおける電流の方向
を、第１８Ｂ図（１）に示す、始端４５．４７から接続
点４８までは、電流の半周期骨が矢符Ｆ１で示される方
向である場合を想定する。したがって給電ライン４３に
は、接続点４８に向かう矢符Ｆ２方向の電流が流れるが
、給電ライン４３はその長さＬ３が、上記第４３式で示
したようにλｇ１／４であり、したがって矢符Ｆ２方向
の電流が第１共振素子４９の長手方向の長さの半分だけ
、矢符Ｆ３で示すように存在することになる。第１共振
素子ｔｌ　９の残余の部分（長さλｇ、／４）には、矢
符Ｆ３と反対方向の矢符Ｆ４で示すλｇ＋／４　　の電
流が現われる。

またストリップ導体４０．４１の接続点４８゜４６間は
、５Ａｇ／４　　の長さを有しており、したがってこの
部分に、矢ＲＦ５で示す電流の半周期骨が現われる。残
余の部分には矢符Ｆ６．．Ｆ７で示す各半周期骨の電流
が現われる。この電流Ｆ７の一部は、給電ライン４４に
λｇ／４　　の長さだけ、流れ込む。したがって共振素
子５０には、矢符Ｆ８で示すように半周期分の電流が現
われる。

このとき、第１８Ｂ図（１）で示すように、第１８Ｂ図
左右方向の成分は相殺されて零となり、第１８Ｂ図上下
方向の成分のみが残ることになり、このようにして第１
８Ｂ図（１）の時点では、発生されるビーノ、は矢符Ｇ
１方向に偏向することになる。

第１８Ｂ図（１）の時点から時間１／４Ｌだけ経過した
時刻の状態は第１８Ｂ図（２）に示される。

このとき、ストリップ導体４０．．４１、給電ライン４
３．４４および共振素子４９．５０における各電流の向
きは、第１８Ｂ図（２）の矢符１−１４〜Ｈ１０で示さ
れる。この場合、第１８Ｂ図（１）を参照して説明した
原理に従えば、発生されるビームの偏向方向は矢符Ｇ２
で示されるように、第１８Ｂ図（１）の場きより９０度
回転した状態となる。

第１８Ｂ図（２）の時点から、さらに時間１／４ｒ０が
経過し、第１８Ｂ図（１）の場合からは時間２／＞４「
。だけ経過した状りでは、ストリップ導体４０．１１１
など各部における電流の向きは、第１８Ｂ図（３）図示
のようになり、発生されるビームは矢符Ｇ３方向に偏向
することになる。

第１８Ｂ図（３）の時点がら時間１．／４ｆ、だけ経過
し、第１８Ｂ図（１）の時点から時間３／４ｆ。

経過した時刻のストリップ導体４０．４１などにおける
電流の様子は、第１８Ｂ図（１）に示される。この゛場
合のストリップ導体４０．４１における半波長ごとの電
流は矢符Ｊ　４〜Ｊ８て示され、これらを合成して得ら
れる発生されたビームの偏向方向は矢符Ｇ４で示される
。

これらのようにして、上記第１８Ｂ図（１）〜第１８Ｂ
図（４）で示したように、ストリップ導体４０．４１に
流される電流の周期１／ｆ、に関して、その−周期ごと
に、右回りの円偏波ビームを発生することになる。

第１８Ｃ図は本発明のさらに池の実施例のアンテナ１０
ｆの構成例を示す平面図である。第１８Ｃ（２Ｉを参照
して、アンテナ１０ｆは第１８Ａ図を参照して説明した
実施例の給電ライン４０に設けられた構成に加え、並列
に接続されている給電ライン４１に同（薬の構成を設け
るようにしている。

このような構成によっても、前述の各実施例における効
果と同様の効果を実現できる。

また本発明で用いられる共振素子は、上記各実施例の形
状に限るものてはなく、第１９図示のような略楕円形状
の共振素子３８でもよい。この共振素子３８に１点給電
する場きは、第１９図示の楕円形状の長袖および短軸上
以外の位置で給電するようにする。この１点給電位置３
つの長袖となす角度φは、たとえば３５°〜４５°程度
に選ばれてもよい。このように給電すると、共振素子３
８には矢符Ｇｌ、Ｇ２方向の電流が流れ、これによって
たとえば円偏波などを実現できる。

また共振素子３８に２点給電する場合は、第１９図示の
楕円形状の長軸および短軸上の給電位置４０．４１で給
電するようにする。このように給電すると、共振素子３
８にはやはり矢符Ｇｌ、Ｇ２方向の電流が流れる。やは
り円偏波などを実現できる。

第２０図は本発明のさらに他の実施例のアンテナ単位２
２の平面図である。本実施例は前述のたとえば第９図示
の実施例と類似し、対応する部分には同一の参照符を付
す。本実施例の注目すべき点は、ストリップ導体１２を
クランク状に形成し、ストリップ導体１２から延びる給
電ライン１６゜１７が取り付けられる共振素子２ｏの取
り付は部分に、凹所５０，５１を形成したことである。

一般に、第２０図示のような中心位置５２までの最短距
離ｄ２のバッチアンテナにおいて、凹所５０．５１が形
成されていない状態のバッチアンテナが、インピーダン
スＺを有する場６、深さｄｌの凹所５０．５１が形成さ
れたバッチアンテナの有するインピーダンスＺ１は、下
式で得られることが知られている。

Ｚ　１　＝　（ｄ２−ｄｉ　）　Ｚ／ｄ２　　　　−（
３０）したがってこの凹所５０，５１の深さｄｌ　　を
適切に選ぶことにより、バッチアンテナに関して所望の
インピーダンスを容易に実現することができる。

第２１図は本発明のさらに他の実施例のアンテナ単位２
２の平面図である。第２１１２１を参照して、本実施例
について説明する。本実施例は前述の実施例に類似し、
対応する部分には同一の参照符を１すす。本実施例の注
目すべき点は、ストリップ導体１２をクランク状に形成
し、ストリップ導体１２のストリップ部分１２ａ、１２
＋１，１２ｃで囲まれる頭載に、ストリップ導体１２ａ
、１２　ｂ　、１２ｃからそれぞれ距離α１．α２．α
３だけ離間して、ストリップ状の共振素子５３ａ、５３
ｂ、５３ｃを配置したことである。共振素子５３ａはス
トリップ部分１２ａと平行に設けられ、共振素子５３ｂ
はストリップ部分１２ｂと平行に設けられ、共振素子５
３ｃはストリップ部分１２ｃと平行に設けられる。

また各共振素子５３ａ、５３ｂ、５３ｃの長さは、それ
ぞれλｇ／２に選ばれる。

これらストリップ部分１２ａ、１２ｂ、１２ｃと共振素
子５３ａ、５３ｂ、５３ｃとの間の前記距離α１゜α２
．α３の間隙５４ａ、５４ｂ、５４ｃには、アンテナ単
位２２を被覆して設けられる６成圏脂′＃！！、膜など
により、仮想的に静電窓ｆｆ１ｃ１．Ｃ２，Ｃ３、抵抗
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３およびインダクタンス）Ｉ　１　。

Ｒ２，８３が発生する。

第２２図は第２１図示のアンテナ単位２２の等価回路図
である。第２１（２１および第２２図を参照して、第２
１図示のアンテナ単位２２は、ストリップ導体１２とス
トリップ部分５３とはその全長に亘って静電誘導および
電磁誘導で電気的に結りしており、その等価的インピー
ダンスについては、第２２図示のように、ストリップ導
体１２に関して、並列接続された複数のインピーダンス
単位５５が想定される。

第２３図は第２２図示のインピーダンス単位５５の等価
回路図である。第２１図〜第２３図を参照して、第２１
図の構成例では間隙５４に前記各種電気定数が想定され
るため、インピーダンス単位５５には静電容、！ＥＣ１
抵抗ＲおよびインダクタンスＨがそれぞれ想定される。

ここで第２１［１示のようなアンテナ単位２２では、前
記第１５式および第１６式に対応する式としては、前記
第２５式および第２６式が挙げられ、第１７式および第
１８式に関しては、同一表現の式が用いられる。このと
き、第２５式における４端子回路定数Ａ　、Ｂ　、Ｃ、
Ｄ　　に、本実施例に特有な前述した電気定数Ｃ，Ｒ，
Ｈが含まれることになる。

第２４［２Ｉは本発明のさらに他の実施例の構成例を示
す平面図である。第２４図を参照して、本実施例につい
て説明する。本実施例は前述の各実施例に類ｆｌｉ　Ｌ
、対応する部分には同一の参照符を付す。本実施例の注
目すべき点は、ストリップ状の共振素子５３ａ、５３ｂ
、５３ｃの各長さをそれぞれλｇ／４　　に選んだこと
である。このような構成例でも、前述の各実施例で述べ
た効果を実現できるが、本実施例の場合、共振素子５３
ａ、５３ｂ、５３Ｃはその一端部でそれぞれ接地される
必要がある。

第２５図は本発明のさらに他の実施例の構成例を示す平
面図である。本実施例は前述の各実施例に類似し、対応
する部分には同一の参照符を付す。

本実施例の注目すべき点は、共振素子５３を矩形状のバ
ッチとしたことである。このような構成例でも、ストリ
ップ導体１２と共振素子５３との電気的結きに起因する
電気定数を実現する間隙５１１１１．５４　ｂ、５４　
ｃを構成することができる。このような構成によっても
前述の各実施例で述べた効果を実現できる。

第２６図は本発明のさらに他の実施例の構成を示す斜視
図であり、第２７図は第２６図の切断面線ＸＸＸＩ−Ｘ
ＸＸ［［から見た断面図である。第２６図および第２７
１１１を参照して、本実施例について説明する。本実施
例は前述の各実施例に類似し、対応する部分には同一の
参照符を付す０本実施例の注目すべき点は、アンテナ１
０を構成する誘電体基板１１の地導体１３と反対側にた
とえばストリップ導体１２を形成し、その上に誘電体層
５５を形成する。そして、この誘電体層５５上にバッチ
５３を形成したことである。

本実施例では、前記各実施例における間隙５４に対応す
る部分は、バッチ５３とストリップ導体１２との間の間
隔ｔ１、重複幅ｓ１の誘電体部分５６である。すなわち
前記実施例の間隙５４は、同一平面上に形成されたスト
リップ導体１２とバッチ５３との前記平面上での間隔で
あったが、本実施例では前記平面と直交する方向の間隔
である。

このような構成でも、前述したストリップ導体１２とパ
ッチ５３との電気的結合が実現され、したがって前記各
実施例で述べた効果と同様な効果を実現することができ
る。

さらに本実施例では、ストリップ導体１２とパッチ５３
とが垂直方向に配置されるため、これらの配置態様に大
幅な自由度が許容され、多様な種類のアンテナ１０を製
作できる。

第２８図および第２９図は本発明のさらに他の実施例の
構成を示す平面図である。これらの図面を参照して、各
実施例について説明する。第２８図の構成例は第１０図
および第２５図の構成例に類似する。本実施例の特徴は
ストリップ導体１２で囲まれる領域に、ストリップ導体
１２と離間して形成されたバッチ５３に関して、その一
対角線上の一対の隅部を切除した形状としたことである
。

第２９１２１の構成例は第２１図の構成例と類似する０
本実施例の特徴は第２１図の構成例において共振素子５
３ｂ、５３ｃを一体とした略り字形状の共振素子５３ｄ
を設けるようにしたことである。

この共振素子５３ｄの全長は、たとえばλｇ／２に選ば
れる。このような構成によっても、前述の各実施例で述
べた効果と同様な効果を実現で′きる。

上述の各実施例では、図面上左方から各ストリップ導体
１２，３０．３１に給電するようにして、たとえば右旋
円偏波を実現したが、図面右方がら給電することにより
、左旋円偏波を容易に実現できることは勿論である。

効　　果 以上のように本発明に従えば、ストリップ導体の周期陣
に、単一または複数の共振素子を配設するようにした。

これにより、ストリップ導体の各周期毎の構成と前記共
振素子とを流れる励振電流の位相を制御することができ
、したがって励振周波数を変化しても、発生されるビー
ムの方向が変化することを防ぐことができた。

またストリップ導体の周期毎に、該周期内のストリップ
導体と誘電体を介在して電気的に結きされる共振素子を
単一または複数のいずれかを配設した。これによっても
同様の効果を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のアンテナ１０の斜視図、第
２図はアンテナ１０の−繰り返し周期の平面図、第３図
は本発明の一実施例のクランク形状を有するストリップ
導体１２に関連する構成を示す平面図、第４図は本発明
の詳細な説明する図、第５図は第３図示の構成の等価回
路図、第６図〜第８図は本実施例のアンテナ１０の特性
を説明するグラフ、第９図は本発明の他の実施例の構成
を示す平面図、第１０図は本発明のさらに池の実施例の
構成を示す平面図、第１１図は第１０図示の構成の等価
回路図、第１２図は第１０図示の構成　。 の特性を説明するグラフ、第１３図〜第１５図は本発明
の他の実施例におけるストリップ導体１２の形状を説明
する斜゛視図、第１６図および第１７図は直！！偏波を
実現するストリップ導体１２の形状を説明する平面図、
第１８図は本発明のさらに他の実施例の各部の接続状態
を示す平面図、第１８Ａ図は本発明のさらに他の実施例
のアンテナ１０ｅの構成例を示す平面図、第１８Ｂ図は
第１８Ａ図示のアンテナ１０ｅが円偏波のビームを発生
することができる原理を説明する図、第１８Ｃ図は本発
明のさらに池の実施例のアンテナ１０ｆの構成例を示す
平面図、第１９図は本発明のさらに他の実施例の共振素
子３８の平面図、第２０図は本発明のさらに他の実施例
のアンテナ単位２２の平面図、第２１図は本発明のさら
に池の実施例のアンテナ単位２２の平面図、第２２図は
第２１図示のアンテナ単位２２の等価回路図、第２３図
は第２２図示のインピーダンス単位５５の等価回路図、
第２４図は本発明のさらに他の実施例の構成例を示す平
面図、第２５図は本発明のさらに他の実施例の構成例を
示す平面図、第２６図は本発明のさらに他の実施例の構
成を示す斜視図、第２７図は第２６図の切断面線ＸＸＸ
ＩＩ−ＸＸＸＩから見た断面図、第２８図および第２９
図は本発明のさらに他の実施例の構成をそれぞれ示す平
面図、第３０図は典型的な従来技（（：１を示す平面図
である。 １０．１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０
ｆ−位相制御マイクロストリップライナンテナ、１２゜
３０．３１・・・ストリップ導体、１２ａ・・・始端、
１２ｂ・・・終端、１４，１５，２０，２１，３２．３
８・・・共振素子、１６．１７，２２，３３．３４・・
・給電ライン代理人　　弁理士　画数　圭一部 １２　図 第　４ （１）（ｔ＝ｏ） （３Ｘｔ−％ｆｏ） （２）（ｔ＝！／４ｆｏ） （４）（ｔ＝％ｆｏ） Ｎ９　囚 第１０図 Δｆ／ｆｏ　（’／、） １１　１ｊ 第１６図 第１７図 第１８図 第１９図 第１８Ｂ Ｏ−０１ （１）（ｔ＝ｏ） （３）（ｔ　”　Ｘｔ　） ばＧ２ （４）（ｔ−、） 第２０図 第２１図 第２２図 Ｎ２３図 第２４図 第２５図 ｂ３ 第２６図　　　　　２２ ノ′ 第２７図 第２８図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）誘電体基板と、１つまたは複数のいずれかの周期
   的に弯曲したストリップ導体と、地導体とを含むマイク
   ロストリップラインアンテナにおいて、ストリップ導体
   の前記周期毎に、単一または複数のストリップ導体の予
   め定められる位置から給電される共振素子を単一または
   複数のいずれか配設して、位相制御を行なうようにした
   ことを特徴とする位相制御マイクロストリップラインア
   ンテナ。
2. （２）誘電体基板と、１つまたは複数のいずれかの周期
   的に弯曲したストリップ導体と、地導体とを含むマイク
   ロストリップラインアンテナにおいて、ストリップ導体
   の前記周期毎に、該周期内のストリップ導体と誘電体を
   介在して電気的に結合される共振素子を単一または複数
   のいずれか配設して位相制御を行なうようにしたことを
   特徴とする位相制御マイクロストリップラインアンテナ
   。